CN1119798C - 一种数字语音信号处理装置及其增益校正方法 - Google Patents

一种数字语音信号处理装置及其增益校正方法 Download PDF

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Abstract

配置一特性与一后置滤波器相同的另一后置滤波器，根据该另一后置滤波器的输入和输出初步假定该后置滤波器的增益。当在该后置滤波器中进行滤波运算时利用该后置滤波器的输入和输出确定最佳定标值。当控制由该后置滤波器产生的增益波动时，确定一最佳增益。

Description

一种数字语音信号处理装置及其增益校正方法
技术领域
本发明涉及一种适用于实行后置滤波方法的数字语音信号处理装置，以便改进数字蜂窝电话中经解码的音频信号的质量。
背景技术
在北美和日本已经将一种VSELP(矢量和激励的线性预测)用作数字蜂窝电话中音频信号编码系统。按照该VSELP系统，由音调(pitch)信息和过去的激励信号矢量形成自适应信号。通过施加一基本矢量形成噪声信号。通过按照一根据表示有声/无声状态的信息设定的增益，将该自适应信号和噪声信号线性叠加形成一个激励信号。利用一短周期合成滤波器由该激励信号合成音频信号。通过将合成的音频信号和输入的音频信号比较来进行编码，并选择代码使它们之间的误差最小。
因此，在该VSELP中，发送该短周期合成滤波器的参数α、激励源代码I、音调信息L以及增益β和γ。根据音频信息L和过去的激励信号以及根据激励源代码I以及增益系数β和γ的码本的输出，由长周期滤波级(state)通过解码合成该激励信号。将该激励信号提供到具有参数α的预测合成滤波器并形成音频信号。此外，使用一后置滤波器来改进听觉感。通过自适应地增强音调的周期性部分和增强主峰段部分降低声音畸变。
图1表示VSELP的常规解码器的结构。在图1中，标号151标注一长周期滤波级(state)。该长周期滤波级151根据一过去的激励矢量和来自输入端161的音调信息L输出信号bL(n)。标号152标注-代码本。代码本152根据来自输入端162的激励源代码I输出噪声信号C(n)。
长周期滤波级151的输出提供到一乘法器153，用于与来自输入端163的增益系数β相乘。代码本152的输出提供到乘法器154，与来自输入端164的增益系数γ相乘。乘法器153和154的输出提供到加法器155。利用加法器155形成一激励信号矢量ex(n)。该激励信号矢量提供到一短周期合成滤波器156。
将来自输入端165的参数α置入该短周期合成滤波器156。利用短周期合成滤波器156合成一音频信号。该音频信号提供到后置滤波器157。后置滤波器157自适应地增强音调周期性的部分和增强主峰段部分。由输出端158取出该后置滤波器157的输出。
如上所述，按照与VSELP相似的编码系统，在解码时加入后置滤波器157，以便降低声音畸变。在利用一按固定点运算操作方式实现这样一种后置滤波器157的情况下，由于在滤波过程之前不知道滤波过程中的增益波动值，至于滤波过程的脉冲计数，需要按预定方式在考虑增益变为最大的情况下将边界值设定得稍大一些。因此，当需滤波的信号即输入到后置滤波器157的信号较小以及滤波过程的增益不是那样大时，存在这样一个问题，即在滤波过程中不可能达到足够的精确度。
即，激励信号矢量ex(n)是基于信号矢量bL(n)和来自代码本的噪声信号c(h)的有声/无声信息(β，γ)的线性求和值，该信号矢量bL(n)是根据音调信息L和过去的激励信号的矢量状态形成的，激励信号矢量e(x)表示为：
e(X)＝βbL(n)+γc(n)                     …(1)通过利用该短周期合成滤波器156进行合成，形成一输入到后置滤波器157的经解码的音频信号S(n)。
利用上述方程(1)，看到该激励信号矢量eX(n)好像与信号矢量bL(n)和噪声信号c(n)成比例。然而，信号矢量bL(n)和噪声信号c(n)相互产生影响，并不是彼此独立的。如在图2中所示，激励信号矢量eX(n)反馈到一长周期滤波级r(n)，并如图2所示，表达如下：
r(n)＝r(n+N)                     (0≤n＜Lmax-N)
r(Lmax-N+n)＝eX(n)音调信息L按照下式得到该长周期滤波器输出bL(n)。
bL(n)＝r(Lmax-L+n)               (0≤n≤N)其中，N：信号矢量长度
  Lmax：过去的激励信号矢量状态。由信号eX(n)得到bL(n)。该长周期滤波器输出bL(n)和激励信号eX(n)是不成比例的。
如果在滤波过程之前已知在后置滤波器157中的滤波过程的增益波动值，当由该增益波动按照固定点运算操作方式运用该后置滤波器157时，可以将滤波过程的定标(比例)设定为一最佳值，可以提高精度。由于通过后置滤波器157发送信号时产生增益波动，应考虑在后置滤波器157的后置级设一增益控制。如果在滤波过程之前已知滤波过程的增益波动值，利用滤波器的增益波动值，可以按最佳方式在后置滤波器157的后置级处设定增益控制电路的增益。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种数字语音信号处理装置，其通过先前知道由后置滤波器产生的增益波动值实现最佳的(比例)定标，可以提高后置滤波器的精确度。
本发明的另一个目的是提供一种数字语音信号处理装置，其通过先前知道由后置滤波器产生的增益波动值按最佳方式确定由后置滤波器产生的增益波动。
根据本发明，提供的数字语音信号处理装置包含有：第一滤波器装置，向其提供一个滤波信号；定标装置，用于对在第一滤波装置中的滤波运算实现(比例)定标处理；增益控制装置，用于校正由第一滤波器装置产生的增益波动；第二滤波器装置，其具有的特性与第一滤波器装置相类似并向其提供一伪滤波信号；以及增益运算装置，用于由输入到第二滤波器装置的输入信号和其输出信号得到第二滤波器装置的增益，其中利用由增益运算装置得到的第二滤波器装置的增益控制该定标装置的定标值和增益控制装置的增益校正值。
根据本发明，提供的数字语音信号处理装置包含有：第一合成滤波器装置，用于由一激励信号合成音频信号；第一后置滤波器装置，用于对第一合成滤波器装置的输出进行滤波；定标装置，用于对在第一后置滤波器装置中的滤波运算实现定标处理；增益控制装置，用于对在第一后置滤波器装置中产生的增益波动进行校正；第二合成滤波器装置，具有的特性与第一合成滤波器装置的相同，并由一伪激励信号合成一伪信号；第二后置滤波器装置，具有的特性与第一滤波器的相同，并对第二合成滤波器装置的输出进行滤波；以及增益运算装置，用于由输入到第二后置滤波器装置的输入信号和其输出信号得到第二后置滤波器装置的增益，其中利用由增益运算装置得到的第二后置滤波器装置的增益来控制定标装置的定标值和增益控制装置的增益校正值。
还配备另一个具有与后置滤波器特性相同的滤波器，用于处理已解码的音频信号。用于处理该音频信号的后置滤波器的增益可以利用该另一滤波器初步假定。因此，在利用对一固定点的运算操作方式来实现用于处理音频信号的后置滤波器中的滤波运算的情况下，可实现最佳定标。通过利用如上所述所得的增益，可以按最佳方式校正由后置滤波器产生的增益波动。
附图说明
通过参照附图进行的如下详细介绍和提出的权利要求，将会使本发明的上述和其它目的和特征变得更加明显。
图1是常规的VSELP解调器的一个实例的方块图；
图2是用于解释常规的VSELP解调器的示意图；
图3是表示本发明第一实施例的方块图；
图4是表示本发明第二实施例的方块图；
图5是合成滤波器的一个实例的方块图；
图6是合成滤波器的另一个实例的方块图；
图7是合成滤波器的再一个实例的方块图；
图8是表示本发明的第三实施例的方块图；
图9是表示本发明第四实施例的方块图；
图10是表示本发明第五实施例的方块图；
图11是表示本发明第六实施例的方块图；
图12是表示本发明第七实施例的方块图；
图13是表示本发明所适用的VSELP解调器的一个实例的方块图。
具体实施方式
下面参照附图介绍本发明的一个实施例。图3表示本发明的基本结构。在图3中，假设所实现的滤波过程是在滤波器1中按照对一固定点运算操作方式实现的。假如在这种情况下由滤波器1产生的增益波动值是已知的，则通过定标处理可以有效地使用字长，并且可以实现高精度的滤波器运算操作。因此，设有定标值计算电路3和移位电路4和5，用以通过定标处理进行滤波器1的滤波运算。
如果在滤波器1中的增益波动是已知的，当由滤波器1产生增益波动时，将一对应于在滤波器1中的增益波动相对应的并与这一增益(变化)方向相反的增益信号施加于滤波器1的后置级，使得在滤波器1中的增益波动可以得以补偿。设有一个增益控制电路6，以便补偿如上所述的由滤波器1产生的增益波动。
由输入到滤波器1的输入信号和其输出信号可以得到滤波器1的增益。然而，当在滤波器1中进行一种自适型处理即其中的系数不是固定的时候，这样一种运算操作可能仅在滤波器1中实现滤波运算之后才起始进行。换句话说，为了实现最佳定标，必须在滤波器1中的滤波运算实现之前，假定滤波器1的增益。
为此，设有一个特性与滤波器1相同的滤波器11，在滤波器1的滤波运算结束之前利用滤波器11来假定滤波器1的增益。通过利用滤波器11假定的增益，在对滤波器1的运算操作进行定标处理的情况下，可以实现最佳定标。在利用增益控制电路6实现增益补偿的情况下，还可以实现最佳增益补偿。
在图3中向输入端2提供一需滤波的信号S1(n)。利用移位电路4根据来自定标值计算电路3的定标值对来自输入端2的信号S1(n)进行移位。移位电路4的输出提供到后置滤波器1。利用滤波器1对信号S1(n)进行滤波运算。滤波器1的输出提供到移位电路5。移位电路5对应于在移位电路4中的移位量值沿该移位方向相反的方向进行移位。移位电路5的输出S2(n)提供到增益控制电路6。由增益控制电路6对滤波器1中的增益波动进行补偿。由输出端7将增益控制电路6的输出S3(n)输出。
向输入端12提供一个伪滤波信号P-S1(n)。该伪滤波信号P-S1(n)提供到滤波器11和增益计算电路13。滤波器11的输出P-S2(n)提供到增益计算电路13。
增益计算电路13计算滤波器11的增益波动G是按照：
G＝α2(n)/α1(n)由该与滤波器11的输入信号矢量P-S(n)成比例的数值α1(n)和与滤波器11的输入信号矢量P2S(n)成比例的数值α2(n)来计算。
滤波器11的特性与后置滤波器1的相同。因此，由增益计算电路13得到的滤波器增益对应于滤波器11的增益。因此，通过利用由增益计算电路13得到的增益，可以在滤波器1中实现滤波运算之前初步得到与后置滤波器1的增益对应的增益。
由增益计算电路13得到的增益提供到定标值计算电路3。因此，当在滤波器1中进行滤波运算时可以最佳方式进行定标。即当由增益计算电路13得到的增益较大时，将定标值K设定到一较小的数值。
由增益计算电路13得到的增益还提供到增益控制电路6。利用增益控制电路6补偿滤波器1的增益波动。即，利用增益控制电路6将一增益(系数)相乘，以便补偿由增益计算电路13得到的增益。
如上所述，当滤波器1产生的增益波动为未知的时候，通过配备一与滤波器1特性相同的滤波器11，可以初步假定该与滤波器1的增益相对应的增益。根据这样一种基本原理，下面分析一种对后置滤波器实现最佳定标和对由后置滤波器产生的增益波动可以进行补偿的音频信号解码器结构。
在图4中表示的结构为对激励信号利用合成滤波器来合成音频信号。作为合成滤波器22，采用如在图5中所示的线性预测系数滤波器(LPC)、如在图6中所示的局部自相关(ARCOR)系数滤波器、如在图7中所示的线性频谱成对(LSP)系数滤波器之类。
按照这样一种结构，如图4所示，通过向合成滤波器22提供一激励信号eX11(n)，产生音频信号S11(n)。通过对该音频信号S11(n)设一后置滤波器24提高音频信号的质量。
在按照对固定点运算操作的方式实现后置滤波器24的滤波运算的情况下，如果由后置滤滤波器24产生的增益波动值是已知的，通过定标处理可以有效地使用字长。可以高精确度地实现滤波运算操作。因此，设有定标值计算电路25、移位电路23和26，以便通过对其进行定标处理来实现后置滤波器24的滤波运算。
当由后置滤波器24产生增益波动时，只要在该后置滤波器24中的增益波动是已知的，将一与后置滤波器24的增益波动相对应且与这一增益的(变化)方向相反的增益信号叠加作用于后置滤波器24的后置级，使得可以补偿在后置滤波器24中的增益波动。设有增益控制电路27以对由后置滤波器24产生的增益波动进行补偿。
装设一特性与合成滤波器22相同的合成滤波器32和一特性与后置滤波器24相同的后置滤波器33。以便假定该后置滤波器24的增益。一伪激励信号P-eX11(n)提供到合成滤波器32。因而得到伪音频信号P-S11(n)。该伪音频信号P-S11(n)提供到后置滤波器33，通过利用后置滤波器33的输入信号和输出信号得到后置滤波器33的增益，因此假定后置滤波器24的增益。通过利用该利用后置滤波器33假定的增益，在利用定标处理进行后置滤波器24的运算的情况下，可以进行最佳定标。当利用增益控制电路27进行增益补偿时，还可以实现最佳增益补偿。
在图4中，激励信号eX11(n)提供到输入端21。该激励信号eX11(n)由输入端21提供到合成滤波器22。利用合成滤波器11由该激励信号eX11(n)合成音频信号S11(n)。信号S11(n)提供到移位电路23。由移位电路23根据来自定标值计算电路25的定标值对由合成滤波器22合成的信号S11(n)进行移位。移位电路23的输出提供到后置滤波器24。由后置滤波器24对来自合成滤波器22的信号S11(n)进行滤波运算。按照对一固定点运算操作方式实现后置滤波器24中的滤波运算。后置滤波器24的输出提供到移位电路26。移位电路26对应于移位电路23的移位量沿与该移位相反的方向对该信号进行移位。移位电路26的输出S12(n)提供到增益控制电路27。增益控制电路27用于对由后置滤波器24产生的增益波动进行补偿。增益控制电路27的输出S13(n)由输出端28输出。
由输入端31提供伪激励信号P-eX11(n)。该伪激励信号P-eX11(n)提供到合成滤波器32。合成滤波器32的结构与合成滤波器22相同。由合成滤波器32合成该伪音频信号P-S11(n)。合成滤波器32的输出提供到后置滤波器33和增益计算电路34。后置滤波器33的输出提供到增益计算电路34。后置滤波器33的特性与后置滤波器34相同。
增益计算电路34由一与后置滤波器33的输入信号矢量P-S11(n)成比例的数值和一与滤波器33的输出信号矢量P-S12(n)成比例的数值计算滤波器33的增益波动。
合成滤波器32的特性与合成滤波器22相同。后置滤波器33的特性与后置滤波器24相同。因此，由增益计算电路34得到的后置滤波器33的增益对应于后置滤波器24的增益。
由增益控制电路34得到的增益提供定标值计算电路25。因此，当在后置滤波器24中进行滤波运算时以最佳方式实现定标。由增益计算电路34得到的增益提供到增益控制电路27。由增益控制电路27补偿后置滤波器24的增益波动。
下面将分析通过对根据音调信息的脉冲序列发生器的输出与白噪声发生器的输出的有声/无声信息进行线性求和来表示激励信号矢量的情况。
如在图8中所示，假设激励信号eX21(n)表示如下：
ex21(n)＝βbL(n)+γc(n)是通过将用于根据音调信息L产生脉冲序列的脉冲序列发生器41的脉冲信号h121(n)和来自白噪声发生器42的噪声信号C21(n)的有声/无声信息(β、γ)进行线性求和来表示的。通过提供一用于如上所述得到的激励信号ex21(n)的合成滤波器46来产生音频信号S21(n)。通过提供一用于音频信号S21(n)的后置滤波器49改进了音频信号的质量。
在按照对固定点运算操作方式实现后置滤波器49的滤波运算的情况下，如果后置滤波器49产生的增益波动是已知的，通过定标处理可有效地利用字长，可以高精度地进行滤波运算操作。装设定标值计算电路48和移位电路47和50，以便通过进行定标处理实现后置滤波器的滤波运算。
当后置滤波器49产生增益波动时，如果在后置滤波器49中的增益波动是已知的，向后置滤波器49的后置级施加一对应于在后置滤波器49中的增益波动的且与这种增益(变化)方向相反的增益控制作用，使得后置滤波器49中的增益波动能够被补偿。如上所述，装设增益控制电路51来补偿由后置滤波器49产生的增益波动。
为了假定后置滤波器49的增益，装设特性与合成滤波器46相同的合成滤波器61以及特性与后置滤波器49相同的后置滤波器63。通过向合成滤波器61提供伪激励信号得到伪音频信号P-S21(n)。伪音频信号P-S21(n)提供到滤波器63，利用滤波器63的输入信号和输出信号得到滤波器63的增益。利用该利用滤波器63假定的增益，当通过定标处理进行后置滤波器49的运算操作时，可以实现最佳定标。在利用增益控制电路51进行增益补偿时，可以实现最佳增益补偿。
在图8中表示由脉冲序列发生器41根据音调信息L产生脉冲序列信号hL21(n)。脉冲序列发生器41的输出提供到乘法器43，用以乘以表示有声/无声信息的增益系数β。乘法器43的输出提供到加法器45。
白噪声发生器42产生白噪声信号C21(n)。白噪声发生器42的输出提供到乘法器44，用以乘以表示有声/无声信息的增益系数γ。乘法器44的输出提供到加法器45。
由加法器45形成激励信号矢量ex21(n)。该激励信号矢量ex21(n)由下式表示：
ex21(n)＝βhL21(n)+γC21(n)激励信号矢量ex21(n)提供到合成滤波器46。由合成滤波器46合成音频信号。
由合成滤波器46合成的信号S21(n)提供到移位电路47。利用移位电路47根据来自定标值计算电路48的定标值对由合成滤波器合成的音频信号进行移位。移位电路47的输出提供到后置滤波器49。后置滤波器49进行处理以改进声音质量。由后置滤波器49对来自合成滤波器46的信号进行滤波运算。按照对固定点运算操作方式实现在后置滤波器49中的滤波运算。后置滤波器49的输出提供到移位电路50。移位电路50按照移位电路47中的移位量沿与该位相反的方向进行移位。移位电路50的输出S22(n)提供到增益控制电路51。增益控制电路51对由后置滤波器49产生的增益波动进行补偿。增益控制电路51的输出S23(n)由输出端52输出。
合成滤波器61的结构与合成滤波器46相同。伪激励信号P-ex21(n)由输入端62提供到合成滤波器61。由合成滤波器61合成伪音频信号P-S21(n)。该伪音频信号P-S21(n)提供到后置滤波器63和增益计算电路64。后置滤波器63的输出提供到增益计算电路64。后置滤波器63的特性与后置滤波器49相同。
增益计算电路64由来自滤波器63的一个与输入信号矢量P-S21(n)成比例的数值以及一个与后置滤波器63的输出信号矢量P-S22(n)成比例的数值计算滤波器63的增益。
合成滤波器61的特性与合成滤波器46相同。后置滤波器63的特性与后置滤波器49相同。因此，由增益计算电路64得到的后置滤波器63的增益对应于后置滤波器49的增益。
由增益计算电路64得到的增益提供到定标值计算电路48。因此，当在后置滤波器49中进行滤波运算时，以最佳方式实现定标。由增益计算电路64得到的增益提供到增益控制电路51。利用增益控制电路51补偿后置滤波器49的增益波动。
下面分析通过对根据音调信息的过去的激励信号矢量状态和噪声信号的有声/无声信息进行线性求和表达激励信号矢量的情况。
如图9中所示，下面假设一激励信号ex31(n)由下式表示：
ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)即通过对利用音调信号L和过去的激励信号矢量状态形成的信号矢量bL31(n)和来自白噪声发生器72的噪声信号C31(n)的有声/无声信息(β、γ)线性求和来表示。通过对于按照上述得到的激励信号ex31(n)提供合成滤波器76得到音频信号S31(n)。通过对于音频信号S31(n)提供后置滤波器79改进音频信号的质量。
在按照对固定点运算操作方式进行后置滤波器79的滤波运算的情况下，如果后置滤波器79产生的增益波动是已知的，通过定标处理可以有效地利用字长，以及可以实现高精确度的滤波运算操作。因此，设有定标值计算电路78和移位电路77和80，以便通过进行定标处理实现后置滤波器79的滤波运算。
当后置滤波器79产生增益波动时，如果后置滤波器79的增益波动是已知的，将与在后置滤波器79中的增益波动相对应的且与这一增益(变化)方向相反的增益信号施加到后置滤波器79的后置级，使得可以补偿后置滤波器79的增益波动。如上所述，设有增益控制电路81，以便补偿由后置滤波器79产生的增益波动。
装设一特性与合成滤波器76相同的合成滤波器91和一特性与后置滤波器79相同的后置滤波器93，以便假定后置滤波器79中的增益。通过向合成滤波器91提供一伪激励信号P-ex31(n)得到伪音频信号P-S31(n)。该伪音频信号P-S31(n)提供到后置滤波器93和通过利用该后置滤波器93的输入信号和输出信号得到后置滤波器93的增益，借此假定后置滤波器79的增益。利用该利用后置滤波器93假定的增益，在通过定标处理实现后置滤波器79的滤波运算的情况下，可以实现最佳定标。在利用增益控制电路81进行增益补偿的情况下，可以实现最佳增益补偿。
在图9中，由信号发生器71根据音调信息L和过去的激励信号矢量状态产生信号bL31。该信号bL31提供到乘法器73，用以乘以代表有声/无声信息的增益(系数)β。乘法器73的输出提供到加法器75。
由白噪声发生器72产生噪声信号C31(n)。该噪声信号提供给乘法器74，用以乘以代表有声/无声信息的增益(系数)γ。乘法器74的输出提供到加法器75。
利用加法器75形成该激励信号矢量ex31(n)。激励信号矢量ex31(n)表示如下：
ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)该激励信号矢量ex31(n)提供到合成滤波器76。利用合成滤波器76合成音频信号S31(n)。
由合成滤波器76合成的音频信号S31(n)提供到移位电路77。利用移位电路77根据来自定标值计算电路78的定标值对利用合成滤波器76合成的音频信号进行移位。移位电路77的输出提供到后置滤波器79。后置滤波器79进行滤波处理以改进声音质量。利用后置滤波器79对来自合成滤波器76的信号进行滤波运算。按照对固定点运算操作的方式实现在后置滤波器79中的滤波运算。后置滤波器79的输出提供到移位电路80。移位电路80按照在移位电路77的移位量沿与该移位方向相反的方向进行移位。移位电路80的输出S32(n)提供到增益控制电路81。增益控制电路81补偿由后置滤波器79产生的增益波动。增益控制电路81的输出S33(n)由输出端82输出。
合成滤波器91的结构与合成滤波器76的相同。来自输入端92的伪激励信号P-ex31(n)提供到合成滤波器91。利用合成滤波器91合成伪音频信号P-S31(n)。该伪音频信号P-S31(n)提供到后置滤波器93和增益计算电路94。后置滤波器93的输出提供到增益计算电路94。后置滤波器93的特性与后置滤波器79的相同。
增益计算电路94由一与后置滤波器93的输入信号矢量P-S31(n)成比例的数值以及一与后置滤波器93的输出信号矢量P-S32(n)成比例的数值计算后置滤波器93的增益。
合成滤波器91的特性与合成滤波器76的相同。后置滤波器93的特性与后置滤波器79的相同。因此，由增益计算电路94得到的后置滤波器93的增益对应于后置滤波器79的增益。
由增益计算电路94得到的增益提供到定标值计算电路78。因此，当后置滤波器79进行滤波运算时，以最佳方式实现定标。由增益计算电路94得到的增益提供到增益控制电路81。后置滤波器79的增益波动得到补偿。
在图9中需要使提供到合成滤波器91的伪激励信号P-ex31(n)与提供到合成滤波器76的激励信号相同。然而，激励信号ex31(n)表示如下：
ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)即ex31(n)是通过对由音调信息L和过去的激励信号矢量状态形成的信号矢量bL31(n)与来自白噪声发生器42的噪声信号C31(n)的有声/无声信息(β、γ)线性求和表示的。要形成与激励信号ex31(n)相同的伪激励信号P-ex31(n)是困难的。
因而如图10所示，考虑使用一根据音调信息L的脉冲序列信号hL41(n)作为伪激励信号P-ex41(n)。
在图9中，根据音调信息L的脉冲序列信号hL41(n)是由脉冲序列发生器101产生的。脉冲序列信号hL41(n)提供到合成滤波器91。合成滤波器91的输出提供到后置滤波器93和增益计算电路94。后置滤波器93的输出提供到增益计算电路94。
增益计算电路94由一与后置滤波器93的输入信号矢量成比例的数值以及一与后置滤波器93的输出信号矢量成比例的数值来计算后置滤波器93的增益。由增益计算电路94得到的增益提供到定标值计算电路78。因此，当后置滤波器79进行滤波运算时以最佳方式实现定标。由增益计算电路94得到的增益提供到增益控制电路81。利用增益控制电路81补偿后置滤波器79的增益波动。
如在图11中所示，考虑使用根据音调信息L的脉冲序列信号P-hL51(n)和噪声信号P-C51(n)的有声/无声信息(β、γ)的线性求和作为伪激励信号P-ex51(n)。
在图11中，根据音调信息L的脉冲序列信号P-hL51(n)是由脉冲序列发生器111产生的。脉冲序列信号p-hL51(n)提供到乘法器113，用以乘以增益(系数)β。乘法器113的输出提供到加法器115。由白噪声发生器112产生噪声信号P-C52(n)。噪声信号P-C52(n)提供到乘法器114，用以乘以增益(系数)γ。乘法器114的输出提供到乘法器115。
由加法器115得到根据音调信息L的脉冲信号P-hL51(n)和噪声信号P-C52(n)的有声/无声信息(β、γ)的线性和，而伪激励信号P-ex51(n)是由下式得到的：
P-ex51(n)＝β·(P-hL51(n))+γ·(P-C52(n))按上述方式形成的伪激励信号P-ex51提供到合成滤波器91。
合成滤波器91的输出提供到后置滤波器93和增益计算电路94。后置滤波器93的输出提供到增益计算电路94。利用增益计算电路94计算后置滤波器93的增益。由增益计算电路94得到的增益提供到定标值计算电路78。因此，当在后置滤波器72中进行滤波运算时，以最佳方式实现定标。由增益计算电路94得到的增益提供到增益控制电路81。由增益控制电路81补偿后置滤波器79的增益波动。
要考虑使根据音调信息P的音调(pitch)周期的脉冲序列的音调(pitch)位置与激励信号矢量的音调位置相同步。通过对激励信号矢量的峰值进行查索可以粗略知道该音调(pitch)位置。
此外，如在图12中所示，考虑将根据音调信息L和过去的激励信号矢量状态的且由信号发生器71产生的信号bL61用作伪激励信号P-ex61(n)。
在图12中，该根据音调信息L和过去的激励信号矢量状态的且由信号发生器71产生的信号bL61(n)提供到合成滤波器91用作伪激励信号P-ex61(n)。合成滤波器91的输出提供到后置滤波器93和增益计算电路94。后置滤波器93的输出提供到增益计算电路94。由增益计算电路94计算滤波器93的增益。由增益计算电路94得到的增益提供到定标值计算电路78。因此，当在后置滤波器79中进行滤波运算时以最佳方式实现定标。由增益计算电路94得到的增益提供到增益控制电路81。利用增益控制电路81补偿后置滤波器79的增益波动。
图13表示按上面分析研究实现的VSELP的解码器的实例。在图13中，标号121标注一长周期滤波级。过去的激励矢量提供到该长周期滤波级121并还由输入端120提供所接收的音调信息L。该长周期滤波级121根据所接收的音调信息L和过去的激励信号矢量状态形成信号bL61(n)。形成的信号bL61(n)提供到乘法器122。
标号123标注一代码本。该所接收的激励源代码I由输入端124提供到代码本123。利用代码本123根据激励源代码I施加一基本矢量并且形成噪声信号C61(n)。噪声信号C61(n)提供到乘法器125。
由输入端126向乘法器122提供所接收的增益β。由输入端127向乘法器125提供所接收的增益γ。用乘法器122将增益(系数)β乘以信号bL61(n)。用乘法器125将增益(系数)γ乘以噪声信号C61(n)。
乘法器122和125的输出提供到加法器130。由加法器130形成激励信号矢量ex61(n)。激励信号矢量ex61(n)表示如下：
ex61(n)＝βbL61(n)+γC61(n)该激励信号矢量ex61(n)提供到一短周期合成滤波器131并反馈到该长周期滤波级121。
由输入端128向短周期合成滤波器131提供参数α。利用短周期合成滤波器131合成音频信号。合成的音频信号提供到移位电路132。移位电路132根据来自定标值计算电路133的定标值对合成的音频信号移位。移位电路133的输出提供到后置滤波器134。
后置滤波器134进行滤波处理以改进声音质量。后置滤波器134对来自短周期合成滤波器131的信号进行滤波运算。在后置滤波器134中按照对固定点计算操作方式实现滤波运算。后置滤波器134的输出提供到移位电路135。移位电路135根据在移位电路132的移位量沿与该移位相反的方向对输入信号移位。移位电路135的输出提供到增益控制电路136。增益控制电路136补偿由后置滤波器134产生的增益波动。增益控制电路136的输出作为解码信号由输出端137输出。
来自长周期滤波级121的信号bL61(n)作为一伪激励信号P-ex61(n)提供到短周期合成滤波器141。参数α由输入端128提供到短周期合成滤波器141。短周期合成滤波器141的构成方式与短周期合成滤波器127相同。
短周期合成滤波器141的输出P-S61(n)提供到后置滤波器142和增益计算电路143。后置滤波器142的输出提供到增益计算电路143。后置滤波器142的特性与后置滤波器134的相同。
后置滤波器142的输入信号矢量P-S61(n)和后置滤波器142的输出信号矢量P-S62(n)提供到增益计算电路143。增益计算电路143由一与后置滤波器142的输入信号矢量P-S61(n)成比例的数值及一与后置滤波器142的输出信号矢量P-S62(n)成比例的数值来计算增益。
由增益计算电路143得到的增益提供到定标值计算电路133。因此，当在后置滤波器134中进行滤波运算时的最佳方式实现定标。由增益计算电路134得到的增益提供到增益控制电路136。利用增益控制电路136补偿由后置滤波器134产生的增益波动。
在上述实例中，虽然介绍的是利用VSELP主要作为压缩系统的情况，然而，本发明也可以相同的方式适用于另外的压缩系统。
根据本发明，配备特性与用于处理经解调的音频信号的后置滤波器相同的另一后置滤波器，并预先利用该后置滤波器假定该处理音频信号的后置滤波器的增益。因此，当按照对固定点运算操作方式在后置滤波器中进行滤波运算时，可以实现最佳定标。通过利用按上述方式得到的增益，可以按最佳方式校正由后置滤波器产生的增益波动。
本发明并不局限于上述各实施例，而是在所提出的本发明权利要求的构思和范围内可以进行很多改进和变化。

Claims (7)

1、一种数字语音信号处理装置，包含：
第一滤波器装置，用于对输入信号进行滤波运算；
第二滤波器装置，其特性与所述第一滤波器装置相同；
增益运算装置，用于由向所述第二滤波器装置输入的伪信号及其输出信号得到所述第二滤波器的增益；
定标装置，用于对在所述第一滤波器装置中的滤波运算实现定标处理；以及
增益控制装置，用于接收所述第一滤波器装置的输出并校正在所述第一滤波器装置中产生的增益波动；
其中，通过利用由所述增益运算装置得到所述第二滤波器装置的增益来控制所述定标装置的定标值和所述增益控制装置的增益校正值。
2、一种数字语音信号处理装置，包含：
第一合成滤波器装置，用于由一激励信号合成音频信号；
第一后置滤波器装置，用于对所述第一合成滤波器装置的输出进行滤波；
第二合成滤波器装置，其特性与所述第一合成滤波器装置相同，用于由一伪激励信号合成一伪信号；
第二后置滤波器装置，其特性与所述第一后置滤波器装置相同，用于对所述第二合成滤波器装置的输出进行滤波；
增益运算装置，用于由向所述第二合成滤波器装置输入的信号及其输出信号得到所述第二合成滤波器装置的增益；
定标装置，用于对在所述第一后置滤波器装置中的滤波运算进行定标处理；以及
增益控制装置，用于接收所述第一后置滤波器装置的输出并校正在所述第一后置滤波器装置中产生的增益波动；
其中，通过利用该由所述增益运算装置得到的所述第二后置滤波器装置的增益来控制所述定标装置的定标值和所述增益控制装置的增益校正值。
3、一种数字语音信号处理装置的增益校正方法，包含的步骤有：
将一输入信号提供到用于进行滤波运算的第一滤波器装置；
将一伪输入信号提供到一特性与所述第一滤波器装置相同的第二滤波器装置并进行滤波运算；
利用增益运算装置根据所述第二滤波器装置的所述伪输入信号及其输出信号得到所述第二滤波器装置的增益；
通过利用所得到的所述第二滤波器装置的增益，利用定标装置对在所述第一滤波装置中的滤波运算进行定标处理；以及
通过用于接收所述第一滤波器装置的输出的增益控制装置、用所述第二滤波器装置的增益校正在所述第一滤波器装置中产生的增益波动。
4、一种数字语音信号处理装置的增益校正方法，包含的步骤有：
向第一合成滤波装置输入激励信号；
向用于进行滤波运算的第一滤波器装置提供由所述第一合成滤波器装置合成的音频信号；
向其特性与所述第一合成滤波器相同的第二合成滤波器装置输入-伪激励信号；
向其特性与所述第一滤波器装置相同的第二滤波器装置提供由所述第二合成滤波器装置合成的伪信号并进行滤波运算；
利用所述增益运算装置根据向所述第二滤波器装置输入的信号及其输出信号得到所述第二滤波器装置的增益；
通过利用所得到的所述第二滤波器装置的增益，利用定标装置对在所述第一滤波器装置中的滤波运算进行定标处理；
通过接收所述第一滤波器装置的输出的增益控制装置、用所述第二滤波器装置的增益校正在所述第一滤波器装置中产生的增益波动。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成滤波器装置是线性预测系数的滤波器。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成滤波器装置是局部自相关系数滤波器。
7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成滤波器装置是线性频谱成对系数滤波器。
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