KR100421648B1 - 음성코딩을 위한 적응성 표준 - Google Patents

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Abstract

최초 음성신호로부터 최초 음성신호의 근사를 복원할 수 있도록 하는 다수의 변수(gaQ, gfQ) 를 생성함에 있어서, 최초 음성신호에 응해 다른 신호가 생성되고, 상기 다른 신호는 최초 음성신호를 나타내기 위한 것이다. 변수들 중 적어도 하나는 최초 음성신호 상기 다른 신호 간의 제1 및 제2차이를 사용하여 결정된다(69, 71). 상기 제1차이는 최초 음성신호와 관련된 파형과 상기 다른 신호와 관련된 파형 간의 차이고, 상기 제2차이는 최초 음성신호로부터 유도되는 에너지변수와 상기 다른 신호와 관련된 대응하는 에너지변수 간의 차이이다.

Description

음성코딩을 위한 적응성 표준{AN ADAPTIVE CRITERION FOR SPEECH CODING}
가장 최근의 음성부호기(speech coder)들은 코드화된 음성신호의 생성을 위한 몇몇 형태의 모델을 기반으로 한다. 상기 모델에들에 대한 변수들과 신호들은 양자화되고 그리고 이들을 기술하는 정보가 채널을 통해 전송된다. 셀룰러 전화응용에서 가장 유력한 부호기 모델은 코드 여기 선형예측(Code Excited Linear Prediction : CELP)기술이다.
통상적인 CELP 복호기(decoder)가 도 1에 도시되어 있다. 부호화된 음성은 전형적으로 10의 차수를 가지는 올-폴 합성 필터(all-pole synthesis filter)를 통해 공급되는 여기신호(excitation signal)에 의해 생성된다. 상기 여기신호는 각각의 부호록(codebook)(하나는 고정 및 하나는 적응성)으로부터 선택되어 계속하여 적절한 이득인자(gain factor) ga 및 gf로 승산되는, 두 신호 ca 및 cf의 합으로서 형성된다. 상기 부호록 신호들은 전형적으로 길이 5ms(서브프레임)인 한편 상기 합성필터는 전형적으로 매 20ms(프레임)마다 갱신된다. CELP 모델과 관련된 변수들은 합성필터 계수, 부호록 엔트리(entries) 및 이득인자들이다.
도 2에 통상적인 CELP 부호기가 도시되어 있다. 서브프레임 각각에 대해 후보 부호화 신호를 생성하는데 CELP 복호기(도 1)의 복제를 사용한다. 상기 부호화 신호는 21에서 부호화되지 않은(디지탈화 된) 신호와 비교되고 그리고 부호화 프로세스를 제어하는데 가중된(weighted) 에러신호를 사용한다. 상기 합성필터는 선형예측(linear prediction ; LP)를 사용하여 결정된다. 이 통상적인 부호화 절차는 합성에 의한 선형 예측 분석(linear prediction analysis-by synthesis;LPAS)라고 부른다.
상기의 설명으로부터 알 수 있듯이, LPAS 는 가중된 음성영역에 파형 정합( waveform matching)을 사용한다. 즉 에러신호는 가중 필터로 필터된다. 이는 다음의 제곱 에러 규정을 최소화시키는 것으로 나타낼 수 있다.
(식 1)
여기서 S는 부호화되지 않은 음성샘플들 중에서 하나의 서브프레임을 포함하는 벡터이고, Sw는 가중필터 W로 승산되는 S를 나타내고, ca 및 cf는 적응성 및 고정 부호록으로부터의 부호 벡터들이고,W는 가중필터 연산을 수행하는 매트릭스이고,H합성필터 연산을 수행하는 매트릭스이고, CSw는 가중필터 W에 승산되는 부호화 신호이다. 일반적으로, 식 1의 규정을 최소화시키기 위한 부호화연산을 다음의 단계에 따라 수행된다.
단계 1. 선형예측으로 합성필터를 계산하고 필터계수를 양자화한다. 가중필터는 선형예측 필터 계수들로부터 계산된다.
단계 2. gf가 0이고 그리고 ga가 최적값과 동일하다고 가정하면 식 1의 Dw를 최소화시키기 위해 적응성 부호록을 검색함으로써 부호벡터 ca를 찾는다. 각 부호벡터 ca 는 통상적으로 관련된 ga의 최적값을 가지기 때문에, 상기 검색은 관련된 최적 ga값과 함께 각 부호벡터 ca를 식 1에 삽입함으로써 이루어진다.
단계 3. 상기 단계 2에서 찾은 부호벡터 ca와 이득 ga를 사용하여 Dw를 최소화하기 위해 고정 부호록을 검색함으로써 부호벡터 cf를 찾는다. 고정 이득 gf는 최적값과 동일한 것으로 추정한다.
단계 4. 이득 인수 ga 및 gf를 양자화한다. 만일 스칼라 양자화기를 사용한다면 단계 2 이후에 ga를 양자화할 수 있다는 것을 주의해야 한다.
상기에서 설명한 파형정합 절차는 적어도 8kb 또는 이 이상의 비트율에 대해 잘 동작하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 비트율을 낮추면, 비음성 및 배경잡음과 같은 비-주기적인, 잡음형 신호들의 파형정합을 하는 능력이 나빠질 수 있다. 음성 단편(voiced speech segments)에 있어서, 파형정합 표준은 잘 수행되지만, 잡음형 신호들에 대한 열악한 파형정합 능력은 종종 너무 낮은 레벨과 성가진 가변특성( varying character)(스월링(swirling)으로 알려짐)을 가지는 부호화 신호가 된다.
잡음형 신호에 있어서, 신호의 스펙트럼 특성을 정합시켜 훌륭한 신호레벨(이득) 정합을 가지는 것이 좋다는 것이 잘 공지되어 있다. 선형예측 합성필터가 신호의 스펙트럼특성을 제공하기 때문에, 잡음형 신호에 대해 상기 식 1에 대해 다른 표준을 사용할 수 있다.
(식 2)
여기서 Es는 부호화되지 않은 음성신호의 에너지이고, ECS는 부호화신호 CS=Hㆍ(gaㆍca + gfㆍcf)의 에너지이다. 식 2는 식 1의 파형정합에 반대되는 에너지 정합을 의미한다. 이 표준은 또한 가중필터W를 포함함으로써 가중된 음성영역에 사용할 수 있다. 제곱근 연산이 식 2에 포함되어 식 1과 동일한 영역에서 표준을 가3질뿐이라는 것을 주의해야 한다. 이는 반드시 필요한 것이 아니고 또한 제약이 아니다. 또한 DE= ｜ES- ECS｜과 같은 다른 가능한 에너지-정합 표준이 있다.
상기 표준은 또한 다음과 같이 나머지 영역에서 공식화할 수 있다.
(식 3)
여기서 Er은 합성필터의 역(H-1)를 통해 S를 필터링함으로써 얻은 잔여신호 r의 에너지이고, Ex는 x=gaㆍca + gfㆍcf로 주어진 여기신호의 에너지이다.
비음성 및 배경잡음에 대해 상이한 부호화 모드(예컨대, 에너지정합)을 사용하였던 통상적인 다중-모드 부호화에 상이한 표준을 사용하였다. 이들 모드에서, 식 2 및 3과 같은 에너지정합 표준을 사용하였다. 이러한 해결책의 단점은 모드 결정이 필요하다는 것이다. 예컨대, 음성에 대해서는 파형정합모드(식 1)를 선택하고 그리고 비음성과 배경잡음과 같은 잡음형 음성에 대해서는 에너지정합모드(식 2 또는 3)를 선택하여야 한다는 것이다. 모드 결정은 민감하고 또한 잘못되었을 때 성가신 인위음이 발생하게 한다. 또한 모드들 간에 부호화 방법의 강렬한 변경은 원치 않은 음이 발생하게 할 수 있다.
본 발명은 음성부호화에 관한 것으로서, 특히 낮은 비트율로 잡음성(noise -like) 신호들을 수용하기 위한 개선된 부호화 표준에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 CELP 복호기를 도식적으로 설명하는 도면.
도 2는 통상적인 CELP 부호기를 도식적으로 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 평형인자를 그래프로 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 평형인자의 특정예를 그래프로 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 CELP 부호기의 관련부분을 도식적으로 설명하는 도면.
도 6은 도 5의 CELP 부호기부의 예시적인 동작을 설명하는 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 통신시스템을 도식적으로 설명하는 도면.
따라서, 상기에서 설명한 다중-모드 부호화의 단점이 없이, 낮추어진 비트율에서 잡음형 신호의 개선된 부호화를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 파형정합과 에너지정합 표준을 결합하여 다중-모드 부호화의 단점이 없이, 낮은 비트율에서 잡음형 신호의 부호화를 개선한다.
본 발명은 파형정합과 에너지정합 표준을 하나의 단일 표준 DWE로 통합한다. 파형정합과 에너지정합 간의 평형은 가중인자들에 의해 부드럽게, 적응적으로 조정된다:
DWE= KㆍDW+ LㆍDE(식 4)
여기서 K와 L은 파형정합 왜곡 DW와 에너지정합 왜곡 DE간의 상대 가중을 결정하는 가중인자이다. 가중인자 K와 L은 다음과 같이 1-α및 α와 동등하게 각각 설정할 수 있다.
DWE= (1-α)ㆍDW+ αㆍDE(식 5)
여기서 α는 표준의 파형정합부 DW와 에너지정합부 DE사이에 평형을 제공하기 위해 0 내지 1의 값을 가지는 평형인자이다. α값은 현재 음성단편에서 음성레벨, 또는 주기성의 함수이고, α=α(ν)이다 여기서 ν는 음성표시자(voicing indicator)이다. α(ν) 함수예의 주요 개요가 도 3에 도시되어 있다. a 아래 음성레벨에서 α= d 이고, b 위 음성레벨에서는 α= c이고, a와 b 사이의 음성레벨에서 α는 d에서 c로 점진적으로 감소한다.
한 특정 공식으로, 식 5의 표준을 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(식 6)
여기서 ESW는 신호 SW의 에너지이고, ECSW는 신호 CSW의 에너지이다.
비록 상기 식 6의 표준 또는 이의 변형을 CELP 부호기에서 전체 부호화 프로세스에 유익하게 사용할 수 있다 하더라도, 이득 양자화부(즉, 상기 부호화방법의 단계 4)만에 사용할 때에도 상당한 개선이 이루어진다. 비록 이득 양자화에 식 6의 표준의 적용을 여기에서 상세히 설명한다 하더라도, 유사한 방식으로 ca 및 cf 의부호록의 검색에 사용할 수 있다.
식 6의 ECSW를 다음과 같이 나타낼 수 있다는 것을 명심해야 한다:
(식 7)
또한 식 6은 다음과 같이 다시 적을 수 있다:
(식 8)
식 1로 보면:
CSW+ WㆍHㆍ(gaㆍca + gfㆍcf) (식 9)
예컨대 상기 식 1과 단계 1-3을 사용하여 부호벡터 ca 및 cf를 결정하기만 하면, 대응하는 양자화 이득값을 찾는 것이 임무이다. 벡터양자화에 있어서, 이들 양자화된 이득값들은 벡터 양자화기의 부호록에서부터 엔트리로서 주어진다. 상기 부호록은 다수의 엔트리를 포함하고, 엔트리 각각은 한쌍의 양자화된 이득값들, gaQ와 gfQ를 포함한다.
양자화된 모든 이득값 gaQ및 gfQ의 쌍들을 벡터 양자화기 부호록에서부터 식 9에 삽입시킨 다음, 최종 CSW각각을 식 8에 삽입시킴으로써, 식 8에서 가능한 모든 DWE값들이 계산된다. DWE의 최소값을 제공하는 벡터 양자화기의 부호록에서부터 양자화된 이득값들에 대한 이득값 쌍이 선택된다.
몇몇 현대 부호기에 있어서, 이득값들에 대해, 또는 적어도 고정 부호록 이득값에 대해 예측 양자화(predictive quantization)가 사용된다. 이는 식 9에 바로통합되는데, 검색 전에 예측이 이루어지기 때문이다. 식 9에 부호록 이득값들을 삽입하는 대신에, 예측된 이득값들로 승산되는 부호록 이득값들이 식 9에 삽입된다. 그런 다음, 상기와 같이 최종 CSW를 식 8에 삽입한다.
이득인자들의 스칼라 양자화를 위해, 종종 최적 이득이 직접적으로 양자화되는 단순한 표준을 사용한다. 즉 다음과 같은 표준을 사용한다:
(식 10)
여기에서 DSGQ는 스칼라 이득 양자표준이고, gOPT는 단계 2 또는 3에서 통상적으로 결정되는 것과 같은 최적 이득(gaOPT또는 gfOPT)이고, g는 ga 또는 gf 스칼라 양자화기의 부호록에서부터 양자화된 이득값이다. DSGQ를 최소화하는, 양자화된 이득값이 선택된다.
이득인자들을 양자화함에 있어서, 필요하다면, 고정 부호록 이득에 대해서만 에너지정합 항을 사용할 수 있는데, 이는 잡음형 음성 단편들에 대해 보통 적응성 부호록이 소수의 역할을 하기 때문이다. 그러므로, 식 10의 표준은 적응성 부호록 이득을 양자화하는데 사용할 수 있는 한편, 새로운 표준 Dg/Q를 고정 부호록 이득을 양자화하는데 사용할 수 있다. 즉:
(식 11)
여기에서 gfOPT는 상기 단계 3에서부터 결정되는 최적 gf 값이고, gaQ는 식 10을 사용하여 결정되는 양자화된 적응성 부호록 이득이다. gf 스칼라 양자화기의부호록으로부터 양자화된 모든 이득값들은 식 11에 gf로서 삽입되고, Dg/Q를 최소화하는 양자화된 이득값이 선택된다.
평형인자 α의 적응은 새로운 표준으로 훌륭한 선능을 얻기 위한 핵심이다. 앞서 설명하였듯이, α는 음성레벨(voicing level)의 함수인 것이 바람직하다. 적응성 부호록의 부호화 이득은 음성레벨의 훌륭한 표시의 한 예이다. 그러므로, 음성레벨 결정의 예들은 :
(식 12)
(식 13)
여기서 vv는 벡터 양자화에 대한 음성레벨 측정이고, vs는 스칼라 양자화에 대한 음성레벨 측정이고, r은 상기에서 규정한 잔여신호이다.
비록 음성레벨이 식 12와 13을 사용하여 잔여영역에서 결정된다 하더라도, 음성레벨을 또한 식 12 및 13에서 r를 SW로 대체하고 또한 식 12 및 13의 gaㆍca 항을 WㆍH로 승산함으로써 가중된 음성영역에서 결정될 수 있다.
ν값들에서 국부적인 변동을 피하기 위하여, ν값들은 α영역으로 맵핑하기에 앞서 필터할 수 있다. 예컨대, 현재 값과 이전 4 서브프레임들에 대한 값들의 3중간필터(median filter)를 다음과 같이 사용할 수 있다:
vm= median(v, v-1, v-2, v-3, v-4) (식 14)
여기에서, v-1,v-2, v-3, v-4들은 이전 4 서브프레임들에 대한 v값들이다.
도 4에 도시된 함수는 음성표시자 vm에서부터 평형인자 α로 맵핑의 한 예를 보여준다. 이 함수는 다음과 같이 수학적으로 나타낼 수 있다:
(식 15)
α의 최대값은 1보다 작다는 것을 알아야만 한다. 이는 완전한 에너지정합이 결코 발생하지 않고, 표준에 몇몇 파형정합이 항상 남아 있다는 것을 의미한다(식 5를 참조).
음성 개시시에, 신호의 에너지가 극단적으로 증가하면, 적응성 부호록이 적절한 신호들을 포함하지 않는다는 사실로 인해 적응성 부호록 부호이득은 종종 작다. 그러나, 개시시에 파형정합이 중요하여, 따라서 개시가 검출되면 α는 0로 간다. 최적 고정 부호록 이득을 기반으로 한 단순한 개시검출을 다음과 같이 사용할 수 있다:
α(vm) = 0 if gfOPT2.0ㆍgfOPT - 1(식 16)
여기에서 gfOPT - 1은 이전 서브프레임에 대해 상기 단계 3에서 결정되는 최적 고정 부호록 이득이다.
이전 서브프레임에서 α값이 0였으면 α값의 증가를 제한하는 것이 유리하다. 이는, 이전 α값이 0였으면 α값을 적절한 수, 예컨대 2.0 으로 단순히 나눔으로써 구현할 수 있다. 순수 파형정합에서 보다 에너지정합으로 이동함으로 야기되는 인위음은 피할 수 있다.
또한, 식 15와 16을 사용하여 평형인자 α를 결정하였으면, 이전 서브프레임들의 α으로 평형인자들을 평균함으로써 필터할 수 있다.
앞서 언급하였듯이, 식 6(그러므로 식 8 및 9)은 적응성 및 고정 부호록 벡터 ca 및 cf를 선택하는데 사용할 수 있다. 적응성 부호록 벡터 ca를 아직 모르기 때문에, 식 12 및 13의 음성측정은 계산할 수 없어서, 식 15의 평형인자 α또한 계산할 수 없다. 그러므로, 고정 및 적응성 부호록 검색에 대해 식 8 및 9를 사용하기 위하여, 잡음형 신호들에 대해 요망하는 결과를 낳도록 경험적으로 결정된 값에 평형인자 α를 설정하는 것이 바람직하다. 평형인자 α를 경험적으로 결정하였으면, 고정 및 적응성 부호록 검색은 상기 단계 1-4에 제시된 방식으로 진행할 수 있지만, 식 8 및 8의 표준을 사용한다. 택일적으로, 경험적으로 결정된 α값을 사용하여 단계 2에서 ca 와 ga를 결정한 후에, 고정 부호록의 단계 3 검색 동안에 식 8에서 사용되게 되는 α의 값을 결정하는데 적절한 것으로서 식 12-15를 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 CELP 음성 부호기의 예시적 부분의 블록도이다. 도 5의 부호기부는 부호화되지 않은 음성신호를 수신하고 또한 고정 및 적응성 부호록(61 및 62)과 그리고 이득 양자화기 부호록(50, 54 및 60)과 통신을 위해 연결되는 입력을 가지는 표준 제어기(51)를 포함한다. 상기 표준 제어기(51)는 상기 식 1-3 및 10으로 표현되는 통상적인 표준과 상기 단계 1-4에서 기술된 통상적인 연산을 수행하는 것을 포함해, 도 2의 CELP 부호기 설계와 관련된 모든 통상적인연산을 수행할 수 있다.
상기에서 설명한 통상적인 연산들 이외에도, 표준 제어기(51)는 또한 식 4-9 및 11-16에 관해 상기에서 설명한 모든 연산들을 수행할 수 있다. 표준 제어기(51)는 상기 단계 2에서 결정된 것과 같은 ca와 상기 단계 1-4를 실행함으로써 결정되는것과 같은 gaOPT(또는 만일 스칼라 양자화를 사용한다면 gaQ를)를 음성결정기(53)에 제공한다. 표준 제어기는 또한 부호화되지 않은 음성신호에 역 합성필터 H-1을 적용하여, 상기 음성결정기(53)에 입력되는 잔여신호 r을 결정한다.
음성결정기(53)는 상기에서 설명한 그의 입력에 응하여 식 12(벡터 양자화) 또는 식 13(스칼라 양자화)에 따라 음성레벨 표시자 v를 결정한다. 음성레벨 표시자 v는 필터(55)의 입력에 제공되고, 필터는 음성레벨 표시자 v에 (상기에서 설명한 중간 필터링과 같은) 필터링 동작을 하여, 출력으로서 필터링된 음성레벨 표시자 vf를 생성한다. 중간 필터링을 위해, 필터(55)는 이전 서브프레임들의 음성레벨 표시자를 저장하기 위해 도시된 것과 같은 메모리부(56)를 포함한다.
필터(55)로부터 출력되는, 필터링된 음성레벨 표시자 vf는 평형인자 결정기(57)에 입력된다. 평형인자 결정기(57)는 필터링된 음성레벨 표시자 vf를 사용하여 식 15와 (vm은 도 5의 vf의 특정예를 나타냄)과 도 4와 관련해 상기에서 설명한 방식으로 평형인자 α를 결정한다. 표준 제어기(51)는 평형인자 결정기(57)에 현재 서브프레임에 대한 gfOPT를 입력하고, 이 값은 식 16의 구현에 사용하기 위해평형인자 결정기(57)의 메모리(58)에 저장될 수 있다. 평형인자 결정기는 또한, 이전 서브프레임과 관련된 α값이 0였으면 α값의 증가를 평형인자 결정기(57)가 제한할 수 있도록 하기 위해 각 서브프레임의 α값(또는 적어도 0의 α값들)을 저장하기 위한 메모리(59)를 포함한다.
표준 제어기(51)가 합성필터 계수들을 획득하였고 또한 요망하는 표준을 적용하여 부호록 벡터들과 관련 양자화 이득값들을 결정하면, 이들 변수들을 나타내는 정보가 52에서 표준 제어기로부터 출력되어 통신채널을 통해 전송되게 된다.
도 5는 또한 벡터 양자화기의 부호록(50)과, 적응성 부호록 이득값 ga과 고정 부호록 이득값 gf의 스칼라 양자화기 각각의 부호록(54 및 60)을 설명한다. 상기에서 설명하였듯이, 벡터 양자화기 부호록(50)은 다수의 엔트리들을 포함하고, 엔트리들 각각은 한 쌍의 양자화된 이득값 gaQ와 gfQ을 포함한다. 스칼라 양자화기 부호록(54 및 60) 각각은 엔트리 당 하나의 양자화된 이득값을 포함한다.
도 6은 도 5의 예시적인 부호기부의 (상기에서 상세히 설명한 것과 같은) 예시적인 동작들을 흐름도 포맷으로 보여준다. 부호화되지 않은 음성의 새로운 서브프레임이 63에서 수신되면, 64에서 단계 1-4들이 요망하는 표준에 따라 실행되어 ca, cf 및 gf를 결정한다. 이후 65에서, 음성측정 v가 결정되고, 이후에 66에서 평형인자 α가 결정된다. 이후 67에서, 평형인자를 사용하여 파형정합과 에너지정합의 항으로, 이득인자 양자화에 대한 표준 DWE를 규정한다. 만일 68에서 벡터 양자화를 사용하고 있다면, 69에서 이득인자들 둘다를 양자화하는데 결합된 파형정합/에너지정합 표준 DWE를 사용한다. 만일 스칼라 양자화를 사용하고 있다면, 70에서 식 10의 DSGQ를 사용하여 적응성 부호록 이득 ga가 양자화되고, 71에서는 식 11의 결합 파형정합/에너지정합 표준 Dg/Q를 사용하여 고정 부호록 이득 gf가 양자화된다. 이득인자들을 양자화한 후에, 다음 서브프레임이 63에 대기한다.
도 7은 본 발명에 따른 음성 부호기를 포함하는 예시적인 통신시스템의 블록도이다. 도 7에서, 본 발명에 따른 부호기(72)가 송수신기(73)에 제공되고, 송수신기는 통신채널(75)을 통해 송수신(74)와 통신한다. 부호기(72)는 부호화되지 않은 음성신호를 수신하여, 송수신(74) 내 (도 1과 관련해 상기에 설명한 것과 같은)통상적인 복호기(76) 원래 음성신호를 복원할 수 있도록 하는 정보를 채널(75)에 제공한다. 한 예로서, 도 7의 송수신기(73 및 74)들은 셀룰러전화일 수 있고, 채널(75)은 셀룰러전화망을 통한 통신채널일 수 있다. 본 발명의 음성부호기(72)의 다른 응용은 다양하고 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명에 따른 음성부호기는 독립적인 또는 외부 지원논리와 결합하여, 적절하게 프로그램된 디지탈신호처리기(DSP) 또는 다른 데이터처리장치를 사용하여 쉽게 구현할 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자에게는 자명한 사실이다.
새로운 음성부호화 표준은 파형정합과 에너지정합을 부드럽게 결합한다. 따라서, 다른 것을 사용할 필요가 없지만, 표준의 적절한 혼합을 사용할 수는 있다. 표준 간의 나쁜 모드 결정의 문제를 피할 수 있다. 표준의 적응성 속성은 파형과 에너지정합의 평형을 부드럽게 조정할 수 있도록 한다. 따라서, 표준을 극단적으로변경시킴으로 인한 인위음을 제어할 수 있다.
몇몇 파형정합은 항상 새로운 표준에서 유지될 수 있다. 잡음-버스트와 같은 높은 레벨 사운드를 가지는 완전히 부적절한 신호의 문제를 피할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들을 상기에서 상세히 설명하였다 하더라도, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니고 다양한 실시형태로 실시할 수 있다.

Claims (27)

  1. 최초 음성신호의 근사를 복원할 수 있도록 하는 다수의 변수들을 최초 음성신호로부터 생성하는 방법에 있어서,
    상기 최초 음성신호에 응해 최초 음성신호를 나타내는 다른 신호를 생성하는 단계와;
    최초 음성신호와 관련된 파형과 상기 다른 신호와 관련된 파형 간의 제1차이를 결정하는 단계와;
    상기 최초 음성신호로부터 유도되는 에너지변수와 상기 다른 신호와 관련된 대응하는 에너지변수 간의 제2차이를 결정하는 단계와;
    최초 음성신호의 근사를 복원할 수 있도록 하는 변수들 중 적어도 하나를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2차이를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용단계가 상기 적어도 하나의 변수의 결정에서 상기 제1 및 제2차이에 상대 중요도를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 할당단계가 상기 제1 및 제2차이의 상대 중요도를 나타내는 평형인자를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2차이와 각각 관련된 제1 및 제2가중인자들을 결정하기 위해 평형인자를 사용하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2차이를 사용하는 상기 단계는 상기 제1 및 제2가중인자들로 상기 제1 및 제2차이를 각각 승산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2가중인자를 결정하는데 상기 평형인자를 사용하는 상기 단계가 상기 가중인자들 중 하나를 0에 선택적으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가중인자들 중 하나를 0에 선택적으로 설정하는 상기 단계가 최초 음성신호에서 음성개시를 검출하여, 음성개시의 검출에 응해 제2가중인자를 0에 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 평형인자를 계산하는 상기 단계가 적어도 하나의 이전에 계산된 평형인자를 기반으로 평형인자를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 이전에 계산된 평형인자를 기반으로 평형인자를 계산하는 상기 단계가 규정된 크기를 가지는 이전에 계산된 평형인자에 응해 평형인자의 크기를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제3항에 있어서, 평형인자를 계산하는 상기 단계가 최초 음성신호와 관련된 음성레벨을 결정하는 단계와, 음성레벨의 함수로서 평형인자를계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 음성레벨을 결정하는 상기 단계가 음성레벨에 필터링연산을 적용하여 필터링된 음성레벨을 생성하고, 상기 계산단계가 필터링된 음성레벨의 함수로서 평형인자를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 필터링연산을 적용하는 상기 단계가, 필터링연산이 적용되는 음성레벨을 포함하는 음성레벨들과 최초 음성신호와 관련된 다수의 이전에 결정된 음성레벨들의 그룹 중에서 중간 음성레벨을 결정하는 단계를 포함하는 중간 필터링연산을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 할당단계가 최초 음성신호와 관련된 음성레벨을 결정하는 단계와 음성레벨의 함수로서 가중인자를 결정하는 단계를 포함하는, 제1 및 제2차이와 각각 관련된 제1 및 제2가중인자들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 잇어서, 음성레벨의 함수로서 제1 및 제2가중인자들을 결정하는 상기 단계가 제1음성레벨에 응해 제1가중인자를 제2가중인자 보다 크게 만드는 단계와, 상기 제1음성레벨 보다 낮은 제2음성레벨에 응해 제2가중인자를 제1가중인자 보다 크게 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 사용단계가 코드 여기 선형예측 음성부호화 프로세스에 따라 최초 음성신호를 복원하는데 사용하기 위한 양자화된 이득값을 결정하기 위해 상기 제1 및 제2차이를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 최초 음성신호를 수신하는 입력과;
    최초 음성신호의 근사를 복원할 수 있도록 하는 변수들을 나타내는 정보를 제공하는 출력과;
    상기 입력과 출력 사이에 연결되어 상기 최초 음성신호에 응해 최초 음성신호를 나타내는 다른 신호를 제공하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 또한 상기 최초 음성신호와 상기 다른 신호 간의 제1 및 제2차이를 기반으로 하여 상기 변수들 중 적어도 하나를 결정하며, 상기 제1차이는 최초 음성신호와 관련된 파형과 상기 다른 신호롸 관련된 파형 간의 차이이고, 상기 제2차이는 상기 최초 음성신호로부터 유되는 에너지변수와 상기 다른 신호와 관련된 대응하는 에너지변수 간의 차이인 것을 특징으로 하는 음성부호화장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 결정하는데 상기 제1 및 제2차이의 상대 중요도를 나타내는 평형인자를 계산하는 평형인자 결정기를 포함하고, 상기 평형인자 결정기는 상기 제어기에 연결되어 상기 적어도 하나의 변수를 결정하는데 사용하기 위해 상기 평형인자를 상기 제어기에 제공하는 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 최초 음성신호의 음성레벨을 결정하기 위해 상기 입력에 연결되는 음성레벨 결정기를 포함하고, 상기 음성레벨 결정기는 평형인자 결정기에 음성레벨을 제공하기 위해 상기 평형인자 결정기의 입력에 연결되는 출력을 가지고, 상기 평형인자 결정기는 상기 음성레벨 정보에 응해 상기 평형인자를 결정하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 음성레벨 결정기의 상기 출력과 상기 평형인자 결정기의 상기 입력 사이에 연결되어 상기 음성레벨 결정기로부터 음성레벨을 수신하고 또한 상기 평형인자 결정기에 필터링된 음성레벨을 제공하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 필터가 중간필터인 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제어기가 상기 평형인자에 감응해 상기 제1 및 제2차이와 각각 관련된 제1 및 제2가중인자들 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어기가 상기 적어도 하나의 변수의 결정에 있어서 상기 제1 및 제2차이를 각각 상기 제1 및 제2가중인자로 승산하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어기가 상기 최초 음성신호에서 음성개시에 응해 상기 제2차이를 0에 설정하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제16항에 있어서, 상기 평형인자 결정기가 적어도 하나의 이전에 계산된 평형인자를 기반으로 평형인자를 계산하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 평형인자 결정기가 규정된 크기를 가지는 이전에 계산된 평형인자에 응해 평형인자의 크기를 제한하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제15항에 있어서, 상기 음성부호화장치가 코드 여기 선형예측 음성부호기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 변수가 양자화된 이득값인 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 통신시스템에 사용하기 위한 송수신기 장치에 있어서,
    사용자 입력자극을 수신하는 입력과;
    통신채널을 통해 수신기로 전송을 위해 출력신호를 통신채널에 제공하는 출력과;
    상기 송수신기 입력에 연결되는 입력과 상기 송수신기 출력에 연결되는 출력을 가지는 음성부호화장치를 포함하고, 상기 음성부호화장치의 상기 입력은 상기 송수신기 입력으로부터 최초 음성신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 음성부호화장치의 상기 출력은 수신기에 최초 음성신호의 근사를 복원할 수 있도록 하는 변수들을 나타내는 정보를 상기 송수신기 출력에 제공하기 위한 것이며, 상기 음성부호화장치는 음성부호화장치의 상기 입력과 상기 출력 사이에 연결되어 최초 음성신호에 응해 최초 음성신호를 나타내는 다른 신호를 제공하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 또한 최초 음성신호와 상기 다른 신호 간의 제1 및 제2차이를 기반으로 하여 상기 변수들 중 적어도 하나를 결정하며, 상기 제1차이는 최초 음성신호와 관련된 파형과 상기 다른 신호와 관련된 파형 간의 차이이고, 상기 제2차이는 최초 음성신호로부터 유도되는 에너지변수와 상기 다른 신호와 관련된 대응하는 에너지변수 간의 차이인 것을 특징으로 하는 송수신기 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 송수신기 장치가 셀룰러전화의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
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