TW403890B

TW403890B - Signal coding method and apparatus

Info

Publication number: TW403890B
Application number: TW087104406A
Authority: TW
Inventors: Jun Matsumoto; Masayuki Nishiguchi
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2000-09-01
Also published as: CN1197975A; KR19980080742A; JP3684751B2; AU5969798A; EP0868031B1; CN1124588C; DE69801536D1; EP0868031A1; US6034632A; JPH10268897A; DE69801536T2; SG68656A1; KR100513815B1

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -03890 ΑΊ Β~7 _____ 五、發明説明（1 ) 發明背景 1 ·發明領- 本發明係關於一種信號寫碼方法及裝置’其中輸入信 .號是爲時軸/頻軸轉換，用以量化，尤其是係關於一種信號寫碼方法及裝置，其較適用於對高效率的聲頻信號編碼 2 .先前技藝說明照慣例，各種不同的已知信號寫碼方法爲藉由利用聲頻信號（包括音頻信號及聲信號）在時域及頻域之統計特徵和人類聽覺實行信號壓縮。如此寫碼方法可區分爲在時域編碼、在頻域編碼、分析-合成編碼之類等。當對聲頻信號編碼時，尤其是聲信號或音樂信號’更 ..多的考量爲聲音品質，而不.是量化效率。爲此’通常使用無向量量化，因此，有號位元速率下限比較地高。然而，在通信媒體迅速進步成爲多媒體系統’當抑制聲音品質惡化的時候，需要提供一種技術降低編碼速率。爲克服此問題，需要引入向量量化，但是在向量量化中，被稱爲隔離頻譜之再生即某些尖峰部份出現在聲頻信號頻譜中不是較好，需要改良。發明槪述因此，本發明之目的在提供一種信號寫碼方法及裝置，其能夠增加尖峰部分隔離頻譜之再生，如同在藉由向量本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 ^ Ο 3 8 9 fl _B7_—_ 五、發明説明（2 ) 量化實現降低速率時增加聲音品質。爲了要達成上述的目的，本發明之特徵爲輸入信號接受時軸/頻軸轉換，以便獲得一頻軸上係數，而且根據該係數之位元分配，控制實行上述係數之無向量量化和向量量化。如同在無向量量化和向量量化之間的控制方法，可舉例說明選擇方法對具有分配位元等於或大於預定臨界値之頻軸上係數實現無向量量化。此時，對已接受無向量量化之係數以權重〇實行向量量化，以便在向量量化輸出中忽略，郝些輸出相當於接受上述無向量量化之係數，其輸出被上述無向量量化之輸出置換做爲輸出。此外，對已接受無向量量化之係數，其量化誤差做爲向量量化之輸入，且向量量化之輸出加至上述無向量量化之輸出做爲輸出。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述向量量化藉分割輸入向量成爲許多次向量實行向量量化，所以根據相當於每個次向量之位元分配，在許多寫碼書中，從一寫碼書切換至另一寫碼書。此外，較好是在時軸信號接受上述時軸/頻軸轉換前藉特徵抽取而正規化，並且使用此正規化之參數以計算上述位元分配。而且，其可藉插入輸入向量得到許多次向量而實行上 . / _述向量量化。 .頻軸上之係數其經向量量化有次等之再生可被無向量本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ c . ' A7 B7 五、發明説明（3 量化再量化' 403890 圖示簡單說明第1圖爲顯示本發明—實施例基本構型之方塊圖。第2圖爲一流程圖以說明根據本發明實施例之操作_。第3圖爲顯示實現無向量量化（S Q )及向量量化（ VQ)之特定構型方塊圖。第4圖爲根據本發明實施例之聲頻信號寫碼裝置範例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製構型之方塊圖。主要元件對照表 ‘ S1 正規化（加白）步驟 S2 時軸/頻軸轉換步驟 S3. 無向量量化及向量量化步驟 S4 位元分配步驟 10 輸入終端 :11 LPC反相濾波器 12 節距反相濾波器 13 改良型不連續餘弦轉換 15 節距分析電路 16 節距增益VQ電路 17 頻帶峰値抽取-量化電路 18 分配位元計算電路 20 量化（SQ及VQ)電路本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------i — L---. ...%----

、1T

A74Q389Q B7 五、發明説明經濟部 t 標準局員工消合- 作社印製 21 輸入終端 22 SQ/VQ選擇器 23 VQ位元分配計算器 24 SQ寫碼書選擇器 25 SQ方塊 26 VQ寫碼書選擇器 27 VQ方塊 28 乘法器 29 加法器 30 LPC分析-量化電路 31 終端 32 LPC分析電路 33 ct/LSP轉換電路 34 LSP量化電路 36 LSP插補電路 37 LSP/α轉換電路 38 LSP/a轉換電路 41 終端 4 2 輸出終端 43 輸出終端 44 輸出終端 100 輸入終端 101 正規化（加白）電路 102 時軸/頻軸轉換電路 (請先閲讀背面之注.意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 403890 _B7____ 五、發明説明（5 ) 103 量化（SQ及VQ)電路 104 位元分配電路. 105 輸出終端 1 06 輸出終端較佳實施例之說明 · 將參考附圖說明本發明之較佳實施例。第1圖爲顯示根據本發明實施例之信號寫碼裝置基本構型之方塊圖。在第1圖中，供應輸入終端1 0 0爲時軸波形信號，例如聲頻信號。更明確地說、可以一稱爲寬頻聲頻信號做例證，該聲頻信號頻率範圍爲〇至8仟赫且取樣頻率Fs爲 1 6仟赫。然而，本發明不侷限於如此信號。來自輸入端1 0 0之輸入信號供給正規化電路1 0 1 。正規化電路1 0 1也稱爲加白電路，在該處藉抽取供應之時間波形信號之特徵而實行加白，以便除去預測殘留。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時間波形之加白可藉線性預測或非線性預測而實行。舉例來說，輸入時間波形信號可經由線性預測編碼（L P C ) 及節距分析而加白。加白後之時間波形信號從正規化電路1 0 1傳送至時軸/頻軸轉換（時軸/頻軸映射）電路1 .〇 2，在該處信號轉換爲頻軸信號。.對此時軸/頻軸映射，通常使用正交轉換，如不連續餘弦轉換（D C T )、改良型不連續餘弦轉換（M D C T )、快速富利葉（F F T )之類等。諸如本纸張尺度適用中國國家標準（0泌）八4規格（210父297公釐）-??_ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 at —______B7_ 五、發明説明（6 ) MD CT係數或F F T係數之參數得自時軸/頻軸轉換電路並供給量化電路1 0 3，其做爲量化檄構，在該處無向量量化（S Q )及向量量化（V Q )實行組合。假設得自時軸/頻軸轉換電路之每個框係數爲N維向量1，爲實行此係數向量 ( y ( 0 ) > y ( 1 ) > > y ( N — 1 ))1之有效量化，必需決定量化位元分配給每個係數。此位元分配可餘e穿聽覺遮罩模型，或更簡單地得自參數如 L P C係數，該L P C係數得自上述正規化電路1 〇 1加白期間及從上述係數y計算而得之總量p ( i )。以下，此P ( i)將稱爲位元分配決定索引。一位元分配決定索引之特定實施例將稍後詳細說明。位元分配電路104根據上述獲得自正規化電路 1 0 1之參數及得自時軸/頻軸轉換電路1 0 2之係數工_ 計算分配位元。通常，分配位元b a ( i )即第i個係數之位元分配，可藉由使用上述的位元分配決定索引p ( i )表示如下式。 ba(i) = log2(p(i)) + q 其中Q爲一般化修正量。在一框內係數量化考量位元 B之總數應爲常數或幾近常數，因此，，上述修正量q決定如下式。 [第1式] 本紙張又度適用中國.國家標準（CNS VA4規格'(210X：297公釐） ---J--rj--L---'..本1-------訂 — ^\lwn ,(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 403890 A7 五、發明説明纺 q

N 根據每個係數之分配.位元b a ( i )，對實行無向量量化（S Q )及向量量化（v Q )進行控制。更明確地，舉例來說，分配位元臨界値預先被決定，以便依下列條件選擇無向量量化或向量量化：假如 b a + ( i ) 2 b s Q，則選無向量量化（S Q ) 假如 b a ( I ) < b s ο 因爲上述分配位元b a ( 用於標準無向量量化。從b a 則選向量量化（V Q )。 )不是整數，不能直接使 i)，使用整數f (ba (i ))爲量化位元以實行無向量量化。f ( x )之範例如下’其中rint ( X )爲轉換X至最接近X之整數的函數〇 [第2式] (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

/W

KiSh rint(x) (bhlgh >x>bSQ) { ^ 其它(K0

在此式中，b S Q及bhiBh數値可舉例爲b SQ = 2及bhis =4。然而，它們不侷限於這些數値。如果分配位元依此方，式轉爲整數，在最後框內經上述修正Q .調整後位元必需數目將導致很大差異。結果，在Q 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 ο X 297公釐） -10 經濟部中央標準局員工消費合作社印簟 —J03890_ B7 ____ 五、發明説明（8 ) 附近找到之Q ’使得下式接近B。 [第3式] Σόα = Σ/(1ο§2(ρ(〇)+^) 1=0 /=0 使用這Q ’決定每個係數之最後分配位元b a ’ （ i )。位元分配電路1 0 4決定傳送至量化（S Q及VQ ) 電路10 3之ba’ （i)。在量化（SQ及VQ)電路 1〇3中，根據此分配位元ba’ （i)，控制無向量量化（S Q )及向量量化（V Q )。更明確地，如同上述說明，對係數等於或大於預定臨界値實行無向量量化（S Q )’而對其它係數實行向量量化。在此情況，如果排除已接受無向量量化之係數，對其餘係數實行向量量化，接受無向量量化係數個數可能逐框改變，因此，向量量化維度可能逐框改變。結果，對係數個數總數爲N固定向量量化之維度是較好的。舉例來說，假如在所有要被量化係數中有一已經被S Q量化之係數，該係數以權重0接受向量量化在V Q輸出，該係數之結果被忽略以便被S Q輸出取代。此時’要被量化之向量分割成許多次向量是較好的，以便對每個次向量實行向量量化，且根據個別次向量之分配位元數選用寫碼書。此外，位元分配電路1 0 4計算權重w ( i )給量化 (SQ及VQ)電路1 〇3中向量量化（VQ)之聽覺加 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. -訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 11 _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 ；；__五、發明説明g ). 權，且計算後之權重w ( i )供給量化（S Q及V Q )電路1 0 3。此權重w ( i )將稍後詳細說明。量化（S_Q&V. Q)電路1 〇 3之輸出索引取自輸出終端1 0 5，然而諸如上述L P C係數及來自正規化電路 1 ◦ 1.之節距等參數取自輸出終端1 0 6。雖然第1圖之信號寫碼裝置爲硬體構型，其也可藉使用數位信號處理器（D S P )之類等以軟體實現。第2圖爲此類信號寫碼程序之流程圖。本發明之實施例將參考第 2圖及第1圖詳細說明如后。 -；在第2圖之步騾S1，對上述之加白實行正規化處理，其相當於上述之正規化電路1 0 1。於此，將以線性預測編碼（L P C )及節距分析解釋加白。時間波形信號X ( η )做爲輸入信號，其被適當的時間窗型函數如漢明窗截略，且取出L P C係數。該L P C 係數轉換爲L S Ρ參數，然後量化及插補。已量化之 L S Ρ參數再次做成L P C係數，構成L P C反相濾波器。輸入時間波形信號X ( η )經此L P C反相濾彼器而正規化或加白’比便獲得L P C殘留r z ( η )。，此時，如果框大小假設爲Ν，前一框之L P C殘留r i ’ （ η )用於展開r 1 ( η )_.之定義區域從〇<11<1^至一Nsn<N。在η <0區域，定義下式. n(n) = ri'(n + N) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） .-jo - A 7 〜一 _ 67______ 五、發明説明（10 ) 且r 1 ( η )用於計算節距。節距增益可能是爲節距的〜個單一點的分析/但是在此例，爲了要增加節距準確度 (週期性，即稱爲節距滯後）和節距增益，對節距中心ρ 和中心前後兩點Ρ ± 1計算得到三個節距增益g。、g i和. g - 1 » [第4式] N-\ = Σ(ri^~S-iri(n-k-ϊ)-g0rx(n -k)-(n-k +1))2 /1=0 將上式化爲最簡的k假設爲節距ρ，在中心p三個點之三個節距增益組成節距增益向量._g_= ( g - 1 > g 〇 > g 1 ).。節距P及節距增益向量被量化以獲得量化節距增益向量Q ( £_)，其用於構成節距反相濾波器，其依序用於正規化L P C殘留r 1 ( η )以獲得r 2 ( η )。已正規化之L P C殘留r 2 ( η )供給上述時軸/頻軸轉換電路 10 2° 經濟部中央標準局員工消費合作社印製在步驟S2，LPC殘留Γ2 (η)爲時軸波形被時軸 /頻軸轉換。對於此時軸/頻軸轉換，舉例來說，使用 M D C Τ。 ' 在步驟S 3，實行位元分配計算，其相當於第1圖之位元分配電路1 0 4。如上所述，舉例來說，根據聽覺遮罩模型或參數計算位元分配，而該參數諸如得自上述正規化（·加白）之L P C係數，及從上述係數計算而得之位元 -13- (請先閱複背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 403890 A7 _ B7 五、發明説明（11 ) 分配決定索引p ( i )。此外，在此步驟S 3，在較後級實行向量量化（V Q )時也對聽覺加權計算權重w ( i ) 〇首先，將解釋上述的位元分配決定索引p ( i )_。得自上述正規化（加白）之量化L P C係數Q ( cc ;) (其中，舉例來說，i假設爲1 S i S1 〇 )、節距p及量化節距Q ( g )構成L P C合成濾波器及節距合成濾波器。這些濾波器之傳送函數H(z)及P(z)可表示如下式。 [第5式] 、J 10 ι+Σβ(^·)Γ' /=1 P(z) = —- ι-Σ^·Γ+ί. ι=-1 此外，得到函數Η .( ζ )及Ρ ( ζ )之頻率響應h ( i )及p c h ( i )。於此，i表示頻軸上之個別的點。而且，經上述時軸/頻軸轉換後之係數對每個關鍵頻寬處理，或關鍵頻寬更進一步分割成區塊。第j區塊之蜂値P b (j )被取出並量化，以便量化値Q ( p b ( j ))做爲該區塊之正規化因子。結果，上述位元分配決定索引p ( i )其爲在頻軸之一般1規化因子可表示如下式。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈. 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ ^ _ 10 403890 五、發明説明（12 ) p(i) = h(i)pch(i)Q(pb(j)) (i e 區塊 j) 接著’首先針對加權，構成L P C及節距聽覺加權濾波器。舉例來說，I這些爐波器之傳送函數Wi ( Z )及W2 (Z )可表示如下式。 [第ό式] 1 + Σ，(2(α,.)Γ.

Wl(z) = —ω ι+Σ^!2Κ·)Γ w2{z) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁..> 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (i) 於此’舉例來說，常數γ 1、γ. 2及.λ可能爲γ 1 = . 8 γ2=0 . 5及λ=〇 .7。然而’這些常數並不侷限於’ 些値。上述權重w ( i )可藉上述函數Wl (z) 、w2 (ζ 之頻率響應W ! ( i ) 、W 2 ( i )及從Q ( P b ( j )推導之Q ( P ’ b ( j ))計算而得。 (I 6區塊j ) 舉例來說，上述Q .( P ’ b ( j ))可採用下式，但不侷限於此。本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） -15- C C Q 3 Π 4

7 R 經濟部中央標準局負工消費合作社印製五、發明説明（13 ) A(P'b(j)) - (Q(Pb(j)))r (Ο < r < 1) 接著’將參考第3圖解釋在第2圖步驟S 4或在第1 圖量化（SQ及VQ)電路1 〇 3實行無向量量化及向量量化。在第3圖中，供應輸入終端2 1爲由N個已被上述時軸/頻軸轉換之係數組成之係數向量y = ( y ( 0 ) ，y

(1)，…，y (N— 1) ) 1。此時，假設ISQ爲要接受無向-量量化之係數索引集合，I VQ爲要接受向量羞化之係數索引集合。即所有要接受量化之係數索引分割成I S Q 及 I .V Q。 [0 ... N-l] = IsQ U IvQ, IsQ IvQ = 〇 ' 如上所述，根據上述位元分配b a ’ （ i ) ，S Q / VQ選擇器22選取SQ或VQ。首先，對i e.I sq實行無.向量量化。其可有單一或許多無向量量化之寫碼書。本實施例使用寫碼書S 2、S 3 及S 4之量化位元數分別爲2、3及4。S Q寫碼書選擇器24根據上述位元分配ba’ （i)選取要使用之寫碼書。經3〇(無向量量化）方塊25量化之輸出<3(7( i ))藉採用 j = SQind“使得 I y ( i ) — S“’u) ( j ) | 2在範圍0 s j < 2 ba’⑴內最小，獲得如下式。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 x 297公釐） -16- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ A7 B7 五 Q{y(J))s 403890 '---- '發明説明（14 Υ ( 1 ) = S ba，（i)(S Qindex) 收集無向量量化（S Q )之結果以產生n維向量is 此向量之第i兀素_y sq ( i )如下式，其中 [第7式]

\Q{y{i)) i e iSQ [〇 i^IyQ 接著.，將解釋向量量化（V Q )。上述索引集合I v Q 之元素個數逐框改變。假如收集這些元素以接受向量量化 ’向量維度個數之調整複雜且需要之寫碼書依據需要向量維度個數改變。在本實施例中，所有N以固定維度接受量化。然而，對這些已經接受無向量量化之係數其向量量化加權設定爲0。更明確地，首先，N個係數分割成Μ維度次向量。舉例來說，係數簡單地被分割，對每個Μ維向量從低頻帶開始。當得到N/Μ個次向量時，對第k個次向量 Y_k = (y(kM)，.y(kM + l)，…，y(kM + M-l))1，事.先獲得之權重向量也被分割以產生I*。應該注意 Wk之第j個元素( j )定義如下式。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁.) 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印製本紙張尺度逋用中國國·家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 17

^i〇389Q 五、發明説明（15 [弟8式] Μ Β7

WkU) [w(kM + j) (kM + je IyQ) I 〇 (kM + 7'e/S2) 如同上述S Q情況，其可能使用單一 V Q寫碼書或許多Vq寫碼書，從一寫碼書切換至另一寫碼書。首先，經第3圖之VQ位元分配計算器2 3計算而得次向量之總位元分配B y k。舉例來說，可使用如下式之平均位元分配 ’但位元分配並不侷限於此。 [第9式] B = 當給定上述B y k時，映射規則爲預先決定使用L個寫

碼書（C

C …，C ! - i )之一。根據此映射規則 |_^卜；一-Γ'2------訂------OI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製選用Cr寫碼書給次向量IJC。寫碼書選擇由第3圖之VQ 寫碼書選擇器2 6實行。針對選擇之寫碼書Cr，如果位元分配假設爲B r，找到 m = VQud“使得 ||Wk(yk-CMm))||2在範圍 0. <m<2Br 內最小。因此，得自向量量化（V Q )方塊2 7並經乘法器 2 8之量化輸出Q (yk)可表爲如下式。 [第10式] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - 403890 A7 B7 五、發明説明（16 ) Q{yk) = ACr(VQindex) .其中 W k = diag(wk)

Cr(l)爲G之第1個元素向量 ^ =11 (i = j^M + ieIVQ) r 1〇其它

乘法器2 8將V Q方塊2 7之輸出乘於此式之矩陣A 0 得自向量量化之Μ維量化輸出Q ( J_k ) ( 〇 < k < N / Μ)彼此連接，與上述分割相反，以便產生n維向量q ( V Q，與上述無向量量化輸出Q ( s q於加法器2 9 處相加，以便對N個係數y獲得量化方塊最後輸出q (工_ ).如下式：經免部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - Q(y_)sQ + Q(Y_)vq 此時’應注意傳送決定量化權重之參數，其可能回復與編碼器相同之操作。即獨自從上述位元分配b a， ( i 0 )可決定那些係數索引要接受SQ (位置資訊）及那些寫碼書使用於S Q及V Q。因此，解碼器可實行編碼器輸出本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 A7 _______B7 五、發明説明（17 ) 之編譯及反相量化而不需要任何附屬資訊。接著，將參考第4圖以上述實施例之較明確範例構型解釋聲頻信號寫碼裝置。在第4圖中，供應輸入終端1 〇爲數位聲頻信號，其得自稱爲寬頻聲頻信號之類比/數位轉換，例如該聲頻信號爲0至8仟赫其取樣頻率f s爲16仟赫。此輸入信號供給L P C分析—量化方塊3 〇，在該處接受漢明窗以一定分析長度截略’例如一框有5 1 2個樣本，以便計算大約1 0維之L P C係數，即α參數其供給l P C反相k波器 1 1以獲得L P _ C殘留。針對此l P C分析，框爲分析之單位’其5 1 2個樣本中部份與下一個區塊重疊。在此 L P C分析—量化方塊3 0中，A參數爲L P C參數被轉換成線性頻譜對（L S P )參數，以便量化及傳送。得自L P C分析電路3 2之α參數傳送至α/L S P轉換電路3 3，在該處轉換成線性頻譜對（l S P )參數。此表示得自直接型式濾波器係數之a參數轉換成1 〇個參數，舉例來說，即5對L S P參數。舉例來說，該轉換藉使用牛頓-勞夫生（Newton-Raphson )方法及之類等實行。因爲可能獲得比α參數優良之插補特徵，所以實行轉換成' L S Ρ參數。、得自α/L S Ρ轉換電路3 3之L S Ρ參數接受L S Ρ 量化器3 4之向量量化或矩陣量化。此時，可能在實行向量量化前決定各框間之差異’或收集許多框給矩陣量化。 L S P量化器3 4之量化輸出即l S P向量量化索引本紙張又度顧+關緖準（CNS ) A4祕（2i〇x297公釐)~~ ' '： -20- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

403890 A7 ________；___B7______ 五、發明説明（18 ) 從終端3 1取出’量化L S P向量或反相量化輸出傳送至 L S P插補電路3 6及L S P/α轉換電路3 8。 L S P插補電路3 6實行一對現在框及前一框L S P 向量之插補’該L S P向量得自L S P量化器3 4對上述每個框之向量量化。實行此插補以獲得一稍後需要之速率。在此實施例，爲高於8倍速率實行插補。 ‘ 爲實行輸入聲音之反相濾波，其藉由使用L S P向量達成，即插補,，L S P參數供給L S P / α轉換電路3 7轉換爲α參數，該a參數爲大約1 〇維直接型式濾波器之係數。：L S Ρ /α轉換電路3 7之輸出供給L P C反濾波器電路 1 1以獲得上述L P C殘留。在L P C反相濾波器1 1，以更新至8倍速率之α參數實行反相濾波，以便獲得平滑輸出。此外，來自L S Ρ量化電路3 4之1倍速率係數供給 L S Ρ/α轉換電路3 8，在該處轉換成α參數，再供給分配位元計算電路1 8以實行上述位元分配。分配位元計算電路Γ8除了計算上述分配位元b a ’ （ i )外，還計算經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用以上述M D C T係數量化之權重w ( i )。 L P C反相瀘波器1 1之輸出供給節距反相濾波器f 2及用以長期節距預測之節距分析電路1 5。接著將解釋長期預測。長期預測藉由從原始波形減去藉由節距週期或得自節距分析之節距滯後而在時軸上移動之波形而實現，以便獲得節距預測殘留。在此實施例是經由3點預測實現。注意節距滯後爲樣本數目，其相當於取本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 21 _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 A7 __ ___B7______— 五、發明説明（19 ) 樣時軸資料之節距預測。即在節距分析電路1 5中，對每一框實行節距分析，即分析長度爲一框。在節距分析結果之中，節'距滯後供給節距反相電路1 2及輸出終端4 2，且節距增益供給節距增益VQ電路1 6。在節距增益VQ電路1 6中，在相當於上述3點預測之3點節距增益接受向量量化，且從輸出終端4 3取出寫碼書索引，所以一代表値向量或反相量化輸出傳送節距反相濾波器1 2。根據上述節距分析結果，節距反相瀘波器1 2輸出3點節距預測之節距預測殘留。此節距預測殘留供給正交轉換機構，舉例來說，其爲 MDCT電路1〇3，在該處在由上述量化（SQ及VQ )電路2 0實行無向量量化及聽覺加權向量量化之前接受 M D C T處理。如上所述，對已接受M D C T處理即時軸 /頻軸轉換之係數，關鍵頻帶尖峰抽取一量化電路1 7分割每個關鍵頻寬或更進一步分割關鍵頻寬爲區塊，並取出每個區塊之峰値，以便量化。此量化數値以區塊之正規化因子供給分配位元計算電路1 8並從輸出終端4 4取出。如上所述，在量化（SQ及VQ)電路2 〇中，根據來自分配位元計算電路1 8之位元分配b a ’ （ i )控制選擇S Q或V Q，所以對部份M D C T係數實行無向量量化，對其餘係數藉著以上述V Q權重w ( i )加權之聽覺實行向量量化。順便一提，在上述的特定實施例’對排除那些已實行無向量量化（S Q )之係數實行向量量化（v Q )(實際本紙乐又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） : ~ : (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) V衣.

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 A7 ,B7 五、發明説明钟）上，對那些已接受無向量量化係數之權重設定爲0 )。其可能立即對已經接受無向量量化及將要接受向量量化之係數之實行向量量化。舉例來說，如果已經接受無向量量化（S Q)之係數假設爲q (J_) sQ ’產生向量卫_以滿足下式：

U = L - Q(L)SQ 此向量分割成次向量 Lk = .(Uk(〇), Uk(l)，,..，。即

Uk(j) = y(kM+j) - Q(y(kM-j))sq 經此分割後，根據上述向量量化程序實行量化。.在此向量量化中，權重w k ( j )可簡單定義如下式。 wt(j) = w(kM+j) 以此權重實行向量量化，且從此量化結果Q (卫_)，可得到最終結果Q ( 1_)如下式。 Q(L) = Q(u) + Q(l)vq 在上述之解釋，無向量量化在向量量化之前實行。# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一袈· 訂本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 A7 , B7 五、發明説明幻）而’也可先對在頻軸上所有係數實行向量量化，然後對有. 大的量化誤差之係數實行無向量量化。舉例來說，即首先對所有次向量實行向量量化，該次向量藉分割已接受上述時軸/頻軸轉換之頻軸上係數獲得。於此’用定義如下式之權重Wk ( j )實行向.量量

Wk(j) = w(kM+j) 此量化之結果連接在一起以產生Q (工_) VQ，從其再產生量化誤差向量如下式。

e. = L - Q(l)vQ 從此元素e，以某種方式選擇一定個數之具有較大誤差之元素，例如排序誤差値。換句話說，從權重w，選擇相當於一定個數之具有較大値之誤差。在無向量量化中，被選擇之誤差本身也被量化。然而，在此方法中，其需要分別傳送已接受無向、量量化之係數附屬資訊。應該注意到本發明並不侷限於上述實施例。舉例來說，其可在插入及分割將要被量化之向量成許多次向量之後再實行上述向量量化。即將接受向量量化之頻軸上係數連續地一個接一個分割成許多次向量，從較低頻帶開始，且 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 笨. 、!! 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 24- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -25- 403890 _b7 五、發明説明¢22 ) 不危害到在一次向量中之係數集中於預定頻帶附近。如上之淸楚說明，根據本發明，輸入信號接受時軸/ 頻軸轉換以獲得頻軸上之係數，以便根據頻軸上該係數位元分配控制該係數接受無向量量化及向量量化。當對這些係數實行無向量量化時，其中因向量量化容易導致量化誤差，藉著向量量化使得速率降低，以避免這些係數惡化。此外，根據位元分配控制無向量量化及向量量化，因此不 .需要分別傳送附屬資訊。此時，頻軸上之具有分配位元等於或大於預定臨界値之係數接受無向量_化。藉實行隔離頻譜部份之無向量量化，其中因向量量化導致信號惡化，其可減少量化誤差並增強信號品質。 ' 在此處理中，對那些被無向量量化量化之係數，其權重設定爲0，以便對所有係數實行向量量化。比較於對那些已接受無向量量化之外之係數實行向量量化情況，本發明能固定向量量化維度數目，其使得不需在向量化時調整維度數目或根據維度選擇寫碼書，因此簡化處理及系統構型。這也能藉由使用.，已接受無向量量化之係數之量化誤差當作向量量化之輸入而實現。此外，藉著在實行向量量化之前分割輸入向量成許多次向量’可減少向量量化寫碼書大小，因此能減少負荷。而且，已預先藉特徵抽取而正規化之時軸信號接受上述時軸/頻軸轉換，且正規化參數用於計算上述分配位元，所以正規化參數可用於唯一在無向量量化（S Q )及向本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) '策- 訂 403890 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明吟）量量化（V Q )之間定義選擇控制。因此，不需要傳送附屬資訊給S Q / V Q控制，如此避免增加傳送位元速率。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 S 六、申請專利範圍 1 .—種信號寫碼方法，包括：實行輸入信號的時軸/頻軸轉換之步驟，根據得自該時軸/頻軸轉換的頻軸上係數之位元分配 ' Λ- 控制無向量量化及向量量化並實行該係數之量化之步驟。 2 .根據專利申請範圔第1項之信號寫碼方法，其中該量化步驟對具有該位元分配等於或大於預定臨界値之分配位元的係數實行無向量量化。 3 .根據專利申請範圍第2項之信號寫碼方法，其中該量化步驟用權重〇對被該無向量量化量化之係數實行向量量化。 4 .根據專利申請範圍第2項之信號寫碼方法，其中對已被該無向量量化量化之係數，該量化步驟使用該係數之量化誤差做爲向量量化之輸入，並加入向量量化之輸出至該無向量量化之輸出做爲輸出。 5 ·根據專利申請範圍第1項之信號寫碼方法，其中該向量量化藉分割輸入向量成許多次向量及根據個別次向量之位元分配在許多寫碼書間切換而實行。 6 .根據專利申請範圍第1項之信號寫碼方法，其中已預先藉特徵抽取而正規化之時軸信號做爲該時軸/頻軸 '轉換之輸入信號，且該正規化之參數用於計算該分配位元〇 7 .根據專利申請範圍第1項之信號寫碼方法，其中該向量量化對得自插入輸入向量之許多次向量而實行。 8 . —種信號寫碼方法，包括：本紙掁尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐〉 ~ 27 - (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 裝· 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 I 六、申請專利範圍實行輸入信號的時軸/頻軸轉換之步驟，對得自該時軸/頻軸轉換之頻軸上所有係數實行向胃量化並對具有大量化誤差之係數實行無向量量化之步驟° 9 . 一種信_寫碼裝置，包括：時軸/頻軸轉換機構用以對輸入信號實行時軸/頻軸轉換；位元分配機構用以獲得得自該時軸/頻軸轉換的頻軸上係數之位元分配；量化機構用以當根據該位元分配控制無向量量化及向量量化時量化該係數。 1 0 .根據專利申請範圍第9項之信號寫碼裝置’其中該量化機構對具有該位元分配等於或大於預定臨界値之分配位元的係數實行無向量量化。 1 1 .根據專利申請範圍第1 0項之信號寫碼裝置，其中該量化機構用權重0對被該無向量量化量化之係數實 I ; 行向量量化。 . 1 2 .根據專利申請範圍第1 0項之信號寫碼裝置，其中對被該無向量量化之量化係數，該量化機構使用該係數之量化誤差做爲向量量化之輸入，並加入向量量化之輸 '出至該無向量量化之輸出做爲輸出。 1 3 .根據專利申請範圍第9項之信號寫碼裝置，該裝置更包括正規化機構用以供應時軸信號給該時軸/頻軸轉換機構，該時軸信號已藉特徵抽取而正規化，該位元分配機構藉使用在該正規化機構之正規化參數氏張尺度適用中國國家標準(' CNS ) A4規格（2丨0X297公釐) -28 - 一 ~~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------i IUI . ! !1Τ——----J 丨丨 1 —— 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 403890 六、申請專利範圍計算該分配位元。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -29 -