TW516275B - CELP encoding/decoding method and apparatus - Google Patents
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Description
516275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------- B7_____ 五、發明說明(1 ) 技術領域 本發明與一個多密碼本固定位元速率碼激發線性預估信 號區塊編碼/解碼方法及一個多密碼本的結構有關。 發明背景 碼激發線性預估説話解碼器典型地是利用密碼本來儲存 激發向量,以用來激發合成的過濾器,以產生一個説話的 信號。對於高位元速率,這些密碼本包含大量多樣的激發 向量,以妥善處理大量聲音類型的範圍。然而,在低位元 速率中,例如4-7千位元/秒,可供密碼本索引的有效位元 數目是有限的,也就是説自其中所選擇的向量的數目必須 減少。因此’低位元速率密碼器將有一個密碼本結構是在 精確性和豐富性中妥協。這些密碼器在某種説話型態下將 有合理的説話品質,而其他的説話類型則只有勉強地可接 受的品質。 爲了解決低位元速率密碼器的此一問題,有許多多種模 式的方法已被提出[1 -5]。 參考文獻[1 -2]描述變化的位元速率編碼方法,這些方法 使用動毖位元配置’其中説話的類型被編碼,以控制用來 供編碼的位元數目。 參考文獻[3-4]描述連續位元速率編碼方法,該方法使用 許多同樣大小的密碼本,以供各個不同説話類型的最佳 化。被編碼的説話類型是由所使用的密碼本控制。 這些屬於早期技藝的編碼方法全都有缺點,模式的資訊 必須自編碼器轉換到解碼器,以供解碼器利用正確的解碼 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公爱) --------------------訂---------線 ------------- (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 模式。然而,這些模式訊息需要大量的頻寬。 參考文獻[5]描述一個連續的位元速率多 、、 也使用相同大小的密碼本。在這個情形中,二、届碼万法, 具適應性的密碼本取得先前使用的次 :個已經決定 碼模式轉換到另一個編碼模式。既然丄=-個編 轉換到解碼器,所以不需要額外的模式資訊。η器 万法對於在傳輸頻道所導致在所獲得的之因 ^ 很敏感的。 ’、、决差疋 發明總結 本發明的一個物件是編碼/解碼的結構,在其中不需明 顯地轉換自編碼器到解碼器間編碼模式的資訊,編碼:業 被改善了。 ' 此一物件根據所涵蓋的申請專利範圍來解釋。 簡單地説,本發明經由使用許多不同具相同大小的密碼 本而達到上述目標。每個密碼本是偏好某些信號的,但其 他的密碼本不分享這些信號的偏好。經由決定性地(不論 信號的類型)從説話區塊到説話區塊間轉換這些密碼本, 編碼的品質被改善了。既然編碼器與解碼器使用相同具決 定性的轉換運算,因此沒有需要爲了一個特定的説話區 塊,而對所選的密碼本進行轉換。 圖示簡述 本發明與其他元件及優點可能最好參考以下伴隨的圖片 加以瞭解,其中: 圖1是一個早期技術的碼激發線性預估編碼器/解碼器之 5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明(3 合成元件的方塊圖。 之合成元件的根方^_發明的碼激發線性預估編碼器/解碼器 同密碼本之結構的根圖據示本發明的較佳實施例所設計的4個不 圖4是一個根據本& 解碼哭Μ人& ^ ^、他的碼激發線性預估編碼器/ m的合成的元件的區塊圖。 圖5是説明本發明乏 個流程圖。 馬放發、'泉性預估編碼/解碼方法的— 偏好實施例的詳細説明 在以下的描述與申七杳鱼 ,,0 T叫專利靶圍中,編碼器/解碼器的表 ::用來代表一個編碼器或解碼器,既然本發明是同樣地 用來代表兩種狀況的話。 圖1是4固早期技藝的碼激發線性預估編碼器/解碼器的 合成元件的區塊圖。碼向量自一個密碼本10中選出,經由 在一個獲得區塊1 2的一個規模因素G加以scale並傳送到一 個長期預測器1 4與一個短期預測器丨6。自短期預測器丄6 的輸出仏唬是最後合成的説話信號g(n)(在可能的後處理 之前)。長期預測器1 4是被在一個控制線i 8上的一個控制 信號所控制,其中控制信號包含一個規模(獲得)因素與一 個延遲因素(遲滯)。同樣地,短期預測器1 6是被一個在一 個控制器2 0上代表過滤器係數的控制信號所控制。一個編 碼器決定在控制線1 8、20上的控制信號與由一個搜尋程序 (經由合成的分析)所決定的最佳密碼本向量,其中一個解 -6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------------------訂--------線 (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516275
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(4 ) 碼器決定同樣的控制線與來自一個傳輸頻道所接收之資訊 的密碼本向量。 本發明的原則現在將在參考圖2與圖3的描述來加以説 明。 圖2疋一個根據本發明之一個碼激發線性預測編碼器/解 碼器的合成的元件。單元i2_2〇對應在圖丨中早期技藝的裝 置的相同參考名稱上。然而,除了在圖i的只有一個密碼 本10之外,本發明的裝置提供一組具有同樣長度向量爲同 樣規模的密碼本l〇A-D。在圖2中,有4個密碼本,但在組 合中密碼本的數目可能比這個數目更大或更小。然而,該 組合應至少包含2個密碼本。既然位元速率是低的,每個 密碼本有某些弱點。因此,該密碼本是被設計/訓練成在 組合中不同的密碼本不會有相同的弱點。 一種觀察一個密碼本的方法是將它視爲一個多層面的 (一般爲40個層面)針狀保護層(needle cushi〇n),其中 needle代表密碼向量。在這個模式中,一個未受訓練的隨 機的金碼本將被一個超球形(hyper_Spherical)針狀保護層所 代表’其中密碼向量被公平地分配在每個「方向」(密碼 本疋“白色)上。前面所提及的訓練過程重新分配這些向 畺’而某些「方向」是比其他方向來得更密集地受歡迎。 最少歡迎的方向對應到密碼本的弱點上。每個密碼本是被 不同地訓練’以確保密碼本沒有同樣的弱點。 通常一個隨機的密碼本是由一個代數的密碼本來接近 的,參見[6]。例如,此一密碼本可能包含具有一個4 〇個 本紙張尺度_帽目家鮮(CNiMl^(21〇x297 ^f) --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 275
五、發明說明(5 樣本長度的密碼向量。然而,口古m ^ 、 、而/、有很少的樣本位置有不同 於零的値。進一步來説,許多丄+婵 、 个凡汗夕乂樣的代數的密碼本是唯一 允許値(不同於零)是+1或_1。 圖3是一個説明4個不同结構代盔 — N "稱代數的密碼本A-D之結構, 是被設計做爲本發明的一個示範性 _ ^ 礼·丨王自〇貫她例。這些密碼本 中,有一個40樣本的長度與對應到—個5那的説話次架 構。每個密碼本有兩組軌跡,軌跡〇與軌跡丨。每個軌跡有 8個被允許的脈衝位置P。例如,在密碼本B上的第一軌跡 組TRACK 0上有第一軌跡是允許有脈衝位址在樣本位址, 3’8’13’18’23’ 28 , 33 , 38。如圖 3所示,在一個密碼 本的其他軌跡有其他所允許的脈衝位址。進一步來説,來 自一個密碼本的一個軌跡,也有可能在其他軌跡上的密碼 本上被發現。最後,每個密碼本已經去除樣本位址而在圖 3上被畫線。這些是密碼本的弱點。這個密碼本的結構可 彙整容下: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1111111 — — — — — — — — — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 密碼本結構 密碼本 ’軌跡 軌跡組合δ — 軌跡組合1 _排除位置 0 0 5 10 15 20 25 30 35 1 6 11 16 21 26 31 36 4 9 14 19 24 . A 1 2 7 12 17 22 27 32 37 3 8 13 18 23 28 33 38 29 34 39 0 0 5 10 15 20 25 30 35 2 7 12 17 22 27 32 37 1 6 11 1621 B 1 3 8 13 18 23 28 33 38 4 9 14 19 24 29 34 39 26 31 36 0 0 5 10 15 20 25 30 35 1 6 11 16 21 26 31 36 3 8 13 1823 C 1 2 7 12 17 22 27 32 37 4 9 14 19 24 29 34 39 28 33 38 0 0 5 10 15 20 25 30 35 1 6 11 16 21 26 31 36 2 7 12 17 22 D 1 3 8 13 18 23 28 33 38 4 9 14 19 24 29 34 39 27 32 37 -8 I - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 516275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 五、發明說明(6 ) 當這些密碼本中的-個被找到時,i脈衝是 個軌跡〇所允許的位址,且!脈衝是被定位在_個軌ς ’的軌m的位址。這個脈衝組合是用來做爲 的 向量群體。該群體包含4個可能的碼向量,就是i個向2 個正脈衝,1個向量有2個負脈衝且2個 一 4立Z 1固向里有j個正脈 與1個負脈衝。經由在軌跡組合中兩個執跡組合中每個軌 跡的脈衝組合,它有可能形成其他此類的碼向量群體。相 1¾的原則應用在軌跡組合i。經由測試每個可能的組合, 最佳的碼向量被選擇出來。這個碼向量是被它對應的軌跡 組合、及這個組合的軌跡中2個脈衝位址、與脈衝信號所 疋義。延需要1個位兀詳述軌跡組合,及在這組合的軌跡 中2·3=6個位元來詳述脈衝位址(在一個執跡中有8位址, 而要3個位元),且2位元用來詳述每個脈衝的符號。如 此,總共9位元定義一個碼向量。 回到圖2,一個舍碼本選擇器2 2在供編碼/解碼一個信號 區塊的組合中,選擇其中一個密碼本,例如,一個説話架 構或次架構(一般地一個區塊有一個5_丨〇 ms)。這是經由控 制在一個控制線2 4上的一個控制信號與開關2 3來完成 的。開關2 3是被根據一個獨立於信號類型的具決定性之選 擇程序所控制。在此「具決定性」是指密碼本選擇器2 2自 每個信號區塊的編碼/解碼之組合中選擇密碼本,但這不 需具備任何信號類型的知識,且該選擇的運算是與編碼器 和解碼器相同,不需從編碼器轉換至解碼器。編碼器根據 前述的搜尋程序自所選的密碼本中決定最佳向量,其中解 -9- 本紙張尺度適用中_家標準(CNS)A4規格⑵◦ χ 297公釐 --------^--------- (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 516275 Α7 Β7 五 發明說明(7 ) 碼器經由使用所收到的「索引」(碼向量辨識器),在相同 的密碼本中選擇對應的向量。 备碼本1OA-D全都有相同的位元速率,它們最差表現的 點並不會分享。經由自信號區塊到信號區塊間決定性地選 擇密碼本,每個密碼本的缺點將隨時間獲得補償。除了在 轉換運算上#號類型被忽略的事實,被編碼與被解碼的聲 b k號所獲传的平均聲骨品質已被發現實際地上升。這可 把由在每個單一密碼本中所形成的曲解不會在每個次架構 或區塊中重複來解釋。反而各樣的曲解被排除。既然它不 會重複,如此,來自這低位元速率(多個)密碼本的曲解被 視爲較不麻煩人。 選擇運算的一個實施例中,是循序地且週期地選擇每個 密碼本10A-D。如果在一個架構下密碼本的數字對應到次 呆構的數字’且在編碼器與密碼器上的一個密碼本計數器 在每個架構均重設,解碼器與編碼器自動地在同步調上。 此外,同步化可能經由重設模組n計數器,其中n是密碼本 的數字’在編碼器與解碼器上皆稱爲設定與移交。 其他的選擇運方法是使用一個虛擬隨機順序來選擇來自 該組合密碼本。在這狀況下,產生虛擬運算順序之運算的 種子疋爲編碼器與解碼器所熟知。例如,編碼器與解碼器 間的同步化,是經由一個以所傳輸的與接受的架構參數, 是在密碼本搜尋前被決定與分析,並可能由一個虛擬隨機 順序來達成。 圖4疋一個根據本發明的其他碼激發線性編碼器/解碼器 --------^--------- (請先閱讀背面之注音2事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10-
五、發明說明(8 ) 的合成零件的一個區你岡 〜 鬼圖。廷個貫施例是與圖2的實施例 在此―例子中有密碼本的26A_D許多組合。每個 組:包^不分享相同弱點的密碼本,♦圖2所示,但每個 刑:ί : It :计用來面對不同的環境,例如不同的信號類 土^ 目的程度。每個組合的設計可能被執行 ,例如 根據在[5]所描述的原則。圖4説明密碼本的3個组合,但2 或超過3以上也是可能的。
、圖a個舍碼本是被決定性地選擇供每個信號區塊 之用,在這個實施例中超越開關23A-C與控制線24A_C。然 而在㈤在碼本自組合中被選擇前,一個組合選擇器2 $ 決f哪個組合用來超越開關29與一個控制線3〇。組合選 擇器28把^的選擇建立在包含線18、2〇與獲得單元η上 ”他事先決S參數的貧訊。例如,這個資訊可能自[Μ(線 性預估編碼)或LTP(長期預估器)的參數或一個LPC與LTP 組合的參數來決足。例★口,被發現LTp參數的固定可能用 來指TF信號類型。 因爲被組合選擇所使用的參數將被自編碼器轉換到解碼 器的事實,在轉換組合選擇資訊時沒有頻寬損失。一般偏 好只有一個頻道被保護的參數供組合選擇之用。進一步來 説,一個圖4的編碼器/解碼器特別地偏好的實施例,只使 用頻道被保護的參數的_部份,#中有錯誤偵測用以決定 岔碼本組合的使用。例如,在9延遲位元的gsm系統6與 LTP參數的4個獲得位元中的3是被用來提供錯誤偵測之 用。运些位几最好用來檢測靜止狀態(也就是超過2〇 以 -11 - 516275 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 決定密碼本組合。 既然組合選擇在密碼本選擇之前,圖4的實施例中允, 在每個組合26A-C中有許多不同的密碼本。這要求單獨的 控制線以供每個轉換23 A-C與供每個組合上密碼本選擇器 2 2上一個單獨的轉換運算。若所有組合有相同的密碼本數 目’一個供所有轉換的共同的控制線可能被使用。進一步 來説,此一實施例允許將組合逆轉與密碼本(若在因果的 考量上被允許的話)的可能性。 一般來説,組合與密碼本選擇器22、28的功能性是由一 個或多個微處理器或微/單一處理器的組合所執行。 圖5是一個説明本發明的碼激發線性預估編碼/解碼方法 的流程圖。此方法由步驟81經由選擇下一個被編碼/解碼 的區塊開始。步驟S2根據一個具決定性的選擇運算,選 擇一個密碼本號碼。步驟S3自所選的密碼本中選擇/存取 最佳向量。之後整個程序繞回到步驟S1。若許多密碼^ 組合被使用’如圖3的實施例所示,將有一個額外的步驟 S4(圖5的破折號部分)以決定適當的密碼本組合。這個= 驟S4可能在步驟S2之前(如果因果關係的考量被允許的^ 或之後。 對那些熟悉技藝的人來説’本發明不需背離由中請專利 範圍中定義的屬範圍下’使得許多修正與改變可能發生。 1--------tl---------參 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12-
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Claims (1)
- 第088115553號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(9丨年6月)申請專利範圍 1·種多個袷碼本固定位元速率碼激發線性預估信號區塊 編碼/解碼的方法,包含以下步騾: 一對每個單一區塊,根據一個與信號類型獨立之預先決 疋程序,選擇一個對應的密碼本識別;以及 利用一個具該所選擇的密碼本識別來對每個信號區塊 編碼/解碼。 2.如申叫專利範圍第1項的方法,包含以下步驟: 提供幾組密碼本; 對每個信號區塊,根據其他信號區塊特徵參數的事先 決定的值,決定對應的密碼本; 對母個早一區魏,根據與信號類型無關之具決定性的 選擇程序中所決定的組,選擇一個對應的密碼本識別; 以及 利用一個具該所選擇的密碼本識別來對每個信號區塊 編碼/解碼。 3·如申請專利範圍第1項之方法,包含: 對每個單一區塊,根據與信號類型無關之具決定性的 選擇程序中所決定的組,選擇一個對應的密碼本識別; 以及 提供幾組密碼本; 對每個信號區塊,根據其他信號區塊特徵參數之預先 決定值,決定對應的密碼本;以.及 利用一個具該所選擇的密碼本識別來對每個信號區塊 編碼/解碼。 62 5 ABCD 圍範利專 請中 4·如申請專利範圍第2或3項之方法,其中該其他信號區 塊特徵參數是受到保護的頻道。 5·如申請專利範圍第4項之方法,其中只部份該受到頻道 保護之參數允許錯誤偵測的使用。 6·如申請專利範圍第2或3項之方法,其中該決定性的選 擇程序是經由在該密碼本組中,每個密碼本識別週期地 介入來定義。 7·如申請專利範圍第2或3項之方法,其中該決定性的選 擇程序是由在該密碼本組中,每個密碼本識別隨機地介 入來定義。 8·如申請專利範圍第1項之方法,其中該密碼本是固定的 密碼本。 9.如申清專利範圍第8項之方法,其中該密碼本是代數的 金碼本。 10·如申請專利範圍第1項之方法,其中該信號區塊是一個 聲音架構。 u.如申請專利範圍第1項之方法,其中該信號區塊是一個 聲音次架構。 12·種多密碼本固定位元速率的碼激發線性預估信號區塊 編碼器/解碼器,包含: 一個根據與信號類型無關之決定性選擇程序,用來對 每個#號區塊選擇一個對應的區塊識別的密碼本選擇 器;以及 編碼/解碼裝置,其是利用一個具該被選擇密碼本 -2- 本紙張尺度適用中國- 516275識別的密碼本來對每個信號區塊進行編碼/解碼。 13·如申請專利範圍第1 2項的編碼器/解碼器,包含 提供幾組密碼本組; 一組選擇器,其是根據預先決定之其他信號區塊所表 現參數的值’來對每個信號區塊決定一個對應的密碼本 組; 一密碼本選擇器,其是根據一個與信號類型無關之決 定性選擇程序中被決定的組,對每個信號區塊,選擇一 個對應的密碼本識別; 一編碼/解碼裝置’其是使用一個來自具有該所選擇 之密碼本識別的一個密碼本,對每個信號區塊進行編碼 /解碼。 14·如申請專利範圍第1 2項之編碼器/解碼器,包含: 根據一個與信號類型無關之決定性選擇程序中被決定 的組,對每個信號區塊,選擇一個對應的密碼本識別的 一個密碼本選擇器; 幾組密碼本; 一組選擇器,其是根據事先決定的其他信號區塊所表 現之參數值,來對每個信號區塊決定一個對應的密碼本 組;以及 一編碼/解碼裝置,其是利用一個具該被選擇密碼本 識別的一個密碼本來對每個信號區塊進行編碼/解碼。 15.如申請專利範圍第1 2、1 3或1 4項之編碼器/解碼器,其 中該密碼本選擇器週期地經由該密碼本組中之每個密碼 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) Μ 6275 Α8 Β8 C8本識別來介入。 16.如申請專利範圍第1 2、 中該密碼本選擇器經由 介入0 1 3或1 4項之編碼器/解碼器,其 孩密碼本組中每個密碼本識別來 Π·如申請專利範圍第丨2項之 、 ^ <、、扁碼斋/解碼器,其中該密碼 本是固定的密碼本。 18·如申叫專利範圍第i 7項之編碼器,解碼器,其中該密碼 本是代數的密碼本。 19·個供夕在碼本固定位元速率碼激發線性預估信號區塊 編碼/解碼的密碼本選擇方法,包含以下步騾·· 對每個單-區塊,根據與信號類型無關之具決定性選 擇私序中所決定的組,選擇一個對應的密碼本識別。 20. 如申請專利範圍第19項的方法,其中該決定性程序是 經由在一個密碼本組中每個密碼本識別週期性地介入來 定義。 21. 如申請專利範圍第1 9項的方法,其中該決定性選擇程 序是由在該密碼本組中,每個密碼本識別隨機地介入來 定義。裝 η線 22· —個供多密碼本固定的位元速率碼激發線性預估信號區 塊編碼/解碼的密碼本選擇裝置,包含: 根據一個與信號類型無關之決定性選擇程序中被決定 的組,對每個信號區塊,選擇一個對應密碼本識別的一 個密碼本選擇器。 23·如申請專利範圍第2 2項的密碼本選擇裝置,由在一組密 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 516275 8 8 8 8 A BCD ^、申請專利範圍 碼本中每個密碼本識別週期性地介入來表現該密碼本選 擇器(22)。 24.如申請專利範圍第2 2項的密碼本選擇裝置,由在一組密 碼本中每個密碼本識別隨機性地介入來表現該密碼本選 擇器(22)。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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