專利名稱：對(duì)背景噪音信號(hào)進(jìn)行高質(zhì)量解碼的語(yǔ)音解碼器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行解碼的語(yǔ)音解碼器，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及能高質(zhì)量地對(duì)背景噪音信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，其中背景噪音信號(hào)包含在低比特率的語(yǔ)音信號(hào)之中。
作為一種對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行高效編碼的方法，CELP(編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼)是本領(lǐng)域所公知的，其在M.Schroeder和B.Atal的《編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)極低比特率的高質(zhì)量語(yǔ)音》(ICASSP會(huì)議論文集，第937-940頁(yè)，1985下文中稱為文獻(xiàn)1)、Kleijn等人的《CELP中改善的語(yǔ)音質(zhì)量和高效的向量量化》(ICASSP會(huì)議論文集，155-158頁(yè)，1988下文中稱為文獻(xiàn)2)等中有所記述。文獻(xiàn)1、2在此引用作為參考。
在常規(guī)的方法中，在發(fā)送側(cè)，通過(guò)線性預(yù)測(cè)(LPC)分析為每一幀(如20ms長(zhǎng))語(yǔ)音信號(hào)提取表示語(yǔ)音信號(hào)頻譜特征的頻譜參數(shù)。然后，將每一幀劃分為子幀(如5ms長(zhǎng))。對(duì)于每一個(gè)子幀，根據(jù)先前的激勵(lì)信號(hào)，從自適應(yīng)編碼本中提取參數(shù)(對(duì)應(yīng)于音調(diào)周期的增益參數(shù)和延時(shí)參數(shù))。通過(guò)使用自適應(yīng)編碼本，對(duì)子幀的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)。對(duì)于通過(guò)音調(diào)預(yù)測(cè)而得到的激勵(lì)信號(hào)，從包含預(yù)定的各種噪音信號(hào)的激勵(lì)編碼本(向量量化編碼本)中選取最優(yōu)的激勵(lì)編碼向量，并計(jì)算最優(yōu)的增益。由此，激勵(lì)信號(hào)就被量化。
激勵(lì)編碼向量的選取使得由所選取的噪音信號(hào)和上述的殘余信號(hào)合成的信號(hào)之間的偏差能量最小。
由多路復(fù)用器單元將表示所選取的編碼向量類別的索引、增益、頻譜參數(shù)、以及自適應(yīng)編碼本的參數(shù)加以組合，并發(fā)送出去。
另外，為了減少檢索激勵(lì)編碼本所需的計(jì)算量，提出了各種方法。
例如，有一種ACELP法(代數(shù)編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè))。這種方法在C.Laflamme等人的《基于代數(shù)CELP的16kbps寬帶語(yǔ)音編碼技術(shù)》(ICASSP會(huì)議論文集，第13-16頁(yè)，1991下文中稱為文獻(xiàn)3)。在此引用文獻(xiàn)3加入到本說(shuō)明書(shū)中。
根據(jù)文獻(xiàn)3中記述的方法，激勵(lì)信號(hào)由多個(gè)脈沖表示，而且每個(gè)脈沖的位置由預(yù)定數(shù)目的比特表示，并被發(fā)送。在此每個(gè)脈沖的幅度限制為+1.0或-1.0。因此對(duì)脈沖檢索所需的計(jì)算量可以顯著地減少。
但是，根據(jù)上述的常規(guī)方法和技術(shù)，存在一個(gè)問(wèn)題，在比特率為8kb/s或更高時(shí)才能獲得最好的聲音質(zhì)量，但是在較低的比特率下，特別是有背景噪音疊加在語(yǔ)音上時(shí)，編碼語(yǔ)音的背景噪音部分的聲音質(zhì)量會(huì)惡化。例如在蜂窩式電話中進(jìn)行語(yǔ)音編碼的情況下，這個(gè)問(wèn)題非常明顯。
根據(jù)文獻(xiàn)1和文獻(xiàn)2中記述的編碼方法，編碼比特率的降低會(huì)導(dǎo)致包含在激勵(lì)編碼本中的比特?cái)?shù)的減少，從而導(dǎo)致波形的再現(xiàn)精度降低。波形再現(xiàn)精度的降低在高波形相關(guān)性的信號(hào)如語(yǔ)音信號(hào)上并不明顯，但在低波形相關(guān)性的信號(hào)如背景噪音信號(hào)上，卻非常明顯。
在文獻(xiàn)3中記述的編碼方法中，激勵(lì)信號(hào)由脈沖的組合表示。脈沖組合適于模擬語(yǔ)音信號(hào)，從而得到優(yōu)異的聲音質(zhì)量。但是在低的比特率下，編碼語(yǔ)音的聲音質(zhì)量會(huì)顯著地降低，因?yàn)閱蝹€(gè)子幀的脈沖數(shù)不足以高精度地表示激勵(lì)信號(hào)。
原因如下激勵(lì)信號(hào)由多個(gè)脈沖的組合表示。因此，在語(yǔ)音的元音期，脈沖集中在音調(diào)起點(diǎn)的音調(diào)脈沖周?chē)＿@時(shí)，語(yǔ)音信號(hào)可以有效地由少量脈沖表示。另一方面，對(duì)于隨機(jī)信號(hào)，如背景噪音，必然產(chǎn)生不集中的脈沖。這時(shí)就難以用少量的脈沖恰當(dāng)?shù)乇硎颈尘霸胍?。這樣，如果比特率降低，脈沖數(shù)減少，背景噪音的聲音質(zhì)量就會(huì)顯著地降低。
根據(jù)上述的常規(guī)方法和技術(shù)產(chǎn)生的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是消除上述的問(wèn)題，并提供一種改進(jìn)的語(yǔ)音解碼器，用以對(duì)由上述方法和技術(shù)編碼而疊加上了背景噪音信號(hào)的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行解碼。該改進(jìn)的語(yǔ)音解碼器需要相對(duì)較少的計(jì)算量，即使比特率很低也可以對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行解碼，而聲音質(zhì)量不會(huì)有嚴(yán)重的惡化。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的語(yǔ)音解碼器包括頻譜參數(shù)計(jì)算電路，其響應(yīng)于再生語(yǔ)音信號(hào)，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算電路計(jì)算得到的頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；平滑電路，響應(yīng)于頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)，在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；合成濾波電路，其具有以平滑電路輸出的頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器，用于通過(guò)使用合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)；其中激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路、平滑電路和合成濾波電路只按照預(yù)定的條件工作。
在上述的語(yǔ)音解碼器中，激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路可以使用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，以計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。另外，上述的語(yǔ)音解碼器可以包括模式判斷電路，用以通過(guò)從再生語(yǔ)音信號(hào)中提取特征量而判斷再生語(yǔ)音信號(hào)的模式，其中的預(yù)定條件包括模式條件，即再生語(yǔ)音信號(hào)的模式由模式判斷電路判斷為預(yù)定的模式。在這種情況下，激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路、平滑電路和合成濾波電路只在滿足模式條件的情況下工作。在此，預(yù)定的模式是，例如，“靜默”或“清音”。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供另一種語(yǔ)音解碼器，用于將編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼為再生語(yǔ)音信號(hào)，并用于使用該再生語(yǔ)音信號(hào)再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的語(yǔ)音解碼器包括頻譜參數(shù)計(jì)算電路，其響應(yīng)于再生語(yǔ)音信號(hào)，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算電路計(jì)算得到的頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；音調(diào)預(yù)測(cè)電路，其根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)或激勵(lì)信號(hào)計(jì)算音調(diào)周期，利用音調(diào)周期進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)，從而生成音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)，并通過(guò)從激勵(lì)信號(hào)中減去音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)而計(jì)算殘余信號(hào)；增益計(jì)算電路，用于計(jì)算音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)中至少一個(gè)的增益，其中音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)都是從音調(diào)預(yù)測(cè)電路輸出的；平滑電路，響應(yīng)于頻譜參數(shù)和增益，在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和增益中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；以及合成濾波電路，其具有以從平滑電路輸出的頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器，用于基于增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)重新生成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，從而使用合成濾波器合成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，以再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
在根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的語(yǔ)音解碼器中，激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路可以使用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，以計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
本發(fā)明的第三個(gè)方面提供了一種再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的方法。包括第一步，將語(yǔ)音編碼器輸出的編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼，以生成再生語(yǔ)音信號(hào)；第二步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；第三步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；第四步，在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；第五步，使用構(gòu)有頻譜參數(shù)的合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)，以再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)；其中第二至第五步只在滿足預(yù)定條件的情況下進(jìn)行，在不滿足預(yù)定條件的其它情況下，再生語(yǔ)音信號(hào)作為語(yǔ)音信號(hào)處理。
在根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面的語(yǔ)音再現(xiàn)方法中，可以進(jìn)行第三步，以使用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。另外，上述的再現(xiàn)方法可以包括第六步，通過(guò)從再生語(yǔ)音信號(hào)中提取特征量而判斷再生語(yǔ)音信號(hào)的模式，其中的預(yù)定條件包括模式條件，即再生語(yǔ)音信號(hào)的模式被判斷為預(yù)定的模式。在此，預(yù)定的模式是，例如，“靜默”或“清音”。
本發(fā)明的第四個(gè)方面提供了另一種再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的方法。包括第一步，將語(yǔ)音編碼器的編碼語(yǔ)音信號(hào)輸出解碼，以生成再生語(yǔ)音信號(hào)；第二步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；第三步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；第四步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)或激勵(lì)信號(hào)計(jì)算音調(diào)周期，利用音調(diào)周期進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)，以生成音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)，并從激勵(lì)信號(hào)中減去音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)而計(jì)算殘余信號(hào)；第五步，計(jì)算音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)中至少一個(gè)的增益；第六步，在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和增益中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；第七步，基于增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)以及殘余信號(hào)重新生成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，然后使用以頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器合成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，從而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
在根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)方面的語(yǔ)音再現(xiàn)方法中，可以進(jìn)行第三步，以使用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
需要理解的是，前面的說(shuō)明和接下來(lái)的詳細(xì)說(shuō)明都只是示例性的和解釋性的，不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制，本發(fā)明的范圍由所限定。


圖1是根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的語(yǔ)音解碼器的再現(xiàn)電路的框圖。
所示的再現(xiàn)電路包括頻譜參數(shù)計(jì)算電路10、逆濾波電路20、平滑電路30、以及合成濾波電路40。逆濾波電路20用作激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路。
再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)被供給頻譜參數(shù)計(jì)算電路10，然后在線性預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)，按照預(yù)定的次數(shù)計(jì)算頻譜參數(shù)αi(i＝1，…，P例如P＝10)。逆濾波電路20使用頻譜參數(shù)αi對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)進(jìn)行逆濾波。逆濾波生成激勵(lì)信號(hào)x(n)。平滑電路30接收頻譜參數(shù)αi和逆濾波電路20計(jì)算的激勵(lì)信號(hào)x(n)，然后在時(shí)間上對(duì)頻譜參數(shù)αi和激勵(lì)信號(hào)x(n)的RMS中的至少一個(gè)進(jìn)行平滑，從而輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)平滑的頻譜參數(shù)αi和激勵(lì)信號(hào)x(n)。合成濾波電路40具有以從平滑電路輸出的頻譜參數(shù)αi構(gòu)成的合成濾波器，其使用合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)x(n)，從而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
詳細(xì)地說(shuō)，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的語(yǔ)音解碼器如下工作當(dāng)被提供再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)時(shí)，頻譜參數(shù)計(jì)算電路10在線性預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，使用再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)，按照預(yù)定的次數(shù)計(jì)算頻譜參數(shù)αi。為在頻譜參數(shù)計(jì)算電路10中計(jì)算頻譜參數(shù)，可以運(yùn)用公知的LPC(線性預(yù)測(cè)編碼)分析、Burg分析，等等。在這個(gè)實(shí)施例中，采用了Burg分析。關(guān)于Burg分析的詳細(xì)情況，可以參考Nakamizo寫(xiě)的《信號(hào)分析和系統(tǒng)識(shí)別》(1998年出版，Corona)，82-87頁(yè)(下文中稱為文獻(xiàn)4)中的說(shuō)明。將文獻(xiàn)4通過(guò)引用結(jié)合于本說(shuō)明中。
由頻譜參數(shù)計(jì)算電路10計(jì)算的頻譜參數(shù)αi送至逆濾波電路20和平滑電路30。
在逆濾波電路20中，按照下面的公式(1)，根據(jù)頻譜參數(shù)計(jì)算電路10計(jì)算的頻譜參數(shù)αi，對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)x(n)。x(n)=d(n)-Σ1=i10αid(n-i)···(1)]]>在平滑電路30中，對(duì)頻譜參數(shù)αi和激勵(lì)信號(hào)x(n)的RMS中的至少一個(gè)在時(shí)間上進(jìn)行平滑，然后都輸出到合成濾波電路40。
按照下面的公式(2)對(duì)激勵(lì)信號(hào)x(n)的RMS進(jìn)行平滑。
RMS(m)＝λRMS(m-1)-(1-λ)RMS(m) …(2)另一方面，按照下面的公式(3)對(duì)頻譜參數(shù)ai進(jìn)行平滑。LSPi‾(m)=λLSPi‾(m-1)-(1-λ)LSPi···(3)]]>在這個(gè)實(shí)施例中，是在線性頻譜對(duì)(LSP)上對(duì)頻譜參數(shù)αi進(jìn)行平滑，然后逆變換成平滑的頻譜參數(shù)ai。關(guān)于頻譜參數(shù)αi和LSP參數(shù)之間的變換和逆變換，可以參考Sugamura等人的《使用線性頻譜對(duì)(LSP)語(yǔ)音分析-合成技術(shù)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮》(日本電子通信學(xué)會(huì)期刊，J64-A，599-606頁(yè)，1981下文中稱為文獻(xiàn)5)。文獻(xiàn)5通過(guò)引用結(jié)合于本說(shuō)明中。
然后，在合成濾波電路40中，將利用平滑電路30輸出的頻譜參數(shù)αI來(lái)構(gòu)造合成濾波器，使用合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)x(n)，從而再生語(yǔ)音信號(hào)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的語(yǔ)音解碼器的再現(xiàn)電路的方框圖。
從圖1和圖2可見(jiàn)，第二個(gè)實(shí)施例是第一個(gè)實(shí)施例的改進(jìn)，除了模式判斷電路50之外，它們相互是類似的。因此，在語(yǔ)音解碼器中各元件以相似的方式工作的情況下，圖2所示的第二個(gè)實(shí)施例中的語(yǔ)音解碼器的元件和圖1所示的第一個(gè)實(shí)施例中的語(yǔ)音解碼器的元件標(biāo)有同樣的數(shù)字標(biāo)號(hào)。圖2所示的逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40在模式判斷電路50判斷的模式下被控制，從控制的角度講，與第一個(gè)實(shí)施例中的這些電路不同。
接收到再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)時(shí)，模式判斷電路50按照下面的公式(4)從再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)中提取特征量。DT=[Σn=0N-1d(n)d(n-T)]/[Σn=0N-1d2(n-T)]···(4)]]>
然后模式判斷電路50把提取的特征量與預(yù)定的閾值相比較，從而判斷再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)的模式。
模式判斷電路50的判斷，即所判斷的模式，被送至逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40。在這個(gè)實(shí)施例中，逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40只在滿足預(yù)定條件的情況下工作。如果滿足預(yù)定的條件，逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40和第一個(gè)實(shí)施例一樣地工作。如果不滿足，逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40不工作，從而再生語(yǔ)音信號(hào)作為語(yǔ)音信號(hào)輸出。
在這個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的條件是再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)的判斷模式與預(yù)定的模式一致。預(yù)定的模式是，例如，“靜默”或“清音”。如果再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)的判斷模式不符合預(yù)定的模式，則在這個(gè)實(shí)施例中，逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40不工作。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的語(yǔ)音解碼器中再現(xiàn)電路的方框圖。
從圖1和圖3可見(jiàn)，第三實(shí)施例是第一個(gè)實(shí)施例的改進(jìn)。這個(gè)實(shí)施例的再現(xiàn)電路除了頻譜參數(shù)計(jì)算電路10、逆濾波電路20、平滑電路30和合成濾波電路40之外，還包括音調(diào)預(yù)測(cè)電路60、增益計(jì)算電路70。
在這個(gè)實(shí)施例中，頻譜參數(shù)計(jì)算電路10和逆濾波電路20與第一個(gè)實(shí)施例同樣地工作。
音調(diào)預(yù)測(cè)電路60由再生語(yǔ)音信號(hào)d(n)或激勵(lì)信號(hào)x(n)計(jì)算音調(diào)周期T。然后音調(diào)預(yù)測(cè)電路60利用音調(diào)周期T進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)，從而生成音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)，并通過(guò)從激勵(lì)信號(hào)x(n)中減去音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)而計(jì)算殘余信號(hào)e(n)。增益計(jì)算電路70計(jì)算從音調(diào)預(yù)測(cè)電路輸出的音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)和殘余信號(hào)e(n)中的至少一個(gè)的增益。增益計(jì)算電路70將計(jì)算的增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)和殘余信號(hào)e(n)送至平滑電路30。
平滑電路30接收頻譜參數(shù)αi、增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)和殘余信號(hào)e(n)，然后在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)αi和增益中的至少一個(gè)。平滑電路30將頻譜參數(shù)αi、增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)和殘余信號(hào)e(n)送至合成濾波電路40，其中頻譜參數(shù)αi和增益中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑處理的。
合成濾波電路40具有利用從平滑電路輸出的頻譜參數(shù)αi構(gòu)造的合成濾波器，其基于增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)p(n)和殘余信號(hào)e(n)重新生成另一個(gè)適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)。該適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)是使用合成濾波器合成的，并再現(xiàn)為語(yǔ)音信號(hào)。
以上結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明，很容易理解，本發(fā)明不限于這些公開(kāi)的實(shí)施例。本發(fā)明可以加以改進(jìn)，并包括此前未說(shuō)明、但等同于本發(fā)明的精神和范圍的各種變化、變更、替換或等同配置。因此，本發(fā)明不限于以上的說(shuō)明，本發(fā)明的范圍只由所附的所限定。
2000年11月6日提出的日本專利申請(qǐng)No.2000-337805的全部公開(kāi)，包括說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要，在此整體引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于將編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼為再生語(yǔ)音信號(hào)，并利用再生語(yǔ)音信號(hào)再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音解碼器，包括頻譜參數(shù)計(jì)算電路，響應(yīng)于再生語(yǔ)音信號(hào)，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算電路計(jì)算的頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；平滑電路，響應(yīng)于頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)，用于在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，從而輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；合成濾波電路，具有以從平滑電路輸出的頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器，用于使用該合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)，從而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)；其中激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路、平滑電路和合成濾波電路只在滿足預(yù)定條件的情況下工作。
2.如權(quán)利要求1所述的語(yǔ)音解碼器，其特征在于，所述激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路利用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的語(yǔ)音解碼器，還包括模式判斷電路，用于通過(guò)從再生語(yǔ)音信號(hào)中提取特征量從而判斷再生語(yǔ)音信號(hào)的模式，其中預(yù)定的條件包括模式條件，即再生語(yǔ)音信號(hào)的模式被模式判斷電路判斷為預(yù)定的模式，從而激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路，平滑電路和合成濾波電路只在滿足模式條件的情況下工作。
4.如權(quán)利要求3所述的語(yǔ)音解碼器，其中所述預(yù)定的模式是靜默。
5.如權(quán)利要求3所述的語(yǔ)音解碼器，其中所述預(yù)定的模式是“清音”。
6.一種用于將編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼為再生語(yǔ)音信號(hào)，并利用再生語(yǔ)音信號(hào)再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音解碼器，包括頻譜參數(shù)計(jì)算電路，響應(yīng)于再生語(yǔ)音信號(hào)，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路，用于根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)計(jì)算電路計(jì)算的頻譜參數(shù)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；音調(diào)預(yù)測(cè)電路，由再生語(yǔ)音信號(hào)或激勵(lì)信號(hào)計(jì)算音調(diào)周期，利用音調(diào)周期進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)，以生成音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)，并通過(guò)從激勵(lì)信號(hào)中減去音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)而計(jì)算殘余信號(hào)；增益計(jì)算電路，用于計(jì)算從所述音調(diào)預(yù)測(cè)電路輸出的音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)中至少一個(gè)的增益；平滑電路，響應(yīng)于所述頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)，在時(shí)間上平滑所述頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，從而輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；合成濾波電路，具有以從平滑電路輸出的頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器，用于重新生成基于增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)的適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，從而使用該合成濾波器合成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，以再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的語(yǔ)音解碼器，其特征在于，激勵(lì)信號(hào)計(jì)算電路利用頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
8.一種再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的方法，包括第一步，將語(yǔ)音編碼器輸出的編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼，從而生成再生語(yǔ)音信號(hào)；第二步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；第三步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)，計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；第四步，在時(shí)間上平滑所述頻譜參數(shù)和所述激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；第五步，使用以頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào)，以再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)；其中第二至第五步只在滿足預(yù)定條件的情況下進(jìn)行，在不滿足預(yù)定條件的其它情況下，將再生語(yǔ)音信號(hào)作為語(yǔ)音信號(hào)處理。
9.如權(quán)利要求8所述的再現(xiàn)方法，其中進(jìn)行第三步，以使用所述頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的再現(xiàn)方法，還包括第六步，通過(guò)從再生語(yǔ)音信號(hào)中提取特征量而判斷再生語(yǔ)音信號(hào)的模式，其中所述預(yù)定條件包括模式條件，即再生語(yǔ)音信號(hào)的模式被判斷為預(yù)定的模式。
11.如權(quán)利要求10所述的再現(xiàn)方法，其中所述預(yù)定的模式是“靜默”。
12.如權(quán)利要求10所述的再現(xiàn)方法，其中所述預(yù)定的模式是“清音”。
13.一種再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的方法，包括第一步，將語(yǔ)音編碼器輸出的編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼，從而生成再生語(yǔ)音信號(hào)；第二步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù)；第三步，根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)，計(jì)算激勵(lì)信號(hào)，獲取激勵(lì)信號(hào)的電平；第四步，由所述再生語(yǔ)音信號(hào)或激勵(lì)信號(hào)計(jì)算音調(diào)周期，利用音調(diào)周期進(jìn)行音調(diào)預(yù)測(cè)，以生成音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)，并從所述激勵(lì)信號(hào)中減去所述音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)而計(jì)算殘余信號(hào)；第五步，計(jì)算音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)和殘余信號(hào)中至少一個(gè)的增益；第六步，在時(shí)間上平滑所述頻譜參數(shù)和所述激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)，以輸出其中至少有一個(gè)是經(jīng)過(guò)了平滑的頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)；以及第七步，基于所述增益、音調(diào)預(yù)測(cè)信號(hào)以及殘余信號(hào)，重新生成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，然后使用以頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器合成適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，從而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的再現(xiàn)方法，其中執(zhí)行所述第三步時(shí)，使用所述頻譜參數(shù)對(duì)再生語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行逆濾波，從而計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。
全文摘要
響應(yīng)于語(yǔ)音編碼器輸出的編碼語(yǔ)音信號(hào),語(yǔ)音解碼器將該編碼語(yǔ)音信號(hào)解碼為再生語(yǔ)音信號(hào)。如果再生語(yǔ)音信號(hào)滿足預(yù)定的條件,如“靜默”、“清音”等,語(yǔ)音解碼器還進(jìn)行以下的工作。語(yǔ)音解碼器根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算頻譜參數(shù),并根據(jù)再生語(yǔ)音信號(hào)和頻譜參數(shù)的計(jì)算激勵(lì)信號(hào)。在計(jì)算中,還得到激勵(lì)信號(hào)的電平。語(yǔ)音解碼器在時(shí)間上平滑頻譜參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)電平中的至少一個(gè)。語(yǔ)音解碼器使用以頻譜參數(shù)構(gòu)成的合成濾波器合成激勵(lì)信號(hào),從而再現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)。即使比特率很低,語(yǔ)音信號(hào)也有非常好的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G10L19/00GK1352451SQ01134499
公開(kāi)日2002年6月5日 申請(qǐng)日期2001年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者小澤一范 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社