專利名稱：長期預(yù)測編碼方法、長期預(yù)測解碼方法、裝置、其程序及記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用聲音信號的時間系列信號的長期預(yù)測系數(shù)，即音調(diào)(pitch)的周期(時間延遲)τ以及增益ρ，將該時間系列信號壓縮為較少比特數(shù)的編碼方法、其解碼方法、裝置、其程序及記錄介質(zhì)，特別涉及對不允許失真的編碼有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在電話聲音信號的編碼中進(jìn)行用于利用每個音調(diào)周期的波形的類似性的長期預(yù)測。電話聲音信號的編碼在無線通信等中被使用的可能性高，所以在對于音調(diào)預(yù)測的參數(shù)τ、ρ進(jìn)行編碼的碼中使用了一定的(固定的)碼長度。而且，在不允許音響信號的失真的編碼中，作為使用利用了離開的樣本的時間延遲的相關(guān)的預(yù)測的方法，例如已知專利文獻(xiàn)1。這雖然存在高效率編碼裝置和高效率編碼解碼裝置，但是這里對于乘數(shù)ρ、或時間延遲的參數(shù)τ或ρ來說，也被編碼為固定長度碼。
專利文獻(xiàn)1日本特許第3218630號發(fā)明內(nèi)容在以往的聲音信號編碼中，由于將長期預(yù)測系數(shù)，即音調(diào)周期(時間延遲)τ或增益(乘數(shù))ρ編碼為固定長度(一定的長度)的碼，所以在提高壓縮效率方面存在限制。
本發(fā)明的目的是提供與以往的聲音信號編碼方法相比能夠進(jìn)一步提高壓縮效率的長期預(yù)測編碼方法、解碼方法以及它們的裝置。
本發(fā)明的長期預(yù)測編碼方法包括(a)對從輸入樣本時間系列信號的當(dāng)前樣本開始僅進(jìn)行規(guī)定時間延遲的過去樣本乘以乘數(shù)，并且將相乘結(jié)果從所述輸入樣本時間系列信號的所述當(dāng)前樣本中減去而得到誤差信號樣本的步驟；(b)將所述誤差信號樣本的系列編碼而得到波形碼的步驟；
(c)將所述時間延遲和所述乘數(shù)碼而得到輔助碼的步驟；以及(d)輸出所述波形碼和所述輔助碼的步驟，所述步驟(c)包含將所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個進(jìn)行可變長度編碼的步驟。
本發(fā)明的長期預(yù)測解碼方法包括(a)從輸入編碼中的波形碼解碼誤差信號的步驟；(b)從所述輸入編碼中的輔助碼解碼時間延遲和乘數(shù)的步驟；以及(c)對所述誤差信號的僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本乘以所述乘數(shù)，并且將其相乘結(jié)果與所述誤差信號的當(dāng)前樣本相加而再構(gòu)成時間系列信號的步驟，所述步驟(b)包含以下步驟，即將所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個參照可變長度碼語的碼表來進(jìn)行解碼。
本發(fā)明的長期預(yù)測編碼裝置包括乘法單元，對從輸入樣本時間系列信號的當(dāng)前樣本開始僅進(jìn)行規(guī)定時間延遲的過去樣本乘以乘數(shù)；減法單元，將所述乘法單元的輸出從所述當(dāng)前樣本中減去，輸出誤差信號；波形編碼單元，將所述誤差信號編碼并得到波形碼；以及輔助信息編碼單元，將所述時間延遲和所述乘數(shù)分別編碼而輸出輔助碼，所述輔助信息編碼單元包含可變長度編碼單元，該可變長度編碼單元對所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個進(jìn)行可變長度編碼。
本發(fā)明的長期預(yù)測解碼裝置包括波形解碼單元，將輸入編碼中的波形碼解碼而輸出誤差信號；輔助信息解碼單元，將所述輸入編碼中的輔助碼解碼而得到時間延遲和乘數(shù)；乘法單元，對所述誤差信號的僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本乘以所述乘數(shù)；以及加法單元，將所述乘法單元的輸出與所述誤差信號的當(dāng)前樣本相加而再構(gòu)成時間系列信號，所述輔助信息解碼單元包含可變長度解碼單元，該可變長度解碼單元將所述時間延遲和所述乘數(shù)碼的至少一個參照可變長度碼語的碼表來進(jìn)行解碼。
在長期預(yù)測編碼中使用的時間延遲τ或乘數(shù)ρ等輔助信息有時根據(jù)情況其值的發(fā)生頻率中產(chǎn)生偏差，按照本發(fā)明，在這樣在發(fā)生頻率中存在偏差的情況下對輔助信息進(jìn)行可變長度編碼，所以可以提高編碼效率。


圖1是表示第1實施例的編碼裝置的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖2是表示圖1所示的裝置的處理步驟例的流程圖。
圖3是簡單地表示長期預(yù)測編碼的輸入和輸出的關(guān)系的圖。
圖4是用坐標(biāo)圖和表表示乘數(shù)ρ’小時的延遲τ及其發(fā)生頻率、對應(yīng)碼語的關(guān)系例的圖。
圖5是用坐標(biāo)圖和表表示乘數(shù)ρ’大時的延遲τ及其發(fā)生頻率、對應(yīng)碼語的關(guān)系例的圖。
圖6是表示第1實施例的解碼裝置的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖7是表示圖6所示的裝置的處理步驟例的流程圖。
圖8是表示第2實施例的編碼裝置的要部的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖9是表示圖8所示的裝置的處理步驟例的流程圖。
圖10是用坐標(biāo)圖和表表示乘數(shù)ρ’比基準(zhǔn)值大時的乘數(shù)ρ的發(fā)生頻率和碼語的關(guān)系例的圖。
圖11是用坐標(biāo)圖和表表示乘數(shù)ρ’為基準(zhǔn)值以下時的乘數(shù)ρ的發(fā)生頻率和碼語的關(guān)系例的圖。
圖12是表示乘數(shù)編碼單元22的另一個實施例的方框圖。
圖13是用坐標(biāo)圖和表表示差分乘數(shù)Δρ的發(fā)生頻率和碼語的關(guān)系的圖。
圖14是表示第2實施例的解碼側(cè)的乘數(shù)解碼單元54的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖15是表示圖14所示的裝置的處理步驟例的流程圖。
圖16是用坐標(biāo)圖和表表示乘數(shù)及其發(fā)生頻率和碼語的另一個關(guān)系例的圖。
圖17是表示乘數(shù)的發(fā)生頻率和碼語的再一個例子的圖。
圖18是表示時間延遲τ的編碼步驟的另一個例子的流程圖。
圖19是表示與圖18對應(yīng)的解碼的步驟例的流程圖。
圖20是表示時間延遲τ的編碼方法的選擇處理步驟的另一個例子的流程圖。
圖21是用于說明將乘數(shù)編碼和波形編碼的組最佳化的編碼的表示要部的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖22是表示使用多個延遲抽頭(tap)數(shù)時的編碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖23是表示與圖22的編碼裝置對應(yīng)的解碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖24是表示第3實施例的編碼裝置的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖25是表示在基于多個樣本生成長期預(yù)測信號時應(yīng)用了本發(fā)明的編碼裝置的要部的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖26是表示與圖25的編碼裝置對應(yīng)的解碼裝置的要部的功能結(jié)構(gòu)例的方框圖。
具體實施例方式
〔第1實施例〕編碼側(cè)以下，參照

本發(fā)明的實施例，但在附圖中對于對應(yīng)的部分賦予相同的參照標(biāo)號而省略重復(fù)說明。在圖1中表示第1實施例的編碼裝置的功能結(jié)構(gòu)例，在圖2中表示其處理步驟例。
首先，在具體說明本發(fā)明之前，對長期預(yù)測編碼方法簡單地進(jìn)行說明。在圖1中，對輸入端子11提供以一定周期對信號波形采樣而得到的數(shù)字樣本的時間系列信號。該樣本的時間系列信號由區(qū)間分割單元12分割為規(guī)定區(qū)間(稱為幀)，例如每1024～8192個樣本的處理單位(步驟S1)。來自區(qū)間分割單元12的時間系列信號x(i)(i表示樣本號)被延遲單元13延遲τ樣本(將延遲量表示為Zτ)，作為信號x(i-τ)輸出(步驟S2)。乘法單元14對作為延遲單元13的輸出的比當(dāng)前樣本提早τ樣本的樣本(也被稱為時間延遲τ的樣本)x(i-τ)乘以被量化的乘數(shù)(以下，稱為量化乘數(shù))ρ’，并且其相乘結(jié)果作為長期預(yù)測信號由減法單元15從當(dāng)前樣本x(i)減去，得到誤差信號y(i)。
通常，τ和ρ’從編碼的時間系列信號的自相關(guān)函數(shù)求出。在將x(i)設(shè)為編碼的時間系列信號，將幀內(nèi)的樣本數(shù)設(shè)為N，將該幀的時間系列信號x(i)的向量設(shè)為X＝(x(0)，…x(N-1))，將與該向量對應(yīng)的延遲了τ樣本的向量設(shè)為Xτ＝(x(-τ)，…，x(N-1-τ))時，求將下述的失真d最小化的τ即可。
d＝|X-ρXτ|2(1)為此，首先，通過將用ρ對式(1)進(jìn)行偏微分而得到的式設(shè)為零來得到下式。
〔算式1〕ρ=XτTX/XτTXτ---(2)]]>XτTX和XτTXτ是內(nèi)積，通過下式求出。
〔算式2〕XτTX=Σi=0N-1x(i-τ)x(i)---(3)]]>XτTXτ=Σi=0N-1x(i-τ)2---(4)]]>接著，將式(2)代入式(1)而得到下式。
〔算式3〕d=|X|2-(XτTX)2/|Xτ|2---(5)]]>從式(5)，為了將失真d最小化，使τ在預(yù)先設(shè)定的搜索范圍內(nèi)變化，從而找到(XτTX)2/|Xτ|2為最大的τ即可。由此得到的時間延遲τ相當(dāng)于音調(diào)周期。
在圖3中表示輸入樣本系列信號x(i)，和來自減法單元15的誤差樣本系列信號y(i)＝x(i)-ρ’x(i-τ)在時間軸上的關(guān)系。返回圖1的說明，向量X(輸入樣本系列信號)和由延遲單元13延遲了τ樣本的向量Xτ被輸入延遲搜索單元17，進(jìn)行(XτTX)2/|Xτ|2為最大的τ的搜索(步驟S3)。其搜索范圍可以預(yù)先決定為例如樣本點256～511等那樣，也可以依賴于前一幀的時間延遲τ(以下稱為前幀時間延遲τ0)，例如將搜索范圍設(shè)定為τ0-200≤τ≤τ0+200等，并且對每一幀根據(jù)前幀時間延遲τ0變更實際的搜索范圍。這時，將保持在幀延遲存儲單元33中的前幀時間延遲τ0提供給時間延遲搜索單元17。搜索到的τ為了利用在下一幀的時間延遲τ的編碼中而被作為τ0存儲在幀延遲存儲單元33中。而且，根據(jù)向量X、以及被延遲τ樣本的向量Xτ，在乘數(shù)計算單元18中通過式(2)計算乘數(shù)ρ(步驟S4)。
將(XτTX)2/|Xτ|2設(shè)為最大時的基于式(2)的乘數(shù)ρ的可取值是-1≤ρ≤1的范圍，雖然可能取負(fù)值，但通常多取正值。
來自減法單元15的誤差樣本系列信號在波形編碼單元21中例如通過幀間預(yù)測編碼被可逆編碼，輸出碼CW。在全體的編碼也可以是非可逆的情況下，該誤差樣本系列信號的編碼也可以是非可逆編碼。而且，乘數(shù)ρ在乘數(shù)編碼單元22中被編碼為碼Cρ，時間延遲τ在延遲編碼單元23中被編碼為碼Cτ。乘數(shù)編碼單元22和延遲編碼單元23構(gòu)成輔助信息編碼單元27。在合成單元24中，除了碼CW，作為輔助碼碼Cρ和碼Cτ被合成，對每一個幀輸出。而且，在乘數(shù)編碼單元22內(nèi)，解碼了碼Cρ的量化乘數(shù)ρ’被提供給乘法單元14，進(jìn)行與Xτ的相乘。
在以往，雖然輔助碼Cρ和碼Cτ的任意一個都是碼長一定的固定長度碼，但是本發(fā)明將輔助碼Cρ和Cτ的至少一個通過可變長度編碼得到，由此使編碼壓縮率提高。在該第1實施例中，將時間延遲τ可變長度編碼不僅是可變長度編碼，而且有時也對每個幀自適應(yīng)地選擇固定長度編碼。
另外，在輸入信號例如是不包含音調(diào)分量的背景音(雜音)信號的情況下的幀中，如圖4中的左側(cè)的坐標(biāo)圖35A所示那樣，各種時間延遲τ(在縱軸上表示)的發(fā)生頻率(在橫軸上表示)中規(guī)律性少，沒有大的偏差。但是，在輸入信號包含音調(diào)分量的情況下，如圖5的左側(cè)的坐標(biāo)圖34A所示那樣，時間延遲τ在與前幀時間延遲τ0相同、為τ0的兩倍或者1/2倍、或與τ0-1相等等情況下的時間延遲τ的發(fā)生頻率顯著變大。其傾向在輸入信號的幀間的相關(guān)大，乘數(shù)ρ小的情況下強。另一方面，圖4的坐標(biāo)圖35A所示的傾向多為幀間的相關(guān)小，乘數(shù)ρ大的情況。因此，在該第1實施例中，根據(jù)乘數(shù)ρ是否大來選擇時間延遲τ的編碼方法。
如圖1所示，由乘數(shù)計算單元18計算的乘數(shù)ρ在乘數(shù)編碼單元22中被編碼為乘數(shù)碼Cρ(步驟S5)。在乘數(shù)編碼單元22內(nèi)進(jìn)行乘數(shù)ρ的編碼時得到的量化乘數(shù)ρ’被輸入編碼選擇單元31內(nèi)的判定單元31a，進(jìn)行ρ’是否大于規(guī)定的基準(zhǔn)值，例如0.2的判斷(步驟S6)。如果ρ’大于0.2，則時間延遲τ被可變長度編碼。在該可變長度編碼中，對于與前幀時間延遲τ0成為如前所述的特定的關(guān)系的時間延遲τ分配短的碼長的碼，對此外的時間延遲τ分配比前述特定關(guān)系下的碼長更長、并且越接近τ0越短的碼?；蛘咭部梢苑峙湟欢ùa長的不同的編碼。
在本實施例中，如果ρ’比0.2大，則通過判定單元31a，切換單元31b切換到可變長度編碼單元34側(cè)，時間延遲τ被提供給可變長度編碼單元34。在可變長度編碼單元34中被輸入來自切換單元31b的τ和來自幀延遲存儲單元33的τ0，對于該被輸入的τ的值，例如參照圖5的右側(cè)的可變長度碼表34T而輸出對應(yīng)的可變長度碼的延遲碼Cτ(步驟S8)。
對圖5所示的基于可變長度碼表34T的對可變長度碼的τ的分配進(jìn)行說明。圖5的坐標(biāo)圖34A表示在前幀的時間延遲為τ0的情況下，通過學(xué)習(xí)求出的當(dāng)前幀的時間延遲τ的可取各值的出現(xiàn)頻率的結(jié)果。如該例所示，時間延遲τ與前幀時間延遲τ0相等的頻率突出地大，時間延遲τ為2τ0、τ0/2、τ0-1的頻率為τ0的頻率和除了τ0以外的時間延遲的頻率的中間程度。因此，在圖5的可變長度碼表34T所示的碼分配中，由于τ與τ0為相同值的可能性最大，所以作為τ0＝τ的碼語(延遲碼)Cτ而分配最短的1位長度的碼“1”，而且，由于τ成為τ0/2、τ0-1、2τ0的可能性同樣高，所以在各個情況下將同樣3位長度的不同的碼語“001”、“010”、“011”作為碼Cτ進(jìn)行分配，對于其余的τ的值分別分配6位長度的碼，該碼將開頭(上位)3位設(shè)為“000”，將下位3位設(shè)為τ的發(fā)生頻率越少值越大。即，預(yù)先作成圖5的碼表34T，使得如果輸入信號如聲音信號那樣包含音調(diào)分量，則由于時間延遲τ與前幀的τ0成為如上所述的特定關(guān)系的值的頻率高，所以分配短的碼長的碼Cτ，在其它情況下，根據(jù)通過預(yù)先實驗(學(xué)習(xí))求出的τ的發(fā)生頻率來分配上述的碼。但是，由于實際上值τ的出現(xiàn)頻率由于前幀時間延遲τ0的值而不同，所以需要預(yù)先準(zhǔn)備對應(yīng)于τ0的值的多個表34T，但是也可以不需要對τ0的可取的全部值(例如，如果τ的搜索范圍為256～511，則為256～511的全部值)分別準(zhǔn)備表，例如可以將τ0的可取值的范圍分割為多個區(qū)域，對各個區(qū)域的每一個準(zhǔn)備一個表。這時，判斷前幀時間延遲τ0是哪個區(qū)域，并且選擇對應(yīng)的一個表。
而且，也可以將如圖5所示的時間延遲τ的可變長度碼表34T分為τ和τ0的關(guān)系為特定關(guān)系的情況和此外的情況而存儲在可變長度編碼單元34中。這時，如圖1中的點線所示，時間延遲τ也被提供給比較單元32，τ0也被提供給比較單元32。在比較單元32內(nèi)的運算單元32a中，進(jìn)行2τ0、τ0/2、τ0-1的各運算，進(jìn)行時間延遲τ是否與τ0、2τ0、τ0/2、τ0-1的其中一個相等的比較，其比較結(jié)果也被輸出到可變長度編碼單元34。即，決定進(jìn)行時間延遲τ是否與τ0存在特定關(guān)系(步驟S7’)。在可變長度編碼單元34中除了來自切換單元31b的τ和來自幀延遲存儲單元33的τ0，還輸入比較單元32中的比較結(jié)果，在比較結(jié)果是與τ0、τ0/2、τ0-1、2τ0的其中一個相等的情況下，作為各個碼Cτ，編碼單元34a輸出“1”、“001”、“010”、“011”，在此外的情況下以時間延遲τ參照可變長度編碼單元34內(nèi)的前述表，由編碼單元34b輸出對應(yīng)的6位的碼Cτ(步驟S8’)。即，取代圖2的步驟S8，執(zhí)行步驟S7’和S8’，而且，在可變長度編碼單元34內(nèi)具有以與τ0的比較結(jié)果決定與τ對應(yīng)的碼的編碼單元34a，和以τ的發(fā)生頻率決定與τ對應(yīng)的碼的編碼單元34b。
在步驟S6中，如果ρ’不大于0.2，則通過判定單元31a切換單元31b被切換到固定長度編碼單元35，時間延遲τ在固定長度編碼單元35中被變換為固定長度碼的延遲碼Cτ(步驟S9)。這時，由于如前所述那樣，在時間延遲τ的發(fā)生頻率中規(guī)律性少，沒有大的偏差，所以作為時間延遲τ對碼語表，例如在圖4中使用將τ的可取范圍的值固定長度編碼的固定長度碼表35T。該固定長度碼表35T被存儲在固定長度編碼單元35中，固定長度編碼單元35將與被輸入的τ對應(yīng)的碼Cτ參照該時間延遲τ的固定長度碼表35T來輸出。
而且，在判定單元31a中，作為將時間延遲τ可變長度編碼還是固定長度編碼的判斷條件，通過量化乘數(shù)ρ’是否比基準(zhǔn)值0.2大來判斷，但是基準(zhǔn)值也可以是0.3左右的值。而且，在延遲搜索單元17中，在前幀量化乘數(shù)ρ’大的情況下，也可以將τ搜索范圍本身僅限定在包含τ0的附近，例如-3≤τ0≤3左右，和2τ0、τ0/2的各附近，從而可以減少運算量。但是，對于在信息的編碼開始時前幀不存在，而且要成為從可能被編碼為編碼系列的信息(例如樂曲)的中途開始解碼的隨機訪問點(訪問開始位置)的幀，需要不使用前幀的信息來進(jìn)行編碼。
隨機訪問是可以從碼系列的被指定的位置(隨機訪問點)的幀沒有過去幀的影響地再構(gòu)成信號的功能，對每多個幀設(shè)定訪問點，可以以該單位再構(gòu)成信號，并且可以進(jìn)行分組。
例如，作為可以從隨機的時刻對通過網(wǎng)絡(luò)廣播的已被編碼的音頻信息和/或視頻信息等的訪問的編碼的方法，使用以下方法，即在信息的開始幀、和與其連接的幀的每隔一定數(shù)量的各幀中，設(shè)置不依賴其前后的幀的被幀內(nèi)編碼(intra-frame coding)的幀作為訪問點，在相鄰訪問點間的各幀中通過編碼效率高的幀間預(yù)測編碼對信息進(jìn)行編碼。如果使用這樣的編碼信息，則可以從任意的訪問點馬上開始解碼。在本發(fā)明中，例如在波形編碼單元21中通過幀間預(yù)測編碼對來自減法單元15的誤差信號進(jìn)行編碼的情況下，在信息的開始幀和與其連接的隔一定幀數(shù)插入的訪問點的幀中，不使用前幀的信息而進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測編碼。作為指定該訪問點的幀的信號，也可以生成信號FS，該信號FS是例如應(yīng)用在聲音編碼裝置中的與本發(fā)明的編碼裝置一起使用的、在未圖示的視頻信息編碼裝置中指定訪問點的信號FS，該訪問點信號FS被提供給本發(fā)明的編碼裝置?；蛘撸趫D1中對于由區(qū)間分割單元12生成的一連串的幀，通過用虛線表示的訪問點設(shè)定單元25生成用于指定開始幀和與其連接的隔一定幀數(shù)的各幀作為訪問點的訪問點信號FS，并且波形編碼單元21按照是否被提供該訪問點信號FS，對誤差信號進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測編碼或者幀間預(yù)測編碼。
因此，判定單元31a如圖2中虛線所示，按照在步驟S2之后是否被提供訪問點信號FS來判斷前幀時間延遲τ0能否利用(步驟S14)，如果能夠利用，則從存儲單元(未圖示)讀出前幀的量化乘數(shù)ρ’(以下，稱為前幀量化乘數(shù)ρ’0)(步驟S15)，判斷該前幀量化乘數(shù)ρ’0是否大于規(guī)定的基準(zhǔn)值，例如0.2(步驟S16)，如果ρ’0比規(guī)定值大，則例如如前所述限定在以前幀時間延遲τ0為基準(zhǔn)的狹窄范圍內(nèi)而搜索時間延遲τ后轉(zhuǎn)移到步驟S7(步驟S17)，如果在步驟S16中ρ’0不比規(guī)定值大，則與以往一樣，在寬范圍內(nèi)搜索時間延遲τ后轉(zhuǎn)移到步驟S9(步驟S18)。在步驟S14中如果判斷前幀時間延遲τ0不能利用，則轉(zhuǎn)移到步驟S3。并且，如虛線步驟S5’中所示那樣對乘數(shù)ρ進(jìn)行計算并編碼，同時隨著編碼進(jìn)行量化乘數(shù)ρ’的存儲。而且，在訪問點的幀的情況下，僅在幀內(nèi)的信息中搜索τ，并需要求ρ。因此，在編碼裝置中，訪問點信號FS還被輸入延遲單元13，并且在延遲單元13中輸入了訪問點信號FS的情況下，前幀部分的x(i)作為0之后(即，將x(i)(i＜0)置換為0)，作成時間延遲信號的向量Xτ，將該向量Xτ輸入到延遲搜索單元17、乘數(shù)計算單元18、和乘法單元14。訪問點信號FS既可以與未圖示的上述視頻信息編碼裝置編碼的視頻信號一起發(fā)送到解碼側(cè)，或者也可以將訪問點設(shè)定單元25生成的訪問點信號FS發(fā)送到解碼側(cè)?；蛘?，作為系統(tǒng)，在編碼側(cè)設(shè)置用于生成訪問點信息的部件，聲音信號或視頻信號的碼在不同的階段將訪問點信息發(fā)送到解碼側(cè)。
在延遲單元13中使輸入樣本時間系列信號僅延遲τ，對該被延遲的信號乘以量化乘數(shù)ρ’而生成長期預(yù)測信號(步驟S10)，在減法單元15中將該長期預(yù)測信號從輸入樣本時間系列信號x(i)中減去(步驟S11)，將其剩余差波形信號(誤差信號)y(i)在波形編碼單元21中編碼為波形碼CW(步驟S12)。在合成單元24中將碼CW、Cρ、Cτ合成后輸出(步驟S13)。
在該第1實施例中，對于時間延遲τ，對應(yīng)于量化乘數(shù)ρ’來選擇固定長度編碼或者可變長度編碼，而且在可變長度編碼的情況下，在其τ對碼語表中，對τ與前幀時間延遲τ0相同、為τ0的整數(shù)倍、為τ0的整數(shù)分之一、為τ0的相鄰附近值的情況分配短的碼長的碼，所以與以往相比，可以使編碼壓縮率提高。在該可變長度編碼單元34中具有被輸入τ0、2τ0、τ0/2、τ0-1而輸出碼Cρ的部分34a，和被輸入τ而輸出碼Cρ的部分34b這一點上，是與通常的可變長度碼的碼表不同的結(jié)構(gòu)。
解碼側(cè)與圖1和圖2所示的編碼裝置及其處理步驟對應(yīng)的解碼裝置的功能結(jié)構(gòu)例表示在圖6中，其處理步驟例表示在圖7中。來自輸入端子51的輸入碼每一幀在分離單元52中被分離為波形碼CW、時間延遲碼Cτ和乘數(shù)碼Cρ(步驟S21)。訪問點信號FS可以從例如未圖示的視頻信號解碼裝置提供，或者也可以作為系統(tǒng)而利用在其它級接收到的訪問點信息。在該解碼裝置的實施例中，如果訪問點判斷單元69檢測到在由分離單元52分離的碼中存在訪問點信號FS，則從該時刻的幀開始解碼。波形碼CW在波形解碼單元53中被解碼為誤差信號(步驟S22)。而且，乘數(shù)碼Cρ也在乘數(shù)解碼單元54中被解碼為量化乘數(shù)ρ’(步驟S22)。
量化乘數(shù)ρ’在條件判斷單元55中進(jìn)行是否大于規(guī)定值，即圖1中的判定單元31a中的判斷條件的基準(zhǔn)值相同的值、在前述例子中為0.2的判斷(步驟S23)，如果ρ’比0.2大，則切換單元56被切換到可變長度解碼單元57側(cè)，延遲碼Cτ被可變長度解碼單元57解碼，得到時間延遲τ(步驟S24)。在該解碼單元57中，存儲與被存儲在圖1中的可變長度編碼單元34中的時間延遲τ的可變長度碼表34T相同的碼表。在步驟S23中，如果判斷出ρ’為0.2以下，則切換單元56被切換到固定長度解碼單元58，延遲碼Cτ被固定長度解碼單元58解碼，得到時間延遲τ(步驟S25)。在固定長度解碼單元58中存儲與被存儲在圖1中的固定長度編碼單元35中的時間延遲τ的固定長度碼表35T相同的碼表。
來自加法單元59的輸出解碼波形信號在延遲單元61中僅被延遲已被解碼的時間延遲τ(步驟S26)，在乘法單元62中對該被延遲τ樣本的解碼信號乘以被解碼的量化乘數(shù)ρ’(步驟S27)，該相乘結(jié)果在加法單元59中與被解碼的誤差信號相加而得到解碼波形信號樣本時間系列信號(步驟S28)。而且，在訪問點的幀的情況下，與編碼裝置的情況相同，在延遲單元61中將前幀部分的x(i)設(shè)為0以后，作成時間延遲信號，輸入到乘法單元62。這些樣本時間系列信號在每個幀中被得到，將這些幀的樣本時間系列信號在連接單元63中連接后輸出(步驟S29)。可變長度解碼單元57、固定長度解碼單元58、條件判斷單元55、切換單元56構(gòu)成延遲解碼單元60。而且，延遲解碼單元60和乘數(shù)解碼單元54構(gòu)成輔助信息解碼單元64。
〔第2實施例〕在第1實施例中，根據(jù)條件將時間延遲τ進(jìn)行了可變長度編碼。在該第2實施例中，根據(jù)條件將乘數(shù)ρ進(jìn)行可變長度編碼，并且時間延遲τ的編碼單元23可以與第1實施例一樣根據(jù)條件進(jìn)行可變長度編碼，或者也可以與以往一樣僅固定長度編碼，對應(yīng)于該編碼方法，解碼裝置的延遲解碼單元60進(jìn)行可變長度解碼或者進(jìn)行與以往一樣的固定長度解碼。
因此，在以下中僅對與第1實施例或以往技術(shù)不同的乘數(shù)ρ的編碼進(jìn)行說明。這里也和對于時間延遲τ的碼表的選擇一樣，有使用用于明示對于乘數(shù)ρ的碼表的適應(yīng)的選擇的輔助信息的情況，但是以下敘述不明示選擇的情況。
圖8表示圖1所示的編碼裝置的乘數(shù)編碼單元22中應(yīng)用的基于第2實施例的乘數(shù)編碼單元22的功能結(jié)構(gòu)例，圖9表示其處理步驟。在前幀乘數(shù)存儲單元70中存儲通過在乘數(shù)編碼單元22中在前幀進(jìn)行編碼而被量化的量化乘數(shù)ρ’。該量化乘數(shù)ρ’作為前幀量化乘數(shù)ρ’0被從前幀乘數(shù)存儲單元70取出(步驟S30)，在ρ條件判斷單元71中判斷前幀量化乘數(shù)ρ’0是否在規(guī)定的基準(zhǔn)值，例如0.2以下，或者是否還未得到ρ’0(步驟S31)，在ρ’0在規(guī)定的基準(zhǔn)值以下或者還未得到ρ’0的情況下，切換單元72被切換到單獨編碼單元73，乘數(shù)ρ被編碼為固定長度碼語或者可變長度碼語的碼Cρ(步驟S32)。在步驟S31中，在判斷出ρ’0大于基準(zhǔn)值時，切換單元72被切換到可變長度編碼單元74，乘數(shù)ρ被編碼為可變長度碼語的碼Cρ(步驟S33)。
前幀量化乘數(shù)ρ’0比基準(zhǔn)值大時的當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ的值的出現(xiàn)頻率分布例如如圖10的坐標(biāo)圖74A所示那樣，在ρ＝0.2～0.3頻率最高，因此，如圖10所示的乘數(shù)的可變長度碼表74T所示，例如對0.3的值分配最短的碼“1”，隨著比其變大或變小，依次分配長的碼。
通過編碼單元73或74被編碼的乘數(shù)碼Cρ和通過編碼而被量化的量化乘數(shù)ρ’被從乘數(shù)編碼單元22輸出，同時，被量化的乘數(shù)ρ’被存儲在前幀乘數(shù)存儲單元70，在下一幀作為前幀量化乘數(shù)ρ’0被使用。
對該乘數(shù)ρ’0小時的編碼進(jìn)一步進(jìn)行說明。在前幀量化乘數(shù)ρ’0小時，或者在不能利用前面的幀的信息時在單獨編碼單元73中進(jìn)行單獨的編碼。作為不能利用前面的幀的信息的例子，有如前所述那樣開頭的幀或者隨機訪問的訪問點(訪問開始)的幀。
單獨編碼單元73既可以將乘數(shù)ρ編碼為固定長度碼語的碼Cρ，也可以如下那樣編碼為可變長度碼語Cρ。在圖11的表73T中表示在該單獨編碼單元73中進(jìn)行可變長度編碼時的乘數(shù)ρ的可變長度碼表的例子。如圖11的坐標(biāo)圖73A中所示的前幀量化乘數(shù)ρ’0比基準(zhǔn)值小時的當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ的各值的出現(xiàn)頻率那樣，在訪問點的幀那種情況下小的值的乘數(shù)ρ的發(fā)生頻率極高，所以分配“1”。乘數(shù)ρ的值越大，發(fā)生頻率越降低，所以分配長的碼。在該例子中任意一個碼語的2進(jìn)制數(shù)值為1，但是隨著發(fā)生頻率變小而在上位附加0，碼語的位數(shù)變大。
在將圖8所示的乘數(shù)編碼單元22的實施例應(yīng)用與圖1的編碼裝置時，延遲編碼單元23可以是如圖1所示的選擇性地執(zhí)行可變長度編碼和固定長度編碼的結(jié)構(gòu)，也可以是不進(jìn)行基于量化乘數(shù)ρ’的編碼選擇，對時間延遲τ始終進(jìn)行固定長度編碼的結(jié)構(gòu)，或者對時間延遲τ始終進(jìn)行可變長度編碼的結(jié)構(gòu)。
作為乘數(shù)編碼單元22的另一個實施例，圖12表示在圖8中取代ρ的編碼而對當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ和前幀量化乘數(shù)ρ’0的差分進(jìn)行編碼的結(jié)構(gòu)，并且將其處理步驟表示為在圖9中增加了虛線塊S34的步驟。對來自前幀乘數(shù)存儲單元70的前幀量化乘數(shù)ρ’0和當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ的差分Δρ＝ρ-ρ’0進(jìn)行計算的差分計算單元75被設(shè)置在切換單元72和可變長度編碼單元74之間，在步驟S31中如果被判斷出前幀量化乘數(shù)ρ’0不比規(guī)定值大，則切換單元72被切換到差分計算單元75，在差分計算單元75中計算該前幀量化乘數(shù)ρ’0和當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ的差分Δρ＝ρ-ρ’0(步驟S34)?？勺冮L度編碼單元74將該計算結(jié)果Δρ編碼為碼Cρ，同時將其編碼時得到的量化差分Δρ’提供給加法單元76(步驟S33)。而且，加法單元76將量化差分Δρ’和前幀量化乘數(shù)ρ’0相加而生成當(dāng)前幀量化乘數(shù)ρ’，并且將其作為對下一幀的前幀量化乘數(shù)ρ’0保持在前幀乘數(shù)存儲單元70中。其它結(jié)構(gòu)和動作與圖8的情況相同。
在前幀量化乘數(shù)ρ’0大時當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ也大的可能性高。因此，當(dāng)前幀的乘數(shù)ρ越離開前幀量化乘數(shù)ρ’0，即差分Δρ的絕對值越大，發(fā)生頻率越降低，所以如圖13的可變長度碼表74T所示那樣，碼Cρ與圖10一樣，隨著ρ和ρ’0的差分值的發(fā)生頻率變小而分配長的碼語。在圖13的例子中，表示隨著差分Δρ變大，使碼語的0的位數(shù)向上位側(cè)逐一增加的情況。
在乘數(shù)ρ或者差分Δρ的編碼中，這些值一般不是整數(shù)。因此，例如ρ的變化范圍被分割為多個小范圍，小的值的ρ屬于的各被分割的小范圍被分配短的碼長的碼，而且，對各被分配的每個小范圍分別決定其代表值(一般為整數(shù))。被輸入的ρ屬于的小范圍的碼語作為碼Cρ被輸出，同時該小范圍的代表值作為被解碼的量化乘數(shù)ρ’被輸出。該量化乘數(shù)ρ’例如被輸出到圖1中的乘法單元14、判定單元31a。
接著，在圖14中表示與以上敘述的圖8的乘數(shù)編碼單元22對應(yīng)的解碼側(cè)的乘數(shù)解碼單元54的功能結(jié)構(gòu)例，在圖15中表示處理步驟例。
來自分離單元52的乘數(shù)碼Cρ被輸入切換單元81。另一方面，由前幀乘數(shù)存儲單元82取出前幀量化乘數(shù)ρ’0(步驟S41)，在判定單元83中進(jìn)行該ρ’0是否為規(guī)定值以下，或者前幀量化乘數(shù)ρ’0是否不存在的判斷(步驟S42)。該基準(zhǔn)值設(shè)為與在編碼側(cè)的步驟S31中被用于判斷的基準(zhǔn)值相同的值。如果判斷出前幀量化乘數(shù)ρ’0在基準(zhǔn)值以下，或者不存在，則切換單元81被切換到單獨解碼單元84，被輸入的Cρ在單獨解碼單元84中被解碼(步驟S43)。
在步驟S42中如果ρ’0被判斷為不在基準(zhǔn)值以下，則切換單元81被切換到可變長度解碼單元85側(cè)，碼Cρ在可變長度解碼單元85中被解碼(步驟S44)。單獨解碼單元84和可變長度解碼單元85是與編碼側(cè)的單獨編碼單元73和可變長度編碼單元74對應(yīng)的單元，在本例中在單獨解碼單元84中存儲與圖10所示的表74T相同的內(nèi)容。
在編碼側(cè)利用圖12的乘數(shù)編碼單元22對ρ和ρ’0的差分Δρ進(jìn)行了可變長度編碼的情況下，如圖14和圖15中虛線所示那樣，在加法單元86中對在可變長度解碼單元85中被解碼的差分信號加上前幀量化乘數(shù)ρ’0，從而得到量化乘數(shù)ρ’(步驟S45)。在這時的可變長度解碼單元85中存儲有與圖13中表示的表74T相同的表。
在圖16中表示圖11所示的單獨編碼的碼分配的另一個例子。也可以如該例所示，不是隨著頻率的減少而使編碼的位數(shù)依次增加，而是頻率比較接近的部分如圖中表示為“001”、“010”、“011”那樣，碼的位數(shù)相同，作為2進(jìn)制數(shù)值其值逐一錯開。在ρ大的情況下，ρ對波形信號產(chǎn)生大的影響。因此，如圖17所示，ρ特別大的部分也可以僅使乘數(shù)ρ的間距減小。這時碼語數(shù)量和位數(shù)變多，但是這樣特別大的ρ的頻率顯著減小，所以對作為全體的碼量基本上不產(chǎn)生影響，可以提高解碼波形信號的精度。
變形例在前述中，在可變長度編碼的情況下將參數(shù)(τ或者ρ、Δρ)和碼語的關(guān)系作為碼表保持，并且進(jìn)行了編碼或解碼。但是，例如在圖5、圖11、圖13、圖16、圖17所示的例子中，在參數(shù)的大小和碼語的關(guān)系中存在規(guī)律性，例如如果知道ρ的值，則設(shè)為在1的上位僅附加按照規(guī)則的數(shù)量的0的碼語即可，相反，從碼語按照規(guī)則，可以求ρ’的值。即，在這些情況下，在可變長度編碼、解碼單元中也可以不使用參數(shù)的碼表。
在基于圖5所示的碼表的編碼中，在比較單元32中判斷是τ＝τ0、τ＝τ0-1、τ＝τ0/2、τ＝2τ0的哪一個，并且在與它們的其中一個一致時，從可變長度編碼單元34輸出了對應(yīng)的短的碼長(這里例如是1位或者3位)的碼Cρ。作為該比較判斷，除了這些之外，例如也可以在比較單元32中判斷成為τ＝τ0+1、τ＝τ0/3、τ＝τ0/4、τ＝3τ0、τ＝4τ0等的哪一個，并且在與它們的其中一個一致時，使表示該情況的預(yù)定的碼長度的碼Cρ從可變長度編碼單元34輸出。
在第1實施例中，按照乘數(shù)ρ’是大還是小來區(qū)別了是使用圖5所示的時間延遲τ的固定長度碼表34T(固定長度編碼)，還是使用圖4所示的時間延遲τ的固定長度碼表35T(固定長度編碼)。
或者也可以如下那樣。根據(jù)是否要將當(dāng)前幀獨立而進(jìn)行編碼，即根據(jù)是否將當(dāng)前幀作為訪問點的幀而進(jìn)行編碼來選擇時間延遲τ的編碼方法。例如如圖18所示那樣，判斷可否利用前幀的信息(步驟S51)。這里，如圖1中的線所示，通過是否從訪問點設(shè)定單元25對判定單元31a提供訪問點信號FS來進(jìn)行是否將當(dāng)前幀獨立來進(jìn)行編碼的判斷。在該信號FS已被提供給判定單元31a的情況下，表示當(dāng)前幀是訪問點的幀，并且不使用前幀的信息而對時間延遲τ單獨編碼(步驟S52)，該編碼例如使用圖4所示的碼表35T。在步驟S51中信號FS未被提供的情況下，判斷為應(yīng)使用前幀的信息來進(jìn)行編碼，并且當(dāng)前幀的時間延遲下進(jìn)行可變長度編碼(步驟S53)。這時的碼表例如使用如圖5所示的碼表34T。這時的圖6中的解碼例如如圖19所示，首先判斷是否有用于表示將當(dāng)前幀獨立解碼的信息即前幀信息(步驟S61)，如果沒有則將時間延遲碼Cτ單獨解碼(步驟S62)。在步驟S61中判斷出有前幀信息時，將時間延遲碼Cτ可變長度解碼(步驟S63)。
作為時間延遲τ的編碼方法的選擇，也可以通過是否對當(dāng)前幀獨立編碼和量化乘數(shù)ρ’的大小的組合來決定。這時，在圖1的判定單元31a中輸入用于表示是否當(dāng)前幀獨立編碼的訪問點信息FS和來自乘數(shù)編碼單元22的量化乘數(shù)ρ’。在判定單元31a中例如如圖20所示，首先判斷是否有當(dāng)前幀獨立編碼的訪問點信號FS(步驟S71)，如果有FS則將時間延遲τ單獨編碼(步驟S72)，如果在步驟S71中沒有FS，即有前幀信息，則判斷量化乘數(shù)ρ’是否比基準(zhǔn)值大(步驟S73)，如果比基準(zhǔn)值大，則時間延遲τ被可變長度編碼(步驟S74)，如果不比基準(zhǔn)值大，則時間延遲τ被固定長度編碼(步驟S75)。
這時的解碼側(cè)的處理與編碼側(cè)相同。即，如圖20中括號內(nèi)書寫表示的那樣，判斷接收編碼中是否有FS，如果有則Cτ被單獨解碼，如果沒有則在被解碼的ρ’比規(guī)定值大時Cτ被可變長度解碼，在不比規(guī)定值大時Cτ被固定長度解碼。
由于在圖13中不學(xué)習(xí)ρ和ρ’的差分值的發(fā)生頻率，就預(yù)先知道在差分值的絕對值小時發(fā)生頻率高，所以分配隨著差分值的絕對值變大碼長變長的例如圖13所示的碼語來作成乘數(shù)ρ的可變長度碼表74T即可。
〔第3實施例〕在將圖8的乘數(shù)編碼單元22應(yīng)用在圖1的情況下，也可以構(gòu)成為進(jìn)一步使基于波形編碼單元21的編碼和基于乘數(shù)編碼單元22的編碼的組最佳化。該結(jié)構(gòu)相對于圖1的結(jié)構(gòu)是進(jìn)一步追加了最佳化單元的結(jié)構(gòu)，在圖21中表示這時的結(jié)構(gòu)的主要部分。
圖21的結(jié)構(gòu)是對最佳化單元26提供波形編碼單元21的輸出編碼CW和乘數(shù)編碼單元22的輸出編碼Cρ，計算它們的碼量的合計(比特數(shù)的合計)，使乘數(shù)編碼單元22的基于被選擇的可變長度編碼的量化乘數(shù)ρ’變化(即改變碼表中的ρ’的選擇)，以使得該合計碼量小。進(jìn)而，通過被選擇的ρ’，進(jìn)行乘法單元14的乘法、基于該相乘結(jié)果的減法單元15中的減法、對于該相減結(jié)果的基于波形編碼單元21的編碼。這樣，使ρ’變化從而決定CW和Cρ的合計的碼量最小的ρ’。將該合計碼量最小時的CW和Cρ作為編碼結(jié)果提供給合成單元24。其它的結(jié)構(gòu)和動作與圖1的情況相同。與這樣的最佳化的編碼相對應(yīng)的解碼可以通過應(yīng)用了圖14的乘數(shù)解碼單元54的圖6的解碼裝置來實施。
同樣，也可以決定來自延遲編碼單元23的碼Cτ，使得來自圖1的波形編碼單元21的碼CW和來自延遲編碼單元23的碼Cτ的碼量的合計為最小。具體來說，使時間延遲搜索單元17的時間延遲τ變化來進(jìn)行延遲單元13以后的處理，使得碼CW和碼Cτ的碼量的合計為最小，將碼CW和碼Cτ的碼量的合計為最小時的碼CW和碼Cτ作為編碼結(jié)果提供給合成單元24。
如前所述，在已使時間延遲τ變化的情況下，由于對乘數(shù)ρ產(chǎn)生影響而對Cρ產(chǎn)生影響，而且，由于對誤差信號y(i)也產(chǎn)生影響而對碼CW也產(chǎn)生影響。因此，也可以分別調(diào)整量化乘數(shù)ρ’和時間延遲τ或者調(diào)整兩者，使得碼CW、碼Cρ、碼Cτ三者組合而使全體的碼量最小。
〔第4實施例〕在前述的實施例中，如圖3中說明的那樣，對一個時間延遲τ(即一個延遲抽頭)的信號Xτ乘以一個乘數(shù)ρ’從而生成了相對于信號X的預(yù)測信號ρ’Xτ，但是也可以根據(jù)時間延遲τ和與其相鄰的多個時間延遲的信號生成預(yù)測信號。圖22表示這時的編碼裝置的結(jié)構(gòu)。圖22的結(jié)構(gòu)是延遲抽頭數(shù)為3的情況，使圖1的結(jié)構(gòu)中的延遲單元13以τ-1樣本延遲單元(Zτ-1)13A、和兩個單位延遲單元13B、13C串聯(lián)連接的方式來構(gòu)成。延遲單元13對于從時間延遲搜索單元17提供的時間延遲τ，在延遲單元13A中設(shè)定τ-1樣本的延遲。因此，對于輸入信號X在延遲單元13A、13B、13C的各個輸出中分別輸出延遲τ-1樣本后的信號Xτ-1、延遲τ樣本后的信號Xτ、延遲τ+1樣本后的信號Xτ+1。
乘法單元14由乘法器14A、14B、14C、和將它們的輸出相加，從而將相加結(jié)果作為預(yù)測信號提供給減法單元15的加法器14D構(gòu)成。乘數(shù)計算單元18如后所述那樣根據(jù)輸入信號X和延遲后的信號Xτ-1、Xτ、Xτ+1計算對于三個延遲抽頭的最佳的三個乘數(shù)ρ-1、ρ、ρ+1并提供給乘數(shù)編碼單元22。乘數(shù)編碼單元22匯總?cè)齻€乘數(shù)ρ-1、ρ、ρ+1而進(jìn)行編碼，并作為乘數(shù)碼Cρ輸出，同時將基于該編碼的量化乘數(shù)ρ-1’、ρ’、ρ+1’提供給乘數(shù)計算單元18的乘法單元14A、14B、14C。而且，將量化乘數(shù)ρ’提供給編碼選擇單元31的判定單元31a。
在乘數(shù)計算單元18中的乘法計算如下進(jìn)行。
對于三個延遲抽頭的信號的乘數(shù)決定為使得下式的失真d最小。
〔算式4〕d=Σi=0N-2(x(i)-Σj=-11ρjx(i-τ-j))2---(6)]]>這樣的乘數(shù)ρ-1’、ρ’、ρ+1’可以通過下式計算。
〔算式5〕ρ-1ρρ+1=Xτ-1TXτ-1Xτ-1TXτXτ-1TXτ+1XτTXτ-1XτTXτXτTXτ+1Xτ+1TXτ-1Xτ+1TXτXτ+1TXτ+1Xτ-1TXXτTXXτ+1TX---(7)]]>這樣，在使用來自多個延遲抽頭的信號而生成了預(yù)測信號的情況下，預(yù)測精度更高，因此在減法單元15得到的誤差信號的能量變小，能夠進(jìn)行效率更高的編碼。在圖22中表示延遲抽頭數(shù)為3的情況，但是不限于此，可以以希望的多個抽頭數(shù)實現(xiàn)。
圖23表示與圖22的編碼裝置對應(yīng)的解碼裝置的結(jié)構(gòu)例。在該結(jié)構(gòu)中，與圖22的延遲單元13一樣，以τ-1樣本延遲單元61A、兩個單位延遲單元61B、61C的串聯(lián)連接構(gòu)成延遲單元61，并且與圖22的乘法單元14一樣通過三個乘法器62A、62B、62C和加法器62D構(gòu)成乘法單元62。來自分離單元52的乘數(shù)碼Cρ在乘數(shù)解碼單元54中被解碼為三個量化乘數(shù)ρ-1’、ρ’、ρ+1’。這些量化乘數(shù)被分別提供給乘法器62A、62B、62C，與來自延遲單元61A、61B、61C的輸出分別相乘。相乘結(jié)果在加法器62D中相加，相加結(jié)果作為預(yù)測信號提供給加法單元59。量化乘數(shù)ρ’也被提供給條件判定單元55，被使用在對于時間延遲碼Cτ的解碼單元57、58的選擇判斷中。其它的結(jié)構(gòu)和動作與圖6的情況一樣。
〔第5實施例〕說明將一個幀分割為四個副幀來進(jìn)行編碼的第5實施例。這時，作為量化乘數(shù)ρ’和時間延遲τ的參數(shù)的輸出的處理方法，考慮下述四種。
(1)將ρ’和τ在幀中僅輸出一次。
(2)對每個副幀僅輸出量化乘數(shù)ρ’。
(3)對每個副幀僅輸出時間延遲τ。
(4)對每個副幀輸出ρ’和τ。
雖然這些情況的每一個情況下都進(jìn)行編碼而輸出，但是將其選擇方法，即是這四個的哪一個另外編碼，并且對每個幀選擇將該選擇碼和輔助碼以及波形碼CW綜合從而碼量最小的組合，或者編碼失真小的組合。如圖24中簡單地表示的那樣，通過與對應(yīng)于前述的四個的(1)～(4)對應(yīng)的第1編碼單元911～914，輸入信號x被分別附加編碼。從這些第1～第4編碼單元911～914，各輸出碼CW、Cτ、Cρ被分別輸入到碼量計算單元921～924，分別計算綜合碼量。這些被計算的綜合碼量中的最小值被最小值選擇單元93選擇。設(shè)置與第1～第4編碼單元911～914對應(yīng)的門電路941～944，與由最小值選擇單元93選擇的其最小值對應(yīng)的門電路打開，來自與該門電路對應(yīng)編碼單元的碼CW、Cτ、Cρ被輸入到合成單元24。而且，用于表示是最小值選擇單元93選擇的第1～第4編碼單元911～914的哪一個的信號在選擇編碼單元95中被編碼，作為選擇碼CS輸入到合成單元24。
在對每個副幀輸出參數(shù)時，既可以將前面的副幀的值作為條件來進(jìn)行編碼，例如也可以匯總四個參數(shù)，用反映了結(jié)合頻率的算術(shù)碼壓縮。例如也可以使用以下方法，即將四個參數(shù)同時發(fā)生的頻率的積和該四個參數(shù)的關(guān)系表在頻率差越小時，越設(shè)為小的碼語。在(1)～(4)的可能性中，例如也可以僅使用(1)、(2)、(4)或者(1)、(4)。而且，副幀的數(shù)量不限于四個，而且，也可以例如選擇4個的情況和8個的情況下的理想的情況。
進(jìn)而，在第1和第2實施例中，依賴乘數(shù)而變更了時間延遲τ或者乘數(shù)ρ的編碼方法，但是也可以例如在第1實施例中敘述的那樣，將時間延遲τ進(jìn)行前述固定長度編碼，或者前述可變長度編碼，求還包括了各個情況下的波形碼CW的碼量，輸出碼量少的一個的碼，并且還輸出用于表示選擇了哪個編碼方法的切換碼(用1位即可)。乘數(shù)的編碼也對于預(yù)定的兩個編碼同樣地進(jìn)行選擇，輸出其編碼的同時輸出切換碼即可。
總之，本發(fā)明使時間延遲τ、乘數(shù)ρ和碼語的關(guān)系依賴于量化乘數(shù)ρ’，或者通過切換碼進(jìn)行切換，即自適應(yīng)地進(jìn)行切換。同樣，在解碼側(cè)也根據(jù)被解碼的信息，自適應(yīng)地切換時間延遲τ、量化乘數(shù)ρ’和碼語的關(guān)系。
作為長期預(yù)測信號，也可以作為被延遲的多個樣本的加權(quán)加法來生成。在圖25中表示該編碼裝置的主要部分的功能結(jié)構(gòu)例。在該例中，在利用三個樣本的情況下，被分割為幀的輸入時間系列信號X在延遲單元13A中被延遲τ-1樣本，進(jìn)而在單位延遲單元13B、13C中依次被延遲1個樣本。延遲單元13A、13B、13C的各輸出在乘法單元651、652、653中被分別乘以預(yù)定的權(quán)重，例如w-1＝0.25，w0＝0.5，w+1＝0.25，這些相乘結(jié)果在加法單元66中被相加而輸入到延遲搜索單元17。在延遲搜索單元17中加法單元66的相加結(jié)果作為圖1中的延遲搜索單元17的輸入Xτ被處理。
來自圖1中的乘數(shù)編碼單元22的量化乘數(shù)ρ’在乘法單元671、672、673中被分別乘以預(yù)定的權(quán)重w-1、w0、w+1，這些相乘結(jié)果作為乘數(shù)在乘法單元14A、14B、14C中對延遲單元13A、13B、13C的各輸出樣本分別相乘。這些乘法單元14A、14B、14C的和作為長期預(yù)測信號在減法單元15中從輸入時間系列信號X中減去。
在圖26中表示這時的解碼裝置的主要部分的功能結(jié)構(gòu)例。來自圖6的乘數(shù)解碼單元54的被解碼的量化乘數(shù)ρ’在681、682、683中被分別乘以預(yù)定的權(quán)重w-1、w0、w+1，來自加法單元59的被解碼的時間系列信號在構(gòu)成延遲單元61的τ-1樣本延遲單元61A中被延遲τ-1樣本(τ由延遲解碼單元60輸入)，進(jìn)而通過構(gòu)成延遲單元61的單位延遲單元61B、61C依次被延遲1個樣本。乘法單元681、682、683的各相乘結(jié)果分別作為乘數(shù)在乘法單元621、622、623中對延遲單元61A、61B、61C的各輸出相乘。這些乘法單元621、622、623的輸出的和作為被解碼的長期預(yù)測信號在加法單元59中與來自波形解碼單元53的被解碼的誤差信號相加。
至此的說明以1信道的信號為對象，但是在多信道信號的編碼中也可以根據(jù)其它信道的信號生成長期預(yù)測信號，即，ρ、τ也可以利用其它信道信號來生成，在該生成中，對于作為特征的ρ、τ的編碼、解碼也相同。但是，在1信道的情況下的解碼中，有時回歸地參照相同幀內(nèi)的自身過去的信號，但是在利用其它信道信號的情況下就不是這樣，這一點有所不同。
可以分別通過計算機起到在前述各實施例中表示的編碼裝置、解碼裝置的功能。這時，對于前述的各裝置，將用于使計算機作為該裝置起作用的程序從CD-ROM、磁盤、半導(dǎo)體記錄裝置等記錄介質(zhì)中安裝到該計算機，或者通過通信線路下載，使計算機執(zhí)行該程序即可。
權(quán)利要求
1.一種長期預(yù)測編碼方法，包括(a)對從輸入樣本時間系列信號的當(dāng)前樣本開始僅進(jìn)行規(guī)定時間延遲的過去樣本乘以乘數(shù)，并且將相乘結(jié)果從所述輸入樣本時間系列信號的所述當(dāng)前樣本中減去而得到誤差信號樣本的步驟；(b)將所述誤差信號樣本的系列編碼而得到波形碼的步驟；(c)將所述時間延遲和所述乘數(shù)編碼而得到輔助碼的步驟；以及(d)輸出所述波形碼和所述輔助碼的步驟，所述步驟(c)包含將所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個進(jìn)行可變長度編碼的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法，所述步驟(c)包含自適應(yīng)地切換時間延遲和它的碼語的關(guān)系從而進(jìn)行所述時間延遲的編碼的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的長期預(yù)測編碼方法，所述步驟(c)包含以下步驟，即在所述乘數(shù)為規(guī)定值以下時，或者在前幀的信息不能利用時，將所述時間延遲進(jìn)行固定長度編碼，并且在所述乘數(shù)大于所述規(guī)定值時，參照基于前幀的時間延遲存儲了可變長度碼的時間延遲碼表而進(jìn)行編碼。
4.如權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法，在所述步驟(c)中包括以下步驟，即依賴于當(dāng)前的幀或者過去的幀的乘數(shù)、或者切換信息來切換乘數(shù)和它的碼語的關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法，還包括將所述輸入樣本時間系列信號的各幀分割為多個副幀的步驟，所述步驟(c)包含以下步驟，即選擇以副幀單位將乘數(shù)和/或時間延遲進(jìn)行編碼的情況，和不分割為副幀而進(jìn)行編碼的情況的其中碼量少的一個來進(jìn)行編碼。
6.如權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法，在所述步驟(c)中包含以下步驟，即決定所述時間延遲的編碼和所述乘數(shù)的編碼的其中一個或者兩個的碼，使得所述時間延遲的編碼和所述乘數(shù)的編碼的其中一個或者兩個的合計的碼量和所述步驟(b)的波形碼的碼量的合計為最小。
7.如權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法，所述步驟(a)是以下步驟，即對包含從所述輸入樣本時間系列信號的僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本的多個過去樣本分別乘以單獨的乘數(shù)，并且將它們的相乘結(jié)果之和從所述當(dāng)前樣本中減去而得到所述誤差信號樣本。
8.一種長期預(yù)測解碼方法，包括(a)從輸入碼中的波形碼解碼誤差信號的步驟；(b)從所述輸入碼中的輔助碼解碼時間延遲和乘數(shù)的步驟；以及(c)對所述誤差信號的僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本乘以所述乘數(shù)，并且將其相乘結(jié)果與所述誤差信號的當(dāng)前樣本相加而再構(gòu)成時間系列信號的步驟，所述步驟(b)包含以下步驟，即將所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個參照可變長度碼語的碼表來進(jìn)行解碼。
9.如權(quán)利要求8所述的長期預(yù)測解碼方法，所述步驟(b)包含以下步驟，即自適應(yīng)地切換時間延遲和它的碼語的關(guān)系而解碼所述時間延遲。
10.如權(quán)利要求9所述的長期預(yù)測解碼方法，所述步驟(b)包含以下步驟，即如果所述乘數(shù)在規(guī)定值以下，或者前幀的信息不能利用的情況下，根據(jù)存儲了固定長度碼的時間延遲碼表來解碼所述時間延遲，并且如果所述乘數(shù)比規(guī)定值大，則參照存儲了基于前幀的時間延遲的可變長度碼的時間延遲碼表來進(jìn)行解碼。
11.如權(quán)利要求8所述的長期預(yù)測解碼方法，所述步驟(b)包含以下步驟，即依賴于當(dāng)前的幀或者過去的幀的已被解碼的乘數(shù)或切換信息來切換乘數(shù)和它的碼語的關(guān)系從而解碼所述乘數(shù)。
12.如權(quán)利要求8所述的長期預(yù)測解碼方法，所述步驟(b)包含以下步驟，即從輸入碼中的選擇碼解碼選擇信號，進(jìn)行與由該選擇信號指定的編碼形式對應(yīng)的解碼。
13.如權(quán)利要求8所述的長期預(yù)測解碼方法，所述步驟(b)包含以下步驟，即從所述輸入編碼中的輔助碼解碼多個乘數(shù)作為所述乘數(shù)，所述步驟(c)包含以下步驟，即對于包含僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本的多個過去樣本分別乘以所述多個乘數(shù)而將它們的相乘結(jié)果與所述當(dāng)前樣本相加。
14.一種長期預(yù)測編碼裝置，包括乘法單元，對從輸入樣本時間系列信號的當(dāng)前樣本開始僅進(jìn)行規(guī)定時間延遲的過去樣本乘以乘數(shù)；減法單元，將所述乘法單元的輸出從所述當(dāng)前樣本中減去，輸出誤差信號；波形編碼單元，將所述誤差信號編碼并得到波形碼；以及輔助信息編碼單元，將所述時間延遲和所述乘數(shù)分別編碼而輸出輔助碼，所述輔助信息編碼單元包含可變長度編碼單元，該可變長度編碼單元對所述時間延遲和所述乘數(shù)的至少一個進(jìn)行可變長度編碼。
15.一種長期預(yù)測解碼裝置，包括波形解碼單元，將輸入碼中的波形碼解碼而輸出誤差信號；輔助信息解碼單元，將所述輸入碼中的輔助碼解碼而得到時間延遲和乘數(shù)；乘法單元，對所述誤差信號的僅進(jìn)行所述時間延遲的過去樣本乘以所述乘數(shù)；以及加法單元，將所述乘法單元的輸出與所述誤差信號的當(dāng)前樣本相加而再構(gòu)成時間系列信號，所述輔助信息解碼單元包含可變長度解碼單元，該可變長度解碼單元將所述時間延遲和所述乘數(shù)碼的至少一個參照可變長度碼語的碼表來進(jìn)行解碼。
16.一種程序，用于使計算機執(zhí)行權(quán)利要求1所述的長期預(yù)測編碼方法的各步驟。
17.一種程序，用于使計算機執(zhí)行權(quán)利要求8所述的長期預(yù)測解碼方法的各步驟。
18.一種計算機可讀取的記錄介質(zhì)，記錄了權(quán)利要求16或17所述的程序。
全文摘要
對將輸入樣本對每個幀僅延遲τ的過去的樣本乘以量化乘數(shù)ρ’，并且將其相乘結(jié)果從當(dāng)前樣本中減去，將其相減結(jié)果編碼，并且在乘數(shù)ρ’小于0.2或者前幀的信息不能利用的情況下在固定長度編碼單元(35)中編碼延遲τ，如果ρ’為0.2以上則在可變長度編碼單元(34)中編碼延遲τ。乘數(shù)ρ在乘數(shù)編碼單元(22)中編碼，并且輸出該解碼后的量化乘數(shù)ρ’。對每個幀進(jìn)行上述處理。
文檔編號G10L19/14GK101091317SQ20068000155
公開日2007年12月19日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者守谷健弘, 原田登, 鐮本優(yōu), 西本卓也, 嵯峨山茂樹 申請人:日本電信電話株式會社, 國立大學(xué)法人東京大學(xué)