[发明专利]在音频解码器中限制自适应激励增益的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在音频解码器中限制自适应激励增益的方法。本发明还涉及 用于解码已由包含长期预测滤波器的编码器编码的音频信号的解码器。

本发明在编码和解码诸如声音频率信号的数字信号的领域中得到有益 的应用。

本发明特别适合于分组交换网络中的语音和/或音频信号的传输，例如通 过IP的语音传输，以在分组丢失之后的解码上提供可接受的质量，特别是， 避免用于在编码激励线性预测(CELP)编码背景中解码的长期预测(LTP) 滤波器的饱和。

背景技术

CELP编码器的一个示例是ITU-T建议G.729涉及的系统，其被设计用 于以8kHz采样、利用10毫秒(ms)帧以8千位每秒(kbps)的固定位速 率传输的从300赫兹(Hz)到3400Hz的电话频带中的语音信号。该编码器 的操作由R.Salami、C.Laflamme、J.P.Adoul、A.Kataoka、S.Hayashi、T. Moriya、C.Lamblin、D.Massaloux、S.Proust、P.Kroom和Y.Shoham在他 们的论文(“Design and div of CS-ACELP：a toll quality 8kbps speech  coder”，IEEE Trans.On Speech and Audio processing，Vol.6-2，March 1998，pp. 116-130)中进行了详细描述。

图1(a)是G.729编码器的高级视图。该图示出用于消除处于50Hz以 下频率的信号的高通预处理滤波101。滤波后的语音信号S(n)接着由块102 分析，以确定线性预测编码(LPC)滤波器该LPC滤波器以索 引的形式被发送到多路复用器104，该索引将量化向量(QV)在字典中编索 引。

由滤波器滤波后的原始信号S(n)(称为激励信号)由块103来处理， 以从中提取图2中的表中列出的参数。这些参数接着被编码并发送到多路复 用器MUX 104。

图1(b)详细示出激励编码块103的操作。如图中可以看出，通过三个 步骤编码激励信号：

·在第一步中，利用块106、107、111实施长期预测(LTP)滤波；G.729 编码器的LTP滤波器是一阶滤波器；通过综合分析(analysis by synthesis) 来确定自适应激励周期P和自适应激励增益g_p，以将来自块105的目标激励 信号与由x(n)＝g_p·x(n-P)给出的合成信号之间的误差最小化，其中自适应激 励周期P也称为“基音(pitch)”周期，被表示为整数值P₀并由分数值 P₀_fractional来适当补充，自适应激励增益g_p也称为“基音”增益，n代表 信号的采样；

·接着，在第二步中，将这两个信号之间的残余差首先由从具有4脉冲 ±1的ACELP开发者(innovator)字典108中提取的固定码c(n)(也称为开 发者码)、其次由固定激励增益g_c109进行模拟(model)；通过在111′处将 来自前一LTP级的残余信号与信号g_c·c(n)之间的误差最小化来确定固定码 c(n)和增益g_c；

·最终在最后一步中，将结果参数，即基音周期P、固定码c(n)、基音 增益g_p、以及固定激励增益g_c编码并发送到多路复用器104。

图1(c)示出标准G.729解码器如何根据由多路解复用器112从多路复 用器104接收的数据重构语音信号。通过将下述两种组分相加而以5ms子 帧的形式重构激励信号：

·第一种组分由对基音周期P进行解码(115)和对基音增益g_p进行解 码(118)以在块116、117的输出处重构自适应激励LTP信号x(n)＝g_p·x(n-P) 而产生；

·第二种组分由对用块118解码的增益g_p调节(scale)的固定激励信号 c(n)进行解码(113)以重构固定激励信号g_c·c(n)而产生；

·接着将这两种组分相加以给出解码后的激励信号x(n)＝g_p·x(n-P)+ g_c·c(n)。