[发明专利]用于在超帧中量化和逆量化线性预测系数滤波器的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及声音信号(例如，音频信号)的编码和解码。更具体地，本发明涉及用于例如在超帧中量化和逆量化LPC(Linear Prediction Coefficient，线性预测系数)滤波器的设备和方法。

背景技术

在诸如电话会议、多媒体和无线通信之类的各种应用领域中，对于在主观品质和比特率之间具有良好折衷的高效数字语音和音频编码技术的需求正在增长。

语音编码器将语音信号转换为通过通信信道传送或存储在存储介质中的数字比特流。要编码的语音信号例如通过使用每一采样16比特而被数字化(即，采样和量化)。语音编码器的挑战是要在保持良好主观语音品质的同时，以更小的比特数表示数字样本。语音解码器或合成器将传送或存储的比特流转换回到声音信号。

CELP(Code-Excited Linear Prediction，码激励线性预测)编码是用于在主观品质和比特流之间取得良好折衷的最佳技术之一。CELP编码技术是无线和有线应用两者中若干语音编码标准的基础。在CELP编码中，在通常称作帧的L样本的相继块中采样并处理语音信号，其中L是通常与10-30ms的语音相对应的预定数量的样本。针对每帧计算并传送线性预测(LP)滤波器；LP滤波器也公知为LPC(Linear Prediction Coefficient，线性预测系数)滤波器。LPC滤波器的计算典型地使用来自于随后帧的超前(例如，5-15ms)的语音段。L样本帧被分割为称作子帧的更小块。在每个子帧中，通常从两个分量(过去的激励与创新的、固定码本激励)中获得激励信号。过去的激励经常称为自适应码本或者基音(pitch)码本激励。表征激励信号的参数被编码并传送至解码器，在该解码器中，激励信号被重构并用作LPC滤波器的输入。

在诸如多媒体流和广播之类的应用中，可能需要以低比特率对语音、音乐和混合内容进行编码。为此目的，已经开发了将针对语音信号优化的CELP编码和针对音频信号优化的变换编码相组合的编码模型。这样的模型的示例是AMR-WB+[1]，其在CELP和TCX(Transform Coded Excitation，变换码激励)之间切换。为了改善音乐和混合内容的品质，使用长的延迟以在变换域中允许更细的频率分辨率。在AMR-WB+中，使用了由四个CELP帧(典型地80ms)组成的所谓的超帧。

尽管在AMR-WB+中每4帧传送CELP编码参数一次，但是在每帧中分开执行LPC滤波器的量化。此外，在CELP帧的情况下以对于每帧的固定比特数来量化LPC滤波器。

为了克服上述缺陷，需要如下的使用LPC滤波器的可变比特率量化的技术：其采用超帧结构，以便减小在LPC滤波器的量化中所涉及的比特数。此外，这种技术将与使用超帧和多模式结构(如AMR-WB+[1]和MPEG中开发的USAC)两者的语音或音频编码模型有关。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在包括一序列帧的超帧中对在该序列的帧期间计算出的LPC滤波器进行量化的方法，其中，LPC滤波器量化方法包含：使用绝对量化来首先量化一个LPC滤波器；以及使用从由绝对量化和相对于LPC滤波器当中至少一个先前量化的滤波器的差分量化所组成的组中选择出的量化模式来量化其它的LPC滤波器。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在包括一序列帧的超帧中对在该序列的帧期间计算出的LPC滤波器进行量化的设备，其中，LPC滤波器量化设备包含：用于使用绝对量化来首先量化一个LPC滤波器的部件；以及用于使用从由绝对量化和相对于LPC滤波器当中至少一个先前量化的滤波器的差分量化所组成的组中选择出的量化模式来量化其它的LPC滤波器的部件。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于在包括每一个均与LPC滤波器相关联的一序列帧的超帧中对至少一个LPC滤波器进行逆量化的方法，其中，使用绝对量化来首先量化一个LPC滤波器，并且使用从由绝对量化和相对于LPC滤波器当中至少一个先前量化的滤波器的差分量化所组成的组中选择出的量化处理来随后量化其它的LPC滤波器，并且其中，用于对所述至少一个LPC进行逆量化的方法包含：至少接收首先量化的LPC滤波器；使用绝对逆量化来对首先量化的LPC滤波器进行逆量化；以及如果接收到了除了首先量化的LPC滤波器以外的任何量化的LPC滤波器，则使用绝对逆量化和相对于至少一个先前接收到的量化的LPC滤波器的差分逆量化之一来对所述量化的LPC滤波器进行逆量化。