语音编解码中的自适应码书更新方法、系统及装置的制作方法

专利名称：语音编解码中的自适应码书更新方法、系统及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音编解码技术，具体涉及语音编解码中的自适应码书更新 方法、系统及装置。
背景技术：
嵌入式语音编解码又称作可分级性语音编解码， 一个嵌入式的码流可以 分解成几个低级的码流，这些码流的码率逐次递减，依然能代表原来的语音 信号。嵌入式语音编解码可以提供多种编码速率，以适应不同种类的通信终端。现有技术在实现嵌入式语音编解码时，首先对输入的语音信号按20ms 为一帧进行分析，帧分析过程结束后进入子帧循环分析，具体以每5ms为一 个子帧进行处理。进行子帧处理时，涉及自适应码书更新的过程，图1为现 有技术嵌入式语音编码中的自适应更新方法的流程图。参见图1，以嵌入式 语音编解码能提供三种速率的合成语音为例，对现有技术的编码方法进行说 明，三种速率分别对应核心层、增强一层和增强二层，该方法包括以下步骤步骤IOI,通过闭环基音分析得到基音延时，并根据基音延时得到基音 延时索引值。步骤102,根据基音延时，对核心层自适应码书緩冲区内保存的过去的 核心层合成激励信号进行内插计算，得到核心层自适应码书激励矢量和自适 应》马书增益。步骤103，根据核心层第一级目标矢量和由步骤102计算得到的核心层 自适应码书激励矢量和自适应码书增益，计算得到当前子帧的核心层合成激 励信号，以及核心层代数码书索引值、增强一层代数码书索引值、增强二层代数码书索引值、核心层增益索引值、增强一层代数码书增益素引值、增强 二层代数码书增益索引值。冲区内保存的过去的核心层合成激励信号，以及核心层合成滤波器的滤波器 状态。结束当前子帧的编码后，更新后的核心层自适应码书緩沖区内保存的当 前子帧的核心层合成激励信号和更新后的核心层合成滤波器的滤波器状态 将用于下一子帧的编码。步骤105,将基音延时索引值、核心层代数码书索引值、增强一层代数 码书索引值、增强二层代数码书索引值、核心层增益索引值、增强一层代数 码书增益索引值和增强二层代数码书增益索引值写入码流，将码流传送给解 码端。解码时，解码端根据接收的码流进行解码，得到输出信号，并用解码计 算得到的当前子帧的核心层合成激励信号更新解码端的核心层自适应码书 緩冲区内保存的过去的核心层合成激励信号，以及解码端的核心层合成滤波 器的滤波器状态。结束当前子帧的解码后，更新后的核心层自适应码书緩沖区内保存的当 前子帧的核心层合成激励信号和更新后的核心层合成滤波器的滤波器状态 将用于下一子帧的解码。该算法在语音编码及解码中，只用核心层合成激励信号更新了核心层自 适应码书緩冲区内的合成激励信号及核心层合成滤波器的滤波状态，这样只 保证了核心层的语音质量，却牺牲了其他增强层，如增强一层和增强二层的 语音质量。可见，该现有技术的更新方案制约了语音编解码质量的提高。发明内容本发明实施例提供一种语音编码中的自适应码书更新方法，该方法能够 提高语音编码的质量。本发明实施例提供一种语音解码中的自适应码书更新方法，该方法能够 提高语音解码的质量。本发明实施例提供一种语音编解码中的自适应码书更新系统，该系统能 够提高语音编解码的质量。本发明实施例提供一种语音编码中的自适应码书更新装置，该装置能够 提高语音编解码的质量。本发明实施例提供一种语音解码中的自适应码书更新装置，该装置能够 提高语音编解码的质量。一种语音编码中的自适应码书更新方法，该方法包括A、 计算出核心层及各增强层的合成激励信号；B、 用所述核心层及各增强层的合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区内保存的合成激励信号。一种语音解码中的自适应码书更新方法，该方法包括a、 对接收到的码流进行解码，得到用于解码的索引值，根据所述用于 解码的索引值计算得到合成激励信号；b、 用所述合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区 保存的合成激励信号。一种语音编解码中的自适应码书更新系统，该系统包括编码端和解码端；编码端，计算出核心层及各增强层的合成激励信号，用所述核心层及各增 强层的合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩沖区保存的合 成激励信号，将编码后的码流传送给解码端；解码端，对接收到的码流进行解码，得到用于解码的各索引值，根据所述 用于解码的各索引值计算得到合成激励信号，用所述合成激励信号分别更新核 心层及各增强层的自适应码书緩沖区保存的合成激励信号。一种语音编码中的自适应码书更新装置，该装置包括编码端自适应码书更新模块和编码端合成激励信号运算模块；编码端自适应码书更新模块，根据基音延时对自适应码书緩冲模块内保存的核心层及各增强层的合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧核心层及各 增强层的自适应码书激励矢量和自适应码书增益后，传送给编码端合成激励信 号运算模块；接收由编码端合成激励信号运算模块传送的当前子帧的核心层及 各增强层的合成激励信号，对保存的核心层及各增强层的合成激励信号进行更新；编码端合成激励信号运算模块，根据由编码端自适应码书更新模块传送的 当前子帧的核心层及各增强层的自适应码书激励矢量和自适应码书增益，计算 得到核心层及各增强层的合成激励信号，将所述核心层及各增强层的合成激励 信号传送编码端自适应码书更新模块。一种语音解码中的自适应码书更新装置，该装置包括解码端自适应码书更新模块和解码端合成激励信号运算模块；解码端自适应码书更新模块，根据基音延时索引值，计算得到当前子帧 的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量后，传送给解码端合成激励信号运算模块；接收解码端合成激励信号传送的合成激励信号，更新核心层及各增强一层自适应码书緩冲区内保存的核心层及各增强层的合成激励信号；解码端合成激励信号运算模块，根据接收到的用于解码的索引值和由解 码端自适应码书更新模块传送的当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或 者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量， 计算得到合成激励信号后，传送给解码端自适应码书更新模块。从上述方案可以看出，在语音编码端，通过计算得到的核心层及各增强 层的合成激励信号，分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区内保存的 过去的合成激励信号；在语音解码端，通过计算得到的合成激励信号，分别 更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信号。这 样，本发明实施例在语音编解码的自适应码书緩冲区更新时，不仅考虑了核心 层的贡献，还考虑了除核心层外其他层的贡献，使解码端的输出信号更逼近真 实信号，提高了编解码质量。


图1为现有技术语音编码中的自适应码书更新方法的流程图；图2为本发明实施例语音编码中的自适应码书更新方法的流程图； 图3为本发明实施例语音解码中的自适应码书更新方法的流程图； 图4为运用图3所示的方法解码速率为8kb/s码流的方法的流程图； 图5为运用图3所示的方法解码速率为12kb/s码流的方法的流程图； 图6为运用图3所示的方法解码速率为16kb/s码流码的方法的流程图； 图7为本发明实施例语音编解码中的自适应码书更新系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和 附图，对本发明进一步详细说明。参见图2，为本发明实施例语音编码中的自适应码书更新方法的流程图， 这里，将编码划分为核心层、增强一层和增强二层，该方法包括以下步骤步骤201，根据核心层的第一级目标矢量Xn做闭环基音分析，得到基 音延时，同时得到基音延时索引值。基音延时包括整数基音延时和分数基音延时。步骤202,根据基音延时，对核心层自适应码书緩冲区内保存的过去的 核心层合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧的核心层自适应码书激励 矢量vn,同时，计算得到自适应码书增益，记作gp。步骤203,根据基音延时，对增强一层自适应码书緩冲内保存的过去的 增强 一层合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧的增强一层自适应码书 激励矢量vn—12。步骤204,根据基音延时，对增强二层自适应码书緩冲区保存的过去的 增强二层合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧的增强二层自适应码书 激励矢量vn 16。步骤205,将核心层第一级目标矢量Xn减去核心层自适应码书的贡献， 得到核心层用于代数码书搜索的第二级目标矢量Xn2 ，根据Xn2进行核心层 代数码书搜索，得到核心层代数码书激励矢量cn、核心层代数码书增益ge, 以及核心层代数码书索引值和核心层增益索引值。上述核心层自适应码书的贡献表示为gp.y,("),其中，y,(n)为核心层自 适应码书激励矢量vn与h的巻积，其中h为感知加4又合成滤波器单位脉冲 响应矢量。核心层第二级目标矢量Xn2的表达式为Z"2( ) = y"(")-g^.乂(")。上述核心层增益索引值的计算方法为对自适应码书增益gp与核心层 代数码书增益ge联合起来进行矢量量化，得到核心层增益索引值。步骤206,将增强一层第一级目标矢量XnJ2减去增强一层自适应码书 的贡献和核心层代数码书的贡献，得到增强一层用于代数码书搜索的目标矢 量Xn3,根据Xn3进行增强一层代数码书搜索，得到增强一层代数码书激励 矢量cn一12、增强一层代数码书增益gd，以及增强一层代数码书索引值；用 增强一层代数码书增益gd除以核心层代数码书增益ge,得到增强一层代数 码书增益比，由增强一层代数码书增益比得到增强一层代数码书增益比索引 值。上述增强一层自适应码书的贡献表示为^ .乂 一12(n)，其中， 乂 — 12( ) = w 一 1 2(h) * /z(w)，为增强一层自适应码书激励矢量vn—12与h的巻积； 核心层代数码书的贡献为^.h("),其中，>>2(") = c"(")*A("),为核心层代数码 书激励矢量cn与h的巻积。增强一层第三级目标矢量Xn3的表达式为 X"3(") = Zw —12(") - ^ y, —12(") - l.沁(")。步骤207,将增强二层第一级目标矢量Xn_16减去增强二层自适应码书 的贡献、增强一层代数码书的贡献和核心层代数码书的贡献，得到增强二层 用于搜索代数码书的目标矢量Xn4，根据Xn4进行增强二层代数码书搜索，得到增强二层代数码书激励矢量Cn—16、增强二层代数码书增益ge2,以及增强二层代数码书索引值；用增强二层代数码书增益g。除以增强一层代数码书增益gel，得到增强二层代数码书增益比，由增强二层代数码书增益比得 到增强二层代数码书增益比索引值。上述增强二层自适应码书的贡献表示为^ .力—16("),其中，<formula>formula see original document page 15</formula>为增强二层自适应码书激励矢量vn_16与h的巻积； 增强一层自适应码书的贡献表示为L力(")，其中，力(")-c" —12(")*//(>7),为 增强一层代数码书激励矢量cn一12与h的巻积；核心层代数码书的贡献为 ^-力(")，其中，a(") = ，为核心层代数码书激励矢量cn与h的巻积。增强二层第四级目标矢量 Xn4 的表达式为 Z"4(w) = I" — 16(")-*p_ 16(H.y2(")-id.3/3(")。步骤205 - 207中计算各层用于搜索代数码书的目标矢量的方法为将 该层的第一级目标矢量减去该层的自适应码书的贡献和该层之前的各层的 代数码书的贡献。其中，计算该层的自适应码书的贡献的方法为将该层的 自适应码书与感知加权合成滤波器单位脉冲相应矢量的巻积，乘以自适应码 书增益；计算任一层的代数码书的贡献的方法为将该层的代数码书与感知 加权合成滤波器单位脉冲相应矢量的巻积，乘以该层的代数码书增益。上述的计算各层用于搜索代数码书的目标矢量的方法适用于编码划分 为至少两层的所有情况。步骤208,计算得到当前子帧的核心层合成激励信号、增强一层合成激 励信号和增强二层合成激励信号。核心层合成激励信号为，核心层自适码书激励矢量与量化的自适应码书 增益之积加上核心层代数码书激励矢量与量化的核心层代数码书增益之积，增强一层合成激励信号为，增强一层自应码书激励矢量与量化的自适应码书增益之积，加上核心层代数码书激励矢量与量化 的核心层代数码书增益之积，再加上增强一层代数码书激励矢量与量化的增 强一层^凄t码书增益之积，即<formula>formula see original document page 15</formula>增强二层合成激励信号为，增强二层自应码书激励矢量与量化的自适应码书增益之积，加上核心层代数码书激励矢量与量化的核心层代数码书增益之积， 再加上增强一层代数码书激励矢量与量化的增强一层代数码书增益之积以 及增强二层代数码书激励矢量与量化的增强二层代数码书增益之积，即 ox' — 16(") = gp.v" 一 16(") + gcc"(") + gclc" _ 12(") + gc2"z 一 16(w)。计算各层的合成激励信号的方法为首先求得该层的自适应码书激励矢 量与量化的自适应码书增益的乘积，与该层及该层之前的各层的代数码书激 励矢量与量化的各层的代数码书增益各乘积，然后对求得的各个乘积求和， 得到各层的合成激励信号。该计算各层的合成激励信号的方法适用于编码划 分为至少两层的所有情况。步骤209,用当前子帧的核心层、增强一层和增强二层合成激励信号分 别更新核心层自适应书緩沖区内保存的过去的核心层合成激励信号、增强一 层自适应书緩冲区内保存的过去的增强 一层合成激励信号，以及增强二层自 适应书緩冲区内保存的过去的增强二层合成激励信号。结束当前子帧的编码后，保存在各层的自适应码书缓沖区内的当前子帧 的合成激励信号将用于下 一 子帧的编码。步骤210,用当前子帧各层的合成激励信号分别更新核心层合成滤波器 的滤波器状态、增强一层合成滤波器的滤波器状态，以及增强二层合成滤波 器的滤波器状态。结束当前子帧的编码后，更新后的各层滤波器状态将用于下一子帧的编码。图2以将编码划分为核心层、增强一层和增强二层为例，对本发明实施 例语音编码中的自适应更新方法进行了说明。本发明实施例中，编码可根据 需要划分为至少两层，当划分为两层时，将图2步骤中关于增强二层的编码 处理去掉即可；当划分三层以上时，相应增加其他各层的编码处理，其编码 方法与图2类似，这里不再赘述。输入的语音经过上述编码流程后，得到的码流包括基音延时索引值、核心层代数码书索引值、增强 一层代数码书索引值、增强二层代数码书索引值、 核心层增益索引值、增强 一层代数码书增益比索引值和增强二层代数码书增 益比索引值等。编码端将得到的码流传送给解码端。解码端根据接收到的码 流，得到各索引值，根据各索引值进行解码。参见图3，为与图2对应的本发明实施例语音解码中的自适应码书更新 方法的流程图，这里，解码速率为8kb/s、 12kb/s或16kb/s,该方法包括以 下步骤步骤301，解码基音延时索引值，得到基音延时，根据基音延时计算得 到核心层自适应码书激励矢量vn,或者计算得到vn以及与解码速率对应层 的自适应码书激励矢量。这里，与解码速率对应层的自适应码书激励矢量为增强一层自适应码书 激励矢量或增强二层自适应码书激励矢量。所述根据基音延时计算得到vn 和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量的方法包括步骤3011 ~ 3013:步骤3011,根据基音延时对核心层自适应码书緩冲区内保存的过去的 核心层合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧的核心层自适应码书激励 矢量vn。步骤3012,判断码流比特位数是否等于240bits,若是，根据基音延时 对增强一层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信号进行内插计算， 得到当前子帧的增强一层自适应码书激励矢量vn一12,然后执行步骤3013; 否则，直接执行步骤3013。步骤3013，判断码流比特位数是否大于或等于320bits，若是，根据基 音延时对增强二层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信号进行内 插计算，得到当前子帧的增强二层自适应码书激励矢量vnj6,然后执行步 骤302;否则，直接执行步骤302。步骤302，对核心层代数码书索引值进行解码，得到核心层代数码书激 励矢量cn。步骤303，根据核心层增益索引值，解码出自适应码书增益gp和核心层代数码书增益gc。步骤304，判断接收到的码流的比特数是否大于或等于240bits，如果是， 则执行步骤305,否则，确定比特数小于240bits，执行步骤308。 码流的比特数240bits与解码速率12kb/s对应。步骤305 ，根据增强 一层代数码书索引值及增强 一层代数码书增益比索 引值解码出增强 一层代数码书激励矢量cn一l2及增强 一层代数码书增益gcl。步骤306,判断码流的比特数是否大于或等于320bits，如果是，则执行 步骤307,否则，执行步骤308。码流的比特数320bits与解码速率16kb/s对应。步骤307，根据增强二层代数码书索引值及增强二层代数码书增益比索 I值解码出增强二层代数码书激励矢量cn一16及增强二层代数码书增益gc2。步骤308，根据前面步骤计算得到的值，计算得到合成激励信号。所述计算得到的合成激励信号为核心层合成激励信号，或者核心层合 成激励信号和与解码速率对应层的合成激励信号。本步骤中，若所述的前面 步骤只包括步骤301~ 304，则只能计算得到核心层合成激励信号，若所述 的前面步骤只包括步骤301 - 306，则计算得到核心层合成激励信号和增强 一层合成激励信号，若所述的前面步骤包括步骤301~ 307,则计算得到核 心层合成激励信号和增强二层合成激励信号。这里，与解码速率对应层的合成激励信号为增强一层的合成激励信号或增强二层的合成激励信号。所述计算出核心层合成激励信号和与解码速率对 应层的合成激励信号的方法参见步骤208处的描述。步骤309,用当前子帧的合成激励信号分别更新各层的自适应书緩冲区 内保存的过去的合成激励信号。所述当前子帧的合成激励信号为核心层合成激励信号、核心层合成激励 信号和增强一层合成激励信号或者核心层合成激励信号和增强二层合成激 励信号。所述的更新方法为若所述当前子帧的合成激励信号为核心层合成 激励信号，则用当前子帧的核心层合成激励信号更新各层的自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信号；否则，用当前子帧的核心层合成激励信号 更新核心层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信号，用当前子帧的 另一合成激励信号更新增强一层自适应码书緩冲区和增强二层自适应码书 緩冲区内保存的过去的合成激励信号。结束当前子帧的解码后，保存在各层的自适应码书緩冲区内的当前子帧 的合成激励信号将用于下一子帧的解码。步骤310,对计算得到的当前子帧的合成激励信号进行增强合成激励信号的后处理。为了提高合成语音质量，需要对合成激励信号进行后处理，后处理包括 基音增强、增益平滑和抗稀疏处理等。步骤311,用经过后处理的当前子帧的合成激励信号分别更新各层的合 成滤波器的滤波器状态。所迷经过后处理的当前子帧的合成激励信号为经过后处理的核心层合 成激励信号、经过后处理的核心层合成激励信号和经过后处理的增强 一层合 成激励信号或者经过后处理的核心层合成激励信号和经过后处理的增强二 层合成激励信号。所述的更新方法为若所述经过后处理的当前子帧的合成 激励信号为经过后处理的核心层合成激励信号，则用经过后处理的当前子帧 的核心层合成激励信号更新各层的合成滤波器的滤波器状态；否则，用经过 后处理的当前子帧的核心层合成激励信号更新核心层合成滤波器的滤波器 状态，用经过后处理的当前子帧的另一合成激励信号更新增强一层滤波器和 增强二层滤波器内保存的过去的滤波器状态。结束当前子帧的解码后，保存在各层的滤波器状态将用于下一子帧的解码。图3以将解码划分为核心层、增强一层和增强二层为例，对本发明实施 例语音解码中的自适应更新方法进行了说明。本发明实施例中，解码可划分 为两层或三层以上，划分为两层或三层以上时，其解码方法与图3类似，这 里不再赘述。参见图4，为运用图3所示的方法解码速率为8kb/s码流的方法的流程图，该方法包括以下步骤步骤401，根据步骤301计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢 量vn。步骤402,对核心层代数码书增益索引值进行解码，得到核心层代数码 书激励矢量cn。步骤403,根据核心层增益索引值，分别解码出自适应码书增益gp和核 心层代数码书增益ge。步骤404，根据核心层自适应码书激励矢量vn、核心层代数码书激励矢 量cn、自适应码书增益gp和核心层代数码书增益ge，计算出核心层合成激 励信号。所述计算核心层合成激励信号的方法，参见步骤208处的描述。步骤405 ，用计算得到的核心层合成激励信号更新核心层自适应码书緩 冲区、增强一层自适应码书缓沖区和增强二层自适应码书緩冲区内保存的过 去的合成激励信号。步骤406,对计算得到的核心层合成激励信号进行后处理。步骤407,用经过后处理的当前子帧的核心层合成激励信号分别更新核 心层合成滤波器的滤波器状态、增强一层合成滤波器的滤波器状态，以及增 强二层合成滤波器的滤波器状态。参见图5,为运用图3所示的方法解码速率为12kb/s码流的方法的流程 图，该方法包括以下步骤步骤501,根据步骤301计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢 量vn和增强 一层自适应码书激励矢量vn一12。步骤502- 503,与步骤302- 303相同。步骤504,判断出接收到的码流的比特数等于240bits,根据增强一层代 数码书索引值及增强一层代数码书增益比索引值解码出增强一层代数码书 激励矢量cn—12及增强一层代数码书增益gcl。步骤505，根据前面步骤计算得到的值，计算出核心层合成激励信号和增强一层合成激励信号。所述计算核心层合成激励信号和增强一层合成激励信号的方法，参见步骤208处的描述。步骤506,用计算得到的核心层合成激励信号更新核心层自适应码书緩 冲区内保存的过去的合成激励信号，用增强一层合成激励信号更新增强 一层 自适应码书援冲区和增强二层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励 信号。步骤507，对计算得到的核心层合成激励信号和增强一层合成激励信号 进行后处理。步骤508,用经过后处理的当前子帧的核心层合成激励信号更新核心层 合成滤波器的滤波器状态，用经过后处理的当前子帧的增强一层合成激励信 号更新增强一层合成滤波器的滤波器状态和增强二层合成滤波器的滤波器 状态。参见图6,为运用图3所示的方法解码速率为6kb/s码流码的方法的流 程图，该方法包括以下步骤步骤601,根据步骤301计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢 量vn和增强二层自适应码书激励矢量vn一16。步骤602~603,与步骤302~ 303相同。步骤604,判断出接收到的码流的比特数大于240bits，根据增强一层代 数码书索引值及增强 一层代数码书增益比索引值解码出增强 一层代数码书 激励矢量cn—12及增强一层代数码书增益gcl。步骤605，判断出接收到的码流的比特数等于320bits,根据增强二层代 数码书索引值及增强二层代数码书增益比索引值解码出增强二层代数码书 激励矢量cn一16及增强二层代数码书增益gc2。步骤606,根据前面步骤计算得到的值，计算出核心层合成激励信号和 增强二层合成激励信号。所述计算核心层合成激励信号和增强一层合成激励信号的方法，参见步 骤208处的描述。步骤607，用计算得到的核心层合成激励信号更新核心层自适应码书緩 冲区内保存的过去的合成激励信号，用增强二合成激励信号更新增强一层自 适应码书緩沖区和增强二层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成激励信 号。步骤608，对计算得到的核心层合成激励信号和增强二层合成激励信号 进行后处理。步骤609,用经过后处理的当前子帧的核心层合成激励信号更新核心层 合成滤波器的滤波器状态，用经过后处理的当前子帧的增强二层合成激励信 号更新增强一层合成滤波器的滤波器状态和增强二层合成滤波器的滤波器 状态。图3、 4、 5和6的各速率解码时均恢复出了核心层合成激励信号，并用 该核心层合成激励信号更新核心层自适应码书緩冲区内保存的过去的合成 激励信号，这是为了确保核心层参数的最佳匹配，保证核心层合成语音的质 量；并且，在解码过程中存在一个确定浊音度的操作，该搮作需要以核心层 合成激励信号作为参数。因此，本发明中无论解码任何速率的合成语音都需 要计算出核心层合成激励信号。参见图7，为本发明实施例语音编解码中的自适应码书更新系统的结构 示意图。本发明实施例中，编解码可根据需要划分为至少两层，这里，以核心层、 增强 一层和增强二层为例，对本发明实施例语音编解码中的自适应更新系统 进行说明，该系统包括自适应码书更新的编码端和解码端。编码端，计算出各层的合成激励信号，用所述各层的合成激励信号分别流传送给解码端。编码端包括编码端自适应码书更新模块和编码端合成激励 信号运算模块。编码端自适应码书更新模块，根据核心层第 一级目标矢量得到基音延励信号进行内插计算，得到当前子帧各层的自适应码书激励矢量和自适应码 书增益，将得到的当前子帧的各层的自适应码书激励矢量和自适应码书增益 传送给编码端合成激励信号运算模块；接收由编码端合成激励信号运算模块 传送的当前子桢的各层的合成激励信号，更新各层的自适应码书緩冲区内保 存的过去的各层的合成激励信号。编码端合成激励信号运算模块，根据接收到的各层的第一级目标矢量和 由编码端自适应码书更新模块传送的当前子帧的各层的自适应码书激励矢 量和自适应码书增益，计算得到各层的合成激励信号，将各层的合成激励信 号传送给编码端自适应码书更新模块。本发明实施例的系统可以进一步包括编码端合成滤波器模块。编码端合 成滤波器模块，根据由编码端合成激励信号运算模块传送的当前子帧的各层 的合成激励信号，分别更新各层的滤波器状态。编码端进行的具体操作参见关于图2的描述。解码端，对接收到的码流进行解码，得到各索引值，根据各索引值计算 得到合成激励信号，用所述合成激励信号分别更新各层的自适应码书緩冲区 内保存的过去的合成激励信号。解码端包括解码端自适应码书更新模块和解 码端合成激励信号运算模块。解码端自适应码书更新模块，根据基音延时索引值得到基音延时，根据 基音延时，计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适 应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量后，传送给解码 端合成激励信号运算模块；接收解码端合成激励信号传送的合成激励信号， 更新各层的自适应码书緩沖区内保存的过去的各层的合成激励信号。所述计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适 应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量的方法参见步骤301处的描述，所述更新各层的自适应码书緩冲区内保存的过去的各层的合成激励信号的方法参见步骤309处的描速。解码端合成激励信号运算模块，根据各索引值和由解码端自适应码书更 新模块传送的当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适应码 书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量，计算得到合成激励 信号后，传送给解码端自适应码书更新模块和合成激励信号后处理模块。所述计算得到的合成激励信号为核心层合成激励信号或者核心层合成 激励信号和与解码速率对应层的合成激励信号。所述计算得到合成激励信号的方法参见步骤302 ~ 308处的描述。合成激励信号后处理模块，对接收到的合成激励信号进行后处理，将经 过后处理的合成激励信号传送给合成滤波器。解码端合成滤波模块，用经过后处理的合成激励信号更新解码端合成滤 波模块内保存的各层的滤波器状态。所述的更新解码端合成滤波模块内保存的各层的滤波器状态的具体方 法参见步骤311处的描述。本发明实施例的技术方案，在编码端和解码端对各层的自适应码书緩冲 区内保存的过去的合成激励信号都进行了更新，不像现有技术那样只设置了 核心层自适应码书緩冲区，只对核心层自适应码书援冲区进行更新；并且， 还更新了编码端和解码端的各层的合成滤波器状态，不像现有技术那样只对 核心层合成滤波器状态进行更新。这样，在语音编解码的自适应数码緩冲区 和滤波器状态更新时，考虑了更多层的贡献，使解码端的输出信号更逼近真 实信号，提高了编解码质量。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了 进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内'所做的任 何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种语音编码中的自适应码书更新方法，其特征在于，该方法包括A、计算出核心层及各增强层的合成激励信号；B、用所述核心层及各增强层的合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书缓冲区内保存的合成激励信号。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤A之后进一步包括 用所述核心层及各增强层的合成激励信号分别更新核心层及各增强层的合成滤波器的滤波器状态。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述计算核心层及各 增强层的合成激励信号的方法为Al、利用核心层第一级目标矢量做闭环基音分析，得到基音延时；A2、才艮据基音延时，对核心层及各增强层的自适应码书緩冲区内保存的合成激励信号进行内插计算，得到核心层及各增强层的自适应码书激励矢量及自适应码书增益；A3、利用核心层及各增强层第一级目标矢量减去得到的该层的自适应码书 的贡献和得到的该层之前的核心层及各增强层的代数码书的贡献，得到核心层 及各增强层用于代数码书搜索的目标矢量；A4、根据核心层及各增强层的用于代数码书搜索的目标矢量进行核心层及 各增强层的代数码书搜索，得到核心层及各增强层的代数码书激励矢量和核心 层及各增强层的代数码书增益；A5、根据核心层及各增强层的自适应码书激励矢量、核心层及各增强层的 代数码书激励矢量、自适应码书增益和核心层及各增强层的代数码书增益，计 算得到核心层及各增强层的合成激励信号。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A3所述得到该层的自适 应码书的贡献的方法为对该层的自适应码书激励矢量和感知加权合成滤波器 单位脉冲响应矢量进行巻积运算，将所述巻积运算的结果和自适应码书增益求乘积，得到该层的自适应码书的贡献；步骤A3所述得到该层之前的各层的代数码书的贡献的方法为对该层之 前的各层的代数码书激励矢量与感知加权合成滤波器单位脉沖响应矢量作巻 积，将所述巻积的结果与该层之前的各层的代数码书增益相乘，对所述得到的 乘积求和，得到该层之前的各层的代数码书的贡献。
5、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A5所述计算得到核心层 及各增强层的合成激励信号的方法为求得该层的自适应码书激励矢量与量化 的自适应码书增益的乘积，与该层及该层之前的各层的代数码书激励矢量与量 化的各层的代数码书增益各乘积，对所述求得的各个乘积求和，得到核心层及 各增强层的合成激励信号。
6、 如权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤Al所述利用核心层第一级目标矢量作闭环基音分析之后进一步包括 得到基音延时索引值；步骤A4所述进行核心层和各增强层的代数码书搜索之后进一步包括得 到核心层和各增强层的代数码书索引值、核心层增益索引值以及除核心层外的 其他各层的代数码书增益比索引值；步骤B之后进一步包括将基音延时索引值、核心层增益索引值、除核心 层外其他各层的代数码书增益比索引值和核心层和各增强层的代数码书索引值 写入码流，将码流传送给解码端。
7、 一种语音解码中的自适应码书更新方法，其特征在于，该方法包括a、 对接收到的码流进行解码，得到用于解码的索引值，根据所述用于 解码的索引值计算得到合成激励信号；b、 用所述合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区 保存的合成激励信号。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，当步骤a所述计算得到的 合成激励信号为核心层合成激励信号时，步骤b所述更新核心层及各增强层 的自适应码书緩冲区保存的合成激励信号的方法为用核心层合成激励信号更新核心层及各增强层的自适应码书緩沖区内保存的合成激励信号；当步骤a所述计算得到的合成激励信号为核心层合成激励信号和与解码 速率对应层的合成激励信号时，步骤b所述更新核心层及各增强层的自适应 码书緩冲区保存的合成激励信号的方法为用核心层合成激励信号更新核心 层自适应码书緩冲区内保存的合成激励信号，用与解码速率对应层的合成激 励信号更新除核心层外的其他层的自适应码书緩冲区内保存的合成激励信 号。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤a之后进一步包括 对合成激励信号进行增强合成激励信号的后处理；用经过后处理的核心层合成激励信号更新核心层及各增强层的合成滤波 器的滤波器状态；或者用经过后处理的核心层合成激励信号更新核心层合成 滤波器的滤波器状态，用经过后处理的与解码速率对应层的合成激励信号更 新除核心层外的其他层的合成滤波器的滤波器状态。
10、 如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤a所述用于解码的 索引值包括基音延时索引值、核心层增益索引值、除核心层外其他各层的代数 码书增益比索引值和核心层和各增强层的代数码书索引值；步骤a所述4艮据所述用于解码的索引值计算得到合成激励信号的方法为 al、对基音延时索引值进行解码，得到基音延时，根据基音延时，对核心 层自适应码书緩冲区或者核心层自适应码书緩冲区和与解码速率对应层的自适 应码书緩冲区内保存的合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧的核心层自 适应码书激励矢量，或者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自 适应码书激励矢量；a2、根据核心层和各增强层的代数码书索引值、核心层增益索引值和除核 心层外的其他各层的代数码书增益比索引值，以及步骤al计算得到的当前子帧 的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对 应层的自适应码书激励矢量，计算得到核心层合成激励信号或者核心层合成激 励信号和与解码速率对应层的合成激励信号。
11、 如权利要求IO所述的方法，其特征在于，步骤a2所述计算得到核心 层合成激励信号或者核心层合成激励信号和与解码速率对应层的合成激励信 号方法为求得该层的自适应码书激励矢量与量化的自适应码书增益的乘积， 与该层及该层之前的各层的代数码书激励矢量与量化的各层的代数码书增益各 乘积，对所述求得的各个乘积求和，得到核心层及各增强层的合成激励信号。
12、 如权利要求IO所述的方法，其特征在于，若步骤b所述的各增强层为 增强一层和增强二层，则步骤a2所述计算得到核心层合成激励信号或者核心 层合成激励信号和与解码速率对应层的合成激励信号的方法为a21、根据核心层代数码书索引值，解码得到核心层代数码书激励矢量； a22、根据核心层增益索引值，解码出自适应码书增益和核心层代数码书增益；a23、判断码流的比特数是否大于或等于与增强一层速率对应的比特数，若 是，则执行步骤a24，否则，计算出核心层合成激励信号后，执行步骤b;a24、根据增强一层代数码书索引值和增强一层代数码书增益比索引值，解 码得到增强 一层代数码书激励矢量和增强 一层代数码书增益，并计算得到核心 层合成激励信号和增强一层合成激励信号；a25、判断码流的比特数是否大于或等于与增强二层速率对应的比特数，若 是，则执行步骤a26，否则，计算得到核心层合成激励信号和增强一层合成激 励信号后，执行步骤b;a26、根据增强二层代数码书索引值和增强二层代数码书增益比索引值，解 码得到增强二层代数码书激励矢量和增强二层代数码书增益，并计算得到核心 层合成激励信号和增强二层合成激励信号。
13、 一种语音编解码中的自适应码书更新系统，其特征在于，该系统包括 编码端和解码端；编码端，计算出核心层及各增强层的合成激励信号，用所述核心层及各增 强层的合成激励信号分别更新核心层及各增强层的自适应码书緩冲区保存的合 成激励信号，将编码后的码流传送给解码端；解码端，对接收到的码流进行解码，得到用于解码的各索引值，根据所述 用于解码的各索引值计算得到合成激励信号，用所述合成激励信号分别更新核 心层及各增强层的自适应码书緩冲区保存的合成激励信号。
14、 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述编码端包括编码端自适应码书更新才莫块和编码端合成激励信号运算模块；编码端自适应码书更新模块，根据核心层第一级目标矢量得到基音延时， 根据基音延时对自适应码书緩冲模块内保存的核心层及各增强层的合成激励信 号进行内插计算，得到当前子帧核心层及各增强层的自适应码书激励矢量和自 适应码书增益后，传送给编码端合成激励信号运算模块；接收由编码端合成激 励信号运算模块传送的当前子帧的核心层及各增强层的合成激励信号，对编码 端自适应码书更新模块内保存的核心层及各增强层的合成激励信号进行更新；编码端合成激励信号运算模块，根据接收到的核心层及各增强层的第一级 目标矢量和由编码端自适应码书更新模块传送的当前子帧的核心层及各增强层 的自适应码书激励矢量和自适应码书增益，计算得到核心层及各增强层的合成 激励信号，将所述核心层及各增强层的合成激励信号传送编码端自适应码书更 新模块。
15、 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述编码端进一步包括编码 端合成滤波器模块；编码端合成滤波器模块，根据由解码端合成激励信号运算模块传送的当前 子帧的核心层及各增强层的合成激励信号，分别更新核心层及各增强层的滤波 器状态；编码端合成激励信号运算模块，将当前子帧的核心层及各增强层的合成激 励信号传送给所述编码端合成滤波器模块。
16、 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述解码端包括解码端自适 应码书更新模块和解码端合成激励信号运算模块；解码端自适应码书更新模块，根据基音延时索引值得到基音延时，根据 基音延时，计算得到当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量后，传送给解码端合成激励信号运算模块；接收解码端合成激励信号传送的合成激励信号，更新核心层及各增强层的自适应码书緩沖区内保存的核心层及各增强层的合成激励信号；解码端合成激励信号运算模块，根据用于解码的索引值和由解码端自适 应码书更新模块传送的当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或者核心层 自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量，计算得到 合成激励信号后，传送给解码端自适应码书更新模块。
17、 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述解码端进一步包括合成 激励信号后处理模块和解码端合成滤波模块；合成激励信号后处理模块，对接收到的合成激励信号进行后处理，将经过 后处理的合成激励信号传送给解码端合成滤波模块；解码端合成滤波模块，接收经过后处理的合成激励信号，更新解码端合成 滤波模块内保存的核心层及各增强层的滤波器状态；解码端合成激励信号运算模块，将合成激励信号传送给合成激励信号后 处理模块。
18、 一种语音编码中的自适应码书更新装置，其特征在于，该装置包括编 码端自适应码书更新模块和编码端合成激励信号运算模块；编码端自适应码书更新模块，根据基音延时对自适应码书援冲模块内保存 的核心层及各增强层的合成激励信号进行内插计算，得到当前子帧核心层及各 增强层的自适应码书激励矢量和自适应码书增益后，传送给编码端合成激励信 号运算模块；接收由编码端合成激励信号运算模块传送的当前子帧的核心层及 各增强层的合成激励信号，对保存的核心层及各增强层的合成激励信号进行更 新；编码端合成激励信号运算模块，根据由编码端自适应码书更新模块传送的 当前子帧的核心层及各增强层的自适应码书激励矢量和自适应码书增益，计算 得到核心层及各增强层的合成激励信号，将所述核心层及各增强层的合成激励信号传送编码端自适应码书更新模块。
19、 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述编码端进一步包括编码 端合成滤波器模块；编码端合成滤波器模块，根据由解码端合成激励信号运算模块传送的当前 子帧的核心层及各增强层的合成激励信号，分别更新核心层及各增强层的滤波 器状态；编码端合成激励信号运算模块，将当前子帧的核心层及各增强层的合成激 励信号传送给所述编码端合成滤波器模块。
20、 一种语音解码中的自适应码书更新装置，其特征在于，该装置包括解 码端自适应码书更新模块和解码端合成激励信号运算模块；解码端自适应码书更新模块，根据基音延时索引值，计算得到当前子帧 的核心层自适应码书激励矢量或者核心层自适应码书激励矢量和与解码速 率对应层的自适应码书激励矢量后，传送给解码端合成激励信号运算模块； 接收解码端合成激励信号传送的合成激励信号，更新核心层及各增强一层自 适应码书緩冲区内保存的核心层及各增强层的合成激励信号；解码端合成激励信号运算模块，根据接收到的用于解码的索引值和由解 码端自适应码书更新模块传送的当前子帧的核心层自适应码书激励矢量或 者核心层自适应码书激励矢量和与解码速率对应层的自适应码书激励矢量， 计算得到合成激励信号后，传送给解码端自适应码书更新模块。
21、 如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述解码端进一步包括合成 激励信号后处理模块和解码端合成滤波模块；合成激励信号后处理模块，对接收到的合成激励信号进行后处理，将经过 后处理的合成激励信号传送给解码端合成滤波模块；解码端合成滤波模块，接收经过后处理的合成激励信号，更新解码端合成 滤波模块内保存的核心层及各增强层的滤波器状态；解码端合成激励信号运算模块，将合成激励信号传送给合成激励信号后 处理模块。
全文摘要
本发明实施例公开了一种语音编码中的自适应码书更新方法，该方法包括A.计算出各层的合成激励信号；B.用所述各层的合成激励信号分别更新各层的自适应码书缓冲区内保存的过去的合成激励信号。本发明实施例公开了一种语音解码中的自适应码书更新方法、一种语音编解码中的自适应码书更新系统、一种语音编码中的自适应码书更新装置和一种语音解码中的自适应码书更新装置。本发明实施例的技术方案在语音编解码的自适应码书缓冲区更新时，不仅考虑了核心层的贡献，还考虑了除核心层外其他层的贡献，使解码端的输出信号更逼近真实信号，提高了编解码质量。
文档编号G10L19/14GK101256770SQ20071008429
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月28日 优先权日2007年2月28日
发明者刘泽新, 恒 朱, 锐 李, 李海婷, 李立雄, 睿 范, 贾懋珅, 鲍长春 申请人:北京工业大学;华为技术有限公司