編碼方法、編碼裝置、程序、以及記錄介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲音信號(hào)的編碼技術(shù)。尤其是涉及將源于聲音信號(hào)的樣本串除以增益 而得到的序列的編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為低比特（例如l〇kbit/s~20kbit/s左右）的語(yǔ)音信號(hào)或聲音信號(hào)的編碼方 法，已知DFT (離散傅里葉變換）或MDCT (改進(jìn)離散余弦變換）等的對(duì)于正交變換系數(shù)的自 適應(yīng)編碼。例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格技術(shù)即AMR_WB+(Extended Adaptive Multi-Rate Wideband;擴(kuò)展自適應(yīng)多速率寬帶）具有TCX (transform coded excitation:變換編碼激 勵(lì)）編碼模式。在TCX編碼中，為了能夠以對(duì)每個(gè)幀賦予的總比特?cái)?shù)來(lái)進(jìn)行編碼，關(guān)于將頻 域的聲音信號(hào)序列通過(guò)功率譜包絡(luò)系數(shù)串進(jìn)行歸一化而得到的系數(shù)串，決定增益以使能夠 以規(guī)定的比特?cái)?shù)對(duì)將系數(shù)串中的各系數(shù)除以增益而得到的序列進(jìn)行編碼。
[0003] 〈編碼裝置1000〉
[0004] 在圖1中表示以往的用于TCX編碼的編碼裝置1000的結(jié)構(gòu)例。下面，說(shuō)明圖1的 各部分。
[0005] 〈頻域變換部1001〉
[0006] 頻域變換部1001以作為規(guī)定的時(shí)間區(qū)間的幀為單位，將被輸入的時(shí)域的語(yǔ)音聲 音數(shù)字信號(hào)（下面，輸入聲音信號(hào)）變換為頻域的N點(diǎn)的MDCT系數(shù)串X(I)、…、X(N)而輸 出。其中，N為正整數(shù)。
[0007] 〈功率譜包絡(luò)系數(shù)串計(jì)算部1002〉
[0008] 功率譜包絡(luò)系數(shù)串計(jì)算部1002以幀為單位進(jìn)行對(duì)于輸入聲音信號(hào)的線性預(yù)測(cè)分 析而求出線性預(yù)測(cè)系數(shù)，使用該線性預(yù)測(cè)系數(shù)，得到并輸出N點(diǎn)的輸入聲音信號(hào)的功率譜 包絡(luò)系數(shù)串W(I)、…、W(N)。此外，線性預(yù)測(cè)系數(shù)通過(guò)例如以往的編碼技術(shù)被進(jìn)行編碼，預(yù) 測(cè)系數(shù)碼被傳輸?shù)浇獯a側(cè)。
[0009]〈加權(quán)包絡(luò)歸一化部1003〉
[0010] 加權(quán)包絡(luò)歸一化部1003使用由功率譜包絡(luò)系數(shù)串計(jì)算部1002得到的功率譜包絡(luò) 系數(shù)串W⑴、…、W(N)，將由頻域變換部1001得到的MDCT系數(shù)串的各系數(shù)X(I)、…、X(N) 進(jìn)行歸一化，輸出加權(quán)歸一化MDCT系數(shù)串Xn(I)、…、Xn(N)。在此，為了實(shí)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)上失真變 小的量化，加權(quán)包絡(luò)歸一化部1003使用使功率譜包絡(luò)鈍化的加權(quán)功率譜包絡(luò)系數(shù)串，以幀 為單位將MDCT系數(shù)串的各系數(shù)進(jìn)行歸一化。其結(jié)果，加權(quán)歸一化MDCT系數(shù)串Xn(I)、…、 Xn(N)成為不具有被輸入的MDCT系數(shù)串X(I)、…、X(N)那么大的振幅的傾斜或振幅的凹凸， 但具有與輸入聲音信號(hào)的功率譜包絡(luò)系數(shù)串類(lèi)似的大小關(guān)系的系數(shù)串，即在與低頻率對(duì)應(yīng) 的系數(shù)側(cè)的區(qū)域中具有略微大的振幅，且具有由基音（pitch)周期引起的精細(xì)結(jié)構(gòu)的系數(shù) 串。
[0011] 〈增益調(diào)整編碼部1100〉
[0012] 增益調(diào)整編碼部1100輸出與增益g對(duì)應(yīng)的增益碼、以及整數(shù)信號(hào)碼，其中，所述增 益g是使得整數(shù)信號(hào)碼的比特?cái)?shù)成為預(yù)先分配的比特?cái)?shù)即分配比特?cái)?shù)B以下且盡可能大的 值的增益g，所述整數(shù)信號(hào)碼是將被輸入的加權(quán)歸一化MDCT系數(shù)串Xn(I)、…、Xn(N)的各 系數(shù)除以增益（全局增益，global gain) g，并且對(duì)將該結(jié)果量化后的整數(shù)值的序列即完成 量化歸一化后的系數(shù)序列Xq(I)、…、Xq(N)進(jìn)行編碼而得到的整數(shù)信號(hào)碼。
[0013] 增益調(diào)整編碼部1100由以下部件而構(gòu)成：初始化部1104、頻域序列量化部1105、 可變長(zhǎng)度編碼部1106、判定部1107、增益下限設(shè)定部1108、第1分支部1109、第1增益更新 部1110、增益放大部1111、增益上限設(shè)定部1112、第2分支部1113、第2增益更新部1114、 增益縮小部1115、切除部1116、以及增益編碼部1117。
[0014]〈初始化部1104〉
[0015] 初始化部1104設(shè)定增益g的初始值。能夠根據(jù)加權(quán)歸一化MDCT系數(shù)串Xn(I)、…、 Xn(N)的能量（energy)和對(duì)可變長(zhǎng)度編碼部1106輸出的碼預(yù)先分配的比特?cái)?shù)等而決定增 益的初始值。下面，將對(duì)可變長(zhǎng)度編碼部1106輸出的碼預(yù)先分配的比特?cái)?shù)稱(chēng)作分配比特?cái)?shù) B。此外，初始化部1104將0設(shè)定為增益的更新次數(shù)的初始值。
[0016]〈頻域序列量化部1105〉
[0017] 頻域序列量化部1105對(duì)將加權(quán)歸一化MDCT系數(shù)串Xn(I)、…、Xn(N)的各系數(shù)除 以增益g而得到的值進(jìn)行量化，得到并輸出整數(shù)值的序列即完成量化歸一化后的系數(shù)序列 Xq(I)、.'Xq(N)0
[0018]〈可變長(zhǎng)度編碼部1106>
[0019] 可變長(zhǎng)度編碼部1106將被輸入的完成量化歸一化后的系數(shù)序列Xq(I)、…、Xq(N) 進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼，得到碼，并進(jìn)行輸出。將該碼稱(chēng)作整數(shù)信號(hào)碼。在該可變長(zhǎng)度編碼中， 使用例如將完成量化歸一化后的系數(shù)序列中的多個(gè)系數(shù)匯集進(jìn)行編碼的方法。此外，可變 長(zhǎng)度編碼部1106對(duì)通過(guò)可變長(zhǎng)度編碼而得到的整數(shù)信號(hào)碼的比特?cái)?shù)進(jìn)行測(cè)量。下面，將該 比特?cái)?shù)稱(chēng)作消耗比特?cái)?shù)c。
[0020] 〈判定部 1107〉
[0021] 判定部1107在增益的更新次數(shù)為預(yù)先決定的次數(shù)的情況下、或者可變長(zhǎng)度編碼 部1106測(cè)量出的消耗比特?cái)?shù)c為分配比特?cái)?shù)B的情況下，輸出增益、整數(shù)信號(hào)碼、消耗比特 數(shù)Co
[0022] 在增益的更新次數(shù)小于預(yù)先決定的次數(shù)的情況下，進(jìn)行控制以使：在可變長(zhǎng)度編 碼部1106測(cè)量出的消耗比特?cái)?shù)c比分配比特?cái)?shù)B更多的情況下，增益下限設(shè)定部1108進(jìn) 行接下來(lái)的處理；在可變長(zhǎng)度編碼部1106測(cè)量出的消耗比特?cái)?shù)c比分配比特?cái)?shù)B更少的情 況下，增益上限設(shè)定部1112進(jìn)行接下來(lái)的處理。
[0023]〈增益下限設(shè)定部1108〉
[0024] 增益下限設(shè)定部1108將本次的增益g的值設(shè)定為增益的下限值gmin(g min- g)。該 增益的下限值gmin意味著增益的值至少應(yīng)在此以上。
[0025] 〈第 1 分支部 1109〉
[0026] 接著，第1分支部1109進(jìn)行控制以使：在增益的上限值gmax已被設(shè)定的情況下，第 1增益更新部1110進(jìn)行接下來(lái)的處理；在非這樣的情況下，增益放大部1111進(jìn)行接下來(lái)的 處理。此外，第1分支部1109在增益的更新次數(shù)上加上1。
[0027]〈第1增益更新部1110〉
[0028] 第1增益更新部1110例如將本次的增益g的值與增益的上限值gmax的平均值， 新設(shè)定為增益g的值（g - (g+g_)/2)。這是因?yàn)樽罴训脑鲆娴闹荡嬖谟诒敬蔚脑鲆鎔 的值與增益的上限值g_之間。由于本次的增益g的值被設(shè)定為增益的下限值g min，所以 也可以說(shuō)成是將增益的上限值g_與增益的下限值8_的平均值，新設(shè)定為增益g的值 (g - (g_+&in)/2)。新設(shè)定的增益g被輸入到頻域序列量化部1105。
[0029]〈增益放大部1111〉
[0030] 增益放大部1111將比本次的增益g的值更大的值設(shè)定為新的增益g的值。例如， 將在本次的增益g的值上加上預(yù)先決定的正值即增益變更量△ g后的值設(shè)定為新的增益g 的值（g - g+Ag)。此外，例如，在沒(méi)有設(shè)定增益的上限值g_，且消耗比特?cái)?shù)c比分配比特 數(shù)B更多的狀態(tài)持續(xù)多次的情況下，將比預(yù)先決定的值更大的值作為增益變更量△ g使用。 新設(shè)定的增益g被輸入到頻域序列量化部1105。
[0031]〈增益上限設(shè)定部1112〉
[0032] 增益上限設(shè)定部1112將本次的增益g的值設(shè)定為增益的上限值gmax(g max- g)。該 增益的上限值g_意味著增益的值至少應(yīng)在此以下。
[0033]〈第 2 分支部 1113〉
[0034] 接著，第2分支部1113進(jìn)行控制以使：在增益的下限值8_已被設(shè)定的情況下，第 2增益更新部1114進(jìn)行接下來(lái)的處理；在非這樣的情況下，增益縮小部1115進(jìn)行接下來(lái)的 處理。此外，第2分支部1113在增益的更新次數(shù)上加上1。
[0035]〈第2增益更新部1114〉
[0036] 第2增益更新部1114例如將本次的增益g的值與增益的下限值gmin的平均值 設(shè)定為新的增益g的值（g - (g+gmin)/2)。這是因?yàn)樽罴训脑鲆娴闹荡嬖谟诒敬蔚脑鲆?g的值與增益的下限值gmin之間。由于本次的增益g的值被設(shè)定為增益的上限值g_，所 以也可以說(shuō)成是將增益的上限值g_與增益的下限值g min的平均值，新設(shè)定為增益g的值 (g - (g_+&in)/2)。新設(shè)定的增益g被輸入到頻域序列量化部1105。
[0037]〈增益縮小部1115〉
[0038] 增益縮小部1115將比本次的增益g的值更小的值設(shè)定為新的增益g的值。例如， 將從本次的增益g的值減去預(yù)先決定的正值即增益變更量△ g后的值，設(shè)定為新的增益g 的值（g - g_ Ag)。此外，例如，在沒(méi)有設(shè)定增益的下限值gmin，且消耗比特?cái)?shù)c比分配比特 數(shù)B更少的狀態(tài)持續(xù)多次的情況下，將比預(yù)先決定的值更大的值作為增益變更量Ag使用。 新設(shè)定的增益g被輸入到頻域序列量化部1105。
[0039]〈切除部 1116〉
[0040] 切除部1116在判定部1107輸出的消耗比特?cái)?shù)c比分配比特?cái)?shù)B更多的情況下， 在判定部1107輸出的整數(shù)信號(hào)碼之中，將消耗比特?cái)?shù)c超出分配比特?cái)?shù)B的部分的碼從 與高頻側(cè)的完成量化歸一化后的系數(shù)對(duì)應(yīng)的碼中去除后的碼，作為新的整數(shù)信號(hào)碼進(jìn)行輸 出。例如，切除部1116將與高頻側(cè)的完成量化歸一化后的系數(shù)對(duì)應(yīng)的碼從整數(shù)信號(hào)碼中去 除，從而得到的、殘余的碼，作為新的整數(shù)信號(hào)碼進(jìn)行輸出，其中，所述高頻側(cè)的完成量化歸 一化后的系數(shù)對(duì)應(yīng)于消耗比特?cái)?shù)c相對(duì)于分配比特?cái)?shù)B的超出部分c-B。另一方面，在判定 部1107輸出的消耗比特?cái)?shù)c沒(méi)有分配比特?cái)?shù)B多的情況下，切除部1116對(duì)由判定部1107 輸出的整數(shù)信號(hào)碼進(jìn)行輸出。
[0041] 〈增益編碼部1117〉
[0042] 增益編碼部1117以規(guī)定的比特?cái)?shù)對(duì)由判定部1107輸出的增益進(jìn)行編碼，得到增 益碼，并進(jìn)行輸出。
[0043] 另一方面，作為對(duì)整數(shù)信號(hào)高效地進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼的方法，有專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記 載的利用周期性的編碼方法。在該方法中，以包含與基本頻率對(duì)應(yīng)的樣本在內(nèi)的一個(gè)或者 連續(xù)的多個(gè)樣本、以及包含與基本頻率的整數(shù)倍對(duì)應(yīng)的樣本在內(nèi)的一個(gè)或者連續(xù)的多個(gè)樣 本匯集的方式，將完成量化歸一化后的系數(shù)序列進(jìn)行重排，將重排后的樣本串進(jìn)行可變長(zhǎng) 度編碼從而得到整數(shù)信號(hào)碼。由此，鄰接