(57)【要約】  マルチレート音声コーダを通してデータのビットストリームを変換するための方法及び装置である。マルチレート音声コーダは、第1のレートで第1の音声圧縮方法に従ってエンコードされたデータのフレームを表すビットストリームを、第2のレートに従って第2の圧縮方法のものに変換する。レート変換ペアは、モジュールをマッピングする音声圧縮パラメータを含む。レート変換の方法は、入力サイトにおいて、エンコーデッドパケットについて、ビットアンパッキングするか又はアンクオンタイゼイションを施す。これは、レート情報と、第1レートの音声圧縮方法に従った音声圧縮パラメータと、を得るためである。すると、外部制御命令に加え、第1レートと、要求される出力レートつまり第2レートタイプと、に関する情報が、レート変換ペアについての変換ストラテジーを決定するのに用いられる。次に、少なくとも、第1レートの圧縮パラメータの少なくともいくつかは、第2レートの声声圧縮方法と互換性を持つ第2レートの圧縮パラメータへとパススルーされるか、又は、マップされる。
2007537494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声圧縮標準の第1のレートに基づいたモードに従ってエンコードされたデータのフレームを表現する第1のソースビットストリームから音声圧縮標準の第2のレートベースに基づいたモードに従ってエンコードされたデータのフレームを表現する第2の目的ビットストリームへの音声レート変換を実行する装置であって、
音声コードを入力データレートでの第1のビットストリームからスピーチパラメータを表現する別々のコードに分離するためのソースビットストリームアンパッカーと、
第1のビットストリームにて動作して所望のビットストリームデータレートモードを出力し、外部制御命令にて動作して出力データレートについての決定を出力するレート変換制御モジュールと、
入力ビットストリームデータをレート変換するためのレート変換モジュールの複数の組であって、前記レート変換モジュールはソースビットストリームアンパッカーから生成する入力データレートのスピーチパラメータについての入力を受け取るよう動作し、出力データレートのクオンタイズされたスピーチパラメータを出力するよう動作する、レート変換モジュールの複数の組と、
入力コーデッドインデックスを直接的に出力に渡すよう動作するパススルーモジュールと、
出力データレートでの出力クオンタイズドスピーチパラメータを目的ビットストリームパケットにグループ化するための目的ビットストリームパッカーと、
を備える装置。
【請求項２】
前記ソースビットストリームアンパッカーは、
音声圧縮標準に従ってあるデータレートでエンコードされたデータのビットストリームフレームからの入力を受け取って、パケットのデータレートを出力するビットストリームデータレートアイデンティファイヤと、
スピーチ圧縮パラメータのコードをデクオンタイズするソースビットストリームペイロードデータアンクオンタイザと、
を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記ソースビットストリームアンパッカーは、
複数の並列モジュールである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記レート変換制御モジュールは、
前のフレームの入力レートと出力レートと前のフレームのエラーフラグと複数の前のフレームの外部命令とを格納するように動作するパラメータバッファと、
レート変換の最終決定を出力するために前のフレームの出力データレートのデータレートを入力するために外部制御コマンドを受け取るよう動作する決定モジュールと、
を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記レート変換制御モジュールは、
複数のモジュールである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記レート変換モジュールのうちの1つは、
決定モジュールであって、複数のストラテジーに基づく1つのコード励起線型予測パラメータマッピングストラテジーを選択するのに適している決定モジュールと、
目的データレート圧縮パラメータを繰り返しなしに解析的公式を用いて生成するように動作する音声圧縮パラメータ直接空間マッピングのためのモジュールと、
励起空間領域の検索によって目的データレート圧縮パラメータを生成するように動作する励起空間領域マッピングにおける解析のためのモジュールと、
励起空間の中のアダプティブクローズドループとフィルタされた励起空間の固定コードブックとを経た検索により目的データレート圧縮パラメータを生成するよう動作するフィルタされた励起空間領域マッピングにおける解析のためのモジュールと、
入力データレートビットストリームのパラメータの一部が出力データレートビットストリームのパラメータと同一のクオンタイズされた値を有する場合にクオンタイズされたパラメータパススルーの部分をミックスするパススルーミックスドマッピングのためのモジュールと、
を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記マルチレートペアレート変換モジュールは、
複数のモジュールである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記パススルーモジュールは、
1つのモジュール集合体である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記目的コーデックパッカーは、
複数のフレームパッキング要素であって、フレームパッキング要素のそれぞれはマルチレート音声圧縮コーダからあらかじめ選択されたデータレートに適応するよう動作する複数のフレームパッキング要素を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記音声圧縮標準は、
マルチレート/マルチモードコーデックであって、該コーデックは、そのビットストリームの中にデータレートに関する情報、ピッチゲイン、固定のコードブックゲイン、ラインスペクトラル周波数を含むスペクトル形状パラメータを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記ソースビットストリームペイロードデータアンクオンタイザは、
コードセパレータであって、音声圧縮標準に従ってあるデータレートでエンコードされたデータのビットストリームフレームから入力を受け取って、スピーチ圧縮パラメータを表現しているインデックスを分離するよう動作するコードセパレータと、
各圧縮パラメータのコードをデクオンタイズするよう動作する少なくとも1つのデクオンタイザモジュールと、
入力クオンタイズドパラメータインデックスを以降の段階に渡すよう動作するコードインデックスパススルーモジュールと、
を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項１２】
前記音声圧縮パラメータ直接空間マッピングモジュールは、
目的レートLSP係数をエンコードするよう動作するLSP係数コンバータと、
目的レートアダプティブコードブックパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックパラメータコンバータと、
目的レートアダプティブコードブックゲインパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックゲインパラメータコンバータと、
目的レート固定コードブックパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックパラメータコンバータと、
目的レート固定コードブックゲインパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックゲインパラメータコンバータと、
を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
【請求項１３】
励起空間領域マッピングモジュールにおける前記解析は、
目的レートLSP係数をエンコードするよう動作するLSP係数コンバータと、
入力圧縮スピーチパラメータから励起パラメータを構築するよう動作する励起ベクトルモジュールと、
励起空間で第1の検索を実行することによって目的レートアダプティブコードブックパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックパラメータコンバータと、
励起空間で第2の検索を実行することによって目的レートアダプティブコードブックゲインパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックゲインパラメータコンバータと、
励起空間で第3の検索を実行することによって目的レート固定コードブックパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックパラメータコンバータと、
励起空間で第4の検索を実行することによって目的レート固定コードブックパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックゲインパラメータコンバータと、
を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
【請求項１４】
フィルタされた励起空間領域マッピングモジュールの中の解析のための前記モジュールは、
目的レートLSP係数をエンコードするよう動作するLSP係数コンバータと、
入力圧縮スピーチパラメータから励起パラメータを構築するよう動作する励起ベクトルモジュールと、
入力圧縮スピーチパラメータと励起ベクトルモジュールからフィルタされた励起パラメータを構築するよう動作するフィルタされた励起ベクトルモジュールと、
励起空間で検索を実行することによって目的レートアダプティブコードブックパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックパラメータコンバータと、
励起空間とフィルタされた励起空間のうちの少なくとも1つで検索を実行することによって目的レートアダプティブコードブックゲインパラメータをエンコードするよう動作するアダプティブコードブックゲインパラメータコンバータと、
フィルタされた励起空間で検索を実行することによって目的レート固定コードブックパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックパラメータコンバータと、
フィルタされた励起空間で検索を中で実行することによって目的レート固定コードブックパラメータをエンコードするよう動作する固定コードブックゲインパラメータコンバータと、
を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
【請求項１５】
前記パススルーミックスドマッピングモジュールは、
入力エンコーデッド圧縮スピーチパラメータの部分を目的レートエンコーデッド圧縮スピーチパラメータに渡すよう動作するパラメータパススルーモジュールと、
入力圧縮スピーチパラメータから目的レート圧縮スピーチパラメータをエンコードするよう動作するパラメータコンバータモジュールと、
を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
【請求項１６】
前記励起ベクトルモジュールはさらに、
少なくとも1つのコード励起線型予測パラメータのために入力レートコーデックに基づく再構築された励起ベクトルを格納するよう動作する入力レートコーデック励起バッファと、
入力レートコーデッククオンタイズドLPC係数と出力レートコードエンコーデッドLPC係数を用いて入力励起ベクトルを較正するよう動作する励起ベクトル較正ユニットと、
出力レートコーデックエンコーディング過程でターゲットとして使用される較正された励起ベクトルを格納するよう動作する較正された励起バッファと、
を備える、
ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１７】
前記パラメータパススルーモジュールは、
複数のモジュールである、
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
【請求項１８】
前記パラメータコンバータモジュールは、
複数のモジュールである、
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
【請求項１９】
前記パラメータコンバータモジュールは、
音声圧縮パラメータ直接空間マッピングモジュールと励起空間領域マッピングモジュールの解析と励起空間領域マッピングモジュールの解析のうちの少なくとも1つのうちの部分である、
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
【請求項２０】
音声圧縮パケットを、ソースコーデックの中の第1の音声圧縮標準の第1のレートに基づくモードに従ってエンコードされたデータのフレームを表現する第1のソースビットストリームから、出力レートコーデックの中の第2の音声圧縮標準の第2のレートに基づくモードに従ってエンコードされたデータのフレームを表現する第2の目的ビットストリームへと、変換する方法であって、
データレート、モード、入力ビットストリームのパケットタイプのうちの少なくとも1つを含むデータストリームの特徴を特定するために、ソースコーデック入力ビットストリームのヘッダを処理することと、
入力ビットストリームから少なくとも1つのパラメータをアンパックするために、ソースコーデック入力ビットストリームを処理すること、
確認された入力レートでの入力ビットストリームを変換して要求された出力レートでの目的ビットストリームを出力するためにレート変換ペアを操作することと、
特定された入力レートの少なくとも1つのエンコードされたパラメータの入力を、要求された出力レートの少なくとも1つの対応するパラメータの出力として生成すべく変換することと、
エンコードされたパラメータのクオンタイゼイションが出力レートコーデックで採用されていているのと同じならば、少なくとも1つのエンコードされたパラメータを出力レートコーデックに通過させることと、
出力レートコーデックのために少なくとも1つのパラメータをパックすることにより出力ビットストリームを処理することと、
を備える方法。
【請求項２１】
前記ソースコーデック入力処理ステップは、
入力ビットストリームフレームを、少なくとも1つのコード励起線型予測パラメータと関連する情報に変換することと、
該関連する情報を、コード励起線型予測ビットストリームである入力ビットストリームのうちの少なくとも1つにデコードすることと、
コード励起線型予測パラメータを補間機に出力することと、
を備える、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記レート変換ペア操作ステップは、
入力コード励起線型予測ビットストリームのヘッダから入力レートとモードのうちの少なくとも1つに関するソース情報を引き出すことと、
コード励起線型予測ビットストリームである出力ビットストリームから外部制御命令と要求されたレートのうちの少なくとも1つを復元することと、
前のレート変換の状態を点検することと、
レート変換ペア選択決定を出力することと、
を備える、
ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前記変換ステップは、
直接コード励起線型予測パラメータ空間マッピングと、
励起空間領域マッピングにおける解析と、
フィルタされた励起空間マッピングにおける解析と、
部分パススルーと部分パラメータマッピングと、
から構成される変換方法の集合体の1つから選択される、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２４】
前記レート変換ペア操作ステップは、
予備過程の間に選択されたあらかじめ定められたアプリケーションのためのものである、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２５】
前記変換方法は、
要求された出力レートコーデックフォーマットのサブフレームサイズと入力レートコーデックフォーマットのサブフレームサイズとの間に相違が存在するならば、補間ステップをさらに備える、
請求項20に記載の方法。
【請求項２６】
前記通過させるステップは、
入力レートコーデックのエンコードされたパラメータを、ビットストリームアンパッカーから、出力レートコーデックのエンコードされたパラメータに、伝達することを備える、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２７】
前記コード励起線型予測目的レートコーデックビットストリーム処理ステップは、
複数のフレームパッキングサブ処理ステップを備え、
それぞれのサブ処理ステップは、
複数のマルチレートコーデックのうちの1つである選択された目的レートコーデックのために、複数のアプリケーションからあらかじめ選択されたアプリケーションに、適応することができる、
ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
【請求項２８】
前記直接コード励起線型予測パラメータ空間マッピングステップは、
入力レートコーデックからの少なくとも1つのLSP係数を、出力レートコーデックのための少なくとも1つのLSP係数に変換するステップと、
入力レートコーデックアダプティブコードブックパラメータからアダプティブコードブックパラメータをエンコードするステップと、
入力レートコーデックアダプティブコードブックゲインパラメータからアダプティブコードブックゲインパラメータをエンコードするステップと、
入力レートコーデック固定コードブックパラメータから固定コードブックパラメータをエンコードするステップと、
入力レートコーデック固定コードブックゲインパラメータから固定コードブックゲインパラメータをエンコードするステップと、
を備える請求項23に記載の方法。
【請求項２９】
前記励起空間領域マッピング解析ステップは、
入力レートコーデックからの少なくとも1つのLSP係数を出力レートコーデックのための少なくとも1つのLSP係数に変換するステップと、
較正オプションが選択されるならば、入力レートコーデック励起ベクトルをマッピングのためのターゲットベクトルとして較正するステップと、
入力レートコーデックアダプティブコードブックパラメータからアダプティブコードブックパラメータを初期値として選択するステップと、
励起空間の中のクローズドループの中でアダプティブコードブックパラメータを検索するステップと、
励起空間の中で
アダプティブコードブックゲインを検索するステップと、
固定コードブック検索のためのターゲット信号を構築するステップと、
フィルタされた励起空間の中で固定コードブックパラメータを検索するステップと、
フィルタされた励起空間の中で固定コードブックゲインを検索するステップと、
励起ベクトルを、更新されたパラメータで、入力レートコーデック再構築励起ベクトルとして更新するステップと、
を備える請求項23に記載の方法。
【請求項３０】
前記フィルタされた励起空間領域マッピング解析ステップは、
入力レートコーデックからの少なくとも1つの入力レートコーデックLSP係数を出力レートコーデックのための少なくとも1つの出力レートコーデックLSP係数に変換するステップと、
較正オプションが選択されるならば、入力レートコーデック励起ベクトルをマッピングのためのターゲットベクトルとして較正するステップと、
入力レートコーデックアダプティブコードブックパラメータからアダプティブコードブックパラメータを初期値として選択するステップと、
励起空間の中のクローズドループの中でアダプティブコードブックを検索するステップと、
励起空間の中でアダプティブコードブックゲインを検索するステップと、
固定コードブック検索のためにターゲット信号表現を構築するステップと、
フィルタされた励起空間の中で固定コードブックパラメータを検索するステップと、
フィルタされた励起空間の中でコードブックゲインを検索するステップと、
更新されたパラメータで励起ベクトルを更新するステップと、
を備える請求項23に記載の方法。
【請求項３１】
前記部分パススルーステップと前記部分パラメータマッピングステップとは、
入力レートコーデックパラメータをパススルークラスとマッピングクラスとに分類する（ただし、入力レートコーデックパラメータは、通常、エンコーディング方法と入力レートコーデックのインデックスとを有し、出力レートコーデックはパススルークラスとして分類され、他の全ての入力レートコーデックパラメータはマッピングクラスとして分類される）ステップと、
入力レートコーデックのパススルークラスパラメータを出力レートコーデックのパラメータに透過させるステップと、
直接コード励起線型予測パラメータ空間マッピング方法と励起空間領域マッピング解析方法とフィルタされた励起空間マッピング解析方法のうちの少なくとも1つを用いて、入力レートコーデックのマッピングクラスパラメータを出力レートコーデックの対応するパラメータに変換するステップと、
を備える請求項23に記載の方法。
【請求項３２】
前記変換方法は、
コンビネーション方法として結合される、
ことを特徴とする請求項23に記載の方法
【請求項３３】
特定のレート変換ペアにおける前記変換方法は、
動的に選択される、
ことを特徴とする請求項23に記載の方法。
【請求項３４】
前記補間ステップは、
入力レートコーデックからのLSP係数のうちの少なくとも1つを出力レートコーデックのための対応するLSP係数へと補間することと、
入力レートコーデックからのLSP係数以外のコード励起線型予測パラメータを出力レートコーデックのための対応するコード励起線型予測パラメータへと補間することと、
を備える請求項25に記載の方法
【請求項３５】
前記較正励起ベクトル較正ステップは、
入力レートコーデックでデコードされたLPC係数のうちの少なくとも1つを用いることにより、入力レートコーデック再構築励起ベクトルを合成されたスピーチベクトルに変換することと、
少なくともクオンタイズド出力レートコーデックLPC係数を用いることにより、合成スピーチベクトルを較正された励起ベクトルに変換し返すことと、
励起空間マッピング解析とフィルタされた励起空間マッピング解析とのためにターゲット信号のための較正された励起ベクトルを伝達することと、
をさらに備える請求項29に記載の方法。
【請求項３６】
前記制御信号は、
選択されたレート変換マッピングストラテジーに特徴的な計算資源に基づいて供給される、
ことを特徴とする請求項33に記載の方法。
【請求項３７】
マッピングストラテジーを実行するよう動作する要素の集合体のそれぞれに結合している切換モジュールにおいて制御信号を受けること、
をさらに備える請求項33に記載の方法。
【請求項３８】
前記複数のマッピングストラテジーのうちの少なくとも1つは、
メモリの中のライブラリから提供される、
を特徴とする請求項33に記載の方法。
【請求項３９】
前記LSP係数のうちの少なくとも1つを線形変換処理を用いて変換することをさらに含む請求項34に記載の方法。
【請求項４０】
利用できる計算資源に適応しつつも負荷のもとでの最小限の品質低下にとどめるための機構を提供するためにレート変換ストラテジーを変更するための要素をさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項４１】
入力レートアクティブスピーチフォーマットからのサイレンスフレームの出力サイレンスフレームへの迅速な変換と、快適な雑音パラメータのマッピングを含みつつ行われる、入力サイレンスフレームからのサイレンスフレームの所望レート出力アクティブスピーチフレームへの迅速な変換と、の2つの変換のうちの少なくとも1つを実行するよう動作するサイレンスフレームコード変換ユニットをさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項４２】
スピーチ信号領域に後戻りすることなしに実行されるよう動作する励起マッピングのための要素をさらに備える請求項1に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
適用なし。
【０００２】
［連邦後援研究開発下でなされた発明の権利についての申立］
適用なし。
【０００３】
［コンパクトディスクにより提出された、「連続リスティング」、表又はコンピュータプログラムリスティング補遺の参照］
適用なし。
【０００４】
本発明は、一般に、遠隔通信信号を処理することに関するものである。より詳細には、本発明は、ある1つのデータレートエンコード方法の第1の音声圧縮ビットストリームから別のデータレートの第2の音声圧縮ビットストリームへと音声レート変換をするための方法と装置に関するものである。ここでは単に例としてだけ、本発明が音声圧縮コーデックに基づいたマルチレート又はマルチモードのコード励起線型予測（CELP）に応用された場合についてのみ述べる。しかし、本発明は、他の応用も含み得るものとして理解されるべきものである。
【背景技術】
【０００５】
レート変換は、異なるレートで動いている2台の端末間のギャップを埋めるために用いられるデジタル信号処理技術である。こうした事態は、一般的に、次のような場合に起こる。すなわち、2台以上の端末がマルチレート音声コーデックを含む場合である。マルチ音声コーデックとは、例えば、アクティブスピーチモードとSIDとノンアクティブスピーチのためのDTXフレームの8つの異なるレートの下で動作可能なGSM-AMRコーデックである。最高レート12.2kbpsで動作しているGSM-AMR端末が、異なるレート、例えば4.95kbps、で動作している別のGSM-AMR端末と通信しようとする場合に、レート変換が必要である。
【０００６】
従来よく用いられてきたレート変換アプローチによれば、レート変換は、次のように行われてきた。すなわち、入力ビットストリームをいったん音声信号にデコードして、それから該音声信号をもう一つのレート音声圧縮方法によって再エンコードする。このでコーディングと再エンコーディングの手続は大量の計算を要する。ここで大量の手続とは、音声圧縮パラメータを得るためにビットアンパッキングを行うこととか、励起信号を再構築することとか、パルスコーデッドモジュレーテッド（PCM）フォーマットの音声千号を合成するとか、音声信号をポストフィルタリングすることとか、音声圧縮パラメータを得るためにPCM音声信号を再び解析して音声圧縮パラメータを再エンコードすることなどである。なお、音声圧縮パラメータとしては、例えば、第2レートの音声コーディング方法に従ったLSP、アダプティブコードブックパラメータ、アダプディブコードブックゲイン、固定コードブックインデックスパラメータ、固定コードブックゲイン、が挙げられる。
【０００７】
従来のレート変換過程には、さらに、次のような短所がある。すなわち、再エンコード過程における先読みに起因して、少なくともひとつ余計なフレームアルゴリズム遅延のために、遅延がゲインする点である。
【０００８】
スマートなレート変換はデコードと再エンコードとにおける従来の方法ではない。しかしむしろ、よりスマートなレート変換は、全く異なる領域で行われている。スマートなレート変換は、圧縮パラメータ領域に限定されつつ、ビットストリーム変換を実行する。多くの場合に、異なるレートのためのある定義済みの数学的マッピングが、元のビットストリームから目的のビットストリームまで、CELPパラメータインデックスに適用される。これらのパラメータは、LPC、アダプティブコードブックパラメータ、アダプティブコードブックゲイン、固定コードブックインデックスパラメータ、及び、固定コードブックゲインパラメータ、に適用できる。
【０００９】
従来のレート変換の制約を克服して、効果的にスマートなレート変換原則を適用する技術が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は第1レートの音声パケットデータを第2レートの音声パケットデータに変えるための、マルチレート音声コーダビットストリームレート変換装置及び方法を目指している。そしてそれは、入力ビットストリームアンパッカー、一つ以上のレート変換ペア、パススルーモジュール、構成モジュール、及び、出力ビットストリームパッカー、を採用する。各々のレート変換ペアは、直接的空間領域マッピングと励起領域マッピングの解析とフィルタされた励起領域マッピングの解析のためのモジュールのうちの少なくともひとつの音声圧縮パラメータマッピングモジュールを含む。最終的に、装置は、パススルーの一部とマッピングの一部をミキシングするためのモジュールを含む。レート変換方法は、レート情報と第1レートの圧縮方法に従った音声圧縮パラメータとを得るために入力サイトにおいてエンコードされたパケットにビットアンパッキング又はアンクオンタイゼイションを施すことを含む。続いて、外部制御命令に加えて、第1レートと、要求される出力レートすなわち第2のレートタイプと、に関する情報が、レート変換ペアの変換ストラテジーを決定するのに用いられる。次に、第1レートの圧縮パラメータの一部または全体は、第2レートの音声圧縮方法と互換性を持つように、パススルーされるか、又は、第2レートの圧縮パラメータにマップされる。
【００１１】
変換アプローチは変形することができて、第1レートの圧縮方法と第2レートの圧縮方法のペアの特徴に基づいて、さらに最適化され得る。最後に、第2レートの音声圧縮パラメータは、マルチレート音声コーダ標準の第2レートと互換性を持つビットストリームへとパックされる。
【００１２】
本発明による装置は、例えば、次のものを含む。
第1レートの音声コーデック圧縮方法に従った第1レートの入力音声パケットを第1レート情報へと取り出すとともに、その音声圧縮パラメータを取り出す音声圧縮コードパラメータアンパックモジュール。
CELPに基づいたコーデックの場合、これらのパラメータは、ラインスペクトラル周波数パラメータ、アダプティブコードブックパラメータ、アダプティブコードブックゲインパラメータ、固定コードブックゲインパラメータ、固定コードブックインデックスパラメータ、及び、他のパラメータであろう。;
入力ビットストリームデータレート又はモード、入力ビットストリームフレームエラーフラグ、所望の出力ビットストリームデータレート又はモード、外部制御命令、を取得して、レート変換ストラテジーの決定をさせるための出力データレート又はモードの決定を出力するレート変換制御モジュール。
ソースビットストリームアンパッカーから生成した第1レートの入力スピーチパラメータを第2レートのコーデックのクオンタイズされたスピーチパラメータに変換する、少なくとも1つのレート変換ペアモジュール。
出力第2レートコーデックが入力第1レートコーデックと同じであるならば、入力エンコードされたパラメータを直接的に出力エンコードされたパラメータへと渡す、少なくとも1つのパススルーモジュール。
そして、変換されクオンタイズされた第2レートのスピーチパラメータを出力ビットストリームパケットにグループ化するための音声圧縮コーデックビットストリームパッカー。
【００１３】
本発明には、以下の目的がある。
圧縮された音声パラメータ領域でマルチレート音声コーダにおける異なる音声コーデックレートのビットストリームの間でスマートな音声レート変換を実行すること。
パラメータ空間のおけるマッピングパラメータを通して音声品質を改善すること。
レート変換過程における遅れを減らすこと。
レート変換過程の計算の複雑さを減少させること。
レート変換過程で要求されるコンピュータメモリの量を減らすこと。
同じレートのビットストリーム変換でも異なるレートのビットストリーム変換でもパススルー特性を支持することと、入力ビットストリームから導かれ得る出力レートの出力ビットストリームを支持すること。
現在及び将来のマルチレート音声コーデックに適応させることができる一般的なレート変換構造を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第1の観点によると、レート変換モジュール装置は、複数のストラテジーに基づき1つのCELPパラメータマッピングストラテジーを選択するのに適した決定モジュールをさらに備え、そして、以下のものを備える少なくとも1つの変換モジュールと、を備える。
いかなる繰り返しも伴わずに解析式を直接的に用いて目的データレート圧縮パラメータを生成する音声圧縮パラメータ直接空間マッピングのためのモジュール。
励起空間領域におけるマッピング解析用のモジュール。
これは、目的データレート圧縮パラメータを、励起空間領域における検索を実行することにより、生成する。
フィルタされた励起空間領域におけるマッピング解析用のモジュール。
これは、目的データレート圧縮パラメータを、励起空間における閉じたループのアダプティブコードブックを検索することと、フィルタされた励起空間における固定コードブックを検索することと、により生成する。
パススルーミックスドマッピングのためのモジュール。
これは、入力データレートビットストリームのパラメータの一部が、出力データレートビットストリームのパラメータと同じクオンタイズされた値を有する場合に、クオンタイズされたパラメータパススルーの一部をミックスする。
【００１５】
特定のレート変換ペアについて選ばれるマッピングモジュールは、あらかじめ定義されていてもよいし、動的に決定され選ばれてもよい。
【００１６】
本発明のもう一つの観点によると、マルチレート音声コーダでの第1レートのビットストリームから第2レートのビットストリームへとレート変換するために方法は、次のステップを備える。
第1レート又はモード、又は、誤った入力コーデックビットストリームを識別するために、入力された第1レートの音声コーデックビットストリームのヘッダを処理すること。
少なくとも1セットの音声圧縮パラメータへと第1レートのコーデックの入力ビットストリームをアンパックすること。
第1レートの入力ビットストリームを要求された第2のレートコーデック出力ビットストリームに変換するようにすること。
一つ以上の音声エンコーデッドパラメータの第1レートを第2レートのエンコーデッド圧縮パラメータのセットに変換すること。
入力第1レートコーデックの音声圧縮パラメータのクオンタイゼイションが出力第2レートコーデックと等しいならば、エンコーデッドパラメータの1つ以上の入力セットを直接的に出力へとパススルーさせる。
第2レートでエンコードされた1以上のパラメータセットを出力第2レートコーデックビットストリームにパッキングする。
【００１７】
以上の一般的な記述と以下の詳細な記述は例示のためであり説明のためであり、特許請求の範囲に記述された発明についてのさらなる説明を提供することが意図されていることが理解されるべきである。
【００１８】
本発明は、仕組みと動作方法の両方に関して、更なる目的と利点と共に、添付された図面も関連させて以下の記述を参照することにより、最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、説明の目的のために、多数の特定の詳細が、本発明の完全な理解を可能とするために述べられる。マルチレート音声コーダGSM-AMRでの相違するレートのレート変換の場合が、説明目的のための例として使われる。ここに記述される方法は、マルチレート音声コーデックのいかなるペアの間のレート変換にも、一般に適用できる。当業者は、他のステップや構成や配置が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用され得ることができると認めるであろう。
【００２０】
本発明は、マルチレート音声コーダにおいて、異なるコードレートの2つのコーデックの間でスマートなレート変換を実行するのに用いられる方法を含む。本発明は、所望の出力ビットストリームが入力ビットストリームにおけるレートコーデックと同じレートコーデックを有する特別な場合を含む。以下のセクションでは、本発明の詳細が論じられる。
【００２１】
図5は、本発明の第1の実施例におけるマルチレート音声コーダレート変換装置10を例示しているブロック図である。該装置は、入力ビットストリームアンパックモジュール12、少なくとも1つのレート変換ペアモジュール16、18、20を含むスマートな補間エンジン14、ルーティングスイッチ26と28を制御しているレート変換制御命令モジュール24とともに少なくとも1つのパススルーモジュール22と、出力ビットストリームパックモジュール30と、を備える。装置10は、第1レートの音声コーデックビットストリームを、入力ビットストリームアンパックモジュール12への入力として受け取り、構成制御命令モジュール24にレート情報の結果を引き渡す。構成制御命令モジュール24は、入力レート情報と、所望の出力レート情報と、外部ネットワーク命令と、を取得する。これは、特定のレート変換ペアモジュール16又はパススルーモジュール22を決定して、入力ビットストリームアンパックモジュール12から出力ビットストリームパックモジュール30へのデータの流れの切り替えを制御するためである。レート変換ペアモジュール16は、入力レートコーデック圧縮パラメータを出力レートコーデックにてクオンタイズされた音声圧縮パラメータに変換する。パススルーモジュール22は、入力レートコーデックにてクオンタイズされたパラメータを直接に出力レートコーデックにてクオンタイズされたパラメータを通すか、又は、入力ビットストリームパケットを直接通す。出力ビットストリームパックモジュール30は、変換されクオンタイゼイションされた出力レートコーデックパラメータを出力ビットストリームパケットにグループ化する。
【００２２】
図6は、入力ビットストリームアンパックモジュール12の構造を描いたものである。入力ビットストリームアンパックモジュール12は、入力ビットストリーム検出モジュール32と、CELP圧縮パラメータアンクオンタイゼイションモジュール34と、を備える。ビットストリームアイデンティファイヤモジュール32は、レート情報補間と、エラー検出と、を実行する。ビットストリームアイデンティファイヤモジュール32は、ビットストリームのデータレート情報を出力して、音声圧縮パラメータアンクオンタイゼイションモジュール（図示せず）に該ビットストリームのペイロードを通す。ビットストリームの中に検出されたエラーが存在する場合は、モジュール32は、フレームエラーフラグを送信する。
【００２３】
図7はさらに、入力ビットストリームアンパックモジュール12の中の、CELPに基づいた音声圧縮パラメータアンクオンタイゼイションモジュール34のブロック図を示す。アンクオンタイゼイションモジュール34は、コードセパレータユニット36と、異なる圧縮パラメータアンクオンタイザユニットと、を備える。ここで、異なる圧縮パラメータアンクオンタイザユニットとは、LSPアンクオンタイザ38と、ピッチラグコードアンクオンタイザ40と、アダプティブコードブックゲインコードアンクオンタイザ42と、固定コードブックゲインコードアンクオンタイザ44と、固定コードブックコードアンクオンタイザ46と、レートコードアンクオンタイザ48と、フレームエネルギーコードアンクオンタイザ50と、コードインデックスパススルー52と、である。アンクオンタイザは、それぞれ、ビットストリームペイロードコードを各フレームに切り分けるのに適用される。切り分け先は、LSPコード、ピッチラグコード、アダプティブコードブックゲインコード、固定コードブックゲインコード、固定コードブックベクトルコード、レートコード、フレームエネルギーコードである。選択は、ソースコーデックのエンコード方法に基づく。利用できる実際のパラメータコードは、コーデック自体と、ビットレートと、適用可能ならばフレームタイプと、に依存する。これらのコードは適当なコードアンクオンタイザに入力される。そして、該コードアンクオンタイザは、それぞれ、LSP、ピッチラグ、アダプティブコードブックゲイン、固定コードブックゲイン、固定コードブックベクトル、レート、フレームエネルギー、を出力する。多くのCELPコーダで使われる多重サブフレーム励起処理のために、それぞれのコードアンクオンタイザの出力において、しばしば、1つ以上の値が利用できる。フレームのCELPパラメータは、その後、次のステージへの入力となる。
【００２４】
図5で示すように、レート変換制御モジュールは、入力ビットストリームのパケットタイプとデータレートと、第2コーデックの出力の外部制御コマンドと、を受け取る。レート変換制御モジュールは、入力ビットストリームと出力レート要求に基づきレート変換ペアモジュールのうちの1つを選択するために、スイッチングモジュールを制御する。要求された出力レートが入力ビットストリームレートと同じであるならば、パススルーモジュールを選択することが可能である。例えば、入力ビットストリームがサイレンスディスクリプションフレームタイプであって、該サイレンスディスクリプションのタイプとフォーマットが要求された出力レートコーデックと同じであるならば、レート変換制御モジュールは、レート変換過程の間、サイレンスディスクリプションフレームを実行するのにパススルーモジュールを選択する。
【００２５】
図8は、特定のレート転換を実行するレート変換ペアモジュール16の構造を示す。いくつかのマッピングアプローチが使われてもよい。このマッピングアプローチにおいては、出力レートコードパラメータへの入力レートコーデッククオンタイズドパラメータのミックスパススルー部分を用いてパラメータの他の部分をマッピングする要素56が備わっている。そして、いかなるさらなる解析も繰り返しもない、入力レートコーデックアンクオンタイズドパラメータから対応する出力レートコーデックパラメータへの直接的なマッピングのための要素58を備える。そして、励起領域の解析のための要素60が備わっている。そして、フィルタされた励起空間における解析か、又は、励起空間の中でアダプティブコードブック（図示せず）を検索することや、フィルタされた励起空間の中で固定コードコードブック（図示せず）を検索することのようなストラテジーの組み合わせか、のための要素62が備わっている。マッピングのこれらの4つのタイプは、モジュール16の内部のスイッチ制御ユニット24として示されるレート変換決定ストラテジーによって制御される。
【００２６】
ストラテジー決定モジュール24（図8）としても知られているレート変換制御命令モジュール24（図5）は、どのマッピングストラテジーが適用されるべきかについて決定する。かかる決定は、特定の入力レート及び出力レートコーデックをレート変換ペアの間の類似点と相違点の特徴に基づいてあらかじめ定義されていてもよい。入力レートコーデックの圧縮パラメータの一部が、選択された出力レートコーデックと同様のクオンタイゼイションアプローチとクオンタイゼイションテーブルとを有するならば、レート変換に際して、パススルーとマッピングのミックスされたモードが適当な選択であろう。
【００２７】
該決定は、利用可能な計算用資源又は品質要求の下限に基づいて、動的な態様で変化することができる。入力レートコーデック圧縮パラメータは、計算を複雑にしてもよければ、連続的に高品質の出力を与える多くの方向でマップされ得る。最高品質の場合でも、コード変換アルゴリズムにおける計算の複雑さは、ブルートフォースの直列型のアプローチにおける計算の複雑さよりも、まだ低い。減少した計算負荷についての4つの方法のトレードオフ品質ゆえに、これらの方法は、装置が多数の同時のチャンネルによって負担をかけられすぎている場合に、適切な品質低下を提供するのに用いられ得る。このように、レート変換のパフォーマンスは、利用できる資源にを適応させることができる。
【００２８】
図9、10、11、12は、4つの異なる音声圧縮パラメータに基づくマッピングストラテジーの詳細を例示す。該ストラテジーは、最も単純な図9から始まり、しだいに計算量と出力品質とが増加する順に、説明される。さらに、図13は、部分パススルーと部分マッピングの方法を示す。この方法は、入力レートコーデックと出力レートコーデックとにおいて、同じクオンタイゼイションアルゴリズムとクオンタイゼイションテーブルとを共有するような、選択された圧縮パラメータに適用される。本発明の重要な特徴は、マルチレート音声コーダによるレート変換において、音声圧縮パラメータが、音声信号を再構築する必要なしに直接的にマップされ得るということである。これは、クローズドループのコードブック検索において、多くの計算が省かれることを意味する。従来の直列型の技術では必要となるような、短期インパルス応答によるフィルタを信号がかけられる必要がないからである。このマッピングは、入力レートビットストリーム機能が、音声生成のために最適化された圧縮パラメータを過去に決定したために、可能となる。本発明は、フルスピーチドメインではなくむしろ励起領域の中で、高速パススルーや、直接的なマッピングや、検索を、可能とするために、この事実を使う。
【００２９】
特に図9を参照すると、直接空間マッピング102のブロック図がある。それは、入力レートコーデックビットストリーム104のいろいろなアンクオンタイズされた圧縮パラメータを受け取り、直接に、圧縮パラメータマッピングを実行する。典型的なCELPコーデックでは、それは、LSPパラメータ、アダプティブコードブックパラメータ、アダプティブコードブックゲインパラメータ、固定コードブックパラメータと固定コードブックゲインパラメータ、をマップする。それは、パラメータの各タイプのマッピングの後に、出力レートコーデックに従いこれらのパラメータを再クオンタイズして、出力レートコードビットストリームパッキングの次のステージへと送信する。
【００３０】
パススルーまたは部分的パススルー方法の他、直接空間マッピングは、最も単純なレート変換方針である。マッピングは、入力レートコーデックと出力レートコーデックパラメータの間での物理的な意味の類似性に基づいている。そして、レート変換は、どんな繰り返しやさらなる広範囲な検索もなしに、解析的な公式を直接に使って実行される。この方針の長所は、それが大量のメモリを必要とせずほぼ0MIPSしか消費しないにもかかわらず、品質が低下してはいるもののいまだ明瞭な音声を生成することができることである。この方法は一般的であって、あらゆる種類の、異なるサブフレームサイズ又は異なる圧縮パラメータ表現の点でのマルチレート音声コーダレート変換にあてはまる。
【００３１】
図10は、励起マッピング104における解析のブロック図を示す。それは、入力レートコーデックビットストリームからアンクオンタイズされたLSPパラメータを受け取って、出力レートコーデックフォーマットへのマッピングを実行する。直接空間マッピング方法を除いて、励起信号が再構築される。直接空間マッピング方法においては、アダプティブコードブックと固定コードブックパラメータは、いかなる検索も繰り返しもなしに、入力ビットストリームアンパッキングから出力レートコーデックフォーマットへと直接的にマップされる。励起の再構築は、アダプティブコードブック、アダプティブコードブックゲイン、固定コードブックのパラメータ、固定コードブックゲイン、を必要とする。
【００３２】
この方法は、アダプティブ及び固定コードブックが検索されるという点で、直接空間マッピング方法102より進歩したものである。そして、ゲインは、出力レートコーデックによって定義される通常の方法で見積もられる。ただし、ゲインは、スピーチドメインではなく、励起領域で実行される。アダプティブコードブックは、まず、見積もりの初期値として、入力コーデックビットストリームからのアンクオンタイズされたアダプティブコードブックパラメータを用いたローカル検索により、決定される。該検索は、見積もりの初期値の小さな間隔の中で、目的コーデックによって必要とされる正確さ（整数又はわずかなピッチ）で、行われる。続いて、アダプティブコードブックゲインは、最善のコードワードベクトルのために、決定される。いったん見つかったならば、アダプティブコードワードベクトルの寄与は、励起と、残差についての最適マッチングにより決定される固定コードブックと、から減算される。従来の直列型のアプローチよりも優れている点は、オープンループアダプティブコードブックの見積もりが、CELP標準によって用いられる自動訂正方法から計算される必要がなく、かわりに、入力ビットストリームのアンクオンタイズされたパラメータから決定され得ることである。さらに、検索は、スピーチ領域ではなく、励起領域で実行される。よって、アダプティブコードブック及び固定コードブック検索の間、インパルス応答フィルタリングは必要ではない。このことは、出力音声品質についてなんら妥協することなしに、計算のかなりの量を省略する。
【００３３】
入力レートコーデックと出力レートコーデックの間でのLSPパラメータの違いを考慮して、再構築された励起は、LSPパラメータの影響を補償するために較正され得る。図11は、励起較正方法106を表す。入力アンクオンタイズドパラメータの再構築された励起ベクトルフォームは、入力レートコーデックのLPC係数によって合成され、スピーチ領域に変換し、そして、出力レートコーデックの再クオンタイズされたLPCパラメータを用いてフィルタされ、マッピングにおけるターゲット信号を形成する。この較正はオプションであり、入出力レートコーデックの間のLPCパラメータにきわだった違いが存在する場合に、知覚されるスピーチの品質を大きく改善することができる。
【００３４】
図12は、フィルタされた励起空間直接空間マッピング解析方法108のブロック図を示す。この場合、LPCパラメータは、入力レートコーデックから出力レートコードまでまだ直接的にマップされている。そして、アンクオンタイズされたアダプティブコードブックパラメータが出力レートコーデックのための見積もりの初期値として使われている。アダプティブコードブック検索は、まだ励起領域又は較正された励起領域の中で行われている。しかし、固定コードブック検索は、フィルタされた励起空間領域の中で実行される。いろいろなフィルタが適用され得る。このいろいろなフィルタには、なんらかの不規則性をなめらかにする低域フィルタや、入出力コーデックにおける励起ベクトルの特徴の違いを補償するフィルタや、知覚的に重要な信号の特徴を強化するフィルタが、含まれる。ひとつの長所は、フィルタ（順序、周波数強調/逆強調、位相）のパラメータが完全に調整できるということである。これは、重み付けLP合成フィルタを使用する標準的なエンコーディングにおけるターゲット信号の計算とは対照的である。ゆえに、このストラテジーは、入出力コーデックの特定のペアの間でのレート変換の質を向上させるためのチューニングを可能にするとともに、品質と複雑さの間のトレードオフに対する準備を可能にする。
【００３５】
いくつかの特定のレート変換ペアにおいて、入出力コーデックは、同じ圧縮アルゴリズムと、いくつかの圧縮パラメータにおける同じクオンタイゼイションテーブルと、を有している。上記のマッピング方法は、パススルーの部分と、マッピング手続の部分と、に単純化され得る。図13は、パススルーとマッピングとを組み合わせる組み合わせ方法110のブロック図を示す。出力レートコーデックのいくつかのクオンタイズされたパラメータが、入力レートコーデックのいくつかのクオンタイズされたパラメータのクオンタイゼイション過程及びクオンタイゼイションテーブルと同じクオンタイゼイション過程とクオンタイゼイションテーブルを有する場合、該パラメータは、なんらの検索もクオンタイゼイション手続もなしに、入力ビットストリームからパススルーユニット112を通して直接的にマップされてもよい。出力レートコーデックの残りのクオンタイズされたパラメータは、直接的な空間マッピング、励起空間マッピングにおける解析、フィルタされた励起空間マッピングにおける解析、といったマッピング方法のうちの1つによってマップされてもよい。
【００３６】
上述の方法のどんな組合せをも使われ得る点に注意する。高品質と低い複雑さを達成する最良の方法は、入力レートと出力レートコーデックの間のバランスに依存する。
【００３７】
出力レートビットストリームパッキングモジュールは、レート変換ペアモジュール又はパススルーモジュールを、コンフィギュレーション制御命令モジュール24（図5）によって、接続する。パッキングモジュールは、変換されクオンタイズされた出力レートのパラメータを、出力レートコーデックに従って、出力ビットストリームパケットにグループ化する。
【００３８】
第1の実施例  AMR 5.15 KBPSから4.75 KBPSレート変換
ここからは、本発明に従う好適なシステムの例が、記述される。本発明の原理を示すために、マルチレート音声コーダ（Adaptive multi-rateアダプティブマルチレートつまりAMR、あるいは、GSM-AMRとも呼ばれる。）を例として挙げる。AMRコーデックは、12.2、10.2、7.95、7.40、6.70、5.90、5.15、4.75kbpsのビットレートの、8つのソースコーデックを使用する。図4は、AMRコーディングアルゴリズムにおける8ビットレートのビット配分を示す。
【００３９】
コーデックは、CODE-EXCITED LINEAR PREDICTIVE（CELP）コーディングモデルに基づく。10次の線形予測（LP）合成フィルタ又は短期合成フィルタが用いられる。長期合成フィルタ又はピッチ合成フィルタは、いわゆるアダプティブコードブックアプローチを用いて実装される。
【００４０】
CELP音声合成モデルにおいては、短期線型予測（LP）合成フィルタの入力での励起信号は、アダプティブ及び固定（斬新的）コードブックからの2つの励起ベクトルを加えることによって構築される。スピーチは、これらのコードブックから適切に選択された2つのベクトルを短期合成フィルタによって供給することによって合成される。コードブックの中の最適の励起シーケンスは、解析合成検索手続を用いて選択される。該手続においては、元のスピーチと合成されたスピーチとの間のエラーが、知覚的に重み付けされた歪曲尺度のもとで最小化される。解析合成検索技術において使用される知覚的な重みフィルタは、アンクオンタイズされたLPパラメータを使う。
【００４１】
コーダは、1秒につき8,000サンプルというサンプリング周波数での160個のサンプルに対応するスピーチフレーム20msにて動作する。各々の160のスピーチサンプルについて、スピーチ信号はCELPモデルのパラメータ（LPフィルタ係数、アダプティブ及び固定コードブックインデックス、及び、ゲイン）を引き出すために解析される。これらのパラメータはコード化されて、送信される。デコーダで、これらのパラメータはデコードされる。そして、スピーチは、再構築された励起信号をLP合成フィルタに通すことによって合成される。
【００４２】
GSM-AMRスピーチフレームは、それぞれ5ms（40のサンプル）の4つのサブフレームに分割される。アダプティブ及び固定コードブックパラメータは、サブフレーム毎に伝達される。クオンタイズされたLPパラメータ及びアンクオンタイズされたLPパラメータ又はそれらの補間されたバージョンが、サブフレームに応じて用いられる。オープンループピッチ遅れは、知覚的に重み付けされたスピーチ信号に基づく他のサブフレーム毎に見積もられる（ただし、見積もりがフレーム毎に一度に行われる5.15及び4.75kbit/sモードを除く。）。
【００４３】
図14は、AMR 5.15kbpsビットストリームからAMS 4.75kbpsビットストリームへのレート変換に基づいた、パススルー部分及び直接空間マッピング部分のミキシング方法を描いたブロック図である。2つのレート（5.15と4.75）は、同じ線型予測係数（LPC）クオンタイゼイションテーブルと、同じクオンタイゼイション手続と、を共有する。それゆえに、2つのレートのためのインデックスは同一である（1対1のマッピング）。同様に、2つのレートは、同じアダプティブ（又はピッチ）及び固定（又は代数）コードブックインデックスを共有する。
【００４４】
5.15と4.75の間のレート変換においては、線型予測係数（LPC）のこれらの3つのパラメータと、アダプティブコードブックパラメータと、固定コードブックパラメータは、いかなる計算上の複雑さもなく、元のビットストリームから目的のビットストリームに直接的にマップされ得る。
【００４５】
アダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインの場合、圧縮方法とテーブルは異なるので、これらのパラメータの表現は、5.15と4.75kbpsの間で異なる。図4に示すように、5.15kbpsの入力AMRコーデックはサブフレーム毎に6ビットの結合ゲインクオンタイゼイションインデックスを有し、4.75kbpsの出力AMRコーデックは2つのサブフレーム毎に8ビットの結合ゲインクオンタイゼイションインデックスを有する。出力レートAMR4.75kbpsは、アダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインの5.15kbpsの表現を出力ビットストリームフォーマットに変換するマッピングを必要とする。
【００４６】
直接空間マッピング方法は、アダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインの両方をマップするために使用され得る。入力レート結合アダプティブコードブックと固定コードブックは、まず、アンクオンタイズされる。該方法は、全てのサブフレームで、アンクオンタイズドアダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインを取得する。続いて、これらのゲインは、別々に、それぞれの2つのサブフレームへとマップされる。最後に、アダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインは、4.75kbpsのコーデックのための出力に従って、2つのサブフレーム毎にリクオンタイズされる。4.75kbpsの結合ゲインインデックスのマッピング結果は、LSPのパススルー結果、アダプティブコードブックパラメータ、固定コードブックパラメータと一緒に、4.75kbpsのビットストリームのための出力を形成するために、グループ化される。
【００４７】
アダプティブコードブックと固定コードブックゲインのクオンタイズされた結合ゲインを検索するには、励起空間マッピングにおける解析又はフィルタされた励起空間マッピングにおける解析を選択することができる。4.75kbpsと5.15kbpsの両方が同じLPCインデックス表現を有するので、入力コーデックから再構築された励起ベクトルをターゲット信号として較正する必要はない。
【００４８】
第2の実施例  AMR 4.75 KBPSから5.15 KBPへの変換
図15は、本発明の第2の実施例における、AMR4.75kbpsビットストリームをAMR5.15kbpsビットストリームへのレート変換の一例を示す。レート変換手続は、第1の実施例で記述されたレート変換を反対方向にレート変換する手続と極めて類似している。出力コーデック5.15kbpsは、LPC係数、アダプティブコードブックパラメータ、固定コードブックパラメータについて、同じクオンタイゼイション手続とテーブルを有する。これらの出力アンクオンタイズ度パラメータは、レート変換ペアの中のパススルーユニットから直接に取得され得る。
【００４９】
4.75kbpsの結合ゲインインデックスは、直接空間マッピング、励起空間マッピングの解析、フィルタされた励起空間マッピングの解析のうちの1つのマッピング方法を通して、5.15kbpsのアンクオンタイゼイションアダプティブコードブックゲインと固定コードブックゲインから取得され得る。図15は、直接空間マッピングに基づくアプローチを示す。
【００５０】
第3の実施例  AMR 12.2 KBPSから4.75 KBPSへの変換
LP解析が、AMR12.2kbpsについてはフレームあたり2回実行され、4.75kbpsへのもう一方のモードについてはフレームあたり1回だけ実行される点に注意することが重要である。12.2kbpsのモードについては、LPパラメータの2セットは、ラインスペクトラムペア（Line Spectrum Pair、LSP）に変換され、38ビットのスプリットマトリックスクオンタイゼイション（Split Matrix Quantization、SMQ）を用いて結合的にクオンタイズされる。他のモードについては、LPパラメータの1セットは、ラインスペクトラムペア（Line Spectrum Pair、LSP）と4.75kbpsのための23ビットのスプリットベクトルクオンタイゼイション（Split Vector Quantization、SVQ）に変換される。
【００５１】
図16は、本発明の第3の実施例における、12.2kbpsから4.75kbpsへのレート変換のブロック図を示す。レート変換ペアモジュールは、レート転換を実行するために、フィルタされた励起空間マッピングにおける解析の方法を選択する。
【００５２】
第1に、入力される12.2kbpsのビットストリームから、LSFパラメータのインデックスが引き出される。続いて、検索テーブルと以前のLSP残差ベクトルとから、アンクオンタイズドLSPパラメータが取得される。アンクオンタイズドLSPパラメータは補間されて、各々のサブフレームにマップされる。これらのLSPパラメータは、AMR標準で指定された4.75kbpsコーデックに従って再クオンタイズされ、4.75kbpsでのLSP表現に変換される。
【００５３】
第2に、入力コーデック12.2kbpsの励起ベクトルは、アンクオンタイズドアダプティブコードブックパラメータv[n]、アダプティブコードブックゲインgp、固定コードブックパラメータc[n]、固定コードブックゲインgcを通して再構築される。再構築された励起ベクトルは、gpv[n]+gcc[n]と表現される。
【００５４】
再構築された励起ベクトルがレート変換過程のターゲット信号になる前に、図11に示すように、励起ベクトル較正の過程が適用されてもよい。該過程は、入力12.2kbpsのLPCアンクオンタイゼイションパラメータを用いる合成ステップと、出力4.75kbpsのLPCクオンタイゼイションパラメータを用いるフィルタリングステップと、から構成される。それは、12.2kbpsコーデックと4.75kbpsコーデックの間のLSPパラメータの相違に起因した直接的結果を較正する。
【００５５】
ここで、較正された励起ベクトルが、出力レート4.75kbpsのための励起空間マッピングにおける解析のためのターゲット信号として用いられる。12.2kbpsのアンクオンタイズドアダプティブコードブックパラメータは、4.75kbpsのクローズドループアダプティブコードブック検索における見積もりの初期値としてのものである。この検索により、クオンタイズドアダプティブコードブックパラメータとアダプティブコードブックゲインが得られる。4.75kbpsのコーデックがアダプティブコードブックと固定コードブックゲインを表現するために結合ゲインインデックスを使用しているので、4.75kbpsのアダプティブコードブックゲインのクオンタイゼイションは固定コードブック検索の後で実行される。
【００５６】
アダプティブコードワードベクトルの寄与は、較正された励起から取り除かれる。その結果は、固定コードブック検索のためのターゲット信号を生成するために、フィルタを使用してフィルタされる。続いて、コードワードベクトルを形成する2つのパルスから成る4.75kbpsの固定コードブックベクトルは、高速技術により検索される。このように、4.75kbpsの固定コードブックインデックスが得られる。
【００５７】
12.2kbpsのコーデックとは異なり、4.75kbpsは、アダプティブコードブックゲイン（gp）と固定コードブックゲイン（gc）の両方の結合検索を結合する。計算されたアダプティブコードワードベクトルv[n]を、固定コードブックベクトルc[n]とともに使って、関係式||x-gpv-gcc||を最小化するために、ピッチゲインと固定コードブックゲインに関するデュアル検索が実行される。ここで、xはターゲット励起である。アダプティブ及び固定コードブックのための一般的なテーブルインデックスは、4.75kbpsの第1及び第3のサブフレームにコードされている。
【００５８】
上述のように、他の2つの方法、すなわち、直接空間マッピング又は励起空間マッピングにおける解析は、12.2kbpsから4.75kbpsまでレート変換に適用されてもよい。これらの異なる方法においては、品質と計算負荷のトレードオフが存在する。これらの方法は、装置が多数の同時のチャンネルによって負荷をかけられすぎている場合に、品質の適度な低下を提供することに用いられ得る。
【００５９】
第4の実施例  AMR 4.75 KBPSから12.2 KBPSへの変換
図17は、本発明の第4の実施例における、4.75kbpsから12.2kbpsまでレート変換のためのシステム120のブロック図を示す。レート変換は、4.75kbpsから12.2kbpsに変換するにあたり、フィルタされた励起空間マッピング方法における解析を、選択する。
【００６０】
第1に、入力される4.75kbit/sのビットストリームから、LSFパラメータのインデックスが引き出される。続いて、検索テーブルと以前のLSP残差ベクトルから、アンクオンタイズドLSPパラメータが取得される。アンクオンタイズドLSPパラメータは補間され、各サブフレームにマップされる。これらのLSPパラメータは、AMR標準で指定されている通りに12.2kbpsコーデックに従って2つサブフレーム毎にリクオンタイズされ、12.2kbpsのLSP表現に変換される。
【００６１】
第2に、入力コーデック4.75kbpsの励起ベクトルは、アンクオンタイズドアダプティブコードブックパラメータv[n]、アダプティブコードブックゲインgp、固定コードブックパラメータc[n]、固定コードブックゲインgcを通して再構築される。再構築された励起ベクトルは、gpv[n]+gcc[n]のように表現される。
【００６２】
再構築された励起ベクトルがレート変換過程のターゲット信号になる前に、図11に示すように、励起ベクトル較正の過程が適用されてもよい。該過程は、入力4.75kbpsのLPCアンクオンタイゼイションパラメータを用いる合成ステップと、出力12.2kbpsのLPCクオンタイゼイションパラメータを用いるフィルタリングステップと、を含む。それは、4.75kbpsコーデックと12.2kbpsのコーデックの間のLSPの相違に起因する直接結果を較正する。
【００６３】
ここで、較正された励起ベクトルが、12.2kbpsの出力レートのための励起空間マッピングにおける解析のためのターゲット信号として用いられる。4.75kbpsのアンクオンタイズドアダプティブコードブックパラメータは、12.2kbpsのクローズドループアダプティブコードブック検索において見積もりの初期値としてのものである。アダプティブコードブックは、見積もりの初期値の小さな間隔の中で、12.2kbpsのコーデックにおいて必要な1/6の正確さで、検索される。続いて、アダプティブコードブックゲインが、最適なコードベクトルのために決定され、そして、アダプティブコードベクトルの寄与が較正された励起から除去される。その結果は、固定コードブック検索のためのターゲット信号を生成するために、フィルタを用いてフィルタされる。
【００６４】
続いて、固定コードブックが、12.2kbpsのコーデックに従って10個のパルスコードワードベクトルを形成するためのインデックスを得るために、高速技術によって、フィルタされた励起空間の中で検索される。また、フィルタされた励起空間は、12.2kbpsのコーデックの固定コードブックゲインを計算するのにも用いられる。
【００６５】
4.75kbpsから12.2kbpsへのレート変換では、他の有名なマッピング方法を使用することもできる。これは、レート変換を、リアルタイムアプリケーションにおける利用可能な計算資源に適応させることを可能にする。
【００６６】
他のCELP変換コーダ
この文書に記述されたアダプティブコードブック計算の発明は、全てのマルチレート音声コーダに一般的であって、G.723.1、G.728、AMR、EVRC、QCELP、MPEG-4 CELP、SMV、AMR-WB、VMRといった既知のマルチレート音声コーデックと、マルチレートコーディングを利用する他の全ての将来のCELPベースの音声コーデックと、におけるどんな音声レート変換にでもあてはまる。
【００６７】
本発明は、当業者であれば誰でも発明を作ったり使用したりすることができるように、特定の実施例に言及して説明された。いろいろな修正は当業者にとって明らかであり、そして、ここで定められた一般的な原理は、発明の能力を用いることなしに他の実施例に適用されるであろう。このように、本発明は、ここに示された実施例に限定されることを意図しておらず、請求項によって示されるとおり、ここで開示されたその原理と新規な特性と一致する最も広い範囲に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図1は、従来技術におけるマルチレート音声コーダのレート変換を示すブロック図である。
【図２】図2は、ある1つのコーデックレートビットストリームから、別の1つのレートビットストリームへと、デコーディングと再エンコード過程を通してビットストリームを変換する、一般的なレート変換接続を描いたもので、従来技術のシステムのブロック図である。
【図３】図3は、完全なデコード及び再エンコードをすることなしに、ある1つのコーデックレートビットストリームから別の1つのレートビットストリームへとビットストリームを変換するための一般的なレート変換接続を描いたブロック図である。
【図４】図4は、先行技術であるアダプティブマルチレイト（AMR。GSM-AMRとも呼ばれる。）の、各々の20msのフレームのための音声コーダマルチレートビット配分を示す表である。
【図５】図5は、本発明の代表的な実施例に係る音声レート変換を描いたブロック図である。
【図６】図6は、パケットタイプ検出とパラメータアンクオンタイゼイションを含む、入力ビットストリームアンパッキングを描いたブロック図である。
【図７】図7は、コード励起線型予測（Code Excited Linear Prediction、CELP）に基づいた音声コーデックにおけるパラメータアンクオンタイゼイションをさらに描いたブロック図である。
【図８】図8は、レート変換モジュールを描いたブロック図である。
【図９】図9は、直接的なCELPパラメータ空間マッピングによるレート変換過程を例示しているブロック図である。
【図１０】図10は、CELP励起パラメータ空間マッピングによるレート変換過程を描いたブロック図である。
【図１１】図11は、励起ベクトル較正を描いたブロック図である。
【図１２】図12は、CELP励起パラメータ空間とフィルタをかけられた励起パラメータ空間のマッピングによるレート変換過程を描いたブロック図である。
【図１３】図13は、パラメータパススルーとマッピングとのミキシングモジュールを描いたブロック図である。
【図１４】図14は、AMRにおける、レート5.15kbpsからレート4.75kbpsへの、パラメータパススルーとマッピングとのミックスを用いたレート変換を例示しているブロック図である。
【図１５】図15は、AMRにおける、レート4.75kbpsからレート5.15kbpsへの、パラメータパススルーとマッピングとのミックスを用いたレート変換を例示しているブロック図である。
【図１６】図16は、AMRにおける、レート12.2kbpsからレート4.75kbpsへの、フィルタされた励起方法での解析を用いたレート変換を例示しているブロック図である。
【図１７】図17は、AMRにおける、レート4.75kbpsからレート12.2kbpsへの、フィルタされた励起方法での解析を用いたレート変換を例示しているブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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