(57)【要約】【課題】声及び音声出力信号の品質を向上させるための、信号の符号化及び復号化方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明の実施形態は、信号符号化及び復号化方法及び装置、並びに符号化及び復号化システムを開示し、信号符号化方法は、入力信号内の高周波帯域信号に対して分類判断プロセスを実行するステップと、分類判断プロセスの結果に従って高周波帯域信号を適応的に符号化するステップと、入力信号内の低周波帯域信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判断プロセスの結果と、を含む符号フローを出力するステップと、を含む。本実施形態は、高周波帯域信号に対して分類判断プロセスを実行し、分類判断プロセスの結果に従って適応的符号化又は適応的復号化を実行することで、発話（スピーチ）出力信号の品質が向上する。【選択図】図１
2019003206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を符号化する方法であって、
入力音声信号の高周波信号に対して分類判定プロセスを実行するステップであって、前記入力音声信号の前記高周波信号に対して前記分類判定プロセスを実行する前記ステップは、前記高周波信号のパラメータを計算するステップと、前記パラメータおよび判定メカニズムに従って前記高周波信号の現在フレームタイプを判定するステップとを含む、ステップと、
前記高周波信号の前記現在フレームタイプが過渡信号であると判定されると、前記過渡信号に対する４つの時間エンベロープおよび４つのスペクトルエンベロープを符号化するステップと、
低周波数信号の符号化されたビットストリームと、前記高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、前記分類判定プロセスの結果とを出力するステップと
を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フレームの長さは、５ｍｓである
ことを特徴とする請求項１に記載の信号を符号化する方法。
【請求項３】
前記判定メカニズムは、前記高周波信号の前のフレームのタイプと、いくつかの前のフレームのタイプの重み付けされた値とに従って、動的に調節される
ことを特徴とする請求項１に記載の信号を符号化する方法。
【請求項４】
前記過渡信号に対して、前記４つの時間エンベロープは、１６ビットを使用することによって符号化され、前記４つのスペクトルエンベロープは、１６ビットを使用することによって符号化される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の信号を符号化する方法。
【請求項５】
音声信号を符号化する装置であって、
入力音声信号内の高周波帯域信号に対して分類判定プロセスを実行するように構成された符号分類モジュールを含み、前記符号分類モジュールは、
前記高周波帯域信号のパラメータを計算するように構成された信号解析ユニットと、
前記パラメータおよび判定メカニズムに従って、前記高周波帯域信号の現在フレームタイプを判定するように構成されたタイプ判定ユニットと、
前記分類判定プロセスの結果に従って、前記高周波帯域信号を適応的に符号化するように構成された適応的符号化モジュールと、
前記入力信号内の低周波帯域信号の符号と、前記高周波帯域信号の適応符号と、前記分類判定プロセスの前記結果とを含む符号ストリームを出力するように構成された符号ストリーム出力モジュールと
を備え、
前記装置は、前記高周波帯域信号の前記現在フレームタイプが過渡信号であると判定されると、過渡信号に対する４つの時間エンベロープおよび４つのスペクトルエンベロープを更に符号化することによって、前記分類判定プロセスの前記結果に従って、前記高周波帯域信号を適応的に符号化するように更に構成される
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１２月１０日に中国専利局に出願された、「信号符号化及び復号化方法及び装置、並びに符号化及び復号化システム」と題された、中国特許出願第２００８１０２３９４５１．５号の優先権を主張するものであり、当該出願はその全体が参照によって本明細書中に援用される。
【０００２】
本発明は、声（ボイス）及び音声（オーディオ）の符号化及び復号化の分野に関し、特に、信号符号化及び復号化方法及び装置、並びに符号化及び復号化システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
声及び音声の符号化アルゴリズムにおいては、人間の聴覚特性、及びビットレートの制限により、低周波信号が、通常、優先的に符号化される。ネットワークの発達に伴い、帯域幅に対する制限はますます小さくなっており、人々は、音質に対するより高い要求を有するようになっている。信号の音質は、信号の帯域幅を増加させることによって向上させることが可能であり、ビットが存在しない、又は少数のビットが存在する場合、帯域幅拡張技術が採用されてもよい。声信号の帯域範囲を拡張し、信号の品質を向上させる技術として、帯域幅拡張技術は近年著しく発達し、いくつかの分野において商業的応用が実現されており、Ｇ．７２９．１における帯域幅拡張アルゴリズム、及びモーションピクチャエキスパートグループ（ＭＰＥＧ）におけるスペクトル帯域複製（ＳＢＲ）技術が、２つの広く使用されている帯域幅拡張技術である。
【０００４】
従来技術で提供される帯域幅拡張技術における１つの方法は、次のようなものである。符号化端において高周波信号は符号化されず、符号化器内の、低周波信号の符号化アルゴリズムは変更されない。復号化端において、高周波信号は、復号化によって取得された低周波信号、及び高周波と低周波との間の潜在的関係に従って、盲目的に伸張（復号）される。この方法では、高周波信号の関連情報が復号化端において参照されない可能性があるため、伸張された高周波信号の品質は低い。
もう１つの方法は、次のようなものである。符号化端において、高周波信号の、いくつかの時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープの情報が符号化される。復号化端において、低周波信号のスペクトル情報に従って励起信号が生成され、高周波信号は、励起信号と、復号化を介して取得された高周波信号の時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープの情報とを結合して回復される。前述の方法と比較して、この方法は、伸張された高周波信号の品質をより良好にするのに役立つが、いくつかの高調波の強信号について大きな歪みが容易に発生する可能性があり、従って、この方法における出力される声及び音声信号の品質も向上させられる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８９８３６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１６２１２１号明細書
【特許文献３】特開２００７−２５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、声及び音声出力信号の品質を向上させるための、信号の符号化及び復号化方法及び装置、並びに符号化及び復号化システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、信号符号化方法を提供し、この方法は、
入力信号の高周波信号に対して、分類判定プロセスを実行し、
分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化し、
低周波信号の符号化されたビットストリームと、高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、分類判定プロセスの結果とを出力することを含む。
【０００８】
本発明の一実施形態は、信号復号化方法を提供し、この方法は、
低周波信号の符号と、高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、高周波帯域信号の分類判定プロセスの結果と、を含む符号化されたビットストリームを受信し、
分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化し、
復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号と、を含む出力信号を取得することを含む。
【０００９】
本発明の一実施形態は、信号符号化装置を提供し、この装置は、
入力信号の高周波信号に対して分類判定プロセスを実行するように構成された符号分類モジュールと、
分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化するように構成された適応的符号化モジュールと、
入力信号の低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを出力するように構成された、ビットストリーム出力モジュールとを含む。
【００１０】
本発明の一実施形態は、信号復号化装置を提供し、この装置は、
低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、高周波帯域信号の、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを受信するように構成された、受信モジュールと、
分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化するように構成された、適応的復号化モジュールと、
復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号とを含む、出力信号を取得するように構成された、信号取得モジュールとを含む。
【００１１】
本発明の一実施形態は、符号化及び復号化システムを提供し、このシステムは、
入力信号の高周波信号に対して分類判定プロセスを実行し、分類判定プロセスの結果に従って高周波信号を適応的に符号化し、入力信号の低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを出力するように構成された、信号符号化装置と、
入力信号の低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを受信し、分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化し、復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号と、を含む出力信号を取得するように構成された、信号復号化装置とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、高周波信号に対して分類判定プロセスが実行され、分類判定プロセスの結果に従って、適応的符号化又は適応的復号化が実行されるので、声及び音声出力信号の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１による、信号符号化方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態２による、信号符号化方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。
【図４】本発明の実施形態３による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。
【図５】本発明の実施形態４による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。
【図６】本発明の実施形態１による、信号復号化方法のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態２による、信号復号化方法のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２による、信号復号化方法における、適応的復号化の概略図である。
【図９】本発明の実施形態３による、信号復号化方法における、適応的復号化の概略図である。
【図１０】本発明の実施形態１による、信号符号化装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の実施形態２による、信号符号化装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の実施形態１による、信号復号化装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施形態２による、信号復号化装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の実施形態による、符号化及び復号化システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の技術的解決法について、添付の図面及び以下の実施形態を参照して、更に、詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態１による、信号符号化方法のフローチャートである。図１に示すように、この方法は具体的には以下のステップを含む。
【００１６】
ステップ１０１において、入力信号の高周波信号に対して、分類判定プロセスを実行する。
【００１７】
ステップ１０２において、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化する。
【００１８】
ステップ１０３において、低周波信号の符号化されたビットストリームと、高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを出力する。
【００１９】
実施形態１によれば、高周波信号に対して分類判定プロセスが実行され、分類判定プロセスの結果に従って適応的符号化が実行される。このように、様々なタイプの信号に対して適応的符号化が実行されるので、声及び音声出力信号の品質が向上する。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態２による、信号符号化方法のフローチャートである。図２に示すように、実施形態２は具体的には以下のステップを含む。
【００２１】
ステップ２０１において、入力信号に対して信号解析（ｓｉｇｎａｌ  ｐａｒｓｉｎｇ）を実行して、低周波信号と高周波信号とを取得する。
【００２２】
ステップ２０２において、低周波信号を符号化する。ステップ２０２と、ステップ２０３〜２０５との実行順序は、実施形態２では限定されない。
【００２３】
ステップ２０３において、高周波信号に対して時間周波数変換プロセスを実行する。
【００２４】
ステップ２０４において、時間周波数変換の後の高周波信号に対して分類判定プロセスを実行し、分類判定プロセスは高周波信号のタイプを判定することができる。高周波信号のタイプは具体的には、過渡信号と、非過渡信号とを含み、ここで、非過渡信号は更に、高調波信号と、ノイズ性信号と、通常信号とを含む。
【００２５】
更に、ステップ２０４は、以下のステップを含んでもよい。
【００２６】
ステップ２０４１において、高周波信号のパラメータを計算する。
【００２７】
具体的には、高周波信号の現在のフレームが捕捉され、信号解析モジュール内に入力される。信号解析モジュールは、分類によって必要とされるパラメータと、符号化によって必要とされるパラメータと、を含むパラメータを計算するように構成される。このパラメータは例えば、時間領域エンベロープ、及び、２つの連続した時間領域エンベロープのうちの次の時間領域エンベロープから前の時間領域エンベロープを引くことによって取得される最大値などの、過渡信号を判定するために計算を必要とするパラメータ、並びに、グローバル周波数スペクトルエネルギー、周波数領域エンベロープエネルギー、及びサブ帯域高調波強度などの、高調波信号を判定するために計算を必要とするパラメータである。
【００２８】
ステップ２０４２において、計算されたパラメータと、判定メカニズムとに従って、高周波信号の現在のフレームのタイプを判定する。
【００２９】
具体的には、信号のタイプは、信号解析モジュールによって取得されたパラメータと、判定メカニズムとに従って判定される。判定メカニズムは、高周波信号の前のフレームのタイプと、いくつかの前のフレームのタイプの重み付けされた値とに従って、動的に調節されてもよい。例えば、過渡信号が判定される場合、総合的な判断が必要とされる様々な時間のパラメータと、前のフレームが過渡信号であるかどうかの判断とが更に必要とされ、高調波信号が判定される場合、判定閾値は、前のフレームのタイプに応じた動的な調整を必要とし、現在のフレームの信号のタイプは、いくつかの前のフレームのタイプの重み付けされた値に従って、判定される必要がある。
【００３０】
ステップ２０５において、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化し、この結果は、高周波帯域信号の現在のフレームのタイプを示す。
【００３１】
更に、ステップ２０５は、以下のステップを含んでもよい。
【００３２】
ステップ２０５１において、高周波信号の現在のフレームのタイプに応じて、現在利用可能なビットを割り当て、Ｂは現在利用可能なビット、すなわち割り当てられるビットを表す。
【００３３】
ステップ２０５２において、割り当てられたビットを使用することによって、高周波信号の現在のフレームの時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープを、適応的に符号化する。
【００３４】
図３は、本発明の実施形態２による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。具体的には、図３に示すように、符号化端において、前述の分類アルゴリズムを介して取得された、現在のフレームの様々な信号タイプに応じて、様々なビット割り当て方法を使用することによって、現在のフレームの時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープが、適応的に符号化される。過渡信号に関しては、スペクトル信号は比較的安定しており、時間信号は急激に変化するため、時間信号がより重要であり、従って、時間信号を符号化するために、より多くの数のビットが使用される。非過渡信号に関しては、時間信号は比較的安定しており、スペクトル信号は急速に変化するので、スペクトル信号がより重要であり、スペクトル信号を符号化するために、より多くの数のビットが使用される。
【００３５】
高周波信号の現在のフレームのタイプが過渡信号であり、Ｂ１は過渡信号によって占められる全てのビットを表し、Ｍ１は過渡信号の時間エンベロープによって占められるビットを表し、Ｎ１は過渡信号のスペクトルエンベロープによって占められるビットを表すと仮定すると、Ｂ１＝Ｍ１＋Ｎ１であり、ここで、Ｍ１はＮ１以上である。すなわち、過渡信号に対しては、時間エンベロープを符号化するために、より多くの数のビットが使用される。
【００３６】
高周波信号の現在のフレームのタイプが非過渡信号であり、Ｂ２は非過渡信号によって占められる全てのビットを表し、Ｍ２は非過渡信号のスペクトルエンベロープによって占められるビットを表し、Ｎ２は非過渡信号の時間エンベロープによって占められるビットを表すと仮定すると、Ｂ２＝Ｍ２＋Ｎ２であり、ここで、Ｍ２はＮ２以上であり、短いフレーム長の条件においては、Ｎ２は０であってもよい。すなわち、非過渡信号に対しては、スペクトルエンベロープを符号化するために、より多くの数のビットが使用される。
【００３７】
更に、一実施においては、Ｂ＝Ｂ１＝Ｂ２であり、すなわち、現在利用可能なビットは全て、時間エンベロープ及び／又はスペクトルエンベロープを符号化するために使用される。他の実施においては、Ｂ≧Ｂ１、Ｂ≧Ｂ２であり、Ｂ１とＢ２とは等しくなくてもよく、すなわち、残りのビットが存在してもよく、残りのビットは、ＢとＢ１との間、又はＢとＢ２との間の差である。ＢとＢ１との間の差は、過渡信号の時間エンベロープ及び／又はスペクトルエンベロープに対して、詳細な量子化符号化を実行するために使用されてもよく、或いは低周波信号に対して、詳細な量子化符号化を実行するために使用されてもよく、ＢとＢ２との間の差は、非過渡信号のスペクトルエンベロープ及び／又は時間エンベロープに対して、詳細な量子化符号化を実行するために使用されるか、又は低周波信号に対して、詳細な量子化符号化を実行するために使用される。
【００３８】
Ｍ１及びＮ１、又はＭ２及びＮ２の値は、予め設定されてもよく、その場合、符号を介して伝送される必要はなく、すなわち、高周波信号の現在のフレームのタイプが取得された場合、予め設定されたビット値に従って、現在利用可能なビットが割り当てられ、符号化端及び復号化端の両方が、予め設定された値を使用する。Ｍ１及び／又はＮ１、あるいはＭ２及び／又はＮ２の値は、ビットストリーム内に追加され、例えば、Ｍ１の値がビットストリーム内で伝送され、その場合、Ｂ１の値は、符号化端及び復号化端において知られており、従って、Ｎ１の値は復号化端において、Ｂ１−Ｍ１を介して取得されることができる。
【００３９】
ステップ２０６において、低周波信号の符号化されたビットストリームと、高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームが出力される。
【００４０】
実施形態２では、様々なタイプの高周波信号に関して、時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープの符号化において様々な強調が行われるので、出力信号の品質がより良好になる。更に、現在のフレームの最終的な信号タイプは、符号化端において、現在のフレームのパラメータと、前のフレームの信号タイプとに従って判定されるので、判定プロセスがより正確になる。
【００４１】
本発明の実施形態３によれば、信号符号化方法において、入力超広帯域信号が分解されて、０ｋＨｚ〜８ｋＨｚの周波数を有する低周波信号（広帯域信号）と、８ｋＨｚ〜１４ｋＨｚの周波数を有する高周波信号とが取得される。低周波信号は、Ｇ．７２２符号器を使用することによって符号化され、時間周波数変換プロセスが高周波信号に対して実行され、次に、分類判定プロセスが実行される。高周波信号は、過渡信号と、高調波信号と、ノイズ性信号と、通常信号とを含み、高調波信号と、ノイズ性信号と、通常信号とは、総称して非過渡信号と呼ばれる。分類判定プロセスについては、実施形態２を参照することができる。入力信号に対して、フレーミングプロセスが、５ｍｓごとに１フレームに従って実行される。図４は、本発明の実施形態３による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。図４に示すように、実施形態３において、Ｂ＝Ｂ１＝Ｂ２＝３２ビットであり、過渡信号に対しては、Ｍ１＝１６ビットを使用することによって、４つの時間エンベロープが符号化され、Ｎ１＝１６ビットを使用することによって、４つのスペクトルエンベロープが符号化され、非過渡信号に対しては、Ｍ２＝３２ビットを使用することによって、８つのスペクトルエンベロープが符号化される。その理由は、フレーム長が、比較的短い５ｍｓであり、時間エンベロープは符号化されず、すなわち、Ｎ２＝０だからである。最後に、入力信号の低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームが出力される。
【００４２】
実施形態３では、Ｂ＝Ｂ１＝Ｂ２という条件において、様々なタイプの信号に応じて、利用可能なビットが割り当てられ、スペクトルエンベロープ及び時間エンベロープを符号化するためにそれぞれ使用される。このように、入力信号の特性が総合的に考慮されるので、符号を最適化する効果が達成され、出力信号の品質が向上する。
【００４３】
図５は、本発明の実施形態４による、信号符号化方法における、適応的符号化の概略図である。図５に示すように、実施形態４と実施形態３との間の違いは、Ｂ＝Ｂ１＞Ｂ２であり、Ｂ１はＢ２と等しくない、ということにあり、ここで、Ｂ１＝３２であり、Ｂ２＝１２である。過渡信号に対しては、Ｍ１＝１６ビットを使用することによって、４つの時間エンベロープが符号化され、Ｎ１＝１６ビットを使用することによって、４つのスペクトルエンベロープが符号化され、非過渡信号に対しては、ベクトル量子化法を使用することによって、スペクトルエンベロープが符号化され、Ｍ２＝１２ビットを使用することによって、８つのスペクトルエンベロープが符号化される。その理由は、フレーム長が、比較的短い５ｍｓであり、時間エンベロープは符号化されず、すなわち、Ｎ２＝０だからである。実施形態４では、非過渡信号はより少ないビットを使用して符号化され、残りのビットはＧ．７２２コア符号器の品質を強化するために使用され、すなわち、低周波信号に対して詳細な量子化符号化が実行される。
【００４４】
図６は、本発明の実施形態１による、信号復号化方法のフローチャートである。図６に示すように、実施形態１は、具体的には、以下のステップを含む。
【００４５】
ステップ３０１において、低周波信号の符号化されたストリームと、高周波信号の適応的に符号化されたストリームと、高周波帯域信号の分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを受信する。
【００４６】
ステップ３０２において、分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化する。
【００４７】
ステップ３０３において、復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号と、を含む出力信号を取得する。
【００４８】
実施形態１によれば、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号が適応的に復号化される。このように、様々なタイプの信号が適応的に復号化されるので、出力高周波信号の品質が向上する。
【００４９】
図７は、本発明の実施形態２による、信号復号化方法のフローチャートである。図７に示すように、実施形態２は、実施形態２における信号符号化方法に対応していてよく、具体的には、以下のステップを含む。
【００５０】
ステップ４０１において、低周波信号の符号化されたビットストリームと、高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを受信する。
【００５１】
ステップ４０２において、低周波信号を復号化する。このステップと、以下のステップ４０３〜４０６との実行順序は、実施形態２では限定されない。
【００５２】
ステップ４０３において、分類判定プロセスの結果と、復号化及び時間周波数変換プロセスが実行された低周波信号とに従って、励起信号を決定する。
【００５３】
具体的には、信号分類判定の結果を十分に使用して、より高い再構築品質を取得するために、励起信号が様々なタイプの高周波信号に応じて選択される。例えば、高周波信号が過渡信号である場合、より低い周波数の詳細構成をより有効に使用するために、より広い周波数帯域を有する信号が励起信号として選択され、高周波信号が高調波信号である場合、低周波の詳細構成をより有効に使用するために、より広い周波数帯域を有する信号が励起信号として選択され、高周波信号がノイズ性信号である場合、ランダムノイズが励起信号として選択され、高周波信号が通常信号である場合、高周波における過剰な数の調波を生成することを回避するために、低周波信号は励起信号として選択されない。
【００５４】
ステップ４０４において、分類判定プロセスの結果（この結果は、高周波帯域信号の現在のフレームのタイプを示す）と、励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化する。
【００５５】
このステップは、高周波信号の現在のフレームのタイプに応じてビットを割り当て、割り当てられたビットを使用することによって、選択された励起信号に従って、高周波信号の現在のフレームの時間エンべロープ及びスペクトルエンベロープを、適応的に復号化することを含んでもよい。
【００５６】
図８は、本発明の実施形態２による、信号復号化方法における、適応的復号化の概略図である。具体的には、復号化端において、Ｍ１及びＮ１、Ｍ２及びＮ２の値は、予め設定されてもよく、高周波信号の現在のフレームのタイプが過渡信号である場合、Ｍ１及びＮ１の値に従って割り当てられたビットに従って、適応的復号化が実行され、高周波信号の現在のフレームのタイプが非過渡信号である場合、Ｍ２及びＮ２の値に従って割り当てられたビットに従って、適応的復号化が実行される。あるいは、Ｍ１及びＮ１、又はＭ２及びＮ２の値は、ビットストリーム内で運ばれる値から取得され、次に、高周波信号の現在のフレームのタイプに従って、高周波信号の時間エンベロープ及びスペクトルエンべロープが復号化されて、高周波信号が回復される。
【００５７】
ステップ４０５において、適応的に復号化された高周波帯域スペクトル信号に対して、周波数時間変換プロセスを実行する。
【００５８】
ステップ４０６において、高周波信号が非過渡信号である場合、高周波信号に対してローパスフィルタリングプロセスが実行される。
【００５９】
高周波信号に対して、ローパスフィルタリングプロセスを実行するために、ローパスフィルタが使用されてもよく、具体的には、ローパスフィルタの１つの式は、次の通りである。
１／（０．８５＋０．０８Ｚ−１＋０．０５Ｚ−２＋０．０２Ｚ−３）
【００６０】
ローパスフィルタリングプロセスを介して、低周波部分のエネルギーが保証されてもよく、エラーのせいで導入されるノイズを更に減少させるために、高周波部分のエネルギーがわずかに減少させられてもよい。
【００６１】
ステップ４０７において、復号化された低周波信号及び高周波信号を含む出力信号が取得され、復号化された低周波信号及び高周波信号が合成され、出力される。
【００６２】
実施形態２では、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号が適応的に復号化される。このように、様々なタイプの信号が適応的に復号化されるので、出力高周波信号の品質が向上する。一方、復号化を介して取得された高周波信号が、符号化の前の元の高周波信号により近くなるいことを可能にするために、分類判定プロセスの結果に従って励起信号が選択され、出力高周波信号の品質が更に向上する。
【００６３】
図９は、本発明の実施形態３による、信号復号化方法における、適応的復号化の概略図である。図９に示すように、実施形態３は、実施形態３における信号符号化方法に対応する。復号化端において、Ｇ．７２２復号器を使用することによって、低周波信号が復号化されて、広帯域信号が取得される。一方、分類判定プロセスの結果がビットストリームから取得され、分類判定プロセスの結果に従って、励起信号が選択され、様々なタイプの高周波信号に対して、様々な励起信号が使用される。分類判定プロセスの結果に従って、Ｍ１＝１６，Ｎ１＝１６、又は、Ｍ２＝３２、Ｎ２＝０という値が、ビットを割り当てるために選択され、割り当てられたビットを使用することによって、時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープが復号化されて、高周波信号が回復される。
【００６４】
具体的には、高周波信号が過渡信号である場合、より低い周波数の詳細構成をより有効に使用するために、０ｋＨｚ〜６ｋＨｚの低周波帯域スペクトル信号が励起信号として選択され、高周波信号が高調波信号である場合、低周波の詳細構成をより有効に使用するために、０ｋＨｚ〜６ｋＨｚの低周波帯域スペクトル信号が励起信号として選択され、高周波信号がノイズ性信号である場合、ランダムノイズが励起信号として選択され、高周波信号が通常信号である場合、高周波における過剰な数の調波を生成することを回避するために、３ｋＨｚ〜６ｋＨｚの低周波信号が、８ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ及び１１ｋＨｚ〜１４ｋＨｚのためのスペクトルとして選択されて、励起信号が取得される。励起信号を選択する方法は、本発明の実施形態に限定されず、励起信号はその他の方法を使用することによって選択されてもよい。
【００６５】
図１０は、本発明の実施形態１による信号符号化装置の概略構成図である。図１０に示すように、実施形態１は、符号分類モジュール１２と、適応的符号化モジュール１３と、ビットストリーム出力モジュール１４とを含む。符号分類モジュール１２は、入力信号の高周波信号に対して、分類判定プロセスを実行する。適応的符号化モジュール１３は、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化する。ビットストリーム出力モジュール１４は、低周波信号の、符号化されたストリームと、高周波信号の、適応的符号化されたビットストリームと、分類判定プロセスの結果と、を含む符号化されたビットストリームを出力する。
【００６６】
図１１は、本発明の実施形態２による、信号符号化装置の概略構成図である。図１１に示すように、図１０に示す実施形態１に基づいて、実施形態２では、符号分類モジュール１２は、信号解析ユニット１２Ａと、タイプ判定ユニット１２Ｂとを含んでもよい。信号解析ユニット１２Ａは、高周波信号のパラメータを計算する。タイプ判定ユニット１２Ｂは、計算されたパラメータと、判定メカニズムとに従って、高周波信号の現在のフレームのタイプを判定する。
【００６７】
適応的符号化モジュール１３は、ビット割り当てユニット１３Ａと、適応的符号化ユニット１３Ｂとを含んでもよい。ビット割り当てユニット１３Ａは、高周波信号の現在のフレームのタイプに応じて、ビットを割り当ててもよい。適応的符号化ユニット１３Ｂは、割り当てられたビットを使用することによって、高周波信号の現在のフレームの時間エンベロープ及びスペクトルエンベロープを、適応的に符号化する。
【００６８】
実施形態２は、分解モジュール１１を含んでもよく、分解モジュール１１は、入力信号を分解して、低周波信号と高周波信号とを取得する。
【００６９】
実施形態２は、詳細符号化モジュール１５を更に含んでもよく、詳細符号化モジュール１５は、残りのビットを使用して、高周波信号の時間エンベロープ及び／又はスペクトルエンベロープに対して、詳細な量子化符号化を実行するか、又は、低周波信号に対して詳細な量子化符号化を実行する。
【００７０】
加えて、実施形態２は、時間周波数変換モジュール１６と、低周波信号符号化モジュール１７と、モード符号化モジュール１８とを更に含む。時間周波数変換モジュール１６は、分解された高周波信号に対して時間周波数変換プロセスを実行する。低周波信号符号化モジュール１７は、低周波信号を符号化し、具体的には、低周波信号符号化モジュール１７は、Ｇ．７２２符号器であってもよい。モード符号化モジュール１８は、分類判定プロセスの結果を符号化する。
【００７１】
実施形態２は、実施形態１〜４の、信号符号化方法における、信号を符号化する任意のプロセスに適用可能である。
【００７２】
実施形態２では、符号分類モジュール１２が、高周波信号に対して、分類判定プロセスを実行し、適応的符号化モジュール１３が、分類判定プロセスの結果に従って、適応的符号化を実行し、このようにして、様々なタイプの信号が適応的に符号化されるので、声及び音声出力信号の品質が向上する。
【００７３】
図１２は、本発明の実施形態１による、信号復号化装置の概略構成図である。図１２に示すように、実施形態１は、受信モジュール２１と、適応的復号化モジュール２２と、信号取得モジュール２３とを含む。受信モジュール２１は、低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを受信する。適応的復号化モジュール２２は、分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化する。信号取得モジュール２３は、復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号と、を含む出力信号を取得する。
【００７４】
図１３は、本発明の実施形態２による、信号復号化装置の概略構成図である。図１３に示すように、図１２に示す実施形態１に基づいて、適応的復号化モジュール２２は、ビット割り当てユニット２２Ａと、適応的復号化ユニット２２Ｂとを更に含む。ビット割り当てユニット２２Ａは、高周波信号の現在のフレームのタイプに応じて、ビットを割り当てる。適応的復号化ユニット２２Ｂは、割り当てられたビットを使用することによって、選択された励起信号に従って、高周波信号の現在のフレームの時間エンべロープ及びスペクトルエンベロープを、適応的に復号化する。
【００７５】
更に、実施形態２は、励起選択モジュール２４を更に含み、励起選択モジュール２４は、分類判定プロセスの結果と、復号化された低周波信号とに従って、励起信号を決定する。
【００７６】
実施形態２は、詳細復号化モジュール２５を更に含んでもよく、詳細復号化モジュール２５は、残りのビットを使用して、高周波信号の時間エンベロープ及び／又はスペクトルエンベロープに対して、詳細な量子化及び復号化を実行するか、又は、低周波信号に対して、詳細な量子化及び復号化を実行する。
【００７７】
実施形態２は、周波数時間変換モジュール２６と、ローパスフィルタリングモジュール２７とを更に含んでもよい。周波数時間変換モジュール２６は、適応的に復号化された高周波スペクトル信号に対して、周波数時間変換プロセスを実行する。高周波信号が非過渡信号である場合、ローパスフィルタリングモジュール２７は、周波数時間変換プロセスの後、高周波信号に対して、ローパスフィルタリングプロセスを実行する。
【００７８】
加えて、実施形態２は、低周波信号復号化モジュール２８と、時間周波数変換モジュール２９とを更に含む。低周波信号復号化モジュール２８は、低周波信号を復号化する。時間周波数変換モジュール２９は、低周波信号に対して、時間周波数変換プロセスを実行する。
【００７９】
実施形態２は、実施形態１〜３の信号復号化方法における、信号復号化の任意のプロセスに適用可能である。
【００８０】
実施形態２では、適応的復号化モジュール２２が、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に復号化する。このように、様々なタイプの信号が適応的に復号化されるので、出力高周波信号の品質が向上する。復号化を介して取得された高周波信号が、符号化の前の元の高周波信号により近くなることを可能にするために、励起選択モジュール２４が分類判定プロセスの結果に従って励起信号を選択し、励起信号は高周波信号を適応的に復号化するように構成され、出力高周波信号の品質が更に向上する。更に、高周波信号が非過渡信号である場合、ローパスフィルタリングモジュール２７がローパスフィルタリングプロセスを実行して、低周波部分のエネルギーが保証されてもよく、一方、エラーのせいで導入されるノイズを減少させるために、高周波部分のエネルギーがわずかに減少させられてもよい。
【００８１】
図１４は、本発明の一実施形態による、符号化及び復号化するシステムの概略構成図である。図１４に示すように、この実施形態は、信号符号化装置３１と、信号復号化装置３２とを含む。
【００８２】
信号符号化装置３１は、入力信号の高周波信号に対して、分類判定プロセスを実行し、分類判定プロセスの結果に従って、高周波信号を適応的に符号化し、入力信号の低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果と、を含むビットストリームを出力する。
【００８３】
信号復号化装置３２は、低周波信号の符号と、高周波信号の適応符号と、分類判定プロセスの結果とを含む、ビットストリームを受信し、分類判定プロセスの結果と、決定された励起信号とに従って、高周波信号を適応的に復号化し、復号化された低周波信号と、適応的に復号化された高周波信号と、を含む出力信号を取得する。
【００８４】
この実施形態において、信号符号化装置３１は、本発明の任意の実施形態における、任意の信号符号化装置であってもよく、信号復号化装置３２は、本発明の任意の実施形態における、任意の信号復号化装置であってもよい。
【００８５】
本発明の実施形態による方法のステップの全て又は一部は、関連するハードウェアに命令するプログラムによって実施されてもよいことを当業者は理解されたい。プログラムはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体内に記憶されてもよい。プログラムが実行された場合、本発明の実施形態による方法のステップが実行される。記憶媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク、及び光ディスクなどの、プログラムコードを記憶することが可能な任意の媒体であってもよい。
【００８６】
最後に、前述の実施形態は、本発明の技術的解決法を説明するために提供されたにすぎず、本発明を限定することを意図するものではないということに留意されたい。本発明について、実施形態を参照して詳細に説明してきたが、実施形態において説明した技術的解決法に対して修正が行われてもよく、又は、技術的解決法におけるいくつかの技術的特徴に対して均等な置換が行われてもよい（そのような修正又は置換が、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り）、ということを当業者は理解されたい。
【符号の説明】
【００８７】
１２……符号分類モジュール
１３……適応的符号化モジュール
１４……ビットストリーム出力モジュール
【図１】
2019003206.tif 000003
【図２】
2019003206.tif 000004
【図３】
2019003206.tif 000005
【図４】
2019003206.tif 000006
【図５】
2019003206.tif 000007
【図６】
2019003206.tif 000008
【図７】
2019003206.tif 000009
【図８】
2019003206.tif 000010
【図９】
2019003206.tif 000011
【図１０】
2019003206.tif 000012
【図１１】
2019003206.tif 000013
【図１２】
2019003206.tif 000014
【図１３】
2019003206.tif 000015
【図１４】
2019003206.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月2日(2018.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を符号化する装置であって、前記装置は、
命令を含む非一時的なメモリストレージと、
前記メモリストレージと通信するプロセッサと
を含み、
前記プロセッサは、
入力音声信号の高周波信号に対して分類判定プロセスを実行するステップであって、前記入力音声信号の前記高周波信号に対して前記分類判定プロセスを実行する前記ステップは、前記高周波信号のパラメータを計算するステップと、前記パラメータおよび判定メカニズムに従って前記高周波信号の現在フレームタイプを判定するステップとを含む、ステップと、
前記高周波信号の前記現在フレームタイプが過渡信号であると判定されると、前記過渡信号に対する４つの時間エンベロープおよび４つのスペクトルエンベロープを符号化するステップと、
低周波数信号の符号化されたビットストリームと、前記高周波信号の適応的に符号化されたビットストリームと、前記分類判定プロセスの結果とを出力するステップと
を行うために、前記命令を実行する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記フレームの長さは、５ｍｓである
ことを特徴とする請求項１に記載の信号を符号化する装置。
【請求項３】
前記判定メカニズムは、前記高周波信号の前のフレームのタイプと、いくつかの前のフレームのタイプの重み付けされた値とに従って、動的に調節される
ことを特徴とする請求項１に記載の信号を符号化する装置。
【請求項４】
前記過渡信号に対して、前記４つの時間エンベロープは、１６ビットを使用することによって符号化され、前記４つのスペクトルエンベロープは、１６ビットを使用することによって符号化される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の信号を符号化する装置。