(57)【要約】本発明は利得量子化方法および符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術にいて使用する装置に関し、各フレームは複数のサブフレームに分割され、各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含む。利得量子化方法および装置において、初期ピッチ利得はサブフレームの数ｆに基づいて計算され、利得量子化コードブックの一部は初期ピッチ利得に関して選択され、ピッチおよび固定コードブック利得は関連して量子化される。ピッチおよび固定コードブック利得のこの同時量子化は、サブフレームの数ｆに対して検索評価基準に関連して利得量子化コードブックの検索を含む。コードブックの検索は、利得量子化コードブックの選択された一部に制限され、検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標が見出される。
2006525533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化方法であって、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  前記利得量子化方法は、
サブフレームの数ｆに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、
前記初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して前記利得量子化コードブックの前記選択された部分を特定するステップ、および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化するステップを含み、該ピッチ利得と固定コードブック利得の同時量子化は、サブフレームの数ｆに対して、
−  検索評価基準に関連して前記利得量子化コードブックを検索するステップであって、該コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限するステップおよび該検索評価基準を最も良く満たす前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の指標を検出するステップを含む、該利得量子化コードブックを検索するステップ、
を含む、
利得量子化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、初期ピッチ利得を計算するステップは、サブフレームの前記数ｆに基づいて前記初期ピッチ利得ｇｉを計算するために、下記関係式を使用するステップを含み、
【数１】
2006525533.tif 000034
ここで、ｆＮは前記数ｆのサブフレーム中にあるサンプルの前記数を示し、ｘ（ｎ）は前記標本化された音の信号の処理過程においてｆサブフレームの期間に亘って計算された目標信号であり、ｙ（ｎ）は前記標本化された音の信号の処理過程においてｆサブフレームの前記期間に亘って計算されたフィルタされた適応型コードブック信号である、利得量子化方法。
【請求項３】
請求項２に記載の利得量子化方法であって、前記数ｆが２であり、前記初期ピッチ利得を計算するステップは、２サブフレームの前記数に基づいて前記初期ピッチ利得ｇｉを計算するために、下記関係式
【数２】
2006525533.tif 000035
を使用するステップを含む、利得量子化方法。
【請求項４】
請求項２に記載の利得量子化方法であって、ｆサブフレームの前記期間に亘って前記目標信号ｘ（ｎ）を計算するステップを含み、前記目標信号の計算は、
加重された音の信号を計算するために知覚的加重フィルタにより前記標本化された音の信号を処理するステップ、
ｆサブフレームの前記期間の初期サブフレーム中に計算された線形予測フィルタを使用して、前記加重された音の信号の計算をｆサブフレームの前記期間に延長するステップ、
加重された合成フィルタの零入力応答を計算するステップ、および
ｆサブフレームの前記期間の前記初期サブフレーム中に計算された前記線形予測フィルタを使用して、前記零入力応答の計算をｆサブフレームの前記期間に延長するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項５】
請求項２に記載の利得量子化方法であって、ｆサブフレームの前記期間に亘って前記濾過された適応型コードブック信号を計算するステップを含み、前記適応型コードブック信号の計算は、
適応型コードブックベクトルを計算するステップ、
前記適応型コードブックベクトルの計算をｆサブフレームの前記期間に延長するステップ、
加重された合成フィルタのインパルス応答を計算するステップ、
前記加重された合成フィルタの前記インパルス応答の計算をｆサブフレームの前記期間に延長するステップ、および
ｆサブフレームの前記期間に亘って計算された前記適応型コードブックベクトルとｆサブフレームの前記期間に亘って計算された前記加重された合成フィルタの前記インパルス応答を畳み込むことにより、ｆサブフレームの前記期間に亘って前記濾過された適応型コードブック信号を計算するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項６】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、前記符号化技術がハーフレート符号化技術であり、利得量子化コードブックの一部を選択するステップは、
前記標本化された音の信号のフルレート符号化のための利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項７】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、さらに、
予測された固定コードブック利得を作成するために、予測スキームを固定コードブックエネルギーに適用するステップ、および
前記固定コードブック利得の実際値と前記予測された固定コードブック利得との間の相関ファクタを計算するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項８】
請求項７に記載の利得量子化方法であって、前記ピッチ利得および固定コードブック利得を同時に量子化するステップは、
前記ピッチ利得および前記相関ファクタを同時に量子化するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項９】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、前記利得量子化コードブックの前記選択された部分を検索するステップは、前記標本化された音の信号と前記標本化された音の信号が合成されたものとの間の平均二乗誤差を最小にするステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、サブフレームの数ｆに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップは、
少なくとも２サブフレームの数に基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、
初期ピッチ利得の前記計算、前記利得量子化コードブックの一部の前記選択およびｆサブフレームの連続する各グループに対する前記ピッチ利得と固定コードブック利得の前記同時量子化を繰り返すステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、前記利得量子化コードブックの一部を選択するステップは、
前記利得量子化コードブックにおいて前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に関連する初期指標を検出するステップ、および
前記検出された初期指標を含む前記利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、
前記数ｆとして、フレームのサブフレームの前記数を選択するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の利得量子化方法であって、前記初期ピッチ利得ｇ'ｐを計算するステップは、下記関係式を使用するステップを含み、
【数３】
2006525533.tif 000036
ここで、ＴＯＬは開ループピッチ遅延、ｓｗ（ｎ）は前記標本化された音の信号が知覚的に加重されたものから導出された信号である、
上記関係式を使用するステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項１５】
符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化方法であって、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  前記利得量子化方法は、
前記サブフレームより長い期間Ｋに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、
前記初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して前記利得量子化コードブックの前記選択された部分を特定するステップ、および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化するステップを含み、該ピッチ利得と固定コードブック利得の前記同時量子化は、
−  検索評価基準に関連して前記利得量子化コードブックを検索するステップであって、該コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限するステップおよび該検索評価基準を最も良く満たす前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の指標を検出するステップを含む、該利得量子化コードブックを検索するステップを含み、
−  前記サブフレームより長い期間Ｋに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップは、下記関係式を使用するステップを含み、
【数４】
2006525533.tif 000037
ここで、ＴＯＬは開ループのピッチ遅延であり、ｓｗ（ｎ）は前記標本化された音の信号が知覚的に加重されたものから導出された信号である、
利得量子化方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の利得量子化方法であって、前記時間Ｋを前記開ループピッチ遅延ＴＯＬに等しく設定するステップを含む、利得量子化方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の利得量子化方法であって、前記時間Ｋを前記開ループピッチ遅延ＴＯＬの複数倍に等しく設定するステップを含む、利得量子化方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の利得量子化方法であって、前記時間Ｋを少なくとも２サブフレームの数に等しく設定するステップを含む、利得量子化方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の利得量子化方法であって、前記コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限するステップは、
量子化された利得値の変動を削減し、全体の音の信号品質を改善し、結果として円滑な波形の包絡を得るステップ、
を含む、利得量子化方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の利得量子化方法であって、前記コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限するステップは、
Ｉinit−ｐからＩinit＋ｐの範囲に前記検索を制約するステップを含み、Ｉinitは前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に対応する前記利得量子化コードブックの利得ベクトルの指標であり、ｐは整数である、
利得量子化方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の利得量子化方法であって、ｐは１５に等しく、限界はＩinit−ｐ≧０およびＩinit＋ｐ＜１２８である、利得量子化方法。
【請求項２２】
符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化システムにおいて使用する利得量子化装置であって、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  前記利得量子化装置は、
サブフレームの数ｆに基づいて初期ピッチ利得を計算する手段、
前記初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択する手段、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して前記利得量子化コードブックの前記選択された部分を特定する手段、および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する手段であって、前記ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する前記手段は、
−  検索評価基準に関連して前記利得量子化コードブックを検索する手段であって、サブフレームの数ｆに対して該コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限する手段および該検索評価基準を最も良く満たす前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の指標を検出する手段を含む、該利得量子化コードブックを検索する手段を含む、
利得量子化装置。
【請求項２３】
符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化装置であって、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  前記利得量子化装置は、
サブフレームの数ｆに基づく初期ピッチ利得の計算器、
前記初期ピッチ利得に関する利得量子化コードブックの一部の選択器、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用する前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の特定器、および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する同時量子化器を含み、前記同時量子化器は、
−  検索評価基準に関連して前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の検索器であって、該コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限し、該検索評価基準を最も良く満たす前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の指標を検出する、前記利得量子化コードブックの前記検索器を含む、
利得量子化装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、前記初期ピッチ利得の計算器は、
サブフレームの前記数ｆに基づいて前記初期ピッチ利得ｇｉを計算するために使用される下記関係式を含み、
【数５】
2006525533.tif 000038
ここで、ｆＮは前記数ｆのサブフレーム中にあるサンプルの前記数を示し、ｘ（ｎ）は前記標本化された音の信号の処理過程においてｆサブフレームの期間に亘って計算された目標信号であり、ｙ（ｎ）は前記標本化された音の信号の処理過程においてｆサブフレームの前記期間に亘って計算された濾過された適応型コードブック信号である、
利得量子化装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の利得量子化装置であって、前記数ｆが２であり、前記初期ピッチ利得の前記計算器は、２サブフレームの数に基づいて前記初期ピッチ利得ｇｉを計算するために使用される下記関係式、
【数６】
2006525533.tif 000039
を含む、利得量子化装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の利得量子化装置であって、該装置は、ｆサブフレームの前記期間に亘る前記目標信号ｘ（ｎ）の計算器を含み、該目標信号の計算器は、
加重された音の信号を計算するために前記標本化された音の信号に応答する知覚的加重フィルタであって、該加重された音の信号の計算は、ｆサブフレームの前記期間の初期サブフレーム中に計算された線形予測フィルタを使用して、ｆサブフレームの前記期間に延長される、該フィルタ、
加重された合成フィルタの零入力応答の計算器であって、該零入力応答の計算は、ｆサブフレームの前記期間の前記初期サブフレーム中に計算された前記線形予測フィルタを使用して、ｆサブフレームの前記期間に延長される、該計算器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項２７】
請求項２４に記載の利得量子化装置であって、該装置は、ｆサブフレームの前記期間に亘る前記濾過された適応型コードブック信号の計算器を含み、該適応型コードブック信号の計算器は、
適応型コードブックベクトルの計算器であって、該適応型コードブックベクトルの計算は、ｆサブフレームの前記期間に延長される、該計算器、
加重された合成フィルタのインパルス応答の計算器であって、該加重された合成フィルタの該インパルス応答の計算は、ｆサブフレームの前記期間に延長される該計算器、および
ｆサブフレームの前記期間に亘って計算された前記適応型コードブックベクトルとｆサブフレームの前記期間に亘って計算された前記加重された合成フィルタの前記インパルス応答の畳み込みを使用する、ｆサブフレームの前記期間に亘る前記濾過された適応型コードブック信号の計算器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項２８】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、前記符号化技術がハーフレート符号化技術であり、利得量子化コードブックの一部の前記選択器は、
前記標本化された音の信号のフルレート符号化のための利得量子化コードブックの一部の選択器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項２９】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、さらに、
予測された固定コードブック利得を作成するために、固定コードブックエネルギーに適用される予測スキーム、および
前記固定コードブック利得の実際値と前記予測された固定コードブック利得との間の相関ファクタの計算器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項３０】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、前記同時量子化器は、
前記ピッチ利得および前記相関ファクタの同時量子化器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項３１】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の前記検索器は、前記標本化された音の信号と前記標本化された音の信号が合成されたものとの間の平均二乗誤差を最小にする手段、を含む、利得量子化装置。
【請求項３２】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、サブフレームの数ｆに基づく初期ピッチ利得の計算器は、
少なくとも２サブフレームの数に基づく初期ピッチ利得の計算器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項３３】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、
初期ピッチ利得の前記計算と、前記利得量子化コードブックの一部の前記選択とｆサブフレームの連続する各グループに対する前記ピッチ利得および固定コードブック利得の前記同時量子化との繰り返し装置、を含む、利得量子化装置。
【請求項３４】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、前記利得量子化コードブックの一部の前記選択器は、
前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に関連する前記利得量子化コードブックの初期指標の検出器、および
前記検出された初期指標を含む前記利得量子化コードブックの一部の選択器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項３５】
請求項２３に記載の利得量子化装置であって、
前記数ｆとして、フレームのサブフレームの前記数の選択器、
を含む、利得量子化装置。
【請求項３６】
符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化装置であって、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  前記利得量子化装置は、
前記サブフレームより長い期間Ｋに基づく初期ピッチ利得の計算器、
前記初期ピッチ利得に関する利得量子化コードブックの一部の選択器、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用する前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の特定器、および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する同時量子化器を含み、該同時量子化器は、
−  検索評価基準に関連する前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の検索器であって、該コードブック検索を前記利得量子化コードブックの前記選択された部分に制限し、該検索評価基準を最も良く満たす前記利得量子化コードブックの前記選択された部分の指標を検出する、前記利得量子化コードブックの前記検索器を含み、
−  前記初期ピッチ利得の前記計算器は、前記初期ピッチ利得ｇ'ｐを計算するために使用される下記計算式を含み、
【数７】
2006525533.tif 000040
ここで、ＴＯＬは開ループのピッチ遅延であり、ｓｗ（ｎ）は前記音の信号の知覚的に加重されたものから導出された信号である、
利得量子化装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の利得量子化装置であって、前記時間Ｋを前記開ループピッチ遅延ＴＯＬに等しく設定する手段を含む、利得量子化装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載の利得量子化装置であって、前記時間Ｋを前記開ループピッチ遅延ＴＯＬの複数倍に等しく設定する手段を含む、利得量子化装置。
【請求項３９】
請求項３６に記載の利得量子化装置であって、前記時間Ｋを少なくとも２サブフレームの数に等しく設定する手段を含む、利得量子化装置。
【請求項４０】
請求項３６に記載の利得量子化装置であって、前記検索器は、
量子化された利得値の変動を削減し、全体の音の信号品質を改善し、結果として円滑な波形の包絡を得る手段、
を含む、利得量子化装置。
【請求項４１】
請求項３６に記載の利得量子化装置であって、前記検索器は、
Ｉinit−ｐからＩinit＋ｐの範囲に前記検索を制約する手段を含み、Ｉinitが前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に対応する前記利得量子化コードブックの利得ベクトルの指標であり、ｐが整数である、利得量子化装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の利得量子化装置であって、ｐは１５に等しく、限界はＩinit−ｐ≧０およびＩinit＋ｐ＜１２８である、利得量子化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音の信号、制限はしないが特に通話信号のディジタル符号化の改良技術に関し、音の信号の伝送および合成を考慮したものである。
【背景技術】
【０００２】
遠隔会議、マルチメディアおよび無線通信などの種々の応用分野において、主観的品質とビットレートとの良好なトレードオフを伴う狭帯域および広帯域通話の効果的なディジタル符号化技術がますます求められている。最近まで、２００−３４００Ｈｚの領域に制限された電話の帯域幅が、主として通話の符号化への応用に用いられてきた。しかしながら、広帯域の通話を適用すると、従来の電話の帯域幅と比較して、通信における了解性および自然さが増大する。５０−７０００Ｈｚの領域の帯域幅は顔を合わせて話し合う印象を与えるほど良好な品質を配信するのに十分であると見られている。一般のオーディオ信号に対して、この帯域幅は受容可能な主観的品質を与えるが、それぞれ２０−１６０００Ｈｚおよび２０−２００００Ｈｚの領域で動作するＦＭラジオあるいはＣＤの品質よりは依然として劣る。
【０００３】
通話エンコーダは通話信号をディジタルビットストリームに変換し、ディジタルビットストリームは通信チャネルを経て伝送され、あるいは蓄積媒体に蓄積される。通話信号はディジタル化される、即ち標本化され、通常１６ビット／サンプルにより量子化される。通話エンコーダは、より少ないビット数によりこれらディジタルサンプルを表現し、かつ良好な主観的通話品質を維持する役割を有する。通話デコーダあるいは合成器は伝送された、あるいは蓄積されたビットストリームについて動作し、ビットストリームを音の信号に逆変換する。
【０００４】
符号励起線形予測（ＣＥＬＰ）符号化は、主観的品質とビットレートとの間で良好な折り合いを付ける最良の従来技術の一つである。この符号化技術は、無線および有線応用の両者における幾つかの通話符号化標準の基礎をなす。ＣＥＬＰ符号化では、標本化された通話信号は通常フレームと呼ばれるＬサンプルからなる連続するブロックにおいて処理され、Ｌは一般に１０−３０ｍｓに相当する予め決められた数である。線形予測（ＬＰ）フィルタが計算され、フレーム毎に伝送される。ＬＰフィルタの計算は一般に、例えば後続のフレームから５−１５ｍｓの通話セグメント先を見ることが必要とする。Ｌサンプルフレームはサブフレームと呼ばれるより小さいブロックに分割される。通常、サブフレームの数は、４−１０ｍｓとなる３あるいは４サブフレームである。各フレームでは、励起信号は、通常過去の励起および新規の固定コードブック励起の２つの構成要素から得られる。過去の励起から形成される構成要素は、屡々適応形コードブックあるいはピッチ励起として参照される。励起信号を特徴づけるパラメータは符号化され、デコーダに伝送され、デコーダにおいて再構成された励起信号はＬＰフィルタの入力として使用される。
【発明の開示】
【０００５】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術を使用する無線システムでは、ソース制御可変ビットレート（ＶＢＲ）通話符号化の使用により、システム容量はかなり改善する。ソース制御ＶＢＲ符号化では、コーデックは幾つかのビットレートで動作し、レート選択モジュールが使用され、通話フレームの性質（例えば、音声、非音声、経過音、背景雑音など）に基づいて各通話フレームの符号化に使用されるビットレートを決定する。目的は、平均データレート（ＡＤＲ）としても参照される所与の平均ビットレートにおいて最良の通話品質を達成することである。レート選択モジュールを調節して、種々の動作モードにより種々のＡＤＲｓを達成することにより、コーデックは異なるモードにより動作することが出来、ＡＤＲｓが増大するとコーデックの性能が改善される。動作モードは、チャネル条件に応じてシステムにより賦課される。これにより、通話品質とシステム容量との間にトレードオフの機構を持つコーデックが可能になる。ＣＤＭＡシステム（例えば、ＣＤＭＡ−１およびＣＤＭＡ２０００）では、代表的に４つのビットレートが使用され、フルレート（ＦＲ）、ハーフレート（ＨＲ）、４分の１レート（ＱＲ）および８分の１レート（ＥＲ）として参照される。このシステムでは、２つのレートの組がサポートされ、レートの組Iおよびレートの組IIとして参照される。レートの組IIでは、レート選択機構を有する可変レートコーデックは、１４．４、７．２、３．６および１．８ｋｂｉｔ／ｓの総ビットレート（誤り検出に対して付加された幾らかのビットを加えて）に対応して、１３．３（ＦＲ）、６．２（ＨＲ）、２．７（ＱＲ）および１．０（ＥＲ）ｋｂｉｔ／ｓのソース符号化ビットレートで動作する。
【０００６】
ＣＤＭＡシステムに対するＶＢＲ符号化では代表的に、通話活動のないフレーム（無音あるいは雑音のみのフレーム）の符号化に８分の１レートが使用される。フレームが動きのない音声あるいは動きのない非音声である場合、動作モードに応じてハーフレートあるいは４分の１レートが使用される。動きのない非音声フレームにハーフレートが使用されると、ピッチコードブックを持たないＣＥＬＰモードが使用される。動きのない音声フレームの場合にハーフレートが使用されると、信号変更が使用され、周期性を高め、ピッチ指標に対するビット数を削減する。もし動作モードが４分の１レートを賦課すると、ビット数が不十分であるので、通常波形整合は不可能であり、一般にあるパラメトリック符号化が適用される。開始時音、経過フレームおよび混合音声フレームにはフルレートが使用される（代表的なＣＥＬＰモードが通常使用される）。ＣＤＭＡシステムではソース制御コーデック動作に加えて、帯域内信号情報（ディムおよびバースト信号通知と呼ばれる）を送信するためにある通話フレームにおいて、あるいはコーデックの強さを改善するために悪チャネル条件中に（セル境界の近くなど）、システムは最大ビットレートを制限することが出来る。これはハーフレートマックスとして参照される。レート選択モジュールが符号化されるべきフレームをフルレートフレームとして選択し、システムが、例えばＨＲフレームを賦課すると、供されたＨＲモードは開始時音および経過信号を有効に符号化できないので、通話性能は劣化する。これら特別のケースに対処するために、別の汎用ＨＲ符号化モデルが設計される。
【０００７】
幾つかの広帯域通話の電話およびサービスに対してＩＴＵ−Ｔ（国際通信連合−通信標準化部門）により、およびＧＳＭおよびＷ−ＣＤＭＡ第３世代無線システムに対して３ＧＰＰ（第３世代連合プロジェクト）により、適応型マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）通話コーデックが採用された。ＡＭＲ−ＷＢコーデックは９つのビットレート、即ち６．６０、８．８５、１２．６５、１４．２５、１５．８５、１８．２５、１９．８５、２３．０５および２３．８５ｋｂｉｔ／ｓからなる。ＣＤＭＡシステムに対するＡＭＲ−ＷＢベースのソース制御ＶＢＲコーデックを設計することには、ＣＤＭＡとＡＭＲ−ＷＢコーデックを使用する他のシステムとの間の相互動作を可能にする利点がある。１２．６５ｋｂｉｔ／ｓのＡＭＲ−ＷＢビットレートはレートの組IIの１３．３６５ｋｂｉｔ／ｓフルレートに適合することの出来る最も近いレートである。このレートは、ＣＤＭＡ広帯域ＶＢＲコーデックとＡＭＲ−ＷＢ間の共通レートとして使用することが出来、符号変換（通話品質を劣化させる）を必要とすることなく相互動作を可能にする。レートの組IIの構成における有効な動作を可能にするためにはＣＤＭＡＶＢＲ広帯域ソリューションに対して特に、より低レートの符号化タイプが設計されなければならない。次に、全てのレートを使用する幾つかのＣＤＭＡ特有のモードでコーデックは動作することが出来るが、コーデックにはＡＭＲ−ＷＢコーデックを使用するシステムとの間の相互動作を可能にするモードがあり得る。
【０００８】
ＣＥＬＰに基づくＶＢＲ符号化では、非音声および非活動的通話クラスを除き、代表的に全てのクラスがピッチ（あるいは適応形）コードブックおよび新規（あるいは固定）コードブックの両者を使用し、励起信号を表現する。従って、符号化された励起は、ピッチ遅延（あるいはピッチコードブック指標）、ピッチ利得、新規コードブック指標および新規コードブック利得からなる。代表的には、ビットレートを削減するために、ピッチ利得と新規利得は関連して量子化され、あるいはベクトル量子化される。もし個別に量子化されると、ピッチ利得は４ビットを要求し、新規コードブック利得は５あるいは６ビットを要求する。しかしながら、同時に量子化すると、６あるいは７ビットで十分である（５ｍｓ当たり３ビットの節約は０．６ｋｂｉｔ／ｓの節約に等価である）。一般に、量子化テーブルあるいはコードブックは全てのタイプの通話セグメント（例えば、音声、非音声、経過時、開始時音、終了時音など）を使用して訓練される。ＶＢＲ符号化に関しては、ハーフレート符号化モデルが通常クラスに特有である。それ故、異なる信号クラス（音声、非音声あるいは汎用）に対して、異なるハーフレートモデルが設計される。従って、これらクラス特有の符号化モデルに対して、新しい量子化テーブルが設計される必要がある。
【０００９】
本発明は、符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化方法に関係し、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  利得量子化方法は、サブフレームの数ｆに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して利得量子化コードブックの選択された部分を特定するステップおよびピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化するステップを含む。
ピッチ利得と固定コードブック利得の同時量子化は、サブフレームの数ｆに対して検索評価基準に関連して利得量子化コードブックを検索するステップを含む。利得量子化コードブックを検索するステップは、コードブック検索を利得量子化コードブックの選択された部分に制限するステップ、および検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標を検出するステップを含む。
【００１０】
本発明は、また符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号符号化システムにおいて使用する利得量子化装置に関係し、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  利得量子化装置は、サブフレームの数ｆに基づいて初期ピッチ利得を計算する手段、初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択する手段、ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して利得量子化コードブックの選択された部分を特定する手段およびピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する手段を含む。
ピッチ利得と固定コードブック利得の同時量子化手段は、検索評価基準に関連して利得量子化コードブックの検索手段を含む。利得量子化コードブックの検索手段は、サブフレームの数ｆに対してコードブック検索を利得量子化コードブックの選択された部分に制限する手段、および検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標を検出する手段を含む。
【００１１】
本発明は、さらに符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化装置に関係し、
−  各フレームは複数のサブフレームに分割され、
−  各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含み、
−  利得量子化装置は、サブフレームの数ｆに基づく初期ピッチ利得の計算器、初期ピッチ利得に関する利得量子化コードブックの一部の選択器、ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用する利得量子化コードブックの選択された部分の特定器およびピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する同時量子化器を含む。
同時量子化器は、検索評価基準に関連して利得量子化コードブックの選択された部分の検索器を含み、利得量子化コードブックのこの検索器は、コードブック検索を利得量子化コードブックの選択された部分に制限し、検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標を検出する。
【００１２】
本発明は、なおさらに符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化方法に関係し、各フレームは複数のサブフレームに分割され、各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含む。この利得量子化方法は、
サブフレームより長い期間Ｋに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、
初期ピッチ利得に関して利得量子化コードブックの一部を選択するステップ、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用して利得量子化コードブックの選択された部分を特定するステップおよび
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化するステップであって、ピッチ利得と固定コードブック利得のこの同時量子化は、
−  検索評価基準に関連して利得量子化コードブックを検索するステップであって、利得量子化コードブックのその検索ステップは、コードブック検索を利得量子化コードブックの選択された部分に制限するステップおよび検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標を検出するステップを含む、利得量子化コードブックを検索するステップを含む、ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化するステップ、および、
次式を使用してサブフレームより長い期間Ｋに基づいて初期ピッチ利得を計算するステップ、
を含む。
【００１３】
【数１】
2006525533.tif 000003
ここで、ＴＯＬは開ループのピッチ遅延であり、ｓｗ（ｎ）は標本化された音の信号の知覚的に加重されたものから導出された信号である。
【００１４】
最後に、本発明は、符号化中にＬサンプルからなる連続するフレームによって処理される標本化された音の信号の符号化技術において使用する利得量子化装置に関係し、各フレームは複数のサブフレームに分割され、各サブフレームは、Ｎ＜Ｌなる数Ｎのサンプルを含む。利得量子化装置は、
サブフレームより長い期間Ｋに基づく初期ピッチ利得の計算器、
初期ピッチ利得に関する利得量子化コードブックの一部の選択器、
ｆサブフレームの連続するグループ当たりに少なくとも１ビットを使用する利得量子化コードブックの選択された部分の特定器および
ピッチ利得と固定コードブック利得を同時に量子化する同時量子化器であって、この同時量子化器は、
−  検索評価基準に関連する利得量子化コードブックの選択された部分の検索器であって、利得量子化コードブックのこの検索器は、コードブック検索を利得量子化コードブックの選択された部分に制限し、検索評価基準を最も良く満たす利得量子化コードブックの選択された部分の指標を検出する、検索器を含む、同時量子化器、および、
初期ピッチ利得ｇ'ｐを計算するために使用される次式を含む初期ピッチ利得の計算器、
を含む。
【００１５】
【数２】
2006525533.tif 000004
ここで、ＴＯＬは開ループのピッチ遅延であり、ｓｗ（ｎ）は音の信号の知覚的に加重されたものから導出された信号である。
【００１６】
添付する図面を参照して例としてのみ与えられる本発明の実施例に関する以下の非制限的説明を読めば、本発明の前記および他の目的、利点および特徴はより明らかになる。
【例示的な実施態様の詳細な説明】
【００１７】
本発明の非制限的実施例を通話信号に関連して説明するが、本発明は、例えばオーディオ信号など他のタイプの音の信号にも適用されうることに留意すべきである。
【００１８】
図１は、本発明に従う通話符号化および復号装置が使用される状況を示す通話通信システム１００を説明する。通話通信システム１００は、通信チャネル１０５を介する通話信号の伝送および再生をサポートする。通信チャネルは、例えば線路、光あるいはファイバリンクを含むが、通信チャネル１０５は、代表的には少なくとも一部無線周波数リンクを含む。屡々、無線周波数リンクは、セル電話の実施例に見られる様な共有帯域幅リソースを要求する複数の、同時通話通信をサポートする。図示されないが、通信チャネル１０５は、後の再生のために符号化された通話信号を記録し、蓄積する通信システムの単一装置の実施形態における蓄積ユニットにより置き換えられることが出来る。
【００１９】
送信機側では、マイクロフォン１０１が通話をアナログ通話信号１１０に変換し、アナログ通話信号１１０はアナログからディジタル（Ａ／Ｄ）へのコンバータ１０２に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１０２の機能は、アナログ通話信号１１０をディジタル通話信号１１１に変換することである。通話エンコーダ１０３はディジタル通話信号１１１を符号化し、バイナリ形式で、任意選択のチャネルエンコーダ１０４に供給すされる、１組の信号符号化パラメータ１１２を生成する。任意選択のチャネルエンコーダ１０４は信号符号化パラメータ１１２のバイナリ表現に冗長性を加えた後、パラメータを通信チャネル１０５を介して送信する（１１３参照）。
【００２０】
受信機側では、チャネルデコーダ１０６は受信ビットストリーム１１４の冗長情報を利用して、伝送中に生じたチャネル誤りを検出し、訂正する。通話デコーダ１０７は、合成通話信号１１６の創成のためにチャネルデコーダから受信したビットストリーム１１５を１組の信号符号化パラメータに逆変換する。通話デコーダ１０７において再構成された合成通話信号１１６は、ディジタルからアナログ（Ｄ／Ａ）へのコンバータ１０８においてアナログ通話信号１１７に逆変換される。最後に、アナログ通話信号１１７は、拡声器ユニット１０９を通して再生される。
【００２１】
ＡＭＲ−ＷＢエンコーダの概要
この節では、１２．６５ｋｂｉｔ／ｓのビットレートで動作するＡＭＲ−ＷＢエンコーダの概要を述べる。本発明の非制限的、実施例では、このＡＭＲ−ＷＢエンコーダはフルレートエンコーダとして使用される。
【００２２】
２０１から２１１の番号を付された１１のモジュールに細分化される図２のエンコーダ２００により、入力である、標本化された音の信号２１２，例えば通話信号はブロック毎を基本に処理、あるいは符号化される。
【００２３】
入力である、標本化された通話信号２１２は、フレームと呼ばれる、Ｌサンプルからなる上記の連続するブロックに処理される。
【００２４】
図２を参照して、入力である、標本化された通話信号１１２は下方標本化器２０１において下方標本化される。この技術に通常の知識を有する人によく知られた技術を使用して、入力通話信号２１２は、１６ｋＨｚの標本化周波数から１２．８ｋＨｚの標本化周波数に下方標本化される。より低い周波数帯域幅が符号化されるので、下方標本化により符号化効率が増大する。フレーム内のサンプル数が減少するので、下方標本化はまた、アルゴリズムの複雑さを削減する。下方標本化の後、２０ｍｓの３２０の標本フレームは２５６の標本フレーム２１３（４／５の下方標本化率）に削減される。
【００２５】
下方標本化フレーム２１３は、次いで光前処理ユニットに供給される。図２の非制限的実施例では、前処理ユニットは５０Ｈｚのカットオフ周波数を持つ高域通過フィルタ２０２からなる。この高域通過フィルタ２０２は５０Ｈ以下の所望でない音の要素を除去する。
【００２６】
下方標本化、前処理された信号はｓｐ（ｎ）で示され、ｎ＝０、１、２、．．．、Ｌ−１であり、Ｌはフレームの長さ（１２．８ｋＨｚの標本化周波数の時２５６）である。非制限的実施例によれば、以下の移行関数を有するプリエンファシスフィルタ２０３を使用して、信号ｓｐ（ｎ）は事前強調される。
Ｐ（ｚ）＝１−μｚ−１          （１）
ここで、μは０から１の間の値（代表値はμ＝０．７）を有するプリエンファシスファクタである。プリエンファシスフィルタ２０３の機能は入力通話信号の高周波数成分を高めることである。プリエンファシスフィルタ２０３は、また入力通話信号の動作範囲を削減し、これにより固定点での使用により良く適合するようにする。プリエンファシスは、また量子化誤差の適切な総合的知覚的加重を達成するのに重要な役割を果たし、音の品質の改善に貢献する。これについては、以下でより詳しく説明する。
【００２７】
プリエンファシスフィルタ２０３の出力信号はｓ（ｎ）で示される。この信号ｓ（ｎ）は、ＬＰ分析、量子化および内挿モジュール２０４におけるＬＰ分析の実行に使用される。ＬＰ分析はこの技術に通常の知識を有する人によく知られた技術である。図２の非制限的実施例では、自動相関手法が使用される。自動相関手法によれば、通常３０−４０ｍｓのオーダの長さを持つハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）窓を代表的に使用して、信号ｓ（ｎ）はまず窓を開けられる。自動相関は窓を開けられた信号から計算され、レビンソン−ダービン（Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎ）回帰を使用してＬＰフィルタの係数αｉ、を計算する、ここでｉ＝０、１、２、．．．、ｐであり、ｐはＬＰのオーダであり、広帯域符号化では代表的に１６である。パラメータαｉはＬＰフィルタの移行関数の係数であり、次式で与えられる。
【００２８】
【数３】
2006525533.tif 000005
【００２９】
ＬＰ分析は、ＬＰフィルタの係数の量子化および内挿をも行う、ＬＰ分析、量子化および内挿モジュール２０４において行われる。ＬＰフィルタの係数αｉは、まず量子化および内挿の目的により良く適する別の等価領域に変形される。線スペクトルの組（ＬＳＰ）およびイミッタンススペクトルの組（ＩＳＰ）の領域は、量子化と内挿が有効に行われうる２つの領域である。分割あるいはマルチステージ量子化あるいは前記の組み合わせを使用して、１６のＬＰフィルタ係数αｉは、３０から５０のオーダのビット数により量子化されうる。内挿の目的は、フレーム毎に１度ＬＰフィルタ係数を送信する一方、サブフレーム毎にＬＰフィルタ係数αｉの更新を可能にすることであり、これによりビットレートを増すことなくエンコーダ性能を改良させる。ＬＰフィルタ係数の量子化および内挿は、その他の点ではこの技術に通常の知識を有する人にはよく知られているものと信じられ、従って本明細書ではこれ以上説明しない。
【００３０】
以下の数節で、サブフレームベースで行われる符号化動作の残りを説明する。図２の非制限的実施例では、入力フレームは５ｍｓの４つのサブフレーム（１２．８ｋＨｚ標本化の時６４サンプル）に分割される。以下の説明では、フィルタＡ（ｚ）はサブフレームの非量子化内挿ＬＰフィルタを示し、フィルタ
【数４】
2006525533.tif 000006
はサブフレームの量子化内挿ＬＰフィルタを示す。
【００３１】
分析と合成エンコーダでは、最適なピッチと新規パラメータは、知覚的に加重された領域における入力通話と合成通話間の平均二乗誤差を最小にすることにより検索される。図２で、ｓｗ（ｎ）で示す、知覚的加重信号は、知覚的加重フィルタ２０５において計算される。広帯域信号に適する、固定分母を持つ知覚的加重フィルタ２０５が使用される。知覚的加重フィルタ２０５の移行関数の例は次式で与えられる。
Ｗ（ｚ）＝Ａ（ｚ／γ１）／（１−γ２ｚ−１）  ここで、０＜γ２＜γ１≦１
【００３２】
ピッチ解析を簡単にするために、加重通話信号ｓｗ（ｎ）を使用して、開ループピッチ遅延ＴＯＬは、まず開ループピッチ検索モジュール２０６において評価される。次いで、閉ループピッチ検索モジュール２０７においてサブフレームベースで行われる、閉ループピッチ分析は、開ループピッチ遅延ＴＯＬの周りに制限され、その際ＬＴＰパラメータのＴおよびｇｐ（それぞれピッチ遅延およびピッチ利得）の検索の複雑さを相当削減する。この技術に通常の知識を有する人にはよく知られている技術を使用して、開ループピッチ分析は、通常モジュール２０６において１０ｍｓ毎に１度行われる。
【００３３】
長期予測（ＬＴＰ）分析の目標ベクトルｘがまず計算される。これは、通常加重通話信号ｓｗ（ｎ）から加重合成フィルタ
【数５】
2006525533.tif 000007
の零入力応答ｓ０を減算して行われる。この零入力応答ｓ０は、ＬＰ分析、量子化および内挿モジュール２０４からの量子化内挿ＬＰフィルタ
【数６】
2006525533.tif 000008
、ＬＰフィルタＡ（ｚ）および
【数７】
2006525533.tif 000009
に対応してメモリ更新モジュール２１１に蓄積された加重合成フィルタ
【数８】
2006525533.tif 000010
の初期状態および励起ベクトルｕに応じて、零入力応答計算器２０８により計算される。この動作は、この技術に通常の知識を有する人にはよく知られており、従って本明細書ではこれ以上説明しない。
【００３４】
ＬＰ分析、量子化および内挿モジュール２０４からのＬＰフィルタＡ（ｚ）および
【数９】
2006525533.tif 000011
の係数を使用して、加重合成フィルタ
【数１０】
2006525533.tif 000012
のＮ次元インパルス応答ベクトルｈはインパルス応答生成器２０９において計算される。この動作も、この技術に通常の知識を有する人にはよく知られており、従って本明細書ではこれ以上説明しない。
【００３５】
目標ベクトルｘ（ｎ）、インパルス応答ベクトルｈ（ｎ）および開ループピッチ遅延ＴＯＬを入力として使用する閉ループピッチ検索モジュール２０７において、閉ループピッチ（あるいはピッチコードブック）パラメータｇｐ、Ｔおよびｊが計算される。
【００３６】
ピッチ検索は、目標ベクトルｘ（ｎ）と過去の励起ｇｐｙＴ（ｎ）を評価、濾過したものとの間の平均二乗加重ピッチ予測誤差、例えば
【００３７】
【数１１】
2006525533.tif 000013
を最小にする最良のピッチ遅延Ｔおよび利得ｇｐの検出からなる。
【００３８】
より明確には、ピッチコードブック（適応型コードブック）の検索は３つのステージから構成される。
【００３９】
第１ステージでは、開ループピッチ検索モジュール２０６において、開ループピッチ遅延ＴＯＬが加重通話信号ｓｗ（ｎ）に応じて評価される。前記の説明で示したように、この技術に通常の知識を有する人によく知られた技術を使用して、この開ループピッチ分析は、通常１０ｍｓ（２サブフレーム）ごとに１度行われる。
【００４０】
第２ステージでは、評価開ループピッチ遅延ＴＯＬの周りの整数ピッチ遅延に対して（通常±５）、検索評価基準Ｃが閉ループピッチ検索モジュール２０７において検索され、ピッチコードブックの検索手順を相当簡単にする。各ピッチ遅延に対する包絡を計算する必要なく、濾過した符号ベクトルｙＴ（ｎ）（このベクトルは以下の説明で定義される）の更新に簡単な手順が使用される。検索評価基準Ｃの実施例は次式により与えられる。
【００４１】
【数１２】
2006525533.tif 000014
【００４２】
第２ステージで最適の整数ピッチ遅延が一度検出されると、検索の第３ステージ（閉ループピッチ検索モジュール２０７）は、検索評価基準Ｃによりその最適整数ピッチ遅延の周りの端数を試験する。例えば、ＡＭＲ−ＷＢエンコーダは１／４および１／２サブサンプル分解度を使用する。
【００４３】
広帯域信号では、通話セグメントに応じてある周波数まで高調波構造が存在するに過ぎない。従って、広帯域通話信号の音声セグメントにおけるピッチ寄与度の有効な表現を行うために、広帯域スペクトラムに対する周期性の程度を変更する柔軟性が要求される。これは、複数の周波数整形フィルタ（例えば、低域通過あるいは帯域通過フィルタ）によりピッチ符号ベクトルを処理することにより達成され、以上に定義した平均二乗加重誤差ｅ（ｊ）を最小にする周波数整形フィルタが選択される。選択された周波数整形フィルタは指標ｊにより特定される。
【００４４】
ピッチコードブック指標Ｔは符号化され、通信チャネルを通して伝送するためにマルチプレクサ２１４に送られる。ピッチ利得ｇｐは量子化され、マルチプレクサ２１４に送られる。特別のビットを使用して指標ｊを符号化し、この特別のビットもマルチプレクサ２１４に送られる。
【００４５】
ピッチ、あるいは長期予測（ＬＴＰ）パラメータｇｐ、Ｔおよびｊが一度決定すると、次のステップは、図２の新規励起検索モジュール２１０による最適な新規（固定コードブック）励起の検索からなる。まず、目標ベクトルｘ（ｎ）がＬＴＰの寄与を差し引いて更新される。
ｘ'（ｎ）＝ｘ（ｎ）−ｇｐｙＴ（ｎ）
ここで、ｇｐはピッチ利得であり、ｙＴ（ｎ）は濾過されたピッチコードブックベクトルである（選択された周波数整形フィルタ（指標ｊ）により濾過され、インパルス応答ｈ（ｎ）により包絡されたピッチ遅延Ｔにおける過去の励起）。
【００４６】
目標ベクトルｘ'（ｎ）と符号ベクトルｃｋの評価、濾過されたものとの間の平均二乗誤差Ｅ、例えば次式を最小にする最適励起（固定コードブック）符号ベクトルｃｋおよび利得ｇｃを検出するために、ＣＥＬＰにおける新規励起検索手順が新規（固定）コードブックにおいて実行される。
【００４７】
【数１３】
2006525533.tif 000015
ここで、Ｈはインパルス応答ｈ（ｎ）から導出された、より低位の３角包絡マトリックスである。検出された最適符号ベクトルｃｋおよび利得ｇｃに対応する新規コードブックの指標ｋは通信チャネルを通して伝送するためにマルチプレクサ２１４に供給される。
【００４８】
使用した新規コードブックが、１９９５年８月２２日にアドゥール（Ａｄｏｕｌ）他に与えられた米国特許５、４４４、８１６に従い、合成通話品質を改善するために所与のスペクトル成分を高める適応型予備フィルタを伴う代数コードブックからなる、動的コードブックであり得ることに留意すべきである。より明確には、１９９５年８月２２日に公開された米国特許番号第５、４４４、８１６（アドゥール（Ａｄｏｕｌ）他）、１９９７年１２月１７日にアドゥール（Ａｄｏｕｌ）他に与えられた米国特許第５、６９９、４８２、１９９８年５月１９日にアドゥール（Ａｄｏｕｌ）他に与えられた米国特許第５、７５４、９７６および１９９７年１２月２３日付けの第５、７０１、３９２（アドゥール（Ａｄｏｕｌ）他）において述べられているように代数コードブックにより、新規コードブック検索はモジュール２１０において実行されうる。
【００４９】
最適新規符号ベクトルの指標ｋは送信される。非制限的実施例として代数コードブックが使用され、ここで指標は励起ベクトルにおける振幅が零でないパルスの位置と符号からなる。以下の説明において記述する同時量子化手順を使用して、ピッチ利得ｇｐおよび新規利得ｇｃが最終的に量子化される。
【００５０】
１２．６５ｋｂｉｔ／ｓで動作するＡＭＲ−ＷＢエンコーダのビット配置は表１において与えられる。
【００５１】
【表１】
2006525533.tif 000016
【００５２】
利得の同時量子化
ピッチコードブック利得ｇｐおよび新規コードブック利得ｇｃはスカラーあるいはベクトルのいずれかで量子化されうる。
【００５３】
スカラー量子化では、代表的には４ビット（０から１．２の範囲の一様でない量子化）を使用して、ピッチ利得は独立に量子化される。新規コードブック利得は、通常５あるいは６ビットを使用して量子化される。符号は１ビットを用いて量子化され、数量は４あるいは５ビットを用いる。利得数量は、通常対数領域において一様に量子化される。
【００５４】
関連あるいはベクトル量子化では、量子化テーブルあるいは利得量子化コードブックが設計され、エンコーダおよびデコーダ端末の両方に蓄積される。このコードブックは、２つの利得ｇｐおよびｇｃの量子化に使用されるビット数に依存するサイズを有する、２次元コードブックであり得る。例えば、２つの利得ｇｐおよびｇｃの量子化に使用される７ビットコードブックは２の次元を有する１２８入力を含む。あるサブフレームにとって最良の入力は、ある誤差評価基準を最小にすることにより見出される。例えば、入力信号と合成信号間の平均二乗誤差を最小にすることにより、最良コードブック入力が検索されうる。
【００５５】
さらに信号相関を利用するために、新規コードブック利得ｇｃについて予測が行なわれうる。代表的には、予測は対数領域において評価された新規コードブックエネルギーに関して行われる。
【００５６】
例えば、固定係数を持つ移動平均（ＭＡ）予測を使用して、予測が行われうる。例えば、４次オーダのＭＡ予測は、以下のように新規コードブックエネルギーに関して行われる。Ｅ（ｎ）がサブフレームｎにおける平均を除去した新規コードブックエネルギー（ｄＢ）であり、次式で与えられるものとする。
【００５７】
【数１４】
2006525533.tif 000017
ここで、Ｎはサブフレームのサイズ、ｃ（ｉ）は新規コードブック励起および
【数１５】
2006525533.tif 000018
はｄＢによる新規コードブックエネルギーの平均である。この非制限的実施例では、１２．８ｋｂｉｔ／ｓの標本化周波数における５ｍｓに対応してＮ＝６４および
【数１６】
2006525533.tif 000019
＝３０ｄＢである。新規コードブック予測エネルギーは次式で与えられる。
【００５８】
【数１７】
2006525533.tif 000020
ここで、［ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４］＝［０．５、０．４、０．３、０．２］はＭＡ予測係数であり、
【数１８】
2006525533.tif 000021
はサブフレームｎ−ｉにおける量子化エネルギー予測誤差である。新規コードブック予測エネルギーを使用して、式（３）におけるようにＥ（ｎ）を
【数１９】
2006525533.tif 000022
により、ｇｃをｇ'ｃにより置き換えて、予測新規利得ｇ'ｃを計算する。これは以下のように行われる。まず、次式を使用して、平均新規コードブックエネルギーが計算される。
【００５９】
【数２０】
2006525533.tif 000023
そして次に、予測新規利得ｇ'ｃは次式により見出される。
【００６０】
【数２１】
2006525533.tif 000024
【００６１】
入力通話信号２１２の処理中に計算されるように利得ｇｃと評価、予測された利得ｇ'ｃとの間の相関ファクタは次式により与えられる。
γ＝ｇｃ／ｇ'ｃ        （７）
【００６２】
エネルギー予測誤差が次式により与えられることに注意されたい。
【００６３】
【数２２】
2006525533.tif 000025
【００６４】
８．８５ｋｂｉｔ／ｓおよび６．６０ｋｂｉｔ／ｓのＡＭＲ−ＷＢレートの６ビットコードブックおよび他のＡＭＲ−ＷＢレートの７ビットコードブックを使用して、ピッチ利得ｇｐおよび相関ファクタγが関連してベクトル量子化される。次式で与えられる、元の通話と再構成された通話間の加重誤差の平均二乗を最小化して、利得量子化コードブックの検索が行われる。
Ｅ＝ｘｔｘ＋ｇｐ２ｙｔｙ＋ｇｃ２ｚｔｚ−２ｇｐｘｔｙ−２ｇｃｘｔｚ＋２ｇｐｇｃｙｔｚ      （９）
ここで、ｘは目標ベクトルであり、ｙは濾過されたピッチコードブック信号（信号ｙ（ｎ）は、通常ピッチコードブックベクトルと加重合成フィルタのインパルス応答ｈ（ｎ）との間の包絡として計算される）であり、ｚは加重合成フィルタにより濾過された新規コードブックベクトルであり、ｔは「移項」を示す。選択された利得と関連した量子化エネルギー予測誤差を使用してＲ（ｎ）を更新する。
【００６５】
可変レート符号化における利得量子化
ソース制御ＶＢＲ通話符号化の使用により多くの通信システム、特にＣＤＭＡ技術を使用する無線システムの容量は相当改善される。ソース制御ＶＢＲ符号化では、コーデックは幾つかのビットレートで動作し、レート選択モジュールを使用して、通話フレームの性質、例えば音声、非音声、経過音、背景雑音などに基づいて各通話フレームを符号化するのに使用すべきビットレートを決定する。目的は所与の平均ビットレートにおいて最良の通話品質を得ることである。レート選択モジュールを調節して、種々の平均データレート（ＡＤＲｓ）を達成することにより、コーデックは異なるモードにおいて動作することが出来、ＡＤＲｓが増大すると、コーデックの性能が改善される。幾つかの通信システムではチャネル条件に応じて、動作モードはシステムにより賦課されうる。これは、通話品質とシステム容量とのトレードオフの機構をコーデックに提供する。次いで、コーデックは信号分類アルゴリズムを含み、入力通話信号を分析し、各通話フレームを予め決められたクラスの組みの１つ、例えば背景雑音、音声、非音声、混合音声、経過音などに分類する。また、コーデックはレート選択アルゴリズムを含み、決定された通話フレームのクラスと所望の平均ビットレートに基づいて使用すべきビットレートと符号化モデルを決定する。
【００６６】
実施例としてＣＤＭＡ２０００システムが使用されると（このシステムはＣＤＭＡシステムとして参照される）、代表的には４ビットレートが使用され、フルレート（ＦＲ）、ハーフレート（ＨＲ）、４分の１レート（ＱＲ）および８分の１レート（ＥＲ）として参照される。また、レートの組Iおよびレートの組IIとして参照される２つのレートの組がＣＤＭＡシステムによりサポートされる。レートの組IIでは、レート選択機構を有する可変レートコーデックは、１３．３（ＦＲ）、６．２（ＨＲ）、２．７（ＱＲ）および１．０（ＥＲ）ｋｂｉｔ／ｓのソース符号化ビットレートで動作する。レートの組Iでは、ソース符号化ビットレートは８．５５（ＦＲ）、４．０（ＨＲ）、２．０（ＱＲ）および０．８（ＥＲ）ｋｂｉｔ／ｓである。本発明の非制限的実施例では、レートの組IIが考慮される。
【００６７】
マルチモードＶＢＲ符号化では、個々のビットレートの使用率を定義することにより、異なる平均ビットレートに対応して異なる動作モードが得られる。従って、通話フレームの性質（分類情報）と所望の平均ビットレートに基づいて、レート選択アルゴリズムはある通話フレームに使用すべきビットレートを決定する。
【００６８】
動作モードの賦課に加えて、また帯域内信号情報（ディムおよびバースト信号と呼ばれる）を送信するためにある通話フレームにおいて、あるいはコーデックの強さを改善するために悪チャネル条件中に（セル境界の近くなど）、ＣＤＭＡシステムは最大ビットレートを制限することが出来る。
【００６９】
本発明の非制限的実施形態では、ＣＤＭＡ２０００システムのレートの組IIにおいて動作することの出来る、ソース制御マルチモード可変ビットレート符号化システムが使用される。以下の説明では、この符号化システムはＶＭＲ−ＷＢ（可変マルチレート広帯域）コーデックとして参照される。上記の説明で記述したように、このコーデックは適応型マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）通話コーデックをベースとする。フルレート（ＦＲ）符号化は１２．６５ｋｂｉｔ／ｓのＡＭＲ−ＷＢをベースとする。動きのない音声フレームに対して、音声ＨＲ符号化モデルが設計される。非音声フレームに対して、非音声ＨＲおよび非音声ＱＲ符号化モデルが設計される。背景雑音フレーム（非活動的通話）に対しては、ＥＲコンフォート雑音生成器（ＣＮＧ）が設計される。レート選択アルゴリズムは特定のフレームにＦＲモデルを選択するが、通信システムが信号通知の目的にＨＲの使用を賦課すると、その時は音声ＨＲも非音声ＨＲもフレームの符号化には適さない。この目的には、汎用ＨＲモデルが設計された。また、汎用ＨＲモデルは音声あるいは非音声として分類されないが、知覚上の重要性は低いので長期平均エネルギーに関して比較的低いエネルギーを有するフレームの符号化に使用することが出来る。
【００７０】
上記のシステムに対する符号化方法は表２に要約され、一般に符号化タイプとして参照される。一般性を失うことなく、他の符号化タイプを使用することが出来る。
【００７１】
【表２】
2006525533.tif 000026
【００７２】
この技術に通常の知識を有する人によく知られた訓練手順を使用して、例えば音声、非音声、経過音、開始時音、終了時音などの全てのクラスの信号に対して、ＦＲ符号化タイプに対する利得量子化コードブックが設計される。ＶＢＲ符号化に関して、音声および汎用ＨＲ符号化タイプは共にピッチコードブックおよび新規コードブックを使用して、励起信号を形成する。従ってＦＲ符号化タイプに類似して、ピッチおよび新規利得（ピッチコードブック利得および新規コードブック利得）は量子化される必要がある。しかしながらより低いビットレートでは、新しいコードブックの設計を必要とする量子化ビット数を削減するのは有利である。さらに音声ＨＲに対して、このクラスに特有の符号化タイプのために新しい量子化コードブックが要求される。それ故に、本発明の非制限的実施例では、より低いレートの符号化タイプに対して新しい量子化コードブックの設計を必要とすることなく利得量子化に対してビット数の削減を可能にする、ＶＢＲＣＥＬＰベースの符号化における利得量子化を提供する。さらに明確には、汎用ＦＲ符号化タイプに設計されたコードブックの一部が使用される。利得量子化コードブックはピッチ利得値に基づいて順序づけされる。より長い期間、例えば２サブフレームあるいはそれ以上に亘って計算された初期ピッチ利得値をベースに、あるいは１ピッチ期間あるいはそれ以上に亘ってピッチ同期法において、量子化に使用されるコードブックの部分が決定される。コードブックの部分に関する情報はサブフレームベースでは送信されないので、これによりビットレートの削減が結果として得られる。さらにフレーム内における利得変動が削減されるので、動きのない音声フレームの場合これにより品質の改善が結果として得られる。
【００７３】
サブフレームにおける非量子化ピッチ利得は以下のように計算される。
【００７４】
【数２３】
2006525533.tif 000027
ここで、ｘ（ｎ）は目標信号、ｙ（ｎ）は濾過ピッチコードブックベクトル、Ｎはサブフレームのサイズ（サブフレームにおけるサンプル数）である。信号ｙ（ｎ）は、通常ピッチコードブックベクトルと加重合成フィルタのインパルス応答ｈ（ｎ）間の包絡として計算される。ＣＥＬＰベースの符号化における目的ベクトルと濾過ピッチコードブックベクトルの計算はこの技術に通常の知識を有する人によく知られている。参考文献、「適応型マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）を使用する約１６ｋｂｉｔ／ｓの通話の広帯域符号化（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｓｐｅｅｃｈ  ａｔ  ａｒｏｕｎｄ  １６ｋｂｉｔ／ｓ  ｕｓｉｎｇ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＡＭＲ−ＷＢ））、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２２．２，ジュネーブ、２００２年」および「ＡＭＲ広帯域通話コーデック；符号変換機能（ＡＭＲ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｅｃ；  Ｔｒａｎｓｃｏｄｉｎｇ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）、３ＧＰＰ  ＴＳ  ２６．１９０、３ＧＰＰ技術仕様書」に、この計算の実施例が記述されている。チャネル誤差の場合の不安定性の可能性を削減するために、計算ピッチ利得は０と１．２の間の範囲に制限される。
【実施例１】
【００７５】
第１の非制限的実施例では４サブフレームのフレームの第１のサブフレームの符号化中に、式（１０）を用いて初期ピッチ利得ｇｉが、同一フレームの２Ｎの長さ（２サブフレーム）を除く最初の２つのサブフレームに基づいて計算される。この場合、式（１０）は以下のようになる。
【００７６】
【数２４】
2006525533.tif 000028
次いで、目標信号ｘ（ｎ）と濾過ピッチコードブック信号ｙ（ｎ）の計算はまた、２サブフレーム、例えばフレームの第１と第２サブフレームの期間に亘って行われる。２つの最初のサブフレームの初期サブフレームにおけるように全ての延長期間に対して同じＬＰフィルタを使用して、加重通話信号ｓｗ（ｎ）と零入力応答ｓ０の計算をより長い期間に延長して、１サブフレームより長い期間に亘る目標信号ｘ（ｎ）の計算が行われる。加重合成フィルタ
【数２５】
2006525533.tif 000029
の零入力応答ｓ０を差し引いた後、目標信号ｘ（ｎ）が加重通話信号ｓｗ（ｎ）として計算される。同様に、ピッチコードブックベクトルｖ（ｎ）と第１のサブフレームの加重合成フィルタ
【数２６】
2006525533.tif 000030
のインパルス応答ｈ（ｎ）の計算をサブフレームの長さより長い期間に延長して、加重ピッチコードブック信号ｙ（ｎ）の計算が行われる。加重ピッチコードブック信号は、ピッチコードブックベクトルｖ（ｎ）とインパルス応答ｈ（ｎ）間の包絡であり、この場合の包絡はより長い期間に亘って計算される。
【００７７】
２サブフレームに亘って初期ピッチ利得ｇｉを計算した後、次いで最初の２サブフレームのＨＲ（ハーフレート）符号化中は、ピッチｇｐ利得と新規ｇｃ利得の同時量子化はフルレート（ＦＲ）における利得量子化に使用されるコードブックの１部に制限され、その部分は２サブフレームに亘って計算された初期ピッチ利得値によって決定される。第１の非制限的実施例においては、ＦＲ（フルレート）符号化タイプでは以前に説明した量子化手順に従って７ビットを使用して、利得ｇｐとｇｃは関連して量子化される。ＭＡ予測を対数領域における新規励起エネルギーに適用して、予測新規コードブック利得を得、相関ファクタγが量子化される。ＦＲ（フルレート）符号化タイプにおいて使用される量子化テーブルの内容は表３に示される（ＡＭＲ−ＷＢ「適応型マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）を使用する約１６ｋｂｉｔ／ｓの通話の広帯域符号化（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｓｐｅｅｃｈ  ａｔ  ａｒｏｕｎｄ  １６ｋｂｉｔ／ｓ  ｕｓｉｎｇ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＡＭＲ−ＷＢ））、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２２．２，ジュネーブ、２００２年」および「ＡＭＲ広帯域通話コーデック；符号変換機能（ＡＭＲ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｃｏｄｅｃ；  Ｔｒａｎｓｃｏｄｉｎｇ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）、３ＧＰＰ  ＴＳ  ２６．１９０、３ＧＰＰ技術仕様書」において使用されるように）。第１の非制限的実施例では、表３（量子化テーブルあるいはコードブック）の検索を２サブフレームに亘って計算された初期ピッチ利得値ｇｉに従いこの量子化テーブルの第１あるいは第２の半分のいずれかに制限して、２サブフレームの利得ｇｐとｇｃの量子化が行われる。もし初期ピッチ利得値ｇｉが０．７６８６０６より小さければ、次に最初の２サブフレームの量子化は表３（量子化テーブルあるいはコードブック）の第１の半分に制限される。そうでなければ、量子化は表３の第２の半分に制限される。０．７６８６０６のピッチ値は量子化テーブルの第２の半分の始め（表３の第５列の始め）の量子化ピッチ利得値ｇｐに対応する。量子化に使用される量子化テーブルあるいはコードブックの部分を示すために、２サブフレーム毎に１ビットが必要とされる。
【００７８】
【表３】
2006525533.tif 000031
【００７９】
第３および第４サブフレームに対して、類似の利得量子化手順が行われることに注意すべきである。即ち、初期利得ｇｉは第３および第４のサブフレームに亘って計算され、次に量子化手順において使用される利得量子化表３（利得量子化コードブック）の部分は、この初期ピッチ利得値ｇｉをベースに決定される。最後に、２つの利得ｇｐとｇｃの同時量子化は決定されたコードブック部分に制限され、１ビットが送信され、使用される部分を指示する。各コードブック部分が利得量子化コードブックの半分に対応するとき、テーブルあるいはコードブック部分の指示に１ビットが要求される。
【００８０】
図３および図４は本発明による方法と装置の上述の第１の実施例を要約する概要フローチャートおよびブロック図である。
【００８１】
図３のステップ３０１は、２サブフレームに亘る初期ピッチ利得ｇｉを計算するステップからなる。ステップ３０１は図４に示すように計算器４０１により実行される。
【００８２】
ステップ３０２は、例えば７ビット関連利得量子化コードブックにおいて初期ピッチ利得ｇｉに最も近いピッチ利得に関連する初期指標を検出するステップからなる。ステップ３０２は検索ユニット４０２により実行される。
【００８３】
ステップ３０３は、ステップ３０２において決定された初期指標を含む量子化コードブックの部分（例えば半分）を選択するステップからなり、２フレーム当たりに少なくとも１ビットを使用して、選択されたコードブック部分（例えば半分）を特定する。ステップ３０３は選択器４０３および特定器４０４により実行される。
【００８４】
ステップ３０４は、２フレームにおけるテーブルあるいはコードブック検索を選択されたコードブック部分（例えば半分）に制限するステップおよび選択された指標を、例えばサブフレーム当たり６ビットにより表現するステップからなる。ステップ３０４は検索器４０５および量子化器４０６により実行される。
【００８５】
上述の第１の実施例では、サブフレーム当たり７ビットをＦＲ（フルレート）符号化に使用して、利得ｇｐおよびｇｃを量子化し、フレーム当たり２８ビットとなる。ＨＲ（ハーフレート）音声および汎用符号化では、ＦＲ（フルレート）符号化と同じ量子化コードブックが使用される。しかしながら、サブフレーム当たり６ビットのみが使用され、半分のケースでは２サブフレーム毎に量子化におけるコードブック部分を指示するために、フレーム全体に対して特別の２ビットが必要である。メモリ増加を伴うことなく、これによりサブフレーム当たりに合計２６ビットが与えられ、実験において見出されたように新しい６ビットコードブックを設計することと比較して、品質が改善される。事実、元の７ビット量子化器を使用して得られる結果に等価かあるいはよりよい目的とする結果（例えば、部分的な信号対雑音比（Ｓｅｇ−ＳＮＲ）、平均ビットレート、．．．）が実験により示された。このよりよい性能はフレーム内の利得変動の削減によると思われる。表４は第１の実施例による種々の符号化モードのビット配列を示す。
【００８６】
【表４】
2006525533.tif 000032
【００８７】
ビット数のさらなる節約の達成するために、第１の実施例の別の変形が容易に導出されうる。例えば、初期ピッチ利得を全フレームに亘って計算することが出来、２つの利得ｇｐとｇｃの量子化に使用されるコードブックの部分（例えばコードブックの半分）は初期ピッチ利得値ｇｉに基づき全てのサブフレームに対して決定される。この場合、フレーム当たり１ビットのみがコードブック部分（例えばコードブックの半分）の指示に必要であり、合計で２５ビットとなる。
【００８８】
別の実施例では、ピッチ利得に基づいて分類される利得量子化コードブックは４部分に分割され、初期ピッチ利得値ｇｉを使用して、量子化処理に使用されるコードブック部分を決定する。表３で与えられる７ビットコードブックの実施例に対して、以下のピッチ利得範囲に対応して、コードブックは３２入力の４部分に分割される：０．４４５８４２より小、０．４４５８２から０．７６８６０６より小、０．７６８６０６から０．９６２６２５より小および０．９６２６２５以上。サブフレーム毎に各部分における量子化指標を送信するのに、僅か５ビットが必要であるに過ぎず、次いで使用されているコードブックの部分を指示するのに、２サブフレーム毎に２ビットが必要である。これにより合計２４ビットとなる。さらに、各フレーム当たり僅か２ビットのオーバーヘッドを必要とするに過ぎない、全ての４サブフレームに対して同じコードブック部分を使用することが出来、合計で２２ビットとなる。
【００８９】
また第１の実施例によるデコーダ（図示せず）は、例えば量子化利得ベクトルを蓄積するのに使用される７ビットコードブックを含む。２サブフレーム毎に、デコーダは１ビット（コードブック半分の場合）を受信し、利得ｇｐとｇｃの符号化に使用されたコードブック部分を特定し、サブフレーム毎に６ビットを受信し、そのコードブック部分から量子化利得を抽出する。
【実施例２】
【００９０】
初期ピッチ利得ｇｉの計算が異なることを除いて、第２の実施例はここで以上に図３及び図４に関して説明した第１の実施例に類似である。式（１１）の計算を単純にするために、加重された音の信号ｓｗ（ｎ）あるいは低域濾過され、１／１０に加重された音の信号を使用することが出来る。以下の式が得られる。
【００９１】
【数２７】
2006525533.tif 000033
ここで、ＴＯＬは開ループピッチ遅延、Ｋは初期ピッチ利得ｇｉが計算される時間である。上述の如く、時間は２あるいは４サブフレーム、あるいは開ループピッチ期間ＴＯＬの複数倍であり得る。例えば、ＫはＴＯＬの値に従ってＴＯＬ、２ＴＯＬ、３ＴＯＬ、などに等しく設定され得る。より大きいピッチサイクル数を短いピッチ期間に使用することが出来る。ＣＥＬＰベースの符号化処理において作成される残差信号などの他の信号を、一般性を失うことなく式（１２）において使用することが出来る。
【実施例３】
【００９２】
本発明の第３の非制限的実施例では上述の如く、より長い時間に亘って計算された初期ピッチ利得値ｇｉに従って検索された利得量子化コードブックの部分を制限する考え方が用いられる。しかしながらこの手法を用いる目的は、ビットスレートを削減することではなく、品質を改善することである。従って、常に指標は全コードブックサイズ（表３の実施例によれば７ビット）に対して量子化されるので、サブフレーム当たりのビット数を削減し、使用されるコードブックの部分に関するオーバーヘッド情報を送信する必要はない。これにより、検索に使用されるコードブックの部分に関する制限はなくなる。より長い時間に亘って計算された初期ピッチ利得値ｇｉに従ってコードブックの一部に検索を制約することにより、量子化利得値の変動が減少し、全体としての品質が改善され、より円滑な波形包絡が得られる。
【００９３】
非制限的実施例によれば、表３の量子化コードブックは各サブフレームにおいて使用される。初期ピッチ利得ｇｉは式（１２）あるいは式（１１）あるいは他の適した方法におけるように計算されうる。式（１２）が使用されると、Ｋの値の実施例（開ループピッチ期間の複数倍）は以下の通りである。ピッチ値ＴＯＬ＜５０に対して、Ｋは３ＴＯＬに設定され、ピッチ値５１＜ＴＯＬ＜９６に対して、Ｋは２ＴＯＬに設定され、その他では、ＫはＴＯＬに設定される。
【００９４】
初期ピッチ利得ｇｉを計算した後、ベクトル量子化コードブックの検索はＩinit−ｐからＩinit＋ｐの範囲に制限され、ここでＩinitはピッチ利得値が初期ピッチ利得ｇｉに最も近い利得量子化コードブックのベクトル指標である。ｐの代表値は１５であり、限界はＩinit−ｐ≧０およびＩinit＋ｐ＜１２８である。一度利得量子化指標が検出されると、通常の利得量子化における如く７ビットを使用して、指標は符号化される。
【００９５】
勿論、開示された発明に多くの他の変更および変形が可能である。本発明および関連する図の上記の詳細な説明を考慮すれば、そのような他の変更および変形はこの技術に精通した人には明らかになる。また、そのような他の変形が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく請求の範囲内において成し遂げられ得ることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は本発明に従い通話符号化および復号装置が使用される状況を説明する通話による通信システムの概要ブロック図である。
【図２】図２は適応型マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）エンコーダの機能ブロック図である。
【図３】図３は本発明による方法の非制限的実施例の概要フローチャートである。
【図４】図４は本発明による装置の非制限的実施例の概要フローチャートである。
【図１】
2006525533.tif 000041
【図２】
2006525533.tif 000042
【図３】
2006525533.tif 000043
【図４】
2006525533.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月5日(2005.3.5)
【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】
標本化された音の信号を符号化する方法であって、前記標本化された音の信号は連続するフレームを含み、各フレームは幾つかのサブフレームを含み、前記方法は、サブフレーム当たりに一度、第１の利得パラメータおよび第２の利得パラメータを決定するステップ、および各登録事項が予め定められたビット数により表現された関連指標を有する、幾つかのコードブック登録事項を含む量子化コードブックを検索することにより、サブフレームに対して決められた前記第１および第２の利得パラメータを同時に量子化するために、同時に量子化演算を実行するステップを含み、前記利得量子化演算が、
−  サブフレームの予め定められた数ｆを基本に初期ピッチ利得を計算するステップ、
−  前記初期ピッチ利得に依存して量子化コードブックの一部を選択するステップ、
−  ２あるいは３以上の連続するサブフレームに対して前記選択された部分に前記量子化コードブックの前記検索を制限するステップ、
−  前記量子化コードブックの前記選択された部分の中から、サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現するコードブック登録事項を同定するために、前記量子化コードブックの前記選択された部分を検索するステップ、および前記サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを表現するために前記同定された登録事項に関連する前記指標を使用するステップ、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１による方法であって、第１および第２の相関値の前記比率を計算することにより前記初期ピッチ利得を決定するステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項２による方法であって、前記第１および第２の相関値の前記比率が、
【数１】
2006525533.tif 000045
であり、ここで、Ｋは前記第１および第２の相関値の計算に使用されるサンプルの前記数を表し、ｘ（ｎ）は目標信号およびｙ（ｎ）は濾過された適応型コードブック信号である、方法。
【請求項４】
請求項１による方法であって、前記選択された部分が前記量子化コードブックにおける前記量子化コードブック登録事項の半分を含む、方法。
【請求項５】
請求項３による方法であって、Ｋは２サブフレームのサンプルの前記数に等しい、方法。
【請求項６】
請求項３による方法であって、
−  前記標本化された音の信号の１サブフレームに等しい期間に対して、幾つかの係数を含む線形予測フィルタを計算するステップ、
−  前記線形予測フィルタの前記係数に基づいて知覚的加重フィルタを構築するステップ、
−  前記線形予測フィルタの前記係数に基づいて加重された合成フィルタを構築するステップ、
を含む、方法。
【請求項７】
請求項６による方法であって、
−  加重された音の信号を作成するために１サブフレームより長い期間に亘って前記知覚的加重フィルタを前記標本化された音の信号に適用するステップ、
−  前記加重された合成フィルタの零入力応答を計算するステップ、および
−  前記加重された音の信号から前記加重された合成フィルタの前記零入力応答を減算することにより前記目標信号を生成するステップ、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項６による方法であって、
−  １サブフレームより長い期間に亘って適応型コードブックベクトルを計算するステップ、
−  前記加重された合成フィルタのインパルス応答を計算するステップ、
−  前記加重された合成フィルタの前記インパルス応答を前記適応型コードブックベクトルと包絡させることより前記濾過された適応型コードブック信号を形成するステップ、
を含む、方法。
【請求項９】
請求項１による方法であって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得である、方法。
【請求項１０】
請求項１による方法であって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得相関ファクタである、方法。
【請求項１１】
請求項１０による方法であって、
−  予測された新規利得を作成するために予測スキームを新規コードブックエネルギーに適用するステップ、および
−  前記新規利得と前記予測された新規利得との比率として前記相関ファクタを計算するステップ、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１による方法であって、
−  少なくとも２サブフレームを基本に前記初期ピッチ利得を計算するステップ、
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１による方法であって、
−  ｆサブフレーム毎に一度、前記初期ピッチ利得の前記計算および前記量子化コードブックの一部の前記選択を繰り返すステップ、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１による方法であって、前記量子化コードブックの一部を選択するステップが、
−  前記初期ピッチ利得に最も近い前記量子化コードブックのピッチ利得値に関連する指標を検出するために、前記量子化コードブックを検索するステップ、および
−  前記指標を含む前記量子化コードブックの一部を選択するステップ、
を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１による方法であって、ｆはフレームにおけるサブフレームの前記数である、方法。
【請求項１６】
請求項１による方法であって、前記コードブックの前記選択された部分に前記量子化コードブックの前記検索を制限することにより、サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現する前記コードブック登録事項に関連する前記指標が、削減されたビット数により表現されることを許容する、方法。
【請求項１７】
請求項１６による方法であって、２つの連続するサブフレームのそれぞれに対して前記量子化コードブックの片方の半分に前記量子化コードブックの前記検索を制限し、その際サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現する前記コードブック登録事項に関連する前記指標が、１少ないビットにより表現されることを許容し、前記検索が制限される前記コードブックの前記半分を指示するために、指示子ビットが提供されるステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１による方法であって、２あるいは３以上のサブフレーム毎に一度、前記サブフレームを表す符号化パラメータを含むビットストリームを形成するステップ、および前記符号化パラメータにおける前記量子化コードブックの選択された部分を示す指示子を提供するステップを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１による方法であって、前記初期ピッチ利得を計算するステップが、
【数２】
2006525533.tif 000046
ここで、ｇ’ｐは前記初期ピッチ利得、ＴＯＬは開ループピッチ遅延、およびｓｗ（ｎ）は前記標本化された音の信号の知覚的に加重されたものから導出された信号である、
上式を使用するステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９による方法であって、Ｋは開ループピッチ値を表す、方法。
【請求項２１】
請求項１９による方法であって、Ｋは開ループピッチピッチ値の複数倍を表す、方法。
【請求項２２】
請求項１９による方法であって、Ｋはサブフレームにおけるサンプルの前記数の複数倍を表す、方法。
【請求項２３】
請求項１による方法であって、Ｉｉｎｉｔ−ｐからＩｉｎｉｔ＋ｐであって、Ｉｉｎｉｔは前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に対応する前記利得量子化コードブックの利得ベクトルの指標であり、ｐは整数である、範囲に、前記量子化コードブックの前記検索を制限するステップが前記検索を制限するステップを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３による方法であって、ｐは１５に等しく、Ｉｉｎｉｔ−ｐ≧０、およびＩｉｎｉｔ＋ｐ＜１２８に制限される、方法。
【請求項２５】
標本化された音の信号を表すビットストリームを復号する方法であって、前記標本化された音の信号は連続するフレームを含み、各フレームは幾つかのサブフレームを含み、前記ビットストリームは前記サブフレームを表す符号化パラメータを含み、サブフレームに対する前記符号化パラメータは第１の利得パラメータおよび第２の利得パラメータを含み、前記第１および第２の利得パラメータは同時に量子化され、指標により量子化コードブックへのビットストリームに表現され、前記方法は、前記第１および第２の利得パラメータを同時に量子化解除するために、利得量子化解除演算を実行するステップを含み、前記利得量子化解除演算が、
−  ２あるいは３以上のサブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータの量子化に使用される前記量子化コードブックの一部の指示を前記符号化パラメータにおいて受信するステップ、および
−  前記２あるいは３以上のサブフレームのそれぞれに対して、前記量子化コードブックの前記指示された部分から前記第１および第２の利得パラメータを抽出するステップ、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２６】
請求項２５による方法であって、前記量子化コードブックの一部の指示は２あるいは３以上のサブフレーム毎に一度、前記符号化パラメータにおいて提供される、方法。
【請求項２７】
請求項２５による方法であって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得である、方法。
【請求項２８】
請求項２５による方法であって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得相関ファクタである、方法。
【請求項２９】
標本化された音の信号を符号化するエンコーダであって、前記標本化された音の信号は連続するフレームを含み、各フレームは幾つかのサブフレームを含み、前記エンコーダは、サブフレーム当たりに一度、第１の利得パラメータおよび第２の利得パラメータを決定し、各登録事項が予め定められたビット数により表現された関連指標を有する、幾つかのコードブック登録事項を含む量子化コードブックを検索することにより、サブフレームに対して決められた前記第１および第２の利得パラメータを同時に量子化するために、同時に量子化演算を実行するように定められ、前記エンコーダが、
−  サブフレームの予め定められた数ｆを基本に初期ピッチ利得を計算し、
−  前記初期ピッチ利得に依存して量子化コードブックの一部を選択し、
−  ２あるいは３以上の連続するサブフレームに対して前記選択された部分に前記量子化コードブックの前記検索を制限し、
−  前記量子化コードブックの前記選択された部分の中から、サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現するコードブック登録事項を同定するために、前記量子化コードブックの前記選択された部分を検索し、
前記サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを表現するために前記同定された登録事項に関連する前記指標を使用する、
ように設備されることを特徴とする、エンコーダ。
【請求項３０】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダは第１および第２の相関値の比率を計算することにより前記初期ピッチ利得を決定するように設備される、エンコーダ。
【請求項３１】
請求項３０によるエンコーダであって、前記エンコーダは前記第１および第２の相関値の前記比率を、
【数３】
2006525533.tif 000047
ここで、Ｋは前記第１および第２の相関値の計算に使用されるサンプルの前記数を表し、ｘ（ｎ）は目標信号およびｙ（ｎ）は濾過された適応型コードブック信号である、
上式のように計算するように設備される、エンコーダ。
【請求項３２】
請求項２９によるエンコーダであって、前記量子化コードブックの前記選択された部分が前記量子化コードブックにおける前記量子化コードブック登録事項の半分を含む、エンコーダ。
【請求項３３】
請求項３１によるエンコーダであって、Ｋは２サブフレームのサンプルの前記数に等しい、エンコーダ。
【請求項３４】
請求項３１によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
−  前記標本化された音の信号の１サブフレームに等しい期間に対して、幾つかの係数を含む線形予測フィルタを計算し、
−  前記線形予測フィルタの前記係数に基づいて知覚的加重フィルタを構築し、
−  前記線形予測フィルタの前記係数に基づいて加重された合成フィルタを構築する、
ように設備される、エンコーダ。
【請求項３５】
請求項３４によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
−  加重された音の信号を作成するために１サブフレームより長い期間に亘って前記知覚的加重フィルタを前記標本化された音の信号に適用し、
−  前記加重された合成フィルタの零入力応答を計算し、
−  前記加重された音の信号から前記加重された合成フィルタの前記零入力応答を減算することにより前記目標信号を生成する、
ように設備される、エンコーダ。
【請求項３６】
請求項３４によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
−  １サブフレームより長い期間に亘って適応型コードブックベクトルを計算し、
−  前記加重された合成フィルタのインパルス応答を計算し、
−  前記加重された合成フィルタの前記インパルス応答を前記適応型コードブックベクトルと包絡させることより前記濾過された適応型コードブック信号を形成する、
ように設備される、エンコーダ。
【請求項３７】
請求項２９によるエンコーダであって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得である、エンコーダ。
【請求項３８】
請求項２９によるエンコーダであって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得相関ファクタである、エンコーダ。
【請求項３９】
請求項３８によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
−  予測された新規利得を作成するために予測スキームを新規コードブックエネルギーに適用し、
−  前記新規利得と前記予測された新規利得との比率として前記相関ファクタを計算する、
ように設備される、エンコーダ。
【請求項４０】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダは、少なくとも２サブフレームを基本に前記初期ピッチ利得を計算するように設備される、エンコーダ。
【請求項４１】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダは、ｆサブフレーム毎に一度、前記初期ピッチ利得の前記計算および前記量子化コードブックの一部の前記選択を繰り返すように設備される、エンコーダ。
【請求項４２】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
−  前記初期ピッチ利得に最も近い前記量子化コードブックのピッチ利得値に関連する指標を検出するために、前記量子化コードブックを検索すること、および
−  前記指標を含む前記量子化コードブックの一部を選択すること、
により前記量子化コードブックの一部を選択するように設備される、エンコーダ。
【請求項４３】
請求項２９によるエンコーダであって、ｆはフレームにおけるサブフレームの前記数である、エンコーダ。
【請求項４４】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダが、前記コードブックの前記選択された部分に前記量子化コードブックの前記検索を制限し、その際サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現する前記コードブック登録事項に関連する前記指標が、削減されたビット数により表現されることを許容するように設備される、エンコーダ。
【請求項４５】
請求項４４によるエンコーダであって、前記エンコーダが、２つの連続するサブフレームのそれぞれに対して前記量子化コードブックの片方の半分に前記量子化コードブックの前記検索を制限し、その際サブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを最も良く表現する前記コードブック登録事項に関連する前記指標が、１少ないビットにより表現されることを可能にし、前記検索が制限される前記コードブックの前記半分を指示するために、指示子ビットが提供されるように設備される、エンコーダ。
【請求項４６】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダが、２あるいは３以上のサブフレーム毎に一度、前記サブフレームを表す符号化パラメータを含むビットストリームを形成し、前記符号化パラメータにおける前記量子化コードブックの選択された部分を示す指示子を提供するように設備される、エンコーダ。
【請求項４７】
請求項２９によるエンコーダであって、前記エンコーダが、
【数４】
2006525533.tif 000048
ここで、ｇ’ｐは前記初期ピッチ利得、ＴＯＬは開ループピッチ遅延、およびｓｗ（ｎ）は前記標本化された音の信号の知覚的に加重されたものから導出された信号である、
上式を使用して前記初期ピッチ利得を計算するように設備される、エンコーダ。
【請求項４８】
請求項４７によるエンコーダであって、Ｋは開ループピッチ値を表す、エンコーダ。
【請求項４９】
請求項４７によるエンコーダであって、Ｋは開ループピッチピッチ値の複数倍を表す、エンコーダ。
【請求項５０】
請求項４７によるエンコーダであって、Ｋはサブフレームにおけるサンプルの前記数の複数倍を表す、エンコーダ。
【請求項５１】
請求項２９によるエンコーダであって、Ｉｉｎｉｔ−ｐからＩｉｎｉｔ＋ｐであって、Ｉｉｎｉｔは前記初期ピッチ利得に最も近いピッチ利得に対応する前記利得量子化コードブックの利得ベクトルの指標であり、ｐは整数である、範囲に前記検索を制限することによって、前記エンコーダが前記量子化コードブックの前記検索を制限するように設備される、エンコーダ。
【請求項５２】
請求項５１によるエンコーダであって、ｐは１５に等しく、Ｉｉｎｉｔ−ｐ≧０、およびＩｉｎｉｔ＋ｐ＜１２８に制限される、エンコーダ。
【請求項５３】
標本化された音の信号を表すビットストリームを復号するデコーダであって、前記標本化された音の信号は連続するフレームを含み、各フレームは幾つかのサブフレームを含み、前記ビットストリームは前記サブフレームを表す符号化パラメータを含み、サブフレームに対する前記符号化パラメータは第１の利得パラメータおよび第２の利得パラメータを含み、前記第１および第２の利得パラメータは同時に量子化され、指標により量子化コードブックへのビットストリームに表現され、前記デコーダは、前記第１および第２の利得パラメータを同時に量子化解除するために、利得量子化解除演算を実行するように定められ、前記デコーダが、
−  ２あるいは３以上のサブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータの量子化に使用される前記量子化コードブックの一部を示す前記指示を前記符号化パラメータから取り出し、
−  前記２あるいは３以上のサブフレームのそれぞれに対して、前記量子化コードブックの前記指示された部分から前記第１および第２の利得パラメータを抽出する、
ように設備されることを特徴とする、デコーダ。
【請求項５４】
請求項５３によるデコーダであって、前記デコーダは、２あるいは３以上のサブフレーム毎に一度、前記量子化コードブックの一部の指示を前記符号化パラメータから取り出すように設備される、デコーダ。
【請求項５５】
請求項５３によるデコーダであって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得である、デコーダ。
【請求項５６】
請求項５３によるデコーダであって、前記第１の利得パラメータはピッチ利得であり、前記第２の利得パラメータが新規利得相関ファクタである、デコーダ。
【請求項５７】
標本化された音の信号を表すビットストリームであって、前記標本化された音の信号は連続するフレームを含み、各フレームは幾つかのサブフレームを含み、前記ビットストリームは前記サブフレームを表す符号化パラメータを含み、サブフレームに対する前記符号化パラメータは第１の利得パラメータおよび第２の利得パラメータを含み、前記第１および第２の利得パラメータは同時に量子化され、指標により量子化コードブックへのビットストリームに表現され、前記ビットストリームが、２あるいは３以上のサブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを量子化するために使用される前記量子化コードブックの一部を示す指示子を含むことを特徴とする、ビットストリーム。
【請求項５８】
請求項５７によるビットストリームであって、前記２あるいは３以上のサブフレームに対する前記第１および第２の利得パラメータを量子化するために使用される前記量子化コードブックの前記一部が、サブフレームの予め定められた数ｆを基本に計算された初期ピッチ利得に基づいて決定されている、ビットストリーム。
【請求項５９】
請求項２９によるエンコーダを含む、セル電話機。
【請求項６０】
請求項５３によるデコーダを含む、セル電話機。
【請求項６１】
請求項２９によるエンコーダを含む、通話通信システム。
【請求項６２】
請求項５３によるデコーダを含む、通話通信システム。
【請求項６３】
請求項１による前記方法により符号化された、符号化された音の信号。
【請求項６４】
請求項１による前記方法のステップを実施するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータにおいて実行される、前記コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2006525533.tif 000049
2006525533.tif 000050
2006525533.tif 000051