專利名稱：數(shù)字信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于實行后置濾波方法的數(shù)字信號處理裝置，以便改進數(shù)字蜂窩電話中經(jīng)解碼的音頻信號的質(zhì)量。
在北美和日本已經(jīng)將一種VSELP(矢量和激勵的線性預(yù)測)用作數(shù)字蜂窩電話中音頻信號編碼系統(tǒng)。按照該VSELP系統(tǒng)，由音調(diào)(pitch)信息和過去的激勵信號矢量形成自適應(yīng)信號。通過施加一基本矢量形成噪聲信號。通過按照一根據(jù)表示有聲/無聲狀態(tài)的信息設(shè)定的增益，將該自適應(yīng)信號和噪聲信號線性疊加形成一個激勵信號。利用一短周期合成濾波器由該激勵信號合成音頻信號。通過將合成的音頻信號和輸入的音頻信號比較來進行編碼，并選擇代碼使它們之間的誤差最小。
因此，在該VSELP中，發(fā)送該短周期合成濾波器的參數(shù)α、激勵源代碼I、音調(diào)信息L以及增益β和γ。根據(jù)音頻信息L和過去的激勵信號以及根據(jù)激勵源代碼I以及增益系數(shù)β和γ的碼本的輸出，由長周期濾波級(state)通過解碼合成該激勵信號。將該激勵信號提供到具有參數(shù)α的預(yù)測合成濾波器并形成音頻信號。此外，使用一后置濾波器來改進聽覺感。通過自適應(yīng)地增強音調(diào)的周期性部分和增強主峰段部分降低聲音畸變。
圖1表示VSELP的常規(guī)解碼器的結(jié)構(gòu)。在圖1中，標號151標注一長周期濾波級(state)。該長周期濾波級151根據(jù)一過去的激勵矢量和來自輸入端161的音調(diào)信息L輸出信號bL(n)。標號152標注-代碼本。代碼本152根據(jù)來自輸入端162的激勵源代碼I輸出噪聲信號C(n)。
長周期濾波級151的輸出提供到一乘法器153，用于與來自輸入端163的增益系數(shù)β相乘。代碼本152的輸出提供到乘法器154，與來自輸入端164的增益系數(shù)γ相乘。乘法器153和154的輸出提供到加法器155。利用加法器155形成一激勵信號矢量ex(n)。該激勵信號矢量提供到一短周期合成濾波器156。
將來自輸入端165的參數(shù)α置入該短周期合成濾波器156。利用短周期合成濾波器156合成一音頻信號。該音頻信號提供到后置濾波器157。后置濾波器157自適應(yīng)地增強音調(diào)周期性的部分和增強主峰段部分。由輸出端158取出該后置濾波器157的輸出。
如上所述，按照與VSELP相似的編碼系統(tǒng)，在解碼時加入后置濾波器157，以便降低聲音畸變。在利用一按固定點運算操作方式實現(xiàn)這樣一種后置濾波器157的情況下，由于在濾波過程之前不知道濾波過程中的增益脈動值，至于濾波過程的脈動計數(shù)，需要按預(yù)定方式在考慮增益變?yōu)樽畲蟮那闆r下將邊界值設(shè)定得稍大一些。因此，當需濾波的信號即輸入到后置濾波器157的信號較小以及濾波過程的增益不是那樣大時，存在這樣一個問題，即在濾波過程中不可能達到足夠的精確度。
即，激勵信號矢量ex(n)是基于信號矢量bL(n)和來自代碼本的噪聲信號c(h)的有聲/無聲信息(β，γ)的線性求和值，該信號矢量bL(n)是根據(jù)音調(diào)信息L和過去的激勵信號的矢量狀態(tài)形成的，激勵信號矢量e(x)表示為e(X)＝βbL(n)+γc(n)...(1)通過利用該短周期合成濾波器156進行合成，形成一輸入到后置濾波器157的經(jīng)解碼的音頻信號S(n)。
利用上述方程(1)，看到該激勵信號矢量eX(n)好像與信號矢量bL(n)和噪聲信號c(n)成比例。然而，信號矢量bL(n)和噪聲信號c(n)相互產(chǎn)生影響，并不是彼此獨立的。如在圖2中所示，激勵信號矢量eX(n)反饋到一長周期濾波級r(n)，并如圖2所示，表達如下r(n)＝r(n+N)(0≤n＜Lmax-N)r(Lmax-N+n)＝eX(n)音調(diào)信息L按照下式得到該長周期濾波器輸出bL(n)。
bL(n)＝r(Lmax-L+n)(0≤n≤N)其中，N信號矢量長度Lmax過去的激勵信號矢量狀態(tài)。由信號eX(n)得到bL(n)。該長周期濾波器輸出bL(n)和激勵信號eX(n)是不成比例的。
如果在濾波過程之前已知在后置濾波器157中的濾波過程的增益脈動值，當由該增益脈動按照固定點運算操作方式運用該后置濾波器157時，可以將濾波過程的定標(比例)設(shè)定為一最佳值，可以提高精度。由于通過后置濾波器157發(fā)送信號時產(chǎn)生增益脈動，應(yīng)考慮在后置濾波器157的后置級設(shè)一增益控制。如果在濾波過程之前已知濾波過程的增益脈動值，利用濾波器的增益脈動值，可以按最佳方式在后置濾波器157的后置級處設(shè)定增益控制電路的增益。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種數(shù)字信號處理裝置，其通過先前知道由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動值實現(xiàn)最佳的(比例)定標，可以提高后置濾波器的精確度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)字信號處理裝置，其通過先前知道由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動值按最佳方式確定由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動。
根據(jù)本發(fā)明，提供的數(shù)字信號處理裝置包含有第一濾波器裝置，向其提供一個濾波信號；定標裝置，用于對在第一濾波裝置中的濾波運算實現(xiàn)(比例)定標處理；增益控制裝置，用于校正由第一濾波器裝置產(chǎn)生的增益脈動；第二濾波器裝置，其具有的特性與第一濾波器裝置相類似并向其提供一偽濾波信號；以及增益運算裝置，用于由輸入到第二濾波器裝置的輸入信號和其輸出信號得到第二濾波器裝置的增益，其中利用由增益運算裝置得到的第二濾波器裝置的增益控制該定標裝置的定標值和增益控制裝置的增益校正值。
根據(jù)本發(fā)明，提供的數(shù)字信號處理裝置包含有第一合成濾波器裝置，用于由一激勵信號合成音頻信號；第一后置濾波器裝置，用于對第一合成濾波器裝置的輸出進行濾波；定標裝置，用于對在第一后置濾波器裝置中的濾波運算實現(xiàn)定標處理；增益控制裝置，用于對在第一后置濾波器裝置中產(chǎn)生的增益脈動進行校正；第二合成濾波器裝置，具有的特性與第一合成濾波器裝置的相似，并由一偽激勵信號合成一偽信號；第二后置濾波器裝置，具有的特性與第一濾波器的相似，并對第二合成濾波器裝置的輸出進行濾波；以及增益運算裝置，用于由輸入到第二后置濾波器裝置的輸入信號和其輸出信號得到第二后置濾波器裝置的增益，其中利用由增益運算裝置得到的第二后置濾波器裝置的增益來控制定標裝置的定標值和增益控制裝置的增益校正值。
還配備另一個具有與后置濾波器特性相似的濾波器，用于處理已解碼的音頻信號。用于處理該音頻信號的后置濾波器的增益可以利用該另一濾波器初步假定。因此，在利用對一固定點的運算操作方式來實現(xiàn)用于處理音頻信號的后置濾波器中的濾波運算的情況下，可實現(xiàn)最佳定標。通過利用如上所述所得的增益，可以按最佳方式校正由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動。
通過參照附圖進行的如下詳細介紹和提出的權(quán)利要求，將會使本發(fā)明的上述和其它目的和特征變得更加明顯。
圖1是常規(guī)的VSELP解調(diào)器的一個實例的方塊圖；圖2是用于解釋常規(guī)的VSELP解調(diào)器的示意圖；圖3是表示本發(fā)明第一實施例的方塊圖；圖4是表示本發(fā)明第二實施例的方塊圖；圖5是合成濾波器的一個實例的方塊圖；圖6是合成濾波器的另一個實例的方塊圖；圖7是合成濾波器的再一個實例的方塊圖；圖8是表示本發(fā)明的第三實施例的方塊圖；圖9是表示本發(fā)明第四實施例的方塊圖；圖10是表示本發(fā)明第五實施例的方塊圖；圖11是表示本發(fā)明第六實施例的方塊圖；圖12是表示本發(fā)明第七實施例的方塊圖；圖13是表示本發(fā)明所適用的VSELP解調(diào)器的一個實例的方塊圖。
下面參照附圖介紹本發(fā)明的一個實施例。圖3表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)。在圖3中，假設(shè)所實現(xiàn)的濾波過程是在濾波器1中按照對一固定點運算操作方式實現(xiàn)的。假如在這種情況下由濾波器1產(chǎn)生的增益脈動值是已知的，則通過定標處理可以有效地使用字長，并且可以實現(xiàn)高精度的濾波器運算操作。因此，設(shè)有定標值計算電路3和移位電路4和5，用以通過定標處理進行濾波器1的濾波運算。
如果在濾波器1中的增益脈動是已知的，當由濾波器1產(chǎn)生增益脈動時，將一對應(yīng)于在濾波器1中的增益脈動相對應(yīng)的并與這一增益(變化)方向相反的增益信號施加于濾波器1的后置級，使得在濾波器1中的增益脈動可以得以補償。設(shè)有一個增益控制電路6，以便補償如上所述的由濾波器1產(chǎn)生的增益脈動。
由輸入到濾波器1的輸入信號和其輸出信號可以得到濾波器1的增益。然而，當在濾波器1中進行一種自適型處理即其中的系數(shù)不是固定的時候，這樣一種運算操作可能僅在濾波器1中實現(xiàn)濾波運算之后才起始進行。換句話說，為了實現(xiàn)最佳定標，必須在濾波器1中的濾波運算實現(xiàn)之前，假定濾波器1的增益。
為此，設(shè)有一個特性與濾波器1相似的濾波器11，在濾波器1的濾波運算結(jié)束之前利用濾波器11來假定濾波器1的增益。通過利用濾波器11假定的增益，在對濾波器1的運算操作進行定標處理的情況下，可以實現(xiàn)最佳定標。在利用增益控制電路6實現(xiàn)增益補償?shù)那闆r下，還可以實現(xiàn)最佳增益補償。
在圖3中向輸入端2提供一需濾波的信號S1(n)。利用移位電路4根據(jù)來自定標值計算電路3的定標值對來自輸入端2的信號S1(n)進行移位。移位電路4的輸出提供到后置濾波器1。利用濾波器1對信號S1(n)進行濾波運算。濾波器1的輸出提供到移位電路5。移位電路5對應(yīng)于在移位電路4中的移位量值沿該移位方向相反的方向進行移位。移位電路5的輸出S2(n)提供到增益控制電路6。由增益控制電路6對濾波器1中的增益脈動進行補償。由輸出端7將增益控制電路6的輸出S3(n)輸出。
向輸入端12提供一個偽濾波信號P-S1(n)。該偽濾波信號P-S1(n)提供到濾波器11和增益計算電路13。濾波器11的輸出P-S2(n)提供到增益計算電路13。
增益計算電路13計算濾波器11的增益脈動G是按照G＝α2(n)/α1(n)由該與濾波器11的輸入信號矢量P-S(n)成比例的數(shù)值α1(n)和與濾波器11的輸入信號矢量P2S(n)成比例的數(shù)值α2(n)來計算。
濾波器11的特性與后置濾波器1的相似。因此，由增益計算電路13得到的濾波器增益對應(yīng)于濾波器11的增益。因此，通過利用由增益計算電路13得到的增益，可以在濾波器1中實現(xiàn)濾波運算之前初步得到與后置濾波器1的增益對應(yīng)的增益。
由增益計算電路13得到的增益提供到定標值計算電路3。因此，當在濾波器1中進行濾波運算時可以最佳方式進行定標。即當由增益計算電路13得到的增益較大時，將定標值K設(shè)定到一較小的數(shù)值。
由增益計算電路13得到的增益還提供到增益控制電路6。利用增益控制電路6補償濾波器1的增益脈動。即，利用增益控制電路6將一增益(系數(shù))相乘，以便補償由增益計算電路13得到的增益。
如上所述，當濾波器1產(chǎn)生的增益脈動為未知的時候，通過配備一與濾波器1特性相似的濾波器11，可以初步假定該與濾波器1的增益相對應(yīng)的增益。根據(jù)這樣一種基本原理，下面分析一種對后置濾波器實現(xiàn)最佳定標和對由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動可以進行補償?shù)囊纛l信號解碼器結(jié)構(gòu)。
在圖4中表示的結(jié)構(gòu)為對激勵信號利用合成濾波器來合成音頻信號。作為合成濾波器22，采用如在圖5中所示的線性預(yù)測系數(shù)濾波器(LPC)、如在圖6中所示的局部自相關(guān)(ARCOR)系數(shù)濾波器、如在圖7中所示的線性頻譜成對(LSP)系數(shù)濾波器之類。
按照這樣一種結(jié)構(gòu)，如圖4所示，通過向合成濾波器22提供一激勵信號eX11(n)，產(chǎn)生音頻信號S11(n)。通過對該音頻信號S11(n)設(shè)一后置濾波器24提高音頻信號的質(zhì)量。
在按照對固定點運算操作的方式實現(xiàn)后置濾波器24的濾波運算的情況下，如果由后置濾濾波器24產(chǎn)生的增益脈動值是已知的，通過定標處理可以有效地使用字長?？梢愿呔_度地實現(xiàn)濾波運算操作。因此，設(shè)有定標值計算電路25、移位電路23和26，以便通過對其進行定標處理來實現(xiàn)后置濾波器24的濾波運算。
當由后置濾波器24產(chǎn)生增益脈動時，只要在該后置濾波器24中的增益脈動是已知的，將一與后置濾波器24的增益脈動相對應(yīng)且與這一增益的(變化)方向相反的增益信號疊加作用于后置濾波器24的后置級，使得可以補償在后置濾波器24中的增益脈動。設(shè)有增益控制電路27以對由后置濾波器24產(chǎn)生的增益脈動進行補償。
裝設(shè)一特性與合成濾波器22相似的合成濾波器32和一特性與后置濾波器24相似的后置濾波器33。以便假定該后置濾波器24的增益。一偽激勵信號P-eX11(n)提供到合成濾波器32。因而得到偽音頻信號P-S11(n)。該偽音頻信號P-S11(n)提供到后置濾波器33，通過利用后置濾波器33的輸入信號和輸出信號得到后置濾波器33的增益，因此假定后置濾波器24的增益。通過利用該利用后置濾波器33假定的增益，在利用定標處理進行后置濾波器24的運算的情況下，可以進行最佳定標。當利用增益控制電路27進行增益補償時，還可以實現(xiàn)最佳增益補償。
在圖4中，激勵信號eX11(n)提供到輸入端21。該激勵信號eX11(n)由輸入端21提供到合成濾波器22。利用合成濾波器11由該激勵信號eX11(n)合成音頻信號S11(n)。信號S11(n)提供到移位電路23。由移位電路23根據(jù)來自定標值計算電路25的定標值對由合成濾波器22合成的信號S11(n)進行移位。移位電路23的輸出提供到后置濾波器24。由后置濾波器24對來自合成濾波器22的信號S11(n)進行濾波運算。按照對一固定點運算操作方式實現(xiàn)后置濾波器24中的濾波運算。后置濾波器24的輸出提供到移位電路26。移位電路26對應(yīng)于移位電路23的移位量沿與該移位相反的方向?qū)υ撔盘栠M行移位。移位電路26的輸出S12(n)提供到增益控制電路27。增益控制電路27用于對由后置濾波器24產(chǎn)生的增益脈動進行補償。增益控制電路27的輸出S13(n)由輸出端28輸出。
由輸入端31提供偽激勵信號P-eX11(n)。該偽激勵信號P-eX11(n)提供到合成濾波器32。合成濾波器32的結(jié)構(gòu)與合成濾波器22相似。由合成濾波器32合成該偽音頻信號P-S11(n)。合成濾波器32的輸出提供到后置濾波器33和增益計算電路34。后置濾波器33的輸出提供到增益計算電路34。后置濾波器33的特性與后置濾波器34相似。
增益計算電路34由一與后置濾波器33的輸入信號矢量P-S11(n)成比例的數(shù)值和一與濾波器33的輸出信號矢量P-S12(n)成比例的數(shù)值計算濾波器33的增益脈動。
合成濾波器32的特性與合成濾波器22相似。后置濾波器33的特性與后置濾波器24相似。因此，由增益計算電路34得到的后置濾波器33的增益對應(yīng)于后置濾波器24的增益。
由增益控制電路34得到的增益提供定標值計算電路25。因此，當在后置濾波器24中進行濾波運算時以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路34得到的增益提供到增益控制電路27。由增益控制電路27補償后置濾波器24的增益脈動。
下面將分析通過對根據(jù)音調(diào)信息的脈沖序列發(fā)生器的輸出與白噪聲發(fā)生器的輸出的有聲/無聲信息進行線性求和來表示激勵信號矢量的情況。
如在圖8中所示，假設(shè)激勵信號eX21(n)表示如下ex21(n)＝βbL(n)+γc(n)是通過將用于根據(jù)音調(diào)信息L產(chǎn)生脈沖序列的脈沖序列發(fā)生器41的脈沖信號h121(n)和來自白噪聲發(fā)生器42的噪聲信號C21(n)的有聲/無聲信息(β、γ)進行線性求和來表示的。通過提供一用于如上所述得到的激勵信號ex21(n)的合成濾波器46來產(chǎn)生音頻信號S21(n)。通過提供一用于音頻信號S21(n)的后置濾波器49改進了音頻信號的質(zhì)量。
在按照對固定點運算操作方式實現(xiàn)后置濾波器49的濾波運算的情況下，如果后置濾波器49產(chǎn)生的增益脈動是已知的，通過定標處理可有效地利用字長，可以高精度地進行濾波運算操作。裝設(shè)定標值計算電路48和移位電路47和50，以便通過進行定標處理實現(xiàn)后置濾波器的濾波運算。
當后置濾波器49產(chǎn)生增益脈動時，如果在后置濾波器49中的增益脈動是已知的，向后置濾波器49的后置級施加一對應(yīng)于在后置濾波器49中的增益脈動的且與這種增益(變化)方向相反的增益控制作用，使得后置濾波器49中的增益脈動能夠被補償。如上所述，裝設(shè)增益控制電路51來補償由后置濾波器49產(chǎn)生的增益脈動。
為了假定后置濾波器49的增益，裝設(shè)特性與合成濾波器46相似的合成濾波器61以及特性與后置濾波器49相似的后置濾波器63。通過向合成濾波器61提供偽激勵信號得到偽音頻信號P-S21(n)。偽音頻信號P-S21(n)提供到濾波器63，利用濾波器63的輸入信號和輸出信號得到濾波器63的增益。利用該利用濾波器63假定的增益，當通過定標處理進行后置濾波器49的運算操作時，可以實現(xiàn)最佳定標。在利用增益控制電路51進行增益補償時，可以實現(xiàn)最佳增益補償。
在圖8中表示由脈沖序列發(fā)生器41根據(jù)音調(diào)信息L產(chǎn)生脈沖序列信號hL21(n)。脈沖序列發(fā)生器41的輸出提供到乘法器43，用以乘以表示有聲/無聲信息的增益系數(shù)β。乘法器43的輸出提供到加法器45。
白噪聲發(fā)生器42產(chǎn)生白噪聲信號C21(n)。白噪聲發(fā)生器42的輸出提供到乘法器44，用以乘以表示有聲/無聲信息的增益系數(shù)γ。乘法器44的輸出提供到加法器45。
由加法器45形成激勵信號矢量ex21(n)。該激勵信號矢量ex21(n)由下式表示ex21(n)＝βhL21(n)+γC21(n)激勵信號矢量ex21(n)提供到合成濾波器46。由合成濾波器46合成音頻信號。
由合成濾波器46合成的信號S21(n)是供到移位電路47。利用移位電路47根據(jù)來自定標值計算電路48的定標值對由合成濾波器合成的音頻信號進行移位。移位電路47的輸出提供到后置濾波器49。后置濾波器49進行處理以改進聲音質(zhì)量。由后置濾波器49對來自合成濾波器46的信號進行濾波運算。按照對固定點運算操作方式實現(xiàn)在后置濾波器49中的濾波運算。后置濾波器49的輸出提供到移位電路50。移位電路50按照移位電路47中的移位量沿與該位相反的方向進行移位。移位電路50的輸出S22(n)提供到增益控制電路51。增益控制電路51對由后置濾波器49產(chǎn)生的增益脈動進行補償。增益控制電路51的輸出S23(n)由輸出端52輸出。
合成濾波器61的結(jié)構(gòu)與合成濾波器46相似。偽激勵信號P-ex21(n)由輸入端62提供到合成濾波器61。由合成濾波器61合成偽音頻信號P-S21(n)。該偽音頻信號P-S21(n)提供到后置濾波器63和增益計算電路64。后置濾波器63的輸出提供到增益計算電路64。后置濾波器63的特性與后置濾波器49相似。
增益計算電路64由來自濾波器63的一個與輸入信號矢量P-S21(n)成比例的數(shù)值以及一個與后置濾波器63的輸出信號矢量P-S22(n)成比例的數(shù)值計算濾波器63的增益。
合成濾波器61的特性與合成濾波器46相似。后置濾波器63的特性與后置濾波器49相似。因此，由增益計算電路64得到的后置濾波器63的增益對應(yīng)于后置濾波器49的增益。
由增益計算電路64得到的增益提供到定標值計算電路48。因此，當在后置濾波器49中進行濾波運算時，以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路64得到的增益提供列增益控制電路51。利用增益控制電路51補償后置濾波器49的增益脈動。
下面分析通過對根據(jù)音調(diào)信息的過去的激勵信號矢量狀態(tài)和噪聲信號的有聲/無聲信息進行線性求和表達激勵信號矢量的情況。
如圖9中所示，下面假設(shè)一激勵信號ex31(n)由下式表示ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)即通過對利用音調(diào)信號L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)形成的信號矢量bL31(n)和來自白噪聲發(fā)生器72的噪聲信號C31(n)的有聲/無聲信息(β、γ)線性求和來表示。通過對于按照上述得到的激勵信號ex31(n)提供合成濾波器76得到音頻信號S31(n)。通過對于音頻信號S31(n)提供后置濾波器79改進音頻信號的質(zhì)量。
在按照對固定點運算操作方式進行后置濾波器79的濾波運算的情況下，如果后置濾波器79產(chǎn)生的增益脈動是已知的，通過定標處理可以有效地利用字長，以及可以實現(xiàn)高精確度的濾波運算操作。因此，設(shè)有定標值計算電路78和移位電路77和80，以便通過進行定標處理實現(xiàn)后置濾波器79的濾波運算。
當后置濾波器79產(chǎn)生增益脈動時，如果后置濾波器79的增益脈動是已知的，將與在后置濾波器79中的增益脈動相對應(yīng)的且與這一增益(變化)方向相反的增益信號施加到后置濾波器79的后置級，使得可以補償后置濾波器79的增益脈動。如上所述，設(shè)有增益控制電路81，以便補償由后置濾波器79產(chǎn)生的增益脈動。
裝設(shè)一特性與合成濾波器76相似的合成濾波器91和一特性與后置濾波器79相似的后置濾波器93，以便假定后置濾波器79中的增益。通過向合成濾波器91提供一偽激勵信號P-ex31(n)得到偽音頻信號P-S31(n)。該偽音頻信號P-S31(n)提供到后置濾波器93和通過利用該后置濾波器93的輸入信號和輸出信號得到后置濾波器93的增益，借此假定后置濾波器79的增益。利用該利用后置濾波器93假定的增益，在通過定標處理實現(xiàn)后置濾波器79的濾波運算的情況下，可以實現(xiàn)最佳定標。在利用增益控制電路81進行增益補償?shù)那闆r下，可以實現(xiàn)最佳增益補償。
在圖9中，由信號發(fā)生器71根據(jù)音調(diào)信息L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)產(chǎn)生信號bL31。該信號bL31提供到乘法器73，用以乘以代表有聲/無聲信息的增益(系數(shù))β。乘法器73的輸出提供到加法器75。
由白噪聲發(fā)生器72產(chǎn)生噪聲信號C31(n)。該噪聲信號提供給乘法器74，用以乘以代表有聲/無聲信息的增益(系數(shù))γ。乘法器74的輸出提供到加法器75。
利用加法器75形成該激勵信號矢量ex31(n)。激勵信號矢量ex31(n)表示如下ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)該激勵信號矢量ex31(n)提供到合成濾波器76。利用合成濾波器76合成音頻信號S31(n)。
由合成濾波器76合成的音頻信號S31(n)提供到移位電路77。利用移位電路77根據(jù)來自定標值計算電路78的定標值對利用合成濾波器76合成的音頻信號進行移位。移位電路77的輸出提供到后置濾波器79。后置濾波器79進行濾波處理以改進聲音質(zhì)量。利用后置濾波器79對來自合成濾波器76的信號進行濾波運算。按照對固定點運算操作的方式實現(xiàn)在后置濾波器79中的濾波運算。后置濾波器79的輸出提供到移位電路80。移位電路80按照在移位電路77的移位量沿與該移位方向相反的方向進行移位。移位電路80的輸出S32(n)提供到增益控制電路81。增益控制電路81補償由后置濾波器79產(chǎn)生的增益脈動。增益控制電路81的輸出S33(n)由輸出端82輸出。
合成濾波器91的結(jié)構(gòu)與合成濾波器76的相似。來自輸入端92的偽激勵信號P-ex31(n)提供到合成濾波器91。利用合成濾波器91合成偽音頻信號P-S31(n)。該偽音頻信號P-S31(n)提供到后置濾波器93和增益計算電路94。后置濾波器93的輸出提供到增益計算電路94。后置濾波器93的特性與后置濾波器79的相似。
增益計算電路94由一與后置濾波器93的輸入信號矢量P-S31(n)成比例的數(shù)值以及一與后置濾波器93的輸出信號矢量P-S32(n)成比例的數(shù)值計算后置濾波器93的增益。
合成濾波器91的特性與合成濾波器76的相似。后置濾波器93的特性與后置濾波器79的相似。因此，由增益計算電路94得到的后置濾波器93的增益對應(yīng)于后置濾波器79的增益。
由增益計算電路94得到的增益提供到定標值計算電路78。因此，當后置濾波器79進行濾波運算時，以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路94得到的增益提供到增益控制電路81。后置濾波器79的增益脈動得到補償。
在圖9中需要使提供到合成濾波器91的偽激勵信號P-ex31(n)與提供到合成濾波器76的激勵信號相似。然而，激勵信號ex31(n)表示如下ex31(n)＝βbL31(n)+γC31(n)即ex31(n)是通過對由音調(diào)信息L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)形成的信號矢量bL31(n)與來自白噪聲發(fā)生器42的噪聲信號C31(n)的有聲/無聲信息(β、γ)線性求和表示的。要形成與激勵信號ex31(n)相似的偽激勵信號P-ex31(n)是困難的。
因而如圖10所示，考慮使用一根據(jù)音調(diào)信息L的脈沖序列信號hL41(n)作為偽激勵信號P-ex41(n)。
在圖9中，根據(jù)音調(diào)信息L的脈沖序列信號hL41(n)是由脈沖序列發(fā)生器101產(chǎn)生的。脈沖序列信號hL41(n)提供到合成濾波器91。合成濾波器91的輸出提供到后置濾波器93和增益計算電路94。后置濾波器93的輸出提供到增益計算電路94。
增益計算電路94由一與后置濾波器93的輸入信號矢量成比例的數(shù)值以及一與后置濾波器93的輸出信號矢量成比例的數(shù)值來計算后置濾波器93的增益。由增益計算電路94得到的增益提供到定標值計算電路78。因此，當后置濾波器79進行濾波運算時以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路94得到的增益提供到增益控制電路81。利用增益控制電路81補償后置濾波器79的增益脈動。
如在圖11中所示，考慮使用根據(jù)音調(diào)信息L的脈沖序列信號P-hL51(n)和噪聲信號P-C51(n)的有聲/無聲信息(β、γ)的線性求和作為偽激勵信號P-ex51(n)。
在圖11中，根據(jù)音調(diào)信息L的脈沖序列信號P-hL51(n)是由脈沖序列發(fā)生器111產(chǎn)生的。脈沖序列信號P-hL51(n)提供到乘法器113，用以乘以增益(系數(shù))β。乘法器113的輸出提供到加法器115。由白噪聲發(fā)生器112產(chǎn)生噪聲信號P-C52(n)。噪聲信號P-C52(n)提供到乘法器114，用以乘以增益(系數(shù))γ。乘法器114的輸出提供到乘法器115。
由加法器115得到根據(jù)音調(diào)信息L的脈中信號P-hL51(n)和噪聲信號P-C52(n)的有聲/無聲信息(β、γ)的線性和，而偽激勵信號P-ex51(n)是由下式得到的P-ex51(n)＝β·(P-hL51(n))+γ·(P-C52(n))按上述方式形成的偽激勵信號P-ex51提供到合成濾波器91。
合成濾波器91的輸出提供到后置濾波器93和增益計算電路94。后置濾波器93的輸出提供到增益計算電路94。利用增益計算電路94計算后置濾波器93的增益。由增益計算電路94得到的增益提供到定標值計算電路78。因此，當在后置濾波器72中進行濾波運算時，以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路94得到的增益提供到增益控制電路81。由增益控制電路81補償后置濾波器79的增益脈動。
要考慮使根據(jù)音調(diào)信息P的音調(diào)(pitch)周期的脈沖序列的音調(diào)(pitch)位置與激勵信號矢量的音調(diào)位置相同步。通過對激勵信號矢量的峰值進行查索可以粗略知道該音調(diào)(pitch)位置。
此外，如在圖12中所示，考慮將根據(jù)音調(diào)信息L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)的且由信號發(fā)生器71產(chǎn)生的信號bL61用作偽激勵信號P-ex61(n)。
在圖12中，該根據(jù)音調(diào)信息L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)的且由信號發(fā)生器71產(chǎn)生的信號bL61(n)提供到合成濾波器91用作偽激勵信號P-ex61(n)。合成濾波器91的輸出提供到后置濾波器93和增益計算電路94。后置濾波器93的輸出提供到增益計算電路94。由增益計算電路94計算濾波器93的增益。由增益計算電路94得到的增益提供到定標值計算電路78。因此，當在后置濾波器79中進行濾波運算時以最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路94得到的增益提供到增益控制電路81。利用增益控制電路81補償后置濾波器79的增益脈動。
圖13表示按上面分析研究實現(xiàn)的VSELP的解碼器的實例。在圖13中，標號121標注一長周期濾波級。過去的激勵矢量提供到該長周期濾波級121并還由輸入端120提供所接收的音調(diào)信息L。該長周期濾波級121根據(jù)所接收的音調(diào)信息L和過去的激勵信號矢量狀態(tài)形成信號bL61(n)。形成的信號bL61(n)提供到乘法器122。
標號123標注一代碼本。該所接收的激勵源代碼I由輸入端124提供到代碼本123。利用代碼本123根據(jù)激勵源代碼I施加一基本矢量并且形成噪聲信號C61(n)。噪聲信號C61(n)提供到乘法器125。
由輸入端126向乘法器122提供所接收的增益β。由輸入端127向乘法器125提供所接收的增益γ。用乘法器122將增益(系數(shù))β乘以信號bL61(n)。用乘法器125將增益(系數(shù))γ乘以噪聲信號C61(n)。
乘法器122和125的輸出提供到加法器130。由加法器130形成激勵信號矢量ex61(n)。激勵信號矢量ex61(n)表示如下ex61(n)＝βbL61(n)+γC61(n)該激勵信號矢量ex61(n)提供到一短周期合成濾波器131并反饋到該長周期濾波級121。
由輸入端128向短周期合成濾波器131提供參數(shù)α。利用短周期合成濾波器131合成音頻信號。合成的音頻信號提供到移位電路132。移位電路132根據(jù)來自定標值計算電路133的定標值對合成的音頻信號移位。移位電路133的輸出提供到后置濾波器134。
后置濾波器134進行濾波處理以改進聲音質(zhì)量。后置濾波器134對來自短周期合成濾波器131的信號進行濾波運算。在后置濾波器134中按照對固定點計算操作方式實現(xiàn)濾波運算。后置濾波器134的輸出提供到移位電路135。移位電路135根據(jù)在移位電路132的移位量沿與該移位相反的方向?qū)斎胄盘栆莆?。移位電?35的輸出提供到增益控制電路136。增益控制電路136補償由后置濾波器134產(chǎn)生的增益脈動。增益控制電路136的輸出作為解碼信號由輸出端137輸出。
來自長周期濾波級121的信號bL61(n)作為一偽激勵信號P-ex61(n)提供到短周期合成濾波器141。參數(shù)α由輸入端128提供到短周期合成濾波器141。短周期合成濾波器141的構(gòu)成方式與短周期合成濾波器127相似。
短周期合成濾波器141的輸出P-S61(n)提供到后置濾波器142和增益計算電路143。后置濾波器142的輸出提供到增益計算電路143。后置濾波器142的特性與后置濾波器134的相似。
后置濾波器142的輸入信號矢量P-S61(n)和后置濾波器142的輸出信號矢量P-S62(n)提供到增益計算電路143。增益計算電路143由一與后置濾波器142的輸入信號矢量P-S61(n)成比例的數(shù)值及一與后置濾波器142的輸出信號矢量P-S62(n)成比例的數(shù)值來計算增益。
由增益計算電路143得到的增益提供到定標值計算電路133。因此，當在后置濾波器134中進行濾波運算時的最佳方式實現(xiàn)定標。由增益計算電路134得到的增益提供到增益控制電路136。利用增益控制電路136補償由后置濾波器134產(chǎn)生的增益脈動。
在上述實例中，雖然介紹的是利用VSELP主要作為壓縮系統(tǒng)的情況，然而，本發(fā)明也可以相似的方式適用于另外的壓縮系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，配備特性與用于處理經(jīng)解調(diào)的音頻信號的后置濾波器相似的另一后置濾波器，并預(yù)先利用該后置濾波器假定該處理音頻信號的后置濾波器的增益。因此，當按照對固定點運算操作方式在后置濾波器中進行濾波運算時，可以實現(xiàn)最佳定標。通過利用按上述方式得到的增益，可以按最佳方式校正由后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動。
本發(fā)明并不局限于上述各實施例，而是在所提出的本發(fā)明權(quán)利要求的構(gòu)思和范圍內(nèi)可以進行很多改進和變化。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號處理裝置，包含第一濾波器裝置，用于對輸入信號進行濾波運算；第二濾波器裝置，其特性與所述第一濾波器裝置相似；增益運算裝置，用于由向所述第二濾波器裝置輸入的偽信號及其輸出信號得到所述第二濾波器的增益；定標裝置，用于對在所述第一濾波器裝置中的濾波運算實現(xiàn)定標處理；以及增益控制裝置，用于接收所述第一濾波器裝置的輸出并校正在所述第一濾波器裝置中產(chǎn)生的增益脈動；其中，通過利用由所述增益運算裝置得到所述第二濾波器裝置的增益來控制所述定標裝置的定標值和所述增益控制裝置的增益校正值。
2.一種數(shù)字信號處理裝置，包含第一合成濾波器裝置，用于由一激勵信號合成音頻信號；第一后置濾波器裝置，用于對所述第一合成濾波器裝置的輸出進行濾波；第二合成濾波器裝置，其特性與所述第一合成濾波器裝置相似，用于由一偽激勵信號合成一偽信號；第二后置濾波器裝置，其特性與所述第一后置濾波器裝置相似，用于對所述第二合成濾波器裝置的輸出進行濾波；增益運算裝置，用于由向所述第二合成濾波器裝置輸入的信號及其輸出信號得到所述第二合成濾波器裝置的增益；定標裝置，用于對在所述第一后置濾波器裝置中的濾波運算進行定標處理；以及增益控制裝置，用于接收所述第一后置濾波器裝置的輸出并校正在所述第一后置濾波器裝置中產(chǎn)生的增益脈動；其中，通過利用該由所述增益運算裝置得到的所述第二后置濾波器裝置的增益來控制所述定標裝置的定標值和所述增益控制裝置的增益校正值。
3.一種數(shù)字信號處理裝置的增益校正方法，包含的步驟有將一輸入信號提供到用于進行濾波運算的第一濾波器裝置；將一偽輸入信號提供到一特性與所述第一濾波器裝置相似的第二濾波器裝置并進行濾波運算；利用增益運算裝置根據(jù)所述第二濾波器裝置的所述偽輸入信號及其輸出信號得到所述第二濾波器裝置的增益；通過利用所得到的所述第二濾波器裝置的增益·利用定標裝置對在所述第一濾波裝置中的濾波運算進行定標處理；以及利用用于接收所述第一濾波器裝置的輸出增益控制裝置利用所述第二濾波器裝置的增益校正在所述第一濾波器裝置中產(chǎn)生的增益脈動。
4.一種數(shù)字信號處理裝置的增益校正方法，包含的步驟有向第一合成濾波裝置輸入激勵信號；向用于進行濾波運算的第一濾波器裝置提供由所述第一合成濾波器裝置合成的音頻信號；向其特性與所述第一合成濾波器相似的第二合成濾波器裝置輸入-偽激勵信號；向其特性與所述第一濾波器裝置相似的第二濾波器裝置提供由所述第二合成濾波器裝置合成的偽信號并進行濾波運算；利用所述增益運算裝置根據(jù)向所述第二濾波器裝置輸入的信號及其輸出信號得到所述第二濾波器裝置的增益；通過利用所得到的所述第二濾波器裝置的增益，利用定標裝置對在所述第一濾波器裝置中的濾波運算進行定標處理；利用該接收所述第一濾波器裝置的輸出的增益控制裝置。利用所述第二濾波器裝置的增益校正在所述第一濾波器裝置中產(chǎn)生的增益脈動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成濾波器裝置是線性預(yù)測系數(shù)的濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成濾波器裝置是局部自相關(guān)系數(shù)濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一和第二合成濾波器裝置是線性頻譜成對系數(shù)濾波器。
全文摘要
配置一特性與一后置濾波器相似的另一后置濾波器,根據(jù)該另一后置濾波器的輸入和輸出初步假定該后置濾波器的增益。當在該后置濾波器中進行濾波運算時利用該后置濾波器的輸入和輸出確定最佳定標值。當控制由該后置濾波器產(chǎn)生的增益脈動時,確定一最佳增益。
文檔編號G10L19/00GK1175054SQ97114950
公開日1998年3月4日 申請日期1997年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月28日
發(fā)明者井上晃, 前田 申請人:索尼公司