СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛА, СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛА, УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ, УСТРОЙСТВО ДЕКОДИРОВАНИЯ, СИСТЕМА ОБРАБОТКИ АУДИОСИГНАЛА, ПРОГРАММА КОДИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛА И ПРОГРАММА ДЕКОДИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛА Российский патент 2013 года по МПК G10L19/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу кодирования аудиосигнала, способу декодирования аудиосигнала, устройству кодирования, устройству декодирования, системе обработки аудиосигнала, программе кодирования аудиосигнала и программе декодирования аудиосигнала.

Уровень техники

Метод кодирования для сжатия речевых/музыкальных сигналов (аудиосигналов) с низкими скоростями передачи битов является важным, чтобы уменьшить расходы, которые несут при двусторонней передаче, широкополосной передаче и сохранении речевых и музыкальных сигналов. Для того чтобы эффективно кодировать как речевые, так и музыкальные сигналы, является эффективной схема кодирования гибридного типа, в которой выборочно используют схему кодирования, подходящую для речевых сигналов, и схему кодирования, подходящую для музыкальных сигналов. Схема кодирования гибридного типа эффективно выполняет кодирование с помощью переключения схем кодирования в процессе кодирования аудиопоследовательности, даже когда характеристики входных сигналов изменяются во времени.

Схема кодирования гибридного типа обычно включает в себя в качестве компонента схему кодирования CELP (CELP: кодирование с линейным предсказанием и кодовым возбуждением), подходящую для кодирования речевых сигналов. Обычно для того чтобы кодировать остаточный сигнал, полученный посредством применения обратного фильтра с линейным предсказанием к входному сигналу, кодер, осуществляющий схему CELP, сохраняет в себе информацию о прошлых остаточных сигналах в адаптивной кодовой книге. Поскольку адаптивную кодовую книгу используют для кодирования, достигается высокая эффективность кодирования.

Метод для кодирования речевых сигналов и музыкальных сигналов описан в патентной литературе 1. В патентной литературе 1 описан алгоритм для кодирования как речевых сигналов, так и музыкальных сигналов и т.д. Метод, описанный в патентной литературе 1, использует фильтр синтеза с линейным предсказанием (LP), действующий обычным образом, чтобы кодировать речевые сигналы и музыкальные сигналы. Фильтр синтеза с LP переключается между генератором возбуждения речи и генератором возбуждения преобразования в соответствии с тем, кодируется ли речевой сигнал или музыкальный сигнал, соответственно. Для кодирования речевых сигналов используют традиционный метод CELP, а для кодирования музыкальных сигналов применяют новый ассиметричный метод перекрытия-суммирования. При выполнении обычной фильтрации синтезом с LP интерполяция коэффициентов LP проводится относительно сигнала в областях операции перекрытия-суммирования.

Когда имеет место переключение из схемы кодирования, отличной от схемы кодирования CELP, в схему кодирования, осуществляющую схему CELP, в процессе кодирования аудиопоследовательности, информация об остаточном сигнале, соответствующем речи, поступающей до переключения, не сохраняется в адаптивной кодовой книге в кодере. Вследствие этого эффективность кодирования ухудшается при кодировании кадра, приходящего непосредственно после переключения схемы кодирования, что приводит к проблеме уменьшения качества воспроизводимой речи. Решение из уровня техники известно, как адаптивный многоскоростной широкополосный плюс (AMR-WB+, не патентная литература 1), который является схемой кодирования, стандартизованной Проектом партнерства 3-го поколения (3GPP), в котором внутреннее состояние кодера, осуществляющего схему CELP, инициализируют с использованием кодированного результата, полученного согласно схеме кодирования, отличной от схемы CELP. Кодер AMR-WB+ получает остаточный сигнал посредством обратной фильтрации с линейным предсказанием относительно входного сигнала и после этого выборочно кодирует остаточный сигнал с использованием двух схем кодирования, т.е. схемы CELP и схемы возбуждения кодированного преобразования (ТСХ). При переключении со схемы ТСХ на схему CELP кодер AMR-WB+ обновляет адаптивную кодовую книгу в схеме CELP с использованием сигнала возбуждения в схеме ТСХ.

Список ссылок

Патентная литература

Патентная литература 1: выложенная японская заявка на патент №2003-44097.

Не патентная литература

3GPP TS 26.290 “Audio codec processing functions; Extended Adaptive Multi-Rate-Wideband (AMR-WB+) codec; Transcoding functions”. [online].[найдено 5 марта 2009]. Найдено в Интернете:<URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-nfo/26290.htm>

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Однако, согласно схеме кодирования гибридного типа, в которой выборочно используют схему кодирования, основанную на схеме CELP, и схему кодирования, не использующую кодирование с линейным предсказанием, трудно получить сигнал возбуждения из процесса кодирования, выполненного согласно схеме кодирования, не использующей кодирование с линейным предсказанием. Вследствие этого при переключении со схемы кодирования, не использующей кодирование с линейным предсказанием, на схему кодирования, основанную на схеме CELP, трудно инициализировать адаптивную кодовую книгу в схеме CELP с сигналом возбуждения, соответствующим речи, приходящей до переключения. Задачей настоящего изобретения является инициализация в подходящее значение внутреннего состояния средства кодирования или средства декодирования, осуществляющих схему кодирования, использующую кодирование с линейным предсказанием, чтобы, таким образом, улучшить качество речи, воспроизводимой из кадра, приходящего непосредственно после переключения, при переключении со схемы кодирования, не использующей линейное предсказание, на схему кодирования, использующую линейное предсказание.

Решение проблемы

Способ кодирования аудиосигнала настоящего изобретения кодирует аудиосигнал, включающий в себя множество кадров, с использованием первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием. Способ кодирования аудиосигнала настоящего изобретения содержит этап переключения для переключения средства кодирования для кодирования второго кадра, непосредственно следующего за первым кадром, от второго средства кодирования на первое средство кодирования, после того как первый кадр аудиосигнала был кодирован с помощью второго средства кодирования, этап инициализации для инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования, в соответствии с предварительно определенным способом, после того как будет выполнен этап переключения.

В соответствии со способом кодирования аудиосигнала настоящего изобретения, даже когда второй кадр должен быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как первый кадр был кодирован с помощью схемы кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, второй кадр может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием. Вследствие этого может быть реализована обработка кодирования, выполняемая с множеством схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

В настоящем изобретении внутреннее состояние первого средства кодирования предпочтительно содержит содержание адаптивной кодовой книги или значения, сохраненные с помощью элементов задержки фильтра синтеза с линейным предсказанием для определения отклика на нулевой ввод. На этапе инициализации внутреннее состояние первого средства кодирования предпочтительно инициализируют с использованием первого кадра. На этапе инициализации первое средство кодирования предпочтительно инициализируют с использованием остаточного сигнала, полученного с помощью применения обратного фильтра с линейным предсказанием либо к первому кадру, еще подлежащему кодированию с помощью второго средства кодирования, либо к первому кадру, декодированному обратно, после кодирования с помощью второго средства кодирования. На этапе инициализации обратный фильтр с линейным предсказанием предпочтительно применяют либо к первому кадру, еще подлежащему кодированию с помощью второго средства кодирования, либо к первому кадру, декодированному обратно, после кодирования с помощью второго средства кодирования, с использованием коэффициентов линейного предсказания, использованных первым средством кодирования, чтобы кодировать третий кадр, предшествующий первому кадру. В качестве альтернативы, на этапе инициализации, когда коэффициенты линейного предсказания первого кадра включены в коды второго кадра, обратный фильтр с линейным предсказанием предпочтительно применяют либо к первому кадру, еще подлежащему кодированию с помощью второго средства кодирования, либо к первому кадру, декодированному обратно, после кодирования с помощью второго средства кодирования, с использованием коэффициентов линейного предсказания, включенных в коды второго кадра. В настоящем изобретении на этапе инициализации внутреннее состояние первого средства кодирования может быть инициализировано с использованием внутреннего состояния, которое имело первое средство кодирования, когда первое средство кодирования кодировало кадр, предшествующий первому кадру. Что касается коэффициентов линейного предсказания в фильтре синтеза с линейным предсказанием для определения отклика на нулевой ввод, желательно использовать коэффициенты линейного предсказания, использованные, когда первое средство кодирования кодировало третий кадр, предшествующий первому кадру, или когда коэффициенты линейного предсказания первого кадра включены в коды второго кадра, коэффициенты линейного предсказания первого кадра, вычисленные, когда кодировался второй кадр, или коэффициенты линейного предсказания, полученные с помощью применения перцепционного взвешивающего фильтра к вычисленным коэффициентам линейного предсказания.

Способ декодирования аудиосигнала настоящего изобретения декодирует аудиосигнал, включающий в себя множество кадров, с использованием первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второе средство декодирования, работающее согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием. Способ декодирования аудиосигнала содержит этап переключения для переключения средства декодирования для декодирования второго кадра, непосредственно следующего за первым кадром, от второго средства декодирования на первое средство декодирования, после того как первый кадр кодированного аудиосигнала был декодирован с помощью второго средства декодирования, и этап инициализации для инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования, в соответствии с предварительно определенным способом, после того как будет выполнен этап переключения.

В соответствии со способом декодирования аудиосигнала настоящего изобретения, даже когда второй кадр должен быть декодирован с использованием схемы кодирования с линейным предсказанием, в то время как первый кадр был декодирован с помощью схемы кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, второй кадр может быть декодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием. Поэтому может быть реализована обработка декодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

В настоящем изобретении внутреннее состояние первого средства декодирования предпочтительно содержит содержание адаптивной кодовой книги или значения, сохраненные с помощью элементов задержки фильтра синтеза с линейным предсказанием для определения отклика на нулевой ввод. На этапе инициализации внутреннее состояние первого средства декодирования предпочтительно инициализируют с использованием первого кадра. На этапе инициализации первое средство декодирования предпочтительно инициализируют с использованием остаточного сигнала, полученного с помощью применения обратного фильтра с линейным предсказанием к первому кадру, декодированному с помощью второго средства декодирования. На этапе инициализации обратный фильтр с линейным предсказанием предпочтительно применяют к первому кадру, декодированному с помощью второго средства декодирования, с использованием коэффициентов линейного предсказания, использованных первым средством декодирования, чтобы декодировать третий кадр, предшествующий первому кадру. В качестве альтернативы, на этапе инициализации, когда коэффициенты линейного предсказания первого кадра включены в коды второго кадра, обратный фильтр с линейным предсказанием предпочтительно применяют к первому кадру, декодированному с помощью второго средства кодирования, с использованием коэффициентов линейного предсказания, включенных в коды второго кадра. В настоящем изобретении на этапе инициализации внутреннее состояние первого средства декодирования может быть инициализировано с использованием внутреннего состояния, которое имело первое средство декодирования, когда первое средство декодирования декодировало кадр, предшествующий первому кадру.

Устройство кодирования настоящего изобретения включает в себя первое средство кодирования, работающее согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второе средство кодирования, работающее согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, и кодирует аудиосигнал с использованием первого средства кодирования и второго средства кодирования. Устройство кодирования содержит первое средство определения кодирования, которое определяет, используется ли первое или второе средство кодирования, чтобы кодировать целевой кадр кодирования, который включен в аудиосигнал. Устройство кодирования настоящего изобретения дополнительно содержит второе средство определения кодирования, которое определяет, если первое средство определения кодирования определило, что целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, был ли кодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования, с помощью первого средства кодирования или второго средства кодирования, и средство вычисления внутреннего состояния кодирования, которое декодирует, если второе средство определения кодирования определило, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, кодированный результат непосредственно предшествующего кадра и вычисляет внутреннее состояние первого средства кодирования с использованием декодированного результата. Устройство кодирования настоящего изобретения дополнительно содержит средство инициализации кодирования, которое инициализирует внутреннее состояние первого средства кодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния кодирования. Первое средство кодирования кодирует целевой кадр кодирования после средства инициализации кодирования.

В соответствии с устройством кодирования настоящего изобретения, даже когда целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования, кодирован с помощью второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр кодирования может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования. Поэтому может быть реализована обработка кодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Устройство декодирования настоящего изобретения включает в себя первое средство декодирования, работающее согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второе средство декодирования, работающее согласно схеме кодирования, которая отличается от схемы кодирования с линейным предсказанием, и декодирует кодированный аудиосигнал с использованием первого средства декодирования и второго средства декодирования. Устройство декодирования содержит первое средство определения декодирования, которое определяет, используется ли первое средство декодирования или второе средство кодирования, чтобы декодировать целевой кадр декодирования, который включен в кодированный аудиосигнал. Устройство декодирования также содержит второе средство определения декодирования, которое определяет, если первое средство определения декодирования определило, что целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, был ли декодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру декодирования, с помощью первого средства декодирования или второго средства декодирования. Устройство декодирования дополнительно содержит средство вычисления внутреннего состояния декодирования, которое вычисляет, если второе средство определения декодирования определило, что непосредственно предшествующий кадр декодирован с помощью второго средства декодирования, внутреннее состояние первого средства декодирования с использованием декодированного результата непосредственно предшествующего кадра, и средство инициализации декодирования, которое инициализирует внутреннее состояние первого средства декодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния декодирования. Первое средство декодирования декодирует целевой кадр декодирования, после того как его внутреннее состояние будет инициализировано с помощью средства инициализации декодирования.

В соответствии с устройством декодирования настоящего изобретения, даже когда целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, работающего согласно схеме декодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр декодирования может быть декодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования. Вследствие этого может быть реализована обработка декодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Система обработки аудиосигнала настоящего изобретения включает в себя устройство кодирования и устройство декодирования. Устройство декодирования декодирует кодированный аудиосигнал, кодированный с помощью устройства кодирования.

В соответствии с системой обработки аудиосигнала настоящего изобретения, даже когда целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр кодирования может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования. Даже когда целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр декодирования может быть декодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования. Вследствие этого может быть реализована обработка кодирования и обработка декодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и другую схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Программа кодирования аудиосигнала настоящего изобретения для кодирования аудиосигнала с использованием первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, побуждает компьютерное устройство функционировать, как первое средство определения кодирования для определения, используется ли первое средство кодирования или второе средство кодирования, чтобы кодировать целевой кадр кодирования, который включен в аудиосигнал; второе средство определения кодирования для определения, если первое средство определения кодирования определило, что целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, был ли кодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования, с помощью первого средства кодирования или второго средства кодирования; средство вычисления внутреннего состояния кодирования для декодирования, если второе средство определения кодирования определило, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, кодированного результата непосредственно предшествующего кадра и вычисления внутреннего состояния первого средства кодирования с использованием декодированного результата; средство инициализации кодирования для инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния кодирования; и средство кодирования для кодирования целевого кадра кодирования с помощью первого средства кодирования, после того как инициализировано его внутреннее состояние.

В соответствии с программой кодирования аудиосигнала настоящего изобретения, даже когда целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр кодирования может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства кодирования. Поэтому может быть реализована обработка кодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Программа декодирования аудиосигнала настоящего изобретения для декодирования кодированного аудиосигнала с использованием первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, побуждает компьютерное устройство функционировать как первое средство определения декодирования для определения, используется ли первое средство декодирования или второе средство декодирования, чтобы декодировать целевой кадр декодирования, который включен в кодированный аудиосигнал; второе средство определения декодирования для определения, если первое средство определения декодирования определило, что целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, был ли декодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру декодирования, с помощью первого средства декодирования или второго средства декодирования; средство вычисления внутреннего состояния декодирования для вычисления, если второе средство определения декодирования определяет, что непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, внутреннего состояния первого средства декодирования с использованием декодированного результата непосредственно предшествующего кадра; и средство инициализации декодирования для инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния декодирования; и средство декодирования для декодирования целевого кадра декодирования с помощью первого средства декодирования, после того как будет инициализировано его внутреннее состояние.

В соответствии с программой декодирования аудиосигнала настоящего изобретения, даже когда целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр декодирования может быть декодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого средства декодирования. Поэтому может быть реализована обработка декодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Преимущества результатов изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, при переключении от схемы кодирования, не использующей линейное предсказание, на схему кодирования, использующую кодирование с линейным предсказанием, внутреннее состояние средства кодирования или средства декодирования, осуществляющих схему кодирования, использующую кодирование с линейным предсказанием, может быть инициализировано на соответствующие значения, и может быть улучшено качество речи, воспроизводимой из кадра, приходящего непосредственно после переключения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема, изображающая конфигурацию устройства кодирования и устройства декодирования, в соответствии с вариантом осуществления;

фиг.2 - схема, изображающая конфигурацию устройства кодирования, в соответствии с вариантом осуществления;

фиг.3 - блок-схема последовательности этапов, чтобы описать работу устройства кодирования, в соответствии с вариантом осуществления;

фиг.4 - схема, изображающая конфигурацию устройства декодирования, в соответствии с вариантом осуществления; и

фиг.5 - блок-схема последовательности этапов, чтобы описать работу устройства декодирования, в соответствии с вариантом осуществления.

Осуществление изобретения

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. В описании чертежей одинаковые элементы отмечены с помощью одинаковых ссылочных номеров, если это возможно, и их описание не повторяется. Система обработки аудиосигнала, в соответствии с вариантом осуществления, включает в себя устройство 10 кодирования, которое кодирует входной аудиосигнал и устройство 20 декодирования, которое декодирует кодированный аудиосигнал, кодированный с помощью устройства 10 кодирования. Фиг.1 и фиг.2 - схемы, изображающие конфигурацию устройства 10 кодирования, в соответствии с вариантом осуществления. Устройство 10 кодирования кодирует входной речевой/музыкальный сигнал (аудиосигнал) и выводит кодированный сигнал. Речевой/музыкальный аудиосигнал сначала разделяют на кадры, имеющие конечную длительность, и после этого вводят в устройство 10 кодирования. Устройство 10 кодирования выполняет кодирование с использованием первой схемы кодирования, когда речевой/музыкальный сигнал является речевым сигналом, и выполняет кодирование с использованием второй схемы кодирования, когда речевой/музыкальный сигнал является музыкальным сигналом. Первая схема кодирования может быть схемой CELP, такой как ACELP, основанной на кодировании с линейным предсказанием, имеющим адаптивную кодовую книгу. Вторая схема кодирования является схемой кодирования, отличной от первой схемы кодирования и не использующей линейное предсказание. Например, вторая схема кодирования может быть схемой кодирования с преобразованием, такой как ААС.

Устройство 10 кодирования физически включает в себя компьютерное устройство, включающее в себя CPU 10a, ROM 10b, RAM 10c, запоминающее устройство 10d, устройство 10е связи и тому подобные. CPU 10a, ROM 10b, RAM 10c, запоминающее устройство 10d и устройство 10е связи соединены с шиной 10f. CPU 10а центрально выполняет управление устройством 10 кодирования с помощью выполнения предварительно установленной компьютерной программы (например, программы кодирования аудиосигнала, предназначенной для выполнения процесса, изображенного на блок-схеме последовательности этапов способа на фиг.3), которая хранится во внешней памяти, такой как ROM 10b, и загружается из нее в RAM 10с. Запоминающее устройство 10d является памятью, доступной для записи и для чтения и хранит множество компьютерных программ, множество данных, требуемых, чтобы выполнять компьютерные программы (например, адаптивную кодовую книгу и коэффициенты линейного предсказания, используемые для кодирования согласно первой схеме кодирования, и, кроме того, различные параметры, требуемые для кодирования согласно первой схеме кодирования и согласно второй схеме кодирования, и предварительно определенное число предварительно кодированных и кодированных кадров). Запоминающее устройство 10d сохраняет, по меньшей мере, кадр речевого/музыкального сигнала, кодированный наиболее недавно (самый последний кодированный кадр).

Устройство 10 кодирования функционально включает в себя модуль 12 переключения схемы кодирования (первое средство определения кодирования, второе средство определения кодирования), первый модуль 13 кодирования (первое средство кодирования), второй модуль 14 кодирования (второе средство кодирования), модуль 15 мультиплексирования кода, модуль 16 вычисления внутреннего состояния (средство вычисления внутреннего состояния кодирования) и модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния (средство инициализации кодирования). Модуль 12 переключения схемы кодирования, первый модуль 13 кодирования, второй модуль 14 кодирования, модуль 15 мультиплексирования кода, модуль 16 вычисления внутреннего состояния и модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния являются функциями, осуществляемыми с помощью CPU 10а, выполняющего компьютерные программы, сохраненные во внешней памяти устройства 10 кодирования, такой как ROM 10b, чтобы управлять каждым компонентом устройства 10 кодирования, изображенного на фиг.1. CPU 10а выполняет процесс, изображенный на блок-схеме последовательности этапов способа на фиг.3, с помощью выполнения программы кодирования аудиосигнала (с использованием модуля 12 переключения схемы кодирования, первого модуля 13 кодирования, второго модуля 14 кодирования, модуля 15 мультиплексирования кода, модуля 16 вычисления внутреннего состояния и модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния).

Далее, ссылаясь на фиг.3 описана работа устройства 10 кодирования. Речевой/музыкальный аудиосигнал сначала разделяют на кадры, имеющие конечную длительность, а затем вводят в устройство 10е связи устройства 10 кодирования. Когда речевой/музыкальный сигнал вводят через устройство 10е связи, модуль 12 переключения схемы кодирования определяет, на основании целевого кадра кодирования (кадра, который является целью кодирования) речевого/музыкального сигнала, используется ли первая схема кодирования или вторая схема кодирования, чтобы кодировать целевой кадр кодирования, на основании этого определения, посылает целевой кадр кодирования либо в первый модуль 13 кодирования, который осуществляет первую схему кодирования, чтобы кодировать речевой/музыкальный сигнал, либо во второй модуль 14 кодирования, который осуществляет вторую схему кодирования (этап S11; первый этап переключения). На этапе S11 модуль 12 переключения схемы кодирования определяет, что кодирование должно быть выполнено с помощью первой схемы кодирования, если целевой кадр кодирования является речевым сигналом, и, что кодирование должно быть выполнено с помощью второй схемы кодирования, если целевой кадр кодирования является музыкальным сигналом. Затем, после первого этапа переключения, выполняют первый этап инициализации (этапы с S12 по S18) для инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования (которое далее в настоящей заявке упомянуто, как включающее в себя содержание адаптивной кодовой книги или значения, сохраненные с помощью элементов задержки фильтра синтеза с линейным предсказанием, который вычисляет отклик на нулевой ввод, и т.д.).

Если модуль 12 переключения схемы кодирования определяет на этапе S11, что целевой кадр кодирования является музыкальным сигналом и что целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью второй схемы кодирования (этап S11: второй модуль кодирования), модуль 12 переключения схемы кодирования посылает целевой кадр кодирования во второй модуль 14 кодирования, и второй модуль 14 кодирования кодирует целевой кадр кодирования, посланный из модуля 12 переключения схемы кодирования, с использованием второй схемы кодирования, и выводит кодированный целевой кадр (кодированный речевой/музыкальный сигнал) через устройство 10е связи (этап S18). Если модуль 12 переключения схемы кодирования определяет на этапе S11, что целевой кадр кодирования является речевым кадром и что целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первой схемы кодирования (этап S11: первый модуль кодирования), модуль 12 переключения схемы кодирования обращается к содержанию запоминающего устройства 10d и определяет, был ли кодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования (непосредственно предшествующий кадр), с помощью первого модуля 13 кодирования или был ли он кодирован с помощью второго модуля 14 кодирования (этап S12). Все кодированные результаты предварительно определенного числа кодированных кадров (включая непосредственно предшествующий кадр и кадры, предшествующие целевому кадру кодирования) и еще подлежащих кодированию кадров сохраняются в запоминающем устройстве 10d.

Если модуль 12 переключения схемы кодирования определяет на этапе S12, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью первого модуля 13 кодирования (этап S12; да), модуль 12 переключения схемы кодирования посылает целевой кадр кодирования в первый модуль 14 кодирования, и первый модуль 13 кодирования кодирует целевой кадр кодирования, посланный из модуля 12 переключения схемы кодирования, с использованием первой схемы кодирования, и выводит кодированный результат целевого кадра кодирования (кодированный речевой/музыкальный сигнал) через устройство 10е связи (этап S17). Если модуль 12 переключения схемы кодирования определяет на этапе S12, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго модуля 14 кодирования (этап S12; нет), модуль 16 вычисления внутреннего состояния декодирует кодированный результат непосредственно предшествующего кадра, сохраненный в запоминающем устройстве 10d, и получает декодированный результат непосредственно предшествующего кадра (этап S13). Декодированный результат, используемый устройством 10 кодирования, получают с помощью декодера (не изображен), включенного в устройство 10 кодирования или устройство 20 декодирования, описанное позже. Эта операция декодирования может быть необязательной, если используется непосредственно предшествующий кадр, еще подлежащий кодированию с помощью второго модуля 14 кодирования, вместо декодированного результата, полученного с помощью декодирования кодированного результата непосредственно предшествующего кадра. Этот еще подлежащий кодированию непосредственно предшествующий кадр хранится в запоминающем устройстве 10d.

После этапа S13 модуль 16 вычисления внутреннего состояния вычисляет внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования с использованием декодированного результата непосредственно предшествующего кадра (этап S14). В качестве иллюстративного процесса вычисления внутреннего состояния с помощью декодированного результата непосредственно предшествующего кадра процесс вычисления внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования, который выполняют с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния, включает в себя процесс вычисления коэффициентов линейного предсказания с использованием способа, такого как способ ковариации, исходя из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра (или непосредственно предшествующего кадра, еще подлежащего кодированию с помощью второго модуля 14 кодирования), а затем получение остаточного сигнала с помощью применения обратного фильтра с линейным предсказанием к декодированному результату с использованием вычисленных коэффициентов линейного предсказания.

Поскольку процесс вычисления коэффициентов линейного предсказания из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра требует большого объема вычисления, вместо вычисления коэффициентов линейного предсказания из декодированного результата предшествующего кадра модуль 16 вычисления внутреннего состояния может использовать коэффициенты линейного предсказания (сохраненные в запоминающем устройстве 10d) кадров, соседних к непосредственно предшествующему кадру (кадра, предшествующего непосредственного предшествующему кадру), который кодируют с помощью первой схемы кодирования, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования), или может использовать значения, полученные с помощью интерполяции этих коэффициентов линейного предсказания между кадрами, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования). Модуль 16 вычисления внутреннего состояния может использовать значения, полученные с помощью экстраполяции коэффициентов линейного предсказания кадра, соседнего к непосредственно предшествующему кадру, который кодируют согласно первой схеме кодирования, или значения, полученные с помощью экстраполяции коэффициентов линейного предсказания между кадрами, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования). Модуль 16 вычисления внутреннего состояния может преобразовывать коэффициенты линейного предсказания в линейные спектральные частоты, экстраполировать линейные спектральные частоты и повторно преобразовывать экстраполированный результат обратно в коэффициенты линейного предсказания. Если коэффициенты линейного предсказания непосредственно предшествующего кадра включены в коды целевого кадра кодирования, модуль 16 вычисления внутреннего состояния может использовать коэффициенты линейного предсказания, включенные в коды целевого кадра кодирования, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования). Модуль 16 вычисления внутреннего состояния может использовать декодированный результат непосредственно предшествующего кадра, как он есть, в качестве замены для остаточного сигнала, без вычисления коэффициентов линейного предсказания. Внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования может быть инициализировано с помощью использования внутреннего состояния (информацию, указывающую внутреннее состояние, сохраняют в запоминающем устройстве 10d), полученного во время процесса кодирования кадра, соседнего непосредственно предшествующему кадру (и предшествующему к непосредственно предшествующему кадру), который кодируют согласно первой схеме кодирования. Процесс применения обратного фильтра с линейным предсказанием к декодированному результату непосредственно предшествующего кадра может не выполняться относительно всего кадра, а может выполняться только относительно части кадра.

После этапа S14 модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния задает, на основании целевого кадра кодирования или декодированного результата непосредственно предшествующего ему кадра, один из предварительно определенных способов инициализации, включая способ инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования, с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния, способ инициализации внутреннего состояния с “0” и тому подобные (этап S15). Затем модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния инициализирует внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования с помощью выполнения способа инициализации, заданного на этапе S15 (этап S16). Инициализация внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования, которую выполняют с помощью модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния, является процессом инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния, и может включать в себя процесс инициализации внутреннего состояния (указывающего значения, сохраненные с помощью элементов задержки) фильтра синтеза с линейным предсказанием первого модуля 13 кодирования для использования в вычислении остаточного сигнала согласно первой схеме кодирования. При задании способа инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния может, например, кодировать целевой кадр кодирования с использованием первой схемы кодирования, в соответствии с каждым из множества способов инициализации, включая вышеупомянутые два способа инициализации, и выбирать способ инициализации, минимизирующий квадратичную ошибку или перцепционно взвешенную ошибку.

После того как модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния инициализирует внутреннее состояние первого модуля кодирования на этапе S16 первый модуль 13 кодирования кодирует целевой кадр кодирования согласно первой схеме кодирования и выводит кодированный результат целевого кадра кодирования (кодированный речевой/музыкальный сигнал) через устройство 10е связи (этап S17).

Вышеупомянутый процесс может быть сконфигурирован таким образом, что модуль 15 мультиплексирования кода мультиплексирует информацию о способе инициализации, выбранном с помощью модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния на этапе S15, в качестве дополнительной информации, в кодированный результат, полученный согласно первой схеме кодирования. Он также может быть сконфигурирован таким образом, чтобы задавать способ инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования на основании информации (описанной выше), полученной совместно первым модулем 13 кодирования и вторым модулем 14 кодирования, и декодером (декодером, включенным в устройство 10 кодирования или устройство 20 декодирования). В этом случае модуль 15 мультиплексирования кода не мультиплексирует дополнительную информацию, указывающую заданный способ инициализации для инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования, в кодированный результат. Например, когда усиление адаптивной кодовой книги целевого кадра кодирования согласно первой схеме кодирования является большим, или, когда периодичность декодированного результата непосредственно предшествующего кадра является высокой, или в подобных случаях, модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния может инициализировать внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния.

В качестве альтернативы можно обойтись без модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния, если первый модуль 13 кодирования всегда инициализирует свое внутреннее состояние с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния. Несмотря на то, что модуль 16 вычисления внутреннего состояния и модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния сконфигурированы для выполнения вышеупомянутого процесса (первого этапа инициализации) относительно целевого кадра кодирования непосредственно после того, как модуль 12 переключения схемы кодирования переключается со второй схемы кодирования на первую схему кодирования (после первого этапа переключения), он не обязательно ограничен таким образом, если модуль 16 вычисления внутреннего состояния и модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния выполняют вышеупомянутый процесс, когда непосредственно предшествующий кадр (непосредственно перед целевым кадром кодирования) кодируется непосредственно перед тем, как модуль 12 переключения схемы кодирования переключается с второй схемы кодирования на первую схему кодирования. Хотя обсуждалось, что переключение выполняется между двумя схемами кодирования, то есть, первой схемой кодирования (первым модулем 13 кодирования) и второй схемой кодирования (вторым модулем 14 кодирования), переключение может выполняться между тремя или более схем кодирования, включая множество схем кодирования, отличных от первой схемы кодирования.

Фиг.1 и фиг.4 - схемы, изображающие конфигурацию устройства 20 декодирования, в соответствии с одним вариантом осуществления. Устройство декодирования 20 физически включает в себя компьютерное устройство, включающее в себя CPU 20a, ROM 20b, RAM 20c, запоминающее устройство 20d, устройство 20е связи и тому подобные. CPU 20a, ROM 20b, RAM 20c, запоминающее устройство 20d и устройство 20е связи соединены с шиной 20f. CPU 20а центрально выполняет управление устройством 20 декодирования с помощью выполнения предварительно установленной компьютерной программы (например, программы декодирования аудиосигнала для выполнения процесса, изображенного на блок-схеме последовательности этапов способа на фиг.5), которая хранится во внешней памяти, такой как ROM 20b, и загружается из нее в RAM 20с. Запоминающее устройство 20d является памятью, доступной для записи и для чтения, и хранит множество компьютерных программ, множество данных, требуемых, чтобы выполнять компьютерные программы (включая, например, адаптивную кодовую книгу и коэффициенты линейного предсказания, используемые в декодировании согласно первой схеме кодирования, и, кроме того, различные параметры, требуемые для выполнения декодирования согласно первой схеме кодирования и второй схеме кодирования, и предписанное число декодированных кадров и кадров перед декодированием, и т.п.). Запоминающее устройство 20d сохраняет, по меньшей мере, речевой/музыкальный сигнал, декодированный наиболее недавно (самый последний декодированный кадр).

Устройство 20 декодирования функционально включает в себя модуль 22 определения схемы кодирования (первое средство определения декодирования, второе средство определения декодирования), модуль 23 разделения кода, первый модуль 24 декодирования (первое средство декодирования), второй модуль 25 декодирования (второе средство декодирования), и модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния (средство инициализации декодирования) и модуль 27 вычисления внутреннего состояния (средство вычисления внутреннего состояния декодирования). Модуль 22 определения схемы декодирования, модуль 23 разделения кода, первый модуль 24 декодирования, второй модуль 25 декодирования, модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния и модуль 27 вычисления внутреннего состояния являются функциями, осуществленными с помощью CPU 20а, выполняющего компьютерные программы, сохраненных во внешней памяти устройства 20 декодирования, такой как ROM 20b, чтобы управлять каждым компонентом устройства 20 кодирования, изображенного на фиг.1. CPU 20а выполняет процесс, изображенный на блок-схеме последовательности этапов способа на фиг.5, с помощью выполнения программы декодирования аудиосигнала (с использованием модуля 22 определения схемы кодирования, модуля 23 разделения кода, первого модуля 24 декодирования, второго модуля 25 декодирования, модуля 26 задания способа инициализации внутреннего состояния и модуля 27 вычисления внутреннего состояния).

Далее, ссылаясь на фиг.5, описана работа устройства 20 кодирования. Модуль 22 определения схемы декодирования определяет, используется ли первая схема кодирования или вторая схему кодирования, чтобы кодировать целевой кадр декодирования кодированного речевого/музыкального сигнала, введенном через устройство 20е связи, и на основании результата определения, посылает целевой кадр декодирования либо в первый модуль 24 декодирования, для применения декодирования согласно первой схеме декодирования, либо во второй модуль 25 декодирования, для применения декодирования согласно второй схеме декодирования (этап S21; второй этап переключения). На этапе S21 модуль 22 определения схемы декодирования определяет, что декодирование должно быть выполнено с помощью первого модуля 24 декодирования, если целевой кадр декодирования был кодирован согласно первой схеме кодирования, и что декодирование должно быть выполнено с помощью второго модуля 25 декодирования, если целевой кадр декодирования был кодирован согласно второй схеме кодирования. Затем, после второго этапа переключения, выполняют второй этап инициализации (этапы с S22 по S27), на котором инициализируют внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования (которое далее в настоящей заявке упомянуто, как включающее в себя содержание адаптивной кодовой книги или значения, сохраненные с помощью элементов задержки фильтра синтеза с линейным предсказанием, или тому подобное).

Если модуль 22 определения схемы декодирования определяет на этапе S21, что целевой кадр декодирования был кодирован согласно второй схеме кодирования, то есть целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью второго модуля 25 декодирования (этап S21: ВТОРОЙ МОДУЛЬ ДЕКОДИРОВАНИЯ), модуль 22 определения схемы декодирования посылает целевой кадр декодирования во второй модуль 25 декодирования, и второй модуль 25 декодирования декодирует целевой кадр декодирования, посланный из модуля 22 определения схемы кодирования, согласно второй схеме кодирования и выводит декодированный результат декодирования целевого кадра декодирования (декодированный речевой/музыкальный кадр) через устройство 20е связи (этап S27). Если модуль 22 определения схемы кодирования определяет на этапе S21, что целевой кадр декодирования был кодирован согласно первой схеме кодирования, то есть целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого модуля 24 декодирования (этап S21: первый модуль кодирования), модуль 22 определения схемы декодирования обращается к содержанию запоминающего устройства 20d и определяет, был ли кодирован кадр, непосредственно перед целевым кадром декодирования (непосредственно предшествующий кадр), согласно первой схеме кодирования (то есть непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью первого модуля 24 декодирования), или был ли он кодирован согласно второй схеме кодирования (то есть непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго 25 устройства декодирования (этап S22). Все декодированные результаты предварительно определенного числа декодированных кадров (включая непосредственно предшествующий кадр и кадры, предшествующие целевому кадру декодирования) и кадры, которые еще подлежат декодированию, сохраняют в запоминающем устройстве 20d.

Если модуль 22 определения схемы кодирования определяет на этапе S22, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью первой схемы кодирования (то есть, непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью первого модуля 24 кодирования) (этап S22; да), модуль 22 определения схемы кодирования посылает целевой кадр декодирования в первый модуль 24 декодирования, и первый модуль 24 декодирования декодирует целевой кадр декодирования, посланный из модуля 22 определения схемы кодирования, согласно первой схеме кодирования и выводит декодированный результат целевого кадра декодирования (декодированный речевой/музыкальный сигнал) через устройство 20е связи (этап S26).

Если модуль 22 определения схемы кодирования определяет на этапе S22, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован согласно второй схемы кодирования (то есть, непосредственно предшествующий кадр был декодирован второго модуля 25 декодирования) (этап S22; нет), модуль 22 определения схемы кодирования посылает непосредственно предшествующий кадр в модуль 23 разделения кода, и модуль 23 разделения кода разделяет мультиплексированные коды непосредственно предшествующего кадра на коды первой схемы кодирования и дополнительную информацию, указывающую способ инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования (например, информацию, указывающую способ инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования, который задают с помощью модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния и используют, когда кодируют непосредственно предшествующий кадр). Затем модуль 27 вычисления внутреннего состояния вычисляет внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования с использованием декодированного результата непосредственно предшествующего кадра (этап S23). В качестве иллюстративного процесса вычисления внутреннего состояния из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра, процесс вычисления внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, который выполняется с помощью модуля 27 вычисления внутреннего состояния, включает в себя процесс вычисления коэффициентов линейного предсказания с использованием способа, такого как способ ковариации, исходя из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра, а затем вычисление остаточного сигнала с помощью применения обратного фильтра линейного предсказания к декодированному результату с использованием вычисленных коэффициентов линейного предсказания.

Поскольку процесс вычисления коэффициентов линейного предсказания из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра требует большого объема вычислений, вместо вычисления коэффициентов линейного предсказания из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра модуль 27 вычисления внутреннего состояния может использовать коэффициенты линейного предсказания (которые являются коэффициентами линейного предсказания, использованными в момент времени декодирования с помощью первого модуля 24 декодирования, и хранятся в запоминающем устройстве 20d) кадра, соседнего непосредственно предшествующему кадру (и предшествующего непосредственного предшествующему кадру), который кодируется согласно первой схеме кодирования, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования), или может использовать значения, полученные с помощью интерполяции этих коэффициентов линейного предсказания между кадрами, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования). Модуль 27 вычисления внутреннего состояния может использовать значения, полученные с помощью экстраполяции коэффициентов линейного предсказания кадра, соседнего непосредственно предшествующему кадру, который кодируется согласно первой схеме кодирования, или значения, полученные с помощью экстраполяции коэффициентов линейного предсказания между кадрами, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования). Модуль 27 вычисления внутреннего состояния может преобразовывать коэффициенты линейного предсказания в линейные спектральные частоты, экстраполировать линейные спектральные частоты и повторно преобразовывать экстраполированный результат обратно в коэффициенты линейного предсказания. Если коэффициенты линейного предсказания непосредственно предшествующего кадра включены в коды целевого кадра декодирования, модуль 27 вычисления внутреннего состояния может использовать коэффициенты линейного предсказания, включенные в коды целевого кадра декодирования, вместо коэффициентов линейного предсказания, использованных в вышеупомянутом процессе (процессе вычисления внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования). В качестве альтернативы, можно обойтись без вычисления коэффициентов линейного предсказания с помощью пропуска применения обратного фильтра с линейным предсказанием. Кроме того, внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования может быть инициализировано с помощью использования внутреннего состояния (информацию, указывающую внутреннее состояние, сохраняют в запоминающем устройстве 10d), полученного во время процесса декодирования кадра, соседнего к непосредственно предшествующему кадру (и предшествующему к непосредственно предшествующему кадру), который кодируют согласно первой схеме кодирования. Процесс применения обратного фильтра с линейным предсказанием к декодированному результату непосредственно предшествующего кадра может не выполняться относительно всего кадра, а может выполняться только относительно части кадра.

После этапа S23 модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния задает, на основании дополнительной информации, включенной в мультиплексированные коды непосредственно предшествующего кадра, и указания способа инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, один из предварительно определенных способов инициализации, включая способ инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 27 вычисления внутреннего состояния, способ инициализации с помощью “0” и тому подобные (этап S24). Затем модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния инициализирует внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования, в соответствии со способом инициализации, заданным на этапе S24 (этап S25). Инициализация внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, которую выполняют с помощью модуля 26 задания способа инициализации внутреннего состояния, является процессом инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 27 вычисления внутреннего состояния, и может включать в себя процесс инициализации внутреннего состояния (значения, сохраненные с помощью элемента задержки) фильтра синтеза с линейным предсказанием первого модуля 24 декодирования, который вычисляет выходной сигнал из остаточного сигнала согласно первой схеме кодирования.

После того как модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния инициализирует внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования на этапе S25, первый модуль 24 декодирования декодирует целевой кадр декодирования, в соответствии с первой схемой кодирования и выводит декодированный результат целевого кадра декодирования (декодированный речевой/музыкальный сигнал) через устройство 20е связи (этап S26).

Если дополнительная информация, указывающая способ инициализации, инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, не мультиплексирована в коды непосредственно предшествующего кадра, способ инициализации для инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования, может быть задан с использованием фиксированного усиления кодовой книги целевого кадра кодирования согласно первой схеме кодирования, или результата анализа периодически декодированного результата в непосредственно предшествующем кадре, или тому подобного (с использованием информации, полученной совместно из первого модуля 24 декодирования и второго модуля 25 декодирования, и кодера (кодера, включенного в устройство 20 декодирования или первый модуль 13 кодирования). Он также может быть сконфигурирован таким образом, чтобы обходиться без модуля 26 задания способа инициализации внутреннего состояния, если первый модуль 24 декодирования всегда инициализирует свое внутреннее состояние с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 27 вычисления внутреннего состояния. В этом случае нет необходимости использовать дополнительную информацию, указывающую способ инициализации, который мультиплексирован в коды непосредственно предшествующего кадра. Несмотря на то, что работа модуля 27 вычисления внутреннего состояния и работа модуля 26 задания способа инициализации внутреннего состояния описаны выше в связи со случаем, когда непосредственно предшествующий кадр был кодирован согласно первой схеме кодирования, она не ограничена этим. Если определено заранее, что целевой кадр декодирования был кодирован согласно второй схеме кодирования, а кадр, непосредственно следующий за целевым кадром декодирования, был кодирован согласно первой схеме кодирования, модуль 27 вычисления внутреннего состояния и модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния могут выполнить вычисление внутреннего состояния для первого модуля 24 декодирования и выбор способа инициализации внутреннего состояния на основании упреждающей информации. Хотя обсуждена конфигурация, в которой переключение выполняют между двумя схемами кодирования, то есть, первой схемой кодирования и второй схемой кодирования, может быть сконфигурировано, чтобы переключение выполняли между тремя или более схемами кодирования, включая множество схем кодирования, отличных от первой схемы кодирования.

Далее будет описана работа и сущность устройства 10 кодирования, в соответствии с вариантом осуществления. Устройство 10 кодирования включает в себя первый модуль 13 кодирования, работающий согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второй модуль 14 кодирования, работающий согласно другой схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, и кодирует аудиосигнал с использованием первого модуля 13 кодирования и второго модуля 14 кодирования. Устройство 10 кодирования дополнительно включает в себя модуль 12 переключения схемы кодирования, модуль 16 вычисления внутреннего состояния и модуль 17 задания способа инициализации внутреннего состояния. Модуль 12 переключения схемы кодирования определяет, должен ли использоваться первый модуль 13 кодирования или второй модуль 14 кодирования, чтобы кодировать целевой кадр кодирования, то есть целевой кадр, подлежащий кодированию, включенный в аудиосигнал. Если определено, что целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого модуля 13 кодирования, модуль 12 переключения схемы кодирования определяет, был ли кодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования, с помощью первого модуля 13 кодирования или второго модуля 14 кодирования. Если с помощью модуля 12 переключения схемы кодирования определено, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго модуля 14 кодирования, модуль 16 вычисления внутреннего состояния декодирует кодированный результат непосредственно предшествующего кадра и вычисляет внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования с использованием декодированного результата. Модуль 17 задания инициализации внутреннего состояния инициализирует внутреннее состояние первого модуля 13 кодирования с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 16 вычисления внутреннего состояния. Затем первый модуль 13 кодирования кодирует целевой кадр кодирования, после того как внутреннее состояние инициализируется с помощью модуля 17 задания способа инициализации внутреннего состояния.

В устройстве кодирования, даже когда целевой кадр кодирования должен быть кодирован с помощью первого модуля 13 кодирования согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий ему кадр был кодирован с помощью второго модуля 14 кодирования согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр кодирования может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого модуля 13 кодирования. Вследствие этого может быть реализована обработка кодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и другую схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Далее будет описана работа и результат устройства 20 декодирования, в соответствии с вариантом осуществления. Устройство 20 декодирования включает в себя первый модуль 24 декодирования, работающий согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второй модуль 25 декодирования, работающий согласно другой схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, и декодирует кодированный аудиосигнал с использованием первого модуля 24 декодирования и второго модуля 25 декодирования. Устройство 20 декодирования дополнительно включает в себя модуль 22 определения схемы кодирования, модуль 27 вычисления внутреннего состояния и модуль 26 задания способа инициализации внутреннего состояния. Модуль 22 определения схемы кодирования определяет, должен ли использоваться первый модуль 24 декодирования или второй модуль 25 декодирования, чтобы декодировать целевой кадр декодирования, то есть целевой кадр, подлежащий декодированию, включенный в аудиосигнал. Если с помощью модуля 22 определения схемы кодирования определено, что целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого модуля 24 декодирования, модуль 22 определения схемы кодирования определяет, был ли декодирован кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру декодирования, с помощью первого модуля 24 декодирования или с помощью второго модуля 25 декодирования. Если с помощью модуля 22 определения схемы кодирования определено, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго модуля 25 декодирования, внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования вычисляют с использованием декодированного результата непосредственно предшествующего кадра. Внутреннее состояние первого модуля 24 декодирования инициализируют с использованием внутреннего состояния, вычисленного с помощью модуля 27 вычисления внутреннего состояния. Затем первый модуль 24 декодирования декодирует целевой кадр декодирования, после того как инициализируется внутреннее состояние, в соответствии с модулем 27 задания способа инициализации внутреннего состояния.

В устройстве 20 декодирования настоящего изобретения, даже когда целевой кадр декодирования должен быть декодирован с помощью первого модуля 24 декодирования, согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, в то время как непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго модуля 25 декодирования, согласно схеме декодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр декодирования может быть декодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого модуля 24 декодирования. Вследствие этого может быть реализована обработка декодирования, выполненная согласно множеству схем кодирования, включая схему кодирования с линейным предсказанием и другую схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием.

Промышленная применимость

При переключении от схемы кодирования, не использующей линейное предсказание, на схему кодирования, использующую кодирование с линейным предсказанием, внутреннее состояние средства кодирования или средства декодирования, работающих согласно схеме кодирования, использующей кодирование с линейным предсказанием, устанавливается в подходящее начальное значение, таким образом, может быть улучшено качество речи, воспроизводимой из кадра, приходящего непосредственно после переключения.

Список ссылочных обозначений

10 - устройство кодирования

10а, 20b - CPU

10b, 20b - ROM

10с, 20с - RAM

10d, 20d - запоминающее устройство

10e, 20e - устройство связи

10f, 20f - шина

12 - модуль переключения схемы кодирования

13 - первый модуль кодирования

14 - второй модуль кодирования

15 - модуль мультиплексирования кода

16, 27 - модуль вычисления внутреннего состояния

17, 26 - модуль задания способа инициализации внутреннего состояния

20 - устройство декодирования

22 - модуль определения схемы кодирования

23 - модуль разделения кода

24 - первый модуль декодирования

25 - второй модуль декодирования

Изобретение относится к способу и устройству кодирования аудиосигнала и к способу и устройству декодирования аудиосигнала. Сущность состоит в том, что когда кадр, непосредственно предшествующий целевому кадру кодирования, подлежащий кодированию с помощью первого модуля кодирования, работающему согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, кодируется с помощью второго модуля кодирования, работающего согласно схеме кодирования, отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, целевой кадр кодирования может быть кодирован согласно схеме кодирования с линейным предсказанием с помощью инициализации внутреннего состояния первого модуля кодирования. Вследствие этого может быть реализована обработка кодирования, выполняемая согласно множеству схем кодирования, включающих в себя схему кодирования с линейным предсказанием и схему кодирования, отличную от схемы кодирования с линейным предсказанием. Технический результат - улучшение качества речи. 7 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ кодирования аудиосигнала для кодирования аудиосигнала, включающего в себя множество кадров, с использованием первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, причем способ кодирования аудиосигнала содержит
этап переключения, на котором переключают средство кодирования для кодирования второго кадра, непосредственно следующего за первым кадром, от второго средства кодирования на первое средство кодирования, после того как первый кадр аудиосигнала кодирован с помощью второго средства кодирования, и
этап инициализации, на котором инициализируют внутреннее состояние первого средства кодирования, в соответствии с предварительно определенным способом, только после этапа переключения,
причем на этапе инициализации кодированный результат первого кадра, сформированный с помощью второго средства кодирования, декодируют для получения декодированного результата, вычисляют остаточный сигнал из декодированного результата и, в качестве внутреннего состояния первого средства кодирования, инициализируют адаптивную кодовую книгу первого средства кодирования посредством остаточного сигнала.

2. Способ декодирования аудиосигнала для декодирования кодированного аудиосигнала, включающего в себя множество кадров, с использованием первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, причем способ декодирования аудиосигнала содержит
этап переключения, на котором переключают средство декодирования для декодирования второго кадра, непосредственно следующего за первым кадром, от второго средства декодирования на первое средство декодирования, после того как первый кадр кодированного аудиосигнала декодирован с помощью второго средства декодирования, и
этап инициализации, на котором инициализируют внутреннее состояние первого средства декодирования, в соответствии с предварительно определенным способом, только после этапа переключения,
причем на этапе инициализации вычисляют остаточный сигнал из декодированного результата первого кадра и, в качестве внутреннего состояния первого средства декодирования, инициализируют адаптивную кодовую книгу первого средства декодирования посредством остаточного сигнала.

3. Устройство кодирования, включающее в себя первое средство кодирования, работающее согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второе средство кодирования, работающее согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, и кодирующее аудиосигнал с использованием первого средства кодирования и второго средства кодирования, причем устройство кодирования содержит
первое средство определения, которое определяет, используется ли первое или второе средство кодирования, чтобы кодировать целевой кадр, который включен в аудиосигнал и служит в качестве цели кодирования,
второе средство определения, которое определяет, если первое средство определения определяет, что целевой кадр должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, был ли кодирован непосредственно предшествующий кадр, который непосредственно предшествует целевому кадру, с помощью первого средства кодирования или второго средства кодирования,
средство вычисления внутреннего состояния, которое декодирует, только если второе средство определения определяет, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, кодированный результат непосредственно предшествующего кадра и вычисляет остаточный сигнал из декодированного результата, и
средство инициализации, которое инициализирует адаптивную кодовую книгу первого средства кодирования с использованием остаточного сигнала, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния,
причем первое средство кодирования кодирует целевой кадр после инициализации адаптивной кодовой книги с помощью средства инициализации.

4. Устройство декодирования, включающее в себя первое средство декодирования, работающее согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второе средство декодирования, работающее согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, и декодирующее кодированный аудиосигнал с использованием первого средства декодирования и второго средства декодирования, причем устройство декодирования содержит
первое средство определения, которое определяет, используется ли первое или второе средство декодирования, чтобы декодировать целевой кадр, который включен в кодированный аудиосигнал и служит в качестве цели декодирования,
второе средство определения, которое определяет, если первое средство определения определяет, что целевой кадр должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, был ли декодирован непосредственно предшествующий кадр, который непосредственно предшествует целевому кадру, с помощью первого средства декодирования или второго средства декодирования,
средство вычисления внутреннего состояния, которое вычисляет, только если второе средство определения определяет, что непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, остаточный сигнал из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра, и
средство инициализации, которое инициализирует адаптивную кодовую книгу первого средства декодирования с использованием остаточного сигнала, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния,
причем первое средство декодирования декодирует целевой кадр после инициализации его внутреннего состояния с помощью средства инициализации.

5. Система обработки аудиосигнала, содержащая
устройство кодирования по п.3 и
устройство декодирования по п.4,
причем устройство декодирования декодирует кодированный аудиосигнал, кодированный с помощью устройства кодирования.

6. Запоминающее устройство, содержащее сохраненную на нем программу кодирования аудиосигнала для кодирования аудиосигнала с использованием первого средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства кодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, причем программа кодирования аудиосигнала побуждает компьютерное устройство функционировать как
первое средство определения для определения, используется ли первое или второе средство кодирования, чтобы кодировать целевой кадр, который включен в аудиосигнал и служит в качестве цели кодирования,
второе средство определения для определения, если первое средство определения определяет, что целевой кадр должен быть кодирован с помощью первого средства кодирования, был ли кодирован непосредственно предшествующий кадр, который непосредственно предшествует целевому кадру, с помощью первого средства кодирования или второго средства кодирования,
средство вычисления внутреннего состояния для декодирования, только если второе средство определения определяет, что непосредственно предшествующий кадр был кодирован с помощью второго средства кодирования, кодированного результата непосредственно предшествующего кадра и вычисления остаточного сигнала из декодированного результата,
средство инициализации для инициализации адаптивной кодовой книги первого средства кодирования с использованием остаточного сигнала, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния, и
средство кодирования для кодирования целевого кадра с помощью первого средства кодирования после инициализации адаптивной кодовой книги с помощью средства инициализации.

7. Запоминающее устройство, содержащее программу декодирования аудиосигнала для декодирования кодированного аудиосигнала с использованием первого средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования с линейным предсказанием, и второго средства декодирования, работающего согласно схеме кодирования, которая является отличной от схемы кодирования с линейным предсказанием, причем программа декодирования аудиосигнала побуждает компьютерное устройство функционировать как
первое средство определения для определения, используется ли первое или второе средство декодирования, чтобы декодировать целевой кадр, который включен в кодированный аудиосигнал и служит в качестве цели декодирования,
второе средство определения для определения, если первое средство определения определяет, что целевой кадр должен быть декодирован с помощью первого средства декодирования, был ли декодирован непосредственно предшествующий кадр, который непосредственно предшествует целевому кадру, с помощью первого средства декодирования или второго средства декодирования,
средство вычисления внутреннего состояния для вычисления, если второе средство определения определяет, что непосредственно предшествующий кадр был декодирован с помощью второго средства декодирования, остаточного сигнала из декодированного результата непосредственно предшествующего кадра,
средство инициализации для инициализации адаптивной кодовой книги первого средства декодирования с использованием остаточного сигнала, вычисленного с помощью средства вычисления внутреннего состояния, и
средство декодирования для декодирования целевого кадра первым средством декодирования после инициализации адаптивной кодовой книги с помощью средства инициализации.