CN200962315Y

CN200962315Y - 一种语音处理装置

Info

Publication number: CN200962315Y
Application number: CNU2006201569241U
Authority: CN
Inventors: 曹维汉
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2016-10-18

Abstract

本实用新型公开了一种语音处理装置，包括低通滤波器、窄带编码器、窄带解码器，声码器，高通滤波器、采样器和合成器，其中，低通滤波器处理、窄带编码器、窄带解码器依次相连，窄带解码器分别与声码器、采样器相连，声码器与高通滤波器相连，合成器与采样器、高通滤波器相连，其特征在于，还包括：外插器，分别与窄带解码器和声码器相连，对窄带解码语音信号转换成宽带解码样本信号。本实用新型装置解决了在原先语音处理装置不能从窄频带编码输入信号产生宽频带解码输出信号的过程，以及装置出现的实时操作不灵活，实施效率低，工作所需的分配时间长，和避免窄带滤波的频响在靠近原始的奈奎斯特频率的高端区域中出现有峰值等问题。

Description

一种语音处理装置

技术领域

本实用新型涉及对数字化编码语音进行解码的技术，具体地说，涉及一种从窄频带编码输入信号产生宽频带解码输出信号的语音处理装置。

背景技术

语音数字化的技术基本可以分为两大类：第一类方法是在尽可能遵循波形的前提下，将模拟波形进行数字化编码；第二类方法是对模拟波形进行一定处理，但仅对语音和收听过程中能时候到的语音进行编码。其中语音编码的三种最常用的技术是脉冲编码调制(PCM)、差分PCM(DPCM)和增量调制(DM)。通常，公共交换电话网中的数字电话都采用这三种技术。第二类语音数字化方法主要与用于窄带传输***或有限容量的数字设备的语音编码器有关。采用该数字化技术的设备一般被称为声码器，声码器技术现在开始展开应用，特别是用于帧中继和IP上的语音。

在数字电话***传统上，由于依赖于具有固定采样率的标准化语音编码和解码程序，以保证在随意选取的发射机一接收机对之间的兼容性。第二代数字蜂窝网的发展和它们的功能上增强的终端已经导致这样一种状况，即关于采样率的完全一对一的兼容性不可能被保证，也就是在发射终端中的语音编码器可以使用与终端中语音解码器的输出采样率不同的输入采样率。

但是，在具有高采样率的语音合成中。在发送端，原始语音信号已经经受过低通滤波器(LPF)。在低频子带上产生的信号已在窄带编码器中编码。在接收端，将该编码信号送入窄带解码器。它的输出是表示具有较低采样率的低频子带的样本流，为增加采样率，将该信号送入采样器。通过采用窄带滤波器估计从该信号中失去的较高频率并利用它作为声码器的一部分实现窄带滤波器，该声码器使用白噪声信号作为它的输入。换句话说，在低频子带中的窄带滤波器频响曲线在频率轴方向中被延伸，以便在合成产生高频子带的生成中覆盖较宽的频带。调节该白噪声的功率，使得该声码器输出的功率是适当的。声码器的输出被高通滤波器(HPF)以防止与低频子带上的实际语音信号过多的重迭。将该低和高频子带组合，将该组合送到语音合成器用以产生最后的音频输出信号。

然而，窄带滤波器的频响在靠近原始的奈奎斯特频率的高端区域中有峰值的情况下，在现有技术方案的缺陷中就会变得明显。

为了实现现有技术原理克服上面提出的缺陷，在适当的宽带滤波器特征中使用查找表可以帮助避免缺陷，但同时引入相当大的不灵活度；或者只有有限数量的可能的宽带滤波器可被实施，或者仅仅为此目的必须配置非常大的存储器。增加从中选取所存储的宽带滤波器的数目也增加了为搜索和建立其中的正确配置必须分配的时间，但在实时操作如语音电话中是不可能实现的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种语音处理装置，根据窄带滤波器在极点方面的某些规律原理，以解决原先语音处理装置不能从窄频带编码输入信号产生宽频带解码输出信号的过程，以及装置出现的实时操作不灵活，实施效率低，工作所需的分配时间长，和避免窄带滤波的频响在靠近原始的奈奎斯特频率的高端区域中出现有峰值等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种语音处理装置，包括低通滤波器、窄带编码器、窄带解码器，声码器，高通滤波器、采样器和合成器，其中，低通滤波器处理、窄带编码器、窄带解码器依次相连，窄带解码器分别与声码器、采样器相连，声码器与高通滤波器相连，合成器与采样器、高通滤波器相连，其特征在于，还包括：外插器，分别与窄带解码器和声码器相连，对窄带解码器输出的窄带解码语音信号进行转换成宽带解码样本信号给声码器。

本实用新型所述的语音处理装置，其中，进一步包括：频率变换器，分别与窄带解码器和外插器相连，对窄带解码器输出的信号转换成外插器需要频率的信号。

本实用新型所述的语音处理装置，其中，进一步包括：频率逆变换器，分别与外插器和声码器相连，对外插器输出的信号转换成声码器需要频率的信号；

上述的语音处理装置，其中，进一步包括：增益控制器，分别与频率逆变换器和声码器相连，对频率逆变换器输出的信号转换成经过增益定标的信号给声码器。

本实用新型所述的语音处理装置，其中，所述外插器，包括：无限脉冲响应滤波生成器和限制器，其中，无限脉冲响应滤波生成器分别与窄带解码器、限制器连接，对窄带解码器输出的窄带解码语音信号转换成未限制的宽带解码样本信号给限制器，限制器的另一端与声码器相连接，限制器对未限制的宽带解码样本信号限制接近奈奎斯特频率的信号并输出给声码器；

所述外插器，进一步包括：存储器，分别与无限脉冲响应滤波生成器、限制器、窄带解码器和声码器相连，存储一种使窄带滤波器输入和相应的宽带滤波器输出之间的唯一关系的外插算法。

本实用新型所述的语音处理装置，其中，所述窄带解码器进一步包括：窄带滤波器，产生声码器需要的参数。

本实用新型所述的装置解决了在原先语音处理装置不能从窄频带编码输入信号产生宽频带解码输出信号的过程，以及装置出现的实时操作不灵活，实施效率低，工作所需的分配时间长，和避免窄带滤波的频响在靠近原始的奈奎斯特频率的高端区域中出现有峰值等问题。

附图说明

图1为本实用新型所述实施例的一种语音处理器结构图；

图2为本实用新型所述实施例中的外插器结构图；

图3为本实用新型所述实施例的图2中的外插器202结构图。

具体实施方式

下面以具体的实施方式为例，对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型所述实施例特征在于，窄带解码器103中包括窄带滤波器，在窄带解码器103中使用窄带输入信号抽取经过窄带滤波器后的参数；窄带滤波器输出参数被带入外插器108中，产生相应的宽带LP滤波器的参数，这些参数被带入声码器105，声码器105使用某种宽带信号作为它的输入，声码器105和高通滤波器(HPF)106利用这些参数，将宽带输入信号变换成宽带输出信号；同时，窄带解码器103和采样器104输出窄带信号；通过合成器107合成用以产生最后的音频输出信号。

如图1所示，本实用新型所述实施例应用到一种已知的语音处理装置中。在图1所示与该已知的语音处理装置比较后，本实用新型所述实施例是在一种已知的语音处理装置的基础上，对现有的语音处理装置添加了部分装置，添加的装置主要用于变换窄带编码语音信号为宽带解码样本流。本实用新型并不影响发送端，原始的语音信号在低通滤波器(LPF)101中被低通滤波，在低频子带上所产生的信号在窄带编码器102中被编码，编码后信号被送入窄带解码器103，为了增加低频子带输出的采样率，信号被带入采样器104，同时，在窄带解码器103中所用的窄带滤波器输出后并未被直接带入声码器105，而是带入外插器108中，在其中产生经过宽带滤波器后的宽带解码样本流。

在低频子带中窄带滤波器的频响曲线并未被简单地延展来履盖较宽的频带，在外插器108中实施的外插意味着产生一种唯一的宽带滤波器后的信息，在这种意义上讲这是一种的自适应方法，即通过选择一种适当的外插算法，存储于外插器中的存储器(图中未示出)中，保证在每个窄带滤波器输入和相应的宽带滤波器输出之间的唯一关系是可能的，即使事先作为输入信息将遇到的窄带滤波器的有关信息了解甚少，外插器也能根据情况工作，这是对于基于查找表的所有的解决方案一个明显的优点，因为只有或多或少对窄带滤波器有了解时，才能构成这样的表，另外，依据本实用新型实施例的外插器只需要有限数量的存储器，因为只有算法本身才需要被存储。

白噪声被作为输入数据送入声码器105，在产生表示高频子带的样本流中输入白噪声后功率被调节，使得声码器105输出的功率是合适的，在高通滤波器(HPF)106中声码器105的输出被高通滤波，在合成器107中低和高频子带被组合，组合结果用以产生最终的音频输出信号。

如图2所示，为本实用新型所述实施例的外插器结构图。频率变换器201将从窄带解码器103获得的经过窄带滤波器的信息变换到根据LSF(Line Spectral Frequency)向量或ISF(Immettance Spectral Frequency)向量表示频率域，由外插器202在频率域中完成实际的外插，它的输出被连到频率逆变换器203，与在频率变换器201中完成的变换相比，它实施一种逆变换，另外在频率逆变换器203的输出和声码器105的控制输入之间连接一个增益控制器204，它的任务是将宽带滤波器的增益定标到适当的水平；

如图3所示，说明本实用新型所述实施例的图2中的外插器202结构图。它的输入被连到频率变换器201的输出，所以作为对外插器202的一个输入产生窄带滤波器的向量。无限脉冲响应滤波生成器301为了实施外插，通过分析窄带滤波器的向量(滤波器也可用一个向量描述)，在此产生宽带滤波器的向量；通过使用无限脉冲响应滤波生成器301中生成的滤波器，窄带滤波器的向量在无限脉冲响应滤波生成器301输出后被变换为宽带滤波器的向量；最后，为了保证宽带滤波器在靠近对于较高采样率的奈奎斯特频率处不包含过多的放大，在将宽带滤波器递交到频率逆变换器203以前，在限制器302中需经受某些限制性的功能的作用，限制接近奈奎斯特频率的向量。

对于以上图2和3中引入的各种装置操作的详细分析，在对窄带语音信号解码过程中窄带解码器103实现并使用一个窄带滤波器；并通过一组窄带滤波器系数为表征，同时，即实际上所有高质量语音解码器(和编码器)使用某些称为LSF或ISF的向量将窄带滤波器系数量子化，所以如图2中频率变换器201所示的装置甚至也可以是窄带解码器103的一部分。

最后，声码器105和高通滤波器(HPF)106利用这些参数，将宽带输入信号变换成宽带输出信号；同时，窄带解码器103和采样器104输出窄带信号；通过合成器107合成用以产生最后的音频输出信号。

本实用新型所述实施例是对数字化编码语音进行解码的技术处理的装置，具体可以应用于数字无线电话等设备。本实用新型的使用有助于语音处理装置只需要有限数量的存储器或部分数量的存储器存取，尤其是当与那些先前技术解决方案相比较时，它们为了存储各种各样的预先计算的宽带滤波器，要使用很大的查找表，实现起来不够实际。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种语音处理装置，包括低通滤波器、窄带编码器、窄带解码器，声码器，高通滤波器、采样器和合成器，其中，低通滤波器处理、窄带编码器、窄带解码器依次相连，窄带解码器分别与声码器、采样器相连，声码器与高通滤波器相连，合成器与采样器、高通滤波器相连，其特征在于，还包括：外插器，分别与窄带解码器和声码器相连，对窄带解码器输出的窄带解码语音信号转换成宽带解码样本信号给声码器。

2、如权利要求1所述的语音处理装置，其特征在于，进一步包括：频率变换器，分别与窄带解码器和外插器相连，对窄带解码器输出的信号转换成外插器需要频率的信号。

3、如权利要求1所述的语音处理装置，其特征在于，进一步包括：频率逆变换器，分别与外插器和声码器相连，对外插器输出的信号转换成声码器需要频率的信号。

4、如权利要求3所述的语音处理装置，其特征在于，进一步包括：增益控制器，分别与频率逆变换器和声码器相连，对频率逆变换器输出的信号转换成经过增益定标的信号给声码器。

5、如权利要求1所述的语音处理装置，其特征在于，所述外插器，包括：无限脉冲响应滤波生成器和限制器，其中，无限脉冲响应滤波生成器分别与窄带解码器、限制器连接，对窄带解码器输出的窄带解码语音信号转换成未限制的宽带解码样本信号给限制器，限制器的另一端与声码器相连接，限制器对未限制的宽带解码样本信号限制接近奈奎斯特频率的信号并输出给声码器。

6、如权利要求5所述的语音处理装置，其特征在于，所述无限脉冲响应滤波生成器是宽带滤波器。

7、如权利要求1所述的语音处理装置，其特征在于，所述窄带解码器进一步包括：窄带滤波器，产生声码器需要的参数。

8、如权利要求1所述的语音处理装置，其特征在于，所述外插器，进一步包括：存储器，分别与无限脉冲响应滤波生成器、限制器、窄带解码器和声码器相连，存储一种使窄带滤波器输入和相应的宽带滤波器输出之间的唯一关系的外插算法。