TW321810B

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Publication number: TW321810B
Application number: TW085112854A
Authority: TW
Original assignee: Sony Co Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1997-12-01
Also published as: CN1154013A; DE69631728T2; EP1262956B1; EP0770985A3; AU7037396A; CN1096148C; BR9605251A; EP0770985A2; EP1262956A2; US5819212A; KR970024629A; EP0770985B1; DE69631728D1; DE69634645D1; DE69634645T2; EP1262956A3; AU725251B2

Description

321810 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景發明領域本發明係關於一種用以編碼一輸入訊號之方法和裝置，該输入訊號例如一寬範圍語音訊號。更特別而言，本發明係關於一種訊號編碼方法和裝置，其中頻譜***成一電話頻帶以使可獲得例如語音之充份清晰性，和剩餘頻帶，且其中只要電話頻帶存在，藉由獨立的編碼解碼即可完成飢號編碼。相關技.藝之說明已知有各種闬以壓縮聲音訊號之方法，包括語音和聲音訊號，藉由開發人類之音韻特性和聲音訊號之統計特性。編碼方法可概略的菡分爲在時間軸上之編碼，在頻率軸上之編碼，和分析合成編碼。在已知用於語音訊號之高效率編碼之技術中，有一諧波編碼，一正弦分析編碼，例如多頻帶激動（MBE )編碼，一副頻帶編碼（S B C )，一線性預測編碼（L P C )，離散餘弦轉換（DCT)，修改DCT(MDCT) 和快速傳立葉轉換（FFT)。迄今已知有多數之編碼技術，以在編碼之前分割輸入訊號爲多數頻帶。但是，由於用於低頻範圍之編碼以和用於高頻範圍之編碼相同結合之方法執行，因此可能發生之情況爲適於低頻範圍訊號之編碼方法對於高頻範圍訊號之編碼只具有非常不好的編碼效率，反之亦然。特別的，當本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 321810 A7 B7__________ 五、發明説明（2 ) 訊號以一低位元率傳送時，一般無法執行較佳的編碼。雖然現今使用之訊號解碼裝置設計成可以不同的位元率操作，但是使用不同的裝置於不同的位元率是相當不便的。亦即，所需的是以一單一的裝置編碼或解碼多數不同位元率之訊號。同時，近年來之需要爲位元流本身具有可量測性以使具有高位元率之位元流受到接收，且如果位元流直接解碼，可產生高品質訊號，而如果位元流之特殊部份受到解碼後，可產生低聲音品質訊號。迄今，欲處理之訊號概略的量化在編碼側，此產生具低位元率之位元流。對於此位元流，產生在量化上之量化錯誤會進一步量化並加入低位元率之位元流中，以產生一高位元率之位元流。在此例中，如果編碼方法實質相同時，位元率具有如上所述之可量測性，亦即，藉由直接解碼高位元率位元流可獏得高品質訊號，而藉由取出和解碼位元流之一部份即可再生低位元率訊號。但是，如果所需的爲編碼語音在2 kbps，6 kbps和 1 6 kbps之三種位元率下，而保持刻劃率時，則無法輕易的構成上述完整包含關係。亦即，爲了儘可能編碼成高訊號品質，最好以高位元率執行波型編碼。如果波形編碼無法平滑的達成，編碼必需使用用於低位元率之模式執行。由於在用於編碼之資訊中之差異，高位元率包括低位元率之上述包含關係無法達成0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---------f ---------ΐτ------Μ , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製經濟部中央標準局員工消費合作社印製 321810 a7 B7 五、發明説明（3 ) 發明概要因此本發明之目的乃在提供一種語音編碼方法和裝置，其中，在用於編碼之頻帶***中，具有高品質之回播語音可以小數目之位元產生，且用於預設頻帶之訊號編碼，例如一電話頻帶，可以獨立的編碼解碼而完成。本發明之另一目的乃在提供—種用以多工編碼訊號之方法，其中多數因爲在位元率中之顯著差異而無法由相同方法編碼之訊號可採用以使儘可能的具有更多共同的資訊，且可藉由實質不同的方法編碼以確保可量測性。本.發明之另一目的乃在提供—種訊號編碼裝置’其使用多工方法以多工該編碼訊號。在本發明之第一觀點中，本發明提供—種訊號編碼方法，包含：頻帶***步驟，用以***輸入訊號成爲多數之頻帶；和依照頻帶之訊號特性，以不同的方式編碼頻帶之訊號 0 在本發明之另一觀點中，本發明提供一種多工一編碼訊號之方法和裝置，具有語音編碼機構，依序具有用以多工在使用第一位元率之輸入訊號之第一編碼上獲得第一編碼訊號和在輸入訊號之第二編碼上獲得之第二編碼訊號之機構，和用以多工第一編碼訊號和包括與第一編碼訊號共同擁有之部份之第二編碼訊號之部份之機構。桌一編碼具有只和第一編碼之部份共同之部份和與第一編碼不共同之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---^-------^------訂.------線, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7__ 五、發明説明（4 ) 部份。第二編碼使用和用於第一編碼之位元率不同之第二位元率。依照本發明，輸入訊號***成多數的頻帶，且所*** 之頻帶之訊號依照***頻帶之訊號特性而以不同的方式編碼。因此可致能具有不同位元率之解碼操作，且對於每個頻帶，可以較佳的效率執行編碼，藉以改善編碼效率。藉由在頻帶之低側之訊號上執行短期預測以尋找短期預測殘餘，在所發現之短期預測殘餘上執行長期預測，和藉由正交轉換所發現之長期預測殘餘，即可達成優越品質之再生.語音和高編碼效率。再者，依照本發明，取出輸入訊號之至少一頻帶，且因此所取出之頻帶之訊號乃正交的轉換成~頻域訊號。此正交轉換訊號在頻率軸上移位至另一位置或頻帶，而後反向的正交轉換爲時域訊號，並再編碼。因此，任意頻帶之訊號受到取出，並轉換成一低範圍側，以利用低取樣頻率編碼。此外，任意頻寬之副頻帶亦可由任一頻率產生，以使其受到兩倍頻寬之取樣頻率之處理，以使~應用可更具彈性的處理。圖式之簡要說明圖1爲用以執行實施本發明之編碼方法之語音訊號編碼裝置之基本構造之方塊圖。圖2爲語音訊號解碼裝置之基本結構之方塊圖。本^張尺度適用中國國家標準（（：邮>汰4規格（2丨0>：297公釐）’— " " — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線！ 321810 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝五、發明説明 ( 5 ) 1 圖 3 爲另一語音訊號編碼裝置之構造之方塊圖 0 1 1 阖 4 爲傳輸編碼資料之位元流之可量測性 0 I 圖 5 爲依照本發明之編碼側之整個系統之示意方塊圖邊 1 先 1 閲 "L 讀 | 圖 6 A 6 B 和 6 C 爲用於編碼和解碼之主操作之週背 ώ 1 1 之 1 期和相位 0 注意 1 1 事 1 圖 7 A 和 7 B 爲 Μ D C Τ 係數之向量量化 0 項再 1 填 1 圖 8 A 和 8 B 爲應用至後過濾輸出之窗功能之例 0 窝本 • *. 頁 1 圖 9 爲具有兩種碼冊之向量量化裝置之圖 0 1 1 圖 1 0 爲具有兩種碼冊之向量量化裝置之詳細構造之 1 1 方塊圖 0 1 1 圖 1 1 爲具有兩種碼冊之向量量化裝置之另 _ 詳細構訂 | 造之方塊圖 0 1 I 圖 1 2 爲用於頻率轉換之編碼器之構造之方塊圖 0 1 1 圖 1 3 A > 1 3 Β 爲圖框分裂和重疊和相加操作 0 1 1 球 1 圖 1 4 A 9 1 4 Β 和 1 4 C 爲在頻率軸上之頻率移位之例〇 1 | 圖 1 5 A 9 1 5 Β 爲在頻率軸上之資料移位之例〇 1 I 圖 1 6 爲用於頻率轉換之解碼器之構造之方塊圖 0 1 1 I 圖 1 7 A 9 1 7 Β 和 1 7 C 爲在頻率軸上之頻率移位 1 i 之另 — 例 0 1 1 圖 1 8 爲使用本發明之語音編碼裝置之手提終端之傳 1 輸側之構造之方塊圈〇 1 1 圖 1 9 爲使用和圖 1 8 相關之語音訊號解碼裝置之手 1 本紙裱尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） A7 _B7_ 五、發明説明（6 ) 提終端之接收側之構造之方塊圖。較佳實施例之說明以下詳細說明本發明之較佳實施例。圖1爲用以執行依照本發明之語音編碼方去之寬範圍語音訊號之編碼裝置（編碼器）。經濟部中央標準局貝Η消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 峡！圖1所示之編碼器之基本概念爲輸入訊號***成多數頻帶，且***頻帶之訊號依照相關頻帶之訊號特性而以不同的方式編碼。特別的，寬範圍输入語音訊號之頻譜*** 成多數.之頻帶，亦即，可達成語音之充份清晰度之電話頻帶，和相關電話頻帶在更高側上之頻帶。低頻帶之訊號，亦即電話頻帶，在例如線性預測編碼（L P C )之短期預測後（其接著例如音調預測之長期預測後）受到正交轉換，且在正交轉換上獲得之係數以概略加權向量量化處理。相關於長期預測之資訊，例如音調或音調增益，或表示例如L P C係數之短期預測係數之參數，亦受到量化。高於電話頻帶之頻帶之訊號以短期預測處理，而後直接在時間軸上向量量化。修改的DCT (MDCT)使用當成正交轉換，轉換長度縮短以利於向量量化之加權。此外，轉換長度設定爲 2 N ，亦即爲等於2的乘幂之値，以使用快速傳立案轉換 (FFT)致能高處理速度。用以計算正交轉換係數之向量量化之加權和用以計算短期預測之殘餘（和後過濾相似 )之L P C係數爲由在現有圖框中發現之L P C係數和在本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 過去圖框中發現之LPC係數平滑插値之LPC係數’因此L P C係數對於每個受分析之前框而言是較佳的。在執行長期預測時’對每個圖框勃1行多•預、測或插値’且所1 得之音調落後或音增接化或在發現· 。替代的，亦可傳送特定用於插値之方法之旗標。爲了預測殘餘（當預測之次數（頻率）增加時’預測殘餘之方差變小），則執行多級向量量化，以量化正交轉換係數之差異。替代的，只有在***頻帶中之單一頻帶之參數由所有或部份之單一編碼位元流而使用以致能具有不同位元率之多數解.碼操作。以下參考圖1說明。_ 以例如1 6 kHz之取樣頻率Fs取樣之在0至8 k Η z之範圍中之寬頻帶語音訊號乃供應至圖1之输入端 101。由輸入端101而未之寬頻帶語音訊號由一低通濾波器102和一減法器106而***成0至3. 8 kHz之低範圍電話頻帶訊號，和例如在3. 8至8 k Η z之範圍中之訊號之高範圍訊號。低範圍訊號以取樣頻率轉換器103在滿足取樣理論之範圍中進行去除處理，以提供例如8 k Η ζ取樣訊號。低範圍訊號以LPC分析量化單元1 3 0 ，以具有每個方塊2 5 6樣本之級數之分析長度之滿明窗而多工。如此可發現1 0級之LPC係數，亦即，α參數，且由 LPC反向濾波器111發現LPC殘餘。在此LPC分析時，作用當成用於分析之單元之每個方塊之2 5 6個樣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 訂 -10 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 32ί8ί〇 Α7 ___Β7_ 五、發明説明（8 ) 本之9 6個樣本和次一個方塊重疊，因此圖框間隔變成等於I 6 0樣本。對於8 kHz取樣而言，圖框間隔爲2 0 ms e c。一 LPC分析量化單元I 3 0轉換當成LPC 係數之c參數爲線性頻譜對（LSP)參數，而後量化和傳輸。特別的，在LPC分析量化單元1 3 0中之LPC分析電路1 3 2，其藉由自動關連法饋以來自取樣頻率轉換器1 0 3之低範圍訊號，應用一說明窗至輸入訊號波形，以输入訊號波形之2 5 6個樣本之級之長度當成一方塊，以尋找.線性預測係數，亦即所請的α參數。當成資料輸出單元之圖框間隔爲2 Oms e c或1 6 0個樣本。來自LPC分析電路1 3 2之α參數送至a — LSP 轉換電路1 1 3以轉換成線性頻譜對（LS P )參數。亦即’發現當成直接型式濾波係數之α參數乃轉換成1 0個 L S Ρ參數或5對L S Ρ參數。此種轉換使用牛頓一當弗逝方法（Newton-Rhapson)執行。用以轉換爲L S Ρ參數之理由爲在插値特性中，LSP參數優於α參數。來自α-LSP轉換電路1 3 3之LSP參數以 LSP量化器1 3 4向量或矩陣量化。在尋找中介圖框差異後，可執行向量量化，而矩瘅量化可在群集在一起之多數圖框上執行。在本實施例中，2 Oms e c爲一圇框，且LSP參數之雨圖框（每隔2 〇m'e s c計算）乃群集在一起並以矩陣量化量化。 L S P量化器丨3 4之量化輸出，亦即，l S P向量本紙張尺度適用中國國家^準（CNS〉A4規格（210X 297公潑) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 量化之指標，經由一端1 3 1取出，而量化LSP參數，或解量化输出，乃傳送至LSP插値路1 3 6。 LSP插値電路1 3 6之功能以LSP量化器1 3 4 每2 Oms e c插値一組現在圖框和LSP之向量量化之先前圖框，以提供後續處理所需之位元率。在本實施例中，使用十倍率和五倍率。以十倍位元率，LSP參數每 2. 5msec更新一次。其理由爲，由於殘餘波形之分析合成處理導引至一合成波形之包封之極平滑波形，如果 LPC係數每2 0ms e c迅速的改變，會產生外來的聲音。亦.即，如果LPC係數每2. 5msec逐漸的改變，則可防上產生此外來的聲音。

對於使用插値L S P向量之輸入語音之反向濾波而言，每2 . 5ms e c發生，LSP參數由一LSP至α轉換電路1 3 7轉換成α參數，其爲約1 0級之直接型濾波器之係數。LSP至α轉換電路1 3 7之输出乃傳送至 LPC反向濾波電路1 1 1 ，以尋找LPC殘餘。LPC 反向濾波電路1 1 1在每2 . 5ms e c更新之β參數上執行反向濾波以產生一平滑輸出。以L S Ρ插値電路1 3 6以五倍率插値在4 m s e c 之間隔上之LSP係數乃送至LSP至α轉換電路1 3 8 ，其中它們受轉換成^參數。^參數送至向量量化（VQ )加權計算電路1 3 9 ，用以計算使用於M D C T係數之量化之加權。 LPC反向濾波器111之輸出送至圖素反向濾波器本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 12

A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明 ( 10) 1 1 1 1 2 > 1 2 2 > 以用於長期預測之音調預測〇 1 以下說明長期預測 0 長期預測藉由尋找音調預測殘餘 1 I 9 藉由從原始波形中減去在時間軸上由音調分析所發現之請 1 1 I 相關於音調落後或音調週期之移位置之波形而執行 0 在本先閱讀 1 1 實施例中 > 長期預測以三點音調預測而執行 0 同時 > 音調背之 1 1 落後意即相關於取樣時域資料之音調週期之樣本數 § 0 注意 1 | 事 1 亦即 > 音調分析電路 1 1 5 對每個圇框執行音調分析項再 1 一次，亦即以一圖框之分析長度 0 就音調分析之結果而言寫本 I y 音調落後 L 1 送至音調反向濾波器 1 1 2 和至一輸出端貝 1 1 1 1 4 2 > 而音調增益送至音調增益向量量化 ( V Q ) 電路 1 1 1 6 0 在音調增益 V Q 電路 1 1 6 中，在三點預測之三點 1 1 上之音調增益値爲向量量化且 — 碼冊指標 g 1 在 — 輸出訂 | 端 1 4 3 上取出而代表値向量或解量化輸出至每個反 1 I 向音調濾波器 1 1 5 5 一減法器 1 1 7 和 — 加法器 1 2 7 1 1 I 0 反向音調濾波器 1 1 2 根據音調分析之結果而輸出二點 1 1 預測之音調預測殘餘 0 此預測殘餘送至 — Μ D C T 電路 1 1 1 3 > 當成正交轉換機構 0 所得之 Μ D C T 輸出以一向 1 | 量量化 ( V Q ) 電路 1 1 4 以槪略加權向量量化而量化 0 1 J 此 Μ D C Τ 輸出以 V Q 加權計算電路 1 3 9 之輸出 9 以向 1 1 量量化 ( V Q ) 電路 1 1 4 以槪略加權向量量化而量化 1 1 0 V Q 電路 1 1 4 之輸出亦即指標 I d X V q 1在输出 1 1 端 1 4 1 上輸出 0 1 I 在本實施例中，音調反向濾波器 1 2 2 9 音調分析電 1 1 路 1 2 4 和音調增益 V Q 電路 1 2 6 提供當成分離的音 1 1 I 適度尺張紙本準標家國國格規 Α4 Μ 公 321810 A 7 B7_ 五、發明説明（u) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製調預測頻道。亦郎，分析之中央提供在每個音調分析中央之中介位置上，因此，音調分析將以一音調分析電路 1 2 5在一半圖框期間上執行。音調分析電路1 2 5路由一音調落後L2至反向音調濾波器1 2 2和至一输出端 1 4 5 ，而路由音調增益至音調增益VQ電路1 2 6。音調增益VQ電路1 2 6向量量化三點音調增益向量，並傳送音調增益之指標g2當成量化輸出至一輸出端1 4 4，而路由其代表向量或解量化輸出至減少器1 1 7。由於在原始圖框期間之分析中央上之音調增益被視爲靠近來自音調增益V Q電路1 1 6之音調增益，介於音調增益VQ電路1 1 6 ，1 2 6之解量化輸出間之差異由一減法器 1 1 7所採用，當成在上述分析位置中央上之音調增益。此差異由音調增益VQ電路118而向量量化，以產生音調增益差異之指標gid，其送至輸出端1 4 6。音調增益差異之代表向量或解量化輸出乃送至加法器1 2 7和加至來自音調增益VQ電路1 2 6之代表向量或解量化輸出。所得的和當成音調增益而送至反向音調濾波器1 2 2。同時，在輸出端1 4 3上獲得之音調增益之指標g2爲在上述中間位置上之音調增益之指標。來自反向音調濾波器 1 2 2之音調預測殘餘以M D C T電路1 2 3 M D C T，並傳送至一減法器1 2 8 ，其中由向量量化（VQ)電路 114而來之代表向量或解量化輸出由MDCT輸出中減去。所得之差異傳送至用以向量量化之V Q電路1 2 4 ，以產生一指標IdxVq2 ，並傳送至輸出端14 7。此本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Λ4規格（210X 297公釐） 14 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _____B7 _ 五、發明説明（12) VQ電路以VQ加權計算電路1 3 9概略的加權向量量化而量化差異訊號。以下說明高範圍訊號處理。用於高範圍訊號之訊號處理基本上爲***輸入訊號之頻譜成爲多數之頻帶，頻率轉換至少一高範圍頻帶之訊號至低範圍側，降低轉換至低頻側之訊號之取樣率，和以預測編碼編碼取樣率降低之訊號。供應至圖1之輸入端之寬範圍訊號乃供應至減法器 1 0 6 °由低通濾波器（LPF) 1 0 2所取出之低範圍側之訊.號，例如由0至3 . 8 kHz之範圍中之電話頻帶訊號，乃由寬頻帶訊號中減去。因此，減法器1 0 6輸出一髙範圍側訊號，例如由3. 8至8 kHz之範圍中之訊號。但是，由於實際之LPF 1 0 2之特性，低於3. 8 kHz之成份只有非常少量留在減法器1 〇 6之輸出中。因此，高範圍側訊號處理在不低於3. 5 kHz之成份上進行，或不低於3 . 4 k Η z之成份上進行。由減法器1 0 6而來之高範圍訊號具有頻率寬度由 3. 5 kHz 至 8 kHz，亦即，4. 5 kHz 之宽度。但是，由於頻率以向下取樣移位或轉換爲低範圍側，因此必需將頻率範圍窄化至4 k Η z。在考慮高範圍訊號和低範圍訊號結合時，3. 5 kHz至4 kHz之範圍，（其概略的靈敏），並不受到切割，而由’7 . 5 k Η z至8 kHz之〇. 5kHz (其能量段低且較無瑕疵的當成語音訊號）乃以L P F或帶通濾波器1 0 7切割。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .I n 11 I n n I ^ I----—111- 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____ B7 五、發明説明（13) 至低範圍側之頻率轉換（其於後執行）乃藉由轉換資料成爲頻域資料，使用正交轉換機構（如快速傅立葉轉換 (FFT)電路1 6 1 ) ’以頻率移位電路1 6 2移位頻域資料，和以反向F FT電路1 6 4當成反向正交轉換機構而反向F F T所得之頻率移位資料而完成。來自反向FFT電路16 4之高範圍側輸入訊號，如 3. 5kHz至7. 5kHz之訊號轉換成由〇至4 k Η z之低範圍側訊號，乃受到取出。由於訊號之取樣頻率可以8 kHz表示，其由下取樣電路丨6 4向下取樣，以形成.具有8kHZ之取樣頻率之3 5kHzs7 5 kHz範圍之訊號。向下取樣電路1 6 4之輸出送至每個 LPC向向減波器1 7 1和至LPC分析量化單位1 8 0 之LPC分析電路1 8 2。和低範圍側之L P C分析量化單元1 3 〇相似的構成之LPC分析量化單元1 8 0將簡短說明如下。在LPC分析量化單元1 8 0中，LPC分析電路 1 8 2 ，其中一訊號由下取樣電路1 6 4供應至LPC分析電路1 8 2，轉換成低範圍，該lpc分析電路I 8 2 應用一說明窗’其以輸入訊號波形之2 5 6樣本之級數之長度爲一方塊，並以例如自動關連方法尋找線性預測係數，即β參數。來自LPC分析電路丨8 2之α參數送至α 至L S Ρ轉換電路，以轉換成線性頻譜對（l S Ρ )參數。來自β至LSP轉換電路1 8 3之LSP參數由LSP 量化器1 8 4向量或矩陣量化。此時，在向量量化之前可本纸浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規FTTi^r297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -! 16 經濟部_央標準局貝工消费合作社印裝 321810 A7 B7 五、發明説明（14) 發現中介圖框差異。替代的，多數之圖框可群集在一起，並以矩陣量化量化。在本實施例中，LSP參數，（每 2 Oms e c計算一次）乃以2 Oms e c向量量化當成 —圖框。 L S P量化器1 8 4之量化輸出，亦即，指標 LSP i dxH由一端1 81取出，而量化LSP向量或解量化輸出乃送至一LSP插値電路1 8 6。 LSP插値電路1 8 6之功能乃是插値LSP之一組先前圇框和現有圖框，所隔2 0ms e c以LSP量化器 1 8 4 .向量量化，以提供後續處理所需之位元率。在本實施例中，使用五倍率。爲了轉換過濾使用插値LSP向量且以5ms e c之間隔發生之输入語音訊號，LSP參數乃由LSP至α轉換電路1 8 7轉換成α參數，當成LPS合成濾波係數。 LSP至α轉換路1 8 7之輸出乃送至LPS反向濾波電路1 7 1 ，以尋找LPC殘餘。LPC反向濾波器1 7 1 以每5ms e c更新之α參數執行反向濾波，以產生一平滑輸出。來自LPC反向濾波器171之LPC預測殘餘輸出乃送至LPC殘餘VQ (向量量化）電路1 7 2 ，以向量量化。LPC反向濾波器1 7 1輸出LPC殘餘之指標 LPC i dx ，其在輸出端1 7 3輸出。在上述訊號編碼器中，部份的低範圍側構造乃設計當成獨立的編碼解碼編碼器，或是整個輸出位元流轉換至一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 17 A7 B7 五、發明説明（15) 部份，反之亦然，以利用不同位元率致能訊號傳輸或解碼 0 亦即，當由圖1之構造之相關輸出端傳送所有資料時，俥送位元率變成等於16 kbps (K位元/秒）。如果資料由一部份的端傳輸時，傳輸位元率變成等於6 kbps0 替代的，如果來自圖1之所有端之資料傳輸時，亦即傳送或記錄時，且1 6 k b p s之所有資料解碼在接收或再生側時，可產生1 6 k b p s之高品質語音訊號。另一方面，.如果解碼6 k b p s之資料時，可產生具有相關於 6 k b p s之聲音品質之語音訊號。在圖1之構造中，在輸出端1 3 1和1 4 1至1 4 3 上之输出資料相當於6 k b p s之資料。如果在輸出端 1 4 4至1 4 7，1 7 3和1 8 1上之輸出資料加入時，可獲得16kbps之所有資料。參考圖2，以下說明一訊號解碼裝置（解碼器），當成編碼器之相反部份。參考圖2 ，等效於圖1之輸出端1 3 1之輸出之 LSP之向量量化輸出，亦即，碼冊LSP i dx之指標，乃供應至输入端2 0 0。 LSP指標LSP i dx傳送至反向向量量化（反向 VQ)電路2 4 1 ，以用於LSP參數再生單元2 4 0之 L S P，以反向向量量化或反向矩陣量化成爲線性頻譜爲 (L S P )資料。如此所量化之L S P指標送到用於本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210XW7公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明 ( 16 ) 1 L S P 插値之 L S P 插値電路 2 4 2 0 插値資料在 L S Ρ 世 1 I 至 a 轉換電路 2 4 3 中轉換成 a 參數，當成 L P C 係數 > I 1 | 而後傳送至 L Ρ C 合成濾波器 2 1 5 9 2 2 5 和音調頻譜 \ 請 1 後濾波器 2 1 6 9 2 2 6 0 先閱 1 讀 1 1 指標 I S X V g 1 供應至圖 4 之输入端 2 0 1 ，背 1 | 之 2 0 2 和 2 0 3 > 以分別用於來圖 1 之輸出端 1 4 1 > 注意盡 1 I 1 4 2 > 1 4 3 之 Μ D C T 係數音調落後 L 1 和音調增 Ψ 項再 1 填益 S 1 之向量量化 0 頁 1 來白輸入端 2 0 1 用於 Μ D C Τ 係數 I S X V S 1 之 1 向量量化之指標乃供應至用於反向 V Q 之反向 V Q 電路 1 1 2 1 1 而後供應至用於反相 Μ D C T 之反向 Μ D C Τ 電 1 ! 路 2 1 2 5 以由重曼和加法電路 2 1 3 重 K 相加 9 並送到訂 I 音調合成減波器 2 1 4 0 音調合成路 2 1 4 由輸入端 1 I 2 0 2 9 2 0 3 分別供應以音調落後 L 1 和音調增益 8 1 1 1 I 0 音調合成電路 2 1 4 執行以圖 1 之音調反向濾波器 1 1 測編之 2 1 5 所執行之音調預碼反向操作 0 所得訊號送至 1 L P C 合成濾波器 2 1 5 並以 L Ρ C 合成處理〇 L Ρ C 1 1 合成輸出送至用於後濾波之音調頻譜後濾波器 2 1 6 以 1 I 在輸出端 2 1 9 取出當成相當於 6 k b P S 位元率之語音 1 I 訊號〇 1 1 I 分別由輸出端 1 4 4 ， 1 4 5 1 4 6 和 1 4 7 而來 I 1 用於 Μ D C Τ 係數之向量量化的音調增益 g 2 音調落後 1 1 L 2 9 指檫 I S Q V Q 〇和音調增益 g 1 d 乃分別供應至 1 1 圖 4 之輸入端 2 0 4 2 0 5 9 2 0 6 和 2 0 7 > 來白輸 ! 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17)

入端2 0 7之MDCT係數之向量量化之指標I sxVg2 乃送至反向VQ電路2 2 0以向量量化，而係供應至加法器2 1 1 ，以由反向VQ電路2 1 1加至反向VQ MDCT係數。所得的訊號以反向MDCT電路2 2 2反向MDCT，並在重疊和加法電路2 2 3重叠相加，以供應至音調合成濾波器2 1 4。由輸入端2 0 2 ，2 0 4和 205而來之音調落後Lx ，音調增益g2和音調落後 L2乃分別供應至音調合成濾波器2 2 4，和在加法器 2 1 7中>目加來自輸入端2 0 3之音調增益和來自輸入端2.0 6之音調增益g id。音調合成減波器2 2 4合成音調殘餘。音調合成濾波器之輸出送至用於L P C合成之 LPC合成濾波器2 2 5。LPC合成輸出送至用於後濾波之音調頻譜後濾波器2 2 6。所得的後濾波訊號送至用以上取樣由8 kHz至I 6 kHz之取樣頻率之上取樣電路2 2 7，而後供應至加法器2 2 8。來自圖1之輸出端181之高範圍例之LSP指標 LSP I dxH亦供應至輸入端2 0 7，此LSP指標 LSP i dxH亦送至用於LSP參數再生單元2 4 5之 LSP之反向VQ電路2 4 6 ，以反向向量量化至LSP 資料。LSP資料送至用於LSP插値之LSP插値電路 2 4 7。此插値資料由LSP至α轉換電路2 4 8轉換成 L P C係數之α參數。此〇參數送至高範圍側l p C合成濾波器2 3 2。 —指標LPC i dx ，亦即，來自圖1之輸出端本纸張尺度適用中國國家標準（〇阳）/\4規格（2丨0'^ 297公;|) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 20 A7 __B7_____ 五、發明説明（18) 1 7 3之高範圍側LPC殘餘之向量量化輸出，乃供應至輸入端2 0 9。此指標由高範圍側反向VQ電路2 3 1反向，且因此供應至高範圍側LPC合成濾波器2 3 2。高範圍側LPC合成濾波器2 3 2之LPC合成輸出具有由向上取樣電路2 3 3由8 kHz至1 6 kHz向上取樣之取樣頻率，並由快速FFT以FFT電路2 3 4轉換成頻域資料當成正交轉換機構。而後，所得頻域訊號以頻率移位電路2 3 5頻率移位至一高範圍側，並由反向F FT電路2 3 6反向F FT成爲高範圍側時域訊號，而後經由重疊加法.電路2 3 7供應至加法器2 2 8。來自重置加法電路之時域訊號由加法器2 2 8加至由向上取樣電路2 2 7之訊號。因此，在輸出端2 2 9上取出之輸出當成相關於1 6 k b p s之位元率之部份之語音訊號。在加至來自輸出端2 1 9之訊號後，取出整個1 6 k b p s之位元率。以下說明.可量測性。經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -! 在圖1和2所示之構造中，以實質互相相似之編碼/ 解碼系統用以完成可量測性之雨傳輸位元率6 k b p s和 1 6 k b p s可完成，其中6 k b p s位元流完全的包括在1 6 k b p s之位元流中。如果需要以顯著不同的2 k b p s之位元率編碼/解碼時，此種完全包含關係難以達成。如果無法應用相同編碼/解碼系統時，在完成β £ '測性下，需要保持儘可能之共同擁有關係。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 21 321810 經濟部中央棣隼局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（19) 因此，如圖3所示之編碼器乃使用於2 k b p s之編碼，和一最大共同擁有部份或共同擁有資料共享圖1之構造。在整體上之1 6 k b p s位元流乃彈性的使用，因此，根據用途使用1 6 kbps ’ 6 kbps ’或2 k b p s之整體。特別的，2 k b p s之.資訊整趙乃使用於2 k b p s 編碼，其中，在6 k b p s模式中，如果當成編碼單元之圖框分別爲發聲（V )和不發聲（UV )時，則使用6 kbps之資訊和5. 6 5kbps之資訊。在1 6 k b p.s模式中，如果當成編碼單元之圖框分別爲發聲（ V)和不發聲（UV)時’則使用15. 2 kbps之資訊和14. 8 5 kbps之資訊。以下說明如圖3所示用於2 k b p s之編碼構造之結構和操作。如圖3所示之基本概念在於編碼器包括第一編碼單元 3 1 0 ，以用於尋找輸入語音訊號之短期預測殘餘（例如 LPC殘餘），以執行例如諧波編碼之正弦分析編碼，和 —第二編碼單元3 2 0用以藉由輸入語音訊號之相位傳輸之波形編碼而編碼。第—編碼單元310和第二編碼單元 3 2 0分別使用以編碼輸入訊號之發聲部份和輸入訊號之不發聲部份。第一編碼單元31〇藉由例如多頻帶編碼之諧波編碼 (Μ B E )之正弦分析編碼而使用編碼L P C殘餘之構造。第二編碼單元3 2 〇藉由最佳向量之封閉迴路搜尋和分 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 22 經部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明 ( 20) 1 析合成法之協助 9 而使用利用向量量化之碼激勵線性預測 1 1 ( C E L P ) 之構造 0 1 | 在圖 3 之實施例中 9 供應至輸入端 3 0 1 之語音訊號 V 請 1 乃送至 L P C 反向濾波器 3 1 1 和至第一編碼單元 3 1 0 先閱 1 讀 1 1 之 L P C 分析量化單元 3 1 3 0 由 L P C 分析量化單元背 ώ 1 I 之 1 3 1 3 所得之 L P C 係數或· 所謂的 a 參數乃送至 L P C 反注 $ 1 I 向 m 波器 3 1 1 以取出輸入語音訊號之線性預測殘餘 ( 再 1 填 L P C 殘餘 ) 0 L P C 分析量化單元 3 1 3 取出線性頻譜 Μ 本 1 對 ( L S P ) 之量化輸出 0 此置化輸出傳送至輸出端頁 1 1 I 3 0 2 0 來白 L P C 反向濾波器 3 1 1 之 L P C 殘餘送至 1 正弦分析編碼單元 3 1 4 > 其中音調受到偵測且頻譜包封 1 i 振幅受到計算 0 此外 > 以 V / U V 辨別單元 3 1 5 執行 V 訂 | / U V 辨別 0 來白正弦分析編碼單元 3 1 4 之頻譜包封振 1 I 幅送至向量量化器 3 1 6 0 來白向置量化器 3 1 6 之碼冊 1 1 | 指標，當成頻譜包封之向量量化输出 > 乃經由一開關 1 1 3 1 7 傳送至輸出端 3 0 3 〇正弦分析編碼單元 3 1 4 之 1 輸出經由 —* 開關 3 1 8 傳送至輸出端 3 0 4 0 V / U V 辨 1 1 別單元 3 1 5 V / U V 辨別輸出乃傳送至輸出端 3 0 5 > 1 而傳送當成 — 控制訊號至開關 3 1 7 > 3 1 8 0 如果輸入 1 I 訊號爲發聲 UI 號 ( V ) 則指標和音調分別在输出端 1 1 1 3 0 3 3 0 4 上選擇和取出 0 I 1 在本實施例中圖 3 之第二編碼單元 3 2 0 具有 1 f C E L P 編碼型態 J 且使用封閉迴路搜尋以合成分析法執 1 1 行時域波形之向量量化 > 其中雜訊碼冊 3 2 1 之輸出以 — 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） 23 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明 ( 21) 1 加權合成濾波器 3 2 2 合成 9 所得的加權語音至 — 減法器 1 3 2 3 ，其中在通過經由一概略加權 m 波器 3 2 5 之供應 1 I 至輸入端 3 0 1 之語音上所獲得來白語音之錯誤受到發現請 1 1 1 > 所得之錯誤送至用於距離計算之距離計算電路 3 2 4 先閱 ik 1 且減少錯誤之向量乃由雜訊碼冊 3 2 1 所搜尋 0 該背 l I 之 I C E L P 編碼使用以編碼未, 發聲部份 > 如上所述 9 因此 >王意事 1 1 來白雜 m 碼冊 3 2 1 當成 U V 資料之碼冊指標經由 — 開關項再 1 4 J 3 2 7 在 — 輸出端 3 0 7 上取出〇當來白 V / U V 辨別單本 •ff I 元 3 1 5 之 V / U V 辨別結果指示 U V 時開關啓動 0 1 1 1 編碼器之上述 L P C 分析量化單元 3 1 3 可使用當成 1 f 圖 1 之 L P C 分析量化單元 1 3 0 之 — 部份 9 因此，在端 1 3 0 2 上之输出可使用當成圖 1 之音調分析電路 1 1 5 之訂 I 輸出 0 音調分析電路 1 1 5 可和在正弦分析編碼單元 1 I 3 1 4 內之音調輸出部份共同使用 0 1 1 I 雖然圖 3 之編碼單元和圈 1 之編碼系統不同 9 但是兩 1 i 系統具有共同的資訊和可量測性如圖 4 所示 0 1 參考圇 4 f 2 k b P S 之位元流 S 2 具有和用於發聲 1 1 分析合成圖框不同之未發聲分析合成圖框之內部構造 0 因 1 此 J 用於 V 之 2 k b P S 之位元流 S 2 V 乃由雨部份 1 S 2 v e 和 S 2 v a 構成而用於 U V 之 2 k b P S 之位元流 1 1 S 2 U 乃由兩部份 S 2 U β 和 S 2 u a 所構成〇 S 2 v e 部份具 1 1 有等於每 1 6 0 樣本每圖框 1 位元 ( 1 位元 / 1 6 0 樣本 1 ) 之音調落後 J 和 1 5 位元 / 1 6 0 樣本之振幅 A m 總 1 I 共 1 6 位元 / 1 6 0 樣本 0 此即相當於對於 8 k Η Z 之取 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公超） 0 , -24 321810 A7 B7__________ 五、發明説明（22) 樣頻率〇 · 8 k b p s位元率之資料。S 2ue部份由1 1 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 位元/8 〇樣本之LPC殘餘和備用1位元/1 6 0樣本所組成，全部2 3位元/1 6 0樣本。此即相當於具有 1 ;i 5k bps位元率之位元率之資料。剩餘部份 S 2va和曰2»^表示含有6 k b p s和1 6 k b p s之共同部份或共同擁有部份。S 2 va部份由3 2位元/ 3 2 0樣本之LSP資料，1位元/1 δ 〇樣本之V/ UV辨別資料’和7位元/1 6 Q樣本之音調落後所構成，總共爲_2 4位元/1 6 0樣本。此即相當於1 . 2 k b p.s位元率之資料。S 2ua部份由3 2位元/ 3 2 0 樣本之LSP資料和1位元/1 6 0樣本之V/UV辨別資料所構成，總共爲1 7位元/1 6 0樣本。此即相當於具有〇. 85kbps位元率之資料。經濟部中央櫺準局負工消費合作社印製相反的，位元流S 2 ame與發聲分析圖框部份的不同。用於V之6 k b p s之位元流S 6V由雨部份S 6^和 S 6vb所構成，而用於UV之6 k- b p s之位元流S 6u 由兩部份S 6 ua和S 6 ub所構成。此部份S 6 具有和部份S 2〃共同的資料內容，如前所述。部份S 6vb由6位元/1 6 〇樣本之音調增益和1 8位元/3 2樣本之音調殘餘構成，總共9 6位元/1 6 0樣本。此即相當於 4 . 8 k b p s位元率之資料。部份S 6 u a具有和部份 5 2 ^共同的資料內容，而部份S 6 ua具有和部份S 6 共同之資料內容。和位元流S 2和S 6相似的，1 6 k b p s之位7C流本纸張尺度適用中國國家標孪（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐） 25 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 ____B7___ 五、發明説明（23) S16具有和用於發聲分析圖框不同之未發聲分析圖框之內部結構。用於V之1 6 kbps之位元流SI 6V由四剖份 S 1 6va，.S 1 6vb，S 1 6VC和 S 1 6vd 所構成，而用於UV之1 6kbps之位元流SI 6U由四部份 S 1 6ua，S 1 6ub，S 1 6UC和 S 1 6ud 所構成。 S 1 6va部份具有和S 2va，S 6va部份共同之資料內容，而S 1 6vb部份具有和S 6vb，S 6Ub部份共同的資料內容。S 1 6vb部份由2位元/1 6 0樣本之音調落後， 1 1位元/ 1 6 0樣本之音調增益，1 8位元/3 2樣本之音調.殘餘，和1位元/16 0樣本之S/Μ模式資料所構成，全部104位元/160樣本。此即相當於5. 2 k b p s位元率。S/Μ摸式資料使用於以VQ電路 1 2 4切換於用於語音和用於音樂之雨種碼冊之間。 S 1 6vd部份由5位元/1 6 0樣本之高範圍LPC資料和1 5位元/3 2樣本之高範圍LPC殘餘所構成，全部 8 0位元/1 6 0樣本。此即相當於4 k bp s之位元率。S 1 6ub部份具有和S 2ua^S 6ua共同之資料內容，而S 1 6 ub部份具有和S 1 6 〇共同的資料內容，亦即， S 6vb和S 6ub部份。此外，S 1 6UC部份具有和S 6vb 部份共同的資料內容，而S 1 6 部份具有和S 1 6 ^部份共同的資料內容。用以獲得上述位元流之圖1和3之構造概略的顯示在圖5中。參考圖5 ，輸入端1 1相當於圖1和3之輸入端本紙張尺度適用中國國家標华（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A 7 B7 五、發明説明（24) 101。進入輸入端11之語音訊號乃送至相當於LPF 1 0 2之頻帶***電路1 2 ，取樣頻率轉換器1 Q 3，減法器1 0 6 ’和圖1之BPF 1 0 7 ’以***成低範圍訊號和高範圍訊號。來自頻帶***電路12之低範圍訊號送至2 K編碼單元2 1和等效於圖3之構造之共同部份編碼單元2 2。共同部份編碼單元2 2概略的等效於圖1之 LPC分析量化單元1 3 0或圖3之LPC分析量化單元 3 1 0。再者，在圖3之正弦分析編碼單元中之音調擢取部份或圖’1之音調分析電路中之音調擢取部份可包括在共同部份.編碼單元2 2。來自頻帶***電路1 2之低範圍側訊號送至6 K編碼單元2 3和1 2K編碼單元2 4 ° 6K編碼單元2 3和 1 2 K編碼單元2 4概略的分別等效於圖1之電路1 1 1 至116，和圖1之電路117， 118和122至 12 8° 由頻帶***電路12而來之高範圍側訊號乃送至高範圍4 K編碼單元2 5。高範圍4 K編碼單元2 5概略的相當於路161至164，171和172。以下說明由圖5之輸出端3 1至3 5輸出之位元流和圖4之不同部份之關係。亦即，圖4之S 2ve或S 2ue部份之資料經由水編碼單元2 1之輸出端3 1輸出，而圚4 之 S (二 S 6va= II 1 6va)部份或 S 2ua( =S 6 u a =丨丨S 1 6 u a )部份之資料經由共同部份編碼單元2 1之輸出端3 2而輸出。再者，圖4之S 6vb( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ A 7 B7 五、發明説明（25) =S 1 6Vb)或S 6ub( = S 1 6ub)部份之資料經由 6K編碼單元2 3之輸出端3 3輸出，而圖4之S 1 6 vd 或S 1 6 ud部份之資料經由1 2 K編碼單元2 4之输出端 3 4輸出，和圖4之S 1 6vd或S 1 6ud部份之資料理由高範圖4 K編碼單元2 5之輸出端3 5而输出。上述用以完成可量測往之技術可概述如下：亦即’當多工在輸入訊號之第—編碼上獲得之第一編碼訊號和在输入訊號之第二編碼上獲得之第二編碼訊號以使具有—部份和第一編碼訊號之部份相同，和另一部份與第一編碼訊號不相同.，第一編碼訊號以排除和第一編碼訊號共同之部份之第二編碼訊號之部份多工。以此方式，如果兩編碼系統爲實質不同的編碼系統’ 可共同處理之部份可由兩系統共同捧有’以達成可量測性 Ο 以下更詳細說明圖1和2之元件之胃作° 假設圖框間隔爲N樣本，例如1 6 0樣本’且每個® 框執行一次分析，如圖6 A所示。經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如果音調分析之中央爲e = kN’其中k = 〇 ’ 1 ’ 2,3……，來自LPC反向濾波器1 1 1之LPC預測殘餘之具有N組之向量（其由e = kN — N/2至 k N + N/ 2之元件表示）爲χ_，旦向前沿著時間軸移位 L樣本，由e=kN-N/2+L^kN+N/2-L2 元件製成之具有N組之向量爲，則搜尋L = P t以使本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨OX 297公釐） 321810 A7 B7 五、發明説明（26) IIK - gKLll2 最小化，此L。^使用當成用於此區域之最佳音調落後 L 1 。替代的，在音調追踪後獲得之値可使用當成一最佳音調落後La ，以避免陡峭音.調改變。其次，對於此最佳之音調落後L:，一組可減少 d = α - Σ s^L I2 (=-1 因爲 ^ = 0 dSi 其中i=r_l ，ο ，1 ，以尋找音調增益向量。音調增益向量_§_1向量量化以提供一碼指標gl 。爲了進一步提供預測準確度，必需使分析中央位在 e=(k—1/2)N。假設已知e=kN和 t = ( k — 1 ) N之音調落後和音調增益。經濟部中央標隼局貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在語音訊號之例中，假設語音訊號之基本頻率逐漸的改變，由於此改變爲線性的，因此介於t = k N之音調落後L (KN)和e = (k-l ) N之音調落後 L((k一1)N)間並無顯旳差異。因此，藉由 e=(k—1/2)N之音調落後可對可假設之値施以限制。因此，在本實施例中，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（27) L ((k-l/2)N) = L(kN) =(L(kN) + L ((k-l)N)/2 =L((k-1)N) 藉由計算相關於相關落後之音調殘餘之乘幂，可決定所使用之値。亦即，假設集中在e=(k-1/2)N之e= (k-1/2 ) N-N/4 〜 (k — 1/2 ) N + N/ 4之N/2組之向量爲2L_，延遲以 L(kN) ，(L(kN)+L((k-l)N))/ 2和L ( (k — 1 ) N)之N/2組之向量分別爲，[ι ( 0 )，( 0 )，且在（。），(。），2L_2 ( 0 )附近之向量爲 2L_〇 ( - 1 )，X_0 C 1 ? C - 1 )，(1〉，X_2 c'15 > l2 ( 1 )。對於和向量[0 ( 1 )，( "，[2 C 1 )相連之音調增益go ，gi和g2 ，其中i=—1，0，1，用於d〇 = a - Σ ^0^112 i dx = \\x - i D% = \\x - I 之最小一個D」之落後爲在e = ( k - 1 / 2 ) N上之最佳落後L 2 ，且相關音調增益g j ( ，其中i = — 1 ，0 ，1向量量化以尋找音調增益。同時，L 2可假設爲三個 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 30 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _B7__ 五、發明説明（28) 値，其可由Li之現有和先前値中尋找。因此，表示插値架構之旗標可傳送當成一插値指標以取代連績値。如果 L (kN)和L ( (k 一 1) N)之任一者調整爲〇時，亦即無法獲得空的音調和音調預測增益時，則排除上述用於L((k_l/2)N)之選擇之（L(kN)+ L((k-l)N))/2° 如果使用以計算音調落後之向量I之多維尺寸下降至一半，或至N/2時，用於e=kN之Lk (當成分析之中央）可直接使用。雖然音調增益之1之N維數目是可用的，此.增益仍需再計算以傳送所得資料。於此， g-ld = g-i' - ii 受到量化以降低位元之數目，其中皇爲量化音調增益（向量），其由分析之長度=N而發現，而名_/爲非量化音調增益，其由分析之長度=N/ 2而發現。在向量g之成份（go，gi，g2 )中，gl最大’ 而g〇和g2靠近0 ，反之亦然，且向量g在三個點間具有最强之關連。因此向量_g_i^評估爲比原始向量具有較小的方差，因此，可利用較小數目之位元達成量化。因此，在一圖框中有五個欲傳送之音調參數，亦即， L 1 9 gl，L 2 9 g2 和 gld〇圖6 B顯示以如圖框頻率八倍高之位元率插値L p c 係數之相位之圖。LPC係數藉由圖1之反向LPC濾波器1 1 1而使用以計算預測殘餘。對於圖2之L PC合成本紙張尺度適用中國國家標孪（CNS ) A4規格(210x1^^7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 31 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（29) 濂波器2 1 5、2 2 5，和音調頻譜後濾波器2 1 6、 2 2 6亦相同。以下說明由音調落後和音調增益中發現之音調殘餘之向量量化。爲了利於向量量化之高準確概略加權，音調殘餘以 5 0 %重曼而視窗化，並以MD C T轉換。加權向量量化在所得之頜域中執行。雖然轉換長度可任意的設定，有鑒於下述幾點，在此實施例中使用較小數目之尺寸。 (1)如果向量量化爲大數目之尺寸時，處理操作變成非常.大，因此必需***或再排列在M D C T區域中。 (2 )在由導致於***之頻帶中，***難以執行正確旳位元配置。 (3 )如果尺寸之數目不是2的乘冪，則無法使用利用FFT之MDCT之快速操作。由於圖框長度設定爲2 Oms e c ( = 1 6 0樣本/ 8kHz) ， 160/5=32=25 )有鑒於5〇%之重疊，因此MDCT轉換尺寸設定爲6 4以解決上述（1 )至（3 )之問題。圖框之狀態如圖6 c所示。亦即，在圖6 c中，在2 0ms e c之圖框=1 6 0 樣本中之音調殘餘 rP(n)，其中n = 〇’l’ ...... 1 9 1 ，乃區分成5個副框，且在5個副框之—中之第i 個音調殘餘r p , ( η )，其中丨=0 ，1 ，...... 4 ，乃設定爲本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 32 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（30) rPl(n) =rP(32 i + η ) 其中η = 1 6 0 ，……1 9 1意涵0 ，……3 1之次一圖框。副框之音調殘餘rP1(n)以一視窗函數w (η)相乘，該視窗函數w (η )可消除MDCT虛擬，以產生 w ( η ) · r Ρ1 ( η )，其以MDCT轉換處理。對於視窗函數w (η)而言，可使用 w. ( n ) = HI — ( c o s 2~π ( η + 0~! 5))/6~~4~ 由於MDCT轉換爲6 4 ( = 2 6 )之轉換長度，此種轉換計算可使用F FT執行，以： (1)設定 X (n) =w (η) · r p t · exp((-27rj/64) ( η / 2 ))： (2 )以6 4點F F T處理x ( η )以產生y ( k ) :和 (3)採用 y (k) -exp ( (-2wj/64) (k+1/2+64/4))之實數剖份，和設定此實數部份當成M D C T係數c 1 ( k )，其中k = 0 ，1 ，… 3 1 〇每個副框之Μ D C Τ係數c , ( k )以加權向量量化，其說明如下。如果音調殘餘r p , ( η )設定爲向量，在合成之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 33 經濟部中央標準局員工消費合作社印裳 A7 B7五、發明説明（31) 後之距離表示成 D2 = |Η(£, - ^Ldll 2 =(l, - ^ί)ΉΉ(ίί- al) =(¾ - ^ΜΗΉΜΜαΓ W =(¾ - ο,Ο'ΜΗΉΜ^ r c χ 其中H爲合成濾波矩陣，M爲MDCT矩陣，爲表示 Cj(ky之向量和爲表示量化'Sdk)之向量。由.於Μ以其特性用以對角化ΗεΗ，其中Hfc爲1{之移位矩陣。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -f .V吞其中n = 6 4 ，且！！，設定當成合成濾波器之頻率響應。因此， D2 = Y：hl{Ci{k) - cfk)f k 如果h κ直接使用以對量化c , ( k )加權，在合成之後之雜訊變成平坦，亦即完成1 0 0 %之雜訊成形。因本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） 34 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（32) 此，使用槪略加權W以控制，以使變成相似形狀之雜訊•格式。 0 此.時，h ^和讲^2可當成合成'應波器H ( z )和概略加權濾波器W ( ζ )之脈衝響應之F FT乘幂頻譜

Hiz)=——j- 1+ Σ V; y=i 1 W{z) = —ψ-- 1 + Σλίν; 其中ρ爲分析之數目，和Aa ，Ab爲加權之係數。在上述之等式中，al：j爲相當於第i個副框之LPC 係數，且可由插値LPC係數中發現。亦即，由先前圖框之分析而得之LSP〇( j )和現有圖框之LSPt( i ) 乃內部的分割，且在本實施例中，第i副框之L S P設定爲本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 35 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 321810 A7 _B7_ _ 五、發明説明（33) LSP{,){j) = (1 - + —IlSP^) 其中 i = 〇，1 ，2 ，3 ，4 ，以尋找 LSP(i〉（j ) 。而後由L S P至α轉換尋找a (u)。對於所發現之Η和W，.設定W *以使等於W Η ( W 一 =W Η )，以用於向置量化之距離置測。以形狀和增益量化執行向置量化。以下說明在學習時之最佳編’碼和解碼狀況。如.果在學習時在特定時間點上之形狀礴冊爲增益碼冊爲，在訓練時之輸入，亦即在每個副框中之 M D C Τ係數爲JL_，且每個副框之加權爲w 則此時用於扭曲之乘冪£_2以下式界定。 D 2 =丨| W 一 ( X 一 s s_) II 2 較佳之編碼狀況爲（g，立~)之選擇，其會使立_2變 D1 = (X. - - g&) =·-;—> S.w ws. 十 ί/νν'χ (iVVx)^ ^"w's. 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS)A4规格（210Χ297Μ) - 36 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（34) 因此，就第一步驟而言，會使 (5W£)2 最大之用於形狀碼冊之搜尋，且對於增益碼冊而言，用於形狀碼冊之搜尋，且最接近 s(〇pt w'^v'x s!〇pt w"w's.opi 之g。p t乃用於此_§_。p t之增:fe碼冊之搜每·。其次，以下尋找最佳解碼狀況。關於第二步驟，由於在學習時，在一確定點上，用於在形狀碼冊立_編碼之[之一組He ( k = 0 ，……，N - 1 )之扭曲之和Es爲

Es = Σ \\wk'(^k - ^)»2

k-O 減少和之以 dEs —1 = 0 ds. 當成而發現。 k=0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公麓） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

37 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 _B7__ 五、發明説明（35) 就增益碼冊而言，具有加權Wk>之—組玉之扭曲 Es和在增益碼冊中編碼之JL_之形狀之和Μ &= έ ικ(\ - ^ιι2 jfc:0 因此，由 * ϋ '— Σ « k:Q Κ k 形狀和增益碼冊可由一般的 LUyd演算法產生，而上述之第一和第二步驟可重覆的搜尋。由於在本實施例中，低訊號位準之雜訊相當重要，因此，使用具有位準之例數之W— / || X ||加權，取代w 一本身，而執行學習。 MD C T音調殘餘使用已準備之碼冊而向量量化，藉此所獲得之指標沿著LPC (實際上是LSP)，音調和音調增益而傳送。解碼側執行反向VQ和音調L P C合成以產生再生之聲音。在本實施例中，音調增益計算之次數增加，且音調殘餘MDCT和向釐量化乃在多級上執行，以致能一較高速率之操作。如圖7 A之說明例所示’其中級收爲2 ，且向量量化本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -38 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7___ 五、發明説明（36) 爲循序的多級VQ。到達第二級之輸入爲由從L2 * 8 2 和g Id所產生之高準確之音調殘餘中減去第一級之解碼結果。亦即，第一級MDCT電路113之輸出以VQ電路 1 1 4向量量化以尋找代表向量或一解量化輸出（其由反向MDCT電路1 1 3 a而反向MDCT) °所得之输出送至減法器1 2 8 >，以由第二級之殘餘（圇1之反向音調減波器1 2 2之輸出）中減去。減法器1 2 8 >之輸出送至一MDCT電路1 2 3 —，且所得之MDCT輸出以 VQ電路_1 2 4量化。上述之構造可相似於未執行 MDC.T之圖7 B之等效構造而規劃。圖1使用圖7 B之構造。如果使用MD C T係數之雨指標I㈠从“和I dxVq2 ，以圖2所示之解碼器執行解碼時，指標I ^乂^和 I dxV q2之反向v Q之結果之和受到反向MD C T和重叠相加。而後，執行音調合成和L P C合成以產生再生聲者。在音調合成時經常更新之音調落後和音調增益爲單一級構造之兩倍。因此，在本實施例中’當音調合成濾波器每 8 0樣本轉換時，它受到驅動。以下說明圖2之解碼器之後濾波器2 1 6 ，2 2 6。後減波器以音調重音，高範圍重音，和頻譜重音減波器之前後連接而完成後濾波器特性P ( Z )。本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公煃） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -39 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 " I —i 五、發明説明（37) .· 1 - Σϊί,α,/'7 尸⑺--ί-(1 - ybz-1) —ii!- 1 - υ,Σ^'"+1 1 -

/=_l ;=I 在上述之等式中，g匕和L爲由音調預測而發現之音調增益和音調落後，而〃爲特定音調重音之强度之參數，例如V = 0 . 5。另一方面，〃 b爲特定高範圔重音之參數，例如Vb = 〇. 4 ，而Vn和Vd爲特定頻譜重音之强度之.參數，例如Vn=0. 5 » 1/ d = 0 . 8。而後，增益關連形成在L P C合成濾波器之輸出 S ( η )和具有係數kadj之後濾波器之输出sP( η ) ，因此， Ν-1 Σ ⑽))2 I /=0 〜^- Σ (\("))2 /=0 其中Ν=8 0或1 6 0 °同時，kad』並未固定在一圖框中，而是在通過L P F後，在樣本基礎上改變。例如，使用p等於0 . 1。 k,dj(n) = (1 * P)k.dj(n- 1) + Pk.dj 爲了使介於圖框間之接合平滑，使用雨音調重音濾波本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

•、1T 40 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（38) 器，且使用濾波之橫向消散效果當成最終輸出。 1

對於如此構成之後濾波器之輸出s Ρ〇( η )和 Sp(n )而言，最終輸出s〇ut(n )爲 s〇u.(n) = (1 - f(n))*sp〇(n)-s ^n) 其中f ( η )爲在圖8中所示之視窗。圖8A和8 B顯示分別用於低速率操作和高速率操作之視窗功能。在1 6 0 樣本之合成時（2 Oms e c )，使用雨次具有圖8B之 8 0樣本之寬度之視窗。以下說明圖1所示之編碼側V Q電路丨2 4。 VQ電路1 2 4具有雨種不同的碼冊以用於語音和音樂，以回應輸入訊號而切換和選擇。亦即，如果量化器之構造固定爲音樂聲音訊號之量化’由量化器所擁有之碼冊變成最佳的，而在學習時，使用語音和音樂聲音之特性。因此，如果語音和音樂聲音一起學習時，且如果雨者之性質顯著不同時，所學習之碼冊具有雨者之平均特性，結果，在量化器以單一碼冊構造之情形下，效能或平均S / N 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~~ -41 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 321810 A7 __B7_ 五、發明説明（39) 値不會上升。因此，在本實施例中，使用具有不同特性之多數訊號之學習資料而準備之碼體積乃受到切換，以改善量化器效能0 圖9爲具有兩種碼冊CBa ，CBb之向量量化器之 7K意構造。參考圖9，供應至輸入端5 0 1之輸入訊號送至向置量化器511 ，512。這些向量量化器51 1 ，512 擁有碼冊CBa ，CBb 。向量量化器5 1 1 ，5 1 2之代表向·量或解量化输出乃別送至減法器5 1 3，5 1 4，其中可發現來自原始輸入訊號之差異，以產生錯誤成份送至一比較器5 1 5。比較器5 1 5比較錯誤成份，並藉由轉換開關5 1 6選擇一指標，該指標爲向量置化器5 1 1 ，5 1 2之量化輸出之較小者。所選擇之指標送至一输出端 5 0 2。選擇轉換開關5 1 6之開關期間比每個向量量化器 5 1 1 ，5 1 2之量化單元時間或期間長。例如，如果置經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 化單元之由分割框成爲8個而得之一副框時，轉換開關 516在整個框基上轉換。假設只分別學習語音和音樂聲音之碼冊CBa，CBb 具有相同的尺寸N和相同的組數Μ。亦假設當由框之L資料製成之L維資料I以副框長度M ( = L/ n )向量量化時，如果分別使用碼冊C B a ，C B b ，則在量化後之扭曲爲 E a ( k )和 E b ( k )。本紙張尺度適用中國國家標李（CNS ) Λ4现格（210X 297公釐） 42 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A 7 _B7________ 五、發明説明（40) 如果選擇指標i和j ，這些扭曲£4(1<)和£^(1< )分別表示成： EA(k) = ||Wk (X - C.Ai)|| EB(k) = ||Wk (X · CB)|| 其中W k爲在副框k上之加權矩陣，且£_a _>，£_b j分別表示相關於碼冊CBa ，CBb之指標i和j之代表向量° 關於所獲得兩種扭曲，藉由在框中之扭曲之和’使用最適於一給定圖框之碼冊。可使用下列之兩種方法以用& 此種選.擇。第一種方法爲只使用碼冊CBa ，CBb以執行量化，以尋找框中之扭曲和ΣκΕα( k )和2kEB( k )，和使用碼冊CBa或CBb ，其提供整個圖框之扭曲和之較小者。圖1 0爲用以執行第一方法之構造，其中相關於圖9 之零件或元件以相同的參考數字表示，而例如a、b ...... 之註標乃相關於前框k。關於碼冊CBa ，用於減法器 5 1 3 a ，5 1 3 b……5 1 3 η之輸出之框之和，其提供前框基扭曲，乃在加法器5 1 7上發現。關於碼冊 CBb ，用於前框基扭曲之圖框之和乃在加法器5 18中發現。這些和由比較器5 1 5互相比較，以獲得在端 5 0 3上用於碼冊切換之控制訊號或選擇訊號。第二個方法爲對每個前框比較扭曲E A ( k )和E b ( k )，並對在圖框中全部的前框評fe比較之結果，用以切本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 43 A7 _____ B7 ___ 五、發明説明（41) 換碼冊選擇。圖1 1爲用以執行第二方法之構造，其中用於副框基比較之比較器5 1 6之輸出乃送至一判斷邏輯5 1 9 ，以藉由在端5 0 3上用以產生一位元碼冊切換選擇之多數決定而提供判斷。此種選擇旗檩傳送當成上述S/ Μ (語音/音樂）複式資料。以此方式，使用單一量化器可有效的量化不同性質之多數訊號。以.下說明由圖1之FFT單元1 6 1 ，頻率移位電路 1 6 2 ，和反向FFT電路1 6 3之頻率轉換操作。頻率轉換處理包括一頻帶擢取步驟，其取出輸入訊號之至少一頻帶；一正交轉換步驟，用以轉換至少一擢取頻帶之訊號爲頻域訊號：一移位步驟，用以移位在頻域上之正交轉換訊號至另一位置或頻帶；和一反向正交轉換步驟，用以由反向正交轉換而轉換在頻域上移位之訊號爲時域訊號。經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本育) 圖1 2爲上述頻率轉換之更詳細構造。在圖1 2中，相關於圖1之部份或元件以相同的參考數字表示。在圖 1 2中，具有I 6 kHz取樣頻率之〇至8 kHz成份之寬範圍語音訊號供應至輸入端1 Q 1。來自輸入端1 〇 i 之寬頻帶語音訊號之0至3. 8 kHz之頻帶乃由低通濾波器1 0 2分離當成低範圍訊號，且以減法器1 5 1由原始寬頻帶訊號減去低範圍側訊號而得之剩餘頻率分量受分本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 44 321810 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝五、發明説明 ( 42) 1 I 離當成高頻率分量〇此低範圍和高範圍訊號分離的處理 0 1 I 高範圍側訊號具有 — 4 5 k Η Ζ 之頻率寬度在由 1 1 | 3 5 k Η Ζ 至 8 k Η Z 之範圍內 > 其在通過 L Ρ F 請 1 1 1 0 2 後仍妖 4 \ 留下 0 有鑒於以向下取樣做訊號處理 9 頻先閲 if 1 宽需要降低至 4 k Η Ζ 0 在本實施例中由 7 5 k Η Ζ 脅 1 I 之 I 至 8 k Η Ζ 之 0 5 k Η Z 之頻帶乃由帶通濾波器 ( 注意 1 1 事 1 B P F ) 或一 L P F 而切割 0 項再 1 J 而後使用快速傅立葉轉換 ( F F Τ ) 以頻率轉換至寫本頁 1 低範圍側 0 但是 9 在 F F T 之刖樣本數巨分割成等於 2 1 I 的乘幂之樣本數巨間隔例如 > 5 1 2 樣本 > 如圖 1 3 A 1 i 所示〇但是樣本每隔 8 0 樣本前進 > 以利於後續之處理 1 1 1 0 訂 I 而後以 — 漢明窗電路 1 0 9 應用 3 2 0 樣本之長度 I 之漢明窗 0 選擇 3 2 0 個樣本數巨爲 8 0 之四倍大其即 1 1 I 爲在圖框分割時之樣本前進之數巨 0 如此使得四個波形稍 1 1 後藉由如圖 1 3 B 示之重畳和相加而在圖框合成時重叠相 1 加〇 1 1 而後 5 1 2 樣本資料由 F F T 電路 1 6 1 轉換成爲頻 1 域資料 0 1 1 而後頻域資料由頻率移位電路 1 6 2 移位至其它位 1 I 或至在頻率軸上之其它範圍 0 在頻率軸上由此移位而降低 1 1 取樣頻率之原理爲將圖 1 4 A 之陰影所示之高範圍側訊號 1 1 移位至如圖 1 4 B 所示之低範圍厠以向下取樣訊號如 1 1 圖 1 4 C 所示 0 混合以 f S / 2 之頻率分量當成在頻率軸 1 1 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公釐） 45 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（43) 上移位時之中央，由圖1 4 A至圖1 4 B所示，乃移位在相反方向。如果副頻帶之範圍低於f s / 2 η，則會使取樣頻率降低至f s/n。頻率移位電路1 6 2可充份的移位高範圍側頻域資料，如圖1 5之陰影所示，至低範圍側位置或在頻率軸上之頻帶。特別的，在FFT512時域資料上所獲得之 5 1 2頻域資料受到處理，以使1 2 7資料，亦即第 1 1 3至2 3 9個資料分別移位至第一至第1 2 7位置或頻帶，而1 2 7資料，亦即第2 7 3至第3 9 9資料分別移位至.第3 9 5至第5 1 1位置或頻帶。此時，第1 1 2 頻域資料難以移位至第〇位置或頻帶。其原因是頻域訊號之第0資料爲d c分量且無相位分量，因此，在此位置上之資料需要爲實數，因此頻率分量（其通常爲複數）無法在此位置上引入。再者，表示f s/2之第2 5 6資料，通常爲N/2 n d資料，亦爲無效且不使用。亦即，〇至 4 kHz之範圍必需更正確的表示成〇<f<4 kHz ° 移位資料由反向FFT電路1 6 3反向FFT以儲存頻域資料至時域資料。如此可在每隔512個樣本提供時域資料。5 1 2樣本基時域訊號由重疊和相加電路1 6 δ 每隔8 0個樣本互相重叠，如圖1 3 Β所示，以總和重昼部份。由重S和相加電路I 6 6而得之訊號由1 6 kHz取樣而限制至0至4 k- Η z ，且因此由向下取樣電路1 6 4 向下取樣。如此提供以8 kHz取樣之頻率位移之〇至4 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X29*7公釐） _ 46 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) f訂_ A7 B7 經濟部中央操準局貝工消費合作社印震五、發明説明 ( 44) 1 | k Η Ζ 之訊號 0 此訊號在輸出端 1 6 9 取出，且因此供應 1 I 至 L Ρ C 分析量化單元 1 3 0 和至 L Ρ C 反 k 濾波器 1 1 I 1 7 1 y 如圖 1 所示 Ο S 1 I 請 I 在解碼器側上之解碼操作由圖 1 6 所示之構造實施 0 先閱 1 I 讀 1 | 圖 1 6 之構造相當於在圖 2 之向上取樣電路 2 3 3 之背 1 之下游構造 9 且因此相關的部份由相同的數字表示 0 雖然注意 1 事 1 F F Τ 處理由圖 2 之向上取樣而進行 9 F F τ 處理由在圖項再 1 填 1 6 之實施例中之向上取樣之後進行 0 % 本 | 在圖 1 6 中由 8 k Η Ζ 取樣而移位至 0 至 4 k Η 2 頁 1 1 之高範圍側訊號 > 例如圖 2 之高範園側 L P C 合成濾波器 1 1 2 3 2 之輸出訊號乃供應至圖 1 6 之端 2 4 1 Ο 1 [ 此訊號由圖框分割電路 2 4 2 而分割成具有 2 5 6 樣訂 I 本之圖框長度之訊號，且具有 8 0 個樣本之前進距離 9 如 | 同用於在編碼側上之圖框分割相同之理由 0 但是由於取 1 1 樣頻率減半 9 樣本之數 a 亦減半 0 來白 ran 圖框分割電路 1 1 2 4 2 之訊號以和用於編碼側相同的方式 ( 但是其樣本數 1 § 爲一半 ) 以具有漢明窗之漢明窗電路 2 4 3 9 乘以 1 1 1 6 0 個樣本〇 1 I 而後所得之號以 F F Τ 電路 2 3 4 F F T 以 1 1 | 2 5 6 樣本之長度以使訊號由時間軸轉換成頻率軸 0 次 1 1 — 個向上取樣電路 2 4 4 由如圖 1 5 Β 所示之零充塡而由 1 1 2 1 6 樣本之圖框長度中提供 5 1 2 樣本圖框長度〇此即 1 1 相由於由圖 1 4 C 至圖 1 4 Β 之轉換 0 1 | 而後頻率移位電路 2 3 5 移位頻域資料至另一位置 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 321810 A7 ——____B7_ 五、發明説明（45) 或在頻率軸上之頻帶，以頻率移位+ 3 . 5 k Hz。此即相當於由圖1 4B至圖1 4A之轉換。所得之頻域訊號由反向FFT電路2 3 6反向FFT ，以恢復至時域訊號。來自反向FFT電路2 3 6之訊號。以16kHz取樣成範圍由3. 5 kHz至7. 5 k Η z 〇次一個重叠和相加電路2 3 7對每5 1 2樣本圖框，每8 0個樣本重S相加時域訊號以恢復爲連績時域訊號。所得之高範圍側訊號由加法器2 2 8總和爲低範圍側訊號，且所.得之總和訊號在輸出端2 2 9上輸出。對於頻率轉換而言，上述之實施例中並不限制於各種特殊之圖示或値。再者，頻帶之數目亦不限制爲一個。例如，如果3 0 0Hz至3. 4 kHz之窄頻帶訊號和0至7 kHz之寬頻帶訊號由1 6 kHz取樣而產生，如圖1 7所示時，0至3 0 0Hz之低範圍訊號並不包含在窄頻帶內。3. 4 kHz至7 kHz之高範圍側移位至 3 0 0 Η z至3 . 9 k Η ζ之範圍，以和低範圍側接觸’ 所得之訊號範圍由〇至3. 9kHz，因此，取樣頻率 f s可減半，亦即可爲8 k Η ζ。以更概括之方式而言，如果寬頻帶訊號以包含在寬頻帶訊號中之窄頻帶訊號而多工時，窄頻帶訊號由寬頻帶訊號中減去，且在殘餘訊號中之高範圍分量乃移位至低範圍側，以降低取樣率。以此方式，任意頻率之副頻帶可由其它任意頻率所產本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 32ί8ί〇 Α7 經濟部中央棣準局員工消費合作社印製 Β7五、發明説明（46) 生，且以兩倍頻寬之取樣頻率處理，以彈性的符合給定之應用。如果由於低位元率而使量化錯誤變大時，因爲使用 QMF而通常會在頻帶分割頻率附近產生混淆雜訊。以本發明之頻率轉換方法可消除此種混淆雜訊。本發·明並不限於上述之實施例。例如，圖1或圖2中由硬體表示之語音編碼器之構造或語音解碼器之構造可使用一數位訊號處理器（DSP)以軟體程式執行。再者，多數資料之圖框可以矩瘅量化和收集，以取代向量量化。此外，.依照本發明之語音編碼或解碼方法並未限制於特殊之構造。再者，本發明可應用至多數之用途，如音調或語音轉換，電腦語音合成或雜訊抑制，而非僅限制於傳輸或記錄/再生。上述的訊號編碼器和解碼器可使用在手提通信終端或行動電話中當成一語音編碼解碼器，如圖I8和19所示 0 圖1 8爲使用如圖1和3所示之語音編碼單元1 6 0 之手提終端之傳送器之構造。由圖1 8之微音器6 6 1所收集之語音訊號由放大器6 6 2所放大，且由A/D轉換器6 6 3轉換成一數位訊號，而後送至—語音編碼單元 6 6 0。語音編碼單元6 6 0如圖1和3所示。數位訊號由A/D轉換器6 6 3供應至編碼單6 6 0之輸入端 1 0 1 。語音編碼單元6 6 0執行編碼，如同相關於圖1 和3之說明。圖1和3之輸出端之輸出訊號當成語音編碼 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 49 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印袋 A7 B7_五、發明説明（47) 單元6 6 0之輸出訊號而傳送至傳輸路徑編碼單元6 6 4 ，其中執行頻道解碼且所得之輸出訊號傳送至調變電路 6 6 5並受到解調，以經由一 D/A轉換器6 6 6和一 RF放大器6 6 7而傳送至一天線6 6 8 ° 圖1 9爲使用如圖2所示之語音解碼單元7 6 0之手提終端之接收側之構造。由圖1 9之天線7 6 1所接收之語音訊號由RF放大器7 6 2放大，並經由一A/D轉換器7 6 3傳送至一解調電路7 6 4，因此，解調訊號乃供應至一傳輸路徑解碼單元7 6 5。解調電路7 6 4之輸出訊號乃.傳送至如圖2所示之語音解碼單元7 6 0。語音解碼單元7 6 0以相關於圖2所述之方式執行訊號解碼。圖 2之輸出端2 0 1之輸出訊號當成語音解碼單元7 6 0之訊號傳送至D/A轉換器7 6 6。來自D/A轉換器 7 6 6之類比語音訊號經由一放大器7 6 7而傳送至一揚聲器7 6 8。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •Ϊ I. 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X 297公釐） 51)

Claims

民國86年8月修正

煩請委員明示本粱是否變更實質内容經濟部中央揉準局負工消費合作社印«. 第85112854號專利申請案中文申請專利範圍修正本夂、申請專利範圍 1.—種訊號編碼方法，包含：頻帶***步驟，用以***输入訊號成爲多數之頻帶：和依照頻帶之訊號特性，以不同的方式編碼頻帶之訊號〇 2 ·如申請專利範圍第1項之訊號編碼方法，其中該頻帶***步驟***頻帶比電話頻帶寬之輸入語音訊號爲至少第一帶之訊號和第二帶之訊號。 3 .如申請專利範圍第1項之訊號編碼方法，其中第一和第二頻帶之下側頻帶之訊號以含有短期預測編碼和正交轉換編碼之結合之編碼而編碼。 4 .如申請專利範圍第1項之訊號編碼方法，包含：一短期預測步驟，用以執行短期預測在第一和第二頻帶之一下側之訊號上，以尋找短期預測殘餘：長期預測步驟，用以執行長期預測在所發現之短期預測殘餘上，以尋找長期預測殘餘：和一正交轉換步驟，用以正交轉換所發現之長期預測殘餘。 5. 如申請專利範圍第1項之訊號編碼方法，進一步包含：一步驟用以執行概略加權量化在頻率軸上，在由該正交轉換步驟所得之正交轉換係數上。 6. 如申請專利範圍第4項之訊號編碼方法，其中使用修改離散餘弦轉換（MDCT)於正交轉換步驟中，且本紙张尺度逍用中國國家樣丰（CNS ) A4规格（210X297公釐） ^^1 I nn —^n nn n^i i » tn I ^^^1 In (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局男工消費合作社印装 321810 bI C8 D8 六、申請專利範圍其中轉換長度較短且選擇爲2的乘冪。 7.如申請專利範圍第4項之訊號編碼方法，其中第 —和第二頻帶之較高側之訊號以短期預測編碼處理。 8 . 一種訊號編碼裝置，包含：頻帶***機構，用以***一輸入訊號爲多數之頻帶：和編碼機構，用以以不同的方式編碼該***頻帶之訊號，以回應該頻道之訊號特性，以多工該***頻帶之一之第訊號和多工和第一訊號共同擁有之剖份之另一***頻帶之第二訊號之部份。 9. 如申請專利範園第8項之訊號編碼裝置，其中該頻帶***機構***一宽頻帶输入訊號爲至少一電話頻帶之訊號和在比電話頻道更高側上之訊號。 10. 如申請專利範圍第8項之訊號編碼裝置，其中該編碼機構包括藉由在***頻帶之低側之訊號上執行短期預測而尋找短期預測殘餘之機構：藉由在所發現之短期預測殘餘上執行長期預測而尋找長期預測殘餘之機構：和正交轉換機構，用以正交轉換所發現之長期預測殘餘 Ο 11. —種手提無線終端裝置，包含：放大機構，用以放大一输入語音訊號： A/D轉換機構，用以A/D轉換放大訊號：表紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐） 1^— ^^^1 ^^^1 1_1 m I m In I I f f (請先H讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局貞工消費合作社印装六、申請專利範圍 1 1 語音編碼機構，用以編碼該 A / D 轉換機構之输出 • • 1 1 傳輸路徑編碼描Μ 俄稱 9 用以頻道解碼該編碼訊號 • • 1 1 調變機構用以調變該傳輸路徑編碼機構之输出 9 請 1 先 1 D / A 轉換機構 9 用以 D / A 轉換該調變訊號 • 和閲 1 I 放大據概 Μ 稱用以放大由 D / A 轉換機構而來之訊號 9 If 面之 1 1 注 1 以供應該放大訊號至 -- 天線 » 意事 1 其中該語音編碼 Ufg 懷構包括項再填 1 P 頻帶分裂機構 > 用以分裂一輸入訊號爲多數之頻帶 9 寫本瓦裝 1 和 1 1 編碼機構 > 用以以不同的方式編碼該分裂頻帶之訊號 1 I 以回應該頻道之訊號特性 9 以多工該分裂頻帶之一之第 1 訂 I — 訊號和多工和第 — 訊號共同擁有之部份之另 — 分裂頻帶之第二訊號之部份 f 1 1 其中 9 該編碼機構更包含 1 | 在很執行於多數頻帶之最低者之信號上執行短期預測 k- 9 而尋找短期預測殘餘之機構 1 藉由在短期預測殘餘上 9 執行長期預測 9 以尋找長期 1 預測殘餘之機構及 1 正交轉換機構 9 用以正交轉換長期預測殘餘 0 | 1 2 - — 種多工 —. 編碼訊號之方法 9 包含 1 I 一編碼步驟，用以以使用第 — 位元率之第一編碼以編 ! 1 1 1 碼一输入訊號 9 以產生第 — 編碼訊號 9 1 1 一編碼步驟 9 用以以第二編碼編碼該輸入訊號 f 以產 1 1 生第二編碼訊號 9 該第二編碼具有只和第 — 編碼之 -- 部份 1 1 表紙張尺度逍用中困國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐）經濟部中央揉牟局負工消费合作社印*. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍共同之部份和與第一編碼不共同之部份，該第二編碼使用和第一編碼之位元率不同之二位元率；和 —多工步驟，用以多工該第一編碼訊號和包括由第一編碼共同擁有之部份之第二編碼訊號之一部份。 13.如申請專利範圍第12項之多工一編碼訊號之方法，其中該第二編碼訊號由概略的編碼該寬頻帶输入訊號***成電話訊號之訊號和頻率高於該電話頻帶之訊號而得0 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之多工一編碼訊號之方法，其中該共同部份爲由輸入訊號之線性預測參數而來之編碼訊號。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之多工一編碼訊號之方法，其中該共同部份乃在由置化表示線性預測係數之參數置化之後之輸入訊號之線性預測分析上而得。 1 6 . —種用以多工編碼訊號之裝置，包含：多工機構，用以多工在使用第一位元率之一輸入訊號之第一編碼上獲得之第一編碼訊號，和多工在輸入訊號之第二編碼上獲得之第二編碼訊號，該第二編碼具有只和第 —編碼之一部份共同之部份和與第一編碼不共同之部份，該第二編碼使用和第一編碼之位元率不同之二位元率：該多工使該第一編碼訊號和包括由第一編碼共同擁有之部份之第二編碼訊號之一部份，其中，該編碼機構更包含：衣紙張尺度逍用中國國家揉率（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） n^n I ^^^1 ^^^1 ^^^1^-aJ1·.^— (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局身工消費合作社印裝 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍在被執行於多數頻帶之最低者之信號上執行短期預測，而尋找短期預測殘餘之機構；藉由在短期預測殘餘上，執行長期預測，以尋找長期預測殘餘之機構：及正交轉換機構，用以正交轉換長期預測殘餘。 1 7.—種手提無線終端裝置，包含：放大機構，用以放大一输入語音訊號： A/D轉換機構構，用以A/D轉換放大訊號：語音編碼機構，用以編碼該A/D轉換機構之輸出；傳輸路徑編碼機構，用以頻道解碼該編碼訊號：調變機構，用以調變該傳輸路徑編碼機構之輸出： D/A轉換機構，用以D/A轉換該調變訊號：和放大機構，用以放大由D/A轉換機構而來之訊號，以供應該放大訊號至一天線：其中該語音編碼機構進一步包括：多工機構，用以多工在使用第一位元率之一輸入訊號之第一編碼上獲得之第一編碼訊號，和多工在輸入訊號之第二編碼上獲得之第二編碼訊號，該第二編碼具有只和第一編碼之一部份共同之部份和與第一編碼不共同之部份，該第二編碼使用和第一編碼之位元率不同二位元率：和多工機構，用以多工該第一編碼訊號和包括由第—編碼共同擁有之部份之第二編碼訊號之一部份，其中，該編碼機構更包含：在被執行於多數頻帶之最低者之信號上執行短期預測本纸張尺度逍用中««家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） n m m· i^i n im· m 1^1 i^l ^^1 1 In 1^1 i.^ ·ϋ -^ (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 3^18 J. Ο B8 C8 D8 六、申請專利範圍，而尋找短期預測殘餘之機構；藉由在短期預測殘餘上，執行長期預測，以尋找長期預測殘餘之機構：及正交轉換機構，用以正交轉換長期預測殘餘。 In nn m· HI nn fn ^^^1 · nn UK-1*ii «^1 芽、va (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局爲工消費合作社印装私紙張尺度適用中國國家梂率（CNS ) A4規格（210X297公釐）