矢量量化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及編碼，特別是涉及語(yǔ)音和音頻編碼。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對(duì)語(yǔ)音和音頻編碼的低復(fù)雜度算法構(gòu)成了例如針對(duì)基于移動(dòng)終端的通信的非 常相關(guān)的資產(chǎn)。
[0003] 由于低存儲(chǔ)和低復(fù)雜度，因此盡管保持編碼效率，但是在若干現(xiàn)有技術(shù)的語(yǔ)音和 音頻編解碼器中可W優(yōu)選結(jié)構(gòu)化碼書，如例如在第H代合作伙伴計(jì)劃（3GP巧內(nèi)將被標(biāo)準(zhǔn) 化的增強(qiáng)語(yǔ)音服務(wù)巧V巧編解碼器。
[0004] 在該些語(yǔ)音和音頻編解碼器內(nèi)使用的碼書可W例如基于格形（lattice)結(jié)構(gòu)，女口 在由 A. Vasilache, B. Dumitrescu 和 I.T油US,在 Si即al Processing, 2002,卷.82,頁(yè)碼 563-586, Elsevier 的參考文獻(xiàn)"Multiple-scale leader-lattice VQ with application to LSF quantization"中描述的，通過(guò)引用將該參考文獻(xiàn)整體并入本申請(qǐng)。
[0005] 能夠?qū)⒏裥未a書定義為領(lǐng)袖集（leader classes)的并集，領(lǐng)袖集的并集中的每個(gè) 領(lǐng)袖集W領(lǐng)袖矢量為特點(diǎn)。領(lǐng)袖矢量是n維矢量（其中n表示整數(shù)），它的（例如正）成分 被（例如，降序地）排序。對(duì)應(yīng)于領(lǐng)袖矢量的領(lǐng)袖集于是由該領(lǐng)袖矢量和通過(guò)該領(lǐng)袖矢量 的所有有符號(hào)排列獲得的所有矢量組成。還能夠的是，一個(gè)、一些或所有領(lǐng)袖集分別與一個(gè) 或多個(gè)伸縮（scale)相關(guān)聯(lián)，W及于是將格形碼書形成為伸縮的和/或未伸縮的領(lǐng)袖集的 并集。
[0006] 通過(guò)在碼書中找到最鄰近的碼矢量，即相對(duì)于輸入矢量而言具有最小距離的碼矢 量，例如可W對(duì)該輸入矢量進(jìn)行編碼（例如在量化中）。該個(gè)碼矢量的標(biāo)識(shí)符（例如，被分 配給該個(gè)碼矢量的索引）于是可W用作該輸入矢量的編碼表示。
[0007] 例如，語(yǔ)音或音頻編碼可W應(yīng)用于不同的編碼模式。作為一個(gè)示例，量化可W應(yīng)用 于信號(hào)的語(yǔ)音的、非語(yǔ)音的、一般的、過(guò)渡或舒適噪聲生成（CNG)部分。一般地，CNG部分使 用較少的部分，W及因此，較少的比特用于量化。然而，針對(duì)較低的比特率，基于格形的碼書 不是非常高效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 盡管結(jié)構(gòu)化碼書的使用已經(jīng)降低了針對(duì)編碼輸入矢量所要求的存儲(chǔ)器的數(shù)量和 計(jì)算復(fù)雜度，但是存儲(chǔ)器需求和/或計(jì)算復(fù)雜度和/或增強(qiáng)的量化質(zhì)量的進(jìn)一步降低是期 望的，例如相對(duì)于不同的編碼模式，特別是針對(duì)包括語(yǔ)音的、非語(yǔ)音的、一般的、過(guò)渡或CNG 部分的音頻信號(hào)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種方法，所述方法包括；確定 輸入矢量的第一量化表示，W及基于取決于所述第一量化表示的碼書來(lái)確定所述輸入矢量 的第二量化表示。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第二示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種裝置，所述裝置被配置為 執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方面的所述方法，或所述裝置包括：用于確定輸入矢量的第一量化 表示的構(gòu)件，W及用于基于取決于所述第一量化表示的碼書來(lái)確定所述輸入矢量的第二量 化表示的構(gòu)件。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第H示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種裝置，所述裝置包括至少 一個(gè)處理器和包含計(jì)算機(jī)程序代碼的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器和所述計(jì)算機(jī) 程序代碼被配置為使用所述至少一個(gè)處理器使得所述裝置至少執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方 面的所述方法。被包含在所述存儲(chǔ)器中的所述計(jì)算機(jī)程序代碼可W例如至少部分地表示用 于所述處理器的軟件和/或固件。所述存儲(chǔ)器的非限制性示例是由所述處理器能夠訪問(wèn)的 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)或只讀存儲(chǔ)器（ROM)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第四示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī) 程序包括程序代碼，當(dāng)在處理器上運(yùn)行所述程序代碼時(shí)，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā) 明的第一方面的所述方法。例如，可W經(jīng)由諸如例如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)分發(fā)所述計(jì)算機(jī)程序。 所述計(jì)算機(jī)程序可W例如被存儲(chǔ)或編碼在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。所述計(jì)算機(jī)程序可W例如至 少部分地表示所述處理器的軟件和/或固件。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第五示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上的根據(jù)本發(fā)明的第一方面的計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)可W例如被具體化為電、磁、電磁、光或其它存儲(chǔ)介質(zhì)，W及可W是可移動(dòng)介質(zhì)或被固定 地安裝在裝置或設(shè)備中的介質(zhì)。此類計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例是RAM或ROM。所述 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可W例如是有形介質(zhì)，例如有形的存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)被理解為能 夠由計(jì)算機(jī)（諸如例如處理器）讀取。
[0014] 在W下，將簡(jiǎn)要概述與本發(fā)明的所有該些上述方面相關(guān)的特征和實(shí)施例。
[0015] 作為非限制性示例，輸入矢量可W表示包括輸入信號(hào)的線譜頻率（LSF)的矢量， 其中該個(gè)輸入信號(hào)可W表W至少一部分音頻信號(hào)，諸如一部分語(yǔ)音信號(hào)或一部分非語(yǔ)音信 號(hào)，其中該個(gè)音頻信號(hào)可W包括語(yǔ)音的和/或非語(yǔ)音的和/或一般的和/或過(guò)渡和/或CNG 部分。例如，將被量化的輸入信號(hào)可W表示將被編碼的音頻信號(hào)的殘差數(shù)據(jù)。
[0016] 作為示例，可W借助于基于多個(gè)碼矢量來(lái)執(zhí)行第一量化階段，來(lái)確定第一量化表 示。第一量化階段的該多個(gè)碼矢量可W表示第一階段碼書。
[0017] 例如，第一量化表示可W表示從多個(gè)碼矢量選擇的用于量化輸入矢量的碼矢量。 作為另一個(gè)示例，第一量化表示可W表示所選擇的碼矢量的標(biāo)識(shí)符，其中該個(gè)標(biāo)識(shí)符可W 表示碼矢量索引。因此，例如，如果第一量化表示可W包括n個(gè)比特，則第一階段碼書可W 包括最大2"個(gè)碼矢量。
[0018] 于是，基于取決于第一量化表示的碼書來(lái)確定輸入矢量的第二量化表示。
[0019] 例如，可W假設(shè)，借助于第二量化階段來(lái)執(zhí)行該個(gè)第二量化表示。該個(gè)第二量化階 段可W基于多個(gè)碼書來(lái)執(zhí)行量化，其中該多個(gè)碼書中的每個(gè)碼書包括至少一個(gè)碼矢量。
[0020] 在第二階段中用于輸入矢量的量化的碼書取決于第一量化表示。因此，作為示例， 可W基于輸入矢量的第一量化表示從第二階段的多個(gè)碼書來(lái)選擇在第二階段中使用的碼 書。
[0021] 例如，在第一階段的多個(gè)碼矢量中的碼矢量與第二階段的多個(gè)碼書中的碼書之間 可W存在定義的映射。因此，可W針對(duì)第一階段的多個(gè)碼矢量中的每個(gè)碼矢量和第二階段 的多個(gè)碼書中的各自碼書來(lái)定義此類映射。因此，基于輸入矢量的第一量化表示，其中該第 一量化表示可W表示在第一階段中選擇的碼矢量或可W表示在第一階段中選擇的碼矢量 的指示符，可W從第二階段的多個(gè)碼書選擇針對(duì)在第二階段中執(zhí)行量化的碼書。
[0022] 例如，第二階段的碼書可W表示格形碼書。
[0023] 作為示例，輸入矢量的第一量化表示可W表示碼矢量索引，該碼矢量索引指示在 第一階段中選擇的碼矢量。于是，例如，選擇多個(gè)碼書中的碼書，該碼書與第一量化表示的 碼矢量索引相關(guān)聯(lián)。例如，第一階段的每個(gè)碼矢量索引可W與第二階段的多個(gè)碼書中的對(duì) 應(yīng)碼書相關(guān)聯(lián)。
[0024] 于是，基于所選擇的碼書，可W例如基于失真度量來(lái)確定所選擇的碼書的碼矢量。 例如，可W確定所選擇的碼書的碼矢量，該碼矢量用于量化輸入矢量，該碼矢量具有相對(duì)于 輸入矢量的最低失真，其中基于失真度量來(lái)確定該失真。作為示例，失真度量可W表示碼矢 量和輸入矢量之間的距離。例如，可W使用海明距離或歐式距離或任何其它距離。
[0025] 可W基于所應(yīng)用的失真度量來(lái)確定多個(gè)碼矢量中的碼矢量，其中該確定可W例如 包括計(jì)算針對(duì)多個(gè)碼矢量中的至少一個(gè)碼矢量的失真，其中選擇該至少一個(gè)碼矢量中的碼 矢量W用于量化，依照所確定的失真度量，該碼矢量具有最低的失真。例如，所述至少一個(gè) 碼矢量可W表示所選擇的碼書的多個(gè)碼矢量中的所有碼矢量，或所選擇的碼書的多個(gè)碼矢 量中的碼矢量的子集。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的示例實(shí)施例，所述確定輸入矢量的第二量化表示包括基 于第一量化表示來(lái)選擇多個(gè)碼書中的碼書。
[0027] 該可W示出如下優(yōu)點(diǎn)：可W針對(duì)第二階段定義特定碼書，其中每個(gè)特定碼書適應(yīng) 于在第一階段中執(zhí)行的量化。因此，第二階段的多個(gè)碼書中的至少一個(gè)碼書可W表示針對(duì) 與該個(gè)碼書相關(guān)聯(lián)的將被編碼的特定殘差數(shù)據(jù)所調(diào)節(jié)的特定碼書，該特定碼書可W改進(jìn)編 碼效率。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的示例實(shí)施例，在確定所述輸入矢量的所述第二量化表示 之前，基于所述第一量化表示對(duì)所述輸入矢量進(jìn)行正規(guī)化。
[0029] 例如，所述正規(guī)化可W包括；使所述輸入矢量的矢量成分與正規(guī)化系數(shù)相乘，W便 獲得所述輸入矢量的正規(guī)化表示，其中所述正規(guī)化系數(shù)取決于所述輸入矢量的所述第一量 化表示。
[0030] 基于所述第一量化表示來(lái)執(zhí)行所述正規(guī)化。例如，可W存在定義的多個(gè)正規(guī)化系 數(shù)集合，每個(gè)正規(guī)化系數(shù)集合包括：將用于正規(guī)化所述輸入矢量的至少一個(gè)正規(guī)化系數(shù)，其 中基于所述輸入矢量的第一量化表示，從所述多個(gè)正規(guī)化系數(shù)集合來(lái)選擇一個(gè)正規(guī)化系數(shù) 集合。
[0031] 例如，在所述第一階段的多個(gè)碼矢量中的碼矢量與多個(gè)正規(guī)化系數(shù)集合中的正規(guī) 化系數(shù)集合之間，可W存在定義的映射。因此，可W針對(duì)所述第一階段的所述多個(gè)碼矢量中 的每個(gè)碼矢量和所述多個(gè)正規(guī)化系數(shù)中的各自正規(guī)化系數(shù)集合，定義此類映射。因此，基于 所述輸入矢量的所述第一量化表示，其中該個(gè)第一量化表示可W表示在第一階段中選擇的 碼矢量或可W表示在第一階段中選擇的碼矢量的指示符，可W從所述多個(gè)正規(guī)化系數(shù)集合 來(lái)選擇用于執(zhí)行對(duì)所述輸入矢量進(jìn)行正規(guī)化的正規(guī)化系數(shù)集合。
[0032] 作為示例，如果所述輸入矢量包括n個(gè)矢量系數(shù)，則正規(guī)化系數(shù)集合可W包括n個(gè) 正規(guī)化系數(shù)。于是，可w通過(guò)使所述輸入矢量的多個(gè)矢量成分中的矢量成分與所選擇的正 規(guī)化系數(shù)集