[发明专利]编码装置和译码装置

说明书

本申请是申请日为2004年9月15日、申请号为200480025964.6、发明名称为“编码装置和译码装置”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及安装在无线通信装置等上，用于对语音信号、音频信号等进行编码的编码装置以及用于对该编码信号进行译码的译码装置。 

背景技术

在移动通信系统中，从有效地使用无线电波等的传输路径容量(信道容量)和记录介质的观点上看，将语音信号、音频信号等压缩成低比特率信号的编码技术是特别重要的。 

用于对语音信号进行编码的语音编码方案的示例包括由ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)标准化的G726、G729等方案。这些方案使用窄带信号(300Hz～3.4kHz)为编码目标并且能够以8kbit/s～32kbit/s的比特率进行高品质的编码。但是，这样的窄带信号是这样的狭窄以致频带最大为3.4kHz，其品质给听众以声音闷声闷气不清楚的印象，并且导致缺少真实感的问题。 

另外，还有使用宽带信号(50Hz～7kHz)为编码目标的语音编码方案。这个的典型示例为ITU-T的G722、G722.1和3GPP(第三代合作项目)的AMR-WB等。这些方案能够以6.6kbit/s～64kbit/s的比特率执行宽带语音信号的编码。但是，当要被编码的信号为语音时，虽然宽带信号具有较高的品质，但是当以音频信号为目标或者要求具有真实感的较高品质的语音信号时，这仍然是不够的。 

另一方面，当信号的最高频率通常在10～15kHz的量级时，就有可能获得相当于FM无线电的真实感，当最高频率高达20kHz的量级时，就有可能获得可与CD(紧凑盘)相媲美的品质。对于这样的信号，由MPEG(M移动图像专家组)标准化的层III方案及AAC方案表示的音频编码是恰当的。但是，这些音频编码方案具有宽的信号频带要被编码，其导致被编码的信号 的比特率增大的问题。 

传统的编码技术的示例包括以低比特率对宽频带的信号进行编码的技术(例如，参照专利文献1)。根据这种技术，将输入信号分成低频率域的信号和高频率域的信号，用低频率域的信号的频谱代替高频率域的信号的频谱，并且对其进行编码，由此降低整个比特率。 

图1A～图1D示出了用低频率域的频谱替换高频率域的频谱的上述处理的概述。虽然该处理最初用于结合编码处理执行，但是为了简化说明，将描述其中在原有信号上执行上述处理的情况作为示例。 

图1A示出了频带被限制为0≤k＜FH上的原有信号的频谱，图1B示出了限制为0≤k＜FL上的信号的频谱(其中，FL＜FH)，图1C示出了使用上述技术、用低频率域(低频带)的频谱来替换高频率域(高频带)的频谱而获得的频谱，以及图1D示出了通过依据有关该替换了的频谱的频谱包络信息、锐化该替换频谱而获得的频谱。在这些图上，横轴表示频率，而纵轴表示频谱强度。 

在这种技术中，使用频带为0≤k＜FL的低频频谱(图1B)表示频带为0≤k＜FH的原有信号的频谱(图1A)。更具体地说，高频频谱(FL≤k＜FH)由低频频谱(0≤k＜FL)替换。作为该处理的结果，获得了图1C所示的频谱。另外，为了简化说明，以具有FL＝FH/2的关系的情况为例进行说明。根据有关原有信号的频谱包络的信息、调整在图1C的频谱的高频率域中的频谱的幅值，获得如图1D所示的频谱。这个频谱是通过估计原有信号而获得的频谱。 

专利文献1：国际专利申请2001-521648号的国家公开(第15页，图1，图2)。 

发明内容

一般来说，众所周知，诸如语音信号和音频信号之类的频谱具有其中每次在某个频率的整数倍[每个预定的音调(pitch)]上出现频谱峰值的谐波结构。该谐波结构是保持语音信号、音频信号等的品质的重要信息，而且如果谐波结构中出现了扰动，则听众就会感觉到品质的恶化。 

图2A和图2B是用于说明现有技术的问题的图示。 

图2A是通过分析音频信号的频谱而获得的频谱。如该图所示，原有信号具有在频率轴上具有间隔T的谐波结构。另一方面，图2B示出了按照上述技术计算原有信号的频谱的结果而获得的频谱。当比较这两个频谱时，从图2B所示的频谱中看出，在替换源的低频频谱S1和替换目的地的高频频谱S2中保持了谐波结构，而在低频频谱S1和高频频谱S2之间的连接域(频谱S3)中的谐波结构被破坏了。