DE230001T1 - Verfahren und einrichtung zur sprachcodierung und decodierung bei einer teilbandanalyse und vektorquantisierung mit dynamischer bitverteilung. - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur sprachcodierung und decodierung bei einer teilbandanalyse und vektorquantisierung mit dynamischer bitverteilung.Info
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1. Verfahren zum Codieren und Decodieren von Sprechsignalen, gekennzeichnet
durch die folgenden Verfahrensschritte beim Codieren:
- das digitalisierte Sprechsignal wird durch Paare von in Kaskade
geschalteten digitalen Filtern mit spiegelbildlichen Transferfunktionen hinsichtlich ihrer Durchgangsfrequenzen gefiltert
und in Teilbänder aufgespalten;
- die Tastwerte des ersten Teilbands, mit den niedrigsten Frequenzen,
werden in eine erste Folge von Blöcken von J Tastwerten aufgeteilt und einem inversen Filterungsvorgang
linearer Vorhersage mit Vektorquantisierungstechnik unterworfen, und für jeden Block wird aus einem Codebuch quantisierter
Filterkoeffizienten-Vektoren a,,(i) ein Vektor an, ..(i)
lh lnott
ausgewählt, der einen Index h1 ttQ). hat und das optimale
Filter bildet, wodurch Abtastwerte eines Restsignals R.(m) erhalten werden, m = progressiver Abtastindex; die Abtastwerte
des Restsignals R1 (m) werden dann in eine zweite Folge
von Blöcken von K Tastwerten (K = ein ganzzahliger Teiler von J) aufgespalten und für jeden Block wird ein quantisierter
Effektivwert 6-..(K) berechnet, indem von einem Quantisierer
ein Pegel des Indexes S1(K) gewählt wird; aus den
' L 2'- '- ■ '■ '■
Tastwerten des ersten Teilbands werden Tastwerte vom normalisierten
Rest EN.(m) extrahiert und jeder von ihnen wird quantisiert, indem ein Pegel des Indexes e.. (m) in einem
Quantisierer aus einer Gruppe von Quantisierern des ersten Teilbands mit einer anderen Zahl von Pegeln gewählt wird;
der normalisierte Rest wird durch Teilen eines Restsignals durch den quantisierten Effektivwert &;(K) erhalten, wobei das
Restsignal seinerseits durch Subtrahieren eines vorhergesagten Signals P.(m-l) von jenem Signal des ersten Teilbands erhalten
wird und man das vorhergesagte Signal erhält, indem man den quantisierten normalisierten Rest, der zuvor nochmal mit
dem quantisierten Effektivwert di(K) multipliziert worden ist,
einer linearen Vorhersage-Filterung unterwirft, indem man jenen Vektor der Filterkoeffizienten a., Ji)1 der das optimale
Filter bildet, verwendet;
die Tastwerte eines zweiten Teilbands, das an das erste Teilband angrenzt, werden gleichartigen Operationen unterworfen,
wie sie für das erste Teilband durchgeführt werden, wodurch Vektoren quantisierter Koeffizienten a„, tf(i) mit
einem Index h„ ttU)» quantisierte Effektivwerte &~(K) mit
einem Index S-(K) und Tastwerte eines quantisierten normalisierten
Rests mit einem Index e„(m) erhalten werden; die Tastwerte eines dritten Teilbands, das an das zweite
Teilband angrenzt, werden in die zweite Folge von Blöcken aufgespalten und für jeden Block wird ein quantisierter Effektivwert
&u(K) berechnet, indem in einem Quantisierer ein Pegel
des Indexes S-(K) gewählt wird; jeder Tastwert des dritten Teilbands wird dann durch den quantisierten Effektivwert
6--(K) geteilt, wodurch ein normalisierter Wert EN-(m) erhalten
wird, der quantisiert wird, indem ein Pegel des Index e~(m)
in einem Quantisierer aus einer Gruppe von Quantisierern des dritten Teilbands mit unterschiedlicher Pegelzahl gewählt wird;
jede Dreiergruppe von quantisierten Effektivwerten 0-..(K),
&j(K), 0^.(K) wird zur Berechnung des Minimums einer mittleren
Totalverzerrungsfunktion verwendet, wobei die Verzerrung mit der Quantisierung von Teilbandtastwerten eingeführt wird und
diese Funktion von der zum Quantisieren der Teilbandsignale
verwendeten Bit-Zahl abhängt, und wobei das Minimum die
Pegelzahl-Dreiergruppen liefert, die den Quantisierer aus der Gruppe von Teilbandquantisierern auswählt;
wobei die Pegelindizes e..(m), e„(m)j e_(m), die Indizes h1 tf(J)»
h„ tf(J) der optimalen Filterkoeffizientenvektoren für die lineare
Vorhersage und die Indizes s (K), s„(K), s_(K) der quantisierten
Effektivwerte die Sprechsignalcodierung bilden;
und weiterhin gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte
beim Decodieren:
- die Pegelindizes S1(K), s_(K) und s_(K), die während des
Codierens erhalten werden, identifizieren in den entsprechenden Quantisierern die Dreiergruppen der quantisierten Effektivwerte &thgr;-(K), ö-?(K) und 6-,,(K), die ihrerseits, wie in der
Codierungsphase, dazu verwendet werden, die Dreiergruppen von Pegelzahlen zu berechnen, die die Quantisierer in den
Gruppen der Teilbandquantisierer wählen;
- die Pegelindizes e.(m), e„(m) und e„(m), die beim Codieren
erhaltenen werden, ermitteln in den gewählten Teilbandquantisierern die quantisierten normalisierten Werte 6N1 (m), EN_(m)
und EN-(m);
- die quantisierten normalisierten Werte EN.(m) und EN_(m)
werden mit den quantisierten Effektivwerten d-.(K) und &thgr;^(&Kgr;)
multipliziert und das Ergebnis wird einem linearen Vorhersagefilterungsvorgang
unterworfen, indem quantisierte Filterkoeffizientenvektoren a., «.«.(i) und a„, „,.(&igr;) verwendet werden, die
lhott /hott
in den betreffenden Codebüchern durch die beim Codieren erhaltenen Indizes h^ ttU). n 2 tt^ gewählt werden, und
rekonstruierte Signal-Tastwerte des ersten und des zweiten Teilbands erhalten werden;
- die quantisierten normalisierten Werte EhLdn) werden mit den
quantisierten Effektivwerten d-„(K) multipliziert, wodurch man
die Tastwerte des rekonstruierten Signals des dritten Teilbands
erhält;
- die rekonstruierten Signale der drei Teilbänder werden einem
hinsichtlich des während der Codierung durchgeführten Filtervorgangs inversen Filtervorgang unterworfen, um das rekonstruierte
Sprechsignal zu erhalten.
·:--&iacgr; -■-'■·■ ■-■ :
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim
Aufspalten in Teilbänder auch ein viertes Teilband, nämlich bei den höchsten Sprechsignalfrequenzen, entsteht, das beim Codieren
und Decodieren als Nullsignal genommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufspalten in Teilbänder auch ein viertes Teilband, nämlich bei
den höchsten Sprechsignalfrequenzen, entsteht, für das die folgenden
zusätzlichen Vorgänge während des Codierens durchgeführt werden:
- die Tastwerte des vierten Teilbands unterliegen den gleichen
Operationen, wie sie für das dritte Teilband durchgeführt werden, wodurch quantisierte Effektivwerte S-(K) des Indexes
s, (K) und Tastwerte eines quantisierten normalisierten Werts
des Indexes e.(m) erhalten werden;
A
A
- das Minimum der mittleren Gesamtverzerrungsfunktion wird
ebenso auf der Basis der quantisierten Effektivwerte &oacgr;-,(&Kgr;)
berechnet, wodurch vier Gruppen von Pegelzahlen zum Auswählen der Quantisierer aus den Gruppen der Quantisierer der
vier Teilbänder erhalten werden;
wobei die Indizes e.(m) des quantisierten normalisierten Werts
und die Indizes S/(K) des quantisierten Effektivwerts beim
Aufbau der Sprechsignalcodierung zusammenwirken;
und gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte beim Decodieren:
- die Indizes s.(K), die während des Codierens erhalten werden,
identifizieren im entsprechenden Quantisierer die quantisierten
Effektivwerte &dgr;-, (K), die wie in der Codierungsphase bei der
A
Bestimmung der vier Gruppen von Pegelzahlen, die die Quantisierer in den Gruppen von Quantisierern der vier Teilbänder
wählen, zusammenwirken;
- die während des Codierens erhaltenen Indizes e.(m) identifi-
zieren im gewählten Teilbandquantisierer quantisierte normalisierte
Werte des vierten Teilbands, die mit den quantisierten Effektivwerten 9/(K) multipliziert werden, um Tastwerte des
rekonstruierten Signals des vierten Teilbands zu erhalten, die ebenfalls dem hinsichtlich des Codierungsvorgangs inversen
Filterungsvorgang unterworfen werden, um das rekonstruierte Sprechsignal zu erhalten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Gruppe von Teilbandquantisierern die folgenden Schritte durchgeführt werden:
a) aus einer Übungsfolge des Sprechsignals werden Folgen von Teilband-Tastwerten und entsprechende Koeffizientenvektoren
aih tt^' a9h tt^ extrahiert, die optimale lineare Vorhersagefilter
bilden;
b) die Pegel der Teilbandquantisierer werden durch Optimalwerte für ein Sprechsignal mit Laplace-Verteilung, mit Einheit-Varianz
und mit dem Mittelwert 0 initialisiert;
c) für jeden Quantisierer der sich auf das erste Teilband und das zweite Teilband beziehenden Gruppen werden die folgenden Vorgänge
durchgeführt:
el) aus der Folge der Tastwerte des entsprechenden Teilbands werden normalisierte Restsignal-Tastwerte EN1 (m) oder
EN„(m) extrahiert, indem die im Schritt a) erhaltenen Vektoren
a., t4.(i) oder a_, ..(i). verwendet werden;
lnott zhott
lnott zhott
c2) die Tastwerte EN1 (m) oder EN (m), die im Schritt el)
extrahiert wurden, werden in eine Anzahl von Untergruppen gleich der Zahl von Pegeln des zu erzeugenden Quantisierers
aufgeteilt, wobei in jede Untergruppe die Tastwerte eingereiht werden, die einen Mindestabstand vom selben Quantisiererpegel
haben;
c3) von jeder Untergruppe werden die Schwerpunkte berechnet und als neue Quantisiererpegel genommen;
c4) die Schritte c2) und c3) werden eine gegebene Anzahl von
Malen wiederholt;
d) für jeden Quantisierer der sich auf das dritte und das vierte Teilband beziehenden Gruppen werden die folgenden Vorgänge
durchgeführt:
dl) aus der Folge von Tastwerten des entsprechenden Teilbands werden die Tastwerte der normalisierten Werte extrahiert,
die in eine Anzahl von Untergruppen gleich der Pegelzahl des Quantisierers aufgeteilt sind, wobei in jede Untergruppe
diejenigen Tastwerte eingeteilt werden, die einen Mindestabstand vom selben Quantisiererpegel aufweisen;
d2) die Schwerpunkte jeder Untergruppe werden berechnet und als Quantisiererpegel genommen.
5. Vorrichtung zum Codieren und Decodieren eines Sprechsignals, gekennzeichnet durch die folgenden Hauptbestandteile:
- eine erste Reihe digitaler Filter (QMFl), die paarweise in
Kaskade geschaltet sind und je Paar spiegelbildliche Transferfunktionen hinsichtlich der Durchgangsfrequenzen haben, wobei
diese Reihe das zu codierende digitale Sprechsignal in Teilbänder aufspaltet;
- eine erste Schaltung (CHAl) die während des Codierens die Tastwerte eines ersten Teilbands, das die niedrigsten Frequenzen
umfaßt, von der ersten Reihe (QMF) empfängt und sie ausgangsseitig verzögert wieder abgibt, und die eine Einrichtung
(BFl, INDl) zum Unterteilen der Tastwerte in Blöcke von J Tastwerten, die eine Rahmenzeit bilden, ferner Einrichtungen
(LPCFl, CXH, VOCA) zur inversen Filterung nach der linearen Vorhersage und zur Vektorquantisierung enthalten, um von
jedem Block beim Codieren Rest-Tastwerte R. (m) des ersten Teilbands, wobei m der fortschreitende Index des Tastwerts
ist, einen ersten Vektorindex h.. tf(J) und einen entsprechenden
ersten Vektor quantisierter Koeffizienten a-, tt(i) des
optimalen Filters beim Codieren zu erhalten; wobei diese erste Schaltung (CHAl) für jeden Block von J Tastwerten einen
ersten Index h.. tf(j) des optimalen Filters während des Decodierens
empfängt und während des Decodierens einen entsprechenden ersten Vektor quantisierter Koeffizienten a... tf(i)
bestimmt;
- eine zweite Schaltung (CHA2), deren Aufbau dem der ersten Schaltung (CHAl) gleicht und die während des Codierens von
der ersten Filterreihe (QMF) die Tastwerte eines zweiten Teilbands, das an das erste Teilband anschließt, empfängt und
für jeden Block von J Teilband-Tastwerten Tastwerte eines
zweiten Teilband-Rests R?(m), einen zweiten Vektorindex
ho (J) und einen zweiten quantizierten Koeffizientenvektor
a„, . (i) des optimalen Filters während des Codierens erhält;
Znott
wobei diese zweite Schaltung (CHA2) während des Decodierens einen zweiten Vektorindex h„ tt(i) des optimalen Filters em-
pfängt und einen entsprechenden zweiten Vektor der quantisierten Koeffizienten a„, (i) bestimmt:
znott
eine erste Speichereinrichtung (BF3) zum vorübergehenden Speichern
und blockweisen Teilen der Tastwerte eines dritten Teilbands, das an das zweite Teilband angrenzt;
eine dritte Schaltung (CSSl), die beim Codieren einen Effektivwert von Blöcken von K Tastwerten des ersten Teilband-Rests R1 (m) berechnet, sie quantisiert und dabei für jeden Block von K Tastwerten einen ersten quantisierten Effektivwert o-.(K) und einen entsprechenden ersten Index des Quantisierungspegels S1(K) beim Codieren erhält und beim Decodieren einen ersten Index des Quantisierungspegels S1(K) empfängt und einen ersten quantisierten Effektivwert er. (K) bestimmt;
eine vierte Schaltung (CSS2), deren Aufbau dem der dritten Schaltung (CSSl) gleicht und die vom zweiten Teilbandrest R (m) beim Codieren einen zweiten quantisierten Effektivwert Su(K) und einen entsprechenden zweiten Index des Quantisierungspegls S9(K) erhält und beim Decodieren einen zweiten Index des Quantisierungspegels S9(K) empfängt und einen zweiten quantisierten Effektivwert S9(K) bestimmt;
eine dritte Schaltung (CSSl), die beim Codieren einen Effektivwert von Blöcken von K Tastwerten des ersten Teilband-Rests R1 (m) berechnet, sie quantisiert und dabei für jeden Block von K Tastwerten einen ersten quantisierten Effektivwert o-.(K) und einen entsprechenden ersten Index des Quantisierungspegels S1(K) beim Codieren erhält und beim Decodieren einen ersten Index des Quantisierungspegels S1(K) empfängt und einen ersten quantisierten Effektivwert er. (K) bestimmt;
eine vierte Schaltung (CSS2), deren Aufbau dem der dritten Schaltung (CSSl) gleicht und die vom zweiten Teilbandrest R (m) beim Codieren einen zweiten quantisierten Effektivwert Su(K) und einen entsprechenden zweiten Index des Quantisierungspegls S9(K) erhält und beim Decodieren einen zweiten Index des Quantisierungspegels S9(K) empfängt und einen zweiten quantisierten Effektivwert S9(K) bestimmt;
eine fünfte Schaltung (CSS3), deren Aufbau dem der dritten Schaltung (CSSl) gleicht und die aus jedem Block von K
Tastwerten, die sie von der ersten Speichereinrichtung (BF3)
empfängt, einen dritten quantisierten Effektivwert &u(K) und
einen dritten Index des Quantisierungspegels S-(K) beim Codieren erhält, und beim Decodieren einen dritten Index des
Quantisierungspegels s_(K) empfängt und einen dritten quanti-
sierten Effektivwert &■„ bestimmt;
eine erste Decodiereinrichtung (MX9, RMl, RM2, RM3, RM4),
die den ersten Sj(K), den zweiten s (K) und den dritten s (K)
Index des Quantisierungspegels beim Codieren und beim Decodieren empfängt und Quantisier-Wählsignale (Bl, B2, B3i Ll,
L2, L3) extrahiert;
eine sechste Schaltung (PRBl), die eine adaptive lineare
Vorhersagefunktion an Tastwerten des ersten Teilbands, die sie von der ersten Schaltung (CHAl) empfängt, durchführt,
indem sie beim Codieren und Decodieren bei jedem Block von Tastwerten den ersten quantisierten Koeffizientenvektor
a,, ^U), sowie beim Codieren und Decodieren Tastwerte eines
lnott
ersten quantisierten normalisierten Rests EhL (m) verwendet,
und die beim Codieren Tastwerte eines ersten normalisierten Rests EN1Cm) im Bezug zum ersten quantisierten Effektivwert
6-..(K), den sie von der dritten Schaltung (CSSl) empfängt, und
beim Decodieren rekonstruierte Signalabtastungen (XRl) des ersten Teilbands erhält;
eine siebte Schaltung (PRB2), deren Aufbau dem der sechsten Schaltung (PRBl) gleicht und die die Tastwerte des zweiten
Teilbands und den zweiten Vektor der quantisierten Koeffizienten a„, iX(i) von der zweiten Schaltung (CHA2), den zweiten
2hott
quantisierten Effektivwert ö-„(K) von der vierten Schaltung
(CSS2) und Tastwerte des zweiten normalisierten Restsignals £N„(m) beim Codieren und Decodieren empfängt und beim
Codieren die Tastwerte eines zweiten normalisierten Rests EN„(m) und beim Decodieren Tastwerte (XR2) des rekonstruierten
Signals des zweiten Teilbands erhält;
eine achte Schaltung (QUAl), die unter Verwendung von Quantisierwerten,
die aus einer Gruppe erster Teilband-Quantisierwerte auf der Basis der Signale der Wahl eines Quantisierers, die
die Schaltung von der ersten Decodiereinrichtung empfängt, ausgewählt sind, die Tastwerte des ersten normalisierten Rests
EN-(m) quantisiert, die sie von der sechsten Schaltung (PRBl)
empfängt, und die dabei beim Codieren Tastwerte des ersten quantisierten normalisierten Rests E-N-(m) und Indizes der
Quantisierungspegel e. (m) des ersten Teilbands erzeugt; und
die beim Decodieren Tastwerte des ersten quantisierten normalisierten Rests EN. (m) auf der Basis von Indizes der Quantisierungspegel
e.(m) des ersten Teilbands, die sie eingangsseitig empfängt, erzeugt;
eine neunte Schaltung (QUA2), deren Aufbau dem der achten
Schaltung (QUAl) gleicht und die beim Codieren Signale zum Wählen eines Quantisierers aus einer Gruppe von Quantisierern
des zweiten Teilbands, die von der ersten Decodiereinrichtung kommen, Tastwerte des zweiten, normalisierten Rests EN_(m),
die von der siebten Schaltung (PRB2) kommen, und Indizes der
Quantisierungspegel e~(m) des zweiten Teilbands empfängt und
beim Codieren und Decodieren Tastwerte des zweiten quantisierten normalisierten Rests £NL(m), die an die siebte Schaltung
(PRB2) geliefert werden, extrahiert und beim Codieren Quantisierungspegel-Indizes
e„(m) des zweiten Teilbands extrahiert;
eine zehnte Schaltung (QUA3), deren Aufbau dem der achten Schaltung (QUAl) gleicht und die Wählsignale zum Wählen eines Quantisierers aus einer Gruppe von Quantisierern des dritten Teilbands, die von der ersten Decodiereinrichtung kommen, Tastwerte eines normalisierten Werts EN~(m), der von einem Teiler (DV3) der Tastwerte des dritten Teilbands (XD3), die von der ersten Speichereinrichtung (BF3) durch den dritten quantisierten Effektivwert d^(K) erhalten wird, beim Codieren empfängt und beim Decodieren Indizes von Quantisierungspegeln e~(m) des dritten Teilbands empfängt, und die beim Codieren Quantisierungspegelindizes e„(m) des dritten Teilbands extrahiert und beim Decodieren Tastwerte eines quantisierten normalisierten Werts £N,.(m), die in einem ersten Multiplizierer (ML3) mit dem dritten quantisierten Effektivwert e--(K) multipliziert worden sind, extrahiert und Tastwerte des rekonstruierten Signals (XR3) des dritten Teilbands erzeugt;
einen ersten Multiplexer (MPX), der beim Codieren in aufeinanderfolgenden Rahmen den ersten Vektorindex h^ ttU) und den zweiten Vektorindex h„ ttU) kombiniert, die er von der ersten bzw. der zweiten Schaltung (CHAl, CHA2) empfängt, wobei er beim Codieren den ersten S1(K), den zweiten s„(K) und den dritten s_(K) Quantisierungspegelindex von der dritten, der vierten bzw. der fünften Schaltung (CSSl, CSS2, CSS3) empfängt und beim Codieren die Quantisierungspegelindizes des ersten e..(m), des zweiten e_(m) und des dritten e~(m) Teilbands von der achten, neunten bzw. zehnten Schaltung (QUAl, QUA2, QUA3) empfängt, bezogen auf aufeinanderfolgende Blöcke von J Teilbandtastwerten, und jeden Rahmen zum Ausgang (UT) als codiertes Sprechsignal gibt;
eine zehnte Schaltung (QUA3), deren Aufbau dem der achten Schaltung (QUAl) gleicht und die Wählsignale zum Wählen eines Quantisierers aus einer Gruppe von Quantisierern des dritten Teilbands, die von der ersten Decodiereinrichtung kommen, Tastwerte eines normalisierten Werts EN~(m), der von einem Teiler (DV3) der Tastwerte des dritten Teilbands (XD3), die von der ersten Speichereinrichtung (BF3) durch den dritten quantisierten Effektivwert d^(K) erhalten wird, beim Codieren empfängt und beim Decodieren Indizes von Quantisierungspegeln e~(m) des dritten Teilbands empfängt, und die beim Codieren Quantisierungspegelindizes e„(m) des dritten Teilbands extrahiert und beim Decodieren Tastwerte eines quantisierten normalisierten Werts £N,.(m), die in einem ersten Multiplizierer (ML3) mit dem dritten quantisierten Effektivwert e--(K) multipliziert worden sind, extrahiert und Tastwerte des rekonstruierten Signals (XR3) des dritten Teilbands erzeugt;
einen ersten Multiplexer (MPX), der beim Codieren in aufeinanderfolgenden Rahmen den ersten Vektorindex h^ ttU) und den zweiten Vektorindex h„ ttU) kombiniert, die er von der ersten bzw. der zweiten Schaltung (CHAl, CHA2) empfängt, wobei er beim Codieren den ersten S1(K), den zweiten s„(K) und den dritten s_(K) Quantisierungspegelindex von der dritten, der vierten bzw. der fünften Schaltung (CSSl, CSS2, CSS3) empfängt und beim Codieren die Quantisierungspegelindizes des ersten e..(m), des zweiten e_(m) und des dritten e~(m) Teilbands von der achten, neunten bzw. zehnten Schaltung (QUAl, QUA2, QUA3) empfängt, bezogen auf aufeinanderfolgende Blöcke von J Teilbandtastwerten, und jeden Rahmen zum Ausgang (UT) als codiertes Sprechsignal gibt;
einen ersten Demultiplexer (DMX), der Rahmen des codierten
Sprechsignals empfängt und aufspaltet, und der beim Decodieren den ersten Vektorindex h1 tt(J) und den zweiten Vektorindex
h„ ttQ) für die erste und die zweite Schaltung (CHAl,
CHA2), und ferner beim Decodieren den ersten S1(K), den
zweiten S9(K) und den dritten s„(K) Quantisierungspegelindex
für die dritte, die vierte und die fünfte Schaltung (CSSl, CSS2, CSS3) sowie die Quantisierungspegelindizes des ersten
e.. (m), des zweiten e_(m) und des dritten e (m) Hilfsbands für
die achte, die neunte und die zehnte Schaltung (QUAl, QUA2,
QUA3) erzeugt;
- eine zweite Reihe digitaler Filter (QMFD), die aufbaumäßig
dual zur ersten Reihe digitaler Filter (QMF) aufgebaut ist, von der sechsten Schaltung (PRBl), der siebten Schaltung
(PRB2) und dem ersten Multiplizierer (ML3) die Tastwerte des rekonstruierten Signals des ersten, zweiten und dritten Hilfsbands
(XRl, XR2, XR3) empfängt und ein beim Decodieren rekonstruiertes digitales Sprechsignal erzeugt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (BT), der für die Schaltungen der Vorrichtung
Synchronisiersignale und ein erstes Steuersignal (T/R), dessen logischer Pegel jede Rahmenzeit in eine Codier- und eine Decodierphase
teilt, erzeugt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichent, daß zur
ersten Schaltung (CHAl) die folgenden Baugruppen gehören:
- ein erster Speicher (BFl), der vorübergehend aufeinanderfolgende
Blöcke von J Tastwerten des ersten Teilbands (X- ) speichert;
- ein erster Zähler (INDl), der Leseadressen für den ersten
Speicher zum aufeinanderfolgenden dreimaligen Lesen jedes Blocks von Tastwerten beim Codieren erzeugt;
- eine Schaltung (CXH), die eine Autokorrelationsfunktion jedes
Blocks von Tastwerten des ersten Teilbands, den sie durch eine Leseadressierung des ersten Speichers empfängt, berechnet,
und die beim Codieren für jeden Block von Tastwerten den ersten Vektorindex h1 tt(J) bestimmt;
- ein zweiter Multiplexer (MXl), der ausgangsseitig den ersten
Index h. tt(J) beim Codieren oder beim Decodieren, der in
beiden Fällen an die Eingänge angelegt wird, auf der Basis
des logischen Pegels des Steuersignals (T/R) emittiert;
- ein zweiter Speicher (VOCA), der ein Codebuch quantisierter Koeffizienten a.., (i) speichert und der, wenn er vom Ausgangssignal
des zweiten Multiplexers (MXl) adressiert wird, beim Codieren oder Decodieren den ersten quantisierten Koeffizientenvektor
a., tt(i) des optimalen Filters abgibt;
- ein der linearen Vorhersage inverses digitales Filter (LPCFl) für die Tastwerte des ersten Teilbands, die es während einer
zweiten Leseadressierung des ersten Speichers (BFl) empfängt, wobei dieses Filter beim Codieren die ersten Vektoren der
quantisierten Koeffizienten des optimalen Filters, die es vom zweiten Speicher (VOCA) empfängt, verwendet und die Rest-Tastwerte
R1 (m) des ersten Teilbands erzeugt;
- ein erstes Verzögerungselement (Dl) für die ersten Vektoren
der quantisierten Koeffizienten des optimalen Filters beim Codieren,
das sie am Ausgang (Al) in Synchronisation mit einer dritten Leseadressierung des ersten Speichers (BF2) wieder
abgibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur dritten Schaltung (CSSl) folgende Hauptbestandteile gehören:
- eine Rechenschaltung (VEFl) zum Berechnen des Effektivwerts er (K) bezüglich der Blöcke von K Tastwerten des Restwerts
R1 (m) des ersten Teilbands, die sie in der Codierphase von
der ersten Schaltung (CHAl) empfängt;
- ein dritter Speicher (MQl), der die Pegel eines Quantisierers des Effektivwerts Cr1(K) enthält;
- ein zweiter Zähler (DTl), der beim Berechnen des Effektivwerts o- (K) Leseadressen des dritten Speichers (MQl) erzeugt;
- ein dritter Multiplexer (MX2), der unter Steuerung durch das erste Steuersignal (T/R) beim Codieren als Adressen an den
dritten Speicher (MQl) das Ausgangssignal des zweiten Zählers (CTD oder beim Decodieren den ersten Quantisierungspegel
S1(K) abgibt;
- ein erster Komparator (CFRl), der beim Codieren jeden von
der betreffenden Schaltung (VEFl) berechneten Effektivwert Oj(K) mit sämtlichen im dritten Speicher (MQl) gelesenen
Pegeln vergleicht und am Ausgang (25) den Pegel abgibt, der
die kleinste Differenz ergibt, wobei die vom zweiten Zähler
(CTl) abgegebene Adresse dieses Pegels der erste Quantisierungspegelindex S1(K) beim Codieren ist;
- ein vierter Multiplexer (MX3). der unter Steuerung durch das
erste Steuersignal (T/R) am Ausgang (20) als ersten quantisierten Effektivwert or. (K) für die Codierphase den Ausgangspegel
(25) des ersten Komparators (CFRl) und für die Decodierphase das Ausgangssignal (24) des dritten Speichers (MQl) abgibt;
- ein vierter Speicher (BF2), der den ersten Quantisierungspegelindex
S1(K) und den ersten quantisierten Effektivwert or. (K)
beim Codieren vorübergehend speichert und sie synchron mit der dritten Leseadressierung des ersten Speichers (BFl) wieder
abgibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur sechsten Schaltung (PRBl) folgende Hauptbestandteile gehören:
- ein erster Addierer (SMl), der die Differenz zwischen den Tastwerten (XDl) des ersten Teilbands, die er aufgrund der
dritten Leseadressierung vom ersten Speicher (BFl) empfängt, und den Tastwerten eines vorhergesagten Signals berechnet;
- ein erster Dividierer (DVD, der das Ausgangssignal des ersten Addierers durch den ersten quantisierten Effektivwert
S-. (K), der vom vierten Speicher (BF2) geliefert wird, dividiert und beim Codieren die Tastwerte des ersten normalisierten
Rests EN1(In) abgibt;
- ein fünfter Multiplexer (MX4). der unter Steuerung durch das
erste Steuersignal (T/R) am Ausgang beim Codieren oder Decodieren die Tastwerte des ersten normalisierten quantisierten
Rests EN. (m) liefert, die er an seinen Eingängen empfängt;
- ein zweiter Mulplizierer (MLl), der beim Codieren oder Decodieren
das Ausgangssignal des fünften Multiplexers (MX4) mit dem ersten quantisierten Effektivwert dt (K) multipliziert;
- ein zweiter Addierer (SM2), der das Ausgangssignal des zweiten Multiplizierers und das vorhergesagten Signal (Pl) addiert
und dessen Ausgangssignal beim Decodieren das rekonstruierte Signal (XRl) des ersten Teilbands ist;
- ein digitales Filter (LPCF2) mit linearer Vorhersage, das die vom zweiten Addierer (SM2) abgegebenen Tastwerte beim Codieren
und Decodieren unter Verwendung des ersten Vektors der quantisierten Koeffizienten des optimalen Filters filtert,
die es beim Codieren vom ersten Verzögerungselement (Dl) und beim Decodieren vom zweiten Speicher (VOCA) empfängt, und
das das vorhergesagte Signal (Pl) erbringt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur achten Schaltung (QUAl) die folgenden Hauptbestandteile gehören:
- ein fünfter Speicher (MQ2), der die Gruppe der Quantisierungswerte des ersten Teilbands gespeichert enthält und beim Codieren
bei jedem Lesen in Aufeinanderfolge sämtliche Pegel eines Quantisierers der Gruppe abgibt und beim Decodieren
einen Quantisierpegel abgibt;
- ein dritter, programmierbarer Speicher (CT2), der für jeden Tastwert des ersten normalisierten Rests EN1 (m) beim Codieren
fortschreitend bis zu einer Pegelzahl (Ll) eines Quantisierers der Gruppe zählt;
- ein dritter Addierer (SM3), der das Ausgangssignal des dritten Zählers (CT2) und eine erste Pegeladresse (Bl) eines Quantisierers
dieser Gruppe addiert und dessen Ausgangssignal (38) beim Codieren die Leseadresse des fünften Speichers (MQ2) ist;
- ein vierter Addierer (SM4), der eine erste Pegeladresse (Bl)
eines Quantisierers der Gruppe und einen Quantisierungspegelindex e.(m) des ersten Teilbands beim Decodieren addiert und
dessen Ausgangssignal (39) beim Decodieren die Leseadresse des fünften Speichers (MQ2) ist, der dann den ersten quantisierten
normalisierten Rest EN1 (m) abgibt; wobei an den
Adresseneingang des fünften Speichers über einen sechsten Multiplexer (MX5), der vom ersten Steuersignal (T/R) gesteuert
wird, die Ausgangssignale des dritten Addierers oder des vierten Addierers angelegt werden und die ersten Pegeladressen
(Bl) und die Pegelzahl die Wählsignale zum Wählen des Quantisierers bilden;
- 14 - ." ■.:;■■■■
- ein zweiter Komparator (CFR2), der beim Codieren jeden der Tastwerte des ersten normalisierten Rests EN..(m), den er vom
ersten Dividierer (DVD empfängt, mit sämtlichen Pegeln eines im fünften Speicher (MQ2) gelesenen Quantisierers vergleicht
und am Ausgang (N12) den die Mindestdifferenz ergebenden Pegel abgibt, der beim Codieren der erste quantisierte normalisierte
Rest EN., (m) ist, wobei beim Codieren der vom
dritten Zähler (CT2) abgegebene Index dieses Pegels der Quantisierungspegelindex e.. (m) des ersten Teilbands ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Gruppen von Quantisierern des ersten, zweiten und dritten Teilbands aus Quantisierern mit einer
unterschiedlichen Zahl von Pegeln entsprechend einer unterschiedlichen Zahl von Bits der entsprechenden Quantisierungspegelindizes
besteht und daß die Summe der Bitzahl jeder Dreiergruppe der Quantisierungspegelindizes des ersten, zweiten und dritten
Teilbands konstant ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Quantisierungspegelindex eine Bitzahl über 0 hat.
13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur
ersten Decodiereinrichtung folgende Hauptbestandteile gehören:
- ein siebter Multiplexer (MX9)» der unter Steuerung durch das
erste Steuersignal (T/R) beim Codieren oder Decodieren an seinen Ausgang (210) den ersten Sj(K), den zweiten sAK) oder
den dritten s„(K) Quantisierungspegelindex, die an seine Eingänge
angelegt sind, durchschaltet;
- ein sechster Speicher (RMl), der für jede Dreiergruppe von
Quantisierungspegelindizes, die er vom siebten Multiplexer als Leseadresse empfängt, eine den Quantisierungspegelindizes des
ersten Teilbands, des zweiten Teilbands und des dritten Teilbands zuzuordnende Bitzahlkonfiguration gespeichert enthält;
- ein siebter Speicher (RM2), der für jede Konfiguration von
Bitzahlen, die er vom sechsten Speicher als Leseadresse empfängt, die Adressen eines ersten Quantisierungspegels (Bl,
B2, B3) eines Quantisierers des ersten, des zweiten und des dritten Teilbands gespeichert enthält;
- ein achter Speicher (RM3)» der für jede Konfiguration von Bitzahlen, die er vom sechsten Speicher als Leseadresse empfängt,
die Pegelzahlen (Ll, L2, L3) der Quantisierer des ersten, des zweiten und des dritten Teilbands gespeichert
enthält.
14· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13t dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Reihe digitaler Filter (QMF) ein viertes Teilband im Bereich der höchsten Sprechsignalfrequenzen erzeugt,
wobei das entsprechende Signal als Nullsignal zu den Eingängen der zweiten Reihe digitaler Filter (QMFD) übertragen wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Reihe digitaler Filter (QMF) ein viertes Teilband im Bereich der höchsten Sprechsignalfrequenzen erzeugt
und daß die Vorrichtung zusätzliche Einrichtungen zum Verarbeiten der Tastwerte des vierten Teilbands in gleicher Weise wie
bei der Verarbeitung des dritten Teilbands aufweist, sodaß zu den Eingängen der zweiten Reihe digitaler Filter (QMFD) rekonstruierte
Signal-Tastwerte des vierten Teilbands übertragen werden.
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