声音信号编码装置及方法

专利名称：声音信号编码装置及方法
技术领域：
本发明涉及编码和传输声音信号的装置及方法，以及记忆声音信号编码程序的计算机可存取的介质，更具体地说，涉及在基于每个频率范围中的声音信号的纯分量与非纯分量之比率的最佳状态下量化声音信号的装置及方法，以及传送有关音乐的声音信号数据的传送系统。
背景技术：
图8中所示的这种类型的常规声音信号编码装置10包括心理声学模型分析单元1，滤波器组3，侧(side)模块5，量化单元7，和保证输入到心理声学模型分析单元1的声音信号编码的位流产生单元9。
(参看ISO/IEC 13818-7，11172-3)该心理声学模型分析单元1基于利用人的听觉特性计算有关声音信号的掩蔽电平的心理声学模型，分析输入的声音信号。滤波器组3取样多个，例如由输入的声音信号划分的32个子频带。该侧模块5包括提高编码效率的TNS(暂时噪声整形)，IS(立体声强度)和MS(中央/侧面立体声)。量化单元7量化通过侧模块5从滤波器组3输入的输出信号。位流产生器9根据侧模块5和量化单元7计算的信号产生输出数字声音信号。
上述构成的常规声音信号编码装置遇到这样的问题，当针对具有纯声音分量大于非纯声音分量的声音信号量化单元在最佳状态下使非纯声音分量输入其中时，由于非纯声音分量被作为或者编码的或者未编码的静音处理的事实，声音信号容易造成以较低质量编码。另一个问题是由于缺少编码的位数，当针对具有非纯声音分量大于纯声音分量的声音信号量化单元在最佳状态上让纯声音分量输入其中，导致编码的声音信号有较低的质量。

发明内容
因此，本发明的目的在于克服前述的不足，和提供编码和传输声音信号的装置及方法，以及记忆声音信号编码程序的计算机可存取的介质。
本发明的另一个目的是不管是声音信号的纯声音分量还是非纯声音分量，提供以较高质量传送有关音乐的声音信号数据的传送系统。
根据本发明的声音信号编码装置的第一个方面，包括基于声音信号的频率范围，划分和取样输入信号成为多个声音信号部分的取样装置；每个声音部分具有纯声音分量和非纯声音分量；和在量化基于声音信号的频率范围划分和取样的声音信号部分后编码声音信号部分的编码装置，该编码装置包括用于针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号部分判断纯声音分量和非纯声音分量中的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量中的另一个的判断单元；针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音部分，当判断单元判断纯声音分量大于非纯声音分量时，以第一量化电平只量化纯声音分量的第一量化单元；和针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音部分，当判断单元判断非纯声音分量大于纯声音分量时，用分配给纯声音分量和非纯声音分量的数据预定位量化纯声音分量和非纯声音分量二者的第二量化单元。
如前所述构成的本发明的声音信号编码装置，能够不管其中包含的纯声音分量和非纯声音分量的比率，执行对声音信号的最佳量化。这意味着，不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，能够高质量地编码声音信号。
声音信号编码装置还包括基于人的听觉特性的心理声学模型，分析输入到取样装置的声音信号的分析装置，利根据分析装置的分析结果，判断有关根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音部分中纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的判断装置。
根据前述构成的本发明的声音信号编码装置，不管其中包含的纯声音分量和非纯声音分量的比率，能够执行对声音信号的最佳量化。这意味着，不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，能够高质量地编码声音信号。
在声音信号编码装置中，在分析装置根据纯声音分量的能量绝对值分析输入至取样装置的声音信号前，计算纯声音分量的能量绝对值。
在声音信号编码装置中，在分析装置根据非纯声音分量的能量绝对值分析输入至取样装置的声音信号前，计算非纯声音分量的能量绝对值。
在声音信号编码装置中，在根据纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差分析输入至取样装置的声音信号前，分析装置计算纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差。
在声音信号编码装置中，分析装置在根据非纯声音分量的能量绝对值和纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差，分析输入到取样装置的声音信号之前，计算非纯声音分量的能量绝对值和纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量的绝对值间的差。
声音信号传输系统包括如前所述的声音信号编码装置，累加由声音编码装置编码的声音信号的服务器单元，请求由声音信号编码装置编码的声音信号的多个终端单元，和在服务器单元与终端之间使服务器单元与终端单元电连接在一起的网络，当终端单元请求服务器单元传输由声音信号编码装置编码的声音信号给终端单元时，服务器单元通过网络传输声音信号编码装置编码的声音信号给终端单元。
根据本发明的声音信号编码方法的第二方面，包括如下步骤根据声音信号的频率范围，划分和取样输入的信号成为多个声音信号部分；具有纯声音分量和非纯声音分量的每个声音部分，和在量化根据声音信号的频率范围划分和取样的声音信号部分后编码声音信号部分的编码步骤，该编码步骤包括针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号，判断纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的判断步骤；当判断单元就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号判断纯声音分量大于非纯声音分量时，以第一量化电平只量化纯声音分量的第一量化步骤；当判断单元就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号判断非纯声音分量大于纯声音分量时，以分配给纯声音分量和非纯声音分量二者的数据的预定位量化纯声音分量和非纯声音分量二者的第二量化步骤。
信号编码方法还包括根据人的听觉器官特性的心理声学模型分析在取样步骤输入的声音信号的分析步骤，根据在分析步骤分析的结果，针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号，判断纯声音分量和非纯声音分量中的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的判断步骤。
在声音信号编码方法中，在根据纯声音分量的能量绝对值分析在取样步骤中输入的声音信号前，分析步骤计算纯声音分量的能量绝对值。
在声音信号编码方法中，在根据非纯声音分量的能量绝对值分析在取样步骤中输入的声音信号前，分析步骤计算非纯声音分量的能量绝对值。
在声音信号编码方法中，在根据纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差分析在取样步骤中输入的声音信号前，分析步骤计算纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差。
在声音信号编码方法中，在根据非纯声音分量的能量绝对值与纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差分析在取样步骤中输入的声音信号前，分析步骤计算非纯声音分量的能量绝对值和纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差。
根据本发明的可记录介质的第三方面，该记录介质具有记录其中的声音信号编码程序并能够由计算机记录，该声音信号编码程序包括根据声音信号的频率范围，划分和取样输入的信号成为多个声音部分中的取样步骤；每个声音部分具有纯声音分量和非纯声音分量，和在量化根据声音信号的频率范围划分和取样的声音信号部分后，编码声音信号的编码步骤，该编码步骤包括就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号而论，判断纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的判断步骤；当判断单元就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号判断纯声音分量大于非纯声音分量时，以第一量化电平只量化纯声音分量的第一量化步骤；和当判断单元就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号判断非纯声音分量大于纯声音分量时，以分配给纯声音分量和非纯声音分量二者的数据的预定位量化纯声音分量和非纯声音分量二者的第二量化步骤。
具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，还包括根据人的听觉器官特性的心理声学模型分析取样步骤输入的声音信号的分析步骤，和根据在分析步骤分析的结果，判断关于基于声音信号的频率范围划分和采样的每个声音信号部分纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的判断步骤。
在根据本发明又一方面的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质中，在根据纯声音分量的能量绝对值，分析取样步骤中输入的声音信号以前，计算纯声音分量的能量绝对值的分析步骤。
在具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质中，在根据非纯声音分量的能量绝对值，分析取样步骤中输入的声音信号以前，计算非纯声音分量的能量绝对值的分析步骤。
在根据本发明又一方面的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质中，在根据纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差分析在取样步骤中输入的声音信号前，分析步骤计算纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差。
在具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质中，在根据非纯声音分量的能量绝对值和纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差，分析取样步骤中输入的声音信号以前，分析步骤计算非纯声音分量的能量绝对值和纯声音分量的能量绝对值与非纯声音分量的能量绝对值间的差。
如前面所述构成的本发明的声音信号编码装置，不管包含在声音信号中的纯声音分量与非纯声音分量的比率，可以对声音信号执行最佳的量化。


结合附图和下面详细的说明，可以更好地理解本发明及其优点，其中图1是本发明的声音信号编码装置的第一实施例的方框图；图2是本发明的声音信号编码装置的第二实施例的方框图；图3是图2所示的声音信号编码装置的第一示例处理流程图；图4是图2所示的声音信号编码装置的第二示例处理流程图；图5是图2所示的声音信号编码装置的第三示例处理流程图；图6是图2所示的声音信号编码装置的第四示例处理流程图；图7是本发明的音乐传输系统的方框图；图8是传统声音信号编码装置的方框图。
具体实施例方式
下面详细描述本发明的编码装置的实施例。在所有的图中具有相同标识数的构成部件及元件将省略对其做详细说明。
根据图1中所示的本发明的声音编码装置100的第一实施例部分类似于图8中所示的常规编码装置10，因此包括心理声学表示的分析单元1，滤波器组3，侧面(side)模块5，量化模式判定单元101，离散量化单元103，连续量化单元105和位流产生单元107。
量化模式判定单元101电连接到心理声学表示分析单元1和侧模块5，和就根据声音信号的频率范围划分和取样的每一个声音信号而论，判定纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个。量化模式判定单元101具有第一输出端X和第二输出端Y，在第一模式下，当在声音信号中纯分量大于非纯分量时，通过第一输出端X输出从侧模块5输入的声音信号，在第二模式下，当在声音信号中非纯分量大于纯分量时，通过第二输出端Y输出从侧模块5输入的声音信号。
离散量化单元103电连接到量化模式判定单元101的第一输出端X，并且量化通过量化模式判定单元101从侧模块5输出的声音信号，因此当输出声音信号时，使最佳化具有纯分量大于非纯分量的输入声音信号成为可能。在本发明声音信号编码装置的本实施例中，设计离散量化单元103，只量化输入声音信号中的纯分量。
连续量化单元105电连接到量化模式判定单元101的第二输出端Y，量化通过量化模式判定单元101从侧模块5输出的声音信号，因此当输出声音信号时，使最佳化具有非纯分量大于纯分量的输入声音信号成为可能。在本发明声音信号编码装置的本实施例中，设计连续量化单元105，不仅量化输入声音信号中的纯分量，还量化最小电平所需量化位指定的非纯分量。
位流产生单元107电连接到侧模块5，离散量化单元103和连续量化单元105，并且通过调制由侧模块5，离散量化单元103和连续量化单元105输出的信号产生位流。
随后将描述如此构成的声音编码装置100的操作过程。
声音信号首先输入到心理声学表示分析单元1和滤波器组3。心理声学表示分析单元1计算要输出到侧模块5和量化模式判定单元101的掩蔽电平，以致侧模块5和量化模式判定单元101由心理声学表示分析单元1的输出信号控制。输入到滤波器组3的声音信号然后根据声音信号每个预定的频率，划分成多个子频带信号部分。该划分的子频带信号部分于是输入到侧模块5，在侧模块5中执行各种处理过程，以提高本发明的声音信号编码装置的编码效率。
由心理声学表示分析单元1和侧模块5的输出信号操作量化模式判定单元101，以根据声音信号的每个预定的频率判定纯分量和非纯分量中的哪一个大于声音信号中的纯分量和非纯分量中的另一个。当由量化模式判定单元101判定纯分量大于声音信号的每个频率范围中的非纯分量时，量化模式判定单元101被操作通过第一输出端X输出对应声音信号的频率范围的子频带输出信号到离散量化单元103。另一方面，当由量化模式判定单元101判定非纯分量大于声音信号的每个频率范围中的纯分量时，量化模式判定单元101被操作通过第二输出端Y输出对应声音信号的频率范围的子频带输出信号到连续量化单元105。该离散量化单元103原则上只量化输入声音信号中的纯分量，而连续量化单元105不仅量化纯分量，还量化最小电平所需量化位指定的非纯分量。
从侧模块5，离散量化单元103以及连续量化单元105使得位流发生单元107通过整形从侧模块5，离散量化单元103以及连续量化单元105输出的信号产生位流。
从上述详细的描述，将可以理解，声音信号可以不受声音信号的非纯分量和纯分量的影响，以较高的质量编码是由于这样的原因，即根据本发明的声音信号编码装置100的第一实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的量化模式判定单元101，和根据量化模式判定单元101的判定以最佳的状态量化声音信号的离散量化单元103以及连续量化单元105二者。
图2中示出了本发明声音信号编码装置200的第二实施例，包括不同于并且替换构成本发明的声音信号编码装置的第一实施例部分的心理声学表示分析单元1和量化模式判定单元101的心理声学表示分析单元201和开关203。构成本发明声音信号编码装置第二实施例的其余部件及元件整个相同于本发明的声音信号编码装置的第一实施例。下面的描述主要直接涉及心理声学表现分析单元201和开关203，此后构成声音信号编码装置的第二实施例的其余部件及元件就不描述了。
在第一步骤中心理声学表现分析单元201被操作用来根据用人的听觉特性形成的心理声学模型分析输入到这里的声音信号，在第二步骤中计算与声音信号有关的掩蔽电平，和在第三步骤中，判定是否纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个。在本发明声音信号编码装置的本实施例中，当判定纯分量大于非纯分量时，心理声学表现分析单元201按一种模式操作输出模式信号SIG，和当判定非纯分量大于纯分量时，心理声学表现分析单元201按另一种模式操作不输出模式信号SIG。
开关203具有电连接到侧模块5的输入端A，电连接到离散量化单元103的第一输出端X，和电连接到连续量化单元105的第二输出端Y。开关203通过根据从心理声学表现分析单元201来的模式信号SIG选择的第一输出端X和第二输出端Y之一输出输入其中的声音信号。当模式信号SIG输入到开关203时，输入端A设计成电连接到第一输出端X，然而，当模式信号SIG不输入到开关203时，输入端A采取电连接到第二输出Y端。
此后将描述如此构成的声音编码装置200。
声音信号首先输入到心理声学表现分析单元201和滤波器组3。心理声学表现分析单元201被操作计算输出到侧模块5的掩蔽电平，以致由心理声学表现分析单元201的输出信号控制侧模块5。心理声学表现分析单元201另外被操作判定是否根据声音信号的每个预定频率的声音信号的纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个。输入到滤波器组3的声音信号于是根据声音信号的每个预定的频率划分成为多个子频带部分。该划分成的子频带部分以类似于声音信号编码装置第一实施例的方式输入到侧模块5。
操作侧模块5以执行各种处理过程来提高本发明的声音信号编码装置的编码效率。
心理声学表现分析单元201被操作判定是否根据声音信号的每个预定频率的声音信号的纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个。当心理声学表现分析单元201判定大于声音信号的每个频率范围中的非纯分量时，心理声学表现分析单元201通过第一输出端X输出模式信号SIG给离散量化单元103。另一方面，当心理声学表现分析单元201判定非纯分量大于声音信号的每个频率范围中的纯分量时，心理声学表现分析单元201通过第二输出端Y不输出模式信号SIG给连续量化单元105。
离散量化单元103原则上只量化输入的声音信号中的纯分量，而连续量化单元105不但量化纯分量，而且量化最小电平所需量化位指定的非纯分量。由离散量化单元103和连续量化单元105量化的信号输出到位流产生装置107。从侧模块5，离散量化单元103和连续量化单元105输出的信号使得位流产生装置107通过整形侧模块5，离散量化单元103和连续量化单元105的输出信号产生位流。
从上述详细描述可以知道，以类似于声音信号编码装置的第一实施例的方式，声音信号可以较高质量地编码，而不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，是由于本发明的声音信号编码装置的第二实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量中的一个大于纯声音分量和非纯声音分量中的另一个的心理声学表现分析单元201，转变成量化声音最佳模式的开关203和基于心理声学表现分析单元201的判定在最佳状态下量化声音信号的离散量化单元103和连续量化单元105二者。
图3示出了形成图2所示的本发明的声音信号编码装置200的第三实施例的部分的心理声学表现分析单元201的处理过程第一示例的流程图。心理声学表现分析单元201的处理过程由可记录介质以具体的语言表述的预定程序记录并能由计算机读取和执行。由计算机执行该程序以实现形成本发明的声音信号编码装置200部分的心理声学表现分析单元201的处理过程。
在步骤S1中，声音信号最初输入到心理声学表现分析单元201和滤波器组3。在步骤S2中，从声音信号中选择纯分量。于是在步骤S3中计算选择的纯分量的能量，在步骤S4中计算不是纯分量的对应非纯分量的能量。于是在步骤S5中完成纯分量和非纯分量的计算，和随后在步骤S6中合成。
在步骤S7中完成判定是否所加到纯分量的能量值超过预定的阈值电平，当加到纯分量的能量超过预定的阈值电平时，它判定声音信号中的纯分量大于非纯分量，于是在步骤8中使得模式信号SIG输出。另一方面，当加到纯分量的能量值不超过预定的阈值，它判定声音信号中的非纯分量大于纯分量，于是使得在步骤S8中不输出模式信号SIG。
此后将结合图2和3描述本发明的声音信号编码装置的第三实施例。
按照图3中流程图所示的处理过程操作心理声学表现分析单元201。在步骤S1中，心理声学表现分析单元201有输入其中的声音信号，并且在步骤S7中判定是否加到纯分量的能量值超过预定阈值前，以步骤S2至S6中的预定的处理分析声音信号。
当在步骤S7中加到纯分量上的能量超过预定的阈值时，该处理进行到步骤S8，在该步骤中具有输出到开关203的模式信号SIG。当模式信号SIG输入到开关203时，该开关203将使滤波器组3通过侧模块5连接到离散量化单元103，在该离散量化单元103中只有声音信号中的纯分量被量化。
另一方面，当在步骤S7中加到纯分量上的能量值未超过预定的阈值电平时，该处理进行到步骤S9，在该步骤中，具有不输出到开关203的模式信号SIG。当模式信号SIG不输出到开关203时，开关203使得滤波器组3将通过侧模块5连接到连续量化单元105，在离散量化单元105中不仅声音信号中的纯分量，而且用量化位强制分配的非纯分量均被量化。
从上述的详细的描述，将理解声音信号以类似于先前所述的声音信号编码装置的实施例方式较高质量地编码，而不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，是由于这样的原因，本发明的声音信号编码装置200的第三实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量中的一个大于纯声音分量和非纯声音分量中的另一个的心理声学表现分析单元201，转换成量化声音信号的最佳模式的开关203，和根据心理声学表现分析单元201的判定，以最佳的状态量化声音信号，由心理声学表现分析单元201控制的离散量化单元103和连续量化单元105。
图4示出了表示构成如图2所示本发明的声音信号编码装置200第四实施例部分的心理声学表现分析单元201的处理过程流程图的第二示例。用具体的语言表述的和由计算机可以读取和执行的预定的程序，用记录介质记录心理声学表现分析单元201的处理过程。该程序由计算机执行以实现心理声学表现分析单元201的处理过程。
本发明的声音信号编码装置200的第四实施例是由步骤11取代图3中的步骤7。
在步骤S11中于是做出有关是否加到非纯分量上的能量值不超过预定阈值电平的判定。当其不超过预定的阈值时，判定声音信号中纯分量大于非纯分量，从而使得在步骤S8中输出模式信号SIG。另一方面，当加到纯分量上的能量值不超过预定阈值电平时，判定在声音信号中的非纯分量大于纯分量，从而使得在步骤S9中不输出模式信号SIG。
下面将参照图2和4描述本发明的声音信号编码装置的第四实施例。
根据图4中流程所表示的处理操作心理声学表现分析单元201。在步骤S1中，心理声学表现分析单元201有输入其中的声音信号，然后在步骤S11中判定是否纯分量的能量值总数超过预定的阈值之前，在步骤S2至S6中以预定的处理过程分析声音信号。
当在步骤S11中，所加到非纯分量的能量值不超过预定的阈值电平时，该处理进行到具有输出到开关203的模式信号SIG的步骤S8。当模式信号SIG输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到只有声音信号中的纯分量被量化的离散量化单元103。
另一方面，当在步骤S11中，所加到纯分量的能量值不超过预定的阈值电平时，该处理进行到具有不输出到开关203的模式信号SIG的步骤S9。当模式信号SIG不输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到连续量化单元105，在连续量化单元105中不只是声音信号中的纯分量，而且还有强制指定量化位的非纯分量均被量化。
从上述的详细的描述，将理解声音信号以类似于先前所述的声音信号编码装置的方式较高质量地编码，而不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，是由于这样的原因，本发明的声音信号编码装置200的第四实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的心理声学表现分析单元201，转换成量化声音信号的最佳模式的开关203，由心理声学表现分析单元201控制以根据心理声学表现分析单元201的判定以最佳的状态量化声音信号的离散量化单元103和连续量化单元105。
图5示出了表示构成如图2所示的本发明声音信号编码装置200第五实施例部分的心理声学表现分析单元201处理过程流程图的第三示例。心理声学表示分析单元201的过程以具体的语言表述的预定程序由记录介质记录，并能由计算机读取和执行。该程序由计算机执行以实现心理声学表现分析单元201的处理过程。
本发明的声音信号编码装置200的第五实施例是由步骤13取代图3中的步骤7。
在步骤S11中，做出有关是否加到非纯分量上的能量值超过预定阈值电平的判定。当加到非纯分量的能量值不超过预定的阈值时，判定声音信号中纯分量大于非纯分量，从而使得在步骤S8中输出模式信号SIG。另一方面，当加到纯分量上的能量值不超过预定阈值时，判定在声音信号中的非纯分量大于纯分量，从而使得在步骤S9中不输出模式信号SIG。
下面将参照图2和5描述本发明的声音信号编码装置的第五实施例。
根据图5中流程图所表示的处理，操作心理声学表现分析单元201。在步骤S1中，心理声学表现分析单元201有输入其中的声音信号，然后在步骤13判定是否加到纯分量的能量值和加到非纯分量的能量值之间的差超过预定的阈值之前，在步骤S2至S6中以预定的处理过程分析声音信号。
当在步骤S13中，加到纯分量上的能量值与加到非纯分量上的能量值的差超过预定的阈值电平时，处理进行到步骤S8，步骤S8使得模式信号SIG输出到开关203。当模式信号SIG输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到离散量化单元103，在离散量化单元103只有声音信号中的纯分量被量化。
另一方面，当在步骤S13中，加到纯分量上的能量值与加到非纯分量上的能量值的差不超过预定阈值时，处理进行到步骤S9，步骤S9使得模式信号SIG不输出到开关203。当模式信号SIG不输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到连续量化单元105，在连续量化单元105中不只是声音信号中的纯分量，而且还有强制指定量化位的非纯分量被量化。
从上述的详细的描述，将理解声音信号以类似于先前所述的声音信号编码装置的方式较高质量地编码，而不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，是由于这样的原因，本发明的声音信号编码装置200的第五实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的心理声学表现分析单元201，转换成量化声音信号的最佳模式的开关203，和由心理声学表现分析单元201控制根据心理声学表现分析单元201的判定以最佳的状态量化声音信号的离散量化单元103和连续量化单元105。
图6示出了表示构成如图2所示本发明声音信号编码装置200的第五实施例部分的心理声学表现分析单元201的处理过程流程图的第五示例。心理声学表现分析单元201的处理过程用具体的语言表述的预定移序由记录介质记录并可由计算机读取和执行。该程序由计算机执行以实现心理声学表现分析单元201的处理过程。
本发明的声音信号编码装置200的第五实施例是在图5的步骤13之后插入了步骤步骤15。
当在步骤S13中，加到纯分量上的能量值与加到非纯分量上的能量值的差超过预定的阈值时，处理进行到具有模式信号SIG的步骤15。另一方面，当在步骤S13中加到非纯分量上的能量值超过预定的阈值时，处理进行到具有模式信号SIG的步骤S15。
当，也就是，在步骤S13中加到纯分量上的能量与加到非纯分量上的能量的差超过预定的阈值和当在步骤S13中加到非纯分量上的能量值不超过预定的阈值时，输入的声音信号包括纯声音成分的能量值，而不是别的能量值。
下面将参照图2和6描述本发明的声音信号编码装置的第五实施例。
根据图4中流程图所表示的处理，操作心理声学表现分析单元201。在步骤S1中，心理声学表现分析单元201有输入其中的声音信号，然后在步骤S13中判定是否加到纯分量上的能量值超过预定的阈值之前，在步骤S2至S6中以预定的处理过程分析声音信号。
根据图6中流程图所表示的处理，操作心理声学表现分析单元201。在步骤S1中，心理声学表现分析单元201有输入其中的声音信号，然后在步骤S13中判定是否加到纯分量上的能量值与加到非纯分量上的能量值之间的差超过预定的阈值之前，在步骤S2至S6中以预定的处理过程分析声音信号。
当在步骤S7中，加到纯分量上的能量与加到非纯分量上的能量的差超过预定的阈值时，处理进行到步骤S8，步骤S8使得模式信号SIG输出到开关203。当模式信号SIG输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到离散量化单元103，在离散量化单元103只有声音信号中的纯分量被量化。
另一方面，当在步骤S15中加到纯分量上的能量值不超过预定的阈值电平时，该处理进行到步骤S9，该步骤S9不使模式信号SIG输出到开关203。当模式信号SIG不输入到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到连续量化单元105，在该连续量化单元105中，不只是声音信号中的纯分量，还有强制指定量化位的非纯分量被量化。
另外，当在步骤S15中加到纯分量上的能量值超过预定的阈值时，该处理进行到步骤S9，该步骤S9不使模式信号SIG输出到开关203。当模式信号SIG不输出到开关203时，该开关203使得滤波器组3通过侧模块5连接到连续量化单元105，在该连续量化单元105中，不只是声音信号中的纯分量，还有强制指定量化位的非纯分量被量化。
从上述的详细的描述，将理解声音信号以类似于先前所述的声音信号编码装置的方式较高质量地编码，而不受声音信号的纯分量和非纯分量的影响，是由于这样的原因，本发明的声音信号编码装置200的第六实施例包括判定是否纯声音分量和非纯声音分量的一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个的心理声学表现分析单元201，转换成量化声音信号的最佳模式的开关203，和由心理声学表现分析单元201控制根据心理声学表现分析单元201的判定以最佳的状态量化声音信号的离散量化单元103和连续量化单元105。
图7示出了表示具有作为本发明的第七示例的声音编码系统的音乐传输系统一般结构方框图。该音乐传输系统700具有电连接到声音信号源的声音信号编码系统703，电连接到音乐声音信号编码装置703的创作装置705，电连接到创作装置705的服务器和通过网络709电连接到服务器上的至少一个终端单元711。
在从声音信号源701输入到这里的声音信号编码以后，声音信号编码装置703产生和输出位流信号。设计创作装置接收编码的位流信号，输出该编译和编码后的位流。从创作装置编译和编码的信号由传输服务器707输入和累加。当位流需要传输时，传输服务器707通过网络传输编译和编码的位流给多个终端。该网络709包括互连网，无线通信系统等等。终端711用来通过网络709接收位流，和使解码的位流重现声音信号。
从上述将知道如前面所述构成的本发明的音乐传输系统700不管包含在这里的纯声音分量和非纯声音分量的比率，可以对声音信号执行最佳量化。这意味着不受声音的纯分量和非纯分量的影响，可以较高质量地编码声音信号。
还有如前面所述构成的本发明的声音信号编码装置，不管包含在这里的纯声音分量和非纯声音分量的比率，可以对声音信号执行最佳量化。这意味着不受声音的纯分量和非纯分量的影响，可以较高质量地编码声音信号，更重要的是如前面所述构成的本发明的音乐编码系统不受声音的纯分量和非纯分量的影响，可以较高质量地编码声音信号。
本发明已经结合优选实施例做了描述，只要改良与改进处于权利要求的范围内，这种改良与改进对于本技术领域的普通技术人员来说都是显而易见的。
权利要求
1.一种声音信号编码装置，包括取样装置，根据所述声音信号的频率范围划分和取样输入的声音信号成为多个声音信号部分；每个所述声音信号部分具有纯声音分量和非纯声音分量，和编码装置，在量化根据所述声音信号的频率范围划分和取样了的所述声音信号部分之后编码所述声音信号部分，所述编码装置包括判定单元，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，判定所述纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个；第一量化单元，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，当所述判定单元判定所述纯声音分量大于所述非纯声音分量时，以第一量化电平只量化所述纯声音分量；和第二量化单元，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，当所述判定单元判定所述非纯声音分量大于所述纯声音分量时，以分配给所述纯声音分量和所述非纯声音分量二者的数据预定位量化所述纯声音分量和非纯声音分量。
2.根据权利要求1的声音信号编码装置，还包括分析装置，根据人的听觉特性的心理声学模型分析输入到所述取样装置的所述声音信号，针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，所述判定装置根据所述分析装置分析的结果判定所述纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于所述纯声音分量和非纯声音分量的另一个。
3.根据权利要求2的声音信号编码装置，其中所述分析装置在根据所述纯声音分量的能量的所述绝对值分析输入到所述取样装置的声音信号之前，操作计算所述纯声音分量的能量绝对值。
4.根据权利要求2的声音信号编码装置，其中所述分析装置在根据所述非纯声音分量的能量绝对值分析输入到所述取样装置的所述声音信号之前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值。
5.根据权利要求2的声音信号编码装置，其中所述分析装置在根据所述纯声音分量的能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差，分析输入到所述取样装置的所述声音信号之前，计算所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
6.根据权利要求2的声音信号编码装置，其中所述分析装置在根据所述非纯声音分量的能量的所述绝对值和所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量的绝对值之间的差，分析输入到所述取样装置的所述声音信号之前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值和所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
7.一种声音信号传输系统，包括如权利要求1至6所述的声音信号编码装置；服务器单元，累加由声音信号编码装置编码的声音信号；多个终端单元，请求由声音信号编码装置编码的所述声音信号；和服务器单元与终端单元间的网络，使所述服务器单元和所述终端单元彼此电连接，并且当所述终端单元请求所述服务器单元传输由声音信号编码装置编码的所述声音信号给所述终端单元时，所述服务器单元通过所述网络，而所述终端单元传输由声音信号编码装置编码的所述声音信号。
8.一种声音信号编码方法，包括取样步骤，根据所述声音信号的频率范围划分和取样输入的信号成为多个声音信号部分；每个所述声音信号部分具有纯声音分量和非纯声音分量，知编码步骤，在量化根据所述声音信号的频率范围量化划分和取样的所述声音信号部分之后，编码所述声音信号部分，所述编码步骤包括判定步骤，针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，判定所述纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于纯声音分量和非纯声音分量的另一个；第一量化步骤，针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，当所述判定单元判定所述纯声音分量大于所述非纯声音分量时，以第一量化电平只量化所述纯声音分量；和第二量化步骤，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，当所述判定单元判定所述非纯声音分量大于所述纯声音分量时，以分配给所述纯声音分量和所述非纯声音分量二者的数据预定位量化所述纯声音分量和非纯声音分量。
9.根据权利要求8的声音信号编码方法，还包括分析步骤，根据人的听觉特性的心理声学模型分析在所述取样步骤输入的所述声音信号；判定步骤，针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，根据在分析步骤分析的结果判定所述纯声音分量和非纯声音分量的哪一个大于所述纯声音分量和非纯声音分量的另一个。
10.根据权利要求9的声音信号编码方法，其中所述分析步骤在根据所述纯声音分量的能量的所述绝对值分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述纯声音分量的能量绝对值。
11.根据权利要求9的声音信号编码方法，其中所述分析步骤在根据所述非纯声音分量的所述能量绝对值分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值。
12.根据权利要求9的声音信号编码方法，其中所述分析步骤在根据所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的所述差，分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
13.根据权利要求9的声音信号编码方法，其中所述分析步骤在根据所述非纯声音分量的能量的所述绝对值和所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的所述差，分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值和所述纯声音分量能量的绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
14.一种具有记录于其上并能由计算机读取的声音信号编码程序的可记录介质，所述声音信号编码程序包括取样步骤，根据所述声音信号的频率范围划分和取样所输入的声音信号成为多个声音信号部分；每个所述声音信号部分具有纯声音分量和非纯声音分量，和编码步骤，在量化根据所述声音信号的频率范围量化划分和取样的所述声音信号部分之后，编码所述声音信号部分，所述编码步骤包括判定步骤，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个所述声音信号部分，判定所述纯声音分量和非纯声音分量中的哪一个大于所述纯声音分量和非纯声音分量中的另一个；第一量化步骤，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个所述声音信号部分，当所述判定单元判定所述纯声音分量大于所述非纯声音分量时，以第一量化电平只量化所述纯声音分量；和第二量化步骤，针对根据所述声音信号的频率范围划分和取样的每个所述声音信号部分，当所述判定单元判定所述非纯声音分量大于所述纯声音分量时，以分配给所述纯声音分量和所述非纯声音分量二者的数据的预定位量化所述纯声音分量和非纯声音分量。
15.根据权利要求14的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，还包括分析步骤，根据人的听觉特性的心理声学模型分析在所述取样步骤输入的所述声音信号；所述判定步骤针对根据声音信号的频率范围划分和取样的每个声音信号部分，根据在所述分析步骤分析的结果判定所述纯声音分量和非纯声音分量中的哪一个大于所述纯声音分量和非纯声音分量的另一个。
16.根据权利要求15的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，其中所述分析步骤在根据所述纯分量的能量的所述绝对值分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述纯声音分量的能量绝对值。
17.根据权利要求15的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，其中所述分析步骤在根据所述非纯声音分量的能量的所述绝对值分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值。
18.根据权利要求15的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，其中所述分析步骤在根据所述纯声音分量的能量绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的所述差分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述纯声音分量的能量绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
19.根据权利要求15的具有记录其中的声音信号编码程序的可记录介质，其中所述分析步骤在根据所述非纯声音分量的能量绝对值和所述纯声音分量的能量绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的所述差分析在所述取样步骤输入的所述声音信号前，计算所述非纯声音分量的能量绝对值和所述纯声音分量的能量绝对值与所述非纯声音分量的能量绝对值之间的差。
全文摘要
声音信号编码装置包括:根据声音信号频率范围划分和取样输入信号成为多个具有纯声音分量和非纯声音分量的声音信号部分的取样装置;在量化之后,编码声音信号部分的编码装置。编码装置包括:判定声音信号部分的纯声音分量和非纯声音分量哪一个大于另一个的判定单元;当声音分量大于非纯声音分量时,以第一量化电平只量化纯声音分量的第一量化单元;当非纯声音分量大于纯声音分量时,以分配给纯声音分量和非纯声音分量二者的数据的预定位量化纯声音分量和非纯声音分量的第二量化单元。
文档编号G10L19/00GK1331555SQ01123289
公开日2002年1月16日 申请日期2001年6月22日 优先权日2000年6月22日
发明者高木良明 申请人:松下电器产业株式会社