FI118550B - Parannettu eksitaatio ylemmän kaistan koodaukselle koodekissa, joka käyttää kaistojen jakoon perustuvia koodausmenetelmiä - Google Patents

Description

118550

Parannettu eksitaatio ylemmän kaistan koodaukselle koodekissa, joka käyttää kaistojen jakoon perustuvia koodausmenetelmiä - Förbättrad eksitation för högre frekvensbands kodning i en kodek som utiliserar banduppdel-ningsbaserade kodningsmetoder 5

Keksintö koskee yleisesti äänen digitaalista koodausta ja koodauksen purkua. Erityisesti keksintö kohdistuu äänten luonnollisen toiston mahdollistamiseen sen jälkeen, kun ne on siirretty sellaista kanavaa pitkin, jossa käytetään kaistajakoon perustuvia koodausmenetelmiä äänen koodaamiseksi digitaalista siirtoa varten.

10 Lineaarinen ennustava koodaus (LPC; Linear Predictive Coding) on digitaalinen äänenkoodausmenetelmä, jonka mukaan kooderi toistuvasti muodostaa kullekin sisään tulevalle lyhyelle näytejonolle lineaarisen all-pole -suotimen, joka tietyn he-rätesignaalin avulla mahdollistaa jäljennöksen muodostamisen vastaavasta sisään tulevasta näytejonosta. Kooderi lähettää suodinparametritiedot ja herätesignaalin 15 dekooderille. LPC-koodauksesta tunnetaan erilaisia muunnelmia, mm. muunnos-koodaus tai koodi-eksitaatio, sen mukaisesti, mikä on valittu herätesignaalin muodostustapa ja lähetetäänkö suodinparametrit sellaisenaan vai jossakin muunnetussa muodossa. Tällaisilla muunnelmilla ei ole vaikutusta esillä olevan keksinnön yleisperiaatteen sovellettavuuteen.

* · · • · · *·*.' 20 Tulosignaalin kaistanleveyden valinnalla on suuri merkitys lopullisen toistetun ää- • · · *“·' nen luonnollisuuden kannalta. Kapea tulosignaalin kaistanleveys on edullinen siinä mielessä, että se säästää siirtokapasiteettia. Jos hyväksytään leveämpi kaista koodaukseen tuleville taajuuksille, mahdollistetaan luonnollisempi äänentoisto vas- • V taanottopäässä mutta samalla kasvatetaan kaistanleveysvaatimusta siirtotiellä.

• · · • * • · 25 Kuva 1 esittää kaistajakoon perustuvaa koodausperiaatetta, jonka avulla on mah- . dollista parantaa toistetun äänen laatua pitäen samalla siirtotien kaistanleveysvaa- • · · *;*j timukset kohtuullisina. Signaalilähteestä 101 tuleva signaali kulkee kaistanjako- • · *·;·* suotimen 102 läpi, joka ohjaa tulosignaalin tietyt alemmat taajuudet alakaistan kooderille 103 ja vastaavasti tulosignaalin tietyt ylemmät taajuudet yläkaistan koo- ;***; 30 derille 104. Puheen digitaalisessa koodauksessa alempaan kaistaan kuuluvat taa- ··· *. juudet nollan lähellä olevasta alarajasta muutamaan kilohertsiin, esimerkiksi ··· 3,4 kHz:iin tai 6,4 kHz:iin. Ylempi kaista ulottuu alemmasta kaistasta johonkin ylä-*· rajaan, kuten 8 kHz:iin tai 12 kHz:iin. Ala- ja yläkaistan kooderien 103 ja 104 läh- tösignaalit yhdistetään siirtoa varten ja lähetetään jonkin siirtokanavan 105 kautta 2 118550 vastaanottavalle laitteelle, missä alakaistan dekooderi 106 ja yläkaistan dekooderi 107 dekoodaavat alakaistan kooderilta 103 ja yläkaistan kooderilta 104 saapuvat lähetyssignaalin vastaavat osat. Kaistan uudelleenmuodostuslohko 108 yhdistää ala-ja yläkaistan dekooderien 106 ja 107 lähdöt, minkä jälkeen uudelleenmuodos-5 tettu signaali johdetaan äänentoistojärjestelyyn tai vastaavaan signaalinieluun 109.

Erittäin yksinkertaisessa järjestelyssä ala- ja yläkaistan kooderit 103 ja 104 toimivat itsenäisesti, jolloin valitaan, lähetetäänkö molempien lähdöt vai pelkästään alakaistan kooderin 103 lähtö. Edistyneemmissä järjestelyissä hyödynnetään yläkaistan koodauksessa ja dekoodauksessa jotakin tietoa alakaistan koodauksesta 10 ja dekoodauksesta, mitä on kuvattu kyseisten toimintalohkojen välisillä pystynuolil-la kuvassa 1. Toimintaperiaatetta kutsutaan yleisesti kaistanleveyden laajentamiseksi, ja se toimii hyvin puheen kaltaisilla tulosignaaleilla, joissa ala- ja yläkaistan välinen korrelaatio on suuri. Kaistanleveyden laajentamista käsitellään esimerkiksi tekniikan tason julkaisussa Yasheng Qian, Peter Kabal: "Pseudo-wideband 15 speech reconstruction from telephone speech", Proc. Biennial Symposium on Communications (Kingston, ON), ss. 524-527, June 2002.

Kuva 2 esittää erästä tunnettua yläkaistan koodausjärjestelyä, jossa kaistanjako-suotimelta tulevalle signaalille suoritetaan LPC-analyysi lohkossa 201. Järjestelyyn liittyvältä alakaistan kooderilta saadaan herätesignaali. Erilaisen herätenäytteitys-20 taajuuden vuoksi alakaistan herätesignaalia ei voida suoraan käyttää yläkaistan ν': kooderissa, mutta asia voidaan korjata viemällä mainittu herätesignaali uudelleen- : näytteityslohkoon 202, joka uudelleennäytteittää alakaistan herätesignaalin sopi- :***: valle näytteitystaajuudelle. LPC-analysointilohkon 201 LPC-parametrit ja uudel- ttl leennäytteityslohkolta 202 saatava uudelleennäytteitetty alakaistan herätesignaali 25 johdetaan LPC-synteesilohkoon 203, joka muodostaa syntesoidun yläkaistan sig- [···. naalin. Lohkon 203 toteuttama synteesifunktio on käänteinen lohkon 201 LPC- • · analyysifunktiolle, joten LPC-synteesissä käytettävien parametrien lähettäminen . mahdollistaa sen, että vastaanotin (ei esitetty kuvassa 2) pystyy samalla tavalla • · · ·;;; syntesoimaan yläkaistan signaalin. Jotta syntesoidun signaalin energia voidaan *···* 30 sovittaa samaan tasoon alkuperäisen yläkaistan signaalin kanssa, yläkaistan sig- naalivahvistus täytyy laskea vahvistuksen ohjauslohkossa 204, joka on kytketty ;·*·. vastaanottamaan alkuperäinen yläkaistan audiosignaali (tai ainakin tieto sen sig- • · · *, naalienergiasta) sekä LPC-synteesilohkon 203 lähtö. Vahvistuksen ohjauslohkon • · · *“:t 204 lähtö lähetetään vastaanottimelle yhdessä lohkolta 203 saatujen parametrien *· *: 35 kanssa.

3 118550

Kuvan 2 järjestelyn heikkona puolena on, että tilanteissa, joissa alempi kaista sisältää voimakkaasti soinnillisen signaalin mutta ylemmän kaistan taajuusspektri on suhteellisen tasainen, se tuottaa häiritsevän luonnottoman vaikutelman syntesoi-tuun audiosignaaliin. Ilmiö on harvinainen puheen yhteydessä, mutta se on selväs-5 ti havaittavissa tulosignaalin ollessa esimerkiksi musiikkia.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja laite äänen digitaaliseksi koodaamiseksi ja dekoodaamiseksi kaistanjakojärjestelyssä siten, että syn-tesoitu ääni olisi dekoodauksen jälkeen mahdollisimman luonnollinen tulosignaalin tyypistä riippumatta. Lisäksi keksinnön tavoitteena on toteuttaa mainitun kaltainen 10 periaate ilman laajaa siirtoresurssien lisätarvetta. Lisäksi keksinnön tavoitteena on mahdollistaa edellä selostettujen periaatteiden toteutus kohtuullisin vaatimuksin järjestelmän monimutkaisuudelle.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan järjestämällä vähintään yksi vaihtoehtoinen lähde yläkaistan herätesignaalille ja valitsemalla sopiva yläkaistan herätesignaalin 15 lähde koodattavan audiosignaalin analysoitujen ominaisuuksien perusteella.

Keksinnön mukaisille koodaus- ja dekoodausmenetelmille on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisten koodaus- ja dekoodausmenetelmävaatimusten tunnus-merkkiosissa.

>>( Keksintö kohdistuu myös koodaus- ja dekoodauslaitteisiin. Keksinnön mukaisille ’·’ * 20 koodaus- ja dekoodauslaitteille on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisten koodaus- ja dekoodauslaitevaatimusten tunnusmerkkiosissa.

• · · • * • m * « ·

Tekniikan tasosta tunnettujen kaistanjakoon perustuvien koodaus-ja dekoodaus-järjestelyjen vähemmän kuin optimaalinen suorituskyky johtuu siitä, että käytettä- · ‘..I, essä voimakkaasti soinnilliseen ensimmäisen kaistan tulosignaaliin liittyvää herä- 25 tesignaalia toiselle kaistalle pyrkii muodostumaan jaksollisuutta silloinkin, kun sitä ei pitäisi esiintyä. Keksinnön mukaisesti on mahdollista välttää tällaista toisen kais- • * · ·”! tan taajuusspektrin tahatonta vääristymistä käyttämällä ylemmälle kaistalle vaihto- ehtoista herätesignaalia silloin, kun soinnillisuusasteen vertailu osoittaa epäsovi-tusta kaistojen välillä.

• · · ♦ * *·;·* 30 On monia tapoja tutkia, onko tietyn taajuuskaistan tulosignaalilla soinnillisia vai >t;j* soinnittomia ominaisuuksia. Esimerkiksi pitkän aikavälin ennusteelle laskettu pit- kän aikavälin korrelaatiovahvistus on yksi hyvä tulosignaalin jaksollisuuden ja siten m · soinnillisuuden osoitin. Muita mahdollisia osoittimia ovat mm. signaalisekvenssin Fourier-muunnoksesta johdetut erilaiset tilastolliset arvot. Keksinnön mukainen 4 118550 kooderi analysoi erikseen ensimmäisen (alemman) kaistan tulosignaalin ja toisen (ylemmän) kaistan tulosignaalin. Se muodostaa arvot, jotka kuvaavat eri kaistojen signaalien soinnillisuutta/soinnittomuutta. Jos nämä arvot osoittavat, että ensimmäisen (alemman) kaistan signaali on soinnillinen mutta toisen (ylemmän) kaistan 5 signaali ei, ensimmäiseltä kaistalta saatua herätettä ei kopioida toisen kaistan koodaukseen vaan sen sijaan käytetään vaihtoehtoista (mieluimmin satunnaista) herätettä.

Vaihtoehtoisen (tyypillisesti satunnaisen) herätesignaalin käyttö toiselle kaistalle merkitsee mahdollisesti herätevahvistuksen epäsovitusongelmaa. Tekniikan tason 10 ratkaisuissa herätevahvistus määritetään asettamaan kopioitu ensimmäisen kaistan eksitaatioenergia samalle tasolle toisen kaistan LPC-jäännöksen kanssa. On luonnollista, että toisen kaistan LPC-jäännöksen ja ensimmäisen kaistan herätteen välillä on tiettyä riippuvuutta, joka periaatteessa vastaa alemman kaistan LPC-jäännöstä. Mikäli toisen kaistan heräte on riippumaton ensimmäisestä kaistasta, 15 tällainen eksitaatioenergian riippuvuus häviää. Silloin itsenäisen toisen kaistan herätesignaalin ja toisen kaistan LPC-jäännöksen energioiden välinen ero voi muodostua äärimmäisen suureksi verrattuna eroon, joka on ensimmäisestä kaistasta johdetun herätesignaalin ja toisen kaistan LPC-jäännöksen välillä. Herätevahvistuksen kvantisointi vaikeutuu sen dynamiikan lisääntyessä.

20 Herätevahvistuksen epäsovitusongelman ratkaisuna on normalisoida toisen (riip-pumattoman) herätesignaalin energia ensimmäisen kaistan herätesignaalin ener-: giaan, vaikka edellistä, eikä jälkimmäistä, käytettäisiin varsinaisena toisen kaistan herätesignaalina kaistojen välillä havaitun soinnillisuus/soinnittomuuseron takia.

• · Tällä saavutetaan kaksi etua. Ensiksi, herätesignaalin vahvistuksen dynamiikka :v. 25 toisella kaistalla on sama, jolloin vältetään edellä mainitut erittäin suuret erot. Toi- 9 seksi järjestely parantaa virhesietoisuutta siirtokanavan virheiden suhteen. Toisen * · **’ kaistan herätesignaalin valinta täytyy lähettää vastaanottimelle, jolloin siirtovirheen , vuoksi on olemassa vaara, että vastaanotin tulkitsee väärin lähetetyn valintasig- ·«# ··;; naalin. Herätesignaalin energian normalisoinnin ansiosta tällainen virhe ei aiheuta 30 vakavaa vääristymistä toisella kaistalla, koska väärin valitun herätesignaalin ener- :*·*: giataso on sama kuin oikean.

·** • · *·;*’ Keksinnölle tunnusomaisina pidetyt uudet ominaisuudet on esitetty yksityiskohtai- #>*:· sesti oheisissa patenttivaatimuksissa. Itse keksintöä, sen rakennetta ja toimintape- riaatetta samoin kuin keksinnön muita tavoitteita ja etuja on kuitenkin selostettu 35 seuraavassa eräiden nimenomaisten suoritusmuotojen avulla ja viitaten oheisiin piirustuksiin.

5 118550

Kuva 1 esittää kaistajakoon perustuvan koodauksen ja dekoodauksen periaatetta, kuva 2 esittää tekniikan tason mukaista kaistanleveyden laajennusjärjestelyä, kuva 3 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista koodausperiaatetta, 5 kuva 4 esittää herätesignaalin valintaa keksinnön erään suoritusmuodon mu kaisessa menetelmässä, kuva 5 esittää keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista koodausperiaatetta, kuva 6 esittää herätesignaalin valintaa keksinnön erään toisen suoritusmuodon 10 mukaisessa menetelmässä, kuva 7 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista herätevahvistuksen skaalausperiaatetta, kuva 8 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista lähetintä, ja kuva 9 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista vastaanotinta.

15 Tässä patenttihakemuksessa esimerkkeinä esitettyjen keksinnön suoritusmuotojen ei pidä tulkita asettavan rajoituksia oheisten patenttivaatimusten sovellettavuudet • · · le. Verbiä "käsittää" on käytetty tässä patenttihakemuksessa avoimena rajoitukse- * · na, joka ei sulje pois tässä mainitsemattomia ominaisuuksia. Epäitsenäisissä vaa-***·[ timuksissa mainittuja ominaisuuksia voidaan yhdistellä keskenään vapaasti ellei 20 nimenomaan toisin ole mainittu.

· · • · · • · • ·

Kuvassa 3 esitetään keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen kooderin toimin- • · · talohkokaavio. LPC-analysointilohko 301 on järjestetty suorittamaan LPC-analyysi yläkaistan audiosignaalille, joka tulee suodinryhmästä tai vastaavasta laitteesta, ',··*, jonka tehtävänä on erottaa toisistaan alkuperäisen audiosignaalin taajuuskaistat.

• · *:* 25 LPC-analyysi tuottaa joukon LPC-parametrejä, joka sinänsä on tekniikan tason jär- « · · v : jestelyjen mukaista. Yläkaistan audiosignaali kuitenkin johdetaan myös signaali- ·.”· analyysiin 302, joka on järjestetty tekemään tietty päätelmä myöhemmin tarkem- min selostettujen sääntöjen mukaisesti. Suodinryhmästä tai alakaistan LPC-koo- * derilta tuleva alakaistan audiosignaali johdetaan toiseen signaalianalyysiin 303, jo-* ’ 30 ka on samalla tavoin järjestetty tekemään tietty päätelmä. Tehtävien sopivalla ajoi- 6 118550 tuksella signaalianalyysit 302 ja 303 voivat fyysisesti olla yksi ja sama kokonaisuus.

Signaalianalyysien 302 ja 303 tuottamat päätelmät johdetaan herätteen valintakyt-kimelle 304. Se on järjestetty valitsemaan joko uudelleennäytteityslohkolta 305 tu-5 leva uudelleennäytteitetty alakaistan heräte tai satunnaisherätelähteestä 306 saatava satunnainen, kuten esimerkiksi valkeasta kohinasta koostuva, heräte. Herätteen valintakytkin 304 välittää valitun herätteen LPC-synteesille 307, joka lisäksi vastaanottaa LPC-parametrit LPC-analyysilohkolta 301. Syntesoitu yläkaistan audiosignaali johdetaan LPC-synteesiltä 307 vahvistuksen ohjauslohkoon 308, joka 10 lisäksi vastaanottaa alkuperäisen yläkaistan audiosignaalin. Vahvistuksen ohjaus-lohko 308 on järjestetty päättämään, minkä suuruinen vahvistuksen ohjaussignaali tarvitaan sovittamaan syntesoidun signaalin energia samalle tasolle alkuperäisen yläkaistan audiosignaalin kanssa.

Vastaanottavalle laitteelle lähetettäviä tietoja ovat (käänteiset) LPC-parametrit 15 LPC-synteesiltä 307, yläkaistan synteesivahvistuksen ohjaussignaali vahvistuksen ohjauslohkolta 308 sekä herätteen valintasignaali herätteen valintakytkimeltä 304. Viimemainittu signaali osoittaa käytetyn herätelähteen.

Signaalianalyysien 302 ja 303 tekemien päätelmien pitäisi mahdollistaa se, että herätteen valintakytkin 304 valitsee uudelleennäytteitetyn alakaistan herätesignaa-20 Iin aina, kun alakaistan ja yläkaistan välillä on riittävästi korrelaatiota. Vastaavasti • · · herätteen valintakytkimen 304 pitäisi valita satunnaisherätesignaali aina, kun täi- • · » laista korrelaatiota ei ole. Yleissääntö päätelmien ja niihin perustuvan valinnan te- kemiseksi on seuraava: "Mikäli alakaistan signaali on soinnillinen ja yläkaistan sig- / naali soinniton, valitse satunnainen herätesignaali. Kaikissa muissa tapauksissa ί V 25 valitse uudelleennäytteitetty alakaistan herätesignaali." «*· m • · • · ·

Kuvassa 4 on esitetty esimerkkinä yksinkertainen päätöksentekokaavio herätesig- naalin valitsemiseksi. Vaihe 401 vastaa pitkän aikavälin korrelaatiovahvistuksen [···, laskemista yläkaistan signaalille, ja vaihe 402 vastaa pitkän aikavälin korrelaatio- • · “* vahvistuksen laskemista alakaistan signaalille. Pitkän aikavälin korrelaatiovahvis- • · · v : 30 tuksen laskenta on sinänsä tunnettua pitkän aikavälin ennustamisen (LTP) teknii- kasta. Laskettuja pitkän aikavälin korrelaatiovahvistuksia ylä- ja alakaistan signaa-I;. leille verrataan vaiheissa 403 ja 404 tiettyihin ennalta asetettuihin raja-arvoihin.

Miten tarkasti ottaen tällaiset raja-arvot on määritetty, ei ole tärkeää esillä olevan * * keksinnön kannalta; tyypillisesti tietyt valitut raja-arvot saadaan kokeilemalla. Raja- 35 arvojen tarkoituksena on luokitella signaalit soinnillisiksi tai soinnittomiksi. Jos tie- 7 118550 tylle signaalille laskettu pitkän aikavälin korrelaatiovahvistus jää alle vastaavan raja-arvon, signaalia pidetään soinnittomana. Jos laskettu pitkän aikavälin korrelaatiovahvistus on (yhtä suuri tai) suurempi kuin raja-arvo, kyseistä signaalia pidetään soinnillisena.

5 Kuvan 3 toimintalohkokaaviossa kuvan 4 vaiheet 401 ja 403 suoritetaan yläkaistan signaalianalyysilohkossa 302 ja kuvan 4 vaiheet 402 ja 404 suoritetaan alakaistan signaalianalyysilohkossa 303. Seuraavassa vaiheessa 405 verrataan vaiheista 403 ja 404 saatuja raja-arvon ylittäviä tai alittavia tuloksia. Mikäli alakaistaa pidetään soinnillisena ja yläkaistaa soinnittomana, valitaan satunnaisheräte vaiheessa 10 406. Muissa tapauksissa valitaan uudelleennäytteitetty alakaistan heräte vaihees sa 407. Kuvan 4 vaiheet 405,406 ja 407 vastaavat kuvan 3 toimintalohkon 304 toimintaa.

Edellä kuviin 3 ja 4 viitaten selostettu perusjärjestely välttää tekniikan tason ongelmat, jotka liittyvät siihen, että yläkaistaan muodostuu tahattomasti jaksollisuutta 15 silloin kun ei pitäisi, koska tällaisissa tapauksissa valitaan satunnaisherätelähde.

Tarkastellaan tilannetta, jossa yläkaista on soinnillinen mutta alakaista ei. Tällainen tilanne on poikkeuksellinen ja ilmenee harvoin käytännössä. On kuitenkin huomattava, että tällaisissa tapauksissa edellä kuviin 3 ja 4 viitaten selostettu järjestely valitsee yläkaistalle ei-jaksollisen herätteen silloinkin kun jaksollinen heräte 20 saattaisi itse asiassa olla parempi. Tällaisia poikkeuksellisia tapauksia varten voi- • · · daan esittää kuvien 5 ja 6 parannettu suoritusmuoto. Kuvan 5 toimintalohkokaavio on muuten samanlainen kuin kuvassa 3, mutta alakaistan herätteen uudelleen- • · *··*! näytteityslohkon 305 ja satunnaisherätelähteen 306 rinnalle on lisätty kolmas '* mahdollinen yläkaistan herätesignaalilähde. Tämä kolmas mahdollisuus on jaksol- : V 25 lisen herätesignaalin lähde 501. Herätteen valintakytkin 502 on nyt järjestetty välit-··· i...: semaan yksi kolmesta mahdollisesta herätesignaalilähteestä ja lähettämään herä- tetieto kohti vastaanottavaa laitetta. Kuvan 5 tarkoittama herätetieto eroaa kuvan 3 aa;:* herätteen valintasignaalista siten, että yksinkertaisten vaihtoehtojen "valittu uudel- :***: leennäytteitetty alakaistan heräte" tai "valittu satunnaisheräte" lisäksi sen täytyy .1. 30 tarvittaessa kyetä välittämään jotakin tietoa lohkosta 501 tulevasta valitusta jaksol- *;].* lisesta herätteestä. Se, miten tarkalleen ottaen tällainen tieto välitetään, ei ole tär- • · *·;·* keää esillä olevan keksinnön kannalta. Tekniikan tasosta tunnetaan yksikaistaista >a|:* LPC-koodausta ja -dekoodausta käsitteleviä ratkaisuja, joissa kuvataan yleisesti tällaisen tiedon siirtämistä.

8 118550

Kuva 6 esittää esimerkkinä kuvaa 4 vastaavaa päätöksentekoa.Tällä kertaa negatiivinen havainto vaiheessa 405 johtaa vaiheeseen 601, minkä jälkeen, jos alakais-taa pidetään soinnittomana ja yläkaistaa soinnillisena, valitaan jaksollinen heräte vaiheessa 602. Muissa tapauksissa valitaan uudelleennäytteitetty alakaistan herä-5 te vaiheessa 603. Toisin sanoen tilanteet, jotka johtavat uudelleennäytteitetyn ala-kaistan herätteen valintaan, ovat sellaisia, joissa ylä- ja alakaistan signaalit ovat samanlaisia siinä suhteessa, että molemmat ovat soinnittomia tai molemmat soinnillisia. Kuvan 6 vaiheet 405, 406, 601, 602 ja 603 vastaavat kuvan 5 toimintalohkon 502 toimintaa.

10 Verrattaessa uudelleennäytteitetyn alakaistan herätesignaalin ja jonkin muun "paikallisesti" muodostetun herätesignaalin käyttöä yläkaistan kooderin tarpeisiin voidaan panna merkille, että ensin mainitulla on muuttuva signaaliteho, joka periaatteessa vastaa alakaistan LPC-jäännöstä. Paikallisesti muodostetuilla herätesig-naaleilla ei ole vastaavaa korrelaatiota mihinkään alkuperäisen audiosignaalin 15 osaan, vaan niillä on jokseenkin muuttumaton signaalitehotaso. Tästä syntyy ongelma, koska paikallisesti muodostetun herätesignaalin ja yläkaistan LPC-jään-nöksen energian hetkellinen ero voi muodostua erittäin suureksi. Mitä suurempi vahvistuksen säädön vaatima dynamiikka-alue, sitä vaikeammaksi käy herätevah-vistuksen kvantisointi.

20 Kuva 7 esittää erästä ratkaisua herätesignaalienergian epäsovituksen ongelmaan. ;T: Paikalliseen herätesignaaligeneraattoriin 701, missä "paikallinen" tarkoittaa, että • se muodostaa herätesignaalin yläkaistan kooderin käyttöön ilman suoraa yhteyttä ··· .·*·. alakaistan LPC-koodaukseen, on lisätty vahvistuksen ohjaus 702, joka vastaanot- taa ohjaustietoja alakaistan herätesignaalin uudelleennäytteityslohkolta 305. Vah- • · ;V' 25 vistuksen ohjauksen 702 tehtävänä on skaalata paikallisesti muodostettu herä- • · tesignaali tasolle, jolla sen signaalienergia ei eroa alakaistan herätesignaalin mita-***** tusta signaalienergiasta enempää kuin tietyn asetetun toleranssin verran. Näin varmistetaan, että olipa herätteen valintakytkimen 304 valinta mikä tahansa, vali-..!:* tun herätesignaalin signaaliteho ei radikaalisti muutu alakaistan herätesignaalin n* 30 tasosta. Valitun herätesignaalin ja yläkaistan LPC-jäännöksen välinen erittäin suuri .*:·. epäsovitus voidaan välttää olettaen, että alakaistan ja yläkaistan LPC-jäännökset .*··. ovat samankaltaiset signaalienergioidensa suhteen.

• · • · · |j· LPC-koodausprosessi käsittelee tulosignaalia peräkkäisinä toisistaan erillisinä :*·,· näytejonoina. Vastaavasti herätesignaalit tulevat lyhyinä paloina siten, että yhtä • · 35 herätesignaalin palaa vastaavien näytteiden äärellinen lukumäärä voidaan ilmaista vektorina. Olkoon alakaistan herätevektori lb_exc ja vastaava satunnaisherätevek- 9 118550 tori rand_exc. Jos lisäksi on olemassa skalaariset reaalimuuttujat exc_energy, rand_energy ja scalejactor, jotka vastaavat alakaistan herätesignaalin neliöityä energiaa, satunnaisherätesignaalin neliöityä energiaa ja skaalauskerrointa, voidaan herätevahvistuksen skaalausprosessi esittää seuraavana pseudokoodina: 5 /* Uudelleennäytteitetyn alakaistan herätteen energia 7 exc_energy = lb_excTlb_exc; /* Satunnaisherätteen energia 7 rand_energy = rand_excTrand_exc; Γ Skaalauskerroin 7 10 scale_factor = SQRT (exc_energy/rand_energy); /* Skaalataan satunnaisheräte 7 rand_exc = scale_factor * rand_exc; Tässä xTx tarkoittaa vektorin x sisätuloa (pistetuloa) ja SQRT(x) tarkoittaa x:n neliöjuurta. Pseudokoodilistauksen viimeisellä rivillä esiintyvä operaattori * on puhdas 15 kertolaskuoperaattori esimerkiksi skalaarin ja vektorin tulon laskemiseksi. Kommentit, joilla ei ole vaikutusta koodin suoritukseen, on esitetty merkkien /* ja 7 välissä.

Kuvan 7 järjestely voidaan sijoittaa sopivaan kohtaan kuvien 3-5 järjestelyissä. Jos paikallisia herätesignaalilähteitä on useampia kuten kuvassa 5, ne voivat kaikki ..... 20 käyttää yhtä yhteistä vahvistuksen ohjausta tai kullakin niistä voi olla oma vahvis-

* I I

* tuksen ohjauksensa. Toimintojen järjestys ei välttämättä ole kuvan 7 mukainen; vahvistuksen ohjaus 702 voidaan esimerkiksi sijoittaa herätteen valintakytkimen • · ’···] 304 jälkeen, jolloin se luonnollisesti järjestettäisiin suorittamaan todellista skaala- :**: usta vain silloin, kun valittuna ei ole uudelleennäytteitetty alakaistan herätesignaa- j’V 25 li.

• M

I · • ·

On huomattava, että herätteen vahvistuksen skaalaus ei ole ehdottoman välttämä-... töntä, mikäli edellä mainitut energiaerojen suuret vaihtelut voidaan hyväksyä tai ’V.'. kompensoida muulla tavoin. Kuvan 7 mukainen periaate on kuitenkin elegantti ta- ’*:** pa poistaa kyseinen ongelma suurelta osin ja se täydentää mukavasti yläkaistan ί.: : 30 herätesignaalin älykkään valinnan yleisperiaatetta.

«·· * · • *

Herätevahvistuksen skaalaus lisää myös virhesietoisuutta tai ainakin auttaa vä- ..!:* hentämään virheiden vaikutuksia. Kuten edellä lohkojen 304 ja 502 selostuksen • « \**i yhteydessä mainittiin, lähettimen on lähetettävä vastaanottimelle ainakin tieto siitä, käytettiinkö yläkaistan kooderissa uudelleennäytteitettyä alakaistan herätesignaa- 10 118550 lia vai paikallisesti muodostettua satunnaisherätesignaalia. Tämä tapahtuu tyypillisesti lisäämällä tietty bittiarvo merkinantokenttään. Siirtovirheen takia vastaanotin voi tulkita lähetetyn signaaliarvon väärin, jolloin vastaanotin valitsee väärän herä-tesignaalin yläkaistan dekoodaukseen. Jos lähettimessä kuitenkin käytettiin herä-5 tevahvistuksen skaalausta sen varmistamiseksi, että herätesignaalin energia on sama joka tapauksessa, väärän herätesignaalin valinta vastaanottimessa ei aiheuta yhtä häiritsevää audioefektiä kuin olisi mahdollista ilman herätevahvistuksen skaalausta lähetyspäässä.

Kuvassa 8 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen lähettävän lait-10 teen signaalinkäsittelyyn osallistuvia välineitä. Lähetysketjuun kuuluvat sarjaan kytketyt äänen tallennus- ja digitointivälineet 801, lähdekoodausvälineet 802, ka-navakoodausvälineet 803 ja lähetysvälineet 804. Näistä äänen tallennus- ja digitointivälineet 801 on järjestetty tallentamaan ja digitoimaan ääntä. Lähdekoodausvälineet 802 on järjestetty vastaanottamaan äänen tallennus- ja digitointivälineiltä 15 801 saatua digitoitua ääntä vastaava bittivirta ja koodaamaan se mahdollisimman tehokkaasti, siis siten, että tallennettu ääni voidaan välittää mahdollisimman pienellä määrällä koodattuja bittejä mahdollisimman korkealaatuisesti. Kanavakoo-dausvälineet 803 on järjestetty vastaanottamaan lähdekoodattu bittivirta lähde-koodausvälineiltä 802 ja lisäämään siihen redundanssia sen virhesietoisuuden 20 kasvattamiseksi siirtovirheitä vastaan. Lähetysvälineet 804 on järjestetty vastaanottamaan kanavakoodattu bittivirta kanavakoodausvälineiltä 803 ja lähettämään se ··· v : antennin kautta sopivasti moduloituna sähkömagneettisena säteilynä. Ohjausväli- neet 805 ohjaavat lähetysketjun toimintalohkojen toimintaa.

··· • e • ·

Keksinnön selostetun suoritusmuodon mukaisesti lähdekoodausvälineisiin 802 • · 25 kuuluu kaistanjakovälineet 811, alakaistan koodausvälineet 812, alakaistan herät- \.f teen poimintavälineet 813, soinnillisuuden analysointivälineet 814, lisäherätteen • » ***** muodostusvälineet 815, herätevahvistuksen skaalausvälineet 816, herätteen valin- tavälineet 817, yläkaistan koodausvälineet 818 ja bittijonon multipleksointivälineet ..!:* 819. Näistä kaistanjakovälineet 811 on järjestetty ainakin erottamaan yhden (alem- *·· 30 man) kaistan audiosignaali toisen (ylemmän) kaistan audiosignaalista ja välittä- .*:*. mään erotetut signaalit oikeille kaistakohtaisille koodereille. Kaistanjakovälineiltä .···. 811 on myös oltava jokin reitti soinnillisuuden analysointivälineille 814, jotta nämä • * *" voivat tutkia esiintyykö erotetuilla kaistoilla soinnillista signaalia. Tämä reitti on ku- ..!:* vassa 8 selkeyden vuoksi piirretty suorana yhteytenä, vaikka kyseinen tieto luulta- • · V*i 35 vammin tulisi soinnillisuuden analysointivälineille 814 kaistakohtaisten kooderien kautta.

11 118550

Alakaistan koodausvälineet 812, joita joskus kutsutaan ydinkooderivälineiksi, on järjestetty vastaanottamaan erotettu alakaistan audiosignaali, koodaamaan se LPC-koodausta käyttäen ja välittämään alakaistan herätesignaali (tiettyjen käsitteellisesti määriteltyjen alakaistan herätteen poimintavälineiden 813 kautta, joihin 5 sisältyy myös uudelleennäytteitys tarvittaessa) herätteen valintavälineille 817. Jos käytetään herätevahvistuksen skaalausta, alakaistan herätesignaali on lisäksi järjestetty välitettäväksi herätevahvistuksen skaalausvälineille 816, jotka on järjestetty vastaanottamaan paikallisesti muodostettu herätesignaali lisäherätteen muodos-tusvälineiltä 815 ja skaalaamaan sen signaalienergia asianmukaisesti. Keksinnön 10 suoritusmuodoissa, joissa käytetään tietoa yläkaistan signaalin mahdollisesta soinnillisuudesta jaksollisuuden muodostamiseksi paikallisesti muodostettuun he-rätesignaaliin, soinnillisuuden analysointivälineiltä 814 täytyy olla yhteys lisäherätteen muodostusvälineille 815 tarvittavan tiedon välittämiseksi.

Herätteen valintavälineet 817 on järjestetty vastaanottamaan alakaistan herätesig-15 naali, soinnillisuustieto ja paikallisesti muodostettu herätesignaali lohkoilta 813, 814 ja 816 (tai 815), valitsemaan heräte vastaanotetun soinnillisuustiedon ja esi-ohjelmoitujen valintasääntöjen perusteella ja välittämään valittu herätesignaali yläkaistan koodausvälineille 818 sekä asianmukainen herätesignaalin valintatieto bittivirran multipleksointivälineille 819. Yläkaistan koodausvälineet 818 on järjestetty 20 suorittamaan yläkaistan LPC-koodaus herätteen valintavälineiltä 817 saadun herä- ... tesignaalin avulla. Bittivirran multipleksointivälineet 819 on järjestetty vastaanotta- • · · ***/ maan alakaistan koodausvälineiden 812 ja yläkaistan koodausvälineiden 818 koo- *·:·*’ daustulokset ja herätesignaalin valintatieto herätteen valintavälineiltä 817. Bittivir- ··· ran multipleksointivälineet 819 on lisäksi järjestetty multipleksoimaan mainittu tieto *:**; 25 asianmukaiseksi lähdekoodattua tietoa vastaavaksi bittivirraksi, joka voidaan välit- :v: tää kanavakoodausvälineille 803.

• · • · · • · • a

Kuvassa 9 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen vastaanottavan . laitteen signaalinkäsittelyyn osallistuvia välineitä. Vastaanottoketjuun kuuluvat sar- • · · jaan kytketyt vastaanottovälineet 901, kanavadekoodausvälineet 902, lähdedekoo-*...* 30 dausvälineet 903 ja äänentoistovälineet 904. Vastaanottovälineet 901 ja kanava- dekoodausvälineet 902 yhdessä suorittavat tasauksen, ilmaisun ja kanavadekoo- • .***. dauksen, minkä tarkoituksena on muuntaa vastaanotettu sähkömagneettinen sä- ··· *. teily mahdollisimman luotettavaksi kopioksi siitä, mitä kanavakooderi vastaanotti ··· lähdekooderilta lähettävässä laitteessa. Lähdedekoodausvälineiden 903 tehtävä • · *· *i 35 on käänteinen lähdekoodaukselle niin, että lähdedekoodauksen jälkeinen audio- 12 118550 signaali voidaan välittää äänentoistovälineille 904 muunnettavaksi akustisiksi aalloiksi. Ohjausvälineet 905 ohjaavat vastaanottoketjun toimintalohkojen toimintaa.

Keksinnön selostetun suoritusmuodon mukaisesti lähdedekoodausvälineisiin 903 kuuluu bittivirran demultipleksointivälineet 911, alakaistan dekoodausvälineet 912, 5 alakaistan herätesignaalin poimintavälineet 913, herätevalinnan tarkistusvälineet 914, lisäherätteen muodostusvälineet 915, herätteen valintavälineet 916, yläkais-tan dekoodausvälineet 917 ja kaistan rekonstruointivälineet 918. Näistä bittivirran demultipleksointivälineet 911 on järjestetty demultipleksoimaan vastaanotettu bittivirta ja ohjaamaan sen asianmukaiset osat alakaistan dekoodausvälineille 912, 10 herätteen valinnan tarkistusvälineille 914 ja yläkaistan dekoodausvälineille 917. Alakaistan dekoodausvälineet 912 on järjestetty suorittamaan tavanmukainen LPC-dekoodaus alakaistan audiosignaalille ja välittämään dekoodaustulokset kaistan rekonstruointivälineille 918. Alakaistan dekoodausvälineet 912 lisäksi välittävät alakaistan herätesignaalin (tiettyjen käsitteellisesti määriteltyjen alakaistan herät-15 teen poimintavälineiden 913 kautta, jotka lisäksi sisältävät uudelleennäytteityksen tarvittaessa) herätteen valintavälineille 916.

Herätevalinnan tarkistusvälineet 914 on järjestetty tutkimaan asianmukaista osaa vastaanotetusta bittivirrasta ja etsimään tietoa siitä, käytettiinkö lähettävän laitteen yläkaistan kooderissa alakaistan herätesignaalia vai paikallisesti muodostettua he-20 rätesignaalia yläkaistan koodauksessa. Herätevalinnan tarkistusvälineet 914 on • · v v : järjestetty välittämään tämä tieto ohjeena herätteen valintavälineille 916. Keksin- nön suoritusmuodoissa, joissa paikallisesti muodostettu herätesignaali voi sisältää :***: jaksollisuutta, herätevalinnan tarkistusvälineet 914 lisäksi palauttavat asianmukai- ··· sen jaksollisuustiedon vastaanotetusta bittivirrasta ja välittävät sen lisäherätesig- 25 naalin muodostusvälineille 915. Herätteen valintavälineet 916 on järjestetty vas- .*···. taanottamaan alakaistan herätesignaali, paikallisesti muodostettu herätesignaali ja • · herätteen valintatieto lohkoilta 913, 915 ja 914, valitsemaan asianmukainen heräte vastaanotetun valintatiedon perusteella ja välittämään valittu herätesignaali ylä- · · ···* kaistan dekoodausvälineille 917.

·«· • · • * ··· 30 On huomattava, että sillä seikalla, käytetäänkö lähettimessä herätevahvistuksen • · · skaalausta vai ei, ei tarvitse olla mitään vaikutusta vastaanottimeen. Vastaanotin • · **:*' vain hyväksyy herätevalintatiedon ja yläkaistan vahvistustiedon lähettimeltä riip- punnatta siitä, miten ne muodostettiin. Luonnollisesti herätevahvistuksen skaalauk-:\j sen käyttö lähettimessä ja siitä johtuva herätevahvistuksen parempi kvantisointi- 35 tarkkuus mahdollistavat sen, että vastaanotin pystyy toistamaan yläkaistan audio- 13 118550 signaalin tarkemmin, mutta vastaanottimen ei tarvitse tietää, johtuiko edullinen lopputulos tarkoituksellisesta toiminnasta lähettimessä vai vain hyvästä onnesta.

Yläkaistan dekoodausvälineet 917 on järjestetty suorittamaan yläkaistan LPC-de-koodaus aloittamalla bittivirran demultipleksointivälineiltä 911 vastaanotetusta 5 koodatusta yläkaistatiedosta ja käyttämällä herätteen valintavälineiltä 916 vastaanotettua herätesignaalia. Kaistan rekonstruointivälineet 918 on järjestetty keräämään dekoodattu audioinformaatio alakaistan dekoodausvälineiltä 912 ja yläkaistan dekoodausvälineiltä 917 ja yhdistämään ne yhdeksi laajakaistaiseksi audiosignaaliksi, joka voidaan välittää äänentoistovälineille 904.

10 Keksintöä on edellä selostettu yksinomaan LPC:n yhteydessä. Sama periaate voidaan kuitenkin yleistää seuraavin oletuksin: - kaistajaolla erotetaan jokin tärkein taajuuskaista yhdestä tai useammasta toisesta vähemmän tärkeästä taajuuskaistasta, - koodataan ydinkooderilla tärkeimmän taajuuskaistan tulosignaali, 15 - eri taajuuskaistojen signaalien ominaisuuksia tutkitaan sen selvittämiseksi, onko niiden välillä tietty samanlaisuus, - mainitun tutkimisen tuloksista riippuen joko otetaan tiettyjä ydinkoodausprosessin ominaispiirteitä ja käytetään niitä toisten taajuuskaistojen koodauksessa tai korvataan ne paikallisesti muodostetulla itsenäisellä joukolla vastaavia piirteitä toisten 20 taajuuskaistojen koodauksessa, ja :T: - mahdollisesti suoritetaan vaihe, jolla harmonisoidaan merkittävä osa paikallisesti : muodostetusta itsenäisestä joukosta vastaavia piirteitä sen vakioimiseksi vastaa- :***· maan poimittujen ominaispiirteiden vastaavaa osaa.

• •t .I / Lisäksi on huomattava, että keksinnölliset toiminnot voidaan toteuttaa viestintäjär- ·* ·; 25 jestelmän monissa vaihtoehtoisissa osissa. Ne voidaan esimerkiksi toteuttaa koo- »*· dimuuntimena, joka voi sijaita esim. tukiasemassa, tukiasemaohjaimessa, matka-viestinkeskuksessa tai viestintäverkon mediayhdyskäytävässä. Se voi siten sijaita tmml· radiopääsyverkossa tai ydinverkossa. Ja tietenkin toiminnot voidaan myös toteut- taa päätelaitteissa, kuten matkaviestimissä tai henkilökohtaisissa tietokoneissa.

··· ·♦· • ♦ · • · ♦ #·· • · • « • · · ·#· ··♦· • · • · · • »» • ·

Claims (28)

14 118550

1. Menetelmä äänen digitaaliseksi koodaamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: a) jaetaan (811) tulosignaali ensisijaiseen taajuuskaistaan ja ainakin yhteen toissi-5 jäiseen taajuuskaistaan, b) digitaalisesti koodataan (812) tulosignaalin ensisijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa, ja c) digitaalisesti koodataan (818) tulosignaalin toissijaiseen taajuuskaistaan tai toissijaisiin taajuuskaistoihin kuuluva osa; 10 tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: d) tutkitaan (302, 303, 814) ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin tiettyjä ominaisuuksia ja vähintään yhden toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalin vastaavia ominaisuuksia sen selvittämiseksi, onko niiden välillä tietty samankaltaisuus, ja e) mainitun tutkimisen tuloksista riippuen joko 15 e1) poimitaan (305, 813) ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin koodauksessa käytetyn prosessin tiettyjä ominaispiirteitä ja käytetään (307) kyseisiä ominaispiirteitä vaiheessa c), tai e2) korvataan (306, 501, 701, 815) kyseiset poimitut ominaispiirteet paikallisesti muodostetulla itsenäisellä joukolla vastaavia piirteitä vaiheessa c).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: -vaiheessa b) sovelletaan lineaarista ennustavaa koodausta (812) ensisijaisen !ei*: taajuuskaistan tulosignaaliin, jolloin muodostetaan ensisijaisen taajuuskaistan he- rätesignaali, ·»» - vaiheessa c) sovelletaan lineaarista ennustavaa koodausta (818) toissijaisen taa-25 juuskaistan tulosignaaliin, jolloin käytetään (307) toissijaisen taajuuskaistan herä- • * tesignaalia, *'** - vaiheessa e1) poimitaan (305, 813) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja välitetään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali tai sen johdannainen käytet- • · · täväksi toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalina, ja 30. vaiheessa e2) muodostetaan (306, 501, 701,815) toissijaisen taajuuskaistan he- ;*·*; rätesignaali riippumattomasti ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalista.

* *«· • * ’·;·* 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa i#*:* e2) muodostetaan (306) satunnainen herätesignaali.

• · • · « * * 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe e2) 35 käsittää alavaiheet, joissa: 15 118550 -tutkitaan (814), onko toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalilla soinnillista ominaisuutta, ja tutkimisen tuloksista riippuen: -muodostetaan (501) jaksollinen herätesignaali, mikäli toissijaisen taajuuskaistan tulosignaali havaittiin soinnilliseksi, tai 5 - muodostetaan (306) satunnainen herätesignaali, mikäli toissijaisen taajuus kaistan tulosignaalia ei havaittu soinnilliseksi.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa e1) poimitaan (813) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali, uudelleennäytteite-tään (305) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja käytetään (307) uudelleen- 10 näytteitettyä ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalia toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalina.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu vaihe, jossa modifioidaan (702) vaiheessa e2) muodostettua toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalia sen signaalienergian sovittamiseksi mainitun ensisijai- 15 sen taajuuskaistan herätesignaalin signaalienergiaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: - poimitaan (813) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali, - lasketaan mainitun ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalin signaalienergiaa 20 kuvaava ensimmäinen energia-arvo, . .·. - muodostetaan (306,501, 701,815) toissijaisen taajuuskaistan herätesignaali, • · * .···, -lasketaan mainitun toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalin signaalienergiaa kuvaava toinen energia-arvo, ja .* - skaalataan (702) mainittu toissijaisen taajuuskaistan herätesignaali ensimmäisen • · · 25 energia-arvon ja toisen energia-arvon suhteella. • · • · ···

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: - vaiheessa d) tutkitaan (401, 402, 403, 404, 405), onko ensisijaisen taajuuskais- .···. tan tulosignaalilla soinnillista ominaisuutta ja onko toissijaisen taajuuskaistan tulo- signaalilla soinnillista ominaisuutta, v : 30 - vaihe e1) suoritetaan (407), mikäli sekä ensisijaisen taajuuskaistan että toissijai- ··· sen taajuuskaistan tulosignaali havaitaan soinnilliseksi tai mikäli ensisijaisen taa- juuskaistan tulosignaalia ei havaita soinnilliseksi, ja !·!*: - vaihe e2) suoritetaan (406), mikäli ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaali havai- • ·· taan soinnilliseksi ja toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalia ei havaita soinnillisek-35 si. 16 1 1 8550

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taajuuskaistan tulosignaalin tutkiminen soinnillisuuden varalta käsittää alavaiheet, joissa: - lasketaan (401,402) pitkän aikavälin korrelaatiovahvistus kyseiselle tulosignaalil-le, ja 5 -verrataan (403, 404) laskettua pitkän aikavälin korrelaatiovahvistusta raja-arvoon; jolloin, jos laskettu pitkän aikavälin korrelaatiovahvistus on suurempi kuin vastaava raja-arvo, taajuuskaistan tulosignaalia pidetään soinnillisena.

10. Menetelmä digitaalisesti koodatun äänen koodauksen purkamiseksi eli de-10 koodaamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: a) vastaanotetaan (901, 902, 911) koodattu tulosignaali, joka on jaettu ensisijaiseen taajuuskaistaan ja ainakin yhteen toissijaiseen taajuuskaistaan, joka on koodattu erillään ensisijaisesta taajuuskaistasta, b) dekoodataan (912) tulosignaalin ensisijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa, ja 15 c) dekoodataan (917) tulosignaalin toissijaiseen taajuuskaistaan tai toissijaisiin taajuuskaistoihin kuuluva osa; tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: d) tutkitaan (914) tulosignaalia sen selvittämiseksi, mitä tietoa se sisältää ensisijaisen taajuuskaistan koodauksessa käytetyn prosessin ominaispiirteiden käytöstä 20 toissijaisen taajuuskaistan koodausprosessissa, ja ... e) mainitun tutkimisen tuloksista riippuen joko • · · '**/ e1) poimitaan (913) ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin koodauksessa • · ***** käytetyn prosessin tiettyjä ominaispiirteitä ja käytetään kyseisiä ominaispiir- teitä vaiheessa c), tai 25 e2) korvataan (915) kyseiset poimitut ominaispiirteet paikallisesti muodoste- tulla itsenäisellä joukolla vastaavia piirteitä vaiheessa c). *·· • · * ·

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: . -vaiheessa b) dekoodataan (912) lineaarista ennustavaa koodausta käyttäen *·· koodattu ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaali, johon liittyy ensisijaisen taajuus- • · *·;·* 30 kaistan herätesignaalin muodostus, :T: - vaiheessa c) dekoodataan (917) lineaarista ennustavaa koodausta käyttäen koo- :*·*. dattu toissijaisen taajuuskaistan tulosignaali, johon liittyy toissijaisen taajuuskais- • · · *. tan herätesignaalin käyttö, ·»« - vaiheessa e1) poimitaan (913) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja väli- :***i 35 tetään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali tai sen johdannainen käytettäväk si toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalina, ja 17 118550 - vaiheessa e2) muodostetaan (915) toissijaisen taajuuskaistan herätesignaali riippumattomasti ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalista.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa e2) muodostetaan (915) satunnainen herätesignaali.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe e2) käsittää alavaiheet, joissa: -tutkitaan (914), onko toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalissa jaksollisuutta, ja tutkimisen tuloksista riippuen: -muodostetaan (915) jaksollinen herätesignaali, mikäli toissijaisen taajuus-10 kaistan tulosignaalissa havaittiin jaksollisuutta, tai - muodostetaan (915) satunnainen herätesignaali, mikäli toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalissa ei havaittu jaksollisuutta.

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa e1) poimitaan ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali, uudelleennäytteitetään 15 ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja käytetään uudelleennäytteitettyä ensi sijaisen taajuuskaistan herätesignaalia toissijaisen taajuuskaistan herätesignaali-na.

15. Kooderilaite äänen digitaaliseksi koodaamiseksi siirtoa varten, johon kooderi-laitteeseen kuuluu: • ΙΦ · · '·’ * 20 - kaistanjakovälineet (811) tulosignaalin jakamiseksi ensisijaiseen taajuuskaistaan ja ainakin yhteen toissijaiseen taajuuskaistaan, * · · - ensisijainen kooderi (812), joka on järjestetty digitaalisesti koodaamaan tulosig- *t’" naalin ensisijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa, ja -toissijainen kooderi (818), joka on järjestetty digitaalisesti koodaamaan tulosig-·*"· 25 naalin toissijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa; tunnettu siitä, että se käsittää: - tutkimisvälineet (814), jotka on järjestetty tutkimaan ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin tiettyjä ominaisuuksia ja vähintään yhden toissijaisen taajuuskaistan • · T tulosignaalin vastaavia ominaisuuksia ja osoittamaan, esiintyykö näiden välillä tiet- • · · v ! 30 ty samankaltaisuus, !,.,t - poimintavälineet (813), jotka on järjestetty poimimaan ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin koodauksessa käytetyn prosessin tiettyjä ominaispiirteitä käytettä-väksi toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalin koodauksessa käytettävässä pro-* * sessissa, ja 18 118550 - korvaamisvälineet (815), jotka on järjestetty korvaamaan tällaiset poimitut ominaispiirteet paikallisesti muodostetulla vastaavien piirteiden itsenäisellä joukolla toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalin koodausprosessissa; joista mainitut poimintavälineet (813) ja mainitut korvaamisvälineet (815) on järjes-5 tetty toiminnallisiksi vaihtoehdoiksi toisilleen riippuen mainittujen tutkimisvälineiden antamasta tuloksesta.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että: - ensisijainen kooderi (812) on lineaarista ennustusta käyttävä kooderi, joka kykenee muodostamaan ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalin, 10 -toissijainen kooderi (818) on lineaarista ennustusta käyttävä kooderi, joka kykenee käyttämään toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalia, - mainitut poimintavälineet (813) on järjestetty poimimaan ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja välittämään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali tai sen johdannainen toissijaiselle kooderille (818) käytettäväksi toissijaisen taajuuskais- 15 tan herätesignaalina, ja -mainitut korvaamisvälineet (815) on järjestetty muodostamaan toissijaisen taajuuskaistan herätesignaali riippumattomasti ensisijaisen taajuuskaistan herätesig-naalista.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että mainitut 20 korvaamisvälineet (815) on järjestetty muodostamaan satunnainen herätesignaali. M» • · · • · · S,·, 18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että mainitut korvaamisvälineet (814, 815) on järjestetty tutkimaan esiintyykö toissijaisen taa-****,' juuskaistan tulosignaalissa soinnillisuutta ja muodostamaan jaksollinen herätesig naali, mikäli toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalissa esiintyy soinnillisuutta, ja : V 25 muodostamaan satunnainen herätesignaali, mikäli toissijaisen taajuuskaistan tu-··· losignaalissa ei esiinny soinnillisuutta.

19. Patenttivaatimuksen 16 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että mainittui- hin poimintavälineisiin (813) kuuluu uudelleennäytteitysvälineet (305), jotka on jär- "* jestetty uudelleennäytteittämään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja välit- ·* V : 30 tämään uudelleennäytteitetty ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali käytettäisi väksi toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalina. ···!* 20. Patenttivaatimuksen 16 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että siihen V * \'*i kuuluu signaalin modifiointivälineet (702), jotka on järjestetty modifioimaan mainit tujen korvaamisvälineiden (701) muodostamaa toissijaisen taajuuskaistan heräte- 19 118550 signaalia sen signaalienergian sovittamiseksi mainitun ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalin signaalienergiaan.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu: 5. välineet (813) ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalin poimimiseksi, - välineet (702) mainitun ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaalin signaaliener-giaa kuvaavan ensimmäisen energia-arvon laskemiseksi, - välineet (815) toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalin muodostamiseksi, - välineet (702) mainitun toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalin signaaliener- 10 giaa kuvaavan toisen energia-arvon laskemiseksi, ja - välineet (702) mainitun toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalin skaalaamisek-si ensimmäisen energia-arvon ja toisen energia-arvon suhteella.

22. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että: - mainitut tutkimisvälineet (814) on järjestetty tutkimaan, onko ensisijaisen taajuus-15 kaistan tulosignaalilla soinnillista ominaisuutta ja onko toissijaisen taajuuskaistan tulosignaalilla soinnillista ominaisuutta, - mainitut poimintavälineet (813) on järjestetty valittaviksi toimimaan, mikäli sekä ensisijaisen taajuuskaistan että toissijaisen taajuuskaistan tulosignaali havaitaan soinnilliseksi tai mikäli ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalia ei havaita soinnilli- 20 seksi, ja :T: - mainitut korvaamisvälineet (815) on järjestetty valittaviksi toimimaan, mikäli ensi- : sijaisen taajuuskaistan tulosignaali havaitaan soinnilliseksi ja toissijaisen taajuus- .·**. kaistan tulosignaalia ei havaita soinnilliseksi. ··* *

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen kooderilaite, tunnettu siitä, että tutkimis- : V 25 välineet (814) on järjestetty laskemaan pitkän aikavälin korrelaatiovahvistukset tu-*·· losignaaleille ja vertaamaan laskettuja pitkän aikavälin korrelaatiovahvistuksia raja-arvoihin niin, että taajuuskaistan tulosignaalia pidetään soinnillisena, jos laskettu pitkän aikavälin korrelaatiovahvistus on suurempi kuin vastaava raja-arvo. ··· • ·

24. Dekooderilaite digitaalisesti koodatun äänen koodauksen purkamiseksi eli ··· v · 30 dekoodaamiseksi, johon dekooderilaitteeseen kuuluu: - vastaanotinvälineet (901, 902, 911), jotka on järjestetty vastaanottamaan koodat- \i. tu tulosignaali, joka on jaettu ensisijaiseen taajuuskaistaan ja ainakin yhteen toissi- φ T\ jäiseen taajuuskaistaan, joka on koodattu erillään ensisijaisesta taajuuskaistasta, ’· - ensisijainen dekooderi (912), joka on järjestetty dekoodaamaan tulosignaalin en- 35 sisijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa, ja 20 118550 - toissijainen dekooderi (917), joka on järjestetty dekoodaamaan tulosignaalin toissijaiseen taajuuskaistaan kuuluva osa; tunnettu siitä, että se käsittää: - tutkimisvälineet (914), jotka on järjestetty tutkimaan tulosignaalia sen selvittämi-5 seksi, mitä tietoa se sisältää ensisijaisen taajuuskaistan koodauksessa käytetyn prosessin ominaispiirteiden käytöstä toissijaisen taajuuskaistan koodausproses- sissa, - poimintavälineet (913), jotka on järjestetty poimimaan ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin dekoodauksessa käytetyn prosessin tiettyjä ominaispiirteitä käytettä- 10 väksi ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin dekoodauksessa käytettävässä prosessissa, ja - korvaamisvälineet (915), jotka on järjestetty korvaamaan tällaiset poimitut ominaispiirteet paikallisesti muodostetulla vastaavien piirteiden itsenäisellä joukolla ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaalin dekoodausprosessissa; 15 joista mainitut poimintavälineet (913) ja mainitut korvaamisvälineet (915) on järjestetty toiminnallisiksi vaihtoehdoiksi toisilleen riippuen mainittujen tutkimisvälineiden antamasta tuloksesta.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen dekooderilaite, tunnettu siitä, että: - ensisijainen dekooderi (912) on järjestetty dekoodaamaan lineaarista ennustusta 20 käyttäen koodattu ensisijaisen taajuuskaistan tulosignaali ja muodostamaan ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali, '·* * - toissijainen dekooderi (917) on järjestetty dekoodaamaan lineaarista ennustusta käyttäen koodattu toissijaisen taajuuskaistan tulosignaali ja käyttämään toissijai- *·· sen taajuuskaistan herätesignaalia, ·"*: 25 - mainitut poimintavälineet (913) on järjestetty poimimaan ensisijaisen taajuuskais- tan herätesignaali ja välittämään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali tai sen johdannainen toissijaiselle dekooderille toissijaisen taajuuskaistan herätesignaa- ' ·»· liksi, ja -mainitut korvaamisvälineet (915) on järjestetty muodostamaan toissijaisen taa- ]***. 30 juuskaistan herätesignaali riippumattomasti ensisijaisen taajuuskaistan herätesig- • * "* naalista. • * · * · · .···. 26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen dekooderilaite, tunnettu siitä, että mainitut '** korvaamisvälineet (915) on järjestetty muodostamaan satunnainen herätesignaali. ··· ···· :\j 27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen dekooderilaite, tunnettu siitä, että mainitut • · 35 korvaamisvälineet (915) on järjestetty tutkimaan sisältääkö tulosignaali indikaatiota jaksollisuudesta toissijaisella taajuuskaistalla ja, riippuen tämän tutkimisen tulok 21 118550 sista, muodostamaan jaksollinen herätesignaali, mikäli tuloslgnaall sisältää indikaation jaksollisuudesta toissijaisella taajuuskaistalla, tai muodostamaan satunnainen herätesignaali, mikäli tulosignaali ei sisällä mitään indikaatiota jaksollisuudesta toissijaisella taajuuskaistalla.

28. Patenttivaatimuksen 11 mukainen dekooderilaite, tunnettu siitä, että mainit tuihin poimintavälineisiin (913) kuuluu uudelleennäytteitysvälineet, jotka on järjestetty uudelleennäytteittämään ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali ja välittämään uudelleennäytteitetty ensisijaisen taajuuskaistan herätesignaali käytettäväksi toissijaisen taajuuskaistan herätesignaalina.

10 Patentkrav