專利名稱：寬帶數(shù)字信息信號(hào)的編碼和解碼設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼寬帶數(shù)字信息信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)輸入，用于接收寬帶數(shù)字信息信號(hào)，信號(hào)分離裝置，在特定的時(shí)間間隔期間分離寬帶數(shù)字信息信號(hào)為M個(gè)窄帶子信號(hào)，M個(gè)窄帶子信號(hào)的各個(gè)子信號(hào)代表寬帶數(shù)字信息信號(hào)的一個(gè)分量，該分量出現(xiàn)在寬帶數(shù)字信息信號(hào)頻帶中的M個(gè)相鄰窄帶的相應(yīng)窄帶中，這里M是大于1的整數(shù)而且這些窄帶都具有特定的恒定的帶寬，標(biāo)度因數(shù)確定裝置，用于確定每個(gè)子信號(hào)中隨后信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)，量化裝置，用于響應(yīng)提供給量化裝置的比特分配信息，量化信號(hào)塊中的樣值為量化的樣值，以便得到量化的子信號(hào)，比特分配信息導(dǎo)出裝置，用于導(dǎo)出所述比特分配信息，比特分配信息代表比特?cái)?shù)量，在量化裝置中量化之后以該比特?cái)?shù)代表子信號(hào)的信號(hào)塊中的樣值，格式裝置，用于組合量化的子信號(hào)的信號(hào)塊中的量化信號(hào)和標(biāo)度因數(shù)為具有適合于傳輸或存儲(chǔ)的格式的數(shù)字輸出信號(hào)到解碼所述編碼的數(shù)字信號(hào)裝置，以便獲得所述寬帶數(shù)字信息信號(hào)的復(fù)份，和編碼寬帶數(shù)字信息信號(hào)的方法。寬帶數(shù)字信息信號(hào)可以是寬帶數(shù)字音頻信號(hào)。
分別從下面給出的參考表中的文件(D1)和(D2)的EP-A457390和EP-A457391中知道在序言段規(guī)定的編碼設(shè)備。更具體地講，通過平方子帶信號(hào)的時(shí)間等值信號(hào)塊中出現(xiàn)的樣值并且求出時(shí)間等值信號(hào)塊中的平方的樣值的和計(jì)算每個(gè)子帶中的功率。上面列出的文件中的信號(hào)塊是恒定長(zhǎng)度的并且是12樣值長(zhǎng)。
這樣獲得的功率在處理步驟中進(jìn)行處理，其中使用音質(zhì)模型以得到掩蔽的閾值。獲得掩蔽閾值的另一個(gè)方法是對(duì)寬帶數(shù)字信息信號(hào)分開地進(jìn)行付立葉變換和將音質(zhì)模型加在付立葉變換結(jié)果上。掩蔽閾值與標(biāo)度因數(shù)信息一起得到M子帶信號(hào)的時(shí)間等值信號(hào)塊中樣值的需要比特(bitneed)b1至bM。在比特分配步驟中，使用這些需要比特以便分配比特給樣值，得到比特分配信息值n1至nM，nM表示比特的數(shù)量，在進(jìn)行了對(duì)子帶中的樣值的量化之后，以它代表子帶m的信號(hào)塊中的12樣值。
在現(xiàn)有技術(shù)的編碼系統(tǒng)中，利用48kHz的取樣頻率，被編碼的總頻帶為24kHz。這個(gè)頻帶被分為32等寬度的窄帶，使得它們各具有750Hz的恒定帶寬。該窄帶可以基本上是無重疊的。
調(diào)查已經(jīng)知道，特別是在低頻段，帶寬是相對(duì)地寬，使得需要大量的比特編碼在那個(gè)較低頻段中的子信號(hào)，因?yàn)樵谀承┣闆r下信號(hào)對(duì)掩蔽的比率是大的，或者如果這些大量的比特不可用，在編碼時(shí)編碼差錯(cuò)可變得聽的見。
通過減少子帶的帶寬，例如減到原始帶寬的一半，即到375Hz，這時(shí)在信號(hào)分離裝置的輸出端有64子信號(hào)是可用的。
為此目的本發(fā)明提供一種改進(jìn)的編碼設(shè)備和改進(jìn)的編碼方法，使得較高的數(shù)據(jù)減少是可能的，而且這樣可降低編碼數(shù)字信號(hào)的比特率。
為此目的，本發(fā)明提供了一種用于編碼的裝置，用于解碼的裝置，一種用于編碼的方法和用于解碼的方法，一個(gè)經(jīng)編碼的數(shù)字信號(hào)和記錄載體以及實(shí)現(xiàn)它們的有益實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明，編碼設(shè)備的特征在于該設(shè)備還包括一個(gè)改進(jìn)的編碼設(shè)備和一個(gè)改進(jìn)的編碼方法，使得較高的數(shù)據(jù)減少是可能的，而且編碼數(shù)字信號(hào)的比特率可降低。
根據(jù)本發(fā)明，編碼設(shè)備的特征在于該設(shè)備還包括信號(hào)塊長(zhǎng)度確定裝置，用于確定在至少一個(gè)子信號(hào)中的信號(hào)塊長(zhǎng)度和用于產(chǎn)生信號(hào)塊長(zhǎng)度信息，塊長(zhǎng)度信息代表在至少一個(gè)子信號(hào)中的所述信號(hào)塊長(zhǎng)度，在所述至少一個(gè)子信號(hào)中的隨后信號(hào)塊的長(zhǎng)度不同，標(biāo)度因數(shù)確定裝置還適用于響應(yīng)所述塊長(zhǎng)度信息確定在所述至少一個(gè)子信號(hào)中變化長(zhǎng)度的隨后信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)，比特分配信息導(dǎo)出裝置還適用于響應(yīng)所述塊長(zhǎng)度信息在所述中導(dǎo)出變化長(zhǎng)度的隨后信號(hào)塊的比特分配信息，量化裝置還適用于響應(yīng)所述塊長(zhǎng)度信息量化在所述至少一個(gè)子信號(hào)中變化長(zhǎng)度的信號(hào)塊的樣值，和格式裝置還適用于將塊長(zhǎng)度信息包括在數(shù)字輸出信號(hào)中以便傳輸或存儲(chǔ)。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，寬帶數(shù)字信息信號(hào)有時(shí)可能是非固定的字符。在這種情況下，在寬帶數(shù)字信號(hào)中包括了短持續(xù)時(shí)間的信號(hào)轉(zhuǎn)變和被寬帶數(shù)字信號(hào)是固定的信號(hào)部分包圍。
更一般地，在M個(gè)時(shí)間等值信號(hào)塊中，其每個(gè)時(shí)間等值信號(hào)塊在每個(gè)M子信號(hào)中，在一個(gè)或幾個(gè)信號(hào)塊中的需要比特可隨時(shí)間變化。當(dāng)編碼M個(gè)時(shí)間等值信號(hào)塊的組作為一個(gè)整體時(shí)，為每個(gè)信號(hào)塊選擇的需要比特必須考慮最壞情況，即所述信號(hào)塊中的最高需要比特。因此，比在這樣的情況將分配更大量的比特信號(hào)塊已被分為較小部分和編碼過程已分開應(yīng)用在每個(gè)時(shí)間等值信號(hào)部分。
根據(jù)本發(fā)明，在至少一個(gè)子信號(hào)中的信號(hào)塊長(zhǎng)度這時(shí)是可用的，同時(shí)以非常熟悉的方法得到子信號(hào)。更具體地，在所述至少一個(gè)子信號(hào)中的隨后信號(hào)塊的長(zhǎng)度是如此適應(yīng)的，在寬帶數(shù)字信號(hào)的字符從具有或多或少的固定字符變化到變化到無固定字符的情況，在所述至少一個(gè)子信號(hào)中的塊長(zhǎng)度減少，而且如果寬帶數(shù)字信號(hào)的字符從具有無固定字符變化為具有或多或少固定字符，在至少一個(gè)子信號(hào)中的塊長(zhǎng)度增加。
有關(guān)在至少一個(gè)子信號(hào)中的信號(hào)塊長(zhǎng)度的判定也可通過調(diào)查子信號(hào)本身的字符，該子信號(hào)是固定的還是不固定的實(shí)現(xiàn)。或者，可調(diào)查子信號(hào)中的信號(hào)/掩蔽率看看它隨時(shí)間的變化是大體上穩(wěn)定或不穩(wěn)定。
很清楚，要求識(shí)別塊長(zhǎng)度的信息實(shí)現(xiàn)標(biāo)度因數(shù)確定、比特分配和隨后的量化。此外，必須發(fā)送或存儲(chǔ)識(shí)別塊長(zhǎng)度的信息，以便在接收或再生時(shí)能夠反向解碼。
本發(fā)明的有益實(shí)施例，對(duì)于所有或一些子帶中的后續(xù)信號(hào)塊的塊長(zhǎng)度的變化提供了各種變型。
本發(fā)明的這些和其它的目的在下面的附圖描述中進(jìn)一步說明，其中

圖1表示編碼器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，圖2表示被分為相同長(zhǎng)度的時(shí)間等值上信號(hào)塊的子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流，這里時(shí)間等值上信號(hào)塊可能已被分為等長(zhǎng)度的時(shí)間等值信號(hào)塊，圖3表示已被分為固定或不固定信號(hào)部分的寬帶數(shù)字信號(hào)，圖4A表示寬帶數(shù)字信息信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)部分的需要比特，圖4B表示被分為變化長(zhǎng)度的時(shí)間等值信號(hào)塊的子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流，圖5表示被分為時(shí)間等值上信號(hào)塊的子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流，所述時(shí)間等值上信號(hào)塊的子帶信號(hào)的上信號(hào)塊可被分為不同長(zhǎng)度的信號(hào)塊，圖6表示用于導(dǎo)出各個(gè)信號(hào)塊的掩蔽曲線的時(shí)間窗口，圖7表示用于解碼由圖1的編碼設(shè)備產(chǎn)生的編碼信號(hào)的解碼器設(shè)備的一個(gè)圖9表示一個(gè)相應(yīng)的解碼器設(shè)備。
圖1表示一個(gè)編碼器設(shè)備，包括用于接收寬帶數(shù)字信息信號(hào)的一個(gè)輸入端，該信號(hào)如以44.1或48kHz的取樣速率取樣的寬帶數(shù)字音頻信號(hào)。寬帶數(shù)字信號(hào)被加到子頻帶分離器單元2，在其中寬帶數(shù)字信號(hào)被濾波。在本例子中，子頻帶分離器單元2將48kHz的總頻帶劃分為M(＝64)個(gè)恒定帶寬的基本上不重疊的子帶。各子帶具有375Hz的帶寬。結(jié)果M(＝64)子帶信號(hào)sb1至sbM在子頻帶分離器單元2的輸出3.1至3.M導(dǎo)出。子帶信號(hào)的取樣率在子頻帶分離器單元2中以因數(shù)M下變換，使得子頻帶分離器單元2的輸出的總數(shù)據(jù)率等于在輸入1接收的寬帶數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率。分離器單元的實(shí)施例可在參考表的文件(D3)中找到。更具體地講，通過以所述特定長(zhǎng)度的時(shí)間窗口定寬帶數(shù)字信號(hào)的窗口得到的寬帶數(shù)字信號(hào)的特定長(zhǎng)度的信號(hào)部分加到子頻帶分離器單元2的輸入并且在子頻帶分離器單元2的輸出3.1至3.M各得到一個(gè)樣值。接著，在一個(gè)短時(shí)間期間內(nèi)時(shí)間窗口在時(shí)間上移位和在這時(shí)得到的寬帶數(shù)字信號(hào)的信號(hào)部分導(dǎo)致在子頻帶分離器單元2的每個(gè)輸出的下一個(gè)樣值。在所述短時(shí)間期間窗口內(nèi)位移的隨后的時(shí)間窗口將位移。所有時(shí)間窗口具有相同的長(zhǎng)度。
子帶信號(hào)SB1至SBM分別加在標(biāo)度因數(shù)與歸一化單元6。單元6確定一個(gè)子帶信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)塊和所有子帶信號(hào)中的信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)。此外，通過以其相應(yīng)的標(biāo)度因數(shù)劃分信號(hào)塊中的樣值進(jìn)行歸一化。結(jié)果，歸一化的子帶信號(hào)加到輸出7.1至7.M，每個(gè)子帶的一個(gè)歸一化子帶信號(hào)和標(biāo)度因數(shù)加到輸出8，每個(gè)子帶信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)塊一個(gè)標(biāo)度因數(shù)。更具體地講，如果標(biāo)度因數(shù)是6比特的數(shù)字和信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)代表對(duì)于該信號(hào)塊中的最高樣值是次最高的范圍值，則歸一化樣值的值范圍被分為64個(gè)子范圍。至少一個(gè)子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流劃分為順序信號(hào)塊是響應(yīng)加到單元6的輸入10的塊長(zhǎng)度信息信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。塊長(zhǎng)度信息信號(hào)以及響應(yīng)所述塊長(zhǎng)度信息信號(hào)至少一個(gè)子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流劃分為順序信號(hào)塊將在后面說明。但是在這里應(yīng)該指出，劃分為變化的信號(hào)塊長(zhǎng)度是在該至少一個(gè)子帶信號(hào)上進(jìn)行的，和上面規(guī)定的時(shí)間窗口以及規(guī)定寬帶數(shù)字信號(hào)的信號(hào)部分是不變的，從該信號(hào)部分在輸出3.1至3.M每次導(dǎo)出每個(gè)子帶信號(hào)的一個(gè)樣值。
M個(gè)歸一化子帶信號(hào)分別加到量化單元13的輸入12.1至12.M。響應(yīng)加到輸入16的比特分配信息和加到輸入15的塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，量化器單元13通過以每個(gè)樣值nM比特代表歸一化子帶信號(hào)SBM的信號(hào)塊中的樣值量化M個(gè)歸一化子帶信號(hào)子帶信號(hào)的信號(hào)塊，以便得到在所述信號(hào)塊中的量化樣值。
M個(gè)量化的子帶信號(hào)加到格式器單元20的輸入19。格式器單元20還經(jīng)過輸入22接收塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，經(jīng)過輸入23接收標(biāo)度因數(shù)和經(jīng)過輸入24接收比特分配信息。格式器單元20組合這些信號(hào)為串行數(shù)據(jù)流，如果需要的話，執(zhí)行信道編碼，以便變換串行數(shù)據(jù)流為適于經(jīng)過傳輸媒介TRMM傳輸?shù)木幋a數(shù)字信號(hào)，或者記錄在以記錄載體形式的傳輸媒介上。參考文件表中的文件(D4)EP-A402973，表示現(xiàn)有技術(shù)的格式器單元20。所敘述的格式器單元必須適合于也能夠接收塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，使得以發(fā)送信號(hào)的格式傳輸這種塊長(zhǎng)度信息信號(hào)是可能的。但是它是在實(shí)現(xiàn)這種傳輸?shù)募夹g(shù)人員的能力之內(nèi)，所以不進(jìn)一步描述該傳輸信號(hào)的傳輸。
該設(shè)備還包括一個(gè)塊長(zhǎng)度確定單元30，將在稍后討論，它響應(yīng)加到一個(gè)輸入的寬帶數(shù)字信息信號(hào)將塊長(zhǎng)度信息信號(hào)加到輸出31。而且，將在稍后討論，提供了單元34，它響應(yīng)加到輸入35的寬帶信號(hào)和加到輸入36的塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，導(dǎo)出在子帶信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)塊的掩蔽域值信息和提供掩蔽域值信息給輸出37。將在稍后討論，這個(gè)輸出37接到需要比特確定單元41的輸入40，響應(yīng)加到輸入40的掩蔽域值信息和加到輸入43的標(biāo)度因數(shù)信息，產(chǎn)生子帶信號(hào)SBm中的每個(gè)信號(hào)塊的需要比特信息bm。需要比特信息加到輸出44。將在稍后討論的，輸出44接到比特分配單元48的輸入47，響應(yīng)加到輸入47和的需要比特信息和加在輸入49的塊長(zhǎng)度信息信號(hào)產(chǎn)生上面對(duì)子帶信號(hào)SBm的每個(gè)信號(hào)塊引入的比特分配信息nm。比特分配信息加在輸出50。
由分離器單元2產(chǎn)生的每個(gè)子帶信號(hào)SBm包括沿時(shí)間軸等距離放置的順序樣值。子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流被分為信號(hào)塊，因而能夠歸一化和量化。在現(xiàn)有技術(shù)中這些信號(hào)塊在每個(gè)子帶信號(hào)中具有例如12樣值的恒定長(zhǎng)度。在其它的應(yīng)用中，信號(hào)塊中另外數(shù)量樣值(36)的被選擇用于量化，例如參見文件表中的文件(D5)。
根據(jù)本發(fā)明，在至少一個(gè)子帶信號(hào)中的信號(hào)塊是變長(zhǎng)度的。圖2表示一個(gè)實(shí)施例，圖解表示子帶信號(hào)SB1至SBM的串行數(shù)據(jù)流為隨時(shí)間變化的水平行。首先串行數(shù)據(jù)流被分為恒定長(zhǎng)度的連續(xù)上(Super)信號(hào)塊，和在本例子中包括子帶信號(hào)中的36個(gè)連續(xù)樣值S1至S36。上信號(hào)塊以....ssbi-2，ssbi-1，ssbi，ssbi+1，...表示。這樣每個(gè)子帶信號(hào)建立了連續(xù)上信號(hào)塊的序列。
在至少一個(gè)子信號(hào)中的至少一些上信號(hào)塊將分為至少兩個(gè)信號(hào)塊或者上信號(hào)塊可保持不劃分。更具體地講，在至少兩個(gè)子信號(hào)中的至少一些信號(hào)塊被劃分為至少兩個(gè)信號(hào)塊，而在至少兩個(gè)子信號(hào)中的其它上信號(hào)塊可保持被劃分。信號(hào)塊可能是時(shí)間等值的，這意味著它們出現(xiàn)在相同的時(shí)刻。因此，時(shí)間等值信號(hào)塊具有相同的長(zhǎng)度。現(xiàn)在進(jìn)一步討論的實(shí)施例能夠再劃分時(shí)間等值的上信號(hào)塊為各具有12樣值的三個(gè)信號(hào)塊，或者其中之一具有12樣值和另一個(gè)具有24樣值的兩個(gè)信號(hào)塊，或者上信號(hào)塊仍然被劃分。
圖2表示子帶信號(hào)SB1至SBM中的時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi-2和時(shí)間等值信號(hào)塊ssbi+1已保持被再劃分。時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi-1已被分為兩個(gè)信號(hào)塊，子帶信號(hào)的上信號(hào)塊ssbi-1中的第一信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s1至s24，而上述信號(hào)塊上中的第二信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s25至s36。時(shí)間等值信號(hào)塊ssbi也已被分為兩個(gè)信號(hào)塊，子帶信號(hào)的上信號(hào)塊ssbi中的第一信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s1至s12，而所述上信號(hào)塊中的第二信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s13至s36。時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi+2已被分為三個(gè)信號(hào)塊，子帶信號(hào)的上信號(hào)塊ssbi+2中的第一信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s1至s12，所述上信號(hào)塊的第二信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s13至s24和所述上信號(hào)塊的第三信號(hào)塊具有上信號(hào)塊的樣值s25至s36。
使用圖3進(jìn)一步說明實(shí)現(xiàn)上信號(hào)塊劃分的判定過程。圖3(a)中表示子帶信號(hào)的時(shí)間等值上信號(hào)塊之一。在分離器單元2中M形成時(shí)間等值上信號(hào)塊，并且已從在一定的時(shí)間期間延伸的寬帶數(shù)字信息信號(hào)的信號(hào)部分導(dǎo)出。寬帶數(shù)字信息信號(hào)的這個(gè)部分在圖3的(b)中示出。通過調(diào)查寬帶數(shù)字信息信號(hào)的信號(hào)部分，可以得出結(jié)論，該信號(hào)部分可以表現(xiàn)為穩(wěn)定的信號(hào)部分。
塊長(zhǎng)度確定器可得到用于寬帶數(shù)字信號(hào)的順序短時(shí)間部分的一個(gè)掩蔽曲線，這些短時(shí)間部分相對(duì)于圖3的(b)中所示的時(shí)間間隔的長(zhǎng)度是短的，這個(gè)曲線指示在從一個(gè)短時(shí)間部分的寬帶數(shù)字信號(hào)得到的整個(gè)頻帶上的掩蔽電平。如果在順序短的時(shí)間部分該隱蔽曲線不是變化很大，可以斷定寬帶數(shù)字信號(hào)是穩(wěn)定的，而如果在順序短的時(shí)間部分該隱蔽曲線變化相當(dāng)大，則認(rèn)為寬帶數(shù)字信號(hào)具有不穩(wěn)定的特性。掩蔽曲線的導(dǎo)出將在稍后說明。
在認(rèn)為信號(hào)是穩(wěn)定的情況下，則將確定被劃分時(shí)間等值上信號(hào)塊，因?yàn)樯闲盘?hào)塊中樣值的正確量化所要求的比特分配信息，即要求代表量化的樣值的比特?cái)?shù)對(duì)于上信號(hào)塊中的所有的36樣值大約是相同的。
現(xiàn)在假定圖3的(b)中所示的信號(hào)部分的第一部分具有被穩(wěn)定的特性，和其余部分或多或少是穩(wěn)定的。這表示在圖3的(d)中。應(yīng)該懂得，未穩(wěn)定部分比信號(hào)部分的穩(wěn)定部分要求每幀更多的比特。因此，時(shí)間等值上信號(hào)塊都被劃分為兩個(gè)信號(hào)塊，每個(gè)時(shí)間等值上信號(hào)塊中的第一信號(hào)塊具有12樣值，而每個(gè)時(shí)間等值上信號(hào)塊中的第二信號(hào)塊具有24樣值。
圖3的(d)的例子也可以用另一種方式來說明。假定圖4A中的曲線I-I表示圖3的(d)中所示的第一(指示不穩(wěn)定)信號(hào)部分所要求的各個(gè)子帶的需要比特，和圖4A中的曲線II-II表示圖3的(d)中所示的第二(指示穩(wěn)定)信號(hào)部分所要求的各個(gè)子帶的需要比特。如果圖3的(d)中所示的信號(hào)已作為整體進(jìn)行編碼，則需要由虛線曲線III-III表示的需要比特。與此相反，當(dāng)分開地編碼圖3(d)中的的第一和第二信號(hào)部分時(shí)，需要比特曲線I-I是圖3(d)中的第一信號(hào)部分要求的，需要比特曲線II-II是第二信號(hào)部分要求的。從而編碼分開的信號(hào)部分需要較少比特。
現(xiàn)在假定圖3(b)所示的信號(hào)部分得最后部分具有未穩(wěn)定的特性，和其余部分或多或少是穩(wěn)定的。這在圖3的(e)中指示出。由于上述相同的原因，應(yīng)該懂得，時(shí)間等值上信號(hào)塊都被劃分為兩個(gè)信號(hào)塊，在每個(gè)時(shí)間等值上信號(hào)塊中的第一信號(hào)塊具有24樣值，而在每個(gè)時(shí)間等值上信號(hào)塊中的第二信號(hào)塊具有12樣值。
在該信號(hào)部分的整個(gè)時(shí)間間隔上圖3(b)中所示的信號(hào)部分具有未穩(wěn)定特性的情況下，如圖3(f)圖解表示的，應(yīng)該懂得，時(shí)間等值上信號(hào)塊將被劃分為三個(gè)各具有12樣值的等長(zhǎng)度信號(hào)塊。
對(duì)照?qǐng)D3敘述的判定過程由塊長(zhǎng)度確定單元30執(zhí)行。響應(yīng)每次導(dǎo)出時(shí)間等值上信號(hào)塊的寬帶數(shù)字信息信號(hào)中的順序信號(hào)部分，和取決于信號(hào)部分是否具有如由圖3的(c)，(d)，(e)或(f)圖解給出的特性之一，單元30在其輸出31產(chǎn)生塊長(zhǎng)度信息信號(hào)。這個(gè)塊長(zhǎng)度信息信號(hào)可以是2比特信號(hào)，能夠識(shí)別對(duì)照?qǐng)D3所敘述的四個(gè)情況之一。
響應(yīng)于2比特塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，單元6知道是否和如何再劃分上信號(hào)塊，和為每個(gè)信號(hào)塊導(dǎo)出應(yīng)該標(biāo)度因數(shù)以及為不再劃分的上信號(hào)塊導(dǎo)出應(yīng)該標(biāo)度因數(shù)。歸一化是使用該標(biāo)度因數(shù)對(duì)每個(gè)信號(hào)塊和每個(gè)不再劃分的上信號(hào)塊進(jìn)行的。
響應(yīng)加在單元34和48的2比特塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，單元34，41和48可以以在文件(D1)和(D2)中敘述的方式處理每組的M時(shí)間等值信號(hào)塊(在信號(hào)塊中或者12、24或者36樣值)，以便得到比特分配信息。這意味著單元34也可包括應(yīng)該分離器單元，或者可接收分離器2的輸出信號(hào)。單元34通過將子帶信號(hào)SBM的信號(hào)塊中的樣值進(jìn)行平方并且求出平方的樣值計(jì)算信號(hào)功率vm。利用對(duì)M個(gè)信號(hào)功率vm執(zhí)行矩陣操作，操作的wm可被導(dǎo)出，代表子帶信號(hào)SB1至SBM的時(shí)間等值信號(hào)塊中的掩蔽曲線。
這些量值wm加到單元41，它響應(yīng)于量值和標(biāo)度因數(shù)導(dǎo)出需要比特bm。這些需要比特bm加到單元48。響應(yīng)于所接收的需要比特，單元48使用塊長(zhǎng)度信息信號(hào)從具有一定數(shù)量的比特B的比特組將比特分配給時(shí)間等值信號(hào)塊中的樣值。
應(yīng)該指出，發(fā)送量化的子帶信號(hào)樣值所要求的比特率是多少是知道的。假定這個(gè)比特率是xkb/s，這里x例如可以為128。在意味著對(duì)于每毫秒的寬帶數(shù)字信號(hào)，為了分配的目的在比特組中128比特是可用的。因此，當(dāng)分配比特給時(shí)間等值信號(hào)塊包括12個(gè)樣值和具有y毫秒的長(zhǎng)度時(shí)，為了分配的目的在比特組中有128·y比特是可用的。因此，對(duì)于時(shí)間等值信號(hào)塊具有在每個(gè)信號(hào)塊24樣值，在比特組中有256·y比特是可用的，熱對(duì)于時(shí)間等值上信號(hào)塊，為了分配的目的在比特組中有384·y比特是可用的。
響應(yīng)2比特塊長(zhǎng)度信息信號(hào)，單元13知道是否和如何再劃分歸一化樣值的上信號(hào)塊和根據(jù)經(jīng)過輸入16接收的相應(yīng)比特分配值nm量化子帶信號(hào)SBM中的每個(gè)信號(hào)塊(或每個(gè)不再劃分的上信號(hào)塊)的樣值。
在單元34中導(dǎo)出掩蔽曲線的另一個(gè)方式是對(duì)相應(yīng)于一組子帶信號(hào)的時(shí)間等值信號(hào)塊的寬帶數(shù)字信號(hào)的信號(hào)部分執(zhí)行傅里葉變換，以便得到寬帶數(shù)字信號(hào)的功率譜。在每個(gè)子帶信號(hào)中的功率譜是頻率分量被組合，以便得到每個(gè)子帶信號(hào)的應(yīng)該復(fù)合的頻率分量，而每個(gè)子帶信號(hào)的隱蔽電平是從每個(gè)子帶信號(hào)的復(fù)合頻率分量中得到的。或者，每個(gè)子帶信號(hào)的功率譜的頻率分量被用于導(dǎo)出所示子帶中的隱蔽電平。
很清楚，塊長(zhǎng)度確定單元30和單元34使用傅里葉變換導(dǎo)出該隱蔽電平，這兩個(gè)單元可共享對(duì)寬帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換的分量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，塊長(zhǎng)度確定單元30能夠劃分變長(zhǎng)度的信號(hào)塊中的子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流，而且與寬帶數(shù)字信息信號(hào)的特性有關(guān)。寬帶數(shù)字信息信號(hào)的不穩(wěn)定部分越小，時(shí)間等值信號(hào)塊的長(zhǎng)度可以越小，在子帶分離之后不穩(wěn)定部分落入時(shí)間等值信號(hào)塊的長(zhǎng)度中。不僅時(shí)間等值信號(hào)塊的長(zhǎng)度可以選擇，而且那些時(shí)間等值信號(hào)塊的時(shí)間出現(xiàn)的時(shí)刻也可選擇。圖4B圖解表示M個(gè)窄帶子信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流分為時(shí)間等值信號(hào)塊ssbi-1，ssbi，ssbi+1和ssbi+2的一個(gè)例子，這些時(shí)間等值信號(hào)塊的時(shí)間長(zhǎng)度分別為t1、t2、t3和t4。只要時(shí)間等值信號(hào)塊具有相同的長(zhǎng)度，圖1的實(shí)施例中各個(gè)單元的工作與上面對(duì)劃分為如圖2和3所給出的信號(hào)塊所說明的相同，除了塊長(zhǎng)度信息信號(hào)要求更多的比特以便識(shí)別各個(gè)塊長(zhǎng)度之外。
上面已經(jīng)說明了，塊長(zhǎng)度確定單元可得到寬帶數(shù)字信號(hào)的順序短時(shí)間部分的應(yīng)該掩蔽曲線，這些短時(shí)間部分相對(duì)于圖3(b)所示的時(shí)間間隔的長(zhǎng)度是短的，這個(gè)曲線指示在從短時(shí)間部分中的寬帶數(shù)字信號(hào)得到的整個(gè)頻帶上的隱蔽電平。如果對(duì)于順序短時(shí)間部分該隱蔽曲線變化不很大，則可得出寬帶數(shù)字信號(hào)是穩(wěn)定的，而如果對(duì)于順序短時(shí)間部分該隱蔽無暇變化相對(duì)地大，則認(rèn)為寬帶數(shù)字信號(hào)具有不穩(wěn)定特性。還應(yīng)進(jìn)一步懂得，寬帶數(shù)字信號(hào)的這種短時(shí)間部分與所有的子帶信號(hào)中的特定長(zhǎng)度的信號(hào)塊有關(guān)。圖4B所示的信號(hào)塊長(zhǎng)度這時(shí)可等于整數(shù)倍的特定長(zhǎng)度的所述信號(hào)塊。
應(yīng)該指出，劃分不同長(zhǎng)度的信號(hào)塊中的子帶信號(hào)的串行數(shù)據(jù)是可能的。這將對(duì)照?qǐng)D5說明。圖5圖解表示子帶信號(hào)SB1至SBM中的一組時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi。如圖2所示的，再次假定上信號(hào)塊可劃分為一、二、或三個(gè)信號(hào)塊，或者它們保持不劃分。從圖5已清楚，在子帶信號(hào)SBM和SBM-1中的上信號(hào)塊不劃分，在子帶信號(hào)SB3中的上信號(hào)塊被劃分為長(zhǎng)度比第二信號(hào)塊更長(zhǎng)的第一信號(hào)塊，在子帶信號(hào)SB2中的上信號(hào)塊被劃分為長(zhǎng)度比第二信號(hào)塊更短的第一信號(hào)塊，而在子帶信號(hào)SB1中的上信號(hào)塊被劃分為三個(gè)信號(hào)塊。更具體地講，但是這不應(yīng)被認(rèn)為對(duì)本發(fā)明的限制，較小的信號(hào)塊具有上信號(hào)塊長(zhǎng)度的1/3的相同長(zhǎng)度，而較長(zhǎng)的信號(hào)塊具有上信號(hào)塊長(zhǎng)度2/3的的長(zhǎng)度。
在下面將說明如何實(shí)現(xiàn)對(duì)于時(shí)間等值上信號(hào)塊組的各種上信號(hào)塊如何不同地劃分為信號(hào)塊的判定過程。
上面已經(jīng)說明了塊長(zhǎng)度確定單元30可從寬帶數(shù)字信號(hào)的短時(shí)間部分得出隱蔽曲線，這些短時(shí)間部分與圖3(c)所示的寬帶數(shù)字信號(hào)的時(shí)間信號(hào)部分的長(zhǎng)度比較是相對(duì)地短的。該隱蔽曲線產(chǎn)生每個(gè)子帶信號(hào)SB1至SBM的隱蔽電平。單元30可對(duì)每個(gè)子帶確定子帶中的掩蔽電平是否隨時(shí)間的變化相對(duì)地穩(wěn)定。從圖5已清楚，子帶1中的子帶信號(hào)SB1是相對(duì)地不穩(wěn)定的，使得上信號(hào)塊已被劃分為三個(gè)信號(hào)部分。在子帶2中，子帶信號(hào)SB2在上信號(hào)塊的第一(1/3)部分中相對(duì)不穩(wěn)定和在第二(2/3)部分中相對(duì)地穩(wěn)定。在子帶3中，子帶信號(hào)SB3在上信號(hào)塊的第一(2/3)部分中相對(duì)地穩(wěn)定和在第二(1/3)部分中相對(duì)地不穩(wěn)定。子帶信號(hào)SBM-1和SBM在整個(gè)上信號(hào)塊中相對(duì)地穩(wěn)定，所以它們不劃分。
導(dǎo)出圖5所示的各種信號(hào)塊的需要比特是以以下方式進(jìn)行的。圖6表示隨著時(shí)間的變化用于導(dǎo)出需要比特的的時(shí)間窗口。這個(gè)時(shí)間窗口可以是漢寧窗口的形式。圖6中的時(shí)間窗口W1加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出所有子帶信號(hào)的時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi的需要比特。時(shí)間窗口WIIIa加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出時(shí)間等值信號(hào)塊的需要比特，諸如信號(hào)塊90和93，好象所有的子帶信號(hào)的時(shí)間等值上信號(hào)塊都被劃分，以便得到包括時(shí)間等值上信號(hào)塊的前12個(gè)樣值的時(shí)間等值信號(hào)塊。時(shí)間窗口WIIIb加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出時(shí)間等值信號(hào)塊的需要比特，諸如信號(hào)塊91，好象所有的子帶信號(hào)的時(shí)間等值信號(hào)塊ssbi都被劃分，以便得到包括時(shí)間等值上信號(hào)塊的第二12個(gè)樣值的時(shí)間等值信號(hào)塊。時(shí)間窗口WIIIc加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出時(shí)間等值信號(hào)塊的需要比特，諸如信號(hào)塊92和94，好象所有的子帶信號(hào)的時(shí)間等值信號(hào)塊ssbi都被劃分，以便得到包括時(shí)間等值上信號(hào)塊的第三12個(gè)樣值的時(shí)間等值信號(hào)塊。時(shí)間窗口WIIa加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出時(shí)間等值信號(hào)塊的需要比特，諸如信號(hào)塊96，好象所有的子帶信號(hào)的時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi都被劃分，以便得到包括每個(gè)時(shí)間等值上信號(hào)塊的第一24個(gè)樣值的時(shí)間等值信號(hào)塊。時(shí)間窗口WIIb加到寬帶數(shù)字信號(hào)并且用于導(dǎo)出時(shí)間等值信號(hào)塊的需要比特，諸如信號(hào)塊95，好象所有的子帶信號(hào)的時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi都被劃分，以便得到包括時(shí)間等值上信號(hào)塊的最后24個(gè)樣值的時(shí)間等值信號(hào)塊。單元34和41這時(shí)使用窗口W1從需要比特計(jì)算導(dǎo)出需要比特bM-1和bM，使用窗口WIIa從需要比特計(jì)算中導(dǎo)出包括在子帶信號(hào)SB3中的上信號(hào)塊ssbi的前24樣值的信號(hào)塊的需要比特b3a，使用窗口WIIIa從需要比特計(jì)算中導(dǎo)出包括在子帶信號(hào)SB1和SB2中的上信號(hào)塊ssbi的前12樣值的信號(hào)塊的需要比特b1a和b2a，使用窗口WIIIc從需要比特計(jì)算中導(dǎo)出包括在子帶信號(hào)SB1和SB2的上信號(hào)塊ssbi的最后12個(gè)樣值的信號(hào)塊的需要比特b1c和b3c，使用窗口WIIb從需要比特計(jì)算中導(dǎo)出包括在子帶信號(hào)SB2中的上信號(hào)塊ssbi的最后24樣值的信號(hào)塊的需要比特b2b和使用窗口WIIIb從需要比特計(jì)算中導(dǎo)出包括在子帶信號(hào)SB1中的上信號(hào)塊ssbi的第二12樣值的信號(hào)塊的需要比特b1b。
而且，當(dāng)知道該比特率時(shí)，在前面的實(shí)施例中比特率為128kb/s，在上面已經(jīng)敘述了，對(duì)于每毫秒的寬帶數(shù)字信號(hào)，為了分配目的在比特組中有128比特是可用的。因此，對(duì)于圖5的M時(shí)間等值上信號(hào)塊ssbi，為了分配的目的總共384·y比特是可用的。
比特分配可以以文件D1和D2的公知方式實(shí)現(xiàn)。即確定具有最高需要比特的信號(hào)塊和分配多個(gè)比特給所述信號(hào)塊的每個(gè)樣值。如果這個(gè)分配是分配給那個(gè)信號(hào)塊中的樣值的第一比特分配，多個(gè)例如2比特被分配給該信號(hào)塊的每個(gè)樣值。如果這個(gè)分配不是給所述信號(hào)塊中的樣值的第一比特分配，則較少量的比特(1)被分配給所述信號(hào)塊的每個(gè)樣值。而且，在比特組中的可用的比特?cái)?shù)量隨著總共分配給所述信號(hào)塊中的樣值的比特?cái)?shù)遞減。接著，重復(fù)這個(gè)過程，直到比特組中的所有的比特都已經(jīng)分配為止。與已知的分配算法的不同是在已知的算法中，在信號(hào)塊中的樣值的數(shù)量是恒定的，而在本情況下，已不再是這樣了。
圖7圖解表示應(yīng)該解碼設(shè)備，用于接收經(jīng)過傳輸媒介(記錄載體)TRMM發(fā)送的編碼的數(shù)字信號(hào)和解碼該編碼的數(shù)字信號(hào)以便得到寬帶數(shù)字信息信號(hào)的復(fù)份。編碼的數(shù)字信號(hào)加到去格式單元100。去格式單元100能夠從編碼的數(shù)字信號(hào)的串行數(shù)據(jù)流接收量化的樣值，和用于提供量化的樣值給輸出102，用于接收比特分配信息并提供該比特分配信息給輸出103，用于接收標(biāo)度因數(shù)信息并提供該標(biāo)度因數(shù)信息給輸出104，以及用于接收塊長(zhǎng)度信息信號(hào)并提供該塊長(zhǎng)度信息信號(hào)給輸出105。
量化的樣值以及比特分配信息和塊長(zhǎng)度信息信號(hào)都提供給去量化單元107。響應(yīng)比特分配信息，單元107從量化樣值的串行數(shù)據(jù)流檢索每個(gè)子帶信號(hào)的量化樣值并且以各塊長(zhǎng)度信息信號(hào)確定的長(zhǎng)度的信號(hào)塊安排它們，以便獲得去量化的歸一化的子帶信號(hào)。去量化的歸一化的子帶樣值與塊長(zhǎng)度信息信號(hào)和標(biāo)度因數(shù)信息一起加到歸一化單元109。響應(yīng)標(biāo)度因數(shù)信息，單元109根據(jù)塊長(zhǎng)度信息信號(hào)通過歸一化的去量化樣值乘以相應(yīng)于特定的去量化樣值中的信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)去歸一化該歸一化的去量化子帶樣值的信號(hào)塊。這樣得到的信號(hào)加到綜合濾波器單元111，它組合這些信號(hào)以便在輸出113得到寬帶數(shù)字信息信號(hào)的復(fù)份。
圖8表示編碼設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例。該編碼設(shè)備表示與圖1的編碼設(shè)備大量相似。與圖1的編碼設(shè)備的差別在于由比特分配單元48產(chǎn)生的比特分配信息不發(fā)送或存儲(chǔ)。而且，掩蔽曲線確定單元34′為不同的結(jié)構(gòu)。這時(shí)比特分配信息是在單元34′、41和48中只使用標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行計(jì)算。更具體地講，這時(shí)單元34′在加到輸入38的標(biāo)度因數(shù)的基礎(chǔ)上而不是使用該信號(hào)部分中的樣值的平方和計(jì)算功率譜，和以標(biāo)準(zhǔn)方式從中導(dǎo)出隱蔽曲線。這個(gè)曲線加到需要比特單元41以便以眾所周知的方式導(dǎo)出需要比特。響應(yīng)這些需要比特，單元48以眾所周知的方式導(dǎo)出比特分配信息。
圖9表示一個(gè)解碼設(shè)備，用于解碼由圖8的編碼設(shè)備發(fā)送或存儲(chǔ)的編碼信號(hào)。圖9的解碼設(shè)備表示與圖7的解碼設(shè)備大量相似，差別是這時(shí)去格式單元100′在其輸出102提供去量化的樣值、在其輸出105提供塊數(shù)字信息信號(hào)和在其輸出104提供信號(hào)塊的標(biāo)度因數(shù)。解碼設(shè)備還包括應(yīng)該比特分配單元115，分別經(jīng)過相應(yīng)的輸入117和118接收標(biāo)度因數(shù)和塊長(zhǎng)度信息信號(hào)。單元115在其輸出120產(chǎn)生比特分配信息。比特分配信息加到去量化單元107。比特分配單元115可以以與圖8的單元41′和48的組合相同的方式起作用。
在前面的敘述中，已經(jīng)對(duì)照應(yīng)該實(shí)施例敘述了本發(fā)明，這里M是時(shí)間函數(shù)的一個(gè)常數(shù)。但是在特定的時(shí)間間隔期間，也可能M具有特定的常數(shù)值，得到在所述時(shí)間間隔中窄帶的恒定帶寬，和在隨后的時(shí)間間隔M期間具有另一個(gè)(恒定)值，得到在所述隨后時(shí)間間隔中窄帶的其它(恒定)帶寬。在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，可執(zhí)行本發(fā)明的方法。
參考文件
打印在本專利文件首頁的相關(guān)文件表(D1)EP-A457390(PHN13.328)(D2)EP-A457391(PHN13.329)(D3)EP-A400755(PHQ89.018A)(D4)EP-A402973(PHN13.241)(D5)″TheISO/MPEG-audiocodeagenericstandardforcodingofhigh-qualitydigitalaudio ″，byK.Brandenburgetal，preprintno.3336ofthe92ndAESConventioninVienna，March199權(quán)利要求
1.表示寬帶數(shù)字信息信號(hào)的編碼數(shù)字信號(hào)，編碼數(shù)字信號(hào)包括標(biāo)度因數(shù)信息和M量化子信號(hào)，每個(gè)量化子信號(hào)由量化采樣的后續(xù)信號(hào)塊構(gòu)成，其特征在于，經(jīng)編碼的數(shù)字信號(hào)進(jìn)一步包括表示至少一個(gè)子信號(hào)中的信號(hào)塊的長(zhǎng)度的塊長(zhǎng)度信息，其中所述至少一個(gè)子信號(hào)中的后續(xù)信號(hào)塊的長(zhǎng)度不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的編碼數(shù)字信號(hào)，其中子信號(hào)被劃分為相等長(zhǎng)度的后續(xù)大信號(hào)塊，至少一個(gè)子信號(hào)中的大信號(hào)塊被劃分為至少兩個(gè)信號(hào)塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在其上被存儲(chǔ)了經(jīng)編碼的數(shù)字信號(hào)的記錄載體。
全文摘要
本發(fā)明涉及編碼寬帶數(shù)字信息信號(hào)的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)信號(hào)分離單元(2)，用于分離該信號(hào)M為個(gè)窄帶子信號(hào)(SB
文檔編號(hào)H03M7/30GK1419341SQ02103359
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月4日
發(fā)明者L·M·范迪克霍夫, A·W·J·奧門 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司