改進的分層編碼的制作方法
【專利摘要】改進的分層編碼。本發(fā)明涉及包括數(shù)字信號增強層的分層編/解碼中的二進制分配。此信號包括連續(xù)L個樣本，各樣本由尾數(shù)和指數(shù)表示。本方法包括分配預(yù)定數(shù)量Nb的增強比特至具有最大指數(shù)值的L個樣本中的至少一部分。具體而言，本方法包括如下步驟：a)枚舉各自具有給定值的L個樣本的指數(shù)，b)通過減少指數(shù)數(shù)值直至預(yù)定值Nb接近于上述數(shù)值來計算指數(shù)枚舉的至少一個累積值，以便c)確定沒有有效增強比特的樣本的最大指數(shù)的閾值數(shù)值iexp0，以及根據(jù)所選規(guī)則將Nb個增強比特分配到其指數(shù)大于上述閾值數(shù)值iexp0的樣本。
【專利說明】改進的分層編碼

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信號的編碼/解碼，尤其是適用于諸如音頻（語音和/或聲音） 或視頻，或更具體為多媒體的數(shù)字信號的傳輸或存儲的應(yīng)用。
[0002] 具體涉及例如由ITU-T G. 711. 1編碼器所實施的對數(shù)類的數(shù)字編碼/解碼。

【背景技術(shù)】
[0003] 為了降低比特率并同時保持良好的識別質(zhì)量的信號壓縮可以采用多種技術(shù)，包 括：
[0004] -PCM (脈沖編碼調(diào)制）技術(shù)及其諸如ADPCM (自適應(yīng)差分PCM)的變型，
[0005] -CELP(碼激勵線性預(yù)測）技術(shù)，以及，
[0006] -稱之為"通過變換"（例如，MDCT(改進離散余弦變換）類型）的技術(shù)。
[0007] PCM技術(shù)以指定數(shù)量比特對每一個樣本壓縮信號，而其它類型的技術(shù)壓縮樣本 (或幀）塊。
[0008] 根據(jù)ITU-T推薦的G. 711編碼/解碼是適用于語音信號的一種最廣泛使用技術(shù)之 一，無論是傳統(tǒng)的電話技術(shù)（通過交換網(wǎng)絡(luò)）還是通過互聯(lián)網(wǎng)（IP語音或VoIP)的技術(shù)。這 種編碼使用一種稱之為"對數(shù)PCM"的技術(shù)。
[0009] 根據(jù)ITU-T推薦的G. 711編碼/解碼原理可以概述如下。
[0010] G. 711編碼器可基于采樣頻率為8kHz的8比特對數(shù)壓縮以獲得64kbit/s的比特 率。
[0011] G. 711PCM編碼的原理是運用對數(shù)曲線來實施300-3400HZ頻帶內(nèi)的濾波信號的壓 縮，這使得寬動態(tài)范圍的信號有可能獲得信噪比幾乎恒定的信號。這涉及通過量化來編碼 且量化步長隨著要編碼的樣本幅值而改變：
[0012] -當(dāng)輸入信號電平弱時，量化步長小，
[0013] -當(dāng)輸入信號電平強時，量化步長大。
[0014] 使用兩個對數(shù)PCM壓縮定律：
[0015] -μ律（在北美和日本使用）以及
[0016] -Α律（在歐洲和世界其他地區(qū)使用）。
[0017] 根據(jù)Α律的G. 711編碼和根據(jù)μ律的G. 711編碼使用輸入樣本的8比特編碼。
[0018] 在實踐中，為了便于G. 711編碼器的實現(xiàn)，對數(shù)PCM壓縮采用分段曲線作近似。
[0019] 在Α律中，8位分布如下：
[0020] -1個符號位，
[0021] _3個比特用于表示分段，
[0022] _4個比特用于表示分段上的位置。
[0023] 參照圖1概述PCM編碼/譯碼原理。PCM編碼器11包括量化模塊QMrc10,用于接 收輸入端的輸入信號S (z)。位于量化模塊10輸出端的量化索引IMK通過傳輸信道12傳輸 到解碼器14。PCM解碼器14在輸入端接收來自傳輸信道發(fā)送的索引I' Mrc(可能是IMrc由 于比特錯誤而劣化的版本）并籍助于逆量化模塊13(Q'K)來進行逆量化以獲得解碼信號。 標(biāo)準(zhǔn)化的ITU-TG. 711PCM編碼（以下稱為G. 711)在統(tǒng)一標(biāo)量量化之前利用對數(shù)曲線進行 信號幅值的壓縮，這使得寬動態(tài)范圍的信號有可能獲得幾乎恒定的信噪比。因此，在原始信 號域中的量化步長正比于信號的幅值。壓縮信號的連續(xù)樣本可量化為8比特，即256個等 級。
[0024] 量化索引IPC；M(如圖1所示示例中的附圖標(biāo)記15)因此可認(rèn)為代表一個浮點數(shù)，該 浮點數(shù)具有4個尾數(shù)位"Pos"，3個指數(shù)位"Seg"和一個符號位"S"。
[0025] 在超過16位的要編碼的樣本的二進制表示（符號和絕對值）中，用樣本b0表示 的最低有效位（LSB)，指數(shù)表示位置14到8中的第一個" 1"的位置pos，尾數(shù)位是隨后接下 來的4個比特以及符號位是比特b15。
[0026] 因此，如果位置 pos = 14,則 exp = 7 ;如果 pos = 13,則 exp = 6，· · ·，如果 pos =8,貝lj exp = 1。
[0027] 如果第一個" 1"在位置8 (其對應(yīng)于要編碼樣本的絕對值小于或等于255)后，則 指數(shù)為0。
[0028] 在下表給出的示例中，其中設(shè)定為"1"的第一比特為比特b1(l(pos = 10)，指數(shù)exp 是3,并且4比特的尾數(shù)是位置9到6的4個比特= b9b8b7b6)。
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 適用于分層編碼/解碼中的比特分配方法，所述分層編碼/解碼包括數(shù)字信號增強 層的編碼/解碼，所述數(shù)字信號增強層包括連續(xù)的L個樣本且各個樣本包括尾數(shù)和指數(shù)，所 述方法包括將預(yù)定數(shù)量N b的增強比特分配至L個樣本中具有最大指數(shù)數(shù)值的至少一部分 樣本， 其特征在于，包括下述步驟： a) 枚舉步驟，枚舉L個樣本的指數(shù)且各自都具有給定數(shù)值， b) 計算步驟，通過減少指數(shù)數(shù)值直至預(yù)定數(shù)量Nb接近于上述數(shù)值來計算指數(shù)枚舉的至 少一個累積數(shù)值，以便 c) 確定步驟，確定沒有有效增強比特的樣本的最大指數(shù)的閾值數(shù)值（iexpj，以及， 根據(jù)所選擇的規(guī)則，將Nb個增強比特分配至指數(shù)大于所述閾值數(shù)值（iexpj的樣本。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：根據(jù)所述選擇的規(guī)則規(guī)定所要分配給樣 本的比特的最大數(shù)量Na并保留下述各項： _Na個比特分配至指數(shù)大于閾值數(shù)值（iexpj與最大數(shù)量Na之和的各個樣本， -對于指數(shù)小于或等于所述閾值數(shù)值ieXP(l的樣本分配的0個比特，以及， -在比特數(shù)Nb中的多個附加比特分配至指數(shù)包含在閾值數(shù)值（iexpj加1和閾值數(shù)值 與最大數(shù)量Na之和之間的樣本。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述分配至指數(shù)包含在閾值數(shù)值加1和 閾值數(shù)值與最大數(shù)量凡之和之間的各個樣本為： 在樣本的指數(shù)（iexp(n))與閾值數(shù)值（iexpj之間的差值，或者； 該差值小于1，這取決于所選擇的標(biāo)準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述選擇的標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于連續(xù)樣本中的樣 本位置次序。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，包括： bl)確定在L個樣本中的最大指數(shù)數(shù)值（iexpmax); b2)累積從最大指數(shù)數(shù)值到所述最大值遞減Na次的指數(shù)數(shù)量；以及， b3)條件循環(huán)，使得： 如果該累積保持小于要分配給L個樣本的比特總數(shù)Nb，則該累積加上通過將最大指數(shù) 數(shù)值遞減1的操作b2)實施計算出的新累積，為了實施操作b2)將這一遞減的結(jié)果作為最 大指數(shù)數(shù)值，并且只要根據(jù)操作b2)所獲得的所述累積保持小于數(shù)量N b就對操作b2)進行 循環(huán)迭代， 否則，計算操作b2)的緊前迭代處剩余的若干附加比特，以便確定其指數(shù)包含在閾值 數(shù)值加1和閾值數(shù)值與最大數(shù)量凡之和之間的若干（"L"個）樣本。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于：分配至L個樣本的比特通 過執(zhí)行兩個循環(huán)來進行： 第一循環(huán)，直至至其指數(shù)介于閾值數(shù)值加1和閾值數(shù)值與最大數(shù)量Na之和之間的樣本 的比特分配已被執(zhí)行，對第一循環(huán)的若干次迭代進行計數(shù)， 然后，第二循環(huán)以執(zhí)行最后剩余樣本的比特分配，迭代若干次，該迭代次數(shù)為第一循環(huán) 的所述迭代次數(shù)的函數(shù)。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于：所屬指數(shù)計數(shù)器表（cntO)在步驟 a)中創(chuàng)建，并且在條件循環(huán)中，該表中的地址指針遞減，以便實施步驟b)。
8. 根據(jù)引用權(quán)利要求5和6所述的方法，其特征在于：所述確定在L個樣本中的最大 指數(shù)數(shù)值（iexpmax)可以通過讀取所述表來進行。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在編碼中，增強信 號的比特流的組成來自于增強層的編碼， 所述組成是緊接實現(xiàn)各個樣本的比特分配之后進行的。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述量化步驟是根據(jù)符合ITU-T 推薦的G. 711. 1的類型A或類型μ的對數(shù)幅值壓縮編碼定律的脈沖編碼調(diào)制類型。
11. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法可通過對電話會議的音頻橋架構(gòu)中的輸入比特 流進行至少部分解碼、混合以及至少部分再編碼應(yīng)用于信號處理。
12. 計算機程序，其特征在于，包括適用于當(dāng)由處理器（PROC;PROC'）執(zhí)行時實施根據(jù) 權(quán)利要求1至10中任一項所述方法的指令。
13. 適用于包括連續(xù)樣本的數(shù)字音頻信號以分層編碼方式進行增強層編碼的裝置，其 特征在于，包括計算機化部件（PR〇C，MEM)，適用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項所述方 法和/或?qū)崿F(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求11的應(yīng)用。
14. 包括連續(xù)樣本的數(shù)字音頻信號的分層解碼中增強層的解碼設(shè)備，其特征在于包括 計算機化裝置（PROC'，MEM'），用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至10的任一所述的方法和/或?qū)?現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求11的應(yīng)用。
【文檔編號】G10L19/24GK104067338SQ201280062321
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月19日
【發(fā)明者】克勞德·蘭布林 申請人:奧蘭吉公司