專利名稱：無損解碼器及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無損編碼和解碼系統，特別涉及包含無損編碼設備和無損解碼設備的無損編碼和無損解碼系統，在所述的無損解碼設備中編碼數據可以被實時解碼。
背景技術：
通常，數字音頻信號借助脈碼調制方法從模擬音頻信號中獲得，以便根據DVD音頻標準用聲道數目、比特數目和抽樣頻率體現音頻信息。然而，由于數字音頻信號含有冗余數據，因此需要使用無損壓縮編碼方法來對于數字通用盤(DVD)改進縮短的數字音頻信號的記錄時間和改善比特率。
無損壓縮編碼方法的典型實例是霍夫曼編碼方法，在該方法中用相對較短長度的碼字指配具有出現頻率較高的輸入數據和用相對較長長度的碼字指配具有出現較低頻率的輸入數據。在數字音頻信號用霍夫曼編碼方法進行無損壓縮的情況中，它能比僅使用線性脈碼調制(PCM)方法的情況更有效地進行編碼。
同時，預測器在輸入數據具有可預測特性的情況中使用。預測器使用先前輸入數據來確定與新輸入數據對應的預測數據，然后使用壓縮預測數據與新輸入數據之間差值的方法。在這種預測器被附加使用在上述無損壓縮單元中的情況下，可以進一步提高對數字音頻信號的編碼效率。
當使用上述傳統的無損編碼方法時，盡管輸入數據的比特率是恒定的，但編碼數據的比特率根據特性等級和輸入數據隨機性改變。因而，由于傳統的無損編碼方法需要非常大的緩沖器容量，因此在數據壓縮和解壓縮的情況下很難實時地對數據編碼或解碼。此外，盡管為解決上述問題增加了緩沖器的容量，但解碼的延時現象依然存在。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種實時編碼數據的無損編碼設備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種實時對編碼數據解碼的無損解碼設備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種具有無損編碼設備和無損解碼設備的無損編碼和解碼系統，在無損解碼設備中編碼數據可以實時解碼。
為了實現本發(fā)明的一個目的，提供了一種無損編碼設備，它包括一個存儲輸入音頻數據的輸入緩沖器；一個無損壓縮單元，用于以預定數據為單位無損地壓縮編碼輸入緩沖器中存儲的音頻數據和順序輸出編碼數據；一個輸出緩沖器，用于存儲從無損壓縮單元輸出的編碼音頻數據；和一個比特率控制器，用于把輸出緩沖器中存儲的若干編碼音頻數據分成具有超過最大比特率的數據量的第一數據和具有低于最大比特率的數據量的第二數據，把第一數據分成第三數據和第四數據，第三數據是具有最大比特率的數據量的編碼音頻數據，第四數據是超過最大比特率的部分的編碼數據，并控制輸出緩沖器以便在輸出第二數據時的相同時間輸出第四數據。
為了實現本發(fā)明的另一個目的，還提供了一種無損解碼設備，它包括一個輸入緩沖器，用于按輸入順序存儲輸入數據；一個無損還原器，用于無損地還原從輸入緩沖器輸出的數據和生成音頻數據；一個緩沖器控制器，以下述方式控制輸入緩沖器，即向無損還原器供給輸入緩沖器存儲的數據中不具有識別信息的第一數據和向無損還原器供給與具有識別信息的第三數據相結合的具有識別信息的第二數據，其中第一數據具有由預定數據單位的無損編碼音頻數據獲得的結果不超過最大比特率的數據量，第二數據和第三數據構成由對應的預定數據單位的無損編碼音頻數據獲得的結果超過最大比特率的第四數據，其中第二數據是第四數據中具有最大比特率的數據量的編碼音頻數據，第三數據是第四數據中超過最大比特率的部分的編碼音頻數據；和一個輸出緩沖器，用于存儲和輸出無損還原器中生成的音頻數據。
為了實現本發(fā)明的其它目的，提供了一種具有無損編碼設備和無損解碼設備的無損編碼和解碼系統，其中無損編碼設備包括一個第一輸入緩沖器，用于存儲輸入音頻數據；一個無損壓縮單元，用于以預定數據為單位無損地壓縮編碼第一輸入緩沖器中存儲的音頻數據和順序輸出編碼數據；一個第一輸出緩沖器，用于存儲從無損壓縮單元輸出的編碼音頻數據；和一個比特率控制器，用于把輸出緩沖器中存儲的若干編碼音頻數據分成具有超過最大比特率的數據量的第一數據和具有低于最大比特率的數據量的第二數據，把第一數據分成第三數據和第四數據，所述的第三數據是具有最大比特率的數據量的編碼音頻數據，所述的第四數據是超過最大比特率的部分的編碼數據，并控制第一輸出緩沖器以便在輸出第二數據的同一時間輸出第四數據；其中無損解碼設備包括一個第二輸入緩沖器，用于按輸入順序存儲輸入數據；一個無損還原器，用于無損地還原從第二輸入緩沖器輸出的數據和生成音頻數據；一個緩沖器控制器，以下述方式控制第二輸入緩沖器，即向無損還原器供給第二輸入緩沖器中存儲的數據中不具有識別信息的第一數據和向無損還原器供給與具有識別信息的第三數據相結合的具有識別信息的第二數據，其中第一數據具有由預定數據單位的無損編碼音頻數據獲得的結果不超過最大比特率的數據量，第二數據和第三數據構成由對應的預定數據單位的無損編碼音頻數據獲得的結果超過最大比特率的第四數據，其中第二數據是第四數據中具有最大比特率的數據量的編碼音頻數據，第三數據是第四數據中超過最大比特率的部分的編碼音頻數據；和一個第二輸出緩沖器，用于存儲和輸出無損還原器中生成的音頻數據。


通過結合附圖詳細說明本發(fā)明的結構和工作過程，本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點將變得更加清楚。
圖1是顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的無損編碼設備的方框圖；圖2是解釋圖1所示的比特率控制器的工作概念圖；圖3示出了從圖1所示的輸出緩沖器輸出的比特流的結構；和圖4是顯示與圖1的無損編碼設備對應的無損解碼設備的方框圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中具有相同參考標號的元件執(zhí)行相同的功能。
在示出根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的無損編碼設備的圖1中，輸入緩沖器11存儲從外部信源輸入的數字音頻數據并以與輸入順序相同的順序向無損壓縮單元13供給存儲的音頻數據。無損壓縮單元13在每個預定數據單元無損地壓縮和編碼輸入緩沖器11供給的音頻數據。例如，在本發(fā)明的這個實施例中，幀被用作預定數據單位。此外，在本發(fā)明中，無損壓縮單元13借助壓縮編碼方法，比如公知的霍夫曼編碼方法，無損地壓縮和編碼音頻數據。由無損壓縮單元13編碼的音頻數據輸入給輸出緩沖器15。輸出緩沖器15存儲輸入的編碼音頻數據。輸出緩沖器15以與隨機幀對應的編碼音頻數據可以區(qū)別于與其它幀對應的編碼音頻數據的模式存儲編碼音頻數據。比特率控制器17存儲最大比特率，該最大比特率基于由無損編碼與音頻軌跡對應的整個音頻數據產生的比特率來確定。比特率控制器17按照以下方式控制輸出緩沖器15，即以等于或小于最大比特率的輸出比特率輸出輸出緩沖器存儲的編碼音頻數據。
下面，參照圖2說明比特率控制器17的工作情況。比特率控制器17把輸出緩沖器15存儲的若干編碼音頻數據分成具有超過最大比特率的數據量的第一數據和具有不超過最大比特率的數據量的第二數據。例如，按照上述分割，圖2所示的幀序號6，7和10的幀的編碼音頻數據被定義為第一數據。比特率控制器17把相應的第一數據分成第三和第四數據，第三數據是具有最大比特率的數據量的編碼音頻數據，第四數據是超過最大比特率的部分的編碼音頻數據。第四數據如圖2中的陰影部分所示。比特率控制器17把識別信息加到第四數據和與第四數據對應的第三數據上，該識別信息使第四數據和與第四數據對應的第三數據可以區(qū)別于其它幀的數據。然后，比特率控制器17以下述方式控制輸出緩沖器15，即在與其它幀的第二數據相同的時間從輸出緩沖器15輸出第四數據。在本發(fā)明的這一實施例中，比特率控制器17選擇時間上位于第四數據的幀之前的特定幀，并以下述方式控制輸出緩沖器15，即在與選擇幀的第二數據的同一時間輸出第四數據。在這種情況下，比特率控制器17選擇在前幀，以便根據與位于第四數據的幀之前的幀的預定序號對應的比特率附加第四數據。根據比特率控制器17的控制，輸出緩沖器15輸出與無損壓縮單元13供給的編碼音頻數據的幀相一致的第二數據、第二和第四數據二者、或比特流形式的第三數據。因而，在具有圖2所示數目的幀的情況中，輸出緩沖器15輸出圖3所示的比特流。在圖3中，沒有陰影的幀是按照與無損壓縮單元13輸入給輸出緩沖器15的相同順序從輸出緩沖器15輸出的幀，陰影部分示出了第四數據，該第四數據加到時間上位于原始幀之前的幀的第二數據上。
圖4是顯示無損解碼設備的方框圖，該無損解碼設備還原從圖1的無損編碼設備輸出的比特流。在圖4中，輸入緩沖器41與輸入順序相同的順序存儲圖1的編碼設備生成的比特流數據。緩沖器控制器43控制輸入緩沖器41，以便向無損還原器45輸出輸入緩沖器41存儲的數據。在緩沖器控制器43的控制下，第二數據不變化地輸出給無損還原器45，第四數據根據加給第三數據和第四數據的識別信息與對應第四數據的第三數據和第一數據相結合。結合的第一數據輸出給無損還原器45。這里，緩沖器控制器43根據第二和第三數據確定輸出給無損還原器45的第一數據和第二數據的順序。因而，在第二數據位于向輸入緩沖器41輸入的比特流的數據中的第三數據之前的情況下，第二數據輸出給無損還原器45，然后與第三數據對應的第一數據輸出給無損還原器45。所以，輸入緩沖器41可以向無損還原器45供給存儲的數據，以便無損還原器45可以沒有任何延遲地還原數據。
無損還原器45執(zhí)行上述無損壓縮單元13中信號處理的逆處理以便還原音頻信號，并向輸出緩沖器47輸出還原的音頻數據。輸出緩沖器47存儲從無損還原器45供給的音頻數據并向后面的裝置(未示出)供給存儲的音頻數據。
由于本領域的熟練技術人員明白上述無損編碼設備和上述無損解碼設備可以在無損編碼和解碼系統中使用(盡管它未在附圖中顯示和未在說明書中描述)，因此這里省略對無損編碼無損解碼系統的詳細說明。
如上所述，包括無損編碼設備和無損解碼設備的無損編碼和解碼系統控制編碼音頻數據的比特率，以便編碼音頻數據可以實時解碼。因而，本發(fā)明可以在具有像盤播放裝置或通信信道那樣的限制比特率的實時系統中使用。
權利要求
1.一種解碼經編碼的音頻數據的無損解碼器，該經編碼的音頻數據包括小于預定大小的數據單元，該解碼器包括第一緩沖器，用于緩沖第一數據單元的第一部分，該第一部分包括加到第一原始數據單元以產生第一數據單元的編碼音頻數據；緩沖器控制器，用于結合來自所述第一緩沖器的緩沖的第一部分和按順序位于第一數據單元之后的第二數據單元，以重新產生第二原始數據單元，其中第一部分被從超過預定大小的第二原始數據單元中移除以產生在預定大小范圍內的第二數據單元；和還原器，用于按順序接收和還原第一和第二原始數據單元。
2.如權利要求1所述的無損解碼器，其中，當所述緩沖器控制器結合經緩沖的第一部分和第二數據單元以重新產生第二原始數據單元時，所述還原器還原第一原始數據單元。
3.如權利要求1所述的無損解碼器，其中，在第一和第二原始數據單元的還原之間還原另外的數據單元。
4.如權利要求1所述的無損解碼器，其中，所述緩沖器控制器還檢測在經緩沖的第一部分中的識別信息；檢測在第二數據單元中的識別信息；和根據檢測的識別信息，結合經緩沖的第一部分和第二數據單元以重新產生第二原始數據單元。
5.如權利要求1所述的無損解碼器，還包括第二緩沖器，用于按順序接收和緩沖經編碼的音頻數據，其中所述緩沖器控制器控制所述第二緩沖器和所述第一緩沖器，以輸出包括第一和第二原始數據單元的編碼的音頻數據到所述還原器，以便按順序還原。
6.一種解碼經編碼的音頻數據的方法，該經編碼的音頻數據包括小于預定大小的數據單元，該方法包括下列步驟緩沖第一數據單元的第一部分，該第一部分包括加到第一原始數據單元以產生第一數據單元的編碼的音頻數據；結合經緩沖的第一部分與第二數據單元，以重新產生第二原始數據單元，其中第一部分在編碼期間被從超過預定大小的第二原始數據單元中移除以產生在預定大小范圍內的第二數據單元；和按順序還原第一和第二原始數據單元。
7.如權利要求6所述的方法，其中，在所述結合緩沖的第一部分和第二數據單元期間執(zhí)行所述還原第一原始數據單元的步驟。
8.如權利要求6所述的方法，還包括在所述還原第一和第二原始數據單元之間還原另外的數據單元的步驟。
9.如權利要求6所述的方法，其中所述結合步驟還包括下列步驟檢測在經緩沖的第一部分中的識別信息，檢測在第二數據單元中的識別信息，和根據檢測的識別信息，結合經緩沖的第一部分和第二數據單元以重新產生第二原始數據單元。
10.如權利要求6所述的方法，還包括下列步驟在所述緩沖第一部分和所述結合第一部分和第二數據單元之前按順序接收包括第一和第二數據單元的編碼的音頻數據；按順序緩沖編碼的音頻數據；和輸出緩沖的包括第一和第二原始數據的編碼的音頻數據，以便按順序還原。
全文摘要
一種解碼經編碼的音頻數據的無損解碼器及其方法。該無損解碼器中，該經編碼的音頻數據已經按如下順序被無損壓縮編碼，其中，該經編碼的音頻數據包括小于預定大小的數據單元，該解碼器包括第一緩沖器，用于緩沖第一數據單元的第一部分，該第一部分包括加到第一原始數據單元以產生第一數據單元的編碼音頻數據；緩沖器控制器，用于結合來自所述第一緩沖器的緩沖的第一部分和按順序位于第一數據單元之后的第二數據單元，以重新產生第二原始數據單元，其中第一部分被從超過預定大小的第二原始數據單元中移除以產生在預定大小范圍內的第二數據單元；和還原器，用于按順序接收和還原第一和第二原始數據單元。
文檔編號G11B20/02GK1855225SQ200410096450
公開日2006年11月1日 申請日期1999年5月6日 優(yōu)先權日1998年5月6日
發(fā)明者許在薰 申請人:三星電子株式會社