CN1275222C - 信号编码装置和信号编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是使量化噪声实际上用户感觉不到并防止频率分辨率和编码效率降低。一种信号编码装置包括:一个量化单元,基于多个量化方法量化输入信号;一个解量化单元,通过执行该解量化处理获得解码信号;一个误差信号计算单元,用来计算该解码信号和该输入信号之间的多个误差信号;一个加权计算单元,用来计算每个子块的加权,该加权与相应于误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关;一个量化方法选择单元,当产生通过分配每个子块的加权给该子块的误差信号获得的多个加权误差信号时,基于该加权的误差信号从多个量化方法中选择一个给定的量化方法;和一个输出单元,基于给定的量化方法将该输入信号作为输出信号输出。

Description

信号编码装置和信号编码方法
技术领域
本发明涉及一种对输入信号进行量化处理的信号编码装置和信号编码方法。更具体地,本发明涉及对有关包含在信号中的量化噪声进行处理的信号编码装置,信号编码方法和程序。
背景技术
一般地说来,到目前为止,有多种方法和装置可以用来有效地压缩和编码声音信号和/或图像信号。典型的声音信号编码方法例如包括使用由ISO/IEC标准化的音频MPEG-2的方法。而且,典型的图像信号编码方法包括使用由ISO/IEC标准化的视频MPEG-2的方法和使用ITU-T建议H.263的方法。
使用这些编码方法对各种输入信号的编码处理是可能的。在这些方法中不使用旨在编码特定输入信号的模型(例如,语音编码的基本算法,CELP)。而且,在这些编码方法中,时域信号(或空间域信号)被转换成每一块的频域信号,然后进行编码处理。通过这种转换处理,存在于该输入信号的暂时冗余在该频域中被局部化(localized)。因此,提高了对该输入信号进行编码处理的编码效率。
同时,一般说来,人类的听觉特征和人类视觉特征取决于频率。由于这个原因,如上所述,时域信号转换为频域信号在下面这一点上是便利的。这一点就是,这样的编码处理是根据人类视觉特征和人类听觉特征进行的。
将时域信号(或空间域信号)转换成频域信号的方法例如包括:傅立叶变换法,离散余弦变换(DCT变换)法,改进型离散余弦变换(MDCT变换)法和子波变换(WT变换)法。
这里,在DCT编码方法(或在MDCT编码方法)中,时域的输入信号首先转换成频域信号的转换信号。然后,该转换信号进行量化处理。在这个量化处理中,基于听觉心理模型(基于人类的听觉特征导出的模型)和幅度特征(频域输入信号的幅度特征),预定的加权施加在DCT系数(或MDCT系数)上。通过该加权处理,包含在编码信号中的量化噪声控制在实际上用户感觉不到的程度。在这种情况下,在DCT的情况下(或在MDCT的情况下),对所输入信号的变换处理是对每个确定的块执行的。因此,对于每个确定块分配一个固定的加权给该DCT系数。
然而,上述现有技术存在下面的问题。当每个确定块的长度等于或大于预定的长度时,相应于该确定块的输入语音信号的特征经常在每个持续的短时间周期中接连地变化。例如,在时间变化时,语音输入信号急剧地上升的部分和该语音输入信号不变化的部分将存在于该确定块中(在相应于该块的输入语音信号中)。在这一方面,直到此时,相应于该确定块长度的固定加权处理已经执行了。在该加权处理过程中,没有考虑涉及存在该块中的这些部分的特征。因此,至今认为控制该量化噪声(由误差信号所引起的量化噪声)在实际上用户感觉不到的程度是不可能。
同时,在DCT的情况下(或在MDCT的情况下),也有用来对该输入信号的每个一定的短块执行该变换处理的技术。在该技术中,对于每个一定的短块分配一个固定加权给该DCT系数或该MDCT系数。
根据这个技术,即使该输入语音信号的特征随着该持续短时间周期变化时,也可能执行该相应于该输入语音信号的特征的加权处理。通过这种加权处理,控制该量化噪声在用户实际上感觉不到的程度是可能的。
然而,当对该输入信号的每个确定短块执行该变换处理时,存在下述问题。在这种情况下,由于该输入信号的观测间隔变短而降低了该输入信号的频率分辨率。而且,每个短块需要用来解码通过编码该输入信号获得的信号的附加信息(例如,指示解码该输入信号必要的量化宽度的信息)。因此,降低了该输入信号的编码效率。
因此,期待着开发一种信号编码装置,即使该输入信号的特征随着该持续短时间周期变化时,也能够控制该量化噪声实际上用户感觉不到的程度,并能够防止该频率分辨率和该编码效率的降低。
发明内容
本发明的个目的是提供一种信号编码装置和一种信号编码方法,即使当该输入信号的特征随着该持续短时间周期变化时,也能够控制该量化噪声在实际上用户感觉不到的程度的,并能够防止该频率分辨率和该编码效率上的降低。
为了实现该目的,本发明提供一种信号编码装置,配置用来量化输入信号,编码量化的输入信号,然后将该编码的输入信号作为输出信号输出;该信号编码装置包括:
一个量化器,配置用来基于多个量化方法量化预定块的该输入信号;
一个解量化器,配置用来分别解量化该量化器量化的多个输入信号获得多个解码的信号;
一个误差信号计算器,配置用计算该预定块的多个误差信号,每个误差信号指示在多个解码信号的每个解码信号和该输入信号之间的差;
一个加权计算器,配置用于计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与相应于由该预定块划分的每个子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关;
一个量化方法选择器,当产生多个第一加权误差信号时,配置用来相互比较多个第一加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第一加权误差信号指示通过分配相应于包含在该预定块中的每个子块的加权给该子块的误差信号而获得的信号;和
一个输出单元,当基于给定的量化方法量化该预定块的该输入信号然后编码量化的输入信号时,配置用来将编码的输入信号作为输出信号输出。
为了实现该目的,本发明提供一种信号编码方法,对输入信号执行量化,然后编码该输入的量化信号,接着输出作为输出信号编码的输入信号,其特征在于:一个预定块的该输入信号基于多个量化方法量化;通过分别解量化多个量化信号获得多个解码信号;计算该预定块的多个误差信号,每个误差信号指示多个解码信号的每个信号和输入信号之间的差别;计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与相应于由该预定块划分的子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关;当产生多个第一加权误差信号时,多个加权误差信号相互比较,并基于该比较的结果从该多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第一加权误差信号指示通过相应于包含在该预定块中的每个短块分配给该短块的误差信号一个加权而得到的信号;和当该预定块的输入信号基于所给定的量化方法量化并接着编码该量化信号时,输出该编码输入信号作为输出信号。
本发明的特征在于:通过计算与程度有关的加权进行加权计算,该程度涉及相应于由该预定块分割的每个子块的误差信号的量化噪声是否对该用户来说感觉不到,其中每个子块包含在该预定块中;当产生多个(误差信号的数量对应于该预定块)第一加权误差信号(加权误差信号对应于该预定块)时,通过相互比较多个加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法执行该量化方法的选择,其中每个第加权误差信号指示通过相应于包含在该预定块中的每个子块给该子块的误差信号分配加权而得到的信号。
根据本发明,当对具有该相对长的每个块的长度(例如,上述的一块)的预定块执行量化处理和编码处理时,例如,可以防止降低该输入信号的分辨率和降低该输入信号的编码效率。
而且,在本发明中,计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与相应于比该预定块更短的短块(例如,该子块)的误差信号的量化噪声是否对于用户来说实际上感觉不到的程度有关。
而且,在本发明中,该预定块的输入信号的量化是基于多种量化方法的每种方法执行的。由于这个原因,通过解量化处理所得到的各个解码信号与各自的量化方法相联。因此,可以说,计算出来的各种误差信号也是与各自的量化方法相联的。
在本发明中,当产生该多个第一加权误差信号(该加权误差信号对应于该预定块)时,进行下面的处理,其中该加权误差信号指示通过相应于包含在该预定块中的每个短块给每个短块的误差信号分配加权而得到的信号。
在本发明中,多个第一加权误差信号相互进行比较,并且基于该比较的结果选择一个给定加权的误差信号。可以说该给定加权误差信号是与给定的量化方法相联的。因此,对该给定加权误差信号的选择相应于该给定量化方法的选择。
同时,该加权误差信号是用与该量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关的加权来提供的误差信号。当通过使用该加权执行该加权处理时,例如,如在下面所描述的那样,控制该量化噪声是可能的。具体来说,通过该加权处理,可以以这样一种方式来控制该量化噪声,即,较大的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有较大信号值的频域,而小的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有小信号值的频域。通过对包含在该预定块中的所有的子块执行该加权处理,能够控制该量化噪声实际上用户感觉不到的程度。因此,可以说,这样选择的给定量化方法是能够使该量化噪声实际上用户感觉不到的程度的量化方法。
因此,根据本发明,该给定的量化方法(该量化方法能够使该量化噪声实际上用户感觉不到)是从该多种量化方法中选择的。
例如,在本发明中,计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与对应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。由于这个原因,即使当在包含在该预定块的各个子块中该输入信号的频率特征变化程度大时,在本发明中也可以为每个子块计算下面的加权。具体来说,计算与对应于每个子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关的加权。
而且,在本发明中,该预定块(例如,一块)被划分成多个子块(例如,子块1到4)。相应于每个子块的加权(例如,加权滤波器W1到w4之一)分配给每个子块的误差信号。这就产生了多个(该一块的多个误差信号1、2、3、...)第一加权误差信号(该一块的加权误差信号)。
由于这个原因,与相应于每个子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关的加权分配给每个第一加权误差信号。因此,可以说,这样选择的该给定量化方法是能够使相应于每个子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的程度的一种量化方法。
因此,根据本发明,从多种量化方法中选择该量化方法(该量化方法能够使相应于每个子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到)。
通过基于选择的量化方法执行该量化处理,即使当该输入信号的特征在持续的短时间周期内变化时,也可以获得下面的效果。具体说来,用户不能完全感觉到包含在该解码信号中的量化噪声。而且,还防止频率分辨率和编码效率的降低。因此,它能够提高语音信号和声音信号的主观质量。
同时,本发明的特征在于分别计算多个第一加权误差信号的电功率值。而且,本发明的特征在于给定量化方法的选择是通过相互比较多个第一加权误差信号的电功率值然后基于该比较的结果从该多种量化方法中选择一个给定的量化方法完成的。
同时,本发明的特征在于一旦选择一个预定的量化方法,就指示一个配置的单元不执行基于该预定量化方法以外的量化方法的量化。
同时,本发明的特征在于该多种量化方法是基于表达将要输出的输出信号必需的编码术语的一定量信息产生的。
同时,本发明的特征在于加权的计算是通过执行每个子块的该输入信号的线性预测分析计算线性预测参数,然后基于这样计算的该线性预测参数产生每个子块的加权进行的,该加权与相应于每个子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。
同时,在本发明中,执行下面的处理代替加权的计算,加权的计算执行对包含在该预定块中每个子块的计算过程。本发明计算线性预测参数是通过对每个子块的输入信号执行线性预测分析,然后基于对每个子块计算的该线性预测参数的平均计算每个子块的线性预测参数的平均,接着基于每个子块计算的线性预测参数的平均计算相应于该预定块的加权线性预测参数,和基于相应于该预定块的该加权线性预测参数产生加权来计算的,该加权与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。
同时,在本发明中,执行下面的处理来代替产生多个第一加权误差信号和选择该量化方法的处理。当产生多个(该预定块的误差信号的数量)第二加权误差信号时,本发明相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择该给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过向该预定块的误差信号分配所产生的加权获得的信号。
同时,本发明的特征在于该加权计算是通过对该输入信号进行线性变换成每个子块的变换信号,基于每个子块的该变换信号为每个子块产生加权,然后对每个产生的加权执行反线性变换完成的,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。
同时,在本发明中,执行下面的处理来代替执行包含在该预定块中的每个子块的计算处理的加权计算。本发明将该输入信号线性变换为每个子块的变换信号,然后基于执行线性变换的每个变换信号的变换信号值计算相应于该预定块的平均变换值,每个平均变换值指示该变换信号值的平均,然后,基于相应于该预定块的平均变换值产生与涉及相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否对于用户来说实际上感觉不到的程度有关的加权,然后对产生的加权执行该反线性变换。而且,在本发明中,执行下面的处理来代替产生多个第一加权误差信号和选择该给定量化方法的处理。当产生多个第二加权误差信号时,本发明相互比较多个第二加权误差信号,并基于比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该逆变换器逆变换的该加权给该预定块的误差信号得到的信号。
同时,本发明的特征在于该加权计算是通过计算指示该输入信号的每个子块的电功率值的信号电功率值,和基于相应于每个子块的信号电功率值产生每个子块的加权完成的,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。
同时,在本发明中,执行下面的处理代替对包含在该预定块中每个子块执行计算处理的加权计算。本发明计算指示每个子块的输入信号的电功率值的信号电功率值,然后基于所计算的各自信号电功率值计算相应于指示该各自电功率值的分布的预定块的电功率函数,和基于该计算出的电功率函数产生与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关的加权。在本发明中,执行下面的处理代替产生多个加权误差信号并选择该给定的量化方法的处理。当产生多个第二加权误差信号时,本发明相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过将该逆变换器逆变换得到的加权分配给该预定块的误差信号获得的信号。
附图说明
图1是表示在实施例1中的一个信号编码装置的配置的示意图。
图2是表示分析帧的可用范围和加权滤波器的可用范围的示意图。
图3是表示当该加权滤波器应用于误差信号时的各自信号的频率特征的曲线图。
图4是表示在实施例1中的信号编码方法的流程图。
图5是表示在实施例1中的信号编码方法的另一个流程图。
图6是表示在实施例2中的一个信号编码装置的配置的示意图。
图7是表示在修改2中的一个加权计算单元的配置的示意图。
图8是表示在修改3中的一个加权计算单元的配置示意图。
图9是表示在修改4中的一个加权计算单元的配置示意图。
图10是表示在修改5中的一个加权计算单元的配置示意图。
图11是表示在修改6中的一个加权计算单元的配置示意图。
图12是表示根据本发明记录程序的计算机可读记录介质。
最佳实施例
下面将参考表示这些实施例的附图具体描述根据本发明的一个信号编码装置和信号编码方法。
(实施例1)
图1是表示根据实施例1的一个信号编码装置的配置示意图。图2是表示相应于输入信号的分析帧的可用范围(在时域中的可用范围)和相应于该输入信号的加权滤波器的可用范围(在时域中的可用范围)。注意,该分析帧和该加权滤波器将在后面描述。
一个信号编码装置包括用于输入各种数据(例如该输入信号)的输入单元(没有示出),和一个输入信号值计算单元1,基于输入到该输入单元的该输入信号计算每个预定块的该输入信号的信号值。该块例如定义如下。例如,该输入信号以每个预定的时间间隔划分为多个块。相应于预定时间的输入信号是该块。该预定块可以是一块或两块。将以该预定块是一块作为例子进行说明。
该输入信号值计算单元1基于输入的输入信号计算在每个离散的时间上该输入信号的信号值。该离散时间例如定义如下。关于离散时间t1、t2、t3等等,在时间tn(n是整数)和时间tn+1之间的时间间隔构成一个持续的时间周期。例如,在时间t1和时间t2之间的时间间隔等于在时间t2和时间t3之间的时间间隔。
例如,当相应于一块的预定时间T等于1024间隔时,其中每个间隔指示在该离散时间之间的间隔(此后将离散时间之间的间隔称为抽样),该输入信号值计算单元1计算相应于一块n(抽样码)的输入信号的信号值f(n)。在这个实施例中,相应于一块的输入信号的多个信号值在此之后简称为一块的输入信号。而且,等效于该相应于一块的预定时间T的抽样数称为一块的抽样数(例如1024块)。而且,包含在相应与一块的该预定时间T的每个抽样码称为相应于一块的每个抽样码。同时,相应于一块的输入信号等于存在于相应于一块的该预定时间T中的输入信号。而且,相应于一块的变换信号等于相应于一块的输入信号,该输入信号由变换单元3进行变换。这些定义也将适用于该分析帧和子块(如后面描述的划分的块)。
同时,该信号编码装置包括:变换单元3,用执行该输入信号值计算单元1计算的一块的输入信号的线性变换(例如正交变换处理);一个量化方法产生单元4,用来产生多个量化方法;一个量化单元5,用来量化变换的信号,该变换的信号是由该变换单元3基于每个量化方法执行该线性变换的每一块的输入信号;一个解量化单元6,用来解量化由量化单元5所量化的多个量化信号;一个逆变换单元7,用来对该解量化单元6输出的多个变换信号执行反线性变换;和一个误差信号计算单元8,用来计算块的多个误差信号,每个误差信号指示从该逆变换单元7输出的多个解码信号的每个解码信号与从该输入信号值计算单元1输出的该输入信号之间的差信号。
该变换单元3通过对该输入信号执行线性变换将该输入信号变换为变换信号。该线性变换例如是正交变换。这里,将使用该DCT变换作为例子进行说明。注意,该变换单元3也可以执行除了该正交变换之外的其它线性变换。当该输入信号值定义为X(n)时,该变换信号的信号值X(m)可以通过下面的方程表示:
[公式1]
X ( m ) = 2 N C ( m ) Σ n = 0 N - 1 x ( n ) cos [ ( 2 n + 1 ) mπ 2 N ]
其中C(m)=1/2(m=0),1(m=1,2,...,N-1)。而且,N是一块的抽样数。
该变换单元3通过对一块的该输入信号执行变换处理将该输入信号转换为变换信号。在下面,当该变换单元3对一块的该信号执行变换时,这样变换的一块输入信号称为一块变换信号。此外,通过这个处理,时域中的信号(该输入信号)被变换成频域中的信号(该变换信号)。
该量化方法产生单元4例如基于该变换信号的频率特征产生多个量化方法。在这种情况下,与该各个量化方法相联系的离散间隔(更精确的说,是量化宽度)是相互不同的。例如,由量化方法1量化的变换信号的离散间隔和由量化方法2量化的该变换信号的离散间隔是相互不同的。
以此方式,该量化方法产生单元4能够产生如下多个量化方法。当该变换信号基于多个量化方法中的每个量化方法进行量化时,关于一块的该变换信号,相对大的量化噪声给予了具有高信号值的该变换信号的范围,而相对小的量化噪声给予了具有低信号值的变换信号的范围。
在这种情况下,该量化方法产生单元4基于表达从输出单元16输出的输出信号所需的编码术语的信息量产生该多种量化方法。更准确地说,该量化方法产生单元4产生多个量化方法以使得表达该输出信号必须的编码术语的信息量保持在一定量之内。也就是说,该量化方法产生单元4产生该多种量化方法,以使得与该量化方法相关的每个离散间隔达到确定值或在其之上。当产生该多种量化方法时,该量化方法产生单元4保持该多种量化方法。这里,上面该量化方法的产生过程仅仅是一个例子。在本发明中,并不特别地限制由该量化方法产生单元4所进行的产生处理的具体模式。
该量化单元5基于该量化方法产生单元4产生的量化方法来量化一块的该变换信号。当有多种量化方法相应于一块的该变换信号时,该量化单元5执行下面的处理。该量化单元5分别基于各自的量化方法量化一块的该变换信号。在这种情况下,该量化单元5对同一块的该变换信号执行多次量化处理。对于该量化处理的方法的具体说明将在后面进行描述。
指示由该量化单元5量化的每个变换信号的量化信号(这里的变换信号是频域信号)与每个量化方法相联。
该解量化单元6解量化由该量化单元5量化的多个量化信号。然后,该解量化单元6将解量化的多个量化信号作为多个解量化信号输出到该逆变换单元7。
该逆变换单元7对多个解量化信号执行逆变换。然后,该逆变换单元7获得分别进行逆变换的各自的解量化信号作为解码信号。此后,该逆变换单元7输出各自的解码信号到该误差信号计算单元8。该各自解码的信号是时域信号。
例如,当由该变换单元3执行的变换处理是该DCT处理时,由该逆变换单元7执行的该逆变换是该逆DCT。在这种情况下,解码信号x1(n)可以表示如下:
[公式2]
x 1 ( n ) = 2 N Σ n = 0 N - 1 C ( m ) X ( m ) cos [ ( 2 n + 1 ) mπ 2 N ]
式中,X(m)是该变换信号。同时C(m)的值定义如下:
C(m)=(1/2)(m=0),1(m=1、2、...、N-1)
该误差信号计算单元8计算一块的多个误差信号,每个误差信号指示在该输入信号和多个解码信号中的每个解码信号之间的差信号。在这种情况下,该误差信号计算单元8计算相应于一块的每个抽样码的误差信号值(在时域中的信号值)。相应于一块的该各自抽样码的误差信号值简称为一块的误差信号。计算出的误差信号值与该量化方法相联。
该信号编码装置包括一个加权计算单元2。该加权计算单元2基于由该输入信号值计算单元1计算的一块的输入信号来计算加权,该加权与对应于由一块划分的每个子块(划分块)的误差信号的量化噪声是否对用户实际上是感觉不到的程度相关。
该加权计算单元2包括一个线性预测分析单元2a和一个加权滤波器产生单元2b。该线性预测单元2a基于相应于该分析帧(例如,相应于384抽样的块)的输入信号的信号值(f(n))对每个分析帧的输入信号执行线性预测分析,该分析帧是比一块(例如,相应于1024抽样的块)更短的块。
同时,该分析帧相应于该子块。由于这个原因,能够说“该线性预测分析单元2a对每个分析帧执行该线性预测分析处理”相应于“该线性预测分析单元2a对每个子块执行线性预测分析处理。”相似地,可以说“每个单元对每个分析帧执行处理”相应于“每个单元对每个子块执行处理。”
在这种情况下,如在图2中所示的,可以在该分析帧之间(例如,在K=1的分析帧和在K=2的分析帧之间)提供重叠部分(抽样数的重叠的部分)。通过该线性预测分析单元2a的处理计算每个分析帧的该线性预测系数(此后称作预测系数)。在这种情况下,为了计算多个预测系数,该线性预测分析单元2a可以执行预测系数的内插(interpolating)处理。
该线性预测分析单元2a例如也可以使用由该线性预测分析获得的预测系数产生输入信号的频谱包络模型。而且,该线性预测分析单元2a可以基于所产生的模型计算指示该频谱包络的一个或多个参数。注意,该线性预测系数和LSP在本说明书中将称作线性预测参数。
具体说明如下。在图2中示出相应于时间t的输入信号,各个块的可用范围,各个分析帧(k=1-4)的可用范围,各个加权滤波器(k=1-4)的可用范围和该DCT变换所需的时间范围(抽样数)。
如图2所示,四个分析帧(k=1-4)相应于第R块。在这种情况下,例如,该线性预测分析单元2a用预测系数αki(其中k是表示分析帧的序号的下标,i=1至M,M是该线性预测分析的次序(order))计算每个分析帧的线性预测模型。由于计算该线性预测模型的方式是该线性预测分析的公知技术,因此在此省略其描述。
该线性预测分析单元2a计算从该线性预测模型得出的预测值和该输入信号(例如,输入信号的每个信号值f(n)相应于一定的分析帧,n=1-384)的每个信号值之间的误差的平方和。然后,该线性预测分析单元2a计算使得该计算的平方和最小的预测系数αki。
该加权滤波器产生单元2b使用由该线性预测分析单元2a计算的预测系数αki产生一个加权滤波器。该产生过程说明如下。
该加权滤波器产生单元2b基于输入信号的频率特征执行下面的产生过程。该加权滤波器产生单元2b计算加权,该加权增加具有大的该输入信号的信号值的频域中的量化噪声和降低具有小的该输入信号的信号值的频域中的量化噪声。然而,应该注意,在具有大的该输入信号的信号值的频域中,该量化噪声的幅度设置在预定值之内。该加权滤波器产生单元2b基于该计算的加权产生该加权滤波器。表明这样产生的加权滤波器的变换函数(z变换显示的方程)的例子的方程定义如下。
[公式3]
W k ( Z ) = 1 + Σ i = 1 M α ki γ nk i Z - i 1 + Σ i = 1 M α ki γ dk i Z - i
式中γdk和γnk是常数,满足关系0<γdk<γnk<1。该加权滤波器是公知的共振峰加权滤波器(公知的知觉(perceptual)加权滤波器)。该共振峰加权滤波器在Atal的有关设计的文件中(B.S.Atal and M.R.Schroeder,predictive coding of speech signal and subjective error criteria,IEEE Trans Account,speech signal processing vol.ASSP-27,pp274-2541979)描述。
同时,表示另一个知觉加权滤波器的例子的公式定义如下:
[公式4]
W K ( Z ) = 1 + Σ i = 1 M α ki γ k i Z - i
式中γk是常数,满足关系0<γk<1。
在上面的说明中,该加权计算单元2执行每个分析帧的该线性预测分析并产生每个子块的加权滤波器。该加权滤波器应用到相应于每个子块的每个抽样码的误差信号的信号值。相应于7每个子块的每个抽样码的该误差信号的信号值在此后称为该子块的误差信号。附带地说,当一块的该抽样数等于1024并且该一块被分成四个子块时,每个子块的抽样数等于256。
注意,确定该分析帧的技术并不特别地限定在该实施例中。通常,确定该分析帧以使每个分析帧的抽样数比每个子块的抽样数稍微大。根据该确定方法,在相邻的帧之间有重叠部分。因此,该线性预测分析的结果保持其连续性。
当上述的误差信号使用该加权滤波器进行加权处理时,该子块的误差信号的频率特征可以如在图3中所示的那样来控制。这里,可以说,该误差信号相应于量化噪声。正因为如此,当上述的误差信号使用该加权滤波器进行加权处理时,能够如下面那样控制该量化噪声的。
该量化噪声以这样一种方式进行控制,即,大的量化噪声给予相应于每个子块具有大的输入信号的信号值的频域而小的量化噪声给予相应于每个子块具有小的输入信号的信号值的频域。
而且,该信号编码装置包括一个加权执行单元10,一个电功率计算单元11,用来计算多个加权误差信号的各自的电功率值;一个量化方法选择单元12,基于所计算的各自电功率值从多个量化方法中选择一个给定的量化方法;和一个量化控制单元13,用执行有关量化的各种处理。例如,该量化控制单元13执行指示该量化单元5停止该量化过程的处理和将有关给定量化方法的信息传送给该量化方法产生单元4的处理。
该加权执行单元10使用由该加权计算单元2计算的加权滤波器向每块的误差信号提供该加权处理。也就是说,该加权执行单元10产生每块的误差信号的加权误差信号(在一块中的加权误差信号),该加权误差信号代表给包含在一块中的每个子块(每个短块)的误差信号提供相应于该子块的加权而获得的信号。
更准确地说,该加权执行单元10使用该加权滤波器向包含在一块中的各个子块的误差信号的信号值提供该加权处理。
例如,该加权执行单元10向在图2中所示的该子块(K=1)的误差信号的每个信号值提供预定的加权处理(使用相应于该子块的一个加权滤波器W1(z)的加权处理)。注意,W1(z)是一个滤波器变换函数。这里,该加权误差信号是时域信号。相似地,该加权执行单元10也使用加权滤波器W2(z)、W3(z)和W4(z)向各个子块K=2、3和4的误差信号的信号值提供该加权处理。
该加权执行单元10通过合并各个子块(K=1-4)的误差信号产生一块的加权误差信号,其中各个子块分配各自的加权。
当进行该加权处理时,可以如下面那样控制量化噪声。具体来说,可以以这样一利方式控制该量化噪声,即,大的量化噪声给予相应于每个子块具有大的输入信号的信号值的频域,而小的量化噪声给予相应于每个子块具有小的输入信号的信号值的频域。通过对包含在一块中的所有子块进行处理,可以控制量化噪声在实际上用户感觉不到的程度。
此后,该加权执行单元10通过对相应于各自量化方法的各个误差信号进行如上该加权处理产生一块的多个加权误差信号。顺便提及,各自的加权误差信号与各自的量化方法相联系。
该电功率计算单元11计算从该加权执行单元10输出的多个加权误差信号的电功率值。该电功率值WE计算如下:
[公式5]
WE = Σ k = 1 k Σ n = T k T K - 1 - 1 | we ( n ) | 2
式中we(n)是加权误差信号的信号值。K代表相应于一块的加权滤波器数。Tk代表第k个加权滤波器适用的第一抽样码。而且,(Tk+1)-1(k=K)代表相应于一块的各个抽样码的最后抽样码。
也就是说,在上面该公式中,该电功率值是代表加权误差信号的信号值的平方和的值。而且,在上述的公式中该电功率值是相应于一块的值。可选地,在上述公式中的该电功率值在此后称为一块的加权误差信号的电功率值。
然后,由该电功率计算单元11计算的各个电功率值与各自的量化方法相联。此后,各个电功率值传送到该量化方法选择单元12。
该量化方法选择单元12相互比较多个电功率值并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。在这种情况下,可以说,各个电功率值与各自的加权误差信号相关。正因为如此,可以说,该量化方法选择单元12相互比较多个加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。
更准确地说,该量化方法选择单元12基于传送的各个电功率值和相应于各个电功率值的量化方法从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。例如,该量化方法选择单元12保留与量化方法1相关的电功率值WE1。同样地,该量化方法选择单元12保留与量化方法2相关的电功率值WE2。而且,该量化方法选择单元12对每个传送的电功率值执行上述的保留处理。在这种情况下,该量化控制单元13传送所有的量化方法到该量化方法选择单元12。当该量化方法选择单元12判断相应于所有量化方法的电功率值已经传送时,该量化方法选择单元12执行下述的处理。例如,该量化方法选择单元例如从所有的量化方法中选择相应于最小电功率值的量化方法。
在这个实施例中,如上所述,产生每个子块的加权滤波器,该加权滤波器与相应于每个子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。然后,使用该加权滤波器对每个子块的误差信号进行该加权处理。正因为如此,使得进行上述的加权处理的一块的误差信号的电功率值最小等效于控制一块的输入信号的量化噪声在实际上用户感觉不到的程度。
也就是说,当该量化单元5基于由该量化方法选择单元12选择的量化方法执行该量化处理时,该量化噪声如下面所描述的那样降低了。具体地说,对于包含在一块中的每个子块,降低该量化噪声以使大的量化噪声给予具有大信号值的频域而小的量化噪声给予具有小信号值的频域。正因为如此,能够使得该量化噪声实际上用户感觉不到。
当该变换信号传送到该量化单元5时,该量化控制单元13指示该量化方法选择单元12例如基于该变换信号的频率特征产生一个量化方法。而且,当由该量化方法选择单元12选择了给定的量化方法时,该量化控制单元13从该量化方法产生单元4中读出给定的量化方法。然后,该量化控制单元13传送指令信息给该量化单元5,该指令信息表示基于给定的量化方法执行该量化处理的指令以及给定的量化方法。
同时,该量化单元5基于由该量化方法选择单元12选择的量化方法量化一块的变换信号。
注意,该量化单元5可以基于每个量化方法来量化一块的变换信号。而且,该量化单元5可以将多个量化的信号(由各自的量化方法量化的各个变换信号)传送给该量化方法选择单元12和/或该量化控制单元13。进一步,该量化方法选择单元12和/或该量化控制单元13可以保留多个量化的信号。在这种情况下,当该量化方法选择单元12选择给定的量化方法时,该量化单元5就不需要再基于所给定的量化方法执行该量化处理。也就是说,该量化控制单元13只需将该量化控制单元13保留的多个量化信号中相应于该给定量化方法的量化信号传送给一个编码单元15。
该编码单元15编码由该量化单元5量化的信号。例如,这样的编码包括熵编码。通过这样的编码可以降低包含在该量化信号中的编码量。
同时,该信号编码装置包括一个输出单元16,用来将由该编码单元15编码的信号作为输出信号例如输出到一个传输单元(没有示出),和用来控制各个单元的控制单元(没有示出)。该控制单元包括用来计量上述抽样数的计数器(没有示出)。
当基于给定的量化方法量化一块的输入信号并接着编码该量化的输入信号时,该输出单元16将所编码的输入信号作为输出信号输出。
(信号编码方法)
下面将描述根据实施例1的一种信号编码方法,作为本发明的一个例子。
首先,操作者使用该输入单元输入下面的信息。输入到该输入单元的信息包括有关抽样、一块的抽样数、每个子块的抽样数。每个分析帧的抽样数的信息和有关量化方法的指令信息。该有关于量化方法的指令信息例如是表示使表达该输出信号所必需的编码术语的该信息量保持在确定量之内的指令的信息。该输入到输入单元的信息传送给该控制单元。
该控制单元指示该输入信号值计算单元1计算输入信号的每个抽样码的信号值。而且,该控制单元指示该线性预测分析单元2a对每个分析帧执行线性预测分析。而且,该控制单元指示该加权滤波器产生单元2b产生每个子块的加权滤波器。而且,该控制单元指示该变换单元3例如执行每个块的该变换处理。这里,作为一个例子,将对变换单元3执行DCT处理的情况进行描述。此外,该控制单元将有关量化方法的指令信息传送给该量化控制单元13。此后,进行下面的处理过程(图4和图5中所示的处理)。
图4和图5是用来说明使用根据实施例1的信号编码装置的信号编码方法的流程图。这里,作为一个例子,将对在图2所示的输入信号编码之后输出该输出信号的情况进行描述。
在下面所描述的流程图中,从步骤S30到S80的处理和从步骤S90到S110的处理是并行执行的。在这种情况下,步骤S90到S110的处理可以在步骤S30到S80的处理执行之后执行。可选地,步骤S30到S80的处理可以在步骤S90到S110的处理执行之后执行。注意,信号(输入信号)是连续地(暂时连续地)输入到该输入单元的。
在步骤S10,该控制单元判断相应于一块的信号(此后,称作相应一块的输入信号)是否输入到该输入单元。例如,该控制单元判断相应于一块的抽样数的输入信号是否输入。
在判断该输入信号没有输入时,执行步骤S13的处理。相反地,在判断该输入信号输入时,执行步骤S20的处理。
在步骤S13,该控制单元判断是否信号输入到该输入单元。在判断信号输入到该输入单元时,执行步骤S10的处理。相反地,在判断出没有向该输入单元输入信号时,执行步骤S15中的处理。
在步骤S15,该信号编码装置使用输入到该输入单元的输入信号执行信号编码处理(步骤S20到步骤S200的处理)。此后,完成该处理。注意,用来完成该处理的方法并不特定地限定为上述的在本实施例中的方法。
在步骤S20,相应于输入到该输入单元的一块的输入信号传送给该输入信号值计算单元1。然后,该输入信号值计算单元1基于所传输的输入信号计算相应于一块的该输入信号的每个抽样码的信号值。例如,当与相应于一块的该预定时间T相等的抽样数等于1024时,该输入信号值计算单元1计算该输入信号的每个抽样码(码0、1、2、...1023)的信号值(f(n)(n是抽样码))。然后,该输入信号值计算单元1将该一块的输入信号(相应于一块的输入信号的多个(例如1024个)信号值)传送给该变换单元3。
在步骤S30,该变换单元3通过对该一块的输入信号执行该线性变换将该输入信号变换成一个变换信号。经过该处理,该时域信号(该输入信号)被变换成该频域信号(该变换信号)。
在步骤S40,该变换单元3将相应于一块的该变换信号的多个信号值传送给该量化单元5。相应于一块的该变换信号的多个信号值是相应于一块的该输入信号的多个信号值,该输入信号由该变换单元3变换。相应于一块的该变换信号的多个信号值将在此后称作相应于一块的多个变换信号值。而且,相应于一块的各自变换信号值与各自的频率相联系。
该相应于一块的各个变换信号值通过该量化单元5传送给该量化控制单元13。在这种情况下,该量化单元5将相应于一块的各个变换信号值与各自的频率相联系。而且,该量化单元5保留一块的该变换信号(还未被量化的变换信号)。
该量化控制单元13指示该量化方法产生单元4基于相应于一块的各自变换信号值和相应于该各自变换信号值的频率产生该多种量化方法。在这种情况下,该量化控制单元13将该有关量化方法的指示信息传送给该量化方法产生单元4,其中该量化方法是从该控制单元传送的。
在步骤S50,该量化方法产生单元4基于有关量化方法的指令信息产生多个量化方法。下面具体说明由该量化方法产生单元4执行的产生过程的一个例子。
该量化方法产生单元4基于各自的相应于一块的变换信号值和相应于各个变换信号值的频率计算相应于一块的该变换信号的频率特征。然后,该量化方法产生单元4基于该频率特征产生多个量化方法(量化方法1,量化方法2,等等)。在这种情况下,该量化方法产生单元4例如基于有关于量化方法的指示信息产生该各自量化方法,以使对于表达该输出信号所必需的编码术语的信息量保持在确定量之内。也就是说,产生该各个量化方法以使得有关于每个量化方法的离散间隔等于和大于确定量的值。该量化方法产生单元4保留所产生的多个量化方法。例如,该量化方法产生单元4首先传送该量化方法1到该量化单元5。
在步骤S60,该量化单元5基于所传输的量化方法1量化一块的该变换信号。附带地讲,如上所述,该量化控制单元5可以保留所量化的一块的变换信号。
在步骤S70,该量化单元5将指示这样量化的一块的变换信号的一块的量化信号与该量化方法1相联系。然后,该一块的量化信号通过该解量化单元6传送给该逆变换单元7。该逆变换单元7通过执行一个逆变换处理获得一块的解码信号。该逆变换单元7将该一块的解码信号传送给该误差信号计算单元8。经过在步骤S70中的处理,该频域信号被变换成时域信号(该解码信号)。
在步骤S80,该误差信号计算单元8计算指示在该一块的解码信号和一块的输入信号之间的差信号的一块的误差信号。然后,该误差信号计算单元8将该一块的误差信号与该量化方法1联系。此后,当该误差信号计算单元8产生相应于该量化方法1的一块的误差信号时,该误差信号计算单元8将指示相应于量化方法1产生一块的误差信号的信息传送给该控制单元。
同时,下面的处理也与上面该步骤S30到步骤S80的处理并行地执行。
在这种情况下,在步骤S10,除了该一块的输入信号之外,该控制单元也判断关于该线性预测分析所必需的输入信号是否被输入。然后,当判断该线性预测分析分析所必需的输入信号已经输入时,执行在步骤S90中的处理。
在步骤90,相应于一块的输入信号的多个信号值传送给该线性预测分析单元2a。相应于一块的该输入信号的多个信号值在此后称作相应于一块的多个输入信号值。该线性预测分析单元2a基于一块的抽样值产生相应于一块的多个分析帧。当先前和/或后续块的输入信号包括线性预测分析所必需的信号时,该线性预测分析单元2a根据该信号产生该分析帧。
例如,使用图2的说明如下。例如,当一块的抽样数等于1024时,该线性预测分析单元2a产生四个分析帧(k=1-4),每个分析帧具有384个抽样数。
在步骤S100,该线性预测分析单元2a执行每个分析帧的该线性预测分析。然后,该线性预测分析单元2a计算每个分析帧的一组预测系数。
例如,该线性预测分析单元2a计算相应于一个分析帧(k=1)的每个预测系数作为预测系数α1i(i=1-M,M是该线性预测分析的次序)。相似地,该线性预测分析单元2a计算相应于一个分析帧(k=2)的每个预测系数作为预测系数α2i(i=1-M,M是该线性预测分析的次序)。相似地,该线性预测分析单元2a计算相应于一个分析帧(k=3)的每个预测系数作为预测系数α3i(i=1-M,M是该线性预测分析的次序)。相似地,该线性预测分析单元2a计算相应于一个分析帧(k=4)的每个预测系数作为预测系数α4i(i=1-M,M是该线性预测分析的次序)。
在步骤S110,该加权滤波器产生单元2b基于来自该线性预测分析单元2a的一组预测系数产生每个子块的一个加权滤波器。下面具体说明由该加权滤波器产生单元2b执行的产生处理。
该加权滤波器产生单元2b基于该预测系数α1i产生应用到该子块(k=1)的误差信号的加权滤波器Wk1。相似地,该加权滤波器产生单元2b产生应用到该子块(k=2、3、和4)的误差信号的加权滤波器Wk2、Wk3、和Wk4。此后,当该加权滤波器产生单元2b产生相应于包含在一块中的所有子块的加权滤波器时,该加权滤波器产生单元2b保留该各自滤波器。然后,该加权滤波器产生单元2b将指示产生所有该加权滤波器的信息传送给该控制单元。
在步骤S120,当指示产生相应于该量化方法1的一块的误差信号的信息和指示产生相应于包含在一块中的各个子块的该滤波器的信息传送给该控制单元时,该控制单元执行下述的处理。
该控制单元指示该误差信号计算单元8将相应于该量化方法1的一块的误差信号传送给该加权执行单元10。而且,该控制单元指示该加权滤波器产生单元2b将相应于包含在一块中的各个子块的加权滤波器传送给该加权执行单元10。
该加权执行单元10使用由该加权计算单元2计算的加权滤波器执行该误差信号的加权处理。由该加权执行单元10执行的处理具体说明如下。
该加权执行单元10使用该加权滤波器对每个子块的误差信号的每个信号值进行该加权处理。该加权执行单元10使用一个加权滤波器Wk1(z)对该子块(k=1)的误差信号的每个信号值执行该加权处理。相似地,该加权执行单元10使用加权滤波器Wk2至k4(z)对该子块(k=2-4)的误差信号的每个信号值执行该加权处理。
注意,“使用该滤波器对误差信号的每个信号值执行该加权处理”例如是指“使用每个误差信号值和该滤波器的脉冲响应执行卷积运算。”
然后,当完成该加权处理时,该加权执行单元10执行下面的处理。该加权执行单元10将加权的一块的误差信号(该一块的加权误差信号)与该量化方法1联系起来。此后,该加权执行单元10将该一块的加权误差信号传送给该电功率计算单元11。
在步骤S130,该电功率计算单元11计算该一块的加权误差信号的电功率值。然后,该电功率计算单元11将所计算的电功率值与该量化方法1联系起来。此后,该电功率计算单元11将所计算的电功率值传送给该量化方法选择单元12。而且,该电功率计算单元11将指示相应于该量化方法1计算电功率值的计算过程完成的信息传送给该量化控制单元13。
在步骤S140,该量化控制单元13访问该量化方法产生单元4。然后,该量化控制单元13判断该量化方法产生单元4是否保留了后续的量化方法。例如,当指示相应于量化方法1计算该电功率值的计算过程完成信息传送给该量化控制单元13时,该量化控制单元13判断该量化方法产生单元4是否保留了该量化方法2。
当该量化控制单元13判断该量化方法产生单元4保留了该后续量化方法时,执行下面的处理。在步骤S142,该后续量化方法(例如,该量化方法2)通过该量化控制单元13传送给该量化单元5。然后,执行步骤S60至步骤S80的处理。在这种情况下,该加权滤波器产生单元2b保留了已经产生的各自的加权滤波器。然后,在步骤S80,计算相应于该后续量化方法的误差信号(例如该量化方法2)。该误差信号计算单元8将计算的误差信号传送给该加权执行单元10。而且,该加权滤波器产生单元2b将该加权滤波器产生单元2b保留的各自的加权滤波器传送给该加权执行单元10。此后,执行步骤S120至步骤S140的处理。
相反地,当该量化控制单元13判断该量化方法产生单元4没有保留该后续量化方法时,执行在步骤S150的处理。
在步骤S150,该量化控制单元13指示该量化方法选择单元12执行选择该量化方法的选择处理。在步骤S160,该量化方法选择单元12从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。更准确地说,该量化方法选择单元12相互比较相应于该各自的量化方法(该量化方法1、2、3等等)的电功率值(该一块的加权误差信号的每个电功率值)。然后,例如,该量化方法选择单元12从该各自量化方法中选择相应于该最低电功率值的给定量化方法。注意,由该量化方法选择单元12选择的方法可以不同于上述的方法。此后,该量化方法选择单元12将所选择的量化方法传送给该量化控制单元13。
在步骤S170,该量化控制单元13指示该量化方法产生单元4传送选择的量化方法到该量化单元5。该量化方法产生单元4将选择的量化方法传送给该量化单元5。
在步骤S180,该量化单元5基于选择的量化方法量化该量化单元5保留的该一块的变换信号。该量化单元5将量化的一块的变换信号传送给该编码单元15。
在步骤S190,该编码单元编码由该量化单元5量化的信号(一块的变换信号)。编码的信号传送给输入单元16。
在步骤S200,该输出单元16将该编码信号作为输出信号输出到该传输单元。而且,该输出单元16将指示对该一块的输入信号的编码处理完成的信息传送给该控制单元。此后,执行步骤S10中的处理。
(操作和效果)
根据实施例1,对具有相对长的块长度的每个预定块(例如,该一块),由该变换单元3执行该输入信号的变换处理,由该量化单元5对该信号执行量化处理,并由该编码单元15对该信号执行该编码处理。由于这个原因,防止该输入信号的在频率分辨率的降低和该输入信号编码效率的降低。
而且,该加权计算单元2计算包含在该预定块中的每个短块的加权,该加权与相应于比该预定块短的短块(例如该子块)的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。
同时,该量化单元5基于多个量化方法的每个量化方法对该预定块的输入信号执行量化。由于这个原因,通过由该解量化单元6的解量化处理获得的该各自解码信号与该各个量化方法相联系。因此,可以说,由该误差信号计算单元8计算的各自误差信号也与该各自量化方法相联系。
而且,当产生多个(该预定块的误差信号的数量)加权误差信号(相应于该预定块的加权误差信号)时,该量化方法选择单元12可以执行下面的处理,其中多个加权误差信号中的每个加权误差信号指示通过向每个短块的误差信号分配相应于包含在该预定块中的每个短块的加权而获得的信号。
该量化方法选择单元12可以相互比较多个加权误差信号并基于该比较的结果选择给定的加权误差信号。可以说,该给定加权误差信号是与给定的量化方法相联系的。因此,对于该给定加权误差信号的选择等于对所给定的量化方法的选择。而且,该加权误差信号提供给与相应于误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关的加权。
当使用这个加权执行该加权处理时,能够如下面那样控制该量化噪声。具体来说,通过该量化处理,能够以这样的方式控制该量化噪声,即,大的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有大的信号值的频域,而小的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有小的信号值的频域。由于对包含在该预定块中的所有子块都进行该加权处理,因此能够控制该量化噪声在实际上用户感觉不到的程度。
由于这个原因,可以说,选择的给定量化方法是能够使该量化噪声实际上用户感觉不到的量化方法。
因此,该量化方法选择单元12可以从多个量化方法中选择该给定的量化方法(该量化方法能够使该量化噪声实际上用户感觉不到)。
例如,该加权计算单元2计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度有关。由于这个原因,即使当包含在该预定块中的各自子块的输入信号的频率特征在很大程度上互相不同时,该加权计算单元2能够计算每个子块的下述的加权。该加权计算单元2能够计算相应于对用户来说不可听的每个子块的误差信号的量化噪声的加权。
然后,该加权执行单元10产生每个预定块的误差信号(误差信号1、2、3、等等)的加权误差信号(在该预定块(例如一块)中的加权误差信号),这是通过向包含在该预定块中的每个子块(该子块1-4中的每个子块)的误差信号提供相应于每个子块的加权(例如加权滤波器W1-W4)。
由于这个原因,每个加权误差信号提供给与相应于每个子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的程度相关的加权。当使用该加权执行该加权处理时,能够如下面那样控制该量化噪声。具体说来,通过该加权处理,能够以这样一种方式控制该量化噪声,即大的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有大的信号值的频域,而小的量化噪声给予相应于每个子块的输入信号具有小的信号值的频域。通过对包含在该预定块中的所有子块执行该加权处理,能够控制该量化噪声在实际上用户感觉不到的程度。因此,可以说所选择的给定量化方法是能够使相应于每个子块的误差信号对用户来说可以充分的感觉到的。
因此,该量化方法选择单元12可以从多个量化方法中选择该给定的量化方法(该量化方法能够使相应于每个子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到)。
例如,该量化方法选择单元12相互比较由该电功率计算单元11计算的多个加权误差信号的该电功率值。然后,该量化方法选择单元12例如可以从该每个加权误差信号的电功率值中选择最小的电功率值。而且,由于可以说每个加权误差信号与每个量化方法相联系,因此可以说每个加权误差信号的电功率值也与每个量化方法相联系。由于这个原因,给定电功率值的选择等效于给定量化方法的选择。因此,该量化方法选择单元12可以从多个量化方法中选择与该最低电功率值相联系的量化方法。在这种方式中,选择一个量化方法,能够以量化噪声对用户来说是最不可听见的方式消除误差信号。
通过执行基于如上该所选择的量化方法的该量化处理,即使当该输入信号的特征取决于持续的短时间周期变换时,也获得下述的效果。具体地说,用户很难感觉到包含在该解码信号中的量化噪声。而且,防止在频率分辨率和编码效率的降低。因此,能够提高语音信号和声音信号的主观质量。
而且,该量化方法产生单元4基于表达要从该输出单元16输出的输出信号所必需的编码术语的信息量产生多个量化方法。因此,避免在用来表达从该输出单元16输出的输出信号所必需的编码术语的信息量的增加。由于在该情况下该量化方法的数量是有限的,因此该量化方法选择单元12能够快速地执行该选择处理。
同时,在本发明中,相应于该输入信号的解码信号不仅包括通过解量化该量化输入信号得到的信号而且还包括通过在进行线性变换和量化的输入信号上执行解量化和逆线性变换而得到的信号。也就是说,该解码信号代表着通过恢复进行一定处理的输入信号而得到的信号。在本发明中该一定处理并不特别地限定。
(由该变换单元3执行的变换处理是MDCT处理的情况)
在上述的实施例中,已经对该变换处理是DCT处理的情况进行了描述。该实施例相似地也适用于在其中使用另一种正交变换(例如改进型离散余弦变换(MDCT),离散傅立叶变换或离散子波变换)的情况。
作为一个例子,下面将描述该变换处理是该MDCT变换的情况。与在上面所描述的实施例相同的功能和配置的说明将省略。
也在该MDCT变换的情况,该信号编码装置的配置与图1所示的配置一致。然而,各个单元的功能如下面那样的变化。在MDCT变换情况下的信号编码方法的说明在下面将用图4和图5的流程图表示。注意,在下面描述中主要说明与DCT变换情况的不同点。
在步骤S10。该控制单元判断在相应于一块的输入信号刚刚输入到该输入单元之后,是否相应于两个块的输入信号已经输入。该两个块的抽样数等于2048。在步骤S20,相应于由该输入单元输入的输入信号传送给该输入信号值计算单元1,并计算信号值。在步骤S30,进行两块的输入信号的变换处理。
在使用该MDCT变换的情况下,当对每2N个点的每个点的输入信号值x(n)执行窗口处理时,可以以下面的公式表示变换信号值X(m):
[公式6]
X ( m ) = 2 Σ n = 0 2 N - 1 win 1 ( n ) x ( n ) cos { ( 2 n + 1 + N ) ( 2 m + 1 ) π 4 N }
其中win1(n)例如指示一个正弦窗口。此外,0≤m≤N-1有效。而且,N是一块的抽样数(在这种情况下是1024)。
然后,在步骤S50,该量化方法产生单元4基于相应于两个块的各自变换信号值和相应于各自变换信号值的频率计算相应于两个块的变换信号的频率特征。然后,该量化方法产生单元4产生多个量化方法。
此后,在步骤S60至70的处理中,该逆变换单元7计算通过正弦窗口win2(n)的窗口操作获得的信号值的逆变换信号值YR(n)。然后,该逆变换单元7使用个该逆变换单元保留的逆变换信号值YR-1(n)(在对先前的一块进行信号编码处理中计算的逆变换信号值)和该逆变换信号值YR(n)计算解码信号值X(n)。
这里该逆变换信号值YR(n)用下面的公式来表示:
[公式7]
Y R ( n ) = 1 N Σ m = 0 N - 1 win 2 ( n ) X ( m ) cos { ( 2 n + 1 + N ) ( 2 m + 1 ) π 4 N }
在公式7中,0≤n≤2N-1有效。N是一块的抽样数。
同时,解码信号值X1(n)由下面的公式来表示。
关系X1(n)=YR-1(n+N)+YR(n)有效。在该公式中,0≤n≤N-1有效。
这里,该MDCT变换重叠正交变换。正因为如此,该逆变换单元7不能获得相应于两个块的解码信号而只能获得相应于两个块中的前一块的解码信号。
在步骤S80,计算指示在该一块的输入信号和该一块的解码信号之间的差信号的一块的误差信号。该一块的输入信号是两块中的临时的前一块的输入信号。
在步骤S90、100和110,执行与在实施例1中相同的处理。具体地说,对每个分析帧(每个分析帧的抽样数等于384)执行该线性预测分析处理。而且,对每个子块(每个子块的抽样数等于256)执行该加权滤波器产生处理。在这种情况下,两块中的前一块的输入信号传送给该加权计算单元2。从步骤S120至S170的处理与在实施例1中的情况相同。
在步骤S180,该量化单元5基于选择的量化方法执行该量化处理。
在步骤S190,由该编码单元15执行的处理和由该输出单元16执行的处理与第一实施例相同。然而,由该传输单元传输然后由该接收单元接收并解码的信号是相应于前一块的信号。此后,该控制单元保留相应于两块中的后一块的输入信号。然后,该控制单元判断相应于新的一块的输入信号是否已经输入。当判断该输入信号还没有输入时,完成该处理。相反地,当判断该输入信号已经输入时,控制单元执行下面的处理。该控制单元通过组合相应于该控制单元保留的后一块的输入信号和相应于新一块的输入信号产生相应于该两块的输入信号。然后,执行步骤S20的处理。在计算该输入信号值之后,该输入信号值计算单元1对临时的后一块执行该保留处理。
(实施例2)
图6是表示在实施例2中的一个信号编码装置的配置示意图。在图6中,与实施例1中的该信号编码装置相同的配置和功能以相同的标表标示并且省略其描述。
在实施例2中的该信号编码装置不包括该信号计算单元8和该加权执行单元10。实施例2的信号编码装置包括一个输入信号加权单元20,一个变换基数(basis)加权单元21,和一个加权误差信号计算单元22。
在这个实施例中,作为一个例子将描述由该变换单元3执行的该变换处理是该DCT变换的情况。然而,如上面所描述的,这个实施例同样适用于由该变换单元3执行的该变换处理是正交变换的情况,例如该MDCT变换。
该输入信号加权单元20使用相应于由该加权滤波器产生单元2b产生的每个子块的加权滤波器对一块的该输入信号执行该加权处理。
该变换基数加权单元21使用由该加权滤波器产生单元2b产生的加权滤波器对由该变换基数加权单元21保留的变换基数进行该加权处理。
例如,作为个该变换基数的例子,DCT变换基数可以由下面的公式表示:
[公式8]
bm ( n ) = cos [ ( 2 n + 1 ) mπ 2 N ]
其中N是变换长度(该抽样数,例如1204)。此外,m=0...N-1和n=0...N-1有效。
而且,使用由该变换基数加权单元21生产的加权滤波器Wk对该加权基数执行该加权处理而获得的加权变换基数可以表示为BMwk(n)。这里n是该抽样码。在图2的情况中,该加权变换基数是BMw1(n)(n的范围从0到255),BMw2(n)(n的范围从256到551),BMw3(n)(n的范围从512到767),和BMw4(n)(n的范围从7866到1023)。
而且,在该变换基数加权单元21使用Wk对公式2(也就是公式8)的基数部分执行该加权处理之后,该逆变换单元7使用该加权变换基数对从该解量化单元6输出的该变换信号执行该逆变换处理。因此,该逆变换单元7输出的信号变成将要加权的解码信号(此后称为加权解码信号)。
该加权误差信号计算单元22计算加权误差信号,该误差信号是在从该输入信号加权单元20传送的一块的加权输入信号和从该逆变换单元7传送的一块的加权解码信号之间的误差信号。
此后,该电功率计算单元11计算该加权误差信号的多个电功率值。用于计算该电功率值的公式不同于实施例1中的公式,并定义如下:
[公式9]
WE = Σ K = 1 K Σ n = T k T k + 1 - 1 | wx 1 ( n ) - wx 2 ( n ) | 2
式中wx1(n)是该加权输入信号的信号值,而wx2(n)是该加权解码信号的信号值。K表示相应于一块的加权滤波器的数量。Tk是第k个加权滤波器适用的初始抽样码。而且,(Tk+1)-1(k=K)表示相应于一块的该各自抽样码的最终抽样码。
(信号编码方法)
实施例2中的信号编码方法说明如下。下面表示使用图4和图5所作的说明。随便提及,那些与在实施例1中的信号编码方法相同的处理的说明将省略。
首先,执行步骤S10至步骤S20的处理。然后,执行步骤S30至S60的处理。
同时,如在实施例1中的情况那样执行步骤S90至S110的处理。然后,该输入信号加权单元20使用该加权滤波器对该一块的输入信号执行加权处理。接着,在实施例2中,不是执行步骤S70和S80,而是执行下面的处理。代替步骤S70,该变换基数加权单元21产生上述的加权变换基数BMwk(n)。
然后,该逆变换单元7对由该解量化单元6解量化的信号执行下面的处理。该逆变换单元使用该加权变换基数BMwk(n)执行该逆变换处理。接着,该逆变换单元7输出该加权解码信号。
而且,代替步骤S80,该加权误差信号计算单元22计算该加权误差信号,该误差信号是在从该输入信号加权单元20传送的一块的加权输入信号和从该逆变换单元7传送的一块的该加权解码信号之间的误差信号。然后,该加权误差信号计算单元22将该加权误差信号与一个给定量化方法相联系。
此后,在步骤S130,该电功率计算单元11计算该加权误差信号的多个电功率值。例如,根据公式9执行该电功率值的计算处理。此后的处理与在步骤S140之后的处理一致。而且在这个实施例中,也获得了实施例1中获得同样的效果。
实施例1和2的多个修改如下。
(改进1)
例如,如下面那样执行由该量化方法选择单元12执行的选择处理。在步骤S130中的处理中,该量化方法选单元12基于该一块的输入信号设置有关该加权误差信号的电功率值的标准值。例如,该标准值可以基于相应于该量化噪声的对用户来说不可听见的条件确定。
然后,当传送由该电功率计算单元11计算的电功率值时,该量化方法选择单元12执行下面的处理。该量化方法选择单元12将传送的电功率值与该标准值进行比较。然后,如果传送的电功率值等于或小于该标准值,该量化方法选择单元从多个量化方法中选择相应于该传送电功率值的量化方法(预定的量化方法)。然后,传送指示选择该预定量化方法的信息到该量化控制单元13。当由该量化方法选择单元12选择该预定量化方法时,该量化控制单元13(指示单元)指示该量化单元5处理基于该预定的量化方法外不再基于任何量化方法执行该量化处理。此后,执行步骤S170之后的处理。
同时,当传送的电功率值等于或大于该标准值时,执行步骤S140和S142的处理。
根据这个改进1,除了可以获得实施例1中的效果之外,还获得下面的效果。该量化单元5不需要基于不必要的量化方法执行该量化处理。因此,可以快速地执行由该量化单元5对输入信号执行的量化处理。因此,该输出单元16可以快速的输出该输出信号。
(改进2)
在实施例1和2的信号编码装置中,该加权计算单元2可以改进如下。
图7是表示在改进2中的该加权计算单元2的一个配置示意图。该加权计算单元2包括一个正交变换单元2c,一个加权产生单元2d和一个逆正交变换单元2e。
对每个子块,该正交变换单元2c执行包含在一块中的每个子块的输入信号的正交变换处理。而且,该正交变换单元3将相应于每个子块的变换信号值和相应于每个变换信号值的频率传送给该加权产生单元2d。如上所述,该正交变换处理例如包括该DCT处理,该MDCT处理,该离散傅立叶变换处理和该离散子波变换处理。
该加权产生单元2d基于相应于该子块的变换信号值产生每个子块的加权,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关。更准确地说,该加权产生单元2d产生完成一种控制的加权,在具有每个子块的该输入信号的大信号值的频域中增加该量化噪声,而在具有每个子块的该输入信号的小信号值的频域中降低该量化噪声。
在这个方式中,在具有大的变换信号值的频域的量化噪声的不可听见性和具有小的变换信号值的频域的量化噪声的不可听见性之间保持平衡。当对进行加权的量化噪声执行比较处理并使用基于该比较结果选择的给定量化方法执行该量化处理时,在整个频域中的该量化噪声变得用户几乎不可听见。
同时,该加权产生单元2d可以使用掩蔽模型产生该加权。具体说来,例如,该加权产生单元2d产生能够完成该控制的加权,使得该量化噪声在具有大的变换信号值的频域中增强,而在具有小的变换信号值的频域中该量化噪声降低。
而且,当该加权产生单元2d对包含在一块中的所有子块的输入信号执行该加权处理时,该加权产生单元2d执行下面的处理。该加权产生单元2d将相应于各自子块的加权传送给该逆正交变换单元3。
该逆正交变换单元3对各自的加权执行逆正交变换处理。通过这个过程,在频域中的加权被变换为在时域中的加权。在该改进中也获得了在实施例1和2中所获得的效果。
(改进3)
在实施例1和2中表示的信号编码装置中,该加权计算单元2可以做如下改进。图8是表示在改进3中的该加权计算单元2的一个配置示意图。在改进3中的该加权计算单元2包括一个子块电功率值计算单元2f和一个加权产生单元2g。
该子块电功率值计算单元2f为包含在一块中的每个子块计算指示该子块的该输入信号的电功率值的信号电功率值(与时间有关的信号电功率值)。这里,该信号电功率值是表示相应于每个子块的输入信号值的电功率值之和。然后,该各个信号的电功率值传送给该加权产生单元2g。
该加权产生单元2g基于与各个子块相联系的信号电功率值执行下面的处理。该加权产生单元2g为每个子块产生与相应于该子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的程度相关的加权。更精确地说,该加权产生单元2g产生完成该控制的加权,以使得大的量化噪声不给予相应于该低信号电功率值的子块的该变换信号。
在这种方式中,在具有大的信号电功率值的子块的量化噪声的不可听见性和具有小的信号电功率值的子块的量化噪声的不可听见性之间保持平衡。当对进行加权的量化噪声执行比较处理并使用基于该比较结果选择的给定量化方法执行该量化处理时,在整个频域中的该量化噪声变得用户几乎不可听见。
然后,该加权产生单元2g为包含在一块中的每个子块执行上述的加权处理。通过这种处理,为包含在一块中的每个子块产生加权。在该改进中也获得了在第一和第二实施例中的效果。
(改进4)
同时,在实施例1和2中所示的信号编码装置中,该加权计算单元2可以代替在实施例1和2中的功能而具有下述的功能。
图9是表示改进4中的该加权计算单元2的配置示意图。该加权计算单元2包括该线性预测分析单元2a,一个加权预测系数计算单元2h,和个加权产生单元2i。
该线性预测分析单元2a利用上述的方法对每个分析帧(该子块)通过执行该线性预测分析计算该线性预测系数(该线性预测参数)。然后,各自的线性预测系数传送给该加权预测系数计算单元2h。
此后,该加权预测系数计算单元基于计算的各自的线性预测系数计算每个子块的相应于一块(该预定块)的线性预测系数的平均。然后,该加权预测系数计算单元2h基于每个子块的平均计算相应于一块的线性预测参数。具体说明如下。
首先,该计算单元2h计算每个分析帧的线性预测系数的等效系数(线性预测参数)的多个平均。例如,在此假定分析帧1的预测系数是α11,α12、α13等等;分析帧2的预测系数是α21,α22、α23等等;分析帧3的预测系数是α31,α32、α33等等;分析帧4的预测系数是α41,α42、α43等等。这里,加到每个预测系数的该第二位的下标是相同的数字意味着每个预测系数是与相同次序的线性预测分析相关的。
该加权预测系数计算单元2h通过执行从该预测系数α到LSP(该线性预测参数)的变换处理获得该LSP。作为该变换处理的结果,分析帧1的LSP是L11,L12,L13等等;分析帧2的LSP是L21,L22,L23等等;分析帧3的该LSP是L31,L32,L33等等;分析帧4的该LSP是L41,L42,L43等等。
然后,例如,该加权预测系数计算单元2h根据下面的公式计算多个平均。可选地,例如,该计算单元2h可以基于加权平均的技术计算该平均。
(L11+L21+L31+L41)/4=LAVE1
(L12+L22+L32+L42)/4=LAVE2...
在这个方式中,计算该LSP的各自平均(LAVE1,LAVE2等等)。该LSP的各自平均(LAVE1,LAVE2等等)是有关相应于一块(该预定块)的线性预测系数的系数平均。
然后,该加权预测系数计算单元2h将该LSP的各自的平均(LAVE1,LAVE2等等)变换成线性预测系数来获得各自的加权预测系数(αAVE1,αAVE2等等)。该各自的加权预测系数(αAVE1,αAVE2等等)对应于上述的相应于一块(该预定块)的加权线性预测参数。该各自加权预测系数传送给该加权产生单元2i。
该加权产生单元2i基于各自的加权预测参数产生与相应于一块的误差信号实际上用户感觉不到的程度相关的加权(相应于一块的加权)。例如,该加权产生单元2i产生公知的共振峰知觉加权滤波器。
同时,该加权执行单元10代替在实施例1和2中的功能而具有下面的功能。该加权执行单元10通过提供上述的相应于一块的加权给该一块的误差信号产生块的加权误差信号(第二加权误差信号)。
而且,该量化方法选择单元12代替在实施例1和2中的功能而具有下述的功能。当产生多个(一块的第二加权误差信号的数量)第二加权误差信号时,该量化方法选择单元12可以相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。
注意,该加权计算单元2,该加权执行单元10和该量化方法选择单元12除了具有这个改进中的功能外,还具有在实施例1和2的功能。
在这个改进中,考虑了各个加权预测系数的相应于各个子块的频率特性。由于这个原因,当对由该加权产生单元2i产生的具有加权的该量化噪声执行比较处理并使用基于该比较的结果选择的一个给定量化方法执行该量化处理时,使得每个子块中的该量化噪声用户几乎不可听见。
因此,在这个改进中也获得实施例1和2中获得的同样的效果。
(改进5)
在实施例1和2中所示的信号编码装置中,该加权计算单元2代替实施例1和2中的功能而具有下述的功能。
图10是表示在改进5中的该加权计算单元2的一个配置示意图。该加权计算单元2包括一个正交变换单元2c,一个平均变换值计算单元2j,一个加权产生单元2k,和一个逆正交变换单元2l。
该正交变换单元3为包含在一块中的每个子块将输入信号变换(正交地变换)为变换信号。然后,该正交变换单元3将相应于每个子块的信号值和相应于每个变换信号值的频率传送给该平均变换值计算单元2j。
该平均变换值计算单元2j基于进行线性变换的各自变换信号值计算相应于该预定块的平均变换值,每个平均变换值代表该变换信号值的平均。注意,下面所描述的计算平均的方法仅仅是一个例子。例如,该平均变换值计算单元2j可以利用基于加权平均的技术计算该平均。
例如,在此假设相应于该子块1的各自的变换信号值是f11,f12,f13等等;相应于该子块2的各自的变换信号值是f21,f22,f23等等;相应于该子块3的各自的变换信号值是f31,f32,f33等等;相应于该子块4的各自的变换信号值是f41,f42,f43等等。加到每个变换信号值的第二位下标是相同的数字意味着相应于每个变换信号值的频率是相同的。
然后,例如,该平均计算单元2j以下面所描述的公式计算该平均。可选地,例如,该平均计算单元2h可以基于加权平均的技术计算该平均。
(f11+f21+f31+f41)/4=fAVE1
(f12+f22+f32+f42)/4=fAVE2...
该变换信号值的各自的平均值(fAVE1,fAVE2等等)对应于相应于一块(该预定块)的该平均变换值。此后,相应于一块的平均变换值传送给该加权产生单元2k。
该加权产生单元2k基于相应于一块的该平均变换值产生与相应于块(该预定块)的该误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的程度相关的加权。该逆正交变换单元21对产生的加权执行逆正交变换处理。通过这种处理,在频域中的加权被变换成在时域中的加权。
同时,该加权执行单元10代替实施例1和2中的功能而具有下述的功能。该加权执行单元10通过向该一块误差信号提供上述的相应于一块的加权产生一块的加权误差信号(第二加权误差信号)。
同时,该量化方法选择单元12具有下面的功能代替实施例1和2中的功能。当产生多个(一块的第二加权误差信号的数量)第二误差信号时,该量化方法选择单元12相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定量化方法。
附带地讲,该加权计算单元2,该加权执行单元10和该量化方法选择单元12除了具有这个改进中的功能外,还具有实施例1和2中的功能。
在这个改进中,考虑了对该变换信号值的各自平均(相应于一块的平均变换值)的相应于各个子块的频率特征。由于这个原因,当执行由该加权产生单元2i产生的具有加权的该量化噪声的比较处理并使用基于该比较的结果选择的一个给定量化方法执行该量化处理时,在每个子块中的该量化噪声变得用户几乎不可听见。因此,在这个改进中也获得了在实施例1和2中获得的相同效果。
(改进6)
在实施例1和2所示的信号编码装置中,该加权计算单元2具有下面的功能代替实施例1和2中的功能。图11是表示在改进6中的加权计算单元2的一个配置示意图。该加权计算单元2包括一个子块电功率值计算单元2f,一个函数计算单元30和一个加权产生单元31。
该子块电功率值计算单元(信号电功率值计算单元)2f计算包含在一块中的每个子块的指示该子块输入信号的电功率值的信号电功率值(与时间有关的信号电功率值),这里,该信号电功率值是代表相应于每个子块的输入信号值的电功率值之和的值。然后,各个信号的电功率值传送给该函数计算单元30。
该函数计算单元30基于计算的各个信号电功率值计算指示相应于一块(该预定块)的该信号电功率值的分布的电功率函数。
例如,当相应于该子块1的信号电功率值是W1,相应于该子块2的信号电功率值是W2,相应于该子块3的信号电功率值是W3,和相应于该子块4的信号电功率值是W4时,该函数计算单元30执行下面的处理。该函数计算单元30例如使用这些信号电功率值(W1至W4)利用线性内插的方法计算相应于一块的电功率函数。然后,计算的电功率函数传送给该加权产生单元31。
基于该电功率函数,该加权产生单元31产生与相应于一块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的程度相关的加权。具体的说明如下。该加权产生单元31基于该电功率函数计算每个信号电功率值的包络(时域中的每个电功率函数的包络)。然后,该加权产生单元31基于该信号电功率值的包络产生相应于一块(该预定块)的加权。
该加权执行单元10具有下面的功能代替实施例1和2中的功能。该加权执行单元10通过向该一块的误差信号提供上述的相应于一块的加权产生一块的加权误差信号(第二加权误差信号)。
该量化方法选择单元12具有下面的功能代替实施例1和2中的功能。当产生多个第二加权误差信号时,该量化方法选择单元12相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。
该加权计算单元2,该加权执行单元10和该量化方法选择单元12除了具体在这个改进中的功能外,还具有实施例1和2中的功能。在这个改进中也获得实施例1和2中的相同的效果。此外,尽管在这个实施例和各个改进中已经描述语音信号,但是本发明也适用于图像信号等。
(程序和记录介质)
顺便说说,使计算机实现实施例1或2或任何各自的改进的该信号编码装置的功能的程序可以记录在计算机可读记录介质上。如图12所示,该计算机可读记录介质例如包括硬盘100,软盘400,压缩盘500,IC芯片600和盒式磁带700。存储,传输或该程序的扩展可以容易地使用记录该程序的这样一个记录介质执行。
工业实用性
如上所述,根据本发明,从多个量化方法中选择给定的量化方法(例如能够使得相应于每个子块的误差信号的量化噪声实际上用户感觉不到的量化方法)。
如上所述,通过基于这样选择的量化方法执行该量化处理,即使该输入信号的特征随着持续短的时间周期变化也可以获得以下效果。具体地说,用户很难感觉到包含在该解码信号中的量化噪声。而且,防止频率分辨率和编码效率降低。因此,能够提高语音信号和声音信号的主观质量。

Claims (20)

1.一种信号编码装置,配置用来量化输入信号,编码量化的输入信号,然后将该编码的输入信号作为输出信号输出;该信号编码装置包括:
一个量化器,配置用来基于多个量化方法量化预定块的该输入信号;
一个解量化器,配置用来分别解量化该量化器量化的多个输入信号获得多个解码的信号;
一个误差信号计算器,配置用计算该预定块的多个误差信号,每个误差信号指示在多个解码信号的每个解码信号和该输入信号之间的差;
一个加权计算器,配置用于计算包含在该预定块中的每个子块的加权,该加权与相应于由该预定块划分的每个子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关;
一个量化方法选择器,当产生多个第一加权误差信号时,配置用来相互比较多个第一加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第一加权误差信号指示通过分配相应于包含在该预定块中的每个子块的加权给该子块的误差信号而获得的信号;和
一个输出单元,当基于给定的量化方法量化该预定块的该输入信号然后编码量化的输入信号时,配置用来将编码的输入信号作为输出信号输出。
2.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于进一步包括:
一个电功率计算器,配置用来分别计算多个第一加权误差信号的电功率值,和
其中该量化方法选择器相互比较多个第一加权误差信号的电功率值,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法。
3.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于进一步包括:
一个量化控制单元,在由该量化方法选择器选择预定的量化方法时,用于指示该量化器基于该预定的量化方法执行量化。
4.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于进一步包括:
一个量化方法产生器,配置用来基于表达从该输出单元输出的输出信号所需的编码术语的信息量产生多个量化方法。
5.根据权利要求2的信号编码装置,其特征在于该加权计算器包括:
一个预测分析器,配置用来通过对包含在该预定块中的每个子块的输入信号执行线性预测分析来计算线性预测参数;和
一个加权产生器,配置用来基于计算的该线性预测参数产生每个子块的加权,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关。
6.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于:
该加权计算器包括:
一个预测分析器,配置通过执行每个子块的输入信号的线性预测分析来计算线性预测参数;
一个加权预测参数计算器,配置基于每个子块计算的该线性预测参数来计算每个子块的该线性预测参数的平均,和基于每个子块计算的该线性预测参数的平均来计算相应于该预定块的加权线性预测参数;和
一个加权产生器,配置用来基于相应于该预定块的该加权线性预测参数产生加权,该加权与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关,并且
其中,当产生多个第二加权误差信号时,该量化方法选择器相互比较多个第二加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该加权产生器产生的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
7.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于该加权计算器包括:
一个变换器,配置用来线性变换该输入信号为每个子块的变换信号;
一个加权产生器,配置用来基于每个子块的该变换信号产生每个子块的加权,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关;和
一个逆变换器,配置用来执行这样产生的每个加权的逆线性变换。
8.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于该加权计算器包括:
一个变换器,配置用来线性变换该输入信号为每个子块的变换信号;
一个平均变换值计算器,配置用来基于变换信号值计算相应于该预定块的平均变换值,该变换信号值是执行该线性变换的每个变换信号的值,每个平均变换值指示该变换信号值的平均;
一个加权产生器,配置用来基于相应于该预定块的该平均变换值产生加权,该加权与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上对用户来说感觉不到的程度相关;和
一个逆变换器,配置用来对由该加权产生器产生的加权执行逆线性变换,并且
其中,当产生多个第二加权误差信号时,该量化方法选择器相互比较多个第二加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该逆变换器逆变换得到的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
9.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于该加权计算器包括:
一个信号电功率值计算器,配置用于计算指示每个子块的输入信号的电功率值的信号电功率值;和
一个加权产生器,配置用来基于相应于每个子块的该信号电功率值产生每个子块的加权,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关。
10.根据权利要求1的信号编码装置,其特征在于该加权计算器包括:
一个信号电功率值计算器,配置用于计算指示每个子块的输入信号的电功率值;
一个函数计算器,配置用来基于这样计算的各自的信号电功率值计算相应于该预定块、指示各自的信号电功率值分布的电功率函数;和
一个加权产生器,配置用来基于计算的该电功率函数产生与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关的加权,并且
其中,当产生多个第二加权误差信号时,该量化方法选择器相互比较多个第二加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该加权产生器产生的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
11.一种量化输入信号、编码该量化的输入信号、然后将编码的输入信号作为输出信号输出的信号编码方法,该信号编码方法包括:
基于多种量化方法量化预定块的输入信号的量化步骤;
通过分别解量化多个量化信号获得多个解码信号的步骤;
计算该预定块的多个误差信号的步骤,每个误差信号指示多个解码信号的每个解码信号与该输入信号之间的差;
一个加权计算步骤,计算每个子块的加权,该加权与相应于由该预定块划分的每个子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关,其中每个子块包含在该预定块中;
第一选择步骤,当产生多个第一加权误差信号时,相互比较多个第一加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法,其中每个第一加权误差信号指示通过分配相应于包含在该预定块中的每个子块的加权给该子块的误差信号而获得的信号;和
当基于给定的量化方法量化该预定块的该输入信号然后编码该量化的输入信号时,将编码的输入信号作为输出信号输出的步骤。
12.根据权利要求11的信号编码方法,进一步包括:
分别计算多个第一加权误差信号的电功率值的步骤,和
其中该第一选择步骤包括相互比较多个第一加权误差信号的电功率值,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法的步骤。
13.根据权利要求11的信号编码方法,进一步包括:
当在该第一选择步骤中选择一个预定的量化方法时,指示用于执行该量化步骤的单元,基于该预定量化方法执行量化。
14.根据权利要求11的信号编码方法,进一步包括:
基于表达要输出的输出信号所需的编码术语的信息量产生多个量化方法的步骤。
15.根据权利要求11的信号编码方法,其中该加权计算步骤包括:
通过对在该预定块中的每个子块的输入信号执行线性预测分析计算线性预测参数的步骤;和
基于这样计算的线性预测参数产生每个子块的加权的步骤,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否用户感觉不到的程度相关。
16.根据权利要求11的信号编码方法,包括:
通过执行每个子块的输入信号的线性预测分析计算线性预测参数的步骤;
基于每个子块的计算的该线性预测参数计算每个子块的该线性预测参数的平均的步骤;
基于每个子块的计算的该线性预测参数的平均计算相应于该预定块的加权线性预测参数的步骤;
基于相应于该预定块的该加权线性预测参数产生加权的步骤,该加权与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关;和
当产生多个第二加权误差信号时,相互比较多个第二加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法的步骤,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该加权产生器产生的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
17.根据权利要求11的信号编码方法,其中该加权计算步骤包括:
线性变换每个子块的该输入信号为变换信号的步骤;
基于每个子块的该变换信号产生每个子块的加权的步骤,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关;和
这样产生的每个加权执行逆线性变换的步骤。
18.根据权利要求11的信号编码方法,包括:
该输入信号线性变换为每个子块的变换信号的步骤;
基于变换信号值计算相应于该预定块的平均变换值的步骤,该变换信号值是执行线性变换的每个变换信号的值,每个平均变换值指示该变换信号值的平均;
基于相应于该预定块的该平均变换值产生与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上对用户来说感觉不到的程度相关的加权的步骤;
产生的加权执行逆线性变换的逆变换步骤;以及
当产生多个第二加权误差信号时,相互比较多个第二加权误差信号,并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法的步骤,其中每个第二加权误差信号指示通过分配由该逆变换器逆变换得到的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
19.根据权利要求11的信号编码方法,其中该加权计算步骤包括:
计算指示每个子块的输入信号的电功率值的信号电功率值的步骤;和
基于相应于每个子块的信号电功率值产生每个子块的加权的步骤,该加权与相应于该子块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关。
20.根据权利要求11的信号编码方法,包括:
计算指示每个子块的输入信号的电功率值的信号电功率值的步骤;
基于这样计算的各自的信号电功率值计算相应于该预定块、指示各自的信号电功率值的分布的电功率函数的步骤;
基于该计算的电功率函数产生加权的产生步骤,该加权与相应于该预定块的误差信号的量化噪声是否实际上用户感觉不到的程度相关;和
当产生多个第二加权误差信号时,相互比较多个第二加权误差信号并基于该比较的结果从多个量化方法中选择一个给定的量化方法的步骤,其中每个第二加权误差信号指示通过分配在该产生步骤中产生的加权给该预定块的误差信号而获得的信号。
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