TWI361574B - Context-based encoding and decoding of signals - Google Patents

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TWI361574B
TWI361574B TW094123721A TW94123721A TWI361574B TW I361574 B TWI361574 B TW I361574B TW 094123721 A TW094123721 A TW 094123721A TW 94123721 A TW94123721 A TW 94123721A TW I361574 B TWI361574 B TW I361574B
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Description

1361574 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於編碼（coding)資料之系統及方法 且尤指以環境為基礎（context-based)的編碼系統及方法。 【先前技術】
以環境為基礎的編碼技術係基於運用具有有限狀熊、 或環境之-統計模型，以獲取產生自—源之取樣的統：依 存性。於一個以環境為基礎的編碼系統中，於編碼—給定 取樣之機率指定係取決於其環境，其為藉¥運用已知於編 碼器（encoder)與解碼器（decoder)之資訊所構成，例如：已 經編碼及傳送之歷史性的取樣。該種環境之詳細的設計係 於不同的應用中有所變化。舉例而言，於文字壓縮中，編 碼-個字母之環境係可藉由其先前的字母所形成。於影像 編碼中，編碼一給定的像素（pixel)之機率指定係 (編碼）的像素之值所決定。 弟1 ®係說明習知於此技藝之一種習用以環境為 的編瑪系統。於習用系，统100中，輸出自資料源U0之各 個取樣係藉由運用-統計編碼器12〇所編碼（通常為—算術 碼）且具有其為由一環境模型模組13〇所決定之機率斤定# 統上’環境模型模㈣利二種方式之—者以決定日 於一給定的環境之機率指定。第一種 運用—固定頻 羊表各個環境係運用_固定、減訓練的頻率表， 其讀針對於可能的取樣之機率指定，其當該環境為命中 1361574 ·-時而接著為引用。一第二種方式係運用一種適應性的頻率 表，其中，於各個環境之頻率表係根據以該環境所編碼的 - 取樣而調整於編碼過程（process)期間。 位元平面（bit-plane)編碼技術係先前運用於影像編碼， 例如：A. Said 與 W_ A. Pearlman 於 “A New，？邮，_
Efficient Image Codec Based on Set Partitioning in Hierarchical Trees,» IEEE Transactions on Circuits and System For Video Technology, v〇1.6, no.3, pp.243-250, June • 1996。位元平面編碼係已經廣泛運用於多媒體編碼應用以 構成一種編碼系統’其達成微粒式位元率可縮放性。於位 元平面編碼中，欲為編碼之數位取樣係首先群組成為一串 列的向量。各個向量係接著運用一種序列式位元平面掃描 及編碼方法而編碼，其中，資料成分係依序編碼為自該最 大有效位元（MSB，most significant bit)至最小有效位元 (LSB，least significant bit) 〇以環境為基礎之編碼技術係可 應用於位元平面編碼’俾使各個位元平面字符為以機率指 籲疋而編碼’機率指定係根據其環境而由一環境模型模組所 給定。此係導致以環境為基礎之位元平面編碼（CB-BPC， context-based bit-plane coding)技術。CB-BPC 技術係已經 廣泛運用於多媒體編碼應用，諸如：JPEG 2000 [參閱：D. Taubman, “High Performance Scalable Image Compression with EBCOT，” IEEE Tran. Image Processing, vol.9, no.7, pp.l 158-1 170, July 2000]、與 MPEG 音頻 BSAC [參閱：S. H. Park, Y. B. Kim and Y. S. Seo，“Multi-layer bit-sliced bit- ⑧ 1361574 rate scalable audio coder,” 103rd AES convention preprint 4520, 1997] 〇 一種改良式之以壤境為基礎的編碼過程係為所需者， 其提供針對於所關注的資料之一種較佳模型以達成較佳的 壓縮性能，且其較佳為結合位元平面編碼之可縮放性。 【發明内容】 本發明係提出以環境為基礎之編碼及解碼系統與方 法’其結合位元平面編碼以允許可縮放性。選用而言，諸 如係數（coefficients)之頻帶（frequency band)、備份位元平 面距離（distance-to-lazy bit-plane)、有效狀態（significance
State)與量化區間（quantization interval)之特定的環境特徵 與編碼過程係可納入以進而改善性能。 於一個實施例中，一種以環境為基礎之編碼系統係包 括：一域變換模組與一以環境為基礎的編碼模組。該域變 換模組係可運作以轉換該輸入訊號成為一序列之變換係數 c[i]。該以環境為基礎的編碼模組係包括：一位元平面掃 描模組、一環境模型模組與一統計編碼模組。該位元平面 掃描模組係可運作以產生針對於各個變換係數仙與各個 位元平面[bp]之一位元平面字符bps[i，bp]。該環境模型模 組係可運作以指定-或多個環境值至接收的位元平面字符 bP^，bP]之各者。該統計編碼模組係可運作以編碼該等位 凡平面字符bPs[i，bp]之各者而作為對應的環境值之一或多 者的—函數，以產生一以環境為基礎的編碼字符串流。一 1361574 本發明之此等與其他的特徵係鑒於以下的圖式與實施 内容而將較佳瞭解。 【實施方式】 本發明係提出一種新的環境設計，針對於一輸入數位 訊號的位元平面字符之以環境為基礎的編碼。該種設計係 特別適用於音頻内容，但是可為運用於處理影像基礎的資 料以及串流視訊之替代的實施例。 根據本發明’四種型式之環境係單獨或彼此為結合運 用以編碼該輸人訊號。該等環境係於本文為㈣：備份位 兀平面距離（D2L, DiStance-t0· Lazy bh-plane)環境、頻帶 (FB，Frequency Band)環境、有效狀態（ss，Significance State) %^兄、與里化區間（qL，加此训抓⑹㈣川環境。如將 為進而說明於後，變換係數c[i] (ι=〇, ，Ν_ι}之自位元平面 bp的各個位元平面字符叩如]係以、ss、與 %境之一或多者而編碼’如下文所述。進而定義的是：較 小的bp係意指最小有效位元平面且該冲為起始自〇。因 此，具有： C[i]=S[i]|_]2'i=〇，.，鼻 1 ⑴ ”中S[1]與Μ係分別為針對於c[i]之正負字符與字組長 度0 用 訊 乂下的％ *兄6又汁係依據一輸入音頻訊號而說明，熟 技在人士將理解的是：對於此等設計之小修改為可運 而適應本發明以編竭及解碼纟含有其他形式的内容之 ⑧ 1^61574
號。 里頻帶(FB，Frequency Band、 FB環境係根據其頻率位置而指定至各個變換係數此 為運用以獲取該等變換係數之位元平面字符的機率分布之 依存性至其頻率位置。於—個例的實施例中，變換係數 :⑴係根據其頻率位置而分類為三個不同頻帶，即：低頻 ▼ (〇〜4 kHz)、中頻帶（4〜n kHz)與高頻帶（高於H kHz)。 針對於各個變換係數之FB環境係接著根據其所屬於之各 個頻帶而指定。 環境編號 頻率範圍 〇(低頻帶） 0 〜4 kHz 1(中頻帶） 4〜11 kHz 2(高頻帶） 高於11 kHz
表I 誠可此運用具有不同數目的環境及/或不同頻率範 圍分類之不同的頻帶配置。 面距離（D2L，distanCe-t〇-1a7Y bit-plane) 運用於本發明之第二個環境係描述待編碼之位元平面 字符的位元平面編號對於一預定的整數編碼參數lazy_bp 之關係。此種環境之實施係源自於觀察：來自音頻訊號之 位元平面字符的分布係當其具有相同距離至參數lazy_bp 而傾向於呈現機率之類似的歪曲率（skew)。於本發明中， D2L 環境係定義為 D2L(bp)=bp-lazy_bp。
再者，所觀察的是：位元平面字符之機率歪曲率係針 對於較小的bp而傾向於減小。因此，可能為藉由D2L(bp)<L ^51574
以群組所有的D2L環境而簡化 —預先课摆委& 衣境0又汁，其中，L·係 頂无k擇參數而作為針對 ,v^-,Pn . u 、位70平面字符為以等機率 .機率指定1/2)所編碼之一個環境。 於一個特定實施例中，針對於 於c 针對於最佳的編碼性能所選擇 Ιΰ-BPC編碼器之參數ia 考 y- P係傳达至CB-BPC解碼 而正確恢復D2L環境以供正確解碼。 ^^-^-l^^significance statA)
中’有效狀態sig_state[i，bp]係定義為： sig_state[i，bp] = {0制係在位元平面bP之前為無效 U Φ·]係在位元平面bp之前為有效 其中，“有效（signiflcant)，，與“無效㈣咖仏㈣”係意 (2)
扎.存在/不存在非為零的位元平面字符b[i，U，。針 對於待編碼之各個位元平面字符之ss環境係接著為由其 相鄰的係數之有效狀態而給定。舉例而言，若四個最接近 的相鄰係數為考慮，針對於位元平面字符b[i，bp]之ss環 境係將給定為： SS(i,bp)—{sig_state(i-2,bp),sig_state(i- l,bp),sig_state(i + l,bp), sig_state(i + 2,bp)} (3) 每.境 4 .__罝化區間quantization interval) 數種編碼系統架構係納入一核心（core)編碼器，諸如：
Advanced Audio Zip [參閱：R. Yu，X. Lin，S. Rahardja and C.
C· Ko， ‘ A Scalable Lossy to Lossless Audio Coder for MPEG-4 Audio Scalable Lossless Coding,” Proc. ICASSP 2004J與FGS之無損耗音頻編碼器。於該種系統令，核心 編碼器係實行量化及編碼過程於變換係數仙㈣，，Ν·〇 二f生一核心位疋串流’其代表輪入訊號之基本品質/率編 =元。—誤差映射係接著為運用以產生—變換剩餘訊號 U (卜〇”.”N·!)，#由移除其&已經編碼於核心位元串流 之貧訊。此剩餘訊號係最終為藉著CB_BpAc編碼過程而 :扁碼以產生FGS位元串流。此種架構之—個範例的實施例 係顯不及描述於第3A圖。 由於剩餘訊號e[i] (i=0,…，N_1}係產生作為實行於叩] dU])之量化過程的—剩餘者，其振幅係通常由取決 於核〜編碼态量化器的量化區間之一值所限定。即： |φ·]|$ 區間[i] 甘 I (4) 二中’區間⑴係取決於針對☆ e⑴之量化區間與所運用之 :細：差映射過程。舉例而言，若具有量化區間△之均勻 一裔係運用’且剩餘訊號係藉著減纟叩]至量化區間之 一半值而構成，則具有區間[1]=^/2。 和用此性質以改善編媽性能，—種量化區間環境
Qi亦為作成可用於其利用—核心編碼器之實施例，該量化 區間環境係給定為： 〇 [0> 區間⑺ L 5 P] = 1, |φ·]| + 2ftp <^Γβ1[/]<|έ[ζ]| + 2bp+' (5) ‘2， 區間[/] < |φ·]| + 2扣 =，制係㈣於所有的位元平面字符為纟b[i，bp]之前而 接收的eh]之部分重建值。 由式（4) ’直接為結論的是：f qi = 2，目前的位元平 ⑧ 1361574 面字符bhbp]係零及機率為i，且因此其無須為編碼（無用 環境）。此外’相較於環境QI=0，b[ib_ i之機率係相 較於QI=1 將較小許多，χ因此於本發明係處理成為二 個環境。 ，一 以壞境為基礎之編碼架構及方法 第2A圖係說明一種以環境為基礎的編碼系統之—個 範例方塊圖，該種編碼系統係運用以編碼一音頻訊號，第 2B圖係說明對應的操作方法。f丨參考帛2a _之編碼器 方塊圖，編碼器200係包括一變換模組21〇、一以環境為 基礎的位元平面算術編碼器（CB_BPAC，c〇ntext_based
Plane arithmetic coder) 220、與一多工器 23〇。以環境為美 礎的編碼器220更包含：一位元平面掃描模組222、二^ 境模型模、组224、與-統計編碼器⑵，其於_個範例= 施例為一算術編碼器。 參考第2A與2B圖以說明該編碼器之操作，一音頻訊 號202係供應至變換模組21〇且變換成為變換係數。⑴， H.’N](於帛2B圖之過程251)。於_個特定的實施例 中’變換模組2H)係可運作以提供一離散小波—)變 換至所供應的訊號，雖然諸如離散餘弦（cosing變換、離散 傅立葉（F0Urier)變換、以及其他變換型式之其他變換係可 運用於本發明之替代的實施例。 於252,變換係數c[i]係隨後為供應至位元平面掃描 模組，其運作為針對於各個位元平面^之各個變換係數e⑴ 而產生一位元平面字符bps[1，bp]。於一個實施例中，位元 13 1361574 平面掃描順序係實施為自最大有效位元平面至最小者， 即·自c[l]之最大字組長度至〇。 位7G平面字符bps[i，bp]係接著供應至一環境模型模組 Z與Γ統計編碼11 226,於所示實施例之統計編碼器係 。含-算術編碼器。環境模型模组224係納入本文所 =個環境模型之-或多者（過程253)，且為可運作以基於 /的位兀平面字# bps[ibp]而指定及輸出針對於前述的 =挺型之-或多者的—環境值（過冑254)。該—或多個 環境值係可包括：_有效狀態環境值，其運用先前編碼的 位7^平面字符所計算；或，一頻帶環境值及/或-備份位元 平面距離的環境值’其為由目前處理的位元平面字符之位 置所决疋。於特定的實施例，環境模型模Μ… 以心定及輸出僅有—個環境值至統計編碼$ m 對應於變換係數之頻帶、或目前處理的位元平面〜 bpsD’bp]之備份位元平面距離的—環境值。於另— 例，該環境模賴組係可構成以指定及輸出針對 2 理的位兀平面字符bps[i，bp]之多個環境值，例如: 頻帶環境、備份位元平面距離環境、與有 ，於 :值。誠然’該三種環境模型之二者的任何組:二= 於255’統計編碼器226係接收及編碼該位元 符bPS[1，bP]而作為其接收之對應環境值的一函數f面字 之以環境為基礎之編碼後的位元串流係隨後為 7得到 產生壓縮後的位元串流。 &理以 14 1361574 第3A ffi係說明一種以環境為基礎的編碼系統之一第 二個範例方塊圖’該種編碼系統係被使用以編碼一音頻訊 號，第3B圖係說明對應的操作方法。除了先前所識別的 構件之外，系統300係進而運用一核心編碼器3丨〇與一誤 差映射模組320以產生一剩餘訊號層，如於此技藝所習知。 參考第3A與3B圖以說明該編碼器之操作，一音頻訊 號302係供應至變換模組21〇且變換成為變換係數^丨]， ι = 〇，..·，Ν-1 (於第3B圖之過程351)。如上所述，變換模組 21〇係可實施種種的時間/頻率變換之任一者，諸如：離散 小波變換、離散餘弦變換、離散傅立葉變換、與其他者。 於3 5 2，該等老換係數為供應至核心編碼器3 1 〇，其為 操作以編碼該等變換係數成為一核心位元串流之係數 χ[Π。核心編碼器310係運用一預先定義的量化區間而編 碼位元串如上所述，預Μ義的量化區間係被使用， 以決定於本發明之編碼過程的QI環境。 ^接著，於353，誤差映射模組320係接收序列之變換 係數c[i]與核心位元串流，取得於其間的差異，且產生一 串之幻餘係數e[i]。隨後，該編碼過程係以類似於上述 方式而進行，藉此，剩餘係數e[i]係由編碼器22〇以環境 為基礎所編碼。明確而言，於編碼模組220之内，剩餘係 數eD]係供應至編碼模組22〇之内的位元平面掃描模組， 其為操作以針對於各個位元平面bp之各個剩餘係數^⑴而 產生一剩餘位元平面字符rbps[i，bp](過程35句。剩餘位元 平面字符rbps[i，bp]係接著供應至一環境模型模組與一統計 15 型之。。玄環境模型模組係納入於本文所述的四個環境模 位=平或^者（過程355)’且為可運作以基於接收的剩餘 型平面子符rbPS[i，bp]而指定及輸出針對於前述的環境模 係或多者的一環境值（過程356)。該一或多個環境值 i、二括.一有效狀態環境值，其運用先前編碼的剩餘位 ^平面予符所計算；或，—頻帶環境值及/或—備份位元平 长兄值，其為由目刖處理的剩餘位元平面字符之位 置所沐中 -r：. —、。再者，編碼過程係可包括一量化區間環境模型 實知，以計算一量化區間環境值。該環境模型模组係可 乍X才曰疋及輸出針對於本文所述的四種環境模型之各者 s'者疋其一或二種環境模型之二者的任何組合 值。 於357，於編碼模組220之内的統計編碼器係接收及 編碼剩餘位元平面字冑rbps[i，bp]而作為其接收之對應環境 值的一函數。所得到之以環境為基礎之編碼後的剩餘位元 串"·<·係k後為以該核心位元串流而多工處理，以產生壓縮 後的位元串流。 第4A與4B圖係說明根據本發明之一種以環境為基礎 的解碼器與操作方法，其為互補於上述的第2八與2B圖所 不之編碼器。首先參考第4A圖之解碼器方塊圖，解碼器4〇〇 係包括：一解多工器410、一以環境為基礎的位元平面算 術解碼器（CB-BPAD，context-based bit-plane arithmetic decoder) 420、與一逆變換模組430。以環境為基礎的解碼 器420更包含：一統計解碼器422、一環境模型模組424、 二位兀平面重建模組426，該統計解碼器422係於一個 範例實施例為一算術解碼器。 解碼器400係操作為上述的編碼器2〇〇之逆向者。於 ^ —壓縮後的位元串流402係被接收且解多工成為一 以環境為基礎之編碼後的位元串流4〇4。於M2，統計解 碼器422係接收該以環境為基礎之編碼後的位元串流例， =應以產串流之解碼後的位元平面字符bp㉞ρ]而 ’’’’對應的％境值之-函數。環境值4〇8係由環境模型模 ::424所產生’其為基於先前解碼的位元平面字符一陶 # D .有效狀態環境值)及/或基於目前處理的位元平 付之位置(諸如·]員帶環境值及/或備份平面距離的環境 值）。於特定實施财，環境模型模組4 及輸出僅有-個環境值至統計解碼器422,例如構= 變換係數之頻帶、赤θ s 乂士 7應於 元平面距離的-環境值。於另-個實施例中，環境： 組係可構成以Μ及輸出針對於目前處理的位元平面^ 之多個環境值’例如：針對於頻帶環境、備: 離的環境、與有效狀態環境之環境值。誠然，三種= 型之一者的任何組合亦可被採用。注意的是：_、 係指先前識別的資料之觝踩 加()
元平*字符係識別為二;二版:者(例如:解碼後的位 y P [，bp])，解碼後的資料係理相A 編碼後的版本者之—相同複製，但是或者包含、— 包括或省略其歸因於系& γ 一 版本者而 糸統實施的缺陷之資料，例如.祚良 不完善的傳輸及/或解碼過程之結果。 .作為 17 1361574 _ ; 3解碼後的位元平面字符bps，[i，bp]係供應至位 元平面重建糢組426，其為響應以產生-串流之解碼後的 .係數412。接著，於454，該串流之解碼後的係數412係 輸入至-逆變換模組43〇，其為可運作以逆轉換而產生一 解碼後的輸出音頻訊號414。逆變換模組43()係施加於編 碼态200所運用的域變換之逆向者，且可包括一逆離散小 波變換、傅利葉變換、或餘弦變換、或是可應用於訊號處 理之其他的逆向域變換。 •第5 A與5B圖係說明一種以環境為基礎的解碼器與操 =方法，其為互補於上述的第3八與3b圖所示之編碼器， 第4A目之解碼系統的前述特徵係保留其參考標示。除了 先f所識別的構件之外，解碼器500係進而運用—核續 碼器540與一誤差解映射模組55〇。 參考第5A與5B圖以說明解碼器之操作，初始於551， =縮後的位元_流502係接收及解多工成為分離之以環 鲁蜒為基礎之編碼後的剩餘位元串流5〇4與核心位元串流 5〇6班。於552，以環境為基礎的解碼器420係操作而解碼該 以％ i兄為基礎之編碼後的剩餘位元串流5〇4成為一串流之 解碼後的剩餘係數e,[i]。特別而言，於解碼模組420之内 的統计解碼器係接收及解碼該以環境為基礎之編碼後的剩 餘位疋串力’成為剩餘位元平面字符rbps，[i，bp]，而作 為其接收之環境值的一函數。運用於解碼過程之環境值係 I為：一頻帶環境值及/或一備份位元平面距離的環境值， /、各者係由目前處理的位元平面字符之位置決定；及，一 18 574 有效狀態環境值，其為運用义 m., m . 先别解碼的剩餘位元平面字符 斤计异。再者’解碼過程俜 施，以計算-量化區門^ 間環境模型之實 一本一 間％境值。該等環境模型之任一者、 : 或四者與其對應的環境值係可運用以解碼該剩 、兀“ 504而成為剩餘位元平面字符咖，㈣]。更 為明確而言’核心解碼模袓
、、且540係如同於參考第3A與3B 之上述的編碼過程所施加者而施加相同的量化區間至解 碼過程。解碼後的剩餘位元平面字符咖⑼，μ係隨後位 疋平面重建成為剩餘誤差係數e,[i]。 於553，核心解碼器模組54〇係接收核心位元串流506 且響應產生解碼後的核心絲xf[i]。接著於…，誤差 解映射模組別係接收解碼後的核心係數χ，⑴與剩餘係數 e [1] ’且響應產生對應之解碼後的變換係數c，⑴512。最 後，於555,串流之解碼後的變換係數,係輸入至逆變 換模組430’其施加互補的域變換以產生輸出音頻訊號 5 14。 如為熟悉此技藝人士所易於理解，所述的過程係如為 適當而可實施於硬體、軟體、韌體或此等實施之一組合。 再者，所述的過程之某些或全部者係可實施為其常駐：電 腦可讀取媒體（拆卸式磁碟、揮發性或非揮發性記憶體、嵌 入式處理n、等等）之電腦可讀取指令碼，該指令喝為可運 作以程式規劃其他該種可程式規劃裝置之一電腦而實施意 圖的功能。 [納入參考文獻] 1361574 下列的參考文獻係針對於所有目的以參照方式而將其 整體内容為納入於本文：
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R. Yu, X. Lin, S. Rahardja and C. C. Ko, “A Scalable Lossy to Lossless Audio Coder for MPEG-4 Audio Scalable
Lossless Coding，” to be appeared in Proc. ICASSP 2004. 儘管上文係本發明之詳細說明，其僅為範例性質且種 種的修改、變更與等效者係可運用於本文所述之種種的裝 置與方法。是以，本發明之範疇係藉此為由以下的申請專 利範圍之範嘴所定義。 【圖式簡單說明】 d： 1361574 第圖係說明其為習知於此技藝之一種以環境為基礎 的編碼系統。 第A與2B圖係分別說明根據本發明之一種以環境為 基礎的編碼器與操作方法之—第—實施例。 /、3B圖係分別說明根據本發明之一種以環境為 基礎的編碼器與操作方法之—第二實施例。 =4A與4B圖係分別說明根據本發明之一種以環 基礎的解碼器與操作方法之一第一實施例。 的、B圖係、刀別說明根據本發明之_種以環 基礎的解碼器與操作方法之一第二實施例。 主要元件符號說明 100 編碼系統 110 資料源 120 統計編竭器 130 環境模型模組 200 編碼系統（編碼器） 202 輸入音頻訊號 210 變換模組 220 以環境為基礎的位元 BPAC) 222 位元平面掃描模組 224 環境模型模組 226 統汁編碼器 21 1361574
230 多工器 251-255 第2B圖之操作方法的過程 300 編碼糸統（編碼) 302 輸入音頻訊號 310 核心編碼 320 誤差映射模組 351-357 第3B圖之操作方法的過程 400 解碼系統（解碼器） 402 壓縮後的位元串流 404 以環境為基礎之編碼後的位元串流 408 環境值 410 解多工器 412 解碼後的係數 414 輸出音頻訊號 420 以環境為基礎的位元平面算術解碼器（CB-BPAD) 422 統計解碼器 424 環境模型模組 426 位元平面重建模組 430 逆變換模組 451-454 第4B圖之操作方法的過程 500 解碼系統（解碼器） 502 壓縮後的位元串流 504 剩餘位元串流 22 ⑧ 1361574 506 核心位元串流 512 變換係數 514 輸出音頻訊號 540 核心解碼器 550 誤差解映射模組 551-555 第5B圖之操作方法的過程
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Claims (1)

1361574 十、申請專利範園： 1. 一種以環境為基礎的編碼器，包含： 一域變換模組，其係具有耦接以接收一輸入訊號之— 輸入與-輸出’該域變換模組為可運作以轉換該輸入訊號 成為一序列之變換係數c[i];及 一以環境為基礎的編碼模組，包含： ，- a 六丨'丁、开另一爾入，具為耦 接以接收該序列之變換传截_ b iI、富从、，+
▲ j艾俠你数且為可運作以產生針對於各個 I換係數c[i"j與名_ ^固# + & &「u L J兴合個位兀千面[bp]之一位元平面字符 bPs[i,bp]； -環境模型模組，其係具有一輸入，其為耦接以 ^該位元平面字#㈣州且為可運作以指定一或多個 T值至所接收的位元平面字符㈣咖]之各者，各個所 才曰疋的環i兄值為得自一環境模型；及 、’⑭依，一穴即六句枘莰以接收該等位元 、’:子4 bpsIXbp]之各者的一第一輸人、福接以接收對應 或夕個％ k值的—第二輸人與—輸出’該統計編碼模 m運作以編碼該等位元平面字符bps[i，bp]之各者而作 為β玄等對應環境值一夕 或夕者的一函數，產生一以環境為 土楚的編碼字符串流， 产产中或多個環境模型係包含一備份位元平面距離 ::2L[bP]，其環境值係根據於位元平面編號[bp]盥一 預-編碼參數[lazy—bp]之間的一預先定義關係而決定厂 2·如申請專㈣圍第1項之以環境為基礎的編蜗器， 24 ③ 1361574 ir 其中，該—或多個環境模型係包含一頻帶環境FB[i]，其 %境值係根據對應的變換係數c[i]之頻率位置而決定。 • 3_如中請專利範圍帛1項之以環境為基礎的編碼器， 其中，該一或多個環境模型係包含頻帶環境及備份位元平 面距離環境，且該統計編碼模組係可運作以編碼該等位元 平面字符bps[i，bp]之各者而作為對應的頻帶環境值與備份 位元平面距離環境值之一函數。 、 4·如中請專利範圍帛3項之以環境為基礎的編喝器， •其中，該-或多個環境模型更包含一有效狀態環境 S1g_State[i，bP] ’其環境值係根據針對於沿著位元平面[Μ] 之相鄰的變換係數c[i_im c[i]之振幅值的一預先定義相關 性而決定。 5.如申請專利範圍第4項之以環境為基礎的編碼器， 其中，該統計編碼模組係可運作以編碼該等位元平面字符 bps[i，bp]之各者而作為對應的頻帶環境值備份位元平面 距離環境值、與有效狀態環境值之一函數。 春 6.如申請專利範圍第1項之以環境為基礎的編碼器’ 更包含： 一核心編碼模組，其係具有耦接以接收各個變換係數 C[l]之一輸入，該核心編碼模組為可運作以量化於一預先 定義的區間⑴且編碼各個變換係數c[i]，以產生一核心位 元串流； 一誤差映射模組，其係具有耦接以接收各個變換係數 cm之一第一輸入、與其耦接以接收該核心位元串流之一 ⑧ 25 1361574 第二輸入，該誤差映射模組為可運作以自該等變換係數 之串流而移除該核心位元串流，以產生係數e[i]之—剩餘 訊號；及 一多工器，
其中，該以環境為基礎的編碼器係可運作以接收該剩 餘訊號，且響應以產生一以環境為基礎之編碼後的剩餘訊 號，且該多工器係包括其耦接以接收該核心位元串流之— 第一輸入、耦接以接收該以環境為基礎之編碼後的剩餘訊 號之一第二輸入與一輸出，該多工器係可運作以結合該桉 心位元串流與以環境為基礎之編碼後的剩餘訊號於其為輪 出自該多工器之一壓縮後的位元串流。 叫 7.如甲請專利範圍 V σσ - 其中，該一或多個環境模型更包含一量化區間環境 QI[i，bp]，其環境值係決定為該量化區間之一函數。 义 8.如申請專利範圍第7項之以環境為基礎的編碼器， 其中，該統計編碼模組係可運作以編碼該等位元平面字 bPS[1，bP]之各者而作為對應的頻帶環賴、備份位… 距離環境值、有效狀態環境值、與量化區間環境— 數。 "函 FB[i] = 其中，該頻r帶環境值係包含： 〇 對於 c[〇<4AFz 1 對於 φ·]«4-11Κ//ζ。 如申睛專利範ϋ第8項之以環境為基礎的蝙碼器， 2 對於 c[i]>UK/iz
26 1361574 八中’ β亥備份位元平面距離環境值D2L[bp]係包含： I^Lfbppbp-lazy—bp。 11. 如申請專利範圍第8項之以環境為基礎的編碼器， ”中，》亥有效狀態環境值sig_state[i，bp]係包含· sig_state[i，bp] = <[0 c[，]係在位元平面bP之前為無效。 I1 ci>_]係在位元平面bp之前為有效 12. 如申請專利範圍第8項之以環境為基礎的編碼器， 八中°亥量化區間環境值QI[i，bp]係包含： 赢 〇ΤΓ· u τ ί0, ㈣+ 2如4區間[/] _ V U，bp] = ji，|明+ 2〜區間則削卜之㈣ 2， 區間[/]<|許/]| + 2扣 其中，荆係針對於所有的位元平面字符為在b[ibp]之 前而接收的，e[i]之部分重建值。 ， 13.—種用於以環境為基礎之編碼訊號的方 係包含： 人万击 s、變換輸入讯號成為複數個變換係數
施加以％境為基礎之編碼至該等變換係數 編碼的輸出位元争流，更包含： 位兀平面掃描及編碼該等變換係數， 個位元平面字符； 及 ，以產生一 以產生複數 型； 或多個用於該等位元平面字符之環境模 等位元平 多個對應 4笛 m 用所定義的一或多個環境模型，指定針對於該 面予符之各別的一或多個環境值；及 統計編碼該等位元平面字符之各者而作為該一或 的環境值之-函數，以產生一編碼後的輪出位元 ⑧ 27 1361574 串流， 其中，定義一或多伽冉，* _ 夕個％境模型係包含.定萬雄 凡平面距離環境模型，其 疋義備伤位 符的位元平面編號盥 二$據於對應位元平面字 係而決定。 〜編碼參數之間的一預先定義關 Μ·如申請專利範圍第13項之方 多個環境模型係包含：定義中’定義一或 根據對應的變換係數之頻率位置而：定''型’其環境值係 15·如申請專利範圍第M項之 多個環境模型係包含：定義 '、，定義一或 平面距^ w 義该頻帶環境模型及該備份位元 十面距離環境模型，其中 指定一頻帶（《夕個環境值係包含： 的位元平面^ Μ元平面距離環境值至對應 包含··=:Ϊ:且其I統計編碼各個位元平面字符係 份位-4 ' I忒位疋平面字符而作為該頻帶環境值與備 6位疋平面距離環境值之一函數。 、侑 夕?.如申請專利範圍第15項之方法其中，定義 夕個環境模型係包含·宏美 5 … —有效狀態環境模型，其環境 根據針對於相鄰的變換係數之振幅值的一預先定義相 關性而決定。 叼預无弋義相 17.如中請專利範圍第16項之方法，其中，指定—或 夕固,衣境值係包含：指定一頻帶環境值、一備份位元平面 ^環境值、與—有效狀態環境值至對應的位元平面字 付，且其中，統計編碼各個位元平面字符係包含：統計編 碼該位元平面字符而作為該頻帶環境值、該備份位元平面 28 1361574 距離環境值 '與該有效狀態環境值之一函數。 18.—種用於以環境為基礎之編碼訊號的方法，該方法 係包含： 域變換一輸入訊號成為複數個變換係數； ，’扁碼該等變換係數以產生一核心位元串流該編碼係 包含以一預先定義的區間而量化該等變換係數； 誤差映射該等變換係數於該核心位元串流，以產生一 串流的剩餘係數； 施加以環境為基礎之編碼至剩餘係數串流，以產生一 編碼的剩餘輸出位元串流，更包含： 位元平面掃描該等剩餘係數，以產生複 位元平面字符； 模型； 定義一 或多個用於該等剩餘位元平面字符 之環境 運用所定義的一或多個環境模型，
串流， 指定針對於剩 之各者而作為該一或 一編碼後的輪出位元
函數。 義一或多個環境模型係包含 其％衩值係決定為預先定義 .定義一量化區 的量化區間之一 19♦如申請專利範圍第 多個ί哀境模型更包含· 項之方法，其中， 定義一或 29 ⑧ 定義—頻帶環境模型，並产 數之頻率位置而決定； 〃衣兄讀據對應的變換係 疋義一備份位元平面矩 於對應位元平面字符之衣'吴’其環境值係根據 間的一預先—蓋 711平面編號與一預定編碼表數之 預先疋義關係而決定；及 ，> 數之 疋義一有效狀態環境楔並 鄰的變換係數、“境值係根據針對於相 預先定義相關性而決定。 .申請專利範圍第19項之方法 多個環境值係包含：指”中“一或 距離環境值、；^ ^ 頻帶壤境值、-備份位元平面 對應的二值:與—量化區間環境值至 ΛΛ-.. ，、中，統^編碼各個位元平面字 :“I含：統計編碼該位元平面字符而作為該頻帶環境 A S玄備份位元平面距離環境值、該有效狀態環境值、斑 該量化區間環境值之一函數。 η 申叫專利範圍第20項之方法，其中，該頻帶環 境值FB[i]係包含： |"〇對於 φ·]<4尺份 FB[i]=，l 對於 級。 、2 對於 φ_]>11ϋ：//ζ 22.如申請專利範圍第2〇項之方法，其中，該備份位 元平面距離環境值D2L[bp]係包含：D2L[bp] =bp-lazy_bp ° 23_如申請專利範圍第2〇項之方法，其中，該有效狀 態環境值sig_state[i，bp]係包含： sig+statehbp]^0氺]係在位元平面bP之前為無效。 I1 Φ·]係在位元平面bp之前為有效 24.如申請專利範圍第2〇項之方法，其中，該量化區 30 j〇I574 間環境值QI[i，bp]係包含： ’〇, |έ[/·]| + 2—S 區間[/] 1， I邳z_]l + 2知 S 區間[，.]<|洱/]| + 2扣 Λ 區間[，_]<|削| + 2〜 ^ 其中，刹係針對於所有的位元平面字符為在b[i，bp]之 則而接收的e[i]之部分重建值。 石25·一種可運作以解碼其包含一輸入訊號之以環境為基 礎的編碼串流之解碼器，輸入訊號係編碼為沿著一位元平 面bp之一序列的域變換係數C[i]，該解碼器係包含： 一以環境為基礎的解碼模組，包含： 一統計編碼模組，其係具有耦接以接收一以環境為基 2的編碼位元串流之—第—輸人、耗接以接收—或多個環 &值之n人與—輸出’該統計編碼模組為可運作以 解瑪該以環境為基礎的編碼位4流成為解碼的位元平面 :符bps’n’bp]’其中，該一或多個環境值係包含一備份位 元平面距離環境值； ,彳兀平面重建模組’其係具有其接收解碼後的位元 平面字符咖，[咖]之-輪入與一輸出，該位元平面重建模 組為可運作以產生-串流的解碼係數e，[i];及 一逆域變換模組，其传且 糸具有耦接以接收排序串流的解 碼係數c'[i]之一輸入與—輪屮 ^ j出，δ亥域變換模組為可運作 轉換該串流的解碼係數c，ril忐 LJ戍為一輸出音頻訊號。 26·如申請專利範圍第τε 項之以環境為基礎的解碼 器，其中，該-或多個環境值争4 Α ㈣解碼 兄值更包含一頻帶環境值。 27.如申請專利範圍第 項之以環境為基礎的解碼 31 1361574 益’其中，該一或多個環 兄值更包含一有效狀態環境值。 28. 如申請專利範圍 0 # , 固第27項之以環境為基礎的解碼 态，其中，該一或多個環 喝 衣境值係包含一頻帶環境值、一借 份位兀平面距離環境值、 兴有效狀態環境值。 29. 如申請專利範圍第25 器更包含： 項之以環境為基礎的解碼
-解多工器，其係可運作以接收一壓縮後的位元串流， 其包含—以環境為基礎之編碼後的剩餘串流與—核心位元 串流，該解多工器為可運作以分離及輸出該以環境為基礎 之編碼後的剩餘串流與核心位元串流， 其中，该以環境為基礎的解碼器係可運作以接收 該以環境為基礎之編碼後的剩餘位元_流，該以環境為基 礎的解碼益係可運作以鐵 丁』艰忭以響應而產生解碼後的剩餘係數 e.[i]; -核心解碼模組，其係具有搞接至—核心位元串流之 一輸入與一輸出，該核心解碼模組為可運作以解碼該核心 位元串流成為解碼後的核心係數x，[i];及 一誤差解映射模組，其係具有耦接以接收該核心係數 X [i]之第輸入、麵接以接收該解碼後的剩餘係數e，⑴ 之第一輸入與一輸出，該誤差解映射模組為可運作以響 應產生解碼後的變換係數c'[i]， s亥逆域變換模組係具有麵接以接收該解竭後的變換係 數c’[i]之一輸入，且為可運作以響應產生一輸出音頻訊號。 30.如申請專利範圍第29項之以環境為基礎的解碼 ⑧ 32 3| , ^ . 。八中，該一或多個環境值係包含一量化區間環境值。 31. —種用於解碼一編碼後以環境為基礎的位元串流之 f法’該編瑪後以環境為基礎的位S串流係，包含-輸入訊 ，，其編碼為沿著—位元平面bp之—序列的域變換係數 41]，該方法係包含： 統計解碼該編碼後以環境為基礎的位元串流成為解碼 <的位元平面字符bpsl[i，bp]而作為一或多個環境值之一函 數，其中，該-或多個環境值係包含一備份位元平面距離 環境值； 一位元平面重建該解碼後的位元平面字符bps,[i，bp]成為 一排序串流的解碼係數c，[i];及 逆變換該排序串流的解碼係數c，⑴成為一輸出訊號。 32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，該一或多 個環境值係包含一頻帶環境值。 33. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，該一或多 個環境值係包含一有效狀態環境值。 34. —種用於解碼一編碼後的位元串流之方法，該編碼 後的位το串流係包含一核心位元串流與一以環境為基礎之 編碼後的剩餘位元串流，以環境為基礎之編碼後的剩餘位 凡串流係包含一輸入訊號，其編碼為沿著一位元平面邱 之一序列的域變換係數c[i]，該方法係包含： 解碼該核心位元串流成為解碼後的核心係數； 解碼该以％境為基礎之編碼後的剩餘位元串流成為解 碼後的剩餘係數e'[〗]而作為一或多個環境值之一函數該 33 1361574 一或多個環境值係包含一備份位元平面距離環境值. ，針對於解碼後的核心係》χΊί]與解碼後的剩餘係數 e'[i]，產生解碼後的變換係數c'[i];及 逆變換該等解碼後的係數c，[i]成為一輪出訊號。 35.如申請專利範圍第34項之方法，其中，該一或多 個環境值係包含一頻帶環境值。 S夕 3 6_如申請專利範圍第34項之方法，其中，該一戍多 個環境值係包括一量化區間環境值。 5 也37_如申請專利範圍第34項之方法，其中，解碼以環 土兄為基礎之編碼後的剩餘位元串流係包含： 作為一或多個環境值之一函數，統計解碼該以環境為 基礎之編碼後的剩餘位元串流成為解碼後的剩餘位元平面 字符 rbps'[i，bp]; 位元平面重建該解碼後的剩餘位元平面字符rbps'[i，bp] 成為一解碼後的剩餘係數e'[i]。 38.—種電腦程式產品，常駐於一電腦可讀取媒體，其 為可運作而執行用於以環境為基礎之編碼資料的程式碼， 該電腦程式產品係包含： 才曰令碼，以域變換一輸入訊號成為複數個變換係數； 及 才曰令碼’以施加以環境為基礎之編碼至該等變換係數 而產生一編碼的輸出位元串流，更包含： 指令碼，以位元平面掃描及編碼該等變換係數， 以產生複數個位元平面字符； 34 ⑧ 位元平面=碼’以定義-或多個環境㈣，針對於該等 定針對二ί::::運用所定義的一或多個環境模型而指 :專位7"平面字符之各別的-或多個環境值；及 扎令碼，以統計編碼該等位元平面字符之各去 作為該-或多個對應的付之各者而 的輪出位it串流， 兄值之—函數，以產生-編碼後 石其2，定義一或多個環境模型之指令碼係包含：指令 據於：：：：份位元平面距離環境模型，其環境值係根 =對應位兀平面字符的位元平面編號與H 編碼參數 之間的一預先定義關係而決定。 6 39.如申請專利範圍帛38帛之電腦程式產品，其中， :義-或多個環境模型之指令碼係包含：指令碼，以定義 頻帶％蜓杈型，其環境值係根據對應的變換係數之頻率 位置而決定。 40. —種電腦程式產品，常駐於一電腦可讀取媒體，其 為可運作而執行用於以環境為基礎之編碼資料的程式碼， 該電腦程式產品係包含： 才曰碼，以域變換一輸入訊號成為複數個變換係數； 指令碼，以編碼該等變換係數以產生一核心位元串流， 边編碼係包含以一預先定彝的區間而量化該等變換係數； 指令碼，以誤差映射該等變換係數於該核心位元串流， 以產生一串流的剩餘係數； 才曰令碼，以施加以環境為基礎之編碼至剩餘係數串流， 丄二丄3/4 以產生一編碼的剩餘輸出位元串流，更包含： 指令碼，以位元平面掃描及編碼該等剩餘係數， 以產生複數個剩餘位元平面字符； —. 扎7碼，以定義一或多個用於該等剩餘位元平面 字符之環境模型； ^ s令碼，以運用所定義的一或多個環境模型而指 疋針對於剩餘位元平面字符之各別的一或多個環境值；及
指令碼，以編碼該等剩餘位元平面字符之各者而 ^為該—或多個對應的環境值之—函數，以產生—編碼後 的輸出位元串流， 碼二一或多個環境模型之指令碼係包含：指令 a 里化區間環境模型，其環境值係決定為預先 疋義的量化區間之一函數。 為 流 。41.—種電腦程式產品，常駐於一電腦可讀取媒體，其 可運作而執行用於解碼以環境為基礎之編碼後的位元串 之私式碼’該電腦程式產品係包含： ^ 乂統汁解碼該以環境為基礎之編碼後的相一 串流成為解碼後沾# ，便的位兀 馬後的位凡平面字符bPs，[i，bP]而作為一咬 %境值之_函盤— 4夕個 面距離環境值； 備伤位π平 元平面字符 e’[U成為一 ,心7喝’以位元平面重建該解碼後的位 bPS [1，bP]成為—排序串流的解碼職e，[i];及 指令碼，，、，、.，μ Χ逆變換該排序_流的解碼係數 輸出訊號。 36 uon/4 42·如申請專利範圍帛41項之電腦程式產品，其中， 该一或多個環境值係包含一頻帶環境值。 43.-種電腦程式產品，常駐於一電腦可讀取媒體，其 為可運作而執行用於解碼—蝙碼後的位元串流之程式碼， 扁馬後的位兀串流係包含一核心位元串流與一以環境為基 礎之編碼後的剩餘位元串流，該以環境為基礎之編碼後的 剩餘位7L串流係包含—輸人訊號，其編碼為沿著—位元平
面bp之-序㈣域變換係數仙，該種電腦程式產品係包 含： 指令碼，以解碼該核心位元串流成為解碼後的核心係 數 x’[i]; 指令碼，以解碼該以環境為基礎的剩餘位元串流成為 解碼後的剩餘係數e，⑴而作為—或多個環境值之—函數， °亥或夕個環境值係包含一備份位元平面距離環境值； 指令碼，以針對於解碼後的核心係數χ，π]與解碼後的 剩餘係數e’[i]而產生解碼後的變換係數c，[i];及 ^指令瑪，以逆變換該等解碼後的係數c，[i]成為一輪出 訊號。 44·如申請專利範圍第43項之電腦程式產品，其中， β玄一或多個環境值係包含一頻帶環境值。 45·如申請專利範圍第43項之電腦程式產品，其中， 或夕個i衣境值係包括一預定量化區間環境值。 37
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