專利名稱：編碼信號(hào)的記錄媒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如語(yǔ)言信號(hào)、聲信號(hào)或圖象信號(hào)等的數(shù)字信號(hào)的一種編碼方法和編碼設(shè)備，經(jīng)這種編碼方法或編碼設(shè)備編過(guò)碼的信號(hào)的一種解碼方法和解碼設(shè)備，以及用這種編碼方法或編碼設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼所在的記錄媒體。
背景技術(shù)：
迄今，大家都知道有一種效率高的編碼系統(tǒng)能有效地對(duì)諸如聲頻信號(hào)等的時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行位壓縮以便對(duì)經(jīng)過(guò)位壓縮的信號(hào)進(jìn)行編碼，用所謂頻譜變換的變換編碼系統(tǒng)。這種變換編系統(tǒng)對(duì)碼組單元內(nèi)的輸入信號(hào)進(jìn)行頻譜變換，從而對(duì)經(jīng)變換的頻譜信號(hào)進(jìn)行編碼。離散余弦變換(DCT)處理是具代表性的頻譜變換處理。在這種變換碼系統(tǒng)中，碼組失真，從而使各碼組之間不連續(xù)的接合(連接)會(huì)作為干擾感覺(jué)出來(lái)，這是個(gè)問(wèn)題。為減少這種碼組失真，通常的作法是使碼組的端部與毗鄰的碼組重疊。這里，所謂MDCT(經(jīng)修改的DCT或經(jīng)改進(jìn)的DCT)是對(duì)重疊部分的抽樣不進(jìn)行雙工發(fā)送，同時(shí)允許任意碼組與分別在兩個(gè)方向上鄰接的各組碼重疊半個(gè)組碼，從而適合進(jìn)行高效編碼。
采用這種MDCT及其逆變換處理的I MDCT進(jìn)行編碼和解碼，在例如下列文獻(xiàn)中有介紹望月(Mochizuki)，矢野(Yano)，西谷(Nishitani)寫(xiě)的題為“多碼組長(zhǎng)度混合MDCT的濾波器制約”的文章，《日本電子和通信工程學(xué)會(huì)技術(shù)研究報(bào)告》CAS90-10，DSP90-14，第55-60頁(yè)；或Hazu，杉山(Sugiyama)，巖垂(Iwatare)，西谷(Nishitani)寫(xiě)的題為“應(yīng)用MDCT的自適應(yīng)碼組長(zhǎng)度自適應(yīng)變換編碼(ATC-ABS)”的文章，《日本電子和信息通信工程學(xué)會(huì)，1990年春季全國(guó)會(huì)議學(xué)術(shù)演講集》A-197，等。下面參看圖7簡(jiǎn)單介紹上述MDCT和I MDCT。
圖7中，時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)的任意碼組，例如第J個(gè)碼組，其一部分分別與第(J-1)個(gè)碼組以及第(J+1)個(gè)碼組重疊半個(gè)(50％)碼組。假設(shè)第J個(gè)碼組的抽樣數(shù)為N(N為自然數(shù))時(shí)，第J個(gè)碼組有N/2個(gè)抽樣在第J個(gè)碼組與第(J-1)碼組之間重疊，且還有N/2個(gè)抽樣在第J個(gè)碼組與第(J+1)個(gè)碼組之間重疊。為獲取N個(gè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)102，將預(yù)處理濾波器或變換用的窗口Wh應(yīng)用到這些相應(yīng)的碼組，例如任意的第J個(gè)碼組輸入時(shí)間序列抽樣101上。
作為預(yù)處理濾波器或變換用的窗口Wh的特性，選取了與輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性能相應(yīng)的特性，使變換數(shù)據(jù)的功率集中程度最大。通過(guò)對(duì)N個(gè)抽樣組成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)102進(jìn)行MDCT的線性變換處理，在頻率基線上得出N/2個(gè)，即輸入抽樣數(shù)的一半的獨(dú)立頻譜數(shù)據(jù)103。通過(guò)對(duì)N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)103進(jìn)行I MDCT的線性逆變換處理，得出N個(gè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)104。獲取時(shí)間序列數(shù)據(jù)105以便將其在恢復(fù)(再生)原來(lái)的輸入時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)之前和之后加到各碼組的輸出結(jié)果上，將合成濾波器或逆變換用的窗口Wf應(yīng)用到時(shí)間序列數(shù)據(jù)104上。
在傳統(tǒng)有效的編碼系統(tǒng)中，歷來(lái)一直采用對(duì)上述得出的頻譜數(shù)據(jù)103進(jìn)行再量化的方法，從聽(tīng)覺(jué)的觀點(diǎn)按特性來(lái)記錄或傳輸再量化的數(shù)據(jù)。此外，如ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)標(biāo)準(zhǔn)的ISO11172-3那樣，對(duì)這些頻譜數(shù)據(jù)的全部或一部分都進(jìn)行熵編碼，即給短碼和長(zhǎng)碼都分別根據(jù)出現(xiàn)的頻率分派較高頻數(shù)據(jù)和較低頻數(shù)據(jù)。這樣就提高了效率。
同時(shí)，在如此進(jìn)行熵編碼的情況下，時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)各相應(yīng)的碼組所需要的位數(shù)是可變的，且其位數(shù)的上限要等到輸入信號(hào)真正經(jīng)過(guò)編碼之后才能辨認(rèn)出來(lái)。因此，不僅在固定的位速率下編碼和解碼有困難，而且硬件的規(guī)模也變大。
發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述實(shí)際情況提出的，其目的是提供一種能減少冗余度并使編碼效率有所提高的編碼方法和編碼設(shè)備，相應(yīng)的解碼方法和解碼設(shè)備，和記錄經(jīng)編碼的信號(hào)用的記錄媒體。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的而提出的編碼方法是這樣一種編碼方法，該方法包括下列步驟將輸入信號(hào)劃分成多個(gè)碼組；將信號(hào)逐個(gè)碼組地變換成頻譜信號(hào)；對(duì)全部或一部分這些頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度的編碼以輸出編碼信號(hào)；其中促使經(jīng)編碼和輸出且以后將錄下或傳輸?shù)男盘?hào)每一個(gè)碼組的位數(shù)具有上限，從而在要求超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)，停止按單個(gè)或多個(gè)碼組輸出一部分頻譜信號(hào)。
此外，按照本發(fā)明的編碼方法，經(jīng)編碼和輸出的信號(hào)的位數(shù)上限是按輸入信號(hào)的每從個(gè)碼組設(shè)定的，從而在要求超過(guò)上限的位數(shù)時(shí)，中斷按單個(gè)或多個(gè)組碼的形式進(jìn)行的一部分頻譜信號(hào)的輸出。
這里，本發(fā)明的編碼方法按下述方式進(jìn)行處理。就是說(shuō)，在輸入信號(hào)變換成頻譜信號(hào)的變換處理過(guò)程中，輸入信號(hào)劃分成多個(gè)頻帶的信號(hào)，以便在每一個(gè)相應(yīng)的頻帶下進(jìn)行變換成頻譜信號(hào)的變換處理過(guò)程。輸入信號(hào)劃分成各帶寬不一致的多頻帶信號(hào)，以便在每一個(gè)相應(yīng)的頻帶下進(jìn)行變換成頻譜信號(hào)的變換處理過(guò)程。在輸入信號(hào)變換成頻謗信號(hào)的變換處理過(guò)程中，采用經(jīng)改進(jìn)的離散余散變換處理。各碼組組成的頻譜信號(hào)是一些劃分成多個(gè)單元且每一相應(yīng)的單元經(jīng)過(guò)歸一化的頻譜信號(hào)。頻譜信號(hào)或停止輸出的信號(hào)的選擇是根據(jù)碼組頻譜信號(hào)的形狀進(jìn)行的。在選取頻譜信號(hào)或停止輸出的信號(hào)時(shí)，這種選擇是從所有頻譜信號(hào)的較高頻帶側(cè)進(jìn)行的。可變長(zhǎng)度碼采用了熵碼。可變長(zhǎng)度碼也可采用碼組霍夫曼碼。在編碼所需的位數(shù)在相應(yīng)各碼組中變得極少時(shí)編制可變長(zhǎng)度碼的多個(gè)代碼表以選取一個(gè)代碼表，從而將頻譜信號(hào)連同所選代碼的鑒別信號(hào)一起輸出。
此外，本發(fā)明的編碼設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述編碼方法。
另一方面，本發(fā)明的解碼方法對(duì)用上述編碼方法編過(guò)碼的信號(hào)進(jìn)行解碼。
此外，本發(fā)明的記錄媒體適宜記錄用上述編碼方法編過(guò)碼的信號(hào)。
換句話說(shuō)，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了在對(duì)輸入信號(hào)的各碼組進(jìn)行編碼之后確定位數(shù)上限的方案，以便在需要高于上限的位時(shí)數(shù)時(shí)停止以單個(gè)或多個(gè)碼組的形式記錄或傳輸頻譜信號(hào)，從而使所需位數(shù)的上限固定下來(lái)，進(jìn)而可以在固定的位速率下進(jìn)行處理，并在也是可變的位速率下在某種程度上抑制硬件的規(guī)模。
此外還采用按從較高頻帶側(cè)的順序選擇不準(zhǔn)備記錄或傳輸?shù)念l譜信號(hào)的方式，從而從聽(tīng)覺(jué)的馬點(diǎn)上最大限度地減小影響。
此外，還可以設(shè)想，在每一個(gè)碼組所需的位數(shù)變得極少的場(chǎng)合將多個(gè)方法，例如位數(shù)上限的設(shè)定在多個(gè)碼組單元中進(jìn)行的方法，或在每一碼組所需的位數(shù)變得極少時(shí)用熵編碼中的多個(gè)代碼序列選擇代碼表的方法和/或其它方法結(jié)合起來(lái)使用。
按照本發(fā)明，在將輸入信號(hào)劃分成碼組逐個(gè)碼組地將信號(hào)變換成頻譜信號(hào)，從而對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼，以便將它們記錄或傳輸出去時(shí)，促使經(jīng)編碼且稍后待記錄或傳輸?shù)男盘?hào)的每一碼組的位數(shù)具有上限，以便在需要超過(guò)該上限的碼組數(shù)時(shí)停止以單個(gè)或多個(gè)碼組的形式記錄或傳輸一部分頻譜信號(hào)。這樣就可以減少編碼、解碼或稍后傳輸和解碼的信息量，從而減少冗余度。此外，將這些信息記錄下來(lái)，這樣可以提高記錄到記錄媒體上或記錄媒體中的信息量。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是本發(fā)明的信號(hào)編碼方法的示意流程圖。
圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的編碼方法的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖3是本發(fā)明的信號(hào)編碼方法的示意流程圖。
圖4是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的信號(hào)解碼方法的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖5是應(yīng)用本發(fā)明的MDCT(經(jīng)改進(jìn)的離散余弦變換)的信號(hào)變換方法的在聽(tīng)覺(jué)上更實(shí)用的高效編碼設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)例的電路圖。
圖6是應(yīng)用本發(fā)明的I MDCT信號(hào)變換方法的聽(tīng)覺(jué)上更實(shí)用的高效編碼設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)例的電路方框圖。
圖7是用以說(shuō)明MDCT及其變換處理的I MDCT的處理程序的示意圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式現(xiàn)在參看


本發(fā)明的一些最佳實(shí)施例。
本發(fā)明實(shí)施例的編碼方法基本上是這樣一種編碼方法，該方法包括下列步驟將輸入信號(hào)劃分成多個(gè)碼組；將各碼組的信號(hào)變換成頻譜信號(hào)；對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行長(zhǎng)度可變編碼，其中促使被編碼的和稍后待記錄或稍后待傳輸?shù)男盘?hào)每一碼組的位數(shù)具有上限，以便在需要位數(shù)超過(guò)該上限時(shí)停止以單個(gè)或多個(gè)碼組的形式輸出一部分頻譜信號(hào)。
圖1示出了作本發(fā)明實(shí)施例的編碼方法對(duì)例如PCM(脈碼調(diào)制)聲頻數(shù)據(jù)等進(jìn)行編碼的信號(hào)變換過(guò)程的示意圖。
在圖1所示的第一步驟S1，時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)，例如，PCM聲頻數(shù)據(jù)等，按每一預(yù)定的抽樣數(shù)(在本實(shí)例中為N個(gè)抽樣)劃分成許多碼組(碼組化的)。就是說(shuō)，如上述圖7所示的那樣，各碼組是調(diào)定得使各碼組之間的重疊量等于50％，即它們彼此重疊N/2個(gè)抽樣，同時(shí)將圖7所示的上述變換用的窗口Wh應(yīng)用到該時(shí)間序列第J個(gè)碼組的抽樣數(shù)據(jù)。在接下去的步驟S2中，對(duì)劃分出的許多碼組進(jìn)行MDCT處理。于是得出N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)。
在接下去的步驟S3，對(duì)全部或一部分N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼，以計(jì)算記錄或傳輸全部頻譜數(shù)據(jù)所需要的位數(shù)。
在接下去的步驟S4中，判定位數(shù)是否超過(guò)事先設(shè)定的位數(shù)閾值。結(jié)果，在位數(shù)超過(guò)位數(shù)閾值的情況下(“是”)，處理操作就往前進(jìn)入其后的步驟S5。相反，在位數(shù)不超過(guò)位數(shù)閾值的情況下(“否”)，處理操作就往前進(jìn)入下一個(gè)步驟56。在步驟S5，在待記錄的頻譜數(shù)據(jù)的位數(shù)不超過(guò)閾值的情況下，全部或一部分經(jīng)熵編碼的頻譜數(shù)據(jù)按從較低頻帶側(cè)的順序輸出。這樣就完成了處理過(guò)程。相反，在步驟S6，輸出全部或一部分經(jīng)熵編碼的頻譜數(shù)據(jù)。這樣就完成了處理過(guò)程。
圖2示出了實(shí)現(xiàn)上述編碼方法用的硬件(編碼設(shè)備)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。
本實(shí)施例的編碼設(shè)備包括時(shí)間序列抽樣緩沖器32，用以進(jìn)行圖1的步驟S1的處理過(guò)程，作為將輸入信號(hào)碼組化的碼組化裝置；正交變換編碼部分33，用以進(jìn)行圖1步驟S2的處理過(guò)程，作為變換裝置將信號(hào)逐個(gè)碼組地都變換成頻譜信號(hào)；和熵編碼部分34，用以進(jìn)行圖1步驟S3、S4、S5、S6的處理過(guò)程，作為可變長(zhǎng)度編碼裝置對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼。在熵編碼部分34中，設(shè)有位數(shù)判定電路52，用作上限設(shè)定裝置，以設(shè)定經(jīng)編碼和輸出的每一碼組位數(shù)的上限；和輸出停止裝置，用以在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)停止以單個(gè)或多個(gè)碼組的形式輸出一部分頻譜信號(hào)。
圖2中，通過(guò)輸入端子31傳來(lái)的時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)發(fā)送到時(shí)間序列的抽樣緩沖器32，并存入該緩沖器中。將變換窗口應(yīng)用到時(shí)間序列抽樣緩沖器32中存儲(chǔ)的N個(gè)時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)X00上，再由正交變換編碼部分33的MDCT計(jì)算電路41對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行MDCT處理。這樣，這個(gè)數(shù)據(jù)就變換成N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)X01。此頻譜數(shù)據(jù)X01發(fā)送到下一級(jí)的熵編碼部分34。應(yīng)該指出的是，量化可以對(duì)MDCT計(jì)算電路41的輸出進(jìn)行。
在熵編碼部分34，N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)由熵編碼電路51進(jìn)行熵編碼。接著，經(jīng)熵編碼過(guò)的信號(hào)X02連同熵編碼頻譜數(shù)據(jù)所需要的位數(shù)(信號(hào))X03一起發(fā)送到位數(shù)判定電路52。該位數(shù)判定電路52判定位數(shù)X03是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值，以便在位數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)定的閾值時(shí)輸出在不超過(guò)從頻譜數(shù)據(jù)較低頻帶側(cè)的閾值的范圍內(nèi)最大量的熵編碼頻譜數(shù)據(jù)X04。另一方面，在位數(shù)X03不超過(guò)閾值的情況下，信號(hào)X02本身就作為熵編碼頻譜數(shù)據(jù)X04而被輸出。
此輸出的頻譜數(shù)據(jù)X04稍后不是記錄下來(lái)就是發(fā)送出去。來(lái)自ECC編碼器53的輸出由EFM電路54加以調(diào)制，然后傳送給記錄頭55。記錄頭55將EFM電路54輸出的編碼數(shù)據(jù)序列記錄到盤(pán)56上。
應(yīng)該指出的是，上述熵編碼可對(duì)全部的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行，也可以只對(duì)一部分頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行。此外，位數(shù)的閾值可以就多個(gè)碼組設(shè)定，以便在位數(shù)超過(guò)閾值時(shí)就單個(gè)或多個(gè)碼組進(jìn)行上述處理。再者，為了提高編碼效率，還可以結(jié)合采用這樣的一個(gè)方法編制熵編碼的代碼表，以便選擇一個(gè)所需要的位數(shù)在相應(yīng)各碼組中最少的代碼表將編碼頻譜數(shù)據(jù)連同該代碼表的ID等記錄下來(lái)或發(fā)送出去。對(duì)這種熵編碼并不特別加以限制。
此外，本發(fā)明的記錄媒體適宜在其上或其中記錄實(shí)現(xiàn)上述編碼方法的編碼設(shè)備所得的編碼信號(hào)。多種記錄媒體可用作這種記錄媒體，這包括盤(pán)形記錄媒體(例如所謂硬盤(pán)等)和帶形記錄媒體；上述盤(pán)形光記錄媒體56包括磁光記錄媒體，或相變記錄媒體，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，和諸如所謂IC卡等的記錄媒體。
圖3示出了對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的上述編碼方法的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的解碼方法中信號(hào)變換過(guò)程的示意圖。
本實(shí)施例的解碼方法基本上是這樣一種解碼方法，該方法用以對(duì)經(jīng)上述編碼方法編過(guò)碼的信號(hào)進(jìn)行解碼，它包括下列步驟將輸入信號(hào)劃分成許多碼組；將信號(hào)逐個(gè)碼組地變換成頻譜信號(hào)，其中對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)每一碼組進(jìn)行長(zhǎng)度可變化的編碼時(shí)，促使輸出信號(hào)每一碼組的位數(shù)具有一上限，以便在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)停止以單個(gè)或多個(gè)碼組的形式輸出一部分頻譜信號(hào)。該解碼方法還包括下列步驟對(duì)經(jīng)可變長(zhǎng)度編碼的信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度的逆編碼，將可變長(zhǎng)度逆編碼得出的頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地逆變換成時(shí)間序列數(shù)據(jù)，并釋放時(shí)間序列數(shù)據(jù)的碼組，得出解碼信號(hào)。
在圖3所示的第一步驟S11中，直接從上述編碼器或從記錄輸入數(shù)據(jù)所在的封裝式媒體的輸入數(shù)據(jù)或從通信裝置等發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)熵編碼，形成頻譜數(shù)據(jù)。
在接下去的步驟S12中，判斷頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)目的記錄或發(fā)送之前是否等于頻譜數(shù)據(jù)N/2的數(shù)目。若頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)目不足(“否”)，則處理操作往前進(jìn)入步驟S13。若頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)目足夠(“是”)，則處理操作往前進(jìn)入下一個(gè)步驟S14。
在步驟S13，促使數(shù)目不足的頻譜數(shù)據(jù)為0(零)。于是，處理操作往前進(jìn)進(jìn)入步驟S14。
在步驟S14，對(duì)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行I MDCT處理，將逆變換窗口應(yīng)用到這些頻譜數(shù)據(jù)，從而輸出N個(gè)時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)。這樣就完成了處理過(guò)程。
應(yīng)該指出的是，可采用0以外的值作為取代數(shù)目不足的頻譜數(shù)據(jù)，也可以采用從聽(tīng)覺(jué)的觀點(diǎn)看認(rèn)為影響最小的多個(gè)值。
圖4示出實(shí)現(xiàn)上述解碼方法的硬件(解碼設(shè)備)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。
本實(shí)施例的解碼設(shè)備是這樣一種解碼設(shè)備，該解碼設(shè)備適宜對(duì)從記錄有上述適宜將輸入信號(hào)劃分成許多碼組從而將信號(hào)逐個(gè)碼組地變換成頻譜信號(hào)，其中在對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)每一碼組進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼時(shí)促使輸出信號(hào)每一碼組的位數(shù)具有一上限，以便在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)，停止按單個(gè)或多個(gè)碼組的形式輸出一部分頻譜信號(hào)的編碼設(shè)備所編碼的信號(hào)或直接發(fā)送的編碼信號(hào)的記錄媒體再生的編碼信號(hào)進(jìn)行解碼；所述解碼設(shè)備包括熵解碼部分63，用以進(jìn)行圖3的各處理步驟S11、S12、S13，作為可變長(zhǎng)度逆編碼裝置對(duì)可變長(zhǎng)度編碼信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度逆編碼；正交逆變換解碼部分64，用以進(jìn)行圖3步驟S14的處理過(guò)程，作為逆變換裝置將可變逆編碼得出的頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地逆變換成時(shí)間序列數(shù)據(jù)；和時(shí)間序列抽樣緩沖器65及重疊部分加法電路66，作為碼組釋放裝置釋放時(shí)間序列數(shù)據(jù)的碼組，以得出解碼信號(hào)。
圖4中，將從盤(pán)56通過(guò)重放頭57重放的代碼序列傳送給EF解調(diào)電路(標(biāo)有“對(duì)EFM數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)”的標(biāo)簽)58。EF解調(diào)電路58對(duì)輸入的代碼序列進(jìn)行解調(diào)。經(jīng)解調(diào)的代碼序列傳送到ECC解碼器59，在ECC解碼器59處進(jìn)行糾錯(cuò)。經(jīng)糾錯(cuò)的代碼序列作為經(jīng)熵編碼的頻譜數(shù)據(jù)傳送到編碼數(shù)據(jù)緩沖器62，并一次(臨時(shí))存入編碼數(shù)據(jù)緩沖器62中。存儲(chǔ)在編碼數(shù)據(jù)緩沖器62中的熵編碼頻譜數(shù)據(jù)Y00被傳送給熵編碼部分63的熵解碼電路71。
熵解碼電路71對(duì)編碼數(shù)據(jù)緩沖器62傳來(lái)的熵編碼頻譜數(shù)據(jù)Y00進(jìn)行熵解碼，將經(jīng)熵解碼的頻譜數(shù)據(jù)Y01發(fā)送給頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74。此外，通過(guò)在熵解碼電路71解碼得出的頻譜(分量)(信號(hào))的數(shù)目Y02被傳送給頻譜數(shù)目判定電路72。
頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74一次(臨時(shí))存儲(chǔ)頻譜數(shù)據(jù)Y01。此外，頻譜數(shù)據(jù)判定電路72判定頻譜數(shù)Y02是否等于N/2。不足數(shù)目(信號(hào))Y03被傳送給不足頻譜補(bǔ)充電路73。此不足頻譜補(bǔ)充電路73將0(零)數(shù)目Y03作為不足頻譜(分量)輸出給頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74。
存儲(chǔ)在頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74中的N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)Y04被傳送到下一個(gè)正交逆變換解碼部分64的I MDCT計(jì)算電路81。I MDCT計(jì)算電路81對(duì)來(lái)自頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74的N/2個(gè)頻譜數(shù)據(jù)Y04進(jìn)行I MDCT處理，將逆變換窗口應(yīng)用到其上，輸出N個(gè)時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)Y05。此時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)一次(臨時(shí))存入時(shí)間序列抽樣緩沖器65中，然后從其中讀出。如此讀出的時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)被傳送到下一級(jí)的重疊部分施加電路66。應(yīng)該指出的是，在MDCT計(jì)算電路41的輸出是在編碼側(cè)量化的情況下逆量化則在I MDCT電路81的上一級(jí)處進(jìn)行。
該重疊部分施加電路66對(duì)存儲(chǔ)在時(shí)間序列抽樣緩沖器65中的數(shù)據(jù)Y05進(jìn)行加法處理，然后讀出在其兩方面上鄰接的各碼組的I MDCT輸出數(shù)據(jù)，將其作為時(shí)間序列抽樣數(shù)據(jù)于輸出端子67予以輸出。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的上述編碼方法的高效編碼設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
圖5示出的更實(shí)用的高效編碼設(shè)備采用了所謂帶分編碼、自適應(yīng)變換編碼和自適應(yīng)位分配的技術(shù)作為核心(主要部分)。就是說(shuō)，圖5的高效編碼設(shè)備將輸入的諸如PCM聲頻信號(hào)等的數(shù)字信號(hào)分成多頻帶的信號(hào)，且根據(jù)頻率偏移選擇更高的頻帶側(cè)，使帶寬變得更寬，從而可以進(jìn)行MDCT處理，逐個(gè)頻帶地將其正交變換成在頻率基線的位分配頻譜數(shù)據(jù)，從而得出每一個(gè)所謂臨界頻帶，對(duì)它們進(jìn)行編碼。
圖5中，于輸入端子11上加上例如0-20千赫的聲頻PCM信號(hào)。此輸入信號(hào)由帶分濾波器12(例如所謂QMF正交鏡像濾波器)分成0-10千赫頻帶的信號(hào)和10千-20千赫頻帶的信號(hào)。此外，來(lái)自帶分濾波器12的0-10千赫頻帶的信號(hào)由諸如以上述類似的QMF等的帶分濾波器13分成0-5千赫頻帶的信號(hào)和5千-10千赫頻帶的信號(hào)。
來(lái)自帶分濾波器12的10千-20千赫頻帶的信號(hào)通過(guò)相當(dāng)于圖2的時(shí)間序列抽樣緩沖器32的時(shí)間序列抽樣緩沖器101被傳送到正交變換電路的一個(gè)例子的上述MDCT(經(jīng)改進(jìn)的離散余弦變換)電路14。來(lái)自帶分濾波器13的5千-10千赫頻帶信號(hào)通過(guò)相當(dāng)于圖2的時(shí)間序列抽樣緩沖器32的時(shí)間序列抽樣緩沖器102被傳送到MDCT電路15。來(lái)自帶分濾波器13的0-5千赫頻帶信號(hào)通過(guò)相當(dāng)于圖2的時(shí)間序列緩沖器32的時(shí)間序列抽樣緩沖器103被傳送到MDCT電路16。這樣就促使這些信號(hào)經(jīng)受MDCT處理。
頻率基線上在相應(yīng)的MDCT電路14，15，16經(jīng)過(guò)MDCT處理之后得出的頻譜數(shù)據(jù)或系數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)頻譜數(shù)據(jù)緩沖器104，105，106分別按每一個(gè)所謂臨界頻帶混合，然后發(fā)送給自適應(yīng)位分配編碼電路17。應(yīng)該指出的是，臨界頻帶是考慮到人的聽(tīng)覺(jué)特性劃分的頻帶，和某些純音附近同強(qiáng)度的窄頻帶噪聲在純音為這些噪聲所掩蓋時(shí)所具有的頻帶。臨界頻帶是根據(jù)到更高頻帶的頻率偏移、帶寬變得更寬的頻帶，且0-2千赫的整個(gè)頻帶分成例如25個(gè)臨界頻帶。
自適應(yīng)位分配編碼電路17用換算因數(shù)，即包含在其中的頻譜分量信號(hào)絕對(duì)值的最大值，將每一個(gè)相應(yīng)的臨界頻帶(例如各頻譜信號(hào))歸一化，并用位數(shù)量化歸一化后的頻譜信號(hào)，從而使各相應(yīng)的臨界頻帶的信號(hào)掩蓋量化噪聲，以便將經(jīng)量化的頻譜信號(hào)連同換算因數(shù)輸出，確定每一個(gè)相應(yīng)的臨界頻帶和量化過(guò)程中使用的位數(shù)。
經(jīng)如此編碼的數(shù)據(jù)被傳送到相當(dāng)于圖2的熵編碼電路51的熵編碼電路18，在那里經(jīng)受例如碼組霍夫曼編碼等的熵編碼。對(duì)位數(shù)的限制由相當(dāng)于圖2的位數(shù)判定電路52的位數(shù)判定電路19進(jìn)行。如此得出的位數(shù)受限定的數(shù)據(jù)通過(guò)輸出端子20提取。在此情況下，雖然在位數(shù)判定電路19處進(jìn)行的處理基本上與位判定電路52所進(jìn)行的類似，但這里采用了連續(xù)從較低頻帶側(cè)輸出經(jīng)過(guò)熵編碼的頻譜數(shù)據(jù)的方法，從而當(dāng)該數(shù)據(jù)達(dá)到在某臨界頻帶的閾值時(shí)，停止輸出該臨界頻帶的頻譜數(shù)據(jù)和高于該頻帶的頻譜數(shù)據(jù)。從輸出端子20得出的經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)，與圖2的類似，通過(guò)ECC編碼器53、EFM電路和記錄頭55記錄到盤(pán)56上。
應(yīng)該指出的是，對(duì)頻譜信號(hào)進(jìn)行的熵編碼可以就每一個(gè)相應(yīng)的頻帶進(jìn)行，也可以只對(duì)一部分頻譜信號(hào)進(jìn)行。此外，進(jìn)行自適應(yīng)分配時(shí)，與每一個(gè)臨界頻帶結(jié)合的各碼組的頻譜信號(hào)還可以分成若干單元，以便對(duì)頻譜信號(hào)逐個(gè)相應(yīng)單元地進(jìn)行歸一化，從而將它們計(jì)算出來(lái)。這樣就可以用同樣的操作字長(zhǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確度更高的操作。此外，這些頻帶或單元的劃分還可以根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)按不同方式進(jìn)行。
現(xiàn)在參看圖6說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的上述解碼方法，對(duì)應(yīng)于上述高效編碼設(shè)備的更為實(shí)用的高效解碼設(shè)備。
在圖6的輸入端子20上，與圖2類似，輸入有EF解調(diào)和糾錯(cuò)換算因數(shù)、量化過(guò)程中使用的位數(shù)、和通過(guò)重放頭57從盤(pán)56重放的經(jīng)熵編碼過(guò)的頻譜信號(hào)。熵解碼電路21對(duì)輸入的經(jīng)過(guò)熵編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行熵解碼，然后將此數(shù)據(jù)發(fā)送到頻譜解碼電路22。這個(gè)頻譜解碼電路22進(jìn)行逆量化，并且解除這些數(shù)據(jù)的歸一化。于是構(gòu)成了頻譜信號(hào)。在這些頻譜信號(hào)中，令10千赫-20千赫頻帶的頻譜信號(hào)通過(guò)頻譜數(shù)據(jù)緩沖器207，然后使其由I MDCT電路23進(jìn)行I MDCT處理。此外，令5千赫-10千赫頻帶的頻譜信號(hào)通過(guò)頻譜信號(hào)緩沖器208，然后由I MDCT電路24進(jìn)行I MDCT處理。再有，令0-5千赫頻帶的頻譜信號(hào)通過(guò)頻譜緩沖器208，然后由I MDCT電路25進(jìn)行I MDCT處理。
頻譜數(shù)判定電路201、202、203、不足頻譜補(bǔ)充電路204、205、206和頻譜數(shù)據(jù)緩沖器207、208、209的工作過(guò)程分別基本上與圖4的頻譜數(shù)判定電路72、不足頻譜補(bǔ)充電路73和頻譜數(shù)據(jù)緩沖器74的工作過(guò)程類似。頻譜數(shù)據(jù)緩沖器207、208、209分別一次(臨時(shí))存儲(chǔ)來(lái)自頻譜解碼電路22的頻譜數(shù)據(jù)。此外，頻譜數(shù)判斷電路201、202、203分別從獲得自熵解碼電路21的頻譜數(shù)逐個(gè)相應(yīng)頻帶地檢測(cè)不足頻譜數(shù)，將不足頻譜數(shù)的信息發(fā)送給不足頻譜補(bǔ)充電路204，205，206。這些不足頻譜補(bǔ)充電路204，205，206分別給頻譜數(shù)據(jù)緩沖器207，208，209輸出0(零)來(lái)代替不足的頻譜數(shù)。
此外，時(shí)間序列抽樣緩沖器210，211，212和重疊部分加法電路213，214，215的工作過(guò)程，基本上分別與圖4的時(shí)間序列抽樣緩沖器65和重疊部分加法電路66的工作過(guò)程類似。獲自I MDCT電路23，24，25的時(shí)間序列數(shù)據(jù)分別一次(臨時(shí))存入時(shí)間序列抽樣緩沖器210，211，212中，然后從其中讀出。如此讀取的抽樣數(shù)據(jù)被傳送到下一級(jí)的重疊部分加法電路213，214， 215。這些重疊部分加法電路213，214，215對(duì)存儲(chǔ)在時(shí)間序列抽樣緩沖器21 ，211，212中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加法處理，然后讀出在兩方向鄰接的各碼組的I MDCT輸出數(shù)據(jù)，以輸出分成三個(gè)頻帶的狀態(tài)信號(hào)波形數(shù)據(jù)。
在如此得出的這些處于三個(gè)頻帶的信號(hào)波形數(shù)據(jù)中，0-5千赫的信號(hào)波形數(shù)據(jù)和5千赫-10千赫的信號(hào)波形數(shù)據(jù)由頻帶合成(積分)電路26合成，從而變換成0-10千赫的信號(hào)波形數(shù)據(jù)。該0-10千赫的信號(hào)波形數(shù)據(jù)和10千赫-20千赫的信號(hào)波形數(shù)據(jù)在頻帶合成(積分)電路27中合成。這樣，整個(gè)頻帶的信號(hào)波形數(shù)據(jù)從輸出端子28輸出。
應(yīng)該指出的是，本發(fā)明并不局限于上述諸實(shí)施例，設(shè)備的應(yīng)用也不局限于圖5和圖6中所示的高效編碼/解碼設(shè)備，而是可應(yīng)用于各種變換編碼設(shè)備、解除編碼的解碼設(shè)備等等。
工業(yè)上的應(yīng)用在本發(fā)明中，就輸入信號(hào)的各碼組確定了經(jīng)編碼之后的位數(shù)上限。在單個(gè)或多個(gè)要求位數(shù)超過(guò)該上限的碼組中，不記錄或發(fā)送頻譜信號(hào)，從而將所需位數(shù)的上限固定下來(lái)。這樣，不僅可以在固定的位速率下進(jìn)行處理，而且在某種程度上也可以在不同的位速率下減小硬件的規(guī)模。就是說(shuō)，按照本發(fā)明，硬件的規(guī)模可以在形式上變得更緊湊，從而從聽(tīng)覺(jué)的觀點(diǎn)看影響小，而無(wú)需依賴于可變長(zhǎng)度編碼來(lái)分散位數(shù)。此外，還可以高效地進(jìn)行編碼和解碼，有效利用記錄媒體的記錄能力。
權(quán)利要求
1．一種記錄媒體，在該記錄媒體中，輸入信號(hào)劃分成許多碼組以便將信號(hào)逐個(gè)碼組地變換成頻譜信號(hào)，從而在對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼時(shí)，促使所編碼和輸出的信號(hào)每一碼組的位數(shù)有一定的上限，以便在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)停止按單個(gè)或多個(gè)碼組的形式記錄一部分頻譜信號(hào)。
2．一種記錄媒體，在該記錄媒體中，輸入信號(hào)劃分成許多碼組以便逐個(gè)碼組地將信號(hào)變換成頻譜信號(hào)，從而在對(duì)全部或部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)主編碼以記錄經(jīng)編碼的頻譜信號(hào)時(shí)，按輸入信號(hào)各多個(gè)碼組設(shè)定經(jīng)編碼和記錄的信號(hào)的位數(shù)上限，以便在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)停止按單個(gè)或多個(gè)碼組的形式記錄一部分頻譜信號(hào)。
3．如權(quán)利要求1所述的記錄媒體，其特征在于，在稍后對(duì)停止記錄的單個(gè)或多個(gè)信號(hào)進(jìn)行解碼時(shí)，解碼是實(shí)際上適當(dāng)采用事先確定的單一或多個(gè)值作為單個(gè)或多個(gè)頻譜信號(hào)進(jìn)行的。
4．在稍后要求1所述的記錄媒體，其特征在于，在稍后對(duì)停止記錄的單個(gè)或多個(gè)頻譜信號(hào)進(jìn)行解碼時(shí)，解、碼是實(shí)際上采用O值作為單個(gè)或多個(gè)頻譜信號(hào)進(jìn)行的。
5．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，編碼時(shí)在將輸入信號(hào)變換成頻譜信號(hào)的變換處理過(guò)程中，輸入信號(hào)劃分成多頻帶信號(hào)，且變換成頻譜信號(hào)的變換處理是逐個(gè)頻帶進(jìn)行的。
6．如權(quán)利要求5所述的記錄媒體，其特征在于，編碼時(shí)輸入信號(hào)劃分成許多各帶寬不一致的多頻帶信號(hào)，且變換成頻譜信號(hào)的變換處理是逐個(gè)相應(yīng)的頻帶進(jìn)行的。
7．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，采用經(jīng)改進(jìn)的離散余弦變換作為輸入信號(hào)變換成頻譜信號(hào)的變換處理。
8．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，編碼時(shí)各相應(yīng)碼組的頻譜信號(hào)是一些劃分成多個(gè)單元且各相應(yīng)單元經(jīng)過(guò)歸一化的頻譜信號(hào)。
9．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，停止記錄的單個(gè)或多個(gè)頻譜信號(hào)的選擇是根據(jù)相應(yīng)各碼組的頻譜信號(hào)的形狀進(jìn)行的。
10．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，停止記錄的單個(gè)或多個(gè)頻譜信號(hào)的選擇是從所有頻譜信號(hào)的較高頻帶側(cè)進(jìn)行的。
11．如權(quán)利要求3所述的記錄媒體，其特征在于，編碼時(shí)，采用熵代碼作為可變長(zhǎng)度代碼。
12．如權(quán)利要求11所述的記錄媒體，其特征在于，編碼時(shí)，采用碼組霍夫曼代碼作為可變長(zhǎng)度代碼。
13．如權(quán)利要求11所述的記錄媒體，其特征在于，在編碼方法中，在編碼所需要的位數(shù)在相應(yīng)各碼組中變得極少時(shí)編制可變長(zhǎng)度代碼的多個(gè)代碼表以選取一個(gè)代碼表，從而將頻譜信號(hào)連同所選代碼表的鑒別信號(hào)記錄下來(lái)。
全文摘要
一種記錄媒體,在該記錄媒體中,輸入信號(hào)劃分成許多碼組以便將信號(hào)逐個(gè)碼組地變換成頻譜信號(hào),從而在對(duì)全部或一部分頻譜信號(hào)逐個(gè)碼組地進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼時(shí),促使所編碼和輸出的信號(hào)每一碼組的位數(shù)有一定的上限,以便在需要超過(guò)該上限的位數(shù)時(shí)停止按單個(gè)或多個(gè)碼組的形式記錄一部分頻譜信號(hào)。
文檔編號(hào)G10L19/002GK1289183SQ0012190
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月30日
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