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(tǒng)，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(tǒng)，在所述的無損解碼設備中編碼數(shù)據(jù)可以被實時解碼。
背景技術：
通常，數(shù)字音頻信號借助脈碼調(diào)制方法從模擬音頻信號中獲得，以便根據(jù)DVD音頻標準用聲道數(shù)目、比特數(shù)目和抽樣頻率體現(xiàn)音頻信息。然而，由于數(shù)字音頻信號含有冗余數(shù)據(jù)，因此需要使用無損壓縮編碼方法來對于數(shù)字通用盤(DVD)改進縮短的數(shù)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(xiàn)頻率較高的輸入數(shù)據(jù)和用相對較長長度的碼字指配具有出現(xiàn)較低頻率的輸入數(shù)據(jù)。在數(shù)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(diào)制(PCM)方法的情況更有效地進行編碼。
同時，預測器在輸入數(shù)據(jù)具有可預測特性的情況中使用。預測器使用先前輸入數(shù)據(jù)來確定與新輸入數(shù)據(jù)對應的預測數(shù)據(jù)，然后使用壓縮預測數(shù)據(jù)與新輸入數(shù)據(jù)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(shù)字音頻信號的編碼效率。
當使用上述傳統(tǒng)的無損編碼方法時，盡管輸入數(shù)據(jù)的比特率是恒定的，但編碼數(shù)據(jù)的比特率根據(jù)特性等級和輸入數(shù)據(jù)隨機性改變。因而，由于傳統(tǒng)的無損編碼方法需要非常大的緩沖器容量，因此在數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的情況下很難實時地對數(shù)據(jù)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(xiàn)象依然存在。

發(fā)明內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)，在無損解碼設備中編碼數(shù)據(jù)可以實時解碼。
為了實現(xiàn)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(shù)據(jù)的輸入緩沖器；一個無損壓縮單元，用于以預定數(shù)據(jù)為單位無損地壓縮編碼輸入緩沖器中存儲的音頻數(shù)據(jù)和順序輸出編碼數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)分成具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量的第一數(shù)據(jù)和具有低于最大比特率的數(shù)據(jù)量的第二數(shù)據(jù)，把第一數(shù)據(jù)分成第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)是具有最大比特率的數(shù)據(jù)量的編碼音頻數(shù)據(jù)，第四數(shù)據(jù)是超過最大比特率的部分的編碼數(shù)據(jù)，并控制輸出緩沖器以便在輸出第二數(shù)據(jù)時的相同時間輸出第四數(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)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(shù)據(jù)；一個無損還原器，用于無損地還原從輸入緩沖器輸出的數(shù)據(jù)和生成音頻數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)中不具有識別信息的第一數(shù)據(jù)和向無損還原器供給與具有識別信息的第三數(shù)據(jù)相結(jié)合的具有識別信息的第二數(shù)據(jù)，其中第一數(shù)據(jù)具有由預定數(shù)據(jù)單位的無損編碼音頻數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果不超過最大比特率的數(shù)據(jù)量，第二數(shù)據(jù)和第三數(shù)據(jù)構(gòu)成由對應的預定數(shù)據(jù)單位的無損編碼音頻數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果超過最大比特率的第四數(shù)據(jù)，其中第二數(shù)據(jù)是第四數(shù)據(jù)中具有最大比特率的數(shù)據(jù)量的編碼音頻數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)是第四數(shù)據(jù)中超過最大比特率的部分的編碼音頻數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)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(tǒng)，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(shù)據(jù)；一個無損壓縮單元，用于以預定數(shù)據(jù)為單位無損地壓縮編碼第一輸入緩沖器中存儲的音頻數(shù)據(jù)和順序輸出編碼數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)分成具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量的第一數(shù)據(jù)和具有低于最大比特率的數(shù)據(jù)量的第二數(shù)據(jù)，把第一數(shù)據(jù)分成第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)，所述的第三數(shù)據(jù)是具有最大比特率的數(shù)據(jù)量的編碼音頻數(shù)據(jù)，所述的第四數(shù)據(jù)是超過最大比特率的部分的編碼數(shù)據(jù)，并控制第一輸出緩沖器以便在輸出第二數(shù)據(jù)的同一時間輸出第四數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)和生成音頻數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)中不具有識別信息的第一數(shù)據(jù)和向無損還原器供給與具有識別信息的第三數(shù)據(jù)相結(jié)合的具有識別信息的第二數(shù)據(jù)，其中第一數(shù)據(jù)具有由預定數(shù)據(jù)單位的無損編碼音頻數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果不超過最大比特率的數(shù)據(jù)量，第二數(shù)據(jù)和第三數(shù)據(jù)構(gòu)成由對應的預定數(shù)據(jù)單位的無損編碼音頻數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果超過最大比特率的第四數(shù)據(jù)，其中第二數(shù)據(jù)是第四數(shù)據(jù)中具有最大比特率的數(shù)據(jù)量的編碼音頻數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)是第四數(shù)據(jù)中超過最大比特率的部分的編碼音頻數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)。


通過結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)；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(jù)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(shù)字音頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。無損壓縮單元13在每個預定數(shù)據(jù)單元無損地壓縮和編碼輸入緩沖器11供給的音頻數(shù)據(jù)。例如，在本發(fā)明的這個實施例中，幀被用作預定數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。由無損壓縮單元13編碼的音頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。輸出緩沖器15以與隨機幀對應的編碼音頻數(shù)據(jù)可以區(qū)別于與其它幀對應的編碼音頻數(shù)據(jù)的模式存儲編碼音頻數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)產(chǎn)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(shù)據(jù)。
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(shù)據(jù)分成具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量的第一數(shù)據(jù)和具有不超過最大比特率的數(shù)據(jù)量的第二數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)被定義為第一數(shù)據(jù)。比特率控制器17把相應的第一數(shù)據(jù)分成第三和第四數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)是具有最大比特率的數(shù)據(jù)量的編碼音頻數(shù)據(jù)，第四數(shù)據(jù)是超過最大比特率的部分的編碼音頻數(shù)據(jù)。第四數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和與第四數(shù)據(jù)對應的第三數(shù)據(jù)上，該識別信息使第四數(shù)據(jù)和與第四數(shù)據(jù)對應的第三數(shù)據(jù)可以區(qū)別于其它幀的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)相同的時間從輸出緩沖器15輸出第四數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的同一時間輸出第四數(shù)據(jù)。在這種情況下，比特率控制器17選擇在前幀，以便根據(jù)與位于第四數(shù)據(jù)的幀之前的幀的預定序號對應的比特率附加第四數(shù)據(jù)。根據(jù)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(shù)據(jù)的幀相一致的第二數(shù)據(jù)、第二和第四數(shù)據(jù)二者、或比特流形式的第三數(shù)據(jù)。因而，在具有圖2所示數(shù)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(shù)據(jù)，該第四數(shù)據(jù)加到時間上位于原始幀之前的幀的第二數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)。在緩沖器控制器43的控制下，第二數(shù)據(jù)不變化地輸出給無損還原器45，第四數(shù)據(jù)根據(jù)加給第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)的識別信息與對應第四數(shù)據(jù)的第三數(shù)據(jù)和第一數(shù)據(jù)相結(jié)合。結(jié)合的第一數(shù)據(jù)輸出給無損還原器45。這里，緩沖器控制器43根據(jù)第二和第三數(shù)據(jù)確定輸出給無損還原器45的第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的順序。因而，在第二數(shù)據(jù)位于向輸入緩沖器41輸入的比特流的數(shù)據(jù)中的第三數(shù)據(jù)之前的情況下，第二數(shù)據(jù)輸出給無損還原器45，然后與第三數(shù)據(jù)對應的第一數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，以便無損還原器45可以沒有任何延遲地還原數(shù)據(jù)。
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(shù)據(jù)。輸出緩沖器47存儲從無損還原器45供給的音頻數(shù)據(jù)并向后面的裝置(未示出)供給存儲的音頻數(shù)據(jù)。
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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)控制編碼音頻數(shù)據(jù)的比特率，以便編碼音頻數(shù)據(jù)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(tǒng)中使用。
權利要求
1.一種解碼經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)的無損解碼器，該經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)按如下順序被無損壓縮編碼，其中所述編碼的音頻數(shù)據(jù)的一些原始數(shù)據(jù)單元具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量，該超過數(shù)據(jù)量已經(jīng)被與具有小于最大比特率的數(shù)據(jù)量的其它原始數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，該解碼器包括還原器，用于還原原始數(shù)據(jù)單元為音頻數(shù)據(jù)；緩沖器，用于緩沖超過數(shù)據(jù)量；和緩沖器控制器，用于按順序輸出原始數(shù)據(jù)單元到所述還原器，控制進入和離開所述緩沖器的超過數(shù)據(jù)量，并將來自所述緩沖器的經(jīng)緩沖的超過數(shù)據(jù)量與對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，以在按順序被輸出到所述還原器之前重新產(chǎn)生本來具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的無損解碼器，其中，超過數(shù)據(jù)量和對應的數(shù)據(jù)單元還包括識別信息，且所述緩沖器控制器使用識別信息緩沖在所述的緩沖器中要與對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合的超過數(shù)據(jù)量，和使用識別信息將來自所述緩沖器的緩沖的超過數(shù)據(jù)量與對應的數(shù)據(jù)單元結(jié)合。
3.根據(jù)權利要求2所述的無損解碼器，其中，所述緩沖器控制器輸出原始數(shù)據(jù)單元的序列，在該序列中，不具有超過數(shù)據(jù)量且在編碼期間被加入超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元在具有超過數(shù)據(jù)量的重新產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)單元之前。
4.根據(jù)權利要求1所述的無損解碼器，其中，所述緩沖器控制器輸出原始數(shù)據(jù)單元的序列，在該序列中，不具有超過數(shù)據(jù)量且在編碼期間被加入超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元在具有超過數(shù)據(jù)量的重新產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)單元之前。
5.根據(jù)權利要求1所述的無損解碼器，其中，所述緩沖器控制器緩沖在所述緩沖器中要與對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合的超過數(shù)據(jù)量，以重新產(chǎn)生具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元，具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元超過最大比特率，在編碼期間與數(shù)據(jù)量結(jié)合的數(shù)據(jù)單元小于或等于最大比特率，和不具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元在順序上在具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元之前。
6.根據(jù)權利要求2所述的無損解碼器，其中，所述緩沖器控制器緩沖在所述緩沖器中要與對應的數(shù)據(jù)單元結(jié)合的超過數(shù)據(jù)量，以重新產(chǎn)生具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元，具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元超過最大比特率，在編碼期間與數(shù)據(jù)量結(jié)合的數(shù)據(jù)單元小于或等于最大比特率，和不具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元在順序上在具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元之前。
7.一種解碼經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)的方法，該經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)按如下順序被無損壓縮編碼，其中所述編碼的音頻數(shù)據(jù)的一些數(shù)據(jù)單元具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量，該超過數(shù)據(jù)量已經(jīng)被與具有小于最大比特率的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，該方法包括下列步驟在緩沖器中緩沖超過數(shù)據(jù)量；和將經(jīng)緩沖的超過數(shù)據(jù)量與本來具有超過數(shù)據(jù)量的對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合；和輸出結(jié)合的和其它的數(shù)據(jù)單元作為還原的音頻數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，超過數(shù)據(jù)量和對應的數(shù)據(jù)單元還包括識別信息，所述緩沖步驟包括使用識別信息緩沖要與對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合的超過數(shù)據(jù)量，和所述結(jié)合步驟包括使用識別信息結(jié)合經(jīng)緩沖的超過數(shù)據(jù)量和對應的數(shù)據(jù)單元。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述輸出數(shù)據(jù)單元的步驟包括輸出數(shù)據(jù)單元的序列，在該序列中，不具有超過數(shù)據(jù)量的其它的數(shù)據(jù)單元在與超過數(shù)據(jù)量相結(jié)合的結(jié)合的數(shù)據(jù)單元之前。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述輸出數(shù)據(jù)單元的步驟包括輸出數(shù)據(jù)單元的序列，在該序列中，不具有超過數(shù)據(jù)量的其它的數(shù)據(jù)單元在與超過數(shù)據(jù)量相結(jié)合的結(jié)合的數(shù)據(jù)單元之前。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述緩沖超過數(shù)據(jù)量的步驟包括緩沖將要與對應的本來具有超過數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，以至使結(jié)合的數(shù)據(jù)量超過最大比特率的超過數(shù)據(jù)量，在順序上本來具有超過數(shù)據(jù)量的對應數(shù)據(jù)單元在本來不具有超過數(shù)據(jù)量且在編碼期間被加入超過數(shù)據(jù)量的其它數(shù)據(jù)單元之后，以便形成保持小于最大比特率的結(jié)合數(shù)據(jù)量。
12根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述緩沖超過數(shù)據(jù)量的步驟包括緩沖將要與對應的本來具有超過數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，以至使結(jié)合的數(shù)據(jù)量超過最大比特率的超過數(shù)據(jù)量，在順序上本來具有超過數(shù)據(jù)量的對應數(shù)據(jù)單元在本來不具有超過數(shù)據(jù)量且在編碼期間被加入超過數(shù)據(jù)量的其它數(shù)據(jù)單元之后，以便形成保持小于最大比特率的結(jié)合數(shù)據(jù)量。
全文摘要
一種解碼經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)的無損解碼器及其方法。該無損解碼器中，該經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)按如下順序被無損壓縮編碼，其中所述編碼的音頻數(shù)據(jù)的一些原始數(shù)據(jù)單元具有超過最大比特率的數(shù)據(jù)量，該超過數(shù)據(jù)量已經(jīng)被與具有小于最大比特率的數(shù)據(jù)量的其它原始數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，該解碼器包括還原器，用于還原原始數(shù)據(jù)單元為音頻數(shù)據(jù)；緩沖器，用于緩沖超過數(shù)據(jù)量；和緩沖器控制器，用于按順序輸出原始數(shù)據(jù)單元到所述還原器，控制進入和離開所述緩沖器的超過數(shù)據(jù)量，并將來自所述緩沖器的經(jīng)緩沖的超過數(shù)據(jù)量與對應的數(shù)據(jù)單元相結(jié)合，以在按順序被輸出到所述還原器之前重新產(chǎn)生本來具有超過數(shù)據(jù)量的原始數(shù)據(jù)單元。
文檔編號G11B20/02GK1855226SQ20041009645
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