專利名稱：用于編碼和/或解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼和解碼，尤其涉及用于編碼和解碼位速率可縮放的數(shù)字數(shù)據(jù)的方法和裝置。
背景技術：
隨著數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，音頻信號大多數(shù)都以數(shù)字數(shù)據(jù)的形式存儲和播放。數(shù)字音頻存儲和/或播放裝置采樣并量化模擬音頻信號，將模擬音頻信號轉換為脈沖編碼調制(PCM)音頻數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是一種數(shù)字信號，并且將PCM音頻數(shù)據(jù)存儲在諸如光盤(CD)、數(shù)字通用盤(DVD)等等的信息存儲介質中，這樣當用戶想聽PCM音頻數(shù)據(jù)時就可以播放信息存儲介質中的數(shù)據(jù)。數(shù)字音頻信號的存儲和/或再現(xiàn)方法顯著提高了聲音的質量，并且與使用慢轉密紋(LP)唱片、磁帶等等的模擬音頻信號存儲和/或再現(xiàn)的方法相比顯著地減小了由于長期保存而引起的聲音劣化。但是，大量的數(shù)字數(shù)據(jù)有時會產(chǎn)生存儲和傳輸?shù)膯栴}。
為了解決這些問題，使用了大量的各種用于減少數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的數(shù)量的壓縮技術。由國際標準化組織(ISO)制定的運動圖像專家組(MPEG)音頻標準或者由Dolby提出的AC-2/AC-3技術采用了一種使用心理聲學模型來減小數(shù)據(jù)數(shù)量的方法，其不論信號的特性如何均有效地減少了數(shù)據(jù)的數(shù)量。換句話說，MPEG音頻標準和AC-2/AC-3技術僅僅以64Kbps-384Kbps的位速率也就是以現(xiàn)有的數(shù)字編碼技術的位速率的1/6-1/8就能提供與CD幾乎相同的聲音質量。
但是，所有的這些技術都遵從于一種以固定位速率在最佳狀態(tài)下檢測、量化和編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。這樣，當數(shù)字數(shù)據(jù)通過一網(wǎng)絡傳輸時，傳輸帶寬可能由于較差的網(wǎng)絡條件而減少。也許，網(wǎng)絡可能沒有連接，這樣網(wǎng)絡服務就不可用。也可能，當數(shù)字數(shù)據(jù)被轉換成較小的位流以適用于存儲容量有限的移動設備時，就要執(zhí)行再編碼以減少數(shù)據(jù)的數(shù)量。為了達到此目的，就要進行大量的計算。
因此，本申請的申請人在1997年11月19日向韓國知識產(chǎn)權局提出了“利用位片式編碼技術的數(shù)字編碼和/或解碼方法及裝置”的韓國專利申請No.97-61299，并于2002年5月18日被授予登記號為No.338801的韓國專利。根據(jù)位片式編碼技術，以高位速率編碼的位流可以轉換成低位速率的位流。由于僅僅使用位流的一部分就可以實現(xiàn)重新構造，即使是在網(wǎng)絡過載、解碼器性能差或者用戶要求低的位速率的情況下，也可以僅僅利用一部分位流提供給用戶適中的聲音質量的服務(盡管解碼器性能可能與低位速率同等劣化)。
但是，根據(jù)該位片式編碼技術，對所有映射到位面上的二進制數(shù)據(jù)都進行編碼。這樣，如果大多數(shù)的位面都是“0”值，則“0”值全被編碼，這降低了編碼效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于編碼和解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法和裝置，其在使用位片式編碼技術時可以提高編碼效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。該方法包括將構成數(shù)字數(shù)據(jù)的多個樣本映射到位面；以及考慮到編碼效率或者根據(jù)變換的位片式編碼方法，從由映射到位面的最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低位組成的位片式數(shù)據(jù)對各位面上的所有位片式數(shù)據(jù)有選擇地進行編碼。
該方法進一步包括將編碼后的樣本打包為分層結構。
根據(jù)變換的位片式編碼方法，對組成一個預定位面的一部分位片式數(shù)據(jù)進行無損失編碼，并且把峰值的位置信息、剩余位面信息和峰值數(shù)據(jù)編碼為輔助信息。
該編碼包括將由符號數(shù)據(jù)和數(shù)值數(shù)據(jù)組成的樣本表示為每個都具有相同位數(shù)的二進制數(shù)據(jù)；位片分割組成表示后的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)值數(shù)據(jù)；無損失編碼由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)；編碼一個樣本的符號數(shù)據(jù)，該樣本第一個具有已編碼的位片式數(shù)據(jù)的非零位；以及從由次高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)執(zhí)行所述無損失編碼和編碼。
按照霍夫曼編碼或者算術編碼執(zhí)行所述編碼。
把相應于多個層的輔助信息和多個已編碼的量化樣本的打包為一個分層結構。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括一位片分割單元，其用于位片分割構成所述數(shù)字數(shù)據(jù)的多個樣本以獲得位片式數(shù)據(jù)；以及一編碼單元，其考慮到編碼效率或者根據(jù)變換的位片式編碼方法，從各位面的由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低位組成的位片式數(shù)據(jù)對各位面上的所有位片式數(shù)據(jù)有選擇地進行編碼。
該裝置進一步包括一位打包單元，其將由編碼單元編碼過的樣本打包為一個分層結構。
編碼單元根據(jù)變換的位片式編碼方法無損失編碼一預定位面的一部分的位片式數(shù)據(jù)，以及峰值的位置信息、剩余位面信息和峰值數(shù)據(jù)被編碼為輔助信息。
位片分割單元位片分割樣本的數(shù)值數(shù)據(jù)，該樣本由符號數(shù)據(jù)和數(shù)值數(shù)據(jù)組成并表示為每個都具有相同位數(shù)的二進制數(shù)據(jù)，以及編碼單元無損失編碼由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)和無損失編碼的位片式數(shù)據(jù)的第一個具有非零位的一個樣本的符號數(shù)據(jù)，然后以同樣方式對由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)執(zhí)行無損失編碼。
該編碼單元對位片式數(shù)據(jù)進行霍夫曼編碼或者算術編碼。
位打包單元將相應于多個層的輔助信息和多個無損失編碼的量化樣本打包為分層結構。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。該方法包括分析一位流以獲得至少一個相應于一預定位面的編碼的位片式數(shù)據(jù)和根據(jù)變換的位片式編碼方法編碼的輔助信息；參照相應于預定位面的位片式數(shù)據(jù)和輔助信息，解碼該位片式數(shù)據(jù)；以及位組合該解碼的位片式數(shù)據(jù)以獲得組成數(shù)字數(shù)據(jù)的樣本。
該分析的步驟包括將作為輔助信息的峰值的位置信息、剩余位面信息以及峰值數(shù)據(jù)解碼。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括位流分析單元，其分析一個位流以獲得至少一個相應于一預定位面的編碼的位片式數(shù)據(jù)和根據(jù)變換的位片式編碼方法編碼的輔助信息；一解碼單元，其參照相應于該位面的位片式數(shù)據(jù)和輔助信息，解碼該位片式數(shù)據(jù)；以及一位組合單元，其位組合該解碼的位片式數(shù)據(jù)以獲得組成數(shù)字數(shù)據(jù)的樣本。
所述位流分析單元獲得作為輔助信息的峰值位置信息、剩余位面信息和峰值數(shù)據(jù)。


本發(fā)明的上述及其它的特性和優(yōu)點將通過參照附圖的示例性實施例的詳細描述而變得更加顯而易見，其中圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的一個編碼裝置的方框圖；圖2是一個根據(jù)本發(fā)明的一個解碼裝置的方框圖；圖3是一個用于說明由圖1和/或圖2所示的編碼和/或解碼裝置執(zhí)行的一個編碼和/或解碼方法的參考圖；圖4是一個圖1所示的編碼裝置的實施例的方框圖；圖5是一個圖4所示的FGS編碼單元44的詳細方框圖；圖6是一個圖2所示的解碼裝置的實施例的方框圖；圖7是一個圖6所示的FGS解碼單元61的詳細方框圖；圖8是一個用于說明由圖4和/或圖6所示的編碼和/或解碼裝置執(zhí)行的一個編碼和/或解碼方法的視圖；圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的一個幀的結構，該幀構成被編碼成分層結構的位流，以便控制位速率；圖10說明了輔助信息的詳細結構；以及圖11至13是用于詳細說明本發(fā)明的編碼方法的視圖。
具體實施例方式
下面，將參照所附的附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置的編碼方法的總體描述如下。
根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置位片分割輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)并從最高有效位到最低有效位編碼數(shù)據(jù)位。換句話說，將被編碼的數(shù)據(jù)的編碼優(yōu)先級取決于數(shù)據(jù)位的相對有效位。高優(yōu)先級的位優(yōu)先于低優(yōu)先級的位。由于最高有效位最先被編碼，如果到當前已被編碼的位數(shù)超過或等于一允許的位范圍時，就可以停止編碼以完成位流的產(chǎn)生。如果位流的產(chǎn)生中止了，由解碼器解碼的一部分數(shù)據(jù)可能會丟失，這樣與原始數(shù)據(jù)相比解碼的數(shù)據(jù)可能會失真。但是，由于有效的信息最先被編碼，解碼數(shù)據(jù)的質量與丟失的數(shù)據(jù)的數(shù)量相比并沒有較大的降低。同樣，根據(jù)本發(fā)明的解碼方法執(zhí)行了一個與編碼方法相反的過程。
圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置的方框圖。參照圖1，編碼裝置包括一個位片分割單元1、一個編碼單元2以及一個位打包單元3。在本實施例中，輸入到編碼裝置中的數(shù)字數(shù)據(jù)是二進制數(shù)據(jù)并且組成數(shù)字數(shù)據(jù)的各樣本以相同的位數(shù)表示。數(shù)字數(shù)據(jù)可以是十進制數(shù)也可以是十六進制數(shù)。在這種情況下，數(shù)字數(shù)據(jù)由數(shù)字而不是二進制位來表示。
位片分割單元1將輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)分割成位，然后從最高有效位到最低有效位排列這些數(shù)據(jù)位。位片分割單元1將組成數(shù)字數(shù)據(jù)的每個樣本都分割為位，然后從最高有效位到最低有效位排列這些位。更詳細地，位片分割單元1提取每個樣本的符號作為符號數(shù)據(jù)并提取每個樣本的絕對值作為數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)值數(shù)據(jù)被分割為位，并被打包為多個位以形成新的位序列。例如，如果輸入的樣本為“-31，12，-9，7，17，-23，…”，通過提取樣本“-31，12，-9，7，17，-23，…”的絕對值獲得數(shù)值數(shù)據(jù)“31，12，9，7，17，23，…”，并且數(shù)值數(shù)據(jù)“31，12，9，7，17，和23”表示為下面的二進制數(shù)字。
3111111b1201100b901001b700111b1710001b2310111b把上面的二進制數(shù)的各最高有效位打包為一組位片式數(shù)據(jù)“100011”。次高有效位的位片式數(shù)據(jù)為“111000”。最低有效位的位片式數(shù)據(jù)為“101111”。
編碼單元2從最高優(yōu)先級位到最低優(yōu)先級位無損失編碼由位片分割單元1獲得的位片式數(shù)據(jù)。在本實施例中，由于最高優(yōu)先級位是最高有效位(MSB)，最高有效位片式數(shù)據(jù)由MSB組成。同樣，由于最低優(yōu)先級位是最低有效位(LSB)，最低有效位片式數(shù)據(jù)就由LSB組成。無損失編碼可以是算術編碼或者霍夫曼編碼。
編碼單元2編碼與已編碼的數(shù)值數(shù)據(jù)的非零數(shù)值數(shù)據(jù)相對應的符號數(shù)據(jù)。符號數(shù)據(jù)必須在數(shù)值數(shù)據(jù)編碼之后編碼。在上面的二進制數(shù)中，編碼最高有效位的位片式數(shù)據(jù)“100011”之后，確定是否必需編碼符號數(shù)據(jù)。由于位片式數(shù)據(jù)“100011”的第一、第五和第六位的非零值最先編碼，順序編碼相應于第一、第五和第六位的符號數(shù)據(jù)，然后編碼下一個位片式數(shù)據(jù)“111000”。由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)“101111”的編碼以相同的方式執(zhí)行。
位打包單元3根據(jù)它們的編碼順序將由編碼單元2編碼的位片式數(shù)據(jù)打包為分層位流。打包處理的細節(jié)將在后面說明。
圖2是一個根據(jù)本發(fā)明的解碼裝置的方框圖；參照圖2，解碼裝置包括一位流分析單元5、一解碼單元6以及一位組合單元7。位流分析單元5從一位流的起始部分開始連續(xù)分析該位流。位流分析單元5以與參照圖1所述相同的順序分析位流當中的最高有效位的位片式數(shù)據(jù)，然后分析位流當中的符號數(shù)據(jù)。編碼的位片式數(shù)據(jù)被傳送到解碼單元6而符號數(shù)據(jù)則被傳送到位組合單元7。此后，編碼的位片式數(shù)據(jù)和符號數(shù)據(jù)用于重構原始的數(shù)字數(shù)據(jù)。
解碼單元6從最高有效數(shù)據(jù)到最低有效數(shù)據(jù)順序解碼由位流分析單元5輸出的編碼的位片式數(shù)據(jù)，也就是，從最高有效位的位片式數(shù)據(jù)到最低有效位的位片式數(shù)據(jù)。根據(jù)與圖1所示的編碼裝置中的用于編碼位片式數(shù)據(jù)的算法相反的過程，重構位片式數(shù)據(jù)。
位組合單元7將由解碼單元6重構的位片式數(shù)據(jù)重構為原始數(shù)字數(shù)據(jù)。位組合單元7反映由位流分析單元5獲得的樣本的符號數(shù)據(jù)，也就是，如果符號數(shù)據(jù)的值為負值，將重構的數(shù)值數(shù)據(jù)乘以-1以最終獲得一負值。
圖3是一個用于說明圖1和/或圖2的編碼和/或解碼裝置執(zhí)行的編碼和/或解碼方法的參考圖。參照圖3，在該編碼方法中，當輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)為“XQ1，XO2，XQ3，XQ4，…”，其每一個都由五位組成，編碼裝置的位片分割單元1將“XQ1”分割成“XQ1，5，XQ1，4，XQ1，3，XQ1，2，XQ1，1”，將“XQ2”分割成“XQ2，5，XQ2，4，XQ2，3，XQ2，2，XQ2，1”，將“XQ3”分割成“XQ3，5，XQ3，4，XQ3，3，XQ3，2，XQ3，1”，并且將“XQ4”分割成“XQ4，5，XQ4，4，XQ4，3，XQ4，2，XQ4，1”。對其余輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)也以相同的方式分割。從相應于一低頻的位到相應于一高頻的位將最高有效位打包，分割為預定的單元以形成向量，并將這些向量編碼。這里，通過無損失編碼向量“XQ1，5，..，XQk，5”得到C[XQ1，5，..，XQk，5]，同樣通過無損失編碼向量“XQk+1，5，..，XQ2k，5”得到C[XQk+1，5，..，XQ2k，5]。以相同的方式無損失編碼其余的向量。這里k是一個大于或等于“1”的整數(shù)。
根據(jù)該解碼方法，解碼輸入的位流的“C[XQ1，5，..，XQk，5]，C[XQk+1，5，..，XQ2k，5]，…”來獲得向量“XQ1，5，..，XQk，5，XQk+1，5，..，XQ2k，5，…”，通過組合位獲得數(shù)字數(shù)據(jù)“XQ1，XQ2，XQ3，XQ4，…”。換句話說，解碼方法執(zhí)行了一個與編碼方法相反的過程。
圖4是一個圖1所示的編碼裝置的實施例的方框圖。參照圖4，將音頻數(shù)據(jù)編碼為分層結構以控制位速率的編碼裝置包括一轉換單元41，一心理聲學單元42，一量化單元43以及一FGS編碼單元44。
轉換單元41接收其是時域內一音頻信號的PCM音頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)心理聲學單元42提供的心理聲學模型信息將該PCM音頻數(shù)據(jù)轉換為頻域內的音頻信號。在下面被稱為感知音頻信號的可以被人所感知的音頻信號的特性在時域上并沒有太大的不同。相反，在頻域中感知音頻信號的特性和無感知音頻信號的特性就心理聲學模型而言大不相同，這樣，壓縮效率就可以通過為每個頻帶指定不同的位數(shù)來提高。
心理聲學單元42為轉換單元41提供例如啟動檢測信息等等的心理聲學模型信息，將由轉換單元41變換的音頻信號打包為子帶音頻信號，對每一個子帶利用由各子帶信號中的交互作用產(chǎn)生的掩蔽效應計算一個掩蔽閾值，并為量化單元43提供掩蔽閾值。掩蔽閾值表示由于在音頻信號間的相互作用人們不能感知的一個音頻信號的最大功率。在本實施例中，心理聲學單元42利用雙耳掩蔽程度降低(BMLD)為立體聲分量計算掩蔽閾值等等。
量化單元43根據(jù)相應比例因子信息將每個子帶音頻信號標量量化，以將每個子帶中的量化噪音功率減小到低于由心理聲學單元42提供的掩蔽閾值，然后輸出量化的樣本，這樣人就可以聽到子帶音頻信號而感覺不到其中的噪音。換句話說，量化單元43以這樣的方式量化子帶音頻信號，使得表示每個子帶中產(chǎn)生的噪音與心理聲學單元42計算出的掩蔽閾值的比的噪音-掩蔽比(NMR)在全帶寬中為0dB或更小。0dB或者更小的NMR表示一個人聽不到量化噪音。
FGS編碼單元44編碼屬于每一層的量化樣本和輔助信息，然后將編碼后的量化樣本和輔助信息打包為分層結構。輔助信息包括對應于每層的比例頻帶信息、編碼頻帶信息、比例因子信息以及編碼模型信息?？梢詫⒈壤l帶信息和編碼頻帶信息打包作為標題信息，然后傳送給解碼裝置?？蛇x擇的，可以將比例頻帶信息和編碼頻帶信息進行編碼和打包作為相應于每層的輔助信息并傳送給解碼裝置。此外，由于比例頻帶信息和編碼頻帶信息預先存儲在解碼裝置中，則比例頻帶信息和編碼頻帶信息可以不傳送給解碼裝置。
更詳細的，F(xiàn)GS編碼單元44參照相應于第一層的編碼模型信息，將包括相應于從最高有效位的碼元到最低有效位的碼元的第一層的比例因子信息和編碼模型信息的輔助信息進行編碼。第二層被執(zhí)行與第一層相同的處理。換句話說，將多個預定的層相繼逐層編碼。
當頻率域被分為多個頻帶并且每個頻帶被指定一個適當?shù)谋壤蜃訒r，比例頻帶信息對于正確執(zhí)行依賴于音頻信號的頻率特性的量化是必須的，并通知每層與其相應的比例頻帶。結果，每層屬于至少一個比例頻帶。為每個比例頻帶指定一個比例因子。當頻率域被分為多個頻帶并且每個頻帶被指定一個適當?shù)木幋a模型時，編碼頻帶信息對于正確執(zhí)行依賴于音頻信號的頻率特性的編碼是必須的，并通知每層與其相應的編碼頻帶。比例頻帶和編碼頻帶通過試驗正確劃分，然后確定與它們相應的比例因子和編碼模型。
圖5是一個圖4所示的FGS編碼單元44的詳細方框圖。參照圖5，F(xiàn)GS編碼單元44包括一位片分割單元1、一編碼單元2以及一位打包單元3。FGS編碼單元44執(zhí)行與圖1所示的編碼裝置相同的功能。這樣，F(xiàn)GS編碼單元44的各功能塊就用與圖1的編碼裝置相同的附圖標記表示，并且省略重復的描述。
圖6是一個圖2所示的解碼裝置的實施例的方框圖。參照圖6，解碼裝置包括一FGS解碼單元61，一去量化單元62以及一逆向轉換單元63。FGS解碼單元61將位流拆開到目標層，然后逐層解碼位流。換句話說，F(xiàn)GS解碼單元61將包含比例因子信息的每層的輔助信息解碼，然后為了獲得量化樣本，在編碼模型信息的基礎上解碼相應于每層的編碼的量化樣本。
比例頻帶信息和編碼頻帶信息可以從位流的標題信息中獲得，或者也可以通過解碼每層的輔助信息獲得?？蛇x擇的，解碼裝置也可以預先存儲比例頻帶信息和編碼頻帶信息。
去量化單元62在相應于每層的比例因子信息的基礎上，去量化并且重構每層的量化樣本。逆向轉換單元63頻率/時間映射重構的樣本，將映射的樣本轉化為時域PCM音頻數(shù)據(jù)，并輸出該時域PCM音頻數(shù)據(jù)。
圖7是一個圖6的FGS解碼單元61的詳細方框圖。參照圖7，F(xiàn)GS解碼單元61包括一位流分析單元5、一解碼單元6以及一位組合單元7。FGS解碼單元61執(zhí)行與圖2所示的解碼裝置相同的功能。這樣，F(xiàn)GS解碼單元61的方框就用與解碼裝置的方框相同的附圖標記表示，并且省略重復的描述。
圖8是一個用于說明由圖4和/或圖6所示的編碼和/或解碼裝置執(zhí)行的編碼和/或解碼方法的視圖。參照圖8，根據(jù)編碼方法，編碼裝置的轉換單元41將輸入的PCM音頻數(shù)據(jù)轉換為樣本“X1，X2，X3，X4，…”。量化單元42將樣本“X1，X2，X3，X4，…”量化為量化樣本“XQ1，XQ2，XQ3，XQ4，…”。當每個量化樣本“XQ1，XQ2，XQ3，XQ4，…”由4位組成時，位片分割單元1將“XQ1”分割成“XQ1，5，XQ1，4，XQ1，3，XQ1，2，XQ1，1”，將“XQ2”分割成“XQ2，5，XQ2，4，XQ2，3，XQ2，2，XQ2，1”，將“XQ3”分割成“XQ3，5，XQ3，4，XQ3，3，XQ3，2，XQ3，1”，并且將“XQ4”分割成“XQ4，5，XQ4，4，XQ4，3，XQ4，2，XQ4，1”。編碼單元2從相應于一低頻的位到相應于一高頻的位將最高有效位打包，將最高有效位分割為預定的單元以形成向量，并將這些向量編碼。這里，通過無損失編碼向量“XQ1，5，..，XQk，5”得到C[XQ1，5，..，XQk，5]，同樣通過無損失編碼向量“XQk+1，5，..，XQ2k，5”得到C[XQk+1，5，..，XQ2k，5]。以相同的方式無損失編碼其余的向量。這里k是一個大于或等于“1”的整數(shù)。
圖6所示的解碼裝置執(zhí)行與編碼方法相反的處理的解碼方法。
圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的一個幀的結構，該幀構成被編碼成分層結構的位流，以便控制位速率。參照圖9，為了細粒度可伸縮性(FGS)，根據(jù)本發(fā)明的位流的幀通過將量化樣本和輔助信息映射成分層結構而被編碼。換句話說，幀具有分層結構，其中低層的位流包含在提高層的位流中。每層所必需的輔助信息被逐層地編碼。
存儲標題信息的標題區(qū)域定位在位流的起始部分，打包第零層的信息，接著順序打包從第一層到第N層這些提高層的信息?；鶎訌臉祟}區(qū)域到第零層的信息進行排列，第一層從標題區(qū)域到第一層的信息進行排列，以及第二層從標題區(qū)域到第二層的信息進行排列。以同樣的方式，最高層從標題區(qū)域到第N層的信息進行排列，也就是從基層到第N層。輔助信息和編碼數(shù)據(jù)被存儲為每層的信息。例如，輔助信息2和編碼的量化樣本被存儲為第二層的信息。這里，N是大于或等于“1”的整數(shù)。
圖10說明了輔助信息的詳細結構。參照圖10，輔助信息和編碼的量化樣本存儲為任意層的信息。在本實施例中，輔助信息包括編碼模型信息、量化因子信息、通道輔助信息和其它輔助信息。編碼模型信息是與編碼或解碼包含在相應的層中的量化樣本所用的編碼模型有關的信息。比例因子信息將適合于量化或者去量化包含在相應層中的音頻數(shù)據(jù)的量化步幅的大小通知相應的層。通道輔助信息指例如中間/側(M/S)立體聲道的信息。其它輔助信息是表示是否使用了M/S立體聲的標志信息。
圖11至13是用于詳細說明本發(fā)明的編碼方法的視圖。參照圖11，編碼單元2將多個量化樣本映射到各位面，以將多個量化樣本表示為二進制數(shù)據(jù)，然后從由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)，在為相應的層指定的位范圍內無損失編碼該二進制數(shù)據(jù)。首先編碼位面上的有效信息，然后再編碼位面上的最低有效信息。
更詳細的，當從低頻到高頻排列的量化樣本“9，2，4和0”被映射到一位面時，量化樣本“9，2，4和0”分別被表示為二進制數(shù)“1001b”、“0010b”、“0100b”和“0000b”。由最高有效位msb組成的位片式數(shù)據(jù)是“1000”，由次高有效位msb-1組成的位片式數(shù)據(jù)是“0010”，由有效位msb-2組成的位片式數(shù)據(jù)是“0100”，以及由最低有效位msb-3組成的位片式數(shù)據(jù)是“1000”。這樣，以“1000”、“0010”、“0100”、“1000”的順序執(zhí)行無損編碼。
在圖12的映射到位面的塊中，量化樣本①，②，③的位面②，③，④，⑤充滿值“0”。但是，在根據(jù)圖11所示的方法編碼量化樣本的情況下，所有的量化樣本都要被編碼，這樣降低了編碼效率。因此，如果一個位面中僅有一個量化樣本具有一個高峰值，也就是值“0”聚集在該位面的至少一部分中，就執(zhí)行下面的方法。
首先，將除了被值“0”填充的位面之外的位面①的位片式數(shù)據(jù)，也就是“1100”編碼。接著，將表示除了被值“0”填充的量化樣本之外的量化樣本即具有峰值的量化樣本④的位置的位置信息表示為兩位，即“11b”。其后，將表示被值“0”填充的部分即未編碼部分是位面②，③，④和⑤的索引信息表示為3位，也就是“100b”，并且將量化樣本④的位面②，③，④和⑤上的部分即“1010B(峰值數(shù)據(jù))”編碼。
因此，上面的位面可以被表示為1100(編碼)+2位(峰值的位置信息)+3位(索引信息)+3-4位(1010-峰值數(shù)據(jù))。
參照圖13，根據(jù)本發(fā)明的編碼方法，當編碼預定的位面時，考慮到編碼效率，只有位片式數(shù)據(jù)至少一部分被編碼，同時位片式數(shù)據(jù)的剩余部分被包含在輔助信息中。換句話說，預定的位面可以如下編碼位片式數(shù)據(jù)(1100)+峰值位置信息+剩余位面信息+峰值數(shù)據(jù)。
上述的方法被稱為變換的位片式編碼方法。是否使用變換的位片式編碼方法是在考慮到編碼效率之后決定的。換句話說，根據(jù)變換的位片式編碼方法，要編碼的位片式數(shù)據(jù)的數(shù)量減少了，而要編碼的輔助信息的數(shù)量增加了。因此，是否根據(jù)變換的位片編碼方法編碼一預定的位面是利用一用于評估要編碼的位的數(shù)量的算法決定的。
如上所述，本發(fā)明可以提供一種可以提高編碼效率的用于編碼和/或解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法和裝置。
雖然已經(jīng)參照示意性的實施例對本發(fā)明作出了特定的表示和描述，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離下面的權利要求所限定的本發(fā)明的實質和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上作出各種改變。
權利要求
1.一種編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法，該方法包括將構成數(shù)字數(shù)據(jù)的多個樣本映射到各位面；以及考慮到編碼效率或根據(jù)一變換的位片式編碼方法，從由映射到所述各位面的最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)，有選擇地編碼所述各位面上的所有位片式數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括將編碼后的樣本打包為層次結構。
3.如權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)變換的位片式編碼方法，構成一預定的位面的位片式數(shù)據(jù)的一部分被無損失編碼，并且將峰值的位置信息、剩余位面的信息和峰值數(shù)據(jù)編碼為輔助信息。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述編碼步驟包括將由符號數(shù)據(jù)和數(shù)值數(shù)據(jù)組成的所述樣本表示為每個都具有相同位數(shù)的二進制數(shù)據(jù)；位片分割構成所表示的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)值數(shù)據(jù)；無損失編碼由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)；編碼一個樣本的符號數(shù)據(jù)，該樣本第一個具有被編碼的位片式數(shù)據(jù)的非零位；以及從由次高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)執(zhí)行所述無損失編碼和編碼步聚。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述編碼根據(jù)霍夫曼編碼執(zhí)行。
6.如權利要求4所述的方法，其中所述編碼根據(jù)算術編碼執(zhí)行。
7.如權利要求2所述的方法，其中將相應于多個層的輔助信息和多個編碼的量化樣本打包為分層結構。
8.一種用于編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的裝置，該裝置包括一位片分割單元，其位片分割構成所述數(shù)字數(shù)據(jù)的多個樣本以獲得位片式數(shù)據(jù)；以及一編碼單元，其考慮到編碼效率或者根據(jù)變換的位片式編碼方法，從各位面的由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)，對各位面上的所有位片式數(shù)據(jù)有選擇地編碼。
9.如權利要求8所述的裝置，進一步包括一位打包單元，其將由所述編碼單元編碼的所述樣本打包為分層結構。
10.如權利要求8所述的裝置，其中，所述編碼單元根據(jù)所述變換的位片式編碼方法無損失編碼一預定位面的一部分的位片式數(shù)據(jù)，以及峰值的位置信息、剩余位面信息和峰值數(shù)據(jù)被編碼為輔助信息。
11.如權利要求8所述的裝置，其中，所述位片分割單元位片分割樣本的數(shù)值數(shù)據(jù)，所述樣本由符號數(shù)據(jù)和數(shù)值數(shù)據(jù)組成并且被表示為其每個都具有相同位數(shù)的二進制數(shù)據(jù)，以及所述編碼單元無損失編碼由最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)和所述被無損失編碼的位片式數(shù)據(jù)的第一個具有非零位的一個樣本的符號數(shù)據(jù)，然后以同樣方式執(zhí)行對由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)的無損失編碼。
12.如權利要求8所述的裝置，其中所述編碼單元對所述位片式數(shù)據(jù)進行霍夫曼編碼。
13.如權利要求8所述的裝置，其中所述編碼單元對所述位片式數(shù)據(jù)進行算術編碼。
14.如權利要求9所述的裝置，其中所述位打包單元將相應于多個層的輔助信息和多個無損失編碼的量化樣本打包為分層結構。
15.一種解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法，該方法包括分析一位流以獲得至少一個相應于一預定位面的編碼的位片式數(shù)據(jù)和根據(jù)一變換的位片式編碼方法編碼的輔助信息；參照相應于所述預定位面的位片式數(shù)據(jù)和所述輔助信息來解碼該位片式數(shù)據(jù)；以及位組合被解碼的位片式數(shù)據(jù)以獲得構成所述數(shù)字數(shù)據(jù)的樣本。
16.如權利要求15所示的方法，其中，所述分析步驟包括解碼作為輔助信息的峰值的位置信息、剩余位面信息以及峰值數(shù)據(jù)。
17.一種用于解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的裝置，該裝置包括一位流分析單元，其分析一位流以獲得至少一個相應于一預定位面的編碼的位片式數(shù)據(jù)和根據(jù)一變換的位片式編碼方法編碼的輔助信息；一解碼單元，其參照相應于所述位面的位片式數(shù)據(jù)和所述輔助信息來解碼該位片式數(shù)據(jù)；以及一位組合單元，其位組合被解碼的位片式數(shù)據(jù)以獲得構成所述數(shù)字數(shù)據(jù)的樣本。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述位流分析單元獲取作為輔助信息的峰值的位置信息、剩余位面信息和峰值數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供了用于編碼和解碼數(shù)字數(shù)據(jù)的一種方法和裝置。該方法包括將構成數(shù)字數(shù)據(jù)的多個樣本映射到各位面；以及考慮到編碼效率或者根據(jù)變換的位片式編碼方法，從由映射到位面的最高有效位組成的位片式數(shù)據(jù)到由最低有效位組成的位片式數(shù)據(jù)對各位面上的所有位片式數(shù)據(jù)有選擇地編碼。這樣，可以提高編碼效率。
文檔編號H03M7/40GK1533036SQ03165029
公開日2004年9月29日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權日2003年3月22日
發(fā)明者金重會, 金尚煜 申請人:三星電子株式會社