用于重構源信號的方法和解碼器的制造方法
【專利摘要】一種用于重構通過一組至少兩個描述編碼(101)的源信號的方法，所述源信號具有第一概率密度，其中所述第一概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，所述方法包含：接收(103)所述組描述的子集；基于所述描述子集以一組操作比特率中的某一操作比特率重構(105)經重構信號，所述經重構信號具有第二概率密度，其中所述第二概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩；以及處理(107)所述經重構信號以便獲得經處理的經重構信號，所述經處理的經重構信號具有第三概率密度，其中所述第三概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩。
【專利說明】用于重構源信號的方法和解碼器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數字信號處理的領域，尤其是涉及多描述編碼(MDC)。
【背景技術】
[0002]對于現代數據通信，可部署多種實現無線網絡或固話網絡的網絡技術。此類網絡可能在一些情況下為不可靠的，以至于在傳輸期間丟失數據或信息。對于多媒體內容，在傳輸期間發(fā)生此類信息丟失的情況時適度的質量降級尚可接受。為此，多描述編碼(MDC)旨在通過產生對單個信號源的多個可相互完善的描述來實現可接受的質量降級。這些描述通常彼此獨立地從編碼器傳輸到解碼器。所述描述具有基本上所述描述的任何子集均可實現重構源信號的特性。具體地說，解碼器可得到的描述越多，重構就能越好。因而，MDC依據不可靠的通信網絡的傳輸信道的狀態(tài)來促進形成多個質量級別。
[0003]在常規(guī)的MDC解碼器中，可基于任何可能的描述子集來重構源信號。對源信號進行估計可基于對均方誤差(MSE)的最小化。然而，重構質量取決于傳輸描述的比特率，其中重構質量隨比特率增加而增加。只有在低失真下或等效地在高比特率下才可基于感知激發(fā)MSE的使用。因此，對于較低比特率，使用MSE所獲得的經重構信號的感知質量可能是不足的。
[0004]此外，信號源的統(tǒng)計屬性可能在使用基于均方誤差的方案來重構之后發(fā)生丟失或改變。這將對重構信號的質量產生進一步的負面影響。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種改進的用于重構通過多個描述編碼的源信號的方案。
[0006]此目的通過獨立權利要求項的特征來實現?？蓮母綄贆嗬箜棥⒚枋鰞热莺蛨D式中容易了解另外的實施方案。
[0007]本發(fā)明是基于以下發(fā)現:源信號可用一組描述來編碼，所述組描述是例如經由通信網絡來傳輸的。所述描述可用編碼源信號的MDC編碼器來產生，所述源信號包含第一概率密度，所述第一概率密度部分或者全部為解碼器側所知，或者為部分或全部在解碼側進行估計的。所述組描述的子集可在解碼器處用以重構經重構信號，所述經重構信號包含第二概率密度。通過處理所述經重構信號，獲得經處理的經重構信號，其包含第三概率密度。通過在統(tǒng)計上處理所述經重構信號，可修正所述第三概率密度以使得所述第三概率密度等于或類似于源信號的第一概率密度。選擇所述處理以使得不管所述重構期間的操作比特率如何，均分別維持或實現第三概率密度與第一概率密度之間的最小相似性。因此，所述經處理的經重構信號的統(tǒng)計屬性(尤其是第三概率密度與第一概率密度的相似性)能在所有操作比特率(尤其低操作比特率)下改善處理后的經過重構的信號的質量。
[0008]根據第一方面，本發(fā)明涉及一種用于重構經過一組至少兩個描述編碼的源信號的方法，所述源信號具有第一概率密度，其中所述第一概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，所述方法包含:接收所述組描述的子集；基于所述描述子集以一組操作比特率中的某一操作比特率重構出經重構信號，所述經重構信號具有第二概率密度，其中所述第二概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩；以及處理所述經重構信號以便獲得經處理的經重構信號，所述經處理的經重構信號具有第三概率密度，其中所述第三概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，其中處理所述經重構信號以使得至少所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩比所述第二概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩更類似于所述源信號的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩，且其中進一步處理所述經重構信號以使得不管所述操作比特率如何，均維持所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩之間以及所述第三概率密度的所述第二統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第二統(tǒng)計矩之間的預定最小相似性。
[0009]操作比特率可為分布在所述描述間的總比特率，例如編碼或解碼過程中所使用的量化器可獲得的比特率。比特率可在描述之間任意地分布。根據第一方面的一些實施方案，所述描述間的比特率分派為對稱的，使得所有描述經分派有相同比特率。然而，每一描述可與不同比特率相關聯,使得總可用比特率分布在所述描述間。
[0010]術語“量化器”表示從待量化的信號值(例如，樣本)(其可從連續(xù)集合中推測地獲取)到量化指數(其從離散指數集合中獲取)的映射。相應地，術語“解量化器”表示從自離散指數集合獲取的量化指數或從自離散指數集合獲取的指數子集到重構值的映射。
[0011]各種概率密度的第一統(tǒng)計矩為與所述概率密度相關的均值。各種概率密度的第二統(tǒng)計矩可為與所述概率密度的方差。統(tǒng)計矩之間的相似性可定義為相應統(tǒng)計矩之間的絕對差值，例如概率密度的均值之間或概率密度的方差之間的絕對差值。根據第一方面的一些實施方案，所述相似性可定義為標準化絕對差值，其可為相對于第一概率密度的相應矩來進行標準化的統(tǒng)計矩的絕對差值。
[0012]關于預定的最小相似性值可定義為百分比值或dB值。根據一些實施方案，50%或3dB的偏離是可接受的，并可作為預定的最小相似性。此外，針對第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩的預定的最小相似性可以不同。明確地說，第一統(tǒng)計矩的相似性的重要性可認為是比第二統(tǒng)計矩的的重要性高。因此，針對第一統(tǒng)計矩比針對第二統(tǒng)計矩可能需要較小的差值。因此，可針對第一統(tǒng)計矩的預定最小相似性設置甚至等于零的差值。
[0013]根據第一方面的一些實施方案，當與基于均方誤差方案的常規(guī)MDC解碼器相比時，針對所有操作比特率的源信號的重構得以改進。因此，所述實施方案產生服從經重構信號的分布類似于源分布的約束條件理想的MSE性能。這促使重構的感知質量的提高。針對較低操作比特率也維持經改進的質量，這在僅使用均方誤差的常規(guī)MDC解碼方法中是不可能的。
[0014]根據第一方面的第一實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中處理第二概率密度的第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩以將第一概率密度的第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩保留在預定矩范圍內。因此，執(zhí)行所述處理以使得第一概率密度的第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩至少部分保留在已知的預定范圍內的所述經處理的經重構信號中。根據一些實施方案，借助于近似變換函數來執(zhí)行所述處理，所述近似變換函數可用較少計算工作量來完成。然而，根據一些實施方案，可選擇矩范圍以使得第一概率密度的統(tǒng)計矩在經處理的經重構信號的第三概率密度內獲得。
[0015]根據第一方面的第二實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中第一概率密度與第三概率密度的第一統(tǒng)計矩為相等的，且其中第一概率密度與第三概率密度的第二統(tǒng)計矩為相等的。
[0016]根據第一方面的第三實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中使用取決于描述子集中的描述成分的重構函數來重構出所述經重構信號。因此，如果接收到所述組描述中的所有描述，使得所述描述子集等于所述(整個)組描述，那么可基于所述整組描述來執(zhí)行重構。舉例來說，所述描述為指數或指針，其清楚地指向待在重構信號中使用的重構值。然而，如果未接收到所述組描述中的至少一個描述，那么將使用不同的重構函數。特別之處在于所述描述為可相互精化的。
[0017]根據第一方面的第四實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中所述源信號包含附加抖動信號，尤其是偽隨機抖動信號，且其中所述重構包含從所述經重構信號減去所述抖動信號。此類抖動信號可以在編碼期間被相加到源信號，以幫助獲取分布保留變換。在重構出所述經重構信號之后，可接著減去所述抖動信號以便獲得所述經重構信號。相加和相減操作可根據各種實施方案來替換。
[0018]根據第五實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中所述重構包含使用指數分配方案，其通過所述組描述中的所述描述尋址，所述指數分配方案用于獲取編碼所述源信號的所述組描述。舉例來說，所述指數分配方案可借助于二維或二維以上的指數分配矩陣來表示，其中所述指數分配矩陣由含有唯一的稱作的中心指數的非空條目和空條目構成。在編碼期間，確定指向唯一值的指數并將該指數選作源信號的編碼值的描述。因此，在重構期間，所接收的描述可分別指向指數分配方案或矩陣內的一個值(如果接收到所有描述的話)或一組值(如果丟失一個或一個以上描述)。如果丟失一個或一個以上描述，那么可選擇與所述組值相關聯的重構值，例如用于所述組值的最可能值。
[0019]根據第一方面的第六實施方案，本發(fā)明涉及一種用于重構源信號的方法，其中處理所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數來變換所述經重構信號，所述變換函數取決于所述描述子集中的描述成分。因此，根據對接收到所述組描述中的哪些描述以及哪些描述可能丟失的認知來確定所述變換函數。`
[0020]根據一些實施方案，根據以下公式定義變換函數T(X):
【權利要求】
1.一種用于重構經一組至少兩個描述編碼(101)的源信號的方法，所述源信號具有第一概率密度，其中所述第一概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，其特征在于:所述方法包含: 接收(103)所述組描述的子集； 基于所述描述子集以一組操作比特率中的某一操作比特率重構(105)經重構信號，所述經重構信號具有第二概率密度，其中所述第二概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩；以及 處理(107)所述經重構信號以便獲得經處理的經重構信號，所述經處理的經重構信號具有第三概率密度，其中所述第三概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，其中，所述對經重構信號的處理使得至少所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩比所述第二概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩更類似于所述源信號的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩，且其中，對所述經重構信號的進一步處理使得不管所述操作比特率如何，均維持所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩之間的預定最小相似性以及所述第三概率密度的所述第二統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第二統(tǒng)計矩之間的預定最小相似性。
2.根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，處理(107)所述第二概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩以將所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩保留在預定矩范圍內。
3.根據前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩與所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩基本相等，且所述第一概率密度的所述第二統(tǒng)計矩與所述第三概率密度的所述第二統(tǒng)計矩基本相等。
4.根據前述權利要求1-3中任一權利要求所述的方法，其特征在于，使用取決于所述描述子集中的描述成分的重構函數來重構出(105)所述經重構信號。
5.根據前述權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述源信號包含附加抖動信號，尤其是偽隨機抖動信號，且其中所述重構(105)包含從所述經重構信號減去所述抖動信號。
6.根據前述權利要求1-5中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述重構(105)包含使用指數分配方案，所述指數分配方案由所述組描述中的所述描述尋址，所述指數分配方案用于獲取編碼所述源信號的所述組描述。
7.根據前述權利要求1-6中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述處理(107)所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數來變換所述經重構信號，所述變換函數取決于所述描述子集中的描述成分。
8.根據前述權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述處理(107)所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數T(X)來變換所述經重構信號，所述變換函數T(X)根據以下公式來確定:
9.根據前述權利要求中1-7任一權利要求所述的方法，其特征在于，其中所述處理(107)所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數T(X)來變換所述經重構信號，所述變換函數T(X)根據以下公式來確定:

10.根據前述權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述處理(107)所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數T(X)來變換所述經重構信號，所述變換函數T(X)根據以下公式來確定:
11.根據前述權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述處理(107)所述經重構信號包含根據統(tǒng)計變換函數T(X)來變換所述經重構信號，所述變換函數T(X)是根據以下公式來定義的:
12.一種用于重構源信號的解碼器(305)，所述源信號是通過一組至少兩個描述來編碼的，所述源信號具有第一概率密度，所述第一概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，其特征在于，所述解碼器包含: 入口，其用于接收所述組描述的子集； 重構器(313、315、323、325)，其用于基于所述描述子集以一組操作比特率中的某一操作比特率重構經重構信號，所述經重構信號具有第二概率密度，其中所述第二概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩；以及 變換器(319、331、333)，其用于處理所述經重構信號以便獲得經處理的經重構信號，所述經處理的經重構信號具有第三概率密度，其中所述第三概率密度包含第一統(tǒng)計矩和第二統(tǒng)計矩，具體地，，所述變換器用于處理所述經重構信號以使得至少所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩比所述第二概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩更類似于所述源信號的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩，且其中所述變換器進一步用于處理所述經重構信號以使得不管所述操作比特率如何，所述第三概率密度的所述第一統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩之間的預定最小相似性以及所述第三概率密度的所述第二統(tǒng)計矩與所述第一概率密度的所述第二統(tǒng)計矩之間的預定最小相似性均得以維持。
13.根據權利要求12所述的解碼器，其特征在于，所述變換器用于處理所述第二概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩以便將所述第一概率密度的所述第一統(tǒng)計矩和所述第二統(tǒng)計矩保留在預定矩范圍內。
14.根據權利要求12或13所述的解碼器，其特征在于，所述重構器包含中心重構路徑，所述中心重構路徑用于基于指數信息尤其是唯一指數信息來重構所述經重構信號，所述中心重構路徑包含經用于基于所述組描述來確定所述指數信息的索引器。
15.根據權利要求12到14中任一權利要求所述的解碼器，其特征在于，所述重構器包含至少一個側重構路徑，所述側重構路徑用于基于映射信息來重構所述經重構信號，所述至少一個側重構路徑包含經用于基于所述子集的所述描述和所述子集中的描述成分來確定所述映射信息的映射器。
16.根據權利要求12到15中任一權利要求所述的解碼器，其特征在于，所述變換器用于基于所述描述子集中的描述成分來執(zhí)行所述處理。
【文檔編號】H03M13/39GK103503320SQ201180003043
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年5月23日 優(yōu)先權日:2011年5月23日
【發(fā)明者】亞努什·克雷薩, 張國強, 李旻岳, W·巴斯蒂安·柯雷金 申請人:華為技術有限公司