專利名稱：源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及源信號編碼領域，更具體地，涉及源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的數(shù)字源信號的編碼通常采用的是變換編碼，其將待編碼的信號分成為幀的采樣塊，并采用諸如離散傅立葉變換、離散余弦變換等線性正交變換對每幀信號進行處理，求取變換系數(shù)，然后對變化系數(shù)進行量化，以進ー步提高壓縮效果。 在量化方法中常用的ー種方法是矢量量化方法，在其中，將幾個采樣系數(shù)組在ー起形成ー個矢量，且以ー個碼本項對每個矢量進行近似(量化)。為量化輸入矢量所選擇的碼本項通常是根據(jù)“距離最小”準則得出的碼本中最近的鄰點。在碼本集合中增加更多的碼本會增加比特率和復雜性，但會降低量化的平均失真。另ー方面，為了適應源的不斷變化的特征，通常使用自適應比特分配。通過自適應比特分配，可使用不同的碼本尺寸來量化源矢量。在變換編碼中，在不超過量化所有系數(shù)的可用比特數(shù)的最大值情況下，分配給源矢量的比特數(shù)通常取決于該矢量相對于同一幀中其他矢量的能量。圖I和圖2詳細描述了常見的變速率量化編、解碼器的量化框圖。圖I和圖2中示出的變速率量化編碼器和解碼器使用多個碼本，它們通常具有不同的比特率，以量化源矢量X。通常通過對信號進行變換并獲取所有的變換系數(shù)或其子集，來獲得源矢量。圖I中示出了常見的變速率量化編碼器，其關鍵部件是用Q表示的量化器，該量化器用于選擇一個碼本號n和一個碼矢索引i來表征源矢量X的量化值I。碼本號n指明編碼器選擇的碼本，而索引i表示在該特定碼本中選擇的碼矢量。通常，將適當?shù)臒o損編碼技術分別應用于塊En和Ei中的n和i (即，圖I中的En和Ei)，以便在將它們復合在復用器MUN中以存儲或通過通信信道傳輸之前，減少被編碼的碼本號nE和索引iE的平均比特率。圖2示出了變速率量化解碼器。該解碼器的輸入端提供了用于將ニ進制碼nE和iE分離解復用器DEMUX ;該解碼器還包括無損解碼模塊(即，Dn和Di)，在其中解碼nE和iE為碼本號n和索引i ;該解碼器還包括接收碼本號n和索引i并進行逆量化的逆量化器(用Q—1表示)，其使用碼本號和索引來恢復源矢量X的量化值I。不同的n值通常產生不同的比特分配從而產生不同的比特率，每維所需比特數(shù)(即，碼本比特率)的定義為分配給源矢量的比特數(shù)與源矢量的維數(shù)的比值。通常，碼本的構建可以采用以下多種方法ー種流行的方法是根據(jù)源的分布，采用訓練算法(如k均值算法)來優(yōu)化碼本項。該方法得到非結構化碼本，其對于待量化的每個源矢量通常必須進行存儲和窮舉搜索。因此，該方法的缺點是內存需求大，且計算復雜，它隨碼本比特率的增加而成指數(shù)增長。如果變速率方法基于上述非結構化的碼本，則內存需求大和計算復雜的缺陷會進一步加大，因為通常需要為每個可能的位分配特定的碼本。
另ー種方法是使用格矢量量化器，其降低了捜索復雜度，并且在許多情況下，可以有效地減少存儲需求。格矢量量化是ー種代數(shù)型矢量量化器，它的特點是在多維信號空間中，構造ー種有規(guī)律的網絡，網絡中的點稱為格點，并以格點進行矢量量化，把信號空間劃分為胞腔。由于網絡是有規(guī)律的，故格點和胞腔也是有規(guī)律的。格矢量量化器的主要優(yōu)點是容易構造碼書，且可以進行高維量化。圖3示出了ニ維空間中的例子，其中基本矢量是Vl和v2，該例子中使用的格是基本的六角形點陣，用A2表示，該圖中用十字標識的所有點可如下獲得y=klvl+k2v2(1)其中，y是空間格點，且kl和k2可以是任何整數(shù)。注意到圖3只是表不空間格點的ー個子集，因為該空間格點本身可無窮擴展。當選擇某一空間格點來構造量化碼本時，通常選擇格點的某一子集來獲得具有給定(有限)比特數(shù)的碼本，使用格點的好處是在確定碼本內的所有格點的源矢量X的最近鄰點時，存在快速碼本搜索算法，并且與其他非結構化的碼本相比，可以極大減少復雜性。此夕卜，使用格點無需存儲碼本，因為碼本可以從生成矩陣中獲得。格矢量量化中經常使用的格點是D8格。D8是由8維整數(shù)格的Z8格點V= (Vl，-,V8)
組成，且滿足
權利要求
1.ー種源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，包括 Si,將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息； S2，對所述譜系數(shù)進行分組和比特分配以獲得比特分配信息； S3，基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)； S4，將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。
2.根據(jù)權利要求I所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S3進ー步包括 S31，對于所述譜系數(shù)，計算偏移矢量； S32，對所述偏移矢量進行縮放，得到縮放矢量； S33，在D8格空間中搜索與所述縮放矢量最臨近的格點； S34,計算所述最臨近的格點坐標； S35，利用所述坐標計算D8格矢量； S36，比較所述D8格矢量與所述最臨近的格點是否一致，如果一致，則量化結束，輸出所述坐標；如果不一致，則對所述縮放矢量執(zhí)行逼近量化。
3.根據(jù)權利要求2所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S36中的逼近量化進ー步包括 S361，將所述縮放矢量再次縮放，得到再次縮放矢量，運用步驟S33-S35計算得到第二最臨近的格點、所述第二最臨近的格點坐標，和第二 D8格矢量； S362，比較所述第二 D8格矢量與所述第二最臨近的格點是否相等，如果不相等，則重復步驟S361，直至所述第二 D8格矢量與所述第二最臨近的格點相等。
4.根據(jù)權利要求3所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S36中的逼近量化進ー步包括 S363，運用步驟S33-S35計算得到第三D8格矢量、第三最臨近的格點和第三最臨近的格點坐標； S364，比較所述第三D8格矢量與所述第三最臨近的格點，如果兩者不相等，則量化結束，輸出所述第三最臨近的格點坐標及量化比特數(shù)；如果兩者相等，則重復步驟S363直至兩者不相等，最后輸出所述第三最臨近的格點坐標及量化比特數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1-4中任ー權利要求所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，在所述步驟S31中，所述偏移矢量滿足 其中，表示偏移矢量，Yp表示所述譜系數(shù)的子矢量，a= (2_6 2_6…2_6)。
6.根據(jù)權利要求5所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，在所述步驟S32中，所述縮放矢量滿足 其中，;^^表示所述縮放矢量，0 (P)=2K(p)/6表示縮放因子，R (P)表示每個所述譜系數(shù)的子矢量分配的量化比特數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在干，R(p)滿足
8.ー種源信號變速率格矢量量化的編碼系統(tǒng)，其特征在于，包括 正交變換模塊，用于將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息； 譜系數(shù)分組和比特分配模塊、用于對所述譜系數(shù)進行分組和比特分配以獲得比特分配信息； 格矢量量化模塊，用于基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)； 編碼比特流模塊，用于將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。
9.ー種源信號變速率格矢量量化的解碼方法，其特征在于，包括 SI,接收編碼比特流進行解碼以獲得解碼比特流； S2，對所述解碼比特流進行比特分配和量化索引解碼； S3，基于解碼的量化索引進行逆格矢量量化得到重建量化矢量； S4，基于所述控制信息對所述重建量化矢量進行逆正交變換得到重建信號。
10.ー種源信號變速率格矢量量化的解碼模塊，其特征在于，包括 編碼比特流解碼模塊，用于接收編碼比特流進行解碼以獲得解碼比特流； 比特分配和量化索引解碼模塊，用于對所述解碼比特流進行比特分配和量化索引解碼； 逆格矢量量化模塊，用于基于解碼的量化索引進行逆格矢量量化得到重建量化矢量；逆正交變換模塊，用于基于所述控制信息對所述重建量化矢量進行逆正交變換得到重建信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)。其中該編碼方法包括S1.將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息；S2.對所述譜系數(shù)進行分組和比特分配以獲得比特分配信息；S3.基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)；S4.將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。相比于傳統(tǒng)的變速率矢量量化器存儲多個矢量碼本，本發(fā)明方法無需存儲矢量碼本；此外，存在快速算法，其運算復雜度較傳統(tǒng)矢量量化大幅度降低，即具有低運算復雜度的優(yōu)點；還具有可以實現(xiàn)變比速率量化的優(yōu)點。
文檔編號H03M7/30GK102801427SQ20121027999
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2012年8月8日
發(fā)明者張勇 申請人:深圳廣晟信源技術有限公司