[发明专利]多通道信号的预测编码

说明书

本发明涉及多通道信号(multi channel signal)的编码和/或解码，并且尤其是涉及使用线性预测编码的编码。

在过去几十年内，因为数字信号表示法和通信越来越多地取代模拟表示法和通信，各种源信号的数字编码变得越来越重要。举例而言，诸如全球移动通信系统那样的移动电话系统是基于数字语音编码。而且诸如视频和音乐那样的媒体内容的分发也越来越多地基于数字内容编码。

在内容编码中，且尤其是在音频和语音编码中，线性预测编码是经常被采用的工具，因为它对于低数据速率提供高质量。线性预测编码过去主要应用于个体信号，但它也可应用于多通道信号，诸如，举例而言象立体声音频信号。

单通道线性预测编码通过减小信号中的冗余和在预测参数中捕获这些而达到有效的数据速率。预测参数被包括在编码信号中，且冗余在解码器中通过线性预测合成滤波器被恢复。

对于线性预测码/编码系统的性能来说，一个重要参数是传送的预测参数的精度。尤其是，为了达到对于给定质量水平的有效的数据速率，预测参数必须被有效地编码，这通常包括参数的量化。然而，系统的性能对于这种编码和量化是高度敏感的。

用于单通道信号的预测参数的量化和传输的几种方法是已知的。预测参数不被个体地量化，因为线性预测滤波器的个体系数的量化误差可以大大地改变滤波器的响应，且甚至较小的量化误差也可导致不稳定的合成滤波器。因此，这样的参数量化会显著地影响编码质量，以及对于相关联的预测滤波器的频率响应只提供很少的控制。

替代地，对于单通道信号的预测参数典型地被映射到反射系数，它的反正弦表示，对数面积比(LAR)或线谱频率(LSF)，以便保持对转移特性的控制和/或使得量化器的影响最小化。进一步的细节例如可以在教科书“Speech coding and synthesis(语音编码和合成)”，B.klejin和K.K.Paliwal(Eds.)，Elsevier，Amsterdam，1995，Chapter 12，第442-450页中找到。

对于多通道信号，线性预测也可以被使用来编码和解码。这导致由多通道预测参数定义的多通道分析和合成系统。这样的多通道信号例如在立体声音频数据和多通道音频数据中出现，但也可以是一幅图像的不同行。

众所周知，如果分析系统的个体转移的阶(order)是相等的，以及如果使用输入数据窗来执行最佳化，则可以保证合成系统的稳定性。

然而，虽然知道去生成对于多通道信号的预测参数，但不知道这些参数可以如何被有效地编码和传送。

多通道预测参数的编码且尤其是量化，与许多问题相关联。

具体地，类似于单通道情形，参数的直接量化只允许对于转移特性很少的控制。例如，预测矩阵的行列式(这是重要的矩阵特征)可以容易地在这样的方法中急剧改变。

而且，对于单通道情形已知的量化策略，诸如反正弦或LAR表示法，涉及到个体标量值，并且不能直接应用到多通道情形的预测参数矩阵。

另一个问题是：对于多通道系统，前向和后向预测系统没有附加的知识就不能直接互相构建。

因此，当前还不知道用于多通道预测矩阵编码和量化的有效方法。所以，一种用于多通道编码/解码的改进的办法将是有利的，且尤其是一种允许提高的灵活性、低的复杂性、简易的实现、多通道预测参数的有效编码/解码、减小的数据速率、改进的质量和/或改进的性能的办法将是有利的。

因此，本发明寻求优选地单个地或以任何组合形式地缓和、减轻或消除一个或多个上述的缺点。

按照本发明的第一方面，提供了一种用于编码多通道信号的编码器，包括：用来确定对于多通道信号的线性预测编码参数矩阵的装置；用于从线性预测编码参数矩阵生成反射矩阵的装置；用于编码反射矩阵以生成编码的反射矩阵数据的编码装置；以及用于生成包括反射矩阵数据的对于多通道信号的编码数据的装置。

本发明可以允许多通道信号的改进编码。可以得到编码(和解码)处理过程的改进的质量和/或有效的数据速率。可以得到具有高质量-数据速率比的编码信号的有效传输。

尤其是，可以得到预测数据的改进的编码。具体地，使用编码的反射矩阵来传输对于多通道信号的预测数据，可以允许信号的高性能编码。具体地，编码可包括参数的量化，以及量化误差的影响可以通过反射矩阵的编码而被缓和且/或控制。

反射矩阵可以是前向和/或后向反射矩阵。多通道信号例如可以是立体声或环绕声音频信号、或者例如可以是一幅图像的不同行。