[发明专利]一种MP3编码量化中的内循环方法及MP3编码器

说明书

技术领域

本发明涉及音频编码领域，尤其涉及一种MP3编码量化中的内循环方 法及MP3编码器。

背景技术

在MP3编码的量化过程中，其内循环需要寻找一个使编码的长度小于 规定长度的最小量化步长。MP3编码参考标准的内循环步骤如图1所示， 内循环通过不断增加量化步长QS来使编码长度CL小于或等于由外部控制 决定的最大编码长度CL_Limit。量化步长的范围为0-QS_MAX(最大量化 步长)之间的整数。一般的情况下，量化步长越小，码长CL就越大，量化 噪声越小；反之，当量化步长增大时，码长CL会减小，但是量化噪声增大。

内循环的目的是寻找一个最小的量化步长QS_min，在使用QS_min进 行量化后，编码得到的码长CL_max小于CL_Limit，并且保存量化结果。 内循环每循环一次，如果量化得到的编码长度大于CL_Limit，则量化步长 QS增加1，否则就保存量化结果退回到外循环。在外循环再次进入内循环 时，使用的步长初始值为上一次内循环最后得到的步长QS_min。而当外循 环第一次进入内循环时，量化步长的初始值可以设为0，当然这时内循环要 循环QS_min次才能得到符合要求的量化步长QS_min。

在ISO 11172-3ANNEX_C推荐的方法中，第一次进入内循环时，量化 步长QS的初始值quantanf的计算方法为

quantanf＝system_const*loge(sfm)          等式1

等式1中sfm是一种频谱平滑度测度，其计算公式可见于ISO 11172-3 ANNEX-C。sfm的计算过程中使用了函数log(x)和pow(e，x)，使其的定点 化变得困难。另外sysstem_const时ISO 11172-3ANNEX_C标准留给具体得 编码器指定的常数。System_const的选择最好能够使得量化步长quantanf得 到的编码长度CL比CL_Limit稍大。在内循环中使用得量化步长QS＝ quantanf+qquant。qquant是量化步长QS相对初始化量化步长quantanf增长 的值，每次内循环通过qquant＝qquant+1来增加量化步长。可见只要选择 适当的初始量化步长quantanf，在内循环中就可以减少循环次数来得到 QS_min。

但是在ISO 11172-3ANNEX_C推荐的方法中，计算quantanf中用到 的常数system_const的选择非常困难：如果选择的过大，quantanf大于 QS_min，得到的编码长度CL可能小于CL_limit，这样不能保证每次编码都 在规定的范围内使用最大的码长；如果system_const选择得过小，则可能 quantanf距离QS_min很远，这样在编码器第一次进入内循环时要循环的次 数很多才能得到QS_min，导致计算量的浪费。另外，测度sfm的计算不利于 定点实现。所以在很多MP3编码器中第一次内循环都使用binsearch的方法 来得QS_min.

在下文中，QS_min专指第一次进入内循环时求得的最小量化步长。

binSearch算法并不采用逐步累加的方式来得到QS_min；其计算量从理 论上来讲最多只需循环8次就可以在0-255的范围内找出QS_min；其步骤 如下：

1、初始化：top(最小量化步长)＝0，bot(最大量化步长)＝QS_MAX， 找出频谱xr的绝对值最大值xrabsmax。

2、使用top作为量化步长，对xrabsmax进行量化，得到量化值q-max， 如果q-max在标准Huffman表允许的最大值内，则跳至步骤3；否则 top＝top+1，返回步骤2。

3、step＝(top+bot+1)/2，使用step作为量化步长，对xr进行量化，并且 执行内循环的步骤(参考标准ISO 11172-3ANNEX C中的内循环步骤)， 得到的编码长度为CL。

4、如果CL＜＝CL_limit，且step等于bot，则QS_min＝step，结束。

5、如果CL＜＝CL_limit，且step等于top，则QS_min＝step，结束。

6、如果CL＜CL_limit，则令bot＝step，跳至步骤3；如果CL＞＝CL_limit 且step既不等于bot也不等于top，则令top＝step，返回步骤3。