[发明专利]多声道无损音频混合编解码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术，尤其是涉及数字音频信源编解码方法及装置。

背景技术

随着半导体技术，宽带网络技术和大容量存储技术的发展，人们对多声道，高采样频率的无损音频信号的需求越来越强烈。但因为声道数量的增加，采用频率的提高，也带来了无损音频编解码计算复杂度的倍增。影响编解码计算复杂度的主要因素有：声道数量，采用频率，量化位数，编解码算法复杂度等；其中声道数量，采用频率，量化位数等因素是客观输入条件，编解码算法复杂度是可调节因素。编解码算法大体可分为：预处理算法，预测算法，熵编码。

多声道数字音频编码领域，为了去除数据冗余，需要使用熵编码算法实现数据压缩，主要的熵编码方法有算术编码，哈夫曼编码，Golomb-Rice编码，行程编码等。这些熵编码算法适用于不同统计特性的数据源的压缩，而且时间与空间复杂度也有较大的差别。哈夫曼编码较难把概率模型建模与编码分开，在压缩率方面，扩展的哈夫曼编码能接近信源的熵，但其空间复杂度和时间复杂度都比较大；与哈夫曼编码比，算术编码较容易把概率模型建模与编码分开，它是对整个信源的编码，其压缩率也能接近信源的熵，但概率表的刷新比较耗时，时间复杂度比较大；Golomb-rice依据的是几何分布的概率模型对数据进行压缩，压缩率稍差，但其时间与空间复杂度较低；而行程编码只适用于连续重复的数据压缩，缺乏通用性。

发明内容

本发明的目的是从计算复杂度和压缩率两个角度考虑，提出适用范围更广的混合熵编码方法。

本发明提出的基于计算复杂度分析的混合熵编解码方法，根据采样频率，声道数，量化位数，预处理模块，预测模块的运算复杂度选择算术与Golomb-rice熵编解码，利用了算术与Golomb-rice熵编解码各自的优点，实现对多声道音频信号的编解码。

为了实现本发明的目的，提出一种多声道无损音频混合编解码方法，所述方法根据采样频率，声道数，量化位数，预处理模块及预测模块的运算复杂度选择算术与Golomb-rice熵编解码，利用算术与Golomb-rice熵编解码各自的优点，实现对多声道音频信号的算术与Golomb-rice的混合编解码。

所述算术与Golomb-rice的混合熵编码方法包括具体步骤：

对原始音频输入信号进行预处理，减少信号之间的冗余度，提高压缩率；

对音频输入信号进行预测，去除原始信号前后数据的相关性；

根据音频数据采样频率，声道数，预测模块复杂度参数，预处理模块复杂度参数，音频数据特征参数组合信息，设置选择算术熵编码和Golomb-Rice熵编码的阈值；

所述算术与Golomb-rice的混合熵解码方法包括具体步骤：

进行预测逆处理；

进行预处理逆处理；

从码流中读取熵编码算法标识,以决定调用算术还是Golomb-rice熵解码器，解码当前声道或者帧数据。

所述方法允许算术编码和Golomb-Rice熵编码在数据帧中独立存在或混合存在，即，码流内全部数据采用算术编码方法、码流内全部数据采用Golomb-Rice编码方法或码流内数据采用算术编码和Golomb-Rice编码并存的方法。

所述根据运算复杂度选择算术与Golomb-rice熵编解码，是通过对编解码技术中的各个处理模块进行归一化处理，为各编解码模块设定复杂度权重，根据计算复杂度决策要求，选定适当的处理模块及等级、实现压缩率与编解码速度之间的动态调节。

所述预处理有以下这些形式：

对原始输入信号的滤波整型处理、对原始输入信号的变换处理、对原始输入信号的去相关处理、对原始输入信号的联合处理和对原始输入信号的重组处理。

所述对音频输入信号进行预测有以下形式：

Levinson-Durbin LPC线性预测、LMS最小均方误差自适应预测、RLS递推最小二乘算法和LTP Long-term预测。

所述设置选择算术熵编码和Golomb-Rice熵编码的阈值包括；

1)设置调用算术编码和Golomb-rice熵编码的采样频率阈值；

2)设置调用算术编码和Golomb-rice熵编码的声道数阈值；

3)设置调用算术编码和Golomb-rice熵编码的预测滤波器的最大阶数阈值；

4)设置调用算术编码和Golomb-rice熵编码的预测模块的复杂度阈值。

所述预测模块的复杂度阈值选择LPC预测阶数作为决策因子：