[发明专利]高效数字数据编码和译码装置

说明书

本发明涉及一种通过所谓的高效编码对输入数字数据进行编码的高效数字数据编码和译码装置。

迄今已有许多种声音信号或话音信号的高效编码技术，比如，举例来说，将声音信号等在时间轴上分割成许多个频段进行编码的次波段编码（SBC）技术，通过正交变换将时间轴上的信号变换成频率轴上的信号并分割成许多个频段以对每一个频段进行编码的变换编码（ATC）技术，以及一种将次波段编码（SBC）技术与自适应预报编码（APC）技术相结合的自适应位分配（APC-AB）技术，它将时间轴上的信号分割成许多个波段，将波段信号变换成基带信号并产生许多个线性预报分析顺序以进行预报编码。

在次波段编码中，例如，在信号被分割成许多个波段后，通过正交变换每一个波段的信号被变换成频率轴上的信号，然后对每一个波段进行编码。在实行正交变换时，输入声音信号可以在一个预定的单位时间（帧）间隔分组成块并对每一块进行离散余弦变换以将时间轴信号变换成频率轴信号。在进行多个波段分割时，可以考虑人的听觉的某些特征。于是声音信号可以被分割成许多个，例如，25个，波段，以使得频带宽度变得朝向被称作临界频段的较高频段更宽。在次波段编码中，位的数目随每一个波段动态地或自适应地变化，以提高压缩效率，同时保持每单位时间块的位数恒定不变。

例如，当对通过位分配由离散余弦变换（DCT）处理操作产生的DCT系数数据进行编码时，对每一块的由DCT处理操作产生的每一个波段的DCT系数数据用动态分配的位数进行编码。

在高效编码中，一种高效编码技术被普遍地采用，它利用了考虑了人的听觉的某些特征的所谓的屏蔽效应。屏蔽效应意味着这样一种现象，即某些信号被另外一些信号屏蔽并且变成听不见的了。于是低于屏蔽位的噪声是可以容许的。考虑屏蔽效应以使得低于容许噪声位的信号成分的被分配的位数被减少，从而降低了位速率。

如果，借助于上述编码技术将输入声音信号分割成许多个波段，并且对每一个波段进行正交变换，例如离散余弦变换（DCT），也就是如果对每一个波段进行频率分析，那么每一个波段的信号就在一个预定的时间单位间隔，即，在逐帧的基础上被分割成块，并且对每一个波段的每一块进行正交变换。

另一方面，对由正交变换产生的系数数据（DCT系数数据）编码并且在编码期间被分配的位数在逐帧的基础上分配给每一块。

同时，输入声音信号电平无需是基本上无波动的稳定信号以使得信号电平可以有各种各样的变化。例如，信号可以是瞬时变化信号，如其峰值在一帧内有明显变化的信号。例如，如果信号是来自一个打击乐器的打击声的声音信号，则打击声的信号就要变成瞬时变化的信号。

如果声音信号的性质从稳态变化到瞬态或反之从瞬态变到稳态，并且如果这样的声音信号在逐帧的基础上对每一块用正交变换进行一致的处理，并且将被变换的数据编码，那么不能说该编码是适合于信号性质的，因此不能认为译码后的音质对听觉来说是最佳的。

当编码是利用了容许噪声电平进行时，用于编码的被分配的位数是根据每一块中的能量的比率（或能量差）以及与由该块中的能量求得的屏蔽数量相一致的容许噪声电平来确定的。

然而，在声音信号中存在包含音调特征的信号（具有高音调的信号）。如果信号具有高音调、则基于逐块能量的位分配就不能够精确地计算。也就是说，当每一块中的数据具有高音调时，在一个给定块中的能量可能同其它情况时的这个能量是相同的。在这种情况下，不希望出现的情况是，尽管块与块之间数据的特征不同但都基于同一能量来进行位分配的计算。尤其是，对于高音调信号不能进行精确的位分配，会导致声音音质的变坏。也就是说，尽管高音调信号需要大量的位数，但是如果位数是根据上述能量进行计算的话，所需的位数就不能分配给这些信号，会导致信号音质的畸变。

鉴于现有技术的上述状况，本发明的一个目的是提供一种高效数字数据编码装置，它可以获得更加适于输入声音信号的特性或特征的高效压缩编码，并且可以产生更适合于人的听觉的译码信号。

本发明的另一个目的是提供一种高效数字数据编码和译码装置，它甚至对于高音调信号也可以获得满意的位分配以改善声音音质。

根据本发明，提供了一种高效数字数据编码装置，通过多次采样，输入数字数据被排列成块，在每一块中实行正交变换以产生系数数据，系数数据按照位的自适应数目进行编码，编码装置包括对具有不同块长度的输入数字数据进行正交变换的多个正交变换装置，其特征在于根据所说正交变换装置的输出只有来自所说正交变换装置的输出中的一个被选择。