[发明专利]信号编码或解码设备以及记录媒介

说明书

本发明涉及一种信号编码和解码设备，在该设备中，输入数字数据利用高效编码和解码被编码，传送，记录，再现和解码，以便产生播放信号，还涉及到一种用于记录该编码信号的记录媒介。

有多种技术用于音频或话音信号的高效编码。在对于无帧形成系统的子频段编码(SBC)中，在时间轴上的音频信号的频率范围在编码前沿该时间轴没有将该信号形成帧的情况下被分成多个用于编码的子频段。在对于帧形成系统的变换编码中，在时间轴上代表该音频信号的数字信号的每一帧由正交变换转换成在频率轴上表示该音频信号的一组频谱系数。在子频段和变换编码相结合的条件下，代表该音频信号的该数字信号由子频段编码分成许多频率范围，同时变换编码被施加到该每一个频率范围。

已知的用于将一频谱分成许多频率范围的滤波器包括正交滤波器(QMF)，例如在R.E.Crochiere的在55贝尔系统技术公报第8期(1976)上的论文“在子频中语音的数字编码”中所讨论的那样。将一个频谱分成等宽频率范围的技术在Joseph H.Rothweiler发表于ICASSP 83 BOSTON的文章“多相位正交滤波器--一种新的子频段编码技术”中进行讨论。

已知的用于正交变换的技术包括将该数字输入音频信号分成一予定时间间隔的帧的技术，并且使用快速富利叶变换(FFT)，余弦变换(DCT)或改进DCT(MDCT)处理合成帧，以便将该信号从时间轴转换到频率轴。MDCT的讨论能在J.P.Princen和A.B.Bradley的文章中发现：“以时域折叠抵消为基础，使用滤波器组的子频段/变换编码”，ICASSP 1987。

借助于量化由一个滤波器分成子频段的信号或量化由正交变换转换成频谱系数组的信号，有可能控制对量化噪声敏感的频率范围，以及借助采用掩蔽效应的优点影响一较高效率的音调编码。可获得更高效率的编码，只要在量化之前，例如，用每一频段中的信号分量的最大绝对值去归一化每一个频段。

在量化由正交变换产生的频谱系数的一种技术中，熟悉的是使用采取人类听觉系统的心理声学特点的优点的子频段。于是在频率轴上表示一个音频信号的频谱系数可以被分成为许多临界的频率范围。该临界范围的宽度随频率增加而增加。一般地说，覆盖OHZ-20KHZ的音频频谱，约用25个临界频段。在这样一种量化系统中，二进制数被自适应地分配在各个临界频段中。例如，当将自适应位配置加到由MDCT产生的频谱系数数据时，在每一个临界频段中由MDCT产生的频谱系数数据使用二进制数的一个自适应分配数进行量化。

已知的自适应二进制数配置技术包括在IEEE TRANS.ONACOUSTICS，SPEECH，AND SIGNAL PROCESSING，VOL.ASSP-25，NO.4(1977.Awgust)中所描述的内容，其中，二进制数配置是基于在每一个临界频段中该信号的幅度来进行的，该技术产生一种平坦的量化噪声频谱，并将噪声能量降到最小，但是由听众觉出的噪声电平并非最佳，这是由于该技术不能有效地利用心理声学掩蔽效应。在由M.A.Krassner在“听觉系统的知觉要求的临界频段编码器-数字编码”(ICASSP 1980)所描述的这种二进制配置技术中，该心理掩蔽机构被用来确定一个固定的二进制位配置，这种配置将产生用于每一个临界频段的必要的信号--噪声比。但是，这样的一种系统的信号--噪声比使用一强音调信号，例如一个正弦波进行测量，由于在该临界频段中二进制数的固定配置而将产生不是最佳的结果。

为了解决这些问题，这里推荐一种高效的编码设备(欧洲专利公开号NO.0525809 A2，申请的公开日期为03.02.93，Bulletin 93/05)，其中，能用于二进制数配置的全部二进制数的数目被分配到一个固定的二进制数配置模式予置，用于每个小尺寸的块以及在每个块中与信号能量有关的各个二进制数。二进制数按比分配的比值被设置成处于与输入信号有关的一个信号相关的状态。该信号频谱越平坦，该二进制数按比分配和该固定二进制数配置模式比较起来就越大。

用这种已知方法，大量的二进制数被分配到具有一个特定频谱单元的组，该特定频谱单元具有高的能量水平，如在一正弦波输入情况下，用来显著地改善信号噪声特性。由于人类听觉灵敏度对具有一个尖锐的频谱分量的信号非常灵敏，所以该方法在心理声学上改善声音质量方面是有效的，目的是改善信号噪声比。

除了以上描述的那些方法之外，一些方法已被推荐与二进制数配置有关。如果模拟听觉灵敏的一种模式越精确，而且编码器件的能力被加以改善，则编码效率能够进一步加以改善。