[发明专利]数字信息信号的算术编码/解码

说明书

本发明涉及对数字信息信号进行编码的算术编码器装置、涉及将经算术编码的数字信息信号算术解码为数字信息信号的算术解码装置、涉及对数字信息信号进行算术编码的算术编码方法并涉及一个记录载体。

在相关文献表中的文献D1中公开了如上所述的算术编码装置，该文献是由F.Bruekers等写的出版物“Improved lossless codingof 1-bit audio signal”。

本发明旨在提供一种措施，以改善使用已有技术中所公开的算术编码器的无损编码。

依据本发明，算术编码器包括

——输入装置，用于接收数字信息信号，

——算术编码器，它具有用来接收一个输入信号的第一输入、用来接收一个概率信号的一个第二输入、以及用来提供一个输出信号的一个输出，该算术编码器用于响应所述概率信号，对输入信号执行一个数据压缩步骤，以便获得输入信号的数据压缩文本，并能向所述输出提供输入信号的该数据压缩文本，

——概率信号发生装置，用于产生用在所述算术编码器上的概率信号，其特征在于该装置还包括：

——用于对算术编码器进行切换使其进入编码模式的装置，这种模式用于将输入信号的一个或多个码元编码为输出信号的相应码元，这种输出信号的码元实质上与输入信号的码元是一致的。

本发明是基于对预测滤波器以及概率表的认知而作出的，这种预测滤波器和概率表是为得到最佳平均特性而设计的，但它们的局部特性可能会与最佳相去甚远。这会导致低的压缩效率。依据本发明，算术编码器被切换为压缩模式，这样它将所接收到的信号编码为实质上与所接收到的信号相一致的编码输出信号。这例如可以通过以下方式实现，即把算术编码器切换到用于对所接收到的信号进行编码的编码模式，就好象是有预定的或固定的概率信号加到该算术编码器那样。

以下将在附图说明中进一步说明本发明的这些及其它方面，其中

图1a显示了一种无损编码器的电路图，图1b显示了相应的解码器的电路图，它们都使用了线性预测和算术编码，

图2显示了作为预测滤波器输出|Z|的函数的一个校正预测的概率P0的一个例子，

图3显示了信号被编码的例子，它说明了在以下情况下所传送的比特数：

(a)没有编码(点线)，(b)对所有位的编码都使用了概率表(实线)，以及(c)对于头128比特，概率表的输出被P₀＝P₁＝1/2(虚线)所替代，其中这种控制使得改善了压缩率，

图4显示了信号被编码的另一个例子，它说明了在以下情况下的比特数：

(a)没有编码(点线)，(b)对所有位的编码都使用了概率表(实线)，以及(c)对于头128比特，概率表的输出被P₀＝P₁＝1/2(虚线)所替代，其中这种控制使得压缩率很差，

图5a显示了依据本发明的无损编码器的电路图，图5b显示了相应的解码器的电路图，它们都具有否决由概率表(P(|.|))所提供的概率的装置，

图6显示了包含在表现为记录装置形式的发送器内的图5a的无损编码器，图6a显示了包含在表现为再现装置的接收器内的无损解码器。

以下，将通过图1简要地说明无损编码和解码的过程，主要是对1比特过采样音频信号的例子进行说明，其中在图1a中显示了算术编码器装置的一个实施例，在图1b中显示了算术解码器装置的一个实施例。

图1a的装置内的无损编码是在音频信号的单独部分(帧)上执行的。这样一帧的典型长度为37632比特。输入信号F的两个可能的比特值”1”和”0”分别代表采样值+1和-1。对于每一帧，用于预测滤波器Z^-1.A(z)的一组系数例如可以由自动校正方法来确定。该滤波器的输出标记Z确定了所预测的比特F_p的值，而滤波器输出信号Z的幅度表明预测为正确的可能性。一个正确的预测或F＝F_p等价于残余信号E内的E＝0。每一帧都计算概率表P(|.|)内容，这样Z的每一个可能的值P₀都是E＝0时的概率。在图2中显示了概率表的典型内容。对于小的|Z|值，正确预测的概率近似为0.5，对于大的|Z|值，正确预测的概率近似为1.0。很清楚，不能正确预测的概率为P₁＝1-P₀，其中F≠F_p或E＝1。