專利名稱：多通道信號(hào)的預(yù)測(cè)編碼的制作方法
多通道信號(hào)的預(yù)測(cè)編碼
本發(fā)明涉及多通道信號(hào)(multi channel signal)的編碼和/或解碼， 并且尤其是涉及使用線性預(yù)測(cè)編碼的編碼。
在過(guò)去幾十年內(nèi)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)表示法和通信越來(lái)越多地取代模擬表 示法和通信，各種源信號(hào)的數(shù)字編碼變得越來(lái)越重要。舉例而言，諸如全 球移動(dòng)通信系統(tǒng)那樣的移動(dòng)電話系統(tǒng)U于數(shù)字語(yǔ)音編碼。而且諸如視頻 和音樂(lè)那樣的媒體內(nèi)容的分發(fā)也越來(lái)越多地基于數(shù)字內(nèi)容編碼。
在內(nèi)容編碼中，且尤其是在音頻和語(yǔ)音編碼中，線性預(yù)測(cè)編碼是經(jīng)常 被采用的工具，因?yàn)樗鼘?duì)于低數(shù)據(jù)速率提供高質(zhì)量。線性預(yù)測(cè)編碼過(guò)去主 要應(yīng)用于個(gè)體信號(hào)，但它也可應(yīng)用于多通道信號(hào)，諸如，舉例而言象立體 聲音頻信號(hào)。
單通道線性預(yù)測(cè)編碼通過(guò)減小信號(hào)中的冗余和在預(yù)測(cè)參數(shù)中捕獲這 些而達(dá)到有效的數(shù)據(jù)速率。預(yù)測(cè)參數(shù)被包括在編碼信號(hào)中，且冗余在解碼 器中通過(guò)線性預(yù)測(cè)合成濾波器被恢復(fù)。
對(duì)于線性預(yù)測(cè)碼/編碼系統(tǒng)的性能來(lái)說(shuō)， 一個(gè)重要參數(shù)是傳送的預(yù)測(cè) 參數(shù)的精度。尤其是，為了達(dá)到對(duì)于給定質(zhì)量水平的有效的數(shù)據(jù)速率，預(yù) 測(cè)參數(shù)必須被有效地編碼，這通常包括參數(shù)的量化。然而，系統(tǒng)的性能對(duì) 于這種編碼和量化是高度敏感的。
用于單通道信號(hào)的預(yù)測(cè)參數(shù)的量化和傳輸?shù)膸追N方法是已知的。預(yù)觀'J 參數(shù)不被個(gè)體地量化，因?yàn)榫€性預(yù)測(cè)濾波器的個(gè)體系數(shù)的量化誤差可以大 大地改變?yōu)V波器的響應(yīng)，且甚至較小的量化誤差也可導(dǎo)致不穩(wěn)定的合成濾 波器。因此，這樣的參數(shù)量化會(huì)顯著地影響編碼質(zhì)量，以及對(duì)于相關(guān)聯(lián)的 預(yù)測(cè)濾波器的頻率響應(yīng)只提供很少的控制。
反正弦表示，對(duì)數(shù)面積比(LAR)或線譜頻率(LSF)，以便保持對(duì)轉(zhuǎn)移特 性的控制和/或使得量化器的影響最小化。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)例如可以在教科 書(shū) "Speech coding and synthesis (語(yǔ)音編碼和合成)"，B. klejin禾口 K. K. Paliwal (Eds.), Elsevier, Amsterdam, 1995， Chapter 12， 第 442-450頁(yè)中找到。
對(duì)于多通道信號(hào)，線性預(yù)測(cè)也可以被使用來(lái)編碼和解碼。這導(dǎo)致由多
通道預(yù)測(cè)參數(shù)定義的多通道分析和合成系統(tǒng)。這樣的多通道信號(hào)例如在立 體聲音頻數(shù)據(jù)和多通道音頻數(shù)據(jù)中出現(xiàn)，但也可以是一幅圖像的不同行。
眾所周知，如果分析系統(tǒng)的個(gè)體轉(zhuǎn)移的階(order )是相等的，以及 如果使用輸入數(shù)據(jù)窗來(lái)執(zhí)行最佳化，則可以保證合成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
然而，雖然知道去生成對(duì)于多通道信號(hào)的預(yù)測(cè)參數(shù)，但不知道這些參 數(shù)可以如何-故有效地編碼和傳送。
多通道預(yù)測(cè)參數(shù)的編碼且尤其是量化，與許多問(wèn)題相關(guān)聯(lián)。
具體地，類似于單通道情形，參數(shù)的直接量化只允許對(duì)于轉(zhuǎn)移特性很 少的控制。例如，預(yù)測(cè)矩陣的行列式(這是重要的矩陣特征)可以容易地 在這樣的方法中急劇改變。
而且，對(duì)于單通道情形已知的量化策略，諸如反正弦或LAR表示法， 涉及到個(gè)體標(biāo)量值，并且不能直接應(yīng)用到多通道情形的預(yù)測(cè)參數(shù)矩陣。
另一個(gè)問(wèn)題是對(duì)于多通道系統(tǒng)，前向和后向預(yù)測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有附加的知 識(shí)就不能直一妄互相構(gòu)建。
因此，當(dāng)前還不知道用于多通道預(yù)測(cè)矩陣編碼和量化的有效方法。所 以， 一種用于多通道編碼/解碼的改進(jìn)的辦法將是有利的，且尤其是一種 允許提高的靈活性、低的復(fù)雜性、筒易的實(shí)現(xiàn)、多通道預(yù)測(cè)參數(shù)的有效編 碼/解碼、減小的數(shù)據(jù)速率、改進(jìn)的質(zhì)量和/或改進(jìn)的性能的辦法將是有利
的。、 -、-,、'、',。'、"一 、, ；，。'''
除一個(gè)或多個(gè)上述的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明的第 一方面，提供了 一種用于編碼多通道信號(hào)的編碼器， 包括用來(lái)確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置；用于從 線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣的裝置；用于編碼反射矩陣以生成編 碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的編碼裝置；以及用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多 通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置。
本發(fā)明可以允許多通道信號(hào)的改進(jìn)編碼?？梢缘玫骄幋a(和解碼)處 理過(guò)程的改進(jìn)的質(zhì)量和/或有效的數(shù)據(jù)速率?？梢缘玫骄哂懈哔|(zhì)量-數(shù)據(jù)速 率比的編碼信號(hào)的有效傳輸。
尤其是，可以得到預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的改進(jìn)的編碼。具體地，使用編碼的反射 矩陣來(lái)傳輸對(duì)于多通道信號(hào)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，可以允許信號(hào)的高性能編碼。具 體地，編碼可包括參數(shù)的量化，以及量化誤差的影響可以通過(guò)反射矩陣的編碼而被緩和且/或控制。
反射矩陣可以是前向和/或后向反射矩陣。多通道信號(hào)例如可以是立 體聲或環(huán)繞聲音頻信號(hào)、或者例如可以是一幅圖像的不同行。
按照本發(fā)明的可選特征，反射矩陣是正規(guī)化(norma 1 ized)的反射矩陣。
這可以允許改進(jìn)的性能，以及可以具體地允許導(dǎo)致改進(jìn)的編碼質(zhì)量對(duì) 數(shù)據(jù)速率比的編碼。
按照本發(fā)明的可選特征，正規(guī)化的反射矩陣或是正規(guī)化的前向反射矩 陣或是正規(guī)化的后向反射矩陣，以及編碼的數(shù)據(jù)還包括正規(guī)化前向反射矩 陣和正規(guī)化后向反射矩陣的相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接參數(shù)。
相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接參數(shù)例如可以是與正規(guī)化前向反射矩陣和正規(guī)化后向 反射矩陣相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣。相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接參數(shù)可以使能從正規(guī)化反射 矩陣重新構(gòu)建前向和后向反射矩陣。
這可以允許改進(jìn)的性能，以及可以具體地允許一種導(dǎo)致改進(jìn)的編碼質(zhì) 量對(duì)數(shù)據(jù)速率比的編碼，因?yàn)閮H僅需要包括進(jìn)用于或是正規(guī)化前向反射矩 陣或是正規(guī)化后向反射矩陣的其中之一 的數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼裝置包括用于分解反射矩陣以生成分解 的反射矩陣和用于編碼該分解的反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的 裝置。
這個(gè)特征可以允許改進(jìn)的編碼和/或?qū)嶋H的實(shí)現(xiàn)。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的更有效 編碼可以從矩陣分解的結(jié)果得到。在許多情形下，對(duì)于分解的矩陣數(shù)據(jù)可 以得到與對(duì)于傳統(tǒng)的單通道預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)相類似的特征，且可以使用類似的編 碼和特定的量化技術(shù)。因此，在許多情形下可以得到改進(jìn)的后向兼容性。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼裝置被安排成從分解的反射矩陣來(lái)確定 特征多項(xiàng)式，以及分解的反射矩陣的編碼包括特征多項(xiàng)式的編碼系數(shù)。
按照本發(fā)明的可選特征，所述分解是本征值分解。
本征值分解可以提供特別有利的性能。例如，可以生成特別適用于編 碼以及尤其是量化的數(shù)據(jù)，由此，允許高質(zhì)量-數(shù)據(jù)速率比性能。替換地 或另外地，該特征可以允許實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)包括以下組中的至少一 個(gè)或多個(gè)的量化數(shù)據(jù)，即本征值數(shù)據(jù)和本征向量數(shù)據(jù)。
本征值和本征向量數(shù)據(jù)可以提供用于編碼預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的特別有利的數(shù)
據(jù)。本征向量數(shù)據(jù)例如可包括對(duì)于本征向量的角度指示。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼裝置可操作來(lái)響應(yīng)于至少 一個(gè)本征值而 修改量化特性。
這可以改進(jìn)性能，以及可以允許對(duì)于多通道信號(hào)的當(dāng)前特性的編碼的 動(dòng)態(tài)最佳化。
按照本發(fā)明的可選特征，所述分解是奇異值分解(SVD)。 奇異值分解可以提供特別有利的性能。例如，可以生成特別適用于編
碼以及尤其是量化的數(shù)據(jù)，由此，允許高質(zhì)量-數(shù)據(jù)速率比性能。替換地
或另外地，該特征可以允許實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)奇異值的
量化數(shù)據(jù)。
奇異值數(shù)據(jù)可以提供用于編碼預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的特別有利的數(shù)據(jù)。 按照本發(fā)明的可選特征，編碼裝置可操作來(lái)響應(yīng)于至少一個(gè)奇異值而 修改量化特性。
這可以改進(jìn)性能，以及可以允許對(duì)于多通道信號(hào)的當(dāng)前特性的編碼的
動(dòng)態(tài)最佳化。
按照本發(fā)明的可選特征，編碼裝置包括用于通過(guò)分解的反射矩陣的參 數(shù)的量化而生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的裝置。
可以得到改進(jìn)的性能，和/或可以使實(shí)現(xiàn)變得容易。量化可包括非線 性映射和/或非均勻量化。具體地，在許多實(shí)施例中，本發(fā)明可以允許類 似于4^應(yīng)用于傳統(tǒng)單通道信號(hào)的那些的量化技術(shù)，諸如對(duì)數(shù)面積比(LAR) 或反正弦表示法。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了 一種用于解碼多通道信號(hào)的解碼器， 包括用來(lái)接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于
多通道信號(hào)的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù) 而確定反射矩陣；從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩
道信號(hào)的裝置。
本發(fā)明可以允許多通道信號(hào)的改進(jìn)解碼。可以得到編碼和解碼處理過(guò) 程的改進(jìn)的質(zhì)量和/或有效的數(shù)據(jù)速率?？梢缘玫骄哂懈哔|(zhì)量-數(shù)據(jù)速率比 的編碼信號(hào)的有效的傳輸和接收。
按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種編碼多通道信號(hào)的方法，包括
確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣 生成反射矩陣；編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)；以及生成包括 反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的第四方面，提供了一種解碼多通道信號(hào)的方法，包括 接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào)的反射 矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣；從反 射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及根據(jù)線性預(yù)測(cè) 編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
按照本發(fā)明的第五方面，提供了一種編碼的多通道信號(hào)，包括對(duì)于反 射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)，該反射矩陣與多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參 數(shù)矩陣相關(guān)聯(lián)。
按照本發(fā)明的第六方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行編碼 和/或解碼多通道信號(hào)的方法。
按照本發(fā)明的第七方面，提供了 一種用于發(fā)送多通道信號(hào)的發(fā)送機(jī)， 包括用來(lái)確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置；用于從 線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣的裝置；用于編碼反射矩陣以生成編 碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的編碼裝置；用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道 信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置；以及用于發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的裝置。
按照本發(fā)明的第八方面，提供了 一種用于接收多通道信號(hào)的接收機(jī)， 包括用來(lái)接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于 多通道信號(hào)的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù) 而確定反射矩陣的裝置；用于從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè) 編碼參數(shù)矩陣的裝置；以及用于根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼 而生成多通道信號(hào)的裝置。
按照本發(fā)明的第九方面，提供了 一種用于傳輸多通道信號(hào)的傳輸系
統(tǒng)，包括發(fā)送機(jī)和用于接收多通道信號(hào)的接收機(jī)，其中發(fā)送機(jī)包括用來(lái)
確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置；用于從線性預(yù)測(cè)編
碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣的裝置；用于編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩
陣數(shù)據(jù)的編碼裝置；用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼
數(shù)據(jù)的裝置；和用于發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的裝置；而接收機(jī)包括用于接收編碼
數(shù)據(jù)的裝置；用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣的裝置；用于從 反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置；以及用于
根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)的裝置。
按照本發(fā)明的第十方面，提供了一種發(fā)送多通道信號(hào)的方法，包括 確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣 生成反射矩陣；編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)；生成包括反射 矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；以及發(fā)送該編碼數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的第十一方面，提供了一種接收多通道信號(hào)的方法，包 括接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào)的 反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣； 從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及根據(jù)線性 預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
按照本發(fā)明的第十二方面，提供了 一種用于發(fā)送和接收多通道信號(hào)的 方法，包括確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；從線性預(yù)測(cè) 編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣；編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)； 生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；發(fā)送編碼數(shù)據(jù)；接 收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣； 從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及根據(jù)線性 預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
按照本發(fā)明的第十三方面，提供了一種包括如前所定義的編碼器的音 頻記錄設(shè)備。
按照本發(fā)明的第十四方面，提供了一種包括如前所定義的解碼器的音 頻播放設(shè)備。
按照本發(fā)明的第十五方面，提供了一種編碼的多通道信號(hào)，包括對(duì)于 多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào)的反射矩陣的編 碼反射矩陣數(shù)據(jù)，該反射矩陣對(duì)應(yīng)于用于多通道信號(hào)的基于線性預(yù)測(cè)編碼 的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明的第十六方面，提供了其上存儲(chǔ)有這樣的信號(hào)的貯存媒體。
從下文描述的實(shí)施例將明白本發(fā)明的這些和其它方面、特征與優(yōu)點(diǎn)， 并將參照實(shí)施例對(duì)之進(jìn)行闡述。
下面參照附圖，僅僅借助例子，來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中


圖1顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的編碼 圖2顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的解碼
器；
圖3顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的編碼器 的單元；
圖4顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的解碼器 的單元；
圖5顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能的處理步驟 的一個(gè)特定例子；
圖6顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能的處理步驟 的一個(gè)特定例子；
圖7顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能的處理步驟
的一個(gè)特定例子；以及
圖8顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于多通道信號(hào)通信的傳輸系統(tǒng)。
以下的說(shuō)明集中在本發(fā)明的可應(yīng)用于編碼和解碼立體聲音頻信號(hào)的 實(shí)施例。然而，將會(huì)理解，本發(fā)明并不限于這種應(yīng)用，而是可應(yīng)用于許多 其它多通道信號(hào)。
圖1顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的編碼 器。編碼器IOO接收由x，和X2表示的數(shù)字化(采樣的)左和右音頻信號(hào)。
為了清晰和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假設(shè)X,和X2只包括實(shí)值，但將會(huì)理解，在某些實(shí)施
例中，這些值可以是復(fù)數(shù)。
該編碼器處理在個(gè)體幀中的采樣的輸入信號(hào)Xi、 x2。因此，輸入信號(hào) x卜X2被分段成給定尺寸(例如，相應(yīng)于20毫秒間隔)的多個(gè)樣本塊。該 編碼器然后繼續(xù)去生成對(duì)于每個(gè)個(gè)體幀的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和殘留信號(hào)。
立體聲樣本Xh X2被饋送到預(yù)測(cè)控制器101，它確定在編碼和解碼處 理過(guò)程期間要被應(yīng)用的預(yù)測(cè)濾波器的參數(shù)。分析的結(jié)果^^皮編碼以生成結(jié)果 數(shù)據(jù)b ,，其被饋送到參數(shù)解碼器103，參數(shù)解碼器103從編碼數(shù)據(jù)^再生 預(yù)測(cè)參數(shù)。參數(shù)解碼器10 3具體地應(yīng)用與將在解碼器中應(yīng)用的相同的算法 和規(guī)則，由此確保被使用于編碼的預(yù)測(cè)參數(shù)是與將被使用于解碼的預(yù)測(cè)參 數(shù)基本上相同的。換句話說(shuō)，由預(yù)測(cè)控制器101引入的任何編碼誤差或不
精確將等同地影響編碼器和解碼器的預(yù)觀'J濾波器。
參數(shù)解碼器103被耦合到線性預(yù)測(cè)分析器105,它使用由參數(shù)解碼器 103確定的參數(shù)來(lái)實(shí)施線性預(yù)測(cè)濾波器。線性預(yù)測(cè)分析器105此外接收輸 入信號(hào)樣本x,和X2，以及確定在預(yù)測(cè)值與實(shí)際輸入樣本之間的誤差信號(hào)y,
和y2。
誤差信號(hào)yi和y2祐^t送到編碼單元107，編碼單元107編碼和量化信 號(hào)y!和y2，以及生成相應(yīng)的比特流b,和b2。另外，編碼單元107可以生成 表示各種編碼或信號(hào)特性的附加數(shù)據(jù)b。，包括例如采樣速率、量化特性等等。
編碼單元107和預(yù)測(cè)控制器101被耦合到復(fù)用器109，它把由編碼器
生成的數(shù)據(jù)組合成組合的編碼信號(hào)b。尤其是，編碼的數(shù)據(jù)bn,、b。、卜和b2
可被組合成單個(gè)比特 流。
具體地，線性預(yù)測(cè)分析器105可以生成由下式給出的誤差樣本
<formula>formula see original document page 13</formula> (1)
<formula>formula see original document page 13</formula> (2)
其中N被稱為預(yù)測(cè)階數(shù)(即，^1考慮用于預(yù)測(cè)的過(guò)去的多通道輸入樣 本的數(shù)目)。預(yù)測(cè)矩陣Ak (k=l， ...，N)由下式給出
<formula>formula see original document page 13</formula> (3)
在z域中，這產(chǎn)生
<formula>formula see original document page 13</formula> (4)
<formula>formula see original document page 13</formula>(5)
其中Xjz)、 X2(z)、 YJz)和YJz)分別為Xl、 x2、 y,和y2的z-變換。 將會(huì)理解，通過(guò)用具有下式的全通濾波器2(力改變公式(4)和(5)的延 遲算子z—',可以得到替換的線性預(yù)測(cè)系統(tǒng)
<formula>formula see original document page 13</formula> (6)
其中|入|<1。 這相應(yīng)于多通道巻曲線性預(yù)測(cè)(Warped Linear Prediction, WLP)系統(tǒng)。而且，基于Laguerre的線性預(yù)測(cè)系統(tǒng)可^皮映射 到WLP系統(tǒng)上。因此將很清楚，所建議的概念和辦法同樣地可應(yīng)用于這樣 的系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)矩陣。
圖2顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于立體聲音頻信號(hào)的解碼器
200。
解碼器200包括多路分解器201，它接收來(lái)自解碼器100的比特流b。 多路分解器201繼續(xù)去把比特流b分離成不同的比特流bm、 b。、 b,和b2。
解碼器200還包括反向編碼單元203,它被々貴送以比特流b。、 b,和b2。 反向編碼單元203繼續(xù)去生成分別作為yi和y2的重建的誤差信號(hào)y、和
解碼器200還包括預(yù)測(cè)參數(shù)處理器20乙它被饋送以比特流bm，并由此 確定預(yù)測(cè)參數(shù)。具體地，預(yù)測(cè)參數(shù)處理器207優(yōu)選地確定被使用來(lái)重建多 通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)濾波器的濾波系數(shù)，基本上與在編碼器100中使用的 辦法相同。
預(yù)測(cè)參數(shù)處理器207和反向編碼單元203 ^L耦合到線性預(yù)測(cè)合成器 205。線性預(yù)測(cè)合成器205在預(yù)測(cè)參數(shù)和誤差信號(hào)y，，和y，2的基礎(chǔ)上重建 多通道信號(hào)為x，,和x，2。
在圖1和2的例子中，編碼信號(hào)的預(yù)測(cè)參數(shù)由對(duì)于反射矩陣的編碼反 射矩陣數(shù)據(jù)來(lái)代表，其中該反射矩陣與多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩 陣相關(guān)聯(lián)。
具體地，預(yù)測(cè)控制器101可以確定預(yù)測(cè)矩陣Ak并把這些矩陣映射到反 射矩陣。反射矩陣然后可被使用來(lái)生成編碼的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)b^。同樣地，預(yù)測(cè) 參數(shù)處理器207可以從接收的比特流bm確定反射矩陣，然后可以把反射矩 陣轉(zhuǎn)換成預(yù)測(cè)矩陣A，k。反射矩陣被預(yù)測(cè)控制器101編碼，以及反射矩陣的 使用允許高度有效的編碼，它可以保持從單通道情形的反射系數(shù)知道的許 多有利的參數(shù)特性。
圖3更詳細(xì)地顯示圖1的預(yù)測(cè)控制器101。預(yù)測(cè)控制器101包括預(yù)測(cè) 參數(shù)生成器301，它生成對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣。具體 地，預(yù)測(cè)參數(shù)生成器301 ^接收立體聲輸入樣本Xl、 X2并生成預(yù)測(cè)矩陣Ak。
將會(huì)理解，可以使用任何適當(dāng)?shù)挠糜诖_定預(yù)測(cè)矩陣Ak的方法，而不會(huì) 有損本發(fā)明。例如，預(yù)測(cè)矩陣可被確定為牽涉到正規(guī)方程的最小平方最佳
化問(wèn)題的解。在輸入數(shù)據(jù)窗的情形下求解正規(guī)方程的有效方法(自相關(guān)方
法)由block-Levinson算法給出，block-Levinson算法在P. Delsarte 和Y. V. Genin的"Multichannel singular predictor polynomials (多 通道奇異預(yù)測(cè)器多項(xiàng)式)，，，IEEE Trans. Circuits Systems, Vol. 35， 1988, 第190-200頁(yè)中被公開(kāi)。
預(yù)測(cè)參數(shù)生成器301被耦合到反射矩陣生成器303,后者從線性預(yù)測(cè) 編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣。如果使用Mock-Levinson算法，則預(yù)測(cè)參 數(shù)生成器301和反射矩陣生成器303通常被有效地組合成單個(gè)功能單元。
對(duì)于單通道信號(hào)，已知在線性預(yù)測(cè)編碼中使用的預(yù)測(cè)濾波器由多個(gè)反 射系數(shù)來(lái)表征。在語(yǔ)音信號(hào)中，預(yù)測(cè)濾波器是基于用不同直徑的管道仿真 聲道的物理模型。在每個(gè)不連續(xù)點(diǎn)，反射系數(shù)可表示一部分信號(hào)被向前發(fā) 送，而另一部分信號(hào)被反射。
對(duì)于單通道信號(hào)，通過(guò)使用反射系數(shù)模型可以得到多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。尤其 是，可以例如通過(guò)使用非線性映射、諸如反正弦或LAR (對(duì)數(shù)面積比)表 示法而達(dá)到反射系數(shù)的有效編碼。
然而，對(duì)于多通道信號(hào)，還不知道對(duì)預(yù)測(cè)參數(shù)進(jìn)行編碼(包括量化) 的有效方式。使用基于反射系數(shù)的簡(jiǎn)單模型并不是切實(shí)可行的，因?yàn)槎嗤?道系統(tǒng)不能用簡(jiǎn)單的系數(shù)來(lái)精確地代表。而且，預(yù)測(cè)矩陣數(shù)值的量化導(dǎo)致 甚至是對(duì)于較小的量化誤差也在頻域中有很大的失真，并且甚至可以導(dǎo)致 不穩(wěn)定的合成濾波器。
在圖1的編碼器100中，反射矩陣生成器303生成反射矩陣。具體地， 對(duì)于多通道信號(hào)，可以使用與對(duì)于單通道編碼器的類似的物理模型，但因 為不同的信號(hào)可以在管道不連續(xù)處交互作用，反射系數(shù)由反射矩陣來(lái)取 代。
因此，單通道情形的反射系數(shù)被改變成反射矩陣。然而，反射系數(shù)現(xiàn) 在變?yōu)榉瓷渚仃嚨氖聦?shí)，可導(dǎo)致直接使用對(duì)于反射系數(shù)的量化策略是不適 當(dāng)?shù)摹Ｓ绕涫?，直接使用反正弦或LAR表示法可能導(dǎo)致不想要的性能，因 為比起簡(jiǎn)單反射系數(shù)的量化誤差，系統(tǒng)的特性和性能靈敏度對(duì)于矩陣分量 的量化誤差是更敏感的。
在圖1的編碼器中，反射矩陣生成器303被耦合到反射參數(shù)編碼器
bm。反射參數(shù)編碼器305被耦合到復(fù)用器109，復(fù)用器109通過(guò)把比特流
b^與來(lái)自編碼單元107的比特流b。、 b和b2復(fù)用而生成對(duì)于多通道信號(hào)的 編碼數(shù)據(jù)b。因此，在編碼信號(hào)中，-故使用于編碼和解碼的預(yù)測(cè)參數(shù)由表 示反射矩陣參數(shù)的數(shù)據(jù)來(lái)代表。
在圖1的實(shí)施例中，反射矩陣可以是直接生成的前向和后向反射矩 陣。具體地，對(duì)于多通道系統(tǒng)，前向和后向預(yù)測(cè)系統(tǒng)在沒(méi)有附加知識(shí)的情 況下不能直接互相構(gòu)建。因此，為了允許解碼器從反射矩陣重建預(yù)測(cè)參 數(shù)，可以發(fā)送前向和后向反射矩陣兩者。
然而，為了減小數(shù)據(jù)速率和改善編碼效率，前向和后向反射矩陣可以 例如由反射矩陣生成器303或反射參數(shù)編碼器305來(lái)映射到正規(guī)化反射矩 陣上。在這樣的實(shí)施例中，由反射參數(shù)編碼器305編碼并被包括在比特流 b,n中的反射矩陣可以僅僅是前向或后向反射矩陣之一。另外，可以確定附 加的協(xié)方差矩陣，它允許從后向反射矩陣確定前向反射矩陣，或反之亦 然。
具體地，利用來(lái)自這一個(gè)附加的協(xié)方差矩陣的信息，正規(guī)化反射矩陣 可被轉(zhuǎn)譯成前向和后向反射矩陣。
可以通過(guò)^ -Zjc,(")x,(")從輸入信號(hào)來(lái)確定具有項(xiàng)n,j(i， j = l， 2)的協(xié)
方差矩陣R。。前向/后向矩陣、正規(guī)化反射矩陣和協(xié)方差矩陣之間的關(guān)系 在 P.Delsarte 詳口 Y.V. Genin 白勺"Mul t ichannel singular predictor polynomials (多通道奇異預(yù)測(cè)器多項(xiàng)式)"，IEEE Trans. Circuits Systems, Vol.35, 1988，第190-200頁(yè)中描述。
因此，在圖l的系統(tǒng)中，編碼信號(hào)包括基于反射矩陣的預(yù)測(cè)參數(shù)的數(shù) 據(jù)。更具體地，建議使用正規(guī)化反射矩陣連同協(xié)方差矩陣，而不是使用前 向和后向反射矩陣，因?yàn)檫@可以減小編碼信號(hào)的數(shù)據(jù)速率。
更具體地，預(yù)測(cè)矩陣Ak (k=l， ...，N)可以分別纟皮映射到前向和后向反射 矩陣rk和r，k。這種映射是可逆的，但實(shí)際上導(dǎo)致矩陣數(shù)目的加倍。
優(yōu)選地，預(yù)測(cè)矩陣Ak分別纟皮映射到正規(guī)化前向和后向反射矩陣Ek和 E，k。 Ek和E，k之間的關(guān)系由E^E，p哈出，其中'表示轉(zhuǎn)置。這樣的簡(jiǎn)單關(guān)系
對(duì)于rk和r'k之間的關(guān)系是不存在的，以及具體地允許可以確定協(xié)方差矩陣
R。，它可被應(yīng)用來(lái)使得映射(AJ —(Ek)是可逆的。這個(gè)矩陣R。包含輸入信 號(hào)的互相關(guān)矩陣(或它的縮放版本)。因此，通過(guò)使用正規(guī)化反射矩陣之 一 (或是Ek或是E，k)加上R。，生成需要發(fā)送的N+l個(gè)矩陣，而不是對(duì)于 傳輸前向和后向反射矩陣所需要的2N個(gè)。
而且，正規(guī)化反射矩陣具有有利的屬性。如果使用輸入數(shù)據(jù)窗(也稱 為自相關(guān)方法)得出預(yù)測(cè)參數(shù)，則正規(guī)化反射矩陣是收縮矩陣
(contracting matrix)(本征值和奇異值的絕對(duì)值小于1),并且因此 相關(guān)聯(lián)的線性預(yù)測(cè)合成濾波器保證是穩(wěn)定的。
圖4更詳細(xì)地顯示圖2的預(yù)測(cè)參數(shù)處理器207。預(yù)測(cè)參數(shù)處理器207 包括接收單元401，它接收來(lái)自多路分解器201的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)bm。 接收單元401被耦合到反射矩陣再生器403，它通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而 確定反射矩陣。例如，如果由反射參數(shù)編碼器305進(jìn)行的編碼包括非均勻 量化，則反射矩陣再生器403把逆非均勻函數(shù)施加到所接收的參數(shù)值。
反射矩陣再生器4Q3還被耦合到預(yù)測(cè)參數(shù)再生器405，后者從反射矩 陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣。具體地，預(yù)測(cè)參數(shù)再生 器405可以從正規(guī)化反射矩陣(或是Ek或是E'k)和協(xié)方差矩陣R。生成預(yù) 測(cè)參數(shù)A'k。
預(yù)測(cè)參數(shù)再生器405被耦合到線性預(yù)測(cè)合成器2。5，后者被饋送以再 生的預(yù)測(cè)參數(shù)A，k。線性預(yù)測(cè)合成器205然后通過(guò)在對(duì)信號(hào)y、和y、操作的 多通道線性預(yù)測(cè)合成濾波中應(yīng)用預(yù)測(cè)參數(shù)A，k而繼續(xù)去再生多通道信號(hào)。
在某些實(shí)施例中，反射矩陣可被分解以生成分解的反射矩陣，以及可 以通過(guò)編碼且尤其是量化所分解的反射矩陣的參數(shù)而生成編碼的反射矩 陣數(shù)據(jù)。因此，具體地，反射參數(shù)編碼器305 (或等價(jià)地反射矩陣生成器 303 )可以具體地通過(guò)分解正規(guī)化的前向和/或后向反射矩陣而生成分解的 反射矩陣。同樣地，反射矩陣再生器403可以通過(guò)執(zhí)行分解的逆操作而生 成正規(guī)化的前向和/或后向反射矩陣。
在本例中，反射矩陣被分解成導(dǎo)致有效地保持主要矩陣刻畫(huà)(major matrix characterization )的結(jié)構(gòu)。尤其是，可以4吏用本4正值分解(EVD ) 和/或奇異值分解(SVD)。
這種辦法的優(yōu)點(diǎn)在于，本征值和奇異值具有的特性通常類似于被使用 于單通道信號(hào)的反射系數(shù)的許多特性。尤其是，量化的影響是相當(dāng)?shù)?，?且因此反射參數(shù)編碼器305可以使用非常類似于被用于單通道反射系數(shù)的 量化過(guò)程。而且，由這些分解而得到的附加信息(具體地是EVD的本征值 和SVD的酉矩陣)可^f皮有效地量化。如果響應(yīng)于本征值或奇異值而調(diào)整量 化精度，則可以得到特別有利的性能。
在本征值分解的情形下，可以使用以下的公式 J^-附『1, (7)
其中W是矩陣(被適當(dāng)?shù)卣?guī)化)本征向量，以及E是在它的對(duì)角線 上包含本征值(e!和e2)的對(duì)角矩陣，以及假設(shè)這兩個(gè)本征值是不相同的。 E的行列式等于行列式Ek。本征值的特性類似于對(duì)于單通道信號(hào)的反射系 數(shù)的特性。然而，對(duì)于實(shí)矩陣Ek，本征值可以是實(shí)數(shù)或可以表現(xiàn)為復(fù)共軛 對(duì)。在任何情形下，本征值的絕對(duì)值小于l。
在實(shí)本征值的情形下，它們可以以與對(duì)于單通道信號(hào)的反射系數(shù)相同 的方式被加工處理，且具體地，可以使用在范圍(-l，l)內(nèi)的非均勻量化 (包括映射到反正弦或LAR,后隨在這些域中的均勻量化)。對(duì)于復(fù)本征 值，可以使用不同的策略。例如，可以得到半徑，并以與實(shí)本征值相似的 方式對(duì)它進(jìn)行映射，以及可以按取決于半徑的精度來(lái)確定和量化復(fù)數(shù)的角 度。在這種情形下，比特流bM可包括關(guān)于數(shù)值是實(shí)數(shù)還是復(fù)數(shù)的指示。
在其它實(shí)施例中，兩個(gè)本征值(復(fù)共軛或?qū)崝?shù))被使用來(lái)生成實(shí)二階 多項(xiàng)式P"即所謂的矩陣Ek的特征多項(xiàng)式。該二階多項(xiàng)式的數(shù)據(jù)然后可以 通過(guò)將其映射到反射系數(shù)(并且使用反正弦或LAR表示法)或映射到LSF 隨后進(jìn)行量化，來(lái)進(jìn)行發(fā)送。
對(duì)于本征向量，可以進(jìn)一步區(qū)分兩種情形。如果本征值是實(shí)數(shù)且不相 同，則在W中存在兩個(gè)實(shí)本征向量，該W可以用以下兩個(gè)角度來(lái)描述
^fcos(a) cos(P)) (8)
這里優(yōu)于SVD說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)在于，每個(gè)本征值被耦聯(lián)到一個(gè)本征向量， 以使得可以直接從相關(guān)聯(lián)的本征值來(lái)確定角度的量化的精度。替換地，矩 陣W可被描述為
^ = , (9)
其中t是按照下式的正交矩陣 'cos(y) -sinCy)、
sinCy) cos("Y)
以及W2由下式給定:
(10) <formula>formula see original document page 19</formula>(11)
、sin(S) -sin(S)乂
其中不失一般性，0<|s|<tt/2。 a、 (3和y、 S之間的關(guān)系是坐標(biāo)變換。 角度Y基本上是a和(3的中間(halfway)。角度s的兩倍是角度a和p之間的
差值。由于參數(shù)Y的變化實(shí)際上是整個(gè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，所以這個(gè)參數(shù)可被均 勻地量化。矩陣W的所有可能的病態(tài)(ill-conditioning )歸于W"其佳_
之作為行列式-sin(2S)。所以，量化S可以以這樣的方式來(lái)完成，即在 該行列式中的相對(duì)變化大致是恒定的。
在復(fù)本征值的情形下，復(fù)本征向量也可以用兩個(gè)角度來(lái)描述，雖然與 實(shí)本征向量的情形相比對(duì)這些角度的解譯是明顯不同的。為了有效的數(shù)據(jù) 傳輸，這些角度的精度優(yōu)選地耦聯(lián)到復(fù)本征值，尤其是耦聯(lián)到它的半徑。 替換地，矩陣W可被描述為
<formula>formula see original document page 19</formula>(12)
即，用半徑n、 r2和一個(gè)角度小來(lái)描述，其中0<|(])|<兀。由于允許對(duì) 本征向量進(jìn)行縮^L的事實(shí)，這可^^皮重新寫(xiě)為
<formula>formula see original document page 19</formula> (13)
其中
其中ce!T和s=± 1,以及 e舛
應(yīng)當(dāng)指出，l的行列式等于±1，以及l(fā)的行列式等于2jsin(2(J))。參 數(shù)c可以在對(duì)數(shù)標(biāo)度上被均勻地量化。角度(()可以類似于參數(shù)s那樣地^L加 工處理。
如果本征值是實(shí)數(shù)且相同，則分解公式7不成立，替代地可以使用以 下的分解
<formula>formula see original document page 19</formula>(15)
<formula>formula see original document page 19</formula>
(16)
其中e-e,-e2是本征值，I是單位矩陣，ot是與本征向量相關(guān)聯(lián)的角度， 以及d是常數(shù)。如以前那樣，本征值可以被映射到二階多項(xiàng)式(P2)，映 射到反射系數(shù)并在反正弦或LAR域中被量化。角度a可以有效地均勻量化。 參數(shù)d是表示由a定義的矩陣的權(quán)重與單位矩陣I相比較的比值。參數(shù)d 可以在對(duì)數(shù)域中^皮量化。
在解碼器處，所接收的本征向量的參數(shù)必須被解譯。這個(gè)解譯取決于 本征值的特性，因?yàn)閷?duì)于實(shí)的且不相同的本征值、復(fù)本征值、和相同的本 征值存在不同的參數(shù)。因此，接收機(jī)必須確保不會(huì)由于本征值按所施加 的量化的函數(shù)改變它們的性質(zhì)(character)而出現(xiàn)錯(cuò)誤(例如，因?yàn)閺?fù) 本征值的虛數(shù)值被量化為零，導(dǎo)致實(shí)量化值而不是復(fù)量化值)。
可以使用不同的策略來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 一個(gè)選項(xiàng)是在比特流中指示本 征值的原始性質(zhì)。如果本征值因?yàn)榱炕呀?jīng)被改變的話，可以由解碼器 使用這個(gè)指示來(lái)恢復(fù)本征值的本性。另一個(gè)選項(xiàng)是以這樣的方式來(lái)控制本 征值量化，即所量化的本征值的性質(zhì)(實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)、相同的)保持為不改 變。例如，復(fù)數(shù)值的量化不可能包括零值。再一個(gè)選項(xiàng)是(在編碼器中) 檢驗(yàn)本征值的性質(zhì)是否已由于量化而改變，以及選擇對(duì)應(yīng)于新性質(zhì)的適當(dāng) 參數(shù)。
后者的程序過(guò)程的例子如下。如果在本征值的量化平面中，復(fù)共軛對(duì) 和實(shí)本征值被映射到相同的表示上(例如，LAR)，則可j艮設(shè)地，也有被 映射到這個(gè)表示上的、有e產(chǎn)e2的本征值對(duì)。粗略地，對(duì)于這個(gè)量化片 (quantization tile)，乘積e"2基本上是恒定的。參凄ty、 5或小、c因 此可被省略并由最佳參數(shù)d、 a來(lái)替代。由于在解碼器處量化策略是已知 的，所以解碼器知道對(duì)于每個(gè)量化的本征值對(duì)、該量化策略是否已改變了 本征值性質(zhì)。在那種情形下，兩個(gè)本征值被取為所接收的本征值(即，實(shí) 數(shù)且相同)的幾何平均值，以及本征向量信息;故(正確地)解譯為是d和 a。
圖5顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能處理步驟的 一個(gè)特定例子。顯然，許多變化是可能的，例如，LAR映射可以由反正弦 映射來(lái)替代。從輸入矩陣生成本征向量參數(shù)是由參數(shù)ei和e2驅(qū)動(dòng)的，正如 先前討論的。正如提到的，當(dāng)生成本征向量參數(shù)時(shí)，考慮由于量化造成的 在這些數(shù)值的性質(zhì)(實(shí)數(shù)/復(fù)數(shù))方面的可能混淆。更精巧地，這可以基 于所量化的本征值的性質(zhì)來(lái)完成，因?yàn)檫@是在解碼器處實(shí)際上可得到的信
解碼器實(shí)施逆處理過(guò)程。它接收量化的參數(shù)，并重建e,和e2。在給定 這些數(shù)值后，接收機(jī)知道哪個(gè)本征向量數(shù)據(jù)被包含在比特流中或者是y、 S或者是s、 c、小或者是oc、 d。然后可以構(gòu)建矩陣Ek。
下面將描述一個(gè)特定的例子，其中應(yīng)用反射矩陣的奇異值分解。
在奇異值分解的情形下，可以使用以下的公式
五,匿'， (17)
其中通常U和V是酉矩陣，以及S是包含奇異值的對(duì)角矩陣 0)
S= n' (18)
其中ct一0。假定Ek是實(shí)矩陣，則所有的矩陣U、 S和V是實(shí)的。 為了方便起見(jiàn)，在所描述的特定例子中使用稍微不同的定義。在本例
中，S的對(duì)角元素不限于非負(fù)數(shù)，而是替代地酉矩陣U和V限于旋轉(zhuǎn)矩陣。
S的對(duì)角元素仍舊被稱為奇異值。
對(duì)于穩(wěn)定的線性預(yù)測(cè)合成濾波器，| |<1。
奇異值的特性類似于反射系數(shù)的那些特性，并因而可以以與對(duì)于單通 道信號(hào)的反射系數(shù)相似的方式來(lái)對(duì)它們進(jìn)行加工處理，以及具體地，可以 使用在范圍(-l，l)內(nèi)的非均勻量化(包括映射到反正弦或LAR，后隨在 這些域中的均勻量化)。
作為特定的例子，可以量化最大的奇異值并以反正弦、LAR或LSF表 示法來(lái)發(fā)送它，以及可以量化奇異值的絕對(duì)值之間的比值r (0《r《l)， 并將之與符號(hào)參數(shù)一起發(fā)送。優(yōu)選地，r被映射到對(duì)數(shù)標(biāo)度，然后被均勻 地量化。在另一個(gè)替換例中，當(dāng)把兩個(gè)奇異值解譯為反射系數(shù)時(shí)，可以構(gòu) 建二階最小相位多項(xiàng)式，它可以被量化并以標(biāo)準(zhǔn)方式(反正弦、LAR或LSF) 被發(fā)送。
矩陣u和V相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)，這樣，這兩個(gè)矩陣的每個(gè)被耦聯(lián)到單個(gè)參數(shù) 旋轉(zhuǎn)角度。這些角度處在有限的范圍
內(nèi)，以及可以按取決于奇異 值的精度被量化。在奇異值等于零的極端情形下，任何角度都滿足，所以 需要的精度為無(wú)(none)。在大的奇異值(接近于單位元素(unity)) 的情形下，非常精細(xì)的分辨率將是適當(dāng)?shù)摹?br> 用于描述U和V的角度的量化格柵的精度可以是基于不同的策略。例 如，可以在最大絕對(duì)奇異值或它們的絕對(duì)值的(算術(shù)或幾何)平均值的基
礎(chǔ)上來(lái)選擇該精度。可替換地，用oc和p旋轉(zhuǎn)角度來(lái)表示U=R (a)和VT-R (-P)后，可以得到以下公式
<formula>formula see original document page 22</formula>(19)
由此可以看出，系統(tǒng)的行列式I-z—^k不依賴于(a+(3)/2。所以，角度 y=(a+(3)/2可以用均勻量化器進(jìn)行量化。角度S-(ot-(3)/2是行列式中的因 子，且它可以取決于奇異值而被最好地量化。
尤其是，S= (a-p) /2可以被量化成使得與矩陣相關(guān)聯(lián)(并確定本征值) 的特征方程保持不變。這可以通過(guò)利用下式引入反射系數(shù)k而完成
<formula>formula see original document page 22</formula> (20)
可以使用用于操控反射系數(shù)的單通道方法，例如，映射到LAR或反正 弦域。優(yōu)選地，在k的計(jì)算中cn和G2是量化的 和cj2，因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系在解 碼器中必須被倒轉(zhuǎn)，以及那里僅有量化的奇異值是可得到的。解碼器映射 k—S是多義的。為了解決多義性，也可以發(fā)送一個(gè)額外的比特s。
圖6顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能處理步驟的 一個(gè)特定例子。顯然，許多變化是可能的，例如，LAR映射可以由反正弦 映射來(lái)替代。正如提到的，反射系數(shù)k不單是5的而且也是 、①的函數(shù)， 以及對(duì)于在解碼器處的倒轉(zhuǎn)，使用量化值①、①可以是有利的，因?yàn)檫@些 值是在解碼器處可得到的。
解碼器實(shí)施逆處理過(guò)程。它接收量化的參數(shù)，并重建①和①。在給定 這些值后，接收機(jī)能夠從k和s重建S。從y和5，可以重建旋轉(zhuǎn)矩陣U和V。 隨后，可以重建矩陣Ek。
在某些實(shí)施例中，本征值和奇異值分解兩者可以一起被使用。因此， 反射矩陣可被分解為本征值和奇異值分解兩者。組合在二階多項(xiàng)式(P2) 中的本征值和量化屬于這個(gè)多項(xiàng)式的反射系數(shù)(k,和k2)，給出了對(duì)于特
征方程的精確控制(如對(duì)于EVD方法)。奇異值可被映射到比值C= I G!/CT2 I
上。這樣的比值可以在對(duì)數(shù)標(biāo)度上有效地均勻地量化。參數(shù)a和(3可被組合 成丌(a+(3)/2 (如在SVD方法中那樣)以及可被均勻地量化。
圖7顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于編碼器的可能處理步驟的 一個(gè)特定例子。顯然，許多變化是可能的，例如，LAR映射可以由反正弦
映射來(lái)替代。
解碼器實(shí)施逆處理過(guò)程。它接收量化的參數(shù)，并重建e!和e2。在給定 這些值和c后，接收機(jī)能夠重建S。從e,、 e2、 。、 CT2可以重建參數(shù)S。類 似于SVD情形，會(huì)出現(xiàn)多義性，這可以通過(guò)額外的比特s來(lái)解決。從S和y, 可以構(gòu)建旋轉(zhuǎn)矩陣U和V。
在所有的這三個(gè)例子中(即，EVD、 SVD和組合的EVD/SVD)，每個(gè)(正 規(guī)化的)反射矩陣導(dǎo)致兩個(gè)系數(shù)(E中的本征值或S中的奇異值)，通過(guò) 某種調(diào)整，它們可以像單通道線性預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的反射系數(shù)那樣被加工處 理。伴隨矩陣(V和U，或W)可以按取決于本征值或奇異值的特性的精度 (比特?cái)?shù))和/或解譯而被編碼。
如前所述，逆映射(EJ —(Pk)需要具有協(xié)方差矩陣(正定的厄米特矩 陣)性質(zhì)的附加矩陣R。
產(chǎn)11 八2 r21 r22
(21)
其中r12=r21。這可^皮重寫(xiě)為
r22
p p
(p p力
(22)
其中『V^^和相關(guān)系數(shù)P-WV^"22。相關(guān)系數(shù)是介于-l與l之間的
值，以及可以以圍繞o值的較低精度、在非均勻格柵上被有效地量化。數(shù)
值pi可以在dB標(biāo)度上被有效地量化。數(shù)值本身對(duì)于映射(EJ — (PJ
并不重要，不需要被發(fā)送。
替換地，矩陣R?？梢酝ㄟ^(guò)前面提到的機(jī)制(SVD或EVD)被分解，在
這種情形下，僅僅需要發(fā)送奇異值(或本征值)與一個(gè)角度的比值(由于 這個(gè)矩陣的特定的結(jié)構(gòu))。
圖8顯示按照本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于多通道信號(hào)通信的傳輸系 統(tǒng)800。傳輸系統(tǒng)800包括發(fā)送機(jī)801,它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)805 —具體地可以是互 聯(lián)網(wǎng)一^皮耦合到接收機(jī)8 03。
在這個(gè)特定的例子中，發(fā)送機(jī)是信號(hào)記錄設(shè)備而接收機(jī)是信號(hào)播放設(shè) 備，但將會(huì)理解，在其它實(shí)施例中，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)可被使用于其它應(yīng)用。 例如，發(fā)送機(jī)和/或接收機(jī)可以是代碼轉(zhuǎn)換功能性的一部分，以及例如可 以提供到其它信號(hào)源或目的地的對(duì)接。
在這個(gè)支持信號(hào)記錄功能的特定例子中，發(fā)送機(jī)801包括數(shù)字化器
807，它接收模擬多通道信號(hào)，然后通過(guò)采樣和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換將該信號(hào)轉(zhuǎn) 換成數(shù)字PCM信號(hào)。
發(fā)送機(jī)801 ;故耦合到圖1的編碼器100，編碼器100如前所述地編碼 PCM信號(hào)。編碼器100被耦合到網(wǎng)絡(luò)發(fā)送機(jī)809，其接收編碼信號(hào)并接口 到互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)805發(fā)送編碼信號(hào)到接收機(jī)803。
接收機(jī)803包括網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)811，它接口到互聯(lián)網(wǎng)805以接收來(lái)自發(fā) 送才幾801的編碼信號(hào)。
網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)811被耦合到圖2的解碼器200。解碼器200接收編碼信 號(hào)，并如前所述地解碼該信號(hào)。
在這個(gè)支持信號(hào)播放功能的特定例子中，接收機(jī)803還包括信號(hào)播放 器813，它接收來(lái)自解碼器200的解碼的多通道信號(hào)，并把它呈現(xiàn)給用戶。 具體地，信號(hào)播放器813可包括數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、放大器和對(duì)于輸出多 通道音頻信號(hào)所需要的揚(yáng)聲器。
將會(huì)理解，為了清晰起見(jiàn)，以上的說(shuō)明參照不同的功能單元和處理器 來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，很明顯，可以使用在不同的功能單元或處 理器之間的任何適當(dāng)?shù)墓δ苄苑植迹粫?huì)有損本發(fā)明。例如，被例示成 由分開(kāi)的處理器或控制器執(zhí)行的功能性可以由同一個(gè)處理器或控制器來(lái) 執(zhí)行。因此，對(duì)特定功能單元的引用僅僅被看作是對(duì)用于提供所描述的功 能性的適當(dāng)裝置的引用，而不表示嚴(yán)格的邏輯或物理結(jié)構(gòu)或組織。
本發(fā)明可以以任何適當(dāng)?shù)男问絹?lái)實(shí)施，包括硬件、軟件、固件或其任 何組合的形式。本發(fā)明可以任選地至少部分地^皮實(shí)施為在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) 處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)軟件。本發(fā)明的實(shí)施例的單 元和部件可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絕皮物理地、功能地和邏輯地實(shí)施。事實(shí) 上，所述功能性可以在單個(gè)單元中、在多個(gè)單元中或作為其它功能單元的 一部分被實(shí)施。這樣，本發(fā)明可以在單個(gè)單元中被實(shí)施，或者可以被物理 地和功能地分布在不同的單元和處理器之間。
雖然本發(fā)明是結(jié)合某些實(shí)施例來(lái)描述的，但本發(fā)明不打算限于這里闡 述的特定形式。而是，本發(fā)明的范圍僅僅由所附權(quán)利要求來(lái)限制。另夕卜， 雖然特征可能表現(xiàn)為是結(jié)合特定的實(shí)施例描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，所描述的實(shí)施例的各種特征可以按照本發(fā)明被組合。在權(quán)利要求 中，術(shù)語(yǔ)"包括"不排除其它單元或步驟的存在。
此外，雖然各個(gè)地列出，但多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以由例如單 個(gè)單元或處理器來(lái)實(shí)施。另外，雖然各個(gè)特征可能被包括在不同的權(quán)利要 求中，但這些特征有可能被有利地組合，以及在不同的權(quán)利要求中包括， 并不意味著特征的組合不是可行的和/或不是有利的。另外，在一種類別 的權(quán)利要求中包括一個(gè)特征，并不意味著限于這個(gè)類別，而是表示如適合 的話該特征同樣地可應(yīng)用于其它權(quán)利要求類別。而且，在權(quán)利要求中特征 的次序并不意味著特征必須按之工作的任何特定次序，尤其是，在方法權(quán) 利要求中各個(gè)步驟的次序并不意味著必須按這個(gè)次序來(lái)執(zhí)行這些步驟。相 反地，可以按任何適當(dāng)?shù)拇涡騺?lái)執(zhí)行這些步驟。另外，單數(shù)的引用不排除 復(fù)數(shù)。因此，對(duì)"一"、"一個(gè)"、"第一"、"第二"等等的引用并不排除復(fù) 數(shù)。在權(quán)利要求中的參考標(biāo)號(hào)僅僅被提供來(lái)作為闡明性的例子，無(wú)論如何 不應(yīng)當(dāng)被解讀為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于編碼多通道信號(hào)的編碼器(100)，包括-用于確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置(301)；-用于從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣的裝置(303)；-用于編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的編碼裝置(305)；以及-用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置(109)。
2. 權(quán)利要求1中要求的編碼器，其中反射矩陣是正規(guī)化的反射矩陣。
3. 權(quán)利要求2中要求的編碼器，其中正規(guī)化的反射矩陣或是正規(guī)化 的前向反射矩陣或是正規(guī)化的后向反射矩陣，以及該編碼數(shù)據(jù)還包括正規(guī) 化前向反射矩陣和正規(guī)化后向反射矩陣的相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接參數(shù)。
4. 權(quán)利要求l的編碼器，其中編碼裝置(305 )包括用于分解反射矩 陣以生成分解的反射矩陣和用于編碼該分解的反射矩陣以生成編碼反射 矩陣數(shù)據(jù)的裝置。
5. 權(quán)利要求4的編碼器，其中編碼裝置(305 )被安排成從分解的反 射矩陣確定特征多項(xiàng)式，以及其中分解的反射矩陣的編碼包括該特征多項(xiàng) 式的編碼系數(shù)。
6. 權(quán)利要求4的編碼器，其中所述分解是本征值分解。
7. 權(quán)利要求6的編碼器，其中編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)包括以下組中的 至少 一個(gè)或多個(gè)的量化數(shù)據(jù)-本征值數(shù)據(jù)；和 -本征向量數(shù)據(jù)。
8. 權(quán)利要求6的編碼器，其中編碼裝置(305 )可操作來(lái)響應(yīng)于至少 一個(gè)本征值而修改量化特性。
9. 權(quán)利要求4的編碼器，其中所述分解是奇異值分解(SVD)。
10. 權(quán)利要求9的編碼器，其中編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)奇 異值的量化數(shù)據(jù)。
11. 權(quán)利要求9的編碼器，其中編碼裝置(305 )可操作來(lái)響應(yīng)于至少一個(gè)奇異值而修改量化特性。
12. 權(quán)利要求4的編碼器，其中編碼裝置(305 )包括用于通過(guò)分解 的反射矩陣的參數(shù)的量化而生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的裝置。
13. —種用于解碼多通道信號(hào)的解碼器，包括-用于接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置(401),該編碼數(shù)據(jù) 包括對(duì)于多通道信號(hào)的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；-用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣的裝置(403 );-用于從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝 置(405 );以及-用于根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)的 裝置(205 ) D
14. 一種編碼多通道信號(hào)的方法，包括-確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；-從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣；-編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)；以及-生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)。
15. —種解碼多通道信號(hào)的方法，包括-接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào) 的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；-通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣；從反射矩陣確定對(duì)于多通 道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及-根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
16. —種編碼的多通道信號(hào)，包括對(duì)于反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù) 據(jù)，該反射矩陣與多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣相關(guān)聯(lián)。
17. —種用于執(zhí)行權(quán)利要求14或權(quán)利要求15的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)口O o
18. —種用于發(fā)送多通道信號(hào)的發(fā)送機(jī)(801 )，包括-用于確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置(301);-用于編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的編碼裝置(305 );-用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置 (109 );以及-用于發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的裝置。
19. 一種用于接收多通道信號(hào)的接收機(jī)(803 ),包括-用于接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置(401),該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào)的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；-用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣的裝置(403 );-用于從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置(405 );以及-用于根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)的 裝置(205 )。
20. —種用于傳輸多通道信號(hào)的傳輸系統(tǒng)(800 ),包括 -發(fā)送機(jī)(801 )，包括-用于確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝置(301);-用于編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)的編碼裝置(305 ); -用于生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)的裝置 (109);和-用于發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的裝置；以及-用于接收多通道信號(hào)的接收機(jī)(803 )，包括-用于接收編碼數(shù)據(jù)的裝置(401);-用于通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣的裝置(403 ); -用于從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣的裝 置(405 );以及-用于根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)的 裝置(205 )。
21. —種發(fā)送多通道信號(hào)的方法，包括-確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；-從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣；-編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)；-生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；以及-發(fā)送編碼數(shù)據(jù)。
22. —種接收多通道信號(hào)的方法，包括-接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào) 的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)；-通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣；-從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及 -根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
23. —種發(fā)送和接收多通道信號(hào)的方法，包括-確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；_從線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣生成反射矩陣；-編碼反射矩陣以生成編碼的反射矩陣數(shù)據(jù)；-生成包括反射矩陣數(shù)據(jù)的對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；-發(fā)送編碼數(shù)據(jù)；-接收對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)；-通過(guò)解碼反射矩陣數(shù)據(jù)而確定反射矩陣；-從反射矩陣確定對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣；以及 -根據(jù)線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)通過(guò)線性預(yù)測(cè)解碼而生成多通道信號(hào)。
24. —種包括按照權(quán)利要求1的編碼器的音頻記錄設(shè)備(801 )。
25. —種包括按照權(quán)利要求13的解碼器的音頻播放設(shè)備(803 )。
26. —種編碼的多通道信號(hào)，包括對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)包括對(duì)于多通道信號(hào)的反射矩陣的編碼反射矩陣數(shù)據(jù)，所述反射矩 陣對(duì)應(yīng)于用于多通道信號(hào)的基于線性預(yù)測(cè)編碼的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣。
27. —種其上存儲(chǔ)有按照權(quán)利要求26的信號(hào)的貯存媒體。
全文摘要
多通道編碼器(100)包括多通道線性預(yù)測(cè)分析器(105)，用于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼。預(yù)測(cè)控制器(101)包括預(yù)測(cè)參數(shù)生成器(301)，其生成對(duì)于多通道信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼參數(shù)矩陣，該參數(shù)矩陣然后被映射到反射矩陣。反射矩陣具體地可以是正規(guī)化的后向或前向反射矩陣。反射矩陣由反射參數(shù)編碼器(305)來(lái)編碼，并且在復(fù)用器(109)中與其它的編碼數(shù)據(jù)相組合以生成對(duì)于多通道信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)。反射參數(shù)編碼器(305)具體地可以使用本征值分解和奇異值分解來(lái)分解反射矩陣，且最終得到的數(shù)據(jù)可被量化以進(jìn)行傳輸。解碼器(200)接收該編碼數(shù)據(jù)，并通過(guò)執(zhí)行逆操作而得到預(yù)測(cè)參數(shù)。
文檔編號(hào)G10L19/06GK101180675SQ200680018101
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者A·C·登布林克, A·比斯瓦斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司