專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于編碼和解碼的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于對(duì)諸如可能出現(xiàn)在例如音頻和視頻編碼中的信息信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
：在信息信號(hào)的編碼和解碼中，所謂的有損編碼方法在常規(guī)
技術(shù)領(lǐng)域：
中是眾所周知的。例如，己經(jīng)存在基于變換的編碼方法，比如MPEG1/2第三層(MPEG二運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組，MP3)或者高級(jí)音頻編碼(AAC)。它們與時(shí)間-頻率變換以及心理-聲學(xué)模型協(xié)同工作，所述心理-聲學(xué)模型能夠區(qū)分可感知信號(hào)部分和不可感知信號(hào)部分。數(shù)據(jù)在頻域中的后續(xù)量化是用這些模型控制的。然而，如果針對(duì)編碼信號(hào)僅存在少量可用數(shù)據(jù)量，使得例如編碼信號(hào)可以用較低的總比特率進(jìn)行編輯，那么結(jié)果將是更加粗糙的量化，即量化產(chǎn)生可明顯感知的編碼偽信號(hào)。在常規(guī)技術(shù)中，參數(shù)化編碼方法也是眾所周知的，如飛利普參量編碼HILN(諧波和特征線(xiàn)加噪聲)等等，參數(shù)化編碼方法在解碼器側(cè)合成原始信號(hào)。從而，對(duì)原始聲音特征的損壞在低比特率下顯現(xiàn)出來(lái)，即，這樣的編碼方法具有不同于原始信號(hào)的可感知的差異。在無(wú)損編碼領(lǐng)域中，原則上，存在兩種不同的方法。第一種方法依賴(lài)于預(yù)測(cè)時(shí)間信號(hào)。舉例而言，在SHORTEN(參見(jiàn)TonyRobinson:SHORTEN:Simplylosslessandnearlosslesswaveformcompression.技術(shù)報(bào)告CUED/F-INFENG/TR.156，CambridgeUniversityEngineeringDepartment,1994年12月)或者AudioPaK(參見(jiàn)MatHans，RonaldW.Schafer:LosslessCompressionofDigitalAudio,IEEESignalProcessingMagazine,2001年7月)中，對(duì)得到的預(yù)測(cè)器誤差進(jìn)行熵編碼然后對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和/或傳送。作為第一處理步驟，第二方法使用時(shí)間-頻率變換以及對(duì)得到的頻譜進(jìn)行后續(xù)的有損編碼。另外，在反變換中得到的誤差也可以被熵編碼，以保證對(duì)信號(hào)的無(wú)損編碼，例如，LTAC(無(wú)損變換音頻壓縮，參見(jiàn)TilmanLiebchen，MarcusPurat，PeterNoll:LosslessTransformCodingofAudioSignal,第102次AES大會(huì)，1997)以及MPEG-4SLS(可伸縮無(wú)損編碼，參見(jiàn)RalfGeiger等人IS0/IECMPEG-4High-DefinitionScalableAdvancedAudioCoding,第120次AES大會(huì)，2006年5月)。此外，存在兩種數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化的基本方法。第一種可能對(duì)應(yīng)于冗余消減。此處，利用了信號(hào)的基本字母表的非均勻概率分布。例如，具有較高出現(xiàn)概率的符號(hào)用比具有較低出現(xiàn)概率的符號(hào)更少的比特來(lái)表示。該原理通常也被稱(chēng)作熵編碼。在編碼/解碼過(guò)程中，數(shù)據(jù)沒(méi)有丟失。因此再一次地?cái)?shù)據(jù)的理想(無(wú)損)重構(gòu)是可能的。第二種可能涉及無(wú)關(guān)性消減。在這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化中，以針對(duì)性的方式將與用戶(hù)無(wú)關(guān)的信息移除。經(jīng)常使用人類(lèi)感官的自然感知限制模型作為針對(duì)此無(wú)關(guān)性消減的基礎(chǔ)。在音頻編碼的情況下，對(duì)輸入信號(hào)的心理-聲學(xué)的考慮可以作為感知模型，感知模型繼而控制數(shù)據(jù)在頻域中的量化，參見(jiàn)例如E.Zwicker:Psychoakstik，Springer-Verlag，1982。由于以針對(duì)性的方式將數(shù)據(jù)從編碼/解碼過(guò)程中移除，不再可能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行理想重構(gòu)。因此，這是有損數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化。在普通的基于變換的音頻編碼方法中，輸入數(shù)據(jù)被從時(shí)域變換到頻域中，并且在心理-聲學(xué)模型的幫助下在頻域中被量化。理想地，該量化僅將少量的量化噪聲引入該信號(hào)中，使得其不會(huì)被聽(tīng)者所感知，然而，對(duì)于低比特率這是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，具體地，將得到清晰可聞的編碼偽信號(hào)。此外，在低目標(biāo)比特率下，通常需要用提前的低通濾波來(lái)進(jìn)行下采樣，使得原始信號(hào)的高頻部分的傳輸不再可能。這些處理步驟要求相當(dāng)強(qiáng)的計(jì)算能力并且對(duì)信號(hào)質(zhì)量施加了限制。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于對(duì)信息號(hào)進(jìn)行編碼和解碼的可選構(gòu)思。該目的是由根據(jù)權(quán)利要求l、22、43、61中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的用于編碼的設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求12、33、53、66中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的用于解碼的設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求IO、31、51、64中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的編碼方法，根據(jù)權(quán)利要求20、41、59、69中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的解碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明基于下述發(fā)現(xiàn)如果預(yù)先執(zhí)行排序，則可以較少的工作量來(lái)對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行編碼?？梢约俣ㄐ畔⑿盘?hào)(或者還有音頻信號(hào))包括采樣序列，其中采樣可以源于時(shí)間或者頻率信號(hào)，即其還可以是采樣頻譜。因此術(shù)語(yǔ)采樣不應(yīng)被理解為限制性的。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，基本處理步驟可以是按照輸入信號(hào)的幅度對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行排序，其中該步驟也可以發(fā)生在可能執(zhí)行的預(yù)處理之后。在預(yù)處理時(shí)，可以在音頻信號(hào)的領(lǐng)域中執(zhí)行時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者還執(zhí)行多通道冗余消減(例如在多通道信號(hào)的情況下)，一般地還執(zhí)行解相關(guān)方法。另外，也可以在這些預(yù)處理步驟之前將信號(hào)變量可能可變地分割為所定義的時(shí)間部分(所謂的幀)?？梢詫⑦@些時(shí)間部分進(jìn)一步分割為子幀，然后對(duì)它們獨(dú)立排序。在實(shí)施例中，在排序步驟之后，一方面存在排序后的數(shù)據(jù)，并且另一方面存在逆排序規(guī)則，逆排序規(guī)則表現(xiàn)為原始輸入值的索引的排列。然后，盡可能有效地對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行編碼。為此，實(shí)施例提供幾種可能，比如預(yù)測(cè)并對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行后續(xù)熵編碼，即確定針對(duì)預(yù)測(cè)濾波器的預(yù)測(cè)系數(shù)，并且確定殘差信號(hào)，作為預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的差異。在其它實(shí)施例中，用合適的函數(shù)規(guī)則和函數(shù)系數(shù)以及對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行后續(xù)熵編碼來(lái)執(zhí)行曲線(xiàn)擬合。在其它實(shí)施例中，可以進(jìn)行有損編碼，并且因此也可以省略殘差信號(hào)的編碼。實(shí)施例也可以例如通過(guò)建立反演圖和后續(xù)熵編碼進(jìn)行排列編碼，關(guān)于反演圖的細(xì)節(jié)可以在例如DonaldE.Knuth:TheArtofComputerProgrammin，巻3.SortingandSearching,Addison-Wesley，1998中找到。在其它實(shí)施例中，可以執(zhí)行反演圖的預(yù)測(cè)和對(duì)殘差信號(hào)的后續(xù)熵編碼，以及對(duì)排列的預(yù)測(cè)和對(duì)殘差信號(hào)的后續(xù)熵編碼。實(shí)施例還可以通過(guò)省略殘差信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)有損編碼?？蛇x地，也可以建立針對(duì)排列的編號(hào)方式，參見(jiàn)A.A.Babaev:Proceduresofencodinganddecodingofpermutations,Kibernetika，第6期，1984，第77至82頁(yè)。此外，在實(shí)施例中，可以使用進(jìn)行后續(xù)編號(hào)的組合選擇方法。下面將通過(guò)對(duì)參考附圖來(lái)更詳細(xì)的解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖la示出了用于編碼的設(shè)備；圖lb示出了用于解碼的設(shè)備；圖2a示出了用于編碼的設(shè)備；圖2b示出了用于解碼的設(shè)備；圖3a示出了用于編碼的設(shè)備；圖3b示出了用于解碼的設(shè)備；圖4a示出了用于編碼的設(shè)備；圖4b示出了用于解碼的設(shè)備；圖5a和b示出了音頻信號(hào)、排列以及反演圖的實(shí)施例；圖6示出了編碼器的實(shí)施例；圖7示出了解碼器的實(shí)施例；圖8示出了編碼器的又一實(shí)施例；圖9示出了解碼器的又一實(shí)施例；圖10示出了音頻信號(hào)及其逼近的頻譜的示例；圖11示出了音頻信號(hào)的排序頻譜和其逼近的示例；圖12示出了排序差分編碼信號(hào)及其殘差信號(hào)的示例；圖13示出了排序時(shí)間信號(hào)的示例；圖14示出了排序時(shí)間值和相應(yīng)的曲線(xiàn)擬合的示例；以及圖15示出了差分編碼和曲線(xiàn)擬合的編碼效率的比較。圖16示出了大多數(shù)無(wú)損音頻壓縮算法的示例性處理步驟；1圖17示出了預(yù)測(cè)編碼的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖18示出了預(yù)測(cè)編碼中的重構(gòu)的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖19示出了預(yù)測(cè)濾波器的熱身值的實(shí)施例；圖20是預(yù)測(cè)模型的實(shí)施例的框圖21是LTAC編碼器的結(jié)構(gòu)框圖22是MPEG-4SLS編碼器的框圖23示出了在獨(dú)立通道解相關(guān)之后的立體聲冗余消減；圖24示出了在獨(dú)立通道解相關(guān)之前的立體聲冗余消減；圖25示出了預(yù)測(cè)器的階和總比特消耗之間的關(guān)系；圖26示出了量化參數(shù)g和總比特消耗之間的關(guān)系；圖27示出了固定預(yù)測(cè)器的依賴(lài)于其階數(shù)p的幅頻曲線(xiàn)；圖28示出了排列長(zhǎng)度、調(diào)換數(shù)量以及可編碼性度量之間的關(guān)系；圖29a至h示出了第10塊(幀)的類(lèi)似噪聲的片段中的反演圖30a至h示出了第20塊(幀)的音調(diào)片段中的反演圖31a和b示出了通過(guò)對(duì)時(shí)間值進(jìn)行排序得到的第10塊中的類(lèi)似噪音的片段(左半部分)和音調(diào)片段(右半部分)的排列；圖32a示出了音頻信號(hào)的一部分、相應(yīng)排列以及反演圖LS，圖32b以放大的方式示出了來(lái)自左側(cè)圖像的排列和反演圖33a示出了音頻信號(hào)的一部分、相應(yīng)排列以及反演圖LS，圖33b以放大的方式示出了來(lái)自左側(cè)圖像的排列和反演圖34示出了通過(guò)反演圖LB的預(yù)測(cè)(固定預(yù)測(cè)器)得到的殘差信號(hào)的概率分布(上半部分)以及碼字的長(zhǎng)度(下半部分)；圖35a和圖35b示出了通過(guò)對(duì)排序時(shí)間值的差分編碼得到的殘差信號(hào)的概率分布以及碼字的長(zhǎng)度；圖36示出了利用包括針對(duì)參數(shù)的輔助信息在內(nèi)的片段的固定預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)進(jìn)行前向適應(yīng)性萊斯編碼的具有最小數(shù)據(jù)量的子塊分解的百分比比例，其中，總塊長(zhǎng)是1024個(gè)時(shí)間值；圖37示出了利用包括針對(duì)參數(shù)的輔助信息在內(nèi)的片段的固定預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)進(jìn)行前向適應(yīng)性戈洛姆編碼的具有最小數(shù)據(jù)量的子塊分解的百分比比例，其中，總體塊長(zhǎng)度是1024個(gè)時(shí)間值；圖38示出了歷史緩沖區(qū)的操作；圖39a和b示出了與針對(duì)整個(gè)塊的最優(yōu)參數(shù)相比的適應(yīng)操作；圖40示出了使用了后向適應(yīng)性萊斯編碼的前向算術(shù)編碼的實(shí)施例；圖41示出了塊尺寸對(duì)壓縮因子F的影響；圖42示出了無(wú)損MS編碼的圖示；圖43示出了在無(wú)損MS編碼上的另一圖示；以及圖44示出了針對(duì)立體聲冗余消減的最優(yōu)變體的選擇。關(guān)于以下描述，應(yīng)當(dāng)注意，相同或者相似的功能元件在不同實(shí)施例中具有相同的參考標(biāo)記，因此在以下所述的不同實(shí)施例中對(duì)于這些功能元件的描述是可以互換的。此外，再一次指出一般地，在以下實(shí)施例中，信號(hào)的離散值被稱(chēng)作采樣。術(shù)語(yǔ)采樣不應(yīng)被看作局限于對(duì)時(shí)間信號(hào)、頻譜、通用信息信號(hào)等等進(jìn)行采樣而得到的采樣。具體實(shí)施例方式圖la示出了用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備100，序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備100包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序(在例如時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)等等可能的處理發(fā)生之后)，以獲得采樣的排序序列的裝置110，每個(gè)采樣具有在排序序列中的排序位置。此外，該設(shè)備100包括用于將經(jīng)排序的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼的裝置120。該設(shè)備100還可以包括預(yù)處理裝置，預(yù)處理裝置被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減以生成采樣序列。在實(shí)施例中，編碼裝置120可以被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為索引排列?？蛇x地，該編碼裝置120可以將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為反演圖。該編碼裝置120還可以被形成為使用差分和后續(xù)熵編碼或者僅使用熵編碼對(duì)經(jīng)排序的采樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。在其它實(shí)施例中，裝置120可以基于經(jīng)排序的采樣、排列或者反演圖，來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)并且將其編碼。此外，可以對(duì)與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)進(jìn)行編碼，并且實(shí)現(xiàn)無(wú)損編碼?？梢杂渺鼐幋a對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。在又一實(shí)施例中，設(shè)備100還包括用于調(diào)整函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)以適應(yīng)排序序列的至少一個(gè)區(qū)域的裝置，并且編碼裝置120可以被形成為對(duì)函數(shù)系數(shù)進(jìn)行編碼。圖lb示出了一種用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備150的實(shí)施例，其中在序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備150包括:用于接收編碼采樣序列的裝置160，其中編碼采樣序列中的每個(gè)編碼采樣具有排序位置，并且該裝置160還被形成為接收與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息。該設(shè)備150還包括用于對(duì)采樣以及與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼的裝置170;以及用于基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣重排序，使得每個(gè)采樣具有其原始位置的裝置180。在實(shí)施例中，接收裝置160被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為索引排列進(jìn)行接收。此外，接收裝置160被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為反演圖進(jìn)行接收。在實(shí)施例中，解碼裝置170被形成為使用熵和后續(xù)差分解碼或者僅使用熵解碼對(duì)經(jīng)編碼的采樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼。接收裝置160可以可選地接收預(yù)測(cè)濾波器的經(jīng)編碼的系數(shù)，并且解碼裝置170被形成為對(duì)經(jīng)編碼的系數(shù)進(jìn)行解碼，其中該設(shè)備150還可以包括用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)采樣或者原始和排序位置之間的關(guān)系的裝置。在又一實(shí)施例中，接收裝置160可以被形成為進(jìn)一步接收與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)，并且解碼裝置170還可以被形成為基于殘差信號(hào)來(lái)修改采樣。裝置170可以可選地用熵解碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行解碼。接收裝置160還可以接收函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)，并且該設(shè)備150還可以包括用于使函數(shù)規(guī)則適應(yīng)于排序序列的至少一個(gè)部分范圍的裝置，并且解碼裝置170可以被形成為對(duì)函數(shù)系數(shù)進(jìn)行解碼。圖2a示出了一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備200的實(shí)施例，該序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備200包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置210，每個(gè)采樣具有在排序序列中的排序位置。該設(shè)備200還包括用于調(diào)整函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)以適應(yīng)排序序列的至少一個(gè)部分范圍的裝置220;以及用于對(duì)函數(shù)系數(shù)、在部分范圍之外的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼的裝置230。該設(shè)備200還可以包括預(yù)處理裝置，預(yù)處理裝置被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減以生成采樣序列。在實(shí)施例中，該信息信號(hào)包括音頻信號(hào)。編碼裝置230可以被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為索引排列。此外，編碼裝置230可以被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為反演圖。可選地，編碼裝置230還可以被形成為使用差分和后續(xù)熵編碼或者僅使用熵編碼將經(jīng)排序的采樣以及與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。編碼裝置230還可以被形成為基于采樣、排列或者反演圖，來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)并且將其編碼。在其他實(shí)施例中，編碼裝置230還可以被形成為將與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。用于編碼的裝置230可以再一次被適配為用熵編碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。圖2b示出了一種用于將信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備250的實(shí)施例，序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備250包括用于接收經(jīng)編碼的函數(shù)系數(shù)、經(jīng)排序的采樣以及與采樣的排序位置和原始位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息的裝置260。該設(shè)備250還包括用于對(duì)采樣進(jìn)行解碼的裝置270;以及用于基于在序列的至少一個(gè)部分范圍內(nèi)的函數(shù)系數(shù)來(lái)逼近采樣的裝置280。該設(shè)備250還包括用于基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣和逼近的部分范圍重排序，使得每個(gè)采樣具有其原始位置的裝置290。在實(shí)施例中，該信息信號(hào)可以包括音頻信號(hào)。接收裝置260可以被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為索引排列進(jìn)行接收。此外，接收裝置260可以被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為反演圖進(jìn)行接收。裝置270可以可選地使用熵和后續(xù)差分解碼或者僅使用熵解碼將經(jīng)排序的采樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼。接收裝置260還可以被適配為接收預(yù)測(cè)濾波器的經(jīng)編碼的系數(shù)，并且解碼裝置270可以被形成為對(duì)經(jīng)編碼的系數(shù)進(jìn)行解碼，其中該設(shè)備250還包括用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)采樣的裝置。在其他實(shí)施例中，接收裝置260可以被形成為接收與采樣和預(yù)測(cè)濾波器或者逼近裝置280的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)，并且解碼裝置270可以被形成為基于殘差信號(hào)來(lái)修改采樣。解碼裝置270可以可選地用熵解碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行解碼。圖3a示出了一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備300，序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備300包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置310，每個(gè)采樣具有在排序序列中的排序位置。該設(shè)備300還包括用于依賴(lài)于采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系來(lái)生成數(shù)列，并基于該數(shù)列來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)的裝置320。該設(shè)備300還包括用于對(duì)經(jīng)排序的采樣和系數(shù)進(jìn)行編碼的裝置330。該設(shè)備300還可以包括預(yù)處理裝置，預(yù)處理裝置被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減以生成采樣序列。在實(shí)施例中，信息信號(hào)可以包括音頻信號(hào)。用于生成數(shù)列的裝置320可以被形成為生成索引排列?？蛇x地，用于生成數(shù)列的裝置320可以生成反演圖。用于生成數(shù)列的裝置320可以被適配為進(jìn)一步生成與數(shù)列和基于序列預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)數(shù)列之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)。編碼裝置330可以被適配為根據(jù)差分和后續(xù)熵編碼或者僅僅熵編碼對(duì)經(jīng)排序的采樣進(jìn)行編碼。編碼裝置330還可以被形成為對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。圖3b示出了一種用于將信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備350的實(shí)施例，序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備350包括用于接收預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)和采樣序列的裝置360，其中每個(gè)采樣具有排序位置。該設(shè)備還包括用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置370;以及用于基于數(shù)列對(duì)采樣序列重排序，使得每個(gè)采樣具有其原始位置的裝置380。在實(shí)施例中，信息信號(hào)可以包括音頻信號(hào)。此外，用于預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置370可以將索引排列預(yù)測(cè)為數(shù)列。用于預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置370還可以將反演圖預(yù)測(cè)為數(shù)列。接收裝置360還可以被形成為接收經(jīng)編碼的殘差信號(hào)，并且預(yù)測(cè)裝置370可以被形成為將殘差信號(hào)考慮到對(duì)數(shù)列進(jìn)行預(yù)測(cè)當(dāng)中。該設(shè)備350還包括解碼裝置，解碼裝置被形成為根據(jù)熵和后續(xù)差分解碼或者僅僅熵解碼對(duì)采樣進(jìn)行解碼。圖4a示出了一種用于對(duì)采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備400的實(shí)施例，其中時(shí)序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備400包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置410，其中每個(gè)采樣具有在排序序列中的排序位置。該設(shè)備400還包括用于對(duì)經(jīng)排序的釆樣進(jìn)行編碼并且使用與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)數(shù)列進(jìn)行編碼的裝置420，其中數(shù)列中的每個(gè)元素都是唯一的，并且編碼裝置420將比特的數(shù)量與數(shù)列的每個(gè)元素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量。此處，編碼裝置420可以被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行編碼，并且同時(shí)對(duì)X個(gè)元素的數(shù)量進(jìn)行編碼，其中，按以下關(guān)系，將G個(gè)比特與X個(gè)元素的數(shù)量相關(guān)聯(lián)其中底部開(kāi)口的括號(hào)意味著該括號(hào)中的值被舍入至比該值高的最接近整數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，編碼裝置420可以被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行編碼，其中X是數(shù)列中已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素的數(shù)量，其中，將G個(gè)比特與數(shù)列的下一個(gè)元素相關(guān)聯(lián)G=「log2(7V—JT)]，其中o《K7V圖4b示出了一種用于對(duì)采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備450，序列中的每個(gè)采樣具有原始位置。該設(shè)備450包括用于接收編碼數(shù)列以及采樣序列的裝置460，其中每個(gè)采樣具有排序位置。該設(shè)備450還包括用于基于編碼數(shù)列，使用與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)解碼數(shù)列進(jìn)行解碼的裝置470，其中，解碼數(shù)列中的每個(gè)元素是唯一的，并且解碼裝置470將比特?cái)?shù)量與數(shù)列的元素相關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行解碼之前的已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量。該設(shè)備450還包括用于基于解碼數(shù)列對(duì)采樣序列進(jìn)行重排序，使得在解碼序列中的每個(gè)采樣具有其原始位置的裝置480。在實(shí)施例中，解碼裝置470可以被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行解碼，并且同時(shí)對(duì)X個(gè)元素的數(shù)量進(jìn)行解碼，其中，按以下關(guān)系，將G個(gè)比特與X個(gè)元素的數(shù)量相關(guān)聯(lián)解碼裝置470還可以被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行解碼，其中X是數(shù)列中已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素的數(shù)量，其中，按以下關(guān)系，將G個(gè)比特與數(shù)列的下一個(gè)元素相關(guān)聯(lián)G=「log2(7V—Z)]，其中osz〈iV。圖5a示出了音頻信號(hào)505的波形(大幅度)、排列510(中幅度)以及反演圖515(小幅度)。在圖5b中，為了更好縱覽，以另一尺度再一次示出了排列510以及反演圖515。從圖5a、b所示的曲線(xiàn)中，可以看到音頻信號(hào)505、排列510以及反演圖515之間的相關(guān)性?？梢郧宄乜吹捷斎胄盘?hào)到排列和/或反演圖的相關(guān)性傳遞。根據(jù)實(shí)施例，除了對(duì)經(jīng)排序的采樣進(jìn)行編碼之外，可以通過(guò)建立隨后對(duì)其進(jìn)行熵編碼的反演圖來(lái)進(jìn)行排列編碼。從圖5中可以看出，由于相關(guān)性的緣故，還可能對(duì)排列和/或反演圖進(jìn)行預(yù)領(lǐng)U，其中，例如在無(wú)損編碼的情況下相應(yīng)的殘差信號(hào)可以被熵編碼。由于在將輸入信號(hào)傳遞至得到的排列和/或反演圖中存在的相關(guān)性，預(yù)測(cè)是可能的，參見(jiàn)圖5a、b。此處可以使用眾所周知的FIR(有限脈沖響應(yīng))以及工IR(無(wú)限脈沖響應(yīng))作為預(yù)測(cè)濾波器。然后選擇這樣的濾波器的系數(shù)，使得原始輸出信號(hào)可以例如基于濾波器輸入處的殘差信號(hào)，存在于濾波器輸出處或者在濾波器輸出處輸出。在實(shí)施例中，濾波器的相應(yīng)系數(shù)和殘差信號(hào)可以被以更低的代價(jià)傳送，即用比原始信號(hào)本身更少的比特或者傳輸速率來(lái)傳送。接著，在接收機(jī)和/或解碼器中，基于所傳送的系數(shù)以及可能的殘差信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)或者重構(gòu)原始信號(hào)。系數(shù)的數(shù)量和/或預(yù)測(cè)濾波器的階數(shù)一方面確定了傳輸所需的比特，并且另一方面確定了可以何種精確度預(yù)測(cè)或者重構(gòu)原始信號(hào)。反演圖是排列的等價(jià)表示，但是更適合用于熵編碼。對(duì)于有損編碼來(lái)說(shuō)，還可以?xún)H以不完全的方式迸行逆排序，從而節(jié)約一些數(shù)據(jù)量。圖6示出了編碼器600的實(shí)施例。在編碼器600中，可以進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理605(例如，時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)、立體聲冗余消減、用于頻帶限制的濾波，等等)。然后，對(duì)預(yù)處理數(shù)據(jù)排序610，其中獲得排序數(shù)據(jù)以及排列。然后該排序數(shù)據(jù)可以被進(jìn)一步處理或者編碼615，并且此處可以使用例如差分編碼。然后對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼620并且使其可以被下面的比特復(fù)用器625所使用。還可以例如通過(guò)用可能的后續(xù)預(yù)測(cè)來(lái)確定反演圖，首先對(duì)排列進(jìn)行處理或者編碼630，隨后，此處還可以在向比特復(fù)用器625提供經(jīng)熵編碼的排列和/或反演圖之前，使用熵編碼635。然后比特復(fù)用器625將熵編碼數(shù)據(jù)以及排列復(fù)用為比特流。圖7示出了解碼器700的實(shí)施例，解碼器700獲得例如依照于編碼器600執(zhí)行過(guò)編碼的比特流。那么首先，在比特流解復(fù)用器705中對(duì)該比特流進(jìn)行解復(fù)用，隨后向熵解碼710提供編碼數(shù)據(jù)。然后，可以在對(duì)排序數(shù)據(jù)716的解碼中，以例如差分解碼對(duì)熵解碼數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行解碼。然后，將經(jīng)解碼的排序數(shù)據(jù)提供給逆排序720。從比特流復(fù)用器705起，經(jīng)編碼的排列數(shù)據(jù)也被提供至熵解碼725，熵解碼725還可以具有下游的對(duì)排列的進(jìn)一步解碼730。然后經(jīng)解碼的排列也被提供至逆排序720。然后逆排序720可以基于經(jīng)解碼的排列數(shù)據(jù)和經(jīng)解碼的排序數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)。實(shí)施例還可以具有包括三種操作模式的編碼系統(tǒng)。模式l在輸入信號(hào)的心理-聲學(xué)考慮的輔助下可以支持高壓縮率。模式2在不利用心理-聲學(xué)的情況下支持中壓縮率；模式3可以支持較低壓縮率，但是采用無(wú)損編碼，參見(jiàn)TiloWik，DieterWeninger:VerlustloseAudiokodierungmitsortiertenZeitwertenundAnbindung■anfilterbankbasierteKodierverfahren，2006年10月。所有模式可以省略共有的量化、重采樣以及低通濾波的處理階段。因此，可以在全部3個(gè)階段中傳送整個(gè)帶寬的輸入信號(hào)。圖8示出了編碼器800的又一實(shí)施例。圖8示出了編碼器800的塊電路圖和/或針對(duì)模式1和2的編碼方法。通過(guò)時(shí)間/頻率變換805，例如MDCT(改進(jìn)的離散余弦變換)，將輸入信號(hào)變換至頻域中，其中MDCT參見(jiàn)J.Princen，A.Bradley:Analysis/synthesisFilterBankDesignBasedonTimeDomainAliasingCancellation,IEEETrans.ASSP1986。其后，根據(jù)譜線(xiàn)的幅度的大小對(duì)譜線(xiàn)進(jìn)行排序810。由于得到的排序頻譜具有相對(duì)簡(jiǎn)單的曲線(xiàn)形狀，在實(shí)施例中，可以通過(guò)借助于曲線(xiàn)擬合815的函數(shù)規(guī)則輕易地逼近該曲線(xiàn)形狀，例如參見(jiàn)Draper，N.R以及H.Smith,AppliedRegressionAnalysis,第三版，JohnWiley&Sons,紐約，1998。從而使由重排序得到的譜線(xiàn)索引的排列在解碼器側(cè)再次恢復(fù)為原始順序，因此可以重構(gòu)原始頻譜，此時(shí)可以求出逆排序規(guī)則820并且將其寫(xiě)入比特流，以包含盡可能小的數(shù)據(jù)量。例如，這可以針對(duì)模式1通過(guò)游程長(zhǎng)度編碼820并且針對(duì)模式2通過(guò)能與反演圖一起工作的特殊排列編碼器820予以實(shí)現(xiàn)。然后附加地通過(guò)熵編碼方法或者熵編碼器830將游程長(zhǎng)度編碼和/或排列編碼器820的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并且最終寫(xiě)入至比特流中，比特流包括附加信息，例如上述函數(shù)規(guī)則的系數(shù)，由比特流格式器835所指示。例如，控制所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量(可變比特率)的方法是通過(guò)選擇性地在輸入信號(hào)的心理-聲學(xué)模型840中加入心理-聲學(xué)考慮，以及通過(guò)排列編碼器820和/或游程長(zhǎng)度編碼820的不同編碼器策略來(lái)改變曲線(xiàn)擬合的質(zhì)量。為此，圖8還示出了可能需要的、當(dāng)數(shù)據(jù)速率依然很高的時(shí)候用于監(jiān)視在編碼器處理中得到的比特率并且對(duì)心理-聲學(xué)模型提供反饋的塊825。圖8的塊電路圖示出了用于比特率控制的心理-聲學(xué)模型840，心理-聲學(xué)模型840可以?xún)H針對(duì)例如模式l被激活，并且在模式2中可以省略該控制方式以有利于編碼質(zhì)量。在操作模式l中，可以實(shí)現(xiàn)比其它兩個(gè)模式更高的壓縮率。為此，在輸入信號(hào)的心理-聲學(xué)考慮840的輔助下，以針對(duì)性的方式將頻譜的線(xiàn)設(shè)置為零，或者可選地將索引排列的元素排除在反向排序(back-sorting)之外，使得能夠在逆排序規(guī)則820的傳輸中節(jié)約數(shù)據(jù)。作為對(duì)比，在操作模式2中，頻譜被完整地重構(gòu)，而僅僅具有由于曲線(xiàn)逼近815的微小的不精確導(dǎo)致的極小的誤差。此外，操作模式2可以通過(guò)添加殘差信號(hào)被擴(kuò)展至無(wú)損模式。在模式l和模式2中，可以傳送整個(gè)頻譜，即模式l中的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化僅可以通過(guò)尺寸減小的逆排序規(guī)則820的來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖9示出了解碼器900和/或模式l和2的解碼過(guò)程的又一實(shí)施例，解碼器900和/或模式l和2的解碼過(guò)程基本上反向遍歷了的編碼器800和/或編碼的步驟。首先，由比特流解復(fù)用器905將比特流去封裝，并且在熵解碼器910中進(jìn)行解碼。根據(jù)函數(shù)規(guī)則的經(jīng)解碼的函數(shù)系數(shù)，接著可以由"逆曲線(xiàn)擬合"塊(即逆曲線(xiàn)擬合915)重構(gòu)函數(shù)或者頻譜函數(shù)，并且將其提供給逆排序器920。逆排序器920還從排列解碼器925獲得排列，排列解碼器925基于熵解碼排列對(duì)排列進(jìn)行解碼。在排列以及在所傳送的函數(shù)系數(shù)的輔助下重構(gòu)的頻譜函數(shù)的輔助下，逆排序器920可以將其譜線(xiàn)恢復(fù)為原始順序。最終，通過(guò)反變換930(例如逆MDCT)將所重構(gòu)的頻譜變換回時(shí)域。在其它實(shí)施例中，也可以省略時(shí)間/頻率變換，并且在時(shí)域中編碼并且傳送如上所述地直接排序的信息信號(hào)。圖10示出了具有1024條頻率線(xiàn)的音頻信號(hào)的頻譜的示例及其逼近頻譜，其中原始和逼近頻譜大致是相同的。圖ll示出了附隨的排序頻譜及其逼近?？梢郧逦目吹剑碱l譜相比，通過(guò)函數(shù)規(guī)則逼近排序頻譜更容易和更準(zhǔn)確。為了逼近來(lái)自圖ll的頻譜，可以將其分為例如5個(gè)區(qū)域(分區(qū))，圖11中示出5個(gè)區(qū)域，在實(shí)施例中，例如，通過(guò)直線(xiàn)逼近區(qū)域3，由相應(yīng)合適的函數(shù)(例如，多項(xiàng)式、指數(shù)函數(shù)，等等)逼近區(qū)域2和4。在實(shí)施例中，在區(qū)域1和5中的幅度值的數(shù)量可以被選擇的非常小(例如3)，但是由于這些對(duì)于聲音質(zhì)量來(lái)說(shuō)是非常重要，應(yīng)當(dāng)或者非常準(zhǔn)確對(duì)它們進(jìn)行逼近或者直接傳送它們。對(duì)于整個(gè)頻譜來(lái)說(shuō)，依照于實(shí)施例，最后只傳送了函數(shù)類(lèi)型以及它們的系數(shù)，和/或針對(duì)區(qū)域l和5的幅度值(如果需要的話(huà))。此處劃分所選的五個(gè)區(qū)域僅作為示例，在任意時(shí)刻(當(dāng)然，比如為了增強(qiáng)逼近的質(zhì)量)可以選擇其它子劃分。圖io附加地也示出了逼近的和再一次逆排序的頻譜，其中可以清晰地看到重構(gòu)的頻譜與原始頻譜非常地靠近。在實(shí)施例中，譜線(xiàn)索引的數(shù)列代表索引集合的排列，由重排序得到。在實(shí)施例中，這些重排序的索引的數(shù)列可以被直接傳送，產(chǎn)生相對(duì)較大的數(shù)據(jù)量，由于數(shù)據(jù)是完全均勻分布的，其不能通過(guò)熵編碼來(lái)減少。為了將均勻分布的排序譜線(xiàn)的索引數(shù)列(該數(shù)列邏輯上是未排序的)映射至非均勻分布的數(shù)列，反演圖形成可以被應(yīng)用于實(shí)施例中的索引，反演圖是雙射的，即唯一可逆映射，并且提供了非均勻分布的結(jié)果，參見(jiàn)例如DonaldE.Knuth:TheArtofComputerProgramming,巻3:SortingandSearching,Addison—Wesley,1998。此時(shí)對(duì)非均勻分布的數(shù)列進(jìn)行熵編碼，因此待傳送的數(shù)據(jù)量變少。以下，將對(duì)反演圖的工作機(jī)制的簡(jiǎn)短示例進(jìn)行解釋。假設(shè)數(shù)對(duì)的集合AH(Xl，yi)，，(x，yn)}，其中xt代表h的索引，使得Xi形成嚴(yán)格單調(diào)增數(shù)列。yi可以是例如頻譜的幅度值，例如A^(1，5)，(2，3)，(3，1)，(4，2)，(5，8)，(6，2.3)，(7，2)，(8，4.5)，(9，6)}。此時(shí)基于yi的量對(duì)A進(jìn)行排序，使得yi形成單調(diào)減數(shù)列。從而，Xi變成未排序的數(shù)列，即原始Xi的排列。A'={(5，8)，(9，6)，(1，5)，(8，4.5)，(2，3)，(6，2.3)，(4，2)，(7，2)，(3，1)}Xi，={5，9，1，8，2，6，4，7，3}yi，二{8，6，5，4.5，3，2.3，2，2，1}x^的反演圖形成為Xi，591826473(均勻分布))一l23640221O(非均勻分布)該反演圖的再一次反演產(chǎn)生了原始數(shù)列:X9'1=09X8'—1=198x/'=2987Xti'=29867X5'—1=059867X4'—1=4598647X3'—1=65986473X2'—1=359826473Xi'—1=2591826473=Xi'原則上，反演圖形成的其它方式是可能的，例如參見(jiàn)DonaldE.Knuth:TheArtofComputerProgramming,巻3:SortingandSearching,Addison—Wesley,1998;D.H.Lehmer:TeachingCombinatorialTrickstoaComputer,Proc.OfSymposiumAppl.Math.，CombinatorialAnalysis,巻IO，AmericanMathematicalSociety,Providence,R.I.，1960，179-193;D.H.Lehmer，TheMachineToolsofCombinatorics,AppliedCombinatorialMathematics,JohnWileyandsons,Inc.N.Y.，1964;以及ZiyaArnavut:PermutationsTechniquesinLosslessCompression,Dissertation,1995。此外，在其它實(shí)施例中，比如在例如ZiyaArnavut:PermutationsTechniquesinLosslessCompression,Dissertation,1995中所描述的，可以在反演圖形成之后進(jìn)行差分編碼，或者其它減少熵的后處、本發(fā)明的實(shí)施例基于與現(xiàn)有系統(tǒng)完全不同的原理進(jìn)行工作。通過(guò)避免量化、重采樣和低通濾波的計(jì)算步驟，并且通過(guò)選擇性地省略心理-聲學(xué)考慮，實(shí)施例可以節(jié)約一些計(jì)算復(fù)雜度。針對(duì)模式2的編碼質(zhì)量將只依賴(lài)于對(duì)排序頻譜的函數(shù)規(guī)則的逼近的質(zhì)量，而針對(duì)模式l的質(zhì)量主要由所使用的心理-聲學(xué)模型來(lái)決定。所有模式的比特率很大程度上依賴(lài)于待傳送的逆排序規(guī)則的復(fù)雜度。在很寬的范圍內(nèi)給出了比特率可伸縮性，并且從高壓縮到較高數(shù)據(jù)速率的無(wú)損編碼，任意分級(jí)都是可能的。由于功能原理的緣故，甚至可以以相對(duì)較低的比特率傳送全頻率帶寬的信號(hào)。對(duì)于計(jì)算能力和存儲(chǔ)器空間的較低要求不僅支持在傳統(tǒng)PC上使用并且實(shí)現(xiàn)實(shí)施例，而且在便攜終端上也可以使用并且實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。此外，可以在MPEG-4可伸縮、MPEG環(huán)繞聲領(lǐng)域(參見(jiàn)J.Breebaart，J.Herre，C.Faller等人；MPEGSpatialAudioCoding/MPEGSurround:OverviewandCurrentStatus;119thAESConvention,Oct2005)，雙耳提示(BinauralCue)編碼領(lǐng)域(參見(jiàn)C.Faller，F(xiàn).Baumgarte;BinauralCueCodingAppliedtoStereoandMulti-ChannelAudioCompression;112thAESConvention,May2002)或者在低延遲區(qū)域使用，此處也可以聯(lián)系時(shí)域中的應(yīng)用。由于實(shí)施例的功能原理不對(duì)待編碼的信號(hào)強(qiáng)加任何限制性要求，具體而言無(wú)損模式的應(yīng)用可以發(fā)生在音頻編碼以外，比如視頻編碼或者其它領(lǐng)域中。由于得到的比特率顯著地依賴(lài)于待傳送的逆排序規(guī)則的復(fù)雜度，因此甚至還可以構(gòu)思出其它實(shí)施例。例如，如果傳送一個(gè)鍵，而在解碼器側(cè)可以所述鍵唯一地標(biāo)識(shí)所獲得的排列，則可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。在這方面，可以使用"限制排列"領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)作為基礎(chǔ)，參見(jiàn)V.Vatter;FinitelyLabeledGenerating'TreesandRestrictedPermutations;JournalofSymbolicComputation,41(2006)，559-572。另外，實(shí)施例可以提供誤差或者殘差信號(hào)傳輸，以此可以改善模式1和2的質(zhì)量，并且模式2甚至被擴(kuò)展到無(wú)損模式。此外，所傳送的誤差信號(hào)可以允許針對(duì)在模式l的逆排序中被排除掉的頻率線(xiàn)進(jìn)行智能逆排序，從而進(jìn)一步增強(qiáng)該模式的質(zhì)量。實(shí)施例還可以提供針對(duì)模式l的頻率線(xiàn)合成，以類(lèi)似于SBR(頻譜頻帶復(fù)制)的方式工作，但是此處并不專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)高頻范圍，而是重構(gòu)已刪除的中間頻率范圍。在其它實(shí)施例中，特別針對(duì)于出現(xiàn)在逼近中的誤差的心理-聲學(xué)考慮可以改善質(zhì)量并且降低比特率。由于重排序和后續(xù)的曲線(xiàn)逼近的原理不依賴(lài)于來(lái)自頻域的信號(hào)，因此還可以在時(shí)域中針對(duì)模式2使用其它實(shí)施例。由于模式2和3省略了心理-聲學(xué)考慮的使用，還可以在音頻編碼以外使用實(shí)施例。實(shí)施例還可以提供對(duì)適應(yīng)于本方法特性的立體聲信號(hào)的優(yōu)化處理，因此同雙重單聲道編碼(twofoldmonocoding)相反，可以再一次減少比特消耗和計(jì)算量。實(shí)施例使用排序模型。在依照于排序模型工作的編碼方法中，對(duì)待編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。從而，一方面，引入了數(shù)據(jù)的人為相關(guān)性，由此可以更容易地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。另一方面，依靠排序形成了對(duì)時(shí)間值原始位置的排列。對(duì)于能夠再一次重構(gòu)原始信息或者音頻信號(hào)的解碼器來(lái)說(shuō)，因此除了經(jīng)編碼的時(shí)間值之外，有必要對(duì)反向排序規(guī)則(排列)進(jìn)行編碼和傳送。因此，僅僅對(duì)時(shí)間值進(jìn)行編碼的原始問(wèn)題此時(shí)被分為兩個(gè)部分問(wèn)題，即對(duì)排序時(shí)間值進(jìn)行編碼和對(duì)逆排序規(guī)則進(jìn)行編碼。圖ll示出了所謂的"無(wú)損排序"編碼的方案。例如，依靠排序，將音頻信號(hào)映射至具有更強(qiáng)相關(guān)性的信號(hào)。然后，對(duì)經(jīng)排序的時(shí)間值和逆排序規(guī)則進(jìn)行編碼。根據(jù)基于圖ll描述的原理，可以得到用于新穎的無(wú)損編碼方法或者音頻編碼方法的名稱(chēng)SOLO(無(wú)損排序)。兩個(gè)部分問(wèn)題中的每個(gè)都具有非常特殊的屬性。對(duì)于排序時(shí)間值的編碼來(lái)說(shuō)，在實(shí)施例中，舉例而言差分編碼是比較適合的。對(duì)排列進(jìn)行編碼可以例如發(fā)生在等價(jià)的反演圖表示中。下面，將詳細(xì)解釋兩個(gè)部分問(wèn)題。然而，除了排序模型，還可以在SOLO中使用傳統(tǒng)的解相關(guān)方法，比如預(yù)測(cè)模型。在排序模型的情況下，同常規(guī)編碼方法相比，增加了附加處理步驟(對(duì)于排列的處理)。因此，在實(shí)施例中，四個(gè)基本處理步驟為1、塊劃分(成幀)2、未排序的/排序時(shí)間值的解相關(guān)3、對(duì)排列進(jìn)行處理4、對(duì)來(lái)自2和3的數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼在差分編碼中，如其名稱(chēng)所暗示的，其不是對(duì)實(shí)際值而是對(duì)連續(xù)值的差異進(jìn)行編碼。如果差異小于原始值，可以實(shí)現(xiàn)較高的壓縮。令ie^(^自然數(shù)集)，其中K""oo以及力eZ(Z二整數(shù)集)，則差分編碼可以被定義為j.翻j差分編碼是可逆的。令ieV(N二自然數(shù)集)，其中K^/7〈o)以及a"(Z二整數(shù)集)，則逆差分編碼可以被定義為"i=1暨則L、-由于差分編碼是一種簡(jiǎn)單類(lèi)型的預(yù)測(cè)，此處熱身(在i^處的時(shí)間值)也被排除在熵編碼之外。在時(shí)間值降序排序的情況下，S具有殘差信號(hào)完全位于正自然數(shù)集內(nèi)的屬性。由此，后面的熵編碼可以變得更容易。當(dāng)待編碼的值彼此非常接近(即彼此強(qiáng)相關(guān))時(shí)，差分編碼最優(yōu)化地工作。通過(guò)對(duì)時(shí)間值進(jìn)行排序，時(shí)間值將具有強(qiáng)相關(guān)性。圖12示出了差分編碼、排序信號(hào)及其殘差信號(hào)的示例曲線(xiàn)，即圖12示出了應(yīng)用于排序時(shí)間值的差分編碼的效果。可以清晰地看到位于索引l(熱身或者熱身階段)的經(jīng)排序和解相關(guān)的時(shí)間信號(hào)的匹配值。此外，與排序時(shí)間值相對(duì)的差分編碼的殘差信號(hào)的實(shí)質(zhì)上較小的動(dòng)態(tài)范圍是顯而易見(jiàn)的。圖12上的細(xì)節(jié)可以從下表中看出。因此差分編碼代表用于對(duì)排序時(shí)間值進(jìn)行編碼的簡(jiǎn)單和有效的方法，最大值(沒(méi)有熱身)最小值熱*排序時(shí)間值32425-3276832767殘差信號(hào)52630032767在實(shí)施例中，曲線(xiàn)擬合(CF)是嘗試盡可能地使給定數(shù)學(xué)模型函數(shù)適應(yīng)于數(shù)據(jù)點(diǎn)(此處為排序時(shí)間值)的技術(shù)。曲線(xiàn)擬合的有效性很大程度上是由所要描述的曲線(xiàn)所具有的形狀而決定的?？梢钥隙ǎ蕾?lài)于排序的種類(lèi)，關(guān)注于單調(diào)減和/或單調(diào)增曲線(xiàn)。圖12和13示出了排序時(shí)間值的兩種代表性的曲線(xiàn)形狀。圖13中的非均勻曲線(xiàn)形狀是值得注意的。在大約40%的情況下出現(xiàn)這樣的曲線(xiàn)軌跡(與不同音頻信號(hào)的選擇相關(guān))，這樣的曲線(xiàn)軌跡大多不能依靠曲線(xiàn)擬合來(lái)特別好得描述。為了逼近曲線(xiàn)軌跡，如圖12和13所示，選擇以下函數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，該函數(shù)已被證明適于描述此處呈現(xiàn)的曲線(xiàn)形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>系數(shù)""H是實(shí)數(shù)集的元素，并且可以用例如內(nèi)爾德-米德(Nelder-Mead)單純形算法來(lái)確定，參見(jiàn)NELDER，J.A.;MEAD，R.A.:ASimplexMethodforFunctionMinimization.ComputerJournal,巻7，第308-313頁(yè)，1965。該算法是優(yōu)化若干參數(shù)的非線(xiàn)性函數(shù)的方法。類(lèi)似于采用步長(zhǎng)控制的Regulafalsi方法，沿最優(yōu)方向逼近值的趨向。內(nèi)爾德-米德單純形算法大致上線(xiàn)性收斂并且是相對(duì)簡(jiǎn)單和健壯的。函數(shù)/^具有靈活適應(yīng)曲線(xiàn)軌跡的整個(gè)數(shù)列的優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，其缺點(diǎn)是需要相對(duì)多的輔助信息(四個(gè)系數(shù))。此外，注意到排序曲線(xiàn)的某些部分(例如圖12的中間部分)可以通過(guò)第一階多項(xiàng)式(直線(xiàn))很好的描述并且將只需要兩個(gè)實(shí)系數(shù)a，b。因此，應(yīng)將第二函數(shù)作為備選應(yīng)用<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>對(duì)塊的排序時(shí)間值的所有數(shù)值進(jìn)行曲線(xiàn)擬合必然是非常不準(zhǔn)確的。因此，將塊劃分為幾個(gè)較小的分區(qū)似乎是有利的。盡管如此，如果塊被分解成太多的由函數(shù)/^和/w來(lái)描述的分區(qū)，將需要非常多的函數(shù)系數(shù)。因此，在一實(shí)施例中，在固定總塊長(zhǎng)1024個(gè)時(shí)間值的情況下，將其劃分為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)有256個(gè)時(shí)間值。為了能夠針對(duì)每個(gè)分區(qū)決定是/^還是/^能夠更好地適用于曲線(xiàn)擬合，需要適當(dāng)?shù)呐袥Q標(biāo)準(zhǔn)。判決標(biāo)準(zhǔn)一方面應(yīng)當(dāng)容易確定，另一方面應(yīng)當(dāng)是可表達(dá)的。為了保證這點(diǎn)，首先形成相應(yīng)函數(shù)的殘差信號(hào)并且對(duì)所需比特進(jìn)行估計(jì)。由于函數(shù)/:,/需要的系數(shù)是/^的兩倍，因此針對(duì)/:力額外估計(jì)了32比特。在圖14中，示出了曲線(xiàn)擬合的工作機(jī)制。在該幀中，第一和第四分區(qū)由/b/i貓述，并且第二和第三分區(qū)由/b/7描述。最終，要擬定差分編碼和依靠曲線(xiàn)擬合的解相關(guān)之間的直接比較。為此，示出了以字節(jié)為單位的相應(yīng)成本。為了保證兩種編碼方法的直接比較，在兩個(gè)情況下使用了僅具有一個(gè)參數(shù)的前向適應(yīng)萊斯編碼。在所有塊中，差分編碼優(yōu)于此處示出的曲線(xiàn)擬合；圖15示出了比下面，將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。下表列出了在下面使用的音頻素材，將在相應(yīng)的段落中將對(duì)其進(jìn)行引用。<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>無(wú)損編碼可以大致的被分為兩個(gè)領(lǐng)域。存在能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)有效的通用方法，并且存在被優(yōu)化用于壓縮非常特殊的數(shù)據(jù)(比如音頻信號(hào))的專(zhuān)用方法。目前，用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)壓縮的通用方法(如GZIP或者ZIP)已經(jīng)存在了很多年了。GZIP使用用于壓縮的收縮(Deflate)算法，收縮算法是LZ77(參見(jiàn)Ziv，Jacob;Lempel，Abraham:AUniversalAlgorithmforSequentialDataCompression.IEEETransactionsonInformationTheory,Vol.IT-23,No.3,May1977)和霍夫曼編碼(參見(jiàn)Huffman，DavidA.:AMethodfortheConstructionofMinimum-RedundancyCodes.ProceedingsoftheI.R.E,September,1952)的組合。ZIP文件格式使用了用于壓縮的相似算法。另一種通用方法是BZIP2。此處，在對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)際進(jìn)行編碼之前先進(jìn)行具有Burrows-Wheeler變換(BWT)的預(yù)編碼(參見(jiàn)Burrows，M.;Wheeler，D.:Ablocksortinglosslessdatacompressionalgorithm.TechnicalReport124,DigitalEquipmentCorporation,1994)。BZIP2也使用霍夫曼編碼。這些程序可以被應(yīng)用于任意數(shù)據(jù)，如文本、程序代碼、音頻信號(hào)等等。由于它們的工作機(jī)制，這些方法對(duì)于文本確實(shí)實(shí)現(xiàn)了比對(duì)于音頻信號(hào)更好的壓縮。GZIP和專(zhuān)門(mén)用于音頻信號(hào)的SHORTEN壓縮方法(參見(jiàn)Robinson，Tony:SHORTEN:Simplelosslessandnearlosslesswaveformcompression.TechnicalreportCUED/FINFENG/TR.156,CambridgeUniversityEngineeringDepartment,December1994)的直接比較證實(shí)了這點(diǎn)(參見(jiàn)下表)。針對(duì)測(cè)試使用了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>因此，為了獲得針對(duì)音頻信號(hào)的良好壓縮因子，必須在壓縮中考慮音頻信號(hào)的特殊屬性。大多數(shù)無(wú)損音頻編碼方法共享圖16中所示的塊電路圖。圖16示例地示出了大多數(shù)無(wú)損音頻壓縮算法的處理步驟。圖16中的圖示示出了塊電路圖，其中首先音頻信號(hào)被提供給塊形成或者"成幀"塊，所述塊形成或者"成幀"塊將音頻信號(hào)劃分為信號(hào)塊。隨后，通道內(nèi)解相關(guān)塊依靠例如差分編碼將信號(hào)進(jìn)行解相關(guān)。在熵編碼塊中，信號(hào)最終被熵編碼，仍參見(jiàn)Hans，Mat;Schafer，RonaldW.:LosslessCompressionofDigitalAudio.IEEESignalProcessingMagazine,July2001。首先，將待處理的數(shù)據(jù)分解成特定大小的信號(hào)部分(幀)x(n)GZ(Z對(duì)應(yīng)于整數(shù)集)。接下來(lái)是解相關(guān)步驟，其中嘗試盡可能的從信號(hào)中去除冗余。最后，對(duì)由解相關(guān)步驟獲得的信號(hào)e(n)GZ進(jìn)行熵編碼。之前，存在用于解相關(guān)步驟的兩種基本過(guò)程。大多數(shù)無(wú)損音頻編碼方法使用一種線(xiàn)性預(yù)測(cè)來(lái)從信號(hào)中去除冗余(預(yù)測(cè)建模)。其它無(wú)損音頻編碼方法基于有損音頻編碼方法，其中除了損失數(shù)據(jù)之外，對(duì)除原始信號(hào)之外的殘差或者誤差信號(hào)進(jìn)行編碼(有損編碼模型)。下面，更詳細(xì)地考慮不同的方法。線(xiàn)性預(yù)測(cè)(線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼-LPC)主要廣泛使用在數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)處理中。其意義不僅在于高效率，還在于相對(duì)較低的計(jì)算復(fù)雜度。預(yù)測(cè)的基本思想是從之前的值x(n-1)，……，x(n-p)預(yù)測(cè)x(n)。如果p個(gè)之前的值被用于預(yù)測(cè)，其被稱(chēng)作P階預(yù)測(cè)器。在無(wú)損音頻編碼中使用的預(yù)測(cè)編碼方法具有圖12中示出的基本結(jié)構(gòu)。i(z)和》(z)此處指代具有量化系數(shù)5,和&的z變換多項(xiàng)式(參見(jiàn)Mitra，SanjitK.:DigitalSignalProcessing.NewYork:McGraw-Hill,2001，pp.155-176)。Q代表量化至與x(n)相同的字長(zhǎng)。Z變換是時(shí)間連續(xù)信號(hào)的Laplace變換的時(shí)間離散模擬。圖17示出了預(yù)測(cè)編碼的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。原理上，圖17示出了I工R濾波器結(jié)構(gòu)，包括具有濾波器系數(shù)i(z)的前饋分支，具有濾波器系數(shù)》(z)的反饋分支以及量化Q。圖17基于下列公式^_■_^-^_^簡(jiǎn)饋?lái)?xiàng)反饋?lái)?xiàng)如果預(yù)測(cè)編碼方法最佳工作，大部分冗余被從x(n)去除并且由i(z)和》(z)的系數(shù)所表示。此時(shí)，結(jié)果殘差信號(hào)e(n)是不相關(guān)的并且在幅度上明顯小于原始信號(hào)x(n)。從而，實(shí)現(xiàn)了編碼增益。如果^z尸0，即反饋?lái)?xiàng)等于0，這被稱(chēng)作FIR預(yù)測(cè)器。否則，即》(z)^)，這被稱(chēng)作IIR預(yù)測(cè)器。IIR預(yù)測(cè)器在這里不做更詳細(xì)地考慮。IIR預(yù)測(cè)器顯著地更復(fù)雜，但是在某些情況中可以達(dá)成比FIR預(yù)測(cè)器更好的編碼增益(參見(jiàn)Craven，P.;Law，M.;Stuart，J.:LosslessCompressionusingIIRpredictionfilters.Munich:102ndAESConv.,1997)。為了能夠由殘差信號(hào)e(n)和預(yù)測(cè)器系數(shù)再一次重構(gòu)原始信號(hào)，過(guò)程如圖18所示。圖18示出了在預(yù)測(cè)編碼中的重構(gòu)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。圖18示出了IIR濾波器結(jié)構(gòu)的實(shí)施，IIR濾波器包括具有濾波器系數(shù)力(z)的前饋結(jié)構(gòu)，具有濾波器系數(shù)J(z)的反饋結(jié)構(gòu)以及量化Q。圖18基于下列公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>針對(duì)待處理的每個(gè)信號(hào)部分每次重新確定和傳送預(yù)測(cè)器系數(shù)。p階預(yù)測(cè)器的系數(shù)ak的適應(yīng)性確定可以用協(xié)方差法或者用使用了自相關(guān)函數(shù)的自相關(guān)法來(lái)完成。采用自相關(guān)法，通過(guò)解如下形式的線(xiàn)性方禾組獲得系數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>其中rxx(k)二E(s(n)s(n+k))成立(參見(jiàn)Sayood，Khalid:IntroductiontoDataCompression.SanFrancisco:MorganKaufmann,ThirdEdition,2006,p.333)。可選地，其可以由下列矩陣記號(hào)所表示廠=Ra由于R是可逆的，通過(guò)下式得到系數(shù)<a=R—VJayant,N.S.,Noll,P.:DigitialCodingofWaveforms—PrinciplesandApplicationstoSpeechandVideo.PrenticeHall,EnglewoodCliffs,NewJersey,1984,pp.267-269,Sayood，Khalid:IntroductiontoDataCompression.SanFrancisco:MorganKaufmann,ThirdEdition,2006,pp.332-334andRabiner,L.R.;Schafer,R.W.:DigitalProcessingofSpeechSignals.NewJersey:Prentice-Hall,1978，pp.396-404中詳細(xì)地描述了如何精確獲得用于確定最優(yōu)預(yù)測(cè)器系數(shù)的線(xiàn)性方程組。由于R的矩陣屬性，可以用列文森-杜賓(Levinson-Durbin)算法非常有效地解出該方程(參見(jiàn)Yu，R.;Lin，X.;Ko，C.C.:AMulti-StageLevinson-DurbinAlgorithm.IEEEProc.,Vol.1,pp.218-221,November2002)。為了預(yù)測(cè)，將時(shí)間值劃分為大小為N的塊。假定需要使用2階預(yù)測(cè)器由當(dāng)前塊n預(yù)測(cè)時(shí)間值，則產(chǎn)生了如何處理來(lái)自塊n的頭兩個(gè)值的問(wèn)題?；蛘呖梢允褂脕?lái)自前一個(gè)塊n-l的最后兩個(gè)值來(lái)預(yù)測(cè)，或者不預(yù)測(cè)塊n的頭兩個(gè)值并且保留它們的原始形式。如果使用前一個(gè)塊n-l的值，則僅當(dāng)塊n-l被成功解碼時(shí)才可以對(duì)塊n解碼。而這將導(dǎo)致塊依賴(lài)性，并且違背了將每個(gè)塊(幀)作為自治可解碼單元來(lái)處理的原則。如果前P個(gè)值被保留它們的原始形式，它們被稱(chēng)作預(yù)測(cè)器的熱身或者熱身值(參見(jiàn)圖19)。由于熱身通常具有與殘差信號(hào)不同的粒度比和統(tǒng)計(jì)屬性，因此其在大多數(shù)情況下不進(jìn)行熵編碼。圖19示出了預(yù)測(cè)濾波器的熱身值的示例。在圖19的上方區(qū)域中，示出了未改變的輸入信號(hào)，并且在下方區(qū)域中示出了熱身值和殘差信實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)的另一種方法是不針對(duì)每個(gè)信號(hào)部分重新確定系數(shù)，而是一直使用固定的預(yù)測(cè)器系數(shù)。如果一直使用相同的系數(shù)，這也被稱(chēng)作固定預(yù)測(cè)器。作為示例，此時(shí)將詳細(xì)地考慮作為預(yù)測(cè)建模的代表的AudioPaK(參見(jiàn)Hans，Mat;Schafer，RonaldW.:LosslessCompressionofDigitalAudio.IEEESignalProcessingMagazine,July2001,pp.28-31)。在AndioPaK中，首先將音頻信號(hào)分解為獨(dú)立的自治可解碼部分。通常，使用192采樣的倍數(shù)(192，576，1152，2304，4608)。為了解相關(guān)，使用具有固定整數(shù)系數(shù)的FIR預(yù)測(cè)器(固定預(yù)測(cè)器)。該FIR預(yù)測(cè)器首先使用在SH0RTEN(參見(jiàn)Robinson，Tony:SHORTEN:Simplelosslessandnearlosslesswaveformcompression.TechnicalreportCUED/FINFENG/TR.156,CambridgeUniversityEngineeringDepartment,December1994,pp.3-4)中。內(nèi)在地，固定預(yù)測(cè)器具有四個(gè)不同的預(yù)測(cè)模型。i0(")=0原理上，在方程中存在多項(xiàng)式逼近和/或預(yù)測(cè)方法。前p個(gè)采樣x(n-l)，x(n-2),……，x(n-p)可以由p-l階多項(xiàng)式來(lái)描述。當(dāng)在位置n處估計(jì)該多項(xiàng)式時(shí)，獲得預(yù)測(cè)值對(duì)w)。在圖20中以圖形化方式示出了上述內(nèi)容。圖20示出了在多項(xiàng)式預(yù)測(cè)器中的預(yù)測(cè)模型的實(shí)施例。2x(m--2)3x("-1)_3x(w-2)+x(w-3)通過(guò)預(yù)測(cè)獲得的殘差信號(hào)e/"^x(";i-^w可以以相對(duì)容易的方式，例如通過(guò)下列方程進(jìn)行遞歸計(jì)算。e2(W)=^(W)-&(/7-1)=e，(n)—e，(n—1)最終，由殘差信號(hào)值的大小的和變?yōu)樽钚∵@一事實(shí)來(lái)確定最佳預(yù)測(cè)模型。AudioPak使用了萊斯編碼。由于殘差信號(hào)的值是ei(n)GZ，而萊斯編碼處理N。中的值，因此首先進(jìn)行從殘留值ei(n)到N。的映射。M"W)=2|ei(n)|-l否則對(duì)每個(gè)塊(幀)確定萊斯參數(shù)k并且假定值是O，1，……，(b-1)。此處，b代表每個(gè)音頻采樣的比特?cái)?shù)。K是經(jīng)由下列方程確定的可以按照例如下面的方式不用任何浮點(diǎn)運(yùn)算對(duì)K進(jìn)行直接逼近/'or&=ft〃二/ys歷esize,#"/^￡rrA+力yV#",yV說(shuō)二-人其中/rs膨w'^代表每個(gè)幀的采樣數(shù)量，并且J^^T2Y^代表殘差信號(hào)的絕對(duì)值的和。預(yù)測(cè)模型的另一個(gè)代表是SHORTEN(參見(jiàn)Robinson，Tony:SHORTEN:Simplelosslessandnearlosslesswaveformcompression.TechnicalreportCUED/FINFENG/TR.156,CambridgeUniversityEngineeringDepartment,December1994)、FLAC(參見(jiàn)Coalson，Josh:FLAC-FreeLosslessAudioCodec;http:〃flac.sourceforge.net)、MPEG-4音頻無(wú)損編碼(MPEG-4ALS)(參見(jiàn)Liebchen，Tilman;Reznik，Yuriy;Moriya，Takehiro;Yang，DaiTracy:MPEG-4AudioLosslessCoding.Berlin,Germany:116thAESConvention,May2004)以及猿猴音頻(參見(jiàn)Ashland，MatthewT.:Monkey'sAudio-afastandpowerfullosslessaudiocompressor;http:〃www.monkeysaudio.com/index.html)。實(shí)現(xiàn)無(wú)損音頻編碼方法的第二種方法是建立在有損音頻編碼方法上的。有損編碼模型的一個(gè)代表是LTAC，其中也可以用縮寫(xiě)LTC(無(wú)損變換編碼)來(lái)代替LTAC(無(wú)損變換音頻壓縮)，參見(jiàn)Liebchen，Tilman;Purat，Marcus;Noll，Peter:LosslessTransformCodingofAudioSignals.Munich,Germany:102ndAESConvention,1997。在圖21中示出了該編碼器的原理工作機(jī)制。圖21示出了LTAC(無(wú)損變換編碼)編碼器的結(jié)構(gòu)的框圖。該編碼器包括用于將輸入信號(hào)x(n)變換至頻域的"DCT"塊，"DCT"塊之后是量化Q。然后，可以由"IDCT"塊將量化信號(hào)c(n)變換回時(shí)域，其中量化信號(hào)c(n)可以被另一個(gè)量化器Q量化并且從原始輸入信號(hào)中減去。然后，可以以熵編碼形式傳送殘差信號(hào)e(n)。對(duì)應(yīng)于圖21，量化信號(hào)c(n)還可以經(jīng)由熵編碼進(jìn)行編碼，熵編碼可以從不同的碼本中選擇。在LTAC中，用正交變換(DCT-離散余弦變換)將時(shí)間值x(n)變換至頻域。在有損部分中，然后對(duì)頻譜值進(jìn)行量化c(k)和熵編碼。目前，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)損編碼方法，用反變換(IDCh逆離散余弦變換)將經(jīng)量化的頻譜值c(k)附加地反向變換并且再一次進(jìn)行量化y(n)。依靠e(n)=x(n)-y(n)來(lái)計(jì)算殘差信號(hào)。然后，對(duì)e(n)進(jìn)行熵編碼并且將其傳送。在解碼器中，依靠IDCT以及后續(xù)的量化，由c(k)再一次獲得y(n)。最終，在解碼器中，依靠y(n)+e(n)=y(n)+[x(n)-y(n)]二x(n)來(lái)實(shí)現(xiàn)x(n)的理想重構(gòu)。另一個(gè)屬于有損編碼模型范疇內(nèi)的方法是MPEG-4可伸縮無(wú)損音頻編碼(MPEG-4SLS)(參見(jiàn)Geiger，Ralf;Yu，Rongshan;Herre，Jiirgen;Rahardja，Susanto;Kim，Sang-Wook;Lin，Xiao;Schmidt,Markus:ISO/IECMPEG-4High-DefinitionScalableAdvancedAudioCoding.Paris:120thAESConvention,May2006)。其結(jié)合了無(wú)損音頻編碼/有損音頻編碼和可伸縮音頻編碼的功能。在比特流級(jí)別，MPEG-4SLS是與MPEG-4高級(jí)音頻編碼(MPEG-4AAC)(參見(jiàn)ISO/IECJTC1/SC29/WG11:CodingofAudiovisualObjects,Part3.Audio,Subpart4Time/FrequencyCoding.InternationalStandard14496-3,1999)后向兼容的。圖22示出了MPEG-4SLS(SLS二可伸縮無(wú)損音頻編碼)編碼器的框圖。首先，用IntMDCT(整數(shù)改進(jìn)型離散余弦變換)(參見(jiàn)Geiger，Ralf;Sporer，Thomas;Koller，Jiirgen;Brandenburg,Karlheinz:AudioCodingBasedonIntegerTransforms;NewYork:lllndAESConv.，2001)將音頻數(shù)據(jù)變換至頻域中，然后通過(guò)時(shí)間噪聲成型(TNS)和中央/輔助通道編碼進(jìn)行進(jìn)一步處理(整數(shù)AAC工具/改裝)。然后，將AAC編碼器己進(jìn)行編碼的所有數(shù)據(jù)通過(guò)誤差映射從IntMDCT頻譜值中移除。剩下的是殘差信號(hào)，對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行熵編碼。為了進(jìn)行熵編碼，使用BPGC(比特平面戈洛姆編碼)、CBAC(基于上下文的算術(shù)編碼)以及低能量模式。經(jīng)由兩個(gè)或者更多個(gè)通道的聲音傳輸被稱(chēng)作立體聲。在實(shí)際中，術(shù)語(yǔ)立體聲多數(shù)被用于特指兩通道片段。如果存在多于兩個(gè)個(gè)通道，則稱(chēng)其為多通道聲音。該碩士學(xué)位論文僅處理具有兩個(gè)通道的信號(hào)，對(duì)此，可以同義地使用立體聲信號(hào)的稱(chēng)謂。處理立體聲信號(hào)的一種可能是將兩個(gè)通道彼此獨(dú)立地編碼。在該情況下，這被稱(chēng)作獨(dú)立立體聲編碼。除了在"偽立體聲"版本的老式單聲道錄音(兩個(gè)通道是一樣的)或者在電視中的雙通道聲音(獨(dú)立通道)以外，立體聲信號(hào)通常同時(shí)具有兩個(gè)通道之間的差異和共性(冗余)。如果成功地確定了共性并且針對(duì)兩個(gè)通道僅將它們傳送一次，則可以減少比特率。在該情況下，這被稱(chēng)作依賴(lài)立體聲編碼(聯(lián)合立體聲編碼)。減少立體聲信號(hào)之間的冗余的一種方法是中央/輔助通道編碼(MS編碼)。該技術(shù)首先針對(duì)有損音頻編碼方法，被描述于Johnston，J.D.;Ferreira，A.J.:Sum-DifferenceStereoTransformCoding,IEEEInternationalConference,ICASSP,1992中。下列方程示出了如何由左通道L和右通道R生成中央通道M和輔助通道S。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage39</formula>由于<formula>formulaseeoriginaldocumentpage39</formula>MS編碼是可逆的<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>無(wú)損音頻編碼方法也使用MS編碼。然而，由于上述方程具有浮點(diǎn)數(shù)而不是整數(shù)的特性，導(dǎo)致在某些情況下一些無(wú)損音頻編碼方法(參見(jiàn)Ashland，MatthewT.:Monkey'sAudio—afastandpowerfullosslessaudiocompressor;http:〃www.monkeysaudio.com/index.html)針對(duì)MS編碼使用下列方程<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>此處NINT意味著相對(duì)于零舍入至最接近的整數(shù)。除了MS編碼，無(wú)損音頻編碼方法還使用LS編碼和/或RS編碼(參見(jiàn)Coalson，Josh:FLAC-FreeLosslessAudioCodec;http:〃flac.sourceforge.net)。為了通過(guò)LS編碼獲得右通道和/或通過(guò)RS編碼中獲得左通道，必須按照類(lèi)似下面的方程進(jìn)行處理丄=i+S=丄-S°存在進(jìn)行立體聲冗余消減(SRR)的兩種基本可能?；蛘咴趯?duì)獨(dú)立通道解相關(guān)之后(參見(jiàn)圖23)或者在對(duì)獨(dú)立通道解相關(guān)之前(參見(jiàn)圖24)。圖23示出了在對(duì)獨(dú)立通道解相關(guān)之后的立體聲冗余消減(SRR)，圖24示出了在對(duì)獨(dú)立通道解相關(guān)前的立體聲冗余消減。兩種方法都具有特別的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。盡管如此，下面將僅使用方法2。在本節(jié)中，需要針對(duì)所描述的線(xiàn)性預(yù)測(cè)(LPO線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼)給出合適的量化。確定的系數(shù)ail常是浮點(diǎn)值(實(shí)數(shù))，其在數(shù)字系統(tǒng)中僅可以由有限精度來(lái)表示。因此，必須對(duì)系數(shù)az量化。盡管如此，這可以導(dǎo)致較大的預(yù)測(cè)誤差，并且需要在殘差信號(hào)的生成中考慮進(jìn)去。因此，通過(guò)精度參數(shù)g來(lái)控制量化是有意義的。如果g大，則對(duì)系數(shù)進(jìn)行較精細(xì)的量化并且系數(shù)需要更多的比特。如果g小，則對(duì)系數(shù)進(jìn)行較粗糙的量化并且系數(shù)需要較少的比特。為了能夠?qū)崿F(xiàn)量化，首先確定幅度上最大的系數(shù)a,。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage41</formula>目前，將這樣確定的最大預(yù)測(cè)器系數(shù)分解為尾數(shù)M和以2為底的指數(shù)E，即"raax=2￡.M下面不再需要尾數(shù)M，但是指數(shù)E用于依靠下列方程確定縮放因子s減l用于將有符號(hào)系數(shù)考慮進(jìn)去。依靠下列方程獲得針對(duì)i二l，2，……，p的量化預(yù)測(cè)器系數(shù)4=k'2'」。使用縮放因子s以及量化預(yù)測(cè)器系數(shù)^，由下式確定待傳送的殘差信號(hào)e(n):2<3,x(w-A:)'2—該方程確保了e(vez成立。通過(guò)傳輸熱身，將參數(shù)g&aa以及殘差信號(hào)e(n)傳送至解碼器，從而可以理想重構(gòu)該信號(hào)部分的原始值x(n):、如果預(yù)測(cè)器的階數(shù)增加，通常會(huì)減少殘差信號(hào)的方差和幅度。這需要針對(duì)殘差信號(hào)的較低數(shù)據(jù)速率。另一方面，必須傳送更多的系數(shù)和更大的熱身，即更多的輔助信息以供較高的預(yù)測(cè)器階數(shù)之用。從而，總體數(shù)據(jù)速率再一次增加。因此，目標(biāo)是找到一個(gè)使得總數(shù)據(jù)速率最小的階數(shù)。圖25示出了預(yù)測(cè)器階數(shù)和總比特消耗的關(guān)系?？梢郧逦乜吹诫S著階數(shù)的增加，殘差信號(hào)需要的用于編碼的比特越來(lái)越少。然而，用于輔助信息(量化預(yù)測(cè)器系數(shù)和熱身)的數(shù)據(jù)速率持續(xù)的增加，從而從某點(diǎn)開(kāi)始總數(shù)據(jù)速率再一次上升。通常地，在l〈p〈16處達(dá)到最小值。在圖25中，在P二5處得到最優(yōu)階數(shù)。針對(duì)圖25，使用了用于量化控制的固定值g二12和每采樣16比特的解析度。圖26示出了量化參數(shù)g和總比特消耗的關(guān)系。關(guān)于依賴(lài)于量化參數(shù)g的總比特率(參見(jiàn)圖26)，用于殘差信號(hào)的比特消耗持續(xù)地減少直至特定值。從該值往前，量化精確度的進(jìn)一步增加不再有用。這意味著用于殘差信號(hào)的必要的比特?cái)?shù)量基本保持為常量。開(kāi)始時(shí)總數(shù)'據(jù)速率持續(xù)地減少，但是接著由于用于量化預(yù)測(cè)器系數(shù)的輔助信息的增加總數(shù)據(jù)速率再一次上升。在大多數(shù)情況中，在5〈g〈15處獲得最優(yōu)。在圖26中，在^11處獲得最小值。針對(duì)圖26，使用了常數(shù)預(yù)測(cè)器階數(shù)p二7以及對(duì)于輸入信號(hào)每采樣16比特的解析度。此時(shí)將利用剛剛獲得的發(fā)現(xiàn)，以在簡(jiǎn)化的MATLAB代碼表示中指示用于無(wú)損線(xiàn)性預(yù)測(cè)的算法(見(jiàn)lpc〇)。MATLAB是設(shè)計(jì)用于矩陣計(jì)算的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。其名稱(chēng)MATrixLABortory源自于此。在MATLAB中用專(zhuān)有的、平臺(tái)獨(dú)立的編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，編程語(yǔ)言由相應(yīng)的計(jì)算機(jī)來(lái)解釋。首先，依照于在圖25和圖26中確定的極限值來(lái)初始化一些變量。然后，通過(guò)自相關(guān)和列文森-杜賓算法確定預(yù)測(cè)器系數(shù)。算法的核心是通過(guò)兩個(gè)交織的for循環(huán)實(shí)現(xiàn)的。外循環(huán)借助預(yù)測(cè)器階數(shù)p運(yùn)行。內(nèi)循環(huán)借助量化參數(shù)g運(yùn)行。在內(nèi)循環(huán)中，進(jìn)行系數(shù)的量化、殘差信號(hào)的計(jì)算以及殘差信號(hào)的熵編碼。還可以不對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行完整熵編碼，而估計(jì)比特消耗，比特消耗估計(jì)可以更快的執(zhí)行。最終，確保具有最低比特消耗的變體。下面是MATLAB代碼的實(shí)施例lpc(data,bitsPerSa即le)%initializebestBitswithmaximuravaluebestBits:INT—MAX;%limitsofthepredictorordermax—lpc—order二16;min—lpc—order二1;%limitsofthequantizationaccuracymin—quant_precision二5;max—quant_precision=15;%calculateautocorrelationautoc=CalcAutocorr(data,max—lpc—order);%determinecoefficientsforallrelevant%orderswiththeLevinson-Durbinalgorithmcoeffs=CalcCoeff(autoc，max—lpc_order);%findthebestorderpforp=min—Ipc_order:1:max—lpc—order%findthebestquantizationparametergforg=min—quant—precision:1:max—quant—precision%quantizethecoefficients=QuantCoeffs(coeffs，p，g);%calculateresidualsignal(actualprediction)二CalcResidual(data,p，s，qcoeffs);%entropycodingoftheresidualsignalbitsResidual=EntropyCoding(residiml);%necessarybitsforthecoefficientsbitsQCoeffs二g承p;%necessarybitsforthewarmupbitsWarmup=bitsPerSample*p;%determineoverallbitconsumptionbitsTotal=bitsResidual+bitsQCoeffs+bitsWarmup;%storebestvariantif(bitsTotal<bestBits)bestOrder二p;bestWarmup=warm叩；bestQuantScal二s;bestPrecision=g;bestQCoeffs=qcoeffs;bestResidual=residual;bestBits=bitsTotal;endendend此處，需要檢驗(yàn)上述FIR預(yù)測(cè)器是否可以用固定和整數(shù)系數(shù)(固定預(yù)測(cè)器)以可獲益的方式來(lái)擴(kuò)展。從上節(jié)可知，最優(yōu)階數(shù)P位于范圍1〈p〈16中。在Robinson，Tony:SHORTEN:Simplelosslessandnearlosslesswaveformcompression;TechnicalreportCUED/FINFENG/TR.156,CambridgeUniversityEngineeringDepartment,December1994中的固定預(yù)測(cè)器使用最大階數(shù)P^3。在Hans，Mat;SchaferRonaldW.:LosslessCompressionofDigitalAudio,IEEESignalProcessingMagazine,July2001,p.30中，給出了固定預(yù)測(cè)器的傳輸函數(shù)卞和幅頻曲線(xiàn)//(,)=|2.si+772)|P。此處T指代采樣率，并且"二i^/。傳輸函數(shù)是線(xiàn)性、時(shí)不變系統(tǒng)的形態(tài)的數(shù)學(xué)描述，其具有輸入和輸出。依靠頻率響應(yīng)，描述線(xiàn)性時(shí)間不變系統(tǒng)的性態(tài)，其中將輸出量與輸入量相比較，并且根據(jù)頻率進(jìn)行記錄。使用上述方程，設(shè)計(jì)另兩個(gè)階數(shù)P^4和p二5:i0(")=0=x(n-l)i2(m)=2x(w-l)_x(w_2)■￡3(w)=3x(w-1)-3x(m—2)+x(m_3)i4(n)=4x(_l)—6x(w-2)+4x(m-3)—x(m-4)i5(w)=5x(w_l)_10x("-2)+10x("-3)—5x(n—4)+x(_5)依靠下列方程獲得相應(yīng)的殘差信號(hào)，并且采用與上節(jié)等效的方式執(zhí)行熱身形成W=x、w=e0(")-e0("-1)e2(w)=e,(w)-e(w-l)e3(")=e2(")-e2("-l)e4(w)=e3(w)—e3("—1圖27示出了固定預(yù)測(cè)器的依賴(lài)于其階數(shù)p的幅頻響應(yīng)?；趯?duì)頻率響應(yīng)的考慮，不同預(yù)測(cè)器階數(shù)的效果變得更加明顯(參見(jiàn)圖27)。在階數(shù)P二0處，殘差信號(hào)對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)。從而，獲得恒定為l的幅頻響應(yīng)。在階數(shù)上的增加一方面導(dǎo)致了對(duì)低頻信號(hào)部分的更強(qiáng)的衰減，另一方面，導(dǎo)致高頻信號(hào)部分的增加。為了說(shuō)明，頻率軸被歸一化為采樣頻率的一半，從而l表示一半的采樣頻率(此處為22.05kHz)。此時(shí)需要驗(yàn)證，以示出是否可以通過(guò)包括P二4和p^5來(lái)獲得編碼增益。為此，驗(yàn)證音樂(lè)的不同片段，并且對(duì)每個(gè)塊選擇需要最少比特的階數(shù)。在下表中，示出了對(duì)整個(gè)音頻文件求和后，階數(shù)被選作最佳值的頻率。為了創(chuàng)建本表，選擇了1024個(gè)時(shí)間值的<table>tableseeoriginaldocumentpage45</column></row><table>宣定塊長(zhǎng)度,從上表可以看出，不存在在所有情況下都是最優(yōu)的預(yù)測(cè)器階數(shù)。因此，針對(duì)每個(gè)塊再次確定最佳階數(shù)是有意義的。最常選擇階數(shù)p二2、P二3以及p二l。使用階數(shù)？=0和口=4的頻率較低。通過(guò)由？=4對(duì)固定預(yù)測(cè)器進(jìn)行擴(kuò)展，在片段號(hào)l中獲得了一些編碼增益。階數(shù)P二5僅在片段15中提供了編碼增益。由于片段號(hào)15不是音樂(lè)的"常見(jiàn)"片段，而是lkHz正弦，P二5的好處是可疑的。此外，這還可以顯示出p〉5通常不再提供任何大編碼增益而僅增加復(fù)雜度。如上節(jié)中一樣，將剛剛獲得的發(fā)現(xiàn)用于指示算法(參見(jiàn)fixed())。首先，定義最大和最小階數(shù)。然后是for循環(huán)，for循環(huán)遍歷所有階數(shù)。在該循環(huán)內(nèi)，確定具有相應(yīng)比特消耗的殘差信號(hào)以及依賴(lài)于階數(shù)的熱身成本。最終，選擇最佳變體。fixed(data,bitsPei'Sample)%initializebestBitswithmaximumvaluebestBits=INT一MAX;%limitsofthepredictorordermax_fixed—order=5;rain—fixed—order=0:forp二min—fixed—order:1:max—fixed—order%calculateresidualsignal(actualprediction)=CalcResidual(data,p);%entropycodingoftheresidualsignalbitsResidual=EntropyCoding(residual);%necessarybitsforthewarmupbitsWarmup=bitsPerSample氺p;%determineoverallbitconsumptionbitsTotal=bitsResidual+bitsWarmup;%storebestvariantif(bitsTotal〈bestBits)best0rder二p;bestWarmup二warmup;bestResidiml=residual;bestBits=bitsTotal;endendend在差分編碼中，如其名稱(chēng)所暗示的，其不是對(duì)實(shí)際值而是對(duì)連續(xù)值的差異進(jìn)行編碼。如果差異小于原始值，可以實(shí)現(xiàn)較高的壓縮。上節(jié)中描述的固定預(yù)測(cè)器使用了針對(duì)P^1的差分編碼。定義(差分編碼)令iEN，其中l(wèi)〈i〈n〈①并且XiEZ，則差分編碼被定義為(_、-^否刺差分編碼是可逆的。定義(逆差分編碼)^分編碼被定義為如在預(yù)測(cè)器的情況中那樣，熱身(在i二l處的時(shí)間值)被排除在熵編碼之外。在降序排序時(shí)間值的情況下，S具有殘差信號(hào)完全處于N。中的屬性。從而，后續(xù)的熵編碼可以被設(shè)計(jì)的更為簡(jiǎn)單。如果待編碼的值彼此極為接近(即強(qiáng)相關(guān))，則差分編碼可以最優(yōu)地工作。通過(guò)時(shí)間值的排序，時(shí)間值將變?yōu)閺?qiáng)相關(guān)。圖12已經(jīng)示出了應(yīng)用于排序時(shí)間值的差分編碼的效果?？梢郧逦乜吹皆谒鞴璘處(熱身)的排序和解相關(guān)時(shí)間信號(hào)的匹配值。此外，與排序時(shí)間值相對(duì)的差分編碼的殘差信號(hào)的實(shí)質(zhì)上較小的動(dòng)態(tài)范圍是顯而易見(jiàn)的。關(guān)于圖12上的細(xì)節(jié)可以從下列表中看出。因此，差分編碼代表了用于對(duì)排序時(shí)間值編碼的簡(jiǎn)單和有效的方法。<table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table>在下面兩節(jié)中，給出了如何對(duì)排列進(jìn)行有效編碼的方法。假定排列具有無(wú)記憶性，則任意排列CT(其中l(wèi)cH〈①)的熵由下列方程給出。在此處故意省略掉了排列的記憶性，這是由于無(wú)記憶代表了最簡(jiǎn)單類(lèi)型的排列編碼//(+logH)。此時(shí)，H(ci)描述了用于對(duì)ci(i)進(jìn)行二進(jìn)制編碼所需的比特/字符的數(shù)量。為了表示例如長(zhǎng)度256的排列，需要每個(gè)元素8個(gè)比特。這是由于排列的元素的出現(xiàn)是等概率的。在本例中，通過(guò)對(duì)時(shí)間值進(jìn)行排序而在對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)獲得的排列(例如16比特解析度)將單-iEN，其中l(wèi)〈i〈n〈①并且XiGZ，則逆差獨(dú)地需要一半的輸入數(shù)據(jù)速率。由于該數(shù)據(jù)量已經(jīng)是相對(duì)很高了，因此出現(xiàn)下列問(wèn)題是否可以以每個(gè)元素少于log2(kl)個(gè)比特來(lái)對(duì)排列進(jìn)行二進(jìn)制編碼？在上節(jié)中，已經(jīng)說(shuō)明了可以從排列表示切換至等價(jià)的反演示并且反之亦可。因此，需要檢驗(yàn)反演圖的二進(jìn)制表示所需的數(shù)據(jù)速率是否小于排列所需的數(shù)據(jù)速率。此處示例是為了提供清晰的說(shuō)明。示例給定下列排列「1234、「123ICT=、421、432lj如果形成(J和兀的反演圖，則獲得I(ci)=(2110)，I(兀)=(3210)。下式成立/7(/(a))=1.5歷,<2胎=H(o")。這意味著反演圖的熵實(shí)際上小于排列的熵。然而，針對(duì)兀獲得下式//(/(;r))=2M=//(;r)o在兀的情況下，因此反演圖的熵與排列的熵一樣大。然而，以反序(即，兀(4)，兀(3)，兀(2)，兀(l))考慮兀，獲得相同的排列，并且其反演圖具有非常小的熵。在任意速率下，針對(duì)任意排列o(lcrl〈cxO，下式成立i/(/(a")^/Z(o")。此時(shí)，定義又一反演圖形成規(guī)則以克服在上述示例中描述的關(guān)于兀的問(wèn)題。首先，出于完整性的考慮，將再次提出在上節(jié)中描述的反演圖形成規(guī)則(下面的反演圖LB)。定義(LB二左側(cè)較大)令c^&為排列，并且力,.(戶(hù)l，2，…，n)是大于j的在j左側(cè)的元素的數(shù)量。則/,^)-(W.力，,)代表o的反演圖LB。定義(LS二左側(cè)較小)令^&為排列，并且力y(戶(hù)1，2，…，n)是小于j的在j左側(cè)的元素的數(shù)量。則4(a)-(Vv.iO代表cr的反演圖LB。定義(RB二右側(cè)較大)令ae&為排列，并且^(戶(hù)1，2，…，n)是大于j的在j右側(cè)的元素的數(shù)量。則Irb(cTXVv..bJ代表cT的反演圖LB。定義(RS二右側(cè)較小)令cxe&為排列，并且^(戶(hù)1，2，…，n)是小于j的在j右側(cè)的元素的數(shù)量。貝lJl"crXVv..bJ代表CT的反演圖LB。示例在此處示例地示出了反演圖RS的形成和相應(yīng)的排列產(chǎn)生的示例，—。234、CT=〔4213"首先，取o(i卜l的排列中的元素，并且對(duì)在CT中的在CT(i)二l的右邊且小于l的元素進(jìn)行計(jì)數(shù)。此處，不存在這種元素。然后，取cr(i)二2的排列中的元素，并且對(duì)在CT中的在C7(i)二l的右邊且更小的元素計(jì)數(shù)。此處，不存在在a(i盧2的右邊且小于2的元素。繼續(xù)像這樣進(jìn)行計(jì)算直到IcjI，最終獲得L(C二&,…，/V二0似"。當(dāng)逐步執(zhí)行時(shí)j=l,2,...W，可以再一次通過(guò)反演圖RS生成相應(yīng)的排列。為此，以相反方式進(jìn)行處理，并且插入J使得其右側(cè)的&個(gè)元素小于J。W二O7M二。"M二》J"M二""如果形成a的反演圖LB，LS和RB，則獲得二微WAU二^贈(zèng)二飾a;上面的反演圖的熵的比較表明它們熵部分地具有顯著的不同，并且在所有情況下小于排列的熵(2比特)。抓"cr"二丄幼""肌二〃W政/乂cr"《。.67肌"肌二踏J敝"(T"《"7肌"肌二膝,敝乂CJ"二丄幼""肌二〃rwARNAVUT，Ziya:PermutationTechniquesinLosslessCompression.Nebraska,University,ComputerScience,Dissertation,1995，pp.58-78，在ARNAVUT，Ziya的論文中確實(shí)指出，他使用了用于形成反演圖的幾種不同的方法。盡管如此，他針對(duì)反演圖使用了不同的形成規(guī)則。這些是萊默反演圖。當(dāng)在下面提到反演圖時(shí)，指非萊默反演圖。在萊默反演圖的情況下，顯式地添加"萊默"。此時(shí)，對(duì)這些進(jìn)行描述，并且在下面使用。定義(萊默反演圖RS(右側(cè)較小))令cre&為排列。則萊默反演圖RS/,(力=(61》2,...》)被定義為附加rsl代表"右側(cè)較小的萊默"。對(duì)于下列定義同樣適用。當(dāng)然，可以再一次由萊默反演圖RS生成該排列。在ARNAVUT，Ziya:PermutationTechniquesinLosslessCompression.Nebraska,University,ComputerScience,Dissertation,1995onp.62-63中已經(jīng)指示了針對(duì)于此的如下算法。在算法中，l代表連接表ARNAVUT，Ziya:PermutationTechniquesinLosslessCompression.Nebraska,University,ComputerScience,Dissertation,1995，在ARNAVUT，Ziya的論文中確實(shí)指出，他使用了幾種萊默反演表形成規(guī)則，但是既沒(méi)有指示更詳細(xì)的剩余三個(gè)反演圖規(guī)則的定義(RBL，LSL和LBL)也沒(méi)有指示用于恢復(fù)排列的相應(yīng)算法。因此，在此處應(yīng)當(dāng)指示相應(yīng)的定義定義(萊默反演圖RB)。令ae&為排列。則定義萊默反演圖RB/,.w(小(H…A)為飾1.設(shè)置i仨l，lr(l,2，…，n)2.。(i)—3.1—(從1中移除1(、+1))4.i仨i+l,如果i〉n停止，否則轉(zhuǎn)移至2。和算法。定義(算法1.設(shè)置i仨l,l仵(n，n-l，…,1)2.cr(i)—l(bi+l)3.1—l-l(bj+l)(從l中移除l(bi+l))4.i—i+l,如果i〉n停止,否則轉(zhuǎn)移至2。(默反演圖LS)。令ae&為排列。則定義萊默反演圖LS《=:7:7'<AS/aa(A)>a(y1""算法W1.設(shè)置i仨n,l仨(l,2,…,n)2.。(i)<~l(bi+l)3.1—1-l(bi+l)(從l中移除l(bi+l))4.i—i-l,如果i〉n停止，否則轉(zhuǎn)移至2。定義(萊默反演圖LB)。令ae&為排列。則定義萊默反演圖LB/仿,(0")2,...,6)為、=算法i;(力1.設(shè)置i仨n,l仨(n,n-l,...,l)2.cj(i)<~:3.l仨l-l(bi+l)(從沖移除l(bi+l))4.i仨i-l，如果i〉n停止，否則轉(zhuǎn)移至2。示例此處還針對(duì)全部四個(gè)萊默反演圖示例性地示出了萊默反演圖LB的構(gòu)建以及相應(yīng)的排列的恢復(fù)。給出12344312首先，取該排列的第一個(gè)元素ci(l)=4，并且對(duì)ct中的大于4的cia)左側(cè)的元素計(jì)數(shù)。此處，有0個(gè)元素。然后，取該排列的第二個(gè)元素a(2)=3，并且對(duì)cj中的ci(2)左側(cè)的更大的元素計(jì)數(shù)。此處，d(2)旁邊的一個(gè)元素大于3。如果嚴(yán)格按此處理直至1cjI，最終獲得//W((T)=(^62,...A)=(0122)。由萊默反演圖LB，借助算法&(力可以再生相應(yīng)的排列/=(4,3,2,1)2/=(4,3,1)63=212/=(4,3)62=1312"(4)Z),=04321如果形成了CJ的萊默反演圖RSL、RBL以及LSL，則獲得Uo")=(3200)lrbl(cx)=(0010)。l,s,(o")=(0001)反演圖LB的元素的所示屬性針對(duì)反演圖RB、RBL以及RSL也適用。盡管如此，針對(duì)反演圖LS、RS、LBL以及LSL，元素具有下列屬性O(shè)SbjSj-l(Vj=l,2,…,n)。在反演圖和萊默反演圖中，存在關(guān)于熵的下列關(guān)系H(l,b(a))=H(Ucr))H(l,sW)=H固)H(l)=H(lr>》°H(l_)=H(1》))這是由于以下事實(shí)造成的，S卩當(dāng)形成相應(yīng)的反演圖和/或萊默反演圖時(shí)，僅用另一順序考慮這些元素。目前，為了獲得關(guān)于以多高的數(shù)據(jù)速率對(duì)排序進(jìn)行編碼的聲明，定義了該編碼效果的度量。為了度量，考慮不同反演圖和/或萊默反演al義(可編碼性度量)令CT為排列，且|—〈①，并且:U(CT)，Its(U)，I"(CJ)，Irh(CJ)是相應(yīng)的反演圖和/或I^(CJ),Ilsl(CJ),Irb(d),Irsl(CJ)是相應(yīng)的萊默反演圖，則用下式定義針對(duì)排列的可編碼性度量C(a)=帥),H(UcT)),H(1》)),H(lja)))=m/"(H(l,s(o")),H(l,b(cx)),H(l),H固》°可以用3比特實(shí)現(xiàn)信令，使用8種反演圖形成規(guī)則。因此，如果針對(duì)lcxl〈吣的下列不等式成立，則最佳變體的使用比對(duì)排列進(jìn)行通常的二進(jìn)制編碼代價(jià)更小<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>根據(jù)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)針對(duì)—|〉1，H(CJ)〉C(G)—直成立，因此從H〉4開(kāi)始該方程保持為真。這也回答了開(kāi)始提出的問(wèn)題，即是否可以用少于log2^l)的比特對(duì)排列進(jìn)行編碼。由于可測(cè)性的原因，希望從相同的排列開(kāi)始逐片段地將排列擾亂。為此，可以使用KNUTH，Do皿ldE.:TheArtofComputerProgramming;Massachusetts:AddisonWesley,1998(Vol.2，p.145)中的算法。算法P(洗牌)令X,,義2,...,《為待打亂的/個(gè)數(shù)。尸l.初始化設(shè)置y—f尸2.生成t/:生成在0和l之間的隨機(jī)數(shù)t/(均勻分布;)。尸3.交換設(shè)置^仨^[/」+1。交換^oZ,P4.減少y':將y減少l。如果_/<1則轉(zhuǎn)移至尸2。本算法中的缺點(diǎn)是U的選擇。與在隨機(jī)化形式中選擇哪個(gè)U的事實(shí)無(wú)關(guān)，在調(diào)換步驟中或多或少地?cái)_亂t個(gè)數(shù)。盡管如此，此處最本質(zhì)的是逐步執(zhí)行并逐片段減少對(duì)于原始未擾亂排列(相同排列)的擾亂的算法的屬性。從圖28可以清晰地讀出排列的長(zhǎng)度、調(diào)換的數(shù)量以及可編碼度量之間的屬性。圖28示出了排列長(zhǎng)度lsl、調(diào)換數(shù)量以及可編碼性度量的關(guān)系。如果給出了相同排列，那么可編碼性度量等于0。如果排列中只有很少元素被互換了，那么可編碼性度量立刻急劇地上升。此時(shí)，如果通過(guò)調(diào)換甚至更多的排列元素被互換了，則曲線(xiàn)朝向頂部變平并且趨向于來(lái)自下表中的憑經(jīng)驗(yàn)確定的比特值。<table>tableseeoriginaldocumentpage53</column></row><table>此時(shí)，將示出在不同音樂(lè)中通過(guò)對(duì)時(shí)間值進(jìn)行排序獲得的排列的反演圖和萊默反演圖具有哪些形式。為此，使用純粹的音調(diào)片段以及類(lèi)似噪聲的片段。圖29a-h示出了在第10塊(幀)的類(lèi)似噪聲的片段中的反演圖。圖30a-h示出了在第20塊(幀)的音調(diào)片段中的反演圖?；A(chǔ)是1024個(gè)時(shí)間值的塊尺寸。在圖29a-h和30a-h中，首先注意到增加和/或減少的三角曲線(xiàn)形狀。基本反演圖形成規(guī)則和那些方程導(dǎo)致了這種曲線(xiàn)形狀。此外，注意到在音樂(lè)的類(lèi)似噪聲片段(參見(jiàn)圖29a-h)和音樂(lè)的音調(diào)片段(參見(jiàn)圖30a-h)中的萊默反演圖都是非常不相關(guān)的。反之，可以在音樂(lè)的音調(diào)片段和音樂(lè)的類(lèi)似噪聲片段之間的反演圖中看到清晰的差異?？紤]屬于上述反演圖和萊默反演圖的排列，通過(guò)對(duì)音樂(lè)的音調(diào)片段進(jìn)行排序獲得的排列也比音樂(lè)的類(lèi)似噪聲片段的排列本質(zhì)上更加相關(guān)(參見(jiàn)圖31a、b)。圖31a、b示出了通過(guò)對(duì)時(shí)間值進(jìn)行排序獲得的第10塊中的類(lèi)似噪聲的片段以及音調(diào)片段的排列。來(lái)自圖31的右側(cè)排列可以使人想起關(guān)于主軸鏡像的一個(gè)音頻信號(hào)?？雌饋?lái)好像存在音頻信號(hào)、逆排序規(guī)則以及甚至反演圖之間的直圖32a、b和33a、b示出了塊的音頻信號(hào)、x和y坐標(biāo)在其位置發(fā)生交換的相應(yīng)排列、以及相應(yīng)的反演圖LS。圖32a示出了音頻信號(hào)的一部分、相應(yīng)排列以及反演圖LS，圖32b以放大方式示出了來(lái)自32a的排列和反演圖LS。圖33a示出了音頻信號(hào)的一部分、相應(yīng)的排列以及反演圖LS，圖33b以放大形式示出了來(lái)自33a的排列和反演圖LS。圖32a、b和33a、b清晰地示出了原始音頻信號(hào)、排列以及反演圖的相關(guān)性。g卩，如果原始信號(hào)的幅度增加，排列和反演圖的幅度也增加，并且反之亦然。幅度比也值得一提。排列的最大和最小幅度一直保持在從min(cr(i))二l到max(o(i))Hcil的有限范圍內(nèi)。由于上述方程，反演圖甚至具有從min(cr(i))-l到max((7(i))-l的更小的幅度值。與此相反，16比特的音頻信號(hào)具有從-^到！-l的最大幅度范圍。此22時(shí)應(yīng)當(dāng)明確地闡述剛發(fā)現(xiàn)的原理。相關(guān)性傳遞的原理通常在xy-交換排列以及相應(yīng)地屬于該排列的反演圖中音頻信號(hào)的相關(guān)性被鏡像反轉(zhuǎn)。由于上述相關(guān)性傳遞原理，對(duì)反演圖進(jìn)行預(yù)測(cè)有助于進(jìn)一步處理。針對(duì)預(yù)測(cè)將使用所述的固定預(yù)測(cè)器。一般地，對(duì)萊默反演圖進(jìn)行預(yù)測(cè)無(wú)法提供良好的結(jié)果。盡管如此，在極少數(shù)情況下，對(duì)萊默反演圖進(jìn)行預(yù)測(cè)的殘差信號(hào)有時(shí)需要比反演圖的殘差信號(hào)更少的比特。因此，使用所有8個(gè)反演圖形成規(guī)則。這可以被表示為類(lèi)似于permCoding()中的簡(jiǎn)化的MATLAB代碼。permCoding(perm)%generateinversionchartsinvLB=calcInvVecLB(perm);invLS=calcInvVecLS(perm);invRB=calcInvVecRB(perm):invRS二calcInvVecRS(perm);%generateLehmerinversionchartsinvLBL=calcInvVecLBLehmer(perm):invLSL二caicInvVecLSLehmer(perm);invRBL=calcInvVecRBLehmer(perm);invRSL二calcInvVecRSLehmer(perm);%predictionoftheinversionchartsrestsigna比B二fixed(invLB);restsignal!LS=fixed(invLS);restsignalRB=fixed(invRB);restsignalRS=fixed(invRS);%predictionoftheLehmerinversionchartsrestsignal亂二fixed(invLBIL);restsignalLSL二fixed(invLSL);restsignalRBL=fixed(invRBL);restsignalRSiL=fixed(invRSU;%determinebitrequirement二getBitConsumption(restsignalLB，restsigna!LS，restsignalRB，restsignalRS，restsignalLBL，restsignald,restsignalRBL,restsignalRSL);%determinethemostbit-savingvariant=min(〖bitsLB,bitsLS，bitsRB，bitsRS，bitsLBL，bitsLSL，bitsRBL'bitsRSL]);end從上節(jié)可知，反演圖始終具有類(lèi)似于三角形的形式。在很少的情況下，可能發(fā)生反演圖和萊默反演圖的預(yù)測(cè)效率很低的情況。為了處理這個(gè)問(wèn)題，此時(shí)可以利用反演圖和萊默反演圖的三角形狀以在最壞情況下實(shí)現(xiàn)代價(jià)相對(duì)較低的二進(jìn)制編碼。如果例如對(duì)類(lèi)似噪聲或者瞬時(shí)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，則會(huì)發(fā)生最壞情況。畢竟，在這些情況下，反演圖和/或萊默反演圖的預(yù)測(cè)有時(shí)不能提供任何良好的結(jié)果。為此，根據(jù)相應(yīng)的反演圖形成規(guī)則，始終針對(duì)元素的常規(guī)二進(jìn)制表示分配必要數(shù)量但盡可能少的比特。如下定義了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)比特分配函數(shù)。定義(動(dòng)態(tài)比特分配函數(shù)LS、RS、LBL、LSL)。令^e&為排列，并且bj為反演圖形成規(guī)則的元素，其中j二l，2，…，n，則動(dòng)態(tài)比特分配函數(shù)LS、RS、LBL、LSL定義如下定義(動(dòng)態(tài)比特分配函數(shù)LB、RB、RBL、RSL)。讓o"e&為排列，并且bj為反演圖形成規(guī)則的元素，其中j^l,2，…，n，則如下定義動(dòng)態(tài)比特分配函數(shù)LB、RB、RBL、RSL:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage56</formula>"Llog2(n—j)」+l比特否則。下表示出了該編碼方案的性能。<table>tableseeoriginaldocumentpage56</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage57</column></row><table>依靠經(jīng)由反演圖和/或萊默反演圖實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)比特分配，相對(duì)于排列的常規(guī)二進(jìn)制編碼，每個(gè)元素可以節(jié)約大約l比特。因此該編碼方案代表了針對(duì)最壞情況的簡(jiǎn)單并且有益的過(guò)程。在本節(jié)中，為了實(shí)現(xiàn)最大壓縮可能，檢驗(yàn)如何設(shè)計(jì)熵編碼，其中該熵編碼是針對(duì)剛描述的解相關(guān)方法的殘差信號(hào)的。在ROBINSON，Tony:SHORTEN:Simplelosslessandnearlosslesswaveformcompression-TechnicalreportCUED/FINFENG/TR.156,CambridgeUniversityEngineeringDepartment,December1994,REZNIK,Y.:CodingofPredictionResidualinMPEG-4StandardforLosslessAudioCodingCMPEG-4ALS).IEEEProc.,ICASSP,2004andLIEBCHEN,Tilman;REZNIK,Yuriy;MORIYA,Takehiro;YANG，DaiTracy:MPEG-4AudioLosslessCoding.Berlin,Germany:116thAESConvention,May2004中，已經(jīng)示出時(shí)間值預(yù)測(cè)的殘差信號(hào)大致具有拉普拉斯分布。針對(duì)非萊默反演圖的預(yù)測(cè)的殘差信號(hào)，這一點(diǎn)也是成立的。在上節(jié)中描述的相關(guān)性傳遞原理是導(dǎo)致這一點(diǎn)的原因。圖34a和34b示出了通過(guò)預(yù)測(cè)(固定預(yù)測(cè)器)獲得的反演圖LB的殘差信號(hào)的概率分布和碼字的長(zhǎng)度。圖34a示出了通過(guò)應(yīng)用固定預(yù)測(cè)器獲得的非萊默反演圖LB的殘差信號(hào)的概率分布。為了確定殘差信號(hào)的碼字長(zhǎng)度，具有參數(shù)k二2的前向適應(yīng)性萊斯編碼是其基礎(chǔ)?？梢郧逦乜闯?，殘差信號(hào)的概率分布大致對(duì)應(yīng)于拉普拉斯分布。在拉普拉斯分布的情況下，戈洛姆和/或萊斯編碼最適合作為熵編碼方法(參見(jiàn)GOLOMB，S.W.:Run-lengthencodings.IEEETransactionsonInformationTheory,IT陽(yáng)12(3),pp.399-401,July1966，GALLAGER，RobertG.;VANVOORHIS,DavidC.:OptimalSourceCodesforGeometricallyDistributedIntegerAlphabets.IEEETransactionsonInformationTheory,March1975andSALOMON,David:DataCompression.London:Springer-Verlag,FourthEdition,2007，SALOMON,David:DataCompression.London:Springer-Verlag,FourthEdition,2007)。最終，仍需考慮排序時(shí)間值的差分編碼的殘差信號(hào)的概率分布。圖35a和35b示出了通過(guò)對(duì)排序時(shí)間值進(jìn)行差分編碼獲得的殘差信號(hào)的概率分布和碼字的長(zhǎng)度?？梢栽趫D35a中清晰地看到殘差信號(hào)具有大致幾何概率分布。在這種情況下，戈洛姆和/或萊斯編碼也非常適合作為熵編碼方法。在圖35b中，使用了具有參數(shù)1^8的前向適應(yīng)性萊斯編碼，用于代表碼字長(zhǎng)度。除了特定概率分布之外，殘差信號(hào)具有如下屬性塊和塊之間取值范圍部分程度上變化很大，并且取值范圍中的很多值甚至沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。在圖34中，這種情況為例如-25，……，-20之間。在圖35中，這也可以從〉350的值看出來(lái)。因此，編碼的表格存儲(chǔ)或者將它們作為輔助信息傳輸(在例如霍夫曼編碼中將是這種情況)是不適合的。由于參數(shù)k或者m唯一地描述了每個(gè)萊斯或者戈洛姆碼，如果在不同的萊斯或者戈洛姆碼之間存在區(qū)別，則僅將k或者m作為輔助信息傳送?；谌R斯或者戈洛姆編碼極度適合出現(xiàn)在SOLO中的殘差信號(hào)這一認(rèn)知，此時(shí)應(yīng)當(dāng)開(kāi)發(fā)萊斯或者戈洛姆編碼的不同變體。此處，萊斯參數(shù)k或者戈洛姆參數(shù)m的確定是關(guān)鍵性的。如果選擇參數(shù)過(guò)大，這將增加小數(shù)所需的比特?cái)?shù)。如果選擇參數(shù)過(guò)小，則針對(duì)一元編碼部分的所需比特?cái)?shù)將急劇地增加，特別是對(duì)于待編碼的較高值更是如此。因此，錯(cuò)誤選擇的參數(shù)可以顯著地增加熵編碼的數(shù)據(jù)速率并且因此使壓縮降級(jí)。存在設(shè)計(jì)萊斯或者戈洛姆編碼的兩種可能1、前向適應(yīng)性萊斯/戈洛姆編碼2、后向適應(yīng)性萊斯/戈洛姆編碼前向適應(yīng)性地計(jì)算萊斯參數(shù)k的一些方法已經(jīng)是眾所周知的。此時(shí)，將解釋前向適應(yīng)性萊斯參數(shù)確定的其它事實(shí)。如果存在殘差信號(hào)e(i)ez其中tl，l，...，n，，則首先執(zhí)行Z至N。的映射M(e(i))。如果殘差信號(hào)已經(jīng)完全地位于N。之內(nèi)(這也是排序時(shí)間值的差分編碼的殘差信號(hào)的情況)，則省略該映射。下面針對(duì)e(i)EZ假定Z到N。的映射。因此，用針對(duì)算術(shù)平均值的兩個(gè)不同形成規(guī)則獲得了下列方程eN。確定萊斯參數(shù)的最簡(jiǎn)單方法是測(cè)試所有存疑的萊斯參數(shù)并且選擇具有最少比特消耗的參數(shù)。由于待測(cè)試的萊斯參數(shù)的值的范圍受限于時(shí)間信號(hào)的比特解析度，因此這不是很復(fù)雜。在16比特的解析度下，需驗(yàn)證最大16個(gè)萊斯參數(shù)。最后，基于較少的比特運(yùn)算或者算術(shù)運(yùn)算可以確定每參數(shù)的相應(yīng)的比特需求。尋找最優(yōu)萊斯參數(shù)的該步驟比參數(shù)的直接計(jì)算要密集一些，但是始終保證獲得最優(yōu)的萊斯參數(shù)。在此處介紹的無(wú)損音頻編碼的方法中，在大多數(shù)情況中使用用于確定萊斯參數(shù)的這個(gè)方法。在萊斯參數(shù)的直接確定中，可以使用在KIELY，A.:SelectingtheGolombParameterinRiceCoding.IPNProgressReport,Vol.42-159,November2004中推導(dǎo)出的參數(shù)極限值。'2,從而，最優(yōu)萊斯參數(shù)k的范圍受限于<formula>formulaseeoriginaldocumentpage59</formula>并且為了能夠確定最優(yōu)參數(shù)，將必須測(cè)試最多3個(gè)不同的萊斯;果存在幾何概率分布，則依靠下列方程獲得最優(yōu)萊斯參數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage59</formula>其中艸(VI+l)/2，參見(jiàn)KIELY，A.:SelectingtheGolombParameterinRiceCoding.IPNProgressReport,Vol.42-159,November2004,p.6.。在前向適應(yīng)性戈洛姆編碼中，在萊斯編碼中確實(shí)可接受的、基于搜索方法的參數(shù)確定實(shí)質(zhì)上是更復(fù)雜的。這是由于戈洛姆編碼具有參數(shù)m的很多更中間的級(jí)別這一事實(shí)。因此，按如下方式計(jì)算戈洛姆參數(shù)m:顧x乂l,NINT/"(1+《)、參見(jiàn)Reznik，Y.:CodingofPredictionResidualinMPEG-4StandardforLosslessAudioCoding(MPEG陽(yáng)4ALS).IEEEProc.,ICASSP,2004。此處，根據(jù)下式計(jì)算^》夕=》在前向適應(yīng)性萊斯/戈洛姆編碼中，可以將待編碼的數(shù)據(jù)塊分解成幾個(gè)子塊，并且確定并傳送針對(duì)每個(gè)子塊的其自身的參數(shù)。隨著子塊數(shù)量的增加，參數(shù)所需的輔助信息增加。子塊分解的效果很大程度上依賴(lài)于待傳送的參數(shù)自身是如何被編碼的。由于連續(xù)塊的參數(shù)大部分不發(fā)生特別劇烈的變化，具有后續(xù)的前向適應(yīng)性萊斯編碼的參數(shù)的差分編碼是很明顯的。此時(shí)，當(dāng)計(jì)算熵編碼數(shù)據(jù)塊(包括附隨參數(shù)輔助信息在內(nèi))的必要數(shù)據(jù)速率的總量時(shí)，在整個(gè)塊上對(duì)子塊分解需要最小數(shù)據(jù)數(shù)量的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，針對(duì)片段i的整個(gè)編碼過(guò)程獲得了圖36。圖36示出了利用包括針對(duì)參數(shù)的輔助信息在內(nèi)的片段的固定預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)進(jìn)行前向適應(yīng)性萊斯編碼的具有最小數(shù)據(jù)量的子塊分解的百分比比例，總塊長(zhǎng)等于1024個(gè)時(shí)間值。子塊數(shù)量1286432168421未編碼的參數(shù)48824312160301584經(jīng)編碼的參數(shù)30415380442516106子塊數(shù)據(jù)速率的和97489796983398729911992699389952采用未編碼的萊斯參數(shù)，子塊分解大多不是特別有利。如果對(duì)萊斯參數(shù)進(jìn)行編碼，分解為32個(gè)子塊通常比不進(jìn)行子塊分解要好(仍參見(jiàn)下表)。在前向適應(yīng)性戈洛姆編碼中，子塊分解對(duì)于未編碼的戈洛姆參數(shù)或者對(duì)于經(jīng)編碼的戈洛姆參數(shù)來(lái)說(shuō)大多數(shù)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)(參見(jiàn)圖37和下表)。圖37示出了利用包括針對(duì)參數(shù)的輔助信息在內(nèi)的片段的固定預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)進(jìn)行前向適應(yīng)性戈洛姆編碼的具有最小數(shù)據(jù)量的子塊分解的百分比比例，總塊長(zhǎng)等于1024個(gè)時(shí)間值。然而，將存在對(duì)戈洛姆參數(shù)編碼之前仍將其量化的可能，以減少它們必需的數(shù)據(jù)速率。由于萊斯參數(shù)基本上已經(jīng)代表了量化的戈洛姆參數(shù)，此處將不再考慮這點(diǎn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage61</column></row><table>從圖36和37可以看出，不存在針對(duì)所有情況的最優(yōu)子塊分解。因此，獲得兩種可能1、測(cè)試所有存疑的子塊分解，并且選擇具有最小數(shù)據(jù)速率的那個(gè)。2、使用平均看來(lái)最適合所有情況的子塊分解。由于第一種可能以收益不大的壓縮大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，以下將不能使用子塊分解。FwAdaptCoding()示出了實(shí)際中實(shí)現(xiàn)的前向適應(yīng)性萊斯和/或戈洛姆編碼。起初，針對(duì)有符號(hào)殘差信號(hào)執(zhí)行至NO的映射。由此，則確定了萊斯/戈洛姆參數(shù)，并且最終用該參數(shù)對(duì)所有字符進(jìn)行編碼。示例代碼如下。FwAdaptCoding(data,signedData)if(signedData)%腿ppingtonaturalnumbersincludingzeroudata=Foid(data);elseudata二data;end%determiningparametersparameter二DeterminePai，eter(udata);%runningacrossal]datatobecodedfori二l:length(udata)%encodingavaluecode(i)=EncodeValue(udata(i),parameter);endend后向適應(yīng)性萊斯/戈洛姆編碼根據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了編碼的之前的字符計(jì)算參數(shù)。為此，將剛被編碼的字符循環(huán)地輸入歷史緩沖器中。針對(duì)歷史緩沖器存在兩個(gè)變量。一個(gè)保持歷史緩沖器的當(dāng)前填充級(jí)別，另一個(gè)變量存儲(chǔ)下一個(gè)寫(xiě)入位置。在圖38中，示出了尺寸為8的歷史緩沖器的基本工作機(jī)制。起初，用零初始化歷史緩沖器，填充級(jí)別是零，并且寫(xiě)入索引是1(參見(jiàn)a))。然后，將字符一個(gè)接一個(gè)的輸入歷史緩沖器中，并且更新寫(xiě)入索引(箭頭)和填充級(jí)別(參見(jiàn)b)-e))。一旦完全填滿(mǎn)了歷史緩沖器，填充級(jí)別保持為常量(此處為8)并且僅改變寫(xiě)入索引(參見(jiàn)e)-f))。按如下方式完成后向適應(yīng)性萊斯參數(shù)的計(jì)算。令e(i)eN。，且^1，2，…，W為被包含在歷史緩沖器中的殘差信號(hào)值，W為歷史緩沖器的大小，并且F為當(dāng)前填充級(jí)別，則依靠下列方程計(jì)算后向適應(yīng)性萊斯<formula>formulaseeoriginaldocumentpage62</formula>其中函數(shù)l(e(i))確定了e(i)必需的比特?cái)?shù)量，即"e,tl。g"e(i))」+l:U。利用下列方程完成后向適應(yīng)性戈洛姆參數(shù)的計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage62</formula>實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明C4.15是合理的。對(duì)于歷史緩沖器的大小來(lái)說(shuō)，以下將針對(duì)后向適應(yīng)性萊斯編碼和后向適應(yīng)性戈洛姆編碼使用W二16的尺寸。這代表了在過(guò)慢的適應(yīng)和在反映過(guò)于突然的適應(yīng)之間的良好折中。類(lèi)似于在后向適應(yīng)性算術(shù)編碼中那樣，必須將在解碼中使用的適應(yīng)針對(duì)編碼進(jìn)行同步，不然數(shù)據(jù)的理想重構(gòu)是不可能的。在一些情況下，開(kāi)始時(shí)沒(méi)有完全填滿(mǎn)的歷史緩沖器無(wú)法提供對(duì)在反向適應(yīng)中的參數(shù)的良好預(yù)測(cè)。為此，由針對(duì)頭w個(gè)值計(jì)算前向適應(yīng)性參數(shù)的變體形成使用方法，并且僅當(dāng)完全填滿(mǎn)歷史緩沖器時(shí)，從那里計(jì)算適應(yīng)性參數(shù)。圖39a、b詳細(xì)示出了適應(yīng)性參數(shù)確定是如何實(shí)現(xiàn)的。圖39a、b示出了與針對(duì)整個(gè)塊的一個(gè)最優(yōu)參數(shù)相比較的適應(yīng)的工作機(jī)制。此處，淡色的線(xiàn)代表邊界區(qū)域，從邊界區(qū)域起使用適應(yīng)性參數(shù)。按照簡(jiǎn)化的方式，可以將剛剛描述的過(guò)程表示為BwAdaptivCoding()中的那樣。在e(i)ez的情況下，首先存在再一次的至N。的映射。然后，利用頭W個(gè)值(歷史緩沖器的大小)確定前向適應(yīng)性參數(shù)，利用該前向適應(yīng)性參數(shù)對(duì)頭W個(gè)值進(jìn)行編碼。如果完全填滿(mǎn)了歷史緩沖器，則針對(duì)進(jìn)一步編碼使用該適應(yīng)性參數(shù)。示例代碼如下。FwAdaptCoding(data,signedData)if(signedData)%mappingtonaturalnumbersincludingzeroudata二Fold(data);els已udata=data;end%determiningparametersparameter二DetermineParameter(udata);%runningacrossalldatatobecodedfori二l:length(udata)%encodingavaluecode(i)=EncodeValue(udata(i)，parameter);endend為了能夠更完全地評(píng)估剛剛得到的萊斯/戈洛姆熵編碼方法的性能，應(yīng)當(dāng)附加地利用后向適應(yīng)性萊斯編碼得到前向適應(yīng)性算術(shù)編碼。為此，首先建立待編碼數(shù)據(jù)的柱狀圖。使用該柱狀圖，可以依靠算術(shù)編碼生成接近熵邊界的編碼。然而，必須附加地傳送所包括的字符和它們的出現(xiàn)概率。由于以嚴(yán)格單調(diào)增的方式排列柱狀圖中的字符，此處差分編碼S將先于后向適應(yīng)性萊斯編碼推薦其自身。僅僅對(duì)概率進(jìn)行后向適應(yīng)性萊斯編碼。最終，該過(guò)程的整體開(kāi)銷(xiāo)由算術(shù)編碼的編碼、萊斯編碼的字符以及萊斯編碼的概率的和所產(chǎn)生(參見(jiàn)圖40)。圖40示出了利用了后向適應(yīng)性萊斯編碼的前向適應(yīng)性算術(shù)編碼的實(shí)施例。此時(shí)，將五種不同的熵編碼方法互相進(jìn)行比較。為此，建立了在整體系統(tǒng)中存在的殘差信號(hào)生成的全部方法的表格，并且在整個(gè)相應(yīng)片段上以每塊平均字節(jié)數(shù)為單位指示了數(shù)據(jù)量。下表示出了應(yīng)用于LPC預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)的不同熵編碼方法的比較。片段號(hào)<table>tableseeoriginaldocumentpage64</column></row><table>下表示出了應(yīng)用于固定預(yù)測(cè)器的殘差信號(hào)的不同熵編碼方法的比較,<table>tableseeoriginaldocumentpage64</column></row><table>下表示出了應(yīng)用于非萊默反演圖LB的殘差信號(hào)的不同熵編碼方法的比較，其匚n用固定預(yù)測(cè)器對(duì)該非萊默反演圖LB進(jìn)行解相關(guān),<table>tableseeoriginaldocumentpage64</column></row><table>下表示出了應(yīng)用于排序時(shí)間值的差分編碼的殘差信號(hào)的不同熵編碼方法的比較。<table>tableseeoriginaldocumentpage64</column></row><table>如果由上表形成上取整算術(shù)平均值，則獲得下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage65</column></row><table>為對(duì)上表進(jìn)行最終分析，還要考慮到戈洛姆參數(shù)比萊斯參數(shù)要求稍高一點(diǎn)的輔助信息數(shù)據(jù)速率。然而，后向適應(yīng)性戈洛姆編碼平均而言代表了針對(duì)存在于SOLO中的殘差信號(hào)的最佳熵編碼方法。在很少的情況下，可能發(fā)生適應(yīng)策略失效并且無(wú)法提供良好的結(jié)果。因此，在SOLO中使用后向適應(yīng)性戈洛姆編碼和最終的前向適應(yīng)性萊斯編碼的組合。為了定義針對(duì)音頻編碼方法的合適的塊大小，應(yīng)始終記住下列事如果選擇的塊長(zhǎng)度太小，則關(guān)于純粹的編碼數(shù)據(jù)需要相對(duì)較多的針對(duì)輔助信息的數(shù)據(jù)如果選擇的塊長(zhǎng)度太大，編碼器和解碼器都需要大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以在存儲(chǔ)器中保持待處理的數(shù)據(jù)。另外，使用較大的塊長(zhǎng)度，首先解碼的數(shù)據(jù)僅僅在比較小塊長(zhǎng)度的情況下更晚的時(shí)候才可使用。實(shí)質(zhì)上，因此關(guān)于編碼方法提出的要求確定了塊長(zhǎng)度。如果壓縮因子處于重要地位，則非常大的塊長(zhǎng)度是可接受的。然而，如果需要具有較小延遲時(shí)間或者較小存儲(chǔ)器消耗的編碼方法，則非常大的塊長(zhǎng)度肯定是沒(méi)用的?，F(xiàn)有的音頻編碼方法通常使用128至4608個(gè)采樣的塊長(zhǎng)度。在44.1kHz的采樣頻率下，這與3至104毫秒相對(duì)應(yīng)。需要驗(yàn)證以解釋SOLO使用的不同的解相關(guān)方法在不同塊長(zhǎng)度時(shí)如何表現(xiàn)。為此，以塊長(zhǎng)度256、512、1024以及2048個(gè)采樣對(duì)不同的片段進(jìn)行編碼，并且在包含相應(yīng)輔助信息的情況下確定壓縮因子F。然后，由塊長(zhǎng)度的七個(gè)壓縮因子形成算術(shù)平均值。圖41示出了該驗(yàn)證的結(jié)果。圖41示出了塊大小對(duì)壓縮因子F的影響?？梢郧逦乜吹?，預(yù)測(cè)器用增加的塊長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)了較好的壓縮因子，其中，在固定預(yù)測(cè)器中，這不像在LPC編碼方法中表現(xiàn)那么明顯。依照于排序模型工作的解相關(guān)方法在塊長(zhǎng)度1024個(gè)釆樣下達(dá)到最優(yōu)。由于需要在最小塊長(zhǎng)度下的高壓縮因子，下面優(yōu)選地使用1024個(gè)采樣的塊長(zhǎng)度。盡管如此，可以可選地可以以256、512或者2048個(gè)采樣的塊長(zhǎng)度運(yùn)算SOLO。上節(jié)中已經(jīng)示出可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損立體聲冗余消減。通過(guò)除以2，以及后續(xù)的關(guān)于零舍入至最近整數(shù)值從而得到中央通道M是有難度的。因此，在某些情況中信息已經(jīng)丟失。例如，在L3，R4的情況中就是這樣。在該示例中，假定在每個(gè)通道中只出現(xiàn)一個(gè)值。當(dāng)然在現(xiàn)實(shí)中，左通道或者右通道是向量。此處，我們得到M-7V/MT^^AA/iVn^hiV/AT(4，5)-4。盡管如此，在輔助通道S^L-R二5-4=1中仍包括該信息。不論何時(shí)S取奇數(shù)，M的有損舍入都已經(jīng)發(fā)生。相應(yīng)地，在解碼中應(yīng)當(dāng)考慮到這點(diǎn)。盡管如此，如果由R和S生成M，則也可以避免剛剛描述的對(duì)中央通道加以糾正的可能可以在類(lèi)似于圖42中以圖形方式表示該方程。圖42示出了無(wú)損MS編碼。MS解碼對(duì)MS編碼的計(jì)算規(guī)則求逆，并且由M和S再一次生成右通道R和左通道L:在圖43中示出了該方程的圖解。圖43進(jìn)一步示出了無(wú)損MS編碼。除了MS編碼，針對(duì)立體聲冗余消減，在SOLO中還可以使用LS和RS編碼。因此，存在針對(duì)立體聲信號(hào)編碼的總共四種變體1、LR編碼沒(méi)有立體聲冗余消減2、LS編碼左通道和輔助通道3、RS編碼右通道和輔助通道4、MS編碼中央通道和輔助通道如何判決哪個(gè)編碼是最好的？一種可能是在對(duì)相應(yīng)通道進(jìn)行解相關(guān)和熵編碼之前，開(kāi)發(fā)出用最小數(shù)據(jù)量選擇變體的標(biāo)準(zhǔn)。這種可能R=M—NINT二w。L=S+R需要少得多的存儲(chǔ)器，并且僅具有下面描述的過(guò)程的一半的計(jì)算復(fù)雜度。盡管如此，此處的質(zhì)量主要依賴(lài)于判決標(biāo)準(zhǔn)?？梢詫㈧赜糜诖伺袥Q標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明熵代表不了針對(duì)于此的可靠判決標(biāo)準(zhǔn)。另一種可能將是完全地處理UR、M和S，并且根據(jù)比特消耗來(lái)判決使用哪個(gè)變體。此處，要求較多的存儲(chǔ)器以及計(jì)算時(shí)間，但是能夠始終選擇最合適的變體。下面，僅使用了第二種可能(參見(jiàn)圖44)。圖44示出了針對(duì)立體聲冗余消減的最佳變體的選擇。下面，利用實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明該過(guò)程如何作用于立體聲信號(hào)。在下表中，以對(duì)比方式示出了在不同變體的整個(gè)片段上的平均熵。始終使用每個(gè)通道1024個(gè)時(shí)間值的塊長(zhǎng)度。在最后一列(最佳變體)中，示出了依照于圖44的過(guò)程的平均熵。<table>tableseeoriginaldocumentpage67</column></row><table>依照于圖44的過(guò)程在具有相同通道的立體聲信號(hào)中是最有利的。在非常類(lèi)似于單聲道語(yǔ)音片段的情況下，所介紹的立體聲冗余消減非常有用，然而在LR編碼和最佳變體的選擇之間的諸如17，27，28以及28的音樂(lè)的普通片段僅實(shí)現(xiàn)非常小的編碼增益。特別地，應(yīng)指出，根據(jù)條件，也可以用軟件實(shí)施本發(fā)明構(gòu)思。該實(shí)施可以發(fā)生在數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)上，特別是在具有電子可讀控制信號(hào)的軟盤(pán)或者CD上，其中電子可讀控制信號(hào)能夠與可編程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或微控制器合作以執(zhí)行相應(yīng)方法。因此，一般地本發(fā)明也包含在將程序代碼存儲(chǔ)在機(jī)器可讀載體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，程序代碼用于在計(jì)算機(jī)和/或微控制器上執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品時(shí)執(zhí)行本發(fā)明的方法。換言之，因此可以將本發(fā)明實(shí)現(xiàn)為具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，程序代碼用于在計(jì)算機(jī)和/或微控制器上執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序時(shí)，執(zhí)行該方法。參考數(shù)字列表100用于編碼的設(shè)備110排序裝置120編碼裝置150用于解碼的設(shè)備160接收裝置170解碼裝置180重排序裝置200用于編碼的設(shè)備210排序裝置220調(diào)整裝置230編碼裝置250用于解碼的設(shè)備260接收裝置270解碼裝置280逼近裝置290重排序裝置400用于編碼的設(shè)備410排序裝置420編碼裝置450用于解碼的設(shè)備460接收裝置470解碼裝置480重排序裝置300用于編碼的設(shè)備310排序裝置320發(fā)生裝置330編碼裝置350用于解碼的設(shè)備360接收裝置370預(yù)測(cè)裝置380重排序裝置505音頻信號(hào)510排列515反演圖600編碼器605預(yù)處理610排序615對(duì)排序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理/編碼620熵編碼625比特流復(fù)用器630對(duì)排序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理/編碼635熵編碼700解碼器705比特流解復(fù)用器710熵解碼715對(duì)排序數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼720逆排序725熵解碼730對(duì)排列進(jìn)行解碼800編碼器805時(shí)間/頻率變換810排序815曲線(xiàn)擬合820排列編碼825比特率控制830熵編碼器835比特流格式器840心理-聲學(xué)模型900解碼器905比特流解復(fù)用器910熵解碼器915逆曲線(xiàn)擬合920重排序925排列解碼器930頻率/時(shí)間變換權(quán)利要求1、一種用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備(100)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置(110)，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；以及用于對(duì)經(jīng)排序的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼的編碼裝置(120)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備(100)，還包括預(yù)處理設(shè)備，被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減，以生成采樣序歹ll。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為索引排列。4、根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為反演圖。5、根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為使用差分和后續(xù)熵編碼或者僅使用熵編碼對(duì)經(jīng)排序的釆樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。6、根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為基于經(jīng)排序的采樣、排列或者反演圖，來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)并且對(duì)其進(jìn)行編碼。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為對(duì)與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(100)，其中，編碼裝置(120)被形成為用熵編碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。9、根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，還包括用于調(diào)整函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)以適應(yīng)排序序列的至少一個(gè)部分范圍的裝置，并且編碼裝置(120)被形成為對(duì)函數(shù)系數(shù)進(jìn)行編碼。10、一種用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；以及對(duì)經(jīng)排序的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。11、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法。12、一種用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備(150)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于接收編碼采樣序列的接收裝置(160)，編碼采樣序列中的每個(gè)編碼采樣包括排序位置，并且接收裝置(160)用于接收與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息；用于對(duì)采樣以及與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼的裝置(170);以及用于基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置的裝置(180)。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備(150)，其中，接收裝置(160)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為索引排列進(jìn)行接收。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備(150)，其中，接收裝置(160)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為反演圖進(jìn)行接收。15、根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(150)，其中，解碼裝置(170)被形成為使用熵和后續(xù)差分解碼或者僅使用熵解碼對(duì)經(jīng)編碼的采樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼。16、根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(150)，其中，接收裝置(160)被形成為接收預(yù)測(cè)濾波器的經(jīng)編碼的系數(shù)，并且解碼裝置(170)被形成為對(duì)經(jīng)編碼的系數(shù)進(jìn)行解碼，其中，設(shè)備(150)還包括用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)采樣的裝置。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(150)，其中，接收裝置(160)被形成為進(jìn)一步接收與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)，并且解碼裝置(170)進(jìn)一步被形成為基于殘差信號(hào)修改采樣。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備(150)，其中，解碼裝置(170)被形成為用熵解碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行解碼。19、根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(150)，其中，接收裝置(160)還被形成為接收函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)，并且，設(shè)備(150)還包括用于使函數(shù)規(guī)則適應(yīng)于排序序列的至少一個(gè)部分范圍的裝置，并且解碼裝置(170)被形成為對(duì)函數(shù)系數(shù)進(jìn)行解碼。20、一種用于對(duì)音頻信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括接收編碼釆樣序列，編碼采樣序列中的每個(gè)編碼采樣包括排序位置；接收與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息；對(duì)采樣以及與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼；以及基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣進(jìn)行重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置。21、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法。22、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備(200)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于按照釆樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置(210)，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；用于調(diào)整函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)以適應(yīng)排序序列的至少一個(gè)部分范圍的裝置(220);以及用于對(duì)函數(shù)系數(shù)、在部分范圍之外的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼的編碼裝置(230)。23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備(200)，還包括預(yù)處理裝置，被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減，以生成釆樣序列。24、根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的設(shè)備(200)，其中，所述信息信號(hào)包括音頻信號(hào)。25、根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(200)，其中，編碼裝置(230)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為索引排列。26、根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(200),其中，編碼裝置(230)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息編碼為反演圖。27、根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(200)，其中，編碼裝置(230)被形成為使用差分和后續(xù)熵編碼或者僅使用熵編碼對(duì)經(jīng)排序的采樣、與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。28、根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(200)，其中，編碼裝置(230)被形成為基于采樣、排列或者反演圖，來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)并且對(duì)其進(jìn)行編碼。29、根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備(200)，其中，編碼裝置(230)進(jìn)一步被形成為對(duì)與采樣和預(yù)測(cè)濾波器的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。30、根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備(200)，其中，編碼裝置(230)被形成為用熵編碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。31、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括-按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；調(diào)整函數(shù)規(guī)則的函數(shù)系數(shù)以適應(yīng)排序序列的至少一個(gè)部分范圍；以及對(duì)函數(shù)系數(shù)、在部分范圍之外的采樣以及與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼。32、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法。33、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備(250)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括-用于接收經(jīng)編碼的函數(shù)系數(shù)、經(jīng)排序的采樣以及與采樣的排序位置和原始位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息的接收裝置(260);用于對(duì)采樣進(jìn)行解碼的解碼裝置(270);用于基于在序列的至少一個(gè)部分范圍內(nèi)的函數(shù)系數(shù)來(lái)逼近采樣的逼近裝置(280);以及用于基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣和部分范圍進(jìn)行重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置的裝置(290)。34、根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備(250)，其中，所述信息信號(hào)包括音頻信號(hào)。35、根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的設(shè)備(250),其中，接收裝置(260)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為索引排列進(jìn)行接收。36、根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(250)，其中，接收裝置(260)被形成為將與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息作為反演圖進(jìn)行接收。37、根據(jù)權(quán)利要求33至36中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(250)，其中，裝置(270)進(jìn)一步被形成為使用熵和后續(xù)差分解碼或者僅使用熵解碼對(duì)函數(shù)系數(shù)、經(jīng)排序的采樣或者與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行解碼。38、根據(jù)權(quán)利要求33至37中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(250)，其中，接收裝置(260)被形成為接收預(yù)測(cè)濾波器的經(jīng)編碼的系數(shù)，并且解碼裝置(270)被形成為對(duì)經(jīng)編碼的系數(shù)進(jìn)行解碼，其中，設(shè)備(250)還包括用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)采樣的裝置。39、根據(jù)權(quán)利要求33至38中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(250)，其中，接收裝置(260)被形成為接收與采樣和預(yù)測(cè)濾波器或者逼近裝置(280)的輸出信號(hào)之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)，并且解碼裝置(270)被形成為基于殘差信號(hào)來(lái)修改采樣。40、根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備(250)，其中，解碼裝置(270)被形成為用熵解碼對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行解碼。41、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括接收經(jīng)編碼的函數(shù)系數(shù)、經(jīng)排序的釆樣以及與釆樣的排序位置和原始位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息；對(duì)釆樣進(jìn)行解碼；基于在序列的至少一個(gè)部分范圍內(nèi)的函數(shù)系數(shù)來(lái)逼近采樣；以及基于與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)采樣和部分范圍進(jìn)行重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置。42、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法。43、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備(300)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得釆樣的排序序列的裝置(310)，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；用于依賴(lài)于采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系生成數(shù)列，并且基于所述數(shù)列來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)的裝置(320);以及用于對(duì)經(jīng)排序的采樣和系數(shù)進(jìn)行編碼的編碼裝置(330)。44、根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備(300)，還包括預(yù)處理設(shè)備，被形成為執(zhí)行濾波、時(shí)間/頻率變換、預(yù)測(cè)或者多通道冗余消減，以生成采樣序列。45、根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的設(shè)備(300)，其中，所述信息信號(hào)包括音頻信號(hào)。46、根據(jù)權(quán)利要求43至45中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(300)，其中，用于生成數(shù)列的裝置(320)被形成為生成索引排列。47、根據(jù)權(quán)利要求43至46中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(300)，其中，用于生成數(shù)列的裝置(320)被形成為生成反演圖。48、根據(jù)權(quán)利要求43至47中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(300)，其中，用于生成數(shù)列的裝置(320)進(jìn)一步被形成為生成與所述數(shù)列和基于系數(shù)預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)序列之間的差異相對(duì)應(yīng)的殘差信號(hào)。49、根據(jù)權(quán)利要求43至48中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(300)，其中，編碼裝置(330)被形成為根據(jù)差分或者熵編碼對(duì)經(jīng)排序的采樣或者系數(shù)進(jìn)行編碼。50、根據(jù)權(quán)利要求48或49所述的設(shè)備(300)，其中，編碼裝置(330)進(jìn)一步被形成為對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。51、一種對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行編碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列，每個(gè)釆樣包括在排序序列中的排序位置；依賴(lài)于采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系生成數(shù)列，并且基于所述數(shù)列來(lái)確定預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)；以及對(duì)經(jīng)排序的采樣和系數(shù)進(jìn)行編碼。52、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法。53、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備(350)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于接收預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)和采樣序列的接收裝置(360)，每個(gè)采樣包括排序位置；用于基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置(370);以及用于基于數(shù)列對(duì)釆樣序列進(jìn)行重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置的裝置(380)。54、根據(jù)權(quán)利要求53所述的設(shè)備(350)，其中，所述信息信號(hào)包括音頻信號(hào)。55、根據(jù)權(quán)利要求53或54所述的設(shè)備(350)，其中，用于預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置(370)預(yù)測(cè)索引排列作為所述數(shù)列。56、根據(jù)權(quán)利要求53至55中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(350)，其中，用于預(yù)測(cè)數(shù)列的裝置(370)預(yù)測(cè)反演圖作為所述數(shù)列。57、根據(jù)權(quán)利要求53至56中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(350)，其中，接收裝置(360)進(jìn)一步被形成為接收經(jīng)編碼的殘差信號(hào)，并且用于預(yù)測(cè)的裝置(370)被形成為在數(shù)列預(yù)測(cè)中考慮所述殘差信號(hào)。58、根據(jù)權(quán)利要求53至57中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(350)，還包括解碼裝置，被形成為根據(jù)差分或者熵編碼，對(duì)采樣、殘差信號(hào)或者系數(shù)進(jìn)行解碼。59、一種用于對(duì)信息信號(hào)的采樣序列進(jìn)行解碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括接收預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)和采樣序列，每個(gè)采樣包括排序位置；基于系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)列；以及基于數(shù)列對(duì)采樣序列進(jìn)行重排序，使得每個(gè)采樣包括其原始位置。60、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法。61、一種用于對(duì)采樣序列進(jìn)行編碼的設(shè)備(400)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于按照采樣的大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列的裝置(410)，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；以及用于對(duì)經(jīng)排序的采樣進(jìn)行編碼并使用與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)數(shù)列進(jìn)行編碼的編碼裝置(420)，數(shù)列中的每個(gè)元素都是唯一的，并且編碼裝置(420)將比特的數(shù)量與數(shù)列的元素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前己經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量。62、根據(jù)權(quán)利要求61所述的設(shè)備(400)，其中，編碼裝置(420)被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行編碼并且同時(shí)對(duì)X個(gè)元素的數(shù)量進(jìn)行編碼，其中，按下式將G個(gè)比特與X個(gè)元素的數(shù)量相關(guān)聯(lián)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>63、根據(jù)權(quán)利要求61所述的設(shè)備(400)，其中，編碼裝置(420)被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行編碼，其中，X是數(shù)列中已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素的數(shù)量，其中，按下式將G個(gè)比特與數(shù)列的下一個(gè)元素相關(guān)聯(lián)G=|"log2(iV—Z)l，其中OSJT〈A^。64、一種對(duì)N個(gè)采樣的序列進(jìn)行編碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括按照大小對(duì)采樣進(jìn)行排序，以獲得采樣的排序序列，每個(gè)采樣包括在排序序列中的排序位置；對(duì)經(jīng)排序的采樣進(jìn)行編碼；以及使用與采樣的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)數(shù)列進(jìn)行編碼，數(shù)列中的每個(gè)元素是唯一的，并且在編碼時(shí)比特的數(shù)量與數(shù)列的元素相關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行編碼之前己經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量。65、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法。66、一種用于對(duì)采樣序列進(jìn)行解碼的設(shè)備(450)，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述設(shè)備包括用于接收編碼數(shù)列以及采樣序列的裝置(460)，每個(gè)采樣包括排序位置；用于基于編碼數(shù)列，使用與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)解碼數(shù)列進(jìn)行解碼的解碼裝置(470)，編碼數(shù)列中的每個(gè)元素是唯一的，并且解碼裝置(470)將比特?cái)?shù)量與數(shù)列的元素相關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行解碼之前已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量；以及用于基于解碼數(shù)列對(duì)采樣序列進(jìn)行重排序，使得解碼序列中的每個(gè)采樣包括其原始位置的裝置(480)。67、根據(jù)權(quán)利要求66所述的設(shè)備(450)，其中，解碼裝置(470)被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行解碼并且同時(shí)對(duì)X個(gè)元素的數(shù)量進(jìn)行解碼，其中，按下式將G個(gè)比特與X個(gè)元素的數(shù)量相關(guān)聯(lián)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中0<XSiV68、根據(jù)權(quán)利要求66所述的設(shè)備(450)，其中，解碼裝置(470)被形成為對(duì)長(zhǎng)度N的數(shù)列進(jìn)行解碼，其中X是數(shù)列中已經(jīng)進(jìn)行了編碼的元素的數(shù)量，其中，按下式將G個(gè)比特與數(shù)列的下一個(gè)元素相關(guān)聯(lián)G=「bg2(W—X)]，其中osKiV。69、一種對(duì)采樣序列進(jìn)行解碼的方法，序列中的每個(gè)采樣包括原始位置，所述方法包括接收編碼數(shù)列以及采樣序列，每個(gè)采樣包括排序位置；基于編碼數(shù)列，使用與原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息對(duì)編碼數(shù)列進(jìn)行解碼，解碼數(shù)列中的每個(gè)元素是唯一的，并且在解碼時(shí)將比特?cái)?shù)量與數(shù)列的元素相關(guān)聯(lián)，使得如果在對(duì)第一元素進(jìn)行解碼之前已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素少于在對(duì)第二元素進(jìn)行編碼之前已經(jīng)進(jìn)行了解碼的元素，則與第一元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量大于與第二元素相關(guān)聯(lián)的比特?cái)?shù)量；以及基于解碼數(shù)列對(duì)采樣序列進(jìn)行重排序，使得解碼序列中每個(gè)釆樣包括其原始位置。70、一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于對(duì)音頻信號(hào)的掃描值序列進(jìn)行編碼的設(shè)備(100)，其中，序列中的每個(gè)掃描值具有原始位置。該設(shè)備(100)包括用于根據(jù)大小對(duì)掃描值進(jìn)行排序以獲得掃描值的排序序列的系統(tǒng)(110)，其中，每個(gè)掃描值具有在排序序列中的掃描位置。此外，該設(shè)備(100)包括用于對(duì)排序掃描值以及與掃描值的原始和排序位置之間的關(guān)系有關(guān)的信息進(jìn)行編碼的系統(tǒng)(120)。文檔編號(hào)G10L19/00GK101601087SQ200780049886公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日發(fā)明者于爾根·赫勒,蒂洛·維嘉,迪爾特·韋尼格申請(qǐng)人:弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)