專利名稱：解碼具有基本層和增強(qiáng)層的音頻信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)具有基本層和增強(qiáng)層的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法。
背景技術(shù)：
音頻信號(hào)可以具有基本層和增強(qiáng)層，共同被稱作雙層，其中，基本層表示編碼 音頻內(nèi)容的有限質(zhì)量版本，增強(qiáng)層表示用于增強(qiáng)音頻內(nèi)容的質(zhì)量的編碼附加信息。例 如，比特流可以由諸如mp3(MPEG_l層III)比特流之類(lèi)的低比特率層加附加層組成，附 加層將基本質(zhì)量擴(kuò)展為增強(qiáng)質(zhì)量。原則上，還可以使用多于一個(gè)附加層，據(jù)此最高層甚 至可以實(shí)現(xiàn)原始PCM(脈沖碼調(diào)制的)采樣的比特精度(bit-exact)表不。這種雙層信號(hào)的編碼通?？梢酝ㄟ^(guò)編碼基本層來(lái)執(zhí)行，從而省略與輸入信號(hào)有 關(guān)的特定信息，然后部分地重構(gòu)編碼層信號(hào)來(lái)獲得預(yù)測(cè)信號(hào)。此外，確定和編碼預(yù)測(cè)信 號(hào)與全質(zhì)量輸入信號(hào)之間的差信號(hào)。編碼的差信號(hào)然后用作增強(qiáng)層。圖1示出了嵌入式無(wú)損壓縮音頻編解碼器的編碼器。在上部的信號(hào)路徑中，輸 入信號(hào)用于編碼基本層比特流。例如，基本層編碼器可以符合mp3?；緦泳幗獯a器 應(yīng)用用于時(shí)間_頻率分解的濾波器組11，該濾波器器11與在擴(kuò)展層信號(hào)路徑中應(yīng)用的 MDCT濾波器組13不同。在mp3的示例情況下，基本層濾波器組11是由32-頻帶多相 濾波器組組成的混合濾波器組，隨后是每個(gè)子帶的獨(dú)立MDCT分析模塊。在第二信號(hào)路 徑中，將輸入信號(hào)饋送到整數(shù)MDCT模塊13中，整數(shù)MDCT模塊13實(shí)現(xiàn)信號(hào)的理想可 逆MDCT分解。整數(shù)值MDCT頻率段(frequencybin)是用于擴(kuò)展層信息的無(wú)損編碼的基 石出。由于混合基本層濾波器組11與增強(qiáng)層的整數(shù)MDCT濾波器組12不同，因此，需 要用于獲得預(yù)測(cè)信號(hào)的映射操作。為此，通過(guò)部分解碼來(lái)恢復(fù)16基本層頻率段(在混合 濾波器組11的域中)，并然后將其映射到MDCT域。映射17可以以例如EP 2064700A1 中描述的高效方式來(lái)執(zhí)行。然后從整數(shù)值MDCT系數(shù)中減去14映射的基本層信息。將 剩余的系數(shù)sl4饋送到熵編碼器15中，以便使傳輸無(wú)損擴(kuò)展層所需的比特率最小化。這種雙層信號(hào)的解碼通常使用如圖2所示的過(guò)程。在上部信號(hào)路徑中，對(duì)基本 層信息進(jìn)行部分解碼21，以便恢復(fù)頻率段信息。在此時(shí)不執(zhí)行至?xí)r域的合成濾波，這 是由于這僅需要對(duì)基本層信號(hào)進(jìn)行解碼。然后精確地進(jìn)行與在編碼器中的操作相同的操 作，即，恢復(fù)(解碼)22基本層信息的頻率段，并且執(zhí)行到MDCT域的恢復(fù)頻率段的映 射23。并行地，下部信號(hào)路徑解碼擴(kuò)展比特流。如編碼器的減法模塊14中所計(jì)算的， 熵解碼器24的輸出S24等同于MDCT域中的基本層的誤差殘差sl4。將誤差殘差S24與 從基本層信息映射的系數(shù)s23相加，然后將和饋送到逆整數(shù)MDCT模塊26中。優(yōu)選地， 逆整數(shù)MDCT的輸出信號(hào)等于(以比特精度)被饋送到編碼器中的原始輸入信號(hào)。在圖4 中給出了 R.Geiger、JHerre> J.Koller 禾P K.-H.Brandenburg 的 “IntMDCT-A Link Between Perceptual and Lossless Audio Coding”，2002，IEEE 的類(lèi)似示例。
通常在較小的便攜式和電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)音頻解碼器。因此，通常期望以節(jié) 省功率的方式執(zhí)行編碼音頻信號(hào)的解碼。在基于處理器的解碼器實(shí)現(xiàn)中，這與減少處理 器必須執(zhí)行的處理周期數(shù)目是等同的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于降低解碼雙層音頻信號(hào)所需的功率的高效解決方案。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)總體方面，提供了一種用于對(duì)具有基本層信號(hào)部分和增強(qiáng)層 信號(hào)部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法，其中，使用濾波器組域映射根據(jù)基本層信號(hào)部分 來(lái)預(yù)測(cè)增強(qiáng)層信號(hào)部分，所述方法包括以下步驟對(duì)編碼基本層部分進(jìn)行部分解碼；根 據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆(simplified reversal)對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行逆映射；將逆映射 的增強(qiáng)層部分與部分解碼的基本層部分相加；以及使用逆基本層濾波器組對(duì)所述加法的 輸出信號(hào)進(jìn)行合成濾波。根據(jù)本發(fā)明的另一總體方面，提供了一種用于對(duì)具有基本層信號(hào)部分和增強(qiáng)層 信號(hào)部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，其中，使用濾波器組域映射根據(jù)基本層信號(hào)部 分預(yù)測(cè)增強(qiáng)層信號(hào)部分，所述解碼器包括部分解碼器，用于對(duì)編碼基本層部分進(jìn)行部 分解碼；第一映射器，用于根據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行逆映 射；第一加法器，用于將逆映射的增強(qiáng)層部分與部分解碼的基本層部分相加；以及第一 合成濾波器，用于對(duì)所述加法的輸出信號(hào)進(jìn)行合成濾波，其中，第一合成濾波器作為逆 基本層濾波器組進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于對(duì)具有基本信號(hào)部分和增強(qiáng)層信號(hào)部 分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法，其中，基本層信號(hào)部分和增強(qiáng)層信號(hào)部分是根據(jù)不同的 濾波器類(lèi)型獲得的，并且在不同的濾波器組域中，以及使用濾波器組域映射根據(jù)基本層 信號(hào)部分來(lái)預(yù)測(cè)增強(qiáng)層信號(hào)部分，并然后進(jìn)行熵編碼，所述方法包括以下步驟對(duì)編碼 基本層部分進(jìn)行部分解碼；對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行熵解碼；根據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn)化 逆對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行逆映射；將逆映射的增強(qiáng)層部分與部分解碼的基本層部分相加；以 及使用逆基本層濾波器組對(duì)所述加法的輸出信號(hào)進(jìn)行合成濾波。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對(duì)具有基本層信號(hào)部分和增強(qiáng)層信號(hào) 部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，其中，基本層部分和增強(qiáng)層部分在不同濾波器組域 中，以及使用濾波器組域映射根據(jù)基本層信號(hào)部分預(yù)測(cè)增強(qiáng)層信號(hào)部分，并然后進(jìn)行熵 編碼，所述解碼器包括部分解碼器，用于對(duì)編碼基本層部分進(jìn)行部分解碼；熵解碼 器，用于對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行熵解碼，第一映射元件，用于根據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn) 化逆對(duì)熵解碼的增強(qiáng)層部分進(jìn)行逆映射；第一加法器，用于將逆映射的增強(qiáng)層部分與部 分解碼的基本層部分相加；以及第一合成濾波器，用于對(duì)所述加法的輸出信號(hào)進(jìn)行合成 濾波，其中，第一合成濾波器作為逆基本層濾波器組進(jìn)行操作。在一個(gè)實(shí)施例中，基本層包括頻率段，以及基本層信號(hào)的部分解碼包括恢復(fù)所 述頻率段。應(yīng)注意，濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆意味著以與原始濾波器組域映射相比較低精 度執(zhí)行的逆操作。較低精度是指數(shù)值舍入，以及用于更高效實(shí)現(xiàn)的濾波函數(shù)的簡(jiǎn)化。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，其可應(yīng)用于現(xiàn)有編碼格式，并不需要特定格式。本發(fā)明的其他有利實(shí)施例在所附權(quán)利要求書(shū)、以下說(shuō)明書(shū)和附圖中公開(kāi)。


參照附圖描述本發(fā)明的示例實(shí)施例，在附圖中圖1是嵌入式無(wú)損音頻編解碼器的編碼器；圖2是用于編碼雙層音頻數(shù)據(jù)的比特精度音頻解碼器；圖3是增強(qiáng)的低復(fù)雜度解碼器的結(jié)構(gòu)；圖4是比特精度解碼器中的相對(duì)計(jì)算復(fù)雜度；圖5是增強(qiáng)的低復(fù)雜度解碼器中的相對(duì)計(jì)算復(fù)雜度；圖6是包括比特精度解碼部分和低復(fù)雜度解碼部分的可行(feasible)解碼器的結(jié) 構(gòu)；以及圖7是源音頻信號(hào)、傳統(tǒng)解碼的音頻信號(hào)以及增強(qiáng)的解碼音頻信號(hào)的示例功率 譜以及相應(yīng)的誤差譜。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照MPEG-I層III(mp3)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明還可 以使用在針對(duì)類(lèi)似音頻編碼格式的實(shí)施例中，這些類(lèi)似的編碼格式依賴于濾波器組，具 體地依賴于是否需要濾波器組域映射。在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的解碼方法的框圖。輸入信號(hào)In可以從任 何類(lèi)型的數(shù)據(jù)源獲得，例如，從任何存儲(chǔ)元件讀取的文件、或者針對(duì)無(wú)線或有線數(shù)據(jù)廣 播或單播的接收機(jī)。例如，通過(guò)文件I/O處理對(duì)輸入信號(hào)In進(jìn)行預(yù)處理，以便將基本層 部分與增強(qiáng)增部分分離。然后將基本層信號(hào)輸入給部分基本層解碼器41，部分基本層解 碼器41在基本層濾波器組域產(chǎn)生基本層信號(hào)s41。部分基本層解碼器41僅執(zhí)行部分解 碼，即，不變換回到時(shí)域。盡管在傳統(tǒng)基本層解碼器中，會(huì)將該基本層濾波器組域信號(hào) s41直接輸入給逆基本層濾波器組43，以便獲得時(shí)域信號(hào)，但是增強(qiáng)的解碼器包括加法器 42，該加法器42用于在將基本層和增強(qiáng)層信號(hào)之和輸入給所述逆基本層濾波器組43之 前，添加增強(qiáng)數(shù)據(jù)。有利地，濾波器組43可以與用于傳統(tǒng)mp3基本層解碼的濾波器組 相同?？梢酝ㄟ^(guò)逆映射器45，從增強(qiáng)層產(chǎn)生增強(qiáng)數(shù)據(jù)。逆映射器45將數(shù)據(jù)從增強(qiáng)層的 MDCT域映射到基本層的濾波器組域。由于通常對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼，在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例中，從熵解碼器44中獲得增強(qiáng)層數(shù)據(jù)。如果以不同方式或者根據(jù)不編碼的方式 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，則熵解碼器44可以由相應(yīng)解碼器來(lái)代替，或者相應(yīng)地跳過(guò)該熵解 碼器44。如上關(guān)于圖2所述，與傳統(tǒng)比特精度全無(wú)損解碼器相比，在低復(fù)雜度解碼器的 一部分中已經(jīng)修改了信號(hào)流不是將頻率段從基本層編解碼器的濾波器組域映射到增強(qiáng) 層編解碼器的MDCT域，而是沿著逆方向進(jìn)行映射，即，增強(qiáng)的解碼器使用從MDCT域 到mp3基本層編解碼器的域的逆映射45。相應(yīng)地，將映射的輸出(即，映射誤差殘差) 直接與基本層的解碼的頻率段相加。因此，能夠通過(guò)利用基本層編解碼器的合成濾波器 組(FB)43獲得增強(qiáng)的時(shí)域信號(hào)。增強(qiáng)的解碼器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與比特精度解碼器相比，使用相當(dāng)少的解碼功率，而同時(shí)產(chǎn)生可比質(zhì)量的音頻輸出信號(hào)。圖4示出了比特精度傳統(tǒng)解碼器的模塊的相 對(duì)計(jì)算復(fù)雜度。計(jì)算復(fù)雜度通常等同于功耗，這是由于計(jì)算復(fù)雜度與一個(gè)或多個(gè)處理元 件(例如，執(zhí)行計(jì)算的處理器)的處理周期數(shù)目相對(duì)應(yīng)。發(fā)明人的測(cè)量和計(jì)算已經(jīng)揭示 出如下內(nèi)容部分基本層解碼器消耗傳統(tǒng)解碼器的總功耗的大約8%，增強(qiáng)層熵解碼器 消耗傳統(tǒng)解碼器的總功耗的大約19%。映射模塊和逆整數(shù)MDCT模塊需要分別相對(duì)高地 共享總功耗的35%和38%。加法器與其他模塊相比具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并實(shí)質(zhì)上不需要 功率。因此，部分基本層解碼器、增強(qiáng)層熵解碼器、映射模塊以及逆整數(shù)MDCT模塊的 總功耗合計(jì)達(dá)100%。圖5示出了相對(duì)于傳統(tǒng)解碼器的增強(qiáng)的雙層解碼器的模塊的計(jì)算復(fù)雜度。作為 比較示出了，兩種實(shí)現(xiàn)方式使用相同的部分基本層解碼器和熵解碼器，消耗了總功耗的 大約8%和19%。然而，通過(guò)使用逆映射器45而不是傳統(tǒng)映射器，以及通過(guò)使用逆基 本層濾波器組43而不是逆整數(shù)MDCT濾波組，來(lái)獲得主要功耗降低。逆映射器45僅 消耗傳統(tǒng)解碼器的總功耗的10%，并且代替消耗總功耗的35%的映射塊。因此，通過(guò) 這種措施獲得了(35%-10%= )25%的節(jié)省。此外，逆基本層濾波器組43僅需要傳統(tǒng) 總功耗的大約8%，并且代替使用總功耗的38%的逆整數(shù)MDCT模塊。該措施獲得了 (38%-8%)30%的總功耗節(jié)省。加法器略微不同，這是由于加入基本層濾波器組的域的 信號(hào)部分，而不是在MDCT域信號(hào)部分。加法器甚至復(fù)雜度更低，這是由于加法器不需 要符合特定數(shù)據(jù)格式或算術(shù)運(yùn)算。然而，實(shí)際上，加法器仍不需要功率。因此，增強(qiáng)的 解碼器的總功耗降低至傳統(tǒng)解碼器的功耗的55%至45%。這使得根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)的解 碼器優(yōu)選用于低功率應(yīng)用，例如，子電池操作的設(shè)備中。在計(jì)算復(fù)雜度方面，新的方法具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)首先，逆映射器45中的逆映射具有比圖2所示的前向映射更低的信號(hào)失真比 (SDR)。更低精確度要求的原因在于，到映射的輸入是誤差殘差。逆映射過(guò)程所產(chǎn)生的 任何失真直接加到低功率殘差信號(hào)。因此，盡管逆映射的絕對(duì)失真與前向映射的絕對(duì)失 真在相同量級(jí)，但是SDR要求可以與降低的輸入信號(hào)功率一樣低。實(shí)際上，逆映射器45 具有大約20dB的映射精度就足夠了，而不是前向映射所需的50dB。由于較低的SDR要 求，逆映射45的計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)低于前向映射的計(jì)算復(fù)雜度。其次，此外，可以使用基本層編解碼器的低復(fù)雜度逆濾波器組43過(guò)程。在上述 示例中，可以使用mp3編解碼器的合成濾波器組，僅需要全無(wú)損解碼器的復(fù)雜度的大約 8 %，而不是針對(duì)逆整數(shù)MDCT的大約38 %。逆基本層濾波器組43與傳統(tǒng)逆整數(shù)MDCT 相比執(zhí)行相當(dāng)少的運(yùn)算。如上所述，在逆映射器45中所執(zhí)行的濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆意味著，與原始 濾波器組域映射相比以較低精確度執(zhí)行的逆操作。較低精確度可以指數(shù)值舍入，以及用 于更高效實(shí)現(xiàn)的濾波函數(shù)的簡(jiǎn)化。示例是一個(gè)或多個(gè)校正步驟的跳過(guò)，或較短相位校正 濾波器的使用。在EP 2064700A1中給出了其他示例?？傊鰪?qiáng)的信號(hào)流引起新的近無(wú)損解碼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)并適合于獲 得比普通基本層解碼器的音頻質(zhì)量更好的音頻質(zhì)量。這可以通過(guò)在誤差殘差信號(hào)的逆映 射中利用來(lái)自擴(kuò)展層的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于不同的處理，增強(qiáng)的低復(fù)雜度解碼器的輸出信號(hào)不是與原始數(shù)信號(hào)相同的比特精度。然而，根據(jù)本發(fā)明的低復(fù)雜度增強(qiáng)解碼器在原始輸入信號(hào)的所有頻率部分中 提供了其輸出信號(hào)。有利地，在信號(hào)之間不存在可聽(tīng)差異。因此，從質(zhì)量的角度看，低 復(fù)雜度解碼器完全比得上比特精度解碼器。失真的更詳細(xì)分析揭示如下。逆映射實(shí)際上將三個(gè)信號(hào)分量變換到基本層濾波 器組域，即，mp3基本層的量化誤差、整數(shù)MDCT的量化誤差、以及累加的量化誤差， 或者前向和后向映射的相應(yīng)失真。對(duì)于這些誤差類(lèi)型，以下成立mp3基本層的量化誤差在被單獨(dú)采用時(shí)理想地補(bǔ)充mp3層的解碼的頻率分量。 即，當(dāng)僅考慮該誤差類(lèi)型時(shí)，關(guān)于所涉及的頻譜，根據(jù)本發(fā)明的低復(fù)雜度解碼獲得輸入 信號(hào)的理想重構(gòu)。整數(shù)MDCT的量化誤差不可避免地來(lái)自整數(shù)MDCT分析濾波器。該誤差在頻譜 上是平坦的并且是不相關(guān)的。在根據(jù)本發(fā)明的解碼中，該誤差導(dǎo)致獲得的時(shí)域信號(hào)中方 差大約為2.6/12(LSB1)的加性白高斯噪聲，該噪聲實(shí)質(zhì)上是固定的。該誤差類(lèi)型的效 應(yīng)比得上PCM字寬的縮減，例如，從16比特/采樣到15比特/采樣。根據(jù)典型的良好 對(duì)準(zhǔn)(well-leveled)音頻內(nèi)容，由于該誤差類(lèi)型不可聽(tīng)，因此可以忽略該誤差類(lèi)型。映射誤差是信號(hào)相關(guān)的，并且包含具有大約為50_60dB的信噪比(SNR)的線性 和非線性失真。即，誤差功率隨著信號(hào)功率變化，具有大約50-60dB的恒定距離。總之，根據(jù)本發(fā)明的低復(fù)雜度解碼器的輸出信號(hào)比得上比特精度增強(qiáng)層解碼器 的輸出信號(hào)，并具有比基本層解碼器的音頻質(zhì)量更好的音頻質(zhì)量，而所需的計(jì)算工作量 比傳統(tǒng)比特精度增強(qiáng)層解碼器的計(jì)算工作量更低。例如，與針對(duì)具有128kbit/s的典型 比特率的傳統(tǒng)mp3的20dB相比，低復(fù)雜度解碼器提供50-60dB的SNR。主觀地，質(zhì)量 提高的程度取決于基本層的mp3比特率。尤其對(duì)于一般低和中比特率而言，質(zhì)量提高較 尚ο圖7示出了示例源音頻信號(hào)、傳統(tǒng)解碼的基本層音頻信號(hào)和增強(qiáng)的解碼音頻信 號(hào)的功率譜ps、Pc> pE，以及相應(yīng)方差(誤差)譜ec、eE。比特精度解碼器提供與輸入 信號(hào)ps相同的全質(zhì)量音頻信號(hào)。在傳統(tǒng)解碼基本層音頻信號(hào)pe(例如，普通mp3播放器 的輸出信號(hào))中，較高頻率部分被截止。典型地，超過(guò)截止頻率fe的頻譜部分僅對(duì)音頻 質(zhì)量有較小影響，因此可以從(基本層)編碼器中移除該頻譜部分。因此，對(duì)于較高頻 率，傳統(tǒng)mp3信號(hào)的誤差^尤其高。實(shí)際截止頻率fe可以根據(jù)當(dāng)前信號(hào)能量而略微變 化。然而，至少對(duì)于特定音頻場(chǎng)景，這些頻率部分對(duì)于許多人而至少部分可感知，并且 刪除這些頻率部分顯著地降低了音頻質(zhì)量。相反，根據(jù)本發(fā)明的低復(fù)雜度雙層解碼器的輸出信號(hào)pE與輸入信號(hào)ps偏離較 小，并且包括輸入信號(hào)ps的所有頻率分量。輸出信號(hào)的誤差信號(hào)eE因此具有更低的功 率，并且在整個(gè)頻率范圍上更加恒定。應(yīng)注意，圖7示出了示例短時(shí)頻譜并且使用縱(功 率)軸的對(duì)數(shù)標(biāo)度，誤差功率通常取決于輸入和輸出信號(hào)的信號(hào)功率，此外，解碼的音 頻信號(hào)的實(shí)際功率pc、應(yīng)地在最小值ρ。, mm-pc, max與最大值？& mm-pE, max之間變化， 但是平均起來(lái)至少在截止頻率&以下等于原始信號(hào)ps。盡管為了清楚起見(jiàn)以夸張的方式 按比例縮放了圖7，但是pE, mm_pE, max范圍比pc, mm-pc, max范圍更接近原始ps，這意味著 Pe的更好音頻質(zhì)量。新解碼方法對(duì)于具有低計(jì)算量或受限電源的設(shè)備(例如，電池供電設(shè)備)特別有益。為了使低復(fù)雜度解碼特征的使用更易于理解并且更用戶友好，可以在全無(wú)損(比特 精度)解碼和低復(fù)雜度、近無(wú)損解碼之間應(yīng)用自動(dòng)切換。示例包括_取決于功率源的自動(dòng)切換解碼模式當(dāng)設(shè)備是電池供電的情況下，使用近無(wú) 損模式。當(dāng)該設(shè)備連接至更可靠的功率源(例如電源電壓)時(shí)，使用比特精度無(wú)損模式。 可以響應(yīng)于功率源檢測(cè)器，自動(dòng)進(jìn)行切換。-取決于總處理器負(fù)載的自動(dòng)切換解碼當(dāng)在處理器上施加通過(guò)其他可執(zhí)行應(yīng) 用施加的高負(fù)載時(shí)，使用近無(wú)損(near-lossless)模式。否則，當(dāng)處理器的負(fù)載較低時(shí)，使 用比特精度無(wú)損模式。可以響應(yīng)于處理負(fù)載檢測(cè)器，自動(dòng)進(jìn)行切換。-取決于所需信號(hào)輸出的自動(dòng)切換解碼當(dāng)需要較低質(zhì)量輸出(例如，模擬線電 平輸出)時(shí)，使用近無(wú)損模式。當(dāng)需要較高質(zhì)量輸出(例如，數(shù)字SPDIF輸出)時(shí)，使 用比特精度無(wú)損模式。可以響應(yīng)于輸出類(lèi)型檢測(cè)器自動(dòng)進(jìn)行切換。上述示例可以采用閾值(電壓閾值、處理負(fù)載閾值)以及相應(yīng)檢測(cè)器。例如， 針對(duì)啟用功率節(jié)省模式的條件可以是，執(zhí)行解碼方法的一個(gè)或多個(gè)步驟的至少一個(gè)處理 元件的處理負(fù)載大于閾值。兩個(gè)或多個(gè)不同條件的各種組合是可能的，例如，高處理負(fù) 載和低電源。圖6示出了使用根據(jù)當(dāng)前操作條件的自動(dòng)切換解碼模式的示例解碼器。機(jī)械或 電功率源、或電壓閾值檢測(cè)器、處理負(fù)載閾值檢測(cè)器等提供控制信號(hào)Ctn控制信號(hào)Ctr 用于控制開(kāi)關(guān)50。開(kāi)關(guān)50使用如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的近無(wú)損低復(fù)雜度解碼模式啟用 功率節(jié)省模式，或者使用如圖2所示的傳統(tǒng)比特精度無(wú)損解碼模式啟用全功率模式。在功率節(jié)省模式中，開(kāi)關(guān)50啟用逆映射器45、第一加法器42以及逆基本層濾波 器組43。此外，在功率節(jié)省模式中，開(kāi)關(guān)50禁用映射器47、第二加法器48以及逆整數(shù) MDCT 49。相反，在全功率模式中，開(kāi)關(guān)50啟用映射器47、第二加法器48以及逆整數(shù) MDCT 49,并且禁用逆映射器45、第一加法器42以及逆基本層濾波器組43。部分基本 層解碼器41和增強(qiáng)層熵解碼器44使用在兩種模式中。如圖2所示，映射器47可以執(zhí)行 恢復(fù)頻率段以及至MDCT域的實(shí)際映射。第一和/或第二加法器42、48的禁用或啟用 不是必需，這是由于第一和/或第二加法器42、48實(shí)際上不需要電源。原理上，可以使用多于一個(gè)增強(qiáng)層，從而存在分級(jí)多層結(jié)構(gòu)。在這種情況下， 本發(fā)明還可以應(yīng)用于分級(jí)內(nèi)的任何兩個(gè)連續(xù)層，其中，兩個(gè)層中的一個(gè)層用于預(yù)測(cè)另一 個(gè)層，其中，濾波器組域映射用于預(yù)測(cè)。應(yīng)注意，盡管簡(jiǎn)單示為加法器42、48，但是除了加法器以外還可以使用對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的更復(fù)雜的疊加元件，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以設(shè)想所 有這些元件。盡管已經(jīng)示出、描述和指出應(yīng)用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的本發(fā)明的基本新穎特 征，但是將理解，在不背離本發(fā)明的精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所描述的裝 置和方法、所公開(kāi)的設(shè)備的形式和細(xì)節(jié)、及其操作進(jìn)行各種省略和替換以及改變。盡管 關(guān)于mp3描述了描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這里描述的方法和設(shè)備 可以應(yīng)用于各種類(lèi)型的雙層音頻解碼。清楚地，以實(shí)質(zhì)上相同的方式執(zhí)行實(shí)質(zhì)上相同功 能來(lái)實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的那些元件的組合應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。從一個(gè)所述實(shí)施例到另一實(shí) 施例的元件替換同樣完全是預(yù)期的并是可設(shè)想的。
將理解，僅作為示例描述本發(fā)明，并且在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以對(duì) 細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求(適當(dāng)?shù)牡胤?以及附圖中所公開(kāi)的每個(gè)特征都可 以獨(dú)立提供或以任何適當(dāng)組合的形式來(lái)提供。適當(dāng)?shù)兀卣骺梢砸杂布?、軟件或二者組 合的形式實(shí)現(xiàn)。在適當(dāng)情況下，連接可以被實(shí)現(xiàn)為無(wú)線連接或有線連接(不必須是直接 連接或?qū)Ｓ眠B接)。貫穿附圖，類(lèi)似的參考數(shù)字指示等同或相應(yīng)的元件。權(quán)利要求中出 現(xiàn)的參考數(shù)字僅僅是說(shuō)明性的，不應(yīng)對(duì)權(quán)利要求的范圍起到任何限制作用。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)具有基本層部分和增強(qiáng)層部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法，其中，基 本層部分和增強(qiáng)層部分在不同的濾波器組域中，以及使用濾波器組域映射，根據(jù)基本層 部分來(lái)預(yù)測(cè)所述增強(qiáng)層部分，然后對(duì)其進(jìn)行熵編碼，所述方法包括以下步驟-對(duì)編碼基本層部分進(jìn)行部分解碼(41)；-對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行熵解碼(44)；-根據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆對(duì)熵解碼的增強(qiáng)層部分(s44)進(jìn)行逆映射(45)， 所述簡(jiǎn)化逆是指減小的運(yùn)算精確度；-將逆映射的增強(qiáng)層部分與部分解碼的基本層部分相加(42)；以及-使用逆基本層濾波器組對(duì)所述相加的輸出信號(hào)進(jìn)行合成濾波(43)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基本層部分包括頻率段，并且基本層信號(hào)的部 分解碼包括恢復(fù)所述頻率段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基本層信號(hào)的部分解碼不執(zhí)行到時(shí)域的變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)合成濾波(43)步驟，獲得具有與源信號(hào) 相同頻譜的信號(hào)，但是該信號(hào)不是源信號(hào)的比特精度拷貝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)熵解碼的增強(qiáng)層部分的逆映射步驟、將逆映 射的增強(qiáng)層與部分解碼的基本層部分相加步驟以及合成濾波(43)步驟被稱作簡(jiǎn)化解碼模 式，還包括步驟_提供無(wú)損解碼模式，其中，將部分解碼的基本層信號(hào)(s41)從基本層濾波器組域 映射到MDCT域，將獲得的MDCT域信號(hào)與熵解碼的增強(qiáng)層信號(hào)(s44)相加(S44)，其 中，獲得全頻譜頻率段，并且對(duì)全頻譜頻率段執(zhí)行逆整數(shù)MDCT (49)，獲得無(wú)損解碼信 號(hào)(s49)；以及-在簡(jiǎn)化解碼模式與無(wú)損解碼模式之間進(jìn)行切換(50)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，還包括步驟_檢測(cè)用于啟用或禁用功率節(jié)省模式的條件(Ctr)；以及-在所述檢測(cè)時(shí)，如果檢測(cè)到啟用功率節(jié)省模式的條件，則自動(dòng)切換(50)到簡(jiǎn)化解 碼模式，或者如果檢測(cè)到禁用功率節(jié)省模式的條件，則切換(50)到無(wú)損解碼模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，啟用功率節(jié)省模式的條件包括來(lái)自電池或低功 率可用性的電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，啟用功率節(jié)省模式的條件包括執(zhí)行所述 方法的一個(gè)或多個(gè)步驟的至少一個(gè)處理元件的處理負(fù)載大于閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，無(wú)損解碼模式的無(wú)損解碼信號(hào)(s49)是代表編 碼器的源信號(hào)的比特精度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，降低的精確度是指數(shù)值舍入，或者濾波函數(shù) 的簡(jiǎn)化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基本層信號(hào)是MP3格式的音頻信號(hào)。
12.一種用于對(duì)具有基本層部分和增強(qiáng)層部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，其中， 基本層部分和增強(qiáng)層部分在不同的濾波器組域中，以及使用濾波器組域映射，根據(jù)基本 層部分來(lái)預(yù)測(cè)增強(qiáng)層部分，然后對(duì)其進(jìn)行熵編碼，所述解碼器包括-部分解碼器(41)，用于對(duì)基本層部分進(jìn)行部分解碼；-熵解碼器(44)，用于對(duì)增強(qiáng)層部分進(jìn)行熵解碼；_第一映射元件(45)，用于根據(jù)所述濾波器組域映射的簡(jiǎn)化逆對(duì)熵解碼的增強(qiáng)層部 分進(jìn)行逆映射，簡(jiǎn)化逆是指減小的運(yùn)算精確度；-第一加法器(42)，用于將逆映射的增強(qiáng)層與部分解碼的基本層相加；以及-第一合成濾波器(43)，用于對(duì)所述加法的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，其中，第一合成濾 波器(43)作為逆基本層濾波器組進(jìn)行操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，基本層部分包括頻率段，并且部分解碼器 恢復(fù)所述頻率段。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，部分解碼器不執(zhí)行到時(shí)域的變換。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，根據(jù)第一合成濾波器(43)，獲得與具有 編碼前源信號(hào)相同頻譜的信號(hào)，該信號(hào)不是所述源信號(hào)的比特精度拷貝。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，映射元件、加法器以及合成濾波器被稱作 用于簡(jiǎn)化解碼的單元，還包括-第二無(wú)損解碼器，用于提供無(wú)損解碼模式，其中，無(wú)損解碼器包括第二映射元 件(47)，用于將部分解碼的基本層信號(hào)從濾波器組域映射到MDCT域；第二加法單元 (48)，用于將獲得的MDCT域信號(hào)與熵解碼的增強(qiáng)層信號(hào)相加，其中，獲得原始源頻率 段；以及逆整數(shù)MDCT濾波器組(49)，用于對(duì)原始源頻率段進(jìn)行濾波，其中，獲得無(wú)損 解碼音頻信號(hào)(S49)；以及-切換元件(50)，用于在簡(jiǎn)化解碼單元與無(wú)損解碼器之間進(jìn)行切換。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的解碼器，還包括-檢測(cè)器，用于檢測(cè)啟用或禁用功率節(jié)省模式的條件(Ctr)；以及_開(kāi)關(guān)，用于在所述檢測(cè)到啟用功率節(jié)省模式的條件，自動(dòng)切換到簡(jiǎn)化解碼模式，或 者如果檢測(cè)到禁用功率節(jié)省模式的條件，則切換到無(wú)損解碼模式。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，基本層信號(hào)是MP3格式的音頻信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼器，其中，減少的精確度是指數(shù)值舍入或?yàn)V波函數(shù)的 簡(jiǎn)化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于對(duì)具有基本層部分和增強(qiáng)層部分的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法。所述音頻信號(hào)可以具有BL和EL，其中，EL表示用于增強(qiáng)BL音頻內(nèi)容的質(zhì)量的附加信息。這種雙層信號(hào)的解碼通常包括BL數(shù)據(jù)的部分解碼(21)，其中，恢復(fù)(22)BL的頻率段，將恢復(fù)的頻率段映射(23)到MDCT域，將映射的頻率段與解碼的EL相加，以及執(zhí)行逆整數(shù)MDCT。本發(fā)明還提供了一種低復(fù)雜度解碼方法，包括對(duì)解碼EL數(shù)據(jù)進(jìn)行逆映射(45)，將逆映射的EL數(shù)據(jù)與部分解碼的BL數(shù)據(jù)相加(42)，以及使用逆BL濾波器組對(duì)和進(jìn)行濾波。
文檔編號(hào)G10L19/00GK102013255SQ20101026397
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者彼得·杰克斯, 斯文·科登 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司