專利名稱：任意量化步階數(shù)編/解碼裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明是有關一種脈沖編碼調制(Pulse Code Modulation；PCM)的編/解碼裝置及方法，特別是關于一種任意量化步階數(shù)編/解碼裝置及方法。
背景技術：
脈沖編碼調制乃是已熟知的技術，其有助于數(shù)字信號的處理及數(shù)字系統(tǒng)的運作。差分脈沖編碼調制(Differential PCM；DPCM)也是已熟知的，其被用來降低量化的失真(distortion)及減少數(shù)字編碼的容量。更進一步地，適應性差分脈沖編碼調制(Adaptive DPCM；ADPCM)也是已熟知的，其根據(jù)信號的變化而改變量化的尺度，因而提升信號處理的效率及品質。圖1是一典型的ADPCM編碼裝置100的系統(tǒng)方塊圖，其中由輸入端輸入的信號u與預測值相減得到一誤差值Ue，量化器102通過一固定壓縮碼長度、一固定步階數(shù)、步階適應器104所供應的步階值Δ以及誤差值Ue，產生壓縮碼Que至輸出端，步階適應器104可根據(jù)壓縮碼Que調整步階值Δ，同時反量化器106反量化壓縮碼Que得到反量化信號Iue與預測值加成后，形成信號Qu輸入預測器108，籍以產生下一筆信號u的預測值。圖2顯示一典型的ADPCM解碼裝置200的系統(tǒng)方塊，其中反量化器204從輸入端讀取壓縮碼Que，通過一固定壓縮碼長度、一固定步階數(shù)及一步階值Δ反量化壓縮碼Que產生反量化信號Iue，步階值Δ是由步階適應器202根據(jù)壓縮碼Que提供，預測器206提供預測值與反量化信號Iue加成得到信號Qu至輸出端，同時預測器206也根據(jù)信號Qu產生下一筆資料的預測值。
這種自動調整步階值的設計雖然能改善輸入信號振幅過大的問題，但也容易導致量化誤差的增加。中國專利公告編號第453048號在DPCM或ADPCM系統(tǒng)中加入一分辨率調整器，根據(jù)步階尺寸適應器的輸出及量化差值Que而改變編/解碼分辨率，即壓縮碼位數(shù)，以降低失真及增加壓縮比。但是，由于受限于量化位數(shù)，因而限制了步階數(shù)只能為2的冪次方，使得壓縮比只能為信號u的位數(shù)與壓縮碼Que的位數(shù)的比值，如表一所示，這個限制造成設計者無法由此架構設計出某些特殊壓縮比的應用。例如，系統(tǒng)所要求的數(shù)據(jù)壓縮率為6時，參照表一，已知的編/解碼裝置無法讓設計者得到6的壓縮率，因此只能用8的壓縮率對資料進行壓縮，但是愈高的壓縮率將使資料的失真愈嚴重。
表一

因此，一種能任意調整壓縮率的編/解碼裝置及方法乃為所冀。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的，在于提出一種任意量化步階數(shù)編/解碼裝置及方法。
本發(fā)明的又一目的，在于提出一種可任意調整壓縮率的任意量化步階數(shù)編/解碼裝置及方法。
根據(jù)本發(fā)明，一種任意量化步階數(shù)編碼裝置及方法包括一預測器供應一預測值與一輸入信號比較，得到一誤差值，一量化器根據(jù)大于1且為偶數(shù)的步階數(shù)及一步階值量化該誤差值，產生一壓縮碼。
根據(jù)本發(fā)明，一種任意量化步階數(shù)解碼裝置及方法包括一反量化器根據(jù)一大于1且為偶數(shù)的步階數(shù)及一步階值反量化一壓縮碼，產生一反量化信號與一預測器所供應的預測值結合，得到一輸出信號。
由于本發(fā)明的編/解碼裝置所使用的步階數(shù)不限于2的冪次方，因此在設計壓縮率時更有彈性，也能根據(jù)不同的應用設計最佳的壓縮率。


圖1是一典型的ADPCM編碼裝置的系統(tǒng)方塊圖；圖2是一典型的ADPCM解碼裝置的系統(tǒng)方塊圖；圖3是本發(fā)明的任意量化步階數(shù)編碼裝置的系統(tǒng)方塊圖；以及圖4是本發(fā)明的任意量化步階數(shù)解碼裝置的系統(tǒng)方塊圖。
主要組件符號說明100ADPCM編碼裝置102量化器104步階適應器106反量化器108預測器200ADPCM解碼裝置202步階適應器204反量化器206預測器300任意量化步階數(shù)編碼裝置302任意步階數(shù)量化器304步階適應器306預測器308任意步階數(shù)反量化器310低失真壓縮編碼器
400任意量化步階數(shù)解碼裝置402任意步階數(shù)反量化器404步階適應器406預測器408低失真壓縮解碼器具體實施方式
圖3是本發(fā)明的任意量化步階數(shù)編碼裝置(arbitrarys tep numberencoding apparatus)300的系統(tǒng)方塊圖，其中來自輸入端的輸入信號u與預測器306所供應的預測值相減得到一誤差值Ue，任意步階數(shù)量化器302通過一大于1且為偶數(shù)的步階數(shù)、由步階適應器304供應的步階值Δ以及誤差值Ue產生壓縮碼Que由輸出端輸出，步階適應器304可根據(jù)壓縮碼Que調整步階值Δ，任意步階數(shù)反量化器308通過相同的步階數(shù)及步階值Δ反量化該壓縮碼Que，產生反量化信號Iue與預測值加成，得到信號Qu，預測器306接收信號Qu并籍以產生下一筆輸入信號u的預測值，在壓縮碼Que由輸出端輸出之前，一低失真壓縮編碼器310對壓縮碼Que再進行一次壓縮，以獲得更多不同的壓縮率，配合不同的應用。
圖4是本發(fā)明的任意量化步階數(shù)解碼裝置(arbitrary step numberdecoding apparatus)400的系統(tǒng)方塊圖，其中任意步階數(shù)反量化器402由輸入端讀取一壓縮碼Que，通過一大于1且為偶數(shù)的步階數(shù)以及由步階適應器404提供的步階值Δ，反量化壓縮碼Que產生一反量化信號Iue，步階適應器404可根據(jù)壓縮碼Que調整步階值Δ，預測器406供應一預測值與反量化信號Iue加成，得到一信號Qu由輸出端輸出，預測器406也根據(jù)信號Qu產生下一筆預測值，若該壓縮碼Que在編碼時被低失真壓縮編碼器壓縮過，那么在解碼裝置400中，也增加一低失真壓縮解碼器408，在該壓縮碼Que被輸入反量化器402之前，先進行一次解壓縮。
表二為本發(fā)明的范例，與表一比較可發(fā)現(xiàn)，在已知的編/解碼裝置中，由于步階數(shù)僅能為2的冪次方，故當信號u的位數(shù)及壓縮碼Que的位數(shù)均固定時，其壓縮率只有一種，但在本發(fā)明中，由于步階數(shù)不限于2的冪次方，故其壓縮率不只一種，而且再搭配低失真壓縮編/解碼器，可得到多種不同的壓縮率，以適用于各種應用。
表二

在中國專利公告編號第453048號中，其利用一額外的電路來調整位數(shù)，籍以改變壓縮率，但是本發(fā)明是通過改變步階數(shù)來調整壓縮率，因此本發(fā)明無需多加額外的電路，因而較能節(jié)省芯片面積。當然，如果有需要的話，本發(fā)明也可增加額外的電路來調整位數(shù)。
以上對于本發(fā)明的較佳實施例所作的敘述為闡明目的，而無意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導或從本發(fā)明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例為解說本發(fā)明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發(fā)明在實際應用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術思想企圖由權利要求范圍及其均等來決定。
權利要求
1.一種任意量化步階數(shù)編碼裝置，其特征在于包括一預測器，供應一預測值與一輸入信號比較，得到一誤差值；以及一量化器，根據(jù)一步階數(shù)及一步階值量化該誤差值，產生一壓縮碼，該步階數(shù)為大于1的偶數(shù)。
2.如權利要求1所述的任意量化步階數(shù)編碼裝置，其特征在于，更包括一步階適應器根據(jù)該壓縮碼調整該步階值。
3.如權利要求1所述的任意量化步階數(shù)編碼裝置，其特征在于，更包括一低失真壓縮編碼器再壓縮該壓縮碼。
4.如權利要求1所述的任意量化步階數(shù)編碼裝置，其特征在于，更包括一反量化器通過該步階數(shù)及步階值，反量化該壓縮碼產生反量化信號。
5.如權利要求4所述的任意量化步階數(shù)編碼裝置，其特征在于，其中該預測器根據(jù)該反量化信號及預測值產生下一筆輸入信號的預測值。
6.一種任意量化步階數(shù)編碼方法，其特征在于，包括下列步驟比較一預測值與一輸入信號，得到一誤差值；以及以一大于1且為偶數(shù)的步階數(shù)以及一步階值量化該誤差值，產生一壓縮碼。
7.如權利要求6所述的任意量化步階數(shù)編碼方法，其特征在于，更包括根據(jù)該壓縮碼調整該步階值。
8.權利要求6所述的任意量化步階數(shù)編碼方法，其特征在于，更包括再壓縮該壓縮碼。
9.如權利要求6所述的任意量化步階數(shù)編碼方法，其特征在于，更包括下列步驟以該步階數(shù)及步階值反量化該壓縮碼，產生一反量化信號；以及根據(jù)該反量化信號及預測值產生下一筆輸入信號的預測值。
10.一種任意量化步階數(shù)解碼裝置，其特征在于包括一反量化器，根據(jù)一步階數(shù)及一步階值反量化一壓縮碼，產生一反量化信號，該步階數(shù)為大于1的偶數(shù)；以及一預測器，供應一預測值與該反量化信號結合，產生一輸出信號。
11.如權利要求10所述的任意量化步階數(shù)解碼裝置，其特征在于，更包括一低失真壓縮解碼器在該壓縮碼輸入該反量化器前，先對該壓縮碼進行解壓縮。
12.如權利要求10所述的任意量化步階數(shù)解碼裝置，其特征在于，更包括一步階適應器根據(jù)該壓縮碼調整該步階值給該反量化器。
13.如權利要求10所述的任意量化步階數(shù)解碼裝置，其特征在于，其中該預測器根據(jù)該輸出信號決定下一筆預測值。
14.一種任意量化步階數(shù)解碼方法，包括根據(jù)一步階數(shù)及一步階值反量化一壓縮碼，產生一反量化信號，該步階數(shù)為大于1的偶數(shù)；以及結合一預測值與該反量化信號，產生一輸出信號。
15.如權利要求14所述的任意量化步階數(shù)解碼方法，其特征在于，更包括在該壓縮碼進行反量化前，先對該壓縮碼進行解壓縮。
16.如權利要求14所述的任意量化步階數(shù)解碼方法，其特征在于，更包括根據(jù)該壓縮碼調整該步階值。
17.如權利要求14所述的任意量化步階數(shù)解碼方法，其特征在于，更包括根據(jù)該輸出信號決定下一筆預測值。
全文摘要
一種任意量化步階數(shù)編/解碼裝置及方法，其以大于1且為偶數(shù)的任意步階數(shù)對一輸入信號進行編/解碼，以得到一任意的壓縮率，而且可再配合一低失真壓縮編碼器，調整出最適合的壓縮率。
文檔編號H03M7/38GK1761159SQ20041008372
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權日2004年10月14日
發(fā)明者陳紹喜, 陳宏文 申請人:義隆電子股份有限公司