專利名稱：源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及源信號編碼領(lǐng)域，更具體地，涉及源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)字源信號的編碼通常采用的是變換編碼，其將待編碼的信號分成為幀的采樣塊，并采用諸如離散傅立葉變換、離散余弦變換等線性正交變換對每幀信號進(jìn)行處理，求取變換系數(shù)，然后對變化系數(shù)進(jìn)行量化，以進(jìn)ー步提高壓縮效果。 在量化方法中常用的ー種方法是矢量量化方法，在其中，將幾個采樣系數(shù)組在ー起形成ー個矢量，且以ー個碼本項對每個矢量進(jìn)行近似(量化)。為量化輸入矢量所選擇的碼本項通常是根據(jù)“距離最小”準(zhǔn)則得出的碼本中最近的鄰點。在碼本集合中增加更多的碼本會增加比特率和復(fù)雜性，但會降低量化的平均失真。另ー方面，為了適應(yīng)源的不斷變化的特征，通常使用自適應(yīng)比特分配。通過自適應(yīng)比特分配，可使用不同的碼本尺寸來量化源矢量。在變換編碼中，在不超過量化所有系數(shù)的可用比特數(shù)的最大值情況下，分配給源矢量的比特數(shù)通常取決于該矢量相對于同一幀中其他矢量的能量。圖I和圖2詳細(xì)描述了常見的變速率量化編、解碼器的量化框圖。圖I和圖2中示出的變速率量化編碼器和解碼器使用多個碼本，它們通常具有不同的比特率，以量化源矢量X。通常通過對信號進(jìn)行變換并獲取所有的變換系數(shù)或其子集，來獲得源矢量。圖I中示出了常見的變速率量化編碼器，其關(guān)鍵部件是用Q表示的量化器，該量化器用于選擇一個碼本號n和一個碼矢索引i來表征源矢量X的量化值I。碼本號n指明編碼器選擇的碼本，而索引i表示在該特定碼本中選擇的碼矢量。通常，將適當(dāng)?shù)臒o損編碼技術(shù)分別應(yīng)用于塊En和Ei中的n和i (即，圖I中的En和Ei)，以便在將它們復(fù)合在復(fù)用器MUN中以存儲或通過通信信道傳輸之前，減少被編碼的碼本號nE和索引iE的平均比特率。圖2示出了變速率量化解碼器。該解碼器的輸入端提供了用于將ニ進(jìn)制碼nE和iE分離解復(fù)用器DEMUX ;該解碼器還包括無損解碼模塊(即，Dn和Di)，在其中解碼nE和iE為碼本號n和索引i ;該解碼器還包括接收碼本號n和索引i并進(jìn)行逆量化的逆量化器(用Q—1表示)，其使用碼本號和索引來恢復(fù)源矢量X的量化值I。不同的n值通常產(chǎn)生不同的比特分配從而產(chǎn)生不同的比特率，每維所需比特數(shù)(即，碼本比特率)的定義為分配給源矢量的比特數(shù)與源矢量的維數(shù)的比值。通常，碼本的構(gòu)建可以采用以下多種方法ー種流行的方法是根據(jù)源的分布，采用訓(xùn)練算法(如k均值算法)來優(yōu)化碼本項。該方法得到非結(jié)構(gòu)化碼本，其對于待量化的每個源矢量通常必須進(jìn)行存儲和窮舉搜索。因此，該方法的缺點是內(nèi)存需求大，且計算復(fù)雜，它隨碼本比特率的增加而成指數(shù)增長。如果變速率方法基于上述非結(jié)構(gòu)化的碼本，則內(nèi)存需求大和計算復(fù)雜的缺陷會進(jìn)一步加大，因為通常需要為每個可能的位分配特定的碼本。
另ー種方法是使用格矢量量化器，其降低了捜索復(fù)雜度，并且在許多情況下，可以有效地減少存儲需求。格矢量量化是ー種代數(shù)型矢量量化器，它的特點是在多維信號空間中，構(gòu)造ー種有規(guī)律的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的點稱為格點，并以格點進(jìn)行矢量量化，把信號空間劃分為胞腔。由于網(wǎng)絡(luò)是有規(guī)律的，故格點和胞腔也是有規(guī)律的。格矢量量化器的主要優(yōu)點是容易構(gòu)造碼書，且可以進(jìn)行高維量化。圖3示出了ニ維空間中的例子，其中基本矢量是Vl和v2，該例子中使用的格是基本的六角形點陣，用A2表示，該圖中用十字標(biāo)識的所有點可如下獲得y=klvl+k2v2(1)其中，y是空間格點，且kl和k2可以是任何整數(shù)。注意到圖3只是表不空間格點的ー個子集，因為該空間格點本身可無窮擴(kuò)展。當(dāng)選擇某一空間格點來構(gòu)造量化碼本時，通常選擇格點的某一子集來獲得具有給定(有限)比特數(shù)的碼本，使用格點的好處是在確定碼本內(nèi)的所有格點的源矢量X的最近鄰點時，存在快速碼本搜索算法，并且與其他非結(jié)構(gòu)化的碼本相比，可以極大減少復(fù)雜性。此夕卜，使用格點無需存儲碼本，因為碼本可以從生成矩陣中獲得。格矢量量化中經(jīng)常使用的格點是D8格。D8是由8維整數(shù)格的Z8格點V= (Vl，-,V8)
組成，且滿足
權(quán)利要求
1.ー種源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，包括 Si,將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息； S2，對所述譜系數(shù)進(jìn)行分組和比特分配以獲得比特分配信息； S3，基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)； S4，將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)ー步包括 S31，對于所述譜系數(shù)，計算偏移矢量； S32，對所述偏移矢量進(jìn)行縮放，得到縮放矢量； S33，在D8格空間中搜索與所述縮放矢量最臨近的格點； S34,計算所述最臨近的格點坐標(biāo)； S35，利用所述坐標(biāo)計算D8格矢量； S36，比較所述D8格矢量與所述最臨近的格點是否一致，如果一致，則量化結(jié)束，輸出所述坐標(biāo)；如果不一致，則對所述縮放矢量執(zhí)行逼近量化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S36中的逼近量化進(jìn)ー步包括 S361，將所述縮放矢量再次縮放，得到再次縮放矢量，運(yùn)用步驟S33-S35計算得到第二最臨近的格點、所述第二最臨近的格點坐標(biāo)，和第二 D8格矢量； S362，比較所述第二 D8格矢量與所述第二最臨近的格點是否相等，如果不相等，則重復(fù)步驟S361，直至所述第二 D8格矢量與所述第二最臨近的格點相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，所述步驟S36中的逼近量化進(jìn)ー步包括 S363，運(yùn)用步驟S33-S35計算得到第三D8格矢量、第三最臨近的格點和第三最臨近的格點坐標(biāo)； S364，比較所述第三D8格矢量與所述第三最臨近的格點，如果兩者不相等，則量化結(jié)束，輸出所述第三最臨近的格點坐標(biāo)及量化比特數(shù)；如果兩者相等，則重復(fù)步驟S363直至兩者不相等，最后輸出所述第三最臨近的格點坐標(biāo)及量化比特數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任ー權(quán)利要求所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，在所述步驟S31中，所述偏移矢量滿足 其中，表示偏移矢量，Yp表示所述譜系數(shù)的子矢量，a= (2_6 2_6…2_6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在于，在所述步驟S32中，所述縮放矢量滿足 其中，;^^表示所述縮放矢量，0 (P)=2K(p)/6表示縮放因子，R (P)表示每個所述譜系數(shù)的子矢量分配的量化比特數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的源信號變速率格矢量量化的編碼方法，其特征在干，R(p)滿足
8.ー種源信號變速率格矢量量化的編碼系統(tǒng)，其特征在于，包括 正交變換模塊，用于將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息； 譜系數(shù)分組和比特分配模塊、用于對所述譜系數(shù)進(jìn)行分組和比特分配以獲得比特分配信息； 格矢量量化模塊，用于基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)； 編碼比特流模塊，用于將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。
9.ー種源信號變速率格矢量量化的解碼方法，其特征在于，包括 SI,接收編碼比特流進(jìn)行解碼以獲得解碼比特流； S2，對所述解碼比特流進(jìn)行比特分配和量化索引解碼； S3，基于解碼的量化索引進(jìn)行逆格矢量量化得到重建量化矢量； S4，基于所述控制信息對所述重建量化矢量進(jìn)行逆正交變換得到重建信號。
10.ー種源信號變速率格矢量量化的解碼模塊，其特征在于，包括 編碼比特流解碼模塊，用于接收編碼比特流進(jìn)行解碼以獲得解碼比特流； 比特分配和量化索引解碼模塊，用于對所述解碼比特流進(jìn)行比特分配和量化索引解碼； 逆格矢量量化模塊，用于基于解碼的量化索引進(jìn)行逆格矢量量化得到重建量化矢量；逆正交變換模塊，用于基于所述控制信息對所述重建量化矢量進(jìn)行逆正交變換得到重建信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種源信號變速率格矢量量化的編解碼方法和系統(tǒng)。其中該編碼方法包括S1.將輸入源信號從時域變換到頻域以獲得譜系數(shù)和控制信息；S2.對所述譜系數(shù)進(jìn)行分組和比特分配以獲得比特分配信息；S3.基于所述比特分配信息，格矢量量化所述譜系數(shù)；S4.將量化索引、所述比特分配信息、所述控制信息打包成編碼比特流。相比于傳統(tǒng)的變速率矢量量化器存儲多個矢量碼本，本發(fā)明方法無需存儲矢量碼本；此外，存在快速算法，其運(yùn)算復(fù)雜度較傳統(tǒng)矢量量化大幅度降低，即具有低運(yùn)算復(fù)雜度的優(yōu)點；還具有可以實現(xiàn)變比速率量化的優(yōu)點。
文檔編號H03M7/30GK102801427SQ20121027999
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者張勇 申請人:深圳廣晟信源技術(shù)有限公司