音頻編碼器和解碼器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年5月24日提交的美國臨時專利申請No. 61/827264的申請日 的權益，其內容通過引用并入于此。
技術領域
[0003] 本公開一般設及音頻編碼。特別地，它設及在音頻編碼系統(tǒng)中對參數(shù)向量的編碼 和解碼。本公開還設及在音頻解碼系統(tǒng)中重構音頻對象的方法和裝置。
【背景技術】
[0004] 在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，采用基于聲道的方法。每個聲道例如可W表示一個揚聲器或 者一個揚聲器陣列的內容。對于運種系統(tǒng)，可能的編碼方案包括離散多聲道編碼或者諸如 MPEG環(huán)繞之類的參數(shù)編碼。
[0005] 近來，已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法。該方法是基于對象的。在采用基于對象的方法 的系統(tǒng)中，=維音頻場景由音頻對象及其相關聯(lián)的位置元數(shù)據(jù)來表示。在音頻信號的回放 期間，運些音頻對象在=維音頻場景中四處移動。該系統(tǒng)還可W包括所謂的床聲道化ed channel),所述床聲道可W被描述為直接映射到例如上述傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的揚聲器位置的靜 止音頻對象。
[0006] 在基于對象的音頻系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的問題是如何高效地對音頻信號進行編碼和 解碼W及保持編碼信號的質量?？赡艿木幋a方案包括：在編碼器側，根據(jù)音頻對象和床聲道 來創(chuàng)建包括許多聲道的下混信號W及使得能夠在解碼器側重建音頻對象和床聲道的輔助 信息。
[0007]MPEG空間音頻對象編碼（MPEGSA0C)描述了一種用于對音頻對象進行參數(shù)編碼 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)送用于上混矩陣的輔助信息，其借助于諸如對象的電平差和互相關性之 類的參數(shù)來描述對象的屬性。運些參數(shù)然后在解碼器側被用來控制音頻對象的重建。該過 程在數(shù)學上是復雜的，并且常常必須依賴于關于沒有由參數(shù)明確描述的音頻對象的屬性的 假設。在MPEGSA0C中提出的方法可W降低基于對象的音頻系統(tǒng)所需的比特率，但是可能 還需要改進W進一步提高如上所述的效率和質量。
【附圖說明】
[000引現(xiàn)在將參考附圖來描述示例性實施例，其中：
[0009]圖1是根據(jù)示例性實施例的音頻編碼系統(tǒng)的概括框圖；
[0010] 圖2是圖1中所示的示例性上混矩陣編碼器的概括框圖；
[0011] 圖3示出了參數(shù)向量中與由圖1的音頻編碼系統(tǒng)確定的上混矩陣中的元素對應的 第一元素的示例性概率分布；
[0012] 圖4示出了參數(shù)向量中與由圖1的音頻編碼系統(tǒng)確定的上混矩陣中的元素對應的 至少一個經(jīng)取模差分編碼的（mo化1〇differentialcoded)第二元素的示例性概率分布；
[0013] 圖5是根據(jù)示例性實施例的音頻解碼系統(tǒng)的概括框圖；
[0014] 圖6是圖5中所示的上混矩陣解碼器的概括框圖；
[0015] 圖7描述了參數(shù)向量中與由圖1的音頻編碼系統(tǒng)確定的上混矩陣中的元素對應的 第二元素的編碼方法；
[0016] 圖8描述了參數(shù)向量中與由圖1的音頻編碼系統(tǒng)確定的上混矩陣中的元素對應的 第一元素的編碼方法；
[0017] 圖9描述了用于示例性參數(shù)向量中的第二元素的圖7的編碼方法的部分；
[0018] 圖10描述了用于示例性參數(shù)向量中的第一元素的圖8的編碼方法的部分；
[0019] 圖11是圖1中所示的第二示例性上混矩陣編碼器的概括框圖；
[0020] 圖12是根據(jù)示例性實施例的音頻解碼系統(tǒng)的概括框圖；
[0021] 圖13描述了用于對上混矩陣的行進行稀疏編碼（sparseencoding)的編碼方法；
[0022] 圖14描述了用于上混矩陣的示例性行的圖10的編碼方法的部分；
[0023] 圖15描述了用于上混矩陣的示例性行的圖10的編碼方法的部分；
[0024] 所有圖都是示意性的，并且一般只顯示對于闡明本公開所必要的部分，而其它部 分可能被省略或者僅作暗示。除非另外指出，否則在不同附圖中相同的附圖標記指代相同 的部分。
【具體實施方式】
[00巧]鑒于W上所述，一個目標是提高編碼音頻信號的效率和質量的編碼器、解碼器W及相關聯(lián)的方法。
[002引I.概述-編碼器
[0027] 根據(jù)第一方面，示例性實施例提出了用于編碼的編碼方法、編碼器和計算機程序 產品。所提出的方法、編碼器和計算機程序產品一般可W具有相同的特征和優(yōu)點。
[0028] 根據(jù)示例性實施例，提供一種用于在音頻編碼系統(tǒng)中對參數(shù)向量進行編碼的方 法，每個參數(shù)對應于非周期量，向量具有第一元素和至少一個第二元素，該方法包括：通過 可取N個值的索引值來表示向量中的每個參數(shù)；使所述至少一個第二元素中的每一個與符 號相關聯(lián)，其中符號是如下計算的：計算第二元素的索引值與向量中它前面的元素的索引 值之間的差；對差應用模N運算。該方法還包括如下步驟：通過基于包含符號概率的概率表 對與所述至少一個第二元素相關聯(lián)的符號進行賭編碼來對所述至少一個第二元素中的每 一個進行編碼。
[0029] 該方法的優(yōu)點是與不對差應用模N運算的傳統(tǒng)差值編碼策略相比，可能的符號的 數(shù)量減少了大約一半。因此，概率表的大小減少了大約一半。結果，存儲概率表需要更少的 存儲器，并且由于概率表通常存儲于編碼器中的昂貴存儲器中，所此方式編碼器可W 變得更便宜。另外，可W提高在概率表中查找符號的速度。另外的優(yōu)點是：由于概率表中的 所有符號都是與特定的第二元素相關聯(lián)的可能的候選，所W編碼效率可W提高。與之相比， 對于傳統(tǒng)的差值編碼策略，在概率表中只有大約一半的符號是與特定的第二元素相關聯(lián)的 候選。
[0030] 根據(jù)實施例，該方法還包括使向量中的第一元素與符號關聯(lián)，符號是運樣計算的： 按偏移值使表示向量中的第一元素的索引值移位；對經(jīng)移位的索引值應用模N運算。該方 法還包括如下步驟：通過使用用于對至少一個第二元素進行編碼的相同的概率表對與第一 元素相關聯(lián)的符號進行賭編碼來對第一元素進行編碼。
[0031] 該實施例利用了如下事實：第一元素的索引值的概率分布與所述至少一個第二元 素的符號的概率分布相似，雖然按偏移值相對于彼此移位。因此，對于向量中的第一元素， 可W使用相同的概率表，而非專用的概率表。根據(jù)W上，運可W導致降低存儲器需求和更便 宜的編碼器。
[0032] 根據(jù)實施例，偏移值等于第一元素的最可能的索引值與概率表中所述至少一個第 二元素的最可能的符號之間的差。運意味著概率分布的峰值是對齊的。因此，對于第一元 素，相比于為第一元素使用專用的概率表，保持了基本上相同的編碼效率。
[0033] 根據(jù)實施例，參數(shù)向量的第一元素和所述至少一個第二元素在特定的時間帖對應 于在音頻編碼系統(tǒng)中使用的不同頻帶。運意味著與多個頻帶對應的數(shù)據(jù)可W在同一個操作 中被編碼。例如，參數(shù)向量可W對應于隨多個頻帶變化的上混或重構系數(shù)。
[0034] 根據(jù)實施例，參數(shù)向量的第一元素和所述至少一個第二元素在特定的頻帶對應于 在音頻編碼系統(tǒng)中使用的不同時間帖。運意味著與多個時間帖對應的數(shù)據(jù)可W在同一個操 作中被編碼。例如，參數(shù)向量可W對應于隨多個時間帖變化的上混或重構系數(shù)。
[0035] 根據(jù)實施例，概率表被轉譯成哈夫曼碼書，其中與向量中的元素相關聯(lián)的符號被 用作碼書索引，并且其中編碼步驟包括通過用碼書中按與第二元素關聯(lián)的碼書索引進行索 引的碼字表示第二元素，來對所述至少一個第二元素中的每一個進行編碼。通過使用符號 作為碼書索引，可W提高查找用于表示元素的碼字的速度。
[0036] 根據(jù)實施例，編碼步驟包括通過用哈夫曼碼書中按與第一元素關聯(lián)的碼書索引進 行索引的碼字表示第一元素，使用用于對所述至少一個第二元素進行編碼的相同的哈夫曼 碼書，對向量中的第一元素進行編碼。因此，在編碼器的存儲器中只需存儲一個哈夫曼碼 書，根據(jù)W上，運可W導致更便宜的編碼器。
[0037] 根據(jù)另一個實施例，參數(shù)向量對應于由音頻編碼系統(tǒng)確定的上混矩陣中的元素。 運可W減少在音頻編碼/解碼系統(tǒng)中所需要的比特率，因為上混矩陣可W被高效地編碼。
[0038] 根據(jù)示例性實施例，提供一種包含計算機代碼指令的計算機可讀介質，當所述計 算機代碼指令在具有處理能力的設備上執(zhí)行時適于執(zhí)行第一方面的任何方法。
[0039] 根據(jù)示例性實施例，提供一種用于在音頻編碼系統(tǒng)中對參數(shù)向量進行編碼的編碼 器，每個參數(shù)對應于非周期量，向量具有第一元素和至少一個第二元素，該編碼器包括：接 收組件，適于接收所述向量；索引組件，適于用可取N個值的索引值來表示向量中的每個參 數(shù)；關聯(lián)組件，適于使所述至少一個第二元素中的每一個與符號關聯(lián)，其中符號是運樣計算 的：計算第二元素的索引值與向量中它前面的元素的索引值之間的差；對差應用模N運算。 該編碼器還包括編碼組件，用于通過基于包含符號概率的概率表對與所述至少一個第二元 素關聯(lián)的符號進行賭編碼來對所述至少一個第二元素中的每一個進行編碼。
[0040] II.概述-解碼器
[0041] 根據(jù)第二方面，示例性實施例提出了用于解碼的解碼方法、解碼器和計算機程序 產品。所提出的方法、解碼器和計算機程序產品一般可W具有相同的特征和優(yōu)點。
[0042] 關于在上面編碼器的概述中所呈現(xiàn)的特征和設置的優(yōu)點對于解碼器的相應特征 和設置一般也可W是有效的。
[0043] 根據(jù)示例性實施例，提供一種用于在音頻解碼系統(tǒng)中將經(jīng)賭編碼的符號的向量解 碼成與非周期量有關的參數(shù)向量的方法，經(jīng)賭編碼的符號的向量包含第一經(jīng)賭編碼的符號 和至少一個第二經(jīng)賭編碼的符號，并且參數(shù)向量包含第一元素和至少一個第二元素，該方 法包括：通過使用概率表W可取N個整數(shù)值的符號來表示經(jīng)賭編碼的符號的向量中的每個 經(jīng)賭編碼的符號；使第一經(jīng)賭編碼的符號與索引值相關聯(lián)；使所述至少一個第二經(jīng)賭編碼 的符號中的每一個與索引值相關聯(lián)，所述至少一個第二經(jīng)賭編碼的符號的索引值是運樣計 算的：計算與在經(jīng)賭編碼的符號的向量中第二經(jīng)賭編碼的符號前面的經(jīng)賭編碼的符號相關 聯(lián)的索引值和表示第二經(jīng)賭編碼的符號的符號的和；對該和應用模N運算。該方法還包括 如下步驟：W對應于與所述至少一個第二經(jīng)賭編碼的符號相關聯(lián)的索引值的參數(shù)值表示參 數(shù)向量的所述至少一個第二元素。
[0044] 根據(jù)示例性實施例，對于經(jīng)賭編碼的符號的向量中的所有經(jīng)賭編碼的符號，使用 相同的概率表來執(zhí)行W符號表示經(jīng)賭編碼的符號的向量中的每個經(jīng)賭編碼的符號的步驟， 其中與第一經(jīng)賭編碼的符號相關聯(lián)的索引值是運樣計算的：按偏移值對表示經(jīng)賭編碼的符 號的向量中的第一經(jīng)賭編碼的符號的符號進行移位；對移位后的符號應用模N運算。該方 法還包括如下步驟：用對應于與第一經(jīng)賭編碼的符號相關聯(lián)的索引值的參數(shù)值來表示參數(shù) 向量的第一元素。
[0045] 根據(jù)實施例，概率表被轉譯成哈夫曼碼書并且每個經(jīng)賭編碼的符號對應于哈夫曼 碼書中的碼字。
[0046] 根據(jù)另外的實施例，哈夫曼碼書中的每個碼字與碼書索引相關聯(lián)，并且W符號表 示經(jīng)賭編碼的符號的向量中的每個經(jīng)賭編碼的符號的步驟包括用與對應于經(jīng)賭編碼的符 號的碼字相關聯(lián)的碼書索引來表示經(jīng)賭編碼的符號。
[0047] 根據(jù)實施例，經(jīng)賭編碼的符號的向量中的每個經(jīng)賭編碼的符號在特定的時間帖對 應于在音頻解碼系統(tǒng)中使用的不同頻帶。
[0048] 根據(jù)實施例，經(jīng)賭編碼的符號的向量中的每個經(jīng)賭編碼的符號在特定的頻帶對應 于在音頻解碼系統(tǒng)中使用的不同時間帖。
[0049] 根據(jù)實施例，參數(shù)向量對應于由音頻解碼系統(tǒng)使用的上混矩陣中的元素。
[0050] 根據(jù)示例性實施例，提供一種包含計算機代碼指令的計算機可讀介質，所述計算 機代碼指令當在具有處理能力的設備上執(zhí)行時適于執(zhí)行第二方面的任何方法。
[0051] 根據(jù)示例性實施例，提供一種用于在音頻解碼系統(tǒng)中將經(jīng)賭編碼的符號的向量解