[发明专利]通过二维变换压缩音频比例因子

说明书

技术领域

本发明一般地涉及压缩或编码的数字音频信号领域，并且更具体地，涉及使用比例因子或浮点表示来表示音频信号的音频压缩。

背景技术

已知编码和解码数字信号的若干方法，并且通常采用这些方法减少传输和存储的比特需要，或增加音频回放的感知质量(受到比特率约束)。例如，作为MPEG-2压缩和解压缩的若干变体，通常在商业中使用诸如DTS相干声学(见美国专利5974380)和Dolby AC3的某些方法。

在任意数字音频表示中，信号被周期地采样，然后以某种方法量化样本序列，以便表示音频信号。在许多编解码器中(编码器/解码器系统)，以按照时间序列组织的一系列量化样本表示信号(时域表示)。在其它编解码器中，样本可被若干数学方法中的任意一种进行数学变换，以便产生也被称为谱表示或变换表示的“频域”表示。这种编解码器通常被称为“变换编解码器”。

不论编码表示使用时域样本、编码频谱值、或是数据的某些其它变换序列，经常发现采用样本的数值表示以便更有效地使用可用比特是有利的。通过使用比例因子表示数据是已知的。每个数据值以比例因子和数量参数表示，数量参数可被理解为与比例因子相乘以便恢复原始数据值。该方法有时被称为“比例表示”，有时被特定地称为比例块表示，或有时被称为“浮点”表示。应当理解，浮点表示是比例表示的特定情况，其中一个数字被以尾数(mantissa)和指数(exponent)的组合表示。尾数相应于数量参数；指数相应于比例因子。通常，比例因子位可按某种非线性方案表示，诸如指数或对数映射。因此，比例因子字段的每个量化步骤可以表示以10为底的对数方案的某个分贝数(例如)。

虽然使用比例因子通常减少了传输的比特率需要，在“前向自适应”编解码器中，需要以某种方式传输比例因子。较低比特率的比例因子传输需要整个比特率的极大部分。因此，希望减少传输比例因子所需的比特数。针对该问题的最常见的现有方法是传输与某种较大的多个(块)样本相关联的单个比例因子。这种技术的一种变体被称为“块浮点”。这种方法达到了最佳量化和需要减少传输比例因子所需的比特之间的折衷。该技术的成功极大地依赖于信号的时间和频率行为，并且信号瞬变带来了挑战。

发明内容

本发明包括编码方法、解码方法和机器可读的存储介质。

该编码方法提供了在音频压缩系统内压缩表示声音的数字音频信号的方法，其中样本被表示为比例因子和相关数量的乘积。该方法包括步骤：接收表示声音的数字信号；将样本组织为至少一个音频帧，该帧包括表示一个时间间隔的多个时间连续的样本；对于每帧，将所述多个时间连续的样本处理为多个子带信号，每个子带信号表示相应的子带频率范围，并且包括所述子带频率范围内的音频样本的时间序列；将所述子带信号转换为一种格式，该格式将每个滤波音频样本表示为a)比例因子字段中表示的比例因子，和b)数量字段中表示的数量字段的乘积；在相应于每一帧的至少一个区块上，以二维组织所述子带信号的比例因子字段；以二维正交变换处理所述至少一个区块，以便为每个所述区块产生相应的比例因子系数矩阵；压缩每个所述比例因子系数矩阵，以便产生压缩系数矩阵；和将所述压缩系数矩阵打包成用于传输的数据格式。

该解码方法包括步骤：解包接收到的数据分组，以便分离编码的比例因子数据和编码的数量数据；解压缩编码的比例因子数据以便产生多个系数矩阵；以二维逆正交变换来对每个所述系数矩阵变换，以便获得多个相应的比例因子子矩阵；通过以相应于已知编码器中使用的区块模式的预定区块模式连接所述比例因子子矩阵，将所述比例因子子矩阵组合为较大的帧矩阵；和重新量化比例因子矩阵，以便获得解压缩的重新量化的比例因子矩阵。

一种适用于存储编码的音频信息的机器可读存储介质，其中每个样本被表示为比例因子和相对应的数量的乘积。该介质具有编码的比例因子数据字段，其中以二维正交变换将至少一个比例因子矩阵编码成比例因子系数矩阵；和包括编码的数据数量的数量字段。

附图说明

图1是具有以方框示出的功能模块的根据本发明的广义编码器的高层符号图；

图2是根据本发明的广义解码器的符号图；

图3是数据矩阵的图形表示，其相应于被分解为子带并且按照样本时间组织的比例因子矩阵，该矩阵具有在频率轴上按照频率分布的不同子带，以及在正交时间轴上按照样本时间组织的不同时间；

图4是以一般程度示出了根据本发明的编码方法的步骤的高层过程或“流程”图；