CN101847410A - 一种用于数字音频信号压缩的快速量化方法 - Google Patents

Abstract

本发明“一种用于数字音频信号压缩的快速量化方法”是一种用于数字音频压缩的比特分配方法及算法，该方法基于双层循环迭代的比特分配模型，根据输入数字音频信号和待分配的比特数目，采用比特估算的数学模型，不必经量化编码过程转而直接估算各个音频子带所占用的比特数，计算量化器外层循环迭代初始化参数，并根据量化后实际消耗比特数目和待分配比特数之差动态调整外层循环参数迭代步长；根据基于子带的噪声能量判断准则，计算内层循环参数迭代初始化参数，根据量化后各个子带的实际能量和阈值能量之差，动态调整迭代步长，搜索最佳量化参数。本发明可以有效降低量化模块的计算量，减少编码器的运行时间，且对于不同曲目风格的音频信号的编码速度相对稳定，能够提高编码器效率，有利于实现音频信号的快速与实时压缩。

Description

一种用于数字音频信号压缩的快速量化方法

技术领域

本发明是一种量化编码方法，特别涉及一种应用于数字音频压缩编码系统的快速量化编码方法，该方法能够有效应用于采用时-频变换方法的基于频域子带模型的音频编码算法中。

背景技术

随着第三代移动通信网和数字广播技术的发展与普及，以音频压缩算法为核心的音频编码技术在无线通信领域得到了广泛的应用。与传统的基于光盘和互联网数据包的变速率编码应用不同，为有效利用信道，无线通信传输标准对音频数据的编码速率与长度进行了严格定义。

自适应量化模块在音频编码算法开销中占有较高比重。音频编码器中量化器模块的作用是对频谱数据根据心理声学特性进行加权比特分配及量化，在尽量保证音质的前提下达到所要求的编码比特数。量化模块通常采用内外双层迭代循环控制方式。量化算法的内外循环均为先设定量化参数初始值，再经迭代搜索到最佳点的过程。每一次外层循环的调用都会对此调用内层循环，同时，现有音频编码器量化算法内外层参数的初始化通常采用固定的初始值，且迭代过程较慢，导致每一次量化过程都要经过多次循环进而导致整个编码器运行速度下降。

综上所述，目前数字音频信号量化编码的算法存在计算量大、耗时长，浪费计算资源等问题，在视频通信伴音压缩传输和电视电声现场转播等实时引用场景下，上述问题成为系统设计的关键因素。

发明内容

本发明是一种应用于数字音频压缩编码系统中的快速量化编码方法，该方法可以减少计算量、提高量化器的计算效率，减少量化器的运行时间。

本发明采用的技术方案是：

基于比特估算数学模型，在量化编码过程前可直接估算所消耗的比特数，即基于数学模型并根据输入信号特征估算量化器迭代初值，然后根据迭代误差动态调整迭代步长。具体包括以下6个步骤：

第一步：计算每一帧待分配的比特数B。根据设定的比特率、声道数、帧长、采样率计算待分配的比特数，若固定码率为64千位每秒，采样率为每秒48000样本，单声道，帧长为1024个样本，则每一帧待分配比特数为(64千位每秒/48000个样本)*1024样本。待分配比特数目判决，判断计算出来的待分配比特数是否为8的倍数，若是则输出，若不是，将比特数补齐。

第二步，估算量化编码当前帧所需比特数bit_f。根据带有品质因子Q₀的初始能量阈值下限E_min[sb]，设k＝Q₀/Q₁，其中，量化外层循环参数的初始化Q₁，N_sb为每一个子带的宽度，α_sb为码本效率，bit_f表示估算得出估算量化编码当前帧所需比特数，采用如下公式估算量化编码当前帧所需比特数。

${\mathrm{bit}}_f=\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·(N_{\mathrm{sb}}\·(-\frac{3}{2}{\log }_{2}2k+\ln E_{\min }{\left[\mathrm{sb}\right]}^{-\frac{3}{2}}+\frac{3}{2}+\mathrm{\δ}))$

其中δ为待定系数，需要经过大量的听觉实验来测定，δ的取值为

$\mathrm{\δ}=4.7\·\frac{B}{1024}-\frac{3}{2}$

第三步：计算量化外层循环参数的初始化值。根据估算量化编码当前帧所需比特数bit_f和每一帧待分配的比特数B，根据量化外层循环判断准则bit_f＝B，计算得出量化外层循环参数的初始值。设α_sb为码本效率，N_sb为每一个子带的宽度，采用以下公式来计算量化外层循环参数的初始化Q₁。

$Q_1=Q_0/(\frac{1}{2}\·2^{\frac{\frac{2}{3}\·\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}\·(\frac{3}{2}+\mathrm{\δ})-\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}\·\ln E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right])-\frac{2}{3}\·B}{\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}}})$

第四步：根据量化外层循环参数的初始化值Q₁计算能量阈值下限X_min[sb]。根据带有品质因子Q₀的初始能量阈值下限E_min[sb]，采用以下公式，计算带有品质因子Q₁的能量阈值下限X_min[sb]。

$X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]=\frac{Q_0}{Q_1}\·E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]$

第五步：计算量化内层循环参数的初始化值。根据噪声能量判断准则计算出内层循环参数的初始值。根据能量阈值下限X_min[sb]计算内层循环参数的初始化值。采用以下公式计算内层循环参数的初始化值。

${\mathrm{sf}}_e=-\frac{16}{3}\·{\log }_2{\left(X_{\min }\right[\mathrm{sb}\left]\right)}^{-\frac{3}{4}}\·{\left(\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left(x_i^{\frac{3}{2}}\right)}{N_{\mathrm{sb}}}\right)}^{-\frac{1}{2}}$

第六步：计算量化内层循环参数的调整准则。根据量化后实际的能量阈值函数值E_q[sb]和能量阈值函数下限X_min[sb]的差值的符号，判断本次迭代是否进入迭代搜索的临界区域，然后根据E_er[sb]成比例调整缩放系数，判定依据为：若两次迭代能量差值的正负性发生变化，则进入临界区，否则未进入临界区，设定义差值E_er[sb]和能量阈值下限X_min[sb]的比值为R_sb，采用以下公式：

$R_{\mathrm{sb}}=\frac{E_q\left[\mathrm{sb}\right]}{X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left(\mathrm{int}(x_i^{\frac{3}{4}}\·2^{-\frac{3}{16}\·{\mathrm{sf}}_e\left[\mathrm{sb}\right]})\right)}^2\right)}^{-\frac{2}{3}}}{{N_{\mathrm{sb}}}^{-\frac{2}{3}}\·X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1$

若迭代进入临界区，则将下次迭代的迭代步长step定为R_sb的-0.5倍，即从正负两个方向且逐步减小迭代步长来逼近最佳值，从而可以避免产生迭代振荡影响收敛。若迭代未进入临界区，则将下次迭代的迭代步长保持原来迭代步长方向，且迭代步长step＝R_sb从而加快收敛速度，保证尽快进入临界区域。

第七步：计算量化外层参数的调整准则。根据每一帧量化编码后实际所需比特数和待分配平均比特数的差值，调整外层循环参数的迭代步长；根据实际比特数和可用比特数差值成比例调节品质因子Q值，设Q_cur为本次迭代的品质因子，B表示每一帧待分配的比特数，bits_cur表示实际量化编码当前帧所用比特数。采用以下公式来计算量化外层参数的调整准则。

$Q=Q_{\mathrm{cur}}\·(1-\frac{{\mathrm{bits}}_{\mathrm{cur}}-B}{B})$

本发明可以使用通用计算机系统通过软件编程实施，也可以采用嵌入式计算机通过软件编程实施。本发明对于多种格式的音频编码标准的量化过程均可以有针对性的进行实施。

本发明产生的有益效果是：

本发明在保证音质不变的前提下，从减少计算量、突破单帧编码的时间瓶颈出发，提出新的改进算法，能够有效减少量化器迭代次数和运算量，并且在不同类型的音频曲目与音频帧之间的编码时间相对稳定。为满足实时性需求，编码器的实时性能将取决于单帧编码的最长时间而不是统计意义上的性能。因此本发明更有利于提高编码器的实时性能，针对应用于播出现场的编码系统该发明具有一定的实施优势。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作一详细的说明。

图1是本发明的原理框图即根据当前子带的输入数字音频信号和设定的目标比特率快速搜索量化参数最佳值的流程图。

图2是将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC作为对比算法，对于等时长的8种不同风格曲目，在2种不同的目标码率下，对最大单帧迭代次数的统计。

图3是将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC作为对比算法，对于等时长的8种不同风格曲目，经感知音频质量评价系统PEAQ给出的本改进算法和对比算法分别与无压缩版本音频对比后的客观音质损失评价(分数越接近0越好)。

图中：输入数字音频信号1，估算量化编码当前帧所需比特数2，计算量化外层循环参数的初始化值3，计算能量阈值下限4，计算内层循环参数的初始化值5，谱线和能量阈值判决6，量化后谱线变长编码7，计算量化内层循环参数的调整准则8，计算每一帧待分配的比特数9，待分配比特数目判决10，将比特数补齐11，实际比特数是否和待分配比特数判决12，计算量化外层参数的调整准则13，将比特数补齐至待分配的比特数14。

具体实施方式

本发明可以使用通用计算机系统通过软件编程实施，也可以采用嵌入式计算机通过软件编程实施。

本发明对于多种格式的音频编码标准的量化过程均可以有针对性的进行实施。

图1所示为本发明的原理框图即根据当前子带的输入数字音频信号和设定的目标比特率快速搜索量化参数最佳值的流程图。具体包含以下步骤：

步骤a)：计算每一帧待分配的比特数9。

在本实施例中，根据设定的比特率、声道数、帧长、采样率计算待分配的比特数，若固定码率为64千位每秒，采样率为每秒48000样本，单声道，帧长为1024个样本。则每一帧待分配比特数为(64千位每秒/48000个样本)*1024样本。记为B，单位为比特。

步骤b)：待分配比特数目判决10，判断计算出来的待分配比特数是否为8的倍数，若是，则执行输入给步骤k)，否则则执行步骤c)。

步骤c)：将比特数补齐11，执行输入给步骤k)。

步骤d)：估算量化编码当前帧所需比特数bit_f2。根据带有品质因子Q₀的初始能量阈值下限E_min[sb]，设k＝Q₀/Q₁，其中，量化外层循环参数的初始化Q₁，N_sb为每一个子带的宽度，α_sb为码本效率，bit_f表示估算得出估算量化编码当前帧所需比特数，采用如下公式估算量化编码当前帧所需比特数。

${\mathrm{bit}}_f=\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·(N_{\mathrm{sb}}\·(-\frac{3}{2}{\log }_{2}2k+\ln E_{\min }{\left[\mathrm{sb}\right]}^{-\frac{3}{2}}+\frac{3}{2}+\mathrm{\δ}))$

其中δ为待定系数，需要经过大量的听觉实验来测定，δ的取值为

$\mathrm{\δ}=4.7\·\frac{B}{1024}-\frac{3}{2}$

步骤e)：计算量化外层循环参数的初始化值3。

本实施例中，根据估算量化编码当前帧所需比特数bit_f和每一帧待分配的比特数B，根据量化外层循环判断准则bit_f＝B，计算得出量化外层循环参数的初始值。设α_sb为码本效率，N_sb为每一个子带的宽度，采用以下公式来计算量化外层循环参数的初始化Q₁。

$Q_1=Q_0/(\frac{1}{2}\·2^{\frac{\frac{2}{3}\·\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}\·(\frac{3}{2}+\mathrm{\δ})-\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}\·\ln E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right])-\frac{2}{3}\·B}{\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}}})$

步骤f)：根据量化外层循环参数的初始化值Q₁计算能量阈值下限X_min[sb](4)。

设E_min[sb]为品质因子Q₀每一子带的掩蔽阈值，采用以下公式，计算带有品质因子Q₁的能量阈值下限X_min[sb](4)。

$X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]=\frac{Q_0}{Q_1}\·E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]$

步骤g)：计算量化内层循环参数的初始化值5。

本实施例中，根据能量阈值下限X_min[sb](4)计算得出量化内层循环参数的初始化值。本实施采用以下公式来计算量化内层循环参数的初始化。

${\mathrm{sf}}_e=-\frac{16}{3}\·{\log }_2{\left(X_{\min }\right[\mathrm{sb}\left]\right)}^{-\frac{3}{4}}\·{\left(\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left(x_i^{\frac{3}{2}}\right)}{N_{\mathrm{sb}}}\right)}^{-\frac{1}{2}}$

步骤h)：谱线和能量阈值判决6，判断量化后的谱线能量是否大于等于能量阈值的下限，若不是，则执行步骤j)，否则则执行步骤i)。

步骤i)：量化后谱线变长编码7。

步骤j)：计算量化内层循环参数的调整准则8。

本实施例中，根据量化后实际的能量阈值函数值E_q[sb]和能量阈值函数下限X_min[sb](4)的差值的符号，判断本次迭代是否进入迭代搜索的临界区域，判定依据为：若两次迭代能量差值的正负性发生变化，则进入临界区，否则未进入临界区，然后根据量化后实际的能量阈值函数值E_q[sb]和能量阈值函数下限X_min[sb]的差值E_er[sb]成比例调整缩放系数，设定义差值E_er[sb]和能量阈值下限X_min[sb]的比值为R_sb，本实施例采用以下公式：

$R_{\mathrm{sb}}=\frac{E_q\left[\mathrm{sb}\right]}{X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left(\mathrm{int}(x_i^{\frac{3}{4}}\·2^{-\frac{3}{16}\·{\mathrm{sf}}_e\left[\mathrm{sb}\right]})\right)}^2\right)}^{-\frac{2}{3}}}{{N_{\mathrm{sb}}}^{-\frac{2}{3}}\·X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1$

若迭代进入临界区，则将下次迭代的迭代步长step定为R_sb的-0.5倍，即从正负两个方向且逐步减小迭代步长来逼近最佳值，从而可以避免产生迭代振荡影响收敛。

若迭代未进入临界区，则将下次迭代的迭代步长保持原来迭代步长方向，且迭代步长step＝R_sb从而加快收敛速度，保证尽快进入临界区域。

步骤j)：实际比特数是否和待分配比特数判决12。判断每一帧量化编码后实际所用比特数是否大于每一帧待分配比特数，若不是则执行步骤m)，否则执行步骤l)。

步骤l)：计算量化外层参数的调整准则13。

本实施例中，根据实际比特数和每一帧待分配的比特数B(10)的差值成比例调节品质因子Q值，设Q_cur为本次迭代的品质因子，B(10)表示每一帧待分配的比特数，bits_cur表示实际量化编码当前帧所用比特数。本实施例采用以下公式来计算量化外层参数的调整准则。

$Q=Q_{\mathrm{cur}}\·(1-\frac{{\mathrm{bits}}_{\mathrm{cur}}-B}{B})$

步骤m)将比特数补齐至待分配的比特数14。

将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC软件作为对比算法，采用X86平台，对等时长的8种不同风格曲目，在2种不同的目标码率下，对总压缩时间的统计如表1所示。从中可见本方法能够有效降低压缩时间。

表1压缩时间的比较(单位：秒)

将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC软件作为对比算法，对于等时长的8种不同风格曲目，在2种不同的目标码率下，对平均迭代次数的统计如表2所示。从中可见本方法能够在统计意义上减少迭代测试，并且编码算法的执行速度更加平稳。

表2单声道目标码率48kbps、32kbps平均迭代次数的比较(单位：次/帧)

图2所示为将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC软件作为对比算法，对于等时长的8种不同风格曲目，在2种不同的目标码率下，对最大单帧迭代次数的统计。由此可见本方法能够在统计意义上减少迭代次数，并且编码算法的执行速度更加平稳。

图3所示为将图1所示方法用于先进音频编码(AAC)编码器，以目前通用的开源版本音频编码器FAAC软件作为对比算法，对于等时长的8种不同风格曲目，经感知音频质量评价系统PEAQ给出的本改进算法和对比算法分别与无压缩版本音频对比后的主观音质损失评分(越接近0越好)。测试表明改进算法与对比算法编码后主观质量相比无明显失真。

Claims (11)

1.一种用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其特征在于所述方法包括：

a)计算每一帧待分配的比特数(9)；根据设定的比特率、声道数、帧长、采样率计算待分配的比特数，进行待分配比特数目判决(10)，判断计算出来的待分配比特数是否为8的倍数，若不是，将比特数补齐(11)；

b)根据输入的数字音频信号(1)计算量化外层循环参数的初始化值(3)；利用步骤a)输出的每一帧待分配比特数和初始能量阈值下限，计算量化外层循环参数的初始化值(3)；

c)计算能量阈值下限(4)；根据量化外层循环参数的初始化值(3)计算符合量化外层循环参数的初始化值(3)的能量阈值下限(4)；

d)计算内层循环参数的初始化值(5)；根据噪声能量判断准则计算内层循环参数的初始化值(5)。

e)谱线和能量阈值判决(6)，判断量化后的谱线能量是否大于等于能量阈值的下限，若不是，计算量化内层循环参数的调整准则(8)，调整量化内层循环参数的迭代步长，否则则进行量化后谱线变长编码(7)；

f)实际比特数是否和待分配比特数判决(11)，判断每一帧量化编码后实际所用比特数是否大于每一帧待分配比特数，若是，则计算量化外层参数的调整准则(13)调整外层循环参数的迭代步长。

2.根据权利要求2所述的确定量化外层循环参数初始值方法，其待分配平均比特数估算方法的特征在于：根据设定的比特率、声道数、帧长、采样率计算待分配的比特数，若固定码率为64千位每秒，采样率为每秒48000样本，单声道，帧长为1024个样本，则每一帧待分配比特数为(64千位每秒/48000个样本)*1024样本，记为B，单位为比特，待分配比特数目判决(10)，判断计算出来的待分配比特数是否为8的倍数，若是则输出，若不是，将比特数补齐(11)。

3.根据权利要求1所述的用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其确定量化外层循环参数初始值方法的特征在于：根据输入样本及带有品质因子Q₀的初始能量阈值下限E_min[sb]、每一帧待分配的比特数B，基于比特估算数学模型和噪声能量判断准则，根据量化外层循环判断准则，计算量化外层循环参数的初始值。设码本效率为α_sb，子带宽度为N_sb采用以下公式来计算量化外层循环参数的初始化值(3)；

$Q_1=Q_0/(\frac{1}{2}\·2^{\frac{\frac{2}{3}\·\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}(\frac{3}{2}+\mathrm{\δ})-\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}\·\ln E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right])-\frac{2}{3}\·B}{\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·N_{\mathrm{sb}}}})$

其中δ为待定系数，需要经过大量的听觉实验来测定，δ的取值为

$\mathrm{\δ}=4.7\·\frac{B}{1024}-\frac{3}{2}$

4.根据权利要求1所述的用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其确定能量阈值下限方法的特征在于：根据量化外层循环参数的初始化值Q₁计算能量阈值下限X_min[sb](4)，采用以下公式，根据带有品质因子Q₀的初始能量阈值下限E_min[sb]，计算带有品质因子Q₁的能量阈值下限X_min[sb](4)。

$X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]=\frac{Q_0}{Q_1}\·E_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]$

5.根据权利要求1所述的用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其确定量化内层循环参数初始值方法的特征在于：根据噪声能量判断准则计算出内层循环参数的初始值；设样本为x_i，根据能量阈值下限X_min[sb](4)计算内层循环参数的初始化值(5)，采用以下公式来计算内层循环参数的初始化值(5)。

${\mathrm{sf}}_e=-\frac{16}{3}\·{\log }_2{\left(X_{\min }\right[\mathrm{sb}\left]\right)}^{-\frac{3}{4}}\·{\left(\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left({x_i}^{\frac{3}{2}}\right)}{N_{\mathrm{sb}}}\right)}^{-\frac{1}{2}}$

6.根据权利要求1所述的用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其量化内层循环参数的调整准则方法的特征在于：根据量化后实际的能量阈值函数值E_q[sb]和能量阈值下限X_min[sb](4)的差值的符号，判断本次迭代是否进入迭代搜索的临界区域，然后根据E_er[sb]成比例调整缩放系数，判定依据为：若两次迭代能量差值的正负性发生变化，则进入临界区，否则未进入临界区，设定义差值E_er[sb]和能量阈值下限X_min[sb]的比值为R_sb，采用以下公式：

$R_{\mathrm{sb}}=\frac{E_q\left[\mathrm{sb}\right]}{X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left(\mathrm{int}({x_i}^{\frac{3}{4}}\·2^{-\frac{3}{16}\·{\mathrm{sf}}_e\left[\mathrm{sb}\right]})\right)}^2\right)}^{-\frac{2}{3}}}{{N_{\mathrm{sb}}}^{\frac{2}{3}}\·X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]}-1$

若迭代进入临界区，则将下次迭代的迭代步长step定为R_sb的-0.5倍，即从正负两个方向且逐步减小迭代步长来逼近最佳值，从而可以避免产生迭代振荡影响收敛，若迭代未进入临界区，则将下次迭代的迭代步长保持原来迭代步长方向，且迭代步长step＝R_sb从而加快收敛速度，保证尽快进入临界区域。

7.根据权利要求1所述的用于数字音频信号压缩的快速量化方法，其量化外层循环参数的调整准则方法的特征在于：根据每一帧量化编码后实际所需比特数和待分配平均比特数的差值，调整外层循环参数的迭代步长；根据实际比特数和可用比特数差值成比例调节品质因子Q值。设Q_cur为本次迭代的品质因子，B表示每一帧待分配的比特数，bits_cur表示实际量化编码当前帧所用比特数。采用以下公式来计算量化外层参数的调整准则。

$Q=Q_{\mathrm{cur}}\·(1-\frac{{\mathrm{bits}}_{\mathrm{cur}}-B}{B})$

8.根据权利要求3所述的确定量化外层循环参数初始值方法，其噪声能量准则的特征在于：设样本为x_i，子带宽度为N_sb，采用以下公式，计算噪声能量判断准则。

${\left(\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left(\mathrm{int}({x_i}^{\frac{3}{4}}\·2^{-\frac{3}{16}\·{\mathrm{sf}}_e\left[\mathrm{sb}\right]})\right)}^2}{N_{\mathrm{sb}}}\right)}^{-\frac{2}{3}}\≥X_{\min }\left[\mathrm{sb}\right]$

9.根据权利要求3所述的确定量化外层循环参数初始值方法，其量化编码当前帧所需比特数估算方法的特征在于：利用量化后谱线能量的最小值，估算当前子带量化编码所需要的比特数，设k＝Q₀/Q₁，bit_f表示估算得出估算量化编码当前帧所需比特数，采用如下公式估算量化编码当前帧所需比特数。

${\mathrm{bit}}_f=\underset{\mathrm{sb}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sb}}\·(N_{\mathrm{sb}}\·(-\frac{3}{2}{\log }_{2}2k+\ln E_{\min }{\left[\mathrm{sb}\right]}^{-\frac{3}{2}}+\frac{3}{2}+\mathrm{\δ}))$

其中δ为待定系数，需要经过大量的听觉实验来测定，δ的取值为

$\mathrm{\δ}=4.7\·\frac{B}{1024}-\frac{3}{2}$

10.根据权利要求3所述的确定量化外层循环参数初始值方法，其量化外层循环判断准则方法的特征在于：量化实际所需要的比特数等于每一帧待分配的比特数B。具体公式如下所示：

bit_f＝B

11.根据权利要求9所述的确定量化编码当前帧所需比特数估算方法，其量化后谱线能量最小值计算方法的特征在于：根据带有品质因子Q的能量阈值下限，设经过量化后谱线的绝对值为A_i，采用如下公式计算量化后谱线能量的最小值。

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A_i}^2\≥X_{\min }{\left[\mathrm{sb}\right]}^{-\frac{3}{2}}\·N_{\mathrm{sb}}$

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