CN102959619A - 比特分配装置、方法、程序及其记录介质 - Google Patents

Abstract

对各个i=0,1，...,N-1，进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器加1的处理。对具有满足∑_t=Thres-1 ^Mbitcount(t)>Maxbit≧∑_t=Thres ^Mbitcount(t)的关系的值Thres以上的指标的各样本i，分配在k(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特。对具有值Thres-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的Maxbit-∑_t=Thres ^Mbitcount(t)个的各样本，分配1个比特。

Description

比特分配装置、方法、程序及其记录介质

技术领域

本发明涉及对语音、音乐等声音信号进行编码的技术。

背景技术

在对语音、音乐等声音信号进行编码时，存在如下的技术：对每个应编码的信息计算所需的比特数，并以该计算出的比特数对该信息进行编码。例如，已知在非专利文献1中记载的ITU-T标准G.711.1的用于低域扩展编码的比特分配技术。在非专利文献1中，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对帧内的N个样本分配Maxbit个比特。以所分配的比特对低域输入信号与G.711解码信号的差分信号进行编码。

以下，说明非专利文献1的分配方法的概要。首先，对各样本n（n=0,1，...,N-1）分配0以上的整数即k(n)。这里，将样本n的样本值设为x(n)，将int(·)设为舍去“·”的小数点以下的函数，并设为k(n)=int(log︱x(n)︱)。

接着，基于样本号n与k(n)的组的信息，生成由(M+L)×L个元素构成的二维排列的表格。M是k(n)的最大值。具体地，对各个n=0,1，...,N-1，进行将样本号n分别代入到k(n)+2行中没有代入样本号的最左的列、k(n)+1行中没有代入样本号的最左的列、k(n)行中没有代入样本号的最左的列的处理。

例如，如图12所示，设为赋予了样本号和其k(n)的值。这时，生成如图13的表格。在图12和图13的例子中，设为L=3、N=10、Maxbit=10。

接着，按从(M+L-1)行起至0行、从0列起至N-1列的顺序确认元素。在将样本号代入到元素的情况下，对该样本号的样本的分配比特追加1。直到分配比特的总数成为10（=Maxbit）为止，重复进行该作业。

在图13的例子中，对粗线所包围的样本号的各个样本分配1比特。其结果，如图12的最下栏那样分配比特。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Rec.ITU-T G.711.1(03/2008)“7.3.4.1Generation of bitsallocation table”

发明内容

发明要解决的课题

为了通过非专利文献1所记载的方法来分配比特，需要准备(M+L)×N的二维排列。如果L、M和N变大，则存在排列变大、存储器的消耗量变大的问题。

本发明的课题在于，提供一种与以往相比存储器的消耗量更小的比特分配装置、方法、程序及其记录介质。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方式的比特分配装置，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，为了对N个样本分配Maxbit个比特，将N个样本的样本号设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i))，...,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理。将指标k(i)的最大值设为M，对具有满足∑_t=T-1 ^Mbitcount(t)>Maxbit≧∑_t=T ^Mbitcount(t)的关系的值T以上的指标的各样本i，分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特。对具有值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、Maxbit-∑_t=T ^Mbitcount(t)个的各样本，分配1个比特。

根据本发明的另一方式的比特分配装置，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，为了对N个样本分配Maxbit个比特，基于表示对N个样本赋予的重要度的指标，按重要降低的顺序重新排列N个样本。将重新排列后的N个样本的样本号重新设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i))，...,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理。将指标k(i)的最大值设为M，对具有满足∑_t＝T-1 ^Mbitcount(t)>Maxbit≧∑_t=T ^Mbitcount(t)的关系的值T以上的指标的各样本i，分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特。在具有值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中，从上述重新排列前的样本号小的样本起，对Maxbit-∑_t=T ^Mbitcount(t)个的各样本，分配1个比特。

发明的效果

通过使用一维的排列来进行比特分配而不是使用二维的排列，从而能够与以往相比减少存储器的消耗量。

附图说明

图1是比特分配装置的例子的功能方框图。

图2是表示比特分配方法的例子的流程图。

图3是表示步骤S2的例子的流程图。

图4是表示步骤S3的例子的流程图。

图5是表示步骤S4的例子的流程图。

图6是表示步骤S5的例子的流程图。

图7是用于说明本发明的比特分配的例子的图。

图8是用于说明本发明的比特分配的例子的图。

图9是用于说明本发明的比特分配的例子的图。

图10是用于说明本发明的比特分配的例子的图。

图11是用于说明本发明的比特分配的例子的图。

图12是用于说明以往技术的比特分配的例子的图。

图13是用于说明以往技术的比特分配的例子的图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的一个实施方式的比特分配装置和方法。

在本发明中，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对N个样本分配Maxbit个比特。L、N和Maxbit是预先决定的正整数。

如图1所示，比特分配装置例如包括分类部10、比特计数部20、阈值决定部30、第一分配部40、第二分配部50。如图2所示，比特分配方法例如由步骤S1至步骤S5构成。

对N个样本分别赋予样本号0,1，...,n，...,N-1。设为n=0,1，...,N-1，将样本号n的样本表示为样本n。各样本0,1，...,n，...,N-1与表示该各样本的重要度的指标相对应。设为n=0,1，...,N-1，将表示样本n的重要度的指标表示为k(n)。k(n)例如是在将样本n的样本值x(n)的大小的log值输入到后述的函数f时的输出值f(log︱x(n)︱)。Log的底是2。f(·)是舍去、进位或四舍五入“·”的小数点以下的函数，或者是输出“·”以下的最大的整数的函数。k(n)也可以是在将对logx(n)加上规定的常数c后的值输入到函数f时的输出值f(log︱x(n)︱+c)，以便样本n的样本值x(n)的样本值x(n)的log值成为正数。

<步骤S1>

准备样本和指标的组(0,k(0)),(1,k(1))，...,(N-1,k(N-1))，将其输入到分类部10。分类部10基于指标k(0),k(1)，...,k(N-1)，按重要降低的顺序重新排列N个样本0,1，...,N-1（步骤S1）。在对更重要的样本赋予了值大的指标的情况下，样本0,1，...,N-1被重新排列为指标k(0),k(1)，...,k(N-1)成为降序。

对重新排列后的样本赋予0,1，...,i，...,N-1的新的样本号。将对新的样本号i的样本赋予的原来的样本号代入到变量pos(i)。此外，将k(pos(i))代入到变量exp(i)。即，exp(i)=k(pos(i))。

如图7所例示，在样本n和指标k(n)的组为(0,5)、(1,5)、(2,3)、(3,3)、(4,2)、(5,7)、(6,6)、(7,2)、(8,7)、(9,5)的情况下，这些样本n和指标k(n)的组被分类成如图8所示。

至少准备指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount。各比特计数器bitcount是初始值为0且取整数值的变量。设为i=0,1，...,N-1，将与指标k(i)对应的比特计数器表述为bitcount(k(i))。

<步骤S2>

比特计数部20对各个i=0,1，...,N-1，进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i))，...,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理（步骤S2）。

比特计数部20例如通过进行图3所示的步骤S21至步骤S27，从而进行步骤S2。

比特计数部20将0代入到i（步骤S21）。

比特计数部20将0代入到j（步骤S22）。

比特计数部20对比特计数器bitcount(exp(i)-j)加1（步骤S23）。

比特计数部20判定是否为j＝L-1（步骤S24）。

如果不是j＝L-1，则比特计数部20将j+1代入到j（步骤S25），之后进至步骤S23。

如果是j＝L-1，则比特计数部20判定是否为i=N-1（步骤S26）。

如果不是j=N-1，则比特计数部20将i+1代入到i（步骤S27），之后进至步骤S22。

如果是j=N-1，则结束步骤S2，进至后述的步骤S3。

如图7和图8那样赋予样本和指标的组，Maxbit=10、L=3的情况下，如图9的中央所示计算各比特计数器bitcount的值。图9的左边表示加1的比特计数器bitcount的位置。图9的左边是用于说明比特计数器bitcount的计算的图，实际上不需要这样的二维排列的表格。

<步骤S3>

阈值决定部30决定满足∑_t＝Thres-1 ^Mbitcount(t)>Maxbit≧∑t_=Thres ^Mbitcount(t)的关系的阈值Thres（步骤S3）。M是指标k(i)的最大值。关于所决定的阈值Thres的信息被发送到第一分配部40。

更准确地，上述关系也能够表现成下述式（1）。其中，有时也将Thres表述为T。

【数1】

$\underset{t=\mathrm{Thres}-1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)>\mathrm{Maxbit}\&GreaterEqual;\underset{t=\mathrm{Thres}}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(1\right)$

阈值决定部30例如通过进行图4所示的步骤S31至步骤S35，从而进行步骤S3。

阈值决定部30将M代入到i，将Maxbit代入到bitsrv，将bitcount(M)代入到bitsum（步骤S31）。bitsrv表示能够分配的比特的数。

阈值决定部30将i-1代入到i（步骤S32）。

阈值决定部30比较bitsum与bitsrv（步骤S33）。

如果不是bitsum>bitsrv，则阈值决定部30将bitsum+bitcount(i)代入到bitsum（步骤S34），并进至步骤S32。

如果是bitsum>bitsrv，则阈值决定部30将bitsum-bitcount(i+1)代入到bitsum，将i+2代入到Thres（步骤S35）。之后，进至后述的步骤S4。

通过步骤S31至步骤S35而得到的阈值Thres满足∑_t=Thres-1 ^Mbitcount(t)>Maxbit≧∑_t=Thres ^Mbitcount(t)的关系。

在图9的例子中，在i=5时在步骤S34中计算出的bitsum为11，在之后的i=4时的步骤S33中，bitsum超过Maxbit的值10。因此，阈值Thres成为4+2=6。

另外，如图4的虚线所示，也可以由阈值决定部30代替步骤S32而在步骤S31之后执行将i-1代入到i的步骤S321，在步骤S34之后执行将i-1代入到i的步骤S322。

<步骤S4>

第一分配部40对具有阈值Thres以上的指标的各样本i分配在k(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特（步骤S4）。

第一分配部40例如通过进行图5所示的步骤S41至S47，从而进行步骤S4。

第一分配部40将0代入到i，将0代入到bitalloc(0),bitalloc(1)，...,bitalloc(N-1)（步骤S41）。bitalloc(i)表示对样本号i的样本分配的比特的数。

第一分配部40比较exp(i)与阈值Thres（步骤S42）。

如果是exp(i)≦Thres-1，则结束步骤S4，进至后述的步骤S6。

如果不是exp(i)≦Thres-1，则第一分配部40将在exp(i)-Thres+1和L中小的一方的数代入到bitalloc(pos(i))（步骤S43）。换言之，第一分配部40对样本号pos(i)的样本分配min(exp(i)-Thres+1,L)个比特。min(x₁,x₂)是输出在x₁和x₂中小的一方的数的函数。

第一分配部40将bitsrv-bitalloc(pos(i))代入到bitsrv（步骤S44）。即，第一分配部40从能够分配的比特的数bitsrv减去对样本号pos(i)的样本分配的比特数bitalloc(pos(i))。

第一分配部40比较bitalloc(pos(i))与L（步骤S45）。

如果是bitalloc(pos(i))<L，则第一分配部40将Thres-1代入到k(pos(i))（步骤S46）。之后，进至步骤S47。

如果不是bitalloc(pos(i))<L、或者在步骤S46之后，第一分配部40将i+1代入到i（步骤S47）。之后，进至步骤S42。

在该例子中，对具有阈值Thres以上的值的各样本i分配在exp(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特，但是如果考虑是exp(i)=k(pos(i))，则对具有阈值Thres以上的值的各样本i分配在exp(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特的处理与对具有阈值Thres以上的值的各样本i分配在k(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特的处理是相同的意思。

图10表示与图7至图9的例子对应的第一分配部40的比特分配的例子。如图10所示，对具有阈值Thres=6以上的值的各样本i分配在exp(i)-Thres+1和L中小的一方的数的比特。根据阈值Thres的定义，如果是exp(i)≧Thres，则bitsum不会超过Maxbit，因此对具有阈值Thres以上的指标的各样本i分配比特也不会有问题。

<步骤S5>

第二分配部50对在具有阈值Thres-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、Maxbit-∑_t=Thres ^Mbitcount(t)个的各样本，分配1个比特（步骤S51）。

即，第二分配部50对在具有阈值Thres-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、通过下述式（2）定义的个数的样本，分配1个比特。

【数2】

$\mathrm{Maxbit}-\underset{t=\mathrm{Thres}}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(2\right)$

第二分配部50例如通过进行图6所示的步骤S51至步骤S54，从而进行步骤S5。

第二分配部50将0代入到i（步骤S51）。

第二分配部50比较bitsrv和0（步骤S52）。

如果不是bitsrv>0，则第二分配部50结束处理。这时的bitalloc(i)的值成为最终对样本号i的样本分配的比特的数。

如果是bitsrv>0，则第二分配部50判定是否为k(i)=Thres-1且bitalloc(i)<L（步骤S53）。

如果是k(i)=Thres-1且bitalloc(i)<L，则第二分配部50将bitalloc(i)+1代入到bitalloc(i)，将bitsrv-1代入到bitsrv（步骤S54）。之后，进至步骤S55。

如果不是k(i)=Thres-1且bitalloc(i)<L、或者在步骤S54之后，第二分配部50将i+1代入到i（步骤S55）。之后，进至步骤S52。

图11表示与图7至图10的例子对应的第二分配部50的比特分配的例子。如图11所示，在具有阈值Thres-1以上的指标（在该例子中为5）且还没有分配L个比特的样本中，从重新排列前的样本号小的样本起，对Maxbit-∑_t=Thres ^Mbitcount(t)个（在该例子中为5个）的样本的每个，分配1个比特。

另外，如果分别分配了1个比特的样本是在具有阈值Thres-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、Maxbit-∑_t=Thres ^Mbitcount(t)个样本，则也可以不是从重新排列前的样本号小的样本起的Maxbit-∑_t=Thres ^Mbitcount(t)个样本。

如此，通过使用一维的排列即比特计数器bitcount(i)来进行比特分配而不是使用在以往技术中使用的二维的排列，从而能够实现与G.711.1的低域扩展编码中使用的比特分配相同的比特分配结果，并且与以往相比减少存储器的消耗量。M、L、N的值越大，其效果越大。

能够通过计算机来实现比特分配装置和方法。这种情况下，通过程序来记述比特分配装置的各部、和比特分配方法的各步骤。然后，通过由计算机来执行该程序，从而在计算机上实现比特分配装置的各部、和比特分配方法的各步骤。

能够在计算机可读取的记录介质上存储该程序。此外，在该方式中，通过在计算机上执行规定的程序从而构成了这些装置，也可以通过硬件来实现这些处理内容的至少一部分。

本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当变更。

例如，在上述实施方式中，在步骤S1中按下降的顺序对样本进行分类之后，通过步骤S2和步骤S3的处理来计算阈值Thres，但是也可以不进行该步骤S1的分类。

标号说明

20比特计数部

30阈值决定部

40第一分配部

50第二分配部

Claims (6)

1.一种比特分配装置，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对N个样本分配Maxbit个比特，其中，该比特分配装置包括：

比特计数部，将上述N个样本的样本号设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i))，…,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理；

第一分配部，将指标k(i)的最大值设为M，对具有通过下述式（1）定义的值T以上的指标的各样本i分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特，

[数3] $\underset{t=T-1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)>\mathrm{Maxbit}\&GreaterEqual;\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(1\right);$ 以及

第二分配部，对具有上述值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、通过下述式（2）定义的个数的各样本，分配1个比特，

[数4]

$\mathrm{Maxbit}-\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(2\right).$

2.一种比特分配装置，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对N个样本分配Maxbit个比特，其中，该比特分配装置包括：

分类部，基于表示对上述N个样本赋予的重要度的指标，按重要降低的顺序重新排列上述N个样本；

比特计数部，将上述重新排列后的N个样本的样本号重新设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i)),…,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理；

第一分配部，将指标k(i)的最大值设为M，对具有通过下述式（1）定义的值T以上的指标的各样本i分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特，

[数5] $\underset{t=T-1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)>\mathrm{Maxbit}\&GreaterEqual;\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(1\right);$ 以及

第二分配部，在具有上述值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中，从上述重新排列前的样本号小的样本起，对通过下述式（2）定义的个数的各样本，分配1个比特，

[数6]

$\mathrm{Maxbit}-\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(2\right).$

3.一种比特分配方法，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对N个样本分配Maxbit个比特，其中，该比特分配方法包括：

比特计数步骤，比特计数部将上述N个样本的样本号设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i)),…,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理；

第一分配步骤，第一分配部将指标k(i)的最大值设为M，对具有通过下述式（1）定义的值T以上的指标的各样本i分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特，

[数7] $\underset{t=T-1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)>\mathrm{Maxbit}\&GreaterEqual;\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(1\right);$ 以及

第二分配步骤，第二分配部对具有上述值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中的、通过下述式（2）定义的个数的各样本，分配1个比特，

[数8]

$\mathrm{Maxbit}-\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(2\right).$

4.一种比特分配方法，将能够对1个样本分配的最大比特数设为L，对N个样本分配Maxbit个比特，其中，该比特分配方法包括：

分类步骤，分类部基于表示对上述N个样本赋予的重要度的指标，按重要降低的顺序重新排列上述N个样本；

比特计数步骤，比特计数部将上述重新排列后的N个样本的样本号重新设为0,1，...,i，...,N-1，将表示对样本号i的样本赋予的重要度的指标设为k(i)，将指标k(i)能够取的值的数+L-1个比特计数器bitcount的初始值设为0，对各个i=0,1，...,N-1进行对与指标k(i),...，k(i)-(L-1)对应的各比特计数器bitcount(k(i)),…,bitcount(k(i)-(L-1))加1的处理；

第一分配步骤，第一分配部将指标k(i)的最大值设为M，对具有通过下述式（1）定义的值T以上的指标的各样本i分配在k(i)-T+1和L中小的一方的数的比特，

[数9] $\underset{t=T-1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)>\mathrm{Maxbit}\&GreaterEqual;\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(1\right);$ 以及

第二分配步骤，第二分配部在具有上述值T-1以上的指标且还没有分配L个比特的样本中，从上述重新排列前的样本号小的样本起，对通过下述式（2）定义的个数的各样本，分配1个比特，

[数10]

$\mathrm{Maxbit}-\underset{t=T}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{bitcount}\left(t\right)...\left(2\right).$

5.一种程序，使计算机执行权利要求3或4所述的比特分配方法的各步骤。

6.一种计算机可读取的记录介质，存储有用于使计算机执行权利要求3或4所述的比特分配方法的各步骤的程序。

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