CN1222190C - 在移动终端中压缩声音的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在移动终端中压缩声音的方法，该方法通过应用一差分方法转换脉码调制(PCM)码，该码是使用所记录的声音或声音备忘录的铃声的源数据并通过采样声音生成；接着采用LZW压缩技术压缩PCM码，从而减少了在移动终端中存储使用声音或声音备忘录的铃声所需要的存储空间。该方法包括：在词表中初始化差分码，该差分码对应于由采样输入声音产生的PCM码中的邻近PCM码之间的差；继续读取由采样的实际上所输入的输入声音产生的PCM码，转换PCM码为对应的在词表中初始化的差分码，并输出差分码；及通过字典产生算法在字典中寄存所输出的差分码。与现有的使用ADPCM的压缩存储方法相比，根据本发明，通过采用应用差分方法转换PCM码的LZW算法使得压缩效率最大化，从而增加了原始声音的存储效率并提高压缩率约50%。

Description

在移动终端中压缩声音的方法
发明背景
技术领域
本发明涉及一种使用所记录的声音和声音备忘录(下指“声音”)在移动终端中压缩铃声的方法，特别是涉及一种在移动终端中压缩声音的方法，该方法通过应用一差分方法使用LZW(Lempel Ziv Welch)压缩技术压缩由采样声音产生的脉码调制(PCM)码。
背景技术
通常，移动终端使用乐器数字接口(MIDI)或所记录的铃声通知用户有来电。MIDI铃声已从现有的单—复音发展到复—复音，所记录的铃声使用录制的音乐或声音以满足不同的个人品味。而且，移动终端存储声音以存储通话期间电话的细节或者在呼叫等待时留一个备忘录。
目前，一种在移动终端中存储包括铃声和声音备忘录等声音的方法采用一种没有使用声音编码器/解码器(CODEC)、而使用自适应差分脉码调制(ADPCM)压缩算法的存储声音的方法以支持由移动终端提供的高通话品质。上面的自适应差分脉码调制(ADPCM)压缩算法可减少一半的存储空间，但其不能抵抗通话品质的下降。
在现有的存储声音的方法中，声音通过转换被采样进使用ADPCM的PCM的数据而被存储。PCM算法已在国际电信联盟—电信标准化分部(ITU-T)G711建议中公开，ADPCM算法也已在ITU-T G721建议中公开。
使用上述的现有ADPCM的声音存储方法已被改进，但其依然存在过分消耗存储器的问题以及不能按原样恢复最初的声音的问题，因为使用压缩技术的方法导致了源数据的损坏。
发明内容
因而，本发明在于解决上面提及的在现有技术中存在的问题。本发明的目标是提供一种压缩声音的方法，其通过在由采样声音产生的PCM码上应用差分方法从而转换适于LZW压缩算法的输入数据而提高压缩率。
为实现上述的至少一个目标，在整体上或者部分地，本发明提供了一种在移动终端压缩声音的方法，包括：在词表中初始化差分码，该差分码对应于由采样输入声音产生的PCM码中的邻近PCM码之间的差；继续读取由采样的实际上所输入的输入声音产生的PCM码，转换PCM码为对应的在词表中已初始化了的差分码，并输出差分码；通过字典产生算法在字典中寄存所输出的差分码；在词表中初始化差分码时，差分码为6位差分码且差分码的数目是64。
所述的继续读取PCM码、转换PCM码为差分码、并输出差分码包括：产生差分码变量，该差分码变量是在前读取的PCM码和当前读取的PCM码之间的差；根据所产生的差分码变量的值不同地输出差分码。
在所述的根据所产生的差分码变量的值不同地输出差分码中，如果所产生的差分码变量值在一定的范围之内，差分码变量按其原样被输出，否则，如果所产生的差分码变量值不在一定的范围之内，差分码变量被转换和输出。
一定的范围是指所产生的差分码变量值大于等于0且小于31。
如果所产生的差分码变量值不在一定的范围之内，最好根据差分码变量的值对差分码变量进行再次分类，相应的差分码变量根据所分类的值以不同方式被转换并被输出。
附图简要说明
本发明的上述的和其他的目标、特征和优点将在下面的结合附图的详细描述中变得更加清楚，其中：
图1为根据本发明的一优选实施例的在移动终端中用于声音压缩的方法的流程图。
图2为图1中所图示的差分步骤的流程图。
图3为图1中所图示的压缩步骤中的字典产生功能的流程图。
图4表示的是根据本发明的一优选实施例的代码字的输出位串。
图5表示的是根据本发明的一优选实施例的声音数据的代码字表的结构。
图6表示的是根据本发明的一优选实施例的采样声音数据的PCM码的概率。
图7表示的是根据本发明的一优选实施例的差分码的概率。
优选实施例的详细描述
在下文中，将结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图1为根据本发明的一优选实施例的在移动终端中用于声音压缩的方法的流程图，其第一步是在词表(S110)中初始化用于6位差分码的64个代码字。
也就是说，为建立一声音压缩所需要的代码字，作为由采样所记录的声音获得的PCM码的分析结果，在邻近的PCM码之间的差(一PCM码减去邻近PCM码所得的一定值的绝对值)小于32。所以只有64个可能产生的代码字能被存储在词表中作为差分码，指示下一将被寄存的代码字的代码字变量(C1)被初始化为数目N5(N5＝65)，该数目为初始的字典词条数目。
接着，所存储的PCM码被一个接一个地继续读取(S120)。所读取的PCM码用差分处理以映射为在词表(S130)中初始化了的64差分码。差分后的差分码被输出给一压缩函数(S140)。
根据该压缩函数，差分码通过使用字典产生算法而被压缩，压缩后的代码字被输出并存储在存储器中。在这时，字典产生算法产生适于差分码的字典树。
重复步骤S120、S130、S140，直到所有由采样获得的PCM码被读取(S150)。
接着，当所有PCM码的差分及压缩均被完成后，最后引导一清洗(S160)。根据存储器中的存储方法，数据以8位或16位进行存储。由于所压缩的数据的位数是变化的，存储在存储器中的最终数据可能不对应于8位或16位。从而，剩余的位用0填充，上面的过程被叫做“清洗(flush)”。
声音压缩的各个步骤将结合附图进行详细描述。
图2为差分PCM码步骤(S130)的流程图。
参见图2，相应的差分步骤是转换8位PCM码为6位差分码，其中先前读取的PCM码(old)减去当前读取的PCM码(cur)以获得PCM码的差分值，且将所减得的值存储在差分码变量(temp)中(S201)。
接下来，检查差分码变量的值是否在初始化的差分码范围之内，以采用差分码变量，将输入声音映射为在词表中初始化了的64差分码。
例如，如果差分码变量值的范围在0-31(不包括31)之间(S202)，对应的差分码变量被作为一差分码输出，因为对应的码变量是一在词表中初始化的差分码(S203)。如果差分码变量值的范围在-32到0(不包括0)之间(S204)，对于差分码变量的2位的6位补码被输出作为差分码(S205)。
然而，如果差分码变量的值超出了词表中初始化的差分码的范围，差分码变量则经历一定的处理。当差分码变量的值在-160到-32(不包括-160)之间时(S206)，为了指示差分码变量的值小于-32，差分码32被输出，接着，对应的差分码变量的绝对值除以2后被输出作为差分码(S207和S208)。
当差分码变量的值在31到159(不包括159)之间时(S209)，为了指示对应的差分码变量的值大于31，差分码31被输出，接着，对应的差分码变量的值除以2后被输出作为差分码(S210和S211)。
图3为压缩由差分步骤转换的差分码的步骤(S140)的流程图，其中使用字典产生算法。所产生的用于压缩差分码的字典可在制造移动终端或最初存储声音时就生成。
参见图3，字符串未被加到字典的情况是该字符串超出了字符串的最大数目(N7)(S301)或者该字符串已在先前被寄存在字典中(S302)。除了前述两种情况外，字符串被分配给一新代码字C1(S303)。
接着，新代码字C1加1以分配给下一步将生成的字符串的代码字(S304)。当增加后的C1等于或大于代码字的数目(N2)时(S305)，将最初的字典词条数目N5分配给C1(S306)。重复步骤S304、S306直到分配给C1的节点是一指示字典树中的字符串的最后一个字符的叶节点，或者是一没被使用的节点(C1＝NULL)(S307)。
在分配给C1的节点是一叶节点或者一没被使用的节点时，为了将被分配的字符串的新代码字，从字典树中删除C1(S308)。
当通过上述步骤而完成压缩时，所生成的代码字被输出并存储在存储器中。为减小所压缩的代码字的大小，执行下述步骤。即，为了在解压缩所压缩的代码字时获得准确的字符串，对应的代码字被输出时应满足下面的几个方程式：
【方程式1】
Figure C0316004000071
【方程式2】
lim＝C3-C1-1
【方程式3】
其中C1为当前分配的代码字的数目，lim为能够减少位数的限制值，
Figure C0316004000073
为大于log2(C1+1)的最小整数。因而，当代码字转变为位串时，如果代码字小于预先确定的限制值lim，其被输出为
Figure C0316004000074
位，如果代码字大于限制值，其被输出为位。
例如，如图4所示，当C1为750时，lim＝(1024-750-1)＝273。在压缩的基础上范围在0到273之间的代码字按9位编码并输出，范围在274到749之间的代码字在增加274到各个代码字后按10位编码并输出。
当解压缩时，代码字的位数按9位读取。如果读取的值小于274，则该值本身当作代码字；反之，如果读取的值大于274，代码字位数按10位再次读取，且将从读取的值减去274所得的确定值当作代码字。
图5表示的是根据本发明的一优选实施例的字典表的结构。在0到63范围之内的代码字被确定为差分码，在64到127范围的代码字为7位编码区，在128到255范围的代码字为8位编码区，最后在2048到4095范围的代码字为12位编码区。
为了评估根据本发明的压缩声音的方法的表现，使用C语言的压缩算法被执行并测试。对于声音数据，真实的人的声音以8000样本每秒(64Kbps)记录并使用。
图6表示的是采样声音数据的PCM码的概率，图7表示的是差分码的概率，其记录基于来自图6的数据的差。
根据本发明的声音的可压缩性可通过将压缩前的声音数据的大小除以压缩后的声音数据的大小而获得。作为这种运算的结果，样本1到4分别具有3.00、3.66、3.35和2.5的压缩性，平均值为3.13。
如上所述，通过在由采样声音产生的PCM码上应用差分方法，本发明可减少各种代码字的数量，这是一个提高LZW压缩算法的性能的参数；通过增加重复的字符串的数量，本发明还可增强声音压缩效率。
尽管为了说明的目的对本发明的优选实施例进行了详细描述，对那些本领域的熟练技术人员而言，在不离开本发明的范围和精神情况下，各种修改、添加和替代均是可能的。

Claims (5)

1、一种在移动终端中压缩声音的方法，包括：
在词表中初始化差分码，该差分码对应于由采样输入声音产生的PCM码中的邻近PCM码之间的差；
继续读取由采样的实际上所输入的输入声音产生的PCM码，转换PCM码为对应的在词表中初始化的差分码，并输出差分码；及
通过字典产生算法在字典中寄存所输出的差分码，
其中在词表中初始化差分码时，差分码为6位差分码且差分码的数目是64。
2、根据权利要求1的方法，其中所述的继续读取PCM码、转换PCM码为差分码、并输出差分码包括：
产生差分码变量，该差分码变量是在前读取的PCM码和当前读取的PCM码之间的差；根据所产生的差分码变量的值不同地输出差分码。
3、根据权利要求2的方法，在所述的根据所产生的差分码变量的值不同地输出差分码中，其中当所产生的差分码变量值在一定的范围之内，差分码变量按其原样被输出，否则，如果所产生的差分码变量值不在一定的范围之内，差分码变量被转换和输出。
4、根据权利要求3的方法，其中一定的范围是指所产生的差分码变量值大于等于0且小于31。
5、根据权利要求3的方法，其中当所产生的差分码变量值不在一定的范围之内，根据差分码变量的值对差分码变量进行再次分类，相应的差分码变量根据所分类的值以不同方式被转换并被输出。
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