CN1524348A - 编码方法和装置以及解码方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在编码装置(10)中，代码序列表组交换判断单元(12)按照频谱信号(D11)的诸如音调的属性来从多个代码序列表组中选择一组，以及量化单元(15)使用在所选择的组中包括的代码序列表来编码量化系数。然后，多路复用器(18)多路复用指示所选择的组的组索引(D12)和系数数据(D16)。另外，当存在很少的用于编码器的资源并且因此必须在某种程度上牺牲声音质量以便达到实际的编码速度的时候，则代码序列表数量交换判断单元(17)交换代码序列表的数量，以便降低要使用的代码序列表的数量。
Description
技术领域
本发明涉及一种编码方法和装置、解码方法和装置、程序和记录介质，具体上涉及：一种编码方法和装置，用于用高效率来编码声信号或声音信号的数字数据，以便发送如此编码的数据或将如此编码的数据记录到记录介质上；一种解码方法和装置，用于接收或再现已编码的数据以解码如此接收或再现的已编码的数据：一种程序，用于使得计算机执行所述编码处理和解码处理；以及一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序。
本申请要求2002年5月7日提交的日本专利中请第2002-132189号的优先权，在此引用其全部内容作为参考。
背景技术
传统上，作为用于以高效率来编码声音信号等的音频信号的方法，存在公知的诸如频带划分编码(子带编码)的无分块频带划分系统以及诸如变换编码的分块频带划分系统。
在无分块频带划分系统中，基于时间的音频信号被在没有将信号分块的情况下划分为多个频带，并且编码如此划分的信号。另一方面，在分块频带划分系统中，基于时间的信号被转换为基于频率的信号(频率转换)，如此转换的信号被划分为多个频带。然后，按照预定的相应频带来将通过频率转换获得的系数合并，在相应的频带编码所划分的信号。
而且，作为用于改进编码效率的方法，提出了一种高效的编码方法，它组合地引入无分块频带划分系统和分块频带划分系统。使用这种方法，在使用频带划分编码执行频带划分后，被划分为相应的频带的信号通过频率转换被转换为基于频率的信号，并且在相应的频带中编码如此转换的信号。
在执行频带划分中，QMF(正交镜像滤波器)可以用于许多情况下，因为可以简单地处理信号并且可以去除混叠畸变。通过QMF的频带划分的细节被写在“1976 R.E.Crochiere，Digital coding of speech in subbands，Bell Syst.Tech.J.Vo1.55.No.8 1976(1976 R.E.Crochiere，在子带中的语音的数字编码，贝尔系统技术杂志，第55卷，第8号，1976)”。
而且，作为一种执行频带划分的方法，公知的有PQF(多相正交滤波器)，这是一种具有均衡的带宽的滤波划分方法。PQF的细节被写入“ICASSP 83BOSTON，Polyphase Quadrature Filters-A new subband coding technique，Joseph H.Rothweiler(ICASSP 83波士顿，多相正交滤波器-一种新的子带编码方法，Joseph H.Rothweiler)”。
另一方面，作为上述的频率转换，例如，使用预定单位时间的帧来将输入的音频信号进行分块，并且通过在相应的块中进行DFT(离散傅立叶变换)、DCT(离散余弦变换)和MDCT(改进型离散余弦变换)，来将基于时间的信号转换为基于频率的信号。
MDCT的细节被写在“ICASSP 1987，Subband/Transform Coding UsingFilter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation，J.P.Prince，A.B.Bradley，Univ.of Surrey Royal Melbourne Inst.of Tech.(ICASSP 1987，使用基于时域混叠消除的滤波器组设计的子带/变换编码，J.P.Prince，A.B.Bradley，Surrey大学皇家墨尔本技术学院.)”。
通过量化通过滤波器和频率转换获得的、被划分为相应频带的信号，可以控制增高量化噪音的频带，这通过利用屏蔽效应等的属性而使能了听觉上的高效编码。而且，在量化之前，通过每个频带的信号分量的绝对值的最大值而归一化相应的频带的信号分量，这使能了更高效的编码。
按照人的听力属性而确定在执行频带划分中的相应频带的带宽。即，通常，音频信号可以在临界频带下被划分为多个频带(例如32个频带)，其中较高的频带具有较宽的带宽。
在相应的频带中编码数据的过程中，执行比特分配以向相应的频带分配预定的比特或可适应的比特。即，在通过使用比特分配来编码通过MDCT处理而获得的系数数据中，比特的数量被可适应地分配到相应频带的MDCT系数数据上，所述相应频带的MDCT系数数据是通过对被分块为相应的块的信号执行MDCT处理而获得的。
作为比特分配方法，公知的有一种根据相应频带的信号量来执行比特分配的方法(以下适当地称为第一比特分配方法)，还有一种固定地执行比特分配的方法，其中通过使用听觉掩蔽来获得相应的波段所需要的信噪比(以下适当地称为笫二比特分配方法)。
第一比特分配方法的细节被写在“Adaptive Transform Coding of SpeechSignals，R.Zelinski and P.Noll，IEEE Transactions of Acoustics，Speech andSignal Processing，vol.ASSP-25，No.4，August 1977(语音信号的自适应变换编码，R.Zelinski和P.Noll，电气和电子工程师协会声音、语音和信号处理会刊，第ASSP-25卷，第4号，1977年8月)”。
第二比特分配方法的细节被写在“ICASSP 1980，The critical band coderdigital encoding of the perceptual requirements of the auditory system，M.A.Kransner MIT(ICASSP 1980，听觉系统的感知要求的临界频带编码器数字编码，M.A.Kransner MIT)”。
使用第一比特分配方法，量化噪音频谱被平面化(Planarized)，因此最小化了噪音能量。但是，因为在听觉上不使用屏蔽效应，因此实际的听觉噪音水平不被优化。另一方面，在使用第二种比特分配方法的情况下，如果例如能量不集中在特定的频率上，即使输入正弦波，因为不固定地执行比特分配，因此不能获得期望的属性值。
因此，提出了一种高效的编码装置，它将要在比特分配中使用的全部比特划分为用于提前对于相应的小块确定的固定比特分配模式的比特和用于依赖于相应的块的信号量的比特分配的比特，并且使得划分分配量依赖于与输入信号相关的信号。即，例如，当信号的频谱平滑时，增强了用于固定比特分配模式的划分比例。
使用这种方法，如果当输入正弦波时能量集中在特定的频谱上，则许多比特被分配到包括所述频谱的块，这可以大大地改善整个信噪比。通常，因为人的听觉对于具有陡的(steep)频谱分量的信号极其敏感，因此上述的信噪比的改善不仅改善了测量数值，而且有效地改善了听觉上的声音质量。
作为比特分配的方法，提出了除了上述方法之外的许多其它方法，并且有关听觉的模型正变得精细。在编码装置的操作能力上的改善从听觉的角度上允许了(enabled)高效编码。
在使用DFT或DCT作为将波形信号转换为频谱的情况下，当使用由M组采样组成的时间块来转换信号时，可以获得M组独立的实数数据。通常，为了降低在时间块(帧)之间的连接失真，每个块与两个相邻的块分别重叠预定的M1组采样。因此，当使用利用DFT或DCT的编码方法时，M组实数数据被量化以便对于平均(M-M1)组采样进行编码。
在使用MDCT作为将基于时间的信号转换为频谱的方法的情况下，可以从2M组的采样中获得M组独立的实数数据，其中每个块与两个相邻的块分别重叠了M组采样。因此，在这种情况下，M组实数数据被量化以便对平均M组采样进行编码。然后，解码装置通过下列方式从在上述使用MDCT的方法获得的代码中再生波形信号，所述方式为：将通过逆变换从相应的块中获得的波形分量和相应的波形分量相加，所述相应的波形分量彼此干扰。
通常，通过使得用于转换的时间块(帧)变长，来增强频谱的频率分辨率，并且将能量集中在特定的频谱分量上。在使用MDCT的情况下，与使用DFT或DCT的情况下相比较变得有可能实现高效的编码，其中在MDCT的情况中，使用长块来转换信号，并且每个块与两个相邻的块重叠了一半，所获得的频谱的数量不从原始的时间采样的数量上增加。而且，通过使得相邻的块具有适当长度的重叠，可以减少在波形信号的多个块之间的失真。
在产生实际的代码序列的过程中，首先，以预定数量的比特来编码指示用于执行量化的量化步骤的量化精度信息和指示用于归一化相应的信号分量的系数的归一化系数信息，所述预定的比特用于相应的频带，在所述相应的频带中要执行归一化和量化。然后编码归一化和量化的频谱。
在“IDO/IEC11172-3：1993(E)，1993”中描述了一种高效编码方法，其中指示量化精度信息的比特的数量被设置为从频带到频带不同。按照所述方法，规定较高的频带在指示量化精度信息的比特的数量上小。
在编码频谱中，公知的有可变代码字长度编码方法，诸如Huffman编码。Huffman编码的细节被写在“David A.Huffman，“A Method for the Constructionof Minimum-Redundancy Codes”，Proceedings of the I.R.E.，pp1098-1101，Sep.1952(David A.Huffman，“一种用于构造最小冗余码的方法”，无线电工程学学会会刊，第1098-1101页，1952年9月)”中。
通常，与独立使用单个Huffman代码表的情况相比较，当准备多种代码表并且适当的表通过交换它们而被使用时，有可能改善频谱的压缩效率，因为最佳的代码表可以用于各种输入信号。
但是，在相应的量化单元中编码指示所使用的代码表的代码表索引的情况下，索引的编码比特的数量由于代码表的数量的增加而不合乎需要地增加。
例如，假定量化单元的数量是16，并且在相应的量化单元中编码索引。在代码表的数量是4(2比特)的情况下，索引的编码比特的数量是32(＝2比特×16单元)。另一方面，在代码表的数量是8(3比特)的情况下，索引的编码比特的数量不合乎需要地增加到48(＝3比特×16单元)。因此，在比特的总数固定的情况下，用于编码频谱信息的比特数量被减少16(48比特-32比特)。如果由于代码表数量的增加而将压缩比增加大于与16比特相对应的值则不会产生问题，而如果不增加压缩比，则整体的压缩比不合乎需要地被降低。
即，如果代码表的数量增加，则增强频谱信息本身的压缩比，而整体的压缩比不因为代码表的索引的编码比特的数量增加而必然增强。
发明内容
因此，本发明的目的在于通过提供下列方法和装置、程序和记录介质来克服现有技术的上述缺陷：一种编码方法和装置；一种解码方法和装置，用于接收或再现编码数据以解码如此接收或再现的编码数据；一种程序，用于使得计算机执行编码处理和解码处理；一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序，所述程序可以按照各种输入信号的信号属性来选择最佳代码表而没有降低整体的压缩比。
可以通过提供一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码方法和装置来实现上述的目的，所述编码方法和装置从按照数字信号的属性提前分类的多组代码表中选择单个组代码表，从在选择处理中选择的一组代码表中确定单个代码表，并且使用在确定处理中确定的代码表来编码数字信号。
在选择单个组代码表的过程中，按照数字信号的音调来选择一组代码表。
而且，可以通过提供一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码方法和装置来实现上述的目的，所述编码方法和装置设置包括在一组代码表中的可选择的代码表的数量，从一组代码表中选择单个代码表，并且使用在选择处理中选择的代码表来编码数字信号。
而且，可以通过提供一种用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码方法和装置来实现上述的目的，所述解码方法和装置从提前分类的多组代码表中选择要使用的单个组代码表，从在选择处理中选择的一组代码表中确定要使用的单一个代码表，并且使用在确定处理中确定的代码表来解码数字信号。
在选择单个组代码表的过程中，选择与在编码数字信号中按照数字信号的音调而选择的代码表相同的一组代码表。
而且，可以通过提供一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来解码数字信号的解码方法和装置来实现上述的目的，所述解码方法和装置设置包括在一组代码表中的代码表的数量，从一组代码表中选择单个代码表，并且根据在选择处理中选择的代码表来解码数字信号。
而且，可以通过提供一种使得计算机执行上述编码处理和解码处理的程序以及一种其上记录了可以由计算机读出的程序的记录介质来实现上述目的。
通过下面详细说明本发明的优选实施例，本发明的这些目的和其它目的、特点和优点将会变得更加显而易见。
附图说明
图1A示出了一种音调类型信号的频谱，而图1B示出了噪音类型信号的频谱。
图2示出了用于说明编码音调类型信号频谱的具体示例的视图。
图3示出了用于说明编码噪音类型信号频谱的具体示例的视图。
图4示出了在使用传统的代码表的情况下的索引和频谱的编码比特的数量。
图5示出了在使用来源本发明的代码表的情况下的索引和频谱的编码比特的数量。
图6示出了相应的代码表的选择概率的示例。
图7示出了在编码代码表的索引过程中使用Huffman编码的情况下的索引和频谱的编码比特的数量。
图8示出了在编码代码表的索引过程中使用Huffman编码并且代码表的数量是4的情况下的索引和频谱的编码比特的数量。
图9示出了按照本发明的编码装置的方框图。
图10示出了按照本发明的解码装置的方框图。
具体实施方式
下面参照附图就用于执行本发明的最佳方式来进一步描述本发明。本发明被适配到下面的实施例：编码方法和装置，用于以高效率来编码音频信号的数字数据以发送所编码的数据或向记录介质记录所编码的数据；解码方法和装置，用于接收或再现编码数据以解码所接收或再现的编码数据。首先，将说明本发明的基本原理，然后将说明使用本发明的编码装置和解码装置。
通常，声音信号(音频信号)可以被大致地划分为两种信号模式，即音调类型信号和噪音类型信号。图1A示出了一种音调类型信号的频谱，而图1B示出了噪音类型信号的频谱。可以从图1A和图1B看出，因为在音调类型信号和噪音类型信号之间已经进行频率转换的频谱或信号的形式是大大不同的，因此在它们之间的量化系数的出现概率也是大大不同的。
在音调类型信号的情况下，因为量化系数(在量化后的频谱系数)变为“0”的概率高，因此诸如“1”比特的短代码字长度的Huffman代码被分配到对应于“0”的代码，这可以实现高压缩比。另一方面，在噪音类型信号的情况下，因为量化频谱的相应的值以大致相似的概率出现，因为可以期望相似代码字长度的Huffman代码被分配到相应的值。
表1和表2分别示出了用于音调类型信号和噪音类型信号的Huffman代码表的示例。在下面的说明中，量化系数的值的范围从-3到+3。
表1
| 量化频谱的值 | Huffman代码 | 代码字长度 |
| -3 | 1110 | 4 |
| -2 | 1100 | 4 |
| -1 | 100 | 3 |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 101 | 3 |
| 2 | 1101 | 4 |
| 3 | 1111 | 4 |
表2
| 量化频谱的值 | Huffman代码 | 代码字长度 |
| -3 | 110 | 3 |
| -2 | 100 | 3 |
| -1 | 010 | 3 |
| 0 | 00 | 2 |
| 1 | 011 | 3 |
| 2 | 101 | 3 |
| 3 | 111 | 3 |
图2示出了用于说明使用表1和表2中所示的代码表来编码音调类型信号频谱的具体示例的视图。如图2所示，量化系数以0、0、3、-2、0、0、0、0的值的顺序出现。当使用用于表1所示的音调类型信号的代码表来编码所述值时，已编码的值的代码字长度变为这样顺序的1、1、4、4、1、1、1、1，并且其和为14比特。另一方面，当使用表2中所示的用于噪音类型信号的代码表来编码所述值时，已编码值的代码字长度变为这样顺序的2、2、3、3、2、2、2、2，并且其和为18比特。即，当编码音调类型信号频谱时，在使用用于音调类型信号的代码表的情况下，与使用用于噪音类型信号的代码表的情况相比较，可以使用较少数量的比特来执行编码，所述较少数量的比特在此情况下小于4比特。
类似地，图3示出了用于说明使用表1和表2所示的代码表来编码噪音类型信号频谱的具体示例的视图。如图3所示，量化系数以3、3、-1、2、-3、-2、3、2的值的顺序出现。当使用用于表1所示的音调类型信号的代码表来编码所述值时，已编码的值的代码字长度变为这样顺序的4、4、3、4、4、4、4、4，并且其和为31比特。另一方面，当使用表2所示的用于噪音类型信号的代码表来编码所述值时，已编码的值的代码字长度变为这样顺序的3、3、3、3、3、3、3、3，并且其和为24比特。即，当编码噪音类型信号频谱时，在使用用于噪音类型信号的代码表的情况下，与使用用于音调类型信号的代码表的情况相比较，可以使用较少数量的比特来执行编码，所述较少数量的比特在此情况下小于7比特。
因此，在使用Huffman代码表编码量化系数的过程中，可以不使用对于所有输入信号的公共代码表而按照各种输入信号的诸如音调类型或噪音类型的信号属性来使用按照来自先前准备的代码表的最佳代码表来实现高压缩比。
通常，对于声音信号，可以看到很少的情况，其中音调类型信号分量和噪音类型信号分量在相应的频带中细微地相混合。在多数情况下，在所有频带中的信号全是音调类型或噪音类型，或者音调类型和噪音类型在低频带和高频带处改变。
在这个实施例中，如下所述，准备了用于音调类型信号的代码表和用于噪音类型信号的代码表的这两组代码表，并且通过按照各种输入信号的信号属性交换上述两种表来使用适当的表，以便改善编码效率。
例如，假定量化单元的数量是16。在传统的方法中，因为不交换代码表，当代码表的数量是8时，用于编码代码表的索引的比特的数量为48(3×16)。另一方面，当分别准备用于音调类型信号的8个代码表和用于噪音类型信号的8个代码表并且在相应的频带中交换所述表时，因为交换比特的数量是“1”并且代码表的编码比特的数量是48，因此和为49。在后者的情况下，即使与其中没有交换代码表的情况相比较比特的数量增加“1”，因为代码表的数量大体上加倍，因此增强了频谱信息的压缩比，并且因此改善了整体的压缩比。
具体上，使用图4和图5来比较在其中使用传统的代码表的情况下的编码比特等的数量和在使用本发明的情况下的编码比特等的数量，在使用本发明的情况中，代码表被分类为用于音调类型信号的代码表和用于噪音类型信号的代码表，并且任何一个表被选择使用。
图4示出了其中使用传统的代码表的情况下的编码比特等的数量。在这个示例中，用于相应的量化单元的代码表的索引被从0到7选择，即总共8(3个比特)，并且示出了使用代码表编码的频谱的比特的数量。因为相应的代码表被以3比特示出并且量化单元的数量是16，因此代码表的比特的数量的和为48。频谱的编码比特的数量的和为663。因此，这些比特的总和为711。
图5示出了在使用本发明的情况下的编码比特等的数量，其中代码表被分类为用于音调类型信号的代码表的组和用于噪音类型信号的代码表的组，并且任何一个表被选择使用。在这个示例中，分别准备了用于音调类型信号的8个代码表和用于噪音类型信号的8个代码表。因为代码表的索引被从0到7以3比特示出，因此代码表的比特的数量的和为48。另一方面，需要“1”比特的交换比特来按照音调类型和噪音类型交换代码表。因此，代码表的编码比特的数量的和为49。使用用于音调类型信号的代码表的频谱的编码比特的数量的和为640，而使用用于噪音类型信号的代码表的频谱的编码比特的数量的和为682。因此，在这种情况下，当使用用于音调类型信号的代码表时可以有效地压缩频谱。当使用用于音调类型信号的代码表时，这些比特的总和为689，这个数量比图4所示的情况的数量小22比特。通过向频谱重新分配所述22比特，可以进一步改善声音质量。
可以从图5看出，频谱的编码比特的数量的和与图4所示的情况相比较变小。这是因为代码表的数量增加并且可以因此处理各种信号，而且可以改善频谱的压缩效率。
同样依赖于各个代码表的学习方式的、相应的代码表实际被选择的概率不相等并且不相等地分布。通过使用适合于不相等分布的可变代码字长度编码，代码表的索引也可以被有效地编码。
图6示出了各个代码表的选择概率的例子。可以从图6中看出，相应的代码表的选择概率是不相等的。表3示出了可变代码的一个示例，它按照不相等的分布而被形成，以便优化索引的编码效率。表3所示的代码表用于音调类型信号而被优化。
表3
| 代码表的索引 | 可变代码 | 代码字长度 |
| 0 | 00 | 2 |
| 1 | 01 | 2 |
| 2 | 100 | 3 |
| 3 | 101 | 3 |
| 4 | 1100 | 4 |
| 5 | 1101 | 4 |
| 6 | 1110 | 4 |
| 7 | 1111 | 4 |
图7示出了在使用表3所示的可变代码的情况下的编码比特等的数量，这对应于图5所示的实施例。可以从图7中看出，通过在对代码表的索引进行编码中使用可变代码，代码表的索引的编码比特的数量为40，这个数量比图5所示的情况小8比特。通过向频谱重新分配这8个比特，可以进一步改善声音质量。
在硬件装置等的情况下，因为用于编码器的资源小，因此可能必须在一定程度上降级声音质量以便实现实际的编码速度。在这种情况下，如下所述，可以通过降低在编码中实际使用的代码表的数量来实现高速编码。代码表的数量不是简单地被降低，而是使得高选择概率的代码表完整，这可以抑制编码效率的变化。这个设置操作可以通过判断用于编码器的资源的状态或其处理速度由编码器的用户执行，或者可以由编码器端执行。
具体上，将说明使用4个代码表的情况。在图6所示的选择概率的情况下，因为具有较高概率的四个代码表占用了整体的80％，因此80％的频谱可以被编码而没有降低压缩比。
而且，因为代码表的数量被减少为4，因此，与使用8个代码表的情况相比较，用于编码代码表的索引的编码比特的数量也可以被减少。表4示出了用于使用4个代码表的Huffman代码表的索引的可变代码的示例。
表4
| 代码表的索引 | 可变代码 | 代码字长度 |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 10 | 2 |
| 2 | 110 | 3 |
| 3 | 111 | 3 |
图8示出了在使用表4所示的可变代码的情况下编码比特等的数量，这对应于图7所示的实施例。因为代码表的数量是4，因此量化单元3、5、6、8不能选择以最少数量的比特编码频谱的代码表，因此频谱的编码比特的数量有所增加。另一方面，因为使用具有较高概率的4个代码表并且4个代码表占用图6所示的整体的80％，因此这些情况占用整体的20％。
而且，因为降低了代码表本身的数量，因此期望降低用于编码代码表的索引的比特的数量。在图8所示的示例中，代码表的索引的编码比特的数量为30，这个数量比图7所示的情况小10比特。
在上述的实施例中，如果用于编码处理的代码表的数量从8改变为4，则选择具有较高概率(probability)的4个代码表。另一方面，选择方式不限于此，要选择的代码表可以由编码端和解码端提前确定。
下面，说明使用本发明的编码装置和解码装置的配置。图9示出了按照本发明的的编码装置10的方框图，编码装置10包括频率转换单元11、代码表组交换判断单元12、归一化单元13、量化精度确定单元14、量化单元15、代码表索引编码单元16、代码表数量改变判断单元17和多路复用器18。
频率转换单元11接收要被编码的音频信号D10，并且对音频信号D10执行诸如MDCT(改进型离散余弦变换)的频率转换，以便将基于时间的信号转换为基于频率的频谱信号D11。然后，频率转换单元11在相应的预定时间块(帧)内向代码表组交换判断单元12、向归一化单元13和向量化精度确定单元14发送频谱信号D11。
代码表组交换判断单元12按照诸如从频率转换单元11发送的频谱信号D11的音调的属性从多个代码表的组中选择一组代码表，并且向量化单元15以及多路复用器18发送指示所选择的组的组索引D12。
例如，如上所述，如果代码表被分类为用于音调类型信号的代码表的组和用于噪音类型信号的代码表的组，则代码表组交换判断单元12查看频谱信号D11的音调，并且当所述音调大于预定的门限时选择用于音调类型信号的代码表，而当所述音调小于所述门限时选择用于噪音类型信号的代码表。然后，代码表组交换判断单元12向量化单元15以及多路复用器18发送指示所选择的组的组索引D12来作为用于相应信道的“1”比特信息。另一方面，可以独立地对相应的已划分的频带执行音调类型或噪音类型的判断，以便发送用于相应频带的“1”比特信息来作为组索引D12。
归一化单元13从构成频谱信号D11的各个信号分量来提取最大绝对值的信号分量，并且将对应于所提取的信号分量的系数设置为归一化系数D14。然后，归一化单元13使用对应于归一化系数D14的值来归一化或划分构成频谱信号D11的各个信号分量。因此，在这种情况下，通过归一化获得的归一化数据D13的范围从-1.0到1.0。归一化单元13向量化单元15发送归一化数据D13，同时向多路复用器18发送归一化系数D14。归一化单元13可以在如果必要的情况下执行对于归一化系数D14的预定编码处理之后向多路复用器18发送归一化系数D14。
量化精度确定单元14根据从频率转换单元11发送的频谱信号D11来确定要在量化归一化数据D13中使用的量化步骤。然后，量化精度确定单元14向量化单元15以及多路复用器18发送对应于所确定的量化步骤的量化精度信息D15。量化精度确定单元14可能在如果必要的话执行对于量化精度信息D15的预定编码处理之后向多路复用器18发送量化精度信息D15。
量化单元15使用对应于从量化精度确定单元14发送的量化精度信息D15的量化步骤来量化归一化数据D13。然后量化单元15使用根据从代码表组交换判断单元12中发送的组索引D12的所选择组的代码表来编码量化系数。具体上，实际上使用所选择的组的代码表来编码量化系数，然后将需要最少数量的比特的代码表确定为用于编码的要使用的代码表。量化单元15向代码表索引编码单元16发送所确定的代码表的代码表索引D16，并且向多路复用器18发送已编码的系数数据D17。
代码表索引编码单元16编码从量化单元15发送的代码表索引D16，并且向多路复用器18发送已编码的代码表索引D18。如上所述，当编码代码表的索引的时候，与使用固定代码字长度编码的情况相比较，在使用按照相应的代码表的选择概率的可变代码字长度编码的情况下可以降低编码比特的数量。因此，在这种情况下，代码表索引编码单元16向量化单元15发送代码表的索引的编码比特数量信息D19。因此，量化单元15可以向频谱重新分配通过将索引进行编码而获得的比特的数量。
代码表数量改变判断单元17改变在包括在所选择的组中的代码表的数量中要使用的代码表的数量，并且对于相应的帧或相应的比特流向量化单元15、向代码表索引编码单元16和向多路复用器18发送代码表数量索引D21来作为“1”比特信息。如上所述，如果用于编码器的资源的小，并且可能必须在一定程度上降低声音质量以便实现实际的编码速度，则可以通过减少实际用于编码的代码表的数量来实现高速编码。可以通过用户或装置本身的判断、根据从外部发送的预定设置信号D20来改变要使用的代码表的数量，或者可以使用其它的方法。
例如，如上所述，如果将要使用的代码表的数量从8改变到4，则代码表数量改变判断单元17向量化单元15、向代码表索引编码单元16和向多路复用器18发送“1”比特的代码表数量索引D21。量化单元15使用8个代码表中的4个代码表来实际执行编码，然后确定需要最少数量的比特的代码表来作为用于编码的代码表。量化单元15向代码表索引编码单元16发送所确定的代码表的代码表索引D16。另一方面，代码表索引编码单元16重新排列预定的4个代码表的索引，并且编码对应于从量化单元15发送的代码表索引D16的新的索引。
多路复用器18将从量化单元15发送的系数数据D17与组索引D12、归一化系数D14、量化精度信息D15、代码表索引D18和代码表数量索引D21一起多路复用。然后，多路复用器18经由传输线发送通过多路复用处理获得的已编码的数据D22，或者向未示出的记录介质记录已编码的数据D22。
在所述示例中，代码表组交换判断单元12检查频谱信号D11的音调以选择用于音调类型信号的代码表或用于噪音类型信号的代码表。另一方面，选择方式不限于此。即，可以通过使用两个代码表来实际执行编码来计算所需要的比特数量，以便选择具有较少数量的比特的组。
图10示出了用于解码从编码装置10中输出的编码数据的、按照本发明的解码装置30的方框图。如图10所示，解码装置30包括多路分用器31、代码表索引解码单元32、解量化单元33、逆归一化单元34和频谱逆转换单元35。
多路分用器31将输入的编码数据D30解码和多路分用为系数数据D31、量化精度信息D32、归一化系数D33、组索引D34、代码表索引D35和代码表数量索引D36。多路分用器31向解量化单元33发送系数数据D31，并且在如果必要的话执行对于上述数据的解码处理之后，向解量化单元33和逆归一化单元34分别发送量化精度信息D32和归一化系数D33。而且，多路分用器31分别向代码表索引解码单元32以及解量化单元33发送组索引D34和代码表索引D35，而且，多路分用器31向代码表索引解码单元32以及解量化单元33发送代码表数量索引D36。
代码表索引解码单元32根据代码表数量索引D36解码代码表索引D35，并且向解量化单元33发送所解码的索引D37。
解量化单元33根据组索引D34、代码表数量索引D36和从代码表索引解码单元32发送的索引D37来确定要使用的代码表，并且使用所确定的代码表来解码系数数据D31。然后，解量化单元33使用对应于从多路分用器31发送的量化精度信息D32的量化步骤来解量化所获得的量化系数，以产生归一化数据D38。解量化单元33向逆归一化单元34发送归一化数据D38。
逆归一化单元34通过将归一化数据D38与对应于从多路分用器31发送的归一化系数D33的值相乘来解码归一化数据D38，并且向频谱逆转换单元35发送所获得的频谱信号D39。
频谱逆转换单元35对于从逆归一化单元34发送的频谱信号D39来执行诸如IMDCT(逆改进型离散余弦变换)的频谱逆转换，以恢复原始的音频信号D40。
象上面一样，在上述实施例中的编码装置10按照诸如频谱信号D11的属性从多个组的代码表中选择一组代码表，并且使用在所选择的组中包括的代码表来编码量化系数。因此，可以按照各种输入信号的信号属性来选择最佳代码表而没有提高用于编码代码表的索引的编码比特的数量。而且，如果用于编码器的资源小并且可能必须在一定程度上降低声音质量，以便实现实际的编码速度，则编码装置10可以通过降低实际用于编码的代码表的数量来实现高速编码。
另一方面，在上述实施例中的解码装置30根据在已编码的数据D30中包括的组索引D34、代码表索引D35和代码表数量索引D36来选择对应于编码端的代码表的代码表，以便解码系数数据D31。
本发明不限于上述的实施例，但在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以实现各种修改、替代结构或等同物。
例如，使用硬件配置来说明上述的实施例。另一方面，本发明不限于所述配置，可以通过使用计算机程序的CPU(中央处理单元)来执行任意的处理。在这种情况下，可以使用记录介质来提供所述计算机程序，或者可以通过因特网或其它传输媒体来提供所述计算机程序。
虽然已经按照以附图图示和在上述的说明中详细说明的特定的优选实施例说明了本发明，但本领域的技术人员应当明白，本发明不限于所述实施例，在不脱离所附的权利要求给出和限定的本发明的精神和范围的情况下，可以实现各种修改、替代结构或等同物。
产业上的应用
如上所述，按照本发明，可以按照各种输入信号的诸如音调的信号属性来选择最佳代码表而没有提高用于编码代码表的索引的编码比特的数量。
Claims (42)
1.一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码方法，包括步骤：
选择步骤，用于从按照数字信号的属性提前分类的多组代码表中选择单个组代码表；
确定步骤，用于从在选择步骤中选择的一组代码表中确定单个代码表；并且
编码步骤，用于使用在确定步骤中确定的代码表来编码数字信号。
2.按照权利要求1所述的编码方法，其中数字信号已经进行了频率转换。
3.按照权利要求2所述的编码方法，其中在选择步骤中，按照数字信号的音调来选择代码表的组。
4.按照权利要求1所述的编码方法，其中在选择步骤中，在相应的多个预定单元中选择单个组的代码表。
5.按照权利要求1所述的编码方法，其中在编码步骤中，进一步编码指示在选择步骤中所选择的一组代码表的索引。
6.一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码方法，包括步骤：
设置步骤，用于设置包括在一组代码表中的可选择的代码表的数量；
选择步骤，用于从一组代码表中选择单个代码表；并且
编码步骤，用于使用在选择步骤中选择的代码表来编码数字信号。
7.按照权利要求6所述的编码方法，其中在编码步骤中，在可变代码字长度编码下编码在选择步骤中所选择的代码表的索引。
8.按照权利要求6所述的编码方法，其中在编码步骤中，进一步编码在设置步骤中所设置的可选择的代码表的数量。
9.按照权利要求6所述的编码方法，其中在设置步骤中，根据预先确定的设置信号来设置可选择的代码表的数量。
10.一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码装置，包括：
选择部件，用于从按照数字信号的属性提前分类的多组代码表中选择单个组代码表；
确定部件，用于从由选择部件所选择的一组代码表中确定单个代码表；并且
编码部件，使用由确定部件确定的代码表来编码数字信号。
11.按照权利要求10所述的编码装置，其中数字信号已经进行了频率转换。
12.按照权利要求11所述的编码装置，其中选择部件按照数字信号的音调来选择一组代码表。
13.按照权利要求10所述的编码装置，其中选择部件在相应的多个预定单元中选择单个组的代码表。
14.按照权利要求10所述的编码装置，其中编码部件进一步编码指示由选择部件所选择的一组代码表的索引。
15.一种用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码装置，包括：
设置部件，用于设置包括在一组代码表中的可选择的代码表的数量；
选择部件，用于从一组代码表中选择单个代码表；并且
编码部件，用于使用由选择部件所选择的代码表来编码数字信号。
16.按照权利要求15所述的编码装置，其中编码部件在可变代码字长度编码下编码由选择部件所选择的代码表的索引。
17.按照权利要求15所述的编码装置，其中编码部件进一步编码由设置部件设置的可选择的代码表的数量。
18.按照权利要求15所述的编码装置，其中设置部件根据预先确定的设置信号来设置可选择的代码表的数量。
19.一种程序，用于使得计算机执行用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码处理，包括步骤：
选择步骤，从按照数字信号的属性提前分类的多组代码表中选择单个组代码表；
确定步骤，从在选择步骤中选择的一组代码表中确定单个代码表；和
编码步骤，使用在确定步骤中确定的代码表来编码数字信号。
20.一种程序，用于使得计算机执行用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码处理，包括步骤：
设置步骤，设置包括在一组代码表中的可选择的代码表的数量；
选择步骤，从一组代码表中选择单个代码表；以及
编码步骤，使用在选择步骤中选择的代码表来编码数字信号。
21.一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序，所述程序使得计算机执行用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码处理，所述程序包括步骤：
选择步骤，从按照数字信号的属性提前分类的多组代码表中选择单个组代码表；
确定步骤，从在选择步骤中选择的一组代码表中确定单个代码表；并且
编码步骤，使用在确定步骤中确定的代码表来编码数字信号。
22.一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序，所述程序使得计算机执行用于在相应的预定单元中使用单个代码表来编码数字信号的编码处理，所述程序包括步骤：
设置步骤，设置包括在一组代码表中的可选择的代码表的数量；
选择步骤，从一组代码表中选择单个代码表；并且
编码步骤，使用在选择步骤中选择的代码表来编码数字信号。
23.一种用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码方法，包括步骤：
选择步骤，从提前分类的多组代码表中选择要使用的单个组代码表；
确定步骤，从在选择步骤中选择的一组代码表中确定要使用的单个代码表；并且
解码步骤，使用在确定步骤中确定的代码表来解码数字信号。
24.按照权利要求23所述的解码方法，其中数字信号已经进行了频率转换。
25.按照权利要求24所述的解码方法，其中在选择步骤中，选择与在编码数字信号中按照数字信号的音调来选择的代码表组相同的代码表组。
26.按照权利要求23所述的解码方法，其中在选择步骤中，在相应的多个预定单元中选择单个组的代码表。
27.按照权利要求23所述的解码方法，其中在选择步骤中，根据指示所使用的代码表的组的索引来选择一组代码表。
28.一种用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码方法，包括步骤：
设置步骤，设置包括在一组代码表中的代码表的数量；
选择步骤，从一组代码表中选择单个代码表；并且
解码步骤，根据在选择步骤中选择的代码表来解码数字信号。
29.按照权利要求28所述的解码方法，其中在选择步骤中，根据在可变代码字长度编码下已经编码的代码表的索引来选择要使用的代码表。
30.按照权利要求28所述的解码方法，其中在设置步骤中，根据已经与数字信号一起被编码的代码表的数量来设置代码表的数量。
31.一种用于在相应的预定单元中已经使用单个代码表来解码数字信号的解码装置，包括：
选择部件，从提前分类的多组代码表中选择要使用的单个组代码表；
确定部件，从由选择部件选择的一组代码表中确定要使用的单个代码表；并且
解码部件，使用由确定部件确定的代码表来解码数字信号。
32.按照权利要求31所述的解码装置，其中数字信号已经进行了频率转换。
33.按照权利要求32所述的解码装置，其中选择部件选择与已经在编码数字信号中按照数字信号的音调来选择的代码表组相同的代码表组。
34.按照权利要求31所述的解码装置，其中选择部件在相应的多个预定单元中选择单个组的代码表。
35.按照权利要求31所述的解码装置，其中选择部件根据指示所使用的代码表的组的索引来选择一组代码表。
36.一种用于在相应的预定单元中已经使用单个代码表来解码数字信号的解码装置，包括：
设置部件，设置包括在一组代码表中的代码表的数量；
选择部件，从一组代码表中选择单个代码表；和
解码部件，根据由选择部件选择的代码表来解码数字信号。
37.按照权利要求36所述的解码装置，其中选择部件根据在可变代码字长度编码下已经编码的代码表的索引来选择要使用的代码表。
38.按照权利要求36所述的解码装置，其中设置部件根据已经与数字信号一起被编码的代码表的数量来设置代码表的数量。
39.一种程序，用于使得计算机执行用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码处理，包括步骤：
选择步骤，从提前分类的多组代码表中选择要使用的单个组代码表；
确定步骤，从在选择步骤中选择的一组代码表中确定要使用的单个代码表；并且
解码步骤，使用在确定步骤中确定的代码表来解码数字信号。
40.一种程序，用于使得计算机执行用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码处理，包括步骤：
设置步骤，设置包括在一组代码表中的代码表的数量；
选择步骤，从一组代码表中选择单个代码表；并且
解码步骤，根据在选择步骤中选择的代码表来解码数字信号。
41.一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序，所述程序使得计算机执行一种用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码处理，包括步骤：
选择步骤，从提前分类的多组代码表中选择要使用的单个组代码表；
确定步骤，从在选择步骤中选择的一组代码表中确定要使用的单个代码表；并且
解码步骤，使用在确定步骤中确定的代码表来解码数字信号。
42.一种记录介质，其上记录了可以由计算机读出的程序，所述程序使得计算机执行用于解码已经在相应的预定单元中使用单个代码表来编码的数字信号的解码处理，包括步骤：
设置步骤，设置包括在一组代码表中的代码表的数量；
选择步骤，从一组代码表中选择单个代码表；并且
解码步骤，根据在选择步骤中选择的代码表来解码数字信号。
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