ES2588745T3 - Método de codificación, método de decodificación, dispositivo codificador, dispositivo decodificador, programa y medio de grabación - Google Patents

Método de codificación, método de decodificación, dispositivo codificador, dispositivo decodificador, programa y medio de grabación Download PDF

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Abstract

Un método de codificación que comprende: una etapa de cuantificación vectorial para la cuantificación vectorial colectiva de varias muestras para obtener un índice de cuantificación vectorial y el valor cuantificado de cada una de las varias muestras, y una etapa de selección de grupos de coeficientes de producción de Información de índices que indica un grupo de coeficientes que minimiza la suma del error entre el valor de cada muestra y el valor obtenido multiplicando el valor cuantificado de la muestra por un coeficiente que corresponde a la posición de la muestra, de todas las posiciones de muestras, entre varios grupos de coeficientes predeterminados que corresponden a las posiciones de las muestras, en donde cada uno de los grupos de coeficientes está formado de coeficientes dispuestos en una línea recta en un plano que tiene valores de frecuencia o de tiempo que corresponden a las posiciones de muestras con las que están asociados los coeficientes en un primer eje del mismo y los valores de los coeficientes en un segundo eje del mismo; y los coeficientes de cada uno de los varios grupos de coeficientes están dispuestos en el plano en una línea recta que tiene un gradiente diferente del de las líneas rectas para los otros grupos. caracterizado por que: la salida del número de bits de la información de índices en la etapa de selección de grupos de coeficientes es igual o menor que el valor obtenido restando el número de bits realmente usados para un código que corresponde al índice de cuantificación vectorial del número de bits asignados para el código que corresponde al índice de cuantificación vectorial.

Description

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intervalo de números de fila que pueden ser identificadas por la información de índices idx que puede ser escrita en la región de bits no usados como intervalo de búsqueda y selecciona el número de fila m’. En otras palabras, el calculador de gradientes 116 selecciona solamente un número de fila m’ indicado por la información de índices idx que puede ser escrita en la región de bits no usados. Más específicamente, el calculador de gradientes 116 selecciona solamente un número de fila m’ que puede ser identificado por la información de índices idx que puede ser expresada con el número de bits no usados realmente para un código que corresponde al índice de cuantificación vectorial entre el número de bits asignados para el código que corresponde al índice de cuantificación vectorial. Por ejemplo, el calculador de gradientes 116 identifica un número de fila m' según se da a continuación, entre los mMAX números de fila m = 0,..., mMAx -1 que pueden ser identificados por la información de índices idx que puede ser escrita en la región de bits no usados, y escribe información de índices idx que corresponde al número de fila m' en la región de bits no usados.
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El símbolo ||·|| indica la norma de ·; argminm || || significa que la minimización de ||·|| en m se vuelve m'; argrninm significa argrnin con subíndice m; y  = [X(0),…,X(C0-1)], ^ = [X^(0),…,X^(C0-1)]; y Am significa una matriz diagonal que tiene vectores de coeficientes de gradiente m = [m(0),..., m(C0 -1)] que corresponden al número de fila m como sus elementos diagonales, según se muestra a continuación.
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El número de bits de la información de índices idx, descrito en lo que antecede, es igual o menor que el número de bits obtenido restando el número de bits usados realmente para un código que corresponde al índice de cuantificación vectorial del número de bits asignados para el código que corresponde al índice de cuantificación vectorial. A partir de la descripción anterior, la información de índices idx puede ser transmitida simplemente usando la región de bits no usados.
[Ejemplo de la etapa E4]
En este ejemplo, el calculador de gradientes 116 ejecuta las etapas mostradas en la Fig. 3 para escribir la información de índices idx que indica el número de fila del vector de coeficientes de gradiente seleccionado en la región de bits no usados. Cuando C0 es L, el proceso de la etapa E4 de la Fig. 3 es ejecutado para cada trama. Cuando C0 es un divisor común de L distinto de 1 o L, el proceso de la etapa E4 de la Fig. 3 es ejecutado repetidamente para cada sub-banda en una trama única.
El calculador de gradientes 116 compara el numero de entrada de bits no usados, U, con 0 (etapa E40); y si no se satisface U > 0, el calculador de gradientes 116 finaliza el proceso de la etapa E4 sin adaptar los varios valores cuantificados de entrada X^(0),…,X^(C0 -1), como se muestra a continuación.
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Cuando se satisface U > 0, el calculador de gradientes 116 inicializa m y idx estableciendo m = 0 e idx = 0 (etapa E41) y prosigue a la etapa E42.
En la etapa E42, el calculador de gradientes 116 usa el número de bits no usados, U, para especificar el intervalo de números de fila que pueden ser identificados con la información de índices idx que puede ser escrita en la región de bits no usados según el intervalo de búsqueda, y decide un valor de decisión de intervalo de búsqueda mMAX para decidir el intervalo de búsqueda (el intervalo de números de fila). En otras palabras, el calculador de gradientes 116 obtiene mMAX decidiendo el número de números de fila que puede ser identificado con la información de índices que puede ser escrita en la región de bits no usados (etapa E42).
Normalmente, el número de bits no usados, U, puede identificar 2u números de fila. Por lo tanto, el intervalo de búsqueda puede ser establecido al intervalo de 2u números de fila. En el presente ejemplo, sin embargo, un valor que indica que la corrección con el uso del vector de coeficientes de gradiente m no está ejecutada es asignado a
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La unidad de ajuste del gradiente 124 lee la Información de índices idx de la región de bits no usados del índice modificado de cuantificación vectorial, de acuerdo con mMAX (etapa D33). La unidad de ajuste del gradiente 124 decide, por ejemplo, la posición donde la Información de índices idx es almacenada, de acuerdo con mMAX, y lee la Información de índices idx.
La unidad de ajuste del gradiente 124 decide si se satisface idx > 0 (si idx = 0) (etapa D34). Si se satisface Idx > 0 (no se satisface idx = 0), la unidad de ajuste del gradiente 124 actualiza los varios valores cuantificados X^(b-C0),…, X^((b+1).C0 -1), según se muestra a continuación (etapa D35), y finaliza el proceso de la etapa D3.
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Si no se satisface idx > 0 (se satisface idx = 0), la unidad de ajuste del gradiente 124 finaliza el proceso de la etapa D3 sin actualizar los varios valores decodificados X^(b.C0),…, X^((b+1).C0 -1) (etapa D36), según se muestra a continuación.
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La descripción del [Ejemplo de la etapa D3] termina aquí.
Si son necesarias señales decodificadas en el dominio del tiempo, se introducen en el convertidor en el dominio del tiempo 125 los valores ajustados X^UD(k) producidos en la unidad de ajuste del gradiente 124, y el convertidor en el dominio del tiempo 125 transforma X^UD(k) en señales en el dominio del tiempo z(n) , por ejemplo, mediante una transformada inversa de Fourier.
(Características de esta forma de realización)
Según se ha descrito en lo que antecede, dado que en esta forma de realización, el dispositivo decodificador 12 ajusta varios valores decodificados X^(k) usando el vector de coeficientes de gradiente seleccionado por el dispositivo codificador 11, pueden reducirse el ruido musical y similares causados por el error de cuantificación.
En esta forma de realización, se especifica como vector de coeficientes de gradiente m, un vector compuesto de coeficientes de gradiente m(0),..., m(C0 -1) que están correlacionados entre sí. Por ejemplo, el vector de coeficientes de gradiente m es un vector compuesto de varios coeficientes de gradiente m(0),..., m(C0-1) distribuidos asimétricamente, por ejemplo, en una línea recta en el plano (k, m(k)). Las señales de entrada, tales como las señales de audio o señales acústicas, forman a menudo una envolvente lineal o curvada. Al usar el vector de coeficientes de gradiente m que refleja tales características de las señales de entrada, puede suprimirse la cantidad de la información de índices idx mientras se sigue ajustando el error de cuantificación con gran precisión. En el ejemplo mostrado en la Fig. 6, la magnitud |X(k)| de las señales de entrada en sub-bandas k = 0,..., 63 disminuye a medida que k aumenta. Por tanto, al ajustar |X(0)|,…, |X(63)| usando el vector de coeficientes de gradiente m compuesto de coeficientes de gradiente m (0),..., m (63) distribuidos asimétricamente en una línea recta con un gradiente negativo en el plano (k, m(k)), pueden reducirse sus errores procedentes de las magnitudes |X^(0)|,…, |X^(63)| de los valores cuantificados. Al usar el vector de coeficientes de gradiente m adecuado para las características de las señales de entrada en cada sub-banda según se describió en lo que antecede, puede reducirse eficientemente el error de cuantificación.
La información de índices idx para identificar el vector de coeficientes de gradiente m seleccionado por el dispositivo codificador 11, se transmite usando de forma eficaz la región de bits no usados, eliminando la necesidad de una región adicional para transmitir la información de índices idx.
Modificaciones
La presente invención no está limitada a la forma de realización descrita en lo que antecede. Por ejemplo, si el dispositivo decodificador 12 incluye la unidad de aplanamiento 126, la unidad de aplanamiento 126 recibe el valor ajustado X^UD(k) obtenido en la etapa D3 (Fig. 4) y, si un valor ajustado X^UD(k)’ más antiguo que el valor ajustado X^UD(k) no es 0, produce una suma ponderada del valor ajustado más antiguo X^UD(k)’ y el valor ajustado actual X^UD(k) como un valor aplanado X^POST(k). Si X^UD(k)’ es 0, la unidad de aplanamiento 126 no obtiene la suma ponderada de los valores ajustados, lo que significa que la unidad de aplanamiento 126 no aplana los valores
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ajustados, sino que produce X^UD(k) como X^POST(k) (etapa D4 en la Fig. 4). Ejemplos de los valores ajustados más antiguos X^UD(k)’ incluyen un valor ajustado obtenido en la etapa D3 para la trama inmediatamente anterior a la trama que corresponde al valor ajustado X^UD(k) y un valor aplanado obtenido en la etapa D4 para la trama inmediatamente anterior a la trama que corresponde al valor ajustado X^UD(k).
X^POST(k) se obtiene por medio de las ecuaciones siguientes, en las que α y β son factores de ajuste y son determinados de manera apropiada dependiendo de los requisitos y las especificaciones. Por ejemplo, α = 0,85 y β =
0.15. α y β pueden variar de manera apropiada dependiendo de los requisitos y las especificaciones. ᶲ(ˑ) indica un signo más o menos de ˑ.
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En consecuencia, pueden reducirse el ruido musical y similares causados por la discontinuidad en el tiempo en las características de la amplitud de X^UD(k). Si son necesarias señales decodificadas en el dominio del tiempo, X^POST(k) producido en la unidad de aplanamiento 126 es introducido en el convertidor en el dominio del tiempo 125. El convertidor en el dominio del tiempo 125 transforma X^POST(k) en señales en el dominio del tiempo z(n), por ejemplo, mediante una transformada Inversa de Fourier.
No es preciso que las señales de entrada X(k) sean señales en el dominio de la frecuencia y pueden ser señales cualesquiera, tales como señales en el dominio del tiempo. La presente invención puede aplicarse para codificar y decodificar cualquier señal distinta de las señales en el dominio de la frecuencia. En este caso, los coeficientes de gradiente m(0),..., m(C0 -1) que corresponden al mismo número de fila m son distribuidos asimétricamente en una línea recta en el plano (k, m(k)), que tiene, por ejemplo, k (valor que corresponde al momento que corresponde al valor cuantificado X^(k) a ser multiplicado por el coeficiente de gradiente m(k), respectivamente, valor que corresponde al momento que corresponde al coeficiente de gradiente m(k)) en su primer eje y m(k) (valor del coeficiente de gradiente) en su segundo eje. Más específicamente, los coeficientes de gradiente m(0),..., m(C0 -1) que corresponden al mismo número de fila m son colocados, por ejemplo, en una línea recta en el plano (k, m(k)). En esta modificación, k es un número de momento diferenciado que corresponde a un momento diferenciado, y las posiciones de las muestras X(k) son posiciones en el eje temporal que corresponden a los números de momentos diferenciados k. SI k es un número de momento diferenciado, un valor mayor de k corresponde a un momento posterior.
La etapa E3 puede ser ejecutada de modo que en cada trama se determine un valor de normalización FGANANCIA para las señales de entrada X(k), el cuantificador vectorial 115 use un valor obtenido normalizando el valor X(k) de cada muestra de las señales de entrada con el valor de normalización FGANANCIA en vez de X(k) y use un valor obtenido normalizando el valor de normalización cuantificado X-con el valor de normalización FGANANCIA en vez de X-. Cuando se ejecuta la etapa E3, X(k) puede ser sustituido, por ejemplo, con X(k)/FGANANCIA, y X-puede ser sustituido con X-/FGANANCIA. En ese caso, no es necesario el calculador de valores de normalización 112, y puede introducirse en el cuantificador de valores de normalización 113 un valor obtenido normalizando X(k) con el valor de normalización FGANANCIA, en vez del valor de normalización cuantificado X-. A continuación, el cuantificador vectorial 115 puede ejecutar la etapa E3 usando un valor cuantificado de un valor obtenido normalizando X(k) con el valor de normalización FGANANCIA en vez del valor de normalización cuantificado X-. El índice de cuantificación del valor de normalización puede corresponder a un valor cuantificado de un valor obtenido mediante la normalización con el valor de normalización FGANANCIA.
En la forma de realización descrita en lo que antecede, el calculador de gradientes 116 del dispositivo codificador 11 decide si se satisface idx > 0 y, si se satisface idx > 0, actualiza varios valores cuantificados X^(b.C0),…, X^((b+1).C0 -1) o, si no se satisface idx > 0, no actualiza los valores (etapas E410 a E412 en la Fig. 3). La unidad de ajuste del gradiente 124 del dispositivo decodificador 12 decide si se satisface idx > 0 y, si se satisface idx > 0, actualiza varios valores cuantificados X^(b.C0),…, X^((b+1).C0 -1) o, si no se satisface idx > 0, no actualiza los valores (etapas D34 a D36 en la Fig. 5). Como una modificación, se añade un vector de fila (vector de coeficientes de gradiente) -1 = [1(0),..., -1(C0-1)] = [1,…,1] del número de fila m = -1, compuesto únicamente de elementos "1" a la matriz de gradientes  dada por la Ecuación (1), y el calculador de gradientes 116 y la unidad de ajuste del gradiente 124 pueden calcular lo siguiente, con independencia de si se satisface idx > 0.
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Los valores de ejemplo específicos del número de fila m y la información de índices idx no limitan la presente invención. Los números de m e idx dados anteriormente pueden aumentar o disminuir, y algunos de los números pueden no usarse.
En la forma de realización descrita en lo que antecede, la información de índices idx se guarda en la región de bits no usados de U bits no usados, pero la información de índices idx puede no guardarse en la región de bits no usados.
El procesamiento descrito en lo que antecede puede ser ejecutado en el orden en el que se describe o puede ser ejecutado en paralelo o por separado, según las prestaciones del aparato que ejecute el procesamiento o según la necesidad. Pueden efectuarse otras modificaciones sin apartarse del alcance de la invención.
Soporte físico, programa y medio de grabación
El dispositivo codificador 11 y el dispositivo decodificador 12 están configurados por medio de un ordenador conocido o de uso general que incluye, por ejemplo, una unidad central de proceso (CPU) y una memoria de acceso aleatorio (RAM) y un programa especial en el que esté escrito el procesamiento descrito en lo que antecede. En ese caso, el programa especial es leído por la CPU, y la CPU ejecuta el programa especial para implementar cada función. El programa especial puede estar configurado por una sola cadena de programa o puede llevar a cabo el objetivo leyendo otro programa o biblioteca.
El programa puede ser grabado en un medio de grabación legible por ordenador. Ejemplos del medio de grabación legible por ordenador incluyen un aparato de grabación magnética, un disco óptico, un medio de grabación magnetoóptico y una memoria de semiconductores. Ejemplos del medio de grabación legible por ordenador son los medios de grabación no transitorios. El programa es distribuido, por ejemplo, vendiendo, transfiriendo o prestando un DVD, un CDROM u otro medio de grabación transportable en el que esté grabado el programa. El programa puede estar almacenado en una memoria de un ordenador servidor y puede ser distribuido transfiriendo el programa desde el ordenador servidor a otro ordenador a través de una red.
El ordenador que ejecuta el programa almacena en su propia memoria el programa grabado en un medio de grabación transportable o el programa transferido desde el ordenador servidor. Cuando se ejecuta el procesamiento, el ordenador lee el programa almacenado en su propia memoria y ejecuta el procesamiento de acuerdo con el programa leído. El programa también puede ser ejecutado con otros métodos: El ordenador puede leer el programa directamente del medio de grabación transportable y ejecutar el procesamiento de acuerdo con el programa; y cada vez que el programa sea transferido desde el ordenador servidor al ordenador, el procesamiento puede ser ejecutado de acuerdo con el programa transferido.
Al menos una parte de las unidades de proceso del dispositivo codificador 11 o del dispositivo decodificador 12 puede estar configurada por medio de un circuito integrado especial.
Descripción de los números de referencia
11: Dispositivo codificador
111: Convertidor en el dominio de la frecuencia
112: Calculador de valores de normalización
113: Cuantificador de valores de normalización
115: Cuantificador vectorial
116: Calculador de gradientes
12: Dispositivo decodificador
121: Decodificador de valores de normalización
122: Decodificador vectorial
124: Unidad de ajuste del gradiente
125: Convertidor en el dominio del tiempo
126: Unidad de aplanamiento
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Claims (1)

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