TW201324500A - 無損編碼方法、音訊編碼方法、無損解碼方法以及音訊解碼方法 - Google Patents

無損編碼方法、音訊編碼方法、無損解碼方法以及音訊解碼方法 Download PDF

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Abstract

一種無損編碼方法，包括：按照無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者來判定量化係數的無損編碼模式；根據無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損編碼模式中對量化係數做編碼；以及根據無損編碼模式判定的結果，在有限範圍無損編碼模式中對量化係數做編碼。

Description

能量無損編碼方法和裝置、音訊編碼方法和裝置、能量無損解碼方法和裝置以及音訊解碼方法和裝置
本揭露是關於音訊編碼以及解碼技術，且更特定言之，是關於能量無損編碼方法與裝置，其中，可藉由在有限位元範圍內減少對音訊頻譜(spectrum)的能量資訊做編碼所需的位元的數目來增加對實際頻譜分量(actual spectuaral component)做編碼所需的位元的數目，而不會提高複雜性或使經重新建構的音訊的品質降級(deteriorate)；音訊編碼方法與裝置；能量無損解碼方法與裝置；音訊解碼方法與裝置；以及採用所述方法與裝置的多媒體設備。
在對音訊信號做編碼時，除了實際頻譜分量之外，旁側資訊(side information)(例如能量)會包含在位元串流(bitstream) 中。在此狀況下，藉由減少經分配以按照最小損失對旁側資訊做編碼的位元的數目，便可增加經分配以對實際頻譜分量做編碼的位元的數目。
亦即，在對音訊信號做編碼或解碼時，需要藉由以特定低位元率有效地使用有限數目個位元而在對應位元範圍內復原具有最佳音訊品質的音訊信號。
本揭露的一態樣提供一種能量無損編碼方法，其中，可增加對實際頻譜分量做編碼所需的位元的數目，同時在有限位元範圍內減少對音訊頻譜的能量資訊做編碼所需的位元的數目，而不會提高複雜性或使所復原的音訊的品質降級；音訊編碼方法；能量無損解碼方法；以及音訊解碼方法。
本揭露的另一態樣提供一種能量無損編碼裝置，其中，可藉由在有限位元範圍內減少對音訊頻譜的能量資訊做編碼所需的位元的數目來增加對實際頻譜分量做編碼所需的位元的數目，而不會提高複雜性或使所復原的音訊的品質降級；音訊編碼裝置；能量無損解碼裝置；以及音訊解碼裝置。
本揭露的另一態樣提供一種電腦可讀記錄媒體，其儲存用於執行能量無損編碼方法、音訊編碼方法、能量無損解碼方法或音訊解碼方法的電腦可讀程式。
本揭露的另一態樣提供一種多媒體設備，其採用能量無 損編碼裝置、音訊編碼裝置、能量無損解碼裝置或音訊解碼裝置。
根據一或多個例示性實施例的態樣，提供一種無損編碼方法，包括：按照無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者來判定量化係數的無損編碼模式；根據無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損編碼模式中對量化係數做編碼；以及根據無損編碼模式判定的結果，在有限範圍無損編碼模式中對量化係數做編碼。
根據一或多個例示性實施例的另一態樣，提供一種音訊編碼方法，包括：對自頻譜係數(spectral coefficient)以頻帶(frequency band)為單位而獲得的能量進行量化(quantize)，所述頻譜係數是自時域中的音訊信號產生；考慮到表示能量量化係數的位元的數目以及由於在無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中對能量量化係數做編碼而產生的位元的數目，藉由使用無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者來對能量量化係數做無損編碼；藉由使用能量量化係數來分配用於以頻帶為單位做編碼的位元；以及基於所分配的位元來對頻譜係數進行量化以及無損編碼。
根據一或多個例示性實施例的另一態樣，提供一種無損解碼方法，包括：判定位元串流中所包含的量化係數的無損編碼模式；根據無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損解碼模式中對量化係數做解碼；以及根據無損編碼模式判定的結果，在有限範圍無損解碼模式中對量化係數做解碼。
根據一或多個例示性實施例的另一態樣，提供一種無損解碼方法，包括：判定位元串流中所包含的能量量化係數的無損編碼模式，且根據無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損解碼模式或有限範圍無損解碼模式中對能量量化係數做解碼；對經無損解碼的能量量化係數進行解量化(dequantize)，且藉由使用能量解量化係數來分配用於以頻帶為單位做編碼的位元；對自位元串流獲得的頻譜係數做無損解碼；以及基於所分配的位元來對經無損解碼的頻譜係數進行解量化。
100‧‧‧音訊編碼裝置
110‧‧‧轉換器
120‧‧‧能量量化器
130‧‧‧能量無損編碼器
140‧‧‧位元分配器
150‧‧‧頻譜量化器
160‧‧‧頻譜無損編碼器
170‧‧‧多工器
200‧‧‧音訊解碼裝置
210‧‧‧解多工器
220‧‧‧能量無損解碼器
230‧‧‧能量解量化器
240‧‧‧位元分配器
250‧‧‧頻譜無損解碼器
260‧‧‧頻譜解量化器
270‧‧‧逆轉換器
300‧‧‧能量無損編碼裝置
310‧‧‧模式判定器
330‧‧‧第一無損編碼器
350‧‧‧第二無損編碼器
351‧‧‧高位位元編碼器
353‧‧‧低位位元編碼器
400‧‧‧第二無損編碼器
410‧‧‧高位位元編碼器
411‧‧‧第一霍夫曼編碼器
413‧‧‧第二霍夫曼編碼器
415‧‧‧第三霍夫曼編碼器
417‧‧‧第一位元包裝單元
430‧‧‧第二位元包裝單元
510‧‧‧操作
520‧‧‧操作
530‧‧‧操作
540‧‧‧操作
550‧‧‧操作
560‧‧‧操作
570‧‧‧操作
580‧‧‧操作
600‧‧‧能量無損解碼裝置
610‧‧‧模式判定器
630‧‧‧第一無損解碼器
650‧‧‧第二無損解碼器
651‧‧‧高位位元解碼器
653‧‧‧低位位元解碼器
700‧‧‧第二無損解碼器
710‧‧‧高位位元解碼器
711‧‧‧第一霍夫曼解碼器
713‧‧‧第二霍夫曼解碼器
715‧‧‧第三霍夫曼解碼器
717‧‧‧第一位元解包裝單元
730‧‧‧第二位元解包裝單元
900‧‧‧多媒體設備
910‧‧‧通信單元
930‧‧‧編碼模組
950‧‧‧儲存單元
970‧‧‧麥克風
1000‧‧‧多媒體設備
1010‧‧‧通信單元
1030‧‧‧解碼模組
1050‧‧‧儲存單元
1070‧‧‧揚聲器
1100‧‧‧多媒體設備
1110‧‧‧通信單元
1120‧‧‧編碼模組
1130‧‧‧解碼模組
1040‧‧‧儲存單元
1150‧‧‧麥克風
1160‧‧‧揚聲器
藉由參看附圖詳細描述例示性實施例，上述以及其他態樣將變得更顯而易見。
圖1為根據例示性實施例的音訊編碼裝置的方塊圖。
圖2為根據例示性實施例的音訊解碼裝置的方塊圖。
圖3為根據例示性實施例的能量無損編碼裝置的方塊圖。
圖4為根據例示性實施例的圖3的能量無損編碼裝置的第二無損編碼器的方塊圖。
圖5為說明根據例示性實施例的能量無損編碼方法的流程圖。
圖6為根據例示性實施例的能量無損解碼裝置的方塊圖。
圖7為根據例示性實施例的圖6的能量無損解碼裝置的第二 無損解碼器的方塊圖。
圖8為描述有限範圍的能量量化係數的示意圖。
圖9為根據例示性實施例的多媒體設備的方塊圖。
圖10為根據另一例示性實施例的多媒體設備的方塊圖。
圖11為根據另一例示性實施例的多媒體設備的方塊圖。
本發明概念可允許進行各種種類的改變或修改以及各種形式改變，且具體例示性實施例將說明於諸圖中，且詳細描述於本說明書中。然而，應理解，具體例示性實施例不會將本發明概念限於具體形式，而是包含在本發明概念的精神以及技術範疇內的每一經修改的、等效的或經替換的形式。在以下描述中，不會詳細描述熟知功能或構造，此是因為此等功能或構造將會因不必要的細節而混淆本發明概念。
雖然，可使用諸如「第一」以及「第二」的術語來描述各種部件，但此等部件不會受此等術語限制。所述術語可用於區分特定部件與另一部件。
本申請案中所使用的術語僅用於描述具體例示性實施例，而不意欲限制本發明概念。雖然考慮到本發明概念中的功能而將當前盡可能廣泛使用的一般術語選擇為本發明概念中所使用的術語，但此等術語可根據一般熟習此項技術者的意圖、司法先例或新技術的出現而變化。此外，在具體狀況下，可使用申請人 故意選擇的術語，且在此狀況下，將在本發明概念的對應描述中揭露所述術語的含義。因此，本揭露中所使用的術語不應根據術語的簡單名稱來定義，而是根據術語的含義和本發明概念的內容來定義。
單數形式的表達包含複數形式的表達，除非兩種表達在上下文中明顯彼此不同。在本申請案中，應理解，諸如「包含」以及「具有」的術語用以指示所實施的特徵、數目、步驟、操作、部件、部分或其組合的存在，而不預先排除一或多個其他特徵、數目、步驟、操作、部件、部分或其組合的存在或添加的可能性。
現將參看附圖來更全面地描述本發明概念，附圖中繪示了例示性實施例。諸圖中的相似參考數字表示相似部件，且因此其重複描述將加以省略。
圖1為根據例示性實施例的音訊編碼裝置的方塊圖。
圖1所示的音訊編碼裝置100可包含轉換器(transformer)110、能量量化器120、能量無損編碼器130、位元分配器(bit allocator)140、頻譜量化器150、頻譜無損編碼器160以及多工器(multiplexer)170。多工器170可視情況包含在用於執行位元包裝功能(bit packing function)的另一組件中且由所述另一組件替換。或者，經無損編碼的能量資料以及經無損編碼的頻譜資料可形成待儲存或傳輸的位元串流。在頻譜量化程序之後或之前，可更包含用於使用能量值來執行正規化(normailization)的正規化器(normailizer)。所述組件可整合於至少一個模組中且由至少 一個處理器(未圖示)實施。音訊信號可指示為媒體信號(media signal)，諸如，指示音樂、話音或音樂與話音的混合信號的聲音。然而，下文中使用音訊信號以便於描述。輸入至音訊編碼裝置100的時域中的音訊信號可具有各種取樣率(sampling rate)，且待用於對頻譜進行量化的能量的頻帶組態可基於取樣率而變化。因此，被執行無損編碼的經量化的能量的數目可變化。取樣率例如為8千赫、16千赫、32千赫、48千赫等，但不限制於此。確定了取樣率以及目標位元率的時域中的音訊信號可提供至轉換器110。
參看圖1，轉換器110可藉由將時域中的音訊信號(例如，脈衝碼調變(pulse code modulation；PCM)信號)變換為頻域中的音訊頻譜而產生音訊頻譜(audio spectrum)。可藉由使用各種熟知方法(諸如，修改型離散余弦變換(modified discrete cosine transform；MDCT))來執行時域/頻域變換。由轉換器110獲得的轉換係數(例如，MDCT係數)可提供至能量量化器120以及頻譜量化器150。
能量量化器120可自轉換器110所提供的轉換係數以頻帶為單位而獲得能量值。頻帶為音訊頻譜的分組樣本的單位，且可藉由反映臨界頻帶(critical band)而具有均一或非均一長度。在非均一狀況下，可設定頻帶，以使得每一頻帶中所包含的樣本的數目針對一個訊框(frame)自起始樣本至最後樣本而逐漸增加。在支援多個位元率時，可設定頻帶，以使得每一頻帶中所包含的樣本的數目在針對不同位元率下是相同的。可預先界定一個 訊框中所包含的頻帶的數目或每一頻帶中所包含的樣本的數目。能量值可指示每一頻帶中所包含的轉換係數(transform coefficient)的包絡(envelope)，其可指示為平均振幅、平均能量、功率值或範數值(norm value)。頻帶可指示為參數頻帶或比例因子(scale factor)頻帶。
例如，可藉由方程式1而獲得第k頻帶的能量E(k)。
在方程式1中，S(1)表示頻譜，且「start」以及「end」分別表示當前頻帶的起始樣本以及最後樣本。
能量量化器120可藉由使用量化步階(quantization step size)對所獲得的能量進行量化而產生能量量化係數。詳言之，可藉由將第k頻帶的能量E(k)除以量化步階且將除法運算結果捨進(round up)為整數而獲得能量量化係數。在此狀況下，能量量化器120可執行量化，以使得能量量化係數具有無限範圍(infinite range)，而不具有能量量化邊界。能量量化係數可表示為能量量化索引(index)。舉例而言，若假設原始能量值為20.2，且量化步階為2，則經量化的值為20，且能量量化係數及能量量化索引可表示為10。根據例示性實施例，針對當前頻帶，可對當前頻帶的能量量化係數與先前頻帶的能量量化係數之間的差(亦即，量化差分(delta)值)做無損編碼。在此狀況下，在應用無限範圍無損編碼時，能量量化係數或差值(亦即，量化差分值)可用作無限 範圍無損編碼的輸入。在應用有限範圍無損編碼時，能量量化係數的量化差分值用作有限範圍無損編碼的輸入，其中藉由使用將具體值(specific)與輸入值相加而獲得的值來對能量量化係數做無損編碼。在此狀況下，因為不存在第一頻帶的先前頻帶，所以不將量化差分值應用於第一頻帶的值，且可藉由自第一頻帶的值減去另一值而不是加上具體值來產生有限範圍無損編碼的輸入信號。
能量無損編碼器130可對自能量量化器120提供的能量量化係數做無損編碼。根據例示性實施例，可基於訊框而選擇無限範圍的能量量化係數的第一無損編碼模式以及第二無損編碼模式中的其中一者。在第一無損編碼模式中，可使用對無限範圍的能量量化係數做無損編碼的演算法，且在第二無損編碼模式中，可使用對有限範圍的能量量化係數做無損編碼的演算法。根據另一例示性實施例，可針對自能量量化器120提供的每一頻帶的能量量化係數而獲得頻帶之間的量化差分值，且可對量化差分值做無損編碼。可將由於無損編碼而獲得的能量資料與指示第一或第二無損編碼模式的資訊一起包含於位元串流中，且進行儲存或傳輸。
位元分配器140可藉由對自能量量化器120提供的能量量化係數解量化而獲得能量解量化係數。位元分配器140可針對對應於目標位元率的位元的總數，基於頻帶來使用能量解量化係數而計算遮罩臨限值(masking threshold)，且使用遮罩臨限值而 以整數點(integer)或分數點(fraction point)為單位來判定每一頻帶的感知寫碼(perceptual coding)所需的位元的所分配的數目。詳言之，位元分配器140可藉由使用基於頻帶而獲得的能量解量化係數來估計位元的允許數目而分配位元，且將位元的所分配的數目限制為不超過位元的允許數目。在此狀況下，可自具有較高能量值的頻帶開始依序分配所述數目的位元。此外，藉由根據每一頻帶的感知重要性(perceptual importance)對每一頻帶的能量值進行加權，可作出調整，以使得較多數目的位元分配給感知上較重要的頻帶。可經由如ITU-T G.719所述的心理聲學加權(psychoacoustic weighting)而判定所述感知重要性。
頻譜量化器150可藉由使用基於頻帶而判定的位元的所分配的數目來對自轉換器110提供的轉換係數進行量化，且基於頻帶而產生頻譜量化係數。
能量無損編碼器160可對自頻譜量化器150提供的頻譜量化係數做無損編碼。作為無損編碼演算法的實例，可使用階層脈衝寫碼(factorial pulse coding；FPC)。根據FPC，可在所分配的數目的位元內以階層格式(factorial format)表示諸如脈衝位置、脈衝量值以及脈衝正負號(pulse sign)等的資訊。可將由於FPC而獲得的FPC資料包含於位元串流中且進行儲存或傳輸。
多工器170可根據自能量無損編碼器130提供的能量資料以及自頻譜無損編碼器160提供的頻譜資料而產生位元串流。
圖2為根據例示性實施例的音訊解碼裝置的方塊圖。
圖2所示的音訊解碼裝置200可包含解多工器210、能量無損解碼器220、能量解量化器230、位元分配器240、頻譜無損解碼器250、頻譜解量化器260以及逆轉換器270。所述組件可整合於至少一個模組中且由至少一個處理器(未圖示)實施。如同在音訊編碼裝置100中，解多工器210可視情況包含在用於執行位元解包裝功能的另一組件中且由所述另一組件替換。在頻譜解量化程序之後或之前，可更包含用於使用能量值來執行解正規化的解正規化器(denormalization)(未圖示)。
參看圖2，解多工器210可剖析(parse)位元串流，且分別將經編碼的能量資料以及經編碼的頻譜資料提供至能量無損解碼器220以及頻譜無損解碼器250。
能量無損解碼器220可藉由對經編碼的能量資料做無損解碼來產生能量量化係數。
能量解量化器230可藉由使用量化步階來對自能量無損解碼器220提供的能量量化係數進行解量化而產生能量解量化係數。詳言之，能量解量化器230可藉由將能量量化係數與量化步階相乘來獲得能量解量化係數。
位元分配器240可使用自能量解量化器230提供的能量解量化係數來基於頻帶而以整數點或分數點為單位來分配位元。詳言之，可自具有較高能量值的頻帶開始依序分配每一樣本的位元。亦即，首先將每一樣本的位元分配給具有最高能量值的頻帶，且藉由減小對應頻帶的能量值以將位元分配給其他頻帶而改變優 先權。重複此程序，直至分配了可用於給定訊框中的全部位元為止。位元分配器240的操作實質上與音訊編碼裝置100的位元分配器140的操作相同。
頻譜無損解碼器250可藉由對經編碼的頻譜資料做無損解碼來產生頻譜量化係數。
頻譜解量化器260可藉由使用基於頻帶而判定的位元的所分配的數目來對自頻譜無損解碼器250提供的頻譜量化係數解量化而產生頻譜解量化係數。
逆轉換器270可藉由對自頻譜解量化器260提供的頻譜解量化係數進行逆變換而重新建構時域中的音訊信號。
圖3為根據例示性實施例的能量無損編碼裝置的方塊圖。
圖3所示的能量無損編碼裝置300可包含模式判定器310、第一無損編碼器330以及第二無損編碼器350。第二無損編碼器350可包含高位位元編碼器(upper bit encoder)351以及低位位元編碼器(lower bit encoder)353。所述組件可整合於至少一個模組中且由至少一個處理器(未圖示)實施。
參看圖3，模式判定器310可按照第一無損編碼模式以及第二無損編碼模式中的其中一者來判定能量量化係數的編碼模式。在將第一無損編碼模式判定為編碼模式時，可將能量量化係數提供至第一無損編碼器330。否則，在將第二無損編碼模式判定為編碼模式時，可將能量量化係數提供至第二無損編碼器350。模式判定器310可判定是否可針對一個訊框中的所有頻帶而將能量 量化係數表示為具體數目的位元，例如，N個位元(N為等於或大於2的自然數)。若無法針對至少一個頻帶將能量量化係數表示為具體數目的位元，則模式判定器310可按照使用無限範圍無損編碼演算法的第一無損編碼模式來判定能量量化係數的編碼模式。否則，若可針對所有頻帶將能量量化係數表示為具體數目的位元，則模式判定器310可按照使用無限範圍無損編碼演算法的第一無損編碼模式以及使用有限範圍無損編碼演算法的第二無損編碼模式來判定能量量化係數的編碼模式。詳言之，模式判定器310可針對當前訊框中的所有頻帶而在第二無損編碼模式的多個模式中對高位能量量化係數做編碼，且比較由於編碼而使用的位元的最少數目與由於在第一無損編碼模式中編碼而使用的位元的最少數目，且由於比較而判定第一無損編碼模式以及第二無損編碼模式中的其中一者。回應於模式判定的結果，可產生指示能量量化係數的編碼模式的1個位元的第一額外資訊D0，且將其包含於位元串流中。在按照第二無損編碼模式而判定編碼模式時，模式判定器310可將N個位元的能量量化係數劃分為N0個高位位元(upper bit)以及N1個低位位元(lower bit)，且將N0個高位位元以及N1個低位位元提供至第二無損編碼器350。在此狀況下，N0可表示為N-N1，且N1可表示為N-N0。根據例示性實施例，N、N0以及N1可分別設定為6、5以及1。
第一無損編碼器330可執行能量量化係數的FPC。在應用差分寫碼(delta coding)時，FPC可將頻帶的能量量化係數之 間的差值中的每一者劃分為正負號(sign)以及絕對值(absolute value)，若絕對值並非0，則傳輸正負號，且藉由將絕對值表示為堆疊的脈衝(亦即，有多少脈衝基於頻帶而堆疊)來傳輸絕對值。
第二無損編碼器350可將能量量化係數劃分為高位位元以及低位位元，且藉由將霍夫曼編碼方法或位元包裝方法應用於高位位元以及將位元包裝方法應用於低位位元來對能量量化係數做無損編碼。
詳言之，高位位元編碼器351可針對表示為N0個位元的高位資料而準備2N0個符號，且以霍夫曼編碼方法以及位元包裝方法中需要較少數目的位元的方法來對2N0個符號做編碼。高位位元編碼器351可具有M種編碼模式，詳言之，(M-1)種霍夫曼編碼方式以及1種位元包裝模式。舉例而言，在M為4時，可產生表示高位的編碼模式的2個位元的第二額外資訊D1，且將其與第一額外資訊D0一起包含於位元串流中。
低位位元編碼器353可藉由應用位元包裝方法而對表示為N1個位元的低位資料做編碼。在一個訊框包含Nb個頻帶時，可將N1×Nb個位元用作位元的總數來對低位資料(lower-bit data)做編碼。
圖4為根據例示性實施例的圖3的第二無損編碼器的詳細方塊圖。
圖4所示的第二無損編碼器400可包含高位位元編碼器410以及第二位元包裝單元430。高位位元編碼器410可包含多個 霍夫曼編碼器(例如，第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415)以及第一位元包裝單元417。雖然根據各種霍夫曼編碼方法而包含第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415，但多個霍夫曼編碼器不限於此，且可藉由考慮用於編碼的位元的允許數目，而進行各種設計改變。
參看圖4，在差分寫碼用於存在於一個訊框中的所有頻帶，第二無損編碼器400可僅在當前頻帶的能量量化係數與先前頻帶的能量量化係數之間的差值表示為具體數目的位元(例如，6個位元)時操作。舉例而言，在第一頻帶的能量量化係數差值並不屬於可由6個位元表示的64個種類時，可由第一無損編碼器330執行無損編碼。
高位位元編碼器410可將使用最少數目的位元的霍夫曼編碼模式(已由模式判定器310判定)按原樣應用於第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415以及第一位元包裝單元417中的所有頻帶的高位編碼。在此狀況下，同一無損編碼模式可應用於一個訊框中的所有頻帶，且因此，舉例而言，與能量的無損編碼模式相關的同一位元值可包含於每一訊框的標頭中。
第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415可藉由使用內文(context)或在不使用內文的情況下執行霍夫曼編碼。舉例而言，可實施第一霍夫曼編碼器411以在不使用內文的情況下執行霍夫曼編碼。可實施第二霍夫曼編碼器413以藉由使用內文而執行霍夫曼編碼。在根據例示性實施例而使用內文時，可將先前 頻帶的量化差分值用作內文，以執行當前頻帶的量化差分值的霍夫曼編碼。根據另一例示性實施例，可將高位位元(例如，先前頻帶的量化差分值的5個位元所表示的值)用作內文。與第一霍夫曼編碼器411相比，第三霍夫曼編碼器415可不使用內文，而是以較少數目的符號建構霍夫曼表。第一位元包裝單元417可按原樣對高位資料做編碼，且輸出(例如)5位元資料。
高位位元編碼器410可更包含比較器(未圖示)，而無關於已在第一或第二無損編碼模式的判定中判定的高位的編碼模式，以針對高位資料將第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415以及第一位元包裝單元417的經編碼的結果彼此比較，且選擇並輸出需要最少數目的位元的編碼模式。可將第二無損編碼模式應用於一個訊框中的所有頻帶，且可將不同霍夫曼編碼模式同時應用於高位編碼。
圖5為說明根據例示性實施例的能量無損編碼方法的流程圖，其中所述能量無損編碼方法可由至少一個處理元件執行。此外，可基於訊框而執行圖5的能量無損編碼方法。為便於描述，假設，M=4，亦即，高位資料的霍夫曼編碼模式的數目為4。此外，假設4種霍夫曼編碼模式由第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415以及第一位元包裝單元417獲得。
參看圖5，在操作510中，可對輸入能量量化係數執行FPC(其為無限範圍無損編碼演算法)，且計算FPC中所使用的位元(亦即，e個位元)。可在操作580之前執行操作510。
在操作520中，可檢查能量量化係數之間的差值(其為能量無損編碼的輸入)，以選擇第一以及第二無損編碼模式中的其中一者。亦即，在能量量化係數之間的差值中的每一者由具體數目的位元表示時，在一個訊框中的所有頻帶中，可選擇對應於第二無損編碼模式的霍夫曼編碼。然而，在能量量化係數之間的差值並不由具體數目的位元表示時，在一個訊框中的至少一個頻帶中，可選擇對應於第一無損編碼模式的FPC。亦即，若判定無法執行霍夫曼編碼，則在操作580中，可藉由將對應於指示能量量化係數的無損編碼模式的第一額外資訊D0的1個位元與用於對應訊框的FPC中的e個位元相加而產生第一經無損編碼的結果。
否則，若判定可執行霍夫曼編碼，則在操作530中，可在M種霍夫曼編碼模式中對高位資料做編碼，且可計算用於M種霍夫曼編碼模式中的位元，亦即，h0至h(M-1)個位元。h0個位元為在應用第一霍夫曼編碼模式時使用的位元，且h(M-1)個位元為在應用第M霍夫曼編碼模式時使用的位元。
在操作540中，可藉由將h0至h(M-1)個位元彼此比較而選擇使用最少數目的位元的霍夫曼編碼模式，且可藉由加上表示指示所選擇的編碼模式的第二額外資訊D1的2個位元而計算高位的經無損編碼的位元(亦即，h個位元)。
在操作550中，可藉由將用於低位的無損編碼的位元(亦即，1個位元)與用於高位的無損編碼的位元(亦即，h個位元)相加來計算用於霍夫曼編碼的全部位元(亦即，t個位元)。若低 位的數目為1，且一個訊框中的頻帶的數目為20，則1個位元的數目為20。
在操作560中，可將用於全部位元的霍夫曼編碼的t個位元(所述位元是在操作550中計算)與用於FPC的e個位元(所述位元是在操作510中計算)比較。亦即，若用於霍夫曼編碼的t個位元的數目小於用於FPC的e個位元的數目，則可判定對高位執行第二無損編碼(亦即，霍夫曼編碼)。
若在操作560中判定對高位執行第二無損編碼(亦即，霍夫曼編碼)，則在操作570中，可藉由將對應於指示能量量化係數的無損編碼模式的第一額外資訊D0的1個位元與用於霍夫曼編碼的t個位元相加而產生第二經無損編碼的結果。
在操作580中，若在操作520中判定無法對能量量化係數執行霍夫曼編碼或在操作560中判定對高位執行第一無損編碼(亦即，FPC)，則可藉由將對應於指示能量量化係數的無損編碼模式的第一額外資訊D0的1個位元與用於FPC的e個位元相加來產生第一經無損編碼的結果。
總之，藉由允許不僅在FPC方法而且在霍夫曼編碼方法中對無限範圍能量量化係數做編碼，可減少用於對無限範圍能量量化係數做編碼的位元的數目，且因此，可將較多數目的位元分配給頻譜編碼。
圖6為根據例示性實施例的能量無損解碼裝置的方塊圖。
圖6所示的能量無損解碼裝置600可包含模式判定器 610、第一無損解碼器630以及第二無損解碼器650。第二無損解碼器650可包含高位位元解碼器651以及低位位元解碼器653。所述組件可整合於至少一個模組中且由至少一個處理器(未圖示)實施。
參看圖6，模式判定器610可剖析位元串流，且自第一額外資訊D0以及第二額外資訊D1判定能量資料以及高位資料的無損編碼模式。首先，檢查第一額外資訊D0，且模式判定器610可在第一無損編碼模式的狀況下，將能量資料提供至第一無損解碼器610，且在第二無損編碼模式的狀況下，將能量資料提供至第二無損解碼器630。
第一無損解碼器630可藉由使用FPC而對自模式判定器610提供的能量資料做無損解碼。
在第二無損解碼器650中，高位位元解碼器651可藉由檢查第二額外資訊D1而對自模式判定器610提供的能量資料的高位資料做無損解碼。低位位元解碼器653可對自模式判定器610提供的能量資料的低位資料做無損解碼。
圖7為根據例示性實施例的圖6的第二無損解碼器650的詳細方塊圖。
圖7所示的第二無損解碼器700可包含高位位元解碼器710以及第二位元解包裝單元730。高位位元解碼器710可包含多個霍夫曼解碼器(例如，第一至第三霍夫曼解碼器711、713以及715)以及第一位元解包裝單元717。第一至第三霍夫曼解碼器 711、713以及715以及第一位元解包裝單元717可分別以與第一至第三霍夫曼編碼器411、413以及415以及第一位元包裝單元417相同的方式實施。
參看圖7，高位位元解碼器710的第一至第三霍夫曼解碼器711、713以及715以及第一位元解包裝單元717可根據第二額外資訊D1而對自模式判定器610提供的能量資料的高位資料做無損解碼。舉例而言，可藉由在D1=00時將高位資料提供至第一霍夫曼解碼器711、在D1=01時將高位資料提供至第二霍夫曼解碼器713以及在D1=10時將高位資料提供至第三霍夫曼解碼器711而執行使用霍夫曼表的無損解碼。在D1=11時，可藉由將高位資料提供至第一位元解包裝單元717而執行高位資料的位元解包裝。
第二位元解包裝單元719可接收能量資料的低位資料，且執行低位資料的位元解包裝。
圖8為描述可表示為有限範圍(亦即，具體數目的位元，其中作為實例，N為6，N0為5且N1為1)的能量量化係數的圖式。參看圖8，可在霍夫曼編碼方法中對5個高位做編碼，且可在位元包裝方法中對1個低位做編碼。
圖9為根據例示性實施例的包含編碼模組930的多媒體設備的方塊圖。
圖9所示的多媒體設備900可包含通信單元910以及編碼模組930。此外，多媒體設備900可更包含用於儲存音訊位元串流的儲存單元950，根據音訊位元串流的使用，音訊位元串流是作 為經編碼的結果而獲得。此外，多媒體設備900可更包含麥克風970。亦即，儲存單元950以及麥克風970是可選擇的(optional)。此外，多媒體設備900可更包含任意解碼模組(未圖示)，例如，用於執行一般解碼功能的解碼模組或根據例示性實施例的解碼模組。編碼模組930可與多媒體設備900中所包含的其他組件(未圖示)一體式地組合，且實施為至少一個處理器(未圖示)。
參看圖9，通信單元910可接收自外部提供的音訊以及經編碼的位元串流中的至少一者，或傳輸作為經編碼的結果而獲得的經重新建構的音訊以及音訊位元串流中的至少一者。
通信單元910可經組態以經由無線網絡(諸如，無線網際網路、無線企業內部網路、無線電話網路、無線區域網路(WLAN)、Wi-Fi、Wi-Fi直連(Wi-Fi Direct；WFD)、第三代(3G)、第四代(4G)、藍芽、紅外線資料協會(infrared data association；IrDA)、射頻識別(radio frequency identification；RFID)、超寬頻(ultra wideband；UWB)、Zigbee或近場通信(near field communication；NFC))或有線網路(諸如，有線電話網路或有線網際網路)而將資料傳輸至外部多媒體設備以及自外部多媒體設備接收資料。
根據例示性實施例，編碼模組930可將經由通信單元910或麥克風970提供的時域中的音訊信號變換為頻域中的音訊頻譜；按照無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者來判定自頻域中的音訊頻譜獲得的能量量化係數的無損 編碼模式；且根據無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損編碼模式或有限範圍無損編碼模式中對能量量化係數做編碼。此外，在將差分寫碼應用於無損編碼模式判定時，根據當前訊框中的所有頻帶的能量量化係數之間的差值是否表示為預定數目的位元，可判定無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者。即使當前訊框中的所有頻帶的能量量化係數之間的差值表示為預定數目的位元，根據在無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中對能量量化係數做編碼的結果，可判定無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者。可產生指示針對能量量化係數而判定的無損編碼模式的額外資訊。可藉由FPC來執行無限範圍無損編碼模式，且可藉由霍夫曼編碼來執行有限範圍無損編碼模式。此外，在有限範圍無損編碼模式中，可將能量量化係數劃分為高位以及低位且進行編碼。可使用多個霍夫曼表或藉由位元包裝而對高位做編碼，且可產生指示高位的編碼模式的額外資訊。可藉由位元包裝來對低位做編碼。
儲存單元950可儲存由編碼模組930產生的經編碼的位元串流。此外，儲存單元950可儲存操作多媒體設備900所需的各種程式。
麥克風970可將使用者或外部的音訊信號提供至編碼模組930。
圖10為根據另一例示性實施例的包含解碼模組的多媒體 設備的方塊圖。
圖10所示的多媒體設備1000可包含通信單元1010以及解碼模組1030。此外，多媒體設備1000可更包含用於儲存經重新建構的音訊信號的儲存單元1050，根據經重新建構的音訊信號的使用，經重新建構的音訊信號是作為解碼結果而獲得。此外，多媒體設備1000可更包含揚聲器1070。亦即，儲存單元1050以及揚聲器1070是任選的。此外，多媒體設備1000可更包含任意編碼模組(未圖示)，例如，用於執行一般編碼功能的編碼模組或根據例示性實施例的編碼模組。解碼模組1030可與多媒體設備1000中所包含的其他組件(未圖示)一體式地組合，且實施為至少一個處理器(未圖示)。
參看圖10，通信單元1010可接收自外部提供的經編碼的位元串流以及音訊信號中的至少一者，或可傳輸作為經解碼的結果而獲得的經重新建構的音訊以及音訊位元串流中的至少一者。通信單元1010可實施為實質上類似於圖9的通信單元910。
根據本發明的實施例，解碼模組1030可經由通信單元1010而接收位元串流，判定位元串流中所包含的能量量化係數的無損編碼模式，且根據無損編碼模式判定的結果而在無限範圍無損解碼模式或有限範圍無損解碼模式中對能量量化係數做解碼。可藉由FPC來執行無限範圍無損解碼模式，且可藉由霍夫曼解碼來執行有限範圍無損解碼模式。此外，在有限範圍無損解碼模式中，可將能量量化係數劃分為高位以及低位，其中可藉由使用多 個霍夫曼表或藉由位元解包裝來對高位做解碼，且可藉由位元解包裝來對低位做解碼。
儲存單元1050可儲存由解碼模組1030產生的所復原的音訊信號。此外，儲存單元1050可儲存操作多媒體設備1000所需的各種程式。
揚聲器1070可將由解碼模組1030產生的經重新建構的音訊信號輸出至外部。
圖11為根據另一例示性實施例的包含編碼模組以及解碼模組的多媒體設備的方塊圖。
圖11所示的多媒體設備1100可包含通信單元1110、編碼模組1120以及解碼模組1130。此外，多媒體設備1100可更包含用於儲存音訊位元串流或所復原的音訊信號的儲存單元1040，根據音訊位元串流或經重新建構的音訊信號的使用，音訊位元串流或所復原的音訊信號是作為經編碼的結果或經解碼的結果而獲得。此外，多媒體設備1100可更包含麥克風1150或揚聲器1160。編碼模組1120或解碼模組1130可與多媒體設備1100中所包含的其他組件(未圖示)一體式地組合，且實施為至少一個處理器(未圖示)。
因為圖11所示的組件與圖9所示的多媒體設備900的組件或圖10所示的多媒體設備1000的組件相同，所以省略其詳細描述。
多媒體設備900、1000以及1100中的每一者可更包含語 音通信專用終端(包含電話、行動電話等)、廣播或音樂專用元件(包含TV、MP3播放器等)或語音通信專用終端與廣播或音樂專用元件的複合終端元件，但不限於此。此外，多媒體設備900、1000以及1100中的每一者可用作用戶端、伺服器或安置於用戶端與伺服器之間的轉換元件。
在多媒體設備900、1000或1100為(例如)行動電話時，雖然未圖示，但行動電話可更包含使用者輸入單元(諸如，小鍵盤)、用於顯示由行動電話處理的資訊的使用者介面或顯示單元，以及用於控制行動電話的一般功能的處理器。此外，行動電話可更包含具有影像攝取功能的相機單元，以及用於執行行動電話所需的功能的至少一個組件。
在多媒體設備900、1000或1100為(例如)TV時，雖然未圖示，但TV可更包含使用者輸入單元(諸如，小鍵盤)、用於顯示所接收的廣播資訊的顯示單元，以及用於控制TV的一般功能的處理器。此外，TV可更包含用於執行TV所需的功能的至少一個組件。
根據實施例的方法可寫為電腦程式，且可在使用電腦可讀記錄媒體執行程式的通用數位電腦中實施。此外，可用於本發明的實施例中的資料結構、程式指令或資料檔案可按各種方式記錄於電腦可讀記錄媒體中。電腦可讀記錄媒體為可儲存可在之後由電腦系統讀取的資料的任何資料儲存元件。電腦可讀記錄媒體的實例包含經特別組態以儲存並執行程式指令的磁性記錄媒體 (諸如，硬碟、軟碟以及磁帶)、光學記錄媒體(諸如，CD-ROM以及DVD)、磁光媒體(諸如，軟磁光碟)以及硬體元件(諸如，唯讀記憶體(read-only memory；ROM)、隨機存取記憶體(random-access memory；RAM)以及快閃記憶體)。此外，電腦可讀記錄媒體可為用於傳輸指示程式指令、資料結構或其類似者的信號的傳輸媒體。程式指令的實例可包含由編譯器產生的機器語言碼以及可由電腦使用解譯器執行的高階語言碼。
儘管已參考本發明概念的例示性實施例特定地展示且描述了本發明概念，但一般熟習此項技術者將理解，在不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明概念的精神以及範疇的情況下，可對本發明概念進行形式以及細節上的各種改變。
510‧‧‧操作
520‧‧‧操作
530‧‧‧操作
540‧‧‧操作
550‧‧‧操作
560‧‧‧操作
570‧‧‧操作
580‧‧‧操作

Claims (17)

  1. 一種無損編碼方法，包括：按照無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中的其中一者來判定量化係數的無損編碼模式；根據所述無損編碼模式判定的結果，在所述無限範圍無損編碼模式中對所述量化係數做編碼；以及根據所述無損編碼模式判定的結果，在所述有限範圍無損編碼模式中對所述量化係數做編碼。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中所述無損編碼方法是基於訊框來執行。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中所述量化係數指示自時域中的音訊信號獲得的頻譜轉換係數的能量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中，在應用差分寫碼時，所述無損編碼模式的所述判定包括：針對當前訊框中的所有頻帶，根據量化係數之間的差值是否可由預定數目的位元表示，而將所述無限範圍無損編碼模式以及所述有限範圍無限編碼模式中的其中一者判定為所述無損編碼模式；在針對所述當前訊框中的所有所述頻帶，所述量化係數之間的所述差值是由所述預定數目的位元表示時，根據在所述無限範圍無損編碼模式中對所述量化係數做編碼的結果以及在所述有限範圍無損編碼模式中對所述量化係數做編碼的結果，而判定所述 無限範圍無損編碼模式以及所述有限範圍無損編碼模式中的其中一者；以及產生指示針對所述量化係數而判定的所述無損編碼模式的額外資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中所述無限範圍無損編碼模式是藉由階層脈衝寫碼(FPC)來執行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中所述有限範圍無損編碼模式是藉由霍夫曼寫碼來執行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的無損編碼方法，其中在所述有限範圍無損編碼模式中，編碼是藉由將所述量化係數劃分為高位以及低位來執行。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的無損編碼方法，其中所述高位是藉由使用多個霍夫曼表或藉由位元包裝來編碼，且指示所述高位的編碼模式的額外資訊得以產生。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的無損編碼方法，其中所述低位是藉由位元包裝來編碼。
  10. 一種音訊編碼方法，包括：對自頻譜係數以頻帶為單位而獲得的能量進行量化，所述頻譜係數是自時域中的音訊信號產生；考慮到表示能量量化係數的位元的數目以及由於在無限範圍無損編碼模式以及有限範圍無損編碼模式中對所述能量量化係數做編碼而產生的位元的數目，藉由使用所述無限範圍無損編碼模 式以及所述有限範圍無損編碼模式中的其中一者來對所述能量量化係數做無損編碼；藉由使用所述能量量化係數來分配用於以頻帶為單位做編碼的位元；以及基於所述所分配的位元來對所述頻譜係數進行量化以及無損編碼。
  11. 一種無損解碼方法，包括：判定位元串流中所包含的量化係數的無損編碼模式；根據所述無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損解碼模式中對所述量化係數做解碼；以及根據所述無損編碼模式判定的結果，在有限範圍無損解碼模式中對所述量化係數做解碼。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的無損編碼方法，其中所述無限範圍無損解碼模式是藉由階層脈衝寫碼(FPC)來執行。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的無損編碼方法，其中所述有限範圍無損解碼模式是藉由霍夫曼寫碼來執行。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的無損編碼方法，其中在所述有限範圍無損解碼模式中，解碼是藉由將所述量化係數劃分為高位以及低位來執行。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的無損編碼方法，其中所述高位是藉由使用多個霍夫曼表或藉由位元解包裝來解碼。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的無損編碼方法，其中所述 低位是藉由位元解包裝來解碼。
  17. 一種音訊解碼方法，包括：判定位元串流中所包含的能量量化係數的無損編碼模式，且根據所述無損編碼模式判定的結果，在無限範圍無損解碼模式或有限範圍無損解碼模式中對所述能量量化係數做解碼；對所述經無損解碼的能量量化係數進行解量化，且藉由使用能量解量化係數來分配用於以頻帶為單位做解碼的位元；對自所述位元串流獲得的頻譜係數做無損解碼；以及基於所述所分配的位元來對所述經無損解碼的頻譜係數進行解量化。
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