TWI352973B - Conversion of synthesized spectral components for - Google Patents

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六、發明說明： I：發B月所技術領域】 發明領域 置，並且更明確地 訊之改進方法和裝 本發明一般關於音訊編碼方法和裝 說係有關供用於編碼及轉換編碼音訊資 置。 ' 【先前技術】 發明背景 發明背景 A ·編石辱 許多通訊系統面臨資訊傳輸和記錄容量需求時常超過 可用容量的問題。結果，廣播和錄音領域界者希望減低供 用於人類知覺的傳輸或記錄之音訊信號所需資訊數量而不 降低其感知品質。同時也有人針對於所給予的頻帶寬度或 儲存容量改進輸出信號之感知品質。 供用於減低資訊容量需求的傳統方法包含僅傳輸或記 錄輸入k號被選擇部份。其餘部份被忽略。知覺編碼的習 知技術一般轉換一組原始的音訊信號成為頻譜成份或頻率 次頻帶信號以便多餘的或無關係的信號部份可更容易地被 辨識和忽略。如果-信號部份可從該信號其他的部份被恢 復，則該信號部份被認為是多餘的。信號部份被認為疋無 _的’如果它是知覺上不重要或聽不見的。-組知覺解 碼器可從被編碼信號恢復該缺掉的多餘㈣份，但是它無 法產生並非也是多餘的任何缺掉的無關係資訊。但是，因 為鋪失在_碼錢上沒有可察覺㈣響無關係資訊 的損失可被接受於許多應用中。 信號編碼技術是知覺上透明的，如果它僅丢棄信號多 餘的或知覺上無關係的部份Mt號無關係的部份可以被忽 略之一方法是以較低_度位準代表頻譜;&份，其通常稱 1量化。在原始的縣成份和其被量化表示之間之差量是 I知為量化雜訊。較低精確度之表示具有較高的量化雜訊 位準。知覺編碼技術額控制量化軸位準以便使它聽不 見。 如果知覺上透明的技術無法達成充分減少資訊容量需 求，則需知覺上非透明的技術以去棄並非多餘並且是知覺 上有關的另外的信號部份。不可避免的結果是被傳輸或被 記錄信號之感知保真度被惡化》最好是，知覺上非透明的 技術僅丟棄被認為具有最小知覺重要性的信號部份。 一種稱為"耦合"之編碼技術，其通常被認為是知覺上 非透明的技術，可以被使用以減低資訊容量需求。依據這 技術，兩組或更多輸入音訊信號中之頻譜成份被組合以形 成一組具有這些頻譜成份複合表示之耦合頻道信號。側資 訊同時也被產生，其代表被組合以形成複合表示之各輸入 音訊彳§號中頻I普成份之頻譜封包。包含該輕合_頻道信號和 該側資訊之被編碼信號被傳輸或被記錄以供用於一組接收 器的依序解碼。該接收器產生解耦合信號，其為原始輸入 信號的不精確複製品’其利用產生該耦合-頻道信號之複製 並且使用侧資訊以按比例排列頻譜成份於該複製信號以便 該原始輸入彳§號的頻譜封包大致地被回復。一般供用於雙 頻道立體音響系統的耦合技術組合左方和右方頻道信號之 高頻率成份以形成複合高頻率成份之—組單一信號並且產 生代表原始左方和右方頻道信號中的高頻率成份之頻譜封 包的側資訊。一組耦合技術範例被說明於"數位音訊壓縮 (AC-3) 咼級電視系統委員會（ATSC)標準文件 A/52(1994) ’此處稱為A/52文件並且其整個配合為參考。 一種習知為頻譜恢復之編碼技術是知覺上非透明的技 術，其可以被使用以減低資訊容量需求。在許多製作中， 這技術被稱為"尚頻率恢復"(HFR)因為僅高頻率頻譜成份 被恢復。依據這技術，一組僅包含輸入音訊信號低頻率成 份之基本頻帶信號被傳輸或儲存。側資訊同時也被提供， 其代表原始尚頻率成份的頻譜封包。包含該基本頻帶信號 和該側資訊之被編碼信號傳輸或被記錄以供用於依序的接 收器解碼。該接收器依據該側資訊恢復具有頻譜位準之被 略去之高頻率成份並且以該恢復高頻率成份組合該基本頻 帶信號以產生一組輸出信號。對於HFR習知方法之說明可 被發現於Makhoul和Berouti兩人之”語音編碼系統中高頻率 恢復"’聲波，語音和信號國際會議論文集，1979年4月。 適用於編碼高品質音樂之改進頻譜恢復技術被揭露於美國 專利公開案第2003/0187663 A1號，標題"供高頻率恢復之寬 頻帶頻率轉變"2003年10月02曰公開，美國專利公開案第 2003/0233234 A1號，標題"使用頻譜洞孔充填之音訊編碼系 統"2003年12月18日公開，美國專利公開案第2003/02333236 A1號，標題"使用解碼信號特性以適應合成頻譜成份之音訊 編碼系統”2003年12月18日公開，以及美國專利公開案第 2004/0225505 A1號，標題”使用頻譜成份柄合和頻譆成份恢 復之改進音訊編碼系統和方法，，2〇〇4年11月11日公開，他們 的整體内容配合為此處參考。 B.韓換編碼 習知的編碼技術對於所給予的感知品質位準減低音訊 信號之資訊容量需求或’相反地，改進具有指定資訊容量 之音訊信號感知品質。即使如此，進一步要求存在並且編 碼研究繼續發現新的編碼技術且發現使用習知技術的新方 法。 進一步地進展之結果是在利用較新的編碼技術被編碼 之、唬和使用較舊編碼技術之既有設備之間的可能不協調 性。雖然標準機構和設備製造商盡力防止過早的廢退，但 較舊接收器無法永遠正確地將利用較新編碼技術被編碼之 信號解碼。相反地，較新接收器無法永遠正確地將利用較 舊編碼技術被編碼之信號解碼。結果，商家和消費者取得 並且保持許多設備，如果他們希望保證利用較舊和較新編 碼技術被編碼信號之兼容性。 。這負擔可被減輕或避免之一方法是導出一組轉換編碼 器，其可轉換被編碼信號從一組格式至另—組格式。轉換 編碼器可作為在不同的編碼技術之間的橋樑。例如，一組 、編碼器可轉換利用__組新的編碼技術被編碼之信號成 為另—組㈣H組信號是與僅可解碼彻較舊技術 被編碼信號的接收器相容。 習見的轉料碼製作完全料和編碼料 述轉換編碼範例’―組輸人被編碼信號是使用較新的解碼 技術被解碼以得到接著洲合成渡波被轉換成為數位音訊 信號之頻譜成份。該數位音訊信號接著彻分㈣波再被 轉換成成份，並且這㈣譜成份接著使用較舊編碼 技術被編碼。其結果是與較舊接收設備相容的一組被編碼 信號。轉換編碼同時也可以被使用以從較舊格式轉換至較 新格式’以便在不同時期的格式之間轉換並且在相同格式 的不同位元率之間轉換。 習見的轉換埯碼技術，當它們被使用以轉換利用知覺 編碼系統被編碼之信號時，具有嚴重的缺點。一缺點是習 見的轉換編碼設備是相對地昂貴’因為它必須製作完全解 碼和編碼程序。第二缺點是在解碼之後的轉碼信號之感知 品質相對於在解碼之後的輸入編碼信號之感知品質幾乎永 遠被惡化。 【發明内容】 發明概要 本發明之一目的是提供編碼技術，其可被使用以改進 破轉碼信號之品質並且允許轉換編碼設備較廉價地被製 作》 這目的是利用本發明申請專利範圍所述者達成。一轉 才奐、編碼技術解碼一組輸入編碼信號以得到頻譜成份並且接 著編碼該頻譜成份成為 一組輸出編碼信號。由於合成和分 成本和信號惡化被避免。轉換編碼器製 碼料;titA 1鶴顯财控财數科*轉換編 2=控制參數供用於它本身而進1地被減低。 面的討論和4==其較佳的實施例可以利用參看下 相同元件。下面的，二，其中圖形之相同參考號碑指示 為代表本發明=容和圖形僅作為範例並且不應謂 圖式簡單說明 第圖疋纟音tfi編碼傳之分解圖。 第圖疋^組音訊解碼接收器之分解圖。 分解圖 第3圖是〜組轉換編碼器之分解圖。 第矛5_疋包含本發明各種論點之音訊編碼傳輪 的分解方塊圖。 第6圖是可製作本發明各論點之裝置 式】 執行本發明之; A.概觀 签个ev育訊編碼系統包含 碼接收器，以及—組通訊通道或記錄媒體。^輪。、、·解 代表一組或多組音訊頻道之輸入信號並且產 °接收 ~ Tv -士 音訊之被編碼信號。該傳輸器接著傳輸被編碼信號至续 達用通訊通道或至供儲存之記錄媒體。該接收器從診供傳 通道或έ己錄媒體接收被編碼信號並且產生可以為確* \訊 近原始音訊的複製之輸出信號。如果該輸出信號不θ或接 ^ ~· % 確切複製，許多編碼系統試圖提供知覺上難以與原始的輸 入音訊辨別的複製。 對於任何編碼系統的適當操作之固有且明顯的需求是 接收器必須能正確地解碼被編碼信號。但是，因為編碼技 術之進步，形成需要使用一組接收器以解碼利用該接收器 無法正確地解碼之編碼技術被編碼之信號的情況。例如， 被編碼信號可能利用預期該解碼器進行頻譜恢復但是接收 器無法進行頻§兽恢復之編碼技術而被產生。相反地，一組 被編碼信號可能利用並不預期解碼器進行頻譜恢復但是接 收器預期並且需求需要頻譜恢復之被編碼信號之編碼技術 被產生。本發明是針對轉換編碼技術，其可提供在互不相 容的編碼技術和編碼設備之間的橋樑。 —些編碼技術在下面被說明作為本發明可以被製作之 —些方法的詳細說明介紹。 傳輪器 第1圖是一組從通道11接收輸入音訊信號之分頻音訊 編碼傳輸器10製作分解展示圖。分析濾波器群集12分割該 輸入音§fUg號成為代表該音訊信號頻譜内容之頻譜成份。 編碼器13進行編碼至少一些頻譜成份成為被編碼頻譜資訊 之裎序。未被該編碼器13編碼之頻譜成份被量化器15量 化其使用反應於從該量化控制器14接收之控制參數被調 適之里化解析度》選擇地，一些或所有的被編碼頻譜資訊 也可以同時被量化。量化控制器14從該輸入音訊信號之被 1352973 檢測特性導出該控制參數。在展示之製作中，該被檢測特 性疋從編碼器13所提供資訊被得到。該量化控制器14可以 同時也反應於該音訊信號包含時間特性的其他特性而導出 該控制參數。這些特性可以在利用分析濾波器群集12進行 5處理之前，之中或之後從該音訊信號之分析被得到。代表 該被®化頻譜資訊，該被編碼頻譜資訊之資料和代表該控 制參數之資料被格式器16組合成為一組被編碼信號，其沿 著通道17傳送而供用於傳輸或儲存。該格式器16同時也可 以、.且s其他的資料進入被編碼信號，例如同步字組同位 10或錯誤檢測碼，資料庫取出錄匙，以及辅助信號，它們對 於本發明之了解並不相關並且不進一步地討論。 被編碼信號可以利用包含超聲波至紫外線頻率之整個 頻谱基本頻帶或調變通訊通道被傳輸，或可以使用任何記 錄技術被記錄於媒體上，包含磁帶，卡式或碟式，光學卡 15或光碟，並且可檢測地標誌於例如紙張之媒體上。 (1)分析濾波器群集 下面討論之分析濾波器群集12和合成濾波器群集25可 以所需的任何方式被製作’包含寬範圍數位濾波器技術， 區塊轉換和小波轉換。一組音訊編碼系統中，分析濾波器 20群集12利用修改離散餘弦轉換(MDCT)被製作並且合成濾 波器群集25利用反向修改離散餘弦轉換(IMDCT)被製作， 其被說明於普林森等人所著之"依據時間領域混疊消除使 用濾波器群集設計之次頻帶/轉換編碼”，國際性聲波，語音 和信號會議論文集，1987年5月，第2161-64頁。理論上無 10 1352973 特定的濾波器群集製作是重要的。 利用區塊轉換被製作之分析濾波器群集分割輸入信號 之區塊或區間成為代表信號區間頻譜内容之轉換係數。一 組或多組相鄰轉換係數族群代表在特定頻率的次頻帶之内 5 的頻譜内容，其具有與該族群中係數數目相稱的頻帶寬度。 分析濾波器群集利用一些數位濾波器型式被製作，例 如多相位濾波器，而非區塊轉換，其分割一組輸入信號成 為一組次頻帶信號。各次頻帶信號是在一組特定頻率次頻 帶之内的輸入信號之頻譜内容之時間為主表示。最好是， 10 該次頻帶信號是消減式以便各次頻帶信號具有與單位時間 區間中次頻帶信號取樣數目相稱的頻帶寬度。 下面的討論尤其是論及使用上述時間領域混疊消除 (TDAC)轉換之區塊轉換的製作。在這討論中，名稱”頻譜 成份"指示轉換係數並且名稱”頻率次頻帶”和”次頻帶信號” 15 係指示一組或多組相鄰轉換係數族群。但是，本發明原理 可以被應用至其他型式的製作，名稱"頻率次頻帶'’和”次頻 帶信號”同時也指示代表整體信號頻帶寬度部份之頻譜内 容的信號，並且名稱''頻譜成份”一般可以被了解為指示該 次頻帶信號之取樣或元素。知覺編碼系統通常地製作該分 20 析濾波器群集以提供具有頻率寬度與人類聽覺系統的主要 頻率寬度相稱的頻率次頻帶。 (2)編瑪 編碼器13可以實質上進行所需任何型式的編碼程序。 在一組製作中，編碼程序轉換頻譜成份成為包含伸縮尺度 11 1352973 值和相關的伸縮尺度係數之尺度化表示， 下面討論。在 . 其他的製作中，編碼程序如矩陣化或供用於頻譜恢復之側 資訊產生或耦合同時也可以被使用。這此 技術更詳細討論 於下面。 5 賴器10可以包含未建議於第1圖的其他編碼程序。例 如’被量化頻譜成份可以受支配於熵編碼程序例如算術 編碼或霍夫曼(Huffman)編碼。這些編碼程序之詳細說明理 解本發明之所需》 (3)量化 鲁 10 量化器15提供之量化解析度是反應於接收自量化控制 器14控制參數而被調適。這些控制參數可以依所需的任何 方式被導出，但是’在知覺編碼器中，一些型式的知覺模 式被使用以估計多少量化雜訊可被編碼之音訊信號所遮 罩。在許多應用中’量化控制器同時也反應加於被編碼信 ： 15 號之資訊容量的限制。這限制有時以被編碼信號或被編碼 信號指定部份之最大允許位元率表示。 在知覺編碼系統的較佳製作中，控制參數被一組位元 春 分配程序使用以決定分配至各頻譜成份之位元數目並且決 定量化器15使用以量化各頻譜成份以便量化雜訊可聞度對 20 於資訊容量或位元率限制被縮到最小之量化解析度。本發 明無特定的量化控制器14製作。 量化控制器之一範例被揭露於A/52文件’其說明有時 稱為杜比(Dolby) AC-3之編碼系統。在這製作中’音訊信號 頻譜成份利用尺度表示被表示，其中伸縮尺度係數提供音 12 訊k號頻譜形狀之估計。知覺模式使用伸縮尺度係數計算 一組遮罩曲線，其估計音訊信號之遮罩效應。量化控制器 接著決定可允許之雜訊臨限，其控制頻譜成份如何被量化 以便量化雜訊以一最佳形式分佈以符合資訊容量限制或位 兀率。該可允許雜訊臨限是該遮罩曲線之複製並且從該遮 罩曲線偏移利用該量化控制器決定之數量。在這製作中， 控制參數是定義可允許雜訊臨限之數值。這些參數可以由 一些方法表示，例如臨限本身之直接表示或如同允許雜訊 臨限可被導出之伸縮尺度係數和偏移之值。 b)解碼接收器 第2圖是一組從通道21接收代表音訊信號之編碼信號 的分頻音訊解碼接收器20製作之分解展示。解格式器22從 忒被編碼信號得到被量化頻譜資訊，被編碼頻譜資訊以及 控制參數。該被量化頻譜資訊利用該解量化器23使用反應 於該控制參數被調適之解析度而被解量化。選擇地，一些 或所有的被編碼頻譜資關時也可以被解量彳卜該被編碼 頻譜資訊是利用該解碼器24被解碼並且與該解量化頻譜成 份組合，其被合成m群訪轉換成為—組音訊信號並 且沿著通道26傳送。 在接收器中進行之程序是互補於在傳輸器中進行之對 應的程序。解格式器22解開被格式器16組合之東西。解碼 器24進行-_碼器13進行之編碼程序的正好反向或類似 反向的解雜序，並且解量化器23進行量化器15進行之程 序的類似反向的程序。合錢波料_進行一組濾波程 ，-反向於分析濾波器群集12 程序被稱為類似反向的程序者。該解碼和解量化 互補程序之完全倒反。 馮它們無法提供傳輸器中 在二製作中，合成或假性隨拖 頻譜成份之__可被S人解量化 頻譜成份。魏器同時被，替代-組或多組 在該傳㈣巾達叙购魏的=㈣料料以考慮 c)轉換編碼器 10 15 從料31錢代表音訊錢之編碼 ==3°製作之分解展示圖。解格從該被編 碼紐到被量化賴資訊，被編碼頻譜資訊，-組或多 組第控制參數以及—組或多組第二控制參數。該被量化 頻譜資關用_量化扣解量化，其使肢應於接收自 被扁號之，组或多組第—控制參數而被調適之解析 度選擇&些或所有的被編碼頻譜資訊同時也可以被 解量化。如果必須的話，所有的或—些被編碼頻譜資訊可 以利用該解碼H顺解如供用於轉換編碼。 20 序

編碼器35可能是對於特定的轉換編碼應用為非必需之 選擇組件。如果必須的話，編碼器35進行一組程序，其編 碼至少一些該解量化頻譜資訊，或被編碼及/或解碼頻譜資 訊，成為再編碼頻譜資訊。不被編碼器35編碼之頻譜成份 利用該量化器36再被量化，其使用反應於接收自被編碼信 號之一組或多組第二控制參數被調適之量化解析度。選擇 地，一些或所有的再編碼頻譜資訊同時也可以被量化。代 14 . ㈣再被量化_資訊，該再被編韻譜資訊之資料以及 ’表該，且或多組第_控制參數之資料被該格式器η組合 成為-纟碰編碼㈣，m通道轉糾㈣於傳輸或 儲存。如前述的討論，袼式器37同時也可以組合其他的資 5料進入被編碼信號以供用於格式器16。 轉換編碼器30能更有效地進行其操作因為不需計算資 源使量化控制器決定該第—和第二控制參數。轉換編碼器 # 可X匕3 °且或多組量化器控制器，如上述量化控制器 乂導出4 Μ或多組第二控制參數及/或該—組或多組 第控制參數而非從被編石馬信號得到這些參數。需要決定 該第-和第二控制參數之編碼傳輸器1〇特點如下面討論。 、 2.數值表示 : (1)伸縮尺度 曰5fl編碼系統一般必須以超過10 0分貝之動態範圍代 15表音訊信號。對於可表示這動態範圍之音訊信號或其頻譜 Φ 成伤之一進位表不需求的位元數目是成比例於表示之精確 度。在習見的小型碟片（CD)應用中，脈波碼調變（PCM)音 訊是利用十六位元表示。許多專業的應用使用更多位元， 例如20或24位元’以用較大動態範圍和較高的精確性代表 20 PCM音訊。 一組音訊信號或其頻譜成份之整數表示是非常無效率 的並且許多編碼系統使用另一組表示型式，其包含一組伸 縮尺度值以及一組下列形式的相關伸縮尺度係數 ⑴ s=v. f 15 其中 s=音訊成份值； f==相關的伸縮尺度係數。

Cv可以用實質上所需的任何方式表示，包含 包含^ 示。正值和諸W種方式表示，

和各翻數表示，例如供用於二進位數目之 補數和2的概^縮尺度彳_^為簡單數目或可以 為二質上任何函數，例如指數函紅或對數函數】⑹其中 g是指數和對數函數之基底。 在適用於許多數位電腦的較佳製作十，一組特定的浮 動點表示被使用’其中"尾數"m是伸縮尺度值，表示為使用 2的補數表示之二進位的分數，並且"指數”χ代表伸縮尺度 係數其疋指數函數2 。本發明其餘部份提及浮動點尾數 和指數；但是，應該了解這特定的表示僅是一方法，其中 15 本發明可以被應用至利用伸縮尺度值和伸縮尺度係數表示 之音訊資訊。

音訊信號成份值是以這特定的浮動點表示如下： s = m.2.x (2) 例如’假定一組頻譜成份具有等於0.17578125,。之值， 20 其等於二進位的分數〇.〇〇1〇11〇12。這值可利用許多尾數和 指數組對被表示如同表1所展示。 表1 尾數(m) 指數(X) 表示 0.001011012 0 0.0010110 12x2°=〇. 17578125x1=0.17578125 0.01011012 1 0.0101 1012x2'=〇.3515625x0.5=0.17578125 16 1352973 0.1011012 2 1.011012 3 〇. 101101 2x2_1 2=0.703 125x0.25=0.17578125 1.011012x2'3=1.40625x0.125=0.17578125 在這特定的浮動點表示中，負數是利用具有該負數大 小之2的補數值之尾數表示。參看表丨展示之最後列，例如， 2的補數表示之二進位分數丨〇11〇l2表示十進位值 5 _0.59375 °結果’實際上於該表最後列展示利用浮動點數目 表示之值是-0·59375χ2·3=-〇·〇7421875，其不同於表中有意 # 展示的值。這論點之重要性討論於下面》 (2)正規化 如果浮動點表示被"正規化"則浮動點數目值可以較少 1〇的位元表示。一非零浮動點表示被說成正規化，如果尾數 的二進位表示位元儘可能遠地被移位進入最主要位元位置 17 1 而不損失該數值之任何資訊。在2的補數表示中，被正規化 正的尾數是永遠大於或等於+〇5並且小於+ 1，並且被正規 化負尾數是永遠小於_〇.5並且大於或等於_丨。這是等效於具 2 _ 15有最主要位元不等於符號位元。表〗中，第三列中浮動點表 不被正規化。供用於被正規化尾數之指數又是等於2，那是 移動1位70進入最主要位元位置所需的位元移位數目。 假定一組頻譜成份具有等於十進位分數·0 17578125之 值’那是等於二進位數目Ul〇1〇〇U2。該2的補數表示中之 3 〇初始1位元指示該數目值是負。這值可以被表示為具有被正 規化尾數m吐01001l2之浮動點數目。這被正規化尾數之指 數X是等於2,那是移動一組零_位元進入最主要位元位置所 需的位元移位數目。 表1第一，第二和最後列展示之浮動點表示是無正規化 表不。表中首先兩列展示之表示是”欠正規化 ”和表中最後 列展示的表示是"超正規化”。 為編碼目的，被正規化浮動點數目之尾數精確值可用 較少位主"· 几衣示。例如’無正規化尾數m=〇.〇〇i〇ii〇i2值可利 用九位疋表示。需八位元代表分數值以及需一位元求代表 捋號。破正規化尾數m=〇 1〇11〇12之值可僅利用七位元表 Λ展不於表1最後列的超正規化尾數m=1.011012之值可利 10

☆更/的位兀表示；但是，如上面說明，具超正規化尾數 〉于動點數目不再代表正確值。 乂些範例幫助展示為什麼通常地需要避免欠正規化尾 並且為什麼通常地避免超正規化尾數是緊要的。欠正規 ，數存在代表位元健效率地使料編碼信號或一組數 15 代存在通常地 (3)正規化的其他考慮

20 外祕在Γ多製作中’指數是利用固定位元數目表示或，另 ，是受限制而具有在被規定範圍之内數值。如果尾數 =長度是較長於最大可能指數值，則該尾數能夠表示益 =正規化之值。例如，如果指數是利用三位元表示，它、 _义不從零至七的任何值。如果尾數是利用十六位元表 ^則它能夠代表之最小非零值需要十四位元移位以正規 。3-位4數清楚地無法絲需要正規化這尾數值之數 。"情況不影響本發明的基本原理，但是實際的製作應 18 1352973 °亥保也算術操作不移位尾數超越相Μ數能夠代表的範 圍。 乂，、自己的尾S和指數代表被編碼信號之各頻譜成份 一般非常無效率的。如果多數個尾數共同❹-組共用指 5數則需較少的指數。這配置有時稱為區塊浮動师Fp)表 示。供用於區塊之指數值被建立以便該方塊中具最大振幅 之值是利用被正規化尾數表示。 一如果較域塊被使用，則較少的減，及導致較少的 位元去表示該指數，是所需的。但是，較大區塊之使用， 10通常地導致該區塊中更多的數值為欠正規化。因此’區塊 尺寸，通常地被選擇以均衡在需要表達指數之位元數目和 所形成代表欠正規化尾數之不正確性和無效率之間的折 衷。 區塊尺寸之選擇同時也可影響編碼的其他方面，例如 15量化控制器！4中被使用知覺模式所計算之遮罩曲線的精確 度。在一些製作巾，知倾式使咖ρ指數作為頻譜形狀估 計以計算-組遮罩曲線。如果非常大區塊被使用於BFP，則 聊指數之頻祕析度被減《叫賴知賴式所計算 之遮罩曲線精確度惡化。另外的細節可以得自& 5 2文件。 2〇使用BFP表示之結果不在下面的說明討論。足以理解 當BFP表示被使用時’非常可能—些頻譜成份將永遠欠正規 化0 (4)量化 以浮動點型式表*之頻譜成份量化—般指尾數之量 19 1352973 化。指數一般不被量化但是利用固定位元數目表示或，另 外地，是受限制而具有在被規定範圍之内數值。 如果表1中展示之被正規化尾數m=0101101被量化至 0.0625=0.00012解析度則被量化尾數q(m)是等於二進位分 5數0_10112 ’其可利用五位元被表示並且是等於十進位分數 0.6875。在被量化至這特定的解析度之後利用浮動點表示 之數值表示疋q(m).2 χ=〇.6875χ〇.25=0.171875。 如果表中展不之被正規化尾數被量化至解析度 〇」25-0』12則破量化尾妓等於二進位分數q捣，其可利用 三位元被表示並且是等於十進位分數〇 5。表示在被量化至 這粗略解析度之後利用浮動點表示之數值是 q(s)=0.5x0.25=0.125。 的範例僅提供⑽說明讀。無特定的^ 15 20

且無特定的_在量化解析度和代表被量化尾！ _=數目爾恤㈣明是重要的。 (5)算術操作

數目^動W S制硬料㈣作可被直接地應月 不製作這樣的操作並▲處理益和處^ 引力的，因為它們通〜 些型式之處理器是才 精確二=之方法是轉換浮動點表示至延伸 上，並且再轉心 進行整數算術操作於該轉挺 進行整數算她浮動點b。更有效的方法是分另| 整數算料作”尾數和 20 1352973 考慮到這些算術操作於尾數之与 可以修改其編碼程序以便依序的解2 ’―組編碼傳輸器 正規化可如所需被控制或防止。序令超正規化和欠 正規化或欠正規化發生於解碼程序中一頻譜成份尾數之超 5這情況而同時不改變相關指數的數值。该解碼器無法更正 對於轉換編碼器30而言這是尤 變意謂需量化，’為指數改 ”來數Μ 決定供用於轉換編碼之 控制參數。如果頻譜錯指數被改變 ^之 中之-組或多组於制來盤·冑達於被編碼信號 可能不再麵並且可«要再- =決疋，除非決定這些控制參數之編碼程序能預料該改 因為這些算術操 相加，相減和相乘的影響特別重要 作被使用於下面討論編碼技術。 (a)相加 15 力組浮動點數目之相加可以兩階段進行。第-階段， • #果必須的話兩組數目之尺度伸縮被協調。如果兩組二目 之指數不相等，與較大指數相關的尾數位元被移位至右方 等於在兩組指數之間差量的數目。第二階段，-組,，總和尾 數”使用2的補數算術相加兩組數目尾數被計算出。該兩組 2〇原始數目的總和接著利用總和尾數和該兩組原始的指數之 較小指數被表示。 在相加操作結束時，該總和尾數可以被超正規化或欠 正規化。如果兩組原始尾數的總和等於或超過+1或較小於 -1，該總和尾數將被超正規化，如果兩組原始尾數的總和 21 0.5 ’該總和尾數將被欠正規 是較小於+0.5和大於或等於 這後面的情況可 化。如果兩組原始的尾數具有相反符號 能出現。 (b)相減 兩組浮動崎目之㈣可以續段進行，類似於上述 供用t相加之方式。第二階段中，十差量尾數"使用2的 補數鼻賴另—原始歧始尾㈣計算出。兩 組原始數目的差晉接莫；丨 接判用該差量尾姊㈣組原始指數

的較小指數被表示。 10 15 在才咸操作,，·。束時’該差量尾數可以被超正規化或欠 正規化。如果兩組原始尾數的差量是較小於+〇 5並且大於 或等^-0.5,該差量尾數將被欠正規化。如果兩組原始尾數 的差量等於或超過+ 1或較小於_丨，該差量尾數將被超正規 化。如果兩Μ原始的尾數具有相反符號，這後面的情況可 能出現。 (c)相乘 兩、，且浮動點數目之相乘可以兩階段進行。第-階段， Φ 利用相加兩組原始數目的指數，"總和指數"被計算出。第 H組"乘積尾數”使用2的補數算術相乘兩組數目之 2〇尾數被-十算出。兩組原始數目的乘積接著利用該乘積尾數 和該總和指數被表示。 在相乘操作結束時，該乘積尾數可以被欠正規化，但 疋有例外，決不被超正規化，因為該乘積尾數振幅永 不大於或等於+1或較+於卜如果兩組原始尾數的乘積是 22 較小於+0.5並且大於或等於·〇_5 ’該乘積尾數將被欠正規 化。 當被相乘浮動點數目具有等於-1尾數時，超正規化法 則例外發生。在這事例中，該相乘產生等於+1之乘積尾數， 其被超正規化^'但是，這情況可利用保證至少一組被相乘 值不為負值而被防止。對於下面討論之合成技術，相乘僅 被使用於從耦合-頻道信號合成信號並且供用於頻譜恢 復。耗合中例外的情況利用要求耦合係數為非負值而被避 免並且對於頻譜恢復，利用要求封包尺度資訊，轉變成 份混和參數和雜訊般成份混和參數為非負值而被避免。 這討論其餘部份假設編碼技術被製作以避免這例外情 況。如果這情況無法被避免，則必須採取步驟以同時避免 當相乘被使用時超正規化。 (d)摘要 這些尾數操作之影響可被概述如下·· (1) 兩組被正規化數目相加可產生可以被正規化，欠正 規化’或被超正規化之總和； (2) 兩組被正規化數目相減可產生可以被正規化、欠正 規化、或被超正規化之差量；並且 (3) 兩組被正規化數目相乘可產生可以被正規化或欠正 規化之乘積，但是根據上面討論之限制，無法被超正規化。 從這些算術操作被得到之值，如果它被正規化，可用 較少的位元表示。欠正規化尾數是與_指數相關，其較小 於被正規化尾數之理想值；欠正規化尾數之整數表示將丟 1352973 =:Γ要位元從最不主要位元位置丢失。被超正 組指數相關’其大於被正規化尾數之理想 從最^要彳r化尾數之餘表示將引介失真，因主要位元 =主要位讀置移位進人符號位核置…些編碼技術 衫響正規化之方式於下面討論。 3碼技術

一些應用添加嚴重的限制於被編碼信號之資訊容量， …、法被基本的知覺編碼技術符合而不插入不可接受之量 雜。fl位準進入到被解碼信號。另外的編碼技術可被使 1〇用，其也降低被解碼信號品質但是其減低量化雜訊至可接 跫位準。一些這種編碼技術於下面討論。 a)矩陣排列

矩陣排列可被使用以減低雙頻道編碼系統中資訊容量 需求’如果該雙頻道中信號是高度地相關。利用矩陣排列 15兩纟且相關信號成為總和和差量信號，兩組矩陣信號之一組 將具有兩組原始信號中之一組相同的資訊容量需求但是另 —組矩陣信號將具有較低資訊容量需求。如果兩組原始的 信號是完全地相關，例如，該矩陣信號之一組的資訊容量 需求將接近零。 20 原理上，該兩組原始信號可從該兩組矩陣總和和差量 信號完全地被回復；但是，利用其他的編碼技術被塞入之 量化雜訊將阻止完全地回復。量化雜訊導致之矩陣排列問 題無關於本發明之了解並且不進一步地討論。另外的細節 可以從其他的參考被得到例如美國專利5,291，557 ’以及芬 24 1352973 隆所著之"杜比數位：供用於數位電視和儲存應用之音訊編 碼曰訊工程協會第17屆國際會議，1999年8月，第40-57 頁。尤其參看第50-51頁。 般供用於編碼雙頻道立體聲節目的矩陣展示於下 5面。最好是’矩陣排列是適應式被應用至次頻帶信號中頻 譜成份’只要兩組原始的次頻帶信號被認為高度地相關。 该矩陣組合左方和右方輸入頻道之頻譜成份成為總和和 差量-頻道信號之頻譜成份如下：

Mi=(Li+Ri) (3a) 10 Di^LrRO (3b) 其中 Mi=該矩陣總和·頻道輸出中頻譜成份i ;

Di=該矩陣差量-頻道輸出中頻譜成份i ;

Li=至該矩陣之左方頻道輸入中頻譜成份丨；及 Ri=至該矩陣之右方頻道輸入中頻譜成份i。 15 總和-以及差量-頻道信號中頻譜成份以被使用於非矩 陣化信號中頻譜成份之相似方式被編碼。對於高度地相關 且同相位之左方-和右方_頻道之次頻帶信號情況，總和-頻 道信號中頻譜成份具有振幅相同於左方-和右方-頻道中頻 譜成份之振幅，並且差量-頻道信號中頻譜成份將大致地等 2〇 於零。如果對於左方-和右方-頻道之次頻帶信號是高度地相 關並且相位彼此相反，在頻譜成份振幅和總和-和差量-頻道 信號之間這關係被倒反。 如果矩陣排列被調適地應用至次頻帶信號，對於各頻 率次頻帶矩陣排列之指示被包含於被編碼信號中以便接收 25 1352973 器可決定何時一組互補逆矩陣應該被使用。接收器獨立處 理並且解碼被編碼信號中各頻道之次頻帶信號，除非指示 該次頻帶信號被矩陣化之指示被接收。該接收器可倒轉該 矩陣排列之效應並且利用—組反矩陣回復左方-和右方-頻 5道次頻帶信號之頻譜成份如下： L'^Ms+Di (4a) R'i=Mi-Di (4b) 其中L'i=矩陣之回復左方頻道輸出中頻譜成份丨；及 R'i=矩陣之回復右方頻道輸出中頻譜成份i。 w ίο 一般，因為量化效應，該回復頻譜成份不完全地等於該原 始的頻譜成份。 如果反矩陣接收具有被正規化尾數之頻譜成份，反矩 · 陣中相加和相減操作可能導致回復頻譜成份具有上面說明 欠正規化或超正規化之尾數。 15 這情況更複雜’如果接收器合成代替矩陣化次頻帶信 號中一組或多組頻譜成份。該合成處理通常地產生不確定 之頻譜成份值。這不確定性使得不可能先行決定該反矩陣 · 之那一頻譜成份將被超正規化或欠正規化，除非該合成處 理之合計影響是預知。 20 b)耦合 耦合可以被使用以編碼多數個頻道之頻譜成份。在較 佳的製作中，耦合被限制於較高_頻率次頻帶中頻譜成份； 但是，理論上耦合可以被使用於該頻譜任何部分。 耦合組合多數個頻道中信號頻譜成份成為單一耦合· 26 1352973 頻道信號頻譜成份並且編碼代表該耦合-頻道信號之資訊 而非編碼代表該原始多數個信號的資訊。被編碼信號同時 也包含代表該原始信號的頻譜形狀之側資訊。這側資訊使 接收器從具有大致地相同原始多數個頻道信號的頻譜形狀 5之耦合-頻道信號合成多數個信號。耦合可以被進行之一方 法被說明於A/52文件。 下面的討論說明一簡單製作，其中耦合可以被進行。 • 依據這製作，耦合·頻道之頻譜成份利用計算多數個頻道中 的對應頻譜成份之平均值被形成。這代表原始信號的頻譜 形狀之側資訊被稱為耗合座標。供用於特定頻道的耦合座 標從該特定頻道中頻譜成份能量對於該耦合_頻道信號中 ' 頰譜成份能量的比率被計算出。 ： 在較佳的製作中，頻譜成份和耦合座標以浮動點數目 被傳達於被編碼信號。接收器利用相乘耦合頻道信號中各 15 . 頰4成份與適當的耦合座標從該耦合_頻道信號合成多數 鲁 自頻道信號。其結果是具有相同或大致地相同於原始信號 的頻谱形狀之一組合成信號。這程序可被表示如下： Si’jCi.cci’j (5) 其中si，r頻道j中合成頻譜成份i ; 20 Q=輕合-頻道信號中頻譜成份丨；及 CCi ’产頻道j中頻譜成份i之耦合座標。 如果輕合-頻道頻譜成份和耦合座標利用被正規化浮 動點數目表示’這兩組數目乘積將導致利用欠正規化但是 永不被超正規化之尾數表示之值，其理由已於上面說明。 27 1352973 這情況更複雜’如果接收器合成代替輕合_頻道信號中 組或多組頻譜成份。如上所述，該合成處理通常地產生 不確定之頻譜成份值並且這不確定性使得不可能先行決定 該反矩陣之那一頻譜成份將被欠正規化，除非該合成處理 5之合計影響是預知。 c)頻譜恢復

在使用頻譜恢復之編碼系統中，編碼傳輸器僅編碼輸 入9訊信號之基本頻帶部分並且丟棄其餘部份。該解碼接 收器產生一組合成信號以替代該忽略部份。被編碼信號包 10含被解碼程序使用以控制信號合成之尺度資訊以便該合成 信號以一些程度保存被忽略輸入音訊信號部份之頻譜位 準。 "曰 15 20 頻譜成份可以用多種方法被恢復。一些方法使用假性 隨機數產生器以產生或合成頻譜成份。其他的方法轉變或 複製基本頻帶信號之頻譜成份成為需要恢復之頻譜部分 無特定的方法對本發明是重要；但是，一些較佳製作 明可以從上述參考被得到。 ° 下面的討論說明一組頻譜成份恢復之簡單製作。 這製作，頻譜成份之合成是利用從基本頻帶信號複製頻 成份，結合該複製成份與利用假性-隨機數產生器產生 曰 雜訊般成份’並且依據傳達於被编碼信號中尺度資气調 組合尺度。該複製成份和該雜訊般成份之相對比重同時& 依據傳達於被編碼信號中之混和參數被調整。這程序 用下面的表示式表示：

依據 可利 28 1352973 ^•[arTi+brNj] ⑹ 其中合成頻譜成份i ; ei=頻譜成份i之封包尺度資訊； 頻譜成份i之複製頻譜成份； 5 Ni=對於頻譜成份i產生之雜訊般成份； 屯=對於轉變成份Ti之混和參數；及 bi=對於雜訊般成份Ni之混和參數。 如複製頻譜成份，封包尺度資訊，雜訊般成份以及混 和參數是利用被正規化浮動點數目表示，需要產生合成頻 10譜成份之相加和相乘操作將產生利用可以為欠正規化或超 正規化之尾數表示之值，理由已於上面說明。除非該合成 處理之合計影響是預知否則不可能預先決定那一合成頻譜 成份將被欠正規化或被超正規化。 B.改進技術 20 桊發月針對允許知覺式編碼信號之轉換編碼更有效地 被達成並且提供較高品質被轉碼信號之技術。這利用排除 習見編碼傳輸器和解碼接收器令所需的分析和合成遽波之 轉換編碼程序之一些函數而達成。其最簡單形式卜依據 本發明之㈣編碼僅進行解量化頻譜f訊程度所需的部份 科程序並補騎再量㈣解量化賴㈣程度所需的 ::碼程心如果需要，另外的解碼和編碼可以被進行。 編碼程序利用從該被編碼信號得到用於控制解量化 再量化所需之控制參數而被進一步地 說明編碼傳輪器可使用以產生供用於轉換編二=: 29 1352973 參數之兩組方法。 1.最糟情況的假設 a)概觀 用於產生控制參數之第一方法假設最糟情況的條件並 5且僅修改浮動點指數至保證超正規化永不發生之必須程 度。一些非必須的欠正規化被預期發生。該被修改指數被 量化控制器14使用以決定一組或多組第二控制參數。被修 改指數不需要被包含於被編碼信號，因為轉換編碼程序同 時也在相同條件之下修改指數並且其修改與該被修改指數 鲁 10相關的尾數以便浮動點表示量表示該正確值。 參看第2和3圖以及第4圖所示之編碼傳輸器4〇,量化控 制器14決定上述之一組或多組第一控制參數，並且評估器 43分析相對於解碼器24之合成處理之頻譜成份以辨識那些 * 指數必須被修改以保證超正規化不發生於合成處理。這些 ： 15指數被修改並且與其他的未被修改指數傳送至量化控制器 44，其決定被進行於該轉換編碼器3〇中再編碼程序之一組 或多組第二控制參數。評估器43僅需要考慮可能導致超正 鲁 規化之合成處理之算術操作。因這理由，上述供用於輕合_ 頻道信號之合成處理不需被考慮，因為如上面說明，這特 20定的程序並不導致超正規化。其他輕合製作中的算術操作 可能需要被考慮》 b)處理細節 (1)矩陣排列 在矩陣排列中，在量化利用該量化㈣達成並且利用 30 1352973 該解碼程序產生之任何雜訊般成份被合成之前，將被提供 至反矩陣之各尾數精確值無法被知道《在這製作中，最壞 的情況必須對於各矩陣操作被假設因為該尾數值無法被知 道。參看至方程式4a和4b，該反矩陣中最壞情況的操作是 5具有相同符號並且振幅足夠大以增加至大於一之振幅的兩 組尾數相加，或兩組尾數具有不同的符號並且振幅足夠大 以增加至大於一之振幅的兩組尾數相減。利用將各尾數向 右方移位一位元並且將它們的指數減去一，對於各最糟情 /兄的轉換編碼器超正規化可被防止；因此，評估器Μ對於 1〇反矩陣計算中各頻譜成份之指數減量並且量化控制器44使 用這些被修改指數決定供用於該轉換編碼器之一組或多組 第二控制參數。在這裡以及這討論其餘部份假設該修改前 的指數值是大於零。 如果實際上提供至該反矩陣之兩組尾數符合最糟的情 15況，結果是一組適當地被正規化尾數。如果實際的尾數不 符合最糟的情況，結果將是一組欠正規化尾數。 (2)頻譜恢復(HFR) 在頻譜恢復中，在量化利用該量化器15達成並且利用 該解碼程序產生之任何雜訊般成份被合成之前，將被提供 2〇至恢復程序之各尾數的精確值無法被知道。在這製作中^ 最壞的情況必須對於各算術操作被假設因為該尾數值無法 被知道。參看至方程式6，最壞情況的操作是具有相同符號 並且振幅足夠大以增加至大於一之振幅的轉變頻譜成份和 雜訊般成份尾數相加。相乘操作無法導致超正規化但是它 31 1352973 們同時也無法保證超正規化不發生；因此，必須假設合成 頻譜成份是被超正規化。利用將頻譜成份尾數和該雜訊般 成份尾數向右方移位一位元並且將它們的指數減去一，轉 換編碼器中超正規化可被防止；因此，評估器43對於轉換 5成份之指數減量並且量化控制器44使用這些被修改指數決 定供用於該轉換編碼器之一組或多組第二控制參數。 如果實際上提供至該恢復程序之兩組尾數符合最糟的 情況’結果是-組適當地被正規化尾數。如果實際的尾數 不符合最糟的情況’結果將是—組欠正規化尾數。 10 C)優點和缺點

15 這形成最糟情龍設的第—方法可廉價地被製作。但 是，它需要轉換編碼器強迫-些頻譜成份被欠正規化並且 較不精確縣達於其被㈣錢I除較乡的位元被分 配以表不它們。進-步地，因為一些指數值被減少， 运些被修改指數之遮罩曲線較不精確。 依據 2.決定論的程序 a)概觀

20 欠正規化特定例子被決定之程序。行允許超正領 止超正規化並且使欠正規化發生‘叫數被修改 量化控制器14使用以蚊該—組 ^ °被修 修改指數Μ要被包含於被編碼”二控制參絮 同時也在相同條件之下修改指數教且，因為轉換編碑 數相關的尾數叹浮_麵量表〜Μ改與該被修 不碡正確值。 32 d。參看第2和3圖以及第5圖所示之編碼傳輸器50,量化控 制益1=決疋上述之—組或多組第一控制參數並且合成模 ^53刀析相對於解碼器24之合成處理之頻譜祕以辨識那 些指數必須被修改以保證超正規化不發生於合成處理並且 5使發生於合成處理中之欠正規化減到最少。這些指數被修 文並且與其他的未被修改指數傳送至量化控制器Μ，其決 定被進行於該轉換編碼器30中再編碼程序之一組或多組第 一控制參數。合成模式53進行所有的或雜合成處理或其 模擬其效應而允許合成處理中所有算術操作正規化的效應 10 預先被決定。 各被量化尾數值和任何合成成份必須可用於合成模式 53中進行之分析程序。如果合成程序使用—組假性·隨機數 產生益或其他的假性-隨機程序，啟始或種子值必須在該傳 輸器之分析程序和該接收器之合成程序之間同步。這可利 15用使傳輸編碼器10決定所有的啟始值並且包含這些值於被 編碼信號中之-些指示被達成。如果編碼信號被安排於獨 立區間或訊框，則需要包含這資訊於各訊框中以使解碼中 起動延遲減到最少並且便利多種節目產生轉，例如編輯。 b)處理細節 2〇 (1)矩陣排列 在矩陣排列中，可能被解碼器24使用之解碼程序將合 成一組或兩組被輸入至反矩陣之頻譜成份。如果各成份被 合成，則可月b對於利用該反矩陣計算出之頻譜成份被超正 規化或欠正規化。利用該反矩陣計算出之頻譜成份同時也 33 1352973 可以由於尾數卡量化誤差被超正規化或欠正規化。合成模 式53可對於這些非正規化情況測試，因為其可決定輸入至 該反矩陣之尾數和指數的精確值。 如口成模式53決疋正規化將被丢失，被輸入至該反矩 5陣之-組或兩組成份之指數可被減少以防止超正規化和可 被增加以防止欠正規化。該被修改指數不包含於被編碼信 號中但是它們被量化控制器54使用以決定一組或多組第二 控制參數。當轉換編踢器3〇形成相同修改至該指數時，相 關的尾數同時也將被調整以便結果之浮動點數目表示正確 籲 10 成份值。 (2)頻譜恢復(HFR) 在頻譜恢復中，被解碼器24使用之解碼程序可能將合 成被轉變頻譜成份並且同時也可能合成將被相加至該被# * 變成份之-組雜訊般成份。結果，可能對於利用該頻譜恢 ： 15復程序被計算之頻譜成份被超正規化或欠正規化。被恢復 成份同時也可由於被轉變成份尾數中量化誤差被超正規化 或欠正規化。合成模式53可測試這些非正規化情況因為其 鲁 可决疋輸入至恢復程序之尾數和指數的精確值。 如果合成模式53決定正規化被去失，則輸入至該恢復 20程序私數之一組或兩組成份可被減少以防止超正規化並且 可被增加以防止欠正規化。該被修改指數不包含於被編石馬 信號中但是它們被量化控制器54使用以決定一組或多組第 二控制參數。當轉換編碼器3〇形成相同修改至指數時相 關的尾數同時也被調整以便所形成浮動點數目表示正確成 34 1352973 份值。 (3)耦合 在供用於1¾合·頻道#號之合成處理中，被解碼器Μ使 用之解碼程序可合成搞合_頻道信號中一組或多組頻譜成 5份之雜訊般成份。結果，可能對於利用該合成處理計算出 之頻谱成份被欠正規化。該合成成份同時也可以由於耦合_ 頻道信號中頻譜成份尾數之量化誤差被欠正規化。合成模 式53可測試這些非正規化情況因為其可決定被輸入至合成 處理之尾數和指數之精確值。 10 如果合成模式53決定正規化被丟失，被輸入至該合成 處理之一組或兩組成份的指數可被增加以防止欠正規化。 該被修改指數不包含於被編碼信號中但是它們被量化控制 器54使用以決定一組或多組第二控制參數。當轉換編碼器 30形成相同修改至該指數時，相關的尾數同時也將被調整 15以便所形成之浮動點數目表示正確成份值。 c)優點和缺點 進行決定論方法的程序比進行最糟情況估計方法更昂 貴；但是，這些另外的製作成本附屬於编碼傳輸器並且允 許轉換編碼器較不昂貴地被製作。此外，非正規化尾數導 20致之不正確性可被避免或減到最少並且依據決定論方法被 修改指數之遮罩曲線比最糟情況估計方法中計算之遮罩曲 線更精確。 C.製作 本發明各種論點可以用多種方式被製作，包含利用電 35 1352973 腦或一些其他的裝置，包含更專門的組件例如耗合至相似 於一般目的電腦中發現之組件的數位信號處理器（DSP)電 路，所執行之軟體。第6圖是可以被使用以製作本發明論點 裝置70之方塊圖。DSP 72提供計算資源。RAM 73是被DSP 5 72使用於信號處理之系統隨機存取記憶體(RAM)。ROM 74 代表某些型式之持久儲存器，例如供用於儲存操作裝置7〇 所需程式並且執行本發明各種論點之僅讀記憶體。 I/O控制75代表利用通訊頻道76、77接收和傳輸信號之界面 電路。類比-至-數位轉換器和數位_至_類比轉換器可以被依 10所需包含於I/O控制75中以接收及/或傳輸類比音訊信號。在 展示之實施例，所有主要系統組件連接至匯流排71，其可 以代表更多於-組之實際匯流排；但是，匯流排結構並非 製作本發明之所需。 15 20 〇 統中破製作之α㈣組件 可以被包含以介面至裝置，例如鍵盤或滑鼠和顯示器，以 ^用於控制具有儲存媒體之儲存元件，例如磁帶或磁碟， =學雜。雜㈣财叫制崎雜料操 統，通用程式和應用程式之指令程式 、 本發明各種論狀實關程‘ W包含製作 實行本發明各種論點所需的功能可利用一些 成’其以多種方法被製作’包含離散邏輯组件，積體^達 ^或多組及/或程式控制處理器。這些 路作 之方式對本發明是不重要。 饭裏作 本發明之軟體製作可以利用多種可機器讀取媒體被傳達， 36 1352973 例如基本頻帶或調變通訊通道，包含從超聲波至紫外光頻 率之頻譜，或使用任何記錄技術，包含磁帶，磁卡或磁碟， 光學卡或光碟，運送資訊之儲存媒體，以及紙張媒體上之 可檢測標誌。 5 【圖式簡單說明】 第1圖是一組音訊編碼傳輸器之分解圖。 第2圖是一組音訊解碼接收器之分解圖。 第3圖是一組轉換編碼器之分解圖。 第4和5圖是包含本發明各種論點之音訊編碼傳輸器之 TO 分解圖。 第6圖是可製作本發明各論點之裝置的分解方塊圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10…分頻音訊編碼傳輸器 26…通道 11…通道 30…轉換編碼器 12…分析濾波器群集 31…通道 13…編碼器 32…解格式器 14…量化控制器 33…解量化器 15…量化器 34···解碼器 16…格式器 35…編碼 17…通道 36…量化器 20…分頻音訊解碼接收器 37…格式器 21…通道 38…通道 22…解格式器 40、50…編碼傳輸器 23…解量化器 43…評估器 24…解碼器 44…量化控制器 25…合成濾波器群集 53…合成模式 37 1352973 54…量化控制器 70…裝置

72 …DSP 73 ".RAM 74··-ROM 75…I/O控制 76…通訊頻道 77…通訊頻道

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Claims (1)

1352973 七、申請專利範圍： 1. 一種處理音訊信號之方法，其包含： 接收傳達代表音訊信號頻譜成份之啟始伸縮尺度 值和啟始伸縮尺度係數的一組信號，其中各啟始伸縮尺 5 度係數是與一組或多組啟始伸縮尺度值相關，各啟始伸 縮尺度值依據其相關的啟始伸縮尺度係數而被伸縮尺 度，並且各啟始伸縮尺度值和相關的啟始伸縮尺度係數 代表一組分別的頻譜成份值； 利用進行反應於包含至少一些該等啟始伸縮尺度 10 係數之啟始頻譜資訊的編碼程序而產生被編碼的頻譜 資訊； 反應於該等啟始伸縮尺度係數和一第一位元率需 求而導出一組或多組第一控制參數； 反應於該一組或多組第一控制參數且依據一第一 15 位元分配程序而分配位元； 藉由依據該第一位元分配程序之被分配的位元數 之量化解析度而量化至少一些該等啟始伸縮尺度值而 得到被量化之伸縮尺度值； 反應於至少一些該等啟始伸縮尺度係數、一組或多 20 組被修改的伸縮尺度係數以及一組第二位元率需求而 導出一組或多組第二控制參數，其中該一組或多組被修 改的伸縮尺度係數利用下列方式而被得到： 在一解碼方法中相對於將被施加至被編碼頻譜 資訊之一合成程序分析啟始頻譜資訊，該解碼方法利 39 1352973 用合成伸縮尺度值和相關的合成伸縮尺度係數而產 生合成頻譜成份表示以辨識一組或多組可能是非正 規化之合成伸縮尺度值，其中該合成程序是該編碼程 序之準反向程序，並且 5 產生一組或多組被修改之伸縮尺度係數以代表 在對應至被合成之伸縮尺度係數的啟始頻譜資訊中 之啟始伸縮尺度係數的被修改值，該被合成之伸縮尺 度係數是與至少一些該等一組或多組可能是非正規 化合成伸縮尺度值相關，而用以補償被辨識之可能非 10 正規化合成伸縮尺度值的正規化損失；以及 組合被編碼之資訊成為一組被編碼之信號，其中該 被編碼之資訊代表被量化之伸縮尺度值、至少一些啟始 伸縮尺度係數、被編碼之頻譜資訊、一組或多組第一控 制參數以及一組或多組第二控制參數。 15 2.依據申請專利範圍第1項之方法，其中該編碼程序從供 用於頻譜成份恢復之矩陣排列、耦合和伸縮尺度係數格 式而進行一組或多組編碼技術。 3.依據申請專利範圍第1項之方法，其中： 該被編碼頻譜資訊包含與啟始伸縮尺度係數相關 20 或者與利用該編碼程序所產生之編碼頻譜資訊中的編 碼伸縮尺度係數相關的編碼伸縮尺度值， 該一組或多組控制參數同時也反應於至少一些被 編碼伸縮尺度係數而被導出，並且 同時也使用依據由該第一位元分配程序所分配之 40 位元數目之I化解析度藉由量化至少一些被編碼伸縮 尺度值而得到該被量化伸縮尺度值。 依據申請專利範圍第1項之方法，其中該伸縮尺度值是 /事動.點尾數且該伸縮尺度係數是浮動點指數。 依據申6月專利範圍第1項之方法，其中該啟始頻譜資訊 在相關的合成程序之最糟情況假設之下被分析以辨識 所有可能被超正規化之合成伸縮尺度值。 依據申請專利範圍第5項之方法，其中被修改之伸縮尺 度係數被產生以補償可能被超正規化之合成伸縮尺度 值的所有超正規化事件。 依據申請專利範圍第1項之方法，其中該第一位元率是 等於該第二位元率。 依據申凊專利範圍第1項之方法，其中該啟始頻譜資訊 利用進行反應於該被編碼頻譜資訊且反應於至少一些 該被量化伸縮尺度值之至少部份該合成程序或者至少 部份該合成程序的.一組模擬而被分析，以產生至少一些 該合成頻譜成份’其中該一組或多組可能非正規化合成 伸縮尺度值被確定為從該合成程序所產生之一組或多 t 組非正規化伸縮尺度值。 依據申請專利範圍第8項之方法，其中所有被超正規化 合成伸縮尺度值被辨識。 依據申請專利範圍第9項之方法，其中被修改伸縮尺度 係數被產生以反映所有被超正規化合成伸縮尺度值和 至少一些被低度正規化合成伸縮尺度值之一正規化。 1352973 11· -種用以處理音訊信號之編瑪器’其中該編碼器包含： 信號接收裝置，其用以接收傳達代表該音訊信號頻 譜成份之啟始伸縮尺度值和啟始伸縮尺度係數的一組 5 信號，其中各啟始伸縮尺度係數是與一組或多組啟始伸 縮尺度值相關，各啟始伸縮尺度值依據其相關的啟始伸 縮尺度係數而被伸縮尺度，並且各啟始伸縮尺度值和相 關的啟始伸縮尺度係數代表一組分別的頻譜成份值； 編碼產生裝置，其利用進行反應於包含至少一些該 10 等啟始伸縮尺度係數之啟始頻譜資訊的編碼程序而產 生¥皮編碼頻譜資訊； 第控制參數導出裝置，其反應於該啟始伸縮尺度 係數和一第一位元率需求而導出一組或多組第一控制 參數； 15 位元分配裝置，反應於該一組或多組第一控制參數 且依據-第—位元分配程序而分配位元； 置化之伸縮尺度值取得裝置，其藉由依據該第一位 7G刀配程序之被分配的位元數之量化解析度而量化至 少一些該等啟始伸縮尺度值而得到被量化之伸縮尺度 20 值； 第一控制參數導出裝置，其反應於至少一些該等啟 始伸縮尺度係數、一組或多組被修改的伸縮尺度係數以 及一組第二位元率需求而導出一組或多組第二控制參 數，其中該—組或多組被修改的伸縮尺度係數利用下列 42 1352973 方式而被得到： 在一解碼方法中相對於將被施加至被編碼頻譜 資訊之一合成程序分析啟始頻譜資訊，該解碼方法利 用合成伸縮尺度值和相關的合成伸縮尺度係數而產 5 生合成頻譜成份表示以辨識一組或多組可能是非正 規化之合成伸縮尺度值，其中該合成程序是該編碼程 序之準反向程序，並且 產生一組或多組被修改之伸縮尺度係數以代表 在對應至被合成之伸縮尺度係數的啟始頻譜資訊中 10 之啟始伸縮尺度係數的被修改值，該被合成之#縮尺 度係數是與至少一些該等一組或多組可能是非正規 化合成伸縮尺度值相關，而用以補償被辨識之可能非 正規化合成伸縮尺度值的正規化損失；以及 編碼組合裝置，其用以組合被編碼之貧訊成為一組 15 被編碼之信號，其中該被編碼之資訊代表被量化之伸縮 尺度值、至少一些啟始伸縮尺度係數、被編碼之頻譜資 訊、一組或多組第一控制參數以及一組或多組第二控制 參數。 12. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中該編碼程序從 20 供用於頻譜成份恢復之矩陣排列、耦合和伸縮尺度係數 格式而進行一組或多組編碼技術。 13. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中： 該被編碼頻譜資訊包含與啟始伸縮尺度係數相關 或者與利用該編碼程序所產生之編碼頻譜資訊中的編 43 1352973 碼伸縮尺度係數相關的編碼伸縮尺度值， 該一組或多組控制參數同時也反應於至少一些被 編碼伸縮尺度係數而被導出，並且 同時也使用依據由該第一位元分配程序所分配之 5 位元數目之量化解析度藉由量化至少一些被編碼伸縮 尺度值而得到該被量化伸縮尺度值。 14. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中伸縮尺度值是 浮動點尾數並且伸縮尺度係數是浮動點指數。 15. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中該啟始頻譜資 10 訊在相關的合成程序之最糟情況假設之下被分析以辨 識所有可能被超正規化之合成伸縮尺度值。 16. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中被修改之伸縮 尺度係數被產生以補償可能被超正規化之合成伸縮尺 度值的所有超正規化事件。 15 17.依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中該第一位元率 是等於該第二位元率。 18. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中該啟始頻譜資 訊利用進行反應於該被編碼頻譜資訊且反應於至少一 些該被量化伸縮尺度值之至少部份該合成程序或者至 20 少部份該合成程序的一組模擬而被分析，以產生至少一 些該合成頻譜成份，其中該一組或多組可能非正規化合 成伸縮尺度值被確定為從該合成程序所產生之一組或 多組非正規化伸縮尺度值。 19. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中所有被超正規 44 1352973 化合成伸縮尺度值被辨識。 20. 依據申請專利範圍第11項之編碼器，其中被修改伸縮尺 度係數被產生以反映所有被超正規化合成伸縮尺度值 和至少一些被低度正規化合成伸縮尺度值之一正規化。 5 21. —種傳達可被一元件執行的指令程式之媒體，其中該指 令程式之執行導致該元件進行供用於轉編被編碼音訊 資訊之方法，其中該方法包含： 接收傳達代表音訊信號頻譜成份之啟始伸縮尺度 10 值和啟始伸縮尺度係數的一組信號，其中各啟始伸縮尺 度係數是與一組或多組啟始伸縮尺度值相關，各啟始伸 縮尺度值依據其相關的啟始伸縮尺度係數而被伸縮尺 度，並且各啟始伸縮尺度值和相關的啟始伸縮尺度係數 代表一組分別的頻譜成份值； 15 利用進行反應於包含至少一些該等啟始伸縮尺度 係數之啟始頻譜資訊的編碼程序而產生被編碼的頻譜 資訊； 反應於該等啟始伸縮尺度係數和一第一位元率需 求而導出一組或多組第一控制參數； 20 反應於該一組或多組第一控制參數且依據一第一 位元分配程序而分配位元； 藉由依據該第一位元分配程序之被分配的位元數 之量化解析度而量化至少一些該等啟始伸縮尺度值而 得到被量化之伸縮尺度值； 45 1352973 反應於至少一些該等啟始伸縮尺度係數、一組或多 組被修改的伸縮尺度係數以及一組第二位元率需求而 導出一組或多組第二控制參數，其中該一級或多組被修 改的伸縮尺度係數利用下列方式而被得到： 5 在一解碼方法中相對於將被施加至被編碼頻譜 資訊之一合成程序分析啟始頻譜資訊，該解碼方法利 用合成伸縮尺度值和相關的合成伸縮尺度係數而產 生合成頻谱成份表不以辨識·一組或多纟且可能是非正 規化之合成伸縮尺度值，其中該合成程序是該編碼程 10 序之準反向程序，並且 產生一組或多組被修改之伸縮尺度係數以代表 在對應至被合成之伸縮尺度係數的啟始頻謹資訊中 之啟始伸縮尺度係數的被修改值，該被合成之伸縮尺 度係數是與至少-些該等-組或多組可能是非正規 15 化合成伸縮尺度值相關，而用以補償被辨識之可能非 正規化合成伸縮尺度值的正規化損失；以及 組合被編碼之資訊成為一組被編碼之信號，其中該 被編碼之資訊代表被量化之伸縮尺度值、至少一些啟始 伸縮尺度係數、被編碼之頻譜資訊、一組或多組第一控 20 制參數以及一組或多組第二控制參數。 22. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中該編碼程序從供 用於頻谱成份恢復之矩陣排列、耦合以及伸縮尺度係數 格式而進行一組或多組編碼技術。 23. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中： 46 1352973 該被編碼頻譜資訊包含與啟始伸縮尺度係數相關 或者與利用該編碼程序所產生之編碼頻譜資訊中的編 碼伸縮尺度係數相關的編碼伸縮尺度值， 該一組或多組控制參數同時也反應於至少一些被 5 編碼伸縮尺度係數而被導出，並且 同時也使用依據由該第一位元分配程序所分配之 位元數目之量化解析度藉由量化至少一些被編碼伸縮 尺度值而得到該被量化伸縮尺度值。 24. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中伸縮尺度值是浮 10 動點尾數和伸縮尺度係數是浮動點指數。 25. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中該啟始頻譜資訊 在相關的合成程序之最糟情況假設之下被分析以辨識 所有可能被超正規化之合成伸縮尺度值。 26. 依據申請專利範圍第25項之媒體，其中被修改之伸縮尺 15 度係數被產生以補償可能被超正規化之合成伸縮尺度 值的所有超正規化事件。 27. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中該第一位元率是 等於該第二位元率。 28. 依據申請專利範圍第21項之媒體，其中該啟始頻譜資訊 20 利用進行反應於該被編碼頻譜資訊且反應於至少一些 該被量化伸縮尺度值之至少部份該合成程序或者至少 部份該合成程序的一組模擬而被分析，以產生至少一些 該合成頻譜成份，其中該一組或多組可能非正規化合成 .伸縮尺度值被確定為從該合成程序所產生之一組或多 47 29.1352973 組非正規化伸縮尺度值。 30. 依據申請專利範圍第28項之媒體， 合成伸縮尺度值被辨識。 依據申請專利範圍第29項之媒體， 〃中所有被超正規化 其中被修改伸縮尺度 5 係數被產生以反映所有被超正規化合成伸縮尺度值和 至少一些被低度正規化合成伸縮尺度值之一正規化。

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