TWI438770B - 使用通道間及時間冗餘減少之音訊信號編碼 - Google Patents

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Description

使用通道間及時間冗餘減少之音訊信號編碼
本發明係關於音訊信號編碼、且更特定地係關於編碼一時域音訊信號之方法及裝置。
音訊資訊的有效壓縮可減小用於儲存該音訊資訊之記憶體容量要求及該資訊傳輸需要的通信頻寬兩者。為實現此壓縮，各種音訊編碼方案(諸如普遍存在的動態影像壓縮標準1(MPEG-1)音訊層3(MP3)格式及較新的進階音訊編碼(AAC)標準)使用至少一心理聲學模型(PAM)，其本質上描述人類耳朵在接受及處理音訊資訊時的限制。舉例而言，人類音訊系統展示在頻域(在該頻域中一特定頻率的音訊掩蔽低於某些音量級之附近頻率的音訊)及時域(在該時域中一特定頻率的音訊音調在除去之後將相同的音調掩蔽一段時間)兩者中之一聽覺掩蔽原理。提供壓縮的音訊編碼方案藉由除去被人類音訊系統掩蔽的原始音訊資訊之此等部份而利用此等聽覺掩蔽原理。
為判定應除去該原始音訊信號之哪些部份，該音訊編碼系統通常處理該原始信號以產生一掩蔽臨限值，使得可在音訊保真度沒有明顯損失情況下消除低於此臨限值之音訊信號。此處理計算量非常大，使音訊信號的即時編碼很困難。此外，執行此計算對消費電子裝置來說通常係費力且耗時的，許多消費電子裝置使用的不是特定為此強大處理設計的定點數位信號處理器(DSP)。
本發明掲露一種編碼一時域音訊信號之方法，該方法包括：在一電子裝置處，接收包括至少一音訊通道之該時域音訊信號；將該時域音訊信號變換成包括用於該至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊之一頻域信號，其中每一取樣區塊包括用於複數個頻率之每一者之一係數；將每一取樣區塊之該等係數群組成頻帶；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定用於該頻帶之一比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，基於該頻帶之該比例因數量化該頻帶之該等係數；及基於該等量化的係數及該等比例因數產生一經編碼音訊信號。
本發明另掲露一種調整一頻域音訊信號之一頻帶之一比例因數用於產生一量化的輸出信號之方法，該頻域信號包括用於至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊，每一取樣區塊包括用於該頻帶內之多個頻率之每一者之一係數，該方法包括：對於每一取樣區塊，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；及對於每一取樣區塊，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻 帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；其中該等頻率係數之量化係基於該比例因數。本發明又揭露一種電子裝置，其包括：資料儲存器，其經組態以儲存一時域音訊信號；及控制電路，其經組態以：從該資料儲存器擷取該時域音訊信號，其中該時域音訊信號包括至少一音訊通道；將該時域音訊信號變換成包括用於至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊之一頻域信號，其中每一取樣區塊包括用於多個頻率之每一者之一係數；將每一取樣區塊之該等係數組織成頻帶；對於每一取樣區塊之每一頻帶，估計用於該頻帶之一比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，基於該頻帶之該比例因數量化該頻帶之該等係數；及基於該等量化的係數及該等比例因數產生一經編碼音訊信號。
參考隨附圖式可更好理解本發明之許多態樣。因為重點是在於清楚闡明本發明之原理，所以該等圖式中之組件並不必然按比例描繪。而且，在該等圖式中，相同的參考數字指代遍及若干圖之對應部份。而且，雖然聯繫此等圖式描述若干實施例，但本發明並不限於本文揭示的此等實施 例。相反，本發明意圖涵蓋所有替代、修改及等效物。
隨附圖式及下文描述描繪本發明之特定實施例以教示熟習此項技術者如何做出及使用本發明之最佳模式。為教示發明原理，已簡化或省略一些習知態樣。熟習此項技術者應瞭解在本發明之範圍內之此等實施例之變化。熟習此項技術者亦應瞭解可以多種方式組合下文描述的特徵以形成本發明之多種實施例。因此，本發明並不限於下文描述的該等特定實施例，而僅由申請專利範圍及其等之等效物限制本發明。
圖1提供根據本發明之一實施例之一電子裝置100之一簡化區塊圖，其經組態將一時域音訊信號110編碼為一經編碼音訊信號120。在一實施方案中，根據該進階音訊編碼(AAC)標準執行編碼，然而涉及將一時域信號變換成一經編碼音訊信號之其它編碼方案可利用下文討論的概念來突出優點。此外，該電子裝置100可係能夠執行此編碼的任何裝置，包含(但不限於)個人桌上型及膝上型電腦、音訊/視訊編碼系統、光碟(CD)及數位視訊磁碟(DVD)播放器、電視機頂盒、音訊接收器、蜂巢式電話、個人數位助理(PDA)及音訊/視訊異地播放(place-shifting)裝置，諸如由Sling Media公司提供的Slingbox®之各種型號。
圖2展示操作圖1之該電子裝置100來編碼該時域音訊信號110以產生該經編碼音訊信號120之一方法200之一流程圖。在該方法200中，該電子裝置100接收該時域音訊信號110(操作202)。接著該裝置100將該時域音訊信號110變換 成具有一序列取樣區塊之一頻域信號用於至少一音訊通道之每一者(操作204)。每一取樣區塊包括用於多個頻率之每一者之一係數。每一取樣區塊之該等係數被群組或組織成頻帶(操作206)。對於每一取樣區塊之每一頻帶(操作208)，該電子裝置100判定或估計該頻帶之一比例因數(操作210)，判定該頻帶之能量(操作212)，且比較用於該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之頻帶能量(操作214)。一相鄰取樣區塊之實例可包含相同音訊通道之緊接的前一區塊，或用與原始取樣區塊相同的時間段識別之另一音訊通道之取樣區塊。若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則該裝置100增加該取樣區塊之該頻帶之比例因數(操作216)。對於每一區塊之每一頻帶，該裝置100基於與該頻帶相關聯之該比例因數量化該頻帶之該等係數(操作218)。該裝置100基於該等量化的係數及該等比例因數產生該經編碼音訊信號120(操作220)。
雖然以一特定次序執行圖2描繪之該等操作，但其它執行次序(包含同時執行兩個或多個操作)係可能的。舉例而言，可以一「管線」執行類型執行圖2之該等操作，其中當該時域音訊信號110進入該管線時，在該時域音訊信號110之不同部份或取樣區塊上執行每一操作。在另一實施例中，一電腦可讀儲存媒體可在其上編碼用於圖1之該電子裝置100之至少一處理器或其它控制電路之指令以實施該方法200。
由於該方法200之至少一些實施例之結果，基於在相同音訊通道中之連續頻率取樣區塊間及在不同通道之同時存在的區塊間之一頻帶中之音訊能量之差異，調整用於每一頻帶以量化該頻帶之該等係數之該比例因數。此等判定通常係比一完全掩蔽臨限值之計算量更小的計算強度，如通常在大部分AAC實施方案中所執行。因此，由任何級別的電子裝置(包含使用廉價數位信號處理組件之小裝置)之即時音訊編碼係可能的。可從下文更詳細討論的本發明之各種實施方案中認識到其它優點。
圖3係根據本發明之另一實施例之一電子裝置300之一區塊圖。該裝置300包含控制電路302及資料儲存器304。在一些實施方案中，該裝置300也可包含一通信介面306及一使用者介面308之一者或兩者。包含(但不限於)一電源及一裝置附件之其它組件也可包含在該電子裝置300中，但此等組件不在圖3中明確顯示，也不在下文中討論以簡化下文討論。
該控制電路302經組態控制該電子裝置300之各種態樣以將一時域音訊信號310編碼為一經編碼音訊信號320。在一實施例中，該控制電路302包含至少一處理器，諸如一微處理器、微控制器或數位信號處理器(DSP)，其經組態執行指導該處理器之指令以執行下文更詳細討論的各種操作。在另一實例中，該控制電路302可包含經組態執行下文描述的任務或操作之一者或多者之一個或多個硬體組件，或包含硬體及軟體處理元件之一些組合。
該資料儲存器304經組態儲存一些或所有待編碼之時域音訊信號310及該所得經編碼音訊信號320。該資料儲存器304亦可儲存中間資料、控制資訊及包含在該編碼過程中之類似物。該資料儲存器304亦可包含由該控制電路302之一處理器執行之指令以及有關於執行該等指令之任何程式資料或控制資訊。該資料儲存器304可包含任何揮發性記憶體組件(諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)及靜態隨機存取記憶體(SRAM))、非揮發性記憶體裝置(諸如可移除式及固定式之快閃記憶體、磁碟驅動器及光碟驅動器)及其等之組合。
該電子裝置300亦可包含一通信介面306，其經組態接收該時域音訊信號310及/或在一通信鏈路上傳輸該經編碼音訊信號320。該通信介面306之實例可係一廣域網路(WAN)介面(諸如數位用戶線路(DSL)或網際網路電纜介面)、一局域網路(LAN)(諸如Wi-Fi或乙太網路)或任何其它適於在一通信鏈路上通信或以一有線、無線或光方式連接之通信介面。
在其它實例中，該通信介面306可經組態以將作為音訊/視訊程式之部份之該等音訊信號310、320發送至一輸出裝置(圖3中未顯示)，諸如一電視機、視訊監視器或音訊/視訊接收器。舉例而言，可利用一調變視訊電纜連接、一複合或組件視訊RCA類型(美國無線電公司)連接及一數位視訊介面(DVI)或高清晰度多媒體介面(HDMI)連接之方式傳遞該音訊/視訊程式之視訊部份。可在一單聲道或立體聲 音訊RCA類型連接、一TOSLINK連接或一HDMI連接上傳輸該程式之音訊部份。可在其它實施例中使用其它音訊/視訊格式及有關的連接。
此外，該電子裝置300可包含一使用者介面308，其經組態從一個或多個使用者處接收由該時域音訊信號310代表之聽覺信號311，諸如利用一音訊麥克風及有關電路(包含一放大器、一類比數位轉換器(ADC)及類似物)。同樣，該使用者介面308可包含放大電路及一個或多個音訊揚聲器以向使用者呈現由該經編碼音訊信號320代表之該使用者聽覺信號321。依據該實施方案，該使用者介面308亦可包括允許一使用者控制該電子裝置300之構件，諸如利用一鍵盤、小鍵盤、觸控墊、滑鼠、操縱桿或其它使用者輸入裝置。類似地，該使用者介面308可提供一視覺輸出構件，諸如一監視器或其它視覺顯示裝置，允許使用者從該電子裝置300接收視覺資訊。
圖4提供由該電子裝置300提供之一音訊編碼系統400之一實例，以將該時域音訊信號310編碼為圖3之該經編碼音訊信號320。圖3之該控制電路302可利用硬體電路、執行軟體或韌體指令之一處理器或其等之一些組合實施該音訊編碼系統400之每一部份。
圖4之該特定系統400代表AAC之一特定實施方案，但在其它實施例中可使用其它音訊編碼方案。一般地，AAC代表音訊編碼之一模組化方法，藉此可在一單獨硬體、軟體或韌體模組或「工具」中實施圖4之每一功能區塊450-472 以及未在其中特別描繪的功能區塊，因此允許源於改變發展源之模組被整合至一單一編碼系統400中，以執行期望的音訊編碼。因此，使用不同數目及類型的模組可導致形成任何數目個編碼器「設定檔(profile)」，每一編碼器設定檔能夠解決與一特定編碼環境相關聯之特定限制。此等限制可包含該裝置300之計算能力、該時域音訊信號310之複雜性及該經編碼音訊信號320之期望的特性，諸如輸出位元速率及失真位準。該AAC標準通常提供四個預設的設定檔，包含低複雜度(LC)設定檔、主(MAIN)設定檔、抽樣率可變(SRS)設定檔及長期預測(LTP)設定檔。圖4之該系統400在沒有一強度/耦接模組情況下主要對應於該主設定檔，但其它設定檔可包含下文討論的增強，包含下文更詳細描述之一時間/通道間比例因數調整功能區塊466。
圖4利用實箭頭線描繪音訊資料之一般流程，而經由虛箭頭線繪示一些可能控制路徑。關於圖4中未特定顯示的在該等模組450-472間之控制資訊之通過之其它可能性在其它配置中係可能的。
在圖4中，該時域音訊信號310作為該系統400之一輸入予以接收。一般地，該時域音訊信號310包含經格式化為一時變音訊信號之一系列數位取樣區塊之音訊資訊之一個或多個通道。在一些實施例中，該時域音訊信號310起初可採取以一預定速率隨後數位化之一類比音訊信號之形式，諸如在被遞送至該編碼系統400之前，利用由該控制電路302實施的該使用者介面308之一ADC之方式。
如圖4中繪示，該音訊編碼系統400之該等模組可包含一增益控制區塊452、一濾波器組454、一時域雜訊修整(TNS)區塊456、一反向預測工具458及一中間/側面立體聲區塊460，其等經組態為接收作為輸入之該時域音訊信號310之一處理管線之部份。此等功能區塊452-460可對應於經常在其它AAC實施方案中見到的相同功能區塊。該時域音訊信號310亦被遞送至一感知模型450，其可提供控制資訊至上文提到的該等功能區塊452-460之任一者。在一典型AAC系統中，在一心理聲學模型(PAM)下，此控制資訊指示該時域音訊信號310之哪些部份係多餘的，於是允許丟棄該時域音訊信號310中之該音訊資訊之此等部份，以有利於在該經編碼音訊信號320中實現的壓縮。
為此目的，在典型AAC系統中，該感知模型450由該時域音訊信號310之一快速傅利葉變換(FFT)之一輸出計算一掩蔽臨限值，以指示可丟棄該音訊信號310之哪一部份。然而，在圖4之該實例中，該感知模型450接收該濾波器組454之輸出，該輸出提供一頻域信號474。在一特定實例中，該濾波器組454係一修改型離散餘弦變換(MDCT)函數區塊，如AAC系統中通常提供的。
由該MDCT功能區塊454產生的該頻域信號474包含一系列取樣區塊(諸如圖5中繪圖表示的區塊)，每一區塊包含許多用於待編碼音訊資訊之每一通道之頻率502。此外，由指示在該頻域信號474區塊中之此頻率502之幅值或強度之一係數表示每一頻率502。在圖5中，每一頻率502被描繪 為一垂直向量，其之高度代表與該頻率502相關聯之該係數值。
另外，該等頻率502邏輯上組織成連續頻率群組或「頻帶」504A-504E，如在典型AAC方案中完成的。雖然圖4指示出每一頻帶504(即，該等頻帶504A-504E之每一者)使用相同範圍的頻率，且包含由該濾波器組454產生的相同數目的離散頻率502，但在該等頻帶504間可使用變化的頻率502數目及頻率502範圍的尺寸，如AAC系統中經常是這樣的情況。
形成該等頻帶504以允許利用由圖4之該比例因數產生器464產生的一比例因數而按比例調整或劃分頻率502之一頻帶504之每一頻率502之該係數。此按比例調整減小了代表該經編碼音訊信號320中之該等頻率502係數之資料量，因此壓縮該資料，導致該經編碼音訊信號320之一較低傳輸位元速率。此按比例調整亦導致量化該音訊資訊，其中該等頻率502係數被迫成為離散預定值，因此可能給解碼後的該經編碼音訊信號320帶來一些失真。一般來說，越高比例因數造成越粗糙量化，導致較高音訊失真位準及較低經編碼音訊信號320位元速率。
為滿足在先前AAC系統中之該經編碼音訊信號320之預定失真位準及位元速率，該感知模型450計算上文提到的該掩蔽臨限值，以允許該比例因數產生器464判定該經編碼音訊信號320之每一取樣區塊之一可接受的比例因數。本文亦可使用一掩蔽臨限值之此產生，以允許該比例因數 產生器464判定該頻域信號474之每一取樣區塊之每一頻帶之一初始比例因數。然而，在其它實施方案中，該感知模型450反而判定與每一頻帶504之該等頻率502相關聯之能量，且接著可由該比例因數產生器464使用其以基於該能量計算每一頻帶504之一期望的比例因數。在一實例中，由在一頻帶504中之該等頻率502之該等MDCT係數之「絕對總和」或絕對值之總和(有時指絕對光譜係數總和(SASC))計算在該頻帶504之該等頻率502之能量。
一旦判定該頻帶504之能量，可藉由用該頻帶504之能量之一對數(諸如一以10為底對數)加上一常數值且接著乘以一預定乘數來計算與每一取樣區塊之該頻帶504相關聯之該比例因數，以產生該頻帶504之至少一初始比例因數。根據先前已知心理聲學模型之音訊編碼中之實驗指示出接近1.75之一常數及一乘數10產生之比例因數相當於由大量掩蔽臨限值計算產生之比例因數。因此，對於此特定實例，產生用於一比例因數之以下方程式。
在其它組態中可使用除了1.75之外的其它常數值。
為編碼該時域音訊信號310，該MDCT濾波器組454產生用於該頻域信號474之一系列頻率取樣區塊，每一區塊與該時域音訊信號310之一特定時期相關聯。因此，可為該頻域信號474中產生的頻率取樣之每一通道之每區塊執行上文提到的該等比例因數計算，因此潛在提供用於每一頻 帶504之每一區塊之一不同比例因數。若給定所涉及的資料量，使用上文用於每一比例因數之計算相比於估計頻率取樣之相同區塊之一掩蔽臨限值可明顯減小判定該等比例因數需要的處理量。在其它實施方案中可使用其它方法，藉由該等方法，不論是否計算一掩蔽臨限值，皆可在該比例因數產生器464中估計該等初始比例因數。
在圖6中圖表繪示包含兩個單獨音訊通道A及B(602A及602B)之一頻域信號474之一實例。每一音訊通道602之音訊表示為頻率取樣之一序列區塊601，每一區塊601與該原始時域音訊信號310之一特定時期相關聯。在一些實施例中，與該相同音訊通道之兩個連續取樣區塊相關聯之該等時期可重疊。舉例而言，藉由使用用於該濾波器組454之該MDCT，與每一區塊相關聯之該時期與下一區塊之該時期重疊50%。
在本文討論的實施方案中，鑒於該等取樣區塊601之「相鄰」者中存在的時間及/或通道間冗餘，可進一步增加由該比例因數產生器464提供的用於每一取樣區塊601之每一頻帶504之一先前產生的或估計的比例因數。如圖6中顯示，若一區塊在順序上緊接另一區塊，則該相同通道602之兩區塊606在一時間意義上係相鄰的。若通道間區塊與該相同時期相關聯，則其等可係相鄰的，如由圖6中顯示的相鄰通道間區塊604之實例所顯示。
在任一情況中，若該相鄰區塊中之能量相比於該第一區塊之能量足夠高，則可丟棄該等取樣區塊601之一對相鄰 區塊之一區塊中之一些音訊資訊。將圖6之該等相鄰時間區塊606用作為一實例，若該對606之第k-1區塊之一頻帶504之能量比第k區塊之相同頻帶504之能量大一些量或百分比，則可增加來自該比例因數產生器464用於該頻帶504之該先前判定的比例因數，因此減小用於此區塊601之該頻帶504之量化位準數目，且因此減小代表該經編碼音訊信號320中之該區塊601需要的資料量。因為相關聯音訊在一定程度上被與先前區塊601之該頻帶504相關聯之較高能量掩蔽，所以用此方法增加該比例因數可引起極少失真或不加入明顯失真。
類似地，若該等兩個相鄰通道間區塊604之一者之一頻帶504之能量充分大於另一區塊之對應頻帶504之能量，則該另一區塊之該頻帶504之該比例因數在沒有明顯音訊保真度損失情況下可增加一些百分比或量。在時間及通道間情況兩者中，可用此一方法檢查該頻域信號474之每一通道602之每一取樣區塊601之每一頻帶504，以判定是否可能增加比例因數。
在圖4之該系統400中，在該比例因數調整功能區塊466中之該控制電路466提供此功能。在一實施方案中，可利用加總該頻帶504之所有頻率係數之絕對值或計算該頻帶504之該SASC來計算每一取樣區塊601之每一頻帶504之能量，如上文描述。在其它實例中可使用其它能量測量法。
在一配置中，用一比率比較該兩個相鄰取樣區塊601之該等能量值。舉例而言，為解決在該等相鄰時間區塊606 中之時間冗餘，該裝置300之該控制電路302可計算該等相鄰時間區塊606之後一區塊601(例如，一音訊通道602之第k區塊)之一頻帶504之能量對緊接的前一區塊601(例如，該音訊通道602之第k-1區塊)之該頻帶504之能量之比值。接著此比值可與一預定值或百分數(諸如0.5或50%)相比。若該比值小於該預定值，則可增加與該後一區塊601之該頻帶504相關聯之該比例因數。該增加可係增加(諸如增加一)一些預定量(諸如一、二或三)、一百分比(諸如10%)或一些其它量。可執行此過程用於每一音訊通道602之每一取樣區塊601之每一頻帶504。
至於通道間冗餘，該裝置300之該控制電路302可計算該等相鄰通道間區塊604之一者(諸如音訊通道A 602A之第k區塊)之一頻帶504之能量對該等相鄰通道間區塊604之其它區塊(即，音訊通道B 602B之第k區塊)之該相同頻帶504之能量之比值。如利用該時間冗餘比較，接著此比值可與一預定值或百分比相比。若該比值小於該預定值，則該第一區塊601(即，音訊通道A 602A之第k區塊)之該頻帶504之該比例因數可增加一些量，諸如一值或百分比。類似地，此比值之倒數可與相同預定值或百分比相比，因此使該第二區塊601(即，音訊通道B 602B之第k區塊)之該相同頻帶504之能量高於該第一區塊601(即，音訊通道A 602A之第k區塊)之該頻帶504之能量。若此比值小於該值或百分比，則該第二區塊601(即，音訊通道B 602B之第k區塊)之該頻帶504之該比例因數可用一類似方法增加至上文描 述的。可執行此過程用於該音訊通道602之每一者之每一取樣區塊601之每一頻帶504。
在一些環境中，提供多於兩個音訊通道602，諸如在5.1及7.1立體聲系統中。可在此等系統中解決通道間冗餘使得每一取樣區塊502之每一頻帶504在多於一個其它音訊通道602中可與其之相對物相比。在其它系統400中，特定音訊通道602可基於其等在該音訊方案中之作用一起予以配對。舉例而言，在5.1立體聲音訊中，其包含一前中心通道、兩個前側通道、兩個後側通道及一副低音揚聲器通道，該等兩個前側通道之同時期區塊601可彼此緊靠著對照，同樣該等兩個後側通道之該等區塊601亦可。在另一實例中，該等前通道(左、右及中心通道)之各者可彼此緊靠著對照，以利用任何通道間冗餘。
在上文討論的該等實例之每一者中，關於一頻帶604之能量之一比值與一單一預定值或百分比相比。在另一實施方案中，該控制電路302可將每一計算的比值與多於一個預定臨限值相比。依據該比值位於該等比較值間之位置，可根據一不同百分比或值調整相關的比例因數。為此目的，圖7提供一比例因數增強表700之一可能實例，該表含有若干不同比值比較值702，待與其比較的係上文描述的計算比值。在該表700中，比值R1大於比值R2，比值R2大於比值R3，以此類推，持續至比值RN。與每一比值700相關聯的係一增強值704，列為F1、F2、F3...FN，其中F1大於F2，F2大於F3，以此類推。在操作中，若一計算的比值 大於R1，則不調整相關的比例因數。若該比值小於R1，但大於或等於R2，則以該增強值F1增加該比例因數。類似地，若該計算的比值小於R2，但至少與R3一樣大，則使用該增強值F2。以此方法持續下去，小於RN之比值導致該比例因數被調整或以增強值FN增加。在其它實施例中可使用其它使用多個預定比值702及對應比例因數增強值704之方法。
該等預定比較值(諸如該等比值比較值702)及該等比例因數調整(諸如該表700之該等比例因數增強值704)兩者可取決於多種系統特定因數。因此，對於在不過分損害用於一特定應用之可接受的失真位準情況下之該經編碼音訊信號320之位元速率減小方面之最佳結果，實驗上最佳判定各種比較值及調整因數用於此特定系統400。
雖然該比例因數調整功能區塊466提供圖4之上述功能，其它實施方案在該系統400之其它部份中可包含該功能。舉例而言，該感知模型450或該比例因數產生器464可從該濾波器組454接收該MDCT資訊且從該比例因數產生器464接收該等比例因數之初始估計值，以執行比值計算、值比較及之前討論的比例因數調整。
在該管線中之該該比例因數調整功能466之後之一量化器468使用用於每一頻帶504之經調整的比例因數，如由該比例因數產生器466產生的(且可能再次經一速率/失真控制區塊462調整，如下文描述)，以劃分在此頻帶504中之各種頻率502之係數。藉由劃分該等係數，減小或壓縮該等 係數的尺寸，因此降低該經編碼音訊信號320之整體位元速率。此劃分導致該等係數被量化為一些定義數目個離散值之一者。
量化之後，一無雜訊編碼區塊470根據一無雜訊編碼方案編碼該等所得量化的係數。在一實施例中，該編碼方案可係在AAC中使用的無損失霍夫曼(Huffman)編碼方案。
如圖4中描繪的該速率/失真控制區塊462可重新調整在該比例因數產生器466中產生的且在該比例因數調整模組466中調整的該等比例因數之一者或多者，以滿足用於該經編碼音訊信號320之預定位元速率及失真位準要求。舉例而言，該速率/失真控制區塊462可判定該計算的比例因數可導致明顯高於獲得的平均位元速率之用於該經編碼音訊信號320之一輸出位元速率，且因此相應增加該比例因數。
在該編碼區塊470中編碼該等比例因數及係數之後，將所得資料遞送至一位元流多工器472，其輸出包含該等係數及比例因數之該經編碼音訊信號320。此資料可進一步與其它控制資訊及元資料混合，諸如文字資料(包含一標題及關於該經編碼音訊信號320之相關資訊)及關於使用的該特定編碼方案之資訊，使得接收該音訊信號320之一解碼器可準確解碼該信號320。
如本文描述的至少一些實施例提供一種音訊編碼方法，其中由一音訊信號之一取樣區塊之每一頻帶內之音訊頻率展示的能量可與一相鄰區塊之能量相比，以判定在沒有明 顯音訊保真度損失情況下該區塊是否含有可更粗糙量化的音訊資訊。相鄰取樣區塊可係一單一音訊通道之連續區塊或同時出現在不同音訊通道中的區塊。藉由對比在不同區塊中之一特定頻帶中之該等頻率之能量，相比於計算一掩蔽臨限值之典型AAC系統，需要的計算能力係最小的。因此，使用本文引用的該等方法及裝置可允許在更多種環境中執行的即時音訊編碼，且具有比其它可能的方法及裝置更便宜的處理電路。
雖然本文已討論本發明之若干實施例，本發明之範圍所包含之其它實施方案係可能的。舉例而言，雖然已在一異地播放裝置背景下描述本文揭示的至少一實施例，其它數位處理裝置可得益於上文解釋的該等概念之應用，諸如通用計算系統、電視接收機或機頂盒(包含與衛星、電纜及陸地電視信號傳輸相關聯者)、衛星及陸地音訊接收機、遊戲控制台、DVR及CD及DVD播放器。此外，本文揭示的一實施例之態樣可結合替代實施例之態樣，以創建本發明之另外實施例。因此，雖然已在特定實施例背景下描述本發明，但此等描述提供為說明性且非限制性。相應地，僅由以下申請專利範圍及其等之等效物限制本發明之適當範圍。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧時域音訊信號
120‧‧‧經編碼音訊信號
200‧‧‧方法
300‧‧‧電子裝置
302‧‧‧控制電路
304‧‧‧資料儲存器
306‧‧‧通信介面
308‧‧‧使用者介面
310‧‧‧時域音訊信號
311‧‧‧聽覺信號
320‧‧‧經編碼音訊信號
321‧‧‧聽覺信號
400‧‧‧音訊編碼系統
452‧‧‧增益控制
454‧‧‧濾波器組
456‧‧‧時域雜訊修整
458‧‧‧反向預測工具
460‧‧‧中間/側面立體聲
462‧‧‧速率/失真控制
464‧‧‧比例因數產生器
466‧‧‧比例因數調整
468‧‧‧量化器
470‧‧‧無雜訊編碼
472‧‧‧位元流多工器
474‧‧‧頻域信號
502‧‧‧頻率
504A‧‧‧頻帶
504B‧‧‧頻帶
504C‧‧‧頻帶
504D‧‧‧頻帶
504E‧‧‧頻帶
601‧‧‧取樣區塊
602A‧‧‧音訊通道A
602B‧‧‧音訊通道B
604‧‧‧相鄰通道間區塊
606‧‧‧相鄰時間區塊
700‧‧‧比例因數增強表
702‧‧‧比值比較值
704‧‧‧比例因數增強值
圖1係根據本發明之一實施例經組態以編碼一時域音訊信號之一電子裝置之一簡化區塊圖。
圖2係根據本發明之一實施例操作圖1之該電子裝置以編 碼一時域音訊信號之一方法之一流程圖。
圖3係根據本發明之另一實施例之一電子裝置之一區塊圖。
圖4係根據本發明之一實施例之一音訊編碼系統之一區塊圖。
圖5係根據本發明之一實施例佔據頻帶之一頻域信號之一取樣區塊之一圖形描繪。
圖6係根據本發明之一實施例之一頻域信號之兩個音訊通道之取樣區塊之一圖形表示。
圖7係根據本發明之一實施例列有許多比值及相關增強值之一比例因數增強表。
200‧‧‧方法

Claims (20)

  1. 一種編碼一時域音訊信號之方法，該方法包括：在一電子裝置處，接收包括至少一音訊通道之該時域音訊信號；將該時域音訊信號變換成包括用於該至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊之一頻域信號，其中每一取樣區塊包括用於複數個頻率之每一者之一係數；將每一取樣區塊之該等係數群組成頻帶；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定用於該頻帶之一比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，基於該頻帶之該比例因數量化該頻帶之該等係數；及基於該等量化的係數及該等比例因數產生一經編碼音訊信號。
  2. 如請求項1之方法，其中：產生該經編碼音訊信號包括編碼該等經量化的係數，其中該經編碼音訊信號係基於該等經編碼係數及該等比 例因數。
  3. 如請求項1之方法，其中：將該時域音訊信號變換成該頻域信號包括對該時域音訊信號執行一修改的離散餘弦變換函數。
  4. 如請求項1之方法，其中判定該頻帶之能量包括：計算該取樣區塊之該頻帶之該等係數之每一者之一絕對總和。
  5. 如請求項1之方法，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括與該第一取樣區塊相同的該音訊通道之在時間上緊接在該第一取樣區塊之前的該取樣區塊。
  6. 如請求項5之方法，其中：由該相鄰取樣區塊代表之一時期與由該第一取樣區塊代表之一時期重疊。
  7. 如請求項1之方法，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括由與該第一取樣區塊相關聯之相同時期識別的一不同音訊通道之一取樣區塊。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包括：對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一第二相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；及對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該第二相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於該預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數； 其中一第一取樣區塊之該第二相鄰取樣區塊包括由與該第一取樣區塊相關聯之相同時期識別的一第二不同音訊通道之一取樣區塊。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括：對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一第二預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數，其中該第二預定值小於該第一預定值，且其中與該第二預定值有關之該比例因數之增加大於與該第一預定值有關之該比例因數之增加。
  10. 一種調整一頻域音訊信號之一頻帶之一比例因數用於產生一量化的輸出信號之方法，該頻域信號包括用於至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊，每一取樣區塊包括用於該頻帶內之多個頻率之每一者之一係數，該方法包括：對於每一取樣區塊，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；及對於每一取樣區塊，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；其中該等頻率係數之量化係基於該比例因數。
  11. 如請求項10之方法，其中：該等係數包括一修改的離散餘弦變換之係數。
  12. 如請求項10之方法，其中判定該頻帶之能量包括：計算該取樣區塊之該頻帶之該等係數之一絕對總和。
  13. 如請求項10之方法，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括與該第一取樣區塊相同的音訊通道之緊接的前一個取樣區塊。
  14. 如請求項10之方法，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括由與該第一取樣區塊相同的時期識別的一不同音訊通道之一取樣區塊。
  15. 一種電子裝置，其包括：資料儲存器，其經組態以儲存一時域音訊信號；及控制電路，其經組態以：從該資料儲存器擷取該時域音訊信號，其中該時域音訊信號包括至少一音訊通道；將該時域音訊信號變換成包括用於至少一音訊通道之每一者之一序列取樣區塊之一頻域信號，其中每一取樣區塊包括用於多個頻率之每一者之一係數；將每一取樣區塊之該等係數組織成頻帶；對於每一取樣區塊之每一頻帶，估計用於該頻帶之一比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，判定該頻帶之一能量；對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一相鄰取樣區塊之該頻帶之能量； 對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數；對於每一取樣區塊之每一頻帶，基於該頻帶之該比例因數量化該頻帶之該等係數；及基於該等量化的係數及該等比例因數產生一經編碼音訊信號。
  16. 如請求項15之電子裝置，其中為判定該頻帶之能量，該控制電路經組態以：加總該取樣區塊之該頻帶之該等係數之每一者之絕對值。
  17. 如請求項15之電子裝置，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括與該第一取樣區塊相同的音訊通道之緊接在該第一取樣區塊之前的該取樣區塊。
  18. 如請求項15之電子裝置，其中：一第一取樣區塊之該相鄰取樣區塊包括代表與該第一取樣區塊相同時期之一不同音訊通道之一取樣區塊。
  19. 如請求項15之電子裝置，其中該控制電路經組態以：對於每一取樣區塊之每一頻帶，對比該取樣區塊之該頻帶之能量與一第二相鄰取樣區塊之該頻帶之能量；及對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該第二相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於該預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數； 其中一第一取樣區塊之該第二相鄰取樣區塊包括代表與該第一取樣區塊相同時期之一第二不同音訊通道之一取樣區塊。
  20. 如請求項15之電子裝置，其中該控制電路經組態以：對於每一取樣區塊之每一頻帶，若該取樣區塊之該頻帶能量對該相鄰取樣區塊之該頻帶能量之比小於一第二預定值，則增加該取樣區塊之該頻帶之該比例因數，其中該第二預定值小於該第一預定值，且其中與該第二預定值有關之該比例因數之增加大於與該第一預定值有關之該比例因數之增加。
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