位平面编码和解码方法、通信系统及相关设备的制作方法

专利名称：位平面编码和解码方法、通信系统及相关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据压縮技术领域，特别涉及位平面编码和解码方法、通信系统及相
关设备。
背景技术：
位平面编码(Bitplane Coding,BPC)是一种常见的数据压縮技术，并且在图像、视 频、音频压縮领域获得广泛的应用。现有的位平面编码方法包括将量化后的信号转换成二 进制码；将转换成的二进制码生成多级(一级以上)位平面，该信号的最大值决定了生成位 平面的级数，且每一级代表信号的一位；将转换成的二进制码由最高位(Most Significant Bit, MSB)开始，对该层进行编码，若有剩余比特，则转到次高位，依此类推对位平面进行逐 级编码。 参阅图l，量化后的信号最大值为15(二进制码为llll)，转化为二进制后，能生成
4级位平面，在编码时根据图中箭头的方向，从最高位到最低位对位平面进行编码。 在对上述现有技术实践和研究过程中，本发明的发明人发现现有的位平面编码
方法的编码效率不高。

发明内容
本发明提供位平面编码和解码方法、通信系统及相关设备，提高了位平面的编码 效率和精度。
—种位平面编码方法，包括 将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合，则将所述当前位平面的 编码模式选择为矢量编码模式； 按照所述矢量编码模式对当前位平面的二进制码进行编码得到编码后二进制 码； 将标识所述当前位平面编码模式的二进制码及所述当前位平面的编码后二进制 码对应地写进码流； 若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位平面的下一级位平面作为当前位平 面，并执行所述将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配的步骤。
—种位平面解码方法，包括 解析接收到的码流数据，当得到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模 式，获得所述位平面的矢量编码信息； 根据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码，得到所述 位平面的源二进制码，并返回解析码流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。
—种通信系统，包括编码模块和解码模块； 所述编码模块，用于将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合，则将 所述当前位平面的编码模式选择为矢量编码模式；按照所述矢量编码模式对当前位平面的
6二进制码进行编码得到编码后二进制码；将标识所述当前位平面编码模式的二进制码及所 述当前位平面的编码后二进制码对应地写进码流；若所述码流中有比特剩余，则将所述当 前位平面的下一级位平面作为当前位平面，并执行所述将当前位平面的信息与预置的信息 进行匹配的步骤； 所述解码模块，用于接收所述编码模块发送的码流数据，解析所述码流数据，当得 到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码信息；根 据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码，得到所述位平面的源 二进制码，并返回解析码流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。
—种编码设备，包括 预置信息储存单元，用于储存预置信息； 匹配单元，用于将当前位平面的信息与所述预置信息储存单元储存的预置信息进 行匹配； 矢量选择单元，用于当所述匹配单元匹配的结果为相符合，则将所述当前位平面 的编码模式选择为矢量编码模式； 编码单元，用于按照所述矢量选择单元选择的矢量编码模式对当前位平面的二进 制码进行编码； 码流形成单元，用于将标识当前位平面编码模式的二进制码及所述编码单元编码 后的当前位平面的二进制码对应地写进码流，若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位 平面的下一级位平面作为当前位平面，并通知所述匹配单元进行匹配。
—种解码设备，包括 解析单元，用于解析接收到的码流数据，当得到标识位平面编码模式的二进制码 为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码信息； 解码单元，用于根据所述解析单元解析的矢量编码模式对应地将所述位平面的矢 量编码信息进行解码，得到所述位平面的源二进制码，并返回所述解析单元解析码流数据 对所述位平面的下一级位平面进行解码。 可以看出，本发明的位平面编码方法是通过将位平面的信息与预置的信息进行比 较来选择位平面相应的编码模式，在相符合时，选择为矢量编码模式，并将位平面按照矢量 编码模式编码后的信息写进码流。本发明的位平面编码方法可以采用简单的方法对位平面 进行选择编码模式后编码，简化了选择编码模式的计算程度，从而可以提高编码效率和精 度；且在相符合时选择为矢量编码模式，可以减少编码使用比特，提高位平面编码的效率； 另外用户可以根据实际应用在编码端预置用来选择矢量编码模式的信息，提高了用户体 验。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中量化后的信号生成多级位平面的示意 图2是本发明实施例一提供的位平面编码方法的流程图； 图3是本发明实施例二中语音频信号的编码结构图； 图4是本发明实施例二中语音频信号的编码结构流程图； 图5是本发明实施例二中二层位平面编码的流程图； 图6是本发明实施例二中对LSB级位平面编码的流程图； 图7是本发明实施例二中生成对应关系的流程图； 图8是本发明实施例三提供的位平面解码的流程图； 图9是本发明系统实施例提供的通信系统的结构示意图； 图10是本发明设备实施例一提供的编码设备的结构示意图 图11是本发明设备实施例二提供的编码设备的结构示意图 图12是本发明设备实施例三提供的编码设备的结构示意图 图13是本发明设备实施例四提供的解码设备的结构示意图,
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一、一种位平面编码方法，如图2所示，包括
步骤101、将量化后的信号转化成二进制码； 本发明实施例中对位平面编码的对象除了输入的原始信号之外，还可以是编码 器某个阶段(如信号增强层)产生的残差信号、直接对输入信号进行全带时频变换产生信 号、先使用滤波器组(QMF)对输入信号进行分带后，对各子带进行时频变换产生的信号等， 还可以是其他的信号，这并不造成对本发明的限制。 步骤102、将所述二进制码生成N级位平面，所述N大于等于l，这里N的值是由步 骤101中量化后的信号的最大值决定的； 步骤103、将MSB级位平面作为当前位平面；可以理解，在对各级位平面进行编码 时是从MSB级位平面开始逐级编码的； 步骤105、将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合，则将所述当前 位平面的编码模式选择为矢量编码模式；若不相符合，则将所述当前位平面的编码模式选 择为游程编码(Run-length Encoding)模式或直接编码模式； 可以理解，这里预置的信息是编码设备内预先设定的信息，可以为指示位平面的 二进制码的分布信息，如位平面二进制码字为1的个数大于几，或位平面中两个"l"码之间 分布的"0"码字的个数大于几等；也可以是指示位平面的位信息，如位平面是MSB位，或是 最低位(Least Significant Bits, LSB)，或是其它位等；还可以是指示位平面的其它的信息。 其中，当预置的信息包括指示位平面是量化后的信号的LSB位，则将当前位平 面的位信息与预置的信息进行匹配，若不相符合，即当前位平面是量化后的信号的非LSB 位，则将当前位平面的编码模式选择为直接编码或游程编码；若相符合，即当前位平面是量化后的信号的LSB位，则将当前位平面的编码模式为矢量编码模式如格矢量编码模式 (Lattice Vector Quantization, LVQ)等，也可以是其它的矢量编码模式，这并不构成对本 发明的限制。这种选择位平面的编码模式的方法比较简单，只需在实际的操作过程中确定 当前位平面是MSB或LSB或其他。 当预置的信息包括位平面的二进制码字的分布信息，本步骤之前，可以执行步骤 104，统计当前位平面中二进制码的分布，可以通过对当前位平面进行扫描，来得到该级位 平面中"1"或"0"出现的次数及位置等分布信息。 更具体地，当预置的信息包括指示位平面中二进制码为1的个数大于参考量，或 指示位平面中二进制码为0的个数小于参考量的信息时，则步骤104中统计的分布信息为 二进制码为1的个数，如信号的长度为64，经过统计，当前位平面中有3 (参考量)个以上二 进制码"1 "，或61 (参考量)个以下二进制码"0"，则为当前位平面选择的编码模式为矢量 编码模式；当前位平面出现二进制码"l"的个数小于3，或二进制码"0"的个数大于61，则 为当前位平面选择的编码模式为直接编码或游程编码模式；其中参考量3是根据量化后信 号的长度，并结合实际的量化后的信号长度确定的。可见这种为位平面选择编码模式的方 法实现起来比较简单，且计算也比较简单。 步骤106、按照当前位平面的编码模式对当前位平面的二进制码进行编码得到编 码后二进制码； 当步骤105中为当前位平面选择的编码模式选择为直接编码或游程编码，则直接 编码当前位平面中二进制码为"l"的位置信息，这样可以提高位平面的编码效率；为当前 位平面选择的编码模式选择为矢量编码模式如格矢量编码模式，则将当前位平面的二进制 码分解成多个矢量(一个以上)，并对所述矢量进行编码。在实际的应用中这种矢量编码方 法进行编码时使用比特量少，效率比较高。 步骤107、将标识所述当前位平面编码模式的二进制码及所述当前位平面的编码 后二进制码对应地写进码流； 可以理解，将标识当前位平面的编码模式的二进制码及当前位平面按照相应的编 码模式进行编码后得到的二进制码对应地写进码流，这样解码端在接收到码流数据后才能 进行正确解码。 步骤108、若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位平面的下一级位平面作为当
前位平面，并执行步骤105或步骤104 ;若所述码流中没有比特剩余，则停止。 需要说明的，在上述方法中，对于在编码某一级位平面，有某一位置上首次出现二
进制码"l"时，需要在编码完该级位平面后，再花l比特二进制码"O"(正)或"l"(负)
表示该位置对应的量化信号的符号。若在后续位平面中相同位置上依然出现"l"时，也无
需再花比特编码符号信息。 此外，为了使解码端获得正确的位平面最大级数，在位平面编码中，在码流的起始 位置，可以采取一元编码(Unary Coding)的方式，使用唯一的码字表征N级位平面中未进 行编码的级数。如下表l所示，为码流结构示意表，其中码流代码(U-code)表征为该级位 平面的编码情况，如0表示全部编码，10表示最低级位平面未编码；用1比特的模式-i表 征每级位平面的编码模式；模式-i的码流中包含了该位平面的按照选定的编码模式编码 后的码流，还包含了其他一些重要信息如每级位平面中二进制码的分布信息如"l"的位置信息和数量信息等c
U_code
模式-i
模式_i的码流 表1码流结构示意表 可以看出，本发明的位平面编码方法是通过将位平面的信息与预置的信息进行比 较来选择位平面相应的编码模式的，在相符合时，选择为矢量编码模式，并将位平面按照矢 量编码模式编码后的信息写进码流。本发明的位平面编码方法可以采用简单的方法对位 平面进行选择编码模式后编码，简化了选择编码模式的计算程度，从而可以提高编码效率 和精度；且在相符合时选择为矢量编码模式，可以减少编码使用比特，提高位平面编码的效 率；另外用户可以根据实际应用在编码端预置用来选择矢量编码模式的信息，提高了用户 体验。 实施例二、一种位平面编码方法，本实施例中实际应用中语音的位平面编码为例 具体说明。 图3是对语音频信号编码的流程图，输入的超宽带信号s(n)经过低通滤波器组 (L-QMF)和高通滤波器组(H-QMF)后，分低带(0_8kHz)和高带(8_16kHz)两个通道分别输 出信号swb(n)和sswb(n)。本实施例中，设定帧长为5ms，低带信号经过核心编码器处理，可以
将一个
宽带信号输出到多路模拟开关(MUX)，以最高速率64kbps获得0-8kHz的宽带输出， 进行超宽带扩展；现行的超宽带编码器的性能指标要求频率范围至少为0-14kHz，因此，在 进行超宽带编码前，可对sswb(n)进行低通滤波，使其频率范围为8-14kHz。
对高带信号s^(n)的编码，通过以下步骤现实现，结构流程图如图4所示
Al、sswb(n)经改进离散余弦变换(Modified Discrete Cosine Transform, MDCT) 映射到频域。通过一定的计算，由于帧长为5ms，则每一帧信号的MDCT系数个数为80，而由 于有效频率范围为8-14kHz，有效的MDCT系数为60，为了处理方便，可以在编码端添加4个 零点，组成一个大小为64的MDCT系数数组。 A2、对MDCT系数进行归一化处理，使得MDCT系数的动态范围不至过大。所求得的 归一化因子可通过一层量化编码，可以用一个低码率编码器，本实施例中以CSVQ作为量化 编码工具，初步地将MDCT系数量化编码后输出到MUX。 A3、经过16kbps下的CSVQ量化编码后，仅能对MDCT系数进行粗量化，量化误差较 大，特别是对音乐信号，输出音质需要进一步提升。因此，本实施例在一层量化编码的基础 上，进行精细的二层量化编码。两层的量化编码后的相关码流会进行合并传输到解码端合 成8-14kHz的MDCT系数。 二层量化编码的输入信号是原始MDCT系数Y(k)与一层量化编码后输出的MDCT 系数Y' (k)之差，也就是一层量化编码后的误差信号。进行二层量化编码的流程图如图5 所示，包括 Bl、将误差信号进行量化； B2、将量化后的误差信息生成多级(k级，k > 1)位平面，位平面的最高级由误差 信号中最大值决定，可以理解，还可以获得各级位平面的边信息(如该层的非零元素的分 布情况等)；
B3、将k级位平面中的MSB级位平面作为当前位平面，当预置的信息包括指示位平 面是所述量化后的信号的LSB位的信息，将所述量化后的误差信号的位信息与所述预置的 信息进行匹配，可以通过判断当前位平面是否是所述量化后的误差信号对应的二进制码的 最低位即LSB来实现，如果否，则执行步骤B4 ;如果是，则执行步骤B5 ;
B4、为非LSB位平面选择的编码模式为直接编码"1"的位置或游程编码等；
本实施例中，选择直接编码"l"的位置的方式(脉冲编码)，将非LSB级位平面直 接编码后得到编码后二进制码，即非LSB级位平面中码字为1的位置编号的二进制码，由于 MDCT系数为64个，可用6比特将1个"l"码字的位置编号的二进制码写进码流。例如若 某一级位平面的37号位置的二进制码为"1"，则将"100101"写入码流，提高了编码效率。 此外，若此时是37号位置首次出现"1"，则还需用1比特纪录37号位置MDCT系数的符号信 息；还需要在当前位平面编码码流的最前端添加可识别的码头，表征该级位平面被编码的 脉冲数量，如用0表示当前位平面无二进制码"1"; 10表示当前位平面有1个二进制码"1 "。
B5、为LSB级位平面选择的编码模式为矢量编码模式如格矢量编码模式等进行编 码，流程图如图6所示，本实施例中采用格矢量编码模式将LSB级位平面的二进制码进行编 码得到编码后二进制码通过以下步骤实现 Cl、将LSB级位平面的二进制码分解为至少一个矢量。本实施例中由于MDCT系数 为64个，则LSB级位平面的二进制码可以分解成8个维度为8的矢量。
可以理解，由于受比特限制，某些情况下，不能保证同一级内所有的矢量均能编 码。因此，在步骤C1之后，需要执行步骤C2。 C2、根据每个矢量中二进制码为1的个数对上述8个矢量进行优先排序。该排序 结果决定了该级位平面中各矢量编码的优级。在编码端中，层内所有矢量中"l"的个数由 内边信息获得，并且，这些边信息无需花费额外比特进行存贮。格矢量编码器参考边信息完 成优先级排序，当比特不足时，优先级较低的直接用1比特量化成全零矢量。获得LSB级位 平面矢量优级排序信息后，格矢量编码器编码的流程与G. 718中相关模块类似，最终，格矢 量编码器会按照从低频到高频的顺序将各矢量执行下述的编码步骤。 C3、生成所述至少一个矢量在格矢量空间的位置索引信息和编码信息的对应关 系。 可以理解，这里的格矢量空间可以是编码端根据分解的矢量维度预置的，格矢量 空间为包括全零矢量在内的所有矢量的位置排列组合(格矢量码本)以及各个矢量(码 数)的对应的参考位置。如果编码端设定分解的矢量维度为8，则格矢量空间矢量包含从 矢量{0，0，0，0，0，0，0，0}到矢量{1，1，1，1，1，1，1，1}的位置索引信息，及少量的码矢量如 {1，0，0，0，0，0，0，0}、 {1，1，0，0，0，0，0，0}等，这些码矢量被称为绝对引导项。
本步骤中的编码信息是指写进码流的信息，即将一个复杂的矢量和另一个简单的 编码信息关联起来，并将编码信息传递到出去，当解码端接收到码流数据后，即可通过编码 信息查找到该矢量在格矢量空间的位置索引信息，并将该矢量还原出来，这样在编码端能 减少比特使用量，从而能提升现有技术中格矢量的编码效率。 本发明中，编码信息包括但不仅限于下述信息分解成的矢量在格矢量空间中相 对于一个基准位置的相对位置索引信息，则编码信息和分解成的矢量在格矢量空间的位置 索引信息的对应关系通过以下方法实现，流程图如图7所示
Dl、根据分解成的矢量的维度即8将格矢量空间分成多个区域；
D2、分别用相应的标识信息来指示所述多个区域，并在每个区域内确定一个基准 位置；这里的标识信息是指标识某个区域的信息，通过标识信息可以唯一找到某个区域； 在解码端可以通过该标识信息来进行码流的截获； D3、将所述多个区域的位置索引信息、指示所述多个区域的标识信息和所述多个 区域的基准位置对应的索引信息进行关联，形成对应关系。 例如，下表2所示的码本信息表，由于矢量维度8的格矢量空间的容量为255，可以 将容量为255的格矢量空间分成六个区域，在表中用位置的索引号区间来表示；分别用一 个标识信息即码头来表示一个区间，并在每个区间内确定一个基准位置，如表中的基准值； 并将每个区域的码头、基准值和索引号区间关联起来形成表2中的码本信息表。可以理解， 在该对应关系中还可以关联其它的信息如码本号、码字长度等，其中码本号Q0表示该区域 的码头中"l"码字的数量为0个；码字长度为索引号区间内最大值的二进制码长度；此外， 本发明生成码本信息表时，还储存码头为"111111"的对应信息，若LSB级位平面内剩余矢 量全为全零矢量、并且数量大于6时，直接用"111111"编码。
码头码本号基准值码字长度索引号区间
0Q0-0一
10Qi04
110Q2164[16,31]
1110Q332[31,63]
11110Q4646[63,127]
111110Q51287[128,254]
mm当前位平面剩余矢量均为全零矢量
表2码本信息表 C4、根据步骤C3中形成的对应关系获得所述至少一个矢量的编码信息，并将编码 信息写进码流。 假定当前矢量的量化值为{0，0，0，0，0，0，1，1}，按照经典格矢量编码的索引化方 法首先在格矢量空间内查找到该量化值的位置为35。在查找时，可以通过下表3进行查找， 表中偏移值为对应的绝对引导项在格矢量空间的位置编码；排列数为绝对引导项对应的矢 量数，这些矢量的位置编号在对应的引导项和下一个绝对引导项的位置之间；Q0到Q5指示 绝对引导项对应的矢量所在区域。如矢量{0，0，0，0，0，0，1，1}对应的绝对引导项为矢量 {1，1，0，0，0，0，0，0}，则矢量{0，0，0，0，0，0，1，1}的位置编号8和36之间，通过查找格矢量 空间中8到36之间的矢量，获得该矢量的位置编号为35 ;
12绝对引导项排列数偏移Q0QlQ2Q3Q4Q5
{0，0，0，0，0，0，0，0}1X
{1，0，0，0，0，0，0，0}80X
{1，1，0，0，0，0，0，0}288XXX
{1，1，1，0，0，0，0，0}5636XX
{1，1，1，1，0，0，0，0}7092XX
{1，1，1，1，l，O，O，O)56162X
{1，1，1，1，1，1，1，0}8246X
{1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 1}1254X 表3引导项信息表 确定矢量{0，0，0，0，0，0，1，1}的位置编号35在上述表2中索引号区间，属于Q3 区域； 根据表2形成的对应关系，获得编码信息即该矢量的位置编号35相对于基准值32 的相对位置3 ; 用1比特将标识编码模式的二进制码写进码流，再将该矢量对应的码头"1110"及 5比特的该矢量在Q3中的相对位置3的二进制码写进码流；由于码头的唯一性，解码端可 以正确的解出码头，并读取5比特获得该矢量的相对位置，进而获得其绝对位置，最终重建 该矢量。 上述从步骤Bl到B5的二层量化编码过程中，采用位平面编码，按从MSB至LSB的 顺序，完成一层量化器的误差信号的编码过程。一、二层编码码流合并后，与核心层编码器 码流一起传输给解码端。 上述位平面矢量编码方法也可以应用于对图像、视频信号的编码，这并不构成对 本发明的限制。且在实际应用中，上述二层的位平面编码前，需要将信号进行归一化处理， 尽量保证在位平面编码时，有足够的码流可以将位平面的每一级都能编码到。
本实施例中位平面编码方法中选择的位平面编码模式有两种，选择LSB级位平面 的编码模式为矢量编码模式，选择非LSB级位平面的编码模式为直接编码模式或游程编码 模式等，本实施例中简化了计算程度；且本实施例中为LSB级位平面选择的格矢量编码模 式中采用将位平面分解成的矢量用简单的编码信息写进码流，减少了比特使用量，提高了 编码效率。
实施例三、一种位平面解码方法，流程图如图8所示，包括 步骤301、解析接收到的码流数据，得到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编
13码模式，获得所述位平面的矢量编码信息，并执行步骤303 ;当得到的标识位平面编码模式 的二进制码为直接编码或游程编码等其他编码模式，则执行步骤302 ; 由于在编码端为每级位平面选择相应的编码模式进行编码，因此在解码端需要知 道每级位平面的编码模式才能将各级位平面的源二进制码还原出来。 步骤302、根据所述直接编码或游程编码等其他编码模式对应地将所述位平面的 编码后二进制码进行解码，得到所述位平面的源二进制码，并返回步骤301解析码流数据 对所述位平面的下一级位平面进行解码； 本发明实施例中编码端是逐级进行编码，则解码端也是逐级进行解码的。如果步 骤301中解析得到的标识位平面编码模式的二进制码指示该级位平面使用直接编码或游 程编码，该级位平面的编码后二进制码包括该级位平面码字为1的位置信息、该级位平面 的边信息如该级位平面中二进制码的分布、编码输入信号长度等，解码端需要根据边信息 将位置信息进行解码，则可将该级位平面的源二进制码还原。 步骤303、根据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码， 得到所述位平面的源二进制码，并返回步骤301解析码流数据对所述位平面的下一级位平 面进行解码； 如果所述矢量编码为格矢量编码，由于在进行格矢量编码时，是以矢量为单位进 行编码的，编码后二进制码是矢量编码信息。如果在编码时采用如实施例二所述的方法，在 解码时，通过以下步骤实现 步骤3030、获得所述矢量编码信息和矢量在格矢量空间的位置索引信息的对应关 系； 这里的编码信息如实施例二中所述可以是矢量在所述格矢量空间中相对于一个 基准位置的相对位置索引信息，在此不再赘述。在获得该对应关系时可以通过在码流中的 边信息来获得，也可以是解码端已经预置的，还可以通过其他的方法来获得，这并不构成对 本发明的限制。 步骤3031、根据该对应关系获得所述矢量在格矢量空间的位置索引信息，并在所 述格矢量空间内查到所述矢量中的源二进制码。 例如解码端获得的对应关系表如上述表2所示，且解析得到的编码后二进制码 为码头"110"和用5比特编码的矢量在格矢量空间的相对一个基准位置的相对位置的二进 制码OOOll，则根据表2中的基准值，得到矢量在格矢量空间的位置为35，并在格矢量空间 内查找该矢量中的源二进制码为{0，0，0，0，0，0，1，1}。 可以理解上述过程是编码方法的逆过程，是和位平面编码方法相辅相成的，在编 码端提高了编码效率，则在解码端也会同样的提高解码效率。 步骤304、获得各级位平面的源二进制码后，通过所述各级位平面的源二进制码以 及辅助信息还原源信号。 编码端在编码时由于码流比特的限制，编码端可能并没有将生成的位平面中的所 有级都进行编码，解码端在进行解码时需要根据编码后的二进制码将源二进制码还原，并 借助辅助信息如位平面中多少级未进行编码，或者位平面全部进行编码等才能将源量化 信号还原出来。 可以理解，由于码流比特的限制，编码端在进行编码时不能对所有级位平面进行编码，会有低级的位平面未能编码，造成精度损耗，则解码端解码出的信号就会有损耗。本 发明实施例中当编码端矢量编码将位平面进行编码会使得编码时使用比特量减少，同时就 有更多剩余的比特编码位平面中其他级，这样编码端编码的位平面中二进制码个数会增 加，相应地，解码端还原的信号的损耗会减少。 另外上述本实施例的位平面解码方法是根据标识位平面编码模式的二进制码将 位平面的编码后二进制码进行解码，还原出源信号，当所述标识位平面编码模式的二进制 码为矢量编码模式时，编码端使用的比特比较少，因此解码端的解码的比特相对现有技术 也会减少，从而使得解码效率提高。 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储 介质可以包括R0M、RAM、磁盘或光盘等。 系统实施例一、一种通信系统，结构示意图如图9所示，包括编码模块100和解码 模块200，其中: 所述编码模块100，用于将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合， 则将所述当前位平面的编码模式选择为矢量编码模式；按照所述矢量编码模式对当前位平 面的二进制码进行编码得到编码后二进制码；将标识所述当前位平面编码模式的二进制码 及所述当前位平面的编码后二进制码对应地写进码流；若所述码流中有比特剩余，则将所 述当前位平面的下一级位平面作为当前位平面，并执行所述将当前位平面的信息与预置的 信息进行匹配的步骤； 所述解码模块200，用于接收到所述编码模块100的码流数据，解析所述码流数
据，当得到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码
信息；根据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码，得到所述位
平面的源二进制码，并返回解析码流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。 本实施例的通信系统中编码模块100通过将位平面的信息与预置的信息进行比
较来选择位平面相应的编码模式的，在相符合时，选择为矢量编码模式，并将位平面按照矢
量编码模式编码后的信息写进码流，采用简单的方法对位平面进行选择编码模式后编码，
简化了选择编码模式的计算程度，从而可以提高编码效率和精度；且在相符合时选择为矢
量编码模式，可以减少编码使用比特，提高位平面编码的效率。同时，解码模块200根据位
平面的编码模式进行解码，当根据矢量编码模式进行解码时，解码的比特数较少，提高了解
码速率。 设备实施例一、一种编码设备，结构示意图如图10所示，包括预置信息储存单元 10、匹配单元11、矢量选择单元12、编码单元13和码流形成单元14，其中
预置信息储存单元IO，用于储存预置信息； 这里预置的信息可以为指示位平面的二进制码的分布信息，如位平面二进制码字 为1的个数大于几，或位平面中两个"1"码之间分布的"0"码字的个数大于几等；也可以是 指示位平面的位信息，如位平面是MSB位，或是LSB位，或是其它位等；还可以是指示位平面 的其它的信息。 匹配单元ll，用于将当前位平面的信息与所述预置信息储存单元IO储存的预置 信息进行匹配；
当预置信息储存单元10储存的信息包括指示位平面是所述量化后的信号的最低 位信息，匹配单元11在匹配时是将当前位平面的位信息如是MSB位还是LSB位还是其他位 等与预置信息进行匹配。 矢量选择单元12，用于当所述匹配单元11匹配的结果为相符合，则将所述当前位
平面的编码模式选择为矢量编码模式； 这里的矢量编码模式可以是格矢量编码模式等。 编码单元13，用于按照所述矢量选择单元12选择的矢量编码模式对当前位平面 的二进制码进行编码； 码流形成单元14，用于将所述矢量选择单元12选择的标识当前位平面编码模式 的二进制码及所述编码单元13编码后的当前位平面的二进制码对应地写进码流，若所述 码流中有比特剩余，则将所述当前位平面的下一级位平面作为当前位平面，并通知所述匹 配单元11进行匹配。 本实施例的编码设备中，通过匹配单元11将位平面的信息与预置的信息进行比 较来选择位平面相应的编码模式的，在相符合时，矢量选择单元12选择为矢量编码模式， 码流形成单元14将编码单元13按照矢量编码模式对位平面编码后的信息写进码流。本发 明的编码设备可以采用简单的方法对位平面进行选择编码模式后编码，简化了选择编码模 式的计算程度，从而可以提高编码效率和精度；且在相符合时选择为矢量编码模式，可以减 少编码使用比特，提高位平面编码的效率；另外用户可以根据实际应用修改预置信息储存 单元10中储存的用来选择矢量编码模式的信息，提高了用户体验。 设备实施例二、一种编码设备，结构示意图如图11所示，本实施例的编码设备和 设备实施例一相比增加了分布统计单元15，和模式选择单元16，其中 分布统计单元15，用于当所述预置信息储存单元10的预置信息包括位平面的二 进制码字的分布信息，统计所述当前位平面中二进制码的分布； 当所述预置信息储存单元10储存的预置信息包括指示位平面中二进制码为1的 个数大于参考量的信息，或指示位平面中二进制码为0的个数小于参考量的信息，所述参 考量是根据所述量化后的信号长度确定的；则所述分布统计单元15统计的信息包括统计 当前位平面中二进制码为1或0的个数； 模式选择单元16，用于当所述匹配单元11匹配的结果为不相符合，则将所述当前 位平面的编码模式选择为直接编码模式或游程编码模式。 在本实施例中，当预置储存单元10储存的预置信息包括位平面的二进制码字的 分布信息，分布统计单元15统计所述当前位平面中二进制码的分布，匹配单元11将分布统 计单元15统计的信息和所述预置信息储存单元10储存的预置信息进行匹配后，若相符合， 矢量选择单元12为当前位平面选择的编码模式为矢量编码模式；若不相符合，由模式选择 单元16为当前位平面的编码模式选择为直接编码模式或游程编码模式。再由编码单元13 按照矢量选择单元12选择的矢量编码模式对当前位平面的二进制码进行编码，或按照模 式选择单元16选择的编码模式对当前位平面的二进制码进行编码。最后，由码流形成单元 14将所述矢量选择单元12选择的标识当前位平面编码模式的二进制码及所述编码单元13 编码后的当前位平面的二进制码对应地写进码流，或模式选择单元16选择的标识当前位 平面编码模式的二进制码及所述编码单元13编码后的当前位平面的二进制码对应地写进
16码流，若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位平面的下一级位平面作为当前位平面，并 通知所述匹配单元11进行匹配。 本实施例中编码设备进行位平面编码将分布统计单元15中统计的二进制码的分 布与预置信息储存单元10的预置信息进行比较，这种方法比较简单，从而使得编码设备采 用简单的结构就能实现提高编码效率的目的。 设备实施例三、一种编码设备，结构示意图如图12所示，本实施例的编码设备和 设备实施例一相比细化了编码单元13，包括格矢量空间形成单元131、对应关系生成单元 132和编码信息获得单元133，其中 格矢量分解单元131，用于当所述矢量选择单元12为当前位平面选择的编码模式 为格矢量编码模式，将该级位平面的二进制码分解为至少一个矢量； 对应关系生成单元132，用于生成所述格矢量分解单元131分解的至少一个矢量 在所述格矢量空间的位置索引信息和编码信息的对应关系； 可选地，所述对应关系生成单元132可以包括区域分解单元142、基准位置确定
单元152和关联单元162，所述区域分解单元142，用于根据所述格矢量分解单元131分解 的至少一个矢量的维度将所述格矢量空间的位置分成多个区域；所述基准位置确定单元
152，用于分别用相应的标识信息来指示所述区域分解单元142分解的多个区域，并在每个 区域内确定一个基准位置；所述关联单元162，用于将所述区域分解单元142分解的多个区 域的位置索引信息、指示多个区域的标识信息和所述多个区域的基准位置对应的索引信息 进行关联，形成对应关系。 编码信息获得单元133，用于根据所述对应关系生成单元132中的关联单元162生 成的对应关系获得所述至少一个矢量的编码信息，所述编码信息为所述至少一个矢量的编 码后二进制码。可以理解，这里的编码信息包括格矢量分解单元131分解成的矢量在格矢 量空间中相对于一个基准位置的相对位置索引信息。 所述码流形成单元14将所述编码信息获得单元133获得的编码信息写进码流。
可选地，该编码单元13还可以包括排序单元134，用于当所述格矢量分解单元 131分解的至少一个矢量包括两个以上矢量，根据每个矢量中二进制码为1的个数对所述 两个以上矢量进行优先排序。而编码信息获得单元133根据排序单元134中的矢量顺序对 位平面的矢量进行编码。 本实施例中细化了编码单元13，当矢量选择单元12为当前位平面选择的编码模 式为格矢量编码模式时，通过对应关系生成单元132生成对应关系，将复杂的格矢量与简 单的编码信息对应起来，并将编码信息写进码流。和现有技术中采用格矢量编码模式进行 编码时，需要将复杂的格矢量写进码流相比，本实施例采用的编码设备可以减少比特使用， 提高编码速率。 设备实施例四、一种解码设备，结构示意图如图13所示，包括解析单元30、解码 单元31和还原单元32，其中 解析单元30，用于解析接收到的码流数据，当得到标识位平面编码模式的二进制 码为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码信息； 解码单元31，用于根据所述解析单元30解析的矢量编码模式对应地将所述位平 面的矢量编码信息进行解码，得到所述位平面的源二进制码，并返回所述解析单元解析码
17流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。 可选地，解码单元31可以包括对应关系获得单元310和查找单元311，其中所 述对应关系获得单元310，用于获得所述解析单元30获得的矢量编码信息和矢量在格矢量 空间的位置索引信息的对应关系；所述查找单元311，用于根据所述对应关系获得单元310 获得的对应关系得到所述矢量在格矢量空间的位置索引信息，并利用所述位置索引信息在 所述格矢量空间内查到所述矢量中的源二进制码。 本实施例的解码设备相对于编码设备来说，由于编码设备在编码时能节省编码使
用比特，使得在解码时解码的比特也会相对地减少，从而提高了解码效率。 可以看出，本发明的位平面编码方法是通过将位平面的信息与预置的信息进行比
较来选择位平面相应的编码模式，在相符合时，选择为矢量编码模式，并将位平面按照矢量
编码模式编码后的信息写进码流。本发明的位平面编码方法可以采用简单的方法对位平面
进行选择编码模式后编码，简化了选择编码模式的计算程度，从而可以提高编码效率和精
度；且在相符合时选择为矢量编码模式，可以减少编码使用比特，提高位平面编码的效率；
另外用户可以根据实际应用在编码端预置用来选择矢量编码模式的信息，提高了用户体验。 以上对本发明实施例所提供的位平面编码和解码方法、通信系统及相关设备进行 了详细介绍，本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说 明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种位平面编码方法，其特征在于，包括将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合，则将所述当前位平面的编码模式选择为矢量编码模式；按照所述矢量编码模式对当前位平面的二进制码进行编码得到编码后二进制码；将标识所述当前位平面编码模式的二进制码及所述当前位平面的编码后二进制码对应地写进码流；若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位平面的下一级位平面作为当前位平面，并执行所述将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配的步骤。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述预置的信息包括位平面的二进制码 字的分布信息，则所述将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配之前还包括统计所述 当前位平面中二进制码的分布。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预置的信息包括指示位平面中二进制 码为1的个数大于参考量的信息，或指示位平面中二进制码为O的个数小于参考量的信息， 所述参考量是根据所述量化后的信号长度确定的；则所述统计所述当前位平面中二进制码的分布包括统计当前位平面中二进制码为1 或0的个数；当所述当前位平面中二进制码为1的个数大于参考量，或当前位平面中二进制码为0 的个数小于参考量时，则为当前位平面选择的编码模式为矢量编码模式。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述预置的信息包括指示位平面是所述 量化后的信号的最低位信息；将所述量化后的信号的位信息与所述预置的信息进行匹配，若相符合，则选择所述当 前位平面的编码模式为矢量编码模式。
5. 如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，还包括当所述匹配的结果为 所述当前位平面的信息与预置的信息不相符合，则选择所述当前位平面的编码模式为直接 编码模式或游程编码模式。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述矢量编码模式为格矢量编码模式，则 按照所述格矢量编码模式将当前位平面的二进制码进行编码得到编码后二进制码包括将当前位平面的二进制码分解为至少一个矢量；生成所述至少一个矢量在格矢量空间的位置索引信息和编码信息的对应关系； 根据所述对应关系获得所述至少一个矢量的编码信息，所述编码信息为所述至少一个 矢量的编码后二进制码。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述编码信息包含所述至少一个矢量在所 述格矢量空间中相对于一个基准位置的相对位置索引信息。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生成所述至少一个矢量在所述格矢量 空间的位置索引信息和编码信息的对应关系包括根据所述至少一个矢量的维度将所述格 矢量空间分成多个区域；分别用相应的标识信息来指示所述多个区域，并在每个区域内确定一个基准位置； 将所述多个区域的位置索引信息、指示所述多个区域的标识信息和所述多个区域的基 准位置对应的索引信息进行关联，形成对应关系。
9. 如权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，若所述至少一个矢量包括两个以 上矢量，则将该级位平面的二进制码分解为至少一个矢量之后还包括根据每个矢量中二 进制码为1的个数对所述两个以上矢量进行优先排序。
10. —种位平面解码方法，其特征在于，包括解析接收到的码流数据，当得到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模式，获 得所述位平面的矢量编码信息；根据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码，得到所述位平 面的源二进制码，并返回解析码流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。
11. 如权利要求io所述的方法，其特征在于，若所述矢量编码模式为格矢量编码模式，所述根据所述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码包括 获得所述矢量编码信息和矢量在格矢量空间的位置索引信息的对应关系； 根据该对应关系获得所述矢量在格矢量空间的位置索引信息，并在所述格矢量空间内查到所述矢量中的源二进制码。
12. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，所述矢量编码信息包括所述矢量在所述 格矢量空间中相对于一个基准位置的相对位置索引信息。
13. —种通信系统，其特征在于，包括编码模块和解码模块；所述编码模块，用于将当前位平面的信息与预置的信息进行匹配，若相符合，则将所述 当前位平面的编码模式选择为矢量编码模式；按照所述矢量编码模式对当前位平面的二进 制码进行编码得到编码后二进制码；将标识所述当前位平面编码模式的二进制码及所述当 前位平面的编码后二进制码对应地写进码流；若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位 平面的下一级位平面作为当前位平面，并执行所述将当前位平面的信息与预置的信息进行 匹配的步骤；所述解码模块，用于接收所述编码模块发送的码流数据，解析所述码流数据，当得到标 识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码信息；根据所 述矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编码信息进行解码，得到所述位平面的源二进 制码，并返回解析码流数据对所述位平面的下一级位平面进行解码。
14. 一种编码设备，其特征在于，包括 预置信息储存单元，用于储存预置信息；匹配单元，用于将当前位平面的信息与所述预置信息储存单元储存的预置信息进行匹配；矢量选择单元，用于当所述匹配单元匹配的结果为相符合，则将所述当前位平面的编 码模式选择为矢量编码模式；编码单元，用于按照所述矢量选择单元选择的矢量编码模式对当前位平面的二进制码 进行编码；码流形成单元，用于将标识当前位平面编码模式的二进制码及所述编码单元编码后的 当前位平面的二进制码对应地写进码流，若所述码流中有比特剩余，则将所述当前位平面 的下一级位平面作为当前位平面，并通知所述匹配单元进行匹配。
15. 如权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括分布统计单元，用于当所述预置 信息储存单元的预置信息包括位平面的二进制码字的分布信息，统计所述当前位平面中二进制码的分布；所述匹配单元是将所述分布统计单元统计的信息和所述预置信息储存单元储存的预 置信息进行匹配。
16. 如权利要求14所述的设备，其特征在于，若所述预置信息储存单元储存的预置信 息包括指示位平面中二进制码为1的个数大于参考量的信息，或指示位平面中二进制码 为0的个数小于参考量的信息，所述参考量是根据所述量化后的信号长度确定的；则所述分布统计单元统计的信息包括统计当前位平面中二进制码为1或0的个数。
17. 如权利要求14至16任一项所述的设备，其特征在于，还包括模式选择单元，用于 当所述匹配单元匹配的结果为不相符合，则将所述当前位平面的编码模式选择为直接编码 模式或游程编码模式；所述编码单元，还用于按照所述模式选择单元选择的编码模式对当前位平面的二进制 码进行编码。
18. 如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述编码单元包括格矢量分解单元，用于当所述匹配单元为当前位平面选择的编码模式为格矢量编码模 式，将该级位平面的二进制码分解为至少一个矢量；对应关系生成单元，用于生成所述格矢量分解单元分解的至少一个矢量在格矢量空间 的位置索引信息和编码信息的对应关系；编码信息获得单元，用于根据所述对应关系生成单元生成的对应关系获得所述至少一 个矢量的编码信息，所述编码信息为所述至少一个矢量的编码后二进制码。
19. 如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述对应关系生成单元包括区域分解单 元，用于根据所述格矢量分解单元分解的至少一个矢量的维度将所述格矢量空间的位置分 成多个区域；基准位置确定单元，用于分别用相应的标识信息来指示所述区域分解单元分解的多个 区域，并在每个区域内确定一个基准位置；关联单元，用于将所述区域分解单元分解的多个区域的位置索引信息、指示多个区域 的标识信息和所述多个区域的基准位置对应的索引信息进行关联，形成对应关系。
20. 如权利要求18或19所述的设备，其特征在于，还包括排序单元，用于当所述格矢 量分解单元分解的至少一个矢量包括两个以上矢量，根据每个矢量中二进制码为1的个数对所述两个以上矢量进行优先排序。
21. —种解码设备，其特征在于，包括解析单元，用于解析接收到的码流数据，当得到标识位平面编码模式的二进制码为矢量编码模式，获得所述位平面的矢量编码信息；解码单元，用于根据所述解析单元解析的矢量编码模式对应地将所述位平面的矢量编 码信息进行解码，得到所述位平面的源二进制码，并返回所述解析单元解析码流数据对所 述位平面的下一级位平面进行解码。
22. 如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述解码单元包括对应关系获得单元， 用于获得所述解析单元获得的矢量编码信息和矢量在格矢量空间的位置索引信息的对应 关系；查找单元，用于根据所述对应关系获得单元获得的对应关系得到所述矢量在格矢量空间的位置索引信息，并利用所述位置索引信息在所述格矢量空间内查到所述矢量中的源二 进制码。
全文摘要
本发明提供位平面编码和解码方法、通信系统及相关设备，应用于数据压缩技术领域。本发明的位平面编码方法是通过将位平面的信息与预置的信息进行比较来选择位平面相应的编码模式，在相符合时，选择为矢量编码模式，并将位平面按照矢量编码模式编码后的信息写进码流。本发明的位平面编码方法可以采用简单的方法对位平面进行选择编码模式后编码，简化了选择编码模式的计算程度，从而可以提高编码效率和精度；且在相符合时选择为矢量编码模式，可以减少编码使用比特，提高位平面编码的效率；另外用户可以根据实际应用在编码端预置用来选择矢量编码模式的信息，提高了用户体验。
文档编号G10L19/18GK101771416SQ20081018914
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者刘泽新, 哈维·米希尔·塔迪, 张清, 肖玮, 胡晨, 苗磊, 谢敏杰, 陈龙吟, 马付伟 申请人:华为技术有限公司