专利名称：一种信号处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其是一种信号处理方法和装置。
背景技术：
在数字通信领域，语音、图像、音频、视频的传输有着非常广泛的应用需求，如手机通话、音视频会议、广播电视、多媒体娱乐等。为了降低音视频信号存储或者传输过程中占用的资源，音视频压缩编码技术应运而生。音视频压缩编码技术的发展中涌现出了很多不同的技术分支，其中将信号由时域变换到频域后再进行编码处理的技术，又称为变换域编码技术由于具有很好的压缩特性，得到了非常广泛的应用。变换域编码技术中将信号由时域变换到频域的方法有很多种，其中傅立叶变换(Discrete Fourier transform, DFT)、离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)、离散正弦变换(Discrete sine transform, DST)以及修正离散余弦变换(Modified Discrete Cosine Transform,MDCT)等时频变换有着广泛的应用，在频谱分析、图像编码和语音编码等领域的应用尤其广泛。信号经过时频变换后可以使用量化技术进行压缩编码， 也可以使用其他一些参数音频编码的方法进行编码，从而达到数据压缩的目的。然而，发明人发现，直接根据变换公式进行DCT-IV或MDCT正变换与逆变换会导致很高的计算复杂度和存储量，提供一种低存储量的时域频域变换方法成为一种迫切的需要。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种数据处理方法，减少音视频编码过程中时域频域变换处理的存储量。根据本发明的一实施例，一种数据处理方法，包括对输入数据进行重组，得到重组后的数据；使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为a·^^/+1 ,ρ = 0，. . .，L/2-1，a 为常数；对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里(Fast Fourier Transform, FFT) 变换，L为输入数据的长度；使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为 b-Kq+1 ,q = 0，...，L/2_l，b 为常数；获得输出数据。根据本发明的另一实施例，一种时域到频域的信号处理方法，包括对时域数据进行预处理，得到预处理后数据；使用旋转因子a · 对所述预处理后的数据进行预旋转处理；对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；
使用旋转因子b_fFwk+°5对所述离散傅里叶变换后的数据进行后旋转处理，获得频域数据；其中，在获得频域数据之前还包括利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤；所述a、b为常数，所述N为时域数据长度，所述『_
N°根据本发明的另一实施例，一种频域到时域的信号处理方法，包括对频域数据进行进行预处理，得到预处理后的数据；使用旋转因子C_fFwk+°5对所述预处理后的数据进行预旋转处理；对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；使用旋转因子d ·对所述快速傅里叶变换后的数据进行后旋转处理；对所述后旋转处理后的数据进行后处理，获得时域数据；其中，在获得时域数据之前还包括利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤；所述c、d为常数，所述N为两倍的频域数据长度，所述 .警。根据本发明的另一实施例，一种信号处理装置，包括重组单元，用于对输入数据进行重组，得到重组后的数据；预旋转单元，用于使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为,P = 0，. . .，L/2-1，a 为常数；变换单元，用于对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里(Fast FourierTransform, FFT)变换，L为输入数据的长度；后旋转单元，用于使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为广,q = 0,..., L/2-1，b为常数；输出单元，用于获得输出数据。根据本发明的另一实施例，一种时域到频域的信号处理装置，包括预处理单元，用于对时域数据进行预处理，得到预处理后的数据；预旋转单元，用于使用旋转因子a ·5对所述预处理后的数据进行预旋转处理；变换单元，用于对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；后旋转单元，用于使用旋转因子b_fFwk+°5对所述离散傅里叶变换后的数据进行后旋转处理，获得频域数据；其中，还包括固定补偿单元，用于利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿处理；所述a、b为常数，所述N为时域数据长度，所述 =广I。根据本发明的另一实施例，一种频域到时域的信号处理装置，包括预处理单元，用于对频域数据进行预处理，得到预处理后的数据；预旋转单元，用于使用旋转因子C_fFwk+°5对所述预处理后的数据进行预旋转处理；变换单元，对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；后旋转单元，使用旋转因子对所述快速傅里叶变换后的数据进行后旋转处理；其中，还包括固定补偿单元，用于利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿处理；所述C、d为常数，所述N为两倍的频域数据长度，所述# _e—
N°本发明实施例，预旋转和后旋转步骤使用的旋转因子具有对称性，可以降低数据存储量。同时，使用FFT可以加快变换的速度，降低其计算复杂度。
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为本发明提供的时域到频域的DCT-IV变换方法一个实施例的流程示意图；图2为本发明提供的时域到频域的DCT-IV变换方法另一个实施例的流程示意图；图3为本发明提供的时域到频域的DCT-IV变换方法另一个实施例的流程示意图；图4为本发明提供的时域到频域的MDCT变换方法一个实施例的流程示意图；图5为本发明提供的频域到时域的MDCT变换方法一个实施例的流程示意图；图6为本发明提供的时域到频域的MDCT变换方法另一个实施例的流程示意图；图7为本发明提供的频域到时域的MDCT变换方法另一个实施例的流程示意图；图8为本发明提供的信号处理装置一个实施例的结构示意图；图9为本发明提供的时域到频域的信号处理装置一个实施例的结构示意图；图10为本发明提供的频域到时域的信号处理装置一个实施例的结构示意图。
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作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。数字信号处理领域，音频编解码器、视频编解码器广泛应用于各种电子设备中， 例如移动电话，无线装置，个人数据助理(PDA)，手持式或便携式计算机，GPS接收机/导航器，照相机，音频/视频播放器，摄像机，录像机，监控设备等。通常，这类电子设备中包括音频编码器或音频解码器，音频编码器或者解码器可以直接由数字电路或芯片例如 DSP (digital signal processor)实现，或者由软件代码驱动处理器执行软件代码中的流程而实现。例如一种音频编码器，首先对输入信号进行分帧处理，得到20ms—帧的时域数据；然后对时域数据进行加窗处理，得到加窗后的信号；对加窗后的时域信号进行频域变换，例如MDCT变换或者DCT-IV型变换，将信号由时域变换到频域；再对频域信号进行分带处理，得到分带以后的频域信号；然后对每一个子带信号的能量进行计算，并对子带能量进行量化编码，传输到解码端；接下来根据量化后的子带能量值进行基于听觉掩蔽效应的自适应比特分配，得到各个子带用于量化编码的比特数；最后对各个子带内的频点进行归一化处理，根据所分配的编码比特数，使用矢量量化技术对子带内归一化处理后的频点进行矢量量化，得到矢量量化的码书索引，编码后传输到解码端。解码端接收到由编码端传输出来的压缩码流以后，根据相应的解码步骤从码流中查找出各子带信号能量的码书索引，并得到各子带信号能量的量化值；根据这些量化值采用和编码端一致的比特分配技术，得到各个子带所分配的比特数；根据各个子带所分配的比特数，以及从码流中获取的各个子带的矢量量化的码书索引，得到各个子带量化后的归一化频域系数；根据各子带信号能量的量化值将各个子带量化后的归一化频域系数进行去归一化处理，得到完整的频域信号；对解码的到的频域信号进行编码端所用变换相对应的逆变换，将信号由频域变换到时域，对时域信号进行后处理后得到合成信号，即为解码端输出信号。时域到频域的信号处理方法又可称作正变换，频域到时域的信号处理方法又可称作逆变换。DCT作为一种空间变换，其最大特点是具有能量紧致性，这就使得以DCT为基础的编码系统会具有很好的压缩性能。第四型DCT(DCT-IV)经常用于音频和视频数据压缩。
DCT-IV 变换的公式为少⑷=雲 i( )cos + + k = 0，1，2，···，L-1 其中，k 为
0到L-I间的整数。可见，直接根据变换公式进行DCT-IV正变换与逆变换会导致很高的计算复杂度和存储量。由于DCT-IV变换在实时通信领域特别是音频编码中的广泛应用，减少DCT-V变换方法的存储量成为一种迫切的需要。参考图1，本发明一个实施例提供的一种信号处理方法，用于实现编码过程中的时域到频域的DCT-IV变换，减少变换过程的存储量，该方法包括如下步骤SlOl 对时域数据进行重组，得到重组后的数据。假设为需要进行DCT-IV型变换的数据，该数据可以是经过加窗等预处理步骤后的数据。对数据进行重组，得到重组后的数据ζ (P)z(p) = x(2p) + j-x(L-\-2p),p = 0,1,2, L/2-1S102:使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为^-W2X1 ,P = O,1,2,..., L/2-1，a 为常数。将重组数据Z(p)进行预旋转处理，旋转因子为&_『42广，？ = 0，1，2，...，L/2-1。其中巧2广1 =cos^-jsm^,p = 0，1,2,…，L/2-1，a 为常数。由于旋转因子中的W42/+1项可以写成以下形式WX1ρ = 0,1,2,…，L/2-1满足cos2难气-广)+1) = cos2球，+1))=如1^111，q = o,i,2, ...，L/4_1 和sin2M(2{y^-q)+l) = sm2"(L4(L2q+l)) = cos^^, q = 0,1, 2,…，L/4-1 的条件，因此具体的实现过程中只需要存储一个L/2点的余弦数据表格a·cos^^，ρ = 0,1,2-, L/2-1或者正弦数据表格a_sin^^，p = 0,1,2-, L/2-1 即可。S103 对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里叶变换(Fast FourierTransform, FFT)。S104:使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为q = 0，. . .，L/2-1, b 为常数；对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为 q = 0,1,2,...，L/2_1 即q为0到L/2-1间的整数。其中
权利要求
1.一种数据处理方法，其特征在于，包括对输入数据进行重组，得到重组后的数据；使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为&·『4 +1, ρ =0，. . .，L/2-1，a 为常数；对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里(Fast Fourier Transform, FFT)变换，L为输入数据的长度；使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为IfF42/+1 ,q = 0，...，L/2_l，b 为常数；获得输出数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得输出数据之前还包括利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a和b的乘积等于—
6.一种时域到频域的信号处理方法，其特征在于，包括对时域数据进行预处理，得到预处理后数据；使用旋转因子a·对所述预处理后的数据进行预旋转处理；对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；使用旋转因子b_fFwk+°5对所述离散傅里叶变换后的数据进行后旋转处理，获得频域数据；其中，在获得频域数据之前还包括利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤；所述a、b为常数，所述N为时域数据长度，所述^
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a和b的乘积等于^
10.一种频域到时域的信号处理方法，其特征在于，包括 对频域数据进行进行重组，得到重组后的数据；使用旋转因子c·炉力+°5对所述重组后的数据进行预旋转处理； 对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换； 使用旋转因子d·对所述快速傅里叶变换后的数据进行后旋转处理； 对所述后旋转处理后的数据进行后处理，获得时域数据；其中，在获得时域数据之前还包括利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤； 所述c、d为常数，所述N为两倍的频域数据长度，所述 .警。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为Wn0.75ο
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿的步骤包括进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。
13.一种信号处理装置，其特征在于，包括重组单元，用于对输入数据进行重组，得到重组后的数据；预旋转单元，用于使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为 3-^1-4 = 0,...,172-1,3 为常数；变换单元，用于对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里(Fast Fourier Transform, FFT)变换，L为输入数据的长度；后旋转单元，用于使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为广1 ,q = 0，...，L/2-l，b为常数； 输出单元，用于获得输出数据。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括固定旋转补偿单元，用于利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿处理。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为Μ—ι3ο
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为/的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。2/y
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述a和b的乘积等于g
18.—种时域到频域的信号处理装置，其特征在于，包括预处理单元，用于对时域数据进行预处理，得到预处理后的数据；预旋转单元，用于使用旋转因子a·5对所述预处理后的数据进行预旋转处理；变换单元，用于对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；后旋转单元，用于使用旋转因子b_fFwk+°5对所述离散傅里叶变换后的数据进行后旋转处理，获得频域数据；其中，还包括固定补偿单元，用于利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿处理；所述a、b为常数，所述N为时域数据长度，所述 =广I。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为W/75
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。
21.—种频域到时域的信号处理装置，其特征在于，包括重组单元，用于对频域数据进行重组，得到重组后的数据；预旋转单元，用于使用旋转因子对所述重组后的数据进行预旋转处理；变换单元，对所述预旋转处理后的数据进行N/4点的快速傅里叶变换；后旋转单元，使用旋转因子对所述快速傅里叶变换后的数据进行后旋转处理;其中，还包括固定补偿单元，用于利用固定旋转补偿因子进行固定旋转补偿处理；所述c、d为常数，所述N为两倍的频域数据长度，所述
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子的乘积为W/75
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述固定旋转补偿单元用于进行至少一次固定旋转补偿，所述至少一次固定旋转补偿的旋转补偿因子为乘积为的至少一个因子的一阶泰勒级数展开值。
全文摘要
本发明实施例公开了一种数据处理方法，包括对输入数据进行重组，得到重组后的数据；使用一个对称的旋转因子对重组后的数据进行预旋转，旋转因子为p＝0，...，L/2-1，a为常数；对预旋转处理后的数据进行L/2个点的快速傅里(Fast Fourier Transform，FFT)变换，L为输入数据的长度；使用一个对称的旋转因子对FFT变换后的数据进行后旋转处理，旋转因子为q＝0，...，L/2-1，b为常数；获得输出数据。
文档编号G10L19/02GK102592601SQ20111000403
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者张德明, 李海婷, 许剑峰, 阿里斯·塔勒布 申请人:华为技术有限公司