利用条件量化器的音频编码和解码的制作方法

利用条件量化器的音频编码和解码的制作方法
【专利摘要】一些方法可以涉及接收包括变换系数数据的编码音频数据的帧。变换系数数据可以包括指数数据和尾数数据。尾数数据可以包括通过均匀或不均匀的量化间隔的边界被编码的尾数值。可以至少部分基于指数概况数据来重构尾数值。基于指数概况数据，可以推断关于预量化尾数值的统计数据。指数概况数据可以包括指数差分数据。一些这样的指数差分数据可以是指数差对，但是在替代方法中可以估计多于两个的指数差分数据点。在每个频率段，尾数值重构可以取决于指数差分数据，例如，取决于指数差对。
【专利说明】利用条件量化器的音频编码和解码
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年4月25日提交的美国临时专利申请No. 61/638, 090和2012 年7月27日提交的美国实用专利申请No. 13/560, 144的优先权，这些申请的全部内容特此 通过引用并入。

【技术领域】
[0003] 本公开涉及对音频信号进行编码或者对编码的音频信号进行解码。特别地，本公 开涉及量化和逆量化处理。

【背景技术】
[0004] 对于音频和视频数据的数字编码和解码处理的发展持续对娱乐内容的递送具有 显著影响。尽管存储器器件的容量提高并且越来越高带宽的数据递送广泛可用，但是存在 对于最小化将被存储和/或传输的数据量的持续压力。音频和视频数据常常一起递送，并 且用于音频数据的带宽常常受视频部分的要求约束。
[0005] 因此，音频数据常常以高压缩因子进行编码，有时压缩因子为30:1或更高。因为 信号失真随着所应用的压缩的量而增大，所以可以在解码的音频数据的保真度与存储和/ 或传输编码数据的效率之间进行权衡。
[0006]而且，希望降低编码和解码算法的复杂度。对关于编码处理的附加数据进行编码 可以简化解码处理，但是是以存储和/或传输附加编码数据为代价的。因此，在参数化向后 自适应方法中，不对用于每个尾数的比特分配数据进行编码。相反，解码器必须从其他编码 信息重新计算比特分配数据。这样的方法使得可编码更少的数据，但是在解码器侧涉及相 对更大的复杂度。类似地，虽然有损尾数编码处理允许大幅度的数据压缩，但是在编码处理 中，特别是在尾数量化处理期间，丢失了关于原始尾数值的一些信息。尽管现有的音频编码 和解码方法大致是令人满意的，但是改进方法将是令人期望的。


【发明内容】

[0007] 本公开中描述的技术主题的一些方面可以在编码或解码方法中实现。一些这样的 方法可以涉及接收包括变换系数数据的编码音频数据的帧。变换系数数据可以包括指数数 据和尾数数据。尾数数据可以包括通过均匀或不均匀的量化间隔的边界被编码的尾数值。 可以至少部分基于关于指数的信息来重构尾数值。这样的信息在本文中可以被称为指数概 况数据（exponent profile data)。基于指数概况数据，可以推断关于预量化尾数值的统计 数据。
[0008] 根据一些实现，指数概况数据可以包括指数差分数据。一些这样的指数差分数据 可以是指数差对，但是在替代实现中可以估计多于两个的指数差分数据点。在每个频率段， 尾数值重构可以以指数差分数据为条件，例如，以指数差对为条件。
[0009] 本文中描述的一些方法涉及：接收包括音频数据的编码帧，并且响应于从该编码 帧提取的信息，确定量化器分辨率数据。量化器分辨率数据可以对应于在对用于所述编码 帧的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干个（a number of)量化 间隔。所述方法可以涉及：从所述编码帧确定变换系数的指数概况数据，并且至少部分基于 量化器分辨率数据和指数概况数据来确定用于所述编码帧的尾数值的多种去量化方法。所 述方法还可以涉及根据所述去量化方法对所述尾数值进行去量化。
[0010] 指数概况数据可以包括指数差分数据。在一些这样的实现中，指数差分数据可以 对应于5种差分状态。指数差分数据可以例如包括指数差对。对尾数值进行去量化可以涉 及根据与用于频率的指数差对相应的去量化方法对用于该频率的尾数值进行去量化。用于 所述频率的指数差对可以包括与用于较低频率的指数相关的第一指数差以及与用于较高 频率的指数相关的第二指数差。
[0011] 在一些实现中，在对尾数值进行量化的处理期间使用的量化间隔可以是均匀的量 化间隔。然而，在其他实现中，量化间隔可以不是均匀的量化间隔。在一些实现中，在对尾 数值进行量化的处理期间使用的量化值可以对应于量化间隔的边界之间的中点。然而，至 少一些去量化值可以不对应于量化间隔的边界之间的中点。
[0012] 所述去量化方法中的至少一些可以涉及与在对所述编码帧的尾数值进行量化的 处理期间使用的量化值不同的去量化值的应用。在一些实现中，指数概况数据可以包括关 于对于其在所述编码帧中不存在相应的尾数值的指数的数据。
[0013] 本文中描述的一些实现提供包括逻辑系统以及一个或多个接口的装置。所述逻辑 系统可以包括下列中的一个或多个：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP)、 专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管 逻辑、或分立硬件组件。所述逻辑系统可以被配置为：从所述接口接收包括音频数据的编码 帧，并且响应于从该编码帧提取的信息，确定量化器分辨率数据。编码帧可以为各种格式之 一，诸如AC-3格式或增强AC-3格式。量化器分辨率数据可以对应于在对用于所述编码帧 的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干个量化间隔。
[0014] 所述逻辑系统还可以被配置为从所述编码帧确定变换系数的指数概况数据。所述 逻辑系统可以被配置为至少部分基于量化器分辨率数据和指数概况数据来确定用于所述 编码帧的尾数值的多种去量化方法。所述逻辑系统还可以被配置为根据所述去量化方法对 尾数值进行去量化。
[0015] 所述装置可以包括存储器器件。所述接口可以是逻辑系统与存储器器件之间的接 口。可替代地，或者附加地，所述接口包括网络接口。
[0016] 在一些实现中，指数概况数据可以包括指数差分数据。例如，指数差分数据可以包 括与多个频率中的每个相应的指数差对。在一些这样的实现中，所述装置包括在其上存储 有数据结构的存储器。所述数据结构包括多种去量化方法以及相应的指数差分数据。所述 逻辑系统可以被配置为通过参照所述数据结构来确定与指数差分数据相应的去量化方法。
[0017] 本文中描述的一些实现可以在其上存储有的软件的非暂态介质中实现。所述软件 可以包括用于控制解码装置执行以下操作的指令：接收包括音频数据的编码帧，并且响应 于从该编码帧提取的信息，确定量化器分辨率数据。量化器分辨率数据可以对应于在对用 于所述编码帧的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干个量化间 隔。
[0018] 所述软件可以包括用于控制解码装置执行以下操作的指令：从所述编码帧确定变 换系数的指数概况数据，并且至少部分基于量化器分辨率数据和指数概况数据来确定用于 所述编码帧的尾数值的多种去量化方法。所述软件可以包括用于控制解码装置根据所述去 量化方法对尾数值进行去量化的指令。
[0019] 本文中提供替代方法。一些这样的方法可以涉及：接收时域中的第一音频数据，并 且将第一音频数据变换为频域中的第二音频数据。第二音频数据可以包括变换系数。所述 方法可以涉及：从变换系数确定包括指数概况数据的指数数据，并且响应于该指数数据确 定量化器分辨率数据。量化器分辨率数据可以对应于在对变换系数的尾数值进行量化的处 理期间将使用的若干个量化间隔。所述方法可以涉及：至少部分基于量化器分辨率数据和 指数概况数据来确定用于变换系数的尾数值的多种量化方法。所述方法可以涉及根据所述 量化方法对所述尾数值进行量化。
[0020] 所述方法可以涉及形成包括第二音频数据、指数数据和量化的尾数值的编码帧。 在一些实现中，在对尾数值进行量化的处理期间使用的一个或多个量化值可以不对应于量 化间隔的边界之间的中点。所述量化方法中的一种或多种可以使用边界被不均匀地分隔的 量化间隔。
[0021] 本公开的替代方面可以在包括逻辑系统以及至少一个接口的装置中实现。所述逻 辑系统可以被配置为从接口接收包括频域中的第一音频数据、指数数据和量化的尾数值的 编码帧。可以根据至少部分基于从指数数据确定的指数概况数据和量化器分辨率数据的量 化方法来确定量化的尾数值。
[0022] 所述逻辑系统可以被配置为：从量化的尾数值确定去量化的尾数值，至少部分基 于去量化的尾数值来确定变换系数，并且使用变换系数来执行逆变换以生成时域中的第二 音频数据。
[0023] 本说明书中描述的技术主题的一种或多种实现的细节在附图和以下描述中阐述。 其他特征、方面和优点从描述、附图和权利要求书将变得清楚。注意，附图的相对尺寸可能 不按比例绘制。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1是例示音频编码处理的例子的流程图。
[0025] 图2A是示出对绝对指数值的指数遮盖（tenting)处理的一个例子的结果的图。
[0026] 图2B是示出差分指数值的图。
[0027] 图3A是描绘3级对称量化处理的例子的图。
[0028] 图3B是描绘4级非对称量化处理的例子的图。
[0029] 图4是例示音频解码处理的例子的流程图。
[0030] 图5是例示涉及条件逆量化器的替代音频解码处理的例子的流程图。
[0031] 图6A是示出变换系数值的概率密度函数的例子的图。
[0032] 图6B-6D是关于图6A的变换系数的尾数和选定指数值的概率密度函数的图。
[0033] 图7是指示各个频率处的指数值的例子的图。
[0034] 图8是描绘根据向后指数差分和向前指数差分的规格化尾数方差的例子的示图。
[0035] 图9是示出建立用于使用条件逆量化器的音频解码方法的参数的处理的例子的 流程图。
[0036] 图10是提供编码器或解码器装置的组件的例子的框图。
[0037] 各个图中的相似的附图标记和标号指示相似的元件。

【具体实施方式】
[0038] 以下描述针对出于描述本公开的一些创新性方面的目的的某些实现、以及在其中 可以实现这些创新性方面的环境的例子。然而，可以以各种不同的方式应用本文中的教导。 尽管本申请中提供的例子主要就AC-3音频编解码器（也被称为"Dolby Digital"）和增强 AC-3音频编解码器（也被称为E-AC-3或"Dolby Digital Plus"）进行描述，但是本文中提 供的构思适用于其他音频编解码器，包括但不限于，MPEG-2 AAC和MPEG-4 AAC。而且，所描 述的实现可以在各种音频编码器和/或解码器中实现，所述音频编码器和/或解码器可以 被包括在移动电话、智能电话、台式计算机、手持或便携式计算机、上网本、笔记本、智能本、 平板、立体声系统、电视、DVD播放器、数字记录设备以及各种其他设备中。因此，本公开的 教导并非意图被限于附图中所示的和/或本文中描述的实现，而是相反地具有广泛的适用 性。
[0039] 图1是例示音频编码处理的例子的流程图。音频编码处理100的操作，像本文中 所示和/或所描述的其他处理那样，不一定按所指示的次序执行。而且，本文中提供的处理 可以包括比所示的和/或所描述的块多或少的块。音频编码处理100以及本文中描述的其 他音频处理和解码处理可以至少部分由音频编码器和/或解码器执行，所述音频编码器和 /或解码器可以经由硬件、固件、记录在非暂态介质上的软件等实现。在本文中的其他地方 描述一些例子。
[0040] 在音频编码处理100中，在变换处理104中将时域中的输入采样102变换到频域 中。可以将输入采样102分组为音频数据帧，每个帧中具有多个块。在一些这样的例子中， 变换处理104涉及对输入帧102进行修正离散余弦变换（MDCT)以生成变换系数106a。然 而，在替代实现中，可以使用其他变换方法（诸如快速傅立叶变换或各种分析滤波器组， 艮P，正交镜像滤波器组（QMF))。可以对输入采样102的块进行加窗和叠加。变换处理104 的输出可以被约束在某些值内。例如，MDCT的输出可以是约束在-I. 0与I. 0之间的"小数 表示"。
[0041] 在处理108中，将所述小数表示转换为浮点表示以供以后处理。在一些实现中，处 理108的输出可以是具有尾数值和指数值的变换系数。在一些这样的实现中，处理108的 输出可以为以下形式：
[0042] X = Y2_k [式 1]
[0043] 在式1中，X表示变换系数106a，Y表示尾数值112a，k表示指数值110 (参见图 1)。在一些实现中，尾数值112a和指数值110可以被约束落在预定范围内。例如，为了用 AC-3音频编解码器进行编码，指数值110可以大于或等于零。尾数值112a可以被约束为大 于或等于0. 5并且小于或等于1. 0。
[0044] 在处理128之前可以以各种方式对指数值110进行处理，其中，指数值110被包括 在音频数据的编码帧130中。在一些实现中，可以跨时间和/或频率对指数值110进行分 组。当指数值110随时间和/或跨频率相对缓慢地变化时，这样的分组可能是更可取的。
[0045] 例如，指数值110可以在单个指数值110用于可以表示频率范围的每个频率分量 (在本文中也被称为"区段"或"频率段"）的情况下被编码。可替代地，指数值110可以在 单个指数值110用于多个区段（例如，2个、4个或更多个区段）的情况下被编码。如果跨 多个频率段对指数值110进行分组，则与这些区段中的一些相应的指数值110可能需要改 变。如果需要改变，则可以改变相应的尾数值112a，以便使每个变换系数106a保持为等量 值。
[0046] 类似地，可以跨时间或者可以不跨时间对指数值110进行分组。如果不跨时间对 指数值110进行分组，则可对于每个块编码不同的指数值110。然而，如果多个块之间共享 单个指数值110,则其他块中的指数值Iio中的一些可能需要改变。如果需要改变，则可以 改变相应的尾数值112a，以便对每个变换系数106a保持等量值。
[0047] 当根据指数值110的变化改变尾数值112a时，希望以无损的方式这样做。在一 些实现中，如果当相应的指数值Iio改变时将尾数值112a调整得高于阈值，则将尾数值 112a "裁剪"到最大值（诸如1.0)。这样的"裁剪"引入了信号失真。因此，不是当相应的 指数值110改变时将尾数值112a调整得高于阈值，而是可能优选的是对具有较低尾数值 112a的变换系数106a的等量值进行编码。
[0048] 图2A是示出对绝对指数值的指数遮盖处理的一个例子的结果的图。在这个例子 中，图220描绘绝对指数值110和相应的频率段225的序列。在这个例子中，相邻指数值110 之间的差分被约束为小于±12dB。这里，分别在相邻区段225i与225 j中的指数值IlOa和 IlOb之间的差分超过12dB。因此，作为该指数遮盖处理的结果，用于区段225j的指数值从 IlOb降至110c。在这个例子中，调整相应的尾数值112a，以便对于相应的变换系数106a保 持等量值。
[0049] 图2B是示出差分指数值的图。图2B的图250中所示的差分指数值225对应于 指数遮盖处理之后图2A的绝对指数值之间的差。例如，差分指数值225a(-l)对应于区段 225b的指数值110与区段225a的指数值110之间的差。差分指数值225b (-2)对应于区段 225c的指数值110与区段225b的指数值110之间的差。
[0050] 在这个例子中，差分指数值255被约束落在-2至2的范围内，并且具有5种可能 的状态：_2、_1、0、1或2。因此，差分指数值255i (对应于区段225j的指数值110与区段 225i的指数值110之间的差）已经从3降至2。再次参照图1，在比特流打包处理128期 间，可以将这些差分指数值255包括在编码帧130的指数数据120中。指数数据120可以 包括在本文中被称为指数概况数据的内容。在一些实现中，可以从指数数据120推导指数 概况数据。以下描述使用指数概况数据的一些例子。
[0051] 现在将描述对尾数值112a进行编码的一些例子。比特分配处理114可以包括对 每个尾数值112a确定最佳的量化器分辨率。例如，可以从每帧可用的比特的总数减去开 销、指数编码等所需的比特数量。功率谱密度（即每个区段的谱能量的估计）可以从指数 值110计算，或者通过使用参考指数值和差分指数值255来计算。
[0052] 可以计算解释人类听力的心理声学性质的掩蔽曲线，并且将该掩蔽曲线与每个区 段的功率谱密度进行比较。在一些这样的实现中，将对多个频带中的每个应用掩蔽曲线。还 可以应用人类听力的绝对阈值。
[0053] 可以计算信号掩蔽比，其表示每个区段的功率谱密度与相应的掩蔽值之间的差。 在一些实现中，量化器分辨率可以基于信号掩蔽比。例如，在尾数量化处理116期间应用的 量化器分辨率可以与信号隐蔽比成正比。在一些实现中，编码帧130中所包括的比特分配 参数118可以与该量化器分辨率相对应。因此，编码帧130的比特分配参数118可以包括 与在尾数量化处理116期间使用的若干个量化间隔相应的量化器分辨率数据。然而，在替 代实现中，比特分配参数118不被包括在编码帧130中。在参数化向后自适应实现（诸如 Dolby Digital和Dolby Digital Plus)中，比特分配参数118 (或者与量化器分辨率相应 的其他数据）可以由解码器从编码帧中所包括的指数数据、掩蔽曲线偏移数据等计算。这 样的方法使得可编码较少的数据，但是在解码器侧涉及相对大的复杂度。
[0054] 在一些实现中，只有与每个区段的超过掩蔽曲线值（或者人类听力的绝对阈值） 的那些功率谱密度值相应的比特将被包括在编码帧130中。然而，功率谱密度值超过掩蔽 曲线值的程度可能随时间大幅度变化。因此，可能潜在地被编码的比特的相应数量也可能 随时间大幅度变化。
[0055] 为了补偿这样的变化，一些编码器实现涉及迭代搜索以针对可用比特的数量对信 号掩蔽比进行优化。在一些这样的实现中，如果潜在地可能被编码的比特的数量超过可用 比特数量，则可以将掩蔽曲线上移。如果可能潜在地被编码的比特的数量少于可用比特数 量，则可以将掩蔽曲线下移。可以确定最佳掩蔽曲线偏移，其导致在不超过可用比特数量的 情况下使用尽可能多的比特。
[0056] 现在将描述尾数量化处理116的一些例子。如以上所指出的，尾数量化处理116的 量化器分辨率可以基于信号掩蔽比。一些编码实现可以涉及大量的可能的量化器分辨率。
[0057] 例如Dolby Digital包括16个可能的量化器分辨率,每个量化器分辨率对应于比 特分配指针值。比特分配指针〇对应于如下实例，其中因为功率谱密度值落至掩蔽曲线或 绝对听力阈值的水平以下，因此对于采样没有尾数值被编码。比特分配指针1对应于3级 对称量化处理。比特分配指针2-5对应于5级、7级、11级和15级对称量化处理。比特分 配指针6-16对应于2 n级非对称量化处理，其中，n可以是5-12、14或16的范围中的整数。
[0058] 图3A是描绘3级对称量化处理的例子的图。在这个例子中，量化间隔305是均匀 的：量化间隔305a、305b和305c均是2/3。中点310可以参照量化间隔305的边界315而 确定。例如，中点310a在量化间隔305a的边界315a与315b之间的中间。
[0059] 在图300中，在尾数量化处理116期间应用的量化值122对应于量化间隔305的 中点310。例如，量化间隔305a的中点310a为-2/3,其对应于量化的尾数值122a。类似 地，量化间隔305c的中点310c为2/3,其对应于量化的尾数值122c。
[0060] 替代的量化处理116可以涉及或者可以不涉及均匀量化间隔305的应用。而且， 替代的量化处理116可以涉及或者可以不涉及量化值320与量化间隔305的中点310之间 的对应。图3B中示出了用于一个这样的替代量化处理116的参数。
[0061] 图3B是描绘4级非对称量化处理的例子的图。在这个例子中，量化间隔305在 1/4(参见量化间隔305d)至3/4(参见量化间隔305g)的范围内。在这个例子中，量化间隔 305e和305f为1/2。对于量化间隔305e和305f，中点310e和310f与量化的尾数值122e 和122f相对应。然而，量化间隔305d和305g的中点310d和310g不与量化的尾数值122d 和122g相对应。
[0062] 一些替代的非均匀量化处理116涉及矢量量化。一些矢量量化方法使得多维数据 矢量可以用单个码字表示。该码字可以与矢量的预定义数据结构（例如，表）的特定矢量 相应。该码字的长度可以取决于所述数据结构中的矢量的数量：相对多的矢量可以与相对 长的码字相对应。
[0063] 例如，Dolby Digital Plus的一些量化处理116涉及其中码字可以在2个比特到9 个比特的范围内的矢量量化。单个码字可以用于表示每个尾数矢量。Dolby Digital Plus 编码器可以基于信号掩蔽比为尾数矢量选择适当的矢量表。在该表内，编码器可以确定哪 个矢量最接近地匹配该尾数矢量。与用于最佳匹配矢量的表索引相应的码字可以被包括在 编码帧130中。通过使用码字，解码器可以通过从该适当的表提取与码字相应的矢量来恢 复量化的尾数值。以下将描述尾数量化处理116的附加的实现。
[0064] 图4是例示音频解码处理的例子的流程图。广泛地讲，音频解码处理400涉及撤 销在音频编码处理100期间进行的行为。在一些实现中，音频解码处理400基本上是音频 编码处理100的镜像。
[0065] 当解码器接收到编码帧130时，音频解码处理400开始。例如，当解码设备经由接 口（诸如网络接口）接收到多个编码帧130时，该处理可以开始。可替代地，或者附加地， 解码设备的逻辑系统可以经由逻辑系统与存储器器件之间的接口接收编码帧130。
[0066] 在比特流拆包处理402期间，从编码帧130提取指数数据120和量化的尾数值 122。在一些实现中，比特分配参数118(或者与量化器分辨率相对应的其他数据）也被包 括在编码帧130中。在比特分配处理404中，可以从比特分配参数118计算比特分配值。 在尾数去量化处理406中对量化的尾数值122进行去量化以生成尾数值112b。比特分配 参数118可以包括指示在尾数去量化处理406期间使用的若干个量化间隔的量化器分辨率 数据。然而，在一些实现中，比特分配参数118不被包括在编码帧130中。比特分配参数 118(或者与量化器分辨率相对应的其他数据）可以由解码器从编码帧中所包括的指数数 据、掩蔽曲线偏移数据等计算得到。因为尾数量化处理116是有损处理，所以尾数值112b不 一定与输入到尾数量化处理116的尾数值112a相同。以下将描述尾数去量化处理406的 一些新颖变动。
[0067] 在块浮点解码处理408期间，将尾数值112b和相应的指数值110从浮点表示转换 为变换系数l〇6b的小数表示。块浮点解码处理408的输出可以被约束在某些值内。例如， 变换系数l〇6b的值可以被约束在-I. 0与I. 0之间。
[0068] 在逆变换处理410中，将频域中的变换系数106b变换为时域中的解码采样412。 在一些这样的例子中，逆变换处理410涉及变换系数106b的逆MDCT以生成解码的采样 412。然而，替代实现可以涉及其他逆变换方法，诸如快速傅立叶变换或合成滤波器组（即， 逆 QMF)。
[0069]图5是例示涉及条件逆量化器的替代音频解码处理的例子的流程图。在一些实现 中，音频解码处理500可以类似于上述音频解码处理400。然而，音频解码处理500涉及新 颖的去量化方法和相关处理。与本文中描述的其他方法一样，音频解码处理500的块可以 按或者可以不按所指示的顺序执行。例如，在一些实现中，块515可以在块510之前执行， 或者块510和515可以基本上同时执行。
[0070] 在这个例子中，当解码器接收包括音频数据的一个或多个编码帧（块505)时，音 频解码处理500开始。例如，当解码设备经由接口接收到编码帧（或多个编码帧）时，该处 理可以开始。在一些实现中，编码帧可以基本上类似于如上所述的编码帧130,并且可以为 AC-3格式、增强AC-3格式或本领域的普通技术人员已知的另一音频编解码器。然而，如以 下所讨论的，在一些实现中，编码帧可能已经根据本文中描述的新颖处理进行了编码。根据 一些这样的实现，尾数重构可以以指数信息为条件。
[0071] 通过其接收编码帧的接口可以是网络接口。可替代地，或者附加地，逻辑系统可以 经由逻辑系统与存储器器件之间的接口接收编码帧。图10中示出了编码器或解码器装置 的组件的例子，以下将对这些例子进行描述。
[0072] 在块510中，从编码帧提取量化器分辨率数据，或者响应于该帧中所包括的其他 信息来确定量化器分辨率数据。量化器分辨率数据可以对应于在对用于编码帧的音频数据 的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干个量化间隔。量化间隔可以是或者可 以不是均匀的量化间隔，这依尾数量化处理而定。类似地，在尾数量化处理期间使用的量化 值可以对应于或者可以不对应于量化间隔的边界之间的中点，这依尾数量化处理而定。
[0073] 如以上参照图1所指出的，在尾数量化处理116期间应用的量化器分辨率可以与 信号掩蔽比成正比。编码帧130中所包括的比特分配参数118可以与该量化器分辨率相对 应。因此，编码帧130的比特分配参数118可以包括与在尾数量化处理116期间使用的若 干个量化间隔相对应的量化器分辨率数据。
[0074] 在一些实现中，量化器分辨率数据可以包括比特分配指针。如以上所指出的， Dolby Digital包括16个可能的量化器分辨率，每个量化器分辨率对应于响应于编码帧 130中的数据而确定的比特分配指针。比特分配指针0对应于如下实例，其中因为功率谱密 度值落至绝对听力阈值或掩蔽曲线的水平以下，因此对于采样没有尾数值被编码。比特分 配指针1与3级对称量化处理相对应。比特分配指针2-5与5级、7级、11级和15级对称 量化处理相对应。比特分配指针6-16与2 n级非对称量化处理相应，其中，n可以是5-12、 14或16的范围中的整数。
[0075] 在块515中，从编码帧提取变换系数的指数概况数据，或者根据该帧中所包括的 指数信息来确定变换系数的指数概况数据。在一些实现中，指数概况数据将包括指数差分 数据。在这样的实现中，指数差分数据可以基本上如以上参照差分指数值255所描述的那 样进行确定（参见图2A和图2B以及相应的讨论）。在一些这样的实现中，差分指数值255 可以被约束落在-2至2的范围内，并且可以具有5种可能的状态：-2、-1、0、1或2。
[0076] 在块520中，至少部分根据量化分辨率数据和指数概况数据来确定用于编码帧的 尾数值的去量化方法。在一些实现中，去量化方法中的至少一些可以涉及与在对编码帧的 尾数值进行量化的处理期间使用的量化值不同的去量化值的应用。例如，即使在量化处理 期间使用的量化值是量化间隔的边界之间的中点，去量化方法中的至少一些也可以涉及与 量化间隔的边界之间的中点不相对应的去量化值的应用。现在将参照图6A-6D说明这样的 实现背后的推论。
[0077] 图6A是示出变换系数值的概率密度函数的例子的图。在图600中，轴605表示变 换系数106的每个相应值的概率密度p x(X)。最高概率密度值与变换系数106的零值相对 应。在这个例子中，概率密度值随着变换系数106的绝对值增大而降低。在这个例子中，变 换系数106的绝对值小于或等于1。
[0078] 图6B-6D是选定指数值和图6A的变换系数的尾数的概率密度函数的图。这些图 均基于从图6A的例子pdf推导的以下方程：

【权利要求】
1. 一种方法，包括： 接收包括音频数据的编码帧； 响应于从所述编码帧提取的信息确定量化器分辨率数据，所述量化器分辨率数据对应 于在对用于所述编码帧的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干 个量化间隔； 从所述编码帧确定变换系数的指数概况数据； 至少部分基于所述量化器分辨率数据和所述指数概况数据来确定用于所述编码帧的 尾数值的多种去量化方法；和 根据所述去量化方法对所述尾数值进行去量化。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述指数概况数据包括指数差分数据。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述指数差分数据对应于5种差分状态。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述指数差分数据包括指数差对。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，对所述尾数值进行去量化包含根据与用于频率 的指数差对相应的去量化方法对所述频率的尾数值进行去量化。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，用于频率的指数差对包括与用于较低频率的指 数相关的第一指数差以及与用于较高频率的指数相关的第二指数差。
7. 根据权利要求1-6中的任何一个所述的方法，其中，在对尾数值进行量化的处理期 间使用的量化间隔是均匀的量化间隔。
8. 根据权利要求1-7中的任何一个所述的方法，其中，在对尾数值进行量化的处理期 间使用的量化值对应于量化间隔的边界之间的中点，并且其中至少一些去量化值不对应于 量化间隔的边界之间的中点。
9. 根据权利要求1-8中的任何一个所述的方法，其中，所述去量化方法中的至少一些 包含应用与在对所述编码帧的尾数值进行量化的处理期间使用的量化值不同的去量化值。
10. 根据权利要求1-9中的任何一个所述的方法，其中，所述指数概况数据包括关于对 于其在所述编码帧中不存在相应的尾数值的指数的数据。
11. 一种装置，包括： 接口；和 逻辑系统，所述逻辑系统被配置为： 从所述接口接收包括音频数据的编码帧； 响应于从所述编码帧提取的信息确定量化器分辨率数据，所述量化器分辨率数据对应 于在对用于所述编码帧的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干 个量化间隔； 从所述编码帧确定变换系数的指数概况数据； 至少部分基于所述量化器分辨率数据和所述指数概况数据来确定用于所述编码帧的 尾数值的多种去量化方法；和 根据所述去量化方法对所述尾数值进行去量化。
12. 根据权利要求11所述的装置，其中，所述编码帧为AC-3格式或增强AC-3格式。
13. 根据权利要求11或权利要求12所述的装置，其中，所述逻辑系统包括下列中的至 少一个：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路（ASIC)、现场 可编程门阵列（FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、或分立硬件组件。
14. 根据权利要求11-13中的任何一个所述的装置，还包括存储器器件，其中，所述接 口包括所述逻辑系统与所述存储器器件之间的接口。
15. 根据权利要求11-14中的任何一个所述的装置，其中，所述接口包括网络接口。
16. 根据权利要求11-15中的任何一个所述的装置，其中，所述指数概况数据包括指数 差分数据。
17. 根据权利要求16所述的装置，其中，所述指数差分数据包括与多个频率中的每一 个相应的指数差对。
18. 根据权利要求16或权利要求17所述的装置，还包括存储器，在所述存储器上存储 数据结构，所述数据结构包括多种去量化方法和相应的指数差分数据。
19. 根据权利要求18所述的装置，其中，所述逻辑系统被配置为通过参照所述数据结 构来确定与指数差分数据相应的去量化方法。
20. -种在其上存储有软件的非暂态介质，所述软件包括用于控制解码装置执行以下 操作的指令： 接收包括音频数据的编码帧； 响应于从所述编码帧提取的信息确定量化器分辨率数据，所述量化器分辨率数据对应 于在对用于所述编码帧的音频数据的变换系数的尾数值进行量化的处理期间使用的若干 个量化间隔； 从所述编码帧确定变换系数的指数概况数据； 至少部分基于所述量化器分辨率数据和所述指数概况数据来确定用于所述编码帧的 尾数值的多种去量化方法；和 根据所述去量化方法对所述尾数值进行去量化。
21. -种方法，包括： 接收时域中的第一音频数据； 将所述第一音频数据变换为频域中的第二音频数据，所述第二音频数据包括变换系 数； 从所述变换系数确定指数数据，所述指数数据包括指数概况数据； 响应于所述指数数据确定量化器分辨率数据，所述量化器分辨率数据对应于在对所述 变换系数的尾数值进行量化的处理期间将使用的若干个量化间隔； 至少部分基于所述量化器分辨率数据和所述指数概况数据来确定用于所述变换系数 的尾数值的多种量化方法；和 根据所述量化方法对所述尾数值进行量化。
22. 根据权利要求21所述的方法，还包括形成包括所述第二音频数据、指数数据和量 化的尾数值的编码帧。
23. 根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中，在对尾数值进行量化的处理期 间使用的一个或多个量化值不对应于量化间隔的边界之间的中点。
24. 根据权利要求21-23中的任何一个所述的方法，其中，所述量化方法中的一种或多 种使用边界被不均匀地分隔的量化间隔。
25. -种装置，包括： 接口；和 逻辑系统，所述逻辑系统被配置为： 从所述接口接收编码帧，所述编码帧包括频域中的第一音频数据、指数数据和量化的 尾数值，所述量化的尾数值根据至少部分基于从所述指数数据确定的指数概况数据和量化 器分辨率数据的量化方法而被确定； 从所述量化的尾数值确定去量化的尾数值； 部分基于所述去量化的尾数值确定变换系数；和 使用所述变换系数来执行逆变换操作以生成时域中的第二音频数据。
26. 根据权利要求25所述的装置，其中，所述编码帧为AC-3格式或增强AC-3格式。
27. 根据权利要求25或权利要求26所述的装置，所述逻辑系统包括下列中的至少一 个：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编 程门阵列（FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、或分立硬件组件。
28. 根据权利要求25-27中的任何一个所述的装置，还包括存储器器件，其中，所述接 口包括所述逻辑系统与所述存储器器件之间的接口。
29. 根据权利要求25-28中的任何一个所述的装置，其中，所述接口包括网络接口。
30. 根据权利要求25-29中的任何一个所述的装置，其中，所述量化方法中的一种或多 种使用边界被不均匀地分隔的量化间隔。
31. 根据权利要求25-30中的任何一个所述的装置，其中，所述量化方法中的一种或多 种使用不对应于量化间隔的边界之间的中点的量化值。
【文档编号】H03M7/24GK104246875SQ201380021648
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年4月25日
【发明者】V·梅尔考特, C·Q·罗宾森 申请人:杜比实验室特许公司