用于编码的矢量分段的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 所提出的技术一般涉及用于矢量分段的方法和设备，并具体涉及用于对源自音 频/视频信号的输入矢量进行分区以用于编码的方法、分区单元、编码器、计算机程序、包括 计算机程序的载体以及装置。
【背景技术】
[0002] 位置编码方案(例如用于对音频信号编码)的示例是阶乘脉冲编码(FPC)和金字塔 矢量量化(PVQ)。尤其对于长的输入矢量可以而言，位置编码可导致较大的码字索引，原因 在于通过增加维度而快速增加的组合数。对于低复杂度的实施方式，可以使用对输入矢量 进行聚类(cluster)的预处理步骤。这类预处理的另一原因可以是量化器约束。然而，传统 的聚类可以导致输入矢量的不同部分具有完全不同的大小，这可能使得位置编码非常低 效。因此，需要在位置编码处提供对输入矢量的改进的预处理。
【发明内容】
[0003] 目的在于提供用于高效地对输入矢量进行分区的方法和设备。
[0004] 通过所提出的技术的实施例实现该目的以及其他目的。
[0005] 根据一方面，提供了一种用于对输入矢量进行分区以用于编码的方法。方法包括 以下步骤:获得输入矢量。用非递归的方式将所述输入矢量分段为整数N SEe个输入矢量分 段。用递归的方式确定在所述输入矢量分段之间的每个边界的每一侧处所述输入矢量的各 部分之间的相应相对能量差的表示。提供所述相对能量差的表示和所述输入矢量分段，以 用于单独编码。
[0006] 根据第二方面，分区单元被配置为对输入矢量进行分区以用于编码。分区单元被 配置为获得输入矢量。分区单元还被配置为:用非递归的方式将输入矢量分段为整数N SEe个 输入矢量分段。分区单元还被配置为：用递归的方式确定在所述输入矢量分段之间的每个 边界的每一侧处所述输入矢量的各部分之间的相应相对能量差的表示。分区单元还被配置 为:提供所述相对能量差的表示和所述输入矢量分段，以用于单独编码。
[0007] 根据第三方面，提供了一种用于位置编码的编码器，包括:被配置为接收对信号进 行表示的输入矢量的输入单元、根据第一方面的分区单元、量化器以及编码信号的输出单 J L· 〇
[0008] 根据第四方面，一种包括指令的计算机程序，计算机程序当由至少一个处理器执 行时，使至少一个处理器:获得输入矢量；用非递归的方式将所述输入矢量分段为整数N SEe 个输入矢量分段;用递归的方式确定在所述输入矢量分段之间的每个边界的每一侧处所述 输入矢量的各部分之间的相应相对能量差的表示；以及提供所述相对能量差的表示和所述 输入矢量分段，以用于单独编码。
[0009] 根据第五方面，一种包括根据第四方面的计算机程序的载体，其中载体是电信号、 光信号、电磁信号、磁信号、电子信号、无线电信号、微波信号或计算机可读存储介质之一。
[0010] 根据第六方面，一种用于对输入矢量进行分区以用于编码的装置包括:获得模块， 用于获得输入矢量。装置还包括:分区模块，用于用非递归的方式将输入所述矢量分段为整 数N SEe个输入矢量分段。装置还包括:递归确定模块，用于用递归的方式确定在所述输入矢 量分段之间的每个边界的每一侧处所述输入矢量的各部分之间的相应相对能量差的表示。 装置还包括:提供模块，用于提供所述相对能量差的表示和所述输入矢量分段，以用于单独 编码。
[0011] 所提出技术的优势在于对输入矢量分段以进行高效编码，特别是进行位置编码， 而与不同大小和能量内容(energy content)无关。
[0012] 当阅读以下详细说明时将会理解其他优点。
【附图说明】
[0013] 通过参考以下结合附图的描述，能够最佳地理解实施例及其更多的目的和优点， 其中：
[0014]图1A-1B是对位置编码的输入矢量进行分区的示出；
[0015] 图2是用于对源自音频/视频信号的输入矢量进行分区以用于编码的方法的实施 例的步骤流程图；
[0016] 图3-6是用于对输入矢量的各部分之间的相应相对能量差的表示进行确定的递归 过程的说明；
[0017] 图7是递归地确定输入矢量的各部分之间的相应相对能量差的表示的步骤的实施 例的步骤流程图；
[0018] 图8是分区单元的实施例的框图；
[0019]图9是分区单元的另一实施例的框图；
[0020] 图10是位置编码器的实施例的框图；
[0021] 图11是位置编码器的另一实施例的框图；以及 [0022]图12是分区单元的实施例的框图。
【具体实施方式】
[0023] 贯穿附图，相同的附图标记用于相似或对应的元素。
[0024] 为了更好地理解所提出的技术，用矢量分割的一些方面的简要综述来开始可能是 有帮助的。
[0025] 作为示例，如图1A和图1B中所示，考虑用两种方式分割16-维输入矢量：
[0026] A)对称(8+8)，以及
[0027] B)非对称（2+14)。
[0028] 在该两种情况下，我们在每个分段均具有2个要编码的脉冲。
[0029] 假设不存在重叠，即脉冲不能占用相同位置，并且不存在要发送的符号，将要编码 并发送的等级数计算为n!/k!(n-k)!，其中η是分段的维度并且k是脉冲的数量：
[0030] A) 28+28 = 56个等级
[0031] B) 1+91 =92 个等级
[0032] 在允许脉冲占用相同位置并且也必须对脉冲的符号进行编码的情况下：
[0033] A) 128+128 = 256个等级
[0034] B)8+392 = 400个等级
[0035] 在该两种情况下显然更对称的分段是更高效的。以下描述的所提出的技术因此旨 在创建具有基本上相等大小的分段，以促进高效编码(优选地，位置编码）。
[0036] 与输入矢量的均匀分割相关联的问题在于:不同部分之间的能量变化可能很大， 这将导致不稳定的增益量化。本文描述的所提出的技术因此还旨在确定用于表示分段之间 的相对能量差的能量比。
[0037] 所提出技术的实施例涉及将输入矢量非递归地均匀分割为分段，并且包括针对特 定等级的最大可能维度的能量比的递归计算。
[0038] 用于编码所创建分段的比特可以基于能量并且可选地还基于分段的长度来分布。
[0039] 图2示出了对输入矢量进行分区以用于编码(优选地，位置编码）的方法的实施例 的步骤流程图。优选地，输入矢量源自音频信号，但是这里所提出的想法还适用于例如视频 信号。在步骤200中，该过程开始。在步骤210中，获得输入矢量。在步骤220中，将输入矢量分 段为整数个输入矢量分段。优选地，该整数是通过其每个输入矢量分段满足与用于编码(优 选地，位置编码）的量化器相关联的约束的最小整数。这种与量化器相关联的约束通常包括 量化器的实际比特约束。然而，与量化器相关联的约束还可以包括：当将所述输入矢量分段 为若干输入矢量分段时，对用于表示相对能量差的有效比特率成本的调整。换言之，确定输 入矢量分段的数量，优选地输入矢量分段的最小数量，其中每个单独的输入矢量分段足够 小以通过编码(优选地，位置编码)来处理。输入矢量的该整数被表示为N SEe。用非递归的方 式执行该分段。在步骤230中，确定在输入矢量分段之间的每个边界的每一侧处输入矢量的 各部分之间的相应相对能量差的表示。这在另一方面用递归的方式来执行。
[0040] 在具体实施例中，用于对所创建分段进行编码的比特可以基于能量并且可选地还 可以基于分段的长度来分布。在这种实施例中，并且因此由虚线框所示出，方法可以包括另 一步骤240:分配用于对每个输入矢量分段进行编码和对等级分段之间的相对能量差的表 示进行编码的比特。
[0041] 根据主实施例，在步骤250中，提供输入矢量分段以及能量比的表示，以用于单独 编码(优选地，位置编码）。在步骤299中该过程结束。
[0042] 用更数学化的方式来表示，可以如下描述分段的实施例。设输入矢量的长度是L， 用于对该矢量进行量化的总比特预算是Β?τ，以及量化器约束（例如每量化器/分段的最大 允许比特是0- Χ)，则分段数可以被计算为：
[0044] 如果[η是向上取整函数，量NSEG表示仍可以由该目标量化器处理的输入矢量分段 的最小数量。换言之，N SEe是输入矢量分段的最小可能整数，通过其每个输入矢量分段满足 用于该编码(优选地，位置编码)的量化器的约束。在具体实施例中，当将输入矢量分割为若 干输入矢量分段时，量化器约束可以基于量Q MAX和对用于表示相对能量差的有效比特成本 进行反映的调整项。
[0045] 分段的长度可以被获得为：
[0047]如果输入矢量不能被划分为均等的输入矢量分段，贝lj:
[0049] 剩余系数L_LSEeNSEe可以用若干方式分布到分段中，例如全部包括在最后一个段 中，或顺次地分布至每个段直至不存在剩余系数。因此优选保持绝大多数分段具有几乎相 同的大小。换言之，至少N SEe_l个输入矢量分段具有差别小于1的相应长度。在一个具体实施 例中，所有剩余系数包括在最后一个分段中，即前N SEe_l个输入矢量分段具有相同长度。在 另一特定实施例中，剩余系数顺次分布到每个分段，直至不再存在剩余系数为止。不同的输 入矢量分段将因此在长度上相差最多一个单位。换言之，所有输入矢量分段具有差别不大 于1的长度。
[0050] 在一个实施例中，在对输入矢量进行分段之后，对每个分段的形状矢量进行量化。 排除增益，例如假设均方根值为1。描述分段之间的相对能量差的能量比被确定、量化并用 于缩放被量化的形状矢量，例如保留输入矢量的形状。从较低分辨率到较高分辨率并用最 对称的方式来递归地计算能量比。将结合图3-6通过示例描述这一点。
[0051] 在该示例中，分段的特征在于:其用于表示分段的比特数在图3-6中这些比 特数还用于表示分段本身。分段因此应当被理解为由个比特编码的分段。类似 地，相对能量差的表示的特征在于用于对该差编码的比特，例如S(f。
[0052] 在图3中，示出了将输入