信号处理的方法和装置以及编码和解码方法及其装置的制作方法

专利名称：信号处理的方法和装置以及编码和解码方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理的方法和装置。更具体地，本发明涉及信号压縮和信 号恢复的译码方法及其装置。
背景技术：
到目前为止已经介绍了关于信号压缩和恢复的大量技术。 一般而言，相应 技术的目标对象是包括音频和视频的数据。此外，信号压縮和恢复技术沿着在 增加压縮比的同时提高图像质量和声音质量的方向发展。此外，还具有提高传 输效率以便适应各种通信环境的效果。
然而， 一般而言，还存在有效提高传输效率的空间。因此，需要通过开发 一种新的信号处理解决方案以便即使在复杂通信环境下也能使信号的传输效 率最大化的详细研究
发明内容
技术问题
因此，紧记以上现有技术中存在的问题作出本发明，本发明的一个目的是 提供一种可使信号的传输效率最优化的信号处理方法和装置。本发明的另一个 目的是提供高效率的数据译码方法及其装置。
技术问题
为了实现本发明的以上目的，本发明的信号处理方法包括以下步骤..获取 对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及响应于该模式信息生成的模式 残差信息；以及基于该模式信息和该模式残差信息获取数据。
为了实现本发明的以上目的，本发明的另一种信号处理方法包括以下步 骤生成对应于由多个数据形成的模式的模式信息和对应于该模式信息的模式 残差信息；以及输出该模式信息和该模式残差信息。为了实现本发明的以上目的，本发明的一种信号处理装置包括信息获取 部件，其获取对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及响应于该模式信 息生成的模式残差信息；以及数据获取部件，其基于该模式信息和该模式残差 信息获取数据。
为了实现本发明的以上目的，本发明的又一种信号处理方法包括以下步 骤获取指示数据译码方法的标识信息、对应于由多个数据形成的模式的模式 信息、和对应于该模式信息的模式残差信息；以及根据基于该标识信息的数据 译码方法基于模式信息和模式残差信息获取数据。
为了实现本发明的以上目的，本发明的另一种信号处理装置包括信息获 取部件，其获取指示数据译码方法的标识信息、对应于由多个数据形成的模式 的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差信息；以及数据获取部件，其根 据基于该标识信息的数据译码方法来基于模式信息和模式残差信息获取数据。
为了实现本发明的以上目的，本发明的又一种信号处理方法包括以下步 骤生成指示根据预定条件确定的数据译码方法的标识信息、对应于由多个数 据形成的模式的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差信息；以及输出标 识信息、模式信息以及模式残差信息。
为了实现本发明的以上目的，本发明的又一种信号处理装置包括信息生 成部件，其用于生成指示根据预定条件确定的数据译码方法的标识信息、对应
于由多个数据形成的模式的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差信息； 以及信息输出部件，其用于输出标识信息、模式信息以及模式残差信息。 有益效果
通过根据本发明的信号处理方法和装置使得高效率的数据译码成为可能。 由此，使得具有高传输效率的数据压縮和恢复成为可能。顺便说一句使用比在 译码原始信号时所需的少的比特数的无损译码是可能的。具体地，借助于基于 模板的译码模式残差信息可经历高压縮效率的有损译码。此外，优势在于可增 强压縮效率同时不大量增加计算量。
附图简述
图l和2示出根据本发明的系统；图3至5是用于帮助理解基于模板的译码(template-based coding)的示例性
视图6是根据本发明的一个实施例的在基于模板的译码的基础上压縮信号 的数据编码部件的框图7是根据本发明的一个实施例的在基于模板的译码的基础上恢复经压 縮的信号的第一或第二解码部件的框图；以及
图8是根据本发明的一个实施例的用于音频压縮和恢复的信号处理装置 的框图。
实现本发明的优选模式
在下文中，将结合实施例参考附图描述本发明的结构和操作。在附图中示 出并参考附图描述的本发明的结构和操作将结合至少一个实施例来描述，且并 非旨在限制本发明的技术精髓及其核心结构和操作。
此外，将本领域中广泛使用的一般术语选择作为本发明中使用的术语。在 特殊情形中，将使用由申请人任选的术语。在这种情形中，将在相应部分的详 细描述中明确地定义术语的含义。因此，不允许仅通过本发明的说明书中使用 的术语的名称来简单地解释这些术语，而应在理解相应术语的含义之后解释。
关于该问题，在本发明中使用的术语"译码"的含义包括编码过程和解码 过程。然而，显然特定的译码过程可应用于编码过程和解码过程中的任一个， 这将在对应的描述部分中描述。
一般而言，译码信号的方法可分成数据译码和熵译码。在这种情形中，数 据译码和熵译码具有相关性。此外，应用根据本发明的数据译码的详细示例将 通过采用具有对空间信息的音频(例如，"ISO/IEC 23003, MPEG环绕")译码 的方法作为例子来描述。
图l和2示出根据本发明的系统。图l示出编码装置l，而图2示出解码 装置2。


图1中示出的编码装置1包括数据编组部件100、数据编码器200、熵编 码部件300、和比特流多路复用部件400中的至少一个。在这种情形中，显然在数据编组部件100和/或熵编码部件300没有在采用本发明的特定系统中使用 的情形中，可排除数据编组部件100和/或熵编码部件300而构造编码装置1。
数据编组部件100将通过输入端子IN1 (输入l)接收到的数据以单位为 基础捆绑起来，以提高数据处理效率。根据本发明，与图1不同，数据编组部 件100可根据数据译码方法而构建于数据编码器200中。例如，数据编组部件 100可被包括在第一数据编码部件210和第二数据编码部件220的至少一个中。 此外，数据编组部件IOO可将数据中的某些分成一个或多个组以便于高效率的 数据处理。经分割的基于组的数据中的每一个可在数据编码器200中编码。在 下文中，已通过数据编组部件100应用特定编组方法的最后组被称为"数据组"， 而数据组中作为当前译码所感兴趣的主题的组被称为"对象组"。此时，被编 组且具有特定含义的数据可成为用于恢复音频信号的"参数"。
数据编组部件IOO可按各种方式编组数据。例如，数据编组方法可包括交 织法、向量法或矩阵法。
以下描述利用数据编组部件100对多个数据进行编组的方法的实施例。数
据编组部件100交织并编组多个数据。例如，假设多个数据包括7、 6、 2、 8、
9、 10、 11、 16、 5、 4……等。此时，每隔两个数据被交织，7、 8、 11、 4……
被编组，6、 9、 16……被编组，2、 10、 5……被编组。此外，可将多个数据编
组成行或列数是l的矩阵，即，lxa或axl维矩阵。例如，当矩阵的长度"a"
是5时，可将数据编组成如[7 62 8 9]和[10 11 16 5 4]。此外，可将多个数据编
组成如数学演算1的矩阵形式。
数学演算1
<formula>formula see original document page 9</formula>
图1中示出的数据编码器200可以各种形式实现。例如，数据编码器200 可包括串联布置的第一数据编码部件210和第二数据编码部件220，如图1所 示。或者，与图1不同，数据编码器200可仅包括第一数据编码部件210和第 二数据编码部件220中的至少一个，或者包括并联布置的第一数据编码部件 210和第二数据编码部件220。此外，数据编码器200可包括三个或更多个数 据编码部件。例如，通过数据编码器200编码的数据可通过熵编码部件300经 历可变长度译码。数据编码器200根据对应的编码方法译码数据。例如，数据编码器200 可利用基于模式的译码方法来译码数据。
第一数据编码部件210可利用基于模式的译码方法来译码数据，而第二数 据编码部件220可通过执行包括基于模式的译码方法在内的数种编码方法中的 至少一种来译码数据。通过第二数据编码部件220执行的编码方法可包括数种 编码方法，诸如常规的视频和音频译码方法。
第一数据编码部件210可对数据编组部件100中编组的数据进行译码，或 可对已通过输入端子IN1接收到且还未被编组的数据进行译码。以类似的方 式，第二数据编码部件220可对经第一数据编码部件210译码的数据进行译码， 对已通过输入端子IN1接收到且还未被编组的数据进行译码，或对数据编组部 件100中编组的数据进行译码。
熵编码部件300可根据数据的统计特性参考熵表(未示出)执行可变长度译 码。 一般而言，熵编码部件300以统计方式处理具体数据的出现概率。例如， 熵编码部件300通过向具有随机高频率的数据分配较少比特而向具有随机低频 率的数据分配很多比特来执行增加整体的传输效率的功能。
此外，比特流多路复用部件400可根据传输规则布置和/或变换在第一或 第二数据编码部件210或220或熵编码部件300中的译码的数据，并且可通过 输出端子0UT1 (输出1)以比特流格式发送所得数据。然而，在采用本发明 的特定系统中未使用比特流多路复用部件400的情形中，显然可在不使用比特 流多路复用部件400的情况下构造系统。
图2中示出的解码装置2包括比特流多路分解部件600、熵解码部件700、 数据解码部件800和数据恢复部件900中的至少一个。比特流多路分解部件600 通过输入端子IN2 (输入2)接收输入比特流，并根据预定格式解释和分类包 括在所接收的比特流中的各信息片断。熵解码部件700利用熵表(未示出)将数 据恢复成熵编码前的数据。关于这个问题，显然该熵表包括与编码装置1中的 熵表相同的表。
数据解码器800包括第一数据解码部件800和第二数据解码部件820。在 这种情形中，在图1所示的编码装置1中没有使用数据编组部件IOO和域熵编 码部件300的情形中，显然可在不使用熵解码部件700和/或数据恢复部件900的情况下构造解码装置200。即，解码装置2是对应于编码装置1构造的。
此外，第一数据解码部件810和第二数据解码部件820分别执行对应于第 二数据编码部件220和第一数据编码部件210的解码过程。此外，数据解码器 800具有与图l所示的数据编码器200的结构相对应的结构。换言之，当数据 编码器200包括第一和第二数据编码部件210和220之一时，数据解码器800 可包括第二和第一数据解码部件820和810之一。此外，当数据编码器200包 括并联构造的第一和第二数据编码部件210和220时，数据解码器800可包括 并联构造的第一和第二数据解码部件810和820。
此外，数据恢复部件900恢复通过第一和第二数据解码部件810和820 解码的数据。
本发明可混合并使用两种或多种译码方法以便高效率地执行数据译码，并 可通过使用诸译码方法之间的关系来提供高效率译码方法。此外，本发明可安 各种方式编组数据以便高效率地执行数据译码。
关于该问题，显然在通过利用本发明的技术精髓将本发明应用于各种系统 时，图l和图2中示出的多种附加结构以及组成元件是必需的。例如，可能需 要执行数据的量化或通过控制器(未示出)控制以上的过程。
以下描述根据本发明通过利用数据的模式信息生成模式残差信息的基于 模式的译码方法的实施例。
基于模式的译码方法是基于由多个数据形成的模式的译码数据的方法。在 该方法中，作为以适用于其模式的方法通过译码多个数据的译码的结果，生成 模式信息和模式残差信息。模式信息指的是对应于由多个数据形成的模式的信 息，并且可以是例如模式本身或诸如索引之类的用于标识模式的标识信息。此 外，模式残差信息指的是与多个数据的译码误差有关的信息，并且指示模式信 息与多个数据之间的误差信息或差分信息。
模式残差信息指的是在应用基于模板的译码时用于标识模式的因数。如上 所述，模式信息可具有仅具备成为基础(basis)的值的一维形式，或者可具有 具备取决于由成为基于模式的译码的主体(subject)的数据形成的模式的索引 和增益的二维形式。
可根据待译码的数据的模式计算模式信息，或不管待译码的数据如何而事先将模式信息设定为模板。
成为基于模式的译码的主体的多个数据在数据编组部件ioo中将如何编
组可取决于由数据形成的模式而改变。例如，可将呈现具有较少分布的多个数 据编组，或可将呈现与模板模式匹配的模式的数据集编组。顺便说一句，在图
1中示出的第一数据编码部件210利用基于模式的译码方法执行译码的情形 中，数据编组部件100可基于由多个数据形成的模式编组数据，且包括在一个 组中的数据可由第一编码部件210编码。
本发明的信号处理方法包括获取对应于由多个数据形成的模式的模式信
息以及对应于该模式信息的模式残差信息；基于该模式信息和模式残差信息获 取数据。该信号处理方法还可包括解码模式信息和模式残差信息中的至少一个 的过程。
此外，本发明的信号处理装置包括信息获取部件，用于获取对应于由多
个数据形成的模式的模式信息以及响应于该模式信息生成的模式残差信息；以 及数据获取部件，用于基于该模式信息和模式残差信息获取数据。该信息获取 部件和数据获取部件可包括在数据解码器800中。该信号处理装置还可包括用 于解码模式残差信息的残差解码器。
根据本发明的另一个信号处理方法包括以下过程生成对应于由多个数据
形成的模式的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差信息；以及输出所生 成的模式信息和所生成的模式残差信息。
此外，根据本发明的另一个信号处理装置包括信息生成部件，用于生成
对应于由多个数据形成的模式的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差
信息；以及信息输出部件，用于输出模式信息和模式残差信息。该信息生成部 件和该信息输出部件包括在数据解码器200中。
根据本发明的又一个信息处理方法包括以下过程获取指示数据译码方法 的标识信息、模式信息和模式残差信息；以及根据基于标识信息的数据译码方 法，基于模式信息和模式残差信息获取数据。在这种情形中，可根据成为译码 对象的多个数据的数目确定数据译码方法。或者，可根据由成为译码对象的多 个数据形成的模式确定数据译码方法。
根据本发明的再一个信号处理装置包括信息获取部件，用于获取指示数据译码方法的标识信息、模式信息和模式残差信息；以及数据获取部件，根据 基于标识信息的数据译码方法，基于模式信息和模式残差信息获取数据。在这
种情形中，信息获取部件和数据获取部件可包括在数据解码器800中。
根据本发明的又一个信号处理方法包括以下过程生成指示根据预定条件
确定的数据译码方法的标识信息、模式信息和模式残差信息；以及输出标识信
息、模式信息和模式残差信息。在这种情形中，预定条件可以是多个数据的数 目或由多个数据形成的模式。
根据本发明的又一个信号处理装置包括信息生成部件，用于生成指示根 据预定条件确定的数据译码方法的标识信息、模式信息和模式残差信息；以及
信息输出部件，用于输出标识信息、模式信息和模式残差信息。在这种情形中，
信息获取部件和数据获取部件包括在数据编码器200中。
就必需选择附加的模式信息并将其包括在比特流中的事实而言，本发明的 基于模式的译码方法与其它译码方法相比较，可能具有较低的传输效率。因此， 较佳的是，基于模式的译码方法仅在数据通过基于模式的译码方法译码时的译 码效率比不使用基于模式的译码方法时的译码效率高时使用。是否使用基于模 式的译码方法可基于一个或多个组来确定。在这种情形中，告知是否使用了基 于模式的译码方法的标志可从编码装置1发送到解码装置2。
根据本发明的信号处理方法包括首先获取对应于由多个数据形成的模式 的模式信息以及对应于该模式信息的模式残差信息；以及在随后基于模式信息 和模式残差信息获取数据。该信号处理方法还包括解码模式信息和模式残差信 息中的至少一个的过程。此外，作为将对其应用基于模式的译码方法的主体的 数据是参数，且信号处理方法还可包括基于获取的参数恢复音频信号的过程。
以下描述利用模板一即模式信息一译码多个数据的方法的实施例。
基于模板的译码方法是这样一种方法标识与由数据(即，译码的对象)形
成的模式匹配的模板，以及基于数据(即，译码的对象)和经标识的模板之间的 关系译码数据。在这种情形中，当基于模板的译码的对象是一个值，则这一个 值由多个数据(即，基于模板的译码的对象)表示。
为了帮助理解，当一个值是'10'时，'10，可由二进制数'1010，表示。 此时，多个数据指的是比特IOIO。模板指的是示出恒定模式的大量数据，并可基于频繁出现的模式事先确定。即，在基于模板的译码的情形中，可事先设 定并准备多个模板。或者，可计算模板。例如，当基于模板的译码的对象是多 个值时，可事先设定模板，而基于模板的译码的对象是单个数，例如， 一个值 时，可计算模板。
模板具有与数据编组部件100中的编组数据的形式相同的形式。即，模板
的形状与数据组的相同。例如，当数据在数据编组部件ioo中以向量形式编组
时，模板具有向量形式。此外，当数据以矩阵形式编组时，模板具有矩阵形式。
在这种情形中，数据编组部件100编组数据并估算数据组使得模板的长度/大小
与数据组的长度/大小相等。
在基于模板的译码的情形中，用于标识具有与由多个数据(即，译码的对 象)形成的模式匹配的模式的模板的因数[或索引]作为模式信息。或者将增益， 即多个数据(即基于模板的译码的对象)与属于模板的数据之间的大小差或比率 作为模板信息。关于该问题，将通过从作为基于模板的译码的对象的数据中减 去属于对应于一索引的模板的数据和增益g的乘积获得的差值作为模式残差信 息。
增益可根据属于该模板的数据(或值)的属性来控制。顺便说一句，属于模 板的诸值可彼此相同或不同。如果属于模板的诸值相同，则可通过控制增益来
将相同的值转变成较小的值。为了帮助理解，在属于模板的值是[3 3 3 3 3]的情 形中，可将该值视为3*[1 1 1 1 1]。因此，可将模板从[3 3 3 3 3]转变成[1 1 1 1 l]， 且增益量增加3倍。如果将其概括化，则在模板是[fhfhfhfhfh]的情形中，可 将模板转变成[hhhhh]，且增益从'g，转变成'g*f'。
如上所述，在属于模板的值相同的情形中，模板始终具有相同的形式(ex [h hhhh])，且仅增益g改变。因此，该模板的索引没有发送到解码装置2，而仅 将增益发送到解码装置2。此时，模式信息仅具有增益。在下文中，描述关于 基于模板的译码的数据编组部件100，假设包括在一帧中的数据[S(n)](即基于 模板的译码的对象)的数目是N，且模板的大小是M。假设对象组的每一分量 是V(m)，得到l《m《M， 1《n《N。
数据编组部件100基于以上的编组方法按各种方式通过捆绑每隔数目M 的数据来编组N个数据。换言之，数据编组部件100用于根据模板的大小M重建作为感兴趣的对象的数据的数目N。
首先，在N二M的情形中，即，在包括在一帧中的数据的数目等于模板的
大小时，数据编组部件ioo不执行附加编组操作。这是因为基于模板的译码可
在基于帧从外部给出的N个数据自身上执行。
接着，在N=K*M的情形中，数据编组部件100通过将其每隔数目M捆 绑来编组N个数据，并估算对象组最多为K。或者，数据编组部件100可利用 交织法每隔数目K地编组N个数据，并生成K个对象组。例如，当N=6且 K^3时，S(O) S(l)可成为对象组，S(2) S(3)成为另一个对象组，而S(4)S(5)可 成为又一个对象组。或者，在交织的情形中，S(0)S(3)可成为对象组，S(1)S(4) 可成为另一个对象组，而S(2) S(5)可成为又一个对象组。当M小于N时，且 如上所述N和M具有整数倍数关系时，单位帧可通过基于模板的译码最多译 码K次。
以下描述根据本发明的基于模板的译码的实施例。
首先，识别由多个数据一即译码的对象一形成的模式。从多个模板中选出 具有与所识别的模式匹配的模式的模板。将识别所选模板的索引确定为模式信 息。此时，确定能使模式残差信息最小化的增益。换言之，通过将属于模板的 数据和增益相乘并减去由数据(即，基于模板的译码的对象)产生的乘积生成的 能使差值最小化的增益。确定增益的方法可包括若干方法。例如，可将增益确 定为使得包括在模式残差信息中的残差分量的译码所需的功率值、分布值、加 权和或比特数最小化。或者，可将增益确定为使得残差分量的译码所需的功率 值、分布值、加权和或比特数综合地最小化。
其次，生成对应于包括增益和/或索引的模式信息的模式残差信息。作为 一个实施例，首先将属于所识别的模板的数据和增益相乘。从作为基于模板的 译码的对象的多个数据中减去乘法结果。将减法结果确定为模式残差信息。即， 可将模式残差信息表达在以下的数学演算2中，
数学演算2
R(m)=V(m) - g x T(j,m)
其中，R(m)是模式残差信息，V(m)是对象组，T(j,m)是由索弓lj指向的模 板，m是属于模板的数据的索引，其中l《m《M， M是模板的长度(或大小)。作为另一个实施例，选择对应于作为基于模板的译码的对象的数据的多个 模板。将属于多个所选模板的数据与增益相乘。将多个乘法结果相加。从作为 基于模板的译码的对象的数据中减去加法结果。将减法结果确定为模式残差信 息。可将残差信息表达在以下的数学演算3中。
数学演算3
RX(m)=V(m) - (gl x Tl(jl,m)+g2 x T2(j2,m)+ ... +gX x TX(jX，m》 其中，RX(m)是模式残差信息，V(m)是对象组，gl至gX是增益，Tl(jl，m) 至TX(jX,m)是由索引jl至jX所指向的模板。准备与Jx —样多的模板 [Tx(jx,m)]，其中l《x《X。在数学演算3中，增益gl至gX和索引jl至jX作 为模式信息发送。
第三，根据本发明，可译码模式信息和模式残差信息中的至少一个。此时， 可基于其传输过程中的数据传输率使用无损译码和有损译码来译码模式信息 和模式残差信息中的至少一个。例如，在数据传输率是足够的且对全部模式残 差信息执行无损译码的情形中，可采用诸如熵译码法之类的无损译码法。
此外，在数据传输率不足的情形中，可对某些模式残差信息执行无损译码 并可对其余的模式残差信息执行有损译码。或者，取决于数据传输率，可对模 式残差信息的一部分执行无损译码，而其余的模式残差信息可在不译码的情况 下发送或不发送。在如上所述在图1所示的数据解码器200中译码模式残差信 息的情形中，在图2所示的数据解码器800中解码模式残差信息。如果模式残 差信息经历无损译码/解码，则可借助于基于模板的译码完全恢复原始信号。显 然，也可以与模式残差信息相同的方式译码模式信息。
如上所述，对基于模板译码数据进行解码的过程是译码过程的逆序。更详 细地，从多个模板中选出由索引一即模式信息一指向的模板。基于所选的模板、 增益和模式残差信息获取对象组。更详细地，在模式残差信息如在数学演算2 中生成的情形中，将属于所选模板的数据和增益相乘。将乘法结果与属于模式 残差信息的残差分量相加，以便获得对象组[V'(m)]。这可在以下的数学演算4 中表达。
数学演算4
V'(m)=R(m)+g x T(j,m)或者，在模式残差信息如在数学演算3中生成的情形中，可将由多个索引 指向的模板和多个增益相乘。将乘法结果相加。将加法结果和模式残差信息相
加，以获得对象组。这可表达在以下的数学演算5中。 数学演算5<formula>formula see original document page 17</formula>
如果如上所述地获取对象组，则从该对象组恢复多个原始数据。
为了帮助理解基于模板的译码，在下文中，如上述示例，假设作为基于模 板的译码的对象的多个数据包括7、 6、 2、 8、 9、 10、 11、 16、 5、 4....。
在模式[7 6 2 8 9]或[10 11 16 5 4]频繁出现在作为基于模板的译码的对象 的数据中的情形中，数据编组部件100将数据编组成一维矩阵，即1Xa或aXl 矩阵。数据编组部件100可通过采用数学演算1和二维或更多维矩阵编组数据。
在下文中假设作为译码对象的数据和属于模板的数据是"模板数据"。
为了帮助理解本发明，例如，可将对象数据以[7 6 2 8 9]或[10 11 16 5 4] 的形式编组成一维矩阵，第一(1=0)数据组被匹配到具有模式[7 5 1 8 9]的模板数 据，第二(]=1)数据组被匹配到具有模式[5 5 822]的模板数据，可通过以上的数 学演算2得到模式残差信息。
首先，在V(m"[7 62 8 9]的情形中，将g确定为"1"并将j确定为"0"， 使得模式残差信息变成[O 1 10 0]。此时；将增益g确定为"1"，该值是用以 减小通过包括在模式残差信息中的残差分量[rl r2 r3 r4 r5] (rl=0, r2=l， r3=l, r4=0， r5-0)解码所需的功率值、分布值、加权和w或比特数的值。在这种情形中， 加权和指的是将分量rl r2 r3 r4 r5与权wl w2 w3 w4 w5分别相乘的乘法结果相 加的和。此时，从数据解码器200中输出平面(panel)信息g^和j-0以及模 式残差信息[Ol 100]。
接着，在V(m)-[lOll 1654]的情形中，将g确定为"2"而j确定为"l"， 使得模式残差信息变成[O 1 0 1 O]。
模式信息可具有矩阵中所包括的相同值。在这种情形中，可将模式信息表 达为矩阵中包括的一个值。例如，当模式信息是[3 3 3 3 3]时，它可通过将其减 小至3来表达。此时，模式信息具有[l 1 1 1 l]的形式，且可仅具有改变的增益。
以下将描述将基于模板的译码应用于音频信号的处理的情形作为一个示例。首先假设数据一即基于模板的译码的对象是音频信号基于频带的能量。
图3至5是帮助理解基于模板的译码的示例图。图3是示出频带、时间和
能量的量之间的关系的视图。图4(a)至4(c)是将各种模式示为每一个预定时隙 中能量的量与频带之间的关系的曲线图。图5(a)和5(b)是示出能量的量与频带 之间的关系以便描述基于模板的译码的频率的视图。
参考图3，音频信号在时间轴i上经历基于恒定周期的频率变换。这种频 率变换可由滤波器组来执行。假设经变换的频谱的样本数是Y，将Y重建为具 有N(在图3中N:20)个一N〈Y—频带的信号，将每一个频带中的能量值表示为 dB标度，将固定数值定义为S(n)。目卩，作为基于模板的译码的对象的数据变 为S(O)至S(19)。
如果S(n)在图3中所示的给定时隙中绘制，可看到不同类型的模式，如图 4(a)至4(c)所示。因此，可看到可将具有较少分布的模式和基于模板的译码高 效率地应用于形成与模板数据模式匹配的模式的多个对象数据[S(n)]。
在图5(a)中，实线指示在特定时隙中的多个对象数据[S(n)]。为了便于描 述，假设模板数据的数目与对象数据的数目相同。图5(a)中所示的虚线指示具 有与实线的模式匹配的模式的模板数据和增益的乘法结果[§*"。因此，可得到 模式残差信息，艮P，图5(a)中所示的实线和虚线之间的差，如图5(b)所示。与 图5(a)所示的实线相对应的多个对象数据的分布是377.6，而图5(b)所示的模式 残差信息的分布是25.1。如图5(b)所示具有较小分布的模式残差信息与原始对 象数据相比在压縮方面是有优势的。
图6是根据本发明的一个实施例用于在基于模板的译码的基础上压縮信 号的第一或第二数据编码部件210或220的框图。第一或第二数据编码部件210 或220包括模板压縮部件230和残差编码器270。在这种情形中，图6中示出 的数据编码部件210或220可以不包括残差编码器270。
图6中示出的模板压縮部件230用于从在数据编组部件100中编组的对象 组[V(m)]生成模式信息和模式残差信息。为此，模板压縮部件230包括模板存 储部件231、模板选择部件235、增益确定部件236和模式残差信息生成部件 237。
模板存储部件231存储多个不同的模板232、 233、...和234。此时，模板选择部件235从模板232、 233、…和234中选择具有与属于对象组[V(m)]的对 象数据的模式匹配的模式的模板，并输出所选模板的索引J作为模式信息。
在这种情形中，增益确定部件236如上所述地确定增益，并将所确定的增 益输出到模式残差信息生成部件237作为模式信息。模式残差信息生成部件 237根据数学演算2或3基于增益g、由所确定的索引j指向的模板[T(j,m)]、 和对象组[V(m)]生成模式残差信息，并将所生成的模式残差信息输出到残差解 码器270。残差编码器270编码由模式残差信息生成部件237生成的模式残差 信息，并输出经编码的结果C。此时，残差编码器270可通过使用数据译码和 熵译码中的任一个来编码模式残差信息。在这种情形中，经编码的结果C可以 是编码所有的模式残差信息的结果，但也可以是编码模式残差信息中的一部分 Rl的结果。此时，模式残差信息中还未被编码的剩余部分R2可不改变地发送， 如图6所示，或不发送。
在将基于模板的译码应用到第二数据编码部件220的情形中，可将模板信 息g和/或j和/或模板残差信息R输出到熵编码部件300或可直接输出到比特 流多路复用部件400。然而，在将基于模板的译码应用到第一数据编码部件210 的情形中，可将模式信息和模式残差信息输出到第二数据编码部件220以再次 进行数据译码。或者，可将模式信息和模式残差信息输出到熵编码部件300以 进行熵编码。或者，可将模式信息和/或模式残差信息输出到比特流多路复用部 件400。
图7是根据本发明的一个实施例的在基于模板的译码的基础上恢复经压 縮的信号的第一或第二解码部件810或820的框图。第一或第二解码部件810 或820包括残差解码器830、模板恢复部件840和对象组获取部件860。在图1 所示的第一或第二数据编码部件210或220不包括残差编码器270的情形中， 图2所示的第一和第二数据编码部件810或820也不包括残差解码器830。
图7所示的模板恢复部件840通过利用模式信息和模式残差信息恢复模 板。为此，模板恢复部件840可利用模板存储部件841和模式信息分析部件845 来实现。模板存储部件841与图6中示出模板存储部件231相同。如图6所示 在编码模式残差信息时提供残差解码器830，且该残差解码器830根据编解码 方法和熵方法中的任一种对经编码的模式残差信息进行解码。如果信息传输率低于残差编码器270中待编码的模式残差信息量，则残差编码器270可减小并 译码模式残差信息，且残差解码器830可解码并縮放模式残差信息。例如，在 模式残差信息在残差编码器270中交织并减小的情形中，残差解码器830可通 过插值法来縮放模式残差信息的大小。
模式信息分析部件845分析索引一即图1所示的编码装置1中生成的并从 其发送的模式信息，选择由索引指向的对应的模板，并将所选模板输出到对象 组获取部件860。对象组获取部件860根据例如数学演算4或5基于所选模板、 增益和经解码的模式残差信息来恢复对象组[V'(m)]。关于该问题，当全部模式 残差信息被编码(C)并发送时，对象组获取部件860基于残差解码器830中解 码的模式残差信息、增益和模板获取对象组。然而，当编码并发送模式残差信 息中的一部分(R1)时，对象组获取部件860可从除残差解码器830中解码的模 式残差信息以外的外部获取模式残差信息的其余部分R2,以便获取对象组。
在基于模板的译码被应用到第二数据解码部件820的情形中，数据恢复部 件900从所获取的对象组恢复原始数据。然而，在基于模板的译码被应用于第 一数据解码部件810的情形中，可将属于所获取的对象组的数据输出到第二数 据解码部件820并可将其再次解码。或者，可将所获取的对象组直接输出到数 据恢复部件900，而不是输出到第二数据解码部件820，然后恢复成数据的形 式。换言之，可执行对应于图1所示的编码装置的操作。
以下将参考附图描述将根据本发明的信号处理方法和装置应用到音频译 码的例子。
图8是根据本发明的一个实施例用于音频压縮和恢复的信号处理装置的 框图。信号处理装置包括音频压縮部件1105至1400、以及音频恢复部件1500 至1800。
音频压縮部件1105至1400包括声道縮减混音部件1105、核心译码部件 1200、空间信息译码部件1300和多路复用部件1400。该声道縮减混音部件1105 包括声道縮减混音部件1110和空间信息提取部件1120。
在声道縮混音部件1105中，至声道縮减混音部件1110的输入包括N个 多声道X1、 X2、 ...、 XN的音频信号或任意生成的外部声道縮减混音信号。声 道縮减混音部件1110利用预定的声道縮减混音方法通过其声道数小于输入的声道数的声道输出经声道縮减混音的信号。可将声道縮减混音部件1105的输 出声道缩减混音成一个或两个声道、或可根据附加声道縮减混音命令声道縮减 混音成特定数量的声道、或可按系统实现声道縮减混音成事先设定的特定数量 的声道。
核心译码部件1200对声道縮减混音部件1110的输出 一 即声道縮减混音音 频信号一执行核心译码。在该核心译码时，输入可通过诸如离散变换法之类的 各种变换法来压縮。或者，核心译码可由根据本发明基于模式的译码来实施。
空间信息提取部件1120从多声道的音频信号提取空间信息，并将所提取 的空间信息发送到空间信息译码部件1300。空间信息译码部件1300对所接收 的空间信息执行数据译码和熵译码。空间信息译码部件1300可通过数据译码 执行基于模式的译码，并还可根据需要执行熵译码。空间信息解码部件1700 中的解码方法可根据在空间信息译码部件1300中使用的数据译码方法来确定。
核心译码部件1200的输出和空间信息译码部件1300中的输出被输入到多 路复用部件1400。多路复用部件1400将经多路复用的两个输入的比特流发送 到音频恢复部件1500至1800。
音频恢复部件1500至1800包括解多路复用部件1500、核心解码部件 1600、空间信息解码部件1700和多声道生成部件1800。
解多路复用部件1500将所接收的比特流解多路复用成音频部分和空间信 息部分。音频部分是经压縮的音频信号，而空间信息部分是经压縮的空间信息。
核心解码部件1600接收来自解多路复用部件1500的经压縮的音频信号。 核心解码部件1600解码经压縮的音频信号并生成声道縮减混音音频信号。空 间信息解码部件1700接收来自解多路复用部件1500的经压縮的空间信息。空 间信息解码部件1700解码经压縮的空间信息并生成空间信息。
为此，从比特流中提取指示译码信息的标识信息，并根据该标识信息选择 一个或多个解码方法中的特定一个。利用所选的解码方法解码音频信号和/或空 间信息，生成空间信息。在这种情形中，核心解码部件1600的解码方法可根 据核心译码部件1200中使用的译码方法来确定。如果音频信号在根据本发明 的基于模式的译码的基础上在核心译码部件1200中压縮，则该核心解码部件 1600在根据本发明的基于模式的译码的基础上解码经压缩的音频信号。此外，空间信息解码部件1700中的解码方法可根据空间信息译码部件1300中使用的 数据译码方法来确定。如果空间信息在根据本发明的基于模式的译码的基础上 在空间信息译码部件1300中压縮，则该空间信息解码部件1700在根据本发明 的基于模式的译码的基础上译码经压縮的空间信息。
多声道生成部件1800接收核心解码部件1600的输出，并且还接收空间信 息解码部件1700的输出。多声道生成部件1800基于两个输出生成N个多声道 yl、 y2.....yN的音频信号。
同时，音频压縮部件1100至1400向音频恢复部件1500至1800提供标识 信息，该信息指示哪种数据译码方法被用在空间信息译码部件1300中。在准 备以上的情形时，音频恢复部件1500至1800包括用于解析该标识信息的装置。 因此，空间信息解码部件1700参考从音频压縮部件1105至1400接收的标识 信息确定解码方法。较佳的是，用于解析指示译码方法的标识信息的装置被设 置在空间信息解码部件1700中
工业适用性
较佳实施例仅仅是示例性的，且在权利要求书中公开的本发明的技术精髓 及其技术范围内的其它各种实施例的变形、更改和改变对于本领域的技术人员
是显而易见的。例如，应用了根据本发明的编组、数据译码、和熵译码的各种 应用领域和产品都是可能的。此外，可提供应用了本发明的至少一个方面的用 于存储数据的介质。
权利要求
1.一种信号处理方法，包括以下步骤获取对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及响应于所述模式信息生成的模式残差信息；以及基于所述模式信息和所述模式残差信息获取所述数据。
2. 如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，在所述多个数据被编组时，所述模式信息和所述模式残差信息中的至少一个是关于对象组生成 的。
3. 如权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，所述多个数据根据 交织法、向量法和矩阵法中的至少一个编组成所述对象组。
4. 如权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，当所述多个数据通 过所述向量法编组时，有规律或无规律地确定向量的长度。
5. 如权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，当所述多个数据通 过所述矩阵法编组时，有规律或无规律地确定矩阵的大小。
6. 如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述模式信息包括 指示与所述多个数据的模式匹配的模板的索引、以及所述对象数据与所述模板 数据之间的增益中的至少一个。
7. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，所述模板残差信息 是通过从所述对象数据减去模板数据和增益的乘积来生成，所述模板数据属于 由所述索引指向的模板。
8. 如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于，将所述增益确定为 使所述减法结果最小化的值。
9. 如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于，将所述增益确定为 使包括在所述模式残差信息中的残差分量的译码所需的功率值、分布值、加权 和或比特数最小化的值，或使包括在所述模式残差信息中的残差分量的译码所 需的功率值、分布值、加权和及比特数综合最小化的值。
10. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，所述获取所述数据 的步骤包括以下步骤从多个模板选择由所述索引指向的模板；以及通过使用所选择的模板、所述增益和所述模式残差信息中的至少一个来恢 复所述对象数据。
11. 如权利要求10所述的信号处理方法，其特征在于，所述恢复对象数据的步骤包括以下步骤将属于所选择的模板的模板数据与所述增益相乘；以及将所述乘法结果与属于所述模式残差信息的残差分量相加。
12. 如权利要求10所述的信号处理方法，其特征在于，所述恢复所述对象数据的步骤包括以下步骤将由多个索引指向的模板与多个增益相乘； 将所述乘法结果相加；以及 将所述加法结果与模式残差信息相加。
13. 如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，还包括解码所述模 式信息和所述模式残差信息中的至少一个的步骤。
14. 如权利要求l所述的信号处理方法，其特征在于，还包括利用数据编 解码法和熵编解码法中的至少一个解码所述模式残差信息的步骤。
15. 如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，还包括利用数据编 解码法解码所获取的数据的步骤。
16. 如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，通过利用所获取的 数据作为参数恢复音频信号的步骤。
17. 如权利要求16所述的信号处理方法，其特征在于，所述数据是音频 信号的量化样本、所述音频信号的量化参数、所述参数的索引以及音频信号被 量化前的误差样本。
18. —种信号处理方法，其包括以下步骤生成对应于由多个数据形成的模式的模式信息，以及对应于所述模式信息 的模式残差信息；以及输出所述模式信息和所述模式残差信息。
19. 如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，还包括编组所述 多个数据以生成对象组的步骤。
20. 如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，所述生成所述模式信息和所述模式参数信息的步骤包括以下步骤选择具有具备与由数据形成的模式匹配的模式的数据的模板；以及通过利用所选择的模板和增益生成所述模式残差信息，其中指示所述模板的索引和所述增益中的至少一个对应于所述模式信息。
21. 如权利要求20所述的信号处理方法，其特征在于，所述生成所述模 式残差信息的步骤包括以下步骤将属于所选模板的数据与所述增益相乘；以及从作为译码的对象的数据中减去所述乘法结果。
22. 如权利要求20所述的信号处理方法，其特征在于，所述生成模式残 差信息的步骤包括以下步骤将多个所选模板和多个所述增益相乘； 将所述乘法结果相加；以及 从作为译码的对象的数据中减去所述加法结果。
23. 如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，还包括编码所述 模式信息和所述模式残差信息中的至少一个的步骤。
24. —种信号处理装置，其包括信息获取部件，其获取对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及响 应于所述模式信息生成的模式残差信息；以及数据获取部件，其基于所述模式信息和所述模式残差信息获取所述数据。
25. 如权利要求24所述的信号处理装置，其特征在于，还包括用于解码 所述模式残差信息的残差解码器。
26. —种信号处理装置，其包括信息生成部件，其生成对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及对 应于所述模式信息的模式残差信息；以及信息输出部件，其输出所述模式信息和所述模式残差信息。
27. 如权利要求26所述的信号处理装置，其特征在于，还包括用于解码 所述模式残差信息的残差解码器。
28. —种信号处理方法，其包括以下步骤获取指示数据译码方法的标识信息、对应于由多个数据形成的模式的模式信息、和对应于所述模式信息的模式残差信息；以及根据基于所述标识信息的数据译码方法基于所述模式信息和所述模式残 差信息获取数据。
29. 如权利要求28所述的信号处理方法，其特征在于，所述数据译码方 法是根据由作为译码对象的所述多个数据形成的所述模式来确定的。
30. 如权利要求29所述的信号处理方法，其特征在于，所述数据译码方 法包括基于模板的方法。
31. —种信号处理装置，包括信息获取部件，其获取指示数据译码方法的标识信息、对应于由多个数据 形成的模式的模式信息以及对应于所述模式信息的模式残差信息；以及数据获取部件，其根据基于所述标识信息的所述数据译码方法来基于所述 模式信息和所述模式残差信息获取所述数据。
32. —种信号处理方法，其包括以下步骤生成指示根据预定条件确定的数据译码方法的标识信息、对应于由多个数 据形成的模式的模式信息以及对应于所述模式信息的模式残差信息；以及输出所述标识信息、所述模式信息以及所述模式残差信息。
33. 如权利要求32所述的信号处理方法，其特征在于，所述预定条件包 括由所述多个数据形成的所述模式。
34. —种信号处理装置，其包括信息生成部件，其用于生成指示根据预定条件确定的数据译码方法的标识 信息、对应于由多个数据形成的模式的模式信息以及对应于所述模式信息的模 式残差信息；以及信息输出部件，其用于输出所述标识信息、所述模式信息以及所述模式残差Y曰息o
全文摘要
公开根据本发明的信号处理方法和装置。该方法包括以下步骤获取对应于由多个数据形成的模式的模式信息、以及响应于该模式信息生成的模式残差信息；以及基于模式信息和模式残差信息获取数据。因此，高效率的数据译码是可能的。
文档编号G11B20/10GK101300633SQ200680040492
公开日2008年11月5日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者吴贤午 申请人:Lg电子株式会社