专利名称：反量化处理方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反量化处理方法与装置，尤指应用于一译码器中的反量化处理方 法与装置。
背景技术：
一般把模拟信号转换成数字信号的过程称为模拟/数字转换(Analog/ DigitalConversion)，而目前广泛采用的模拟数字转换技术为「脉冲码调制技术」 (PulseCode Modulation,以下简称PCM)，这是1939年由美国贝尔实验室所研发出来的技 术。PCM的调制过程的主要步骤有三个取样(Sampling)、量化(Quantization)和编码 (Encoding)。而取样的时间间隔称为「取样周期」(Sampling Cycle)，单位为秒，可记做T ；将取 样周期取倒数可得每秒的取样次数，称为「取样频率」(SamplingFrequency)，单位为Hz (次 /秒)，可记做fs。取样频率越高，语音的质量也越好。通常取样频率为8000赫兹(Hz)即 有不错的效果，但是如果要产生CD般的声音质量，则取样频率则为44100Hz。而经过取样后的脉冲信号，其振幅为原始信号在该时间点的振幅，其大小值有无 限种可能，无法直接编码为二进制代码，因此需将其量化成阶梯式的位阶信号，所以，量化 过程实际上是一个将取样信号取「近似值」的过程，每个近似值称为量化等级或量化位阶 (Quantization Level)，而量化等级间的级距间隔则视后续的编码长度而定。而编码长度 即是以多少位为单位来表示出该语音数据，因此，编码长度决定了信号振幅的分辨率。如果 编码长度为一个字节，分辨率只有255。但是如果编码长度改以两个字节为单位，分辨率则 可达65535，这时候的声音质量也更好。但是以较大的编码长度来代表语音的数据，本身系 统需要较多的内存，同时也需要有良好的数字信号处理器(DSP)来搭配才能做到。另外，为能降低数据量，设计者便将差分脉冲码调制(differential pulse-codemodulation,以下简称DPCM)的概念导入，由于DPCM记录的是目前的值与前 一个值的差异值，因此与单纯的脉冲码调制来比较，DPCM方法所产生数据量平均约可降 至原始数据量的25%。而自适应差分脉冲码调制(adaptivedifferential pulse-code modulation，以下简称ADPCM)则是DPCM的变形，可利用比例因子(scale factor)观念的 导入来把数据量再压缩的更小，这样可让传输通道的频宽大增，而这个技术被详细地描述 于ITU-T G. 726标准中，在此不予赘述。而在目前常见的应用例中，跨平台的编码译码过程中，编码长度与译码能力的不 匹配是相当可能发生的现象。也就是当编码器端所使用的编码长度，在译码器端无法支持 时，问题便会发生。举例来说，如图1所示，数字电视机1可通过通用串行总线插槽10来 连接随身碟11，进而读取该随身碟11中的影音档案110来进行播放，而影音档案110中 声音压缩数据(例如MP3，ISO-MPEGAudio Layer-3的简称)的编码长度为32位，但是 当数字电视机1中的译码器12所能支持的译码长度仅有24位时，经过反量化(inverse quantization)程序后，在频域上所得到的量化位阶值(quantization value)发生溢位或饱和现象，造成还原成时域上的PCM信号失真而导致播放出来的声音质量低落。而如何改 善上述缺陷，系为发展本发明的主要目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反量化处理方法与装置，可有效降低现有 技术中的信号失真而导致播放声音质量恶化的缺失，并可广泛运用于个人计算机及数字电 视等领域中。为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案本发明提供了一种反量化处理方法，应用于一译码器上，该方法包含下列步骤连 续接收复数个频域量化数据；当所述频域量化数据的有效位数大于一第一门限值的累计次 数到达一第二门限值时，根据一调整因子来对一待处理的频域量化数据进行一位缩减程序 而得到一位缩减频域量化数据；将该位缩减频域量化数据进行一频域/时域转换程序而得 到一位缩减时域脉冲码调制数据；以及根据该调整因子来对该位缩减时域脉冲码调制数据 进行一位增加程序，而得到一时域脉冲码调制数据。本发明还提供了一种反量化处理装置，应用于一译码器上，该反量化处理装置包 含一判断单元，连续接收复数个频域量化数据，当所述频域量化数据的有效位数大于一第 一门限值的累计次数到达一第二门限值时，用以产生一判断信号；一位缩减单元，信号连接 至该判断单元，用以根据该判断信号，以一调整因子来对一待处理的频域量化数据进行一 位缩减程序后，输出一位缩减频域量化数据；一频域/时域转换单元，连接至该位缩减单 元，用以接收该位缩减单元输出的该位缩减频域量化数据并进行一频域/时域转换程序， 而得到一位缩减时域脉冲码调制数据；以及一位增加单元，信号连接至该频域/时域转换 单元，根据该调整因子来对该位缩减时域脉冲码调制数据进行一位增加程序，而得到一时 域脉冲码调制数据。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其所应用于上的该译码器 系为一数字信号处理器。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该判断单元包含一有 效位判断器，其系从所述频域量化数据的最高位开始搜寻遇到第一个非0的位的位数来决 定为所述有效位数；一计数器，用以产生一计数值；一第一比较器，信号连接于该有效位判 断器与该计数器，其系因应该频域量化数据的有效位数大于该第一门限值而触发该计数器 将该计数值加1，而因应该频域量化数据的有效位数小于或等于该第一门限值而触发该计 数器将该计数值减1 ；以及一第二比较器，信号连接于该计数器与该有效位判断器，其系因 应该计数值到达第二门限值而通知该有效位判断器将该频域量化数据送到该位缩减单元 来进行处理。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该第一门限值为该频 域/时域转换单元所能支持的最大译码长度。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该调整因子系为一固 定值，该固定值为该频域量化数据的编码长度与该第一门限值的差值d，而该位缩减单元所 进行的位缩减程序则是将该频域量化数据除以2的d次方来得到该位缩减频域量化数据。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该位增加单元所进行的位增加程序系为将该位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的d次方来得到该时域脉冲码调 制数据。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中更包含一饱和处理单 元，信号连接于该判断单元与该频域/时域转换单元之间，用以当累计次数尚未累积到达 该第二门限值时，则将有效位数大于该第一门限值的所述频域量化数据进行一饱和处理， 用以将所述频域量化数据的最高d个位直接去掉。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该调整因子系为一浮 动值，该浮动值系为该频域量化数据的有效位数减去该第一门限值所得到的差值z，而该位 缩减单元所进行的该位缩减程序系将位长度为该第一门限值的一个窗口从最低位向高位 方向移动ζ格，进而从该窗口范围内得到该位缩减频域量化数据。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该位增加单元所进行 的位增加程序系将该位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的ζ次方来得到该时域脉冲码调制 数据。根据上述构想，本发明所述的反量化处理方法与装置，其中该频域/时域转换单 元系为一反傅利叶转换装置。本发明所采用的反量化处理方法与装置可有效改善时域上的脉冲码调制信号的 失真问题，并可广泛运用于个人计算机及数字电视等领域中。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1为数字电视机通过一通用串行总线插槽连接随身碟的功能方块示意图。 图2为本发明为改善现有技术缺失所发展出来的一反量化的方法流程示意图, 图3为本发明步骤202的较佳实施例方法示意图。 图4为本发明发展出来反量化处理装置的较佳实施例功能方块示意图。 图5为判断单元内部的较佳实施例功能方块示意图。主要组件符号说明
本发明附图中所包含的各组件列示如下 数字电视机1通用串行总线插槽10
影音档案110 判断单元41 频域/时域转换单元43 饱和处理单元45 第一比较器411 第二比较器412
随身碟11 译码器12 位缩减单元42 位增加单元44 有效位判断器410 计数器419
具体实施例方式
请参见图2，图2为本发明为改善现有缺失所发展出来的一反量化的方法流程 示意图，其可应用于一译码器上，该译码器可为常见的数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)，而该方法系对频域量化数据转换到时域脉冲码调制数据的过程来进行改善，其包含下列步骤首先，连续接收复数个编码长度为N位的频域量化数据(步骤 201)，接着判断所述频域量化数据的有效位数大于一第一门限值的累计次数是否到达一第 二门限值(步骤202)，若是，则根据一调整因子来对接收到的频域量化数据进行一位缩减 程序而得到一位缩减频域量化数据(步骤203)，然后再将该位缩减频域量化数据进行一频 域/时域转换程序而得到一位缩减时域脉冲码调制资料(步骤204)，然后再根据该调整 因子来对该位缩减时域脉冲码调制数据进行一位增加程序而得到一时域脉冲码调制数据 (步骤205)。另外，若该频域量化数据的有效位数大于该第一门限值，但累计次数尚未累 积到达一第二门限值，则将有效位数大于该第一门限值的所述频域量化数据进行一饱和处 理(步骤206)，然后直接进行一频域/时域转换程序而得到该时域脉冲码调制数据(步骤 207)，如此一来，可有效地将时域上的脉冲码调制信号失真的问题改善。举例来说，当N = 32，也就是编码长度为32位的频域量化数据进到译码器后，先对 该频域量化数据的有效位数进行判断，也就是从该频域量化数据的最高位(MSB)开始向下 搜寻遇到第一个不是0的位的位数，判断为频域量化数据的有效位，例如000000000100100 00010000000000010,其有效位数便为 23，又例如 00100000010010000010000000000010，其 有效位数为30。而该第一门限值为该译码器在频域/时域转换程序上所能支持的最大解碼 长度，例如24。于是，当有效位数大于该第一门限值时，表示该频域量化资料已经溢位，于是 将代表累计次数的一计数值加1，反之，当有效位数小于等于该第一门限值时，表示该频域 量化资料没有溢位，于是将代表累计次数的该计数值减1，相关细节可参见图3，图3是上述 步骤202的较佳实施例方法示意图，其中步骤2021用以判断有效位数是否大于该第一门限 值，若是，则将代表累计次数的计数值加1(步骤2022)，若步骤2021的判断为否，则将代表 累计次数的计数值减1 (步骤2024)，并进入步骤207来将该频域量化数据直接进行频域/ 时域转换程序。另外，步骤2022完成后，判断该计数值是否到达第二门限值(步骤2023)， 当步骤2023成立，则进入步骤203，若步骤2023不成立，则进入步骤206。至于步骤203中的该调整因子则可以定义成一固定值d，较佳地，d为编码长度N 与该第一门限值的差值，以上述数值为例，d = 32-24 = 8。而位缩减程序则将频域量化 数据除以2的d次方来得到该位缩减频域量化数据。以上述数值为例，该频域量化数据 00100000010010000010000000000010 将被缩小成 00000000001000000100100000100000， 也就是最低的8个位将被去掉来得到该位缩减频域量化数据，然后该位缩减频域量化数据 再送入步骤204进行一频域/时域转换程序而得到一位缩减时域脉冲码调制数据，而该频 域/时域转换程序可为一反傅利叶转换。而根据傅利叶转换(Fourier Transform)的线性 特性(Linearity)，再进行步骤205的程序，也就是根据该调整因子来对该位缩减时域脉冲 码调制数据进行位增加程序后，可得到该时域脉冲码调制数据。于此实施例中，位增加程序 将位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的d次方来得到时域脉冲码调制资料。于另一实施例中，步骤203中的该调整因子也可以定义成一浮动值，其系由频域 量化数据的有效位数减去该第一门限值所得到的差值ζ来进行定义，以上述32位的数值为 例，00100000010010000010000000000010的有效位数为30，而该第一门限值为24，因此差 值ζ为6，而该位缩减程序将一个24位的窗口从最右边向左移动6格，也就是从00100000 010010000010000000000010 — 00100000010010000010000000000010，进而得到该位缩减频 域量化数据100000010010000010000000，然后该位缩减频域量化数据再送入步骤204进行一频域/时域转换程序而得到一位缩减时域脉冲码调制资料，而根据傅利叶转换(Fourier Transform)的线性特性(Linearity)，再进行步骤205的程序，也就是根据该调整因子来对 该位缩减时域脉冲码调制数据进行位增加程序后，得到该时域脉冲码调制数据。于本实施 例中，位增加程序将该位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的ζ次方来得到该时域脉冲码调 制数据。举例而言，步骤206中的饱和处理则直接把所述频域量化数据的最高8个位去掉 而得到24位的频域量化数据。图4是根据本发明较佳实施例的反量化处理装置的功能方块示意图，其可应用于 一译码器上，用来将频域量化数据转换到时域脉冲码调制数据。判断单元41用以连续接收 复数个编码长度为N位的频域量化数据，并判断所述频域量化数据的有效位数是否大于第 一门限值，并判断大于第一门限值的累计次数是否到达第二门限值，若是便产生一判断信 号，并将频域量化数据送到位缩减单元42来进行处理，位缩减单元42根据该判断信号而以 一调整因子来对接收到的频域量化数据进行一位缩减程序而得到一位缩减频域量化数据， 然后再将该位缩减频域量化数据送到频域/时域转换单元43来进行频域/时域转换程序， 进而得到位缩减时域脉冲码调制数据，然后位缩减时域脉冲码调制数据再送到位增加单元 44来进行处理。位增加单元44根据该调整因子来对位缩减时域脉冲码调制数据进行位增 加程序而得到时域脉冲码调制数据。而位缩减程序、频域/时域转换程序与位增加程序则 与方法描述段落中的技术相同，故不再赘述。再请参见图5，图5是上述判断单元41内部的较佳实施例功能方块示意图，有效位 判断器410对收到的频域量化数据进行有效位数的判断，也就是从频域量化数据的最高位 (MSB)开始向下搜寻遇到第一个不是0的位的位数，判断为频域量化数据的有效位。然后 通过第一比较器411来判断该频域量化数据的有效位数是否大于第一门限值，若否，则触 发计数器419减1来进行累计次数的计数，并控制有效位判断器410将该频域量化数据送 往频域/时域转换单元43直接进行频域/时域转换程序；若是，则触发计数器419加1来 进行累计次数的计数。然后再通过第二比较器412来判断累计次数是否到达第二门限值， 若是，则将该频域量化数据送到位缩减单元42来进行处理。若否，则将有效位数大于第一 门限值的该频域量化数据送到饱和处理单元45进行饱和处理。频域/时域转换单元43可 为反傅利叶转换装置来完成，例如常见的改良式离散余弦逆变换装置(Inverse Modified Discrete Cosine Transform，MDCT，■禾尔 IMDCT)。综上所述，本发明有效降低现有技术中的信号失真而导致播放出来的声音质量恶 化的缺失。而且本发明可广泛运用于个人计算机及数字电视等领域中。故本发明得由熟习 此技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，皆不脱离权利要求所欲保护的范围。
权利要求
一种反量化处理方法，应用于一译码器上，其特征在于，所述方法包含下列步骤连续接收复数个频域量化数据；当所述频域量化数据的有效位数大于一第一门限值的累计次数到达一第二门限值时，根据一调整因子来对一待处理的频域量化数据进行一位缩减程序而得到一位缩减频域量化数据；将所述位缩减频域量化数据进行一频域/时域转换程序而得到一位缩减时域脉冲码调制数据；以及根据所述调整因子来对所述位缩减时域脉冲码调制数据进行一位增加程序，而得到一时域脉冲码调制数据。
2.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，其所应用于上的所述译码器系 为一数字信号处理器。
3.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，所述各频域量化数据的有效位 数系从各频域量化数据的最高位开始搜寻遇到第一个不是0的位的位数。
4.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，其中因应各频域量化数据的有 效位数大于所述第一门限值而将所述累计次数加1，并因应各频域量化数据的有效位数小 于或等于所述第一门限值而将所述累计次数减1。
5.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，所述第一门限值为所述译码器 在所述频域/时域转换程序上所能支持的最大解碼长度。
6.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，所述调整因子定义成一固定值， 所述固定值为所述待处理的频域量化数据的编码长度与所述第一门限值的差值d，而所述 位缩减程序则是将所述待处理的频域量化数据除以2的d次方来得到所述位缩减频域量化 数据。
7.如权利要求6所述的反量化处理方法，其特征在于，所述位增加程序系为将所述位 缩减时域脉冲码调制数据乘上2的d次方来得到所述时域脉冲码调制数据。
8.如权利要求6所述的反量化处理方法，其特征在于，当累计次数尚未累积到达所述 第二门限值，将有效位数大于所述第一门限值的所述频域量化数据进行一饱和处理，用以 将所述频域量化数据的最高d个位直接去掉。
9.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，所述调整因子定义成一浮动值， 所述浮动值系为所述频域量化数据的有效位数减去所述第一门限值所得到的差值z，而所 述位缩减程序则是将位长度为所述第一门限值的一个窗口从最低位向高位方向移动ζ格， 进而从所述窗口范围内得到所述位缩减频域量化数据。
10.如权利要求9所述的反量化处理方法，其特征在于，所述位增加程序系为将所述位 缩减时域脉冲码调制数据乘上2的ζ次方来得到所述时域脉冲码调制数据。
11.如权利要求1所述的反量化处理方法，其特征在于，所述频域/时域转换程序系为 一反傅利叶转换。
12.一种反量化处理装置，应用于一译码器上，其特征在于，所述反量化处理装置包含一判断单元，连续接收复数个频域量化数据，当所述频域量化数据的有效位数大于一 第一门限值的累计次数到达一第二门限值时，用以产生一判断信号；一位缩减单元，信号连接至所述判断单元，用以根据所述判断信号，以一调整因子来对 一待处理的频域量化数据进行一位缩减程序后，输出一位缩减频域量化数据；一频域/时域转换单元，连接至所述位缩减单元，用以接收所述位缩减单元输出的所 述位缩减频域量化数据并进行一频域/时域转换程序，而得到一位缩减时域脉冲码调制数 据；以及一位增加单元，信号连接至所述频域/时域转换单元，根据所述调整因子来对所述位 缩减时域脉冲码调制数据进行一位增加程序，而得到一时域脉冲码调制数据。
13.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，其所应用于上的所述译码器 系为一数字信号处理器。
14.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，所述判断单元包含一有效位判断器，其系从所述频域量化数据的最高位开始搜寻遇到第一个非0的位的位数来决定为所述有效位数；一计数器，用以产生一计数值；一第一比较器，信号连接于所述有效位判断器与所述计数器，其系因应所述频域量化 数据的有效位数大于所述第一门限值而触发所述计数器将所述计数值加1，而因应所述频 域量化数据的有效位数小于或等于所述第一门限值而触发所述计数器将所述计数值减1 ； 以及一第二比较器，信号连接于所述计数器与所述有效位判断器，其系因应所述计数值到 达第二门限值而通知所述有效位判断器将所述频域量化数据送到所述位缩减单元来进行处理。
15.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，所述第一门限值为所述频域/ 时域转换单元所能支持的最大译码长度。
16.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，所述调整因子系为一固定值， 所述固定值为所述频域量化数据的编码长度与所述第一门限值的差值d，而所述位缩减单 元所进行的位缩减程序则是将所述频域量化数据除以2的d次方来得到所述位缩减频域量 化数据。
17.如权利要求16所述的反量化处理装置，其特征在于，所述位增加单元所进行的位 增加程序系为将所述位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的d次方来得到所述时域脉冲码调 制数据。
18.如权利要求16所述的反量化处理装置，其特征在于，其还包含一饱和处理单元， 信号连接于所述判断单元与所述频域/时域转换单元之间，用以当累计次数尚未累积到达 所述第二门限值时，则将有效位数大于所述第一门限值的所述频域量化数据进行一饱和处 理，用以将所述频域量化数据的最高d个位直接去掉。
19.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，所述调整因子系为一浮动值， 所述浮动值系为所述频域量化数据的有效位数减去所述第一门限值所得到的差值z，而所 述位缩减单元所进行的所述位缩减程序系将位长度为所述第一门限值的一个窗口从最低 位向高位方向移动ζ格，进而从所述窗口范围内得到所述位缩减频域量化数据。
20.如权利要求12所述的反量化处理装置，其特征在于，所述位增加单元所进行的位 增加程序系将所述位缩减时域脉冲码调制数据乘上2的ζ次方来得到所述时域脉冲码调制数据。
全文摘要
本发明公开了一种反量化处理方法与装置，应用于一译码器上，可有效改善时域上的脉冲码调制信号的失真问题，广泛运用于个人计算机及数字电视等领域中。该装置包含一判断单元；一位缩减单元；一频域/时域转换单元以及一位增加单元，该方法包含下列步骤连续接收复数个频域量化数据；当所述频域量化数据的有效位数大于一第一门限值的累计次数到达一第二门限值时，根据一调整因子来对一待处理的频域量化数据进行一位缩减程序而得到一位缩减频域量化数据；将该位缩减频域量化数据进行一频域/时域转换程序而得到一位缩减时域脉冲码调制数据；以及根据该调整因子来对该位缩减时域脉冲码调制数据进行一位增加程序，而得到一时域脉冲码调制数据。
文档编号H03M7/30GK101908888SQ200910143550
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者连矩锋 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司