编码设备、解码设备和解码方法技术

一种编码设备（２００），包括：ＭＤＣＴ单元（２０２），该单元把时间域中的输入信号变换成包括一个较低频谱的频谱；ＢＷＥ编码单元（２０４），该单元产生扩展数据，该扩展数据以高于较低频谱的较高频率指定一个较高频谱；以及被编码数据流产生单元（２０５），该单元进行编码以输出由ＭＤＣＴ单元（２０２）获得的较低频谱和ＢＷＥ编码单元（２０４）获得的扩展数据。ＢＷＥ编码单元（２０４）产生作为扩展数据的（ｉ）第一参数，从形成ＭＤＣＴ单元（２０２）获得的较低频谱的多个较低子频带中指定将被复制的一个较低子频带作为较高频谱；以及（ｉｉ）第二参数，指定被复制之后该较低子频带的增益。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种编码设备，该编码设备通过对信号进行编码而压缩数据，该信号是使用一种诸如正交变换的方法，以较少量的被编码的比特流把时间域中的音频信号(例如声音或音乐信号)变换成频率域中的音频信号获得的。另外，本专利技术还涉及一种解码设备，这种解码设备接收到被编码数据流后解压缩数据。
技术介绍
到目前为止，人们已经开发了许多对音频信号进行编码和解码的方法。特别是，最近，作为一种用于高效再现高质量声音的编码方法，ISO/IEC中的国际标准化的IS13818-7已普遍得以公认，并受到高度重视。这一编码方法被称为AAC(高级音频编码)。最近几年中，AAC适用于被称为MPEG4的标准，而且还开发出了一种被称为MPEG4-AAC的系统，这一系统具有添加于IS13818-7中的某些扩展的功能。MPEG4-AAC的信息部分中描述了编码规程的一个例子。以下参照图1解释了使用传统方法的音频编码设备。图1是一个结构框图，描述了传统编码设备100的结构。编码设备100包括一个频谱放大单元101、一个频谱量化单元102、一个霍夫曼(Huffman)编码单元103、以及一个被编码数据流传送单元104。通过以一个固定频率对模拟音频信号取样获得时间域中的音频离散信号流，将音频离散信号流按一个固定的时间间隔划分成固定数量的采样，并经由一个未在这里加以描述的时间-频率变换单元将它们变换成频率域中的数据，然后，作为向编码设备100的输入信号将它们发送到频谱放大单元101。频谱放大单元101对每一预定频带以一个确定的增益放大包括在预定频带中的频谱。频谱量化单元102使用一个预定的转换表达式量化被放大的频谱。在ACC方法的情况中，通过把使用浮点表示的频谱数据四舍五入为一个整数值，进行量化。霍夫曼编码单元103根据霍夫曼编码对某些段组中的被量化的频谱数据进行编码，并对频谱放大单元101中每一预定频带中的增益和指定用于根据霍夫曼编码进行量化的一个转换表达式的数据进行编码，然后把它们的代码发送到被编码数据流传送单元104。经由一个传输通道或一个记录介质，把根据霍夫曼编码加以编码的被编码数据流从被编码数据流传送单元104传送到一个解码设备，并通过解码设备将其重新构造成时间域中的一个音频信号。传统的编码设备按以上所描述的过程加以运作。在传统编码设备100中，对数据量的压缩能力依赖于霍夫曼编码单元103的性能。因此，当以高压缩率，即使用少量的数据，进行编码时，必须充分地减小频谱放大单元101中的增益，并对频谱量化单元102所获得的被量化的频谱流进行编码，使得霍夫曼编码单元103中数据规模变得更小。然而，如果根据这一方法进行编码以减小数据量，那么用于再现声音和音乐的带宽变窄。因此，不可否认，当听声音时，声音将是不清楚的。因此，不可能维持声音质量。这是一个问题。本专利技术的目的是，根据以上所提到的问题，提供一种能够以高压缩率对音频信号进行编码的编码设备，以及一种可以对被编码音频信号进行解码、并可再现宽带频谱数据和宽带音频信号的解码设备。
技术实现思路
为了解决以上所提到的问题，根据本专利技术的编码设备是一种对输入信号进行编码的编码设备，包括一个时间-频率变换单元，用于把一个时间域中的输入信号变换成包括一个较低频谱的频谱；一个频带扩展单元，用于产生扩展数据，该扩展数据以一个高于该较低频谱的较高频率指定一个较高频谱；以及一个编码单元，用于对较低频谱和扩展数据进行编码，并输出被编码的较低频谱和扩展数据，其中，频带扩展单元产生一个第一参数和一个第二参数作为扩展数据，第一参数从形成较低频谱的多个部分频谱中指定一个部分频谱，该部分频谱将被复制为较高频谱，第二参数指定被复制之后该部分频谱的增益。如以上所描述的，本专利技术的编码设备使得以低比特率在一个宽频带中提供音频编码数据流成为可能。对于低频分量，本专利技术的编码设备使用一种压缩技术，例如霍夫曼编码方法，对其频谱进行编码。另一方面，对于高频分量，它不对其频谱进行编码，而主要仅对用于复制替代较高频谱的较低频谱的数据进行编码。因此，具有的效果是可以减少代表较高频率分量的被编码数据流所占用的数据量。另外，本专利技术的解码设备是一种对被编码信号进行解码的解码设备，其中，被编码信号包括一个较低频谱和扩展数据，扩展数据包括一个第一参数和一个第二参数，它们以一个高于该较低频谱的较高频率指定一个较高频谱，该解码设备包括一个解码单元，用于通过对被编码信号进行解码，产生较低频谱和扩展数据；一个频带扩展单元，用于由该较低频谱、第一参数和第二参数，产生较高频谱；以及一个频率-时间变换单元，用于把一个通过组合所产生的较高频谱和较低频谱所获得的频谱变换成时间域中的信号，该频带扩展单元复制一个部分频谱，该部分频谱是从形成该较低频谱的多个部分频谱中通过第一参数所指定的，该频带扩展单元根据第二参数、确定在被复制之后该部分频谱的增益，并产生所获得的部分频谱作为较高频谱。根据本专利技术的解码设备，由于通过添加一些控制，例如对较低频率分量的复制的增益调整，产生较高频率分量，所以具有的效果是能够以少量数据从被编码数据流再现宽带声音。另外，频带扩展单元还可以向所产生的较高频谱添加一个噪音频谱，而且频率-时间变换单元还可以把通过组合较高频谱与所添加的噪音频谱所获得的频谱和较低频谱变换成时间域中的信号。根据本专利技术的解码设备，由于通过把噪音频谱添加到较高频谱上，在所复制的较低频率分量上执行增益调整，所以具有的效果是能够拓宽频带而不过多提高较高频谱的音调。附图简述通过以下结合附图对本专利技术的描述，本专利技术的这些和其它目的、优点以及特性将变得十分明显。这些附图说明了本专利技术的一个具体的实施例。在这些附图中图1是一个结构图，说明了传统编码设备的结构。图2是一个结构图，说明了根据本专利技术第一实施例的编码设备的结构。图3A示出由MDCT单元输出的一系列MDCT系数的示意图。图3B示出图3A中所示的MDCT系数中的第0个～第(maxline-1)个MDCT系数的示意图。图3C示出如何在图2中所示的一个BWE编码单元中产生被扩展的音频编码数据流的一个例子的示意图。图4A是一个波形图，示出原声的一系列MDCT系数。图4B是一个波形图，示出由BWE编码单元通过替代所产生的一系列MDCT系数。图4C是一个波形图，示出当在图4B中所示的一系列MDCT系数上给出增益控制时所产生的一系列MDCT系数。图5A示出通常的音频编码比特流的一个例子的示意图。图5B示出根据本实施例的编码设备所输出的音频编码比特流的一个例子的示意图。图5C示出一个被扩展的音频编码数据流的一个例子的示意图，该数据流被描述在图5B中所示的被扩展的音频编码数据流部分中。图6是一个结构框图，示出对从图2中所示编码设备所输出的音频编码比特流进行解码的解码设备的结构。图7示出在第二实施例的BWE编码单元中如何产生被扩展的频谱数据的示意图。图8A示出以与第二实施例相同的方式所划分的较低和较高子频带的示意图。图8B示出较低子频带A中的一系列MDCT系数的一个例子的示意图。图8C示出通过反转较低子频带A中MDCT系数的顺序所获得的一个子频带As中的一系列MDCT系数的一个例子的示意图。图8D示出通过反转较低子频带A中MDCT系数的符号所获得的一个子频带Ar的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对输入信号进行编码的编码设备，包括：　　　　一个时间－频率变换单元，用于将时间域中的输入信号变换成包括较低频谱的频谱；　　　　一个频带扩展单元，用于产生扩展数据，该扩展数据以高于该较低频谱的一较高频率指定一较高频谱；以及　　　　一个编码单元，用于对该较低频谱和该扩展数据进行编码，并输出被编码的较低频谱和扩展数据，　　　　其中，该频带扩展单元产生第一参数和第二参数作为扩展数据，第一参数从形成该较低频谱的多个部分频谱中指定一个部分频谱，该部分频谱将被复制为较高频谱，第二参数指定被复制之后该部分频谱的增益。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-14 348412/20011.一种对输入信号进行编码的编码设备，包括一个时间-频率变换单元，用于将时间域中的输入信号变换成包括较低频谱的频谱；一个频带扩展单元，用于产生扩展数据，该扩展数据以高于该较低频谱的一较高频率指定一较高频谱；以及一个编码单元，用于对该较低频谱和该扩展数据进行编码，并输出被编码的较低频谱和扩展数据，其中，该频带扩展单元产生第一参数和第二参数作为扩展数据，第一参数从形成该较低频谱的多个部分频谱中指定一个部分频谱，该部分频谱将被复制为较高频谱，第二参数指定被复制之后该部分频谱的增益。2.根据权利要求1的编码设备，其中，形成该较低频谱的多个部分频谱中至少两个频谱具有若干个互相重叠的频带部分。3.根据权利要求2的编码设备，其中，通过分别把具有一个重叠频带的两个频带划分成多个频带，获得形成该较低频谱的多个部分频谱。4.根据权利要求1的编码设备，其中，由多个部分频谱形成该较高频谱，以及该频带扩展单元为形成该较高频谱的多个部分频谱中每一个部分频谱产生第一参数和第二参数。5.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第三参数作为扩展数据，第三参数从形成该较低频谱的多个部分频谱中指定包括最低频率分量的一个部分频谱的频率位置。6.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第四参数作为扩展数据，第四参数从形成该较低频谱的多个部分频谱中指定包括最高频率分量的一个部分频谱的频率位置。7.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第五参数作为扩展数据，第五参数指定当被复制时在该部分频谱上所执行的一个滤波处理。8.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第六参数作为扩展数据，第六参数指示是否该较高频谱是其相位被反转的将被复制的部分频谱、或是其相位未被反转的将被复制的部分频谱。9.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第七参数作为扩展数据，第七参数指示是否该较高频谱是在一个频率域中将被复制和被反转的部分频谱、或是在该频率域中将被复制和未被反转的部分频谱。10.根据权利要求1的编码设备，其中，该第一参数包括指示形成该较低频谱的多个部分频谱之任何一个部分频谱未被用作将被复制的频谱的数据。11.根据权利要求1的编码设备，其中，该第二参数是将被复制的部分频谱的增益所乘的一个系数。12.根据权利要求1的编码设备，其中，该第二参数是在被复制之后该部分频谱的增益的绝对值。13.根据权利要求1的编码设备，其中，该频带扩展单元还产生一个第八参数作为扩展数据，第八参数指定一个噪音频谱的能量，该噪音频谱被添加到由第一参数和第二参数所指定的较高频谱。14.根据权利要求13的编码设备，其中，该第八参数是该噪音频谱与该较高频谱的一个能量比。15.根据权利要求1的编码设备，其中，该编码设备对于每一固定数量的时间帧重复编码该输入信号，以及该频带扩展单元为多个连续的时间帧产生第二参数，第二参数指定在被复制之后该部分频谱的增益。16.根据权利要求1的编码设备，其中，该编码设备对于每一固定数量的时间帧重复编码该输入信号，以及该频带扩展单元还产生一个第九参数作为扩展数据，第九参数从多个连续的时间帧中指定其中较高频谱的增益为最大的一个时间帧，并在不同于其中增益为最大的该时间帧的一个时间帧内产生第二参数，作为由对该最大值的一个相对值所表示的一个值。17.根据权利要求1的编码设备，其中，该编码设备根据霍夫曼编码对全部或一部分该较低频谱和该扩展数据进行编码。18.一种对被编码信号进行解码的解码设备，其中，被编码信号包括一个较低频谱和扩展数据，该扩展数据包括第一参数和第二参数，它们以高于该较低频谱的较高频率指定一个较高频谱，该解码设备包括一个解码单元，用于通过对被编码信号进行解码，产生较低频谱和扩展数据；一个频带扩展单元，用于由该较低频谱、第一参数和第二参数产生该较高频谱；以及一个频率-时间变换单元，用于将一个频谱变换成时间域中的信号，该频谱是通过组合所产生的较高频谱和该较低频谱所获得的，以及该频带扩展单元复制一个部分频谱，该部分频谱是通过第一参数从形成该较低频谱的多个部分频谱中指定的，该频带扩展单元根据第二参数确定在被复制之后该部分频谱的增益，并产生所获得的部分频谱作为较高频谱。19.根据权利要求18的解码设备，其中，该扩展数据包括一个第三参数，以及该频带扩展单元在将被复制的部分频谱上执行由第三参数所指定的一个滤波处理，并在执行滤波处理之后产生该部分频谱作为较高频谱。20.根据权利要求18的解码设备，其中，该扩展数据包括一个第四参数，以及根据第四参数，该频带扩展单元产生其相位被反转的将被复制的部分频谱、或将被复制的部分频谱本身，作为较高频谱。21.根据权利要求18的解码设备，其中，该扩展数据包括一个第五参数，以及根据第五参数，该频带扩展单元产生在频率域中将被复制和被反转的部分频谱、或将被复制的部分频谱本身，作为较高频谱。22.根据权利要求18的解码设备，其中，该频带扩展单元向所产生的较高频谱添加一个噪音频谱，以及该频率-时间变换单元将通过组合该较高频谱与被添加的噪音频谱而获得的一频谱和该较低频谱变换成时间域中的信号。23.根据权利要求22的解码设备，其中，该扩展数据包括一个第六参数，以及该频带扩展单元向所产生的较高频谱添加一个具有由第六参数所指定的能量的噪音频谱。24.根据权利要求23的解码设备，其中，该第六参数是该噪音频谱与该较高频谱的能量比，以及该频带扩展单元向所述较高频谱添加一个噪音频谱，该噪音频谱具有通过把所产生的较高频谱的能量乘以由第六参数所指示的该能量比而获得的能量。25.根据权利要求22的解码设备，还包括一个噪音频谱产生单元，用于产生通过对时间域中的噪音信号执行时间-频率变换所获得的噪音频谱，其中，该频带扩展单元把该噪音频谱产生单元所产生的噪音频谱添加于该较高频谱。26.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：津岛峰生，则松武志，西尾孝祐，田中也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]