编码设备、解码设备和广播系统技术方案

一个广播系统１００包括一个广播站１１０与多个住宅１２０。在该广播系统１１０与每个住宅１２０中，分别安装一个编码设备１１１与一个解码设备１２２。该编码设备１１１包括：一个转换单元１１３，它提取某个声频信号的一帧，并将对应于一个预定时段的该提取的帧转换为某个频域内的一个频谱；一个频谱数据综合单元１１４，它将该频谱中所包含的至少两个频谱数据集合综合为数目更少的频谱数据集合，并将它们作为综合数据集合输出；以及一个量化单元１１５与一个编码单元１１６，它们量化这些综合数据集合并进行编码以便产生并输出该编码数据。该解码设备１２２包括：一个解码单元１２４与一个反量化单元１２５，它们对输入的编码数据进行解码并反量化以便产生反量化数据，而且将该反量化数据转换为该频域内的一个频谱；一个频谱数据扩展单元１２６，它将该频谱中的每个综合数据集合扩展为至少两个频谱数据集合；以及一个逆转换单元１２７，它将每个扩展频谱数据集合转换为时域内的一个声频信号并输出该声频信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景(1)本专利技术的领域本专利技术涉及对数字声频数据编码与解码以便复现高质量声音的技术。(2)相关技术的说明近年来开发了各种声频压缩方法。MPEG-2高级声频信号编码(MPEG-2 AAC)就是这些压缩方法中的一种，它在“ISO/IEC 13818-7(MPEG-2高级声频信号编码，AAC)”中有详细定义。下述内容简单说明与本专利技术有关的MPEG-2 AAC的特点。下面首先描述由一个传统编码设备与一个传统解码设备进行的编码与解码。该编码设备接收数字声频数据，并以固定的间隔从该接收到的声频数据提取声频数据。(下文将这种提取的声频数据称为“采样数据”。)然后，该编码设备将时域的采样数据按照修正离散余弦变换(MDCT)转换为频域的频谱数据。然后，这个频谱数据被划分成许多组，而且每一组都经过标准化和量化处理。该量化数据按照霍夫曼编码方法编码而产生一个编码信号。该编码信号被转换为一个MPEG-2 AAC位流并被输出。这个位流或者经由某种传输媒体，譬如经由某个广播电波和一个通信网络被发送到该解码设备，或者被记录到某个记录媒体，譬如一张光盘(包括一张致密光盘(CD)和一张数字通用光盘(DVD))、一个半导体和一个硬盘。该解码设备通过一条传输通道或者通过一个记录媒体来接收由该编码设备编码的MPEG-2 AAC位流。然后，该解码设备从该接收到的位流中提取该编码信号，并对该提取的编码信号进行解码。更准确地讲，在提取该编码信号后，该解码设备将该编码信号的一个流格式转换为一个适合数据处理的格式。然后，该解码设备对这个编码信号解码以便产生量化数据，并对该量化数据反量化以便产生频域内的频谱数据。接着，该解码设备将该频谱数据按照修正离散余弦反变换(IMDCT)转换为时域的采样数据。如此产生的各个采样数据集合被按顺序进行组合，并作为数字声频数据输出。在实际的MPEG-2 AAC编码中，还采用了其他技术，包括增益控制、时序噪声整形(TNS)、一个心理声学模型、M/S(中央/侧面)立体声、强度立体声、预估和一个位储存器。由该编码设备编码并被发送到该解码设备的这种声频数据的品质是可以测量的，譬如通过编码后声频数据的一个再现频带。举例来说，如果一个输入信号被以44.1kHz的采样频率采样，那么这个信号的一个再现频带为22.05kHz。如果将具有22.05kHz再现频带或具有一个接近22.05kHz的更宽的再现频带的声频信号编码为编码声频数据而不发生退化，并将所有编码声频数据都发送到该解码设备，那么这个声频数据就可以被再现为高品质的声音。但是，一个再现频带的宽度影响到频谱数据值的数量，这又反过来影响到供传输的数据数量。譬如，当一个输入信号被以44.1kHz的采样频率采样时，从这个信号产生的频谱数据由1024个采样组成，它具有22.05kHz的再现频带。为了保证这22.05kHz的再现频带，必须传输该频谱数据中的全部1024个采样。这就需要一个声频信号能被有效编码以便保持该编码声频信号的一个长度在某个传输通道的一个传输速率范围之内。然而，通过一个低速传输通道(譬如便携式电话的传输通道)来传输该频谱数据的多达1024个采样是不现实的。这就是说，如果具有一个宽再现频带的所有频谱数据以如此低的传输速率传输，而同时整个频谱数据的长度被调整得适合该低传输速率，那么分配给每个频带的一个数据长度就变得非常小。这使量化噪声的影响更加强烈，所以经过编码后声音品质下降。为了防止这种退化，在许多声频信号编码方法中(包括MPEG-2AAC)通过对该频谱数据数值分配权系数和不传输低加权的数值来实现有效的声频信号传输。采用这种方法时，足够的数据长度被分配给对人类听觉重要的某个低频带的频谱数据以便加强它的编码精度，同时某个高频带的频谱数据则被认为不太重要而不一定被传输。尽管这些技术已被应用于MPEG-2 AAC，现在仍然需要能获得高品质再现和更好压缩效率的声频编码技术。换句话说，对在一个较高频带以及一个低频带上以某个低传输速率来传输一个声频信号的技术，现在存在一种日益增长的需求。本专利技术的概要本专利技术就是为了对上述日益增长的需求作出响应。根据本专利技术的一个编码设备接收一个声频信号并对其编码，它包括一个转换单元，可以运行它以便提取一部分该接收到的声频信号，该提取的部分形成对应于某个预定时间段的一个帧，而且可以运行它以便将该提取的部分转换为频域的一个频谱，该频谱包括多个频谱数据集合；一个综合单元，可以运行它以便按照一个预定的操作将该频谱的一部分中至少两个频谱数据集合综合为数目更少的频谱数据集合，下文将称其为综合数据，而且可以运行它以便输出这些数目更少的综合数据集合，其中该部分频谱对应于某个预定的频带；以及一个编码单元，可以运行它以便量化这些综合数据集合并进行编码，从而生成并输出该编码数据。对上述编码设备，该综合单元采用能够减少需要传输的编码数据长度的预定操作对多个频谱数据集合进行综合。这可以使该编码数据经由一条低速率传输通道被可靠地传输。除此之外，本专利技术还有如下所述的另一个优点。上述综合单元对该预定频带内的至少两个频谱数据集合进行综合。举例来说，设定一个高频带来作为上述预定频带，并使该综合单元对这个人类听觉不太灵敏的高频带内的频谱数据进行综合，就可以使由于该综合产生的、可以觉察的声音品质退化达到最小。与根本不传输某个频带内的一个声频信号的某种传统技术不同，本专利技术传输能代表该某个频带内频谱数据的综合数据。所以，这就使声音品质由于该传输的综合数据而得到提高。这样，本专利技术既能够降低编码数据长度，又能够传输高品质的编码数据。本专利技术的另一个优点是，因为该预定频带内的至少两个频谱数据集合只不过是被综合为数目更少的频谱数据集合，所以由本专利技术的编码设备产生的编码数据可以采用某种传统解码设备来解码。尽管用该传统解码设备再现的声音品质在该较高频带与一个原始采样声频信号之间有些不同是不可避免的，但通过设置一个人类听觉不太灵敏的较高频带作为上述预定频带就能够使这个可以觉察的声音品质变化降到最小。本专利技术的另一个编码设备将频域内相邻或不相邻排列的至少两个频谱数据集合综合为至少一个综合数据集合。这可以使每个频带内的频谱数据被用作综合数据，而不是仅仅使用各个所选频带内的频谱数据。尽管一个解码设备不能从该综合数据与频谱数据完全恢复原始的声音，但上述编码设备能够大幅度降低需要传输的某个编码声频位流的长度，而且还依然能够保证再现接近该原始声音的高品质声音。对于本专利技术的另一个编码设备，某种综合方法是根据构成该频谱的多个频谱数据集合中的至少一个集合来确定的，而且该频谱中至少两个频谱数据集合采用该确定的综合方法进行综合。这样就可能选择一种适合原始声音的综合方法并采用该选定的综合方法来综合频谱数据。通过不传输那些估计对恢复该原始声音不必要的频谱数据，本编码设备能降低需要传输的某个编码声频位流的长度，并同时使该综合产生的、可觉察的声音品质退化最小。本专利技术的一个解码设备接收由一帧某个声频信号产生的编码数据，对其解码，并恢复该声频信号。该帧由一个编码设备以预定的时间间隔提取自该声频信号。该解码设备包括一个反量化单元，可以运行它以便对接收到的数据进行解码并反量化从而产生反量化数据，而且可以运行它以便将该反量化数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个接收某个声频信号并对其编码的编码设备，它包括： 一个转换单元，可以运行它以便提取一部分该接收到的声频信号，该提取的部分构成对应于某个预定时间段的一帧，而且可以运行它以便将该提取的部分转换为某个频域的一个频谱，该频谱包括多个频谱数据集合； 一个综合单元，可以运行它以便将该频谱的一部分中至少两个频谱数据集合综合为数目更少的频谱数据集合，下文称为综合数据，而且可以运行它以便输出这个数目更少的综合数据集合，其中这部分频谱对应于一个预定的频带；以及 一个编码单元，可以运行它以便量化这些综合数据集合并进行编码，而且生成以及输出该编码数据。

【技术特征摘要】
JP 2001-5-11 141211/011.一个接收某个声频信号并对其编码的编码设备，它包括一个转换单元，可以运行它以便提取一部分该接收到的声频信号，该提取的部分构成对应于某个预定时间段的一帧，而且可以运行它以便将该提取的部分转换为某个频域的一个频谱，该频谱包括多个频谱数据集合；一个综合单元，可以运行它以便将该频谱的一部分中至少两个频谱数据集合综合为数目更少的频谱数据集合，下文称为综合数据，而且可以运行它以便输出这个数目更少的综合数据集合，其中这部分频谱对应于一个预定的频带；以及一个编码单元，可以运行它以便量化这些综合数据集合并进行编码，而且生成以及输出该编码数据。2.权利要求1的编码设备，其中，该综合单元执行一个评估该至少两个频谱数据集合、并将这些已评估的频谱数据集合综合为至少一个综合数据集合的操作。3.权利要求2的编码设备，其中，由该操作评估的该至少两个频谱数据集合在该频域相邻排列。4.权利要求2的编码设备，其中由该操作评估的该至少两个频谱数据集合在该频域不相邻排列。5.权利要求2的编码设备，其中，该操作在该至少两个已评估的频谱数据集合中指定一个具有某个较大绝对值的频谱数据集合，将该指定的频谱数据集合当作一个综合数据集合，并将该至少两个已评估的频谱数据集合综合为该综合数据集合。6.权利要求2的编码设备，其中，该操作指定该至少两个已评估的频谱数据集合的一个平均值，将该指定的平均值当作一个综合数据集合，并将该至少两个已评估的频谱数据集合综合为该综合数据集合。7.权利要求2的编码设备，其中，该操作从该至少两个已评估的频谱数据集合中指定一个频谱数据集合，将该指定的频谱数据集合当作一个综合数据集合，并将该至少两个已评估的频谱数据集合综合为该综合数据集合，其中该指定的频谱数据集合出现在一个对于该频域中其他各个已评估的频谱数据集合预先确定的位置。8.权利要求2的编码设备，其中，该操作在综合这些已评估的频谱数据集合之前向该至少两个已评估的频谱数据集合分配权系数。9.权利要求2的编码设备，其中，该综合单元为每个帧选择一个操作，并通过执行该选定操作来综合至少两个频谱数据集合。10.权利要求2的编码设备，其中，该综合单元执行的操作按照构成该频谱的多个频谱数据集合中的至少一个集合来确定。11.权利要求2的编码设备，其中，该操作根据该至少两个已评估的频谱数据集合以及与这些已评估的频谱数据集合相邻的其他频谱数据集合来指定一个值，将该指定值当作一个综合数据集合，并将该至少两个已评估的频谱数据集合综合为该综合数据集合。12.权利要求1的编码设备，其中，该转换单元将构成该频谱的多个频谱数据集合划分为该频域中的多个组，这多个组中每个组包括一个预定数目的频谱数据集合，该综合单元排列构成该频域内频谱的每个综合数据集合以及各个未综合频谱数据集合，并将这些排列好的数据集合划分为多个组，每个组包括一个预定数目的排列好的数据集合，其中每个预定数目与该转换单元在划分该多个频谱数据集合时所用的数目相同，而且该编码单元利用分配给该综合单元所划分的每一组的一个参数来量化该组中所包含的每个数据集合。13.权利要求1的编码设备，其中，该综合单元包括一个能生成综合信息的信息生成单元，该综合信息显示一种综合该至少两个频谱数据集合的综合方法，而且该编码单元也对该综合信息编码，将该编码综合信息插入该生成的编码数据，并输出包含该编码综合信息的编码数据。14.权利要求13的编码设备，其中，若对两个相邻帧的各频谱数据集合采用同一综合方法，那么该信息生成单元不为该后一帧的各个频谱数据集合生成综合信息。15.一个接收由一帧某个声频信号产生的编码数据、进行解码并恢复该声频信号的解码设备，其中该帧是由一个编码设备以预定的时间间隔从该声频信号提取，该解码...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尾孝祐，
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]