浮点信号的编码方法、解码方法及其编码器、解码器技术

本发明专利技术提供一种浮点信号的编码方法、解码方法及其编码器、解码器，所述编码方法包括以下步骤：（ａ）将浮点格式的第一信号样本序列转换为整数格式的第二信号样本序列；（ｂ）无损压缩所述整数格式的第二信号样本序列以产生第一码序列；（ｃ）产生浮点格式的差信号，其对应于所述整数格式的第二信号样本序列和所述浮点格式的第一信号样本序列之间的差；（ｄ）确定哪种编码处理具有较高的压缩效率：第一编码处理或第二编码处理；及（ｅ）如果确定的结果指示第一编码处理，则通过第一编码处理来对所述差信号进行编码以产生第二码序列，或如果确定的结果指示第二编码处理，则通过第二编码处理来对所述差信号进行编码以产生第二码序列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种用于将承载声音、音乐或图像信息的浮点信号样本 (sample)序列压缩为更小信息量的码而没有失真的编码方法、对应的解码方 法，其编码装置及其解码装置，即，浮点信号的编码方法、解码方法及其编 码器、解码器。
技术介绍
作为用于压缩声音或图像信息的方法，已知一种不涉及失真的无损编码 方法。可以通过组合高度压缩的有损编码和在有损编码的再现信号与原始信号 之间的差别的无损压缩来实现高度压缩的无损数据压缩。在专利文献1中已 经提出了这样的组合压缩方法。下面将简要描述在所述专利文献中详细说明 的方法。在编码器中，帧形成部分连续地将数字输入信号(也称为输入信号样本序 列)分为帧，每个帧由例如1024个输入信号样本组成，并且在帧的基础上有 损地压缩编码所述数字信号。这种编码可以基于适合于输入数字信号的任何 格式，并且可以通过解码而以某个保真度来再现原始数字输入信号。例如，如果数字输入信号是声音信号，则可以使用按照ITU-建议G.729 推荐的语音编码。如果数字输入信号是音乐信号，则可以使用在MPEG-4中 使用的变换域加权交织向量量化(Twin VQ)编码。对从有损压缩编码产生的码 进行本地解码，并且产生用于表示本地解码后的信号和原始数字信号之间的 差的差信号。但是，实际上，没有本地解码的必要，而是相反，其足以获得 在原始数字信号和有损压缩编码期间产生的量化信号之间的差。差信号的幅 度通常比原始数字信号的幅度小得多。因此，与原始数字信号的无损压缩编码相比，可以通过差信号的无损压缩编码来减少信息量。为了提高无损压缩编码的效率，对于每个都通过符号和幅度表示法(符号 和幅度的二进制数)来表示的帧中的差信号的所有样本的序列，每个位置的比特、即MSB、第二MSB、...和LSB中的每一个的比特沿着样本序歹'J(即时间 序列)被链接，以形成相应的比特序列。换句话说，变换比特排列(arrangement)。 为方便起见，将由相同比特位置处的相链接的1024个比特组成的比特序列称 为"同位(coordinate)比特序列"。另一方面，为方便起见，将表示包括其符号 的每个样本的幅度值的一个字的比特序列称为"幅度比特序列"。差信号具有 小幅度，因此，最高有效比特、或者最高有效比特和随后的多个比特常常是 全"0"。因此，借助于表示通过链接这种比特位置处的比特而形成的同位比 特序列，可以提高差信号的无损压缩编码效率。对同位比特序列进行无损压缩编码。作为无损压缩编码，可以使用熵编 码，例如霍夫曼编码和算术编码，其利用其中连续出现相同符号(l或O)的序 列的出现或频繁出现。当解码时，从无损压缩编码产生的码被解码，并且对解码信号执行比特 排列的逆变换。也就是说，对于每个帧，将同位比特序列变换为幅度比特序 列，并且依序再现所得到的差信号。另外，对从有损压缩编码产生的码进行 解码，并且将解码信号和再现的差信号一起求和，并随后依序将每个帧的和 数信号(sum signal)链接到一起，从而再现原始数字信号序列。此外，已知有多种无损编码方法，用于不允许失真的音频或视频信息。 例如，在非专利文献1中公开了音乐信息的无损编码方法。任何传统方法都 是这样的，其对从信号波形直接得到的PCM信号执行压缩编码。但是，在音乐录音棚中，有时以浮点格式来记录和存储波形。浮点格式 中的任何值都被分离为符号、指数和尾数。例如，在图37中所示的IEEE-754 标准浮点格式中，任何值都包括以有效值的降序排列的32个比特，其包括用 于符号的1比特、用于指数的8比特和用于尾数的23个比特。以S来表示符 号、以小数E来表示由用于指数的8比特表示的值、并且以M来表示尾数的 二进制数，则可以以符号和幅度二进制表示法来表示浮点格式的值如下。(-l)sxl.Mx2￡-￡。 (1)按照IEEE-754标准，Eo被定义为￡0=27-1=127,使得表达式(1)中的"E-Eo" 可以是落入下面范围内的任何值-127$E-E0S128。在此，定义当E-E0=-127时所有的比特被设置为"0",而当E-E『128时 所有的比特被设置为"1"。术语"E-E。=n"表示通过从由公式(l)表示的值的整数部分的数字的数量(比特数量)减去i而获得的值，即，跟随在最高有效"r 之后的比特的数量。在通过浮点格式的数字信号序列表示声音、音乐或图像信息的情况下， 由"o"和"r组成的比特序列有可能因为浮点格式的特性而是随机的。因 此，即使执行上述比特排列变换，也不能期望熵压缩编码等提供高压缩比。 而且，浮点格式的样本序列与原始模拟波形大大不同，因此没有从样本之间 的相关性产生的冗余。因此，即使应用在上述非专利文献i中公开的无损预 测编码方法，也不能期望更高的压缩比。专利文献1:日本申请Kokai公开第2001-44847号非专利文南史1: "Lossless Compression of Digital Audio" ， Mat Hans ，Ronald W. Schafer等，IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE, 2001年7月，第21-32页
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于浮点格式的信号样本序列的无损编码方法 和无损解码方法及其装置。 解决问题的手段本专利技术提供一种用于浮点格式的信号的无损编码方法，包括以下步骤(a) 将浮点格式的第 一信号样本序列转换为整数格式的第二信号样本序列；(b) 无损压缩所述整数格式的第二信号样本序列，以产生第 一码序列；(c) 产生浮点格式的差信号，其对应于所述整数格式的第二信号样本序列 和所述浮点格式的第 一信号样本序列之间的差；(d) 确定哪种编码处理具有较高的压缩效率第一编码处理，其对所述浮 点格式的差信号的每个样本中能够取非零值的数字的比特序列进行编码，所 述数字由所述整数格式的第二信号样本序列中的对应样本的绝对值确定，或 者第二编码处理，其对所述差信号的所有数字进行编码；以及(e) 如果所述确定的结果指示所述第一编码处理，则通过所述第一编码处9理来对所述差信号进行编码以产生第二码序列，或者如果所述确定的结果指 示所述第二编码处理，则通过所述第二编码处理来对所述差信号进行编码以 产生第二码序列。本专利技术还提供一种用于浮点格式的信号的无损编码方法，包括以下步骤(a) 在帧基础上确定哪种压缩具有较高的压缩效率在帧基础上的浮点格 式的第 一信号样本序列的直接无损压缩，或者整数值样本序列和差信号的双 信号分离压缩；(b) 如果所述确定的结果指示双信号分离压缩，则执行双信号分离压缩， 步骤(b)包括以下步骤(b-l)将第一信号样本序列转换为整数格式的第二信号样本序列； (b-2)无损压缩所述整数格式的第二信号样本序列，以产生第一码序列； (b-3)产生浮点格式的差信号，其对应于所述整数格式的第二信号样本序 列和所述浮点格式的第 一信号样本序列之间的差； (b-4)从所述浮点格式的差信号产生第二码序列；(c) 如果所述确定的结果指示直接无损压缩，则直接无损压缩所述第一信 号样本序列，以产生第三码序列；以及(d) 产生辅助码，其指示是执行所述直接无损压缩还是所述双信号分离压缩；其中，在所述步骤(b-l)中，通过小数部分的删截来实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浮点格式的信号的无损编码方法，包括以下步骤：　（ａ）将浮点格式的第一信号样本序列转换为整数格式的第二信号样本序列；　（ｂ）无损压缩所述整数格式的第二信号样本序列，以产生第一码序列；　（ｃ）产生浮点格式的差信号，其对 应于所述整数格式的第二信号样本序列和所述浮点格式的第一信号样本序列之间的差；　（ｄ）确定哪种编码处理具有较高的压缩效率：第一编码处理，其对所述浮点格式的差信号的每个样本中能够取非零值的数字的比特序列进行编码，所述数字由所述整数格式的第 二信号样本序列中的对应样本的绝对值确定，或者第二编码处理，其对所述差信号的所有数字进行编码；以及　（ｅ）如果所述确定的结果指示所述第一编码处理，则通过所述第一编码处理来对所述差信号进行编码以产生第二码序列，或者如果所述确定的结果指示所 述第二编码处理，则通过所述第二编码处理来对所述差信号进行编码以产生第二码序列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：守谷健弘，杨戴，原田登，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]