КОДИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ, ДЕКОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ, И ПРОГРАММА
ENCODING DEVICE AND ENCODING METHOD, DECODING DEVICE AND DECODING METHOD AND PROGRAMME

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к кодирующему устройству и способу кодирования, декодирующему устройству и способу декодирования, и программе, а более конкретно к кодирующему устройству и способу кодирования, декодирующему устройству и способу декодирования, и программе, которые понижают ухудшение качества звука, вызванное кодированием аудиосигналов.
Уровень техники
В качестве способов кодирования аудиосигналов широко известны способы кодирования, такие как МР3 (Способ кодирования аудиосигналов, разработанный Экспертной группой по вопросам движущегося изображения, Уровень - 3), ААС (Усовершенствованное кодирование аудиосигналов) и ATRAC (Адаптивное акустическое кодирование с преобразованием).
Фиг.1 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации кодирующего устройства, которое кодирует аудиосигналы.
Кодирующее устройство 10, показанное на фиг.1, сформировано, например, звеном 11 MDCT (Модифицированного дискретного косинусного преобразования), звена 12 нормирования, звена 13 распределения битов, звена 14 квантования и звена 15 мультиплексирования.
В качестве аудиосигнала в звено 11 MDCT, входящее в состав кодирующего устройства 10, вводится звуковой сигнал с ИКМ (импульсно-кодовой модуляцией). Звено 11 MDCT выполняет (MDCT) над аудиосигналом как сигналом во временной области, для того чтобы получить спектр (SO) в качестве сигнала в частотной области. Звено 11 MDCT предоставляет спектр (SO) звену 12 нормирования.
Звено 12 нормирования извлекает из спектра (SO) огибающие ENV для множества спектров, именуемых элементами квантования, и предоставляет их звену 13 распределения битов и звену 15 мультиплексирования. Кроме того, звено 12 нормирования нормирует спектр (SO), используя огибающую ENV для элемента квантования, и предоставляет результирующий нормированный спектр (S1) звену 14 квантования.
Если звеном 12 нормирования предоставлена огибающая ENV, то звено 13 распределения битов, основываясь на огибающей ENV, принимает решение об информации WL квантования нормированного спектра (S1) таким образом, чтобы количество битов в потоке BS битов, генерируемом звеном 15 мультиплексирования, находилось в пределах некоторого требуемого диапазона, в соответствии с некоторым предварительно заданным алгоритмом распределения битов. Информация WL квантования представляет собой информацию, указывающую точность квантования, и относится здесь к количеству битов квантования. Звено 13 распределения битов предоставляет информацию WL квантования звену 14 квантования.
Если имеется обратная связь от звена 14 квантования, осуществляемая по количеству N битов в квантованном спектре QS, получаемом в результате квантования нормированного спектра (S1) на основе предшествующей информации WL квантования, то звено 13 распределения битов, основываясь на количестве N битов, определяет то, находится ли количество битов в потоке BS битов в пределах некоторого требуемого диапазона. Если определено, что количество битов в потоке BS битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 13 распределения битов принимает новое решение об информации WL квантования таким образом, чтобы количество битов в потоке BS битов находилось в пределах требуемого диапазона. В дополнение к этому звено 13 распределения битов предоставляет новую информацию WL квантования звену 14 квантования.
В противоположность этому, если определено, что количество битов в потоке BS битов находится в пределах требуемого диапазона, то звено 13 распределения битов отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных и предоставляет текущее значение информации WL квантования звену 15 мультиплексирования.
Звено 14 квантования, основываясь на информации WL квантования, предоставленной звеном 13 распределения битов, квантует нормированный спектр (S1) для элемента квантования, предоставленный звеном 12 нормирования. Звено 14 квантования предоставляет количество N битов в результирующем квантованном спектре QS звену 13 распределения битов. Если звеном 13 распределения битов выдана команда произвести вывод данных, то звено 14 квантования предоставляет квантованный спектр QS, основанный на текущем значении информации WL квантования, звену 15 мультиплексирования.
Звено 15 мультиплексирования осуществляет мультиплексирование огибающей ENV, предоставленной звеном 12 нормирования, информации WL квантования, предоставленной звеном 13 распределения битов, и квантованного спектра QS, предоставленного звеном 14 квантования, генерируя, таким образом, поток BS битов.
Звено 15 мультиплексирования выводит этот поток BS битов в качестве результата кодирования.
Как было сказано выше, кодирующее устройство 10 генерирует не только огибающую ENV и квантованный спектр QS, но также и поток BS битов, включающий в себя информацию WL квантования. Это позволяет при декодировании потока BS битов восстанавливать из квантованного спектра QS нормированный спектр (S1).
Фиг.2 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока BS битов, сгенерированного звеном 15 мультиплексирования, показанным на фиг.1.
Как показано на фиг.2, поток BS битов образован заголовком "Заголовок", включающим в себя верхнее предельное значение спектра и тому подобное, огибающей ENV, информацией WL квантования и квантованным спектром QS.
Как показано на фиг.3, как огибающая ENV, так и информация WL квантования имеют значения по элементам квантования. Следовательно, не только квантованный спектр QS, но также и огибающая ENV и информация WL квантования необходимы в количестве, соответствующем количеству элементов квантования. Соответственно, если предположить, что количество элементов квантования обозначено как U, то количество NWL битов, требующееся для передачи информации WL квантования, принимает значение произведения количества битов в информации WL квантования и количества U элементов квантования. В результате, чем больше количество U элементов квантования, тем сильнее увеличивается количество NWL битов.
На фиг.3 символ k в [k] обозначает индекс элементов квантования, a i произвольное значение. В этом варианте реализации индекс устанавливается таким образом, что элементам квантования с более низкими частотами присваивается 1 или последующие номера.
Кроме того, количество битов для огибающей ENV для блока квантования часто определено заранее. Следовательно, звено 13 распределения битов модифицирует информацию WL квантования таким образом, чтобы изменить количество N битов в квантованном спектре QS, тем самым регулируя количество битов в потоке BS битов, чтобы оно составляло значение, которое определено.
Фиг.4 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, осуществляющего декодирование результата кодирования, выполненного кодирующим устройством 10, показанным на фиг.1.
Декодирующее устройство 20, показанное на фиг.4, образовано звеном 21 извлечения, звеном 22 обратного квантования, звеном 23 обратного нормирования и звеном 24 обратного MDCT.
Данные на входе звена 21 извлечения декодирующего устройства 20 представляют собой поток BS битов как результат кодирования, выполненного кодирующим устройством 10. Звено 21 извлечения отделяет от потока BS битов огибающую ENV и информацию WL квантования. Звено 21 извлечения также, основываясь на информации WL квантования, отделяет от потока BS битов квантованный спектр QS. Звено 21 извлечения предоставляет огибающую ENV звену 23 обратного нормирования и предоставляет информацию WL квантования и квантованный спектр QS звену 22 обратного квантования.
Звено 22 обратного квантования осуществляет, основываясь на информации WL квантования, предоставленной звеном 21 извлечения, обратное квантованию преобразование квантованного спектра QS и предоставляет результирующий нормированный спектр (S1) звену 23 обратного нормирования.
Звено 23 обратного нормирования осуществляет, используя огибающую ENV, предоставленную звеном 21 извлечения, обратное нормированию преобразование нормированного спектра (S1), предоставленного звеном 22 обратного квантования, и после этого предоставляет результирующий спектр (SO) звену 24 обратного MDCT.
Звено 24 обратного MDCT выполняет обратное модифицированное дискретное косинусное преобразование (MDCT) спектра (SO) как сигнала в частотной области, предоставленного звеном 23 обратного нормирования, получая, таким образом, звуковой сигнал с импульсно-кодовой модуляцией, как сигнал во временной области. Звено 24 обратного MDCT выводит этот звуковой сигнал с импульсно-кодовой модуляцией в качестве аудиосигнала.
Как было сказано выше, кодирующее устройство 10 включает в состав потока BS битов информацию WL квантования, что позволяет устанавливать соответствие между кодируемым аудиосигналом и декодированным аудиосигналом даже в том случае, если информация WL квантования была произвольным образом изменена в кодирующем устройстве 10. Следовательно, кодирующее устройство 10, используя информацию WL квантования, может регулировать количество битов в потоке BS битов. Кроме того, можно усовершенствовать только лишь кодирующее устройство 10 таким образом, чтобы задавать оптимальное значение в информации WL квантования, достигая тем самым повышения качества звука.
Однако, в случае когда для передачи информации WL квантования необходимо большое количество битов, количество битов в квантованном спектре QS относительно уменьшается, что приводит к ухудшению качества звука.
Соответственно, предложен способ кодирования, включающий в себя деление информации WL квантования на фиксированное значение, уникальным образом определенное в кодирующем устройстве и декодирующем устройстве, и разностное значение, получаемое посредством вычитания этого фиксированного значения из информации WL квантования, и кодирование этого разностного значения посредством малого количества битов (например, смотри Патентный документ 1).
Список упоминаемых документов
Патентный документ
Патентный документ 1: патент Японии номер 3186290
Раскрытие изобретения
Решаемые задачи
Однако требуется, чтобы это разностное значение соответствовало количеству квантованных элементов, и, следовательно, количество битов, необходимое для передачи информации WL квантования, не становится в достаточной степени малым. В результате этого трудно понизить ухудшение качества звука. Это служит большим препятствием для реализации высокочастотного кодирования, то есть кодирования с низкой битовой скоростью передачи данных.
Изобретение сделано в свете таких обстоятельств, и цель изобретения заключается в том, чтобы понизить ухудшение качества звука, вызванное кодированием аудиосигналов.
Решения задач
Кодирующее устройство в первом аспекте изобретения представляет собой кодирующее устройство, включающее в себя: средство нормирования, выполненное с возможностью извлечения огибающей из спектра аудиосигнала и нормирования спектра, с использованием указанной огибающей; средство предыскажения огибающей, выполненное с возможностью предыскажения в огибающую; средство формирования шума, выполненное с возможностью деления предыскаженной огибающей средством предыскажения огибающей на значение, большее 1, и вычитает из результата деления сигнал формирования шума, определенный заданной информацией; средство квантования, выполненное с возможностью задачи результата вычитания, выполненного средством формирования шума, в качестве количества битов квантования, и, основываясь на этом количестве битов квантования, квантования спектра, нормированного средством нормирования; и средство мультиплексирования, выполненное с возможностью мультиплексирования предварительно заданной информации, спектра, квантованного средством квантования, и огибающей.
Способ и программа кодирования в первом аспекте изобретения соответствуют кодирующему устройству в первом аспекте изобретения.
В первом аспекте изобретения из спектра аудиосигнала извлекают огибающую, осуществляют нормирование спектра с использованием этой огибающей, вносят предыскажение в огибающую, предыскаженную огибающую делят на значение, большее чем 1, из результата деления вычитают формируемый шум, определенный предварительно заданной информацией, результат вычитания задают в качестве количества битов квантования, нормированный спектр квантуют на основе этого количества битов квантования и осуществляют мультиплексирование этой предварительно заданной информации, квантованного спектра и огибающей.
Декодирующее устройство во втором аспекте изобретения представляет собой декодирующее устройство, включающее в себя: средство извлечения информации, которое извлекает из мультиплексированных заданную информацию, квантованного спектра аудиосигнала и огибающей спектра заданной информации и огибающую;
средство предыскажения огибающей, вносящее предыскажение в огибающую; средство формирования шума, которое делит огибающую, предыскаженную средством предыскажения огибающей, на значение, большее чем 1, и вычитает из результата деления сформированный шум, определенный предварительно заданной информацией;
средство извлечения спектра, которое отделяет квантованный спектр от мультиплексированной заданной информации, квантованного спектра аудиосигнала и огибающей, используя результат вычитания, выполненного средством формирования шума, в качестве количества битов квантования; средство обратного квантования, которое, основываясь на этом количестве битов квантования, осуществляет обратное квантованию преобразование квантованного спектра; и средство обратного нормирования, которое, используя указанную огибающую, осуществляет обратное нормированию преобразование спектра, подвергнутого средством преобразования, обратного квантованию преобразованию, обратному квантованию.
Способ и программа декодирования во втором аспекте изобретения соответствуют декодирующему устройству во втором аспекте изобретения.
Во втором аспекте изобретения от мультиплексированных предварительно заданной информации, квантованного спектра аудиосигнала и огибающей спектра отделяют предварительно заданную информацию и огибающую; в огибающую вносят предыскажение; предыскаженную огибающую делят на значение, большее чем 1; из результата деления вычитают сигнал сформированного шума, определенный указанной предварительно заданной информацией; используя результат вычитания в качестве количества битов квантования, отделяют квантованный спектр от мультиплексированных заданной информации, квантованного спектра аудиосигнала и огибающей; основываясь на указанном количестве битов квантования, подвергают квантованный спектр обратному квантованию; и, используя указанную огибающую, спектр, подвергнутый обратному квантованию, подвергают преобразованию, обратному нормированию.
Кодирующее устройство в первом аспекте и декодирующее устройство во втором аспекте могут быть независимыми устройствами или внутренними блоками, составляющими одно устройство.
Эффекты изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения имеется возможность понизить ухудшение качества звука, вызванное кодированием аудиосигналов.
Кроме того, в соответствии со вторым аспектом изобретения имеется возможность декодировать аудиосигналы, которые закодированы таким образом, чтобы понизить ухудшение качества звука, вызванное кодированием.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации кодирующего устройства, которое кодирует аудиосигналы.
Фиг.2 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока битов, сгенерированного звеном мультиплексирования, показанным на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой схему для описания огибающих и информации квантования.
Фиг.4 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, осуществляющего декодирование результата кодирования, выполненного кодирующим устройством, показанным на фиг.1.
Фиг.5 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации первого варианта реализации устройства отображения, к которому применено данное изобретение.
Фиг.6 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока битов, сгенерированного звеном мультиплексирования, показанным на фиг.5.
Фиг.7 представляет собой структурную схему, на которой показан подробный пример конфигурации звена предыскажения огибающей, показанного на фиг.5.
Фиг.8 представляет собой схему для описания процесса, выполняемого звеном предыскажения огибающей, показанным на фиг.7.
Фиг.9 представляет собой структурную схему, на которой показан подробный пример конфигурации звена формирования шума, показанного на фиг.5.
Фиг.10 представляет собой схему для описания способа для генерирования звеном формирования шума, показанным на фиг.9, сформированного шума.
Фиг.11 представляет собой схему для описания способа генерирования звеном формирования шума информации квантования.
Фиг.12 представляет собой схему для описания регулировки, осуществляемой в отношении количества битов в потоке битов звеном формирования шума.
Фиг.13 представляет собой схему для описания преимущества от предыскажения огибающих.
Фиг.14 представляет собой схему для описания преимущества от предыскажения огибающих.
Фиг.15 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса кодирования, выполняемого кодирующим устройством, показанным на фиг.5.
Фиг.16 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания подробностей процесса генерирования предыскаженной огибающей на этапе S14, показанном на фиг.15.
Фиг.17 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания подробностей процесса формирования шума на этапе S14, показанном на фиг.15.
Фиг.18 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, которое декодирует поток битов, закодированный кодирующим устройством, показанным на фиг.5.
Фиг.19 представляет собой структурную схему, на которой показан подробный пример конфигурации звена формирования шума, показанного на фиг.18.
Фиг.20 представляет собой блок-схему алгоритма, для описания процесса декодирования, выполняемого декодирующим устройством, показанным на фиг.18.
Фиг.21 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса формирования шума на этапе S103, показанном на фиг.20.
Фиг.22 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации второго варианта реализации устройства отображения, к которому применено данное изобретение.
Фиг.23 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока битов, сгенерированного звеном мультиплексирования, показанным на фиг.22.
Фиг.24 представляет собой структурную схему, на которой показан детализированный пример конфигурации звена формирования шума, показанного на фиг.22.
Фиг.25 представляет собой схему для описания преимущества от выполнения множества видов подготовительных арифметических операций для информации квантования.
Фиг.26 представляет собой схему для описания преимущества от предыскажения огибающих.
Фиг.27 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса формирования шума, выполняемого кодирующим устройством, показанным на фиг.22.
Фиг.28 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, которое декодирует поток битов, закодированный кодирующим устройством, показанным на фиг.22.
Фиг.29 представляет собой структурную схему, на которой показан детализированный пример конфигурации звена формирования шума, показанного на фиг.28.
Фиг.30 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса формирования шума, выполняемого декодирующим устройством, показанным на фиг.28.
Фиг.31 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации одного варианта реализации компьютера.
Осуществление изобретения
Первый вариант реализации изобретения
Пример конфигурации первого варианта реализации кодирующего устройства
Фиг.5 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации первого варианта реализации устройства отображения, к которому применено данное изобретение.
В конфигурации, показанной на фиг.5, компонентам, одинаковым с компонентами, показанными в конфигурации, приведенной на фиг.1, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, приведенной на фиг.1. Дублирующиеся описания, соответственно, опускаются.
Конфигурация кодирующего устройства 50, показанного на фиг.5, отличается от конфигурации, показанной на фиг.1, в том, что вместо звена 13 распределения битов предусматриваются звено 51 предыскажения огибающей и звено 52 формирования шума, а вместо звена 15 мультиплексирования предусматривается звено 53 мультиплексирования.
Звено 51 предыскажения огибающей вводит предыскажение огибающей ENV[k] для элемента квантования, извлеченной звеном 12 нормирования. В частности, звено 51 предыскажения огибающей, используя огибающую ENV[k] для элемента квантования, извлеченную звеном 12 нормирования, генерирует предыскаженную огибающую D [k] для элемента квантования, в которой искажены увеличение и уменьшение на значение огибающей ENV[k]. После этого звено 51 предыскажения огибающей предоставляет предыскаженную огибающую D [k] звену 52 формирования шума. Подробности, касающиеся звена 51 предыскажения огибающей, будут приведены со ссылкой на фиг.7, описываемую далее.
Звено 52 формирования шума, например, вычитает сигнал G[k] сформированного шума для элемента квантования, указанный информацией NS, из значения D [k]/2, полученного путем деления на 2 предыскаженной огибающей D [k] для элемента квантования, предоставленной звеном 52 формирования шума. Информация NS относится к самому низкому значению L и самому высокому значению Н сигнала G формирования шума для всех элементов квантования. Звено 52 формирования шума предоставляет результирующее значение, как информацию WL [k] квантования, звену 14 квантования.
Кроме того, если звеном 51 предыскажения огибающей предоставлена предыскаженная огибающая D [k], звено 52 формирования шума, основываясь на этой предыскаженной огибающей D [k], определяет информацию NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов, сгенерированном звеном 53 мультиплексирования, находилось в пределах некоторого требуемого диапазона. Помимо этого, если имеется обратная связь от звена 14 квантования по количеству N битов в квантованном спектре QS [k], полученном в результате квантования нормированного спектра (S1) на основе предыдущей информации WL квантования, то звено 52 формирования шума, основываясь на количестве N битов, определяет то, находится ли количество битов в потоке BS' битов в пределах требуемого диапазона. Если определено, что количество битов в потоке BS' битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 52 формирования шума принимает новое решение об информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов находилось в пределах требуемого диапазона. Соответственно, звену 14 квантования предоставляется новая информация WL квантования.
Между тем, если определено, что количество битов в потоке (BS') битов находится в пределах требуемого диапазона, то звено 52 формирования шума отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных и предоставляет текущее значение информации NS звену 53 мультиплексирования. Подробности, касающиеся звена 52 формирования шума, будут приведены со ссылкой на фиг.9, описываемую далее.
Звено 53 мультиплексирования генерирует поток BS' битов, осуществляя мультиплексирование огибающей ENV[k], предоставленной звеном 12 нормирования, информации NS, предоставленной звеном 52 формирования шума, и квантованного спектра QS[k], предоставленного звеном 14 квантования. Звено 53 мультиплексирования выводит в качестве результата кодирования поток BS' битов.
Как было сказано выше, кодирующее устройство 50 регулирует количество битов в потоке BS' битов, не управляя напрямую информацией WL квантования, а управляя информацией NS, определяющей сигнал G сформированного шума для использования при генерировании информации WL квантования. Кроме того, кодирующее устройство 50 включает информацию NS, вместо информации WL квантования, в поток BS' битов.
Пример конфигурации потока битов
Фиг.6 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока BS' битов, сгенерированного звеном мультиплексирования, показанным на фиг.5.
Как показано на фиг.6, поток BS' битов образован заголовком "Заголовок", включает в себя верхнее предельное значение спектра и тому подобное, огибающей ENV[k], информацией NS и квантованным спектром QS[k].
Как было сказано выше, поток BS' битов включает в себя, вместо информации WL квантования, информацию NS, образованную самым низким значением L и самым высоким значением И сигнала G сформированного шума, и, таким образом, количество битов, необходимое для передачи информации WL квантования, становится равным суммарному значению NNS количества NL битов самого низкого значения L и количества NH самого высокого значения Н. Следовательно, если количество U квантованных элементов является достаточно большим, суммарное значение NNS становится достаточно малым по сравнению с умноженным значением количества битов в информации WL квантования и количества U квантованных элементов. Таким образом, количество битов, необходимое для передачи информации WL квантования в кодирующем устройстве 50, становится в достаточной степени более низким по сравнению с традиционным случаем, при котором в состав потока BS битов включается информация WL квантования.
В результате этого в потоке BS' битов количество битов в квантованном спектре QS [k] становится большим по отношению с традиционным случаем, понижая, таким образом, ухудшение качества звука, вызванное кодированием.
Подробный пример конфигурации звена предыскажения огибающей Фиг.7 представляет собой структурную схему, на которой показан подробный пример конфигурации звена 51 предыскажения огибающей, показанного на фиг.5.
Как показано на фиг.7, звено 51 предыскажения огибающей образовано, например, звеном 61 предыскажения в прямом направлении и звеном 62 предыскажения в обратном направлении.
Звено 61 предыскажения в прямом направлении образовано звеном 71 вычисления разности, звеном 72 добавления и звеном 73 таблицы добавляемой величины.
Звено 71 вычисления разности, входящее в состав звена 61 предыскажения в прямом направлении, вычитает огибающую ENV[k] элемента квантования с индексом k из огибающей ENV[k+l] элемента квантования с индексом k+1, предоставленной звеном 12 нормирования, показанным на фиг.5, определяя, таким образом, разность diff[k+1]. Звено 71 вычисления разности предоставляет эту определенную разность diff[k+1] и огибающую ENV[k+1] звену 72 добавления.
Если разность diff[k+l], предоставленная звеном 71 вычисления разности, имеет положительное значение, то звено 72 добавления считывает добавляемую величину, соответствующую разности diff [k+1], от звена 73 таблицы добавляемой величины и добавляет эту добавляемую величину к огибающей ENV[k+1]. Звено 72 добавления предоставляет результирующее значение как предыскаженную в прямом направлении огибающую Do [k+1] звену 62 предыскажения в обратном направлении.
Звено 73 таблицы добавляемой величины хранит таблицу добавляемой величины в виде таблицы, в которой ассоциативно связаны разности diff и добавляемые величины. Например, в таблице добавляемой величины записана добавляемая величина "1", соответствующая разности diff"1", и добавляемая величина "2", соответствующая разности diff"2". В дополнение к этому в таблице добавляемой величины записана добавляемая величина "3", соответствующая разности diff"3", и добавляемая величина "4", соответствующая разности diff"4", и записана добавляемая величина "5", соответствующая разности diff"5 или больше". Само собой разумеющееся, что организация таблицы добавляемой величины этим не ограничена.
Звено 62 предыскажения в обратном направлении образовано звеном 81 вычисления разности, звеном 82 добавления и звеном 83 таблицы добавляемой величины.
Звено 81 вычисления разности, входящее в состав звена 62 предыскажения в обратном направлении, вычитает огибающую ENV[k+1] из огибающей ENV[k], предоставленной звеном 12 нормирования, определяя, таким образом, разность diff[k].
Звено 81 вычисления разности предоставляет эту определенную разность diff[k] звену 82 добавления.
Если разность diff[k], предоставленная звеном 81 вычисления разности, имеет положительное значение, то звено 82 добавления считывает добавляемую величину, соответствующую разности diff[k], звеном 83 таблицы добавляемой величины. Звено 82 добавления прибавляет эту добавляемую величину к предыскаженной при прямом направлении огибающей Do[k], предоставленной звеном 72 добавления. Звено 82 добавления предоставляет результирующее значение, в качестве предыскаженной огибающей D[k], звену 52 формирования шума (показанному на фиг.5).
Звено 83 таблицы добавляемой величины хранит таблицу добавляемой величины в виде таблицы, в которой ассоциативно связаны разности diff и добавляемые величины. Таблица добавляемой величины, хранящаяся в звене 73 таблицы добавляемой величины, и таблица добавляемой величины, хранящаяся в звене 83 таблицы добавляемой величины, могут быть различными, хотя эти таблицы в этой конфигурации являются одинаковыми.
Описание процесса, выполняемого звеном предыскажения огибающей
Фиг.8 представляет собой схему для описания процесса, выполняемого звеном 51 предыскажения огибающей, показанным на фиг.7.
Со ссылкой на фиг.8 будет описан процесс, выполняемый звеном 51 предыскажения огибающей, основывающийся на том допущении, что огибающие: с ENV[i] по ENV[i+4], предоставленные звеном 12 нормирования, составляют: 1, 5, 10, 5 и 1, в указанном порядке, как это показано на фиг.8А.
В этом случае разности: с diff[i+1] no diff[i+4], определенные звеном 71 вычисления разности (показанным на фиг.7), входящим в состав звена 61 предыскажения в прямом направлении, представляют собой: 4, 5, - 5 и - 4, в указанном порядке. Разность diff[i] установлена в 0, потому что нет индекса, меньшего, чем i. Следовательно, как показано на фиг.8В, предыскаженная в прямом направлении огибающая Do[i] остается равной 1, и предыскаженная при прямом направлении огибающая Do[i+1] составляет суммарное значение "9", состоящее из огибающей ENV[i+1] и добавляемой величины "4", соответствующей разности diff[+1], составляющей "4". Кроме того, предыскаженная в прямом направлении огибающая Do[i+2] составляет суммарное значение "15", состоящее из огибающей ENV[i+2] и добавляемой величины "5", соответствующей разности diff[i+2], составляющей "5", а предыскаженная при прямом направлении огибающая Do[i+3] остается равной 5. Предыскаженная при прямом направлении огибающая Do[i+4] остается равной 1.
Кроме того, разности: с diff[i] no diff[i+3], определенные звеном 82 вычисления разности, входящим в состав звена 62 предыскажения в обратном направлении, представляют собой: - 4, - 5, 5 и 4, в указанном порядке. Разность (diff[i+4]) составляет здесь 0, потому что нет индекса, большего, чем i+4. Следовательно, как показано на фиг.8С, предыскаженная огибающая D[i] остается равной 1, и предыскаженная огибающая D [i+1] остается равной 9, как в случае предыскаженной в прямом направлении огибающей Do[i+1]. Кроме того, предыскаженная огибающая D[i+2] составляет суммарное значение "20", состоящее из предыскаженной в прямом направлении огибающей Do[i+2] и добавляемой величины "5", соответствующей разности diff[i+2], составляющей "5", и предыскаженная огибающая D[i+3] составляет суммарное значение "9", состоящее из предыскаженной при прямом направлении огибающей Do[i+3] и добавляемой величины "4", соответствующей разности diff[i+3], составляющей "4". Кроме того, предыскаженная огибающая D[i+4] остается равной 1.
Как было сказано выше, из огибающей ENV, показанной на фиг.8А, звено 51 предыскажения огибающей генерирует предыскаженную огибающую D, у которой выступающие части огибающих ENV получают дополнительное предыскажение, как это показано на фиг.8С.
Подробный пример конфигурации звена формирования шума
Фиг.9 представляет собой структурную схему, на которой показан детализированный пример конфигурации звена 52 формирования шума, показанной на фиг.5.
Как показано на фиг.9, звено 52 формирования шума образовано звеном 91 принятия решения о NS, звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, звеном 93 деления и звеном 94 вычитания.
Если звеном 51 предыскажения огибающей, показанным на фиг.5, предоставлена предыскаженная огибающая D[k] для каждого из элементов квантования, то звено 91 принятия решения о NS, входящее в состав звена 52 формирования шума, основываясь на предыскаженной огибающей D[k], принимает решение об информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов находилось в пределах некоторого требуемого диапазона.
Кроме того, если имеется обратная связь от звена 14 квантования, показанного на фиг.5, осуществляемая по количеству N битов для квантованного спектра QS[k], квантованного на основе информации WL квантования, указанной предшествующей информацией NS, то звено 91 принятия решения о NS, основываясь на количестве N битов, определяет то, находится ли количество битов в потоке BS' битов в пределах некоторого требуемого диапазона. Если определено, что количество битов в потоке BS' битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 91 принятия решения о NS принимает новое решение об информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов находилось в пределах требуемого диапазона.
Например, если количество битов в потоке BS' битов ниже требуемого диапазона, то звено 91 принятия решения о NS уменьшает самое высокое значение Н в информации NS. В противоположность этому, если количество битов в потоке BS' битов выше требуемого диапазона, то звено 91 принятия решения о NS сначала увеличивает самое высокое значение Н. После этого, если количество битов в потоке BS' битов все еще выше требуемого диапазона несмотря на увеличенное самое высокое значение Н, то звено 91 принятия решения о NS увеличивает самое низкое значение L. Звено 91 принятия решения о NS предоставляет информацию NS, решение о которой принято, звену 92 генерирования сигнала формирования шума.
В противоположность этому, если определено, что количество битов в потоке BS' битов находится в пределах требуемого диапазона, то звено 91 принятия решения о NS предоставляет текущее значение информации NS звену 53 мультиплексирования (показанному на фиг.5) и отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных.
Звено 92 генерирования сигнала формирования шума, основываясь на информации NS, предоставленной звеном 91 принятия решения о NS, генерирует сигнал G[k] формирования шума для каждого из элементов квантования. В частности, звено 92 генерирования сигнала формирования шума задает самое низкое значение L, включенное в состав информации NS, в качестве сигнала формирования шума для самой низкой частоты, то есть для первого элемента квантования, и задает самое высокое значение Н в качестве сигнала формирования шума для самой высокой частоты, то есть для последнего элемента квантования. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума квантует прямую линию, соединяющую величину формирования шума для первого элемента квантования и величину формирования шума для последнего элемента квантования, генерируя, таким образом, сигнал G[k] формирования шума для каждого из элементов квантования. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G[k] формирования шума звену 94 вычитания.
Звено 93 деления делит на 2 предыскаженную огибающую D [k] для каждого из элементов квантования, предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, показанного на фиг.5. Звено 93 деления предоставляет результирующее полученное делением значение D[k]/2 звену 94 вычитания.
Звено 94 вычитания вычитает сигнал (ОВД) формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, из полученного делением значения D[k]/2, предоставленного звеном 93 деления, и предоставляет результирующее полученное вычитанием значение, в качестве информации WL[k] квантования, звену 14 квантования (показанному на фиг.5).
Как было сказано выше, звено 52 формирования шума делит предыскаженную огибающую D[k] на значение, большее чем 1, чтобы, таким образом, сгладить распределение информации WL квантования. В результате этого результат декодирования может быть улучшен по качеству по сравнению со случаем, при котором биты распределяются только некоторому отдельному спектру и не распределяются в достаточной степени соседним спектрам.
Описание процесса, выполняемого звеном формирования шума
Фиг.10 представляет собой схему для описания способа генерирования звеном 52 формирования шума, показанным на фиг.9, сигнала G формирования шума.
В примере, показанном на фиг.10, самое низкое значение L составляет 1, а самое высокое значение Н составляет 5. Количество элементов квантования составляет 5.
Как показано на фиг.10А, звено 92 генерирования сигнала формирования шума сначала задает самое низкое значение L в качестве сигнала G[1] формирования шума для первого элемента 1 квантования и задает самое высокое значение Н в качестве сигнала G[5] формирования шума для последнего элемента 5 квантования. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума получает прямую линию, соединяющую величину G[1] формирования шума для первого элемента 1 квантования и величину G[5] формирования шума для последнего элемента 5 квантования. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума квантует эту прямую линию таким образом, чтобы получить сигнал G[k] формирования шума для каждого из элементов квантования, как это показано на фиг.10В. В примере, показанном на фиг.10В, сигнал с G[1] no G[1] формирования шума представляет собой: 1, 2, 3, 4 и 5, в указанном порядке.
Прямая линия сигнала G формирования шума квантуется, например, с использованием некоторого предварительно заданного уравнения. В качестве альтернативы, прямая линия сигнала G формирования шума может квантоваться таким образом, что заранее в памяти сохраняется таблица, в которой ассоциативно связаны результаты квантования и информация NS, и из этой таблицы считывается результат квантования, соответствующий информации NS.
Как показано на фиг.10, если сигнал G[k] формирования шума генерируется таким образом, чтобы становиться большим для элементов квантования с индексами, имеющими более высокие числа, то есть на более высоких частотах, то отношение S/N ("сигнал/шум") может быть на более высоких частотах снижено. Соответственно, имеется возможность реализовать формирование шума, соответствующее характеристике слухового восприятия у человека, согласно которой шум менее слышим на более высоких частотах.
Следовательно, кодирующее устройство 50 генерирует сигнал G[k] формирования шума таким образом, чтобы он был большим на более высоких частотах, как это показано на фиг.10, чтобы, таким образом, уменьшить количество информации квантованного спектра QS[k] и реализовать высокочастотное кодирование без ухудшения качества звуков, воспринимаемого пользователями.
Фиг.11 представляет собой схему для описания способа для того, чтобы генерировать посредством звена 52 формирования шума информацию WL квантования.
Если звену 52 формирования шума предоставлены, в качестве предыскаженных огибающих: с D[i] по D[i+4], показанных на фиг.8С, предыскаженные огибающие: с D[1] по D[5], то получаемые делением значения: с D[1]/2 по D[5]/2, представляют собой 1, 4, 10, 4 и 1, в указанном порядке, как это показано на фиг.11А. В этом варианте реализации изобретения значения после десятичной точки отбрасываются.
Если звеном 92 генерирования сигнала формирования шума сгенерирован сигнал (с G[1] no G[5]) формирования шума, показанный на фиг.10, то информация (с WL[1] по WL[5]) квантования представляет собой: 1, 2, 7, 1 и 1, в указанном порядке, как это показано на фиг.11 В. В этом варианте реализации изобретения, если информация WL[k] квантования становится меньше, чем 1, то эта информация WL[k] квантования устанавливается в 1.
Фиг.12 представляет собой схему для описания регулирования количества битов в потоке BS' битов, осуществляемого звеном 52 формирования шума.
Как показано на фиг.12, количество битов в потоке BS' битов может регулироваться посредством изменения самого высокого значения Н.
В частности, если, например, самое низкое значение L составляет 1, а самое высокое значение Н составляет 5, то прямая линия сигнала G формирования шума перед квантованием представляет собой прямую линию 101. Между тем, если самое низкое значение L составляет 1, а самое высокое значения Н составляет 6, то прямая линия сигнала G формирования шума перед квантованием представляет собой прямую линию 102, имеющую больший наклон, чем прямая линия 101. Следовательно, сигнал G[k] формирования шума становится больше, а информация WL[k] квантования становится меньше. Соответственно, количество битов в потоке BS' битов может быть сделано меньше.
Если самое низкое значение L составляет 1, а самое высокое значение Н составляет 4, то прямая линия сигнала G формирования шума перед квантованием представляет собой прямую линию 103, имеющую меньший наклон, чем прямая линия 101. Следовательно, сигнал G[k] формирования шума становится меньше, а информация WL[k] квантования становится больше. Соответственно, количество битов в потоке BS' битов может быть сделано больше.
Преимущество от предыскажения огибающей Фиг.13 и 14 представляют собой схемы для описания преимущества от предыскажения огибающих ENV.
Согласно фиг.13, нижеследующее описание будет приведено для случая, при котором огибающие: с ENV[1] no ENV[5], представляют собой: 16, 13, 10, 7 и 2, в указанном порядке, как это показано на фиг.13А. В этом случае, когда огибающие: с ENV[1] по ENV[5], не имеют предыскажения, но используются такими, как есть, для генерирования информации с WL[1] по WL[5] квантования, если значения с G[1] по G[5] сигнала формирования шума являются, например, такими, как показано на фиг.10В, то информация с WL[1] по WL[5] квантования становится равной: 15, 11, 7, 3 и 1, как это показано на фиг.13В.
Как было сказано выше, в случае когда для генерирования информации WL[k] квантования огибающие ENV[k] используются такими, как они есть, характеристика формы сигнала огибающих ENV[k] влияет на форму сигнала информации WL[k] квантования, разность между информацией WL[k] квантования соседних элементов квантования становится идентичной разности между огибающими ENV[k]. В зависимости от формы сигнала G[k] формирования шума разность между информацией WL[k] квантования соседних элементов квантования может быть больше, чем разность между огибающими ENV[k].
В противоположность этому, в случае когда в огибающие: с ENV[1] no ENV[5], показанные на фиг.13А, звеном 51 предыскажения огибающей внесены предыскажения, предыскаженные огибающие: с D[1] по D[5], становятся равными: 19, 16, 13, 12 и 2, в указанном порядке, как это показано на фиг.14А. Следовательно, как показано на фиг.14В, получаемые делением значения: с D[1]/2 по D[5]/2, становятся равными: 9, 8, 6, 6 и 1, в указанном порядке, как это показано на фиг.14В. Если значения сигнала с G[1] по G[5] формирования шума являются такими, как показано на фиг.10В, то информация с WL[1] по WL[5] квантования, становится равной: 8, 6, 3, 2 и 1, в указанном порядке, как это показано на фиг.14С.
Как было сказано выше, когда огибающие ENV[k] имеют предыскажения и разделены на 2 перед использованием для генерирования информации WL[k] квантования, разность между информацией (WL[k]) квантования для соседних элементов квантования становится сравнительно малой. Таким образом, информация WL[k] квантования для элементов квантования унифицируется. В результате этого результат декодирования может быть улучшен по качеству по сравнению со случаем, при котором биты распределяются только некоторому отдельному спектру и не распределяются в достаточной степени в соседних спектрах.
Описание процесса, выполняемого кодирующим устройством
Фиг.15 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса кодирования, выполняемого кодирующим устройством 50, показанным на фиг.5. Процесс кодирования начинается, например, тогда, когда на кодирующее устройство 50 вводится аудиосигнал.
На этапе S11, показанном на фиг.15, звено 11 MDCT, входящее в состав кодирующего устройства 50, выполняет MDCT вводимого аудиосигнала, как сигнала во временной области, чтобы, таким образом, получить спектр (SO), как сигнал в частотной области. Звено 11 MDCT предоставляет спектр (SO) звену 12 нормирования.
На этапе S12 звено 12 нормирования извлекает огибающие (ENV [k]) для элементов квантования из спектра (SO) и предоставляет их звену 51 предыскажения огибающей и звену 53 мультиплексирования.
На этапе S13 звено 12 нормирования осуществляет нормирование спектра S0[k] с использованием огибающей ENV[k] для каждого из элементов квантования и предоставляет результирующий нормированный спектр S1[k] звену 14 квантования.
На этапе S14 звено 51 предыскажения огибающей выполняет процесс генерирования предыскаженной огибающей для генерирования предыскаженной огибающей D[k] с использованием огибающих ENV[k]. Подробности, касающиеся процесса генерирования предыскаженной огибающей, будут приведены со ссылкой на блок-схему алгоритма, показанную на фиг.16, описываемую далее.
На этапе S15 звено 52 формирования шума выполняет процесс формирования шума, в ходе которого сигнал G[k] формирования шума вычитается из значения, полученного путем деления на 2 предыскаженной огибающей D[k], сгенерированной посредством процесса генерирования предыскаженной огибающей в этапе S14. Подробности, касающиеся процесса формирования шума, будут приведены со ссылкой на блок-схему алгоритма, показанную на фиг.17, описываемую далее.
На этапе S16 звено 53 мультиплексирования генерирует поток BS' битов, осуществляя мультиплексирование огибающей ENV[k], предоставленной звеном 12 нормирования, информации NS, предоставленной звеном 52 формирования шума, и квантованного спектра QS[k], предоставленного звеном 14 квантования. Звено 15 мультиплексирования выводит, в качестве результата кодирования, поток BS' битов. Соответственно, процесс завершается.
Фиг.16 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания подробностей процесса генерирования предыскаженной огибающей на этапе S14, показанном на фиг.15.
На этапе S20, показанном на фиг.16, звено 71 вычисления разности (показанное на фиг.7), входящее в состав звена 61 предыскажения при прямом направлении, входящего в состав звена 51 предыскажения огибающей, предоставляет огибающую ENV[1] для элемента квантования, предоставленную звеном 12 нормирования, такой как она есть, в качестве огибающей Do[1], предыскаженной при прямом направлении, звену 62 предыскажения в обратном направлении.
На этапе S21 звено 61 предыскажения в прямом направлении устанавливает индекс k в 2 для огибающих, подлежащих обработке.
На этапе S22 звено 71 вычисления разности, входящее в состав звена 61 предыскажения в прямом направлении, вычитает огибающую ENV [k] из огибающей ENV[k+1], предоставляемой звеном 12 нормирования, определяя, таким образом, разность diff[k+1]. Звено 71 вычисления разности предоставляет эту определенную разность diff[k+1] и огибающую ENV[k+1] звену 72 добавления.
На этапе S23 суммирующее звено 72 определяет то, является ли разность diff[k+1], предоставленная звеном 71 вычисления разности, большей чем 0, то есть имеет ли разность diff[k+1] положительное значение. Если на этапе S23 определено, что разность diff[k+1] является большей, чем 0, то на этапе S24 звено 72 добавления считывает звеном 73 таблицы добавляемой величины добавляемую величину, соответствующую разности diff[k+1].
На этапе S25 звено 72 добавления суммирует добавляемую величину, считанную на этапе S24, и огибающую ENV[k+1] и предоставляет результирующее значение, как предыскаженную в прямом направлении огибающую Do [k+1], звену 62 предыскажения при обратном направлении. После этого процесс переходит на этап S26.
Между тем, если на этапе S23 определено, что разность diff [k+1] не является большей, чем 0, то звено 72 добавления предоставляет огибающую ENV [k+1], такой, как она есть, как предыскаженную в прямом направлении огибающую Do [k+1], звену 62 предыскажения при обратном направлении. После этого процесс переходит на этап S26.
На этапе S26 звено 61 предыскажения в прямом направлении определяет то, является ли индекс k для обрабатываемых огибающих ENV последним индексом Е, то есть предоставлены ли звену 62 предыскажения в обратном направлении предыскаженные в прямом направлении огибающие Do [k] для всех элементов квантования.
Если на этапе S26 определено, что индекс k для обрабатываемых огибающих ENV не является последним индексом Е, то звено 61 предыскажения в прямом направлении дает на этапе S27 индексу k приращение только на 1, и возвращает процесс на этап S22. Соответственно, звено 61 предыскажения в прямом направлении повторяет этапы: с S22 по S27, до тех пор пока индекс k для обрабатываемых огибающих ENV не станет последним индексом Е.
Между тем, если на этапе S26 определено, что индекс k для обрабатываемых огибающих ENV представляет собой последний индекс Е, то звено 62 предыскажения в обратном направлении устанавливает на этапе S28 индекс k для обрабатываемых огибающих ENV в 1.
На этапе S29 звено 81 вычисления разности, входящее в состав звена 62 предыскажения в обратном направлении, вычитает огибающую ENV [k+1] из огибающей ENV [k], предоставленной звеном 12 нормирования, определяя, таким образом, разность diff [k]. Звено 81 вычисления разности предоставляет эту определенную разность diff [k] звену 82 добавления.
На этапе S30 звено 82 добавления определяет то, является ли разность diff [k], предоставленная звеном 81 вычисления разности, большей чем 0. Если на этапе S30 определено, что разность diff [k] является большей, чем 0, то на этапе S31 звено 82 добавления считывает звеном 83 таблицы добавляемой величины добавляемую величину, соответствующую разности diff [k].
На этапе S32 звено 82 добавления суммирует предыскаженную при прямом направлении огибающую Do [k], предоставленную звеном 72 добавления и добавляемую величину, считанную на этапе S30. Звено 82 добавления предоставляет результирующее значение, как предыскаженную огибающую D [k], звену 52 формирования шума (показанному на фиг.5). После этого процесс переходит на этап S33.
В противоположность этому, если на этапе S30 определено, что разность diff [k] не является большей, чем 0, то звено 82 добавления предоставляет предыскаженную в прямом направлении огибающую Do [k] такой, как она есть, как предыскаженную огибающую D [k], звену 52 формирования шума. После этого процесс переходит на этап S33.
На этапе S33 звено 62 предыскажения в обратном направлении определяет то, является ли индекс k для обрабатываемых огибающих ENV индексом, непосредственно предшествующим последнему индексу. Если на этапе S33 определено, что индекс k для обрабатываемых огибающих ENV не является индексом, непосредственно предшествующим последнему индексу, то звено 62 предыскажения в обратном направлении дает на этапе S34 индексу k для обрабатываемых огибающих ENV приращение на 1 и возвращает процесс на этап S29. Соответственно, звено 62 предыскажения в обратном направлении повторяет этапы: с S29 по S34, до тех пор, пока индекс k для обрабатываемых огибающих ENV не станет индексом, непосредственно предшествующим последнему индексу.
В противоположность этому, если на этапе S33 определено, что индекс k для обрабатываемых огибающих ENV является индексом, непосредственно предшествующим последнему индексу Е, то процесс переходит на этап S35.
На этапе S35 звено 82 добавления предоставляет предыскаженную в прямом направлении огибающую Do [Е] для последнего индекса Е, как предыскаженную огибающую D [Е], звену 52 формирования шума. После этого процесс возвращается на этап S14, показанный на фиг.15, и переходит на этап S15.
Фиг.17 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания подробностей процесса формирования шума на этапе S15, показанном на фиг.15.
На этапе S41, показанном на фиг.17, звено 91 принятия решения о NS (показанное на фиг.9), входящее в состав звена 52 формирования шума, основываясь на предыскаженной огибающей D [k], предоставленной звеном 51 предыскажения огибающей, показанном на фиг.5, принимает решение об информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов находилось в пределах требуемого диапазона. Звено 91 принятия решения о NS предоставляет информацию NS звену 92 генерирования сигнала формирования шума.
На этапе S42 звено 92 генерирования сигнала формирования шума, основываясь на информации NS, предоставленной звеном 91 принятия решения о NS, генерирует сигнал G [k] формирования шума. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G [k] формирования шума звену 94 вычитания.
На этапе S43 звено 93 деления делит на 2 предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, показанного на фиг.5, и предоставляет результирующее полученное делением значение вектора D [k] / 2 звену 94 вычитания.
На этапе S44 звено 94 вычитания вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, из полученного делением значения D [k] / 2, предоставленного звеном 93 деления.
На этапе S45 звено 94 вычитания выводит полученное вычитанием значение, являющееся результатом этапа (S44), в качестве информации WL [k] квантования, в звено 14 квантования (показанное на фиг.5).
На этапе S46 звено 91 принятия решения о NS определяет то, имеется ли обратная связь от звена 14 квантования, осуществляемая по количеству N битов в квантованном спектре QS [k], квантованном в соответствии с информацией WL квантования, выводимой на этапе S45.
Если на этапе S46 определено, что обратной связи от звена 14 квантования, осуществляемой по количеству N битов, не имеется, то звено 91 принятия решения о NS ждет обратную связь по количеству N битов.
В противоположность этому, если на этапе S46 определено, что обратная связь от звена 14 квантования, осуществляемая по количеству N битов, имеется, то звено 91 принятия решения о NS определяет на этапе S47, основываясь на количестве N битов, то, попадает ли количество битов в потоке BS' битов в некоторый требуемый диапазон.
Если на этапе S47 определено, что количество битов в потоке BS' битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 91 принятия решения о NS принимает, на этапе S48, решение о новой информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS' битов находилось в пределах требуемого диапазона. После этого звено 91 принятия решения о NS предоставляет информацию NS, решение о которой принято, звену 92 генерирования сигнала формирования шума и возвращает процесс на этап S42.
Звено 91 принятия решения о NS повторяет этапы: с S42 по S48, до тех пор, пока количество битов в потоке BS' битов не будет находиться в пределах требуемого диапазона.
В противоположность этому, если на этапе S47 определено, что количество битов в потоке BS' битов находится в пределах требуемого диапазона, то на этапе S49 звено 91 принятия решения о NS предоставляет текущее значение информации NS звену 53 мультиплексирования (показанному на фиг.5) и отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных. После этого процесс возвращается на этап S15, показанный на фиг.15, и переходит на этап S16.
Пример конфигурации декодирующего устройства
Фиг.18 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, осуществляющего декодирование потока BS' битов, закодированного кодирующим устройством 50, показанным на фиг.5.
В конфигурации, показанной на фиг.18, компонентам, одинаковым с компонентами, показанными в конфигурации, приведенной на фиг.4, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, приведенной на фиг.4. Дублирующиеся описания одинаковых компонентов, соответственно, опускаются.
Конфигурация декодирующего устройства 110, показанная на фиг.18, отличается от конфигурации, показанной на фиг.4, главным образом, тем, что вместо звена 21 извлечения предусматривается звено 111 извлечения, звено 112 предыскажения огибающей, звено 113 формирования шума и звено 114 извлечения.
Поток BS' битов, закодированный кодирующим устройством 50, вводится в звено 111 извлечения, входящее в состав декодирующего устройства 110. Звено 111 извлечения отделяет от потока BS' битов огибающие ENV [k] для элемента квантования и информацию NS. Звено 111 извлечения предоставляет огибающие ENV [k] звену 112 предыскажения огибающей и звену 23 преобразования, обратного нормированию, и предоставляет информацию NS звену 113 формирования шума.
Звено 112 предыскажения огибающей сконфигурировано таким же образом, как в случае звена 51 предыскажения огибающей, показанного на фиг.7. Звено 112 предыскажения огибающей генерирует предыскаженные огибающие D [k] для элемента квантования, используя огибающие ENV [k] для элемента квантования, предоставленные звеном 111 извлечения, и предоставляет эти предыскаженные огибающие звену 113 формирования шума.
Звено 113 формирования шума делит предыскаженную огибающую D [k] для элемента квантования, предоставленную звеном 112 предыскажения огибающей, на 2. После этого звено 113 формирования шума вычитает из полученного делением значения для каждого элемента квантования сигнал G [k] формирования шума, указанный информацией NS, предоставленной звеном 111 извлечения. Звено 52 формирования шума предоставляет результирующее значение, в качестве информации WL [k] квантования, звену 114 извлечения и звену 22 преобразования, обратного квантованию. Подробности, касающиеся звена 113 предыскажения огибающей, будут приведены со ссылкой на фиг.19, описываемую далее.
Звено 114 извлечения, основываясь на информации WL [k] квантования, предоставленной звеном 113 формирования шума, отделяет от потока BS' битов, вводимого из кодирующего устройства 50, квантованный спектр QS [k]. Звено 114 извлечения предоставляет этот квантованный спектр QS [k] звену 22 преобразования, обратного квантованию.
Детализированный пример конфигурации звена формирования шума
Фиг.19 представляет собой структурную схему, на которой показан детализированный пример конфигурации звена 113 формирования шума, показанного на фиг.18.
Как показано на фиг.19, звено 113 формирования шума образовано звеном 121 генерирования сигнала формирования шума, звеном 122 деления и звеном 123 вычитания.
Звено 121 генерирования сигнала формирования шума, как и в случае звена 92 генерирования сигнала формирования шума, показанного на фиг.9, основываясь на информации NS, предоставленной звеном 111 извлечения, показанном на фиг.18, генерирует сигнал G [k] формирования шума для каждого из элементов квантования. После этого звено 121 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G [k] формирования шума звену 123 вычитания.
Звено 122 деления делит предыскаженную огибающую D [k] для каждого из элементов квантования, предоставленную звеном 112 предыскажения огибающей, показанного на фиг.18, на 2 и предоставляет результирующее полученное делением значение D [k] / 2 звену 123 вычитания.
Звено 123 вычитания, для каждого из элементов квантования, вычитает сигнал (G [k]) формирования шума, предоставленный звеном 121 генерирования сигнала формирования шума, из полученного делением значения D [k] / 2, предоставленного звеном 122 деления. Звено 123 вычитания предоставляет результирующее полученное вычитанием значение для каждого из элементов квантования, в качестве информация WL [k] квантования, звену 114 извлечения (показанному на фиг.18).
Описание процесса, выполняемого декодирующим устройством
Фиг.20 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса декодирования, выполняемого декодирующим устройством 110, показанным на фиг.18. Процесс декодирования начинается, например, тогда, когда из кодирующего устройства 50, показанного на фиг.5, вводится поток BS' битов.
На этапе S101, показанном на фиг.20, звено 111 извлечения (показанное на фиг.18), входящее в состав декодирующего устройства 110, отделяет от потока BS' битов, вводимого кодирующим устройством 50, огибающую ENV[k] для элемента квантования и информацию NS. Звено 111 извлечения предоставляет огибающую ENV звену 112 предыскажения огибающей и звену 23 обратного нормирования и предоставляет информацию NS звену 113 формирования шума.
На этапе S102 звено 112 предыскажения огибающей выполняет процесс генерирования предыскаженной огибающей для генерирования предыскаженной огибающей D [k] для элемента квантования, используя огибающую ENV [k] для элемента квантования, предоставленную звеном 111 извлечения. Процесс генерирования предыскаженной огибающей является тем же самым, что и процесс генерирования предыскаженной огибающей, показанный на фиг.16, и, соответственно, его описание будет здесь опущено. Предыскаженная огибающая D [k], сгенерированная в ходе процесса генерирования предыскаженная огибающая предоставляется звену 113 формирования шума.
На этапе S103 звено 113 формирования шума выполняет процесс формирования шума для вычитания сигнала G [k] формирования шума из предыскаженной огибающей D [k] для элемента квантования, предоставленной звеном 112 предыскажения огибающей. Подробности, касающиеся процесса формирования шума, будут приведены со ссылкой на блок-схему алгоритма, показанную на фиг.21, описываемую далее.
На этапе S104 звено 114 извлечения, основываясь на информации WL [k] квантования, предоставленной на этапе S103 звеном 113 формирования шума, отделяет квантованный спектр QS [k] от потока BS' битов, вводимого кодирующим устройством 50. Звено 114 извлечения предоставляет квантованный спектр QS [k] звену 22 обратного квантования.
На этапе S105 звено 22 обратного квантования, основываясь на информации WL квантования, предоставленной звеном 114 извлечения, осуществляет преобразование, обратное квантованию, квантованного спектра QS [k] и предоставляет результирующий нормированный спектр S1 [k] звену 23 обратного нормирования.
На этапе S106 звено 23 обратного нормирования осуществляет обратное нормированию преобразование нормированного спектра S1 [k], предоставленного звеном 22 обратного квантования, по огибающей ENV[k], предоставленной звеном 111 извлечения, и предоставляет результирующий спектр (SO) звену 24 обратного MDCT.
На этапе S107 звено 24 обратного MDCT выполняет обратное MDCT спектра (SO), как сигнала в частотной области, предоставленного звеном 23 обратного нормирования, получая, таким образом, звуковой сигнал с импульсно-кодовой модуляцией, как сигнал во временной области. Звено 24 обратного MDCT выводит этот звуковой сигнал с импульсно-кодовой модуляцией в качестве аудиосигнала и после этого завершает процесс.
Фиг.21 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания процесса формирования шума на этапе S103, показанном на фиг.20.
На этапе S121 звено 121 генерирования сигнала формирования шума (показанное на фиг.19), входящее в состав звена 113 формирования шума, основываясь на информации NS, предоставленной звеном 111 извлечения, показанным на фиг.18, генерирует сигнал G [k] формирования шума. После этого звено 121 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G [k] формирования шума звену 123 вычитания.
На этапе S122 звено 122 деления делит на 2 предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 112 предыскажения огибающей, показанном на фиг.18, и предоставляет результирующее полученное делением значение D [k] / 2 звену 123 вычитания.
На этапе S123 звено 123 вычитания вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 121 генерирования сигнала формирования шума, из этого полученного делением значения D [k] / 2, предоставленного звеном 122 деления.
На этапе S124 звено 123 вычитания предоставляет полученное вычитанием значение, являющееся результатом этапа S123, как информацию WL [k] квантования, звену 114 извлечения (показанному на фиг.18). После этого процесс возвращается на этап S103, показанный на фиг.20, и переходит на этап S104.
Второй вариант реализации изобретения
Пример конфигурации второго варианта реализации кодирующего устройства
Фиг.22 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации второго варианта реализации устройства отображения, к которому применено данное изобретение.
В конфигурации, показанной на фиг.22, компонентам, одинаковым с компонентами, показанными в конфигурации, приведенной на фиг.5, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, приведенной на фиг.5. Дублирующиеся описания одинаковых компонентов, соответственно, будут опущены.
Конфигурация кодирующего устройства 150, показанная на фиг.22, отличается от конфигурации, показанной на фиг.5, главным образом, тем, что вместо звена 52 формирования шума и звена 53 мультиплексирования предусматриваются звено 151 формирования шума и звено 152 мультиплексирования. Кодирующее устройство 150 имеет множество типов арифметических операций для информации WL квантования и включает в состав результата кодирования, как информацию NS', наряду с информацией NS арифметическую информацию Р, указывающую на использованную арифметическую операцию.
В частности, звено 151 формирования шума, входящее в состав кодирующего устройства 150, определяет информацию WL [k] квантования посредством некоторой предварительно заданной арифметической операции, используя для этого предыскаженную огибающую D [k] для элемента квантования, предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, и сигнал G [k] формирования шума для элемента квантования, указанный информацией NS.
Кроме того, если звеном 51 предыскажения огибающей предоставлена предыскаженная огибающая D [k], то звено 151 формирования шума, основываясь на предыскаженной огибающей D [k] и требуемом диапазоне количества битов в потоке BS" битов, генерируемом звеном 152 мультиплексирования, выбирает одну из множества арифметических операций для информации WL квантования. Кроме того, звено 151 формирования шума задает, в качестве текущего значения информации NS, некоторое начальное значение информации NS, предварительно заданное в ассоциативной связи с выбранной арифметической операцией.
Кроме того, если имеется обратная связь от звена 14 квантования, осуществляемая по количеству N битов в квантованном спектре QS [k], полученном в результате квантования нормированного спектра (S1) на основе предшествующей информации WL квантования, звено 151 формирования шума определяет то, находится ли количество битов в потоке BS" битов в пределах требуемого диапазона, соответствующего количеству N битов. Если определено, что количество битов в потоке BS" битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 151 формирования шума обновляет информацию NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS" битов находится в пределах требуемого диапазона. Соответственно, звену 14 квантования предоставляется новая информация WL квантования.
В противоположность этому, если определено, что количество битов в потоке BS" битов находится в пределах требуемого диапазона, звено 151 формирования шума отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных, и предоставляет это текущее значение информации NS и арифметическую информацию Р, указывающую арифметическую операцию для информации WL квантования, как информацию NS', звену 152 мультиплексирования.
Звено 152 мультиплексирования осуществляет мультиплексирование огибающей ENV [k], предоставленной звеном 12 нормирования, информации NS', предоставленной звеном 151 формирования шума и квантованного спектра QS [k], предоставленного звеном 14 квантования, генерируя, таким образом, поток BS" битов. Звено 152 мультиплексирования выводит поток BS" битов в качестве результата кодирования.
Пример конфигурации потока битов
Фиг.23 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации потока BS" битов, сгенерированного звеном мультиплексирования 152, показанным на фиг.22.
Как показано на фиг.23, поток BS" битов образован заголовком "Заголовок", включающим в себя верхнее предельное значение спектра, огибающей ENV [k], информацией NS и квантованным спектром QS [k].
Подробный пример конфигурации звена формирования шума
Фиг.24 представляет собой структурную схему, на которой показан детализированный пример конфигурации звена 151 формирования шума, показанного на фиг.22.
В конфигурации, показанной на фиг.24, компонентам, одинаковым с компонентами, показанными в конфигурации, приведенной на фиг.9, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, приведенной на фиг.9. Дублирующиеся описания одинаковых компонентов, соответственно, будут опущены.
Конфигурация звена 151 формирования шума, показанная на фиг.24, отличается от конфигурации, показанной на фиг.9, главным образом, тем, что вместо звена 91 принятия решения о NS предусматривается звено 161 принятия решения о NS', предусматривается отсутствовавшее ранее звено 162 переключения и вместо звена 93 деления и звена 94 вычитания предусматриваются звенья с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL.
Если звеном 51 предыскажения огибающей, показанном на фиг.22, предоставляется предыскаженная огибающая D [k] для каждого из элементов квантования, то звено 161 принятия решения о NS', входящее в состав звена 151 формирования шума, основываясь на этой предыскаженной огибающей D [k] и требуемом диапазоне количества битов в потоке BS" битов, выбирает одну из арифметических операций для информации WL квантования, соответствующих звеньям с 163-1 по 163-4 арифметических операций. После этого звено 161 принятия решения о NS' предоставляет переключающему звену 162 арифметическую информацию Р, указывающую выбранную арифметическую операцию. Кроме того, звено 161 принятия решения о NS' принимает в качестве текущего значения информации NS некоторое начальное значение информации NS, предварительно заданное в ассоциативной связи с этой арифметической операцией, указывающее арифметическую информацию Р, и предоставляет ее звену 92 генерирования сигнала формирования шума.
Кроме того, если имеется обратная связь от звена 14 квантования, показанного на фиг.22, по количеству N битов для квантованного спектра QS [k], квантованного на основе предшествующей информации NS и информации WL квантования, указанной в арифметической информации Р, то звено 161 принятия решения о NS', основываясь на количестве N битов, определяет то, находится ли количество битов в потоке BS" битов в пределах некоторого требуемого диапазона. Если определено, что количество битов в потоке BS" битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 161 принятия решения о NS' заново принимает решение об информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS" битов находилось в пределах этого требуемого диапазона, и предоставляет ее звену 92 генерирования сигнала формирования шума.
В противоположность этому, если определено, что количество битов в потоке BS" битов находится в пределах требуемого диапазона, то звено 161 принятия решения о NS' предоставляет текущее значение информации NS и арифметическую информацию Р, как информацию NS', звену 152 мультиплексирования (показанному на фиг.22) и отдает звену 14 квантования произвести вывод данных.
Как было сказано выше, звено 161 принятия решения о NS' выполняет грубое регулирование потока BS" битов, выбирая арифметическую операцию, производимую над информацией WL квантования, и после этого выполняет тонкое регулирование посредством информации NS. Если от звена 14 квантования осуществляется обратная связь по количеству N битов, то на основе количества N битов может быть обновлена не только информация NS, но также и арифметическая информация Р.
На основе арифметической информации Р, предоставленной звеном 161 принятия решения о NS', звено 162 переключения (выбирающее средство) выбирает из числа звеньев с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL звено арифметического вычисления WL для того, чтобы определить информацию WL квантования посредством арифметической операции, указанной арифметической информацией Р. Звено 162 переключения предоставляет выбранному одному из звеньев с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL сигнал G [k] формирования шума, сгенерированный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, для исполнения этой арифметической операции.
Звено 163-1 арифметического вычисления WL вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 162 переключения, из предыскаженной огибающей D [k], предоставленной звеном 51 предыскажения огибающей, показанным на фиг.22, и задает результирующее полученное вычитанием значения в качестве информации WL [k] квантования. Таким образом, звено 163-1 арифметического вычисления WL определяет информацию WL [k] квантования, выполняя арифметическую операцию: WL [k]=D [k]-G [k]. Звено 163-1 арифметического вычисления WL предоставляет эту информацию WL [k] квантования звену 14 квантования (показанному на фиг.22).
Звено 163-2 арифметического вычисления WL содержит звено 93 деления и звено 94 вычитания, показанные на фиг.9. Звено 163-2 арифметического вычисления WL делит предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, на 2. После этого звено 163-2 арифметического вычисления WL вычитает из результирующего полученного делением значения сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 162 переключения, и задает полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования. Таким образом, звено 163-2 арифметического вычисления WL определяет информацию WL [k] квантования, выполняя арифметическую операцию: WL [k]=D [k] / 2-G [k]. Звено 163-2 арифметического вычисления WL предоставляет эту информацию WL [k] квантования звену 14 квантования.
Звено 163-3 арифметического вычисления WL делит предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, на 3. После этого звено 163-3 арифметического вычисления WL вычитает из результирующего полученного делением значения сигнал G [k] формирования шума, предоставленный из переключающего звена 162, и задает результирующее полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования. Таким образом, звено 163-3 арифметического вычисления WL определяет информацию WL [k] квантования, выполняя арифметическую операцию: WL [k]=D [k] / 3-G [k]. Звено 163-3 арифметического вычисления WL предоставляет эту информацию WL [k] квантования звену 14 квантования.
Звено 163-4 арифметического вычисления WL делит предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей, на 4. Звено 163-4 арифметического вычисления WL вычитает из результирующего полученного делением значения сигнал G [k] формирования шума, предоставленный из переключающего звена 162 и задает результирующее полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования. Таким образом, звено 163-4 арифметического вычисления WL генерирует информацию WL [k] квантования, выполняя арифметическую операцию: WL [k]=D [k] / 4 - G [k]. Звено 163-4 арифметического вычисления WL предоставляет эту информацию WL [k] квантования звену 14 квантования.
Преимущества, получаемые от подготовки множества видов арифметических операций для информации квантования
Фиг.25 представляет собой схему для описания преимуществ от подготовки множества видов арифметических операций для информации WL квантования.
В нижеследующем описании, относящемся к фиг.25, в звено 151 формирования шума вводятся предыскаженные огибающие: с D [i] по D [i+4], показанные на фиг.8С, и в звене 151 формирования шума генерируется сигнал G [k] формирования шума, который показан на фиг.10В.
В этом случае, как показано на фиг.25А, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-1 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 7 (=9-2), 17 (- 20-3), 5 (- 9-4) и 1, в указанном порядке. Следовательно, наибольшее значение для информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 17, а среднее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 6,2 (=(1+7+17+5+1) / 5. Если каждый из элементов квантования образован двумя спектрами, то суммарное количество битов в спектрах элементов квантования, имеющих индексы: с i по i+4, становится равным 62 (=6,2×2×5).
Кроме того, как показано на фиг.25В, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-2 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 2 G=9/2-2), 7 ("=20/2-3), 1 и 1, в указанном порядке. Следовательно, как показано на фиг.25В, кривая информации с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированной звеном 163-2 арифметического вычисления WL, является выровненной по сравнению со случаем, показанным на фиг.25А. Кроме того, наибольшее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 7, а среднее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 2,4(=(1+2+7+1+1)/5. Если каждый из элементов квантования образован двумя спектрами, то суммарное количество битов в спектрах элементов квантования, имеющих индексы: с i по i+4, становится равным 24 (=2,4×2×5).
Помимо этого, как показано на фиг.25С, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-3 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 1 (=9/3-2), 3(=20/ 3-3), 1 и 1, в указанном порядке. Следовательно, как показано на фиг.25С, кривая информации с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированной звеном 163-3 арифметического вычисления WL, является еще более выровненной по сравнению со случаем, показанным на фиг.25В. Кроме того, наибольшее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 3, а среднее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования становится равным 1,4 (=(1+1+3+1+1) / 5. Если каждый из элементов квантования образован двумя спектрами, то суммарное количество битов в спектрах элементов квантования, имеющих индексы: с i по i+4, становится равным 14 (=1,4×2×5).
Кроме того, как показано на фиг.25D, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-4 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 1, 2 (=20 / 4-3), 1 и 1, в указанном порядке. Следовательно, как показано на фиг.25D, кривая информации с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированной звеном 163-4 арифметического вычисления WL, является еще более выровненной по сравнению со случаем, показанным на фиг.25С. Наибольшее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования составляет 2, а среднее значение информации с WL[i] по WL [i+4] квантования становится равным 1,2 (=(1+1+2+1+1) / 5. Если каждый из элементов квантования образован двумя спектрами, то суммарное количество битов в спектрах элементов квантования, имеющих индексы: с i по i+4, становится равным 12 (= 1,2×2×5).
Как было сказано выше, кодирующее устройство 150 позволяет изменять количество N битов без необходимости изменять сигнал G [k] формирования шума благодаря подготовки четырех видов арифметических операций для информации WL квантования. Это повышает степень свободы при регулировке количества N битов по сравнению со случаем, когда количество N битов регулируется с использованием только сигнала G [k] формирования шума.
Кроме того, распределение битов по элементам квантования с концентрацией спектров осуществляется более интенсивно в звене 163-1 арифметического вычисления WL, звене 163-2 арифметического вычисления WL, звене 163-3 арифметического вычисления WL и звене 163-4 арифметического вычисления WL, в указанном порядке. Помимо этого распределение битов является более выровненным в звене 163-4 арифметического вычисления WL, звене 163-3 арифметического вычисления WL, звене 163-2 арифметического вычисления WL и звене 163-1 арифметического вычисления WL, в указанном порядке. Однако огибающие ENV[k] получают в кодирующем устройстве 150 предыскажения, и, таким образом, даже если распределение битов является более выровненным, элементам квантования с концентрацией спектров, по сравнению с соседними элементами квантования распределяется более высокое количество битов. Соответственно, подготовка четырех видов арифметических операций для информации WL квантования позволяет кодирующему устройству 150 управлять степенью интенсивности распределения битов по элементам квантования с концентрацией спектров.
Как было сказано выше, кодирующее устройство 150 позволяет повысить степень свободы для регулирования количества N битов и управлять степенью интенсивности распределения битов по элементам квантования с концентрацией спектров, достигая, таким образом, такого регулирования количества битов, как в случае прямого управления информацией WL [k] квантования. Таким образом, кодирующее устройство 150 может уменьшить ухудшение качества звука, вызванное кодированием аудиосигналов, как в случае кодирующего устройства 50, и реализовать регулирование количества битов, как в случае прямого управления информацией WL [k] квантования.
Описание преимуществ предыскажения огибающих
Фиг.26 представляет собой схему для описания преимуществ от предыскажения огибающих ENV.
В нижеследующем описании, относящемся к фиг.26, извлечены огибающие: с ENV[i] no ENV[i+4], показанные на фиг.8А. В этом случае, как показано на фиг.26А, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-1 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 3 (=5-2), 7 (= 10-3), 1 (=5-4) и 1, в указанном порядке. Кроме того, как показано на фиг.26В, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-2 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 1, 2 (=10 / 2 - 3), 1 и 1, в указанном порядке. Как показано на фиг.26С, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-3 арифметического вычисления WL, становится равной: 1, 1, 1, 1 и 1, в указанном порядке. Как показано на фиг.26D, информация с WL[i] по WL [i+4] квантования, сгенерированная звеном 163-4 арифметического вычисления WL, становится равной: 1,1, 1,1 и 1, в указанном порядке.
Как было сказано выше, когда огибающие ENV используются без предыскажения, разность между информацией WL квантования соседних элементов квантования становится меньше, что приводит к выровненной кривой распределения битов. Следовательно, степень свободы для регулирования количества битов вряд ли повысится даже в том случае, если изменятся виды арифметических операций для информации WL квантования.
Описание процесса, выполняемого кодирующим устройством
Процесс кодирования, выполняемый кодирующим устройством 150, показанным на фиг.22, является одинаковым с процессом кодирования, показанным на фиг.15, за исключением формирования шума на этапе S15, показанном на фиг.15, и, следовательно, ниже будет описано только формирование шума.
Фиг.27 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания формирования шума, выполняемого кодирующим устройством 150, показанным на фиг.22.
На этапе S151, показанном на фиг.27, звено 161 принятия решения о NS' (показанное на фиг.24), входящее в состав звена 151 формирования шума, основываясь на предыскаженной огибающей D [k], предоставленной звеном 51 предыскажения огибающей, показанного на фиг.22, принимает решение об информации NS и подлежащей выполнению арифметической операции.
В частности, звено 161 принятия решения о NS', основываясь на этой предыскаженной огибающей D [k] и требуемом диапазоне количества битов в потоке BS битов, выбирает какую-либо из арифметических операций для информации WL квантования, соответствующих звеньям с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL. После этого звено 161 принятия решения о NS' предоставляет арифметическую информацию Р, указывающую выбранную арифметическую операцию, переключающему звену 162. Кроме того, звено 161 принятия решения о NS' принимает в качестве текущего значения информации NS некоторое начальное значение информации NS, предварительно заданное в ассоциативной связи с арифметической операцией, указанной арифметической информацией Р, и предоставляет это значение звену 92 генерирования сигнала формирования шума.
На этапе S152 звено 92 генерирования сигнала формирования шума, основываясь на информации NS, предоставленной звеном 161 принятия решения о NS', генерирует сигнал G [k] формирования шума. После этого звено 92 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G [k] формирования шума звену 162 переключения.
На этапе S153 звено 162 переключения определяет то, является ли арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, предоставленной звеном 161 принятия решения о NS', арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-1 арифметического вычисления WL.
Если на этапе S153 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-1 арифметического вычисления WL, то переключающее звено 162 предоставляет сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, звену 163-1 арифметического вычисления WL. После этого, на этапе S154, звено 163-1 арифметического вычисления WL вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный из переключающего звена 162, из предыскаженной огибающей D [k], предоставленной звеном 51 предыскажения огибающей. Кроме того, звено 163-1 арифметического вычисления WL предоставляет полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования звену 14 квантования (показанному на фиг.22) и после этого переводит процесс на этап S163.
В противоположность этому, если на этапе S153 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, не является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-1 арифметического вычисления WL, то переключающее звено 162 на этапе S155 определяет то, является ли арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, предоставленной звеном 161 принятия решения о NS', арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-2 арифметического вычисления WL.
Если на этапе S155 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-2 арифметического вычисления WL, то переключающее звено 162 предоставляет сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, звену 163-2 арифметического вычисления WL. После этого, на этапе S156, звено 163-2 арифметического вычисления WL делит на 2 предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей.
На этапе S157 звено 163-2 арифметического вычисления WL вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный из звена 162 переключения, из полученного делением значения, являющегося результатом этапа S156. После этого звено 163-2 арифметического вычисления WL предоставляет полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования звену 14 квантования и переводит процесс на этап S163.
В противоположность этому, если на этапе S155 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, не является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-2 арифметического вычисления WL, то звено 162 переключения на этапе S158 определяет то, является ли арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, предоставленной звеном 161 принятия решения о NS', арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-3 арифметического вычисления WL.
Если на этапе S158 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-3 арифметического вычисления WL, то звено 162 переключения предоставляет сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, звену 163-3 арифметического вычисления WL. После этого, на этапе S159, звено 163-2 арифметического вычисления WL делит на 3 предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей.
На этапе S160 звено 163-3 арифметического вычисления WL вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный из звена 162 переключения, из полученного делением значения, являющегося результатом этапа S159. После этого звено 163-3 арифметического вычисления WL предоставляет полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования звену 14 квантования и переводит процесс на этап S163,
В противоположность этому, если на этапе S158 определено, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, не является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-3 арифметического вычисления WL, то есть, что арифметическая операция, указанная арифметической информацией Р, является арифметической операцией, подлежащей выполнению в звене 163-4 арифметического вычисления WL, то звено 162 переключения предоставляет сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 92 генерирования сигнала формирования шума, звену 163-4 арифметического вычисления WL. После этого, на этапе S161, звено 163-4 арифметического вычисления WL делит на 4 предыскаженную огибающую D [k], предоставленную звеном 51 предыскажения огибающей.
На этапе S162 звено 163-4 арифметического вычисления WL вычитает сигнал G [k] формирования шума, предоставленный звеном 162 переключения, из полученного делением значения, являющегося результатом этапа S161. После этого звено 163-4 арифметического вычисления WL предоставляет полученное вычитанием значение в качестве информации WL [k] квантования звену 14 квантования и переводит процесс на этап S163.
На этапе S163 звено 161 принятия решения о NS' определяет то, имеется ли обратная связь от звена 14 квантования, осуществляемая по количеству N битов в квантованном спектре QS [k], квантованном на основе информации WL квантования, предоставленной звену 14 квантования на этапе S154, S157, S160 или S162.
Если на этапе S163 определено, что количество N битов не передано обратной связью от звена 14 квантования, то ожидается передача обратной связью количества N битов.
В противоположность этому, если на этапе S163 определено, что количество N битов передано обратной связью от звена 14 квантования, то в соответствии с этим количеством N битов звено 161 принятия решения о NS' определяет после этого, на этапе S164, то, находится ли количество битов в потоке BS" битов в пределах некоторого требуемого диапазона.
Если на этапе S164 определено, что количество битов в потоке BS" битов не находится в пределах требуемого диапазона, то звено 161 принятия решения о NS' принимает на этапе S165 решение о новой информации NS таким образом, чтобы количество битов в потоке BS" битов находилось в пределах требуемого диапазона. После этого звено 161 принятия решения о NS' предоставляет информацию NS, решение о которой принято, звену 92 генерирования сигнала формирования шума и возвращает процесс на этап S152. Звено 161 принятия решения о NS' повторяет этапы: с S 152 по S165, до тех пор, пока количество битов в потоке BS" битов не будет находиться в пределах требуемого диапазона.
В противоположность этому, если на этапе S164 определено, что количество битов в потоке BS" битов находится в пределах требуемого диапазона, то на этапе S166 звено 161 принятия решения о NS' предоставляет текущее значение информации NS и арифметическую информацию Р, как информацию NS', звену 152 мультиплексирования (показанному на фиг.22) и отдает звену 14 квантования команду произвести вывод данных. Процесс возвращается на этап S15, показанный на фиг.15, и после этого переходит на этап S16.
Пример конфигурации декодирующего устройства
Фиг.28 представляет собой структурную схему, на которой показан пример конфигурации декодирующего устройства, осуществляющего декодирование потока BS" битов, закодированного кодирующим устройством 150, показанным на фиг.22.
Компонентам в конфигурации, показанной на фиг.28, одинаковым с компонентами в конфигурации, показанной на фиг.18, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, показанной на фиг.18. Дублирующиеся описания одинаковых компонентов, соответственно, будут здесь опущены.
Конфигурация декодирующего устройства 210, показанного на фиг.28, отличается от конфигурации, показанной на фиг.18, главным образом, тем, что вместо звена 111 извлечения, звена 113 формирования шума и звена 114 отделения предусматриваются звено 211 извлечения, звено 212 формирования шума и звено 213 извлечения.
Поток BS" битов, закодированный кодирующим устройством 150 вводится в звено 211 извлечения, входящее в состав декодирующего устройства 210. Звено 211 извлечения отделяет от потока BS" битов огибающую ENV[k] для элемента квантования и информацию NS'. Звено 211 извлечения предоставляет огибающую ENV звену 112 предыскажения огибающей и звену 23 обратного нормирования и предоставляет информацию NS' звену 212 формирования шума.
Звено 212 формирования шума генерирует информацию WL [k] квантования, выполняя арифметическую операцию, указанную арифметической информацией Р в информации NS', используя для этого предыскаженную огибающую D [k] для элемента квантования, сгенерированную звеном 112 предыскажения огибающей, и сигнал G [k] формирования шума для элемента квантования, определенный посредством NS в информации NS', поступающей от звена 211 извлечения. Звено 212 формирования шума предоставляет информацию WL [k] квантования звену 213 извлечения и звену 22 обратного квантования. Подробности, касающиеся звена 212 формирования шума, будут приведены со ссылкой на фиг.29, описываемую далее.
Звено 213 извлечения, основываясь на информации WL [k] квантования, предоставленной звеном 212 формирования шума, извлекает из потока BS" битов, вводимого кодирующим устройством 150, квантованный спектр QS [k]. Звено 213 извлечения предоставляет этот квантованный спектр QS [k] звену 22 обратного квантования.
Подробный пример конфигурации звена формирования шума
Фиг.29 представляет собой структурную схему, на которой показан подробный пример конфигурации звена 212 формирования шума, показанного на фиг.28.
Компонентам в конфигурации, показанной на фиг.29, одинаковым с компонентами в конфигурации, показанной на фиг.19, присвоены те же самые ссылочные позиции, что и ссылочные позиции в конфигурации, показанной на фиг.19. Дублирующиеся описания одинаковых компонентов, соответственно, будут здесь опущены.
Конфигурация звена 212 формирования шума, показанная на фиг.29, отличается от конфигурации, показанной на фиг.19, главным образом, тем, что вместо звена 122 деления и звена 123 вычитания предусматриваются отсутствовавшее ранее переключающее звено 221 и звенья с 222-1 по 222-4 арифметического вычисления WL.
Звено 221 переключения (выбирающее средство) имеет ту же самую конфигурацию, что и звено 162 переключения, показанное на фиг.24. На вход в звено 221 переключения подается сигнал G [k] формирования шума, сгенерированный звеном 121 генерирования сигнала формирования шума, основанный на информации NS, входящей в состав информации NS', предоставленной звеном 211 извлечения. Кроме того, на вход в переключающее звено 221 подается арифметическая информация Р, входящая в состав информации NS', предоставленной звеном 211 извлечения. Звено 221 переключения, основываясь на введенной арифметической информации Р, выбирает из числа звеньев с 222-1 по 222-4 арифметического вычисления WL звено арифметического вычисления WL для того, чтобы определить информацию WL квантования посредством арифметической операции, указанной арифметической информацией Р. Звено 221 переключения предоставляет выбранному одному из звеньев с 222-1 по 222-4 арифметического вычисления WL сигнал G [k] формирования шума, для выполнения этой арифметической операции.
Звенья с 222-1 по 222-4 арифметического вычисления WL имеют ту же самую конфигурацию, что и звенья с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL, показанные на фиг.24, и, соответственно, детализированные описания этих звеньев будут здесь опущены.
Описание процесса, выполняемого декодирующим устройством
Процесс декодирования, выполняемый декодирующим устройством 210, показанным на фиг.20, является одинаковым с процессом декодирования, показанным на фиг.20, за исключением формирования шума на этапе S103, показанном на фиг.20, и, следовательно, ниже будет описано только формирование шума.
Фиг.30 представляет собой блок-схему алгоритма, предназначенную для описания формирование шума, выполняемого декодирующим устройством 210, показанным на фиг.28.
На этапе S201, показанном на фиг.30, звено 121 генерирования сигнала формирования шума (показанное на фиг.29), входящее в состав звена 212 формирования шума, основываясь на информации NS, входящей в состав информации NS', предоставленной звеном 211 извлечения, показанном на фиг.28, генерирует сигнал G [k] формирования шума. После этого звено 121 генерирования сигнала формирования шума предоставляет сгенерированный сигнал G [k] формирования шума звену 221 переключения.
Этапы: с S202 по S211, эквивалентны этапам: с S153 по S162, показанным на фиг.27, выполняемым звеньями с 222-1 по 222-4 арифметического вычисления WL вместо звеньев с 163-1 по 163-4 арифметического вычисления WL, показанных на фиг.24, и, соответственно, описание этих этапов здесь будет опущено. Кроме того, арифметическая информация Р, определяемая на этапах S202, S204 и S207 представляет собой арифметическую информацию Р, входящую в состав в информации NS', предоставленной звеном 211 извлечения.
В вышеприведенном описании сигнал G формирования шума первого элемента квантования имеет самое низкое значение L, а сигнал G формирования шума последнего элемента квантования имеет самое высокое значение Н. В альтернативном варианте в качестве элементов квантования, соответствующих самому низкому значению L и самому высокому значению Н, могут быть заданы произвольные элементы квантования. В этом случае информация NS (NS') включает в себя информацию Х о положении, указывающую индекс элемента квантования, соответствующего самому низкому значению L, и информацию Y о положении, указывающую индекс элемента квантования, соответствующего самому высокому значению Н. Это позволяет дополнительно повысить степень свободы для распределения битов.
Кроме того, виды арифметических операций для информации WL квантования не ограничены вышеописанными четырьмя. В качестве альтернативы может быть подготовлено множество видов арифметических операций для сигнала G формирования шума, а не множество видов арифметических операций для информации WL квантования, и информация, указывающая используемую арифметическую операцию, может быть включена в состав информации NS (NS'). Кроме того, может быть подготовлено множество способов генерирования предыскаженной огибающей D, и информация, указывающая используемый способа генерирования, может быть включена в состав информации NS (NS'). В этом случае способ генерирования предыскаженной огибающей D выбирается, например, на основе видов арифметических операций для информации WL квантования.
В качестве альтернативы могут быть приготовлены множества видов арифметических операций для информации WL квантования, арифметических операций для сигнала G формирования шума, и способов генерирования предыскаженной огибающей D, и информация, указывающая используемые арифметические операции и используемый способ генерирования, может быть включена в состав информации NS (NS').
Если количество битов, необходимое для передачи информации NS (NS') в достаточной степени меньше, чем количество NWL битов, необходимое для передачи информации WL квантования, то информация, включаемая в состав информации NS (NS'), не ограничена вышеописанной информацией.
Третий вариант реализации изобретения
Описание компьютера, к которому применено изобретение
Вышеописанная последовательность процессов, выполняемых кодирующим устройством 50 (150) и декодирующим устройством 110 (210), может быть выполнена посредством аппаратного обеспечения или программного обеспечения. Если последовательность процессов, выполняемых кодирующим устройством 50 (150) и декодирующим устройством 110 (210), выполняется посредством программного обеспечения, то программа, составляющая это программное обеспечение, устанавливается на универсальный компьютер или тому подобное.
Фиг.31 представляет собой схему, на которой показан пример конфигурации одного варианта реализации компьютера, на который установлена программа для выполнения вышеописанной последовательности процессов.
Программа может быть сохранена заранее в звене 308 памяти или в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) 302, как носителе записи, встроенном в компьютер.
В качестве альтернативы программа может быть сохранена (записана) на съемном носителе 311 информации. Съемный носитель 311 информации может быть предоставлен в виде так называемого пакетного программного обеспечения. Съемный носитель 311 информации может здесь представлять собой гибкий диск, CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на компактном диске), МО - диск (магнитооптический диск), DVD - диск (цифровой универсальный диск), магнитный диск, полупроводниковое запоминающее устройство или тому подобное.
Программа может быть установлена на компьютер со съемного носителя 311 информации через привод 310 или может быть загружена в компьютер через сеть связи или вещательную сеть и затем установлена во встроенное звено 308 памяти. В частности, программа может быть передана компьютеру беспроводным образом через искусственный спутник, в случае цифрового спутникового вещания, или может быть передана компьютеру по проводам через сеть, такую как, например, LAN (локальная сеть) или сеть "Интернет".
Компьютер содержит ЦП (центральный процессор) 301, с которым через шину 304 соединен интерфейс 305 ввода-вывода.
Когда пользователь, управляющий звеном 306 ввода или тому подобным, отдает команду через интерфейс 305 ввода-вывода, центральный процессор 301 выполняет, соответственно, программу, хранящуюся в постоянном запоминающем устройстве 302. В ином случае центральный процессор 301 загружает программу, хранящуюся в звене 308 памяти, в ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 303 для исполнения.
Соответственно, центральный процессор 301 выполняет вышеописанные процессы, соответствующие блок-схемам алгоритмов, или вышеописанные процессы, соответствующие конфигурациям, показанным на структурных схемах. После этого центральный процессор 301 заставляет, по мере необходимости, звено 307 вывода выводить результаты этих процессов, звено 309 связи передавать эти результаты, звено 308 памяти записывать эти результаты, или тому подобное, через интерфейс 305 ввода-вывода.
Звено 306 ввода образовано клавиатурой, "мышью", микрофоном и тому подобным. Звено 307 вывода образовано ЖКД (жидкокристаллическим дисплеем), громкоговорителем и тому подобным.
Процессы, выполняемые компьютером в соответствии с описанной здесь программой, необязательно могут быть выполнены в хронологическом порядке, описанном на блоках-схемах алгоритмов. То есть процессы, выполняемые компьютером в соответствии с этой программой, включают в себя процессы, выполняемые параллельно или индивидуально (например, параллельные процессы или процессы-объекты).
Кроме того, эта программа может быть обработана одним компьютером (процессором) или подвергнута распределенной обработке множеством компьютеров. Кроме того, эта программа может быть перенесена для исполнения на удаленный компьютер.
Вариант реализации изобретения не ограничен вышеприведенными вариантами, но может быть изменен различными способами, не отклоняясь при этом от сути изобретения.
Список ссылочных позиций
12 Звено нормирования
14 Звено квантования
22 Звено обратного квантования
23 Звено обратного нормирования
50 Кодирующее устройство
51 Звено предыскажения огибающей
52 Звено формирования шума
53 Звено мультиплексирования
91 Звено принятия решения о NS
110 Декодирующее устройство
111 Звено извлечения
112 Звено предыскажения огибающей
113 Звено формирования шума
114 Звено извлечения
150 Кодирующее устройство
151 Звено формирования шума
152 Звено мультиплексирования
161 Звено принятия решения о NS'
162 Звено переключения
с 163-1 по 163-4 Звено арифметического вычисления WL
210 Декодирующее устройство
211 Звено извлечения
212 Звено формирования шума
213 Звено извлечения
221 Звено переключения
с 222-1 по 222-4 Звено арифметического вычисления WL