用于处理死亡正弦波和普通连续正弦波的音频编码方法和设备以及音频解码方法和设备的制作方法

专利名称：用于处理死亡正弦波和普通连续正弦波的音频编码方法和设备以及音频解码方法和设备的制作方法
技术领域：
与本发明一致的方法和设备涉及音频的编码和解码，更具体地讲，涉及一种以不同方式处理死亡正弦波(death sinusoid)和普通连续正弦波的音频编码方法和设备以及音频解码方法和设备。
背景技术：
参数编码是一种用特定参数表示音频的编码方法，在运动图像专家组4(MPEG-4)标准中使用所述参数编码。 图1是描述根据现有技术的参数编码的框图。在参数编码方法中，输入信号被分析，并用参数表示。详细地讲，对输入音频信号滤波(音频读取和滤波)。通过使用三种分析方法(例如，瞬态分析、正弦波分析和噪声分析)分析输入音频信号，提取与各个区域中的音频分量相应的参数。瞬态分析对应于非常动态音频的改变。正弦波分析对应于确定音频的改变。噪声分析对应于随机或不确定音频的改变。然后，将提取的参数格式化成比特流。 通过正弦波分析提取的正弦波还被称为泛音。 在执行了正弦波分析之后，执行正弦波的跟踪以对正弦波执行自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)或差分脉冲编码调制(DPCM)。"跟踪"是指找到在先前帧和后续帧中包括的正弦波之间连续的正弦波，并设置它们之间的相关性。 无法从先前帧的正弦波跟踪的当前帧的正弦波被称为出生正弦波(birthsi皿soid)或出生泛音。术语"出生"是指从先前帧的正弦波不连续并且在当前帧中新出生(即，创建)的正弦波。对于出生正弦波，使用先前帧的正弦波的差编码无法被执行，因此，必须执行绝对编码。因此，必须对多个比特编码。 另一方面，可从先前帧的正弦波被跟踪的当前帧的正弦波分量被称为连续正弦波或连续泛音。由于可对连续正弦波执行使用先前帧的正弦波的差编码，所以可执行有效编码。 与后续帧的正弦波不连续并从连续正弦波消失的正弦波被称为死亡正弦波或死亡泛音。 图2是用于描述死亡正弦波的示图。 参照图2，示出了死亡正弦波3、5、7、9、11、13和15。 对于死亡正弦波3，从连接到连续正弦波2的出生正弦波1开始跟踪，并在死亡正弦波3结束跟踪。 在传统的音频编码方法中，这种死亡正弦波没有被特别考虑。因此，与普通连续正
5弦波相同的编码方法被应用于这种死亡正弦波。 图3是示出根据现有技术的音频编码方法的流程图。 参照图3，在操作S10通过执行正弦波分析提取正弦波，在操作S20执行正弦波跟踪来确定提取的正弦波是否连接到先前帧的正弦波。如果在操作S20确定提取的正弦波没有连接到先前帧的正弦波，则将提取的正弦波确定为出生正弦波。然而，如果在操作S20确定提取的正弦波连接到先前帧的正弦波，则将提取的正弦波确定为连续正弦波。然而，不执行用于死亡正弦波的附加考虑。 在操作S30量化提取的正弦波，在操作S40确定将被编码的正弦波是否为出生正弦波。如果在操作S40确定将被编码的正弦波是出生正弦波，则在操作S50对幅度分量执行绝对编码。该绝对编码被称为出生幅度编码。如果在操作S40确定将被编码的正弦波不是出生正弦波，则在操作S60获得该正弦波的幅度分量和先前帧的连续正弦波的幅度分量之间的差，并对该差进行编码。该差编码被称为连续幅度编码。

发明内容
技术问题 如上所述，在传统音频编码方法中，死亡正弦波没有被特别考虑。然而，由于死亡正弦波具有独特特性，如果使用该独特特性，则可执行更有效的音频编码。因此，本发明将使用死亡正弦波的独特特性来执行更有效的音频编码。
技术方案 如上所述，由于死亡正弦波(即，死亡泛音)具有独特特性，所以如果使用所述独
特特性，则可执行更有效的音频编码。通过描述死亡泛音的独特特性，并通过使用所述独特
特性用不同方式处理死亡泛音和普通连续正弦波，本发明提供了一种用于更有效地对音频
解码的方法和设备以及用于对用所述音频编码方法编码的音频解码的方法和设备。 死亡泛音的独特特性是，死亡泛音的幅度分量具有小于被跟踪的先前泛音的幅度
的趋势。这是因为死亡泛音是信号的消失部分。 因此，如果获得死亡泛音的幅度分量和先前泛音的幅度分量之间的差值，则在大多数情况下所述差值变成小于0的值。 本发明提供了一种通过区分普通连续泛音和死亡泛音添加编码句法的方法。艮卩，当对死亡泛音的幅度分量执行差编码时，哈夫曼表中用于对负数编码所使用的比特数小于哈夫曼表中用于对正数编码所使用的比特数。
有益效果 如上所述，根据本发明，当对音频信号编码或解码时，由于向在死亡泛音的差编码中频繁出现的负值分配了少量的比特，所以整个编码的比特率减小。 参照图7描述了与现有技术相比使用根据本发明示例性实施例的音频编码方法比特数的减少的效果。


通过参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的以上和其他特征将变得更清楚，其中
图1是描述根据现有技术的参数编码方法的框图； 图2是用于描述死亡正弦波的示图； 图3是示出根据现有技术的音频编码方法的流程图； 图4是示出根据本发明示例性实施例的音频编码方法的流程图； 图5是根据本发明示例性实施例的音频编码设备的框图； 图6是根据本发明示例性实施例的音频解码设备的框图； 图7是显示与现有技术相比使用根据本发明示例性实施例的音频编码方法的比
特数的增益的表。 最佳实施方式 根据本发明的一方面，提供了一种音频编码方法，音频编码方法包括通过对输入音频信号执行正弦波分析来提取当前帧的正弦波；通过对提取的当前帧的正弦波执行正弦波跟踪来获得出生正弦波、连续正弦波和死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；对出生正弦波的幅度执行绝对编码；通过使用第一哈夫曼表对连续正弦波的幅度和连接到所述连续正弦波的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码；通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对死亡正弦波的幅度和所述死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。
在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的比特数可小于对正数编码所使用的比特数。 根据本发明的另一方面，提供了一种音频编码设备，所述音频编码设备包括正弦波分析器，通过对输入音频信号执行正弦波分析来提取当前帧的正弦波；正弦波跟踪单元，通过对提取的当前帧的正弦波执行正弦波跟踪来获得出生正弦波、连续正弦波和死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；出生正弦波编码器，对出生正弦波的幅度执行绝对编码；连续正弦波编码器，通过使用第一哈夫曼表对连续正弦波的幅度和连接到所述连续正弦波的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码；死亡正弦波编码器，通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对死亡正弦波的幅度和所述死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。 在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的比特数可小于对正数编码所使用的比特数。 根据本发明的另一方面，提供了一种音频解码方法，所述音频解码方法包括确定将被解码的正弦波是出生正弦波、连续正弦波还是死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；从输入比特流中提取将被解码的正弦波的编码的幅度信息；如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则通过对提取的编码的幅度信息解码来获得出生正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则通过使用第一哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到连续正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得连续正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。 在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的比特数可小于对正数编码所使用的比特数。 根据本发明的另一方面，提供了一种音频解码设备，所述音频解码设备包括正弦波类型确定器，确定将被解码的正弦波是出生正弦波、连续正弦波还是死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；幅度信息提取器，从输入比特流中提取将被解码的正弦波的编码的幅度信息；出生正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则所述出生正弦波解码器通过对提取的编码的幅度信息解码来获得出生正弦波的幅度；连续正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则所述连续正弦波解码器通过使用第一哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到连续正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得连续正弦波的幅度；死亡正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。 在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的比特数可小于对正数编码所使用的比特数。
具体实施例方式
将通过参照附图解释本发明的示例性实施例来详细描述根据本发明的音频编码方法和设备以及音频解码方法和设备。 图4是示出根据本发明示例性实施例的音频编码方法的流程图。图5是根据本发明示例性实施例的音频编码设备100的框图。 参照图4和图5，根据本发明当前示例性实施例的音频编码设备100包括正弦波分析器110、正弦波跟踪单元120、出生正弦波编码器130、连续正弦波编码器140和死亡正弦波编码器150。 在操作SIOO，正弦波分析器110通过执行输入音频信号的正弦波分析来提取正弦波。 在操作SllO，正弦波跟踪单元120通过执行当前帧的提取的正弦波的正弦波跟踪来获得出生正弦波、连续正弦波和死亡正弦波。 如上所述，将没有连接到先前帧的正弦波的正弦波称为出生正弦波。将连接到先前帧的正弦波的正弦波称为普通连续正弦波。将连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波的正弦波称为死亡正弦波。 在操作S120，量化将被编码的正弦波，并在操作S130确定将被编码的正弦波是否为出生正弦波。如果在操作S130确定将被编码的正弦波不是出生正弦波，则在操作S140确定将被编码的正弦波是否为死亡正弦波。 根据本发明的另一示例性实施例，可同时执行操作S130和S140。 S卩，通过同时确
8定将被编码的正弦波的类型，可根据确定的类型直接执行操作S150、 S160和S170。 如果在操作S130中确定将被编码的正弦波是出生正弦波，则在操作S150出生正
弦波编码器130执行出生正弦波的幅度分量的绝对编码。 如果在操作S130和S140中确定将被编码的正弦波既不是出生正弦波也不是死亡正弦波，则将被编码的正弦波是普通连续正弦波。在这种情况下，在操作S170，连续正弦波编码器140对普通连续正弦波的幅度和所述普通连续正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。将在这种情况下使用的哈夫曼表称为第一哈夫曼表。
如果在操作S140确定将被编码的正弦波是死亡正弦波，则在操作S160，死亡正弦波编码器150获得死亡正弦波的幅度分量和所述死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度分量之差，并对获得的差执行哈夫曼编码。将在这种情况下使用的哈夫曼表称为第二哈夫曼表。 第二哈夫曼表与第一哈夫曼表不同。通过使用第一哈夫曼表和第二哈夫曼表，来相互区分普通连续正弦波和死亡正弦波。另外，第一哈夫曼表利用普通连续正弦波的特性，第二哈夫曼表利用死亡正弦波的特性。由于死亡正弦波具有减小特性，所以第二哈夫曼表具有对负数编码时使用的比特数小于对正数编码时使用的比特数的特性。对负数编码时使用的比特数小于对正数编码时使用的比特数包括在数具有相同绝对值的情况下向负数分配的比特数少。 图6是根据本发明示例性实施例的音频解码设备200的框图。
参照图6，根据本发明示例性实施例的音频解码设备200包括正弦波类型确定器210、幅度信息提取器220、出生正弦波解码器230、连续正弦波解码器240和死亡正弦波解码器250。 正弦波类型确定器210确定将被解码的正弦波是没有连接到先前帧的正弦波的出生正弦波，是连接到先前帧的正弦波的连续正弦波，还是连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波的死亡正弦波。 幅度信息提取器220从输入比特流中提取编码的幅度信息。 如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则出生正弦波解码器230通过对编码的幅度信息解码来获得出生正弦波的幅度。 如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则连续正弦波解码器240通过使用第一哈夫曼表对编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到连续正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得连续正弦波的幅度。 如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则死亡正弦波解码器250通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。 在这种情况下，第二哈夫曼表具有如下特性对负数编码时使用的比特数小于对正数编码时使用的比特数。 现在将参照实验来描述根据本发明示例性实施例的音频编码方法和根据现有技术的音频编码方法之间的不同。 图7是显示与现有技术相比使用根据本发明示例性实施例的音频编码方法的比特数的增益的表。
为了获得图7中示出的结果，测量通过应用传统方法对死亡泛音编码的情况的比 特率bitrate 1，在所述传统方法中，没有区分死亡泛音和普通连续泛音。
还测量使用区分死亡泛音和普通连续泛音的本发明的第二哈夫曼表对死亡泛音 编码的情况的比特率bitrate 2。 通过使用式1来获得图7中示出的表中显示的增益(Gain)。
(式1)
[数学式]Gain(%)=(bitratel-bitrate2)>d00%
bitrate 1 参照图7通过使用IO个测试序列(Bass、Brahms、Dongwoo、Dust、Gspi、Harp、Horn、 Hotel、 Spff和Trilogy)来进行所述实验。 第一列(即，连续的幅度的增益)表示对包括死亡正弦波的整个连续正弦波编码 时的比特数的减小率。参照图7，与应用传统方法的情况相比，使用本发明获得的比特率减 小1. 6%。 第二列(即，整个比特率的增益)表示当对所有出生正弦波、连续正弦波和死亡正 弦波编码时的比特数的减小率。参照图7，与应用传统方法的情况相比，使用本发明获得的 比特率减小0.7%。 本发明还可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读 记录介质为任何可存储其后能由计算机系统读取的数据的数据存储装置。所述计算机可读 记录介质的例子包括只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)、CD-R0M、磁带、软盘、光学 数据存储装置等。在可选实施例中，所述计算机可读记录介质可以是载波(例如，通过互联 网的数据传输)。 尽管已参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但本领域的普通技 术人员将理解，在不脱离权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可在这里在形式和 细节方面进行各种改变。
权利要求
一种音频编码方法，包括通过对输入音频信号执行正弦波分析来提取当前帧的正弦波；通过对提取的当前帧的正弦波执行正弦波跟踪来获得出生正弦波、连续正弦波和死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；对出生正弦波的幅度执行绝对编码；通过使用第一哈夫曼表对连续正弦波的幅度和连接到所述连续正弦波的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码；通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对死亡正弦波的幅度和所述死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。
2. 如权利要求1所述的音频编码方法，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的 比特数小于对正数编码所使用的比特数。
3. —种音频编码设备，包括正弦波分析器，通过对输入音频信号执行正弦波分析来提取当前帧的正弦波； 正弦波跟踪单元，通过对提取的当前帧的正弦波执行正弦波跟踪来获得出生正弦波、 连续正弦波和死亡正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正 弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但 没有连接到后续帧的正弦波；出生正弦波编码器，对出生正弦波的幅度执行绝对编码；连续正弦波编码器，通过使用第一哈夫曼表对连续正弦波的幅度和连接到所述连续正 弦波的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码；死亡正弦波编码器，通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对死亡正弦波的幅 度和所述死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。
4. 如权利要求3所述的音频编码设备，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的 比特数小于对正数编码所使用的比特数。
5. —种音频解码方法，包括确定将被解码的正弦波是出生正弦波、连续正弦波还是死亡正弦波，其中，所述出生正 弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦 波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；从输入比特流中提取将被解码的正弦波的编码的幅度信息；如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则通过对提取的编码的幅度信息解码来获得出 生正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则通过使用第一哈夫曼表对提取的编码的幅度 信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到所述连续正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获 得连续正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼 表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前 帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。
6. 如权利要求5所述的音频解码方法，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的 比特数小于对正数编码所使用的比特数。
7. —种音频解码设备，包括正弦波类型确定器，确定将被解码的正弦波是出生正弦波、连续正弦波还是死亡正弦 波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正 弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正 弦波；幅度信息提取器，从输入比特流中提取将被解码的正弦波的编码的幅度信息；出生正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则所述出生正弦波解码器 通过对提取的编码的幅度信息解码来获得出生正弦波的幅度；连续正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则所述连续正弦波解码器 通过使用第一哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到连续 正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得连续正弦波的幅度；死亡正弦波解码器，如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则所述死亡正弦波解码器 通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码， 并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。
8. 如权利要求7所述的音频解码设备，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码所使用的 比特数小于对正数编码所使用的比特数。
9. 一种记录有计算机程序的计算机可读记录介质，当计算机执行所述计算机程序时， 使得计算机执行用于执行音频编码的方法，所述方法包括通过对输入音频信号执行正弦波分析来提取当前帧的正弦波；通过对当前帧的提取的正弦波执行正弦波跟踪来获得出生正弦波、连续正弦波和死亡 正弦波，其中，所述出生正弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧 的正弦波和后续帧的正弦波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧 的正弦波；对出生正弦波的幅度执行绝对编码；通过使用第一哈夫曼表对连续正弦波的幅度和连接到所述连续正弦波的先前帧的正 弦波的幅度之差执行哈夫曼编码；通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼表对死亡正弦波的幅度和所述死亡正弦 波连接到的先前帧的正弦波的幅度之差执行哈夫曼编码。
10. 如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码 所使用的比特数小于对正数编码所使用的比特数。
11. 一种记录有计算机程序的计算机可读记录介质，当计算机执行所述计算机程序时， 使得计算机执行用于执行音频解码的方法，所述方法包括确定将被解码的正弦波是出生正弦波、连续正弦波还是死亡正弦波，其中，所述出生正 弦波没有连接到先前帧的正弦波，所述连续正弦波连接到先前帧的正弦波和后续帧的正弦 波，所述死亡正弦波连接到先前帧的正弦波但没有连接到后续帧的正弦波；从输入比特流中提取将被解码的正弦波的编码的幅度信息；如果将被解码的正弦波是出生正弦波，则通过对提取的编码的幅度信息解码来获得出生正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是连续正弦波，则通过使用第一哈夫曼表对提取的编码的幅度 信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到连续正弦波连接到的先前帧的正弦波，来获得连 续正弦波的幅度；如果将被解码的正弦波是死亡正弦波，则通过使用与第一哈夫曼表不同的第二哈夫曼 表对提取的编码的幅度信息执行哈夫曼解码，并将解码的值加到死亡正弦波连接到的先前 帧的正弦波，来获得死亡正弦波的幅度。
12.如权利要求11所述的计算机可读记录介质，其中，在第二哈夫曼表中，对负数编码 所使用的比特数小于对正数编码所使用的比特数。
全文摘要
一种用于处理死亡正弦波和普通连续正弦波的音频编码方法和设备以及音频解码方法和设备。通过使用死亡正弦波的独特特性(死亡正弦波具有死亡正弦波的幅度分量小于先前正弦波的幅度分量的趋势)，提供了一种通过区分普通连续正弦波和死亡正弦波添加编码句法的方法。即，当对死亡正弦波的幅度分量执行差编码时，在哈夫曼表中，对负数编码所使用的比特数小于对正数编码所使用的比特数。通过使用该方法，整个编码的比特率减小。
文档编号G10L19/08GK101785316SQ200880103610
公开日2010年7月21日 申请日期2008年6月30日 优先权日2007年8月17日
发明者李健炯, 李男淑 申请人:三星电子株式会社