復(fù)雜度降低的轉(zhuǎn)換器snr計(jì)算的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】復(fù)雜度降低的轉(zhuǎn)換器SNR計(jì)算
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求在2012年11月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/723687的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入這里。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文件涉及音頻編碼/解碼。特別地，本文件涉及用于降低在音頻編碼/解碼的背景下使用的位分配處理的復(fù)雜度的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]各種單通道和/或多通道音頻呈現(xiàn)系統(tǒng)，諸如5.1,7.1或9.1多通道音頻呈現(xiàn)系統(tǒng)，當(dāng)前處于使用中。音頻呈現(xiàn)系統(tǒng)允許例如產(chǎn)生分別源自5+1、7+1或9+1揚(yáng)聲器位置的環(huán)繞聲音。為了高效地傳送或者高效地存儲(chǔ)相應(yīng)的單通道或多通道音頻信號(hào)，使用諸如DolbyDigital(DD)或Dolby Digital Plus (DD+)的音頻編解碼器(編碼器/解碼器)系統(tǒng)。
[0005]可存在如下音頻呈現(xiàn)器件的重要安裝基礎(chǔ)，該音頻呈現(xiàn)器件被配置為解碼已通過(guò)使用特定的音頻編解碼系統(tǒng)(例如，Dolby Digital)編碼的音頻信號(hào)。特定的音頻編解碼系統(tǒng)可例如被稱(chēng)為第二音頻編解碼器。另一方面，音頻編解碼系統(tǒng)的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致可例如被稱(chēng)為第一音頻編解碼系統(tǒng)的更新音頻編解碼系統(tǒng)(例如，Dolby Digital Plus)。更新音頻編解碼系統(tǒng)可提供附加的特征(例如，通道數(shù)量增多)和/或更高編碼質(zhì)量。因而，內(nèi)容提供商可能傾向于根據(jù)更新音頻編解碼系統(tǒng)提供它們的內(nèi)容。
[0006]然而，具有帶有第二音頻編解碼系統(tǒng)的解碼器的音頻呈現(xiàn)裝置的用戶(hù)仍能夠呈現(xiàn)已根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)編碼的音頻內(nèi)容?？赏ㄟ^(guò)被配置為將根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)編碼的音頻內(nèi)容轉(zhuǎn)換成根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)編碼的修正音頻內(nèi)容的所謂的轉(zhuǎn)碼器或轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為了降低這種轉(zhuǎn)碼器/轉(zhuǎn)換器(例如，在機(jī)頂盒內(nèi)實(shí)現(xiàn))的成本，轉(zhuǎn)換的計(jì)算復(fù)雜度應(yīng)相對(duì)較低。出于這種目的，根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)操作的編碼器可被配置為將一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)插入到包含編碼的音頻內(nèi)容中的位流中。一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)可被轉(zhuǎn)碼器使用以執(zhí)行具有降低的計(jì)算復(fù)雜度的轉(zhuǎn)換。另一方面，產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)典型地增加了編碼器的計(jì)算復(fù)雜度。
[0007]在本文件中，描述了使得能夠以降低的計(jì)算復(fù)雜度將音頻內(nèi)容從第一格式(根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng))轉(zhuǎn)換成第二格式(根據(jù)第二編解碼系統(tǒng))的方法和系統(tǒng)。在本公開(kāi)中描述的方法和系統(tǒng)可被用于降低編碼器和/或轉(zhuǎn)碼器的計(jì)算復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)一個(gè)方面，描述了被配置為根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)編碼音頻信號(hào)的幀的音頻編碼器。音頻信號(hào)可包含多通道音頻信號(hào)，例如，5.1、7.1或9.1多通道音頻信號(hào)。音頻信號(hào)可被分成幀序列，其中，幀可包含音頻信號(hào)的預(yù)定數(shù)量的采樣，例如，1536個(gè)采樣。第一音頻編解碼系統(tǒng)可包含或者可符合Dolby Digital Plus編解碼系統(tǒng)，例如，Low ComplexityDolby Digital Plus系統(tǒng)。音頻編碼器可被配置為將音頻信號(hào)編碼為第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率的第一位流。第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率(或第一數(shù)據(jù)率)的例子是384kbps、448kpbs或640kpbs (尤其是在5.1多通道音頻信號(hào)的情況下)。應(yīng)當(dāng)注意，其它的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率是可能的，尤其是對(duì)于其它類(lèi)型的多通道音頻信號(hào)。
[0009]音頻編碼器可包含被配置為基于音頻信號(hào)的幀確定一組譜系數(shù)的變換單元。換句話(huà)說(shuō)，變換單元可被配置為確定音頻信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)譜成分。變換單元可被配置為從音頻信號(hào)的幀確定多個(gè)塊。此外，變換單元可被配置為將采樣的塊從時(shí)域變換為頻域。作為例子，變換單元可被配置為對(duì)從音頻信號(hào)的幀導(dǎo)出的一個(gè)或更多個(gè)塊執(zhí)行修正離散余弦變換(MDCT)。
[0010]編碼器可包含被配置為基于該組譜系數(shù)確定一組縮放因子和一組縮放值的浮點(diǎn)編碼單元。縮放因子可與指數(shù)e對(duì)應(yīng)，并且，縮放值可與尾數(shù)m對(duì)應(yīng)。浮點(diǎn)編碼單元可被配置為通過(guò)使用公式X = m.2_e確定變換系數(shù)X的指數(shù)e和尾數(shù)m。通過(guò)對(duì)于來(lái)自該組譜系數(shù)的所有譜系數(shù)這樣做，可以確定該組縮放因子和該組縮放值。
[0011]此外，浮點(diǎn)編碼單元可被配置為編碼該組縮放因子以產(chǎn)生一組經(jīng)編碼的縮放因子。該組縮放因子的編碼可例如基于音頻信號(hào)的幀的所有塊的縮放因子。編碼會(huì)導(dǎo)致縮放因子的修正，使得經(jīng)編碼的縮放因子代表與縮放因子的值不同的值。
[0012]編碼器可包含位分配和量化單元，其被配置為基于第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率并且基于用于該組經(jīng)編碼的縮放因子的位數(shù)確定對(duì)于量化該組縮放值可用的位的總數(shù)。出于這種目的，第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率可被轉(zhuǎn)化成每幀的位的總數(shù)，并且，可從位的總數(shù)減去用于該組經(jīng)編碼的縮放因子的位(以及可保留或者可用于其它目的位)的數(shù)量，由此產(chǎn)生對(duì)于量化該組縮放值可用的位的總數(shù)。
[0013]位分配和量化單元可被配置為執(zhí)行用于確定用于量化縮放值的量化器的分辨率的迭代位分配處理。量化器的分辨率應(yīng)被確定為使得不超過(guò)對(duì)于量化該組縮放值可用的位的總數(shù)并且使得感知量化噪聲被最小化(或者降低)。可通過(guò)使用第一控制參數(shù)識(shí)別滿(mǎn)足該要求的量化器。換句話(huà)說(shuō)，位分配和量化單元可被配置為確定指示對(duì)于量化一組縮放值的縮放值可用的位的總數(shù)的分配、即指示用于量化一組縮放值的縮放值的量化器的第一控制參數(shù)。第一控制參數(shù)可例如為或者可包含Dolby Digital Plus snroffset (或SNR偏移)值。
[0014]作為例子，位分配和量化單元可被配置為通過(guò)基于一組經(jīng)編碼的縮放因子確定一組變換系數(shù)的功率譜密度(PSD)分布，確定第一控制參數(shù)。該組經(jīng)編碼的縮放因子典型地被插入到第一位流中，因此是相應(yīng)的解碼器(或轉(zhuǎn)碼器)已知的。因而，也可在相應(yīng)的解碼器(或轉(zhuǎn)碼器)處確定PSD分布。此外，位分配和量化單元可被配置為基于一組經(jīng)編碼的縮放因子確定掩蔽曲線(xiàn)。由此，典型地也可在相應(yīng)的解碼器(或轉(zhuǎn)碼器)處導(dǎo)出掩蔽曲線(xiàn)。掩蔽曲線(xiàn)可指示音頻信號(hào)的相鄰譜成分(即，相鄰頻率處的譜成分)或者變換系數(shù)之間的掩蔽。另外，位分配和量化單元可被配置為通過(guò)用中間第一控制參數(shù)偏移掩蔽曲線(xiàn)確定經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)。特別地，中間第一控制參數(shù)可被用于上移/下移經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)，由此產(chǎn)生更少/更多被掩蔽的譜成分，即，由此產(chǎn)生更少/更多需要被量化的譜成分。位分配和量化單元可進(jìn)一步被配置為基于PSD分布和經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)的比較，確定量化一組縮放值的縮放值所需要的位的數(shù)量。中間第一控制參數(shù)可被調(diào)整(以迭代的方式)為使得所需要的位的數(shù)量與可用的位的總數(shù)之間的差值減小(例如，最小化)，由此產(chǎn)生第一控制參數(shù)作為減小(例如，最小化)該差值的中間第一控制參數(shù)。典型地，差值應(yīng)為使得所需要的位的數(shù)量不超過(guò)可用的位的總數(shù)。
[0015]作為上述的迭代位分配處理的結(jié)果，獲得限定用于量化一組縮放值的量化器的第一控制參數(shù)。位分配和量化單元可被配置為根據(jù)第一控制參數(shù)量化該組縮放值以產(chǎn)生一組經(jīng)量化的縮放值。
[0016]編碼器還可包含被配置為導(dǎo)出用于使得轉(zhuǎn)碼器能夠?qū)⒌谝晃涣鬓D(zhuǎn)換成第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率的第二位流的第二控制參數(shù)的轉(zhuǎn)碼模擬單元。第二位流典型地根據(jù)與第一音頻編解碼系統(tǒng)不同的第二音頻編解碼系統(tǒng)。作為例子，第二編解碼系統(tǒng)可符合Dolby Digital編解碼系統(tǒng)，并且，第二控制參數(shù)可對(duì)應(yīng)于或者可包含Dolby Digital SNR偏移值。第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率可例如為640kpbs (尤其是在5.1多通道音頻信號(hào)的情況下)。第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率可等于或大于第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率。應(yīng)當(dāng)注意，其它的第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率是可能的，尤其是對(duì)于其它類(lèi)型的多通道音頻信號(hào)。
[0017]轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為從第一控制參數(shù)導(dǎo)出第二控制參數(shù)。特別地，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為單獨(dú)地從第一控制參數(shù)導(dǎo)出第二控制參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為在不根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)執(zhí)行位分配處理的情況下導(dǎo)出第二控制參數(shù)。在特定的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為設(shè)定第二控制參數(shù)的值等于第一控制參數(shù)的值。因而，編碼器可被配置為以降低的計(jì)算復(fù)雜度確定第二控制參數(shù)。第一控制參數(shù)可包含粗成分和細(xì)成分。作為例子(在DD/DD+音頻編解碼系統(tǒng)的情況下，為csnroffset和fsnroffset參數(shù))。轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為組合粗成分和細(xì)成分以得到第二控制參數(shù)(例如，convsnroffset 參數(shù))0
[0018]另外，編碼器可包含被配置為產(chǎn)生包含該組經(jīng)量化的縮放值、該組經(jīng)編碼的縮放因子、第一控制參數(shù)和/或第二控制參數(shù)的第一位流的位流包裝單元。第一位流可被提供給相應(yīng)的解碼器。作為替代方案，或者附加地，第一位流可被提供給被配置為將第一位流轉(zhuǎn)換成第二位流的轉(zhuǎn)碼器。位流包裝單元可被配置為將一個(gè)或更多個(gè)跳位(也可被稱(chēng)為浪費(fèi)位或無(wú)用位或填充位)插入到第一位流中，使得第一位流符合第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率。
[0019]第一位流可符合第一格式，并且，第二位流位流可符合第二格式。轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為確定由第二格式表示該組經(jīng)量化的縮放值和該組經(jīng)編碼的縮放因子所需要的多余位(excess bit)的數(shù)量。換句話(huà)說(shuō)，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為確定多余位的數(shù)量作為與根據(jù)第一格式的表示相比根據(jù)第二格式表示音頻信號(hào)所需要的附加位的數(shù)量。多余位的數(shù)量可對(duì)于音頻信號(hào)的幀被具體確定，或者，多余位的數(shù)量可以是預(yù)先確定的值，例如，最壞情況值。編碼器的位分配和量化單元可被配置為也基于多余位的數(shù)量確定可用的位的總數(shù)。特別地，位分配和量化單元可被配置為將可用的位的總數(shù)減少多余位的數(shù)量。通過(guò)這樣做，可以確保第二位流不超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率(尤其是在第一目標(biāo)數(shù)據(jù)率對(duì)應(yīng)于或者等于第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率的情況下)。
[0020]轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為基于第一控制參數(shù)確定缺省第二控制參數(shù)，例如對(duì)應(yīng)于或等于第一控制參數(shù)的缺省第二控制參數(shù)。此外，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為確定基于缺省第二控制參數(shù)轉(zhuǎn)碼的缺省第二位流是否超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率。換句話(huà)說(shuō)，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為模擬通過(guò)使用缺省第二控制參數(shù)將第一位流轉(zhuǎn)換成第二位流的轉(zhuǎn)碼器。出于這種目的，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為通過(guò)使用第一控制參數(shù)將一組經(jīng)量化的縮放值去量化以產(chǎn)生一組去量化的縮放值，并且通過(guò)使用缺省第二控制參數(shù)將該組去量化的縮放值重新量化以得到一組經(jīng)重新量化的縮放值。
[0021]如果缺省第二位流不超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率，那么轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為基于缺省第二控制參數(shù)確定第二控制參數(shù)。作為例子，第二控制參數(shù)可被設(shè)定為等于缺省第二控制參數(shù)。因而，確保一在不需要根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)執(zhí)行顯式的和/或迭代的位分配處理的情況下一第二位流不超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率。
[0022]另一方面，如果確定缺省第二位流超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率，那么轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)執(zhí)行位分配和量化以確定第二控制參數(shù)，使得基于第二控制參數(shù)轉(zhuǎn)碼的第二位流不超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率。換句話(huà)說(shuō)，只有確定缺省第二位流超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率，才可能需要根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)執(zhí)行位分配和量化處理。
[0023]根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)的位分配和量化處理可包含基于第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率以及基于用于根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)重新編碼一組經(jīng)編碼的縮放因子的位的數(shù)量，確定對(duì)于量化一組去量化的縮放值可用的位的第二總數(shù)。此外，位分配和量化處理可包含確定指示對(duì)于量化一組去量化的縮放值的縮放值可用的位的第二總數(shù)的分配的第二控制參數(shù)。
[0024]第二控制參數(shù)的確定可結(jié)合迭代位分配處理執(zhí)行。該迭代位分配處理可包含基于一組經(jīng)編碼的縮放因子(例如，基于根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)編碼的一組經(jīng)編碼的縮放因子)確定功率譜密度(PSD)分布。此外，迭代位分配處理可包含基于一組經(jīng)編碼的縮放因子確定掩蔽曲線(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)用中間第二控制參數(shù)偏移掩蔽曲線(xiàn)來(lái)確定經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)。此夕卜，可基于PSD分布和經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)的比較確定量化一組去量化的縮放值的去量化的縮放值所需要的位的數(shù)量。中間第二控制參數(shù)可在迭代的處理中被調(diào)整，使得所需要的位的數(shù)量與可用的位的第二總數(shù)之間的差值減小(例如，最小化)，由此得到第二控制參數(shù)。換句話(huà)說(shuō)，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為執(zhí)行根據(jù)第二音頻編解碼系統(tǒng)的迭代位分配處理，該迭代位分配處理與根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)的位分配處理類(lèi)似(例如，等同)。
[0025]轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為用第一控制參數(shù)初始化中間第二控制參數(shù)，由此潛在地減少確定滿(mǎn)足關(guān)于第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率和/或關(guān)于量化噪聲的要求的第二控制參數(shù)所需要的迭代次數(shù)。作為替代方案或者附加地，轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為，如果基于PSD分布和經(jīng)偏移的掩蔽曲線(xiàn)的比較確定的量化噪聲低于預(yù)定的噪聲閾值，則停止迭代過(guò)程，由此潛在地減少需要的迭代的次數(shù)。
[0026]作為替代方案，或者附加地，如果確定缺省第二位流超過(guò)第二目標(biāo)數(shù)據(jù)率，那么轉(zhuǎn)碼模擬單元可被配置為通過(guò)將缺省第二控制參數(shù)偏移預(yù)定的控制參數(shù)偏移值來(lái)確定第二控制參數(shù)。預(yù)定的控制參數(shù)偏移值可例如基于根據(jù)第一音頻編解碼系統(tǒng)執(zhí)行的位分配和量化處理被確定。通過(guò)位分配和量化單元執(zhí)行的位分配和量化處理可提供關(guān)于第二控制參數(shù)應(yīng)偏移多少以使得第二