Кодер, декодер и способ кодирования и декодирования - заявка 2016140233 на патент на изобретение в РФ

1. Кодер (10) для кодирования аудиосигнала (AS) в поток (DS) данных, содержащий:
модуль (12) предсказания, выполненный с возможностью анализировать аудиосигнал (AS), чтобы получить коэффициенты (LPC) предсказания, описывающие огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS), и подвергнуть аудиосигнал (AS) функции (H) анализирующей фильтрации, зависящей от коэффициентов (LPC) предсказания, чтобы выдать разностный сигнал (x) аудиосигнала (AS);
модуль (14) разложения на множители, выполненный с возможностью применять матричное разложение на множители к автокорреляционной или ковариационной матрице (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания, чтобы получить матрицы (V, D), разложенные на множители;
преобразователь (16), выполненный с возможностью преобразовывать разностный сигнал (x) на основе матриц (V, D), разложенных на множители, чтобы получить преобразованный разностный сигнал (y); и
стадию (18) квантования и кодирования, выполненную с возможностью квантовать преобразованный разностный сигнал (y), чтобы получить квантованный преобразованный разностный сигнал (), и содержащую модуль энтропийного кодирования, имеющий вход для коэффициентов (LPC) предсказания и выполненный с возможностью выполнять энтропийное кодирование квантованного преобразованного разностного сигнала () с обнаружением вероятности на основе коэффициентов (LPC) предсказания, чтобы получить закодированный квантованный преобразованный разностный сигнал ().
2. Кодер (10) по п. 1, в котором функция (H) синтезирующей фильтрации задана матрицей (H), содержащей взвешенные значения функции (H) синтезирующей фильтрации.
3. Кодер (10) по п. 1, в котором модуль (14) разложения на множители вычисляет автокорреляционную или ковариационную матрицу (R, C) на основе произведения преобразованной сопряженной версии функции (H*) синтезирующей фильтрации и регулярной версии функции (H) синтезирующей фильтрации.
4. Кодер (10) по п. 1, в котором модуль (14) разложения на множители разлагает на множители автокорреляционную или ковариационную матрицу (R, C) на основе формулы C=V*DV или на основе формулы R=V*DV;
где V - матрица Вандермонда, V* - преобразованная сопряженная версия матрицы Вандермонда, и D - диагональная матрица со строго положительными элементами.
5. Кодер (10) по п. 4, в котором модуль (14) разложения на множители выполнен с возможностью выполнять разложение на множители Вандермонда.
6. Кодер (10) по п. 1, в котором модуль (14) разложения на множители выполнен с возможностью выполнять разложение по собственным значениям и/или разложение на множители Холецкого.
7. Кодер (10) по п. 4, в котором преобразователь (16) преобразовывает разностный сигнал (x) на основе формулы y=D1/2Vx или на основе формулы y=DVx.
8. Кодер (10) поп. 1, в котором стадия (18) квантования и кодирования квантует преобразованный разностный сигнал (y), чтобы получить квантованный преобразованный разностный сигнал () на основе целевой функции .
9. Кодер (10) по п. 1, в котором стадия (18) квантования и кодирования содержит средство для оптимизации квантования посредством применения заполнения шумом, чтобы обеспечить заполненное шумом спектральное представление аудиосигнала (AS), разностного сигнала (x) или преобразованного разностного сигнала (y), или посредством оптимизации квантованного преобразованного разностного сигнала () относительно мертвых зон или относительно других параметров квантования.
10. Кодер (10) по п. 1, в котором преобразование разностного сигнала (x) является преобразованием из временной области разностного сигнала (x) в частотную область преобразованного разностного сигнала (y).
11     1. Кодер (10) по п. 1, в котором стадия квантования и кодирования содержит кодер, выполненный с возможностью выполнять кодирование квантованного преобразованного разностного сигнала (), чтобы получить закодированный квантованный преобразованный разностный сигнал (').
12. Кодер (10) по п. 11, в котором кодирование, выполняемое кодером, находится вне группы, содержащей арифметическое кодирование.
13     3. Кодер (10) по п. 11, в котором кодер (10) дополнительно содержит упаковщик, выполненный с возможностью упаковывать закодированный квантованный преобразованный разностный сигнал (') и коэффициенты (LPC) предсказания в поток (DS) данных для выдачи кодером (10).
14. Кодер (10) по п. 1, в котором модуль (12) предсказания содержит модуль линейного предсказания (и/или модуль долговременного предсказания).
15. Способ (100) кодирования аудиосигнала (AS) в поток (DS) данных, причем способ содержит этапы, на которых:
анализируют (120) аудиосигнал (AS), чтобы получить коэффициенты (LPC) предсказания, описывающие огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS), и подвергают аудиосигнал (AS) функции (H) анализирующей фильтрации, зависящей от коэффициентов (LPC) предсказания, чтобы выдать разностный сигнал (x) аудиосигнала (AS);
применяют (140) матричное разложение на множители к автокорреляционной или ковариационной матрице (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания, чтобы получить матрицы (V, D), разложенные на множители;
преобразовывают (160) разностный сигнал (x) на основе матриц (V, D), разложенных на множители, чтобы получить преобразованный разностный сигнал (y); и
квантуют и кодируют (180) преобразованный разностный сигнал (y), чтобы получить квантованный преобразованный разностный сигнал (), и выполняют энтропийное кодирование с использованием коэффициентов (LPC) предсказания квантованного преобразованного разностного сигнала () с обнаружением вероятности на основе коэффициентов (LPC) предсказания, чтобы получить закодированный квантованный преобразованный разностный сигнал ().
16. Использование способа (100) по п. 15 вместо дискретного преобразования Фурье, дискретного косинусного преобразования, модифицированного дискретного косинусного преобразования или другого преобразования в алгоритмах обработки сигналов.
17. Декодер (20) для декодирования потока (DS) данных в аудиосигнал (AS'), содержащий:
стадию (22) декодирования, выполненную с возможностью выдавать преобразованный разностный сигнал (y) на основе входящего закодированного квантованного преобразованного разностного сигнала () с использованием энтропийного декодирования с обнаружением вероятности на основе коэффициентов (LPC) предсказания, описывающих огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS);
обратный преобразователь (26), выполненный с возможностью получать разностный сигнал (x) из преобразованного разностного сигнала () на основе матриц (V, D), разложенных на множители, представляющих результат матричного разложения на множители автокорреляционной или ковариационной матрицы (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной упомянутыми коэффициентами (LPC) предсказания; и
стадию (28) синтеза, выполненную с возможностью синтезировать аудиосигнал (AS') на основе разностного сигнала (x) посредством использования функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания.
18. Декодер (20) по п. 17, причем декодер (20) содержит модуль (24) разложения на множители, выполненный с возможностью применять матричное разложение на множители к автокорреляционной или ковариационной матрице (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной входящими коэффициентами (LPC) предсказания, чтобы получить матрицы (V, D), разложенные на множители.
19. Декодер (20) по п. 17, причем декодер (20) содержит генератор коэффициентов предсказания, выполненный с возможностью отклонять коэффициенты (LPC) предсказания на основе входящих матриц (V, D), разложенных на множители.
20. Декодер (20) по п. 17, в котором стадия (22) декодирования выполняет декодирование на основе известных правил кодирования и/или параметров кодирования, отклоненных от входящих правил кодирования и/или параметров кодирования.
21. Способ (200) декодирования потока (DS) данных в аудиосигнал (AS'), способ содержит этапы, на которых:
выдают (220) преобразованный разностный сигнал (y) на основе входящего закодированного квантованного преобразованного разностного сигнала () с использованием энтропийного декодирования с обнаружением вероятности на основе коэффициентов (LPC) предсказания, описывающих огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS);
применяют (240) матричное разложение на множители к автокорреляционной или ковариационной матрице (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания; описывают (240) огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS), чтобы получить матрицы (V, D), разложенные на множители;
обратно преобразовывают (260) разностный сигнал (x) из подвергнутого обратному преобразованию разностного сигнала (y) на основе матриц (V, D), разложенных на множители; и
синтезируют (280) аудиосигнал (AS') на основе разностного сигнала (x) посредством использования функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания.
22. Машиночитаемый цифровой запоминающий носитель, хранящий сохраненную на нем компьютерную программу, имеющую программный код для выполнения при его работе на компьютере способа (100, 200) по п. 15 или способа по п. 21.
23. Поток (DS) данных, содержащий закодированный аудиосигнал (AS), содержащий:
первую часть (DSVD), содержащую матрицы (V, D), разложенные на множители, полученные в результате матричного разложения на множители автокорреляционной или ковариационной матриц (R, C) функции (H) синтезирующей фильтрации, заданной коэффициентами (LPC) предсказания, и коэффициенты (LPC) предсказания, описывающие огибающую спектра аудиосигнала (AS) или основную частоту аудиосигнала (AS); и
вторую часть DSŷ, содержащую разностный сигнал (x) аудиосигнала (AS), после выполнения над аудиосигналом (AS) функции (H) анализирующей фильтрации, зависящей от коэффициентов (LPC) предсказания, в форме закодированного квантованного преобразованного разностного сигнала (), полученного посредством энтропийного кодирования с использованием коэффициентов (LPC) предсказания квантованного преобразованного разностного сигнала () с обнаружением вероятности на основе коэффициентов (LPC) предсказания.
Наверх