一種量化編解碼方法和裝置的製作方法

2023-05-28 03:56:26

專利名稱：一種量化編解碼方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種量化編解碼方法和裝置。
背景技術：
量化編碼技術是語音/音頻編碼領域中一種非常廣泛應用的技術，無論是 AMR(Adaptive Multi Rate，自適應多速率)語音編碼器、聯合超寬帶編碼器，還是音頻編碼 領域廣泛使用的 MPEG (Moving Picture Experts Group，活動圖像專家組)AAC (Advanced Audio Coding，高級音頻編碼)編碼器，量化編碼技術都是不可或缺的關鍵技術，量化編碼 技術的好壞將直接影響整個編碼器的性能。量化技術的分類方法較多，其中一種分類方法是將量化技術分成標量量化與矢量 量化。矢量量化由於可以很好的消除幀內相關和統計冗餘，因此得到了更加長遠的發展。編碼速率、量化信噪比、計算複雜度和存儲量是評價一個矢量量化器好壞的重要 指標。矢量量化的方法很多，其主要的發展方向是追求在更低的編碼速率下獲得更高的量 化信噪比，同時保持較低的計算複雜度和存儲量。其中，預測矢量量化是為了在消除幀內相關和統計冗餘的同時，能夠進一步消除 幀間相關及幀間冗餘而提出的一種廣泛應用於量化編碼領域的技術。此項技術提出的主要 目的是為了提高量化效率，用更低的編碼比特數獲得同樣的量化效果。閉環預測量化是一種比較常用的幀間預測量化技術，其主要原理為先根據過去 幀的量化信號得到當前幀的預測信號，再用當前幀的原始信號減去預測信號得到當前幀的 預測殘差，最後量化該殘差。在此基礎上改進後的開環預測量化是另一種比較常用的幀間 預測量化技術，其主要原理為先根據過去幀的量化預測殘差信號得到當前幀的預測信號， 再用當前幀的原始信號減去預測信號得到當前幀的預測殘差，最後量化該殘差。再一種方 法是轉換預測多級矢量量化技術，其主要原理是採用多級矢量量化的思想，在每一級矢量 量化的過程中從預先存儲的多組預測係數中選擇一組使得預測誤差最小的預測係數進行 預測矢量量化，然後將量化誤差作為下一級矢量量化的目標矢量，繼續進行預測矢量量化。發明人在實現本發明的過程中發現，上述方法沒有考慮編碼方法對錯誤的魯棒 性，會產生錯誤傳遞，抗丟包特性較差。

發明內容
本發明的實施例提供一種量化編解碼方法和裝置，在合理去除幀間相關性、提高 量化效率的同時，能夠提高對錯誤的魯棒性，具有較好的抗丟包性。本發明實施例提供一種量化編碼方法，包括對當前幀進行非幀間預測量化，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果；對非幀間預測量化過程中分配的非幀間預測量化索引值進行編碼，將編碼後的所 述非幀間預測量化索引值向解碼端輸出；根據所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數；
對所述預測係數進行量化，將所述量化過程中分配的係數量化索引值進行編碼， 將編碼後的所述係數量化索引值向解碼端輸出。本發明實施例提供一種量化解碼方法，包括正常解碼方法和異常解碼方法，所述正常解碼方法包括接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的係數量 化索引值；對所述編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的係數量化索引值進行解碼，得 到非幀間預測量化索引值和係數量化索引值；根據所述非幀間預測量化索引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果；根據所述係數量化索引值，得到量化後的預測係數；根據所述量化後的預測係數和所述當前幀的非幀間預測量化結果以及過去至少 一幀的非幀間預測量化結果，得到所述當前幀的精細化量化結果；對所述當前幀的精細化量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀；所述異常解碼方法包括接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值；對所述編碼後的非幀間預測量化索引值進行解碼，得到非幀間預測量化索引值；根據所述非幀間預測量化索引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果；對所述當前幀的非幀間預測量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀。本發明實施例還提供一種編碼裝置，包括非幀間預測量化單元，用於對當前幀進行非幀間預測量化，得到所述當前幀的非 幀間預測量化結果；編碼單元，用於對所述非幀間預測量化單元處理過程中分配的非幀間預測量化索 引值進行編碼；輸出單元，用於將所述編碼單元輸出的編碼後的所述非幀間預測量化索引值向解 碼端輸出；預測係數獲取單元，用於根據所述非幀間預測量化單元獲得的所述當前幀及過去 至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數；係數量化單元，用於對所述預測係數獲取單元獲取的所述預測係數進行量化；所述編碼單元，還用於對所述係數量化單元處理過程中分配的係數量化索引值進 行編碼；所述輸出單元，還用於將所述編碼單元輸出的所述係數量化索引值向解碼端輸
出ο本發明實施例還提供一種解碼裝置，包括接收單元，用於接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值和編 碼後的係數量化索引值；解碼單元，用於對所述接收單元接收的所述編碼後的非幀間預測量化索引值和編 碼後的係數量化索引值進行解碼，得到非幀間預測量化索引值和係數量化索引值；非幀間預測量化結果獲取單元，用於根據所述解碼單元得到的所述非幀間預測量 化索引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果；
量化係數獲取單元，用於根據所述解碼單元得到的所述係數量化索引值，得到量 化後的預測係數；精細化量化結果獲取單元，用於根據所述量化係數獲取單元得到的所述量化後的 預測係數，和所述非幀間預測量化結果獲取單元得到的所述當前幀以及過去至少一幀的非 幀間預測量化結果，得到所述當前幀的精細化量化結果；反量化單元，用於對所述精細化量化結果獲取單元得到的所述當前幀的精細化量 化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀；或者，對所述非幀間預測量化結果獲取單元得 到的所述當前幀的非幀間預測量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀。本發明實施例提供的量化編解碼方法和裝置，在編碼端，首先對當前幀進行非幀 間預測量化，得到當前幀的非幀間預測量化結果，將量化過程中分配的非幀間預測量化索 引值進行編碼並向解碼端輸出；再根據當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得 到使當前幀和精細化量化結果之間誤差最小的預測係數，然後對該預測係數進行量化，將 量化過程中分配的係數量化索引值進行編碼並向解碼端輸出。由於編碼端的第一級量化， 採用了非幀間預測量化，沒有用到過去幀的信息，所以在合理去除幀間相關性、提高量化效 率的同時，可以有效避免丟失幀引起的錯誤傳遞，進而提高了對錯誤的魯棒性，具有較好的 抗丟包性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的量化編碼方法的流程框圖；圖2為本發明實施例提供的正常情況下的量化解碼方法流程框圖；圖3為本發明實施例提供的異常情況下的量化解碼方法流程框圖；圖4為本發明實施例提供的針對譜包絡參數矢量的量化編碼方法的流程框圖；圖5為本發明實施例提供的針對譜包絡參數矢量的在正常情況下的量化解碼方 法的流程框圖；圖6為本發明實施例提供的針對譜包絡參數矢量的在異常情況下的量化解碼方 法的流程框圖；圖7為本發明實施例提供的針對10階線性預測係數的量化編碼方法的流程框 圖；圖8為本發明實施例提供的針對10階線性預測係數的在正常情況下的量化解碼 方法的流程框圖；圖9為本發明實施例提供的針對8維矢量的量化編碼方法的流程框圖；圖10為本發明實施例提供的編碼裝置的結構框圖；圖11為本發明實施例提供的解碼裝置的結構框圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例提供的量化編碼方法，如圖1所示，該方法步驟包括S101、對當前幀進行非幀間預測量化，得到該當前幀的非幀間預測量化結果。在此，對當前幀進行非幀間預測量化，可以是對當前幀利用其自身的信息進行量 化。即只用當前幀自身信息，不利用過去一幀或多幀的信息對當前幀進行量化。另外，非幀 間預測量化，可以是非幀間預測直接量化、非幀間預測切換量化中的一種。其中，非幀間預 測切換量化為，當幀序號滿足一定條件時，用該條件對應的量化方法進行量化。既可以是兩 種量化方法間的切換，也可以是多種量化方法之間的切換。例如，若當前幀的幀序號滿足第 一條件時，用第一量化方法，滿足第二條件時，用第二量化方法……滿足第N+1條件時，用第 N+1量化方法等。S102、對非幀間預測量化過程中分配的非幀間預測量化索引值進行編碼，將編碼 後的非幀間預測量化索引值向解碼端輸出。S103、根據當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數。在此，根據當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，可以是得到使當前幀 和精細化量化結果之間誤差最小的預測係數，例如均方差值最小等；其中，該精細化量化結 果為對當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果進行幀間預測量化所得到的量化結果。S104、對預測係數進行量化，將該量化過程中分配的係數量化索引值進行編碼，將 編碼後的係數量化索引值向解碼端輸出。本發明實施例提供的量化編碼方法，在對當前幀的第一級量化過程中，採用的是 非幀間預測量化，沒有用到過去幀的信息，所以在合理去除幀間相關性、提高量化效率的同 時，可以有效避免丟失幀引起的錯誤傳遞，進而提高了對錯誤的魯棒性，具有較好的抗丟包 性。具體解碼過程在後述進行說明。本發明實施例提供的量化解碼方法，包括正常解碼方法和出現丟幀的異常解碼方 法。如圖2所示，正常解碼方法的步驟包括S201、接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的系
數量化索引值。S202、對編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的係數量化索引值進行解碼， 得到非幀間預測量化索引值和係數量化索引值。S203、根據非幀間預測量化索引值，得到當前幀的非幀間預測量化結果。S204、根據係數量化索引值，得到量化後的預測係數。S205、根據量化後的預測係數和當前幀的非幀間預測量化結果以及過去至少一幀 的非幀間預測量化結果，得到當前幀的精細化量化結果。S206、對當前幀的精細化量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀。出現丟幀的異常解碼方法，如圖3所示，該方法步驟包括S301、接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值。
S302、對編碼後的非幀間預測量化索引值進行解碼，得到非幀間預測量化索引值。S303、根據非幀間預測量化索引值，得到當前幀的非幀間預測量化結果。S304、對當前幀的非幀間預測量化結果進行反量化，得到重構的當前幀。本發明實施例提供的量化編解碼方法，在編碼端，首先對當前幀進行非幀間預測 量化，得到當前幀的非幀間預測量化結果，將量化過程中分配的非幀間預測量化索引值進 行編碼並向解碼端輸出；再根據當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到使當 前幀和精細化量化結果之間誤差最小的預測係數，然後對該預測係數進行量化，將量化過 程中分配的係數量化索引值進行編碼並向解碼端輸出。由於編碼端的第一級量化，採用了 非幀間預測量化，沒有用到過去幀的信息，所以對應的解碼端，可以在正常情況下和丟幀的 異常情況下均能夠進行解碼。在解碼端，在沒有丟幀的正常情況下解碼得到非幀間預測量 化索引值和係數量化索引值，根據非幀間預測量化索引值得到當前幀的非幀間預測量化結 果，根據係數量化索引值得到量化後的預測係數，在利用量化後的預測係數、當前幀及過去 至少一幀的非幀間預測量化結果，得到精細化量化結果，對其進行反量化重構當前幀。在丟 幀的異常情況下可以只對當前幀非幀間預測量化結果進行反量化，重構該當前幀，無需再 利用過去幀的非幀間預測量化結果。這樣，由於編碼端的第一級量化採用了非幀間預測量 化，沒有用到過去幀的信息，所以在解碼端，一旦出現丟幀，可以採用上述異常方法處理，不 會將錯誤傳遞下去，這樣，在合理去除幀間相關性、提高量化效率的同時，可以有效避免丟 失幀引起的錯誤傳遞，進而提高了對錯誤的魯棒性，具有較好的抗丟包性。另外，在本發明實施例中，編碼端和解碼端之間傳遞的是編碼後的非幀間預測量 化索引值和編碼後的係數量化索引值，可以用很少的比特進行量化編碼，因而，還可以節省 網絡資源。本發明實施例提供量化編解碼方法，以一種超寬帶編解碼器的譜包絡參數量化 為例進行說明。假設每一幀的譜包絡參數是一個16維矢量χ (η)，χ (η) = {χ0 (η) X1 (η)-χ15 (η)}。在編碼端一側的步驟如下在對當前幀進行量化之前，可以先利用現有技術對其進行一些處理，以減少量化 值的動態範圍，針對本實施例，可以對當前幀x(n)進行去均值和計算半徑的處理，如圖4的 步驟S401和S402。S401、計算當前幀的譜包絡參數矢量x(n)的均值m(n)，對該均值進行標量量化， 將量化過程中分配的均值標量量化索引值進行編碼，傳輸到解碼端，並得到去均值後的譜 包絡參數矢量y (η)。在此，均值m(n) = ;^|;Xl(n)，對均值進行4比特標量量化，得到量化後的均
Io t=o
值，記作 (η)。那麼去均值後的譜包絡參數矢量y(n):=X(n)-iii(n),其中矢量中的元素 Yi(Ii)= Xi(Ii)-A(Ii) 』 i = 0,1, ...,15。進一步地，在計算均值矢量前，還可以先對信號進行修正，為後面根據譜包絡參數 量化結果進行比特分配提供更好的依據。S402、計算去均值後的譜包絡參數矢量y (η)的半徑參數r (η)，對該半徑參數r (η) 進行標量量化，將量化過程中分配的半徑參數標量量化索引值進行編碼，傳輸到解碼端，並得到歸一化後的譜包絡參數矢量ζ (η)。該ζ (η)即為本發明實施例的待量化的當前幀信號。在此，半徑參數r(n)= |>,( )2 ,對半徑參數進行5比特標量量化，得到量化後的
權利要求
1.一種量化編碼方法，其特徵在於，包括對當前幀進行非幀間預測量化，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果； 對非幀間預測量化過程中分配的非幀間預測量化索引值進行編碼，將編碼後的所述非 幀間預測量化索引值向解碼端輸出；根據所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數； 對所述預測係數進行量化，將所述量化過程中分配的係數量化索引值進行編碼，將編 碼後的所述係數量化索引值向解碼端輸出。
2.根據權利要求1所述的量化編碼方法，其特徵在於，所述對當前幀進行非幀間預測 量化，包括對所述當前幀利用其自身的信息進行量化。
3.根據權利要求1所述的量化編碼方法，其特徵在於，所述非幀間預測量化，包括非 幀間預測直接量化、非幀間預測切換量化中的一種；其中，所述非幀間預測切換量化為當幀序號滿足一定條件時，用所述條件對應的量化 方法進行量化。
4.根據權利要求1所述的量化編碼方法，其特徵在於，所述根據所述當前幀及過去至 少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數包括根據所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到使所述當前幀和精細化 量化結果之間誤差最小的預測係數；其中，所述精細化量化結果為對所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果進 行幀間預測量化所得到的量化結果。
5.一種量化解碼方法，包括正常解碼方法和出現丟幀時的異常解碼方法，其特徵在於， 所述正常解碼方法包括接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的係數量化索 引值；對所述編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後的係數量化索引值進行解碼，得到非 幀間預測量化索引值和係數量化索引值；根據所述非幀間預測量化索引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果； 根據所述係數量化索引值，得到量化後的預測係數；根據所述量化後的預測係數和所述當前幀的非幀間預測量化結果以及過去至少一幀 的非幀間預測量化結果，得到所述當前幀的精細化量化結果；對所述當前幀的精細化量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀； 所述異常解碼方法包括接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值； 對所述編碼後的非幀間預測量化索引值進行解碼，得到非幀間預測量化索引值； 根據所述非幀間預測量化索引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果； 對所述當前幀的非幀間預測量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀。
6.一種編碼裝置，其特徵在於，包括非幀間預測量化單元，用於對當前幀進行非幀間預測量化，得到所述當前幀的非幀間 預測量化結果；編碼單元，用於對所述非幀間預測量化單元處理過程中分配的非幀間預測量化索引值進行編碼；輸出單元，用於將所述編碼單元輸出的編碼後的所述非幀間預測量化索引值向解碼端 輸出；預測係數獲取單元，用於根據所述非幀間預測量化單元獲得的所述當前幀及過去至少 一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數；係數量化單元，用於對所述預測係數獲取單元獲取的所述預測係數進行量化；所述編碼單元，還用於對所述係數量化單元處理過程中分配的係數量化索引值進行編碼；所述輸出單元，還用於將所述編碼單元輸出的所述係數量化索引值向解碼端輸出。
7.根據權利要求6所述的編碼裝置，其特徵在於，所述非幀間預測量化單元對當前幀 進行的非幀間預測量化，包括對所述當前幀利用其自身的信息進行量化。
8.根據權利要求6所述的編碼裝置，其特徵在於，所述非幀間預測量化單元進行的非 幀間預測量化，包括非幀間預測直接量化、非幀間預測切換量化中的一種；其中，所述非 幀間預測切換量化為當幀序號滿足一定條件時，用所述條件對應的量化方法進行量化。
9.根據權利要求6所述的編碼裝置，其特徵在於，所述預測係數獲取單元根據所述當 前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數包括根據所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到使所述當前幀和精細化 量化結果之間誤差最小的預測係數；其中，所述精細化量化結果為對所述當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果進 行幀間預測量化所得到的量化結果。
10.一種解碼裝置，其特徵在於，包括接收單元，用於接收來自編碼端的當前幀的編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後 的係數量化索引值；解碼單元，用於對所述接收單元接收的所述編碼後的非幀間預測量化索引值和編碼後 的係數量化索引值進行解碼，得到非幀間預測量化索引值和係數量化索引值；非幀間預測量化結果獲取單元，用於根據所述解碼單元得到的所述非幀間預測量化索 引值，得到所述當前幀的非幀間預測量化結果；量化係數獲取單元，用於根據所述解碼單元得到的所述係數量化索引值，得到量化後 的預測係數；精細化量化結果獲取單元，用於根據所述量化係數獲取單元得到的所述量化後的預測 係數，和所述非幀間預測量化結果獲取單元得到的所述當前幀以及過去至少一幀的非幀間 預測量化結果，得到所述當前幀的精細化量化結果；反量化單元，用於對所述精細化量化結果獲取單元得到的所述當前幀的精細化量化結 果進行反量化，得到重構的所述當前幀；或者，對所述非幀間預測量化結果獲取單元得到的 所述當前幀的非幀間預測量化結果進行反量化，得到重構的所述當前幀。
全文摘要
本發明實施例提供一種量化編解碼方法和裝置，涉及通信領域，在合理去除幀間相關性、提高量化效率的同時，可以有效避免丟失幀引起的錯誤傳遞，進而提高了對錯誤的魯棒性，具有較好的抗丟包性。本發明實施例提供的方法為對當前幀進行非幀間預測量化，得到當前幀的非幀間預測量化結果；對非幀間預測量化過程中分配的非幀間預測量化索引值進行編碼，將編碼後的非幀間預測量化索引值向解碼端輸出；根據當前幀及過去至少一幀的非幀間預測量化結果，得到預測係數；對預測係數進行量化，將量化過程中分配的係數量化索引值進行編碼，將編碼後的係數量化索引值向解碼端輸出。
文檔編號H03M7/30GK102098057SQ20091026052
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者張德明, 本特·凱瑟, 李海婷, 皮特·瓦裡, 馬格納斯·斯卡弗 申請人:華為技術有限公司