多量化器編/解碼裝置及其方法
2023-10-11 12:21:14
專利名稱：多量化器編/解碼裝置及其方法
技術領域：
本發明有關一種脈碼調變(Pulse Code Moduation；PCM)裝置及方法，特別是關於一種多量化器編/解碼裝置及其方法。
背景技術：
脈碼調變是已熟知的技術，其有助於數位訊號的處理及數字系統的運作。差分脈碼調變(Differential PCM；DPCM)也是熟知的，其被用來降低量化的失真(distortion)及減少數字編碼的容量。更進一步地，適應性差分脈碼調變(Adaptive DPCM；ADPCM)也是已熟知的，其根據信號的變化而改變量化的尺度，因而提升信號處理的效率及品質。圖1是一典型的ADPCM編碼裝置100的系統方塊圖，其中量化器102的輸入為來自輸入端的信號u與預測值的誤差值Ue，由一固定壓縮碼長度、一固定步階數以及步階適應器104所供應的步階值Δ，量化器102量化誤差值Ue，產生壓縮碼Que至輸出端，步階適應器104可根據壓縮碼Que調整步階值Δ，同時反量化器106反量化壓縮碼Que得到反量化信號Iue與預測值加成後，形成信號Qu輸入預測器108，以產生下一筆信號u的預別值。圖2是一典型的ADPCM解碼裝置200的系統方塊圖，其中反量化器204從輸入端讀取壓縮碼Que，由一固定壓縮碼長度、一固定步階數及一步階值Δ反量化壓縮碼Que產生反量化信號Iue，步階值Δ由步階適應器202根據壓縮碼Que提供，預測器206提供預測值與反一量化信號Iue加成得到信號Qu至輸出端，同時預測器206也根據信號Qu產生下一筆資料的預測值。
然而，編碼裝置100及解碼裝置200的量化位數是固定的，使得動態範圍因量化位數而受到限制，為了改善這個缺點，美國專利第5,159,611號「可變比率編碼器」利用多個具有不同量化位數的編碼裝置(coding unit)及多個解碼裝置(encoding unit)對輸入信號進行編碼及解碼，產生多個不同的壓縮碼及反量化信號，再根據輸入信號及多個反量化信號，從多個壓縮碼中選取一最佳的壓縮碼輸出，但是為了達成這個目的，其增加了功率計算器(power calculator)、劃分器(divider)、控制選擇電路(control selectcircuit)、信噪比(S/N)評估控制電路(evaluating control circuit)、噪聲評估控制電路(noise evaluating control circuit)等裝置，以對輸入信號及多個反量化信號進行複雜的運算，因而造成電路的複雜度增加。
因此，一種架構簡單的多量化器編/解碼裝置，乃為所冀。
發明內容
本發明的目的在於提出一種架構簡單的多量化器編/解碼裝置及方法。
根據本發明，一種多量化器編碼裝置及方法包括一預測器供應一預測值與一輸入信號比較得到一誤差值，多個具有不同量化位數的量化器對該誤差值進行量化，產生多個壓縮碼，步階適應器根據該多個壓縮碼得到一步階值，一資料選擇控制器根據該誤差值及步階值選取一最佳的壓縮碼輸出。
根據本發明，一種多量化器解碼裝置及方法利用多個具有不同量化位數的反量化器對一壓縮碼進行反量化，以產生多個反量化信號，同時步階適應器根據該壓縮碼產生一步階值，一資料選擇控制器根據該壓縮碼及步階值選取一最佳的反量化信號與一預測值結合，產生一輸出信號。
本發明的多量化器編/解碼裝置直接以輸入的信號及步階適應器所供應的步階值來判斷最佳的壓縮碼或反量化信號，因此不需複雜的運算電路，故電路較為簡單。
圖1為一典型的ADPCM編碼裝置的系統方塊圖；圖2為一典型的ADPCM解碼裝置的系統方塊圖；圖3為本發明多量化器編碼裝置的系統方塊圖；圖4為本發明多量化器解碼裝置的系統方塊圖。
符號說明100 ADPCM編碼裝置 102 量化器104 步階適應器106 反量化器 108 預測器200 ADPCM解碼裝置202 步階適應器204 反量化器 206 預測器300 多量化器編碼裝置 302 預測器304 量化器306 量化器308 量化器310 步階適應器312 資料選擇控制器314 反量化器 316 反量化器318 反量化器 320 多工器322 多工器324 資料編碼器400 多量化器解碼裝置402 資料解碼器404 資料選擇控制器406 步階適應器408 反量化器410 反量化器 412 反量化器414 多工器416 預測器具體實施方式
圖3為本發明多量化器編碼裝置300的系統方塊圖，其中由輸入端輸入的信號u與預測器302提供的預測值比較，產生一誤差值Ue輸入具有不同量化位數的一量化器304、306及308，由各自的量化位數及步階適應器310所供應的步階值Δ，量化器304、306以及308量化誤差值Ue產生壓縮碼Que1、Que2及Que3輸入步階適應器310及多工器320，步階適應器310在接收壓縮碼Que1、Que2及Que3後產生步階值Δ，資料選擇控制器312根據誤差值Ue及步階值Δ輸出一選擇信號S至多工器320，以輸出所選擇的壓縮碼QueX，X為1、2或3，其經資料編碼器324編碼後由輸出端輸出，同時反量化器314、316及318分別反量化壓縮碼Que1、Que2及Que3得到反量化信號Iue1、Iue2及Iue3，多工器322在接收反量化信號Iue1、Iue2及Iue3後，同樣根據選擇信號S輸出其中一個反量化信號IueX與預測值加成，得到信號Qu輸入預測器302，以產生下一筆信號u的預測值。
圖4為本發明多量化器解碼裝置400的系統方塊圖，其中由輸入端輸入的壓縮碼Que經資料解碼器402解碼後，輸入資料選擇控制器404、步階適應器406以及具有不同的量化位數的反量化器408、410及412，解碼後的壓縮碼QueX經反量化產生反量化信號Iue1、Iue2及Iue3至多工器414，同時步階適應器406亦根據解碼後的壓縮碼QueX產生一步階值Δ輸入資料選擇控制器404以及反量408、410及412，而資料選擇控制器404則由解碼後的壓縮碼QueX以及步階值Δ輸出一選擇信號S至多工器414，使其輸出所選取的反量化信號IueX與預測器416供應的預測值加成，得到信號Qu由輸出端輸出，同時預測器416由信號Qu產生下一筆預測值。
上述的實施例使用三個量化器或三個反量化器，但在其它實施例中，可以是二個或三個以上。
權利要求
1.一種多量化器編碼裝置，其特徵在於，包括一預測器，供應一預測值與一輸入信號比較，產生一誤差值；多個量化器，分別量化該誤差值產生多個壓縮碼，每一該量化器具有不同的量化位數；一步階適應器，根據該多個壓縮碼產生一步階值；以及一資料選擇控制器，根據該誤差值及步階值產生一選擇信號，決定所要選取的壓縮碼。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，更包括一資料編碼器對所選取的該壓縮碼進行編碼。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，更包括一多工器連接該多個壓縮碼，根據該選擇信號輸出所選取的該壓縮碼。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，更包括多個反量化器，每一該反量化器反量化相對應的該壓縮碼，產生一反量化信號；以及一多工器，接收該多個反量化信號，並根據該選擇信號輸出該多個反量化信號中的一個。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，該預測器根據一該反量化信號及預測值產生下一筆輸入信號的預測值。
6.一種多量化器編碼方法，其特徵在於，包括下列步驟比較一預測值與一輸入信號，產生一誤差值；以多個不同的量化位數量化該誤差值產生多個壓縮碼；根據該多個壓縮碼產生一步階值；以及根據該誤差值及步階值產生一選擇信號，決定所要選取的壓縮碼。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，更包括對所選取的該壓縮碼進行編碼。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，更包括下列步驟反量化該多個壓縮碼，產生多個反量化信號；以及根據該選擇信號決定所要的該反量化信號。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，更包括根據所要的該反量化信號及預測值產生下一筆輸入信號的預測值。
10.一種多量化器解碼裝置，其特徵在於，包括多個反量化器，分別反量化一壓縮碼產生多個反量化信號，每一該反量化器具有不同的量化位數；一步階適應器，根據該壓縮碼產生一步階值；一資料選擇控制器，根據該壓縮碼及步階值產生一選擇信號，以決定所要選取的反量化信號；以及一預測器，供應一預測值與所選取的該反量化信號加成，產生一輸出信號。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，更包括一資料解碼器在該壓縮碼被輸入時，對該壓縮碼進行解碼。
12.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，更包括一多工器接收該多個反量化信號，並根據該選擇信號輸出所選取的該反量化信號。
13.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，該預測器根據該輸出信號產生該預測值。
14.一種多量化器解碼方法，其特徵在於，包括下列步驟以多個不同的量化位數反量化一壓縮碼產生多個反量化信號；根據該多個反量化信號產生一步階值；根據該壓縮碼及步階值產生一選擇信號，以決定所要選取的反量化信號；以及加成該選取的反量化信號與一預測值，產生一輸出信號。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，更包括在該壓縮碼被輸入時，對該壓縮碼進行解碼。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，更包括根據該輸出信號產生該預測值。
全文摘要
本發明為一種多量化器編/解碼裝置及其方法，其分別利用多個具有不同量化位數的量化器及反量化器對輸入的信號進行量化及反量化，產生多個壓縮碼及多個反量化信號，以及使用一資料選擇控制器根據一步階適應器的步階值，判斷最佳的壓縮碼及反量化信號。
文檔編號H04B14/04GK1829098SQ20051005140
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者陳紹喜, 陳宏文 申請人:義隆電子股份有限公司