CN1805290A

CN1805290A - 对多声道信号进行编码和解码的方法和设备

Info

Publication number: CN1805290A
Application number: CNA2006100005072A
Authority: CN
Inventors: 金度亨; 金重会; 李时和
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2026-01-09
Also published as: EP1686562A2; KR100682915B1; EP1686562A3; KR20060082618A; JP2006195471A; JP5331290B2; CN1805290B; US20060153392A1; EP1686562B1; US7933416B2

Abstract

一种将具有两个或更多声道的多声道信号编码为第一信号和第二信号的方法以及一种执行该方法的设备，该方法包括：通过使用多声道信号中的第一声道信号执行第一操作来产生第一信号；和通过使用多声道信号中的第一声道信号和第二声道信号的组合执行第二操作来产生第二信号。

Description

对多声道信号进行编码和解码的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种对多声道信号进行编码和/或解码的方法以及一种执行该方法的设备，更具体地说，涉及一种根据多声道信号之间的相似性对多声道信号进行编码的方法和一种执行该方法的设备，以及一种解码方法和用于其的设备。

背景技术

在现代电信技术中，多数产品和处理正从模拟技术改变为数字技术。与这种趋势相一致，在绝大多数音频设备和/或音频传输中数字传输变得关键。数字音频信号的传输比传统模拟音频信号的传输相对于环境噪声更强健。因此，发送的数字音频信号可以以与从压缩盘(CD)再现的数字音频信号一样清晰的声音质量被再现。然而，由于需要发送的数据量不断增加，已引起许多问题，诸如存储数据的介质的存储容量和传输线。

数据压缩是一种可被用于缓解这些问题的技术。在原始音频信号被压缩并发送之后接收的音频压缩中，再现的音频信号的质量几乎与原始音频信号的质量相同。即，音频压缩使得能够在每单位时间发送更少量的信息，同时确保与未压缩的再现音频信号近乎相同的质量水平。

与通过一个声道提供的单声道音频信号相比，立体声音频信号使得收听者享受立体的声音，该立体声音频信号是通过多个声道分别提供的音频信号的组合。

然而，由于立体声音频信号是从多个声道获得的单声道音频信号的组合，所以立体声音频信号的存储或传输比单声道音频信号的存储或传输更困难更昂贵。这是因为当从多个声道分别获得的单声道音频信号的每个声道信号被独立编码时，数据量按声道数量这一因数增加。通过减少采样率或利用有损编码可减少数据量，但是采样率直接影响声音质量，有损编码也可能是声音质量降低的因素。

因此，需要一种通过在不直接影响声音质量的情况下有效地去除声道之间的冗余信息来对多声道信号进行编码和解码的方法。

发明内容

本发明提供一种通过其多声道信号被编码和解码的方法和设备，并且为了有效去除声道之间的冗余信息，所述多声道信号根据声道信号之间的相似性被编码为第一信号和第二信号，所述第一信号具有关于一个声道信号的信号，所述第二信号具有关于包括第一声道信号的两个声道信号的信息。

本发明还提供一种将编码的第一信号和第二信号解码为多声道信号的方法，以及一种执行该方法的设备。

本发明的另外的方面和/或优点将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将根据描述而清楚，或者可通过实践本发明而被了解。

根据本发明的一方面，提供一种将具有两个或更多声道的多声道信号编码为第一信号和第二信号的方法，该方法包括：通过使用来自多声道信号的第一声道信号执行第一操作产生第一信号；和通过组合来自多声道信号的第一声道信号和第二声道信号产生第二信号。

第一信号可包括第一声道信号，第二信号可包括第一声道信号和第二声道信号的差信号。

第一声道信号和第二声道信号分别可包括左声道信号和右声道信号。第一信号可包括左声道信号或右声道信号，第二信号可包括左声道信号和右声道信号的差信号。

根据本发明的另一方面，提供一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的方法，该方法包括：计算左声道信号和右声道信号之间的相似性；和响应于所述相似性等于或大于预定值，将多声道信号编码为第一信号和第二信号，其中，使用左声道信号或右声道信号计算第一信号，使用左声道信号和右声道信号的组合计算第二信号。

第一信号可包括左声道信号或右声道信号，第二信号可包括左声道信号和右声道信号的差信号。

相似性的计算可包括计算左声道信号的平均功率和右声道信号的平均功率的比率，或者计算左声道信号的比例因子和右声道信号的比例因子的比率，或者计算左声道信号的屏蔽阈值和右声道信号的屏蔽阈值的比率。

响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号。

响应于相似性小于预定值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号，所述第一信号是左声道信号和右声道信号的和信号，所述第二信号是左声道信号和右声道信号的差信号。

根据本发明的另一方面，提供一种将第一信号和第二信号解码为由两个或更多声道构成的多声道信号的方法，该方法包括：通过对第一信号执行第一操作来对多声道信号之中的第一声道信号进行解码；和通过对第一信号和第二信号的组合执行第二操作来对多声道信号之中的第二声道信号进行解码。

第一声道信号可包括第一信号。

第一声道信号和第二声道信号可分别包括左声道信号和右声道信号，并且左声道信号或右声道信号可以是第一信号。

根据本发明的另一方面，提供一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的设备，包括：相似性计算单元，计算左声道信号和右声道信号之间的相似性；和编码器，响应于所述相似性等于或大于预定值，将多声道信号编码为第一信号和第二信号；其中，编码器通过对左声道信号或右声道信号执行第一操作产生第一信号，通过对左声道信号和右声道信号的组合执行第二操作产生第二信号。

第一信号可包括左声道信号或右声道信号。通过执行左声道信号和右声道信号的微分运算可产生第二信号。

相似性计算单元可计算左声道信号的平均功率和右声道信号的平均功率的比率，或计算左声道信号的比例因子和右声道信号的比例因子的比率，或计算左声道信号的屏蔽阈值和右声道信号的屏蔽阈值的比率。

响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，编码器可将多声道信号编码为第一信号和第二信号。

对多声道信号进行编码和解码的方法可作为计算机可读记录介质上的计算机程序被实现。

根据本发明的另一方面，提供一种将第一信号和第二信号解码为由两个或更多声道构成的多声道信号的设备，包括：第一解码单元，接收第一信号，并通过对第一信号执行第一操作来对多声道信号之中的第一声道信号进行解码；和第二解码单元，接收第一信号和第二信号，并通过对第一信号和第二信号的组合执行第二操作来对多声道信号之中的第二声道信号进行解码。

第一声道信号可包括第一信号。第一声道信号和第二声道信号可分别包括左声道信号和右声道信号。

左声道信号或右声道信号可包括第一信号。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是示出根据本发明实施例的对多声道信号进行编码的设备的结构的框图；

图2示出左/边(L/S)编码方法；

图3示出中/边(M/S)编码方法；

图4是示出左音频信号和右音频信号之间的平均功率的比率的实施例的图表；

图5是示出左音频信号和右音频信号之间的平均功率的比率的另一实施例的图表；

图6是示出左音频信号和根据左/边(L/S)编码的第一信号的分布变化的图表；

图7是示出右音频信号和根据L/S编码的第二信号的分布变化的图表；和

图8是示出根据本发明实施例的对多声道信号进行编码的方法的操作的流程图。

具体实施方式

现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。

参照图1，一种根据本发明实施例的对多声道信号进行编码的设备，其包括相似性计算单元100和编码器110。将参照图8中显示的示出一种编码方法的流程图来解释图1中显示的编码设备的操作。

在操作800中，相似性计算单元100计算立体声信号的左音频信号和右音频信号之间的相似性。最好，尽管不是必需地，左音频信号和右音频信号被分为预设数量的频带，相似性计算单元100在各个划分的频带的每个中计算左音频信号和右音频信号之间的相似性。

最好，尽管不是必需地，左音频信号和右音频信号之间的相似性作为两个音频信号的平均功率的比率、或比例因子的比率、或屏蔽阈值的比率来计算。平均功率是包括在音频信号的每个频带中的样本的平均功率。比例因子是每个频带中具有代表性特征的值。最好，尽管不是必需地，作为一种计算比例因子的方法，获得在包括在每个频带的样本之中具有最大绝对值的样本的值。

屏蔽阈值是由于音频信号的相互作用而使人类不能感知的信号的最大大小。屏蔽阈值涉及在通常被用于对音频信号进行编码的心理声学模型中当通过音频信号的互干扰一个信号屏蔽另一信号时发生的屏蔽现象，从而人类不能感知到被屏蔽的信号。最好，尽管不是必需地，在每个频带中获得屏蔽阈值。

当计算的左音频信号和右音频信号的平均功率、比例因子、或屏蔽阈值的比率接近值1时，这两个声道之间的相似性更高。

在操作810中，相似性计算单元100确定计算的相似性是否等于或大于预定相似性(A)，如果其等于或大于(A)，则产生并输出一个信号以便编码器110执行立体声信号的左/边(L/S)编码。最好，尽管不是必需地，在计算的左音频信号和右音频信号的平均功率、比例因子、或屏蔽阈值的比率包括在关于1的预定范围内的情况下，编码器110执行编码。例如，在计算的比率的值在关于1为±0.1的范围内，即，计算的比率包括在0.9至1.1的范围内的情况下，编码器110执行编码。

在操作820中，编码器110从相似性计算单元100接收指示执行编码的信号输入，执行左音频信号和右音频信号的L/S编码，并输出第一信号和第二信号。

图2示出L/S编码方法的实施例，通过使用等式1：

左音频信号(L)和右音频信号(R)可被编码为第一信号和第二信号。

在等式1中，x、y和z是常数。根据等式1，第一信号通过仅使用左音频信号(L)被计算，并包括仅关于左音频信号的信息，第二信号作为左音频信号(L)和右音频信号(R)的组合被计算，并包括关于左音频信号(L)和右音频信号(R)的信息。更具体地说，最好，尽管不是必需地，立体声信号可根据下面的等式2：

被编码为第一信号和第二信号。

根据等式2，由L/S编码器110编码的第一信号与左音频信号(L)相同，通过将左信号(L)和右信号(R)的差信号除以2而获得第二信号。

当左信号(L)和右信号(R)的相似性等于或小于预定值(A)时，即，在确定两个信号不相似的情况下，最好，尽管不是必需地，这两个信号不被编码，并且对每个声道执行量化，或中/边(M/S)编码被执行。图3示出M/S编码方法。在M/S编码过程中，左信号(L)和右信号(R)可根据下面的等式3：

被编码为第一信号和第二信号。

根据等式3，在M/S编码过程中，左信号(L)和右信号(R)的和信号和差信号被产生，从而立体声信号被编码。

图4是示出在左音频信号和右音频信号之间的平均功率的比率的实施例的图表。由于图4中示出的两个声道之间的平均功率的比率包括接近于0和8的值，这些值离1远，所以可以看出左音频信号和右音频信号之间的相似性低。因此，因为示出的立体声信号包括这样的相异立体声分量，所以最好，尽管不是必需地，左音频信号和右音频信号的每个声道被量化。

图5是示出左音频信号和右音频信号之间的平均功率的比率的另一实施例的图表。由于图5中示出的两个声道之间的平均功率的比率包括非常接近于1的值，所以可以看出左音频信号和右音频信号之间的相似性高。因此，因为显示的立体声信号包括这样的相似分量以致它们与单声道分量相似，所以最好，尽管不是必需地，左音频信号和右音频信号根据上述L/S编码方法被编码为第一信号和第二信号以去除冗余分量，然后被量化。

图6是示出左音频信号和根据L/S编码的第一信号的分布变化的图表，并且示出获得的相对于一个频带的第一信号和左音频信号的SR_索引。获得的SR_索引越大，则包括在对应频带中的信号在整个信号中的权重越小。因此，可以看出在左音频信号被L/S编码为第一信号的情况下，对应频带的权重增加。

图7是示出右音频信号和根据L/S编码的第二信号的分布变化的图表，并且示出获得的相对于一个频带的第二信号和右音频信号的SR_索引。根据该图表，可以看出在右音频信号和左音频信号的组合被L/S编码为第二信号的情况下，第二信号的频带的权重被减少得远多于右音频信号的权重。

根据图6和7，在左音频信号和右音频信号的相似性高的情况下，通过执行L/S编码，声道之间的冗余信息被去除，从而信号的比特数可被减少。

现在将解释一种对按上述编码方法编码的多声道信号进行解码的方法。通过使用等式1而编码的立体声信号通过使用等式4：

可被解码为左音频信号(L)和右音频信号(R)。

通过使用等式2而编码的立体声信号通过使用等式5：

可被解码为左音频信号(L)和右音频信号(R)。

通过使用等式3而编码的立体声信号通过使用等式6：

可被解码为左音频信号(L)和右音频信号(R)。

尽管上面解释了对由左音频信号和右音频信号构成的立体声信号进行编码的方法，但是本发明也可被应用于来自三个或更多声道的多声道信号。在具有3个或更多声道的多声道信号被编码的情况下，最好，尽管不是必需地，所述信号被编码为第一信号和第二信号，所述第一信号具有仅关于在多声道信号之中预设的第一声道信号的信息，所述第二信号具有关于在信号之中预设的第一声道信号和第二声道信号的信息。

此外，尽管上面解释了对多声道音频信号进行编码和/或解码的方法，但是本发明也可被应用于对多声道视频信号进行编码和/或解码的方法。

除了上述实施例之外，本发明的方法还可通过执行例如计算机可读介质的介质之中或之上的计算机可读代码/指令而被实现。所述介质可对应于任何允许计算机可读代码的存储和/或传输的介质。所述代码/指令可构成计算机程序。

计算机可读代码/指令可以以各种方式在介质上被记录/传送，介质的示例包括磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)、光记录介质(例如，CD-ROM或DVD)、和诸如载波以及例如通过互联网的存储/传输介质。所述介质还可以是分布式网络，从而计算机可读代码/指令以分布式方式被存储/传送和执行。计算机可读代码/指令可由一个或多个处理器执行。

根据如上所述的对多声道信号进行编码和/或解码的该方法以及执行该方法的设备，当多声道信号被编码时，通过根据右声道信号和左声道信号之间的相似性对多声道信号进行编码，声道之间的冗余信息可被去除，并且所述信号可用更少的比特被编码。

尽管已显示和描述了本发明的一些实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变。

Claims

1、一种将具有两个或更多声道的多声道信号编码为第一信号和第二信号的方法，该方法包括：

通过使用多声道信号中的第一声道信号执行第一操作来产生第一信号；和

通过使用多声道信号中的第一声道信号和第二声道信号的组合执行第二操作来产生第二信号。

2、如权利要求1所述的方法，其中，第一信号包括第一声道信号。

3、如权利要求1所述的方法，其中，第二信号包括第一声道信号和第二声道信号的差信号。

4、如权利要求1所述的方法，其中，第一声道信号和第二声道信号分别包括左声道信号和右声道信号。

5、如权利要求4所述的方法，其中，第一信号包括左声道信号或右声道信号。

6、如权利要求4所述的方法，其中，第二信号包括左声道信号和右声道信号的差信号。

7、一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的方法，该方法包括：

计算左声道信号和右声道信号之间的相似性；和

响应于所述相似性等于或大于预定值，将多声道信号编码为第一信号和第二信号；

其中，使用左声道信号或右声道信号计算第一信号，使用左声道信号和右声道信号的组合计算第二信号。

8、如权利要求7所述的方法，其中，第一信号包括左声道信号或右声道信号。

9、如权利要求7所述的方法，其中，第二信号包括左声道信号和右声道信号的差信号。

10、如权利要求7所述的方法，其中，相似性的计算包括计算左声道信号的平均功率和右声道信号的平均功率的比率。

11、如权利要求7所述的方法，其中，相似性的计算包括计算左声道信号的比例因子和右声道信号的比例因子的比率。

12、如权利要求7所述的方法，其中，相似性的计算包括计算左声道信号的屏蔽阈值和右声道信号的屏蔽阈值的比率。

13、如权利要求10所述的方法，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号。

14、如权利要求11所述的方法，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号。

15、如权利要求12所述的方法，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号。

16、如权利要求7所述的方法，其中，响应于所述相似性小于预定值，多声道信号可被编码为第一信号和第二信号，所述第一信号是左声道信号和右声道信号的和信号，所述第二信号是左声道信号和右声道信号的差信号。

17、一种将第一信号和第二信号解码为由两个或更多声道构成的多声道信号的方法，该方法包括：

通过对第一信号执行第一操作来对多声道信号之中的第一声道信号进行解码；和

通过对第一信号和第二信号的组合执行第二操作来对多声道信号之中的第二声道信号进行解码。

18、如权利要求17所述的方法，其中，第一声道信号包括第一信号。

19、如权利要求17所述的方法，其中，第一声道信号和第二声道信号分别包括左声道信号和右声道信号。

20、如权利要求19所述的方法，其中，左声道信号或右声道信号包括第一信号。

21、至少一种存储指令的计算机可读介质，所述指令控制至少一个处理器执行一种将具有两个或更多声道的多声道信号编码为第一信号和第二信号的方法，该方法包括：

22、至少一种存储指令的计算机可读介质，所述指令控制至少一个处理器执行一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的方法，该方法包括：

计算左声道信号和右声道信号之间的相似性；和

23、至少一种存储指令的计算机可读介质，所述指令控制至少一个处理器执行一种将第一信号和第二信号解码为由两个或更多声道构成的多声道信号的方法，该方法包括：

24、一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的设备，包括：

相似性计算单元，计算左声道信号和右声道信号之间的相似性；和

编码器，响应于所述相似性等于或大于预定值，将多声道信号编码为第一信号和第二信号；

其中，编码器通过对左声道信号或右声道信号执行第一操作产生第一信号，通过对左声道信号和右声道信号的组合执行第二操作产生第二信号。

25、如权利要求24所述的设备，其中，第一信号包括左声道信号或右声道信号。

26、如权利要求24所述的设备，其中，通过执行左声道信号和右声道信号的微分运算产生第二信号。

27、如权利要求24所述的设备，其中，相似性计算单元计算左声道信号的平均功率和右声道信号的平均功率的比率。

28、如权利要求24所述的设备，其中，相似性计算单元计算左声道信号的比例因子和右声道信号的比例因子的比率。

29、如权利要求24所述的设备，其中，相似性计算单元计算左声道信号的屏蔽阈值和右声道信号的屏蔽阈值的比率。

30、如权利要求27所述的设备，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，编码器将多声道信号编码为第一信号和第二信号。

31、如权利要求28所述的设备，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，编码器将多声道信号编码为第一信号和第二信号。

32、如权利要求29所述的设备，其中，响应于计算的比率为在关于1的预定范围内的值，编码器将多声道信号编码为第一信号和第二信号。

33、一种将第一信号和第二信号解码为由两个或更多声道构成的多声道信号的设备，包括：

第一解码单元，接收第一信号，并通过对第一信号执行第一操作来对多声道信号之中的第一声道信号进行解码；和

第二解码单元，接收第一信号和第二信号，并通过对第一信号和第二信号的组合执行第二操作来对多声道信号之中的第二声道信号进行解码。

34、如权利要求33所述的设备，其中，第一声道信号包括第一信号。

35、如权利要求33所述的设备，其中，第一声道信号和第二声道信号分别包括左声道信号和右声道信号。

36、如权利要求35所述的设备，其中，左声道信号或右声道信号包括第一信号。

37、一种对具有两个或更多声道的多声道信号进行编码的方法，该方法包括：

产生包括第一声道信号的第一信号；和

产生包括第一声道信号和第二声道信号的组合的第二信号。

38、如权利要求37所述的方法，还包括确定第一声道信号和第二声道信号之间的相似性；

其中，响应于第一声道信号和第二声道信号之间的相似性在预定范围内，第一信号和第二信号被产生。

39、如权利要求38所述的方法，其中，第一声道信号和第二声道信号被分为预设数量的频带，并且所述相似性在各个划分的频带的每个之间被确定。

40、如权利要求38所述的方法，其中，通过计算平均功率的比率、比例因子的比率、屏蔽阈值的比率、或其组合，第一声道信号和第二声道信号之间的相似性被确定。

41、一种对由左声道信号和右声道信号构成的多声道信号进行编码的方法，该方法包括：

确定左声道信号和右声道信号之间的相似性；和

响应于所述相似性等于或大于预定值，将多声道信号编码为第一信号和第二信号。

42、如权利要求41所述的方法，其中，第一信号包括左声道信号或右声道信号，第二信号包括左声道信号和右声道信号的组合。

43、如权利要求41所述的方法，其中，多声道信号包括音频和/或视频信号。

44、一种减少多声道信号中的冗余信息的方法，该方法包括：

确定至少两个多声道信号之间的相似性；和

响应于所述相似性在预定范围内，将所述至少两个多声道信号组合为第一信号。

45、如权利要求44所述的方法，还包括产生包括所述至少两个多声道信号之一的第二信号。

46、一种对多声道信号进行编码的方法，该方法包括：

将第一声道信号编码为第一信号，所述第一信号包括关于第一声道信号的信息；和

根据第一声道信号和第二声道信号之间的相似性，将第二声道信号编码为第二信号，所述第二信号包括关于第一声道信号和第二声道信号的信息。