CN1575491A - 用于解码帧中所设置的编码数字音频信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对编码数字音频信号进行解码的方法，由于基于ISO/IEC标准11172－3的音频数据减少，在44.1kHz的抽样频率下，使用按照8比特变化的帧长度，以便平均达到特定的固定数据率。通过帧报头中的填充位来信号表示数据帧的延长。本发明免除了对填充位的评估。相反，计算平均帧长度L，将L下舍入下一个整数，对于后续帧，首先确定是否出现了针对此帧的所期望的同步字，如果出现了针对此帧的所期望的同步字，则对此帧进行解码，而不考虑长度变化信息，而如果没有出现针对此帧的期望的同步字，则在一个8比特之后，开始此后续帧的解码，而不考虑长度变化信息。

Description

用于解码帧中所设置的编码数字音频信号的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种方法和一种设备，用于解码设置于包含报头的帧中的编码数字音频信号。
背景技术
当使用基于ISO/IEC标准11172-3和13818-3的音频数据减少时，在44.1kHz的抽样频率下，使用以8位变化的帧长度，以便平均达到特定的固定数据率(例如128000比特/秒)。通过在帧报头中的“填充位”来信号表示数据帧的“延长”。更准确地，EP-A-0402973中描述了该方法。最初，所述帧还包括同步字。
发明内容
这种解码器中的填充位评估可能会引起困难。作为实例，在高度优化的解码器中，其中所包含的数字信号处理器(DSP)需要非常节省使用存储空间，然而，由于在帧解码的开始读取帧中的报头，而直到刚好此帧解码结束时才需要填充位的值，在DSP实现中，典型地，整个存储位置(例如整数值的几个字节长度)浪费在仅仅存储填充位的值上。
通过省去“填充”能够实现所需存储空间的减少，即，即使在抽样频率是44.1kHz时，帧长度也始终保持不变。然而，作为实例，则不再会获得128000比特/秒的特定的固定数据率，而是获得降低了0.23％的值。但是，依赖于即使在44.1kHz的抽样频率也总是使用不变帧长度的解码器将不再与前述的ISO/IEC标准兼容。
本发明的目的在于：指定一种允许使用较少的存储空间而保持与ISO/IEC标准11172-3和13818-3或类似标准兼容的方法。通过权利要求1指定的方法实现该目的。在权利要求5中指定了使用该方法的解码器。
根据本发明，根据各自的长度来评估具有变化的长度的数据帧，但是避免了对来自报头的填充位的评估。由于填充位的值通常用于确定下一帧起始的确切位置，因此，本发明包括通过另一方式，即对于所接收的帧，计算平均帧长度并且将此平均帧长度下舍入或上舍入到针对所接收到的帧的最接近的整数字节值，来确定下一帧的起始处。
其优点在于：不需要在解码帧所需的整个时间内存储填充位的值，因此，能够更节约地节省存储空间。
原则上，本发明的方法涉及对编码数字音频信号的解码，所述编码数字音频信号被设置于包含报头的帧中，其中帧中的报头包含关于此帧是具有标准长度还是具有针对一些帧不同长度的各自的信息项，且所述帧包含各自的同步字，所述方法具有下列步骤：
-不存储或评估与各自的帧长度有关的长度变化信息；
-使用下列公式确定下一帧的近似起始处：
L＝N*R/fs/SL
其中L等于帧的长度，N等于每一帧的抽样数，R等于总数据率，fs等于抽样频率，SL等于用于指示帧长度的约定子单元；
-将L下舍入到子单元SL的下一个整数；
-对于后续帧，首先确定是否出现了针对此帧的所期望的同步字；
-如果出现了针对此帧的所期望的同步字，则对此后续帧进行解码，而不考虑长度变化信息；
-如果没有出现针对此帧的所期望的同步字，则在一个子单元之后，开始此后续帧的解码，而不考虑长度变化信息。
原则上，本发明的设备涉及一种用于对编码数字音频信号进行解码的解码器，所述编码数字音频信号被设置于包含报头的帧中，其中帧中的报头包含关于此帧是具有标准长度还是具有针对一些帧不同长度的各自信息项，且所述帧包含各自的同步字，其中，为了确定帧长度，不存储或评估与各自的帧长度有关的长度变化信息，所述设备包括：
-用于解码音频信号的装置；
-帧起始估计器，其中使用下列公式来确定下一帧的近似起始处：
-L＝N*R/fs/SL
其中，L等于帧的长度，N等于每一帧的抽样数，R等于总数据率，fs等于抽样频率，SL等于用于指示帧长度的规定的子单元，并且将L舌去到子单元SL的下一个整数；
-同步字检查器，用于对于后续帧，首先确定是否出现了针对此帧的期望的同步字，如果出现了针对此帧的所期望的同步字，则在所述解码装置中对此帧进行解码，而不考虑长度变化信息，而如果没有出现针对此帧的期望的同步字，则在一个子单元SL之后，在解码装置中开始此后续帧的解码，而不考虑长度变化信息。
作为评估同步字的替代，还可以评估其它已知和期望的数据模式。
附图说明
参考附图，对本发明的典型实施例进行描述，其中：
图1示出了具有相同长度的两个连续数据帧；
图2示出了具有不同长度的两个连续数据帧；
图3示出了根据本发明的解码器。
具体实施方式
在用于音频信号的数据减少编码和解码方法中，例如在ISO/IEC11172-3(MPEG音频)中，在数据帧中存储或发送编码音频信号，这些帧分别包含固定数目N的音频抽样，例如1152个抽样。原则上，这些数据帧具有固定长度，该固定长度是基本单元的倍数，该基本单元在ISO/IEC 11172-3中被称作“时隙”(slot)，且在“第二层”和“第三层”的变体中具有8比特的长度。
在图1中，每一个具有L个字节相同长度的连续帧具有包含同步字SY的报头Hd。在此实例中，子单元SL的大小是1字节＝8比特。
如果使用了抽样频率fs是32000Hz或48000Hz的音频信号，则总数据率R(单位：比特/秒)和帧长度L(单位：时隙)之间的关系如下：
L＝N*R/fs/8                     (1)
例如：
N＝1152个抽样；R＝128000比特/秒；fs＝48000Hz，得到L＝384个时隙，每一个时隙是8比特。
但是，如果使用了44100Hz的抽样频率，则在(1)中会产生非整数值L。按照这种方式，只能近似地确定下一帧的起始处。例如：
N＝1152个抽样；R＝128000比特/秒；fs＝44100Hz，得到L＝417.9591837个时隙，每一个时隙是8比特。
但是，由于一帧只能具有整数数目的时隙，因此在44.1kHz的抽样频率下使用以1个时隙(＝8比特)变化的帧长度，以便平均达到特定的固定数据率(例如R＝128000比特/秒)，并且如上所述，使用报头中的填充位进行信号表示。当对公式(1)的结果进行下舍入时，对于44.1kHz的抽样频率，即对于还没有延长1个时隙的那些帧，经常会获得正确的帧起始。但是，对于帧起始，经常也会获得不正确的值。如果在此不正确的点开始对下一帧解码，则会产生错误，这是由于显然，在帧起始处没有出现所期望的同步字。
通常，于是解码器会切换到误差恢复模式并开始针对同步字的新的复杂搜索。典型地，这在已解码的输出信号中产生了缺陷。
在图2中，第一帧比第二帧长一个单元SL，即L+1个字节。如果在针对计算得到的、且进行了下舍入的变量L的指针LPOI所指示的位置处开始解码，则在该位置没有发现同步字。出于此原因，向前执行对一个单元SL的检查，以确定是否出现同步字，并且在该位置找到了此同步字。
因此，当对抽样频率是44100Hz或22050Hz的编码信号进行解码时，本发明提出：
-不存储或评估填充位；
-使用公式(1)确定下一帧的近似起始处；
-将(1)的结果下舍入为下一个整数；
-对于后续帧，首先确定是否出现了所期望的同步字或另外的已知数据模式；
-如果出现了这种情况，则对此后续帧进行解码，而不考虑填充位；
-如果未出现这种情况，则在一个时隙之后开始此后续帧的解码，而不考虑填充位。
图3示出了本发明的解码器，该解码器接收提供给比特流解格式器(deformatter)BSD的编码音频信号EAS。BSD与帧起始估计器FSE交换相应的数据。在同步字检查器SYCH，将所估计的帧起始地址或对应指针LPOI用于确定在数据流中的适当点是否存在同步字。如果存在，则解码器级DEC和/或比特流解格式器BSD接收提示进一步处理或在该点开始下一个数据帧解码的信息。解码器级DEC将在频域解码的音频信号提供给窗口级DW，窗口级DW使用合成滤波器复合音频信号的部分，例如，将其转换到时域，并输出已解码的音频信号DAS。
还可以将本发明用于相关的应用中，其中(1)的非整数结果引起了帧长度的变化，使用与“填充位”类似的信息项表示所述变化。

Claims (5)

1.一种用于对编码数字音频信号(EAS)进行解码(BSD，DEC，DW)的方法，所述编码数字音频信号被设置于包含报头(Hd)的帧中，其中帧中的报头包含关于此帧是具有标准长度(L)还是具有针对一些帧不同的长度(L+1)的各自的信息项，且所述帧包含各自的同步字(SY)，所述方法的特征在于具有下列步骤：
-不存储或评估与各自的帧长度有关的长度变化信息；
-使用下列公式确定(FSE)下一帧的近似起始处：
L＝N*R/fs/SL
其中，L等于帧的长度，N等于每一帧的抽样数，R等于总数据率，fs等于抽样频率，SL等于用于指示帧长度的规定的子单元；
-将L下舍入(FSE)到子单元SL的下一个整数；
-对于后续帧，首先确定(SYCH)是否出现了针对此帧的所期望的同步字；
-如果出现了针对此帧的所期望的同步字，则对此后续帧进行解码(DEC，DW)，而不考虑长度变化信息；
-如果没有出现针对此帧的所期望的同步字，则在一个子单元之后开始对此后续帧的解码(DEC，DW)，而不考虑长度变化信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用于计算针对近似帧起始处的公式的参数包括在传输系统中的已知参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在帧的报头中传输至少一个所述参数。
4.根据权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于作为确定是否出现所期望的同步字的替代，确定在下一帧中是否出现了其它的已知模式。
5.一种对编码数字音频信号进行解码(EAS)的设备，所述编码数字音频信号被设置于包含报头(Hd)的帧中，其中，帧中的报头包含关于此帧是具有标准长度(L)还是具有针对一些帧不同的长度(L+1)的各自的信息项，且所述帧包含各自的同步字(SY)，其中，为了确定帧长度，不存储或评估与各自帧长度有关的长度变化信息，所述设备包括：
-用于解码音频信号(EAS)的装置(BSD，DEC，DW)；
-帧起始估计器(FSE)，其中使用下列公式来确定下一帧的近似起始处：
L＝N*R/fs/SL
其中，L等于帧的长度，N等于每一帧的抽样数，R等于总数据率，fs等于抽样频率，SL等于规定的子单元，其中，将L下舍入为子单元SL的下一个整数；
-同步字检查器(SYCH)，针对后续帧，所述帧同步字检查器首先确定是否出现了针对此帧的所期望的同步字，如果出现了针对此帧的所期望的同步字，则在所述解码装置中对此后续帧进行解码，而不考虑长度变化信息，而如果没有出现针对此帧的所期望的同步字，则在一个子单元SL之后，在解码装置中开始此后续帧的解码，而不考虑长度变化信息。
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