[发明专利]具有最小存储要求的直接流数字音频

说明书

技术领域

本发明涉及高质量音频编码的领域。特别是，本发明涉及直接流数字(DSD)音频数据，亦即位流音频数据的编码的领域。本发明包括DSD信号的编码和解码的方法、用于DSD信号的编码器和解码器、被编码的DSD信号、和包括DSD信号编码器的设备以及包括DSD解码器的设备。

背景技术

随着新的光盘格式HD-DVD和蓝光盘的推出，高分辨率视频被引入。伴随这种高质量的视频，更高质量的PCM音频也变得可用。这种变化的一个明确的指征是DTS++无损音频作为强制格式被纳入。由DSD传递的最优质的音频，在Philips/SONY超级音频CD中所使用的音频格式，尚不是这些标准的一部分。虽然这些新格式的盘容量较大，但音频数据可用的空间却有限。

EP 0 890 949 A2描述一种数字音频处理系统，其能够接收输入位流信号或DSD信号，使用抽选过滤器(decimation filter)生成相应的PCM信号及基于在输入位流和从被生成的PCM信号的位流转换版本而生成的位流之间的差别生成残留数据信号，这种位流转换由∑-Δ(增量求和，sigma-delta)调制器33执行，如EP0 890 949 A2的图3所示。基于被生成的PCM信号和该残留数据信号的被编码的版本，位流信号或DSD信号可以被再生。于是，在记录方和再生方之间的存储介质仅需要存储被生成的PCM信号和残留数据信号的被编码版本，以便再生输入位流信号。

然而，EP 0 890 949 A2中描述的系统有许多不足之处。例如，如果∑-Δ调制器33与用于生成输入位流信号的原始∑-Δ调制器不同，则生成的位流可能与输入位流有很大的不同，这样，残留数据信号将是显著的并且几乎是一个压缩性不强的随机信号。从而，残留数据信号会需要大的存储容量。

采用EP 0 890 949 A2中描述的系统，如果相对原始的∑-Δ调制器、对于∑-Δ调制器33的若干要求被满足，即：它们具有同样的拓扑、同样的顺序、同样的环路滤波器系数，接收同样的输入，且具有同样的内部状态(即以相同的状态启动以及从初始化期间接收相同的输入)，则残留数据信号仅会要求少量存储容量。对于实际使用，这样的要求将不会被满足，因为原始的∑-Δ调制器不能被假定为已知，被传送给接收器的状态也不能被假定为已知，因此实际上EP 0 890 949 A2系统将生成需要大的存储容量的残留数据信号。

发明内容

可以看出，本发明的一个目的是：提供能够利用相应的具有最小额外数据存储空间要求的PCM信号、而无损地编码DSD信号的编码方法和编码器。

根据第一方面，本发明提供一种基于相应的PCM信号对输入DSD信号进行编码的方法，该方法包括如下步骤：

1)上采样PCM信号到与DSD输入信号的采样率相等的采样率，

2)生成用于∑-Δ调制器的噪声整形环路(noise shaping loop)的一组环路滤波器参数，

3)基于在被上采样的PCM信号的∑-Δ调制的版本与输入DSD信号之间的差别，生成一个校正信号，其中使用该组环路滤波器参数，得到被上采样的PCM信号的∑-Δ调制的版本，和

4)生成包括该组环路滤波器参数的被编码的版本和校正信号的被编码的版本的扩展位流。

“相应的PCM信号”被理解为采用诸如标准CD或DVD格式的低采样率的PCM信号，该信号已经从输入DSD信号中生成，或至少与之密切相关。

应理解，“该组环路滤波器参数”包括环路滤波器系数和初始化参数，即：起始条件，将允许解码器依照该起始条件而设置它自己的∑-Δ调制器，且这样能够重新生成被上采样的PCM信号的∑-Δ调制的版本。该环路滤波器参数可以被设置为：1)对于环路滤波器系数和环路滤波器的初始状态或条件(即非同步的场合)的随机但已知的值，或2)对于环路滤波器系数和环路滤波器的初始状态或条件(同步的场合)特别确定的值。

在非同步的场合，环路滤波器系数不能是真正随机的，但是本领域的技术人员能够导出几乎无穷数目的有效组。对于环路滤波器的初始条件，可能性的数量甚至更大，但同样本领域的技术人员将知道怎样选择能提供工作系统的初始状态。

该编码方法是有优势的，因为通过利用已经存在的相应的低比特率PCM信号和仅要求最小额外存储空间的扩展位流，它提供了供给被编码的无损DSD音频信号的可能性。因而，对于结合在具有有限存储空间可用的光学存储介质上多格式音频数据的存储来使用方面，本方法是有优势的。