[发明专利]一种用于感知音频编码的量化器自适应调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及感知音频编码中的量化器，具体地说涉及一种用于感知音频编码的量化器自适应调整方法。

背景技术

编码器的量化失真和量化器的区间划分和量化值大小有关。标量量化器将落在量化区间[x(i)，x(i+1))的信号x映射为量化电平y(i)；x(i)是量化边界点，量化电平的间隔称为量化阶距。量化阶距相等且量化区间相等的量化器为均匀量化器，否则为非均匀量化器。利用质心条件和最佳划分条件，可以用迭代的方式求得最佳量化电平和量化区间，它能获得最小的量化均方误差。

感知音频编码器中，MPEG-1Layer1和Layer2中使用均匀标量量化器。均匀量化器结构简单，但是其量化信噪比会随着量化电平数的减小而下降，在小信号时信噪比较差，因此，均匀量化器只有在信号均匀分布时才是最优量化器，非均匀分布信号的最优量化器是非均匀量化器。非线性扩压是非均匀量化中最常用的技术。MPEG-1Layer3和MPEG-4AAC都使用了非线性扩压和可变量化阶距来实现非均匀量化，其非均匀量化器遵循了音频中小信号多的特性，减少了量化均方误差。

感知音频编码器的原始量化谱由下式获得

x＝|x|^λΔ^-1        (1)

其中x是变换域谱，λ是扩压系数，Δ是动态量化步长，它对特定子带是不变的，由于后文的论述都是在子带中进行的，故可将Δ视为常数。在MPEG-4AAC中，x是MDCT(改进的离散余弦变换)谱，λ＝3/4。原始量化谱规范到量化电平i＝0，1，2，…得到整数量化谱

x_q＝level[x]       (2)

其中，level表示电平规范操作。有损音频编码中，电平规范操作是减少信息量的主要手段和编码噪声的主要来源。MPEG-4AAC标准推荐采用量化边界点x(i)＝i-0.4054，用一个特殊的取整完成电平规范操作：

x_q＝int[x+i-x(i)]  (3)

int表示提取实数的整数部分。对于原始量化谱x而言，这相当于量化电平为[0，1，2，3，......]，电平区间为[0，1]，[1，2]，[2，3]，……，量化区间为[0，0.5946)，[0.5946，1.5946)，[1.5946，2.5946)，......的等间距量化器。AAC的反量化公式为

x_iq＝sign(x)(x_qΔ)^1/λ                     (4)

量化均方误差为

D_MSE＝(x-x_iq)²＝{χ^1/λ-level[χ]^1/λ}²Δ^2/λ   (5)

MPEG-4AAC编码以帧为单位，在子带中进行，需要考虑子带信号的整体失真。不失一般性，认为子带原始量化谱是N+1维向量，其中最大值为χ_max