專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于便攜式設(shè)備的知覺(jué)感知低功率音頻解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及多媒體應(yīng)用中的低功率解碼，具體涉及用于對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法和設(shè)備，以及涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)產(chǎn)品包括在其上記錄了用于對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
：許多便攜式消費(fèi)電子設(shè)備(如，移動(dòng)電話、便攜式數(shù)字助理(PDA)和便攜式音頻播放器)越來(lái)越多地包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。典型地，根據(jù)通用計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)或結(jié)構(gòu)模板來(lái)配置這些嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。典型地，這些消費(fèi)電子設(shè)備之間的唯一差別在于在特定設(shè)備上執(zhí)行的軟件應(yīng)用程序。此外，多個(gè)不同的功能越來(lái)越多地結(jié)合于一個(gè)設(shè)備中。例如，一些移動(dòng)電話還作為便攜式數(shù)字助理(PDA)和/或便攜式音頻播放器工作。因此，在便攜嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中，焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移至不同功能的適合的軟件實(shí)施方式，而不是用于不同應(yīng)用程序的定制硬件。嵌入便攜式設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功耗可能是在對(duì)于這種便攜式設(shè)備的硬件和軟件設(shè)計(jì)中的最挑剔的限制。將嵌入便攜式設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功耗最小化的一種已知方法是響應(yīng)處理多媒體流過(guò)程中所涉及的可變工作負(fù)載，對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理器的電壓和頻率(即，時(shí)鐘頻率)進(jìn)行動(dòng)態(tài)縮放。將嵌入便攜式設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功耗最小化的另一已知方法使用了使多媒體流平滑、并對(duì)具有不同處理速率的兩個(gè)結(jié)構(gòu)組件去耦合的緩沖器。這使得嵌入式處理器能夠周期性地?cái)嚅_(kāi)、或使處理器以較低頻率運(yùn)行，從而節(jié)約能量。還存在針對(duì)保持與多媒體應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求、并同時(shí)將嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功耗最小化的問(wèn)題所提出的多種已知的調(diào)度方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是實(shí)質(zhì)上克服、或至少改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種對(duì)表示音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法，所述方法包括以下步驟選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及將音頻數(shù)據(jù)解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對(duì)表示音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的解碼器，所述方法包括以下步驟解碼等級(jí)選擇裝置，用于選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；解碼裝置，用于根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將音頻數(shù)據(jù)解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種便攜式電子設(shè)備，包括-解碼等級(jí)選擇裝置，用于選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；解碼裝置，用于根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將音頻數(shù)據(jù)解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。還公開(kāi)了本發(fā)明的其它方面?，F(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中-圖1是可以在其上實(shí)踐所描述實(shí)施例的、包括處理器的便攜式計(jì)算機(jī)設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)框圖2示出了將編碼后的比特流作為輸入并產(chǎn)生解碼后脈沖編碼調(diào)制(PCM)后的采樣流的圖1處理器；圖3示出了MPEG1、層3(即，MP3)標(biāo)準(zhǔn)比特流的幀結(jié)構(gòu)；圖4是示出了標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器模塊以及所提出的新解碼器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖5示出了在對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的過(guò)程中，圖1處理器所使用的內(nèi)部緩沖器和播放緩沖器；圖6是示出了預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)，與音頻剪輯相對(duì)應(yīng)的每個(gè)顆粒(granule)的圖i處理器的周期需求；圖7示出了與優(yōu)選實(shí)施例的解碼等級(jí)相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度t的任何間隔內(nèi)所需的處理器周期；以及圖8是示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的對(duì)編碼后比特流形式的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法。具體實(shí)施例方式在附圖的任一或多個(gè)中參考步驟和/或特征(具有相同的參考數(shù)字)時(shí)，為了該描述，除非出現(xiàn)相反的意圖，否則那些步驟和/或特征具有相同的功能或操作。應(yīng)當(dāng)注意，"
背景技術(shù)：
"部分中所包含的討論以及以上與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的設(shè)置涉及對(duì)通過(guò)相應(yīng)的出版物和/或使用而形成公知常識(shí)的文獻(xiàn)或設(shè)備的討論。這不應(yīng)當(dāng)被解釋為發(fā)明人或?qū)＠暾?qǐng)人的表達(dá)(這種文獻(xiàn)或設(shè)備在任何情況下均形成了現(xiàn)有技術(shù)公知常識(shí)中的一部分)。將大多數(shù)知覺(jué)音頻編碼器/解碼器(即，編解碼器)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)至少高比特速率的透明音頻質(zhì)量。高質(zhì)量音頻編解碼器(如，MP3)的頻率范圍高達(dá)20kHz。然而，大多數(shù)成年人、尤其較大的成年人幾乎不能聽(tīng)到16kHz以上的頻率分量。因此，沒(méi)有必要確定知覺(jué)上不相關(guān)的頻率分量。此外，在大多數(shù)人可以聽(tīng)到的頻率的寬廣范圍內(nèi)，一些頻帶表現(xiàn)出比其它頻帶更加響亮。通常，高頻帶在知覺(jué)上不如低頻帶重要。如果留下一些高頻分量未解碼，則幾乎沒(méi)有知覺(jué)衰退。諸如MP3之類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)解碼器將對(duì)輸入比特流中的每個(gè)成分進(jìn)行簡(jiǎn)單地解碼，而無(wú)需考慮具有或不具有聽(tīng)力損失的單獨(dú)用戶的聽(tīng)力能力。這導(dǎo)致了大量的不相關(guān)計(jì)算，從而浪費(fèi)了使用這種解碼器的便攜式計(jì)算機(jī)設(shè)備等的電池功率。以下參照?qǐng)D1至8來(lái)描述根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的對(duì)編碼后的比特流形式的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法800。這里所描述的優(yōu)選方法800的原理具有對(duì)多數(shù)現(xiàn)有音頻格式的一般適用性。然而，為了易于解釋參照MPEG1、層3音頻格式(也稱(chēng)為MP3音頻格式)來(lái)描述優(yōu)選方法800的步驟。MP3是不可縮放編解碼器，并具有普及性。方法800尤其可應(yīng)用于如MP3的不可縮放編解碼器還有高級(jí)音頻編碼(AAC)。不可縮放編解碼器導(dǎo)致了較低的工作負(fù)載，并且比可縮放編解碼器(如，MPEG-4可縮放編解碼器)更加普及，在這種可縮放編解碼器中，典型地，利用被忽略的增強(qiáng)層對(duì)基礎(chǔ)層進(jìn)行解碼。方法800將單獨(dú)的用戶對(duì)于允許用戶在多個(gè)輸出質(zhì)量等級(jí)之間切換的期望音頻質(zhì)量的自己的判斷進(jìn)行綜合。每個(gè)這種等級(jí)與功耗的不同等級(jí)相關(guān)聯(lián)，因而與電池壽命相關(guān)聯(lián)。所描述的方法800是知覺(jué)感知的，這表示與不同等級(jí)相關(guān)聯(lián)的所感知到的輸出質(zhì)量中的差別相當(dāng)小。但是以較低的輸出質(zhì)量等級(jí)對(duì)相同的音頻數(shù)據(jù)(如，編碼后的比特流形式的音頻剪輯)進(jìn)行解碼導(dǎo)致了顯著節(jié)約了嵌入便攜式設(shè)備中的處理器所消耗的能量。為了評(píng)估任何音頻編解碼器的感知質(zhì)量，執(zhí)行嚴(yán)格的主觀聽(tīng)力測(cè)試。通常由沒(méi)有任何聽(tīng)力損失的聽(tīng)測(cè)專(zhuān)家或?qū)＜医M利用高質(zhì)量耳機(jī)在安靜的環(huán)境中進(jìn)行這些測(cè)試。然而，普通用戶的現(xiàn)實(shí)環(huán)境通常非常不同。首先，便攜式音頻播放器很少用于安靜環(huán)境中，例如，在家中的起居室中。極其普遍的是在移動(dòng)中和在諸如公車(chē)、火車(chē)或飛機(jī)之類(lèi)的多種環(huán)境中利用簡(jiǎn)單的耳機(jī)來(lái)使用便攜式音頻播放器。這些不同對(duì)于所需要的音頻質(zhì)量具有重要的含義。根據(jù)發(fā)明人所執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)用戶難以在嘈雜的環(huán)境中區(qū)分壓縮盤(pán)(CD)和調(diào)頻(FM)質(zhì)量的音頻。在這種環(huán)境中，大多數(shù)用戶似乎更加能夠容忍小的質(zhì)量降級(jí)。方法800—使用戶能夠改變解碼簡(jiǎn)檔(profile)以適應(yīng)收聽(tīng)環(huán)境，而標(biāo)準(zhǔn)的MP3解碼器卻不能。不同的應(yīng)用和信號(hào)需要不同的帶寬。例如，與音樂(lè)剪輯相比，講故事的音頻剪輯需要明顯更小的帶寬。該方法800允許用戶選擇適于特定服務(wù)和信號(hào)類(lèi)型的適合的解碼簡(jiǎn)檔，以及使用方法800還延長(zhǎng)了便攜式計(jì)算設(shè)備的電池壽命。例如，方法800允許用戶利用稍微降級(jí)的音頻質(zhì)量(特定用戶甚至不會(huì)感知到該降級(jí))可以顯著增加便攜式音頻播放器的電池壽命的知識(shí)，來(lái)控制電池壽命和解碼后的音頻質(zhì)量之間的折衷。該特征允許用戶根據(jù)他們的聽(tīng)力、收聽(tīng)環(huán)境和服務(wù)類(lèi)型來(lái)調(diào)整解碼后音頻的可接受質(zhì)量等級(jí)。例如，在安靜的環(huán)境中，用戶會(huì)優(yōu)選較大功耗的完美聲音質(zhì)量。另一方面，在長(zhǎng)時(shí)間的飛行期間，用戶會(huì)優(yōu)選較長(zhǎng)的電池壽命而具有稍微降級(jí)的音頻質(zhì)量。優(yōu)選地，使用如圖1所示的電池供電的便攜式計(jì)算設(shè)備100(例如，便攜式音頻(或多媒體)播放器、移動(dòng)(多媒體)電話、PDA等)來(lái)實(shí)踐方法800。可以以軟件(如，在便攜式計(jì)算設(shè)備100內(nèi)執(zhí)行的軟件程序)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖2至8的處理器。實(shí)際中，由便攜式計(jì)算設(shè)備100所執(zhí)行的軟件中的指令影響著方法800的步驟。可以使這些指令形成為一個(gè)或多個(gè)軟件模塊，每個(gè)軟件模塊用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。還可以將軟件分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，其中，第一部分形成了方法800,以及第二部分管理第一部分與用戶之間的用戶接口。可以將軟件存儲(chǔ)于例如包括以下所描述的存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。例如，可以由制造商經(jīng)由串行鏈路將軟件從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)載入便攜式計(jì)算設(shè)備100中，然后通過(guò)便攜式計(jì)算設(shè)備IOO來(lái)執(zhí)行。具有這種軟件或在其上記錄的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。優(yōu)選地，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的使用影響著用于實(shí)現(xiàn)所描述方法800的有利設(shè)備。便攜式計(jì)算設(shè)備IOO包括至少一個(gè)處理器單元105和例如由半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)形成的存儲(chǔ)單元106。便攜式計(jì)算設(shè)備100還可以包括小鍵盤(pán)102、諸如液晶顯示器(LCD)之類(lèi)的顯示器114、揚(yáng)聲器117和麥克風(fēng)113。優(yōu)選地，便攜式計(jì)算設(shè)備100由電池供電。便攜式計(jì)算設(shè)備100使用收發(fā)機(jī)設(shè)備116以進(jìn)行至和自通信網(wǎng)絡(luò)120(例如，電信網(wǎng)絡(luò))的通信，例如，該通信網(wǎng)絡(luò)120可經(jīng)由無(wú)線通信信道121或其它功能介質(zhì)連接。典型地，便攜式計(jì)算設(shè)備100的組件105至107經(jīng)由互連總線104進(jìn)行通信。典型地，應(yīng)用程序位于存儲(chǔ)設(shè)備106的ROM中，并通過(guò)處理器105讀取并在執(zhí)行中進(jìn)行控制。此外，還可以將軟件從其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)載入便攜式計(jì)算設(shè)備100。這里所使用的術(shù)語(yǔ)"計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)"指參與向便攜式計(jì)算設(shè)備100提供指令和/或數(shù)據(jù)以用于執(zhí)行和/或處理的任何存儲(chǔ)器或傳輸介質(zhì)。可選地，可以在包括執(zhí)行所述方法的功能或子功能的一個(gè)或多個(gè)集成電路的專(zhuān)用硬件單元中實(shí)現(xiàn)方法800。根據(jù)方法800，用戶選擇用于對(duì)任何音頻剪輯進(jìn)行解碼的解碼等級(jí)確定了執(zhí)行處理器105所使用的頻率。與許多已知的動(dòng)態(tài)電壓/頻率縮放方法相反，方法800不包括處理器105電壓或頻率的任何運(yùn)行時(shí)間縮放。如果處理器105具有固定個(gè)數(shù)的電壓-頻率工作點(diǎn)，則方法800中的解碼等級(jí)可以被調(diào)諧以與這些工作點(diǎn)匹配。在方法800中，將包括在其中實(shí)現(xiàn)的音頻解碼器的便攜式計(jì)算設(shè)備100的頻率帶寬分為等于解碼等級(jí)數(shù)的多個(gè)組。優(yōu)選地，根據(jù)它們的感知相關(guān)性(將在以下詳細(xì)描述)對(duì)這些組進(jìn)行排序。如果存在四個(gè)解碼等級(jí)(即，等級(jí)l-4)，則具有最高感知相關(guān)性的頻率帶寬組可以與等級(jí)1相關(guān)聯(lián)，以及具有最低感知相關(guān)性的組可以與等級(jí)4相關(guān)聯(lián)。在以下的表1中示出了MP3情況下的將頻率帶寬分為四個(gè)等級(jí)的劃分。以下描述表1的列2(即，解碼后的子帶編號(hào))。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>可以將實(shí)現(xiàn)方法800的步驟的處理器105稱(chēng)為"知覺(jué)感知低功率MP3(PL-MP3)"解碼器。方法800不僅可利用通用電壓和頻率可縮放處理器，而且可利用不具電壓和頻率縮放性的通用處理器。方法800還可以利用不允許頻率縮放以及沒(méi)有足夠功率來(lái)進(jìn)行完全MP3解碼的處理器。在這種情況下，方法800可以用于以相對(duì)較低的質(zhì)量對(duì)常規(guī)MP3文件進(jìn)行解碼。方法800允許用戶依據(jù)處理器105所提供的處理功率來(lái)選擇解碼等級(jí)(即，四個(gè)這種等級(jí)之一)。處理器105基于用戶所選擇的解碼等級(jí)來(lái)執(zhí)行方法800。每個(gè)等級(jí)與功耗的不同等級(jí)和相應(yīng)的輸出音頻質(zhì)量等級(jí)相關(guān)聯(lián)。如圖2所示，處理器105將編碼后的比特流形式的音頻數(shù)據(jù)作為輸入，并產(chǎn)生脈沖編碼調(diào)制(PCM)采用形式的解碼后的數(shù)據(jù)流。方法800可以用于對(duì)從網(wǎng)絡(luò)下載或流出的編碼后的比特流進(jìn)行解碼。方法800還可以用于對(duì)存儲(chǔ)于例如便攜式計(jì)算設(shè)備100的存儲(chǔ)器106內(nèi)的編碼后的比特流形式的音頻剪輯進(jìn)行解碼。當(dāng)在等級(jí)1處對(duì)編碼后的比特流形式的音頻剪輯進(jìn)行解碼時(shí)，僅對(duì)與該等級(jí)相關(guān)聯(lián)的頻率范圍0至5512.5Hz進(jìn)行解碼。在較高等級(jí)(即，等級(jí)2至3)處，對(duì)較大頻率范圍進(jìn)行解碼，并最終在等級(jí)4處，對(duì)整個(gè)頻率范圍進(jìn)行解碼。盡管與方法800相關(guān)聯(lián)的計(jì)算工作負(fù)載幾乎線性地利用解碼等級(jí)進(jìn)行縮放，但是如上所述，與較高頻率范圍相比，較低頻率范圍具有高得多的感知相關(guān)性。因此，當(dāng)在較低等級(jí)處對(duì)音頻剪輯進(jìn)行解碼時(shí)，通過(guò)犧牲小部分輸出質(zhì)量，與較高解碼等級(jí)相比，處理器105可以以更低頻率(即，時(shí)鐘頻率)和電壓運(yùn)行。近來(lái)開(kāi)發(fā)了多種音頻解碼器。這些硬件實(shí)施方式中的一些包括為非常低的功耗設(shè)計(jì)的硬線解碼器芯片。這種解碼器芯片的示例是Atmd公司tm的超低功率MP3解碼器，它尤其設(shè)計(jì)用于處理移動(dòng)電話中的MP3鈴音。方法800降低了執(zhí)行實(shí)施方法800步驟的軟件的處理器105的功耗。方法800并不依靠任何特定硬件實(shí)施方式或任何協(xié)同處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼器的特定部分。方法800在用于包括強(qiáng)大的電壓和頻率可縮放處理器的PDA、便攜式音頻播放器或移動(dòng)電話等(它們均可以被用作便攜式音頻/視頻播放器)時(shí)非常有用。如同許多其它多媒體比特流，MP3比特流具有如圖3所示的幀結(jié)構(gòu)。MP3比特流的幀300包含報(bào)頭301、用于誤差保護(hù)的可選CRC302、編碼為側(cè)信息(sideinformation)303的一組控制比特、之后是由兩個(gè)顆粒(例如，顆粒0和顆粒2，它們是MP3中的基本編碼單元)組成的主數(shù)據(jù)304。對(duì)于立體聲音頻，每個(gè)顆粒(例如，顆粒l)包含兩個(gè)信道的數(shù)據(jù)，由縮放因子305和霍夫曼編碼頻譜數(shù)據(jù)306組成。還可以具有一些輔助數(shù)據(jù)插入每個(gè)幀的結(jié)尾處。方法800逐幀或逐顆粒地處理這種MP3比特流幀?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D8來(lái)描述對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法800?？梢砸晕挥赗OM106中的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)方法800，并且可以由處理器105在執(zhí)行中控制方法800?？梢愿鶕?jù)如圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)MP3音頻解碼器400來(lái)配置實(shí)現(xiàn)方法800的便攜式計(jì)算設(shè)備100?？梢允褂锚?dú)立的軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)方法800的每個(gè)步驟。方法800開(kāi)始于第一步驟801，其中，選擇表l的四個(gè)解碼等級(jí)(即，等級(jí)1-4)之一。例如，便攜式計(jì)算設(shè)備100的用戶可以使用小鍵盤(pán)102來(lái)選擇四個(gè)解碼等級(jí)之一。處理器105可以將標(biāo)記存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器106的RAM中，用于指示選擇了四個(gè)解碼等級(jí)中的哪一個(gè)。在接下來(lái)的步驟802中，處理器105對(duì)編碼后的輸入比特流形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于內(nèi)部緩沖器500(見(jiàn)圖5)中。以下將詳細(xì)描述內(nèi)部緩沖器500。然后在步驟803中，處理器105使用霍夫曼解碼對(duì)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的側(cè)信息進(jìn)行解碼。如圖4所示，可以使用諸如標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400的霍夫曼解碼軟件模塊401之類(lèi)的軟件模塊來(lái)執(zhí)行步驟803。方法800以下一步驟804繼續(xù)，其中，處理器105根據(jù)在步驟801處選擇的解碼等級(jí)，將解碼后的音頻數(shù)據(jù)的頻帶轉(zhuǎn)換為PCM音頻采樣。例如，如果在步驟801中選擇了等級(jí)1，則在步驟804中，將會(huì)把頻率范圍0-5512.5中的解碼后的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PCM音頻采樣?？梢酝ㄟ^(guò)諸如圖4中所示的標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400的去量化軟件模塊402、改進(jìn)型離散余弦反變換(IMDCT)軟件模塊403和多相位合成軟件模塊404之類(lèi)的軟件模塊來(lái)執(zhí)行步驟804。方法800以下一步驟805結(jié)束，其中，處理器105將PCM音頻采樣寫(xiě)入在存儲(chǔ)器106內(nèi)配置的播放緩沖器501(見(jiàn)圖5)。然后，可以由處理器105以一些指定速率來(lái)讀取該播放緩沖器501，并經(jīng)由揚(yáng)聲器117作為音頻輸出。導(dǎo)致了最高工作負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400的三個(gè)模塊是去量化模塊402、IMDCT模塊403和多相位合成濾波器組模塊404。傳統(tǒng)地，標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400對(duì)整個(gè)頻帶(與最高計(jì)算工作負(fù)載相對(duì)應(yīng))進(jìn)行解碼。如從圖4中所見(jiàn)，根據(jù)優(yōu)選方法800，依據(jù)解碼等級(jí)(即，等級(jí)1至3)、去量化模塊402、IMDCT模塊403和多相位合成濾波器組模塊403僅處理部分頻率范圍，從而導(dǎo)致了較少的計(jì)算成本。存在多種已知優(yōu)化方法用于存儲(chǔ)器和/或計(jì)算上有效的實(shí)施方式，女口DeSmet等在名為"Z)oMfZero-尸we://owej/wA/尸五G畫(huà)y4Mc//0丄qyer7/Z)ecofi/wgQp"wn'sa"'ow5^Y^egy"，Proc.OfACMMultimedia2004,2004年10月的出版物中描述的"DoNotZero-Pute"算法。DoNotZero-Pute算法試圖通過(guò)消除處理無(wú)用的0值數(shù)據(jù)時(shí)所浪費(fèi)的代價(jià)高的計(jì)算周期來(lái)優(yōu)化MPEG1、層II中的多相位濾波器組計(jì)算。在消除冗余計(jì)算時(shí)，發(fā)明人對(duì)這種方式進(jìn)行分類(lèi)。相反地，方法800利用不同的感知相關(guān)性，根據(jù)頻帶來(lái)對(duì)工作負(fù)載進(jìn)行分區(qū)，并允許用戶消除相關(guān)性計(jì)算。在以下的等式(1)至(4)中，表示出了三個(gè)計(jì)算上最苛求的模塊(即，去量化模塊402、IMDCT模塊403和多相位合成濾波器組模塊404)中工作負(fù)載的減小。將用于顆粒去量化(長(zhǎng)塊的情況下)的、需要由處理器105執(zhí)行的計(jì)算以下面的等式(1)來(lái)表示(1)其中，^是被去量化的第z'個(gè)輸入系數(shù)，w'g"J是^的符號(hào)，global一gain是整個(gè)顆粒gr的對(duì)數(shù)量化器步長(zhǎng)。Scalefac_multiplier是用于縮放因子頻帶的乘法器。Scalefac—1是用于顆粒gr的信道ch的縮放因子頻帶sfb的對(duì)數(shù)量化因子。Preflag是量化值的附加高頻放大的標(biāo)記。Pretab是縮放因子頻帶的預(yù)加重表。xn是第z'個(gè)去量化系數(shù)。對(duì)于不執(zhí)行方法800的步驟的標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400,/=0,/,...，叢7以及iV=576，而對(duì)于執(zhí)行方法800的步驟的這種解碼器400的處理器105，z'=(U,...，A/*/S-/。例如，將等級(jí)1的范圍減小為/=6U,...,/W?？梢愿鶕?jù)以下的等式(2)來(lái)表示IMDCT模塊403所需的計(jì)算且/7=36，其中，A^用于IMDCT操作的第A輸入系數(shù)，以及&是第/輸出系數(shù)。對(duì)于不執(zhí)行方法800的標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器400，確定了所有32個(gè)子帶，而根據(jù)優(yōu)選方法800，僅計(jì)算JW:S32個(gè)子帶。將多相位合成濾波器組模塊404的矩陣操作所需的計(jì)算表示為根據(jù)方法800，等式(3)成為以下的等式(4):^:》COs(;r(狄+l)("^麵)(4)其中，Sk是用于多相位合成操作的第k輸入系數(shù)，以及Vi是第i輸出系數(shù)。等式(4)示出了實(shí)現(xiàn)方法800的處理器105的計(jì)算工作負(fù)載隨帶寬線性減小。在步驟802的比特流拆包(即，由霍夫曼解碼模塊401來(lái)執(zhí)行，著僅需要總計(jì)算工作負(fù)載的小百分比，在本例中是4%)之后，可以對(duì)與后續(xù)步驟804(即，由模塊402、403和404執(zhí)行的)相關(guān)聯(lián)的工作負(fù)載進(jìn)行分區(qū)?？梢赃x擇與MPEG1音頻標(biāo)準(zhǔn)中定義的所有32個(gè)子帶相對(duì)應(yīng)的顆粒度。然而，為了簡(jiǎn)單，根據(jù)優(yōu)選方法800,僅將這32個(gè)子帶分為四組，其中，每組與解碼等級(jí)相對(duì)應(yīng)，如在圖4和表1中所見(jiàn)。如上所述，解碼等級(jí)覆蓋了可以定義為基礎(chǔ)層的最低頻率帶寬(0-5.5kHz)。盡管基礎(chǔ)層僅占用了總帶寬的四分之一，以及在對(duì)音頻剪輯進(jìn)行解碼的過(guò)程中，產(chǎn)生了由處理器105所執(zhí)行的總計(jì)算工作負(fù)載的四分之一，所以基礎(chǔ)層在感知上是最相關(guān)的頻帶。與表l的等級(jí)1相對(duì)應(yīng)的輸出音頻質(zhì)量對(duì)于類(lèi)似于新聞和體育解說(shuō)之類(lèi)的服務(wù)來(lái)說(shuō)一定是足夠的。等級(jí)2覆蓋了llkHz的帶寬，并幾乎達(dá)到了FM無(wú)線電質(zhì)量，這甚至對(duì)于收聽(tīng)音樂(lè)剪輯(尤其在嘈雜環(huán)境中)來(lái)說(shuō)也是足夠良好的。等級(jí)3覆蓋了16.5KHz的帶寬并產(chǎn)生了非常接近于CD質(zhì)量的輸出。最后，等級(jí)4與標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器相對(duì)應(yīng)，該標(biāo)準(zhǔn)MP3解碼器對(duì)22kHz的完全帶寬進(jìn)行解碼。等級(jí)l、2和3僅對(duì)表示不同頻率分量的數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行處理，而等級(jí)4對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因而在計(jì)算上代價(jià)更高。與等級(jí)3和4相對(duì)應(yīng)的音頻質(zhì)量在嘈雜環(huán)境中幾乎不可分辯，但是與實(shí)質(zhì)上不同的功耗相關(guān)聯(lián)。盡管四個(gè)頻帶中的每個(gè)需要大致相同的工作負(fù)載，但是它們對(duì)于綜合QoS的感知貢獻(xiàn)是非常不同的。通常，低頻帶(即，等級(jí)l)明顯比較高頻帶中的任何一個(gè)更加重要。根據(jù)以任何特定解碼等級(jí)的方法800，可以確定用于對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的處理器105的最小工作頻率。然后，所計(jì)算的頻率可以用于估計(jì)由于處理器105所導(dǎo)致的功耗?？紤]構(gòu)成顆粒的比特?cái)?shù)的可變性和處理任何顆粒過(guò)程中的處理器周期需求中的可變性。通過(guò)考慮這種可變性，可以確定在改變了便攜式計(jì)算設(shè)備100的回放時(shí)延時(shí)的處理器105頻率需求中的改變。如上所述及在圖5中所見(jiàn)，在對(duì)音頻比特流形式的音頻數(shù)據(jù)(例如，音頻剪輯)進(jìn)行解碼的過(guò)程中，處理器105使用在存儲(chǔ)器106內(nèi)配置的、大小為b的內(nèi)部緩沖器500。將解碼后的音頻流(PCM采樣序列)寫(xiě)入在存儲(chǔ)器106內(nèi)配置的、大小為B的播放緩沖器501。處理器105以某一特定速率讀取該播放緩沖器501。假設(shè)以r比特/秒的固定速率將要解碼的輸入比特流饋入內(nèi)部緩沖器500。構(gòu)成MP3幀結(jié)構(gòu)中的顆粒的比特?cái)?shù)是可變的。每個(gè)顆粒的最大比特?cái)?shù)幾乎可以是顆粒中的最小比特?cái)?shù)的三倍，其中，該最小比特?cái)?shù)大約為1200個(gè)比特。為了將該可變性特征化，可以使用兩個(gè)函數(shù)伊乂左)和^(A)，其中，y(i)表示構(gòu)成音頻比特流中的任何k個(gè)連續(xù)顆粒的最小比特?cái)?shù)，以及^(^)表示相應(yīng)的最大比特?cái)?shù)。可以通過(guò)對(duì)代表要處理的音頻剪輯的多個(gè)音頻剪輯來(lái)獲得一^)和i^(t)?，F(xiàn)在，給出要解碼的音頻剪輯，令x^表示在時(shí)間間隔上到達(dá)內(nèi)部緩沖器501的顆粒數(shù)。由于構(gòu)成顆粒的比特?cái)?shù)中的可變性，函數(shù)x^將是音頻剪輯相關(guān)的。與函數(shù)^④和^(&)類(lèi)似，可以使用將顆粒到達(dá)過(guò)程中的可變性限制于內(nèi)部緩沖器501的兩個(gè)函數(shù)"乂A)和""(A)?？梢詫蓚€(gè)函數(shù)"'(A)和""(A)定義如下a'(A):^f(M"A/Sa"(A),x傻，以及(5)其中，"'(A)表示在長(zhǎng)度4的任何時(shí)間間隔內(nèi)可以到達(dá)內(nèi)部緩沖器501的最小顆粒數(shù)，以及""(A)表示相應(yīng)的最大數(shù)。給定函數(shù)^("和i^(^)，利用以下解釋?zhuān)梢源_定這兩個(gè)函數(shù)的偽逆(由伊"(")和伊一(")表示)。這些函數(shù)均將比特?cái)?shù)n作為自變量，伊"(")返回可由n個(gè)比特構(gòu)成的最大顆粒數(shù)，以及伊^(")返回可由n個(gè)比特構(gòu)成的最小顆粒數(shù)。由于輸入比特流以r比特/秒的固定速率到達(dá)內(nèi)部緩沖器501，所以可以將"'(A)定義如下-再次，由于處理任何顆粒所需的處理循環(huán)數(shù)也是可變的，所以可以使用兩個(gè)函數(shù),("和r"(幻來(lái)捕獲這種可變性。函數(shù)z(巧和"(幻均將顆粒數(shù)k作為自變量。/(幻返回處理任何k個(gè)連續(xù)顆粒所需的處理器最小周期數(shù)，以及？^(幻返回相應(yīng)的處理器最大周期數(shù)。圖6示出了對(duì)于大約30秒的持續(xù)時(shí)間，與160千比特/秒的比特速率音頻剪輯相對(duì)應(yīng)的每個(gè)顆粒的處理器105的周期需求。圖6示出了與表1的四個(gè)解碼等級(jí)相對(duì)應(yīng)的周期需求。在圖6中注意兩點(diǎn)(i)隨著解碼等級(jí)增加的增加的處理器周期需求，(ii)每個(gè)顆粒的任何解碼等級(jí)的處理器周期需求的可變性。假設(shè)在d秒的回放時(shí)延(或緩沖時(shí)間)之后，處理器105以cPCM采樣/秒的固定速率讀出播放緩沖器501。通常，對(duì)于每個(gè)信道，c等于44.1kPCM采樣/秒(因此，對(duì)于立體聲輸出是44.1KX2PCM采樣/秒)，以及可以將d設(shè)為0.5與2秒之間的值。如果每個(gè)顆粒的PCM采樣數(shù)等于s(等于576X2)，則播放速率等于c/s顆粒/秒。如果功能C^表示在時(shí)間間隔上處理器105讀出的顆粒數(shù)，則卿現(xiàn)在，給定輸入比特速率n可以確定以要解碼的音頻剪輯的可能組為特征的伊'(巧，,(&)和,(&),以及支持cPCM采樣/秒的播放速率的最小處理器頻率的函數(shù)C^。這等同于要求播放緩沖器501決不會(huì)下溢。如果yW表示在時(shí)間間隔上寫(xiě)入播放緩沖器501的總顆粒數(shù)，則這等同于要求對(duì)于所有^20，y浴2Ci鈔。使得由函數(shù)灼^V表示處理器105以頻率f提供的服務(wù)。與^(A)類(lèi)似，/^2V表示在長(zhǎng)度4的任何時(shí)間間隔內(nèi)保證要被處理的最小顆粒數(shù)?？梢允境?Kf)》(《^效^KX)，fSO,其中，效是在以下定義的最小相加巻積運(yùn)算符。對(duì)于任何兩個(gè)函數(shù)f和g<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>K因此，對(duì)于限制條件少俗》0".，保持fS(，以下不等式足以保持根據(jù)^與0之間的二元性，對(duì)于任何三個(gè)函數(shù)/、g和A，當(dāng)且僅當(dāng)5@62/時(shí)，"/0g，其中，0是如下定義的最小相加去巻積運(yùn)算符<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>使用不等式(1)的結(jié)果，可以如下確定#俗注意根據(jù)在長(zhǎng)度t的任何時(shí)間間隔內(nèi)需要處理的顆粒數(shù)來(lái)定義^《"。為了根據(jù)處理器周期來(lái)獲得等效服務(wù)，可以使用以上所定義的函數(shù)Z(先)。通過(guò)下式給出需要處理器105所保證確保播放緩沖器501決不會(huì)下溢的最小服務(wù)-Z0^y))-"((C0o:')《))-"(C《)0伊^時(shí))(9)對(duì)于所有f^O的處理周期。因此，通過(guò)下式給出應(yīng)當(dāng)以^來(lái)運(yùn)行處理器105以支持指定播放速率的最小頻率！BiB(/l/"》,(0，V/S:0)。采用與任何工作點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的電壓和頻率可縮放處理器，對(duì)持續(xù)時(shí)間為t的音頻剪輯進(jìn)行解碼時(shí)的能量消耗與/3f成正比，電壓與時(shí)鐘頻率成正比。圖7示出了與表1的解碼等級(jí)相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度t的任何間隔內(nèi)所需的處理器周期。從圖7中可以看出，每個(gè)解碼等級(jí)與最小(固定)頻率/相關(guān)聯(lián)。隨著解碼等級(jí)的增加，關(guān)聯(lián)值/也增加。假設(shè)處理器以等于f個(gè)處理器周期/秒的固定頻率(與某個(gè)解碼等級(jí)相對(duì)應(yīng))運(yùn)行?？梢源_定內(nèi)部和播放緩沖器500和501的最小大小(這將保證這些緩沖器決不會(huì)下溢〉。可以確定分別由、")和r"—100表示的兩個(gè)函數(shù)/和r"的偽逆。這些函數(shù)戸和"均將處理器周期數(shù)n作為自變量。1(")返回可以使用n個(gè)處理器周期處理的最大顆粒數(shù)，以及盧-'(")返回相應(yīng)的最小顆粒數(shù)。當(dāng)處理器105以頻率f運(yùn)行時(shí)，保證要在長(zhǎng)度^的任何時(shí)間間隔內(nèi)被處理的最小顆粒數(shù)等于"々A)。可以示出內(nèi)部緩沖器500的最小大小b，從而通過(guò)&-5^必{0^(^)—"一'(/A)》個(gè)顆粒給出決不會(huì)下溢的內(nèi)部緩沖器500。類(lèi)似地，通過(guò),oa)給出長(zhǎng)度^的任何時(shí)間間隔內(nèi)可以被處理的最大顆粒數(shù)，可以示出，由函數(shù)^(A)給出播放緩沖器501中的顆粒到達(dá)過(guò)程的上限，其中，可以將函數(shù)^"fA)確定如下其中，2T(A)是可以在長(zhǎng)度iS的任何時(shí)間間隔內(nèi)寫(xiě)入播放緩沖器501的最大顆粒數(shù)?，F(xiàn)在可以將保證緩沖器501決不會(huì)下溢的緩沖器501(即，B)的最小大小示為等于^-s^^《5""(A)-C(A))個(gè)顆粒。根據(jù)比特和PCM采樣的大小b和B分別為,(W和yJ3。在一個(gè)實(shí)施方式中，處理器105可以是因特爾XScale400MHz處理器，其中，根據(jù)以下的表2來(lái)設(shè)置解碼等級(jí)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>上述優(yōu)選方法包括特定的控制流。存在優(yōu)選方法的許多其它變體，它們?cè)诓黄x本發(fā)明的精神或范圍的情況下使用不同的控制流。此外，可以并行而非順序地執(zhí)行優(yōu)選方法步驟中的一個(gè)或多個(gè)。實(shí)用性從以上顯而易見(jiàn)的是，所描述的設(shè)置可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理工業(yè)中。以上僅描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，以及可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下作出修改和/或改變，實(shí)施例是示例性的而非限制性的。(僅對(duì)于澳大利亞)在本說(shuō)明書(shū)的背景下，單詞"包括"表示"主要包括但不必獨(dú)占"或"具有"或"包括"，以及并非"僅由...組成"。單詞"包括"的變體，如"包括"和"包括"具有相應(yīng)的變化意義。權(quán)利要求1、一種對(duì)表示音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法，所述方法包括以下步驟選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及將音頻數(shù)據(jù)的解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。2、如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟將表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的頻率范圍分割為所述頻帶。3、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述頻帶中的每個(gè)與便攜式音頻設(shè)備功耗的不同等級(jí)相關(guān)聯(lián)。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述音頻數(shù)據(jù)是MP3比特流。5、一種用于對(duì)表示音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的解碼器，所述方法包括以下步驟-解碼等級(jí)選擇裝置，用于選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；解碼裝置，用于根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將音頻數(shù)據(jù)的解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。6、一種便攜式電子設(shè)備，包括解碼等級(jí)選擇裝置，用于選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；解碼裝置，用于根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將音頻數(shù)據(jù)的解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。全文摘要一種對(duì)表示音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的方法，所述方法包括以下步驟選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的頻帶之一；根據(jù)所選頻帶，對(duì)表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行解碼，其中，丟棄表示所述音頻剪輯的音頻數(shù)據(jù)的剩余部分；以及將音頻數(shù)據(jù)解碼后的部分轉(zhuǎn)換為表示解碼后的音頻數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)。文檔編號(hào)H03M1/00GK101111997SQ200580047410公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2005年11月28日優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日發(fā)明者沙瑪吉特·查克拉伯蒂,曄王,黃文棟申請(qǐng)人:新加坡國(guó)立大學(xué)