在数字编码信号中寻找下一信号帧同步字符的方法及装置

摘要

一种用来在一数字编码信号中寻找一下一信号帧的同步字符的方法及相关装置。该数字编码信号由多个大小不固定的信号帧所组成，每一信号帧内皆包含有一同步字符，该方法包含有以下步骤：(a)使用一查询表，决定出欲对该下一信号帧的同步字符进行搜寻的一搜寻区域；以及(b)在该数字编码信号中的该搜寻区域内，搜寻特定的数据模式，以找出该下一信号帧同步字符。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来在数字编码信号中寻找下一信号帧的同步字符的方法及相关装置，特别涉及一种可使用查询表，决定出欲对于下一信号帧的同步字符进行搜寻的搜寻区域的方法及相关装置。该查询表可藉由实验统计得出。

技术背景

随着多媒体技术的蓬勃发展，有越来越多种数字形式的影音处理标准陆续被提出，这样的影音处理标准通常会将影像或是声音信息编码成数字编码信号(encoded digital signal)，以进行传输或是储存的工作。

举例来说，运动图形专家组(MPEG)所定义的音频标准(audio standard)就是一种用来处理声音信号的标准。而MPEG所定义的音频处理标准可以分成三层，分别是第一层(layer1)、第二层(layer2)及第三层(layer3)的MPEG音频标准(其中第三层的MPEG音频标准又可称为MP3)。简单的说，MPEG音频的数字编码信号通常由多个大小不固定的信号帧(frame)所组成，图1显示了三层不同的MPEG音频标准所规定的信号帧的格式。虽然不同层的MPEG音频标准规定了不同的信号帧格式，但是三层的标题栏则具有相同的格式，如图2所示。

如同上一段所述，数字编码信号中不同的信号帧常常会有不固定的大小，故在对数字编码信号进行译码时，必须先了解每一个信号帧真正的大小，才有办法进行正确的译码。在美国专利第5,777,992号的专利案件中，即揭露了一种用来计算当前信号帧(current frame)的大小的方法，概略的说，其是使用了以下的公式：

$>>P>=>>Br>N>>\times >{{}_{}}_{}$>

其中P为当前信号帧所包含的信号槽(slot)的数目，Br为数字编码信号的位率(bit rate)，N为一个信号槽所包含的位数，n_s为一个信号帧所包含的样本数，F_s则为数字编码信号的取样率(sampling rate)。

当已知技术所使用的译码器在接收上述的数字编码信号中的一个当前信号帧时，译码器会先使用上述的公式计算出此一当前信号帧的大小，然后才会对此一当前信号帧进行后续的译码处理工作。当使用公式计算出来的P是整数时，即代表了当前信号帧中包含有P个信号槽；至于当计算出来的P不是整数时，则代表了当前信号帧中可能包含有P’个或是P’+1个信号槽(其中P’为一个小于P的最大正整数)，至于当前信号帧中究竟包含有P’个还是P’+1个信号槽，已知技术的译码器则必须使用额外的信息来做决定。

举例来说，在MPEG数字编码信号中的标题栏内，包含有一个称为「延伸位」(padding bit)的字段，当使用上述方法计算出来的P不是整数时，已知技术的译码器即必须检视延伸位所包含的信息，若延伸位是0，即代表当前信号帧中包含有P’个信号槽；若延伸位是1，即代表当前信号帧中包含有P’+1个信号槽。也就是说，已知技术的译码器必需使用上述公式先行计算出P的值，然后视状况决定是否要使用当前信号帧中延伸位所包含的信息，才能决定出当前信号帧的大小。

而在数字编码信号中每个信号帧的标题栏内，通常都会包含所谓的「同步字符」(syncword)，这样的同步字符通常会具有特定的数据模式(datapattern)。以MPEG音频的数字编码信号为例，同步字符的数据模式是固定为1111 1111 1111，即0xFFF。而已知技术的系统可以藉由从当前信号帧开始往前(forward)搜寻固定的数据模式(即搜寻0xFFF)，以找出下一信号帧(next frame)中的同步字符，再藉由计算当前信号帧中的同步字符与下一信号帧中的同步字符间位置的差异，求出当前信号帧的大小。

然而在有些数字编码信号中，特定的数据模式不见得只会出现在同步字符中，亦有可能出现在信号帧的其它地方，这时候上述往前搜寻的方法即无法适用(因为有可能将不是同步字符的数据误认为同步字符)。至于在MPEG音频的数字编码信号中，虽然同步字符的数据模式是唯一的，且不应该出现在其它的地方，然而，由不同的编码器所编码得出的MPEG音频数字编码信号却不见得会遵循如此的原则，也就是说，应该属于同步字符的数据模式有可能在不是同步字符的地方出现。举例来说，MPEG音频中是使用‘0’来作为填充位(stuffing bit)，而填充序列(stuffing sequence)就会是“0000...”，但有的编码器却使用‘1’来作为填充位，此时填充序列就会是“1111...”，而有可能被误认为同步字符。故用前述方式寻找同步字符具有的特定数据模式在某些情形下并不适用。

发明内容

因此本发明提出了一种不需使用公式计算，且不需使用延伸位的信息，即可找出数字编码信号中下一信号帧的同步字符的方法及相关装置。在找出下一信号帧中的同步字符后，可以再藉由计算当前信号帧中的同步字符与下一信号帧中的同步字符间位置的差异，以求出当前信号帧的大小。

根据本发明的一申请专利范围，是揭露一种用来于一数字编码信号中寻找一下一信号帧中的同步字符的方法，该数字编码信号中包含有多个信号帧，每一个信号帧中皆包含有一同步字符，该方法包含有以下步骤：(a)使用一查询表，决定出欲对该下一信号帧的同步字符进行搜寻的一搜寻区域；以及(b)于该数字编码信号中的该搜寻区域内，找出该下一信号帧的同步字符。

根据本发明的又一申请专利范围，是揭露一种用来在一数字编码信号中寻找一下一信号帧中的同步字符的装置，该数字编码信号中包含有多个信号帧，每一个信号帧中皆包含有一同步字符，该装置包含有：一缓冲器，用来接收该数字编码信号；一同步字符搜寻模块，耦合于该缓冲器，用来依据一查询表，决定出欲对该下一信号帧的同步字符进行搜寻的一搜寻区域，并于该数字编码信号中的该搜寻区域内，找出该下一信号帧的同步字符。

附图简述

图1为三层不同的MPEG音频标准所规定的信号帧的格式。

图2为三层不同的MPEG音频标准所共享的标题栏的格式。

图3为本发明方法的实施例流程图。

图4为对于MPEG音频第三层的标准实验统计得出的查询表的一例。

图5为本发明装置的实施例示意图。

附图符号说明

500        装置

510        第一缓冲器

520        同步字符搜寻模块

530        标题检测器

550    读存储器

570    搜寻装置

600    译码器

610    第二缓冲器

620    多路复用器

630    译码模块

具体实施方式

以下将以MPEG音频为例，举例说明本发明所提出的方法及相关装置。请参阅图3，图3为本发明方法的实施例流程图，以下将简述图三中的各个步骤。

步骤310：读出该数字编码信号中一当前信号帧内的位率索引(Bit_rate_index，BRI)与取样率索引(Sampling_rate_index，FSI)。在MPEG音频中，该位率索引与该取样率索引会出现在该当前信号帧中的标题栏内的固定位置。

步骤320：使用一查询表(lookup table)，决定出对应于该位率索引与该取样率索引的一搜寻区域。图4显示了一个对于MPEG音频第三层的标准实验统计得出的查询表的例子，该查询表的搜寻区域是以与当前信号帧起始位置相差的信号槽(Slot)距离来表示。虽然此处仅以MPEG第三层的音频标准(MPEG Audio Layer3，MP3)为例，实际上对于任一种特定标准的数字编码信号而言，熟知技术者都可以很容易地藉由实验的方式，统计得出类似图4的查询表，至于所统计出的查询表则不一定要以位率索引与取样率索引所为查找时的依据，亦可以使用其它信息作为查找时的依据，举例来说，「进阶音频编码」(advanced audio coding，AAC)中所定义的「信号帧长度」(framelength)的字段即是一种可使用的查找依据。

步骤330：在该数字编码信号中的该搜寻区域内，使用往回(backward)搜寻的方式，找出该下一信号帧的同步字符。另外，为了避免在该搜寻区域内搜寻到两个以上的特定数据模式而造成误判(此种情况可能会发生在某些以’1’来作为填充位的数字编码信号中)，可将往回搜寻的过程中找到的第一个特定数据模式作为正确的同步字符。需要说明的是，在本实施例中，使用往回搜寻的方式主要是避免将某些编码器所使用的填充序列误认为同步字符，若无这方面的考虑，系统设计者则可以自行决定欲采用往前搜寻或往后搜寻的方式，在该搜寻区域内找出该下一信号帧的同步字符。

如同先前所述，在图4所举例的查询表是使用实验方式统计得出，对于每一组取样率索引与位率索引，图4中的查询表都列出了一个搜寻区域，包含有一个开始位置以及一个结束位置(在步骤330中是从开始位置「往回」搜寻至结束位置)。而实际上系统设计者在以实验方式统计出查询表时，亦可以将查询表中的任一个搜寻区域定义为从某一个位开始，往前或往回N个位(N为自然数)的距离，而不一定要像图4中明确的定义了各搜寻区域的开始位置与结束位置。

请参阅图5，图5为本发明装置的实施例示意图。在本实施例中，装置500包含有一第一缓冲器510与一同步字符搜寻模块520。同步字符搜寻模块520是耦合于第一缓冲器510，其包含了一标题检测器530，用来读出一数字编码信号中一当前信号帧内的位率索引与取样率索引；一只读存储器550，用来储存一查询表，该同步字符搜寻模块520可以在该查询表中，找出对应于该位率索引与该取样率索引的一搜寻区域；以及一搜寻装置570，用来在该数字编码信号中的该搜寻区域内，使用往回搜寻的方式搜寻特定的数据模式，以找出一下一信号帧的同步字符。为了避免搜寻装置570在该搜寻区域内搜寻到两个以上的特定数据模式而造成误判(此种情况可能会发生在某些以’1’来作为填充位的数字编码信号中)，可将搜寻装置570设定成在往回搜寻的过程中找到的第一个特定数据模式作为正确的同步字符。另一方面，如前所述，若无将填充序列误认为同步字符的疑虑，系统设计者亦可以将其设计成使用往前搜寻的方式，以找出下一信号帧的同步字符。

在本实施例中，装置500是设置在一译码器600之中，译码器600除了包含装置500之外，还包含有一第二缓冲器610、多路复用器620、以及译码模块630。第二缓冲器610与多路复用器620主要是为了要处理MP3信号所设置的，标题检测器540可以依据检测出该数字编码信号的种类而对多路复用器620进行控制，举例来说，当标题检测器540检测出该数字编码信号是以MP3方式编码时，该数字编码信号即可经由第一缓冲器510、第二缓冲器310、多路复用器620而送至译码模块630。至于译码模块630则主要负责信号分析(parse)、重建(reconstruct)、以及逆镜像(inverse mapping)等等的工作。当该数字编码信号是音频信号时，其所输出的重建信号即可以是脉冲码调制(pulse code modulation，PCM)的音频信号。

当然，使用MPEG音频为例主要是为了说明上的方便，实际上本发明所提出的方法及相关装置并不是只能针对MPEG音频的数字编码信号使用，只要是任一种由多个大小不固定的信号帧所组成的数字编码信号，且每一个信号帧中都包含有一个具有特定数据模式的同步字符，即可使用本发明所提出的方法及相关装置。

相较于已知技术，在本发明所提出的方法及相关装置中，并不使用公式计算的方式，也不需要使用延伸位的信息，而是使用查表的方式，决定出下一信号帧的同步字符可能存在的位置，再使用往回搜寻的方式，比对同步字符所具有的特定数据模式，以找出下一信号帧的同步字符，再比较下一信号帧的同步字符与当前信号帧的同步字符间位置的差异，而得出当前信号帧的大小，进而对当前信号帧的数据进行译码，与已知技术具有明显的不同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。