JP2000134105A - オーディオ変換符号化に用いられるブロックサイズを決定し適応させる方法 - Google Patents

オーディオ変換符号化に用いられるブロックサイズを決定し適応させる方法

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    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
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    • H04B1/665—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using psychoacoustic properties of the ear, e.g. masking effect

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド符号化とくにＡＴＲＡＣ符号器
システムに用いられる効率的なブロックサイズ決定方法
であって、改善されたサブフレーム分割方法およびピー
クエネルギー中心方法を提供する。この方法は、より正
確にブロックサイズを決定することができる。 【解決手段】 アタック信号の正確な検出は、プリエコ
ーノイズを大幅に除去または抑圧するために、ハイブリ
ッドオーディオ符号化システムにおいては非常に重要で
ある。全帯域幅のオーディオ信号、または、例えば複数
の周波数帯域にサブバンドフィルタリングされた後の制
限された帯域幅の信号を操作して、ブロックサイズを決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝送またはディジ
タル記録媒体に用いられるディジタルオーディオ信号の
効率的な情報の符号化に関する。
【０００２】
【従来の技術】サブバンド符号化、適応変換符号化、あ
るいは、それらのハイブリッド符号化のような様々な周
波数変換を用いたオーディオ圧縮アルゴリズムが、様々
な民生機器において開発および使用されてきた。適応変
換符号器の例としては、1991年2月の第９０回ＡＥＳ会
議の「高品位音楽信号の適応特殊エントロピー符号化
法、Ａｓｐｅｃ」（Ａｓｐｅｃ： Adaptive spectral e
ntropy coding of high quality music signals）にお
いてケイ．ブランデンブルグ氏（K. Brandenburg）らに
よって報告されたものがあり、また、1992年 1月の通信
における選択された分野（Selected Areas in Communic
ations）に関するＩＥＥＥジャーナル Vol.10, No.1 の
「適応ブロックサイズＭＤＣＴを伴う適応変換符号化法
に基づく128kb/sのハイファイ・オーディオ・コーデッ
ク」（A 128kb/s Hi-Fi Audio Codec based on Adaptiv
e Transform Coding with Adaptive Block Size MDCT）
においてエム．イワダレ氏（M. Iwadare）らによって報
告されたものがある。サブバンド符号化および適応変換
符号化を用いたハイブリッド型のアルゴリズムの例とし
ては、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２−３レイヤ３アルゴリ
ズム、および、ミニディスク（ＭＤ）システムにおいて
用いられる適応変換オーディオ符号化（ＡＴＲＡＣ）圧
縮アルゴリズムがある。これらのアルゴリズムに関して
の詳細は、それぞれ、資料：「情報技術−ディジタル記
録媒体に記録のための動画および音声のコード化を約1.
5Mbit/sで行う技術 第3部：オーディオ（ISO/IEC 111
72‐３：１９９３年）」（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ − Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｏｖ
ｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔ
ｅｄ Ａｕｄｉｏ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｏｒ
ａｇｅ Ｍｅｄｉａ ａｔ ｕｐ ｔｏ Ａｂｏｕｔ
１．５ Ｍｂｉｔｓ／ｓ Ｐａｒｔ３ ： Ａｕｄｉｏ
（ＩＳＯ／ＩＥＣ １１１７２−３ ： １９９
３））、および、資料：1992年 9月のSony社によるＭＤ
システムに関する記述の第１０章から得ることができ
る。これらのアルゴリズムによって使用される変換フィ
ルターバンクは、一般的には、変形離散コサイン変換(M
odified Discrete Cosine Transform)に基づくものであ
り、1987年、ＩＣＡＳＳＰ会報、2161〜2164頁の「ICAS
SPの学会発表「時間軸上におけるエイリアシングの削除
に基づくフィルターバンク設計を用いたサブバンド/変
換コード化」（Subband/Transform Coding Using Filte
r Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cance
llation）においてプリンセン氏（Princen）およびブラ
ッドレイ氏（Bradley）によって最初に提案されたもの
である。
【０００３】図５に示されるように、典型的な変換符号
器においては、入力オーディオサンプルは、まず、バッ
ファー５１によってフレームごとにバッファリングさ
れ、それと同時に、ブロックサイズ判定部５２に送ら
れ、オーディオサンプルの窓および変換部５３を実行す
る前に適切なブロックサイズまたは窓が決定される。Ａ
ＴＲＡＣアルゴリズムのようなハイブリッドサブバンド
変換符号器においては、４４．１ｋＨｚでの標本化、す
なわち、毎秒４４，１００サンプルが一定の時間間隔で
生成され１６ビットかあるいはそれ以上の解像度で量子
化された入力オーディオサンプルにハイブリッドサブバ
ンド変換符号化が施される。
【０００４】図６は、ＡＴＲＡＣアルゴリズムのハイブ
リッドサブバンド変換符号化処理を示す。入力オーディ
オサンプルは、まず、直交ミラーフィルター６１を用い
て２つの同一の帯域幅にサブバンドフィルタリングさ
れ、その結果として得られたより低い周波数帯域が、さ
らなる直交ミラーフィルターの組６２によってさらに帯
域分割される。ここで、Ｌ、Ｍ、Ｈは、それぞれ低い帯
域、中間帯域、そして、高い帯域を意味する。高い周波
数帯域における信号を低い周波数帯域における信号に時
間整合させるために時間遅延部６３が用いられる。
【０００５】このサブバンドサンプルは、ブロックサイ
ズ判定部６４に別々に送られ、窓処理および変形離散コ
サイン変換処理部６５、６６、および６７のための適切
なブロックサイズが決定される。２つのブロックサイズ
すなわち２つのブロックモードの中の１つが、周波数帯
域のそれぞれに対して選択される。そして、変換された
サンプルは、ユニットにグループ化され、それぞれのユ
ニット内において、ユニットサンプルに等しいかあるい
はユニットサンプルの最大振幅をわずかに越えるにすぎ
ないスケールファクターが選択される。そして、変換さ
れたサンプルは、決定されたスケールファクターおよび
ダイナミックビットアロケーションおよび量子化部６８
においてビットアロケーション情報を用いて量子化され
る。
【０００６】変換符号化において、とくに、アタックを
包含するオーディオフレームに対しての変換符号化ブロ
ックサイズが長い場合には、信号振幅の急激な増大すな
わちアタックに先行する静かな期間においてプリエコー
またはノイズ／リンギング効果が発生する可能性がある
ことが知られている。ブロック境界におけるノイズだけ
でなくプリエコーをも抑圧するために、典型的には、適
応ブロックサイズを備えた変形離散コサイン変換が使用
される。信号のアタックが検出された場合に短ブロック
変換を用いてアタック信号を処理し、隣接するブロック
にリンギングあるいはノイズ信号を発生させないように
するためには、まず最初に、変換符号化に有効なブロッ
クサイズを選択しなければならない。ブロックのサイズ
が十分に短くされるならば、プリエコーは聞き取ること
ができない。重要な問題は、アタック信号そのものを正
確に検出することである。
【０００７】図７は、1992年のＭＤシステムに関する記
述に略述されるブロックサイズの決定方法を示す。ステ
ップ７１のピーク値検出ブロックでは、３２サンプルか
らなる各ブロック内のピーク値を識別する。ステップ７
２において、隣接するピーク値が比較される。判定のス
テップ７３において、もしその差分が１８ｄＢを越えた
ならば、ステップ７４において、モード１すなわち短ブ
ロックモードが選択される。もしそうでなければ、ステ
ップ７５において、個々の周波数帯域に対する長ブロッ
クモードであるモード３またはモード４が選択される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】適応変換符号化または
ハイブリッドサブバンド変換符号化におけるプリエコー
を良好に抑圧するためには高能率のオーディオ信号の分
類方法およびブロックサイズの決定方法が必要とされ
る。これは、プリエコーをまったく聞き取れないものに
するものでなければならない。変換に用いられる実際の
ブロックサイズが本質的に重要な要素であることは認識
されているが、信号のアタック、特に、その致命的なも
のを正確に検出することはきわめて意義のあることであ
る。通常、オーディオ信号の変換符号化には長いブロッ
クを用いることが望まれる。なぜなら、それに対応して
得られるより良好な周波数解像度は、オーディオ信号成
分の冗長性および散布性(irrelevancy)をより正確に除
去することをもたらすからである。このことは、オーデ
ィオ信号の特性が緩やかに変化するようなオーディオ信
号からなるセグメントに特にあてはまる。絶対的に必要
であると認められる場合にだけ、また、致命的なアタッ
ク信号に対してだけ短ブロックが使用されるべきであ
る。
【０００９】従来技術によって提供されるブロックサイ
ズの決定方法からは、過渡信号すなわちアタック信号の
検出精度において良好な結果が得られなかった。それ
は、プリマスキング区間の時間間隔において発生するア
タック信号を検出できないことがある。プリマスキング
とは、時間領域で発生する大きな音すなわちアタックの
急激な立ち上がりがあるとそのアタックに先行する音に
対してマスクキング効果を有する状態である。そのよう
な検出の失敗は、ときどき、好ましくない可聴効果をも
たらすことがある。単一トーンマスカーの実験は５ｍｓ
〜２０ｍｓで持続するプリマスキング区間を実証してい
るが、経験的には、より近い区間でのプリエコーを聞き
取ることができた。効果的なプリマスキング区間は、５
ｍｓよりも近い領域にあると予想される。マスカーが発
生した後の残存マスキング効果であるポストマスキング
効果は、典型的には、２０ｍｓかまたはそれ以上の範囲
に及ぶ。
【００１０】一般に、長ブロックフレームサイズが２０
ｍｓよりも小さい場合には、ピーク信号のリリース(rel
ease) は、通常、意義のある効果を有するとはみなされ
ない。非常に高い精度でブロックサイズを決定するため
にはポストマスキング効果が考慮されてもよい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、高精度のブロ
ックサイズ決定方式の必要性に基づくものであり、ま
た、プリマスキング効果およびポストマスキング効果い
ずれもの時間的なマスキングを考慮したものである。本
発明によれば、全帯域幅のオーディオ信号、または、例
えば複数の周波数帯域にサブバンドフィルタリングされ
た後の制限された帯域幅の信号を操作する手段が可能と
なる。
【００１２】本発明は、経験的なプリマスキング区間を
考慮して、１／２の時間間隔からなる最後のサブフレー
ムを除いて、現在考察しているフレーム内のオーディオ
サンプルを約３ｍｓの等しい時間間隔からなるサブフレ
ームにグループ化する手段を有し、この現在考察してい
るフレームは、直前に考察したフレームの最後のサブフ
レームの全部または半分、そして、オプションとして、
拡張フレームを構成する将来のフレームからの半分のサ
ブフレームとともに、ピーク値を評価するのに用いら
れ、さらに、このサブフレーム内のピーク値を識別する
手段と、隣接する時間間隔におけるピーク値間の差分を
計算する手段と、サブフレームの時間間隔だけ隔てられ
たピーク値間の差分をオプションとして計算する手段
と、その差分を所定のしきい値と比較した後に、長ブロ
ックサイズかまたは短ブロックサイズのどちらが使用さ
れるべきかを決定する手段と、を有する。
【００１３】もう１つの方法は、現在のフレームにある
サンプルを直前に考察したフレームの最後のサブフレー
ムの全部または半分とともにグループ化する手段を備
え、このサブフレームの時間間隔は、人間の耳の時間的
な聴覚特性によって決定され、さらに、結果として得ら
れたグループ化の範囲内の選択された数のピーク値を識
別する手段と、大きさの順に選択されたピーク値を基準
ピーク値として指定する手段と、基準ピーク値に先行す
るサブフレームの時間間隔内からピーク値を識別する手
段と、基準ピーク値とそれに先行するサブフレームの時
間間隔内にあるピーク値との間の差分を計算する手段
と、その差分を所定のしきい値と比較する手段とを備
え、その差分が所定のしきい値を越えた場合にはより短
いブロックサイズを実施し、もしそうでなければ、新し
い基準ピーク値が用いられて、所定のしきい値を越える
差分が検出されるまで、または、すべての有効なピーク
値が考察されてしまうまで処理が繰り返される。
【００１４】現在考察しているフレーム内のオーディオ
サンプルをサブフレームにグループ化する前述の手段
は、まず、現在のフレームに存在するすべてのサンプル
とともに、直前のフレームから、そして、オプションと
して直後のフレームから、指定された数のオーディオサ
ンプルを考察することを含む。各サブフレームに対する
時間間隔は、経験的に決定されたプリマスキング区間に
よれば、約３ｍｓに及ぶものであるべきである。その指
定された数のオーディオサンプルは、約１／２のサブフ
レーム区間のものであるべきである。
【００１５】サブフレームへのグループ化は、図３に示
されるように進行してもよい。現在のサブフレームのピ
ークと直前の２つのサブフレームまでのピークとの間の
差分の計算を考察することによって、より広い範囲の信
号がアタック信号として分類されることが可能である。
そして、得られたピーク値の差分は、絶対値として設定
されたしきい値と比較される。これは、信号のリリース
によるポストマスキング効果が無視されることを意味す
る。もしポストマスキング効果をさらに意義のないもの
として考察したいならば、負のしきい値との比較が必要
である。
【００１６】まずオーディオサンプルがサブフレームに
グループ化される第１の手段の組み合わせは、ブロック
サイズ決定に用いられるピーク値を得るためのそして差
分を計算するための便利でかつ計算面でより簡便な方法
を提供する。しかしながら、この手段の組み合わせは、
すべての起こり得る信号のアタックすなわち過渡現象の
すべてを完全には探索しない。
【００１７】選択された数のピーク値がまず前述の拡張
フレーム内で識別されるもう１つの手段の組み合わせ
は、より完全な探索を可能にする。許容される計算面で
の負荷に依存して、まず、ピークの最大数が識別され
る。もっとも大きなピーク値が、まず、基準ピークとみ
なされる。この基準ピークを起点にした時間窓のサブフ
レームから、ピーク値が確定され、基準ピークとの差分
が計算される。もしこの差分が所定のしきい値よりも大
きくなければ、第２のもっとも大きなピーク値を基準ピ
ーク値として用いるなどしてこの手順が繰り返される。
この処理は、所定のしきい値を越える差分が検出される
まで、または、すべての有効なピーク値が考察されてし
まうまで繰り返される。
【００１８】第１の観点による本発明は、変換符号器の
サブフレームサイズ（以下、ブロックサイズと称する）
を決定するためにオーディオ信号を識別してサブクラス
に分類する方法であって、 ａ）前記変換符号器に有効なブロックサイズ（または、
サブフレームサイズ）または窓の数を決定するステップ
と、 ｂ）入力オーディオ信号または入力オーディオ信号を時
間間隔でサンプルに標本化し、前記サンプルを等しい数
のサンプルからなる各フレームにグループ化するステッ
プと、 ｃ）時間領域において前記フレームを分析して１つまた
はそれ以上の比較インデックス(comparison indices)を
生成するステップと、 ｄ）変換符号器のための適切なブロックサイズ（また
は、サブフレームサイズ）または窓を選択するステップ
とを備えたことを特徴とする方法である。
【００１９】第２の観点による本発明は、前記オーディ
オ信号が、全帯域幅のオーディオ信号か、または、２次
標本化され、フィルタリングされ、あるいは、制限され
た帯域幅のオーディオ信号のいずれかである第１の観点
に記載の方法である。
【００２０】第３の観点による本発明は、第１の観点に
記載の前記ステップｃ）の時間領域においてオーディオ
サンプルからなるフレームを分析する方法が、 ａ）前記変換符号器で用いられる窓関数を考慮すること
によって、各前記フレーム／サブバンドフレームを拡張
するステップと、 ｂ）オーディオサンプルを含む前記拡張されたフレーム
／サブバンドフレームをより小さいサブフレームにさら
に再分割するステップであって、そのより小さいサブフ
レームの数は、人間の耳の時間的聴覚特性によって決定
されるような時間間隔によって決定される、該再分割す
るステップと、 ｃ）前記サブフレーム内のサンプルの振幅に基づいて各
前記サブフレーム内のピーク値を識別するステップと、 ｄ）隣接するサブフレームのピーク値間の差分かまたは
１つのサブフレームの時間間隔だけ隔てられた２つのサ
ブフレームのピーク値間の差分のいずれかを計算するス
テップであって、これらの差分は、請求項１に記載のス
テップｃ）の前記比較インデックスである、該差分を計
算するステップと、 ｅ）前記インデックスを所定のしきい値と比較するステ
ップであって、このインデックスが所定のしきい値を越
える場合にはより小さいブロックサイズ（または、サブ
フレームサイズ）が実施され、もしそうでなれば、より
大きなブロックサイズ（または、サブフレームサイズ）
が実施される、該比較するステップとを備えた第１の観
点に記載の方法である。
【００２１】第４の観点による本発明は、第１の観点に
記載の前記ステップｃ）の時間領域においてオーディオ
サンプルからなるフレームを分析する方法が、 ａ）前記変換符号器で用いられる窓関数を考慮すること
によって、各前記フレーム／サブバンドフレームを拡張
するステップと、 ｂ）拡張されたフレーム内のサンプルの振幅に基づい
て、各前記拡張されたフレーム／拡張されたサブバンド
フレーム内の指定された数のピーク値を識別するステッ
プであって、各ピーク値は局所的な最大振幅値である、
該識別するステップと、 ｃ）人間の耳の時間的聴覚特性によって決定されるよう
なサブフレームの時間間隔を識別するステップであっ
て、もっとも大きな前記ピーク値を基準ピーク値とみな
し、その基準ピーク値に先行するサブフレームの時間間
隔内からピーク値を識別する、該識別するステップと、 ｄ）基準ピーク値とそれに先行する前記サブフレームの
時間間隔内のピーク値との間の差分を計算するステップ
と、 ｅ）前記差分を所定のしきい値と比較するステップであ
って、その差分が所定のしきい値を越える場合により小
さいブロックサイズ（または、サブフレームサイズ）が
実施される、該比較するステップとを備えた第１の観点
に記載の方法である。
【００２２】第５の観点による本発明は、第４の観点に
記載の前記ステップｅ）の時間領域においてオーディオ
サンプルからなるフレームを分析する方法が、 ａ）第４の観点に記載のステップｅ）の差分が所定のし
きい値を越えない場合には、第４の観点に記載のステッ
プｃ）において検出されたピーク値を新しい基準ピーク
値とみなすことによって、請求項４に記載のステップ
ｃ）、ｄ）、ｅ）を繰り返すステップと、 ｂ）すべての局所的な最大値が最後のサブフレームの時
間間隔において検査されてしまった後に所定のしきい値
を越える差分が検出されない場合には、大きなブロック
サイズ（または、サブフレームサイズ）に決定するステ
ップとを備えた第４の観点に記載の方法である。
【００２３】第６の観点による本発明は、第5の観点に
記載のステップｂ）において、最後のサブフレームの時
間間隔が、それに先行するサブフレームの時間間隔より
も小さいかまたは等しいものであり、そのことは、それ
ぞれの拡張されたフレーム／サブバンドフレームの実際
の状態に依存する第5の観点に記載の方法である。
【００２４】第７の観点による本発明は、第４の観点に
記載の時間領域においてオーディオサンプルからなるフ
レームを分析する方法であって、もし第４の観点に記載
のステップｅ）が所定のしきい値を越える差分を検出し
なければ、基準ピーク値に先行する２つのサブフレーム
の時間間隔からのピーク値かまたは１つのサブフレーム
の時間間隔からのピーク値のいずれかを識別する第４の
観点に記載の方法である。
【００２５】第８の観点による本発明は、第３または第
４の観点のいずれかに記載の時間領域においてオーディ
オサンプルからなるフレームを分析する方法であって、
先行するオーディオフレームの前記最後のサブフレーム
の時間間隔内のオーディオサンプルが、ピーク値間の前
記差分の計算に考慮される第３または第４の観点のいず
れかに記載の方法である。
【００２６】第９の観点による本発明は、変換符号器の
ブロックサイズ（以下、サブフレームサイズと称する）
を決定するためにオーディオ信号を識別してサブクラス
に分類する方法であって、 ａ）オーディオ信号を異なる周波数帯域に分割するステ
ップと、 ｂ）各周波数帯域ごとに存在するオーディオサンプルを
等しい時間間隔からなるフレームにグループ化するステ
ップであって、異なる周波数帯域に属するフレーム内の
前記オーディオサンプルの数は、必ずしも等しくなくて
もよい、該グループ化するステップと、 ｃ）第３または第４の観点のいずれかに記載の分析する
方法を等しい時間間隔からなる各前記フレームに対して
実行し、異なる周波数帯域に対して異なったブロックサ
イズ（または、サブフレームサイズ）を決定するステッ
プとを備えたことを特徴とする方法である。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は、改善されたサブフレーム
分割ブロックサイズ決定方法(Improved Division Block
Size Determination Method)に基づく実施形態のフロ
ーチャートを示す。一般的な状況では、ハイブリッドサ
ブバンド変換符号器が、その本質性から想定される。変
換符号化だけが純粋に用いられる場合には、サブバンド
の数は１として処理することができる。図１のステップ
１４において定義されるように、各サブバンドのフレー
ムは、サブフレームに分割される。わかりやすくするた
めに、１２８サンプルからなるサブバンドのフレームサ
イズを用いた例が図３に示される。約３．０ｍｓの時間
間隔となる３２サンプルからなるサブバンドのサブフレ
ームサイズは、プリマスキングを考慮すれば適切なもの
である。
【００２８】この実施形態において、従来技術とのおも
な相違点は２つある。その１つは、１２８サンプルを用
いるだけでなく、アタック信号を検出するための１６サ
ンプルの拡張部を、１２８からなる現在のサブバンドの
フレームサイズが有することである。この拡張部は、Ｍ
ＤＣＴの窓関数から得られるものである。もう１つは、
隣接するピーク値の間の差分を検査し、もし隣接するピ
ーク値の間の差分が所定のしきい値よりも小さければ、
さらに、サブフレームのセグメントだけ隔てられたピー
ク値の間の差分を検査することである。これらのいずれ
もが、アタック信号を検出し損なう確率を減少させるの
に必要なものである。
【００２９】ステップ１１においてサブバンドおよびフ
レームサイズの数が初期化された後、それぞれのサブバ
ンドごとにブロックサイズの決定が実行される。判定の
ステップ１２は、すべてのサブバンドが分析されたかを
どうかを確認する。実行されるサブバンドフィルタリン
グの種類に応じて、すべてのサブバンドに対して使用さ
れる帯域幅が等しかろうがあるいは等しくなかろうが、
ステップ１３において、サブバンドのフレームサイズお
よび適切なサブフレームサイズの値の割り付けがそれに
応じて適宜変化する。
【００３０】ステップ１４において、各サブバンドのフ
レームは、ＭＤＣＴの窓関数によって包含されるすべて
のサンプルを考察することによってＮＳＦ（＝ＮＳＵＢ
ｉ＋Ｍｉ）にまで拡張される。ここで、Ｍｉは、拡張さ
れたサンプルの数である。例えば、３２サンプルのＭＤ
ＣＴに対しては、拡張されるサンプルの数は１６であ
る。ステップ１５において、ピークを識別するためにセ
グメントの数が計算される。ステップ１６において、各
セグメント内のピーク値が識別される。
【００３１】ステップ１７において、隣接するピーク値
の間の差分と、サブフレームのセグメントだけ隔てられ
たピーク値の間の差分とが計算される。判定のステップ
１８において決定されるように、個々の差分が所定のし
きい値を越えている間は、ステップ１１０において短ブ
ロックの割り付けがなされる。もしそうでなければ、ス
テップ１９において長ブロックの割り付けがなされる。
【００３２】図３に示されるように、ピーク値を識別す
るために、サブバンドの拡張フレームが形成される。図
３に示される例によれば、ここでは、サブフレームサイ
ズは３２であり、拡張されたサンプルの数は、３２サン
プルのＭＤＣＴに用いられる窓関数によって１６とな
る。直前のフレームからの１６サンプルとともに１２８
サンプルからなるサブバンドのフレームサイズが、アタ
ック信号を検出するために考察される。したがって、４
つの３２サンプルからなるサブフレームおよび１つの１
６サンプルからなるサブフレームが、繰り返される各決
定において使用される。
【００３３】ここで、図３に示されるように、将来の
（直後の）フレームから得られる１６サンプルは無視す
ることができる。なぜなら、窓処理された値は、この期
間で鋭く立ち下がり、さらに、この部分は、サブバンド
の拡張フレームの最後の部分であるからである。ゆえ
に、計算されるべきピーク値の数は５である。全体とし
ては、ピーク値の間で最大７つの異なった計算が実行さ
れる。効率的に実施するために、計算された差分の１つ
が所定のしきい値を越えたらすぐに、短ブロックモード
が作動させられる。典型的には、すべてのδｉ （ｉ＝
１，２，３，または，４）が所定のしきい値よりも小さ
ければ、Ｐ3 とＰ1 の間、Ｐ4 とＰ2 の間、Ｐ5 とＰ3
の間でのさらなる比較が必要とされる。δｉ（ｉ＝１，
２，３，４，５，６，または，７）の１つが所定のしき
い値よりも大きい間は、計算時間を節約するためにこの
比較が停止されてもよい。
【００３４】図２は、ピークエネルギー中心ブロックサ
イズ決定方法(Peak Energy Centered Block Size Deter
mination Method)に基づく実施形態を示す。アタック信
号は、信号のある区間にわたって鋭く立ち上がる信号の
エネルギーとして考察することができる。図４に示され
るものと同じような区間にアタック信号がある場合、信
号におけるピーク値の時期は、ほぼ、鋭く立ち上がるエ
ネルギーの中心とみなすことができる。経験的な観測に
よれば、これは多くの場合にあてはまる。
【００３５】図４に示されるように、Ｐは、期間ＳＤに
おける信号のピーク値である。Ｃはピーク値Ｐの位置で
あり、それは、期間ＳＤにおける信号が有するエネルギ
ーの焦点である。点Ｂは、点Ｃから３２サンプルだけ離
れた点である。別のピーク値が、点Ｂから開始して点Ａ
まで探索され、それを３２サンプルからなるサブブロッ
クとして処理する。
【００３６】所定のしきい値と比較して、もしピーク値
Ｐが第２のピーク値Ｐｓよりも大きければ、この現在の
ブロックにアタック信号が現れていると判定される。そ
して、この現在のブロックに短ブロックＭＤＣＴが適用
される。もしそうでなければ、第２のピーク値Ｐｓが新
しいＰとして用いられ、点Ｓに到達するまで上述のステ
ップが繰り返して適用される。もし、その第２のピーク
値Ｐｓよりも大きな他のピーク値がなければ、長ブロッ
クＭＤＣＴが適用される。
【００３７】図２は、ピークエネルギー中心ブロックサ
イズ決定方法のフローチャートである。Ｐ、Ｐｓ、Ｃ、
Ｂ、Ａ、および、Ｓの意味は、図４に示されるものと同
じである。図２において、ステップ２１は、オーディオ
信号に用いられるブロックサイズ決定方法の初期化であ
る。
【００３８】ステップ２２は、すべてのサブバンドがブ
ロックサイズ決定に関して検査されたかどうかを判定す
る。もし“Ｙｅｓ”であれば、処理を終了する。もしそ
うでなければ、ブロックサイズの決定が次のサブバンド
に対して実行される。ステップ２３において、ピーク値
Ｐが現在のサブバンドのフレームに対して検出され、そ
れに対応するピークエネルギー中心点Ｃが配置される。
【００３９】ステップ２４において、ピークエネルギー
値Ｐの立ち上がりエンベロープの期間は、中心点Ｃから
開始する３２サンプルからなるサブブロックであるＢＣ
セグメントであると仮定する。ステップ２５において、
第２のピーク値Ｐｓが、点Ｂおよび点Ａによって区切ら
れる３２サンプルからなるサブブロックにおいて探索さ
れる。
【００４０】ステップ２６において、もし第２のピーク
値Ｐｓが所定のしきい値だけＰよりも小さければ、ステ
ップ２７において、短ブロックモードが割り当てられ
る。もしそうでなければ、ステップ２８において、点Ａ
がサブバンドのフレームＳの開始点と一致するかどうか
の検査がなされる。もし一致しなければ、ステップ２１
０においてＰｓは新しいＰとして用いられ、上述のステ
ップ２４、２５、２６、２７、および２８が繰り返され
る。もし“Ｙｅｓ”であれば、長ブロックモードが現在
のサブバンドのフレームに割り当てられる。
【００４１】図４は、ＳＣの長さが３２サンプルの２倍
よりも長い場合に有効である。ＳＣの長さが３２サンプ
ルの２倍よりも短い場合には、ＢＣの長さは、３２に固
定されることはないが、３２サンプルよりも小さいＳＣ
／２である。この場合には、ＳＢの長さも、同様に、３
２よりも小さく、ＳＣ／２である。すなわち、Ｂは、Ｓ
とＣとの中間点である。ＳＣの長さが、１．４５ｍｓに
相当する３２サンプルの１／２である１６サンプルより
も短い場合には、長ブロックのＭＤＣＴが現在のブロッ
クに用いられる。この場合でさえも、現在のブロックの
開始部分にアタック信号が存在すれば、プリマスキング
は、このアタック信号によって生じる２．９ｍｓよりも
小さいプリエコーを有する短い期間をマスクすることが
できる。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、オーディオ信号のアタックの
検出、そして、オプションとして、信号のリリースの検
出に優れた効果がある。上述のブロックサイズ決定技術
のいずれを用いても、致命的な過渡信号のアタックが高
い精度で検出され、その結果として、可聴プリエコーを
抑圧または除去することができる。変換符号化に対して
適切なブロックサイズが使用されるならば、これが可能
となる。様々な技術オプションが、計算面での負荷量に
応じて、支援可能なＲＡＭおよびＲＯＭに組み込まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態である改善されたサ
ブフレーム分割ブロックサイズ決定方法を説明するフロ
ーチャート。
【図２】 本発明の第２の実施形態であるピークエネル
ギー中心ブロックサイズ決定方法を説明するフローチャ
ート。
【図３】 サブフレームによる方法および差分計算を説
明する図。
【図４】 ピークエネルギー中心ブロックサイズ決定方
法を説明する図。
【図５】 適応変換符号器の前処理のブロック図。
【図６】 ＡＴＲＡＣ符号器の前処理のブロック図。
【図７】 従来技術によるブロックサイズ決定方法のフ
ローチャート。
【符号の説明】
５１…バッファー ５２…ブロックサイズ判定部 ５３…オーディオサンプルの窓および変換部 ６１…直交ミラーフィルター ６２…直交ミラーフィルターの組 ６３…時間遅延部 ６４…ブロックサイズ判定部 ６５，６６，６７…窓処理および変形離散コサイン変換
処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スア ホン・ネオ シンガポール534415シンガポール、タイ・ セン・アベニュー、ブロック1022、04− 3530番、タイ・セン・インダストリアル・ エステイト、パナソニック・シンガポール 研究所株式会社内 (72)発明者 アー ペン・タン シンガポール534415シンガポール、タイ・ セン・アベニュー、ブロック1022、04− 3530番、タイ・セン・インダストリアル・ エステイト、パナソニック・シンガポール 研究所株式会社内 Ｆターム(参考） 5D045 DA08 5J064 AA02 BA15 BA16 BC12 BC14 BC18 BC22 BD00 9A001 EE04 KK31

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変換符号器のサブフレームサイズ（以
    下、ブロックサイズと称する）を決定するためにオーデ
    ィオ信号を識別してサブクラスに分類する方法であっ
    て、 ａ）前記変換符号器に有効なブロックサイズ（または、
    サブフレームサイズ）または窓の数を決定するステップ
    と、 ｂ）入力オーディオ信号または入力オーディオ信号を時
    間間隔でサンプルに標本化し、前記サンプルを等しい数
    のサンプルからなる各フレームにグループ化するステッ
    プと、 ｃ）時間領域において前記フレームを分析して１つまた
    はそれ以上の比較インデックス(comparison indices)を
    生成するステップと、 ｄ）変換符号器のための適切なブロックサイズ（また
    は、サブフレームサイズ）または窓を選択するステップ
    とを備えたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記オーディオ信号が、全帯域幅のオー
    ディオ信号か、または、２次標本化され、フィルタリン
    グされ、あるいは、制限された帯域幅のオーディオ信号
    のいずれかである請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の前記ステップｃ）の時
    間領域においてオーディオサンプルからなるフレームを
    分析する方法が、 ａ）前記変換符号器で用いられる窓関数を考慮すること
    によって、各前記フレーム／サブバンドフレームを拡張
    するステップと、 ｂ）オーディオサンプルを含む前記拡張されたフレーム
    ／サブバンドフレームをより小さいサブフレームにさら
    に再分割するステップであって、そのより小さいサブフ
    レームの数は、人間の耳の時間的聴覚特性によって決定
    されるような時間間隔によって決定される、該再分割す
    るステップと、 ｃ）前記サブフレーム内のサンプルの振幅に基づいて各
    前記サブフレーム内のピーク値を識別するステップと、 ｄ）隣接するサブフレームのピーク値間の差分かまたは
    １つのサブフレームの時間間隔だけ隔てられた２つのサ
    ブフレームのピーク値間の差分のいずれかを計算するス
    テップであって、これらの差分は、請求項１に記載のス
    テップｃ）の前記比較インデックスである、該差分を計
    算するステップと、 ｅ）前記インデックスを所定のしきい値と比較するステ
    ップであって、このインデックスが所定のしきい値を越
    える場合にはより小さいブロックサイズ（または、サブ
    フレームサイズ）が実施され、もしそうでなれば、より
    大きなブロックサイズ（または、サブフレームサイズ）
    が実施される、該比較するステップとを備えた請求項１
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の前記ステップｃ）の時
    間領域においてオーディオサンプルからなるフレームを
    分析する方法が、 ａ）前記変換符号器で用いられる窓関数を考慮すること
    によって、各前記フレーム／サブバンドフレームを拡張
    するステップと、 ｂ）拡張されたフレーム内のサンプルの振幅に基づい
    て、各前記拡張されたフレーム／拡張されたサブバンド
    フレーム内の指定された数のピーク値を識別するステッ
    プであって、各ピーク値は局所的な最大振幅値である、
    該識別するステップと、 ｃ）人間の耳の時間的聴覚特性によって決定されるよう
    なサブフレームの時間間隔を識別するステップであっ
    て、もっとも大きな前記ピーク値を基準ピーク値とみな
    し、その基準ピーク値に先行するサブフレームの時間間
    隔内からピーク値を識別する、該識別するステップと、 ｄ）基準ピーク値とそれに先行する前記サブフレームの
    時間間隔内のピーク値との間の差分を計算するステップ
    と、 ｅ）前記差分を所定のしきい値と比較するステップであ
    って、その差分が所定のしきい値を越える場合により小
    さいブロックサイズ（または、サブフレームサイズ）が
    実施される、該比較するステップとを備えた請求項１に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の前記ステップｅ）の時
    間領域においてオーディオサンプルからなるフレームを
    分析する方法が、 ａ）請求項４に記載のステップｅ）の差分が所定のしき
    い値を越えない場合には、請求項４に記載のステップ
    ｃ）において検出されたピーク値を新しい基準ピーク値
    とみなすことによって、請求項４に記載のステップ
    ｃ）、ｄ）、ｅ）を繰り返すステップと、 ｂ）すべての局所的な最大値が最後のサブフレームの時
    間間隔において検査されてしまった後に所定のしきい値
    を越える差分が検出されない場合には、大きなブロック
    サイズ（または、サブフレームサイズ）に決定するステ
    ップとを備えた請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のステップｂ）におい
    て、最後のサブフレームの時間間隔が、それに先行する
    サブフレームの時間間隔よりも小さいかまたは等しいも
    のであり、そのことは、それぞれの拡張されたフレーム
    ／サブバンドフレームの実際の状態に依存する請求項５
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載の時間領域においてオー
    ディオサンプルからなるフレームを分析する方法であっ
    て、もし請求項４に記載のステップｅ）が所定のしきい
    値を越える差分を検出しなければ、基準ピーク値に先行
    する２つのサブフレームの時間間隔からのピーク値かま
    たは１つのサブフレームの時間間隔からのピーク値のい
    ずれかを識別する請求項４に記載の方法。
  8. 【請求項８】 請求項３または４のいずれかに記載の時
    間領域においてオーディオサンプルからなるフレームを
    分析する方法であって、先行するオーディオフレームの
    前記最後のサブフレームの時間間隔内のオーディオサン
    プルが、ピーク値間の前記差分の計算に考慮される請求
    項３または４のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 変換符号器のブロックサイズ（以下、サ
    ブフレームサイズと称する）を決定するためにオーディ
    オ信号を識別してサブクラスに分類する方法であって、 ａ）オーディオ信号を異なる周波数帯域に分割するステ
    ップと、 ｂ）各周波数帯域ごとに存在するオーディオサンプルを
    等しい時間間隔からなるフレームにグループ化するステ
    ップであって、異なる周波数帯域に属するフレーム内の
    前記オーディオサンプルの数は、必ずしも等しくなくて
    もよい、該グループ化するステップと、 ｃ）請求項３または４のいずれかに記載の分析する方法
    を等しい時間間隔からなる各前記フレームに対して実行
    し、異なる周波数帯域に対して異なったブロックサイズ
    （または、サブフレームサイズ）を決定するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
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