JP2000307661A - 符号化装置および復号化装置 - Google Patents

符号化装置および復号化装置

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JP2000307661A
JP2000307661A JP11115554A JP11555499A JP2000307661A JP 2000307661 A JP2000307661 A JP 2000307661A JP 11115554 A JP11115554 A JP 11115554A JP 11555499 A JP11555499 A JP 11555499A JP 2000307661 A JP2000307661 A JP 2000307661A
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Kosuke Nishio
孝祐 西尾
Masahiro Sueyoshi
雅弘 末吉
Masaharu Matsumoto
正治 松本
Kazutada Abe
一任 阿部
Takashi Katayama
崇 片山
Akihisa Kawamura
明久 川村
Takashi Fujita
剛史 藤田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のエンコーダ、デコーダよりも小さな遅
延量、小さなバッファサイズにより、シームレスな処理
を実現しつつ、エンコーダ、デコーダのバッファのオー
バーフロー及びアンダーフローを防ぐこと。 【解決手段】 符号化装置11は、入力された音響信号
から1フレームの最大フレーム長が規定されている可変
フレーム長のビットストリームを生成し、一定の転送レ
ートで前記ビットストリームを出力する符号化装置であ
って、音響信号から前記ビットストリームを生成する符
号化部11aと、符号化部11aが生成した前記ビット
ストリームを保存する保存部11bとを備え、前記転送
レートは、所定の最大転送レート以下であり、符号化部
11aが生成する前記ビットストリームの量の最大値
は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じて制
限される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル音響デー
タのエンコーダ及びデコーダに関し、特に入出力バッフ
ァのオーバーフロー及びアンダーフローを防ぐエンコー
ダ及びデコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】音響信号を符号化する方式の1つに、M
PEG2−AAC(AdvancedAudioCod
ec)符号化方式がある。この方式を使用して符号化し
たデータ(ビットストリーム)を送信する送信機はMP
EG2−AACエンコーダを備えており、符号化された
データを受信する受信機はMPEG2−AACデコーダ
を備えている。
【0003】MPEG2−AACエンコーダにおいて
は、各フレームにおけるビットストリームの生成量は可
変である。しかし、転送レートは一定であるため、生成
されたビットストリームを全て転送するためには、送信
機内にビットストリーム保存のための出力バッファを設
けて、1フレーム時間に転送できないビットストリーム
を出力バッファに残しておく必要がある。出力バッファ
に残されたビットストリームは、次のフレーム時間以降
に順次転送される。このようなビットストリームの転送
を実現するため、各フレームにおいて生成されるビット
ストリーム量は、出力バッファに保存してあるビットス
トリーム量との和が、転送レート分以上であって最大転
送レート分以下になるように制御される。
【0004】MPEG2−AACが有するこのような機
能を、ビットリザーバという。ビットリザーバにより、
1フレームのデータを符号化するために必要なデータ量
を転送レートによって制限する必要がなくなる。そのた
め、転送レートが低い場合であっても、必要に応じて転
送レート以上のデータを割り当てることにより、従来の
ビットレートの生成長が固定であったエンコーダと比較
して、より高音質のデータを提供することができる。
【0005】図5は、従来のMPEG2−AACエンコ
ーダにおけるビットストリーム生成及び転送の状態遷移
図である。図5は、最大転送レート288kbps及び
最小転送レート32kbpsのエンコーダにおいて、転
送レート32kbpsでエンコードを行う場合の例を示
している。
【0006】図5において、縦軸はビットストリーム量
を表し、横軸は経過時間を表す。ビットストリーム量の
変化は、図5中の実線により表されている。垂直方向へ
のビットストリームの増加は、エンコーダによるビット
ストリームの生成を表している。水平方向へのビットス
トリームの減少は、ビットストリームの転送を表してい
る。
【0007】このように生成し、転送されるビットスト
リームを受信するために、MPEG2−AACデコーダ
を備えている受信機の側においても、入力バッファが設
けられている。ビットリザーバを使用する場合には、デ
コーダの入力バッファにおけるアンダーフローを防ぐ必
要がある。
【0008】図6は、従来のMPEG2−AACデコー
ダにおけるビットストリーム転送及び消費の状態遷移図
である。図6は、図5に示すエンコードビットストリー
ムを、遅延量1でデコーダが処理する場合のビットスト
リーム転送及び消費の状態遷移を示している。ここで、
「遅延量1」とは、エンコーダが生成したデータをデコ
ーダが処理するまでの時間が1フレーム時間であること
をいう。図6において、水平方向へのビットストリーム
の増加はビットストリームの転送を表し、垂直方向への
ビットストリームの減少はデコーダによるビットストリ
ームの消費を表している。
【0009】図6に示すように、図5のエンコードビッ
トストリームを遅延量1でデコーダが処理する場合、ア
ンダーフローが起こる。図示していないが、遅延量が2
である場合も同様である。
【0010】図5の例においては、転送レート32kb
psの時に、288kbps相当のビットストリームを
生成することが可能となっている。そのため、図5のエ
ンコードビットストリームをデコーダが処理するために
は、288kbps/32kbps=9フレームの遅延
量が必要である。
【0011】図7は、従来のMPEG2−AACエンコ
ーダにおけるビットストリーム生成及び転送の状態遷
移、及び従来のMPEG2−AACデコーダにおけるビ
ットストリーム転送及び消費の状態遷移をそれぞれ示す
図である。図7(b)は、図7(a)のように生成・転
送されたエンコードビットストリームを、遅延量9でデ
コーダが処理する場合の例を示している。一般的に、ア
ンダーフローを防ぐためには、デコードを開始する前
に、ビットストリームをデコーダの入力バッファに一旦
蓄積する必要がある。図7(b)に示す場合には、デコ
ードを開始する前にビットストリームを288kbps
分蓄積することにより、アンダーフローを防止してい
る。
【0012】デコードの開始後にも、転送レートを切り
替えた時の、デコーダの入力バッファにおけるアンダー
フロー及びオーバーフローを防ぐ必要がある。
【0013】図8は、従来のMPEG2−AACデコー
ダにおけるビットストリーム転送及び消費の状態遷移図
である。図8においては、矢印により示した時点に32
kbpsから288kbpsへの転送レートの切り替え
を行っている。この転送レートの切り替え時に、デコー
ダの入力バッファにオーバーフローが起きている。これ
は、切り替え前の転送レートと切り替え後の転送レート
において、必要な遅延量が変化するためである。
【0014】上記のオーバーフローを回避するために
は、デコーダが入力バッファを(288kbps)*9
に相当するサイズだけ兼ね備え、各転送レートにおける
遅延量を統一する必要がある。あるいは、転送レートを
切り替えた時にエンコーダがエンコードを一旦停止して
出力バッファを空にし、デコーダが全てのビットストリ
ームを処理した後にエンコーダがエンコードを再開する
必要がある。この場合には、デコーダは、エンコード再
開後のビットストリームを288kbps分蓄積してか
らデコードを再開する。以上の詳細については、「符号
化装置及び復号化装置」と題して出願された、特願平1
0−374272号において述べられている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
るオーバーフロー及びアンダーフロー対策には、シーム
レスな処理が行えない、バッファ量が大きく増加する、
遅延量が大きい等の問題点が残っている。
【0016】すなわち、デコーダが入力バッファのサイ
ズを(最大転送レート)*(遅延量)とすることによ
り、入力バッファの容量が大きく増加する。また、各転
送レートにおける遅延量を統一することにより、遅延量
が大きくなる。さらに、転送レートの切り替え時にエン
コードを一旦停止することにより、処理が中断されてシ
ームレスな処理を行うことができない。
【0017】上記問題点に鑑み、本発明は、従来のエン
コーダ、デコーダよりも小さな遅延量、小さなバッファ
サイズにより、シームレスな処理を実現しつつ、エンコ
ーダ、デコーダのバッファのオーバーフロー及びアンダ
ーフローを防ぐことを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の符号化装置は、
入力された音響信号から1フレームの最大フレーム長が
規定されている可変フレーム長のビットストリームを生
成し、一定の転送レートで前記ビットストリームを出力
する符号化装置であって、前記音響信号から前記ビット
ストリームを生成する符号化部と、前記符号化部が生成
した前記ビットストリームを保存する保存部と、前記保
存部が保存する前記ビットストリームを出力する転送部
と、前記転送レートを設定する条件設定部とを備え、前
記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、前
記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最大
値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じて
制限され、これにより上記目的が達成される。
【0019】前記符号化部が生成する前記ビットストリ
ームの量の最大値は、前記保存部が保存している前記ビ
ットストリームの量の最大値との和が、前記最大転送レ
ートに応じた値と前記転送レートのN倍に応じた値との
うちの小さい方の値以下になるように制限されてもよ
い。
【0020】前記符号化部が生成する前記ビットストリ
ームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レート
を切り替える時に、切り替える前後のNフレームにおい
て制限されてもよい。
【0021】前記符号化部が生成する前記ビットストリ
ームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レート
を切り替える時に、切り替える前のNフレームにおいて
制限され、切り替える前の1フレームにおいて、前記保
存部が保存している前記ビットストリームの量の最大値
との和が、切り替える前の前記転送レートに応じた値に
なるように制限されてもよい。
【0022】前記符号化部が生成する前記ビットストリ
ームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レート
を切り替える時に、切り替える前の前記転送レートより
切り替えた後の前記転送レートの方が大きい場合には、
切り替えた後の1フレームにおいて、前記保存部が保存
している前記ビットストリームの量の最大値との和が、
切り替えた後の前記転送レートに応じた値になるように
制限されてもよい。
【0023】前記符号化部が生成する前記ビットストリ
ームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レート
を切り替える時に、切り替える前の前記転送レートより
切り替えた後の前記転送レートの方が小さい場合には、
切り替える前のNフレームにおいて制限され、切り替え
る前の1フレームにおいて、前記保存部が保存している
前記ビットストリームの量の最大値との和が、切り替え
る前の前記転送レートに応じた値になるように制限され
てもよい。
【0024】本発明の復号化装置は、符号化装置に入力
された音響信号から生成され、一定の転送レートで出力
された、1フレームの最大フレーム長が規定されている
可変フレーム長のビットストリームを復号する復号化装
置であって、前記符号化装置は、前記音響信号から前記
ビットストリームを生成する符号化部と、前記符号化部
が生成した前記ビットストリームを保存する保存部と、
前記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する
転送部と、前記転送レートを設定する条件設定部とを備
え、前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であ
り、前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量
の最大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに
応じて制限され、これにより上記目的が達成される。
【0025】前記復号化装置は、前記ビットストリーム
を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部が蓄積する前記ビット
ストリームを復号して前記音響信号を生成する復号化部
と、前記復号化部が生成する前記音響信号を出力する出
力部とを備え、前記蓄積部は前記最大転送レートのN倍
に応じた容量を有し、前記復号化部は前記蓄積部がNフ
レーム分の前記ビットストリームを蓄積してから前記ビ
ットストリームを復号してもよい。
【0026】前記符号化装置は、前記ビットストリーム
に時刻情報を付加する時刻情報付加部をさらに備え、前
記蓄積部は前記時刻情報を参照することにより、前記ビ
ットストリームを蓄積する期間を決定してもよい。
【0027】本発明の放送システムは、1フレームの最
大フレーム長が規定されている可変フレーム長のビット
ストリームを使用した放送システムであって、入力され
た音響信号から前記ビットストリームを生成し、一定の
転送レートで前記ビットストリームを出力する符号化装
置を備え、前記符号化装置は、前記音響信号から前記ビ
ットストリームを生成する符号化部と、前記符号化部が
生成した前記ビットストリームを保存する保存部と、前
記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する転
送部と、前記転送レートを設定する条件設定部とを備
え、前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であ
り、前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量
の最大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに
応じて制限され、これにより上記目的が達成される。
【0028】前記放送システムは、前記符号化装置が出
力する前記ビットストリームを復号する復号化装置をさ
らに備えていてもよい。
【0029】本発明の記録媒体は、符号化装置に入力さ
れた音響信号から生成され、一定の転送レートで出力さ
れた、1フレームの最大フレーム長が規定されている可
変フレーム長のビットストリームを記録した記録媒体で
あって、前記符号化装置は、前記音響信号から前記ビッ
トストリームを生成する符号化部と、前記符号化部が生
成した前記ビットストリームを保存する保存部と、前記
保存部が保存する前記ビットストリームを出力する転送
部と、前記転送レートを設定する条件設定部とを備え、
前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、
前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最
大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じ
て制限され、これにより上記目的が達成される。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
【0031】以下の実施の形態は、放送局において、音
響信号をMPEG2−AACのビットストリームに符号
化し、MPEG2−AACのビットストリームをMPE
Gシステムストリームの形式で放送局側から家庭用受信
機に送信し、家庭用受信機においてMPEGシステムス
トリームからMPEG2−AACのビットストリームを
抽出し、音響信号に復号して受信機より出力する場合に
本発明を適用した例である。
【0032】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1における符号化装置及び復号化装置の構成を示
す。図1は、放送局でビットストリームを生成して家庭
用受信機でビットストリームを復号して音響信号を出力
するまでの系をモデル化した図である。
【0033】図1において、送信機100は、放送用の
音響信号を送信するために放送局に設けられた送信機で
あり、受信機200は、送信機100から送信された音
響信号を受信するために家庭に設けられた受信機であ
る。送信機100と受信機200との間には、例えば変
調器、復調器のような無線放送に必要な装置が設けられ
得るが、図1においては、説明の簡略化のため省略す
る。
【0034】送信機100は、音響信号を符号化するた
めの符号化装置11と、符号化装置11の動作条件を設
定するための条件設定手段14と、符号化ビットストリ
ームからMPEGシステムストリームを生成するための
MPEGシステムエンコーダ12aとを備えている。一
方、受信機200は、MPEGシステムストリームから
ビットストリームを抽出するためのMPEGシステムデ
コーダ12bと、ビットストリームを復号して音響信号
を得るための復号化装置13とを備えている。図1にお
いては、送信機100のMPEGシステムエンコーダ1
2aと、受信機200のMPEGシステムデコーダ12
bとを、転送手段12として示している。
【0035】放送局で収録された音響信号は、符号化装
置11に入力される。符号化装置11は、MPEG2−
AACエンコーダ11aと、出力バッファであるビット
ストリーム保存部11bとを備えている。MPEG2−
AACエンコーダ11aは、入力された前記音響信号か
らMPEG2−AACのビットストリームを生成し、ビ
ットストリーム保存部11bに保存する。ビットストリ
ーム保存部11bは、条件設定手段14で設定され得る
最大転送レートに相当する分の量のビットストリームを
保存できる。なお、MPEG2−AACエンコーダ11
aにおけるビットストリームの生成の方法は、ISO/
IEC 13818−7に記載されている。
【0036】MPEG2−AACエンコーダ11aによ
り生成されたMPEG2−AACのビットストリーム
は、条件設定手段14により設定される一定の転送レー
トにおいて転送手段12に入力される。以下の説明にお
いては、条件設定手段14により設定される転送レート
は、最大値が288kbps、最小値が32kbpsで
あると仮定する。
【0037】MPEG2−AACエンコーダ11aは、
可変長フレームの音響符号化ビットストリームを生成す
る。転送手段12において、MPEGシステムエンコー
ダ12aからMPEGシステムデコーダ12bに同一の
転送レートにより転送している場合には、転送手段12
へのビットストリームの入力がアンダーフローにならな
いように、MPEG2−AACエンコーダ11aにおけ
るビットストリームの生成が制御される。また、ビット
ストリーム保存部11bに保存されるビットストリーム
量が、条件設定手段14により設定される転送レートの
N倍と、条件設定手段14により設定され得る最大転送
レートとのいずれか小さい方に相当する量に制限される
ように、MPEG2−AACエンコーダ11aにおける
ビットストリームの生成が制御される。ここで、Nは、
エンコーダが生成したデータをデコーダが処理するまで
の遅延量(フレーム時間)である。
【0038】例えば、遅延量が2フレーム時間である場
合、N=2となる。この場合には、転送レートが32k
bpsであれば、ビットストリーム保存部11bに保存
されるビットストリーム量は64kbpsとなる。同様
に、転送レートが64kbpsであれば保存されるビッ
トストリーム量は128kbps、転送レートが128
kbpsであれば保存されるビットストリーム量は25
6kbps、転送レートが144kbps以上であれば
保存されるビットストリーム量は288kbpsとな
る。以下においては、N=2であるものと仮定して説明
する。
【0039】条件設定手段14により転送レートの切り
替えが行われる時、切り替え前の1フレームにビットス
トリーム保存部11bに保存されるビットストリーム量
は、条件設定手段14で設定されている転送レートに相
当する量に制限される。この制限を満たすように、MP
EG2−AACエンコーダ11aにおけるビットストリ
ームの生成が制御される。
【0040】MPEG2−AACのビットストリーム
は、転送手段12内部のMPEGシステムエンコーダ1
2aに入力され、送信機100側から受信機200側へ
送信される。受信機側では、転送手段12内部のMPE
Gシステムデコーダ12bによってMPEG2−AAC
ビットストリームを抽出し、符号化装置11から転送手
段12へ転送した転送レートと同一の転送レートで、復
号化装置13に入力される。
【0041】復号化装置13は、入力バッファであるビ
ットストリーム蓄積部13aと、MPEG2−AACデ
コーダ13bとを備えている。MPEG2−AACビッ
トストリームは、復号化装置13が備えているビットス
トリーム蓄積部13aに入力され、MPEG2−AAC
デコーダ13bによって音響信号に復号されて外部に出
力される。ビットストリーム蓄積部13aは、条件設定
手段14で設定され得る最大転送レートのN倍に相当す
る量のビットストリームを蓄積できる。最大転送レート
が288bpsであり、N=2である場合には、ビット
ストリーム蓄積部13aは576kbpsに相当する量
のビットストリームを蓄積できる。
【0042】以上のように構成されたシステムの動作
を、当初32kbpsの転送レートでエンコードを行
い、途中で転送レートを256kbpsに切り替えた場
合について、以下に説明する。
【0043】図2は、実施の形態1における符号化装置
及び復号化装置の状態遷移図である。当初の転送レート
は32kbpsであるため、MPEG2−AACエンコ
ーダ11aは、ビットストリーム保存部11bに保存さ
れるビットストリームの量が、32kbpsを超え、か
つ、64kbps以下となるようにビットストリームを
生成し、32kbpsで転送する動作を繰り返す。
【0044】MPEG2−AACデコーダ13bは、M
PEG2−AACエンコーダ11aが最初のビットスト
リームを生成してから2フレーム時間後にデコードを開
始する。つまり、遅延量は2である。これについて説明
すると、転送レートがtの時、ビットストリーム保存部
11bに保存されるビットストリームの最大値は2*t
に相当する量である。そのため、ある時点にビットスト
リーム保存部11bに保存されているビットストリーム
は、2フレーム時間後には全て転送される。また、この
時1フレーム時間後に必要なデータ量はt以下であるの
で1フレーム時間後には全て転送される。よって、デコ
ード開始の遅延量を2としておけば、必要なストリーム
がアンダーフローすることなく転送される。
【0045】次に、条件設定手段14によって転送レー
トが256kbpsに切り替えられる。この時、MPE
G2−AACエンコーダ11aは、転送レートが切り替
えられる前の最終フレームにおけるビットストリームの
生成量を、32kbpsに相当する量とする。これによ
り、転送レート32kbpsでの最後の転送によって、
ビットストリーム保存部11bに保存されるビットスト
リーム量は0となる。そのため、次フレームから転送レ
ートが256kbpsとなった時にも、ビットストリー
ム保存部11bに保存されるビットストリーム量の最大
値が288kbpsとなるように生成しても、オーバー
フローすることはない。
【0046】一方、受信機200の側においても、MP
EG2−AACデコーダ13bが転送レートの切り替え
前の最終2フレームのビットストリームをデコードして
いる間に、ビットストリーム蓄積部13aが転送レート
の切り替え後の2フレーム時間分のビットストリームを
蓄積することができる。これにより、転送レート256
kbpsにおける処理を、ビットストリーム蓄積部13
aがオーバーフロー及びアンダーフローすることなく、
シームレスに行うことができる。
【0047】以上のように、本実施の形態によれば、ビ
ットストリーム保存部11bに保存されるビットストリ
ーム量の最大値を制限し、転送レート切り替え時に、切
り替え前の最終フレームにおいてビットストリーム保存
部11bに保存されるビットストリーム量を制限するこ
とにより、従来の技術に比べて少ない遅延量、かつ、小
さなビットストリーム蓄積部13aの容量により、ビッ
トストリーム保存部11b及びビットストリーム蓄積部
13aのアンダーフロー及びオーバーフローを防ぐこと
ができる。
【0048】なお、上記の説明においては、遅延量N=
2となるようにビットストリーム保存部11bに保存さ
れるビットストリーム量の最大値を設定したが、遅延量
が任意の値になるように前記最大値を設定することも可
能である。
【0049】また、上記の説明においては、切り替え前
の1フレームにおいてビットストリーム生成量の制限を
行っているが、制限量以上のビットストリームがビット
ストリーム保存部11bに保存されていた場合には、数
フレームに渡ってビットストリーム生成量を制限するこ
とも可能である。
【0050】(実施の形態2)次に、本発明の実施の形
態2について説明する。
【0051】実施の形態2における符号化装置及び復号
化装置の構成は、符号化装置11のMPEG2−AAC
エンコーダ11aの内部構成を除き、図1に示す実施の
形態1における構成と同様である。
【0052】実施の形態2において、転送手段12にお
いて同一の転送レートにより転送している場合のMPE
G2−AACエンコーダ11aの動作は、上述した実施
の形態1における動作と同様である。
【0053】実施の形態2においては、条件設定手段1
4により転送レートの切り替えが行われる時のMPEG
2−AACエンコーダ11aの動作が異なる。すなわ
ち、MPEG2−AACエンコーダ11aは、切り替え
前の転送レートより切り替え後の転送レートの方が高い
場合、切り替え後の1フレームにおいて、ビットストリ
ーム保存手段11bに保存されるビットストリーム量
が、切り替え後の転送レートに相当する量に制限される
ようにビットストリームを生成する。
【0054】また、MPEG2−AACエンコーダ11
aは、切り替え前の転送レートより切り替え後の転送レ
ートの方が低い場合、切り替え前の1フレームにおい
て、ビットストリーム保存手段11bに保存されるビッ
トストリーム量が、切り替え前の転送レートに相当する
量に制限されるようにビットストリームを生成する。
【0055】以上のように構成されたシステムの動作
を、当初転送レート32kbpsでエンコードを行い、
途中で256kbpsに切り替えた場合について以下に
説明する。
【0056】図3は、実施の形態2において、当初転送
レート32kbpsでエンコードを行い、途中で256
kbpsに切り替えた場合の符号化装置及び復号化装置
の状態遷移図である。当初の転送レートは32kbps
であるため、MPEG2−AACエンコーダ11aは、
ビットストリーム保存部11bに保存されるビットスト
リームの量が、32kbpsを超え、かつ、64kbp
s以下となるようにビットストリームを生成し、32k
bpsで転送する動作を繰り返す。
【0057】MPEG2−AACデコーダ13bは、M
PEG2−AACエンコーダ11aが最初のビットスト
リームを生成してから2フレーム時間後にデコードを開
始する。つまり、遅延量は2である。これについて説明
すると、転送レートがtの時、ビットストリーム保存部
11bに保存されるビットストリームの最大値は2*t
に相当する量である。そのため、ある時点にビットスト
リーム保存部11bに保存されているビットストリーム
は、2フレーム時間後には全て転送される。また、この
時1フレーム時間後に必要なデータ量はt以下であるの
で1フレーム時間後には全て転送される。よって、デコ
ード開始の遅延量を2としておけば、必要なストリーム
がアンダーフローすることなく転送される。
【0058】次に、条件設定手段14によって転送レー
トが256kbpsに切り替えられる。この時、MPE
G2−AACエンコーダ11aは、切り替え前の転送レ
ート32kbpsより切り替え後の転送レート256k
bpsの方が大きいので、転送レートが切り替えられた
後の最初のフレームにおけるビットストリームの生成量
を、256kbpsに相当する量とする。
【0059】これにより、転送レート256kbpsで
の最初の転送によって、ビットストリーム保存手段11
bに保存されるビットストリーム量は0となり、次フレ
ームから、ビットストリーム保存手段11bに保存され
るビットストリーム量の最大値が288kbpsとなる
ように生成しても、オーバーフローすることはない。
【0060】また、デコード側においても、切り替え前
の最終フレームのビットストリームと、切り替え後の最
初のフレームのビットストリームとをデコードしている
間に、切り替え後の2フレーム目と3フレーム目のビッ
トストリームを蓄積できるので、転送レート256kb
psにおける処理を、ビットストリーム蓄積手段13a
がオーバーフロー及びアンダーフローすることなく、か
つシームレスに行うことができる。
【0061】次に、当初転送レート256kbpsでエ
ンコードを行い、途中で転送レートを32kbpsに切
り替えた場合のシステムの動作について説明する。
【0062】図4は、実施の形態2において、当初転送
レート256kbpsでエンコードを行い、途中で32
kbpsに切り替えた場合の符号化装置及び復号化装置
の状態遷移図である。当初の転送レートは256kbp
sであるため、MPEG2−AACエンコーダ11a
は、ビットストリーム保存部11bに保存されるビット
ストリームの量が、256kbpsを超え、かつ、28
8kbps以下となるようにビットストリームを生成
し、256kbpsで転送する動作を繰り返す。
【0063】MPEG2−AACデコーダ13bは、M
PEG2−AACエンコーダ11aが最初のビットスト
リームを生成してから2フレーム時間後にデコードを開
始する。すなわち、遅延量は2である。遅延量が2であ
る理由については上述した通りである。
【0064】次に、条件設定手段14によって転送レー
トが32kbpsに切り替えられる。この時、MPEG
2−AACエンコーダ11aは、切り替え前の転送レー
ト256kbpsより切り替え後の転送レート32kb
psの方が小さいので、転送レートが切り替えられる前
の最終フレームにおけるビットストリームの生成量を、
256kbpsに相当する量とする。
【0065】これにより、転送レート256kbpsで
の最後の転送によって、ビットストリーム保存手段11
bに保存されるビットストリーム量は0となり、32k
bpsでの転送フレームである次フレームから、ビット
ストリーム保存手段11bに保存されるビットストリー
ム量の最大値が64kbpsとなるように生成しても、
オーバーフローすることはない。
【0066】また、デコード側においても、切り替え前
の最終2フレームのビットストリームをデコードしてい
る間に、切り替え後の最初の2フレームのビットストリ
ームを蓄積できるので、転送レート32kbpsにおけ
る処理を、ビットストリーム蓄積手段13aがオーバー
フロー及びアンダーフローすることなく、かつシームレ
スに行うことができる。
【0067】以上のように、本実施の形態によれば、ビ
ットストリーム保存部11bに保存されるビットストリ
ーム量の最大値を制限し、転送レート切り替え時に、切
り替え前の最終フレームにおいてビットストリーム保存
部11bに保存されるビットストリーム量を制限するこ
とにより、従来の技術に比べて少ない遅延量、かつ、小
さなビットストリーム蓄積部13aの容量により、ビッ
トストリーム保存部11b及びビットストリーム蓄積部
13aのアンダーフロー及びオーバーフローを防ぐこと
ができる。
【0068】本実施の形態においては、切り替え前後の
転送レートのいずれが大きいかに応じて上記制限を変化
させることにより、実施の形態1と比較して1フレーム
により多くのビットを割り当てることができるので、転
送レートの切り替え時にも高音質を保持することができ
る。
【0069】なお、上記の説明においては、遅延量N=
2となるようにビットストリーム保存部11bに保存さ
れるビットストリーム量の最大値を設定したが、遅延量
が任意の値になるように前記最大値を設定することも可
能である。
【0070】また、上記の説明においては、切り替え前
の1フレームにおいてビットストリーム生成量の制限を
行っているが、制限量以上のビットストリームがビット
ストリーム保存部11bに保存されていた場合には、数
フレームに渡ってビットストリーム生成量を制限するこ
とも可能である。
【0071】上述の実施の形態1、2において、送信機
100はビットストリームに時刻情報を付加する手段を
さらに備えていてもよい。この時刻情報は、受信機20
0において、ビットストリーム13aに当該時刻情報が
付加されたビットストリームを蓄積する期間を決定する
ために使用される。これにより、MPEG2−AACエ
ンコーダ11aがビットストリームを生成してから、M
PEG2−AACデコーダ13bがデコードするまでの
遅延量を定めることができる。
【0072】なお、上述の実施の形態1、2において
は、送信機と受信機とを組み合わせた放送システムにつ
いて説明したが、送信機、受信機をそれぞれ従来の装置
と組み合わせて使用する場合にも、本発明を適用するこ
とができる。
【0073】また、本発明の符号化装置により作成され
たビットストリームは、CD、DVD、半導体メモリな
どの任意の記録媒体に記録され得る。記録されたビット
ストリームは、再生装置により再生され、本発明の復号
化装置を用いて復号化することにより、元の音響信号に
復元される。
【0074】
【発明の効果】本発明の符号化装置及び復号化装置によ
れば、従来と比較して、少ない遅延量及び少ない復号化
装置のバッファ量により、シームレスに転送レートの切
り替えを行うことが可能となり、また、符号化装置及び
復号化装置のバッファにおけるオーバーフロー及びアン
ダーフローを防ぐことが可能となる。
【0075】また、本発明の符号化装置及び復号化装置
によれば、シームレスな転送レートの切り替えを実現
し、バッファのオーバーフロー及びアンダーフローを防
止しつつ、転送レートの切り替え時にも高音質を保持す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における符号化装置及び
復号化装置の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1における符号化装置及び
復号化装置の状態遷移図である。
【図3】本発明の実施の形態2における符号化装置及び
復号化装置の状態遷移図である。
【図4】本発明の実施の形態2における符号化装置及び
復号化装置の状態遷移図である。
【図5】従来のMPEG2−AACエンコーダにおける
ビットストリーム生成及び転送の状態遷移図である。
【図6】従来のMPEG2−AACデコーダにおけるビ
ットストリーム転送及び消費の状態遷移図である。
【図7】(a)は従来のMPEG2−AACエンコーダ
におけるビットストリーム生成及び転送の状態遷移図で
あり、(b)は従来のMPEG2−AACデコーダにお
けるビットストリーム転送及び消費の状態遷移図であ
る。
【図8】従来のMPEG2−AACデコーダにおけるビ
ットストリーム転送及び消費の状態遷移図である。
【符号の説明】
11 符号化装置 11a MPEG2−AACエンコーダ 11b ビットストリーム保存部 12 転送手段 12a MPEGシステムエンコーダ 12b MPEGシステムデコーダ 13 復号化装置 13a ビットストリーム蓄積部 13b MPEG2−AACデコーダ 14 条件設定手段 100 送信機 200 受信機
フロントページの続き (72)発明者 松本 正治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 阿部 一任 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 片山 崇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川村 明久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤田 剛史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5K034 AA03 AA11 CC05 HH16 HH17 HH26 HH56 MM08 9A001 BB04 CC05 EE04 HH15 JJ13 KK56

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された音響信号から1フレームの最
    大フレーム長が規定されている可変フレーム長のビット
    ストリームを生成し、一定の転送レートで前記ビットス
    トリームを出力する符号化装置であって、 前記音響信号から前記ビットストリームを生成する符号
    化部と、 前記符号化部が生成した前記ビットストリームを保存す
    る保存部と、 前記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する
    転送部と、 前記転送レートを設定する条件設定部と、 を備え、 前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、 前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最
    大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じ
    て制限される、 符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記符号化部が生成する前記ビットスト
    リームの量の最大値は、前記保存部が保存している前記
    ビットストリームの量の最大値との和が、前記最大転送
    レートに応じた値と前記転送レートのN倍に応じた値と
    のうちの小さい方の値以下になるように制限される、請
    求項1に記載の符号化装置。
  3. 【請求項3】 前記符号化部が生成する前記ビットスト
    リームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レー
    トを切り替える時に、切り替える前後のNフレームにお
    いて制限される、請求項1に記載の符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記符号化部が生成する前記ビットスト
    リームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レー
    トを切り替える時に、切り替える前のNフレームにおい
    て制限され、切り替える前の1フレームにおいて、前記
    保存部が保存している前記ビットストリームの量の最大
    値との和が、切り替える前の前記転送レートに応じた値
    になるように制限される、請求項1又は3に記載の符号
    化装置。
  5. 【請求項5】 前記符号化部が生成する前記ビットスト
    リームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レー
    トを切り替える時に、切り替える前の前記転送レートよ
    り切り替えた後の前記転送レートの方が大きい場合に
    は、切り替えた後の1フレームにおいて、前記保存部が
    保存している前記ビットストリームの量の最大値との和
    が、切り替えた後の前記転送レートに応じた値になるよ
    うに制限される、請求項1又は3に記載の符号化装置。
  6. 【請求項6】 前記符号化部が生成する前記ビットスト
    リームの量の最大値は、前記条件設定部が前記転送レー
    トを切り替える時に、切り替える前の前記転送レートよ
    り切り替えた後の前記転送レートの方が小さい場合に
    は、切り替える前のNフレームにおいて制限され、切り
    替える前の1フレームにおいて、前記保存部が保存して
    いる前記ビットストリームの量の最大値との和が、切り
    替える前の前記転送レートに応じた値になるように制限
    される、請求項1又は3に記載の符号化装置。
  7. 【請求項7】 符号化装置に入力された音響信号から生
    成され、一定の転送レートで出力された、1フレームの
    最大フレーム長が規定されている可変フレーム長のビッ
    トストリームを復号する復号化装置であって、 前記符号化装置は、 前記音響信号から前記ビットストリームを生成する符号
    化部と、 前記符号化部が生成した前記ビットストリームを保存す
    る保存部と、 前記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する
    転送部と、 前記転送レートを設定する条件設定部と、 を備え、 前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、 前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最
    大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じ
    て制限される、 復号化装置。
  8. 【請求項8】 前記復号化装置は、 前記ビットストリームを蓄積する蓄積部と、 前記蓄積部が蓄積する前記ビットストリームを復号して
    前記音響信号を生成する復号化部と、 前記復号化部が生成する前記音響信号を出力する出力部
    と を備え、 前記蓄積部は前記最大転送レートのN倍に応じた容量を
    有し、前記復号化部は前記蓄積部がNフレーム分の前記
    ビットストリームを蓄積してから前記ビットストリーム
    を復号する、請求項7に記載の復号化装置。
  9. 【請求項9】 前記符号化装置は、前記ビットストリー
    ムに時刻情報を付加する時刻情報付加部をさらに備え、 前記蓄積部は前記時刻情報を参照することにより、前記
    ビットストリームを蓄積する期間を決定する、請求項8
    に記載の復号化装置。
  10. 【請求項10】 1フレームの最大フレーム長が規定さ
    れている可変フレーム長のビットストリームを使用した
    放送システムであって、 入力された音響信号から前記ビットストリームを生成
    し、一定の転送レートで前記ビットストリームを出力す
    る符号化装置を備え、 前記符号化装置は、 前記音響信号から前記ビットストリームを生成する符号
    化部と、 前記符号化部が生成した前記ビットストリームを保存す
    る保存部と、 前記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する
    転送部と、 前記転送レートを設定する条件設定部と、 を備え、 前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、 前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最
    大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じ
    て制限される、 放送システム。
  11. 【請求項11】 前記符号化装置が出力する前記ビット
    ストリームを復号する復号化装置をさらに備えた、請求
    項10に記載の放送システム。
  12. 【請求項12】 符号化装置に入力された音響信号から
    生成され、一定の転送レートで出力された、1フレーム
    の最大フレーム長が規定されている可変フレーム長のビ
    ットストリームを記録した記録媒体であって、 前記符号化装置は、 前記音響信号から前記ビットストリームを生成する符号
    化部と、 前記符号化部が生成した前記ビットストリームを保存す
    る保存部と、 前記保存部が保存する前記ビットストリームを出力する
    転送部と、 前記転送レートを設定する条件設定部と、 を備え、 前記転送レートは、所定の最大転送レート以下であり、 前記符号化部が生成する前記ビットストリームの量の最
    大値は、前記転送レートと前記最大転送レートとに応じ
    て制限される、 記録媒体。
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