JP2013045067A - Device, method, and program for encoding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、符号化装置等に関する。 The present invention relates to an encoding device and the like.
従来、入力オーディオ信号を符号化する符号化装置が存在する。従来の符号化装置について説明する。図11は、従来の符号化装置の構成を示す図(1)である。図11に示すように、この符号化装置10は、聴覚心理演算部11、ビット割当部12、ビットリザーバ13、周波数変換部14、量子化部15、ストリーム生成部16を有する。
Conventionally, there exists an encoding device that encodes an input audio signal. A conventional encoding device will be described. FIG. 11 is a diagram (1) illustrating a configuration of a conventional encoding device. As illustrated in FIG. 11, the
このうち、聴覚心理演算部11は、入力オーディオ信号に対して聴覚心理演算を実行し、心理聴覚エントロピー(Perceptual Entropy:PE)の値(以下PE値と称す。)およびマスキング閾値を算出する処理部である。聴覚心理演算部11は、PE値を、ビット割当部12に出力する。聴覚心理演算部11は、マスキング閾値の情報を、量子化部15に出力する。
Among them, the auditory
PE値は、入力オーディオ信号の符号化が簡単か否かを判断するための尺度を示す値である。例えば、入力オーディオ信号の波形が複雑な場合には、符号化が難しくなるため、PE値は大きな値となる。これに対して、入力オーディオ信号の波形が単純なものであれば、PE値は小さな値となる。 The PE value is a value indicating a scale for determining whether or not the encoding of the input audio signal is simple. For example, when the waveform of the input audio signal is complicated, encoding becomes difficult, so the PE value becomes a large value. On the other hand, if the waveform of the input audio signal is simple, the PE value is small.
マスキング閾値は、例えば、入力オーディオ信号に含まれる周波数のうち、ユーザに聞こえる周波数の領域と、ユーザに聞こえない周波数の領域とを示す情報である。 The masking threshold is information indicating, for example, a frequency range that can be heard by the user and a frequency range that cannot be heard by the user, among the frequencies included in the input audio signal.
ビット割当部12は、指定された平均ビットレートとPE値とを基にして、使用可能ビット数を特定する処理部である。ビット割当部12は、使用可能ビット数を、量子化部15に出力する。使用可能ビット数は、量子化部15に利用されるビット数である。
The
ビット割当部12の処理について具体的に説明する。ビット割当部12は、例えば、PE値と使用可能ビット数との関係を示すテーブルを保持する。ビット割当部12は、聴覚心理演算部11から取得するPE値と、テーブルとを比較して、使用可能ビット数を特定する。
The processing of the
使用可能ビット数を特定した後、ビット割当部12は、使用可能ビット数と、平均ビットレートとを比較する。使用可能ビット数が平均ビットレートの単位時間あたりのビット数よりも小さい場合には、ビット割当部12は、使用可能ビット数と平均ビットレートの単位時間あたりのビット数との差分ビット数を、剰余ビット数として、ビットリザーバ13に通知する。そして、ビット割当部12は、使用可能ビット数を、量子化部15に出力する。
After specifying the number of usable bits, the
使用可能ビット数が平均ビットレートの単位時間あたりのビット数よりも大きい場合には、ビット割当部12は、使用可能ビット数と平均ビットレートの単位時間あたりのビット数との差分ビット数を、不足ビット数としてビットリザーバ13に要求する。ビット割当部12は、不足ビット数を、ビットリザーバ13から受け付けた後に、使用可能ビット数を、量子化部15に出力する。
When the number of usable bits is larger than the number of bits per unit time of the average bit rate, the
使用可能ビット数と平均ビットレートの単位時間あたりのビット数とが等しい場合には、ビット割当部12は、使用可能ビット数を量子化部15に出力する。
If the number of usable bits is equal to the number of bits per unit time of the average bit rate, the
図12は、使用可能ビット数の変化の一例を示す図(1)である。図12の縦軸は、使用可能ビット数を示し、横軸は、時間を示す。また、区間Taは、符号化の難易度が通常の区間である。区間Tbおよび区間Tcは、符号化が難しい区間である。区間Tdは、符号化が簡単な区間である。ビット数1aは、平均ビットレートの単位時間あたりのビット数である。
FIG. 12 is a diagram (1) illustrating an example of a change in the number of usable bits. The vertical axis in FIG. 12 indicates the number of usable bits, and the horizontal axis indicates time. The section Ta is a section in which the degree of difficulty in encoding is normal. The section Tb and the section Tc are sections that are difficult to encode. The section Td is a section that is easy to encode. The number of
図12に示すように、区間Taでは、ビット数1aと使用可能ビット数が同じとなる。区間Tbおよび区間Tcでは、使用可能ビット数が、ビット数1aよりもビット数1b、ビット数1cだけ大きくなる。ビット数1aおよびビット数1cは、不足ビット数に対応する。区間Tdでは、使用可能ビット数が、ビット数1aよりもビット数1dだけ小さくなる。ビット数1dは、剰余ビット数に対応する。
As shown in FIG. 12, in the interval Ta, the number of
ビットリザーバ13は、補填ビット数を記憶する処理部である。補填ビット数は、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、使用可能ビット数との差分を示すビット数である。ビットリザーバ13は、ビット割当部12から、剰余ビット数を受け付けた場合には、補填ビット数に剰余ビット数を加算する。
The
ビットリザーバ13は、ビット割当部12から、不足ビット数の要求を受け付けた場合には、補填ビット数から不足ビット数を減算する。そして、ビットリザーバ13は、不足ビット数を、ビット割当部12に出力する。
When the
図13は、補填ビット数の関係の一例を示す図(1)である。図13の縦軸は、補填ビット数を示し、横軸は、時間を示す。図13の区間Ta、Tb、Tc、Tdは、図12に示した区間に対応する。また、図13のビット数1b、1c、1dは、図12のビット数1b、1c、1dに対応する。図13に示すように、補填ビット数は、符号化の難しい区間Tb、Tcにおいて減少する。また、補填ビット数は、符号化の簡単な区間Tdにおいて増加する。
FIG. 13 is a diagram (1) illustrating an example of the relationship between the number of compensation bits. The vertical axis in FIG. 13 indicates the number of compensation bits, and the horizontal axis indicates time. The sections Ta, Tb, Tc, and Td in FIG. 13 correspond to the sections shown in FIG. The
図11の説明に戻る。周波数変換部14は、入力オーディオ信号に対して周波数変換を行うことで、入力オーディオ信号の時間と振幅の関係を、周波数と振幅の関係に変換する処理部である。例えば、周波数変換部14は、MDCT(modified discrete cosine transform)を行う。周波数変換部14は、変換後の入力オーディオ信号を、量子化部15に出力する。
Returning to the description of FIG. The
量子化部15は、マスキング閾値を基にして、各周波数の量子化ステップを特定し、特定した量子化ステップにより、入力オーディオ信号を量子化する。以下の説明において、入力オーディオ信号を量子化したものを、量子化値と表記する。
The
量子化部15は、量子化値を求めた後、量子化値のビット数と使用可能ビット数を比較する。量子化部15は、量子化値のビット数が使用可能ビット数よりも小さい場合には、量子化値をストリーム生成部16に出力する。
After obtaining the quantized value, the quantizing
量子化部15は、量子化値のビット数が使用可能ビット数よりも大きい場合には、量子化ステップの大きさを小さくし、再度入力オーディオ信号を量子化し、量子化値を求める。使用可能ビット数から量子化値のビット数を減算したビット数を、推定誤差ビット数と表記する。量子化部15は、推定誤差ビット数が、0以下となるまで、上記処理を繰り返し実行する。
When the number of bits of the quantization value is larger than the number of usable bits, the
ストリーム生成部16は、量子化部15から量子化値を受け付け、受け付けた量子化値をビットストリームに変換して、外部装置に出力する処理部である。
The
次に、符号化装置10の問題点について説明する。上記のように、符号化装置10は、推定誤差ビット数が0よりも小さくなるまで、量子化ステップを調整して量子化値を求めるため、量子化値を求めるまでに時間を要してしまうという問題があった。
Next, problems of the
図14は、従来技術の問題点を説明するための図(1)である。図14において、縦軸は量子化値のビット数を示し、横軸は量子化ステップの大きさを示す。量子化ステップ2aは、1回目の量子化時の量子化ステップの大きさに対応する。量子化ステップ3aは、2回目の量子化時の量子化ステップの大きさに対応する。量子化ステップ4aは、N回目の量子化時の量子化ステップの大きさに対応する。例えば、Nは3以上の自然数とする。
FIG. 14 is a diagram (1) for explaining the problems of the prior art. In FIG. 14, the vertical axis indicates the number of bits of the quantization value, and the horizontal axis indicates the magnitude of the quantization step. The
また、図14において、量子化値のビット数2bは、量子化ステップ2aにより量子化した場合の量子化値のビット数である。量子化値のビット数3bは、量子化ステップ3aにより量子化した場合の量子化値のビット数である。量子化値のビット数4bは、量子化ステップ4aにより量子化した場合の量子化値のビット数である。
In FIG. 14, the number of
図14に示すように、量子化ステップ2a、3aの場合には、量子化値のビット数が、使用可能ビット数5aを超えてしまうため、推定誤差ビット数が0よりも大きくなる。このため、符号化装置10は、量子化ステップを繰り返し調整して、推定誤差ビット数が0以下となる、量子化ステップ4aを特定する。しかし、量子化ステップ4aを特定するまでに、N回量子化ループを繰り返すことになり、推定誤差ビット数が0以下となる量子化値を求めるまでの処理負荷が増加してしまう。
As shown in FIG. 14, in the case of
上記の符号化装置10の問題を解消する従来技術として、符号化装置20が存在する。この符号化装置20は、使用可能ビット数とマスキング閾値とを基にして、量子化ステップの大きさを推測することで、量子化する処理が何度も実行されることを防止する。
As a conventional technique for solving the problem of the
図15は、従来の符号化装置の構成を示す図(2)である。図15に示すように、この符号化装置20は、聴覚心理演算部21、ビット割当部22、ビットリザーバ23、周波数変換部24、量子化部25、ストリーム生成部26を有する。このうち、聴覚心理演算部21、ビット割当部22、ビットリザーバ23、周波数変換部24、ストリーム生成部26に関する説明は、図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram (2) illustrating a configuration of a conventional encoding device. As illustrated in FIG. 15, the
量子化部25は、使用可能ビット数とマスキング閾値とを基にして、各周波数の量子化ステップを特定する。量子化部25は、特定した量子化ステップにより、入力オーディオ信号を量子化する。
The
例えば、量子化部25は、使用可能ビット数と量子化ステップの大きさとを対応付けたテーブルを保持する。そして、量子化部25は、ビット割当部22から取得する使用可能ビット数と、テーブルとを比較して量子化ステップを特定する。そして、量子化部25は、マスキング閾値を基にして、ユーザに聞こえない周波数領域の量子化ステップがより大きくなるように、また、ユーザに聞こえる周波数領域の量子化ステップがより小さくなるように量子化ステップを調整して、量子化値を求める。
For example, the
しかしながら、上述した従来技術では、量子化値を求めるための処理負荷を軽減させることができないという問題があった。 However, the above-described conventional technique has a problem that the processing load for obtaining the quantization value cannot be reduced.
上記の符号化装置20は、使用可能ビット数を基にして、量子化ステップを特定しているものの、特定した量子化ステップの大きさは、あくまでも使用可能ビット数を下回るであろうと考えられる大きさに過ぎない。このため、符号化装置20が、使用可能ビット数から量子化ステップを特定して、量子化値を求めた場合でも、推定誤差ビット数が0よりも大きくなる場合がある。このような場合には、符号化装置20は、再度量子化ステップの大きさを調整し、推定誤差ビット数が、0以下となるまで処理を繰り返し実行する。
Although the
図16は、従来技術の問題点を説明するための図(2)である。図15において、縦軸は量子化値のビット数を示し、横軸は量子化ステップの大きさを示す。量子化ステップ6aは、使用可能ビット数を基に特定された1回目の量子化時の量子化ステップの大きさに対応する。量子化ステップ7aは、M回目の量子化時の量子化ステップの大きさに対応する。ここで、Mは、上記Nよりも小さい自然数とする。
FIG. 16 is a diagram (2) for explaining the problems of the prior art. In FIG. 15, the vertical axis indicates the number of bits of the quantization value, and the horizontal axis indicates the size of the quantization step. The
図16において、量子化値のビット数6bは、量子化ステップ6aにより量子化した場合の量子化値のビット数である。量子化ビット数7bは、量子化ステップ7aにより量子化した場合の量子化値のビット数である。
In FIG. 16, the
図16に示すように、量子化ステップ6aの場合には、量子化値のビット数が、使用可能ビット数5aを超えてしまうため、推定誤差ビット数が0よりも大きくなる。このため、符号化装置20は、量子化ステップを繰り返し調整して、推定誤差ビット数が0以下となる、量子化ステップ7aを特定する。図14に示した場合と比較して、量子化ループの回数は減少するものの、推定誤差ビット数が0以下となる量子化値を求めるまでに依然、処理負荷がかかってしまう。
As shown in FIG. 16, in the case of the
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、量子化値を求めるための処理負荷を軽減させることができる符号化装置、符号化方法および符号化プログラムを提供することを目的とする。 The disclosed technology has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an encoding device, an encoding method, and an encoding program capable of reducing a processing load for obtaining a quantized value. .
開示の符号化装置はビット割当部、ビットリザーバ、量子化部を有する。ビット割当部は、指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定する。ビットリザーバは、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積する。量子化部は、使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成する。また、量子化部は、量子化値のビット数が、使用可能ビット数よりも大きい場合に、使用可能ビット数を超過する量子化値のビット数を、ビットリザーバに蓄積された補填ビット数で補填する。 The disclosed encoding device includes a bit allocation unit, a bit reservoir, and a quantization unit. The bit allocation unit specifies the number of usable bits based on the designated average bit rate and the encoding difficulty level of the input audio signal. The bit reservoir accumulates the difference between the predetermined number of bits that can be transmitted through the transmission path and the number of usable bits as the number of supplementary bits. The quantization unit specifies the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generates a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step. In addition, when the number of bits of the quantization value is larger than the number of usable bits, the quantization unit calculates the number of bits of the quantization value exceeding the usable number of bits as the number of supplemental bits accumulated in the bit reservoir. To compensate.
開示の符号化装置によれば、量子化値を求めるための処理負荷を軽減させることができるという効果を奏する。 According to the disclosed encoding device, it is possible to reduce the processing load for obtaining the quantized value.
以下に、本願の開示する符号化装置、符号化方法および符号化プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an encoding device, an encoding method, and an encoding program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
本実施例にかかる符号化装置の構成について説明する。符号化装置100は、入力オーディオ信号を受け付け、受け付けたオーディオ信号を量子化した後に、ストリームを生成する装置である。図1は、本実施例にかかる符号化装置の構成を示す図である。図1に示すように、この符号化装置100は、周波数変換部110、聴覚心理演算部120、ビット割当部130、ビットリザーバ140、量子化部150、ストリーム生成部160、推定部170を有する。
A configuration of the encoding apparatus according to the present embodiment will be described. The
周波数変換部110は、入力オーディオ信号を受け付け、入力オーディオ信号に対して周波数変換を行うことで、入力オーディオ信号の時間と振幅の関係を、周波数と振幅の関係に変換する処理部である。周波数変換部14は、変換後の入力オーディオ信号を、量子化部150に出力する。例えば、周波数変換部110は、「3GPP TS26.4.1AAC part(5.3 Filter band)」に記載されたMDCT(modified discrete cosine transform)を行う。例えば、周波数変換部110は、式(1)を基にして、周波数変換を行ってもよい。
The
聴覚心理演算部120は、入力オーディオ信号を受け付け、入力オーディオ信号に対して聴覚心理演算を実行し、心理聴覚エントロピー(Perceptual Entropy:PE)の値(以下PE値と称す。)およびマスキング閾値を算出する処理部である。例えば、聴覚心理演算部120は、「3GPP TS26.403AAC part(5.4 Psychoacoustic Model)」に記載された聴覚心理演算を行ってもよい。聴覚心理演算部120は、PE値をビット割当部130に出力する。聴覚心理演算部120は、マスキング閾値の情報を、量子化部150に出力する。
The auditory
PE値は、入力オーディオ信号の符号化が簡単か否かを判断するための尺度を示す値である。例えば、入力オーディオ信号の波形が複雑な場合には、符号化が難しくなるため、PE値は大きな値となる。これに対して、入力オーディオ信号の波形が単純なものであれば、PE値は小さな値となる。 The PE value is a value indicating a scale for determining whether or not the encoding of the input audio signal is simple. For example, when the waveform of the input audio signal is complicated, encoding becomes difficult, so the PE value becomes a large value. On the other hand, if the waveform of the input audio signal is simple, the PE value is small.
マスキング閾値は、例えば、入力オーディオ信号に含まれる周波数のうち、ユーザに聞こえる周波数の領域と、ユーザに聞こえない周波数の領域とを示す情報である。 The masking threshold is information indicating, for example, a frequency range that can be heard by the user and a frequency range that cannot be heard by the user, among the frequencies included in the input audio signal.
ビット割当部130は、指定された平均ビットレート、PE値、ビットリザーバ140の補填ビットを基にして、使用可能ビット数を算出する処理部である。また、ビット割当部130は、推定誤差ビット数を基にして、使用可能ビット数を調整する。ビット割当部130は、使用可能ビット数を量子化部150に出力する。
The
使用可能ビット数は、量子化部150が量子化ステップを特定する場合に利用するものである。補填ビット数は、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、使用可能ビット数との差分を示すビット数であり、ビットリザーバ140に蓄えられる。推定誤差ビット数は、量子化部150が生成する量子化値のビット数と、使用可能ビット数との差分の推定ビット数である。使用可能ビット数、補填ビット数、推定誤差ビット数に関する詳しい説明は後述する。
The number of usable bits is used when the
ビット割当部130の処理を具体的に説明する。ビット割当部130は、例えば、加算ビット算出テーブルを利用して、加算ビット数を求める。図2は、加算ビット算出テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図2に示すように、この加算ビット算出テーブルは、PE値とビットリザーバの補填ビット数と加算ビット数とを対応付ける。
The processing of the
ビット割当部130は、聴覚心理演算部120から受け付けたPE値およびビットリザーバ140から受け付けた補填ビットと、加算ビット算出テーブルとを比較して、加算ビット数を特定する。加算ビット数は、正のビット数の場合もあり得るし、負のビット数の場合もある。
The
加算ビット数を算出した後に、ビット割当部130は、予め設定される所定のビット数に、加算ビット数を加算することで、使用可能ビット数を算出する。例えば、ビット割当部130は、予め設定される所定のビット数を、平均ビットレートの単位時間あたりのビット数としてもよい。
After calculating the number of addition bits, the
ビット割当部130は、加算ビット数を用いて使用可能ビット数を算出した後に、推定誤差ビット数を用いて、使用可能ビット数を調整する。具体的には、ビット割当部130は、使用可能ビット数から推定誤差ビット数を減算したビット数を、調整後の使用可能ビット数とする。ビット割当部130は、調整後の使用可能ビット数を、量子化部150に出力する。また、ビット割当部130は、加算ビット数と、推定誤差ビット数を、ビットリザーバ140に出力する。
The
ここで、使用可能ビット数の変化の一例について説明する。図3は、使用可能ビット数の変化の一例を示す図(2)である。図3の縦軸は、使用可能ビット数を示し、横軸は、時間を示す。また、区間Taは、符号化の難易度が通常の区間である。区間Tbおよび区間Tcは、符号化が難しい区間である。区間Tdは、符号化が簡単な区間である。ビット数1Yは、平均ビットレートの単位時間あたりのビット数である。線分2Yは、推定誤差ビット数による調整を行う前の使用可能ビット数を示す。線分3Yは、推定誤差ビット数による調整を行った後の使用可能ビット数に対応する。
Here, an example of a change in the number of usable bits will be described. FIG. 3 is a diagram (2) illustrating an example of a change in the number of usable bits. The vertical axis in FIG. 3 indicates the number of usable bits, and the horizontal axis indicates time. The section Ta is a section in which the degree of difficulty in encoding is normal. The section Tb and the section Tc are sections that are difficult to encode. The section Td is a section that is easy to encode. The number of
図3の区間Taにおいて、使用可能ビット数が推定誤差ビット数X[Ta]だけ下がる。区間Tbにおいて、使用可能ビット数が推定誤差ビット数X[Tb]だけ下がる。区間Tcにおいて、使用可能ビット数が推定誤差ビット数X[Tc]だけ下がる。区間Tdにおいて、使用可能ビット数が推定誤差ビット数X[Td]だけ下がる。 In the interval Ta in FIG. 3, the number of usable bits decreases by the estimated error bit number X [Ta]. In the section Tb, the number of usable bits decreases by the estimated error bit number X [Tb]. In the section Tc, the number of usable bits decreases by the estimated error bit number X [Tc]. In the section Td, the number of usable bits decreases by the estimated error bit number X [Td].
ビットリザーバ140は、補填ビット数を記録する処理部である。ビットリザーバ140は、ビット割当部130から加算ビット数を取得した場合には、補填ビット数から加算ビット数を減算する。加算ビット数が正の値の場合には、補填ビット数は、加算ビット数分だけ減少する。加算ビット数が負の値の場合には、補填ビット数は、加算ビット数分だけ増加する。
The
また、ビットリザーバ140は、量子化部150から、使用可能ビット数を超える量子化値のビット数を受け付けた場合には、超過したビット数が、補填ビット数以下であるか否かを判定する。使用可能ビット数を超える量子化値のビット数を、誤差ビット数と表記する。
Further, when the
誤差ビット数が、補填ビット数以下の場合には、ビットリザーバ140は、誤差ビット数を、補填ビット数で補填する。例えば、ビットリザーバ140は、量子化部150に対して、再度の量子化値の算出が不要である情報を出力する。そして、ビットリザーバ140は、補填ビット数から、誤差ビット数を減算する。
When the number of error bits is equal to or less than the number of compensation bits, the
誤差ビット数が、補填ビット数より大きい場合には、ビットリザーバ140は、誤差ビット数を、補填ビット数で補填できない。この場合には、ビットリザーバ140は、量子化部150に対して、補填ビット数が不足する旨の情報を出力する。
When the number of error bits is larger than the number of compensation bits, the
ここで、補填ビット数の変化の一例について説明する。図4は、補填ビット数の変化の一例を示す図(2)である。図4の縦軸は、補填ビット数を示し、横軸は時間を示す。図4の区間Ta、Tb、Tc、Tdは、図3に示した区間に対応する。線分4Yは、推定誤差ビット数による調整が行われる前の補填ビット数を示す。線分5Yは、推定誤差ビット数による調整が行われた場合の補填ビット数を示す。なお、図4のX[Ta]、X[Tb]、X[Tc]、X[Td]は、図3のX[Ta]、X[Tb]、X[Tc]、X[Td]と同じである。
Here, an example of a change in the number of compensation bits will be described. FIG. 4 is a diagram (2) illustrating an example of a change in the number of compensation bits. The vertical axis in FIG. 4 indicates the number of compensation bits, and the horizontal axis indicates time. The sections Ta, Tb, Tc, and Td in FIG. 4 correspond to the sections shown in FIG. A
図3と図4とを比較すると、使用可能ビット数から推定誤差ビット数が減算されることで、ビットリザーバ140の補填ビット数が増加する。このため、ビットリザーバ140が、補填ビット数で、ビット数を補填する場合に、誤差ビット数が補填ビット数を上回るという状況を発生しにくくすることができる。
Comparing FIG. 3 and FIG. 4, the number of bits to be supplemented in the
量子化部150は、特定した量子化ステップに基づいて、入力オーディオ信号を量子化する処理部である。量子化した入力オーディオ信号を量子化値と表記する。量子化部150は、量子化ステップにより、入力オーディオ信号を量子化する場合には、例えば、式(2)を利用する。
The
量子化部150が量子化ステップを特定する処理について説明する。量子化部150は、マスキング閾値と使用可能ビット数に基づいて、各周波数の量子化ステップを特定する。例えば、量子化部150は、ステップ判定テーブルを保持する。図5は、ステップ判定テーブルの一例を示す図である。図5に示すように、このステップ判定テーブルは、使用可能ビット数と量子化ステップとを対応付ける。
A process in which the
量子化部150は、ビット割当部130から受け付ける使用可能ビット数と、ステップ判定テーブルとを比較して、量子化ステップを特定する。量子化部150は、マスキング閾値に基づいて、ユーザが聞こえる周波数の量子化ステップがより小さくなるように、量子化ステップに重み付けを行う。また、量子化部150は、ユーザが聞こえない周波数の量子化ステップがより大きくなるように、量子化ステップに重み付けを行う。このような処理を量子化部150が実行することで、量子化部150は、各周波数の量子化ステップを特定する。
The
次に、量子化部150が、量子化値を算出した後に処理について説明する。量子化値のビット数と使用可能ビット数とを比較して、量子化値のビット数が大きいか否かを判定する。量子化値のビット数が、使用可能ビット数未満の場合には、量子化値をストリーム生成部160に出力する。
Next, the process after the
量子化値のビット数が、使用可能ビット数よりも大きい場合には、量子化部150は、量子化値のビット数から使用可能ビット数を減算した誤差ビット数を、ビットリザーバ140に通知する。量子化部150は、ビットリザーバ140から、誤差ビット数を補填ビット数で補える旨の情報を受け付けた場合には、量子化値をストリーム生成部160に出力する。
When the number of bits of the quantization value is larger than the number of usable bits, the
これに対して、量子化部150は、ビットリザーバ140から、誤差ビット数を補填ビット数で補えない旨の情報を受け付けた場合には、量子化ステップの大きさを所定の値だけ大きくして、再度量子化値を求める。量子化部150は、量子化値のビット数を、ビットリザーバ140に送信し、上記処理を再度実行する。
On the other hand, when the
なお、量子化部150は、誤差ビット数を算出するたびに、誤差ビット数の情報を、推定部170に出力する。
Note that the
ストリーム生成部160は、量子化部150から量子化値を受け付け、受け付けた量子化値をビットストリームに変換して、外部装置に出力する処理部である。例えば、ストリーム生成部160は、MPEG-2 AAC(ISO/IEC 1318-7)にて定義されるsyntaxを生成する。
The
推定部170は、誤差ビット数の推定する処理部である。例えば、推定部170は、量子化部150から誤差ビット数を受け付け、受け付けた誤差ビット数を記憶する。推定部170は、記憶した複数の誤差ビット数の平均ビット数を算出することで、誤差ビット数を推定する。推定部170が推定した誤差ビット数は、推定誤差ビット数に対応する。推定部170は、式(3)を用いて、推定誤差ビット数を算出してもよい。推定部170は、推定誤差ビット数をビット割当部130に出力する。
The
次に、本実施例にかかる符号化装置の処理手順について説明する。図6は、本実施例にかかる符号化装置の処理手順を示すフローチャートである。例えば、図6に示す処理は、符号化装置100が、入力オーディオ信号を受け付けたことを契機にして実行される。
Next, a processing procedure of the encoding apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating the processing procedure of the encoding apparatus according to the present embodiment. For example, the process illustrated in FIG. 6 is executed when the
図6に示すように、符号化装置100は、入力オーディオ信号に対して周波数変換を行い(ステップS101)、聴覚心理演算を実行する(ステップS102)。符号化装置100は、推定誤差ビット数を推定する(ステップS103)。
As shown in FIG. 6, the
符号化装置100は、使用可能ビット数を算出し(ステップS104)、量子化を行う(ステップS105)。そして、符号化装置100は、ビットストリームを生成する(ステップS106)。
The
次に、図6のステップS105に示した量子化の処理を具体的に説明する。図7は、量子化処理の処理手順を示すフローチャートである。図7に示すように、符号化装置100は、使用可能ビット数とマスキング閾値とを基にして、量子化ステップを決定する(ステップS201)。符号化装置100は、量子化値を算出し(ステップS202)、量子化値のビット数を算出する(ステップS203)。
Next, the quantization process shown in step S105 of FIG. 6 will be specifically described. FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the quantization processing. As illustrated in FIG. 7, the
符号化装置100は、誤差ビット数を算出し(ステップS204)、誤差ビット数が0以下であるか否かを判定する(ステップS205)。符号化装置100は、誤差ビット数が0以下の場合には(ステップS205,Yes)、ステップS209に移行する。
The
一方、符号化装置100は、誤差ビット数が0より大きい場合には(ステップS205,No)、補填ビット数で誤差ビットを補填可能であるか否かを判定する(ステップS206)。符号化装置100は、補填ビット数で補填不可能の場合には(ステップS206,No)、量子化ステップを変更し(ステップS207)、ステップS202に移行する。例えば、符号化装置100は、ステップS207において、量子化ステップの大きさを、所定の大きさだけ大きくする。
On the other hand, when the number of error bits is larger than 0 (No at Step S205), the
一方、符号化装置100は、補填ビット数で補填可能の場合には(ステップS206,Yes)、ビット数を補填し(ステップS208)、量子化値を出力する(ステップS209)。
On the other hand, when it is possible to compensate with the number of compensation bits (Yes in step S206), the
次に、図6のステップS104に示した使用可能ビット数を算出する処理を具体的に説明する。図8は、使用可能ビット数を算出する処理手順を示すフローチャートである。図8に示すように、符号化装置100は、PE値と、ビットリザーバの補填ビット数とを基にして、加算ビット数を算出する(ステップS301)。
Next, the process for calculating the number of usable bits shown in step S104 of FIG. 6 will be specifically described. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the number of usable bits. As illustrated in FIG. 8, the
符号化装置100は、所定のビット数に加算ビット数を加算することで、使用可能ビット数を算出する(ステップS302)。符号化装置100は、ビットリザーバの補填ビット数から加算ビット数を減算する(ステップS303)。
The
符号化装置100は、使用可能ビット数から推定誤差ビット数を減算し(ステップS304)、ビットリザーバの補填ビット数に推定誤差ビット数を加算する(ステップS305)。そして、符号化装置100は、使用可能ビット数を出力する(ステップS306)。
The
次に、本実施例にかかる符号化装置100の効果について説明する。符号化装置100は、量子化値のビット数が使用可能ビット数を上回り、ビット数が不足する場合に、不足するビット数をビットリザーバ140の補填ビット数で補う。このため、量子化値のビット数が使用可能ビット数を上回っても、再度量子化ステップを変更して、量子化値を再計算する処理を行わなくても良いので、符号化装置100の処理負荷を軽減することができる。
Next, effects of the
また、符号化装置100のビット割当部130は、使用可能ビット数を特定する場合に、使用可能ビット数から推定誤差ビット数を減算し、ビットリザーバ140の補填ビット数に推定誤差ビット数分のビット数を加算する。このため、ビットリザーバ140が、補填ビット数で、ビット数を補填する場合に、誤差ビット数が補填ビット数を上回るという状況を発生しにくくすることができる。
Also, when specifying the number of usable bits, the
ところで、図1に示した符号化装置100の各処理部の処理は一例である。ここでは、ビット割当部130のその他の処理について説明する。ビット割当部130は、使用可能ビット数が、推定誤差ビット数以上の場合に、使用可能ビット数から推定誤差ビット数を減算するように処理を実行しても良い。このような処理を実行することで、使用可能ビット数が、負の値になることを防止することができる。
By the way, the process of each process part of the
図9は、ビット割当部のその他の処理を説明するための図である。図9に示すように、ビット割当部130は、PE値と、ビットリザーバ140の補填ビット数に基づいて、加算ビット数を算出する(ステップS401)。
FIG. 9 is a diagram for explaining other processing of the bit allocation unit. As illustrated in FIG. 9, the
ビット割当部130は、所定のビット数に加算ビット数を加算することで、使用可能ビット数を算出する(ステップS402)。符号化装置100は、ビットリザーバ140の補填ビット数から加算ビット数を減算する(ステップS403)。
The
ビット割当部130は、使用可能ビット数が推定誤差ビット数以上であるか否かを判定する(ステップS404)。ビット割当部130は、使用可能ビット数が、推定誤差ビット数未満の場合には(ステップS404,No)、ステップS407に移行する。
The
ビット割当部130は、使用可能ビット数が、推定誤差ビット数以上の場合には(ステップS404,Yes)、使用可能ビット数から推定誤差ビット数を減算したものを使用可能ビット数とする(ステップS405)。
If the number of usable bits is equal to or greater than the estimated error bit number (Yes in step S404), the
ビット割当部130は、ビットリザーバ140の補填ビット数に推定誤差ビット数を加算し(ステップS406)、使用可能ビット数を量子化部150に出力する(ステップS407)。
The
次に、図1に示した符号化装置100と同様の機能を実現する符号化プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図10は、符号化プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。
Next, an example of a computer that executes an encoding program that realizes the same function as the
図10に示すように、コンピュータ200は、各種演算処理を実行するCPU201と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置202と、ディスプレイ203を有する。また、コンピュータ200は、記憶媒体からプログラム等を読取る読み取り装置204と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行うインターフェース装置205とを有する。また、コンピュータ200は、図1のビットリザーバ140に対応するビットリザーバ206を有する。また、コンピュータ200は、各種情報を一時記憶するRAM207と、ハードディスク装置208を有する。そして、各装置201〜208は、バス209に接続される。
As illustrated in FIG. 10, the
ハードディスク装置208は、例えば、周波数変換プログラム208a、聴覚心理演算プログラム208b、ビット割当プログラム208c、量子化プログラム208d、ストリーム生成プログラム208eを有する。CPU201は、各プログラム208a〜208eを読み出して、RAM207に展開する。
The
周波数変換プログラム208aは、周波数変換プロセス207aとして機能する。聴覚心理演算プログラム208bは、聴覚心理演算プロセス207bとして機能する。ビット割当プログラム208cは、ビット割当プロセス207cとして機能する。量子化プログラム208dは、量子化プロセス207dとして機能する。ストリーム生成プログラム208eは、ストリーム生成プロセス207eとして機能する。
The
例えば、周波数変換プロセス207aは、周波数変換部110に対応する。聴覚心理演算プロセス207bは、聴覚心理演算部120に対応する。ビット割当プロセス207cは、ビット割当部130に対応する。量子化プロセス207dは、量子化部150に対応する。ストリーム生成プロセス207eは、ストリーム生成部160に対応する。
For example, the frequency conversion process 207 a corresponds to the
なお、各プログラム208a〜208eについては、必ずしも最初からハードディスク装置208に記憶させておかなくてもよい。例えば、コンピュータ200に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ200がこれらから各プログラム208a〜208eを読み出して実行するようにしてもよい。
Note that the
ところで、図1に示した各処理部110〜160は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積装置に対応する。また、各処理部は、例えば、CPUやMPU(Micro Processing Unit)等の電子回路に対応する。また、各処理部110〜160は、記憶装置を有していてもよい。
1 corresponds to an integrated device such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). Each processing unit corresponds to an electronic circuit such as a CPU or MPU (Micro Processing Unit). In addition, each of the
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(付記1)指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定するビット割当部と、
伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバと、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、前記ビットリザーバに蓄積された補填ビット数で補填する量子化部と
を備えたことを特徴とする符号化装置。
(Supplementary Note 1) A bit allocation unit that specifies the number of usable bits based on the designated average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal;
A bit reservoir that accumulates a difference between a predetermined number of bits that can be transmitted on the transmission line and the usable number of bits as a number of compensation bits;
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is compensated with the number of supplemental bits accumulated in the bit reservoir. An encoding device comprising: a quantization unit.
(付記2)前記量子化値のビット数と前記使用可能ビット数との差分値を順次記憶し、記憶した各差分値を基にして、前記使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を推定する推定部を更に有し、前記ビット割当部は、前記使用可能ビット数から前記推定部が推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記1に記載の符号化装置。 (Supplementary Note 2) The difference value between the number of bits of the quantized value and the number of usable bits is sequentially stored, and the bit of the quantized value exceeding the usable number of bits based on each stored difference value An estimation unit for estimating a number, wherein the bit allocation unit specifies the number of bits obtained by subtracting the number of bits estimated by the estimation unit from the number of usable bits as the number of usable bits. The encoding device according to attachment 1.
(付記3)前記ビット割当部は、前記推定部が推定したビット数よりも前記使用可能ビット数が大きい場合に、前記使用可能ビット数から前記推定部が推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記2に記載の符号化装置。
(Supplementary note 3) When the number of usable bits is larger than the number of bits estimated by the estimation unit, the bit allocation unit subtracts the number of bits obtained by subtracting the number of bits estimated by the estimation unit from the number of usable bits. The encoding apparatus according to
(付記4)コンピュータが実行する符号化方法であって、
指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定し、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバの補填ビット数によって補填する
各処理をコンピュータが実行することを特徴とする符号化方法。
(Supplementary Note 4) An encoding method executed by a computer,
Based on the specified average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal, specify the number of usable bits,
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is set to a predetermined number of bits that can be transmitted on a transmission path, and An encoding method, wherein the computer executes each process of compensating for the difference from the number of usable bits as the number of compensation bits of the bit reservoir that accumulates the difference as the number of compensation bits.
(付記5)前記量子化値のビット数と前記使用可能ビット数との差分値を順次記憶装置に記憶し、記憶した各差分値を基にして、前記使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を推定し、前記使用可能ビット数から、推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記4に記載の符号化方法。 (Supplementary Note 5) The difference value between the number of bits of the quantized value and the number of usable bits is sequentially stored in a storage device, and the quantization exceeding the number of usable bits based on each stored difference value The encoding method according to appendix 4, wherein the number of bits of the value is estimated, and the number of bits obtained by subtracting the estimated number of bits from the number of usable bits is specified as the number of usable bits.
(付記6)前記推定したビット数よりも前記使用可能ビット数が大きい場合に、前記使用可能ビット数から、前記推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記5に記載の符号化方法。 (Supplementary note 6) When the usable bit number is larger than the estimated bit number, the bit number obtained by subtracting the estimated bit number from the usable bit number is specified as the usable bit number. The encoding method according to appendix 5.
(付記7)コンピュータに、
指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定し、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバの補填ビット数によって補填する
各処理を実行させることを特徴とする符号化プログラム。
(Appendix 7)
Based on the specified average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal, specify the number of usable bits,
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is set to a predetermined number of bits that can be transmitted on a transmission path, and An encoding program characterized by causing each process to be compensated by a bit reservoir compensation bit number that accumulates a difference from the usable bit number as a compensation bit number.
(付記8)前記量子化値のビット数と前記使用可能ビット数との差分値を順次記憶装置に記憶し、記憶した各差分値を基にして、前記使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を推定し、前記使用可能ビット数から、推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記7に記載の符号化プログラム。 (Supplementary note 8) The difference value between the number of bits of the quantization value and the number of usable bits is sequentially stored in a storage device, and the quantization exceeding the number of usable bits based on each stored difference value The encoding program according to appendix 7, wherein the number of bits of the value is estimated, and the number of bits obtained by subtracting the estimated number of bits from the number of usable bits is specified as the number of usable bits.
(付記9)前記推定したビット数よりも前記使用可能ビット数が大きい場合に、前記使用可能ビット数から、前記推定したビット数を減算したビット数を、使用可能ビット数として特定することを特徴とする付記8に記載の符号化プログラム。 (Supplementary note 9) When the usable bit number is larger than the estimated bit number, the bit number obtained by subtracting the estimated bit number from the usable bit number is specified as the usable bit number. The encoding program according to appendix 8.
100 符号化装置
110 周波数変換部
120 聴覚心理演算部
130 ビット割当部
140 ビットリザーバ
150 量子化部
160 ストリーム生成部
170 推定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバと、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、前記ビットリザーバに蓄積された補填ビット数で補填する量子化部と
を備えたことを特徴とする符号化装置。 A bit allocation unit that specifies the number of usable bits based on the specified average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal;
A bit reservoir that accumulates a difference between a predetermined number of bits that can be transmitted on the transmission line and the usable number of bits as a number of compensation bits;
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is compensated with the number of supplemental bits accumulated in the bit reservoir. An encoding device comprising: a quantization unit.
指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定し、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバの補填ビット数によって補填する
各処理をコンピュータが実行することを特徴とする符号化方法。 An encoding method executed by a computer,
Based on the specified average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal, specify the number of usable bits,
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is set to a predetermined number of bits that can be transmitted on a transmission path, and An encoding method, wherein the computer executes each process of compensating for the difference from the number of usable bits as the number of compensation bits of the bit reservoir that accumulates the difference as the number of compensation bits.
指定された平均ビットレートと入力オーディオ信号の符号化難易度とを基にして、使用可能ビット数を特定し、
前記使用可能ビット数を基にして量子化ステップの大きさを特定し、該量子化ステップによって前記入力オーディオ信号を量子化した量子化値を生成し、
前記量子化値のビット数が、前記使用可能ビット数よりも大きい場合に、該使用可能ビット数を超過する前記量子化値のビット数を、伝送路で伝送可能な所定のビット数と、前記使用可能ビット数との差分を補填ビット数として蓄積するビットリザーバの補填ビット数によって補填する
各処理を実行させることを特徴とする符号化プログラム。 On the computer,
Based on the specified average bit rate and the encoding difficulty of the input audio signal, specify the number of usable bits,
Identifying the size of the quantization step based on the number of usable bits, and generating a quantization value obtained by quantizing the input audio signal by the quantization step;
When the number of bits of the quantized value is larger than the number of usable bits, the number of bits of the quantized value exceeding the usable number of bits is set to a predetermined number of bits that can be transmitted on a transmission path, and An encoding program characterized by causing each process to be compensated by a bit reservoir compensation bit number that accumulates a difference from the usable bit number as a compensation bit number.
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