JP3258526B2 - Compressed audio decompression device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮音声データを伸長
する伸長装置に関し、詳しくは比較的小規模な装置構成
により伸長処理の可能な装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a decompression device for decompressing compressed audio data, and more particularly to a decompression device capable of performing decompression processing with a relatively small device configuration.

【０００２】[0002]

【従来の技術】最近では、大容量メディアへの応用を目
的とした動画像・音声の高能率符号化が盛んに試みられ
ており、国際標準としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）があり、Ｉ
ＳＯ／ＩＥＣ１１１７２に詳説されている。2. Description of the Related Art Recently, high-efficiency coding of moving images and sounds for the purpose of application to large-capacity media has been actively attempted, and MPEG (Moving Pi) has become an international standard.
culture Experts Group), and I
It is described in detail in SO / IEC11172.

【０００３】ＭＰＥＧ方式による、音声の高能率符号化
は３２バンドサブバンド方式で行われ、図１１に示すよ
うに、符号化装置は、マッピング部５１、量子化／符号
化部５２、ビット多重化部５３、聴覚モデル重み付け部
５４から構成される。[0003] The high-efficiency encoding of audio according to the MPEG system is performed by a 32-band sub-band system. As shown in FIG. 11, an encoding device includes a mapping section 51, a quantization / encoding section 52, a bit multiplexing section. And an auditory model weighting unit 54.

【０００４】かかる高能率符号化装置において、マッピ
ング部５１では時間軸データが３２バンドの周波数デー
タに帯域分割（サブバンド化）され、帯域分割後の各帯
域では信号の最大値探索により量子化をフルスケールで
行うためのスケールファクタが求められ、許容ビットレ
ートへの整合が行われる。この時、聴覚モデル重み付け
部５４により聴覚心理特性にもとずく最適化が行われ
る。そして、聴覚モデル重み付け部５４で決定された特
性をもとに量子化が制御され、与えられた出力速度に最
適に整合させるための各帯域に対するビット配分が行わ
れる。このようにして音声信号が量子化・符号化・フレ
ームパッキングされて高能率符号化データとして蓄積・
伝送される。In such a high-efficiency coding apparatus, the mapping unit 51 divides the time axis data into 32 bands of frequency data (subbands), and in each band after the band division, performs quantization by searching for the maximum value of the signal. A scale factor for performing at full scale is determined, and matching to an allowable bit rate is performed. At this time, the auditory model weighting unit 54 performs optimization based on auditory psychological characteristics. Then, quantization is controlled based on the characteristics determined by the auditory model weighting unit 54, and bit allocation is performed for each band to optimally match the given output speed. In this way, the audio signal is quantized, coded, and frame-packed and stored as highly efficient coded data.
Transmitted.

【０００５】次に、本装置の対象とする高能率符号化デ
ータについて説明する。図１２はＭＰＥＧ規格のサブバ
ンドサンプルの概念図であって、横軸は時間、縦軸は各
バンドを示す。図１２に示す如く、３２バンドに分割さ
れた圧縮音声データは、３６単位時間分のデータを１フ
レームとして処理され、本明細書では、この１単位時間
当たりの３２個のサンプルデータ（例えばＳｂ（０，
１）〜Ｓｂ（３１，１））を１グループと呼ぶ。また、
かかる１フレームのデータにおいて、連続する１２グル
ープのスケールファクタは共通しており、１フレームに
付き３個のスケールファクタが存在する。Next, the high-efficiency coded data to be processed by the present apparatus will be described. FIG. 12 is a conceptual diagram of a subband sample of the MPEG standard, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents each band. As shown in FIG. 12, the compressed audio data divided into 32 bands is processed with data of 36 unit time as one frame. In this specification, 32 sample data per unit time (for example, Sb ( 0,
1) to Sb (31, 1)) are called one group. Also,
In such data of one frame, the scale factors of the continuous 12 groups are common, and there are three scale factors per frame.

【０００６】ここで、ＭＰＥＧ規格のオーディオレイヤ
ー２の規格にしたがった逆量子化及び帯域合成の一般的
な手順を説明する。図１３は該手順の原理を示したフロ
ーチャートである。ＭＰＥＧ規格では、３２のサンプル
データごとに逆量子化が行われて、帯域合成処理が開始
される（ステップ１３１）。次のステップ１３３では、
生成される６４個の新たなＶベクトルに備えて、１０２
４個からなるＶベクトル群中、古い６４個がシフト処理
され（ステップ１３２）、入力された３２のサンプルデ
ータから新たなＶベクトルが６４個マトリックス演算さ
れる（ステップ１３３）。次いで、１０２４個のＶベク
トル群から、５１２個のＵベクトル群が生成されると共
に（ステップ１３４）、Ｕベクトル群に係数Ｄｉが乗じ
られて、ウィンド処理されてＷベクトル群が生成され
（ステップ１３５）、Ｗベクトル群が所定方向に１６個
加算されて、１サンプル分のオーディオデータＰＣＭが
復調される（ステップ１３６）。この結果、１グループ
として、時間的に連続した３２個のオーディオデータが
再生出力される（ステップ１３７）。また、１フレーム
は、３６グループから構成されるので、これが３６回繰
り返して実行され、１フレームの処理が終了する。Here, a general procedure of inverse quantization and band synthesis according to the audio layer 2 standard of the MPEG standard will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the principle of the procedure. According to the MPEG standard, inverse quantization is performed for each of 32 sample data, and a band synthesis process is started (step 131). In the next step 133,
In preparation for the 64 new V vectors to be generated, 102
The old 64 of the four V vector groups are shifted (step 132), and 64 new V vectors are matrix-operated from the input 32 sample data (step 133). Next, 512 U vector groups are generated from the 1024 V vector groups (step 134), and the U vector group is multiplied by a coefficient Di to perform window processing to generate a W vector group (step 135). ), 16 W vector groups are added in a predetermined direction, and the audio data PCM for one sample is demodulated (step 136). As a result, 32 temporally continuous audio data are reproduced and output as one group (step 137). Also, since one frame is composed of 36 groups, this is repeated 36 times, and the processing of one frame is completed.

【０００７】かかるＭＰＥＧ規格による復号化の具体的
手順を、図１５に示したフローチャートを用いて説明す
る。先ず、圧縮音声データを、ヘッダ、ビットアロケー
ション、スケールファクタセレクションインフォメーシ
ョン、スケールファクタ、サンプルデータに分離してそ
れぞれデコードする（ステップ１５１）。また、スケー
ルファクタセレクションインフォメーション、スケール
ファクタから新たなスケールファクタを再生成するが、
現在のＭＰＥＧ規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２）で
は、１フレーム中、同一サブバンドに３種類のスケール
ファクタが存在するため、３個の新たなスケールファク
タが再生成される。A specific procedure of decoding according to the MPEG standard will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, the compressed audio data is separated into a header, bit allocation, scale factor selection information, scale factor, and sample data, and decoded (step 151). Also, a new scale factor is regenerated from the scale factor selection information and scale factor.
In the current MPEG standard (ISO / IEC11172), three new scale factors are regenerated because there are three types of scale factors in the same subband in one frame.

【０００８】次に、デコードされたビットアロケーショ
ンおよびスケールファクタを基に逆量子化係数Ｃ、Ｄ、
Ｓｃｆを決定し、次式に示す逆量子化処理を行う（ステ
ップ１５２）。Next, based on the decoded bit allocation and scale factor, inverse quantization coefficients C, D,
Scf is determined, and an inverse quantization process represented by the following equation is performed (step 152).

【０００９】[0009]

【数１】ｓ＝（ｓａｍｐｌｅ＋Ｄ）×Ｃ×ＳｃｆS = (sample + D) × C × Scf

【００１０】ここで、ｓａｍｐｌｅはデータの１つであ
るが、ＭＰＥＧ規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２）では
３つのサンプルデータをグルーピングして１つのデータ
（グルーピングデータ）となして記録することが定めら
れているため、ここでは３つに分離したデータのうちの
１つを示す。図１４はかかる圧縮音声データのビットス
トリーム上でのサブバンドサンプルの配列を、グルーピ
ングされている場合と、グルーピングされていない場合
について示したものである。このようにサンプルデータ
はグルーピングされて記録されているため、３つのデー
タの単位で逆量子化処理を行うのが、一般的である。ま
た、グルーピングの手法としては、種々のものがある
が、ＭＰＥＧでは以下の式で示されるものが用いられ
る。[0010] Here, the sample is one of the data. According to the MPEG standard (ISO / IEC11172), it is defined that three sample data are grouped and recorded as one data (grouping data). Therefore, here, one of the three separated data is shown. FIG. 14 shows an arrangement of subband samples on a bit stream of such compressed audio data in a case where they are grouped and in a case where they are not grouped. As described above, since the sample data is grouped and recorded, it is common to perform the inverse quantization process in units of three data. There are various grouping methods. In MPEG, a method represented by the following equation is used.

【００１１】[0011]

【数２】グルーピング値 ＝ ９ｚ＋３ｙ＋ｘ ｘ，ｙ，ｚは、連続するサンプルデータであって、０〜
３の値をとる## EQU2 ## Grouping value = 9z + 3y + x x, y, and z are continuous sample data.
Take the value of 3

【００１２】以上の如く、３グループ分の逆量子化が完
了して、逆量子化データが揃ったなら（ステップ１５
３）、かかる逆量子化後のデータを用いて次式に示す逆
マッピング処理により１グループ毎にサブバンド合成用
のデータを生成する（ステップ１５４）。As described above, when the inverse quantization for the three groups is completed and the inverse quantized data is prepared (step 15).
3) Using the data after the inverse quantization, data for subband synthesis is generated for each group by an inverse mapping process represented by the following equation (step 154).

【００１３】[0013]

【数３】 (Equation 3)

【００１４】[0014]

【数４】ｉ＝０〜７， ｊ＝０〜３１ Ｕ［ｉ×６４＋ｊ］＝Ｖ［ｉ×１２８＋ｊ］ Ｕ［ｉ×６４＋３２＋ｊ］＝Ｖ［ｉ×１２８＋９６＋
ｊ］## EQU4 ## i = 0-7, j = 0-31 U [i * 64 + j] = V [i * 128 + j] U [i * 64 + 32 + j] = V [i * 128 + 96 +
j]

【００１５】[0015]

【数５】Ｗｉ＝Ｕｉ×Ｄｉ （ｉ＝０〜５１１）## EQU5 ## Wi = Ui × Di (i = 0 to 511)

【００１６】[0016]

【数６】 (Equation 6)

【００１７】通常、該逆マッピング処理は、逆量子化処
理と並行して処理されることが多いため、逆量子化処理
は該データが揃うと再び前記の処理を繰り返して、３６
回の処理で１フレーム分の処理を終える。Normally, the inverse mapping process is often performed in parallel with the inverse quantization process. Therefore, the inverse quantization process repeats the above process again when the data is completed, and 36
The processing for one frame is completed by the above processing.

【００１８】次に、以上の手順を具体的に装置として構
成した場合の一般例について図１６を用いて説明する。
同図において、６１はアドレスセレクタでありグルーピ
ングデータのレジスタ６２への読み書きを制御する。レ
ジスタ６２からの読み出しデータは６３のアン・グルー
ピング手段でグループ化を解除してレジスタ６４に格納
する。ここで、レジスタ６４は、前述の如く３種類のス
ケールファクタを格納するため３個必要となる。グルー
ピングを解除されたサンプルデータは、前述した以下の
式の演算を行う逆量子化装置６５により逆量子化データ
に変換される。Next, a general example in which the above procedure is specifically configured as an apparatus will be described with reference to FIG.
In the figure, reference numeral 61 denotes an address selector which controls reading / writing of grouping data from / to a register 62. The read data from the register 62 is released from the grouping by the ungrouping means 63 and stored in the register 64. Here, three registers 64 are required to store the three types of scale factors as described above. The sample data for which the grouping has been released is converted into inverse quantized data by the inverse quantizer 65 that performs the operation of the following equation described above.

【００１９】[0019]

【数７】ｓ＝（ｓａｍｐｌｅ＋Ｄ）×Ｃ×ＳｃｆS = (sample + D) × C × Scf

【００２０】図１６に示す逆量子化装置６５は、レジス
タ６４から出力されるサンプルデータと逆量子化係数で
あるＤとを加算する加算器６５１、ａ端子に入力される
加算器６５１の出力と逆量子化係数Ｃ、またはｂ端子に
入力される乗算結果と逆量子化係数Ｓｃｆとをセレクト
するセレクタ６５２、６５３、該セレクタ６５２、６５
３の出力を乗算する乗算器６５４、該乗算器６５４の出
力をグルーピングアドレスに従って分別して格納するレ
ジスタ６５５、６５６、６５７、格納された乗算器の出
力をグルーピングアドレスに従ってセレクトするセレク
タ６５８からなる。An inverse quantization device 65 shown in FIG. 16 includes an adder 651 for adding the sample data output from the register 64 and D, which is an inverse quantization coefficient, and an output of the adder 651 input to a terminal a. Selectors 652 and 653 for selecting the inverse quantization coefficient Scf and the multiplication result input to the terminal b or the inverse quantization coefficient Scf, and the selectors 652 and 65
3 includes a multiplier 654 for multiplying the output of the multiplier 3, registers 655, 656, and 657 for sorting and storing the output of the multiplier 654 according to the grouping address, and a selector 658 for selecting the stored output of the multiplier according to the grouping address.

【００２１】かかる逆量子化装置においてサンプルデー
タは以下の如く処理される。まず、アドレスセレクタ６
１でレジスタ６２のアドレスを制御して第１〜３グルー
プのサブバンド０のサンプルデータをレジスタ６２から
読み出す。レジスタ６２から読み出されたサンプルデー
タがグルーピングされたデータであればＳｂ（０，１〜
３）を６３のアン・グルーピング回路でＳｂ（０，
１），Ｓｂ（０，２），Ｓｂ（０，３）に分離して、そ
れぞれをレジスタ６４に格納する。レジスタ６４に書か
れたＳｂ（０，１）、Ｓｂ（０，２）、Ｓｂ（０，３）
は加算器６５１、セレクタ６５２、６５３、乗算器６５
４を通してレジスタ６５５、６５６、６５７に格納され
る。以上のフローを３２回繰り返し、第１〜３グループ
の各サブバンド３１まで完了すると第４〜６グループに
対して第１〜３グループと同様の処理を行う。In such an inverse quantization device, the sample data is processed as follows. First, address selector 6
1 controls the address of the register 62 to read the sample data of the first to third groups of subband 0 from the register 62. If the sample data read from the register 62 is grouped data, Sb (0,1 to
3) is converted to Sb (0,
1), Sb (0, 2) and Sb (0, 3), and store them in the register 64. Sb (0,1), Sb (0,2), Sb (0,3) written in register 64
Represents an adder 651, selectors 652 and 653, and a multiplier 65
4 are stored in registers 655, 656, 657. The above flow is repeated 32 times, and when the processing is completed up to the subbands 31 of the first to third groups, the same processing as that of the first to third groups is performed on the fourth to sixth groups.

【００２２】以上の如きＭＰＥＧ規格に則した処理に対
し、演算処理の簡素化を図り、ハードウエア規模の縮小
を目的とするものが、特開平６ー７７８３９号公報に開
示されている。すなはち、特開平６ー７７８３９号公報
に記載された発明は、前記スケールファクタの共通する
１２グループ単位で演算処理、逆量子化処理を行うもの
で、演算手段を共用すること等ができるため、ハードウ
エア規模の縮小を図ることができる。Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-77839 discloses a technique for simplifying the arithmetic processing and reducing the hardware scale in the processing conforming to the MPEG standard as described above. In other words, the invention described in JP-A-6-77839 performs arithmetic processing and inverse quantization processing in units of 12 groups having the same scale factor, so that the arithmetic means can be shared. In addition, the hardware scale can be reduced.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

【００２３】しかしながら、音声伸長に際しては３２バ
ンドのデータを単位に演算処理等が行われるため、特開
平６ー７７８３９号公報に開示された音声伸長法では、
結局１２グループ分（３２バンド×１２グループ）のデ
ータを保持しなければ処理を行うことができず、多くの
レジスタが必要となって、デコーダ処理に必要なハード
ウェア規模が大きくなり高価なものとなる。これは、３
グループ単位で処理を行うＭＰＥＧに則した処理でも同
様である。However, since the arithmetic processing and the like are performed in units of 32-band data at the time of audio decompression, the audio decompression method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
Eventually, processing cannot be performed unless data for 12 groups (32 bands × 12 groups) is held, so that many registers are required, and the hardware scale required for decoder processing becomes large, resulting in high cost. Become. This is 3
The same applies to processing conforming to MPEG, which performs processing in group units.

【００２４】本発明はかかる問題点を解決するものであ
って、その目的は、演算結果の保持量を少なくすること
によりハードウエア規模を小さくして、しかも十分な実
用品位のある音声を伸長することができ、集積回路化等
により民生品への利用が容易となる圧縮音声データの伸
長装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to reduce the scale of the hardware by reducing the amount of holding of the operation result, and to extend the speech with sufficient practical quality. Another object of the present invention is to provide a decompression device for compressed audio data which can be easily used for consumer products by integration into an integrated circuit.

【００２５】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明は、音声データを
サブバンド処理して量子化し、同一サブバンドにおける
連続した複数のサンプルデータをグルーピングしてグル
ーピングデータとなし、更に該グルーピングデータをフ
レーム単位でパッキングしてなる圧縮音声データの伸長
装置であって、最も低いサブバンドのグルーピングデー
タのアドレスである先頭アドレスを出力する頭出し手段
と、格納されているグルーピングデータのうちから該先
頭アドレスの値にしたがって該当するデータを出力する
グルーピングデータ出力手段と、グルーピングデータ出
力手段より出力されたグルーピングデータを分離する分
離手段と、該分離手段より出力される複数のサンプルデ
ータを選択する選択手段と、該選択手段より出力された
データを用いて逆量子化演算を行う演算手段と、該演算
手段より出力された逆量子化データを演算処理して音声
データを生成する逆マッピング手段とからなる圧縮音声
伸長装置である。According to the present invention, audio data is sub-band processed and quantized, and a plurality of continuous sample data in the same sub-band are grouped into grouping data, and the grouping data is further divided into frame units. A cueing means for outputting a head address which is the address of the grouping data of the lowest sub-band, and a value of the head address from the stored grouping data. Grouping data output means for outputting corresponding data according to the following, separation means for separating the grouping data output from the grouping data output means, selection means for selecting a plurality of sample data output from the separation means, Reverse using the data output from the selection means Calculating means for performing a coca operation, a compressed audio decompression apparatus comprising a reverse mapping means to generate audio data of the inverse quantization data output from said arithmetic means and operation processing.

【００２６】また、第２の発明は、該圧縮音声伸長装置
において、圧縮音声データの１フレームにつき複数種存
在するスケールファクタを１つのデータに再生成し、サ
ブバンドごとに同一アドレスに格納する手段と、格納さ
れたデータを読み出して個々のスケールファクタに分離
し、そのうちの有効なスケールファクタを選択して出力
する手段とを備えたスケールファクタ生成手段を有する
ものである。According to a second aspect of the present invention, in the compressed audio decompression device, a plurality of scale factors existing for one frame of the compressed audio data are regenerated into one data and stored at the same address for each subband. And a means for reading stored data, separating the data into individual scale factors, and selecting and outputting an effective scale factor among the scale factors.

【００２７】更に、第３の発明は、該圧縮音声伸長装置
において、１フレーム中の最終グループを伸長処理した
後次フレームの先頭グループを伸長処理する前に、ヘッ
ダデータ、ビットアロケーションデータ、スケールファ
クタセレクションインフォメーションデータ、スケール
ファクタデータの生成を行うビット分離手段を備えたも
のである。Further, in the third aspect of the present invention, in the compressed audio decompression apparatus, the header data, the bit allocation data, and the scale factor are decompressed after decompressing the last group in one frame but before decompressing the head group of the next frame. It is provided with bit separation means for generating selection information data and scale factor data.

【００２８】[0028]

【作用】本装置では、複数のデータがグルーピングされ
ているＭＰＥＧ等の圧縮データの場合であっても、１グ
ループ毎に演算、逆量子化等を行う。そして、１グルー
プ毎の処理では、スケールファクタ等が例え共通してい
てもその都度算出が必要となるが、これをフレーム処理
単位で算出して保持し、グルーピングデータのアドレス
の指定を行うことで、処理の簡素化と高速化を図る。In the present apparatus, even in the case of compressed data such as MPEG in which a plurality of data are grouped, calculation, inverse quantization and the like are performed for each group. In the processing for each group, it is necessary to calculate each time even if the scale factor and the like are common, but this is calculated and held in the unit of frame processing, and the address of the grouping data is specified. , To simplify and speed up the processing.

【００２９】[0029]

【実施例】本装置は、前述の如く、音声データをサブバ
ンド処理して量子化し、同一サブバンドにおける連続し
た複数のサンプルデータをグルーピングしてグルーピン
グデータとなし、更に該グルーピングデータをフレーム
単位でパッキングしてなる圧縮音声データを対象として
伸長を行うものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, this apparatus performs subband processing on audio data, quantizes the data, groups a plurality of continuous sample data in the same subband into grouping data, and further groups the grouping data in frame units. Decompression is performed on packed compressed audio data.

【００３０】以下、図面を用いて本発明を説明する。図
１は、本装置の全体を示すブロック図である。同図にお
いて、１は頭出し手段、２はグルーピングデータ格納手
段、３は分離手段、４は選択手段、５は演算手段、６は
逆マッピング手段を示し、更に７はスケールファクタ生
成手段、８はビット分離手段を示す。The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the entire apparatus. In the figure, 1 is a cueing unit, 2 is a grouping data storage unit, 3 is a separation unit, 4 is a selection unit, 5 is an operation unit, 6 is an inverse mapping unit, 7 is a scale factor generation unit, and 8 is a scale factor generation unit. 4 shows a bit separation unit.

【００３１】頭出し手段１は、最も低いサブバンドのグ
ルーピングデータのアドレスを出力するもので、かかる
アドレスを本明細書では、先頭アドレスと呼ぶ。先頭ア
ドレスは、１フレームが１２個のグルーピングデータか
ら構成されることから１フレーム当たり１２個出力さ
れ、例えば図１２のデータ概念図においては、Ｓｂ
（０，１），Ｓｂ（０，４），Ｓｂ（０，７）・・・の
サンプルデータに該当するアドレスがこれに相当する。
したがって、具体的には図２に示す如く、レジスタ１０
１によってその機能を達成することができ、Ｓｂ（０，
３ｎ＋１）のサンプルデータの読み出しアドレスに相当
するアドレスを先頭アドレスとして順に保持させておく
ことによって、リードアドレスをインクリメントしてイ
ネーブル信号と組み合わせることによって先頭アドレス
を出力することができる。The cueing means 1 outputs the address of the grouping data of the lowest subband, and this address is referred to as a head address in this specification. Since one frame is composed of 12 grouping data, 12 head addresses are output per frame. For example, in the data conceptual diagram of FIG.
Addresses corresponding to sample data of (0, 1), Sb (0, 4), Sb (0, 7)... Correspond to this.
Therefore, specifically, as shown in FIG.
1 can achieve that function, and Sb (0,
By sequentially holding the addresses corresponding to the read addresses of the sample data of (3n + 1) as the head address, the head address can be output by incrementing the read address and combining it with the enable signal.

【００３２】グルーピングデータ格納手段２は、本装置
に入力されるサンプルデータのうち少なくとも１グルー
プ以上のサンプルデータを保持し、前記先頭アドレスの
値にしたがって、該当するグルーピングデータを順に出
力するものである。具体的には、図３に示す如く、ライ
トアドレスインクリメントカウンタ２０１、リードアド
レスインクリメントカウンタ２０２とレジスタ２０３か
ら構成され、ライトアドレスインクリメントカウンタ２
０１は書き込みアドレスを１番地ずつインクリメントし
て、圧縮音声データをレジスタ２０３に格納する。一
方、読み出しは、リードアドレスインクリメントカウン
タ２０２でアドレスを１番地ずつインクリメントして、
レジスタ２０３からグルーピングデータを読み出す。た
だし、これらのアドレスは最終バンドに達した場合であ
っても、グルーピングされたサンプルデータの最終デー
タ以外のデータ、例えば、Ｓｂ（３１，３ｎ＋１）やＳ
ｂ（３１，３ｎ＋２）等をポインティングしている場合
は、逆量子化後、前記先頭アドレスがセットされて処理
を続行する。The grouping data storage means 2 holds at least one group of sample data among the sample data input to the apparatus, and sequentially outputs the corresponding grouping data according to the value of the head address. . Specifically, as shown in FIG. 3, a write address increment counter 201, a read address increment counter 202 and a register 203 are provided.
01 increments the write address by one address and stores the compressed audio data in the register 203. On the other hand, for reading, the address is incremented by one at an address by a read address increment counter 202, and
The grouping data is read from the register 203. However, even if these addresses reach the final band, data other than the final data of the grouped sample data, for example, Sb (31, 3n + 1) or S
In the case where b (31, 3n + 2) or the like is pointed, the head address is set after the inverse quantization, and the processing is continued.

【００３３】分離手段３は、入力されたグルーピングデ
ータを個々のサンプリングデータに分解復元するもので
ある。グルーピングの手法自体は、種々のものが存在
し、その手法に応じて具体的手段を選択すれば良いが、
ＭＰＥＧの場合、前述の如く下記の式に示される手法を
用いるため、本発明では、具体的には図４に示されるも
のを用いる。The separating means 3 decomposes and restores the input grouping data into individual sampling data. There are various grouping methods, and specific means may be selected according to the method.
In the case of MPEG, since the method shown in the following equation is used as described above, the present invention specifically uses the method shown in FIG.

【００３４】[0034]

【数８】グルーピング値 ＝ ９ｚ＋３ｙ＋ｘ ｘ，ｙ，ｚは、連続するサンプルデータであって、０〜
３の値をとる## EQU8 ## Grouping value = 9z + 3y + x x, y, z are continuous sample data,
Take the value of 3

【００３５】図４に示す分離手段は、セレクタ３０１、
差分器３０２、比較器３０３、インクリメントカウンタ
３０４から構成され、その機能は、グルーピングデータ
から、定数を引きその回数をカウントするものである。
前記式に示されるグルーピング手法の場合、最初の定数
として、’９’をセットして、差分器３０２によってグ
ルーピングデータから’９’を引き、その結果が’９’
よりも小さくなるまで繰り返してその数をカウントする
（ｚ）、結果が’９’よりも小さくなったなら、次に定
数を’３’に変え、同様の処理を行いカウント数をｙと
し、最後に余った値がｘとなる。前記式に示されるグル
ーピング手段の場合、ｘ，ｙ，ｚの値の範囲が小さいた
め、一般の除算器を用いるよりも、かかる構成を用いた
方が装置規模を縮小することができる。The separating means shown in FIG.
It comprises a differentiator 302, a comparator 303, and an increment counter 304, and its function is to subtract a constant from the grouping data and count the number of times.
In the case of the grouping method shown in the above equation, "9" is set as the first constant, "9" is subtracted from the grouping data by the differentiator 302, and the result is "9".
The number is repeatedly counted until it becomes smaller than (z). If the result becomes smaller than '9', then the constant is changed to '3', the same processing is performed, the count is made y, and The remaining value becomes x. In the case of the grouping means shown in the above equation, since the range of the values of x, y, and z is small, the use of such a configuration can reduce the device scale more than using a general divider.

【００３６】選択手段４は、サンプルデータのアドレス
にしたがって、前記ｘ，ｙ，ｚの各データのうち該当す
るデータを選択するものであって、セレクタ等を用いて
構成することができる。The selection means 4 selects the corresponding data from the x, y, and z data in accordance with the address of the sample data, and can be configured using a selector or the like.

【００３７】演算手段５は、前述の如くＭＰＥＧで定め
られた以下の式に示される演算を行うもので、図５に示
す如く、加算器５０１、セレクタ５０２、乗算器５０３
から構成され、逆量子化データが出力される。The operation means 5 performs the operation represented by the following equation defined by MPEG as described above. As shown in FIG. 5, an adder 501, a selector 502, a multiplier 503
, And inversely-quantized data is output.

【００３８】[0038]

【数９】ｓ＝（ｓａｍｐｌｅ＋Ｄ）×Ｃ×ＳｃｆS = (sample + D) × C × Scf

【００３９】更に、図６は、逆マッピング手段６の詳細
を示すもので、演算手段５により得られた逆量子化デー
タと各係数とを乗算するもので、セレクタ６０１、加算
器６０２、右シフトレジスタ６０３、レジスタ６０４か
ら構成される。FIG. 6 shows details of the inverse mapping means 6, in which the inversely quantized data obtained by the arithmetic means 5 is multiplied by each coefficient, and a selector 601, an adder 602, a right shift It comprises a register 603 and a register 604.

【００４０】一方、本実施例においてスケールファクタ
は、スケールファクタ生成手段７によって生成される。
かかるスケールファクタ生成手段７は、圧縮音声データ
中のスケールファクタセレクションインフォメーション
（以下、ｓｃｆｓｉと略す）とスケールファクタ（以
下、ｄｓｃｆと略す）とから新たなスケールファクタを
再生成するものである。On the other hand, in this embodiment, the scale factor is generated by the scale factor generating means 7.
The scale factor generating means 7 regenerates a new scale factor from scale factor selection information (hereinafter abbreviated as scfsi) and a scale factor (hereinafter abbreviated as dscf) in the compressed audio data.

【００４１】ここで、従来の圧縮音声伸長装置における
スケールファクタ生成装置の構成を図１７に示す。同図
において、１７１はセレクタ、１７２、１７３、１７４
はレジスタ、１７５はセレクタ、１７６はアドレスセレ
クタを示し、圧縮音声データ中のスケールファクタセレ
クションインフォメーションとスケールファクタとを用
いて、セレクタ１７１で３つのスケールファクタが再生
成され、再生成された３つのスケールファクタはそれぞ
れレジスタ１７２、１７３、１７４に格納される。ま
た、レジスタ１７２、１７３、１７４に格納された３つ
のスケールファクタはアドレスセレクタ１７６より出力
される制御信号を用いてセレクタ１７５で選択される。FIG. 17 shows a configuration of a scale factor generating device in a conventional compressed voice decompressing device. In the figure, 171 is a selector, 172, 173, 174
Is a register, 175 is a selector, and 176 is an address selector. Using the scale factor selection information and the scale factor in the compressed audio data, the selector 171 regenerates three scale factors and regenerates the three scales. The factors are stored in registers 172, 173, and 174, respectively. The three scale factors stored in the registers 172, 173, and 174 are selected by the selector 175 using the control signal output from the address selector 176.

【００４２】図７は、本実施例の場合のスケールファク
タ生成手段７の詳細を示すものである。同図に示す如く
スケールファクタ生成手段７は、シフトレジスタ７０
１，７０２とセレクタ７０３，７０５、レジスタ７０４
から構成される。ＭＰＥＧの場合、スケールファクタの
生成は、ｓｃｆｓｉの値によって、処理内容が異なる。
すなはち、ｓｃｆｓｉ＝”００”の場合はｓｃｆは３つ
とも異なり、ｓｃｆｓｉ＝”０１”の場合はｓｃｆ
（Ｎ，１）＝ｓｃｆ（Ｎ，２）≠ｓｃｆ（Ｎ，３）であ
り、ｓｃｆｓｉ＝”１０”の場合はｓｃｆは３つとも同
じであり、ｓｃｆｓｉ＝”１１”の場合は（Ｎ，１）≠
ｓｃｆ（Ｎ，２）＝ｓｃｆ（Ｎ，３）である。FIG. 7 shows the details of the scale factor generating means 7 in the case of the present embodiment. As shown in FIG.
1, 702, selectors 703, 705, register 704
Consists of In the case of MPEG, the process of generating the scale factor differs depending on the value of scfsi.
That is, when scfsi = "00", all three scf are different, and when scfsi = "01", scf
(N, 1) = scf (N, 2) ≠ scf (N, 3), and when scfsi = “10”, all three scfs are the same, and when scfsi = “11”, (N, 1) 1) ≠
scf (N, 2) = scf (N, 3).

【００４３】よって、ｓｃｆが３つとも異なるｓｃｆｓ
ｉ＝”００”の場合は、ｄｓｃｆ（Ｎ，１）をｓｃｆ
（Ｎ，１）としてｓｃｆ（Ｎ）の０〜５ビット、ｄｓｃ
ｆ（Ｎ，２）をｓｃｆ（Ｎ，２）としてｓｃｆ（Ｎ）の
６〜１１ビット、ｄｓｃｆ（Ｎ，３）をｓｃｆ（Ｎ，
３）としてｓｃｆ（Ｎ）の１２〜１７ビットに割り当て
て再生成しレジスタ７０４に格納する。同様に、ｓｃｆ
ｓｉ＝”０１”の場合は、ｄｓｃｆ（Ｎ，１〜２）をｓ
ｃｆ（Ｎ，１）としてｓｃｆ（Ｎ）の０〜５ビットに、
ｄｓｃｆ（Ｎ，１〜２）をｓｃｆ（Ｎ，２）としてｓｃ
ｆ（Ｎ）の６〜１１ビットに、ｄｓｃｆ（Ｎ，３）をｓ
ｃｆ（Ｎ，３）としてｓｃｆ（Ｎ）の１２〜１７ビット
に割り当てて再生成する。Therefore, scfs in which all three scfs are different
If i = “00”, dscf (N, 1) is replaced by scf
0 to 5 bits of scf (N) as (N, 1), dsc
f (N, 2) is set to scf (N, 2), 6 to 11 bits of scf (N), and dscf (N, 3) is set to scf (N, 2).
As 3), it is assigned to the 12 to 17 bits of scf (N), regenerated, and stored in the register 704. Similarly, scf
When si = “01”, dscf (N, 1-2) is set to s
As cf (N, 1), 0 to 5 bits of scf (N)
dscf (N, 1-2) is set as scf (N, 2) and sc
dscf (N, 3) is assigned to bits 6 to 11 of f (N) by s
It is assigned to 12 to 17 bits of scf (N) as cf (N, 3) and regenerated.

【００４４】かかる再生成をすべてのサブバンドのスケ
ールファクタに対して行うことにより、装置の簡素化、
縮小化が可能である。本実施例では、シフトレジスタ７
０１，７０２とセレクタ７０３、レジスタ７０４によ
り、スケールファクタの再生成と同一アドレスへの格納
を行う。一方、ｓｃｆの読み出しは、アドレス信号を用
いて、レジスタ７０４から読み出される１８ビットのデ
ータから有効な６ビットをセレクタ７０５で選択するこ
とにより行い、有効なスケールファクタの選択及び出力
が行われる。By performing such regeneration for all sub-band scale factors, the apparatus can be simplified,
Reduction is possible. In the present embodiment, the shift register 7
01 and 702, the selector 703, and the register 704 perform regeneration of the scale factor and storage at the same address. On the other hand, the reading of the scf is performed by using the address signal to select valid 6 bits from the 18-bit data read from the register 704 by the selector 705, thereby selecting and outputting a valid scale factor.

【００４５】更に、本実施例では、サンプルデータと他
の各データとの分離生成処理を、図８に構成ブロック図
を示すビット分離手段８により行う。ビット分離手段８
は、圧縮音声データのデータストリームをカウントし
て、セレクタを切り替え、各データを所定のレジスタに
格納するデータカウンタ８１とセレクタ８２及び分離さ
れた各データを格納するヘッダレジスタ８３、ビットア
ロケーションレジスタ８４、スケールファクタセレクシ
ョンインフォメーションレジスタ８５、スケールファク
タレジスタ８６、サンプルデータレジスタ８７の各レジ
スタからなる。Further, in the present embodiment, the separation and generation processing of the sample data and other data is performed by the bit separation means 8 whose configuration block diagram is shown in FIG. Bit separation means 8
Counts the data stream of the compressed audio data, switches the selector, and stores a data counter 81 and a selector 82 for storing each data in a predetermined register, a header register 83 for storing each separated data, a bit allocation register 84, The register includes a scale factor selection information register 85, a scale factor register 86, and a sample data register 87.

【００４６】また、これらデータのうち、ヘッダデー
タ、ビットアロケーションデータ、スケールファクタセ
レクションインフォメーションデータ、スケールファク
タデータは、１フレーム毎に分離処理を行って、サンプ
ルデータの処理を行う前に各レジスタに格納しておく必
要がある。このため、本実施例では、１フレーム中の最
終グループを伸長処理した後次フレームの先頭グループ
を伸長処理する前に処理を行い、図９に処理タイムチャ
ートを示す如く、１グループの処理を、３２Ｆｓ（Ｆｓ
はサンプリング周波数）時間単位で終えることとして、
最終グループである第３６グループの処理については、
この半分の１６Ｆｓ時間単位で処理を行う。ビット分離
手段は、かかる処理を行うためにタイマー８８を有し、
第１〜３５グループについてはタイマー８８を作動させ
てデータカウンタの動作を制御し、３２Ｆｓ単位時間を
かけて処理を行うことにより前記処理フローを達成す
る。Of these data, header data, bit allocation data, scale factor selection information data, and scale factor data are subjected to separation processing for each frame and stored in each register before processing of sample data. It is necessary to keep. For this reason, in the present embodiment, after the last group in one frame is decompressed, processing is performed before the first group in the next frame is decompressed. As shown in the processing time chart of FIG. 32Fs (Fs
Is the sampling frequency).
Regarding the processing of the 36th group which is the final group,
The processing is performed in a time unit of 16 Fs which is half of this. The bit separation means has a timer 88 for performing such processing,
For the first to thirty-fifth groups, the timer 88 is operated to control the operation of the data counter, and the processing is performed over a unit time of 32 Fs to achieve the processing flow.

【００４７】以上の如き構成よりなる本装置の処理手順
を、図１０のフローチャートにしたがって説明する。入
力された圧縮音声データは、ビット分離手段８により、
１フレーム分のヘッダデータ、ビットアロケーションデ
ータ、スケールファクタデータが分離格納され（ステッ
プ１０１）、次いで最初のスケールファクタデータが読
み込まれる（ステップ１０２）。続いて、サンプルデー
タが読み込まれ、前述した逆量子化処理が施される。逆
量子化は、１グループ毎に行われるため、モノラル音声
の場合は３２回、ステレオ音声の場合は、６４回、同処
理が繰り返されて、１グループの処理が終わる。The processing procedure of the present apparatus having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. The input compressed audio data is converted by the bit separation means 8 into
The header data, bit allocation data, and scale factor data for one frame are separately stored (step 101), and then the first scale factor data is read (step 102). Subsequently, the sample data is read, and the above-described inverse quantization processing is performed. Since the inverse quantization is performed for each group, the same processing is repeated 32 times for monaural audio and 64 times for stereo audio, and the processing of one group ends.

【００４８】１グループの処理が終わると、本装置の場
合、逆量子化データを並列処理の行われる逆マッピング
処理に付する（ステップ１０４）と共に、次のサンプル
データを読み込み、これを１グルーピング分、すなはち
３回繰り返して（ステップ１０５）、グルーピング単位
での処理を行う。而して、１２グループ単位の処理が終
わったところで（ステップ１０６）、次のスケールファ
クタデータの読み込みに戻って（ステップ１０２）、処
理を繰り返し、３６グループの処理を行うことによっ
て、１フレームの処理を終える。When the processing of one group is completed, in the case of the present apparatus, the inverse quantized data is subjected to inverse mapping processing in which parallel processing is performed (step 104), and the next sample data is read, and this is sampled for one grouping. That is, the process is repeated three times (step 105), and processing is performed for each grouping. When the processing in units of 12 groups is completed (step 106), the process returns to the reading of the next scale factor data (step 102), and the processing is repeated to perform the processing of 36 groups. Finish.

【００４９】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、比較的規模の小さな装
置構成によって、ＭＰＥＧ等の圧縮音声データを十分な
実用品位をもって伸長することができる。よって、本発
明を集積回路等に応用することによって民生品への応用
が容易となり、その有用性は明らかである。According to the present invention, compressed audio data such as MPEG can be decompressed with a sufficient practical quality with a relatively small-scale device configuration. Therefore, application of the present invention to an integrated circuit or the like facilitates application to consumer products, and its usefulness is clear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の圧縮音声伸長装置全体のブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram of an entire compressed voice decompression device of the present invention.

【図２】本発明の圧縮音声伸長装置の頭出し手段の構成
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a cueing unit of the compressed voice decompression device of the present invention.

【図３】本発明の圧縮音声伸長装置のグルーピングデー
タ格納手段の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of grouping data storage means of the compressed audio decompression apparatus of the present invention.

【図４】本発明の圧縮音声伸長装置の分離手段の構成を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a separating unit of the compressed audio decompression device of the present invention.

【図５】本発明の圧縮音声伸長装置の演算手段の構成を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a computing unit of the compressed voice decompression device of the present invention.

【図６】本発明の圧縮音声伸長装置の逆マッピング手段
の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a reverse mapping unit of the compressed audio decompression apparatus of the present invention.

【図７】本発明の圧縮音声伸長装置のスケールファクタ
生成手段の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a scale factor generating unit of the compressed audio decompression device of the present invention.

【図８】本発明の圧縮音声伸長装置のビット分離手段の
構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a bit separation unit of the compressed audio decompression device of the present invention.

【図９】本発明の圧縮音声伸長装置の処理タイムチャー
トである。FIG. 9 is a processing time chart of the compressed audio decompression device of the present invention.

【図１０】本発明の圧縮音声伸長装置の処理手順を示す
フローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the compressed audio decompression apparatus of the present invention.

【図１１】ＭＰＥＧ方式による符号化装置の構成を示す
ブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an encoding device based on the MPEG system.

【図１２】ＭＰＥＧ規格の符号化データの概念図であ
る。FIG. 12 is a conceptual diagram of encoded data of the MPEG standard.

【図１３】ＭＰＥＧ規格のレイヤー２の帯域合成のフロ
ーチャートである。FIG. 13 is a flowchart of band combining of layer 2 of the MPEG standard.

【図１４】圧縮音声データのビットストリーム上でのサ
ブバンドサンプルの配列を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an arrangement of subband samples on a bit stream of compressed audio data.

【図１５】従来のＭＰＥＧレイヤー２デコーダの処理手
順を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of a conventional MPEG layer 2 decoder.

【図１６】従来の圧縮音声伸長装置における逆量子化装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an inverse quantization device in a conventional compressed audio decompression device.

【図１７】従来の圧縮音声伸長装置におけるスケールフ
ァクタ生成装置の構成を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a scale factor generation device in a conventional compressed audio decompression device.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 音声データをサブバンド処理して量子化
し、同一サブバンドにおける連続した複数のサンプルデ
ータをグルーピングしてグルーピングデータとなし、更
に該グルーピングデータをフレーム単位でパッキングし
てなる圧縮音声データの伸長装置であって、最も低いサ
ブバンドのグルーピングデータのアドレスである先頭ア
ドレスを出力する頭出し手段と、格納されているグルー
ピングデータのうちから該先頭アドレスの値にしたがっ
て該当するデータを出力するグルーピングデータ出力手
段と、グルーピングデータ出力手段より出力されたグル
ーピングデータを分離する分離手段と、該分離手段より
出力される複数のサンプルデータを選択する選択手段
と、該選択手段より出力されたデータを用いて逆量子化
演算を行う演算手段と、該演算手段より出力された逆量
子化データを演算処理して音声データを生成する逆マッ
ピング手段とからなる圧縮音声伸長装置。1. Compressed audio data obtained by quantizing audio data by sub-band processing, grouping a plurality of continuous sample data in the same sub-band into grouping data, and packing the grouping data in frame units. Decompressing apparatus, and a cueing means for outputting a head address which is an address of grouping data of the lowest sub-band, and outputting corresponding data according to a value of the head address among the stored grouping data. Grouping data output means, separation means for separating the grouping data output from the grouping data output means, selection means for selecting a plurality of sample data output from the separation means, and data output from the selection means Operation means for performing an inverse quantization operation using And a reverse mapping means for performing an arithmetic processing on the inversely quantized data output from the arithmetic means to generate audio data. 【請求項２】 圧縮音声データの１フレームにつき複数
種存在するスケールファクタを１のデータに再生成し、
サブバンドごとに同一アドレスに格納する手段と、格納
されたデータを読み出して個々のスケールファクタに分
離し、そのうちの有効なスケールファクタを選択して出
力する手段とを備えたスケールファクタ生成手段を有す
る請求項１記載の圧縮音声伸長装置。2. Regenerating a plurality of scale factors existing for one frame of compressed audio data into one data,
A scale factor generating means including means for storing the same address for each sub-band, and means for reading out the stored data and separating it into individual scale factors, and selecting and outputting an effective scale factor among them; The compressed voice decompression device according to claim 1. 【請求項３】 １フレーム中の最終グループを伸長処理
した後次フレームの先頭グループを伸長処理する前に、
ヘッダデータ、ビットアロケーションデータ、スケール
ファクタセレクションインフォメーションデータ、スケ
ールファクタデータの生成を行うビット分離手段を備え
た請求項１記載の圧縮音声伸長装置。3. After expanding the last group in one frame and before expanding the first group of the next frame,
2. The compressed audio decompression device according to claim 1, further comprising bit separation means for generating header data, bit allocation data, scale factor selection information data, and scale factor data.