JP3821382B2 - 光記録媒体及び音声復号装置 - Google Patents
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Description
89159号)において1チャネルの原デジタル音声信号に対して、特性が異な
る複数の予測器により時間領域における過去の信号から現在の信号の複数の線形
予測値を算出し、原デジタル音声信号と、この複数の線形予測値から予測器毎の
予測残差を算出し、予測残差の最小値を選択する予測符号化方法を提案している
。
量子化ビット数=20ビット程度の場合にある程度の圧縮効果を得ることができ
るが、近年のDVDオーディオディスクではこの2倍のサンプリング周波数(=
192kHz)が使用され、また、量子化ビット数も24ビットが使用される傾
向があるので、圧縮率を改善する必要がある。また、マルチチャネルにおけるサ
ンプリング周波数と量子化ビット数はチャネル毎に異なることもある。
ブル・ビット・レート)であるので、マルチチャネルの音声信号を予測符号化す
るとチャネル毎のデータ量が時間的に大きく変化する。また、このようなデータ
を伝送する場合には、チャネル毎にパラレルではなくデータストリームとして伝
送される。
ームをチャネル毎に同期して再生(プレゼンテーション)可能にするためには、
入力バッファに蓄積されたデータストリームを読み出してデコーダに出力するた
めのタイミングを示すデコード時間と、出力バッファに蓄積されたデコード後の
データを読み出してスピーカなどに出力(プレゼンテーション)するためのタイ
ミングを示す再生時間を管理しなければならない。また、再生側でこのような可
変長のデータストリームをサーチ再生するための時間を管理しなければならない
。
に再生側の処理時間を管理することができる光記録媒体及び音声復号装置を提供することを目的とする。
1)元のマルチチャネルの音声信号をダウンミクスしてステレオ2チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記元のマルチチャネルを所定のマトリクス演算により、相関あるチャネルであってそのチャネル数が前記2チャンネル分少ない数の相関チャネルに変換するステップと、
前記ステレオ2チャネルと前記相関チャネルの音声信号を、チャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択して圧縮するステップと、
前記圧縮されたデータの量に応じて、デコーディング・タイム・スタンプ情報を生成するステップと、
前記デコーディング・タイム・スタンプ情報を含むパケットヘッダと、圧縮データと、を含むユーザデータを有するパケットにフォーマット化するステップとにより、前記フォーマット化されたパケットが記録され、前記デコーディング・タイム・スタンプ情報は、復号側において前記ユーザデータから分離されて一旦蓄積される圧縮データを読み出し伸長するためのタイミング情報として記録されることを特徴とする光記録媒体。
2)元のマルチチャネルの音声信号をダウンミクスしてステレオ2チャネルの音声信号に変換するダウンミクス手段と、
前記元のマルチチャネルを所定のマトリクス演算により、相関あるチャネルであってそのチャネル数が前記2チャンネル分少ない数の相関チャネルに変換する相関手段と、
前記ステレオ2チャネルと前記相関チャネルの音声信号を、チャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択して圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段により圧縮されたデータの量に応じて、復号側の入力バッファ内の圧縮データを読み出すタイミングを示すデコーディング・タイム・スタンプ情報を生成するタイミング生成手段と、
前記デコーディング・タイム・スタンプ情報を含むパケットヘッダと、圧縮データと、を含むユーザデータを有するパケットにフォーマット化する手段とを有する音声符号化装置によって記録されたデータから元の音声信号を復号する音声復号装置であって、
前記パケット内のユーザデータをパケットヘッダと圧縮データとに分離する手段と、
前記分離された圧縮データを蓄積する入力バッファと、
前記入力バッファ内に蓄積された圧縮データを前記パケットヘッダ内のデコーディング・タイム・スタンプ情報に基づいて読み出しステレオ2チャネルの音声信号と元のマルチチャネルの音声信号を復元するデコード手段とを、
有する音声復号装置。
。
(1)4チャネル方式 ドルビーサラウンド方式のように、前方L、C、R
の3チャネル+後方Sの1チャネルの合計4チャネル
(2)5チャネル方式 ドルビーAC−3方式のSWチャネルなしのように
、前方L、C、Rの3チャネル+後方SL、SRの2チャネルの合計5チャネル
(3)6チャネル方式 DTS(Digital Theater System)方式や、ドルビ
ーAC−3方式のように6チャネル(L、C、R、SW(Lfe)、SL、SR
)
(4)8チャネル方式 SDDS(Sony Dynamic Digital Sound)方式のよ
うに、前方L、LC、C、RC、R、SWの6チャネル+後方SL、SRの2チ
ャネルの合計8チャネル
図1に示す符号化側の6チャネル(ch)ミクス&マトリクス回路1’は、マル
チチャネル信号の一例としてフロントレフト(Lf)、センタ(C)、フロント
ライト(Rf)、サラウンドレフト(Ls)、サラウンドライト(Rs)及びL
fe(Low Frequency Effect)の6chのPCMデータを次式(1)により前方グ
ループに関する2ch「1」、「2」と他のグループに関する4ch「3」〜「6」
に分類して変換し、2ch「1」、「2」を第1符号化部2’−1に、また、4ch
「3」〜「6」を第2符号化部2’−2に出力する。
「2」=Lf−Rf
「3」=C−(Ls+Rs)/2
「4」=Ls+Rs
「5」=Ls−Rs
「6」=Lfe−a×C
ただし、0≦a≦1 …(1)
符号化部2’を構成する第1及び第2符号化部2’−1、2’−2はそれぞれ
、図2に詳しく示すように2ch「1」、「2」と4ch「3」〜「6」のPCMデ
ータを予測符号化し、予測符号化データを図3に示すようなビットストリームで
記録媒体5や通信媒体6を介して復号側に伝送する。復号側では復号化部3’を
構成する第1及び第2復号化部3’−1、3’−2により、図6に詳しく示すよ
うにそれぞれ前方グループに関する2ch「1」、「2」と他のグループに関する
4ch「3」〜「6」の予測符号化データをPCMデータに復号する。
、C、Rf、Ls、Rs、Lfe)を復元するとともに、この元の6chと係数m
ij(i=1,2,j=1,2〜6)により次式(2)のようにステレオ2chデー
タ(L、R)を生成する。
+m14・Ls+m15・Rs+m16・Lfe
R=m21・Lf+m22・Rf+m23・C
+m24・Ls+m25・Rs+m26・Lfe …(2)
図2を参照して符号化部2’−1、2’−2について詳しく説明する。各ch「
1」〜「6」のPCMデータは1フレーム毎に1フレームバッファ10に格納さ
れる。そして、1フレームの各ch「1」〜「6」のサンプルデータがそれぞれ予
測回路13D1、13D2、15D1〜15D4に印加されるとともに、各ch「
1」〜「6」の各フレームの先頭サンプルデータがフォーマット化回路19に印
加される。予測回路13D1、13D2、15D1〜15D4はそれぞれ、各ch
「1」〜「6」のPCMデータに対して、特性が異なる複数の予測器(不図示)
により時間領域における過去の信号から現在の信号の複数の線形予測値を算出し
、次いで原PCMデータと、この複数の線形予測値から予測器毎の予測残差を算
出する。続くバッファ・選択器14D1、14D2、16D1〜16D4はそれ
ぞれ、予測回路13D1、13D2、15D1〜15D4により算出された各予
測残差を一時記憶して、選択信号/DTS(デコーディング・タイム・スタンプ
)生成器17により指定されたサブフレーム毎に予測残差の最小値を選択する。
8とフォーマット化回路19に対して印加し、また、予測残差が最小の予測器を
示す予測器選択フラグと、式(1)における相関係数aと、復号化側が入力バッ
ファ22a(図6)からストリームデータを取り出す時間を示すDTSをフォー
マット化回路19に対して印加する。パッキング回路18はバッファ・選択器1
4D1、14D2、16D1〜16D4により選択された6ch分の予測残差を、
選択信号/DTS生成器17により指定されたビット数フラグに基づいて指定ビ
ット数でパッキングする。またPTS生成器17cは、復号化側が出力バッファ
110(図6)からPCMデータを取り出す時間を示すPTS(プレゼンテーシ
ョン・タイム・スタンプ)を生成してフォーマット化回路19に出力する。
マット化する。図3に示すユーザデータ(サブパケット)は、前方グループに関
する2ch「1」、「2」の予測符号化データを含む可変レートビットストリーム
(サブストリーム)BS0と、他のグループに関する4ch「3」〜「6」の予測
符号化データを含む可変レートビットストリーム(サブストリーム)BS1と、
サブストリームBS0、BS1の前に設けられたビットストリームヘッダ(リス
タートヘッダ)により構成されている。また、サブストリームBS0、BS1の
1フレーム分は
・フレームヘッダと、
・各ch「1」〜「6」の1フレームの先頭サンプルデータと、
・各ch「1」〜「6」のサブフレーム毎の予測器選択フラグと、
・各ch「1」〜「6」のサブフレーム毎のビット数フラグと、
・各ch「1」〜「6」の予測残差データ列(可変ビット数)と、
・ch「6」の係数a
が多重化されている。このような予測符号化によれば、原信号が例えばサンプリ
ング周波数=96kHz、量子化ビット数=24ビット、6チャネルの場合、7
1%の圧縮率を実現することができる。
ットストリームデータを、記録媒体の一例としてDVDオーディオディスクに記
録する場合には、図4に示すオーディオ(A)パックにパッキングされる。この
パックは2034バイトのユーザデータ(Aパケット、Vパケット)に対して4
バイトのパックスタート情報と、6バイトのSCR(System Clock Reference:
システム時刻基準参照値)情報と、3バイトのMux レート(rate)情報と1バイ
トのスタッフィングの合計14バイトのパックヘッダが付加されて構成されてい
る(1パック=合計2048バイト)。この場合、タイムスタンプであるSCR
情報を、先頭パックでは「1」として同一タイトル内で連続とすることにより同
一タイトル内のAパックの時間を管理することができる。
ケットヘッダと、圧縮PCMのプライベートヘッダと、図3に示すフォーマット
の1ないし2011バイトのオーディオデータ(圧縮PCM)により構成されて
いる。そして、DTSとPTSは図5のパケットヘッダ内に(具体的にはパケッ
トヘッダの10〜14バイト目にPTSが、15〜19バイト目にDTSが)セ
ットされる。圧縮PCMのプライベートヘッダは、
・1バイトのサブストリームIDと、
・2バイトのUPC/EAN−ISRC(Universal Product Code/European Ar
ticle Number-International Standard Recording Code)番号、及びUPC/EAN−ISRCデータと、
・1バイトのプライベートヘッダ長と、
・2バイトの第1アクセスユニットポインタと、
・8バイトのオーディオデータ情報(ADI)と、
・0〜7バイトのスタッフィングバイトとに、
より構成されている。そして、ADI内に1秒後のアクセスユニットをサーチ
するための前方アクセスユニット・サーチポインタと、1秒前のアクセスユニッ
トをサーチするための後方アクセスユニット・サーチポインタがともに1バイト
で(具体的にはADIの7バイト目に前方アクセスユニット・サーチポインタが
、8バイト目に後方アクセスユニット・サーチポインタが)セットされる。
ーマットの可変レートビットストリームデータBS0、BS1は、デフォーマッ
ト化回路21により分離される。そして、各ch「1」〜「6」の1フレームの
先頭サンプルデータと予測器選択フラグはそれぞれ予測回路24D1、24D2
、23D1〜23D4に印加され、各ch「1」〜「6」のビット数フラグはア
ンパッキング回路22に印加される。また、SCRと、DTSと予測残差データ
列は入力バッファ22aに印加され、PTSは出力バッファ110に印加される
。ここで、予測回路24D1、24D2、23D1〜23D4内の複数の予測器
(不図示)はそれぞれ、符号化側の予測回路13D1、13D2、15D1〜1
5D4内の複数の予測器と同一の特性であり、予測器選択フラグにより同一特性
のものが選択される。
タ列)は、図7に示すようにSCRによりアクセスユニット毎に入力バッファ2
2aに取り込まれて蓄積される。ここで、1つのアクセスユニットのデータ量は
、例えばfs=96kHzの場合には(1/96kHz)秒分であるが、図8、
図9(a)に詳しく示すように可変長である。そして、入力バッファ22aに蓄
積されたストリームデータはDTSに基づいてFIFOで読み出されてアンパッ
キング回路22に印加される。
数フラグ毎に基づいて分離してそれぞれ予測回路24D1、24D2、23D1
〜23D4に出力する。予測回路24D1、24D2、23D1〜23D4では
それぞれ、アンパッキング回路22からの各ch「1」〜「6」の今回の予測残
差データと、内部の複数の予測器の内、予測器選択フラグにより選択された各1
つにより予測された前回の予測値が加算されて今回の予測値が算出され、次いで
1フレームの先頭サンプルデータを基準として各サンプルのPCMデータが算出
されて出力バッファ110に蓄積される。出力バッファ110に蓄積されたPC
MデータはPTSに基づいて読み出されて出力される。したがって、図9(a)
に示す可変長のアクセスユニットが伸長されて、図9(b)に示す一定長のプレ
ゼンテーションユニットが出力される。
0により図5に示すADI内に置かれる1秒先を示す前方アクセスユニット・サ
ーチポインタと1秒後を示す後方アクセスユニット・サーチポインタに基づいて
アクセスユニットを再生する。このサーチポインタとしては、1秒先、1秒前の
代わりに2秒先、2秒前のものでよい。
ットストリームデータをネットワークを介して伝送する場合には、符号化側では
図10に示すように伝送用にパケット化し(ステップS41)、次いでパケット
ヘッダを付与し(ステップS42)、次いでこのパケットをネットワーク上に送
り出す(ステップS43)。
いでデータを復元し(ステップS52)、次いでこのデータをメモリに格納して
復号を待つ(ステップS53)。そして、復号を行う場合には図11(B)に示
すように、デフォーマット化を行い(ステップS61)、次いで入力バッファ2
2aの入出力制御を行い(ステップS62)、次いでアンパッキングを行う(ス
テップS63)。なお、このとき、サーチ再生指示がある場合にはサーチポイン
タをデコードする。次いで予測器をフラグに基づいて選択してデコードを行い(
ステップS64)、次いで出力バッファ110の入出力制御を行い(ステップS
65)、次いで元のマルチチャネルを復元し(ステップS66)、次いでこれを
出力し(ステップS67)、以下、これを繰り返す。
「1」=Lf+Rf
「2」=Lf−Rf
により変換して予測符号化したが、代わりに式(2)によりマルチチャネルをダ
ウンミクスしてステレオ2chデータ(L、R)を生成し、次いで次式(1)’
「1」=L+R
「2」=L−R
「3」〜「5」は同じ
「6」=Lfe−C …(1)’
により変換して予測符号化するようにしてもよい(第2の実施形態)。この場合
には、復号化側のミクス&マトリクス回路4’はチャネル「1」、「2」を加算
することによりチャネルLを、減算することによりチャネルRを生成することが
できる。
りに式(2)によりマルチチャネルをダウンミクスしてステレオ2chデータ(L
、R)を生成して、このステレオ2ch(L、R)と4ch「3」〜「6」を予測符
号化するようにしてもよい。なお、第2、第3の実施形態では、フロントレフト
(Lf)とフロントライト(Rf)が復号化側に伝送されないので、復号化側で
はこれを式(1)、(2)により生成する。
形態では、1グループの相関性の信号「1」〜「6」を予測符号化するように構
成されているが、この第4の実施形態では複数グループの相関性のある信号を生
成して予測符号化し、圧縮率が最も高いグループの予測符号化データを選択する
ように構成されている。このため図13に示す符号化部では、第1〜第nの相関
回路1−1〜1−nが設けられ、このn個の相関回路1−1〜1−nは例えば6
ch(Lf、C、Rf、Ls、Rs、Lfe)のPCMデータを、相関性が異なる
n種類の6ch信号「1」〜「6」に変換する。
「1」=Lf
「2」=C−(Ls+Rs)/2
「3」=Rf−Lf
「4」=Ls−a×Lfe
「5」=Rs−b×Rf
「6」=Lfe
また、第nの相関回路1−nは以下のように変換する。
「2」=C−Lf
「3」=Rf−Lf
「4」=Ls−Lf
「5」=Rs−Lf
「6」=Lfe−C
また、相関回路1−1〜1−n毎に予測回路15とバッファ・選択器16が設
けられ、グループ毎の予測残差の最小値のデータ量に基づいて圧縮率が最も高い
グループが相関選択信号生成器17bにより選択される。このとき、フォーマッ
ト化回路19はその選択フラグ(相関回路選択フラグ、その相関回路の相関係数
a、b)を追加して多重化する。
てn個の相関回路4−1〜4−n(又は係数a、bが変更可能な図示省略の1つ
の相関回路)が設けられる。なお、図13に示すnグループの予測回路が同一の
構成である場合、復号装置では図14に示すようにnグループ分の予測回路を設
ける必要はなく、1つのグループ分の予測回路でよい。そして、符号化装置から
伝送された選択フラグに基づいて相関回路4−1〜4−nの1つを選択、又は係
数a、bを設定して元の6ch(Lf、C、Rf、Ls、Rs、Lfe)を復元し
、また、式(2)によりマルチチャネルをダウンミクスしてステレオ2chデータ
(L、R)を生成する。
測符号化するように構成されているが、この信号「1」〜「6」のグループと原
信号(Lf、C、Rf、Ls、Rs、Lfe)のグループを予測符号化し、圧縮
率が高い方のグループを選択するようにしてもよい。
13D1,13D2,15D1〜15D4 予測回路(バッファ・選択器14
D1,14D2,16D1〜16D4と共に圧縮手段を構成する。)
14D1,14D2,16D1〜16D4 バッファ・選択器
17 選択信号/DTS生成器(タイミング生成手段)
17c PTS生成器(タイミング生成手段)
19 フォーマット化回路(フォーマット化手段)
21 デフォーマット化回路(分離手段)
22 アンパッキング回路
22a 入力バッファ
24D1,24D2,23D1〜23D4 予測回路(伸長手段)
100 制御部(読み出し手段)
110 出力バッファ
Claims (2)
- 元のマルチチャネルの音声信号をダウンミクスしてステレオ2チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記元のマルチチャネルを所定のマトリクス演算により、相関あるチャネルであってそのチャネル数が前記2チャンネル分少ない数の相関チャネルに変換するステップと、
前記ステレオ2チャネルと前記相関チャネルの音声信号を、チャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択して圧縮するステップと、
前記圧縮されたデータの量に応じて、デコーディング・タイム・スタンプ情報を生成するステップと、
前記デコーディング・タイム・スタンプ情報を含むパケットヘッダと、圧縮データと、を含むユーザデータを有するパケットにフォーマット化するステップとにより、前記フォーマット化されたパケットが記録され、前記デコーディング・タイム・スタンプ情報は、復号側において前記ユーザデータから分離されて一旦蓄積される圧縮データを読み出し伸長するためのタイミング情報として記録されることを特徴とする光記録媒体。 - 元のマルチチャネルの音声信号をダウンミクスしてステレオ2チャネルの音声信号に変換するダウンミクス手段と、
前記元のマルチチャネルを所定のマトリクス演算により、相関あるチャネルであってそのチャネル数が前記2チャンネル分少ない数の相関チャネルに変換する相関手段と、
前記ステレオ2チャネルと前記相関チャネルの音声信号を、チャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択して圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段により圧縮されたデータの量に応じて、復号側の入力バッファ内の圧縮データを読み出すタイミングを示すデコーディング・タイム・スタンプ情報を生成するタイミング生成手段と、
前記デコーディング・タイム・スタンプ情報を含むパケットヘッダと、圧縮データと、を含むユーザデータを有するパケットにフォーマット化する手段とを有する音声符号化装置によって記録されたデータから元の音声信号を復号する音声復号装置であって、
前記パケット内のユーザデータをパケットヘッダと圧縮データとに分離する手段と、
前記分離された圧縮データを蓄積する入力バッファと、
前記入力バッファ内に蓄積された圧縮データを前記パケットヘッダ内のデコーディング・タイム・スタンプ情報に基づいて読み出しステレオ2チャネルの音声信号と元のマルチチャネルの音声信号を復元するデコード手段とを、
有する音声復号装置。
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