JP4480135B2 - オーディオ信号圧縮方法 - Google Patents
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Description
前記残差信号のフレーム内の最大振幅を求め、
前記残差信号の振幅xの発生頻度がexp(−bx)(exp( )は或る実数の指数関数、exp( )内のxは残差信号値の絶対値)なる指数関数で分布すると仮定した場合のbを、前記求めたフレーム内最大振幅に基づいて推定し、
この指数関数を用いて横軸が残差信号値の絶対値で縦軸が頻度のヒストグラムを生成し、
この生成したヒストグラムを参照してエントロピー符号を生成する処理を、フレーム毎に繰り返して実行する、ことを特徴とするようにした。
フレーム内の最大振幅を求め、振幅確率密度関数の定義域を正負の最大振幅内に限定しその外側の頻度を0として振幅−頻度表(ヒストグラム)を求め、この求めた振幅の出現頻度を参照してそのフレームにおけるエントロピー符号を生成する処理を、フレーム毎に繰り返して実行することを特徴とする方法も提供される。
図1はオーディオ信号圧縮装置1の構成図である。このオーディオ信号圧縮装置1は、サンプリング処理部100と、線形予測符号化部150と、ハフマン符号化処理部200と、スイッチ250と、バッファ300とを有して構成されている。
原オーディオ信号がサンプリング処理部100でサンプリングされてフレームとして出力される場合、フレーム先頭、つまり各フレームの1番目のサンプリング信号が出力される時には、スイッチ250がa側に接続され先頭サンプリング信号の符号化が行われずそのままバッファ300に蓄積される。一方、2番目から1024番目のサンプリング信号がサンプリング処理部100から出力される場合には、スイッチ250がb側に接続される。そして、2番目から1024番目までの各サンプリングデータに対して、線形予測符号化部150の線形予測結果から残差信号が出力されて、ハフマン符号化処理部200によってこの出力された残差信号に対して符号化が行われたものがバッファ300に蓄積される。このような動作がフレーム毎に繰り返して行われ、フレーム毎の圧縮データがバッファ300に順次蓄積されていくことになる。但しバッファ300が溢れた場合は、中断したサンプル位置を次のフレーム先頭とする。
今、符号付き16ビット「振幅:−32768〜+32767」のサンプリング信号を想定し、オーディオ信号の振幅の出現頻度を図3(a)のように指数分布と仮定すると、全部の振幅値に対してハフマン符号を生成すると、図3(b)に示すように振幅が最大付近の符号長が増大する。とり得る全部の振幅値に対して符号割り当てを行う場合は、符号化されることの無い大振幅値に対する無駄な符号までも割り当てておく必要があるが、或るフレームにおいて、その振幅値が図3(a)に示すように「±MAX(実際の最大振幅)」の範囲内に限定される場合、即ち、図3(a)の符号Aで示した斜線部に限定される場合、実際に必要な符号は図3(b)の符号Bで示した斜線部のみとすることができ、斜線部の外側の生じることのない大振幅値に対する符号割り当てを事前に回避することができ、効率的な符号化が可能となる。例えば、ピアノ音のように振幅変化が大きい楽音信号をフレーム毎に符号化する場合にはこの無駄な符号化が顕著となる。このような場合、ハフマン符号化処理において、全部の振幅値に対して符号化するのではなく、予め作成してある振幅−頻度ヒストグラムにおいて、MAX(実際の最大値)〜―MAX(実際の最小値)の値のみに限定した出現頻度によりハフマン符号を構成する。
図5はオーディオ信号圧縮装置3の構成図であり、サンプリング処理部100、線形予測符号化部150およびバッファ300は図1の装置1と同じものである。図6を参照してこの装置3のハフマン符号化部220の動作を参照して説明する。図6の動作はフレーム毎に繰り返して実行される。また、「exp( )」を自然対数の底の指数関数、「exp( )」内のxを残差信号値の絶対値として、残差信号の振幅xの発生頻度が「exp(−bx)」で分布すると仮定する。
2 オーディオ信号圧縮装置
3 オーディオ信号圧縮装置
100 サンプリング処理部
150 線形予測符号化部
200 ハフマン符号化処理部
210 ハフマン符号化処理部
220 ハフマン符号化処理部
250 スイッチ
300 バッファ
Claims (1)
- 入力された原オーディオ信号を所定サンプリングレートでサンプリングし、所定数個のサンプル値を1フレームとし、フレーム毎に線形予測符号化を行い、得られた残差信号に対してエントロピー符号を用いて圧縮データを生成する方法において、
前記残差信号のフレーム内の最大振幅を求め、
前記残差信号の振幅xの発生頻度がexp(−bx)(exp( )は或る実数の指数関数、exp( )内のxは残差信号値の絶対値)なる指数関数で分布すると仮定した場合のbを、前記求めたフレーム内最大振幅に基づいて推定し、
この指数関数を用いて横軸が残差信号値の絶対値で縦軸が頻度のヒストグラムを生成し、
この生成したヒストグラムを参照してエントロピー符号を生成する処理を、フレーム毎に繰り返して実行する、ことを特徴とするオーディオ信号圧縮方法。
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