JP4831120B2 - Speech encoding method and speech decoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声信号を予測符号化して圧縮するための音声符号化方法及び音声復号方法
に関する。
The present invention relates to a speech encoding method and speech decoding method for predictively encoding and compressing speech signals.
音声信号を予測符号化する方法として、本発明者は先の出願(特願平9−289159
号)において1チャネル(チャンネル)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、こ
の複数の予測残差の最小値を選択する方法を提案している。
As a method for predictive coding of a speech signal, the present inventor has disclosed an earlier application (Japanese Patent Application No. 9-289159
), A plurality of linear prediction values of the current signal are calculated from past signals in the time domain by a plurality of predictors having different characteristics with respect to the original digital audio signal of one channel (channel), A method of calculating a prediction residual for each predictor from the plurality of linear prediction values and selecting a minimum value of the plurality of prediction residuals is proposed.
しかしながら、上記方法では原デジタル音声信号がサンプリング周波数=96kHz、
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、近年のDVDオーディオディスクでは、マルチチャネルが利
用され、チャネル数が最大6となるので圧縮率を改善する必要がある。
However, in the above method, the original digital audio signal has a sampling frequency of 96 kHz,
When the number of quantization bits is about 20 bits, a certain degree of compression effect can be obtained.
In recent DVD audio discs, the sampling frequency is twice that (= 192 kHz).
Is used, and the number of quantization bits tends to be 24. Therefore, it is necessary to improve the compression rate. In recent DVD audio discs, multi-channel is used and the maximum number of channels is 6, so the compression rate needs to be improved.
そこで本発明は、音声信号を予測符号化する場合に圧縮率を改善することができる音声
符号化方法及び音声復号方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a speech encoding method and speech decoding method that can improve the compression rate when predictive encoding a speech signal.
本発明は上記目的を達成するために、以下の1)及び2)手段よりなる。
すなわち、
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following means 1) and 2).
That is,
1)ステレオ2チャネルの音声信号を、互いに相関をとって得た複数チャネルのチャネル毎に、入力される音声信号に応答して先頭サンプル値を所定時間のフレーム単位で得ると共に、予測係数が異なる複数の予測部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値を得る予測部を、前記フレームを更に分割したサブフレーム単位に選択して予測符号化するステップと、
SCR情報を含むパックヘッダと、圧縮PCMアクセスユニットを含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記圧縮PCMアクセスユニットは前記フレーム中に複数設けられ、前記選択された各チャネルの予測部を示す予測部選択情報と予測残差とを含む予測符号化データを、前記圧縮PCMアクセスユニット内に配置されるサブパケットに格納する場合に前記音声信号のサンプリング周波数に応じたサンプル数により格納すると共に前記予測残差を指定されたビット情報に基づいたビット数でパッキングして格納し、前記圧縮PCMアクセスユニットが前記フレーム中の先頭のものである場合には、さらに、前記サブパケットにリスタートヘッダを設けると共に前記先頭サンプル値を収納し、また、さらに、再生側において元のアナログ音声信号に復元される際に用いられるサンプリング周波数及び量子化ビット数とを含む同期情報部を設けるステップと、
からなる音声符号化方法。
2)請求項1記載の音声符号化方法により符号化されたデータから元の音声信号を復号する音声復号方法であって、
前記ヘッダに含まれるSCR情報を分離するステップと、
前記ユーザデータからサブパケットを抽出するステップと、
前記分離されたSCR情報に基づいて前記サブパケットを保持するステップと、
前記リスタートヘッダを有するサブパケットから前記先頭サンプル値を取り出すと共に、前記各サブパケットからサンプリング周波数に応じたサンプル数の予測残差と予測部を示す予測部選択情報とを含むサブフレーム単位の予測符号化データを取り出すステップと、
前記予測残差を前記ビット情報に基づいたビット数で復号し、この復号した予測残差と前記先頭サンプル値と前記予測部選択情報により選択される予測部とに基づいて予測値を算出するステップと、
この算出された予測値から前記ステレオ2チャネルの音声信号を復元するステップと、
前記復元されたステレオ2チャネルの音声データを前記同期情報部内のサンプリング周波数及び量子化ビット数に基づいてアナログ音声信号に変換するステップと、
からなる音声復号方法。
1) For each of a plurality of channels obtained by correlating a stereo 2-channel audio signal with each other, a head sample value is obtained in units of frames for a predetermined time in response to the input audio signal, and prediction coefficients are different. Linear prediction values of the current signal are predicted from the past in the time domain by a plurality of prediction units, and a linear prediction value that minimizes a prediction residual obtained from the predicted linear prediction value and the speech signal is obtained. Selecting a prediction unit to obtain and predictively encoding the frame into subframe units obtained by further dividing the frame;
A data structure including a pack header including SCR information and user data including a compressed PCM access unit, and a plurality of the compressed PCM access units are provided in the frame, and a prediction unit of each selected channel When predictive encoded data including prediction unit selection information indicating a prediction residual and a prediction residual is stored in a subpacket arranged in the compressed PCM access unit, the number of samples corresponding to the sampling frequency of the audio signal is stored. And the prediction residual is packed and stored in the number of bits based on the specified bit information, and if the compressed PCM access unit is the first one in the frame, it further restarts in the subpacket A header is provided and the first sample value is stored. Comprising the steps of: providing a synchronization information part including the sampling frequency and quantization bit used when being restored to the original analog audio signal,
A speech encoding method comprising:
2) A speech decoding method for decoding an original speech signal from data encoded by the speech encoding method according to
Separating SCR information contained in the header;
Extracting a subpacket from the user data;
Holding the subpacket based on the separated SCR information;
Prediction in units of subframes including the head sample value from the subpacket having the restart header and including a prediction residual of the number of samples corresponding to a sampling frequency from each subpacket and prediction unit selection information indicating a prediction unit Retrieving encoded data; and
Decoding the prediction residual with the number of bits based on the bit information, and calculating a prediction value based on the decoded prediction residual, the leading sample value, and a prediction unit selected by the prediction unit selection information When,
Restoring the stereo 2-channel audio signal from the calculated predicted value;
Converting the restored stereo 2-channel audio data into an analog audio signal based on the sampling frequency and the number of quantization bits in the synchronization information section;
A speech decoding method comprising:
以上説明したように本発明によれば、従来以上に圧縮率を改善した音声の符号化ができ
ると共に、不都合なく音声信号を復号できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to encode a voice with a compression rate improved more than before and to decode a voice signal without any inconvenience.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明が適用される音声
符号化装置とそれに対応した音声復号装置の第1の実施形態を示すブロック図、図2は図
1のエンコーダを詳しく示すブロック図、図3は図2のマルチプレクサにより多重化され
る1フレームのフォーマットを示す説明図、図4はDVDのパックのフォーマットを示す
説明図、図5はDVDのオーディオパックのフォーマットを示す説明図、図6は図1のデ
コーダを詳しく示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a speech encoding apparatus to which the present invention is applied and a speech decoding apparatus corresponding to the speech encoding apparatus, FIG. 2 is a block diagram showing in detail the encoder of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating the format of a DVD pack, FIG. 5 is a diagram illustrating the format of a DVD audio pack, and FIG. 6 is a diagram illustrating the decoder of FIG. It is a block diagram shown in detail.
図1に示すチャネル相関回路Aは加算回路1aと減算回路1bを有する。加算回路1a
は各チャネル(以下、ch)が例えばサンプリング周波数=192kHz、量子化ビット数
=24ビットのステレオ2ch信号L、Rの和信号(L+R)を算出して和ch用1chロスレ
ス・エンコーダ2D1に出力し、減算回路1bは差信号(L−R)を算出して差ch用1ch
ロスレス・エンコーダ2D2に出力する。エンコーダ2D1、2D2は図2に詳しく示す
ように、それぞれ和信号(L+R)、差信号(L−R)の差分Δ(L+R)、Δ(L−R
)を予測符号化して記録媒体や通信媒体を介して伝送する。
The channel correlation circuit A shown in FIG. 1 has an addition circuit 1a and a subtraction circuit 1b. Adder circuit 1a
Calculates the sum signal (L + R) of stereo 2ch signals L and R for each channel (hereinafter referred to as ch), for example, sampling frequency = 192 kHz and quantization bit rate = 24 bits, and outputs the sum signal to the 1ch lossless encoder 2D1 for sum ch The subtraction circuit 1b calculates a difference signal (LR) and calculates 1ch for the difference channel.
Output to the lossless encoder 2D2. As shown in detail in FIG. 2, the encoders 2D1 and 2D2 are the difference Δ (L + R) and Δ (LR) of the sum signal (L + R) and the difference signal (LR), respectively.
) Is predictively encoded and transmitted via a recording medium or a communication medium.
そして、復号側では、図6に詳しく示すようにデコーダ3D1、3D2がそれぞれ各ch
の予測符号化データを和信号(L+R)、差信号(L−R)に復号し、次いでチャネル相
関回路Bがこの和信号(L+R)、差信号(L−R)をステレオ2ch信号L、Rに復元す
る。
On the decoding side, as shown in detail in FIG. 6, each of the decoders 3D1, 3D2
Is decoded into a sum signal (L + R) and a difference signal (LR), and then the channel correlation circuit B converts the sum signal (L + R) and the difference signal (LR) into the stereo 2ch signals L and R. Restore to.
図2を参照してエンコーダ2D1、2D2について詳しく説明する。和信号(L+R)
と差信号(L−R)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
フレームの各サンプル値(L+R)、(L−R)がそれぞれ差分演算回路11D1、11
D2に印加され、今回と前回の差分Δ(L+R)、Δ(L−R)、すなわち差分PCM(
DPCM)データが算出される。また、各フレームの先頭サンプル値(L+R)、(L−
R)がマルチプレクサ19に印加される。
The encoders 2D1 and 2D2 will be described in detail with reference to FIG. Sum signal (L + R)
The difference signal (L-R) is stored in one
The sample values (L + R) and (LR) of the frame are the difference calculation circuits 11D1 and 11D, respectively.
D2 is applied to the difference Δ (L + R), Δ (LR) between the current time and the previous time, that is, the difference PCM (
DPCM) data is calculated. Also, the first sample value (L + R), (L−) of each frame
R) is applied to the
差分演算回路11D1により算出された差分Δ(L+R)は、予測係数が異なる複数の
予測器12a−1〜12a−nと減算器13a−1〜13a−nに印加される。そして、
予測器12a−1〜12a−nではそれぞれ各予測係数に基づいて差分Δ(L+R)の各
予測値が算出され、減算器13a−1〜13b−nではそれぞれこの各予測値と差分Δ(
L+R)の各予測残差が算出される。バッファ・選択器16D1はこの複数の予測残差を
一時記憶して、選択信号生成器17により指定されたサブフレーム毎に最小の予測残差を
選択し、パッキング回路18に出力する。なお、このサブフレームはフレームの数十分の
1程度のサンプル長であり、一例として1フレームを80サブフレームとする。ここで、
予測器12a−1〜12a−nと減算器13a−1〜13a−nは和信号chの予測回路1
5D1を構成し、また、この予測回路15D1とバッファ・選択器16D1は和信号chの
予測符号化回路を構成している。
The difference Δ (L + R) calculated by the difference calculation circuit 11D1 is applied to a plurality of
Each of the
L + R) prediction residuals are calculated. The buffer /
The
The prediction circuit 15D1 and the buffer / selector 16D1 form a prediction encoding circuit for the sum signal ch.
同様に、差分演算回路11D2により算出された差分Δ(L−R)は、予測係数が異な
る複数の予測器12b−1〜12b−nと減算器13b−1〜13b−nに印加される。
そして、予測器12b−1〜12b−nではそれぞれ各予測係数に基づいて差分Δ(L−
R)の各予測値が算出され、減算器13b−1〜13b−nではそれぞれこの各予測値と
差分Δ(L−R)の各予測残差が算出される。バッファ・選択器16D2はこの複数の予
測残差を一時記憶して、選択信号生成器17により指定されたサブフレーム毎に最小の予
測残差を選択し、パッキング回路18に出力する。予測器12b−1〜12b−nと減算
器13b−1〜13b−nは差信号chの予測回路15D2を構成し、また、この予測回路
15D2とバッファ・選択器16D2は差信号chの予測符号化回路を構成している。
Similarly, the difference Δ (LR) calculated by the difference calculation circuit 11D2 is applied to a plurality of
In the
R) predicted values are calculated, and the subtracters 13b-1 to 13b-n respectively calculate the predicted residuals of the respective predicted values and the difference Δ (LR). The buffer / selector 16D2 temporarily stores the plurality of prediction residuals, selects the minimum prediction residual for each subframe specified by the
選択信号生成器17は予測残差のビット数フラグ(5ビット)をパッキング回路18と
マルチプレクサ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(その数nが2〜9個として3ビット)をマルチプレクサ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16D1、16D2により選択された2ch分の予測
残差を、選択信号生成器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。
The
続くマルチプレクサ19は図3に示すように1フレーム分に対して
・フレームヘッダ(40ビット)と、
・和信号ch(L+R)の1フレームの先頭サンプル値(25ビット)と、
・差信号ch(L−R)の1フレームの先頭サンプル値(25ビット)と、
・和信号ch(L+R)のサブフレーム毎の予測器選択フラグ(3ビット×80)と、
・差信号ch(L−R)のサブフレーム毎の予測器選択フラグ(3ビット×80)と、
・和信号ch(L+R)のサブフレーム毎のビット数フラグ(5ビット×80)と、
・差信号ch(L−R)のサブフレーム毎のビット数フラグ(5ビット×80)と、
・和信号ch(L+R)の予測残差データ列(可変ビット数)と、
・差信号ch(L−R)の予測残差データ列(可変ビット数)とを
アクセスユニットとして多重化し、可変レートビットストリームとして出力する。上記
予測残差データ列はサブパケットを構成する。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=192kHz、量子化ビット数=24ビット、2チャネルの
場合、59%の圧縮率を実現することができる。
The succeeding
The first sample value (25 bits) of one frame of the sum signal ch (L + R),
The first sample value (25 bits) of one frame of the difference signal ch (LR),
A predictor selection flag (3 bits × 80) for each subframe of the sum signal ch (L + R);
A predictor selection flag (3 bits × 80) for each subframe of the difference signal ch (LR);
A bit number flag (5 bits × 80) for each subframe of the sum signal ch (L + R);
A bit number flag (5 bits × 80) for each subframe of the difference signal ch (LR);
A prediction residual data string (number of variable bits) of the sum signal ch (L + R);
-The prediction residual data string (number of variable bits) of the difference signal ch (LR) is multiplexed as an access unit and output as a variable rate bit stream. The prediction residual data string constitutes a subpacket. According to such predictive coding, when the original signal is, for example, sampling frequency = 192 kHz, the number of quantization bits = 24 bits, and 2 channels, a compression rate of 59% can be realized.
また、この可変レートビットストリームデータをDVDオーディオディスクに記録する
場合には、図4に示す圧縮PCMのオーディオ(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1
4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、ACBユニット内の先頭パックでは「
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。
When this variable rate bit stream data is recorded on a DVD audio disk, it is packed into an audio (A) pack of compressed PCM shown in FIG. This pack consists of 2034 bytes of user data (A packet, V packet), 4 bytes of pack start information, 6 bytes of SCR (System Clock Reference) information, and 3 bytes of Mux rate ( rate) Information plus 1 byte of stuffing 1
4-byte pack header is added (1 pack = 2048 bytes in total)
. In this case, the SCR information as a time stamp is changed to “
By setting “1” as continuous within the same title, the time of the A pack in the same title can be managed.
圧縮PCMのAパケットは図5に詳しく示すように、17、9又は14バイトのパケッ
トヘッダと、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2015バイト
のオーディオ圧縮PCMデータにより構成されている。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 Article Nu
mber-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、
・4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。
このように圧縮PCMのAパケットのADIは、4バイトに選定され、通常の非圧縮の
PCMのAパケットのADIよりも4バイトだけ短くされている。したがってオーディオ
データは4バイト分増加させることができる。
As shown in detail in FIG. 5, the compressed PCM A packet is composed of a 17, 9 or 14 byte packet header, a private header, and audio compressed PCM data of 1 to 2015 bytes in the format shown in FIG. The compressed PCM private header is
A 1-byte substream ID,
・ 2-byte UPC / EAN-ISRC (Universal Product Code / European Article Nu
mber-International Standard Recording Code) number and UPC / EAN-ISRC data,
-1 byte private header length,
A 2-byte first access unit pointer;
-4 bytes of audio data information (ADI),
・ With stuffing byte of 0-7 bytes,
It is made up of.
Thus, the ADI of the compressed PCM A packet is selected to be 4 bytes, which is 4 bytes shorter than the ADI of the normal uncompressed PCM A packet. Therefore, the audio data can be increased by 4 bytes.
次に図6を参照してデコーダ3D1、3D2について説明する。図3に示したフォーマ
ットの可変レートビットストリームデータは、デマルチプレクサ21によりフレームヘッ
ダに基づいて分離される。そして、和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の1
フレームの先頭サンプル値はそれぞれ累積演算回路25a、25bに印加され、和信号c
h(L+R)及び差信号ch(L−R)の予測器選択フラグはそれぞれ予測器(24a−
1〜24a−n)、(24b−1〜24b−n)の各選択信号として印加され、和信号c
h(L+R)及び差信号ch(L−R)のビット数フラグと予測残差データ列はアンパッ
キング回路22に印加される。ここで、予測器(24a−1〜24a−n)、(24b−
1〜24b−n)はそれぞれ、符号化側の予測器(12a−1〜12a−n)、(12b
−1〜12b−n)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。
Next, the decoders 3D1 and 3D2 will be described with reference to FIG. The variable rate bit stream data in the format shown in FIG. 3 is separated by the
The first sample value of the frame is applied to the
The predictor selection flags of h (L + R) and difference signal ch (LR) are predictors (24a-
1-24a-n) and (24b-1-24b-n) are applied as selection signals, and the sum signal c
The bit number flag of h (L + R) and the difference signal ch (LR) and the prediction residual data string are applied to the unpacking
1 to 24b-n) are predictors (12a-1 to 12a-n) and (12b) on the encoding side, respectively.
-1 to 12b-n), and the same characteristic is selected by the predictor selection flag.
アンパッキング回路22は和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の予測残差
データ列をビット数フラグ毎に基づいて分離してそれぞれ加算回路23a、23bに出力
する。加算回路23a、23bではそれぞれ、アンパッキング回路22からの和信号ch
(L+R)及び差信号ch(L−R)の今回の予測残差データと、予測器(24a−1〜
24a−n)、(24b−1〜24b−n)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る。この今回の
予測値は、図2に示す差分回路11a、11bによりそれぞれ算出された差分Δ(L+R
)、Δ(L−R)すなわちDPCMデータであり、予測器(24a−1〜24a−n)、
(24b−1〜24b−n)と累積演算回路25a、25bに印加される。
The unpacking
(L + R) and the current prediction residual data of the difference signal ch (LR) and the predictors (24a-1 to 24a-1).
24a-n) and (24b-1 to 24b-n), the previous predicted value predicted by each one selected by the predictor selection flag is added to calculate the current predicted value. This predicted value is obtained by calculating the difference Δ (L + R) calculated by the difference circuits 11a and 11b shown in FIG.
), Δ (LR), that is, DPCM data, and predictors (24a-1 to 24a-n),
(24b-1 to 24b-n) and the
累積演算回路25a、25bはそれぞれ、1フレームの先頭サンプル値に対して差分Δ
(L+R)、Δ(L−R)をサンプル毎に累積加算して和信号ch(L+R)、差信号c
h(L−R)の各PCMデータを出力する。この和信号(L+R)、差信号(L−R)は
図1に示すように加算回路4aにより2L信号が算出されるとともに、減算回路4bによ
り2R信号が算出される。そして、2L信号と2R信号がそれぞれ割り算器5a、5bに
より1/2に割り算され、元のステレオ2チャネル信号L、Rが復元される。
Each of the
(L + R) and Δ (LR) are cumulatively added for each sample to obtain a sum signal ch (L + R) and a difference signal c
Each PCM data of h (LR) is output. As for the sum signal (L + R) and the difference signal (LR), a 2L signal is calculated by the adder circuit 4a and a 2R signal is calculated by the
次に図7、図8を参照して第2の実施形態について説明する。上記の実施形態では、和
信号(L+R)、差信号(L−R)の各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)、すなわちDP
CMデータのみを予測符号化するように構成されているが、この第2の実施形態では和信
号(L+R)、差信号(L−R)すなわちPCMデータ、又はその各差分Δ(L+R)、
Δ(L−R)すなわちDPCMデータを選択的に予測符号化するように構成されている。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the above embodiment, the differences Δ (L + R) and Δ (LR) between the sum signal (L + R) and the difference signal (LR), that is, DP
Although it is configured to predictively encode only CM data, in the second embodiment, a sum signal (L + R), a difference signal (LR), that is, PCM data, or each difference Δ (L + R),
Δ (LR), that is, DPCM data is selectively predictively encoded.
このため図7に示す符号化装置では、図2に示す構成に対して和信号(L+R)、差信
号(L−R)をそれぞれ予測符号化するための予測回路15A、15Sとバッファ・選択
器16A、16Sが追加されている。また、選択信号生成器17はバッファ・選択器16
A、16Sによりそれぞれ選択された和信号(L+R)、差信号(L−R)と、バッファ
・選択器16D1、16D2によりそれぞれ選択された差分Δ(L+R)、Δ(L−R)
の各予測残差の最小値に基づいて、
PCMデータとDPCMデータのどちらが圧縮率が高いか否かを判断し、高い方のデータ
を選択する。このとき、そのPCM/DPCMの選択フラグ(予測回路選択フラグ)を追
加して多重化する。
Therefore, in the encoding device shown in FIG. 7,
The sum signal (L + R) and difference signal (LR) selected by A and 16S, respectively, and the differences Δ (L + R) and Δ (LR) selected by the buffer / selectors 16D1 and 16D2, respectively.
Based on the minimum of each prediction residual for
It is determined whether the PCM data or the DPCM data has a higher compression rate, and the higher data is selected. At this time, the PCM / DPCM selection flag (prediction circuit selection flag) is added and multiplexed.
ここで、図7に示す和信号(L+R)の予測回路15Aと差分Δ(L+R)の予測回路
15D1が同一の構成であり、また、差信号(L−R)の予測回路15Sと差分Δ(L−
R)の予測回路15D2が同一の構成である場合、復号装置では図8に示すようにPCM
データとDPCMデータの両方の予測回路を設ける必要はなく、1つのデータ分の予測回
路でよい。そして、符号化装置から伝送された予測回路選択フラグに基づいてセレクタ2
6a、26bにより、DPCMデータの場合には累積演算回路25a、25bの出力を選
択し、PCMデータの場合には加算回路23a、23bの出力を選択する。
Here, the
When the prediction circuit 15D2 of R) has the same configuration, the decoding device uses PCM as shown in FIG.
It is not necessary to provide a prediction circuit for both data and DPCM data, and a prediction circuit for one data is sufficient. Based on the prediction circuit selection flag transmitted from the encoding device, the
6a and 26b select the output of the cumulative
第3の実施形態では図9に示すように、原信号L、R(PCMデータ)と、和信号(L
+R)、差信号(L−R)(PCMデータ)と、その各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)
(DPCMデータ)の3グループの1つを選択的に予測符号化するように構成されている
。
In the third embodiment, as shown in FIG. 9, the original signals L and R (PCM data) and the sum signal (L
+ R), difference signal (LR) (PCM data), and differences Δ (L + R) and Δ (LR)
One of the three groups (DPCM data) is selectively predictively encoded.
このため図9に示す符号化装置では、図7に示す構成に対して原信号L、Rをそれぞれ
予測符号化するための予測回路15L、15Rとバッファ・選択器16L、16Rが追加
されている。また、選択信号生成器17はバッファ・選択器16L、16Rにより選択さ
れた原信号L、Rと、バッファ・選択器16A、16Sにより選択された和信号(L+R
)、差信号(L−R)と、バッファ・選択器16D1、16D2により選択された各差分
Δ(L+R)、Δ(L−R)の各予測残差の最小値に基づいて圧縮率が高いグループのデ
ータを選択する。このとき、その選択フラグ(予測回路選択フラグ)を追加して多重化す
る。
For this reason, in the encoding apparatus shown in FIG. 9, prediction circuits 15L and 15R and buffer / selectors 16L and 16R for predictively encoding the original signals L and R, respectively, are added to the configuration shown in FIG. . Further, the
), The compression ratio is high based on the difference signal (LR) and the minimum value of the prediction residuals of the differences Δ (L + R) and Δ (LR) selected by the buffer / selectors 16D1 and 16D2. Select group data. At this time, the selection flag (prediction circuit selection flag) is added and multiplexed.
また、図9に示す3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10
に示すように3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予測回路選択フラグに基づいて、DPCMデ
ータの場合には累積演算回路25a、25bの出力を選択し、PCMデータの場合には加
算回路23a、23bの出力を選択してチャネル相関回路Bにより原信号L、Rを復元す
る。そして、更にセレクタ27a、27bにより原信号L、Rのグループの場合には加算
回路23a、23bの出力を選択し、他の場合にはチャネル相関回路Bの出力を選択する
Further, when the three groups of prediction circuits shown in FIG. 9 have the same configuration, the decoding apparatus shown in FIG.
It is not necessary to provide prediction circuits for three groups as shown in FIG. Based on the prediction circuit selection flag transmitted from the encoding device, the output of the cumulative
また、符号化側により予測符号化された可変レートビ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11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)。復号側では図12に示すように
ヘッダを除去し(ステップS51)、次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)。
Also, when variable rate bitstream data predictively encoded by the encoding side is transmitted via the network, the encoding side packetizes it for transmission as shown in FIG. 11 (step S41), and then packet header (Step S42), and then the packet is sent out on the network (step S43). As shown in FIG. 12, the decoding side removes the header (step S51), then restores the data (step S52), then stores this data in the memory and waits for decoding (step S53).
上記第1の実施の形態は2チャネルの場合について説明したが、2以上のマルチチャネ
ルの場合の第2の実施の形態について以下説明する。図13は、本発明の第2の実施の形
態を示すブロック図である。図13は、図1の2チャネル用の構成に対して後方の2チャ
ネルSL、SRを加えた4チャネル用として構成され、よって入力側にはチャネル相関回路
Aに加えて、同様な構成のチャネル相関回路A2が設けられている。また、出力側にもチ
ャネル相関回路Bに加えて、同様な構成のチャネル相関回路B2が設けられている。また
、ロスレス・エンコーダ2Dとロスレス・デコーダ3Dはマルチチャネル対応型として構
成されている。なお、チャネル相関回路A、A2、B、B2は、それぞれLとR、SLと
SRを組み合わせの対象としている。なお、ロスレス・エンコーダ2Dとロスレス・デコ
ーダ3Dにおける一連の動作である、差分の算出、予測値の算出、最小予測残差の選択、
最小予測残差を用いた予測値の算出などは、第1の実施の形態と同様に行われる。
Although the first embodiment has been described for the case of two channels, the second embodiment for the case of two or more multi-channels will be described below. FIG. 13 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 13 is configured for four channels by adding the rear two channels SL and SR to the configuration for two channels of FIG. 1, so that in addition to the channel correlation circuit A on the input side, a channel having the same configuration A correlation circuit A2 is provided. In addition to the channel correlation circuit B, a channel correlation circuit B2 having a similar configuration is also provided on the output side. The lossless encoder 2D and the
Calculation of a prediction value using the minimum prediction residual is performed in the same manner as in the first embodiment.
次に、第2の実施の形態の変形例としての第3の実施の形態について、そのブロック図
を示す図14に沿って説明する。図14は、図13の4チャネル用の構成に対して更にセ
ンタチャネルC及び低音効果チャネルLFEを加えた合計6チャネル用として構成されてい
る。ただし、センタチャネルC、後方の2チャネルSL、SR、及び低周波音効果チャネル
LFEはLとRのように相関をとることなく、直接ロスレス・エンコーダ2Dに入力され、
また直接ロスレス・デコーダ3Dから出力される。
Next, a third embodiment as a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. 14 showing a block diagram thereof. FIG. 14 is configured for a total of 6 channels, in which a center channel C and a bass sound effect channel LFE are further added to the configuration for 4 channels of FIG. However, the center channel C, the rear two channels SL and SR, and the low-frequency sound effect channel LFE are directly input to the lossless encoder 2D without being correlated like L and R,
Further, it is directly output from the
次に、第2の実施の形態及び第3の実施の形態の変形例としての第4の実施の形態につ
いて、そのブロック図を示す図15に沿って説明する。図15に示すチャネル相関回路A
−1は加算回路1aと減算回路1bを有する。加算回路1aはステレオ2ch信号L、Rの
和信号(L+R)を算出し、この和信号(L+R)を割り算器5aにより1/2に割り算
してから、ロスレス・エンコーダ2Dに出力し、減算回路1bは差信号(L−R)を算出
し、この差信号(L−R)を割り算器5bにより1/2に割り算してから、ロスレス・エ
ンコーダ2Dに出力する。
ロスレス・エンコーダ2Dは、1/2(L+R)と1/2(L−R)を用いてこれらを多
重化して多重化信号250を作る。多重化信号250はロスレス・デコーダ3Dによりデ
コードされて、元の1/2(L+R)と1/2(L−R)が得られ、これらが、チャネル
相関回路B−1を構成する加算回路4aと減算回路4bにそれぞれ与えられ、出力信号と
してステレオ2chのL信号とR信号が得られる。なお、ロスレス・エンコーダ2Dとロス
レス・デコーダ3Dにおける一連の動作である、差分の算出、予測値の算出、最小予測残
差の選択、最小予測残差を用いた予測値の算出などは、第1の実施の形態と同様に行われ
る。第4の実施の形態からわかるように、第2、第3の実施の形態におけるチャネル相関
回路A、A2はL+R及びL−Rを演算するものに限らず、1/2(L+R)、1/2(
L−R)を演算するものに置き換えることができる。この場合、ロスレス・デコーダ3D
側のチャネル相関回路B−1では1/2の演算は不要である。
Next, a fourth embodiment as a modification of the second embodiment and the third embodiment will be described with reference to FIG. 15 showing a block diagram thereof. Channel correlation circuit A shown in FIG.
−1 has an addition circuit 1a and a subtraction circuit 1b. The adder circuit 1a calculates the sum signal (L + R) of the stereo 2ch signals L and R, divides this sum signal (L + R) by ½ by the
The lossless encoder 2D multiplexes these using 1/2 (L + R) and 1/2 (LR) to create a multiplexed
LR) can be replaced with one that calculates. In this case,
The channel correlation circuit B-1 on the side does not require 1/2 calculation.
なお、先に図3で説明したフォーマットは1例であって、本発明における信号処理にお
いて記録あるいは伝送される信号のフォーマットは、これに限られるものでない。マルチ
チャネルの場合は、図13に対応してL、R信号に加えて、後方2チャネルSL、SRも和
信号(SL+SR)と差信号(SL−SR)の形で収納される(図16のa)。また、同様に
図14に対応してL、R信号は和信号と差信号の形で収納され、これに加えて、センター
チャネルC、後方2チャネルSL、SR、低周波効果チャネルLFEは、そのまま、すなわち
和信号や差信号の形をとることなく収納される(図16のb)。
Note that the format described above with reference to FIG. 3 is an example, and the format of a signal recorded or transmitted in the signal processing in the present invention is not limited to this. In the case of multi-channel, in addition to the L and R signals corresponding to FIG. 13, the rear two channels SL and SR are also stored in the form of a sum signal (SL + SR) and a difference signal (SL-SR) (FIG. 16). a). Similarly, corresponding to FIG. 14, the L and R signals are stored in the form of a sum signal and a difference signal. In addition to this, the center channel C, the rear two channels SL and SR, and the low frequency effect channel LFE remain as they are. That is, they are stored without taking the form of a sum signal or a difference signal (b in FIG. 16).
図17は、図16に示すようなマルチチャネルの信号を図4のAパックのユーザデータ
のパケットとするときのフォーマットを示す図である。ビットストリームBS0には、和
信号(L+R)と差信号(L−R)が収納され、また他のビットストリームBS1には、
図16のaに対応する場合は、和信号(SL+SR)と差信号の(SL−SR)が、一方図1
6のbに対応する場合は、センターチャネルC、後方2チャネルSL、SR、低周波効果チ
ャネルLFEが、そのまま収納される。
FIG. 17 is a diagram showing a format when a multi-channel signal as shown in FIG. 16 is used as a packet of user data of the A pack in FIG. The bit stream BS0 contains a sum signal (L + R) and a difference signal (LR), and the other bit stream BS1 contains
In the case corresponding to FIG. 16a, the sum signal (SL + SR) and the difference signal (SL-SR) are shown in FIG.
In the case of 6 b, the center channel C, the rear two channels SL and SR, and the low frequency effect channel LFE are stored as they are.
図5に示す圧縮PCM(PPCM)のオーディオ(A)パケットの図3と異なる態様を
図18に示す。この異なる態様では、圧縮PCM(PPCM)のオーディオ(A)パケッ
トにおけるオーディオデータエリアは、図18に示すように複数のPPCMアクセスユニ
ットにより構成され、PPCMアクセスユニットはPPCMシンク情報とサブパケットに
より構成されている。最初のPPCMアクセスユニット内のサブパケットは、ディレクト
リと、ビットストリームBS0と、CRCと、ビットストリームBS1と、CRCとエク
ストラ情報により構成され、ビットストリームBS0,BS1はPPCMブロックのみに
より構成されている。2番目以降のPPCMアクセスユニット内のサブパケットは、ディ
レクトリを除いてビットストリームBS0と、CRCと、ビットストリームBS1、CR
Cとエクストラ情報により構成され、フレーム先頭のビットストリームBS0及びBS1
はリスタートヘッダとPPCMブロックにより構成されている。フレーム先頭のPPCM
ブロックにフレーム先頭サンプル値を配する。
FIG. 18 shows an aspect different from FIG. 3 of the audio (A) packet of the compressed PCM (PPCM) shown in FIG. In this different aspect, the audio data area in the compressed PCM (PPCM) audio (A) packet is composed of a plurality of PPCM access units as shown in FIG. 18, and the PPCM access unit is composed of PPCM sync information and subpackets. ing. A subpacket in the first PPCM access unit is composed of a directory, a bit stream BS0, a CRC, a bit stream BS1, a CRC and extra information, and the bit streams BS0 and BS1 are composed only of PPCM blocks. Sub-packets in the second and subsequent PPCM access units, except for the directory, are bitstream BS0, CRC, bitstream BS1, CR
C and extra information, bit stream BS0 and BS1 at the head of the frame
Consists of a restart header and a PPCM block. PPCM at the beginning of the frame
Place the frame start sample value in the block.
PPCMシンク情報(以下、同期情報ともいう)は次の情報を含む。
・1パケット当たりのサンプル数:サンプリング周波数fsに応じて40、80又は60
が選択される。
・データレート:VBRの場合には「0」(サブパケット内のデータが圧縮データである
ことを示す識別子)
・サンプリング周波数fs及び量子化ビット数Qb
・チャネル割り当て情報
ここで、リスタートヘッダはフレーム毎にチャネル相関回路Aが加算回路と減算回路で
構成されることを明記した情報を有している。これらのオーディオデータは図13と図1
4においてデマルチプレクサ21以下の構成からなるロスレス・デコーダ3D(図8)に
より元のマルチチャネルオーディオ信号に復号される。図18に示したフォーマットの可
変レートビットストリームデータは、図1のチャネル相関回路を用いたか、図15のチャ
ネル相関回路を用いたかを、例えばPPCMアクセスユニットのリスタートヘッダに格納
した識別子(図示せず)で識別するようにしているので、いずれであってもデコーダは確
実にデコードできる。なお、フレーム毎のロスレス圧縮を例に説明したが、固定の長さに
限らず区間は可変の長さであってもよい。
The PPCM sync information (hereinafter also referred to as synchronization information) includes the following information.
-Number of samples per packet: 40, 80 or 60 depending on the sampling frequency fs
Is selected.
Data rate: “0” in the case of VBR (an identifier indicating that the data in the subpacket is compressed data)
-Sampling frequency fs and number of quantization bits Qb
Channel assignment information Here, the restart header has information specifying that the channel correlation circuit A is composed of an addition circuit and a subtraction circuit for each frame. These audio data are shown in FIG. 13 and FIG.
4 is decoded into an original multi-channel audio signal by a
1a、4a 加算回路(加算手段)
1b、4b 減算回路(減算手段)
5a、5b 割り算器
11D1 差分演算回路(第1の差分演算手段)
11D2 差分演算回路(第2の差分演算手段)
12a−1〜12a−n 予測器(減算器13a−1〜13a−n、バッファ
・選択器16D1と共に第1の予測符号化手段を構成する。)
12b−1〜12b−n 予測器(減算器13b−1〜13b−n、バッファ
・選択器16D2と共に第2の予測符号化手段を構成する。)
13a−1〜13a−n,13b−1〜13b−n 減算器
16D1,16D2,16A,16S,16L,16R バッファ・選択器
15A 予測回路(バッファ・選択器16Aと共に第3の予測符号化手段を構
成する。)
15S 予測回路(バッファ・選択器16Sと共に第4の予測符号化手段を構
成する。)
15L 予測回路(バッファ・選択器16Lと共に第5の予測符号化手段を構
成する。)
15R 予測回路
路(バッファ・選択器16Rと共に第6の予測符号化手段を構成する。)
1a, 4a Adder circuit (addition means)
1b, 4b Subtraction circuit (subtraction means)
5a, 5b Divider 11D1 Difference calculation circuit (first difference calculation means)
11D2 difference calculation circuit (second difference calculation means)
12a-1 to 12a-n Predictors (the first predictive coding means is configured together with the
12b-1 to 12b-n predictor (the second predictive encoding means is configured together with the subtracters 13b-1 to 13b-n and the buffer / selector 16D2)
13a-1 to 13a-n, 13b-1 to 13b-n Subtractors 16D1, 16D2, 16A, 16S, 16L, 16R Buffer /
15S prediction circuit (constitutes the fourth predictive encoding means together with the buffer / selector 16S)
15L prediction circuit (constitutes the fifth predictive encoding means together with the buffer / selector 16L)
15R Prediction circuit (forms sixth predictive encoding means together with buffer / selector 16R)
Claims (2)
SCR情報を含むパックヘッダと、圧縮PCMアクセスユニットを含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記圧縮PCMアクセスユニットは前記フレーム中に複数設けられ、前記選択された各チャネルの予測部を示す予測部選択情報と予測残差とを含む予測符号化データを、前記圧縮PCMアクセスユニット内に配置されるサブパケットに格納する場合に前記音声信号のサンプリング周波数に応じたサンプル数により格納すると共に前記予測残差を指定されたビット情報に基づいたビット数でパッキングして格納し、前記圧縮PCMアクセスユニットが前記フレーム中の先頭のものである場合には、さらに、前記サブパケットにリスタートヘッダを設けると共に前記先頭サンプル値を収納し、また、さらに、再生側において元のアナログ音声信号に復元される際に用いられるサンプリング周波数及び量子化ビット数とを含む同期情報部を設けるステップと、
からなる音声符号化方法。 For each of a plurality of channels obtained by correlating a stereo two-channel audio signal, a head sample value is obtained in units of frames for a predetermined time in response to the input audio signal, and a plurality of prediction coefficients are different. Prediction that predicts the linear prediction value of the current signal from the past in the time domain by the prediction unit and obtains a linear prediction value that minimizes the prediction residual obtained from the predicted linear prediction value and the speech signal Selecting a unit for each subframe obtained by further dividing the frame, and performing predictive encoding;
A data structure including a pack header including SCR information and user data including a compressed PCM access unit, and a plurality of the compressed PCM access units are provided in the frame, and a prediction unit of each selected channel When predictive encoded data including prediction unit selection information indicating a prediction residual and a prediction residual is stored in a subpacket arranged in the compressed PCM access unit, the number of samples corresponding to the sampling frequency of the audio signal is stored. And the prediction residual is packed and stored in the number of bits based on the specified bit information, and if the compressed PCM access unit is the first one in the frame, it further restarts in the subpacket A header is provided and the first sample value is stored. Comprising the steps of: providing a synchronization information part including the sampling frequency and quantization bit used when being restored to the original analog audio signal,
A speech encoding method comprising:
前記ヘッダに含まれるSCR情報を分離するステップと、
前記ユーザデータからサブパケットを抽出するステップと、
前記分離されたSCR情報に基づいて前記サブパケットを保持するステップと、
前記リスタートヘッダを有するサブパケットから前記先頭サンプル値を取り出すと共に、前記各サブパケットからサンプリング周波数に応じたサンプル数の予測残差と予測部を示す予測部選択情報とを含むサブフレーム単位の予測符号化データを取り出すステップと、
前記予測残差を前記ビット情報に基づいたビット数で復号し、この復号した予測残差と前記先頭サンプル値と前記予測部選択情報により選択される予測部とに基づいて予測値を算出するステップと、
この算出された予測値から前記ステレオ2チャネルの音声信号を復元するステップと、
前記復元されたステレオ2チャネルの音声データを前記同期情報部内のサンプリング周波数及び量子化ビット数に基づいてアナログ音声信号に変換するステップと、
からなる音声復号方法。 A speech decoding method for decoding an original speech signal from data encoded by the speech encoding method according to claim 1,
Separating SCR information contained in the header;
Extracting a subpacket from the user data;
Holding the subpacket based on the separated SCR information;
Prediction in units of subframes including the head sample value from the subpacket having the restart header and including a prediction residual of the number of samples corresponding to a sampling frequency from each subpacket and prediction unit selection information indicating a prediction unit Retrieving encoded data; and
Decoding the prediction residual with the number of bits based on the bit information, and calculating a prediction value based on the decoded prediction residual, the leading sample value, and a prediction unit selected by the prediction unit selection information When,
Restoring the stereo 2-channel audio signal from the calculated predicted value;
Converting the restored stereo 2-channel audio data into an analog audio signal based on the sampling frequency and the number of quantization bits in the synchronization information section;
A speech decoding method comprising:
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