JP5200028B2 - 符号化および復号化のための装置 - Google Patents
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- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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Description
ここで、分母の括弧内は、括弧における値が次の高い整数で丸められるように表示する。
例えば、Donald E. Knuth(ドナルド E.クヌース):The Art of Computer Programming,第3巻:Sorting and Searching,Addison−Wesley,1998年、参照。
xi´={5,9,1,8,2,6,4,7,3}
yi´={8,6,5,4.5,3,2.3,2,2,1}
Dnald E. Knuth(ドナルド E. クヌース):The Art of Computer Programming,第3巻:Sorting and Seach,Addison−Wesley,1998年;
D.H.Lehmer(D.H.レーマー):Teaching Combinatorial Tricks to a Computer,Proc. Of Symposium Appl. Math., Combinatorial Analysys,第10巻,American Mathematical Society,Providence,R.I., 179頁−193頁,1960年;
D.H.Lehmer(D.H.レーマー):The Machine Tools of Combinatorics, Applied Combinatorial Mathematics, John Wiley and Sons, Inc. N.Y.,1964年;
Ziya Arnavut(ズィヤ アルナヴト):Permutations Techniques in Lossless Compression,Dissertation,1995年。
ビットレート・スケーラビリティは広範囲において与えられる、そして、高い圧縮からより高いデータレートのロスレス符号化まで、いかなる漸次的変化も可能である。機能原則のため、信号の完全な周波数帯域幅は、比較的低いビットレートでさえ送信される。計算パワーおよびメモリー・スペースについて少ない要求は、従来のPCにおいてだけでなく、ポータブル端末においての実施例を使用して、実施することを考慮に入れる。
MPEG Surroundは、以下を参照。
J.Breebaart(J.ブレーバート),J.Herre(J.ヘレ),C.Faller(C.ファーラー)ら;MPEG Spatial Audio Coding/MPEG Coding/MPEG Surround:OverView and Current Status;第119回 AES Convention,2005年10月,
バイノーラル・キュー符号化は、以下を参照。
C.Faller(C.ファーラー),F.Baumgarte(F.バウムガルテ):Binaural Cue Coding Applied to Stereo and Multi−Channel Audio Compression;第112回 AES Convention,2002年5月,
または、ここで、時間領域におけるアプリケーションとも関連する低遅延のエリアにおいても可能である。
1.ブロック分割(フレーミング)
2.未ソートの/ソート済みの時間値の非相関性
3.置換の処理
4.2.および3.からのデータのエントロピー符号化
ここで、フレーム・サイズは、フレームあたりのサンプルの数、およびAbsErrorの残差信号の絶対値の合計を表わす。さらに、予測モデルの表現は、SHORTEN(Robinson,Tony(ロビンソン,トニー):SHORTEN:Simple lossless and nearlossless waveform compression.Technical report CUED/F−INFENG/TR.156,ケンブリッジ大学 工学部 1994年,参照)、FLAC(Coalson,Josh(コールソン,ジョシュ):FLAC−Free Lossless Audio Codec;http://flac.sourceforge.net,参照)、MPEG−4 Audio Lossless Coding(MPEG−4 ALS)(Liebchen,Tilman(リープヒェン,ティルマン);Reznik,Yuriy(レズニック,ユーリー);Moriya,Takehiro(モリヤ,タケヒロ);Yang,Dai Tracy(ヤン,ダイ トレイシー):MPEG−4 Audio Lossless Coding.Berlin,Germany:第116回 AES Convention,2004年5月,参照)およびMonkey´s Audio(Ashland,Matthew T.(アシュランド,マシュー T.);Monkey´s Audio−a fast and powerful lossless audio compressor;http://www.monkeysaudio.com/index.html,参照)である。
% initialize bestBits with maximum value
bestBits = INT_MAX;
% limits of the predictor order
max_lpc_order = 16;
min_lpc_order = 1;
% limits of the quantization accuracy
min_quant_precision = 5;
max_quant_precision = 15;
% calculate autocorrelation
autoc = CalcAutocorr(data, max_lpc_order);
% determine coefficients for all relevant
% orders with the Levinson-Durbin algorithm
coeffs = CalcCoeff(autoc, max_lpc_order);
% find the best order p
for p = min_lpc_order:1:max_lpc_order
% find the best quantization parameter g
for g = min_quant_precision:1:max_quant_precision
% quantize the coefficients
[qcoeffs, s] = QuantCoeffs(coeffs, p, g);
% calculate residual signal (actual prediction)
[residual, warmup] = CalcResidual(data, p, s, qcoeffs);
% entropy coding of the residual signal
bitsResidual = EntropyCoding(residual);
% necessary bits for the coefficients
bitsQCoeffs = g * p;
% necessary bits for the warmup
bitsWarmup = bitsPerSample * p;
% determine overall bit consumption
bitsTotal = bitsResidual + bitsQCoeffs + bitsWarmup;
% store best variant
if (bitsTotal < bestBits)
bestOrder = p;
bestWarmup = warmup;
bestQuantScal = s;
bestPrecision = g;
bestQCoeffs = qcoeffs;
bestResidual = residual;
bestBits = bitsTotal;
end
end
end
end
および、マグニチュード周波数の軌跡(course)
が示される。ここで、Tは、サンプリングレートおよびω=2πfを示す。伝達関数は、線形性(時間不変システム)の作用の数学的説明である。そして、それは、入力および出力を有する。周波数応答として、線形時間不変システムの作用が記載される。ここで、出力量は、入力量と比較され、周波数に応じて記録される。上記の方程式を利用して、さらに2つの次数p=4およびp=5が計画される:
% initialize bestBits with maximum value
bestBits = INT_MAX;
% limits of the predictor order
max_fixed_order = 5;
min_fixed_order = 0;
for p = min_fixed_order:1:max_fixed_order
% calculate residual signal (actual prediction)
[residual, warmup] = CalcResidual(data, p);
% entropy coding of the residual signal
bitsResidual = EntropyCoding(residual);
% necessary bits for the warmup
bitsWarmup = bitsPerSample * p;
% determine overall bit consumption
bitsTotal = bitsResidual + bitsWarmup;
% store best variant
if (bitsTotal < bestBits)
bestOrder = p;
bestWarmup = warmup;
bestResidual = residual;
bestBits = bitsTotal;
end
end
end
H(σ)は、σ(i)のバイナリ符号化のためのビット/キャラクタの必要な数を記載する。例えば、長さ256の置換を表わすために、要素毎に8ビットが必要である。これは、置換の要素の発生がおそらく等しいであろうという事実による。時間値をソートすることによって音声信号(例えば、16ビットの分解能)の符号化において得られた置換は、この例において、入力されたデータレートのみの半分を必要とする。このデータ・ボリュームは、すでに比較的高いので、以下の問題が生じる:1要素あたりのlog2(|σ|)ビットより小さい置換をバイナリ符号化することは可能か。
b1=0 1
b2=0 12
b3=2 312
b4=3 4312
Ilb(σ)=(2210)
Ils(σ)=(0100)
Ilb(σ)=(1000)
が得られる。
% generate inversion charts
invLB = calcInvVecLB(perm);
invLS = calcInvVecLS(perm);
invRB = calcInvVecRB(perm);
invRS = calcInvVecRS(perm);
% generate Lehmer inversion charts
invLBL = calcInvVecLBLehmer(perm);
invLSL = calcInvVecLSLehmer(perm);
invRBL = calcInvVecRBLehmer(perm);
invRSL = calcInvVecRSLehmer(perm);
% prediction of the inversion charts
restsignalLB = fixed(invLB);
restsignalLS = fixed(invLS);
restsignalRB = fixed(invRB);
restsignalRS = fixed(invRS);
% prediction of the Lehmer inversion charts
restsignalLBL = fixed(invLBL);
restsignalLSL = fixed(invLSL);
restsignalRBL = fixed(invRBL);
restsignalRSL = fixed(invRSL);
% determine bit requirement
[bitsLB, bitsLS, bitsRB, bitsRS
bitsLBL, bitsLSL, bitsRBL, bitsRSL] = getBitConsumption(restsignalLB,
restsignalLS,
restsignalRB,
restsignalRS,
restsignalLBL,
restsignalLSL,
restsignalRBL,
restsignalRSL);
% determine the most bit-saving variant
[bestInvVecBits,bestInvVecVersion] = min([bitsLB, bitsLS, bitsRB, bitsRS,
bitsLBL, bitsLSL, bitsRBL, bitsRSL]);
end
1.フォワード適応ライス/ゴロム符号化
2.バックワード適応ライス/ゴロム符号化
が、算術平均値に対する2つの異なる構成規則によって得られる。
1.問題になっているすべてのサブブロック分解をテストして、最も少ないデータレートを有するものを選択すること。
2.サブブロック分解を使用することは、すべての場合に対して平均してよく適している。
if (signedData)
% mapping to natural numbers including zero
udata = Fold(data);
else
udata = data;
end
% determining parameters
parameter = DetermineParameter(udata);
% running across all data to be coded
for i=1:length(udata)
% encoding a value
code(i) = EncodeValue(udata(i), parameter);
end
end
if (signedData)
% mapping to natural numbers including zero
udata = Fold(data);
else
udata = data;
end
% determining parameters
parameter = DetermineParameter(udata);
% running across all data to be coded
for i=1:length(udata)
% encoding a value
code(i) = EncodeValue(udata(i), parameter);
end
end
1. LR符号化:ステレオ冗長度抑圧でない
2. LS符号化:左チャンネルおよびサイドチャンネル
3. RS符号化:右チャンネルおよびサイドチャンネル
4. MS符号化:中央チャンネルおよびサイドチャンネル
110 ソートするための手段
120 符号化するための手段
150 復号化するための装置
160 受信するための手段
170 復号化するための手段
180 再ソートするための手段
200 符号化するための装置
210 ソートするための手段
220 適応するための手段
230 符号化するための手段
250 復号化するための装置
260 受信するための手段
270 復号化するための手段
280 近似するための手段
290 再ソートするための手段
300 符号化するための装置
310 ソートするための手段
320 生成するための手段
330 符号化するための手段
350 復号化するための装置
360 受信するための手段
370 予測するための手段
380 再ソートするための手段
400 符号化するための装置
410 ソートするための手段
420 符号化するための手段
450 復号化するための装置
460 受信するための手段
470 復号化するための手段
480 再ソートするための手段
505 音声信号
510 置換
515 反転チャート
600 符号器
605 プレプロセッシング
610 ソート
615 ソート済みのデータの処理/符号化
620 エントロピー符号化
625 ビットストリーム・マルチプレクサ
630 置換のデータの処理/符号化
635 エントロピー符号化
700 復号器
710 エントロピー復号化
715 ソート済みデータを復号化
720 逆ソート
725 エントロピー復号化
730 置換の復号化
800 符号器
805 時間/周波数変換
810 ソート
815 曲線あてはめ
820 置換符号化
825 ビットレート制御
830 エントロピー符号器
835 ビットストリーム・フォーマッタ
840 心理音響モデル
900 復号器
905 ビットストリーム・デマルチプレクサ
910 エントロピー復号器
915 逆曲線あてはめ
920 逆ソート
925 置換復号器
930 周波数/時間変換
Claims (16)
- 情報信号のサンプル系列を符号化するための装置(200)であって、前記系列の範囲内における各サンプルは、元の位置を含み、前記装置(200)は、
ソート済みのサンプル系列を得るために、それらのサイズによって前記サンプル系列の前記サンプルをソートするための手段(210)であって、各々のサンプルは、前記ソート済みの系列の範囲内におけるソート位置を含む、ソートするための手段(210)と、
曲線のあてはめを使用して、前記ソート済みの系列の部分的な範囲に関数公式を適合するための関数公式の関数係数を調整するための手段(220)と、
前記関数係数、前記部分的な範囲の外側の前記ソート済みのサンプル系列のサンプル、および前記元の位置と前記サンプルのソート位置との関係の情報を符号化するための手段(230)と、
を含み、
ここで、前記関数公式は、前記関数係数を含む線形または非線形の数学的モデル関数である、
装置(200)。 - 前記装置(200)は、
前記サンプル系列を生成するために、フィルタリング、時間/周波数変換、予測、またはマルチチャンネル冗長度抑圧を実行するために形成されるプレプロセッシング手段をさらに含む、請求項1に記載の装置(200)。 - 前記符号化するための手段(230)は、指標置換または反転チャートとして、前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報を符号化するために形成される、請求項1または請求項2に記載の装置(200)。
- 前記符号化するための手段(230)は、前記ソート済みのサンプル、差分および引き続いて起こるエントロピー符号化またはエントロピー符号化のみを有する前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報を符号化するために形成される、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記符号化するための手段(230)は、前記サンプルに基づく予測フィルタの係数、置換または反転チャートを決定し、そして符号化するために形成される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記符号化するための手段(230)は、前記サンプルと予測フィルタの出力信号との間の差に対応する残差信号を符号化するために形成される、請求項5に記載の装置(200)。
- 情報信号のサンプル系列を符号化する方法であって、前記系列の範囲内における各サンプルは、元の位置を含み、前記方法は、
ソート済みのサンプル系列を得るために、それらのサイズによって前記サンプル系列の前記サンプルをソートするステップであって、各々のサンプルは、前記ソート済みの系列の範囲内におけるソート位置を含む、ソートするステップと、
曲線のあてはめを使用して、前記ソート済みの系列の部分的な範囲に関数公式を適合するための関数公式の関数係数を調整するステップと、
前記関数係数、前記部分的な範囲の外側の前記ソート済みのサンプル系列のサンプル、および前記サンプルの前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報を符号化するステップと、
を含み、
ここで、前記関数公式は、前記関数係数を含む線形または非線形の数学的モデル関数である、
方法。 - コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行される場合に、請求項7に記載の方法を実行させるためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。
- 情報信号のサンプル系列を復号化するための装置(250)であって、前記サンプル系列の範囲内における各サンプルは、元の位置を含み、前記装置(250)は、
符号化された関数係数、ソート済みのサンプル、および前記サンプルのソート位置と前記元の位置との関係の情報を受信するための手段(260)と、
サンプルを復号化するための手段(270)と、
前記系列の部分的な範囲での前記関数係数に基づいてサンプルを近似するための手段(280)と、
前記サンプルおよび前記元の位置と前記ソート位置との関係の前記情報に基づく部分的な範囲を再ソートするための手段(290)であって、各サンプルは、その元の位置を含む、再ソートするための手段(290)と、
を含む、装置(250)。 - 前記情報信号は、音声信号を含む、請求項9に記載の装置(250)。
- 前記受信するための手段(260)は、指標置換または反転チャートとして、前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報を受信するために形成される、請求項9または請求項10に記載の装置(250)。
- 前記手段(270)は、前記関数係数、前記ソート済みのサンプルまたはエントロピーを有する前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報、および引き続いて起こる差動復号化またはエントロピー復号化のみを復号化するためにさらに形成される、請求項9ないし請求項11のいずれかに記載の装置(250)。
- 前記受信するための手段(260)は、予測フィルタの符号化された係数を受信するために形成され、前記復号化するための手段(270)は、前記符号化された係数を復号化するために形成され、ここで、前記装置(250)は、前記係数に基づいてサンプルを予測するための手段をさらに含む、請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の装置(250)。
- 前記受信するための手段(260)は、前記サンプルと予測フィルタの出力信号との差に対応する残差信号を受信するために形成され、または、近似するための手段(280)、および復号化するための手段(270)は、前記残差信号に基づき前記サンプルを適合するために形成される、請求項9ないし請求項13のいずれかに記載の装置(250)。
- 情報信号のサンプル系列を復号化する方法であって、前記サンプル系列の範囲内における各サンプルは、元の位置を含み、前記方法は、
符号化された関数係数、ソート済みのサンプル、および前記サンプルのソート位置と前記元の位置との関係の情報を受信するステップと、
サンプルを復号化するステップと、
前記系列の部分的範囲における前記関数係数に基づいてサンプルを近似するステップと、
前記サンプルおよび前記元の位置と前記ソート位置との関係の情報に基づいて前記部分的な範囲を再ソートするステップであって、各サンプルは、その元の位置を含む、ステップと、
を含む、方法。 - コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行される場合に、請求項15に記載の方法を実行させるためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。
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