JP5340261B2 - ステレオ信号符号化装置、ステレオ信号復号装置およびこれらの方法 - Google Patents
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Description
応する付加情報を所定数のビットで表現し、重要度がより高いビットシーケンスから重要度がより低いビットシーケンスの順に従って、所定の確率モデルを用いて算術符号化を行う。なお、このようなステレオ信号符号化装置は、左チャネル信号と右チャネル信号とを所定のルールで交替しながら符号化することを特徴とする。
…,N、Nは2以上の整数)レイヤのモノラル符号化を行うか、または前記モノラル信号に関する情報と前記サイド信号に関する情報との両方を用いて第iレイヤのステレオ符号化を行い、第iレイヤ符号化情報を得るステップと、を有するようにした。
図1は、本発明の実施の形態1に係るステレオ信号符号化装置100の主要な構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態1に係るステレオ信号符号化装置100としては、1つのコアレイヤと3つの拡張レイヤとを備える場合を例にとって説明する。なお以下、ステレオ信号としては、左チャネル信号(以下、L信号と記す)と右チャネル信号(以下、R信号と記す)とからなる場合を例にとって説明する。
Mi=Li+Ri …(1)
Si=Li−Ri …(2)
オ符号化モードを言う。M信号に関する情報とは、代表的には、M信号自体または各レイヤにおけるM信号に関する符号化歪みを言う。また、S信号に関する情報とは、代表的には、S信号自体または各レイヤにおけるS信号に関する符号化歪みを言う。
計算部101から入力されたM信号およびS信号の両方を符号化し、得られるステレオ符号化情報をコアレイヤ符号化情報として多重化部107に出力する。また、コアレイヤ符号化部103は、和差計算部101から入力されたM信号のコアレイヤ符号化歪みおよび和差計算部101から入力されたS信号のコアレイヤ符号化歪みを求めて、それぞれ、コアレイヤにおけるM信号に関する情報およびコアレイヤにおけるS信号に関する情報として、第1拡張レイヤ符号化部104に出力する。なお、コアレイヤ符号化部103の詳細については後述する。
ヤにおけるS信号に関する情報を用いて、M信号に関する第2拡張レイヤ符号化歪みおよびS信号に関する第2拡張レイヤ符号化歪みを求めて、それぞれ、第2拡張レイヤにおけるM信号に関する情報および第2拡張レイヤにおけるS信号に関する情報として、第3拡張レイヤ符号化部106に出力する。なお、第2拡張レイヤ符号化部105の詳細については後述する。
Quantization)、予測ベクトル量子化(予測VQ:Predictive Vector Quantization)、多段ベクトル量子化(多段VQ:Multi-Stage Vector Quantization)、スプリットベクトル量子化(スプリットVQ:Split Vector Quantization)などの量子化方法で量子化する。LPC量子化部322は、量子化により得られるLPC量子化データをLPC逆量子化部323および多重化部327に出力する。
トル符号化部326から入力されるパルス符号およびゲイン符号を多重化してモノラル符号化情報を得、モノラル復号部303およびスイッチ311に出力する。
i:位置
b:バンドの番号
max:最大値
c:カウンタ
pos[b]:探索結果(位置)
pol[b]:探索結果(極性)
s[i]:入力スペクトル
に情報ビットを使わないので効率的に情報ビットを使用することができる。
(2)パルスを1本ずつ順番に開ループで探索する。探索の途中では(1)のルールに従い、既に決定されたパルスの位置については探索の対象外とする。
(3)位置の探索では、パルスが立たない方が良い場合も1つの位置として符号化する。(4)ゲインをバンド毎に符号化することを考慮して、バンド毎の理想ゲインによる符号化歪を評価しながらパルスを探索する。
c:カウンタ
pf[*]:パルス有無フラグ
b:バンドの番号
pos[*]:検索結果(位置)
n_s[*]:相関値
n_max[*]:相関値最大
n2_s[*]:相関値2乗
n2_max[*]:相関値2乗最大
d_s[*]:パワ値
d_max[*]:パワ値最大
s[*]:入力スペクトル
i:パルス番号
i0:パルス位置
cmax:コスト関数の最大値
pf[*]:パルス有無フラグ(0:無、1:有)
ii0:バンド内の相対的パルス位置
nom:スペクトル振幅
nom2:分子項(スペクトルパワ)
den:分母項
n_s[*]:相関値
d_s[*]:パワ値
s[*]:入力ベクトル
n2_s[*]:相関値2乗
n_max[*]:相関値最大
n2_max[*]:相関値2乗最大
idx_max[*]:各パルスの探索された結果(位置)
(なお、idx_max[*]の0〜4までは図6のpos(b)と同一である。)
fd0、fd1、fd2:一時記憶用バッファ(実数型)
id0,id1:一時記憶用バッファ(整数型)
id0_s、id1_s:一時記憶用バッファ(整数型)
>>:ビットシフト(右へシフト)
&:ビット列としてのアンド
(1)3本のパルスの位置をその大きさでソーティングし、小さい数値から大きな数値に並べる。なお、「−1」についてはそのままにしておく。
(2)バンド毎に立つパルスの位置の分だけ左に詰めて、位置の数値を小さくする。これで求まる数値を「位置数」と呼ぶ。なお、「−1」についてはそのままにしておく。例えば、パルスの位置が66で、これより小さい位置には、0〜15、16〜31、32〜47、48〜64に1本ずつパルスがあったとすると、位置数は「66−4=62」になる。
(3)「−1」を「そのパルスの最大の値+1」の位置数に設定する。この場合、実際にパルスが存在する位置数と混同しないように調整しながら値の順番を決める。これにより、パルス#0の位置数は0から73まで、パルス#1の位置数はパルス#0の位置数から74まで、パルス#2の位置数はパルス#1の位置数から75までの範囲に限定され、下位の位置数が上位の位置数を超えないようになる。
(4)そして、組み合わせの符号を求める下記の式(6)に示す統合処理により、位置数(i0,i1,i2)を統合して符号(c)を得る。この統合処理は大きさの順番がある場合に全ての組み合わせを統合する計算処理である。
56は、全体で探索するパルスの数が「2」であり、スペクトル符号化部326が全体で探索するパルスの数「3」と相違する。また、図15に示すように、スペクトル符号化部356のスペクトル符号化に用いるビット数の合計「46」と、スペクトル符号化部326のスペクトル符号化に用いるビット数の合計「45」とも相違する。
の統合部353と逆の処理によって復号M信号スペクトルおよび復号S信号スペクトルに分解する。分解部361は、復号M信号スペクトルをIMDCT部334aに出力し、復号S信号スペクトルをIMDCT部362に出力する。
に対して、同じ4ビットのモード情報として入力される。そして、それぞれの復号部において、入力される4ビットのうち復号モードの設定に必要な1つのビットのみを参照して、復号モードを設定する。すなわち、入力される4ビットのモード情報に対して、コアレイヤ復号部203は1ビット目を、第1拡張レイヤ復号部204は2ビット目を、第2拡張レイヤ復号部205は3ビット目を、そして第3拡張レイヤ復号部206は4ビット目を参照する。
信号とを加算し、加算結果を第1拡張レイヤ復号S信号として第2拡張レイヤ復号部205に出力する。なお、第1拡張レイヤ復号部204の詳細については後述する。
Li’=(Mi’+Si’)/2 …(9)
Ri’=(Mi’−Si’)/2 …(10)
トルとS信号スペクトルとを統合して符号化するため、ステレオ符号化において特別な判断や場合分けを必要としない自動的なビットアロケーションを行うことができ、L信号とR信号とにおける情報の重要性に応じた効率的な符号化を行うことができる。
図20は、本発明の実施の形態2に係るステレオ信号符号化装置110の主要な構成を示すブロック図である。図20に示すステレオ信号符号化装置110は、図1に示したステレオ信号符号化装置100と基本的に同様な構成を有し、基本的に同様な動作を行う。このため、図1と図20とで、互いに同じ動作を行う部位の符号には、図20の方の部位の符号にaを付加する。例えば、図1の和差計算部101に対応する図20における部位は、和差計算部101aと表す。なお、図20のステレオ信号符号化装置110は、モード設定部112〜114をさらに具備する点において、図1のステレオ信号符号化装置100と相違する。また、図20のステレオ信号符号化装置110におけるモード設定部111は、図1のステレオ信号符号化装置100におけるモード設定部102と入力信号及び動作が相違するため、異なる符号を付す。ただし、図20に示したモード設定部111〜114の内部の構成および動作は同様であり、入力信号および出力信号のみが相違するため、ここではモード設定部111のみを例にとって説明する。
上限値が設定されればよい。また、βはS信号パワ判定定数であり、S信号パワ判定定数βの算出方法については後述する。また、mはモードを示す。なお、全パワ判定定数α及びS信号パワ判定定数βはROM等に格納される。
には、伝送レート制御が自動的に行われ、情報ビット数を節約することができる。
Claims (13)
- ステレオ信号を構成する第1チャネル信号と第2チャネル信号との和に関するモノラル信号を生成し、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との差に関するサイド信号を生成する和差計算手段と、
モノラル符号化またはステレオ符号化のいずれかの符号化モードを示すモード情報をレイヤ毎に生成するモード情報生成手段と、
前記モード情報に基づき、前記モノラル信号に関する情報を用いて第i(i=1,2,…,N、Nは2以上の整数)レイヤのモノラル符号化を行うか、または前記モノラル信号に関する情報と前記サイド信号に関する情報との両方を用いて第iレイヤのステレオ符号化を行い、第iレイヤ符号化情報を得る第1から第Nレイヤ符号化手段と、
を具備するステレオ信号符号化装置。 - 前記モード情報生成手段は、
各ビットそれぞれを用いて前記符号化モードを示すNビットの前記モード情報を生成し、
前記第iレイヤ符号化手段は、
前記モード情報の第iビットの値に基づき、前記第iレイヤのモノラル符号化または前記第iレイヤのステレオ符号化を行う、
請求項1記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記第1レイヤ符号化手段は、
前記モード情報の第1ビットの値がモノラル符号化を示す場合には、前記モノラル信号を用いて第1レイヤのモノラル符号化を行い、モノラル信号に関する第1レイヤの符号化歪みと前記サイド信号とを前記第2レイヤ符号化手段に出力する第1レイヤモノラル符号化手段と、
前記モード情報の第1ビットの値がステレオ符号化を示す場合には、前記モノラル信号と前記サイド信号との両方を用いて第1レイヤのステレオ符号化を行い、前記モノラル信号に関する第1レイヤの符号化歪みと、前記サイド信号に関する第1レイヤの符号化歪みとを前記第2レイヤ符号化手段に出力する第1レイヤステレオ符号化手段と、
を具備する請求項2記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記第n(n=2,3,…,N−1)レイヤ符号化手段は、
前記モード情報の第nビットの値がモノラル符号化を示す場合には、前記モノラル信号に関する情報を用いて第nレイヤのモノラル符号化を行い、モノラル信号に関する第nレイヤの符号化歪みと、前記第n−1レイヤ符号化手段から入力された前記サイド信号に関する情報とを第n+1レイヤ符号化手段に出力する第nレイヤモノラル符号化手段と、
前記モード情報の第nビットの値がステレオ符号化を示す場合には、前記モノラル信号に関する情報と前記サイド信号に関する情報との両方を用いて第nレイヤのステレオ符号化を行い、前記モノラル信号に関する第nレイヤの符号化歪みと前記サイド信号に関する第nレイヤの符号化歪みとを前記第n+1レイヤ符号化手段に出力する第nレイヤステレオ符号化手段と、
を具備する請求項3記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記第Nレイヤ符号化手段は、
前記モード情報の第Nビットの値がモノラル符号化を示す場合には、前記モノラル信号に関する情報を用いて第Nレイヤのモノラル符号化を行う第Nレイヤモノラル符号化手段と、
前記モード情報の第Nビットの値がステレオ符号化を示す場合には、前記モノラル信号に関する情報と前記サイド信号に関する情報とを用いて第Nレイヤのステレオ符号化を行
う第Nレイヤステレオ符号化手段と、
を具備する請求項4記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記第iレイヤステレオ符号化手段は、
前記モノラル信号に関する情報を周波数領域に変換して第1スペクトルを得る第1変換手段と、
前記サイド信号に関する情報を周波数領域に変換して第2スペクトルを得る第2変換手段と、
前記第1スペクトルと、前記第2スペクトルとを統合して統合スペクトルを得る統合手段と、
前記統合スペクトルに対してスペクトル符号化を行うスペクトル符号化手段と、
を具備する請求項5記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記統合手段は、
同一周波数のスペクトルが隣り合うように前記第1スペクトルと、前記第2スペクトルとを統合する、
請求項6記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記統合手段は、
前記第1スペクトルを前記第2スペクトルの前か後に隣接して統合する、
請求項6記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記モード情報生成手段は、
前記第iレイヤ符号化手段に入力される前記モノラル信号と前記サイド信号とを用いて、第i+1レイヤに適用する前記モード情報を生成する、
請求項1記載のステレオ信号符号化装置。 - 前記モード情報生成手段は、
前記第iレイヤ符号化手段に入力される前記モノラル信号のパワと前記サイド信号のパワとを算出し、算出したパワの相対関係に応じたモード情報を生成する、
請求項9記載のステレオ信号符号化装置。 - ステレオ信号を構成する第1チャネル信号と第2チャネル信号とを用いた符号化を行うステレオ信号符号化装置の第i(i=1,2,…,N、Nは2以上の整数)レイヤの符号化処理においてモノラル符号化またはステレオ符号化のいずれかを行ったかを示すモード情報と、前記第1から第Nレイヤの符号化処理により得られた第1から第Nレイヤ符号化情報と、を受信する受信手段と、
前記モード情報に基づき、前記第iレイヤ符号化情報を用いてモノラル復号またはステレオ復号を行い、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との和に関するモノラル信号の第iレイヤの復号結果と、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との差に関するサイド信号の第iレイヤの復号結果とを得る第1から第Nレイヤ復号手段と、
前記モノラル信号の第Nレイヤの復号結果と、前記サイド信号の第Nレイヤの復号結果とを用いて、第1チャネル復号信号と第2チャネル復号信号とを算出する和差計算手段と、
を具備するステレオ信号復号装置。 - ステレオ信号を構成する第1チャネル信号と第2チャネル信号との和に関するモノラル信号を生成し、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との差に関するサイド信号を生成するステップと、
モノラル符号化またはステレオ符号化のいずれかの符号化モードを示すモード情報をレ
イヤ毎に生成するステップと、
前記モード情報に基づき、前記モノラル信号に関する情報を用いて第i(i=1,2,…,N、Nは2以上の整数)レイヤのモノラル符号化を行うか、または前記モノラル信号に関する情報と前記サイド信号に関する情報との両方を用いて第iレイヤのステレオ符号化を行い、第iレイヤ符号化情報を得るステップと、
を有するステレオ信号符号化方法。 - ステレオ信号を構成する第1チャネル信号と第2チャネル信号とを用いた符号化を行うステレオ信号符号化装置の第i(i=1,2,…,N、Nは2以上の整数)レイヤの符号化処理においてモノラル符号化またはステレオ符号化のいずれかを行ったかを示すモード情報と、前記第1から第Nレイヤの符号化処理により得られた第1から第Nレイヤ符号化情報と、を受信するステップと、
前記モード情報に基づき、前記第iレイヤ符号化情報を用いてモノラル復号またはステレオ復号を行い、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との和に関するモノラル信号の第iレイヤの復号結果と、前記第1チャネル信号と前記第2チャネル信号との差に関するサイド信号の第iレイヤの復号結果とを得るステップと、
前記モノラル信号の第Nレイヤの復号結果と、前記サイド信号の第Nレイヤの復号結果とを用いて、第1チャネル復号信号と第2チャネル復号信号とを算出するステップと、
を有するステレオ信号復号方法。
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