JP6175148B2 - マルチオーバーラップ部分を使用して符号化済み信号を生成し又は符号化済みオーディオ信号を復号化するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
−オーバーラップする変換の内の1つのみが過渡を含むように幅が選択される。
−符号化エラーの時間エイリアシングされたTNS整形に起因する疑似過渡が強く抑制される。
−図17及び図13にも示されている両方の過渡位置は遷移変換の外部にあり、そのため、過渡に起因する符号化エラーの時相スミアリングを、変換に後続する最初の2つの短い窓の範囲内に制約することができる。従って、従来技術のフラウンホーファー/ドルビー及びサムソンの方式とは反対に、図13の本発明のブロック切替え手法を使用すると、過渡の周囲の可聴プリエコー雑音が発生する可能性が低い。
−符号器及び復号器の両方が順変換及び逆変換に全く同じ窓を利用することができる。従って、符号化及び復号化の両方を実行する通信機器において、1セットの窓データをROMに記憶するだけでよい。その上、追加のプログラムROM及び/又はRAMを必要とするような、信号の特別な前処理又は後処理も回避することができる。
である(ここで、Rは実数の集合を示す)。2N個の実数x0,...,x2N-1が以下の式に従ってN個の実数X0,...,XN-1に変換される。
逆MDCTは、IMDCTとして知られている。入力と出力の数が異なるため、一見すると、MDCTは可逆的であるはずがないと考えられるかもしれない。しかしながら、時間的に隣接したオーバーラップしているブロックのオーバーラップされたIMDCTを追加することによって、完璧な可逆性が達成され、これによってエラーが消去され、元のデータが回復(retrieve)される。この技法は、時間ドメイン・エイリアシング消去(TDAC)として知られている。
(このように、DCT−IVを計算するための任意のアルゴリズムは、MDCTに自明に適用することができる。)
[数8]
IMDCT(MDCT(a,b,c,d))=(a−bR,b−aR,c+dR,d+cR)/2
[数9]
IMDCT(MDCT(A,B))=(A−AR,B+BR)/2
(B−BR,C+CR)/2
このIMDCTが、オーバーラップしている半部における先行するIMDCT結果と加算されると、反転した項が打ち消し合って単純にBが得られ、元のデータが回復される。
[数10]
IMDCT(MDCT(a,b,c,d))=(a−bR,b−aR,c+dR,d+cR)/2
の結果に対する寄与分を区別することはできない。組合せc−dR等は、それらが加算されるときに、それら組合せを打ち消すための正確に適切な正負符号を有する。
(−cR−d,a−bR)=(−d,a)−(b,c)R
と書き直す場合、第2の項(b,c)Rが中央において平滑な遷移を与える。しかしながら、第1の項(−d,a)には、−dの右端がaの左端と交わるような潜在的な不連続性がある。これが入力シーケンス(a,b,c,d)の境界付近の成分を0に向けて低減する窓関数を使用する理由である。
(B+BR)/2+(B−BR)/2=B
が得られることを想起されたい。ここで、MDCT入力及びIMDCT出力の両方に長さ2Nの窓関数を乗算すると仮定する。上述のように対称窓関数を想定し、それ故、その関数の形式は(W,WR)であり、Wは長さNのベクトルであり、Rは前出のように反転を示す。このとき、プリンセン−ブラッドリー条件は
W+WR 2=(1,1,...)
と書くことができ、2乗及び加算が要素毎に実施される。
[数11]
WR・(WRB+(WRB)R)=WR・(WRB+WBR)=WR 2B+WWRBR
[数12]
W・(WB−WRBR)=W2B−WWRBR
Claims (34)
- 符号化済みのオーディオ信号を生成する装置であって、
オーディオ信号を窓掛けするために窓シーケンス情報(809)を生成する窓シーケンス制御部(808)であって、前記窓シーケンス情報は、スペクトル値の第1フレームを生成するための第1窓関数(1500)と、第1部分及び第2部分を有するスペクトル値の第2フレームを生成するための第2窓関数(1502)及び1つ又は複数の第3窓関数(1503)とを示し、前記第1窓関数と前記第2窓関数と前記1つ又は複数の第3窓関数とがマルチオーバーラップ領域(1300)内でオーバーラップしている、窓シーケンス制御部(808)と、
補助窓関数(1100)を使用し、前記第2窓関数及び前記1つ又は複数の第3窓関数に対応するサンプルの第2ブロックを窓掛け(902)して、窓掛け済みサンプルの第2ブロックを取得し、かつ第1ブロックとオーバーラップしている前記第2ブロックの一部分の前記マルチオーバーラップ部分(1300)への畳み込み演算を使用して、前記窓掛け済みサンプルの第2ブロックを前処理(904)し、修正済みマルチオーバーラップ部分を有する窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックを取得する、前処理部(802)と、
前記第1窓関数(1500)を使用し前記サンプルの第1ブロックにエイリアシング導入変換(906)を適用して、前記スペクトル値の第1フレームを取得し、前記第2窓関数(1502)を使用し前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックの第1部分に別のエイリアシング導入変換を適用して、前記スペクトル値の第2フレームの第1部分を取得し、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)を使用し前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックの第2部分に別の1つ又は複数のエイリアシング導入変換を適用して、前記スペクトル値の第2フレームの第2部分を取得する、スペクトル変換部(804)と、
スペクトル値の前記第1フレーム及び前記第2フレームを処理して前記オーディオ信号の符号化済みフレームを得る、処理部(806)と、
を備える装置。 - 前記第2窓関数(1502)は、前記第1窓関数(1500)とオーバーラップしている第1部分を有し、
前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)は、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)に後続する第4窓関数とオーバーラップしている第2部分(1111)を有し、
前記前処理部(802)は前記補助窓関数(1100)を適用するよう構成されており、前記補助窓関数は、前記第2窓関数の前記第1部分に類似する第1部分(1100a)と、前記1つ又は複数の第3窓関数の前記第2部分に類似する第3部分(1100c)とを有し、前記補助窓関数の第2部分が前記第1部分と前記第3部分との間に伸びている、請求項1に記載の装置。 - 前記補助窓関数は、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)の第2部分に対応する前記第2部分(1100b)を有し、又は
前記第2部分(1100b)は、0.9よりも大きいか若しくは1である窓係数を有し、又は
前記第2部分の長さは、前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックが前記第1フレーム内のスペクトル値の数と同一のスペクトル値の数をもたらすような長さである、請求項2に記載の装置。 - 前記窓シーケンス制御部(808)は、前記第2窓関数(1502)又は前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)が前記第1窓関数(1500)のサイズ又は継続時間よりも小さいサイズ又は継続時間を有するように、前記窓シーケンス情報(809)を生成するよう構成されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記前処理部(802)は、前記補助窓関数として、前記第2フレームを得るために前記窓掛け済みサンプルの第2ブロックを変換することによって導出されたスペクトル値の数が前記第1フレームのスペクトル値の数に等しくなるような、スタート窓関数(1100)を使用するよう構成されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペクトル変換部(804)は、前記第1窓関数を使用し前記サンプルの第1ブロックを窓掛けして窓掛け済みサンプルの第1ブロックを取得し、前記窓掛け済みサンプルの第1ブロックに前記エイリアシング導入変換を適用するよう構成されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペクトル変換部(804)は、前記第2窓関数の第2部分を使用して前記前処理済み第2ブロックの前記第1部分を窓掛けするよう構成され、ここで前記第2窓関数の第1部分は窓掛けには使用されず、更に前記スペクトル変換部(804)は、前記前処理済み第2ブロックの窓掛けされた第1部分に前記エイリアシング導入変換を適用するよう構成されている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペクトル変換部(804)は、前記第3窓関数の1つの第2部分、又は、時間的若しくは空間的に最終の第3窓関数の第2部分を除く、前記1つ又は複数の第3窓関数を使用して、前記前処理済み第2ブロックの前記第2部分を窓掛けするよう構成されている、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記前処理部(802)は、前記畳み込みにおいて、前記第1ブロックとオーバーラップしている前記第2ブロックの一部分の時間的又は空間的反転と、前記第2ブロックの前記部分が畳み込まれた部分への時間的又は空間的に反転された部分の重み付き加算と、を実施するよう構成されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記前処理部(802)は、前記1つ又は複数の第3窓関数に時間的又は空間的に後続する第4窓関数とオーバーラップしている前記第2ブロックの一部分の更なる畳み込み演算を追加的に使用して、前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックを得るよう構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペクトル変換部(804)は、修正離散コサイン変換(MDCT)演算又は修正離散サイン変換(MDST)演算を実施するよう構成されている、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スペクトル変換部(804)は、サンプルの数を低減するための畳み込み演算と、それに続く前記低減された数のサンプルに対する離散コサイン変換又は離散サイン変換演算と、を適用することによって、前記MDCT又はMDST演算を実施するよう構成されている、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記窓シーケンス制御部(808)は、前記第1フレームの先読み領域内で過渡位置を検出する過渡検出部(106)を備え、前記窓シーケンス制御部(808)は、前記先読み領域内又は前記先読み領域の特定部分内の過渡位置の検出に応じて前記窓シーケンス情報(809)を生成するよう構成されており、
前記窓シーケンス制御部(808)は、前記過渡が、前記先読み領域内で検出されないか、又は、前記先読み領域の前記特定部分以外の部分において検出されたとき、オーバーラップしている第1窓のシーケンスを示す更なるシーケンス情報を生成するよう構成されている、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の装置。 - 前記特定部分は、前記現フレームの中央の開始点から4分の1のところにある、請求項13に記載の装置。
- 前記マルチオーバーラップ部分は、前記第1フレーム内で、前記先読み領域の開始点又は前記先読み領域のある部分よりも時間的又は空間的に前に位置する、請求項13又は14に記載の装置。
- 前記窓シーケンス制御部(808)は、過渡位置(107)に応じて少なくとも3つの窓から成るグループから特定の窓を選択するよう構成されており、前記少なくとも3つの窓から成るグループは、第1オーバーラップ長(203)を有する第1窓(201)と、第2オーバーラップ長(218)を有する第2窓(225)と、第3オーバーラップ長(229)を有するか又はオーバーラップを有しない第3窓(222)とを含み、前記第1オーバーラップ長は前記第2オーバーラップ長よりも大きく、前記第2オーバーラップ長は前記第3オーバーラップ長よりも大きいか又はゼロオーバーラップよりも大きく、2つの連続するオーバーラップしている窓の一方が前記過渡位置において第1の窓係数を有し、前記2つの連続するオーバーラップしている窓の他方が前記過渡位置において第2の窓係数を有するように、前記特定の窓は前記過渡位置に基づいて選択され、前記第2の窓係数は前記第1の窓係数よりも少なくとも9倍大きい、請求項13又は14に記載の装置。
- 第1の符号化済みフレームと第2の符号化済みフレームとを含む符号化済みのオーディオ信号を復号化する装置であって、
前記第1の符号化済みフレームと前記第2の符号化済みフレームとを処理して、スペクトル値の第1フレームとスペクトル値の第2フレームとを得る処理部(824)であって、スペクトル値の前記第1フレームと前記第2フレームとはエイリアシング部分を含む、処理部(824)と、
第1窓関数(1500)を使用し前記スペクトル値の第1フレームにある変換を適用して、サンプルの第1ブロックを取得し、第2窓関数(1502)を使用して前記スペクトル値の第2フレームの第1部分に別の変換を適用し、かつ1つ又は複数の第3窓関数(1503)を使用し前記スペクトル値の第2フレームの第2部分に別の1つ又は複数の変換を適用して、サンプルの第2ブロックを取得する時間変換部(826)であって、前記第1窓関数(1500)、前記第2窓関数(1502)及び前記第3窓関数がマルチオーバーラップ領域(1630)を形成している、時間変換部(826)と、
逆畳み込み演算を使用し前記サンプルの第2ブロックを後処理して、前記マルチオーバーラップ領域において前記サンプルの第1ブロックとオーバーラップしている前記サンプルの第2ブロックの部分を有する、サンプルの後処理済み第2ブロックを取得し、補助窓関数(1100)を使用して前記サンプルの後処理済み第2ブロックを窓掛けし、かつ前記窓掛けされたサンプルの後処理済み第2ブロックと前記サンプルの第1ブロックとをオーバーラップ加算して、復号化済みのオーディオ信号(1180)を取得する、後処理部(828)と、
を備える装置。 - 前記変換を適用することは、前記サンプルの第2ブロックの第1部分と前記サンプルの第2ブロックの第2部分とのオーバーラップ加算(1172)を実施して、前記サンプルの第2ブロックを得ることを含む、請求項17に記載の装置。
- 前記逆畳み込み演算は、前記サンプルの第2ブロックの境界に対してサンプルをミラーリングすることを含む、請求項18に記載の装置。
- 前記時間変換部(826)は正確に1つの第3窓関数(1503)を使用し、その第3窓関数の長さは、前記第1フレームのスペクトル値の数の50%に等しい数のスペクトル値が変換され、その結果が前記第3窓関数によって窓掛けされるような長さであるか、又は、前記時間変換部は正確に2つの第3窓関数を使用し、その第3窓関数の長さは、前記第1フレームのスペクトル値の数の1/8に等しい数のスペクトル値が変換されるような長さであるか、又は、前記時間変換部は正確に1つの第3窓関数を使用し、その第3窓関数の長さは、前記第1フレームのスペクトル値の数の1/4に等しい数のスペクトル値が変換されるような長さであるか、又は、正確に4つの第3窓関数を使用し、その第3窓関数の長さは、前記第1フレームのスペクトル値の数の1/8に等しい数のスペクトル値が変換されるような長さである、請求項17又は19に記載の装置。
- 前記符号化済みのオーディオ信号は、前記第1及び第2の符号化済みフレームに関連付けられた窓指示(603)を含み、
前記装置は、前記窓指示を抽出及び分析するためのインターフェース(820)を更に含み、
前記時間変換部又は前記後処理部(828)は、指示された窓形状又は窓長さ又は変換長を適用するために、前記窓指示によって制御されるよう構成されている、請求項17乃至20のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第2窓関数(1502)は前記第1窓関数(1500)とオーバーラップしている第1部分を有し、前記1つ又は複数の第3窓関数は、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)に続く第4窓関数とオーバーラップしている第2部分(1111)を有し、前記後処理部は前記補助窓関数(1100)を適用するよう構成されており、前記補助窓関数は、前記第2窓関数の前記第1部分に類似する第1部分(1100a)と、前記1つ又は複数の第3窓関数の前記第2部分に類似する第3部分(1100c)とを有し、前記補助窓関数の第2部分が前記第1部分と前記第3部分との間に伸びている、請求項17乃至21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記補助窓関数は、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)の第2部分に対応する第2部分(1100b)を有し、又は、前記第2部分(1100b)は0、9よりも大きいか若しくは1である窓係数を有し、又は、前記第2部分の長さは前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックが前記第1フレーム内のスペクトル値の数と同一のスペクトル値の数をもたらすような長さである、請求項17乃至22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記窓シーケンス情報(809)は、前記第2窓関数(1502)又は前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)が前記第1窓関数(1500)のサイズ又は継続時間よりも小さいサイズ又は継続時間を有するような、情報である、請求項17乃至23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記後処理部は、前記補助窓関数として、前記第2フレームを得るために前記窓掛け済みサンプルの第2ブロックを変換することによって導出されるスペクトル値の数が前記第1フレームのスペクトル値の数に等しくなるような、スタート窓関数(1100)を使用するよう構成されている、請求項17乃至23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記時間変換部は、前記第2窓関数の第2部分を使用して、前記サンプルの第2ブロックの第1部分と前記サンプルの第2ブロックの第2部分とのオーバーラップ加算を実施するよう構成されており、前記第2窓関数の第1部分は使用されない、請求項17乃至24のいずれか一項に記載の装置。
- 前記時間変換部は、前記第3窓関数の1つの第2部分、又は、時間的若しくは空間的に最終の第3窓関数の第2部分を除く、前記1つ又は複数の第3窓関数を使用して、前記サンプルの第2ブロックの第1部分のオーバーラップ加算を実施するよう構成されている、請求項17乃至26のいずれか一項に記載の装置。
- 前記後処理部は、時間的又は空間的に前記1つ又は複数の第3窓関数に続く第4窓関数とオーバーラップしている、前記第2ブロックの一部分の更なる畳み込み演算を追加的に使用するよう構成されている、請求項17乃至27のいずれか一項に記載の装置。
- 前記時間変換部は、逆DCT又は逆DST演算及び後続する逆畳み込み演算を使用して前記変換を適用するよう構成されている、請求項17乃至28のいずれか一項に記載の装置。
- 前記時間変換部は、前記復号化済みのオーディオ信号の過渡が、時間的又は空間的に前記マルチオーバーラップ領域に後続して位置するか、又は、前記第2窓関数によってカバーされない時間部分又は空間部分に位置するように、前記変換を適用するよう構成されている、請求項17乃至29のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2フレームの前記第1部分はn/2個のスペクトル値を含み、前記第2フレームの前記第2部分は、n/8個のスペクトル値を有する4つのブロック、又はn/2個のスペクトル値を有する単一のブロック、又はn/4個のスペクトル値を有する2つのブロックを含む、請求項17乃至30のいずれか一項に記載の装置。
- 符号化済みのオーディオ信号を生成するための方法であって、
オーディオ信号を窓掛けするために窓シーケンス情報(809)を生成するステップ(808)であって、前記窓シーケンス情報は、スペクトル値の第1フレームを生成するための第1窓関数(1500)と、第1部分及び第2部分を有するスペクトル値の第2フレームを生成するための第2窓関数(1502)及び1つ又は複数の第3窓関数(1503)とを示し、前記第1窓関数と前記第2窓関数と前記1つ又は複数の第3窓関数とがマルチオーバーラップ領域(1300)内でオーバーラップしている、ステップと、
補助窓関数(1100)を使用し、前記第2窓関数及び前記1つ又は複数の第3窓関数に対応するサンプルの第2ブロックを窓掛け(902)して、窓掛け済みサンプルの第2ブロックを取得するステップと、
第1ブロックとオーバーラップしている前記第2ブロックの一部分の前記マルチオーバーラップ部分(1300)への畳み込み演算を使用して、前記窓掛け済みサンプルの第2ブロックを前処理(904)し、修正済みマルチオーバーラップ部分を有する窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックを取得するステップと、
前記第1窓関数(1500)を使用し前記サンプルの第1ブロックにエイリアシング導入変換(906)を適用(804)して、前記スペクトル値の第1フレームを取得し、前記第2窓関数(1502)を使用し前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックの第1部分に別のエイリアシング導入変換を適用して、前記スペクトル値の第2フレームの第1部分を取得し、前記1つ又は複数の第3窓関数(1503)を使用し前記窓掛け済みサンプルの前処理済み第2ブロックの第2部分に別の1つ又は複数のエイリアシング導入変換を適用して、前記スペクトル値の第2フレームの第2部分を取得するステップと、
前記第1フレーム及び前記第2フレームを処理(806)して、前記オーディオ信号の符号化済みフレームを取得するステップと、
を含む方法。 - 第1の符号化済みフレームと第2の符号化済みフレームとを含む符号化済みのオーディオ信号を復号化するための方法であって、
前記第1の符号化済みフレームと前記第2の符号化済みフレームとを処理(824)して、スペクトル値の第1フレームとスペクトル値の第2フレームとを得るステップであって、スペクトル値の前記第1フレームと前記第2フレームとはエイリアシング部分を含む、ステップと、
第1窓関数(1500)を使用し前記スペクトル値の第1フレームにある変換を適用(826)して、サンプルの第1ブロックを取得し、第2窓関数(1502)を使用して前記スペクトル値の第2フレームの第1部分に別の変換を適用し、かつ1つ又は複数の第3窓関数(1503)を使用し前記スペクトル値の第2フレームの第2部分に別の1つ又は複数の変換を適用して、サンプルの第2ブロックを取得するステップであって、前記第1窓関数(1500)、前記第2窓関数(1502)及び前記第3窓関数がマルチオーバーラップ領域(1630)を形成している、ステップと、
逆畳み込み演算を使用し前記サンプルの第2ブロックを後処理(828)して、前記マルチオーバーラップ領域において前記サンプルの第1ブロックとオーバーラップしている前記サンプルの第2ブロックの一部分を有する、サンプルの後処理済み第2ブロックを取得し、補助窓関数(1100)を使用して前記サンプルの後処理済み第2ブロックを窓掛けし、かつ前記窓掛けされたサンプルの後処理済み第2ブロックと前記サンプルの第1ブロックとをオーバーラップ加算して、復号化済みのオーディオ信号(1180)を取得する、ステップと、
を含む方法。 - コンピュータ又はプロセッサ上で作動するときに、請求項32に記載の方法又は請求項33に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
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