JP6301877B2 - 音符号化システム - Google Patents
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Description
(1)前記エンコーダ又はデコーダは、G.726に準拠しており、前記符号化又は復号化を行う処理部と、前記処理部の演算の入力又は出力となる状態変数を記憶するメモリと、を備え、前記状態変数には、基本状態変数と、合成状態変数と、が含まれ、前記メモリに記憶された基本状態変数は、前記基本状態変数の初期値である、前記メモリに記憶されている状態変数がリセットされたときの値を含み、前記メモリに記憶された前記合成状態変数は、前記基本状態変数の初期値から定まる変数であり、前記処理部は、量子化した差分信号から合成状態変数である予測信号を算出する適応予測部と、差分信号の変化率を、合成状態変数である適応速度制御変数とする適応速度制御部と、合成状態変数であるスケールファクタを算出する量子化スケールファクタ適応部の、少なくとも一つを含み、前記メモリに記憶された前記基本状態変数と前記合成状態変数とを参照して前記符号化又は復号化を行うこと。
(2)前記エンコーダ又はデコーダは、前記処理部として順次処理される複数の機能処理部を有し、1つの前記機能処理部による処理が全て終了した後に次の前記機能処理部による処理を実行して前記符号化又は復号化を行うこと。
(3)前記エンコーダ又はデコーダは、プロセッサを備え、前記エンコーダ又はデコーダの状態変数の少なくとも一部は、2の補数であり、前記プロセッサのbit幅に符号拡張する拡張処理部を有すること。
(4)前記処理部は、所定の処理を行う多入力の第1の処理部を備え、前記第1の処理部に入力される変数は、入力される変数のうち、小数点以下の桁数が最も大きい変数に小数点以下の桁を等しくする再構成処理部を有すること。
(5)前記処理部は、μ則で量子化されたPCM入力信号を、均一量子化されたPCM信号に変換する入力PCMフォーマット変換部と、差分信号を2を底とする対数に変換し、スケールファクタで正規化する適応量子化部と、前記適応予測部と、予測信号と量子化した差分信号を加算した再生信号を算出する再生信号算出部と、均一PCM信号をμ則PCM信号に変換する出力PCMフォーマット変換部と、出力PCM信号を再符号化する同期符号化補正部の、少なくとも一つを含み、変数の数値の桁を求める第2の処理部と、前記第2の処理部の前記数値の桁に応じた所定の処理を行う第3の処理部とを備え、前記第2の処理部は、二分探索で前記数値の桁を求め、前記第3の処理部は、前記数値の桁からあらかじめ定まっている出力結果を直接出力すること。
(6)前記処理部は、その内部で、前記符号化又は復号化の際、符号と指数部と仮数部とから構成される状態変数を、個別の変数に保持したまま伝送すること。
[1−1.概略構成]
図1は、本実施形態に係る音符号化システムの全体構成を示す図である。本音符号化システムは、符号化装置10、復号化装置20、及び符号された音情報を伝送する伝送媒体30を備えている。
(符号化装置)
符号化装置10は、外部I/F11、制御部12、音入力I/F13、エンコーダ14、及び符号出力I/F15を備えている。
伝送媒体30は、符号化装置10の符号出力I/F15から出力される音符号を含む情報を、復号化装置20の後述する符号入力I/F23へ出力する。伝送媒体30は、有線であっても無線であっても良い。また、伝送媒体30の伝送は、逐次伝送する実時間伝送形式であっても、記憶装置などに蓄積し、蓄積したものを順次伝送する蓄積形式であっても良い。
復号化装置20は、外部I/F21、制御部22、符号入力I/F23、デコーダ24、及び音出力I/F25を備えている。外部I/F21及び制御部22については、符号化装置10の外部I/F11、制御部12とそれぞれ同様の構成であるため、その説明は省略する。
図2は、エンコーダ14及びデコーダ24の全体的な構成を示すブロック図である。図3は、エンコーダ14の詳細な構成を示す機能ブロック図である。図4は、デコーダ24の詳細な構成を示す機能ブロック図である。図3及び図4を用いて、エンコーダ14とデコーダ24の詳細な構成を説明する。但し、各変数や各機能ブロック、各処理ブロックについて、G.726と同じものについては、適宜説明を省略する(非特許文献1参照。)。
図3に示すように、エンコーダ14は、6つの機能ブロックS1〜S6を含み構成される。
図4に示すように、デコーダ24は、6つの機能ブロックS21〜S26を含み構成される。エンコーダ14の機能ブロックと同じ構成のものについては、説明を適宜省略する。
次に、本実施形態のエンコーダ14及びデコーダ24は、G.726に準拠した高速な音符号化および復号化のための手段、及び、モジュラリティの向上のための手段が施されている。これらについて順に説明する。
本実施形態では、G.726をソフトウェア実装に最適化するため、(1)演算器に適した変数表現、(2)固定小数点フォーマットの再構成、(3)二分探索の採用と動的演算の排除、(4)数値パッキングの排除、(5)遅延ブロック(DELAY)の排除をそれぞれ行った。
従来、G.726で用いられる変数はbit幅が1〜19の12種類、表現形式が2の補数や符号付き絶対値、浮動小数点と多岐にわたる。これは記憶領域に乏しいプロセッサ環境やハードウェアによる実装ではリソース最適化の観点から適していると考えられる。
従来、G.726では多様な変数表現に合わせて、多様な固定小数点フォーマットが定義されている。このため、異なるフォーマット間での加減算では何れか1つのフォーマットへ動的に変換し、事前に桁合わせを行わなければならない。
G.726のLOGやFLOATA[B]、COMPRESSブロックなどでは、数値の桁を求めるためにO(n)の逐次探索が行われ、その桁情報を用いて後段の演算を進めている。
G.726では、FLOATA[B]とFMULTブロックにおいて浮動小数点演算を行っているが、FLOATA[B]ブロックにて固定小数点を浮動小数点化した際、数値を構成する符号と指数部と仮数部とを一つの変数へビット割り当てによりパッキングしている。
G.726では遅延作用を有するDELAYブロックが多数含まれている。このDELAYブロックは、「Memory block」として規定されており、入力された変数を記憶するブロックである。ソフトウェア実装ではYLなどの状態変数自体が遅延作用を有するため、それら状態変数をG.726に準拠して適切にリセットすればDELAYブロックに関連する冗長な代入演算を排除できる。
G.726によるエンコーダ及びデコーダは、図10、11に示すように、G.191のG.726モジュールではブロック毎に関数化され、当該ブロック内の各関数が図10、11中に付番した通りの順序で呼び出されるように実装されている。例えば、図10に示すエンコーダでは、最初に4.2.6の適用予測部及び再生信号算出部の付番1の処理を行い、次に、4.2.1の入力PCMフォーマット変換部の付番2の処理に移り、4.2.5の適応速度制御部内の付番3の処理を行う。このように、各関数は処理ブロックを跨いで複数箇所に入り交じって呼び出されるため、モジュラリティが低く、保守や機能ブロック化が容易ではない。
本実施形態のエンコーダ14又はデコーダ24がG.726に準拠するか否かは、G.726AppedixII が提供するテストベクターにより検証すれば良い。しかし、このテストベクターはG.726を忠実に実装したソフトウェア専用のテストベクターであるため、本実施形態のエンコーダ14又はデコーダ24の準拠性を検証するテストベクターは別途作成する必要がある。
図8及び図9を参照し、本システムの動作について説明する。図8は、符号化装置10の動作フローチャートである。図9は、復号化装置20の動作フローチャートである。なお、これらは動作の一例であり、これらの順序に限定されない。
図8及び図9に示すように、まず、運用開始時の初期化処理として、符号化装置10と復号化装置20ともに状態変数をリセットする(ステップS01)。このリセットは、例えば、ユーザによるアクションを契機として外部I/F11、21、制御部21、22を介して行う。この中には、制御部21、22からエンコーダ14、24にリセット信号がリセット部141、241に入力され、コーデックオブジェクトがリセットされることを含む。但し、フロー変数はリセットする必要はない。初期化処理の完了により、符号化又は復号化動作とそれらに付帯する動作を開始する。
符号化装置10には、音又は音情報が音入力I/F15等により外部から入力される(ステップS02)。この音情報はエンコーダ14に入力され、ステップS03〜S07までの処理が順に成され、音符号が伝送媒体30を介して復号化装置20に出力される(ステップS08)。このとき、符号化装置10は、同期信号などエンコードされた音符号再生に必要な情報を復号化装置20へ出力する。
(1)本実施形態の音符号化システムは、入力された音を符号化するエンコーダ14又は入力された音符号を復号化するデコーダ24を含み構成される音符号化システムであって、エンコーダ14又はデコーダ24は、符号化又は復号化を行う処理部と、前記処理部の演算の入力又は出力となる状態変数を記憶するメモリと、を備え、状態変数には、基本状態変数と、前記基本状態変数の初期値から定まる合成状態変数と、が含まれ、前記処理部は、前記メモリに記憶された前記基本状態変数と前記合成状態変数とを参照して前記符号化又は復号化を行うようにした。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。以下は、その一例である。
11 外部I/F
12 制御部
13 音入力I/F
14 エンコーダ
15 符号出力I/F
20 復号化装置
21 外部I/F
22 制御部
23 符号入力I/F
24 デコーダ
25 音出力I/F
30 伝送媒体
S1〜S6 機能ブロック
141 リセット部
142 入力PCMフォーマット変換部
143 差分信号算出部
144 適応量子化部
145 適応逆量子化部
146 変化点検出部
147 適応予測部
148 再生信号算出部
149 トーン検出部
150 適応速度制御部
151 量子化スケールファクタ適応部
S21〜S26 機能ブロック
241 リセット部
242 適応逆量子化部
243 変化点検出部
244 適応予測部
245 再生信号算出部
246 出力PCMフォーマット変換部
247 同期符号化補正部
248 トーン検出部
249 適応速度制御部
250 量子化スケールファクタ適応部
Claims (6)
- 入力された音を符号化するエンコーダ又は入力された音符号を復号化するデコーダを含み構成される音符号化システムであって、
前記エンコーダ又はデコーダは、
G.726に準拠しており、
前記符号化又は復号化を行う処理部と、
前記処理部の演算の入力又は出力となる状態変数を記憶するメモリと、
を備え、
前記状態変数には、基本状態変数と、合成状態変数と、が含まれ、
前記メモリに記憶された基本状態変数は、前記基本状態変数の初期値である、前記メモリに記憶されている状態変数がリセットされたときの値を含み、
前記メモリに記憶された前記合成状態変数は、前記基本状態変数の初期値から定まる変数であり、
前記処理部は、
量子化した差分信号から合成状態変数である予測信号を算出する適応予測部と、
差分信号の変化率を、合成状態変数である適応速度制御変数とする適応速度制御部と、
合成状態変数であるスケールファクタを算出する量子化スケールファクタ適応部の、少なくとも一つを含み、前記メモリに記憶された前記基本状態変数と前記合成状態変数とを参照して前記符号化又は復号化を行うこと、
を特徴とする音符号化システム。 - 前記エンコーダ又はデコーダは、
前記処理部として順次処理される複数の機能処理部を有し、
1つの前記機能処理部による処理が全て終了した後に次の前記機能処理部による処理を実行して前記符号化又は復号化を行うこと、
を特徴とする請求項1に記載の音符号化システム。 - 前記エンコーダ又はデコーダは、プロセッサを備え、
前記エンコーダ又はデコーダの状態変数の少なくとも一部は、2の補数であり、前記プロセッサのbit幅に符号拡張する拡張処理部を有すること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音符号化システム。 - 前記処理部は、所定の処理を行う多入力の第1の処理部を備え、
前記第1の処理部に入力される変数は、入力される変数のうち、小数点以下の桁数が最も大きい変数に小数点以下の桁を等しくする再構成処理部を有すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の音符号化システム。 - 前記処理部は、
μ則で量子化されたPCM入力信号を、均一量子化されたPCM信号に変換する入力PCMフォーマット変換部と、
差分信号を2を底とする対数に変換し、スケールファクタで正規化する適応量子化部と、
前記適応予測部と、
予測信号と量子化した差分信号を加算した再生信号を算出する再生信号算出部と、
均一PCM信号をμ則PCM信号に変換する出力PCMフォーマット変換部と、
出力PCM信号を再符号化する同期符号化補正部の、少なくとも一つを含み、
変数の数値の桁を求める第2の処理部と、前記第2の処理部の前記数値の桁に応じた所定の処理を行う第3の処理部とを備え、
前記第2の処理部は、二分探索で前記数値の桁を求め、
前記第3の処理部は、前記数値の桁からあらかじめ定まっている出力結果を直接出力すること、
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の音符号化システム。 - 前記処理部は、その内部で、前記符号化又は復号化の際、符号と指数部と仮数部とから構成される状態変数を、個別の変数に保持したまま伝送すること、
を特徴する請求項1〜5の何れか1項に記載の音符号化システム。
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