JP6538820B2 - スムーズな遷移を取得するために、ゼロ入力応答を用いるオーディオ・デコーダ、方法及びコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Description
本発明に係る実施形態は、符号化オーディオ情報に基づいて復号オーディオ情報を提供するオーディオ・デコーダに関する。
近年、符号化オーディオ情報を伝送すること及び保存することに対する要求が増加してきている。スピーチ及び一般的なオーディオ(例えば、音楽、背景ノイズ等)の両方を備えるオーディオ信号のオーディオ符号化及びオーディオ復号に対する要求もまた増加している。
本発明に係る実施形態は、符号化オーディオ情報に基づいて復号オーディオ情報を提供するためにオーディオ・デコーダを創造する。オーディオ・デコーダは、線形予測領域において符号化されるオーディオ・フレームに基づいて第1の復号オーディオ情報を提供するように構成される線形予測領域デコーダと、周波数領域において符号化されるオーディオ・フレームに基づいて第2の復号オーディオ情報を提供するように構成される周波数領域デコーダとを備える。オーディオ・デコーダは、遷移処理装置をさらに備える。遷移処理装置は、線形予測フィルタリングのゼロ入力応答を取得するように構成され、線形予測フィルタリングの初期状態は、第1の復号オーディオ情報及び第2の復号オーディオ情報に依存して定義される。遷移処理装置は、第2の復号オーディオ情報を修正するようにさらに構成され、第1の復号オーディオ情報と修正された第2の復号オーディオ情報との間でのスムーズな遷移を取得するために、ゼロ入力応答に依存して、線形予測領域において符号化されるオーディオ・フレームの後に続く周波数領域において符号化されるオーディオ・フレームに基づいて提供される。
本発明に係る実施形態は、次の添付図面を参照して後に記述されるだろう。
5.1.図1係るオーディオ・デコーダ
図1は、本発明の一実施形態に係る、オーディオ・デコーダ100の略ブロック図を示す。オーディオ・エンコーダ100は、例えば、線形予測領域において符号化される第1のフレーム、及び周波数領域において符号化される後に続く第2のフレームを備え得る、符号化オーディオ情報110を受信するように構成される。オーディオ・デコーダ100は、符号化オーディオ情報110に基づいて復号オーディオ情報112を提供するようにもまた構成される。
図2は、本発明のもう一つの実施形態に係る、オーディオ・デコーダの略ブロック図を示す。オーディオ・デコーダ200は、符号化オーディオ情報210を受信するように構成され、例えば、線形予測領域において(又は同等に、線形予測領域表現において)符号化される1つ以上のフレームと、周波数領域において(又は、同等に、変換領域において、若しくは同等に周波数領域表現において、若しくは同等に変換領域表現において)符号化される1つ以上のオーディオ・フレームとを備える。オーディオ・デコーダ200は、符号化オーディオ情報210に基づいて復号オーディオ情報212を提供するように構成される。復号オーディオ情報212は、例えば、時間領域表現であり得る。
図3は、本発明の一実施形態に係る、オーディオ・デコーダ300の略ブロック図を示す。オーディオ・デコーダ300は、相違のみが詳細において記述されるであろうように、オーディオ・デコーダ200と同様である。さもなければ、参照は、オーディオ・デコーダ200に関して提示された上記の説明になされる。
以下において、オーディオ・デコーダ100,200,300において適用可能である、CELPフレームからMDCTフレームへの遷移に関する幾つかの詳細が議論されるだろう。
本発明に係る実施形態において、エイリアシング問題は、(例えば、逆MDCT変換を用いるMDCT係数のセットに基づいて再構成される時間領域オーディオ信号の)左屈曲点がCELPとMDCTフレームの境界の左で動かされるように、(例えば、線形予測領域において符号化されるオーディオ・フレームの後に続くMDCT領域において符号化されるオーディオ・フレームのために)MDCT長さを増加させることによって解決される。(例えば、逆MDCT変換を用いるMDCT係数のセットに基づいて再構成される時間領域オーディオ信号に適用されるウィンドウの)MDCTウィンドウの左部は、重複が減じられるように、(例えば、「標準の」MDCTウィンドウと比較した場合、)さらに変更される。
以下において、短い段階的な記述が提供されるだろう。その後で、更なる詳細が与えられるだろう。
1.(「第1のフレーム」で時々示されもする)以前のフレームがCELPである(又は、一般に、線形予測領域において符号化される)場合、(周波数領域において又は変換領域において符号化されるフレームの例として考慮され得る)(「第2のフレーム」として時々示されもする)現在のMDCTフレームは、異なるMDCT長さ及び異なるMDCTウィンドウで符号化される。例えば、ウィンドウ440は、(「標準の」ウィンドウ422よりもむしろ、)この場合において用いられ得る。
1.(第1のオーディオ・フレームとしてもまた示される)以前のフレームがCELP(又は、一般に、線形予測領域において符号化される)場合、(周波数領域又は変換領域において符号化されるフレームの例である、)(第2のオーディオ・フレームとしてもまた示される)現在のMDCTフレームは、エンコーダ側において用いられるのと同じMDCT長さ及び同じMDCTウィンドウで復号される。別の言葉で言えば、図4Bにおいて示されるウィンドウ処理は、第2の復号オーディオ情報の提供において適用され、且つ(エンコーダの側で用いられる修正離散的コサイン変換の特性に対応する)逆修正離散的コサイン変換に関する上述した特性をさらに適用され得る。
a)信号の第1部は、CELP信号を用いる(例えば、第1の復号オーディオ情報を用いる)MDCT信号の(例えば、逆修正離散的コサイン変換によって提供される時間領域オーディオ信号の時間t4とt2の間の信号部の)重複部の欠落したエイリアシング、並びに重複−及び−追加の操作を人工的に導入することによって構成される。信号の第1部の長さは、例えば、重複長さ(例えば、1.25ms)に等しい。
b)信号の第2部は、対応するCELP信号のために信号の第1部(例えば、第1のオーディオ・フレームと第2のオーディオ・フレームの間の、フレーム境界の直前に位置する一部)を減算することによって構成される。
c)CELP合成フィルタのゼロ入力応答は、複数のゼロ(zeroes)のフレームをフィルタリングすることによって、且つメモリ状態として(又は初期状態として)信号の第2部を用いて、生成される。
d)ゼロ入力応答は、例えば、それが沢山のサンプル(例えば、64)の後で複数のゼロに減少するように、ウィンドウ処理される。
e)ウィンドウ処理されたゼロ入力応答は、MDCT信号の開始部(例えば、時間t2=0で始まるオーディオ部)に加算される。
以下において、デコーダの機能性がより詳細に記述されるだろう。
(エンコーダ側において用いられるのと同じMDCT長さ及び同じMDCTウィンドウで現在のMDCTフレームを復号する)デコーダ側のステップ1の後で、我々は、現在の復号MDCTフレーム(例えば、上述した第2の復号オーディオ情報を構成する「第2のオーディオ・フレーム」の時間領域表現)を得る。このフレーム(例えば、第2のフレーム)は、如何なるエイリアシングも含まない。なぜならば、左屈曲点は、(例えば、図4Bを参照して詳細に記述されるようなコンセプトを用いて、)CELPとMDCTフレームの間の境界の左で動かされたためである。つまり、我々は、十分に高いビットレートで現在のフレームにおいて、(例えば、時間t2=0とt3=20msの間で、)完全な再構成を得ることができる。しかしながら、低いのビットレートで、信号は必ずしも入力信号に合致せず、且つそれ故に、不連続性は、CELPとMDCTの間の境界で、(例えば、図4Bにおいて示されるように、時間t=0で、)導入され得る。
この問題に対する一つの考えられる解決策は、MPEG USACにおいて用いられるコンセプトを記述する、上述した参考文献1(J.ルコント及びその他の者による「LPCに基づく及び非LPCに基づくオーディオ・コーディングの間での遷移のための効率的なクロスフェード・ウィンドウ」)において提案されるアプローチである。以下において、上述の参考文献アプローチの簡潔な記述が提供されるだろう。
上述した従来のアプローチと比較して、不連続性を取り除くためにここで提案されるアプローチは、如何なる追加の遅延も有しない。それは、(第1のオーディオ・フレームとして示されもする)過去のCELPフレームを修正しないが、代わりに、(線形予測領域において符号化される第1のオーディオ・フレームの後に続く周波数領域において符号化される第2のオーディオ・フレームとして示されもする)現在のMDCTフレームを修正する。
コンセプトは、CELP合成フィルタのために(初期状態として示されもする)2つの異なるメモリを用いて(線形予測フィルタとして一般に考慮され得る)CELP合成フィルタのゼロ入力応答(ZIP)を計算するステップによって2つの信号を生成するステップをさらに備える。
現在のMDCT信号(例えば、第2の復号オーディオ情報132,232,332)は、現在のMDCTの(すなわち、現在の、第2のオーディオ・フレームに関連付けられるMDCT信号の)第2のバージョン142,242,342に置き換えられる。
任意で、ウィンドウは、元のままの(entire)現在のMDCTフレームに影響を及ぼさないために、2つのZIRに適用され得る。これは、例えば、複雑さを減じるために、又はZIRがMDCTフレームの終了で0に近くない場合に、有用である。
例えば、P=64である。
図9は、符号化オーディオ情報に基づいて復号オーディオ情報を提供する方法のフローチャートを示す。方法900は、線形予測領域において符号化されるオーディオ・フレームに基づいて第1の復号オーディオ情報を提供するステップ910を備える。方法900は、周波数領域において符号化されるオーディオ・フレームに基づいて第2の復号オーディオ情報を提供するステップ920をさらに備える。方法900は、線形予測フィルタリングのゼロ入力応答を取得するステップ930をさらに備える。線形予測フィルタリングの初期状態は、第1の復号オーディオ情報及び第2の復号オーディオ情報に依存して定義される。
図10は、符号化オーディオ情報Tに基づいて復号オーディオ情報を提供する方法1000のフローチャートを示す。
結論として、本発明に係る実施形態は、CELP−MDCT変換に関係する。これらの変換は、一般に、2つの問題を導入する。
1.欠落した以前のMDCTフレームに起因するエイリアシング、及び
2.低い/中位のビットレートで操作する2つのコーディング体系の性質をコード化する不完全な波形に起因する、CELPフレームとMDCTフレームの間の境界での不連続性
幾つかの態様が装置のコンテキストにおいて記述されたが、これらの態様が対応する方法の記述をさらに表現することは明らかである。そこでは、ブロック又は装置が方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応する。類似して、方法ステップのコンテキストにおいて記述される態様は、対応するブロック若しくはアイテム又は対応する装置の特徴の記述をさらに表現する。方法ステップの幾つか又は全ては、例えば、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ又は電子回路のようなハードウェア装置によって(又はを用いて)実施され得る。幾つかの実施形態において、最も重要な方法ステップの1つ以上の幾つかは、そのような装置によって実施され得る。
Claims (18)
- 符号化オーディオ情報(110;210;310)に基づいて復号オーディオ情報(112;212;312)を提供するオーディオ・デコーダ(100;200;300)であって、前記オーディオ・デコーダは、
線形予測領域において符号化されたオーディオ・フレームに基づいて第1の復号オーディオ情報(122;222;322;SC(n))を提供するように構成される線形予測領域デコーダ(120;220;320)と、
周波数領域において符号化されたオーディオ・フレームに基づいて第2の復号オーディオ情報(132;232;332;SM(n))を提供するように構成される周波数領域デコーダ(130;230;330)と、
遷移処理装置(140;240;340)と、を備え、
前記遷移処理装置は、線形予測フィルタリング(148;254;346)のゼロ入力応答(150;256;348)を取得するように構成され、前記線形予測フィルタリングの初期状態(146;252;344)は、前記第1の復号オーディオ情報及び前記第2の復号オーディオ情報に依存して定義され、且つ
- 請求項1に記載のオーディオ・デコーダであって、
- 前記周波数領域デコーダ(130;230;330)は、逆重複変換を実行して、前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)がエイリアシングを含むように構成される、請求項1又は2に記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記周波数領域デコーダ(130;230;330)は、前記線形予測領域デコーダ(120;220;320)が第1の復号オーディオ情報(122;222;322)を提供する時間部分と時間的に重複する時間部分において前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)がエイリアシングを含むように、且つ、前記線形予測領域デコーダが第1の復号オーディオ情報を提供する前記時間部分に続く時間部分については前記第2の復号オーディオ情報にエイリアシングがないように、逆重複変換を実行するように構成される、請求項1若しくは2又は3に記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
-
-
- mは、引き続く(running)変数を示し、
Mは、前記線形予測フィルタのフィルタ長さを示し、
amは、前記線形予測フィルタのフィルタ係数を示し、
SC(n)は、時間指数nに対する前記第1の復号オーディオ情報(122;222;322)の以前に復号された値を示し、
Nは、処理長さを示す、請求項1〜6の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、前記第1の復号オーディオ情報(122;222;322;SC(n))に第1のウィンドウ処理((w(−n−1)w(−n−1))を適用して前記第1の復号オーディオ情報のウィンドウ処理バージョンを取得し、且つ前記第1の復号オーディオ情報(122;222;322;SC(n))の時間鏡映バージョン(SC(−n−L−1))に、第2のウィンドウ処理(w(n+L)w(−n−1))を適用して前記第1の復号オーディオ情報の時間鏡映バージョンのウィンドウ処理バージョンを取得するように構成され、且つ
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、
ここで、
nは、時間指数を示し、
w(−n−1)は、時間指数(−n−1)に対するウィンドウ関数の値を示し、
w(n+L)は、時間指数(n+L)に対するウィンドウ関数の値を示し、
SC(n)は、時間指数(n)に対する前記第1の復号オーディオ情報(122;222;322)の以前に復号された値を示し、
SC(−n−L−1)は、時間指数(−n−L−1)に対する前記第1の復号オーディオ情報の以前に復号された値を示し、
SM(n)は、時間指数nに対する前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)の復号された値を示し、且つ
Lは、ウィンドウの長さを示す、請求項1〜8の1つに記載のオーディオ・デコーダ。
- mは、引き続く変数を示し、
Mは、前記線形予測フィルタ(148;254;346)のフィルタ長さを示し、
amは、前記線形予測フィルタのフィルタ係数を示し、
Nは、処理長さを示す、請求項1〜9の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、前記修正された第2の復号オーディオ情報を取得するために、前記線形予測領域デコーダ(120;220;320)が第1の復号オーディオ情報(122;222;322)を提供しない時間部分について、前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)を、第1のゼロ入力応答(248)及び第2のゼロ入力応答(256)に、又は結合ゼロ入力応答(150;348)に、線形的に結合するように構成される、請求項1〜10の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、
v(n)は、ウィンドウ関数の値を示し、
Nは、処理長さを示す、請求項1〜11の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、線形予測領域において符号化されたオーディオ・フレームのための復号オーディオ情報を提供するときに、前記線形予測領域において符号化されたオーディオ・フレームに提供される前記復号オーディオ情報が前記周波数領域において符号化された次のオーディオ・フレームに提供される復号オーディオ情報から独立して提供されるように、前記第1の復号オーディオ情報(122;222;322)が前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)によって変更されないようにするように構成される、請求項1〜12の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記オーディオ・デコーダは、前記周波数領域において符号化されたオーディオ・フレームが後に続く前記線形予測領域において符号化されたオーディオ・フレームについては、前記周波数領域において符号化されたオーディオ・フレームを復号する前に、完全な復号オーディオ情報(122;222;322)を提供するように構成される、請求項1〜13の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置(140;240;340)は、第1のゼロ入力応答(248)及び第2のゼロ入力応答(256)、又は結合ゼロ入力応答(150;348)を、ウィンドウ処理された第1のゼロ入力応答及びウィンドウ処理された第2のゼロ入力応答に依存して、又はウィンドウ処理された結合ゼロ入力応答に依存して前記第2の復号オーディオ情報(132;232;332)を修正する前に、ウィンドウ処理するように構成される、請求項1〜14の1つに記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 前記遷移処理装置は、線形ウィンドウを用いて、前記第1のゼロ入力応答及び前記第2のゼロ入力応答、又は前記結合ゼロ入力応答をウィンドウ処理するように構成される、請求項15に記載のオーディオ・デコーダ(100;200;300)。
- 符号化オーディオ情報に基づいて復号オーディオ情報を提供する方法(900)であって、前記方法は、
線形予測領域において符号化されたオーディオ・フレームに基づいて第1の復号オーディオ情報(SC(n))を提供するステップ(910)と、
周波数領域において符号化されたオーディオ・フレームに基づいて第2の復号オーディオ情報(SM(n))を提供するステップ(920)と、
線形予測フィルタリングのゼロ入力応答を取得するステップ(930)であって、前記線形予測フィルタリングの初期状態が前記第1の復号オーディオ情報及び前記第2の復号オーディオ情報に依存して定義されるステップ(930)と、
- コンピュータ・プログラムがコンピュータで動作するとき、請求項17に記載の前記方法を実行するコンピュータ・プログラム。
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