JP6612846B2 - プロセッサおよびトランケートされた分析または合成窓のオーバーラップ部分を使用したオーディオ信号の処理方法 - Google Patents
プロセッサおよびトランケートされた分析または合成窓のオーバーラップ部分を使用したオーディオ信号の処理方法 Download PDFInfo
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Description
・窓の左のオーバーフラップ部分は、完全またはほぼ完全な再構成が達成されるように、前の非対称窓の形状に一致する必要がある。
・オーバーラップしている部分の長さは、変換の長さが短いために制限される。
ここで、Lは、変換長とnのサンプルインデックスを表す。
様々な窓関数が使用される。修正重複変換として知られている形式を生成する窓が以下の式によって与えられ、
その窓がMP3及びMPEG−2AACに使用され、
がVorbisに使用される。AC−3はカイザー・ベッセル派生(KBD)窓を使用し、MPEG−4AACもKBD窓を使用することができる。
そして、
IMDCT(MDCT(a,b,c,d))=(a−bR,b−aR,c+dR,d+cR)/2
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。
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、それらの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。
WR・(WRB+(WRB)R)=WR・(WRB+WBR)=WR 2B+WWRBR
W・(WB−WRBR)=W2B−WWRBR
概して、右側のオーバーラップ部分1020は図8aの非対称の分析窓の右側部分802である、そして、次であるか次の窓の内の1022は、窓の第1のオーバーラップ部分であるかまたは場合によっては更なる遷移窓の左のオーバーラップ部分である。
参照
[2]Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6716, "Definition of the Opus Audio Codec," Sep. 2012.
[3]C. R. Helmrich, G. Markovic and B. Edler, "Improved Low-Delay MDCT-Based Coding of Both Stationary and Transient Audio Signals," in Proceedings of the IEEE 2014 Int. Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), 2014 or PCT/EP2014/053287.
Claims (18)
- オーディオ信号(200)を処理するためのプロセッサであって、
前記オーディオ信号(200)から窓制御信号(204)を導出するアナライザ(202)であって、
前記窓制御信号(204)は、第1のオーバーラップ部分および第2のオーバーラップ部分を含む第1の非対称窓(1400)から前記第1オーバーラップ部分を含む第2の窓(1402)への変化を示し、前記第1の非対称窓(1400)の前記第2のオーバーラップ部分(802)は前記第2の窓(1402)の第1のオーバーラップ部分(1000)と重複する、または、
前記窓制御信号(204)は、第2のオーバーラップ部分(1330)を含む第3の窓(1450)から前記第1のオーバーラップ部分(812)および第2のオーバーラップ部分(814)を含む第4の非対称窓(1452)への変化を示し、前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)は前記第4の非対称窓(1452)の前記第1のオーバーラップ部分(812)と重複し、
前記第2の窓(1402)は前記第1の非対称窓(1400)よりも短い、または前記第3の窓(1450)は前記第4の非対称窓(1452)よりも短い、アナライザ(202)と、
前記第1の非対称窓(1400)の前記第1のオーバーラップ部分(800)を使用して前記第2の窓(1402)を構築するための窓コンストラクタ(206)であって、前記窓コンストラクタ(206)は、前記第1の非対称窓(1400)のトランケートされた第1のオーバーラップ部分を使用して前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分(1000)を決定するように構成される、窓コンストラクタ(206)、または
前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分を使用して前記第3の窓(1450)を構築するための窓コンストラクタ(206)であって、前記窓コンストラクタは、前記第4の非対称窓(1452)のトランケートされた第2のオーバーラップ部分(814)を使用して前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)を算出するように構成されている、窓コンストラクタ(206)、および
前記第1の非対称窓と前記第2の窓、または前記第3の窓と前記第4の非対称窓を適用して窓掛けされたオーディオ信号部分(210)を得るための窓掛け部(208)を含む、プロセッサ。 - 前記第1の非対称窓および前記第2の窓は、分析窓である、
または
前記第3の窓および前記第4の非対称窓は、合成窓であり、
前記プロセッサは、前記第1の非対称窓および前記第2の窓によって窓掛けされたサンプルをさらに処理するためのオーディオエンコーダ(110)をさらに含む、または、
前記プロセッサは、前記第3の窓および前記第4の非対称窓によって窓掛けされたサンプルをオーバーラップ加算するためのオーバーラップ加算部(174)をさらに含む、請求項1に記載のプロセッサ。 - 前記窓コンストラクタ(206)は、前記第1の非対称窓(1400)の前記第1のオーバーラップ部分(800)をトランケートすること、および、前記トランケートされた部分をフェードインすることによって、前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分(1000)を導出するように構成される、または
前記窓コンストラクタ(206)は、前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)をトランケートすること、および、前記トランケートされた部分をフェードアウトすることによって、前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)を導出するように構成される、請求項1または請求項2に記載のプロセッサ。 - 前記窓コンストラクタ(206)は、サインフェードイン機能またはサインフェードアウト機能を用いて前記フェードインまたは前記フェードアウトを実行するように構成される、請求項3に記載のプロセッサ。
- 前記窓コンストラクタ(206)は、前記プロセッサが使用するその他いずれかの窓のオーバーラップ部分(401)を使用して前記フェードインまたはフェードアウト(304)を計算するように構成される、請求項3または請求項4に記載のプロセッサ。
- 前記窓コンストラクタ(206)は、使用されるすべてのオーバーラップ部分のうちの最短のオーバーラップ部分(401)を使用して前記フェードインまたはフェードアウト(304)を計算するように構成される、請求項5に記載のプロセッサ。
- 所定のサンプリングレートについて、前記第1の非対称窓(1400)よりも短いさらなる窓のための前記第1の非対称窓の前記第1のオーバーラップ部分(800)、前記第1の非対称窓の第2のオーバーラップ部分(802)、および、第3のオーバーラップ部分(401)を格納したメモリー(300)をさらに含み、
前記窓コンストラクタ(206)は、
前記メモリー(300)から前記第1の非対称窓(1400)の第1のオーバーラップ部分(800)を取り出し、
前記第1の非対称窓(1400)の前記第1のオーバーラップ部分(800)を、前記第1の非対称窓(1400)の前記第1のオーバーラップ部分(800)の長さより短い長さにトランケートし、
前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分を取り出し、
前記トランケートされた第1の部分と前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)とを乗算して前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分(1000)を生成するように構成される、または
前記窓コンストラクタ(206)は、
前記メモリー(300)から前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分(814)を取り出し、
前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分(814)を前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分(814)の長さより短い長さにトランケート(312)し、
前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)を取り出し、且つ、
前記トランケートされた第2のオーバーラップ部分と前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)とを乗算して前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分を生成するように構成される、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のプロセッサ。 - 前記メモリー(300)は、さらに別の窓の第4のオーバーラップ部分(402)をさらに格納し、前記さらに別の窓の長さは、前記第1の非対称窓(1400)の長さと前記さらなる窓の長さの間である、請求項7に記載のプロセッサ。
- 前記窓コンストラクタ(206)は、前記窓制御信号(204)に応じて、シーケンスを構築するように構成され、
前記シーケンスは、
前記第1の非対称窓(1400)、
前記第2の窓(1402)、
前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)および前記さらに別の窓の前記第4のオーバーラップ部分(402)を使用して、または前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)のみを使用して構築された追加の窓、および
前記さらなる窓のための前記第3のオーバーラップ部分(401)および前記第1の非対称窓の前記第2のオーバーラップ部分を使用するさらなる追加の窓(1410)を含む、請求項8に記載のプロセッサ。 - 前記窓コンストラクタ(206)は、前記第1の非対称窓の第2のオーバーラップ部分の長さにトランケートされている前記第1の非対称窓(1400)のトランケートされた前記第1のオーバーラップ部分を用いて、前記第2の窓(1402)の第1のオーバーラップ部分を決定するように構成される、または
前記第4の非対称窓の前記第1のオーバーラップ部分の長さにトランケートされた前記第4の非対称窓の第2のオーバーラップ部分を使用して、前記第3の窓の前記第2のオーバーラップ部分を決定するように構成される、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のプロセッサ。 - 前記窓コンストラクタ(206)は、
前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分(1000)および前記第2の窓(1402)の第2のオーバーラップ部分(1002)を使用して、前記第2の窓を決定するように構成され、前記第2の窓(1402)の前記第2のオーバーラップ部分(1002)は、前記第2の窓(1402)に続くさらなる窓(1408)の第1のオーバーラップ部分(1022)に相当する、または
前記第3の窓(1450)の第1のオーバーラップ部分(1331)を使用することによって、前記第3の窓(1450)を構築するように構成され、前記第3の窓(1450)の前記第1のオーバーラップ部分(1331)は、前記第3の窓(1450)に先行するさらなる窓(1460)の第2のオーバーラップ部分(1342)に相当する、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のプロセッサ。 - 前記窓コンストラクタ(206)は、前記第1の非対称窓の前記第1のオーバーラップ部分または前記第4の非対称窓の前記第2のオーバーラップ部分を、前記第2または第3の窓の窓長さから、前記第2の窓に続くさらなる窓の前記第1のオーバーラップ部分の長さまたは前記第3の窓(706、710)に先行するさらなる窓の第2のオーバーラップ部分の長さを引いた長さよりも短いかまたは等しいトランケーション長さにトランケートするように構成される、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のプロセッサ。
- 前記トランケーション長さが、前記窓長さから前記さらなる窓の前記第1のオーバーラップ部分の長さまたは前記窓の第2のオーバーラップ部分の長さを引いた長さよりも短い場合、前記窓コンストラクタ(206)は、前記第2または第3の窓の前記第1および第2のオーバーラップ部分の前または後にゼロ(1131、1133)を挿入する(712)ように構成され、前記窓コンストラクタ(206)はさらに、前記第2の窓または前記第3の窓の前記第1および第2のオーバーラップ部分の間に値「1」(714;1132)をいくつか挿入するように構成される、請求項12に記載のプロセッサ。
- 前記第1の非対称窓は、第1のオーバーラップ部分、第2のオーバーラップ部分、前記第1のオーバーラップ部分と前記第2のオーバーラップ部分との間の第1の高い値部分、および、前記第2のオーバーラップ部分に続く第2の低い値部分を有し、前記高い値部分の値は0.9より大きく、前記低い値部分の値は0.1よりも小さく、
前記第2のオーバーラップ部分の長さは、前記第1のオーバーラップ部分の長さよりも小さい、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のプロセッサ。 - 複数の異なるサンプリングレートで動作するように構成された、請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載のプロセッサであって、
前記プロセッサは、各サンプリングレートについて、前記第1または第4の窓(403、404)の第1および第2のオーバーラップ部分と、さらなる窓(402)の対称オーバーラップ部分と、前記さらなる窓よりも短いさらに別の窓のさらなる対称オーバーラップ部分(401)とを格納するように構成され、且つ、
前記対称オーバーラップ部分と前記さらなる対称オーバーラップ部分は、増加する値のみを有する部分または減少する値のみ有する部分として記憶され、前記窓コンストラクタ(206)は、算術演算または論理演算によって、前記格納された増加部分または減少部分から減少部分または増加部分を導出するように構成されている、プロセッサ。 - 請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載のプロセッサであって、
前記第1の非対称窓は、20msの変換長のために構成され、前記窓コンストラクタは、10msまたは5msの変換長のためにはさらなる窓をさらに使用するように構成され、且つ、
前記第2の窓は、変換長20msから変換長10msまたは5msへの遷移窓であるか、または
前記第4の非対称窓は、20msの変換長のために構成され、前記第3の窓は、変換長5msから20msへの、または、変換長10msから20msへの遷移窓である、プロセッサ。 - オーディオ信号(200)を処理する方法であって、
前記オーディオ信号(200)から窓制御信号(204)を導出するステップ(202)であって、
前記窓制御信号(204)は、第1のオーバーラップ部分(800)と第2のオーバーラップ部分(802)を含む第1の非対称窓(1400)から、第1のオーバーラップ部分(1000)を含む第2の窓(1402)への変化を示し、前記第1の非対称窓(1400)の前記第2のオーバーラップ部分(802)は前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分(1000)と重複する、または
前記窓制御信号(204)は、第2のオーバーラップ部分(1300)を含む第3の窓(1450)から、第1のオーバーラップ部分(812)と第2のオーバーラップ部分(814)を含む第4の非対称窓(1452)への変化を示し、前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)は前記第4の非対称窓(1452)の前記第1のオーバーラップ部分(812)と重複し、
前記第2の窓(1402)は前記第1の非対称窓(1400)よりも短い、または前記第3の窓(1450)は前記第4の非対称窓(1452)よりも短い、前記オーディオ信号(200)から窓制御信号(204)を導出するステップ(202)と、
前記第1の非対称窓(1400)の第1のオーバーラップ部分(800)を使用して前記第2の窓(1402)を構築するステップ(206)であって、前記構築するステップ(206)は前記第1の非対称窓(1400)のトランケートされた第1のオーバーラップ部分を使用して、前記第2の窓(1402)の前記第1のオーバーラップ部分を決定するステップを含む、前記第2の窓(1402)の窓を構築するステップ(206)、または
前記第4の非対称窓(1452)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)を使用して前記第3の窓(1450)を構築するステップ(206)であって、前記構築するステップ(206)は前記第4の非対称窓(1452)のトランケートされたオーバーラップ部分(814)を使用して前記第3の窓(1450)の前記第2のオーバーラップ部分(1330)を計算するステップを含む、前記第3の窓(1450)を構築するステップ(206)、および
窓掛けされたオーディオ信号部分(210)を得るために、前記第1の非対称窓(1400)と前記第2の窓(1402)、または前記第3の窓(1450)と前記第4の非対称窓(1452)を適用するステップ(208)と、を含む、方法。 - コンピュータまたはプロセッサ上で動作している時に、請求項17に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
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