JP2005506583A - ヘッダを包含するフレーム内に配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１１１７２−３及び１３８１８−３を基礎とするオーディオデータリダクションを使用する場合、平均して、殊に一定のデータレートに達するために、８ビット毎に変化するフレーム長が４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数で使用される。データフレームの延長はフレームのヘッダ内におけるパディングビットによって合図される。その代わりに、平均フレーム長Ｌが計算され、Ｌは最も近い整数に切り捨てられ、後続のフレームに関して、このフレームに対して期待される同期ワードが現れるか否かを先ず確認し、確認された場合には、このフレームがパディングビットを考慮せずにデコーディングされるが、このフレームに対して期待される同期ワードが現れない場合には、このフレームのデコーディングは８ビット後にパディングビットを考慮せずに開始される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッダを包含するフレーム内に配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングする方法及び装置に関する。
【０００２】
ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１１１７２−３及び１３８１８−３を基礎とするオーディオデータリダクションを使用する場合、平均して、殊に一定のデータレート（例えば１２８０００ビット／秒）に達するために、８ビット毎に変化するフレーム長が４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数で使用される。データフレームの「延長」はフレームのヘッダ内における「パディングビット」によって合図される。この方法はより詳細にＥＰ−Ａ−０４０２９７３に記載されている。フレームは初期的に同期ワードも包含する。
【０００３】
デコーダにおけるこのパディングビットの評価には困難が生じる可能性がある。例えばディジタルオーディオプロセッサ（ＤＳＰ）を含む、高度に最適化されたデコーダでは記憶スペースの使用を非常に節約することが要求される。しかしながら、フレーム内のヘッダはフレームのデコーディング開始時に読み取られるが、パディングビットの値はこのフレームのデコーディングの終了直後まで必要とされないので、ＤＳＰでの実施では１つのストレージロケーション全体（例えば数バイトの長さの整数値）が典型的にはパディングビットの値を記憶するためにのみ浪費される。「パディング」を省くことによって、要求されるストレージスペースにおけるリダクションが達成されるであろう。すなわちフレーム長を４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でも常に一定に保つことが達成されるであろう。しかしながら殊に一定のデータレート、例えば１２８０００ビット／秒はもはや得られず、むしろ０．２３％低い値が得られることになる。４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でも常に一定のフレーム長が使用されることを頼りとするデコーダは、しかしながらもはや前述のＩＳＯ／ＩＥＣ規格との互換性がない。
【０００４】
本発明が基礎とする課題は、より少ない記憶スペースしか要求されないのにもかかわらず、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１１１７２−３及び１３８１８−３または同様の規格との互換性を保つことを許容する方法を提供することである。この課題は請求項１に記載されている方法によって解決される。この方法を使用するデコーダは請求項５に規定されている。
【０００５】
本発明によれば、可変長のデータフレームはそれぞれの長さを基礎として評価されるが、ヘッダからパディングビットを評価することは回避される。パディングビットの値は通常の場合、次のフレームの正確な開始位置を確認するために使用されるので、本発明は次のフレームの開始を別のやり方で確認する、すなわち受信したフレームについての平均フレーム長の計算及び最も近い整数バイト値へのこの平均フレーム長の切り上げ及び切り捨てによって確認することを包含する。
【０００６】
この利点は、フレームのデコーディングにかかる全体の時間に関して、パディングビットの値を記憶する必要はなく、したがって記憶スペースをより倹約的に節約することができる。
【０００７】
原則として、本発明による方法はヘッダを包含するフレーム内に配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングする方法に関し、ここでは１つのフレーム内のヘッダが、このフレームが幾つかのフレームに関して標準的な長さを有するか、この標準的な長さとは異なる長さを有するかについての情報項目をそれぞれ包含し、またフレームがそれぞれ同期ワードを有し、以下のステップを包含する：
−それぞれのフレーム長に関する長さ変化情報を記憶または評価しない；
−次のフレームの近似的な開始を以下の式の使用により求める、すなわち、
Ｌ＝Ｎ * Ｒ／ｆｓ／ＳＬ
ここでＬはフレームの長さであり、Ｎはフレーム毎のサンプルの個数であり、Ｒは全体のデータレートであり、ｆｓはサンプリング周波数であり、ＳＬはフレームの長さを示すための所定の副単位である；
−Ｌを副単位ＳＬの最も近い整数に切り捨てる；
−後続のフレームに関して、このフレームに対して期待される同期ワードが現れるか否かを先ず確認する；
−このフレームに対して期待される同期ワードが現れた場合には、この後続のフレームを長さ変化情報を考慮せずにデコーディングする；
−このフレームに対して期待される同期ワードが現れない場合には、この後続のフレームのデコーディングを１つの副単位後に長さ変化情報を考慮せずに開始する。
【０００８】
原則として本発明は、ヘッダを包含するフレーム内に配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングするデコーダに関し、ここでは１つのフレーム内のヘッダが、このフレームが幾つかのフレームに関して標準的な長さを有するか、この標準定な長さとは異なる長さを有するかについての情報項目をそれぞれ包含し、フレームが同期ワードをそれぞれ包含し、フレームの長さを確認するために、それぞれのフレームの長さに関する長さ変化情報が記憶または評価されず、またこの装置は、
−オーディオ信号をデコーディングする手段を包含し、
−フレーム開始推定器を包含し、この推定器において次のフレームの近似的な開始が以下の式の使用により求められ、すなわち、
Ｌ＝Ｎ * Ｒ／ｆｓ／ＳＬ
ここでＬはフレームの長さであり、Ｎはフレーム毎のサンプルの個数であり、Ｒは全体のデータレートであり、ｆｓはサンプリング周波数であり、ＳＬは所定の副単位であり、またこの推定器においてはＬが副単位ＳＬの最も近い整数に切り捨てられる；
−同期ワードチェッカを包含し、この同期ワードチェッカは後続のフレームに関して、このフレームに対して期待される同期ワードが現れるか否かを先ず確認し、このフレームに対して期待される同期ワードが現れた場合には、この後続のフレームは長さ変化情報を考慮せずにデコーディング手段においてデコーディングされ、このフレームに対して期待される同期ワードが現れない場合には、この後続のフレームのデコーディングは１つの副単位ＳＬ後に長さ変化情報を考慮せずにデコーディング手段において開始される。
【０００９】
同期ワードを評価する代わりに、別の既知の期待されるデータパターンを評価することもできる。
【００１０】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。ここで、
図１は同一の長さを有する２つの連続するデータフレームを示し、
図２は異なる長さを有する２つの連続するデータフレームを示し、
図３は本発明によるデコーダを示す。
【００１１】
例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２−３（ＭＰＥＧオーディオ）でのオーディオ信号のデータリダクション・コーディング及びデコーディング方法では、コーディングされたオーディオ信号がデータフレームにおいて記憶または伝送され、このデータフレームはそれぞれ一定数Ｎのオーディオサンプル、例えば１１５２のサンプルを包含する。原則としてデータフレームは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２−３では「スロット」と呼ばれ、また「レイヤ２」及び「レイヤ３」の形態では８ビット長を有する、基本単位の倍数である一定の長さを有する。
【００１２】
図１ではＬバイトの同一の長さである連続するフレームは各々ヘッダＨｄを有し、このヘッダＨｄは同期ワードＳＹを包含する。この例において副単位ＳＬのサイズは１バイト＝８ビットである。
【００１３】
３２０００Ｈｚまたは４８０００Ｈｚのサンプリング周波数ｆｓでのオーディオ信号が使用される場合には、全体のデータレートＲ（ビット／秒）とフレーム長Ｌ（スロット）との関係は以下の通りである：
Ｌ＝Ｎ * Ｒ／ｆｓ／８ （１）
例えば：
Ｎ＝１１５２サンプル；Ｒ＝１２８０００ビット／秒；ｆｓ＝４８０００Ｈｚではそれぞれ８ビットのＬ＝３８４スロットが生じる。
【００１４】
しかしながら、４４１００Ｈｚのサンプリング周波数が使用される場合には、式（１）によりＬについて非整数値が生じる。このような場合、次のフレームの開始は近似的にのみ求められる。例えば：
Ｎ＝１１５２サンプル；Ｒ＝１２８０００ビット／秒；ｆｓ＝４４１００Ｈｚではそれぞれ８ビットのＬ＝４１７．９５９１８３７スロットが生じる。
【００１５】
しかしながら、１つのフレームは整数個のスロットしか有することができないので、平均して、殊に一定のデータレート（例えばＲ＝１２８０００ビット／秒）を達成するために、１スロット（＝８ビット）毎に変化するフレーム長が４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数において使用され、また上述したようにヘッダにおけるパディングビットを使用することによって合図される。式（１）の結果が切り捨てられる場合には、正しいフレームの開始が４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数に関して、すなわち１スロット毎に延長されていないこれらのフレームに関してしばしば得られる。しかしながらフレームの開始に関して正しくない値もしばしば得られる。デコーディングされる次のフレームの開始をこの正しくない位置とするならばエラーが生じる。何故ならばフレームの開始に期待される同期ワードが現れないことは明白だからである。そのような場合通常ではデコーダはエラー回復モードに切り替わり、同期ワードについての新規の複雑な探索を開始する。このことは典型的にはデコーディングされた出力信号におけるエラーを生じさせる。
【００１６】
図２では最初のフレームが２番目のフレームよりも１単位ＳＬだけ長い、すなわちＬ＋１の長さである。計算されて切り捨てられる可変量Ｌに関してポインタＬＰＯＩによって指定された位置においてデコーディングが開始されるとしても、その位置においては同期ワードは発見されない。この理由から、同期ワードが存在するか否かを求めるためにチェックがさらに１単位ＳＬ継続されて、この同期ワードがその位置において発見される。
【００１７】
したがって本発明は、４４１００Ｈｚまたは２２０５０Ｈｚのサンプリング周波数のエンコードされた信号をデコーディングする場合に以下のステップを提案する：
−パディングビットを記憶または評価しない；
−式（１）を使用して次のフレームの近似的な開始を求める；
−（１）の結果を最も近い整数に切り捨てる；
−後続のフレームに関して、期待される同期ワードまたは他の既知のデータパターンが現れるか否かを先ず確認する；
−確認された場合には、パディングビットを考慮せずに、この後続のフレームをデコーディングする；
−確認されない場合には、パディングビットを考慮せずに、１つのスロット後にこの後続のフレームをデコーディングする。
【００１８】
図３は本発明によるデコーダを示し、このデコーダはコーディングされたオーディオ信号ＥＡＳを受信し、このオーディオ信号ＥＡＳはビットストリーム・デフォーマッタＢＳＤに供給される。ＢＳＤは相応のデータをフレーム開始推定器ＦＳＥと交換する。フレーム開始アドレスがこの推定器において推定されるか、相応のポインタＬＰＯＩが同期ワードチェッカＳＹＮＣにおいてデータストリームにおける適切な位置に同期ワードは存在するか否かを決定するために使用される。この場合には、デコーダ段ＤＥＣ及び／又はビットストリーム・デフォーマッタＢＳＤが、次のデータフレームのさらなる処理またはデコーディングをその位置において開始することを内容とする情報を受け取る。周波数領域においてデコーディングされたオーディオ信号はデコーダ段ＤＥＣを介してウィンドウイング段ＤＷへと供給され、このウィンドウイング段ＤＷは合成フィルタを使用してオーディオ信号の部分を増大する、例えばこれらを時間領域に変換し、デコーディングされたオーディオ信号ＤＡＳを出力する。
【００１９】
本発明を、（１）から得られた非整数の結果がフレーム長における変化を惹起し、この変化が「パディングビット」に類似する情報項目の使用を示す関連用途に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】同一の長さを有する連続する２つのデータフレームを示す。
【図２】異なる長さを有する連続する２つのデータフレームを示す。
【図３】本発明によるデコーダである。

Claims (5)

1. フレーム内のヘッダが、該フレームが幾つかのフレームに関して標準的な長さ（Ｌ）を有するか、該標準的な長さ（Ｌ）とは異なる長さ（Ｌ＋１）を有するか否かに関する情報項目をそれぞれ包含し、前記フレームはそれぞれ同期ワード（ＳＹ）を包含する形式の、ヘッダ（Ｈｄ）を包含するフレームに配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号（ＥＡＳ）をデコーディングする（ＢＳＤ、ＤＥＣ、ＤＷ）方法において、
   以下のステップ、すなわち、
   −それぞれのフレーム長に関する長さ変化情報を記憶または評価せず、
   −次のフレームの近似的な開始を次式の使用により求め（ＦＳＥ）：
   Ｌ＝Ｎ * Ｒ／ｆｓ／ＳＬ
   ここでＬはフレームの長さであり、Ｎはフレーム毎のサンプルの個数であり、Ｒは全体のデータレートであり、ｆｓはサンプリング周波数であり、ＳＬは前記フレームの長さを示す所定の副単位であり、
   −Ｌを副単位ＳＬの最も近い整数へと切り捨て（ＦＳＥ）、
   −後続のフレームに関して、該フレームに対して期待される同期ワードが現れるか否かを先ず確認し、
   −前記フレームに対して期待される同期ワードが現れた場合には、前記後続のフレームを前記長さ変化情報を考慮せずにデコーディングし（ＤＥＣ、ＤＷ）、
   −前記フレームに対して期待される同期ワードが現れない場合には、前記後続のフレームのデコーディング（ＤＥＣ、ＤＷ）を１つの副単位後に前記長さ変化情報を考慮せずに開始する、
   ステップを包含することを特徴とする、コーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングする方法。
2. 近似的なフレームの開始に関して前記式を計算するためのパラメータは伝送システムにおける既知のパラメータを包含する、請求項１記載の方法。
3. 前記パラメータのうちの少なくとも１つをフレームの前記ヘッダにおいて伝送する、請求項２記載の方法。
4. 期待される同期ワードが現れるか否かを確認する代わりに、別の既知のパターンが次のフレームにおいて現れるか否かを確認する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. フレーム内のヘッダが、該フレームが幾つかのフレームに関して標準的な長さ（Ｌ）を有するか、該標準的な長さ（Ｌ）とは異なる長さ（Ｌ＋１）を有するか否かに関する情報項目をそれぞれ包含し、前記フレームはそれぞれ同期ワード（ＳＹ）を包含し、前記フレームの長さを確認するために、それぞれのフレーム長に関する長さ変化情報は記憶または評価されない形式の、ヘッダ（Ｈｄ）を包含するフレームに配置されているコーディングされたディジタルオーディオ信号（ＥＡＳ）をデコーディングする装置において、
   該装置は、
   −前記オーディオ信号（ＥＡＳ）をデコーディングする手段（ＢＳＤ、ＤＥＣ、ＤＷ）を包含し、
   −フレーム開始推定器（ＦＳＥ）を包含し、該フレーム開始推定器（ＦＳＥ）では次のフレームの近似的な開始を次式の使用により求め：
   Ｌ＝Ｎ * Ｒ／ｆｓ／ＳＬ
   ここでＬはフレームの長さであり、Ｎはフレーム毎のサンプルの数であり、Ｒは全体のデータレートであり、ｆｓはサンプリング周波数であり、ＳＬは所定の副単位であり、該フレーム開始推定器（ＦＳＥ）ではＬが副単位ＳＬの最も近い整数へと切り捨てられ、
   −同期チェッカ（ＳＹＮＣ）を包含し、該同期チェッカ（ＳＹＮＣ）は後続のフレームに関して、該フレームに対して期待される同期ワードが現れるか否かを先ず確認し、該フレームに対して期待される同期ワードが現れた場合には、前記後続のフレームは長さ変化情報を考慮せずに前記デコーディング手段においてデコーディングされ、該フレームに対して期待される同期ワードが現れない場合には、前記後続のフレームのデコーディングは１つの副単位後に前記長さ変化情報を考慮せずに前記デコーディング手段において開始されることを特徴とする、コーディングされたディジタルオーディオ信号をデコーディングする装置。

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