JP2005531014A - ハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、MPEG1レイヤ3オーディオストリームのフォーマットである。
MPEG1レイヤ3オーディオストリームは、オーディオ復号単位(AAU:Audio Access Unit)100で構成されているので、AAU 100は、それぞれ単独に復号化されうる最小単位であって、常に一定のサンプル数のデータを圧縮して保存している。AAU 100は、ヘッダ110と誤りチェック(CRC:Cyclic Redundancy Check)120、オーディオデータ130及び補助データ140より構成される。
オーディオデータ130は、圧縮された音声データが入る部分である。
補助データ140は、オーディオデータ130の端部が一つのAAUの端部に達していない場合、残りの部分に保存されるデータを称すものであって、MPEGオーディオ以外の任意のデータが挿入されうる。
PCMオーディオ信号入力部210は、PCMオーディオデータをバッファに入力される。この時、576サンプル単位で構成されたグラニュールを入力される。
PCMデータ576サンプルで構成されたグラニュールを入力され(310)、入力されたPCMオーディオデータに対して1024サンプル単位の長いウィンドウまたは256サンプル単位の短いウィンドウを構成する(320)。すなわち、多くのサンプルを集めて一つのパケットを構成する。
そして、心理音響モデル2を適用する(340)。
心理音響モデル2を適用すれば、知覚エネルギー値が出るが、この結果をMDCT実行部に提供して適用されるウィンドウを選択するようにし、各臨界帯域に対するSMR(Signal to Masking Ratio)結果も出力して量子化部に提供して割当てられるビット数を決定するようにする(350)。
そして、前記知覚エネルギー情報値とSMR情報とをもってMDCT及び量子化を行う(360)。
PCMオーディオ信号入力部410は、PCMオーディオデータをバッファに入力される。心理音響モデル2実行部420は、心理音響モデル2を行うが、この時、1024サンプル単位または256サンプル単位でFFTを行って知覚エネルギー及びビット割当て情報などを出力する。
心理音響モデル2で行う段階は、図3の心理音響モデル2と同じである。この過程でFFTを行うが、FFT結果をハーモニック成分の抽出に使用する。そして、ハーモニック成分をエンコーディングしてMPEG1ビットストリームに作る(520)。ハーモニック成分抽出過程(510)を、図6Aないし図6Dで例として説明する。
図6Aのようなデータが入力されたと仮定した時、FFTを先に行って音圧を決定する。そして、前記音圧が求められた複数の入力されたPCMオーディオデータのうち何れか一つを選択して、そのデータの左右に存在するPCMオーディオデータ値が前記選択したPCMオーディオデータ値より小さな場合、前記選択したPCMオーディオデータのみを抽出する。そして、この過程を入力された全てのPCMオーディオデータに対して行う。
Kを、周波数ドメインでサンプルの位置を表す値という時、K値が3より小さいか、または500より大きい場合、図7で提案された周波数範囲のレンジ値の範囲にあるサンプルの値は0となってしまう。同様に、K値が3より大きいか、または同じであり、63より小さな場合、K値が63より大きいか、または同じであり、127より小さな場合、K値が127より大きいか、または同じであり、255より小さな場合、K値が255より大きいか、または同じであり、500より小さな場合によって、図7と同じレンジ値が与えられる。
結果的に、図6Dのサンプル値のみが残り、このサンプルをハーモニック成分と判断する。
振幅のエンコーディングと周波数のエンコーディング、そして位相のエンコーディングに使われる数式は、次の通りである。
位相のエンコーディングは、3ビットを使用してエンコーディングする。
前述したように、ハーモニック成分を抽出してエンコーディングした後、これをデコーディングしてMDCTを行う。
まず、PCMオーディオデータを入力されて保存し(810)、保存された前記データに人間の可聴限界特性を利用した心理音響モデル2を適用して、FFT結果情報、入力されたデータに対する知覚エネルギー情報及び量子化に使われるビット割当て情報を出力する(820)。そして、前記FFT結果情報を利用して、前記入力されたPCMオーディオデータからハーモニック成分を抽出する(830)。
110 ヘッダ
120 誤りチェック
130 オーディオデータ
140 補助データ
Claims (13)
- (a)PCMオーディオデータを入力されて心理音響モデル2を適用してハーモニック成分を抽出する段階と、
(b)前記入力されたPCMオーディオデータから前記抽出されたハーモニック成分を除去してMDCTを行う段階と、
(c)前記実行されたMDCT結果値を量子化し、前記抽出されたハーモニック成分と共にオーディオパケットに作る段階と、を含むハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法。 - (a)PCMオーディオデータを入力されて保存し、保存された前記データに人間の可聴限界特性を利用した心理音響モデル2を適用してFFT結果情報、入力されたデータに対する知覚エネルギー情報及び量子化に使われるビット割当て情報を出力する段階と、
(b)前記FFT結果情報を利用して前記入力されたPCMオーディオデータからハーモニック成分を抽出する段階と、
(c)前記抽出したハーモニック成分をエンコーディングして出力し、エンコーディングされたハーモニック成分をデコーディングする段階と、
(d)前記(a)段階で保存されたPCMオーディオデータから前記(c)段階でデコーディングされたハーモニック成分を取り出して前記知覚エネルギー情報によってMDCTを行う段階と、
(e)前記実行されたMDCT結果値を前記ビット割当て情報によってビットを割当てて量子化する段階と、
(f)前記エンコーディングされて出力されたハーモニック成分と前記量子化されたMDCT結果値とをオーディオパケットに作る段階と、を含むハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法。 - 前記(b)段階は、
(b1)前記FFT結果情報を利用して入力された複数のPCMオーディオデータそれぞれの音圧を求める段階と、
(b2)前記音圧が求められた複数のPCMオーディオデータのうち何れか一つを選択して、そのデータの左右に存在するPCMオーディオデータ値が前記選択したPCMオーディオデータ値より小さな場合、前記選択したPCMオーディオデータのみを1次抽出する段階と、
(b3)前記(b2)段階を入力された全てのPCMオーディオデータに対して行う段階と、
(b4)前記抽出したPCMオーディオデータのうち前記音圧が所定の音圧より大きい値を有するPCMオーディオデータのみを2次抽出する段階と、
(b5)前記(b4)段階で2次抽出したPCMオーディオデータのうち、周波数位置によって所定の範囲にあるPCMオーディオデータは捨てる段階と、を含んでハーモニック成分を抽出することを特徴とする請求項2に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法。 - 前記(b4)段階において、
所定の音圧は、7.0dBであることを特徴とする請求項3に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法。 - 前記(d)段階において、
前記知覚エネルギー情報値が所定の臨界値より大きければ、18サンプル単位でMDCTを行い、所定の臨界値より小さければ、36サンプル単位でMDCTを行うことを特徴とする請求項2に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法。 - PCMオーディオデータを入力されて保存するPCMオーディオデータ保存部と、
前記保存されたPCMオーディオを入力されて心理音響モデル2を行ってFFT結果情報、入力されたデータについての知覚エネルギー情報及び量子化に使われるビット割当て情報を出力する心理音響モデル2実行部と、
前記FFT結果情報を利用して前記入力されたPCMオーディオデータからハーモニック成分を抽出するハーモニック成分抽出部と、
前記抽出されたハーモニック成分をエンコーディングして出力するハーモニック成分エンコーディング部と、
前記保存されたPCMオーディオデータから前記ハーモニック成分抽出部から抽出されたハーモニック成分を除去して前記知覚エネルギー情報によってMDCTを行うMDCT実行部と、
前記MDCT実行された結果値を前記ビット割当て情報によって量子化する量子化部と、
前記ハーモニック成分エンコーディング部から出力されたハーモニック成分データと前記量子化部から出力された量子化結果とをMPEGオーディオレイヤ3フォーマットに変換してパケット化するMPEGレイヤ3ビットストリーム生成部と、を含むハーモニック成分を利用したオーディオコーディング装置。 - 前記ハーモニック成分抽出部は、
前記FFT結果情報を利用して入力された複数のPCMオーディオデータそれぞれの音圧を求め、前記音圧が求められた複数のPCMオーディオデータのうち何れか一つを選択して左右に存在するPCMオーディオデータ値が前記選択したPCMオーディオデータ値より小さな場合、前記選択したPCMオーディオデータのみを1次抽出し、
この抽出する過程を全てのPCMオーディオデータに対して行った後、前記PCMオーディオデータの音圧が所定の音圧より大きい値を有するPCMオーディオデータのみを2次抽出し、
前記抽出したオーディオデータのうち周波数位置によって所定の範囲にあるPCMオーディオデータは捨てることによってハーモニック成分を抽出することを特徴とする請求項6に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング装置。 - 前記MDCT実行部は、
前記知覚エネルギー情報値が所定の臨界値より大きければ、18サンプル単位でMDCTを行い、所定の臨界値より小さければ、36サンプル単位でMDCTを行うことを特徴とする請求項6に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング装置。 - (a)PCMオーディオデータを入力されて心理音響モデル2を適用してハーモニック成分を抽出する段階と、
(b)前記入力されたPCMオーディオデータから前記抽出されたハーモニック成分を除去してMDCTを行う段階と、
(c)前記行われたMDCT結果値を量子化し、前記抽出されたハーモニック成分と共にオーディオパケットに作る段階と、を含むハーモニック成分を利用したオーディーコーディング方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - (a)PCMオーディオデータを入力されて保存し、保存された前記データに人間の可聴限界特性を利用した心理音響モデル2を適用してFFT結果情報、入力されたデータに対する知覚エネルギー情報及び量子化に使われるビット割当て情報を出力する段階と、
(b)前記FFT結果情報を利用して前記入力されたPCMオーディオデータからハーモニック成分を抽出する段階と、
(c)前記抽出したハーモニック成分をエンコーディングして出力し、エンコーディングされたハーモニック成分をデコーディングする段階と、
(d)前記(a)段階で保存されたPCMオーディオデータから前記(c)段階でデコーディングされたハーモニック成分を取り出して前記知覚エネルギー情報によってMDCTを行う段階と、
(e)前記実行されたMDCT結果値を前記ビット割当て情報によってビットを割当てて量子化する段階と、
(f)前記エンコーディングされて出力されたハーモニック成分と前記量子化されたMDCT結果値とをオーディオパケットに作る段階と、を含むハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 前記(b)段階は、
(b1)前記FFT結果情報を利用して入力された複数のPCMオーディオデータそれぞれの音圧を求める段階と、
(b2)前記音圧が求められた複数のPCMオーディオデータのうち何れか一つを選択して、そのデータの左右に存在するPCMオーディオデータ値が前記選択したPCMオーディオデータ値より小さな場合、前記選択したPCMオーディオデータのみを1次抽出する段階と、
(b3)前記(b2)段階を入力された全てのPCMオーディオデータに対して行う段階と、
(b4)前記抽出したPCMオーディオデータのうち前記音圧が所定の音圧より大きい値を有するPCMオーディオデータのみを2次抽出する段階と、
(b5)前記(b4)段階で2次抽出したPCMオーディオデータのうち、周波数位置によって所定の範囲にあるPCMオーディオデータは捨てる段階と、を含んでハーモニック成分を抽出することを特徴とする請求項10に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 前記(b4)段階において、
所定の音圧は、7.0dBであることを特徴とする請求項11に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 前記(d)段階において、
前記知覚エネルギー情報値が所定の臨界値より大きければ、18サンプル単位でMDCTを行い、所定の臨界値より小さければ、36サンプル単位でMDCTを行うことを特徴とする請求項11に記載のハーモニック成分を利用したオーディオコーディング方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
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