JP2010515106A - 重み付けウィンドウを用いた低遅延変換符号化 - Google Patents
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Abstract
Description
・入力信号Xに作用する解析フィルタFA1,...,FAnのバンクBA、
・符号化モジュールCODが続く量子化モジュールQ、
・符号化された信号X’を出力する合成フィルタFS1,...,FSnのバンクBS、
を有する変換符号化器の構造を図式的に表わす。
SNR=GTC+K・R
の形の関係式を使用することができ、ここで、Kは定数項であり、その値は好ましくは6.02でありうる。
・Mは、変換のサイズを表わす。
・xn+tMは、時間n+tMの瞬間に周期1/Fe(サンプリング周波数の逆数)でデジタル化された音のサンプルである。
・tはフレームのインデックスである。
・2M個のサンプルを生成する、サンプル
・2M個のサンプルを生成する、サンプル
・フレームTiの2番目の半分(最後のM個のサンプル)について合成ウィンドウh(M+n)による、および、続くフレームTi+1の最初の半分(最初のM個のサンプル)について合成ウィンドウh(n)による重み付け。
・共通のサポートにおけるウィンドウ化された成分の加算。
完全な復元を可能とするために、典型的に、次の関係式
・破線矢印は減算を表わす。
・実線矢印は加算を表わす。
・一点鎖線矢印は、符号化のためのDCT処理、および、復号化DECのためのDCT−1処理を表わし、このDCTは上記の基底関数のコサインの項に対応する。
・符号化される信号のサンプルはフローにおいてxinと表わされ、円で囲まれ、図1bにおいてaおよびb、図1cにおいてeおよびfの符号が付けられた特定のサンプルの符号化/復号化処理の詳述が続く。
・サンプルxinはフレームによってグループ化され、現在のフレームはTiと表わされ、前後のフレームはそれぞれTi−1、Ti+1と表わされる。
・符号DECは、(追加の復元を有する合成ウィンドウFSを用いて)復号化器によって実行される処理に関する。
・解析ウィンドウはFAと表わされ、合成ウィンドウはFSと表わされる。
・nは、ウィンドウとウィンドウの中間と、サンプルaの間の距離である。
v1=a*h(M+n)+b*h(2*M−1−n)
v2=b*h(M−1−n)−a*h(n)
の形の式を用いて得られる。
従って、全体的なDCT/DCT−1および合成ウィンドウの処理の後、復元の項a’およびb’は、
a’=v1*h(M+n)−v2*h(n)=a*h(M+n)*h(M+n)+b*h(2*M−1−n)*h(M+n)−b*h(M−1−n)*h(n)+a*h(n)*h(n)
b’=v1*h(2*M−1−n)+v2*h(M−1−n)=a*h(M+n)*h(2*M−n−1)+b*h(2*M−1−n−1)*h(2*M−n−1)+b*h(M−1−n)*h(M−1−n)−a*h(n)*h(M−1−n)
と表わされ、従って、(関係式(1)を使用して、かつ、h(M−1−n)=h(n+M)を差し引いて、)復元が完全であること(a’=aおよびb’=b)を検証することが可能である。
hl(M+M/2−MS/2+n)=h2(MS−n)
が与えられる。従って、遷移のときにサイズM/2について対称性が存在する。
・図2aは、サイズ2M=512個のサンプルの正弦曲線ウィンドウ(対称正弦関数)。
・図2bは、サイズ2M=64個のサンプルの正弦曲線ウィンドウ(対称正弦関数)。
・図2cは、サイズ512から64に移行することを可能とする遷移ウィンドウ。
・図2dは、サイズ64から512に移行することを可能とする遷移ウィンドウ。
・図2eは、上述した基本ウィンドウを用いて実行される構成の例。
− 上昇エッジにおいてM個のサンプルにわたる長い半分のウィンドウと、
− 下降エッジにおいて、
・(M/2−MS/2個の)サンプルにわたる(1に等しい重み付け値を有する)第1の平坦な領域PLAと、
・MS個のサンプルにわたる下降する短い半分のウィンドウと、
・(M/2−MS/2個の)サンプルにわたる(0に等しい重み付け値を有する)第2の平坦な領域PLAと、
を含む。
・Mは長いフレームのサイズである。
・MSは短いフレームのサイズである。
・長いウィンドウ
・長い−短い遷移ウィンドウ
・短いウィンドウ
・長い−短い遷移ウィンドウ
・長いウィンドウ
の系列を連続的に指示する。そして、復号化器は、
・2M個のサンプルを生成するサイズMのサンプル
・最初の半分について、遷移ウィンドウFTAおよび図1bに示すFTSの2つの合成ウィンドウによる乗算、および、次の半分について、短い合成ウィンドウFSによる乗算。
・重複領域にわたるこれらのウィンドウ化された構成要素の加算。時間サポートは初期のフレームTiの最後の部分に対応する。
従って、復号化器は、符号化器に従い、かつ、符号化器によって決定されるウィンドウの種類を信頼して適用する。
・異なるそれぞれの長さを有する少なくとも2つの重み付けウィンドウが与えられ、
・特定の事象が検出されたフレームを符号化するために短いウィンドウが使用される。
この特定の事象は、例えば、現在のフレームが含むデジタルオーディオ信号に存在する強いアタックのような非定常現象でありうる。
・少なくとも、現在のフレームの始めにおいて特定の事象が検出されると、現在のフレームを符号化するために短いウィンドウが使用され、
・一方、現在のフレームにおいて特定の事象が検出されないならば、現在のフレームを符号化するために長いフレームが適用される。
これらのステップは、続くフレームについて繰り返され、それによって、本発明により、長いウィンドウを使用して与えられたフレームを符号化し、かつ、先行技術におけるような遷移ウィンドウを使用することなく、直後に短いウィンドウを使用してこの与えられたフレームにすぐに続くフレームを符号化することを可能とする。
・ 2*M=512は長いウィンドウのサイズ、
・ 2*MS=64は短いウィンドウのサイズ
である。)までのサンプルを符号化するために、先行技術に関して図1bおよび図1cに表わされた標準的な非対称遷移ウィンドウなしで、8個の短いウィンドウを使用する。
・現在のフレームのために短いウィンドウを使用しなければならないことを示す符号化器からの情報を受信する。
・符号化の間の長いウィンドウから短いウィンドウへの直接の遷移を補償するために効果的な処理を適用し、この処理の例は、図5bを参照して後に詳細に説明する。
v1=a*h(M+n)+b*h(2*M−1−n)
v2=b
を得る。
a’=(v1−v2*h(2*M−1−n))/h(M+n)=a
v1=e*h(M+n)+f*h(2*M−1−n)
v2=f*hS(MS−1−m)−e*hS(m)
e=[v1*hS(MS−1−m)−v2*h(2*M−1−n)]/[h(M+n)*hS(MS−1−m)+hS(m)*h(2*M−1−n)]
f=[v1*hS(m)+v2*h(M+n)]/[hS(MS−1−m)*h(M+n)+h(2*h−1−n)*hS(m)]
また、完全な復元の特性を効果的に検証する数式が導き出され、m=n−M/2+MS/2を用いて、
e’=[v1*hS(MS+m)−v2*h(n)]/[h(M+n)*hS(MS+m)+h(2*M−1−n)*hS(m)]=e
f’=[v1*hS(2*MS−1−m)+v2*h(M−1−n)]/[h(M+n)*hS(MS+m)+h(2*M−1−n)*hS(m)]=f
記号
snは、短い合成ウィンドウFCSの連続を用いて十分に復号化されたサンプル(典型的に、サンプルbおよび続くサンプル)を表わす。
上述したように、項
・短いウィンドウ、
・長いウィンドウ、
・長いウィンドウの使用から短いウィンドウの使用に移行するための遷移ウィンドウ、
が与えられ、現在のフレームの終わりにおいて非定常現象のような特定の事象が検出されるならば(ステップ53)、現在のフレーム(Ti)を符号化する(ステップ56)ために遷移ウィンドウ(ステップ55)が適用される。
・現在のフレームTiについて、長いウィンドウFLの使用。
・直後のフレームTi+1について、現在のフレームの終わりにおいて特定の事象が検出されても、遷移ウィンドウを使用しない、短いウィンドウFCの直接の使用。
・短いウィンドウを使用し、
・そして、ウィンドウの種類の変更の情報を受信しないとき、短いウィンドウから長いウィンドウへの遷移ウィンドウを使用し、
・そして、最後に、長いウィンドウを使用することができる。
1つの種類の長い解析ウィンドウFLを使用して符号化された、与えられたフレームに先行するフレームT’iを部分的に復号化し(逆変換DCT−1の適用)、かつ、
一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶された重み付け関数を用いて2つの重み付けされた項を結合することによって他のサンプルが得られる。
・まず、与えられたフレーム(T’i+1)からサンプル(b)が決定され(図5bのステップ63)、
・時間的に前のフレーム(T’i)の始めに対応するサンプル(a)が導き出され(ステップ65〜67)、これらは長い合成ウィンドウFLSを使用した復号化から生じ、第2の実施形態に属す。
・M個のサンプルを含むフレーム、
・2M個のサンプルを含む長いウィンドウ、
・MSはMより小さい、2MS個のサンプルを含む短いウィンドウについて、
n=0は復号化されるフレームの始めに対応し、0と(M/2−MS/2)の間に含まれるnについて、サンプル
sM−1−nは、与えられたフレームT’i+1に適用される短い合成ウィンドウを使用して既に復号化されたサンプル(b)であり、
w1,nおよびw2,nは、nの関数としてとる値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶されうる重み付け関数である。
w’1,nおよびw’2,nは、nの関数としてとる値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶されうる重み付け関数である。
これは低遅延の変換であり、そのウィンドウはK・M=2048のサイズを有し、その解析は、0≦k≦M−1について、
Mは得られたスペクトル成分の数であり、
xn+tM=zt,n+zt−1,n+M+zt−2,n+2M+zt−3,n+3M
によって得られ、ここで、0≦n≦M−1、および、
短いウィンドウの場合に、解析変換は、0≦k≦MS−1について、
逆変換は、0≦n≦2MS−1について、
この実施形態において、
・M個のサンプルを含むフレーム、
・4M個のサンプルを含む長いウィンドウ、
・MSはMより小さい、2MS個のサンプルを含む短いウィンドウについて、
0と(M/2−MS/2)の間に含まれるn(n=0は復号化の処理においてフレームの始めに対応する)について、サンプル
表記
snは、(M/2+MS/2≦n<Mであるようなインデックスnのサンプルについて)フレームT’i+1の短い合成ウィンドウFCSの連続を使用して完全に復号化されたサンプル、および、前のフレームの完全に復号化されたサンプル(0≦n<Mについてsn−2Mと表わされ、{s−2M,s−2M+1,...,s−M−1}に等しい。)を表わす。
w1,n、w2,n、w3,n、w4,nは、nの関数としてとる値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶され、または、長いおよび短い解析および合成ウィンドウの関数として計算されうる重み付け関数である。
同じ表記に従い、
snは、前のフレーム(T’i−1,T’i−2,...)において完全に復号化されたサンプルを表わす。
w’1,n、w’2,n、w’3,n、w’4,nは、nの関数としてとる値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶され、または、長いおよび短い解析および合成ウィンドウの関数として計算されうる重み付け関数である。
好ましくは、完全な復元を保証するために、次式
・短いウィンドウから復元されたサンプルの重み付けされたもの、
・長いウィンドウから部分的に復元されたサンプルの重み付けされたもの(計算の項zt−1,n+2M+zt−2,n+3Mの部分)、
・過去の合成された信号のサンプルの結合の重み付けされたもの、
の結合から復元される。
・関数w3,nおよびw4,nによる重み付けが省略されるならば、
説明した例において、0と128の間にゼロの大きさを有する最初の部分を含むウィンドウh(n)(図7)の形式によってこの観察が説明される。従って、この例において、複雑さのために、最初の復元を2つのフェーズ、0≦n<128について、
各々の関数w1,n、w3,n、w4,nについて、0とM/2+MS/2の間の1つのみの変化を用いることが可能である。他方、関数w2,nおよびw’2,nについて、
・関数w2,nは完全に復号化されたサンプルを重み付けし、
・一方、関数w’2,nは不完全に復号化されたサンプルを重み付けする。
さらに、処理の“時間の反転”は、重み付けw2,nについてのみに示し(−nによるsのインデックス)、重み付けw’2,nについては示さない。
20 ・・・復号化器
Claims (13)
- それぞれ異なる長さを有する少なくとも2つの種類の重み付けウィンドウを使用して符号化されたフレームの連続によって表現される信号の変換復号化のための方法であって、
長いウィンドウから短いウィンドウに移行するための情報を受信した場合に、
短い解析ウィンドウを使用して符号化された、与えられたフレーム(T’i+1)に、1つの種類の短い合成ウィンドウ(61)を使用した復号化からサンプル(b)を決定し(63)、
前記与えられたフレームに先行し、かつ、1つの種類の長い解析ウィンドウを使用して符号化されたフレーム(T’i)を部分的に復号化し(DCT−1)、かつ、
一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶された重み付け関数(w1,n,w2,n;w’1,n,w’2,n)を用いて少なくとも2つの重み付けされた項を結合して他のサンプルを得る(67,69)ことを特徴とする方法。 - 前記与えられたフレーム(T’i+1)から生じるサンプル(b)がまず決定され(63)、
該サンプルから時間的に前のフレーム(T’i)の始めに対応するサンプル(a)が導き出され(65〜67)、該サンプルは長い合成ウィンドウを使用した復号化から生じることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - フレームはM個のサンプルを含み、
長いウィンドウは2M個のサンプルを含み、
短いウィンドウは2MS個のサンプルを含み、MSはMより小さく、
サンプル
sM−1−nは、前記与えられたフレーム(T’i+1)に適用される短い合成ウィンドウを使用して既に復号化されたサンプル(b)であり、
w1,nおよびw2,nは、nの関数としての値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶された重み付け関数であることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - フレームはM個のサンプルを含み、
長いウィンドウは2M個のサンプルを含み、
短いウィンドウは2MS個のサンプルを含み、MSはMより小さく、
サンプル
w’1,nおよびw’2,nは、nの関数としての値が一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶された重み付け関数であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 過去のサンプルの影響を低減させるために、重複変換符号化によって符号化されたフレームを復号化するために、復号化される信号は、
短いウィンドウから復元されたサンプルの重み付け、
長いウィンドウから部分的に復元されたサンプルの重み付け、
過去の復号化された信号のサンプルの重み付け、
の結合から復元されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 - M個のサンプルを含むフレーム、
4M個のサンプルを含む長いウィンドウ、
MSがMより小さい、2MS個のサンプルを含む短いウィンドウを用いて、
n=0が復号化の処理においてフレームの始めに対応し、0とM/2−MS/2の間に含まれるサンプルのインデックスnについて、復号化されるサンプル
表記
snは、M/2+MS/2≦n<Mについて、前記与えられたフレーム(T’i+1)の短い合成ウィンドウ(FCS)の連続を使用して完全に復号化されたサンプル、および、−2M≦n<Mについて、前のフレーム(T’i,T’i−1,T’i−2...)の完全に復号化されたサンプルを表わし、
w1,n,w2,n,w3,n,w4,nは、それぞれ、サンプルのインデックスnに依存する第1、第2、第3、第4の重み付け関数であり、nの関数として少なくとも第1および第2の重み付け関数w1,nおよびw2,nがとる値は一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶されることを特徴とする請求項5に記載の方法。 - M個のサンプルを含むフレーム、
4M個のサンプルを含む長いウィンドウ、
MSがMより小さい、2MS個のサンプルを含む短いウィンドウを用いて、
M/2−MS/2とM/2+MS/2の間に含まれるnについて、復号化されるサンプル
snは、前のフレーム(T’i,T’i−1,T’i−2...)の完全に復号化されたサンプルを表わし、
w’1,n,w’2,n,w’3,n,w’4,nは、それぞれ、nに依存する第1、第2、第3、第4の重み付け関数であり、nの関数として少なくとも第1および第2の重み付け関数w’1,nおよびw’2,nがとる値は一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶されることを特徴とする請求項5または6に記載の方法。 - 前記第3および第4の重み付け関数(w3,n,w4,n;w’3,n,w’4,n)は、前記第3および第4の重み付け関数(w3,n,w4,n;w’3,n,w’4,n)の線形結合の結果である単一の重み付け関数(w3−4,n;w’3−4,n)によって与えられ、nの関数として前記単一の重み付け関数(w3−4,n;w’3−4,n)がとる値とともに、前記第1および第2の重み付け関数(w1,n,w2,n;w’1,n,w’2,n)がとる値のみが一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶されることを特徴とする請求項6または7に記載の方法。
- それぞれ異なる長さを有する少なくとも2つの種類の重み付けウィンドウを使用する符号化器から生じるフレームの連続によって表現される信号の変換復号化器であって、
長いウィンドウから短いウィンドウに移行するための情報を受信する手段と、
短い解析ウィンドウを使用して符号化された、与えられたフレーム(T’i+1)に、1つの種類の短い合成ウィンドウ(61)を使用した復号化からサンプル(b)を決定する手段と、
前記与えられたフレームに先行し、かつ、1つの種類の長い解析ウィンドウを使用して符号化されたフレーム(T’i)を部分的に復号化し(DCT−1)、かつ、
一覧表にされ、かつ、復号化器のメモリ内に記憶された重み付け関数(w1,n,w2,n;w’1,n,w’2,n)を用いて少なくとも2つの重み付けされた項を結合して他のサンプルを得る(67,69)手段と、
を備えることを特徴とする変換復号化器。 - 変換復号化器のメモリ内に記憶されるコンピュータプログラムであって、
前記変換復号化器のプロセッサによって実行されるとき、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法を実現するための命令を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。 - 請求項12に記載のコンピュータプログラムの命令を記憶するメモリを備えることを特徴とする変換復号化器。
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