JP2011501246A - 効率的なエンコーディングに対する高速スペクトル分割 - Google Patents
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Abstract
エンコーダにおいてインプリメントされ得るスペクトル分割の方法が開示されている。本方法は、各々の複数のスペクトル・サブバンドに対するビットの必要性の推定値を決定するステップを含む。これらの推定値は、その後、コスト関数を最小にすることによって、前記サブバンドを2つ以上の領域にグルーピングするために使用される。このコスト関数は、各々のサブバンドに対するビットの必要性の前記推定値に基づく。そして、前記推定値は、コード・ビットの必要性の推定値、および/または、各々のサブバンドに対する追加コード・ビットの必要性を含んでもよい。これらの推定値は多くの異なる方法で決定されてもよい。そして、多くの方法が開示されている。
Description
本発明の実施例の記載は、例示として記載されている。これらの実施例は、出願人が現在関知している最良の実施例の方法を示すものであるが、これが、本発明を実施するための唯一の方法であるわけではない。本願明細書は、実施例の機能、および実施例を実現しかつ作動させるステップのシーケンスを記載する。なお、同じまたは同様の機能、およびシーケンスは異なる実施例によって達成されてもよい。
Code + Sign bit
上式の『Code』内のビットは、本明細書において、『コード・ビット』と呼ぶ。値がテーブルに無い場合、値は以下の通りに実効値を特定する追加コードに加えてエスケープコードを使用してエンコードされてもよい。すなわち、
Escape code + Additional code + Sign bit
追加コードは、所定の数のビット(例えば5ビット)であり、所定の数のビットであるため、追加コードはパルス符号変調(PCM)コードと呼んでもよい。追加コードの中のこれらのビットは、本明細書において、『追加コード・ビット』と呼ぶ。ビットストリームがデコードされるときに、およびエスケープコードが発見された場合、そのエスケープパターンの後の所定の数のビットには、エスケープ値であってテーブル中のコードを使用してエンコードできない最初の値と、エンコードされたサンプルの値との間の差が含まれている。実施例において、符号化テーブルが最大値14に対するコードを含む場合、エスケープ値は15である。35の値がエンコードされる場合、追加コードは値20を与える(すなわち35−15)。
L(i)=ceil(log2(X(i)―Y))
ここで、ceilは、最も近い整数に丸める関数(別名『CEILING』関数)である。
Boverall=B(1,r1)+B(r1+1,r2)+・・・+B(rn−1,K)
となる。
ここで、K個のサブバンドがn個の領域にグルーピングされており、値rxは、どのサブバンドが各々の領域の中に含まれるかを特定する。rxの可能な値、すなわち、
r1=1...(K−n+1)
r2=(r1+1)...(K−n+2)
...
rn−1=(rn−2+1)...(K−1)
で繰り返すことによって、各々の可能な領域の組合せに対する全体のコスト関数を計算することができる(ブロック21b)。そして、最小の全体のコスト関数としての領域組合せが選ばれる(ブロック21c)。その結果、スペクトルは、最小の全体のコスト関数の組合せに従って、領域に分割される。このような方法でスペクトル分割を実行して、最適なコードテーブル(例えばハフマン符号)を、各々の領域に対して選ぶことができる。
Boverall=B(1,r1)+B(r1+1,r2)+...+B(rn−1,22)
ここで、r1,r2,r3の値は、以下の値の全ての組合せで繰り返される。
r1=1...16
r2=r1+1...min(r1+8,21)
r3=r2+1...22
各々のサブバンドのビットの必要性は、上述の推定、および/または、パラメータの代わりに、または、組み合わせて利用され得る他の多くの推定が存在する。いくつかのオプションは以下に更に詳細に記載する。
N(i)=サブバンドiにおいてlinbitsが必要な周波数ビンの数
L(i)=サブバンドiにおける最大値をエンコードするのに必要とするlinbitsの最大数
w(i)=サブバンドにおける周波数ビン(またはサンプル)の数
bM(i)=そのlinbitsを除外した最大値エンコードするために使用されるビット数
場合によっては、パラメータの一つ以上の値が固定されてもよい。例えば、MP3エンコーディングに対して、サブバンドの周波数ビンの数は、グラニュールベースで固定し、サンプル・レートが変化するようにする。その結果、w(i)の値は、通常、オーディオ・ファイルの全部に対して同じとなる。図4における実施例において、w(1)=4、およびw(2)=4として示されている。加えて、あるパラメータは、エンコーダの前段階または他の要素から既知となっており、改めて計算する必要はない(例えば、一部のパラメータは、音響心理学的なモデルにおいて決定され得る)。さらにまた、後述するように、一部は、他の直接的な結果であり、全てのパラメータを算出することは必要ない。
bM(i)=ceil(log2X(i))
となる。
bM(i)=ceil(log2Y)
MP3のアプリケーションにおいて、例えばY=15で、したがって、X(i)>=Yである場合、以下のようになる。すなわち、
bM(i)=4
図4において示される実施例において、
N(1)=2
L(1)=ceil(log2(30−15))=4
w(1)=4
bM(1)=ceil(log215)=4
N(2)=0
L(2)=0
w(2)=4
bM=ceil(log210)=4
となる。
Boverall=B(1,r1)+B(r1+1,r2)+...+B(rn−1,K)
ここで、K個のサブバンドがn個の領域にグルーピングされており、かつ値rxはどのサブバンドが各々の領域の中に含まれるかを決定する。
rxの可能な値、すなわち、
r1=1...(K−n+1)
r2=(r1+1)...(K−n+2)
...
rn−1=(rn−2+1)...(K−1)
で繰り返すことによって、各々の可能な領域の組合せに対する全体のコスト関数を計算することができる。そして、最小の全体のコスト関数としての領域組合せが選ばれる(ブロック61)。すなわち、
B(j,k)=LMAX(j,k)
であり、ここで、
LMAX(j,k)=max{L(i)} for i=j...k
である。
B(j,k)=bMAX(j,k)+LMAX(j,k)
ここで:
LMAX(j,k)=max{L(i)} for i=j...k
であり、かつ
bMAX(j,k)=max{bM(i)} for i=j..k
である。
Linbits(i)=サブバンドiにおけるlinbitの必要性
Linbits(1)=1
Linbits(2)=0
この例では、サブバンドkで始まりサブバンドjで終わる領域に対するコスト関数B(j,k)は、以下を含む。
L(i)=a−SIGNDET(X(i)−Y)
bM(i)=b−SIGNDET(X(i)) X(i)<Yの場合
bM(i)=b−SIGNDET(Y) X(i)<Yの場合
ここで、aおよびbは、予め定められたパラメータ(例えば定数)である。命令『SIGNDET』(および他のDSP製造業者によって使用される同じ関数)自体は公知であり、それは正規化ために使用される命令であり、これは、この命令の新規なアプリケーションである。
Claims (22)
- 信号をエンコードするのに用いられるスペクトル分割の方法であって:
各々の複数のスペクトル・サブバンドに対するビットの必要性の推定値を特定するステップと;
各々の前記スペクトル・サブバンドに対するビットの必要性の前記推定値に基づいてコスト関数を最小にすることによって、前記スペクトル・サブバンドを複数の領域にグルーピングするステップと;
を有する方法。 - ビットの必要性の前記推定値は、
コード・ビットの必要性の推定値、および、
追加コード・ビットの必要性の推定値
のうち少なくとも一つを含む、請求項1記載の方法。 - 前記コード・ビットの必要性の推定値は、
ハフマン・ツリーを使用してエンコードされる場合の、ビットの必要性の推定値を含み、かつ
前記追加コード・ビットの必要性の推定値は、ハフマン・テーブルにおいて示されない値をエンコードするためのビットの必要性の推定値を含む、
請求項2記載の方法。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、かつ、
スペクトル・サブバンドに対する追加コード・ビットの必要性の前記推定値は、前記スペクトル・サブバンドのいかなる周波数ビンの最大値をもエンコードすることを必要とする追加コード・ビットの数を含む、
請求項2または3に記載の方法。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、かつ、スペクトル・サブバンドに対する追加コード・ビットの必要性の前記推定値は、追加コード・ビットを必要とする前記スペクトル・サブバンドの中での周波数ビンの数を含む、
請求項2ないし4のうちいずれか1項記載の方法。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、
スペクトル・サブバンドに対するコード・ビットの必要性の前記推定値は、いかなる追加コード・ビットをも除外した、前記スペクトル・サブバンドのいかなる周波数ビンの最大値をもエンコードすることを必要とするコード・ビットの数を含む、
請求項2ないし5のうちいずれか1項記載の方法。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、
スペクトル・サブバンドに対するコード・ビットの必要性の前記推定値は、前記スペクトル・サブバンド中の周波数ビンの数を含む、
請求項2ないし6のうちいずれか1項記載の方法。 - 前記スペクトル・サブバンドを複数の領域にグルーピングするステップは、
スペクトル・サブバンドの全ての可能な組合せに対する各々の領域のコスト関数を計算するステップと;
スペクトル・サブバンドの全ての可能な組合せに対して、各々の領域に対する前記コスト関数を全体のコスト関数のセットに結合するステップと;
最も低い全体のコスト関数を持つスペクトル・サブバンドの前記組合せを選ぶステップと;
を含む、請求項1ないし9のうちいずれか1項記載の方法。 - 各々の領域に対する前記コスト関数は、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とする追加コード・ビットの最大数に、追加コード・ビットを必要とする前記領域内の周波数ビンの数を掛け合わせたもの;および、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とするコード・ビットの最大数に、前記領域内の周波数ビンの合計数を掛け合わせたもの、
のうちの1つを含む、請求項8記載の方法。 - 各々の領域に対する前記コスト関数は、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とする追加コード・ビットの最大数に、追加コード・ビットを必要とする前記領域内の周波数ビンの数を掛け合わせたもの;および、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とするコード・ビットの最大数に、前記領域内の周波数ビンの合計数を掛け合わせたもの、
の組合せを含む、請求項8記載の方法。 - 各々の前記領域に対するコードテーブルを選択するステップと;
前記領域に対する前記選択されたコードテーブルを使用して、各々の領域をエンコードするステップと;
を有する、請求項1ないし10のうちいずれか1項記載の方法。 - 各々のコードテーブルは、ハフマン・テーブルを有する、請求項11記載の方法。
- 前記信号は、オーディオ信号を有する、請求項1ないし12のうちいずれか1項記載の方法。
- 削除
- 各々の複数のスペクトル・サブバンドに対するビットの必要性の推定値を少なくとも特定する手段と;
各々の前記スペクトル・サブバンドに対するビットの必要性の前記推定値に基づいてコスト関数を最小にすることによって、前記スペクトル・サブバンドを複数の領域にグルーピングする手段と;
を有するエンコーダ。 - ビットの必要性の前記推定値は、
コード・ビットの推定値の必要性、および、
追加コード・ビットの必要性の推定値、
のうち少なくとも一つを含む、請求項15記載のエンコーダ。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、かつ、スペクトル・サブバンドに対する追加コード・ビットの必要性の前記推定値は、追加コード・ビットを必要とする前記スペクトル・サブバンドの中での周波数ビンの数を含む、
請求項16記載のエンコーダ。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、かつ、
スペクトル・サブバンドに対する追加コード・ビットの必要性の前記推定値は、前記スペクトル・サブバンドのいかなる周波数ビンの最大値をもエンコードすることを必要とする追加コード・ビットの数を含む、
請求項16または17に記載のエンコーダ。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、
スペクトル・サブバンドに対するコード・ビットの必要性の前記推定値は、いかなる追加コード・ビットをも排除した、前記スペクトル・サブバンドのいかなる周波数ビンの最大値をもエンコードすることを必要とするコード・ビットの数を含む、
請求項16ないし18のいずれか1項記載のエンコーダ。 - 各々のスペクトル・サブバンドは、少なくとも一つの周波数ビンを含み、
スペクトル・サブバンドに対するコード・ビットの必要性の前記推定値は、前記スペクトル・サブバンド中の周波数ビンの数を含む、
請求項16ないし19のいずれか1項記載のエンコーダ。 - 前記スペクトル・サブバンドを複数の領域にグルーピングする手段は、
スペクトル・サブバンドの全ての可能な組合せに対する各々の領域のコスト関数を計算する手段と;
スペクトル・サブバンドの全ての可能な組合せに対して、各々の領域に対する前記コスト関数を全体のコスト関数の一組に結合する手段と;
最も低い全体のコスト関数を持つスペクトル・サブバンドの前記組合せを選ぶ手段と;
を含む、請求項17記載のエンコーダ。 - 各々の領域に対する前記コスト関数は、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とする追加コード・ビットの最大数に、追加コード・ビットを必要とする前記領域内の周波数ビンの数を掛け合わせたもの;および、
前記領域内のいかなるスペクトル・サブバンドも必要とするコード・ビットの最大数に、前記領域内の周波数ビンの合計数を掛け合わせたもの、
のうち少なくとも一つに基づく、請求項21記載のエンコーダ。
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