JP2012141649A - マルチステージコードブックおよび冗長コーディング技術フィールドを有するサブバンド音声コーデック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オーディオ情報のコーディングおよび復号化に関連した技法およびツールが説明される。例えば、符号化されたユニットを復号化するための冗長符号化情報は、以前の符号化されたユニットが使用可能でない場合だけに現行の符号化されたユニットを復号化する際に使用されるべきコードブックステージについてのパラメータを含んでいる。さらに別の例としては、符号化されたオーディオユニットは、おのおの符号化されたユニットが、オーディオ信号のセグメントを表すメインの符号化された情報を含んでいるかどうか、また符号化されたユニットが、メインの符号化された情報を復号化する際に使用するための冗長な符号化された情報を含んでいるかどうかを示すフィールドを含んでいる。
【選択図】図2
Description
コンピュータは、オーディオを表現する一連の数としてオーディオ情報を処理する。1つの数は、オーディオサンプルを表現することができ、このオーディオサンプルは、特定の時刻における振幅値である。いくつかのファクタは、サンプル深度(sample depth)およびサンプリングレートを含めて、オーディオの品質に影響を及ぼす。
オーディオ圧縮の1つの目標は、オーディオ信号をデジタルで表現して、与えられた量のビットについての最大の信号品質を実現することである。別の言い方をすれば、この目標は、与えられた品質レベルについて最小のビットを用いてオーディオ信号を表現することである。伝送エラーに対する回復力や符号化/伝送/復号化に起因した全体的な遅延を制限することなど、他の目標は、一部のシナリオにおいて当てはまる。
多数の標準的なスピーチコーデックが、8kHzサンプリングレートを有する狭帯域信号用に設計された。8kHzサンプリングレートは、多数の状況において十分であるが、より高いサンプリングレートが、より高い周波数を表現するためなど他の状況においては望ましいこともある。
伝送中にまたはどこかで、失われ、遅延させられ、破損させられ、別の方法で使用できないようにされるなどにより、符号化されたスピーチが失われている場合には、スピーチコーデックの性能は、失われる情報に対するメモリ依存性に起因して悪化する可能性がある。励起信号についての情報の損失は、その失われた信号に依存する後になってからの再構築を妨害する。以前のサイクルが失われる場合に、遅延情報は、それが、デコーダがもたない情報を指すので、役に立たないこともある。メモリ依存性の別の例は、(とりわけ有声信号では、異なる合成フィルタ(synthesis filter)の間における遷移を滑らかにするために使用される)フィルタ係数補間(filter coefficient interpolation)である。フレームについてのフィルタ係数が失われる場合には、後続のフレームについてのフィルタ係数は、正しくない値を有することもある。
図1は、1つまたは複数の説明される実施形態を実施することができる適切なコンピューティング環境(100)の一般化された一例を示している。本発明は、様々な汎用コンピューティング環境または専用コンピューティング環境中において実施することができるので、コンピューティング環境(100)は、本発明の使用または機能の範囲に関するどのような限定も示唆するようには意図されない。
図2は、それに関連して1つまたは複数の説明される実施形態を実施することができる一般化されたネットワーク環境(200)のブロック図である。ネットワーク(250)は、様々なエンコーダ側コンポーネントを様々なデコーダ側コンポーネントから分離する。
スピーチコーデックの可能性のある1つの用途は、IPネットワークまたは他のパケット交換網上の音声用である。そのようなネットワークは、既存の回路スイッチングインフラストラクチャ(circuit switching infrastructure)に対して優る一部の利点を有する。しかしながら、ボイスオーバーIPネットワーク(voice over IP network)においては、パケットは、多くの場合にネットワーク輻輳に起因して遅延させられ、あるいは脱落させられることもある。
一次的適応コードブック履歴再符号化/復号化においては、励起履歴バッファは、たとえその励起履歴バッファがデコーダにおいて使用可能である(以前のフレームのパケットが受信される、以前のフレームが復号化されるなど)としても、現行のフレームの励起信号を復号化するために使用されない。その代わりに、エンコーダにおいては、ピッチ情報が現行のフレームについて解析されて、どれだけ多くの励起履歴が必要とされるかを決定する。励起履歴の必要な部分は、再符号化され、現行のフレームについての符号化された情報(例えば、フィルタパラメータ、コードブックのインデックスおよび利得)と一緒に送信される。現行のフレームの適応コードブック寄与は、現行のフレームと共に送信される再符号化された励起信号を参照する。したがって、関連した励起履歴は、フレームごとにデコーダにとって使用可能であるように保証される。現行のフレームが、無声フレームなど、適応コードブックを使用しない場合には、この冗長コーディングは、必要ではない。
二次的適用コードブック履歴再符号化/復号化においては、現行のフレームの一次的適応コードブックは、変更されない。同様に、現行のフレームの一次的復号化も変更されない。すなわち、以前のフレームが受信される場合に、二次的適用コードブック履歴再符号化/復号化は、以前のフレーム励起履歴を使用する。
二次的適用コードブック履歴再符号化/復号化技法におけるように、余分なコードブックステージ技法においては、主要な励起信号符号化は、図2〜5を参照して前述される通常の符号化と同じである。しかしながら、余分なコードブックステージについてのパラメータもまた、決定される。
前述の3つの冗長コーディング技法のおのおのは、他に比べて利点および短所を有することもある。表3は、これら3つの冗長コーディング技法の間における一部のトレードオフであると考えられる物についての一部の一般化された結論を示している。ビットレートペナルティは、本技法を使用するために必要とされるビットの量を意味する。例えば、通常の符号化/復号化と同じビットレートが使用されると仮定すると、より多くのビットが冗長コーディングでは使用され、したがって通常の符号化された情報では、より少ないビットが使用され得るので、より高いビットレートペナルティは、一般に通常の復号化中における、より低い品質に対応する。メモリ依存性を低減させる効率は、1つまたは複数の以前のフレームが失われる場合に、結果として生ずるスピーチ出力の品質を改善するに際しての技法の効率を意味する。以前の1つ(または複数)のフレームを回復するための有用性は、以前の1つ(または複数)のフレームが失われる場合に、冗長に符号化された情報を使用して、1つまたは複数の以前のフレームを回復する能力を意味する。その表中における結論は、一般化され、個々の実施形態においては当てはまらないこともある。
冗長コーディング情報は、ビットストリーム中において様々な異なるフォーマットで送信することができる。以降は、前述の冗長コーディング符号化された情報を送信し、その存在をデコーダに信号で伝えるためのフォーマットの実施形態である。この実施形態においては、ビットストリーム中における各フレームは、フレームタイプと呼ばれる2ビットのフィールドで開始される。そのフレームタイプを使用して、以降に続くビットについての冗長コーディングモードを識別し、またそのフレームタイプは、同様に符号化し復号化する際における他の目的のために使用することもできる。表4は、フレームタイプフィールドの冗長コーディングモードの意味を与えている。
Claims (13)
- オーディオエンコーダにおいてオーディオ信号を符号化する方法であって、
以前に符号化されたユニットのセグメントにおける情報を参照して、現在符号化の対象となっているユニットに対するメインの情報を符号化するステップであって、前記以前に符号化されたユニットのセグメントにおける情報は、現在符号化の対象となっているユニットを復号化することをサポートする、ステップと、
前記現在符号化の対象となっているユニットに対する冗長な情報を符号化するステップであって、前記冗長な情報は1又はそれより多くの余分なコードブックステージの1又はそれより多くのパラメータを含み、前記冗長な情報は、前記以前に符号化されたユニットが利用できない場合、前記現在符号化の対照となっているユニットを復号化することをサポートする、ステップと、
前記符号化されたメインの情報及び前記符号化された冗長な情報の両方からなる前記オーディオ信号の符号化されたユニットを出力するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記現在符号化の対象となっているユニットに対するメインの情報は、前記現在符号化の対象となっているユニットに対する再構成と、前記現在符号化の対象となっているユニットに対する予測との1又はそれより多くの相違点を表す残余信号パラメータを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記冗長な情報を符号化するステップは、閉ループエンコーダ検索において、前記以前に符号化されたユニットに対する励起信号の情報がないと仮定する、前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータを判定することにより、前記冗長な情報を生成するステップであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記オーディオエンコーダはリアルタイム音声エンコーダであり、前記オーディオ信号は符号化された音声であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、適応コードブックステージに続く固定コードブックステージにおける固定コードブックに対するパラメータであり、前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、コードブックインデックス及びコードブック利得を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記適応コードブックステージにおける適応コードブックに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、前記以前に符号化されたユニットの励起信号の履歴を参照して、現在符号化の対象となっているユニットに対する励起信号を表すが、前記固定コードブックは、前記励起信号の履歴を参照することなく、前記励起信号を表すことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- オーディオデコーダにおいてオーディオ信号のユニットを復号化する方法であって、
現在復号化の対象となっているオーディオ信号ユニットにおけるメインの情報を復号化するステップであって、前記メインの情報は、前記オーディオ信号の以前のユニットのセグメントにおける情報を参照し、前記オーディオ信号の前記以前のユニットの前記セグメントの前記参照された情報は、前記現在復号化の対象となっているユニットを復号化することをサポートする、ステップと、
前記現在復号化の対象となっている前記オーディオ信号における冗長な情報を復号化するステップであって、前記冗長な情報は、1またはそれより多くの余分なコードブックステージに対する1またはそれより多くのパラメータを含み、前記冗長な情報は、前記オーディオ信号の前記以前のユニットが利用できない場合、前記現在復号化の対象となっている前記ユニットを復号化することをサポートする、ステップと、
前記オーディオ信号の復号化されたユニットを出力するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記オーディオ信号の前記以前の信号が利用できない場合、前記現在符号化の対象となっているユニットを復号化するステップにおいて、前記メインの情報の少なくともいくつか及び前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータを使用し、
前記オーディオ信号の前記以前の信号が利用できる場合、前記現在符号化の対象となっているユニットを復号化するステップにおいて、前記メインの情報を使用するが、前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータを使用しない
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記現在符号化の対象となっているユニットに対する前記メインの情報は、前記現在復号化の対象となっているユニットに対する再構成と、前記現在復号化の対象となっているユニットに対する予測との1またはそれより多くの相違点を表す残余信号パラメータを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記オーディオデコーダは音声デコーダであり、前記オーディオ信号は音声であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、適応コードブックステージに続く固定コードブックステージにおける固定コードブックに対するパラメータであり、前記1又はそれより多くの余分なコードブックステージに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、コードブックインデックス及びコードブック利得を含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記適応コードブックステージにおける適応コードブックに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、前記オーディオ信号の前記以前のユニットに対する励起信号の履歴を参照して、前記復号化の対象となっているユニットに対する励起信号を表すが、前記固定コードブックに対する前記1又はそれより多くのパラメータは、前記励起信号の履歴を参照することなく、前記励起信号を表すことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- オーディオデコーダであって、
現在復号化の対象となっているオーディオ信号のユニットにおけるメインの情報を復号化し、前記メインの情報は、前記オーディオ信号の前記以前のユニットのセグメントにおける情報を参照し、前記オーディオ信号の前記以前の情報の前記セグメントにおける前記参照された情報は、前記現在復号化の対象となっているユニットを復号化することをサポートし、
前記現在復号化の対象となっているオーディオ信号のユニットにおける冗長な情報を復号化し、前記冗長な情報は、1またはそれより多くの余分なコードブックステージに対する1またはそれより多くのパラメータを含み、前記冗長な情報は、前記オーディオ信号の前記以前のユニットが利用できない場合、現在復号化の対象となっている前記ユニットを復号化することをサポートし、
前記オーディオ信号の復号化されたユニットを出力する
ように構成されたことを特徴とするオーディオデコーダ。
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