JP2014059570A - 合成フィルターバンク、フィルタリング方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の時間領域入力フレームをフィルタリングするための合成フィルターバンク100は、各入力フレームは複数の順序良く整列された入力値110iを含み、複数のウィンドウ処理後フレームを生成するためのウィンドウ処理部110を含み、各ウィンドウ処理後フレームは複数のウィンドウ処理後サンプルを含み、ウィンドウ処理部はサンプル先行値を使用して重複方式で複数の入力フレームを処理し、サンプル先行値は一つの入力フレーム内の整列された入力サンプルの個数を2で割った数よりも小さい。また、複数の出力値110oの出力フレームを出力するための時間/周波数コンバータ120を含み、出力フレームは入力フレームの時間表示である。
【選択図】図1
Description
は正の整数、kはフレーム指数を示す整数)複数の入力フレームをフィルタリングするための合成フィルターバンクの一実施形態は、それぞれが入力値yk(0),…、yk(M−1)に基づく2M個の順序良く整列された出力サンプルxk(0),…,xk(2M−1)
を含む複数の出力フレームを生成するための逆転IV型離散余弦変換周波数/時間コンバータを含む。この合成フィルターバンクの一実施形態は、また、それぞれが以下の式に基づく複数のウィンドウ処理後サンプルzk(0),…,zk(2M−1)を含む複数のウィンドウ処理後フレームを生成するためのウィンドウ処理部を含む。
残余部分内の一つの加算後サンプルは、少なくとも3個のウィンドウ処理後フレームからの少なくとも3個のウィンドウ処理後サンプルを合算することで生成され、開始部分内の一つの加算後サンプルのために、少なくとも2個の異なるウィンドウ処理後フレームからの少なくとも2個のウィンドウ処理後サンプルを合算することで生成される。残余部分の一つの加算後サンプルを得るために合算されるウィンドウ処理後サンプルの個数は、開始部分の一つのサンプルを得るために合算されるウィンドウ処理後サンプルの個数よりも少なくとも1多い。あるいは、ウィンドウ処理部は、それぞれのウィンドウ処理後フレームのために、出力サンプルの整列順序の上で少なくとも最初の出力値を無視するか、あるいは、それに対応するウィンドウ処理後サンプルを既定値又は既定範囲内の少なくとも一つの値にセットする。重複/加算器は、加算後フレームの残余部分の加算後サンプルを、少なくとも3個の異なるウィンドウ処理後フレームからの少なくとも3個のウィンドウ処理後サンプルに基づき生成し、開始部分の加算後サンプルを、少なくとも2個の異なるウィンドウ処理後フレームからの少なくとも2個のウィンドウ処理後サンプルに基づき生成する。
…、yk(M−1)を含む(Mは正の整数、kはフレーム指数を示す整数)複数の入力フレームをフィルタリングするための合成フィルターバンクを含む。また、それぞれが入力値yk(0),…、yk(M−1)に基づく2M個の順序良く整列された出力サンプルxk(0),…,xk(2M−1)を含む複数の出力フレームを生成するための逆転IV型離散余
弦変換周波数/時間コンバータを含む。このデコーダの一実施形態は、また、それぞれが以下の式に基づく複数のウィンドウ処理後サンプルzk(0),…,zk(2M−1)を含む複数のウィンドウ処理後フレームを生成するためのウィンドウ処理部を含む。
される。各ウィンドウ処理後フレームは複数のウィンドウ処理後サンプルを含み、ウィンドウ処理部110は、また、後に図2を参照してより詳細に説明するが、サンプル先行値を使用して重複方式で複数のウィンドウ処理後フレームを処理する。
。
するという点で「意味のある」符号化された入力サンプルを含む場合、これらの入力サンプルは次の入力フレーム130−(k+1)の部分150−2の一部となる。しかし、解析フィルターバンクの実施形態の多くの応用において、この場合はさらなる遅延を生じさせる可能性があるので、最適な実施ではない。
の構成において、それぞれがサンプル先行値M(矢印170)と同じ長さである部分が数個使用され、フレームに基づくシステムの場合には、その数は3以上である。別の場合には、原則的に、サンプル先行値の2倍よりも大きい任意の個数の入力サンプルが各入力フレーム130に使用できる。
するものであってもよい。この場合、入力フレーム130の第1部分150−1及びウィンドウ処理後フレームのこれに相当する部分は、入力フレーム130の他の部分150−2〜150−4及びウィンドウ処理後フレームのこれらに相当する部分と比較して、少ない個数の値又はサンプルを含む。
するものであってもよい。
長さに関する説明は、初期部分160と入力フレーム130内の初期部分の存在に関する別の選択肢に関して説明するように、ウィンドウ処理後フレームの長さにも当てはめられる。
指数nに対応する入力サンプル又は入力値を表しているということである。
ンドウ係数w(n)は、付録の表1、またいくつかの実施形態の場合にはN=960及びN=1024のための付録の表3に示される関係に従うものであってもよい。さらに、ウィンドウ係数は、いくつかの実施形態の場合にはN=960及びN=1024それぞれのための付録の表2,4に示される値を含んでいてもよい。
である。出力フレームxi,kのスペクトル係数又は出力値は、以下の式に基づき生成され
る。
処理後フレームのウィンドウ処理後サンプル、又は時間/周波数コンバータ120へのウィンドウ処理後の一連の入力である。さらに、kはスペクトル係数指数を示す整数であり、Nは出力フレームの出力値の個数の2倍を示す整数、あるいは前述したように、ER AAC LDコーデックで適用されるようなウィンドウシーケンス値に基づく一つの変換ウィンドウのウィンドウ長さである。整数n0はオフセット値であり、以下のように求め
られる。
ーバンク100の一実施形態は、前述のER AAC LDコーデックから派生するいわゆるエラー対応改良オーディオコーデック超低遅延型(ER AAC ELD)の構成で実現できる。前述したように、低遅延フィルターバンクを解析フィルターバンク100の一実施形態として適用するために、ER AAC LDコーデックの解析フィルターバンクが解析フィルターバンク100の一実施形態となるように変更される。解析フィルターバンク100の一実施形態及び/又は後に詳述するような合成フィルターバンクの一実施形態を含むER AAC ELDコーデックは、一般的なビットレートの低いオーディオ符号化を非常に低遅延の符号化/復号化が必要とされる応用まで拡張して使用できる可能性を提供する。例えば完全二重のリアルタイム通信の分野から例が挙げられ、この分野において、解析フィルターバンク、合成フィルターバンク、デコーダ、エンコーダ、ミキサー、会議システムのような多様な実施形態が可能である。
して既に述べたように、重み付け関数は、例えば、オーディオ信号の大きさの対数依存のような人間の耳の聴力又は聴覚特性を含む心理音響モデルに基づくものであってもよい。
0に応じて、全く異なるように改造又は構成されてもよい。
とも部分的に重み付けするように構成されていてもよい。さらに又はあるいは、ウィンドウ処理部220はウィンドウ関数280等を使用してもよい。
使用するということは、単に簡便さのために選択しただけである。図4の実施形態において、各出力/ウィンドウ処理後フレーム240は、4個の部分260−1〜260−4を含む。しかし、原則的に、合成フィルターバンクの一実施形態において、出力又はウィンドウ処理後フレームは、加算後フレーム290の加算後サンプルの個数の2倍よりも1多い個数のウィンドウ処理後サンプルを含んでいればよい。つまり、合成フィルターバンク200の一実施形態において、各ウィンドウ処理後フレームは単に2M+1個のウィンドウ処理後サンプルを含むものであってもよい。
与えるように構成され得る。
タN=360又は他の値に基づき動作し得る。
ーダ、デコーダの実施形態の構成において超低遅延符号化モードを可能にするという利点を提供し得る。解析フィルターバンク又は合成フィルターバンクの一実施形態を実行することにより、低遅延ウィンドウ関数を含むフィルターバンクの一実施形態の詳細な実施状況により、いくつかの利点が得られ、この解析フィルターバンク又は合成フィルターバンクの一実施形態は、図5〜図11を参照して後に詳述するウィンドウ関数のうちの一つを有していてもよい。図2を参照して、フィルターバンクの一実施形態は、技術的現状のコーデックで使用されている直交ウィンドウに基づくコーデックと比較して、遅延を生じさせる。例えば、パラメータN=960に基づくシステムの場合に、960個のサンプルから700個のサンプルへの遅延の低下、つまり48kHzのサンプリング周波数において20msの遅延から15msの遅延への低下が達成できる。さらに、以下に示すように、合成フィルターバンク及び/又は解析フィルターバンクの一実施形態の周波数応答は、正弦ウィンドウを使用したフィルターバンクに非常に類似している。いわゆる低重複ウィンドウを使用したフィルターバンクと比較すると、この周波数応答は非常に良い。さらに、プレエコー特性に関して、低重複ウィンドウに類似しているので、合成フィルターバンク及び/又は解析フィルターバンクの一実施形態は、その詳細な実施状況により、質と低遅延の間での非常に良いトレードオフを実現することができる。さらに、例えば会議システムの一実施形態の構成に使用できる利点は、ただ一つのウィンドウ関数があらゆる種類の信号を処理するのに使用できるということである。
ーバンク200の実施形態の詳細な実施状況により、これらの120個の0のウィンドウ係数が応用可能な場合、前述したように、これらは解析フィルターバンク及び合成フィルターバンクの実施形態におけるウィンドウ処理後フレームの初期部分160,270を形成することになる。しかし、初期部分160,270が存在しない場合でも、これら120個の0のウィンドウ係数は、解析フィルターバンク100及び合成フィルターバンク200の実施形態のウィンドウ処理部110、時間/周波数コンバータ120、ウィンドウ処理部220及び重複/加算器230によって、それに応じて異なるフレームを処理するように解釈される。
されるいわゆる正弦ウィンドウ関数が点線で示されている。図6の二つのグラフに示されているような正弦ウィンドウ関数と低遅延ウィンドウ関数との直接的な比較は、図5を参照して説明したような時間ウィンドウの異なる時間対象を示す。正弦ウィンドウはたった960個のサンプルから定義されていることは別にしても、解析フィルターバンクの一実施形態に使用される場合(上部のグラフ)及び合成フィルターバンクの一実施形態に使用される場合(下部のグラフ)のこれら二つのウィンドウ関数の最も決定的な違いは、正弦ウィンドウフレーム関数は短い定義集合の中心点に関して対称であり、定義集合の最初の120個の要素に、(ほとんどの)0よりも大きいウィンドウ係数を含んでいるということである。それとは対照的に、前述したように、低遅延ウィンドウ関数は120個の(理想的には)0の値のウィンドウ係数を含み、正弦ウィンドウの定義集合に比べて長い定義集合の中心点に関して明らかに非対称である。
と同じ特徴を有している。より詳しくは、ここでも、正弦ウィンドウ(図7の上部グラフ)は、指数511と512の間にある定義集合の妥当な中心点に関して対称である。正弦ウィンドウはM=512の辺りで最大値を有し、この最大値から定義集合の境界に向かって0に降下する。
を示し、また、図10,11のプロットはどちらも正弦ウィンドウの周波数応答を示し、周波数の軸と強度の軸(dB)に関して同じ目盛りであるので、低重複ウィンドウと低遅延ウィンドウの比較も簡単に行える。従って、合成フィルターバンクの一実施形態及び解析フィルターバンクの一実施形態に簡単に使用できる低遅延ウィンドウは、低重複ウィンドウに比べて、良い周波数応答を提供すると結論づけることができる。
がエンコーダ400の一実施形態に解析フィルターバンク100の前にさらに設置される。解析フィルターバンク後の処理の一例としては、周波数領域での出力フレームの均等化又は他のゲイン調整が実施可能である。
細な実施状況により、前述したように、MDCT又はIMDCTを使用する代わりに多重複を有する別のウィンドウ関数を使用することにより、実質的な遅延低下を達成することができ、同時に、完全な再生を可能にすることができる。このような低遅延フィルターバンクの一実施形態は、フィルター長を短縮せずに、いくつかの実施形態における何らかの状況下で完全な再生特性を保ちながら、再生遅延を低下させることができる。
ている。つまり、MDCTコンバータ510及びQMF解析フィルターバンク520のどちらにも、同じ入力データが与えられる。しかし、MDCTコンバータ510は低帯域情報を出力し、QMF解析フィルターバンク520はSBRデータを出力する。これら両方のデータは一つのビットストリームに合成され、デコーダ530に送られる。
MDCT + IMDCT)及びQMF部品の実施形態からの遅延への影響を含む。
デックの多様な実際の応用は32kHzのサンプリングレートを採用しており、従って、30msの遅延で作動する。同時に、IP基本の通信が重要となってきているので、最近のITUテレコミュニケーションコーデックの遅延条件は大体40msである。別の例として、40msのアルゴリズム遅延を有する最近のG.722.1アネックスCコーダ及び48msの遅延を有するG.729.1コーダが含まれる。このように、低遅延フィルターバンクの一実施形態を含む改良AAC LDコーダ又はAAC ELDコーダによって達成される全体遅延は、一般的なテレコミュニケーションコーダの遅延範囲内に完全に入るようにできる。
ての調整後フレームからの同じサンプル指数に相当する全ての値を加算することで達成できる。
的応用により、周波数領域での合成が可能となる。例えば、二人以上の参加者又は二つ以上のソースを有する(テレビ)会議の場合、いくつかのコーデック信号を受信し、それらを一つの信号に合成しさらに符号化された信号に変換することがしばしば望まれる。エンコーダ側及びデコーダ側における本発明の実施形態を会議システム700及びミキサー600のいくつかの実施形態に採用することで、この実施の方法は、入力信号を復号化し、復号化された信号を時間領域で合成し、合成された信号を周波数領域に再び符号化する単純な方法と比較して、簡素化されている。
デコーダに使用できる合成フィルターバンク800の実施形態をより詳細に説明する。低遅延合成フィルターバンク800の実施形態は従って、解析フィルターバンクまたはエンコーダの実施形態の逆転を示している。
…,yk(M−1)を含む入力フレームが与えられる。ここで、Mは正の整数であり、k
はフレーム指数を示す整数である。時間/周波数コンバータ810は、入力値に基づき2M個の順序良く整列されたサンプルを生成し、これらの出力サンプルを、前述したようにウィンドウ処理部と重複/加算器を含む合成モジュール820に送る。
),…,zk(2M−1)を含む。
M=512個の入力値を有している場合、ウィンドウ係数w(n)は付録の表5に示されている関係に従うものである。各入力フレームがM=480個の入力値を有している場合、ウィンドウ係数w(n)は付録の表9に示されている関係に従うものである。さらに、付録の表6,10は、それぞれM=512、M=480の場合のリフト係数l(n)の関係を示している。
理数の約半分である。
B)が示されている。前述したように、図23A,23Bの表中のAAC ELDは合成
フィルターバンク、解析フィルターバンク、エンコーダ、デコーダの実施形態又は後述の実施形態を指すものである。つまり、正弦ウィンドウを使用するIMDCTと比較して、図19の低遅延フィルターバンクの効率的な実施形態は、ステートメモリーのMの長さ分の追加、M個の係数の追加、及びリフト係数l(0),…、l(M−1)を必要とする。AAC LDのフレーム長はAAC LCの半分であるので、実施形態が結果的に必要とするメモリー量はAAC LCの範囲内である。
X又はAOT 39は合成フィルターバンク又は解析フィルターバンクの一実施形態と同じである。
しれない。前記の技術に基づく超低遅延オーディオデコーダの性能は、現在普及しているMPEG−4標準のものと比較して、かなり高いものである。しかし、コア符号化の構成は基本的に変わらない。
Claims (9)
- 複数の入力フレームをフィルタリングするための合成フィルターバンクであり、各入力フレームはM個の順序良く整列された入力値yk(0),…,yk(M−1)を含み、Mは
正の整数、kはフレーム指数を示す整数であり、該合成フィルターバンクは以下のものを含む、
複数の出力フレームを出力するための逆転IV型離散余弦変換周波数/時間コンバータであり、各出力フレームは入力値yk(0),…,yk(M−1)に基づく2M個の順序良く整列された出力サンプルxk(0),…,xk(2M−1)を含む、
複数のウィンドウ処理後フレームを生成するためのウィンドウ処理部であり、各ウィンドウ処理後フレームは以下の式に基づくウィンドウ処理後サンプルzk(0),…,zk(2M−1)を含む、
以下の式に基づく複数の中間サンプルmk(0),…,mk(M−1)を含む中間フレームを生成するための重複/加算器、
- 請求項1に記載の合成フィルターバンクであり、前記ウィンドウ処理部において、Mは512であり、ウィンドウ係数w(0),…,w(2M−1)は付録の表5に示されている関係に従うものであり、前記リフターにおいて、リフト係数l(0),…,l(M−1)は付録の表6に示されている関係に従うものである。
- 請求項1に記載の合成フィルターバンクであり、前記ウィンドウ処理部において、ウィンドウ係数w(0),…,w(2M−1)は付録の表7に示されている値を含み、前記リフターにおいて、リフト係数l(0),…,l(2M−1)は付録の表8に示されている値を含む。
- 請求項1に記載の合成フィルターバンクであり、前記ウィンドウ処理部において、Mは480であり、ウィンドウ係数w(0),…,w(2M−1)は付録の表9に示されている関係に従うものであり、前記リフターにおいて、リフト係数l(0),…,l(M−1)は付録の表10に示されている関係に従うものである。
- 請求項4に記載の合成フィルターバンクであり、前記ウィンドウ処理部において、ウィンドウ係数w(0),…,w(2M−1)は付録の表11に示されている値を含み、前記リフターにおいて、リフト係数l(0),…,l(2M−1)は付録の表12に示されている値を含む。
- 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の合成フィルターバンクであり、該合成フィルターバンクはデコーダ内に含まれる。
- 請求項6に記載の合成フィルターバンクであり、前記デコーダは、複数の符号化されたフレームを復号化するためのエントロピーデコーダをさらに含み、該エントロピーデコーダは、符号化されたフレームに基づく複数の入力フレームを該合成フィルターバンクに提供する。
- 複数のオーディオ入力フレームをフィルタリングするための方法であり、各入力フレームはM個の順序良く整列された入力値yk(0),…,yk(M−1)を含み、Mは正の整数、kは入力フレーム指数を示す整数であり、該方法は以下のステップを含む、
逆転IV型離散余弦変換を実行し、入力値yk(0),…,yk(M−1)に基づき複数の出力フレームxk(0),…,xk(2M−1)を出力するステップ、
複数のウィンドウ処理後フレームを生成するステップであり、各ウィンドウ処理後フレームは以下の式に基づくウィンドウ処理後サンプルzk(0),…,zk(2M−1)を含む、
複数の中間フレームを生成するステップであり、各中間フレームは以下の式に基づく複数の中間サンプルmk(0),…,mk(M−1)を含む、
l(0),…,l(M−1)は実数値リフト係数である。 - コンピュータ上で起動された際、請求項8に記載の方法を該コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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