JP3266179B2 - 符号化音声復号装置 - Google Patents
符号化音声復号装置Info
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Description
に関し、特に、復号音声信号の標本化周波数を低減する
ための手法に関する。
効率良くしかも高品質に符号化及び復号する手法とし
て、例えば、エムペグ/オーディオ(MPEG/Aud
io)が知られている。このエムペグ/オーディオ(M
PEG/Audio)については、例えば、「1993
年、アイ・エス・オー/アイ・イー・シー 11172
−3、コーディング・オブ・ムービング・ピクチャーズ
・アンド・アソシエイティッド・オーディオ・フォー・
ディジタル・ストレージ・メディア・アット・アップ・
トゥ・アバウト・1.5メガビットパーセカンド(IS
O/IEC 11172−3,Coding of M
oving Pictures and Associ
ated Audio for Digital St
orageMedia at up to about
1.5Mb/s)」(以下文献1と呼ぶ)に記載され
ている。
声復号装置について説明する。
いて、エムペグ/オーディオ(MPEG/Audio)
レイヤ1(Layer1)を例にとってその動作を説明
する。
(MPEG/Audio)レイヤ1(Layer1)規
格に従って符号化された圧縮信号が入力される。
io)レイヤ1(Layer1)規格の符号化装置で
は、符号化対象となる音声信号を32個の周波数帯域に
写像し、各周波数帯域毎に12個の信号をまとめて正規
化及び量子化する。圧縮信号には、正規化処理で用いた
正規化係数が各周波数帯域に1個ずつ合計32個、量子
化処理で用いた量子化幅が各周波数帯域に1個ずつ合計
32個、正規化されて量子化された周波数帯域信号が各
周波数帯域に12個ずつ合計12×32=384個が符
号化され格納されている。
幅、正規化係数、及び正規化されて量子化された周波数
帯域信号に分離する。そして、量子化幅と正規化されて
量子化された周波数帯域信号とは逆量子化手段3へ出力
され、正規化係数は逆正規化手段4へ出力される。
された周波数帯域信号に量子化幅を乗じて、正規化され
た周波数帯域信号を求める。そして、この正規化された
周波数帯域信号は逆正規化手段4へ出力される。
帯域信号に正規化係数を乗じて、周波数帯域信号を求め
る。そして、周波数帯域信号は逆写像手段5へ出力され
る。
ンクにより周波数帯域信号から復号音声信号を求め、出
力端子6へ出力する。
6を参照して説明する。
帯域から各1サンプルの信号を取り出す。そして、これ
らの信号サンプルを、周波数が低い順にまとめて、数1
を構成する。
クトルW(数2)を数3として、ベクトルVの要素値を
シフトする。
×32要素からなる2次元ベクトル(数4)を用いて、
数5を計算する。
出して、数6を生成する。ベクトルUの各要素は、数7
で計算される。
クトルV(数8)の各要素値を計算する。ベクトルWの
各要素値は、予め設定された値が準備された数9を用い
て、数10として計算される。
音声信号S[j](j=0,1,…,31)を得る。
ジタルアナログ変換装置によりアナログ信号に変換され
た後、スピーカ又はヘッドホンなどの音声出力装置から
出力される。
エムペグ/オーディオ(MPEG/Audio)規格で
は、32kHz、44.1kHz、48kHzが使用可
能である。従って、デジタルアナログ変換装置が、これ
らの標本化周波数に対応していない場合、復号音声信号
の標本化周波数を変換する必要が生じる。
せたい際にも、復号音声信号の標本化周波数の低減が必
要となる。例えば、エムペグ/オーディオ(MPEG/
Audio)規格で用いられる48kHz、直線16ビ
ットで標本化されたステレオ復号音声信号をデジタルア
ナログ変換装置へ伝送するためには、1秒当り4800
0×16×2=1536000ビットのデータ伝送能力
を必要とする。このデータ伝送能力がない場合、もしく
は、このデータ伝送処理の負荷を減少させたい場合に
も、復号音声信号の標本化周波数を低減させる必要が生
じる。
手法について説明する。
復号装置に間引き手段8及び出力標本化周波数低減倍率
指定手段9が追加されている。図示の例では、出力標本
化周波数低減倍率指定手段9が指定する割合で、間引き
手段8が復号音声信号サンプルを間引き、これによっ
て、標本化周波数を低減させている。
を1/M(Mは正の整数)に低減させたい場合、出力標
本化周波数低減倍率指定手段9は出力標本化周波数低減
倍率Mを間引き手段8に出力する。間引き手段8は、逆
写像手段5が出力する音声信号の各サンプルを時間順に
Mサンプルまとめ、その中で1サンプルのみを出力端子
6へ出力し、残りの(M−1)サンプルを破棄する。
である場合には、出力標本化周波数倍率指定手段9はな
くてもよい。
逆写像手段5が出力する復号音声信号が、間引き手段8
が出力する復号音声信号の標本化周波数の1/2以上の
周波数成分を含むと、間引き手段8によって出力端子6
へ出力される復号音声信号は、エイリアシングノイズが
付加され、復号音声品質が劣化してしまう。
5に示す符号化音声復号装置が知られている。図5を参
照すると、図4に示す符号化音声復号装置に低周波通過
フィルタ11が追加されている。図示の例では、低周波
通過フィルタ11が、逆写像手段5が出力する復号音声
信号から、間引き手段8が出力する復号音声信号の標本
化周波数の1/2以上となる周波数成分を除去する結
果、間引き手段8においてエイリアシングノイズが発生
しない。
1は10から500個程度のフィルタ係数と逆写像手段
5の出力音声信号との積和演算を行う関係上、演算量が
増加してしまう。
符号化音声復号装置では、復号音声信号の標本化周波数
低減処理を間引き処理のみで行った場合、エイリアシン
グノイズが加わり、復号音声信号の品質が劣化してしま
うという問題点がある。
復号音声信号の標本化周波数低減処理を低周波通過フィ
ルタと間引き処理と行った場合、低周波通過フィルタに
おける処理が10乃至500個程度のフィルタ係数と逆
写像手段5の出力音声信号との積和演算によって行われ
る関係上、多数の乗算及び加算演算が必要となり、その
結果、演算量が大幅に増加してしまうという問題点があ
る。
も高品質な復号音声信号を得ることのできる符号化音声
復号装置を提供することにある。
号を複数の周波数帯域に分割して各周波数帯域毎に周波
数帯域信号を正規化及び量子化して生成された符号化音
声信号を復号する際に用いられ、前記符号化音声信号を
入力信号として受け前記入力信号を量子化値と量子化幅
と正規化係数とに分離する分離手段と、各周波数帯域毎
に前記量子化値に前記量子化幅を乗じることにより逆量
子化して逆量子化信号を生成する逆量子化手段と、各周
波数帯域毎に前記逆量子化信号に前記正規化係数を乗じ
ることにより逆正規化して逆正規化信号を生成する逆正
規化手段と、前記逆正規化信号を前記音声信号に変換す
る逆写像手段とを有する符号化音声復号装置において、
出力標本化周波数低減倍率を指定する第1の手段と、前
記逆写像手段に入力される信号を前記出力標本化周波数
低減倍率が示す割合で信号を零値にする第2の手段と、
前記逆写像手段が出力する音声信号を前記出力標本化周
波数低減倍率が示す割合で間引いて出力する第3の手段
とを有することを特徴とする符号化音声復号装置が得ら
れる。
の周波数帯域に分割して各周波数帯域毎に周波数帯域信
号を正規化及び量子化して生成された符号化音声信号を
復号する際に用いられ、前記符号化音声信号を入力信号
として受け前記入力信号を量子化値と量子化幅と正規化
係数とに分離する分離手段と、各周波数帯域毎に前記量
子化値に前記量子化幅を乗じることにより逆量子化して
逆量子化信号を生成する逆量子化手段と、各周波数帯域
毎に前記逆量子化信号に前記正規化係数を乗じることに
より逆正規化して逆正規化信号を生成する逆正規化手段
と、前記逆正規化信号を前記音声信号に変換する逆写像
手段とを有する符号化音声復号装置において、前記逆写
像手段は複数の逆写像部を有し、該複数の逆写像部は互
いに異なる出力標本化周波数低減倍率に対応しており、
さらに、前記出力標本化周波数低減倍率を指定する第1
の手段と、前記複数の逆写像部から前記出力標本化周波
数低減倍率に対応した一つの逆写像部を選択して使用す
る第2の手段を有することを特徴とする符号化音声復号
装置が得られる。
て説明する。
置は、図3に示す符号化音声復号装置の構成要素に加え
て、さらに、零代入手段7、間引き手段8、出力標本化
周波数低減倍率指定手段9を備えている。なお、他の構
成要素については図3に示す構成要素と同一である。
/オーディオ(MPEG/Audio)レイヤ1(La
yer1)規格に従って符号化された圧縮信号が入力さ
れる。分離手段2では、圧縮信号を分離して、量子化幅
と正規化されて量子化された周波数帯域信号とを逆量子
化手段3に出力し、正規化係数を逆正規化手段4に出力
する。逆量子化手段3では、前述のようにして、正規化
された周波数帯域信号を求める。逆正規化手段4では、
正規化された周波数帯域信号に正規化係数を乗じて、周
波数帯域信号を求める。
出力標本化周波数低減倍率Mを零代入手段7及び間引き
手段8に出力しており、零代入手段7では、まず、出力
標本化周波数低減倍率指定手段9が指定する出力標本化
周波数低減倍率Mに基づいて上限周波数帯域Nを計算す
る。
の総数をSとした場合、N=INT(S÷M)として上
限周波数帯域Nを求める。ここで、INT(x)はxの
整数部分を示す関数とする。
が出力する信号において、つまり、周波数帯域信号にお
いて、最も周波数が高い周波数帯域から順に(S−N)
個の周波数帯域の周波数帯域信号をすべて零にする。そ
して、零代入手段7の出力信号は逆写像手段5に与えら
れる。
リフェーズフィルタバンクによって周波数帯域信号から
復号音声信号を求める。この復号音声信号を間引き手段
8に与える。
る信号サンプルを時間順にM個ずつまとめてグループを
形成し、グループにおける最初の1サンプルのみを出力
端子6へ出力し、その他の(M−1)サンプルを破棄す
る。
グループの最初の1サンプルではなく、グループの任意
の1サンプルでもよい。
/Audio)レイヤ1(Layer1)規格におい
て、48kHzで出力される復号音声信号の標本周波数
を24kHzへ低減したい場合を考えると、出力標本化
周波数低減倍率指定手段9から零代入手段7及び間引き
手段8へ出力標本化周波数低減倍率M=48÷24=2
が出力される。
出力標本化周波数低減倍率Mと周波数帯域の総数Sから
上限周波数帯域Nを計算する。エムペグ/オーディオ
(MPEG/Audio)レイヤ1(Layer1)規
格においては、S=32であるから、N=INT(32
÷2)=16となる。次に、零代入手段7では、逆正規
化手段4が出力する、32帯域の周波数帯域信号のうち
最も周波数が高い周波数帯域から順に(32−N)=1
6個の周波数帯域の周波数帯域信号をすべて零にする。
数低減倍率M=2を用いて、逆写像手段5が出力する信
号サンプルを時間順に2個ずつまとめて、その中から最
初の1サンプルのみを出力端子6へ出力し、その他の1
サンプルを破棄する。
段8とよって、復号音声信号の標本化周波数を低減させ
ると、低周波通過フィルタを不要となって、復号音質を
劣化させることなく、演算量を削減することができる。
音声復号装置の他の零について説明する。
写像手段5の代わりに逆写像手段51乃至53を用い、
さらに、出力標本化周波数低減倍率指定手段9及び逆写
像手段選択器10を備えている。なお、他の構成要素に
ついては、図3に示す構成要素と同一であるので説明を
省略する。
出力標本化周波数低減倍率Mを逆写像手段選択器10に
出力する。なお、出力標本化周波数低減倍率Mの決定方
法は、図1で説明した手法で行われるが、図示の例で
は、出力標本化周波数低減倍率Mは周波数帯域の総数S
の約数でなければならない。つまり、エムペグ/オーデ
ィオ(MPEG/Audio)規格において、周波数帯
域の総数Sは32であるから、この例では、出力標本化
周波数低減倍率Mは1、2、4、8、16、32のいず
れかとなる。
Mの値に応じて使用する逆写像手段が異なる。そのた
め、Mの取り得る数と同じ数の逆写像手段が用意され
る。ここでは、説明を簡単にするため、M=1、2、4
という3種類の値を取り得る場合について説明する。つ
まり、図示の例では、M=1の場合には、逆写像手段選
択器10によって、逆写像手段51が選択され、M=2
の場合には、逆写像手段52が選択される。そして、M
=4の場合には、逆写像手段53が選択されるが、前述
のように、逆写像手段の総数は、出力標本化周波数低減
倍率Mの取り得る数に依存するため、逆写像手段の総数
は、3以外でもよい。
数低減倍率Mに応じて複数の逆写像手段51乃至53の
うちの一つ選択して選択逆写像手段に逆正規化手段4の
出力信号を出力する。
ある場合には、逆写像手段選択器10は逆写像手段51
を選択する。逆写像手段51は、逆正規化手段4の出力
信号を逆写像処理して、復号音声信号を出力端子6へ出
力する。
はおこなわれないため、逆写像手段151の動作は、図
3に示す逆写像手段5と同様である。
合には、逆写像手段選択器10は逆写像手段52を選択
する。逆写像手段52は、逆正規化手段4の出力信号を
逆写像処理して、1/M=1/2に標本化周波数が低減
された復号音声信号を出力端子6へ出力する。
合には、逆写像手段選択器10は逆写像手段53を選択
する。逆写像手段53は、逆正規化手段4の出力信号を
逆写像処理して、1/M=1/4に標本化周波数が低減
された復号音声信号を出力端子6へ出力する。
及び逆写像手段53の動作について説明する。
周波数帯域から各1サンプルの信号を取り出す。そし
て、これらの信号サンプルを周波数が低い順にまとめ
て、数12を構成する。なお、上限周波数帯域Nは、図
1に関連して説明したように、N=INT(32÷M)
である。
クトルV(数13)を数14として、ベクトルVの要素
値をシフトする。
×32要素からなる2次元ベクトル(数15)を用い
て、数16を計算する。
抜き出し、数17を生成する。ベクトルUの各要素は、
数18として計算される。
クトルW(数19)の各要素値を計算する。ベクトルW
の各要素値は、予め設定された値が準備された数20を
用いて数21として計算される。
音声信号S[j](j=0,1,…,N−1)を得る。
としているが、図7に示すステップB1では、上限周波
数帯域N以上の周波数帯域信号を処理対象としないた
め、入力信号を数24とする。
そのインデクスがMの整数倍のものしか使用しない。そ
のため、ステップB3においては、ベクトルVの計算に
おいて、インデクスiがMの整数倍のもののみを計算す
ればよい。また、ステップB1においては、i=N,N
+1,…,31についてのS[i]を処理対象としない
ため、シグマ演算におけるkの上限値は、図6に示すス
テップA3では31あったのに対して、ステップB3で
は(N−1)となる。
算回数が(64×32)回であったのに対して、ステッ
プB3では(64÷M×32÷M)回となり、1/(M
×M)に削減される。
3では(64×32)回であったのに対して、ステップ
B3では(64÷M×32÷M)回となり、1/(M×
M)に削減される。
については、そのインデクスがMの整数倍のものしか使
用しない。そのため、ステップB4においては、ベクト
ルUの計算において、インデクスがMの整数倍のものの
みを計算すればよい。
については、そのインデクスがMの整数倍のものしか使
用しない。そのため、ステップB5においては、ベクト
ルWの計算において、インデクスiがMの整数倍のもの
のみを計算すればよい。
算回数が512回であったのに対して、ステップB5で
は(512÷M)回となり、1/Mに削減される。
ルの出力音声信号を計算しているが、図7に示す例で
は、出力端子6へ出力される(32÷M)サンプルの出
力音声信号のみを計算する。この結果、図6に示すステ
ップA6では加算回数が(32×32)回であったのに
対して、ステップB6では(32×32÷M)回とな
り、1/Mに削減される。
波数側の周波数帯域における信号値について逆写像処理
をおこなわず、かつ、出力端子へ出力されない信号に関
する演算をおこなわない。これによって、復号音声品質
を劣化させることなく、演算量を削減することができ
る。
60回であった処理が、図2に示す符号化音声復号装置
では、M=2の場合、加算1024回、乗算768回
で、M=4の場合、加算384回、乗算256回とな
る。
いて、出力標本化周波数低減倍率Mを逆量子化手段3及
び逆正規化手段4に与えて、逆写像手段で処理対象とな
らない周波数帯域について逆量子化処理及び逆正規化処
理を省略するようにしてもよい。
逆写像手法について、その演算量を削減する手法につい
て述べたが、逆写像手法については、他にも種々の手法
を用いることができる。そして、他の手法においても、
上述したように(図2で説明したように)、高周波数側
の周波数帯域における信号値について逆写像処理を省略
するとともに出力端子へ出力されない信号に関する演算
を省略して、演算量を削減することができる。
数側の周波数帯域における信号値を零にするようにした
から、低周波通過フィルタにおける積和演算が不要とな
り、その結果、復号音声信号の標本化周波数を低減する
際の処理において、復号音声品質を劣化させることな
く、演算量を削減できるという効果がある。
帯域における信号値について逆写像処理をおこなわない
ようにしたから、低周波通過フィルタにおける演算が不
要となり、しかも、出力端子へ出力さされない信号に関
する演算を行わないようにしたから、復号音声信号の標
本化周波数を低減する際の処理において、復号音声品質
を劣化させることなく、演算量を削減できるという効果
がある。
ブロック図である。
示すブロック図である。
ク図である。
ロック図である。
示すブロック図である。
フローチャートである。
フローチャートである。
Claims (7)
- 【請求項1】 音声信号を複数の周波数帯域に分割して
各周波数帯域毎に周波数帯域信号を正規化及び量子化し
て生成された符号化音声信号を復号する際に用いられ、
前記符号化音声信号を入力信号として受け前記入力信号
を量子化値と量子化幅と正規化係数とに分離する分離手
段と、各周波数帯域毎に前記量子化値に前記量子化幅を
乗じることにより逆量子化して逆量子化信号を生成する
逆量子化手段と、各周波数帯域毎に前記逆量子化信号に
前記正規化係数を乗じることにより逆正規化して逆正規
化信号を生成する逆正規化手段と、前記逆正規化信号を
前記音声信号に変換する逆写像手段とを有する符号化音
声復号装置において、出力標本化周波数低減倍率を指定
する第1の手段と、前記逆写像手段に入力される信号を
前記出力標本化周波数低減倍率が示す割合で信号を零値
にする第2の手段と、前記逆写像手段が出力する音声信
号を前記出力標本化周波数低減倍率が示す割合で間引い
て出力する第3の手段とを有することを特徴とする符号
化音声復号装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載された符号化音声復号装
置において、前記第2の手段は前記出力標本化周波数低
減倍率に周波数帯域の総数を乗じて整数化した第1の値
と周波数帯域の総数から前記第1の値を減じた第2の値
とを求め、周波数が高い順に前記第2の値が示す数の周
波数帯域について該周波数帯域が含む信号に零値を代入
し、前記第3の手段は前記逆写像手段が出力する前記音
声信号を前記出力標本化周波数低減倍率が示す割合で間
引いた信号を出力するようにしたことことを特徴とする
符号化音声復号装置。 - 【請求項3】 音声信号を複数の周波数帯域に分割して
各周波数帯域毎に周波数帯域信号を正規化及び量子化し
て生成された符号化音声信号を復号する際に用いられ、
前記符号化音声信号を入力信号として受け前記入力信号
を量子化値と量子化幅と正規化係数とに分離する分離手
段と、各周波数帯域毎に前記量子化値に前記量子化幅を
乗じることにより逆量子化して逆量子化信号を生成する
逆量子化手段と、各周波数帯域毎に前記逆量子化信号に
前記正規化係数を乗じることにより逆正規化して逆正規
化信号を生成する逆正規化手段と、前記逆正規化信号を
前記音声信号に変換する逆写像手段とを有する符号化音
声復号装置において、前記逆写像手段は複数の逆写像部
を有し、該複数の逆写像部は互いに異なる出力標本化周
波数低減倍率に対応しており、さらに、前記出力標本化
周波数低減倍率を指定する第1の手段と、前記複数の逆
写像部から前記出力標本化周波数低減倍率に対応した一
つの逆写像部を選択して使用する第2の手段を有するこ
とを特徴とする符号化音声復号装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載された符号化音声復号装
置において、前記複数の逆写像部は処理対象とする周波
数帯域信号の周波数上限値がそれぞれ異なることを特徴
とする符号化音声復号装置。 - 【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載された符号
化音声復号装置において、前記複数の逆写像部は前記逆
正規化信号を互いに異なる比率で間引処理して前記音声
信号を出力するようにしたことを特徴とする符号化音声
復号装置。 - 【請求項6】 請求項3乃至請求項5のいずれかひとつ
に記載された符号化音声復号装置において、前記複数の
逆写像部の各々は処理対象外の周波数帯域に関する演算
を省略するようにしたことを特徴とする符号化音声復号
装置。 - 【請求項7】 請求項3乃至請求項6のいずれかに記載
された符号化音声復号装置において、前記複数の逆写像
部の各々は、出力されない信号サンプルに関する演算を
省略することにしたことを特徴とする符号化音声復号装
置。
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JP34626896A JP3266179B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 符号化音声復号装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34626896A JP3266179B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 符号化音声復号装置 |
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JPH10187192A JPH10187192A (ja) | 1998-07-14 |
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---|---|---|---|---|
CN107332291A (zh) * | 2016-04-29 | 2017-11-07 | 深圳市泰金田科技有限公司 | 电动汽车无线充电对准系统、对准方法及车辆端装置 |
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