JP3601473B2 - ディジタルオーディオ圧縮回路および伸長回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてMPEG(Moving Picture coding Experts Group)/Audio Layer 2 規格によるディジタルオーディオデータの圧縮/伸長に用いられるディジタルオーディオ圧縮回路および伸長回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、MPEG/Audio規格が制定され、この規格に基づくディジタルオーディオデータの圧縮、伸長技術が放送やオーディオ等の分野で広く用いられつつある。
ところで、CD再生や放送においては、同じソフトを繰り返し再生するということはあまり行われないが、ゲーム等の分野においては、短い効果音を繰り返し再生するということが行われ、このため、ゲーム等の分野においてMPEG/Audio規格に基づく圧縮/伸長技術を用いる場合は、この繰り返し再生ができることが必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、MPEG/Audio規格によるデータ圧縮においては、圧縮データの前部と後部に無音部分が挿入されてしまい、このため、繰り返し再生を行うと、この無音部分のため音が途切れてしまう問題があった。図4(a)に圧縮前のPCM(Pulse Code Moduration)によるディジタルオーディオデータを示し、同図(b)に圧縮処理後の圧縮データを示す。この図に示すように、MPEG2/Audio Layer2規格による圧縮においては、1フレーズの圧縮データの前部に一定サンプル数(二百数十サンプル;以下Aサンプルと言う)の無音部分が挿入され、また、後部に、最後のフレームの有効サンプル数を除いた無効サンプル数に基づく無音部分が挿入される。
【0004】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、繰り返し再生において音の途切れを従来のものより短くすることができるディジタルオーディオ圧縮回路および伸長回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項1に記載の発明は、ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、前記ディジタルオーディオデータに、一定サンプル数の無音データであって圧縮データの先頭無音データが1フレームとなるサンプル数の無音データを付加する手段と、前記圧縮データの最初のフレームを削除する手段とを設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路である。
【0006】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のディジタルオーディオ圧縮回路において、前記圧縮データの最後の1フレームを削除する手段をさらに設けたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のディジタルオーディオ圧縮回路において、前記圧縮データに、該圧縮データの最後のフレームの有効サンプル数を示すデータを付加する手段をさらに設けたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、前記圧縮データの最後の1フレームを削除する手段を設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路である。
【0007】
請求項5に記載の発明は、ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、前記圧縮データに、該圧縮データの最後のフレームの有効サンプル数を示すデータを付加する手段を設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路である。
【0008】
請求項6に記載の発明は、請求項3または請求項5に記載のディジタルオーディオ圧縮回路によって圧縮された圧縮データを伸長するディジタルオーディオ伸長回路であって、前記圧縮データの各フレームについてサブバンドデータに復号するサブバンドデコーダと、該サブバンドデコーダから出力されるサブバンドデータを合成してディジタルオーディオデータに戻す合成手段とを具備するディジタルオーディオ伸長回路において、前記ディジタルオーディオ伸長回路は、前記圧縮データに前記有効サンプル数が付加されていた場合には、該有効サンプル数が示すデータまで出力することを特徴とするディジタルオーディオ伸長回路である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図1は同実施の形態によるデータ圧縮回路1の構成を示すブロック図である。このデータ圧縮回路1は、入力端子2へ印加されるPCMによるディジタルオーディオデータDaを、MPEG2/Audio Layer2 規格によって圧縮し、出力端子3から圧縮データによって形成したビットストリームを出力する。
【0010】
すなわち、このデータ圧縮回路1において、5は無音データ挿入部であり、また、6,7,9,10,11,12はデータ圧縮部を構成する。このデータ圧縮部においてMPEG2/Audio Layer2 規格によるデータ圧縮を行うと、前述したように、フレーズの先頭部分にAサンプルの無音部分が挿入される。そこで、無音データ挿入部5においては、入力端子2のPCMデータDaの先頭に予め(1152−A)サンプルの無音部分を挿入する。図2(a)に無音データ挿入部5の出力である圧縮前のPCMデータを示す。この無音データ挿入部5の処理により、圧縮処理終了時において、フレーズ先頭の無音部分は丁度1フレームとなる。このようにする理由は後に説明する。なお、上記「1152」は、MPEG/Audio Layer2規格における1フレームのサンプル数である。
【0011】
上述した無音データ挿入部5から出力されたPCMデータは、所定サンプル毎にブロック化され、2つのパスに分かれて処理される。まず、一方のパスにおけるサブバンド分析フィルタバンク6は、32サンプルデータ(サブフレーム)毎にPCMデータを等しい帯域幅を持つ32バンドのサブバンドデータに分割する。すなわち、1フレームを36サブフレームに分割し、各サブフレーム毎に32バンドのサブバンドデータに分割する。この場合、各々のサブバンドデータは1/32のサンプリング周波数にダウンサンプルされる。スケールファクタ抽出・正規化回路7は、1フレームにおける各々のサブバンドデータに対し、最大絶対値を持つサンプルを検出する。その値を対数に変換し量子化したものをスケールファクタと呼ぶ。そして、このスケールファクタによって各サブバンドサンプルを除算し、それらの値を±1の範囲内に正規化する。
【0012】
一方、心理聴覚分析部9は、FFT(高速フーリエ変換)による周波数スペクトルの計算を行い、それに基づき各サブバンド毎のマスキングしきい値、すなわち、許容量子化雑音電力を計算して出力する。ビット割当部10は心理聴覚分析部9の出力と、ビットレートで決まる1フレームで使用可能なビット数の制限の下で反復ループ処理により各サブバンド毎の量子化ビット数を決定する。量子化部11は、各サブバンド毎に設定された量子化ビット数でスケールファクタ抽出・正規化回路7から出力されるサブバンドデータを量子化し、ビットストリーム生成部12へ出力する。
【0013】
ビットストリーム生成部12は、まず、量子化された1フレーズのサブバンドサンプルの内の先頭の1フレーム(1152サンプル)を削除する。図2(a)は無音データ挿入部5から出力されるPCMデータを示し、(b)は圧縮後のデータを示している。この図に示すように、圧縮データの先頭部分には、1フレーム(1152サンプル)の無音データが含まれており、上記の処理によってこの無音部分が削除される。次に、ビットストリーム生成部12は、各サブバンドに対するビット割当情報およびスケールファクタをマルチプレックスし、それにヘッダを付けてビットストリームを作成する。この時、最後のフレームの有効サンプル数(図2(b)参照)を検出し、その有効サンプル数を最後のフレームのアンシラリデータとしてビットストリームに書き込む。以上のようにして作成されたビットストリームが出力端子3から出力される。
なお、図2(b)においては無音部分を拡大して記述しているが、実際のビット数は圧縮によって大幅に縮小される。
【0014】
次に、上述したデータ圧縮回路1によって圧縮されたディジタルオーディオデータを伸長するデータ伸長回路について説明する。図3はデータ伸長回路20の構成を示すブロック図である。この図において、21は圧縮データによるビットストリームが印加される入力端子であり、この入力端子21のビットストリームはビットストリームデコード回路26へ供給される。ビットストリームデコード回路26は、ビット割当情報およびスケールファクタ情報等を分離し、制御情報抽出回路22へ出力する。また、各サブフレームデータ(32サンプル分のデータ)を順次サブバンドデコーダ23へ出力する。ここで、各フレーズの最終フレームにおいては、アンシラリデータに含まれる有効サンプル数で定義されたサブフレームまでサブバンドデコーダ23へ出力し、最終フレームのそれ以外のサブフレーム(すなわち、無効なサンプル)はサブバンドデコーダ23へ出力しない。
【0015】
制御情報抽出回路22は、ビット割当情報およびスケールファクタ情報をサブバンドデコーダ23へ出力する。サブバンドデコーダ23は、圧縮データの各サブフレームについて、32のサブバンド毎のサブバンドデータに復号する。すなわち、各サブバンドデータについての逆量子化を行い、スケールファクタを乗算して復号し、復号した32のサブバンドデータをサブバンド合成フィルタバンク24へ出力する。サブバンド合成フィルタバンク24は、サブバンドデコーダ31から出力される32のサブバンドデータを合成してPCMデータに戻し、出力端子25へ出力する。
【0016】
このように、上記実施形態によれば、データ圧縮回路1のビットストリーム生成部12においてPCMデータの先頭の無音部分が削除され、また、ビットストリームデコード回路26において最後のフレームの無音部分が削除される。これにより、データ伸長回路20の出力端子25から、図2(c)に示すように、無音部分のないPCMデータが出力され、この結果、伸長後のPCMデータを繰り返し再生しても、無音部分によって音が途切れることがない。
【0017】
なお、上記実施形態は、ビットストリームデコード回路26において最後のフレームの有効サンプル数を抽出しているが、制御情報抽出回路22が同サンプル数を抽出し、その結果に従ってサブバンドデコーダ23へ入力されるサブフレームを制御してもよい。
また、図5に示すように、制御情報抽出回路22が最後のフレームの有効サンプル数を抽出してサブバンド合成フィルタバンク24へ出力するようにしてもよい。この場合、サブバンド合成フィルタバンク23が最後のフレームの先頭から有効サンプル数が示すサンプルデータを含むサブフレームデータまでを合成してPCMデータに戻し、そのフレーム中の他のサブデータについては合成を行わない。これにより、図2(b)に示すフレーズ最後のフレームの無音部分が結果として32サンプル単位で削除される。
【0018】
また、図1に示すビットストリーム生成部12において、図2(b)に示す最後のフレームを全部削除してもよい。この場合、原PCMデータの一部が削除されてしまうが、処理は簡単となる。
また、上記実施形態においては、ビットストリームの最終フレームのアンシラリデータに有効サンプル数を書き込むようになっているが、これに代えて、有効サンプル数をビットストリームとは別のデータとしてサブバンド合成フィルタバンク24へ伝達してもよい。
なお、上記実施形態はフレーズの前部の無音データ処理と後部の無音データ処理を共に行うようになっているが、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、伸長後のデータにおける無音部分を無くすことができ、これにより、伸長後データによる繰り返し再生において、音の途切れが生じることがない利点が得られる。また、この発明によれば、伸長後のデータの先頭部分に無音部分が生じないので、再生命令発行から音がでるまでの遅延時間を従来より短くすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態によるデータ圧縮回路の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施形態の動作を説明するための説明図である。
【図3】この発明の一実施形態によるデータ伸長回路の構成を示すブロック図である。
【図4】従来のデータ圧縮/伸長回路の問題点を説明するための説明図である。
【図5】この発明の他の実施形態によるデータ伸長回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…データ圧縮回路、5…無音データ挿入部、12…ビットストリーム生成部、20…データ伸長回路、22…制御情報抽出回路、23…サブバンドデコーダ、24…サブバンド合成フィルタバンク、26…ビットストリームデコード回路。
Claims (6)
- ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、
前記ディジタルオーディオデータに、一定サンプル数の無音データであって圧縮データの先頭無音データが1フレームとなるサンプル数の無音データを付加する手段と、
前記圧縮データの最初のフレームを削除する手段と、
を設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路。 - 前記圧縮データの最後の1フレームを削除する手段をさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載のディジタルオーディオ圧縮回路。
- 前記圧縮データに、該圧縮データの最後のフレームの有効サンプル数を示すデータを付加する手段をさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載のディジタルオーディオ圧縮回路。
- ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、
前記圧縮データの最後の1フレームを削除する手段を設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路。 - ディジタルオーディオデータを一定数のフレーム毎に分割し、各フレームについて帯域分割によって複数のサブバンドに分割し、各サブバンドについて心理聴覚分析によってデータ圧縮し、圧縮データに制御情報を付加して出力するディジタルオーディオ圧縮回路において、
前記圧縮データに、該圧縮データの最後のフレームの有効サンプル数を示すデータを付加する手段を設けたことを特徴とするディジタルオーディオ圧縮回路。 - 請求項3または請求項5に記載のディジタルオーディオ圧縮回路によって圧縮された圧縮データを伸長するディジタルオーディオ伸長回路であって、前記圧縮データの各フレームについてサブバンドデータに復号するサブバンドデコーダと、該サブバンドデコーダから出力されるサブバンドデータを合成してディジタルオーディオデータに戻す合成手段とを具備するディジタルオーディオ伸長回路において、
前記ディジタルオーディオ伸長回路は、前記圧縮データに前記有効サンプル数が付加されていた場合には、該有効サンプル数が示すデータまで出力することを特徴とするディジタルオーディオ伸長回路。
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