JP3856330B2 - Speech coding method and speech decoding method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voice encoding method which has improved compressibility by performing predictive encoding. <P>SOLUTION: An adding circuit 1a calculates the sum signal (L+R) of signals L and R of two stereophonic channels and a subtracting circuit 1b calculates the difference signal (L-R). Difference arithmetic circuits 11D1 and 11D2 calculate the current and last differences &Delta;(L+R) and &Delta;(L-R). Predictive encoding circuits (15D1, 15D2, 16D1, 16D2) calculate a plurality of predicted values of the differences &Delta;(L+R) and &Delta;(L-R), calculate respective predicted residues of the plurality of the predicted values and of differences &Delta;(L+R) and &Delta;(L-R), and select the minimum predicted residue to perform predictive encoding. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、音声信号を予測符号化して圧縮するための音声符号化方法及び、この音声符号化方法により符号化された音声信号を復号する音声復号方法に関する。 The present invention, speech encoding method for compressing and predictive coding an audio signal and to a speech decoding method for decoding an audio signal encoded by the speech encoding method.

音声信号を予測符号化する方法として、本発明者は先の出願(特願平9−289159号)において1チャネル(チャンネル)の原デジタル音声信号に対して、特性が異なる複数の予測器により時間領域における過去の信号から現在の信号の複数の線形予測値を算出し、原デジタル音声信号と、この複数の線形予測値から予測器毎の予測残差を算出し、この複数の予測残差の最小値を選択する方法を提案している。 As a method of predictive coding an audio signal, the present inventor has prior application to the original digital audio signal of one channel in (Japanese Patent Application No. Hei 9-289159) (channel), the time of a plurality of predictor characteristic is different calculating a plurality of linear prediction value of the current signal from a past signal in the region, and the original digital audio signal, calculates a prediction residual for each predictor from the plurality of linear prediction value of the plurality of prediction residuals It has proposed a method of selecting a minimum value.

しかしながら、上記方法では原デジタル音声信号がサンプリング周波数=96kHz、量子化ビット数=20ビット程度の場合に、ある程度の圧縮効果を得ることができるが、近年のDVDオーディオディスクでは、この2倍のサンプリング周波数(=192kHz)が使用され、また、量子化ビット数も24ビットが使用される傾向があるので、圧縮率を改善する必要がある。 However, the above method if the original digital audio signal sampling frequency = 96kHz, about the number of quantization bits = 20 bits, it is possible to obtain a certain degree of compression effect, in recent DVD audio disc, this double sampling frequency (= 192 kHz) is used, also because they tend number of quantization bits is 24 bits are used, there is a need to improve the compression ratio.

そこで本発明は、音声信号を予測符号化する場合に圧縮率を改善することができる音声符号化方法及び、この音声符号化方法により符号化された音声信号を復号する音声復号方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a method and speech coding can improve the compression ratio in the case of predictive coding an audio signal, to provide a speech decoding method for decoding an audio signal encoded by the speech encoding method With the goal.

本発明は上記目的を達成するために、以下の1)及び2)記載の手段よりなる。 The present invention, in order to achieve the above object, consists of the following means 1) and 2) described.
すなわち、 That is,

1) ステレオ2チャネルの音声信号を、そのままのチャネル又は互いに相関をとったチャネル毎に、入力される音声信号に応答して先頭サンプル値を所定時間のフレーム単位で得ると共に、入力される音声信号に応答して先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を、前記フレームを更に分割したサブフレーム単位に選択して予測符号化するステップと、 1) stereo 2-channel audio signals for each channel taken as a channel or correlated, with obtaining a first sample value on a frame-by-frame basis for a predetermined time in response to the audio signal inputted, the audio signal input from with obtaining the top sample value in response, linear prediction value of the current signal from a past time domain by a plurality of linear prediction methods have different characteristics is predicted, respectively, and the audio signal and the linear prediction value that predicted a step of prediction residual obtained a linear prediction method that minimizes, predictive coding by selecting sub-frame obtained by further dividing the frame,
パケットヘッダと、圧縮PCMアクセスユニットを含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、 前記圧縮PCMアクセスユニットは前記サブフレーム毎に設けられ、前記ステップにより選択されたサブフレーム毎の各チャネルの線形予測方法と予測残差を含む予測符号化データを、前記圧縮PCMアクセスユニット内に配置されるサブパケットに前記音声信号のサンプリング周波数に応じたサンプル数により格納すると共に前記予測残差をビット情報に基づいたビット数でパッキングして格納し、さらに前記サブパケット内のデータが可変ビットレート圧縮された圧縮データであることを示すVBR識別子を含む同期情報部を設け、前記圧縮PCMアクセスユニットが前記フレーム中の先頭のものである場合には、さらに、前記 A packet header, and user data including the compressed PCM access unit, as well as the inclusive data structures, the compressed PCM access unit provided for each of the sub-frame, for each channel for each sub-frame selected by the step the prediction residual stores the predictive coding data including the linear prediction method and the prediction residuals by the number of samples corresponding to the sampling frequency of the audio signal into sub-packets arranged in front Ki圧 the condensation PCM access unit and it stores the packing by the number of bits based on the bit information, further provided with a synchronization information part including a VBR identifier indicating that said a compressed data the data is variable bit rate compression in the sub-packet, the compressed PCM access unit If There are of top in the frame, further wherein 頭サンプル値を収納するステップと、 The method comprising the steps of: housing the head sample value,
からなる音声符号化方法。 Speech coding method comprising.
2)請求項1記載の音声符号化方法により符号化されたデータから元の音声信号を復号する音声復号方法であって、 2) A speech decoding method for decoding the original audio signal from the encoded data by the speech coding method according to claim 1,
前記ユーザデータから圧縮PCMアクセスユニットを抽出するステップと、 Extracting compressed PCM access unit from the user data,
前記圧縮PCMアクセスユニットからVBR識別子を抽出するステップと、 Extracting VBR identifier from the compressed PCM access unit,
前記抽出された識別子に基づいて前記圧縮PCMアクセスユニットから前記先頭サンプル値と、サンプリング周波数に応じたサンプル数の予測残差および線形予測方法を含むサブフレーム単位の予測符号化データとを取り出すステップと、 It said top Sample values from the compressed PCM access unit based on the extracted identifier, retrieving the predicted encoded data of the sub-frame comprising a number of samples of the prediction residuals and linear prediction method corresponding to the sampling frequency ,
前記予測残差をビット情報に基づいたビット数で復号し、この復号した予測残差と前記先頭サンプル値と線形予測方法とに基づいて予測値を算出するステップと、 A step wherein the prediction residual decoded by the number of bits based on the bit information, calculates a predicted value based on the prediction residual obtained by the decoding and the top sampled value and the linear prediction method,
この算出された予測値から前記ステレオ2チャネルの音声信号を復元するステップと、 And restoring an audio signal of the stereo 2 channels from the calculated predicted value,
からなる音声復号方法。 Audio decoding method consists of.

以上説明したように本発明によれば、従来以上に圧縮率を改善した音声符号化ができると共に、これにより符号化された音声信号を不都合なく音声復号できる。 According to the present invention described above, it is improved speech coding compression rate than ever, thereby the coded audio signal can speech decoded without inconvenience.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings illustrating the embodiments of the present invention. 図1は本発明に係る音声符号化装置とそれに対応した音声復号装置の第1の形態を示すブロック図、図2は図1のエンコーダを詳しく示すブロック図、図3は図2のマルチプレクサにより多重化される1フレームのフォーマットを示す説明図、図4はDVDのパックのフォーマットを示す説明図、図5はDVDのオーディオパックのフォーマットを示す説明図、図6は図1のデコーダを詳しく示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing a first embodiment of the speech coding apparatus and speech decoding apparatus corresponding thereto according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing in detail the encoder of FIG. 1, FIG. 3 is multiplexed by the multiplexer 2 explanatory view showing a format of a frame to be of, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a format of a pack in DVD, Figure 5 is an explanatory diagram showing a format of an audio pack in DVD, Figure 6 is block diagram showing in detail the decoder of Figure 1 it is a diagram.

図1に示すチャネル相関回路Aは加算回路1aと減算回路1bを有する。 Channel correlation circuit A shown in FIG. 1 includes a summing circuit 1a and a subtraction circuit 1b. 加算回路1aは各チャネル(以下、ch)が例えばサンプリング周波数=192kHz、量子化ビット数=24ビットのステレオ2ch信号L、Rの和信号(L+R)を算出して和ch用1chロスレス・エンコーダ2D1に出力し、減算回路1bは差信号(L−R)を算出して差ch用1chロスレス・エンコーダ2D2に出力する。 Addition circuit 1a Each channel (hereinafter, ch), for example, the sampling frequency = 192 kHz, quantization bit number = 24-bit stereo 2ch signals L, R sum signal (L + R) summation ch for 1ch lossless encoder calculates the 2D1 output to the subtraction circuit 1b outputs the difference signal (L-R) to calculate the difference ch for 1ch lossless encoder 2D2. エンコーダ2D1、2D2は図2に詳しく示すように、それぞれ和信号(L+R)、差信号(L−R)の差分Δ(L+R)、Δ(L−R)を予測符号化して記録媒体や通信媒体を介して伝送する。 Encoder 2D1,2D2, as shown in detail in FIG. 2, each sum signal (L + R), the difference Δ (L + R), Δ (L-R) predictive encoding to a recording medium or a communication medium difference signal (L-R) transmitted via the.

そして、復号側では、図6に詳しく示すようにデコーダ3D1、3D2がそれぞれ各chの予測符号化データを和信号(L+R)、差信号(L−R)に復号し、次いでチャネル相関回路Bがこの和信号(L+R)、差信号(L−R)をステレオ2ch信号L、Rに復元する。 Then, in the decoding side, predictive coded data sum signal of each decoder 3D1,3D2 each ch as shown in detail in FIG. 6 (L + R), decodes the difference signal (L-R), then the channel correlation circuit B the sum signal (L + R), to restore the difference signal (L-R) stereo 2ch signals L, the R.

図2を参照してエンコーダ2D1、2D2について詳しく説明する。 Referring to FIG. 2 will be described in detail encoder 2d1 and 2d2. 和信号(L+R)と差信号(L−R)は1フレーム毎に1フレームバッファ10に格納される。 The sum signal (L + R) and difference signal (L-R) are stored in a frame buffer 10 for each frame. そして、1フレームの各サンプル値(L+R)、(L−R)がそれぞれ差分演算回路11D1、11D2に印加され、今回と前回の差分Δ(L+R)、Δ(L−R)、すなわち差分PCM(DPCM)データが算出される。 Then, each sample value of one frame (L + R), (L-R) is applied to each of the difference calculation circuit 11D1,11D2, current and previous difference Δ (L + R), Δ (L-R), i.e. the difference PCM ( DPCM) data is calculated. また、各フレームの先頭サンプル値(L+R)、(L−R)がマルチプレクサ19に印加される。 The start sample value for each frame (L + R), is (L-R) is applied to the multiplexer 19.

差分演算回路11D1により算出された差分Δ(L+R)は、予測係数が異なる複数の予測器12a−1〜12a−nと減算器13a−1〜13a−nに印加される。 Difference calculated by the difference calculation circuit 11D1 Δ (L + R), the prediction coefficients are applied to the different and multiple predictors 12a-1 to 12 a-n subtracters 13a-1~13a-n. そして、予測器12a−1〜12a−nではそれぞれ各予測係数に基づいて差分Δ(L+R)の各予測値が算出され、減算器13a−1〜13b−nではそれぞれこの各予測値と差分Δ(L+R)の各予測残差が算出される。 The predictor respectively in 12a-1 to 12 a-n each prediction value of the difference Δ (L + R) based on the prediction coefficients are calculated, the respective predicted value subtractors 13a-1~13b-n respectively in the difference delta each prediction residual (L + R) is calculated. バッファ・選択器16D1はこの複数の予測残差を一時記憶して、選択信号生成器17により指定されたサブフレーム毎に最小の予測残差を選択し、パッキング回路18に出力する。 Buffer selector 16D1 is temporarily stores the plurality of prediction residuals, select the smallest prediction residual for each sub-frame specified by the selection signal generator 17, and outputs to the packing circuit 18. なお、このサブフレームはフレームの数十分の1程度のサンプル長であり、一例として1フレームを80サブフレームとする。 Incidentally, the sub-frame is the sample length tenths about the frame, the frame 80 sub-frame as an example. ここで、予測器12a−1〜12a−nと減算器13a−1〜13a−nは和信号chの予測回路15D1を構成し、また、この予測回路15D1とバッファ・選択器16D1は和信号chの予測符号化回路を構成している。 Here, the predictor 12a-1 to 12 a-n a subtracter 13a-1~13a-n constitute a prediction circuit 15D1 sum signal ch, also, the prediction circuit 15D1 and buffer selector 16D1 sum signal ch constitute a predictive coding circuit.

同様に、差分演算回路11D2により算出された差分Δ(L−R)は、予測係数が異なる複数の予測器12b−1〜12b−nと減算器13b−1〜13b−nに印加される。 Similarly, the difference calculated by the difference calculation circuit 11D2 Δ (L-R), the prediction coefficients are applied to the different and multiple predictors 12b-1~12b-n subtracters 13b-1~13b-n. そして、予測器12b−1〜12b−nではそれぞれ各予測係数に基づいて差分Δ(L−R)の各予測値が算出され、減算器13b−1〜13b−nではそれぞれこの各予測値と差分Δ(L−R)の各予測残差が算出される。 The predictor respectively the 12b-1~12b-n each prediction value of the difference Δ (L-R) based on the prediction coefficients are calculated, respectively subtracter 13b-1~13b-n and the respective predicted values each prediction residual of the difference Δ (L-R) is calculated. バッファ・選択器16D2はこの複数の予測残差を一時記憶して、選択信号生成器17により指定されたサブフレーム毎に最小の予測残差を選択し、パッキング回路18に出力する。 Buffer selector 16D2 is temporarily stores the plurality of prediction residuals, select the smallest prediction residual for each sub-frame specified by the selection signal generator 17, and outputs to the packing circuit 18. 予測器12b−1〜12b−nと減算器13b−1〜13b−nは差信号chの予測回路15D2を構成し、また、この予測回路15D2とバッファ・選択器16D2は差信号chの予測符号化回路を構成している。 Predictor 12b-1~12b-n and a subtractor 13b-1~13b-n constitute a prediction circuit 15D2 of the difference signal ch, also, predictive coding of the prediction circuit 15D2 and buffer selector 16D2 difference signal ch constitute a circuit.

選択信号生成器17は予測残差のビット数フラグ(5ビット)をパッキング回路18とマルチプレクサ19に対して印加し、また、予測残差が最小の予測器を示す予測器選択フラグ(その数nが2〜9個として3ビット)をマルチプレクサ19に対して印加する。 Selection signal generator 17 applies the bit number flags of the prediction residuals (5 bits) to the packing circuit 18 and the multiplexer 19, also predictor selection flag prediction residual exhibit minimal predictor (their number n There is applied a 3 bits) to the multiplexer 19 as a 2 to 9. パッキング回路18はバッファ・選択器16D1、16D2により選択された2ch分の予測残差を、選択信号生成器17により指定されたビット数フラグに基づいて指定ビット数でパッキングする。 Packing circuit 18 a prediction residual of 2ch content selected by the buffer selector 16D1,16D2, packed with specified number of bits based on the specified number of bits flag the selection signal generator 17.

続くマルチプレクサ19は図3に示すように1フレーム分に対して・フレームヘッダ(40ビット)と、 A frame header (40 bits) for one frame to follow the multiplexer 19 shown in FIG. 3,
・和信号ch(L+R)の1フレームの先頭サンプル値(25ビット)と、 Beginning sample values ​​of one frame, the sum signal ch (L + R) and (25 bits),
・差信号ch(L−R)の1フレームの先頭サンプル値(25ビット)と、 - the difference signal ch beginning sample values ​​(L-R) 1 frame (25 bits),
・和信号ch(L+R)のサブフレーム毎の予測器選択フラグ(3ビット×80)と、 · Sum signal ch and (L + R) predictor selection flag for each subframe (3 bits × 80),
・差信号ch(L−R)のサブフレーム毎の予測器選択フラグ(3ビット×80)と、 - the difference signal ch and predictor selection flag for each sub-frame of the (L-R) (3 bits × 80),
・和信号ch(L+R)のサブフレーム毎のビット数フラグ(5ビット×80)と、 · Sum signal ch and (L + R) bits flag for each sub-frame (5 bits × 80),
・差信号ch(L−R)のサブフレーム毎のビット数フラグ(5ビット×80)と、 - the difference signal ch and (L-R) bits flag for each sub-frame (5 bits × 80),
・和信号ch(L+R)の予測残差データ列(可変ビット数)と、 · Sum signal ch (L + R) prediction residual data string (the number of variable bits),
・差信号ch(L−R)の予測残差データ列(可変ビット数)とを アクセスユニットとして多重化し、可変レートビットストリームとして出力する。 · Multiplexed difference signal ch (L-R) prediction residual data sequence and (variable number of bits) as an access unit, output as a variable rate bit stream. 上記予測残差データ列はサブパケットを構成する。 The prediction residual data sequence constitutes a sub-packet. このような予測符号化によれば、原信号が例えばサンプリング周波数=192kHz、量子化ビット数=24ビット、2チャネルの場合、59%の圧縮率を実現することができる。 According to such a predictive coding, the original signal is for example a sampling frequency = 192 kHz, quantization bit number = 24-bit, if the two channels, it is possible to realize a 59% compression ratio.

また、この可変レートビットストリームデータをDVDオーディオディスクに記録する場合には、図4に示す圧縮PCMのオーディオ(A)パックにパッキングされる。 Also, when recording the variable-rate bit stream data in the DVD audio disc is packed in the audio (A) packs compressed PCM shown in FIG. このパックは2034バイトのユーザデータ(Aパケット、Vパケット)に対して4バイトのパックスタート情報と、6バイトのSCR(System Clock Reference:システム時刻基準参照値)情報と、3バイトのMux レート(rate)情報と1バイトのスタッフィングの合計14バイトのパックヘッダが付加されて構成されている(1パック=合計2048バイト)。 This pack with 4-byte pack start information 2034 bytes of user data (A packets, V packet) to a 6-byte SCR (System Clock Reference: system time reference value) information and 3-byte Mux Rate ( rate) information and 1 byte of total 14 bytes of pack header stuffing is constituted is added (1 pack = total 2048 bytes). この場合、タイムスタンプであるSCR情報を、ACBユニット内の先頭パックでは「1」として同一タイトル内で連続とすることにより同一タイトル内のAパックの時間を管理することができる。 In this case, the SCR information is a time stamp, the first pack in the ACB unit can manage the A pack time within the same title by continuous in the same title as "1".

圧縮PCMのAパケットは図5に詳しく示すように、17、9又は14バイトのパケットヘッダと、プライベートヘッダと、図3に示すフォーマットの1ないし2015バイトのオーディオ圧縮PCMデータにより構成されている。 A packet of compressed PCM, as shown in detail in FIG. 5, a packet header of 17,9 or 14 bytes, and private header are constituted by 1 to 2015 bytes of audio compression PCM data format shown in FIG. 圧縮PCMのプライベートヘッダは、 Private header of the compressed PCM is,
・1バイトのサブストリームIDと、 And the sub-stream ID-1 byte,
・2バイトのUPC/EAN−ISRC(Universal Product Code/European Article Number-International Standard Recording Code)番号、及びUPC/EAN−ISRCデータと、 - 2 bytes of the UPC / EAN-ISRC (Universal Product Code / European Article Number-International Standard Recording Code) number, and the UPC / EAN-ISRC data,
・1バイトのプライベートヘッダ長と、 And the private header length of-1 byte,
・2バイトの第1アクセスユニットポインタと、 A first access unit pointer, 2 bytes,
・4バイトのオーディオデータ情報(ADI)と、 • 4-byte audio data information of the (ADI),
・0〜7バイトのスタッフィングバイトとに、 - 0-7 to the bytes of stuffing bytes,
より構成されている。 It is more configuration.
このように圧縮PCMのAパケットのADIは、4バイトに選定され、通常の非圧縮のPCMのAパケットのADIよりも4バイトだけ短くされている。 The ADI of A packet of compressed PCM so is selected as 4 bytes, and is shorter by 4 bytes than ADI of A packet of the normal uncompressed PCM. したがってオーディオデータは4バイト分増加させることができる。 Thus the audio data can be increased by 4 bytes.

次に図6を参照してデコーダ3D1、3D2について説明する。 Referring now to FIG. 6 described decoder 3d1, 3d2. 図3に示したフォーマットの可変レートビットストリームデータは、デマルチプレクサ21によりフレームヘッダに基づいて分離される。 Variable rate bit stream data in the format shown in FIG. 3 is separated on the basis of the frame header by the demultiplexer 21. そして、和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の1フレームの先頭サンプル値はそれぞれ累積演算回路25a、25bに印加され、和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の予測器選択フラグはそれぞれ予測器(24a−1〜24a−n)、(24b−1〜24b−n)の各選択信号として印加され、和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)のビット数フラグと予測残差データ列はアンパッキング回路22に印加される。 Then, the sum signal ch (L + R) and difference signals ch beginning sample values ​​of one frame (L-R) are each cumulative operation circuit 25a, is applied to 25b, the sum signal ch (L + R) and difference signal ch (L-R ) predictors each selection flag predictor (24a-1~24a-n), (applied as 24b-1~24b-n) each selection signal, the sum signal ch (L + R) and difference signal ch (L- bits flags and prediction residual data string R) is applied to the unpacking circuit 22. ここで、予測器(24a−1〜24a−n)、(24b−1〜24b−n)はそれぞれ、符号化側の予測器(12a−1〜12a−n)、(12b−1〜12b−n)と同一の特性であり、予測器選択フラグにより同一特性のものが選択される。 Here, the predictor (24a-1~24a-n), (24b-1~24b-n), respectively, the encoding side predictor (12a-1~12a-n), (12b-1~12b- n) a have the same characteristics, of the same characteristics are selected by the predictor selection flag.

アンパッキング回路22は和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の予測残差データ列をビット数フラグ毎に基づいて分離してそれぞれ加算回路23a、23bに出力する。 Unpacking circuit 22 outputs a sum signal ch (L + R) and difference signal ch (L-R) respectively summing circuits 23a prediction residual data sequence is separated on the basis of each bit number flags, the 23b. 加算回路23a、23bではそれぞれ、アンパッキング回路22からの和信号ch(L+R)及び差信号ch(L−R)の今回の予測残差データと、予測器(24a−1〜24a−n)、(24b−1〜24b−n)の内、予測器選択フラグにより選択された各1つにより予測された前回の予測値が加算されて今回の予測値が算出される。 Summing circuits 23a, respectively at 23b, a current prediction residual data of the sum signal ch (L + R) and difference signal ch (L-R) from the unpacking circuit 22, predictor (24a-1~24a-n), (24b-1~24b-n) of the prediction value of the current is subject to the predicted value of the last predicted by the one selected by the predictor selection flag is calculated. この今回の予測値は、図2に示す差分回路11a、11bによりそれぞれ算出された差分Δ(L+R)、Δ(L−R)すなわちDPCMデータであり、予測器(24a−1〜24a−n)、(24b−1〜24b−n)と累積演算回路25a、25bに印加される。 Predictive value of this time is the difference calculated respectively by the differential circuit 11a, 11b shown in FIG. 2 Δ (L + R), Δ (L-R) i.e., DPCM data, predictor (24a-1~24a-n) , (24b-1~24b-n) and the cumulative operation circuit 25a, is applied to 25b.

累積演算回路25a、25bはそれぞれ、1フレームの先頭サンプル値に対して差分Δ(L+R)、Δ(L−R)をサンプル毎に累積加算して和信号ch(L+R)、差信号ch(L−R)の各PCMデータを出力する。 Accumulation operation circuit 25a, respectively 25b, the difference delta against the top sampled value of one frame (L + R), Δ (L-R) accumulating for each sample to the sum signal ch (L + R), the difference signal ch (L outputs each PCM data -R). この和信号(L+R)、差信号(L−R)は図1に示すように加算回路4aにより2L信号が算出されるとともに、減算回路4bにより2R信号が算出される。 The sum signal (L + R), together with 2L signal is calculated by the difference signal (L-R) is the adding circuit 4a as shown in FIG. 1, 2R signal is calculated by the subtraction circuit 4b. そして、2L信号と2R信号がそれぞれ割り算器5a、5bにより1/2に割り算され、元のステレオ2チャネル信号L、Rが復元される。 Then, 2L signal and 2R signals each divider 5a, 1/2 is divided into by 5b, original stereo 2-channel signals L, R is restored.

次に図7、図8を参照して第2の形態について説明する。 Next, FIG. 7, a description of a second embodiment with reference to FIG. 上記の形態では、和信号(L+R)、差信号(L−R)の各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)、すなわちDPCMデータのみを予測符号化するように構成されているが、この第2の形態では和信号(L+R)、差信号(L−R)すなわちPCMデータ、又はその各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)すなわちDPCMデータを選択的に予測符号化するように構成されている。 In the above embodiment, the sum signal (L + R), the difference delta of the difference signal (L-R) (L + R), Δ (L-R), i.e., is configured to prediction coding only DPCM data, sum signal in the second embodiment (L + R), difference signal (L-R) i.e. PCM data, or the difference Δ (L + R), Δ (L-R) i.e. to selectively predictive encoding DPCM data It is configured.

このため図7に示す符号化装置では、図2に示す構成に対して和信号(L+R)、差信号(L−R)をそれぞれ予測符号化するための予測回路15A、15Sとバッファ・選択器16A、16Sが追加されている。 Therefore, in the coding apparatus shown in FIG. 7, the sum signal (L + R) to the configuration shown in FIG. 2, the prediction circuit 15A for predictive coding the difference signal (L-R), respectively, 15S and buffer selector 16A, 16S have been added. また、選択信号生成器17はバッファ・選択器16A、16Sによりそれぞれ選択された和信号(L+R)、差信号(L−R)と、バッファ・選択器16D1、16D2によりそれぞれ選択された差分Δ(L+R)、Δ(L−R)の各予測残差の最小値に基づいて、PCMデータとDPCMデータのどちらが圧縮率が高いか否かを判断し、高い方のデータを選択する。 Further, each of the selected sum signal selection signal generator 17 buffer selector 16A, the 16S (L + R), the difference signal (L-R), a difference which is selected respectively by the buffer selector 16D1,16D2 Δ ( L + R), based on a minimum value of each prediction residuals Δ (L-R), which of the PCM data and DPCM data to determine whether a high compression ratio, selecting a higher data. このとき、そのPCM/DPCMの選択フラグ(予測回路選択フラグ)を追加して多重化する。 In this case, multiplexing by adding the PCM / DPCM selection flag of the (prediction circuit selection flag).

ここで、図7に示す和信号(L+R)の予測回路15Aと差分Δ(L+R)の予測回路15D1が同一の構成であり、また、差信号(L−R)の予測回路15Sと差分Δ(L−R)の予測回路15D2が同一の構成である場合、復号装置では図8に示すようにPCMデータとDPCMデータの両方の予測回路を設ける必要はなく、1つのデータ分の予測回路でよい。 Here, a prediction circuit 15A and a difference Δ (L + R) prediction circuit 15D1 is the same configuration of the sum signal shown in FIG. 7 (L + R), also prediction circuit of the difference signal (L-R) 15S and the difference delta ( If L-R) of the prediction circuit 15D2 is the same configuration, it is not necessary to provide a prediction circuit for both PCM data and DPCM data, as shown in FIG. 8 is a decoding apparatus may be a prediction circuit of one data content . そして、符号化装置から伝送された予測回路選択フラグに基づいてセレクタ26a、26bにより、DPCMデータの場合には累積演算回路25a、25bの出力を選択し、PCMデータの場合には加算回路23a、23bの出力を選択する。 The selector 26a based on the prediction circuit selection flag transmitted from the encoding device, by 26b, the cumulative operation circuit 25a in the case of DPCM data, and selects the output of 25b, in the case of the PCM data adding circuit 23a, It selects the output of the 23b.

第3の形態では図9に示すように、原信号L、R(PCMデータ)と、和信号(L+R)、差信号(L−R)(PCMデータ)と、その各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)(DPCMデータ)の3グループの1つを選択的に予測符号化するように構成されている。 As in the third embodiment shown in FIG. 9, the original signal L, and R (PCM data), and the sum signal (L + R), the difference signal (L-R) (PCM data), each difference delta (L + R), delta (L-R) is configured to selectively predictive coding one of the three groups (DPCM data).

このため図9に示す符号化装置では、図7に示す構成に対して原信号L、Rをそれぞれ予測符号化するための予測回路15L、15Rとバッファ・選択器16L、16Rが追加されている。 In the encoding apparatus shown in FIG. 9 for this purpose, the original signal L to the configuration shown in FIG. 7, the prediction circuit 15L for predictive coding the R, respectively, 15R and buffer selector 16L, 16R are added . また、選択信号生成器17はバッファ・選択器16L、16Rにより選択された原信号L、Rと、バッファ・選択器16A、16Sにより選択された和信号(L+R)、差信号(L−R)と、バッファ・選択器16D1、16D2により選択された各差分Δ(L+R)、Δ(L−R)の各予測残差の最小値に基づいて圧縮率が高いグループのデータを選択する。 Further, the buffer selector 16L selection signal generator 17, the original signal L selected by 16R, R and a buffer selector 16A, the selected sum signal by 16S (L + R), difference signal (L-R) If each difference Δ (L + R) selected by the buffer selector 16D1,16D2, Δ (L-R) compression ratio based on the minimum of the prediction residuals to select the high group of data. このとき、その選択フラグ(予測回路選択フラグ)を追加して多重化する。 In this case, multiplexing by adding the selection flag (prediction circuit selection flag).

また、図9に示す3グループの予測回路が同一の構成である場合、復号装置では図10に示すように3グループ分の予測回路を設ける必要はなく、1つのグループ分の予測回路でよい。 Also, if the prediction circuit 3 group illustrated in FIG. 9 is the same structure, it is not necessary to provide a prediction circuit 3 group content as shown in FIG. 10 is a decoding apparatus may be a prediction circuit of one group component. そして、符号化装置から伝送された予測回路選択フラグに基づいて、DPCMデータの場合には累積演算回路25a、25bの出力を選択し、PCMデータの場合には加算回路23a、23bの出力を選択してチャネル相関回路Bにより原信号L、Rを復元する。 Then, selected on the basis of the prediction circuit selection flag transmitted from the encoding device, the cumulative operation circuit 25a in the case of DPCM data, and selects the output of 25b, summing circuits 23a, in the case of PCM data, the output of 23b to restore the original signal L, and R by the channel correlation circuit B and. そして、更にセレクタ27a、27bにより原信号L、Rのグループの場合には加算回路23a、23bの出力を選択し、他の場合にはチャネル相関回路Bの出力を選択する Then, further the selector 27a, the original signal L, summing circuit 23a when a group of R, the output of 23b selected by 27b, in other cases selects the output of the channel correlation circuit B

また、符号化側により予測符号化された可変レートビットストリームデータをネットワークを介して伝送する場合には、符号化側では図11に示すように伝送用にパケット化し(ステップS41)、次いでパケットヘッダを付与し(ステップS42)、次いでこのパケットをネットワーク上に送り出す(ステップS43)。 Further, when transmitting a variable rate bit stream data predicted encoded by the encoding side via the network, the encoding side is packetized for transmission as shown in FIG. 11 (step S41), then the packet header the grant (step S42), then sends the packet on the network (step S43). 復号側では図12に示すようにヘッダを除去し(ステップS51)、次いでデータを復元し(ステップS52)、次いでこのデータをメモリに格納して復号を待つ(ステップS53)。 On the decoding side removes the header as shown in FIG. 12 (step S51), then restore the data (step S52), and then waits for the decoding and stores this data in the memory (step S53).

図5に示す圧縮PCM(PPCM)のオーディオ(A)パケットの図3と異なる態様を図13に示す。 Audio (A) and different embodiments 3 packets of compressed PCM (PPCM) shown in FIG. 5 shown in FIG. 13. この異なる態様では、圧縮PCM(PPCM)のオーディオ(A)パケットにおけるオーディオデータエリアは、図13に示すように複数のPPCMアクセスユニットにより構成され、PPCMアクセスユニットはPPCMシンク情報とサブパケットにより構成されている。 In this different embodiment, the audio data area in the audio (A) packet compressed PCM (PPCM) is composed of a plurality of PPCM access unit as shown in FIG. 13, PPCM access unit is constituted by a PPCM sync information and sub-packet ing. 最初のPPCMアクセスユニット内のサブパケットは、ディレクトリと、ビットトリームBS0と、CRCと、エクストラ情報により構成され、ビットストリームBS0はPPCMブロックのみにより構成されている。 The sub-packet in the first PPCM access unit, and directories, and Bittotorimu BS0, and CRC, is composed of extra information, the bit stream BS0 is constituted only by PPCM block. 2番目以降のPPCMアクセスユニット内のサブパケットは、ディレクトリを除いてビットストリームBS0と、CRCと、エクストラ情報により構成され、フレーム先頭のサブストリームBS0はリスタートヘッダとPPCMブロック(フレーム先頭サンプル値を含む)により構成されている。 The sub-packet in the second and subsequent PPCM access unit, a bit stream BS0 except directories, and CRC, is composed of extra information, the frame head of the sub-stream BS0 is the restart header and PPCM block (frame start sample value It is constituted by including).

PPCMシンク情報(以下、同期情報ともいう)は次の情報を含む。 PPCM sync information (hereinafter also referred to as synchronization information) includes the following information.
・1パケット当たりのサンプル数:サンプリング周波数fsに応じて40、80又は160が選択される。 - 1 samples per packet: 40, 80 or 160 is selected in accordance with the sampling frequency fs.
・データレート:VBRの場合には「0」(サブパケット内のデータが圧縮データであることを示す識別子) Data rate: in the case of VBR is "0" (identifier indicating that the data in the sub-packet is a compressed data)
・サンプリング周波数fs及び量子化ビット数Qb Sampling frequency fs and a quantization bit number Qb
・チャネル割り当て情報 リスタートヘッダはフレーム毎にチャネル相関回路A(加算回路と減算回路を有すること)を明記した情報を有している。 Channel assignment information restart header has the information specified for each frame a channel correlation circuit A (to have an adder circuit subtracting circuit). 図13に示したフォーマットの可変レートビットストリームデータは、図6のデマルチプレクサ21以下の構成からなるデコーダ3D1、3D2により元の2チャネルオーディオ信号に復号される。 Variable rate bit stream data in the format shown in FIG. 13 is decoded into the original 2-channel audio signal by the decoder 3D1,3D2 consisting demultiplexer 21 following configuration in FIG.

図14は、本発明に係る音声符号化装置及び音声復号装置の第2の形態を示すブロック図である。 Figure 14 is a block diagram showing a second embodiment of the speech coding apparatus and speech decoding apparatus according to the present invention. 図14に示すチャネル相関回路A−1は加算回路1aと減算回路1bを有する。 Channel correlation circuits A-1 shown in FIG. 14 has a summing circuit 1a and a subtraction circuit 1b. 加算回路1aはステレオ2ch信号L、Rの和信号(L+R)を算出し、この和信号(L+R)を割り算器5aにより1/2に割り算してから、ロスレス・エンコーダ2Dに出力し、減算回路1bは差信号(L−R)を算出し、この差信号(L−R)を割り算器5bにより1/2に割り算してから、ロスレス・エンコーダ2Dに出力する。 Addition circuit 1a stereo 2ch signals L, calculates a sum signal R (L + R), and outputs the sum signal (L + R) from the divided to 1/2 by divider 5a, the lossless encoder 2D, the subtraction circuit 1b calculates the difference signal (L-R), and outputs the difference signal (L-R) from the divided to 1/2 by divider 5b, the lossless encoder 2D. ロスレス・エンコーダ2Dは、1/2(L+R)と1/2(L−R)を用いてこれらを多重化して多重化信号250を作る。 Lossless encoder 2D creates a multiplexed signal 250 by multiplexing them with a 1/2 (L + R) 1/2 the (L-R). 多重化信号250はロスレス・デコーダ3Dによりデコードされて、元の1/2(L+R)と1/2(L−R)が得られ、これらが、チャネル相関回路B−1を構成する加算回路4aと減算回路4bにそれぞれ与えられ、出力信号としてステレオ2chのL信号とR信号が得られる。 Multiplexed signal 250 is decoded by the lossless decoder 3D, the original 1/2 (L + R) and 1/2 (L-R) is obtained, the addition circuit 4a they, constituting a channel correlation circuit B-1 respectively given to a subtraction circuit 4b, L and R signals of the stereo 2ch is obtained as an output signal. なお、ロスレス・エンコーダ2Dとロスレス・エンコーダ2Dにおける一連の動作である、差分の算出、予測値の算出、最小予測残差の選択、最小予測残差を用いた予測値の算出などは、第1の形態と同様に行われる。 Incidentally, a series of operations in the lossless encoder 2D and the lossless encoder 2D, the calculation of the difference, the calculation of the predicted value, selecting the minimum prediction residual, etc. calculates the minimum prediction residual prediction value using the first It is performed in the same manner as in the embodiment. 図13に示したフォーマットの可変レートビットストリームデータは、図1のチャネル相関回路を用いたか、図14のチャネル相関回路を用いたかを例えばPPCMアクセスユニットのリスタートヘッダに格納した識別子で識別するようにしているので、いずれであっても確実にデコードできる。 Variable rate bit stream data in the format shown in Figure 13, or using a channel correlation circuit of Figure 1, so identified by the identifiers stored whether for example PPCM access unit restart header of using the channel correlation circuit of Figure 14 since it has to be reliably decoded even be any. なお、フレーム毎のロスレス圧縮を例に説明したが、固定ではなく、区間は可変の長さにしてもよい。 Although described lossless compression for each frame as an example, rather than a fixed interval may be the length of the variable.

本発明を適用した音声符号化装置とそれに対応する音声復号装置の第1の形態を示すブロック図である。 It a speech coding apparatus according to the present invention is a block diagram showing a first form of the corresponding speech decoding apparatus. 図1のエンコーダを詳しく示すブロック図である。 The encoder of FIG. 1 is a block diagram illustrating in detail. 図2のマルチプレクサにより多重化される1フレームのフォーマットを示す説明図である。 It is an explanatory diagram showing a format of a frame to be multiplexed by the multiplexer 2. DVDのパックのフォーマットを示す説明図である。 Is an explanatory view showing the format of the DVD of the pack. DVDのオーディオパックのフォーマットを示す説明図である。 It is an explanatory view showing a format of an audio pack of DVD. 図1のデコーダを詳しく示すブロック図である。 The decoder of FIG. 1 is a block diagram illustrating in detail. 第2の形態のエンコーダを示すブロック図である。 Is a block diagram showing an encoder of the second embodiment. 第2の形態のデコーダを示すブロック図である。 It is a block diagram showing a decoder of the second embodiment. 第3の形態のエンコーダを示すブロック図である。 Is a block diagram showing an encoder of the third embodiment. 第3の形態のデコーダを示すブロック図である。 It is a block diagram showing a decoder of the third embodiment. 音声伝送方法を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a speech transmission method. 音声伝送方法を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a speech transmission method. 図5に示す圧縮PCM(PPCM)のオーディオ(A)パケットの図3と異なる態様を示すフォーマット説明図である。 It is a format diagram showing the 3 different aspects of audio (A) packet compressed PCM shown in FIG. 5 (PPCM). 本発明を適用した音声符号化装置とそれに対応した音声復号装置の第2の形態を示すブロック図である。 The second embodiment of the speech decoding apparatus corresponding thereto and the speech coding apparatus according to the present invention is a block diagram showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1a、4a 加算回路 1b、4b 減算回路 5a、5b 割り算器 11D1 差分演算回路 11D2 差分演算回路 12a−1〜12a−n 予測器 12b−1〜12b−n 予測器 13a−1〜13a−n,13b−1〜13b−n 減算器 16D1,16D2,16A,16S,16L,16R バッファ・選択器 15A 予測回路 15S 予測回路 15L 予測回路 15R 予測回路 1a, 4a adder circuit 1b, 4b subtraction circuit 5a, 5b divider 11D1 difference calculation circuit 11D2 difference arithmetic circuits 12a-1 to 12 a-n predictor 12b-1~12b-n predictor 13a-1~13a-n, 13b -1~13b-n subtractor 16D1,16D2,16A, 16S, 16L, 16R buffer selector 15A prediction circuit 15S prediction circuit 15L prediction circuit 15R prediction circuit

Claims (2)

  1. ステレオ2チャネルの音声信号を、そのままのチャネル又は互いに相関をとったチャネル毎に、入力される音声信号に応答して先頭サンプル値を所定時間のフレーム単位で得ると共に、入力される音声信号に応答して先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を、前記フレームを更に分割したサブフレーム単位に選択して予測符号化するステップと、 Stereo 2-channel audio signals for each channel taken as a channel or correlated, with obtaining a first sample value on a frame-by-frame basis for a predetermined time in response to the audio signal input, responsive to the speech signal input with obtaining the top sampled values ​​and characteristics are predicted linear prediction value of the current signal from a past time domain by a plurality of different linear prediction methods, respectively, obtained from the audio signal and the linear prediction value being the predicted a step of predicting residual linear prediction method that minimizes, predictive coding by selecting sub-frame obtained by further dividing the frame,
    パケットヘッダと、圧縮PCMアクセスユニットを含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、 前記圧縮PCMアクセスユニットは前記サブフレーム毎に設けられ、前記ステップにより選択されたサブフレーム毎の各チャネルの線形予測方法と予測残差を含む予測符号化データを、前記圧縮PCMアクセスユニット内に配置されるサブパケットに前記音声信号のサンプリング周波数に応じたサンプル数により格納すると共に前記予測残差をビット情報に基づいたビット数でパッキングして格納し、さらに前記サブパケット内のデータが可変ビットレート圧縮された圧縮データであることを示すVBR識別子を含む同期情報部を設け、前記圧縮PCMアクセスユニットが前記フレーム中の先頭のものである場合には、さらに、前記 A packet header, and user data including the compressed PCM access unit, as well as the inclusive data structures, the compressed PCM access unit provided for each of the sub-frame, for each channel for each sub-frame selected by the step the prediction residual stores the predictive coding data including the linear prediction method and the prediction residuals by the number of samples corresponding to the sampling frequency of the audio signal into sub-packets arranged in front Ki圧 the condensation PCM access unit and it stores the packing by the number of bits based on the bit information, further provided with a synchronization information part including a VBR identifier indicating that said a compressed data the data is variable bit rate compression in the sub-packet, the compressed PCM access unit If There are of top in the frame, further wherein 頭サンプル値を収納するステップと、 The method comprising the steps of: housing the head sample value,
    からなる音声符号化方法。 Speech coding method comprising.
  2. 請求項1記載の音声符号化方法により符号化されたデータから元の音声信号を復号する音声復号方法であって、 A speech decoding method for decoding the original audio signal from the encoded data by the speech coding method according to claim 1,
    前記ユーザデータから圧縮PCMアクセスユニットを抽出するステップと、 Extracting compressed PCM access unit from the user data,
    前記圧縮PCMアクセスユニットからVBR識別子を抽出するステップと、 Extracting VBR identifier from the compressed PCM access unit,
    前記抽出された識別子に基づいて前記圧縮PCMアクセスユニットから前記先頭サンプル値と、サンプリング周波数に応じたサンプル数の予測残差および線形予測方法を含むサブフレーム単位の予測符号化データとを取り出すステップと、 It said top Sample values from the compressed PCM access unit based on the extracted identifier, retrieving the predicted encoded data of the sub-frame comprising a number of samples of the prediction residuals and linear prediction method corresponding to the sampling frequency ,
    前記予測残差をビット情報に基づいたビット数で復号し、この復号した予測残差と前記先頭サンプル値と線形予測方法とに基づいて予測値を算出するステップと、 A step wherein the prediction residual decoded by the number of bits based on the bit information, calculates a predicted value based on the prediction residual obtained by the decoding and the top sampled value and the linear prediction method,
    この算出された予測値から前記ステレオ2チャネルの音声信号を復元するステップと、 And restoring an audio signal of the stereo 2 channels from the calculated predicted value,
    からなる音声復号方法。 Audio decoding method consists of.
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