JP3904719B2 - サブバンド合成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブバンドサンプルのサブバンド合成処理を行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々なオーディオ信号圧縮符号化の規格が提案されている。例えばＤＶＤ規格においては、オーディオ信号圧縮符号化の規格として、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタル（Dolby Digital:AC-3：ドルビーは登録商標）が採用されている。このため、ＤＶＤ装置用のオーディオデコーダは、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルの双方に対して復号可能に構成されていた。
【０００３】
ＭＰＥＧオーディオはサブバンド合成処理が行われている。サブバンド合成処理とは、人間の聴覚特性を上手に利用して人間の耳には雑音として聞こえない程度の量子化雑音を積極的に導入することによって符号の量を減少させるもので、オーディオ信号を圧縮符号化する際に、オーディオ信号をいくつかの小さな帯域（サブバンド）に分割して、各帯域ごとに符号を生成し、さらに、復号時にはいくつかの帯域に分割されたオーディオ信号を合成して元の帯域に戻す一連の処理のことである。一方、ドルビーオーディオでは、ＩＭＤＣＴ（インバース・モディファイド・ディスクリート・コサイン・トランスフォーム）が行われる。
【０００４】
このように、この双方の復号アルゴリムは相当異なっているため、従来ではＭＰＥＧオーディオ用のデコードとドルビーデジタル用のデコーダとが別個の装置として実現されていた。
【０００５】
したがって、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理における行列演算の出力Ｖn を求める際の演算に工夫を施して少しでも演算量を低減して装置規模を小さくすることが提案されていた。この種の提案は例えば特開平７−２１０１９６号公報等の文献に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平７−２１０１９６号公報記載の技術によれば、演算回数の低減に関しては非常に優れているものの、離散余弦変換を行わなければならないため、離散余弦変換の複雑なアルゴリズムにしたがった演算を行わなければならなかった。
【０００７】
そのため、装置規模が依然として大きなものとなっていたという問題があった。したがって、例えばＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルとのデコード処理に対する共用部分を見つけ出して、演算処理の共用による装置規模の低減化を図ることが望まれていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、演算アルゴリズムの単純化を図りＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理を行う手段を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理を他方式でのサブバンド合成処理と共用可能にする手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列に対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列と前記バタフライ演算部の出力との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置である。
【００１１】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、請求項２に係る発明は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したものに対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置である。
請求項１、２に係る発明によれば、二つの処理部が各サブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換すると共に、ＭＰＥＧオーディオ後処理部が逆フーリエ変換部による逆高速フーリエ変換の結果からＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出し、ドルビーデジタル後処理部が逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするので、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理の演算アルゴリズムが単純になり、しかもこの逆フーリエ変換部をドルビーデジタルのサブバンドサンプルに対するものとして利用できる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記バタフライ演算部は、１２８点又は６４点の入力を高速逆フーリエ変換用の３２点の出力に変換する演算を行うようになっており、前記共用逆フーリエ変換部は、３２点の入力に対して逆高速フーリエ変換を行うようになっていることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項４に係る発明は、請求項１、２および３のいずれかにおいて、前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部は、前記行列演算の算出を定位置計算で行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、後処理部が定位置計算を行うので装置規模を小さくすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のサブバンド合成のアルゴリズムについて説明し、その後、具体的な装置構成やその動作について説明する。
【００２０】
さて、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理は次式（１）で示される行列演算（Matrixing)を行うことである。
【００２１】
【数３】
【００２２】
ここで、Ｓk は、圧縮符号化されたオーディオ信号より得られる値で、サブバンド分割された各帯域のオーディオ信号（サブバンドサンプル）、Ｖn は行列演算の出力結果であり、実際には、このＶn に対して窓掛け処理（Windowing ）を行うことによって元のオーディオ信号が得られる。
【００２３】
この式において、余弦関数の中身を展開する。まず、加法定理を用いて（２ｋ＋１）を展開する次式（２）となる。
【００２４】
【数４】
【００２５】
次に、（１６＋ｎ）・２ｋπを含む項に対して、さらに、（１６＋ｎ）を展開して（２πｎｋ／６４）を含む項を生成するように変形すると、次式（３）が得られる。
【００２６】
【数５】
【００２７】
式（３）より、行列演算の式は次式（４）となる。
【００２８】
【数６】
【００２９】
ここで、次式（５）のような新たな行列を導入する。
【００３０】
【数７】
【００３１】
このＳ１k 、Ｓ２k を用いると式（４）は次式（６）のように変形される。
【００３２】
【数８】
【００３３】
したがって、Ｖn を求めるためには、次式（７）〜（１０）の値を求める必要がある。
【００３４】
【数９】
【００３５】
【数１０】
【００３６】
【数１１】
【００３７】
【数１２】
【００３８】
ところで、一般にｘn のフーリエ変換をＸk とすると、６４点逆フーリエ変換の定義式は次式（１１）で与えられることが知られている。
【００３９】
【数１３】
【００４０】
この式（１１）と、Ｓ１k 、Ｓ２k が実数であることにより、式（７）〜（１０）は夫々、Ｓ１k 、Ｓ２k の６４点逆フーリエ変換により求めることができる。即ち、Ｓ１k の逆フーリエ変換の実数部がＵ１ｒn 、虚数部がＵ１ｉn 、また、Ｓ２k の逆フーリエ変換の実数部がＵ２ｒn 、虚数部がＵ２ｉn となる。
【００４１】
式（１１）によれば、Ｘk としては６４個のデータが必要であるが、実際にはサブバンドサンプルは３２個しかないため、Ｓ１k 、Ｓ２k を生成する際には３２成分ではなく、６４成分として後半の３２個分に値「０」を埋め込む必要がある。
【００４２】
ところで、三角関数の性質より次式（１２）、（１３）が成立する。
【００４３】
【数１４】
【００４４】
【数１５】
【００４５】
これらによれば、Ｓ１k の奇数成分は全て「０」、Ｓ２k の偶数成分は全て「０」である。そこで、このような数列の逆フーリエ変換は次式（１４）の公式を適用できることが知られている。
【００４６】
【数１６】
【００４７】
この式は２Ｎ点の逆フーリエ変換を、２回のＮ点の逆フーリエ変換で置き換えるための公式である。ところで、交互に「０」が現れる数列の場合には、式（１４）の右辺のいずれかのシグマ計算を行わなくてもよくなるため、逆フーリエ変換の点数が半分になり演算速度の向上や装置の小型化が図れることになる。したがって、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を求めるためには６４点の半分の３２点の逆フーリエ変換を行えば良いことになる。このことだけでも、フーリエ変換の演算量が何も工夫しないのに比べて半分程度にまで削減される。
【００４８】
さて、このような性質を利用するために、新たに式（１５）のような数列を導入する。
【００４９】
【数１７】
【００５０】
ｔ１k 、ｔ２k の３２点逆フーリエ変換をＴ１n ，Ｔ２n とすると、式（１４）より、Ｔ１n ，Ｔ２n とＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn との関係は、次式（１６）〜（１９）のようになる。
【００５１】
【数１８】
【００５２】
【数１９】
【００５３】
【数２０】
【００５４】
【数２１】
【００５５】
但し、０≦ｎ＜３２、ｔ１k 、ｔ２k が実数であるのに対してＴ１n ，Ｔ２n は複素数となる。フーリエ変換、逆フーリエ変換は一般に入力、出力ともに複素数であるため、入力が実数である場合には省略できる計算も多い。ここでは、２種類の実数数列Ｓ１k 、Ｓ２k を逆フーリエ変換しなければならないが、次のような公式により、２種類の同じ大きさの実数の数列を１つの複素数の数列にまとめて１回の逆フーリエ変換で計算するようにする。
【００５６】
２種類のＮ個の成分を持つ実数数列ｈ（ｋ）、ｇ（ｋ）のフーリエ変換を夫々Ｈ（ｎ）、Ｇ（ｎ）とする。また、式（２０）が成立しているものとする。
【００５７】
【数２２】
【００５８】
一般に、Ｘ（ｎ）をｘ（ｋ）のＮ点フーリエ変換とすると、フーリエ変換の線形性により、次式（２１）が成立する。
【００５９】
【数２３】
【００６０】
このとき、Ｈ（ｎ）、Ｇ（ｎ）はＸ（ｎ）のみを用いて、次式（２２）、（２３）のように表される。
【００６１】
【数２４】
【００６２】
【数２５】
【００６３】
なお、Ｒｅ、Ｉｍは夫々実数部、虚数部を示す。
この性質を利用するために、さらに式（２４）のような数列を導入する。
【００６４】
【数２６】
【００６５】
Ｓk ’の３２点逆フーリエ変換をｓn とすると、式（２２）、（２３）により、ｓn とＴ１n ，Ｔ２n の関係は次式（２５）のようになる。
【００６６】
【数２７】
【００６７】
以上の計算結果を踏まえると、図１に示すようなアルゴリズムでＶn を求めることが可能になる。
まず、ステップＳ１００で、３２個の実数成分を持つ数列Ｓk を式（２４）を用いて、３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’に変換する。
【００６８】
ステップＳ１１０では、複素数列Ｓk ’を３２点逆フーリエ変換する。ステップＳ１２０では、式（２５）を用いて、Ｔ１n ，Ｔ２n を生成する。
また、ステップＳ１３０では、式（１６）〜（１９）を用いて、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成する。そして、ステップＳ１４０において、式（６）と、式（７）〜（１０）より行列演算の出力Ｖn を計算する。このようにして、行列演算の出力Ｖn を求めることができる。
【００６９】
次に、本発明に係るサブバンド合成装置の構成や動作を説明する。
図２に示す装置は、ＭＰＥＧオーディオサブバンドを入力し、処理結果を４チャンネル出力するＭＰＥＧオーディオ前処理部４０と、各チャンネルに応じて設けられた３２点ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄと、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄからの出力を入力するＭＰＥＧオーディオ後処理部７０と、窓掛け処理を行うＭＰＥＧオーディオウインドウニング（Windowing ）部８０とを備え、さらに、ドルビーデジタルサブバンドを入力するドルビーデジタル前処理部１０と、前記３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄにその演算結果を出力する１２８点（６４点）バタフライ演算部５０と、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄからの出力を入力するドルビーデジタル後処理部２０と、窓掛け処理を行うドルビーデジタルウインドウニング（Windowing ）部３０とを備える。即ち、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは、ＭＰＥＧオーディオサブバンドとドルビーデジタルサブバンドとに対して共用の逆高速フーリエ変換部となっている。
【００７０】
まず、ステップＳ１００に示すように、ＭＰＥＧオーディオ前処理部４０が３２個のＭＰＥＧオーディオサブバンド（Ｓk ）を入力すると、３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’に変換する。次に、ステップＳ１１０に示すように、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは複素数列Ｓk ’を３２点逆高速フーリエ変換する。
【００７１】
ステップＳ１２０、１３０、１４０に示すように、ＭＰＥＧオーディオ後処理部７０は、Ｔ１n ，Ｔ２n を生成し、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成し、行列演算の出力Ｖn を求める。そして、ＭＰＥＧオーディオウインドウニング（Windowing ）部８０は、Ｖn に対して窓掛け演算を行って音声信号が出力される。
【００７２】
一方、ドルビーデジタル前処理部１０が２５６個のドルビーデジタルサブバンドを入力すると夫々に余弦関数を乗じて実数部、虚数部とする１２８個の複素数データを生成する。次に、１２８点（６４点）バタフライ演算部５０のバタフライ演算を行いさらに３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが逆高速フーリエ変換を行う。そして、ドルビーデジタル後処理部２０が逆高速フーリエ変換結果に余弦関数を乗じて実数とし、ドルビーデジタルウインドウニング部３０が窓掛け演算を行って音声信号が出力される。このような装置構成によれば、点線部分で囲まれた構成要素を共用しながら、ＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理が可能となる。この結果、装置規模を小さくできてＬＳＩ化時にはチップ面積の低減が図れる。
【００７３】
図３に示す装置も、図２の装置と同様に、点線で囲まれた構成要素がＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理時に共用されるようになっている。図２に示すものとの相違点は、ドルビーデジタルのサブバンド合成処理において、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが逆高速フーリエ変換を行ってから、１２８点（６４点）バタフライ演算部５０のバタフライ演算を行う点に特徴があり、これ以外の相違点はない。したがって、この装置構成によっても、点線部分で囲まれて構成要素を共用しながら、ＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理が可能となる。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態であるＭＰＥＧオーディオ後処理部７０が位相補正を定位置計算で行うことについて説明する。
さて、上述してきた実施形態では、数列Ｓk から行列演算の出力Ｖn を求める過程でいくつかの中間データとなる数列を導入したが、この中間データを全て記憶するための記憶エリアを装置内に設ける必要はなく、前ステップから当該ステップに処理が移行する際に生成される中間データは、前ステップで保持していた記憶エリアに新たなデータを上書きすることでよいので、いわゆる定位置計算が可能である。
【００７５】
以下では中間データの対称性を利用することにより、６４個の半分の３２個分の記憶エリアを確保しておけばよくなることを説明する。まず、式（２４）を用いて、３２個の実数成分を持つ数列Ｓk から３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’を生成するステップについて説明する。
【００７６】
ＭＰＥＧオーディオ前処理部４０が、数列Ｓk からＳk ’を生成する際には、ｋが偶数の場合には図４（ａ）に示すように、またｋが奇数の場合には図４（ｂ）に示すように並べる。なお、図中の破線は「−１」を乗じることを意味する。
【００７７】
次に、逆高速フーリエ変換を行うステップにおいて、逆フーリエ変換は逆高速逆フーリエ変換を使うことにより定位置計算ができることが良く知られている。次に、式（２５）を用いて、３２個の複素数成分を持つ数列Ｔ１n ，Ｔ２n を求めるステップについて説明する。
【００７８】
式（２５）において、Ｔ１n ，Ｔ２n の夫々を実数部と虚数部とに分けると、以下の式（２６）〜（２９）が得られる。
【００７９】
【数２８】
【００８０】
【数２９】
【００８１】
【数３０】
【００８２】
【数３１】
【００８３】
式（２６）〜（２９）より、「Ｒｅ（Ｔ１n ）＝Ｒｅ（Ｔ１32-n）、Ｉｍ（Ｔ１n ）＝−Ｉｍ（Ｔ１32-n）＝０、Ｉｍ（Ｔ１0 ）＝Ｉｍ（Ｔ１16）＝０、Ｒｅ（Ｔ２n ）＝Ｒｅ（Ｔ２32-n）、Ｉｍ（Ｔ２n ）＝−Ｉｍ（Ｔ２32-n）＝０、Ｉｍ（Ｔ２0 ）＝Ｉｍ（Ｔ２16）＝０」なる性質があるので、Ｔ１n ，Ｔ２n の実数部については０〜１６まで、虚数部については１から１５までのみを記憶しさえすれば良い。そこで、式（２６）〜（２９）を図５に示すようにして実現する。なお、図中の破線は「−１」を乗じることを意味する。
【００８４】
ＭＰＥＧオーディオ後処理部７０が、Ｔ１n ，Ｔ２n を図５に示すように配置することにより、ｓn が記憶されていた領域に、新たに作成したＴ１n ，Ｔ２n を上書きすることができ、ｓn からＴ１n ，Ｔ２n を生成する際に定位置計算が可能となる。
【００８５】
次に、式（１６）〜（１９）を用いて、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成するステップについて説明する。なお、Ｔ１n ，Ｔ２n からＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成す時には、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn は夫々Ｔ１n の実数部と虚数部のデータそのものであるのでここでは説明を省略する。
【００８６】
さて、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn の対称性は次の式（３０）〜（３９）のようになる。
【００８７】
【数３２】
【００８８】
【数３３】
【００８９】
【数３４】
【００９０】
【数３５】
【００９１】
【数３６】
【００９２】
【数３７】
【００９３】
【数３８】
【００９４】
【数３９】
【００９５】
【数４０】
【００９６】
【数４１】
【００９７】
Ｕ２ｒn についてはｎが０〜１５、Ｕ２ｉn についてはｎが１〜１６の成分を記憶しさえすれば、以上の対称性により、ｎが０〜６３の全ての成分の値を把握することができる。したがって、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を図６のように配置すれば良い。この図のようにＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を配置すると、Ｔ１n ，Ｔ２n からＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成す時には定位置計算ができる。なお、図６において、細い実線はそのままコピー、太い実線は「ｃｏｓ（ｎπ／６４）」を乗じる、一点鎖線は「−ｓｉｎ（ｎπ／６４）」を乗じる、点線は「ｓｉｎ（ｎπ／６４）」を乗じることを意味し、斜線部は、符号が反対であることを意味する。また、図面において複数段の数字の並びは、対称性より導出される成分番号であり、成分番号に斜線を引いたものは符号が反転することを意味する。したがって、一番右端の例では、「Ｕ１ｉ1 ＝−Ｕ１ｉ1 31＝Ｕ１ｉ33＝−Ｕ１ｉ63」となることを示している。
【００９８】
なお、以降の図面において複数段の数字の並びはこのようなことを意味する。次に、式（６）と式（７）、（８）、（９）、（１０）より、行列演算の出力Ｖn を計算するステップについて説明する。図７、８、９、１０は夫々、式（６）の第１、２、３、４項の計算を示すものである。図７乃至１１においては、細い実線はそのままコピー、太い実線は「ｃｏｓ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じる、一点鎖線は「−ｓｉｎ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じる、太い点線は「ｓｉｎ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じること、細い点線は「−１」を乗じることを意味し、斜線部は、符号が反対であることを意味する。
【００９９】
結局、図７〜１０に示すものを合成した図１１に示すもののようにして行列演算の出力Ｖn を計算することができるので、Ｖn を定位置計算することが可能になる。
【０１００】
以上説明してきたように、本発明の実施の形態によれば、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルのサブバンド合成装置において、逆高速フーリエ変換部を共用できるため、装置の大きさを小型化することができ、例えばＬＳＩ化時にはチップ面積が小さくなる。また、定位置計算も可能であるので、一層、装置の小型化を図ることができる。
【０１０１】
なお、このような装置はハードウエアとしてＬＳＩ化できると共に、ＣＰＵがＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されている処理プログラムにしたがった処理を実行するようにしても実現可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理の演算アルゴリズムを単純化でき、しかも逆フーリエ変換部をドルビーデジタルのサブバンドサンプルに対するものとして利用可能になる装置を実現できる。
【０１０５】
さらに、請求項４に係る発明によれば、装置規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサブバンド合成処理の説明図である。
【図２】本発明に係る実施形態のサブバンド合成装置のブロック構成図である。
【図３】本発明に係る実施形態の他のサブバンド合成装置のブロック構成図である。
【図４】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図５】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図６】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図７】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図８】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図９】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図１０】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図１１】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【符号の説明】
１０ ドルビーデジタル前処理部
２０ ドルビーデジタル後処理部
３０ ドルビーデジタルウインドウニング部
４０ ＭＰＥＧオーディオ前処理部
５０ １２８点（６４点）バタフライ演算部
６０ ａ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｂ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｃ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｄ３２点ＩＦＦＴ部
７０ ＭＰＥＧオーディオ後処理部
８０ ＭＰＥＧオーディオウインドウニング部
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブバンドサンプルのサブバンド合成処理を行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々なオーディオ信号圧縮符号化の規格が提案されている。例えばＤＶＤ規格においては、オーディオ信号圧縮符号化の規格として、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタル（Dolby Digital:AC-3：ドルビーは登録商標）が採用されている。このため、ＤＶＤ装置用のオーディオデコーダは、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルの双方に対して復号可能に構成されていた。
【０００３】
ＭＰＥＧオーディオはサブバンド合成処理が行われている。サブバンド合成処理とは、人間の聴覚特性を上手に利用して人間の耳には雑音として聞こえない程度の量子化雑音を積極的に導入することによって符号の量を減少させるもので、オーディオ信号を圧縮符号化する際に、オーディオ信号をいくつかの小さな帯域（サブバンド）に分割して、各帯域ごとに符号を生成し、さらに、復号時にはいくつかの帯域に分割されたオーディオ信号を合成して元の帯域に戻す一連の処理のことである。一方、ドルビーオーディオでは、ＩＭＤＣＴ（インバース・モディファイド・ディスクリート・コサイン・トランスフォーム）が行われる。
【０００４】
このように、この双方の復号アルゴリムは相当異なっているため、従来ではＭＰＥＧオーディオ用のデコードとドルビーデジタル用のデコーダとが別個の装置として実現されていた。
【０００５】
したがって、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理における行列演算の出力Ｖn を求める際の演算に工夫を施して少しでも演算量を低減して装置規模を小さくすることが提案されていた。この種の提案は例えば特開平７−２１０１９６号公報等の文献に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平７−２１０１９６号公報記載の技術によれば、演算回数の低減に関しては非常に優れているものの、離散余弦変換を行わなければならないため、離散余弦変換の複雑なアルゴリズムにしたがった演算を行わなければならなかった。
【０００７】
そのため、装置規模が依然として大きなものとなっていたという問題があった。したがって、例えばＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルとのデコード処理に対する共用部分を見つけ出して、演算処理の共用による装置規模の低減化を図ることが望まれていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、演算アルゴリズムの単純化を図りＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理を行う手段を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理を他方式でのサブバンド合成処理と共用可能にする手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列に対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列と前記バタフライ演算部の出力との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置である。
【００１１】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、請求項２に係る発明は、ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したものに対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置である。
請求項１、２に係る発明によれば、二つの処理部が各サブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換すると共に、ＭＰＥＧオーディオ後処理部が逆フーリエ変換部による逆高速フーリエ変換の結果からＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出し、ドルビーデジタル後処理部が逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするので、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理の演算アルゴリズムが単純になり、しかもこの逆フーリエ変換部をドルビーデジタルのサブバンドサンプルに対するものとして利用できる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記バタフライ演算部は、１２８点又は６４点の入力を高速逆フーリエ変換用の３２点の出力に変換する演算を行うようになっており、前記共用逆フーリエ変換部は、３２点の入力に対して逆高速フーリエ変換を行うようになっていることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項４に係る発明は、請求項１、２および３のいずれかにおいて、前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部は、前記行列演算の算出を定位置計算で行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、後処理部が定位置計算を行うので装置規模を小さくすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のサブバンド合成のアルゴリズムについて説明し、その後、具体的な装置構成やその動作について説明する。
【００２０】
さて、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理は次式（１）で示される行列演算（Matrixing)を行うことである。
【００２１】
【数３】
ここで、Ｓk は、圧縮符号化されたオーディオ信号より得られる値で、サブバンド分割された各帯域のオーディオ信号（サブバンドサンプル）、Ｖn は行列演算の出力結果であり、実際には、このＶn に対して窓掛け処理（Windowing ）を行うことによって元のオーディオ信号が得られる。
【００２３】
この式において、余弦関数の中身を展開する。まず、加法定理を用いて（２ｋ＋１）を展開する次式（２）となる。
【００２４】
【数４】
次に、（１６＋ｎ）・２ｋπを含む項に対して、さらに、（１６＋ｎ）を展開して（２πｎｋ／６４）を含む項を生成するように変形すると、次式（３）が得られる。
【００２６】
【数５】
式（３）より、行列演算の式は次式（４）となる。
【００２８】
【数６】
ここで、次式（５）のような新たな行列を導入する。
【００３０】
【数７】
このＳ１k 、Ｓ２k を用いると式（４）は次式（６）のように変形される。
【００３２】
【数８】
したがって、Ｖn を求めるためには、次式（７）〜（１０）の値を求める必要がある。
【００３４】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
ところで、一般にｘn のフーリエ変換をＸk とすると、６４点逆フーリエ変換の定義式は次式（１１）で与えられることが知られている。
【００３９】
【数１３】
この式（１１）と、Ｓ１k 、Ｓ２k が実数であることにより、式（７）〜（１０）は夫々、Ｓ１k 、Ｓ２k の６４点逆フーリエ変換により求めることができる。即ち、Ｓ１k の逆フーリエ変換の実数部がＵ１ｒn 、虚数部がＵ１ｉn 、また、Ｓ２k の逆フーリエ変換の実数部がＵ２ｒn 、虚数部がＵ２ｉn となる。
【００４１】
式（１１）によれば、Ｘk としては６４個のデータが必要であるが、実際にはサブバンドサンプルは３２個しかないため、Ｓ１k 、Ｓ２k を生成する際には３２成分ではなく、６４成分として後半の３２個分に値「０」を埋め込む必要がある。
【００４２】
ところで、三角関数の性質より次式（１２）、（１３）が成立する。
【００４３】
【数１４】
【数１５】
これらによれば、Ｓ１k の奇数成分は全て「０」、Ｓ２k の偶数成分は全て「０」である。そこで、このような数列の逆フーリエ変換は次式（１４）の公式を適用できることが知られている。
【００４６】
【数１６】
この式は２Ｎ点の逆フーリエ変換を、２回のＮ点の逆フーリエ変換で置き換えるための公式である。ところで、交互に「０」が現れる数列の場合には、式（１４）の右辺のいずれかのシグマ計算を行わなくてもよくなるため、逆フーリエ変換の点数が半分になり演算速度の向上や装置の小型化が図れることになる。したがって、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を求めるためには６４点の半分の３２点の逆フーリエ変換を行えば良いことになる。このことだけでも、フーリエ変換の演算量が何も工夫しないのに比べて半分程度にまで削減される。
【００４８】
さて、このような性質を利用するために、新たに式（１５）のような数列を導入する。
【００４９】
【数１７】
ｔ１k 、ｔ２k の３２点逆フーリエ変換をＴ１n ，Ｔ２n とすると、式（１４）より、Ｔ１n ，Ｔ２n とＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn との関係は、次式（１６）〜（１９）のようになる。
【００５１】
【数１８】
【数１９】
【数２０】
【数２１】
但し、０≦ｎ＜３２、ｔ１k 、ｔ２k が実数であるのに対してＴ１n ，Ｔ２n は複素数となる。フーリエ変換、逆フーリエ変換は一般に入力、出力ともに複素数であるため、入力が実数である場合には省略できる計算も多い。ここでは、２種類の実数数列Ｓ１k 、Ｓ２k を逆フーリエ変換しなければならないが、次のような公式により、２種類の同じ大きさの実数の数列を１つの複素数の数列にまとめて１回の逆フーリエ変換で計算するようにする。
【００５６】
２種類のＮ個の成分を持つ実数数列ｈ（ｋ）、ｇ（ｋ）のフーリエ変換を夫々Ｈ（ｎ）、Ｇ（ｎ）とする。また、式（２０）が成立しているものとする。
【００５７】
【数２２】
一般に、Ｘ（ｎ）をｘ（ｋ）のＮ点フーリエ変換とすると、フーリエ変換の線形性により、次式（２１）が成立する。
【００５９】
【数２３】
このとき、Ｈ（ｎ）、Ｇ（ｎ）はＸ（ｎ）のみを用いて、次式（２２）、（２３）のように表される。
【００６１】
【数２４】
【数２５】
なお、Ｒｅ、Ｉｍは夫々実数部、虚数部を示す。
この性質を利用するために、さらに式（２４）のような数列を導入する。
【００６４】
【数２６】
Ｓk ’の３２点逆フーリエ変換をｓn とすると、式（２２）、（２３）により、ｓn とＴ１n ，Ｔ２n の関係は次式（２５）のようになる。
【００６６】
【数２７】
以上の計算結果を踏まえると、図１に示すようなアルゴリズムでＶn を求めることが可能になる。
まず、ステップＳ１００で、３２個の実数成分を持つ数列Ｓk を式（２４）を用いて、３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’に変換する。
【００６８】
ステップＳ１１０では、複素数列Ｓk ’を３２点逆フーリエ変換する。ステップＳ１２０では、式（２５）を用いて、Ｔ１n ，Ｔ２n を生成する。
また、ステップＳ１３０では、式（１６）〜（１９）を用いて、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成する。そして、ステップＳ１４０において、式（６）と、式（７）〜（１０）より行列演算の出力Ｖn を計算する。このようにして、行列演算の出力Ｖn を求めることができる。
【００６９】
次に、本発明に係るサブバンド合成装置の構成や動作を説明する。
図２に示す装置は、ＭＰＥＧオーディオサブバンドを入力し、処理結果を４チャンネル出力するＭＰＥＧオーディオ前処理部４０と、各チャンネルに応じて設けられた３２点ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄと、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄからの出力を入力するＭＰＥＧオーディオ後処理部７０と、窓掛け処理を行うＭＰＥＧオーディオウインドウニング（Windowing ）部８０とを備え、さらに、ドルビーデジタルサブバンドを入力するドルビーデジタル前処理部１０と、前記３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄにその演算結果を出力する１２８点（６４点）バタフライ演算部５０と、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄからの出力を入力するドルビーデジタル後処理部２０と、窓掛け処理を行うドルビーデジタルウインドウニング（Windowing ）部３０とを備える。即ち、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは、ＭＰＥＧオーディオサブバンドとドルビーデジタルサブバンドとに対して共用の逆高速フーリエ変換部となっている。
【００７０】
まず、ステップＳ１００に示すように、ＭＰＥＧオーディオ前処理部４０が３２個のＭＰＥＧオーディオサブバンド（Ｓk ）を入力すると、３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’に変換する。次に、ステップＳ１１０に示すように、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは複素数列Ｓk ’を３２点逆高速フーリエ変換する。
【００７１】
ステップＳ１２０、１３０、１４０に示すように、ＭＰＥＧオーディオ後処理部７０は、Ｔ１n ，Ｔ２n を生成し、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成し、行列演算の出力Ｖn を求める。そして、ＭＰＥＧオーディオウインドウニング（Windowing ）部８０は、Ｖn に対して窓掛け演算を行って音声信号が出力される。
【００７２】
一方、ドルビーデジタル前処理部１０が２５６個のドルビーデジタルサブバンドを入力すると夫々に余弦関数を乗じて実数部、虚数部とする１２８個の複素数データを生成する。次に、１２８点（６４点）バタフライ演算部５０のバタフライ演算を行いさらに３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが逆高速フーリエ変換を行う。そして、ドルビーデジタル後処理部２０が逆高速フーリエ変換結果に余弦関数を乗じて実数とし、ドルビーデジタルウインドウニング部３０が窓掛け演算を行って音声信号が出力される。このような装置構成によれば、点線部分で囲まれた構成要素を共用しながら、ＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理が可能となる。この結果、装置規模を小さくできてＬＳＩ化時にはチップ面積の低減が図れる。
【００７３】
図３に示す装置も、図２の装置と同様に、点線で囲まれた構成要素がＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理時に共用されるようになっている。図２に示すものとの相違点は、ドルビーデジタルのサブバンド合成処理において、３２点ＩＦＦＴ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが逆高速フーリエ変換を行ってから、１２８点（６４点）バタフライ演算部５０のバタフライ演算を行う点に特徴があり、これ以外の相違点はない。したがって、この装置構成によっても、点線部分で囲まれて構成要素を共用しながら、ＭＰＥＧオーディオおよびドルビーデジタル双方のサブバンド合成処理が可能となる。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態であるＭＰＥＧオーディオ後処理部７０が位相補正を定位置計算で行うことについて説明する。
さて、上述してきた実施形態では、数列Ｓk から行列演算の出力Ｖn を求める過程でいくつかの中間データとなる数列を導入したが、この中間データを全て記憶するための記憶エリアを装置内に設ける必要はなく、前ステップから当該ステップに処理が移行する際に生成される中間データは、前ステップで保持していた記憶エリアに新たなデータを上書きすることでよいので、いわゆる定位置計算が可能である。
【００７５】
以下では中間データの対称性を利用することにより、６４個の半分の３２個分の記憶エリアを確保しておけばよくなることを説明する。まず、式（２４）を用いて、３２個の実数成分を持つ数列Ｓk から３２個の複素数成分を持つ数列Ｓk ’を生成するステップについて説明する。
【００７６】
ＭＰＥＧオーディオ前処理部４０が、数列Ｓk からＳk ’を生成する際には、ｋが偶数の場合には図４（ａ）に示すように、またｋが奇数の場合には図４（ｂ）に示すように並べる。なお、図中の破線は「−１」を乗じることを意味する。
【００７７】
次に、逆高速フーリエ変換を行うステップにおいて、逆フーリエ変換は逆高速逆フーリエ変換を使うことにより定位置計算ができることが良く知られている。次に、式（２５）を用いて、３２個の複素数成分を持つ数列Ｔ１n ，Ｔ２n を求めるステップについて説明する。
【００７８】
式（２５）において、Ｔ１n ，Ｔ２n の夫々を実数部と虚数部とに分けると、以下の式（２６）〜（２９）が得られる。
【００７９】
【数２８】
【数２９】
【数３０】
【数３１】
式（２６）〜（２９）より、「Ｒｅ（Ｔ１n ）＝Ｒｅ（Ｔ１32-n）、Ｉｍ（Ｔ１n ）＝−Ｉｍ（Ｔ１32-n）＝０、Ｉｍ（Ｔ１0 ）＝Ｉｍ（Ｔ１16）＝０、Ｒｅ（Ｔ２n ）＝Ｒｅ（Ｔ２32-n）、Ｉｍ（Ｔ２n ）＝−Ｉｍ（Ｔ２32-n）＝０、Ｉｍ（Ｔ２0 ）＝Ｉｍ（Ｔ２16）＝０」なる性質があるので、Ｔ１n ，Ｔ２n の実数部については０〜１６まで、虚数部については１から１５までのみを記憶しさえすれば良い。そこで、式（２６）〜（２９）を図５に示すようにして実現する。なお、図中の破線は「−１」を乗じることを意味する。
【００８４】
ＭＰＥＧオーディオ後処理部７０が、Ｔ１n ，Ｔ２n を図５に示すように配置することにより、ｓn が記憶されていた領域に、新たに作成したＴ１n ，Ｔ２n を上書きすることができ、ｓn からＴ１n ，Ｔ２n を生成する際に定位置計算が可能となる。
【００８５】
次に、式（１６）〜（１９）を用いて、６４個の複素数成分を持つ数列Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成するステップについて説明する。なお、Ｔ１n ，Ｔ２n からＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成す時には、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn は夫々Ｔ１n の実数部と虚数部のデータそのものであるのでここでは説明を省略する。
【００８６】
さて、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn の対称性は次の式（３０）〜（３９）のようになる。
【００８７】
【数３２】
【数３３】
【数３４】
【数３５】
【数３６】
【数３７】
【数３８】
【数３９】
【数４０】
【数４１】
Ｕ２ｒn についてはｎが０〜１５、Ｕ２ｉn についてはｎが１〜１６の成分を記憶しさえすれば、以上の対称性により、ｎが０〜６３の全ての成分の値を把握することができる。したがって、Ｕ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を図６のように配置すれば良い。この図のようにＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を配置すると、Ｔ１n ，Ｔ２n からＵ１ｒn 、Ｕ１ｉn 、Ｕ２ｒn 、Ｕ２ｉn を生成す時には定位置計算ができる。なお、図６において、細い実線はそのままコピー、太い実線は「ｃｏｓ（ｎπ／６４）」を乗じる、一点鎖線は「−ｓｉｎ（ｎπ／６４）」を乗じる、点線は「ｓｉｎ（ｎπ／６４）」を乗じることを意味し、斜線部は、符号が反対であることを意味する。また、図面において複数段の数字の並びは、対称性より導出される成分番号であり、成分番号に斜線を引いたものは符号が反転することを意味する。したがって、一番右端の例では、「Ｕ１ｉ1 ＝−Ｕ１ｉ1 31＝Ｕ１ｉ33＝−Ｕ１ｉ63」となることを示している。
【００９８】
なお、以降の図面において複数段の数字の並びはこのようなことを意味する。次に、式（６）と式（７）、（８）、（９）、（１０）より、行列演算の出力Ｖn を計算するステップについて説明する。図７、８、９、１０は夫々、式（６）の第１、２、３、４項の計算を示すものである。図７乃至１１においては、細い実線はそのままコピー、太い実線は「ｃｏｓ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じる、一点鎖線は「−ｓｉｎ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じる、太い点線は「ｓｉｎ（（ｎ＋１６）π／６４）」を乗じること、細い点線は「−１」を乗じることを意味し、斜線部は、符号が反対であることを意味する。
【００９９】
結局、図７〜１０に示すものを合成した図１１に示すもののようにして行列演算の出力Ｖn を計算することができるので、Ｖn を定位置計算することが可能になる。
【０１００】
以上説明してきたように、本発明の実施の形態によれば、ＭＰＥＧオーディオとドルビーデジタルのサブバンド合成装置において、逆高速フーリエ変換部を共用できるため、装置の大きさを小型化することができ、例えばＬＳＩ化時にはチップ面積が小さくなる。また、定位置計算も可能であるので、一層、装置の小型化を図ることができる。
【０１０１】
なお、このような装置はハードウエアとしてＬＳＩ化できると共に、ＣＰＵがＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されている処理プログラムにしたがった処理を実行するようにしても実現可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＰＥＧオーディオのサブバンド合成処理の演算アルゴリズムを単純化でき、しかも逆フーリエ変換部をドルビーデジタルのサブバンドサンプルに対するものとして利用可能になる装置を実現できる。
【０１０５】
さらに、請求項４に係る発明によれば、装置規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサブバンド合成処理の説明図である。
【図２】本発明に係る実施形態のサブバンド合成装置のブロック構成図である。
【図３】本発明に係る実施形態の他のサブバンド合成装置のブロック構成図である。
【図４】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図５】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図６】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図７】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図８】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図９】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図１０】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【図１１】定位置計算を行うための原理の模試的説明図である。
【符号の説明】
１０ ドルビーデジタル前処理部
２０ ドルビーデジタル後処理部
３０ ドルビーデジタルウインドウニング部
４０ ＭＰＥＧオーディオ前処理部
５０ １２８点（６４点）バタフライ演算部
６０ ａ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｂ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｃ３２点ＩＦＦＴ部
６０ ｄ３２点ＩＦＦＴ部
７０ ＭＰＥＧオーディオ後処理部
８０ ＭＰＥＧオーディオウインドウニング部
Claims (4)
- ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列に対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列と前記バタフライ演算部の出力との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置。 - ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、ドルビーデジタルのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理と、を行うための装置であって、
前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するＭＰＥＧオーディオ前処理部と、
前記ドルビーデジタルのサブバンドサンプルの実数列を逆フーリエ変換用の複素数列に変換するドルビーデジタル前処理部と、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列を逆高速フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果から前記ＭＰＥＧオーディオのサブバンドサンプルのサブバンド合成処理における行列演算の出力を算出するＭＰＥＧオーディオ後処理部と、
前記逆高速フーリエ変換の結果に余弦関数を乗じて実数とするドルビーデジタル後処理部と、
を備え、
前記逆フーリエ変換部は、前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列及び前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列との両方に対して逆高速フーリエ変換する共用逆フーリエ変換部と、前記ドルビーデジタル前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したものに対してバタフライ演算を行うバタフライ演算部と、を備え、
前記ＭＰＥＧオーディオ前処理部で変換された複素数列をさらに前記共用逆フーリエ変換部で処理した結果が前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部に入力され、
前記バタフライ演算部の出力が前記ドルビーデジタル後処理部に入力されるようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置。 - 請求項１又は請求項２において、
前記バタフライ演算部は、１２８点又は６４点の入力を高速逆フーリエ変換用の３２点の出力に変換する演算を行うようになっており、前記共用逆フーリエ変換部は、３２点の 入力に対して逆高速フーリエ変換を行うようになっていることを特徴とするサブバンド合成装置。 - 請求項１、２および３のいずれかにおいて、
前記ＭＰＥＧオーディオ後処理部は、前記行列演算の算出を定位置計算で行うことを特徴とするサブバンド合成装置。
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