JP4348324B2 - Signal encoding apparatus, method, program, and recording medium - Google Patents
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本発明は、複数のサンプル値を符号化する信号符号化装置、方法、プログラム、および記録媒体に関する。 The present invention relates to a signal encoding apparatus, method, program, and recording medium for encoding a plurality of sample values.
図1に、従来の整数信号符号化部の機能構成例を示す。また、図2に整数信号符号化部840の処理フロー(S840)を示す。整数信号符号化部840は、区間分割部8401、線形予測分析部8402、線形予測係数符号化部8403、線形予測係数復号化部8404、逆フィルタ8407、サンプルバッファ8408、残差信号符号化部8409、統合部(Multiplexer)8410から構成される。区間分割部8401は、入力された整数信号を複数サンプルまとめてフレーム化し、フレーム単位のデジタルのサンプリング値とする(S8401)。線形予測分析部8402は、フレーム化して入力された整数信号(以下、「入力整数信号」という。)について線形予測のための分析を行い、線形予測係数を出力する(S8402)。ここで、線形予測係数の次数をPとする。線形予測係数符号化部8403は、線形予測分析部8402の結果にしたがって線形予測係数を符号化し、予測係数符号を出力する(S8403)。線形予測係数復号化部8404は、線形予測係数符号化部8403からの出力を復号化し、P次の線形予測係数を出力する(S8404)。本例では、線形予測係数符号化部8403からの出力を線形予測係数復号化部8404で復号化して、量子化済線形予測係数を得る構成としている。しかし、線形予測係数復号化部8404を無くし、線形予測係数符号化部8403から予測係数符号とそれに対応する量子化済線形予測係数を得る構成としてもよい。逆フィルタ8407は、予測係数符号で伝達される信号を、線形予測係数復号化部8404から出力されたP次の量子化済線形予測係数およびサンプルバッファ8408に保存されている直前のフレームのサンプル値と現フレームのサンプル値を用いて復元する。さらに、入力整数信号から復元した予測係数符号で伝達される信号を減算し、残差信号を出力する(S8407)。また、現フレームのサンプル値の少なくとも最後のPサンプルは、サンプルバッファ8408に保持される(S8408)。残差信号符号化部8409は、逆フィルタ8407から出力された残差信号を符号化し、残差符号を出力する(S8409)。統合部(Multiplexer)8410は、線形予測係数符号化部8403が出力した予測係数符号と残差信号符号化部8409が出力した残差符号とを統合して整数信号符号として出力する(S8410)。なお、線形予測分析部8402でも、線形予測分析に直前のフレームの最後のPサンプルを用いてもよい。この場合には、図1中に点線で示しているように、サンプリングバッファ8408から直前のフレームの最後のPサンプルの値を受け取る。
FIG. 1 shows a functional configuration example of a conventional integer signal encoding unit. FIG. 2 shows a processing flow (S840) of the integer
図3に従来の整数信号復号化部の機能構成例を示す。また、図4に整数信号復号化部920の処理フロー(S920)を示す。整数信号復号化部920は、分割部(Demultiplexer)9201、線形予測係数復号化部9202、残差信号復号化部9203、サンプルバッファ9206、合成フィルタ9207から構成される。符号化されたデータは、分割部(Demultiplexer)9201で受信、蓄積され、予測係数符号と残差符号とに分割される(S9201)。線形予測係数復号化部9202は、予測係数符号を復号化し、線形予測係数を出力する(S9202)。残差信号復号化部9203は、残差符号を復号化し、残差信号を出力する(S9203)。合成フィルタ9207は、線形予測係数復号化部9202が出力した線形予測係数およびサンプルバッファ9206に保持された直前フレームのサンプル値と現フレームのサンプル値を用いて、信号を合成する(S9206)。さらに、復元された信号と残差信号を加算し、整数信号を得る(S9207)。
FIG. 3 shows a functional configuration example of a conventional integer signal decoding unit. FIG. 4 shows a processing flow (S920) of the integer
また、整数信号を可逆符号化する符号化方法については、例えば、非特許文献1にあるように、線形予測を行って、線形予測係数と線形予測残差をそれぞれ可逆符号化する方法がある。非特許文献1の符号化方法では、入力された整数形式のデータサンプル値列を、複数まとめたフレームごとに、線形予測係数を求め、線形予測係数を符号化し、前記符号化の過程で量子化された線形予測係数を用いて逆フィルタ(分析フィルタとも言う。)を構成し、線形予測残差信号を求め、線形予測残差信号を符号化する。
図5を用いて従来の方法の問題点を説明する。図5は、24ビットを符号化する整数信号符号装置であって、1フレームが10サンプルで構成される場合のイメージを示している。図中の網掛け部は、0または1のビット(実質的に情報を有するビット)であり、その他の部分は0(実質的に情報がないビット)である。また、図中の点線で囲まれた範囲が符号化の対象である。図5では、全てのビットが符号化の対象であることを示している。
しかし、もともと振幅が小さい入力信号を増幅して得た信号の場合、下位ビットが0となっていることがある。例えば、図5のフレーム1では下位の2ビット分の桁、フレーム2では下位の4ビット分の桁では、全てのビットが0である。従来技術では、このような実質的に情報のない下位ビットも符号化することになる。つまり、下位ビットが0となっている入力信号の場合、圧縮効率が必ずしも良いとは言えない。
Problems of the conventional method will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an integer signal encoding device that encodes 24 bits, and shows an image when one frame is composed of 10 samples. The shaded portions in the figure are 0 or 1 bits (bits having substantially information), and the other portions are 0 (bits having substantially no information). In addition, a range surrounded by a dotted line in the figure is an encoding target. FIG. 5 shows that all bits are to be encoded.
However, in the case of a signal originally obtained by amplifying an input signal having a small amplitude, the lower bit may be 0. For example, in the
本発明では、整数信号を符号化する際に、フレーム内のビットが全て0の桁が最下位桁から何桁あるか、もしくは、いずれかのビットが1の桁が最下位桁から何桁目にあるかを検出し、その情報を出力する。また、最も下位桁にあるいずれかのビットが1である桁を含むそれより上位の桁を符号化し、符号列を出力する。図6に本発明を適用した場合の符号化のイメージを示す。フレーム1の場合は下位の2桁、フレーム2の場合は下位の4桁の全てのビットが0なので、符号化の対象から外されている。
また、整数信号を復号化する際には、前記符号列から整数信号を復号化し、前記フレーム内のビットが全て0の桁が最下位桁から何桁あるか、もしくは、いずれかのビットが1の桁が最下位桁から何桁目にあるかの情報を用いて、復号化された整数信号の下位にビットが全て0の桁を付加することで、出力する整数信号を求める。
In the present invention, when an integer signal is encoded, the number of digits with all 0s in the frame is from the least significant digit, or the number of digits with one bit is 1 from the least significant digit. Is detected and the information is output. In addition, a higher-order digit including a digit in which any bit in the lowest digit is 1 is encoded, and a code string is output. FIG. 6 shows an image of encoding when the present invention is applied. In the case of
Also, when decoding an integer signal, the integer signal is decoded from the code string, and the number of all zero bits in the frame is from the least significant digit, or one of the bits is 1 Using the information on the number of the least significant digit from the least significant digit, an integer signal to be output is obtained by adding a digit having all 0 bits to the lower order of the decoded integer signal.
このようにフレームごとに符号化の対象範囲が異なると、フレーム間予測を行う線形予測符号化などの場合に、フレーム間予測が適正に行われず、圧縮効率が悪くなるという問題が新たに生じる。そこで、本発明では、直前のフレームの検出結果と現フレームの検出結果とが異なる場合に、過去の検出結果を考慮して、頻繁なシフト量の変化を抑制する。もしくは、直前のシフト量も考慮した線形予測符号化を行う。 In this way, when the encoding target range is different for each frame, there is a new problem that inter-frame prediction is not properly performed and compression efficiency is deteriorated in the case of linear predictive encoding for performing inter-frame prediction. Therefore, in the present invention, when the detection result of the immediately preceding frame is different from the detection result of the current frame, frequent changes in the shift amount are suppressed in consideration of the past detection results. Alternatively, linear predictive coding is performed in consideration of the previous shift amount.
本発明によれば、整数信号の符号化の際に実質的に情報のない下位のビットの符号化を行わないため、圧縮効率が高くなる。また、頻繁なシフト量の変化がなくなり、フレーム間予測を用いて圧縮符号化する場合の圧縮率を向上することができる。さらに、フレーム間予測を行う線形予測符号化の場合には、情報があるビットの位置が前後のフレーム間でずれた場合にも、そのずれ量を補正することができるので、圧縮効率を高く維持できる。 According to the present invention, since the lower bits having substantially no information are not encoded when the integer signal is encoded, the compression efficiency is increased. Also, frequent changes in the shift amount are eliminated, and the compression rate in the case of compression encoding using inter-frame prediction can be improved. Furthermore, in the case of linear predictive coding that performs inter-frame prediction, even if the position of a bit with information is shifted between the previous and subsequent frames, the shift amount can be corrected, so that the compression efficiency is maintained high. it can.
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部や同じ処理を行う処理ステップには同一の番号を付与し、説明を省略する。
[第1実施形態]
本発明の符号化処理部の機能構成を図7に示す。図8に、符号化処理部400の処理フローを示す。符号化処理部400は、フレームバッファ810、シフト量算出部420、整数信号シフト処理部430、整数信号符号化部840、統合部(Multiplexer)460から構成される。フレームバッファ810は、整数信号(入力信号)を蓄積し、複数のサンプル値単位(フレーム単位)にシフト量算出部420と整数信号シフト処理部430へ出力する(S810)。シフト量算出部420は、いずれかのビットが1である最下位の桁を含むそれより上位の桁すべてが符号化の対象となるようにシフト量を決定する(S420)。具体的な決定方法は後述する。整数信号シフト処理部430は、シフト量算出部420の決定にしたがって符号化の範囲をシフトする(S430)。整数信号符号化部840は、従来技術として図1、図2で説明した方法により、ステップS430でシフトされた整数信号を符号化する(S840)。統合部(Multiplexer)460は、符号化された整数信号とシフト量とを統合し、出力する(S460)。
Below, in order to avoid duplication of description, the same number is given to the structural part which has the same function, and the process step which performs the same process, and description is abbreviate | omitted.
[First Embodiment]
FIG. 7 shows a functional configuration of the encoding processing unit of the present invention. FIG. 8 shows a processing flow of the encoding processing unit 400. The encoding processing unit 400 includes a
図9に、シフト量算出部420のシフト量決定ステップ(S420)の詳細を示す。シフト量算出部420は、フレームを構成するサンプルの数(NF個)だけ、サンプルを取り込む(S4201)。シフト量ΔEを0に初期化する(S4202)。入力信号系列をΔEだけ右シフトした場合の、最下位桁のビットプレーン(フレーム内のサンプルの同じ桁のビットの集合)中のビットが1となるサンプルの数nを検出する(S4203)。n=0かを確認し、Yesの場合はステップS4205へ進み、Noの場合はステップS420を終了する(S4204)。ステップ4205では、シフト量ΔEをΔE+1とする(S4205)。ΔEが符号化ビット数Qに等しいかを確認し、Yesの場合はステップS4207へ進み、Noの場合はステップS4203へ戻る。ステップS4207では、ΔEを0に戻し、ステップS420を終了する。このステップでは、フレーム内の全てのビットが0だったため、シフト量ΔEを0としている。
FIG. 9 shows details of the shift amount determination step (S420) of the shift
図10に本発明の復号化処理部の機能構成を、図11に復号化処理部700の処理フローを示す。復号化処理部700は、分割部(Demultiplexer)910、整数信号復号化部920、逆シフト処理部950から構成される。分割部(Demultiplexer)910は、符号化データを受信し、符号化された整数信号とシフト量とに分割すると共に、符号化装置側でシフトした桁の情報(シフト量)を取得する(S910)。整数信号復号化部920は、従来技術として図3、図4で説明した方法により、整数信号を復号化する(S920)。逆シフト処理部950は、復号化された整数信号をシフト量と反対方向にシフトし、出力信号を得る(S950)。
このように、本発明によれば、整数信号の符号化の際に実質的に情報のない下位のビットの符号化を行わないため、圧縮効率が高くなる。
FIG. 10 shows a functional configuration of the decoding processing unit of the present invention, and FIG. 11 shows a processing flow of the decoding processing unit 700. The decoding processing unit 700 includes a
As described above, according to the present invention, when the integer signal is encoded, the lower bits having substantially no information are not encoded, so that the compression efficiency is increased.
[第2実施形態]
本実施形態は、直前のフレームとのシフト量の違いが、あらかじめ定めた範囲内の場合には、現シフト量を直前のシフト量と同じとする方法と、第1実施形態との組み合わせである。
[Second Embodiment]
This embodiment is a combination of the method of making the current shift amount the same as the immediately preceding shift amount and the first embodiment when the difference in shift amount from the immediately preceding frame is within a predetermined range. .
図12に本実施形態の符号化処理部の機能構成例を示す。符号化処理部100は、フレームバッファ810、シフト量候補算出部120とシフト量選定部130とフレームシフト量保存バッファ140から構成されるシフト量決定部110、整数信号シフト処理部430、整数信号符号化部840、統合部(Multiplexer)460から構成される。図7の符号化処理部400との違いは、シフト量決定部110である。
符号化処理部100の処理フローは、図8の処理フローで、ステップS420をステップS110(図13)に置き換えたものとなる。図13にシフト量決定部110の処理フロー(ステップS110)を示す。ステップS110では、まず、シフト量候補算出部120で、フレーム内のサンプル値の全てのビットが0となる下位桁が最下位桁から何桁目まであるかをシフト量候補ΔEとして求める(S120)。シフト量選定部130は、現フレームが先頭フレームかランダムアクセスフレーム(RAフレーム:過去のフレームからの予測を用いないフレーム)かを判断する(S140)。先頭フレームかランダムアクセスフレームの場合には、シフト量選定部130は、シフト量候補ΔEを現フレームのシフト量とする(S150)。先頭フレームでもランダムアクセスフレームでもない場合には、シフト量選定部130は、フレームシフト量保持バッファから1つまたは複数の過去のフレームのシフト量Sj−k(kは1以上の整数)を読み出し、過去のフレームのシフト量とシフト量候補ΔEを用いて現フレームのシフト量Sjを決定する(S130)。
FIG. 12 shows a functional configuration example of the encoding processing unit of this embodiment. The encoding processing unit 100 includes a
The processing flow of the encoding processing unit 100 is the processing flow of FIG. 8, in which step S420 is replaced with step S110 (FIG. 13). FIG. 13 shows a processing flow (step S110) of the shift
図14に、シフト量選定部130の処理(ステップS130)の詳細な処理フロー例を示す。シフト量選定部130は、フレームシフト量保持バッファ140から直前のフレームのシフト量Sj−1を、シフト量候補算出部120からシフト量候補ΔEを読み込む(S1301)。Sj−1>ΔEを確認する(S1302)。Noの場合にはSj−1+α<ΔEを確認する(S1303)。ここで、αはあらかじめ定めておく閾値である。ステップS1302とS1303とがともにNoの場合には、直前のフレームのシフト量Sj−1を現フレームのシフト量Sjとする(S1304)。また、ステップS1302とS1303のどちらかがYesの場合には、シフト量候補ΔEを現フレームのシフト量Sjとする(S1305)。
FIG. 14 shows a detailed process flow example of the process (step S130) of the shift
αはシフト量の揺らぎが一定以上になった場合にのみシフト量を変化させるようにするための閾値で、たとえばあらかじめ3に設定しておく。α=3の場合には、当該フレームの最大振幅を分析して得られたシフト量侯補ΔEが、前のフレームのシフト量Sj−1より小さくなるか、もしくはSj−1+3よりも大きい値となった場合にのみシフト量を変化させることに相当する。
このようにフレームのシフト量Sjを決定することで、頻繁なシフト量の変化がなくなり、フレーム間予測を用いて圧縮符号化する場合の圧縮率を向上することができる。
α is a threshold for changing the shift amount only when the shift amount fluctuates above a certain level, and is set to 3 in advance, for example. When α = 3, the shift amount compensation ΔE obtained by analyzing the maximum amplitude of the frame is smaller than the shift amount S j−1 of the previous frame or is smaller than S j−1 +3. This corresponds to changing the shift amount only when the value becomes large.
By determining the frame shift amount S j in this way, frequent shift amount changes are eliminated, and the compression rate in the case of compression encoding using inter-frame prediction can be improved.
[変形例1]
第2実施形態では、シフト量決定部110のシフト量選定部130は、図14に示したように、閾値をあらかじめ決めておき、直前のフレームのシフト量と現フレームのシフト量候補との差が閾値以内であれば現フレームのシフト量を直前のフレームと同じにした。本変形例では、シフト量決定部110のシフト量選定部130は、直前のフレームのシフト量から現フレームのシフト量候補までの各シフト量での符号化後のデータ量を計算して、最もデータ量が少ないシフト量を現フレームのシフト量とする。
[Modification 1]
In the second embodiment, the shift
図15にステップS130の代わりとなるシフト量選定部130の処理フロー(ステップS130’)を示す。シフト量選定部130は、フレームシフト量保持バッファ140から直前のフレームのシフト量Sj−1を、シフト量候補算出部120からシフト量候補ΔEを読み込む(S1301)。Sj−1>ΔEを確認する(S1302)。ステップS1302がNoの場合には、Dminを無限大、iを直前のフレームのシフト量Sj−1とする(S1311)。ただし、無限大とは、符号量として取りうる最大の値以上とすればよい。シフト量をiとした場合の整数信号の符号量と誤差信号の符号量とを求め、統合した場合の符号化データの符号量Diを求める(S1312)。DminがDiよりも大きいかを確認する(S1313)。DminがDiよりも大きい場合は、DiをDmin、iをiminとする(S1314)。DminがDi以下の場合にはステップS1315に進む。i<ΔEであることを確認する(S1315)。ステップS1315がYesの場合意は、iにi+1を代入する(S1316)。ステップS1315がNoの場合は、シフト量Sjをiminとする(S1317)。ステップS1302がYesの場合には、シフト量Sjをシフト量候補ΔEとする(S1305)。
このように処理すると、処理の時間はかかるが、確実に符号量の少ないシフト量を選定することができる。
FIG. 15 shows a processing flow (step S130 ′) of the shift
If processing is performed in this way, processing time is required, but a shift amount with a small code amount can be selected with certainty.
[変形例2]
本変形例では、シフト量決定部110のシフト量選定部130は、過去のN個(Nは2以上の整数)のフレームのシフト量を記録しておく。シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量以下、かつ直前のフレームのシフト量以上の場合には、直前のフレームのシフト量を現フレームのシフト量とする。シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量より大きい場合、または直前のフレームのシフト量より小さい場合には、シフト量候補を現フレームのシフト量とする。
[Modification 2]
In this modification, the shift
図16にステップS130の代わりとなるシフト量選定部130の処理フロー(ステップS130”)を示す。シフト量選定部130は、フレームシフト量保持バッファ140から過去のフレームのシフト量Sj−k(k=1〜N)を、シフト量候補算出部120からシフト量候補ΔEを読み込む(S1321)。ただし、Nは2以上の整数である。閾値αをN個の過去のシフト量の中で、n番目に小さいシフト量とする(S1322)。Sj−1>ΔEを確認する(S1302)。Noの場合にはα<ΔEを確認する(S1323)。ステップS1302とS1323とがともにNoの場合には、直前のフレームのシフト量Sj−1を現フレームのシフト量Sjとする(S1304)。また、ステップS1302とS1323のどちらかがYesの場合には、シフト量候補ΔEを現フレームのシフト量Sjとする(S1305)。
FIG. 16 shows a processing flow (step S130 ″) of the shift
本実施形態では、閾値をあらかじめ決めておくのではなく、過去のシフト量から求めている。したがって、入力信号の特徴を考慮して閾値を変更することができる。 In the present embodiment, the threshold is not determined in advance, but is obtained from the past shift amount. Therefore, the threshold value can be changed in consideration of the characteristics of the input signal.
[第3実施形態]
第1実施形態と第2実施形態では、符号化対象の範囲をシフトすることで変更していた。これは、整数信号符号化処理では、通常、各サンプルの最上位の1より上位にある0を無視して符号化することが多いため、上位に0の桁が付加されても整数信号符号化処理の圧縮効率は悪くならないことを想定した処理である。
[Third Embodiment]
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, it changed by shifting the range of encoding object. This is because, in integer signal encoding processing, encoding is usually performed by ignoring 0 that is higher than the highest 1 of each sample, so even if a digit of 0 is added to the higher order, integer signal encoding is performed. This is a process assuming that the compression efficiency of the process does not deteriorate.
その他の方法として、フレーム内のサンプルの最下位桁を含むN桁(Nは正の整数)の全てのビットが0の場合、最下位桁を含むN桁を削除する方法がある。この方法によれば、例えば、整数信号符号化処理において、最上位の1より上位にある0を含めて符号化を行う場合でも、整数信号符号化部の圧縮効率を良くすることができる。
図17は、シフト量を求める代わりに削除量を求める削除量算出部320と、シフト処理の代わりに削除処理を行う整数信号削除処理部330を備える符号化処理部300の機能構成例を示す図である。
As another method, when all the bits of N digits (N is a positive integer) including the least significant digit of the sample in the frame are 0, there is a method of deleting the N digit including the least significant digit. According to this method, for example, in the integer signal encoding process, even when encoding is performed including 0 that is higher than the highest one, the compression efficiency of the integer signal encoding unit can be improved.
FIG. 17 is a diagram illustrating a functional configuration example of an encoding processing unit 300 including a deletion
本実施形態では、削除量を求めているが、その求め方は第1実施形態や第2実施形態のシフト量を求める方法と同一でよい。単純にシフトする代わりに、全てのビットが0の桁を削除するだけである。
また、復号化処理部側では、シフト量の代わりに削除量を受取ることになるので、逆シフト処理を行う代わりに、全てのビットが0の桁を付加する処理に変わるだけである。
In the present embodiment, the deletion amount is obtained, but the method of obtaining the deletion amount may be the same as the method of obtaining the shift amount in the first embodiment or the second embodiment. Instead of simply shifting, all the bits with zeros are deleted.
In addition, since the deletion amount is received instead of the shift amount on the decoding processing unit side, instead of performing the reverse shift processing, only the processing for adding all the digits of 0 is changed.
[変形例]
図18に、第3実施形態の変形例を示す。削除処理を整数信号削除処理部330で行うのではなく、整数信号符号化部340で行うよう変形したものである。
[Modification]
FIG. 18 shows a modification of the third embodiment. The deletion processing is modified not to be performed by the integer signal
[第4実施形態]
第1実施形態の整数信号符号化部840は、図1に示した従来技術であった。本実施形態では、直前のフレームのシフト量を考慮した整数信号符号化部を用いる。図19に、本実施形態の符号化処理部の機能構成を示す。図7に示した符号化処理部400との違いは、整数信号符号化部240である。
[Fourth Embodiment]
The integer
図20に、本実施形態の整数信号符号化部の機能構成例を示す。整数信号符号化部240は、区間分割部8401、線形予測分析部8402、線形予測係数符号化部8403、線形予測係数復号化部8404、フレーム間補正処理部2405、シフト量バッファ2406、逆フィルタ8407、サンプルバッファ2408、残差信号符号化部8409、統合部(Multiplexer)8410から構成される。図1の整数信号符号化部840との違いは、フレーム間のシフト量の違いを補正するために、フレーム間補正処理部2405、シフト量バッファ2406が追加されたことと、サンプル値をシフトできるサンプルバッファ2408としたことである。なお、線形予測分析部8402でも、線形予測分析に直前のフレームの最後のPサンプルを用いてもよい。この場合には、図8中に点線で示しているように、サンプリングバッファ2408から後述するシフト量を現フレームのシフト量にあわせた直前のフレームの最後のPサンプルの値を受け取る。
FIG. 20 shows a functional configuration example of the integer signal encoding unit of the present embodiment. The integer
図21に、整数信号符号化部240の処理フローを示す。あらかじめ、シフト量バッファ2406とサンプルバッファ2408を初期化(直前のフレーム情報がない状態)しておく。区間分割部8401は、入力された整数信号のフレーム単位のデジタルのサンプリング値の列をさらに細かく分割し、サブフレーム化する(S8401)。ただし、サブフレーム化しない場合には、区間分割部8401は不要である。以下でも、サブフレーム化も含めてフレーム化と表現する。線形予測分析部8402は、フレーム化された入力整数信号について線形予測のための分析を行い、P個の線形予測係数(a1〜aP)を出力する(S8402)。ここで、線形予測係数の次数をPとする。線形予測係数符号化部8403は、線形予測分析部8402の結果にしたがって線形予測係数を符号化し、予測係数符号を出力する(S8403)。線形予測係数復号化部8404は、線形予測係数符号化部8403からの出力を復号化し、P次の量子化済線形予測係数(a1^〜aP^)を出力する(S8404)。本例では、線形予測係数符号化部8403からの出力を線形予測係数復号化部8404で復号化して、量子化済線形予測係数を得る構成としている。しかし、線形予測係数復号化部8404を無くし、線形予測係数符号化部8403から予測係数符号とそれに対応する量子化済線形予測係数を得る構成としてもよい。フレーム間補正処理部2405は、現在のフレームのシフト量Sjをシフト量算出部820から受け取る(S24051)。フレーム間補正処理部2405は、シフト量バッファ2406に現フレームのシフト量Sjを記録し、シフト量バッファ2406から直前のフレームのシフト量Sj−1を読み出す(S2406)。フレーム間補正処理部2405は、シフト量の違いSj−Sj−1を計算し、サンプルバッファ2408が保持する直前のフレームの最後のP個のサンプルを、Sj−Sj−1だけ右または左にシフトする(補正する)(S24052)。右シフトか左シフトかは、シフト量算出方法で右シフトを正の方向と定義するのか左シフトを正の方向と定義するのかで決まる。この補正により、直前のフレームのシフト量が現フレームのシフト量と異なる場合でも、現フレームの最初のサンプルの線形予測に用いる直前のフレームの最後のP個のサンプルの値(y−1〜y−P)は、現フレームと同じシフト量のサンプル値(y’−1〜y’−P)となる。なお、現フレームが、先頭フレームかランダムアクセスフレーム(RAフレーム:過去のフレームからの予測を用いないフレーム)の場合には直前のフレームのシフト量もサンプル値も存在しない。対応方法としては、初期化で直前のフレームの最後のP個のサンプルの値(y−1〜y−P)として0を代入しておく方法や、先頭フレームかランダムアクセスフレームの場合にはシフト量の変更処理を行わない方法などがある。ただし、これらに限る必要はない。
FIG. 21 shows a processing flow of the integer
逆フィルタ8407は、現フレームのサンプル値の少なくとも最後のPサンプルを、サンプルバッファ2408に保持する。また、直前のフレームの最後のP個のサンプル値をサンプルバッファ2408から読み出す(S2408)。逆フィルタ8407は、予測係数符号で伝達される信号を、線形予測係数復号化部8404から出力されたP次の量子化済線形予測係数(a1^〜aP^)およびサンプルバッファ2408から読み出した直前のフレームの最後のP個のサンプル値と現フレームのサンプル値を用いて計算する。具体的には、信号の現フレームのi番目のサンプルの予測値は、現在のフレームの量子化済線形予測係数(a1^〜aP^)、直前のフレームのサンプル値(y’−1〜y’−P)と現フレームのサンプル値(y1〜yi−1)を用いて、次のように計算される。
The
図22に、本実施形態の復号化処理部の機能構成例を示す。図10に示した復号化処理部700との違いは、整数信号復号化部620である。
FIG. 22 shows a functional configuration example of the decoding processing unit of the present embodiment. The difference from the decoding processing unit 700 shown in FIG. 10 is an integer
図23に本実施形態の整数信号復号化部の機能構成例を示す。また、図24に整数信号復号化部620の処理フローを示す。整数信号復号化部620は、分割部(Demultiplexer)9201、線形予測係数復号化部9202、残差信号復号化部9203、フレーム間補正処理部6204、シフト量バッファ6205、サンプルバッファ6206、合成フィルタ9207から構成される。図3の従来の整数信号復号化部920との違いは、フレーム間補正処理部6204とシフト量バッファ6205が追加された点と、サンプルバッファ6206がサンプル値のシフト量を変更できる点である。
FIG. 23 shows a functional configuration example of the integer signal decoding unit of the present embodiment. FIG. 24 shows a processing flow of the integer
整数信号復号化部620では、あらかじめ、シフト量バッファ6205とサンプルバッファ6206を初期化(直前のフレーム情報がない状態)にしておく。分割部(Demultiplexer)9201が、符号化されたデータを受信、蓄積し、予測係数符号と残差符号とに分割する(S9201)。線形予測係数復号化部9202は、予測係数符号を復号化し、P個の線形予測係数(a1〜aP)を出力する(S9202)。残差信号復号化部9203は、残差符号を復号化し、残差信号riを出力する(S9203)。一方、フレーム間補正処理部6204は、現フレームのシフト量Sjを分割部(Demultiplexer)9201または他の通信手段から受信する(S62041)。フレーム間補正処理部6204は、現フレームのシフト量をシフト量バッファ6205に保存するとともに、シフト量バッファ6205から直前のフレームのシフト量Sj−1を読み出す(S6205)。フレーム間補正処理部6204は、シフト量の違いSj−Sj−1を計算し、サンプルバッファ6202に保持されている直前のフレームの最後のP個のサンプル値(y−1〜y−P)を、Sj−Sj−1だけ右または左にシフトする(補正する)(S62042)。右シフトか左シフトかは、前述のとおりシフト量算出方法で右シフトを正の方向と定義するのか左シフトを正の方向と定義するのかで決まる。この補正により、直前のフレームのシフト量が現フレームのシフト量と異なる場合でも、現フレームの最初のサンプルの線形予測に用いる前フレームの最後のP個のサンプルの値(y−1〜y−P)は、現フレームと同じシフト量のサンプル値(y’−1〜y’−P)となる。なお、現フレームが、先頭フレームかランダムアクセスフレームの場合には直前のフレームのシフト量もサンプル値も存在しない。対応方法としては、初期化で直前のフレームの最後のP個のサンプルの値(y−1〜y−P)として0を代入しておく方法や、先頭フレームかランダムアクセスフレームの場合にはシフト量の変更処理を行わない方法などがある。ただし、これらに限る必要はない。
In the integer
合成フィルタ9207は、現フレームのサンプル値の少なくとも最後のPサンプルを、サンプルバッファ6206に保持する。また、直前のフレームの最後のP個のサンプル値をサンプルバッファ6206から読み出す(S6206)。合成フィルタ9207は、線形予測係数復号化部9202が出力した量子化済線形予測係数(a1^〜aP^)、サンプルバッファ9206に保持され、フレーム間補正処理部6204によって補正された直前フレームのサンプル値(y’−1〜y’−P)と現フレームのサンプル値(y1〜yi−1)、残差信号riを用いて、次式のように整数信号yiを合成する(S9207)。
The
なお、上記の実施形態はコンピュータに、上記方法の各ステップを実行させるプログラムを読み込ませ、実施することもできる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
In addition, said embodiment can also read and implement the program which makes a computer perform each step of the said method. Also, as a method for reading into the computer, the program is recorded on a computer-readable recording medium, and the program is read from the recording medium into the computer, or the program recorded in the server or the like is read into the computer through an electric communication line or the like. There are methods.
Claims (12)
複数の前記デジタル信号サンプルをまとめたフレームを形成するフレームバッファと、
フレーム内の全デジタル信号サンプルにおいてビット位置の値が0となる、最下位ビットからnビットの範囲(nは1以上の整数)、を求め、nをシフト量候補とするシフト量候補算出部と、
少なくとも1つの過去のフレームのシフト量を記録するフレームシフト量保持バッファと、
前記シフト量候補と前記フレームシフト量保持バッファに記録されたシフト量を用いて、あらかじめ定めた基準にしたがって、現フレームのシフト量を決定するシフト量選定部と、
前記シフト量選定部で定めたシフト量にしたがって、前記フレーム内の全デジタル信号サンプルをシフトするシフト部と、
前記フレーム内の全デジタル信号サンプルの最下位ビットからシフト量分のビットの範囲を除く部分を符号化し、符号列を得る整数信号符号化部と、
前記シフト量選定部で求めたシフト量の情報と前記整数信号符号化部で得た符号列とを出力する出力部と
を備える信号符号化装置。 The digital signal samples represented in the input plurality of bits, each frame constituted by a plurality of samples, a signal encoding apparatus for encoding,
A frame buffer for forming a plurality of the digital signal frames of the or stopped samples,
The value of the bit position is 0 in all the digital signal samples in a frame, the range of the least significant bit of n bit (n is an integer of 1 or more), the determined, a shift amount candidate calculating unit that n is a shift amount candidate ,
A frame shift amount holding buffer for recording a shift amount of at least one past frame;
A shift amount selection unit that determines a shift amount of the current frame according to a predetermined criterion using the shift amount candidate and the shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer;
A shift unit that shifts all digital signal samples in the frame according to a shift amount determined by the shift amount selection unit;
The portion excluding the all-digital signal samples the least significant bit or brush shift amount of the bit range of le in the frame encoding, and integer signal encoding unit to obtain a code sequence,
A signal encoding device comprising: an output unit that outputs information on a shift amount obtained by the shift amount selection unit and a code string obtained by the integer signal encoding unit.
前記シフト量候補と前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量との関係が、あらかじめ定められた範囲内の場合には、前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補と前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量との関係が、あらかじめ定められた範囲外の場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定部
を備える信号符号化装置。 The signal encoding device according to claim 1 ,
When the relationship between the shift amount candidate and one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is within a predetermined range, one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is set. As the shift amount of the current frame,
When the relationship between the shift amount candidate and one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is outside a predetermined range, the shift amount candidate is set as the shift amount of the current frame. A signal encoding device comprising the shift amount selection unit.
前記シフト量候補が、前記フレームシフト量保持バッファに記録された直前フレームのシフト量より小さい場合、または前記シフト量候補と前記直前フレームのシフト量との差があらかじめ定められた閾値より大きい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が、前記直前フレームのシフト量以上、かつ前記シフト量候補と前記直前フレームのシフト量との差があらかじめ定められた閾値以下の場合には、前記直前フレームのシフト量を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定部
を備える信号符号化装置。 The signal encoding device according to claim 1 ,
When the shift amount candidate is smaller than the shift amount of the immediately preceding frame recorded in the frame shift amount holding buffer, or when the difference between the shift amount candidate and the shift amount of the immediately preceding frame is larger than a predetermined threshold value Is the shift amount candidate of the current frame as the shift amount candidate,
If the shift amount candidate is equal to or greater than the shift amount of the immediately preceding frame and the difference between the shift amount candidate and the shift amount of the immediately preceding frame is equal to or less than a predetermined threshold, the shift amount of the immediately preceding frame is set to the current frame. A signal encoding device comprising the shift amount selecting unit.
前記フレームシフト量保持バッファに直前のフレームのシフト量を記録しておき、
前記シフト量候補が直前のフレームのシフト量以上の場合には、直前のフレームのシフト量から前記シフト量候補までの各シフト量での符号化後のデータ量を計算して、最もデータ量が少ないシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が直前のフレームのシフト量より小さい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定部
を備える信号符号化装置。 The signal encoding device according to claim 1 ,
The shift amount of the immediately preceding frame is recorded in the frame shift amount holding buffer,
If the shift amount candidate is greater than or equal to the shift amount of the previous frame, calculate the data amount after encoding for each shift amount from the shift amount of the previous frame to the shift amount candidate, and the data amount is the largest. The smaller shift amount is used as the current frame shift amount.
The signal encoding device including the shift amount selection unit, wherein the shift amount candidate is set as the shift amount of the current frame when the shift amount candidate is smaller than the shift amount of the immediately preceding frame.
前記フレームシフト量保持バッファに過去のN個(Nは2以上の整数)のフレームのシフト量を記録しておき、
前記シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量以下、かつ直前のフレームのシフト量以上場合には、直前のフレームのシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量より大きい場合、または直前のフレームのシフト量より小さい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定部
を備える信号符号化装置。 The signal encoding device according to claim 1 ,
The shift amount of the past N frames (N is an integer of 2 or more) is recorded in the frame shift amount holding buffer,
In the case where the shift amount candidate is nth (n is an integer greater than or equal to 1 and less than N) and less than or equal to the shift amount of the previous frame, among the shift amounts of the past N frames, Let the shift amount of the previous frame be the shift amount of the current frame,
When the shift amount candidate is larger than the nth (n is an integer greater than or equal to 1 and less than N) shift amount smaller than the shift amount of the previous N frames, or smaller than the shift amount of the immediately preceding frame. Includes a shift amount selection unit, wherein the shift amount candidate is the shift amount of the current frame.
複数の前記デジタル信号サンプルをまとめたフレームを形成するフレーム化ステップと、
フレーム内の全デジタル信号サンプルにおいてビット位置の値が0となる、最下位ビットからnビットの範囲(nは1以上の整数)、を求め、nをシフト量候補とするシフト量候補算出ステップと、
前記シフト量候補と少なくとも1つの過去のフレームのシフト量を用いて、あらかじめ定めた基準にしたがって、現フレームのシフト量を決定するシフト量選定ステップと、
前記シフト量選定ステップで定めたシフト量にしたがって、前記フレーム内の全デジタル信号サンプルをシフトするシフトステップと、
前記フレーム内の全デジタル信号サンプルの最下位ビットからシフト量分のビットの範囲を除く部分を符号化し、符号列を得る整数信号符号化ステップと、
前記シフト量選定ステップで求めたシフト量の情報と前記整数信号符号化ステップで得た符号列とを出力する出力ステップと
を有する信号符号化方法。 The digital signal samples represented in the input plurality of bits, each frame constituted by a plurality of samples, a signal encoding method for encoding,
A framing step of forming a plurality of the digital signal frames of the or stopped samples,
The value of the bit position is 0 in all the digital signal samples in a frame, the range of the least significant bit of n bit (n is an integer of 1 or more), the determined, a shift amount candidate calculating step of the n shift amount candidate ,
A shift amount selection step of determining a shift amount of the current frame according to a predetermined criterion using the shift amount candidate and the shift amount of at least one past frame ;
A shift step of shifting all digital signal samples in the frame according to a shift amount determined in the shift amount selection step;
Encodes the portion excluding the least significant bit or brush shift amount of the bit range of the entire digital signal samples in the frame, and an integer signal encoding step of obtaining a code sequence,
A signal encoding method comprising: an output step of outputting information on a shift amount obtained in the shift amount selection step and a code string obtained in the integer signal encoding step.
前記シフト量候補と前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量との関係が、あらかじめ定められた範囲内の場合には、前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補と前記フレームシフト量保持バッファに記録された1つのシフト量との関係が、あらかじめ定められた範囲外の場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定ステップ
を有する信号符号化方法。 A signal encoding method according to claim 6 , comprising:
When the relationship between the shift amount candidate and one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is within a predetermined range, one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is set. As the shift amount of the current frame,
When the relationship between the shift amount candidate and one shift amount recorded in the frame shift amount holding buffer is outside a predetermined range, the shift amount candidate is set as the shift amount of the current frame. A signal encoding method comprising the shift amount selecting step.
前記シフト量候補が、前記フレームシフト量保持バッファに記録された直前フレームのシフト量より小さい場合、または前記シフト量候補と前記直前フレームのシフト量との差があらかじめ定められた閾値より大きい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が、前記直前フレームのシフト量以上、かつ前記シフト量候補と前記直前フレームのシフト量との差があらかじめ定められた閾値以下の場合には、前記直前フレームのシフト量を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定ステップ
を有する信号符号化方法。 A signal encoding method according to claim 6 , comprising:
When the shift amount candidate is smaller than the shift amount of the immediately preceding frame recorded in the frame shift amount holding buffer, or when the difference between the shift amount candidate and the shift amount of the immediately preceding frame is larger than a predetermined threshold value Is the shift amount candidate of the current frame as the shift amount candidate,
If the shift amount candidate is equal to or greater than the shift amount of the immediately preceding frame and the difference between the shift amount candidate and the shift amount of the immediately preceding frame is equal to or less than a predetermined threshold, the shift amount of the immediately preceding frame is set to the current frame. A signal encoding method comprising the shift amount selecting step.
前記フレームシフト量保持バッファに直前のフレームのシフト量を記録しておき、
前記シフト量候補が直前のフレームのシフト量以上の場合には、直前のフレームのシフト量から前記シフト量候補までの各シフト量での符号化後のデータ量を計算して、最もデータ量が少ないシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が直前のフレームのシフト量より小さい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定ステップ
を有する信号符号化方法。 A signal encoding method according to claim 6 , comprising:
The shift amount of the immediately preceding frame is recorded in the frame shift amount holding buffer,
If the shift amount candidate is greater than or equal to the shift amount of the previous frame, calculate the data amount after encoding for each shift amount from the shift amount of the previous frame to the shift amount candidate, and the data amount is the largest. The smaller shift amount is used as the current frame shift amount.
When the shift amount candidate is smaller than the shift amount of the immediately preceding frame, the shift amount candidate is set as the shift amount of the current frame.
前記フレームシフト量保持バッファに過去のN個(Nは2以上の整数)のフレームのシフト量を記録しておき、
前記シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量以下、かつ直前のフレームのシフト量以上場合には、直前のフレームのシフト量を現フレームのシフト量とし、
前記シフト量候補が、過去のN個のフレームのシフト量の中で、n番目(nは、1以上N未満の整数)に小さいシフト量より大きい場合、または直前のフレームのシフト量より小さい場合には、前記シフト量候補を現フレームのシフト量とすることを特徴とする前記シフト量選定ステップ
を有する信号符号化方法。 A signal encoding method according to claim 6 , comprising:
The shift amount of the past N frames (N is an integer of 2 or more) is recorded in the frame shift amount holding buffer,
In the case where the shift amount candidate is nth (n is an integer greater than or equal to 1 and less than N) and less than or equal to the shift amount of the previous frame, among the shift amounts of the past N frames, Let the shift amount of the previous frame be the shift amount of the current frame,
When the shift amount candidate is larger than the nth (n is an integer greater than or equal to 1 and less than N) shift amount smaller than the shift amount of the previous N frames, or smaller than the shift amount of the immediately preceding frame. Includes a shift amount selection step, wherein the shift amount candidate is a shift amount of the current frame.
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