JP4398979B2 - 変換表現に転換するか、または変換表現を逆変換するための装置および方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の転換装置のブロック図を示す。
図2は、本発明の逆転換装置のブロック図を示す。
図3は、本発明の好ましい実施態様による転換装置のブロック図を示す。
図4は、本発明の好ましい実施態様による逆転換装置を示す。
図5は、本発明に適用される値の2つの後続のブロックの変換表現を示す。
図6は、前方変換を含む多次元リフティングステップの詳細な表現を示す。
図7は、後方変換マトリックスを含む多次元逆リフティングステップの表現を示す。
図8は、長さNのDCT−IVを長さN/2の2つのDCT−IVに分離するための本発明の表現を示す。
図9は、時間離散オーディオサンプルを処理して、整数スペクトル値を決定することが可能な整数値を求めるのに好ましい手段のブロック図を示す。
図10は、ギブンズ回転および2つのDCT−IV動作におけるMDCTおよび逆MDCTの分離の略表現を示す。
図11は、50%のオーバラップを含むMDCTを回転およびDCT−IV動作に分離することを説明する表現を示す。
図12aは、MDCTおよび50%のオーバラップを含む既知の符号器の略ブロック図を示す。
図12bは、図10aにより生成された値を復号化するための既知の復号器のブロック図を示す。
本発明によると、一次元である、つまり単に2×2拡大縮小マトリックスに関連するリフティング分離は、多次元の事例に拡張される。個々には、前方程式のすべての値はn×nマトリックスに置き換えられ、ここで、ブロックの個々の値の数を意味するnは、2より大きいかまたは2に等しい。したがって、結果は、好ましくは反転可能な何らかのn×nマトリックスTの場合、2n×2nブロックマトリックスへの以下の分離が可能であり、Enはn×n単位のマトリックスを表す。
−1を含む置換または乗算などの単純な動作は別として、この分離の3つのブロックはすべて、以下の一般的な構造を有する。
この2n×2nブロックマトリックスでは、発明により一般化したリフティングスキームを使用することができ、これは、後で多次元リフティングとも呼ぶ。
ベクトルが前方程式の右辺上にあり、その次元、つまりラインの数が2nに等しい点に注目するべきである。最初のn成分、つまり0〜n−1の成分は、x0〜yn−1に対応する。第2のn成分、つまり前方程式の右辺に生じるベクトルの第2の半分は、個々の値の第2ブロックの合計、つまりXn、...、X2n−1に等しいが、次に、図1〜図4の変換マトリックスに相当するマトリックスAの乗算および個々の値の第1ブロックX0、...、Xn−1と合計される。変換マトリックスは、それぞれ第1、第2および第3変換規則を表す。
これらの2n×2nマトリックスは、以下のとおり、変換Tの反転可能な整数近似に使用することができる。整数入力値(X0、...、X2n−1)の場合、浮動小数点出力値(y0〜yn−1)=A・(X0、...、Xn−1)は、整数値(Xn、...、X2n−1)に加算される前に整数値に丸められる。ブロックマトリックスの逆数は以下を生じる。
したがって、このプロセスは、単に同じマトリックスAおよび同じ丸め機能を使用し、次に、前方処理における加算ではなく、結果として得られた値を減算することにより、誤差がないように反転させることができる。こうした前方処理を図6に示し、後方処理を図7に示す。図6の変換マトリックスは、図7の変換マトリックスと同じである点に注目するべきであり、これは、実行の容易さの理由で好ましい。
−1を含む乗算の置換は、個々のブロックマトリックスで抽出されるため、以下のコンテキストが生じる。
したがって、信号の2つのブロック、つまり個々の値の2つのブロックに対する変換の適用は、好ましくは3つの多次元リフティングステップで得ることができる。
上記の方程式は、本発明の好ましい実施態様に関して、図3にグラフで示す。逆転換は、上記で述べたとおり、相応して図4に示されている。
つまり、N/2+/−バタフライ演算、N/2ギブンズ回転を含むブロック対角マトリックス、およびさらにいくつかの置換マトリックスが使用される。N/2ギブンズ回転のこれらの付加的な段階を使用することにより、多次元リフティング法は、長さNの1つのDCT−IVのみの計算に使用することもできる。このアルゴリズムの基本的な構造は、実際の転換段階から離して図8に示され、実際の転換段階では、長さN/2を有する2つのDCT−IV変換が使用され、第1のバタフライ段階は、一般にN/2の長さを有する個々の値の第1および第2ブロックを計算するために存在する。出力側では、回転段階は、図8および図5の入力側および出力側のインデックスの比較、変換表現の出力値のブロック、および各々が現在単にN/2値を有する変換表現の出力値のさらに他のブロックから分かるとおり、図5のDCT−IV動作の出力値に等しい出力値y0〜yN−1を求めるために提供される。
前方程式から、前方程式の左括弧に使用される第1変換規則、および前方程式の中間括弧に使用される第2変換規則、および前方程式の最後の括弧に使用される第3変換規則は同じである必要はないことが明らかになる。さらに、前方程式から、単に主要対角要素が占有するブロックマトリックスを分離できるだけではなく、本発明により、完全に占有されたマトリックスを処理できることが明らかになる。さらに、本発明は、変換表現に対する転換に使用される変換規則は、互いに同じである必要があり、または互いに関連がある必要があるという事実に限定されず、その結果、たとえば第2変換規則は第1変換規則の逆変換規則であるという点に注目するべきである。一般に、3つの異なる変換規則は、逆表現で考えられる限り、使用することができる。
Claims (24)
- 個々の値を整数値を含む変換表現に転換し、個々の値がオーディオおよび/またはイメージ情報を有する装置であって、
第1変換規則を使用して個々の値の第1ブロックを処理し、変換値の第1ブロックを得るための手段(102)と、
変換値の第1ブロックを丸めて、丸められた変換値の第1ブロックを得るための手段(104)と、
丸められた変換値の第1ブロックと個々の値の第2ブロックとを合計して、合計値の第2ブロックを得るための手段(106)と、
第2変換規則を使用して合計値の第2ブロックを処理し、変換値の第2ブロックを得るための手段(108)と、
変換値の第2ブロックを丸めて、丸められた変換値の第2ブロックを得るための手段(110)と、
個々の値の第1ブロックから丸められた変換値の第2ブロックを個々に減算して、変換表現の整数出力値のブロックを得るための手段(112)とを備える装置。 - 第3変換規則を使用して、整数出力値のブロックを処理し、変換出力値のブロックを得るための手段(140)と、
変換出力値のブロックを丸めて、丸められた変換出力値のブロックを得るための手段(142)と、
丸められた変換出力値のブロックと、合計値の第2ブロックとを合計して変換表現の整数出力値のさらに他のブロックを得るための手段(144)とをさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 第1変換規則、第2変換規則および第3変換規則がそれぞれ変換マトリックスを含む、請求項1または2に記載の装置。
- 第1変換規則、第2変換規則および第3変換規則がそれぞれ互いに同じである、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の装置。
- 第1変換規則および第3変換規則が前方変換規則であり、第2変換規則が後方変換規則である、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の装置。
- 第1ブロックを丸めるための手段(104)および第2ブロックを丸めるための手段(110)および変換出力値のブロックを丸めるための手段(142)がそれぞれ、丸められた結果を提供する丸め関数であって、その精度が、装置を含むコンピュータの機械精度より低い丸め関数に従って丸めるように形成される、
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の装置。 - 個々の値の第1ブロックが、序数0〜序数N−1の個々の値を有し、個々の値の第2ブロックが、序数N〜序数2N−1の個々の値を有し、
丸められた変換値の第1ブロックが0〜N−1の序数を有し、合計手段(106)が、値の加算を実行するように形成され、その結果、序数iを有する丸められた変換値のブロックが、序数i+Nを有する個々の値の第2ブロックの値に加算され、iが、0〜N−1の連続するインデックスである、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の装置。 - 個々の値の第1ブロックが、序数0〜序数N−1の個々の値を有し、個々の値の第2ブロックが、序数0〜序数2N−1の個々の値を有し、
丸められた変換値の第2ブロックが、序数Nと2N−1との間の値を有し、
減算のための手段(112)が、序数n+iを有する丸められた変換値のブロックの値を、序数iを有する第1ブロックの値から減算するように形成され、iが、0〜N−1の連続するインデックスである、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の装置。 - 個々の値の第1および第2ブロックが、整数の個々の値を含む、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の装置。
- 変換値の第1ブロックを丸めるための手段(104)、または変換値の第2ブロックを丸めるための手段(110)が、同じ丸め仕様に従って丸めるように形成される、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の装置。
- 第1変換規則の基礎になる変換マトリックス、第2変換規則の基礎になる変換マトリックス、および第3変換規則の基礎になる変換マトリックスがそれぞれ、第1または第2ブロックの個々の値の数に等しいそれぞれある数の行および列を有する二乗マトリックスである、請求項3に記載の装置。
- 第1変換規則に従って処理するための手段(102)、および第2変換規則に従って処理するための手段(108)が変換器内に形成され、
さらにシーケンス制御装置が設けられ、該制御装置が、最初に個々の値の第1ブロックを供給し、後に合計値の第2ブロックを変換器に供給するように形成される、請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の装置。 - 変換値の第1ブロックを丸めるための手段(104)および変換値の第2ブロックを丸めるための手段(110)がラウンダー内に形成され、
さらにシーケンス制御装置が設けられ、最初に個々の値の第1ブロック、後に変換値の第2ブロックを前記ラウンダーに供給する、請求項1ないし請求項12のいずれかに記載の装置。 - 個々の値の第1および第2ブロックが、マルチチャネルオーディオ信号の第1および第2チャネルのオーディオサンプルである、請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の装置。
- 第1ブロックおよび第2ブロックが、オーディオ信号の連続する時間サンプルである、請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の装置。
- 前方変換装置であって、
いくつかのリフティングマトリックス(18、22、26)、およびその後の丸め動作(20、24、28)を使用することにより、オーディオ信号またはイメージ信号を表現するサンプルの第1ブロックをウィンドウ表示し、オーディオ信号またはイメージ信号を表現する第2ブロックのウィンドウ表示し、個々の値の第1ブロックおよび個々の値の第2ブロックを得るための手段(16、18、20、22、24、26、28)と、
整数出力値を含む第1および第2ブロックから変換表現を得るための請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の装置とを備える装置。 - 個々の値を整数値を含む変換表現に転換し、個々の値がオーディオおよび/またはイメージ情報を有する方法であって、
第1変換規則を使用して個々の値の第1ブロックを処理し(102)、変換値の第1ブロックを得るステップと、
変換値の第1ブロックを丸めて(104)、丸められた変換値の第1ブロックを得るステップと、
丸められた変換値の第1ブロックと個々の値の第2ブロックとを合計して(106)、合計値の第2ブロックを得るステップと、
第2変換規則を使用して合計値の第2ブロックを処理し(108)、変換値の第2ブロックを得るステップと、
変換値の第2ブロックを丸めて(110)、丸められた変換値の第2ブロックを得るステップと、
個々の値の第1ブロックから丸められた変換値の第2ブロックを個々に減算して(112)、変換表現の整数出力値のブロックを得るステップとを含む方法。 - 前方変換方法であって、
オーディオ信号またはイメージ信号を表現するサンプルの第1ブロックをウィンドウ表示し(16、18、20、22、24、26、28)、いくつかのリフティングマトリックス(18、22、26)を使用してオーディオ信号またはイメージ信号を表現する第2ブロックをウィンドウ表示し、その後丸め動作(20、24、28)を行って、個々の値の第1ブロックおよび個々の値の第2ブロックを得るステップと、
請求項17に記載の方法であって、整数出力値を含む第1および第2ブロックから変換表現を得る方法とを含む方法。 - 整数出力値のブロック、および個々の値の変換表現である合計値の第2ブロックを逆転換して、個々の値の第2ブロックを得るための装置であって、整数出力値のブロック、および合計値の第2ブロックが個々の値の第1および第2ブロックから導かれ、そのため個々の値の第1ブロックを処理し(102)、第1変換規則を使用して変換値の第1ブロックを得て、変換値の第1ブロックを丸め(104)、丸められた変換値の第1ブロックを得て、丸められた変換値の第1ブロックと個々の値の第2ブロックとを合計し(106)、合計値の第2ブロックを得て、第2変換規則を使用して合計値の第2ブロックを処理して(108)、変換値の第2ブロックを得て、変換値の第2ブロックを丸め(110)、丸められた変換値の第2ブロックを得て、丸められた変換値の第2ブロックを個々の値の第1ブロックから減算して(112)、変換表現の整数出力値のブロックを得る装置で、
第2変換規則を使用して、合計値の第2ブロックを処理し、変換出力値の第1ブロックを得るための手段(130)と、
変換出力値の第1ブロックを丸めて、丸められた変換値の第1ブロックを得るための手段(132)と、
丸められた変換出力値の第1ブロックを整数出力値のブロックと合計して、個々の値の第1ブロックを得るための手段(134)と、
第1変換規則を使用して個々の値の第1ブロックを処理し、変換値の前記第2ブロックに対応するブロックを得るための手段(150)と、
変換値の前記第2ブロックに対応するブロックを丸めて、丸められた変換値のブロックを得るための手段(152)と、
丸められた変換値のブロックを合計値の第2ブロックから減算して、個々の値の第2ブロックを得るための手段(154)とを備える装置。 - 変換表現の整数出力値のさらに他のブロックが、合計値の第2ブロックから計算され、そのため第3変換規則を使用して整数出力値のブロックを処理して(140)、変換出力値のブロックを得て、変換出力値のブロックを丸めて(142)、丸められた変換出力値のブロックを得て、丸められた変換出力値のブロックと合計値の第2ブロックとを合計して(144)、変換表現の整数出力値のさらに他のブロックを得る請求項19に記載の装置であって、
第3変換規則を使用して整数出力値のブロックを処理して、変換出力値の第1ブロックを得るための手段(124)と、
変換出力値の第1ブロックを丸めて、丸められた変換出力値の第1ブロックを得るための手段(126)と、
丸められた変換出力値の第1ブロックを出力値のさらに他のブロックから減算して、合計値の第2ブロックを得るための手段(128)とを備える装置。 - 整数出力値のブロック、および個々の値の変換表現である合計値の第2ブロックを逆転換して、個々の値の第1および第2ブロックを得るための方法であって、整数出力値のブロックおよび合計値の第2ブロックが、個々の値の第1および第2ブロックから導かれ、そのため、第1変換規則を使用して個々の値の第1ブロックを処理して(102)、変換値の第1ブロックを得て、変換値の第1ブロックを丸めて(104)、丸められた変換値の第1ブロックを得て、丸められた変換値の第1ブロックと個々の値の第2ブロックとを合計して(106)、合計値の第2ブロックを得て、第2変換規則を使用して合計値の第2ブロックを処理し(108)、変換値の第2ブロックを得て、変換値の第2ブロックを丸めて(110)、丸められた変換値の第2ブロックを得て、丸められた変換値の第2ブロックを個々の値の第1ブロックから減算して(112)、変換表現の整数出力値のブロックを得る方法で、
第2変換規則を使用して合計値の第2ブロックを処理し(130)、変換出力値の第1ブロックを得るステップと、
変換出力値の第1ブロックを丸めて(132)、丸められた変換値の第1ブロックを得るステップと、
丸められた変換出力値の第1ブロックと整数出力値のブロックとを合計し(134)、個々の値の第1ブロックを得るステップと、
第1変換規則を使用して個々の値の第1ブロックを処理し(150)、変換値の前記第2ブロックに対応するブロックを得るステップと、
変換値の前記第2ブロックに対応するブロックを丸めて(152)、丸められた変換値のブロックを得るステップと、
丸められた変換値のブロックを合計値の第2ブロックから減算して(154)、個々の値の第2ブロックを得るステップとを含む方法。 - 後方変換装置であって、
請求項19または20に記載の装置と、
リフティングマトリックス(18、22、26)を使用して、個々の値の第1および第2ブロックの逆ウィンドウ表示し、その後丸め動作(20、24、28)を行って、オーディオサンプルまたはイメージサンプルを表現する元の値の第1および第2ブロックを得るための手段とを備える装置。 - 後方変換方法であって、
請求項21に記載の方法と、
リフティングマトリックス(18、22、26)を使用して、個々の値の第1および第2ブロックを逆ウィンドウ表示し、その後丸め動作(20、24、28)を行って、オーディオサンプルまたはイメージサンプルを表現する元の値の第1および第2ブロックを得るステップとを含む方法。 - コンピュータに、請求項17、18、21または23に記載の方法を実行させるためのプログラム。
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