JP5313433B2 - スケーラブルデータの算術復号化方法及び装置、スケーラブルデータのビットストリームの切断方法、スケーラブルオーディオデータの算術復号化方法、及びスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法、並びに記録媒体 - Google Patents

スケーラブルデータの算術復号化方法及び装置、スケーラブルデータのビットストリームの切断方法、スケーラブルオーディオデータの算術復号化方法、及びスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法、並びに記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、スケーラブルオーディオデータの復号化に係り、特にスケーラブルオーディオの算術復号化方法及び装置、スケーラブルオーディオのビットストリームの切断方法に関する。
オーディオの無損失符号化方式についての技術は、オーディオ放送やアーカイビングの用途で多くの需要がある。無損失のオーディオ符号化において、主要技術は、時間／周波数の変換あるいは線形予測を利用してエントロピー符号化器を適用することが核心技術である。
ビットストリームのリパージング（re-parsing：再解釈）を通じた拡張性を適用する場合には、一つのフレームに該当するビットストリームをサーバ端の任意の位置で切断して復号化端へ伝送する。
図１は、一般的な算術復号化方法を示すフローチャートである。まず、初期化を行った後（ステップ１００）、復号化するシンボルを探す（ステップ１１０）。文脈を利用してシンボルの確率を計算し（ステップ１２０）、算術復号化を行う（ステップ１３０）。ビットストリームの終端であるか否かをチェックし（ステップ１４０）、終端でなければ、再び復号化するシンボルを探して前記の過程を反復し、終端であれば復号化を終了する。
通常、算術復号化過程を経るときは、復号化する全体のシンボルを知るか、または特定の終結コードを挿入して復号化器に復号化がいつ終了されねばならないかを知らせる。しかし、図２のようにビットストリームが切断された場合には、かかる情報が除去された状態であるため、復号化器は、いつ復号化を終了せねばならないかが分からない。つまり、正確な終了時点を知らないので、復号化するときに望まないデータが復号化されうる。
本発明が解決しようとする課題は、前記した問題点を解決するために、復号化エラーなしに復号化を効率的に終了するスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法及び装置を提供するところにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、スケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法を提供するところにある。
前記の課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルデータの算術復号化方法は、
スケーラブル算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化方法において、（ａ）復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化するステップ、及び（ｂ）前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップとを含む。前記（ｂ）ステップは、スケーラブル復号化のために、切断された後で残った有効なビットストリームを復号化した後、拡張性のために、切断されたビットストリームを復号化するための仮想のデータを利用して復号化する場合、前記仮想のデータに関係なく前記シンボルが復号化される場合には、復号化を進め続け、前記仮想のデータに依存して前記シンボルが復号化される場合には、前記アンビギュイティが発生したと判断して復号化を完了するステップを含むことを特徴とする。
前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断するステップと、
Figure 0005313433
Figure 0005313433
 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）（ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップ、及び（ｂ３）前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断するステップを含むことが好ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記（ａ）ステップの前に、 復号化しようとする前記シンボルを探すステップ、及び当該シンボルが発生する確率を計算するステップをさらに含が望ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記シンボルが発生する確率を計算するステップが、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップ、及び前記デコーディングモードが文脈基盤の算術符号化モード（Context-Based Arithmetic Coding：ＣＢＡＣ）である場合、復号化しようとする前記シンボルの文脈を参照して当該シンボルが発生する確率を得るステップを含むことが望ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記（ａ）ステップが、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、前記（ｂ３）ステップが、前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了することが望ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記シンボルが発生する確率を計算するステップが、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップと、前記デコーディングモードがビットプレーンゴロム符号化（Bit Plane Golomb Coding：ＢＰＧＣ）モードである場合、復号化するデータがラプラシアン分布を有すると仮定して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップを含むことが望ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記（ａ）ステップが、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、前記（ｂ３）ステップが、前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了することが望ましい。
また、スケーラブルデータの算術復号化方法は、前記シンボルが発生する確率を計算するステップが、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップ、及び前記デコーディングモードが低エネルギーモードである場合、前記ビットストリームのヘッダの確率モデル情報を利用して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップを含むことが望ましい。
前記の課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルデータの算術復号化装置は、スケーラブル算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化装置において、復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化するシンボル復号化部、及び前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するアンビギュイティチェック部を備え、前記アンビギュイティチェック部は、式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断する復号化継続如何判断部、
Figure 0005313433
Figure 0005313433
 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化する追加復号化部、及び前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断する復号化中断部を備えることを特徴とする。
また、スケーラブルデータの算術復号化装置は、復号化しようとする前記シンボルを探して当該シンボルが発生する確率を計算するシンボル決定／確率予測部をさらに備えることが望ましい。
また、前記の他の課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルデータのビットストリームの切断方法は、スケーラブルデータのビットストリームのヘッダから当該ビットストリームの長さを解釈するステップ、前記ビットストリームを読み取ってターゲットビットレートに該当するターゲットバイトを計算するステップ、前記計算されたターゲットバイトと実際のビット数とのうち小さい方の値で前記ビットストリームの長さを修正するステップ、及び長さが修正された前記ビットストリームを保存及び伝送するステップを含むことを特徴とする。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、スケーラブルオーディオ算術符号化されたシンボルを復号化する方法において、（ａ）復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化するステップ、及び（ｂ）前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップを含み、前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによってシンボルの復号化継続如何を判断するステップ、
Figure 0005313433
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 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）（ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップ、及び（ｂ３）前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を完了するステップを含むことを特徴とする。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、スケーラブルオーディオ算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化方法において、（ａ１）復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化すると共に、前記シンボルが発生する確率の計算は、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探して、前記デコーディングモードが文脈基盤の算術符号化モードである場合、復号化しようとする前記シンボルの文脈を参照して当該シンボルが発生する確率を得るステップ、及び（ｂ）前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップを含み、前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断するステップ、
Figure 0005313433
Figure 0005313433
 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）（ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップ、及び（ｂ３）前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を完了するステップを含むことを特徴とする。
また、スケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、前記（ａ１）ステップが、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、前記（ｂ３）ステップが、前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了することが望ましい。
また、前記の課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、スケーラブルオーディオ算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化方法において、（ａ２）復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化すると共に、前記シンボルが発生する確率の計算は、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探して、前記デコーディングモードがビットプレーンゴロム符号化モードである場合、復号化するデータがラプラシアン分布を有すると仮定して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップ、及び（ｂ）前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップを含み、前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断するステップ、
Figure 0005313433
Figure 0005313433
 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）（ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップ、及び（ｂ３）前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を完了するステップを含むことを特徴とする。
また、スケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、前記（ａ２）ステップが、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、前記（ｂ３）ステップが、前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了することが望ましい。
また、前記課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法は、スケーラブルオーディオ算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化方法において、（ａ３）復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化すると共に、前記シンボルが発生する確率の計算は、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探して、前記デコーディングモードが低エネルギーモードである場合、前記ビットストリームのヘッダの確率モデル情報を利用して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップ、及び（ｂ）前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップを含み、前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断するステップ、
Figure 0005313433
Figure 0005313433
 （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）（ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップ、及び（ｂ３）前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を完了するステップを含むことを特徴とする。
また、前記他の課題を解決するために、本発明に係るスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法は、スケーラブルオーディオデータのビットストリームのヘッダから当該ビットストリームの長さを解釈するステップ、前記ビットストリームを読み取ってターゲットビットレートに該当するターゲットバイトを計算するステップ、前記計算されたターゲットバイトと実際のビット数とのうち小さい方の値で前記ビットストリームの長さを修正するステップ、及び長さが修正された前記ビットストリームを保存及び伝送するステップを含み、前記ターゲットバイトをtarget＿bytesとするとき、前記ターゲットバイトは、式（３）および式（４）により求められることを特徴とする。
target＿bytes=(target＿bits+7)/8 …式（３）
ただし、
target＿bits=(int)(target＿bitrate/2*1024*osf/sampling＿rate+0.5)-16…式（４）
（式（４）において、target＿bitrateは、目標にしようとする伝送ビットレート（bit/sec）、sampling＿rateは、入力信号のサンプリング周波数（Ｈｚ）、osfは、１，２，４のうちのいずれかの値を有する因子（oversampling factor）を表す）
そして、本発明に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、本発明に係るスケーラブルデータの算術復号化方法または、スケーラブルデータのビットストリームの切断方法、または、スケーラブルオーディオデータの算術復号化方法、または、スケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
本発明に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法及び装置によれば、ＭＰＥＧ−４スケーラブル無損失オーディオコーディングで適用された算術コーディングにおいて、拡張性を適用したときに効率的に復号化できる。
また、ビットストリームが切断された場合にも、復号化終了時点が分かり、除去された部分に対しても付加的な復号化が可能である。
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法及び装置、及びスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法について詳細に説明する。
図３は、一般的な二進算術復号化を行うための擬似コードを示す図である。これは、ＭＰＥＧ−４スケーラブル無損失オーディオコーディングのエントロピー符号化器に使われる算術復号化アルゴリズムである。図３に記載された擬似コードによれば、まず、現在のｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ｌｏｗ／ｈｉｇｈ／ｖａｌｕｅ値により復号化されたシンボルが決定され、次いで、ｌｏｗ／ｈｉｇｈ／ｖａｌｕｅ値のリスケーリング及びアップデートが行われる。
図４は、ビットストリームが切断された場合の切断点付近でのバッファに入力された値を示す図である。切断されたバッファインデックス以後（図中右側）のビットストリームには、それ以上有意な情報がないので、意味がない値「ＸＸＸ」が示されている。ここではその値をｖ２といい、残りのバッファにある値をｖ１という。図４に示す例では、ｖ２のビット数が３ビットであるので、ｖ２は０〜７の範囲の値を有する。
図５は、本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化装置の構成を示すブロック図である。図５に示す算術復号化装置は、シンボル復号化部５２０及びアンビギュイティチェック部５４０を必須要素として備える。図５に示す算術復号化装置は、好ましい形態としてシンボル決定／確率予測部５００をさらに備えている。
シンボル決定／確率予測部５００は、ビットストリームで復号化しようとするシンボルを探して決定して当該シンボルが発生する確率を計算して予測する。当該シンボルが発生する確率の予測は、次のように行われる。
まず、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモード（復号化モード）を探す。ここで、デコーディングモードがＣＢＡＣ（Context-Based Arithmetic Coding）モード（文脈基盤の算術符号化モード）である場合、復号化しようとするシンボルの文脈を参照して当該シンボルが発生する確率を得る。
また、デコーディングモードがＢＰＧＣ（BitPlane Golomb Coding）モード（ビットプレーンゴロム符号化モード）である場合、復号化するデータがラプラシアン分布を有すると仮定して復号化しようとするシンボルが発生する確率を得る。
また、デコーディングモードが低エネルギーモードである場合、ビットストリームのヘッダの確率モデル情報を利用して復号化しようとするシンボルが発生する確率を得る。
シンボル復号化部５２０は、シンボル決定／確率予測部５００によって予測された確率と、復号化しようとするシンボルとを利用して算術復号化したシンボルを生成する。ここで、ビットプレーン上の符号ビットの復号化は、次のように行われる。ＭＰＥＧ−４スケーラブル無損失ビットストリームの復号化では、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化された後、それに該当する符号ビットを算術復号化する。しかし、もし、符号値でアンビギュイティが発生したと決定して直ちに復号化を終了すれば、直前に復号化された０でないサンプルの符号が分からない。かかる理由により、符号値で復号化が終了された場合、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了する。なお、アンビギュイティは、シンボルの復号化完了如何を示す。
アンビギュイティチェック部５４０は、アンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するものである。具体的には、アンビギュイティチェック部５４０は、式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、Ｋを計算してＫによってシンボルの復号化継続如何を判断する。
Figure 0005313433
Figure 0005313433
ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す（Study on 14496-3:2001/PDAM5，Scalable Lossless Coding(SLS),ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 N6792参照）。
式（１）及び式（２）をさらに詳細に説明すれば、次の通りである。図３に示した擬似コードの復号化数式をｖ１とｖ２とに分けて展開する。
もし、「（ｖ１＋ｖ２−ｌｏｗ＋１）・２14＜（ｈｉｇｈ−ｌｏｗ＋１）・ｆｒｅｑ」であれば、シンボルｓｙｍは１に復号化されて生成される。この条件についてｖ２を中心に整理すれば、式（１）で表される。
また、もし、「（ｖ１＋ｖ２−ｌｏｗ＋１）・２14≧（ｈｉｇｈ−ｌｏｗ＋１）・ｆｒｅｑ」であれば、シンボルｓｙｍは０に復号化されて生成される。この条件についてｖ２を中心に整理すれば、式（２）で表される。
式（１）の右辺の値が７より大きい場合には、ｖ２に関係なく１に復号化され、式（２）の右辺の値が０より小さい場合には、ｖ２に関係なく０に復号化される。その他の場合には、復号化アンビギュイティが発生して復号化を終了する。
図６は、アンビギュイティチェック部５４０の詳細な構成を示すブロック図である。
図６に示したアンビギュイティチェック部５４０は、復号化継続如何判断部６００、追加復号化部６２０及び復号化中断部６４０を備える。
復号化継続如何判断部６００は、式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、Ｋを計算してＫによってシンボルの復号化継続如何を判断するものである。
追加復号化部６２０は、ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、Ｋが２dummy−１以上であれば、シンボルを１に復号化し、Ｋが０以下であれば、シンボルを０に復号化するものである。
復号化中断部６４０は、Ｋが０と２dummy−１との間であれば、アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断するものである。
図７は、本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法を示すフローチャートである。以下、図７を参照して、スケーラブルビットストリームの復元継続如何の判断方法を説明する。
まず、シンボル決定／確率予測部５００は、算術符号化されたスケーラブルビットストリームで復号化しようとするシンボルを探して決定し（ステップ７００）、決定されたシンボルが発生する確率を予測する（ステップ７１０）。
決定されたシンボルが発生する確率の予測は、次のように行われる。
まず、復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探す。ここで、デコーディングモードがＣＢＡＣモードである場合、復号化しようとするシンボルの文脈を参照して当該シンボルが発生する確率を得る。
また、デコーディングモードがＢＰＧＣモードである場合、復号化するデータがラプラシアン分布を有すると仮定して復号化しようとするシンボルが発生する確率を得る。
また、デコーディングモードが低エネルギーモードである場合、ビットストリームのヘッダの確率モデル情報を利用して復号化しようとするシンボルが発生する確率を得る。
シンボル復号化部５２０は、ステップ７１０で予測された確率と、復号化しようとするシンボルとを利用してシンボルを算術復号化して、シンボルを生成する（ステップ７２０）。続いて、アンビギュイティチェック部５４０は、復号化継続如何判断部６００によって、前記した式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、Ｋを計算し、もし、Ｋが０と２dummy−１との間であると判断すれば（ステップ７３０：はい）、復号化中断部６４０によって、アンビギュイティが発生したと決定して算術復号化を中断する（ステップ７４０）。
アンビギュイティチェック部５４０は、復号化継続如何判断部６００によって、Ｋが０以下であると判断すれば（ステップ７５０：はい）、追加復号化部６２０によって、シンボルＳｙｍを０に復号化する（ステップ７６０）。また、アンビギュイティチェック部５４０は、復号化継続如何判断部６００によって、Ｋが２dummy−１以上であると判断すれば（ステップ７５０：いいえ）、シンボルＳｙｍを１に復号化する（ステップ７７０）。
図８は、図７に示したスケーラブルビットストリームの復元継続如何の判断方法を適用してさらにシンボルのサンプルを復号化した例を示す図である。図８では、本実施形態の算術復号化方法によれば、既存の方法に比べて６個多いサンプルが復号化されることが分かる。
ＭＰＥＧ−４スケーラブル無損失復号化では、ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化された後、それに該当する符号ビットを算術復号化する。しかし、もし、符号値（ＳＩＧＮ）でアンビギュイティが発生したと決定されて復号化を終了すれば、直前に復号化された０でないサンプルの符号が分からない。かかる理由により、符号値（ＳＩＧＮ）で復号化が終了された場合、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了する。図９は、符号ビットでアンビギュイティが発生する場合、それを処理する例を示す図である。
一方、本実施形態によるＢＰＧＣ、ＣＢＡＣ及び低エネルギーモードに対する各算術復号化の擬似コードは、後記する表１及び表２に示す通りである。ここで、主要な関数を説明する。なお、表２は、表１の続きである。
ambiguity＿check(f) 関数は、算術復号化におけるアンビギュイティ検出関数である。ここで、ｆの論理値（argument ｆ）は、１の確率を表す。
terminate＿decoding（ ）関数は、アンビギュイティが発生した場合のＬＬＥ（lossless enhancement layer）データの復号化を終了する関数である。
smart＿decoding＿cbac＿bpgc（ ）関数は、CBACモード／BPGCモードで入力されるビットがない場合、付加的なシンボルを復号化する関数である。本実施形態では、この関数による復号化は、アンビギュイティが存在しなくなるまで続く。この関数は、ambiguity＿check（f）関数と、terminate＿decoding（ ）関数とを含む。
smart＿decoding＿low＿energy（ ）関数は、低エネルギーモードで入力されるビットがない場合、付加的なシンボルを復号化する関数である。この関数も、ambiguity＿check(f)関数と、terminate＿decoding（ ）関数とを含む。
Figure 0005313433
Figure 0005313433
本実施形態による切断されたＳＬＳ（Scalable Lossless Coding：スケーラブル無損失符号化方式）ビットストリームの算術復号化は、与えられたターゲットビットレート（ビット率）に対応する中間層を復号化する効率的な方法を提供する。これは、たとえ復号化バッファに入るビットがないとしても、復号化バッファ内には、依然として有意の情報を含んでいるという事実に基づく。この復号化過程は、シンボルにアンビギュイティが存在しなくなるまで続く。
後記する表３に示す擬似コードは、算術復号化モジュールでアンビギュイティを検出するアルゴリズムを表す。また、変数num＿dummy＿bitsは、切断によりｖａｌｕｅバッファに入らないビット数を表す。
Figure 0005313433
後記する表４及び表５に示す擬似コードでは、smart＿decoding＿cbac＿bpgc()関数またはsmart＿decoding＿low＿energy()関数の演算は、変数num＿dummy＿bitsが０より大きいときに行われる。ここで、表５は表４の続きを示す。
符号ビットエラーを防止するために、現在のスペクトルラインのスペクトル値は、符号ビットを復号化する間にアンビギュイティが発生する場合に０に設定される。
本実施形態に係る算術復号化過程では、あらゆるインデックス変数は、以前の算術復号化過程から行われる。
Figure 0005313433
Figure 0005313433
一方、リパージングによる切断されたビットストリームの生成方式は、ヘッダにビットストリームのサイズが伝送される場合、次のような過程でリパージングしてビットストリームの切断を行う。
図１０は、本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法を示すフローチャートである。図１０を参照して、スケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法を説明する。
まず、ビットストリームのヘッダ情報からビットストリームの長さを解釈する（ステップ１０００）。次いで、ビットストリームを読み取る（ステップ１０１０）。式（３）を利用して、ターゲットビットレートに該当するバイトを計算する（ステップ１０２０）。このターゲットビットレートは、式（４）で示され、サーバまたはユーザなど外部から与えられうる。
target＿bytes=(target＿bits+7)/8 …式（３）
target＿bits=(int)(target＿bitrate/2*1024*osf/sampling＿rate+0.5)-16…式（４）
そして、求められたターゲットバイト（target＿bytes）でビットストリームの長さを修正する。すなわち、ビットストリームの長さは、実際のビット数と、計算されたtarget＿bytesとのうち小さい方の値として修正する（ステップ１０３０）。そして、ターゲット長ほどビットストリームを保存及び伝送する（ステップ１０４０）。つまり、長さが修正されたビットストリームを保存及び伝送する。
ビットストリームをリパージングしてビットストリームを切断する方法をさらに詳細に説明すれば、次の通りである。ＳＬＳビットストリームは、単純な方法で与えられたターゲットビットレートで切断されうる。lle＿ics＿lengthの値に対する修正は、切断点前のビットストリームには、ＬＬＥ復号化結果に影響を与えない。lle＿ics＿lengthは、ＬＬＥ復号化手順から独立的である。ビットストリームの切断は、次のように行われうる。
まず、ビットストリームからlle＿ics＿lengthを読み取る。そして、ＬＬＥビットストリームを読み取る。そして、与えられたターゲットビットレートで有効なフレーム長を計算する。有効なフレーム長を計算する最も単純な方法を示す擬似コードは、次の通りである。
target＿bits=(int)(target＿bitrate/2.*1024.*osf/sampling＿rate+0.5)-16
target＿bytes=(target＿bits+7)/8
ここで、変数target＿bitrateは、bit/sec単位を有するターゲットビットレートである。また、変数osfは、オーバーサンプリングファクタを表す。また、変数sampling＿rateは、入力オーディオ信号のＨｚ単位のサンプリング周波数を表す。
有効なフレーム長と現在のフレーム長とのうち小さい方の値を取ってlle＿ics＿lengthを更新する。このことを示す擬似コードは、以下の通りである。
lle＿ics＿length=min(lle＿ics＿length,target＿bytes)
このようにして、更新されたlle＿ics＿lengthを有する切断されたビットストリームを生成する。
本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ（情報処理機能を有する装置をいずれも含む）で読み取られるコード（プログラム）として具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムにより読み取られるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録装置の例としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置などがある。
本発明は、図面に示した実施形態を参考にして説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。
本発明は、オーディオデータの復号化関連の技術分野に適用可能である。
一般的な算術復号化方法を示すフローチャートである。 一般的な拡張性のためのビットストリームの切断の場合を示す図である。 一般的な二進算術復号化を行うための擬似コードを示す図である。 ビットストリームが切断された場合の切断点付近でのバッファに入力された値を示す図である。 本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化装置の構成を示すブロック図である。 アンビギュイティチェック部の詳細な構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータの算術復号化方法を示すフローチャートである。 図７に示したスケーラブルビットストリームの復元継続如何の判断方法を適用してさらにシンボルのサンプルを復号化した例を示す図である。 符号ビットでアンビギュイティが発生する場合、それを処理する例を示す図である。 本実施形態に係るスケーラブルオーディオデータのビットストリームの切断方法を示すフローチャートである。
符号の説明
５００ シンボル決定／確率予測部
５２０ シンボル復号化部
５４０ アンビギュイティチェック部
６００ 復号化継続如何判断部
６２０ 追加復号化部
６４０ 復号化中断部

Claims (10)

  1. スケーラブル算術符号化されたシンボルを復号化する方法において、
    （ａ）復号化しようとするシンボルとそのシンボルが発生する確率とを利用して算術復号化するステップと、
    （ｂ）ビットストリームに含まれたコード情報に対応して、シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するステップと、を含み、
    前記（ｂ）ステップは、
    （ｂ１）式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断するステップと、
    Figure 0005313433
    Figure 0005313433
    （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）
    （ｂ２）ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２ dummy −１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化するステップと、
    （ｂ３）前記Ｋが０と２ dummy −１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断するステップと、
    を含むことを特徴とするスケーラブルデータの算術復号化方法。
  2. 前記（ａ）ステップの前に、
    復号化しようとする前記シンボルを探すステップと、
    当該シンボルが発生する確率を計算するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  3. 前記シンボルが発生する確率を計算するステップは、
    復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップと、
    前記デコーディングモードが文脈基盤の算術符号化モードである場合、復号化しようとする前記シンボルの文脈を参照して当該シンボルが発生する確率を得るステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  4. 前記（ａ）ステップは、
    ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、
    前記（ｂ３）ステップは、
    前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了することを特徴とする請求項３記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  5. 前記シンボルが発生する確率を計算するステップは、
    復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップと、
    前記デコーディングモードがビットプレーンゴロム符号化モードである場合、復号化するデータがラプラシアン分布を有すると仮定して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  6. 前記（ａ）ステップは、
    ビットプレーン上の値のうち最初に０でないサンプルが復号化されれば、それに該当する符号ビットを算術復号化し、
    前記（ｂ３）ステップは、
    前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断し、直前に復号化されたサンプルを０にセッティングして復号化を終了する、
    ことを特徴とする請求項５記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  7. 前記シンボルが発生する確率を計算するステップは、
    復号化するビットストリームのヘッダ情報からデコーディングモードを探すステップと、
    前記デコーディングモードが低エネルギーモードである場合、前記ビットストリームのヘッダの確率モデル情報を利用して復号化しようとする前記シンボルが発生する確率を得るステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２記載のスケーラブルデータの算術復号化方法。
  8. スケーラブル算術符号化されたシンボルを復号化するスケーラブルデータの算術復号化装置において、
    復号化しようとする前記シンボルと当該シンボルが発生する確率とを利用して当該シンボルを算術復号化するシンボル復号化部と、
    前記シンボルの復号化完了如何を示すアンビギュイティをチェックして、復号化継続如何を決定するアンビギュイティチェック部と、を備え、
    前記アンビギュイティチェック部は、
    式（１）及び式（２）の右辺値をＫとするとき、前記Ｋを計算してＫによって前記シンボルの復号化継続如何を判断する復号化継続如何判断部と、
    Figure 0005313433
    Figure 0005313433
    （ここで、ｖ１は、拡張性のためにビットストリームを切断する場合、残っている有効なビットストリームの値、ｖ２は、切断後に除去されたビットストリームの値、ｆｒｅｑは、前記シンボルが発生する確率値、ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、前記シンボルが発生する確率値の存在する範囲の上限及び下限をそれぞれ表す）
    ｄｕｍｍｙをｖ２のビット数としたときに、前記Ｋが２dummy−１以上であれば、前記シンボルを１に復号化し、前記Ｋが０以下であれば、前記シンボルを０に復号化する追加復号化部と、
    前記Ｋが０と２dummy−１との間であれば、前記アンビギュイティが発生したと決定して復号化を中断する復号化中断部と、
    を備えることを特徴とするスケーラブルデータの算術復号化装置。
  9. 復号化しようとする前記シンボルを探して当該シンボルが発生する確率を計算するシンボル決定／確率予測部をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項８記載のスケーラブルデータの算術復号化装置。
  10. 請求項１乃至７のいずれか一項記載のスケーラブルデータの算術復号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。
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