JP5589084B2 - 反復的区間サイズ削減を使用した、オーディオ符号器、オーディオ復号器、オーディオ情報を符号化するための方法、オーディオ情報を復号するための方法、および、コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図7は、本発明の一実施形態によるオーディオ符号器のブロック略図を示す。オーディオ符号器700は、入力されたオーディオ情報710を受けて、それに基づいて、符号化されたオーディオ情報712を供給するように構成される。オーディオ符号器は、周波数領域オーディオ表現722がスペクトル値のセットを含むように、入力されたオーディオ情報710の時間領域表現に基づいて、周波数領域オーディオ表現722を供給するように構成されるエネルギー圧縮時間領域周波数領域変換器720を含む。オーディオ符号器700はまた、(例えば、複数の可変長コードワードを含みうる)符号化されたオーディオ情報712を得るために、可変長コードワードを使用して、(周波数領域オーディオ表現722を形成しているスペクトル値のセットから)スペクトル値またはその前処理されたバージョンを符号化するように構成される算術符号器730を含む。
図8は、オーディオ復号器800のブロック略図を示す。オーディオ復号器800は、符号化されたオーディオ情報810を受けて、それに基づいて、復号されたオーディオ情報812に供給するように構成される。オーディオ復号器800は、スペクトル値の算術符号化された表現821に基づいて、複数の復号されたスペクトル値822を供給するように構成される算術復号器820を含む。オーディオ復号器800はまた、復号されたスペクトル値822を受けて、時間領域オーディオ表現812を供給するように構成される周波数領域時間領域変換器830を含み、それは、復号されたオーディオ情報812を得るために、復号されたスペクトル値822を使用して、復号されたオーディオ情報を構成しうる。
以下に、本発明の一実施形態によるオーディオ符号器について説明する。図1は、この種のオーディオ符号器100のブロック略図を示す。
任意選択で、オーディオ符号器100は、ビットレートにおける改善を、コンテキストをリセットすることによって、例えば状態インデックスをデフォルト値にセットすることによって得ることができるかどうか決定するように構成されうる。したがって、オーディオ符号器100は、算術符号化のためのコンテキストがリセットされるかどうか示しており、更に対応している復号器における算術復号化のためのコンテキストがリセットされるべきかどうかを示しているリセット情報(例えば「arith_reset_flag」と呼ぶ)を供給するように構成されうる。
以下に、本発明の一実施形態によるオーディオ復号器について説明する。図2は、この種のオーディオ復号器200のブロック略図を示す。
以下に、例えば算術符号器170および算術復号器230によって実行される符号化および復号化アルゴリズムに関する詳細について説明する。
6.1 復号処理概要
以下に、スペクトル値を復号する処理の概要が、複数のスペクトル値を復号する処理の仮プログラム符号表現を示す図3を参照にして与えられる。
以下に、スペクトル値の復号順序について説明する。
以下に、ステップ310において実行される(「コンテキストマッピング」とも示される)コンテキスト初期化について説明する。
以下に、状態値計算312aについて、更に詳細に説明する。
以下に、マッピングルールの選択、例えばシンボルコードへのコード値のマッピングを示す累積度数分布表について説明する。マッピングルールの選択は、状態値sまたはtによって示されるコンテキスト状態に依存してなされる。
以下に、図5dに記載の関数「get_pk」を使用したマッピングルールの選択について説明する。関数「get_pk」が、図3のアルゴリズムのサブアルゴリズム312baの「pki」の値を得るために実行されうる点に留意する必要がある。このように、関数「get_pk」は、図3のアルゴリズムの関数「arith_get_pk」に代わりうる。
以下に、マッピングルールの選択のための他のアルゴリズムについて、図5eを参照して説明する。図5eのアルゴリズム「arith_get_pk」が、入力変数として、コンテキストの状態を示している状態値sを受ける点に留意する必要がある。関数「arith_get_pk」は、出力値または戻り値として、マッピングルール(例えば累積度数分布表)を選択するためのインデックスでありえる確率モデルのインデックス「pki」を供給する。
図5fの関数「get_pk」は、図5eの関数「arith_get_pk」に実質的に等しい。したがって、上記説明が参照される。詳しくは、図5fの仮プログラム表現が参照される。
以下において、関数「arith_decode()」の機能について、図5gを参照して詳述する。関数「arith_decode()」は、それがシーケンスの第1のシンボルである場合にTRUEを返し、そうでなければFALSEを返すヘルパー関数「arith_first_symbol(void)」を使用する点に留意する必要がある。関数「arith_decode()」はまた、ビットストリームの次のビットを得て、供給するヘルパー関数「arith_get_next_bit(void)」を使用する。
関数「arith_decode()」によってシンボル値として返される復号された最上位ビットプレーン値mがエスケープシンボル「ARITH_ESCAPE」であると共に、付加的な最上位ビットプレーン値mは、復号されて、変数「lev」は1だけ増加する。したがって、復号される下位ビットプレーンの数についてだけでなく、最上位ビットプレーン値mの数値的有意性についての情報が得られる。
いったん、スペクトル値が完全に復号されると(すなわち、最下位ビットプレーンの全てが増やされると)、コンテキストテーブルqおよびqsは、関数「arith_update_context(a,i,lg)」を呼ぶことにより更新される。以下に、関数「arith_update_context(a,i,lg)」に関する詳細は、前記関数の仮プログラムコード表現を示す図5hを参照にして説明される。
以下に、復号処理は、簡潔にまとめられる。詳細に関して、上記説明と、更に図3、図4および図5a〜図5iが参照される。
a=m;
for(i=0;i<lev;i++){
r=arith_decode(arith_cf_r,2);
a=(a<<1)|(r&1);
}
本発明による実施形態において、特に有利なテーブル「ari_s_hash」および「ari_gs_hash」および「ari_cf_m」は、図5dを参照に述べられた関数「get_pk」の実行のために、または、図5eを参照に述べられた関数「arith_get_pk」の実行のために、または、参照5fを参照に述べられた関数「get_pk」の実行のために、および、図5gを参照に述べられた関数「arith_decode」の実行のために使用される。
図5dに関して説明された関数「get_pk」により用いられるテーブル「ari_s_hash」の特に有利なインプリメンテーションの内容は、図17の表に示される。図17のテーブルがテーブル「ari_s_hash[387]」の387のエントリをリストする点に留意する必要がある。また、図17のテーブル表現が、先頭値「0x00000200」が、要素インデックス(またはテーブルインデックス)0を有するテーブルエントリ「ari_s_hash[0]」に対応するように、最後の値「0x03D0713D」は、要素インデックスまたはテーブルインデックス386を有するテーブルエントリ「ari_s_hash[386]」に対応するように、その要素インデックスの順序で要素を示す点に留意すべきである。「0x」がテーブル「ari_s_hash」のテーブルエントリが16進数で示される点に更に留意すべきである。さらにまた、図17のテーブル「ari_s_hash」のテーブルエントリは、関数「get_pk」の第1のテーブル評価540の実行を可能にするために、番号順に配置される。
テーブル「ari_gs_hash」の特に有利な実施形態の内容は、図18のテーブルに示される。テーブル18のテーブルが、テーブル「ari_gs_hash」のエントリをリストする点にここで留意すべきである。前記エントリは、一次元の整数型エントリインデックス(また、「要素インデックス」または「配列インデックス」または「テーブルインデックス」とも呼ばれる)によって参照され、それは、例えば、「i」で示される。合計225のエントリを含むテーブル「ari_gs_hash」が、図5dに示される関数「get_pk」の第2のテーブル評価544による使用に非常に適する点に留意する必要がある。
図19は、64の累積度数分布表「ari_cf_m[pki][9]」のセットを示し、その一つは、例えば、関数「arith_decode」の実行のために、すなわち最上位ビットプレーン値の復号のために、オーディオ符号器100、700またはオーディオ復号器200、800によって、選択される。図19に示された64の累積度数分布表のうちの選択された一つは、関数「arith_decode()」の実行において、テーブル「cum_freq[]」の関数をとる。
図20は、図5eまたは図5fの他の関数「arith_get_pk()」または「get_pk()」と組み合せて使用されうるテーブル「ari_s_hash」に代わるものを示す。
本発明による実施形態は、計算量、所要メモリ量および符号化効率の間の改善されたトレードオフを得るために、上記のように、更新された関数(またはアルゴリズム)およびテーブルの更新されたセットを使用する。
9.1. スペクトルノイズレスコーダのペイロード
以下に、スペクトルノイズレスコーダのペイロードに関するいくつかの詳細について説明する。いくつかの実施形態において、例えばいわゆる線形予測領域、「符号化モード」および「周波数領域」符号化モードのような複数の異なる符号化モードがある。線形予測領域符号化モードにおいて、ノイズシェーピングは、オーディオ信号の線形予測分析に基づいて実行され、そして、ノイズシェーピングされた信号は、周波数領域に符号化される。周波数領域モードにおいて、ノイズシェーピングは、音響心理学的な分析に基づいて実行されて、オーディオコンテンツのノイズシェーピングされたバージョンは周波数領域において符号化される。
以下に、算術符号化されたスペクトル情報を運んでいるビットストリームのビットストリームシンタックスは、図6a〜図6hを参照して説明される。
以下に、本発明によるいくつかの更に簡略化した実施形態について説明する。
いくつかの態様が装置に関連して説明されたにもかかわらず、これらの態様はまた、対応する方法の記述も示すことが明らかである。ここで、ブロックまたはデバイスは、方法ステップまたは方法ステップの機能に対応する。類似して、方法ステップに関連して説明された態様はまた、対応するブロックまたは項目の記述または対応する装置の機能を示す。方法ステップの一部または全ては、例えばマイクロプロセッサ、プログラミング可能なコンピュータまたは電子回路のようなハードウェア装置によって(またはそれを使用して)実行されうる。いくつかの実施形態では、ある1つまたはそれ以上最も重要な方法ステップは、この種の装置によって実行されうる。
結論を言えば、本発明による実施形態が改良されたスペクトルノイズレス符号化方式を生み出す点に留意されることができる。新しい提案による実施形態は、16894.5ワードから900ワード(ROM)まで、そして、666ワードから72(コアコーダチャンネルごとのスタティックRAM)まで、メモリ要求の有意な削減を可能にする。これは、一実施形態において、およそ43%分の全部のシステムのデータROM要求の削減を可能にする。同時に、符号化性能は、完全には維持されるだけでなく、平均して増加されさえする。WD3(またはUSACドラフト標準のWD3によって供給されたビットストリーム)の無損失性トランスコーディングが可能であることは証明された。したがって、本発明による実施形態は、USACドラフト標準の来るべき作業原案に本願明細書において説明されたノイズレス復号化を適用することによって得られる。
Claims (15)
- 符号化されたオーディオ情報(210;810)に基づいて、復号されたオーディオ情報(212;812)を供給するためのオーディオ復号器(200;800;2200)であって、前記オーディオ復号器は、
スペクトル値の算術符号化された表現(222;821;2222)に基づいて、複数の復号されたスペクトル値(232;822;2224)を供給するための算術復号器(230;820;2220)と、
前記復号されたオーディオ情報(212;812;2212)を得るために、前記復号されたスペクトル値(232;822;2224)を使用して、時間領域オーディオ表現(262;812;2212)を供給するための周波数領域時間領域変換器(260;830;2230)を含み、
前記算術復号器(230;820;2220)は、現在のコンテキスト状態を示している数値的現在のコンテキスト値(s)に依存して、シンボルコード(symbol)へのコード値(value)のマッピングを示しているマッピングルール(297;cum_freq[])を選択するように構成されること、
前記算術復号器は、複数の前に復号されたスペクトル値(a)に依存して、前記数値的現在のコンテキスト値(s)を決定するように構成されること、
前記算術復号器は、反復的区間サイズ削減(542;546)を使用して、少なくとも1つのテーブル(ari_s_hash[387];ari_gs_hash[225])を評価して、テーブル区間の区間サイズは終了条件に達するまで反復して削減され、それによって、前記数値的現在のコンテキスト値(s)が、前記テーブルのエントリ(j、ari_s_hash[i]、ari_gs_hash[i])によって示されたテーブルコンテキスト値と同一であるか、または、前記テーブルのエントリによって示された区間内に位置するかを決定して、そして、それに基づいて、選択されたマッピングルール(arith_cf_m[pki][9])を示しているマッピングルールインデックス値(pki)を得るように構成されることを特徴とする前記オーディオ復号器。 - 前記算術復号器(230;820)は、
最初のテーブル区間の下の境界を示すために、下の区間境界変数(i_min)を初期化し、
前記最初のテーブル区間の上の境界を示すために、上の区間境界変数(i_max)を初期化し、
テーブルエントリのテーブルインデックス(i)が前記最初のテーブル区間の中心に配置される前記テーブルエントリ(ari_s_hash[i]ari_gs_hash[i])を評価して、前記数値的現在のコンテキスト値(s)を前記評価されたテーブルエントリ(ari_s_hash[i]、ari_gs_hash[i])によって示されたテーブルコンテキスト値(j>>8)と比較し、
更新されたテーブル区間を得るために、前記比較の結果に依存して、前記下の区間境界変数(i_min)または前記上の区間境界変数(i_max)を適合し、そして、
テーブルコンテキスト値が前記数値的現在のコンテキスト値(s)に等しくなるまで、または前記更新された区間境界変数(i_min、i_max)によって定義された前記テーブル区間のサイズが、閾値テーブル区間サイズに達するまたはそれ以下に落ちるまで、1つまたはそれ以上の更新されたテーブル区間に基づいて、テーブルエントリの前記評価、および、前記下の区間境界変数または前記上の区間境界変数の前記適合を繰り返すように構成されることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ復号器(200;800)。 - 前記算術復号器(230;820)は、前記テーブル(ari_s_hash、ari_gs_hash)の一定のエントリが前記数値的現在のコンテキスト値(s)に等しいテーブルコンテキスト値(j>>8)を示すことを発見することに応答して、前記テーブルの前記一定のエントリ(ari_s_hash[i]、ari_gs_hash[i])によって示されたマッピングルールインデックス値(pki)を供給するように構成されることを特徴とする請求項2に記載のオーディオ復号器(200;800)。
- 前記算術復号器(230;820)は、以下のアルゴリズム、
a)下の区間境界変数i_minを−1にセットすること、
b)上の区間境界変数i_maxをテーブルエントリの数マイナス1にセットすること、
c)i_maxおよびi_minの差が1より大きいかどうかをチェックして、この条件がもはや満たされなくなるまで、または、終了条件に達するまで、以下のステップ、
c1)変数iをi_min+((i_max−i_min)/2)にセットするステップ、
c2)テーブルインデックスiを有するテーブルエントリによって示されたテーブルコンテキスト値が、前記数値的現在のコンテキスト値より大きい場合、上の区間境界変数i_maxをiにセットし、テーブルインデックスiを有するテーブルエントリによって示されたテーブルコンテキスト値が、前記数値的現在のコンテキスト値より小さい場合、下の区間境界変数i_minをiにセットするステップ、そして、
c3)テーブルインデックスiを有するテーブルエントリによって示されたテーブルコンテキスト値が、前記数値的現在のコンテキスト値に等しい場合、(c)の繰り返しを終了し、前記アルゴリズムの結果として、テーブルインデックスiを有する前記テーブルエントリによって示されたマッピングルールインデックス値(pki)を返すステップ
を繰り返すこと、
を実行するように構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のオーディオ復号器(200;800)。 - 前記算術復号器は、前に復号されたスペクトル値(a)のマグニチュードを示しているマグニチュード値(c0、c1、c2、c3、c4、c5、c6)の重み付けされた組み合わせに基づいて、前記数値的現在のコンテキスト値(s)を得るように構成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のオーディオ復号器(200;800)。
- 前記テーブル(ari_s_hash、ari_gs_hash)は、複数のエントリを含むこと、
前記複数のエントリの各々は、テーブルコンテキスト値(j>>8)および関連したマッピングルールインデックス値(j&0xFF、pki)を示すこと、および、
前記テーブルの前記エントリは、前記テーブルコンテキスト値によって数値的に順序付けられることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のオーディオ復号器(200;800)。 - 前記テーブルは、複数のエントリを含むこと、
前記複数のエントリの各々は、コンテキスト値区間の境界値を定めているテーブルコンテキスト値、および前記コンテキスト値区間と関連したマッピングルールインデックス値(pki)を示すことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のオーディオ復号器(200;800)。 - 前記算術復号器(230;820)は、前記数値的現在のコンテキスト値(s)に依存して、マッピングルールの2ステップの選択を実行するように構成されること、
前記算術復号器は、第1の選択ステップ(540)において、前記数値的現在のコンテキスト値(s)またはそこから得られた値がダイレクトヒットテーブル(ari_s_hash)のエントリ(j、ari_s_hash[i])によって示された有意な状態値(j>>8)に等しいかどうかをチェックするように構成されること、および、
前記算術復号器は、前記数値的現在のコンテキスト値(s)またはそこから得られた前記値が前記ダイレクトヒットテーブル(ari_s_hash)の前記エントリによって示された前記有意な状態値とは異なる場合にのみ実行される第2の選択ステップ(544)において、前記数値的現在のコンテキスト値(s)が、複数の区間の中のどの区間に位置するかを決定するように構成されること、
前記算術復号器は、前記数値的現在のコンテキスト値(s)が、前記ダイレクトヒットテーブル(ari_s_hash)のエントリ(ari_s_hash[i])によって示されたテーブルコンテキスト値(j>>8)と同一であるどうかを決定するために、前記反復的区間サイズ削減(542)を使用して、前記ダイレクトヒットテーブル(ari_s_hash)を評価するように構成されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のオーディオ復号器(200;800)。 - 前記算術復号器は、前記第2の選択ステップ(544)において、区間マッピングテーブル(ari_gs_hash)を評価するように構成され、それのエントリは、反復的区間サイズ削減(546)を使用して、コンテキスト値区間の境界値を示すことを特徴とする請求項8に記載のオーディオ復号器(200;800)。
- 前記算術復号器(230;820)は、前記テーブル区間のサイズが、所定の閾値テーブル区間サイズに達するまたはそれ以下に減少するまで、または、前記テーブル区間の中心にテーブルエントリ(j、ari_gs_hash[i])によって示された区間境界コンテキスト値が前記数値的現在のコンテキスト値(s)に等しくなるまで、エントリ(ari_gs_hash[i])によって示された前記区間境界コンテキスト値(j>>8)および前記数値的現在のコンテキスト値(s)間の比較に依存して、テーブル区間のサイズを反復して削減するように構成されること、および、
前記算術復号器は、前記テーブル区間の前記サイズの前記反復的削減が終了するときに前記テーブル区間の区間境界の設定に依存して、前記マッピングルールインデックス値(pki)を供給するように構成されることを特徴とする請求項9に記載のオーディオ復号器。 - 入力されたオーディオ情報(110;710;2110)に基づいて、符号化されたオーディオ情報(112;712;2112)を供給するためのオーディオ符号器(100;700;2100)であって、前記オーディオ符号器は、
周波数領域オーディオ表現(132;722;2124)がスペクトル値のセットを含むように、前記入力されたオーディオ情報の時間領域表現に基づいて、前記周波数領域オーディオ表現を供給するためのエネルギー圧縮時間領域周波数領域変換器(130;720;2120)と、
可変長コードワード(acod_m、acod_r)を使用して、スペクトル値(a)またはその前処理されたバージョンを符号化するように構成された算術符号器(170;730;2130)を含み、
前記算術符号器(170)は、コード値(acod_m)への、スペクトル値(a)またはスペクトル値(a)の最上位ビットプレーンの値(m)をマップするように構成されること、
前記算術符号器は、現在のコンテキスト状態を示している数値的現在のコンテキスト値(s)に依存して、コード値への、スペクトル値の、または、スペクトル値の最上位ビットプレーンのマッピングを示しているマッピングルールを選択するように構成されること、および、
前記算術符号器は、複数の前に符号化されたスペクトル値に依存して、前記数値的現在のコンテキスト値(s)を決定するように構成されること、
前記算術符号器は、反復的区間サイズ削減を使用して、少なくとも1つのテーブル(ari_s_hash、ari_gs_hash)を評価して、テーブル区間の区間サイズは終了条件に達するまで反復して削減され、それによって、前記数値的現在のコンテキスト値(s)が、前記テーブルのエントリ(ari_s_hash[i]ari_gs_hash[i])によって示されたコンテキスト値と同一であるか、または、前記テーブルのエントリによって示された区間内に位置するかを決定して、そして、それに基づいて、選択されたマッピングルールを示しているマッピングルールインデックス値(pki)を得るように構成されることを特徴とする前記オーディオ符号器。 - 符号化されたオーディオ情報に基づいて、復号されたオーディオ情報を供給するための方法であって、前記方法は、
スペクトル値の算術符号化された表現に基づいて、複数の復号された前記スペクトル値を供給するステップと、
前記復号されたオーディオ情報を得るために、前記復号されたスペクトル値を使用して、時間領域オーディオ表現を供給するステップを含み、
前記複数の復号されたスペクトル値を供給するステップは、現在のコンテキスト状態を示している数値的現在のコンテキスト値(s)に依存して、復号された形でスペクトル値(a)またはスペクトル値の最上位ビットプレーン(m)を示しているシンボルコード(symbol)への、符号化された形で、スペクトル値(a)またはスペクトル値の最上位ビットプレーン(m)を示しているコード値(acod_m;value)のマッピングを示しているマッピングルールを選択するステップを含むこと、および、
前記数値的現在のコンテキスト値は、複数の前に復号されたスペクトル値に依存して決定されること、
少なくとも1つのテーブルは、テーブル区間の区間サイズは終了条件に達するまで反復して削減され、それによって、前記数値的現在のコンテキスト値が前記テーブルのエントリによって示されたテーブルコンテキスト値と同一であるか、または、前記テーブルのエントリによって示された区間内に位置するかを決定するために、そして、それに基づいて、選択されたマッピングルールを示しているマッピングルールインデックス値を得るために、反復的区間サイズ削減を使用して、評価されることを特徴とする前記方法。 - 入力されたオーディオ情報に基づいて、符号化されたオーディオ情報を供給するための方法であって、前記方法は、
周波数領域オーディオ表現がスペクトル値のセットを含むように、エネルギー圧縮時間領域周波数領域変換を使用して、前記入力されたオーディオ情報の時間領域表現に基づいて、前記周波数領域オーディオ表現を供給するステップと、
可変長コードワードを使用して、スペクトル値、または、その前処理されたバージョンを算術符号化するステップであって、スペクトル値またはスペクトル値の最上位ビットプレーンの値が、コード値にマップされることを特徴とするステップを含み、
コード値への、スペクトル値の、または、スペクトル値の最上位ビットプレーンのマッピングを示しているマッピングルールは、現在のコンテキスト状態を示している数値的現在のコンテキスト値に依存して選択されること、
前記数値的現在のコンテキスト値は、複数の前に符号化されたスペクトル値に依存して、決定されること、および、
少なくとも1つのテーブルは、テーブル区間の区間サイズは終了条件に達するまで反復して削減され、それによって、前記数値的現在のコンテキスト値が、前記テーブルのエントリによって示されたテーブルコンテキスト値と同一であるか、または、前記テーブルのエントリによって示された区間内に位置するかを決定するために、そして、それに基づいて、選択されたマッピングルールを示しているマッピングルールインデックス値を決定するために、反復的区間サイズ削減を使用して評価されることを特徴とする前記方法。 - コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するときに、前記コンピュータに請求項12に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
- コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するときに、前記コンピュータに請求項13に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
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