JP5754899B2 - 復号装置および方法、並びにプログラム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(周波数帯域拡大装置に本発明を適用した場合)
2.第2の実施の形態(符号化装置および復号装置に本発明を適用した場合)
3.第3の実施の形態(係数インデックスを高域符号化データに含める場合)
4.第4の実施の形態(係数インデックスと擬似高域サブバンドパワー差分を高域符号化データに含める場合)
5.第5の実施の形態(評価値を用いて係数インデックスを選択する場合)
6.第6の実施の形態(係数の一部を共通にする場合)
第1の実施の形態では、高域削除符号化手法で符号化データを復号することで得られる復号後の低域の信号成分に対して、周波数帯域を拡大させる処理(以下、周波数帯域拡大処理と称する)が施される。
図3は、本発明を適用した周波数帯域拡大装置の機能的構成例を示している。
次に、図4のフローチャートを参照して、図3の周波数帯域拡大装置による周波数帯域拡大処理について説明する。
まず、図4のフローチャートのステップS3における帯域通過フィルタ13による処理の詳細について説明する。
次に、図4のフローチャートのステップS4における特徴量算出回路14による処理の詳細について説明する。
次に、図4のフローチャートのステップS5における高域サブバンドパワー推定回路15による処理の詳細について説明する。
次に、図4のフローチャートのステップS6における高域信号生成回路16による処理の詳細について説明する。
図6は、ある入力信号において、ボーカルがその大部分を占めるような区間であるボーカル区間の周波数特性の一例と、低域サブバンドパワーのみを特徴量として算出して高域サブバンドパワーを推定することにより得られた高域のパワースペクトルとを示している。
ある入力信号に、アタック性音楽信号を含む区間であるアタック区間の周波数特性においては、図2を参照して説明したように高域側のパワースペクトルはほぼ平坦となっていることが多い。低域サブバンドパワーのみを特徴量として算出する手法では、アタック区間を含む入力信号特有の時間変動を表す特徴量を用いずに周波数拡大帯域のサブバンドパワーを推定するため、アタック区間にみられるほぼ平坦な周波数拡大帯域のサブバンドパワーを精度よく推定することは難しい。
ここでは、図8を参照して説明したディップと、低域サブバンドパワーとを特徴量として用いて、高域サブバンドパワーを推定する例について説明する。
次に、上述した式(13)における係数Cib(kb),Dib,Eibの求め方について説明する。
図9は、係数Cib(kb),Dib,Eibの学習を行う係数学習装置の機能的構成例を示している。
次に、図10のフローチャートを参照して、図9の係数学習装置による係数学習処理について説明する。
第2の実施の形態では、符号化装置および復号装置によって、高域特徴符号化手法における符号化処理および復号処理が施される。
図11は、本発明を適用した符号化装置の機能的構成例を示している。
次に、図12のフローチャートを参照して、図11の符号化装置30による符号化処理について説明する。
次に、図13を参照して、図11の符号化装置30に対応する復号装置の機能的構成例について説明する。
次に、図14のフローチャートを参照して、図13の復号装置による復号処理について説明する。
複数のクラスタの代表ベクトルおよび各クラスタの復号高域サブバンドパワー推定係数の求め方として、符号化の際に算出される擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルに応じて、復号の際の高域サブバンドパワーを精度よく推定できるよう係数を用意しておく必要がある。そのため、予め広帯域教師信号により学習を行い、その学習結果に基づいてこれらを決定する手法を適用する。
図15は、複数のクラスタの代表ベクトルおよび各クラスタの復号高域サブバンドパワー推定係数の学習を行う係数学習装置の機能的構成例を示している。
次に、図16のフローチャートを参照して、図15の係数学習装置50による係数学習処理について説明する。
[符号化装置の機能的構成例]
なお、以上においては、擬似高域サブバンドパワー差分IDが高域符号化データとして、符号化装置30から復号装置40に出力されると説明したが、復号高域サブバンドパワー推定係数を得るための係数インデックスが、高域符号化データとされてもよい。
次に、図19のフローチャートを参照して、図18の符号化装置30により行なわれる符号化処理について説明する。なお、ステップS181乃至ステップS183の処理は、図12のステップS111乃至ステップS113の処理と同様であるため、その説明は省略する。
また、図18の符号化装置30から出力された出力符号列を、入力符号列として入力し、復号する復号装置40は、例えば、図20に示すように構成される。なお、図20において、図13における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
次に、図21のフローチャートを参照して、図20の復号装置40により行なわれる復号処理について説明する。
[符号化装置の符号化処理]
また、以上においては、高域符号化データに係数インデックスのみが含まれる場合を例として説明したが、他の情報が含まれるようにしてもよい。
次に、図23のフローチャートを参照して、図20の復号装置40により行なわれる復号処理について説明する。なお、ステップS271乃至ステップS274の処理は、図21のステップS211乃至ステップS214の処理と同様であるので、その説明は省略する。
なお、図18の符号化装置30では、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36が、差分二乗和E(J,id)を指標として、複数の係数インデックスから最適なものを選択すると説明したが、差分二乗和とは異なる指標を用いて係数インデックスを選択してもよい。
また、以上において説明した符号化処理を入力信号のフレームごとに行うと、入力信号の高域側の各サブバンドの高域サブバンドパワーの時間的な変動が少ない定常部では、連続するフレームごとに異なる係数インデックスが選択されてしまうことがある。
ところで、周波数帯域拡大処理では、より高音質な音声を得ようとすると、より低域側のサブバンドほど聴感上重要となる。すなわち、高域側の各サブバンドのうち、より低域側に近いサブバンドの推定精度が高いほど、より高音質な音声を再生することができる。
さらに、人間の聴覚は、振幅(パワー)の大きい周波数帯域ほどよく知覚するという特性を有しているので、よりパワーが大きいサブバンドに重きが置かれるように、各復号高域サブバンドパワー推定係数についての評価値が算出されてもよい。
[係数学習装置の構成]
ところで、図20の復号装置40には、復号高域サブバンドパワー推定係数としての係数Aib(kb)と係数Bibのセットが、係数インデックスに対応付けられて記録されている。例えば、復号装置40に128個の係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数が記録されると、それらの復号高域サブバンドパワー推定係数を記録するメモリ等の記録領域として、大きな領域が必要となる。
次に、図29のフローチャートを参照して、係数学習装置81により行なわれる係数学習処理について説明する。
Claims (7)
- 入力された符号化データを、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化する非多重化手段と、
前記低域符号化データを復号して、低域信号を生成する低域復号手段と、
前記低域信号の帯域を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割手段と、
前記低域サブバンド信号と前記低域信号の少なくともいずれか一方を用いて、前記符号化データの特徴を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記高域信号の帯域を構成する複数の高域サブバンドのそれぞれについて、予め用意された複数の前記推定係数のうちの、前記インデックスにより示される前記推定係数を前記特徴量に乗算し、前記推定係数の乗算された前記特徴量の和を求めることで、前記高域サブバンドの高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出手段と、
前記高域サブバンドパワーと、前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域信号を生成する高域信号生成手段と
を備える復号装置。 - 前記特徴量算出手段は、前記特徴量として、前記低域サブバンド信号の低域サブバンドパワーを前記低域サブバンドごとに算出する
請求項1に記載の復号装置。 - 前記インデックスは、前記複数の前記推定係数のうち、前記高域信号の真値から得られた前記高域サブバンドパワーと、前記推定係数を用いて生成された前記高域サブバンドパワーとの差分であって、前記高域サブバンドごとに求められた差分の二乗和が最小となる前記推定係数を示す情報である
請求項2に記載の復号装置。 - 前記インデックスは、前記推定係数を示す情報がエントロピー符号化されて得られた情報であり、
前記高域サブバンドパワー算出手段は、前記インデックスを復号して得られた情報により示される前記推定係数を用いて、前記高域サブバンドパワーを算出する
請求項1に記載の復号装置。 - 前記複数の前記推定係数は、前記特徴量を説明変数とし、前記高域サブバンドパワーを被説明変数とした、最小二乗法を用いた回帰分析により予め求められている
請求項1に記載の復号装置。 - 入力された符号化データを、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化する非多重化ステップと、
前記低域符号化データを復号して、低域信号を生成する低域復号ステップと、
前記低域信号の帯域を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割ステップと、
前記低域サブバンド信号と前記低域信号の少なくともいずれか一方を用いて、前記符号化データの特徴を表す特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記高域信号の帯域を構成する複数の高域サブバンドのそれぞれについて、予め用意された複数の前記推定係数のうちの、前記インデックスにより示される前記推定係数を前記特徴量に乗算し、前記推定係数の乗算された前記特徴量の和を求めることで、前記高域サブバンドの高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出ステップと、
前記高域サブバンドパワーと、前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域信号を生成する高域信号生成ステップと
を含む復号方法。 - 入力された符号化データを、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化する非多重化ステップと、
前記低域符号化データを復号して、低域信号を生成する低域復号ステップと、
前記低域信号の帯域を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割ステップと、
前記低域サブバンド信号と前記低域信号の少なくともいずれか一方を用いて、前記符号化データの特徴を表す特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記高域信号の帯域を構成する複数の高域サブバンドのそれぞれについて、予め用意された複数の前記推定係数のうちの、前記インデックスにより示される前記推定係数を前記特徴量に乗算し、前記推定係数の乗算された前記特徴量の和を求めることで、前記高域サブバンドの高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出ステップと、
前記高域サブバンドパワーと、前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域信号を生成する高域信号生成ステップと
を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
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