JP6196324B2 - 過渡位置依存のオーバーラップを使用してオーディオ信号を符号化又は復号化する装置及び方法 - Google Patents
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Description
−オーバーラップする変換の内の1つのみが過渡を含むように幅が選択される。
−符号化エラーの時間エイリアシングされたTNS整形に起因する疑似過渡が強く抑制される。
−図17及び図13にも示されている両方の過渡位置は遷移変換の外部にあり、そのため、過渡に起因する符号化エラーの時相スミアリングを、変換に後続する最初の2つの短い窓の範囲内に制約することができる。従って、従来技術のフラウンホーファー/ドルビー及びサムソンの方式とは反対に、図13の本発明のブロック切替え手法を使用すると、過渡の周囲の可聴プリエコー雑音が発生する可能性が低い。
−符号器及び復号器の両方が順変換及び逆変換に全く同じ窓を利用することができる。従って、符号化及び復号化の両方を実行する通信機器において、1セットの窓データをROMに記憶するだけでよい。その上、追加のプログラムROM及び/又はRAMを必要とするような、信号の特別な前処理又は後処理も回避することができる。
である(ここで、Rは実数の集合を示す)。2N個の実数x0,...,x2N-1が以下の式に従ってN個の実数X0,...,XN-1に変換される。
逆MDCTは、IMDCTとして知られている。入力と出力の数が異なるため、一見すると、MDCTは可逆的であるはずがないと考えられるかもしれない。しかしながら、時間的に隣接したオーバーラップしているブロックのオーバーラップされたIMDCTを追加することによって、完璧な可逆性が達成され、これによってエラーが消去され、元のデータが回復(retrieve)される。この技法は、時間ドメイン・エイリアシング消去(TDAC)として知られている。
(このように、DCT−IVを計算するための任意のアルゴリズムは、MDCTに自明に適用することができる。)
[数8]
IMDCT(MDCT(a,b,c,d))=(a−bR,b−aR,c+dR,d+cR)/2
[数9]
IMDCT(MDCT(A,B))=(A−AR,B+BR)/2
(B−BR,C+CR)/2
このIMDCTが、オーバーラップしている半部における先行するIMDCT結果と加算されると、反転した項が打ち消し合って単純にBが得られ、元のデータが回復される。
[数10]
IMDCT(MDCT(a,b,c,d))=(a−bR,b−aR,c+dR,d+cR)/2
の結果に対する寄与分を区別することはできない。組合せc−dR等は、それらが加算されるときに、それら組合せを打ち消すための正確に適切な正負符号を有する。
(−cR−d,a−bR)=(−d,a)−(b,c)R
と書き直す場合、第2の項(b,c)Rが中央において平滑な遷移を与える。しかしながら、第1の項(−d,a)には、−dの右端がaの左端と交わるような潜在的な不連続性がある。これが入力シーケンス(a,b,c,d)の境界付近の成分を0に向けて低減する窓関数を使用する理由である。
(B+BR)/2+(B−BR)/2=B
が得られることを想起されたい。ここで、MDCT入力及びIMDCT出力の両方に長さ2Nの窓関数を乗算すると仮定する。上述のように対称窓関数を想定し、それ故、その関数の形式は(W,WR)であり、Wは長さNのベクトルであり、Rは前出のように反転を示す。このとき、プリンセン−ブラッドリー条件は
W+WR 2=(1,1,...)
と書くことができ、2乗及び加算が要素毎に実施される。
[数11]
WR・(WRB+(WRB)R)=WR・(WRB+WBR)=WR 2B+WWRBR
[数12]
W・(WB−WRBR)=W2B−WWRBR
Claims (34)
- オーディオ信号を符号化する装置であって、
前記オーディオ信号を窓掛けして、窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスを提供する制御可能な窓掛け部(102)と、
前記窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスを、スペクトル値のフレームのシーケンスを含むスペクトル表現へと変換する変換部(104)と、
フレームの過渡先読み領域内で過渡の位置を識別する過渡位置検出部(106)と、
前記過渡の識別された位置(210〜213)に応じて、前記オーディオ信号に対し特定のオーバーラップ長を有する特定の窓を適用するように、前記制御可能な窓掛け部(102)を制御する制御部(108)と、を備え、
前記制御部(108)は、第1オーバーラップ長(203)を有する第1窓(201)と、第2オーバーラップ長(218)を有する第2窓(215)と、第3オーバーラップ長(229)を有するか又はオーバーラップを有しない第3窓(224)と、を含む少なくとも3つの窓からなる1つのグループから、前記特定の窓を選択するよう構成されており、
前記第1オーバーラップ長(203)は前記第2オーバーラップ長(218)よりも大きく、前記第2オーバーラップ長(218)は前記第3オーバーラップ長(229)よりも大きいか又はゼロのオーバーラップよりも大きく、
前記特定の窓は、時間的に隣接する2つのオーバーラップしている窓の一方が前記過渡の位置において第1の窓係数を有し、前記時間的に隣接する2つのオーバーラップしている窓の他方が前記過渡の位置において第2の窓係数を有するように、前記過渡の位置に基づいて選択され、前記第2の窓係数は前記第1の窓係数よりも少なくとも9倍大きい、装置。 - 前記制御部(108)は、前記第2の窓係数が1に等しく、前記第1の窓係数がゼロに等しくなるように、前記特定の窓を選択するよう構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記第1オーバーラップ長は前記特定の窓の長さの1/4、1/3又は1/2に等しく、前記第2オーバーラップ長は前記第1オーバーラップ長の1/2又は1/3に等しく、前記第3オーバーラップ長は前記第2オーバーラップ長の1/2、1/4若しくは1/8であるか又は1.25ミリ秒以下である、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記制御部(108)により提供された窓情報(112)と、スペクトル値の符号化済みブロックのシーケンスを含む前記スペクトル表現の符号化済み表現と、を関連付ける出力インターフェイス(114)を更に含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記変換部(104)は修正離散コサイン変換又は修正離散サイン変換を実行するよう構成され、スペクトル値の1つのブロック内のスペクトル値の数が窓掛け済みサンプルの1つのブロック内の窓掛け済みサンプルの数よりも少ない、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御部(108)は、少なくとも5つのフレームを含むブロックのシーケンス内で一定のフレームラスタが維持されるように前記窓掛け部(102)を制御するよう構成され、ここで1つのフレームは前記第1窓の長さと等しい長さ、又は前記第1窓を2の整数倍で除算した長さと等しい長さを有し、
前記過渡先読み領域は現フレーム内のある位置から次フレームのある位置へと伸びており、それらの位置は、前記フレームの中央にあるか、又は1つのフレームのサンプルの25%以下の分だけ前記フレームの中央からずれている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装置。 - 前記過渡位置検出部(106)は、1つのフレーム全体にわたって伸びる前記過渡先読み領域を適用して、少なくとも4つの1/4部分に区別するよう構成され、前記制御部(108)は、過渡が検出されない場合には前記第1窓を選択し、過渡が1番目又は4番目の1/4部分で検出された場合には前記第2窓を選択し、過渡が2番目又は3番目の1/4部分で検出された場合には前記第3窓を選択するよう構成されている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御部(108)が前記特定の窓を決定する際に、時間的に隣接する2つのオーバーラップしている窓の一方だけが検出された前記過渡を含むように、オーバーラップ幅が選択されるよう構成されている、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記過渡位置検出部(106)は、前記過渡の位置が前記過渡の開始点若しくは発生点と一致するか、又は前記過渡の最大振幅、最大エネルギー若しくは中心の時間位置と一致するように、前記過渡先読み領域内の前記過渡の位置を検出するよう構成されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記過渡位置検出部(106)は、現フレームの第2部分と次フレームの第1部分とをカバーする過渡先読み領域を使用するよう構成されており、
前記過渡位置検出部(106)は、0から7までのインデックスにより識別された8個の異なる過渡位置を識別するよう構成されており、
前記制御部(108)は、前記過渡のインデックスが7のとき前記第2窓を選択し、又は前記過渡のインデックスが6のとき前記第3窓を選択するよう構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。 - 前記過渡位置検出部(106)は、現フレームの第2部分と次フレームの第1部分とをカバーする過渡先読み領域を使用するよう構成されており、
前記過渡位置検出部(106)は、0から7までのインデックスにより識別された8個の異なる過渡位置を識別するよう構成されており、
前記制御部は、前記過渡が検出されないとき前記第1窓を選択し、前記過渡のインデックスが0、1、6又は7と等しいとき前記第2窓を選択し、又は、前記過渡のインデックスが2、3、4又は5と等しいとき前記第3窓を選択するよう構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。 - 前記制御部(108)は、1つのフレームについて複数の窓によって得られるスペクトル値の数が、前記第1窓サイズを有する窓関数を使用することにより得られるスペクトル値の数と等しくなるように、1つのフレームについて幾つかの特定の窓を選択するよう構成され、
前記第1窓〜第3窓は同一の第1窓サイズを有し、1つのフレームは前記同一の第1窓サイズによって画定され、前記グループは第4窓と第5窓とを含み、前記第4窓と第5窓とは同一の第2窓サイズを有し、前記第2窓サイズは前記第1窓サイズの整数分の1であり、前記第4窓は第4オーバーラップ長を有し、前記第5窓は前記第4オーバーラップ長よりも低い第5オーバーラップ長を有する、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の装置。 - 前記制御部(108)は、前記過渡位置に基づいて、オーバーラップ幅情報(602)と短/長の変換情報(600)とを決定するよう構成されており、
前記オーバーラップ幅情報(602)は、最大オーバーラップ幅を示す第1の値と、中間オーバーラップ幅を示す第2の値と、最小オーバーラップ幅を示す第3の値と、を有するように決定され、
前記短/長の変換情報(600)は、複数の変換を有する1つのフレームについての長い窓又は短い窓に関する識別を含み、
前記制御部(108)は、前記オーバーラップ幅情報(602)と前記短/長の変換情報(600)とに基づいて、1つのフレームに対して単一の窓を決定するか、又はそのフレーム(608)に対して2個、3個若しくは4個の窓のシーケンスを決定するよう構成されている、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の装置。 - 前記制御部(108)は、識別された過渡位置(605)に応じて、1つのフレームについて変換の数と前記変換の対応する長さとを決定するよう構成されており、
前記制御部(108)は、1つのフレームについて変換によって得られるスペクトル値の数が最大オーバーラップ幅を有する窓関数と関連する最長の変換長によって得られるスペクトル値の数と等しくなるように、前記フレームについて前記変換の数と長さとを決定するよう構成されている、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の装置。 - 前記制御部(108)は、複数のサンプルにわたって伸びるマルチオーバーラップ領域が前記フレーム内で取得され、前記複数のサンプルが少なくとも3つのオーバーラップしている窓(1500,1502,1503)によって窓掛けされるように、変換の長さと数を決定するか、又は特定の窓を選択するよう構成されている、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御部(108)は、前記マルチオーバーラップ領域が決定されるように、前記変換の長さと数を決定するか、又は前記特定の窓を選択するよう構成され、前記フレームの中央周辺に前記フレームのサンプルの30%分だけ伸びている領域に対応する前記過渡先読み領域のある位置に過渡が位置している、請求項15に記載の装置。
- 変換された窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスと、少なくとも3つの異なる窓関数から1つのブロックのための特定の窓関数を識別する関連する窓情報(160)と、を含む符号化済みオーディオ信号を復号化する復号器であって、
スペクトル値のブロックのシーケンスを提供する処理部(156)と、
オーバーラップ加算処理を使用して、前記スペクトル値のブロックのシーケンスを時間ドメインへと変換するための制御可能な変換部(158)と、を含み、
前記制御可能な変換部(158)は、前記窓情報により指示された窓関数を対応するブロックに適用して、復号化されたオーディオ信号を計算するように、前記窓情報によって制御され、
第1オーバーラップ長(203)を有する第1窓(201)と、第2オーバーラップ長(218)を有する第2窓(215)と、第3オーバーラップ長(229)を有するか又はオーバーラップを有しない第3窓(224)と、を含む少なくとも3つの窓からなる1つのグループから前記窓が選択され、前記第1オーバーラップ長(203)は前記第2オーバーラップ長(218)よりも大きく、前記第2オーバーラップ長(218)は前記第3オーバーラップ長(229)よりも大きいか又はゼロのオーバーラップよりも大きい、復号器。 - 前記制御可能な変換部(158)は、
スペクトル値のブロックを時間表現へと変換する周波数−時間変換部(170)と、
前記スペクトル値のブロックの時間表現に対して合成窓を適用する合成窓掛け部(172)と、
時間的に隣接する窓の時間表現をオーバーラップ及び加算して、前記復号化されたオーディオ信号を取得する、オーバーラップ−加算部(174)と、
を含み、
前記合成窓掛け部(172)、前記オーバーラップ−加算部(174)、又は前記周波数−時間変換部(170)は、前記窓情報(160)によって指示される通りに前記合成窓とオーバーラップとを適用するように、関連する前記窓情報によって制御される、請求項17に記載の復号器。 - 前記窓情報(603)は、変換長情報(600)とオーバーラップ幅情報(602)とを含み、
前記復号器は、先行する窓情報(606)と現在の窓情報(607)とに基づいて、スペクトル値の1つのブロックについてオーバーラップと窓とを決定するよう構成された制御部(180)をさらに含み、
現在の窓情報(607)は、第1変換長を有する1つの第1変換、各々が第2変換長を有する2つの第2変換、前記第2変換長を有する1つの第2変換と各々が第3変換長を有する2つの第3変換、又は前記第3変換長を有する4つの第3変換のいずれかを示し、
前記第1変換長は前記第2変換長の2倍であり、前記第2変換長は前記第3変換長の2倍である、請求項18に記載の復号器。 - 前記窓情報(603)は、先行する窓関数の後部のオーバーラップを示す先行するオーバーラップ情報(606)を含み、前記窓情報は、現在の窓関数の後部のオーバーラップを示す現在のオーバーラップ情報(607)を含み、前記制御部(180)は、前記先行する窓関数の後部の前記オーバーラップ情報に従って、前記先行する窓関数の直後に続く現在の窓関数の前部を決定するよう構成されている、請求項17乃至19のいずれか一項に記載の復号器。
- 現フレームのための前記窓情報は、前記現フレームを画定している第1変換長よりも短い第2変換長を必要とする、変換長情報(600)を示しており、
前記制御可能な変換部(158)は、第3変換長と関連する2個又は4個の窓のシーケンスを適用するよう構成されており、前記第3変換長と関連する時間的に隣接した2個の窓間のオーバーラップが前記第3オーバーラップ長であり、前記第3変換長は前記第2変換長よりも低い、請求項17乃至20のいずれか一項に記載の復号器。 - 前記第1窓と前記第2窓と前記第3窓とは1つのフレームを画定する同一変換長を有しており、
前記第1オーバーラップ長は前記第1窓の長さの1/4、1/3又は1/2であり、前記第2オーバーラップ長は前記第1オーバーラップ長の1/2又は1/3であり、前記第3オーバーラップ長は前記第2オーバーラップ長の1/2、1/4若しくは1/8であるか又は1.25ミリ秒以下である、請求項17乃至21のいずれか一項に記載の復号器。 - 前記制御可能な変換部(158)は、前記窓情報に応じて、前記第1オーバーラップ長を有する第4窓を適用するよう構成されており、前記第4窓は、前記第1窓〜第3窓の変換サイズの半分の変換サイズと関連し、
前記制御可能な変換部(158)は、前記窓情報に応じて、前記第2オーバーラップ長を有する第5窓と前記第3オーバーラップ長を有する第6窓とを適用するよう構成されており、前記第5窓と前記第6窓とは、第1窓〜第3窓の変換サイズの1/4である、同一の変換サイズと関連している、請求項22に記載の復号器。 - 前記制御可能な変換部(158)は、前記窓情報に応じて、1つの第4窓と2つの第6窓とのシーケンスを適用するよう構成され、前記2つの第6窓がオーバーラップしている窓部分において前記第3オーバーラップ長を有する、請求項23に記載の復号器。
- 前記制御可能な変換部(158)は、前記窓情報(603)に応じて、
1つの第1窓と1つの第4窓と1つの第6窓と1つの第5窓(708)、
1つの第1窓と1つの第4窓と2つの第6窓(710)、
1つの第2窓と1つの第5窓と2つの第6窓と1つの第5窓(704)、
1つの第3窓と4つの第6窓(706)、
1つの第3窓と2つの第6窓と1つの第4窓(700)、
1つの第3窓と3つの第6窓と1つの第5窓(702)、
1つの第1窓と1つの第2窓、又はその逆、
1つの第1窓と1つの第3窓、又はその逆、又は
1つの第2窓と1つの第3窓、又はその逆、
の順序で窓のシーケンスを適用するよう構成されている、請求項23に記載の復号器。 - 前記窓情報(603)は、前記符号化済みオーディオ信号の各フレームに関連付けられており、1つのフレームは前記第1窓と関連する1つの変換により画定され、
前記窓情報(603)は、変換長(600)についての1ビットとオーバーラップ長(602)についての1又は2ビットとを有する、可変長符号であり、
前記制御可能な変換部(158)は、先行する窓情報(606)のオーバーラップ長と、前記符号化済みオーディオ信号の中で前記先行する窓情報(606)の直後に続く現在の窓情報(607)のオーバーラップ長および変換長と、によって画定される窓のシーケンスを適用するよう構成されている、請求項17乃至25のいずれか一項に記載の復号器。 - 前記制御可能な変換部(158)は、逆修正離散コサイン変換、逆修正サイン変換、又は任意の他のオーバーラップ及び加算の機能を有するエイリアシング低減変換のいずれかを適用するよう構成されている、請求項17乃至26のいずれか一項に記載の復号器。
- 前記第1オーバーラップ長は256個のサンプル又は約10msを含み、前記第2オーバーラップ長は128個のサンプル又は約5msを含み、前記第3オーバーラップ長は16個のサンプル又は約0.6msを含み、前記フレーム長は512個のサンプル又は約20msを含む、請求項17乃至27のいずれか一項に記載の復号器。
- 第1変換長は512個のMDCT又はMDST係数を含み、第2変換長は256個のMDCT又はMDST係数を含み、第3変換長は128個のMDCT又はMDST係数を含む、請求項17乃至28のいずれか一項に記載の復号器。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に係るオーディオ信号を符号化する装置を更に含む、請求項17乃至26のいずれか一項に記載の復号器。
- 前記符号化する装置において使用される窓は、前記復号器において使用される対応する窓と同一であり、
前記復号器は読取り専用メモリ(197)を備え、その中に、前記符号化する装置および前記復号器における使用のために単一セットの窓だけが記憶される、請求項30に記載の復号器。 - オーディオ信号を符号化する方法であって、
前記オーディオ信号を窓掛け(102)して、窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスを提供するステップと、
前記窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスを、スペクトル値のフレームのシーケンスを含むスペクトル表現へと変換(104)するステップと、
フレームの過渡先読み領域内で過渡の位置を識別(106)するステップと、
前記過渡の識別された位置(210〜213)に応じて、前記オーディオ信号に対し特定のオーバーラップ長を有する特定の窓を適用するように、前記窓掛け(102)を制御(108)するステップと、を含み、
第1オーバーラップ長(203)を有する第1窓(201)と、第2オーバーラップ長(218)を有する第2窓(215)と、第3オーバーラップ長(229)を有するか又はオーバーラップを有しない第3窓(224)と、を含む少なくとも3つの窓からなる1つのグループから、前記特定の窓が選択され、
前記第1オーバーラップ長(203)は前記第2オーバーラップ長(218)よりも大きく、前記第2オーバーラップ長(218)は前記第3オーバーラップ長(229)よりも大きいか又はゼロのオーバーラップよりも大きく、
前記特定の窓は、時間的に隣接する2つのオーバーラップしている窓の一方が前記過渡の位置において第1の窓係数を有し、前記時間的に隣接する2つのオーバーラップしている窓の他方が前記過渡の位置において第2の窓係数を有するように、前記過渡の位置に基づいて選択され、前記第2の窓係数は前記第1の窓係数よりも少なくとも9倍大きい、方法。 - 変換された窓掛け済みサンプルのブロックのシーケンスと、少なくとも3つの異なる窓関数から1つのブロックのための特定の窓関数を識別する関連する窓情報(160)と、を含む符号化済みオーディオ信号を復号化する方法であって、
スペクトル値のブロックのシーケンスを提供(156)するステップと、
オーバーラップ加算処理を使用して、前記スペクトル値のブロックのシーケンスを時間ドメインへと変換(158)するステップと、を含み、
前記変換(158)するステップは、前記窓情報により指示された窓関数を対応するブロックに適用して、復号化されたオーディオ信号を計算するように、前記窓情報によって制御され、
第1オーバーラップ長(203)を有する第1窓(201)と、第2オーバーラップ長(218)を有する第2窓(215)と、第3オーバーラップ長(229)を有するか又はオーバーラップを有しない第3窓(224)と、を含む少なくとも3つの窓からなる1つのグループから前記窓が選択され、前記第1オーバーラップ長(203)は前記第2オーバーラップ長(218)よりも大きく、前記第2オーバーラップ長(218)は前記第3オーバーラップ長(229)よりも大きいか又はゼロのオーバーラップよりも大きい、方法。 - コンピュータ又はプロセッサ上で作動するときに、請求項32に記載の方法又は請求項33に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
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