(57)【要約】【課題】  データの情報量削減によるメモリ領域の効率化と、情報量削減に伴う精度低下を、最小限に抑えることを目的とする。【解決手段】  第１の演算部１７、第２の演算部１８、第３の演算部１９、データメモリ１６を備え、さらに第２の演算部１８の中に圧縮部１２を有し、第１の演算部１７においてＢビットで表現されるＮ個の信号を出力し、データメモリ１６に格納した後、その信号を圧縮部１２において正規化し、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個の信号に圧縮して、データメモリの使用領域を半分にする。第２の演算手段１８で新たに生成された、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個の信号をデータメモリの空き領域に格納し、合計としてＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個以内の信号とすることで、データメモリを過不足なく使用する。また、Ｎ個の信号に対して正規化を行うことで情報量削減に伴う精度劣化を最小限に抑える。【選択図】  図１
2006162774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号の帯域を拡張する信号処理装置であって、
前記オーディオ信号をBビットで表現されるN個の第1信号からなる第1信号群であるスペクトルに変換する変換手段と、
前記第１信号群をBビットより少ないビット数であるCビットで表現されるＮ個の第２信号からなる第２信号群に圧縮する圧縮手段と、
前記第２信号群から前記第１信号群が示すスペクトルよりも広帯域のスペクトルを示すCビットで表現される２×Ｎ個の第３信号からなる第３信号群を生成する第1演算手段と、
前記第３信号群を広帯域オーディオ信号に変換する第２演算手段と
を備えること特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
ＣビットはＢ／２ビットであることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記圧縮手段は、
前記第１信号群内の絶対値を取った後の最大値を検出し、前記最大値の上位の空きビット数を算出する算出部と、
前記算出部の結果より空きビット数をシフトビット量と定義する定義部と、
前記定義部で定義したシフトビット量分だけ前記第１信号群内の信号を上位のビットにシフトするシフト部と、
前記シフト部によりシフトした前記第１信号郡内の下位Ｂ／２ビットの信号を削除し第２信号群を生成する削除部と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
さらに、前記シフト部でシフトした後の前記第１信号群内の信号の小数点位置を記憶する記憶部を備え、
前記削除部において削除された下位Ｂ／２ビットの信号の内、前記記憶部に記憶された小数点位置以下の各ビットの値は、０であると認識し以降の処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
さらに、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を格納することができるメモリを備え、
前記変換手段は第１信号群を保持するために前記メモリを使用し、
前記第1演算手段は第３信号群を保持するために前記メモリを使用することを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記メモリは、キャッシュメモリを介してアクセスされることを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
さらに、前記オーディオ信号を生成する演算手段と、
広帯域の再生が指示されていない時は、前記演算手段が生成する前記オーディオ信号を出力し、広帯域の再生が指示されている時は、前記広帯域オーディオ信号を出力する選択手段と
を備えることを特徴とする請求項1から請求項６何れかに記載の信号処理装置。
【請求項８】
オーディオ信号の帯域を拡張する信号処理方法であって、
前記オーディオ信号をBビットで表現されるN個の第1信号からなる第１信号群であるスペクトルに変換する変換ステップと、
前記第１信号群をＢ／２ビットで表現されるＮ個の第２信号からなる第２信号群に圧縮する圧縮ステップと、
前記第２信号群から前記第１信号群が示すスペクトルよりも広帯域のスペクトルを示すＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個の第３信号からなる第３信号群を生成する第1演算ステップと、
前記第３信号群を広帯域オーディオ信号に変換する第2演算ステップと
を備えること特徴とする信号処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の信号処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声の復号化に用いられる信号処理装置に関する。特に、オーディオ符号化方式ＡＡＣ＋ＳＢＲ方式のデコード処理において、従来より少ないメモリ量でデコード処理を実現する信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル信号処理技術の発達に伴い、様々な音声符号化方式が開発されている。ＡＡＣ＋ＳＢＲと呼ばれる符号化方式もその一つである。ＡＡＣ＋ＳＢＲとは、これまで既に符号化方式として存在していたＡＡＣ方式に帯域拡張技術（ＳＢＲ : Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｂａｎｄ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を適用したもので、非常に少ない情報量で広帯域な再生が可能となっている（たとえば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３）。
【０００３】
ＡＡＣ＋ＳＢＲの国際標準規格書によれば、入力音声データや内部処理用の係数を浮動小数点型（３２ビット）で扱うことが述べられており、そのことによって多大のメモリを必要としている。以下、図面を参照しながら、ＳＢＲの処理が多大のメモリを必要とする理由を説明する。
【０００４】
図１３〜１７はＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダの動作を説明するブロック図である。ＡＡＣコアデコーダ部３０はＡＡＣデコーダを備え、ＡＡＣ方式のビットストリームである入力信号をデコードした信号を出力する。分析フィルターバンク部３１は時間領域波形を周波数領域に変換する。高域生成部３２は低域のスペクトル波形を高域に複写する。包絡調整部３３は複写した高域側のスペクトル波形を調整する。合成フィルターバンク部３４は周波数領域波形を時間領域波形に変換する。データメモリ３５は上記それぞれの処理段階において演算結果のデータを格納する。
【０００５】
ＡＡＣコアデコーダ部３０は、ＡＡＣ方式のビットストリームである入力信号をＡＡＣ方式でデコードした後にそのデコード信号をデータメモリ３５へ出力する。ここで入力信号は１フレーム当り１０２４個であり量子化ビット数は３２ビットである。図１３は、ＡＡＣコアデコーダ部３０でデコードされた、３２ビットで表現される１０２４個の信号がデータメモリ３５に格納されている様子を示す。図中のデータメモリにおいて、縦方向はメモリのアドレス方向であり、２０４８個の信号を格納できるように領域が設けられている。これは、入力信号１０２４個に対して、下記で述べる高域生成部３２で、データ数が最大で２倍に増加するからである。横方向はビット長であり、３２ビット長を表している。また、信号の大きさが棒の長さで示されており、棒が長いほど振幅が大きいことを示している。
【０００６】
次に、分析フィルターバンク部３１は、デコード信号を時間領域から３２チャンネルに帯域分割された周波数領域へ変換する。帯域分割した信号も３２ビットで表現される。図１４は、分析フィルターバンク部３１において、データメモリ３５内の信号を時間領域から周波数領域へ変換した信号を再びデータメモリ３５に格納した様子を示す。この段階における信号の個数は３２ビットで表現される１０２４個である。
【０００７】
次に、高域生成部３２は、前記帯域分割された周波数領域の信号を参照信号として参照信号よりも高域側の信号を新規生成する。これを高域信号とする。この高域信号を生成する処理過程については、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３:２００１ ｐ.６９に述べられているのでここでは省略する。高域信号は参照信号と同じ量子化ビット数で表現されるので１フレーム当り１０２４個であり量子化ビット数は３２ビットである。この時点で参照信号と高域信号とを合わせて３２ビットで表現される、１フレーム当り２０４８個の信号がデータメモリ３５に格納される。図１５は、元からデータメモリ３５に存在していた参照信号に加えて、新規生成された高域信号（図１５中網線部）がデータメモリ３５に格納される様子を示す。この時点で、前記データメモリ３５が保持する信号の個数は、高域生成部３２の処理前と比較して、３２ビットで表現される１０２４個から３２ビットで表現される２０４８個に増加している。
【０００８】
次に、包絡調整部３３は、高域信号のゲイン等を調節し、スペクトル包絡を調整する。この処理過程については、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３:２００１ ｐ.７２に述べられているのでここでは省略する。この時、データメモリ３５に格納されている信号の個数は処理前後で変わらず、３２ビットで表現される２０４８個の信号である。図１６は、包絡調整部３３で包絡調整された後の信号を、データメモリ３５に格納した様子を示す。
【０００９】
最後に、合成フィルターバンク部３４は３２ビットで表現された１フレーム当り２０４８ポイントの周波数領域の信号を、周波数領域から時間領域へ変換して、１フレーム当り２０４８ポイントの信号を出力する。図１７は、データメモリ３５で保持されている、３２ビットで表現される２０４８個の周波数領域の信号を合成フィルターバンク部３４において時間領域に変換してＰＣＭ信号として出力する様子を示す。
【非特許文献１】ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−３:２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＳＢＲ部の処理では入力信号を格納するメモリの倍の大きさのメモリ領域が必要となるので、ＳＢＲ部における処理を全て３２ビット精度のまま行うと、大規模なメモリ領域が必要となる課題が存在する。例えば、ＡＡＣコアデコーダ部３０からの出力音声データは３２ビットであり、分析フィルターバンク部３１、高域生成部３２、包絡調整部３３、合成フィルターバンク部３４の４つの処理部においても３２ビット精度のまま処理を行っており、演算後のデータを格納するためには大規模なメモリ領域を必要としている。例えば、モノラルの音声に対して、ＡＡＣコアデコーダ部３０からの出力音声データは３２ビットであり、１フレームは１０２４ポイントから成るのでこの信号を格納するためには約４ＫＢのメモリサイズが必要となる。さらに高域生成部３２では、ＡＡＣコアデコーダ部３０からの出力を元に新たに３２ビットで１０２４ポイントの信号が生成されるので、ＳＢＲ部を演算処理する間に必要となるデータメモリ領域は前記モノラルの音声データを用いた場合、合計約８ＫＢとなる。
【００１１】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、データの情報量を削減して必要となるメモリ領域を削減し、かつ正規化により情報量削減に伴う精度低下を最小限に抑えることを特徴とした信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、オーディオ信号の帯域を拡張する信号処理装置であって、前記オーディオ信号をBビットで表現されるN個の第1信号からなる第1信号群であるスペクトルに変換する変換手段と、前記第１信号群をBビットより少ないビット数であるCビットで表現されるＮ個の第２信号からなる第２信号群に圧縮する圧縮手段と、前記第２信号群から前記第１信号群が示すスペクトルよりも広帯域のスペクトルを示すCビットで表現される２×Ｎ個の第３信号からなる第３信号群を生成する第1演算手段と、前記第３信号群を広帯域オーディオ信号に変換する第2演算手段とを備えることを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明の信号処理装置では、圧縮手段によりＢビットで表現されるＮ個の第１信号群からＣビットで表現されるＮ個の第２信号からなる第２信号群を生成する。このため、圧縮を行わない場合に比べて信号量を減らすことができる。
【００１４】
ここで、ＣビットはＢ／２ビットであってもよい。
この構成によれば、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個の第２信号からなる第２信号群を生成でき、信号量がちょうど半分に圧縮された第２信号群が生成されるという効果がある。さらに、第１信号群と第３信号群の信号量は同一となるという効果がある。
【００１５】
ここで、前記圧縮手段は、前記第１信号群内の絶対値を取った後の最大値を検出し、前記最大値の上位の空きビット数を算出する算出部と、前記算出部の結果より空きビット数をシフトビット量と定義する定義部と、前記定義部で定義したシフトビット量分だけ前記第１信号群内の信号を上位のビットにシフトするシフト部と、前記シフト部によりシフトした前記第１信号郡内の下位Ｂ／２ビットの信号を削除し第２信号群を生成する削除部と
を備えてもよい。
【００１６】
この構成によれば、上位の空きビットに信号をシフトし、下位のＢ／２ビットを削除する。そのため、上位の空きビットを利用して信号量を半分にできるという効果がある。
【００１７】
ここで、さらに、前記シフト部でシフトした後の前記第１信号群内の信号の小数点位置を記憶する記憶部を備え、前記削除部において削除された下位Ｂ／２ビットの信号の内、前記記憶部に記憶された小数点位置以下の各ビットの値は、０であると認識し以降の処理を行ってもよい。
【００１８】
この構成によれば、削除した下位のＢ／２ビットのうち小数点位置以下の各ビットの値を０として以降の処理をする。小数点以下の各ビットの値を０にするため、信号精度は悪化するが、第１信号群内の信号の桁数を保持したままで以降の処理を行うことができるという効果がある。
【００１９】
ここで、さらに、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を格納することができるメモリを備え、前記変換手段は第１信号群を保持するために前記メモリを使用し、前記第1演算手段は第３信号群を保持するために前記メモリを使用してもよい。
【００２０】
この構成によれば、変換手段と第１演算手段との各々の信号は同じメモリに保持することができるという効果がある。
【００２１】
ここで、前記メモリは、キャッシュメモリを介してアクセスされてもよい。
この構成によれば、キャッシュメモリを介しているため高速に信号処理をすることができる。
【００２２】
ここで、さらに、前記オーディオ信号を生成する演算手段と、広帯域の再生が指示されていない時は、前記演算手段が生成する前記オーディオ信号を出力し、広帯域の再生が指示されている時は、前記広帯域オーディオ信号を出力する選択手段とを備えてもよい。
【００２３】
この構成によれば、広帯域再生の指示、不指示により出力を切り替えることができるという効果がある。
【００２４】
なお、本信号処理を行う方法、プログラムにおいても同様の手段、効果を有している。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、狭帯域の信号を圧縮した上で、広帯域の信号を生成する。そのため、広帯域の信号を生成した後の信号量は、圧縮前の狭帯域の信号量と同一である。このことから、信号量を増やすことなく広帯域の信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本願実施の形態１における信号処理装置の構成を表す図である。信号処理装置は、オーディオ信号の帯域を拡張する装置であり、ＡＡＣコアデコーダ部１０、分析フィルター部１１、圧縮部１２、広域生成部１３、包絡調整部１４、合成フィルターバンク部１５、データメモリ１６を含む。ＡＡＣコアデコーダ部１０はＡＡＣデコーダを備え、ＡＡＣ方式のビットストリームである入力信号をＡＡＣ方式でデコードした後に、Ｂビットで表現されるＮ個のデコード信号を出力する。分析フィルターバンク部１１は時間領域波形を周波数領域へ変換する。圧縮部１２は分析フィルターバンク部１１の出力に対して、正規化を行うことにより信号劣化を極力抑えた状態でＢビットの信号をＢ／２ビットに圧縮する。高域生成部１３は圧縮部１２で圧縮された、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個の信号を元にＢ／２ビットで表されるＮ個の信号を新たに生成する。包絡調整部１４は高域生成部１３で新たに生成された信号のスペクトル波形を調整する。合成フィルターバンク部１５は周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。データメモリ１６はＢビットで表現されるＮ個以下の信号、もしくはＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個以下の信号が全て格納できるだけの容量を備え、前記ＡＡＣコアデコーダ算出部１０から合成フィルターバンク部１５までのそれぞれの演算部が自由にアクセスできる。
【００２７】
第１の演算部１７は、例えば他の演算とは独立に演算を実行する回路であり、ＡＡＣコアデコーダ部１０によって構成される。第２の演算部１８は、第１の演算部１７と同様に独立に演算を実行する回路であり、分析フィルターバンク部１１と圧縮部１２と高域生成部１３、包絡調整部１４とによって構成されている。第３の演算部１９は、第１の演算部１７と同様に独立に演算を実行する回路であり、合成フィルターバンク部１５によって構成される。なお、区分けの方法は必ずしもこのようにする必要はない。
【００２８】
以下、図１〜図１２を用いて本発明の演算の順序を説明する。まず、前記第１の演算部１７は、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を演算処理した後に前記データメモリ１６へ前記Ｎ個の信号を出力する。第１の演算部１７の具体的な処理は、前述のようにＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダの前記ＡＡＣコアデコーダ部１０である。ＡＡＣコアデコーダ部１０はＡＡＣ方式のビットストリームである入力信号をＡＡＣ復号化方式でデコードし、ＳＢＲ手法（帯域拡張技術）で高域拡張するための元となる３２ビットの時間領域信号を１フレーム（１０２４ポイント）ずつ出力する。図１は、第１の演算部１７において、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を前記データメモリ１６へ出力し、前記データメモリ１６で、Ｂビットで表現されるＮ個の時間領域信号が格納されている様子を示す図である。
【００２９】
続いて、前記データメモリに格納された、Ｂビットで表現されるＮ個の信号に対して第２の演算部１８による処理が行われる。
【００３０】
分析フィルターバンク部１１では、ＡＡＣコアデコーダから出力された３２ビットの信号１０２４個を入力とし、その信号を時間領域から周波数領域へと変換する。変換後の時点では、まだ３２ビットの信号１０２４個のままである。図２は、前記データメモリ１６に格納された、Ｂ（＝３２）ビットで表現されるＮ（＝１０２４）個の時間領域信号を入力として、分析フィルターバンク部１１で時間領域から周波数領域へと変換した後の信号をデータメモリ１６に再格納した様子を示す。変換後の信号の個数は、変換前と変わらず、Ｂビットで表現されるＮ個の信号である。
【００３１】
次に、前記圧縮部１２では、前記分析フィルターバンク手段１１で出力された、３２ビットで表現される１０２４個の周波数領域の信号に対して正規化が行われる。正規化後の信号は量子化ビット数が半分になり、１６ビットで表現される１０２４個の信号になる。図３は、Ｂビットで表現されるＮ個の信号が、圧縮部１２によりＢ／２ビットで表現されるＮ個の信号に圧縮され、その信号を格納するデータメモリ１６にＢ／２ビットで表現されるＮ個の空き領域が生じた様子を示す。この時、データメモリ１６は最大でＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個の信号を格納することができる。
【００３２】
圧縮部１２における処理を詳しく説明する。図４は圧縮部１２の構成を示すブロック図である。正規化係数算出部２０はデータメモリ１６から圧縮部１２へ入力された信号から正規化係数を算出する。正規化部２１は正規化係数算出部２０で算出した正規化係数を用いて信号を正規化する。
【００３３】
ここで、正規化について図５〜図７を参照して説明する。まず、圧縮部１２へ入力された、Ｂビットで表現されるＮ個の信号に対して、前記正規化係数算出部２０で正規化係数を算出する順序を、図５を用いて説明する。図５はデータメモリに格納された、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を表す。始めに、Ｂビットで表現されるＮ個の信号に対して、絶対値を取った後に、最大値を求める。ここで、信号はＢビットの整数値であるので、小数点位置は符号ビット（図５中の縦線部分：１ビット）を除いた（Ｂ−１）である。次に、この最大値に対する上位空きビット（図５中の斜線部分）が何ビットあるかを、符号ビットを除いて算出する。これをシフト量Ｓとすると、Ｎ個の信号に対する正規化係数Ｅは（Ｂ−１）−Ｓで表現される。つまり、Ｎ個の信号の中で絶対値が最大の値に対して、空きビットを無くすためにＭＳＢ方向に最大限シフトできるシフト量Ｓだけシフトすることによって移動した小数点位置を表す値が正規化係数Ｅである。次に、正規化係数算出部２０で求めた正規化係数Ｅを元に、正規化部２１でＮ個の信号を正規化する様子を、図６を参照して説明する。図６は、Ｂビットで表現されるＮ個の信号が正規化係数Ｅによって正規化された図を表す。Ｎ個の信号の小数点位置がＥ＝（Ｂ−１）−Ｓとなるように、Ｎ個の信号を全てＳだけシフトアップすることで正規化を完了する。その後、上位Ｂ／２ビットの信号だけをデータメモリ１６に再格納するために、データメモリ１６のビット幅をＢビットからＢ／２ビット×２に変更する。この変更に伴い、前記データメモリ１６に格納できる個数はＢビットの信号をＮ個格納できる状態からＢ／２ビットの信号を２×Ｎ個格納できる状態に変化する。下位Ｂ／２ビットの信号を削除し、上位Ｂ／２ビットの信号だけがメモリに残る。ここで、削除されたＢ／２ビットの信号の部分は、小数点以上の各ビットの値が０とみなされ、その後の処理が進められる。すなわち、信号が丸められた状態となり、精度が低下する。しかしながら、通常Ｎ個の信号の中で絶対値が最大の値はＢ／２ビット前後である。すなわち、値が０とみなされるビットの数は非常に少なく、それゆえ精度の低下の影響は小さい。図７は、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を圧縮部１２で圧縮した後の、データメモリ１６の信号格納状態を表す。ここで、圧縮部１２の処理前後でデータメモリ１６の形状自体は変化しないが、データメモリ１６のビット幅がＢビットからＢ／２ビットに変更し、格納されていた信号もＢビットからＢ／２ビットに変更したことを明確にするためにＢ／２ビットで表現されるＮ個の信号を格納できるメモリ領域が２つあるものとして表現する。Ｂビットで表現されるＮ個の信号が、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個の信号に圧縮されることにより、前記データメモリ１６にはＢ／２ビットで表現される信号がＮ個格納され、さらにＢ／２ビットで表現されるＮ個の信号が格納できることとなる。
このように、圧縮部１２で信号を圧縮して空いたデータメモリ１６の領域に、第２の演算手段１８内で新たに生成された、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個以下の信号を格納することができる。
【００３４】
次に、前記高域生成部１３では、圧縮部１２での処理により空いたデータメモリ領域に、正規化を行った、１６ビットで表現される１０２４個の信号を元に新たに生成された１６ビットの信号１０２４ポイントを格納する。つまり、前記圧縮手段１２によって前記データメモリ１６に空き領域を生じさせることにより、予め使用していたデータメモリ１６の領域を増加させることなく過不足なく利用することができる。図８は、データメモリ１６の空き領域に新規生成したＢ／２ビットで表現されるＮ個の信号（図８中網線部）が格納され、元の正規化された信号と合わせてＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個の信号が格納されている様子を示す。
【００３５】
次に、包絡調整部１４は、新たに生成された１６ビットで表現される１０２４個の信号に対してゲイン等の調整を行い、スペクトル包絡を調整する。この時、前記データメモリ１６に格納されている信号の個数は処理前後で変わらず、Ｂ／２ビットで表現される２×Ｎ個の周波数領域の信号である。図９は、包絡調整部１４で包絡調整された後の信号を、データメモリ１６に格納した様子を示す。
【００３６】
次に、前記第３の演算部１９において、データメモリ１６に格納されている、Ｂ／２ビットで表現される２×Ｎ個の信号に対して演算処理を行い、処理結果を出力する。前記第３の演算部１９の具体的な処理は、例えばＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダの合成フィルターバンク部１５である。合成フィルターバンク部１５では、１６ビットで表現される１０２４個の被正規化信号と、同じく１６ビットで表現される１０２４個の新規生成信号から成る周波数領域の信号２０４８個を時間領域の信号へ変換し、１６ビットで表現される２０４８個のＰＣＭ信号を出力する。図１０は、前記データメモリ１６で保持されていた、Ｂ／２ビットで表現される２×Ｎ個の周波数領域の信号を合成フィルターバンク部１５において時間領域に変換してＰＣＭ信号として出力する様子を示す。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、第1の演算部１７で、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を出力し、次に第２の演算部１８において、まず圧縮部１２により、Ｂビットで表現されるＮ個の信号を正規化し、ＢビットからＢ／２ビットへ変換することでデータメモリ１６にＢ／２ビットで表現されるＮ個のデータが格納できる空き領域を生成する。その後、第２の演算部１８で新たに生成された、Ｂ／２ビットで表現されるＮ個以下の信号を、データメモリ１６の空き領域へ格納し、元の被正規化信号と合わせてＢ／２ビットで表現される２×Ｎ個以内の信号とした後に、前記第３の演算部１９へ入力し、所定の演算を行った後に出力することで、次の効果が期待できる。もともとＢビットで表現されるＮ個の信号をデータメモリで保持していたのを、本発明の処理過程で信号を正規化することによりＢ／２ビットで表現されるＮ個の信号に圧縮してデータを半分にし、その結果空いたデータメモリ領域に処理過程で新たに生成されたＢ／２ビットで表現されるＮ個以内の信号を格納し、最終的にはＢ／２ビットで表現されるＮ個以上、２×Ｎ個以内の信号全てを使用して処理を終えることにより、ＡＡＣ＋ＳＢＲのデコード処理のように、ＡＡＣの処理の場合と、ＡＡＣ＋ＳＢＲの処理の場合とで扱う信号の数が倍になるような場合でも、信号を格納するためのメモリ領域を増加させる必要がない。具体的には、ＡＡＣデコーダが必要とする信号格納用メモリと同等の信号格納用メモリでＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダを実現することができ、コストアップを防ぐことができる。言い換えると、ＡＡＣのみのデコードの場合は、十分な演算精度でデコード処理が行え、ＡＡＣ＋ＳＢＲのデコードの場合は、演算精度は僅かに劣化するが、ＡＡＣのみのデコードの場合と同じサイズの格納用メモリでデコード処理が行えることになる。またこの時、正規化手段を用いて、使用するメモリを節約しているので、演算精度の劣化を最小限に食い止めることができる。
【００３８】
また、近年は、高速化をはかるためキャッシュメモリを介して信号にアクセスするプロセッサが主流である。つまり、本実施の形態を汎用のプロセッサで実行されるプログラムによって実現した場合、上記のように、ＡＡＣ＋ＳＢＲのデコード処理において正規化を行うことで、メモリサイズを増やすことなく処理が実現される。このことによりキャッシュメモリの使用効率が格段にあがり、キャッシュミスを少なく、ＡＡＣ＋ＳＢＲのデコード処理を行うことが可能となる。図１１は、本発明をソフトウェアで実現する場合の構成例を示し、キャッシュメモリ１１４及び本発明にかかる信号処理プログラム１１５を備えたＣＰＵ１１１と信号を格納するためのメモリ１１２との構成図である。ＣＰＵ１１１内には、ＣＰＵコア１１３とキャッシュメモリ１１４及び本発明にかかる信号処理プログラム１１５が設けられている。キャッシュメモリ１１４は、メモリ１１２内の信号を読み取り蓄えるものである。キャッシュメモリ１１４に蓄えられたデータをＣＰＵコア１１３において処理することにより高速化が実現される。キャッシュメモリ１１４の容量は例えば４ｋバイトである。
【００３９】
ここで、本発明の正規化をおこなわないＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダにおける信号量は、３２ビットで２０４８個の信号があるため８ｋバイトとなる。一方本発明の正規化を行った場合におけるＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダにおける信号量は、１６ビットで２０４８個の信号があるため４ｋバイトとなる。以上より、本発明の正規化を行わない場合には、メモリ１１２は８ｋバイト必要であり、これをそのまま容量が４ｋバイトであるキャッシュメモリ１１４に読み込むことは不可能である。しかしながら、本発明の正規化を行った場合は、メモリ１１２は４ｋバイトでよいため、そのままキャッシュメモリ１１４に読み込むことができる。よって、キャッシュメモリ１１４の使用効率が格段に上がり、キャッシュミスを少なく高速にＡＡＣ＋ＳＢＲのデコード処理を行うことができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、ＡＡＣ＋ＳＢＲの処理のみを説明したが、図１２のようにＡＡＣデコードの結果を出力するか、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコードの結果を出力するか、を選択する選択部１２１を設けておけば、演算精度よく再生されたＡＡＣデコード信号か、演算精度は僅かに劣化するが広帯域なＡＡＣ＋ＳＢＲデコード信号かを選択して出力できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第１の演算部１７がＡＡＣコアデコーダ部１０であり、第２の演算部１８が分析フィルターバンク部１１、圧縮部１２、高域生成部１３と包絡調整部１４であり、第３の演算部１９が合成フィルターバンク部１５であるように構成したが、必ずしもそうである必要はなく、第１の演算部１７がＡＡＣコアデコーダ部１０と分析フィルターバンク部１１であり、第２の演算部１８が圧縮部１２と高域生成部１３であり、第３の演算部１９が包絡調整部１４と合成フィルターバンク部１５のように構成しても良く、組み合わせは上記以外にも存在する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる信号処理装置は、データの情報量を削減によりメモリ使用量の削減ができることで、装置の低コスト化に有用である。また、データの情報量の削減に伴う精度低下を最小限に抑えることができるため、演算の高効率化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明における信号処理装置の動作を示し、ＡＡＣコアデコーダ部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図２】本発明における信号処理装置の動作を示し、分析フィルターバンク部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図３】本発明における信号処理装置の動作を示し、圧縮部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図４】第２の演算部が有する圧縮部の処理の流れを示すブロック図である。
【図５】Ｂビットで表現されるＮ個の信号の正規化係数を算出するためのシフト量を求める様子を示す図である。
【図６】Ｂビットで表現されるＮ個の信号の正規化の様子を示す図である。
【図７】正規化完了後、量子化ビット数をＢビットからＢ／２ビットに削減されたＮ個の信号を、Ｂ／２ビットの信号が２×Ｎ個入るデータメモリに格納する様子を示す図である。
【図８】本発明における信号処理装置の動作を示し、高域生成部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図９】本発明における信号処理装置の動作を示し、包絡調整部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図１０】本発明における信号処理装置の動作を示し、合成フィルターバンク部での処理後の前記データメモリ１６の様子を示す図である。
【図１１】本発明におけるＣＰＵとメモリの関係を示したブロック図である。
【図１２】ＡＡＣデコードと、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコードとを選択する選択部の説明図である。
【図１３】従来における、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダでのＳＢＲ部の動作を示し、ＡＡＣコアデコーダ部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図１４】従来における、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダでのＳＢＲ部の動作を示し、分析フィルターバンク部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図１５】従来における、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダでのＳＢＲ部の動作を示し、高域生成部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図１６】従来における、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダでのＳＢＲ部の動作を示し、包絡調整部での処理後のデータメモリの様子を示す図である。
【図１７】従来における、ＡＡＣ＋ＳＢＲデコーダでのＳＢＲ部の動作を示し、合成フィルターバンク部での処理後記データメモリの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    ＡＡＣコアデコーダ部
１１    分析フィルターバンク部
１２    圧縮部
１３    高域生成部
１４    包絡調整部
１５    合成フィルターバンク部
１６    データメモリ
１７    第１の演算部
１８    第２の演算部
１９    第３の演算部
２０    正規化係数算出部
２１    正規化部
３０    ＡＡＣコアデコーダ部
３１    分析フィルターバンク部
３２    高域生成部
３３    包絡調整部
３４    合成フィルターバンク部
３５    データメモリ
１１１  CPU
１１２  メモリ
１１３  CPUコア
１１４  キャッシュメモリ
１１５  信号処理プログラム
１２１  選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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