(57)【要約】      （修正有）【課題】無損失オーディオ符号化／復号化方法および装置を提供し、コンテキスト基盤符号化方式を用いてＢＰＧＣより優れた圧縮率を提供する。【解決手段】符号化方法は、時間領域のオーディオ信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーン信号にマッピングし、ビットプレーンを構成する二進サンプルに対し、所定のコンテキストを利用して決定された確率モデルを介して無損失符号化する段階とを含む。復号化方法は、オーディオビットストリームを逆多重化し、損失ビットストリームおよびエラーデータのエラービットストリームを抽出し、損失ビットストリームを損失復号化し、無損失復号化し、復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを用いて周波数スペクトル信号に復元し、周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換して時間領域のオーディオ信号を復元する段階とを含む。【選択図】図７
2005242363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する信号変換段階と、
前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーン信号にマッピングするマッピング段階と、
ビットプレーンを構成する二進サンプルに対し、所定のコンテキストを利用して決定された確率モデルを用いて無損失符号化を行う無損失符号化段階と、
を含むことを特徴とする無損失オーディオ符号化方法。
【請求項２】
前記無損失符号化段階は、
前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングする段階と、
ビットプレーン別に最上位ビットおよびゴロムパラメータを獲得する段階と、
最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する段階と、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する段階と、
前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、
前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルに対して得無損失符号化を行う段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項３】
（ａ）時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する段階と、
（ｂ）前記周波数領域のオーディオスペクトル信号をスケーリングして、損失符号化器の入力信号に整合させる段階と、
（ｃ）前記スケーリングされた周波数信号に対して損失圧縮符号化を行う段階と、
（ｄ）前記損失符号化されたデータと前記整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差に相当するエラーマッピング信号を算出する段階と、
（ｅ）前記エラーマッピング信号に対して、コンテキストを利用して無損失符号化を行う段階と、
（ｆ）前記無損失符号化された信号と前記損失符号化された信号とを多重化して、ビットストリームを生成する段階と、
を含むことを特徴とする無損失オーディオ符号化方法。
【請求項４】
前記（ｅ）段階は、
（ｅ１）前記（ｄ）段階でエラーマッピングされた信号を周波数に応じてビットプレーンのデータにマッピングする段階と、
（ｅ２）ビットプレーンの最上位ビットおよびゴロムパラメータを獲得する段階と、
（ｅ３）前記最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する段階と、
（ｅ４）前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する段階と、
（ｅ５）前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、
（ｅ６）前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルに対して無損失符号化を行う段階と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項５】
前記（ｅ４）段階は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の符号化された前のサンプルを１つのスカラ値にし、前記二進サンプルのコンテキスト値を計算することを特徴とする請求項４に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項６】
前記（ｅ４）段階は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーンに存在する所定のサンプルについて「１」が出てくる確率を求め、前記確率値に所定の整数値を掛け合わせて整数で表した後、前記整数を利用してコンテキスト値を計算することを特徴とする請求項４に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項７】
前記（ｅ４）段階は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上の既に符号化された上位ビットプレーン値を利用して、コンテキスト値を計算することを特徴とする請求項４に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項８】
前記（ｅ４）段階は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上の既に符号化された上位ビットプレーンの値が存在するか否かについての情報を利用してコンテキスト値を計算し、前記上位ビットプレーンに「１」が１つでも存在すれば、コンテキスト値を「１」とし、「１」が存在しなければ、コンテキスト値を「０」とすることを特徴とする請求項４に記載の無損失オーディオ符号化方法。
【請求項９】
時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する整数時間／周波数変換部と、
前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングし、前記ビットプレーンを構成する二進サンプルに対して、所定のコンテキストを利用して無損失符号化を行う無損失符号化部と、
を備えることを特徴とする無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１０】
前記無損失符号化部は、
前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングするビットプレーンマッピング部と、
前記ビットプレーンの最上位ビットおよびゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、
前記最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に符号化する、ビットプレーン上の二進サンプルを選択する二進サンプル選択部と、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、
前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、
前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する二進サンプル符号化部と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１１】
前記整数時間／周波数変換部は、整数ＭＤＣＴ変換を行うことを特徴とする請求項９に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１２】
時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する整数時間／周波数変換部と、
前記整数時間／周波数変換部で変換されたオーディオ周波数信号をスケーリングするスケーリング部と、
前記スケーリングされた周波数信号に対して損失圧縮符号化を行う損失符号化部と、
前記損失符号化された信号と前記整数時間／周波数変換部の信号との差に相当するエラーマッピング信号を算出するエラーマッピング部と、
前記エラーマッピング信号に対して、コンテキストを利用して無損失符号化する無損失符号化部と、
前記無損失符号化された信号と前記損失符号化された信号とを多重化してビットストリームを生成するマルチプレクサと、
を備え、前記スケーリング部によってスケーリングされた前記周波数信号は、前記損失符号化部の入力信号に整合していることを特徴とする無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１３】
前記無損失符号化部は、
前記エラーマッピング部のエラーマッピングされた信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングするビットプレーンマッピング部と、
前記ビットプレーンの最上位ビットおよびゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、
前記最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する二進サンプル選択部と、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、
前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、
前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する二進サンプル符号化部と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１４】
前記コンテキスト計算部は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の符号化された前のサンプルを１つのスカラ値にし、前記二進サンプルのコンテキスト値を計算することを特徴とする請求項１３に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１５】
前記コンテキスト計算部は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーンに存在する所定のサンプルについて「１」が出てくる確率を求め、前記確率値に所定の整数値を掛け合わせて整数で表した後に、前記整数を利用してコンテキスト値を計算することを特徴とする請求項１３に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１６】
前記コンテキスト計算部は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上の既に符号化された上位ビットプレーン値を利用してコンテキスト値を計算することを特徴とする請求項１３に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１７】
前記コンテキスト計算部は、
前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上の既に符号化された上位ビットプレーンの値が存在するか否かについての情報を利用してコンテキスト値を計算し、前記上位ビットプレーンに「１」が１つでも存在すれば、コンテキスト値を「１」とし、「１」が存在しなければ、コンテキスト値を「０」とすることを特徴とする請求項１３に記載の無損失オーディオ符号化装置。
【請求項１８】
オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得する段階と、
最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択段階と、
既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算段階と、
前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択段階と、
前記選択された確率モデルを利用して算術復号化を行う算術復号化段階と、
すべてのサンプルが復号化されるまで、前記サンプル選択段階ないし前記算術復号化段階を反復実行する段階と、
を含むことを特徴とする無損失オーディオ復号化方法。
【請求項１９】
前記コンテキスト計算段階は、
同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する段階と、
同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して、第２コンテキストを計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２０】
損失符号化されたオーディオデータと、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差をエラーデータとする場合に、
（ａａ）オーディオビットストリームを逆多重化し、所定の損失符号化された損失ビットストリームおよび前記エラーデータのエラービットストリームを抽出する段階と、
（ｂｂ）前記抽出された損失ビットストリームを損失復号化する段階と、
（ｃｃ）前記抽出されたエラービットストリームを無損失復号化する段階と、
（ｄｄ）前記復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを利用して周波数スペクトル信号を復元する段階と、
（ｅｅ）前記周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換して時間領域のオーディオ信号を復元する段階と、
を含むことを特徴とする無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２１】
前記（ｃｃ）段階は、
（ｃｃ１）オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得する段階と、
（ｃｃ２）最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、復号化する二進サンプルを選択する段階と、
（ｃｃ３）既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算する段階と、
（ｃｃ４）前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、
（ｃｃ５）前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する段階と、
（ｃｃ６）すべてのサンプルが復号化されるまで前記（ｃｃ２）段階ないし前記（ｃｃ５）段階を反復実行する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２２】
前記（ｃｃ３）段階は、
同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して、第１コンテキストを計算することを特徴とする請求項２１に記載の無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２３】
前記（ｃｃ３）段階は、
同一の周波数上ですでに復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算することを特徴とする請求項２１に記載の無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２４】
前記（ｃｃ３）段階は、
同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する段階と、
同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の無損失オーディオ復号化方法。
【請求項２５】
オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、
最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択部と、
既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、
前記パラメータ獲得部のゴロムパラメータと前記コンテキスト計算部のコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、
前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する算術復号化部と、
を備えることを特徴とする無損失オーディオ復号化装置。
【請求項２６】
前記コンテキスト計算部は、
同一のビットプレーン上の前に存在する既に復号化されたサンプルを利用して、第１コンテキストを計算する第１コンテキスト計算部と、
同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して、第２コンテキストを計算する第２コンテキスト計算部と、
を備えることを特徴とする請求項２５に記載の無損失オーディオ復号化装置。
【請求項２７】
損失符号化されたオーディオデータと、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差をエラーデータとする場合に、
オーディオビットストリームを逆多重化し、所定の損失符号化された損失ビットストリームおよび前記エラーデータのエラービットストリームを抽出する逆多重化部と、
前記抽出された損失ビットストリームに対して損失復号化を行う損失復号化部と、
前記抽出されたエラービットストリームを無損失復号化する無損失復号化部と、
前記復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを合成して周波数スペクトル信号に復元するオーディオ信号合成部と、
前記復元された周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換して時間領域のオーディオ信号を復元する逆整数時間／周波数変換部と、
を備えることを特徴とする無損失オーディオ復号化装置。
【請求項２８】
前記損失復号化部は、ＡＡＣ復号化部であることを特徴とする請求項２７に記載の無損失オーディオ復号化装置。
【請求項２９】
前記損失復号化部で復号化されたオーディオ信号を時間領域のオーディオ信号に復元する逆時間／周波数変換部を更に備えることを特徴とする請求項２７に記載の無損失オーディオ復号化装置。
【請求項３０】
前記無損失復号化部は、
オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、
最上位ビットから最下位ビットの順番に、かつ低い周波数から高い周波数の順番に、復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択部と、
既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、
前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、
前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する算術復号化部と、
を備えることを特徴とする請求項２７に記載の無損失オーディオ復号化装置。
【請求項３１】
前記コンテキスト計算部は、
同一のビットプレーン上の前に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する第１コンテキスト計算部と、
同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する第２コンテキスト計算部と、
を備えることを特徴とする請求項３０に記載の無損失オーディオ復号化装置。
【請求項３２】
請求項１ないし請求項８、請求項１８ないし請求項２４のうちいずれか１項に記載の方法を、コンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号符号化／復号化に関し、特にビットレートが調節可能な無損失オーディオ符号化／復号化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無損失オーディオ符号化方式には、ＭＬＰ（Meridian Lossless audio compression Packing）、Ｍｏｎｋｅｙ’ｓ  Ａｕｄｉｏ、ＦＬＡＣ（Free Lossless Audio Coding）などが挙げられる。特に、ＭＬＰは、ＤＶＤ−Ａ（Digital Versatile Disk-Audio）に適用されている。インターネットのネットワーク帯域幅の拡大に伴い、大容量のマルチメディアコンテンツが提供されており、それゆえ無損失オーディオ方式が必要となっている。ＥＵ（European Union）では、すでにＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）を介してのデジタルオーディオ放送が開始しており、該当する放送局やコンテンツ提供者はオーディオ無損失符号化方式を利用している。一方、ＭＰＥＧ（Motion Picture Experts Group）やＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３：２００１／ＡＭＤ ５、ＳＬＳ（Audio Scalable to Lossless Coding）の名称で、無損失オーディオ圧縮方式についての標準化が進んでいる。これは、ＦＧＳ（Fine Grain Scalablity）を提供することによって無損失オーディオ圧縮を可能とする技術である。無損失オーディオ圧縮技術で最も重要な要素である圧縮率は、データ間の重複情報を除去することによって改善することができる。前記重複情報は、隣接するデータ間から予測され、除去されるか、あるいは隣接するデータ間のコンテキスト（context）を用いて除去される。整数ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Tranform）係数は、ラプラス分布を示し、この分布ではゴロム（Golomb）コードという圧縮方式が最適の結果を示す。ＦＧＳを提供するためには、ビットプレーンコーディングが必要であり、前記ゴロムコードとビットプレーンコーディングとを組み合わせることにより（この組み合わせをＢＰＧＣ（Bit Plane Golomb Coding）と呼ぶ）、最適の圧縮率とＦＧＳを提供することができる。
【０００３】
しかしながら、前記整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を有するという仮定は、実際のデータ分布では適切でないことがある。前記ＢＰＧＣは、整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示すと仮定して考案されたアルゴリズムなので、前記整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示さない場合には、最適の圧縮率を提供することができない。従って、前記整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示すという仮定に関係なく、最適の圧縮率を提供可能な無損失オーディオ符号化および復号化方式が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示すという仮定に関係なく、最適の圧縮率を提供可能な無損失オーディオ符号化方法および装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示すという仮定に関係なく、最適の圧縮率を提供可能な無損失オーディオ復号化方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ符号化方法は、時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する信号変換段階と、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーン信号にマッピングするマッピング段階と、前記ビットプレーン信号を構成する二進サンプルに対し、所定のコンテキストを利用して決定された確率モデルを介して無損失符号化する無損失符号化段階とを含むことを特徴とする。前記無損失符号化段階は、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数によるビットプレーンデータにマッピングする段階と、ビットプレーン別に最上位ビット（ＭＳＢ）およびゴロムパラメータを獲得する段階と、ＭＳＢから最下位ビット（ＬＳＢ）、低い周波数成分から高い周波数順に符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する段階と、前記選択された二進サンプルに対し、同じビットプレーン上の以前サンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する段階と、前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する段階とを含むことが望ましい。
【０００６】
前記技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ符号化方法は、（ａ）時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する段階と、（ｂ）前記周波数領域のオーディオスペクトル信号をスケーリングして、損失符号化器の入力信号に整合させる段階と、（ｃ）前記スケーリングされた周波数信号に対して損失圧縮符号化を行う段階と、（ｄ）前記損失符号化されたデータと前記整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差に相当するエラーマッピング信号を算出する段階と、（ｅ）前記エラーマッピングされた信号に対して、コンテキストを利用して無損失符号化を行う段階と、（ｆ）前記無損失符号化された信号と前記損失符号化された信号とを多重化してビットストリームを生成する段階とを含むことを特徴とする。
【０００７】
前記（ｅ）段階は、（ｅ１）前記（ｄ）段階でエラーマッピングされた信号を周波数に応じてビットプレーンのデータにマッピングする段階と、（ｅ２）前記ビットプレーンのＭＳＢおよびゴロムパラメータを獲得する段階と、（ｅ３）前記ＭＳＢからＬＳＢの順番に、低い周波数成分から高い周波数成分の順番に符号化する、ビットプレーン上の二進サンプルを選択する段階と、（ｅ４）前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する段階と、（ｅ５）前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、（ｅ６）前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルに対して無損失符号化を行う段階をと含む。
前記（ｅ４）段階は、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の符号化された前のサンプルを１つのスカラ値にし、前記二進サンプルのコンテキスト値を計算する。また、前記（ｅ４）段階は、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーンに存在する所定のサンプルについて「１」が出てくる確率を求め、前記確率値に所定の整数値を掛け合わせて整数で表した後、前記整数を利用してコンテキスト値を計算する。更に、前記（ｅ４）段階は、前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上のすでに符号化された上位ビットプレーン値を利用してコンテキスト値を計算する。また、前記（ｅ４）段階は、前記選択された二進サンプルに対し、同一の周波数上の既に符号化された上位ビットプレーンの値が存在するか否かについての情報を利用してコンテキスト値を計算するが、前記上位ビットプレーンに「１」が１つでも存在すれば、コンテキスト値を「１」とし、「１」が存在しなければ、コンテキスト値を「０」とする。
【０００８】
前記技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ符号化装置は、時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する整数時間／周波数変換部と、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数によるビットプレーンデータにマッピングし、前記ビットプレーンを構成する二進サンプルを所定のコンテキストを利用して無損失符号化する無損失符号化部とを含むことを特徴とする。前記無損失符号化部は、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングするビットプレーンマッピング部と、前記ビットプレーンのＭＳＢおよびゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する二進サンプル選択部と、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する二進サンプル符号化部と、を備えることを特徴とする。前記整数時間／周波数変換部は、整数ＭＤＣＴであることが好ましい。
【０００９】
前記技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ符号化装置は、時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する整数時間／周波数変換部と、前記整数時間／周波数変換部のオーディオ周波数信号を損失符号化部の入力信号に整合するスケーリング部と、前記スケーリングされた周波数信号を損失圧縮符号化する損失符号化部と、前記損失符号化された信号と前記整数時間／周波数変換部の信号との差を求めるエラーマッピング部と、前記エラーマッピングされた信号に対してコンテキストを利用して無損失符号化を行う無損失符号化部と、前記無損失符号化された信号と前記損失符号化された信号とを多重化してビットストリームに生成するマルチプレクサとを備えることを特徴とする。前記無損失符号化部は、前記エラーマッピング部のエラーマッピングされた信号を周波数によるビットプレーンデータにマッピングするビットプレーンマッピング部と、前記ビットプレーンのＭＳＢおよびゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数の順番に符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する二進サンプル選択部と、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する二進サンプル符号化部とを含む。
【００１０】
前記他の技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ復号化方法は、オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得する段階と、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、低い周波数成分から高い周波数成分の順番に復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択段階と、既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算段階と、前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択段階と、前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する算術復号化段階と、すべてのサンプルが復号化されるまで前記サンプル選択段階ないし算術復号化段階を反復実行する段階と、を含むことを特徴とする。前記コンテキスト計算段階は、同一のビットプレーン上の前に存在するすでに復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する段階と、同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する段階とを含む。
【００１１】
前記他の技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ復号化方法は、損失符号化されたオーディオデータと、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差をエラーデータとする場合に、（ａａ）オーディオビットストリームを逆多重化し、所定の損失符号化された損失ビットストリームおよび前記エラーデータのエラービットストリームを抽出する段階と、（ｂｂ）前記抽出された損失ビットストリームを所定損失復号化する段階と、（ｃｃ）前記抽出されたエラービットストリームを無損失復号化する段階と、（ｄｄ）前記復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを利用して周波数スペクトル信号を復元する段階と、（ｅｅ）前記周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換して時間領域のオーディオ信号を復元する段階とを含むことを特徴とする。前記（ｃｃ）段階は、（ｃｃ１）オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得する段階と、（ｃｃ２）ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数から高い周波数の順番に復号化する二進サンプルを選択する段階と、（ｃｃ３）既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算する段階と、（ｃｃ４）前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する段階と、（ｃｃ５）前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する段階と、（ｃｃ６）すべてのサンプルが復号化されるまで前記（ｃｃ２）段階ないし（ｃｃ５）段階を反復実行する段階と、を含む。また、前記（ｃｃ３）段階は、同一のビットプレーン上の前に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する段階と、同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する段階とを含む。
【００１２】
前記他の技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ復号化装置は、オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択部と、既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、前記パラメータ獲得部のゴロムパラメータと前記コンテキスト計算部のコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する算術復号化部と、を含むことを特徴とする。前記コンテキスト計算部は、同一のビットプレーン上の前に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する第１コンテキスト計算部と、同一の周波数上ですでに復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する第２コンテキスト計算部とを含むことが望ましい。
【００１３】
前記他の技術的課題を解決するための本発明による無損失オーディオ復号化装置は、損失符号化されたオーディオデータと、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差をエラーデータとする時、オーディオビットストリームを逆多重化し、所定の損失符号化された損失ビットストリームおよび前記エラーデータのエラービットストリームを抽出する逆多重化部と、前記抽出された損失ビットストリームを所定損失復号化する損失復号化部と、前記抽出されたエラービットストリームを無損失復号化する無損失復号化部と、前記復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを合成して周波数スペクトル信号に復元するオーディオ信号合成部と、前記復元された周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換して時間領域のオーディオ信号を復元する逆整数時間／周波数変換部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記損失復号化部は、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）復号化部であることが望ましい。前記無損失オーディオ復号化装置は、前記損失復号化部で復号化された周波数領域のオーディオ信号を時間領域のオーディオ信号に復元する逆時間／周波数変換部をさらに備える。前記無損失復号化部は、オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得するパラメータ獲得部と、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に復号化する二進サンプルを選択するサンプル選択部と、既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算するコンテキスト計算部と、前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する確率モデル選択部と、前記選択された確率モデルを利用して算術復号化する算術復号化部と、を備える。
【００１５】
前記コンテキスト計算部は、同一のビットプレーン上の前に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する第１コンテキスト計算部と、同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する第２コンテキスト計算部を備える。
【００１６】
前記記載の方法は、コンピュータで実行するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体で実装することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による無損失オーディオ符号化／復号化方法および装置によれば、入力の分布に関係なく、統計的な分布を介して作られたモデルを介して最適の性能を提供する。すなわち、整数ＭＤＣＴ係数がラプラス分布を示すという仮定に関係なく最適の圧縮率を提供する。従って、コンテキスト基盤符号化方式を介してＢＰＧＣよりすぐれた圧縮率を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照し、本発明による無損失オーディオ符号化／復号化方法および装置を詳細に説明する。オーディオ符号化において、ＦＧＳを提供し、無損失オーディオ符号化を行うためには整数化されたＭＤＣＴを利用する。特に、前記オーディオ信号の入力サンプル分布がラプラス（Laplacian）分布を示す場合、ＢＰＧＣ方式が最適の圧縮結果を示し、ゴロムコードと等価な結果を提供することが知られている。ゴロムパラメータは次のようなコードにより求められる。
Ｆｏｒ（Ｌ＝０；（Ｎ＜＜Ｌ＋１））＜＝Ａ；Ｌ＋＋）
このコードによりゴロムパラメータＬが求められ、ゴロムコードの特性上、Ｌより小さなビットプレーンでは０または１が出てくる確率を１／２と見ることができる。しかし、この結果は、ラプラス分布である場合には最適であるが、そうではない場合には、最適の圧縮率を提供することができない。よって、本発明の基本概念としては、データ分布がラプラス分布であるかどうかに関らず、統計的分析を用いてコンテキストを利用し、最適の圧縮率を提供することにある。
【００１９】
図１は、本発明による無損失オーディオ符号化装置についての１実施形態の構成をブロック図で示したものであり、整数時間／周波数変換部１００および無損失符号化部１２０から構成される。前記整数時間／周波数変換部１００は、時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する。尚、この変換は整数ＭＤＣＴを用いておこなわれることが好ましい。前記無損失符号化部１２０は、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンのデータにマッピングし、前記ビットプレーンを構成する二進サンプルを所定のコンテキストを利用して無損失符号化する。該無損失符号化部１２０は、図２に示すようにビットプレーンマッピング部２００、ゴロムパラメータ獲得部２１０、二進サンプル選択部２２０、コンテキスト計算部２３０、確率モデル選択部２４０、二進サンプル符号化部２５０から構成される。
前記ビットプレーンマッピング部２００は、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングする。図８は、周波数に応じてビットプレーンデータをマッピングした１例を示したものである。
前記ゴロムパラメータ獲得部２１０は、前記ビットプレーンのＭＳＢとゴロムパラメータとを獲得する。前記二進サンプル選択部２２０は、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、符号化するビットプレーン上の二進サンプルを選択する。
前記コンテキスト計算部２３０は、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する。前記確率モデル選択部２４０は、前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する。前記二進サンプル符号化部２５０は、前記選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルに対して無損失符号化を行う。
【００２０】
図３は、本発明による無損失オーディオ符号化装置の他の実施形態の構成をブロック図で示したものであり、整数時間／周波数変換部３００、スケーリング部３１０、損失符号化部３２０、エラーマッピング部３３０、無損失符号化部３４０およびマルチプレクサ３５０から構成される。
前記整数時間／周波数変換部３００は、時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する。この変換は整数ＭＤＣＴを用いて行われることが好ましい。前記スケーリング部３１０は、前記整数時間／周波数変換部３００のオーディオ周波数信号をスケーリングして損失符号化部３２０の入力信号に整合させる。前記整数時間／周波数変換部３００の出力信号は、整数で示されるので、前記損失符号化部３２０の入力として直接使用することができない。従って、前記スケーリング部３１０を介して損失符号化部３２０の入力信号として使用できるように、前記整数時間／周波数変換部３００のオーディオ周波数信号を整合させる。前記損失符号化部３２０は、前記スケーリングされた周波数信号を損失圧縮符号化する。この符号化はＡＡＣコア符号化器を使用して行われることが好ましい。
前記エラーマッピング部３３０は、前記損失符号化された信号と前記整数時間／周波数変換部３００の信号との差に相当するエラーマッピングされた信号を獲得する。前記無損失符号化部３４０は、前記エラーマッピングされた信号を、コンテキストを用いて無損失符号化する。前記マルチプレクサ３５０は、前記無損失符号化部３４０の無損失符号化された信号と前記損失符号化部３２０の損失符号化された信号とを多重化してビットストリームを生成する。
【００２１】
図４は、前記無損失符号化部３４０の構成をブロック図で示したものであり、ビットプレーンマッピング部４００、パラメータ獲得部４１０、二進サンプル選択部４２０、コンテキスト計算部４３０、確率モデル選択部４４０、二進サンプル符号化部４５０から構成される。
前記ビットプレーンマッピング部４００は、前記エラーマッピング部３３０がエラーマッピングした信号を周波数に応じてビットプレーンのデータにマッピングする。前記パラメータ獲得部４１０は、前記ビットプレーンのＭＳＢとゴロムパラメータとを獲得する。前記二進サンプル選択部４２０は、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、ビットプレーン上の二進サンプルを選択する。前記コンテキスト計算部４３０は、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記選択された二進サンプルのコンテキストを計算する。前記確率モデル選択部４４０は、前記獲得されたゴロムパラメータと前記計算されたコンテキストとを用いて確率モデルを選択する。前記二進サンプル符号化部４５０は、前記選択された確率モデルを利用して前記二進サンプルに対して無損失符号化を行う。
【００２２】
図２および図４にそれぞれ示されたコンテキスト計算部２３０、４３０は、前記選択された二進サンプルに対し、同じビットプレーン上の符号化された前のサンプルを１つのスカラ値にし、前記二進サンプルのコンテキスト値を計算することができる。また、前記コンテキスト計算部２３０，４３０は、前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーンに存在する所定のサンプルについて「１」が出てくる確率を求め、前記確率値に所定の整数値を掛け合わせて整数で表した後、前記整数を利用してコンテキスト値を計算することができる。更に、前記コンテキスト計算部２３０，４３０は、前記選択された二進サンプルに対し、同じ周波数上の既に符号化された上位ビットプレーン値を利用してコンテキスト値を計算することができ、前記選択された二進サンプルに対し、同一周波数上の既に符号化された上位ビットプレーンの値が存在するか否かについての情報を利用してコンテキスト値を計算することができる。この場合、前記上位ビットプレーンに「１」が１つでも存在すれば、コンテキスト値を「１」とし、「１」が存在しなければ、コンテキスト値を「０」として計算する。
【００２３】
図５は、図１に示した本発明による無損失オーディオ符号化装置の１実施形態についての動作をフローチャートで示したものである。まず、時間領域のオーディオ信号に相当するＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号が前記整数時間／周波数変換部１００に入力されれば、これを整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する（５００段階）。ここでは、ｉｎｔＭＤＣＴ（integer ＭＤＣＴ）を使用することが好ましい。その後、図８に示すように、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じたビットプレーン信号にマッピングする（５２０段階）。その後、前記ビットプレーンを構成する二進サンプルに対して、所定のコンテキストを利用して決定された確率モデルを用いて無損失符号化を行う（５４０段階）。
【００２４】
図６は、図１に示した前記無損失符号化部１２０の動作をフローチャートで示したものであり、図６を参照してその動作を説明する。まず、前記周波数領域のオーディオ信号がビットプレーンマッピング部２００に入力されれば、前記周波数領域のオーディオ信号を周波数に応じたビットプレーンデータにマッピングする（６００段階）。また、ゴロムパラメータ獲得部２１０を介してビットプレーン別にＭＳＢおよびゴロムパラメータを獲得する（６１０段階）。その後、前記二進サンプル選択部２２０を介してＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、ビットプレーン上の二進サンプルを選択する（６２０段階）。前記選択された二進サンプルに対し、同一のビットプレーン上の前のサンプルを利用し、前記二進サンプル選択部２２０で選択された二進サンプルのコンテキストを計算する（６３０段階）。前記ゴロムパラメータ獲得部２１０で求めたゴロムパラメータと前記コンテキスト計算部２３０で計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する（６４０段階）。前記確率モデル選択部２４０で選択された確率モデルを利用し、前記二進サンプルを無損失符号化する（６５０段階）。
【００２５】
図７は、図３に示した本発明による無損失オーディオ符号化装置の他の実施形態についての動作をフローチャートで図示したものであり、これを参照して前記無損失オーディオ符号化装置の他の実施形態についての動作を説明する。まず、整数時間／周波数変換部３００を介して時間領域のオーディオ信号を、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号に変換する（７１０段階）。その後、前記周波数領域のオーディオスペクトル信号は、前記スケーリング部３１０でスケーリングされ、損失符号化部３２０の入力信号として使用されるように整合される（７２０段階）。前記スケーリング部３１０でスケーリングされた周波数信号は、損失圧縮符号化部３２０で損失圧縮符号化される（７３０段階）。前記損失圧縮符号化は、ＡＡＣコア符号化器により行われることが好ましい。前記損失符号化部３２０で損失符号化されたデータと前記整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差に相当するエラーマッピングされた信号がエラーマッピング部３３０で求められる（７４０段階）。前記エラーマッピングされた信号は、無損失符号化部３４０でコンテキストを利用して無損失符号化される（７５０段階）。前記無損失符号化部３４０で無損失符号化された信号と前記損失符号化部３２０で損失符号化された信号は、マルチプレクサ３５０で多重化されて、ビットストリームが生成される（７６０段階）。前記無損失符号化（７５０段階）は、エラーマッピングされた信号を周波数に応じてビットプレーンデータにマッピングする。ＭＳＢとゴロムパラメータとを求める過程以降は、図６と同一なので説明を省略する。
【００２６】
図８は、符号化されるサンプルが存在するビットプレーン上でコンテキストを選択するサンプルの範囲を示したものである。点線で表示された部分を利用して既に符号化されたサンプルから現行のサンプルの確率分布を計算する。
一般的に、ＭＤＣＴによるスペクトルリーケージ（spectral leakage）によって周波数軸上の周辺サンプルの相関関係（correlation）が存在するようになる。従って、隣接サンプルの値がＸならば、現行のサンプルの値がＸ付近の値である確率が非常に高い。これにより周辺隣接サンプルをコンテキストに選択すれば、前記相関関係を利用して圧縮率向上を図ることができる。また、上位ビットプレーンの値は、下位サンプルの確率分布に強く相関することが統計分析から分かり、これにより周辺隣接サンプルをコンテキストに選択すれば、相関関係を利用して圧縮率向上を図ることができる。
【００２７】
前記コンテキストを計算する方式を説明すれば次の通りである。まず、同一のビットプレーン上に存在する、既にコーディングされたサンプルを利用してコンテキストを計算する方式である。前記方式には様々な方法があり、そのうち代表的な方法は、次の通りである。
第１の方法は、同じビットプレーン上に所定の長さを有する既存の二進サンプルを１つのスカラ値にしてコンテキストとして使用することである。例えば、４個の前の二進サンプルをコンテキストとして使用すれば、前記前のサンプルが０１００とすれば、これを二進数と見て、前記０１００（２）を４として前記４をコンテキスト値とする。一般的に、０００１（２）である場合、現行のサンプルが「１」である確率が最も高い。場合により、モデルの大きさを考慮してコンテキストの範囲を限定する場合もある。通常コンテキストは８ないし１６の範囲を有する。
第２の方法は、同一のビットプレーン上に存在する「１」をカウントし、符号化しようとするサンプルより前に符号化されたサンプルに対し、前記サンプルが「１」である確率を求める方法である。これをコンテキストとして表現するために、前記「１」が出てくる確率値に整数Ｎを掛け合わせて整数で表す。もし、この値が０である場合、これは同一ビットプレーン上の前のサンプルに「１」が現れない場合なので、現行のサンプルが「１」である確率がかなり高くなり、Ｎに近い値を示す場合には、既に前のサンプルが「１」が多く出てきた状態なので、「０」である確率が高くなる。場合によって、モデルの大きさを考慮し、コンテキストの範囲を限定する場合もある。通常コンテキストは、８ないし１６の範囲を有する。
【００２８】
前記コンテキストを計算する次の方式としては、同一の周波数上に上位ビットプレーンのサンプルを利用してコンテキストを計算することが挙げられる。この方式にもさまざまな方法があり、そのうち代表的な方法を以下に示す。
第１の方法は、既に符号化された上位ビットプレーンの値をコンテキストとして利用することである。例えば、上位ビットプレーンサンプルが０１１０ならば、これを二進数と見て、０１１０（２）、すなわち６というコンテキストで表す。場合によっては、モデルの大きさを考慮してコンテキストの範囲を限定する場合もある。普通コンテキストは、８ないし１６の範囲を有する。
第２の方法は、既に符号化された上位ビットプレーンの値が存在するか否かについての情報を利用することである。同一の周波数上の上位ビットプレーンに「１」が１つでもあれば、コンテキスト値は「１」であり、「１」がない場合には、コンテキスト値は「０」となる。これは、ＭＳＢがまだ符号化されていなければ、現行のサンプルが「１」である確率が非常に高いということを意味している。
【００２９】
実際に符号化する例を挙げると、３番目のビットプレーンの４番目のサンプルを符号化すると仮定する。現行の符号化するサンプルは「０」であり、現行の符号化するデータのゴロムパラメータを４とすれば、まず同一のビットプレーン上にあるサンプルのコンテキストを計算する。同一のビットプレーン上でコンテキストを求める方式のうち、前記第１の方法によってコンテキストを求めるならば、前記サンプルの値が００１（２）なので、コンテキスト値は１になる。そして、同一の周波数の上位ビットプレーン上にあるサンプルのコンテキストを計算すると、１０（２）なので、前記第１の方法によってコンテキスト値は２となる。従って、確率モデルは上の３個のパラメータ、すなわちゴロムパラメータは、「４」、コンテキスト１は、「１」、コンテキスト２は、「２」を利用して確率モデルを選択する。確率モデルは、三次元配列を置き、Ｐｒｏｂ［Ｇｏｌｏｍｂ］［Ｃｏｎｔｅｘｔ１］［Ｃｏｎｔｅｘｔ２］として表すことができる。このようにして求めた確率モデルを用いて無損失符号化を行う。前記無損失符号化の代表的なものとしては、算術符号化が挙げられる。
【００３０】
次に、本発明による無損失オーディオ復号化装置および方法を説明する。図９は、本発明による無損失オーディオ復号化装置の１実施形態についての構成をブロック図で示したものであり、パラメータ獲得部９００と、サンプル選択部９１０と、コンテキスト計算部９２０と、確率モデル選択部９３０と、算術復号化部９４０とから構成される。
前記パラメータ獲得部９００は、オーディオデータのビットストリームが入力されれば、前記ビットストリームからＭＳＢとゴロムパラメータとを求める。前記サンプル選択部９１０は、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、復号化する二進サンプルを選択する。前記コンテキスト計算部９２０は、既に復号化されたサンプルを利用して所定のコンテキストを計算する。該計算９２０部は、図１０に示すように第１コンテキスト計算部１０００および第２コンテキスト計算部１０２０から構成される。前記第１コンテキスト計算部１０００は、同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する。第２コンテキスト計算部１０２０は、同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する。前記確率モデル選択部９３０は、前記パラメータ獲得部９００のゴロムパラメータと前記コンテキスト計算部９２０で計算されたコンテキストとを利用して確率モデルを選択する。前記算術復号化部９４０は、前記確率モデル選択部９３０で選択された確率モデルを利用して算術復号化を行う。
【００３１】
図１１は、本発明による無損失オーディオ復号化装置の他の実施形態についての構成をブロック図で示したものであり、逆多重化部１１００と、損失復号化部１１１０と、無損失復号化部１１２０と、オーディオ信号合成部１１３０と、逆整数時間／周波数変換部１１４０とを備え、逆時間／周波数変換部１１５０を更に備えることが好ましい。
前記逆多重化部１１００は、オーディオビットストリームが入力されれば、前記オーディオビットストリームを逆多重化し、前記ビットストリームが符号化される時に使われた所定の損失符号化方式により形成された損失ビットストリームとエラーデータのエラービットストリームとを抽出する。
前記損失復号化部１１１０は、前記逆多重化部１１００で抽出された損失ビットストリームに対して、前記ビットストリームが符号化される時に使われた所定の損失符号化方式に対応する所定の損失復号化方式を用いて損失復号化を行う。
前記無損失復号化部１１２０は、前記逆多重化部１１００で抽出されたエラービットストリームに対して、更に無損失符号化に対応する無損失復号化防式を用いて無損失復号化を行う。
前記オーディオ信号合成部１１３０は、前記復号化された損失ビットストリームとエラービットストリームとを合成することにより周波数スペクトル信号の復元を行う。前記逆整数時間／周波数変換部１１４０は、前記オーディオ信号合成部１１３０で復元された周波数スペクトル信号を逆整数時間／周波数変換することにより時間領域のオーディオ信号の復元を行う。
そして、前記逆時間／周波数変換部１１５０は、前記損失復号化部１１１０で復号化された周波数領域のオーディオ信号を時間領域のオーディオ信号に復元する。尚、この復元信号は損失復号化によって得られた信号である。
【００３２】
図１２は、前記無損失復号化部１１２０の構成をブロック図で示したものであり、パラメータ獲得部１２００と、サンプル選択部１２１０と、コンテキスト計算部１２２０と、確率モデル選択部１２３０と、算術復号化部１２４０とから構成される。
前記パラメータ獲得部１２００は、オーディオデータのビットストリームからＭＳＢおよびゴロムパラメータを獲得する。前記サンプル選択部１２１０は、ＭＳＢからＬＳＢの順番に、かつ低い周波数成分から高い周波数成分の順番に、復号化する二進サンプルを選択する。
前記コンテキスト計算部１２２０は、既に復号化されたサンプルを利用して所定のコンテキストを計算するものであって、第１コンテキスト計算部と第２コンテキスト計算部とを備える。前記第１コンテキスト計算部は、同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する。そして、前記第２コンテキスト計算部は、同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する。前記確率モデル選択部１２３０は、前記ゴロムパラメータとコンテキストとを利用して確率モデルを選択する。前記算術復号化部１２４０は、前記選択された確率モデルを利用して算術復号化を行う。
【００３３】
図１３は、図９に示された本発明による無損失オーディオ復号化装置の１実施形態についての動作をフローチャートで示したものであり、これを参照して前記無損失オーディオ復号化装置の動作を説明する。
まず、オーディオデータのビットストリームがパラメータ獲得部９００に入力されれば、前記オーディオデータのビットストリームからゴロムパラメータを獲得する（１３００段階）。その後、サンプル選択部９１０を介してＭＳＢからＬＳＢの順番に、低い周波数成分から高い周波数成分の順序に、復号化する二進サンプルを選択する（１３１０段階）。
前記サンプル選択部９１０で復号化するサンプルが選択されれば、コンテキスト計算部９２０を介して既に復号化されたサンプルを利用し、所定のコンテキストを計算する（１３２０段階）。ここで前記コンテキストは、第１コンテキストと第２コンテキストとからなり、図１０に示すように、第１コンテキスト計算部１０００を介して同一のビットプレーン上に存在する既に復号化されたサンプルを利用して第１コンテキストを計算する。そして、第２コンテキスト計算部１０２０を介して同一の周波数上で既に復号化された上位ビットプレーンのサンプルを利用して第２コンテキストを計算する。その後、前記確率モデル選択部９３０を介して前記ゴロムパラメータと前記第１コンテキストと第２コンテキストとを利用して確率モデルを選択する（１３３０段階）。前記確率モデル選択部９３０で確率モデルが選択されれば、前記選択された確率モデルを利用して算術復号化を行う（１３４０段階）。前記１３１０段階ないし１３４０段階をすべてのサンプルが復号化されるまで反復実行する（１３５０段階）。
【００３４】
図１４は、図１１に示された本発明による無損失オーディオ復号化装置の他の実施形態についての動作をフローチャートで示したものであり、これを参照して前記無損失オーディオ復号化装置の動作を説明する。
損失符号化されたオーディオデータと、整数値を有する周波数領域のオーディオスペクトル信号との差をエラーデータと定義する。まず、オーディオビットストリームが逆多重化部１１００に入力されれば、前記ビットストリームを逆多重化し、所定の損失符号化を介して生成された損失ビットストリームと前記エラーデータのエラービットストリームとを抽出する（１４００段階）。前記抽出された損失ビットストリームは、損失復号化部１１１０に入力され、符号化時の損失符号化に対応する所定の損失復号化方式により損失復号化を行う（１４１０段階）。また、前記抽出されたエラービットストリームは、無損失復号化部１１２０に入力されて無損失復号化される（１４２０段階）。前記無損失復号化（１４２０段階）の更に詳細な過程は図１３に示すものと同一である。
前記損失復号化部１１１０で損失復号化された損失ビットストリームと前記無損失復号化部１１２０で無損失復号化されたエラービットストリームとは、オーディオ信号合成部１１３０に入力されて周波数スペクトル信号に復元される（１４３０段階）。前記周波数スペクトル信号は、前記逆整数時間／周波数変換部１１４０に入力されて時間領域のオーディオ信号が復元される（１４４０段階）。
【００３５】
本発明は、コンピュータ（情報処理機能を有する任意の装置含む）が読み取り可能な記録媒体に、コンピュータ読み取り可能なコードとして実装することが可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが保存される任意の記録装置を含む。コンピュータが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、フロッピーディスク、光学式データ保存装置などが挙げられる。
【００３６】
次のｐｓｅｕｄｏコードは、本発明を実現するための１つの方法であり、無損失オーディオ復号化方式において、無損失符号化器（算術符号化）とコンテキストモデルとがどのように使用されるかを示している。本発明は、無損失オーディオ圧縮方式としてＭＰＥＧ−４を使用した場合に効果的に応用可能である。
2005242363.tif 000003
【００３７】
以上、本発明を図面に示した実施形態を用いて説明したが、これらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者ならば、本発明の範囲および趣旨から逸脱しない範囲で多様な変更および変形が可能なことは理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明による無損失オーディオ符号化方式は、日増しに増加するインターネットのネットワーク帯域幅における大容量のマルチメディアコンテンツの圧縮に有効に使われ、特にＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）を介したデジタルオーディオ放送を行う放送局やコンテンツ提供者が効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による無損失オーディオ符号化装置についての１実施形態の構成を示したブロック図である。
【図２】無損失符号化部の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明による無損失オーディオ符号化装置の他の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図４】前記無損失符号化部３４０の構成を示したブロック図である。
【図５】図１に示した本発明による無損失オーディオ符号化装置の１実施形態についての動作を示したフローチャートである。
【図６】図１に示した無損失符号化部の動作を示したフローチャートである。
【図７】図３に示した本発明による無損失オーディオ符号化装置の他の実施形態についての動作を示したフローチャートである。
【図８】周波数に応じてビットプレーンデータへのマッピングする動作の一例を示した図面である。
【図９】本発明による無損失オーディオ復号化装置の１実施形態についての構成を示したブロック図である。
【図１０】図９に示したコンテキスト計算部の構成を示したブロック図である。
【図１１】本発明による無損失オーディオ復号化装置の他の実施形態についての構成を示したブロック図である。
【図１２】無損失復号化部の構成を示したブロック図である。
【図１３】図９に示した本発明による無損失オーディオ復号化装置の１実施形態についての動作を示したフローチャートである。
【図１４】図１１に示した本発明による無損失オーディオ復号化装置の他の実施形態についての動作を示したフローチャートである。
【図１】
2005242363.tif 000004
【図２】
2005242363.tif 000005
【図３】
2005242363.tif 000006
【図４】
2005242363.tif 000007
【図５】
2005242363.tif 000008
【図６】
2005242363.tif 000009
【図７】
2005242363.tif 000010
【図８】
2005242363.tif 000011
【図９】
2005242363.tif 000012
【図１０】
2005242363.tif 000013
【図１１】
2005242363.tif 000014
【図１２】
2005242363.tif 000015
【図１３】
2005242363.tif 000016
【図１４】
2005242363.tif 000017