(57)【要約】【課題】フレーム内での時間・周波数グループの個数を制御することにより、高品質のオーディオ信号の符号化技術を提供することにある。【解決手段】入力信号を周波数変化したサブバンド信号2001を分析し、時間グループ境界の候補位置を算出する時間グループ境界候補位置抽出部101と、時間グループ数の最大値を出力する時間グループ数発生部103と、候補位置を用いて最大時間グループ数以下の時間グループ数を生成する時間グループ選択部102と、生成した時間グループ情報を用いて手周波数グループを生成する周波数グループ生成部104を有し、入力信号の変化を正確に反映した、時間・周波数グループを生成し、当該フレーム内での時間・周波数グループの個数を制御しながら動作する。【選択図】図１
2008004649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化装置であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する候補抽出部と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する最大値生成部と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する時間グループ生成部と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う周波数グループ生成部と、
を有することを特徴とするオーディオ符号化装置。
【請求項２】
前記最大値生成部は、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項３】
前記最大値生成部は、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項４】
前記時間グループ生成部は、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項５】
前記時間グループ生成部は、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項６】
前記時間グループ生成部は、
時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の中からグループ境界を選択することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項７】
前記時間グループ生成部は、
前記候補の位置を調整して時間方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項８】
前記周波数グループ生成部は、
時間方向のグループ数が大きいときに周波数方向のグループ数が少なくなるように、前記周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項９】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化方法であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出し、
時間方向のグループ数の最大値を生成し、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成し、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行うことを特徴とするオーディオ符号化方法。
【請求項１０】
前記最大値を生成する際に、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１１】
前記最大値を生成する際に、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１２】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１３】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１４】
前記時間グループを生成する際に、
時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の中からグループ境界を選択することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１５】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の位置を調整して時間方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１６】
前記周波数グループを生成する際に、
時間方向のグループ数が大きいときに周波数方向のグループ数が少なくなるように、前記周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１７】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化プログラムであって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と、
を情報処理装置に実行させることを特徴とするオーディオ符号化プログラム。
【請求項１８】
前記最大値を生成する際に、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項１９】
前記最大値を生成する際に、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２０】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２１】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２２】
前記時間グループを生成する際に、
時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の中からグループ境界を選択することを特徴とする請求項１７から請求項２０のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２３】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の位置を調整して時間方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１７から請求項２２のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２４】
前記周波数グループを生成する際に、
時間方向のグループ数が大きいときに周波数方向のグループ数が少なくなるように、前記周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１７から請求項２３のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２５】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化させるプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と、
を情報処理装置に実行させるプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ符号化装置、オーディオ符号化方法およびオーディオ符号化プログラムに関し、特に、広帯域なオーディオ信号を少ない情報量で高品質に符号化するオーディオ符号化装置、オーディオ符号化方法およびオーディオ符号化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な音響信号を、少ない情報量で符号化でき、かつ高品質な再生信号を得られる技術として、帯域分割符号化を利用する方法が広く知られている。このような帯域分割を利用した符号化の代表例としては、ＩＳＯ／ＩＥＣの国際標準方式であるＭＰＥＧ−２
ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃeｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）があり、９６ｋｂｐｓ程度のビットレートにおいて、１６ｋＨｚ以上の広帯域ステレオ信号を高品質に符号化することが可能である。【０００３】
しかしながら、ビットレートを例えば４８ｋｂｐｓ程度に低下させた場合、高品質に符号化できる帯域は１０ｋＨｚ程度以下となり、主観的には高域信号成分に不足を感じる音となる。このような帯域制限による音質劣化を補償する方法としては、たとえば、非特許文献１に記載がある、ＳＢＲ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｂａｎｄ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる帯域拡張方式がある。同様の技術は、例えば、非特許文献２においても開示されている。
【非特許文献１】“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｍｏｎｄｉａｌｅ（ＤＲＭ）；Ｓｙｓｔｅｍ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，ＥＴＳＩ，ＴＳ  １０１  ９８０  Ｖ１．１．１，５．６節，２００１年９月
【非特許文献２】“ＡＥＳ（Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ  Ｐａｐｅｒ  ５５５３”，１１２ｔｈ  ＡＥＳ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，２００２年５月
【０００４】
帯域拡張方式は、ＡＡＣ等のオーディオ符号化処理、もしくはそれに準じる帯域制限処理によって失われる高い周波数帯域の信号（高域成分）を補償することを目的としており、帯域拡張によって補償される帯域よりも低い周波数帯域の信号（低域成分）については、他の手段を用いて伝送する必要がある。帯域拡張方式によって符号化された情報には、他の手段を用いて伝送される低域成分を基に、擬似的な高域成分を生成するための情報が含まれており、復号時に、前記低域成分に擬似的な高域成分を加算することにより、帯域制限による音質劣化を補償する。【０００５】
帯域拡張方式を用いて符号化される高域成分情報には、高域成分のエネルギ情報や付加信号情報が含まれる。高域エネルギ情報は、入力時間信号を周波数変換したサブバンド信号を時間方向および周波数方向にグループ分けし、複数のサブバンド信号をまとめた時間・周波数グループ単位で算出する。複数のサブバンド信号をまとめた時間・周波数グループ単位でエネルギ情報を算出することにより、必要な符号量を削減することができる。以下、時間方向のグループ分けを時間グループ生成、周波数方向のグループ分けを周波数グループ生成とする。【０００６】
時間・周波数グループ生成の第１の従来例として、特許文献１で開示されている方法がある。図１０を参照すると、従来の時間・周波数グループ生成部は、信号を分析する信号分析部900において信号の立ち上がりを検出し、立ち上がりが検出された場合、所定の時間間隔で時間グループを追加していく時間グループ追加部902と、立ち上がりを検出した場合周波数方向のグループ数を少なくなるように周波数グループを生成する周波数グループ生成部904を有し、時間グループ情報9003と周波数グループ情報9004を出力する。【０００７】
第２の従来例として、非特許文献３で開示されている方法がある。時間方向のグループ分けは、信号が急激に大きくなる部分の先頭のみを検出し、検出された場合、そこから固定長の時間グループを生成する。周波数方向のグループ分けは、検出によって分割された先頭付近のグループ数を少なくする。【０００８】
第３の従来例として、特許文献２で開示されている方法がある。時間方向のグループ分けは、サブバンド信号のエネルギを算出し、時間方向の隣り合う領域とエネルギを比較し、所定の閾値以上になった場合、時間グループを分割する。周波数方向のグループ分けは、時間グループを生成したあと、時間方向でおこなった処理と同様の処理を周波数方向に行い生成する。
【特許文献１】特表２００３−５２９７８７号公報
【特許文献２】特開２００６−３５８０号公報
【非特許文献３】“Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａａｃＰｌｕｓ  ｇｅｎｅｒａｌ  ａｕｄｉｏ  ｃｏｄｅｃ；Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａａｃＰｌｕｓ  ｅｎｃｏｄｅｒ  ＳＢＲ  ｐａｒｔ”、３ＧＰＰ，ＴＳ  ２６．４０４  Ｖ６．０．０，２００４年９月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および非特許文献３に記載されている技術では、信号の立ち上がりを検出した際に、所定の時間間隔で時間グループを生成するため、信号の時間変化を正確に反映することができずに、精度が劣化し、主観音質が劣化する。また、フレーム内での時間グループ数が制御できず、当該フレーム内での時間グループ数が増加する場合がある。さらに、フレーム内での検出位置によらず、所定の時間間隔の時間グループを当該フレーム終端まで必要個生成するため、例えば、フレーム内の先頭部分で立ち上がりを検出すると、当該フレームでの時間グループ数が増加する。【００１０】
特許文献１、非特許文献３の周波数グループ生成方法は、フレーム内での時間グループ数が考慮されておらず、信号の立ち上がりのみに依存して生成されているため、当該フレーム内での時間・周波数グループの個数が制御できない。【００１１】
特許文献２に記載されている技術は、フレーム内での信号の変化が激しい場合、所定の閾値以上になる境界が多く発生し、当該フレーム内での時間グループ数が増加する。周波数方向も同様で、フレーム内での信号の変化が激しい場合、所定の閾値以上になる境界が多く発生し、当該フレーム内での周波数グループ数が増加する。【００１２】
フレーム内での時間・周波数グループの個数が増加すると、符号化するエネルギ情報量が増加するため、効率的な符号化を実現できない。上記の従来例では、フレーム内での時間グループまたは周波数グループの個数を制御していないため、当該フレーム内での時間・周波数グループの個数が制御できないので、フレーム単位での発生符号量に偏りができる。【００１３】
その結果、フレーム単位での総発生符号量を一定にして符号化するときに、時間・周波数グループの個数が多くなり当該フレームでのエネルギ情報の符号量が増加した場合、当該フレームでのエネルギ情報の符号量の増加を吸収するため、当該フレームの他の補助情報や、低域成分の符号化情報を削減することになり、主観的な音質が劣化する。また、複数フレームにわたって総発生符号量を維持するとき、時間・周波数グループの個数が多くなり当該フレームでのエネルギ情報の符号量が増加した場合、当該フレームのエネルギ情報量の増加を吸収するため、次フレーム以降のフレームの情報が削減されることになり、主観的な音質が劣化する。【００１４】
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、入力信号の変化を正確に反映した、時間・周波数グループを生成すると同時に、フレーム内での時間・周波数グループの個数を制御して、発生する符号量を制御することにより、高品質なオーディオ符号化装置、方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する第１の本発明は、入力オーディオ信号を周波数変換した信号を時間・周波数グループ単位で符号化する際に、時間グループの境界の候補を算出し、前記候補に従って時間グループ数が定められた最大時間グループ数以下になるように時間グループを生成し、前記時間グループ情報を用いて周波数グループを生成し、時間・周波数グループを生成することを特徴とする。【００１６】
上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明において、最大時間グループ数を定める際に、過去に発生した符号量情報を用いて定めることを特徴とする。【００１７】
上記課題を解決する第３の発明は、上記第１の発明において、最大時間グループ数を定める際に、使用可能な符号量情報を用いて定めることを特徴とする。【００１８】
上記課題を解決する第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明において、時間グループを生成する際に時間グループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の中からグループ境界を選択して時間グループを生成することを特徴とする。【００１９】
上記課題を解決する第５の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明において、時間グループを生成する際に、前記候補の位置を調整して時間グループを生成することを特徴とする。【００２０】
上記課題を解決する第６の発明は、上記第１から第５のいずれかの発明において、周波数グループを生成する際に、時間グループ数が多いときは周波数グループ数が少なくなるように周波数グループを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、入力信号の変化を正確に反映した、時間・周波数グループを生成できると同時に、当該フレーム内での時間・周波数グループの個数を制御することが可能となり、発生符号量を制御することができる。その結果、高品質なオーディオ符号化装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における時間・周波数グループ生成部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のオーディオ符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における時間・周波数グループ生成部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のオーディオ符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における時間・周波数グループ生成部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における時間・周波数グループ生成部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第5の実施の形態のオーディオ符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態のオーディオ符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第7の実施の形態のオーディオ符号化プログラムを表す構成図である。
【図１０】従来の時間・周波数グループ生成部の構成示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００  ９００  信号分析部
１０１  時間グループ境界候補位置抽出部
１０２  時間グループ選択部
１０３  時間グループ数発生部
１０４  周波数グループト生成部
１０５  時間グループ調整部
１０６  時間グループ数算出部
２００  周波数変換部
２０１  ２１１  時間・周波数グループ生成部
２０２  符号化部
２０３  多重化部
２０４  低域成分符号化部
２０５  高域成分符号化部
１０００  サブバンド信号
１００１  分析情報
１００２  時間グループ境界位置情報
１００３  ９００３  時間グループ情報
１００４  ９００４  周波数グループ情報
１００５  １００６  最大時間グループ数
２０００  入力信号
２００１  サブバンド信号
２００２  時間・周波数グループ情報
２００３  信号成分情報
２００４  ビットストリーム
２００５  符号量情報
２００６  低域成分情報
２００７  高域成分情報
６００  コンピュータ
６０１  プログラム
９０２  時間グループ追加部
９０４  周波数グループ生成部
９００２  立ち上がり検出情報
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図２を参照すると、本発明の第１の実施の形態のオーディオ符号化装置は、周波数変換部200、時間・周波数グループ生成部201、符号化部202、多重化部203から構成される。【００２６】
周波数変換部200は、入力信号2000を分析し、サブバンド信号2001を出力する。時間・周波数グループ生成部201は、サブバンド信号2001を分析し、信号の変化を反映した時間・周波数グループがあらかじめ決められた個数以下になるように、時間・周波数グループ情報2002を生成する。符号化部203は、時間・周波数グループ情報2002に従って、時間・周波数グループ単位でサブバンド信号2001のエネルギ情報等を符号化し、信号成分情報2003を出力する。多重化部203は、時間・周波数グループ情報2002、信号成分情報2003を多重化し、ビットストリーム2004として出力する。【００２７】
以下、高品質な符号化を実現するために重要な役割をはたす本発明における時間・周波数グループ生成部201の動作に関して図１を参照しながら詳細に説明する。【００２８】
信号分析部100は、サブバンド信号2001のエネルギを設定可能な最小の時間グループ単位（以下、最小時間グループ単位）で分析する。最小時間グループ単位に含まれるサブサンプルの個数は、1つでもよいし、2つ以上の複数のサブサンプルを含んでいてもよい。【００２９】
このとき、最小時間グループ内における周波数方向のサブバンド信号を加算し、平均エネルギを使用することで、演算量を削減することができる。また、最小時間グループ内の全てのサブバンド信号の平均をとるのではなく、一部の周波数帯域のみのサブバンド信号から算出することもできる。一方、周波数帯域毎に最小時間グループ内のエネルギを算出する場合や複数の周波数帯域をまとめた単位でエネルギを算出する場合、信号の変化を細かく表現することができ、高精度なエネルギ情報を算出することができる。【００３０】
ここで、聴覚上の特性に合わせるため、算出したエネルギ情報を修正することもできる。例えば、人間の聴覚特性として、音の強さの知覚は対数に比例していることが知られているため、エネルギを対数化したものをエネルギ情報とすることもできる。単なる対数ばかりでなく、より複雑な関数や多項式などを用いて、エネルギを修正することも可能である。対数を近似する多項式は、これらの例の一つであり、演算量削減に貢献する。【００３１】
算出したエネルギ情報を、時間方向に平滑化を行うことにより、過剰な検出を避けることができ、高品質な時間グループ生成が可能になる。最小時間グループ内において周波数方向に複数のエネルギ情報を算出した場合、周波数方向にも平滑化を行うことにより、過剰な検出を避けることができ、高品質なグループ生成が可能になる。【００３２】
信号分析部100は、最小時間グループ単位でのエネルギを算出するとともに、エネルギ平均、分散の情報などを分析情報1001として出力する。【００３３】
時間グループ境界候補位置抽出部101は、分析情報1001を用いて、フレーム内の時間グループ境界の候補とその優先順位を算出し、時間グループ境界位置情報1002として出力する。時間グループ境界の候補は、例えば、最小時間グループ単位で算出したエネルギ情報Ｅ（ｎ）の変化が大きい部分を候補とする。時間グループ境界の優先順位は、変化の大きい部分ほど優先順位を高くする。【００３４】
隣接する最小時間グループ単位で算出したエネルギ情報の差を変化量とし、変化量が閾値以上の場合（次式を満たす場合）、時間グループ境界の候補とする。
Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）＞A
ここで、ｎは、最小時間グループ単位の時間インデックスを表し、Aは閾値である。このとき、分析情報1001に含まれる平均や分散の値によって、閾値Aを変えることも可能である。【００３５】
隣接するエネルギ情報のみから変化量を算出するのではなく、複数のエネルギ情報を用いて変化量を算出し、時間グループ境界の候補とすることもできる。例えば、３つの最小時間グループ単位でのエネルギを用いて、次の条件式を満たすとき、時間グループ境界の候補とすることもできる。
｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝×｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−２）｝＞B
ここで、ｎは、最小時間グループ単位の時間インデックスを表し、Bは閾値である。このとき、分析エネルギ情報1001に含まれる平均や分散の値によって、閾値Bを変えることも可能である。【００３６】
最小時間グループ内において周波数方向に複数のエネルギ情報を算出している場合、それぞれの周波数帯域で時間方向に変化量を算出し、各周波数帯域での変化量の和が閾値異常のときに、時間グループ境界の候補とする。このとき、各周波数帯域の変化量を足すだけでなく、一番変化量の大きい周波数帯域の変化量を用いたり、各周波数帯域の変化量を重み付けしたものを用いたりしてもよい。この結果、周波数帯域ごとの重要度を反映させることができ、高品質な時間グループ境界の候補を算出できる。【００３７】
最小時間グループ単位でのエネルギ変化量だけでなく、フレームの先頭から時間方向にエネルギの最小値と最大値を算出し、最小値と最大値の差が閾値以上になった場合、その位置を時間グループ境界の候補とすることもできる。このとき、分析情報1001に含まれる平均や分散の値によって、閾値を変えることも可能である。この結果、同一時間グループ内に含まれるエネルギ情報の最大誤差が閾値の半分以下になるため、高品質な時間グループ情報を生成できる。【００３８】
時間グループ数発生部103は、あらかじめ決められた1フレーム内での最大時間グループ数1005を出力する。最大時間グループ数1005は、入力信号のサンプリング周波数、ビットレート、1フレームの時間長等によって、あらかじめ決められている。【００３９】
時間グループ選択部102では、生成する時間グループの個数が最大時間グループ数1005以下になるように、時間グループ境界位置情報1002の含まれる時間グループ境界の候補から選択する。時間グループ境界の候補全てを選択して時間グループを生成したときの時間グループ数が最大時間グループ数以下の場合は、候補位置全てを選択し、時間グループを生成する。【００４０】
時間グループ境界の候補全てを選択して時間グループを生成したときの時間グループ数が最大時間グループ数より大きい場合は、時間グループ境界位置情報1002に含まれる優先順位に従って、時間グループ候補を選択し、生成した時間グループの個数が、最大時間グループ数以下になるようにする。【００４１】
優先順位順に候補を選択する際、新たに境界を選択することによってできる2つの時間グループのどちらかの長さが閾値以下になるときは、その候補位置を選択しないこともできる。この結果、微少時間のグループが生成されず、非効率な時間グループを生成することを抑制できる。【００４２】
周波数グループ生成部104は、生成された時間グループ情報1003と最大時間グループ数1005を用いて、周波数グループ情報1004を生成する。生成された時間グループの個数が最大時間グループ数と同じ場合、周波数グループ境界の間隔を大きくし、時間・周波数グループの個数を減らし、発生符号量を抑制する。生成された時間グループの個数が最大時間グループ数1005より少ない場合、周波数グループ境界の間隔を小さく設定し、精度の高い時間・周波数グループを生成する。このとき、常に周波数グループの間隔を小さくするのではなく、生成された時間グループ数の個数に応じて、時間グループ単位で周波数グループの間隔を設定することができる。例えば、時間グループ長が閾値よりも短い時間グループの場合、周波数グループの間隔を小さく設定する。閾値を時間グループ数により可変にすることにより、生成される時間・周波数グループの個数を制御することができる。【００４３】
本実施の形態では、信号の変化が反映されている時間グループ候補を優先順位とともに算出することができ、あらかじめ決められた時間グループ数になるように候補位置を選択するため、低演算量で実現できる。また、フレーム単位での時間・周波数グループの個数を制御できるため、フレーム単位での発生符号量を平均化することが可能となる。【００４４】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態のオーディオ符号化装置は、第１の実施の形態のオーディオ符号化装置と比較すると、時間・周波数グループ生成部内に時間グループ調整部105を備えることを特徴とする。他の部分は、本発明の第１の実施の形態と同じである。以下、図3を参照しながら本実施の形態の特徴である時間グループ調整部105の動作について説明する。【００４５】
時間グループ調整部105は、時間グループ境界候補位置情報1002と分析信号情報1001と最大時間グループ数1005を用いて、時間グループ情報1006を生成する。このとき、時間グループ数発生部103から出力された最大時間グループ数1005以下になるように、時間グループを設定する。時間グループ境界の候補全てを選択して時間グループを生成したときの時間グループ数が最大時間グループ数以下の場合は、候補位置全てを選択し、時間グループを生成する。【００４６】
時間グループ境界の候補全てを選択して時間グループを生成したときの時間グループ数が最大時間グループ数より大きい場合は、時間グループ境界位置情報1002に含まれる優先順位に従って、時間グループを生成し、生成した時間グループの個数が、最大時間グループ数以下になるようにする。【００４７】
優先順位順に候補を選択する際、新たに境界を選択することによってできる2つの時間グループのどちらかの長さが閾値以下になるときは、その候補位置を選択せずに、短いほうの時間グループ長が閾値以上になるように時間グループ境界位置を調整する。例えば、時間Ｎと時間Ｎ＋Ｍの位置に時間グループ境界があり、新たな時間グループ境界の候補が時間Ｎ＋Ｋ（Ｋ＜Ｍ／２）のときを考えると、新たに生成される２つの時間グループ長はＫとＭ−Ｋになる。このとき、Ｋが閾値以下にある場合、閾値以上になるようなＫ’を選び、時間Ｎ＋Ｋ’の位置に時間グループ境界を設定する。このとき、Ｍ−Ｋ’が閾値以下になる場合は、時間グループ境界を設定しない。【００４８】
新たなＫ’を算出する際、分析情報を用いて、2つに分割される時間グループ内のエネルギの分散がそれぞれ小さくなるようにＫ’を算出することもできる。この場合、同一時間グループ内にある信号を符号化した時の誤差を少なすることができ、高品質な符号化装置を実現することができる。【００４９】
上述したＫ’を算出する方法としてエネルギ分散値を用いた方法を説明したが、エネルギ分散値に限らず、同一時間グループ内にある信号の誤差を表す指標であればよい。【００５０】
本実施の形態は、微少時間のグループが生成されず、非効率な時間グループを生成することを抑制しながら、信号の時間変化を精度よく表すことができるため、本発明の第１の実施の形態と比較して、高品質な時間グループが生成できる。【００５１】
＜第３の実施の形態＞
図４を参照すると、本発明の第３の実施の形態のオーディオ符号化装置は、第１の実施の形態のオーディオ符号化装置と比較すると、サブバンド信号と符号量情報を用いて時間周波数グループを生成する時間・周波数グループ生成部211を備えることを特徴とする。図１の第１の実施の形態における時間・周波数グループ生成部201と図４の本発明の第３の実施の形態における時間・周波数グループ生成部211を比較すると、本発明の第３の実施の形態における時間周波数グループ生成部211は、時間グループ数算出部106を備えることを特徴とする。以下、図５を参照しながら本実施の形態の特徴である時間グループ数算出部106の動作について説明する。【００５２】
時間グループ数算出部106は、符号量情報2005を用いて最大時間グループ数1005を算出する。符号量情報2005として用いることができるのは、例えば、バッファ残量がある。バッファ残量とは、複数フレームにわたって総発生符号量を維持する際に１フレーム単位で発生する可変長の符号量を吸収するために使用するバッファの残量のことである。あるフレームで平均符号量以上の符号量が発生した場合、バッファ残量は増加し、平均符号量以下の符号量が発生した場合、バッファ残量は減少する。バッファ残量が空やバッファサイズを超えないように発生符号量を制御する必要がある。【００５３】
バッファ残量が少ない場合は、多くの符号量を発生してもよいため、最大時間グループ数を大きくする。逆に、バッファ残量が多くなってきた場合、発生符号量を少なくする必要があるため最大時間グループ数を小さくする。例えば、最大時間グループ数はバッファ残量を用いて、
最大時間グループ数＝  ｃｅｉｌ(α＊（１−バッファ残量／バッファサイズ）)
と表すことができる。ここで、αは定数、ｃｅｉｌ（ｘ）はｘを切り上げた整数値を返す。この結果、最大時間グループ数をバッファ残量に応じて、算出することが可能となる。【００５４】
上式では、最大時間グループ数はバッファ残量に応じて線形に変化していくが、さらに、複雑な式を用いて最大時間グループ数1005を算出することができる。上式を用いることにより、低演算量で最大時間グループ数を算出できる。【００５５】
本実施の形態では、符号量情報2005として過去の符号量の状態を表すバッファ残量を用いた例を説明したが、他にも、フレーム単位で使用可能な符号量が変化する場合、当該フレームでの使用可能な符号量を用いて算出することができる。【００５６】
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、最大時間グループ数を符号量情報に応じてフレーム単位で変化させることができるため、複数フレームにわたって最適な発生符号量制御を実現することが可能となる。【００５７】
＜第４の実施の形態＞
図６を参照すると、本発明の第４の実施の形態のオーディオ符号化装置は、第３の実施の形態のオーディオ符号化装置と比較すると、時間・周波数グループ生成部内に時間グループ調整部105を備えることを特徴とする。他の部分は、本発明の第３の実施の形態と同じである。【００５８】
時間グループ調整部105は、本発明の第２の実施の形態において説明した時間グループ調整部105と同じである。【００５９】
本実施の形態は、第２の実施の形態と比較すると、最大時間グループ数を符号量情報2005に応じてフレーム単位で変化させることができるため、複数フレームにわたって最適な発生符号量制御を実現することが可能となる。第３の実施の形態と比較すると、微少時間のグループが生成されず、非効率な時間グループを生成することを抑制できるとともに、信号の時間変化を精度よく表すことができるため、複数フレームにわたって最適な発生符号量制御を実現することが可能となる。【００６０】
＜第５の実施の形態＞
本発明は、入力信号を低域成分と高域成分に分けて符号化する際にも適用できる。図７を参照すると、本発明の第５の実施の形態は、周波数変換部200、時間・周波数グループ生成部201、低域成分符号化部204、高域符号化部205、多重化部203から構成される。【００６１】
低域成分符号化部204は、入力信号2000の低域成分をAAC等の符号化方式用いて符号化し、低域成分情報2006を出力する。周波数変換部200は、入力信号2000を分析し、サブバンド信号2001を出力する。時間・周波数グループ生成部201は、サブバンド信号2001を分析し、信号の変化を反映した時間・周波数グループ個数があらかじめ決められた個数以下になるように、時間・周波数グループ情報2002を生成する。高域成分符号化部205は、時間・周波数グループ情報2002に従ってサブバンド信号2001の高域周波数帯域のエネルギ情報等を符号化し、高域成分情報2007を出力する。多重化部204は、時間・周波数グループ情報2002、高域成分情報2003、および低域成分情報2004を多重化し、ビットストリーム2005として出力する。【００６２】
本実施の形態では、高域信号のエネルギや振幅情報、その他付加情報を、時間・周波数グループ生成部201で算出した時間・周波数グループ情報2002単位で算出する。高域信号は、人間の聴覚の特性上、低域信号よりも分解能が低下するため、信号波形自体を符号化する必要はなく、時間・周波数グループ単位で算出した情報のみを符号化すればよい。この結果、低ビットレートでの符号化が可能となる。【００６３】
時間・周波数グループ生成部201の動作は、本発明の第１および第２の実施の形態において説明した処理と同一の動作を行う。【００６４】
本実施の形態は、信号の変化が反映されている時間グループ境界候補を優先順位とともに算出することができ、あらかじめ決められた時間グループ数になるように候補位置を選択するため、低演算量で実現できる。また、フレーム単位での時間・周波数グループの個数を制御できる。この結果、フレーム単位での高域信号を符号化するのに必要な符号量が突出しないため、低域成分符号化部の符号量が急激に減ったりして主観的な音質が劣化することを避けることが可能となる。【００６５】
＜第６の実施の形態＞
図８を参照すると、本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態と比較すると、符号量情報を用いて時間・周波数グループ情報を生成する時間・周波数グループ生成部202を備えることを特徴とする。時間・周波数グループ生成部202の動作は、本発明の第３および第4の実施の形態において説明した処理と同一の動作を行う。【００６６】
本実施の形態は、微少時間のグループが生成されず、非効率な時間グループを生成することを抑制しながら、信号の時間変化を精度よく表すことができるため、本発明の第５の実施の形態と比較して、高品質な時間グループが生成できる。また、フレーム単位での時間・周波数グループ個数を制御しているので、フレーム単位での高域信号を符号化するのに必要な符号量が突出しないため、低域成分符号化部の符号量が急激に減ったりして主観的な音質が劣化することを避けることが可能となる。【００６７】
＜第７の実施の形態＞
次に、本発明の第７の実施の形態ついて図面を参照して詳細に説明する。図７を参照すると、本発明の第７の実施の形態は、上述した本発明の第１から第６の実施の形態をプログラム701により構成した場合に、そのプログラム701により動作するコンピュータ700の構成図である。【００６８】
プログラム701は、コンピュータ600（中央処理装置；プロセッサ；データ処理装置）に読み込まれ、コンピュータ700（中央処理装置；プロセッサ；データ処理装置）の動作を制御する。コンピュータ700（中央処理装置；プロセッサ；データ処理装置）はプログラム601の制御により、上述した本発明の第１から第４の実施の形態において説明した処理と同一の処理を実行し、入力信号1000からビットストリーム1005を出力する。【００６９】
なお、本発明の実施例では、サブバンド信号のエネルギを用いて説明したが、サブバンド信号のエネルギに限定するものではない。例えば、振幅や、信号をある関数で変換した指標を用いても実現することができ、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態が適宜変更され得ることは明らかである。【００７０】
本出願は、２００６年７月７日に出願された日本出願特願２００６−１８７３６４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2008004649.tif 000003
【図２】
2008004649.tif 000004
【図３】
2008004649.tif 000005
【図４】
2008004649.tif 000006
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月8日(2008.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化装置であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する候補抽出部と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する最大値生成部と、
前記候補を用いて、生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、且つ、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する時間グループ生成部と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う周波数グループ生成部と、
を有することを特徴とするオーディオ符号化装置。
【請求項２】
前記最大値生成部は、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１又は請求項６に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項３】
前記最大値生成部は、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１又は請求項６に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項４】
前記時間グループ生成部は、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項１から請求項３及び請求項６のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項５】
前記時間グループ生成部は、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項１から請求項４及び請求項６のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項６】
前記時間グループ生成部は、
生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の位置とは異なる位置にグループ境界を定めることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記周波数グループ生成部は、
前記最大値と前記生成された時間方向のグループ数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のオーディオ符号化装置。
【請求項９】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化方法であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出し、
時間方向のグループ数の最大値を生成し、
前記候補を用いて、生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、且つ、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成し、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行うことを特徴とするオーディオ符号化方法。
【請求項１０】
前記最大値を生成する際に、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項９又は請求項１４に記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１１】
前記最大値を生成する際に、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項９又は請求項１４に記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１２】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項９から請求項１１及び請求項１４のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１３】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項９から請求項１２及び請求項１４のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１４】
前記時間グループを生成する際に、
生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の位置とは異なる位置にグループ境界を定めることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
前記周波数グループを生成する際に、
前記最大値と前記生成された時間方向のグループ数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載のオーディオ符号化方法。
【請求項１７】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化プログラムであって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、且つ、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と、
を情報処理装置に実行させることを特徴とするオーディオ符号化プログラム。
【請求項１８】
前記最大値を生成する際に、
過去に発生した符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１７又は請求項２２に記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項１９】
前記最大値を生成する際に、
使用可能な符号量情報を用いて前記最大値を定めることを特徴とする請求項１７又は請求項２２に記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２０】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも多いときに、前記時間グループ数が前記最大値となるように時間グループを生成することを特徴とする請求項１７から請求項１９及び請求項２２のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２１】
前記時間グループを生成する際に、
前記候補の個数が前記最大値よりも少ないときに、前記候補全て用いて時間グループを生成することを特徴とする請求項１７から請求項２０及び請求項２２のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２２】
前記時間グループを生成する際に、
生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、前記候補の位置とは異なる位置にグループ境界を定めることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２３】
（削除）
【請求項２４】
前記周波数グループを生成する際に、
前記最大値と前記生成された時間方向のグループ数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行うことを特徴とする請求項１７から請求項２３のいずれかに記載のオーディオ符号化プログラム。
【請求項２５】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化させるプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、生成される時間方向のグループ境界の間隔が一定以上になるように、且つ、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記時間方向グループ情報を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と、
を情報処理装置に実行させるプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【請求項２６】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化装置であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する候補抽出部と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する最大値生成部と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する時間グループ生成部と、
前記最大値と前記生成された時間方向グループの数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行う周波数グループ生成部と、
を有することを特徴とするオーディオ符号化装置。
【請求項２７】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化方法であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出し、
時間方向のグループ数の最大値を生成し、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成し、
前記最大値と前記生成された時間方向グループの数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行う
ことを特徴とするオーディオ符号化方法。
【請求項２８】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化するオーディオ符号化プログラムであって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記生成された時間方向グループの数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と
を情報処理装置に実行させることを特徴とするオーディオ符号化プログラム。
【請求項２９】
入力オーディオ信号をフレーム単位で周波数変換したサブバンド信号を時間および周波数方向にグループ化し、グループ化した単位で信号を符号化させるプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であって、
時間方向のグループ境界の候補を算出する処理と、
時間方向のグループ数の最大値を生成する処理と、
前記候補を用いて、時間方向のグループ数が前記最大値以下になるように、時間方向のグループ化を行い、時間方向グループ情報を生成する処理と、
前記最大値と前記生成された時間方向グループの数との差分を用いて周波数方向のグループ化を行う処理と
を情報処理装置に実行させるプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【国際調査報告】
2008004649.tif 000013
2008004649.tif 000014
2008004649.tif 000015
2008004649.tif 000016