(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子化器（Ｑ）による適応量子化（ＤＱ）と、予測器（ＬＰＲ）による予測（ＰＲ）とを含む適応差動パルス符号変調復号化アルゴリズムに従って、プロセッサが適応差動パルス符号変調符号化デジタル信号を復号する方法であって、前記方法は、
−適応差動パルス符号変調符号化アルゴリズムに含まれる適応量子化（ＡＤＱ）のスケーリングファクタを表す内部値である少なくとも１つのデータビット（ＱＢ）と、適応差動パルス符号変調データビット（ＡＰＭ）と、を含むデジタルデータブロックを受信（ＷＲ＿ＤＢ）することと、
−現在のスケーリングファクタを表す現在の内部値と、受信した前記少なくとも１つのデータビット（ＱＢ）によって表される前記内部値との間に所定の閾値を超える差分が検出された場合に、受信された前記少なくとも１つのデータビット（ＱＢ）に従って、前記適応差動パルス符号変調復号化アルゴリズムに含まれる前記適応量子化の前記現在の内部値を調整（ＡＤＪ＿ＡＤＱ）することと、
−受信された適応差動パルス符号変調データビット（ＡＰＭ）を調整後の前記現在の内部値に対応するスケーリングファクタに基づいて復号することによりデジタル出力信号を生成（Ｇ＿ＡＯ）することと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記デジタルデータブロックを表す無線周波数信号を受信することと、
前記デジタルデータブロックがエラーを伴って受信されたかどうかを検出することと、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタルデータブロックがエラーを伴って受信されたことが検出された場合、前記適応量子化に関連する適応逆量子化器（ＤＱ）の出力をゼロに設定する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタルデータブロックがエラーを伴って受信されたことが検出された場合、前記予測器（ＬＰＲ）における漏れをゼロに設定するように、前記予測器（ＬＰＲ）における漏れを調整する、
請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の方法に従って、受信されたデジタルデータブロックを復号するように構成された復号器、
を備える、復号器装置。
【請求項６】
−デジタル入力信号を符号化してデジタルデータブロックを生成する符号器を有する符号器装置と、
−前記符号器によって生成された前記デジタルデータブロックを表す無線周波数信号を送信するように構成された無線周波数送信機と、
−前記符号器によって生成された前記デジタルデータブロックを表す前記無線周波数信号を受信するように構成された無線周波数受信機と、
−請求項５に記載の復号器装置と、
を有し、
前記符号器は、
−量子化器（Ｑ）による適応量子化（ＡＤＱ）および予測器（ＬＰＲ）による予測（ＰＲ）を含む適応差動パルス符号変調符号化アルゴリズムをデジタル入力信号の時間ブロックに適用し、適応差動パルス符号変調データビット（ＡＰＭ）を適宜生成（Ｇ＿ＡＰＭ）することと、
−前記適応量子化（ＡＤＱ）のスケーリングファクタを表す内部値を表す少なくとも１つのデータビット（ＱＢ）を生成（Ｇ＿ＱＢ）することと、
−前記適応量子化（ＡＤＱ）の前記内部値を表す前記少なくとも１つのデータビット（ＱＢ）と、前記適応差動パルス符号変調データビット（ＡＰＭ）とを含むデジタルデータブロックを生成することと、
によって前記デジタルデータブロックを生成する、
システム。
【請求項７】
実行されると、プロセッサを備える演算装置またはシステムに、請求項１から４のいずれかに記載の方法を実行させる命令を有する、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ伝送およびオーディオコーデックの分野に関する。特に、本発明は、ライブパフォーマンスにおけるマイクロフォンや楽器からのオーディオ信号のような、低遅延かつパケット損失に対する高い耐性を備えた高品質デジタルオーディオ信号の無線伝送の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドセット、マイクロフォン、およびモニタスピーカなどといったリアルタイム双方向オーディオアプリケーションでは、通常、最小限の遅延の通信装置が必要となる。例えば無線伝送のためなど、ビットレートが制限されたデジタル伝送が所望される場合、オーディオ符号化方式の制約は厳しくなる。このようなアプリケーションの場合、適応差動パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）に基づくサンプルごとの符号化方式は、魅力的な低遅延を提供する。しかしながら、無線伝送システムは、伝送エラーおよびデータ損失の影響を受けやすい。オーディオ符号化方式は、このような事態を適切な方法で処理し、可能な限り妨害を最小限に抑えなければならない。
【０００３】
現在、使用される圧縮アルゴリズムによって、より長い遅延を受け入れることが通常の慣行である。より少ない圧縮、すなわちサンプルあたりより多くのビットを使用して、かなり低い品質を得て、すなわち所与のビットレートでより少ないＳＮＲを得て、パケット損失によって引き起こされるより多くのアーチファクトを受け入れている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、上記の説明によれば、本発明の目的は、無線伝送などの不完全な伝送に対してロバストであって、しかも低遅延の入力信号を符号化する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様において、本発明は、デジタル入力信号を符号化する方法であって、前記方法は、
−量子化器による適応量子化および予測器による予測を含む適応差動パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）符号化アルゴリズムをデジタル入力信号の時間ブロックに適用し、ＡＤＰＣＭデータビットを適宜生成することと、
−前記適応量子化の内部値を表す少なくとも１つのデータビットを生成することと、
−前記適応量子化の前記内部値を表す前記少なくとも１つのデータビットと、前記適応差動パルス符号変調データビットとを含むデジタルデータブロックを生成することと、
を備える、方法を提供する。
【０００６】
このような方法は、例えばデジタルオーディオ信号の低遅延圧縮を可能にし、同時に、この方法は、例えば伝送エラー又はデータブロックの損失の場合に可聴アーチファクトを最小限にするために、無線伝送に関連するデータブロックの損失の処理に関してロバストである。データブロックに含まれる追加データに基づき、この方法は、対応する内部の適応量子化値を復号器側のデータブロックで表される値に適応させることを可能にし、それによって、伝送エラー後の適応の高速化、またはデータブロックの完全な損失の処理後の可聴アーチファクトの最小化を可能にする。この効果は、例えばＡＤＰＣＭデータブロック内のヘッダなどとして含まれる、各データブロック内の余分なビットを最小限に抑えて得ることができるものであり、したがって、例えば無線マイクロフォンまたはライブパフォーマンス用の無線楽器送信機のパフォーマンスを効率的に改善することができる。
【０００７】
さらなる改善された実施形態では、ＡＤＰＣＭ符号化の予測部分の内部値を表すデータの形態で、追加情報をデータブロックに追加することができる。例えば、予測フィルタ係数を含めることによって、復号器は、伝送エラー後により速く適応することと、フィルタの不安定性の問題を防止することと、および／または漏れの少ない予測フィルタを使用することができる。
【０００８】
以下に、本発明の好ましい特徴および実施形態を説明する。
【０００９】
適応量子化の内部値を表す少なくとも１つのデータビットは、適応量子化の内部値のｌｏｇ２符号化といった、適応量子化の内部値の対数符号化バージョンを特に表してもよい。特に、少なくとも１つのデータビットは、適応量子化の一部を形成するスケーリングファクタなどといった、適応量子化の内部値の対数符号化バージョンの切り捨てバージョンを表してもよく、例えば、適応量子化の包絡推定器に関連して使用されるスケーリングファクタである。
【００１０】
適応量子化の内部値を表す少なくとも１つのデータビットは、各データブロックにおいて４から１２ｂｉｔ、例えば８ｂｉｔであってもよい。
【００１１】
前記予測は、例えば格子形有限インパルス応答フィルタなどといった、有限インパルス応答フィルタに基づく予測器を含むものであってもよく、前記有限インパルス応答フィルタは、複数の有限インパルス応答フィルタ係数を有する。
【００１２】
本方法は、適応差動パルス符号変調符号化アルゴリズムの予測の内部値を表す少なくとも１つのデータビットを生成することと、適応量子化の内部値を表す前記少なくとも１つのデータビットと、予測の内部値を表す前記少なくとも１つのデータビットと、適応差動パルス符号変調データビットと、を含むデジタルデータブロックを生成することと、をさらに含んでもよい。特に、予測部分に格子形ＦＩＲフィルタを有する実施形態において、少なくとも１つのデータビットが、前記有限インパルス応答フィルタ係数のうちの少なくとも１つの切り捨てられたバージョンを表してもよい。特に、予測の内部値を表す少なくとも１つのデータビットは、多重化された方法で、デジタルデータブロックのストリームに含まれる。具体的には、各デジタルデータブロックが、複数のＦＩＲフィルタ係数のうちの１つのＦＩＲフィルタ係数の切り捨てられたバージョンに応じて生成されたデータビットを含んでもよい。特に、各フィルタ係数は、例えば８個の最上位ビットなど、４から１２個の最上位ビットに切り捨てられてもよい。
【００１３】
この方法は、固定小数点プロセッサアーキテクチャを有するプロセッサによって実行されてもよい。この用途に、前記ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムを適用する前に、ディザノイズを前記デジタル入力信号に付加してもよい。
【００１４】
この方法は、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域、５．８ＧＨｚ  ＩＳＭ、またはデジタルＵＨＦ無線信号などの無線周波数信号として表されるデジタルデータブロックを送信することを含んでもよい。
【００１５】
本方法は、デジタル入力信号の連続した時間ブロックを符号化することと、それに応じて、適応量子化の内部値を表す少なくとも１つのデータビットとＡＤＰＣＭデータビットとを各々が含む連続したデジタルデータブロックを生成することと、を備えることが好ましく、それによって、低遅延での無線ライブオーディオストリーミングが可能になることを理解されたい。
【００１６】
この方法は、オーディオに非常に適していることが分かっており、したがって、実施形態では、デジタル入力信号はデジタルオーディオ信号である。
【００１７】
第２の態様において、本発明は、量子化器による適応量子化と、予測器による予測とを含むＡＤＰＣＭ復号化アルゴリズムに従って、ＡＤＰＣＭ符号化デジタル信号を復号する方法であって、前記方法は、
−ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムに含まれる適応量子化の内部値を表す少なくとも１つのデータビットと、ＡＤＰＣＭデータビットと、を含むデジタルデータブロックを受信することと、
−前記内部値と前記少なくとも１つのデータビットによって表される値との間に所定の閾値を超える差分が検出された場合に、
前記ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムに含まれる前記適応量子化の前記内部値を表す、受信された前記少なくとも１つのデータビットに従って、前記ＡＤＰＣＭ復号化アルゴリズムに含まれる前記適応量子化の内部値を調整することと、
−受信されたＡＤＰＣＭデータビットに従ってデジタル出力信号を生成することと、
を備える、方法を提供する。
【００１８】
復号器側において、ＡＤＰＣＭ符号化の内部値を表す、受信された少なくとも１つのデータビットを利用することで、例えば、データブロックが無線周波数伝送チャネルを介して受信される場合に、エラーの影響を低減することが可能である。この方法は、前記デジタルデータブロックを表す無線周波数信号を受信することと、前記データブロックがエラーを伴って受信されたかどうかを検出することと、を備えることが好ましい。前記データブロックがエラーを伴って受信されたことが検出された場合、前記適応量子化に関連する適応逆量子化器の出力（逆量子化コードブックの出力）をゼロに設定することが好ましい場合がある。さらに、またはあるいは、前記データブロックがエラーを伴って受信されたことが検出された場合、前記予測器における漏れをゼロに設定するといったように、前記予測器における漏れを調整することが好ましい場合がある。
【００１９】
第３の態様において、本発明は、第１の態様による方法に従って、デジタル入力信号を符号化し、デジタルデータブロックを生成するように構成された符号器、を備える、符号器装置を提供する。特に、符号器装置は、符号器によって生成されたデジタルデータブロックを表す無線周波数信号を送信するように構成された無線周波数送信機を備えてもよい。符号器および無線周波数送信機は、同じ筐体内に配置されてもよく、別個の構成要素として配置されてもよい。
【００２０】
第４の態様において、本発明は、第２の態様による方法に従って、受信されたデジタルデータブロックを復号するように構成された復号器、を備える、復号器装置を提供する。特に、復号器装置は、デジタルデータブロックを表す無線周波数信号を受信するように構成された無線周波数受信機を備えてもよい。復号器および無線周波数受信機は、同じ筐体内に配置されてもよく、別個の構成要素として配置されてもよい。
【００２１】
第５の態様において、本発明は、
−第1の態様による方法に従って、デジタル入力信号を符号化し、デジタルデータブロックを生成するように構成された符号器と、
−前記符号器によって生成された前記デジタルデータブロックを表す無線周波数信号を送信するように構成された無線周波数送信機と、
−前記符号器によって生成された前記デジタルデータブロックを表す前記無線周波数信号を受信するように構成された無線周波数受信機と、
−第２の態様による方法に従って、受信したデジタルデータブロックを復号するように構成された復号器と、
を備える、システムを提供する。
【００２２】
特に、システムは、音響入力に従ってデジタル入力信号を生成するように構成されたマイクロフォンなどのオーディオソースを備えてもよい。
【００２３】
第６の態様において、本発明は、実行されると、プロセッサを備える演算装置またはシステムに、第１の態様による方法を実行させる命令を有する、コンピュータプログラム製品を提供する。
【００２４】
第７の態様において、本発明は、実行されると、プロセッサを備える演算装置またはシステムに、第２の態様による方法を実行させる命令を有する、コンピュータプログラム製品を提供する。
【００２５】
言及されたコンピュータプログラム製品は、専用装置のためのプログラム製品、または汎用コンピュータのためのスタンドアロンのソフトウエア製品であってもよい。プログラムコードの形態であるコンピュータプログラム製品の命令は、例えば、専用オーディオ機器など任意の処理プラットフォームに実装され得たり、例えばプログラマブルデバイスのためのダウンロード可能なアプリケーションの形態によりコンピュータデバイス内の汎用プロセッサに実装され得たりするものであることを理解されたい。
【００２６】
特に、第６及び第７の態様のコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体に格納されてもよく、電子チップに格納されてもよい。例えば、プログラムコードは、中央演算処理装置、デジタル信号プロセッサ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイにおいて実装することができる。
【００２７】
本発明の全ての態様の適用分野は、無線ヘッドセット（例えば、ゲーミングヘッドセット）、無線マイクロフォン（例えば、ステージマイクロホン）、無線回線エクステンダ又はインタフェース（例えば、楽器用）、無線スピーカー、無線インターコムシステムなどである。
【００２８】
第１の態様について説明したものと同じ利点および実施形態が、第２、第３、第４、第５、第６、および第７の態様にも適用されるものと理解される。さらに、記載された実施形態は、言及されたすべての態様の間で任意の方法で混合され得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
ここで、添付の図面に関して本発明をより詳細に説明する。
【００３０】
【図１】符号化方法の実施形態の簡単なブロック図を示す。
【図２】符号化アルゴリズムの実施形態を示す。
【図３】復号化アルゴリズムの実施形態を示す。
【図４】デジタルデータブロックフォーマットの例を示す。
【図５】無線オーディオ信号送信の実施形態のステップを示す。
【００３１】
図面は、本発明を実施する特定の方法を示すもので、添付の特許請求の範囲に含まれる他の可能な実施形態を制限するものと解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明による、例えば、デジタルオーディオ信号といったデジタル入力信号Ａ＿Ｉを符号化するためのＡＤＰＣＭ符号化方法の実施形態を簡単な形式で示すブロック図である。デジタル入力信号Ａ＿Ｉの時間ブロックは、量子化器による適応量子化ＡＤＱおよび予測器による予測ＰＲを含む適応差動パルス符号変調ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムに投入される。これに応じて、ＡＤＰＣＭデータビットＡＰＭが生成される。これらのデータビットＡＰＭは、復号器がデータビットＡＰＭを復号し、それに応じてデジタル入力信号のレプリカを生成することを可能にする。さらに、符号化方法は、適応量子化ＡＤＱの内部値を表す少なくとも１つのデータビットＱＢを生成することを含む。またさらに、符号化方法は、ＡＤＰＣＭアルゴリズムの予測ＰＲの内部値を表す少なくとも１つのデータビットＣＦＢを生成することを含む。
【００３３】
したがって、符号化アルゴリズムの内部値を表す追加のデータビットＱＢ、ＣＦＢは、ＡＤＰＣＭデータビットＡＰＭそれ自身とは別に生成され、これらのデータＱＢ、ＣＦＢ、ＡＰＭのすべては、デジタルデータブロック（破線のボックス）に含まれ、デジタルデータブロックは、次いで、例えば、データブロックを復号器に送信する無線周波数送信機に出力される。
【００３４】
符号化アルゴリズムの内部値を表すこれらの余分なデータビットＱＢ、ＣＦＢは、復号化アルゴリズムにおいて、最後に受信された内部値を、適応量子化および予測それぞれの対応する内部値の最良の推定値として使用することによって、復号器が、伝送エラーまたはデータブロックの損失に、より良く適応することを可能にする。これにより、伝送エラーおよび／またはデータブロックの損失の場合に、デジタル入力信号Ａ＿Ｉをより少ないアーチファクトで復号器側にて再生させることができる。
【００３５】
したがって、このようなＡＤＰＣＭ符号化／復号化方式は、デジタル伝送システムによって伝送されるビットレートを低くし、しかも不完全な無線伝送システムを介して伝送される場合に、復号器が、深刻なアーチファクトなしにロバストな方法で入力信号を復元することが可能である。
【００３６】
図２は、４つの主要な構成要素、適応量子化器、適応逆量子化器、予測器、およびノイズ整形フィルタを有する、特定の符号器の実施形態を示す。特定の符号器は、例えば、２４ｂｉｔの４８ｋＨｚサンプリング周波数といった、高品質のデジタルオーディオ入力信号Ａ＿Ｉを符号化するのに適している。しかし、この設計は、他の入力信号にも使用できることを理解されたい。
【００３７】
適応量子化器は、符号器入力信号と予測器ＬＰＲの出力との間の差分を出力する。この差分は、伝送システムにおける転送のために、量子化器Ｑにおいて量子化され、より低いビットレートに低減される、すなわち、ＡＤＰＣＭデータビットＡＰＭである。同じ低ビットレートデータは、適応逆量子化器である逆量子化コードブックＤＱにも供給される。逆量子化器の出力は、フィードバックされ、予測器の出力に加えられる。これら２つの信号を合わせたものが、入力信号の復元を構成し、次の入力信号の処理のために予測器に供給される。適応量子化器および適応逆量子化器は、ルックアップおよび量子化のための、適応スケーリング値とコードブックＤＱとを有する。適応スケーリング値は、逆量子化器出力包絡、つまり包絡推定器ＥＥからの出力がフィルタリングされた推定値である。必要とされる符号化ビットレートおよび品質に応じて、異なるコードブックＤＱサイズを使用することができる。コードブックは、１から４ｂｉｔのオーディオサンプルの異なる符号化比に対応する２から１６のエントリを有するのが好ましい。
【００３８】
ＡＤＰＣＭデータビットＡＰＭとは別に、適応量子化に使用される適応逆量子化スケーリングファクタ、すなわち包絡推定器ＥＥからの出力は、ｌｏｇ２を使用して符号器Ｌ２によって符号化され、さらに切り捨てられる。ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化部分からの、この符号化され切り捨てられたスケーリングファクタＱＢは、次に、例えばデータブロックのヘッダ部において、ＡＤＰＣＭデータビットＡＰＭと共に出力ストリームに出力される。この内部データＱＢは、４から１６ｂｉｔなどであってもよく、例えば８ｂｉｔなら、高品質オーディオ信号に適している。
【００３９】
予測器は、オーディオ信号の確定的部分をモデル化する格子形ＦＩＲタイプの適応フィルタＬＰＲを含む。ＦＩＲフィルタＬＰＲは、８から２０個のタップなどといった、例えば２から４０個のタップを有することができ、特定の実施形態においては１３個のタップを有する。ＦＩＲフィルタＬＰＲは、漸進的なタップ漏れを用いて実施することができる。適応は、勾配適応格子形アルゴリズムＧＡＬを使用して実行される。予測器の出力はフィードバックされ、適応量子化器への入力から減算される。したがって、適応量子化器の低ビットレート出力は、理想的には、オーディオ信号の非確定的部分のみを含む。入力信号と復元された信号との間の差分は、符号化スキームによって導入される符号化エラーである。
【００４０】
予測フィルタＬＰＲがオーディオ信号に適応した場合、符号化エラーは、ほぼホワイトノイズとなる。この符号化エラーは、可聴性を低減するために、符号化ノイズのスペクトル整形のための追加のフィルタによって符号器入力にフィードバックされる。これは、いわゆるノイズ整形フィルタであり、静的部Ｈ＿ｓおよび適応部Ｈ＿ａを有する。静的フィルタＨ＿ｓは、ノイズエネルギーをスペクトルの下部から上部にシフトし、適応フィルタＨ＿ａは、ノイズのスペクトルを入力信号のスペクトルと同様になるように整形する。このノイズ整形フィルタの適応部Ｈ＿ａのフィルタ係数は、復元されたオーディオ信号のスペクトルを表す予測器適応フィルタＬＰＲから導出される。
【００４１】
ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化部からの追加の内部値ＱＢに加えて、さらなる内部データ、すなわち予測フィルタＬＰＲのＦＩＲフィルタ係数を表すデータＣＦＢが、符号器からのデータストリームに含まれる。これらのデータに必要とされる帯域幅を制限するために、係数は切り捨て（Ｔｒ）られ、それらは、例えば、データブロック当たり１つの係数で、連続的に転送されてもよく、したがって、長さＸのフィルタがＸ以上の連続したデータブロックの手段によって完全に転送されることを保証する、多重化された方法でＦＩＲフィルタ係数を転送する。したがって、特定の符号化実施形態では、１つのデータブロックが、適応量子化からの内部値ＱＢと、格子形予測ＦＩＲフィルタＬＰＲからの１つのＦＩＲ係数ＣＦＢとを含む。係数は、通常、４から１２個の最上位ビットに切り捨て（Ｔｒ）られる。８個の最上位ビットへの切り捨ては、あまり正確さを失うことなく、格子ＦＩＲフィルタタイプＬＰＲに対して可能である。
【００４２】
符号器計算が、固定小数点実装のような有限の精度で実施される場合、符号器の適切かつ線形挙動を保証するために、弱いホワイトノイズディザリング信号ＤＮが、符号化アルゴリズムにおけるさらなる処理の前に入力信号Ａ＿Ｉに追加される。
【００４３】
符号化／復号化は、異なるパケットサイズおよびオーバーヘッド比で構成され、使用されることができる。サンプル当たり４、３．６、３．３３、３、２．６、２または１．６６ビットへの圧縮のための異なるコードブックサイズを得ることができる。
【００４４】
図３は、図２の符号化アルゴリズムと一致する復号化アルゴリズムを示し、したがって、符号器からデータＱＢ、ＣＦＢ、およびＡＰＭを含むデータブロックを受信し、それに応じて復元出力信号Ａ＿Ｏを生成するように構成される。もちろん、復号器は、包絡推定器ＥＥへの入力としてスケーリングファクタに到達するために、データＱＢを復号（Ｅ２）することによって（つまり、ｅｘｐ２復号）、データＱＢを復号するように構成される。さらに、単一のＦＩＲフィルタ係数は、予測格子形ＦＩＲフィルタＬＰＲへの入力として、順次処理（ＰＳ）される。
【００４５】
復号化アルゴリズムは、適応逆量子化器および予測器を備える。入力低レートビットＡＰＭは、適応逆量子化器に供給され、この出力は、符号器においてと同一のやり方で予測器出力に加えられる。この合わせたものは、復号器からの復元出力信号を構成し、次のオーディオサンプルの復号のために予測器に供給される。
【００４６】
符号器および復号器における適応逆量子化器は、低ビットレートデータＡＰＭの同一のシーケンスで動作しているので、それらは同一の信号を出力し、符号器および復号器における予測器適応フィルタＬＰＲも同一の信号を生成し、符号器および復号器における信号および復元された信号は同一である。
【００４７】
同一の開始条件であって、符号器から復号器への伝送エラーがないと仮定した場合、適応逆量子化器および予測器からのすべての内部状態および生成された信号は、符号器および復号器において同一である。しかしながら、符号器および復号器が異なる状態から開始された場合、または伝送エラーが発生した場合、符号器および復号器における適応逆量子化器および予測器は、同一の状態を有さず、同一の復元信号を生成しない。予測器からのフィードバックに基づき、差分は、次に続く全てのサンプルについて継続する。復号器における復元された信号が、符号器における対応する信号に収束することを保証するために、符号器および復号器の両方の適応アルゴリズムに漏れが加えられる。適応逆量子化器は、共通のスケーリング値に向けた小さなバイアスを加えられる。予測器適応フィルタにおいては、１より小さいスケーリングファクタを適応アルゴリズムＧＡＬに導入することが可能である。漏れがあると、予測器の予測精度を低下させ、符号化エラーを増加させ、符号器および復号器の性能を低下させる。漏れが大きくなると、伝送エラーの後の、復号器出力が符号器入力信号に収束するまでの時間が短縮されるが、符号化エラーも増大する。オーディオ品質の劣化を避けるために、より小さい漏れを使用することが望ましい。しかしながら、漏れが小さいと、データ損失の後の、出力オーディオが回復するまでの時間を増加させる。より小さな漏れが使用される場合、有限語長の実行による量子化効果でさえ、リミットサイクルの不安定性および非線形性を引き起こし得る。
【００４８】
小さな漏れの望ましい使用を補完するために、適応逆量子化器および予測器における適応フィルタの重要な状態に関する情報を与える追加データＱＢ、ＣＦＢを使用することができる。重要な状態とは、適応逆量子化器で使用されるスケーリングファクタと、予測器における格子形ＦＩＲフィルタＬＰＲのフィルタ係数である。したがって、データストリームにおいて利用可能な、ＱＢやＣＦＢに符号化されたこれらのデータを用いて、上述の漏れを低減することが可能であり、それによってコーデックの性能を向上させる。
【００４９】
図４は、無線リンクを介して送信されるデータブロックの例を示す。ＡＤＰＣＭデータの各ブロックは、符号器における適応量子化の内部値であるスケーリングファクタが、符号化され（ｌｏｇ２）、切り捨てられた、例えば長さ８ｂｉｔのバージョンのヘッダを有する。さらに、ヘッダに、例えば８個の最上位ビットなどに切り捨てられた予測器ＦＩＲフィルタ係数の係数Ｃｏｅｆ［ｘ］１つが追加される。切り捨てられた係数Ｃｏｅｆ［ｘ］は、通常、各データブロックに対して１つずつ、連続的に付加される。いくつかのデータブロックの後、例えば１３個などといった全ての切り捨てられたフィルタ係数が転送される。全体として、適応量子化器の切り捨てられたスケーリングファクタ、切り捨てられた係数、および低ビットレートデータは、例えばＣＲＣなどといった完全性検査情報も含むデータブロックまたはパケットで送信される。切り捨てられた適応量子化スケーリングファクタおよび係数情報は、復号器によるＡＤＰＣＭデータの処理より前の状態の値を表す。
【００５０】
無線データ受信機は、受信されたデータパケットの完全性をチェックすることができる。データパケットにエラーがある場合、適応逆量子化器ＤＱは、ゼロ出力を生成するように命令される。このような場合、復元された出力信号は、予測器の出力と同じである。さらに、復号出力への損失データパケットの影響を最小限に抑えるために、損失データの期間中に予測器における漏れが除去されてもよい。
【００５１】
データパケットが無線受信機によってエラーなしで受信されると、切り捨てられた量子化スケーリングファクタおよびフィルタ係数が復号器に与えられる。復号器の内部状態値、適応逆量子化スケーリング値、および予測フィルタ係数が、切り捨てによって定義されるそれらのレゾリューションと大きく異なる場合、状態値は、復号処理の開始前に、切り捨てられた値によって示される値、すなわちＱＢ、ＣＦＢデータに基づく値に設定される。このアプローチは、低ビットレートデータが生成されたときに符号器が使用する値に非常に近いスケーリング値を、適応逆量子化が使用することを保証する。これは、一連の失われたデータパケットの後にデータが受信される場合、非常に聞こえがちであるクリック音を回避するのに重要なばかりでなく、復号されたオーディオを迅速に回復することができるものである。同様に、予測器フィルタ係数を設定することにより、損失データが終了した後の適応がより速くなる。したがって、復号化アルゴリズムは、その現在の内部値を、受信された対応する追加データＱＢ、ＣＦＢと比較することと、所定の閾値を超える差分が検出された場合に、その内部値を調整することを含むことが好ましい。
【００５２】
このアプローチはまた、データパケットの損失を処理するためのソフトミュートおよびアンミュートのための追加の機能を通常必要としないという利点を有する。
【００５３】
図５は、デジタルオーディオ信号を転送するための方法の実施形態のステップを示す。この方法は、デジタルオーディオ信号Ｒ＿ＡＩを受信することを含む。オーディオ信号は、ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムによって符号化され、結果として、ＡＤＰＣＭ符号化ビットを生成（Ｇ＿ＡＰＭ）する。さらに、この方法は、ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化部分の内部値、例えばスケーリング値を示すデータビットを生成（Ｇ＿ＱＢ）することを含む。次のステップは、ＡＤＰＣＭ符号化ビットと、ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化部分の内部値を示すデータビットとの両方を含むデータブロックを無線で送信（ＷＴ＿ＤＢ）することである。次に、データブロックは、無線受信機によって受信（ＷＲ＿ＤＢ）される。例えば、データブロックを損失した場合などに、復号器における現在の対応するスケーリングファクタ値が、受信されたスケーリング値から所定の閾値よりも大きく異なる場合、復号器側において、次のステップは、例えばＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化部分のスケーリング値などといった内部値を示すデータビットに応じて、ＡＤＰＣＭ復号化アルゴリズムの適応量子化のスケーリングファクタを調整（ＡＤＪ＿ＡＤＱ）することである。次に、受信したＡＤＰＣＭデータビットを復号（ＤＥＣ＿ＡＰＭ）して復号化アルゴリズムを実行し、オーディオ出力信号を生成（Ｇ＿ＡＯ）する。
【００５４】
要約すると、本発明は、低遅延で、しかも中程度のビットレートでの、高品質オーディオのロバストな無線伝送に適したオーディオコーデックを提供する。符号化および復号化方法は、ＡＤＰＣＭに基づくものであって、出力データブロックには、符号化された出力ビットＡＰＭに加えて、追加のデータＱＢ、すなわちＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの適応量子化ＡＤＱの内部値を表すデータＱＢ、特に、符号化され、８ｂｉｔなどに切り捨てられたスケーリングファクタが含まれる。さらに、出力データブロックは、好ましくは、ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの予測器ＰＲの内部値を表すデータＣＦＢを含んでおり、特に、８ｂｉｔなどに切り捨てられた格子形予測ＦＩＲフィルタの係数を表すデータＣＦＢを連続的に含むことができる。ＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムの内部値に関するこれらの追加のデータＱＢ、ＣＦＢは、無線伝送におけるデータブロックの損失に対するロバスト性を高めるために、符号器側で利用することができる。特に、復号化アルゴリズムは、符号器から受信された内部値ＱＢ、ＣＦＢに対応する、現在の内部ＡＤＰＣＭ復号値を比較することを含んでもよく、差分がある場合、復号器は、その内部値を受信されたＱＢ、ＣＦＢに適応させるか、または上書きしてもよい。これは、データブロック損失後の速い回復を確実にするのに役立ち、それによって、復元された信号におけるアーチファクト、例えば、オーディオの場合、クリック音に対するロバスト性を確実にする。
【００５５】
本発明は特定の実施形態に関連して説明されてきたが、提示された実施例に決して限定されるものとして解釈されるべきではない。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の技術的範囲に照らして解釈されるべきである。特許請求の範囲の文脈において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語は、他の可能な要素またはステップを除外しない。また、「ａ」または「ａｎ」などの参照の言及は、複数を排除するものとして解釈されるべきではない。図面に示される要素に関する特許請求の範囲における参照符号の使用はまた、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、異なる請求範囲に記載された個々の特徴は場合によっては有利に組み合わせることができ、異なる請求範囲におけるこれらの特徴の言及は、特徴の組み合わせが可能でなく有利でないことを排除しない。
【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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