УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ И ПРОГРАММА
ENCODING DEVICE AND METHOD, DECODING DEVICE AND METHOD AND PROGRAM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу кодирования, устройству и способу декодирования и программе, в частности, устройству и способу кодирования, устройству и способу декодирования, и программе, которые позволяют улучшить качество аудиосигнала.
Уровень техники
В качестве способа кодирования аудиосигнала, в предшествующем уровне техники, известен стандарт НЕ-ААС (Высокоэффективный MPEG (Группа экспертов в области движущегося изображения) 4 ААС (Усовершенствованное кодирование аудиоданных)) (международный стандарт ISO/IEC 14496-3).
В этом способе используется технология кодирования высокочастотного свойства, называемая SBR (Репродукция спектральной полосы), (см., например. Патентный документ 1). В соответствии с SBR, когда аудиосигнал кодируют, информацию SBR для генерирования компонента высокой частоты аудиосигнала выводят вместе с компонентом низкой частоты кодированного аудиосигнала. Более конкретно, информацию SBR получают путем квантования мощности (энергии) каждой полосы частот, называемой полосой коэффициента масштабирования компонента высокой частоты.
Кроме того, в устройстве декодирования, в то время, когда декодируют низкочастотный компонент кодированного аудиосигнала, высокочастотный сигнал генерируют, используя низкочастотный сигнал, полученный в результате декодирования, по информации SBR. В результате, получают аудиосигнал, включающий в себя низкочастотный сигнал и высокочастотный сигнал.
Список литературы Патентный документ
Патентный документ 1: Национальная (выложенная) публикация заявки на японский патент №2001-521648
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Однако в описанной выше технологии, мощность исходного сигнала иногда не может быть воспроизведена во время декодирования, из-за того, что среднее значение мощности каждого из диапазонов частот, составляющих полосу коэффициента масштабирования высокой частоты, рассматривается, как мощность полосы коэффициента масштабирования. В таком случае четкость аудиосигнала получаемого в результате декодирования, ухудшается, и качество слышимости аудиосигнала ухудшается.
Настоящая технология достигается с учетом описанной выше ситуации и предназначена для обеспечения возможности улучшения качества аудиосигнала.
Решение задач
Устройство кодирования, в соответствии с первым аспектом настоящей технологии, включает в себя: модуль разделения подполосы, выполненный с возможностью разделения полосы частот входного сигнала и генерирования сигнала первой подполосы для первой подполосы на стороне высоких частот входного сигнала; модуль расчета мощности первой подполосы, выполненный с возможностью расчета мощности первой подполосы сигнала первой подполосы на основе сигнала первой подполосы; модуль расчета мощности второй подполосы, выполненный с возможностью выполнения операции взвешивать в большей степени мощность первой подполосы, имеющей большую мощность, и расчета мощности второй подполосы сигнала второй подполосы, включающей в себя множество непрерывных первых подполос; модуль генерирования, выполненный с возможностью генерирования данных для получения, путем оценки, сигнала высокой частоты для входного сигнала на основе мощности второй подполосы; модуль кодирования низкой частоты, выполненный с возможностью кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала для генерирования кодированных данных низкой частоты; и модуль мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования данных и кодированных данных низкой частоты для генерирования строки выходного кода.
Устройство кодирования дополнительно включает в себя модуль расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, выполненный с возможностью расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой значение оценки мощности второй подполосы на основе входного сигнала или величины свойства, получаемой из низкочастотного сигнала, и модуль генерирования может генерировать данные путем сравнения мощности второй подполосы с мощностью подполосы псевдовысокой частоты.
Модуль расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты может рассчитывать мощность подполосы псевдовысокой частоты на основе величины свойства и коэффициента оценки, подготовленного предварительно, и модуль генерирования может генерировать данные для получения любого одного из множества коэффициентов оценки.
Устройство кодирования дополнительно включает в себя, модуль высокочастотного кодирования, выполненный с возможностью генерирования кодированных данных высокой частоты, путем кодирования этих данных, и модуль мультиплексирования может мультиплексировать кодированные данные высокой частоты и кодированные данные низкой частоты для генерирования выходной строки кода.
Модуль расчета мощности второй подполосы может рассчитывать мощность второй подполосы путем возведения в степень 1/m возведенного в степень m среднего значения первой мощности подполосы.
Модуль расчета мощности второй подполосы может рассчитывать мощность второй подполосы путем получения средневзвешенного значения мощности первой подполосы, используя вес, который становится больше, когда мощность первой подполосы становится больше.
Способ или программа кодирования, в соответствии с первым аспектом настоящей технологии, включают в себя следующие этапы: делят полосу частот входного сигнала и генерируют сигнал первой подполосы для первой подполосы на стороне высокой частоты входного сигнала; рассчитывают мощность первой подполосы для сигнала первой подполосы на основе сигнала первой подполосы; выполняют операцию взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, и рассчитывают мощность второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающей в себя множество непрерывных первых подполос; генерируют данные для получения, путем оценки, сигнала высокой частоты для входного сигнала на основе мощности второй подполосы; кодируют низкочастотный сигнал для входного сигнала, для генерирования
данных, кодированных по низкой частоте; и мультиплексируют эти данные и данные, кодированные по низкой частоте, для генерирования выхода кодовой строки.
В соответствии с первым аспектом настоящей технологии, разделяют полосу частот входного сигнала, и генерируют сигнал первой подполосы для первой подполосы на стороне высокой частоты входного сигнала; мощность первой подполосы для сигнала первой подполосы рассчитывают на основе сигнала первой подполосы; выполняют операцию взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, и мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос; генерируют данные, предназначенные для получения в результате оценки сигнала высокой частоты входного сигнала на основе мощности второй подполосы; низкочастотный сигнала входного сигнала кодируют, и кодированные данные низкой частоты генерируют; и данные и кодированные данные низкой частоты мультиплексируют и генерируют строку выходного кода.
Устройство декодирования в соответствии со вторым аспектом настоящей технологии включает в себя: модуль демультиплексирования, выполненный с возможностью демультиплексирования строки входного кода в данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, среди мощности первой подполосы первых подполос, и используемую для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и кодированные данные низкой частоты получают путем кодирования низкочастотного сигнала среди входных сигналов; модуль декодирования низкой частоты, выполненный с возможностью декодирования кодированных данных низкой частоты, для генерирования сигнала низкой частоты; модуль генерирования сигнала высокой частоты, выполненный с возможностью генерирования сигнала высокой частоты на основе коэффициента оценки, получаемого из данных, и сигнала низкой частоты, получаемого в результате декодирования; и модуль синтеза, выполненный с возможностью генерирования выходного сигнала на основе сгенерированного сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученных в результате декодирования.
Модуль генерирования сигнала высокой частоты может рассчитывать значение оценки мощности второй подполосы на основе величины свойства, полученной из сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования, и коэффициента оценки, и генерирует сигнал высокой частоты на основе величины оценки мощности второй подполосы и сигнал низкой частоты, полученный в результате декодирования.
Устройство декодирования может дополнительно включать в себя модуль декодирования высокой частоты, выполненный с возможностью декодирования данных, для получения коэффициента оценки.
Мощность подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой значение оценки мощности второй подполосы, рассчитывают на основе входного сигнала или величины свойства, полученного из низкочастотного сигнала для входного сигнала, и данные могут быть сгенерированы путем сравнения мощности второй подполосы с мощностью подполосы псевдовысокой частоты.
Мощность подполосы псевдовысокой частоты рассчитывают на основе входного сигнала или величины свойства, полученного из низкочастотного сигнала входного сигнала, и предварительно подготовленного коэффициента оценки, и могут быть сгенерированы данные для получения любого одного из множества коэффициентов оценки.
Мощность второй подполосы может быть рассчитана путем возведения в степень 1/m возведенного в степень m среднего значения первой мощности подполосы.
Мощность второй подполосы может быть рассчитана путем получения средневзвешенного значения мощности первой подполосы, используя вес, который становится больше, когда мощность первой подполосы становится больше.
Способ или программа декодирования, в соответствии со вторым аспектом настоящей технологии, включают в себя следующие этапы: демультиплексируют строку входного кода на данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, среди мощности первой подполосы первых подполос, и используют для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и получают кодированные данные низкой частоты путем кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала; декодируют кодированные данные низкой частоты для генерирования сигнала низкой частоты; генерируют сигнал высокой частоты на основе коэффициента оценки, полученного из данных и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования; и генерируют выходной сигнал на основе генерируемого сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученных в результате декодирования.
В соответствии со вторым аспектом настоящей технологии, строку входного кода демультиплексируют на данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают, путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность среди мощности первой подполосы для первых подполос, и используют для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и получают кодированные данные низкой частоты путем кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала; декодируют кодированные данные низкой частоты, и генерируют низкочастотный сигнал; сигнал высокой частоты генерируют на основе коэффициента оценки, полученного из данных и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования; и генерируют выходной сигнал на основе сгенерированного сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования.
Эффекты изобретения
В соответствии с первым аспектом и вторым аспектом настоящей технологии, может быть улучшено качество аудиосигнала.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема для описания подполосы входного сигнала.
На фиг.2 показана схема для описания подполосы и подполосы QMF.
На фиг.3 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию устройства кодирования, в котором применена настоящая технология.
На фиг.4 показана блок-схема последовательности операций для описания процесса кодирования.
На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию устройства декодирования.
На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию компьютера.
Подробное описание изобретения
Далее, со ссылкой на чертежи, будут описаны варианты осуществления, в которых применяется настоящая технология.
Обзор настоящей технологии
Кодирование входного сигнала
Настоящая технология был принята для кодирования входного сигнала, например, аудиосигнала, такого как музыкальный сигнал, в качестве входного сигнала.
В устройстве кодирования, которое кодирует входной сигнал, во время кодирования, входной сигнал разделяют на сигналы подполос, состоящих из множества полос частот (ниже называются подполосой) каждая из которых имеет заданную полосу пропускания, как показано на фиг.1. Следует отметить, что, на фиг.1, по вертикальной оси представлена мощность соответствующих частот входного сигнала, и на горизонтальной оси представлены соответствующие частоты входного сигнала. Кроме того, кривая С11 представляет мощность соответствующих частотных компонентов входного сигнала, и на чертеже вертикальные пунктирные линии представляют положения границ соответствующих подполос.
В устройстве кодирования компоненты с частотой, меньшей, чем заданная частота, среди частотных компонентов входного сигнала на стороне низкой частоты, кодируют, используя заданную систему кодирования, в результате чего, генерируют кодированные данные низкой частоты.
В примере на фиг.1 подполосы частот с частотой, равной или меньшей, чем верхняя предельная частота подполосы sb, имеющей, индекс sb, рассматривают как компоненты низкой частоты входного сигнала, и подполосы более высоких частот, чем верхняя предельная частота подполосы sb, рассматривают, как компоненты высокой частоты входного сигнала. Следует отметить, что каждая из подполос обозначена индексом.
После того, как будут получены кодированные данные низкой частоты, информацию воспроизведения сигнала подполосы для каждой из подполос компонентов высокой частоты последовательно генерируют на основе компонентов низкой частоты и компонентов высокой частоты входного сигнала. Затем информацию кодируют по времени, используя заданную систему кодирования, и генерируют кодированные данные высокой частоты.
Более конкретно, кодированные данные высокой частоты генерируют из: компонентов четырех подполос от sb - 3 до sb, расположенных непрерывно в направлении частоты и имеющих наибольшие частоты на стороне низкой частоты; и компонентов (eb-(sb+1)+1) множества подполос от sb+1 до eb, непрерывно расположенных на стороне высокой частоты.
Здесь, подполоса sb+1 расположена рядом с подполосой sb, и подполоса с наибольшей частотой, расположена на стороне низкой частоты, и подполоса eb представляет собой подполосу с наибольшей частотой для подполос от sb+1 до eb расположенных непрерывно.
Кодированные данные высокой частоты, получаемые в результате кодирования компонентов высокой частоты, представляют собой информацию для генерирования путем оценки сигнала подполосы для подполосы ib (где sb+1<ib<eb) на стороне высокой частоты. Кодированные данные высокой частоты включают в себя индекс коэффициента для получения оценки коэффициента, используемого для оценки сигналов каждой из подполос.
ib
ib
ib
ib
ib
ib
Более конкретно, коэффициент оценки, включающий в себя коэффициент A(kb) и коэффициент B, используют для оценки сигнала подполосы для подполосы ib. Коэффициент A(kb) умножают на мощность сигнала подполосы для подполосы (где sb-3≤kb≤sb) на стороне низкой частоты, и коэффициент B представляет собой постоянный коэффициент. Индекс коэффициента, включенный в кодированные данные высокой частоты, представляет собой информацию для получения набора коэффициентов оценки, включающих в себя коэффициент A(kb) и коэффициент B каждой из подполосы ib, например, информацию для установки набора коэффициентов оценки
ib
ib
ib
Более конкретно, когда генерируют кодированные данные высокой частоты, мощность сигнала подполосы каждой подполосы kb на стороне низкой частоты (ниже называется мощностью подполосы низкой частоты) умножают на коэффициент A(kb). Кроме того, коэффициент B добавляют к общей сумме мощности подполосы низкой частоты, умноженной на коэффициент A(kb), для расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой значение оценки мощности сигнала подполосы для подполосы ib на стороне высокой частоты.
Кроме того, мощность подполосы для псевдовысокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты сравнивают с мощностью сигнала подполосы каждой из подполос фактической высокочастотной стороны. На основе результата сравнения, выбирают коэффициент оптимальной оценки, и данные, включающие в себя индекс коэффициента для выбранного коэффициента оценки, кодируют, для получения кодированных данных высокой частоты.
После получения, таким образом, кодированных данных низкой частоты и кодированных данных высокой частоты, эти кодированные данные низкой частоты и кодированные данные высокой частоты мультиплексируют и получают сроку выходного кода для вывода.
Кроме того, устройство декодирования, которое приняло строку выходного кода, декодирует кодированные данные низкой частоты, для получения декодированного низкочастотного сигнала, включающего в себя сигнал подполосы каждой из подполос на стороне низкой частоты, и также генерирует, путем оценки, сигнал подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты из декодированного сигнала низкой частоты и информации, полученной путем декодирования кодированных данных высокой частоты. После этого, устройство декодирования генерирует выходной сигнал из декодированного сигнала низкой частоты и декодированного сигнала высокой частоты, который включает в себя сигнал подполосы в каждой из подполос на стороне высокой частоты, полученной путем оценки. Выходной сигнал, полученный таким образом, представляет собой сигнал, полученный путем декодирования кодированного входного сигнала.
Подполоса QMF
В частности, как описано выше, входной сигнал разделяют на компоненты каждой из подполос для обработки в устройстве кодирования, но более конкретно, рассчитывают мощность каждой из подполос из компонентов полос частот, каждая из которых имеет более узкую полосу пропускания, чем у подполосы.
Например, как показано на фиг.2, в устройстве кодирования, входной сигнал разделяют на сигналы подполос QMF (ниже называется сигналом подполосы QMF), каждая из которых имеет более узкую ширину полосы, чем ширина полосы каждой из описанных выше подполос, с помощью обработки фильтра, используя фильтр анализа QMF (квадратурный зеркальный фильтр). Затем формируют одну подполосу, путем построения множества подполос QMF.
Следует отметить, что, на фиг.2, на вертикальной оси представлена мощность соответствующих частот входного сигнала, и на горизонтальной оси представлены соответствующие частоты входного сигнала. Кроме того, кривая С12 представляет мощность соответствующих частотных компонентов входного сигнала, и на чертеже вертикальные пунктирные линии представляют положения на границе соответствующих подполос.
В примере на фиг.2, каждое значение от Р11 до Р17 представляет мощность каждой из подполос (ниже также называется мощностью подполосы). Например, одну подполосу формируют из трех подполос от ib0 до ib2 QMF, как показано с правой стороны на чертеже.
В соответствии с этим, в случае расчета мощности Р17 подполосы, например, вначале рассчитывают мощность каждой из подполос от ib0 до ib2 QMF (ниже называется мощностью подполосы QMF), составляющих подполосы. Более конкретно, мощность от Q11 до Q13 подполос QMF рассчитывают для подполос от ib0 до ib2 QMF.
После этого, мощность Р17 подполосы рассчитывают на основе мощности от Q11 до Q13 подполос QMF.
QMF
QMF
QMF
QMF
QMF
Более конкретно, предположим, что сигнал подполосы QMF для фрейма J, имеющего индекс ib, представляет собой sig (ib, n), и количество выборок сигнала подполосы QMF для каждого фрейма составляет, например, FSIZE. Здесь индекс ib соответствует индексам ib0, ib1, ib2 на фиг.2.
QMF
QMF
QMF
В этом случае мощность подполосы QMF power (ib, J) для подполосы QMF ib получают, используя следующее Выражение (1).
QMF
QMb
QMF
QMF
Другими словами, мощность подполосы QMF power (ib, J) получают, как среднеквадратичное значение для значения выборки для каждой выборки сигнала подполосы QMF в фрейме J. Следует отметить, что n в сигнале подполосы QMF sig (ib, n) представляет индекс дискретного времени.
QMF
QMF
Далее, в качестве способа получения мощности подполосы в подполосе ib на стороне высокой частоты из мощности подполосы QMF power (ib, J) каждой из подполос QMF может быть рассмотрен способ расчета мощности (ib, J) мощности подполосы, используя следующее Выражение (2).
Следует отметить, что в Выражении (2) start (ib) и end (ib), соответственно, представляют индексы подполосы QMF, имеющей самую низкую частоту, и подполосы QMF, имеющей самую высокую частоту, среди подполос QMF, составляющих подполосу ib. Например, в примере на фиг.2, в случае, когда подполоса с самой правой стороны имеет индекс ib, start (ib)=ib0, и end (ib)=ib2.
Поэтому, мощность подполосы power (ib, J) получают в результате преобразования среднего значения мощности подполосы QMF каждой из подполос QMF, составляющих подполосу ib, в логарифмическое значение.
В случае, когда мощность подполосы получают в результате операции по Выражению (2), мощность Р17 подполосы, например, рассчитывают путем преобразования среднего значения мощности подполос от Q11 до Q13 QMF в логарифмическое значение. В таком случае мощность Р17 подполосы будет, например, больше, чем мощность Q11 подполосы QMF и мощности Q13 подполосы QMF, и меньше, чем мощность Q12 подполосы QMF, как представлено на фиг.2.
Во время кодирования мощность подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты (ниже называется мощностью подполосы высокой частоты) сравнивают с мощностью подполосы псевдовысокой частоты, и выбирают коэффициент оценки таким образом, что может быть получена мощность подполосы псевдовысокой частоты близкая к мощности подполосы высокой частоты. Кроме того, индекс коэффициента выбранного коэффициента оценки включают в кодированные данные высокой частоты.
На стороне декодирования мощность подполосы псевдовысокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты генерируют из мощности подполосы низкой частоты и коэффициента оценки, установленного индексом коэффициента, включенным в кодированные данные высокой частоты. Затем сигнал подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты получат из мощности подполосы псевдовысокой частоты путем оценки.
Однако в полосе частот, имеющей мощность Q12 подполосы QMF, большую, чем мощность Р17 подполосы, аналогично подполосе ib1 QMF, мощность оригинального входного сигнала может не быть воспроизведена во время декодирования. Другими словами, мощность оригинального сигнала подполосы QMF не может быть воспроизведена. В результате, снижается ясность аудиосигнала, получаемого в результате декодирования, и качество аудиосигнала в том, что касается различимости, деградирует.
В соответствии с анализом, выполненным заявителем настоящей заявки, было определено, что деградация качества аудиосигнала может быть подавлена путем получения мощности подполосы, имеющей значение, близкое к значению мощности подполосы QMF, имеющей большую мощность среди подполос QMF, составляющих каждую из подполос. Причина этого состоит в том, что подполоса QMF, имеющая большую мощность подполосы QMF, играет более важную роль, как элемент, для определения качества и различимости аудиосигнала.
В соответствии с этим, в устройстве кодирования, в котором применяется настоящая технология, выполняется операция для взвешивания большего количества мощностей подполос QMF, имеющих большую мощность, во время расчета мощности подполосы таким образом, что значение мощности подполосы становится близким к значению мощности подполосы QMF, имеющей большую мощность. Таким образом, аудиосигнал, близкий к качеству аудиосигнала оригинального входного сигнала, может быть получен во время декодирования. Другими словами, что касается подполосы QMF, имеющей большую мощность подполосы QMF, во время декодирования может быть воспроизведена мощность, близкая к мощности исходного сигнала подполосы QMF, и при этом улучшается качество аудиосигнала в отношении слышимости.
Первый вариант осуществления
Пример конфигурации устройства кодирования
Далее будет описан конкретный вариант осуществления технологии кодирования входного сигнала, описанной выше. Вначале будет описана конфигурация устройства кодирования, которое кодирует входной сигнал. На фиг.3 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию устройства кодирования.
Устройство 11 кодирования включает в себя фильтр 31 низкой частоты, схему 32 кодирования низкой частоты, схему 33 разделения подполосы QMF, схему 34 расчета величины свойства, схему 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, схему 36 расчета разности подполосы псевдовысокой частоты, схему 37 кодирования высокой частоты и схему 38 мультиплексирования. В устройстве 11 кодирования, входной сигнал, который должен быть кодирован, подают в фильтр 31 низкой частоты и в схему 33 разделения подполосы QMF.
Фильтр 31 низкой частоты фильтрует подаваемый входной сигнал с заданной частотой среза, и подает сигнал, полученный в результате этой обработки, и имеющий частоту ниже, чем частота среза (ниже называется сигналом низкой частоты) в схему 32 кодирования низкой частоты, схему 33 разделения подполосы QMF, и в схему 34 расчета величины свойства.
Схема 32 кодирования низкой частоты кодирует сигнал низкой частоты из фильтра 31 низкой частоты, и подает полученные в результате этого кодированные данные низкой частоты, в схему 38 мультиплексирования.
Схема 33 разделения подполосы QMF разделяет сигнал низкой частоты из фильтра 31 низкой частоты на множество сигналов равных подполос QMF, и подает полученные таким образом сигналы подполосы QMF (ниже также называется сигналом подполосы QMF низкой частоты) в схему 34 расчета величины свойства.
Далее схема 33 разделения подполосы QMF делит подаваемый входной сигнал на множество равных сигналов подполосы QMF, и подает в схему 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты, сигнала подполосы QMF каждой из подполос QMF, включенной в заранее определенную полосу частот на стороне высокой частоты среди сигналов подполосы QMF, полученных в результате этого. Следует отметить, что далее сигнал подполосы QMF каждой из подполос QMF, переданный из схемы 33 разделения подполосы QMF в схему 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты, также называется сигналом подполосы QMF высокой частоты.
Схема 34 расчета величины свойства рассчитывает величину свойства на основе, по меньшей мере, одного из сигнала низкой частоты из фильтра 31 низкой частоты, и сигнала подполосы QMF низкой частоты из схемы 33 разделения подполосы QMF, для подачи в схему 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты.
На основе величины свойства из схемы 34 величины свойства, схема 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает мощность подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой величину оценки мощности сигнала подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты (ниже также называется сигналом подполосы высокой частоты), для подачи в схему 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты. В частности, множество установленных коэффициентов оценки, полученных в результате статистического изучения, записывают в схему 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты. Мощность подполосы псевдовысокой частоты рассчитывают на основе коэффициентов оценки и величины свойства.
Схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты выбирает оптимальный коэффициент оценки среди множества коэффициентов оценки на основе сигнала подполосы высокой частоты QMF из схемы 33 разделения подполосы QMF и мощности подполосы псевдовысокой частоты из схемы 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты.
Схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты включает в себя модуль 51 расчета мощности подполосы QMF и модуль 52 расчета мощности подполосы высокой частоты.
Модуль 51 расчета мощности подполосы QMF рассчитывает мощность подполосы QMF каждой из подполос QMF на стороне высокой частоты, на основе сигнала подполосы QMF высокой частоты. Модуль 52 расчета мощности подполосы высокой частоты рассчитывает мощность подполосы высокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частотны, на основе мощности подполосы QMF.
Кроме того, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает значение оценки, обозначающее разность между компонентом высокой частоты, оценка которого была получена, используя оценку коэффициента и фактический компонент высокой частоты входного сигнала, на основе мощности подполосы псевдовысокой частоты и мощности подполосы высокой частоты. Такое значение оценки обозначает точность оценки путем оценки коэффициента, в качестве компонента высокой частоты.
Схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты выбирает один коэффициент оценки из множества коэффициентов оценки на основе оцениваемого значения, получаемого для каждого из коэффициента оценки, и подает индекс коэффициента, устанавливающий выбранный коэффициент оценки, в схему 37 кодирования высокой частоты.
Схема 37 кодирования высокой частоты кодирует индекс коэффициента, подаваемый из схемы 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты, и подает кодированные данные высокой частоты, полученные в результате этого, в схему 38 мультиплексирования. Схема 38 мультиплексирования мультиплексирует кодированные данные низкой частоты из схемы 32 кодирования низкой частоты, и кодированные данные высокой частоты из схемы 37 кодирования высокой частоты для вывода в виде выходной строки кода.
Описание процесса кодирования
Устройство 11 кодирования, показанное на фиг.3, принимает входной сигнал, и выполняет процесс кодирования, при кодировании входного сигнала в соответствии с инструкцией, и выводит выходную строку кода в устройство декодирования. Далее процесс кодирования, выполняемый устройством 11 кодирования, будет описан со ссылкой на блок-схему последовательности операций на фиг.4. Следует отметить, что такой процесс кодирования выполняется для каждого фрейма, составляющего входной сигнал.
На этапе S11, фильтр 31 низкой частоты фильтрует подаваемый входной сигнал, включающий в себя фрейм, предназначенный для обработки, используя фильтр низкой частоты с заданной частотой среза, и подает низкочастотный сигнал, полученный в результате этого, в схему 32 кодирования низкой частоты, схему 33 разделения подполосы QMF и в схему 34 расчета величины свойства.
На этапе S12 схема 32 кодирования низкой частоты кодирует сигнал низкой частоты, подаваемый из фильтра 31 низкой частоты, и передает кодированные данные низкой частоты, полученные в результате этого, в схему 38 мультиплексирования.
На этапе S13, схема 33 разделения подполосы QMF разделяет входной сигнал и сигнал низкой частоты на множество сигналов равных подполос QMF, выполняя обработку фильтрации, используя фильтр анализа QMF.
Другими словами, схема 33 разделения подполосы QMF разделяет подаваемый входной сигнал на сигналы подполосы QMF соответствующих подполос QMF. После этого, схема 33 разделения подполосы QMF подает в схему 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты, сигнал подполосы QMF высокой частоты каждой из подполос QMF, составляющих полосу частот, от подполосы sb+1 до подполосы eb на стороне высокой частоты, полученной в результате этого.
Кроме того, схема 33 разделения подполосы QMF делит сигнал низкой частоты, подаваемый из фильтра 31 низкой частоты, на сигналы подполос QMF соответствующих подполос QMF. Кроме того, схема 33 разделения подполосы QMF подает в схему 34 расчета величины свойства сигнала подполосы QMF низкой частоты каждой из подполос QMF, составляющих полосу частот, от подполосы sb-3 до подполосы sb на стороне низкой частоты, полученной в результате этого.
На этапе S14, схема 34 расчета величины свойства рассчитывает величину свойства на основе, по меньшей мере, любого из сигнала низкой частоты из фильтра 31 низкой частоты и сигнала подполосы QMF низкой частоты из схемы 33 разделения подполосы QMF для подачи в схему 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты.
Например, мощность каждого из сигнала подполосы низкой частоты (мощности подполосы низкой частоты) рассчитывают, как величину свойства.
Более конкретно, схема 34 расчета величины свойства рассчитывает мощность подполосы QMF каждой из подполос QMF на стороне низкой частоты, выполняя тот же расчет, что и в Выражении (1), описанное выше. Другими словами, схема 34 расчета величины свойства получает среднеквадратичное значение величины выборки соответствующих выборок, составляющих сигналы подполосы QMF низкой частоты для одного фрейма, для определения мощности подполосы QMF.
Кроме того, схема 34 расчета величины свойства рассчитывает мощность (ib, J) для мощности подполосы для подполосы ib низкой частоты (где sb-3≤ib≤sb) для фрейма J, предназначенного для обработки, выраженной в децибелах, путем выполнения тех же расчетов, что и в Выражении (2), описанном выше. Другими словами, мощность подполосы низкой частоты рассчитывают путем преобразования среднего значения мощности подполосы QMF для подполос QMF, составляющих каждую из подполос, в логарифмическое значение.
После получения мощности подполосы низкой частоты каждой подполосы ib низкой частоты, схема 34 расчета величины свойства подает мощность подполосы низкой частоты, рассчитанную, как величина свойства, в схему 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты. Затем обработка переходит на этап S15.
На этапе S15, схема 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает мощность подполосы псевдовысокой частоты на основе величины свойства, переданной из схемы 34 расчета величины свойства, для подачи в схему 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты.
est
est
Более конкретно, схема 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает мощность power (ib, J) подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты, выполняя расчет, показанный в следующем Выражении (3) для каждого предварительно записанного коэффициента оценки. Мощность power (ib, J) подполосы, полученная на этапе S15, представляет собой мощность подполосы для псевдовысокой частоты, которая представляет собой величину оценки мощности подполосы высокой частоты для подполосы ib (где sb+1≤ib≤eb) на стороне высокой частоты в фрейме J, предназначенном для обработки.
ib
ib
ib
ib
ib
Следует отметить, что, в Выражении (3), коэффициент A(kb) и коэффициент B представляют набор коэффициентов оценки, подготовленных для подполосы ib на стороне высокой частоты. Более конкретно, коэффициент A(kb) представляет собой коэффициент, который должен быть умножен на мощность power (ib, J) подполосы низкой частоты подполосы kb (где sb-3≤kb≤sb). Коэффициент B представляет собой постоянный член, используемый, когда мощность подполосы для подполосы kb, умноженный на коэффициент A(kb), комбинируют линейно.
est
ib
ib
В соответствии с этим, power (ib, J) мощности подполосы псевдовысокой частоты для подполосы ib на стороне высокой частоты получают путем умножения мощности подполосы низкой частоты каждой из подполос на стороне низкой частоты с коэффициентом A(kb) для каждой подполосы, и добавляют коэффициент B к сумме мощности подполосы низкой частоты, умноженной на коэффициент.
В схеме 35 расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты мощность подполосы псевдовысокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты рассчитывают для каждого коэффициента оценки, записанного заранее. Например, в случае, когда набор из коэффициентов оценки K (где 2≤K), имеющих индекс коэффициента от 1 до K, будет предварительно подготовлен, мощность подполосы псевдовысокой частоты каждой из подполос будет рассчитана для набора коэффициентов оценки K.
QMF
QMF
На этапе S16, модуль 51 расчета мощности подполосы QMF рассчитывает мощность подполосы QMF каждой из подполос QMF на стороне высокой частоты, на основе сигнала подполосы QMF высокой частоты, подаваемого из схемы 33 разделения подполосы QMF. Например, модуль 51 расчета мощности подполосы QMF рассчитывает мощность подполосы QMF power (ib, J) каждой из подполос QMF на стороне высокой частоты, выполняя расчет, в соответствии с Выражением (1), описанным выше.
На этапе S17, модуль 52 расчета мощности подполосы высокой частоты рассчитывает мощность подполосы высокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты, выполняя расчет следующего Выражения (4) на основе мощности подполосы QMF, рассчитанной модулем 51 расчета мощности подполосы QMF.
QMF
QMF
QMF
Следует отметить, что, в Выражении (4), start (ib) и endw (ib), соответственно, представляют индексы подполосы QMF, имеющей самую низкую частоту, и подполосы QMF, имеющей самую высокую частоту среди подполос QMF, составляющих подполосу ib. Кроме того, power (ib, J) представляет мощность подполосы QMF для подполосы QMF ib, составляющей подполосу ib высокой частоты (где sb+1≤ib≤eb) в фрейме J.
QMF
В соответствии с этим, при выполнении операции по Выражению (4), получают среднее значение возведенного в куб значения мощности подполосы QMF каждой из подполос QMF, составляющих подполосу ib, и полученное среднее значение возводят в степень 1/3, и далее полученное значение преобразуют в логарифмическое значение. Следовательно, значение, полученное в результате этого, определяют, как мощность подполосы power (ib, J) высокой частоты для ib подполосы высокой частоты.
Таким образом, в результате возведения мощности подполосы QMF в большую степень во время расчета среднего значения мощности подполосы QMF, возможно рассчитывать среднее значение, которое взвешивает мощность подполосы QMF, имеющую большее значение. Другими словами, в случае, когда мощность подполосы QMF возводят в степень во время расчета среднего значения, разность между соответствующей мощностью подполосы QMF становится большой, и, поэтому, становится возможным получить среднее значение, которое в большей степени взвешивает мощность подполосы QMF, имеющей большее значение.
В результате, для подполосы QMF, имеющей большую мощность подполосы QMF, становится возможным воспроизводить мощность ближе к мощности оригинального сигнала подполосы QMF во время декодирования входного сигнала, в результате чего, улучшается качество и слышимость аудиосигнала, получаемого в результате декодирования.
В частности, в Выражении (4), мощность подполосы QMF возводят в степень 3 во время расчета среднего значения мощности подполосы QMF, но также возможно возводить мощность подполосы QMF в степень m (где 1<m). В таком случае среднее значение мощности подполосы QMF, возведенное в степень m, возводят в степень 1/m, и полученное в результате этого значение преобразуют в логарифмическое значение, получая, таким образом, мощность подполосы высокой частоты.
После получения, таким образом, мощности подполосы высокой частоты для каждой из подполос высокой частоты, так же, как и мощности подполос псевдовысокой частоты для каждой из подполос высокой частоты, полученных для каждого коэффициента оценки, начинается процесс на этапе S18, и рассчитывают значение оценки для каждого коэффициента оценки.
Другими словами, на этапе S18, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает значение оценки Res (id, J) для каждого из K коэффициентов оценки, используя текущий фрейм J, предназначенный для обработки.
std
Более конкретно, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает остаточное среднеквадратичное значение ReS (id, J), выполняя расчет в соответствии со следующим Выражением (5).
est
std
Другими словами, как и для каждой подполосы ib (где sb+1≤ib≤eb) на стороне высокой частоты, получают разность между мощностью подполосы высокой частоты (ib, J) для фрейма J и мощностью подполосы псевдовысокой частоты power (ib, id, J) и определяют среднеквадратичное значение этой разности, как получаемое в результате остаточное среднеквадратичное значение Res (id, J).
est
Следует отметить, что мощность подполосы псевдовысокой частоты power (ib, id, J) представляет мощность подполосы псевдовысокой частоты для подполосы ib, полученной для коэффициента оценки, имеющего индекс id коэффициента в фрейме J.
max
Далее схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает максимальное значение остаточной разности Res (id, J), выполняя расчет, в соответствии со следующим Выражением (6).
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>p</mi><mi>o</mi><mi>w</mi><mi>e</mi><mi>r</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>J</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mi>p</mi><mi>o</mi><mi>w</mi><mi>e</mi><msub><mi>r</mi><mrow><mi>e</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>i</mi><mi>d</mi><mo>,</mo><mi>J</mi></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>}</mo></mrow></mrow>
est
est
max
Следует отметить, что, в Выражении (6),
представляет максимальное значение среди абсолютных значений разности между мощностью power (ib, J) подполосы высокой частоты каждой из подполос ib и мощностью power (ib, id, J) подполосы псевдовысокой частоты. Поэтому, максимальное значение среди абсолютных значений разности между мощностью подполосы высокой частоты power (ib, J) и мощностью подполосы псевдовысокой частоты power (ib, id, J) в фрейме J определяют, как максимальное значение остаточной разности ReS(id, J).
ave
Кроме того, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает среднее значение остаточной разности Res (id, J), выполняя расчет, в соответствии со следующим Выражением (7).
est
ave
ave
Другими словами, что касается каждой подполосы ib на стороне высокой частоты, получают разность между мощностью подполосы высокой частоты power (ib, J) и мощностью подполосы псевдовысокой частоты power (ib, id, J) в фрейме J и получают сумму разностей. Затем полученную сумму разностей делят на количество подполос (eb-sb) на стороне высокой частоты, и абсолютное значение для полученного его значения определяют, как остаточное среднее значение Res разности (id, J). Это остаточное среднее значение Res разности (id, J) представляют, как магнитуду среднего значения оценки разности относительно каждой из подполос, которые рассматривают, для кодирования.
max
max
ave
Кроме того, после получения остаточного среднеквадратичного значения Res (id, J), максимального значения остаточной разности ReS (id, J), и остаточного среднего значения Res разности (id, J), схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты выполняет расчет конечного оценочного значения Res (id, J), выполняя расчет по следующему Выражению (8).
std
max
std
max
ave
sеd
max
ave
Другими словами, остаточное среднеквадратичное значение Res (id, J), максимальное значение остаточной разности, Res (id, J), и остаточное среднее значение разности Resave (id, J) взвешивают, получая, таким образом, конечное оценочное значение Res (id, J). Следует отметить, что, в Выражении (8), W, W и W, представляют собой заданные веса, такие как W=1, W=0,5 и W=0,5.
Схема 36 разности мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает оцениваемое значение Res (id, J) для каждого из K коэффициентов оценки, то есть, каждого из индексов id коэффициента K, выполняя описанную выше обработку.
На этапе S19, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты выбирает индекс id коэффициента на основе оцениваемого значения Res (id, J), полученного для каждого из индекса id коэффициента.
Оцениваемое значение Res (id, J), полученное из обработки на этапе S18, обозначает, что степень схожести между мощностью подполосы высокой частоты, рассчитанной из фактического сигнала подполосы высокой частоты, и мощностью подполосы псевдовысокой частотны, рассчитанной, используя коэффициент оценки, имеющий индекс id коэффициента. То есть, обозначают магнитуду оцениваемой разности компонентов высокой частоты.
Поэтому, чем меньшее значение Res (id, J) оценки, тем более близкий сигнал к фактическому сигналу подполосы высокой частоты может быть получен в результате операции, используя коэффициент оценки. В соответствии с этим, схема 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты выбирает минимальное оцениваемое значение среди K оцениваемых значений Res (id, J), и подает в схему 37 кодирования высокой частоты индекс коэффициента, представляющий коэффициент оценки, соответствующий оцениваемому значению.
На этапе S20, схема 37 кодирования высокой частоты кодирует индекс коэффициента, подаваемый из схемы 36 расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты и подает кодированные данные высокой частоты, полученные в результате этого, в схему 38 мультиплексирования.
Например, на этапе S20 выполняют энтропийное кодирование и т.п., как индекс коэффициента. Следует отметить, что кодированные данные высокой частоты могут представлять собой информацию любого вида, если только эта информация позволяет получить оптимальный коэффициент оценки. Например, индекс коэффициента может использоваться, как кодированные данные высокой частоты, без изменения.
На этапе S21, схема 38 мультиплексирования мультиплексирует кодированные данные низкой частоты, подаваемые из схемы 32 кодирования низкой частоты, и кодированные данные высокой частоты, подаваемые из схемы 37 кодирования высокой частоты, и выводит строку выходного кода, полученную в результате этого, заканчивая, таким образом, процесс кодирования.
Как описано выше, устройство 11 кодирования рассчитывает значение оценки, обозначающее оцениваемую разность компонентов высокой частоты для каждого из записанных коэффициентов оценки, и выбирает коэффициент оценки, имеющий минимальное оцениваемое значение. Затем устройство 11 кодирования кодирует индекс коэффициента, представляющий выбранный коэффициент оценки, для получения кодированных данных высокой частоты, и умножает кодированные данные низкой частоты и кодированные данные высокой частоты для получения выходной строки кода.
Таким образом, устройство декодирования, которое принимает выходную строку кода, может получать наиболее оптимальный коэффициент оценки для оценки компонента высокой частоты, путем кодирования индекса коэффициента, вместе с кодированными данными низкой частоты, и выводя кодированные данные высокой частоты, полученные в результате этого, как выходную строку кода. Это позволяет получить сигнал, имеющий более высокое качество аудиосигнала.
Кроме того, операцию выполняют для взвешивания в большей степени мощности подполосы QMF, имеющей большую мощность, во время расчета мощности подполосы высокой частоты, используемой для расчета оцениваемого значения. В результате, во время декодирования выходной строки кода, становится возможным воспроизвести мощность, близкую к мощности оригинального сигнала подполосы QMF в отношении подполосы QMF, имеющей большую мощность подполосы QMF во входном сигнале. Это позволяет получить аудиосигнал, более близкий к качеству звука входного сигнала во время декодирования, и также улучшить качество слышимости аудиосигнала.
Модифицированный пример Расчет мощности подполосы
Следует отметить, что мощность подполосы высокой частоты может быть рассчитана путем расчета средневзвешенного значения мощности подполосы QMF, хотя мощность подполосы высокой частоты рассчитывают, используя операцию в соответствии с Выражением (4), в соответствии с описанным выше описанием.
В таком случае, например, модуль 52 расчета мощности подполосы высокой частоты рассчитывает мощность подполосы power(ib, J) для подполосы ib высокой частоты (где sb+1≤ib≤eb) во фрейме J, предназначенном для обработки, путем выполнения расчета следующего Выражения (9) на этапе S17 по фиг.4.
QMF
QMF
QMF
Следует отметить, что в Выражении (9), start (ib) и end (ib), соответственно, представляют индексы подполосы QMF, имеющей самую нижнюю частоту, и подполосы QMF, имеющей самую высокую частоту среди подполос QMF, составляющих подполосу ib. Кроме того, power (ib, J) представляет мощность подполосы QMF для подполосы QMF ib, составляющей подполосы ib высокой частоты в фрейме J.
QMF
QMF
QMF
QMF
QMF
Далее, в Выражении (9), W (power (ib, J)) представляет собой вес, который изменяется в соответствии с магнитудой мощности подполосы QMF power (ib, J) и расчет выполняют, как показано, например, в следующем Выражении (10).
QMF
QMF
QMF
QMF
QMF
Другими словами, чем больше мощность подполосы QMF power (ib, J); тем больше вес W (power (ib, J).
Поэтому, в Выражении (9), вес, который изменяется в соответствии с магнитудой мощности подполосы QMF, суммируют, и мощность подполосы QMF каждой из подполос QMF взвешивают. Затем значение, полученное в результате этого, делят на количество подполос QMF (end (ib) - start (ib)+1). Далее, значение, полученное в результате этого, преобразуют в логарифмическое значение и определяют, как мощность подполосы высокой частоты. То есть, мощность подполосы высокой частоты может быть получена путем получения средневзвешенного значения каждой из мощности подполосы QMF.
В случае, когда мощность подполосы высокой частоты получают в результате расчета средневзвешенного значения, как описано выше, мощность подполосы QMF с более высокой мощностью также взвешивают в большей степени. Поэтому, мощность, которая расположена ближе к мощности оригинального сигнала подполосы QMF, может быть воспроизведена во время декодирования выходной строки кода. Поэтому, аудиосигнал, который ближе к входному сигналу, может быть получен во время декодирования, улучшая, таким образом, качество слышимости аудиосигнала.
Конфигурация устройства декодирования
Далее будет описано устройство декодирования, которое принимает выходную строку кода, выводимую из устройства 11 кодирования, и декодирует выходную строку кода.
Такое устройство декодирования выполнено, как, например, представлено на фиг.5.
Устройство 81 декодирования включает в себя схему 91 демультиплексирования, схему 92 декодирования низкой частоты, схему 93 разделения подполосы, схему 94 расчета величины свойства, схему 95 декодирования высокой частоты, схему 96 расчета мощности декодированной подполосы высокой частоты, схему 97 генерирования сигнала декодирования высокой частоты и схему 98 синтеза.
Схема 91 демультиплексирования принимает выходную строку кода из устройства 11 кодирования, в качестве входной строки кода и демультиплексирует входную строку кода на кодированные данные высокой частоты и кодированные данные низкой частоты. Кроме того, схема 91 демультиплексирования подает кодированные данные низкой частоты, полученные в результате демультиплексирования, в схему 92 декодирования низкой частоты, и подает кодированные данные высокой частоты, полученные в результате демультиплексирования, в схему 95 декодирования высокой частоты.
Схема 92 декодирования низкой частоты декодирует кодированные данные низкой частоты из схемы 91 демультиплексирования, и подает декодированный сигнал низкой частоты, полученный в результате этого, в схему 93 разделения подполосы и схему 98 синтеза.
Схема 93 разделения подполосы разделяет декодированный сигнал низкой частоты из схемы 92 декодирования низкой частоты на множество сигналов равных подполос низкой частоты, каждый из которых имеет заданную полосу пропускания, и подает полученные в результате сигналы подполос низкой частоты в схему 94 расчета величины свойства и в схему 97 генерирования декодированного сигнала высокой частоты.
Схема 94 расчета величины свойства рассчитывает мощность подполосы низкой частоты каждой из подполос на стороне низкой частоты, как величину свойства на основе сигналов подполосы низкой частоты из схемы 93 разделения подполосы, и подает величину свойства в схему 96 расчета декодированной мощности подполосы высокой частоты.
Схема 95 декодирования высокой частоты декодирует кодированные данные высокой частоты из схемы 91 демультиплексирования, и подает оценку коэффициента, установленного по индексу коэффициента, полученного в результате него, в схему 96 расчета мощности декодированной подполосы высокой частоты. Другими словами, в схеме 95 декодирования высокой частоты множество индексов коэффициента и коэффициентов оценки, установленных по индексам коэффициента, предварительно записывают в скоррелированном виде, и схема 95 декодированной высокой частоты выводит коэффициент оценки, соответствующий индексу коэффициента, включенному в кодированные данные высокой частоты.
На основе коэффициента оценки, полученного из схемы 95 декодирования высокой частоты и мощности подполосы низкой частот из схемы 94 расчета величины свойства, схема 96 расчета декодированной мощности подполосы высокой частоты рассчитывает для каждого фрейма, декодированную мощность подполосы высокой частоты, которая представляет собой значения оценки мощности подполосы каждой из подполос на стороне высокой частоты. Например, мощность декодирования подполосы высокой частоты рассчитывают, выполняя такую же операцию, как и приведенном выше Выражении (3). Схема 96 расчета декодированной мощности подполосы высокой частоты подает рассчитанную декодированную мощность подполосы высокой частотны для каждой из подполос в схему 97 Wave генерирования декодированного сигнала высокой частоты.
Схема 97 генерирования декодированного сигнала высокой частоты генерирует декодированный сигнал высокой частоты на основе сигнала подполосы низкой частоты из схемы 93 разделения подполос и декодированной мощности подполосы высокой частоты из схемы 96 расчета декодированной мощности подполосы высокой частоты, для подачи в схему 98 синтеза.
Более конкретно, схема 97 генерирования декодированного сигнала высокой частоты рассчитывает мощность подполосы низкой частоты сигнала подполосы низкой частоты, и модулирует амплитуду сигнала подполосы низкой частоты в соответствии с отношением декодированной мощности подполосы высокой частоты к мощности подполосы низкой частоты. Далее, схема 97 генерирования декодированного сигнала высокой частоты генерирует декодированный сигнал подполосы высокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты путем модулирования частоты сигнала подполосы низкой частоты, имеющего модулированную амплитуду. Декодированный сигнал подполосы высокой частоты, полученный таким образом, представляет собой значение оценки сигнала подполосы высокой частоты каждой из подполос на стороне высокой частоты входного сигнала. Схема 97 генерирования сигнала высокой частоты подает декодированный сигнал высокой частоты, включающий в себя декодированный сигнал подполосы высокой частоты, полученный для каждой из подполос, в схему 98 синтеза.
Схема 98 синтеза синтезирует декодированный сигнал 92 низкой частоты из схемы декодирования низкой частоты и декодированный сигнал высокой частоты из схемы 97 декодирования генерирования сигнала высокой частоты для вывода в качестве выходного сигнала. Такой выходной сигнал получают путем декодирования кодированного входного сигнала, и он включает в себя компонент высокой частоты и компонент низкой частоты.
В частности, настоящая технология, описанная выше, может применяться в системе аудиокодирования, такой как НЕ-ААС (международный стандарт ISO/IEC 14496-3) и ААС (MPEG2 ААС (Усовершенствованное кодирование аудиоданных)) (Международный стандарт ISO/IEC13818-7).
В НЕ-ААС используется технология кодирования свойства высокой частоты, называемая SBR. В соответствии с SBR, информацию SBR выводят для генерирования компонентов высокой частоты аудиосигнала вместе с компонентами низкой частоты кодированного аудиосигнала, во время кодирования аудиосигналов, как описано выше.
Более конкретно, входной сигнал делят на множество сигналов подполосы QMF подполос QMF с помощью фильтра анализа QMF, и получают представительное значение мощности каждой из подполос, сформированных в результате объединения множества непрерывных подполос QMF. Такое представительное значение мощности соответствует мощности подполосы высокой частоты, рассчитанной в процессе на этапе S17, на фиг.4.
Кроме того, информацию SBR получают путем квантования представительного значения мощности каждой подполосы высокой частоты, и эту информацию SBR и поток битов, включающий в себя кодированные данные низкой частоты, выводят в устройство декодирования, как выходную строку кода.
Далее, в соответствии с ААС, сигнал времени преобразуют в коэффициент mdct, представляющий область частот с использованием mdct (модифицированного дискретного косинусного преобразования), и информацию о квантованном значении, выраженном в виде числа с плавающей точкой, включают в поток битов. В соответствии с ААС, полоса частот, где объединяют множество непрерывных коэффициентов MDCT, называется полосой коэффициента масштабирования.
Один коэффициент масштабирования обычно используют для коэффициента MDCT, включенного в каждую полосу коэффициента масштабирования, как коэффициент масштабирования (часть индекса), выраженный в виде числа с плавающей точкой для коэффициента MDCT.
Устройство кодирования получает представительное значение для каждой полосы коэффициента масштабирования из множества коэффициентов MDCT, и определяет значение коэффициента масштабирования таким образом, что представительное значение может быть правильно описано, и затем информация будет включена в поток битов. Настоящая технология можно применяться для расчета представительного значения, для определения значения коэффициента масштабирования для каждой полосы коэффициента масштабирования из множества коэффициентов MDCT.
Следует отметить, что описанная выше последовательность обработки может выполняться, используя аппаратные средства и также программное средство. В случае выполнения последовательности обработки программным средством, программу, конфигурирующую его программное обеспечение, устанавливают с носителя записи программы в компьютере, который имеет встроенное специализированное программное обеспечение, или в персональном компьютере общего назначения, который может выполнять, например, различного типа функции, используя различного типа устанавливаемые программы.
На фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию аппаратных средств компьютера, который выполняет описанную выше последовательность обработки в соответствии с программой.
В компьютере CPU (центральное процессорное устройство) 301, ROM (постоянное запоминающее устройство) 302 и RAM (оперативное запоминающее устройство) 303 соединены друг с другом через шину 304.
Интерфейс 305 ввода-вывода дополнительно соединен с шиной 304. Интерфейс 305 ввода-вывода соединен с модулем 306 ввода, включающим в себя клавиатуру, ″мышь″, микрофон и т.п., модуль 307 вывода, включающий в себя циферблат, громкоговоритель и т.п., модуль 308 записи, включающий в себя жесткий диск или энергонезависимое запоминающее устройство и т.п., модуль 309 передачи данных, включающий в себя сетевой интерфейс и т.п., и привод 310 для привода съемного носителя 311, такого как магнитный диск, оптический диск, магнитооптический диск или полупроводниковое запоминающее устройство и т.п.
В компьютере, выполненном, как описано выше, CPU 301 загружает программу, записанную в модуле 308 записи в RAM 303 через интерфейс 305 ввода-вывода и шину 304, и описанную выше последовательность обработки выполняют путем выполнения программы.
Программа, которую исполняет компьютер (CPU 301), предусмотрена в виде записи на съемном носителе 311, который представляет собой пакетный носитель, включающий в себя магнитный диск (включая в себя гибкий диск), оптический диск (CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на компакт-диске), DVD (цифровой универсальный диск) и т.п.), магнитооптический диск или полупроводниковое запоминающее устройство и т.п., или который передают через кабель или среду беспроводной передачи данных, такую как локальная вычислительная сеть, Интернет или цифровая спутниковая широковещательная передача.
Программу устанавливают в модуль 308 записи через интерфейс 305 ввода-вывода, путем установки съемного носителя 311 записи в привод 310. Далее, программа может быть принята в модуле 309 передачи данных через кабель или через беспроводную среду передачи данных, и может быть установлена в модуль 308 записи. Кроме того, программа может быть предварительно установлена в ROM 302 или в модуле 308 записи.
Программа, предназначенная для исполнения компьютером, может представлять собой программу для выполнения процессов в хронологическом порядке, в соответствии с последовательностью, описанной в настоящем описании, или программу для параллельного выполнения процессов или всякий раз, когда это необходимо, например, в ответ на вызов.
Кроме того, варианты осуществления настоящей технологии не ограничиваются описанными выше вариантами осуществления, и различные модификации могут быть выполнены без выхода за пределы объема настоящей технологии.
Кроме того, настоящая технология может быть сконфигурирована следующим образом.
[1] Устройство кодирования, включающее в себя:
модуль разделения подполосы, выполненный с возможностью разделения полосы частот входного сигнала и генерирования сигнала первой подполосы для первой подполосы на стороне высоких частот входного сигнала;
модуль расчета мощности первой подполосы, выполненный с возможностью расчета мощности первой подполосы сигнала первой подполосы на основе сигнала первой подполосы;
модуль расчета мощности второй подполосы, выполненный с возможностью выполнения операции взвешивать в большей степени мощность первой подполосы, имеющей большую мощность, и расчета мощности второй подполосы сигнала второй подполосы, включающей в себя множество непрерывных первых подполос;
модуль генерирования, выполненный с возможностью генерирования данных для получения, путем оценки, сигнала высокой частоты для входного сигнала на основе мощности второй подполосы;
модуль кодирования низкой частоты, выполненный с возможностью кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала для генерирования кодированных данных низкой частоты; и
модуль мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования данных и кодированных данных низкой частоты для генерирования строки выходного кода.
[2] Устройство кодирования по п.[1], дополнительно включающее в себя
модуль расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, выполненный с возможностью расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой значение оценки мощности второй подполосы на основе входного сигнала или величины свойства, получаемой из низкочастотного сигнала,
в котором модуль генерирования генерирует данные путем сравнения мощности второй подполосы с мощностью подполосы псевдовысокой частоты.
[3] Устройство кодирования по п.[2], в котором
модуль расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты рассчитывает мощность подполосы псевдовысокой частоты на основе величины свойства и коэффициента оценки, подготовленного предварительно, и
модуль генерирования генерирует данные для получения любого одного из множества коэффициентов оценки.
[4] Устройство кодирования по любому из пп.[1]-[3], дополнительно включающее в себя
модуль высокочастотного кодирования, выполненный с возможностью генерирования кодированных данных высокой частоты, путем кодирования этих данных, и
в котором модуль мультиплексирования мультиплексирует кодированные данные высокой частоты и кодированные данные низкой частоты для генерирования выходной строки кода.
[5] Устройство кодирования по любому из пп.[1]-[4], в котором модуль расчета мощности второй подполосы может рассчитывать мощность второй подполосы путем возведения в степень 1/m возведенного в степень m среднего значения первой мощности подполосы.
[6] Устройство кодирования по любому из пп.[1]-[4],
в котором модуль расчета мощности второй подполосы может рассчитывать мощность второй подполосы путем получения средневзвешенного значения мощности первой подполосы, используя вес, который становится больше, когда мощность первой подполосы становится больше.
[7] Способ кодирования, включающий в себя этапы:
делят полосу частот входного сигнала и генерируют сигнал первой подполосы для первой подполосы на стороне высокой частоты входного сигнала;
рассчитывают мощность первой подполосы для сигнала первой подполосы на основе сигнала первой подполосы;
выполняют операцию взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, и рассчитывают мощность второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающей в себя множество непрерывных первых подполос;
генерируют данные для получения, путем оценки, сигнала высокой частоты для входного сигнала на основе мощности второй подполосы;
кодируют низкочастотный сигнал для входного сигнала, для генерирования данных, кодированных по низкой частоте; и
мультиплексируют эти данные и данные, кодированные по низкой частоте, для генерирования выхода кодовой строки.
[8] Программа, обеспечивающая выполнение компьютером процессов, включающих в себя:
разделяют полосу частот входного сигнала, и генерируют сигнал первой подполосы для первой подполосы на стороне высокой частоты входного сигнала;
рассчитывают мощность первой подполосы для сигнала первой подполосы на основе сигнала первой подполосы;
выполняют операцию взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, и мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос;
генерируют данные, предназначенные для получения в результате оценки сигнала высокой частоты входного сигнала на основе мощности второй подполосы;
кодируют низкочастотный сигнала входного сигнала, и кодированные данные низкой частоты генерируют; и
мультиплексируют данные и кодированные данные низкой частоты для генерирования строки выходного кода.
[9] Устройство декодирования, включающее в себя:
модуль демультиплексирования, выполненный с возможностью демультиплексирования строки входного кода в данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, среди мощности первой подполосы первых подполос, и используемую для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и кодированные данные низкой частоты получают путем кодирования низкочастотного сигнала среди входных сигналов;
модуль декодирования низкой частоты, выполненный с возможностью декодирования кодированных данных низкой частоты, для генерирования сигнала низкой частоты;
модуль генерирования сигнала высокой частоты, выполненный с возможностью генерирования сигнала высокой частоты на основе коэффициента оценки, получаемого из данных, и сигнала низкой частоты, получаемого в результате декодирования; и
модуль синтеза, выполненный с возможностью генерирования выходного сигнала на основе сгенерированного сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученных в результате декодирования.
[10] Устройство декодирования по п.[9], в котором
модуль генерирования сигнала высокой частоты рассчитывает значение оценки мощности второй подполосы на основе величины свойства, полученной из сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования, и коэффициента оценки, и генерирует сигнал высокой частоты на основе величины оценки мощности второй подполосы и сигнал низкой частоты, полученный в результате декодирования.
[11] Устройство декодирования по пп.[9] или [10], дополнительно включающее в себя модуль декодирования высокой частоты, выполненный с возможностью декодирования данных, для получения коэффициента оценки.
[12] Устройство декодирования по любому из пп.[9]-[11], в котором мощность подполосы псевдовысокой частоты, которая представляет собой значение оценки мощности второй подполосы, рассчитывают на основе входного сигнала или величины свойства, полученного из низкочастотного сигнала для входного сигнала, и данные генерируют путем сравнения мощности второй подполосы с мощностью подполосы псевдовысокой частоты.
[13] Устройство декодирования по п.[12], в котором мощность подполосы псевдовысокой частоты рассчитывают на основе входного сигнала или величины свойства, полученного из низкочастотного сигнала входного сигнала, и предварительно подготовленного коэффициента оценки, и могут быть сгенерированы данные для получения любого одного из множества коэффициентов оценки.
[14] Устройство декодирования по любому из пп.[9]-[13], в котором
мощность второй подполосы рассчитывают путем возведения в степень 1/m возведенного в степень m среднего значения первой мощности подполосы.
[15] Устройство декодирования по любому из пп.[9]-[13], в котором
мощность второй подполосы рассчитывают путем получения средневзвешенного значения мощности первой подполосы, используя вес, который становится больше, когда мощность первой подполосы становится больше.
[16] Способ декодирования, включающий в себя этапы:
демультиплексируют строку входного кода на данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность, среди мощности первой подполосы первых подполос, и используют для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и получают кодированные данные низкой частоты путем кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала;
декодируют кодированные данные низкой частоты для генерирования сигнала низкой частоты;
генерируют сигнал высокой частоты на основе коэффициента оценки, полученного из данных и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования; и
генерируют выходной сигнал на основе генерируемого сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученных в результате декодирования.
[17] Программа, обеспечивающая выполнение компьютером процессов, включающих в себя этапы:
демультиплексируют строку входного кода на данные и кодированные данные низкой частоты, в котором данные генерируют на основе мощности второй подполосы для сигнала второй подполосы, включающего в себя множество непрерывных первых подполос на стороне высокой частоты входного сигнала, мощность второй подполосы рассчитывают, путем взвешивания в большей степени мощности первой подполосы, имеющей большую мощность среди мощности первой подполосы для первых подполос, и используют для получения, путем оценки сигнала высокой частоты для входного сигнала, и получают кодированные данные низкой частоты путем кодирования сигнала низкой частоты входного сигнала;
декодируют кодированные данные низкой частоты, и генерируют низкочастотный сигнал;
генерируют сигнал высокой частоты на основе коэффициента оценки, полученного из данных и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования; и
генерируют выходной сигнал на основе сгенерированного сигнала высокой частоты и сигнала низкой частоты, полученного в результате декодирования.
Список номеров ссылочных позиций
11 Устройство кодирования
32 Схема кодирования низкой частоты
33 Схема разделения подполосы QMF
34 Схема расчета величины свойства
35 Схема расчета мощности подполосы псевдовысокой частоты
36 Схема расчета разности мощности подполосы псевдовысокой частоты
37 Схема кодирования высокой частоты
38 Схема мультиплексирования
51 Модуль расчета мощности подполосы QMF
52 Модуль расчета мощности подполосы высокой частоты.