JP4403721B2

JP4403721B2 - ディジタルオーディオデコーダ

Info

Publication number: JP4403721B2
Application number: JP2003147742A
Authority: JP
Inventors: 俊彦鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP2004348056A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サブバンド符号化方式により圧縮されたディジタルオーディオ信号（ビットストリーム）をデコードするディジタルオーディオデコータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディジタルオーディオ信号の圧縮方法として、サブバンド符号化方法が知られている。この方法による圧縮回路の構成を図３に示す。入力されたディジタルオーディオ信号Ｄａは所定のサンプル数毎にブロック化（フレームと言う）され、２つのパスに分かれて処理される。まず、一方のパスにおけるフィルタバンク１は、入力信号を等しい帯域幅を持つ３２バンドのサブバンド信号に分割する。この場合、各々のサブバンド信号は１／３２のサンプリング周波数にダウンサンプルされる。スケールファクタ抽出・正規化回路２は、１フレームにおける各々のサブバンド信号に対し、最大絶対値を持つサンプルを検出する。その値を量子化したものをスケールファクタと呼ぶ。そして、このスケールファクタによって各サブバンドサンプルを除算し、それらの値を±１の範囲内に正規化する。
【０００３】
一方、心理聴覚分析部３は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数スペクトルの計算を行い、それに基づき各サブバンド毎のマスキングしきい値、すなわち、許容量子化雑音電力を計算して出力する。ビット割当部４は心理聴覚分析部３の出力と、ビットレートで決まる１フレームで使用可能なビット数の制限の下で反復ループ処理により各サブバンド毎の量子化ビット数を決定する。量子化部５は、各サブバンド毎に設定された量子化ビット数でスケールファクタ抽出・正規化回路２から出力されるサブバンド信号を量子化する。ビットストリーム生成部６は、量子化されたサブバンドサンプル、各サブバンドに対するビット割当情報およびスケールファクタをマルチプレックスし、それにヘッダを付けてビットストリームを作成し、出力する。
【０００４】
また、図４は上述した回路によって生成されたビットストリームを復号するデコーダの構成を示すブロック図である。この図において、ビット割当情報／スケールファクタ抽出回路１１は、ビットストリームからビット割当情報およびスケールファクタを抽出する。逆量子化回路１２は、ビット割当情報に従ってビットストリームから３２のサブバンドサンプルに各々対応したビット列を読み取り、サブバンドサンプル毎に逆量子化を行い、さらに、スケールファクタを乗算して出力する。サブバンド合成フィルタバンク１３は、逆量子化されたサブバンド信号を合成して元のディジタルオーディオ信号（ＰＣＭ信号）に戻す。
【０００５】
近年、種々の分野において、上述した圧縮方法を適用した圧縮データ（ビットストリーム）による複数チャンネルの楽音生成回路が用いられる。このような複数チャンネル、例えば１６チャンネルの圧縮データをデコードするデコーダとしては、図４に示すデコード回路を１６組設ければ、各チャンネルの楽音に対しそれぞれピッチ変換や効果付与を行うことができて好ましい。しかし、サブバンド合成フィルタバンク１３は大容量のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）が必要であり、このため、図４のデコード回路を１６組設けると、メモリを含む回路規模が非常に大きくなり、ＬＳＩの価格が高くなってしまう問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載されるデコーダにおいては、各チャンネル毎に逆量子化回路１２を設け、それぞれの出力をサブバンドデータ毎に合成し、その合成によって得られた３２のサブバンドデータを１つのサブバンド合成フィルタバンク１３に入力してサブバンド合成を行うようになっている。このデコーダによれば、サブバンド合成フィルタバンク１３が１回路で済み、価格が高価になることを押さえることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開2002-49394号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、サブバンドデータの段階で各チャンネルのデータを合成すると、低音ブースト等の効果はチャンネル毎に付与することができるが、ピッチ変更やビブラート付与等の時間軸の信号処理を要する楽音変更（効果付与）を行うことができない欠点がある。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、チャンネル毎に時間軸処理に係わる楽音変更を行うことができ、しかも、チャンネル数分サブバンド合成フィルタバンクを設ける場合に比較し、メモリを含む回路規模を小さくすることができる複数チャンネルのディジタルオーディオデコータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するもので、請求項１に記載の発明は、Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）チャンネルのビットストリームデータの各々に対応して設けられ、前記ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化するＮ個の逆量子化手段と、前記Ｎ個の逆量子化手段の各サブバンド出力を、時系列化データに変換するＮ個の時系列化手段と、前記Ｎ個の時系列化手段の出力のデータ変換を行うＮ個のデータ変換手段と、前記データ変換手段の出力をミキシングする１個のミキシング手段と、前記ミキシング手段の出力のフィルタ処理を行う１個のフィルタ処理手段とを具備することを特徴とするディジタルオーディオデコーダである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディジタルオーディオデコーダにおいて、前記データ変換手段は、前記Ｎ個の時系列化手段の出力のピッチ変換を行うＮ個のピッチ変換手段であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しこの発明の一実施の形態について説明する。図１はこの発明の一実施形態によるディジタルオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。この図において、符号２０−１、２０−２・・・はサブバンド符号化方法によって圧縮した楽音データが記憶された音源である。２１−１、２１−２・・・は音源２０−１・２０−２・・・から各々出力されるビットストリームＢＳ１、ＢＳ２・・・の各サブバンドサンプルを逆量子化する逆量子化回路である。すなわち、逆量子化回路２１−１は、ビットストリームＢＳ１から３２個のサブバンドサンプルを各々、ビット割当情報に従って読み取り、逆量子化を行い、さらに、スケールファクタを乗算し、３２個のサブバンドデータＳＢ０〜ＳＢ３１として時系列化処理回路２２−１へ出力する。逆量子化回路２２−２，・・・も同様に構成されている。なお、図示は省略しているが、各逆量子化回路２１−１，２１−２，・・・には各々、ビット割当情報／スケールファクタ抽出回路（図４参照）が付属されている。
【００１２】
時系列化処理回路２２−１，２２−２，・・・は逆量子化回路２１−１，２１−２，・・・から出力される周波数帯域毎に分割されたサブバンドデータを[数１]の演算によって時系列データに変換する回路である。
【数１】

そして、各時系列化処理回路２２−１，２２−２，・・・から出力される時系列化データはそれぞれピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・へ出力される。
【００１３】
ピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・は、時系列化処理回路２２−１，２２−２，・・・から出力される時系列化データのピッチを変更して出力する。例えば、時系列化データが図２（イ）の黒丸によって示すデータであった場合において、そのピッチを１／２倍にする場合、まず、時系列化処理回路２２−ｋが通常の１／２倍のスピードで時系列化を行い、次いで、ピッチ変換回路２３−ｋが、図２（ロ）に示すように、各データ間に例えば前後のデータの平均値を持つデータを挿入（直線補間）して出力する。
【００１４】
ピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・の各出力はチャンネルミックス回路２４へ供給される。チャンネルミックス回路２４は各ピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・の出力をミキシングし、フィルタ処理回路２５へ出力する。フィルタ処理回路２５はチャンネルミックス回路２４の出力にフィルタ処理（ＦＩＲ）を行って出力する。このフィルタ処理回路２５の出力データがＰＣＭ楽音信号として次段へ出力される。
【００１５】
上述した実施形態におるデコーダにおいて、時系列化処理回路２２−１，２２−２，・・・、ピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・、チャンネルミックス回路２４、フィルタ処理回路２５がサブバンド合成フィルタバンクを構成している。そして、ピッチ変換回路２３−１，２３−２，・・・およびチャンネルミックス回路２４が従来のサブバンド合成フィルタバンクと異なる構成である。すなわち、この実施形態においては、従来のサブバンド合成フィルタバンクにおける時系列化処理が終了した時点でチャンネル毎にピッチ変換処理を行い、ピッチ変換処理後のデータをミックスした後、フィルタ処理を行うようにしたものである。
【００１６】
このような構成により、各チャンネル毎にピッチ変換（効果付与）が可能になると共に、処理に多くのメモリおよび演算回路を必要とするフィルタ処理回路２５を１回路とすることができるので、メモリを含む回路規模の削減を図ることができる。
【００１７】
なお、上述した実施形態においては、時系列化処理回路２２−１、２２−２・・・の出力のピッチ変換処理を行うようになっているが、これに代えて、時系列化処理回路２２−１、２２−２・・・の出力のチャンネルミックス処理を行ってもよい。
また、上記実施形態においては、図２に示すように、ピッチを１／２にすると共に再生時間を２倍にし、ピッチおよび再生時間の双方を変えているが、これに代えて、次の信号処理を行うようにしてもよい。
▲１▼ピッチを変化させ、再生時間は変化させない（カラオケのキーコン）。
▲２▼ピッチを変化させないで、再生時間のみ変化させる。
さらに、サブバンド合成フィルタバンクにおいてリバーブのようなエフェクトを付与する信号処理を行ってもよい。
また、上述した実施形態における各回路は、ハードウエアによって構成してもよく、あるいは、マイクロコンピュータによるプログラム処理で実施してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、メモリを含む回路規模を大幅に増やすことなく、ピッチ変換、エフェクト付与等のピッチに係わる楽音変更をチャンネル毎に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるディジタルオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の動作を説明するための波形図である。
【図３】サブバンド符号化方式によるデータ圧縮回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のサブバンド符号化方式によるデコーダの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０−１…ＣＨ１音源、２０−２…ＣＨ２音源、２２−１、２２−２…時系列化処理回路、２３−１、２３−２…ピッチ変換回路、２４…チャンネルミックス回路、２５…フィルタ処理回路。

Claims

Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）チャンネルのビットストリームデータの各々に対応して設けられ、前記ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化するＮ個の逆量子化手段と、
前記Ｎ個の逆量子化手段の各サブバンド出力を、時系列化データに変換するＮ個の時系列化手段と、
前記Ｎ個の時系列化手段の出力のデータ変換を行うＮ個のデータ変換手段と、
前記データ変換手段の出力をミキシングする１個のミキシング手段と、
前記ミキシング手段の出力のフィルタ処理を行う１個のフィルタ処理手段と、
を具備することを特徴とするディジタルオーディオデコーダ。
前記データ変換手段は、前記Ｎ個の時系列化手段の出力のピッチ変換を行うＮ個のピッチ変換手段であることを特徴とする請求項１に記載のディジタルオーディオデコーダ。