JP5407831B2 - Speech coding apparatus, speech coding method, speech coding program, speech decoding apparatus, speech decoding method, and speech decoding program - Google Patents
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Description
本発明は、音声信号を符号化する音声符号化装置、音声符号化方法及び音声符号化プログラムに関する。また、本発明は、上記音声符号化装置、音声符号化方法及び音声符号化プログラムにより符号化された音声信号を復号する音声復号装置、音声復号方法及び音声復号プログラムに関する。 The present invention relates to a speech encoding apparatus, a speech encoding method, and a speech encoding program that encode a speech signal. The present invention also relates to a speech decoding apparatus, a speech decoding method, and a speech decoding program for decoding a speech signal encoded by the speech encoding apparatus, speech encoding method, and speech encoding program.
従来より、MDCT等の周波数変換を用いて音声信号を符号化することで、人間の聴覚の特性に基づいた音声圧縮を行う技術はよく知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for performing voice compression based on human auditory characteristics by encoding a voice signal using frequency conversion such as MDCT is well known (for example, see Patent Document 1).
従来、音声信号を周波数変換して得られる周波数変換係数は、聴覚上において音声信号内の不要な部分を特定するために利用されるものの、冗長性の削減という面では、効果的に利用されていないのが実状である。 Conventionally, a frequency conversion coefficient obtained by frequency-converting an audio signal is used to identify an unnecessary part in the audio signal on hearing, but is effectively used in terms of reducing redundancy. There is no actual situation.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、周波数変換係数を予測することで、符号化効率を向上させることが可能な音声符号化装置、音声符号化方法及び音声符号化プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a speech encoding device, a speech encoding method, and a speech encoding program capable of improving encoding efficiency by predicting a frequency conversion coefficient. The purpose is to do.
また、本発明は、上記のようにして符号化されたデータから音声信号を復元することが可能な音声復号装置、音声復号方法及び音声復号プログラムを提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a speech decoding apparatus, speech decoding method, and speech decoding program that can restore a speech signal from the data encoded as described above.
本発明に係る音声符号化装置は、
デジタル音声信号を周波数変換し、周波数変換係数群を算出する周波数変換手段と、
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割手段と、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測手段と、
該予測手段が算出した前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化手段と、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成手段と、を備え、
前記周波数セットは、前記予測手段による処理が終了すると、前記予測周波数セットとして前記予測元データに順次追加される、ことを特徴とする。
The speech encoding apparatus according to the present invention is
Frequency conversion means for frequency-converting a digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing unit that divides the calculated frequency conversion coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. Predicting means for calculating the predicted value based on the corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set obtained as a result of the search;
Encoding means for encoding coefficient data including at least the prediction value calculated by the prediction means and position information of frequency conversion coefficients corresponding to the prediction frequency set, and generating encoded coefficient data;
With respect to all the frequency transform coefficients of the frequency transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, the encoded data generating means for generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data,
The frequency set is sequentially added to the prediction source data as the predicted frequency set when the processing by the prediction unit is completed.
また、本発明の他の観点に係る音声符号化装置は、
デジタル音声信号を周波数変換し、周波数変換係数群を算出する周波数変換手段と、
算出された前記周波数変換係数群に対して対数変換を行い、対数変換係数群を算出する対数変換手段と、
算出された前記対数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割手段と、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各対数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する対数変換係数に基づいて算出する予測手段と、
該予測手段が算出した前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する対数変換係数の位置情報と、前記周波数セットの当該対数変換係数に対応する前記周波数変換係数の符号と、を含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化手段と、
前記対数変換係数群の全ての対数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成手段と、を備え、
前記周波数セットは、前記予測手段による処理が終了すると、前記予測周波数セットとして前記予測元データに順次追加される、ことを特徴とする。
In addition, a speech encoding apparatus according to another aspect of the present invention includes:
Frequency conversion means for frequency-converting a digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
Logarithmic conversion means for performing logarithmic conversion on the calculated frequency conversion coefficient group and calculating a logarithmic conversion coefficient group;
A dividing unit that divides the calculated logarithmic transformation coefficient group as a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each logarithmic transformation coefficient of the frequency set is derived. Predicting means for calculating the predicted value based on the corresponding logarithmic transformation coefficient of the predicted frequency set obtained as a result of the search;
Coefficient data including the prediction value calculated by the prediction unit, position information of a logarithmic transformation coefficient corresponding to the prediction frequency set, and a sign of the frequency transformation coefficient corresponding to the logarithmic transformation coefficient of the frequency set. Encoding means for encoding and generating encoded coefficient data;
With respect to all logarithmic transform coefficients of the logarithmic transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, the encoded data generation means for generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data, and
The frequency set is sequentially added to the prediction source data as the predicted frequency set when the processing by the prediction unit is completed.
本発明に係る音声符号化方法は、
デジタル音声信号を周波数変換し、周波数変換係数群を算出する周波数変換ステップと、
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割ステップと、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測ステップと、
該予測ステップでの処理が終了した前記周波数セットを前記予測周波数セットとして前記予測元データに追加する追加ステップと、
算出された前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化ステップと、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成ステップと、を有する、ことを特徴とする。
A speech encoding method according to the present invention includes:
A frequency conversion step of frequency-converting the digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing step of dividing the calculated frequency transform coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. A predicting step of calculating a predicted value of a based on a corresponding frequency transform coefficient of a predicted frequency set obtained as a result of the search;
An additional step of adding the frequency set for which the processing in the prediction step has been completed to the prediction source data as the predicted frequency set;
An encoding step of encoding coefficient data including at least the calculated predicted value and position information of a corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set, and generating encoded coefficient data;
An encoded data generation step for generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data when the encoded coefficient data is generated for all frequency converted coefficients of the frequency converted coefficient group; It is characterized by.
本発明に係る音声符号化プログラムは、
コンピュータに、
デジタル音声信号を周波数変換し、周波数変換係数群を算出する周波数変換ステップと、
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割ステップと、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測ステップと、
該予測ステップでの処理が終了した前記周波数セットを前記予測周波数セットとして前記予測元データに追加する追加ステップと、
算出された前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化ステップと、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成ステップと、を実行させる、ことを特徴とする。
The speech encoding program according to the present invention is:
On the computer,
A frequency conversion step of frequency-converting the digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing step of dividing the calculated frequency transform coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. A predicting step of calculating a predicted value of a based on a corresponding frequency transform coefficient of a predicted frequency set obtained as a result of the search;
An additional step of adding the frequency set for which the processing in the prediction step has been completed to the prediction source data as the predicted frequency set;
An encoding step of encoding coefficient data including at least the calculated predicted value and position information of a corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set, and generating encoded coefficient data;
For all frequency transform coefficients of the frequency transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, an encoded data generation step of generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data is executed. It is characterized by that.
本発明に係る音声復号装置は、
デジタル音声信号に対応する周波数変換係数群の各周波数変換係数について、当該周波数変換係数を過去の周波数変換係数から導出するための予測値と、当該過去の周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化した符号化係数データが格納された符号化データからデジタル音声信号を復元する音声復号装置であって、
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号手段と、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元手段と、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換手段と、を備え、
前記復元された周波数変換係数は前記予測元データに順次追加される、ことを特徴とする。
The speech decoding apparatus according to the present invention includes:
For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. A speech decoding apparatus for restoring a digital speech signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
Decoding means for reading out and decoding the encoded data from a storage device and restoring the coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search Based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value, coefficient restoration means for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data;
Frequency inverse transform means for restoring a digital audio signal by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring the frequency transform coefficients related to all coefficient data, and
The restored frequency transform coefficients are sequentially added to the prediction source data.
本発明に係る音声復号方法は、
デジタル音声信号に対応する周波数変換係数群の各周波数変換係数について、当該周波数変換係数を過去の周波数変換係数から導出するための予測値と、当該過去の周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化した符号化係数データが格納された符号化データからデジタル音声信号を復元する音声復号方法であって、
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号ステップと、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元ステップと、
前記復元された周波数変換係数を前記予測元データに追加する追加ステップと、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換ステップと、を有する、ことを特徴とする。
The speech decoding method according to the present invention includes:
For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. An audio decoding method for restoring a digital audio signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
A decoding step of reading out and decoding the encoded data from a storage device, and restoring each coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search A coefficient restoration step for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value;
An adding step of adding the restored frequency transform coefficient to the prediction source data;
A frequency inverse transform step for restoring a digital audio signal by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring the frequency transform coefficients related to all coefficient data, To do.
本発明に係る音声復号プログラムは、
コンピュータに、
デジタル音声信号に対応する周波数変換係数群の各周波数変換係数について、当該周波数変換係数を過去の周波数変換係数から導出するための予測値と、当該過去の周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化した符号化係数データが格納された符号化データからデジタル音声信号を復元させる音声復号プログラムであって、
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号ステップと、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元ステップと、
前記復元された周波数変換係数を前記予測元データに追加する追加ステップと、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換ステップと、を実行させる、ことを特徴とする。
A speech decoding program according to the present invention includes:
On the computer,
For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. An audio decoding program for restoring a digital audio signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
A decoding step of reading out and decoding the encoded data from a storage device, and restoring each coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search A coefficient restoration step for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value;
An adding step of adding the restored frequency transform coefficient to the prediction source data;
A frequency inverse transform step for restoring a digital audio signal is performed by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring frequency transform coefficients related to all coefficient data. And
本発明によれば、音声圧縮において、符号化効率を向上させることができる。 According to the present invention, encoding efficiency can be improved in audio compression.
以下、本発明の実施形態に係る音声符号化装置及び音声復号装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、音声符号化装置及び音声復号装置を音声処理装置に適用した場合について説明する。 A speech encoding apparatus and speech decoding apparatus according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the following embodiments, a case where a speech encoding device and a speech decoding device are applied to a speech processing device will be described.
(実施形態1)
本実施形態に係る音声処理装置1は、図1に示すように、音声入出力装置11と、記憶装置12と、ROM13と、RAM14と、CPU15と、を備える。これらの各部は、システムバス18により相互に接続されている。システムバス18は、命令やデータを転送するための伝送経路である。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the voice processing device 1 according to the present embodiment includes a voice input /
音声入出力装置11は、入力された音声をデジタル信号に変換する。音声入出力装置11は、例えば、入力された音声をサンプリング周波数16kHzでサンプリングし、16ビットで量子化することにより、デジタル音声信号を生成する。また、音声入出力装置11は、デジタル音声信号が供給されると、このデジタル音声信号に対応する音声を出力する。
The voice input /
記憶装置12は、例えば、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリやハードディスクドライブ等から構成される。記憶装置12は、音声入出力装置11が生成したデジタル音声信号や符号化されたデータ(符号化データ)等を記憶すると共に、音声処理に必要な各種のデータ等を記憶する。
The
ROM(Read Only Memory)13は、音声処理に必要なプログラムやデータ等を記憶する。RAM(Random Access Memory)14は、CPU15が音声処理を実行する際に作業領域として一時的に使用される。例えば、RAM14には、音声処理の際、予測元データ(詳細は後述する)が保存される。
A ROM (Read Only Memory) 13 stores programs and data necessary for audio processing. A RAM (Random Access Memory) 14 is temporarily used as a work area when the
CPU15は、音声処理装置1の各部を制御するとともに、ROM13に記憶されている所定のプログラムに基づいて後述する各処理を実行する。CPU15は、機能的には、符号化部16と、復号部17と、を備える。これらは、CPU15がプログラムを実行することで実現する機能である。
The
符号化部16は、音声入出力装置11によって変換されたデジタル音声信号の符号化を行う。符号化部16は、図2に示すように、DC除去部161と、周波数変換部162と、分割部163と、係数予測部164と、エントロピ符号化部165と、符号化データ生成部166と、を備える。
The
DC除去部161は、音声入出力装置11が生成したデジタル音声信号から直流成分を除去する。直流成分を除去するのは、直流成分が音質とは無関係であるためである。DC除去部161は、例えば、高域通過フィルタによって実現することができる。以下の式(1)は、高域通過フィルタの伝達関数H(z)の一例である。
The
DC除去部161は、この高域通過フィルタを介して直流成分を除去したデジタル音声信号を周波数変換部162に供給する。周波数変換部162は、供給されたデジタル音声信号を所定の周波数変換手法により、周波数変換し、周波数変換係数群を算出する。本実施形態では、周波数変換部162は、MDCT(Modified Descrete Cosine Transform:修正離散コサイン変換)を用いて周波数変換を行う。周波数変換部162は、算出した周波数変換係数群(ここでは、MDCT係数群)を分割部163に供給する。
The
分割部163は、周波数変換部162から供給された周波数変換係数群を予め決められた個数毎に分割する。以降、この分割された周波数変換係数の集まりを周波数セットと呼ぶ。分割部163によって得られた各周波数セットは、係数予測部164に供給される。なお、予め決められた個数毎の分割ではなく、例えば、人間の聴覚の特性に合わせて、周波数セットに含まれる周波数変換係数の数が、低域(低周波数帯域)ほど少なく、高域(高周波数帯域)ほど多くなるように分割してもよい。
The dividing
係数予測部164は、各周波数セット毎に、RAM14に保存されている予測元データ141を検索して、処理対象の周波数セットと最も相関の高い(言い換えると、最も似ている)周波数セットを探し出す(図3参照)。予測元データ141は、処理済みの周波数セット、即ち、係数予測部164で処理が終了した過去の周波数セット(予測周波数セット)で構成されるデータである。
The
周波数セットを構成する周波数変換係数の個数をn、処理対象の周波数セット及び予測元データ141の予測周波数セットをそれぞれ、F1={f1i|i=0...n−1}及びF2={f2i|i=0...n−1}とした場合、係数予測部164は、F1,F2の距離(d(F1,F2))を以下の式(2)により求める。なお、処理対象の周波数セットは、周波数変換係数群の低域側から順次取り出す。
The number of frequency conversion coefficients constituting the frequency set is n, the frequency set to be processed and the predicted frequency set of the
係数予測部164は、d(F1,F2)が最小となるF2を最も似ている予測周波数セットとして、予測元データ141から取得する。係数予測部164は、取得した予測周波数セットの各周波数変換係数から、処理対象の周波数セットの対応する周波数変換係数を導出するための予測値を求める。具体的には、処理対象の周波数セットの周波数変換係数をCc、取得した予測周波数セットの対応する周波数変換係数をCpとした場合の予測値pを以下の式(3)により算出する。
The
上記の式(3)において、絶対値が小さい方を分母にしている。これは、音声内容が切り替わる時点でのノイズ発生を防止するためである。 In the above formula (3), the smaller absolute value is used as the denominator. This is to prevent noise generation at the time when the audio content is switched.
係数予測部164は、以上のようにして求めた予測値と、予測周波数セットの対応する周波数変換係数の予測元データ141における位置情報と、処理対象の周波数セットの当該周波数変換係数の絶対値と予測周波数セットの当該周波数変換係数の絶対値の何れが大きいかを示すフラグ(大小フラグ)と、をエントロピ符号化部165に供給する。
The
また、係数予測部164は、処理が終了した周波数セットを、RAM14に保存されている予測元データ141に予測周波数セットとして追加する。一般に、音声内容が切り替わる時点前後のデジタル音声信号は、相関が低い。そのような場合は、むしろ、現処理対象のデジタル音声信号に係る周波数変換係数同士の方が相関が高いといえる。したがって、処理を終了した周波数セットを予測元データ141に順次追加していくことで、予測値の精度(換言すると、より近い周波数セットの検索精度)向上が図れる。
Also, the
エントロピ符号化部165は、係数予測部164から供給された上記の予測値、位置情報及び大小フラグを含む係数データをエントロピ符号化し、符号化係数データを生成する。ここで、予測値は、0付近に偏ることが見込まれるため、符号化効率の向上が期待できる。
The
符号化データ生成部166は、周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、符号化係数データが生成されると、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する。符号化データ生成部166は、生成した符号化データを音声圧縮データの一部として、記憶装置12に格納する。
When the encoded coefficient data is generated for all the frequency conversion coefficients of the frequency conversion coefficient group, the encoded
図4は、以上説明した符号化部16が実行する符号化処理の手順を示すフローチャートである。この符号化処理は、図示しない操作入力部を介して、音声圧縮処理を開始させる旨の操作がユーザにより行われた場合に開始される。操作入力部は、キーボード、キーパッド、タッチパッドやマウス等の入力デバイスから構成され、ユーザからの操作入力を受け付け、受け付けた信号をCPU15に送出する。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the encoding process executed by the
DC除去部161は、音声入出力装置11が生成したデジタル音声信号を記憶装置12から取得する(ステップS101)。DC除去部161は、取得したデジタル音声信号から直流成分を除去し(ステップS102)、周波数変換部162に供給する。周波数変換部162は、直流成分が除去されたデジタル音声信号を周波数変換(ここでは、MDCT変換)して(ステップS103)、周波数変換係数群を算出する。
The
分割部163は、周波数変換部162により算出された周波数変換係数群を周波数セット単位で分割する(ステップS104)。係数予測部164は、周波数変換係数群の低域側から順に取り出した処理対象の周波数セットと最も似ている予測周波数セットを予測元データ141から検索する(ステップS105)。係数予測部164は、該当する予測周波数セットに基づいて、処理対象の周波数セットの各周波数変換係数毎に予測値を算出し(ステップS106)、算出した予測値と、位置情報と、大小フラグと、をエントロピ符号化部165に供給する。
The dividing
また、係数予測部164は、処理が終了した周波数セットを、予測元データ141に予測周波数セットとして追加する(ステップS107)。エントロピ符号化部165は、係数予測部164から供給された予測値、位置情報及び大小フラグを含む係数データをエントロピ符号化し(ステップS108)、符号化係数データを生成する。このようにして、一の周波数セットについての処理が終了する。係数予測部164は、全ての周波数セットについて処理が終了していない場合(ステップS109でNO)、次の処理対象となる周波数セットを周波数変換係数群から取り出し、ステップS105の処理を行う。以降の処理は上述した通りである。
Also, the
一方、全ての周波数セットについて処理が終了した場合(ステップS109でYES)、符号化データ生成部166は、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成し(ステップS110)、生成した符号化データを当該音声圧縮処理に係る音声圧縮データの一部として、記憶装置12に格納する。
On the other hand, when the processing is completed for all the frequency sets (YES in step S109), the encoded
CPU15は、ユーザにより、当該音声圧縮処理を終了させる旨の操作(終了操作)が行われたか否かを判定する(ステップS111)。終了操作が行われていない場合(ステップS111でNO)、DC除去部161は、音声入出力装置11が生成した次のデジタル音声信号を記憶装置12から取得する(ステップS101)。以降の処理は、上述した通りである。一方、終了操作が行われた場合(ステップS111でYES)、本処理(符号化処理)及び当該音声圧縮処理は終了する。その際、RAM14に格納されている予測元データ141は消去される。
The
次に、復号部17について説明する。復号部17は、符号化部16が生成した符号化データからデジタル音声信号を復元する。図5に示すように、復号部17は、エントロピ復号部171と、係数復元部172と、周波数逆変換部173と、を備える。
Next, the
エントロピ復号部171は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから符号化データを読み出してエントロピ復号を行い、各係数データ(予測値、位置情報及び大小フラグが含まれる。)を復元する。
The
係数復元部172は、復元された各係数データ毎に、位置情報に基づいて、RAM14に保存されている予測元データ142から対応する周波数変換係数を取り出す。予測元データ142は、係数復元部172にて既に復元が終了した周波数変換係数で構成されるデータである。
The
係数復元部172は、予測値及び大小フラグと、予測元データ142から取り出した周波数変換係数と、に基づいて、当該係数データに対応する周波数変換係数を復元する。係数復元部172は、復元した周波数変換係数を周波数逆変換部173に供給すると共に、RAM14に保存されている予測元データ142に追加する。
The
周波数逆変換部173は、当該符号化データに対応する全ての周波数変換係数の復元が終了すると、得られた周波数変換係数群に対して、周波数逆変換(ここでは、IMDCT(Inverse Modified Descrete Cosine Transform:逆修正離散コサイン変換))を行って、デジタル音声信号を復元する。周波数逆変換部173は、復元したデジタル音声信号を記憶装置12に格納する。
When the restoration of all the frequency transform coefficients corresponding to the encoded data is completed, the frequency
図6は、以上説明した復号部17が実行する復号処理の手順を示すフローチャートである。この復号処理は、図示しない操作入力部を介して、記憶装置12に保存されている音声圧縮データを伸張する処理(音声伸張処理)を開始させる旨の操作がユーザにより行われた場合に開始される。エントロピ復号部171は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから符号化データを取得し(ステップS201)、エントロピ復号を行う(ステップS202)。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the decoding process executed by the
係数復元部172は、復元された各係数データ(予測値、位置情報及び大小フラグ)毎に、対応する周波数変換係数を復元する処理を行う。先ず、係数復元部172は、復元された位置情報に基づいて、予測元データ142から対応する周波数変換係数を取り出す(ステップS203)。
The
そして、係数復元部172は、復元された予測値及び大小フラグと、予測元データ142から取り出した周波数変換係数と、に基づいて、当該係数データに対応する周波数変換係数を復元する(ステップS204)。係数復元部172は、復元した周波数変換係数を、周波数逆変換部173に供給すると共に予測元データ142に追加する(ステップS205)。
Then, the
このようにして、一の係数データについての処理が終了すると、係数復元部172は、復元した全ての係数データについての処理が終了したか(即ち、当該符号化データに対応する全ての周波数変換係数の復元が終了したか)否かを判定する(ステップS206)。全ての周波数変換係数の復元が終了していない場合(ステップS206でNO)、係数復元部172は、次の係数データについて、上記同様、対応する周波数変換係数を復元する処理を行う(ステップS203〜S205)。
In this way, when the process for one coefficient data is completed, the
一方、全ての周波数変換係数の復元が終了した場合(ステップS206でYES)、周波数逆変換部173は、得られた周波数変換係数群に対して、周波数逆変換(ここでは、IMDCT)を行って、デジタル音声信号を復元する(ステップS207)。周波数逆変換部173は、復元したデジタル音声信号を記憶装置12に格納する。
On the other hand, when the restoration of all the frequency transform coefficients is completed (YES in step S206), the frequency
CPU15は、ユーザにより、当該音声伸張処理を終了させる旨の操作(終了操作)が行われたか否かを判定する(ステップS208)。終了操作が行われていない場合(ステップS208でNO)、エントロピ復号部171は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから次の符号化データを取得する(ステップS201)。以降の処理は、上述した通りである。一方、終了操作が行われた場合(ステップS208でYES)、本処理(復号処理)及び当該音声伸張処理は終了する。その際、RAM14に格納されている予測元データ142は消去される。
The
以上説明したように、本発明の本実施形態に係る音声処理装置1によれば、音声圧縮の際、周波数変換係数を予測することで、符号化の効率を向上させることができ、より低ビットレートでの音声圧縮が実現できる。 As described above, according to the speech processing apparatus 1 according to this embodiment of the present invention, it is possible to improve the coding efficiency by predicting the frequency conversion coefficient during speech compression, and to reduce the bit rate. Audio compression at a rate can be realized.
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について説明する。本実施形態では、符号化部16及び復号部17の構成が、上記実施形態1に係る符号化部16及び復号部17の構成と異なっている。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. In the present embodiment, the configurations of the
図7に示すように、本実施形態の符号化部16は、DC除去部1601と、周波数変換部1602と、対数変換部1603と、分割部1604と、係数予測部1605と、量子化部1606と、エントロピ符号化部1607と、周波数セット復元部1608と、符号化データ生成部1609と、を備える。
As illustrated in FIG. 7, the
DC除去部1601は、実施形態1のDC除去部161と同様、上記の式(1)に従った演算を行うことにより、音声入出力装置11が生成したデジタル音声信号から直流成分を除去する。周波数変換部1602は、実施形態1の周波数変換部162と同様、直流成分が除去されたデジタル音声信号をMDCTを用いて周波数変換し、周波数変換係数群(ここでは、MDCT係数群)を算出する。
The
対数変換部1603は、算出された周波数変換係数群に対して対数変換を行い、対数変換係数群を算出する。具体的には、対数変換部1603は、周波数変換係数群(C={ci|i=0...M−1})から以下の式(4)に基づいて、対数変換係数群(CL={cL i|i=0...M−1})を求める。
The
また、対数変換部1603は、Cの符号(S={si|i=0...M−1})を取得する(式(5)参照)。
In addition, the
分割部1604は、対数変換係数群を予め決められた個数毎に分割する。以降、この分割された対数変換係数の集まりを周波数セットと呼ぶ。
The
係数予測部1605は、処理対象となる各周波数セット毎に、RAM14に保存されている予測元データ143を検索して、処理対象の周波数セットと最も似ている周波数セットを探し出す。予測元データ143は、処理済みの過去の周波数セット(予測周波数セット)で構成されるデータである。
The
周波数セットを構成する対数変換係数の個数をn、処理対象の周波数セット及び予測元データ143の予測周波数セットをそれぞれ、FL 1={fL 1i|i=0...n−1}及びFL 2={fL 2i|i=0...n−1}とした場合、係数予測部1605は、FL 1,FL 2の距離(d(FL 1,FL 2))を以下の式(6)により求める。なお、処理対象の周波数セットは、低域側から順次取り出す。
The number of logarithmic transformation coefficients constituting the frequency set is n, the frequency set to be processed and the predicted frequency set of the
係数予測部1605は、d(FL 1,FL 2)が最小となるFL 2を最も似ている予測周波数セットとして、予測元データ143から取得する。係数予測部1605は、取得した予測元データ143の予測周波数セットの各対数変換係数から、処理対象の周波数セットの対応する対数変換係数を導出するための予測値を求める。具体的には、処理対象の周波数セットの対数変換係数をcL c、取得した予測周波数セットの対応する対数変換係数をcL pとした場合の予測値pを以下の式(7)により算出する。
The
量子化部1606は、係数予測部1605が算出した予測値を量子化する。エントロピ符号化部1607は、量子化された予測値、処理対象の周波数セットの当該対数変換係数に対応する周波数変換係数の符号、予測周波数セットの対応する対数変換係数の予測元データ143における位置情報と、をエントロピ符号化し、符号化係数データを生成する。
The
周波数セット復元部1608は、量子化された予測値を逆量子化して、予測値に戻し、さらに、位置情報を用いて、当該予測値から対数変換係数を復元する。周波数セット復元部1608は、復元した対数変換係数を周波数セット単位で、RAM14に保存されている予測元データ143に予測周波数セットとして追加する。このように処理を終了した周波数セットを予測元データ143に順次追加して行くことで、実施形態1の符号化部16と同様、予測値の精度向上が図れる。
The frequency set
符号化データ生成部1609は、対数変換係数群の全ての対数変換係数について、符号化係数データが生成されると、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する。符号化データ生成部1609は、生成した符号化データを音声圧縮データの一部として、記憶装置12に格納する。
When the encoded coefficient data is generated for all logarithmic transform coefficients of the logarithmic transform coefficient group, the encoded
図8は、以上説明した本実施形態の符号化部16が実行する符号化処理の手順を示すフローチャートである。この符号化処理は、図示しない操作入力部を介して、音声圧縮処理を開始させる旨の操作がユーザにより行われた場合に開始される。操作入力部は、キーボード、キーパッド、タッチパッドやマウス等の入力デバイスから構成され、ユーザからの操作入力を受け付け、受け付けた信号をCPU15に送出する。
FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the encoding process executed by the
DC除去部1601は、音声入出力装置11が生成したデジタル音声信号を記憶装置12から取得する(ステップS301)。DC除去部1601は、取得したデジタル音声信号から直流成分を除去し(ステップS302)、周波数変換部1602に供給する。周波数変換部1602は、直流成分が除去されたデジタル音声信号を周波数変換(ここでは、MDCT変換)して、周波数変換係数群を算出する(ステップS303)。
The
対数変換部1603は、算出された周波数変換係数群に対して、対数変換を行い(ステップS304)、対数変換係数群を算出する。また、対数変換部1603は、各周波数変換係数の符号を取得する。
The
分割部1604は、対数変換部1603により算出された対数変換係数群を周波数セット単位で分割する(ステップS305)。係数予測部1605は、各周波数セット毎に、RAM14に保存されている予測元データ143から最も似ている予測周波数セットを検索する(ステップS306)。係数予測部1605は、該当する予測周波数セットに基づいて、処理対象の周波数セットの各対数変換係数毎に予測値を算出する(ステップS307)。
The
量子化部1606は、係数予測部1605が算出した予測値を量子化する(ステップS308)。エントロピ符号化部1607は、量子化された予測値、対応する周波数変換係数の符号及び位置情報をエントロピ符号化し(ステップS309)、符号化係数データを生成する。周波数セット復元部1608は、量子化された予測値を逆量子化して(ステップS310)、予測値に戻し、さらに、位置情報を用いて、当該予測値から対数変換係数を復元する。そして、復元した対数変換係数を周波数セット単位で、予測元データ143に予測周波数セットとして追加する(ステップS311)。
The
このようにして、一の周波数セットについての処理が終了する。係数予測部1605は、全ての周波数セットについて処理が終了していない場合(ステップS312でNO)、次の処理対象となる周波数セットを、対数変換係数群から取り出し、ステップS306の処理を行う。以降の処理は上述した通りである。
In this way, the process for one frequency set is completed. If the processing has not been completed for all frequency sets (NO in step S312), the
一方、全ての周波数セットについて処理が終了した場合(ステップS312でYES)、符号化データ生成部1609は、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成し(ステップS313)、生成した符号化データを当該音声圧縮処理に係る音声圧縮データの一部として、記憶装置12に格納する。
On the other hand, when the processing is completed for all frequency sets (YES in step S312), the encoded
CPU15は、ユーザにより、当該音声圧縮処理を終了させる旨の操作(終了操作)が行われたか否かを判定する(ステップS314)。終了操作が行われていない場合(ステップS314でNO)、DC除去部1601は、音声入出力装置11が生成した次のデジタル音声信号を記憶装置12から取得する(ステップS301)。以降の処理は、上述した通りである。一方、終了操作が行われた場合(ステップS314でYES)、本処理(符号化処理)及び当該音声圧縮処理は終了する。その際、RAM14に格納されている予測元データ143は消去される。
The
次に、本実施形態の復号部17について説明する。図9に示すように、復号部17は、エントロピ復号部1701と、逆量子化部1702と、係数復元部1703と、リニア変換部1704と、周波数逆変換部1705と、を備える。
Next, the
エントロピ復号部1701は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから符号化データを読み出してエントロピ復号を行い、各係数データ(量子化された予測値、対応する周波数変換係数の符号及び位置情報が含まれる。)を復元する。逆量子化部1702は、復元された各係数データ毎に、量子化された予測値を逆量子化して、予測値を復元する。
The
係数復元部1703は、復元された各係数データ毎に、位置情報に基づいて、RAM14に保存されている予測元データ144から対応する対数変換係数を取り出す。予測元データ144は、係数復元部1703にて既に復元が終了した対数変換係数で構成されるデータである。
The
係数復元部1703は、予測値と、予測元データ144から取り出した対数変換係数と、に基づいて、当該係数データに対応する対数変換係数を復元する。係数復元部1703は、復元した対数変換係数及び対応する周波数変換係数の符号をリニア変換部1704に供給すると共に、復元した対数変換係数をRAM14に保存されている予測元データ144に追加する。
The
リニア変換部1704は、係数復元部1703から供給された対数変換係数に対して、対数軸からリニア軸への変換を行うことで、周波数変換係数を復元する。
The
周波数逆変換部1705は、当該符号化データに対応する全ての周波数変換係数の復元が終了すると、得られた周波数変換係数群に対して、周波数逆変換(ここでは、IMDCT)を行って、デジタル音声信号を復元する。周波数逆変換部1705は、復元したデジタル音声信号を記憶装置12に格納する。
When the restoration of all the frequency transform coefficients corresponding to the encoded data is completed, the frequency
図10は、以上説明した本実施形態の復号部17が実行する復号処理の手順を示すフローチャートである。この復号処理は、図示しない操作入力部を介して、記憶装置12に保存されている音声圧縮データを伸張する処理(音声伸張処理)を開始させる旨の操作がユーザにより行われた場合に開始される。エントロピ復号部1701は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから符号化データを取得し(ステップS401)、エントロピ復号を行う(ステップS402)。これにより、各係数データ(量子化された予測値、対応する周波数変換係数の符号及び位置情報が含まれる。)が復元される。逆量子化部1702、係数復元部1703及びリニア変換部1704は、復元された各係数データ毎に以下の処理を行う。
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the decoding process executed by the
逆量子化部1702は、量子化された予測値を逆量子化して(ステップS403)、予測値を復元する。係数復元部1703は、復元された位置情報に基づいて、予測元データ144から対応する対数変換係数を取り出す(ステップS404)。そして、係数復元部1703は、予測値と、予測元データ144から取り出した対数変換係数と、に基づいて、当該係数データに対応する対数変換係数を復元する(ステップS405)。係数復元部1703は、復元した対数変換係数及び対応する周波数変換係数の符号をリニア変換部1704に供給すると共に、復元した対数変換係数を予測元データ144に追加する(ステップS406)。
The
リニア変換部1704は、係数復元部1703から供給された対数変換係数に対して、対数軸からリニア軸への変換を行うことで、周波数変換係数を復元する(ステップS407)。
The
このようにして一の係数データについての処理が終了すると、逆量子化部1702は、復元した全ての係数データについての処理が終了したか(即ち、当該符号化データに対応する全ての周波数変換係数の復元が終了したか)否かを判定する(ステップS408)。全ての周波数変換係数の復元が終了していない場合(ステップS408でNO)、逆量子化部1702、係数復元部1703及びリニア変換部1704は、次の係数データについて、上記同様の処理を行う(ステップS403〜S407)。
When the process for one coefficient data is completed in this way, the
一方、全ての周波数変換係数の復元が終了した場合(ステップS408でYES)、周波数逆変換部1705は、得られた周波数変換係数群に対して、周波数逆変換(ここでは、IMDCT)を行って、デジタル音声信号を復元する(ステップS409)。周波数逆変換部1705は、復元したデジタル音声信号を記憶装置12に格納する。
On the other hand, when the restoration of all the frequency transform coefficients is completed (YES in step S408), the frequency
CPU15は、ユーザにより、当該音声伸張処理を終了させる旨の操作(終了操作)が行われたか否かを判定する(ステップS410)。終了操作が行われていない場合(ステップS410でNO)、エントロピ復号部1701は、記憶装置12に保存されている音声圧縮データから次の符号化データを取得する(ステップS401)。以降の処理は、上述した通りである。一方、終了操作が行われた場合(ステップS410でYES)、本処理(復号処理)及び当該音声伸張処理は終了する。その際、RAM14に格納されている予測元データ144は消去される。
The
以上説明したように、本発明の本実施形態に係る音声処理装置1によれば、実施形態1の音声処理装置1と同様、音声圧縮の際に周波数変換係数を予測するので、符号化の効率を向上させることができ、従来に比べより低ビットレートでの音声圧縮が実現できる。 As described above, according to the speech processing apparatus 1 according to the present embodiment of the present invention, the frequency conversion coefficient is predicted at the time of speech compression in the same manner as the speech processing apparatus 1 of the first embodiment. Therefore, it is possible to realize audio compression at a lower bit rate than in the prior art.
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、周波数変換としてMDCTを用いたが、周波数変換は、MDCTに限られるものではなく、DCT(Descrete Cosine Transform:離散コサイン変換)やDFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)であってもよい。 For example, in each of the above embodiments, MDCT is used as the frequency conversion. However, the frequency conversion is not limited to MDCT, and DCT (Descrete Cosine Transform) or DFT (Discrete Fourier Transform). It may be.
また、上記各実施形態では、CPU15がプログラムを実行することによる論理的処理で、上述した符号化部16及び復号部17の各機能が実現されるものとしていたが、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって、上述した機能が実現されるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the functions of the
さらに、既存のパーソナルコンピュータ(PC)等を本発明に係る音声符号化装置あるいは音声復号装置として機能させることも可能である。即ち、上述したCPU15が実行したようなプログラムを、既存のPC等に適用し、そのPC等のCPU等がそのプログラムを実行することで、当該PC等を本発明に係る音声符号化装置あるいは音声復号装置として機能させることが可能となる。
Furthermore, an existing personal computer (PC) or the like can be caused to function as a speech encoding device or speech decoding device according to the present invention. That is, the program as executed by the
このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、CD−ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、MO(Magneto Optical Disk)、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットなどの通信ネットワークを介して配布してもよい。 Such a program distribution method is arbitrary, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), an MO (Magneto Optical Disk), or a memory card. It may be stored and distributed in a network, or distributed via a communication network such as the Internet.
この場合、上述した本発明に係る機能を、OS(オペレーティングシステム)とアプリケーションプログラムの分担、またはOSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などでは、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体等に格納してもよい。 In this case, when the functions according to the present invention described above are realized by sharing an OS (operating system) and an application program, or by cooperation between the OS and the application program, only the application program portion is stored in a recording medium or the like. May be.
1…音声処理装置、11…音声入出力装置、12…記憶装置、13…ROM、14…RAM、15…CPU、16…符号化部、17…復号部、18…システムバス、141〜144…予測元データ、161,1601…DC除去部、162,1602…周波数変換部、163,1604…分割部、164,1605…係数予測部、165,1607…エントロピ符号化部、166,1609…符号化データ生成部、171,1701…エントロピ復号部、172…係数復元部、173,1705…周波数逆変換部、1603…対数変換部、1606…量子化部、1608…周波数セット復元部、1702…逆量子化部、1703…係数復元部、1704…リニア変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Voice processing apparatus, 11 ... Voice input / output device, 12 ... Memory | storage device, 13 ... ROM, 14 ... RAM, 15 ... CPU, 16 ... Encoding part, 17 ... Decoding part, 18 ... System bus, 141-144 ... Prediction source data, 161, 1601 ... DC removing unit, 162, 1602 ... frequency converting unit, 163,1604 ... dividing unit, 164,1605 ... coefficient predicting unit, 165,1607 ... entropy encoding unit, 166,1609 ... encoding Data generation unit, 171, 1701, entropy decoding unit, 172, coefficient restoration unit, 173, 1705, frequency inverse transformation unit, 1603, logarithmic transformation unit, 1606, quantization unit, 1608, frequency set restoration unit, 1702, inverse quantum Conversion unit, 1703 ... coefficient restoration unit, 1704 ... linear conversion unit
Claims (9)
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割手段と、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測手段と、
該予測手段が算出した前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化手段と、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成手段と、を備え、
前記周波数セットは、前記予測手段による処理が終了すると、前記予測周波数セットとして前記予測元データに順次追加される、
ことを特徴とする音声符号化装置。 Frequency conversion means for frequency-converting a digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing unit that divides the calculated frequency conversion coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. Predicting means for calculating the predicted value based on the corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set obtained as a result of the search;
Encoding means for encoding coefficient data including at least the prediction value calculated by the prediction means and position information of frequency conversion coefficients corresponding to the prediction frequency set, and generating encoded coefficient data;
With respect to all the frequency transform coefficients of the frequency transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, the encoded data generating means for generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data,
When the processing by the prediction unit is completed, the frequency set is sequentially added to the prediction source data as the predicted frequency set.
A speech encoding apparatus characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の音声符号化装置。 The prediction means calculates the predicted value by division using either one of the frequency conversion coefficient of the frequency set and the corresponding frequency conversion coefficient of the predicted frequency set as a denominator and the other as a numerator.
The speech coding apparatus according to claim 1.
前記予測手段は、前記除算の際、前記周波数セットの当該周波数変換係数の絶対値と前記予測周波数セットの当該周波数変換係数の絶対値の何れか小さい方を分母とする、
ことを特徴とする請求項2に記載の音声符号化装置。 The coefficient data encoded by the encoding means further includes a flag indicating which one of the absolute value of the frequency transform coefficient of the frequency set and the absolute value of the frequency transform coefficient of the predicted frequency set is larger. Included,
In the division, the prediction means uses the smaller one of the absolute value of the frequency conversion coefficient of the frequency set and the absolute value of the frequency conversion coefficient of the prediction frequency set as a denominator.
The speech encoding apparatus according to claim 2.
算出された前記周波数変換係数群に対して対数変換を行い、対数変換係数群を算出する対数変換手段と、
算出された前記対数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割手段と、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各対数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する対数変換係数に基づいて算出する予測手段と、
該予測手段が算出した前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する対数変換係数の位置情報と、前記周波数セットの当該対数変換係数に対応する前記周波数変換係数の符号と、を含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化手段と、
前記対数変換係数群の全ての対数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成手段と、を備え、
前記周波数セットは、前記予測手段による処理が終了すると、前記予測周波数セットとして前記予測元データに順次追加される、
ことを特徴とする音声符号化装置。 Frequency conversion means for frequency-converting a digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
Logarithmic conversion means for performing logarithmic conversion on the calculated frequency conversion coefficient group and calculating a logarithmic conversion coefficient group;
A dividing unit that divides the calculated logarithmic transformation coefficient group as a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each logarithmic transformation coefficient of the frequency set is derived. Predicting means for calculating the predicted value based on the corresponding logarithmic transformation coefficient of the predicted frequency set obtained as a result of the search;
Coefficient data including the prediction value calculated by the prediction unit, position information of a logarithmic transformation coefficient corresponding to the prediction frequency set, and a sign of the frequency transformation coefficient corresponding to the logarithmic transformation coefficient of the frequency set. Encoding means for encoding and generating encoded coefficient data;
With respect to all logarithmic transform coefficients of the logarithmic transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, the encoded data generation means for generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data, and
When the processing by the prediction unit is completed, the frequency set is sequentially added to the prediction source data as the predicted frequency set.
A speech encoding apparatus characterized by that.
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割ステップと、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測ステップと、
該予測ステップでの処理が終了した前記周波数セットを前記予測周波数セットとして前記予測元データに追加する追加ステップと、
算出された前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化ステップと、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成ステップと、を有する、
ことを特徴とする音声符号化方法。 A frequency conversion step of frequency-converting the digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing step of dividing the calculated frequency transform coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. A predicting step of calculating a predicted value of a based on a corresponding frequency transform coefficient of a predicted frequency set obtained as a result of the search;
An additional step of adding the frequency set for which the processing in the prediction step has been completed to the prediction source data as the predicted frequency set;
An encoding step of encoding coefficient data including at least the calculated predicted value and position information of a corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set, and generating encoded coefficient data;
For all frequency transform coefficients of the frequency transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, an encoded data generation step of generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data, and
A speech encoding method characterized by the above.
デジタル音声信号を周波数変換し、周波数変換係数群を算出する周波数変換ステップと、
算出された前記周波数変換係数群を所定数毎に周波数セットとして分割する分割ステップと、
前記各周波数セットについて、当該周波数セットよりも過去の周波数セットが予測周波数セットとして格納された予測元データから最も相関の高い予測周波数セットを検索し、当該周波数セットの各周波数変換係数を導出するための予測値を、前記検索の結果得られた予測周波数セットの対応する周波数変換係数に基づいて算出する予測ステップと、
該予測ステップでの処理が終了した前記周波数セットを前記予測周波数セットとして前記予測元データに追加する追加ステップと、
算出された前記予測値と、前記予測周波数セットの対応する周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化し、符号化係数データを生成する符号化ステップと、
前記周波数変換係数群の全ての周波数変換係数について、前記符号化係数データが生成された際、全ての符号化係数データを集約した符号化データを生成する符号化データ生成ステップと、を実行させる、
ことを特徴とする音声符号化プログラム。 On the computer,
A frequency conversion step of frequency-converting the digital audio signal and calculating a frequency conversion coefficient group;
A dividing step of dividing the calculated frequency transform coefficient group into a frequency set for each predetermined number;
For each frequency set, a predicted frequency set having the highest correlation is searched from prediction source data in which a frequency set in the past of the frequency set is stored as a predicted frequency set, and each frequency transform coefficient of the frequency set is derived. A predicting step of calculating a predicted value of a based on a corresponding frequency transform coefficient of a predicted frequency set obtained as a result of the search;
An additional step of adding the frequency set for which the processing in the prediction step has been completed to the prediction source data as the predicted frequency set;
An encoding step of encoding coefficient data including at least the calculated predicted value and position information of a corresponding frequency transform coefficient of the predicted frequency set, and generating encoded coefficient data;
For all frequency transform coefficients of the frequency transform coefficient group, when the coding coefficient data is generated, an encoded data generation step of generating encoded data that aggregates all the encoded coefficient data is executed.
A speech encoding program characterized by the above.
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号手段と、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元手段と、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換手段と、を備え、
前記復元された周波数変換係数は前記予測元データに順次追加される、
ことを特徴とする音声復号装置。 For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. A speech decoding apparatus for restoring a digital speech signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
Decoding means for reading out and decoding the encoded data from a storage device and restoring the coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search Based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value, coefficient restoration means for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data;
Frequency inverse transform means for restoring a digital audio signal by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring the frequency transform coefficients related to all coefficient data, and
The restored frequency transform coefficient is sequentially added to the prediction source data.
A speech decoding apparatus characterized by that.
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号ステップと、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元ステップと、
前記復元された周波数変換係数を前記予測元データに追加する追加ステップと、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換ステップと、を有する、
ことを特徴とする音声復号方法。 For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. An audio decoding method for restoring a digital audio signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
A decoding step of reading out and decoding the encoded data from a storage device, and restoring each coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search A coefficient restoration step for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value;
An adding step of adding the restored frequency transform coefficient to the prediction source data;
A frequency inverse transform step for restoring the digital audio signal by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring the frequency transform coefficients related to all coefficient data,
A speech decoding method characterized by the above.
デジタル音声信号に対応する周波数変換係数群の各周波数変換係数について、当該周波数変換係数を過去の周波数変換係数から導出するための予測値と、当該過去の周波数変換係数の位置情報と、を少なくとも含む係数データを符号化した符号化係数データが格納された符号化データからデジタル音声信号を復元させる音声復号プログラムであって、
前記符号化データを記憶装置から読み出して復号し、前記各係数データを復元する復号ステップと、
復元された前記各係数データ毎に、当該係数データに係る周波数変換係数よりも過去の周波数変換係数が格納された予測元データから、前記位置情報に対応する周波数変換係数を検索し、該検索の結果得られた周波数変換係数と、前記予測値とに基づいて、当該係数データに係る周波数変換係数を復元する係数復元ステップと、
前記復元された周波数変換係数を前記予測元データに追加する追加ステップと、
全ての係数データに係る周波数変換係数の復元によって得られた前記周波数変換係数群に対して周波数逆変換を行うことで、デジタル音声信号を復元する周波数逆変換ステップと、を実行させる、
ことを特徴とする音声復号プログラム。 On the computer,
For each frequency conversion coefficient of the frequency conversion coefficient group corresponding to the digital audio signal, at least a predicted value for deriving the frequency conversion coefficient from the past frequency conversion coefficient and position information of the past frequency conversion coefficient are included. An audio decoding program for restoring a digital audio signal from encoded data in which encoded coefficient data obtained by encoding coefficient data is stored,
A decoding step of reading out and decoding the encoded data from a storage device, and restoring each coefficient data;
For each restored coefficient data, a frequency conversion coefficient corresponding to the position information is searched from prediction source data in which a frequency conversion coefficient in the past of the frequency conversion coefficient related to the coefficient data is stored, and the search A coefficient restoration step for restoring the frequency conversion coefficient related to the coefficient data based on the frequency conversion coefficient obtained as a result and the predicted value;
An adding step of adding the restored frequency transform coefficient to the prediction source data;
Performing a frequency inverse transform step for restoring a digital audio signal by performing frequency inverse transform on the frequency transform coefficient group obtained by restoring the frequency transform coefficients related to all coefficient data,
A speech decoding program characterized by the above.
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