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JP3250367B2 - 符号化信号復号化方法及びその装置 - Google Patents

符号化信号復号化方法及びその装置

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Publication number
JP3250367B2
JP3250367B2 JP07709494A JP7709494A JP3250367B2 JP 3250367 B2 JP3250367 B2 JP 3250367B2 JP 07709494 A JP07709494 A JP 07709494A JP 7709494 A JP7709494 A JP 7709494A JP 3250367 B2 JP3250367 B2 JP 3250367B2
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JP
Japan
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JP07709494A
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Inventor
威彦 安田
正隆 二階堂
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、符号化信号復号化方法
に関し、例えば連続信号をデジタル化した入力データを
ビット圧縮してディスク状記録媒体に記録し、このディ
スク状記録媒体から上記ビット圧縮されたデータを再生
してビット伸張する事によって再生データを得るように
したディスク記録再生装置に適用される。
【0002】
【従来の技術】近年、高能率符号化技術の進歩、発達に
伴い、音声、画像等のデジタル信号を高能率符号化する
技術がその適用分野を拡大していく時期を迎えている。
オーディオあるいは音声等の信号の高能率符号化の手法
においては、例えば、時間軸上のオーディオ信号を、複
数の周波数帯域にフィルターで分割して符号化する、帯
域分割符号化(サブ・バンド・コーディング:SBC)
等が挙げられ、また、時間軸上の信号を周波数軸上の信
号に変換(直行変換)して複数の周波数帯域に分割し、
各帯域毎に符号化する、変換符号化等を挙げることがで
きる。
【0003】また、上述の帯域分割符号化と変換符号化
とを組み合わせた高能率符号化の方法も考えられてお
り、この場合には、例えば、上記帯域分割符号化でいく
つか帯域に分割を行った後、その各帯域毎の信号を周波
数軸上の信号に直行変換し、この直交変換された各帯域
毎に符号化が行われる。
【0004】ここで、上述した帯域分割のためのフィル
タとしては、例えばQMFフィルタがあり、1976 R.E.C
rochier,Digital coding of speech in subbands,BellS
yst.Tech. J. Vol.55,No.8 1976 に述べられている。ま
た ICASSP 83,BOSTONPolyphase Quadrature filters-A
new subband coding techniqe, Joseph H.Rothweilerに
は等バンド幅のフィルタ分割手法が述べられている。次
に上述した直交変換としては、例えば、入力オーディオ
信号を所定時間単位(フレーム)でブロック化し、当該
ブロック毎にモディファイドDCT変換(MDCT)等
を行うことで時間軸を周波数軸に変換するようなものが
挙げられる。MDCTについては ICASSP 1987 Subband
/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based
on TimeDomain Aliasing Cancellation, J.P.Princen,
A.B.Bradley, Univ. of SurreyRoyal Melbourne Inst.
of Tech. に述べられている。
【0005】さらに、周波数帯域分割された各周波数成
分を量子化する周波数分割幅としては、例えば人間の聴
覚心理特性等を利用した帯域分割が行われ、各帯域毎の
データを符号化する際には、各帯域毎に適応的なビット
割当による符号化が行われる。例えば、上記MDCT処
理されて得られたデータを上記ビット割当によって符号
化する際には、上記各ブロック毎のMDCTデータに対
して、適応的な割当ビット数で符号化が行われることに
なる。
【0006】このような符号化手法によって作られた、
オーディオ信号の符号化データの例を図7に示す。図7
において、22は、一般に浮動小数点表記をした場合の
指数部に当たるスケール情報(スケールファクタ)であ
る。23は上記各ブロックに割り当てられたビット数を
示し、浮動小数点表記をした場合の仮数部の桁数に相当
する、割当ビット情報(ワードレングス)である。24
は上記各ブロックのスペクトル成分のデータで、浮動小
数点表記をした場合の仮数部に入るデータに当たるスペ
クトル情報(スペクトルデータ)である。スケール情報
22及び割当ビット数情報23は、入力されたスペクト
ルデータを複数の帯域(ブロック)に分割(例えば、5
2ブロックに分割して周波数の低いブロックからブロッ
ク0,ブロック1,・・・,ブロックn とする。)し
た場合、それぞれ各ブロック毎に1つずつ割り当てられ
る。
【0007】図8は、図7のスケールファクタ22とワ
ードレングス23とスペクトルデータ24を拡大したも
のであり、それぞれブロック0〜ブロックnのスケール
ファクタ22(1)〜22(3)、ブロック0〜ブロックnのワー
ドレングス23(1)〜23(3)、ブロック0〜ブロックnのス
ペクトルデータ24(1)〜24(3)となる。
【0008】また、図7の符号化されたデータは、デー
タ内のエラー発生の有無を知るため、図4に示したよう
に、図7のようなデータストリームをある単位毎(本説
明では、1バイトを単位とする。)15(a)に分割し、各
バイトにエラーが含まれるかを示すエラーフラグ15(b)
をつけた構成とする。そのエラーフラグが1の時バイト
データ15(a)にエラーが含まれ、エラーフラグが0の時
バイトデータにエラーが含まれない事を示す。
【0009】図2は、上述したような符号化信号が入力
される従来の符号化信号復号化装置の構成を示してい
る。図2において、7は符号化信号復号化装置の入力端
子、8はデマルチプレクサ部、9は逆量子化部、10は
逆正規化部、11はIMDCT部、12はPCMオーデ
ィオデータ出力端子である。
【0010】次に、上記従来例の動作について説明す
る。図2において、入力端子7からの符号化信号はデマ
ルチプレクサ部8に入力され、スケールファクタ(例え
ば、図8の22(1)〜22(3)、割当ビット数(例えば、図8
の23(1)〜23(3))、スペクトルデータ(例えば、図8の
24(1)〜24(3))に分離される。
【0011】逆量子化部9は割当ビット数とスペクトル
データからデータの逆量子化処理を行って、そのデータ
を逆正規化部10に出力する。
【0012】逆正規化部10は、スケールファクタと逆
量子化部9の出力からデータの逆正規化を行い、図9の
ようなスペクトルデータに変換される。図9において、
D1〜D8は、スペクトルデータの周波数帯域毎の強度を表
し、このように逆正規化されたスペクトルデータ(周波
数軸上のデータ)として出力される。
【0013】IMDCT部11は、逆正規化されたスペ
クトルデータをIMDCT処理によって直交変換して時
間領域のデータにし、図10に示したように、例えば、
DC〜20KHzの周波数成分を含むPCMデジタルオ
ーディオ信号として、出力端子12に出力する。
【0014】このように、上記従来の符号化信号復号化
装置では、高能率符号化されたデータからデジタルオー
ディオ信号を復号する事ができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の符号化信号復号化装置では、図7のような符号化デ
ータにエラーが発生していた場合に、上記のような逆量
子化を行う事ができなかったので、符号化信号の復号が
できず、本来復号されるべきPCMオーディオデータが
ミュートされるか又は、ノイズが発生するという問題が
あった。
【0016】ここで、図3について、データストリーム
からスペクトルデータが抽出される場合の様子について
説明する。図3において、13(1)〜13(4)は入力されるデ
ータストリームをバイト単位に分割したものである。13
(1a)〜13(4a)は上記各バイトにエラーが含まれているか
否かを示すエラーフラグ(1でエラーが含まれ、0でエ
ラーが含まれない。)である。さらに、14(1)〜14(8)は
上記データストリームから2〜16ビットのワード長で
データを抽出したものであり、データ抽出用のバッファ
ーにByte(n−1)13(2)とByte(n)の2バ
イト分のデータがデータストリームから入力されていた
場合に、このバッファーから2〜16ビットのワード長
のデータを抽出する場合のバイトのまたがりのパターン
は8通りあり、14(5)や14(5)の用に3バイトにわたって
またがるデータもある。
【0017】このようなデータを抽出する際に、抽出さ
れるデータが含まれる各バイト毎のエラーの有無を確認
し、エラーが含まれる場合は該当データを0にするなど
の処理を行う。しかし、場合分けが8通りもあり、さら
に1つのデータを抽出する際に最大3バイト分のエラー
フラグを確認しなければならず、そのためには大規模な
ハードウェアを必要とし実現が困難であった。
【0018】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、従来の装置と同等の規模のハードウェア
で、高能率符号化信号にデータエラーが発生した場合で
も音質の劣化を最小限に抑えてデータの逆量子化処理を
し、オーディオ信号を復号できる優れた符号化信号復号
化装置を提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、逆量子化部で行われる逆量子化処理におい
て、抽出されるデータの最上位ビットが含まれるバイト
のエラーフラグのみを確認し、最上位バイトにエラーが
含まれているときのみ抽出されるデータを0にするよう
にしたものである。
【0020】
【作用】従って、本発明によれば、逆量子化するデータ
の最上位ビットが含まれるバイトのエラーの有無を調べ
ることによって、エラーがあった場合は逆量子化するデ
ータを0にすることができる。
【0021】また、抽出するデータの最上位バイト以外
のバイトにエラーがあった場合でも、最上位のデータが
エラーでないため、例えば、抽出データが8ビットで上
位バイトに7ビット含まれる場合、最下位の1ビットの
みのデータが不確定になるだけで、データの分解能が8
ビットから7ビットに落ちただけと同等になり、元のデ
ータの情報に近いデータに補間する事ができるという効
果を有する。
【0022】さらに、エラー有無の確認は、抽出するデ
ータの最上位ビットが含まれるバイトののみしか行わな
いため、エラーフラグの確認の回数とエラーパターンの
場合分けが減り、逆量子化部の処理を簡単なハードウェ
アで実現することができ、データにエラーが有った場合
の補間処理を行うための処理負荷を大幅に増やすこと無
しに、音質の劣化を最小限にできるという効果を有す
る。
【0023】
【実施例】図1は本発明の実施例を示すもので、図2の
逆量子化部9で行われる逆量子化処理を表すフローチャ
ートである。すなわち、本発明の実施例における符号化
信号復号化装置の構成は図2に示した従来の構成と同じ
であるが、その中で特に逆量子化部9における処理のし
かたに特徴を持たせたものである。図1の逆量子化処理
を説明する前に、まず、逆量子化部9に入力されるデー
タについて説明する。
【0024】図5は、図2の逆量子化部9に入力される
スペクトルデータとスペクトルデータストリームの各バ
イトのエラーの有無を示すもので、割当ビット数の抽出
の様子を示すものである。図5において、16(1)〜16(4)
はスペクトルデータ・ストリームを分割したバイト(こ
こでは、エラー検出を行う際の単位をバイトとする。)
で、16(1a)〜16(4a)は上記バイトにエラーが含まれてい
るかの有無を示すエラーフラグである。ここで、エラー
フラグが1の場合は、該当バイトにエラーが含まれ、エ
ラーフラグが0の場合は、該当バイトにエラーが無いこ
とを示す。従って、バイトA(16(1)),バイトB(16
(2)),バイトD(16(4))はエラーの無いバイト、バイ
トCはエラーの含まれるバイトである。
【0025】DATA(n-1)(17(1)),DATA(n)(17(2)),
DATA(n+1)(17(3))は、スペクトルデータストリームか
ら割当ビット数を抽出したデータで、18はDATA(n)(1
7(2))のバイトC(16(3))の部分にエラーが無かった
場合のオリジナルの値である。 次に、データの最上位
ビット(MSB) にエラーの無いDATA(n)(17(2))が逆量子
化される様子について、図1のフローチャートに従って
説明する。DATA(n)のMSBが含まれる、バイトB(16
(2))にエラーが無いので(ステップ1 )、ビット抽出
用バッファーに、抽出ビット数(この例の場合は8ビッ
ト)分のデータがあるかを確認する(ステップ2a)。
【0026】しかし、バイトBからは8ビットのデータ
を抽出できないので、スペクトルデータストリームか
ら、次のバイトC(16(3))を入力する(ステップ3
a)。さらに、ビット抽出用バッファーに抽出ビット数
分のデータが入力されているかを確認する(ステップ4
a)。
【0027】ここで、13ビットのデータがバッファー
にあるので、バイトBから5ビット、バイトCから3ビ
ットのデータを取り出して、DATA(n) が逆量子化される
(ステップ5 )。
【0028】この場合、DATA(n) のMSB が含まれるバイ
トBにエラーが無いため、DATA(n)の下位ビット部であ
るバイトCにエラーがあっても、そのまま逆量子化され
る。
【0029】さらに、データのMSB にエラーの含まれる
データDATA(n+1) が逆量子化される様子を、図1のフロ
ーチャートに従って説明する。DATA(n+1) のMSB が含ま
れるバイトCにエラーが含まれているかを確認する(ス
テップ1 )。抽出ビット数分(この場合は8ビット)の
データがビット抽出用バッファーにあるかを確認する
(ステップ2b)。ここで、バッファーには3ビットしか
残っていないので、スペクトルデータ・ストリームから
次のバイトDをバッファーに読み込む。
【0030】ビット抽出用バッファーには、13ビット
のデータがあるので次の処理に進むが、DATA(n+1) は、
MSB にエラーが含まれているので、抽出したビット数分
のデータを0として逆量子化する(ステップ6 )。
【0031】このようにして逆量子化処理が行われる
が、図6は、上記図5で抽出されたデータ DATA(n)(17
(2))を逆量子化した時の、処理方法の違いによる逆量
子化された値の違いを表す。
【0032】DATA(n) は、最下位ビット(LSB) 側のバイ
トCに含まれる部分にエラーがあるため、真の値を復号
することはできないものである。19はDATA(n) にエラ
ーが無い場合、つまり真の逆量子化値を表し、20はDA
TA(n) のMSB が含まれるバイトBのみをエラーチェック
し、図1のフローチャートで示した方法で逆量子化した
値を表し、21はDATA(n) のLSB が含まれるバイトCに
エラーがあるため、DATA(n) をエラーとみなして抽出ビ
ット全てを0で補間した場合の値を表す。
【0033】この例でもわかるように、逆量子化された
値はオリジナル19が65、ブロックBのみエラーチェッ
クした場合20が71、0で補間した場合21が0となり、
抽出するデータのMSB が含まれるバイトを生かすことに
より、LSB 側のデータにエラーがあっても真の値に近い
値とする事ができる。この例では本来8ビットのデータ
が5ビットの精度に落ちるだけですむのである。このこ
とは、MSB 側のバイトに含まれるビット数が多ければ多
いほど、真の値に近い値に補間できることを表す。
【0034】
【発明の効果】本発明は上記説明から明らかなように、
以下に示す効果を有する。 (1)スペクトルデータの最上位ビットが含まれるバイ
トのエラーのみを調べ、そのバイトにエラーが無い場合
には最上位ビットが含まれるデータが生かされてデータ
が逆量子化されるため、逆量子化するスペクトルをエラ
ーとしてクリアする方法に比べオリジナルのデータとの
差異が少なく、特に上位ビットの含まれるバイトのビッ
ト数が多ければ多いほどオリジナルの値に近づけること
ができるという効果を有する。 (2)データの逆量子化を行う際に、スペクトルデータ
から抽出するデータのエラーの有無の確認を抽出ブロッ
クの最上位ビットが含まれるバイトのみを調べることに
よって行うため、抽出するデータが複数のバイトにまた
がる場合であってもエラーフラグを1回確認するだけで
逆量子化をすることができ、逆量子化部の処理を簡単に
し、ハードウェアの規模小さくでき、従来と同等のハー
ドウェア規模、処理速度で符号化信号復号化装置を実現
することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における符号化信号復号化装置
の逆量子化部で行う逆量子化処理のフローチャート
【図2】本発明の実施例および従来例の符号化信号復号
化装置の概略構成を示すブロック図
【図3】逆量子化時に発生するデータのエラーパターン
【図4】本装置に入力されるデータストリームをバイト
単位に区切って、各バイト毎のエラー検出フラグを付加
した説明図
【図5】本発明の実施例におけるスペクトルデータ・ス
トリームの一部にエラーが発生した場合の逆量子化され
るデータの説明図
【図6】上記図5で、逆量子化されたデータDATA(n) の
処理の違いによる値の違いを表した図
【図7】本装置に入力される符号化信号の説明図
【図8】図7の符号化信号の拡大図
【図9】符号化信号復号化装置の逆正規化後のスペクト
ルデータの強度を表すスペクトル図
【図10】符号化信号復号化装置のIMDCT部から出
力されるPCMオーディオデータを表す波形図
【符号の説明】
7 入力端子 8 デマルチプレクサ部 9 逆量子化部 10 逆正規化部 11 IMDCT部 12 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G11B 20/18 560 H03M 7/30 A 570 G10L 7/04 G H03M 7/30 9/18 J (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 13/00 G10L 19/00 G11B 20/00 H03M 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロック単位に分割され、そのブロック
    単位に該ブロックのエラーの有無を示すエラーフラグが
    含まれたデータストリームにおいて、そのデータストリ
    ームから上記エラーフラグが含まれるブロック単位の切
    れ目とは異なる単位でデータを抽出する場合に、抽出す
    るデータの最上位ビットが含まれるブロックのエラーフ
    ラグのみを検出し、そのエラーフラグがエラー無しを示
    す場合には抽出するデータを有効とする符号化信号復号
    化方法。
  2. 【請求項2】 ビット圧縮されたデータを復号するシス
    テムにおいて、エラー検出可変長の形式に符号化された
    複数のデータを連結してビットストリームを形成し、こ
    れを一定の長さのエラー検出ブロックに分割し、訂正符
    号を付加して記録再生または伝送した信号を複合する復
    号装置であって、前記訂正符号を用いて復号するデータ
    内のエラーを検出する手段と誤ったデータを補間する補
    間手段を有し、復号されるデータが複数のエラー検出ブ
    ロックにまたがった場合に、そのデータの最上位ビット
    が含まれるエラー検出ブロックのみを検査し、そのエラ
    ー検出ブロックにエラーが発生していた場合のみその復
    号データを補間して復号するようにした符号化信号復号
    装置。
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