WO2006067988A1 - Ｍｐｅｇオーディオデコード方法 - Google Patents

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Masahiro Sueyoshi
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
    • G10L19/032—Quantisation or dequantisation of spectral components
    • G10L19/035—Scalar quantisation

Definitions

  • the present invention relates to an MPEG audio decoder that decodes an audio stream in which audio data is compressed.
  • an apparatus such as a DVD player, a DVD recorder, or a digital broadcast tuner
  • the present invention relates to an MPEG audio decoding method for improving decoding.
  • Patent Document 1 European Patent Application Publication No. 98120786
  • Patent Document 1 by compressing the allocation table, it was possible to reduce the required storage capacity to 1940 bytes. However, it was only about 62% data compression, and the memory could be reduced sufficiently. It has not yet reached. There was also a problem that the decoding algorithm was somewhat complicated.
  • an object of the present invention is to significantly reduce the amount of data required for an allocation table as a MEPG audio decoding method, and to enable decoding by a simple algorithm.
  • the present invention compresses a plurality of allocation tables for retrieving the number of quantum steps and stores it in a memory. And a decoding step for decoding the number of quantization steps using the compressed table stored in the memory.
  • the compression step includes a first step of converting each allocation table so as to collectively describe subbands having a common pattern representing a correspondence relationship between the index value and the number of quantum steps, and A second step of converting each allocation table after conversion into a single first table by collectively describing subbands having the same pattern, and each subband for referring to the first table.
  • each allocation table is converted so that subbands with a common pattern are collectively described, and each allocation table after conversion has a subband with a common pattern. It is converted to a single first table by describing them together. Further, an offset value corresponding to each subband for referring to the first table is determined in the second table, and stored in the memory as a table after compression of the first and second table forces. As a result, since all subbands having the same pattern are omitted and described, the amount of data in the allocation table is greatly reduced.
  • an offset value is obtained by referring to the second table using the subband as a key, the first table is referenced using this offset value, and the read pattern force also determines the number of quantization steps. obtain.
  • decoding can be executed by a relatively simple algorithm.
  • the first table is further transformed using bit allocation that uniquely represents the number of quantization steps. Thereby, the data amount of the first table can be further reduced.
  • the amount of data in the allocation table can be greatly reduced, and Can be executed with a relatively easy algorithm. Therefore, it becomes possible to reduce the memory, so that the chip area of the LSI can be reduced and the chip cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an MPEG audio decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of an allocation table.
  • FIG. 3 shows an example of an allocation table.
  • FIG. 4 shows an example of an allocation table.
  • FIG. 5 is an example of an allocation table.
  • FIG. 6 shows an example of an allocation table.
  • FIG. 7 is a table in which sub-bands having the same pattern are combined in FIG.
  • FIG. 8 is a table in which sub-bands having a common pattern in FIG. 3 are collected.
  • FIG. 9 is a table in which sub-bands having a common pattern in FIG. 4 are grouped.
  • FIG. 10 is a table in which sub-bands having the same pattern are combined in FIG.
  • FIG. 11 is a table in which sub-bands having the same pattern are combined in FIG.
  • FIG. 12 is a table summarizing the tables of FIGS.
  • FIG. 13 is an example of bit allocation that uniquely represents the number of quantization steps.
  • FIG. 14 is a table obtained by converting the table of FIG. 12 using the bit allocation of FIG.
  • FIG. 15 is a second table showing offset values set for each subband.
  • FIG. 16 shows an example in which the data of FIG. 14 is arranged in a memory.
  • FIG. 17 shows an example in which the data of FIG. 15 is arranged in a memory.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an MPEG audio decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the MPEG audio decoding method according to the present embodiment compresses a plurality of allocation tables for searching for the number of quantization steps and stores them in a memory, and a compression stored in a memory.
  • each allocation table has a common pattern indicating the correspondence between the index value and the number of quantum steps. Convert subbands to be described together. Then, in step S12 as the second step, each allocation table after conversion is converted into a single first table by collectively describing the subbands having a common non-turn. Further, in step S13 as the third step, an offset value corresponding to each subband for referring to the first table is set in the second table. In step S14, the first table obtained in step S12 and the second table obtained in step S13 are stored in a memory as a compressed table.
  • step S 21 as the first step, an offset value is obtained by referring to the second table using the subband as a key. Then, using the offset value obtained in step S21, the first table is referred to and the read pattern force also obtains the number of quantization steps. Steps S21 and S22 are repeatedly executed every time decoding of the number of quantization steps is required.
  • FIGS. 2 to 6 are examples of a plurality of allocation tables.
  • Figures 2 to 5 show Tabl of ISO / IEC 11172-3: 1993 (E) Annex B Table B.2-Layer II bit allocation tables, respectively. e B.2a, Table B.2b, Table B.2c, and Table B.2d, and Fig. 6 is ISO / IEC 13181-3: 1997 (E) Annex B Table Bl.
  • each allocation table of FIGS. 2 to 6 a pattern force indicating the relationship between the index value and the number of quantization steps is described for each subband (scale factor band information).
  • Nbal is the number of bits for reading index information from the stream.
  • Each allocation table is divided by the sampling rate and the bit rate, and the allocation table to be referred to is uniquely determined by the sampling rate and the bit rate.
  • the decoding procedure for the number of quantization steps is as follows. First, with reference to the allocation tables of FIGS. 2 to 6, stream reading for nbal [bits] is performed for each subband, and the read value is obtained as index information. Then, from FIG. 2 to FIG. 6, the number of quantization steps is obtained using the subband and index information.
  • the allocation tables of FIGS. 2 to 6 are compressed and stored in a memory.
  • each allocation table after conversion is converted into a single table by describing subbands having a common pattern together (S 12).
  • FIG. 7 to FIG. 11 force are combined into a single table as shown in FIG.
  • the amount of data can be further reduced by using bit allocation that uniquely represents the number of quantization steps.
  • bit allocation As shown in Fig. 13, the number of quantum steps required for 2 bytes can be expressed in 1 byte.
  • the table shown in Fig. 14 is obtained. Of course, you can leave the table with the number of quantization steps without using bit allocation.
  • FIG. 15 is a table showing the set offset values. As shown in Figure 15, each of the original allocation tables, shown in Figures 2-6 By setting an offset value for each subband, the number of quantum steps can be obtained with reference to the table of FIG.
  • the obtained table data is stored in the memory (S14). That is, the data power of the table in FIG. 14 is set in the memory as shown in FIG. 16, and the data in the table in FIG. 15 is set in the memory as shown in FIG.
  • the amount of data shown in FIGS. 16 and 17 is 160 bytes. In other words, compared to the original allocation table that required 5k bytes, data compression of about 97% was realized.
  • step S21 corresponds to step S21
  • step S22 corresponds to step S22.
  • the amount of data in the allocation table can be greatly reduced, and it can be executed with a relatively simple algorithm. This is useful for cost reduction.

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Abstract

　圧縮工程（Ｓ１０）において、各アロケーションテーブルが、パターンが共通のサブバンドをまとめるように変換され（Ｓ１１）、さらに単一のテーブルに変換される（Ｓ１２）。また、各サブバンドに対応するオフセット値がテーブルに定められ（Ｓ１３）、これらのテーブルがメモリに保存される（Ｓ１４）。デコード工程（Ｓ２０）では、サブバンドをキーとしてオフセット値を求め（Ｓ２１）、このオフセット値を用いてテーブルから読み出したパターンから、量子化ステップ数を得る（Ｓ２２）。

Description

明 細 書
MPEGオーディオデコード方法
技術分野
[0001] 本発明は、音声データを圧縮した音声ストリームを復号する MPEGオーディオデコ ードに関するものであり、特に、 DVDプレーヤ、 DVDレコーダ、ディジタル放送のチ ユーナ等の機器において、 MPEGオーディオ音声ストリームの復号の向上を図る M PEGオーディオデコード方法に関するものである。
背景技術
[0002] 従来の MPEGオーディオデコード方法では、量子化ステップ数を規定するァロケ ーシヨンテーブルは、 1個当たり lkバイト（ = 32バイト X 16 X 2)の記憶容量を必要と しており、このアロケーションテーブルが 5個存在する場合は、 5kバイトのメモリを備え る必要がある。このため、このアロケーションテーブルを圧縮し、メモリを削減する手法 が検討されている (例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1 :欧州特許出願公開第 98120786号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、従来の方法では、メモリ使用量を十分に削減するには至らな力つた。
例えば特許文献 1では、アロケーションテーブルを圧縮することによって、必要とする 記憶容量を 1940バイトにまで削減することができた力 それでも約 62%程度のデー タ圧縮に過ぎず、メモリを十分に削減できるまでには至っていない。また、デコード時 のアルゴリズムがやや複雑になる、という問題もあった。
[0004] 前記の問題に鑑み、本発明は、 MEPGオーディオデコード方法として、ァロケーシ ヨンテーブルに要するデータ量を格段に削減し、かつ、簡単なアルゴリズムによって デコード可能にすることを課題とする。 課題を解決するための手段
[0005] 本発明は、音声ストリームを復号する MPEGオーディオデコード方法として、量子 ィ匕ステップ数を検索するための複数のアロケーションテーブルを圧縮し、メモリに保 存する圧縮工程と、前記メモリに保存された圧縮後のテーブルを用いて量子化ステツ プ数をデコードするデコード工程とを備えたものである。そして、前記圧縮工程は、前 記各アロケーションテーブルをそれぞれインデックス値と量子ィ匕ステップ数との対応 関係を表すパターンが共通であるサブバンドをまとめて記述するように変換する第 1 のステップと、変換後の各アロケーションテーブルを前記パターンが共通であるサブ バンドをまとめて記述することによって単一の第 1テーブルに変換する第 2のステップ と、前記第 1テーブルを参照するための各サブバンドに対応するオフセット値を第 2テ 一ブルに定める第 3のステップとを備え、前記第 1および第 2テーブルを前記圧縮後 のテーブルとして前記メモリに保存するものとし、前記デコード工程は、サブバンドを キーとして前記第 2テーブルを参照しオフセット値を求める第 1のステップと、前記第 1 のステップにおいて求めたオフセット値を用いて前記第 1テーブルを参照し読み出し た前記パターンから量子化ステップ数を得る第 2のステップとを備えたものとする。
[0006] この発明によると、圧縮工程において、各アロケーションテーブルが、パターンが共 通のサブバンドをまとめて記述するように変換され、変換後の各アロケーションテープ ルが、パターンが共通のサブバンドをまとめて記述することによって、単一の第 1テー ブルに変換される。また、第 1テーブルを参照するための各サブバンドに対応するォ フセット値が、第 2テーブルに定められ、これら第 1および第 2テーブル力 圧縮後の テーブルとしてメモリに保存される。これにより、パターンが同一のサブバンドが全て 省略されて記述されるので、アロケーションテーブルのデータ量は大幅に削減される 。また、デコード工程では、サブバンドをキーとして第 2テーブルを参照することによつ て、オフセット値を求め、このオフセット値を用いて第 1テーブルを参照し、読み出した パターン力も量子化ステップ数を得る。すなわち、比較的簡単なアルゴリズムによつ て、デコードを実行することができる。
[0007] また、前記圧縮工程の前記第 2のステップにお 、て、前記第 1テーブルを、量子化 ステップ数を一意に表現するビット割り当てを用いて、さらに変換するのが好ま 、。 これにより、第 1テーブルのデータ量を、より一層削減することができる。
発明の効果
[0008] 本発明によると、アロケーションテーブルのデータ量を大幅に削減でき、かつ、デコ ードも比較的容易なアルゴリズムで実行することができる。したがって、メモリを削減す ることが可能になるので、 LSIのチップ面積も低減でき、チップコストを削減することが できる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る MPEGオーディオデコード方法を示すフロ 一チャートである。
[図 2]図 2はアロケーションテーブルの一例である。
[図 3]図 3はアロケーションテーブルの一例である。
[図 4]図 4はアロケーションテーブルの一例である。
[図 5]図 5はアロケーションテーブルの一例である。
[図 6]図 6はアロケーションテーブルの一例である。
[図 7]図 7は図 2において、パターンが共通のサブバンドをまとめたテーブルである。
[図 8]図 8は図 3において、パターンが共通のサブバンドをまとめたテーブルである。
[図 9]図 9は図 4において、パターンが共通のサブバンドをまとめたテーブルである。
[図 10]図 10は図 5において、パターンが共通のサブバンドをまとめたテーブルである
[図 11]図 11は図 6において、パターンが共通のサブバンドをまとめたテーブルである
[図 12]図 12は図 7〜図 11のテーブルをまとめたテーブルである。
[図 13]図 13は量子化ステップ数を一意に表現するビット割り当ての一例である。
[図 14]図 14は図 12のテーブルを、図 13のビット割り当てを用 、て変換して得たテー ブルである。
[図 15]図 15はサブバンド毎に設定されたオフセット値を示す第 2のテーブルである。
[図 16]図 16は図 14のデータをメモリに配置した例である。
[図 17]図 17は図 15のデータをメモリに配置した例である。
符号の説明
[0010] S10 圧縮工程
S11 第 1のステップ S12 第 2のステップ
S13 第 3のステップ
S20 デコード工程
S21 第 1のステップ
S22 第 2のステップ
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[0012] 図 1は本発明の一実施形態に係る MPEGオーディオデコード方法を示すフローチ ヤートである。図 1に示すとおり、本実施形態に係る MPEGオーディオデコード方法 は、量子化ステップ数を検索するための複数のアロケーションテーブルを圧縮し、メ モリに保存する圧縮工程 S10と、メモリに保存された圧縮後のテーブルを用いて、量 子化ステップ数をデコードするデコード工程 S20とを備えている。
[0013] そして、圧縮工程 S10では、第 1のステップとしてのステップ S 11において、各ァロ ケーシヨンテーブルを、それぞれ、インデックス値と量子ィ匕ステップ数との対応関係を 表すパターンが共通であるサブバンドをまとめて記述するように、変換する。そして、 第 2のステップとしてのステップ S12において、変換後の各アロケーションテーブルを 、 ノターンが共通であるサブバンドをまとめて記述することによって、単一の第 1テー ブルに変換する。さらに、第 3のステップとしてのステップ S13において、第 1テープ ルを参照するための、各サブバンドに対応するオフセット値を、第 2テーブルに定め る。ステップ S 14において、ステップ S 12で得られた第 1テーブルと、ステップ S 13で 得られた第 2テーブルとを、圧縮後のテーブルとしてメモリに保存する。
[0014] また、デコード工程 S 20では、第 1のステップとしてのステップ S21において、サブ バンドをキーとして第 2テーブルを参照し、オフセット値を求める。そして、ステップ S2 1において求めたオフセット値を用いて、第 1テーブルを参照し、読み出したパターン 力も量子化ステップ数を得る。このステップ S21, S22は、量子化ステップ数のデコー ドが必要になる度に、繰り返し実行される。
[0015] 図 2〜図 6は複数のアロケーションテーブルの一例である。図 2〜図 5はそれぞれ、 I SO/IEC 11172-3: 1993(E) Annex B Table B.2 -- Layer II bit allocation tablesの Tabl e B.2a,Table B.2b,Table B.2c,Table B.2dであり、図 6は ISO/IEC 13181- 3:1997(E) A nnex B Table B.lである。
[0016] 図 2〜図 6の各アロケーションテーブルでは、サブバンド（スケールファクタバンド情 報）毎に、インデックス値と量子化ステップ数との関係を示すパターン力 記述されて いる。なお、 nbalは、ストリームからインデックス (index)情報を読み出す際のビット数で ある。各アロケーションテーブルは、サンプリングレートおよびビットレートによって分 けられており、参照されるアロケーションテーブルは、サンプリングレートおよびビット レートによって一意に定まる。
[0017] 通常の場合、量子化ステップ数のデコード手順は、以下のとおりである。まず、図 2 〜図 6のアロケーションテーブルを参照し、サブバンド毎に、 nbal[bits]分のストリーム 読出しを行い、この読み出し値をインデックス情報として求める。そして、図 2〜図 6か ら、サブバンドとインデックス情報を用いて、量子化ステップ数を求める。
[0018] 本実施形態の圧縮工程 S 10では、図 2〜図 6のアロケーションテーブルを、圧縮し てメモリに保存する。
[0019] まず、各アロケーションテーブルにお!/、て、パターンが共通であるサブバンドを、ま とめて記述する（Sl l)。これにより、図 2〜図 6のアロケーションテーブル力 それぞ れ、図 7〜図 11のように変換される。
[0020] 次に、変換後の各アロケーションテーブルを、パターンが共通であるサブバンドをま とめて記述することによって、単一のテーブルに変換する（S 12)。これにより、図 7〜 図 11力 図 12のような単一のテーブルにまとめられる。このとき、量子化ステップ数を 一意に表現するビット割り当てを用いることによって、データ量をさらに削減すること ができる。例えば、図 13のようなビット割り当てを用いることによって、 2バイト必要であ つた量子ィ匕ステップ数を 1バイトで表現することが可能になる。この結果、図 14のよう なテーブルが得られる。なお、ビット割り当てを用いないで、量子化ステップ数をその ままテーブルに持たせてぉ 、ても、もちろんかまわな!/、。
[0021] そして、図 14のような単一のテーブルを参照するための、各サブバンドに対応する オフセット値を定める（S 13)。図 15は設定されたオフセット値を示すテーブルである 。図 15に示すように、元の各アロケーションテーブルすなわち図 2〜図 6に示された 各サブバンドについてオフセット値を設定することによって、図 14のテーブルを参照 して量子ィ匕ステップ数を求めることができる。
[0022] そして、得られたテーブルのデータを、メモリに保存する（S 14)。すなわち、図 14の テーブルのデータ力 図 16のようにメモリに設定され、図 15のテーブルのデータが、 図 17のようにメモリに設定される。
[0023] ここで、各アロケーションテーブルすなわち図 2〜図 6において、設定値 sblimit以上 のサブバンドでは、 nbalの値が 0であるため、これらのテーブルを参照する必要がなく 、したがってオフセット値を準備する必要がない。また、図 15のテーブルから分かるよ うに、図 2 (Table B.2a)は図 3 (Table B.2b)に吸収でき、図 4 (Table B.2c)は図 5 (Tabl e B.2d)に吸収できる。このため、オフセット値は、図 3、図 5および図 6のァロケーショ ンテーブルに示されたサブバンドに対するもののみを準備すればよい。この結果、メ モリに設定されるデータは、図 17のようになる。
[0024] 図 16および図 17に示すデータのデータ量は 160バイトである。すなわち、 5kバイト を必要とした元のアロケーションテーブルと比較すると、約 97%のデータ圧縮が実現 されている。
[0025] また、デコード工程 S20は、比較的簡単なアルゴリズムで、実行可能である。例えば 、 MPEG- 1 Layerllにおいて、 Fs=48kHz、 Bitrate=56kbits/sである場合、本来は、図 2 (Table B.2a)のテーブルを用いてデコードが行われる。したがって、図 17のデータに おいて、アロケーションテーブルのオフセットとして、 TBL— L2— AllocOffset— abを用 いる。ここで、 sb = 3、 allocation(index) = 2のとき、
(1)図 17のデータを参照して、 TBL_L2_AllocOffset_ab[sb]より、オフセット = 16 ( パターン B)
(2)図 16のデータを参照して、 TBL—L2— Alloc [オフセット]より、 nbal =4
(3) TBL— L2— Alloc [オフセット + allocation]より、ステップ数 index= 1
(4)図 13の変換表より、量子化ステップ数 = 5
となる。 （1)がステップ S21に相当し、（2)がステップ S22に相当する。このように、簡 単なアルゴリズムによって、量子ィ匕ステップ数がデコード可能である。
産業上の利用可能性 本発明では、アロケーションテーブルのデータ量の大幅な削減が可能になり、比較 的簡単なアルゴリズムで実行できるので、例えば、 DVDプレーヤ、 DVDレコーダ、デ イジタル放送のチューナ等の機器において、メモリ削減が可能になり、コスト削減に有 用である。

Claims

請求の範囲
[1] 音声ストリームを復号する MPEGオーディオデコード方法であって、
量子化ステップ数を検索するための複数のアロケーションテーブルを圧縮し、メモリ に保存する圧縮工程と、
前記メモリに保存された圧縮後のテーブルを用いて、量子化ステップ数をデコード するデコード工程とを備え、
前記圧縮工程は、
前記各アロケーションテーブルを、それぞれ、インデックス値と量子ィ匕ステップ数と の対応関係を表すパターンが共通であるサブバンドをまとめて記述するように、変換 する第 1のステップと、
変換後の各アロケーションテーブルを、前記パターンが共通であるサブバンドをまと めて記述することによって、単一の第 1テーブルに変換する第 2のステップと、 前記第 1テーブルを参照するための、各サブバンドに対応するオフセット値を、第 2 テーブルに定める第 3のステップとを備え、
前記第 1および第 2テーブルを、前記圧縮後のテーブルとして、前記メモリに保存 するものであり、
前記デコード工程は、
サブバンドをキーとして前記第 2テーブルを参照し、オフセット値を求める第 1のステ ップと、
前記第 1のステップにおいて求めたオフセット値を用いて、前記第 1テーブルを参 照し、読み出した前記パターン力も量子化ステップ数を得る第 2のステップとを備えた ものである
ことを特徴とする MPEGオーディオデコード方法。
[2] 請求項 1において、
前記圧縮工程の前記第 2のステップにおいて、前記第 1テーブルを、量子化ステツ プ数を一意に表現するビット割り当てを用いて、さらに変換する
ことを特徴とする MPEGオーディオデコード方法。
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