異なるフィルタバンクドメインの変換方法と装置

专利摘要:
フィルタバンクの構成や出力信号ドメインは異なることもある。異なるフィルタバンクドメイン間の変換が望まれる場合も多い。通常、マッピング行列を用いるが周波数に応じて変化してしまう。このため大量のルックアップテーブルが必要となる。第１のフィルタバンクドメイン（ＤＳ）の第１のデータフレームを、第２のフィルタバンクドメイン（ＤＴ）の第２のデータフレームに変換する方法は、第１のフィルタバンクドメイン（ＤＳ）のサブバンド（ｍｐ３（ｍ−１）、ｍｐ３（ｍ）、ＭＰ３（ｍ＋１）を、第２のフィルタバンクドメインに対応するが、歪んだ位相を有する中間ドメイン（Ｄｉ）のサブバンド（ｐｓｄｏ（ｍ−１）、ｐｓｄｏ（ｍ）、ｐｓｄｏ（ｍ＋１））にコード変換する段階と、中間ドメイン（Ｄｉ）のサブバンド（ｐｓｄｏ（ｍ−１）、ｐｓｄｏ（ｍ）、ｐｓｄｏ（ｍ＋１））を、第２のフィルタバンクドメイン（ＤＴ）のサブバンド（ＭＤＣＴ（ｍ−１）、ＭＤＣＴ（ｍ）、ＭＤＣＴ（ｍ＋１））にコード変換する段階であって、中間ドメイン（Ｄｉ）のサブバンドに位相補正（ＳＳＣ、ＰＣｐ、ＰＣ、ＰＣｎ）を行う段階とを有する。
公开号:JP2011513781A
申请号:JP2010549083
申请日:2009-02-19
公开日:2011-04-28
发明作者:コルドン，スヴェン；ヤクス，ペーター
申请人:トムソン ライセンシングＴｈｏｍｓｏｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ；
IPC主号:G10L19-00

专利说明:

[0001] 本発明は、異なるフィルタバンクドメインの変換方法と装置とに関する。]
背景技術

[0002] 通常、フィルタバンクは異なるドメイン信号間、例えば時間ドメイン信号と周波数ドメイン信号間の何らかの変換を行うものである。フィルタバンクの構成や出力信号ドメインは異なることもある。多くの場合、異なるフィルタバンクドメイン間の変換が望まれる。]
[0003] 特許文献１は、時間ドメインを用いずに、異なる時間・周波数分析ドメインを有する符号化フォーマット間のコード変換（transcoding）方法または装置であって、リニアマッピングを用いるものを開示している。したがって、コード変換ステップを１回だけ行えばよく、中間的時間ドメイン信号を用いるシステムより計算の複雑性が低い。特許文献１に開示された最も重要な実施形態の１つは、ロスレスオーディオ圧縮のための、ＭＰ３ハイブリッドフィルタバンクから整数ＭＤＣＴドメインへのマッピングである。コーデックの圧縮率に対するコード変換ステップの影響は大きい。このマッピングの簡単なソリューションは、変換元である、ＭＰ３ドメインから求めたフィルタ係数を、完全に時間ドメインサンプルにデコードして、ＭＤＣＴ分析フィルタバンクを用いることであろう。特許文献１に記載されたソリューションは、時間ドメインを省略して、ＭＰ３フィルタバンクドメインからＭＤＣＴドメインに直接マッピングするものである。この方法では、ほぼ対角化されているが周波数によって変化するマッピング行列を用いる。そのため、この単純なアプローチでは大量のルックアップテーブルが必要となる。]
[0004] 修正離散余弦変換（ＭＤＣＴ）はフーリエ変換の一種であり、離散余弦変換（ＤＣＴ）に基づく。修正離散余弦変換は、連続するフレームに対して行われ、後続のフレームはオーバーラップするので、ラップ（lap）されるという特徴があり、また信号エネルギーを効率よく圧縮できるという点で好都合である。ＭＰ３コーデックでは、３２バンドの多位相直交フィルタ（ＰＱＦ）バンクの出力にＭＤＣＴを適用する。通常、ＭＤＣＴフィルタの出力は、典型的なＰＱＦフィルタバンクのエイリアシングを低減するため、エイリアスリダクション（alias reduction）により後処理される。このような、フィルタバンクのＭＤＣＴとの組み合わせは、ハイブリッドフィルタバンクまたはサブバンドＭＤＣＴと呼ばれる。]
[0005] 解決すべき問題は、効率的に実施できるように、マッピング行列すなわち対応するルックアップテーブルを小さくすることである。]
先行技術

[0006] 欧州特許出願第０６１２０９６９号]
[0007] 本発明は、単一ステップマッピングを、２つの別々のステップに分解して、中間フィルタバンクドメインを用いて、マッピング行列と、対応するルックアップテーブルのサイズの削減を達成する。このようなマッピングの分解により、マッピングテーブルが簡単になり構成が規則的になり、圧縮が非常に効率的になることが分かった。例えば、マッピングテーブルに必要な記憶スペース量を１０分の１以下に減らすことができる。他の利点として、計算の複雑性はあまり増大しない。さらに、重み付け手段、フィルタリング手段、及び加算器によりマッピングを実行する装置を実施することができる。]
[0008] 本発明の一態様によると、第１のフィルタバンクドメインの第１のデータフレームを、第２のフィルタバンクドメインの第２のデータフレームに変換する方法は、前記第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインに対応するが、歪んだ位相を有する中間ドメインのサブバンドにコード変換する段階と、前記中間ドメインの前記サブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階であって、
前記中間ドメインの前記サブバンドに位相補正を行う段階とを有する。例えば、前記第１のフィルタバンクドメインはMP３ハイブリッドフィルタバンクのフィルタバンクドメインであり、前記第２のフィルタバンクドメインは整数ＭＤＣＴフィルタバンクのフィルタバンクドメインである、
通常、時間信号を中間フィルタバンクドメインと第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換するステップは、余弦関数を含む変換として表せる。中間フィルタバンクドメインの歪んだ位相は、余弦関数の周波数に依存する付加位相項に対応する。]
[0009] さらに、本発明の一実施形態では、第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを中間フィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階は、第１のフィルタバンクドメインのサブバンドから残存エイリアス項を除去する段階を有する。かかる残存エイリアス項は、ＭＰ３多位相フィルタバンクなどの第１のフィルタバンクドメインに対応するフィルタバンクにより生じることが多い。一実施形態では、マッピング行列を用い、各マッピング行列は主対角線に沿って別個の、しかし同じ部分行列を有し、他の位置ではゼロを有する。]
[0010] 一実施形態では、前記中間ドメインのサブバンドを前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階は、サブバンドグループ符号訂正（ここではサブバンド符号訂正とも呼ぶ）を有する。一グループは１以上のフィルタバンクドメインサブバンドを有する。フィルタバンクドメインサブバンドは「ビン（bin）」とも呼ぶ。サブバンドグループ符号訂正は、ビンのグループを指し、中間ドメイン信号のサブバンドグループの一つおきの符号反転を含み得る。]
[0011] 本発明の他の態様によると、第１のフィルタバンクドメインの第１のデータフレームを、第２のフィルタバンクドメインの第２のデータフレームに変換する装置は、前記第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインに対応するが、歪んだ位相を有する中間ドメインのサブバンドにコード変換する第１のコード変換手段と、前記中間ドメインの前記サブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する第２のコード変換手段とを有し、前記第２のコード変換手段は、前記中間ドメインの前記サブバンドに位相補正を行う位相補正手段を有する。]
[0012] 一実施形態では、前記位相補正はマッピング行列を適用する計算手段（例えば、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、これらの一部）により行われ、他の実施形態では、前記第２のコード変換手段における位相補正は、重み付けする重み付け手段と、重み付けした中間ドメインのサブバンド係数をフィルタするフィルタ手段とにより行われる。]
[0013] 本発明の有利な実施形態は、従属項、以下の詳細な説明、及び図面に開示した。]
図面の簡単な説明

[0014] 添付した図面を参照して、本発明の実施形態例を説明する。
単一ステップマッピングのアーキテクチャの構成を示す図である。
ロングウィンドウに対する位相補正ステップの実施例を示す図である。
本発明によるアーキテクチャの構成またはフローチャートを示す図である。
一般的な実施形態の構成例を示す図である。
レイテンシを下げる実施例を示す図である。
擬似ＭＤＣＴマッピング（ロングウィンドウ）を仲介する、ＭＰ３用の改良エイリアス補正行列の例を示す図である。
図６の改良エイリアス補正行列の例のタイルを示す図である。
サブバンド符号訂正を示す図である。
歪んだ中間フィルタバンクドメイン内の付加位相項の値を示す図である。
ＭＰ３フィルタバンクとオリジナルＭＤＣＴと歪んだ擬似ＭＤＣＴとのカーネル関数（ロングウィンドウ）の比較を示す図である。] 図６
実施例

[0015] 図１は、特許文献１に開示されている単一ステップマッピング手順を示す。ＭＰ３係数を有する各フレームｍｐ３（ｍ）は、ＭＤＣＴ係数の連続する３つのフレームＭＤＣＴ（ｍ−１）、ＭＤＣＴ（ｍ）、ＭＤＣＴ（ｍ＋１）に貢献する。逆に、各ＭＤＣＴフレームは、３つのＭＰ３フレームからの貢献を組み合わせたものである。マッピングは別々の行列Ｔｐ、Ｔ、Ｔｎにより行われる。その１つ行列Ｔｐは前のＭＤＣＴフレームに貢献し、行列Ｔｎは次のＭＤＣＴフレームに貢献する。] 図１
[0016] 各ウィンドウタイプに係わる３つの行列Ｔｐ、Ｔ、Ｔｎがあり、ＭＰ３フィルタバンクドメインとＭＤＣＴドメインの両方に４つのウィンドウタイプ（ロングウィンドウ、ショートウィンドウ、スタートウィンドウ、ストップウィンドウ）があるので、全部で１２通りの行列を格納しなければならない。すべての行列が異なるわけではない。スタートウィンドウとロングウィンドウのＴｐは同じであり、ストップウィンドウとロングウィンドウのＴｎも同じである。それでも、例えば４５ｄＢより高い十分なマッピング精度を達成するのに必要なルックアップテーブルを格納するには、約１７５キロバイトのメモリ量が必要である。留意すべき点として、ウィンドウタイプとブロック長は時間的に変化してもよいし、入力ドメインと出力ドメインとで同じである必要はない。ここで、「フレーム」とは、ＭＰ３の用語では「グラニュール（granule）」とも呼んでいる。しかし、以下の説明では、より一般的な用語である「フレーム」を用いる。]
[0017] 以下に示すように、フルマッピング行列には一定の対称性があるので、上記の単一ステップマッピングは一連のサブテップ（sequence of multiple sub-steps）に分解できる。この分解は、以下に導入する、位相が歪んだ擬似ＭＤＣＴに基づく。]
[0018] 一般的に、フィルタバンクドメインはカーネル関数と余弦関数として表せる。ＭＰ３ハイブリッドフィルタバンクとＭＤＣＴとのカーネル関数を（または一般的に２つのフィルタバンクドメインを）詳細に比較してみると、「擬似ＭＤＣＴ」の定義に行き着く。これは、通常のＭＤＣＴと同じカーネル関数を有するが、余弦関数の引数に周波数に依存する位相項が加わる。この擬似ＭＤＣＴを、ＭＰ３から目的（元）のＭＤＣＴフィルタバンクドメインへの２ステップのコード変換アプローチにおける中間ドメインとして用いる。]
[0019] 元のＭＤＣＴの定義は次の通りである、]
[0020] ここで、「ｎ」は時間のインデックスであり、「ｉ」は周波数のインデックスであり、「Ｍ」はＭＤＣＴの長さを示し、すなわち、変換によってＭ個の周波数ビン（サブバンド）が作られ、時間ドメインの分析ウィンドウｗ（ｎ）の長さは２Ｍである。カーネル関数ｃ（ｎ，ｉ）は、ＭＤＣＴの時間ドメインエイリアス補正（ＴＤＡＣ）特性のためのものである。]
[0021] ウィンドウ関数ｗ（ｎ）は、ｍｐ３コーデックで用いられる適応的ウィンドウスイッチング手順（adaptive window switching procedure）による「ロング」、「スタート」、「ショート」、「ストップ」の４通りのうちの１つである。ロングウィンドウの場合、



ここで、ＭＤＣＴの定義における余弦関数項ｃ（ｎ，ｉ）の定義を修正して、余弦関数の引数に、周波数に依存する位相項φｉを加える：



ＭＤＣＴカーネル関数をＭＰ３ハイブリッドフィルタバンクのカーネル関数と比較すると、次のような、区分的にリニアな位相歪み関数（piecewise linear phase warping function）が得られる。これは、インデックスｉ＝１，．．．，Ｍが同じ対応するカーネル関数間の相互相関をほぼ最大化するものである。]
[0022] 付加する位相項φｉを図９に示す。この位相項はすべてのウィンドウの形に対して同じである。] 図９
[0023] 余弦関数の引数にφｉを加えたので、擬似ＭＤＣＴは完全な再構成特性は有していない。擬似ＭＤＣＴはＴＤＡＣ特性を失っているので、真のＭＤＣＴではなくなっている。新しいカーネル関数を分析・合成フィルタバンクペアとして適用する場合、時間ドメインのエイリアシングエラーが生じる。しかし、信号対エイリアス比は約５０ｄＢに過ぎない。ほとんどのアプリケーションでは、このコード変換精度で十分である。]
[0024] 修正を例示するため、図１０は、ＭＰ３フィルタバンクと、元の位相のＭＤＣＴと、歪んだ位相のＭＤＣＴとの最初の５４個のカーネル関数（１８ビンそれぞれに３サブバンド）を示している。ＭＤＣＴの位相を修正することにより、その微細構造がＭＰ３フィルタバンクの微細構造と非常に一致することが分かる。さらに、ＭＰ３フィルタバンクのサブバンド符号変更を反映している。これについては以下に詳しく説明する。] 図１０
[0025] 図３は、本発明の一態様による、少なくともＭＰ３からＭＤＣＴへのマッピングに適したフローチャートの一例の構成を示す。しかし、この原理は他のフィルタバンクドメイン間のマッピングにも適用できる。原理的に、マッピングの分解は主要な２つのステップにより実現される。第１に、ＭＰ３復号した周波数ビンを（中間ドメインとして機能する）擬似ＭＤＣＴドメインにコード変換し、次に、位相補正を行って擬似ＭＤＣＴドメインから目標のＭＤＣＴドメインにコード変換する。この２つの主要ステップは、より細かいサブステップで行ってもよいし、具体的に効率的な実装をしてもよい。] 図３
[0026] 図１に示した単一ステップ手順と比較して、多ステップアプローチは複雑そうに見えるし、実際に必要となるアルゴリズム演算は少し多い。しかし、各ステップの数学的演算の構成は、単一ステップ行列より複雑ではない。これにより必要なルックアップテーブルのサイズ（及び必要なメモリ空間）を大幅に小さくできる。各サブステップの詳細は以下に説明する。] 図１
[0027] 擬似ＭＤＣＴドメインは完全な再構成分析合成フィルタバンクに関するものではなく、２ステップマッピングはこの不完全なフィルタバンクドメイン間のコード変換に該当するので、全体的なマッピング精度はこの中間表現の信号対エイリアス比（signal-to-alias ratio）による制約を受ける。そのため、（行列のクリッピングや量子化をしない）２ステップアプローチにより到達可能な最高マッピング精度は約５０−６０ｄＢであり、これはほとんどのアプリケーションにとって十分である。]
[0028] 以下、改良エイリアス補正（Enhanced Alias Compensation）（ＥＡＣ）を説明する。このステップの目的は、（ＭＰ３多位相フィルタバンクに由来する）残存エイリアス項を、ＭＰ３周波数ビンから除くことである。このように、このステップは、上記の通り、ＭＰ３フィルタバンクドメイン（変換元フィルタバンクドメイン）から歪んだ擬似ＭＤＣＴ（中間フィルタバンクドメインとして機能するワープした目標フィルタバンクドメイン）へのマッピング手順である。]
[0029] マッピング行列ＥＡＣｐ、ＥＡＣ、ＥＡＣｎは、ＭＰ３合成行列を擬似ＭＤＣＴフィルタバンクの分析行列とかけて求められる。前のフレームと次のフレームに、貢献（contributions）に加えて、時間シフトを加える。]
[0030] その結果得られる全体行列（full matrices）を、一例としてロングウィンドウの場合について、図６に示した。図から分かるように、ほとんどの変換係数はゼロであり、計算はまったく必要ない。具体的に、前のフレームへの貢献行列ＥＡＣｐと、次のフレームへの貢献行列ＥＡＣｎについて、さらに、全体行列（full matrices）は実質的に「タイル」すなわち部分行列（sub-matrices）により構成されていることが分かる。タイルすなわち部分行列は主対角線に沿って３１回繰り返されている。] 図６
[0031] 図７に、各改善エイリアス補正行列ＥＡＣｐ、ＥＡＣ、ＥＡＣｎに対して１つずつ、３つの基本的なタイルを、４つのウィンドウタイプｔｐ１、ｔｐ２、ｔｐ３、ｔｐ４すべてについて示した。タイルは、原理的に、ＭＰ３ハイブリッドフィルタバンクに対するある種の複雑なエイリアス補正を表している。] 図７
[0032] 上記の例では、ｔｐ１は「ロング」に対応し、ｔｐ２は「スタート」に対応し、ｔｐ３は「ストップ」に対応し、ｔｐ４は「ショート」に対応する。上記の部分行列のサイズは、この例では、「ロング」、「スタート」、「ストップ」に対しては１８行×１８列であり、「ショート」に対しては１８行×３６列である（しかし、ＥＡＣｎとＥＡＣｐの場合には、列は一行おきにゼロなので、係数の数は同じであることに留意せよ）。他のフィルタバンクドメインの場合には、大きさは異なり得る。]
[0033] 以下、記憶と計算を効率的にする可能性を説明する。図１０に示した１２枚のタイルには都合のよい類似性がある。最も重要なものは次の通りである：
第１に、ＥＡＣ（ｔｐ１）タイルは、主対角線上と逆対角線上（anti-diagonal）にのみ、非ゼロの係数を有する。それゆえ、このタイルの記憶と計算にはほとんど手間がかからない。] 図１０
[0034] 第２に、タイルＥＡＣ（ｔｐ２）とＥＡＣ（ｔｐ３）は、タイルＥＡＣ（ｔｐ１）全体に低レベルの係数を加えて構成されている。それゆえ、ＥＡＣ（ｔｐ２）及びＥＡＣ（ｔｐ３）と、ＥＡＣ（ｔｐ１）との間の差のみを記憶して、メモリを節約できる。残りの低レベル係数の記憶の精度は非常に低くてもよいので、係数ごとのビット数とそれに必要なメモリエリアは小さくなる。]
[0035] 一実施形態では、真ん中の列のＥＡＣタイル（すなわち部分行列）に、対角線上に１を、すなわち単位行列を加えて、図６の行列で用いる実際のＥＡＣタイルを求める。すなわち、対角線上の値は正のオフセット「１」を有し、記憶すべき値はより小さくなる。さらに、ショートウィンドウの場合には、不均一なアスペクト比の効果が見られる。] 図６
[0036] 第３に、ＥＡＣｐ（ｔｐ２）はＥＡＣｐ（ｔｐ１）と等しく、ＥＡＣｎ（ｔｐ３）はＥＡＣｎ（ｔｐ１）と等しい。]
[0037] 第４に、和と差を用いて非常に効率的に記憶と計算ができるという意味において、貢献行列ＥＡＣｐ（ｔｐ１）とＥＡＣｎ（ｔｐ１）とは類似している。すなわち、差ＥＡＣｐ（ｔｐ１）−ＥＡＣｎ（ｔｐ１）はＥＡＣ（ｔｐ１）タイルと同様の、対角行列プラス逆対角行列よりなる構成を有する。ＥＡＣｐ（ｔｐ１）とＥＡＣｎ（ｔｐ１）とを同時に（jointly）記憶し、計算することにより、効率的な記憶と計算が可能である。]
[0038] 第５に、タイルＥＡＣｐ（ｔｐ４）とＥＡＣｎ（ｔｐ４）は、一部の列がゼロかゼロに近いという意味でスパース（sparse）である。これらの列は記憶も計算もする必要がない。]
[0039] このように、好都合にも、先行技術のマッピング行列の周波数依存性は、改善エイリアス補正行列ＥＡＣ、ＥＡＣｐ、ＥＡＣｎ内の１８サブバンド（すなわち周波数ビン）ごとに繰り返されるタイル内の小さな変化に変換されている。マッピングにはこれ以上の周波数依存性は残らない。]
[0040] 以下、サブバンド符号訂正（ＳＳＣ）を説明する。これは、中間ドメインＤｉから目標フィルタバンクドメインＤＴへの第２の変換ステップの一サブステップとして用いる。ここで、サブバンド符号訂正とは、フィルタバンクドメインサブバンド（「ビン」）のグループを指す。例えば、図８と図９において、一様な符号訂正を適用したサブバンドは、１８フィルタバンクドメインサブバンド、すなわちビンを含む。図３に示すように、サブバンド符号訂正（sub-band sign correction）では、入力として、擬似ＭＤＣＴ等の中間ドメインのサブバンド計数ｐｓｄｏ（ｍ−１）、ｐｓｄｏ（ｍ）、ｐｓｄｏ（ｍ＋１）を受け取る。] 図３ 図８ 図９
[0041] 式４、５の位相修正項φｉは、ＭＰ３多位相フィルタバンクが一つおきに逆符号になっており、すなわち、１８ビンごとに、項φｉはπだけジャンプする。これはＭＰ３フィルタバンクの同様のビヘイビア（behaviour）を反映している。このように、サブバンド符号訂正は変換元フィルタバンクの特徴に合わせることである。]
[0042] 擬似ＭＤＣＴから整数ＭＤＣＴへのマッピングの場合、第１のステップは、サブバンド符号訂正（ＳＳＣ）を適用してサブバンドの交替する符号の訂正（correction）を含む。擬似ＭＤＣＴ値は、図８に示したＳＳＣ関数と乗算される。] 図８
[0043] 歪んだ擬似ＭＤＣＴの付加位相項を補正するために、元のＭＤＣＴと比較して、さらに別のマッピングステップが必要である。利用する各ウィンドウタイプ（例えば、ロング、スタート、ショート、ストップの場合、ｔｐ１−ｔｐ４）に対して、及び各トランジション（transition）（ロングからロング、ショートからショート）に対して、個別に位相補正（phase correction）が必要である。例えば、マッピング行列を用いて位相補正が可能である。一実施形態では、これらのマッピング行列の具体的な構成に応じて、周波数ドメインビンに重み付けしてフィルタするアプローチを用いることができる。これは以下に説明する。]
[0044] 適用可能な１２個の位相補正行列のすべてに、そのほとんどの部分に大きな冗長性がある。最初に、ＭＰ３からＭＤＣＴへのマッピング例では、次のトランジション行列は同一である：
ＰＣｐ（ｌｏｎｇ）＝ＰＣｐ（ｓｔａｒｔ）、
ＰＣｎ（ｌｏｎｇ）＝ＰＣｎ（ｓｔｏｐ）、
ＰＣｎ（ｓｔａｒｔ）＝ＰＣｎ（ｓｈｏｒｔ）、
ＰＣｐ（ｓｔｏｐ）＝ＰＣｐ（ｓｈｏｒｔ）。
この特性により、行列の記憶について冗長性削除を用いられるので、位相補正行列のうち異なるものの数が８になる。]
[0045] さらに、前のフレーム（例えば、ＰＣｐ（ｌｏｎｇ））に対する貢献と、次のフレーム（例えば、ＰＣｎ（ｌｏｎｇ））に対する貢献に適用する行列は非常に類似している。これらは、一つおきの係数の符号が異なるだけである。このように、一実施形態では、これらの２つの行列は、２つの部分行列とそれに続く「バタフライ」演算として実現される。これは、図２に示したように、加算器Ｓ１と減算器（すなわち加算器及び符号反転器）Ｓ２を用いた、２つの値の同時加算と減算として知られている。] 図２
[0046] 第３に、ほとんどの行列は、周波数に依存しない重み付け演算Ｗと、周波数ビンに適用される付加的畳み込みフィルタとに分解できる。この分解には、周波数ビンごとに１つの重み付けファクタ（factor）と、一定のフィルタインパルス応答のみを記憶すればよいという利点がある。このように、一実施形態では、上記の部分行列は、重み付け演算Ｗと２つの畳み込みフィルタＨ１、Ｈ２として実現できる。この畳み込みは、周波数ドメインに適用され、時間ドメインにおける乗算に対応する。この畳み込みの理論的基礎は、従来のＭＰ３合成、時間遅れ、ＭＤＣＴ分析のシーケンスに適用できる時間ドメインのウィンドウ化（windowing）である。]
[0047] 上記の実施形態は、図２に示したように、ハードウェアの使用と演算の複雑性に関して、非常に効率的である。特に、ロングウィンドウの場合、上記の冗長化によりシステムアーキテクチャが非常に効率的になる。位相補正ステップＰＣｐ（ｌｏｎｇ）とＰＣｎ（ｌｏｎｇ）を、周波数ビンごとに重み付けファクタを適用して、その後２つのフィルタＨ１、Ｈ２でフィルタすることにより、同時に（jointly）計算される。これら２つのフィルタは、Ｈ１が奇数位置だけに非ゼロ係数を有し、Ｈ２が偶数位置だけに非ゼロ係数を有するという意味で、スパース（sparse）である。フィルタ出力を加算すると、前のＭＤＣＴフレームへの位相補正貢献（phase correction contribution）となり、減算すると、次のＭＤＣＴフレームへの貢献となる。] 図２
[0048] 例えばＰＣ（ｓｔａｒｔ）、ＰＣ（ｓｔｏｐ）、ＰＣ（ｌｏｎｇ）間の位相補正マッピング行列における具体的な類似性を利用することにより、さらに効率的にすることができる。しかし、原理的には上記と同様である。]
[0049] 以下、２つの実施例を説明する。]
[0050] 図４は、上記の２ステージマッピング手順の簡単な実施形態を示している。各フレームサイクルの始めに、
ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ１＜＝ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ２、
ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ２＜＝ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ３、
ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ３＜＝０
とバッファをシフトする。
同様に、
Ｂｏｕｔ＜＝ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ１、
ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ１＜＝ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ２、
ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ２＜＝０。
ＭＰ３周波数ビンの各入力フレームは、行列ＥＡＣｐ、ＥＡＣ、ＥＡＣｎとの乗算を用いてマッピングされ、その結果はｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ１、ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ２、ｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ３に加算される。次に、サブバンド符号訂正（ＳＳＣ）と位相補正（ＰＣ）をバッファｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ１に適用する。] 図４
[0051] その結果得られる３つの貢献ＰＣｐ＊ＳＳＣ、ＰＣ＊ＳＳＣ、ＰＣｎ＊ＳＳＣを、３つのバッファＢｏｕｔ、ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ１、ｓｔａｔｅ．ｏｕｔ２にそれぞれ加算される。バッファＢｏｕｔは出力準備ができた状態である。]
[0052] 上記の実施形態では、出力ベクトルは、入力フレームに対して２フレームサイクルのレイテンシ（latency）を有する。図４に示した構成は、複雑でない実施形態が所望であれば、関心があるだろう。ＥＡＣｐとＥＡＣｎの貢献を同時に計算でき、ＰＣｐとＰＣｎの貢献も同時に計算できるからである。] 図４
[0053] しかし、レイテンシが小さい実施形態が望ましい場合もある。レイテンシが１フレームサイクルだけの代替的実施形態を図５に示した。この実施形態では、ＰＣｐ−ＳＳＣ−ＥＡＣｐ（変換元ドメインバッファからＥＡＣｐ、ＳＳＣ、ＰＣｐを経由して目標ドメインバッファＢｏｕｔまでの経路に対応する）が実質的にゼロであるという事実を利用する。そのため、ＰＣｐ−ＳＳＣの出力ベクトルに対する貢献は、バッファｓｔａｔｅ．ｐｓｅｕｄｏ２からすでに計算できているが、このバッファは現在の入力ＭＰ３ベクトルのＥＡＣｐを経由した貢献を含んでいない。] 図５
[0054] このアプローチは、記憶する１ベクトルを節約できるので、レイテンシが１フレームしか発生しないという利点がある。一方、この代替的実施形態は、ＰＣｐとＰＣｎを同時に計算（jointly computing）することによる位相補正行列の対称性をもはや利用できない。]
[0055] 上記の２ステップアプローチの利点は、すべてのルックアップテーブルのサイズが、先行技術として知られているアーキテクチャよりも非常に小さいことである。上記のＭＰ３から整数ＭＤＣＴへのマッピングの例では、ルックアップテーブルは、１２６６４バイトまで合計され、これは従来の直接マッピングアルゴリズムで用いられる１７４３４８バイトと対照的である。]
[0056] いうまでもなく、本発明を例示によって説明した。本発明の範囲から逸脱することなく細かい点で修正を加えることは可能である。]
[0057] 明細書、特許請求の範囲、及び図面に開示した各特徴は、独立に設けることもできるし、適切に組み合わせて設けることもできる。必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせで本発明の特徴を実現することができる。接続は場合に応じて無線接続でも有線接続でもよく、必ずしも直接的または専用の接続でなくてもよい。特許請求の範囲に示す参照符号は例示であり、請求項の範囲を限定するものではない。]

权利要求:

請求項1
第１のフィルタバンクドメインの第１のデータフレームを、第２のフィルタバンクドメインの第２のデータフレームに変換する方法であって、前記第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインに対応するが、歪んだ位相を有する中間ドメインのサブバンドにコード変換する段階と、前記中間ドメインの前記サブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階であって、前記中間ドメインの前記サブバンドに位相補正を行う段階とを有する方法。
請求項2
第２のデータフレームは少なくとも３つの連続した第１のデータフレームよりなり、少なくとも３つの連続した第２のデータフレームの符号化に第１のデータフレームを用いる、請求項１に記載の方法。
請求項3
少なくとも前記第２のドメインと前記中間ドメインとを、余弦関数を含む変換により時間ドメイン信号から生成でき、前記中間フィルタバンクドメインの前記歪んだ位相は前記余弦関数の周波数に依存した付加的位相項に対応する、請求項１または２に記載の方法。
請求項4
前記第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを前記中間ドメインのサブバンドにコード変換する段階は、前記第１のフィルタバンクドメインの前記サブバンドから残存エイリアス項を除去する段階を有する、請求項１ないし３いずれか一項に記載の方法。
請求項5
マッピング行列を用いる、各マッピング行列は主対角線に沿って別個の、しかし同じ部分行列を有し、他の位置ではゼロを有する、請求項３または４に記載の方法。
請求項6
前記中間ドメインのサブバンドを前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階は、サブバンド符号訂正を有する、請求項１ないし５いずれか一項に記載の方法。
請求項7
前記サブバンド符号訂正はサブバンドの符号の一つおきの反転を有する、請求項６に記載の方法。
請求項8
前記中間ドメインのサブバンドを前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する段階は、前記中間ドメインの付加的位相項の補償に適している、請求項１ないし７いずれか一項に記載の方法。
請求項9
前記フィルタバンクドメインは変換時間ウィンドウを用い、前記時間ウィンドウに対して、複数の異なるウィンドウ形状が予め定められ、前記第１と第２のデータフレームは異なるウィンドウ形状を用い、各ウィンドウ形状に対して、及び前記中間フィルタバンクドメインと前記第２のフィルタバンクドメインのウィンドウ形状間のトランジションに対して、それぞれの位相補正を行う、請求項１ないし８いずれか一項に記載の方法。
請求項10
前記中間ドメインのサブバンド係数を重み付けてフィルタして、前記位相補正を行う、請求項１ないし９いずれか一項に記載の方法。
請求項11
前記重み付けは周波数に依存し、異なる周波数サブバンドの重みは異なり、前記フィルタは畳み込みフィルタである、請求項１０に記載の方法。
請求項12
前記フィルタには２つのフィルタを用い、一方のフィルタは奇数位置のみに非ゼロ係数を有し、他方のフィルタは偶数位置にのみ非ゼロ係数を有するという意味で前記２つのフィルタはスパースである、請求項１０に記載の方法。
請求項13
前記２つのフィルタの出力の加算により前記第２のドメインの前のフレームへの位相補正貢献が得られ、前記出力の減算により前記第２のドメインの次のフレームへの貢献が得られる、請求項１０に記載の方法。
請求項14
前記フレームはオーディオ信号フレームであり、前記第１のフィルタバンクドメインはMP３ハイブリッドフィルタバンクのフィルタバンクドメインであり、前記第２のフィルタバンクドメインはＭＤＣＴフィルタバンクのフィルタバンクドメインである、請求項１ないし１３いずれか一項に記載の方法。
請求項15
第１のフィルタバンクドメインの第１のデータフレームを、第２のフィルタバンクドメインの第２のデータフレームに変換する装置であって、前記第１のフィルタバンクドメインのサブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインに対応するが、歪んだ位相を有する中間ドメインのサブバンドにコード変換する第１のコード変換手段と、前記中間ドメインの前記サブバンドを、前記第２のフィルタバンクドメインのサブバンドにコード変換する第２のコード変換手段とを有し、前記第２のコード変換手段は、前記中間ドメインの前記サブバンドに位相補正を行う位相補正手段を有する装置。
請求項16
マッピング行列を適用する計算手段により前記位相補正を行う、請求項１５に記載の装置。
請求項17
前記中間ドメインのサブバンド係数を重み付けてフィルタする重み付け手段により、前記第２のコード変換手段における前記位相補正を行う、請求項１５または１６に記載の装置。
請求項18
前記フィルタ手段は、前記第２のフィルタバンクドメインの前と後のフレームに関する２つのマッピング行列に対応する２つの位相補正サブステップを同時に行う、請求項１７に記載の装置。