JP2002135131A

JP2002135131A - 可変サイズベクトルエントロピ符号化を実行するための方法および装置

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Publication number: JP2002135131A
Application number: JP2001262553A
Authority: JP
Inventors: Yair Shoham; ショーハムヤイア
Original assignee: Agere Systems Guardian Corp
Current assignee: Agere Systems LLC
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP4779098B2; EP1187338A2; EP1187338A3; US6373411B1

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑度が低く、高い圧縮率を達成した、改善
したＶＥＣ技法を提供する。【解決手段】例えば音声、オーディオ、または映像信
号を表す符号化シンボルシーケンスのエントロピ符号化
および復号を実行するための方法および装置において、
基数演算に基づいて、可変サイズベクトルの符号化およ
び復号を行う。符号化技法は、第１の基数および符号化
対象の個々のシンボルの数値を用いて、シンボルの第１
のサブシーケンスの長さを決定し、これを単一の（第１
の）結合シンボルを用いて符号化し、更に、第２の基数
および符号化対象の他の個々のシンボルの数値を用い
て、シンボルの第２のサブシーケンスの長さを決定し、
これを単一の（第２の）結合シンボルを用いて符号化す
る。シンボルの第１および第２のサブシーケンスの長さ
は、結合シンボルを選択した集合のサイズにも基づいて
いる。第１のサブシーケンスおよび第２のサブシーケン
スにおけるシンボル数は、等しくない。すなわち、符号
化のため結合されるベクトル（すなわちサブシーケン
ス）は、可変サイズを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、例えばソ
ースコード音声、オーディオ、もしくは映像信号の格納
または送信のための無損失（すなわちエントロピ）符号
化の分野に関し、更に特定すれば、高い圧縮率を達成す
るための可変サイズシンボルベクトルに基づいたエント
ロピ符号化を実行する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】ソ
ースコーディングは、現代のデジタル通信ネットワーク
およびシステムにおいて不可欠なステップである。具体
的には、これを用いて、音声、オーディオ、映像および
多くの他のアナログ波形（信号）等のソースを、デジタ
ル表示（すなわちビットシーケンス）に変換し、更に、
この表示を、より短いビットストリームに圧縮する場合
もある。このデジタル表示（すなわちビットストリー
ム）は、次いで、以降の復号および使用のため効率的に
格納する目的で、または通信チャネルの他端における復
号のため効率的に送信する目的のいずれかで、用いるこ
とができる。信号のデジタル表示を生成および／または
圧縮するソース・エンコーダと、最終的に（圧縮されて
いる場合もある）デジタル表示から元の信号を復元した
ものを合成するデコーダとは、共に、いくつかの用途に
依存した性能規準を満たすように設計される。最も注目
すべきことは、復号したソースが、都合良く（例えば耳
または目に対して）満足のいく品質でなければならない
のに対し、情報レート（すなわち元の信号の所与の部分
の表示に用いられるビット数）は、格納または送信媒体
の容量以下であることである。他の重要な基準には、例
えば、強固さ、遅延、複雑度、価格等に関連するものが
含まれる場合がある。

【０００３】符号化のプロセスは、２段階で実行される
ことが多い。第１の段階は、「損失の多い」変換によっ
て、アナログデータを、有限のアルファベットで規定さ
れる離散的シンボルに変換することから成る。「損失の
多い」というのは、元の信号には含まれるが、生成され
たデジタル表示（すなわち離散的シンボルシーケンス）
には含まれない情報内容があることを意味する。第２の
段階は、離散的シンボルデータの「無損失」圧縮から成
り、これは、同一のデータを正確に（すなわち情報内容
の損失なしで）記述することに相当するが、シンボル数
は少なくなる（すなわちビット数が少なくなる）。第２
の段階は、一般に、エントロピ符号化（「ＥＣ」）と呼
ばれている。なぜなら、これは、情報内容を、ソースエ
ントロピによって測定されるような、シンボルソースに
固有のものへと縮小しようとするからである。多くの場
合、これらの２つの段階の区別はあいまいであるか、ま
たは不可能である。（例えば、Ｐ．Ａ．Ｃｈｏｕ等によ
る、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｐ．ａｎ
ｄＳｉｇ．Ｐｒｏｃ．３７（１）、３１−４２ペー
ジ、１９８９年１月、「Ｅｎｔｒｏｐｙ−ｃｏｎｓｔｒ
ａｉｎｅｄｖｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ
（エントロピに制約されるベクトル量子化）」を参照の
こと。）時には、一方の段階が全く存在しないこともあ
る。例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ）標準Ｇ．７２
８およびＧ．７２９等のいくつかの標準化音声コーダに
おいては、エントロピ符号化を用いない。または、例え
ばジブランペル技法およびそれから派生したもののよう
な従来のファイル圧縮技法の場合、損失の多い符号化を
用いない。（ＩＴＵ標準Ｇ．７２８およびＧ．７２９、
ならびにジブランペルファイル圧縮技法およびそれから
派生したものは、各々、当業者には熟知されている。）

【０００４】最も単純なエントロピ符号化の用途では、
ソースシンボルは個々に処理される（「文字ごとのＥ
Ｃ」と呼ばれる）。これは、例えば、ハフマン符号化ま
たは算術符号化等の技法を用いて行うことができる。こ
れらの技法は、各々、当業者には熟知されている。より
複雑なＥＣコーダは、ソース出力シーケンスを解剖して
固定または可変サイズのストリングまたはベクトルとす
る。次いで、これらの新たなベクトル−シンボルを無損
失に符号化する。この手法は、より単純な文字ごとのＥ
Ｃに対して、ベクトルエントロピ符号化（「ＶＥＣ」）
と呼ばれる。通常、ＶＥＣの最も一般的な使用は、ジブ
ランペルファミリのファイル圧縮コーダにおけるもので
あるが、他のコーダにおける使用も提案されている。
（例えば、Ｓ．Ａ．Ｓａｖａｒｉ等による、ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＩＴ、Ｖｏｌ．４３、Ｎｏ．２、６５８−
６６７ページ、１９９７年３月、「Ｇｅｎｅｒａｌｉｚ
ｅｄＴｕｎｓｔａｌｌＣｏｄｅｓｆｏｒＳｏｕｒ
ｃｅＷｉｔｈＭｅｍｏｒｙ（メモリを有するソース
のための汎用タンスタルコード）」を参照のこと。）Ｖ
ＥＣの利点は、高い圧縮率を達成するための符号間依存
性の使用にあり、これは、結合したシンボルのエントロ
ピが決して基本シンボルのものよりも大きくなることは
なく、ほとんどの場合、著しく小さくなるという事実に
よる。ベクトル−シンボルが長くなると（すなわち、所
与のベクトルに含まれる基本シンボル数が多くなる
と）、文字ごとのＥＣに比べて、達成可能な符号化効率
は高くなる。一方、ＶＥＣの符号化の複雑さは、多くの
場合ベクトルサイズと共に指数的に増大し、すぐに対処
不可能となる恐れがある。更に、所与のベクトルに対し
て符号化が実行可能となる前に、ＶＥＣコーダは、通
常、将来の長いデータストリングの相当な「ルックアヘ
ッド」を必要とする。通信用途では、これは、長い符号
化遅延および大きいデータバッファリングが要求される
ということになり、通信効率が低下してしまう。従っ
て、ＶＥＣは、主にファイル圧縮のようなオフライン用
途（例えば格納の目的のため）に用いられている。

【０００５】上述の理由から、高速で比較的安価な処理
が通常必要とされるオンライン通信用途は、最も典型的
には文字ごとのＥＣ符号化を採用しているが、この文字
ごとの符号化をできる限り効率良くするために、様々な
技法が提案されている。（例えば、Ｐ．Ｃｒａｖｅｎ等
によるＪ．ＡｕｄｉｏＥｎｇ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．４４
Ｎｏ．９、７０６−７２０ページ、１９９６年９月、
「ＬｏｓｓｌｅｓｓＣｏｄｉｎｇｆｏｒＡｕｄｉｏ
Ｄｉｓｃｓ（オーディオディスクのための無損失符号
化）」を参照のこと。）しかしながら、最新のオーディ
オコーダにおいては、単純で制約のある方法でＶＥＣの
概念を採用する試みが行われている。例えば、オーディ
オコーダの損失の多い圧縮部分によって生成された量子
化シンボルを、様々な所定サイズのベクトルにグループ
化し、次いで、これらの新たな「複合」シンボルに、例
えばハフマン符号化を行うことができる。（例えば、
Ｓ．Ｒ．Ｑｕａｃｋｅｎｂｕｓｈ等による、ＩＥＥＥ
ＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏ
ｆＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｉｎｇｔｏＡｕｄｉ
ｏａｎｄＡｃｏｕｓｔｉｃｓ、ＷＡＳＰＡＡ９７、
Ｓｅｓｓｉｏｎ３、ＰａｐｅｒＮｏ．３、１９９７
年、「ＮｏｉｓｅｌｅｓｓＣｏｄｉｎｇｏｆＱｕ
ａｎｔｉｚｅｄＳｐｅｃｔｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎ
ｔｓｉｎＭＰＥＧ−２ＡｄｖａｎｃｅｄＡｕｄ
ｉｏＣｏｄｉｎｇ（ＭＰＥＧ−２最新式オーディオ符
号化における量子化スペクトル成分の雑音のない符号
化）」を参照のこと。これは、量子化シンボルをサイズ
１、２、または４のベクトルにグループ化し、新たな複
合シンボルをハフマン符号化するものである。）

【０００６】複雑度を適度なレベルに維持しながら、従
来技術のものよりも高い圧縮率を達成した、改善された
ＶＥＣ技法が利用可能であれば、有利であろう。特に、
容易かつ効率的に可変サイズベクトルエントロピ符号化
（ここでは「ＶＳＶＥＣ」と呼ぶ）のための技法が提供
されれば、極めて望ましいであろう。

【０００７】本発明によれば、基数演算の簡潔さを有利
に用いて、複雑度の低い可変サイズベクトルエントロピ
符号化（ＶＳＶＥＣ）技法を実現し、算出した「結合」
シンボルを用いて各（可変サイズ）ベクトルを符号化す
ることによって高圧縮率を達成する、例示的な方法およ
び装置が提供される。具体的には、本発明による例示的
な技法は、可変サイズベクトルを、ベクトルの特定のシ
ンボルに基づいて、符号化のため結合シンボルが選出さ
れた集合のサイズ（例えば「アルファベット」サイ
ズ）、更に、いくつかの例示的な実施形態では、可変の
決定された基数値、または固定の所定の基数値に基づい
て、エントロピ符号化することを可能とするという利点
がある。このため、ベクトルサイズは単一のシンボルほ
どに小さくすることができ、またはソース（例えば音
声、オーディオ、または映像）信号（例えば数百または
数千シンボルから成るものとすることができる）の全フ
レームほどに大きくすることも可能である。

【０００８】具体的には、本発明の符号化技法は、結合
シンボルの集合のサイズと共に、符号化対象の個々のシ
ンボルのサブシーケンスの数値を用い、シンボルの第１
のサブシーケンスの長さ（すなわち含まれるシンボル
数）を決定し、次いでこれをこの集合から選択した単一
の（第１の）結合シンボルを用いて符号化し、更に、結
合シンボルの集合のサイズと共に、符号化対象の個々の
シンボルの別のサブシーケンスの数値を用い、シンボル
の第２のサブシーケンスの長さ（すなわち含まれるシン
ボル数）を決定し、次いでこれを単一の（第２の）結合
シンボルによって符号化する。更に、第１のサブシーケ
ンスのシンボル数（すなわち長さ）および第２のサブシ
ーケンスのシンボル数（すなわち長さ）は等しくない。
すなわち、共に結合され符号化されるシンボルのサブシ
ーケンスは、可変長である。

【０００９】本発明のいくつかの例示的な実施形態によ
れば、シンボルの第１のサブシーケンスおよびシンボル
の第２のサブシーケンスの長さは、それぞれ、第１の基
数値および第２の基数値に基づくものとすることができ
る。第１の基数および第２の基数は、等しく、所定の値
に固定するか、または、符号化対象の対応するシンボル
のサブシーケンスに基づいて各々決定することができ
る。

【００１０】従って、本発明の復号技法は、ビットスト
リームから、単一の結合シンボルを用いて符号化されて
いるシンボル数（すなわち符号化サブシーケンスの長
さ）を決定し、更に、その数、結合シンボル自体、およ
び所与の基数（固定とすることも可能であり、またはビ
ットストリームから求めることも可能である）に基づい
て、結合シンボルとして共に符号化された個々のシンボ
ルの値を決定する。

【００１１】更に具体的には、本発明は、シンボルシー
ケンスのエントロピ符号化を実行する方法および装置を
提供するものであり、シンボルの各々は関連した数値を
有する。この方法または装置は、シンボルの第１のサブ
シーケンスを識別するステップまたは手段であって、シ
ンボルの第１のサブシーケンスは第１の数のシンボルを
含み、シンボルの第１の数はシンボルの第１のサブシー
ケンスに含まれるシンボルに関連した数値に基づいてお
り、更に、結合シンボル集合のサイズに基づいている、
ステップまたは手段と、第１のサブシーケンスのシンボ
ルを表す第１の結合シンボルを用い、更に、シンボルの
第１の数を表すシンボルを用いて、第１のサブシーケン
スのシンボルを符号化するステップまたは手段であっ
て、第１の結合シンボルは結合シンボル集合の要素であ
る、ステップまたは手段と、シンボルの第２のサブシー
ケンスを識別するステップまたは手段であって、シンボ
ルの第２のサブシーケンスは第２の数のシンボルを含
み、シンボルの第２の数は、シンボルの第２のサブシー
ケンスに含まれるシンボルに関連した数値に基づき、更
に、結合シンボル集合のサイズに基づいており、シンボ
ルの第２の数はシンボルの第１の数とは異なる、ステッ
プまたは手段と、第２のサブシーケンスのシンボルを表
す第２の結合シンボルを用い、更に、シンボルの第２の
数を表すシンボルを用いて、第２のサブシーケンスのシ
ンボルを符号化するステップまたは手段であって、第２
の結合シンボルは結合シンボル集合の要素である、ステ
ップまたは手段と、を備える。

【００１２】更に、本発明は、ビットストリームを復号
する方法および装置を提供するものであり、ビットスト
リームは元のシンボルシーケンスのエントロピ符号化か
ら成り、元のシーケンスのシンボルの各々は関連した数
値を有する。この方法および装置は、元のシーケンスの
所与のサブシーケンスに含まれ、結合シンボルを用いて
符号化されているシンボルの数を表す符号化シンボルを
含むビットストリームの部分を復号し、これによってサ
ブシーケンスにおいて結合されているシンボルの数を決
定するステップまたは手段と、元のシーケンスにおける
シンボルのサブシーケンスを表す符号化結合シンボルを
含むビットストリームの部分を復号し、サブシーケンス
は決定した数のシンボルを含む、ステップまたは手段
と、符号化結合シンボルを含むビットストリームの復号
部分に基づいて、更に、シンボルの決定した数および基
数値に基づいて、サブシーケンスにおけるシンボルに関
連した数値を決定するステップまたは手段と、を備え
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の符号化技法の概要損失の多いコーダが生成する離散的情報シンボルをＳ_n
とする。これは、（必須ではないが）通常、生のアナロ
グデータを分離させるためにコーダが用いるスカラーま
たはベクトル量子化器の出力である。これは、常に、結
果として生じる歪みをできる限り抑えるように生成され
る。Ｓ_nの性質または「値」は、エントロピ符号化の観
点から見ると重要でないので、我々は、一般的に、Ｓ_n
は０、．．．、Ｓ−１の範囲内にある負でない整数であ
ると仮定することができる。シンボルは、通常、サイズ
Ｎのフレーム（すなわちブロック）単位に組織され、フ
レームごとに処理される。指数ｎは、ｎ＝０、．．．、
Ｎ−１であり、現フレーム内でのシンボルの位置を示
す。目的は、本発明の原理に従ってＶＳＶＥＣを適用す
ることによってＳ_nを無損失に符号化することである。
ここで説明する例示的な実施形態では、各フレームに対
して独立してＶＳＶＥＣを適用し、雑音の多い通信チャ
ネルの場合にフレームごとのいかなる誤差伝達も防ぐと
いう利点がある。これは、パケットを基本とする通信
（１つのパケットが１フレームから成ると仮定する）に
おいて特に望ましい。しかしながら、本発明の原理は、
フレーム間（予測）符号化アルゴリズムとして容易に拡
張して、例えばフレーム境界を越えて拡大する（可変サ
イズ）ベクトルの結合符号化を可能とすることによっ
て、フレーム間の冗長性のために符号化効率を増すこと
ができる。特に、かかる拡張を実現するための技法は、
単純明快であり、当業者には明らかであろう。

【００１４】本発明による例示的なＶＳＶＥＣプロセス
の第１の段階は、シンボルＳ_nを可変サイズベクトルに
グループ化することである。この可変サイズベクトル
は、新たな結合シンボル集合Ｃ_mによって表され、ここ
で、指数ｍは、現フレーム内でのｍ番目のシンボルを指
す。Ｃ_mを形成する際に用いるシンボル数は、Ｎ_mによっ
て示される。一般に、Ｃ_mの形成は、１よりも大きい間
隔でシンボルＳ_mをまばらに収集することによって行う
ことができるが、ここで説明する例示的な実施形態によ
れば、隣接した重複しないグループ化のみを用いる。換
言すると、メインフレームを可変サイズのサブフレーム
に分割する。本発明の原理を、様々な非隣接シンボルの
グループ化に拡張することは、当業者には明らかであろ
う。

【００１５】隣接という要件を除いて、セグメンテーシ
ョンは制約を受けないという利点がある。各サブフレー
ムは、メインフレームのサイズＮまでのいかなるサイズ
とすることも可能である。新たな結合シンボルＣ_mは、
様々なサイズのベクトル−アルファベットから引き出さ
れた様々なサイズのベクトル（サブフレーム）を表す。
ここで説明する例示的な実施形態によれば、ソース混合
の概念を採用する。以降の無損失符号化の目的のため
に、シンボルＣ_mは、全て単一ソースシンボルと考える
ことができる。この単一（混合）ソースのデータは、可
変サイズのシンボルグループ内の依存性を含めて、元の
ソースＳ_nのデータから暗黙のうちに構築される。当業
者には明白な、本発明の他の例示的な実施形態（ここに
は記載しない）によれば、サブフレームのサイズ（およ
び、おそらくメインフレーム内のサブフレームの位置）
によって、各シンボルＣ_mをそれ自身の個別のソースに
関連付けることができる。しかしながら、ここに説明す
る本発明の例示的な実施形態によれば、結合シンボルＣ
_mは、同一のハフマン（または他の）無損失コーダによ
って都合良く符号化し、その混合ソースについて最適化
される。

【００１６】例示的なセグメンテーション技法の概要本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、セグメ
ンテーションアルゴリズムは、結合シンボルアルファベ
ットのサイズに対する制限を受け、従って演算の複雑度
の制限を受ける各サブフレームのサイズ（すなわちベク
トル長）を好都合に最大化しようとする。この手法は、
セグメンテーションプロセス自体を以降の無損失符号化
段階から分離するという利点があり、更に、簡単かつ高
速で、容易に実現可能であり、可能な限り少数の大きな
セグメントを生成するという点で効果的である。後続の
ハフマンコーダは、セグメンテーション出力に対して都
合良く最適化され、従って、符号化ビットストリームは
一般に短い。

【００１７】本発明の様々な他の例示的な実施形態によ
れば、結合シンボルが選出される集合のサイズを効果的
に制限する他の複雑度の基準も使用可能であることを注
記しておく。例えば、集合のサイズは、ＣＰＵ速度、所
望の最大復号遅延、費用の問題（例えばエンコーダおよ
び／またはデコーダの実施の複雑度）、または当業者に
明らかな他の複雑度の制限によって、間接的に限定する
ことができる。ここで説明する具体的な場合には、例示
を簡潔にするために、結合シンボル集合のサイズ（例え
ばアルファベットサイズ）は、利用可能なメモリ空間の
（おそらくは固定の）量によって制限されると仮定する
ことができ、これは、例えば、用いる所与の符号化技法
（例えばハフマン符号化）に従って符号化テーブルとし
て用いられる。

【００１８】具体的には、例示的なアルゴリズムは、可
変基数演算を用いることによってサブフレームを結合シ
ンボルＣ_mにマッピングすることに基づく。ｍ番目の結
合シンボルのための基数（基底）をＲ_m＞０とすると、

【数１】式（１）は、

【数２】および

【数３】を条件として実行される。ここで、Ｃは、Ｃ_mのアルフ
ァベットサイズである。式（２）の制約によって、Ｃ_m
（Ｎ_mおよびＲ_m既知である）から、集合Ｓ_km+n，ｎ＝
０，…，Ｎ_m−１（ｎ＝０、．．．、Ｎ_m−１）を一意に
復号可能としながら、最小復号可能値の整数Ｃ_mを生成
する。換言すると、Ｃ_mは、Ｓ_km+nを回復可能な式
（１）によって得られる最小の整数である。これによっ
て、シンボルＳ_km+n，ｎ＝０，…，Ｎ_m−１の群によっ
て得られる情報は、新たな単一シンボルＣ_mに含まれ
る。

【００１９】式（３）の制約は、結合シンボルアルファ
ベットのサイズを有利に設定し、これによって、符号化
および復号テーブルを保持するために必要なメモリ空間
のサイズを決定する。また、これは、Ｓ_km+nの値とグル
ープのサイズＮ_mとの間に典型的な逆の関係を生じさせ
る。小さい値のシンボルの群は、その内部により多くの
シンボルを有する傾向があることを注記しておく。Ｃの
値が大きくなると、Ｎ _mは大きくなる傾向があり、符号
化の効率は高くなる傾向がある。その代償として、大き
なメモリ空間が必要となる。Ｃの値は、従って、利用可
能なメモリ空間に基づいて設定することができる。通
常、この値は、例えば１６、３２、．．．、または８１
９２等の２の累乗とすると有利である。式（１）におけ
るＣ_mの値は、Ｎ_mと共に増加することを注記しておく。
例示的なアルゴリズムは、式（３）の制約が破られるま
で、グループのサイズＮ_mを増大させる。その時点で、
シンボルのｍ番目のベクトルは固定であり、アルゴリズ
ムが次のセグメントの処理を開始する。

【００２０】例示的なアルゴリズムは、セグメンテーシ
ョンが完了するまで都合良く進展し、Σ_mＮ_m＝Ｎによっ
て、Ｍ個の結合シンボルを生成する。サブフレームＭの
数は、メインフレームごとに変わる。例えば音声または
オーディオコーダにおいて用いる場合、Ｍは、沈黙また
は暗騒音のフレームにおいて極めて小さくなる傾向があ
り、オーディオ活動が活発なフレームでは大きくなる。
しかしながら、メインフレームのサイズに比べれば常に
著しく小さい。

【００２１】上述のアルゴリズムでは、次に処理するサ
ブフレームが現サブフレームの直後のものである必要は
ないことを注記しておく。本発明の様々な例示的な実施
形態に従って、異なる処理順序を採用することができ、
かかる異なる順序では、異なるセグメンテーションとな
り、結果として、異なる符号化ビットレートを生じる。
従って、多くが当業者には既知である様々な可能な戦略
を有利に用いることができる。例えば、単純明快な戦略
では、左から右または右から左の順序でフレームを簡単
に走査することができ、新たなセグメントは以前のもの
が終了した箇所から開始する。

【００２２】一方、より洗練された戦略は、現フレーム
におけるアクティビティの領域を識別することに基づく
ものとすることができる。例えば、大きいシンボルＳ_n
の領域を最初に分割し、結果として多数の小さいサイズ
のセグメントを生じ、この後、小さいシンボルの領域を
分割してより長いセグメントにグループ化する。あるい
は、低レベルの領域から開始し、より長いセグメントを
最初に見出すことも可能である。多くの用途において、
例えば、変形離散コサイン変換（「ＭＤＣＴ」）に基づ
くコーダと共に用いる場合、これが有利である場合があ
る。通常のＭＤＣＴアレイにおいて、共にグループ化さ
れた小さいシンボルの領域は、変換係数の大きなダイナ
ミックレンジおよび典型的なオーディオスペクトルの構
造のため、極めて明確である。他の例示的な実施形態で
は、いくつかの異なるセグメンテーショナルゴリズムを
適用し、次いで、セグメンテーションを用いて、最小数
のセグメントとすること、または、無損失符号化プロセ
スを検索に組み込む場合、結果として最短の出力ビット
ストリームとすることが有利である場合がある。むろ
ん、より洗練された戦略では、通常、アルゴリズムの複
雑度が増すことになる。ここで説明する例示的な実施形
態では、単純明快な左から右への方法を用いて、かかる
複雑度をできる限り低く抑える。他の例示的な実施形態
では、これら（および他）の、より洗練されたセグメン
テーション方法を用い得ることは、当業者には明らかで
あろう。

【００２３】固定基数手法を用いた例示的な実施形態の概要ここで説明する本発明の原理による例示的なＶＳＶＥＣ
においては、３つのシンボルストリームによって、符号
化データ（各セグメントｍごとに、Ｃ_m、Ｎ_m、およびＲ
_m）を表すことができる。あるいは、これを、トリプレ
ット｛Ｃ_m、Ｎ_m、Ｒ_m｝のストリームとして見ることが
できる。本発明の１つの例示的な実施形態によれば、こ
のトリプレットまたは対の各要素を、個別に符号化し、
無損失に圧縮し、受信機に送信して、元のシンボルシー
ケンスの完全な復元を行う。

【００２４】符号化および送信しなければならないシン
ボル数を減らす１つの方法は、基数ストリームを排除す
ることである。上述のような可変基数ではなく固定基数
Ｒを用いることで、この特定のビットストリーム（また
はトリプレットストリームの部分）の必要性をなくす。
しかしながら、一方で、可変基数の使用は、（固定基数
の手法に比べて）所与のアルファベットサイズに対する
サブフレーム長を増すという利点があり、これによっ
て、実際に符号化する必要がある結合シンボル数を減ら
す。要するに、可変基数の使用および固定基数の使用
は、各々、シーケンスを符号化するのに必要なビット数
という点で利点を有する。

【００２５】従って、本発明の１つの例示的な実施形態
によれば、セグメンテーションプロセスにおいて固定基
数の手法を用いる。この場合、結合シンボルは、

【数４】によって与えられる。式（４）は、以下の条件で、増大
するＮ_mと共に連続的に実行される。

【数５】および

【数６】

【００２６】セグメントサイズＮ_mは、上述の制約の１
つ以上が破られて新たなセグメントが開始するまで増大
させると有利である。検索は、簡略化のために、左から
右の方向に進めることができる。この例示的な手法を用
いると、結合シンボルおよび関連するセグメントサイズ
の２つのストリームのみを符号化すれば良いという利点
がある。式（４）および（５）は、効率のために、繰り
返し評価すると有利とすることができる。また、パラメ
ータＲおよびＣは、性能測定の間は可変とし、次いでそ
れに応じて都合良く設定可能であることを注記してお
く。これらのパラメータのいくつかの可能な有利な値
は、以下を含む。（ａ）Ｃ＝８１９２、Ｒ＝２５（ｂ）Ｃ＝５１２、Ｒ＝２５（ｃ）Ｃ＝４０９６、Ｒ＝２０

【００２７】固定基数を用いた例示的なエンコーダの実
施形態の具体的な説明図１は、シンボルの可変サイズベクトルをエントロピ符
号化する、本発明の原理に従ったエンコーダの第１の例
示的な実施形態のハイレベルのフローチャートを示す。
第１の例示的な実施形態によれば、固定基数（Ｒ）を用
いる。このため、図１に例示的に示すように、入力量子
化シンボルシーケンス１１（Ｓ_n）を、このシーケンス
をエントロピ符号化のための可変サイズベクトルにセグ
メント化する目的のため、セグメンテーションモジュー
ル１２に供給する。量子化シンボルシーケンス１１は、
例えば、従来の損失の多い（音声、オーディオ、または
映像）符号化技法による、音声、オーディオ、または映
像信号のフレームを表す量子化値のシーケンスから成る
ものとすれば良い。セグメンテーションモジュール１２
は、各々が入力量子化シンボルの可変サイズベクトルを
表す結合シンボルシーケンス１３（Ｃ_m）を生成し、次
いで、これを、ハフマン符号化モジュール１４によって
都合良くハフマン符号化する。加えて、セグメンテーシ
ョンモジュール１２は、結合シンボルシーケンスに対応
するセグメント長のシーケンス１５（Ｎ_m）も生成し、
次いで、これを、この場合はハフマン符号化モジュール
１６によって、都合良くハフマン符号化する。次いで、
これらの２つのハフマン符号化データストリームを、マ
ルチプレクサ１８によって結合して、本発明の原理に従
って最終ビットストリーム１９を生成する。

【００２８】図２は、固定基数演算を用いた例示的なセ
グメンテーションプロセスの詳細なフローチャートであ
り、このプロセスは、本発明の原理に従ったエンコーダ
の第１の例示的な実施形態によるセグメンテーションモ
ジュール１２の実施において有利に採用することができ
る。最初に、フローチャートブロック２１は、セグメン
ト数（ｍ）をゼロに設定することによって、セグメンテ
ーションプロセスを開始する。次いで、プロセスは、
（２つのうち）最も外側の反復を開始する。この反復
は、エントロピ符号化する次のセグメント（可変サイズ
ベクトル）を決定する。具体的には、フローチャートブ
ロック２２は、現セグメントのセグメントサイズ
（Ｎ_m）をゼロに初期化することによって、この（最も
外側の）反復を開始する。次いで、プロセスは、最も内
側の反復を開始し、可変サイズベクトルを決定するまで
連続入力シンボル（Ｓ_n）を累算する。（可変サイズベ
クトルは、ある規準に従って符号化可能なできる限り大
きいサイズとすると有利である。）具体的には、フロー
チャートブロック２３は、セグメントサイズを１だけ増
分し、フローチャートブロック２４は、上述のような式
（４）に従って結合シンボル（Ｃ_m）を計算する。

【００２９】算出した結合シンボルを用いて、フローチ
ャート決定ブロック２５では、ベクトルに含まれ結合シ
ンボルの計算において用いたシンボルはどれも、最後の
（すなわち「最高の次数の」）シンボルの例外はあり得
るものの、固定基数（Ｒ）以上の数値を有しないことを
保証する。具体的には、この試験は、上述のような式
（５）に従って実行される。先に説明したように、結合
シンボルの数値およびベクトルのシンボル数のみを用い
て、シンボルベクトルを一意に復号可能なことを保証す
るために、この基準を満足させることが必要である。フ
ローチャート決定ボックス２５の試験に不合格であった
場合（すなわち、ベクトルに含まれるシンボルのいずれ
かが、その固定基数Ｒ数値以上の数値を有する場合）、
制御はフローチャートブロック２７に進み、最も内側の
反復を以前の反復に「後退」させる（すなわち、Ｃ_mお
よびＮ_mの以前の値を用いてベクトルを符号化する）。
次いで、フローはフローチャートブロック２８に進み、
処理は次のセグメントに進み、フローはフローチャート
ブロック２２における最も外側の反復に戻る。

【００３０】フローチャート決定ブロックのフローチャ
ート決定ボックス２５の試験に合格した場合（すなわ
ち、ベクトルに含まれるシンボルの各々が固定基数Ｒ未
満の数値を有する場合）、フローチャート決定ブロック
２６は、上述のような式（６）に従って、結合シンボル
の数値が（複雑度の）課せられた制限内であるか否か
（すなわち、Ｃ_mの数値がアルファベットサイズＣ未満
であるか否か）を試験する。この試験に不合格であった
場合、再びフローはフローチャートブロック２７に進
み、反復を「後退」させて、現セグメントのためにＣ_m
およびＮ_mの以前の値を用いて、次のセグメントの処理
に進む。フローチャート決定ボックス２６の試験に合格
した場合（すなわち、Ｃ_mの数値が実際にアルファベッ
トサイズＣ未満である場合）、最も内側の反復はフロー
チャートブロック２３に進み、次のシンボルを、現セグ
メントに含ませること（すなわち、エントロピ符号化す
る現可変サイズベクトルの部分とすること）について考
慮する。

【００３１】可変基数を用いた例示的なエンコーダの実
施形態の具体的な説明図３は、可変基数を用いてシンボルの可変サイズベクト
ルをエントロピ符号化する、本発明の原理によるエンコ
ーダの第２の例示的な実施形態のハイレベルのフローチ
ャートを示す。図３に示す例示的な実施形態は、図１の
実施形態と同様であるが、異なる点は、図３のセグメン
テーションブロック３２が（図１に示す例示的な実施形
態のセグメンテーションブロック１２に対して）、入力
量子化シンボルシーケンス１１の可変サイズベクトルを
表す結合シンボルシーケンス３３（Ｃ_m）およびそれに
対応するセグメント長のシーケンス３４（Ｎ_m）に加え
て、基数値のシーケンス３５（Ｒ_m）を発生することで
ある。これらのシーケンスの各々は、ハフマン符号化モ
ジュール３６、１４、および１６によって、それぞれ好
都合にハフマン符号化する。最後に、マルチプレクサ３
８は、本発明の原理に従って最終ビットストリーム３９
を発生するために、これら３つのハフマン符号化データ
ストリームを全て結合する。

【００３２】図４は、可変基数演算を用いた例示的なセ
グメンテーションプロセスの詳細なフローチャートを示
し、このプロセスは、本発明の原理に従ったエンコーダ
の第２の例示的な実施形態によるセグメンテーションモ
ジュール３２の実施において有利に用いることができ
る。図４の例示的なセグメンテーションプロセスは、図
２のセグメンテーションプロセスと同様であるが、異な
る点は、結合シンボルの算出において用いる特定の基数
が所定の値に固定されておらず、所与のセグメント（す
なわち所与の可変サイズベクトル）に含まれているシン
ボルに基づいて決定されることである。

【００３３】具体的には、フローチャートブロック４１
は、セグメント数（ｍ）をゼロに設定することによっ
て、セグメンテーションプロセスを開始する。プロセス
は、次いで、（２つのうちの）最も外側の反復を開始
し、この反復は、エントロピ符号化する次のセグメント
（可変サイズベクトル）を決定する。具体的には、フロ
ーチャートブロック４２は、現セグメントのセグメント
サイズ（Ｎ_m）をゼロに初期化することによって、この
（最も外側の）反復を開始する。次いで、プロセスは、
最も内側の反復を開始し、可変サイズベクトルを決定す
るまで、連続入力シンボル（Ｓ_n）を累算する。（可変
サイズベクトルは、ある規準に従って符号化可能なでき
る限り大きいサイズとすると有利である。）具体的に
は、フローチャートブロック４３は、セグメントサイズ
を１だけ増分し、次いで、フローチャートブロック４４
は、提示されたセグメントに含まれるシンボルを用い
て、基数のために満足に使用可能な最小値を決定する。
この算出は、上述のような式（２）に従って実行する。
特に、基数（Ｒ_m）は、最後の（すなわち「最高の次数
の」）シンボルの例外はあるものの、ベクトルに含まれ
ていた全シンボルの最大値よりも１大きい数に等しい値
を有するように算出することを注記しておく。先に説明
したように、結合シンボルの数値およびベクトルのシン
ボル数のみを用いてシンボルベクトルを一意に復号可能
なことを保証するために、この基準を満足させることが
必要である。次いで、この基数について決定した値を用
いて、フローチャートブロック４５は、上述のような式
（１）に従って、結合シンボル（Ｃ_m）を算出する。

【００３４】算出した結合シンボルを用いて、フローチ
ャート決定ブロック４６は、上述のように式（３）に従
って、結合シンボルの数値が（複雑度の）課せられた限
定内にあるか否か（すなわち、Ｃ_mの数値がアルファベ
ットサイズＣ未満であるか否か）を試験する。この試験
に不合格であった場合、再びフローはフローチャートブ
ロック４７に進み、反復を「後退」させて、現セグメン
トのためにＣ_m、Ｒ_m、およびＮ_mの以前の値を用いて、
次のセグメントの処理に進む。フローチャート決定ボッ
クス４６の試験に合格した場合（すなわち、Ｃ_mの数値
が実際にアルファベットサイズＣ未満である場合）、最
も内側の反復はフローチャートブロック４３に進み、次
のシンボルを、現セグメントに含ませること（すなわ
ち、エントロピ符号化する現可変サイズベクトルの部分
とすること）について考慮する。

【００３５】スーパーシンボルを用いた例示的な実施形態の概要先に指摘したように、上述の実施形態による例示的なＶ
ＳＶＥＣ手法において、符号化データを、（固定または
可変のいずれの基数方式を用いたかに応じて）２つまた
は３つのシンボルストリームによって表すことができ、
あるいは、トリプレット｛Ｃ_m、Ｎ_m、Ｒ_m｝または対
｛Ｃ_m、Ｎ_m｝のストリームとして見ることができる。上
述の本発明の例示的な実施形態によれば、このトリプレ
ットまたは対の各要素を個々に符号化し、無損失に圧縮
し、受信機に送信し、元のシンボルシーケンスの完全な
復元を行う。しかしながら、３つの全てのストリームが
同じソースから発するので、それらは少なくとも何らか
の統計的な冗長性を有する（すなわち共通の情報を有す
る）と仮定することが妥当である。このため、本発明の
他の例示的な実施形態によれば、これらのストリームの
うち２つ（または３つ全て）を結合して符号化すること
によってストリーム数を減らすことが有利な場合があ
る。

【００３６】このため、本発明のいくつかの追加の例示
的な実施形態によれば、結合シンボル（Ｃ_m）を、更
に、関連するセグメントサイズ（Ｎ_m）と結合して、単
一の「スーパーシンボル」とすると有利である。この方
法が固定基数演算に基づく場合、必要な符号化を単一の
ビットストリームに都合良く減らすことができる。具体
的には、固定基数の手法を用いると仮定すると、スーパ
ーシンボルＵ_mは、

【数７】によって与えられる。ここで、ｋ_mは先に規定した通り
であり、Ｎ_x≦Ｎは、非ゼロシンボルについて最大の許
容可能セグメントサイズに設定されるパラメータであ
る。式（７）は、以下を条件として、増大するＮ_mによ
って連続的に実行される。

【数８】

【数９】

【数１０】および

【数１１】

【００３７】上述の制約のうち１つ以上が満足されない
場合、新たなセグメントが開始する。これは、第１の上
述の実施形態において、具体的には式（１１）の形態
で、セグメントサイズに対して（「ソフトな」ものでは
あるが）都合良く制限を設定したものであることを注記
しておく。かかる制限は、Ｎ_xよりも大きい全てのセグ
メントのサイズを全ゼロ要素とする。このように、ハフ
マンテーブルのサイズが対処不可能なものとなり得るＵ
_mの範囲の過度な拡大を引き起こすことなく、いかなる
サイズのセグメントも可能となる。更に、式（１１）の
制約によって、式（７）は、一意に復号可能なものとな
る利点がある。

【００３８】Ｎ_xは、性能測定の間、パラメータＲおよ
びＣと共に変動することができ、これに応じて設定する
と有利なパラメータであることを注記しておく。例え
ば、これらのパラメータのいくつかの可能な都合良い値
は、以下を含む。（ａ）Ｃ＝２０４８、Ｒ＝５、Ｎ_x＝２０（ｂ）Ｃ＝４０９６、Ｒ＝５、Ｎ_x＝２５（ｃ）Ｃ＝８１９２、Ｒ＝５、Ｎ_x＝３０

【００３９】スーパーシンボルを用いた例示的なエンコ
ーダの実施形態の具体的な説明図５は、シンボルの可変
サイズベクトルを関連するセグメント長と組み合わせて
スーパーシンボルとしてエントロピ符号化する、本発明
の原理によるエンコーダの第３の例示的な実施形態のハ
イレベルのフローチャートを示す。具体的には、図５に
示す例示的なエンコーダの実施形態は、図１に示すもの
と同様であるが、異なる点は、結合シンボル１３
（Ｃ_m）およびその対応するセグメント長１５（Ｎ_m）の
各々を、計算モジュール５６によって、上述の式（７）
に示すように、単一の「スーパーシンボル」として有利
に組み合わせることである。このように、スーパーシン
ボルシーケンス５７（Ｕ_m）を生成し、これをハフマン
符号化モジュール５８によってハフマン符号化して、本
発明の原理に従って最終ビットストリーム５９を生成す
る。

【００４０】図６は、可変基数を用いて、シンボルの可
変サイズベクトルを関連するセグメント長と組み合わせ
てスーパーシンボルとしてエントロピ符号化する、本発
明の原理によるエンコーダの第４の例示的な実施形態の
ハイレベルのフローチャートを示す。本質的に、この例
示的なエンコーダの実施形態は、図３の例示的なエンコ
ーダの実施形態（すなわち可変基数の使用）および図５
の例示的なエンコーダの実施形態（すなわち結合シボル
およびセグメント長の組み合わせを結合するスーパーシ
ンボルの使用）の双方の特徴を組み合わせたものであ
る。具体的には、図６の例示的なエンコーダの実施形態
は、図３に示すものと同様であるが、異なる点は、計算
モジュール５６によって、結合シンボル３３（Ｃ_m）お
よびその対応するセグメント長３４（Ｎ_m）の各々を、
上述の式（７）に示すように、（図５に示す例示的なエ
ンコーダの実施形態と同一の方法で）単一の「スーパー
シンボル」に有利に組み合わせることである。このよう
に、スーパーシンボルシーケンス５７（Ｕ_m）を生成
し、これをハフマン符号化モジュール５８によってハフ
マン符号化し、次いで、マルチプレクサ６８によって、
基数値シーケンス３５（Ｒ_m）を表すハフマン符号化デ
ータと結合して、本発明の原理に従って最終ビットスト
リーム６９を生成する。

【００４１】様々な例示的なデコーダの実施形態の説明例えば上述の例示的なエンコーダの実施形態の各々に対
応する様々な例示的なデコーダの実施形態の実施は、当
業者には明らかであろう。更に具体的には、例えば、復
号対象の各セグメント（すなわち可変サイズベクトル）
ごとに、セグメント長データ（Ｎ_m）を復号することに
よって、まず、所与のベクトルにおいて符号化の目的の
ために結合されているシンボル数（すなわちベクトル要
素）を決定する。これは、例えば図１または図３の例示
的なエンコーダの実施形態のうち１つによって符号化を
実行した場合は直接行い、または、例えば図５または図
６の例示的なエンコーダの実施形態のうち１つによって
符号化を実行した場合は、符号化した「スーパーシンボ
ル」から間接的に行う。次いで、固定基数エンコーダの
実施形態の１つ（すなわち図１または図５の例示的なエ
ンコーダの実施形態）を用いて符号化を実行した場合、
所与のベクトルに含まれるシンボルの決定された数およ
び固定基数に基づいた、ベクトルを表す符号化結合シン
ボルの復号から、ベクトルの個々のシンボルを決定する
ことができる（この結合シンボルの復号は、例えば図１
の例示的なエンコーダの実施形態によって符号化を実行
した場合は直接行うことができ、または、例えば図５の
例示的なエンコーダの実施形態によって符号化を実行し
た場合は、符号化された「スーパーシンボル」から間接
的に行うことができる）。

【００４２】一方、可変基数エンコーダの実施形態（す
なわち図３または図６の例示的なエンコーダの実施形
態）のうち１つを用いて符号化を実行した場合、（ベク
トルに含まれるシンボルの決定された数および決定され
た可変基数の双方に基づいた、ベクトルを表す符号化結
合シンボルの復号から）ベクトルの個々のシンボルを決
定する前に、（符号化基数データを復号することによっ
て）所与のベクトルに対する適用可能な基数値を決定し
なければならない。これらの全ての場合において、結合
シンボル値、ベクトル内のシンボルの決定された数（す
なわちベクトル長）、および基数（固定または可変）に
基づいて、個々のシンボル値の各々を決定するために必
要な数値演算は、当業者には明らかな単純明快な基数演
算から成ることを注記しておく。

【００４３】詳細な説明に対する追記本発明の技法が、多数の可能なタイプの（電気的または
他の）データおよび／または信号のいずれか１つの符号
化を対象とする多数の符号化システムのいずれかに有利
に組み込むことが可能であることを理解すれば、本発明
の様々な例示的な実施形態の上述の説明は、概して本発
明のエントロピ符号化技法自体の説明に限定されること
は理解されよう。例えば、音声、オーディオ、映像、ま
たは（多数の可能なもののいずれか１つの）生物測定学
的な信号の符号化のために用いる符号化システムは、本
発明の無損失符号化技法を取り入れることができ、これ
と共に、すなわち、本発明の様々な例示的な実施形態の
いずれか１つによる無損失符号化と共に、多くの従来の
損失の多い符号化技法のいずれか１つを併用することも
可能であり、または併用しないことも可能である。

【００４４】（多くのうちの）１つの例として、損失の
多い符号化アルゴリズムを含む音声コーダは、当業者に
は熟知されている、一般的に用いられる周知の変形離散
コサイン変換（「ＭＤＣＴ」）を採用した従来の変換コ
ーダを備える場合がある。かかるコーダは、スカラー量
子化器の集合または低次元ベクトル量子化器を用いるこ
とによって、ＭＤＣＴ係数の損失の多い符号化を実行す
ることができる。これらの量子化器の分解能は、例え
ば、知覚制御ユニット（「ＰＣＵ」）によって動的に調
節して、結果として得られる量子化歪みが知覚的に最も
気にならないようにすることができる。ここで、本発明
の原理に従って、これらの量子化器から送出されたシン
ボルに対して、本発明のＶＳＶＥＣの上述の例示的な実
施形態の１つを有利に適用して、本発明の原理に従って
更に別の無損失の圧縮を行うことができる。

【００４５】加えて、前述の記載は全て、本発明の一般
的な原理を単に例示したに過ぎないことを注記してお
く。このため、当業者が、ここに明示的に記載または図
示されていないが、本発明の原理を具現化し、その精神
および範囲に含まれる様々な構成を考案することが可能
であることは認められよう。更に、ここに引用した全て
の例および条件付きの用語は、主として教示の目的のみ
のために明白に意図したものであり、読者が本発明の原
理および本発明によって提示される概念を理解して当技
術を促進する際の助けとなり、かかる具体的に引用した
例および条件を限定することがないよう解釈されるもの
である。更に、本発明の原理、態様、実施形態を述べた
本明細書中の全ての記載は、その具体的な例と共に、そ
の構造的および機能的な均等物を包含することを意図さ
れる。加えて、かかる均等物は、現在既知の均等物およ
び将来開発される均等物の双方、すなわち、構造にかか
わらず同じ機能を実行する開発されたいかなる要素も含
むことが意図される。

【００４６】このため、例えば、本明細書中のブロック
図が、本発明の原理を具現化した例示的な回路の概念図
を表すことは、当業者によって認められよう。同様に、
いかなるフローチャート、フロー図、状態遷移図、擬似
コード等は、コンピュータ読み取り可能媒体において実
質的に表現可能かつコンピュータまたはプロセッサによ
って実行可能な様々なプロセスを表すことは、かかるコ
ンピュータまたはプロセッサを明示的に示してはいない
が、認められるものであろう。

【００４７】「プロセッサ」または「モジュール」と標
示した機能ブロックを含む図に示した様々な要素の機能
は、専用ハードウエア、および、適切なソフトウエアに
対応してソフトウエアを実行可能なハードウエアを用い
ることによって、提供可能である。プロセッサによって
提供する場合、そういった機能は、単一の専用プロセッ
サ、単一の共有プロセッサ、または一部を共有可能な複
数の個別のプロセッサによって提供することができる。
更に、「プロセッサ」または「コントローラ」という語
の明示的な使用は、ソフトウエアを実行可能なハードウ
エアを限定的に示すものとして解釈すべきではなく、暗
示的に、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウエ
ア、ソフトウエアを格納する読み取り専用記憶装置（Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、お
よび不揮発性記憶装置を、限定することなく含み得る。
従来のおよび／カスタムの他のハードウエアも含むこと
ができる。同様に、図面に示すいかなるスイッチも、概
念的なものに過ぎない。それらの機能は、プログラム論
理、専用論理、プログラム制御および専用論理の相互作
用、または手動によって実行可能であり、文脈から更に
具体的に理解されるように、実施者が特定の技法を選択
することができる。

【００４８】請求の範囲においては、具体的な機能を実
行するための手段として示されるあらゆる要素は、その
機能を実行するいかなる方法も包含するものとして解釈
される。これは、例えば、（ａ）その機能を実行する回
路要素の組み合わせ、または（ｂ）ファームウエア、マ
イクロコード等を含むあらゆる形態のソフトウエアと、
そのソフトウエアを実行してその機能を実行する適切な
回路との組み合わせ、を含む。かかる請求の範囲によっ
て規定される本発明は、言及される様々な手段によって
与えられる機能性が、請求の範囲によって求められる方
法で組み合わされ結合されるという事実にある。このた
め、出願人は、そのような機能性を提供可能ないかなる
手段も、本明細書中に明示的に示し記載したものの均等
物（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２、パラグラフ６に用いられ
るこの語の意味内で）と見なすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定基数を用いてシンボルの可変サイズベクト
ルをエントロピ符号化する、本発明の原理によるエンコ
ーダの第１の例示的な実施形態のハイレベルのフローチ
ャートである。

【図２】固定基数演算を用いた例示的なセグメンテーシ
ョンプロセスの詳細なフローチャートであり、このプロ
セスは、本発明の原理による図１の第１の例示的なエン
コーダの実施形態に従って都合良く用いることができる
ようなフローチャートである。

【図３】可変基数を用いてシンボルの可変サイズベクト
ルをエントロピ符号化する、本発明の原理によるエンコ
ーダの第２の例示的な実施形態のハイレベルのフローチ
ャートである。

【図４】可変基数演算を用いた例示的なセグメンテーシ
ョンプロセスの詳細なフローチャートであり、このプロ
セスは、本発明の原理による図３の第２の例示的なエン
コーダの実施形態に従って都合良く用いることができる
ようなフローチャートである。

【図５】固定基数を用いて、シンボルの可変サイズベク
トルを関連するセグメント長と組み合わせてスーパーシ
ンボルとしてエントロピ符号化する、本発明の原理によ
るエンコーダの第３の例示的な実施形態のハイレベルの
フローチャートである。

【図６】可変基数を用いて、シンボルの可変サイズベク
トルを関連するセグメント長と組み合わせてスーパーシ
ンボルとしてエントロピ符号化する、本発明の原理によ
るエンコーダの第４の例示的な実施形態のハイレベルの
フローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヤイアショーハムアメリカ合衆国 07060 ニュージャーシィ，ウォッチュング，ジョンストンドライヴ 645 Ｆターム(参考） 5C059 MD04 ME02 RC32 UA02 UA05 5J064 AA02 BA09 BA13 BB05 BC01 BC02 BC25 BC29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シンボルシーケンスのエントロピ符号化
を実行する方法であって、前記シンボルの各々は関連し
た数値を有し、前記方法は：前記シンボルの第１のサブ
シーケンスを識別するステップであって、前記シンボル
の第１のサブシーケンスは第１の数のシンボルを含み、
前記シンボルの第１の数は、前記シンボルの前記第１の
サブシーケンスに含まれる前記シンボルに関連した数値
に基づいており、更に、結合シンボル集合のサイズに基
づいている、ステップと；前記第１のサブシーケンスの
シンボルを表す第１の結合シンボルを用い、更に、前記
シンボルの第１の数を表すシンボルを用いて、前記第１
のサブシーケンスのシンボルを符号化するステップであ
って、前記第１の結合シンボルは前記結合シンボル集合
の要素である、ステップと；前記シンボルの第２のサブ
シーケンスを識別するステップであって、前記シンボル
の第２のサブシーケンスは第２の数のシンボルを含み、
前記シンボルの第２の数は、前記シンボルの前記第２の
サブシーケンスに含まれる前記シンボルに関連した数値
に基づいており、更に、前記結合シンボル集合のサイズ
に基づいており、前記シンボルの第２の数は前記シンボ
ルの第１の数とは異なる、ステップと；前記第２のサブ
シーケンスのシンボルを表す第２の結合シンボルを用
い、更に、前記シンボルの第２の数を表すシンボルを用
いて、前記第２のサブシーケンスのシンボルを符号化す
るステップであって、前記第２の結合シンボルは前記結
合シンボル集合の要素である、ステップと；を備えるこ
とを特徴とする方法。
【請求項２】前記シンボルシーケンスは、符号化信号
のフレームから成り、前記方法は、更に、追加のサブシ
ーケンスのシンボルを識別および符号化して、前記サブ
シーケンスのシンボルを表す結合シンボルシーケンスを
用い、更に、それに含まれる対応する数のシンボルを表
す対応するシンボルシーケンスを用いて、前記フレーム
を符号化するステップを備えることを特徴とする、請求
項１の方法。
【請求項３】前記符号化信号は符号化音声信号から成
ることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項４】前記符号化信号は符号化オーディオ信号
から成ることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項５】前記符号化信号は符号化映像信号から成
ることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項６】前記第１の結合シンボルおよび前記第２
の結合シンボルはハフマン符号化を用いて符号化される
ことを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項７】前記シンボルの第１の数を表す前記シン
ボルおよび前記シンボルの第２の数を表す前記シンボル
はハフマン符号化を用いて符号化されることを特徴とす
る、請求項１の方法。
【請求項８】前記第１のサブシーケンスのシンボル
は、前記第１の結合シンボルおよび前記シンボルの第１
の数の組み合わせを表す第１のスーパーシンボルを用い
て符号化され、前記第２のサブシーケンスのシンボル
は、前記第２の結合シンボルおよび前記シンボルの第２
の数の組み合わせを表す第２のスーパーシンボルを用い
て符号化されることを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項９】前記第１のスーパーシンボルおよび前記
第２のスーパーシンボルはハフマン符号化を用いて符号
化されることを特徴とする、請求項８の方法。
【請求項１０】前記シンボルの第１の数は更に第１の
基数値に基づいており、前記シンボルの第２の数は更に
第２の基数値に基づいていることを特徴とする、請求項
１の方法。
【請求項１１】前記第１の結合シンボルおよび前記第
２の結合シンボルは、各々、基数演算を用いて導出さ
れ、前記第１の結合シンボルは、前記第１のサブシーケ
ンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関連する
前記数値の各々の積の和として算出され、前記第１の基
数値の対応する累乗によって乗算を行い、前記第２の結
合シンボルは、前記第２のサブシーケンスの前記シンボ
ルに含まれる前記シンボルに関連した前記数値の各々の
積の和として算出され、前記第２の基数値の対応する累
乗によって乗算を行うことを特徴とする、請求項１０の
方法。
【請求項１２】前記第１の基数値および前記第２の基
数値は、互いに等しく、所定の値に設定されることを特
徴とする、請求項１０の方法。
【請求項１３】前記第１の基数値は、前記第１のサブ
シーケンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関
連した前記数値に基づくものであり、前記第２の基数値
は、前記第２のサブシーケンスの前記シンボルに含まれ
る前記シンボルに関連した前記数値に基づくものであ
り、前記第１のサブシーケンスの前記シンボルは、前記
第１の基数値を表すシンボルを用いて更に符号化され、
前記第２のサブシーケンスの前記シンボルは、前記第２
の基数値を表すシンボルを用いて更に符号化されること
を特徴とする、請求項１０の方法。
【請求項１４】前記第１の基数値は、前記第１のサブ
シーケンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関
連した前記数値の少なくとも１つを超える値に設定さ
れ、前記第２の基数値は、前記第２のサブシーケンスの
前記シンボルに含まれる前記シンボルに関連した前記数
値の少なくとも１つを超える値に設定されることを特徴
とする、請求項１３の方法。
【請求項１５】前記第１の基数値を表す前記シンボル
および前記第２の基数値を表す前記シンボルはハフマン
符号化を用いて符号化されることを特徴とする、請求項
１３の方法。
【請求項１６】シンボルシーケンスのエントロピ符号
化を実行する装置であって、前記シンボルの各々は関連
した数値を有し、前記装置は：前記シンボルの第１のサ
ブシーケンスを識別するための手段であって、前記シン
ボルの第１のサブシーケンスは第１の数のシンボルを含
み、前記シンボルの第１の数は、前記シンボルの前記第
１のサブシーケンスに含まれる前記シンボルに関連した
数値に基づいており、更に、結合シンボル集合のサイズ
に基づいている、手段と；前記第１のサブシーケンスの
シンボルを表す第１の結合シンボルを用い、更に、前記
シンボルの第１の数を表すシンボルを用いて、前記第１
のサブシーケンスのシンボルを符号化するコーダであっ
て、前記第１の結合シンボルは前記結合シンボル集合の
要素である、コーダと；前記シンボルの第２のサブシー
ケンスを識別するための手段であって、前記シンボルの
第２のサブシーケンスは第２の数のシンボルを含み、前
記シンボルの第２の数は、前記シンボルの前記第２のサ
ブシーケンスに含まれる前記シンボルに関連した数値に
基づいており、更に、前記結合シンボル集合のサイズに
基づいており、前記シンボルの第２の数は前記シンボル
の第１の数とは異なる、手段と；前記第２のサブシーケ
ンスのシンボルを表す第２の結合シンボルを用い、更
に、前記シンボルの第２の数を表すシンボルを用いて、
前記第２のサブシーケンスのシンボルを符号化するコー
ダであって、前記第２の結合シンボルは前記結合シンボ
ル集合の要素である、コーダと；を備えることを特徴と
する装置。
【請求項１７】前記シンボルシーケンスは、符号化信
号のフレームから成り、前記装置は、更に、追加のサブ
シーケンスのシンボルを識別および符号化して、前記サ
ブシーケンスのシンボルを表す結合シンボルシーケンス
を用い、更に、それに含まれる対応する数のシンボルを
表す対応するシンボルシーケンスを用いて、前記フレー
ムを符号化するための手段を備えることを特徴とする、
請求項１の装置。
【請求項１８】前記符号化信号は符号化音声信号から
成ることを特徴とする、請求項１７の装置。
【請求項１９】前記符号化信号は符号化オーディオ信
号から成ることを特徴とする、請求項１７の装置。
【請求項２０】前記符号化信号は符号化映像信号から
成ることを特徴とする、請求項１７の装置。
【請求項２１】前記第１の結合シンボルおよび前記第
２の結合シンボルはハフマン符号化を用いて符号化され
ることを特徴とする、請求項１６の装置。
【請求項２２】前記シンボルの第１の数を表す前記シ
ンボルおよび前記シンボルの第２の数を表す前記シンボ
ルはハフマン符号化を用いて符号化されることを特徴と
する、請求項１６の装置。
【請求項２３】前記第１のサブシーケンスのシンボル
は、前記第１の結合シンボルおよび前記シンボルの第１
の数の組み合わせを表す第１のスーパーシンボルを用い
て符号化され、前記第２のサブシーケンスのシンボル
は、前記第２の結合シンボルおよび前記シンボルの第２
の数の組み合わせを表す第２のスーパーシンボルを用い
て符号化されることを特徴とする、請求項１６の装置。
【請求項２４】前記第１のスーパーシンボルおよび前
記第２のスーパーシンボルはハフマン符号化を用いて符
号化されることを特徴とする、請求項２３の装置。
【請求項２５】前記シンボルの第１の数は更に第１の
基数値に基づいており、前記シンボルの第２の数は更に
第２の基数値に基づいていることを特徴とする、請求項
１６の装置。
【請求項２６】前記第１の結合シンボルおよび前記第
２の結合シンボルは、各々、基数演算を用いて導出さ
れ、前記第１の結合シンボルは、前記第１のサブシーケ
ンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関連する
前記数値の各々の積の和として算出され、前記第１の基
数値の対応する累乗によって乗算を行い、前記第２の結
合シンボルは、前記第２のサブシーケンスの前記シンボ
ルに含まれる前記シンボルに関連した前記数値の各々の
積の和として算出され、前記第２の基数値の対応する累
乗によって乗算を行うことを特徴とする、請求項２５の
装置。
【請求項２７】前記第１の基数値および前記第２の基
数値は、互いに等しく、所定の値に設定されることを特
徴とする、請求項２５の装置。
【請求項２８】前記第１の基数値は、前記第１のサブ
シーケンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関
連した前記数値に基づくものであり、前記第２の基数値
は、前記第２のサブシーケンスの前記シンボルに含まれ
る前記シンボルに関連した前記数値に基づくものであ
り、前記第１のサブシーケンスの前記シンボルは、前記
第１の基数値を表すシンボルを用いて更に符号化され、
前記第２のサブシーケンスの前記シンボルは、前記第２
の基数値を表すシンボルを用いて更に符号化されること
を特徴とする、請求項２５の装置。
【請求項２９】前記第１の基数値は、前記第１のサブ
シーケンスの前記シンボルに含まれる前記シンボルに関
連した前記数値の少なくとも１つを超える値に設定さ
れ、前記第２の基数値は、前記第２のサブシーケンスの
前記シンボルに含まれる前記シンボルに関連した前記数
値の少なくとも１つを超える値に設定されることを特徴
とする、請求項２８の装置。
【請求項３０】前記第１の基数値を表す前記シンボル
および前記第２の基数値を表す前記シンボルはハフマン
符号化を用いて符号化されることを特徴とする、請求項
２８の装置。
【請求項３１】ビットストリームを復号する方法であ
って、前記ビットストリームは元のシンボルシーケンス
のエントロピ符号化から成り、前記元のシーケンスの前
記シンボルの各々は関連した数値を有し、前記方法は：
前記元のシーケンスの所与のサブシーケンスに含まれ、
結合シンボルを用いて符号化されているシンボルの数を
表す符号化シンボルを含む前記ビットストリームの部分
を復号し、これによって前記サブシーケンスにおいて結
合されているシンボルの前記数を決定するステップと；
前記元のシーケンスにおける前記シンボルのサブシーケ
ンスを表す前記符号化結合シンボルを含む前記ビットス
トリームの部分を復号し、前記サブシーケンスは前記決
定した数のシンボルを含む、ステップと；前記符号化結
合シンボルを含む前記ビットストリームの前記復号部分
に基づいて、更に、前記シンボルの決定した数および基
数値に基づいて、前記サブシーケンスにおける前記シン
ボルに関連した前記数値を決定するステップと；を備え
ることを特徴とする方法。
【請求項３２】前記元のシンボルシーケンスは、符号
化信号のフレームから成り、前記方法は、更に、前記ビ
ットストリームの１つ以上の他の部分を復号して、これ
によって、共に前記フレームを表す前記元のシーケンス
の複数のサブシーケンスを復号するステップを備えるこ
とを特徴とする、請求項３１の方法。
【請求項３３】前記符号化信号は符号化音声信号から
成ることを特徴とする、請求項３２の方法。
【請求項３４】前記符号化信号は符号化オーディオ信
号から成ることを特徴とする、請求項３２の方法。
【請求項３５】前記符号化信号は符号化映像信号から
成ることを特徴とする、請求項３２の方法。
【請求項３６】前記元のシーケンスの前記所与のサブ
シーケンスに含まれ、前記結合シンボルを用いて符号化
されている前記シンボル数を表す前記符号化シンボルを
含む前記ビットストリームの前記部分、および、前記元
のシーケンスにおける前記シンボルのサブシーケンスを
表す前記符号化結合シンボルを含む前記ビットストリー
ムの前記部分は、各々、前記ビットストリームの同じ部
分を含み、前記シンボル数および前記結合シンボルは、
スーパーシンボルを用いて共に符号化されていることを
特徴とする、請求項３１の方法。
【請求項３７】前記サブシーケンスにおける前記シン
ボルに関連した前記数値を決定する前記ステップは、基
数演算を用いて行われ、前記シンボルの前記所与のサブ
シーケンスに含まれる前記シンボル数および前記基数値
に基づいて前記結合シンボルの値から前記数値を抽出す
ることによって行われ、前記結合シンボルの前記値は、
前記シンボルの前記所与のサブシーケンスに含まれる前
記シンボルに関連した前記数値の各々の積の和に前記基
数値の対応する累乗によって乗算を行うことによって算
出されていることを特徴とする、請求項３１の方法。
【請求項３８】前記基数値は所定の固定値から成るこ
とを特徴とする、請求項３１の方法。
【請求項３９】更に、前記シンボルに関連した前記数
値を決定するステップが基づく前記基数値を表す符号化
シンボルを含む前記ビットストリームの部分を復号する
ことによって前記基数値を決定するステップを備えるこ
とを特徴とする、請求項３１の方法。
【請求項４０】ビットストリームを復号する装置であ
って、前記ビットストリームは元のシンボルシーケンス
のエントロピ符号化から成り、前記元のシーケンスの前
記シンボルの各々は関連した数値を有し、前記装置は：
前記元のシーケンスの所与のサブシーケンスに含まれ、
結合シンボルを用いて符号化されているシンボルの数を
表す符号化シンボルを含む前記ビットストリームの部分
を復号し、これによって前記サブシーケンスにおいて結
合されているシンボルの前記数を決定するための手段
と；前記元のシーケンスにおける前記シンボルのサブシ
ーケンスを表す前記符号化結合シンボルを含む前記ビッ
トストリームの部分を復号するための手段であって、前
記サブシーケンスは前記決定した数のシンボルを含む、
手段と；前記符号化結合シンボルを含む前記ビットスト
リームの前記復号部分に基づいて、更に、前記シンボル
の決定した数および基数値に基づいて、前記サブシーケ
ンスにおける前記シンボルに関連した前記数値を決定す
るための手段と；を備えることを特徴とする装置。
【請求項４１】前記元のシンボルシーケンスは、符号
化信号のフレームから成り、前記装置は、更に、前記ビ
ットストリームの１つ以上の他の部分を復号して、これ
によって、共に前記フレームを表す前記元のシーケンス
の複数のサブシーケンスを復号するための手段を備える
ことを特徴とする、請求項４０の装置。
【請求項４２】前記符号化信号は符号化音声信号から
成ることを特徴とする、請求項４１の装置。
【請求項４３】前記符号化信号は符号化オーディオ信
号から成ることを特徴とする、請求項４１の装置。
【請求項４４】前記符号化信号は符号化映像信号から
成ることを特徴とする、請求項４１の装置。
【請求項４５】前記元のシーケンスの前記所与のサブ
シーケンスに含まれ、前記結合シンボルを用いて符号化
されている前記シンボル数を表す前記符号化シンボルを
含む前記ビットストリームの前記部分、および、前記元
のシーケンスにおける前記シンボルのサブシーケンスを
表す前記符号化結合シンボルを含む前記ビットストリー
ムの前記部分は、各々、前記ビットストリームの同じ部
分を含み、前記シンボル数および前記結合シンボルは、
スーパーシンボルを用いて共に符号化されていることを
特徴とする、請求項４０の装置。
【請求項４６】前記サブシーケンスにおける前記シン
ボルに関連した前記数値を決定するための前記手段は、
基数演算を用いて実行され、前記シンボルの前記所与の
サブシーケンスに含まれる前記シンボル数および前記基
数値に基づいて前記結合シンボルの値から前記数値を抽
出することによって行われ、前記結合シンボルの前記値
は、前記シンボルの前記所与のサブシーケンスに含まれ
る前記シンボルに関連した前記数値の各々の積の和に前
記基数値の対応する累乗によって乗算を行うことによっ
て算出されていることを特徴とする、請求項４０の装
置。
【請求項４７】前記基数値は所定の固定値から成るこ
とを特徴とする、請求項４０の装置。
【請求項４８】更に、前記シンボルに関連した前記数
値を決定するための手段が基づく前記基数値を表す符号
化シンボルを含む前記ビットストリームの部分を復号す
ることによって前記基数値を決定するための手段を備え
ることを特徴とする、請求項４０の装置。