JP2008536411A - 最大ビットレートを保証する情報の無損失符号化 - Google Patents

Abstract

可変長の情報値の符号化表現を生成する第１の符号化ルールを、固定長の情報値の符号化表現を生成する第２の符号化ルールと比較して、より少ない数の情報単位を要する符号化表現を生じる符号化ルールを選択する場合、予め定められた大きさを超えない情報値からなるコンパクトな符号化表現を生成することができる。こうして、最大ビットレートが、第２の符号化表現を生成する第２の符号化ルールの最大ビットレート以上になることを保証することができる。情報値の符号化表現とともに何らかのルール情報で符号化ルールの選択を信号で送ることにより、後に、符号化の際に使用した符号化ルールに適合する復号化ルールを使用して、デコーダ側で正しい情報値を生成することができる。

Description

本発明は、情報値の無損失符号化に関し、特に情報値の符号化表現について、最大ビットレートを保証する概念に関する。

［発明の背景および先行技術］
最近、マルチチャネルオーディオ再生技術の重要性がますます増大している。これは、周知のｍｐ３技術等のオーディオ圧縮/符号化技術により、インターネットや他の帯域幅が限られた伝送チャネルを経由してオーディオ録音を配信することが可能になったことが要因としてあげられる。ｍｐ３符号化技術が有名になったのは、この技術のおかげで、ステレオ方式の全ての録音、すなわち第１または左ステレオチャネルおよび第２または右ステレオチャネルからなるオーディオ録音のデジタル表現を配信できるからである。

しかしながら、従来技術の２チャンネル音声システムには、基本的な欠点がある。そこで、サラウンド技術が開発された。推奨のマルチチャネルサラウンド表現は、２つのステレオチャネルＬおよびＲに加えて、追加の中央チャネルＣならびに２つのサラウンドチャネルＬｓおよびＲｓを備える。この参照音声形式は、３つの前方チャネルと２つのサラウンドチャネルとを意味する、３／２ステレオのことも指す。一般に、５つの伝送チャネルが必要である。再生環境においては、ラウドスピーカからある距離に位置で最適のスィートスポットを取得するには、５つの良好な場所に設置された５つ以上のスピーカが必要である。

先行技術において、マルチチャネルオーディオ信号を送信するために必要なデータ量を減らすための技術が、いくつか知られている。これらの技術は、ジョイントステレオ技術と呼ばれる。これについて、ジョイントステレオ装置６０を示す図５を参照する。この装置は、たとえば強度ステレオ（ＩＳ）またはバイノーラルキューコーディング（ＢＣＣ）等を実現する装置でもよい。この装置は、一般に入力として２以上のチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨｎ）を受信しかつ少なくとも１つのキャリアチャネルおよびパラメトリックデータを出力する。パラメトリックデータは、デコーダ内で、元のチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨｎ）の概算が計算できるように定義される。

通常、キャリアチャネルは、基礎信号の比較的細かい表現を与えるサブバンドサンプル、スペクトル係数、時間領域サンプル等を含み、パラメトリックデータは、スペクトル係数のサンプルのようなものは含まず、乗算、時間シフト、周波数シフト、位相シフト等による重み付けなど、ある再構成アルゴリズムを制御するための制御パラメータを含む。したがって、パラメトリックデータは、信号または関連のチャネルの比較的粗い表現のみを含む。数字を挙げると、キャリアチャネルにより必要とされるデータ量は、６０から７０ｋｂｉｔ／ｓであり、１チャネルのパラメトリック補助情報に必要とされるデータ量は、１．５から２．５ｋｂｉｔ／ｓの範囲である。パラメトリックデータの例は、後述のとおり、周知のスケールファクタである、強度ステレオ情報、またはバイノーラルキューパラメータである。

ＢＣＣ技術については、たとえば、ＡＥＳ会議論文５５７４の「ステレオおよびマルチチャネルオーディオ圧縮に適用するバイノーラル・キュー・符号化」、シー・ファーラーおよびエフ・バウムガルト、２００２年５月、ミュンヘン（AES convention paper 5574, Binaural Cue Coding applied to Stereo and Multi-Channel Audio Compression", C. Faller, F. Baumgarte, May 2002, Munich）、ＩＥＥＥ ＷＡＳＰＡＡ論文、「知覚パラメタライゼーションを用いる空間オーディオの効率的表現」、２００１年１０月、ニューヨーク州、モホンク（IEEE WASPAA Paper "Efficient representation of spatial audio using perceptual parametrization", October 2001, Mohonk, NY）、「フレキシブルレンダリングを伴うオーディオ圧縮に適用するバイノーラル・キュー・符号化」、シー・ファーラーおよびエフ・バウムガルト、ＡＥＳ第１１３回会議、ロサンジェルス、予稿５６８６、２００２年１０月（"Binaural cue coding applied to audio compression with flexible rendering", C. Faller and F. Baumgarte, AES 113^th Convention, Los Angeles, Preprint 5686, October 2002）、および「バイノーラル・キュー・符号化−パートＩＩ：構成と応用」、シー・ファーラーおよびエフ・バウムガルト、音声とオーディオ処理に関するＩＥＥＥ会議、第１１巻、第６号、２００３年１１月（"Binaural cue coding-Part II: Schemes and applications", C. Faller and F. Baumgarte, IEEE Trans. on Speech and Audio Proc., volume level. 11, no. 6, Nov. 2003）に記載される。

ＢＣＣ符号化においては、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）を用いて、オーバラッピングウィンドウでの変換に基づき、オーディオ入力チャネルのいくつかが、スペクトル表現に変換される。結果として得られる一定のスペクトルは、非オーバラップのパーティションに分けられる。各パーティションは、等価矩形帯域幅（ＥＲＢ）に概ね比例する帯域幅を有する。そして、ＢＣＣパラメータは、各パーティションについて、２つのチャネル間で予測される。これらのＢＣＣパラメータは、通常、参照チャネルに関してチャネルごとに与えられ、かつさらに量子化される。伝送されたパラメータは、最終的に所定の方式で計算され（符号化され）るが、これは、処理する信号の特定のパーティションにも依存し得る。

いくつかのＢＣＣパラメータが存在する。ＩＣＬＤパラメータは、たとえば２つの比較されるチャネルに含まれるエネルギの差（比率）を記述する。ＩＣＣパラメータ（チャネル間コヒーレンス／相関）は、２つのチャネル間の相関を記述し、これはその２つのチャネルの波形の類似性として理解することができる。ＩＣＴＤパラメータ（チャネル間時間差）は、２つのチャネル間の全体的時間シフトを記述し、ＩＰＤパラメータ（チャネル間位相差）は、信号の位相についてのそれを記述する。

オーディオ信号のフレーム処理においては、ＢＣＣ分析が、フレーム的、すなわち、時間可変で、かつ周波数によっても行われることに留意すべきである。これは、各スペクトル帯について、ＢＣＣパラメータを個々に得ることを意味する。これはまた、オーディオフィルタバンクが入力信号をたとえば３２の帯域通過信号に分解する場合、ＢＣＣ分析ブロックが、３２の帯域各々について、ＢＣＣパラメータのセットを得ることを意味する。

パラメトリックステレオとしても知られる関連技術が、ジェイ・ブリーバート、エス・ヴァン・デ・パル、エイ・コールラウシュ、イー・シュイジャーズ、「低ビットレートでの高品質パラメトリック空間オーディオ符号化」、ＡＥＳ、第１１６回会議、ベルリン、予稿６０７２、２００４年５月（J. Breebaart, S. van de Par, A. Kohlrausch, E. Schuijers, "High-Quality Parametric Spatial Audio Coding at Low Bitrates", AES 116th Convention, Berlin, Preprint 6072, May 2004）およびイー・シュイジャーズ、ジェイ・ブリーバート、エイチ・プルナゲン、ジェイ・エンゲガルド、「低複雑性パラメトリック・ステレオ符号化」、ＡＥＳ、第１１６回会議、ベルリン、予稿６０７３、２００４年５月（E. Schuijers, J. Breebaart, H. Purnhagen, J. Engdegard, "Low Complexity Parametric Stereo Coding", AES 116th Convention, Berlin, Preprint 6073, May 2004）に説明されている。

マルチチャネルオーディオ信号のパラメトリック符号化に関する最近のやり方（「空間オーディオ符号化」、「バイノーラル・キュー・符号化」（ＢＣＣ）等」を要約すると、ダウンミックス信号によるマルチチャネルオーディオ信号（モノフォニックかまたは複数チャネルを含み得る）およびその知覚空間音声ステージを特徴付けるパラメトリック補助情報（「空間キュー」）により代表される。付加情報を最小限にして、ダウンミックス信号の符号化に利用可能な伝送容量をできるだけ確保するために、補助情報のレートをできるだけ低く保つことが望ましい。

補助情報のビットレートを低く保つ１つの方法は、たとえば補助情報にエントロピー符号化アルゴリズム等を適用することにより、空間オーディオ構成の補助情報を無損失で符号化する方法である。

無損失符号化は、量子化スペクトル係数および他の補助情報の表現を確実に最適にコンパクトにできるよう、一般のオーディオ符号化では、広範に適用されてきた。適切な符号化構成および方法の例がＩＳＯ／ＩＥＣ標準ＭＰＥＧ１、パート３、ＭＰＥＧ２、パート７およびＭＰＥＧ４、パート３の範囲に示される。

これらの標準およびたとえばＩＥＥＥ論文「ＭＰＥＧ２高度オーディオ符号化における量子化スペクトル係数のノイズレス符号化」、エス・アール・クァッケンブッシュ、ジェイ・ディー・ジョンストン、ＩＥＥＥ ＷＡＳＰＡＡ、モホンク、ニューヨーク州、１９９７年１０月（IEEE paper "Noiseless Coding of Quantized Spectral Coefficients in MPEG-2 Advanced Audio Coding", S. R. Quackenbush, J. D. Johnston, IEEE WASPAA, Mohonk, NY, October 1997）は、量子化パラメータを無損失で符号化する以下の手段を含む前提技術を記載する。

・量子化スペクトル係数の多次元ハフマン符号化。

・係数のセットについて、共通の（多次元）ハフマン・コードブックを用いる方法。

・ホールまたは符号化サイン情報としての値と大きさの情報とを別に符号化する（すなわち必要なコードブックの大きさを減じる所与の絶対値についてのみハフマン・コードブックのエントリを有する、すなわち「有符号」対「無符号」コードブック）方法。

・異なる最大絶対値（ＬＡＶ）、すなわち符号化するパラメータの範囲の様々な最大絶対値からなる別のコードブックを使用する方法。

・各ＬＡＶについて異なる統計的分布の別のコードブックを使用する方法。

・ハフマン・コードブックの選択をを補助情報としてデコーダへ送信する方法。

・各選択されたハフマン・コードブックの適用範囲を規定する「セクション」を使用する方法。

・周波数にわたるスケールファクタの差分符号化を行い、その結果を引き続きハフマン符号化する方法。

粗く量子化した値を単一のＰＣＭ符号に符号化するための無損失符号化のもうひとつの技術が、ＭＰＥＧ１オーディオ標準（標準内でのグルーピングと呼ばれ、層２に使用）の範囲で提案されている。これについては、標準ＩＳＯ／ＩＥＣ １１１７２−３：９３に詳しい。

刊行物「バイノーラル・キュー符号化−パートＩＩ：構成と応用」、シー・ファーラーおよびエフ・バウムガルト、音声とオーディオ処理に関するＩＥＥＥ会議、第１１巻、第６号、２００３年１１月により、ＢＣＣパラメータの符号化に関する情報が得られる。量子化されたＩＣＬＤパラメータを以下のように差分符号化することが提案されている。すなわち、
・周波数にわたって差分符号化し、かつその結果をその後、ハフマン符号化（一次元ハフマン符号で）する。

・時間にわたって差分符号化し、その結果をその後、ハフマン符号化（一次元ハフマン符号で）する。

そして、最終的に元のオーディオ信号の表現としてより効率的な変形を選択することが提案されている。

上記のとおり、差分符号化を周波数にわたってかつまたは時間にわたって適用することにより圧縮性能を最適化し、より効率的な変形を選択することが提案されている。そして、選択された変形をいくつかの補助情報を経由してデコーダへ信号で送る。

上記の先行技術は、たとえばオーディオまたはビデオストリームで送信する必要があるデータ量を減らすために有用である。上記のエントロピー符号化構成に基づく無損失符号化技術を用いることで、一般に非定値のビットレートのビットストリームが生じる。

先行技術の方法は、転送するデータのサイズを著しく減じる上で適しているが、これらの方法は１つの共通の基本的欠点を有する。エントロピー符号化は、主に圧縮されるデータセット内にしばしば発生すると考えられる情報値を圧縮するので、いくつかの連続して生じる稀有なパラメータの符号長が非常に長くなってしまう。このパラメータの組合せは、符号化される複雑なデータストリーム内に時々発生する可能性が高いので、結果として生じるビットストリームは、一般に、比較的高いビットレートのセクションを有することになる。

これらのセクション内で、ビットレートが、ストリーミング適用において無線接続の最大ネットデータレート等の搬送媒体の最大可能ビットレートを超えれば、符号化されたデータの転送が滞り、遮断されることさえあるので、当然非常に不都合である。

［発明の概要］
本発明の目的は、無損失で情報値を符号化し、同時により低い最大ビットレートを保証するという概念を提供することである。

本発明の第１の局面によれば、この目的は、１を超える数のビットにより記述される情報値を符号化して、情報値の符号化表現を生成するためのエンコーダにより達成され、このエンコーダは、第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを用いて情報値を符号化するために必要な情報単位の数を推定するようにされたビット推定器を含み、第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、符号化表現について、情報単位数が少ない符号化ルールを使用して生成される符号化表現を与え、かつ符号化表現が基にする符号化ルールを示すルール情報を与えるようにされたプロバイダとを備える。

本発明の第２の局面によれば、この目的は、１を超える数のビットにより記述される情報値の符号化表現を復号化しかつ情報値を符号化するために使用された符号化ルールを示すルール情報を処理するためのデコーダにより達成され、このデコーダは、符号化表現およびルール情報を受信するための受信器と、符号化表現を復号化するためのデコンプとを備え、このデコンプが、ルール情報に基づき、第１または第２の復号化ルールを使用して、情報値を生成するべく作用し、第１の復号化ルールでは、情報値が、異なる数の情報単位を有する符号化表現から、かつ第２の復号化ルールを用いて、生じるようにされ、第２の復号化ルールでは、情報値が、同数の情報値を有する符号化表現から生じるようにされており、情報値が、符号化情報内で組み合わされた２以上の情報値を有する、情報値の組合せから生成される。

本発明の第３の局面によれば、この目的は、１を超える数のビットにより記述される情報値を符号化して、情報値の符号化表現を生成するための方法により達成され、この方法は、第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを用いて、情報値を符号化するために必要な情報単位の数を推定するステップを含み、第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、符号化表現について、情報単位数がより少ない符号化ルールを使用して生成される符号化表現を与え、かつ符号化表現が基にする符号化ルールを示すルール情報を与えるステップとを備える。

本発明の第４の局面によれば、この目的は、コンピュータ上で作動させて、上記の方法を実現するコンピュータプログラムにより達成される。

本発明の第５の局面によれば、この目的は、１を超える数のビットにより記述される情報値の符号化表現を復号化しかつ情報値を符号化するために使用された符号化ルールを示すルール情報を処理するための方法により達成され、この方法は、符号化表現およびルール情報を受信するステップと、ルール情報に基づき第１または第２の復号化ルールを用いて符号化表現を復号化するステップとを含み、第１の復号化ルールでは、情報値が異なる数の情報単位を有する符号化表現からかつ第２の復号化ルールを用いて生成されるようにされ、第２の復号化ルールでは、情報値が同数の情報値を有する符号化表現から生成されるようにされ、情報値が、符号化表現内で組み合わされた２以上の情報値を有する情報の組合せから生成される。

本発明の第６の局面によれば、この目的は、コンピュータ上で作動させて、上記の方法を実現するコンピュータプログラムにより達成される。

本発明の第７の局面によれば、この目的は、情報値の符号化表現により達成され、この符号化表現は、第１の符号化ルールを使用して生成した第１の部分を含み、第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、さらに、第２の符号化ルールを使用して生成した第２の部分を含み、第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、使用された符号化ルールを示すルール情報とを含む。

本発明は、可変長の情報値の符号化表現を生成する第１の符号化ルールを、固定長の情報値の符号化表現を生成する第２のルールと比較して、より少ない数の情報単位を要する符号化表現を生じるルールを選択する場合、予め規定された大きさを超えない情報値からなるコンパクトな符号化表現を生成することができるとする知見に基づく。こうして、最大ビットレートが、第２の符号化表現を生成する第２の符号化ルールのビットレート以下になるよう保証することができる。符号化ルールの選択を情報値の符号化表現とともに何らかのルール情報により信号で送ることにより、符号化の際に使用した符号化ルールに合致する復号化ルールを使用して、後に、デコーダ側で正確な情報値を生成することができる。

適切に設計された可変長さ符号が符号化される情報値の統計データと一致すると仮定して、この原則について以下により詳細に要約する。

量子化値のエントロピー符号化を適用する場合、データセットを表現するために必要な実際の要求が、符号化しようとする値に依存することが知られている。一般に、可能性が高い値ほど、費やされるビットは少ない。逆に、非常に可能性が低いデータセットは、高いビットレートを要する。このように、たとえば、非常に高いデータレートが、いくつかのデータブロックについては必要となるので、たとえば伝送チャネルの伝送能力が限られている場合などに、不都合である。

提案の方法によれば、非常にまれな値であっても、エントロピー符号化データセットを符号化するビット要求の知られている上限を保証することができる。特に、この方法では、確実にビット要求がＰＣＭ符号を使用するためのビット要求を超えないようにすることができる。符号化方法は、以下のとおり要約することができる。

・データセットを通常のエントロピー（ハフマン等）符号化プロセスにより符号化する。結果として得られるビット要求を記憶する。

・ＰＣＭ表現のためのビット要求を計算する。なお、これは、単に符号化する値の数にＰＣＭ符号長かまたはその分数を乗算したものであり、簡単に計算することができる。

・エントロピー符号化のためのビット要求が、ＰＣＭ符号化のためのビット要求を超える場合には、ＰＣＭ符号化を選択し、適当な補助情報によりデコーダに送信する。

復号化段は、それに応じて作動する。

本発明の好ましい実施例では、量子化値をエントロピー符号とＰＣＭ符号とを比較して符号化する。

上記の本発明の実施例では、最大ビットレートをＰＣＭ符号のワード長で規定する。こうして、このワード長が解れば、エンコーダ、輸送媒体およびデコーダからなるシステムを有利に設計して、その輸送能力がＰＣＭ符号により規定される最大ビットレートを超えるような輸送媒体を選択することにより、安全な動作が確保される。

第２の好ましい実施例では、本発明の先の実施例に基づき、いくつかの情報値をさらに、ＰＣＭ符号化を利用してより効率的に表すことができる、すなわち２のべき乗に近い範囲の１つの値に組み合わせる。グループ化については、以下の例によってより詳細に説明する。

０から４の範囲の量子化された変数の値（すなわち５つの可能な異なる値）は、最小可能符号長の３ビットが、２^３＝８つの可能な値のうち３つを浪費するので、ＰＣＭ符号で効率的に表すことができない。３つのこのような変数（すなわち５^３＝１２５の可能な組合せ）を７ビット長の１つの符号に組み合わせることで、５^３＝１２５がほとんど２^７＝１２８になり、冗長度の量がかなり低減される。

結果として、この方法でビット要求の上界を求めるための提案の概念の組合せ実現例は、ＰＣＭの代替例のためにデータレートの上限（および符号化のフォールバック方法）を決定するためのグループ化ＰＣＭ符号化を使用することになる。

この組合せ実現例は、最大ビットレートをさらに低減できるという明らかな利点を有する。

以下に、本発明の好ましい実施例について、添付の図面を参照して説明する。

［好ましい実施例の詳細な説明］
図１は、情報値を符号化または情報値の符号化表現を生成し、固定最大ビットレートを保証する、発明のエンコーダのブロック図である。このエンコーダ１００は、ビット推定器１０２およびプロバイダ１０４を備える。

符号化される情報値１０６は、ビット推定器１０２およびプロバイダ１０４に入力される。ある可能な実現例では、ビット推定器１０２は、第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを使用することにより必要とされる情報単位の数を推定する。どちらの符号化ルールを用いれば、符号化表現を生成するのに必要な情報単位の数が少ないかという情報が、ルールデータリンク１０８を経由してプロバイダ１０４に入手可能とされる。そして、プロバイダ１０４は、信号で送られた符号化ルールで情報値１０６を符号化して、この符号化表現１１０および使用された符号化ルールを示すルール情報１１２を、その出力で配信する。

本発明の上記実施例の変形例では、ビット推定器１０２が、第１および第２の符号化ルールを用いて情報値１０６を符号化する。そして、ビット推定器１０２は、２つの符号化表現に必要な情報単位をカウントし、より少ない数の情報単位を有する符号化表現およびルール情報をプロバイダ１０４に送る。すでに符号化された表現をビット推定器１０２からプロバイダ１０４へ送る可能な転送について、図１の点線のデータリンク１１４により示す。そして、プロバイダ１０４は、すでに符号化された表現をその出力へ単純に転送しかつ付加的にルール情報１１２も伝える。

図２は、ビット推定器１０２が、ハフマン符号をＰＣＭ符号と比較することにより符号化表現を生成するために必要なビット数を推定する態様を示す図である。

ハフマン・コードブック１２０を使用して、整数値１２２をビットシーケンスにより表される符号語１２４に割り当てる。なお、ここでは、発明の概念の基本的思想に焦点をあてるため、できる限り単純なものとしてハフマン・コードブックを選択する。

比較のために使用し、最大一定ビットレートを保証するＰＣＭ符号は、４ビット長のＰＣＭ符号語からなり、ＰＣＭ記述１２６内に示す１６の符号語を可能にする。

ここで示す単純な例では、符号化される情報値１２８は、６つの連続する整数（０１１２５６）により表され、すなわち、各情報値が有する可能な設定は１０にすぎない。情報値１２８は、ビット推定器１０２に入力され、ビット推定器１０２のハフマン部１３０に示されるようなハフマン・コードブックおよびＰＣＭ部１３２に示されるようなＰＣＭ表現を使用して、符号化表現を構築するのに必要なビット数を生成する。図２からわかるとおり、情報値のエントロピー符号化表現が、２２ビットを要するのに対して、ＰＣＭ表現は２４ビットを要し、これは、情報値の数に単一のＰＣＭ符号語のビット長を乗算したものである。発明のエンコーダは、図２の場合であれば、情報値のエントロピー符号化表現を求める判断をし、エントロピー符号化表現とともに出力する適切なルール情報を信号で送る。

図３ａおよび図３ｂは、情報値１２８をともに有利にグループ化して、ＰＣＭ符号化された情報値のグループを構成することで、最大ビットレートをさらに減じる可能性を示す図である。

以下、ＰＣＭグループ化が、発明の情報値符号化の概念に対し与え得る影響を強調するために、図２に示す同じ情報値１２８を使用する。

ここでも、単一の情報値が有する可能な設定は１０のみで、２つの連続する情報値を有利に組み合わせて情報値１４０ａ〜１４０ｃからなるグループとしてから、組み合わせた値のＰＣＭ表現を構築する。これは、７ビットのＰＣＭ符号で１２８の異なる組合せが得られるので可能であり、２つの任意の情報値からなるグループが構築できるのは、１００の異なる組合せにすぎない。

そこで、情報値のグループ１４０ａ〜１４０ｃの各々を、単一の７ビットのＰＣＭ符号語１４２ａ〜１４２ｃに割り当てる。図３ａからわかるとおり、ＰＣＭ表現を構築する前に、グループ化を行う方策を適用することで、図２の非グループ化ＰＣＭ表現に必要な２４ビットに比べて、２１ビットしか有しない情報値１２８の符号化表現が得られる。上記の、グループ化の方策では、データストリーム内の各情報値に、平均３．５ビットが費やされる（７ビット／２情報値）。

図３ｂに示すとおり、３つの値をともに情報値１４６ａおよび１４６ｂのグループにグループ化することにより、さらにグループ化の効率を高めることができる。これらは、１０００の可能な組合せを構成し、図３のＰＣＭ符号語１４８ａおよび１４８ｂにより示すとおり、１０ビットＰＣＭ符号によりカバーすることができる。こうして、ＰＣＭ表現は、２０ビットしか必要とせず、情報値当たりの平均ビット数を、さらに３．３３（１０／３）まで減じる。

図３ａおよび図３ｂの例について、最大ビットレートが１２．５％（１６．７％）より低いので、値をグループ化することにより、符号化に必要なビットレートに、顕著な効果が得られることが明らかである。図２の例にもさらにグループ化を適用することにより、ビット推定器１０２に異なる判断を行わせ、そのＰＣＭ符号が、ビット数がより少なくて済む符号化表現を生じることを送信させる。

図４は、本発明のデコーダのブロック図である。このデコーダ１６０は、符号化表現１１０および情報値を符号化するのに使用した符号化ルールを示すルール情報１１２を与えるためのデコンプ１６２および受信器１６３を備える。

デコンプ１６２は、ルール情報１１２を処理して、符号化表現１１０から情報値１０６を生じるために適切な復号化ルールを生成する。

そして、デコンプ１６２は、この復号化ルールを使用して符号化表現１１０を復元し、情報値１０６をその出力に与える。

先の段落の記述は、可変ビット長の符号を生成するエントロピー符号化構成を固定ビット長の符号を生成するＰＣＭ符号化構成と比較することにより、発明の概念を詳細に説明するものである。発明の概念は、もちろん、符号化プロセスの際に比較されるこれらの符号のタイプに限定されない。基本的には、２以上の符号のいずれの組合せでも、比較しかつできるだけ簡潔、特に１つの符号のみを用いて生成した場合よりもコンパクトな情報値の符号化表現を生成するうえで適切である。

本発明は、オーディオ符号化の文脈において記載され、たとえば、オーディオ信号の空間特性を記述するパラメータが、発明の概念に基づき符号化および復号化される。発明の概念は、符号化された内容について最大ビットレートを保証するが、他のパラメトリック表現や情報値にも適用することができる点が有利である。

前もって量子化されたパラメータをエントロピー符号化する実現例に特に適しており、これは、その場合、高い符号化効率が期待されるからである。しかしながら、オーディオまたは映像信号の直接的スペクトル表現を、本発明の符号化構成への入力として使用することもできる。特に、時間的に繋がる、信号の様々な異なる部分により信号が記述され、それら時間部分が信号の周波数表現を含むパラメータにより記述される場合、上記の符号化手段を周波数および時間にわたった採用することができる。ＰＣＭグループ化も適用可能で、パラメータを時間または周波数にわたってともにグループ化可能である。

上記のとおり、本発明のデコーダは、復号化ルールをデコーダへ伝えるルール情報により、符号化表現を復号化するためにどの復号化ルールを使用するかという情報を生成するが、別の実施例においては、デコーダ１６０が、たとえば符号化表現内の特別のビットのシーケンスを認識することにより、復号化表現１１０から直接どの復号化ルールを使用するかを生成することも可能で、ルール情報を伝える補助情報を省くことができるという利点がある。

発明の方法の実現例の要件により、発明の方法をハードウェアまたはソフトウェアで実現することができる。このような例は、デジタル記憶媒体、特に、プログラマブルコンピュータシステムと協働して、発明の方法が実現されるようにする、ディスク上に電子的に読み取り可能な制御信号を記憶したＤＶＤやＣＤなどのディスクを用いて実行が可能である。したがって、本発明は一般には、機械読み取り可能担体に記憶されたプログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品であって、このプログラムコードは、このコンピュータプログラム製品をコンピュータ上で作動させて、発明の方法を実行するために作用する。したがって、言い換えれば、発明の方法は、コンピュータプログラムをコンピュータ上で作動させて、本発明の方法の少なくとも１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

上記の発明は、特定の実施例について詳細に図示説明したが、当業者は、形式および細部において、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な変更が可能であることを理解するであろう。ここに開示されかつ添付の請求項により解釈される広義の概念から逸脱することなく、様々な実施例に適合させる上で、様々な変更が可能であることを理解されたい。

発明のエンコーダを示す図である。 発明の概念によるビット推定の例を示す図である。 ＰＣＭ符号化の前に２つの情報値をグループ化する構成を示す図である。 ３つの情報値のグループ化を示す図である。 発明のデコーダを示す図である。 先行技術のマルチチャネルオーディオエンコーダを示す図である。

Claims (20)

1. １を超える数のビットにより記述される情報値を符号化して、情報値の符号化表現を生成するためのエンコーダであって、
   第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを用いて、情報値を符号化するために必要な情報単位の数を推定するようにされたビット推定器を備え、
   第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、
   第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、
   符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、
   符号化表現について、情報単位数がより少ない符号化ルールを使用して生成される符号化表現を与え、かつ符号化表現が基にする符号化ルールを示すルール情報を与えるようにされたプロバイダを備える、エンコーダ。
2. 第１の符号化ルールでは、固定数の情報値からなる符号化表現により必要とされる情報単位数が、基礎的情報値に依存するようにされる、請求項１に記載のエンコーダ。
3. 第１の符号化ルールでは、符号化表現の生成に、ハフマン・コードブックを使用することを含むようにされる、請求項１に記載のエンコーダ。
4. 第２の符号化ルールでは、符号化表現の生成に、単一のＰＣＭ符号語を情報値の組合せに割り当てることを含むようにされる、請求項１に記載のエンコーダ。
5. 第１の符号化ルールでは、符号化表現の生成に、情報値の差分符号化表現を生成することを含むようにされる、請求項１に記載のエンコーダ。
6. 差分符号化表現が、時間または周波数において差分符号化される、請求項５に記載のエンコーダ。
7. 情報値が、映像フレームまたはオーディオ信号のフレームを記述するパラメータを含む、請求項１に記載のエンコーダ。
8. 情報値が、マルチチャネルオーディオ信号の空間特性を記述するＢＣＣパラメータを含み、かつＢＣＣパラメータが以下のＢＣＣパラメータのリスト、すなわちＩＣＣ（チャネル間コヒーレンス／相関）、ＩＣＬＤ（チャネル間レベル差）、ＩＣＴＤ（チャネル間時間差）およびＩＰＤ（チャネル間位相差）から選ばれる、請求項１に記載のエンコーダ。
9. 情報単位がビットである、請求項１に記載のエンコーダ。
10. １を超える数のビットにより記述される情報値の符号化表現を復号化しかつ情報値を符号化するために使用された符号化ルールを示すルール情報を処理するためのデコーダであって、
    符号化表現およびルール情報を受信するための受信器と、
    符号化表現を復号化するためのデコンプとを備え、デコンプが、ルール情報に基づき、第１または第２の復号化ルールを使用して、情報値を生成するべく作用し、
    第１の復号化ルールでは、情報値が、異なる数の情報単位を有する符号化表現から、かつ第２の復号化ルールを用いて、生じるようにされ、
    第２の復号化ルールでは、情報値が、同数の情報値を有する符号化表現から生じるようにされており、情報値が、符号化情報内で組み合わされた２以上の情報値を有する、情報値の組合せから生成される、デコーダ。
11. 第１の復号化ルールでは、情報値の生成に、ハフマン・コードブックを使用することを含むようにされる、請求項１０に記載のデコーダ。
12. 第２の復号化ルールでは、情報値の生成に、組み合わされた２以上の情報値を有する情報値の組合せを、符号化表現からなるＰＣＭ符号語に割り当てることを含むようにされる、請求項１０に記載のデコーダ。
13. 情報値の符号化表現が、単一の映像フレームまたはオーディオ信号のフレームを記述するパラメータを含む情報値に基づく、請求項１０に記載のデコーダ。
14. 情報値の符号化表現が、マルチチャネルオーディオ信号の空間特性を記述するＢＣＣパラメータを含む情報値に基づき、かつＢＣＣパラメータが以下のＢＣＣパラメータのリスト、すなわちＩＣＣ（チャネル間コヒーレンス／相関）、ＩＣＬＤ（チャネル間レベル差）、ＩＣＴＤ（チャネル間時間差）およびＩＰＤ（チャネル間位相差）から選ばれる、請求項１０に記載のデコーダ。
15. １を超える数のビットにより記述される情報値を符号化して、情報値の符号化表現を生成するための方法であって、この方法が、
    第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを用いて、情報値を符号化するために必要な情報単位の数を推定するステップを備え、
    第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、
    第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされており、
    符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、
    符号化表現について、情報単位数がより少ない符号化ルールを使用して生成される符号化表現を与え、かつ符号化表現が基にする符号化ルールを示すルール情報を与えるステップを備える、方法。
16. １を超える数のビットにより記述される情報値の符号化表現を復号化しかつ情報値を符号化するために使用された符号化ルールを示すルール情報を処理するための方法であって、この方法が、
    符号化表現およびルール情報を受信するステップと、
    ルール情報に基づき第１または第２の復号化ルールを用いて符号化表現を復号化するステップとを含み、
    第１の復号化ルールでは、情報値が異なる数の情報単位を有する符号化表現から、かつ第２の復号化ルールを用いて生成されるようにされ、
    第２の復号化ルールでは、情報値が同数の情報値を有する符号化表現から生成されるようにされ、
    情報値が、符号化表現内で組み合わされた２以上の情報値を有する情報の組合せから生成される、方法。
17. コンピュータ上で作動させて、１を超える数のビットにより記述される情報値を符号化して情報値の符号化表現を生成するための方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムであって、この方法は、
    第１の符号化ルールおよび第２の符号化ルールを用いて情報値を符号化するために必要な情報単位の数を推定するステップを備え、
    第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、
    第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、
    符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、
    符号化表現について、情報単位数がより少ない符号化ルールを使用して生成される符号化表現を与え、かつ符号化表現が基にする符号化ルールを示すルール情報を与えるステップを備える、コンピュータプログラム。
18. コンピュータ上で作動させて、１を超える数のビットで記述される情報値の符号化表現を復号化しかつ情報値を符号化するために使用された符号化ルールを表すルール情報を処理するための方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムであって、この方法が、
    符号化表現およびルール情報を受信するステップと、
    ルール情報に基づき第１または第２の復号化ルールを用いて符号化表現を復号化するステップとを備え、
    第１の復号化ルールでは、情報値が異なる数の情報単位を有する符号化表現からかつ第２の復号化ルールを用いて生成されるようにされ、
    第２の復号化ルールでは、情報値が、同数の情報値を有する符号化表現から生成されるようにされ、
    情報値が、符号化表現内で組み合わされた２以上の情報値を有する情報の組合せから生成される、コンピュータプログラム。
19. 情報値の符号化表現であって、この符号化表現は、
    第１の符号化ルールを使用して生成した第１の部分を含み、第１の符号化ルールでは、情報値が符号化されると異なる数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、さらに
    第２の符号化ルールを使用して生成した第２の部分を含み、第２の符号化ルールでは、情報値が符号化されると、同数の情報単位を有する符号化表現が生じるようにされ、
    符号化表現が、２以上の情報値を組み合わせた情報値の組合せから生成され、さらに、
    使用される符号化ルールを示すルール情報とを含む、符号化表現。
20. コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶される、請求項１９に記載の符号化表現。

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