JP2016054523A - 復号装置、復号方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本技術は、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化を行う場合に、符号化対象の所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより、符号化効率を向上させることができるようにする復号装置、復号方法、およびプログラムに関する。
【解決手段】所定の量子化値の出現確率が0に制限された、時間信号Tに対応する学習用の時間信号の、所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳CB3に基づいて符号化された、所定の量子化値の出現確率が0に制限された正規化スペクトルNSの量子化値Q3を復号する。本技術は、例えば、復号装置に適用することができる。
【選択図】図１８

Description

本技術は、復号装置、復号方法、およびプログラムに関し、特に、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化を行う場合に、符号化対象の所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより、符号化効率を向上させることができるようにした復号装置、復号方法、およびプログラムに関する。

音響や画像のデジタルデータを圧縮・伸長するために、様々な符号化・復号化装置が考案・実用化されている。音響の圧縮方式の規格としては、例えばMP3（Moving Picture Experts Group Audio Layer-3）があり、画像の圧縮方式の規格としては、例えばJPEG（Joint Photographic Experts Group）がある。

また、符号化の代表的な手法としては、ハフマン符号化がある。ハフマン符号化では、例えば符号化対象の各量子化値の出現確率を学習し、出現確率が0ではない各量子化値に対して出現確率に応じた符号長の可変長符号を割り当てることにより作成された符号帳を用いて符号化が行われる。

このとき、出現確率の高い量子化値ほど短い符号長の可変長符号を割り当て、出現確率の低い量子化値ほど長い符号長の可変長符号を割り当てることにより、全ての量子化値に固定長符号を割り当てる場合に比べて、符号化効率を高めることができる。

また、量子化値を多次元化することで符号化効率を高めることもできる。例えば、デジタルデータが-1,0,+1の3値に量子化される場合、量子化値を固定長で符号化する際にかかるビット数は2ビットである。従って、4つの量子化値を個々に符号化する場合には、符号化にかかるビット数は、8(=2×4)ビットとなる。これに対して、4つの量子化値を多次元化してまとめて符号化する場合には、符号化単位の量子化値のパターン数は81（=3⁴）となり、符号化にかかるビット数は7ビットで済む。

さらに、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせることで、より効率的な符号化を実現できることが知られている。しかしながら、多次元符号化の次元数が大きくなるほど符号帳のサイズは大きくなる。

また、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化において、符号化単位の量子化値が全て０である場合の符号化を工夫することにより、さらに符号化効率を向上させる方法も考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−８２８７８号公報

しかしながら、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化において、符号化対象の所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより、符号化効率を向上させることは考えられていなかった。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化を行う場合に、符号化対象の所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより、符号化効率を向上させることができるようにするものである。

本技術の一側面の復号装置は、所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値、または、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記信号の量子化値と、前記符号化の際に前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とを受け取る受け取り部と、前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号し、前記制限情報が、前記制限が行われていないことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限されていない前記信号の量子化値を、前記制限なし符号帳に基づいて復号する復号部とを備える復号装置である。

本技術の一側面の復号方法およびプログラムは、本技術の一側面の復号装置に対応する。

本技術の一側面においては、所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値、または、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記信号の量子化値と、前記符号化の際に前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とが受け取られ、前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値が、前記制限符号帳に基づいて復号され、前記制限情報が、前記制限が行われていないことを示す場合、受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限されていない前記信号の量子化値が、前記制限なし符号帳に基づいて復号される。

本技術の一側面の復号装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。

本技術の一側面によれば、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化を行う場合に、符号化対象の所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより、符号化効率を向上させた符号を復号することができる。

本技術の前提となる符号化装置の第１の構成例を示すブロック図である。 本技術の前提となる復号装置の第１の構成例を示すブロック図である。 本技術の前提となる学習装置の第１の構成例を示すブロック図である。 量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値の例を示す図である。 符号帳CBにおいて割り当てられる可変長符号の例を示す図である。 図３の学習装置の作成処理を説明するフローチャートである。 本技術の前提となる符号化装置の第２の構成例を示すブロック図である。 本技術の前提となる復号装置の第２の構成例を示すブロック図である。 本技術の前提となる学習装置の第２の構成例を示すブロック図である。 符号帳CB1において割り当てられる可変長符号の例を示す図である。 符号帳CB2において割り当てられる可変長符号の例を示す図である。 本技術を適用した符号化装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 量子化値Q3として取り得る値の例を示す図である。 符号帳CB3において割り当てられる可変長符号の例を示す図である。 図１２の符号化装置の符号化処理を説明するフローチャートである。 図１や図７の符号化装置において符号化される量子化値に対応する正規化スペクトルを示す図である。 図１２の符号化装置において符号化される量子化値に対応する正規化スペクトルを示す図である。 本技術を適用した復号装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図１８の復号装置の復号処理を説明するフローチャートである。 符号帳CBと符号帳CB3を学習する学習装置の構成例を示すブロック図である。 図２０の学習装置の作成処理を説明するフローチャートである。 コンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

＜本技術の前提＞
［本技術の前提となる符号化装置の第１の構成例］
図１は、本技術の前提となる符号化装置の第１の構成例を示すブロック図である。

図１の符号化装置１０は、スペクトル変換部１１、正規化部１２、量子化部１３、符号化部１４、出力部１５、および符号帳記憶部１６により構成される。符号化装置１０は、入力された音響の時間信号Tに対して、ハフマン符号化と多次元符号化を組み合わせた符号化を行う。

具体的には、符号化装置１０のスペクトル変換部１１は、外部から入力された時間信号Tに対して時間周波数変換を行い、時間信号TをスペクトルSに変換する。スペクトル変換部１１は、スペクトルSを正規化部１２に供給する。

正規化部１２は、スペクトル変換部１１から供給されるスペクトルSから、所定の帯域ごとに、そのスペクトルSのエンベロープを示す正規化係数Fを決定し、出力部１５に供給する。また、正規化部１２は、正規化係数Fを用いてスペクトルSを所定の帯域ごとに正規化し、その結果得られる正規化スペクトルNSを量子化部１３に供給する。

量子化部１３は、量子化精度として量子化ビット数を表す量子化情報Wに基づいて、正規化部１２から供給される正規化スペクトルNSを量子化し、その結果得られる量子化値Qを符号化部１４に供給する。このとき、量子化部１３は、符号化部１４から量子化値Qに対応してフィードバックされるビット数Nを取得し、そのビット数Nが所定値になるように量子化情報Wを調整する。量子化部１３は、調整後の量子化情報Wを出力部１５に供給する。

符号化部１４は、量子化部１３から供給される量子化値Qを可変長符号化する。具体的には、符号化部１４は、量子化値Qを符号帳記憶部１６に供給することにより、符号帳記憶部１６から量子化値Qに対応する可変長符号Hを取得し、符号化結果とする。

また、符号化部１４は、ビット数Nとして、可変長符号Hのビット数NH、量子化情報Wのビット数NW、および正規化係数Fのビット数NFを加算した値を計算し、量子化部１３に供給する。これにより、量子化部１３は、そのビット数Nが符号列Bのビット数として決められた値NQ以下となるように量子化情報Wを調整する。符号化部１４は、ビット数Nが値NQ以下となったとき、量子化値Qに対応する可変長符号Hを符号化結果として出力部１５に供給する。

出力部１５は、正規化部１２からの正規化係数F、量子化部１３からの量子化情報W、および符号化部１４からの可変長符号Hを多重化し、その結果得られる符号列Bを出力する。

符号帳記憶部１６は、後述する学習装置により学習された、量子化値Qとして取り得る値と可変長符号とを対応付けた符号帳CBを記憶する。符号帳記憶部１６は、符号化部１４から量子化値Qが供給されると、符号帳CBにおいて、その量子化値Qに対応付けられている可変長符号Hを読み出し、符号化部１４に供給する。

［本技術の前提となる復号装置の第１の構成例］
図２は、図１の符号化装置１０から出力される符号列Bを復号する復号装置の構成例を示すブロック図である。

図２の復号装置３０は、受け取り部３１、復号部３２、逆量子化部３３、逆正規化部３４、逆スペクトル変換部３５、および符号帳記憶部３６により構成される。

復号装置３０の受け取り部３１は、図１の符号化装置１０から出力された符号列Bを受け取る。受け取り部３１は、その符号列Bを、可変長符号H、量子化情報W、および正規化係数Fに分解する。受け取り部３１は、可変長符号Hを復号部３２に供給し、量子化情報Wを逆量子化部３３に供給し、正規化係数Fを逆正規化部３４に供給する。

復号部３２は、受け取り部３１から供給される可変長符号Hを復号する。具体的には、復号部３２は、可変長符号Hを符号帳記憶部３６に供給することにより、可変長符号Hに対応する量子化値Qを取得し、復号結果とする。復号部３２は、復号結果である量子化値Qを逆量子化部３３に供給する。

逆量子化部３３は、復号部３２から供給される量子化値Qを、受け取り部３１から供給される量子化情報Wに基づいて逆量子化し、正規化スペクトルNSを得る。逆量子化部３３は、正規化スペクトルNSを逆正規化部３４に供給する。

逆正規化部３４は、受け取り部３１から供給される正規化係数Fを用いて、逆量子化部３３から供給される正規化スペクトルNSを所定の帯域ごとに逆正規化し、その結果得られる周波数スペクトルSを逆スペクトル変換部３５に供給する。

逆スペクトル変換部３５は、逆正規化部３４から供給される周波数スペクトルSを周波数時間変換し、その結果得られる時間信号Tを出力する。

符号帳記憶部３６は、符号帳記憶部１６に記憶されている符号帳CBと同一の符号帳CBを記憶する。符号帳記憶部３６は、復号部３２から可変長符号Hが供給されると、符号帳CBにおいて、その可変長符号Hに対応付けられている量子化値Qを読み出し、復号部３２に供給する。

なお、復号装置３０における正規化スペクトルNS、周波数スペクトルS、時間信号Tは、量子化に伴う誤差を含むため、符号化装置１０における正規化スペクトルNS、周波数スペクトルS、時間信号Tと完全には一致しない。

[本技術の前提となる学習装置の第１の構成例]
図３は、図１の符号帳記憶部１６と図２の符号帳記憶部３６に記憶される符号帳CBを学習する学習装置の構成例を示すブロック図である。

図３の学習装置５０は、スペクトル変換部５１、正規化部５２、量子化部５３、符号化部５４、出現確率計算部５５、およびハフマン符号生成部５６により構成される。

学習装置５０のスペクトル変換部５１には、図１の符号化装置１０に符号化対象として入力される時間信号Tに対応する学習用の時間信号T'が入力される。スペクトル変換部５１は、図１のスペクトル変換部１１と同様に、学習用の時間信号T'に対して時間周波数変換を行い、時間信号T'をスペクトルS’に変換する。スペクトル変換部５１は、スペクトルS’を正規化部５２に供給する。

正規化部５２は、正規化部１２と同様に、スペクトル変換部５１から供給されるスペクトルS'から、所定の帯域ごとに、そのスペクトルS'の正規化係数F’を決定する。また、正規化部１２は、所定の帯域ごとに、正規化係数F’を用いてスペクトルS'を正規化し、その結果得られる正規化スペクトルNS'を量子化部５３に供給する。

量子化部５３は、量子化部１３と同様に、量子化情報W’に基づいて、正規化部５２から供給される正規化スペクトルNS'を量子化し、その結果得られる量子化値Q'を符号化部５４に供給する。このとき、量子化部５３は、量子化部１３と同様に、符号化部５４から量子化値Q'に対応してフィードバックされるビット数N'を取得し、そのビット数N'が所定値になるように量子化情報W'を調整する。量子化部５３は、最終的な量子化値Q'を出現確率計算部５５に供給する。

符号化部５４は、量子化部５３から供給される量子化値Q'を固定長符号化する。符号化部５４は、ビット数N'として、固定長符号のビット数NH’、量子化情報W'のビット数NW’、および正規化係数F’のビット数NF’を加算した値を計算し、量子化部５３に供給する。これにより、量子化部５３は、そのビット数N'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下となるように量子化情報W'を調整する。この符号列のビットレートは、MP3,AAC（Advanced Audio Coding）,ATRAC（Adaptive Transform Acoustic Coding）等の符号化方式に対応する符号帳CBを作成する場合、十分な音質が確保可能な128kbps程度である。

出現確率計算部５５は、量子化部５３から供給される量子化値Q'に基づいて、量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。出現確率計算部５５は、全時間信号T'におけるエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率Pとして、ハフマン符号生成部５６に供給する。

ハフマン符号生成部５６は、出現確率計算部５５から供給される各エントリの出現確率Pに基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率Pが低いほど長い符号長の可変長符号を割り当てる。ハフマン符号生成部５６は、各量子化値と、その量子化値に割り当てられた可変長符号を対応付けた符号帳CBを作成する。この符号帳CBが、符号帳記憶部１６と符号帳記憶部３６に記憶される。

［符号帳CBの説明］
図４は、量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値の例を示す図である。

図４の例では、符号化の次元が２次元であり、符号化対象とする2本のスペクトルの各量子化値Q'（量子化値Q）を、それぞれ、A,Bという。また、図４の例では、量子化値A,Bの取り得る値は、それぞれ、-1,0,+1の3値である。

この場合、量子化値（A,B）のとり得る組み合わせは、(1,1),(1,-1),(1,0),(-1,1),(-1,-1),(-1,0),(0,1),(0,-1),(0,0)である。即ち、エントリは、図４に示した（１）乃至（９）の9（=3²）個である。

図５は、符号帳CBにおいて、図４のエントリ（１）乃至（９）のそれぞれに割り当てられる可変長符号の例を示す図である。

なお、図５の例では、エントリ（１）、エントリ（２）、エントリ（３）、エントリ（４）、エントリ（５）、エントリ（６）、エントリ（７）、エントリ（８）、エントリ（９）の順に、出現確率が高いものとする。

この場合、例えば、図５に示すように、エントリ（１）の量子化値には、2ビットの符号「01」が割り当てられ、エントリ（２）の量子化値には、2ビットの符号「10」が割り当てられる。また、エントリ（３）の量子化値には、3ビットの符号「001」が割り当てられ、エントリ（４）の量子化値には、3ビットの符号「110」が割り当てられる。

さらに、エントリ（５）の量子化値には、4ビットの符号「0000」が割り当てられ、エントリ（６）の量子化値には、4ビットの符号「0001」が割り当てられ、エントリ（７）の量子化値には、4ビットの符号「1110」が割り当てられる。また、エントリ（８）の量子化値には、5ビットの符号「11110」が割り当てられ、エントリ（９）の量子化値には、5ビットの符号「11111」が割り当てられる。

以上のように、図５の符号帳CBでは、出現確率が最も低い量子化値には5ビットの符号が割り当てられるが、出現確率が最も高い量子化値には2ビットの符号が割り当てられる。これに対して、量子化値Q'（量子化値Q）が2次元固定長符号化される場合、固定長符号のビット数は、常に、9パターンを表現可能な4ビットとなる。従って、図５の符号帳CBに基づいて可変長符号化が行われる場合、固定長符号化が行われる場合に比べて、符号化効率を向上させることができる。

[学習装置の処理の説明]
図６は、図３の学習装置５０の作成処理を説明するフローチャートである。

図６のステップＳ１１において、学習装置５０は、符号化に関する設定を行う。具体的には、例えば、学習装置５０の符号化部５４は、符号化モードを固定長符号化モードに設定する。また、量子化部５３は、符号列のビットレートを、所定値(例えば128kbps)に設定する。

ステップＳ１２において、学習装置５０のスペクトル変換部５１は、外部から入力された学習用の時間信号T'に対して時間周波数変換を行い、時間信号T'をスペクトルS’に変換する。スペクトル変換部５１は、スペクトルS’を正規化部５２に供給する。

ステップＳ１３において、正規化部５２は、所定の帯域ごとに、スペクトル変換部５１から供給されるスペクトルS'から、そのスペクトルS'の正規化係数Fを決定し、正規化係数Fを用いてスペクトルS'を正規化する。正規化部５２は、その結果得られる正規化スペクトルNS'を量子化部５３に供給する。

ステップＳ１４において、量子化部５３は、量子化情報W’に基づいて、正規化部５２から供給される正規化スペクトルNS'を量子化し、その結果得られる量子化値Q'を符号化部５４に供給する。

ステップＳ１５において、符号化部５４は、量子化部５３から供給される量子化値Q'を固定長符号化する。符号化部５４は、ビット数N'として、固定長符号のビット数NH’、量子化情報W'のビット数NW’、および正規化係数F’のビット数NF’を加算した値を計算し、量子化部５３に供給する。

ステップＳ１６において、量子化部５３は、ビット数N'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下であるかどうかを判定する。ステップＳ１６でビット数N'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下ではないと判定された場合、量子化部５３は、量子化情報W’を変更する。そして、処理はステップＳ１４に戻り、ビット数N'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下となるまで、ステップＳ１４乃至Ｓ１６の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ１６で、ビット数N’が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下であると判定された場合、量子化部５３は、量子化値Q'を出現確率計算部５５に供給する。

そして、ステップＳ１７において、出現確率計算部５５は、量子化部５３から供給される量子化値Q'に基づいて、量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。

ステップＳ１８において、学習装置５０は、全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしたかどうかを判定する。ステップＳ１８でまだ全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしていないと判定された場合、処理はステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２乃至Ｓ１８の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ１８で全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしたと判定された場合、出現確率計算部５５は、全時間信号T'についてのエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率Pとして、ハフマン符号生成部５６に供給する。

そして、ステップＳ１９において、ハフマン符号生成部５６は、出現確率計算部５５から供給される各エントリの出現確率Pに基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率Pが低いほど長い符号長の可変長符号を割り当てる。

ステップＳ２０において、ハフマン符号生成部５６は、各量子化値と、その量子化値に割り当てられた可変長符号を対応付けた符号帳CBを作成する。この符号帳CBが、符号帳記憶部１６と符号帳記憶部３６に記憶される。

学習装置５０は、学習用の時間信号T'として、多くの音響の時間信号を用いることにより、より正確な出現確率を学習することができる。その結果、より適した符号帳を作成することができる。

［本技術の前提となる符号化装置の第２の構成例］
図７は、本技術の前提となる符号化装置の第２の構成例を示すブロック図である。

図７に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

図７の符号化装置７０の構成は、符号化部１４、出力部１５、符号帳記憶部１６の代わりに、符号化部７１、出力部７２、符号帳記憶部７３および符号帳記憶部７４が設けられている点が図１の構成と異なる。符号化装置７０は、２種類の符号帳を選択的に用いて符号化を行う。

具体的には、符号化装置７０の符号化部７１は、量子化部１３から供給される量子化値Qを符号化する。より詳細には、符号化部７１は、量子化値Qを符号帳記憶部７３に供給することにより、符号帳記憶部７３から量子化値Qに対応する可変長符号H1を取得する。また、符号化部７１は、量子化値Qを符号帳記憶部７４に供給することにより、符号帳記憶部７４から量子化値Qに対応する可変長符号H2を取得する。

符号化部７１は、可変長符号H1と可変長符号H2のうちのビット数の少ない方を、符号化結果とする。符号化部７１は、図１の符号化部１４と同様に、符号化結果のビット数等に基づいて、ビット数Nを量子化部１３に供給する。符号化部７１は、ビット数Nが値NQ以下となったとき、量子化値Qに対応する符号化結果である可変長符号H1または可変長符号H2を、出力部７２に供給する。また、符号化部７１は、符号化結果として選択された可変長符号H1または可変長符号H2に対応する符号帳を、符号化に用いた符号帳として示す符号帳情報Cを出力部７２に供給する。

出力部７２は、正規化部１２からの正規化係数F、量子化部１３からの量子化情報W、および符号化部７１からの可変長符号H1または可変長符号H2と符号帳情報Cを多重化し、その結果得られる符号列B'を出力する。

符号帳記憶部７３は、後述する学習装置により所定の学習用の時間信号を用いて学習された、量子化値Qとして取り得る値と可変長符号とを対応付けた符号帳CB1を記憶する。符号帳記憶部７３は、符号化部７１から量子化値Qが供給されると、符号帳CB1において、その量子化値Qに対応付けられている可変長符号H1を読み出し、符号化部７１に供給する。

符号帳記憶部７４は、後述する学習装置により、符号帳CB1の作成に用いられた学習用の時間信号とは異なる学習用の時間信号を用いて学習された、量子化値Qとして取り得る値と可変長符号とを対応付けた符号帳CB2を記憶する。符号帳記憶部７４は、符号化部７１から量子化値Qが供給されると、符号帳CB2において、その量子化値Qに対応付けられている可変長符号H2を読み出し、符号化部７１に供給する。

［本技術の前提となる復号装置の第２の構成例］
図８は、図７の符号化装置７０から出力される符号列B'を復号する復号装置の構成例を示すブロック図である。

図８に示す構成のうち、図２の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

図８の復号装置９０の構成は、受け取り部３１、復号部３２、符号帳記憶部３６の代わりに、受け取り部９１、復号部９２、符号帳記憶部９３および符号帳記憶部９４が設けられている点が図２の構成と異なる。

復号装置９０の受け取り部９１は、図７の符号化装置７０から出力された符号列B'を受け取る。受け取り部９１は、その符号列B’を、可変長符号H1またはH2、符号帳情報C、量子化情報W、および正規化係数Fに分解する。受け取り部９１は、可変長符号H1またはH2と符号帳情報Cを復号部９２に供給し、量子化情報Wを逆量子化部３３に供給し、正規化係数Fを逆正規化部３４に供給する。

復号部９２は、受け取り部９１から供給される符号帳情報Cに基づいて、受け取り部９１から供給される可変長符号H1またはH2を復号する。具体的には、復号部９２は、符号帳情報Cが示す符号帳CB1を記憶する符号帳記憶部９３または符号帳CB2を記憶する符号帳記憶部９４を選択する。復号部９２は、選択された符号帳記憶部９３に可変長符号H1を供給することにより可変長符号H1に対応する量子化値Qを取得するか、または、選択された符号帳記憶部９４に可変長符号H2を供給することにより可変長符号H2に対応する量子化値Qを取得する。復号部９２は、取得された量子化値Qを復号結果として逆量子化部３３に供給する。

符号帳記憶部９３は、図７の符号帳記憶部７３に記憶されている符号帳CB1と同一の符号帳CB1を記憶する。符号帳記憶部９３は、復号部９２から可変長符号H1が供給されると、符号帳CB1において、その可変長符号H1に対応付けられている量子化値Qを読み出し、復号部９２に供給する。

符号帳記憶部９４は、符号帳記憶部７４に記憶されている符号帳CB2と同一の符号帳CB2を記憶する。符号帳記憶部９４は、復号部９２から可変長符号H2が供給されると、符号帳CB2において、その可変長符号H2に対応付けられている量子化値Qを読み出し、復号部９２に供給する。

なお、復号装置９０における正規化スペクトルNS、周波数スペクトルS、時間信号Tは、量子化に伴う誤差を含むため、符号化装置７０における正規化スペクトルNS、周波数スペクトルS、時間信号Tと完全には一致しない。

[本技術の前提となる学習装置の第２の構成例]
図９は、図７の符号帳記憶部７３および図８の符号帳記憶部９３に記憶される符号帳CB1、並びに符号帳記憶部７４および符号帳記憶部９４に記憶される符号帳CB2を学習する学習装置の構成例を示すブロック図である。

図９の学習装置１１０は、スペクトル変換部１１１、正規化部１１２、量子化部１１３、符号化部１１４、出現確率計算部１１５、およびハフマン符号生成部１１６により構成される。学習装置１１０には、図７の符号化装置７０に符号化対象として入力される時間信号Tに対応する２種類の学習用の時間信号T1’とT2’が入力される。時間信号T1’と時間信号T2’は、例えば、各エントリの出現確率の分布が異なる時間信号である。

学習装置１１０のスペクトル変換部１１１、正規化部１１２、量子化部１１３、符号化部１１４、出現確率計算部１１５、およびハフマン符号生成部１１６は、処理の対象が時間信号T'ではなく、時間信号T1’とT2’である点を除いて、図３のスペクトル変換部５１、正規化部５２、量子化部５３、符号化部５４、出現確率計算部５５、ハフマン符号生成部５６の処理と同様である。

具体的には、スペクトル変換部１１１において、時間信号T1'と時間信号T2'がスペクトルS1’とS2'に変換され、正規化部１１２において、正規化スペクトルNS1'とNS2'が生成され、量子化部１１３において、量子化値Q1'とQ2’が生成される。そして、符号化部１１４において、量子化値Q1'とQ2’が固定長符号化され、量子化部１１３において、量子化情報W1'と量子化情報W2'が調整される。

出現確率計算部１１５は、量子化値Q1’に基づいて量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。そして、出現確率計算部１１５は、全時間信号T1'におけるエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率P1'として、ハフマン符号生成部１１６に供給する。

また、出現確率計算部１１５は、量子化値Q2’についても同様に、エントリごとの出現回数をカウントし、全時間信号T2'におけるエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率P2'として、ハフマン符号生成部１１６に供給する。

ハフマン符号生成部１１６は、出現確率計算部１１５から供給される各エントリの出現確率P1’に基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率P1'が低いほど長い符号長の可変長符号を割り当て、符号帳CB1を作成する。この符号帳CB1が、図７の符号帳記憶部７３と図８の符号帳記憶部９３に記憶される。

また、ハフマン符号生成部１１６は、出現確率計算部１１５から供給される各エントリの出現確率P2’についても同様に、各エントリである量子化値に対して、出現確率P2'が低いほど長い符号長の可変長符号を割り当て、符号帳CB2を作成する。この符号帳CB2が、図７の符号帳記憶部７４と図８の符号帳記憶部９４に記憶される。

なお、学習装置１１０は、時間信号T1'に対する処理と時間信号T2'に対する処理を並列に行ってもよいし、時間的にずらして行ってもよい。

[符号帳CB1と符号帳CB2の説明]
図１０は、符号帳CB1において、図４のエントリ（１）乃至（９）のそれぞれに割り当てられる可変長符号の例を示す図であり、図１１は、符号帳CB2において、図４のエントリ（１）乃至（９）のそれぞれに割り当てられる可変長符号の例を示す図である。

なお、図１０の例では、エントリ（１）乃至エントリ（８）の出現確率が略同一であり、エントリ（９）の出現確率が他のエントリの出現確率に比べて低いものとする。

この場合、例えば、図１０に示すように、エントリ（１）乃至エントリ（７）の量子化値には、それぞれ、3ビットの符号「000」、「001」、「010」、「011」、「100」、「101」、「110」が割り当てられる。また、エントリ（８）の量子化値には、4ビットの符号「1110」が割り当てられ、エントリ（９）の量子化値には、4ビットの符号「1110」が割り当てられる。

このように、図１０の符号帳CB1では、出現確率が最も低い量子化値を含む2つの量子化値には4ビットの符号が割り当てられるが、出現確率が最も高い量子化値には3ビットの符号が割り当てられる。従って、図１０の符号帳CB1に基づいて可変長符号化が行われる場合、常に符号のビット数が4ビットとなる固定長符号化が行われる場合に比べて、符号化効率を向上させることができる。

また、図１１の例では、エントリ（１）、エントリ（２）、エントリ（３）、エントリ（４）の順に、出現確率が高く、エントリ（５）乃至エントリ（９）の出現確率は略同一であり、エントリ（４）に比べてかなり低いものとする。

この場合、例えば、図１１に示すように、エントリ（１）の量子化値には、1ビットの符号「0」が割り当てられ、エントリ（２）の量子化値には、2ビットの符号「10」が割り当てられる。また、エントリ（３）の量子化値には、3ビットの符号「110」が割り当てられ、エントリ（４）の量子化値には、4ビットの符号「1110」が割り当てられる。

さらに、エントリ（５）の量子化値には、6ビットの符号「111100」が割り当てられ、エントリ（６）の量子化値には、6ビットの符号「111101」が割り当てられ、エントリ（７）の量子化値には、6ビットの符号「111110」が割り当てられる。また、エントリ（８）の量子化値には、7ビットの符号「1111110」が割り当てられ、エントリ（９）の量子化値には、7ビットの符号「1111111」が割り当てられる。

このように、図１１の符号帳CB2では、出現確率が最も低い量子化値の2つには7ビットの符号長の符号が割り当てられるが、出現確率が最も高い量子化値には1ビットの符号長の符号が割り当てられる。従って、符号帳CB2に基づいて可変長符号化が行われる場合、常に符号のビット数が4ビットとなる固定長符号化が行われる場合に比べて、確率的には符号化効率を向上させることができる。

図１０と図１１に示すように、各エントリの出現確率の分布によって、各エントリに適した符号長が異なる。従って、学習装置１１０は、各エントリの出現確率の分布が異なる時間信号T1'とT2'を用いて、別々に符号帳CB1とCB2を作成することにより、時間信号T1'とT2'により適した符号帳を提供することができる。その結果、符号化装置７０では、時間信号Tに対応する時間信号T1'またはT2'により適した符号帳を選択的に用いて、時間信号Tを符号化することができるので、符号化効率を向上させることができる。

符号帳の数は２個に限定されないが、無限個の符号帳を作成することはできないため、その数は、符号化効率と実用性を考慮して決定される。

＜一実施の形態＞
[符号化装置の一実施の形態の構成例]
図１２は、本技術を適用した符号化装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

図１２に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

図１２の符号化装置１３０の構成は、符号化部１４、出力部１５の代わりに、符号化部１３２、出力部１３３が設けられている点、および、制限部１３１と符号帳記憶部１３４が新たに設けられている点が図１の構成と異なる。符号化装置１３０は、符号列B''のビットレートが所定値より小さい場合、所定の量子化値の出現確率を0に制限して符号化を行う。

具体的には、符号化装置１３０の制限部１３１は、符号列B''のビットレートが所定値より小さい場合、正規化部１２により得られる所定の帯域ごとの正規化スペクトルNSのうちの、重要ではない帯域の正規化スペクトルNSの所定の量子化値の出現確率を0に制限する。

より詳細には、制限部１３１は、所定の帯域ごとの正規化スペクトルNS（スペクトル群）のレベルの最大値に基づいて、その最大値が所定値より小さい場合、その帯域は重要ではないと判定する。一方、その最大値が所定値以上である場合、制限部１３１は、その帯域は重要であると判定する。

そして、制限部１３１は、重要ではない帯域の正規化スペクトルNSのレベルを、符号化の次元数ごとに1本以上の割合で保持し、残りを0にする。即ち、重要ではない帯域の正規化スペクトルNSを、符号化の次元数ごとに1本以上の割合で有効にし、残りを無効にする。なお、有効にする正規化スペクトルは、例えば、符号化の次元数ごとの正規化スペクトルのうちの、レベルが高い方から順に1以上の正規化スペクトルである。制限部１３１は、出現確率の制限後の正規化スペクトルNS3を量子化部１３に供給する。

一方、制限部１３１は、符号列B''のビットレートが所定値以上である場合、正規化部１２より得られる所定の帯域ごとの正規化スペクトルNSをそのまま量子化部１３に供給する。また、制限部１３１は、出現確率の制限が行われたかどうかを示す制限情報CIを符号化部１３２と出力部１３３に供給する。

符号化部１３２は、量子化部１３から供給される正規化スペクトルNSの量子化値Qまたは正規化スペクトルNS3の量子化値Q3を符号化する。具体的には、符号化部７１は、制限部１３１から供給される制限情報CIが出現確率の制限が行われていないことを示す場合、量子化値Qを符号帳記憶部１６に供給することにより、符号帳記憶部１６から量子化値Qに対応する可変長符号Hを取得する。また、符号化部１３２は、制限情報CIが出現確率の制限が行われたことを示す場合、量子化値Q3を符号帳記憶部１３４に供給することにより、符号帳記憶部１３４から量子化値Q3に対応する可変長符号H3を取得する。

符号化部１３２は、図１の符号化部１４と同様に、可変長符号Hのビット数等に基づいてビット数Nを量子化部１３に供給するか、または、可変長符号H3のビット数等に基づいてビット数N3を量子化部１３に供給する。符号化部１３２は、ビット数Nが値NQ以下となったとき可変長符号Hを出力部１３３に供給し、ビット数N3が値NQ以下となったとき可変長符号H3を出力部１３３に供給する。

出力部１３３は、正規化部１２からの正規化係数F、量子化部１３からの正規化スペクトルNSの量子化情報Wまたは正規化スペクトルNS3の量子化情報W3、制限部１３１からの制限情報CI、および符号化部１３２からの可変長符号Hまたは可変長符号H3を多重化し、その結果得られる符号列B''を出力する。

符号帳記憶部１３４は、後述する学習装置により所定の学習用の時間信号の所定の量子化値の出現確率を0に制限して学習された、量子化値Q3として取り得る値と可変長符号とを対応付けた符号帳CB3（制限符号帳）を記憶する。符号帳記憶部１３４は、符号化部１３２から量子化値Q3が供給されると、符号帳CB3において、その量子化値Q3に対応付けられている可変長符号H3を読み出し、符号化部１３２に供給する。

[符号帳CB3の説明]
図１３は、量子化値Q3として取り得る値の例を示す図である。

図１３の例では、図４の場合と同様に符号化の次元が２次元であり、符号化対象とする2本のスペクトルの各量子化値Q3を、それぞれ、A,Bという。また、図１３の例では、図４の場合と同様に、量子化値A,Bの取り得る値は、それぞれ、-1,0,+1の3値である。

この場合、制限部１３１が、量子化値A,Bに対応する正規化スペクトルのいずれか一方のレベルを保持し、他方のレベルを0にすると、量子化値A,Bは、少なくとも一方が必ず0となる。従って、量子化値（A,B）のとり得る組み合わせは、(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1),(0,0)となり、(1,1),(1,-1),(-1,1),(-1,-1)の出現確率は0に制限される。即ち、量子化値AとBのエントリは、エントリ（５）乃至（９）の5個となる。

なお、符号化装置１３０は、量子化値（A,B）の組み合わせが(0,0)である場合に符号化を行わないようにすることもできる。この場合、量子化値AとBのエントリは、エントリ（５）乃至（８）の4個となる。

図１４は、符号帳CB3において、図１３のエントリ（５）乃至（９）のそれぞれに割り当てられる可変長符号の例を示す図である。

なお、図１４の例では、エントリ（５）乃至（８）の出現確率が略同一であり、エントリ（９）の出現確率が、他の出現確率より低いものとする。

この場合、例えば、図１４に示すように、エントリ（５）乃至（７）の量子化値には、それぞれ、2ビットの符号「00」、「01」、「10」が割り当てられ、エントリ（８）の量子化値には、3ビットの符号「110」が割り当てられる。また、エントリ（９）の量子化値には、3ビットの符号「111」が割り当てられる。

以上のように、図１４の符号帳CB3では、出現確率が最も低い量子化値を含む2つの量子化値には3ビットの符号が割り当てられるが、出現確率が最も高い量子化値には2ビットの符号が割り当てられる。これに対して、量子化値Q3が2次元固定長符号化される場合、固定長符号のビット数は、常に、5パターンを表現可能な3ビットとなる。従って、図１４の符号長CB3に基づいて可変長符号化が行われる場合、固定長符号化が行われる場合に比べて、符号化効率を向上させることができる。

また、図１４の符号帳では、図１０の符号帳に比べてエントリ数が少ないので、各量子化値に割り当てられる可変長符号の符号長は、図１０の符号帳に比べて短くなる。具体的には、図１４の符号帳では、出現確率が最も低い量子化値を含む2つの量子化値に割り当てられた符号長は3ビットであるが、図１０の符号帳では4ビットである。また、図１４の符号帳では、出現確率が最も高い量子化値に割り当てられた符号長は2ビットであるが、図１０の符号帳では3ビットである。従って、制限部１３１により出現確率が制限されると、符号化効率は向上する。

[符号化装置の処理の説明]
図１５は、図１２の符号化装置１３０の符号化処理を説明するフローチャートである。

図１５のステップＳ３１において、符号化装置１３０のスペクトル変換部１１は、外部から入力された時間信号Tに対して時間周波数変換を行い、時間信号TをスペクトルSに変換する。スペクトル変換部１１は、スペクトルSを正規化部１２に供給する。

ステップＳ３２において、正規化部１２は、所定の帯域ごとに、スペクトル変換部１１から供給されるスペクトルSから、そのスペクトルSの正規化係数Fを決定し、その正規化係数Fを用いてスペクトルSを正規化する。そして、正規化部１２は、その結果得られる正規化スペクトルNSを制限部１３１に供給し、正規化係数Fを出力部１３３に供給する。

ステップＳ３３において、制限部１３１は、予め設定された符号列B''のビットレートが所定値より小さいかどうかを判定する。ステップＳ３３で符号列B''のビットレートが所定値より小さいと判定された場合、ステップＳ３４において、制限部１３１は、出現確率の制限が行われたことを示す制限情報CIを出力部１３３に供給する。

ステップＳ３５において、制限部１３１は、正規化部１２から供給される所定の帯域ごとの正規化スペクトルNSのうちの、重要ではない帯域の正規化スペクトルNSの所定の量子化値の出現確率を0に制限する。そして、制限部１３１は、出現確率の制限後の正規化スペクトルNS3を量子化部１３に供給する。

ステップＳ３６において、量子化部１３は、量子化情報W3に基づいて、制限部１３１から供給される正規化スペクトルNS3を量子化し、その結果得られる量子化値Q3を符号化部１３２に供給する。このとき、量子化部１３は、符号化部１３２から量子化値Q3に対応してフィードバックされるビット数N3を取得し、そのビット数N3が所定値になるように量子化情報W3を調整する。量子化部１３は、調整後の量子化情報W3を出力部１３３に供給する。

ステップＳ３７において、符号化部１３２は、符号帳記憶部１３４に記憶されている符号帳CB3に基づいて、量子化部１３から供給される量子化値Q3を符号化する。そして、符号化部１３２は、その結果得られる可変長符号H3のビット数等に基づいてビット数N3を量子化部１３に供給し、ビット数N3が値NQ以下となったとき可変長符号H3を出力部１３３に供給する。

一方、ステップＳ３３で符号列B''のビットレートが所定値より小さくはないと判定された場合、即ち符号列B''のビットレートが所定値以上である場合、処理はステップＳ３８に進む。ステップＳ３８において、制限部１３１は、出現確率の制限が行われていないことを示す制限情報CIを出力部１３３に供給する。また、制限部１３１は、正規化部１２から供給される所定の帯域ごとの正規化スペクトルNSをそのまま量子化部１３に供給する。

ステップＳ３９において、量子化部１３は、量子化情報Wに基づいて、制限部１３１から供給される正規化スペクトルNSを量子化し、その結果得られる量子化値Qを符号化部１３２に供給する。このとき、量子化部１３は、符号化部１３２から量子化値Qに対応してフィードバックされるビット数Nを取得し、そのビット数Nが所定値になるように量子化情報Wを調整する。量子化部１３は、調整後の量子化情報Wを出力部１３３に供給する。

ステップＳ４０において、符号化部１３２は、符号帳記憶部１６に記憶されている符号帳CBに基づいて、量子化部１３から供給される量子化値Qを符号化する。そして、符号化部１３２は、その結果得られる可変長符号Hのビット数等に基づいてビット数Nを量子化部１３に供給し、ビット数Nが値NQ以下となったとき可変長符号Hを出力部１３３に供給する。

ステップＳ４１において、出力部１３３は、正規化部１２からの正規化係数F、量子化部１３からの量子化情報Wまたは量子化情報W3、制限部１３１からの制限情報CI、および符号化部１４からの可変長符号Hまたは可変長符号H3を多重化する。出力部１３３は、その結果得られる符号列B''を出力する。

[本技術の効果の説明]
図１６は、図１の符号化装置１０や図７の符号化装置７０において符号化される量子化値に対応する正規化スペクトルを示す図であり、図１７は、図１２の符号化装置１３０において符号化される量子化値に対応する正規化スペクトルを示す図である。

なお、図１６と図１７では、符号列のビットレートが、所定値（例えば、128kbps）より小さい16kbps，64kbps,32kbpsなどであるものとする。また、図１６と図１７のグラフでは、横軸が、正規化スペクトルのスペクトル番号を表し、縦軸は正規化スペクトルとノイズフロアの所定の帯域ごとの最大レベルであるゲインを表している。

図１６のＡや図１６のＣに示すように、図１の符号化装置１０や図７の符号化装置７０では、全帯域におけるゲインが比較的小さい場合、所定の帯域分の正規化スペクトルの量子化値が可変長符号化される。

しかしながら、図１６のＢに示すように、所定の帯域におけるゲインが比較的大きい場合、符号列のビットレート不足により、可変長符号化される量子化値に対応する帯域が削減され、量子化精度の悪化によりノイズフロアのレベルが大きくなる。

また、図１６のＡや図１６のＣの状態と、図１６のＢの状態が交互に発生すると、可変長符号化される量子化値に対応する帯域が変動し、視聴者は極めて違和感のあるノイズを感じる。

これに対して、図１７の符号化装置１３０では、図１７のＡ乃至図１７のＣに示すように、正規化スペクトルに対応する各帯域について重要であるかどうかが判定され、重要ではない帯域の正規化スペクトルに対してのみ量子化値の出現確率の制限が行われる。

これにより、図１７中上向きの矢印で示すように、重要ではない帯域の正規化スペクトルの量子化精度は悪化し、ノイズフロアのレベルが高くなるが、その正規化スペクトルの量子化値の符号化効率は向上する。

従って、図１７中下向きの矢印で示すように、符号化効率の向上によって発生した余剰ビットにより、重要な帯域の正規化スペクトルの量子化精度を向上させることができ、その正規化スペクトルのノイズフロアのレベルは低くなる。その結果、重要な帯域の音質を向上させることができる。

また、図１７のＢに示すように、所定の帯域におけるゲインが比較的大きい場合であっても、符号化効率の向上によって発生した余剰ビットにより、通常の帯域分の正規化スペクトルの量子化値を可変長符号化することができる。その結果、可変長符号化される量子化値に対応する帯域が変動せず、視聴者が極めて違和感のあるノイズを感じることを防止することができる。

以上のように、符号化装置１３０は、正規化スペクトルNSの所定の量子化値の出現確率を0に制限し、制限後の正規化スペクトルNS3の量子化値Q3を、符号帳CB3に基づいて符号化するので、符号化効率を向上させることができる。

なお、符号化装置１３０は、符号列B''のビットレートに基づいて出現確率の制限の有無を判定するのではなく、まず、制限を行わずに符号帳CB（制限なし符号帳）に基づいて符号化を行い、そのときのビット数Nが、符号化対象とする量子化値に対応する帯域を削減する必要があるほど多い場合、制限を行って符号化をやり直し、その結果を最終的な符号化結果としてもよい。

[復号装置の一実施の形態の構成例]
図１８は、図１２の符号化装置１３０から出力される符号列B''を復号する復号装置の構成例を示すブロック図である。

図１８に示す構成のうち、図２の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

図１８の復号装置１５０の構成は、受け取り部３１、復号部３２の代わりに、受け取り部１５１、復号部１５２が設けられている点、および符号帳記憶部１５３が新たに設けられている点が図２の構成と異なる。

復号装置１５０の受け取り部１５１は、図１２の符号化装置１３０から出力された符号列B’’を受け取る。受け取り部１５１は、その符号列B''を、可変長符号Hまたは可変長符号H3、制限情報CI、量子化情報Wまたは量子化情報W3、および正規化係数Fに分解する。受け取り部１５１は、可変長符号Hまたは可変長符号H3と制限情報CIを復号部１５２に供給し、量子化情報Wまたは量子化情報W3を逆量子化部３３に供給し、正規化係数Fを逆正規化部３４に供給する。

復号部１５２は、受け取り部１５１から供給される制限情報CIに基づいて、可変長符号Hまたは可変長符号H3を復号する。具体的には、復号部１５２は、制限情報CIが、制限が行われていないことを示す情報である場合、復号部１５２は、可変長符号Hを符号帳記憶部３６に供給することにより、可変長符号Hに対応する量子化値Qを取得し、復号結果とする。一方、制限情報CIが、制限が行われたことを示す情報である場合、復号部１５２は、可変長符号H3を符号帳記憶部１５３に供給することにより、可変長符号H3に対応する量子化値Q3を取得し、復号結果とする。復号部１５２は、復号結果である量子化値Qまたは量子化値Q3を逆量子化部３３に供給する。

符号帳記憶部１５３は、図１２の符号帳記憶部１３４に記憶されている符号帳CB3と同一の符号帳CB3を記憶する。符号帳記憶部１５３は、復号部１５２から可変長符号H3が供給されると、符号帳CB3において、その可変長符号H3に対応付けられている量子化値Q3を読み出し、復号部１５２に供給する。

なお、復号装置１５０における、量子化値Qまたは量子化値Q3の逆量子化結果である正規化スペクトルNS、正規化スペクトルNSの逆正規化結果である周波数スペクトルS、周波数スペクトルSの周波数時間変換結果である時間信号Tは、量子化に伴う誤差を含むため、符号化装置１３０における正規化スペクトルNS、周波数スペクトルS、時間信号Tと完全には一致しない。

[復号装置の処理の説明]
図１９は、図１８の復号装置１５０の復号処理を説明するフローチャートである。

図１９のステップＳ５０において、復号装置１５０の受け取り部１５１は、図１２の符号化装置１３０から出力された符号列B’’を受け取る。

ステップＳ５１において、受け取り部１５１は、符号列B''を、可変長符号Hまたは可変長符号H3、制限情報CI、量子化情報Wまたは量子化情報W3、および正規化係数Fに分解する。受け取り部１５１は、可変長符号Hまたは可変長符号H3と制限情報CIを復号部１５２に供給し、量子化情報Wまたは量子化情報W3を逆量子化部３３に供給し、正規化係数Fを逆正規化部３４に供給する。

ステップＳ５２において、復号部１５２は、受け取り部１５１から供給される制限情報CIが、制限が行われていることを示しているかどうかを判定する。

ステップＳ５２で、制限情報CIが、制限が行われていることを示していると判定された場合、ステップＳ５３において、復号部１５２は、符号帳記憶部１５３に記憶されている符号帳CB3に基づいて、可変長符号H3を復号する。復号部１５２は、復号結果である量子化値Q3を逆量子化部３３に供給し、処理をステップＳ５５に進める。

一方、ステップＳ５２で、制限情報CIが、制限が行われていることを示していないと判定された場合、ステップＳ５４において、復号部１５２は、符号帳記憶部３６に記憶されている符号帳CBに基づいて、可変長符号Hを復号する。復号部１５２は、復号結果である量子化値Qを逆量子化部３３に供給し、処理をステップＳ５５に進める。

ステップＳ５５において、逆量子化部３３は、復号部１５２から供給される量子化値Qを、受け取り部１５１から供給される量子化情報Wに基づいて逆量子化するか、または、復号部１５２から供給される量子化値Q3を、受け取り部１５１から供給される量子化情報W3に基づいて逆量子化する。逆量子化部３３は、逆量子化の結果得られる正規化スペクトルNSを逆正規化部３４に供給する。

ステップＳ５６において、逆正規化部３４は、受け取り部１５１から供給される正規化係数Fを用いて、逆量子化部３３から供給される正規化スペクトルNSを所定の帯域ごとに逆正規化し、その結果得られる周波数スペクトルSを逆スペクトル変換部３５に供給する。

ステップＳ５７において、逆スペクトル変換部３５は、逆正規化部３４から供給される周波数スペクトルSを周波数時間変換して、時間信号Tにし、出力する。

以上のように、復号装置１５０は、符号帳CB3に基づいて可変長符号H3を復号するので、正規化スペクトルNSの所定の量子化値の出現確率を0に制限することにより符号化効率を向上させた可変長符号H3を復号することができる。

[学習装置の構成例]
図２０は、符号帳CBと符号帳CB3を学習する学習装置の構成例を示すブロック図である。

図２０に示す構成のうち、図３の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

図２０の学習装置１７０の構成は、量子化部５３、符号化部５４、出現確率計算部５５、ハフマン符号生成部５６の代わりに、量子化部１７２、符号化部１７３、出現確率計算部１７４、ハフマン符号生成部１７５が設けられている点、および制限部１７１が新たに設けられている点が図３の構成と異なる。

学習装置１７０の制限部１７１は、正規化部５２により得られる所定の帯域ごとの正規化スペクトルNS'をそのまま量子化部１７２に供給する。また、制限部１７１は、図１２の制限部１３１と同様に、正規化部５２により得られる所定の帯域ごとの正規化スペクトルNS'のうちの、重要ではない帯域の正規化スペクトルNS'の所定の量子化値の出現確率を0に制限する。そして、制限部１７１は、制限後の正規化スペクトルNS3'を量子化部１７２に供給する。

量子化部１７２は、図３の量子化部５３と同様に、量子化情報W’に基づいて、制限部１７１から供給される正規化スペクトルNS'を量子化し、その結果得られる量子化値Q'を符号化部１７３に供給する。このとき、量子化部１７２は、量子化部５３と同様に、符号化部１７３から量子化値Q'に対応してフィードバックされるビット数N'を取得し、そのビット数N'が所定値になるように量子化情報W'を調整する。量子化部１７２は、最終的な量子化値Q'を出現確率計算部１７４に供給する。

また、量子化部１７２は、正規化スペクトルNS3'についても同様に、量子化情報W3’に基づいて正規化スペクトルNS3'を量子化し、その結果得られる量子化値Q3'を符号化部１７３に供給する。このとき、量子化部１７２は、符号化部１７３から量子化値Q3'に対応してフィードバックされるビット数N3'を取得し、そのビット数N3'が所定値になるように量子化情報W3'を調整する。量子化部１７２は、最終的な量子化値Q3'を出現確率計算部１７４に供給する。

符号化部１７３は、量子化部１７２から供給される量子化値Q'と量子化値Q3'を固定長符号化する。符号化部１７３は、ビット数N'として、量子化値Q'の固定長符号のビット数NH’、量子化情報W'のビット数NW’、および正規化係数F’のビット数NF’を加算した値を計算し、量子化部１７２に供給する。同様に、符号化部１７３は、ビット数N3'として、量子化値Q3'の固定長符号のビット数NH3'、量子化情報W3'のビット数NW3'、およびビット数NF’を加算した値を計算し、量子化部１７２に供給する。

これにより、量子化部１７２は、ビット数N'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下となるように量子化情報W'を調整し、ビット数N3'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下となるように量子化情報W3'を調整する。

出現確率計算部１７４は、量子化部１７２から供給される量子化値Q'に基づいて、量子化値Q'（量子化値Q）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。出現確率計算部１７４は、全時間信号T'におけるエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率Pとして、ハフマン符号生成部１７５に供給する。

また、出現確率計算部１７４は、量子化部１７２から供給される量子化値Q3'に基づいて、量子化値Q3'（量子化値Q3）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。出現確率計算部１７４は、全時間信号T'におけるエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率P3として、ハフマン符号生成部１７５に供給する。なお、図１３で説明したように、出現確率P3に対応するエントリ数は、出現確率Pに対応するエントリ数より少ない。

ハフマン符号生成部１７５は、出現確率計算部１７４から供給される各エントリの出現確率Pに基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率Pが低いほど長い符号長の可変長符号を割り当てる。ハフマン符号生成部１７５は、各量子化値と、その量子化値に割り当てられた可変長符号を対応付けた符号帳CBを作成する。この符号帳CBが、図１２の符号帳記憶部１６と図１８の符号帳記憶部３６に記憶される。

また、ハフマン符号生成部１７５は、出現確率計算部１７４から供給される各エントリの出現確率P3に基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率P3が低いほど長い符号長の可変長符号を割り当てる。ハフマン符号生成部１７５は、各量子化値と、その量子化値に割り当てられた可変長符号を対応付けた符号帳CB3を作成する。この符号帳CB3は、エントリ数が符号帳CBに比べて少ない符号帳であり、図１２の符号帳記憶部１３４と図１８の符号帳記憶部１５３に記憶される。

[学習装置の処理の説明]
図２０の学習装置１７０の符号帳CBの作成処理は、正規化部５２により得られる正規化スペクトルNS'が制限部１７１を介して量子化部１７２に供給される点を除いて、図６の作成処理と同様であるので、符号帳CB3の作成処理についてのみ説明する。

図２１は、学習装置１７０の符号帳CB3の作成処理を説明するフローチャートである。

図２１のステップＳ７１乃至Ｓ７３は、図６のステップＳ１１乃至Ｓ１３の処理と同様であるので、説明は省略する。

ステップＳ７４において、制限部１７１は、正規化部５２から供給される所定の帯域ごとの正規化スペクトルNS'のうちの、重要ではない帯域の正規化スペクトルNS'の所定の量子化値の出現確率を0に制限する。そして、制限部１７１は、制限後の正規化スペクトルNS3'を量子化部１７２に供給する。

ステップＳ７５において、量子化部１７２は、量子化情報W3'に基づいて、制限部１７１から供給される正規化スペクトルNS3'を量子化し、その結果得られる量子化値Q3'を符号化部１７３に供給する。

ステップＳ７６において、符号化部１７３は、量子化部１７２から供給される量子化値Q3'を固定長符号化する。符号化部１７３は、ビット数N3'として、固定長符号のビット数NH3'、量子化情報W3'のビット数NW3'、および正規化係数F3'のビット数NF3'を加算した値を計算し、量子化部１７２に供給する。

ステップＳ７７において、ビット数N3'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下であるかどうかを判定する。ステップＳ７７で、ビット数N3'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下ではないと判定された場合、量子化部１７２は、量子化情報W3'を変更する。そして、処理はステップＳ７５に戻り、ビット数N3'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下となるまで、ステップＳ７５乃至Ｓ７７の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ７７で、ビット数N3'が、設定された符号列のビットレートに対応する値以下であると判定された場合、量子化部１７２は、量子化値Q3'を出現確率計算部１７４に供給する。

そして、ステップＳ７８において、出現確率計算部１７４は、量子化部１７２から供給される量子化値Q3'に基づいて、量子化値Q3'（量子化値Q3）として取り得る値をエントリとして、エントリごとの出現回数をカウントする。

ステップＳ７９において、学習装置１７０は、全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしたかどうかを判定する。ステップＳ７９でまだ全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしていないと判定された場合、処理はステップＳ７２に戻り、ステップＳ７２乃至Ｓ７９の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ７９で、全時間信号T'についてエントリごとの出現回数をカウントしたと判定された場合、出現確率計算部１７４は、全時間信号T'についてのエントリごとの出現回数を、各エントリの出現確率P3として、ハフマン符号生成部１７５に供給する。

そして、ステップＳ８０において、ハフマン符号生成部１７５は、出現確率計算部１７４から供給される各エントリの出現確率P3に基づいて、各エントリである量子化値に対して、出現確率P3が低いほど長い符号長の可変長符号を割り当てる。

ステップＳ８１において、ハフマン符号生成部１７５は、各量子化値と、その量子化値に割り当てられた可変長符号を対応付けた符号帳CB3を作成する。この符号帳CB3が、符号帳記憶部１３４（図１２）と符号帳記憶部１５３（図１８）に記憶される。

なお、符号帳CB3の学習に用いられる学習用の時間信号と、符号帳CBの学習に用いられる学習用の時間信号は、異なっていていてもよい。

また、本技術は、音響信号以外の信号を処理対象とする符号化装置や復号装置にも適用することができる。

[本技術を適用したコンピュータの説明]
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図２２は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。

バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。

入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

また、本技術は、以下のような構成もとることができる。

（１）
信号の所定の量子化値の出現確率を０に制限する制限部と、
前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された、前記信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて、前記制限部により制限された前記信号の量子化値を符号化する符号化部と
を備える符号化装置。
（２）
前記符号化部による符号化の結果得られる符号を出力する出力部
をさらに備え、
前記制限部は、前記信号のビットレートが所定値より小さい場合、前記信号の前記所定の量子化値の出現確率を０に制限し、
前記出力部は、前記符号と、前記制限部により制限が行われたかどうかを示す制限情報とを出力する
前記（１）に記載の符号化装置。
（３）
前記符号化部による符号化の結果得られる符号を出力する出力部
をさらに備え、
前記符号化部は、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて、前記制限部により制限されていない前記信号の量子化値を符号化し、
前記制限部は、前記符号化部により符号化された、前記制限部により制限されていない前記信号の量子化値の符号量が多い場合、前記信号の前記所定の量子化値の出現確率を０に制限し、
前記符号化部は、前記制限符号帳に基づいて前記制限部により制限された前記信号の量子化値を符号化し、その結果得られる符号を最終的な符号とし、
前記出力部は、前記最終的な符号と、前記制限部により制限が行われたかどうかを示す制限情報とを出力する
前記（１）に記載の符号化装置。
（４）
前記符号化部による符号化の結果得られる符号を出力する出力部
をさらに備え、
前記制限部は、前記信号のスペクトル群のレベルが所定値より小さい場合、その信号のスペクトル群の前記所定の量子化値の出現確率を０に制限し、
前記出力部は、前記符号と、前記制限部により制限が行われたかどうかを示す制限情報とを出力する
前記（１）に記載の符号化装置。
（５）
前記制限部は、前記信号のスペクトル群のうちの所定のスペクトルを有効にし、残りのスペクトルを無効にすることにより、その信号のスペクトル群の前記所定の量子化値の出現確率を０に制限する
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の符号化装置。
（６）
前記制限部は、前記残りのスペクトルのレベルを０にすることにより、前記残りのスペクトルを無効にする
前記（５）に記載の符号化装置。
（７）
前記所定のスペクトルは、前記スペクトル群のスペクトルのうちの、レベルが高い方から順に１以上のスペクトルである
前記（５）に記載の符号化装置。
（８）
符号化装置が、
信号の所定の量子化値の出現確率を０に制限する制限ステップと、
前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された、前記信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて、前記制限ステップの処理により制限された前記信号の量子化値を符号化する符号化ステップと
を含む符号化方法。
（９）
コンピュータを、
信号の所定の量子化値の出現確率を０に制限する制限部と、
前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された、前記信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて、前記制限部により制限された前記信号の量子化値を符号化する符号化部と
して機能させるためのプログラム。
（１０）
所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を受け取る受け取り部と、
前記受け取り部により受け取られた前記量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号する復号部と
を備える復号装置。
（１１）
前記受け取り部は、前記制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値と、前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とを受け取り、
前記復号部は、前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号する
前記（１０）に記載の復号装置。
（１２）
復号装置が、
所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を受け取る受け取りステップと、
前記受け取りステップの処理により受け取られた前記量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号する復号ステップと
を含む復号方法。
（１３）
コンピュータを、
所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を受け取る受け取り部と、
前記受け取り部により受け取られた前記量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号する復号部と
して機能させるためのプログラム。

１３０ 符号化装置， １３１ 制限部， １３２ 符号化部， １３３ 出力部， １５０ 復号装置， １５１ 受け取り部， １５２ 復号部

Claims (3)

1. 所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値、または、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記信号の量子化値と、前記符号化の際に前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とを受け取る受け取り部と、
   前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号し、前記制限情報が、前記制限が行われていないことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限されていない前記信号の量子化値を、前記制限なし符号帳に基づいて復号する復号部と
   を備える復号装置。
2. 復号装置が、
   所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値、または、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記信号の量子化値と、前記符号化の際に前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とを受け取る受け取りステップと、
   前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、前記受け取りステップの処理により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号し、前記制限情報が、前記制限が行われていないことを示す場合、前記受け取りステップの処理により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限されていない前記信号の量子化値を、前記制限なし符号帳に基づいて復号する復号ステップと
   を含む復号方法。
3. コンピュータを、
   所定の量子化値の出現確率が０に制限された、符号化対象の信号に対応する学習用の信号の、前記所定の量子化値以外の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値、または、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記学習用の信号の複数の量子化値のそれぞれに対して、出現確率が低いほど長い符号長の可変長符号が割り当てられた符号帳である制限なし符号帳に基づいて符号化された、前記所定の量子化値の出現確率が制限されていない前記信号の量子化値と、前記符号化の際に前記制限が行われたかどうかを示す制限情報とを受け取る受け取り部と、
   前記制限情報が、前記制限が行われたことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限された前記信号の量子化値を、前記制限符号帳に基づいて復号し、前記制限情報が、前記制限が行われていないことを示す場合、前記受け取り部により受け取られた前記所定の量子化値の出現確率が０に制限されていない前記信号の量子化値を、前記制限なし符号帳に基づいて復号する復号部と
   して機能させるためのプログラム。

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