JP2890523B2

JP2890523B2 - 適応変換符号化の方法及び装置

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Publication number: JP2890523B2
Application number: JP24551689A
Authority: JP
Inventors: 昭彦杉山
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH03107221A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、音声／音楽等の信号の帯域圧縮技術、特に
時間領域で得られる入力信号を他の領域に線形変換して
から行なう帯域圧縮技術に関する。

（従来の技術）限られた伝送容量の回線を使用して、音声／音楽等の
信号に含まれる情報を効率良く伝送するために、その情
報量を減少させることを帯域圧縮といい、主として適応
差分パルス符号変調［ADPCM］（ディジタル・コーディ
ング・オブ・ウェーブフォームズ、（Digital Coding o
f Waveforms）、プレンティス・ホール社（Prentice-Ha
ll）、1984年、308ページ参照；以下、「文献１」）と
適応変換符号化［ATC］（アイイーイーイー・トランザ
クションズ・オン・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTI
ONS ON ASSP）27巻１号、1979年、89-95ページ参照；以
下、「文献２」）が知られている。以下に、ATCの概要
を文献２に従って簡単に説明する。

第６図は、ATCの一構成例を示したブロック図であ
る。線形変換、ビット配分、量子化からなる符号化器で
は、入力信号が入力端子１を経て線形変換回路３に供給
される。入力端子１には一般に離散的な値が供給され、
線形変換回路３で予め定められた整数Ｎに等しい入力サ
ンプルを単位としたＮ点離散線形変換が施される。Ｎは
ブロック長と呼ばれる。このＮ点離散線形変換として
は、ウォルシュ−アダマール変換（WAT）、離散フーリ
エ変換（DFT）、離散コサイン変換（DCT）、KL変換（KL
T）等が用いられる。線形変換回路３の出力である総数
Ｎの変換係数は後述するビット配分に従って量子化器４
でそれぞれ量子化され、多重化回路５へ供給される。量
子化器４内にはブロック長Ｎに等しい数の量子化器が含
まれており、各変換係数はそれぞれ専用の量子化器で量
子化される。ビット配分回路６では、変換係数の振幅に
対応した量子化ビット割当てを計算し、量子化器４へ供
給する。多重化回路５では、量子化器４から供給される
量子化された変換係数とビット配分回路６から供給され
るビット配分に用いた情報を多重化し、伝送路12に送出
する。

ビット配分、逆量子化、線形逆変換からなる復号化器
では、伝送路12からの多重化信号が分離回路13で分離さ
れ、量子化器４からの信号は逆量子化器14に、ビット配
分回路６からの信号は、ビット配分回路15へ供給され
る。ビット配分回路15では符号化器のビット配分回路６
と全く同様な方法で、各変換係数に対するビット配分が
決定される。逆量子化器14で、ビット配分回路15で決定
されたビット配分に従って逆量子化された変換係数は、
線形逆変換回路16で再び総数Ｎの時間領域の信号サンプ
ルに変換され、出力端子18に供給される。

ビット配分回路における配分方法には、いくつかの種
類があるが、ここでは文献２に述べられている方法を第
７図（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この方法は、
復号化器において逆量子化したときの量子化二乗誤差が
最小になるようにするもので、ビット配分に関する補助
情報量を削減するために変換係数を１度間引き、続いて
補間した値を用いてビット数の最適化を行なう。第６図
に示されるビット配分回路Ｉは、第７図（ａ）に示すよ
うに構成される。第６図の線形変換回路３で得られた変
換係数は、第７図（ａ）の入力端子41を経て、間引き回
路42に供給される。間引き回路42では、Ｎ個の変換係数
をそれぞれ二乗し、整数値Ｍ毎（ＭはＮの約数）の平均
値を代表値として1/Mの間引きを行なう。得られたＬ＝N
/Mのサンプル値は量子化器43でそれぞれ量子化され、出
力端子44と逆量子化器45へ供給される。量子化器43、逆
量子化器45は省略される場合もある。補間回路46におい
ては、２を底とする対数をとった後、対数領域でＭ倍の
線形補間が行なわれる。補間された信号を用いて第６図
の量子化器４におけるビット配分が、次式によりビット
数最適化回路47で行なわれる。

ここに、R_iはｉ番目の変換係数に対する割当てビット
数、は１変換係数当りの平均割当てビット数、σ_ｉ ^２
は補間回路46における補間で近似的に復元されたｉ番目
変換係数の二乗値である。結果は出力端子48へ伝達さ
れ、量子化器４に供給される。式（１）を用いてビット
配分を行なうことにより、量子化二乗誤差を最小にでき
ることがアイイーイーイー・トランザクションズ・オン
・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTIONS ON ASSP）25
巻４号、1977年、299-309ページ参照；（以下「文献
３」）に示されている。出力端子44で得られた間引かれ
た信号は、第６図の多重化回路５を経て補助情報として
伝送路12へ送出される。一方、第６図のビット配分回路
15は第７図（ｂ）に示すように構成される。第６図の分
離回路13からの信号は入力端子49を経て補間回路46に供
給される。符号化器内のビット配分回路６が量子化器43
及び逆量子化器45を有する場合には、復号化器内のビッ
ト配分回路15も対応して逆量子化器45を有する。補間回
路46、ビット数最適化回路47では、既に説明した符号化
器内の前記補間回路46、ビット数最適化回路47と全く同
様な補間及びビット数最適化が行なわれる。従って、第
７図（ａ）の出力端子48と第７図（ｂ）の出力端子50に
は、全く等しいビット配分のための信号が得られ、符号
化器側と復号化器側で対応のとれた量子化／逆量子化が
行なわれる。

これまでの説明では、ビット配分回路６から多重化回
路５へ補助情報として供給される信号は第７図（ａ）の
出力端子44で得られる間引かれた変換係数の二乗値とし
てきた。しかし、この信号を復号化器へ伝送する目的
は、ビット配分に利用される変換係数の概略値を符号化
器と復号化器で共有することである。このための補助情
報の伝送方法として、間引かれた変換係数の二乗値以外
にも、PARCOR係数、ADPCM及びベクトル量子化による方
法等が知られている。

符号化器において、第６図の線形変換回路３の出力に
振幅が入力信号のパワーに依存しない変換係数を求める
目的で、入力信号を正規化することもできる。この場合
は、第８図に示すように入力信号は正規化回路２を経て
正規化された後、線形変換回路３へ供給される。復号化
器では、線形逆変換回路16の出力は逆正規化回路17で正
規化回路２と反対の処理を施されてから、出力端子18へ
伝達される。正規化に用いた規準値は多重化回路５で量
子化器４、ビット配分回路６からの信号と多重化され、
伝送路12を経て復号化器へ伝達される。復号化器側では
分離回路13で逆量子化器14、ビット配分回路15へ供給さ
れる信号と分離された後、逆正規化回路17へ伝達され
る。第９図（ａ）、（ｂ）に、正規化回路２及び逆正規
化回路17の構成をそれぞれ示す。第９図（ａ）の入力端
子61には、第８図の入力端子１から入力信号サンプルが
供給される。入力信号サンプルはバッファ62に一時蓄積
された後、Ｎサンプル毎にまとめて乗算器63でスケーリ
ングを施され、出力端子65へ供給される。出力端子65か
らの出力信号は、第８図の線形変換回路３へ供給され
る。乗算器63の乗数は、入力サンプルの電力の１ブロッ
ク分の平均値の逆数である。この値は、平均零の入力信
号に対しては分散の逆数となり、分散計算回路64にて求
められた分散値から計算することができる。分散計算回
路64にて求められた分散値は乗算器63で入力サンプルの
正規化に使用されると同時に、出力端子66を経て第８図
の多重化回路５へ供給され、多重化の後、補助情報とし
て復号化器へ伝達される。一方、第９図（ｂ）の逆正規
化回路では、第８図の線形逆変換回路16からの信号が入
力端子67を経て乗算器68に供給される。乗算器68では入
力端子69を経て得られた分散値を用いて出力信号を逆正
規化し、バッファ70に蓄積する。入力端子69に得られる
分散値は、第８図の多重化回路５、伝送路12及び分離回
路13を経て、符号化器から伝達される。バッファ70はＮ
個の復号化サンプル値を順に、出力端子71を経て第８図
の出力端子18に伝達する。

（発明が解決しようとする課題）ブロック数Ｎは第６図及び第８図に示した線形変換回
路３及び線形逆変換回路16で行なわれる演算の分解能に
影響し、Ｎが大きいほど分解能が高くなり符号化復号化
による誤差が減少する。また、ビット配分に関する補助
情報は一定時間に含まれるブロック数に反比例し、Ｎが
大きいほど補助情報量は削減される。これは、一定の伝
送容量に対してより多くの主情報を送ることができるこ
とを意味し、符号化品質向上につながる。一方、非定常
信号に対しては、必ずしも大きなＮが少ない誤差を与え
るとは限らない。同一ブロック内の入力サンプルに対し
ては同一の処理がなされるが、ブロックが長いと非定常
信号は同一ブロック内でその特性が変化してしまう可能
性があるからである。従って、非定常性の強い信号に対
しては、小さいブロック長Ｎで入力信号の性質の変化に
追随するような符号化を行なった方が良い。一方、ブロ
ック長Ｎが大きいほど符号化遅延時間が増し、通信等の
ように符号化復号化による誤差よりも即時性が重要とな
る応用には短いブロック長が望ましい。従来のATCで
は、ブロック長Ｎが固定されていたために、前記の分解
能と入力信号の性質の変化への追従という相反する要求
に答えることができなかった。さらに、符号化遅延を重
視する応用と、符号化復号化誤差を重視する応用の両方
に対応することはできなかった。

本発明の目的は、遅延時間より符号化復号化による誤
差が重要な場合には、分解能と入力信号の性質の変化へ
の追従という相反する要求を満足しつつ、補助情報量を
圧縮して符号化品質を向上でき、符号化遅延時間が重要
となる場合には、短いブロック長で符号化して符号化遅
延を最小にできる、適応変換符号化の方法及び装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、ブロック長が指定されている場合には該指
定されたブロック長で符号化を行ない、それ以外の場合
には、複数のブロック長、該複数のブロック長の内で最
大の数に等しい入力サンプルを単位として独立に符号化
し、符号化された信号及び付随する情報をそれぞれ独立
に記憶すると同時に符号化された信号を前記符号化に対
応したブロック長で独立に復号化し、該復号化された信
号と前記入力信号を用いてそれぞれのブロック長に対応
した複数の誤差を求め、該複数の誤差を比較して最小の
誤差を与える最適ブロック長を決定し、該最適ブロック
長に対応した前記記憶された符号化信号及び付随する情
報を選択し、前記最適ブロック長と共に伝送／蓄積する
ことを特徴とする。

また本発明は、ブロック長が指定されている場合には
該指定されたブロック長で符号化を行ない、それ以外の
場合には、入力信号サンプルをバッファに蓄積し、一組
の予め定められた数のうちの一つをブロック長として該
定められた数のうちで最大の数に等しい入力サンプルを
単位とした符号化を行ない、さらに符号化出力に対して
復号化を行ない、得られた復号化出力と前記入力信号サ
ンプルとを用いて誤差を求めて記憶装置に格納し、以下
の操作を前記符号化器と復号化器を時分割多重使用して
前記１組の予め定められた数全部に対して行ない、前記
記憶装置に格納された誤差を比較し、前記一組の予め定
められた数のうちで最小の前記誤差を与える最適ブロッ
ク長を決定し、該最適ブロック長に対応した前記符号化
信号及び付随する情報を選択し、前記最適ブロック長と
共に伝送／蓄積することを特徴とする。

さらに本発明は、複数のブロック長で該複数のブロッ
ク長のうちで最大の数に等しい入力サンプルを単位とし
て独立に符号化するための複数の符号化器と、符号化さ
れた信号及び付随する情報をそれぞれ独立に格納する記
憶装置と、同時に前記符号化器で符号化された信号を符
号化に対応したブロック長で独立に復号化する複数の復
号化器と、該復号化器で復号化された信号と前記入力信
号を用いてそれぞれのブロック長に対応した複数の誤差
を求める誤差計算回路と、該複数の誤差を比較して最大
の誤差を与える最適ブロック長を決定する誤差比較回路
と、該最適ブロック長に対応した前記符号化信号及び付
随する情報を前記記憶装置から選択する第１のセレクタ
と、該選択された符号化信号及び付随する情報と前記最
適ブロック長を多重化する第１の多重化回路と、前記複
数の符号化器の出力を入力とし、ブロック長を指定する
指定信号で制御される第２のセレクタと、該第２のセレ
クタの出力と前記指定信号を多重化する第２の多重化回
路と、前記第１と第２の多重化回路出力を前記指定信号
で切換えて伝送／蓄積するための第３のセレクタを少な
くとも具備することを特徴とする。

また本発明は、入力サンプルを蓄積するバッファと、
１組の予め定められた数のうちの一つをブロック長とし
て該定められた数のうちの最大の数に等しい入力サンプ
ルを単位とした符号化を行なう符号化器と、符号化出力
を復号化する復号化器と、該復号化器の出力と前記入力
信号サンプルとを用いて誤差を求める誤差計算回路と、
該誤差を格納する記憶装置と、該記憶装置に格納された
値を比較して前記１組の予め定められた数のうちで最小
の前記誤差を与える数を最適ブロック長として出力する
誤差比較回路と、前記１組の予め定められた数全てに対
応する符号化信号及び付随する情報を順に受けて記憶
し、最適ブロック長に従って選択・多重化して伝送／蓄
積する選択・多重化回路とを具備することを特徴とす
る。

（作用）本発明の適応変換符号化の方法及び装置は、切替スイ
ッチを設け、遅延時間より符号化復号化による誤差が重
要な場合には、ブロック長Ｎを可変として分解能と入力
信号の性質の変化への追従という相反する要求を満足し
つつ、補助情報量を圧縮して符号化品質を向上させ、符
号化遅延時間が重要となる場合には、スイッチを切替え
て指定した短いブロック長で符号化し、符号化遅延を最
小にする。

（実施例）次に図面を参照して本発明について詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
同図においては、ブロック長が指定されたときには該ブ
ロック長を用いて符号化し、それ以外の場合はｎ個の符
号化器100₁、100₂……100_n（ｎは整数）を同時に使用し
て互に異なったブロック長N₁、N₂、……N_nを用いて符号
化を行ない、それぞれの符号化信号に対する符号化復号
化誤差を計算して、最小の誤差を与える符号化信号を選
択して伝送路に送出する。このために、符号化器内にｎ
個の復号化器102₁、102₂……102_n、複数のブロック長に
対する誤差を計算し記憶するための誤差計算回路103、
最小の誤差を与える最適ブロック長を決定するための誤
差比較回路104、各ブロック長に対応する符号化信号及
びビット配分に関する補助情報情報を記憶する記憶装置
101、該記憶装置から最適ブロック長に対応した値を選
択するセレクタ105、最適ブロック長と符号化信号及び
ビット配分に関する補助情報情報を多重化する多重化回
路106が備えられている。

入力端子１で得られた入力信号サンプルは、ｎ個の符
号化器100₁、100₂……100_nに同時に供給される。それぞ
れの符号化器では互に異なったブロック長N₁、N₂、……
N_nを用いて符号化が行なわれ、符号化出力及びビット配
分関連等の補助情報は記憶装置101に供給され、それぞ
れ独立に記憶される。一方、符号化出力は、ｎ個の復号
化器102₁、102₂……102_nにも同時に供給される。それぞ
れの復号化器では符号化で用いたブロック長N₁、N₂、…
…N_nを用いて復号化が行なわれ、復号化出力は誤差計算
回路103に伝達される。誤差計算回路103では、ｎ個の復
号化器102₁、102₂……102_nから供給された復号化信号と
入力端子１から供給された入力信号を用いてブロック長
N₁、N₂、……N_nに対応した符号化復号化による誤差s_d(N
₁)、s_d(N₂)……s_d(N_n)が計算される。誤差s_dの計算は、
例えば、符号化前の信号s_iと復号化後の信号s_qを用い
て、次式に従って行なうことができる。

s_d＝s_i ²／（s_i ²−s_q ²…… （２）但し、N₁＜N₂……＜N_nで、通常2Ni＝N_i+1（１≦ｉ＜
ｎ）とする。ブロック長N₁、N₂、……N_nに対する誤差s_d
(N₁）、s_d(N₂）、……s_d(N_n）は同時に誤差比較回路104
へ供給され、最小の誤差s_dminを与える最適ブロック長N
_mが検出され、セレクタ105と多重化回路106へ供給され
る。N_mは、量子化されてから多重化回路106に伝達され
る場合もある。セレクタ105では、誤差比較回路104から
伝達された最適ブロック長N_mを用いて、これに対応した
符号化出力及びビット配分関連等の補助情報を記憶装置
101から選択し、多重化回路106に供給する。多重化回路
106では最適ブロック長N_m、これに対応した符号化出力
及びビット配分関連等の補助情報を多重化し、セレクタ
111に供給する。

一方、ｎ個の符号化器100₁、100₂……100_nの出力はさ
らに、セレクタ109にも同時に供給される。セレクタ109
は入力端子108に供給されるブロック長を指定する指定
信号に対応して符号化器100₁、100₂……100_nのいずれか
の出力を選択し、多重化回路110に伝達する。多重化回
路110には前記指定信号も供給されており、セレクタ109
の出力と前記指定信号が多重化されて、セレクタ111に
供給される。セレクタ111は、前記指定信号によって多
重化回路110の出力と多重化回路106のいずれかを選択
し、出力端子107を経て伝送／蓄積のために送出する。
入力端子108に前記指定信号が供給されているときに
は、常にセレクタ111は多重化回路110の出力端子を、入
力端子108に前記指定信号が供給されていないときに
は、多重化回路106の出力を選択する。すなわち、入力
端子108に前記指定信号が供給されているときには、最
適ブロック長で符号化された信号の代りに指定されたブ
ロック長で符号化された信号が伝送／蓄積されることに
なる。次に、第２図を参照して実際の最適ブロック長選
択の手続について、ｎ種類のブロック長から最適ブロッ
ク長を決定する場合を例にとって説明する。ここでは説
明を簡単にするために、第２図に示したようにｎ＝３
（３通りのブロック長から最適ブロック長を選択する）
と仮定する。

符号化器が動作を開始した時点の時刻をｔ＝０とす
る。また、３個の符号化器100₁、100₂、100₃及び復号化
器102₁、102₂、102₃がそれぞれブロック長N₁、N₂、N
₃（N₃＝２N₂＝４N₁）に対応する。入力信号サンプルは
３個の符号化器100₁、100₂、100₃に同時に伝達される。
まず、時刻N₁Ｔ（Ｔはサンプリング周期）においては、
符号化器100₁が符号化を行ない、符号化結果及びビット
配分等に関する補助情報を記憶装置101に格納する。時
刻N₂Ｔ＝２N₁Ｔには、２個の符号化器100₁と100₂が同時
に符号化を行ない、符号化結果及びビット配分等に関す
る補助情報をそれぞれ記憶装置101に格納する。さら
に、時刻（N₁＋N₂）Ｔには、符号化器100₁が符号化を行
ない、符号化結果及びビット配分等に関する補助情報を
それぞれ記憶装置101に格納する。最後に、時刻N₃Ｔ＝
２N₂Ｔ＝４N₁Ｔには、全部の符号化器100₁、100₂、100₃
が同時に符号化を行ない、符号化結果及びビット配分等
に関する補助情報をそれぞれ記憶装置101に格納する。
すなわち、符号化器100₁はN₁サンプルのデータを、符号
化器100₂はN₂＝２N₁サンプルのデータを、符号化器100₃
はN₃＝２N₂＝４N₁サンプルのデータを対象にそれぞれ、
ブロック長N₁、N₂、N₃を用いて符号化を行なう。一方、
時刻N₃Ｔ＝２N₂Ｔ＝４N₁Ｔには、全部の復号化器102₁、
102₂、102₃が同時に符号化を行なう。この様子をそれぞ
れ第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。復号化結果は
全て、時刻N₃Ｔ＝２N₂Ｔ＝４N₁Ｔ毎に誤差計算回路103
において比較される。最小の誤差を与えるブロック長が
選択され、これに対応した符号化結果及びビット配分等
に関する補助情報が記憶装置101からセレクタ105によっ
て取り出され、多重化回路106を経てセレクタ111に伝達
される。セレクタ111ではブロック長指定信号によって
多重化回路106からの信号または多重化回路110からの信
号が選択され、出力端子107を経て伝送路12に送出され
る。セレクタ111に伝達される符号化結果は、如何なる
ブロック長が選択された場合でもN₃サンプルを単位とし
ており、誤差の計算も同一の単位で行なわれる。従っ
て、伝送路12に送出されるデータは，第２図（ｄ）に示
すようにN₃を単位として同じブロック長が連続する。

次に本発明の他の実施例について詳細に説明する。第
３図は、本発明の実施例を示すブロック図である。入力
端子210にブロック長指定信号が入力されないときは、
符号化器201を時分割多重使用して複数通りのブロック
長に対して符号化を行ない、それぞれの符号化信号に対
する符号化復号化誤差を計算して、最小の誤差を与える
符号化信号を選択して伝送路に送出し、前記指定信号が
入力されたときは該指定信号で指定されたブロック長に
より符号化を行なう。このためには、符号化器内に復号
化器203、誤差計算回路204、複数のブロック長に対する
誤差を記憶するための記憶装置205、最小の誤差を与え
る最適ブロック長を決定するための誤差比較回路206、
各ブロック長に対応する符号化信号及びビット配分に関
する補助情報情報を記憶し、その中から最適ブロック長
に対応した値を選択し、最適ブロック長と多重化する選
択・多重化回路202が備えられる。次に、第３図の実施
例の動作について説明する。

まず、ブロック長指定信号が入力端子210に供給され
ないときは、入力端子１に供給された信号はバッファ20
0に一時蓄積され、符号化器201でブロック長の一つの候
補N₁を用いて符号化が行なわれる。符号化器201の出力
は、選択・多重化回路202と同時に、復号化器203に供給
されて復号化が行なわれる。すなわち、符号化器201と
復号化器203では符号化された信号に対して復号化を行
ない、受信／再生側の復号化器で得られる信号を送信／
蓄積側で再現している。復号化器203の出力は、誤差計
算回路204へ供給される。一方、誤差計算回路204へはバ
ッファ200の出力、すなわち符号化前の信号も供給され
ている。誤差計算回路204では、これらの符号化前と復
号化後の信号を用いて誤差を計算する。誤差s_dの計算
は、例えば、前出の式（２）に従って行なうことができ
る。以上の処理で、ブロック長N₁に対する誤差s_d(N₁)の
計算が終了して、s_d(N₁)は、記憶装置205に記憶され
る。次にバッファ200に蓄積された第２のブロック長N₂
に等しいサンプルが、符号化器201で符号化される。以
下、N₁の場合と同様にしてs_d(N₂)が計算され、s_d(N₂)は
記憶装置205に記憶される。以上説明したN₁、N₂の場合
と同様にして、複数のブロック長N₃、N₄、……N_nの場合
についての誤差s_d(N₃)、s_d(N₄)……s_d(N_n)を計算し、記
憶装置205に記憶する。但し、通常N₁＜N₂＜N₃＜N₄……
＜N_nで、２N_i＝N_i+1（１≦ｉ＜ｎ）とする。

ブロック長N₁、N₂、N₃、N₄……N_nに対する誤差の計算
が全て終了したとき、s_d(N₁)、s_d(N₂)、s_d(N₃)、s_d(N₄)
……s_d(N_n)は同時に誤差比較回路206へ供給され、最小
の誤差s_dminを与える最適ブロック長N_mが検出され、選
択・多重化回路202へ供給される。N_mは、量子化されて
から選択・多重化回路202に伝達される場合もある。一
方、選択・多重化回路202にはそれぞれのブロック長に
対応した符号化器201の出力及びビット配分に関する補
助情報が蓄積されており、供給された最適ブロック長に
対応した値が選択され、最適ブロック長と多重化された
後、伝送路12に送出される。一方、入力端子210にブロ
ック長指定信号が供給されたときは、該ブロック長指定
信号は選択・多重化回路202に伝達される。選択・多重
化回路202は該ブロック長指定信号により、対応するブ
ロック長による符号化出力だけを選択し、伝送路12へ送
出する。従って、前記ブロック長指定信号が入力端子21
0に供給されているときは、指定されたブロック長によ
る符号化が行なわれることになる。

第４図（ａ）、（ｂ）は選択・多重化回路202の構成
例を示す。第３図の符号化器201として第６図の従来例
に示したものを用いるとすれば、第４図（ａ）の例で
は、入力端子21に最適ブロック長が、入力端子22に各ブ
ロック長に対応した第６図の量子化器４の出力が、入力
端子23に各ブロック長に対応したビット配分回路６の出
力が、入力端子24に各ブロック長に対応した入力サンプ
ルの分散値が供給される。各ブロック長に対応した３種
の入力信号、すなわち量子化器４の出力、ビット配分回
路６の出力及び入力サンプルの分散値は多重化回路25で
多重化された後、スイッチ37と記憶装置26に記憶され
る。入力端子21に供給された最適ブロック長に対応する
記憶装置26の出力、すなわち量子化器４の出力、ビット
配分回路６の出力及び入力サンプルの分散値がセレクタ
27において選択され、セレクタ38を経て多重化回路28に
伝達される。多重化回路28では、セレクタ27から供給さ
れた多重化信号にさらに入力端子21に供給された最適ブ
ロック長が多重化され、出力端子29を経て、第３図の伝
送路12に送出される。

一方、符号化遅延が重視される応用の場合には、入力
端子39に前記ブロック長指定信号が供給される。この指
定信号により、スイッチ37とセレクタ38が制御され、多
重化回路25の出力は記憶装置26とセレクタ27を経由せず
に直接多重化回路28へ供給される。従って、入力端子39
に前記指定信号が供給されているときは、入力端子22、
23、24へ供給される信号が多重化されて直接セレクタ38
に供給される。

第４図（ｂ）の例では、各ブロック長に対応した３種
の入力信号、すなわち量子化器４の出力、ビット配分回
路６の出力及び入力サンプルの分散値が、多重化されず
に独立した記憶装置30、31、32とスイッチ50、51、52に
供給される。これら３種の入力信号は、記憶装置30、3
1、32に格納された後、セレクタ33、34、35においてそ
れぞれ入力端子21に供給された最適ブロック長に対応し
た値が選択され、セレクタ53、54、55を経て入力端子21
に供給された最適ブロック長と共に多重化回路36で多重
化される。多重化信号は、出力端子29を経て、第２図の
伝送路12に送出される。符号化遅延が重視される応用の
場合には、入力端子39に前記ブロック長指定信号が供給
される。以後の動作は第４図（ａ）を用いて説明した通
りである。スイッチ37がスイッチ50、51、52に、セレク
タ38がセレクタ53、54、55にそれぞれ対応する。

次に、第５図を参照して第３図のバッファ200の動作
と実際の最適ブロック長選択の手続について、ｎ種類の
ブロック長から最適ブロック長を決定する場合を例にと
って説明する。ここでは説明を簡単にするために、第５
図に示したようにｎ＝３（３通りのブロック長から最適
ブロック長を選択する）と仮定する。

符号化器が動作を開始した時点の時刻ｔ＝０とする。
時刻N₁Ｔ（Ｔはサンプルング周期）においては、バッフ
ァ200にN₁個の入力信号サンプルが蓄積される。この様
子を第５図（ａ）の（Ａ）に示す。同図でN₁（１）と表
示された入力信号サンプル、すなわちＩと示されてハッ
チングを施された部分に対してブロック長N₁による符号
化及び復号化を行ない、結果を記憶装置に記憶する。時
刻N₂Ｔには、バッファ200に第２のブロック長N₂（N₁＜N
₂）に等しいサンプルが蓄積される。この様子を第５図
（ａ）の（Ｂ）に示す。このとき、同図でN₁（２）と表
示された入力信号サンプル、すなわちIIと示されてハッ
チングを施された部分に対してブロック長N₁による符号
化及び復号化を行ない、さらにN₂（１）と表示された入
力信号サンプル、すなわちＩと示されてハッチングを施
された部分とIIと示されてハッチングを施された部分に
対してブロック長N₂による符号化及び復号化を行ない、
それぞれの結果を記憶装置に記憶する。時刻（N₁＋N₂）
Ｔには、バッファ200にN₁＋N₂に等しいサンプルが蓄積
される。この様子を第５図（ａ）の（ｃ）に示す。この
ときには、同図でN₁（３）と表示された入力信号サンプ
ル、すなわちIIIと示されてハッチングを施された部分
に対してブロック長N₁による符号化及び復号化を行な
い、それぞれの結果を記憶装置に記憶する。さらに、時
刻N₃Ｔには、バッファ200に第３のブロック長N₃（N₁＜N
₂＜N₃）に等しいサンプルが蓄積される。この様子を第
５図（ａ）の（Ｄ）に示す。このとき、同図でN₁（４）
と表示された入力信号サンプル、すなわちIVと示されて
ハッチングを施された部分に対してブロック長N₁による
符号化及び復号化を行ない、またN₂（２）と表示された
入力信号サンプル、すなわちIIIと示されてハッチング
を施された部分とIVと示されてハッチングを施された部
分に対してブロック長N₂による符号化及び復号化を行な
い、さらにN₃（１）と表示された入力信号サンプル、す
なわちＩ、II、III、IVと示されてハッチングを施され
た部分に対してブロック長N₃による符号化及び復号化を
行ない、それぞれの結果を記憶装置に記憶する。以下、
記憶装置に記憶された、N₁（１）、N₁（２）、N
₁（３）、N₁（４）に対応する復号化結果、N₂（１）とN
₂（２）に対応する復号化結果、及びN₃（１）に対応す
る復号化結果を用いて、ブロック長N₁、N₂、N₃に対する
誤差s_d(N₁)、s_d(N₂)、s_d(N₃)を計算し、その最大値を検
出することにより最適ブロック長が決定される。

以上の処理手続きをまとめて、第５図（ｂ）に示す。
N₃＝２N₂＝４N₁の場合を例にとると、最適ブロック長N₃
はＩ、II、III、IVの４つの最小ブロック長N₁で表すこ
とができる。Ｉ、II、III、IVのブロックの入力データ
に対するブロック長N₁を用いた符号化／復号化はそれぞ
れII、III、IV、Ｉ′のブロックにおいて行なわれる。
Ｉ＋IIとIII＋IVのブロックの入力データに対するブロ
ック長N₂を用いた符号化／復号化はそれぞれIIIとＩ′
のブロックにおいて行なわれる。さらにＩ＋II＋III＋I
Vのブロックの入力データに対するブロック長N₃を用い
た符号化／復号化はＩ′のブロックにおいて行なわれ
る。従って、最も処理量が多いＩ′のブロックでは、IV
に対するブロック長N₁を用いた符号化／復号化、III＋I
Vに対するブロック長N₂を用いた符号化／復号化、Ｉ＋I
I＋III＋IVに対するブロック長N₃を用いた符号化／復号
化、さらに誤差s_d(N₁)、s_d(N₂)、s_d(N₃)の計算と、その
最大値検出による最適ブロック長の決定を行なわなけれ
ばならない。すなわち、これら全ての処理に要する時間
はN₁Ｔより短いことが前提となる。第５図（ｄ）から明
らかなように、バッファ200は最低N₃Ｔの容量を持たね
ばならず、N₃Ｔ毎にリセットされる。選択された最適ブ
ロック長に対応した符号化出力がN₃サンプルづつ記憶装
置から取り出され、第３図の伝送路12に送出される。従
って、伝送路12に送出されるデータは、第５図（ｃ）に
示すように、N₃を単位として同じブロック長が連続す
る。

第１図に示されたｎ個の符号化器100₁、100₂……100_n
及びｎ個の復号化器102₁、102₂……102_nと第３図におけ
る符号化器及び復号化器の構成に制限はなく、いかなる
構成の符号化器／復号化器で使用することができる。例
えば、第６図及び第８図に示した従来例の符号化器／復
号化器を使用することができる。また、既に従来のATC
の説明で第８図を参照して述べたように、入力信号をそ
の分散で正規化してから線形変換することもできる。正
規化の働きは、第９図（ａ），（ｂ）を用いて説明した
とおりである。なお、第４図（ａ）、（ｂ）のいずれの
場合も、第８図に示した入力信号の正規化を行なわない
ときは、入力端子24に供給される信号はなく、これに付
随して選択・多重化回路202の簡略化が可能となる。

（発明の効果）以上詳細に述べたように、本発明によれば、遅延時間
より符号化復号化による誤差が重要な場合には、複数の
ブロック長に対する符号化復号化を行なって誤差を比較
し、受信側で復号化した際に最小の誤差を得られるよう
な最適ブロック長を選択し、最適ブロック長を用いて符
号化を行なって情報を伝送するために、分解能と入力信
号の性質の変化への追従という相反する要求を満足しつ
つ、補助情報量を圧縮して符号化品質を向上させ、符号
化遅延時間が重要となる場合には、指定した短いブロッ
ク長で符号化し、符号化遅延を最小にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第１図の各符号化器
で処理されるデータの単位と伝送路に送出されるデータ
のブロック長の連続パタンの一例を示す図、第３図は本
発明の他の実施例を示すブロック図、第４図は第３図中
の選択・多重化回路の詳細を示すブロック図、第５図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は入力サンプルを格納する第３
図のバッファの状態の一例と最適ブロック長を選択する
手続を示す図、第６図は従来例を示すブロック図、第７
図（ａ），（ｂ）は第６図のビット配分回路Ｉ及びビッ
ト配分回路IIの詳細を示す図、第８図は他の従来例を示
す図、第９図（ａ），（ｂ）は第８図における正規化回
路及び逆正規化回路の詳細を示す図である。図において、１は入力端子、100₁、100₂……100_n、201
は符号化器、101は記憶装置、102₁、102₂……102_n、203
は復号化器、103、204は誤差計算回路、104、206は誤差
比較回路、105はセレクタ、106は多重化回路、107は出
力端子、200はバッファ、202は選択・多重化回路、205
は記憶装置、12は伝送路をそれぞれ示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】音声／音楽等の信号の情報量を圧縮して伝
送／蓄積するために入力信号を適応変換符号化する際
に、ブロック長が指定されている場合には該指定された
ブロック長で符号化を行ない、それ以外の場合には、複
数のブロック長で該複数のブロック長のうちで最大の数
に等しい入力サンプルを単位として独立に符号化し、符
号化された信号及び付随する情報をそれぞれ独立に記憶
すると同時に符号化された信号を前記符号化に対応した
ブロック長で独立に復号化し、該復号化された信号と前
記入力信号を用いてそれぞれのブロック長に対応した複
数の誤差を求め、該複数の誤差を比較して最小の誤差を
与える最適ブロック長を決定し、該最適ブロック長に対
応した前記記憶された符号化信号及び付随する情報を選
択し、前記最適ブロック長と共に伝送／蓄積することを
特徴とする適応変換符号化の方法。
【請求項２】音声／音楽等の信号の情報量を圧縮して伝
送／蓄積するために入力信号を適応変換符号化する際
に、ブロック長が指定されている場合には該指定された
ブロック長で符号化を行ない、それ以外の場合には、入
力信号サンプルをバッファに蓄積し、一組の予め定めら
れた数のうちの一つをブロック長として該定められた数
のうちで最大の数に等しい入力サンプルを単位とした符
号化を行ない、さらに符号化出力に対して復号化を行な
い、得られた復号化出力と前記入力信号サンプルとを用
いて誤差を求めて記憶装置に格納し、以上の操作を前記
符号化器と復号化器を時分割多重使用して前記１組の予
め定められた数全部に対して行ない、前記記憶装置に格
納された誤差を比較し、前記一組の予め定められた数の
うちで最小の前記誤差を与える最適ブロック長を決定
し、該最適ブロック長に対応した前記符号化信号及び付
随する情報を選択し、前記最適ブロック長と共に伝送／
蓄積することを特徴とする適応変換符号化の方法。
【請求項３】符号化の際に、入力信号に線形変換を施し
て変換係数を得、該変換係数を用いてビット配分を決定
し、該ビット配分に従って前記変換係数の量子化を行な
い、該量子化された変換係数と前記ビット配分に用いた
変換係数を多重化して伝送／蓄積する請求項１または２
記載の適応変換符号化の方法。
【請求項４】符号化の際に、入力信号サンプルをバッフ
ァに一時蓄積した後に線形変換する、請求項３記載の適
応変換符号化の方法。
【請求項５】符号化の際に、バッファ内のサンプルの分
散を計算し、該分散を計算したサンプルを前記分散値で
正規化し、最適ブロック長に対応した前記分散値を選択
・多重化して伝送／蓄積する、請求項２または４記載の
適応変換符号化の方法。
【請求項６】符号化の際に、変換係数の二乗値を複数の
グループに分割し、該グループ毎の前記二乗値の平均値
をもって代表値とする間引きを行ない、補間して前記間
引き前と同数のサンプル値を近似的に再現し、該補間さ
れた値を用いてビット配分を決定し、最適ブロック長に
対応した前記間引きかれた値を選択・多重化して伝送／
蓄積する、請求項１、２、３、４または５に記載の適応
変換符号化の方法。
【請求項７】符号化の際に、変換係数を量子化したとき
の二乗誤差が最小になるようにビット配分を決定する、
請求項１、２、３、４、５または６に記載の適応変換符
号化の方法。
【請求項８】符号化の際に、付随する情報を量子化した
後、多重化して伝送／蓄積する、請求項１、２、３、
４、５、６または７に記載の適応変換符号化の方法。
【請求項９】符号化信号を受け、量子化された変換係数
とビット配分に用いた情報に分離し、該ビット配分のた
めの情報を用いてビット配分を決定し、該ビット配分に
従って前記量子化された変換係数の逆量子化を行い、該
逆量子化された結果に線形逆変換を施して復号を行うこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８に記載の適応変換符号化の方法。
【請求項１０】線形逆変換を施した後バッファに格納
し、１サンプルずつ出力して復号化する請求項９記載の
適応変換符号化の方法。
【請求項１１】符号化信号を受け、分散値を量子化され
た変換係数と分離し、該分散値で出力サンプルを逆量子
化して復号化する、請求項10記載の適応変換符号化の方
法。
【請求項１２】符号化信号を受け、間引かれた変換係数
の二乗値を用いてビット配分を決定し、該ビット配分に
従って前記量子化された変換係数の逆量子化を行って復
号化する請求項９、10または11に記載の適応変換符号化
の方法。
【請求項１３】符号化信号を受け、ビット配分を決定
し、該ビット配分に従って前記量子化された変換係数の
逆量子化を行って復号化する請求項９、10、11または12
に記載の適応変換符号化の方法。
【請求項１４】符号化信号を受け、量子化された変換係
数と多重化された信号を分離した後、該多重化された信
号の逆量子化を行って復号化する、請求項９、10、11、
12または13に記載の適応変換符号化の方法。
【請求項１５】入力信号を適応変換符号化する際に、複
数のブロック長で該複数のブロック長のうちで最大の数
に等しい入力サンプルを単位として独立に符号化するた
めの複数の符号化器と、符号化された信号及び付随する
情報をそれぞれ独立に格納する記憶装置と、同時に前記
符号化器で符号化された信号を符号化に対応したブロッ
ク長で独立に復号化する複数の復号化器と、該復号化器
で復号化された信号と前記入力信号を用いてそれぞれの
ブロック長に対応した複数の誤差を求める誤差計算回路
と、該複数の誤差を比較して最小の誤差を与える最適ブ
ロック長を決定する誤差比較回路と、該最適ブロック長
に対応した前記符号化信号及び付随する情報を前記記憶
装置から選択する第１のセレクタと、該選択された符号
化信号及び付随する情報と前記最適ブロック長を多重化
する第１の多重化回路と、前記複数の符号化器の出力を
入力とし、ブロック長を指定する指定信号で制御される
第２のセレクタと、該第２のセレクタの出力と前記指定
信号を多重化する第２の多重化回路と、前記第１と第２
の多重化回路出力を前記指定信号で切換えて伝送／蓄積
するための第３のセレクタを少なくとも具備することを
特徴とする適応変換符号化装置。
【請求項１６】入力信号を適応変換符号化する際に、入
力サンプルを蓄積するバッファと、１組の予め定められ
た数のうち一つをブロック長とし、該定められた数のう
ちの最大の数に等しい入力サンプルを単位とした符号化
を行なう複数の符号化器と、該複数の符号化器の出力を
記憶する記憶装置と、符号化出力を復号化する複数の復
号化器と、該複数の復号化器の出力と前記入力信号サン
プルとを用いて複数の誤差を求める誤差計算回路と、該
複数の誤差を比較して前記１組の予め定められた数のう
ちで最小の前記誤差を与える数を最適ブロック長として
出力する誤差比較回路と、前記記憶装置の出力を受け、
前記最適ブロック長に対応した符号化信号を選択出力す
る第一のセレクタと、前記最適ブロック長と前記第一の
セレクタの出力を多重化して出力する第一の多重化回路
と、前記複数の符号化器の出力を受け、外部から供給さ
れるブロック長選択信号に応じたものを選択して出力す
る第二のセレクタと、該第二のセレクタの出力と前記ブ
ロック長選択信号を多重化して出力する第二の多重化回
路と、該第二の多重化回路の出力と前記第一の多重化回
路の出力を受け、前記ブロック長選択信号に応じたもの
を出力する第三のセレクタとを具備することを特徴とす
る適応変換符号化装置。
【請求項１７】符号化器は、入力信号に線形変換を施し
て変換係数を得る線形変換回路と、該変換係数を用いて
ビット配分を決定するビット配分回路と、該ビット配分
に従って前記変換係数の量子化を行なう量子化器とを有
し、多重化回路では最小の誤差を与える最適ブロック長
と量子化された変換係数とビット配分に用いた変換係数
を多重化して伝送／蓄積する請求項15または16記載の適
応変換符号化装置。
【請求項１８】符号化器は、入力信号サンプルを一時蓄
積してから線形変換するためのバッファを有する、請求
項17記載の適応変換符号化装置。
【請求項１９】符号化器は、バッファ内のサンプルの分
散を計算し、該サンプルを前記分散値で正規化してから
線形変換するための正規化回路を有し、前記分散値も記
憶・選択・多重化して伝送／蓄積する、請求項16または
18に記載の適応変換符号化装置。
【請求項２０】ビット配分回路は、変換係数を二乗した
後複数のグループに分割し、該グループ毎の前記二乗値
の平均値をもって代表値とする間引きを行なう間引き回
路と、該間引き回路の出力を補間して前記間引き前と同
数のサンプル値を近似的に再現する補間回路と、該補間
された値を用いて最適ビット配分を決定するビット数最
適化回路から構成され、該間引き回路の出力も記憶・選
択・多重化して伝送／蓄積する、請求項17、18または19
に記載の適応変換符号化装置。
【請求項２１】符号化器は、最適ブロック長を量子化す
る第２の量子化器と、ビット配分に用いた情報を量子化
する第３の量子化器と、正規化回路の出力を量子化する
第４の量子化器とを有する請求項17、18、19または20に
記載の適応変換符号化装置。
【請求項２２】復号化器は、符号化信号を受け、量子化
された変換係数、最適ブロック長及びビット配分に用い
る情報を分離する分離回路と、該ビット配分に用いる情
報を用いてビット配分を決定する第２のビット配分回路
と、該第２のビット配分回路の出力に従って前記分離回
路出力の量子化された変換係数の逆量子化を行なう第１
の逆量子化器と、前記最適ブロック長を用いて該第１の
逆量子化器出力に線形逆変換を施す線形逆変換回路とを
少なくとも具備することを特徴とする適応変換符号化装
置。
【請求項２３】復号化器は、出力信号を格納するバッフ
ァを有し、該バッファに格納された値を１サンプルずつ
出力する、請求項22記載の適応変換符号化装置。
【請求項２４】復号化器は、符号化信号を受け、分離さ
れた分散値で出力信号を逆正規化する逆正規化回路を有
する、請求項22または23記載の適応変換符号化装置。
【請求項２５】復号化器は、符号化信号を受け、間引か
れた信号を補間する第２の補間回路と、該第２の補間回
路において補間された値を用いてビット数の最適化を行
なうビット数最適化回路よりなる第２のビット配分回路
を有し、該ビット配分に従って前記量子化された変換係
数の逆量子化を行なう請求項22、23または24に記載の適
応変換符号化装置。
【請求項２６】復号化器は、最適ブロック長を逆量子化
する第２の逆量子化器と、ビット配分を決定する情報を
逆量子化する第３の逆量子化器と、逆正規化に用いる分
散値を逆量子化する第４の逆量子化器とを有する請求項
22、23、24または25に記載の適応変換符号化装置。