JP3292228B2 - 信号符号化装置及び信号復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号符号化装置及び信
号復号化装置に係り、特にデジタル（ＰＣＭ：pulse co
de modulation ）音響信号の情報量圧縮・伸長処理を行
う信号処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アナログの音響信号をデジタ
ル音響信号に変換する方法として、アナログ信号の振幅
を一定の単位で区別し（量子化）、一定の時間間隔で抽
出（標本化）し、時間領域で表現する方法が取られてい
る。

【０００３】しかしながら、この方法だけでは、情報量
が多くなり、伝送時の帯域や蓄積メディアの蓄積量を小
さくすることができないので、これを圧縮する方法がい
くつか考えられている。そして、オーディオ信号の符号
化に際して主として用いられている帯域分割符号化（Ｓ
ＢＣ：サブ・バンド・コーディング）や適応変換符号化
（ＡＴＣ）は、時系列（時間領域）で入力されるオーデ
ィオ信号を周波数領域に変換し、この周波数領域で広い
帯域内に存在するエネルギーの偏在を利用して符号化を
行っている。

【０００４】また、ＭＰＥＧオーディオ方式では、３２
バンドに分けられた各バンド毎にマスキング（心理聴覚
モデル）演算を行っている。この場合、各演算は、単に
量子化器入力レベルに対して量子化サイズを決定してい
るだけなので、残差信号を使用するという発想はない。

【０００５】一方、従来のフーリエ変換（ＦＦＴ）予測
符号化を用いた信号符号化装置では、ＦＦＴによる予測
が振幅項と位相項に対して行われ、予測し得なかった残
差信号、すなわち真の値から予測値を差し引いた残差値
だけが伝送されているが、この場合、マスキングの概念
は含まれていない。

【０００６】そこで、本発明者は、特願平７−６１８６
９号（平成７年２月２３日出願）において、残差信号に
マスキングカーブを適用すると同時に、局部復号手段を
組み合わせることにより、良好な音質のもとに、有効に
伝送量を減ずることができ、同時に、受信不能に陥るこ
とのない信号符号化装置及び信号復号化装置を提案し
た。

【０００７】この信号符号化装置を図４に示し、信号復
号化装置を図５に示して、以下簡単に説明する。図４に
おいて、入力端子４１に入力される時間領域で表現され
たデジタル音響信号Ｓi(t)は、オーバーラップ回路４２
に供給されて予め定められたフレーム長単位とオーバー
ラップ量により切り出され、窓関数掛け器４３によって
所定の窓関数が乗算される。この窓関数掛け器４３の出
力は、後述するビット割り当て算出部４６に供給される
と共に、ＦＦＴ回路４４に供給されてフーリエ変換さ
れ、このフーリエ変換された変換結果をフレームごとに
極座標変換器４５に供給して、極座標変換されて、振幅
成分Ａi(t)と位相成分Ｐi(t)とに分離出力される。

【０００８】また、窓関数掛け器４３からビット割り当
て算出部４６に供給される信号によって、マスキングカ
ーブMask(t) が求められ、振幅成分の量子化に用いる振
幅成分ビット割り当て情報AMap(t) と位相成分の量子化
に用いる位相成分ビット割り当て情報PMap(t) とを算出
して、それぞれ量子化器４８，５０に出力する。

【０００９】次に、振幅成分Ａi(t)の量子化について説
明する。なお、差分器４９、量子化器５０、振幅局部復
号器５２及び逆量子化器５４は、図中、１つずつしか記
載していないが、実際には、ＦＦＴ回路４４で求めたス
ペクトルの本数分が用意されている。

【００１０】極座標変換器４５より供給される振幅成分
Ａi(t)は、差分器４９を介してラッチ回路５１にて構成
される振幅局部復号器５２に供給され、ラッチ回路５１
にラッチされているデータを振幅局部復号器５２の出力
ＡLDout(t)として、加算器５３に出力する。さらに、振
幅局部復号器５２の出力ＡLDout(t)を差分器４９に出力
して、振幅成分Ａi(t)から減算し、振幅残差成分△Ａi
(t)を量子化器５０に出力する。

【００１１】量子化器５０では、振幅残差成分△Ａi(t)
をビット割り当て算出部４６から供給される振幅成分ビ
ット割り当て情報AMap(t) に基づいて二次量子化を行い
量子化振幅残差成分ΔＡi'(t) を求め、マルチプレクサ
６２に供給すると共に、逆量子化器５４に供給して逆量
子化し、逆量子化振幅残差成分ΔＡi"(t) 得る。そし
て、この逆量子化振幅残差成分ΔＡi"(t) と振幅局部復
号器５２の出力ＡLDout(t)とを加算器５３にて加算し
て、ラッチ回路５１にラッチすると共に差分器４９に出
力している。

【００１２】また、位相成分Ｐi(t)の量子化は、次のよ
うになる。この場合も、差分器４７、量子化器４８、逆
量子化器５５及び位相局部復号器６１は、図中、１つづ
つしか記載していないが、実際には、ＦＦＴ回路４４で
求めたスペクトルの本数分が用意されている。

【００１３】極座標変換器４５より供給される位相成分
Ｐi(t)は、差分器４７を介して、ラッチ回路５６，５
８、２倍の乗算器５７及び差分器５９とからなる位相局
部復号器６１に供給される。この位相局部復号器６１に
おいて、初段のラッチ回路５６にラッチされているデー
タは２倍の乗算器５７及び２段目のラッチ回路５８に供
給され、乗算器５７の出力から２段目のラッチ回路５８
の出力を減算した出力を位相局部復号器６１の出力ＰLD
out(t)として、加算器６０に出力する。さらに、位相局
部復号器６１の出力ＰLDout(t)を差分器４７出力して、
位相成分Ｐi(t)から減算し、位相残差成分ΔＰi(t)を量
子化器４８に出力する。

【００１４】量子化器４８では、位相残差成分ΔＰi(t)
をビット割り当て算出部４６から供給される位相成分ビ
ット割り当て情報PMap(t) に基づいて二次量子化を行い
量子化位相残差成分ΔＰi'(t) を求め、マルチプレクサ
６２に供給すると共に、逆量子化器５５に供給して逆量
子化し、逆量子化位相残差成分ΔＰi"(t) を得る。そし
て、この逆量子化位相残差成分ΔＰi"(t) と位相局部復
号器６１の出力ＰLDout(t)とを加算器６０にて加算し
て、初段のラッチ回路５６にラッチすると共に差分器４
７に出力している。このとき、直前まで初段のラッチ回
路５６にラッチされていたデータを２段目のラッチ回路
５８にラッチしている。

【００１５】また、マルチプレクサ６２では、量子化振
幅残差成分ΔＡi'(t) と量子化位相残差成分ΔＰi'(t)
とをフレーム長単位にビットストリーム化し、エンコー
ダ出力ENCout(t) として出力している。

【００１６】次に、信号復号化装置を図５に示して説明
する。信号符号化装置から伝送されたビットストリーム
ENCout(t) は、デマルチプレクサ７１に供給されて、量
子化振幅残差成分ΔＡi'(t) と量子化位相残差成分ΔＰ
i'(t) とに分離される。そして、量子化振幅残差成分Δ
Ａi'(t) は、逆量子化器７２に供給されて逆量子化さ
れ、逆量子化振幅残差成分ΔＡi"(t) を加算器７３に出
力する。

【００１７】１フレーム期間のラッチ回路７４（振幅復
号器７５）にて出力ＡDout(t) が算出され、この出力Ａ
Dout(t) に加算器７３に供給される逆量子化振幅残差成
分ΔＡi"(t) が加算され、直交座標変換手段８３の振幅
成分入力に入力されると同時にラッチ回路７４にラッチ
される。同様に、量子化位相残差成分ΔＰi'(t) は、逆
量子化器７６に供給されて逆量子化され、逆量子化位相
残差成分ΔＰi"(t) を加算器７７に出力する。

【００１８】そして、２段直列に接続された１フレーム
期間のラッチ回路７８，７９、２倍の乗算器８０、差分
器８１から構成される位相復号器８２の出力ＰDout(t)
（初段のラッチ回路７８を２倍したものから二段目のラ
ッチ回路７９の出力を減算したもの）が算出され、この
出力ＰDout(t) に加算器７７に供給される逆量子化位相
残差成分ΔＰi"(t) が加算され、直交座標変換手段８３
の位相成分入力に入力される。同時に、位相復号器８２
では、初段のラッチ回路７８の内容が二段目のラッチ７
９にラッチされ、初段のラッチ回路７８には逆量子化位
相残差成分ΔＰi"(t) と位相復号器８２の出力ＰDout
(t) とを加算したものがラッチされる。

【００１９】そして、直交座標変換手段８３では、入力
された振幅入力（ＡDout(t)+ΔＡi"(t))と位相入力（Ｐ
Dout(t)+ΔＰi"(t))とを直交座標変換し、逆ＦＦＴ回路
８４にて逆ＦＦＴ演算を行い、窓関数掛け器８５にて所
定の窓関数を掛け、オーバーラップ回路８６にてオーバ
ーラップ処理を行ってデコーダ出力Ｓi'(t) を得るもの
である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記した特願平７−６
１８６９号の信号符号化装置及び信号復号化装置は、単
一の信号を伝送することを前提に構成されているため、
ステレオ音響信号のような２チャンネルの信号を伝送し
ようとした場合、図６の信号符号化装置及び図７の信号
復号化装置に示すように、全く同一の構成の符号化装置
と復号装置を２つずつ用意して並列に運用しなければな
らなかった。

【００２１】また、図４の信号符号化装置及び図５の信
号復号化装置の構成のまま、２つの信号を時間分割で交
互に転送する方法も考えられるが、信号符号化装置で
は、局部復号器内のラッチに前の信号を保存しているの
で、異なる信号を時間分割してこの信号符号化装置で符
号化する場合には、ラッチの内容を各信号ごとに保存、
更新しなければならず、その切り替えやタイミングの管
理などで、かえってシステムが複雑化してしまうという
課題があった。そこで本発明は、簡単な構成で２チャン
ネルの信号の符号化・復号化を行うことのできる信号符
号化装置及び信号復号化装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、入力される２つの異なるデジタル信号を
予め定められたフレーム長単位とオーバーラップ量とに
よりそれぞれ個別に切り出す第１及び第２のオーバーラ
ップ回路と、この第１及び第２のオーバーラップ回路よ
りそれぞれ供給される信号に所定の窓関数を掛ける第１
及び第２の窓関数掛け器と、この第１の窓関数掛け器よ
り供給される信号を実数部とし、前記第２の窓関数掛け
器より供給される信号を虚数部としてフーリエ変換を行
うフーリエ変換回路と、このフーリエ変換回路より供給
される信号を極座標に変換する極座標変換器と、１フレ
ーム期間の信号をラッチするラッチ回路で構成された振
幅局部復号手段と、各周波数帯域毎に、振幅データから
前記振幅局部復号手段からの出力を差し引いて振幅残差
信号を出力する振幅残差算出手段と、ほぼ全周波数帯域
の振幅値から振幅マスキングカーブと位相マスキングカ
ーブとを得るマスキングカーブ算出手段と、前記振幅マ
スキングカーブに従って前記振幅残差信号のビット割り
当てを算出した後で二次量子化を行う振幅量子化手段
と、この振幅量子化手段より供給される値を逆量子化し
て前記振幅局部復号手段に出力する第１の振幅逆量子化
手段と、２段直列に接続された１フレーム期間の信号を
ラッチするラッチ回路と信号を２倍にする乗算器と差分
器とで構成された位相局部復号手段と、フーリエ変換結
果の各周波数帯域毎に、位相データから前記位相局部復
号手段からの出力を差し引いて位相残差信号を出力する
位相残差算出手段と、前記位相マスキングカーブに従っ
て前記位相残差信号のビット割り当てを算出した後で二
次量子化を行う位相量子化手段と、この位相量子化手段
より供給される値を逆量子化して前記位相局部復号手段
に出力する第１の位相逆量子化手段と、前記振幅量子化
手段及び位相量子化手段より供給される二次量子化され
た振幅残差信号と位相残差信号とからビットストリーム
データを生成するマルチプレクサとを有することを特徴
とする信号符号化装置、及び、入力されるビットストリ
ームデータから二次量子化された振幅残差信号と位相残
差信号とに復元するデマルチプレクサと、このデマルチ
プレクサから供給される二次量子化された振幅残差信号
を逆量子化する第２の振幅逆量子化手段と、前記デマル
チプレクサから供給される二次量子化された位相残差信
号を逆量子化する第２の位相逆量子化手段と、１フレー
ム期間の信号をラッチするラッチ回路で構成された振幅
復号手段と、各周波数帯域毎に逆量子化した振幅残差信
号と前記振幅復号手段からの出力信号とを加算して出力
する振幅加算手段と、２段直列に接続された１フレーム
期間の信号をラッチするラッチ回路と２倍の乗算器と差
分器とで構成された位相復号手段と、各周波数帯域毎に
逆量子化した位相残差信号と前記位相復号手段からの出
力信号とを加算して出力する位相加算手段と、前記振幅
加算手段及び前記位相加算手段から供給される振幅入力
と位相入力とを直交座標変換する直交座標変換手段と、
この直交座標変換手段より供給される信号を逆フーリエ
変換し、実数部と虚数部とを別々に出力する逆フーリエ
変換回路と、この逆フーリエ変換回路より供給される実
数部の信号に所定の窓関数を掛ける第３の窓関数掛け器
と、前記逆フーリエ変換回路より供給される虚数部の信
号に所定の窓関数を掛ける第４の窓関数掛け器と、前記
第３の窓関数掛け器より供給される信号のオーバーラッ
プ処理を行って、再生信号を出力する第３のオーバーラ
ップ回路と、前記第４の窓関数掛け器より供給される信
号のオーバーラップ処理を行って、再生信号を出力する
第４のオーバーラップ回路とを有することを特徴とする
信号復号化装置を提供しようとするものである。

【００２３】

【作用】従来の信号符号化装置における通常のＦＦＴ演
算では、虚数部を全て０に設定して演算しているが、本
発明では、第２の信号の実数部分を虚数部に入力して、
第１の信号と共にＦＦＴ演算以降の処理を行っている。
即ち、本発明の信号符号化装置は、フーリエ変換を行う
際に、演算に用いる実数部には第１の信号の実数部、虚
数部には第２の信号の実数部をセットしてフーリエ変換
をを行い、フーリエ変換以後は単一信号として高能率符
号化を行って、差分成分を伝送する構成となっている。
そして、本発明の信号復号化装置は、供給される信号を
逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換された実数部を第１
の信号の実数部とし、逆変換された虚数部を第２の信号
の実数部として復号化している。

【００２４】

【実施例】本発明の信号符号化装置及び信号復号化装置
の一実施例を図面と共に以下に説明する。図１は、本発
明の信号符号化装置の一実施例を示すブロック図であ
る。

【００２５】図１において、時間領域で表現された２つ
の異なるデジタル音響信号は、第１の信号Si1(t)、第２
の信号Si2(t)としてそれぞれ入力端子４１ａ，４１ｂに
入力され、それぞれオーバーラップ回路４２ａ，４２ｂ
に供給されて予め定められたフレーム長単位とオーバー
ラップ量により切り出される。そして、窓関数掛け器４
３ａ，４３ｂによって所定の窓関数が乗算され、ＦＦＴ
回路４４に供給される。また、窓関数掛け器４３ａの出
力は、後述するビット割当算出部４６にも供給される。

【００２６】ＦＦＴ回路４４では、窓関数掛け器４３ａ
より供給される第１の信号Si1(t)を演算における実数部
へ入力し、窓関数掛け器４３ｂより供給される第２の信
号Si2(t)を演算における虚数部へ入力してフーリエ変換
を行う。そして、このＦＦＴ回路４４以降は、特願平７
−６１８６９号と同様の処理を行う。以下、図８に示す
フローチャートも参照して説明する。即ち、このフーリ
エ変換された変換結果をフレームごとに極座標変換器４
５に供給して、極座標変換されて、振幅成分Ａi(t)と位
相成分Ｐi(t)とに分離出力される（以上、オーバーラッ
プ回路４２ａ，４２ｂ〜極座標変換器４５を合わせて変
換手段とする），（ステップ１０１）。

【００２７】また、窓関数掛け器４３からビット割当算
出部４６に供給される信号によって、マスキングカーブ
Mask(t) が求められ、振幅成分の量子化に用いる振幅成
分ビット割当情報AMap(t) と位相成分の量子化に用いる
位相成分ビット割当情報PMap(t) とを算出して、それぞ
れ量子化器４８，５０に出力する（ステップ１０２）。

【００２８】ここで、ビット割当算出部４６の動作につ
いて、図１０に示すフローチャートと共に簡単に説明す
る。まず、窓関数掛け器４３から供給される入力信号に
対してＰＦＢ（PolyphaseFilter Bank ）によりサブバ
ンド出力を計算し、各サブバンドごとに１２サンプルを
１ブロックとして絶対値が最大となるサンプルをブロッ
クごとに探索し、この値よりも大きい最小の値を選択し
て、そのブロックのスケールファクタとする（ステップ
９１）。

【００２９】そして、心理聴覚分析を行って、人間が聞
きやすい帯域の信号劣化を最小にしつつ、信号の圧縮を
行う（ステップ９２）。この心理聴覚分析の方法として
は、最初に、入力される信号を５１２または１０２４の
ブロック長でＦＦＴし、各サブバンドの音圧を定義す
る。

【００３０】次に、両隣のスペクトルラインよりも大き
く、左右ｊサンプル離れた全てのスペクトルラインより
も７ｄＢ大きなスペクトルラインを純音成分とし（ｊで
決められた範囲のうちで他と比べて突出したスペクトル
ラインを純音成分と定義し）、純音成分の音圧に隣接す
るスペクトルラインの音圧を純音成分に加算する。そし
て、純音成分以外のスペクトルラインの音圧を全て０に
再設定し、純音成分以外のスペクトルラインを各臨界帯
域内で全て加算し、非純音成分の音圧とし定義する。さ
らに、絶対しきい値未満の純音成分と非純音成分及び
０．５バーク（bark）以内の距離に複数の純音成分があ
るときの最大純音成分以外のものを間引く。

【００３１】そして、純音成分と非純音成分とを個別
に、各臨界帯域におけるマスキングしきい値を計算した
後、全体的マスキングしきい値を計算する。その後、各
サブバンドに対応する周波数軸上の最小の全体マスキン
グしきい値を抽出して最小マスキングレベルとし、信号
対マスク比（ＳＭＲ）を各サブバンドの音圧と最小マス
キングレベルとの比として与えることにより、心理聴覚
分析による信号の圧縮を行うことができる。

【００３２】最後に、心理聴覚分析で求めたＳＭＲを用
いて各サブバンドのビット割り当てを決定する（ステッ
プ９３）。まず、最小ＭＮＲ（マスク対雑音比）を有す
るサンプルバンドを探索し、このサンプルバンドの量子
化ステップを１段小さくする。そして、新しい量子化ス
テップに対応する信号対雑音比（ＳＮＲ）を表から選択
し、新たなＭＮＲを求める。最後に、現在の割り当て可
能ビットから現在の量子化ステップに対応するビット数
を減算し、新たな割り当て可能ビット数を求めている。

【００３３】この様にして、振幅成分Ａi(t)の割り当て
可能ビット数と位相成分Ｐi(t)の割り当て可能ビット数
とを算出して、それぞれ振幅成分ビット割当情報AMap
(t) 、位相成分ビット割当情報PMap(t) として量子化器
４８，５０に供給している。

【００３４】次に、図１及び図８に戻って、振幅成分Ａ
i(t)の量子化について説明する。なお、差分器４９、量
子化器５０、振幅局部復号器５２及び逆量子化器５４
は、図中、１つづつしか記載していないが、実際には、
ＦＦＴ回路４４で求めたスペクトルの本数分が用意され
ている。

【００３５】極座標変換器４５より供給される振幅成分
Ａi(t)は、差分器４９を介してラッチ回路５１にて構成
される振幅局部復号器５２に供給され、ラッチ回路５１
にラッチされているデータを振幅局部復号器５２の出力
ALDout(t) として、加算器５３に出力する（ステップ１
０３）。さらに、振幅局部復号器５２の出力ALDout(t)
を差分器４９に出力して、振幅成分Ａi(t)から減算し、
振幅残差成分△Ai(t) を量子化器５０に出力する（ステ
ップ１０４）。

【００３６】量子化器５０では、振幅残差成分△Ai(t)
をビット割当算出部４６から供給される振幅成分ビット
割当情報AMap(t) に基づいて二次量子化を行い量子化振
幅残差成分ΔAi'(t)を求め（ステップ１０５）、マルチ
プレクサ６２に供給すると共に、逆量子化器５４に供給
して逆量子化し、逆量子化振幅残差成分ΔAi''(t) を得
る（ステップ１０６）。そして、この逆量子化振幅残差
成分ΔAi''(t) と振幅局部復号器５２の出力ALDout(t)
とを加算器５３にて加算して、ラッチ回路５１にラッチ
すると共に差分器４９に出力している（ステップ１０
７）。

【００３７】ここで、逆量子化器５４及び後述する逆量
子化器５５の例について図１１と共に説明する。まず、
供給された信号からビット割当情報を復号し、符号化に
用いたビット数、量子化レベル、量子化サンプルを読み
出す（ステップ９６）。そして、スケールファクタの選
択情報を復号し（ステップ９７）、逆量子化値を算出し
て、スケールファクタを乗算することにより、サンプル
データの逆量子化を行うことができる（ステップ９
８）。

【００３８】また、位相成分Ｐi(t)の量子化は、次のよ
うになる。この場合も、差分器４７、量子化器４８、逆
量子化器５５及び位相局部復号器６１は、図中、１つづ
つしか記載していないが、実際には、ＦＦＴ回路４４で
求めたスペクトルの本数分が用意されている。

【００３９】極座標変換器４５より供給される位相成分
Ｐi(t)は、差分器４７を介して、ラッチ回路５６，５
８、２倍の乗算器５７及び差分器５９とからなる位相局
部復号器６１に供給される。この位相局部復号器６１に
おいて、初段のラッチ回路５６にラッチされているデー
タは２倍の乗算器５７及び２段目のラッチ回路５８に供
給され、乗算器５７の出力から２段目のラッチ回路５８
の出力を減算した出力を位相局部復号器６１の出力PLDo
ut(t) として、加算器６０に出力する（ステップ１０
８）。さらに、位相局部復号器６１の出力PLDout(t) を
差分器４７出力して、位相成分Ｐi(t)から減算し、位相
残差成分ΔPi(t) を量子化器４８に出力する（ステップ
１０９）。

【００４０】量子化器４８では、位相残差成分ΔPi(t)
をビット割当算出部４６から供給される位相成分ビット
割当情報PMap(t) に基づいて二次量子化を行い量子化位
相残差成分ΔPi'(t)を求め（ステップ１１０）、マルチ
プレクサ６２に供給すると共に、逆量子化器５５に供給
して逆量子化し、逆量子化位相残差成分ΔPi''(t) を得
る（ステップ１１１）。そして、この逆量子化位相残差
成分ΔPi''(t) と位相局部復号器６１の出力PLDout(t)
とを加算器６０にて加算して、初段のラッチ回路５６に
ラッチすると共に差分器４７に出力している（ステップ
１１２）。このとき、直前まで初段のラッチ回路５６に
ラッチされていたデータを２段目のラッチ回路５８にラ
ッチしている。

【００４１】また、マルチプレクサ６２では、量子化振
幅残差成分ΔAi'(t)と量子化位相残差成分ΔPi'(t)とを
フレーム長単位にビットストリーム化し、エンコーダ出
力ENCout(t) として出力している（ステップ１１３）。

【００４２】なお、従来例では、位相成分と振幅成分に
ついて、ビットストリームを生成して復号器へ伝送する
場合、１フレーム内のデータの対象性から、振幅成分、
位相成分とも転送するデータ量を半分にすることができ
た。即ち、従来の信号符号化装置において、図３（Ａ）
に示すような１フレームのデータ数がｎ個の入力信号を
ＦＦＴ回路の実数部に入力し、虚数部を０に初期化し
て、ＦＦＴ演算を行うと、その演算結果の実数部（振幅
成分）はｎ／２を中心として左右対称の信号とになる。
また、虚数部（位相成分）はｎ／２を中心として符号を
反転した左右対称（点対称）となる。したがって、従来
の伝送方法では、この対象性により実数部と虚数部のデ
ータ量を半分にすることができ、全体では元のデータ量
と同じにすることができた。

【００４３】ところが、本発明の信号符号化装置では、
従来０で初期化していた虚数成分に第２の信号の実数成
分を入力して演算するので、対象性がなくなり、データ
数を半分にすることができない。したがって、ビットス
トリームとして生成するデータは１フレームのデータ数
をｎ個とすれば、ｎ個分の位相成分と振幅成分の情報を
伝送しなければならない。

【００４４】結果的には２つの信号を伝送するために、
もとのデータの２倍のデータが必要になるので、図６に
示すような構成でそれぞれの信号を別々に符号化した場
合と同じデータ数となる。しかし、１つの信号を伝送す
る図４、図５に示すような構成に対して、入力と出力の
窓関数掛けとオーバーラップ部分のみを追加すれば、２
つの信号を伝送することができ、図６、図７に示すよう
に構成した場合に比べて、後述する信号復号化装置の構
成も含めて、大幅に簡略化された構成となる。さらに、
局部復号器内のラッチなどで保持していた１フレーム分
の演算結果は、従来では、ＦＦＴ演算結果の対象性から
その半分は実際には参照されないまま捨てられていた
が、本発明ではこの参照されない領域の演算結果を切り
捨てずに、マルチプレクサに入力して、ビットストリー
ムを生成するものであるので、転送するデータの領域と
データ数を少し変更するだけで、１つの信号を伝送する
場合とほとんど同じようにして実現することができる。

【００４５】次に、本発明の信号復号化装置の一実施例
を図２に示し、そのフローチャートを図９に示して以下
に説明する。信号符号化装置から伝送されたビットスト
リームENCout(t) は、デマルチプレクサ７１に供給され
て、量子化振幅残差成分ΔAi'(t)と量子化位相残差成分
ΔPi'(t)とに分離される（ステップ１２１）。そして、
量子化振幅残差成分ΔAi'(t)は、逆量子化器７２に供給
されて先に説明した図５に示すフローチャートに従って
逆量子化され、逆量子化振幅残差成分ΔAi''(t) を加算
器７３に出力する（ステップ１２２）。

【００４６】１フレーム期間のラッチ回路７４（振幅復
号器７５）にて出力ADout(t)が算出され（ステップ１２
３）、この出力ADout(t)に加算器７３に供給される逆量
子化振幅残差成分ΔAi''(t) が加算され（ステップ１２
４）、直交座標変換手段８３の振幅成分入力に入力され
ると同時にラッチ回路７４にラッチされる（ステップ１
２５）。同様に、量子化位相残差成分ΔPi'(t)は、逆量
子化器７６に供給されて逆量子化され、逆量子化位相残
差成分ΔPi''(t) を加算器７７に出力する（ステップ１
２６）。

【００４７】そして、２段直列に接続された１フレーム
期間のラッチ回路７８，７９、２倍の乗算器８０、差分
器８１から構成される位相復号器８２の出力PDout(t)
（初段のラッチ回路７８を２倍したものから二段目のラ
ッチ回路７９の出力を減算したもの）が算出され（ステ
ップ１２７）、この出力PDout(t)に加算器７７に供給さ
れる逆量子化位相残差成分ΔPi''(t) が加算され（ステ
ップ１２８）、直交座標変換手段８３の位相成分入力に
入力される。同時に、位相復号器８２では、初段のラッ
チ回路７８の内容が二段目のラッチ７９にラッチされ、
初段のラッチ回路７８には逆量子化位相残差成分ΔPi''
(t) と位相復号器８２の出力PDout(t)とを加算したもの
がラッチされる（ステップ１２９）。

【００４８】そして、直交座標変換手段８３では、入力
された振幅入力(ADout(t)+ΔAi''(t))と位相入力(PDout
(t)+ΔPi''(t))とから直交座標変換を行い、逆ＦＦＴ回
路８４の実数部と虚数部にそれぞれ供給する。この逆Ｆ
ＦＴ回路８４では、実数部と虚数部とでそれぞれ逆ＦＦ
Ｔ演算を行い、それぞれ窓関数掛け器８５ａ，８５ｂに
供給して所定の窓関数を掛け、オーバーラップ回路８６
ａ，８６ｂにてオーバーラップ処理を行って第１の信号
のデコーダ出力Si'1(t) と第２の信号のデコーダ出力S
i'2(t) とを得るものである（以上、逆ＦＦＴ回路８
４、窓関数掛け器８５ａ，８５ｂ、オーバーラップ回路
８６ａ，８６ｂを合わせて逆変換手段とする），（ステ
ップ１３０）。

【００５２】

【発明の効果】本発明の信号符号化装置は、第１の信号
成分を実数部に入れ、第２の信号成分を虚数部に入れて
ＦＦＴ演算をするように構成したので、１つの信号の符
号化の場合とほとんど構成を変えずに、２つの信号の符
号化を行うことができ、構成を簡略化することができ
る。

【００５３】そして、本発明の信号復号化装置は、逆Ｆ
ＦＴ演算結果の実数部分から第１の信号成分を取りだ
し、虚数部分から第２の信号成分を取りだしているの
で、簡単な構成で、ビットストリームから元の２つの信
号を復号することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号符号化装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の信号復号化装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【図３】（Ａ）は入力信号例を示すグラフ、（Ｂ）はＦ
ＦＴ演算結果の振幅の例を示すグラフ、（Ｃ）はＦＦＴ
演算結果の位相の例を示すグラフである。

【図４】従来の信号符号化装置の例を示すブロック図で
ある。

【図５】従来の信号復号化装置の例を示すブロック図で
ある。

【図６】従来の信号符号化装置の例を示すブロック図で
ある。

【図７】従来の信号復号化装置の例を示すブロック図で
ある。

【図８】本発明の信号符号化装置の動作を説明するため
のフローチャート図である。

【図９】本発明の信号復号化装置の動作を説明するため
のフローチャート図である。

【図１０】本発明の信号符号化装置に使用されるビット
割当算出部の動作を説明するための説明図である。

【図１１】本発明の信号符号化装置及び信号復号化装置
に使用される逆量子化器の動作を説明するための説明図
である。

【符号の説明】

４１ａ，４１ｂ 入力端子 ４２ａ，４２ｂ，８６ａ，８６ｂ オーバーラップ回路 ４３ａ，４３ｂ，８５ａ，８５ｂ 窓関数掛け器 ４４ ＦＦＴ回路 ４５ 極座標変換器 ４６ ビット割り当て算出部（マスキングカーブ算出手
段） ４７ 差分器（位相残差算出手段） ４９ 差分器（振幅残差算出手段） ５９，８１ 差分器 ４８ 量子化器（位相量子化手段） ５０ 量子化器（振幅量子化手段） ５１，５６，５８，７４，７８，７９ ラッチ回路 ５２ 振幅局部復号器（振幅局部復号手段） ５３，６０ 加算器 ７３ 加算器（振幅加算手段） ７７ 加算器（位相加算手段） ５４ 逆量子化器（第１の振幅逆量子化手段） ５５ 逆量子化器（第１の位相逆量子化手段） ７２ 逆量子化器（第２の振幅逆量子化手段） ７６ 逆量子化器（第２の位相逆量子化手段） ５７，８０ ２倍の乗算器 ６１ 位相局部復号器（位相局部復号手段） ６２ マルチプレクサ ７１ デマルチプレクサ ７５ 振幅復号器（振幅復号手段） ８２ 位相復号器（位相復号手段） ８３ 直交座標変換手段 ８４ 逆ＦＦＴ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−97836（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5896（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−293797（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−504192（ＪＰ，Ａ) Ｅ．Ｏ．Ｂｒｉｇｈａｍ著、宮川、今 井訳，二つの実数値関数の同時ＦＦＴ, 高速フーリエ変換，日本，科学技術出版 社，1979年12月15日，２，185 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力される２つの異なるデジタル信号を予
   め定められたフレーム長単位とオーバーラップ量とによ
   りそれぞれ個別に切り出す第１及び第２のオーバーラッ
   プ回路と、 この第１及び第２のオーバーラップ回路よりそれぞれ供
   給される信号に所定の窓関数を掛ける第１及び第２の窓
   関数掛け器と、 この第１の窓関数掛け器より供給される信号を実数部と
   し、前記第２の窓関数掛け器より供給される信号を虚数
   部としてフーリエ変換を行うフーリエ変換回路と、 このフーリエ変換回路より供給される信号を極座標に変
   換する極座標変換器と、 １フレーム期間の信号をラッチするラッチ回路で構成さ
   れた振幅局部復号手段と、 各周波数帯域毎に、振幅データから前記振幅局部復号手
   段からの出力を差し引いて振幅残差信号を出力する振幅
   残差算出手段と、 ほぼ全周波数帯域の振幅値から振幅マスキングカーブと
   位相マスキングカーブとを得るマスキングカーブ算出手
   段と、 前記振幅マスキングカーブに従って前記振幅残差信号の
   ビット割り当てを算出した後で二次量子化を行う振幅量
   子化手段と、 この振幅量子化手段より供給される値を逆量子化して前
   記振幅局部復号手段に出力する第１の振幅逆量子化手段
   と、 ２段直列に接続された１フレーム期間の信号をラッチす
   るラッチ回路と信号を２倍にする乗算器と差分器とで構
   成された位相局部復号手段と、 フーリエ変換結果の各周波数帯域毎に、位相データから
   前記位相局部復号手段からの出力を差し引いて位相残差
   信号を出力する位相残差算出手段と、 前記位相マスキングカーブに従って前記位相残差信号の
   ビット割り当てを算出した後で二次量子化を行う位相量
   子化手段と、 この位相量子化手段より供給される値を逆量子化して前
   記位相局部復号手段に出力する第１の位相逆量子化手段
   と、 前記振幅量子化手段及び位相量子化手段より供給される
   二次量子化された振幅残差信号と位相残差信号とからビ
   ットストリームデータを生成するマルチプレクサとを有
   することを特徴とする信号符号化装置。
2. 【請求項２】入力されるビットストリームデータから二
   次量子化された振幅残差信号と位相残差信号とに復元す
   るデマルチプレクサと、 このデマルチプレクサから供給される二次量子化された
   振幅残差信号を逆量子化する第２の振幅逆量子化手段
   と、 前記デマルチプレクサから供給される二次量子化された
   位相残差信号を逆量子化する第２の位相逆量子化手段
   と、 １フレーム期間の信号をラッチするラッチ回路で構成さ
   れた振幅復号手段と、 各周波数帯域毎に逆量子化した振幅残差信号と前記振幅
   復号手段からの出力信号とを加算して出力する振幅加算
   手段と、 ２段直列に接続された１フレーム期間の信号をラッチす
   るラッチ回路と２倍の乗算器と差分器とで構成された位
   相復号手段と、 各周波数帯域毎に逆量子化した位相残差信号と前記位相
   復号手段からの出力信号とを加算して出力する位相加算
   手段と、 前記振幅加算手段及び前記位相加算手段から供給される
   振幅入力と位相入力とを直交座標変換する直交座標変換
   手段と、 この直交座標変換手段より供給される信号を逆フーリエ
   変換し、実数部と虚数部とを別々に出力する逆フーリエ
   変換回路と、 この逆フーリエ変換回路より供給される実数部の信号に
   所定の窓関数を掛ける第３の窓関数掛け器と、 前記逆フーリエ変換回路より供給される虚数部の信号に
   所定の窓関数を掛ける第４の窓関数掛け器と、 前記第３の窓関数掛け器より供給される信号のオーバー
   ラップ処理を行って、再生信号を出力する第３のオーバ
   ーラップ回路と、 前記第４の窓関数掛け器より供給される信号のオーバー
   ラップ処理を行って、再生信号を出力する第４のオーバ
   ーラップ回路とを有することを特徴とする信号復号化装
   置。