JP4382090B2 - 符号化装置、符号化方法およびコードブック - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
図5は、実施の形態1の符号化装置500の構成を示すブロック図である。同図において図1に示した従来の符号化装置100と同じ構成要素については、同一の参照符号を付す。符号化装置500は、同一整数範囲内で量子化の代表点の分布が異なり、かつ、前記整数範囲内で代表点の個数が異なるために量子化精度が異なる複数のコードブックの1つを参照して符号化を行う符号化装置であって、量子化部102、ストリーム生成部105、スケーリング部501、コード生成部503及びコードブック記憶部504を備える。スケーリング部501がスケーリング部101と異なる点は、コード生成部503がコードブックを切り替える際にスケーリングのやり直しを行わない点である。それ以外では、スケーリング部501はスケーリング部101と同様、符号化対象となるデジタル信号、例えば、MDCT係数Yを、(数1)の関係などを用いて、ゲインAと、量子化対象となるXの因子に分離する。
Y = A・X
ここでAおよびXは整数でもよいし、浮動小数点の値でもよい。簡単のためにXを浮動小数点の値とする。量子化部102では、入力されたXを、四捨五入などにより整数値X'へと量子化する。コード生成部503では、入力された整数値X'に対応するコードを、コードブック504から探して対応するコードCを出力する。しかし、コード生成部503がコード生成部103と異なる点は、量子化部102から入力された量子化値X'の平均値及び分散を求めて量子化対象の分布の偏りを調べ、分布の偏りに応じたコードブックのグループから1つを選択して量子化値の符号化を行う点である。それぞれの量子化対象の分布の偏りに対応したコードブックのグループは、量子化精度の異なる複数のコードブックから構成されている。コード生成部503は、例えば、まず、選択したグループのうちの量子化精度の最も高いコードブックを用いて符号化を行い、スケールファクターバンド内のコードの合計ビット数をカウントし、カウントされた合計ビット数が目標ビット数以下であるか否かを判定する。目標ビット数以下であれば、コード生成部503は、符号化に用いたコードブックを特定するためのコードブックのID又は番号と、符号化によって得られたコードCとをストリーム生成部105に出力する。スケールファクターバンド内のコードの合計ビット数が目標ビット数を超えている場合には、量子化精度の一段低いコードブックに切り替えて符号化を行う。このとき、コード生成部503では、スケーリング部501に対してスケーリングのやり直しを指示しない点がコード生成部103と異なる点である。このようにして、コード生成部503は、スケールファクターバンド内のコードの合計ビット数が目標ビット数以下になるか、または、それ以上量子化精度の低いコードブックがなくなるまで、符号化と合計ビット数のカウントとを繰り返す。ストリーム生成部105では、スケーリング部501からの出力であるゲインA(もしくはゲインAを表すインデックス)と、コード生成部503からの出力であるコードCと、コードブックを特定するIDとを用いて、ビットストリームを生成する。コードブック記憶部504は、量子化精度の異なる複数のコードブックから構成されており、量子化対象の分布の偏りが異なるコードブックのグループを格納している点が、コードブック記憶部104と異なる。
Y´ = A・X´
以上のように、本実施の形態によれば、符号化装置500のコードブック記憶部504に格納されるコードブックを、図6〜図8のような代表点の分布をもつコードブックに変更するだけで、符号化装置500の計算量を多大に増加することなく符号化の効率を向上することができ、しかも、符号化装置500で生成された符号列を復号化装置で復号化する際には、ストリームに記述されているゲインAとコードCとコードブックを特定するための番号又はIDとから問題なくデジタル信号を復号化することができる。
実施の形態1では、量子化対象が1次元の信号である場合について説明したが、量子化対象は必ずしも1次元である必要はなく、多次元であってもよい。以下では、簡単のために2次元の場合を例として、図12および図13を用いて説明する。図12は、実施の形態2の符号化装置において符号化に用いられるコードブックの代表点の2次元分布の一例を示す図である。図13は、従来のAACなどの符号化方式で用いられているコードブックの代表点の2次元分布の一例を示す図である。なお、図12および図13は、横軸をx軸、縦軸をy軸とし、成分(x、y)からなる2次元のベクトルを与えた時の量子化の代表点の分布を模式的に示したものである。ここで、2次元のベクトル成分には、例えば、連続する2サンプルの量子化値をあてはめるとしてもよい。
Claims (14)
- コードブックを参照して、デジタル信号を符号化する符号化装置であって、
少なくとも第1のコードブックと1以上の第2のコードブックとを記憶する記憶手段と、
入力される信号の値が、連続するn個の整数(ただし、nは自然数)を含む所定の範囲内となるよう、入力される信号をスケーリングするスケーリング手段と、
スケーリングされた信号値のそれぞれを、前記n個の整数のうちのいずれかの値のデジタル信号に量子化する量子化手段と、
前記量子化手段によって量子化されたデジタル信号の値に対応して、前記記憶手段に記憶されている前記第1のコードブック及び1以上の前記第2のコードブックのうちいずれかのコードブックを参照することにより、デジタル信号をコードに置き換える符号化手段と、
前記符号化手段の符号化による発生符号量に応じて、前記符号化手段が新たに参照すべき、量子化分解能の異なる他のコードブックを、前記記憶手段に記憶されている前記第1のコードブック及び1以上の前記第2のコードブックのうちから1つ選択する選択手段とを備え、
前記第1のコードブックには、前記n個の整数のそれぞれを一意に表すn個のコードが示され、
前記第2のコードブックは、前記第1のコードブックよりも量子化分解能が低く、1以上の前記第2のコードブックには、前記n個の整数の部分集合であるm個の整数(ただし、mはn未満の自然数)のそれぞれを一意に表すm個のコードが示され、
前記符号化手段は、参照していたコードブックから、前記選択手段によって選択された前記コードブックに切り替えて参照するときにおいても、前記量子化手段によって量子化された前記デジタル信号が示す同じ整数値を用いて参照し、量子化された前記デジタル信号が示す整数値を、前記選択されたコードブックを参照してコードに置き換える
ことを特徴とする符号化装置。 - 前記第2のコードブックが複数ある場合、各前記第2のコードブックには、前記m個の整数の一部に同じ整数の組み合わせが含まれ、互いにmの値が異なる個数m個の整数を表すコードが示されている
ことを特徴とする請求項1記載の符号化装置。 - 前記選択手段は、前記第1のコードブック以外のコードブックを選択する場合に、前記デジタル信号の平均値と分散とを算出し、前記デジタル信号の値の組み合わせを調べ、調べた結果に応じて1以上の前記第2のコードブックのいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項2記載の符号化装置。 - 前記符号化手段は、
所定サンプル数のデジタル信号毎に、置き換えられた前記コードのビット数を算出するビット数算出部と、
算出されたビット数が目標ビット数以下か否かを判定する判定部とを備え、
前記符号化手段は、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数以下であれば、第1のコードブックを参照し、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数を超える場合には、前記選択手段によって選択された前記第2のコードブックを参照する
ことを特徴とする請求項2又は請求項3記載の符号化装置。 - 前記選択手段は、1以上の前記第2のコードブックのうち、前記コードのビット数が目標ビット数を超えない範囲で個数mが最も大きいコードブックを選択する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の符号化装置。 - 前記符号化手段は、
所定サンプル数のデジタル信号毎に、置き換えられた前記コードのビット数を算出するビット数算出部と、
算出されたビット数が目標ビット数以下か否かを判定する判定部とを備え、
前記符号化手段は、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数以下であれば、第1のコードブックを参照し、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数を超える場合には、前記選択手段によって選択された前記第2のコードブックを参照する
ことを特徴とする請求項2記載の符号化装置。 - 前記選択手段は、1以上の前記第2のコードブックのうち、前記コードのビット数が目標ビット数を超えない範囲で個数mが最も大きいコードブックを選択する
ことを特徴とする請求項6記載の符号化装置。 - 記憶手段に、少なくとも第1のコードブックと1以上の第2のコードブックとを記憶しておき、前記コードブックを参照して、デジタル信号を符号化する符号化方法であって、
入力される信号の値が、連続するn個の整数(ただし、nは自然数)を含む所定の範囲内となるよう、入力される信号をスケーリングするスケーリングステップと、
スケーリングされた信号値のそれぞれを、前記n個の整数のうちのいずれかの値のデジタル信号に量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップによって量子化されたデジタル信号の値に対応して、前記記憶手段に記憶されている前記第1のコードブック及び1以上の前記第2のコードブックのうちいずれかのコードブックを参照することにより、デジタル信号をコードに置き換える符号化ステップと、
前記符号化ステップでの符号化による発生符号量に応じて、前記符号化ステップが新たに参照すべき、量子化分解能の異なる他のコードブックを、前記記憶手段に記憶されている前記第1のコードブック及び1以上の前記第2のコードブックのうちから1つ選択する選択ステップとを備え、
前記第1のコードブックには、前記n個の整数のそれぞれを一意に表すn個のコードが示され、
前記第2のコードブックは、前記第1のコードブックよりも量子化分解能が低く、1以上の前記第2のコードブックには、前記n個の整数の部分集合であるm個の整数(ただし、mはn未満の自然数)のそれぞれを一意に表すm個のコードが示され、
前記符号化ステップでは、参照していたコードブックから、前記選択ステップによって選択された前記コードブックに切り替えて参照するときにおいても、前記量子化ステップによって量子化された前記デジタル信号が示す同じ整数値を用いて参照し、量子化された前記デジタル信号が示す整数値を、前記選択されたコードブックを参照してコードに置き換える
ことを特徴とする符号化方法。 - 前記第2のコードブックが複数ある場合、各前記第2のコードブックには、前記m個の整数の一部に同じ整数の組み合わせが含まれ、互いにmの値が異なる個数m個の整数を表すコードが示されている
ことを特徴とする請求項8記載の符号化方法。 - 前記選択ステップでは、前記第1のコードブック以外のコードブックを選択する場合に、前記デジタル信号の平均値と分散とを算出し、前記デジタル信号の値の組み合わせを調べ、調べた結果に応じて1以上の前記第2のコードブックのいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項9記載の符号化方法。 - 前記符号化ステップでは、
所定サンプル数のデジタル信号毎に、置き換えられた前記コードのビット数を算出するビット数算出ステップと、
算出されたビット数が目標ビット数以下か否かを判定する判定ステップとを含み、
前記符号化ステップは、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数以下であれば、第1のコードブックを参照し、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数を超える場合には、前記選択ステップによって選択された前記第2のコードブックを参照する
ことを特徴とする請求項9又は請求項10記載の符号化方法。 - 前記選択ステップでは、1以上の前記第2のコードブックのうち、前記コードのビット数が目標ビット数を超えない範囲で個数mが最も大きいコードブックを選択する
ことを特徴とする請求項10又は請求項11記載の符号化方法。 - 前記符号化ステップでは、
所定サンプル数のデジタル信号毎に、置き換えられた前記コードのビット数を算出するビット数算出ステップと、
算出されたビット数が目標ビット数以下か否かを判定する判定ステップとを含み、
前記符号化ステップでは、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数以下であれば、第1のコードブックを参照し、前記第1のコードブックを参照して置き換えられたコードのビット数が目標ビット数を超える場合には、前記選択ステップによって選択された前記第2のコードブックを参照する
ことを特徴とする請求項9記載の符号化方法。 - 前記選択ステップでは、1以上の前記第2のコードブックのうち、前記コードのビット数が目標ビット数を超えない範囲で個数mが最も大きいコードブックを選択する
ことを特徴とする請求項13記載の符号化方法。
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