JPH03121624A - 信号符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、入力信号をブロック化して符号化を行う信号
符号化装置に関し、特に、ブロック毎に再量子化する際
に必要とされる付加情報の量子化に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、人力信号をブロック化し、各ブロック毎に再
量子化する際に必要とされる付加情報を算出し、各付加
情報を量子化する信号符号化装置であって、付加情報の
量子化の際には、複数ブロック分の付加情報をまとめて
ベクトルで表現し、このベクトルを量子化することによ
り、伝送ピント数を大幅に減少させることができる信号
符号化装置を提供するものである。

〔従来の技術〕

オーディオ、音声等の信号の高能率符号化においては、
オーディオ、音声等の人力信号を時間軸又は周波数軸で
複数のチャンネルに分割すると共に、各チャンネル毎の
ビット数を適応的に割当てるビットアロケーション（ビ
ット割当て）による符号化技術がある。例えば、オーデ
ィオ信号等の上記ビット割当てによる符号化技術には、
時間軸トのオーディオ信号等を複数の周波数帯域に分割
して符号化する帯域分割符号化（サブ・バンド・コーデ
ィング：５ＢＣ）や、時間軸の信号を周波数軸上の信号
に変換（直交変換）して複数の周波数帯域に分割し各帯
域毎で適応的に符号化するいわゆる適応変換符号化（Ａ
ＴＣ）、或いは、上記ＳＢＣといわゆる適応予測符号化
（ＡＰＣ）とを組み合わせ、時間軸の信号を帯域分割し
て各帯域信号をベースバンド（低域）に変換した後複数
次の線形予測分析を行って予測符号化するいわゆる適応
ビット割当て（ＡＰＣ−ＡＢ）等の符号化技術がある。

ここで、上記高能率符号化の内で、例えば、上記適応変
換符号化においては、時間軸のオーディオ信号等を、高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）或いは離散的余弦変１６（Ｄ
ＣＴ）等の直交変換によって、時間軸に直交する軸（周
波数軸）に変換し、その後複数の帯域に分割して、これ
ら分割された各帯域のＦＦＴ係数、ＤＣＴ係数等を適応
的なビット割当てによって量子化（再量子化）している
、上記高速フーリエ変換の適応変換符号化における再量
子化の一例としては、第３図に示すように、信号を高速
フーリエ変換した後の例えばＦＦＴ振幅値Ａｍ等をブロ
ック（ブロックＢｌ〜Ｂ１２・・・）分けして、これら
各ブロック毎に再量子化する際に必要となる付加情報を
算出し、この付加情報を用いてブロック毎に再量子化す
ると共に、該付加情報も量子化する手法がある。ここで
、上記再量子化の１つの技法としては、例えば、いわゆ
るブロックフローティング処理と呼ばれる再量子化の技
法がある。当該ブロックフローティング処理とは、ブロ
ックのピント数を減らす（ビット圧縮する）ために行わ
れるものであり、例えば、ブロック内のピーク値或いは
平均値等のフローティング係数を用いてブロック単位で
正規化を施すような処理である。この場合には上記ブロ
ックフローティング処理のフローティング係数が上記付
加情報となる。また、当該付加情報としてのフローティ
ング係数を量子化する際には、各ブロックのフローティ
ング係数をいわゆるスカラ量子化の技法を用いて量子化
している。なお、一般に、上記スカラ量子化とは、例え
ば個々の独立したサンプル値等を量子化するようなもの
であり、いわゆる１次元の量子化を総称してスカラ量子
化と呼んでいる。

また、上記高能率符号化の内で、例えば、帯域分割符号
化においては、例えば、第４図に示すように、時間軸上
のオーディオ信号等を複数の周波数帯域で分割して、こ
れら複数の周波数帯域で分割された時間軸の信号Ｓをブ
ロック（ブロックｂ１〜ｂ４・・・・）とし、これらの
ブロック毎に適応的なビット割当てによって再量子化し
ている。この時の再量子化の場合も、上記適応変換符号
化と同様に、ブロック化した信号の例えばブロックフロ
ーティング処理を行い、フローティング係数によるブロ
ックのノーマライズとフローティング係数のスカラ量子
化が行われる。

〔発明が解決しようとするＬｍ題） 上述のように、上記適応変換符号化、帯域分割符号化共
に、上記付加情報としてのブロックフローティング処理
のフローティング係数をスカラ量子化の手法で量子化し
ている。この時のスカラ量子化では、各ブロック毎のフ
ローティング係数を量子化しているため、例えば、この
量子化出力を伝送するような場合には、当該量子化され
たフローティング係数を伝送するためのビットレートが
多くなってしまう。すなわち、換言すれば付加情報伝送
のために多くのビット数が必要となる。

そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案され
たものであり、付加情報のための伝送ビット数を大幅に
削減できる信号符号化装置を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の信号符号化装置は、上述の目的を達成するため
に提案されたものであり、例えば、第１図に示すように
、入力信号をプロ、り化するブロック化回路１２と、上
記各ブロック毎に再量子化する際に必要とされる付加情
報（例えばブロック内のサンプルのピーク値或いは平均
値等のフローティング係数）を算出する付加情報算出手
段であるフローティング係数算出回路１３と、上記フロ
ーティング係数算出回路１３からのフローティング係数
を量子化する量子化手段とを有する信号符号化装置であ
って、上記量子化手段でのフローティング係数の量子化
の際には、複数ブロック分のフローティング係数をまと
めて、例えば相関性の強い隣接ブロックをまとめてベク
トルで表現し、このベクトルを当該量子化手段であるベ
クトル量子化（ＶＱ）回路１５で量子化するようにした
ものである。

〔作用〕

本発明によれば、複数の付加情報をベクトル量子化し、
そのベクトル量子化出力として識別コード（インデック
ス）を得るようにしている。そのため、付加情報伝送の
ためのビット数が少なくてすむようになる。

〔実施例］ 以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しな
がら説明する。

本発明の信号符号化装置は、オーディオ、音声等の入力
信号を、例えば、帯域分割符号化（ＳＢＣ）や、適応変
換符号化（ＡＴＣ）、適応ビット割当て（ＡＰＣ−ＡＢ
）等により高能率符号化するものである。

ここで、第１図に示す本発明実施例は、高能率符号化の
一具体例として、上記適応変換符号化を適用した信号符
号化装置を示す。

すなわち、本実施例装置においては、例えばオーディオ
信号等の入力信号が入力端子１を介して供給されており
、当該入力信号がブロック化回路Ｉ２によって、所定単
位毎にブロック化される。

ここで、本実施例では、当該ブロック化回路１２でブロ
ック化される入力信号は、例えば、高速フーリエ変換（
ＦＦＴ）回路１１によって時間軸が周波数軸に変換され
た信号となっている。すなわち、当該高速フーリエ変換
回路１１からは、上記時間軸のオーディオ信号等を周波
数軸に変換することで、振幅或いは位相角（又は実数部
値と虚数部値）とされた出力が得られるようになってい
る。

例えば、オーディオ信号に対して２０４８点の高速フー
リエ変換処理を行うとすると、１０２３点の位相角、１
０２５点の振幅項（又は１０２３点の虚数部、１０２５
点の実数部）が求まることになり、これらが本発明実施
例の入力信号として上記ブロック化回路１２に伝送され
ている。

この高速フーリエ変換回路１１からの各出力信号（出力
点）は、上記ブロック化回路１２によって、所定単位毎
例えば１０サンプル毎にブロック化されることで、結果
として１０３個のブロックに分けられる。

ここで、本実施例装置では、これら各ブロック毎に再量
子化する際に必要となる付加情報を算出し、この付加情
報を用いて各ブロック毎に再量子化している。すなわち
、本実施例装置での上記再量子化としては、例えば、前
述したいわゆるブロックフローティング処理と呼ばれる
再量子化の技法を用いており、そのため、上記付加情報
として該ブロックフローティング処理のフローティング
係数が求められるようになっている。このようなことか
ら、上記ブロックのデータは、付加情報算出手段として
のフローティング係数算出回路Ｉ３に伝送される。

当該フローティング係数算出回路１３では、上記付加情
報としてのフローティング係数が算出される。この時の
フローティング係数の算出方法としては、種々の方法が
あるが、本実施例においては、例えば、１０サンプル（
ｌブロック）内のピーク（ｉ　（或いは平均値）を検出
してそのピーク値（或いは平均値）をフローティング係
数としている。

ところで、一般に、上述のブロックフローティング処理
を行う信号符号化装置では、各ブロック毎の上記フロー
ティング係数で各ブロックの正規化（例えば、ブロック
内の他の９サンプルを各フローティング係数でノーマラ
イズする。）を行い、該正規化された各ブロックのデー
タを符号化装置の出力とすると共に、上記フローティン
グ係数を量子化手段で量子化して伝送している。しかし
、従来は、前述したように、上記フローティング係数を
スカラ量子化して伝送するようにしているため、このフ
ローティング係数のための伝送ビットレートが多くなっ
てしまっている。

このようなことから、本実施例の信号符号化装置では、
上記フローティング係数（付加情報）を量子化する量子
化手段としてベクトル量子化（■Ｑ）回路１５を用いて
いる。

ここで、上述のような１０３個のフローティング係数を
ベクトル量子化（すなわち１０３次元のベクトル量子化
）することは、演算量の多さから不可能であるため、本
実施例においては、複数ブロック分のフローティング係
数（すなわち上記付加情報）をまとめて１つのベクトル
で表現し、これらのベクトルを上記ベクトル量子化回路
１５で量子化するようにしている。ただし、複数ブロッ
クのフローティング係数を１つのベクトルとする際には
、強い相関性を有する隣接ブロックのフローティング係
数をまとめて１つのベクトルとしている。

このようなことを行うため、上記７０−ティング係数算
出回路１３からのフローティング係数は、グループ分類
回路１４に送られる。当該グループ分類回路１４では、
複数ブロック分（例えば隣接する４〜８ブロツク）のフ
ローティング係数をまとめてグループ分けし、この各グ
ループ（２６〜１３個のベクトル）がベクトルとして出
力されるようになっている０例えば、前述した第３図に
おいて、６ブロツクを１つのベクトルとするような場合
には、上記ブロックＢ１−８６までのフローティング係
数を１ベクトル■１　とし、ブロック８７〜Ｂ＋２まで
のフローティング係数を】ベクトル■２・・・　とする
。

これらベクトルが上記ベクトル量子化回路１５に供給さ
れ、当該ベクトル量子化回路１５で各ベクトルのベクト
ル量子化が行われる。すなわち、当該ベクトル量子化回
路１５には、コードベクトル（代表ベクトル）が番号付
けられて記憶されているメモリのコードブックがあり、
上記フローティング係数のベクトルと該コードベクトル
との比較が行われて、一番類（以したコードベクトルと
対応する識別コード（インデックス）が読み出されて本
実施例装置の出力端子２からフローティング係数の量子
化出力として出力されるようになっている。

また、上記ブロック化回路１２からの各ブロックは、遅
延回路１６を介して、正規化回路１７に伝送されている
。この正規化回路１７には、上記ベクトル量子化回路１
５からの上記識別コードに対応したコードベクトルも供
給されており、したがって、当該正規化回路１７では、
上記各プロ・ンクが上記コードベクトルに基づいて正規
化されている。その後、この正規化回路１７の出力は、
量子化回路１日に送られ、当該量子化回路１８で該正規
化出力が量子化されて、この量子化出力が本実施例装置
の出力端子３から出力されるようになる。なお、３１　
量子化回路１８には、スカラ量子化或いはベクトル量子
化の何れのものをも用いることができる。また、上記遅
延回路１６は、上記フローティング係数算出回路１３以
陣の回路による遅延量を考慮して設けられているもので
ある。

上述のように本実施例の適応変換符号化を適用した信号
符号化装置においては、ブロック毎に再量子化する際に
必要とされる付加情報すなわちブロックフローティング
処理のフローティング係数の量子化の際に、隣接する複
数ブロックのフローティング係数（付加情報）をまとめ
てベクトルとし、このベクトルを量子化しており、当該
ベクトル量子化の識別コードをフローティング係数の量
子化出力として伝送するようにしている。そのため、ス
カラ量子化を行う場合と比較して、伝送ビットレートが
大幅に低減されることになる。

また、本発明は、上述した第１図の実施例のように、入
力信号を高速フーリエ変換して処理するいわゆる適応変
換符号化の他に、例えば、第２図に示すように、帯域分
割符号化（ＳＢＣ）を行う装置にも適用することができ
る。なお、第２図では、図示を簡略化するために、一部
回路を省略している。

すなわち、第２図において、本実施例の信号符号化装置
の入力端子１に供給された例えばオーディオ信号等は、
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４０、．４０．・・・・
４０．．４０？・・・・４０ｔ４で帯域通過及び低域変
換処理が行われる。すなわち、当二亥バンドパスフィル
り４０．〜４０ｔ４においては、時間軸のオーディオ信
号等が各バンドパスフィルタ４０＋〜４０ｔ４の通過帯
域で帯域分割された後、その各々の信号は各通過帯域の
中心周波数だけ下に周波数シフト（低域変換）されてお
り、これらの各出力信号が本実施例の入力信号とされて
いる。

なお、本実施例においては、人力オーディオ信号等をい
わゆる臨界帯域幅（クリティカルバンド）に分割してい
る。該クリティカルバンドとは、人間の聴覚特性（周波
数分析能力）を考慮したものであり、例えばＯ〜１６ｋ
Ｈｚを２４バンドに分け、高い周波数帯域はどバンド幅
を広くしているものである。

これら各バンドパスフィルタ４０．〜４０２４の出力は
、それぞれ、ブロック化回路４１１，４Ｌ・・・・４１
−．４１．・・・・４１□に伝送される。当該ブロック
化回路４１．〜４１□４では、入力信号が所定単位毎に
ブロック化されており、本実施例の場合には、時間波形
の入力信号が所定時間毎にブロック化されている。該各
ブロックが、上述同様に、付加情報を算出する付加情ｆ
！ｌｌ算出手段としてのフローティング係数算出回路４
２．．４２！・・・・４２６．４Ｌ・・・・４２□４に
送られる。これらフローティング係数算出回路４２．〜
４２ｔ４では、Ｅ配所定時間単位のブロックのブロック
フローティング処理のフローティング係数（すなわち上
記付加情報）が算出される。この時のフローティング係
数は、各ブロック内の時間波形の各サンプルのピーク値
（或いは平均値）を検出してそのピーク値（或いは平均
値）をフローティング係数としている。

本実施例においても、上記フローティング係数を量子化
手段で量子化する際には、ベクトル量子化を行っている
。したがって、各フローティング係数（付加情報）は、
複数ブロック分がまとめられて１つのベクトルとされ、
これらのベクトルがベクトル量子化手段に送られている
。本実施例では、複数ブロック例えば６ブロツクをひと
まとまりのベクトルとし、この６次元のベクトルをそれ
ぞれベクトル量子化回路５１．．５１□〜５１４で量子
化するようにしている。この時のベクトルも隣接する６
個の帯域のフローティング係数がまとめて１つのベクト
ルとされている。

上記各ベクトル量子化回路５１．〜５１４でも、前述同
様に、入力ベクトルとコードベクトルの比較が行われ、
入力ベクトルと類似したコードベクトルに対応する識別
コードが出力されるようになっている。これら識別コー
ドがマルチプレクサ６０を介して、本実施例装置の出力
端子４からフローティング係数の量子化出力として出力
されることになる。

更に、本実施例においても、上記ブロック化回路４１．
〜４１２４のからの各ブロックは、第１図の実施例同様
に遅延回路５２□５２□・１．・５２．。

５２、・・・・５２□４を介して、正規化回路５３．．
５２３□・・・・５３ａ、５３ｙ・・・・５３□４に伝
送されている。これらの正規化回路５３．〜５３２４に
も、各ベクトル量子化回路５１＋〜５１４からの上記識
別コードに対応したコードベクトルが供給されており、
したがって、各正規化回路５３１〜５３□４では、上記
各ブロックが上記コードベクトルに基づいて正規化され
ている。その後、これら正規化回路５３．〜５３２４の
出力も同様に、量子化回路５４１．５４□・・・・５４
．．５４．・・・・５４□４に送られ、当該量子化回路
５４．〜５４ｔ４で該正規化出力が量子化されて上記マ
ルチプレクサ６０を介して出力端子４から出力されるよ
うになる。なお、該量子化回路５４＋〜５４！４もスカ
ラ量子化或いはベクトル量子化の何れを用いてもよい。

また、各遅延回路５２１〜５２！４も、各フローティン
グ係数算出回路４２１〜４２□４以降の回路による遅延
量を考慮して設けられているものである。

上述のように、本実施例の帯域分割符号化を適用した信
号符号化装置においても、上記付加情報としてのブロッ
クフローティング処理のフローティング係数の量子化の
際には、複数ブロック分のフローティング係数をまとめ
てベクトルとして、このベクトルを量子化した識別コー
ドを伝送するようにしているため、スカラ量子化を行う
場合上比較して、伝送ビットレートが大幅に低減される
ことになる。

なお、第１図及び第２図で示した付加情報はフローティ
ング係数であったが、上記付加情報はこのフローティン
グ係数に限らず、例えば、ブロック毎の割当てビット数
を示すビットアロケーション情報をも上記付加情報とす
ることができる。したがって、各ベクトル量子化回路に
おける量子化の際には、上述したようなフローティング
係数のベクトル量子化のみならず、上記ビットアロケー
ション情報をもベクトル量子化するような構成とするこ
とも可能である。この場合も、上述同様に該ビットアロ
ケーション情報をベクトル量子化することで伝送ビット
レートを低減することができ（発明の効果〕 本発明の信号符号化装置においては、ブロック毎に再量
子化する際に必要とされる付加情報の量子化の際に、複
数ブロック分の付加情報をまとめてベクトルで表現し、
このベクトルを量子化するようにしており、例えばこの
ベクトル量子化の識別コードを伝送することで、付加情
報の伝送ビット数を大幅に減少させることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の適応変換符号化を適用した信号
符号化装置の概略構成を示すブロック回路図、第２図は
本発明実施例の帯域分割符号化を適用した信号符号化装
置の概略構成を示すブロック回路図、第３図は適応変換
符号化のブロックを示す図、第４図は帯域分割符号化の
ブロックを示す図である。 １１・・・・・・・・・・・・・・・・・・高速フーリ
エ変換回路１２．４１．〜４１ｔ４・・・・ブロック化
回路１３．４２．〜４２２４・・・・フローティング係
数算出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号をブロック化するブロック化手段と、上記各ブ
   ロック毎に再量子化する際に必要とされる付加情報を算
   出する付加情報算出手段と、上記付加情報算出手段から
   の付加情報を量子化する量子化手段とを有する信号符号
   化装置であって、 上記量子化手段での上記付加情報の量子化の際には、複
   数ブロック分の上記付加情報をまとめてベクトルで表現
   し、このベクトルを量子化するようにしたことを特徴と
   する信号符号化装置。