JPH07336232A - 情報符号化方法及び装置、情報復号化方法及び装置、並びに情報記録媒体 - Google Patents

情報符号化方法及び装置、情報復号化方法及び装置、並びに情報記録媒体

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JPH07336232A
JPH07336232A JP6130654A JP13065494A JPH07336232A JP H07336232 A JPH07336232 A JP H07336232A JP 6130654 A JP6130654 A JP 6130654A JP 13065494 A JP13065494 A JP 13065494A JP H07336232 A JPH07336232 A JP H07336232A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い符号化効率を実現し、特にトーン性の音
響信号に対しても音質を劣化させることなく符号化の効
率を上げる。 【構成】 端子６００からの音響信号を変換回路６０１
によりスペクトル信号に変換し、信号成分符号化回路６
０３により符号化ユニット毎に正規化及び量子化して符
号化する場合に、符号化ユニット構成決定回路６０２に
より、スペクトル分布の形状に応じて、複数通りの符号
化ユニット構成から選択して上記符号化ユニットを決定
する。トーン性の信号に対しては狭い低域幅の符号化ユ
ニットを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる高能率符号化
によって入力ディジタルデータの符号化を行ない、これ
を伝送、記録、再生し、復号化して再生信号を得るよう
な、情報符号化方法及び装置、情報復号化方法及び装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、オーディオ或いは音声等の信
号の高能率符号化の手法は種々知られているが、例え
ば、時間軸上のオーディオ信号等をブロック化しない
で、複数の周波数帯域に分割して符号化する非ブロック
化周波数帯域分割方式である帯域分割符号化（サブバン
ド・コーディング：ＳＢＣ）や、時間軸の信号を周波数
軸上の信号に変換（スペクトル変換）して複数の周波数
帯域に分割し、各帯域毎に符号化するブロック化周波数
帯域分割方式、いわゆる変換符号化等を挙げることがで
きる。また、上述の帯域分割符号化と変換符号化とを組
み合わせた高能率符号化の手法も考えられており、この
場合には、例えば、上記帯域分割符号化で帯域分割を行
った後、該各帯域毎の信号を周波数軸上の信号にスペク
トル変換し、このスペクトル変換された各帯域毎に符号
化が施される。
【０００３】ここで、上述した帯域分割符号化において
用いられる帯域分割用フィルターとしては、例えばＱＭ
Ｆフィルターがあり、このＱＭＦフィルターは、文献
「ディジタル・コーディング・オブ・スピーチ・イン・
サブバンズ」（Digital codingof speech in subbands,
R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech. J., Vol.55, No.819
76）に述べられている。
【０００４】また、文献「ポリフェイズ・クァドラチュ
ア・フィルターズ −新しい帯域分割符号化技術」（Po
lyphase Quadrature filters -A new subband coding t
echnique, Joseph H. Rothweiler, ICASSP 83 BOSTON）
には、等バンド幅のフィルター分割手法が述べられてい
る。
【０００５】また、上述したスペクトル変換としては、
例えば、入力オーディオ信号を所定単位時間（フレー
ム）でブロック化し、当該ブロック毎に離散フーリエ変
換（ＤＦＴ）、コサイン変換（ＤＣＴ）、モディファイ
ドＤＣＴ変換（ＭＤＣＴ）等を行うことで時間軸を周波
数軸に変換するようなスペクトル変換がある。なお、上
記ＭＤＣＴについては、文献「時間領域エリアシング・
キャンセルを基礎とするフィルタ・バンク設計を用いた
サブバンド／変換符号化」（Subband/TransformCoding
Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Ali
asing Cancellation, J.P.Princen, A.B.Bradley, Uni
v. of Surrey, Royal Melbourne Inst.ofTech. ICASSP
1987）に述べられている。
【０００６】このようにフィルターやスペクトル変換に
よって帯域毎に分割された信号を量子化することによ
り、量子化雑音が発生する帯域を制御することができ、
マスキング効果などの性質を利用して聴覚的により高能
率な符号化を行なうことができる。また、ここで量子化
を行なう前に、各帯域毎に、例えばその帯域における信
号成分の絶対値の最大値で正規化を行なうようにすれ
ば、さらに高能率な符号化を行なうことができる。
【０００７】ここで、周波数帯域分割された各周波数成
分を量子化する場合の周波数分割幅としては、例えば人
間の聴覚特性を考慮した帯域幅を用いることが多い。す
なわち、一般に高域ほど帯域幅が広くなるような臨界帯
域（クリティカルバンド）と呼ばれている帯域幅で、オ
ーディオ信号を複数（例えば２５バント）の帯域に分割
することがある。また、この時の各帯域毎のデータを符
号化する際には、各帯域毎に所定のビット配分或いは、
各帯域毎に適応的なビット割当て（ビットアロケーシヨ
ン）による符号化が行われる。例えば、上記ＭＤＣＴ処
理されて得られた係数データを上記ビットアロケーシヨ
ンによって符号化する際には、上記各ブロック毎のＭＤ
ＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ係数データ
に対して、適応的な割当てビット数で符号化が行われる
ことになる。ビット割当手法としては、次の２手法が知
られている。
【０００８】例えば、文献「音声信号の適応変換符号
化」（Adaptive Transform Coding ofSpeech Signals,
IEEE Transactions of Accoustics, Speech, and Signa
l Processing, vol.ASSP-25, No.4, August 1977 ）で
は、各帯域毎の信号の大きさをもとに、ビット割当を行
なっている。この方式では、量子化雑音スペクトルが平
坦となり、雑音エネルギ最小となるが、聴感覚的にはマ
スキング効果が利用されていないために実際の雑音感は
最適ではない。
【０００９】また、例えば文献「臨界帯域符号化器 −
ディジタル・エンコーディング・オブ・パーセプチュア
ル・リクワイアメンツ・オブ・ジ・オーディトリィ・シ
ステム」（The critical band coder --digital encodi
ng of the perceptual requirements of the auditory
system, M.A.Kransner MIT, ICASSP 1980）では、聴覚
マスキングを利用することで、各帯域毎に必要な信号対
雑音比を得て固定的なビット割当を行なう手法が述べら
れている。しかしこの手法では、サイン波入力で特性を
測定する場合でも、ビット割当が固定的であるために特
性値がそれほど良い値とならない。
【００１０】これらの問題を解決するために、ビット割
当に使用できる全ビットが、各小ブロック毎にあらかじ
め定められた固定ビット割当パターン分と、各ブロック
の信号の大きさに依存したビット配分を行なう分に分割
使用され、その分割比を入力信号に関係する信号に依存
させ、前記信号のスペクトルが滑らかなほど前記固定ビ
ット割当パターン分への分割比率を大きくする高能率符
号化装置が提案されている。
【００１１】この方法によれば、サイン波入力のよう
に、特定のスペクトルにエネルギが集中する場合にはそ
のスペクトルを含むブロックに多くのビットを割り当て
る事により、全体の信号対雑音特性を著しく改善するこ
とができる。一般に、急峻なスペクトル成分をもつ信号
に対して人間の聴覚は極めて敏感であるため、このよう
な方法を用いる事により、信号対雑音特性を改善するこ
とは、単に測定上の数値を向上させるばかりでなく、聴
感上、音質を改善するのに有効である。
【００１２】ビット割り当ての方法にはこの他にも数多
くのやり方が提案されており、さらに聴覚に関するモデ
ルが精緻化され、符号化装置の能力があがれば聴覚的に
みてより高能率な符号化が可能になる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来より用いられている方法では、周波数成分
を量子化する帯域は固定されている。このため、例え
ば、スペクトルがいくつかの特定の周波数近辺に集中す
る場合には、それらのスペクトル成分を十分な精度で量
子化しようとすると、それらのスペクトル成分と同じ帯
域に属する多数のスペクトルに対して多くのビットを割
り振らなければならなかった。
【００１４】一般に、特定の周波数にスペクトルのエネ
ルギが集中するトーン性の音響信号に加わった雑音はエ
ネルギが広い周波数帯にわたってなだらかに分布する音
響信号に加わった雑音に比較して非常に耳につきやす
い。さらにまた、大きなエネルギを持つスペクトル成分
が十分な精度で量子化されていないと、それらのスペク
トル成分を時間軸上の波形信号に戻して前後のブロック
と合成した場合にブロック間での歪みが大きくなり、や
はり大きな聴感上の障害となる。このため、従来の方法
では、特にトーン性の音響信号に対して音質を劣化させ
ることなく符号化の効率を上げることが困難であった。
【００１５】本発明はこのような実情を鑑みてなされた
ものであり、高い符号化効率を実現でき、特に、トーン
性の音響信号に対しても音質を劣化させることなく符号
化の効率を上げることができるような情報符号化方法及
び装置、情報復号化方法及び装置並びに情報記録媒体の
提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る情報符号化
方法は、入力された信号のスペクトル分布の仕方によっ
て周波数成分を量子化する帯域幅を可変にすることによ
って高い符号化効率を実現するものであり、入力信号を
周波数成分に変換し、上記変換手段の出力を符号化ユニ
ット毎に正規化および量子化して符号化する際に、符号
化ユニット構成決定工程を設け、この符号化ユニット構
成決定工程では、上記周波数成分を各符号化ユニットへ
分解する方法を、同一の周波数分解能を持つ場合であっ
ても複数通りあることを特徴とすることによって、上述
した課題を解決する。
【００１７】本発明に係る情報符号化装置は、入力信号
を周波数成分（あるいはスペクトル信号成分）に変換す
る変換手段と、上記周波数成分を各符号化ユニットへ分
解する符号化ユニット構成モードを複数通り備え上記周
波数成分に応じてこれらのモードの内から適応的に選択
する符号化ユニット構成決定手段と上記変換手段からの
出力を符号化ユニット構成決定手段により決定された符
号化ユニット毎に正規化および量子化して符号化する信
号成分符号化手段と、上記信号成分符号化手段からの符
号化出力と上記符号化ユニット構成決定手段からの符号
化構成情報とに基づいて符号列を生成する符号列生成手
段とを有することにより、上述の課題を解決する。
【００１８】ここで、本発明に係る情報符号化方法及び
装置は、一つの上記符号化ユニットに、異なる周波数に
対応する複数の周波数成分を含むことが挙げられる。ま
た、上記複数通りの符号化ユニット構成モードが所定の
帯域毎に設定されていることが挙げられる。また、上記
複数通りの符号化ユニット構成モードが全帯域に対して
設定されていることが挙げられる。さらに、スペクトル
の周波数領域でのエネルギ分布が比較的平坦な場合に
は、上記周波数成分が、より帯域幅の広い比較的少数の
符号化ユニット毎に分解されることが挙げられる。また
さらに、上記入力信号は音響信号であることが挙げられ
る。
【００１９】また、上記符号化ユニット構成モードの例
としては、符号化ユニットの帯域幅を入力信号のスペク
トルのエネルギ分布によって変化させることが挙げら
れ、具体的には、符号化すべき信号のスペクトルのエネ
ルギ分布が比較的平坦である場合には広い帯域を持つ符
号化ユニットとし、エネルギ分布が少数のスペクトル係
数に集中するトーン性の信号成分に対しては狭い帯域幅
を持つ符号化ユニットとすることが挙げられる。
【００２０】次に、本発明に係る情報復号化方法は、符
号化ユニット構成情報復号化工程と、周波数成分復号化
工程と、周波数成分を時系列信号に変換する逆変換工程
とを有し、上記符号化ユニット構成情報復号化工程によ
って復号化された符号化ユニット構成情報に基づいて、
複数通りの中から選択した符号化ユニット構成の各符号
化ユニット毎に、逆正規化および逆量子化の処理を含む
周波数成分復号化を行うことを特徴とすることによっ
て、上述した課題を解決する。
【００２１】また、本発明に係る情報復号化装置は、入
力された符号列から周波数成分（あるいはスペクトル信
号成分）符号と符号化ユニット構成情報符号とを分解す
る符号列分解手段と、この符号列分解手段からの上記符
号化ユニット構成情報符号を復号化する符号化ユニット
構成情報復号化手段と、上記符号列分解手段からの上記
周波数成分符号を復号化する周波数成分復号化手段と、
この周波数成分復号化手段からの周波数成分を時系列信
号に変換する逆変換手段とを備え、上記符号化ユニット
構成情報復号化手段によって復号化された符号化ユニッ
ト構成情報に基づいて、複数通りの中から選択した符号
化ユニット構成の各符号化ユニット毎に、逆正規化およ
び逆量子化の処理を含む周波数成分復号化を行うことを
特徴とすることにより、上述の課題を解決する。
【００２２】この情報復号化方法及び装置においても、
一つの上記符号化ユニットに、異なる周波数に対応する
複数の周波数成分を含むことが挙げられる。また、上記
複数通りの符号化ユニット構成モードが所定の帯域毎に
設定されていることが挙げられる。また、上記複数通り
の符号化ユニット構成モードが全帯域に対して設定され
ていることが挙げられる。さらに、上記入力信号は音響
信号であることが挙げられる。
【００２３】さらに、本発明に係る情報記録媒体は、符
号化ユニット構成情報と、上記符号化ユニット構成情報
によって決定される符号化ユニット毎に符号化された信
号成分情報とが記録されていることにより、上述の課題
を解決する。
【００２４】
【作用】本発明の情報符号化方法及び装置によれば、周
波数成分を各符号化ユニットへ分解する方法が、同一の
周波数分解能を持つ場合であっても複数通りあるような
符号化ユニット構成を、周波数成分（スペクトル信号）
の例えばエネルギ分布等に応じて適応的に決定して、こ
の決定された符号化ユニット毎に正規化や量子化等の符
号化処理を行わせることにより、波形信号をそのスペク
トルのエネルギ分布にしたがって効率良く符号化するこ
とが可能となる。特に音響信号の符号化に適用すること
により、スペクトルのエネルギ分布が比較的平坦な場合
の符号化効率を犠牲にすることなく、聴感上重要なトー
ン性の成分を高い精度で符号化することが可能になり、
効率の良い信号圧縮が可能になる。
【００２５】また、本発明の情報復号化方法及び装置に
よれば、復号化された符号化ユニット構成情報に基づい
て、複数通りの中から選択した符号化ユニット構成の各
符号化ユニット毎に、逆正規化および逆量子化の処理を
含む周波数成分復号化を行うことにより、少ないビット
数で、良好な再生信号を得ることができ、特に音響信号
の場合に、聴感上良好な再生音響信号を得ることができ
る。
【００２６】
【実施例】
【００２７】以下、本発明の好ましい実施例について、
図面を参照しながら説明する。
【００２８】図１は、本発明の情報符号化方法が適用さ
れる情報符号化装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
【００２９】この図１において、端子１００を介して供
給された音響信号波形は変換回路１０１によって信号周
波数成分に変換された後、信号成分符号化回路１０２に
よって各成分が符号化され、符号列生成回路１０３によ
って符号列が生成され、端子１０４から出力される。
【００３０】図２は、図１の変換回路１０１の具体的構
成例を示すブロック図である。この図２において、端子
２００を介して供給された信号、すなわち図１の端子１
００を介して得られた信号が、帯域分割フィルタ２０１
によって二つの帯域に分割される。帯域分割フィルタ２
０１によって二つの帯域に分割された各帯域の信号は、
それぞれＭＤＣＴ等のスペクトル変換を行う順スペクト
ル変換回路２１１、２１２によってスペクトル信号成分
となされる。これら順スペクトル変換回路２１１、２１
２からの出力が、それぞれ端子２２１、２２２を介して
取り出され、上記図１の信号成分符号化回路１０２に送
られる。
【００３１】上記順スペクトル変換回路２１１、２１２
からの各信号の帯域幅は端子２００を介した信号の帯域
幅の１／２となっており、端子２００から信号が１／２
に間引かれている。変換手段としてはこの実施例以外に
も多数考えられ、例えば、入力信号を直接、ＭＤＣＴに
よってスペクトル信号に変換しても良いし、ＭＤＣＴで
はなく、ＤＦＴやＤＣＴによって変換しても良い。いわ
ゆる帯域分割フィルターによって信号を帯域成分に分割
することも可能であるが、本発明の方法は特定の周波数
にエネルギが集中する場合に特に有効に作用するので、
多数の周波数成分が比較的少ない演算量で得られる上記
のスペクトル変換によって周波数成分に変換する方法を
とると都合が良い。
【００３２】図３は、図１の信号成分符号化回路１０２
の具体的な構成の一例を示すブロック図である。この図
３において、端子３００に供給された上記信号成分符号
化回路１０２からの出力は、正規化回路２０１によって
所定の帯域毎に正規化が施された後、量子化回路３０３
に送られる。また、上記端子３００に供給された信号
は、量子化精度決定回路３０２にも送られる。
【００３３】上記量子化回路３０３では、上記端子３０
０を介した信号から量子化精度決定回路３０３によって
計算された量子化精度に基づいて、上記正規化回路２０
１からの信号に対して量子化が施される。当該量子化回
路３０３からの出力が端子３０４から出力されて図１の
符号列生成回路１０３に送られる。なお、この端子３０
４からの出力信号には、上記量子化回路３０３によって
量子化された信号成分に加え、上記正規化回路３０１に
おける正規化係数情報や上記量子化精度決定回路３０２
における量子化精度情報も含まれている。
【００３４】図４は、図１の構成の符号化装置によって
生成された符号列から音響信号を復号化して出力する復
号化装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３５】この図４において、端子４００を介して供
給された図１の構成により生成された符号列からは、符
号列分解回路４０１によって各信号成分の符号が抽出さ
れる。それらの符号からは、信号成分復号化回路４０２
によって各信号成分が復元され、その後、逆変換回路４
０３によって図１の変換回路１０１の変換に対応する逆
変換が施される。これにより音響波形信号が得られ、こ
の音響波形信号が端子４０４から出力される。
【００３６】図５には、図４の逆変換回路４０３の具体
的な構成の一例を示すブロック図である。この図５に示
す構成は、図２に示した変換回路の構成例に対応したも
ので、端子５００ａ、５００ｂを介して図４の信号成分
復号化回路４０２から供給された信号は、それぞれ図２
における順スペクトル変換に対応する逆スペクトル変換
を行う逆スペクトル変換回路５０１、５０２によって変
換がなされる。これら逆スペクトル変換回路５０１、５
０２によって得られた各帯域の信号は、帯域合成フィル
タ５１１によって合成される。この帯域合成フィルタ５
０８の出力が端子５２１、すなわち図４の端子４０４よ
り取り出される。
【００３７】次に、図６は、図１に示される符号化装置
において、従来より行なわれてきた符号化の方法につい
て説明を行なうための図である。この図６に示す例にお
いて、スペクトル信号は図１の変換回路１０１によって
得られたものであり、ＭＤＣＴによるスペクトル信号の
絶対値のレベルをｄＢ値に変換して示している。
【００３８】この図６において、入力信号は所定の時間
ブロック毎に例えば６４個のスペクトル信号に変換され
ており、それが図６の図中ｂ１からｂ５に示す五つの所
定の帯域毎にグループ（これをここでは符号化ユニット
と呼ぶことにする）にまとめて正規化及び量子化が行な
われる。ここでは各符号化ユニットの帯域幅は低域側で
狭く、高域側で広くとられており、聴覚の性質に合った
量子化雑音の発生の制御ができるようになっている。
【００３９】しかしながら、この図６からも明らかなよ
うに、所定の帯域毎にまとめて正規化が行なわれると、
例えば信号にトーン性成分が含まれている図中の帯域ｂ
３において、正規化係数値はトーン性成分によって決ま
る大きな正規化係数値をもとに正規化されることにな
る。一般に、トーン性の音響信号に乗った雑音は聴感上
大きな障害となる上、トーン性成分が十分精度良く量子
化されていないと隣接する時間ブロックの波形信号と合
成された時に大きな接続歪みが発生する。このため、ト
ーン性成分の符号化のためには十分なビット数で量子化
を行なわなければならないが、このように所定の帯域毎
に量子化精度が決められる場合にはトーン性成分を含む
符号化ユニット内の多数のスペクトルに対して多くのビ
ットを割り当てて量子化を行なう必要があり、符号化効
率が悪くなってしまう。
【００４０】このような問題を解決しトーン性の音響信
号を効率良く符号化するために、符号化ユニットの帯域
幅を狭く設定する、という方法をとることができる。符
号化ユニットの帯域幅を狭く設定し、トーン性成分を構
成する少数のスペクトル係数に対してのみ、多くのビッ
ト数を割り振ることにより、効率良く、精度の良い量子
化を行うことができる。しかし、このようにすると、符
号化ユニットの個数が増え、それに応じて必要な正規化
係数情報、量子化精度情報の個数も増加してしまうの
で、比較的平坦なスペクトル・エネルギ分布をとる音響
信号に対し、すべての帯域において十分な量子化精度を
確保することが困難になる。
【００４１】図７及び図８は、このような点を鑑みて提
案された本発明による符号化方法について説明を行うた
めのものである。
【００４２】本発明に係る情報符号化方法の実施例にお
いては、符号化ユニットの帯域幅は入力信号のスペクト
ルのエネルギ分布によって変化する。
【００４３】すなわち、図７に示されるように、符号化
すべき信号のスペクトルのエネルギ分布が比較的平坦で
ある場合には、例えば、帯域Ａ１からＡ４で示される広
い帯域幅を持つ符号化ユニット毎に正規化および量子化
の処理を行い、符号化する。このようにすると、正規化
係数情報、量子化精度情報の個数が比較的少なくてすむ
ため、多くのビットを各スペクトル係数を量子化するた
めに割り振ることができる。
【００４４】一方、図８に示されるように、エネルギ分
布が少数のスペクトル係数に集中するトーン性の信号部
分に対しては、狭い帯域幅を持つ符号化ユニット毎に正
規化および量子化の処理を行い、符号化する。このよう
にした場合、レベルの低いスペクトル係数のみ含む符号
化ユニットにおいては非常に少ないステップ数で量子化
して符号化するか、あるいは、マスキング効果が十分に
効く場合には、それらのスペクトル信号が無いものとし
て符号化することによって非常に少ないビット数で符号
化することが可能となる。高いレベルのスペクトル係数
を含む符号化ユニットに対しては、十分なビット数を割
り振って量子化を行う必要があるが、それらの符号化ユ
ニットに含まれるスペクトル係数の総数は少ないので、
全体として少ないビット数で符号化を行うことができ
る。
【００４５】図９は、上述した符号化を行うための符号
化装置の構成の具体例を示したものである。
【００４６】図９において、入力端子６００より供給さ
れた波形信号は、変換回路６０１によってスペクトル信
号に変換される。符号化ユニット構成決定回路６０２
は、スペクトル係数のエネルギ分布に基づいて、後述す
る例のような方法で、狭い帯域幅の符号化ユニット構成
をとるか、広い帯域幅の符号化ユニット構成をとるかを
決定し、符号化ユニット構成情報を出力する。信号成分
符号化回路６０３には、変換手段からのスペクトル信号
と、符号化ユニット構成決定回路６０２からの上記符号
化ユニット構成情報とが供給されている。この信号成分
符号化回路６０３は、上記決定された符号化ユニット構
成に基づいて各符号化ユニット毎にスペクトル係数を正
規化および量子化して符号化を行い、符号列生成回路６
０４はその結果を符号化ユニット構成情報とともに符号
列にして出力する。
【００４７】一方、図１０は、図９の符号化手段に対応
した復号化手段の構成例を示すものである。符号列分解
回路７０１は、端子７００を介して入力された符号列か
ら符号化ユニット構成情報符号を抽出し、符号化ユニッ
ト構成復号化回路７０２は、それを符号化ユニット構成
情報に復号化し、信号成分復号化回路７０３に送る。信
号成分復号化回路７０３は、その符号化ユニット構成情
報に基づいて、符号列分解回路７０１からのスペクトル
信号を復号化し、逆変換回路７０４は、そのスペクトル
信号を波形信号に逆変換する。
【００４８】次に図１１は、図９の符号化ユニット構成
決定回路６０２における上記符号化ユニット構成を決定
するための処理方法の一例を説明するためのフローチャ
ートである。
【００４９】この図１１における符号化ユニット構成モ
ードＡとは、例えば図７に示されるように、広い帯域幅
の符号化ユニットで構成されるモードを意味し、符号化
ユニット構成モードＢとは、例えば図８に示されるよう
に、狭い帯域幅の符号化ユニットで構成されるモードを
意味する。
【００５０】この図１１に示す処理方法の例では、先ず
ステップＳ１において、最大スペクトル絶対値Ｘを求
め、ステップＳ２において、それが０より大きいこと、
すなわち、すべてのスペクトル係数値が０ではないこと
をチェックする。もし０でなければ、次のステップＳ３
において平均スペクトル絶対値Ｙを求め、ステップＳ４
においてＹのＸに対する比Ｒを求める。もし、Ｒが所定
の値より小さい場合には、その信号のエネルギ分布には
大きな偏りがあると判断して、ステップＳ７に進んで狭
い帯域幅の符号化ユニットを使用するモードＢを選択
し、そうでない場合には、ステップＳ６に進んで広い帯
域幅の符号化ユニットを使用するモードＡを選択する。
【００５１】また、この例の場合、上記ステップＳ２に
おいて、最大スペクトル絶対値Ｘの値が０、すなわち、
すべてのスペクトル係数値が０の場合には、ステップＳ
６に進んでモードＡを選択するが、このようにすると、
正規化係数や量子化精度情報の個数が減り、特にこの処
理の流れを、後述するように帯域毎に適用した場合に都
合が良い。
【００５２】次に図１２は、このようにして符号化され
た符号列の具体例を示したもので、ここでは、違うモー
ドの符号化ユニット構成情報を持つ、二つの隣接するブ
ロックの符号の様子が示されている。
【００５３】この図１２に示す具体例の場合、各ブロッ
ク毎に先ず符号化ユニット構成情報Ｕが符号化されてお
り、次にその符号化ユニット構成情報が示すモードＡま
たはモードＢのフォーマットにしたがって各スペクトル
情報Ｓが符号化されている。この例の場合、符号化ユニ
ット構成情報Ｕが０である場合にはモードＡが選択さ
れ、１である場合にはモードＢが選択されたことを示し
ている。
【００５４】すなわち、スペクトル情報Ｓは符号化ユニ
ット毎に符号化されており、この図１２の例では、各符
号化ユニットの量子化精度情報および正規化係数情報
は、各スペクトル係数情報Ｋの直前に置かれているが、
例えば、各符号化ユニットに対応する量子化精度情報お
よび正規化係数情報を位置的にまとめて符号化するよう
にしても良いことは勿論である。また、量子化精度情報
が、総てのスペクトル係数Ｋを１量子化ステップ、すな
わち０に量子化することを示している場合には、その符
号化ユニットにおける正規化係数情報や信号成分情報は
省略することができる。
【００５５】図１３は、本発明のもう一つの具体例を説
明するための図である。この図１３に示す具体例におい
ては、所定の帯域毎に広い帯域幅の符号化ユニット構成
をとるモードＡと狭い帯域幅の符号化ユニット構成をと
るモードＢが選択できるようになっており、二種類のモ
ードを準備しておくだけで多様な符号化ユニット構成を
とることができるようになっている。このため、この図
１３の例において示されるように、スペクトルが少数の
スペクトル係数に集中する帯域においてはそれらのスペ
クトル係数に集中的に効率良くビットを割り当てること
ができるとともに、スペクトルが比較的平坦なエネルギ
分布を持つ帯域においては量子化精度情報や正規化係数
情報の個数を減らすことができる。符号化手段において
は、例えば、各帯域毎に図１１に示されるのと同様な処
理によって符号化ユニット構成モードを選択すれば良い
が、図１１に示すようにすべてのスペクトルが０の値を
とる場合にはモードＡを選択するようにすれば量子化精
度情報や正規化係数情報の個数を減らすことができる。
【００５６】図１４は、図１３に示される例で符号化し
て得られる符号列の具体例を示したものである。この図
１４の例では、各帯域毎に符号化ユニット構成情報Ｕが
符号化されており、それによって示されるフォーマット
にしたがって各スペクトル情報Ｓが符号化されている。
【００５７】以上、説明したように、本発明の実施例に
よれば、変換手段によって得られた信号成分が同じ周波
数分解能を持つ場合、すなわち例えば、所定の帯域での
スペクトル係数の個数が同じ場合であっても、各信号成
分へのエネルギ分布によって符号化ユニットの帯域幅を
可変にすることによって効率の良い符号化を可能にして
いる。
【００５８】なお、帯域分割フィルターとスペクトル変
換により波形信号をスペクトル信号に変換する場合につ
いて説明を行ったが、もちろん、帯域分割フィルターを
使用せずに、スペクトル変換のみによって波形信号をス
ペクトル信号に変換する場合についても本発明の方法を
適用できることは言うまでもない。
【００５９】また、必ずしも、ＤＦＴ、ＤＣＴ、ＭＤＣ
Ｔ等のスペクトル変換を組み込んだ方法を使用しなくて
も、例えば、帯域分割フィルターで分割された帯域毎に
符号化ユニットを構成する場合にも、それらの帯域を複
数個（または比較的数の多い複数個）まとめた帯域幅の
広い符号化ユニットをとる符号化ユニット構成とそれら
の帯域を１個からなる（または比較的数の少ない複数個
まとめた）帯域幅の狭い符号化ユニットをとる符号化ユ
ニット構成の規格をさだめ、本発明の方法を適用するこ
とができる。
【００６０】しかし、本発明の方法は、ＤＦＴ、ＤＣ
Ｔ、ＭＤＣＴ等のスペクトル変換を組み込んだ方法によ
り波形信号を非常に多数、例えば５１２個以上、のスペ
クトル信号に変換し、それらのスペクトル信号をまとめ
て符号化ユニットを構成させるようにすると、各符号化
ユニットの帯域幅を分割フィルターによって比較的少
数、例えば３２程度、の帯域に分割した場合に比較し
て、各符号化ユニットの帯域幅を自由に設定でき、特に
効果が大きい。
【００６１】また、以上の説明では、符号化ユニット構
成として二種類のモードをとる例について説明を行った
が、モードの数はもっと多くしても良いことは勿論であ
る。
【００６２】また、以上の説明では、各符号化ユニット
内で正規化と量子化のためのパラメータとして正規化係
数情報と量子化精度情報を与えていたが、これらの情報
は必ずしも独立に与えることはなく、例えば、各符合化
ユニットにおけるレベル情報を符号化し、これを正規化
係数情報とするとともに、量子化雑音が一定レベルにな
るように各信号成分を符号化するようにあらかじめ規格
を設定することもできる。本発明でいう「正規化および
量子化して符号化する」とは、当然、このような場合も
含むものである。
【００６３】なお、以上、音響信号に対して本発明の方
法を適用した例を中心に説明を行なったが、本発明の方
法は一般の波形信号の符号化にも適用することが可能で
ある。しかし、音響信号の場合、本発明を用いると音響
心理上の効果を十分活用できるような符号を実現できる
ため、特にその効果は大きい。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る情報符号化方法及び装置によれば、入力信号を
周波数成分（スペクトル信号）に変換し、この変換出力
を符号化ユニット毎に正規化および量子化して符号化す
る際に、上記周波数成分を各符号化ユニットへ分解する
符号化ユニット構成モードを複数通り備え上記周波数成
分の例えばエネルギ分布等に応じてこれらのモードの内
から適応的に選択するようにしているため、入力された
波形信号を例えばそのスペクトルのエネルギ分布に従っ
て効率良く符号化することが可能となる。特に音響信号
の符号化に適用することにより、スペクトルのエネルギ
分布が比較的平坦な場合の符号化効率を犠牲にすること
なく、聴感上重要なトーン性の成分を高い精度で符号化
することが可能になり、効率の良い信号圧縮が可能にな
る。
【００６５】また、本発明の情報復号化方法及び装置に
よれば、復号化された符号化ユニット構成情報に基づい
て、複数通りの中から選択した符号化ユニット構成の各
符号化ユニット毎に、逆正規化および逆量子化の処理を
含む周波数成分復号化を行うことにより、少ないビット
数で、良好な再生信号を得ることができ、特に音響信号
の場合に、聴感上良好な再生音響信号を得ることができ
る。
【００６６】さらに、本発明に係る情報記録媒体によれ
ば、符号化ユニット構成情報と、上記符号化ユニット構
成情報によって決定される符号化ユニット毎に符号化さ
れた信号成分情報とが記録されて、少ないビット数で効
率良く符号化された情報が記録されているため、媒体記
録容量の実質的な拡大が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例が適用される符号化装置を示す
ブロック図である。
【図２】図１に示す符号化装置の変換回路の一例を示す
ブロック図である。
【図３】図１に示す符号化装置の信号成分符号化回路の
一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例が適用される復号化装置を示す
ブロック図である。
【図５】図４に示す復号化装置の逆変換回路の一例を示
すブロック図である。
【図６】従来技術による符号化方法を説明するためのス
ペクトル信号の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施例による符号化方法を説明するた
めのスペクトル信号の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施例による符号化方法を説明するた
めのスペクトル信号の他の例を示す図である。
【図９】本発明の実施例としての符号化装置の具体例を
示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例としての復号化装置の具体例
を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例による符号化方法の具体例を
説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例による符号化方法で符号化し
て得られた符号列の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施例による符号化方法の他の例を
説明するためのスペクトル信号の一例を示す図である。
【図１４】図１３で説明した符号化方法で符号化して得
られた符号列の一例を示す図である。
【符号の説明】
６０１ 変換回路 ６０２ 符号化ユニット構成決定回路 ６０３ 信号成分符号化回路 ６０４ 符号列生成回路 ７０１ 符号列分解回路 ７０２ 符号化ユニット構成情報復号化回路 ７０３ 信号成分復号化回路 ７０４ 逆変換回路

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力信号を周波数成分に変換する変換工
    程と、 上記変換手段の出力を符号化ユニット毎に正規化および
    量子化して符号化する工程と、 上記周波数成分を各符号化ユニットへ分解する符号化ユ
    ニット構成モードを複数通り備え上記周波数成分に応じ
    てこれらのモードの内から適応的に選択する符号化ユニ
    ット構成決定工程とを有することを特徴とする情報符号
    化方法。
  2. 【請求項２】 上記符号化ユニット構成モードは、同一
    の周波数分解能でも複数通り設定されていることを特徴
    とする請求項１記載の情報符号化方法。
  3. 【請求項３】 上記変換工程はスペクトル変換工程を含
    むことを特徴とする請求項１又は２記載の情報符号化方
    法。
  4. 【請求項４】 一つの上記符号化ユニットに、異なる周
    波数に対応する複数の周波数成分を含むことを特徴とす
    る請求項１、２又は３記載の情報符号化方法。
  5. 【請求項５】 上記複数通りの符号化ユニット構成モー
    ドが所定の帯域毎に設定されていることを特徴とする請
    求項１、２、３又は４記載の情報符号化方法。
  6. 【請求項６】 上記複数通りの符号化ユニット構成モー
    ドが全帯域に対して設定されていることを特徴とする請
    求項１、２、３又は４記載の情報符号化方法。
  7. 【請求項７】 スペクトルの周波数領域でのエネルギ分
    布が比較的平坦な場合には、上記周波数成分が、より帯
    域幅の広い比較的少数の符号化ユニット毎に分解される
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載
    の情報符号化方法。
  8. 【請求項８】 上記入力信号は音響信号であることを特
    徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の情
    報符号化方法。
  9. 【請求項９】 入力信号を周波数成分に変換する変換手
    段と、 上記周波数成分を各符号化ユニットへ分解する符号化ユ
    ニット構成モードを複数通り備え上記周波数成分に応じ
    てこれらのモードの内から適応的に選択する符号化ユニ
    ット構成決定手段と上記変換手段からの出力を符号化ユ
    ニット構成決定手段により決定された符号化ユニット毎
    に正規化および量子化して符号化する信号成分符号化手
    段と、 上記信号成分符号化手段からの符号化出力と上記符号化
    ユニット構成決定手段からの符号化構成情報とに基づい
    て符号列を生成する符号列生成手段とを有することを特
    徴とする情報符号化装置。
  10. 【請求項１０】 符号化ユニット構成情報復号化工程
    と、 周波数成分復号化工程と、 周波数成分を時系列信号に変換する逆変換工程とを有
    し、 上記符号化ユニット構成情報復号化工程によって復号化
    された符号化ユニット構成情報に基づいて、複数通りの
    中から選択した符号化ユニット構成の各符号化ユニット
    毎に、逆正規化および逆量子化の処理を含む周波数成分
    復号化を行うことを特徴とする情報復号化方法。
  11. 【請求項１１】 上記逆変換工程は、逆スペクトル変換
    工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の情報復号
    化方法。
  12. 【請求項１２】 一つの上記符号化ユニットに、異なる
    周波数に対応する複数の周波数成分を含むことを特徴と
    する請求項１０又は１１記載の情報復号化方法。
  13. 【請求項１３】 上記複数通りの符号化ユニット構成が
    所定の帯域毎に設定されていることを特徴とする請求項
    １０、１１又は１２記載の情報復号化方法。
  14. 【請求項１４】 上記複数通りの符号化ユニット構成が
    全帯域に対して設定されていることを特徴とする請求項
    １０、１１又は１２記載の情報復号化方法。
  15. 【請求項１５】 上記復号化された出力信号は音響信号
    であることを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３
    又は１４記載の情報復号化方法。
  16. 【請求項１６】 入力された符号列から周波数成分符号
    と符号化ユニット構成情報符号とを分解する符号列分解
    手段と、 この符号列分解手段からの上記符号化ユニット構成情報
    符号を復号化する符号化ユニット構成情報復号化手段
    と、 上記符号列分解手段からの上記周波数成分符号を復号化
    する周波数成分復号化手段と、 この周波数成分復号化手段からの周波数成分を時系列信
    号に変換する逆変換手段とを備え、 上記符号化ユニット構成情報復号化手段によって復号化
    された符号化ユニット構成情報に基づいて、複数通りの
    中から選択した符号化ユニット構成の各符号化ユニット
    毎に、逆正規化および逆量子化の処理を含む周波数成分
    復号化を行うことを特徴とする情報復号化装置。
  17. 【請求項１７】 信号の周波数成分を符号化の単位とな
    る符号化ユニットに分解する際のユニット構成のモード
    を示す符号化ユニット構成情報と、 上記符号化ユニット構成情報によって決定される符号化
    ユニット毎に符号化された信号成分情報とが記録されて
    いることを特徴とする情報記録媒体。
  18. 【請求項１８】 上記信号成分情報はスペクトル信号を
    正規化及び量子化して符号化したものであることを特徴
    とする請求項１７記載の情報記録媒体。
  19. 【請求項１９】 一つの上記符号化ユニットに、異なる
    周波数に対応する複数の周波数成分を含むことを特徴と
    する請求項１７又は１８記載の情報記録媒体。
  20. 【請求項２０】 上記複数通りの符号化ユニット構成が
    所定の帯域毎に設定されていることを特徴とする請求項
    １７、１８又は１９記載の情報記録媒体。
  21. 【請求項２１】 上記複数通りの符号化ユニット構成が
    全帯域に対して設定されていることを特徴とする請求項
    １７、１８又は１９記載の情報記録媒体。
  22. 【請求項２２】 上記記録される信号は音響信号である
    ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０又は２
    １記載の情報記録媒体。
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