JPH08166799A - 高能率符号化方法及び装置 - Google Patents
高能率符号化方法及び装置Info
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- JPH08166799A JPH08166799A JP6311801A JP31180194A JPH08166799A JP H08166799 A JPH08166799 A JP H08166799A JP 6311801 A JP6311801 A JP 6311801A JP 31180194 A JP31180194 A JP 31180194A JP H08166799 A JPH08166799 A JP H08166799A
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- H04H20/86—Arrangements characterised by the broadcast information itself
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- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/66—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
- H04B1/665—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using psychoacoustic properties of the ear, e.g. masking effect
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 信号成分符号化回路は、先行するブロックで
の再生帯域情報（ビット割当を行った帯域幅の情報、す
なわち再生符号化ユニット数の値）を保持する帯域幅記
憶回路６２と、この帯域幅記憶回路６２が保持する先行
するブロックでの再生帯域情報（再生符号化ユニット数
の値）に基づいて現在のブロックの再生符号化ユニット
数を決定する制御回路６３を具備する。 【効果】 安定した再生帯域幅を確保しており、再生帯
域がブロック毎に頻繁に変化することが無いため、高域
側の信号が現われたり無くなったりするために生じる耳
障りな雑音が発生せず、十分なビットレートが与えられ
ない場合にも、聴感上の音質劣化を最小限に抑えること
が可能となる。
の再生帯域情報（ビット割当を行った帯域幅の情報、す
なわち再生符号化ユニット数の値）を保持する帯域幅記
憶回路６２と、この帯域幅記憶回路６２が保持する先行
するブロックでの再生帯域情報（再生符号化ユニット数
の値）に基づいて現在のブロックの再生符号化ユニット
数を決定する制御回路６３を具備する。 【効果】 安定した再生帯域幅を確保しており、再生帯
域がブロック毎に頻繁に変化することが無いため、高域
側の信号が現われたり無くなったりするために生じる耳
障りな雑音が発生せず、十分なビットレートが与えられ
ない場合にも、聴感上の音質劣化を最小限に抑えること
が可能となる。
Description
【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うディジ
タルデータの高能率符号化方法及び装置に関するもので
ある。
によって入力ディジタルデータの符号化を行なうディジ
タルデータの高能率符号化方法及び装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ或いは音声等の信号の高能率
符号化の手法及び装置には種々あるが、例えば、時間領
域のオーディオ信号等を単位時間毎にブロック化してこ
のブロック毎の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であ
るいわゆる変換符号化方式や、時間領域のオーディオ信
号等を単位時間毎に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）方式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
符号化の手法及び装置も考えられており、この場合に
は、例えば、上記帯域分割符号化方式で帯域分割を行っ
た後、該各帯域毎の信号を上記変換符号化方式で周波数
領域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を施すことになる。
符号化の手法及び装置には種々あるが、例えば、時間領
域のオーディオ信号等を単位時間毎にブロック化してこ
のブロック毎の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であ
るいわゆる変換符号化方式や、時間領域のオーディオ信
号等を単位時間毎に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）方式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
符号化の手法及び装置も考えられており、この場合に
は、例えば、上記帯域分割符号化方式で帯域分割を行っ
た後、該各帯域毎の信号を上記変換符号化方式で周波数
領域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を施すことになる。
【０００３】ここで、上述した帯域分割符号化方式に使
用される帯域分割用フィルタとしては、例えばＱＭＦ(Q
uadrature Mirror filter)等のフィルタがあり、これは
例えば文献「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 coding of speech i
n subbands" R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech. J.,Vo
l.55,No.8 1976) に述べられている。このＱＭＦのフィ
ルタは、帯域を等バンド幅に２分割するものであり、当
該フィルタにおいては上記分割した帯域を後に合成する
際にいわゆるエリアシングが発生しないことが特徴とな
っている。また、文献「ポリフェーズ・クワドラチァ・
フィルタ −新しい帯域分割符号化技術」("Polyphase
Quadrature filters -A new subband coding techniqu
e", Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)には、
等帯域幅のフィルタ分割手法が述べられている。このポ
リフェーズ・クワドラチァ・フィルタにおいては、信号
を等バンド幅の複数の帯域に分割する際に一度に分割で
きることが特徴となっている。
用される帯域分割用フィルタとしては、例えばＱＭＦ(Q
uadrature Mirror filter)等のフィルタがあり、これは
例えば文献「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 coding of speech i
n subbands" R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech. J.,Vo
l.55,No.8 1976) に述べられている。このＱＭＦのフィ
ルタは、帯域を等バンド幅に２分割するものであり、当
該フィルタにおいては上記分割した帯域を後に合成する
際にいわゆるエリアシングが発生しないことが特徴とな
っている。また、文献「ポリフェーズ・クワドラチァ・
フィルタ −新しい帯域分割符号化技術」("Polyphase
Quadrature filters -A new subband coding techniqu
e", Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)には、
等帯域幅のフィルタ分割手法が述べられている。このポ
リフェーズ・クワドラチァ・フィルタにおいては、信号
を等バンド幅の複数の帯域に分割する際に一度に分割で
きることが特徴となっている。
【０００４】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）や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、モディ
ファイドＤＣＴ変換（ＭＤＣＴ）などを行うことで時間
軸を周波数軸に変換するようなスペクトル変換がある。
この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/Transform Codi
ng Using Filter Bank Designs Based on Time Domain
Aliasing Cancellation," J.P.Princen A.B.Bradley, U
niv. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech. ICAS
SP 1987)に述べられている。
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）や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、モディ
ファイドＤＣＴ変換（ＭＤＣＴ）などを行うことで時間
軸を周波数軸に変換するようなスペクトル変換がある。
この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/Transform Codi
ng Using Filter Bank Designs Based on Time Domain
Aliasing Cancellation," J.P.Princen A.B.Bradley, U
niv. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech. ICAS
SP 1987)に述べられている。
【０００５】このように帯域分割フィルタやスペクトル
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うことができる。また、ここで量子
化を行う前に、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。
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うことができる。また、ここで量子
化を行う前に、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。
【０００６】更に、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分割がある。すなわち、一般
に臨界帯域（クリティカルバンド）と呼ばれている高域
ほど帯域幅が広くなるような帯域幅で、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
応的なビット配分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ＭＤＣＴ係数データを上
記ビット配分によって符号化する際には、上記各ブロッ
ク毎のＭＤＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ
係数データに対して、適応的な配分ビット数で符号化が
行われることになる。
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分割がある。すなわち、一般
に臨界帯域（クリティカルバンド）と呼ばれている高域
ほど帯域幅が広くなるような帯域幅で、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
応的なビット配分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ＭＤＣＴ係数データを上
記ビット配分によって符号化する際には、上記各ブロッ
ク毎のＭＤＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ
係数データに対して、適応的な配分ビット数で符号化が
行われることになる。
【０００７】上記ビット配分手法及びそのための装置と
しては、次の２手法及び装置が知られている。
しては、次の２手法及び装置が知られている。
【０００８】例えば、文献「音声信号の適応変換符号
化」（"Adaptive Transform Coding of Speech Signal
s",R.Zelinski and P.Noll, IEEE Transactions of Acc
oustics, Speech, and Signal Processing, vol.ASSP-2
5, 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、雑音エネルギが最
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。
化」（"Adaptive Transform Coding of Speech Signal
s",R.Zelinski and P.Noll, IEEE Transactions of Acc
oustics, Speech, and Signal Processing, vol.ASSP-2
5, 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、雑音エネルギが最
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 −
聴覚システムの知覚の要求に関するディジタル符号化」
（"The critical band coder --digital encoding of
theperceptual requirements of the auditory syste
m", 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う手法及び装置が述べ
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。
聴覚システムの知覚の要求に関するディジタル符号化」
（"The critical band coder --digital encoding of
theperceptual requirements of the auditory syste
m", 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う手法及び装置が述べ
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を、上記各帯域或いは各帯域を
さらに小分割したブロック毎に予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う分とに分割して使用すると共に、
その分割比を入力信号に関係する信号に依存させ、例え
ば信号のスペクトルが滑らかなときほど上記固定ビット
割当パターン分への分割比率を大きくするような高能率
符号化装置が提案されている。
当に使用できる全ビットを、上記各帯域或いは各帯域を
さらに小分割したブロック毎に予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う分とに分割して使用すると共に、
その分割比を入力信号に関係する信号に依存させ、例え
ば信号のスペクトルが滑らかなときほど上記固定ビット
割当パターン分への分割比率を大きくするような高能率
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
対する人間の聴覚は、極めて敏感であるため、このよう
な方法を用いることによって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。
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
対する人間の聴覚は、極めて敏感であるため、このよう
な方法を用いることによって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】なお、ビット割り当ての方法にはこの他に
も数多くの方式が提案されており、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向上すれば聴
覚的にみてより高能率な符号化が可能になる。
も数多くの方式が提案されており、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向上すれば聴
覚的にみてより高能率な符号化が可能になる。
【００１３】また、本件出願人は、先に、特願平５−１
５２８６５号の明細書及び図面において、スペクトル信
号から聴感上特に重要なトーン性の成分を分離して、他
のスペクトル成分とは別に符号化する方法を提案してお
り、これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆
ど生じさせずに高い圧縮率で効率的に符号化することを
可能にしている。
５２８６５号の明細書及び図面において、スペクトル信
号から聴感上特に重要なトーン性の成分を分離して、他
のスペクトル成分とは別に符号化する方法を提案してお
り、これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆
ど生じさせずに高い圧縮率で効率的に符号化することを
可能にしている。
【００１４】ところで、波形信号をスペクトル変換する
方法として上述したＤＦＴやＤＣＴを使用した場合にお
いて、例えばＭ個のサンプルからなる時間ブロック毎に
当該スペクトル変換を行うと、Ｍ個の独立な実数データ
が得られることになる。このとき、時間ブロック間の接
続歪みを軽減するために、通常は、両隣のブロックでそ
れぞれＭ１個のサンプルずつオーバーラップさせるよう
にしているので、平均して、上記ＤＦＴやＤＣＴでは
（Ｍ−Ｍ１）個のサンプルに対してＭ個の実数データを
量子化して符号化することになる。
方法として上述したＤＦＴやＤＣＴを使用した場合にお
いて、例えばＭ個のサンプルからなる時間ブロック毎に
当該スペクトル変換を行うと、Ｍ個の独立な実数データ
が得られることになる。このとき、時間ブロック間の接
続歪みを軽減するために、通常は、両隣のブロックでそ
れぞれＭ１個のサンプルずつオーバーラップさせるよう
にしているので、平均して、上記ＤＦＴやＤＣＴでは
（Ｍ−Ｍ１）個のサンプルに対してＭ個の実数データを
量子化して符号化することになる。
【００１５】これに対してスペクトルに変換する方法と
して上述のＭＤＣＴを使用した場合には、両隣の時間ブ
ロックとＮ個ずつオーバーラップさせた２Ｍ個のサンプ
ルから、独立なＭ個の実数データを得るようにしている
ので、平均して、当該ＭＤＣＴではＭ個のサンプルに対
してＭ個の実数データを量子化して符号化することにな
る。したがって、このように符号化されたデータを復号
化する復号化装置においては、上述のＭＤＣＴを用いて
得られた符号からなる各ブロックに対して逆変換を施し
て、得られた波形要素を互いに干渉させながら加え合わ
せることにより、波形信号を再構成することができる。
して上述のＭＤＣＴを使用した場合には、両隣の時間ブ
ロックとＮ個ずつオーバーラップさせた２Ｍ個のサンプ
ルから、独立なＭ個の実数データを得るようにしている
ので、平均して、当該ＭＤＣＴではＭ個のサンプルに対
してＭ個の実数データを量子化して符号化することにな
る。したがって、このように符号化されたデータを復号
化する復号化装置においては、上述のＭＤＣＴを用いて
得られた符号からなる各ブロックに対して逆変換を施し
て、得られた波形要素を互いに干渉させながら加え合わ
せることにより、波形信号を再構成することができる。
【００１６】ここで、一般に、変換のための時間ブロッ
クを長くすることによって、スペクトルの周波数分解能
が高まり特定のスペクトル成分にエネルギが集中する。
したがって、両隣のブロックと半分ずつオーバーラップ
させて長いブロック長で変換を行い、しかも得られたス
ペクトル信号の個数が、元の時間サンプルの個数に対し
て増加しない上記ＭＤＣＴを使用すれば、上記ＤＦＴや
ＤＣＴを使用した場合よりも効率の良い符号化を行うこ
とが可能となる。また、隣接するブロック同士に十分長
いオーバーラップを持たせることによって、波形信号の
ブロック間歪みを軽減することもできる。
クを長くすることによって、スペクトルの周波数分解能
が高まり特定のスペクトル成分にエネルギが集中する。
したがって、両隣のブロックと半分ずつオーバーラップ
させて長いブロック長で変換を行い、しかも得られたス
ペクトル信号の個数が、元の時間サンプルの個数に対し
て増加しない上記ＭＤＣＴを使用すれば、上記ＤＦＴや
ＤＣＴを使用した場合よりも効率の良い符号化を行うこ
とが可能となる。また、隣接するブロック同士に十分長
いオーバーラップを持たせることによって、波形信号の
ブロック間歪みを軽減することもできる。
【００１７】ところが、音響波形信号をブロック毎に符
号化する場合、各ブロックにおけるレベルやスペクトル
分布等の波形信号の性質によって、満足な音質を達成す
るために必要な、符号化の際のビット数は異なる。例え
ば、各ブロックに同一のビット数を割り当てる固定ビッ
トレートの符号化を行う場合には、ビットレートが低く
なるに従って、満足な音質を達成するために必要なビッ
ト数を確保することができないブロックが出てくる。
号化する場合、各ブロックにおけるレベルやスペクトル
分布等の波形信号の性質によって、満足な音質を達成す
るために必要な、符号化の際のビット数は異なる。例え
ば、各ブロックに同一のビット数を割り当てる固定ビッ
トレートの符号化を行う場合には、ビットレートが低く
なるに従って、満足な音質を達成するために必要なビッ
ト数を確保することができないブロックが出てくる。
【００１８】従来、このように必要なビット数を確保で
きないブロックが発生する場合には、例えば、ＵＳＰ
４，９７２，４８４に述べられているように、各帯域の
量子化精度をほぼ均等に低下させることによって対処す
る方法が知られている。しかし、この方法では、特にビ
ットレートが非常に低く、各帯域の周波数成分が３から
７段階程度に量子化されているような場合には、量子化
雑音が大きくなりすぎ、音質劣化が目立ってしまう。
きないブロックが発生する場合には、例えば、ＵＳＰ
４，９７２，４８４に述べられているように、各帯域の
量子化精度をほぼ均等に低下させることによって対処す
る方法が知られている。しかし、この方法では、特にビ
ットレートが非常に低く、各帯域の周波数成分が３から
７段階程度に量子化されているような場合には、量子化
雑音が大きくなりすぎ、音質劣化が目立ってしまう。
【００１９】また、符号化のための十分なビット数が確
保できない場合のもう一つの対応策としては、そのブロ
ックにおける高域の周波数成分を削り、後に再生される
ことになる再生帯域を狭くするという方法が知られてい
る。この方法によれば、聴感上重要な低域側の信号に対
して十分な量子化精度を確保できるため、ビットレート
が低い場合にも、各帯域の量子化精度をほぼ均等に低下
させる方法と比較すれば良好な音質を確保することがで
きる。
保できない場合のもう一つの対応策としては、そのブロ
ックにおける高域の周波数成分を削り、後に再生される
ことになる再生帯域を狭くするという方法が知られてい
る。この方法によれば、聴感上重要な低域側の信号に対
して十分な量子化精度を確保できるため、ビットレート
が低い場合にも、各帯域の量子化精度をほぼ均等に低下
させる方法と比較すれば良好な音質を確保することがで
きる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように再生される帯域幅を各ブロック毎に決定すると、
ブロック毎に再生されたりされなかったりする周波数成
分が変調され、耳障りな雑音になる、という欠点があっ
た。
ように再生される帯域幅を各ブロック毎に決定すると、
ブロック毎に再生されたりされなかったりする周波数成
分が変調され、耳障りな雑音になる、という欠点があっ
た。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の高能率符号化方
法は、このような実情に鑑みてなされたものであり、波
形信号を複数の信号周波数成分からなるブロック毎に分
割し、当該ブロック内の複数の信号周波数成分を符号化
するに際し、波形信号の性質に応じて、ブロック毎にビ
ット割当を行う帯域幅（後に再生されることになる帯域
幅）を可変する方法であって、先行するブロックでの上
記ビット割当を行った帯域幅（後に再生されることにな
る帯域幅）の情報に基づいて、現在のブロックのビット
割当を行う帯域幅（後に再生されることになる帯域幅）
を決定するようにしたものである。
法は、このような実情に鑑みてなされたものであり、波
形信号を複数の信号周波数成分からなるブロック毎に分
割し、当該ブロック内の複数の信号周波数成分を符号化
するに際し、波形信号の性質に応じて、ブロック毎にビ
ット割当を行う帯域幅（後に再生されることになる帯域
幅）を可変する方法であって、先行するブロックでの上
記ビット割当を行った帯域幅（後に再生されることにな
る帯域幅）の情報に基づいて、現在のブロックのビット
割当を行う帯域幅（後に再生されることになる帯域幅）
を決定するようにしたものである。
【００２２】ここで、上記現在のブロックにおけるビッ
ト割当を行う帯域幅の決定の際には、当該ブロックのビ
ット割当可能な帯域幅（再生可能な帯域幅）の情報に依
存した決定を行うようにする。また、上記現在のブロッ
クにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大するのは、拡
大された帯域の信号周波数成分レベルが所定の値より小
さいときや、先行するブロックにおけるビット割当を行
った帯域幅よりも高域の信号周波数成分レベルが所定の
値より小さいときである。
ト割当を行う帯域幅の決定の際には、当該ブロックのビ
ット割当可能な帯域幅（再生可能な帯域幅）の情報に依
存した決定を行うようにする。また、上記現在のブロッ
クにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大するのは、拡
大された帯域の信号周波数成分レベルが所定の値より小
さいときや、先行するブロックにおけるビット割当を行
った帯域幅よりも高域の信号周波数成分レベルが所定の
値より小さいときである。
【００２３】また、本発明の高能率符号化装置は、波形
信号を複数の信号周波数成分からなるブロック毎に分割
するブロック信号周波数成分生成手段と、当該ブロック
内の複数の信号周波数成分を符号化する信号周波数成分
符号化手段とを有し、当該ブロック内の複数の信号周波
数成分を符号化するに際し、波形信号の性質に応じて、
ブロック毎にビット割当を行う帯域幅を可変する装置で
あって、上記信号周波数成分符号化手段は、先行するブ
ロックでの上記ビット割当を行った帯域幅の情報を保持
する帯域幅情報保持手段と、当該帯域情報保持手段が保
持する先行するブロックでの上記ビット割当を行った帯
域幅の情報に基づいて現在のブロックのビット割当を行
う帯域幅を決定する帯域幅決定手段とを具備する。
信号を複数の信号周波数成分からなるブロック毎に分割
するブロック信号周波数成分生成手段と、当該ブロック
内の複数の信号周波数成分を符号化する信号周波数成分
符号化手段とを有し、当該ブロック内の複数の信号周波
数成分を符号化するに際し、波形信号の性質に応じて、
ブロック毎にビット割当を行う帯域幅を可変する装置で
あって、上記信号周波数成分符号化手段は、先行するブ
ロックでの上記ビット割当を行った帯域幅の情報を保持
する帯域幅情報保持手段と、当該帯域情報保持手段が保
持する先行するブロックでの上記ビット割当を行った帯
域幅の情報に基づいて現在のブロックのビット割当を行
う帯域幅を決定する帯域幅決定手段とを具備する。
【００２４】ここで、上記帯域幅決定手段は、上記現在
のブロックにおけるビット割当を行う帯域幅の決定の際
に、当該ブロックのビット割当可能な帯域幅の情報に依
存した決定を行う。また、上記帯域幅決定手段が上記現
在のブロックにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大す
るのは、拡大された帯域の信号周波数成分レベルが所定
の値より小さいときや、先行するブロックにおけるビッ
ト割当を行った帯域幅よりも高域の信号周波数成分レベ
ルが所定の値より小さいときである。
のブロックにおけるビット割当を行う帯域幅の決定の際
に、当該ブロックのビット割当可能な帯域幅の情報に依
存した決定を行う。また、上記帯域幅決定手段が上記現
在のブロックにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大す
るのは、拡大された帯域の信号周波数成分レベルが所定
の値より小さいときや、先行するブロックにおけるビッ
ト割当を行った帯域幅よりも高域の信号周波数成分レベ
ルが所定の値より小さいときである。
【００２５】なお、上記波形信号は音響信号である。
【００２６】
【作用】本発明によれば、各ブロックの帯域幅を先行す
るブロックで決定した帯域幅を参照して決定することに
より、安定した再生帯域幅を確保しており、これによっ
て上述の耳障りなノイズの発生を防止するようにしてい
る。
るブロックで決定した帯域幅を参照して決定することに
より、安定した再生帯域幅を確保しており、これによっ
て上述の耳障りなノイズの発生を防止するようにしてい
る。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照にしながら説明する。
面を参照にしながら説明する。
【００２８】図１には、本発明にかかわる音響波形信号
の符号化装置の一実施例の基本構成を示す。
の符号化装置の一実施例の基本構成を示す。
【００２９】この図１に示す実施例装置において、入力
端子１０を介して入力された音響信号等の信号波形は、
変換回路１１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１２に送られ、ここで各信号周波数
成分が符号化される。この信号成分符号化回路１２の出
力は、符号列生成回路１３に送られ、ここで符号列が生
成される。この符号列が出力端子１４から出力される。
端子１０を介して入力された音響信号等の信号波形は、
変換回路１１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１２に送られ、ここで各信号周波数
成分が符号化される。この信号成分符号化回路１２の出
力は、符号列生成回路１３に送られ、ここで符号列が生
成される。この符号列が出力端子１４から出力される。
【００３０】次に、図２には図１の変換回路１１の一具
体例の構成を示す。
体例の構成を示す。
【００３１】この図２において、入力端子２０を介して
入力された波形信号は、帯域分割フィルタ２１によって
二つの帯域に分割される。ここで、当該帯域分割フィル
タ２１から出力される二つの帯域の信号の帯域幅は、入
力端子２０に供給された波形信号の帯域幅の１／２とな
っており、当該波形信号の１／２に間引かれたものであ
る。これら二つの帯域の信号は、それぞれが対応する順
スペクトル変換回路２２，２３に送られ、ここでＭＤＣ
Ｔ等の順スペクトル変換処理される。この順スペクトル
変換回路２２，２３からのスペクトル信号成分は、それ
ぞれ対応する出力端子２４，２５を介して、図１の変換
回路１１からの信号周波数成分として出力され、後段の
図１に示す信号成分符号化回路１２に送られるようにな
る。なお、図１の例では、当該順スペクトル変換回路２
２，２３からの二つの帯域に対応するスペクトル信号成
分を１つの出力として示している。
入力された波形信号は、帯域分割フィルタ２１によって
二つの帯域に分割される。ここで、当該帯域分割フィル
タ２１から出力される二つの帯域の信号の帯域幅は、入
力端子２０に供給された波形信号の帯域幅の１／２とな
っており、当該波形信号の１／２に間引かれたものであ
る。これら二つの帯域の信号は、それぞれが対応する順
スペクトル変換回路２２，２３に送られ、ここでＭＤＣ
Ｔ等の順スペクトル変換処理される。この順スペクトル
変換回路２２，２３からのスペクトル信号成分は、それ
ぞれ対応する出力端子２４，２５を介して、図１の変換
回路１１からの信号周波数成分として出力され、後段の
図１に示す信号成分符号化回路１２に送られるようにな
る。なお、図１の例では、当該順スペクトル変換回路２
２，２３からの二つの帯域に対応するスペクトル信号成
分を１つの出力として示している。
【００３２】もちろん、変換回路１１としては、この具
体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するもととして
も良いし、ＭＤＣＴではなく、ＤＦＴやＤＣＴによって
変換を行うものとしても良い。なお、いわゆる帯域分割
フィルタのみ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、本発明の高能率符号化方法は、特定の周
波数にエネルギが集中する信号に対する符号化の場合に
特に有効に作用するので、多数の周波数成分を比較的少
ない演算量で得ることができる上述のスペクトル変換に
よって、信号を周波数成分に変換する方法をとると都合
が良い。
体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するもととして
も良いし、ＭＤＣＴではなく、ＤＦＴやＤＣＴによって
変換を行うものとしても良い。なお、いわゆる帯域分割
フィルタのみ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、本発明の高能率符号化方法は、特定の周
波数にエネルギが集中する信号に対する符号化の場合に
特に有効に作用するので、多数の周波数成分を比較的少
ない演算量で得ることができる上述のスペクトル変換に
よって、信号を周波数成分に変換する方法をとると都合
が良い。
【００３３】次に、図３には、図１の信号成分符号化回
路１２の一般的な構成を示す。
路１２の一般的な構成を示す。
【００３４】この図３において、入力端子３０を介して
変換回路１１から供給された各信号周波数成分は、正規
化回路３１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３３に送られる。また、上記入力端子３
０からの各信号周波数成分は、量子化精度決定回路３２
にも送られ、ここで各信号周波数成分に基づいて上記量
子化回路３３における量子化精度情報を計算する。した
がって、上記量子化回路３３では、上記正規化回路３１
で正規化された信号に対して、上記量子化精度決定回路
３２で計算された量子化精度情報に基づいた量子化を施
す。当該量子化回路３３からは、上記量子化された信号
成分に加え、上記正規化回路３１での正規化における正
規化係数情報と、上記量子化精度決定回路３２で計算さ
れた量子化精度情報と出力され、これらが出力端子３４
から出力される。この出力端子３４の出力が図１の符号
列生成回路１３に送られる。
変換回路１１から供給された各信号周波数成分は、正規
化回路３１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３３に送られる。また、上記入力端子３
０からの各信号周波数成分は、量子化精度決定回路３２
にも送られ、ここで各信号周波数成分に基づいて上記量
子化回路３３における量子化精度情報を計算する。した
がって、上記量子化回路３３では、上記正規化回路３１
で正規化された信号に対して、上記量子化精度決定回路
３２で計算された量子化精度情報に基づいた量子化を施
す。当該量子化回路３３からは、上記量子化された信号
成分に加え、上記正規化回路３１での正規化における正
規化係数情報と、上記量子化精度決定回路３２で計算さ
れた量子化精度情報と出力され、これらが出力端子３４
から出力される。この出力端子３４の出力が図１の符号
列生成回路１３に送られる。
【００３５】次に図４には、図１の高能率符号化装置に
よって生成された符号列から音響信号を再生して出力す
る高能率復号化装置の基本構成を示す。
よって生成された符号列から音響信号を再生して出力す
る高能率復号化装置の基本構成を示す。
【００３６】この図４において、入力端子４０には、前
記高能率符号化装置によって生成され、伝送メディアや
記録メディア等を介した符号列が供給される。この符号
列は符号列分解回路４１に送られ、ここで各信号成分の
符号が抽出される。当該抽出された各信号成分の符号
は、信号成分復号化回路４２に送られ、ここでそれらの
符号から各信号成分が復元される。当該復元された各信
号成分は、その後、逆変換回路４３に送られ、ここでの
逆変換によって音響波形信号となされる。当該音響波形
信号は出力端子４４から出力される。
記高能率符号化装置によって生成され、伝送メディアや
記録メディア等を介した符号列が供給される。この符号
列は符号列分解回路４１に送られ、ここで各信号成分の
符号が抽出される。当該抽出された各信号成分の符号
は、信号成分復号化回路４２に送られ、ここでそれらの
符号から各信号成分が復元される。当該復元された各信
号成分は、その後、逆変換回路４３に送られ、ここでの
逆変換によって音響波形信号となされる。当該音響波形
信号は出力端子４４から出力される。
【００３７】なお、上記記録メディアとしては例えば光
ディスク，光磁気ディスク，磁気ディスク等のディスク
状の記録媒体や、磁気テープ等のテープ状記録媒体、或
いは、半導体メモリ，ＩＣカードなどを挙げることがで
きる。また、伝送メディアとしては、電線若しくは光ケ
ーブルや電波等を挙げることができる。
ディスク，光磁気ディスク，磁気ディスク等のディスク
状の記録媒体や、磁気テープ等のテープ状記録媒体、或
いは、半導体メモリ，ＩＣカードなどを挙げることがで
きる。また、伝送メディアとしては、電線若しくは光ケ
ーブルや電波等を挙げることができる。
【００３８】次に、図５には、図４の逆変換回路４３の
一具体例の構成を示す。なお、この図５の逆変換回路４
３は、図２の変換回路に対応したものである。
一具体例の構成を示す。なお、この図５の逆変換回路４
３は、図２の変換回路に対応したものである。
【００３９】この図５において、図４の信号成分復号化
回路４２によって復元された前記二つの帯域に対応する
信号成分は、それぞれ入力端子５０，５１を介して対応
する逆スペクトル変換回路５２，５３に送られ、これら
逆スペクトル変換回路５２，５３によって逆変換され
る。逆スペクトル変換回路５２，５３によって逆変換さ
れた各帯域の信号は、帯域合成フィルタ５４に送られ、
ここで帯域合成され、出力端子５５を介して出力され
る。
回路４２によって復元された前記二つの帯域に対応する
信号成分は、それぞれ入力端子５０，５１を介して対応
する逆スペクトル変換回路５２，５３に送られ、これら
逆スペクトル変換回路５２，５３によって逆変換され
る。逆スペクトル変換回路５２，５３によって逆変換さ
れた各帯域の信号は、帯域合成フィルタ５４に送られ、
ここで帯域合成され、出力端子５５を介して出力され
る。
【００４０】以上、本発明の高能率符号化及び復号化装
置の基本構成とその基本動作について説明したが、これ
以降は、従来から行われてきた高能率符号化方法と比較
しながら、本発明の高能率符号化方法及び復号化方法に
ついて説明する。
置の基本構成とその基本動作について説明したが、これ
以降は、従来から行われてきた高能率符号化方法と比較
しながら、本発明の高能率符号化方法及び復号化方法に
ついて説明する。
【００４１】先ず、図６を用いて、従来から行われてき
た高能率符号化方法を図１〜図３の構成に適用した場合
について説明する。
た高能率符号化方法を図１〜図３の構成に適用した場合
について説明する。
【００４２】この図６の例に示すスペクトル信号成分Ｓ
Ｐは、例えば図２のような構成の変換回路１１によって
得られたものである。なお、この図６の例では、ＭＤＣ
Ｔにより得られたスペクトル信号成分の絶対値のレベル
をデシベル（ｄＢ）値に変換して示している。すなわ
ち、変換回路１１においては、入力信号を所定の時間ブ
ロック毎に例えば１２８個のスペクトル信号成分ＳＰに
変換する。
Ｐは、例えば図２のような構成の変換回路１１によって
得られたものである。なお、この図６の例では、ＭＤＣ
Ｔにより得られたスペクトル信号成分の絶対値のレベル
をデシベル（ｄＢ）値に変換して示している。すなわ
ち、変換回路１１においては、入力信号を所定の時間ブ
ロック毎に例えば１２８個のスペクトル信号成分ＳＰに
変換する。
【００４３】次に、この変換回路１１からのスペクトル
信号成分ＳＰは、図３に示した一般的構成の信号成分符
号化回路１２に送られることになる。この信号成分符号
化回路１２では、上記変換回路１１からの１２８個のス
ペクトル信号成分ＳＰを、図６中のＵ１からＵ１５にて
示す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、各ユニットＵ１
〜Ｕ１５にそれぞれ対応する正規化係数ＮＬ１〜ＮＬ１
５にて各ユニット毎のスペクトル信号成分ＳＰを正規化
し、さらに各ユニット毎の正規化されたスペクトル信号
成分ＳＰを量子化する。なお、この例では、ブロック内
の各符号化ユニットのそれぞれの帯域幅は、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。
信号成分ＳＰは、図３に示した一般的構成の信号成分符
号化回路１２に送られることになる。この信号成分符号
化回路１２では、上記変換回路１１からの１２８個のス
ペクトル信号成分ＳＰを、図６中のＵ１からＵ１５にて
示す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、各ユニットＵ１
〜Ｕ１５にそれぞれ対応する正規化係数ＮＬ１〜ＮＬ１
５にて各ユニット毎のスペクトル信号成分ＳＰを正規化
し、さらに各ユニット毎の正規化されたスペクトル信号
成分ＳＰを量子化する。なお、この例では、ブロック内
の各符号化ユニットのそれぞれの帯域幅は、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。
【００４４】ここで、各符号化ユニットにおいて必要な
量子化精度情報は、例えば、聴覚モデルに基づいて、各
符号化ユニットに対応する帯域での最小可聴レベルやマ
スキング・レベルを計算することによって求めることが
できるが、マスキング・レベルは入力波形信号のスペク
トルのエネルギ分布によって異なるので、各符号化ユニ
ットにおいて必要な量子化精度はブロック毎に異なり、
したがって、十分満足な音質を確保するために必要な量
子化ビット数の合計もブロック毎に異なる。
量子化精度情報は、例えば、聴覚モデルに基づいて、各
符号化ユニットに対応する帯域での最小可聴レベルやマ
スキング・レベルを計算することによって求めることが
できるが、マスキング・レベルは入力波形信号のスペク
トルのエネルギ分布によって異なるので、各符号化ユニ
ットにおいて必要な量子化精度はブロック毎に異なり、
したがって、十分満足な音質を確保するために必要な量
子化ビット数の合計もブロック毎に異なる。
【００４５】このため、例えば、前述したように、各ブ
ロックに同一のビット数を割り当てる固定ビットレート
の符号化を行う場合には、ビットレートが低くなるに従
って、満足な音質を達成するために必要なビット数を確
保することができないブロックが出てくる。従来は、そ
のようなブロックにおいては、例えば前記ＵＳＰ ４，
９７２，４８４に述べられているように、各帯域の量子
化精度をほぼ均等に低下させることによって対処する方
法が知られている。しかし、この方法では、前述したよ
うに、特にビットレートが非常に低く、各帯域の周波数
成分が３から７段階程度に量子化されているような場合
には、量子化雑音が大きくなりすぎ、音質劣化が目立っ
てしまう。また、前述したように、符号化のための十分
なビット数が確保できない場合のもう一つの対応策とし
ては、そのブロックにおける高域の周波数成分を削り再
生帯域を狭くする（すなわち高域の周波数成分に対して
はビット割当を行わずに伝送しないようにすることで後
に再生される帯域を狭くする）という方法も知られてお
り、この方法によれば、聴感上重要な低域側の信号に対
して十分な量子化精度を確保できるため、ビットレート
が低い場合にも、各帯域の量子化精度をほぼ均等に低下
させる方法と比較して、良好な音質を確保することがで
きる。しかしながら、上述のように再生される帯域幅を
各ブロック毎に決定すると、図７の図中斜線で示したよ
うに、時間ブロックと共に再生可能符号化ユニット数Ｖ
が変化し、ブロック毎に再生されたりされなかったりす
る周波数成分が変調され、耳障りな雑音になるという欠
点がある。
ロックに同一のビット数を割り当てる固定ビットレート
の符号化を行う場合には、ビットレートが低くなるに従
って、満足な音質を達成するために必要なビット数を確
保することができないブロックが出てくる。従来は、そ
のようなブロックにおいては、例えば前記ＵＳＰ ４，
９７２，４８４に述べられているように、各帯域の量子
化精度をほぼ均等に低下させることによって対処する方
法が知られている。しかし、この方法では、前述したよ
うに、特にビットレートが非常に低く、各帯域の周波数
成分が３から７段階程度に量子化されているような場合
には、量子化雑音が大きくなりすぎ、音質劣化が目立っ
てしまう。また、前述したように、符号化のための十分
なビット数が確保できない場合のもう一つの対応策とし
ては、そのブロックにおける高域の周波数成分を削り再
生帯域を狭くする（すなわち高域の周波数成分に対して
はビット割当を行わずに伝送しないようにすることで後
に再生される帯域を狭くする）という方法も知られてお
り、この方法によれば、聴感上重要な低域側の信号に対
して十分な量子化精度を確保できるため、ビットレート
が低い場合にも、各帯域の量子化精度をほぼ均等に低下
させる方法と比較して、良好な音質を確保することがで
きる。しかしながら、上述のように再生される帯域幅を
各ブロック毎に決定すると、図７の図中斜線で示したよ
うに、時間ブロックと共に再生可能符号化ユニット数Ｖ
が変化し、ブロック毎に再生されたりされなかったりす
る周波数成分が変調され、耳障りな雑音になるという欠
点がある。
【００４６】このようなことから、本発明の高能率符号
化方法では、上述のように決定された再生可能符号化ユ
ニット数Ｖをそのまま再生符号化ユニット数Ｗとするの
ではなく、過去の履歴（先行するブロックでの再生符号
化ユニット数）に基づいて、現在のブロックでの再生符
号化ユニット数Ｗを決定するようにしている。
化方法では、上述のように決定された再生可能符号化ユ
ニット数Ｖをそのまま再生符号化ユニット数Ｗとするの
ではなく、過去の履歴（先行するブロックでの再生符号
化ユニット数）に基づいて、現在のブロックでの再生符
号化ユニット数Ｗを決定するようにしている。
【００４７】図９には、上記過去の履歴に基づいて再生
符号化ユニット数Ｗを決定する本発明符号化方法におけ
る再生符号化ユニット数決定の処理方法のフローチャー
トを示す。
符号化ユニット数Ｗを決定する本発明符号化方法におけ
る再生符号化ユニット数決定の処理方法のフローチャー
トを示す。
【００４８】この図９において、入力波形信号を符号化
するに先立ち、先ずステップＳ１では、デフォルトの再
生符号化ユニット数Ｗ０を再生符号化ユニット数Ｗと
し、ステップＳ２では、ブロック番号Ｊを１にする。次
にステップＳ３では、再生可能符号化ユニット数Ｖを計
算し、ステップＳ４では、これを現在までに設定されて
いる再生符号化ユニット数Ｗと比較する。
するに先立ち、先ずステップＳ１では、デフォルトの再
生符号化ユニット数Ｗ０を再生符号化ユニット数Ｗと
し、ステップＳ２では、ブロック番号Ｊを１にする。次
にステップＳ３では、再生可能符号化ユニット数Ｖを計
算し、ステップＳ４では、これを現在までに設定されて
いる再生符号化ユニット数Ｗと比較する。
【００４９】このステップＳ４での比較において、上記
Ｖの値がＷの値以下であれば、ステップＳ５に進み、こ
こで当該Ｖの値を新たな再生符号化ユニット数として設
定した後、ステップＳ９に進む。また、ステップＳ４で
の比較において、上記Ｖの値がＷの値より大きな値をと
るのであれば、ステップＳ６に進み、ここでＷ＋１の符
号化ユニットからＷ０の最大レベルＸを計算し、次のス
テップＳ７においてこれを所定のレベル値Ｘ０と比較す
る。ただし、最大レベルの近似値として正規化係数をＸ
の値としても良い。
Ｖの値がＷの値以下であれば、ステップＳ５に進み、こ
こで当該Ｖの値を新たな再生符号化ユニット数として設
定した後、ステップＳ９に進む。また、ステップＳ４で
の比較において、上記Ｖの値がＷの値より大きな値をと
るのであれば、ステップＳ６に進み、ここでＷ＋１の符
号化ユニットからＷ０の最大レベルＸを計算し、次のス
テップＳ７においてこれを所定のレベル値Ｘ０と比較す
る。ただし、最大レベルの近似値として正規化係数をＸ
の値としても良い。
【００５０】ステップＳ７での比較において、上記Ｘの
値が上記値Ｘ０よりも小さいのであれば、ステップＳ８
に進み、ここで再生符号化ユニット数Ｗをデフォルトの
値Ｗ０に設定してからステップＳ９に進む。また、ステ
ップＳ７での比較において、上記Ｘの値が上記値Ｘ０以
上であれば、上記Ｗの値を変更せずにステップＳ９に進
む。
値が上記値Ｘ０よりも小さいのであれば、ステップＳ８
に進み、ここで再生符号化ユニット数Ｗをデフォルトの
値Ｗ０に設定してからステップＳ９に進む。また、ステ
ップＳ７での比較において、上記Ｘの値が上記値Ｘ０以
上であれば、上記Ｗの値を変更せずにステップＳ９に進
む。
【００５１】ステップＳ９では、上記Ｗの符号化ユニッ
トまでの帯域のスペクトル信号成分を符号化する。ただ
し、ここでＷはＶ以下の値をとるので、Ｗ＋１の符号化
ユニットからＶの符号化ユニットまでに含まれるスペク
トル信号成分を符号化するために割り当てられたビット
を、Ｗの符号化ユニットまでの各符号化ユニットに再割
当をしてから符号化をするようにしても良い。
トまでの帯域のスペクトル信号成分を符号化する。ただ
し、ここでＷはＶ以下の値をとるので、Ｗ＋１の符号化
ユニットからＶの符号化ユニットまでに含まれるスペク
トル信号成分を符号化するために割り当てられたビット
を、Ｗの符号化ユニットまでの各符号化ユニットに再割
当をしてから符号化をするようにしても良い。
【００５２】次のステップＳ１０においては、当該ブロ
ックで符号化を終了して良いかどうかを判断し、終了で
無いのであれば、ステップＳ１１に進み、ここで次のブ
ロック処理のためにブロック番号を１つ増加させた後、
ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。
ックで符号化を終了して良いかどうかを判断し、終了で
無いのであれば、ステップＳ１１に進み、ここで次のブ
ロック処理のためにブロック番号を１つ増加させた後、
ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。
【００５３】ここで、図７の図中太線で示す部分は、図
９のフローチャートに示した方法で処理した場合の、各
ブロック毎の再生符号化ユニット数Ｗの変化の様子を示
したものである。また、図６同様に示す図８には、例え
ば図７の図中Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５で示すブロ
ックにおける各符号化ユニットの各正規化係数と、再生
符号化ユニット数Ｗの値、再生可能符号化ユニット数Ｖ
の値とを示している。
９のフローチャートに示した方法で処理した場合の、各
ブロック毎の再生符号化ユニット数Ｗの変化の様子を示
したものである。また、図６同様に示す図８には、例え
ば図７の図中Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５で示すブロ
ックにおける各符号化ユニットの各正規化係数と、再生
符号化ユニット数Ｗの値、再生可能符号化ユニット数Ｖ
の値とを示している。
【００５４】すなわち、上記図９のフローチャートに示
した方法によれば、図７及び図８に示すように、一旦、
ＷにＷ０の値が設定されると、次にＷ０に再設定される
まで再生符号化ユニット数が増加せず、再生符号化ユニ
ット数が変化するのは、再生可能ユニット数が、ＷにＷ
０の値が設定され後の再生可能ユニット数の最小値を下
回った場合のみである。このため、再生帯域幅が安定
し、高域の信号が現われたり消えたりするために生じる
耳障りなノイズの発生を防止することができる。また、
所定のレベル値Ｘ０を十分小さく設定しておけば、Ｗに
Ｗ０が再設定され、帯域が拡がる場合でも、既に高域側
の信号レベルは非常に小さくなっているので、帯域が急
に拡大されたような違和感が生じることはない。
した方法によれば、図７及び図８に示すように、一旦、
ＷにＷ０の値が設定されると、次にＷ０に再設定される
まで再生符号化ユニット数が増加せず、再生符号化ユニ
ット数が変化するのは、再生可能ユニット数が、ＷにＷ
０の値が設定され後の再生可能ユニット数の最小値を下
回った場合のみである。このため、再生帯域幅が安定
し、高域の信号が現われたり消えたりするために生じる
耳障りなノイズの発生を防止することができる。また、
所定のレベル値Ｘ０を十分小さく設定しておけば、Ｗに
Ｗ０が再設定され、帯域が拡がる場合でも、既に高域側
の信号レベルは非常に小さくなっているので、帯域が急
に拡大されたような違和感が生じることはない。
【００５５】以上述べた方法の変形として、高域側の信
号レベルがすべて所定レベルより小さくなったかどうか
をチェックし、そうであれば符号化ユニット数Ｗをデフ
ォルト値Ｗ０に設定するのではなく、図１０に示すよう
に、減衰する帯域に合わせて、段々に拡大していくこと
も可能で、これも本発明の方法に含まれる。
号レベルがすべて所定レベルより小さくなったかどうか
をチェックし、そうであれば符号化ユニット数Ｗをデフ
ォルト値Ｗ０に設定するのではなく、図１０に示すよう
に、減衰する帯域に合わせて、段々に拡大していくこと
も可能で、これも本発明の方法に含まれる。
【００５６】ただし、図８に示したように帯域を拡大す
る方法は、図１０に示されたように帯域を拡大する方法
と比較して帯域拡大の制御がより容易に行える上、再生
帯域幅もより安定に決定することができる。また、実際
の音響信号では、高域成分の方が先に減衰することが多
いので、図８のように制御する方法をとることによって
聴感上の違和感の少ない符号化をより容易に実現するこ
とができる。
る方法は、図１０に示されたように帯域を拡大する方法
と比較して帯域拡大の制御がより容易に行える上、再生
帯域幅もより安定に決定することができる。また、実際
の音響信号では、高域成分の方が先に減衰することが多
いので、図８のように制御する方法をとることによって
聴感上の違和感の少ない符号化をより容易に実現するこ
とができる。
【００５７】次に、図１１には、上述した本発明の高能
率符号化方法を実現する図１の信号成分符号化回路１２
の具体的構成を示す。この図１１の構成は、図３に示す
一般構成を以下のように変更したものである。
率符号化方法を実現する図１の信号成分符号化回路１２
の具体的構成を示す。この図１１の構成は、図３に示す
一般構成を以下のように変更したものである。
【００５８】すなわちこの図１１に示す信号成分符号化
回路（信号周波数成分符号化手段）は、先行するブロッ
クでの再生帯域情報（ビット割当を行った帯域幅の情
報、図８や図１０の例では再生符号化ユニット数の値）
を保持する帯域幅情報保持手段である帯域幅記憶回路６
２と、当該帯域幅記憶回路６２が保持する先行するブロ
ックでの上記再生帯域情報（再生符号化ユニット数の
値）に基づいて現在のブロックの再生符号化ユニット数
を決定する帯域幅決定手段としての制御回路６３を具備
するものである。
回路（信号周波数成分符号化手段）は、先行するブロッ
クでの再生帯域情報（ビット割当を行った帯域幅の情
報、図８や図１０の例では再生符号化ユニット数の値）
を保持する帯域幅情報保持手段である帯域幅記憶回路６
２と、当該帯域幅記憶回路６２が保持する先行するブロ
ックでの上記再生帯域情報（再生符号化ユニット数の
値）に基づいて現在のブロックの再生符号化ユニット数
を決定する帯域幅決定手段としての制御回路６３を具備
するものである。
【００５９】この図１１において、入力端子６０を介し
て図１の変換回路１１から供給された各信号周波数成分
は、正規化回路６１に送られる。ここで、当該正規化回
路６１では、図１の変換回路１１からの信号周波数成分
数を所定の帯域毎に正規化し、その正規化係数情報及び
被正規化周波数成分を出力する。これら正規化係数情報
及び被正規化周波数成分は、量子化回路６５に送られ
る。また、正規化回路６１からの正規化係数情報は、量
子化精度決定回路６４と制御回路６３にも送られる。上
記量子化精度決定回路６４は、各ブロック毎に各符号化
ユニットの量子化精度を計算し、これに基づいて再生可
能符号化ユニット数Ｖを計算する。
て図１の変換回路１１から供給された各信号周波数成分
は、正規化回路６１に送られる。ここで、当該正規化回
路６１では、図１の変換回路１１からの信号周波数成分
数を所定の帯域毎に正規化し、その正規化係数情報及び
被正規化周波数成分を出力する。これら正規化係数情報
及び被正規化周波数成分は、量子化回路６５に送られ
る。また、正規化回路６１からの正規化係数情報は、量
子化精度決定回路６４と制御回路６３にも送られる。上
記量子化精度決定回路６４は、各ブロック毎に各符号化
ユニットの量子化精度を計算し、これに基づいて再生可
能符号化ユニット数Ｖを計算する。
【００６０】また、帯域幅記憶回路６２には、現時点ま
での再生符号化ユニット数Ｗが記憶されている。制御回
路６３は、量子化精度決定回路６４から送られてきた再
生可能符号化ユニット数情報と、帯域幅記憶回路６２か
ら送られてきた再生符号化ユニット数情報及び正規化係
数情報とに基づいて、処理中のブロックにおける再生符
号化ユニット数Ｗを、図９に示した方法で決定する。
での再生符号化ユニット数Ｗが記憶されている。制御回
路６３は、量子化精度決定回路６４から送られてきた再
生可能符号化ユニット数情報と、帯域幅記憶回路６２か
ら送られてきた再生符号化ユニット数情報及び正規化係
数情報とに基づいて、処理中のブロックにおける再生符
号化ユニット数Ｗを、図９に示した方法で決定する。
【００６１】次に、制御回路６３は、決定された再生符
号化ユニット数情報及び制御信号を量子化精度決定回路
６４に送る。当該量子化精度決定回路６４は、高域側の
（Ｗ−Ｖ）個の符号化ユニットに割り当てられていたビ
ットを、決定された再生符号化ユニット数の符号化ユニ
ット内に再割当し、最終的なビット割当を決定する。
号化ユニット数情報及び制御信号を量子化精度決定回路
６４に送る。当該量子化精度決定回路６４は、高域側の
（Ｗ−Ｖ）個の符号化ユニットに割り当てられていたビ
ットを、決定された再生符号化ユニット数の符号化ユニ
ット内に再割当し、最終的なビット割当を決定する。
【００６２】量子化回路６５は、上記量子化精度情報に
基づいて各符号化ユニット毎にスペクトル信号の量子化
を行う。この量子化回路６５の出力には、正規化及び量
子化されたスペクトル信号と共に、正規化係数情報と量
子化精度情報も含まれている。上記量子化回路６５から
の出力が、出力端子６９を介して図１の符号列生成回路
１３に送られる。
基づいて各符号化ユニット毎にスペクトル信号の量子化
を行う。この量子化回路６５の出力には、正規化及び量
子化されたスペクトル信号と共に、正規化係数情報と量
子化精度情報も含まれている。上記量子化回路６５から
の出力が、出力端子６９を介して図１の符号列生成回路
１３に送られる。
【００６３】また、上記制御回路６３によって決定され
た再生符号化ユニット数情報は、帯域幅記憶回路６２に
も送られ、以後のブロックの処理のためにここに記憶さ
れる。
た再生符号化ユニット数情報は、帯域幅記憶回路６２に
も送られ、以後のブロックの処理のためにここに記憶さ
れる。
【００６４】以上、説明したように、本発明の高能率符
号化方法では、過去の再生符号化ユニット数、すなわち
過去の再生帯域幅情報を参照して現在の再生帯域幅を決
定するようにしているため、再生帯域が安定し、高域の
信号成分が現われたり無くなったりするために生じる耳
障りな雑音の発生を防ぐことができる。また、特に、帯
域拡大は高域側の信号が十分に減衰してから行われるた
め、帯域幅が切り替わることに対する違和感を抑えるこ
とができる。
号化方法では、過去の再生符号化ユニット数、すなわち
過去の再生帯域幅情報を参照して現在の再生帯域幅を決
定するようにしているため、再生帯域が安定し、高域の
信号成分が現われたり無くなったりするために生じる耳
障りな雑音の発生を防ぐことができる。また、特に、帯
域拡大は高域側の信号が十分に減衰してから行われるた
め、帯域幅が切り替わることに対する違和感を抑えるこ
とができる。
【００６５】なお、上述の実施例では、帯域分割フィル
タによる帯域分割とスペクトル変換処理とにより入力波
形信号をスペクトル信号成分に変換する場合について説
明を行ったが、もちろん、帯域分割フィルタを使用せず
に、スペクトル変換処理のみによって入力波形信号をス
ペクトル信号に変換する場合についても本発明の符号化
方法を適用できることは言うまでもない。また、必ずし
も、ＤＦＴ、ＤＣＴ、ＭＤＣＴ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よく、例えば、帯域分割
フィルタで分割した帯域毎に符号化ユニットを構成する
場合にも、本発明の符号化方法を適用することができ
る。
タによる帯域分割とスペクトル変換処理とにより入力波
形信号をスペクトル信号成分に変換する場合について説
明を行ったが、もちろん、帯域分割フィルタを使用せず
に、スペクトル変換処理のみによって入力波形信号をス
ペクトル信号に変換する場合についても本発明の符号化
方法を適用できることは言うまでもない。また、必ずし
も、ＤＦＴ、ＤＣＴ、ＭＤＣＴ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よく、例えば、帯域分割
フィルタで分割した帯域毎に符号化ユニットを構成する
場合にも、本発明の符号化方法を適用することができ
る。
【００６６】また、以上の説明では、符号化ユニット数
によって再生帯域幅が決定される場合について述べた
が、例えば前述の本件出願人による特願平５−１５２８
６５号の明細書及び図面のように、スペクトル信号をト
ーン性の信号とその他の成分に分離し、トーン性の信号
をその他の成分とは別に符号化する方法の場合にも、符
号化ユニット数の代わりにトーン性の信号及びその他の
信号の両者の再生帯域を規定する再生帯域情報、再生可
能帯域情報を用いることによって、図７、図８、図９を
用いて説明を行ったのと同様な方法で安定的に再生帯域
を制御することが可能である。
によって再生帯域幅が決定される場合について述べた
が、例えば前述の本件出願人による特願平５−１５２８
６５号の明細書及び図面のように、スペクトル信号をト
ーン性の信号とその他の成分に分離し、トーン性の信号
をその他の成分とは別に符号化する方法の場合にも、符
号化ユニット数の代わりにトーン性の信号及びその他の
信号の両者の再生帯域を規定する再生帯域情報、再生可
能帯域情報を用いることによって、図７、図８、図９を
用いて説明を行ったのと同様な方法で安定的に再生帯域
を制御することが可能である。
【００６７】以上、音響信号に対して本発明の符号化方
法を適用した例を中心に説明を行なったが、本発明の符
号化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、耳障りな雑音を効果的に無くすことができ特に効果
的である。
法を適用した例を中心に説明を行なったが、本発明の符
号化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、耳障りな雑音を効果的に無くすことができ特に効果
的である。
【００６８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、各ブロックの帯域幅を先行するブロック
で決定した帯域幅を参照して決定することにより、安定
した再生帯域幅を確保しており、再生帯域がブロック毎
に頻繁に変化することが無いため、高域側の信号が現わ
れたり無くなったりするために生じる耳障りな雑音が発
生せず、十分なビットレートが与えられない場合にも、
聴感上の音質劣化を最小限に抑えることが可能になっ
た。
明においては、各ブロックの帯域幅を先行するブロック
で決定した帯域幅を参照して決定することにより、安定
した再生帯域幅を確保しており、再生帯域がブロック毎
に頻繁に変化することが無いため、高域側の信号が現わ
れたり無くなったりするために生じる耳障りな雑音が発
生せず、十分なビットレートが与えられない場合にも、
聴感上の音質劣化を最小限に抑えることが可能になっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の高能率符号化装置の基本構成を
示すブロック回路図である。
示すブロック回路図である。
【図２】実施例の高能率符号化装置の変換回路の一具体
例の構成を示すブロック回路図である。
例の構成を示すブロック回路図である。
【図３】実施例の高能率符号化装置の信号成分符号化回
路の一般的な構成を示すブロック回路図である。
路の一般的な構成を示すブロック回路図である。
【図４】本発明の高能率符号化方法又は装置での符号化
により得られた符号列を分解復号化する高能率復号化回
路の基本構成を示すブロック回路図である。
により得られた符号列を分解復号化する高能率復号化回
路の基本構成を示すブロック回路図である。
【図５】復号化復号化回路の逆変換回路の一具体例の構
成を示すブロック回路図である。
成を示すブロック回路図である。
【図６】本発明に係わる符号化方法の説明に用いるスペ
クトル信号成分と符号化ユニットとを示す図である。
クトル信号成分と符号化ユニットとを示す図である。
【図７】本発明による符号化方法の説明及び従来の符号
化方法との比較に用いるための図である。
化方法との比較に用いるための図である。
【図８】本発明における各ブロックの符号化ユニットの
正規化係数と、再生可能符号化ユニット数及び再生符号
化ユニット数との関係を示す図である。
正規化係数と、再生可能符号化ユニット数及び再生符号
化ユニット数との関係を示す図である。
【図９】本発明による高能率符号化方法の処理手順を説
明するためのフローチャートである。
明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明における各ブロックの符号化ユニット
の正規化係数と、再生可能符号化ユニット数及び再生符
号化ユニット数との関係の他の例を示す図である。
の正規化係数と、再生可能符号化ユニット数及び再生符
号化ユニット数との関係の他の例を示す図である。
【図１１】本発明実施例の高能率符号化装置の信号成分
符号化回路の具体的な構成を示すブロック回路図であ
る。
符号化回路の具体的な構成を示すブロック回路図であ
る。
１１ 変換回路 １２ 信号成分符号化回路 １３ 符号列生成回路 ６１ 正規化回路 ６２ 帯域幅記憶回路 ６３ 制御回路 ６４ 量子化精度決定回路 ６５ 量子化回路
Claims (10)
- 【請求項１】 波形信号を複数の信号周波数成分からな
るブロック毎に分割し、当該ブロック内の複数の信号周
波数成分を符号化するに際し、波形信号の性質に応じ
て、ブロック毎にビット割当を行う帯域幅を可変する高
能率符号化方法であって、 先行するブロックでの上記ビット割当を行った帯域幅の
情報に基づいて、現在のブロックのビット割当を行う帯
域幅を決定することを特徴とする高能率符号化方法。 - 【請求項２】 上記現在のブロックにおけるビット割当
を行う帯域幅の決定の際には、当該ブロックのビット割
当可能な帯域幅の情報に依存した決定を行うことを特徴
とする請求項１記載の高能率符号化方法。 - 【請求項３】 上記現在のブロックにおいてビット割当
を行う帯域幅を拡大するのは、拡大された帯域の信号周
波数成分レベルが所定の値より小さいときであることを
特徴とする請求項１又は２記載の高能率符号化方法。 - 【請求項４】 上記現在のブロックにおいてビット割当
を行う帯域幅を拡大するのは、先行するブロックにおけ
るビット割当を行った帯域幅よりも高域の信号周波数成
分レベルが所定の値より小さいときであることを特徴と
する請求項１又は２記載の高能率符号化方法。 - 【請求項５】 上記波形信号は音響信号であることを特
徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に
記載の高能率符号化方法。 - 【請求項６】 波形信号を複数の信号周波数成分からな
るブロック毎に分割するブロック信号周波数成分生成手
段と、当該ブロック内の複数の信号周波数成分を符号化
する信号周波数成分符号化手段とを有し、当該ブロック
内の複数の信号周波数成分を符号化するに際し、波形信
号の性質に応じて、ブロック毎にビット割当を行う帯域
幅を可変する高能率符号化装置であって、 上記信号周波数成分符号化手段は、先行するブロックで
の上記ビット割当を行った帯域幅の情報を保持する帯域
幅情報保持手段と、当該帯域情報保持手段が保持する先
行するブロックでの上記ビット割当を行った帯域幅の情
報に基づいて現在のブロックのビット割当を行う帯域幅
を決定する帯域幅決定手段とを具備することを特徴とす
る高能率符号化装置。 - 【請求項７】 上記帯域幅決定手段は、上記現在のブロ
ックにおけるビット割当を行う帯域幅の決定の際に、当
該ブロックのビット割当可能な帯域幅の情報に依存した
決定を行うことを特徴とする請求項６記載の高能率符号
化装置。 - 【請求項８】 上記帯域幅決定手段が上記現在のブロッ
クにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大するのは、拡
大された帯域の信号周波数成分レベルが所定の値より小
さいときであることを特徴とする請求項６又は７記載の
高能率符号化装置。 - 【請求項９】 上記帯域幅決定手段が上記現在のブロッ
クにおいてビット割当を行う帯域幅を拡大するのは、先
行するブロックにおけるビット割当を行った帯域幅より
も高域の信号周波数成分レベルが所定の値より小さいと
きであることを特徴とする請求項６又は７記載の高能率
符号化装置。 - 【請求項１０】 上記波形信号は音響信号であることを
特徴とする請求項６から請求項９のうちのいずれか１項
に記載の高能率符号化装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31180194A JP3557674B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 高能率符号化方法及び装置 |
| US08/568,481 US5832426A (en) | 1994-12-15 | 1995-12-07 | High efficiency audio encoding method and apparatus |
| EP95119744A EP0717518A3 (en) | 1994-12-15 | 1995-12-14 | High efficiency audio encoding method and apparatus |
| KR1019950050310A KR100361720B1 (ko) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | 고능율부호화방법및장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31180194A JP3557674B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 高能率符号化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166799A true JPH08166799A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3557674B2 JP3557674B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=18021602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31180194A Expired - Fee Related JP3557674B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 高能率符号化方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5832426A (ja) |
| EP (1) | EP0717518A3 (ja) |
| JP (1) | JP3557674B2 (ja) |
| KR (1) | KR100361720B1 (ja) |
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