JPH0934493A - 音響信号符号化装置、音響信号復号装置および音響信号処理装置 - Google Patents
音響信号符号化装置、音響信号復号装置および音響信号処理装置Info
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- JPH0934493A JPH0934493A JP7184302A JP18430295A JPH0934493A JP H0934493 A JPH0934493 A JP H0934493A JP 7184302 A JP7184302 A JP 7184302A JP 18430295 A JP18430295 A JP 18430295A JP H0934493 A JPH0934493 A JP H0934493A
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- Japan
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- acoustic signal
- value
- prediction
- frequency component
- predicted value
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予測値が大きく外れた場合の符号量の増大分
が、全体の符号量の削減効果を上回ることがあり、却っ
て圧縮効率を低下させてしまうという問題点を解決す
る。 【解決手段】 音響信号を入力して該音響信号の冗長性
を削減して符号化する音響信号符号化装置であって、帯
域分割された入力音響信号の周波数成分に対応する以前
の係数列から次の係数を予測して予測値を発生する予測
値発生器と、該予測値から該周波数成分を減算して残差
成分を求める帯域内信号予測器と、前記予測値の精度を
評価する予測値評価器と、該予測値評価器の評価結果が
所定値より高い場合には前記残差成分を符号化する一
方、所定値より低い場合には前記残差成分に代えて前記
周波数成分を符号化する符号化器と、を備えたことを特
徴とする。
が、全体の符号量の削減効果を上回ることがあり、却っ
て圧縮効率を低下させてしまうという問題点を解決す
る。 【解決手段】 音響信号を入力して該音響信号の冗長性
を削減して符号化する音響信号符号化装置であって、帯
域分割された入力音響信号の周波数成分に対応する以前
の係数列から次の係数を予測して予測値を発生する予測
値発生器と、該予測値から該周波数成分を減算して残差
成分を求める帯域内信号予測器と、前記予測値の精度を
評価する予測値評価器と、該予測値評価器の評価結果が
所定値より高い場合には前記残差成分を符号化する一
方、所定値より低い場合には前記残差成分に代えて前記
周波数成分を符号化する符号化器と、を備えたことを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域のアナログ
・オーディオ情報を高品質のディジタル符号情報に変換
するために用いられる音響信号符号化装置、又は、高品
質のディジタル符号情報を広帯域のアナログ・オーディ
オ情報に逆変換するために用いられる音響信号復号装
置、若しくは、これらの音響信号符号化装置及び音響信
号復号装置を備えた音響信号処理装置の改良技術に関す
る。
・オーディオ情報を高品質のディジタル符号情報に変換
するために用いられる音響信号符号化装置、又は、高品
質のディジタル符号情報を広帯域のアナログ・オーディ
オ情報に逆変換するために用いられる音響信号復号装
置、若しくは、これらの音響信号符号化装置及び音響信
号復号装置を備えた音響信号処理装置の改良技術に関す
る。
【０００２】近年、文字情報のみならず、画像情報やオ
ーディオ情報といったおよそ人間が認知し得る全ての情
報を一元的に取り扱うことのできる「マルチメディア技
術」への関心が高まっている。しかし、情報量の大幅な
増大に伴って、伝送コスト（典型的には電話回線を利用
した通信コスト）のアップや記憶メディアへの格納効率
といった点が普及への妨げとなっており、できる限り元
情報に近い内容で情報量を削減できる圧縮技術及び復元
技術が求められている。本発明は、かかるマルチメディ
ア技術の、特に、広帯域のアナログ・オーディオ情報の
圧縮技術及び復元技術に関するものである。なお、「オ
ーディオ」という用語は一般に音楽分野で使用される言
葉であるが、本明細書中では聴覚によって認識し得る
（ただし、その情報が可聴範囲にあるかどうかは問わな
い）全ての情報を指すものとする。
ーディオ情報といったおよそ人間が認知し得る全ての情
報を一元的に取り扱うことのできる「マルチメディア技
術」への関心が高まっている。しかし、情報量の大幅な
増大に伴って、伝送コスト（典型的には電話回線を利用
した通信コスト）のアップや記憶メディアへの格納効率
といった点が普及への妨げとなっており、できる限り元
情報に近い内容で情報量を削減できる圧縮技術及び復元
技術が求められている。本発明は、かかるマルチメディ
ア技術の、特に、広帯域のアナログ・オーディオ情報の
圧縮技術及び復元技術に関するものである。なお、「オ
ーディオ」という用語は一般に音楽分野で使用される言
葉であるが、本明細書中では聴覚によって認識し得る
（ただし、その情報が可聴範囲にあるかどうかは問わな
い）全ての情報を指すものとする。
【０００３】
【従来の技術】広帯域のアナログ・オーディオ情報（以
下「音響信号」と言うこともある）の圧縮技術及び復元
技術として、従来から以下のものが知られている。 「第１の従来例」音響信号波形の既知の部分に続く波形
を予測することにより、符号化後の情報量を圧縮（削
減）するもの。たとえば、ＤＰＣＭやＡＤＰＣＭが代表
例である。これらの代表例では、音響信号波形の注目点
の波高値とその直前の波高値との差分をとり、この差分
情報を伝送又は記憶することによって全体の情報量を削
減している。 「第２の従来例」聴覚が持つ周波数マスキング効果・・・・
・・・・周波数成分Ａの近くに位置するＡよりも低レベルの
周波数成分Ｂは人間の耳にはマスクされて聞こえないと
いう効果・・・・・・・・を利用するもの。第１従来例の処理を
複数の周波数帯域に分離して行う。たとえば、ＩＴＵ
（国際通信連合）のＧ．７２２規格では、音響信号を４
つの周波数帯域に分割し、それぞれの帯域成分ごとにＡ
ＤＰＣＭを使用している。 「第３の従来例」聴覚の性質を限界まで利用するため
に、周波数マスキング効果の精密なモデル（以下「聴覚
モデル」）を適用するもの。たとえば、ＩＳＯ／ＩＥＣ
１１１７２．３国際標準（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ）で
は周波数帯域の分割数を３２から３８４へと高め、それ
ぞれの帯域について最適な符号量を割り当てる。ＡＣＴ
Ｓ（米国通信委員会）規格の音響伝送（Ｄｏｌｂｙ Ａ
Ｃ３）や、ＭｉｎｉＤｉｓｃ方式なども同様な手法を採
用する。 「第４の従来例」以上、三つの従来例の中で最後の第３
の従来例が最も高い圧縮効率を有しているが、本件出願
人は、この第３の従来例を改良し、より一層の圧縮効率
向上を図った「音響信号符号化装置、音響信号復号装置
および音響信号処理装置」（以下「先願装置」と言う）
を平成６年１１月７日付で提案している（特願平６−２
７２００６号）。
下「音響信号」と言うこともある）の圧縮技術及び復元
技術として、従来から以下のものが知られている。 「第１の従来例」音響信号波形の既知の部分に続く波形
を予測することにより、符号化後の情報量を圧縮（削
減）するもの。たとえば、ＤＰＣＭやＡＤＰＣＭが代表
例である。これらの代表例では、音響信号波形の注目点
の波高値とその直前の波高値との差分をとり、この差分
情報を伝送又は記憶することによって全体の情報量を削
減している。 「第２の従来例」聴覚が持つ周波数マスキング効果・・・・
・・・・周波数成分Ａの近くに位置するＡよりも低レベルの
周波数成分Ｂは人間の耳にはマスクされて聞こえないと
いう効果・・・・・・・・を利用するもの。第１従来例の処理を
複数の周波数帯域に分離して行う。たとえば、ＩＴＵ
（国際通信連合）のＧ．７２２規格では、音響信号を４
つの周波数帯域に分割し、それぞれの帯域成分ごとにＡ
ＤＰＣＭを使用している。 「第３の従来例」聴覚の性質を限界まで利用するため
に、周波数マスキング効果の精密なモデル（以下「聴覚
モデル」）を適用するもの。たとえば、ＩＳＯ／ＩＥＣ
１１１７２．３国際標準（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ）で
は周波数帯域の分割数を３２から３８４へと高め、それ
ぞれの帯域について最適な符号量を割り当てる。ＡＣＴ
Ｓ（米国通信委員会）規格の音響伝送（Ｄｏｌｂｙ Ａ
Ｃ３）や、ＭｉｎｉＤｉｓｃ方式なども同様な手法を採
用する。 「第４の従来例」以上、三つの従来例の中で最後の第３
の従来例が最も高い圧縮効率を有しているが、本件出願
人は、この第３の従来例を改良し、より一層の圧縮効率
向上を図った「音響信号符号化装置、音響信号復号装置
および音響信号処理装置」（以下「先願装置」と言う）
を平成６年１１月７日付で提案している（特願平６−２
７２００６号）。
【０００４】図９は先願装置における予測符号化部の概
念構成図であり、１は帯域内信号予測器、２は量子化
器、３は逆量子化器、４は予測器である。予測器４は、
帯域分割された音響信号の周波数成分５に対応する以前
の係数列から次の係数を予測するもの、帯域内信号予測
器１は、この予測値６と周波数成分５との残差成分を求
めて、その残差成分を符号化するものである。これによ
れば、残差成分（予測値から周波数成分を減算したも
の）を符号化するので、上記第３の従来例に比べてより
一層符号量を削減でき、圧縮効率を向上できるという効
果が得られる。
念構成図であり、１は帯域内信号予測器、２は量子化
器、３は逆量子化器、４は予測器である。予測器４は、
帯域分割された音響信号の周波数成分５に対応する以前
の係数列から次の係数を予測するもの、帯域内信号予測
器１は、この予測値６と周波数成分５との残差成分を求
めて、その残差成分を符号化するものである。これによ
れば、残差成分（予測値から周波数成分を減算したも
の）を符号化するので、上記第３の従来例に比べてより
一層符号量を削減でき、圧縮効率を向上できるという効
果が得られる。
【０００５】なお、図１０は先願装置の予測符号化デー
タの復号部の概念構成図であり、７は残差成分復号器、
８は予測器９を含む帯域内信号予測器である。残差成分
復号器７で予測符号化データ１０の誤差成分を復号化
し、帯域内信号予測器９で予測値を用いて周波数成分を
復元する。
タの復号部の概念構成図であり、７は残差成分復号器、
８は予測器９を含む帯域内信号予測器である。残差成分
復号器７で予測符号化データ１０の誤差成分を復号化
し、帯域内信号予測器９で予測値を用いて周波数成分を
復元する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
先願装置にあっては、予測値を用いた符号化を“常に”
行っていたため、例えば、予測値が大きく外れた場合の
符号量の増大分が、全体の符号量の削減効果を上回るこ
とがあり、却って圧縮効率を低下させてしまうという問
題点があった。
先願装置にあっては、予測値を用いた符号化を“常に”
行っていたため、例えば、予測値が大きく外れた場合の
符号量の増大分が、全体の符号量の削減効果を上回るこ
とがあり、却って圧縮効率を低下させてしまうという問
題点があった。
【０００７】その理由は、予測値はいつも真の値の近く
で得られるとは限らず、しかも、予測値を用いた場合の
符号化量は真の値からのずれの大きさによって変化する
からであり、予測値によっては逆に符号量が増加し、こ
の増加分によって予測の効果が相殺されてしまうからで
ある。図１１及び図１２はそれぞれ予測値と誤差成分の
一例を示す表である。図１１に示す表は、予測値が真の
値に近い場合のもの（すなわち圧縮効率の向上効果を見
込めるもの）、図１２に示す表は、真の値から大きく外
れた場合のもの（すなわち却って圧縮効率が低下してし
まうもの）である。
で得られるとは限らず、しかも、予測値を用いた場合の
符号化量は真の値からのずれの大きさによって変化する
からであり、予測値によっては逆に符号量が増加し、こ
の増加分によって予測の効果が相殺されてしまうからで
ある。図１１及び図１２はそれぞれ予測値と誤差成分の
一例を示す表である。図１１に示す表は、予測値が真の
値に近い場合のもの（すなわち圧縮効率の向上効果を見
込めるもの）、図１２に示す表は、真の値から大きく外
れた場合のもの（すなわち却って圧縮効率が低下してし
まうもの）である。
【０００８】図１１において、１０個のサンプル番号
（＃１〜＃１０）の各信号の値が −4〜 ＋4 の範囲を
とり得るものとすると、信号の値そのものがほぼ均等に
分布しているため、よく知られているようにこの信号を
符号化した場合の符号量は、概ね、 で表すことができる。ここで、P＝1／9、 N＝9 である
から、平均符号長は約 3.17 [bit ／ 符号]となる。誤
差成分は信号の値と比較して値が 0 近くに集中する。
図１１の例では、過半数が −2 〜 ＋2 の狭い範囲に分
布している。先願装置では、誤差成分が 0 近くの値に
集中することを利用し、さらに、エントロピー符号化を
適用して符号量を減少させていた。
（＃１〜＃１０）の各信号の値が −4〜 ＋4 の範囲を
とり得るものとすると、信号の値そのものがほぼ均等に
分布しているため、よく知られているようにこの信号を
符号化した場合の符号量は、概ね、 で表すことができる。ここで、P＝1／9、 N＝9 である
から、平均符号長は約 3.17 [bit ／ 符号]となる。誤
差成分は信号の値と比較して値が 0 近くに集中する。
図１１の例では、過半数が −2 〜 ＋2 の狭い範囲に分
布している。先願装置では、誤差成分が 0 近くの値に
集中することを利用し、さらに、エントロピー符号化を
適用して符号量を減少させていた。
【０００９】一方、図１２の例（エントロピー符号化の
代表的方法であるハフマン符号化と算術符号化を用いて
符号化した場合の符号量の見積もり例）では、−2〜2の
範囲に符号が集中し、これを利用するために、これらの
符号化確率を他の符号の18倍にして短い符号を割り当て
るとともに、他の符号を結果として長くしている。因み
に、ハフマン符号の１シンボルの平均符号長は、およそ
エントロピー＋ 0.5 bit となり、算術符号の平均符号
長は、およそエントロピーに相当する bit 数となる。
代表的方法であるハフマン符号化と算術符号化を用いて
符号化した場合の符号量の見積もり例）では、−2〜2の
範囲に符号が集中し、これを利用するために、これらの
符号化確率を他の符号の18倍にして短い符号を割り当て
るとともに、他の符号を結果として長くしている。因み
に、ハフマン符号の１シンボルの平均符号長は、およそ
エントロピー＋ 0.5 bit となり、算術符号の平均符号
長は、およそエントロピーに相当する bit 数となる。
【００１０】したがって、１０個の信号を符号化した時
の符号量の見積もり結果は、ハフマン符号化では約 50b
it、 算術符号化では 41 bit となり、この符号量を 1
符号あたりに換算すると、それぞれ 5 bit、 4.1 bit
となるから、結局、元の信号が一様分布したと仮定した
時（図１１）の情報量 3.17 bit に比べて符号量が増大
し、却って圧縮効率が低下してしまうという解決すべき
課題がある。
の符号量の見積もり結果は、ハフマン符号化では約 50b
it、 算術符号化では 41 bit となり、この符号量を 1
符号あたりに換算すると、それぞれ 5 bit、 4.1 bit
となるから、結局、元の信号が一様分布したと仮定した
時（図１１）の情報量 3.17 bit に比べて符号量が増大
し、却って圧縮効率が低下してしまうという解決すべき
課題がある。
【００１１】
（ａ） 本発明の音響信号符号化装置は、音響信号を入
力して該音響信号の冗長性を削減して符号化する音響信
号符号化装置であって、帯域分割された入力音響信号の
周波数成分に対応する以前の係数列から次の係数を予測
して予測値を発生する予測値発生器と、該予測値から該
周波数成分を減算して残差成分を求める帯域内信号予測
器と、前記予測値の精度を評価する予測値評価器と、該
予測値評価器の評価結果が所定値より高い場合には前記
残差成分を符号化する一方、所定値より低い場合には前
記残差成分に代えて前記周波数成分を符号化する符号化
器と、を備えたことを特徴とする。 （ｂ） 本発明の音響信号復号装置は、冗長性を削減し
た符号化データを入力して音響信号に復号する音響信号
復号装置であって、帯域分割された入力音響信号の周波
数成分に対応する以前の係数列から次の係数を予測して
予測値を発生する予測値発生器と、該予測値の精度を評
価する予測値評価器と、該予測値評価器の評価結果が所
定値より高い場合には、入力された符号化データから残
差成分を復号するとともに該残差成分と前記予測値とに
基づいて周波数成分を復号する一方、所定値より低い場
合には、入力された符号化データから周波数成分を復号
する復号器と、を備えたことを特徴とする。 （ｃ） 本発明の音響信号処理装置は、前記音響信号符
号化装置（ａ）と前記音響信号復号装置（ｂ）とを備え
たことを特徴とする。 （ｄ） 本発明の音響信号符号化装置は、前記音響信号
符号化装置（ａ）において、予測値評価器の評価結果が
所定値より高い場合と、所定値より低い場合の二つの場
合分けに関する情報を出力する出力手段を備えたことを
特徴とする。 （ｅ） 本発明の音響信号復号装置は、前記音響信号復
号装置（ｂ）において、予測値評価器の代わりに、入力
信号中から二つの場合分けに関する情報を取り出す情報
取り出し手段を備え、復号器は、該取り出された情報に
従って、入力された符号化データから残差成分を復号す
るとともに該残差成分と前記予測値とに基づいて周波数
成分を復号するか、又は、入力された符号化データから
周波数成分を復号するかを切り換えることを特徴とす
る。 （ｆ） 本発明の音響信号処理装置は、前記音響信号符
号化装置（ｄ）と前記音響信号復号装置（ｅ）とを備え
たことを特徴とする。
力して該音響信号の冗長性を削減して符号化する音響信
号符号化装置であって、帯域分割された入力音響信号の
周波数成分に対応する以前の係数列から次の係数を予測
して予測値を発生する予測値発生器と、該予測値から該
周波数成分を減算して残差成分を求める帯域内信号予測
器と、前記予測値の精度を評価する予測値評価器と、該
予測値評価器の評価結果が所定値より高い場合には前記
残差成分を符号化する一方、所定値より低い場合には前
記残差成分に代えて前記周波数成分を符号化する符号化
器と、を備えたことを特徴とする。 （ｂ） 本発明の音響信号復号装置は、冗長性を削減し
た符号化データを入力して音響信号に復号する音響信号
復号装置であって、帯域分割された入力音響信号の周波
数成分に対応する以前の係数列から次の係数を予測して
予測値を発生する予測値発生器と、該予測値の精度を評
価する予測値評価器と、該予測値評価器の評価結果が所
定値より高い場合には、入力された符号化データから残
差成分を復号するとともに該残差成分と前記予測値とに
基づいて周波数成分を復号する一方、所定値より低い場
合には、入力された符号化データから周波数成分を復号
する復号器と、を備えたことを特徴とする。 （ｃ） 本発明の音響信号処理装置は、前記音響信号符
号化装置（ａ）と前記音響信号復号装置（ｂ）とを備え
たことを特徴とする。 （ｄ） 本発明の音響信号符号化装置は、前記音響信号
符号化装置（ａ）において、予測値評価器の評価結果が
所定値より高い場合と、所定値より低い場合の二つの場
合分けに関する情報を出力する出力手段を備えたことを
特徴とする。 （ｅ） 本発明の音響信号復号装置は、前記音響信号復
号装置（ｂ）において、予測値評価器の代わりに、入力
信号中から二つの場合分けに関する情報を取り出す情報
取り出し手段を備え、復号器は、該取り出された情報に
従って、入力された符号化データから残差成分を復号す
るとともに該残差成分と前記予測値とに基づいて周波数
成分を復号するか、又は、入力された符号化データから
周波数成分を復号するかを切り換えることを特徴とす
る。 （ｆ） 本発明の音響信号処理装置は、前記音響信号符
号化装置（ｄ）と前記音響信号復号装置（ｅ）とを備え
たことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図１、図２は本発明の一実施例を示す
図であり、図１はその予測符号化部の概念構成図、図２
はその予測符号化データの復号部の概念構成図である。
図１において、１０は精度適応符号化器（帯域内信号予
測器及び予測値評価器）、１１は精度適応復号器、１２
は予測器（予測値発生器）、１３は周波数成分、１４予
測制御信号、１５は予測値、１６は予測精度であり、図
２において、２０は精度適応復号器（予測値評価器及び
復号器）、２１は帯域内信号予測器（予測値発生器）で
ある（なお、１４は予測制御信号、１５は予測値、１６
は予測精度）。
照して説明する。図１、図２は本発明の一実施例を示す
図であり、図１はその予測符号化部の概念構成図、図２
はその予測符号化データの復号部の概念構成図である。
図１において、１０は精度適応符号化器（帯域内信号予
測器及び予測値評価器）、１１は精度適応復号器、１２
は予測器（予測値発生器）、１３は周波数成分、１４予
測制御信号、１５は予測値、１６は予測精度であり、図
２において、２０は精度適応復号器（予測値評価器及び
復号器）、２１は帯域内信号予測器（予測値発生器）で
ある（なお、１４は予測制御信号、１５は予測値、１６
は予測精度）。
【００１３】周波数成分１３は、図外の帯域分割器によ
って複数の帯域に分割された入力音響信号の各周波数成
分である。予測制御信号１４は、予測を制御するための
信号であり、特に限定しないが、予測を行うか行わない
かの２値信号、又は、予測方法を何通りか用意しておき
それぞれの方法に対応させた３値以上の信号である。こ
こで、２値の予測制御信号は、例えば、ISO／IEC 1117
2.3で参考情報として示されている Psycho Acoustic Mo
del 2 の中の計算方法を使用できる。この方法によれ
ば、 tonality index は 0 から 1.0 の値をとる。tona
lity index が 1.0 に近い場合には対応する周波数帯域
の信号はほぼトーン性、すなわち適当な振幅と位相をも
つ正弦波である。このような場合には比較的簡単な方法
で精度のよい予測ができるから、tonality index が 0.
8 以上のブロックについて予測制御を 1 （＝予測す
る）とし、それ以外を予測制 0 （＝予測しない）とす
るように、予測制御信号を発生してもよい。なお、音響
復号装置側には Psycho AcousticModel はないが、予測
制御信号を副情報として周波数時間ブロックごとにビッ
トストリームに含めておけば、復号装置側でも常に同じ
方法を利用できる。
って複数の帯域に分割された入力音響信号の各周波数成
分である。予測制御信号１４は、予測を制御するための
信号であり、特に限定しないが、予測を行うか行わない
かの２値信号、又は、予測方法を何通りか用意しておき
それぞれの方法に対応させた３値以上の信号である。こ
こで、２値の予測制御信号は、例えば、ISO／IEC 1117
2.3で参考情報として示されている Psycho Acoustic Mo
del 2 の中の計算方法を使用できる。この方法によれ
ば、 tonality index は 0 から 1.0 の値をとる。tona
lity index が 1.0 に近い場合には対応する周波数帯域
の信号はほぼトーン性、すなわち適当な振幅と位相をも
つ正弦波である。このような場合には比較的簡単な方法
で精度のよい予測ができるから、tonality index が 0.
8 以上のブロックについて予測制御を 1 （＝予測す
る）とし、それ以外を予測制 0 （＝予測しない）とす
るように、予測制御信号を発生してもよい。なお、音響
復号装置側には Psycho AcousticModel はないが、予測
制御信号を副情報として周波数時間ブロックごとにビッ
トストリームに含めておけば、復号装置側でも常に同じ
方法を利用できる。
【００１４】次に、予測値１５と予測精度１６を同時に
算出する方法の一例を示す。今、 a1 サンプル目 b2 サンプル目 c3 サンプル目 x次のサンプルの予測値 とし、a,b,c から x を予測することを考える。a,b,c,x
が, それぞれ適当な位相と振幅を持つ以下の三角関数
で表されると仮定すると、 a ＝ a cos（ wT＋s） ……… [式2−1] b ＝ a cos（2wT＋s） ……… [式2−2] c ＝ a cos（3wT＋s） ……… [式2−3] x ＝ a cos（4wT＋s） ……… [式2−4] 予測値xは次の式で求めることができる。
算出する方法の一例を示す。今、 a1 サンプル目 b2 サンプル目 c3 サンプル目 x次のサンプルの予測値 とし、a,b,c から x を予測することを考える。a,b,c,x
が, それぞれ適当な位相と振幅を持つ以下の三角関数
で表されると仮定すると、 a ＝ a cos（ wT＋s） ……… [式2−1] b ＝ a cos（2wT＋s） ……… [式2−2] c ＝ a cos（3wT＋s） ……… [式2−3] x ＝ a cos（4wT＋s） ……… [式2−4] 予測値xは次の式で求めることができる。
【００１５】x ＝ （a＋c）c／b − b ……… [式 3] 一方、予測値 x'[4] の予測精度は与えられた x[1],x
[2],x[3] の精度に依存し、これらの値は通常一定量子
化精度で量子化されているからある程度の量子化誤差を
含む。そこで、量子化誤差のx'[4]への影響を調べる
と、 d x ／ d a ＝ bc …………………………… [式4−1] d x ／ d b ＝ （a＋c）c log b − 1 …… [式4−2] d x ／ d c ＝ （a＋2c）／b ……………… [式4−3] であることがわかり、これらの値にそれぞれ a,b,c の
量子化ステップ Q を代入すれば、 e 〜 d x ／ d a × Q ＋ d x ／ d b × Q ＋ d x ／ d c × Q ……… [式 5] により、量子化に伴う誤差 e を算出できる。
[2],x[3] の精度に依存し、これらの値は通常一定量子
化精度で量子化されているからある程度の量子化誤差を
含む。そこで、量子化誤差のx'[4]への影響を調べる
と、 d x ／ d a ＝ bc …………………………… [式4−1] d x ／ d b ＝ （a＋c）c log b − 1 …… [式4−2] d x ／ d c ＝ （a＋2c）／b ……………… [式4−3] であることがわかり、これらの値にそれぞれ a,b,c の
量子化ステップ Q を代入すれば、 e 〜 d x ／ d a × Q ＋ d x ／ d b × Q ＋ d x ／ d c × Q ……… [式 5] により、量子化に伴う誤差 e を算出できる。
【００１６】あるいは、また、a,b,c が同じ程度であれ
ば b が小さい時の d x／ d c が最も大きいから、簡略化して e' 〜 d x ／ d c × Q ＝ （a＋2c） ／ b × Q ……… [式 6] としてもよい。なお、q ＝ 1／b は、一様量子化した場
合の量子化した整数値に対する誤差の割合に近い。
ば b が小さい時の d x／ d c が最も大きいから、簡略化して e' 〜 d x ／ d c × Q ＝ （a＋2c） ／ b × Q ……… [式 6] としてもよい。なお、q ＝ 1／b は、一様量子化した場
合の量子化した整数値に対する誤差の割合に近い。
【００１７】したがって、以上説明したように、最も簡
単に予測値１５と予測精度１６を得るには、 x ＝ （a＋c）c／b − b ……… [式7−1] q ＝ Q／b ………………………… [式7−2] とするのがほぼ適当である。
単に予測値１５と予測精度１６を得るには、 x ＝ （a＋c）c／b − b ……… [式7−1] q ＝ Q／b ………………………… [式7−2] とするのがほぼ適当である。
【００１８】次に、精度適応符号化器１０及び精度適応
復号器１１の一例を示す。前述の 2状態の予測制御を行
う場合、これらはそれぞれ図３及び図４のようなフロー
チャートの動作で表現することができる。ここで、 A
と B は後段の算術符号化のパラメータ、 n は符号化す
る値である。算術符号化では、パラメータＡ、Ｂにした
がって、 exp（−A×abs（n）） ／ sum（exp（−A×abs（n））） ……… [式 8] の確率割当により符号化を行う。図５はA＝1.0, B＝0.0
の場合の確率割当、図６はA＝4.0 , B＝2.0 の場合の
確率割当である。このような確率割当に従って、算術符
号化を行うと、符号長は、図７に示すように、符号と
A, B の値に依存することになる。
復号器１１の一例を示す。前述の 2状態の予測制御を行
う場合、これらはそれぞれ図３及び図４のようなフロー
チャートの動作で表現することができる。ここで、 A
と B は後段の算術符号化のパラメータ、 n は符号化す
る値である。算術符号化では、パラメータＡ、Ｂにした
がって、 exp（−A×abs（n）） ／ sum（exp（−A×abs（n））） ……… [式 8] の確率割当により符号化を行う。図５はA＝1.0, B＝0.0
の場合の確率割当、図６はA＝4.0 , B＝2.0 の場合の
確率割当である。このような確率割当に従って、算術符
号化を行うと、符号長は、図７に示すように、符号と
A, B の値に依存することになる。
【００１９】以上のように予測を適応的に使用して符号
化したと仮定し、前出の図１２と同様に総符号量を求め
るたものが図８である。この図からも認められるよう
に、結果として予測が有効に働き、符号長は10符号で 2
7bitとなり、平均符号長は 2.7bit となっている。した
がって、この例では予測を行わない場合の 3.1 bit と
比べ 10% 以上減少している。
化したと仮定し、前出の図１２と同様に総符号量を求め
るたものが図８である。この図からも認められるよう
に、結果として予測が有効に働き、符号長は10符号で 2
7bitとなり、平均符号長は 2.7bit となっている。した
がって、この例では予測を行わない場合の 3.1 bit と
比べ 10% 以上減少している。
【００２０】以上、本発明の一実施例を説明したが、ま
とめると、（１）予測制御に ISO／IEC 11172.3 Psycho
Acoustic Model 2 の Tonalityinde（x > 0.8 ）を使
用し、副情報として伝送する、（２）x ＝ （a＋c）c／
b−b を予測の条件1とする、（３）q ＝ Q／b >＝8 を
予測の条件2とする、（４）予測の条件1 & 条件 2 の場
合には予測値との差成分を A＝4.0 で符号化し、そうで
ない場合は入力信号そのものを A＝1.0 で符号化する、
といういくつかの具体的な事項の元で、例示の信号に対
して 10 % の符号削減を得ることができる。しかしなが
ら、これらの事項は、あくまでも一例であり、例えば、
以下のような変更も可能である。 （イ）予測制御により精度のよい判断方法を用いる。
とめると、（１）予測制御に ISO／IEC 11172.3 Psycho
Acoustic Model 2 の Tonalityinde（x > 0.8 ）を使
用し、副情報として伝送する、（２）x ＝ （a＋c）c／
b−b を予測の条件1とする、（３）q ＝ Q／b >＝8 を
予測の条件2とする、（４）予測の条件1 & 条件 2 の場
合には予測値との差成分を A＝4.0 で符号化し、そうで
ない場合は入力信号そのものを A＝1.0 で符号化する、
といういくつかの具体的な事項の元で、例示の信号に対
して 10 % の符号削減を得ることができる。しかしなが
ら、これらの事項は、あくまでも一例であり、例えば、
以下のような変更も可能である。 （イ）予測制御により精度のよい判断方法を用いる。
【００２１】例えば、tonality index の代わりに、実
際に予測を適用した場合と適用しなかった場合の符号量
を比較し、その比較結果に応じて予測するか否かを選択
してもよいし、あるいは、いくつかの予測方法を切り替
える場合でも、各予測方法の符号量を仮計算し、それら
の仮計算値を比較してもよい。又は、格子型予測フィル
ター統計量を用いることも可能である。 （ロ）予測を他の方法で行う。
際に予測を適用した場合と適用しなかった場合の符号量
を比較し、その比較結果に応じて予測するか否かを選択
してもよいし、あるいは、いくつかの予測方法を切り替
える場合でも、各予測方法の符号量を仮計算し、それら
の仮計算値を比較してもよい。又は、格子型予測フィル
ター統計量を用いることも可能である。 （ロ）予測を他の方法で行う。
【００２２】例えば、最小二乗誤差フィルターや格子フ
ィルターなどを用いて予測を行ってもよい。又は、単純
に直前の値を用いることも可能である。 （ハ）予測精度を他の方法で算出する。例えば、簡略し
た式（[式 6]）を用いずに、[式 5]を用いて厳密に予測
精度を算出することもできるし、[式 4−1]〜[式 4−3]
を簡略化しないで使用することもできる。又は、格子フ
ィルターの式に同様の誤差評価式を割り当てて予測精度
を求めることもできる。又は、上記（イ）と同様に予測
フィルター中の統計量から予測精度を推定することもで
きる。 （ニ）予測を適用する条件を他の条件とする。または予
測のモードを行う／行わないの 2 通りではなく、3種類
以上の予測モードを用意し、入力信号により適応的にそ
れらを切り替える。
ィルターなどを用いて予測を行ってもよい。又は、単純
に直前の値を用いることも可能である。 （ハ）予測精度を他の方法で算出する。例えば、簡略し
た式（[式 6]）を用いずに、[式 5]を用いて厳密に予測
精度を算出することもできるし、[式 4−1]〜[式 4−3]
を簡略化しないで使用することもできる。又は、格子フ
ィルターの式に同様の誤差評価式を割り当てて予測精度
を求めることもできる。又は、上記（イ）と同様に予測
フィルター中の統計量から予測精度を推定することもで
きる。 （ニ）予測を適用する条件を他の条件とする。または予
測のモードを行う／行わないの 2 通りではなく、3種類
以上の予測モードを用意し、入力信号により適応的にそ
れらを切り替える。
【００２３】なお、以上の実施例では、復号器側でも予
測値を評価し、その評価結果に従って予測処理を行うか
否かを決定しているが、復号器側で符号化器側の評価結
果を参照するようにしてもよい。復号器側の予測評価器
を不要にして構成を簡素化できる。例えば、音響信号符
号化装置から、予測値評価器の評価結果が所定値より高
い場合と、所定値より低い場合の二つの場合分けに関す
る情報を出力し、さらに、音響信号復号装置に、該二つ
の場合分けに関する情報を取り出す情報取り出し手段を
設けるとともに、音響信号復号装置の復号器は、該取り
出された情報に従って、入力された符号化データから残
差成分を復号するとともに該残差成分と前記予測値とに
基づいて周波数成分を復号するか、又は、入力された符
号化データから周波数成分を復号するかを切り換えるよ
うにしてもよい。
測値を評価し、その評価結果に従って予測処理を行うか
否かを決定しているが、復号器側で符号化器側の評価結
果を参照するようにしてもよい。復号器側の予測評価器
を不要にして構成を簡素化できる。例えば、音響信号符
号化装置から、予測値評価器の評価結果が所定値より高
い場合と、所定値より低い場合の二つの場合分けに関す
る情報を出力し、さらに、音響信号復号装置に、該二つ
の場合分けに関する情報を取り出す情報取り出し手段を
設けるとともに、音響信号復号装置の復号器は、該取り
出された情報に従って、入力された符号化データから残
差成分を復号するとともに該残差成分と前記予測値とに
基づいて周波数成分を復号するか、又は、入力された符
号化データから周波数成分を復号するかを切り換えるよ
うにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明の各装置によれば、予測値の評価
結果が低い場合には、予測値を用いた処理を行わないの
で、例えば、予測値が大きく外れた場合の圧縮効率の低
下問題を回避することができる。
結果が低い場合には、予測値を用いた処理を行わないの
で、例えば、予測値が大きく外れた場合の圧縮効率の低
下問題を回避することができる。
【図１】一実施例の予測符号化部の概念構成図である。
【図２】一実施例の予測符号化データの復号部の概念構
成図である。
成図である。
【図３】一実施例の精度適応符号化器を表す概念フロー
図である。
図である。
【図４】一実施例の精度適応復号器を表す概念フロー図
である。
である。
【図５】一実施例の確率割当図（Ａ＝１．０、Ｂ＝０．
０）である。
０）である。
【図６】一実施例の確率割当図（Ａ＝４．０、Ｂ＝２．
０）である。
０）である。
【図７】一実施例の確率割当と算術符号符号長の対応図
である。
である。
【図８】一実施例の符号長の削減効果図である。
【図９】先願装置の予測符号化部の概念構成図である。
【図１０】先願装置の予測符号化データの復号部の概念
構成図である。
構成図である。
【図１１】先願装置の誤差成分図である。
【図１２】先願装置の予測失敗に伴う符号量増大図であ
る。
る。
１０：精度適応符号化器（帯域内信号予測器及び予測値
評価器） １１：精度適応復号器 １２：予測器（予測値発生器） ２０：精度適応復号器（予測値評価器及び復号器） ２１：帯域内信号予測器（予測値発生器）
評価器） １１：精度適応復号器 １２：予測器（予測値発生器） ２０：精度適応復号器（予測値評価器及び復号器） ２１：帯域内信号予測器（予測値発生器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 正也 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】音響信号を入力して該音響信号の冗長性を
削減して符号化する音響信号符号化装置であって、帯域
分割された入力音響信号の周波数成分に対応する以前の
係数列から次の係数を予測して予測値を発生する予測値
発生器と、該予測値から該周波数成分を減算して残差成
分を求める帯域内信号予測器と、前記予測値の精度を評
価する予測値評価器と、該予測値評価器の評価結果が所
定値より高い場合には前記残差成分を符号化する一方、
所定値より低い場合には前記残差成分に代えて前記周波
数成分を符号化する符号化器と、を備えたことを特徴と
する音響信号符号化装置。 - 【請求項２】冗長性を削減した符号化データを入力して
音響信号に復号する音響信号復号装置であって、帯域分
割された入力音響信号の周波数成分に対応する以前の係
数列から次の係数を予測して予測値を発生する予測値発
生器と、該予測値の精度を評価する予測値評価器と、該
予測値評価器の評価結果が所定値より高い場合には、入
力された符号化データから残差成分を復号するとともに
該残差成分と前記予測値とに基づいて周波数成分を復号
する一方、所定値より低い場合には、入力された符号化
データから周波数成分を復号する復号器と、を備えたこ
とを特徴とする音響信号復号装置。 - 【請求項３】請求項１記載の音響信号符号化装置と請求
項２記載の音響信号復号装置とを備えたことを特徴とす
る音響信号処理装置。 - 【請求項４】請求項１記載の音響信号符号化装置におい
て、予測値評価器の評価結果が所定値より高い場合と、
所定値より低い場合の二つの場合分けに関する情報を出
力する出力手段を備えたことを特徴とする音響信号符号
化装置。 - 【請求項５】請求項２記載の音響信号復号装置におい
て、予測値評価器の代わりに、入力信号中から二つの場
合分けに関する情報を取り出す情報取り出し手段を備
え、復号器は、該取り出された情報に従って、入力され
た符号化データから残差成分を復号するとともに該残差
成分と前記予測値とに基づいて周波数成分を復号する
か、又は、入力された符号化データから周波数成分を復
号するかを切り換えることを特徴とする音響信号復号装
置。 - 【請求項６】請求項４記載の音響信号符号化装置と請求
項５記載の音響信号復号装置とを備えたことを特徴とす
る音響信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7184302A JPH0934493A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 音響信号符号化装置、音響信号復号装置および音響信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7184302A JPH0934493A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 音響信号符号化装置、音響信号復号装置および音響信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0934493A true JPH0934493A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16150961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7184302A Pending JPH0934493A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 音響信号符号化装置、音響信号復号装置および音響信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0934493A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103682A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Sony Corporation | Acoustic signal encoding method and apparatus, acoustic signal decoding method and apparatus, and recording medium |
| WO2002103685A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Sony Corporation | Appareil et procede de codage, appareil et procede de decodage et programme |
| US8983851B2 (en) | 2008-07-11 | 2015-03-17 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Noise filer, noise filling parameter calculator encoded audio signal representation, methods and computer program |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP7184302A patent/JPH0934493A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103682A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Sony Corporation | Acoustic signal encoding method and apparatus, acoustic signal decoding method and apparatus, and recording medium |
| WO2002103685A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Sony Corporation | Appareil et procede de codage, appareil et procede de decodage et programme |
| US7212973B2 (en) | 2001-06-15 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Encoding method, encoding apparatus, decoding method, decoding apparatus and program |
| US7447640B2 (en) | 2001-06-15 | 2008-11-04 | Sony Corporation | Acoustic signal encoding method and apparatus, acoustic signal decoding method and apparatus and recording medium |
| US8983851B2 (en) | 2008-07-11 | 2015-03-17 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Noise filer, noise filling parameter calculator encoded audio signal representation, methods and computer program |
| US9043203B2 (en) | 2008-07-11 | 2015-05-26 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, and a computer program |
| US9449606B2 (en) | 2008-07-11 | 2016-09-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, and a computer program |
| US9711157B2 (en) | 2008-07-11 | 2017-07-18 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, and a computer program |
| US10629215B2 (en) | 2008-07-11 | 2020-04-21 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, and a computer program |
| US11024323B2 (en) | 2008-07-11 | 2021-06-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Fcerderung der angewandten Forschung e.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, audio stream and a computer program |
| US11869521B2 (en) | 2008-07-11 | 2024-01-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Audio encoder, audio decoder, methods for encoding and decoding an audio signal, audio stream and a computer program |
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