JPH1020898A - オーディオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置 - Google Patents

オーディオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置

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JPH1020898A JP8171296A JP17129696A JPH1020898A JP H1020898 A JPH1020898 A JP H1020898A JP 8171296 A JP8171296 A JP 8171296A JP 17129696 A JP17129696 A JP 17129696A JP H1020898 A JPH1020898 A JP H1020898A
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武志 則松
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良久 中藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベクトル量子化を用いてオーディオ信号を圧
縮する場合に、従来よりも効率よく、高音質を保ったま
ま圧縮することのできるオーディオ信号圧縮方法，およ
びオーディオ信号圧縮装置を提供する。 【解決手段】 多段量子化手段５の複数段のベクトル量
子化器５１，５２，５３のうちの少なくとも１つのベク
トル量子化器で、入力オーディオ信号のスペクトルと人
間の聴覚的な性質である聴覚感度特性に基づいて算出さ
れた周波数上の重み付け係数を量子化の際の重み付けと
して用いてベクトル量子化を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、オーディオ信号
（音楽，音声）の、少ない容量の伝送路での情報伝送，
記録メディアへの効率的な蓄積を可能とするために、特
にベクトル量子化手法を応用してオーディオ信号を圧縮
する場合に、従来よりも効率よく、高音質を保ったまま
圧縮することのできるオーディオ信号圧縮方式，および
オーディオ信号圧縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来のオーディオ信号圧縮装置
の構成を示すブロック図であり、図において、１０１
は、例えば、ＭＤＣＴ（modified discrete cosine tra
nsform：変形離散コサイン変換）、あるいはＦＦＴ（高
速フーリエ変換）等により入力されたディジタルオーデ
ィオ信号の時系列を、一定周期の長さ（フレーム）毎に
周波数特性信号系列に変換する時間周波数変換部であ
る。また、１０２は入力オーディオ信号をフレーム毎に
線形予測分析（ＬＰＣ分析）することにより、ＬＳＰ係
数（line spectrum pair coefficeent），あるいは偏自
己相関係数等を抽出するとともに、これらの係数からＬ
ＰＣスペクトル包絡を求めるスペクトル包絡算出部であ
る。１０３は時間周波数変換部１０１で算出された周波
数特性信号系列をスペクトル包絡算出部１０２で求めた
ＬＰＣスペクトル包絡で割り算して正規化することによ
り、周波数特性を平坦化し、さらにパワーの最大値，あ
るいは平均値等に基づいてパワーの正規化を行なう正規
化部である。以降の説明では、このパワーの正規化が行
なわれた時点の出力係数を残差信号とも呼ぶ。１０５は
正規化部１０３で平坦化された残差信号をスペクトル包
絡を重み付けとしてベクトル量子化する量子化部であ
る。この量子化部１０５は、正規化された残差信号を量
子化する第１段の量子化部１５１と、第１段の量子化部
１５１での量子化誤差成分を量子化する第２段の量子化
部１５２を含む多段構成を有する。
【０００３】次に動作について説明する。入力されたオ
ーディオ信号の時系列は、時間周波数変換部１０１にお
いて、ＭＤＣＴ，あるいはＦＦＴ等により、一定周期の
長さ（フレーム）毎に周波数特性信号系列に変換され
る。また、入力されたオーディオ信号は、スペクトル包
絡算出部１０２において、ＬＰＣスペクトル包絡が求め
られる。正規化部１０３では、時間周波数変換部１０１
の出力をＬＰＣスペクトル包絡で割り算することにより
周波数特性信号系列の周波数特性を平坦化した残差信号
を求め、さらにこの残差信号について、パワーの最大
値，あるいは平均値等に基づいてパワーの正規化が行な
われる。正規化された残差信号は、量子化部１０５の第
１段の量子化部１５１においてスペクトル包絡を重み付
けとして全周波数帯域にわたってベクトル量子化され、
さらに、第１段の量子化部１５１での量子化誤差信号が
量子化部１０５の第２段の量子化部１５２においてスペ
クトル包絡を重み付けとして全周波数帯域にわたってベ
クトル量子化される。このように、本従来例では、量子
化による誤差を少なくするために、ベクトル量子化を行
なう量子化部を多段構成とし、初段のベクトル量子化器
での誤差信号成分を次段のベクトル量子化器でベクトル
量子化しているものである。
【０００４】図１４は従来の他のオーディオ信号圧縮装
置の構成を示すブロック図であり、図において、２０１
は入力されたオーディオ信号を複数の帯域毎の信号に分
割する帯域分割部、２０２は帯域分割された帯域毎の信
号のそれぞれについて、最小可聴限特性やノイズマスキ
ング特性等の聴覚感度特性に基づいて、これらの量子化
の際の重み付けを計算する聴覚重み付け計算部、２０３
は帯域分割された帯域毎の信号をそれぞれ聴覚的重み付
け計算部２０２で算出された重み付けを用いてスカラ量
子化を行なう量子化部である。
【０００５】次に動作について説明する。入力されたオ
ーディオ信号は帯域分割部２０１において周波数帯域別
に複数の信号に分割され、聴覚重み付け計算部２０２に
入力される。聴覚重み付け計算部２０２では、入力され
た信号について、最小可聴限特性やノイズマスキング特
性等の聴覚感度特性に基づいて、各周波数帯域毎に量子
化の際の重み付けを求める。量子化部２０３では、分割
された信号のそれぞれを、聴覚重み付け計算部２０２で
求められた各周波数帯域毎の重み付け係数を重み付けと
してスカラ量子化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示す従来例で
は、第２段の量子化部で、第１段の量子化部での量子化
誤差信号をその全周波数帯域にわたって、スペクトル包
絡を重み付けとして量子化しており、この第２段の量子
化部での量子化では第１段の量子化部での量子化が良好
で量子化誤差が小さい周波数帯域についても量子化のた
めのビットが割り当てられるため、この量子化誤差が小
さい周波数帯域を量子化することによって、逆に誤差を
大きくしてしまうことがあるという問題があった。ま
た、量子化の際の重み付けをスペクトル包絡のみに基づ
いて行なっているため、人間の聴覚的な性質を利用して
効率よく量子化することができないという問題があっ
た。
【０００７】また、図１４に示す従来例は、聴覚感度特
性に基づいて重み付けをして量子化しているが、スカラ
量子化を行なうものであるため、ベクトル量子化を行な
うものに比して量子化効率が良くないという問題があっ
た。
【０００８】この発明は、上記のような問題を解消する
ためになされたものであり、ベクトル量子化を用いてオ
ーディオ信号を圧縮する場合に、従来よりも効率よく、
高音質を保ったまま圧縮することのできるオーディオ信
号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明（請求項１）に係るオーディオ信号圧縮方法
は、入力オーディオ信号をフレーム毎に平滑化した周波
数特性信号系列を、上記周波数特性信号系列をベクトル
量子化する初段のベクトル量子化器と，前段のベクトル
量子化器での量子化誤差成分をベクトル量子化する２段
目以降のベクトル量子化器と，を有する多段量子化手段
を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮をするオーデ
ィオ信号圧縮方法であって、上記多段量子化手段の複数
段のうちの少なくとも１つのベクトル量子化器では、入
力オーディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質で
ある聴覚感度特性とに基づいて算出された周波数上の重
み付け係数を量子化の重み付け係数として用いて、ベク
トル量子化を行なうようにしたものである。
【００１０】また、本発明（請求項２）に係るオーディ
オ信号圧縮方法は、入力オーディオ信号をフレーム毎に
平滑化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信号
系列をベクトル量子化する第１のベクトル量子化器と，
第１のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベクトル
量子化する第２のベクトル量子化器と，を有する多段量
子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮をす
るオーディオ信号圧縮方法であって、入力オーディオ信
号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特
性とに基づいて、上記第１のベクトル量子化器での量子
化誤差成分の周波数ブロックのうち量子化する重要度の
高い周波数ブロックを選択し、上記第２のベクトル量子
化器で、上記選択された周波数ブロックについて上記第
１の量子化器の量子化誤差成分の量子化を行なうように
したものである。
【００１１】また、本発明（請求項３）に係るオーディ
オ信号圧縮方法は、入力オーディオ信号をフレーム毎に
平滑化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信号
系列をベクトル量子化する初段のベクトル量子化器と，
前段のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベクトル
量子化する２段目以降のベクトル量子化器と，を有する
多段量子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧
縮をするオーディオ信号圧縮方法であって、上記多段量
子化手段の複数段のうちの少なくとも１つのベクトル量
子化器では、入力オーディオ信号のスペクトルと人間の
聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基づいて算出され
た周波数上の重み付け係数を量子化の重み付け係数とし
て用いてベクトル量子化を行ない、かつ、入力オーディ
オ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感
度特性とに基づいて、上記初段のベクトル量子化器での
量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量子化する重要
度の高い周波数ブロックを選択し、上記２段目のベクト
ル量子化器で、上記選択された周波数ブロックについて
上記初段の量子化器の量子化誤差成分の量子化を行なう
ものである。
【００１２】また、本発明（請求項４）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、入力されたオーディオ信号を周波数
領域信号に変換する時間周波数変換部と、上記入力され
たオーディオ信号のスペクトル包絡を算出するスペクト
ル包絡算出部と、上記時間周波数変換部で得られた周波
数領域信号を上記スペクトル包絡算出部で得られたスペ
クトル包絡で正規化し残差信号を得る正規化部と、上記
残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部と、
上記入力されたオーディオ信号のスペクトルと人間の聴
覚的な性質である聴覚感度特性とに基づき周波数上の重
み付け係数を算出する聴覚重み付け計算部と、上記パワ
ー正規化部により正規化された上記残差信号が入力され
る、縦列に接続された複数段のベクトル量子化部を有
し、そのうちの少なくとも１つのベクトル量子化部が上
記重み付け部で得られた重み付け係数を用いて量子化を
行なう多段量子化部とを備えたものである。
【００１３】また、本発明（請求項５）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、請求項４記載の発明において、上記
多段量子化部の上記複数段のうちの複数の量子化部が、
上記重み付け計算部で得られた重み付け係数を用いて量
子化を行なうものとし、かつ、上記聴覚重み付け部が、
上記複数の量子化部のそれぞれが用いる個別の重み付け
係数を算出するものとしたものである。
【００１４】また、本発明（請求項６）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、請求項５記載の発明において、上記
多段量子化部が、上記スペクトル包絡算出部で得られた
スペクトル包絡を各周波数領域での重み付け係数として
上記パワー正規化部で正規化された上記残差信号の量子
化を行なう第１段の量子化部と、上記スペクトル包絡と
上記第１段の量子化部の量子化誤差信号との相関に基づ
いて算出された重み付け係数を各周波数領域での重み付
け係数として上記第１段の量子化部の量子化誤差信号の
量子化を行なう第２段の量子化部と、上記聴覚重み付け
計算部において、時間周波数変換部で周波数領域信号に
変換された入力信号と聴覚特性とにより算出された重み
付けを、上記スペクトル包絡，上記第２段の量子化部の
量子化誤差信号，および上記パワー正規化部で正規化さ
れた上記残差信号に基づいて調整して求めた重み付け係
数を、各周波数領域での重み付け係数として上記第２段
の量子化部の量子化誤差信号の量子化を行なう第３段の
量子化部とを備えたものである。
【００１５】また、本発明（請求項７）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、入力されたオーディオ信号を周波数
領域信号に変換する時間周波数変換部と、上記入力され
たオーディオ信号のスペクトル包絡を算出するスペクト
ル包絡算出部と、上記時間周波数変換部で得られた周波
数領域信号を上記スペクトル包絡算出部で得られたスペ
クトル包絡で正規化し残差信号を得る正規化部と、上記
残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部と、
該パワー正規化部で正規化された残差信号の量子化を行
なう第１のベクトル量子化器と、入力オーディオ信号の
スペクトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特性と
に基づき、上記第１のベクトル量子化器での量子化誤差
成分の周波数ブロックのうち量子化する重要度の高い周
波数ブロックを選択する聴覚的選択手段と、該聴覚的選
択手段で選択された周波数ブロックについて上記第１の
ベクトル量子化器の量子化誤差成分の量子化を行なう第
２の量子化器とを備えたものである。
【００１６】また、本発明（請求項８）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、請求項７記載の発明において、上記
聴覚的選択手段が、上記第１のベクトル量子化器の量子
化誤差成分，上記スペクトル包絡算出部で得られたスペ
クトル包絡信号，及び最小可聴限特性の逆特性を乗算し
た値を、量子化すべき重要度の尺度として用いて、周波
数ブロックを選択するものである。
【００１７】また、本発明（請求項９）に係るオーディ
オ信号圧縮装置は、請求項７記載の発明において、上記
聴覚的選択手段が、上記スペクトル包絡算出部で得られ
たスペクトル包絡信号，及び最小可聴限特性の逆特性を
乗算した値を、量子化すべき重要度の尺度として用い
て、周波数ブロックを選択するものである。
【００１８】また、本発明（請求項１０）に係るオーデ
ィオ信号圧縮装置は、請求項７記載の発明において、上
記聴覚的選択手段が、上記第１のベクトル量子化器の量
子化誤差成分と、上記スペクトル包絡算出部で得られた
スペクトル包絡信号と、最小可聴限特性と入力信号から
計算されたマスキング特性とを加算した特性の逆特性と
を乗算した値を、量子化すべき重要度の尺度として用い
て、周波数ブロックを選択するものである。
【００１９】また、本発明（請求項１１）に係るオーデ
ィオ信号圧縮装置は、請求項７記載の発明において、上
記聴覚的選択手段が、上記第１のベクトル量子化器の量
子化誤差成分と、上記スペクトル包絡算出部で得られた
スペクトル包絡信号と、最小可聴限特性と，入力信号か
ら計算されたマスキング特性に上記パワー正規化部で正
規化された残差信号，上記スペクトル包絡算出部で得ら
れたスペクトル包絡信号，及び上記第１段の量子化部の
量子化誤差信号に基づいて補正をかけた特性と，を加算
した特性の逆特性とを乗算した値を、量子化すべき重要
度の尺度として用いて、周波数ブロックを選択するもの
である。
【００２０】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１によるオー
ディオ信号圧縮装置の構成を示すブロック図であり、図
において、１は、例えば、ＭＤＣＴ、あるいはＦＦＴ等
により入力されたディジタルオーディオ信号の時系列
を、一定周期の長さ（フレーム）毎に周波数特性信号系
列に変換する時間周波数変換部である。また、２は入力
オーディオ信号をフレーム毎に線形予測分析（ＬＰＣ分
析）することにより、ＬＳＰ係数，あるいは偏自己相関
係数等を抽出するとともに、これらの係数からＬＰＣス
ペクトル包絡を求めるスペクトル包絡算出部である。３
は時間周波数変換部１で算出された周波数特性信号系列
をスペクトル包絡算出部２で求めたＬＰＣスペクトル包
絡で割り算して正規化することにより、周波数特性を平
坦化する正規化部、４は正規化部３で平坦化された周波
数特性信号系列をパワーの最大値，あるいは平均値等に
基づいてパワーの正規化を行なうパワー正規化部であ
る。５は正規化部３，パワー正規化部４で平坦化された
周波数特性信号系列をベクトル量子化する多段量子化部
である。多段量子化部５は縦列接続された第１段の量子
化器５１，第２段の量子化器５２，…，第Ｎ段の量子化
器５３を含む。６は時間周波数変換部１から出力された
周波数特性信号系列とスペクトル包絡算出部２で求めた
ＬＰＣスペクトル包絡を入力とし、聴覚感度特性に基づ
いて、量子化部５での量子化の際に用いる重み付け係数
を求める聴覚重み付け計算部である。
【００２１】次に動作について説明する。入力されたデ
ィジタルオーディオ信号（以下入力信号とも記す）の時
系列は、一定周期の長さ（フレーム）毎に時間周波数変
換部１でＭＤＣＴ，ＦＦＴ等により周波数特性信号系列
に変換される。また入力信号は、フレーム毎にスペクト
ル包絡算出部２で、線形予測分析（ＬＰＣ分析）により
ＬＳＰ係数，あるいは偏自己相関係数等が抽出され、さ
らにこれらの係数からＬＰＣスペクトル包絡が求められ
る。正規化部３では、上記で算出された周波数特性信号
系列をＬＰＣスペクトル包絡で割り算し正規化すること
により、周波数特性信号系列を平坦化する。正規化部３
で平坦化された周波数特性信号系列は、パワー正規化部
４において、さらにパワーの最大値，あるいは平均値等
に基づいてパワーの正規化が行われる。
【００２２】一方、聴覚重み付け計算部６は、時間周波
数変換部１から出力された周波数特性信号系列とスペク
トル包絡算出部２で求めたＬＰＣスペクトル包絡が入力
され、時間周波数変換部１から出力された周波数特性信
号系列のスペクトルについて、最小可聴限特性や聴覚マ
スキング特性等の人間の聴覚的な性質である聴覚感度特
性に基づいて、この聴覚感度特性を考慮した特性信号を
算出し、さらにこの特性信号とＬＰＣスペクトル包絡に
基づいて量子化に用いる重み付け係数を求める。
【００２３】パワー正規化部４から出力された残差信号
は、多段量子化部５の第１段の量子化部５１で聴覚重み
付け計算部６によって求められた重み付け係数を用いて
量子化され、第１段の量子化部５１での量子化による量
子化誤差成分が、多段量子化部５の第２段の量子化部５
２で聴覚重み付け計算部６によって求められた重み付け
係数を用いて量子化され、以下同様にして複数段の量子
化部のそれぞれにおいて、前段の量子化部での量子化に
よる量子化誤差成分の量子化が行なわれる。そして第Ｎ
−１段の量子化部での量子化による量子化誤差成分を第
Ｎ段の量子化部５３で聴覚重み付け計算部６によって求
められた重み付け係数を用いて量子化が行なわれること
によりオーディオ信号の圧縮符号化が完了する。
【００２４】このように、本実施の形態１によるオーデ
ィオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置によ
れば、多段量子化手段５の複数段のベクトル量子化部５
１ないし５３で、聴覚重み付け計算部６において入力オ
ーディオ信号のスペクトル，人間の聴覚的な性質である
聴覚感度特性，及びＬＰＣスペクトル包絡に基づいて算
出された周波数上の重み付け係数を量子化の際の重み付
けとして用いてベクトル量子化を行なう構成としたの
で、人間の聴覚的な性質を利用して効率の良い量子化を
行なうことができる。
【００２５】なお、図１のオーディオ信号圧縮装置で
は、聴覚重み付け計算部６が重み付け係数の算出にＬＰ
Ｃスペクトル包絡も用いる構成としているが、入力オー
ディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴
覚感度特性のみを用いて重み付け係数を算出するように
してもよい。
【００２６】また、図１のオーディオ信号圧縮装置で
は、多段量子化手段５の複数段のベクトル量子化部の全
てが聴覚重み付け計算部６において求められた聴覚感度
特性に基づく重み付け係数を用いて量子化するようにし
ているが、多段量子化手段５の複数段のベクトル量子化
器のいずれか１つが聴覚感度特性に基づく重み付け係数
を用いて量子化を行なうものであれば、このような聴覚
感度特性に基づく重み付け係数を用いない場合に比し
て、効率のよい量子化を行なうことができる。
【００２７】実施の形態２．図２は本発明の実施の形態
２によるオーディオ信号圧縮装置の構成を示すブロック
図であり、図において、図１と同一符号は同一または相
当部分である。６１は入力オーディオ信号のスペクト
ル，人間の聴覚的な性質である聴覚感度特性，及びＬＰ
Ｃスペクトル包絡に基づいて、多段量子化手段５の第１
段の量子化部５１が用いる重み付け係数を求める第１の
聴覚重み付け計算部、６２は同じく入力オーディオ信号
のスペクトル，人間の聴覚的な性質である聴覚感度特
性，及びＬＰＣスペクトル包絡に基づいて、多段量子化
手段５の第２段の量子化部５２が用いる重み付け係数を
求める第２の聴覚重み付け計算部、６３は同じく入力オ
ーディオ信号のスペクトル，人間の聴覚的な性質である
聴覚感度特性，及びＬＰＣスペクトル包絡に基づいて、
多段量子化手段５の第Ｎ段の量子化部５３が用いる重み
付け係数を求める第３の聴覚重み付け計算部である。
【００２８】上記実施の形態１によるオーディオ信号圧
縮装置では、多段量子化手段５の複数段のベクトル量子
化部の全てが聴覚重み付け計算部６において求められた
同一の重み付け係数を用いて量子化するようにしている
のに対し、本実施の形態２によるオーディオ信号圧縮装
置では、多段量子化手段５の複数段のベクトル量子化部
が、それぞれ第１ないし第３の聴覚重み付け計算部で求
められた個別の重み付け係数を用いて量子化する構成と
している。このような本実施の形態２によるオーディオ
信号圧縮装置では、多段量子化手段５の各段で量子化に
よる誤差が最小となるように、聴覚重み付け部６１ない
し６３で求められた聴覚的な性質に基づいた周波数重み
付け特性に従った重み付けによる量子化を行なうことが
できる。たとえば、第１の聴覚重み付け部６１ではスペ
クトル包絡を主体として重み付け係数を算出し、第２の
聴覚重み付け部６２では最小可聴限特性を主体として重
み付け係数を算出し、第３の聴覚重み付け部６３では聴
覚マスキング特性を主体として重み付け係数を算出する
ものである。
【００２９】このように、本実施の形態２によるオーデ
ィオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置によ
れば、多段量子化部５の上記複数段の量子化部の複数の
量子化部５１ないし５３がそれぞれ聴覚重み付け計算部
６１ないし６３で得られたそれぞれ個別の重み付け係数
を用いて量子化を行なう構成としたので、人間の聴覚的
な性質をより有効に利用して効率の良い量子化を行なう
ことができる。
【００３０】実施の形態３．図３は本発明の実施の形態
３によるオーディオ信号圧縮装置の構成を示すブロック
図であり、図において、図２と同一符号は同一または相
当部分である。２１はパワー正規化された残差信号をベ
クトル量子化する第１段の量子化部、２３は第１段の量
子化部２１における量子化による量子化誤差信号を量子
化する第２段の量子化部、２２は第１段の量子化部２１
における量子化による量子化誤差のうち、第２段の量子
化部２３で量子化すべき重要度の高い周波数領域を聴覚
感度特性を考慮した基準により選択する聴覚的選択手段
である。
【００３１】次に動作について説明する。ディジタル入
力信号は時間周波数変換部１において、フレーム長Ｎ
（Ｎは１フレーム内のサンプル数）ごとに例えばＭＤＣ
Ｔ変換により、周波数領域係数に変換される。また入力
信号はスペクトル包絡算出部（ＬＰＣ分析部）２で線形
予測分析され、例えばＬＳＰ係数が求められ、それらが
量子化されコードとして出力されるとともに、さらに線
形予測係数を高速フーリエ変換することによりＬＰＣス
ペクトルの包絡が求められる。
【００３２】ＭＤＣＴ変換により得られた周波数領域係
数系列は、正規化部３においてＬＰＣスペクトル包絡で
除算（正規化）され、スペクトルの平坦化された係数が
得られる。スペクトルの平坦化された係数は、さらにパ
ワー正規化部４で、例えばフレーム内のパワーの最大値
で除算することにより正規化が行われる。パワー正規化
部４からは正規化のために用いたパワーを示すコードが
出力される。
【００３３】パワー正規化された残差信号は、第１段の
量子化部２１でベクトル量子化される。聴覚的選択手段
２２では、ベクトル量子化での誤差信号が大きい部分を
聴覚的な尺度に基づき判別し、そのブロックを抽出す
る。第２段の量子化部２３では選択されたブロック部分
の誤差信号に対してベクトル量子化を施す。そして各量
子化部の結果がコードとして出力される。
【００３４】図４は図３に示すオーディオ信号圧縮装置
の各量子化部，及び聴覚的選択部の詳細な構成を示すブ
ロック図である。図において３１は残差信号をベクトル
量子化する第１のベクトル量子化器、３２は第１の量子
化器３１の量子化結果を逆量子化する逆量子化器であ
り、この逆量子化器３２の出力と残差信号ｓｉの差分を
とることにより第１の量子化器３１による量子化の量子
化誤差信号ｚｉが得られる。３３は人間の聴覚的な性質
を示す聴覚感度特性ｈｉであり、ここでは最小可聴限特
性を用いる。３５は第１の量子化器３１による量子化の
量子化誤差信号ｚｉのうち、第２のベクトル量子化器３
６で量子化すべき周波数領域を選択する選択器である。
３４は、誤差信号ｚｉ，ＬＣＰスペクトル包絡ｌｉ，及
び聴覚感度特性ｈｉに基づいて選択器３５の選択動作に
おける選択尺度を計算する選択尺度計算部である。
【００３５】次に、聴覚的選択部による選択動作につい
て詳細に説明する。第１のベクトル量子化器３１では、
まずＮ個の要素により構成される１フレーム内の残差信
号を、図９(a) に示す，第１のベクトル量子化器３１内
のベクトル分割部で複数個のサブベクトルに分割し、第
１のベクトル量子化器３１内のＮ個の量子化器１〜Ｎで
サブベクトルのそれぞれをベクトル量子化する。ベクト
ル分割，及び量子化の方法は、例えば図９(b) に示すよ
うに、周波数の低い方から順に並んでいるＮ個の要素を
ＮＳ個のサブブロックに等間隔に分割し、それぞれのサ
ブブロックの第１要素のみを集めたサブベクトル、第２
要素を集めたサブベクトルというようにＮ／ＮＳ個の要
素で構成されるＮＳ個のサブベクトルを作成し、それぞ
れのサブベクトル毎にベクトル量子化を実行する。分割
数等は要求される圧縮率に基づき決定される。
【００３６】ベクトル量子化後、逆量子化器３２により
量子化コードを逆量子化して入力信号との差をとること
により、図８(a) に示すような、第１のベクトル量子化
器３１での誤差信号ｚｉを得る。
【００３７】次に、選択器３５では誤差信号Ｚｉのうち
第２の量子化器３６によりさらに精密に量子化すべき周
波数ブロックを、選択尺度計算部３４で選択された結果
に基づき選択する。
【００３８】選択尺度計算部３４では、誤算信号Ｚｉ，
ＬＰＣ分析部で得られた、図８(b)に示すようなＬＰＣ
スペクトル包絡ｌｉ，及び聴覚感度特性ｈｉを用い、周
波数軸上でＮ個の要素に分割されたフレームの各要素毎
に、 ｇ＝（ｚｉ＊ｌｉ）／ｈｉ を計算する。
【００３９】聴覚感度特性ｈｉとしては、例えば図８
(c) に示す最小可聴限界特性といわれるものを使う。こ
れは実験的に求められた本来人間には聞こえない領域を
表す特性である。従って、この聴覚感度特性ｈｉの逆数
であるｌ／ｈｉは人間の聴覚的な重要性を表すといえる
ものである。そして、誤差信号ｚｉ，スペクトル包絡ｌ
ｉ，及び聴覚感度特性ｈｉの逆数を乗算した値ｇはその
周波数でのさらに精密に量子化する重要度を表すと言え
る。
【００４０】また、図５は図３に示すオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択部の他の例の詳細
な構成を示すブロック図である。図において、図４と同
一符号は同一または相当部分である。図５に示す例で
は、選択尺度（重要度）ｇを誤差信号ｚｉを使用せず
に、スペクトル包絡ｌｉと聴覚感度特性ｈｉを用いて、 ｇ＝ｌｉ／ｈｉ を計算して求める。
【００４１】また、図６は図３に示すオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択部のさらに他の例
の詳細な構成を示すブロック図である。図において、図
４と同一符号は同一または相当部分であり、４２は時間
周波数変換部でＭＤＣＴ変換された入力オーディオ周波
数のスペクトルから聴覚マスキング特性によりマスキン
グされる量を算出するマスキング量算出部である。
【００４２】図６に示す例では、聴覚感度特性ｈｉは以
下のようにしてフレームごとに逐次求める。すなわち、
入力信号の周波数スペクトル分布からマスキング特性を
算出し、そのマスキング特性に最小可聴限界特性を加え
ることにより、そのフレームの聴覚感度特性ｈｉを求め
ることができる。選択尺度計算部３４の動作は図５のも
のと同じである。
【００４３】また、図７は図３に示すオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択部のさらに他の例
の詳細な構成を示すブロック図である。図において、図
４と同一符号は同一または相当部分であり、４３はマス
キング量計算部４２で得られたマスキング特性を、スペ
クトル包絡ｌｉ，残差信号ｓｉ，及び誤差信号ｚｉを用
いて補正するマスキング量補正部である。
【００４４】図７に示す例では、聴覚感度特性ｈｉは以
下のようにしてフレームごとに逐次求める。まず、入力
信号の周波数スペクトル分布からマスキング量計算部４
２でマスキング特性を算出する。次にマスキング量補正
部４３で、スペクトル包絡ｌｉ，残差信号ｓｉ，及び誤
差信号ｚｉに応じて、上記算出されたマスキング特性を
補正する。この補正されたマスキング特性に最小可聴限
界特性を加えることにより、そのフレームの聴覚感度特
性ｈｉを求めることができる。ここで、マスキング特性
を補正する方法の一例を示す。
【００４５】まず、すでに算出されているマスキング量
Ｍｉの特性が極大値を示す周波数（ｆｍ）を求める。次
にその周波数ｆｍの信号がどれほどの正確さで再生され
るかを、入力時の周波数ｆｍのスペクトルの強さと量子
化誤差スペクトルの大きさから求める。例えば、 γ＝１−（ｆｍの量子化誤差のゲイン）／（ｆｍの入力
時のゲイン） とする。
【００４６】このγの値が１に近ければ、すでに求めて
いるマスキング特性を変形する必要はないが、０に近け
れば、小さくする方向で補正する。例えば、
【００４７】
【数１】
【００４８】のように、マスキング特性にγを乗ずるこ
とで変形することにより補正することができる。
【００４９】次に、選択器３５の動作について説明す
る。選択器３５ではフレーム内の連続した要素毎に窓
（長さＷとする）を掛け、その窓内での重要度ｇの値を
累積した値Ｇが最大値を示す周波数ブロックを選択す
る。図１０は重要度が最も高い周波数ブロック（長さ
Ｗ）を選択する一例を示す図である。窓の長さは簡単の
ためにはＮ／ＮＳの整数倍に設定するのがよい（図１０
では整数倍でないものを示している）。この窓をＮ／Ｎ
Ｓ個ずつずらしながら、その窓枠内の重要度ｇの累積値
Ｇを計算しその最大値を与える長さＷの周波数ブロック
を選択する。
【００５０】選択された窓枠内のブロックに対して、第
２のベクトル量子化器３２でベクトル量子化が行われ
る。第２のベクトル量子化器３２の動作は第１のベクト
ル量子化器３１と同様であるが、上述のように誤差信号
ｚｉのうち、選択器３５で選択された周波数ブロックの
みを量子化するものであるのでベクトル量子化されるフ
レーム内の要素の数は少ないものである。
【００５１】最終的にはスペクトル包絡係数のコード，
各ベクトル量子化器の量子化結果であるそれぞれのコー
ド，及び図４，図６，及び図７に示す構成で求めた選択
尺度ｇを使用する場合は、選択器３５で、どの要素から
始まるブロックが選択されたかの情報がコードとして出
力される。
【００５２】一方、図５に示す構成で求めた選択尺度ｇ
を使用する場合は、スペクトル包絡ｌｉと聴覚感度特性
ｈｉのみを用いているので、逆量子化時に、どの要素か
ら始まるブロックが選択されたかの情報はスペクトル包
絡係数のコードと既知の聴覚感度特性ｈｉから求めるこ
とが可能であるので、ブロックの選択情報をコードとし
て出力する必要がなく、圧縮率の点で有利となる。
【００５３】このように、本実施の形態３によるオーデ
ィオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置によ
れば、入力オーディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的
な性質である聴覚感度特性に基づいて、第１のベクトル
量子化器での量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量
子化する重要度の高い周波数ブロックを選択し、第２の
ベクトル量子化器で、上記選択された周波数ブロックに
ついて上記第１の量子化器の量子化誤差成分の量子化を
行なうようにしたから、人間の聴覚的な性質を利用して
効率の良い量子化を行なうことができる。また、図４，
図６，及び図７に示す構成では、量子化する重要度の高
い周波数ブロックの選択の際に第１のベクトル量子化器
での量子化誤差に基づいて重要度を算出するようにした
から、第１のベクトル量子化器での量子化が良好である
部分が再度量子化されて逆に誤差が生じてしまうことを
防止でき、高品質を保持した量子化を行なうことができ
る。また、図５に示す構成で重要度ｇを求める場合は、
図４，図６，及び図７に示す構成で重要度ｇを求める場
合に比して、出力すべきコードを少なくでき、圧縮率を
向上できる。
【００５４】なお、上記実施の形態３では、量子化部が
第１段の量子化部２１，第２段の量子化部２３の２段構
成で、この第１段の量子化部２１と第２段の量子化部２
３の間に聴覚的選択手段２２を設けたものについて説明
したが、量子化部を３段以上の複数段構成とし、各量子
化部の間にそれぞれ聴覚的選択手段を設ける構成として
もよく、かかる構成とした場合も、上記実施の形態３と
同様、人間の聴覚的な性質を利用して効率の良い量子化
を行なうことができる。
【００５５】実施の形態４．図１１は本発明の実施の形
態４によるオーディオ信号圧縮装置の構成を示すブロッ
ク図であり、図において、図１と同一符号は同一または
相当部分である。１１はパワー正規化部４から出力され
た残差信号ｓｉをスペクトル包絡の値ｌｉを重み係数と
してベクトル量子化する第１段の量子化器、１２は第１
段の量子化器１１の量子化結果を逆量子化する逆量子化
器であり、この逆量子化器１２の出力とパワー正規化部
４から出力された残差信号の差分をとることにより第１
段の量子化器１１による量子化の量子化誤差信号ｚｉが
得られる。１３は第１段の量子化器１１による量子化の
量子化誤差信号ｚｉを後述する重み計算部１７の計算結
果を重み係数としてベクトル量子化する第２段の量子化
器、１４は第２段の量子化器１３の量子化結果を逆量子
化する逆量子化器であり、この逆量子化器１４の出力と
第１段の量子化器１１による量子化の量子化誤差信号の
差分をとることにより第２段の量子化器１３による量子
化の量子化誤差信号ｚ２ｉが得られる。１５は第２段の
量子化器１３による量子化の量子化誤差信号ｚ２ｉを聴
覚重み計算部６の計算結果を重み係数としてベクトル量
子化する第３段の量子化器である。１６は第１段の量子
化器１１による量子化の量子化誤差信号ｚｉとスペクト
ル包絡の値ｌｉの相関を計算する相関計算部、１７は相
関計算部の計算結果とスペクトル包絡の値ｌｉに基づい
て第２段の量子化器１３による量子化での重み付け係数
を算出する重み計算部である。
【００５６】次に動作について説明する。本実施の形態
４のオーディオ信号圧縮装置は、３段の量子化器を用
い、それぞれの量子化器で異なる重み付けでベクトル量
子化を行なうものである。まず第１段の量子化器１３に
おいて、入力された残差信号ｓｉが、ＬＰＣ分析部２で
求められたＬＰＣスペクトル包絡の値ｌｉを重み係数と
してベクトル量子化が実行される。これにより、スペク
トルのエネルギーの大きな（集中した）部分に重み付け
を施されることになり、結果として聴覚的に重要な部分
をより高精度に量子化させる効果がある。この第１段の
ベクトル量子化器１３は、例えば実施の形態３における
第１のベクトル量子化器３１と同様のものを使用すれば
よい。量子化結果は逆量子化器１２で逆量子化され、こ
れともとの入力残差信号ｓｉの差分により量子化による
誤差信号ｚｉが得られる。
【００５７】この誤差信号ｚｉは第２段の量子化器１３
でさらにベクトル量子化される。ここでは、ＬＰＣスペ
クトル包絡ｌｉと誤差信号ｚｉとの相関をもとに、相関
計算部１６，及び重み計算部１７において重み係数を算
出する。具体的には相関計算部１６で、 α＝（Σｌｉ＊ｚｉ）／（Σｌｉ＊ｌｉ） を計算する。このαは０＜α＜１の値をとり、両者の相
関度を表す。αが０に近い時は，第１段目の量子化がス
ペクトル包絡の重み付けに基づき精度よく行われたこと
を示しており、αが１に近い時はまだ精度よく量子化で
きていないことを示す。そこで、このαによりスペクト
ル包絡ｌｉの重み付け度合いを調整する係数として、
【００５８】
【数２】
【００５９】を求め、ベクトル量子化の際の重み付け係
数とする。このように第１段目の量子化の精度に応じて
再度スペクトルの包絡で重み付けし、量子化すること
で、量子化精度が向上する。
【００６０】第２段目の量子化器１３による量子化結果
も同様に逆量子化器１４で逆量子化され、誤差信号ｚ２
ｉが抽出され、この誤差信号ｚ２ｉが第３段の量子化器
１５でベクトル量子化される。この時の聴覚的重み係数
は、聴覚重み付け計算部６の重み計算部１９で計算され
る。たとえば、誤差信号ｚ２ｉ，ＬＰＣスペクトル包絡
ｌｉ，及び残差信号ｓｉを用いて、 Ｎ＝Σｚ２ｉ＊ｌｉ Ｓ＝Σｓｉ＊ｌｉ β＝１−（Ｎ／Ｓ） を求める。
【００６１】一方、聴覚重み付け計算部６の聴覚マスキ
ング計算部１８では、たとえばＭＰＥＧ（エムペグ）オ
ーディオ標準方式の中で用いられている聴覚モデルによ
り聴覚マスキング特性ｍｉを計算する。これに上述した
最小可聴限界特性ｈｉを重ねあわせて最終的なマスキン
グ特性Ｍｉを求める。
【００６２】そして、この最終的なマスキング特性Ｍｉ
に重み計算部１９で計算された係数βを乗じた
【００６３】
【数３】
【００６４】を第３段のベクトル量子化の際の重み係数
として用いる。
【００６５】このように、本実施の形態４によるオーデ
ィオ信号圧縮方法，およびオーディオ信号圧縮装置によ
れば、複数の量子化器１１，１３，１５が聴覚感度特性
を考慮した重み付けを含む，それぞれ異なる重み付け係
数を用いて量子化を行なう構成としたので、人間の聴覚
的な性質をより有効に利用して効率の良い量子化を行な
うことができる。
【００６６】実施の形態５．図１２は本発明の実施の形
態５によるオーディオ信号圧縮装置の構成を示すブロッ
ク図であり、図において、図１，図３と同一符号は同一
または相当部分である。本実施の形態５によるオーディ
オ信号圧縮装置は、図３に示す実施の形態３と図１に示
す実施の形態１とを組み合わせたものであり、図３に示
す実施の形態３によるオーディオ信号圧縮装置におい
て、各量子化部での量子化の際に、聴覚重み付け計算部
６において聴覚感度特性を用いて求めた重み付け係数を
用いるようにしたものである。本実施の形態５によるオ
ーディオ信号圧縮装置では、かかる構成とすることによ
り、上記実施の形態１と実施の形態３により得られる効
果の両方を得ることができるものである。
【００６７】また、同様にして、図３に示す実施の形態
３に実施の形態２，または実施の形態４の構成を組み合
わせることも可能であり、それぞれの組み合わせにより
得られるオーディオ信号圧縮装置は、それぞれ実施の形
態２と実施の形態３により得られる効果の両方，及び実
施の形態４と実施の形態３により得られる効果の両方が
得られるものである。
【００６８】なお、上記実施の形態１ないし５では多段
量子化部は量子化部の段数が２段，または３段のものを
示したが、量子化部の段数を４段以上の多段構成として
もよいことは言うまでもない。
【００６９】また、多段量子化部の各段におけるベクト
ル量子化の際に用いる重み係数の順序は、上記実施の形
態に示したものに限られるものではなく、たとえば、第
１段で聴覚感度特性を考慮した重み付けを用い、２段目
以降でＬＰＣスペクトル包絡を用いるようにしてもよ
い。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、本発明（請求項１）のオ
ーディオ信号圧縮方法によれば、入力オーディオ信号を
フレーム毎に平滑化した周波数特性信号系列を、上記周
波数特性信号系列をベクトル量子化する初段のベクトル
量子化器と，前段のベクトル量子化器での量子化誤差成
分をベクトル量子化する２段目以降のベクトル量子化器
と，を有する多段量子化手段を用いてベクトル量子化
し、情報量の圧縮をするオーディオ信号圧縮方法であっ
て、上記多段量子化手段の複数段のうちの少なくとも１
つのベクトル量子化器では、入力オーディオ信号のスペ
クトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基
づいて算出された周波数上の重み付け係数を量子化の重
み付け係数として用いて、ベクトル量子化を行なうよう
にしたから、人間の聴覚的な性質を利用して効率の良い
量子化を行なうことができる効果がある。
【００７１】また、本発明（請求項２）のオーディオ信
号圧縮方法によれば、入力オーディオ信号をフレーム毎
に平滑化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信
号系列をベクトル量子化する第１のベクトル量子化器
と，第１のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベク
トル量子化する第２のベクトル量子化器と，を有する多
段量子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮
をするオーディオ信号圧縮方法であって、入力オーディ
オ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感
度特性とに基づいて、上記第１のベクトル量子化器での
量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量子化する重要
度の高い周波数ブロックを選択し、上記第２のベクトル
量子化器で、上記選択された周波数ブロックについて上
記第１の量子化器の量子化誤差成分の量子化を行なうよ
うにしたから、人間の聴覚的な性質を利用して効率の良
い量子化を行なうことができる効果がある。
【００７２】また、本発明（請求項３）のオーディオ信
号圧縮方法によれば、入力オーディオ信号をフレーム毎
に平滑化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信
号系列をベクトル量子化する初段のベクトル量子化器
と，前段のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベク
トル量子化する２段目以降のベクトル量子化器と，を有
する多段量子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量
の圧縮をするオーディオ信号圧縮方法であって、上記多
段量子化手段の複数段のうちの少なくとも１つのベクト
ル量子化器では、入力オーディオ信号のスペクトルと人
間の聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基づいて算出
された周波数上の重み付け係数を量子化の重み付け係数
として用いてベクトル量子化を行ない、かつ、入力オー
ディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴
覚感度特性とに基づいて、上記初段のベクトル量子化器
での量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量子化する
重要度の高い周波数ブロックを選択し、上記２段目のベ
クトル量子化器で、上記選択された周波数ブロックにつ
いて上記初段の量子化器の量子化誤差成分の量子化を行
なうようにしたから、人間の聴覚的な性質を利用して効
率の良い量子化を行なうことができる効果がある。
【００７３】また、本発明（請求項４）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、入力されたオーディオ信号を周波
数領域信号に変換する時間周波数変換部と、上記入力さ
れたオーディオ信号のスペクトル包絡を算出するスペク
トル包絡算出部と、上記時間周波数変換部で得られた周
波数領域信号を上記スペクトル包絡算出部で得られたス
ペクトル包絡で正規化し残差信号を得る正規化部と、上
記残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部
と、上記入力されたオーディオ信号のスペクトルと人間
の聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基づき周波数上
の重み付け係数を算出する聴覚重み付け計算部と、上記
パワー正規化部により正規化された上記残差信号が入力
される、縦列に接続された複数段のベクトル量子化部を
有し、そのうちの少なくとも１つのベクトル量子化部が
上記重み付け部で得られた重み付け係数を用いて量子化
を行なう多段量子化部とを備えた構成としたから、人間
の聴覚的な性質を利用して効率の良い量子化を行なうこ
とができる効果がある。
【００７４】また、本発明（請求項５）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、請求項４記載の発明において、上
記多段量子化部の上記複数段のうちの複数の量子化部
が、上記重み付け計算部で得られた重み付け係数を用い
て量子化を行なうものとし、かつ、上記聴覚重み付け部
が、上記複数の量子化部のそれぞれが用いる個別の重み
付け係数を算出するものとしたから、人間の聴覚的な性
質をより有効に利用して効率の良い量子化を行なうこと
ができる効果がある。
【００７５】また、本発明（請求項６）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、請求項５記載の発明において、上
記多段量子化部が、上記スペクトル包絡算出部で得られ
たスペクトル包絡を各周波数領域での重み付け係数とし
て上記パワー正規化部で正規化された上記残差信号の量
子化を行なう第１段の量子化部と、上記スペクトル包絡
と上記第１段の量子化部の量子化誤差信号との相関に基
づいて算出された重み付け係数を各周波数領域での重み
付け係数として上記第１段の量子化部の量子化誤差信号
の量子化を行なう第２段の量子化部と、上記聴覚重み付
け計算部において、時間周波数変換部で周波数領域信号
に変換された入力信号と聴覚特性とにより算出された重
み付けを、上記スペクトル包絡，上記第２段の量子化部
の量子化誤差信号，および上記パワー正規化部で正規化
された上記残差信号に基づいて調整して求めた重み付け
係数を、各周波数領域での重み付け係数として上記第２
段の量子化部の量子化誤差信号の量子化を行なう第３段
の量子化部とを備えた構成としたから、人間の聴覚的な
性質を有効に利用して効率の良い量子化を行なうことが
できる効果がある。
【００７６】また、本発明（請求項７）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、入力されたオーディオ信号を周波
数領域信号に変換する時間周波数変換部と、上記入力さ
れたオーディオ信号のスペクトル包絡を算出するスペク
トル包絡算出部と、上記時間周波数変換部で得られた周
波数領域信号を上記スペクトル包絡算出部で得られたス
ペクトル包絡で正規化し残差信号を得る正規化部と、上
記残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部
と、該パワー正規化部で正規化された残差信号の量子化
を行なう第１のベクトル量子化器と、入力オーディオ信
号のスペクトルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特
性とに基づき、上記第１のベクトル量子化器での量子化
誤差成分の周波数ブロックのうち量子化する重要度の高
い周波数ブロックを選択する聴覚的選択手段と、該聴覚
的選択手段で選択された周波数ブロックについて上記第
１のベクトル量子化器の量子化誤差成分の量子化を行な
う第２の量子化器とを備えた構成としたから、人間の聴
覚的な性質を有効に利用して効率の良い量子化を行なう
ことができる効果がある。
【００７７】また、本発明（請求項８）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、請求項７記載の発明において、上
記聴覚的選択手段が、上記聴覚的選択手段が、上記第１
のベクトル量子化器の量子化誤差成分，上記スペクトル
包絡算出部で得られたスペクトル包絡信号，及び最小可
聴限特性の逆特性を乗算した値を、量子化すべき重要度
の尺度として用いて、周波数ブロックを選択する構成と
したから、人間の聴覚的な性質を有効に利用して効率の
良い量子化を行なうことができ、かつ第１のベクトル量
子化器での量子化が良好である部分が再度量子化されて
逆に誤差が生じてしまうことを防止でき、高品質を保持
した量子化を行なうことができる効果がある。
【００７８】また、本発明（請求項９）のオーディオ信
号圧縮装置によれば、請求項７記載の発明において、上
記聴覚的選択手段が、上記スペクトル包絡算出部で得ら
れたスペクトル包絡信号，及び最小可聴限特性の逆特性
を乗算した値を、量子化すべき重要度の尺度として用い
て、周波数ブロックを選択する構成としたから、人間の
聴覚的な性質を有効に利用して効率の良い量子化を行な
うことができ、かつ量子に必要なコードを少なくでき、
圧縮率を向上できる効果がある。
【００７９】また、本発明（請求項１０）のオーディオ
信号圧縮装置によれば、請求項７記載の発明において、
上記聴覚的選択手段が、上記第１のベクトル量子化器の
量子化誤差成分と、上記スペクトル包絡算出部で得られ
たスペクトル包絡信号と、最小可聴限特性と入力信号か
ら計算されたマスキング特性とを加算した特性の逆特性
とを乗算した値を、量子化すべき重要度の尺度として用
いて、周波数ブロックを選択する構成としたから、人間
の聴覚的な性質を有効に利用して効率の良い量子化を行
なうことができ、かつ第１のベクトル量子化器での量子
化が良好である部分が再度量子化されて逆に誤差が生じ
てしまうことを防止でき、高品質を保持した量子化を行
なうことができる効果がある。
【００８０】また、本発明（請求項１１）のオーディオ
信号圧縮装置によれば、請求項７記載の発明において、
上記聴覚的選択手段が、上記第１のベクトル量子化器の
量子化誤差成分と、上記スペクトル包絡算出部で得られ
たスペクトル包絡信号と、最小可聴限特性と，入力信号
から計算されたマスキング特性に上記パワー正規化部で
正規化された残差信号，上記スペクトル包絡算出部で得
られたスペクトル包絡信号，及び上記第１段の量子化部
の量子化誤差信号に基づいて補正をかけた特性と，を加
算した特性の逆特性とを乗算した値を、量子化すべき重
要度の尺度として用いて、周波数ブロックを選択する構
成としたから、人間の聴覚的な性質を有効に利用して効
率の良い量子化を行なうことができ、かつ第１のベクト
ル量子化器での量子化が良好である部分が再度量子化さ
れて逆に誤差が生じてしまうことを防止でき、高品質を
保持した量子化を行なうことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるオーディオ信号圧
縮装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２によるオーディオ信号圧
縮装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３によるオーディオ信号圧
縮装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３によるオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択手段の詳細な構成
の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３によるオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択手段の詳細な構成
の他の例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択手段の詳細な構成
のさらに他の例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３によるオーディオ信号圧
縮装置の各量子化部，及び聴覚的選択手段の詳細な構成
のさらに他の例を示すブロック図である。
【図８】誤差信号ｚｉ，スペクトル包絡ｌｉ，及び最小
可聴限特性ｈｉを示す図である。
【図９】ベクトル量子化器での量子化の動作を説明する
ための図である。
【図１０】選択器の動作を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態４によるオーディオ信号
圧縮装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５によるオーディオ信号
圧縮装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来のオーディオ信号圧縮装置の構成を示す
ブロック図である。
【図１４】従来の他のオーディオ信号圧縮装置の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 時間周波数変換部 ２ スペクトル包絡算出部 ３ 正規化部 ４ パワー正規化部 ５ 多段量子化部 ６ 聴覚重み付け計算部 １１ 第１段の量子化器 １２ 逆量子化器 １３ 第２段の量子化器 １４ 逆量子化器 １５ 第３段の量子化器 １６ 相関計算部 １７ 重み計算部 １８ 聴覚マスキング計算部 １９ 重み計算部 ２１ 第１段の量子化部 ２２ 聴覚的選択手段 ２３ 第２段の量子化部 ３１ 第１のベクトル量子化器 ３２ 逆量子化器 ３３ 聴覚感度特性（最小可聴限特性） ３４ 選択尺度計算部 ３５ 選択器 ３６ 第２のベクトル量子化器 ４２ マスキング量算出部 ４３ マスキング量補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津島 峰生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力オーディオ信号をフレーム毎に平滑
    化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信号系列
    をベクトル量子化する初段のベクトル量子化器と，前段
    のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベクトル量子
    化する２段目以降のベクトル量子化器と，を有する多段
    量子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮を
    するオーディオ信号圧縮方法であって、 上記多段量子化手段の複数段のうちの少なくとも１つの
    ベクトル量子化器では、入力オーディオ信号のスペクト
    ルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基づい
    て算出された周波数上の重み付け係数を量子化の重み付
    け係数として用いて、ベクトル量子化を行なうことを特
    徴とするオーディオ信号圧縮方法。
  2. 【請求項２】 入力オーディオ信号をフレーム毎に平滑
    化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信号系列
    をベクトル量子化する第１のベクトル量子化器と，第１
    のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベクトル量子
    化する第２のベクトル量子化器と，を有する多段量子化
    手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮をするオ
    ーディオ信号圧縮方法であって、 入力オーディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質
    である聴覚感度特性とに基づいて、上記第１のベクトル
    量子化器での量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量
    子化する重要度の高い周波数ブロックを選択し、上記第
    ２のベクトル量子化器で、上記選択された周波数ブロッ
    クについて上記第１の量子化器の量子化誤差成分の量子
    化を行なうことを特徴とするオーディオ信号圧縮方法。
  3. 【請求項３】 入力オーディオ信号をフレーム毎に平滑
    化した周波数特性信号系列を、上記周波数特性信号系列
    をベクトル量子化する初段のベクトル量子化器と，前段
    のベクトル量子化器での量子化誤差成分をベクトル量子
    化する２段目以降のベクトル量子化器と，を有する多段
    量子化手段を用いてベクトル量子化し、情報量の圧縮を
    するオーディオ信号圧縮方法であって、 上記多段量子化手段の複数段のうちの少なくとも１つの
    ベクトル量子化器では、入力オーディオ信号のスペクト
    ルと人間の聴覚的な性質である聴覚感度特性とに基づい
    て算出された周波数上の重み付け係数を量子化の重み付
    け係数として用いてベクトル量子化を行ない、 かつ、入力オーディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的
    な性質である聴覚感度特性とに基づいて、上記初段のベ
    クトル量子化器での量子化誤差成分の周波数ブロックの
    うち量子化する重要度の高い周波数ブロックを選択し、
    上記２段目のベクトル量子化器で、上記選択された周波
    数ブロックについて上記初段の量子化器の量子化誤差成
    分の量子化を行なうことを特徴とするオーディオ信号圧
    縮方法。
  4. 【請求項４】 入力されたオーディオ信号を周波数領域
    信号に変換する時間周波数変換部と、 上記入力されたオーディオ信号のスペクトル包絡を算出
    するスペクトル包絡算出部と、 上記時間周波数変換部で得られた周波数領域信号を上記
    スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡で正規
    化し残差信号を得る正規化部と、 上記残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部
    と、 上記入力されたオーディオ信号のスペクトルと人間の聴
    覚的な性質である聴覚感度特性とに基づき周波数上の重
    み付け係数を算出する聴覚重み付け計算部と、 上記パワー正規化部により正規化された上記残差信号が
    入力される、縦列に接続された複数段のベクトル量子化
    部を有し、そのうちの少なくとも１つのベクトル量子化
    部が上記重み付け部で得られた重み付け係数を用いて量
    子化を行なう多段量子化部とを備えたことを特徴とする
    オーディオ信号圧縮装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のオーディオ信号圧縮装置
    において、 上記多段量子化部の上記複数段のうちの複数の量子化部
    が上記重み付け部で得られた重み付け係数を用いて量子
    化を行なうものであり、かつ、上記聴覚重み付け計算部
    は、上記複数の量子化部のそれぞれが用いる個別の重み
    付け係数を算出するものであることを特徴とするオーデ
    ィオ信号圧縮装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のオーディオ信号圧縮装置
    において、 上記多段量子化部は、 上記スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡を
    各周波数領域での重み付け係数として上記パワー正規化
    部で正規化された上記残差信号の量子化を行なう第１段
    の量子化部と、 上記スペクトル包絡と上記第１段の量子化部の量子化誤
    差信号との相関に基づいて算出された重み付け係数を各
    周波数領域での重み付け係数として上記第１段の量子化
    部の量子化誤差信号の量子化を行なう第２段の量子化部
    と、 上記聴覚重み付け計算部において、時間周波数変換部で
    周波数領域信号に変換された入力信号と聴覚特性とによ
    り算出された重み付けを、上記スペクトル包絡，上記第
    ２段の量子化部の量子化誤差信号，および上記パワー正
    規化部で正規化された上記残差信号に基づいて調整して
    求めた重み付け係数を、各周波数領域での重み付け係数
    として上記第２段の量子化部の量子化誤差信号の量子化
    を行なう第３段の量子化部とを備えたことを特徴とする
    オーディオ信号圧縮装置。
  7. 【請求項７】 入力されたオーディオ信号を周波数領域
    信号に変換する時間周波数変換部と、 上記入力されたオーディオ信号のスペクトル包絡を算出
    するスペクトル包絡算出部と、 上記時間周波数変換部で得られた周波数領域信号を上記
    スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡で正規
    化し残差信号を得る正規化部と、 上記残差信号をパワーにより正規化するパワー正規化部
    と、 該パワー正規化部で正規化された残差信号の量子化を行
    なう第１のベクトル量子化器と、 入力オーディオ信号のスペクトルと人間の聴覚的な性質
    である聴覚感度特性とに基づき、上記第１のベクトル量
    子化器での量子化誤差成分の周波数ブロックのうち量子
    化する重要度の高い周波数ブロックを選択する聴覚的選
    択手段と、 該聴覚的選択手段で選択された周波数ブロックについて
    上記第１のベクトル量子化器の量子化誤差成分の量子化
    を行なう第２の量子化器とを備えたことを特徴とするオ
    ーディオ信号圧縮装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載のオーディオ信号圧縮装置
    において、 上記聴覚的選択手段は、 上記第１のベクトル量子化器の量子化誤差成分，上記ス
    ペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡信号，及
    び最小可聴限特性の逆特性を乗算した値を、量子化すべ
    き重要度の尺度として用いて、周波数ブロックを選択す
    るものであることを特徴とするオーディオ信号圧縮装
    置。
  9. 【請求項９】 請求項７記載のオーディオ信号圧縮装置
    において、 上記聴覚的選択手段は、 上記スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡信
    号，及び最小可聴限特性の逆特性を乗算した値を、量子
    化すべき重要度の尺度として用いて、周波数ブロックを
    選択するものであることを特徴とするオーディオ信号圧
    縮装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載のオーディオ信号圧縮装
    置において、 上記聴覚的選択手段は、 上記第１のベクトル量子化器の量子化誤差成分と、上記
    スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡信号
    と、最小可聴限特性と入力信号から計算されたマスキン
    グ特性とを加算した特性の逆特性とを乗算した値を、量
    子化すべき重要度の尺度として用いて、周波数ブロック
    を選択するものであることを特徴とするオーディオ信号
    圧縮装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７記載のオーディオ信号圧縮装
    置において、 上記聴覚的選択手段は、 上記第１のベクトル量子化器の量子化誤差成分と、上記
    スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包絡信号
    と、最小可聴限特性と，入力信号から計算されたマスキ
    ング特性に上記パワー正規化部で正規化された残差信
    号，上記スペクトル包絡算出部で得られたスペクトル包
    絡信号，及び上記第１段の量子化部の量子化誤差信号に
    基づいて補正をかけた特性と，を加算した特性の逆特性
    とを乗算した値を、量子化すべき重要度の尺度として用
    いて、周波数ブロックを選択するものであることを特徴
    とするオーディオ信号圧縮装置。
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