JPH11251917A

JPH11251917A - 符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに記録媒体

Info

Publication number: JPH11251917A
Application number: JP4590198A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tokuri; 康裕戸栗; Kenzo Akagiri; 健三赤桐; Yoshiaki Oikawa; 芳明及川; Mitsuyuki Hatanaka; 光行畠中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】階層的符号化及び復号化方法では、サブバン
ド符号化方式などによって入力信号を帯域分割して符号
化した場合、全帯域成分を持つ信号に対してのみにしか
ビットレートスケーラビリティを実現できない。【解決手段】帯域分割フィルタ１１は波形信号１０１
の全帯域成分を低い周波数帯域の順番に４つの帯域成分
１０２，１０３，１０４及び１０５に分割する。階層符
号化部１２は、帯域成分１０２から符号列１１０，１１
１を生成する。この階層符号化部１２の中で、第１の符
号化器１３は上記帯域成分１０２を符号化する。復号化
器１４は第１の符号化器１３からの符号化データを復号
化する。差分演算器１５は復号化器１４からの出力信号
と上記帯域成分１０２との差分を演算する。スペクトル
変換回路１６は差分演算器１５からの差分信号１０８を
周波数成分に変換する。第２の符号化器１７はスペクト
ル変換回路１６からの変換出力であるスペクトル係数を
符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルデータ
などの入力信号を高能率符号化によって符号列信号にす
る符号化装置及び方法、またその符号列信号を復号化す
る復号化装置及び方法に関する。また、本発明は、上記
符号化装置及び方法によって生成された符号列信号を記
録している記録媒体に関する。

【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、時間軸
上のオーディオ信号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、時間軸の信号を所定時間
単位でブロック化して、このブロック毎の時間軸の信号
を周波数軸上の信号にスペクトル変換し、複数の周波数
信号に分割して各帯域毎に符号化するブロック符号化も
しくは変換符号化など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信号に対して各帯域毎に符号化
を施す。

【０００３】ここで、上述した帯域分割符号化に使用さ
れる帯域分割用のフィルタとしては、例えばポリフェー
ズ直交フィルター（ＰＱＦ）があり、[1]"Polyphase Qu
adrature filters - A new subband coding techniqu
e":Joseph H. Rothweiler ( ICASSP 83, BOSTON) に述
べられている。このＰＱＦは、入力信号を等分割帯域幅
に分割する。このＰＱＦによって信号分割した各帯域の
信号を合成する際には、いわゆる折り返し雑音を隣接帯
域同士で打ち消し合わせる。

【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時間単位でブロック
化（フレーム化）して、当該ブロック毎に離散フーリエ
変換（ＤＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、修正離
散コサイン変換（ＭＤＣＴ）等を行うことで時間領域信
号を周波数領域信号に変換する方式がある。修正離散コ
サイン変換（ＭＤＣＴ）については、[2] "Analysis/Sy
nthesis Filter BankDesign Based on Time Domain Ali
asing Cancellation": J.P.Princen, A.B.Bradley, IEE
E Transactions, ASSP-34,No.5, Oct.1986. pp1153-116
1.[3] "Subbband/Transform Coding Using Filter Band
Design Based on Time Domain Aliasing Cancellatio
n": J.P.Princen, A.W.Johnson and A.B.Bradley (ICA
SSP 1987)に述べられている。

【０００５】このような帯域分割フィルタやスペクトル
変換を用いて、帯域毎に分割した信号を、量子化すれ
ば、量子化雑音が発生する帯域を制御することができ、
いわゆるマスキング効果などの聴覚的な性質を利用して
より高能率な符号化を行うことができる。また、量子化
を行う前に各帯域毎に信号成分の絶対値で正規化を行う
ことによりさらに高能率な符号化を行うこともできる。

【０００６】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帯域分割幅としては、人間の聴覚
特性を考慮した分割方式が効果的である。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分割し、各帯域
毎に適応的なビット割り当て（ビットアロケーション）
による符号化を行う方法がよく行われる。

【０００７】ビット割り当て方式としては、以下の文献
に開示されている、手法がよく知られている。[4] "Ada
ptive Transform Coding of Specchi Signals": R.Zeli
nskiand P.Noll,IEEE Transactions of Accoustics Spe
echi and signal Processing, vol. ASSP-25,No.4, Aug
ust 1997.[5] "The critical band coder -digitalenco
ding of the perceptual requirements of the auditor
y system": M.A.Kransner, MIT,(ICASSP 1980)．上記
[4]に開示されている手法では、各帯域毎の信号の振幅
絶対値をもとにビット割り当てを行っている。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
ーが最小となるが、聴覚的にはマスキング効果が利用さ
れていないために、実際の聴覚上の雑音感は最適ではな
い。

【０００８】また、上記[5]に開示されている手法で
は、聴覚マスキング効果をもとに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り当てを行っている。
しかしこの手法では、正弦波入力で特性を測定する場合
などにも、ビット割り当てが固定的であるために特性値
がそれほど良くならないという問題がある。

【０００９】これらの問題を解決するために、ビット割
り当てに使用できる全ビットを、各帯域毎或いは各帯域
をさらに小分割したサブブロック毎にあらかじめ定めら
れた固定の割り当て分と、各ブロック内の信号の振幅絶
対値に依存したビット配分を行う分に分割するととも
に、その分割比を、例えば、信号のスペクトル分布が滑
らかなときほど固定ビット割り当て分への分割比を大き
くするように、入力信号に依存させるなどの高能率符号
化方式が提案されている。

【００１０】一方、波形信号をスペクトル変換する方法
として、上述した離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や離散コ
サイン変換（ＤＣＴ）を使用した場合には、Ｍ個のサン
プルからなる時間ブロックで変換を行うとＭ個の独立な
変換係数が得られる。このＭ個のスペクトル係数に対し
て符号化を行う。しかし、上記Ｍ個のスペクトル係数に
対し手符号化を施して得た符号列信号を復号すると、ブ
ロックの境界における接続歪みが発生し、聴覚上好まし
くない雑音が発生する。このブロック境界における歪み
を軽減するために、隣接するブロックでそれぞれＮ個の
サンプルデータをオーバーラップしてスペクトル変換す
る方法がある。しかしこの方法では、平均して（Ｍ−
Ｎ）個の時系列サンプルデータからＭ個の変換データを
得ることになり、元の時系列サンプルデータ数よりも変
換によって得られるスペクトルデータサンプル数のほう
が多くなり、符号化するべきサンプルデータ数が増加し
てしまい符号化効率上好ましくない。

【００１１】これに対して、前述した修正離散コサイン
変換（ＭＤＣＴ）では、隣接するブロックでそれぞれＭ
個ずつのサンプルデータをオーバーラップさせて２Ｍ個
のサンプルデータをスペクトル変換してＭ個の独立した
変換データを得る。これによってブロック境界における
歪みを軽減するとともに、平均してＭ個のサンプルデー
タに対してＭ個の変換データが得られるのでＤＣＴやＤ
ＦＴを使用した場合よりも効率よくブロック境界におけ
る歪みを軽減して符号化することが可能である。ＭＤＣ
Ｔスペクトル変換で得られた変換データを量子化して符
号化された符号列（ビットストリーム）から再度波形信
号を再生する場合は、当該符号列を復号化してから逆量
子化し、さらに逆量子化されたＭ個のＭＤＣＴ係数を逆
修正コサイン変換（ＩＭＤＣＴ）による逆スペクトル変
換を行うことでブロック毎の２Ｍ個サンプルの波形信号
要素を得たうえで、この波形信号要素を隣接するブロッ
クの波形信号要素の隣接半領域とＭ個ずつオーバーラッ
プして加えることにより、元のＭ個のサンプルの波形信
号を再構成することができる。

【００１２】図１３は従来の帯域分割符号化方法と変換
符号化方法を組み合わせた符号化方法を適用した符号化
装置４００の一構成例の概略ブロック図である。例え
ば、ＰＱＦのような帯域分割フィルタ４０２で入力信号
を４帯域に帯域分割してから各帯域毎にスペクトル変換
して量子化、符号化を行っている例である。具体的に
は、入力端子４０１からの入力信号５０１が帯域分割フ
ィルタ４０２で各帯域成分５０２，５０３，５０４及び
５０５に分割され、各帯域毎にそれぞれスペクトル変換
回路４０３，４０４，４０５及び４０６でスペクトル変
換されてそのスペクトル係数５０６，５０７，５０８及
び５０９は量子化・符号化回路４０７でまとめて符号化
されて符号列５１０が生成される。符号列５１０は符号
列多重化回路４０８により多重化され、出力端子４０９
から多重化符号列５１１が得られる。

【００１３】図１４は図１３の符号化装置４００から送
られた多重化符号列５１１を復号化するための従来の復
号化装置４１０の構成例である。図１５の多重化符号列
５１１に対応する符号列５１２が入力端子４１１に入力
されて符号列分解回路４１２を経た後に分解符号列５１
３となり、復号化・逆量子化回路４１３で復号化され
て、各帯域毎の復号化スペクトル係数５１４〜５１８が
選られる。これらの各帯域毎のスペクトル係数５１４〜
５１８はそれぞれ逆スペクトル変換回路４１４，４１
５，４１６及び４１７で逆スペクトル変換されて各帯域
毎の波形信号５１９，５２０，５２１及び５２２が得ら
れ、これらの波形信号５１９〜５２２は帯域合成フィル
タ４１８で合成されて全帯域周波数成分の波形信号５２
３が出力端子４１９に送られる。

【００１４】上述の従来の構成例の様に、ＰＱＦなどの
帯域分割フィルタ４０２で入力信号を帯域分割して各帯
域毎に例えばＭＤＣＴなどでスペクトル変換して量子化
・符号化を行うと、復号化装置４１０の構成規模に応じ
て必要な帯域のみの波形信号を再生することが出来る。
しかしこの場合、再生の必要な帯域のみを復号化して逆
スペクトル変換し帯域合成フィルタ（ＩＰＱＦ）４１８
で信号を合成すると、再生する帯域と再生しない帯域の
隣接領域で折り返し雑音が発生し聴覚特性上好ましくな
い歪みが生じる。この問題を解決するために、復号化時
に帯域合成フィルタ（ＩＰＱＦ）の直後に、折り返しの
発生する隣接帯域信号を除去する帯域制限フィルタを挿
入する方法や、逆スペクトル変換（ＩＭＤＣＴ）の直前
で必要でない帯域および折り返し雑音の生じる隣接帯域
のスペクトルデータの値を０または０に近い値に置き換
えてから逆スペクトル変換を行って帯域された再生信号
を生成する方法が提案されている。後者のスペクトルデ
ータの値を０に置換する方法は前者の帯域制限フィルタ
を用いた場合に比べてフィルタによる遅延が発生せず、
急峻な帯域制限特性を簡単に実現できる。

【００１５】ところで、符号化により得られた符号列信
号を復号化して波形信号を再生する場合、伝送路や復号
化器の状況、構成規模等に応じて複数のビットレートで
の復号化が可能ないわゆるビットレートスケーラビリテ
ィの実現が望まれるようになった。ビットレートスケー
ラビリティの実現の方法としては、例えば、符号化の際
にあらかじめ複数の符号化器で別々のビットレートを持
つ符号列を生成し、伝送の際にそれらの符号列を多重化
し、復号化側の符号列分解装置によってそれぞれのビッ
トレートの符号列に戻し、用途や状況に応じて必要なビ
ットレートの符号列を選択して復号化する方法や、さら
に符号化装置および復号化装置を階層構造にして、復号
化の際に上位の階層の符号列まで使用するほどその分だ
け階層的に量子化誤差が減少してＳＮ比が高くなってい
く構成方法がよく用いられる。

【００１６】この階層構造による符号化の具体的な実現
方法としては、例えば、入力波形信号をこの入力波形信
号の基本的な情報として処理する基本層対応の符号化器
で比較的低いビットレートで符号化して符号列を生成
し、さらにこの生成された符号列を再度復号化して波形
信号を生成し元の入力波形信号と差分をとり、この差分
信号を上記入力波形信号の拡張的な情報として扱い一段
上位の層の拡張層対応の符号化器によって符号化する。
さらに同様にしてこの階層構造における第（Ｎ−１）層
符号化器の出力符号列を再度復号して再生した波形信号
と第（Ｎ−１）層符号化器の入力信号の差分を第Ｎ層符
号化器に入力して符号化し第Ｎ層出力符号列を得る。復
号化の際には、第1層（基本層）の符号列のみを復号化
すればＳＮ比は低いが低ビットレートでの復号化が可能
であり、さらに上位層の拡張層の符号列を復号化して差
分波形信号を再生して基本層の出力に加えることによっ
て階層的にＳＮ比の高い再生信号を得ることが出来る。

【００１７】図１５は上述した階層的ビットレートスケ
ーラビリティを実現する従来の符号化方法を適用した符
号化装置４２０の構成例を示す概略ブロック図である。
入力端子４２１から入力された信号５２４はまず第１の
符号化回路４２２に供給される。そして、この第１の符
号化回路４２２から基本層符号列５２５が出力端子４２
９を介して基本層符号列として出力される。同時に、そ
の符号列５２５と同様の符号列５２６は第１の復号化回
路４２３で復号化されてその復号化された波形信号５２
７と元信号５２４の差分信号５２８が第１の差分演算器
４２４から出力される。この差分信号５２８はさらに第
２の符号化回路４２５に入力されて符号化される。第２
の符号化回路４２５からの符号列５２９は出力端子４３
０から出力される第２層符号列になるとともに、第２の
復号化回路４２６で復号化されてその復号化された波形
信号５３１と波形信号５２８との差分信号５３２が第２
の差分演算器４２７で求められ、さらにその差分信号４
２７が第３の符号化回路４２８で符号化されて第３層符
号列５３３が出力端子４３１から出力される。

【００１８】一方、図１６は図１５の符号化装置４２０
で符号化された符号列群を復号化するための復号化装置
４３５の構成例である。入力端子４３６，４３７、４３
８に入力される符号列５４１，５４２及び５４３は図１
５の符号化装置４２０における符号列４２９，４３０及
び４３１にそれぞれ対応している。ここで、第１層符号
列のみが入力された場合、すなわち符号列５４２と符号
列５４３を入力しない場合は、符号列５４１は第１の復
号化回路４３９で復号化されて波形信号５４４が得ら
れ、加算器４４２に入力されるが、信号５４５および５
４６は値が０であるために出力端子４４３の出力５４７
としては波形信号５４４がそのまま出力される。この場
合の出力波形はＳＮ比が低いが第１層の符号列の復号化
のみで波形信号が再生できるため、低いビットレートで
の復号化が可能である。さらに第２層の符号列５４２を
入力すると、符号列５４２は第２の復号化回路４４０で
復号化されて加算器４４２に入力され、第１層の復号化
波形５４４に加えられた出力波形５４７が出力として得
られる。この場合は、第１層のみの場合に比べてＳＮ比
が向上する。さらに第３層の符号列５４３を入力する場
合は、第３の復号化回路４４１で復号化された波形信号
５４６が加算器４４２で加えられ、出力波形５４７は第
２層までの符号列を使用した場合よりもさらにＳＮ比が
向上する。このように、より上位層の符号列まで使用す
ることでより、伝送時に高いビットレートが必要になる
代わりにＳＮ比が向上していくようないわゆるＳＮ比ス
ケーラブルであるビットレートスケーラビリティ符号化
を実現できる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１５
及び図１６を用いて説明したような階層的符号化及び復
号化方法では、前述のようにサブバンド符号化方式など
によって入力信号を帯域分割して符号化した場合、全帯
域成分を持つ信号に対してのみにしかビットレートスケ
ーラビリティを実現できない。例えば、復号時に復号化
する帯域を低域成分のみに制限して規模の小さい復号化
装置を構成する場合など、入力信号の低周波数帯域のみ
に関してビットレートスケーラビリティを実現したい場
合にも全帯域分を処理する装置を必要とする。このよう
に、復号化する帯域を制限して所望の構成規模で構成可
能なビットレートスケーラビリティをもつ復号化器を構
成することが出来ないので、不必要に復号化装置の規模
が大きくなるという問題が生じる。

【００２０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、入力信号を帯域分割し、必要な帯域のみでビッ
トレートスケーラビリティを実現することで、従来より
も小さい規模の構成で復号化に必要な帯域のみのビット
レートスケーラビリティを実現する符号化装置及び方
法、並びに復号化装置及び方法の提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】入力信号を帯域分割し、
ビットレートスケーラビリティの実現が必要な帯域につ
いては複数の符号化器を階層構造にして階層的ＳＮ比を
持つ複数のビットストリームに符号化する。それ以外の
帯域については階層化せずに単一の符号化器を用いて符
号化する。復号化の際にはビットレートスケーラビリテ
ィが実現される帯域に関しては階層構造の復号化器で復
号化を行い、それ以外の帯域の信号は階層化せずに復号
化して、各帯域の復号化された信号を帯域合成フィルタ
（ＩＰＱＦ）で合成して必要な帯域成分を持った再生波
形を得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態について図面を参照しながら説明する。

【００２３】先ず、第１の実施の形態は、本発明に係る
符号化装置及び方法を適用して、オーディオ或いは音声
等の信号を符号化する符号化装置である。

【００２４】図１に示すように、この符号化装置９は、
入力端子１０から入力された波形信号１０１の全帯域か
ら取り出した一つの帯域の信号（以下、帯域成分とい
う。）に関連した二つの符号列１１０，１１１を生成す
る階層符号化部１２を備えている。

【００２５】この階層符号化部１２は、上記一つの帯域
成分１０２を符号化する第１の符号化器１３と、この第
１の符号化器１３からの符号化データを復号化する復号
化器１４と、この復号化器１４からの出力信号と上記帯
域成分１０２との差分を演算する差分演算器１５と、こ
の差分演算器１５からの差分信号１０８を周波数成分に
変換するスペクトル変換回路１６と、このスペクトル変
換回路１６からの変換出力であるスペクトル係数を符号
化する第２の符号化器１７によりなる。

【００２６】ここで、上記一つの帯域成分１０２は、上
記波形信号１０１の全帯域成分を低い周波数帯域の順番
に４つの帯域成分１０２，１０３，１０４及び１０５に
分割する帯域分割フィルタ１１によって抽出される。

【００２７】また、符号化装置９は、帯域分割フィルタ
１１からの残りの帯域成分１０３，１０４及び１０５の
それぞれを周波数成分に変換するスペクトル変換回路１
９，２０及び２１と、これらスペクトル変換回路１９，
２０及び２１からのスペクトル係数を符号化する第３の
符号化器２２と、第１の符号化器１３からの符号列と第
２の符号化器１７からの符号化列と第３の符号化器２２
からの符号列とを多重化して多重化符号列を生成する符
号列多重化装置１８とを備えてなる。

【００２８】一般的に符号化装置によって生成された符
号列を復号化して波形信号を再生する復号化装置では、
伝送路や装置自体の状況、構成、規模等に応じて複数の
ビットレートでの復号化が可能ないわゆるビットレート
スケーラビリティの実現が望まれる。しかし、従来のビ
ットレートスケーラビリティの実現技術では、全周波数
帯域を処理する装置の構成が必要であり、符号列の一部
の周波数帯域のみの復号化を行うことで復号化装置の構
成規模を少なくしたいという要求には応えることができ
なかった。

【００２９】この符号化装置９は入力波形信号の低周波
数帯域のみに関してビットレートスケーラビリティを実
現する。それ以外の帯域の信号についてはビットレート
スケーラビリティを実現しない。このため、復号化側で
復号化する帯域を低域成分のみに制限する必要があると
き、すなわち、規模の小さい復号化装置を構成したい場
合に有効に対応できる。

【００３０】最も低い周波数帯域成分は帯域成分１０２
であり、上述したように帯域分割フィルタ１１によって
入力波形信号１０１から分割される。帯域分割フィルタ
１２としては、例えば、ポリフェーズ直交フィルタ（Po
lyphase Quadrature filters：ＰＱＦ）を用いる。この
ＰＱＦは、入力信号を等分割帯域幅に分割する。このＰ
ＱＦにより信号分割した各帯域の信号を合成する際に
は、いわゆる折り返し雑音を隣接帯域同士で打ち消し合
わせる。

【００３１】このＰＱＦによって分割された帯域成分１
０２は、第１の符号化器１３に送られる。第１の符号化
器１３としては、帯域毎に所定のビット配分或いは、帯
域毎に適応的なビット割り当てを行うような符号化方法
を適用したものを用いる。また、それらを組み合わせた
符号化方法を適用したものを用いてもよい。例えば、割
り当てるビットを、帯域毎に予め定められた固定ビット
割り当てパターン分のためのビットと、帯域成分の信号
の大きさに依存したビット配分を行うためのビットに分
割し、その分割比を入力信号に関係する信号に依存させ
る符号化方法を適用した符号化器である。この第１の符
号化器１３からの出力符号列１１０は、符号列多重化装
置１８に送られる。また、この符号列１１０と同じ出力
符号列１０６は、復号化器１４にも送られる。

【００３２】復号化器１４は上記符号列１０６を復号す
る。復号化器１４としては符号化器に対応した周知のも
のを用いればよい。復号化された波形信号１０７は差分
演算器１５に送られ、差分演算器１５によって帯域成分
１０２との差分信号１０８が得られる。

【００３３】差分信号１０８はスペクトル変換回路１６
に送られてスペクトル変換される。スペクトル変換回路
１６としては、修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）を用
いる。他にも、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や、離散コ
サイン変換（ＤＣＴ）を用いることができるが、上記Ｍ
ＤＣＴではブロック境界における歪みを軽減することが
できるので有効である。このスペクトル変換回路１６か
らのスペクトル係数１０９は第２の符号化器１７に送ら
れる。

【００３４】第２の符号化器１７としては、例えば、割
り当てるビットを、帯域毎に予め定められた固定ビット
割り当てパターン分のためのビットと、帯域成分の信号
の大きさに依存したビット配分を行うためのビットに分
割し、その分割比を入力信号に関係する信号に依存さ
せ、その信号のスペクトルが滑らかなほど上記固定ビッ
ト割り当てパターン分への分割比率を大きくするような
符号化方法を適用したものを用いる。もちろん、他の符
号化方法を適用したものを用いてもよい。この第２の符
号化器１７からの出力符号列１１１は符号列多重化装置
１８に送られる。

【００３５】一方、上記低周波数の帯域成分１０２以外
の帯域成分１０３〜１０５はスペクトル変換回路１９，
２０及び２１でそれぞれの帯域毎にスペクトル変換され
る。スペクトル変換回路１９，２０及び２１としては、
上記スペクトル変換回路１６と同様に、ＭＤＣＴを用い
る。もちろん、ＤＦＴやＤＣＴを用いてもよい。スペク
トル変換回路１９，２０及び２１からのそれぞれのスペ
クトル係数１１２，１１３及び１１４は第３の符号化器
２２に送られる。

【００３６】第３の符号化器２２は、上記第２の符号化
器１７と同様の符号化方法を適用しているが、上記３つ
の帯域分をまとめて符号化している。この第３の符号化
器２２からの出力符号列１１５は符号列多重化装置１８
に送られる。ここで、第１の符号化器１３、第２の符号
化器１７、第３の符号化器２２は、任意の符号化器であ
ってもよく、同じ符号化方法に基づく符号化器である必
要はない。

【００３７】符号列多重化装置１８は、第１の符号化器
１３，第２の符号化器１７及び第３の符号化器２２から
の出力符号列１１０，１１１及び１１５を多重化して多
重化符号列１１６を出力端子２３に供給する。

【００３８】この多重化符号列１１６のフォーマットの
一例を図２に示す。この図２では、上記符号列１１０を
上記帯域成分１０２の基本的な情報ということで基本層
符号列１１０としている。また、上記符号列１１１を拡
張的な情報ということで拡張層符号列１１１としてい
る。この基本層符号列１１０と拡張層符号列１１を全体
共通ヘッダの後に並べて配置する。さらにその後ろには
上記符号列１１５を上位帯域符号列１１５として配置す
る。

【００３９】ここで、基本層符号列１１０は、上記低い
周波数帯域成分１０２を第１の符号化器１３で符号化し
て得られた符号列である。これに対して、拡張層符号列
１１１は、第１の符号化器１３からの符号列と同様の符
号列１０６を一旦復号化して得た波形信号１０７と、上
記帯域成分１０２の波形信号との差分信号１０８をスペ
クトル変換した後に符号化して得た符号列である。つま
り、基本層符号列１１０を復号化した波形信号と帯域成
分１０２との差分信号であり、符号化時の誤差である量
子化誤差等を含んだ信号である。この差分信号である拡
張層符号列１１１を上記基本層符号列１１０に加算した
符号列は、上記基本層符号列１１０よりも伝送時におい
ては高ビットレートになるが、復号化装置側で復号化し
た波形信号としてはＳＮ比を高くすることができる。こ
れに対して、拡張層符号列１１０のみを伝送すると、伝
送時において低ビットレートにできるが、復号化装置側
で復号化した波形信号としてはＳＮ比が低くなる。

【００４０】このように、符号化装置９では、復号化装
置側でビットレートスケーラビリティが必要な帯域につ
いて階層的ＳＮ比を持つ、複数のビットストリームを生
成することができる。

【００４１】なお、符号化装置９では、第２の符号化器
１７、第３の符号化器２２でスペクトル変換されたスペ
クトル係数を符号化しているが、必ずしもスペクトル変
換を必要とするものではなく、使用する符号化器に依存
する。

【００４２】また、上記図２に示したフォーマットの多
重化符号列１１６を記録した例えば、光磁気ディスク等
のランダムアクセス可能な記録媒体を用いても、復号化
装置側では装置のビットレートスケーラビリティを実現
することができる。

【００４３】次に、第２の実施の形態について説明す
る。この第２の実施の形態は、本発明に係る復号化装置
及び方法を適用して、上記第１の実施の形態の符号化装
置９によって生成された多重化符号列を復号化する復号
化装置である。図３に示すように、この復号化装置２９
には、入力端子３０から、図１の符号化装置９で符号化
された多重化符号列１１６と同じ多重化符号列３０１が
入力される。

【００４４】この復号化装置２９は、入力端子３１から
入力された多重化符号列３０１を３つの符号列３０２，
３０３及び３０４に分解する符号列分解装置３１と、こ
の符号列分解装置３１から二つの符号列３０２と符号列
３０３とを復号化して二つの復号化データを生成する階
層復号化部３２とを備えている。

【００４５】ここで、符号列分解装置３１が取り出す、
二つの符号列３０２，３０３は、上記低周波数帯域成分
１０２に関連した符号列であり、上記基本層符号列１１
０、上記拡張層符号列１１１と同様のものである。

【００４６】階層符号化部３２は、上記符号列３０２
（基本層符号列）を復号化する第１の復号化器３３と、
上記符号列３０３（拡張層符号列）を復号化する第２の
復号化器３４と、この第２の復号化器３４からの復号化
データであるスペクトル係数３０６に逆スペクトル変換
を施して波形信号３１０を生成する逆スペクトル変換回
路３７と、第１の復号化器３３で得られた波形信号３０
５と逆スペクトル変換回路３１０からの波形信号３１０
とを加算する加算器３６とによりなる。

【００４７】また、復号化装置２９は、符号列分解装置
３１からの上記符号列（上位帯域符号列）３０４を復号
化する第３の復号化器３５と、この第３の復号化器３５
からの３帯域分のスペクトル係数３０７，３０８及び３
０９にそれぞれ逆スペクトル変換を施して波形信号３１
２，３１３及び３１４を生成する逆スペクトル変換回路
３８，３９及び４０と、加算器３１１からの波形信号３
１１と逆スペクトル変換回路３８，３９及び４０からの
波形信号３１２，３１３及び３１４とを合成し全周波数
帯域成分を持った再生波形信号３１５を出力端子４２に
送る帯域合成フィルタ４１とを備えてなる。

【００４８】上記符号列３０２は、第１の復号化器３３
に送られて復号化され、再生された波形信号１０５は加
算器３６に送られる。一方、上記符号列３０３は第２の
復号化器３４に送られる。この第２の復号化器３４は上
記図１の符号化器１７で符号化された符号列１１１を復
号化する。第２の復号化器３４で復号化されたスペクト
ル係数信号３０６は逆スペクトル変換回路３７で波形信
号３１０に変換されて加算器３６に送られる。

【００４９】加算器３６では第１の復号化器３３からの
出力波形１０５に第２の復号化器３４経由の出力波形３
１０を加算し、波形信号３１１を帯域合成フィルタ４１
に送る。帯域合成フィルタ４１としては、逆ポリフェー
ズ直交フィルタ（ＩＰＱＦ）を用いることができる。帯
域分割フィルタとしてＰＱＦを用いていれば、復号化時
に上記ＩＰＱＦを用いることにより、いわゆる折り返し
雑音を隣接帯域同士で打ち消し合わせて発生を押さえる
ことができる。

【００５０】ここで、符号列分解装置３１によって上記
符号列３０３を出力しないようにすると、加算器３６に
入力される波形信号３１０は“０”であり、波形信号３
０５がそのまま波形信号３１１になる。この場合は、上
記符号列３０３を用いた場合に比べるとこの帯域の再生
波形信号３１１の量子化誤差が大きくなり、ＳＮ比が低
下するが、符号列３０３を必要としないために復号化装
置全体で低いビットレートでの復号が可能になり、符号
列３０３の出力を加えた場合はその分だけ復号化装置全
体でのビットレートが高くなるがＳＮ比も向上するとい
う階層的ビットレートスケーラビリティが実現できる。

【００５１】また、符号列分解装置３１によって分解さ
れた上記符号列３０４は第３の復号化器３５に送られて
復号化され、３帯域分のスペクトル係数３０７，３０８
及び３０９に分けられる。それぞれの信号は逆スペクト
ル変換器３８，３９及び４０によってそれぞれ逆スペク
トル変換されて各帯域毎の波形信号３１２、３１３、３
１４を得る。得られた各帯域毎の波形信号３１１，３１
２，３１４は帯域合成フィルタ４１に入力されて合成さ
れ、出力端子４２には全周波数帯域成分を持った再生波
形信号３１５が得られる。

【００５２】ここで、符号列分解装置３１によって符号
列３０４を出力しないようにすると、波形信号３１２，
３１３及び３１４は“０”であり、帯域合成フィルタ４
１には波形信号３１１のみが入力され、全帯域の低域４
分の１周波数成分のみをもつ出力信号３１５が得られ
る。このようにして、符号列分解装置３１の分解出力３
０３及び３０４の有無が必要に応じて制御された場合、
出力端子４２に得られる出力波形の組み合わせとして、
４分の１帯域低ＳＮ比出力、４分の１帯域高ＳＮ比出
力、全帯域高ＳＮ比出力が実現可能でありビットレート
スケーラビリティと周波数帯域スケーラビリティが同時
に実現できる。

【００５３】また、この復号化装置２９により、上記図
２に示したフォーマットの多重化符号列１１６を記録媒
体から読み出して復号化してもよい。このとき、復号化
装置側では装置のビットレートスケーラビリティを実現
することができる。

【００５４】次に、第３の実施の形態について説明す
る。この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態の
符号化装置９によって符号化された符号列を復号化する
ときに、低域周波数帯域のみのビットレートスケーラビ
リティを実現する復号化装置である。

【００５５】図４に示すように、この復号化装置４５
は、上記図２に示した復号化装置２９から、ビットレー
トスケーラビリティの対象にしない高帯域成分に対する
第３の復号化器３５、逆スペクトル変換回路３８，３９
及び４０を省略することで、規模を小さくしている。

【００５６】入力端子３０には図１の符号化装置の出力
符号列１１６に相当する符号列３０１が入力され、符号
列分解装置３１によって符号列３０２，３０３及び３０
４に分解される。符号列３０２は図１の符号化装置９に
おける基本層符号列１１０に対応し、同様に符号列３０
３は拡張層符号列１１１に、符号列３０４は上位帯域符
号列１１５に対応する。

【００５７】上記符号列３０２は第１の復号化器３３に
送られて復号化され、波形信号３０５となる。また、符
号列３０３は第２の復号化器３４に送られて復号化され
てスペクトル係数３０６となり、そのスペクトル係数を
逆スペクトル変換回路３７で逆スペクトル変換すること
で波形信号３１０を得る。また、加算器３６によって波
形信号３０５に波形信号３１０を加えて再生波形信号３
１１が得られる。

【００５８】ここで、図２の復号化装置２９と同様に符
号列分解装置３１が符号列３０３を出力しないようにす
れば、波形信号３１０は０であり、加算器出力３１１に
は第１の復号化器３３の出力３０５がそのまま出力され
る。一方、符号列３０４はこの復号化装置４５では使用
せず、図３における第３の復号化器３５を不要としてい
る。

【００５９】したがって高周波数成分の再生復号化信号
がないので図３の帯域合成フィルタ４１を必要としない
が、波形信号３１１の周波数成分は４分の１帯域であ
り、帯域合成フィルタを通していないので隣接帯域との
間にいわゆる折り返し雑音が生じる。これを緩和するた
めに、この復号化装置４５では帯域制限回路４７によっ
て折り返し雑音が生じる周波数成分を制限して、出力端
子４８に再生波形信号３１６を出力する。

【００６０】この復号化装置４５では、符号列分解装置
３１が符号列３０３の出力有無を制御することによっ
て、出力端子４８に得られる出力信号として、４分の１
帯域低ＳＮ比出力または４分の１帯域高ＳＮ比出力の組
み合わせが可能である。

【００６１】次に、第４の実施の形態について説明す
る。この第４の実施の形態は、上記符号化装置９と同様
に、本発明に係る符号化装置及び方法を適用して、オー
ディオ或いは音声等の信号を符号化する符号化装置であ
る。

【００６２】図５に示すように、この符号化装置５０
は、上記符号化装置９に用いていた第２の符号化器１７
と第３の符号化器２２とを共通化し、第２の符号化器５
１としている。すなわち、階層符号化部１２は、図１に
示した符号化器１７を用いるのではなく、この第２の符
号化器１７を共通化した第２の符号化器５１を用いる。
他の各部は同様のものを用いることができるので同符号
を付し、説明を簡略化する。

【００６３】入力端子１０に入力された信号１０１は帯
域分割フィルタ１１で４つの帯域成分に分割される。こ
の符号化装置５０でも帯域分割された信号のうち、一部
の帯域成分１０２についてのみビットレートスケーラビ
リティを実現する階層符号化方法を適用している。

【００６４】帯域分割された信号のうち、最も低い帯域
成分１０２は第１の符号化器１３に入力されて符号化さ
れ、符号列１１０が出力される一方で、復号化器１４に
も同様の符号列１０６が入力される。

【００６５】復号化器１４で復号化されて得られた波形
信号１０７は差分演算器１５に送られて、もとの波形信
号１０２との差分信号１０８がスペクトル変換回路１６
によってスペクトル変換されてそのスペクトル係数１０
９が上記第２の符号化器５１に送られる。

【００６６】一方、帯域分割フィルタ１２からのその他
の帯域の出力１０３、１０４、１０５はそれぞれの帯域
毎にスペクトル変換回路１９，２０及び２１でスペクト
ル変換されてそのスペクトル係数１１２，１１３及び１
１４が第２の符号化器５１に送られる。

【００６７】第２の符号化器５１でそれぞれの帯域のス
ペクトル信号１０９，１１２，１１３及び１１４はまと
めて符号化されて符号列１２０が得られ、符号列多重化
装置１８に送られる。符号列多重化装置１８では符号列
１１１と符号列１２０を多重化して多重化符号列１２１
を出力端子２３に送る。

【００６８】ここで、符号列１１０は、上記低い周波数
帯域成分１０２を第１の符号化器１３で符号化して得ら
れた符号列である。これに対して、符号列１２０を構成
する、スペクトル係数１０９を符号化した符号化データ
は、第１の符号化器１３からの符号列と同様の符号列１
０６を一旦復号化して得た波形信号１０７と、上記帯域
成分１０２の波形信号との差分信号１０８をスペクトル
変換した後に符号化して得た符号列である。つまり、符
号列１１０を復号化した波形信号と帯域成分１０２との
差分信号であり、符号化時の誤差である量子化誤差等を
含んだ信号である。この差分信号の符号列を上記符号列
１１０に加算した符号列は、上記符号列１１０よりも伝
送時においては高ビットレートになるが、復号化装置側
で復号化した波形信号としてはＳＮ比を高くすることが
できる。これに対して、符号列１１０のみを伝送する
と、伝送時において低ビットレートにできるが、復号化
装置側で復号化した波形信号としてはＳＮ比が低くな
る。

【００６９】このように、符号化装置５０では、復号化
装置側でビットレートスケーラビリティが必要な帯域に
ついて階層的ＳＮ比を持つ、複数のビットストリームを
生成することができる。

【００７０】さらに、この符号化装置５０では、上記図
１に示した符号化装置９の内の第２の符号化器１７と第
３の符号化器２２とを共通化し、第２の符号化器５１と
しているので、回路規模を大きくしてしまう符号化器を
１個減らすことができ、小型化を図ることができる。ま
た、別々に符号化する場合よりも、符号化時の付加情
報、ヘッダ情報などを共通化することで余分な情報を削
減して符号化効率向上を図ることができる。

【００７１】次に、第５の実施の形態について説明す
る。この第５の実施の形態は、本発明に係る復号化装置
及び方法を適用して、上記第４の実施の形態の符号化装
置５０によって符号化された符号列を復号化する復号化
装置である。図６に示すように、この復号化装置５５に
は、入力端子３０から、図５の符号化装置５０で符号化
された多重化符号列１２１と同じ多重化符号列３１７が
入力される。

【００７２】この復号化装置５５は、上記図３に示した
復号化装置２９に用いた第２の復号化器３４と第３の復
号化器３５とを共通化し、第２の復号化器５６としてい
る。他の各部は同様のものを用いることができるので同
符号を付し、説明を簡略化する。

【００７３】符号列分解装置３１が上記多重化符号列３
１７から分解した符号列３０２は、上記図５に示した符
号列１１０に対応している。また、符号列３１８は符号
列１２０に対応している。図６において、入力端子３０
から供給された符号列３１７は、符号列分解装置３１で
符号列３０２と符号列３１８に分解される。

【００７４】符号列３０２は、第１の復号化器３３に送
られて復号化され、復号化されて得られた波形信号３０
５は加算器３６に入力される。また、符号列３１８は上
記第２の復号化器５６に送られて復号化され、４つの帯
域毎のスペクトル係数３１９，３２０，３２１及び３２
２が得られる。これらのスペクトル係数をそれぞれ各帯
域毎に逆スペクトル変換回路３７，３８，３９及び４０
で逆スペクトル変換して各帯域毎の波形信号３２３，３
２４，３２５及び３２６が得られる。

【００７５】このうち、波形信号３２４，３２５及び３
２６は帯域合成フィルタ４１に送られるが、最も低い帯
域、すなわちビットレートスケーラビリティを実現する
帯域の信号３２３は加算器３６に送られて第１の復号化
器３３の出力３０５に加えられ、その加算された波形信
号３１１が帯域合成フィルタ４１に最も低い帯域成分と
して入力される。帯域合成フィルタ４１は各帯域の信号
３１１，３２４，３２５及び３２６を合成し、出力端子
４２に波形信号３２７を送る。

【００７６】ここで、符号列分解装置３１によって符号
列３１８の出力有無を制御すると、たとえば符号列３１
８がない場合は、加算器３６で加算される波形信号３２
３はその値が０であり、加算器出力３１１は第１の復号
化器３３の出力３０５がそのまま出力され、帯域合成フ
ィルタ４１に送られる。またこの場合、帯域合成フィル
タ４１の他の帯域の入力３２４，３２５及び３２６も値
が０であるために、帯域合成フィルタ４１の出力３２６
は４分の１帯域の周波数成分を持つ信号となり、最も低
い帯域の信号に関しては符号列３１８がある場合に比べ
てＳＮ比が低い信号となる。

【００７７】このようにして、符号列分解装置３２が符
号列３１８の出力有無を制御することによって、出力端
子４２に得られる出力としては、４分の１帯域でＳＮ比
の低い再生信号、または全帯域でＳＮ比の高い再生信
号、のどちらかを選択的に得ることが出来る。

【００７８】さらに、この復号化装置５５では、上記図
３に示した復号化装置２９の内の第２の復号化器３４と
第３の復号化器３５とを共通化し、第２の復号化器５６
としているので、回路規模を大きくしてしまう復号化器
を１個減らすことができ、小型化を計ることができる。

【００７９】次に第６の実施の形態について説明する。
この第６の実施の形態は、上記第４の実施の形態の符号
化装置４０によって符号化された符号列を復号化すると
きに、４帯域のうちの低域部分２帯域のみを復号化して
ビットスケーラビリティを実現する復号化装置である。

【００８０】図７に示すように、この復号化装置６０
は、上記図６に示した復号化装置５５から、ビットレー
トスケーラビリティの対象にしない二つの高帯域成分の
処理を省略することによって回路の規模を小さくしてい
る。

【００８１】具体的には、第２の復号化器５６の各帯域
毎の出力信号のうち、高周波数成分３２１，３２２の信
号を使用しない。したがって第２の復号化器５６が復号
を行うのは低域２帯域分のみでよく、低域の信号のみに
復号化信号が得られる。この復号化装置６０のその他の
部分の説明は上記図６に示した復号化装置５５と同様で
あるので同符号を付し、説明を簡略化する。

【００８２】ただし、帯域合成フィルタ４１の入力のう
ち、高周波数帯域の入力３２５及び３２６が“０”であ
るために、出力端子６５に得られる帯域合成フィルタ４
１の出力波形３２７は低域２帯域分の周波数成分のみを
持つ。

【００８３】この復号化装置６０では出力端子６５に得
られる出力として、符号列分解装置３１が符号列３１８
の有無を制御することによって、４分の１帯域でＳＮ比
の低い再生信号、または、２分の１帯域でＳＮ比の高い
再生信号、のどちらかを選択的に得ることが出来る。

【００８４】さらに、上記図６に示した復号化装置５５
に比べると、二つの逆スペクトル変換回路３９及び４０
を不要とするので、回路規模を小さくすることができ
る。

【００８５】次に第７の実施の形態について説明する。
この第７の実施の形態は、図８に示すように、上記図５
に示した符号化装置５０を構成した差分演算器１５とス
ペクトル変換回路１６の位置を入れ替え、さらに差分演
算器１５の前には上記帯域成分１０２をスペクトル変換
するスペクトル変換回路７１を設けた符号化装置７０で
ある。

【００８６】すなわち、この符号化装置７０は、復号化
器１４からの波形信号１０７をスペクトル変換するスペ
クトル変換回路１６と、低周波数帯域成分１０２を周波
数成分に変換するスペクトル変換回路７１とを差分演算
器１５の前に設け、差分演算器１５には低周波数帯域成
分１０２の周波数成分１２２と波形信号１０７の周波数
成分１２３との差分を演算させている。他の各部につい
ては上記符号化装置５０と同様であるので、同符号を付
し、説明を簡略化する。

【００８７】入力端子１０から供給された入力信号１０
１は帯域分割フィルタ１１に入力され、各帯域毎の波形
信号１０２，１０３，１０４及び１０５が得られる。こ
の符号化装置７０でも、最も低い帯域の信号１０２につ
いてのみビットレートスケーラビリティを実現するため
に階層符号化部１２を用いて符号化している。

【００８８】最も低い周波数帯域の波形信号１０２は第
１の符号化器１３に入力されて符号化され、符号化され
た符号列１１０は符号列多重化装置１８に送られるとと
もに、復号化器１４にも符号列１０６として送られる。

【００８９】復号化器１４での復号化により得られた信
号１０７はスペクトル変換回路１６でスペクトル変換さ
れてスペクトル係数１２３が差分演算器１５に送られ
る。また、元の波形信号１０２はスペクトル変換回路７
１でスペクトル変換されてそのスペクトル係数１２２が
差分演算器１５に送られる。差分演算器１５ではスペク
トル係数１２３とスペクトル係数１２２との差分信号１
２４を求め、第２の符号化器５１に送る。

【００９０】一方、帯域分割フィルタ１１のその他の帯
域成分の出力波形１０３，１０４及び１０５はそれぞれ
スペクトル変換回路１９，２０及び２１で各帯域毎にス
ペクトル変換されて各帯域毎のスペクトル係数１１２，
１１３及び１１４が第２の符号化器５１に入力される。

【００９１】第２の符号化器５１では各帯域のスペクト
ル係数１２４，１１２，１１３及び１１４をまとめて符
号化して符号列１２５を符号列多重化装置１８に送る。
符号列多重化装置１８では符号列１１１と符号列１２５
とを多重化して、多重化符号列１２６を出力端子７２に
送る。

【００９２】この符号列多重化装置１８から出力される
多重化符号列１２６のフォーマットの一例を図９に示
す。基本層符号列１１０と拡張層符号列１２５を全体共
通ヘッダの後に並べて配置する。

【００９３】ここで、符号列１１１は、上記低い周波数
帯域成分１０２を第１の符号化器１３で符号化して得ら
れた符号列である。これに対して、符号列１２５を構成
する、差分演算器１５からのスペクトル係数１２４の符
号化データは、第１の符号化器１３からの符号列と同様
の符号列１０６を一旦復号化して得た波形信号１０７を
スペクトル変換した後のスペクトル係数１２３と、上記
帯域成分１０２の波形信号をスペクトル変換した後のス
ペクトル係数１２２との差分信号を符号化した符号列で
ある。つまり、符号列１１０を復号化した波形信号の周
波数成分と、帯域成分１０２の波形信号の周波数成分と
の差分信号であり、符号化時の誤差である量子化誤差等
を含んだ信号の周波数成分である。この差分信号の符号
列を上記符号列１１０に加算した符号列は、上記符号列
１１０だけを伝送する時よりも高ビットレートになる
が、復号化装置側で復号化した波形信号としてはＳＮ比
を高くすることができる。これに対して、符号列１１０
のみを伝送すると、伝送時において低ビットレートにで
きるが、復号化装置側で復号化した波形信号としてはＳ
Ｎ比が低くなる。

【００９４】このように、符号化装置７０では、復号化
装置側でビットレートスケーラビリティが必要な帯域に
ついて階層的ＳＮ比を持つ、複数のビットストリームを
生成することができる。

【００９５】また、この符号化装置７０では、上記図１
に示した符号化装置１０の内の第２の符号化器１７と第
３の符号化器２２とを共通化し、第２の符号化器５１と
しているので、上記図５に示した符号化装置５０と同様
に回路規模を大きくしてしまう符号化器を１個減らすこ
とができ、小型化を計ることができる。特に、この符号
化装置７０は、低域が音声信号の場合に特性が良い。

【００９６】また、上記図９に示したフォーマットの多
重化符号列１２６を記録した例えば、光磁気ディスク等
のランダムアクセス可能な記録媒体を用いても、復号化
装置側では装置のビットレートスケーラビリティを実現
することができる。

【００９７】次に第８の実施の形態について説明する。
この第８の実施の形態は、上記第７の実施の形態の符号
化装置７０によって符号化された符号列を復号化すると
きに、４帯域のうちの低域部分２帯域のみを復号化し、
かつ低域１帯域にビットスケーラビリティを実現する復
号化装置である。

【００９８】なお、図１０に示すように、この復号化装
置８０は、上記図７に示した復号化装置６０の、符号列
分解装置３１，第１の復号化器３３及び第２の復号化器
５６までを同じ構成としているので、これら各部には同
様の符号を付し、説明を簡略化する。また、この復号化
装置８０には、入力端子３０から、図８の符号化装置７
０で符号化された多重化符号列１２６と同じ多重化符号
列３２８が入力される。

【００９９】上記多重化符号列３２８は、符号列分解装
置３１で符号列３０２及び符号列３３０に分解される。
符号列３０２は上記図８で示した符号化装置７０の符号
列１１０に対応し、同様に符号列３３０は符号列１２５
に対応している。符号列３０２は第１の復号化器３３に
入力されて復号化信号３０５が得られ、さらにこの復号
化信号３０５はスペクトル変換回路８１でスペクトル変
換されてそのスペクトル係数３２９が加算器８２に送ら
れる。

【０１００】一方、符号列３３０は第２の復号化器５６
で復号化され各帯域毎の復号化スペクトル係数３３１，
３３２が得られる。ここで、第２の復号化器５６の出力
のうち、高域出力３３３及び３３４は本実施の形態では
使用しないために、第２の復号化器５６は低域２帯域分
の復号化のみを行えばよい。最も低い帯域の復号化スペ
クトル３３１は加算器８２に送られてスペクトル係数３
２９に加えられれて、その加えられたスペクトル係数３
３５は逆スペクトル変換回路８３で逆スペクトル変換さ
れて波形信号３３６が得られ、この波形信号が帯域合成
フィルタ８５の最低帯域信号として入力される。また、
復号化されたスペクトル係数３３２は逆スペクトル変換
回路８４で逆スペクトル変換されて、その出力である波
形信号３３７は帯域合成フィルタ８５に第２の帯域成分
として入力される。

【０１０１】帯域合成フィルタ８５では波形信号３３６
と波形信号３３７とを合成し、出力波形３４０を得、出
力端子９０に送る。この帯域合成フィルタ８５の高域成
分の入力信号３３８及び３３９は０である。このため、
出力波形３４０は２分の１帯域の周波数成分を持つ信号
となる。

【０１０２】符号列分解装置３１が符号列３３０の出力
の有無を制御することによって、出力端子９０に得られ
る出力として、４分の１帯域でＳＮ比の低い再生波形信
号、または、１／２帯域でＳＮ比の高い再生波形信号、
のどちらかを選択的に得ることが出来る。

【０１０３】この復号化装置８０では高域２帯域の処理
に必要な装置を省略しているため、全帯域について復号
化を行う復号化装置よりも構成規模を小さく出来る。こ
の例では低域２帯域の構成例を示しているが、必要に応
じて低域１帯域のみの構成も、また全帯域構成も同様の
構成方法で可能である。

【０１０４】次に第９の実施の形態について説明する。
この第９の実施の形態も本発明に係る符号化装置及び方
法を適用して、オーディオ或いは音声等の信号を符号化
する符号化装置である。

【０１０５】図１１に示すように、この符号化装置９５
は、入力端子９６から入力された波形信号１３１を低い
周波数帯域の順番に４つの帯域成分１３８，１３９，１
４０及び１４１に分割する帯域分割フィルタ９７と、波
形信号１３１の低周波数成分１３８と同様の低帯域成分
を通過させる低域通過フィルタ９８と、この低域通過フ
ィルタ９８からの低周波数成分の標本化周波数を上記低
帯域成分の標本化周波数と同一の標本化周波数にするた
めに間引き処理を行うダウンサンプリング回路９９と、
このダウンサンプリング回路９９を介した低周波数成分
を符号化する第１の符号化器１００と、この第１の符号
化器１００からの符号化データを復号化する復号化器１
０１と、この復号化器１０１からの復号化データを周波
数成分に変換するスペクトル変換回路１０２と、上記帯
域分割フィルタ９７からの４つの帯域成分１３８，１３
９，１４０及び１４１をそれぞれ周波数成分に変換する
スペクトル変換回路１０４，１０５，１０６及び１０７
と、上記スペクトル変換回路１０２からのスペクトル係
数１３７とスペクトル変換回路１０４からのスペクトル
係数１４２との差分信号１４３を演算する差分演算器１
０８と、この差分演算器１０８からの差分スペクトル係
数１４３と、スペクトル変換回路１０５，１０６及び１
０７からのスペクトル係数１４４，１４５及び１４６と
をまとめて符号化する第２の符号化器１０９と、第１の
符号化器１００からの符号化データ１３４と第２の符号
化器１０９からの符号化列１４７とを多重化して多重化
符号列１４８を生成する符号列多重化装置１０３とを備
えてなる。そして、低域通過フィルタ９８と、ダウンサ
ンプリング回路９９と、第１の符号化器１００と、復号
化器１０１とスペクトル変換回路１０２と、スペクトル
変換回路１０４と、差分演算器１０８と、第２の符号化
器１０９とは、階層符号化部１１１とを構成している。
この符号化装置９５は、上記図８に示した符号化装置７
０の変形例でもある。

【０１０６】入力信号１３１は、帯域分割フィルタ９７
に入力されて帯域分割される一方で、低域通過フィルタ
９８及びダウンサンプリング回路９９を通過して、帯域
分割フィルタ９７で分割される第一の帯域と同じ帯域と
標本化周波数を持つ信号１３３に変換される。

【０１０７】この信号１３３は第１の符号化器１００で
符号化されて符号列１３４を得る。また、同じ符号列１
３５は復号化器１０１によって復号化されて符号化デー
タ１３６とされた後、スペクトル変換回路１０２によっ
てスペクトル変換されてスペクトル係数１３７となる。
このスペクトル係数１３７は差分演算器１０８に供給さ
れる。

【０１０８】この差分演算器１０８には、帯域分割フィ
ルタ９７によって得られた帯域成分１３８をスペクトル
変換回路１０４に供給することによって得られたスペク
トル係数１４２も供給される。そして、差分演算器１０
８によって演算された差分信号１４３は第２の符号化器
１０９に供給される。

【０１０９】帯域分割フィルタ９７によって分割された
残りの帯域成分１３９，１４０及び１４１はそれぞれス
ペクトル変換回路１０５，１０６及び１０７でスペクト
ル変換され、スペクトル係数１４４，１４５及び１４６
となり第２の符号化器１０９に供給される。

【０１１０】第２の符号化器１０９は上記スペクトル係
数１４３，１４４，１４５及び１４６を符号化して符号
列１４７を生成する。

【０１１１】そして、符号列多重化装置１０３は第１の
符号化器１００からの符号化データと第２の符号化器１
０９からの符号列１４７とを多重化して多重化符号列を
生成し、出力端子１１０に送る。

【０１１２】この符号化装置９５が上記図８の符号化装
置７０と異ならせるのは、第一の符号化器が帯域分割フ
ィルタを通過した信号を符号化するのではなく、低帯域
成分通過フィルタによって得られた低周波数成分である
という点である。

【０１１３】ここで、符号列１３４は、低域通過フィル
タ９８及びダウンサンプリング回路９９によって得られ
た上記低い周波数帯域成分１３３を第１の符号化器１０
０で符号化して得られた符号列である。これに対して、
符号列１４７を構成する、差分演算器１０８からのスペ
クトル係数１４３の符号化データは、第１の符号化器１
００からの符号列１３４と同様の符号列１３５を一旦復
号化して得た波形信号１３６をスペクトル変換した後の
スペクトル係数１３７と、上記帯域分割フィルタ９７に
よって得られた帯域成分１３８の波形信号をスペクトル
変換した後のスペクトル係数１４２との差分信号を符号
化した符号列である。つまり、符号列１３４を復号化し
た波形信号の周波数成分と、帯域成分１３８の波形信号
の周波数成分との差分信号であり、符号化時の誤差であ
る量子化誤差等を含んだ信号の周波数成分である。この
差分信号の符号列を上記符号列１３４に加算した符号列
は、上記符号列１３４だけを伝送する時よりも高ビット
レートになるが、復号化装置側で復号化した波形信号と
してはＳＮ比を高くすることができる。これに対して、
符号列１３４のみを伝送すると、伝送時において低ビッ
トレートにできるが、復号化装置側で復号化した波形信
号としてはＳＮ比が低くなる。

【０１１４】このように、符号化装置９５では、復号化
装置側でビットレートスケーラビリティが必要な帯域に
ついて階層的ＳＮ比を持つ、複数のビットストリームを
生成することができる。

【０１１５】この符号化装置９５では、上記図１に示し
た符号化装置９の内の第２の符号化器１７と第３の符号
化器２２とを共通化し、第２の符号化器１０９としてい
るので、符号化装置７０と同様に回路規模を大きくして
しまう符号化器を１個減らすことができ、小型化を図る
ことができる。また、別々に符号化する場合よりも、ヘ
ッダ情報などの余分な付加情報を共通化することで符号
化効率の向上を図ることができる。

【０１１６】なお、この符号化装置９５では、上記第２
の符号化器１０９を差分演算器１０８からの差分信号１
４３を符号化する符号化器と、スペクトル変換回路１０
５，１０６及び１０７からのスペクトル係数１４４，１
４５及び１４６を符号化する符号化器に分けても良いこ
とはいうまでもない。

【０１１７】次に第１０の実施の形態について説明す
る。この第１０の実施の形態は、上記第９の実施の形態
の符号化装置９５によって符号化された符号列を復号化
する復号化装置である。図１２に示すように、この復号
化装置１１５には、入力端子１１６から、図１１の符号
化装置９５で符号化された多重化符号列１４８と同じ多
重化符号列３４５が入力される。

【０１１８】この復号化装置１１５は、入力端子１１６
から入力された多重化符号列３４５を二つの符号列３４
６及び３５０に分解する符号列分解装置１１７と、符号
列３４６を復号化する第１の復号化器１１８と、符号列
３５０を復号化する第２の復号化器１２２と、第１の復
号化器１１８からの復号化データをスペクトル変換する
スペクトル変換回路１１９と、このスペクトル変換回路
１１９からのスペクトル係数に第２の復号化器１２２か
らのスペクトル係数３５１を加算する加算器１２０と、
この加算器１２０からの加算出力（スペクトル係数）に
逆スペクトル変換を施す逆スペクトル変換回路１２１
と、復号化器１２２からのスペクトル係数３５３，３５
４及び３５５にそれぞれ逆スペクトル変換を施す逆スペ
クトル変換回路１２３，１２４及び１２５と、これら逆
スペクトル変換回路１２１，１２３，１２４及び１２５
からの波形信号３５６，３５７，３５８及び３５９の帯
域を合成する帯域合成フィルタ１２６とを備えてなる。
ここで、第１の復号化器１１８と、スペクトル変換回路
１１９と、加算器１２０と、逆スペクトル変換回路１２
１と、第２の復号化器１２２は階層復号化部１３０を構
成している。

【０１１９】符号列分解装置１１７が上記多重化符号列
３４５から分解した符号列３４６は、上記図１１に示し
た符号列１３４に対応している。また、符号列３５０は
符号列１４７に対応している。

【０１２０】上記符号列３４６は、第１の復号化器１１
８に送られて復号化され、再生された波形信号３４７は
出力端子１２７に送られる。また、波形信号３４７と同
様の波形信号３４８は復号化器１１８からスペクトル変
換回路１１９に送られる。

【０１２１】スペクトル変換回路１１９からのスペクト
ル係数３４９は加算器１２０に送られる。この加算器１
２０には第２の復号化器１２２で復号化されたスペクト
ル係数３５１も送られる。このスペクトル係数３５１は
上記図１１における差分演算器１０８からの差分信号で
あるスペクトル係数１４３に対応する。

【０１２２】加算器１２０の加算出力となるスペクトル
係数の和３５２は逆スペクトル変換回路１２１で逆スペ
クトル変換され、波形信号３５６が帯域合成フィルタ３
５６に送られる。

【０１２３】また、復号化器１２２からのスペクトル係
数３５３，３５４及び３５５は、上記図９のスペクトル
係数１４４、１４５及び１４６に対応するスペクトル係
数であり、逆スペクトル変換回路１２３，１２４及び１
２５によって波形信号３５７，３５８及び３５９に変換
される。

【０１２４】そして、帯域合成フィルタ１２６は、上記
波形信号３５６、３５７，３５８及び３５９を合成して
合成波形信号３６０を出力端子１２８に送る。

【０１２５】ここで、符号列分解装置１１７によって上
記符号列３５０の出力の有無を制御すると、例えば符号
列３５０がない場合は、加算器１２０で加算されるスペ
クトル係数３５１は“０”であり、スペクトル係数３４
９がそのまま逆スペクトル変換回路１２１に供給され、
波形信号３５６のみが帯域合成フィルタ１２６に送られ
る。またこの場合、帯域合成フィルタ１２６への他の帯
域の波形信号も０であるために、帯域合成フィルタ１２
６の出力３６０は４分の１帯域の周波数成分を持つ信号
となり、最も低い帯域の信号に関しては符号列３５０が
ある場合に比べてＳＮ比が低い信号となる。

【０１２６】このようにして、符号列分解装置１１７が
符号列３５０の出力の有無を制御することによって、出
力端子１２８に得られる出力としては、４分の１帯域で
ＳＮ比の低い再生信号、４分の１帯域でＳＮ比の高い再
生信号、または全帯域でＳＮ比の高い再生信号、のいず
れかを選択的に得ることが出来、伝送ビットレートスケ
ーラビリティと周波数帯域スケーラビリティが同時に実
現できる。また、出力端子１２７からは常に復号化器１
１８からの波形信号３４７も導出される。

【０１２７】

【発明の効果】本発明によれば、ビットレートスケーラ
ビリティを実現する装置を構成する場合、復号化の際
に、必要な帯域の信号のみを復号化することで復号化装
置の構成規模を小さくした場合にも、その復号化される
帯域に関してビットレートスケーラビリティを実現する
ことが可能になる。これによって、復号化器が一部の帯
域のみを復号化する場合に、従来よりも効率よく規模の
小さいビットレートスケーラビリティ復号化装置を構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】上記第１の実施の形態により生成された多重化
符号列のフォーマットの一例を示すフォーマット図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】本発明の第７の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】上記第７の実施の形態が生成する多重化符号列
のフォーマットの一例を示すフォーマット図である。

【図１０】本発明の第８の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図１１】本発明の第９の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】本発明の第１０の実施の形態の構成を示すブ
ロック図である。

【図１３】従来の符号化装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】従来の復号化装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１５】従来の階層構造符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１６】従来の階層構造復号化装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

９符号化装置、１１帯域分割フィルタ、１２階層
符号化部、１３第１の符号化器、１４復号化器、１
５差分演算器、１６スペクトル変換回路、１７第
２の符号化器、１８符号列多重化装置、１９，２０，
２１スペクトル変換回路、２２第３の符号化器、２
９復号化装置、３１符号列分解装置、３２階層復
号化部、３３第１の復号化器、３４第２の復号化
器、３５第３の復号化器、３６加算器、３７，３８，
３９，４０逆スペクトル変換回路、４１帯域合成フ
ィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畠中光行東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号の全帯域から取り出した少なく
とも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列を生成す
る階層符号化手段を備えることを特徴とする符号化装
置。
【請求項２】上記階層符号化手段は上記少なくとも一
つの帯域の信号を符号化する第１の符号化手段と、上記
第１の符号化手段からの符号化データを復号化する復号
化手段と、上記一つの帯域成分の元の信号と上記復号化
手段の出力信号との差分を演算する差分演算手段と、上
記差分演算手段からの差分信号を符号化する第２の符号
化手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の符号
化装置。
【請求項３】上記入力信号の全帯域を複数の帯域に分
割する帯域分割手段を備えることを特徴とする請求項１
記載の符号化装置。
【請求項４】上記階層符号化手段は、上記差分演算手
段からの差分信号を周波数成分に変換するスペクトル変
換手段を上記第２の符号化手段の前に設けることを特徴
とする請求項２記載の符号化装置。
【請求項５】上記階層符号化手段は、上記復号化手段
からの出力信号を周波数成分に変換するスペクトル変換
手段と、上記少なくとも一つの帯域の信号を周波数成分
に変換するスペクトル変換手段とを上記差分演算手段の
前に設けることを特徴とする請求項２記載の符号化装
置。
【請求項６】上記少なくとも一つの帯域の信号は、低
周波数帯域の信号であることを特徴とする請求項１記載
の符号化装置。
【請求項７】上記帯域分割手段が分割した複数の帯域
の内の上記少なくとも一つの帯域を除いた残りの帯域の
信号を符号化する第３の符号化手段を備えることを特徴
とする請求項３記載の符号化装置。
【請求項８】上記階層符号化手段は、上記第３の符号
化手段に共通化した上記第２の符号化手段で上記差分演
算手段からの差分信号を符号化することを特徴する請求
項７記載の符号化装置。
【請求項９】上記少なくとも一つの帯域の信号は、低
帯域成分通過フィルタによって得られた低周波数帯域の
信号であることを特徴とする請求項１記載の符号化装
置。
【請求項１０】上記階層符号化手段は上記少なくとも
一つの帯域の信号を符号化する第１の符号化手段と、上
記第１の符号化手段からの符号化データを復号化する復
号化手段と、上記一つの帯域の信号と同じ帯域の信号に
対する上記復号化手段の出力信号との差分を演算する差
分演算手段と、上記差分演算手段からの差分信号を符号
化する第２の符号化手段とを備えることを特徴とする請
求項９記載の符号化装置。
【請求項１１】上記一つの帯域の信号と同じ帯域の信
号は、上記入力信号の全帯域を複数の帯域に分割する帯
域分割手段によって得られることを特徴とする請求項１
０記載の符号化装置。
【請求項１２】上記階層符号化手段は、上記復号化手
段からの出力信号を周波数成分に変換するスペクトル変
換手段と、上記一つの帯域の信号と同じ信号を周波数成
分に変換するスペクトル変換手段とを上記差分演算手段
の前に設けることを特徴とする請求項１１記載の符号化
装置。
【請求項１３】上記帯域分割手段が分割した複数の帯
域の内の上記少なくとも一つの帯域と同じ帯域を除いた
残りの帯域の信号を符号化する第３の符号化手段を備え
ることを特徴とする請求項１１記載の符号化装置。
【請求項１４】上記階層符号化手段は、上記第３の符
号化手段に共通化した上記第２の符号化手段で上記差分
演算手段からの差分信号を符号化することを特徴する請
求項１３記載の符号化装置。
【請求項１５】入力信号の全帯域から取り出した少な
くとも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列を生成
し、階層的な符号化を行うことを特徴とする符号化方
法。
【請求項１６】入力信号の全帯域から取り出された少
なくとも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列を復
号化する復号化装置であって、上記複数の符号列を取り出す符号列分解手段と、上記符号列分解手段からの上記少なくとも一つの帯域の
信号に関連した符号列に関連した複数の復号化データを
生成する階層復号化手段を備えることを特徴とする復号
化装置。
【請求項１７】上記符号列分解手段が取り出す、上記
少なくとも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列
は、上記一つの帯域の基本情報となる基本層符号列と補
助情報となる拡張層符号列であることを特徴とする請求
項１６記載の復号化装置。
【請求項１８】上記階層復号化手段は、上記基本層符
号列を復号化する第１の復号化手段と、上記拡張層符号
列を復号化する第２の復号化手段と、上記第１の復号化
手段からの復号化出力に第２の復号化手段の復号化出力
を加算する加算手段とを備えることを特徴とする請求項
１７記載の復号化装置。
【請求項１９】上記符号列分解手段は、上記拡張層符
号列の取り出しの有無を制御することを特徴とする請求
項１８記載の復号化装置。
【請求項２０】上記階層復号化手段は、上記第２の復
号化手段からの復号化出力に逆スペクトル変換を施す逆
スペクトル変換手段を備えることを特徴とする請求項１
８記載の復号化装置。
【請求項２１】上記階層復号化手段は、上記第１の復
号化手段からの復号化出力にスペクトル変換を施すスペ
クトル変換手段を備えることを特徴とする請求項１８記
載の復号化装置。
【請求項２２】上記階層復号化手段は、上記加算手段
からの加算出力に帯域制限を施す帯域制限手段を備える
ことを特徴とする請求項１８記載の復号化装置。
【請求項２３】入力信号の全帯域から取り出された少
なくとも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列を復
号化するための復号化方法であって、上記複数の符号列から取り出した上記少なくとも一つの
帯域の信号に関連した符号列に関連した複数の復号化デ
ータを生成し、階層的な復号化を行うことを特徴とする
復号化方法。
【請求項２４】入力信号の全帯域から取り出した少な
くとも一つの帯域の信号に関連した複数の符号列を多重
化して記録してなることを特徴とする記録媒体。
【請求項２５】上記少なくとも一つの帯域の信号に関
連した複数の符号列は、上記一つの帯域の基本情報とな
る基本層符号列と補助情報となる拡張層符号列であるこ
とを特徴とする請求項２４記載の記録媒体。