JPH1166742A - 信号符号化装置 - Google Patents
信号符号化装置Info
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- JPH1166742A JPH1166742A JP9214356A JP21435697A JPH1166742A JP H1166742 A JPH1166742 A JP H1166742A JP 9214356 A JP9214356 A JP 9214356A JP 21435697 A JP21435697 A JP 21435697A JP H1166742 A JPH1166742 A JP H1166742A
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- unit
- bits
- signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 余剰ビットの再割当を効果的に行うことによ
り、音質を劣化させずに物理特性を向上することができ
る信号符号化装置を提供する。 【解決手段】 入力信号Ｓ１０１は時間周波数変換手段
１で周波数スペクトルに変換され、得られたスペクトル
信号Ｓ１０２から必要ビット割当手段７が聴覚モデルを
利用して各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。余剰ビットがある場合、再割当手段８がレベルの高
いスペクトルの上下の周波数のスペクトルに優先的にビ
ットの再割当てを行う。得られた再割当ビット数Ｓ１０
７に基づいて量子化手段４が量子化スペクトルＳ１０５
を生成する。最後に、マルチプレクス手段５が再割当ビ
ット数Ｓ１０７、量子化スペクトルＳ１０５等に基づい
て符号化信号Ｓ１０６を生成し出力する。
り、音質を劣化させずに物理特性を向上することができ
る信号符号化装置を提供する。 【解決手段】 入力信号Ｓ１０１は時間周波数変換手段
１で周波数スペクトルに変換され、得られたスペクトル
信号Ｓ１０２から必要ビット割当手段７が聴覚モデルを
利用して各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。余剰ビットがある場合、再割当手段８がレベルの高
いスペクトルの上下の周波数のスペクトルに優先的にビ
ットの再割当てを行う。得られた再割当ビット数Ｓ１０
７に基づいて量子化手段４が量子化スペクトルＳ１０５
を生成する。最後に、マルチプレクス手段５が再割当ビ
ット数Ｓ１０７、量子化スペクトルＳ１０５等に基づい
て符号化信号Ｓ１０６を生成し出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声等の信号をフ
レーム単位で圧縮符号化する信号符号化装置に関し、特
に、圧縮符号化時の物理特性を向上した信号符号化装置
に関する。
レーム単位で圧縮符号化する信号符号化装置に関し、特
に、圧縮符号化時の物理特性を向上した信号符号化装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、音声、画像等のデジタル信号を高
能率で符号化する技術の研究開発が進み、その適用分野
が拡大しつつある。例えば音声信号に関して、直交変換
符号化の技術を利用して高能率符号化を行い、この符号
化信号を蓄積メディアを用いて記録再生する技術が広く
適用されつつある。一例として、民生用オーディオ分野
ではＭＤ（ミニディスク）が実用化されている。ＭＤは
高能率符号化の技術によりＣＤ（コンパクトディスク）
の約半分の直径のディスクにＣＤと同等時間のステレオ
信号を記録することができる。
能率で符号化する技術の研究開発が進み、その適用分野
が拡大しつつある。例えば音声信号に関して、直交変換
符号化の技術を利用して高能率符号化を行い、この符号
化信号を蓄積メディアを用いて記録再生する技術が広く
適用されつつある。一例として、民生用オーディオ分野
ではＭＤ（ミニディスク）が実用化されている。ＭＤは
高能率符号化の技術によりＣＤ（コンパクトディスク）
の約半分の直径のディスクにＣＤと同等時間のステレオ
信号を記録することができる。
【０００３】図５に、このような高能率符号化技術を用
いた従来の信号符号化装置のブロック図を示す。図５に
おいて、１は時間周波数変換手段、２はスケールファク
タ算出手段、３は正規化手段、４は量子化手段、５はマ
ルチプレクス手段、６はビット割当手段である。
いた従来の信号符号化装置のブロック図を示す。図５に
おいて、１は時間周波数変換手段、２はスケールファク
タ算出手段、３は正規化手段、４は量子化手段、５はマ
ルチプレクス手段、６はビット割当手段である。
【０００４】図５に示す従来の信号符号化装置の動作を
図６を参照しながら説明する。まず、時間周波数変換手
段１は、時間軸信号である入力信号Ｓ１０１に離散コサ
イン変換のような直交変換処理を施して周波数軸のスペ
クトル信号Ｓ１０２に変換する。直交変換を行う場合、
図６（ａ）に示すような窓関数を入力信号にかけてから
所定の演算を行う。この窓関数の式の例を次式に示す。
図６を参照しながら説明する。まず、時間周波数変換手
段１は、時間軸信号である入力信号Ｓ１０１に離散コサ
イン変換のような直交変換処理を施して周波数軸のスペ
クトル信号Ｓ１０２に変換する。直交変換を行う場合、
図６（ａ）に示すような窓関数を入力信号にかけてから
所定の演算を行う。この窓関数の式の例を次式に示す。
【０００５】ｈ（ｉ）＝ｓｑｒｔ（（ｃｏｓ（π・ｉ／
（Ｌ−１）−π）＋１）／２） ただし、ｓｑｒｔ（ ）は平方根演算を示す。また、Ｌ
はウィンドウをかけるサンプル数である。入力信号が正
弦波の場合、この処理により図６（ｂ）に示すような波
形になる。これに離散コサイン変換の処理を施すと図６
（ｃ）に示すようなスペクトル信号Ｓ１０２が得られ
る。離散コサイン変換の式を次式に示す。
（Ｌ−１）−π）＋１）／２） ただし、ｓｑｒｔ（ ）は平方根演算を示す。また、Ｌ
はウィンドウをかけるサンプル数である。入力信号が正
弦波の場合、この処理により図６（ｂ）に示すような波
形になる。これに離散コサイン変換の処理を施すと図６
（ｃ）に示すようなスペクトル信号Ｓ１０２が得られ
る。離散コサイン変換の式を次式に示す。
【０００６】Ｘ（ｋ）＝２／Ｍ・Σｘ（ｎ）ｃｏｓ（π
（ｋ＋１／２）（ｎ＋Ｍ／２＋１／２）／Ｍ） ただし、Σ演算はｎ＝０からｎ＝２Ｍ−１までとする。
Ｍはポイント数である。
（ｋ＋１／２）（ｎ＋Ｍ／２＋１／２）／Ｍ） ただし、Σ演算はｎ＝０からｎ＝２Ｍ−１までとする。
Ｍはポイント数である。
【０００７】時間周波数変換手段１として、クオドラチ
ャ・ミラー・フィルタのようなフィルタバンクによって
入力信号Ｓ１０１を予（あらかじ）め複数の帯域に分割
し、それぞれの帯域で直交変換を行う構成のものもあ
る。
ャ・ミラー・フィルタのようなフィルタバンクによって
入力信号Ｓ１０１を予（あらかじ）め複数の帯域に分割
し、それぞれの帯域で直交変換を行う構成のものもあ
る。
【０００８】スケールファクタ算出手段２はスペクトル
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングし、
ユニット内のスペクトルの最大値をスケールファクタＳ
１０３として出力する。ユニット内のスペクトル本数
は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅にしたがって定めら
れる。図７（ａ）に示す例では、４本のスペクトルが１
つのユニットを構成している。図７（ａ）のｋ番目のユ
ニットＵｋは最大スペクトルが０ｄＢであるので、スケ
ールファクタＳ１０３は０ｄＢとなる。
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングし、
ユニット内のスペクトルの最大値をスケールファクタＳ
１０３として出力する。ユニット内のスペクトル本数
は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅にしたがって定めら
れる。図７（ａ）に示す例では、４本のスペクトルが１
つのユニットを構成している。図７（ａ）のｋ番目のユ
ニットＵｋは最大スペクトルが０ｄＢであるので、スケ
ールファクタＳ１０３は０ｄＢとなる。
【０００９】正規化手段３はスペクトル信号Ｓ１０２を
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。ユニット毎にそれぞれのスケー
ルファクタＳ１０３で正規化が行われる。
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。ユニット毎にそれぞれのスケー
ルファクタＳ１０３で正規化が行われる。
【００１０】ビット割当手段６はスペクトル信号Ｓ１０
２から聴覚モデルを使って各ユニットの割当ビット数Ｓ
１０７を決定する。図８に基づいて割当ビット数の求め
方を説明する。図８において、ａ〜ｅはスペクトル信号
Ｓ１０２、ｍａはスペクトルａがマスクする信号レベ
ル、ｍｂはスペクトルｂがマスクする信号レベル、ｍｃ
はスペクトルｃがマスクする信号レベル、ｍｇは最小可
聴限界の信号レベルを示す。
２から聴覚モデルを使って各ユニットの割当ビット数Ｓ
１０７を決定する。図８に基づいて割当ビット数の求め
方を説明する。図８において、ａ〜ｅはスペクトル信号
Ｓ１０２、ｍａはスペクトルａがマスクする信号レベ
ル、ｍｂはスペクトルｂがマスクする信号レベル、ｍｃ
はスペクトルｃがマスクする信号レベル、ｍｇは最小可
聴限界の信号レベルを示す。
【００１１】スペクトルａは、聞こえる限界の信号レベ
ルである最小可聴限界ｍｇまで７０ｄＢの差があり、符
号化に９ビットを必要とする。スペクトルａが存在する
ことによって最小可聴限界がｍａのように持ち上がる
（マスクされる）ことが知られている。スペクトルｂは
スペクトルａのｍａによって一定レベル以下がマスクさ
れてしまい、３０ｄＢ分を符号化すれば良い。したがっ
て符号化には４ビットあればよい。同様に、スペクトル
ｃは最小可聴限界まで５０ｄＢあり、符号化に７ビット
必要とする。スペクトルｄはスペクトルｃのｍｃによっ
て完全にマスクされており聞こえないため符号化の必要
はない。スペクトルｅは最小可聴限界ｍｇ以下であり、
聞こえないため符号化の必要はない。このようにして符
号化に必要なビット数を決定する。
ルである最小可聴限界ｍｇまで７０ｄＢの差があり、符
号化に９ビットを必要とする。スペクトルａが存在する
ことによって最小可聴限界がｍａのように持ち上がる
（マスクされる）ことが知られている。スペクトルｂは
スペクトルａのｍａによって一定レベル以下がマスクさ
れてしまい、３０ｄＢ分を符号化すれば良い。したがっ
て符号化には４ビットあればよい。同様に、スペクトル
ｃは最小可聴限界まで５０ｄＢあり、符号化に７ビット
必要とする。スペクトルｄはスペクトルｃのｍｃによっ
て完全にマスクされており聞こえないため符号化の必要
はない。スペクトルｅは最小可聴限界ｍｇ以下であり、
聞こえないため符号化の必要はない。このようにして符
号化に必要なビット数を決定する。
【００１２】量子化手段４は正規化スペクトルＳ１０４
を割当ビット数Ｓ１０７で量子化して量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は割当ビッ
ト数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化スペ
クトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成して出
力する。
を割当ビット数Ｓ１０７で量子化して量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は割当ビッ
ト数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化スペ
クトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成して出
力する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の信
号符号化装置では、ビット割当手段６で聴覚特性を利用
する際にマスキングによって不要と判断されたスペクト
ルが無くなるために、復号化によって再合成された信号
は源信号が完全に復元されたものではない。このため、
正弦波信号等の符号化及び復号化において歪が増加する
ことがある。
号符号化装置では、ビット割当手段６で聴覚特性を利用
する際にマスキングによって不要と判断されたスペクト
ルが無くなるために、復号化によって再合成された信号
は源信号が完全に復元されたものではない。このため、
正弦波信号等の符号化及び復号化において歪が増加する
ことがある。
【００１４】図７（ａ）及び（ｂ）は従来の信号符号化
装置の動作上の問題点を示している。図７（ａ）に示す
スペクトルは前述したように正弦波を直交変換したもの
である。窓関数をかけて直交変換を行うので正弦波であ
ってもスペクトルは１本だけではなく図のように広がっ
てしまう。
装置の動作上の問題点を示している。図７（ａ）に示す
スペクトルは前述したように正弦波を直交変換したもの
である。窓関数をかけて直交変換を行うので正弦波であ
ってもスペクトルは１本だけではなく図のように広がっ
てしまう。
【００１５】図８のスペクトルｄがスペクトルｃのｍｃ
によってマスクされるのと同様に、ユニットＵｋの最大
スペクトルによるマスキングｍによりユニットＵｋ＋１
以上のスペクトルは完全にマスクされてしまう。したが
って符号化されるスペクトルは図７（ｂ）のようにな
る。このスペクトルを復号化しても、元の正弦波には戻
らない。聴感上は問題ないが、測定器を使用すれば明ら
かな特性劣化が観察される。ウィンドウを用いて周波数
変換するような符号化装置では必ず正弦波スペクトルが
分散するため、このような問題が発生する。
によってマスクされるのと同様に、ユニットＵｋの最大
スペクトルによるマスキングｍによりユニットＵｋ＋１
以上のスペクトルは完全にマスクされてしまう。したが
って符号化されるスペクトルは図７（ｂ）のようにな
る。このスペクトルを復号化しても、元の正弦波には戻
らない。聴感上は問題ないが、測定器を使用すれば明ら
かな特性劣化が観察される。ウィンドウを用いて周波数
変換するような符号化装置では必ず正弦波スペクトルが
分散するため、このような問題が発生する。
【００１６】スペクトルは周波数に対して等間隔で存在
するが、聴覚モデルは周波数に対してほぼ対数的になっ
ており、高い周波数ほどマスクされるスペクトル本数も
多い。このため、特に１０ｋＨｚ以上の高い周波数で上
記のような問題が発生しやすい。また、正弦波のような
集中スペクトルを基本とする信号は、スペクトル本数が
比較的少なく割当てビットに余裕が出ることが多い。
するが、聴覚モデルは周波数に対してほぼ対数的になっ
ており、高い周波数ほどマスクされるスペクトル本数も
多い。このため、特に１０ｋＨｚ以上の高い周波数で上
記のような問題が発生しやすい。また、正弦波のような
集中スペクトルを基本とする信号は、スペクトル本数が
比較的少なく割当てビットに余裕が出ることが多い。
【００１７】本発明は上記のような従来の問題点を解決
するために、余裕の出たビットの再割当を効果的に行う
ことにより、音質を劣化させずに物理特性を向上するこ
とができる信号符号化装置を提供することを目的とす
る。
するために、余裕の出たビットの再割当を効果的に行う
ことにより、音質を劣化させずに物理特性を向上するこ
とができる信号符号化装置を提供することを目的とす
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の信号符号化装置は、入力信号を時間関数から
周波数関数に変換してスペクトル信号を出力する時間周
波数変換手段と、前記スペクトル信号を複数本ずつのユ
ニットにまとめて、各ユニット毎にユニット内の最大レ
ベルを示すスケールファクタを出力するスケールファク
タ算出手段と、前記スペクトル信号を前記スケールファ
クタで正規化し正規化スペクトルを出力する正規化手段
と、前記スペクトル信号を入力し、聴覚のマスキングモ
デルを使って各ユニットに必要な割当ビット数を求め、
各ユニット毎の必要ビット数を出力する必要ビット割当
手段と、各ユニット毎の前記必要ビット数に基づいて求
めたビットレートが転送ビットレートに対して余裕があ
り、しかも、前記スペクトル信号のうちレベルが高いス
ペクトルの上または下の周波数におけるスペクトルの必
要ビット数が零又は少ない場合に、前記レベルが高いス
ペクトルのレベルに応じた本数の前記必要ビット数が零
又は少ないスペクトルにビット再割り当てを行い、再割
当ビット数を出力する再割当手段と、前記正規化スペク
トルを前記再割当ビット数で示されるビット数で量子化
し、量子化スペクトルを出力する量子化手段と、前記再
割当ビット数と前記スケールファクタと前記量子化スペ
クトルとを入力して符号化信号を生成し出力するマルチ
プレクス手段とを備えている。
に本発明の信号符号化装置は、入力信号を時間関数から
周波数関数に変換してスペクトル信号を出力する時間周
波数変換手段と、前記スペクトル信号を複数本ずつのユ
ニットにまとめて、各ユニット毎にユニット内の最大レ
ベルを示すスケールファクタを出力するスケールファク
タ算出手段と、前記スペクトル信号を前記スケールファ
クタで正規化し正規化スペクトルを出力する正規化手段
と、前記スペクトル信号を入力し、聴覚のマスキングモ
デルを使って各ユニットに必要な割当ビット数を求め、
各ユニット毎の必要ビット数を出力する必要ビット割当
手段と、各ユニット毎の前記必要ビット数に基づいて求
めたビットレートが転送ビットレートに対して余裕があ
り、しかも、前記スペクトル信号のうちレベルが高いス
ペクトルの上または下の周波数におけるスペクトルの必
要ビット数が零又は少ない場合に、前記レベルが高いス
ペクトルのレベルに応じた本数の前記必要ビット数が零
又は少ないスペクトルにビット再割り当てを行い、再割
当ビット数を出力する再割当手段と、前記正規化スペク
トルを前記再割当ビット数で示されるビット数で量子化
し、量子化スペクトルを出力する量子化手段と、前記再
割当ビット数と前記スケールファクタと前記量子化スペ
クトルとを入力して符号化信号を生成し出力するマルチ
プレクス手段とを備えている。
【００１９】また、本発明の信号符号化装置の別の構成
は、入力信号を時間関数から周波数関数に変換してスペ
クトル信号を出力する時間周波数変換手段と、前記スペ
クトル信号を複数本ずつのユニットにまとめ、各ユニッ
ト毎にユニット内の最大レベルを示すスケールファクタ
を出力するスケールファクタ算出手段と、前記スペクト
ル信号を前記スケールファクタで正規化し正規化スペク
トルを出力する正規化手段と、前記スペクトル信号を入
力し、聴覚のマスキングモデルを使って各ユニットに必
要な割当ビット数を求め、各ユニット毎の必要ビット数
を出力する必要ビット割当手段と、各ユニット毎の前記
必要ビット数に基づいて求められたビットレートが転送
ビットレートに対して余裕があり、しかも、前記スケー
ルファクタのレベルが高いユニットの上または下の周波
数におけるユニットの必要ビット数が零又は少ない場合
に、前記レベルが高いユニットのスケールファクタに応
じた本数の前記必要ビット数が零又は少ないユニットに
ビット再割り当てを行い、再割当ビット数を出力する再
割当手段と、前記正規化スペクトルを前記割当ビット数
で示されるビット数で量子化し、量子化スペクトルを出
力する量子化手段と、前記割当ビット数と前記スケール
ファクタと前記量子化スペクトルとを入力して符号化信
号を生成し出力するマルチプレクス手段とを備えてい
る。
は、入力信号を時間関数から周波数関数に変換してスペ
クトル信号を出力する時間周波数変換手段と、前記スペ
クトル信号を複数本ずつのユニットにまとめ、各ユニッ
ト毎にユニット内の最大レベルを示すスケールファクタ
を出力するスケールファクタ算出手段と、前記スペクト
ル信号を前記スケールファクタで正規化し正規化スペク
トルを出力する正規化手段と、前記スペクトル信号を入
力し、聴覚のマスキングモデルを使って各ユニットに必
要な割当ビット数を求め、各ユニット毎の必要ビット数
を出力する必要ビット割当手段と、各ユニット毎の前記
必要ビット数に基づいて求められたビットレートが転送
ビットレートに対して余裕があり、しかも、前記スケー
ルファクタのレベルが高いユニットの上または下の周波
数におけるユニットの必要ビット数が零又は少ない場合
に、前記レベルが高いユニットのスケールファクタに応
じた本数の前記必要ビット数が零又は少ないユニットに
ビット再割り当てを行い、再割当ビット数を出力する再
割当手段と、前記正規化スペクトルを前記割当ビット数
で示されるビット数で量子化し、量子化スペクトルを出
力する量子化手段と、前記割当ビット数と前記スケール
ファクタと前記量子化スペクトルとを入力して符号化信
号を生成し出力するマルチプレクス手段とを備えてい
る。
【００２０】上記のような構成により、本発明の信号符
号化装置は再割当手段が余剰ビットを効果的に再割当す
るので、音質を劣化させずに物理特性を向上することが
できる。
号化装置は再割当手段が余剰ビットを効果的に再割当す
るので、音質を劣化させずに物理特性を向上することが
できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１
の実施形態による信号符号化装置の構成を示すブロック
図である。図１において、１は時間周波数変換手段、２
はスケールファクタ算出手段、３は正規化手段、４は量
子化手段、５はマルチプレクス手段、７は必要ビット割
当手段、８は再割当手段である。
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１
の実施形態による信号符号化装置の構成を示すブロック
図である。図１において、１は時間周波数変換手段、２
はスケールファクタ算出手段、３は正規化手段、４は量
子化手段、５はマルチプレクス手段、７は必要ビット割
当手段、８は再割当手段である。
【００２２】時間周波数変換手段１は時間軸信号である
入力信号Ｓ１０１を離散コサイン変換のような直交変換
を用いて周波数軸のスペクトル信号Ｓ１０２に変換す
る。この時間周波数変換手段１は、クオドラチャ・ミラ
ー・フィルタのようなフィルタバンクによって入力信号
Ｓ１０１をあらかじめ複数の帯域に分割し、それぞれの
帯域で直交変換を行うものであってもよい。
入力信号Ｓ１０１を離散コサイン変換のような直交変換
を用いて周波数軸のスペクトル信号Ｓ１０２に変換す
る。この時間周波数変換手段１は、クオドラチャ・ミラ
ー・フィルタのようなフィルタバンクによって入力信号
Ｓ１０１をあらかじめ複数の帯域に分割し、それぞれの
帯域で直交変換を行うものであってもよい。
【００２３】スケールファクタ算出手段２はスペクトル
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングして
そのユニット内のスペクトルの最大値をスケールファク
タＳ１０３として出力する。１ユニットに含まれるスペ
クトルの本数は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅にした
がって定められる。
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングして
そのユニット内のスペクトルの最大値をスケールファク
タＳ１０３として出力する。１ユニットに含まれるスペ
クトルの本数は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅にした
がって定められる。
【００２４】正規化手段３はスペクトル信号Ｓ１０２を
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。正規化はユニット毎にそれぞれ
のスケールファクタＳ１０３で行われる。
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。正規化はユニット毎にそれぞれ
のスケールファクタＳ１０３で行われる。
【００２５】必要ビット割当手段７はスペクトル信号Ｓ
１０２から各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。従来の信号符号化装置と同様に、聴覚のマスキング
モデルによって符号化に必要なビット数Ｓ１０８を決定
する。この動作は従来の信号符号化装置と同様であるの
で説明を省略する。
１０２から各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。従来の信号符号化装置と同様に、聴覚のマスキング
モデルによって符号化に必要なビット数Ｓ１０８を決定
する。この動作は従来の信号符号化装置と同様であるの
で説明を省略する。
【００２６】再割当手段８はスペクトル信号Ｓ１０２に
基づいて必要ビット数Ｓ１０８に再割当を行い再割当ビ
ット数Ｓ１０７を出力する。各ユニット毎の必要ビット
数Ｓ１０８の合計から算出したビットレートが符号化信
号Ｓ１０６の転送ビットレートに対して余裕がある場合
であって、スペクトル信号Ｓ１０２のうちレベルが高い
スペクトルの上又は下の周波数における所定本数のスペ
クトルの必要ビット数が零又は少ない場合に、ユニット
ＵｋのスケールファクタＳ１０３のレベルが高いときは
多く、低いときは少ない本数の上又は下の周波数のスペ
クトルにビットの再割当てを行う。
基づいて必要ビット数Ｓ１０８に再割当を行い再割当ビ
ット数Ｓ１０７を出力する。各ユニット毎の必要ビット
数Ｓ１０８の合計から算出したビットレートが符号化信
号Ｓ１０６の転送ビットレートに対して余裕がある場合
であって、スペクトル信号Ｓ１０２のうちレベルが高い
スペクトルの上又は下の周波数における所定本数のスペ
クトルの必要ビット数が零又は少ない場合に、ユニット
ＵｋのスケールファクタＳ１０３のレベルが高いときは
多く、低いときは少ない本数の上又は下の周波数のスペ
クトルにビットの再割当てを行う。
【００２７】量子化手段４は正規化スペクトルＳ１０４
を再割当ビット数Ｓ１０７で量子化し量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は再割当ビ
ット数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化ス
ペクトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成し出
力する。
を再割当ビット数Ｓ１０７で量子化し量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は再割当ビ
ット数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化ス
ペクトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成し出
力する。
【００２８】図２（ａ）〜（ｄ）に基づいて再割当手段
８の動作を説明する。図２（ａ）は従来の信号符号化装
置で説明した入力信号Ｓ１０１と周波数が同じで振幅が
３０ｄＢ低い正弦波が入力された場合の例である。時間
周波数変換手段１の動作は入力信号Ｓ１０１に対して線
形であるので、図７（ｂ）のスペクトルがすべて３０ｄ
Ｂ下がったスペクトル信号となっている。図７（ｂ）と
同様に、最大スペクトルによるマスキングによりユニッ
トＵｋ＋１以上のスペクトルは完全にマスクされてい
る。
８の動作を説明する。図２（ａ）は従来の信号符号化装
置で説明した入力信号Ｓ１０１と周波数が同じで振幅が
３０ｄＢ低い正弦波が入力された場合の例である。時間
周波数変換手段１の動作は入力信号Ｓ１０１に対して線
形であるので、図７（ｂ）のスペクトルがすべて３０ｄ
Ｂ下がったスペクトル信号となっている。図７（ｂ）と
同様に、最大スペクトルによるマスキングによりユニッ
トＵｋ＋１以上のスペクトルは完全にマスクされてい
る。
【００２９】再割当手段８は必要ビット数Ｓ１０８から
レベルの高いスペクトルの上の周波数のビット数が零で
あることを判断し、更に最大スペクトルのレベルが−３
０ｄＢであるので、このスペクトルの上の周波数の例え
ば４本のスペクトルに余剰ビットの再配分を行う。これ
によって図２（ｂ）に示すようにユニットＵｋ＋１のス
ペクトルが符号化信号Ｓ１０６として符号化される。
レベルの高いスペクトルの上の周波数のビット数が零で
あることを判断し、更に最大スペクトルのレベルが−３
０ｄＢであるので、このスペクトルの上の周波数の例え
ば４本のスペクトルに余剰ビットの再配分を行う。これ
によって図２（ｂ）に示すようにユニットＵｋ＋１のス
ペクトルが符号化信号Ｓ１０６として符号化される。
【００３０】更に信号レベルが高ければ、より多くのス
ペクトルに余剰ビットの再配分を行う。その例を以下に
説明する。図２（ｃ）は従来の信号符号化装置で説明し
た入力信号Ｓ１０１と同じ正弦波が入力された場合の例
を示している。図７（ｂ）と同様に、最大スペクトルに
よるマスキングによりユニットＵｋ＋１以上のスペクト
ルは完全にマスクされている。
ペクトルに余剰ビットの再配分を行う。その例を以下に
説明する。図２（ｃ）は従来の信号符号化装置で説明し
た入力信号Ｓ１０１と同じ正弦波が入力された場合の例
を示している。図７（ｂ）と同様に、最大スペクトルに
よるマスキングによりユニットＵｋ＋１以上のスペクト
ルは完全にマスクされている。
【００３１】再割当手段８は必要ビット数Ｓ１０８から
レベルの高いスペクトルの上の周波数のビット数が零で
あることを判断し、更に最大スペクトルのレベルが０ｄ
Ｂであるので、このスペクトルの上の周波数の例えば８
本のスペクトルに余剰ビットの再配分を行う。これによ
って図２（ｄ）に示すように、ユニットＵｋ＋１とユニ
ットＵｋ＋２のスペクトルが符号化信号Ｓ１０６として
符号化される。この例のように正弦波のような集中スペ
クトルを基本とする信号は、時間周波数変換された後の
スペクトル本数が比較的少なく割当てビットに余裕が出
ることが多い。この符号化信号Ｓ１０６を復号化するこ
とにより、入力信号Ｓ１０１をほぼ復元できる。
レベルの高いスペクトルの上の周波数のビット数が零で
あることを判断し、更に最大スペクトルのレベルが０ｄ
Ｂであるので、このスペクトルの上の周波数の例えば８
本のスペクトルに余剰ビットの再配分を行う。これによ
って図２（ｄ）に示すように、ユニットＵｋ＋１とユニ
ットＵｋ＋２のスペクトルが符号化信号Ｓ１０６として
符号化される。この例のように正弦波のような集中スペ
クトルを基本とする信号は、時間周波数変換された後の
スペクトル本数が比較的少なく割当てビットに余裕が出
ることが多い。この符号化信号Ｓ１０６を復号化するこ
とにより、入力信号Ｓ１０１をほぼ復元できる。
【００３２】以上のように、第１の実施形態によれば、
必要ビット割当手段７によって得られた必要ビット数Ｓ
１０８に対して再割当手段８でレベルの高いスペクトル
の上又は下の周波数におけるレベルに応じた本数のスペ
クトルの割当ビットに再割当てを行うことによって、符
号化音質を損なうことなく、効果的に物理特性を向上す
ることができる。
必要ビット割当手段７によって得られた必要ビット数Ｓ
１０８に対して再割当手段８でレベルの高いスペクトル
の上又は下の周波数におけるレベルに応じた本数のスペ
クトルの割当ビットに再割当てを行うことによって、符
号化音質を損なうことなく、効果的に物理特性を向上す
ることができる。
【００３３】つぎに、本発明の第２の実施形態による信
号符号化装置のブロック図を図３に示す。図３におい
て、１は時間周波数変換手段、２はスケールファクタ算
出手段、３は正規化手段、４は量子化手段、５はマルチ
プレクス手段、７は必要ビット割当手段、８は再割当手
段である。
号符号化装置のブロック図を図３に示す。図３におい
て、１は時間周波数変換手段、２はスケールファクタ算
出手段、３は正規化手段、４は量子化手段、５はマルチ
プレクス手段、７は必要ビット割当手段、８は再割当手
段である。
【００３４】時間周波数変換手段１は時間軸信号である
入力信号Ｓ１０１を離散コサイン変換のような直交変換
を用いて周波数軸のスペクトル信号Ｓ１０２に変換す
る。時間周波数変換手段１は、クオドラチャ・ミラー・
フィルタのようなフィルタバンクによって入力信号Ｓ１
０１をあらかじめ複数の帯域に分割し、それぞれの帯域
で直交変換を行うものであってもよい。
入力信号Ｓ１０１を離散コサイン変換のような直交変換
を用いて周波数軸のスペクトル信号Ｓ１０２に変換す
る。時間周波数変換手段１は、クオドラチャ・ミラー・
フィルタのようなフィルタバンクによって入力信号Ｓ１
０１をあらかじめ複数の帯域に分割し、それぞれの帯域
で直交変換を行うものであってもよい。
【００３５】スケールファクタ算出手段２はスペクトル
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングして
そのユニット内のスペクトルの最大値をスケールファク
タＳ１０３として出力する。１つのユニットに含まれる
スペクトルの本数は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅に
したがって定められる。
信号Ｓ１０２を数本ずつのユニットにグルーピングして
そのユニット内のスペクトルの最大値をスケールファク
タＳ１０３として出力する。１つのユニットに含まれる
スペクトルの本数は、例えば聴覚モデルの臨界帯域幅に
したがって定められる。
【００３６】正規化手段３はスペクトル信号Ｓ１０２を
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。正規化はユニット毎にそれぞれ
のスケールファクタＳ１０３で行われる。
スケールファクタＳ１０３で正規化し、正規化スペクト
ルＳ１０４を出力する。正規化はユニット毎にそれぞれ
のスケールファクタＳ１０３で行われる。
【００３７】必要ビット割当手段７はスペクトル信号Ｓ
１０２から各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。従来の信号符号化装置と同様に、聴覚のマスキング
モデルによって符号化に必要なビット数を決定する。こ
の動作は従来の信号符号化装置と同様であるので説明は
省略する。
１０２から各ユニットの必要ビット数Ｓ１０８を決定す
る。従来の信号符号化装置と同様に、聴覚のマスキング
モデルによって符号化に必要なビット数を決定する。こ
の動作は従来の信号符号化装置と同様であるので説明は
省略する。
【００３８】再割当手段８は、スケールファクタＳ１０
３に基づいて必要ビット数Ｓ１０８に再割当を行い再割
当ビット数Ｓ１０７を出力する。各ユニット毎の必要ビ
ット数Ｓ１０８の合計から算出したビットレートが符号
化信号Ｓ１０６の転送ビットレートに対して余裕がある
場合であって、スケールファクタＳ１０３のレベルが高
いユニットの上又は下の周波数におけるユニットの必要
ビット数が零又は少ない場合に、ユニットＵｋのスケー
ルファクタＳ１０３のレベルに応じてレベルの高いとき
は多く、低いときには少ない上又は下の周波数のユニッ
トにビットの再割当てを行う。
３に基づいて必要ビット数Ｓ１０８に再割当を行い再割
当ビット数Ｓ１０７を出力する。各ユニット毎の必要ビ
ット数Ｓ１０８の合計から算出したビットレートが符号
化信号Ｓ１０６の転送ビットレートに対して余裕がある
場合であって、スケールファクタＳ１０３のレベルが高
いユニットの上又は下の周波数におけるユニットの必要
ビット数が零又は少ない場合に、ユニットＵｋのスケー
ルファクタＳ１０３のレベルに応じてレベルの高いとき
は多く、低いときには少ない上又は下の周波数のユニッ
トにビットの再割当てを行う。
【００３９】量子化手段４は正規化スペクトルＳ１０４
を再割当ビット数Ｓ１０７で量子化し量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は再割当ビ
ット数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化ス
ペクトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成し出
力する。
を再割当ビット数Ｓ１０７で量子化し量子化スペクトル
Ｓ１０５を出力する。マルチプレクス手段５は再割当ビ
ット数Ｓ１０７とスケールファクタＳ１０３と量子化ス
ペクトルＳ１０５とから符号化信号Ｓ１０６を生成し出
力する。
【００４０】図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて再割当手段
８の動作を説明する。図４（ａ）は従来の信号符号化装
置で説明した入力信号Ｓ１０１と周波数が同じで振幅が
３０ｄＢ低い正弦波が入力された場合の例である。時間
周波数変換手段１の動作は入力信号Ｓ１０１に対して線
形であるので、図７（ｂ）のスペクトルがすべて３０ｄ
Ｂ下がったスペクトル信号となっている。図７（ｂ）と
同様に、ユニットＵｋの最大スペクトルによるマスキン
グによりユニットＵｋ＋１以上のスペクトルは完全にマ
スクされている。
８の動作を説明する。図４（ａ）は従来の信号符号化装
置で説明した入力信号Ｓ１０１と周波数が同じで振幅が
３０ｄＢ低い正弦波が入力された場合の例である。時間
周波数変換手段１の動作は入力信号Ｓ１０１に対して線
形であるので、図７（ｂ）のスペクトルがすべて３０ｄ
Ｂ下がったスペクトル信号となっている。図７（ｂ）と
同様に、ユニットＵｋの最大スペクトルによるマスキン
グによりユニットＵｋ＋１以上のスペクトルは完全にマ
スクされている。
【００４１】再割当手段８はスケールファクタＳ１０３
と必要ビット数Ｓ１０８からレベルの高いユニットＵｋ
内のスペクトルの上の周波数のビット数が零であること
を判断し、更に図４（ａ）に示すように、ユニットＵｋ
のスケールファクタが−３０ｄＢであるので、このスペ
クトルの上の周波数の例えば１ユニットに余剰ビットの
再配分を行う。これによって図４（ｂ）に示すように、
ユニットＵｋ＋１のスペクトルが符号化信号Ｓ１０６と
して符号化される。
と必要ビット数Ｓ１０８からレベルの高いユニットＵｋ
内のスペクトルの上の周波数のビット数が零であること
を判断し、更に図４（ａ）に示すように、ユニットＵｋ
のスケールファクタが−３０ｄＢであるので、このスペ
クトルの上の周波数の例えば１ユニットに余剰ビットの
再配分を行う。これによって図４（ｂ）に示すように、
ユニットＵｋ＋１のスペクトルが符号化信号Ｓ１０６と
して符号化される。
【００４２】更に信号レベルが高ければ、より多くのス
ペクトルに余剰ビットの再配分を行う。その例を以下に
説明する。図４（ｃ）は従来の信号符号化装置で説明し
た入力信号Ｓ１０１と同じ正弦波が入力された場合の例
を示している。図７（ｂ）と同様に、ユニットＵｋの最
大スペクトルによるマスキングによりユニットＵｋ＋１
以上のスペクトルは完全にマスクされている。
ペクトルに余剰ビットの再配分を行う。その例を以下に
説明する。図４（ｃ）は従来の信号符号化装置で説明し
た入力信号Ｓ１０１と同じ正弦波が入力された場合の例
を示している。図７（ｂ）と同様に、ユニットＵｋの最
大スペクトルによるマスキングによりユニットＵｋ＋１
以上のスペクトルは完全にマスクされている。
【００４３】再割当手段８は必要ビット数Ｓ１０８から
レベルの高いユニットＵｋ内のスペクトルの上の周波数
のビット数が零であることを判断し、更にユニットＵｋ
のスケールファクタが０ｄＢであるので、このスペクト
ルの上の周波数の例えば２ユニットに余剰ビットの再配
分を行う。これによって図２（ｄ）に示すように、ユニ
ットＵｋ＋１とユニットＵｋ＋２のスペクトルが符号化
信号Ｓ１０６として符号化される。この符号化信号Ｓ１
０６を復号化した場合、入力信号Ｓ１０１をほぼ復元で
きる。
レベルの高いユニットＵｋ内のスペクトルの上の周波数
のビット数が零であることを判断し、更にユニットＵｋ
のスケールファクタが０ｄＢであるので、このスペクト
ルの上の周波数の例えば２ユニットに余剰ビットの再配
分を行う。これによって図２（ｄ）に示すように、ユニ
ットＵｋ＋１とユニットＵｋ＋２のスペクトルが符号化
信号Ｓ１０６として符号化される。この符号化信号Ｓ１
０６を復号化した場合、入力信号Ｓ１０１をほぼ復元で
きる。
【００４４】以上のように、第２の実施例によれば、必
要ビット割当手段７によって得られた必要ビット数Ｓ１
０８に対して再割当手段８でレベルの高いユニットの上
又は下の周波数におけるレベルに応じたユニット数の割
当ビットに再割当てを行うことによって、符号化音質を
損なうことなく、またスケールファクタを用いる簡単な
処理で物理特性を向上することができる。
要ビット割当手段７によって得られた必要ビット数Ｓ１
０８に対して再割当手段８でレベルの高いユニットの上
又は下の周波数におけるレベルに応じたユニット数の割
当ビットに再割当てを行うことによって、符号化音質を
損なうことなく、またスケールファクタを用いる簡単な
処理で物理特性を向上することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、再割当
手段が余剰ビットを効果的に再割当し、音質を劣化させ
ずに物理特性を向上することができる信号符号化装置を
提供することができる。音声信号以外の正弦波のような
物理信号に対しても特性の優れた信号符号化装置を提供
することができる。
手段が余剰ビットを効果的に再割当し、音質を劣化させ
ずに物理特性を向上することができる信号符号化装置を
提供することができる。音声信号以外の正弦波のような
物理信号に対しても特性の優れた信号符号化装置を提供
することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態による信号符号化装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図２】図１の信号符号化装置における再割当手段の動
作を説明するためのスペクトル図
作を説明するためのスペクトル図
【図３】本発明の第２の実施形態による信号符号化装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図４】図３の信号符号化装置における再割当手段の動
作を説明するためのスペクトル図
作を説明するためのスペクトル図
【図５】従来の信号符号化装置の構成を示すブロック図
【図６】従来の信号符号化装置の動作を説明するための
図
図
【図７】従来の信号符号化装置の動作を説明するための
図
図
【図８】従来の信号符号化装置の割当ビット数の求め方
を説明するための図
を説明するための図
１ 時間周波数変換手段 ２ スケールファクタ算出手段 ３ 正規化手段 ４ 量子化手段 ５ マルチプレクス手段 ７ 必要ビット割当手段 ８ 再割当手段
Claims (2)
- 【請求項１】 音声等の入力信号をフレーム単位で一定
の転送ビットレートに圧縮符号化する信号符号化装置で
あって、 入力信号を時間関数から周波数関数に変換してスペクト
ル信号を出力する時間周波数変換手段と、 前記スペクトル信号を複数本ずつのユニットにまとめ、
各ユニット毎にユニット内の最大レベルを示すスケール
ファクタを出力するスケールファクタ算出手段と、 前記スペクトル信号を前記スケールファクタで正規化し
正規化スペクトルを出力する正規化手段と、 前記スペクトル信号を入力し、聴覚のマスキングモデル
を使って各ユニットに必要な割当ビット数を求め、各ユ
ニット毎の必要ビット数を出力する必要ビット割当手段
と、 各ユニット毎の前記必要ビット数に基づいて求められた
ビットレートが転送ビットレートに対して余裕があり、
しかも、前記スペクトル信号のうちレベルが高いスペク
トルの上又は下の周波数におけるスペクトルの必要ビッ
ト数が零又は少ない場合に、前記レベルが高いスペクト
ルのレベルに応じた本数の前記必要ビット数が零又は少
ないスペクトルにビット再割当てを行い、再割当ビット
数を出力する再割当手段と、 前記正規化スペクトルを前記再割当ビット数で示される
ビット数で量子化し、量子化スペクトルを出力する量子
化手段と、 前記再割当ビット数と前記スケールファクタと前記量子
化スペクトルとを入力して符号化信号を生成し出力する
マルチプレクス手段とを備えている信号符号化装置。 - 【請求項２】 音声等の入力信号をフレーム単位で一定
の転送ビットレートに圧縮符号化する信号符号化装置で
あって、 入力信号を時間関数から周波数関数に変換してスペクト
ル信号を出力する時間周波数変換手段と、 前記スペクトル信号を複数本ずつのユニットにまとめ、
各ユニット毎にユニット内の最大レベルを示すスケール
ファクタを出力するスケールファクタ算出手段と、 前記スペクトル信号を前記スケールファクタで正規化し
正規化スペクトルを出力する正規化手段と、 前記スペクトル信号を入力し、聴覚のマスキングモデル
を使って各ユニットに必要な割当ビット数を求め、各ユ
ニット毎の必要ビット数を出力する必要ビット割当手段
と、 各ユニット毎の前記必要ビット数に基づいて求められた
ビットレートが転送ビットレートに対して余裕があり、
しかも、前記スケールファクタのレベルが高いユニット
の上又は下の周波数におけるユニットの必要ビット数が
零又は少ない場合に、前記レベルが高いユニットのスケ
ールファクタに応じた本数の前記必要ビット数が零又は
少ないユニットにビット再割当てを行い、再割当ビット
数を出力する再割当手段と、 前記正規化スペクトルを前記割当ビット数で示されるビ
ット数で量子化し、量子化スペクトルを出力する量子化
手段と、 前記再割当ビット数と前記スケールファクタと前記量子
化スペクトルとを入力して符号化信号を生成し出力する
マルチプレクス手段とを備えている信号符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21435697A JP3552881B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 信号符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21435697A JP3552881B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 信号符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1166742A true JPH1166742A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3552881B2 JP3552881B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=16654433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21435697A Expired - Fee Related JP3552881B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 信号符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552881B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158589A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 符号化装置および復号化装置 |
| JP2014071401A (ja) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 符号化方法、符号化装置、復号方法、復号装置、プログラム及び記録媒体 |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP21435697A patent/JP3552881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158589A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 符号化装置および復号化装置 |
| JP4508490B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2010-07-21 | パナソニック株式会社 | 符号化装置および復号化装置 |
| JP2014071401A (ja) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 符号化方法、符号化装置、復号方法、復号装置、プログラム及び記録媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3552881B2 (ja) | 2004-08-11 |
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