JPWO2010074200A1 - 適応差分パルス符号変調の符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

Abstract

圧縮率を高めるとともに、音質の劣化を防ぐことのできるＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置を提供する。音信号の短周期変化及び長周期変化に対応する信号を検出し、その両信号の組み合わせに基づいて適応量子化特性を変化させることにより、最適な量子化を行う。ＡＤＰＣＭ符号化装置１００では、１６ビットの入力信号Ｘｎと、１サンプル前の復号信号Ｙｎ−１との差分値ｄｎを減算器１０２で算出する。次いで、適応量子化部１０３で１６ビットの差分値ｄｎを適応量子化して１〜８ビットの可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄｎに変換する。次いで、ＡＤＰＣＭ値Ｄｎを圧縮符号化部１０８で圧縮符号化して信号Ｄ′ｎを生成し、その信号Ｄ′ｎをフレーム化部１３０でフレーム化して出力する。また、ＡＤＰＣＭ復号化装置では、フレーム化された入力信号を、上述した処理の逆処理を行って復号する。

Description

本願発明は、適応差分パルス符号変調の符号化装置及び復号化装置に関するものであり、特に、データが適応差分パルス符号変調により十分に圧縮されても、優れた再生音響特性が得られる符号化装置及び復号化装置を関するものである。

ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation)は、サンプリングされ且つデジタル符号化された音のＰＣＭ（Pulse Code Modulation)信号に対して、１サンプル前（インデックス：ｎ−１）のサンプリング値と現在（インデックス：ｎ）のサンプリング値との差分値ｄ_ｎを、その値に応じた量子化の幅Δ_ｎを用いて（適応化して）符号化する技術である。この技術を用いることにより、ＰＣＭ信号を効率よく圧縮することができる。

従来のＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置を、それぞれ図１Ａ及び１Ｂを用いて説明する。図１Ａに示すＡＤＰＣＭ符号化装置では、入力されたアナログの音信号を、Ａ／Ｄ変換器１でサンプリングしてデジタル値Ｘ_ｎに変換する。次いで、そのデジタル値Ｘ_ｎをＡＤＰＣＭ方式により符号化し、その符号化された値Ｄ_ｎをメモリ８に格納する。

一方、図１Ｂに示すＡＤＰＣＭ復号化装置では、符号化された信号Ｄ_ｎをメモリ８から読み出す。次いで、その符号化された信号Ｄ_ｎをＡＤＰＣＭ方式により復号化（再生）し、その復号化した値Ｙ_ｎをＤ／Ａ変換器１３でアナログの音信号に戻して出力する（特許文献１参照）。

上述したＡＤＰＣＭ方式を用いることにより、例えば、符号付１６ビットのＰＣＭ符号を、符号付４ビットの圧縮されたＡＤＰＣＭ符号に変換することができる。

次に、図１Ａ及び１Ｂにそれぞれ示すＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置の動作について、詳しく説明する。

図１Ａに示すＡＤＰＣＭ符号化装置では、まず、現在の音信号のデジタル値Ｘ_ｎと、復号化器５、加算器６及び遅延器７を介して得られる１サンプル前の復号化した信号値Ｙ_ｎ−１との差分値ｄ_ｎを加算器（減算器）２で求める。
ｄ_ｎ＝Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１

次いで、符号化器３は、適応量子化部４から入力される適応量子化率Δ_ｎ（適応量子化特性）を用いて、加算器２で求められた差分値ｄ_ｎを、量子化した値Ｄ_ｎ（ＡＤＰＣＭ値）に変換する。この際の量子化処理では、例えば、差分値ｄ_ｎを適応量子化率Δ_ｎで除算し、その除算した値を整数化する。
Δ_ｎ＝Δ_ｎ−１・Ｍ（Ｄ_ｎ−１）
Ｄ_ｎ＝［ｄ_ｎ／Δ_ｎ］
なお、適応量子化率Δ_ｎの上記式中のＭは、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎ−１を変数とする関数であり、信号波形の統計的性質に基づいて決定される。その一例は、例えば非特許文献１及び２等に示されている。Ｍの値は、量子化した値のレベルの絶対値が小さいときにはＭ＜１となり、大きいときにはＭ＞１となる。また、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎの上記式中の右辺［ｄ_ｎ／Δ_ｎ］は、ｄ_ｎ／Δ_ｎを越えない最大の整数を表す。

そして、符号化器３で算出されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎは、メモリ８に格納される。上述のような処理を繰り返し行うことにより、アナログの入力信号（音信号）がデジタル変換されて、ＡＤＰＣＭ信号となり、そのＡＤＰＣＭ信号がメモリに格納される。

なお、復号化器５、加算器６及び遅延器７を介して得られる現時点から１サンプル前の復号化した値Ｙ_ｎ−１は、以下のようにして求める。

まず、１サンプル前の音信号のデジタル値Ｘ_ｎ−１のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎ−１を、復号化器５において、適応量子化率Δ_ｎ−1を用いて復号し、変化量ｑ_ｎ−１に変換する。
ｑ_ｎ−１＝（Ｄ_ｎ−１＋０．５）・Δ_ｎ−1

次いで、復号化器５から出力された変化量ｑ_ｎ−１と、遅延器７から出力されたさらに１サンプル前の復号化したデジタル値Ｙ_ｎ−２とを加算器６で加算する。これにより、復号化した値Ｙ_ｎ−１が算出される。
Ｙ_ｎ−１＝Ｙ_ｎ−２＋ｑ_ｎ−１

上述のようにして得られた復号化した値Ｙ_ｎ−１が遅延器７で遅延され、該遅延された復号化した値Ｙ_ｎ−１が加算器２に入力される。そして、加算器２により、遅延された復号化した値Ｙ_ｎ−１と、現時点の音信号のデジタル値Ｘ_ｎとの差分値ｄ_ｎが得られる。図１Ａに示すＡＤＰＣＭ符号化装置では、上述の処理が繰り返されて、ＡＤＰＣＭ方式の符号化処理が行われる。

次に、図１Ｂに示すＡＤＰＣＭ復号化装置（ＡＤＰＣＭ復号器）の動作を以下に説明する。まず、ＡＤＰＣＭ復号化装置では、復号化器１０において、メモリ８から読み出した音信号のデジタル値Ｘ_ｎのＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを、適応量子化部９から入力される適応量子化率Δ_ｎを用いて復号し、変化量ｑ_ｎを算出する。なお、適応量子化率Δ_ｎは、ＡＤＰＣＭ符号化装置と同様に、デジタル値Ｘ_ｎ−１のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎ−１の関数であり、信号波形の統計的性質に基づいて決定される。
Δ_ｎ＝Δ_ｎ−１・Ｍ（Ｄ_ｎ−１）
ｑ_ｎ＝（Ｄ_ｎ＋０．５）・Δ_ｎ

そして、復号化器１０で算出した変化量ｑ_ｎと、遅延器１２から出力される１サンプル前の復号化した値Ｙ_ｎ−１とを加算器１１で加算して、復号化した値Ｙ_ｎを得る。
Ｙ_ｎ＝Ｙ_ｎ−１＋ｑ_ｎ

上述のような処理を繰り返すことにより、メモリ８からＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎが読み出され、それに対応する復号化した値Ｙ_ｎが求められる。そして、求められた復号化した値Ｙ_ｎがＤ／Ａ変換器１３でアナログの音信号に変換され、その音信号が出力される。

なお、上述したＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置の処理動作では、ＡＤＰＣＭ値を、メモリ（記憶装置や記録装置）を介して入出力する例を説明したが、ＡＤＰＣＭ値を、例えば、送信機及び受信機に対する入出力信号とすることもできる。

特開２００８−４６４０５号公報

http://www.oki.com/jp/rd/ss/adpcm.html，「ＡＤＰＣＭ音声符号化技術」 植松智彦，「文書データ圧縮アルゴリズム入門」，ＣＱ出版社，１９９４年１０月１５日出版

上述のように、従来、音の質をなるべく落とすことなく、データ量を圧縮するための技術としてＡＤＰＣＭが使用されている。

本発明は、圧縮率を従来のＡＤＰＣＭよりさらに高めるとともに、音の質の劣化を防ぐことができるＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置は、サンプリングされたＰＣＭ信号を入力して、ＡＤＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ符号化装置であって、入力された前記ＰＣＭ信号の所定時刻の信号値と、該信号値の１サンプル前の復号信号値との差分値を求める加算部と、前記ＰＣＭ信号の短周期の変化を表す第１信号を検出する高周波計測部と、前記ＰＣＭ信号の長周期の変化を表す第２信号を検出する低周波計測部と、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記差分値に対する適応量子化特性を変化させて、前記差分値をＡＤＰＣＭ値に変換する適応量子化部と、前記ＡＤＰＣＭ値を適応逆量子化して、前記復号信号値を得る適応逆量子化部とを備える。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記適応量子化部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記適応量子化特性を変化させるための関数を選択し、該選択された関数を用いて前記差分値を量子化してもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記適応量子化部は、前記第１信号及び前記第２信号の組み合わせに基づいて、記適応量子化特性を変化させるための前記関数を選択してもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記適応量子化部は、前記選択した関数により所定の演算が施された前記差分値を上書きする複数のレジスタからなる量子化部を有し、該複数のレジスタのうち、一部のレジスタが０値で固定されており、前記０値に固定されたレジスタに対応するビットを削除して前記差分値を量子化してもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記高周波計測部は、直列接続された複数の遅延回路と、該複数の遅延回路のそれぞれの入力値及び出力値の差の絶対値を全て加算する第１演算器とを有し、前記低周波計測部は、前記直列接続された遅延回路と、前記複数の遅延回路のそれぞれの出力を全て加算し、該加算した値を前記遅延回路の個数で除算する第２演算器とを有し、前記直列接続された複数の遅延回路が、前記高周波計測部及び前記低周波計測部で共有されていてもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記高周波計測部及び低周波計測部の出力側にそれぞれ接続され、前記第１信号及び前記第２信号の値をそれぞれ量子化する第１及び第２量子化部を備え、前記適応量子化部は、前記第１及び第２量子化部からそれぞれ出力される量子化された前記第１信号及び前記第２信号の値に基づいて、前記差分値に対する前記適応量子化特性を変化させてもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記適応量子化部から出力される前記ＡＤＰＣＭ信号を圧縮符号化する圧縮符号化部を備えていてもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号をフレーム化するフレーム化部を備えていてもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記フレーム化部は、一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、及び、前記一定期間分における前記第１及び第２信号に対応する信号をフレーム化してもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明のＡＤＰＣＭ復号化装置は、ＡＤＰＣＭ信号を入力して、ＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ復号化装置であって、入力される前記ＡＤＰＣＭ信号を得る際に用いた適応量子化特性の変化を特定するための信号に基づいて、前記ＡＤＰＣＭ信号の所定時刻の信号値に対する適応逆量子化特性を変化させて、前記信号値を差分値に変換する適応逆量子化部と、前記差分値と、１サンプル前の復号信号値とを加算して前記所定時刻の復号信号値を得る加算部とを備える。

本発明のＡＤＰＣＭ復号化装置では、さらに、入力される前記ＡＤＰＣＭ信号が圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号であり、該圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号を復号し、該復号したＡＤＰＣＭ信号を前記適応逆量子化部に出力する圧縮復号化部を備えていてもよい。

本発明のＡＤＰＣＭ復号化装置では、さらに、入力される前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号が、一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、及び、前記一定期間分における前記適応量子化特性の変化を特定するための信号をフレーム化した信号であり、該フレーム化された信号をデフレーム化するデフレーム化部を備え、前記デフレーム化部は、前記一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号を読み出すとともに、前記一定期間分の前記適応量子化特性の変化を特定するための前記信号を読み出してもよい。

上述の本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置及び復号化装置を用いることで、圧縮率の向上及び良質の再生音響を実現することができる。

図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ従来のＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ符号化装置の概略構成を示す図である。 図３は、高周波計測部及び低周波計測部の構成を詳細に示す図である。 図４Ａ〜４Ｄは、高周波計測部及び低周波計測部で得られる信号と実際の音響信号の波形との関係を示す図である。 図５Ａは、適応量子化部で用いる関数を示す図であり、図５Ｂは、量子化部から出力される音信号の短周期及び低周期の変化に対応する信号と、図５Ａ中の関数を選択する際の選択信号との関係を示す図である。 図６は、適応量子化部の構成及びその動作を説明するための図である。 図７は、ＡＤＰＣＭ符号化装置から出力されるフレーム化されたデータの概略構成を示す図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ復号化装置の概略構成を示す図である。

本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、音信号のＰＣＭ信号の短周期変化（周波数）と長周期変化（傾き）とを検出し、その両者の組み合わせで適応量子化率（適応量子化特性）を変化させることにより、ＰＣＭ信号に対して最適な量子化を行う。そして、本発明のＡＤＰＣＭ復号化装置では、本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置で用いたＰＣＭ信号の短周期変化と長周期変化との組み合わせに応じて、量子化された信号を復号する。

上述の量子化手法を用いると、音の情報量の少ない領域では量子化率を上げ、音の情報量の多い領域では量子化率を下げることができる。この結果、本発明では、ビット長が可変のデジタル信号（量子化された符号）を得ることができる。さらに、本発明では、ビット長が可変の符号を扱うことのできる、例えばハフマン符号化法等の可逆性を有するデータ圧縮技術を用いて、得られたデジタル信号を圧縮する。これらの技術を用いることで、データの圧縮率を向上させることができ且つ良質の再生音響を得ることができる。

本発明の具体的な一構成例を、図２〜図８に示す実施形態で説明するが、本発明はこれに限定されない。

図２は、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ符号化装置の概略構成図である。図３は、音信号の短周期変化（周波数）に対応する信号を検出する高周波計測部、及び、音信号の長周期変化（傾き）に対応する信号を検出する低周波計測部の構成図である。図４Ａ〜４Ｄは、高周波計測部及び低周波計測部から出力される信号と実際の音響信号の波形との関係を示す図である。図５Ａは、適応量子化の際に用いる適応量子化率を得るための関数を示す図であり、図５Ｂは、高周波計測部及び低周波計測部から出力される信号と、図５Ａ中の関数を選択する際に用いる選択信号との対応関係を示す図である。図６は、図２中に示す適応量子化部１０３の構成及びその動作を説明するための図である。図７は、ＡＤＰＣＭ符号化装置から出力されるフレーム化されたデータの構成図である。図８は、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ復号化装置の実施形態の概略構成図である。

＜ＡＤＰＣＭ符号化装置の概要＞
まず、図２を用いて、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ符号化装置１００の構成及び動作を説明する。

（１）ＡＤＰＣＭ符号化装置の構成
ＡＤＰＣＭ符号化装置１００は、予測器１０１と、適応量子化部１０３と、適応逆量子化部１０５と、圧縮符号化部１０８と、高周波計測部１２０と、低周波計測部１２１と、２つの量子化部１２２及び１２４（第１及び２量子化部）と、選択部１２８と、フレーム化部１３０とを備える。各部の構成及び機能は次の通りである。

予測器１０１は、減算器１０２（加算部）と、加算器１０６と、遅延回路１０７とで構成される。減算器１０２の「−」入力端子は、音信号のＰＣＭ信号Ｘ_ｎの入力端子に接続され、「＋」入力端子は遅延回路１０７の出力端子に接続される。また、加算器１０６の２つの入力端子は、それぞれ遅延回路１０７の出力端子及び適応逆量子化部１０５の出力端子に接続される。

予測器１０１は、入力される音信号のＰＣＭ信号Ｘ_ｎと、遅延回路１０７から出力される１サンプル前の復号された値Ｙ_ｎ−１との差分値ｄ_ｎを減算器１０２で算出する。そして、予測器１０１は、算出した差分値ｄ_ｎを適応量子化部１０３に出力する。なお、１サンプル前の復号された値Ｙ_ｎ−１は、１サンプル前の差分値ｄ_ｎ−１に対応する適応量子化された値Ｄ_ｎ−１を適応逆量子化部１０５で逆量子化した値ｑ_ｎ−１と、遅延回路１０７から出力された２サンプル前の復号された値Ｙ_ｎ−２とを、加算器１０６で加算することにより算出される。

適応量子化部１０３は、選択部１２８から入力される選択信号Ｚに基づいて所定の適応量子化率を得るための関数を選択し、その選択した関数を用いて、入力された差分値ｄ_ｎを量子化（符号化）する。そして、適応量子化部１０３は、適応量子化した値Ｄ_ｎ（ＡＤＰＣＭ値）を圧縮符号化部１０８及び適応逆量子化部１０５に出力する。なお、この際、適応量子化部１０３は、例えば１〜８ビットの可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを出力する。適応量子化部１０３のより詳細な構成及び動作は後で詳述する。

適応逆量子化部１０５は、適応量子化部１０３から入力されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを逆量子化して、その逆量子化した値ｑ_ｎを予測器１０１内の加算器１０６に出力する。なお、適応逆量子化部１０５の構成及び動作は、後述するＡＤＰＣＭ復号化装置（図８）の構成及び動作と同様であるので、その説明は後で詳述する。

圧縮符号化部１０８は、適応量子化部１０３から入力されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを圧縮符号化し、その圧縮符号化した信号Ｄ′_ｎをフレーム化部１３０に出力する。なお、圧縮符号化部１０８で用いる圧縮符号化の手法としては、可変長の入力信号に対しても適用可能な、例えばハフマン符号化法を用いることができる。ハフマン符号化法や、他の可変長圧縮符号化の技術については、従来、よく知られており、例えば上述の非特許文献２等に記載されている。

高周波計測部１２０は、入力された音信号のＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短周期変化（周波数）を検出し、その検出結果に対応する信号ＳＡ（第１信号）を量子化部１２２に出力する。一方、低周波計測部１２１は、入力された音信号のＰＣＭ信号Ｘ_ｎの長周期変化（傾き）を検出し、その検出結果に対応する信号ＡＶ（第２信号）を量子化部１２４に出力する。なお、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１のより詳細な構成及び動作は、後で詳述する。

量子化部１２２は、高周波計測部１２０から入力された音信号の短周期変化に対応する信号ＳＡの値を量子化し、その量子化した値Ｓを選択部１２８及びフレーム化部１３０に出力する。また、量子化部１２４は、低周波計測部１２１から入力された音信号の長周期変化に対応する信号ＡＶの値を量子化し、その量子化した値Ａを選択部１２８及びフレーム化部１３０に出力する。

なお、量子化部１２２及び１２４における量子化手法は線形であってもよいし、対数的に量子化してもよい。また、量子化部１２２及び１２４からそれぞれ出力される信号Ｓ及び信号Ａは、後述するように、選択部１２８から適応量子化部１０３に出力される選択信号Ｚを選択するための信号となる。

選択部１２８は、適応量子化部１０３で差分値ｄ_ｎを量子化（符号化）する際に用いる関数の選択信号Ｚを、２つの量子化部１２２及び１２４からそれぞれ入力された信号Ｓ及びＡ（音信号の短周期変化及び長周期変化に対応する信号）に基づいて選択する。そして、選択部１２８は、得られた選択信号Ｚを適応量子化部１０３及び適応逆量子化部１０５に出力する。

フレーム化部１３０は、圧縮符号化部１０８から入力される圧縮符号化された信号Ｄ′_ｎ、量子化部１２２から入力される音信号の短周期変化に対応する信号Ｓ、及び、量子化部１２４から入力される音信号の長周期変化に対応する信号Ａを、所定の期間毎にフレーム化する。なお、フレーム化部１３０のより具体的な構成及び動作は、後で詳述する。

（２）ＡＤＰＣＭ符号化装置の動作
次に、本実施形態のＡＤＰＣＭ符号化装置１００における符号化処理の一連の動作を説明する。なお、ここでは、図２に示すように、サンプリングされた１６ビットＰＣＭ信号Ｘ_ｎが入力される例を説明する。

まず、ＡＤＰＣＭ符号化装置１００にＰＣＭ信号Ｘ_ｎが入力されると、予測器１０１（減算器１０２）は、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎと、予測器１０１内の遅延回路１０７から出力される１サンプル前の復号した値Ｙ_ｎ−１との差分値ｄ_ｎ（１６ビット）を算出する。次いで、予測器１０１（減算器１０２）は、算出した１６ビットの差分値ｄ_ｎを適応量子化部１０３に出力する。

次いで、適応量子化部１０３は、選択部１２８から入力された選択信号Ｚに基づいて、適応量子化に用いる関数を選択し、適応量子化率（適応量子化特性）を変化させる。そして、適応量子化部１０３は、選択された関数を用いて、入力された差分値ｄ_ｎを量子化して、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎに変換する。

ただし、この際、適応量子化部１０３では、１６ビットの差分値ｄ_ｎを例えば１〜８ビットの可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎに変換する。そして、適応量子化部１０３は、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを、圧縮符号化部１０８及び適応逆量子化部１０５に出力する。適応量子化部１０３では、このようにして、差分値ｄ_ｎを最適に適応量子化して、適応量子化された可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを出力する。

次いで、圧縮符号化部１０８は、適応量子化部１０３から入力されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを圧縮符号化し、その圧縮符号化した信号Ｄ′_ｎをフレーム化部１３０に出力する。また、この際、２つの量子化部１２２及び１２４は、それぞれ音信号の短周期変化に対応する信号Ｓ及び長周期変化に対応する信号Ａをフレーム化部１３０に出力する。上述した処理は、入力されるサンプリングされたＰＣＭ信号Ｘ_ｎに同期して行われる。

次いで、フレーム化部１３０は、一定数（一定期間分）の圧縮符号化された信号Ｄ′_ｎを、フレーム化して（一つのデータにまとめて）出力する。なお、この際、後述するように、フレーム化されたデータセットには、２つの量子化部１２２及び１２４から入力された信号Ｓ及び信号Ａも含ませる。また、フレーム化部１３０から出力されたデータは、例えば、図１に示す従来例のように、メモリに記憶してもよいし、送信機を用いて対応するＡＤＰＣＭ復号化装置の受信機に送信してもよい。

本実施形態では、上述のようにして、入力された音信号のＰＣＭ信号Ｘ_ｎに対して適応量子化及び圧縮符号化の処理を施す。

＜高周波計測部及び低周波計測部の構成及び動作＞
次に、図３を参照しながら、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１の構成及び動作について、詳細に説明する。

高周波計測部１２０は、図３に示すように、直列接続された１６個の遅延回路１１２（Ｄ_１〜Ｄ_１６）と、各遅延回路１１２の入出力差の絶対値を総和する演算器１１４（第１演算器）とを備える。演算器１１４は、各遅延回路１１２の入出力差の絶対値を算出する絶対値算出部１１３と、絶対値算出部１１３で算出された１６個の遅延回路１１２の入出力差の絶対値を総和する加算器１１５とで構成される。

上述のような構成の高周波計測部１２０に、短周期信号すなわち高周波信号が入力されると（ＰＣＭ信号Ｘ_ｎに高周波信号の成分を含まれている場合）、各遅延回路１１２の入力値と出力値との差分値（入出力差）が大きくなる。それゆえ、この場合には、演算器１１４で算出される１６個の遅延回路１１２の入出力差の絶対値を総和した値、すなわち、出力信号ＳＡの値は大きな値になる。

逆に、高周波計測部１２０に、長周期信号すなわち低周波信号を入力すると（ＰＣＭ信号Ｘ_ｎに高周波信号の成分が含まれない場合）、各遅延回路１１２の入出力間の差分値は小さくなる。この場合、演算器１１４から出力される信号ＳＡの値も小さくなる。

すなわち、本実施形態の高周波計測部１２０に、高周波信号が入力されると、高周波計測部１２０の出力信号ＳＡの値が大きくなり、低周波信号が入力されると、出力信号ＳＡが小さくなる。なお、本実施形態では、高周波計測部１２０から出力される信号ＳＡの値は正の値である。

低周波計測部１２１は、直列接続された１６個の遅延回路１１２と、演算器１１６（第２演算器）とを備える。なお、本実施形態では、図３に示すように、１６個の遅延回路１１２は、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１で共有される。なお、本発明はこれに限定されず、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１に対して、それぞれ別個に複数の遅延回路を設けてもよい。また、本実施形態では、遅延回路１１２の数を１６個としているが、本発明はこれに限定されず、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短周期変化及び長周期変化を検出できる数であれば、遅延回路１１２の数を任意に設定することができる。

演算器１１６は、１６個の遅延回路１１２のそれぞれから出力される信号を累算加算する累積部１１７と、累積部１１７からの出力値を遅延回路１１２の数（＝１６）で除算する除算部１１８と、該除算した値の絶対値を算出する絶対値算出部１１９とで構成される。演算器１１６をこのような構成にすることにより、演算器１１６では、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの一定時間の平均値を求めることができる。なお、本実施形態では、低周波計測部１２１から出力される信号ＡＶの値は正の値である。

上記構成の低周波計測部１２１において、除算部１１８の出力値は、１６個の遅延回路１１２から出力される１６の出力値の平均値となる。すなわち、絶対値算出部１１９から出力される信号ＡＶは、１６個の遅延回路１１２から出力される複数の出力値の平均値を正の値に変換したものとなる。

それゆえ、上記構成の低周波計測部１２１に、長周期（低周波）で且つ大きな振幅を有する信号が入力されると、各遅延回路１１２から出力される信号値は、略一様で且つ大きな値となるため、その平均値（出力信号ＡＶ）は大きな値になる。逆に、低周波計測部１２１に、短周期（高周波）で且つ大きな振幅を有する信号が入力されると、１６個の遅延回路１１２から出力される１６の信号値には、正の値と負の値とが混ざった状態となる。この場合、各遅延回路１１２から出力される信号値の平均値（出力信号ＡＶ）は小さな値になる。

すなわち、本実施形態の低周波計測部１２１に、低周波信号が入力されると、低周波計測部１２１から出力される信号ＡＶの値が大きくなり、高周波信号が入力されると信号ＡＶの値が小さくなる。

上述のようにして高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１からそれぞれ出力された信号ＳＡ及びＡＶの値（１６ビット）は、図２に示すように、それぞれ量子化部１２２及び１２４に入力される。量子化部１２２は、入力された１６ビットの信号ＳＡの値を３ビットに量子化して、その量子化された信号Ｓを選択部１２８に出力する。一方、量子化部１２４は、入力された１６ビットの信号ＡＶの値を３ビットに量子化して、その量子化された信号Ａを選択部１２８に出力する。

そして、上述のように、本実施形態のＡＤＰＣＭ符号化装置１００では、２つの量子化部１２２及び１２４からそれぞれ出力された信号Ｓ及びＡの値を組み合わせて、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの適応量子化時に用いる関数を選択する。すなわち、本実施形態では、実質的には、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１からそれぞれ出力される信号ＳＡ及びＡＶの値、すなわち、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短周期変化と長周期変化とを組み合わせて、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの適応量子化を行うことになる。

＜音信号の短周期変化及び長周期変化と適応量子化との関係＞
ここで、高周波計測部１２０及び低周波計測部１２１でそれぞれ算出された信号ＳＡ及びＡＶの値と、適応量子化特性との関係を、図面を参照しながら説明する。

まず、図４Ａ〜４Ｄに、高周波計測部１２０からの出力信号ＳＡの値及び低周波計測部１２１からの出力信号ＡＶの値と、実際の音信号の波形との関係を示す。

出力信号ＳＡの値が小さく（０付近の値）、出力信号ＡＶの値も小さい（０付近の値）場合には、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短期的変化及び長期的変化はともに小さい。それゆえ、この場合には、実際の音信号の波形は、図４Ａに示すように、振幅値が０付近の波形となり、波形の振幅変化も小さい。

出力信号ＳＡの値が大きく、出力信号ＡＶの値が小さい（０付近の値）場合には、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短期的変化が大きくなるので、実際の音信号の波形は、図４Ｂに示すように、ランダム波形となる。

また、出力信号ＳＡの値が小さく（０付近の値）、出力信号ＡＶの値が大きい場合には、ＰＣＭ信号Ｘ_ｎの短期的変化が小さく且つ長期的変化が大きくなる。それゆえ、この場合には、実際の音信号の波形は、図４Ｃに示すように、ゆっくりと振幅変動する波形となる。

さらに、出力信号ＳＡの値が大きく、出力信号ＡＶの値も大きい場合には、実際の音信号の波形は、図４Ｄに示すように、ゆっくりと振幅変動する波形に、ランダムに振幅変動する波形が重畳したものとなる。

本実施形態では、上述した短周期変化（信号ＳＡ）及び長周期変化（信号ＡＶ）と、実際の音信号の波形との関係とを考慮して、適応量子化部１０３で差分値ｄ_ｎを適応量子化する際に用いる関数を決定する。なお、実際には、以下に説明するように、信号ＳＡ及び信号ＡＶをそれぞれ量子化部１２２及び１２４で量子化した信号Ｓ及びＡに基づいて、適応量子化部１０３で差分値ｄ_ｎを適応量子化する際に用いる関数を決定する。

本実施形態の適応量子化部１０３では、図５Ａに示すように、入力信号ｘの値（横軸）に対して出力信号ｙの値（縦軸）が変化する６４個の関数を用意する。なお、図５Ａに示す６４個の関数は、いずれも、入力信号ｘの値に対する出力信号ｙの値の変化が原点に対して対称であり、正及び負の値の入力信号ｘに対してそれぞれ正及び負の値の出力信号ｙを出力する。

また、図５Ａ中の「Ｚ」は、信号Ｓ（音信号の短周期変化に対応する信号）及び信号Ａ（音信号の長周期変化に対応する信号）で決まる関数の選択信号の値（０〜６３）である。そして、選択信号Ｚの値と、適応量子化部１０３で選択される関数とが一対一に対応している。

例えば、図５Ａ中の選択信号Ｚ＝０に対応する関数は、入力信号ｘの絶対値が小さい場合、０付近の値であり且つ入力信号ｘの値の変化に対する出力信号ｙの変動量が小さい関数となる。また、選択信号Ｚ＝０に対応する関数では、入力信号ｘの絶対値が大きくなると、入力信号ｘの絶対値の変化に対する出力信号ｙの絶対値の変動量も大きくなる。

また、図５Ａ中の選択信号Ｚ＝６３に対応する関数は、選択信号Ｚ＝０に対応する関数とは逆に、入力信号ｘの絶対値が小さい場合、入力信号ｘの絶対値の変化に対して出力信号ｙの絶対値の変動量が大きくなる。また、選択信号Ｚ＝６３に対応する関数では、入力信号ｘの絶対値が大きくなると、入力信号ｘの絶対値の変化に対して、出力信号ｙの絶対値の変動量は小さくなる。

さらに、図５Ａ中の選択信号Ｚ＝３２に対応する関数は、選択信号Ｚ＝０に対応する関数と選択信号Ｚ＝６３に対応する関数との中間の関数であり、この関数では、入力信号ｘに対する出力信号ｙの変化は直線的となり、入力信号ｘの値と出力信号ｙの値とは同じ値になる。

図５Ｂに示すテーブルは、量子化部１２２及び１２４からそれぞれ出力される３ビットの信号Ｓの値（０〜７）及び信号Ａの値（０〜７）と、その両者の組み合わせにより選択される選択信号Ｚの値（０〜６４）との関係を示す表である。このテーブルデータは、選択部１２８に記憶され、選択部１２８が、入力された信号Ｓ及びＡに基づいて選択信号Ｚを選択して出力する際に用いられる。

例えば、信号Ｓ及びＡの組み合わせ［Ｓ，Ａ］＝［３，１］の場合には、選択信号Ｚの値は「２４」となり、適応量子化部１０３では、選択信号Ｚ＝２４に対応する関数が用いられる。なお、図５Ｂのテーブルに示す選択信号Ｚの選択例では、図５Ａに示す選択信号Ｚ＝０〜６３のうち、選択信号Ｚ＝４〜６０を選択する例を示すが、本発明はこれに限定されず、別の選択例を適用することも可能である。

図５Ｂに示す選択信号Ｚの選択例では、信号Ａの値が一定の場合、ＰＣＭ信号（音信号）の短周期変化に対応する信号Ｓの値が大きくなると、選択信号Ｚのより小さな値の関数が選択される。この場合、選択された関数では、入力信号ｘの絶対値が大きい領域で関数の傾きが大きくなるので、入力信号ｘの絶対値が大きい領域において拡張された出力信号ｙが得られる。

一方、図５Ｂに示す選択信号Ｚの選択例において、信号Ｓの値が一定の場合、ＰＣＭ信号（音信号）の長周期変化に対応する信号Ａの値が大きくなると、選択信号Ｚのより大きな値の関数が選択される。この場合、選択された関数では、入力信号ｘの絶対値が小さい領域で関数の傾きが大きくなるので、入力信号ｘの絶対値が小さい領域において拡張された出力信号ｙが得られる。

また、図５Ｂに示す選択信号Ｚの選択例において、信号Ｓ及び信号Ａの値が同じである場合には、選択信号Ｚ＝３２の関数、すなわち、入力信号ｘの値と出力信号ｙの値とが同じになる関数が選択される。

＜適応量子化部＞
次に、適応量子化部１０３のより詳細な構成を、図６を用いて説明する。適応量子化部１０３は、図６に示すように、関数演算部１０３−１と、量子化部１０３−２とを備える。

関数演算部１０３−１は、選択部１２８から入力される選択信号Ｚの値に対応する関数を用いて、予測器１０１から入力された差分値ｄ_ｎ（ｄ_Ｎ ^１：Ｎ＝０〜１５）に対して所定の演算を施す。そして、関数演算部１０３−１は、演算した差分値ｄ_Ｎ ^２を量子化部１０３−２に出力する。

量子化部１０３−２は、関数演算部１０３−１から入力される所定の演算が施された差分値ｄ_Ｎ ^２を量子化する。そして、量子化された差分値ｄ_Ｋ ^３（Ｋ＝０〜７）が圧縮符号化部１０８に出力する。

次に、適応量子化部１０３における適応量子化処理の内容をより具体的に説明する。ここでは、予測器１０１から入力された差分値ｄ_ｎが１６ビットのデータ列（ｄ_０ ^１〜ｄ_１５ ^１）である例を説明する。

まず、関数演算部１０３−１は、選択信号Ｚに基づいて選択された関数を用いて、予測器１０１から入力された１６ビットの差分値ｄ_ｎ（ｄ_Ｎ ^１：Ｎ＝０〜１５）に対して所定の演算処理を施す。そして、関数演算部１０３−１は、演算して得られた１６ビットの差分値ｄ_Ｎ ^２を量子化部１０３−２に出力する。

次いで、量子化部１０３−２は、入力された１６ビットの差分値ｄ_Ｎ ^２を、例えば下位８インデックス分のビット情報を「０」に固定した１６ビットレジスタに上書きする。次いで、量子化部１０３−２は、その上書きされた１６ビットの情報のうち、「０」に固定された下位８インデックス分のビット情報を取り去る。そして、量子化部１０３−２は、残りの上位８インデックス分のビット情報（ｄ_０ ^３〜ｄ_７ ^３）を圧縮符号化部１０８に出力する。ただし、この際、全てのビット情報が「０」の場合、量子化部１０３−２は、１ビットの「０」を出力する。

適応量子化部１０３では、上述のようにして、予測器１０１から入力された１６ビットの差分値ｄ_ｎを量子化して、１〜８ビットの可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを出力する。そして、この後、適応量子化部１０３から出力されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎは、圧縮符号化部１０８で圧縮符号化され、その圧縮符号化された信号Ｄ′_ｎがフレーム化部１３０に出力される。

上述した適応量子化部１０３における量子化処理は、ＡＤＰＣＭ符号化装置１００に入力されるサンプリングされたＰＣＭ信号Ｘ_ｎのサンプリング周期に同期して行われる。また、圧縮符号化部１０８における圧縮符号化処理もＰＣＭ信号Ｘ_ｎのサンプリング周期に同期して行われ、圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎは、サンプリングされたＰＣＭ信号Ｘ_ｎ毎に出力される。

＜フレーム化部＞
次に、フレーム化部１３０における具体的な処理を、図７を用いて説明する。本実施形態では、上述のように、適応量子化され且つ圧縮符号化された信号Ｄ′_ｎは、フレーム化部１３０において、一定期間毎にまとめて（フレーム化して）出力される。図７に示す例では、３０秒の音響信号が入力され、且つ、圧縮符号化された信号Ｄ′_ｎを１００ｍ秒毎にフレーム化して出力する例を説明する。

３０秒の音響信号が入力された場合には、図７に示すように、圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを含む１００ｍ秒分のフレームデータ１５０が３００個出力される。

各フレームデータ１５０は、ヘッダ部１５１と、Ｓ信号部１５２及びＡ信号部１５３と、信号部１５４とで構成される。なお、ヘッダ部１５１には、２５個の１が連続して記憶される。また、信号部１５４には、１００ｍ秒分の入力信号に対する圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎ（サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのときは４４１０個の信号）が記憶される。

さらに、Ｓ信号部１５２及びＡ信号部１５３には、１００ｍ秒間のＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを得る際に適用された関数を指定するための信号Ｓ及び信号Ａ（各３ビット）の情報がそれぞれ記憶される。本実施形態では、ＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎをフレーム化して出力する場合、フレーム化される信号の個数分に対応する期間（図７に示す例では１００ｍ秒）は、同じ関数を用いて入力信号を変換（適応量子化）するものとする。すなわち、適応量子化部１０３で用いる関数は、フレーム化される信号の個数毎（フレーム毎）に更新される。このようにして、多数の圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎをフレーム化することにより、圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎ毎に、関数を選択するための情報を出力する必要がなくなる。

本実施形態では、フレーム化部１３０において、１００ｍ秒毎に圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎをフレーム化する場合を説明したが、フレーム化の期間（フレーム化するＡＤＰＣＭ値の数）は、これに限られるものではない。

＜ＡＤＰＣＭ復号化装置＞
次に、本発明の一実施形態に係るＡＤＰＣＭ復号化装置２００の構成及び動作を、図８を用いて説明する。

（１）ＡＤＰＣＭ復号化装置の構成
ＡＤＰＣＭ復号化装置２００は、デフレーム化部２０２と、圧縮復号化部２３０と、適応逆量子化部２４０と、加算回路２５２と、遅延回路２５４と、２つのレジスタ２１２及び２１４と、選択部２２０とを備える。

デフレーム化部２０２は、入力されたフレームデータのヘッド部の情報を読み出してフレームを認識する。また、デフレーム化部２０２は、フレーム内のＳ信号部及びＡ信号部の情報を読み出す。さらに、デフレーム化部２０２は、フレーム内の信号部に記憶された圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを読み出す。

圧縮復号化部２３０は、入力された圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを復号する。また、適応逆量子化部２４０は、圧縮復号化部２３０で復号されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを逆量子化して、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを対応する差分値ｑ_ｎに変換する。

加算回路２５２は、適応逆量子化部２４０から入力される差分値ｑ_ｎと、遅延回路２５４から入力される１サンプル前の復号信号値Ｙ_ｎ−１とを加算して、差分値ｑ_ｎに対応する復号信号値Ｙ_ｎを算出する。

２つのレジスタ２１２及び２１４は、入力された信号Ｓ及びＡの情報を選択部２２０に出力するとともに、１フレーム（１００ｍ秒）間、その情報を保持する。そして、選択部２２０は、入力された信号Ｓ及びＡの情報に基づいて、適応逆量子化部２４０で使用する関数を選択するための選択信号を算出する。

（２）ＡＤＰＣＭ復号化装置の動作
次に、本実施形態のＡＤＰＣＭ復号化装置２００における復号化処理の一連の動作を説明する。まず、ＡＤＰＣＭ復号化装置２００にフレーム化され且つ圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎが入力されると、デフレーム化部２０２は、ヘッド部の情報を読み出してフレームを認識する。

次いで、デフレーム化部２０２は、３ビットのＳ信号部及びＡ信号部の情報、並びに、１〜８ビットの圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを読み出す。そして、デフレーム化部２０２は、読み出したＳ信号部及びＡ信号部の３ビット情報をレジスタ２１２及び２１４を介して選択部２２０に出力する。また、それと同時に、デフレーム化部２０２は、読み出した圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを圧縮復号化部２３０に出力する。

次いで、選択部２２０は、入力された信号Ｓ及びＡの情報に基づいて、適応逆量子化部２４０で使用する関数を決定する選択信号Ｚを算出し、その選択信号Ｚを適応逆量子化部２４０に出力する。なお、適応逆量子化部２４０で用いる関数は、ＡＤＰＣＭ符号化装置で符号化に用いた関数の逆関数である。

また、圧縮復号化部２３０は、圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを復号して、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを生成し、その生成信号を適応逆量子化部２４０に出力する。

次いで、適応逆量子化部２４０は、復号されたＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを符号化する際に用いた関数の逆関数を用いて、対応する差分値ｑ_ｎを生成する。次いで、適応逆量子化部２４０は、生成した差分値ｑ_ｎを加算回路２５２に出力する。なお、適応逆量子化部２４０内の構成及びその動作は、図６で説明した適応量子化部１０３と逆の動作を行う構成であるので、ここでは説明を省略する。

そして、加算回路２５２は、復号された差分値ｑ_ｎと、遅延回路２５４から入力される１サンプル前の復号した信号値Ｙ_ｎ−１とを加算して、ＰＣＭ符号Ｙ_ｎを算出し、そのＰＣＭ符号Ｙ_ｎを出力する。

本実施形態のＡＤＰＣＭ復号化装置２００では、上述のようにして、フレーム化され且つ圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ値Ｄ′_ｎを復号して、ＰＣＭ符号Ｙ_ｎを得る。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを圧縮符号化した後にフレーム化処理を行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、適応量子化を行う際、本実施形態のように可変長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを出力するのではなく、固定長のＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを出力するように構成すれば、ＡＤＰＣＭ値Ｄ_ｎを直接フレーム化することができる。

また、必ずしも出力信号をフレーム化処理する必要はなく、ＡＤＰＣＭ適応符号化装置からＡＤＰＣＭ適応復号化装置に対して、適応量子化時に用いる関数を選択するためのデータ（選択信号Ｚ）を同期して送ってもよい。

１００…ＡＤＰＣＭ符号化装置、１０１…予測器、１０２…減算器、１０３…適応量子化部、１０５，２４０…適応逆量子化部、１０６，２５２…加算器、１０７，１１２，２５４…遅延回路、１０８…圧縮符号化部、１１４，１１６…演算器、１２０…高周波計測部、１２１…低周波計測部、１２２，１２４…量子化部、１２８，２２０…選択部、１３０…フレーム化部、２００…ＡＤＰＣＭ復号化装置、２０２…デフレーム化部、２１２，２１４…レジスタ、２３０…圧縮復号化部

【０００４】
る例を説明したが、ＡＤＰＣＭ値を、例えば、送信機及び受信機に対する入出力信号とすることもできる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［００１８］
［特許文献１］特開２００８−４６４０５号公報
［非特許文献］
［００１９］
［非特許文献１］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｋｉ．ｃｏｍ／ｊｐ／ｒｄ／ｓｓ／ａｄｐｃｍ．ｈｔｍｌ．「ＡＤＰＣＭ音声符号化技術」
［非特許文献２］植松智彦，「文書データ圧縮アルゴリズム入門」，ＣＱ出版社，１９９４年１０月１５日出版
［発明の概要］
［発明が解決しようとする課題］
［００２０］
上述のように、従来、音の質をなるべく落とすことなく、データ量を圧縮するための技術としてＡＤＰＣＭが使用されている。
［００２１］
本発明は、圧縮率を従来のＡＤＰＣＭよりさらに高めるとともに、音の質の劣化を防ぐことができるＡＤＰＣＭ符号化装置及びＡＤＰＣＭ復号化装置を提供することである。
［課題を解決するための手段］
［００２２］
上記目的を達成するために、本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置は、サンプリングされたＰＣＭ信号を入力して、該ＰＣＭ信号の所定時刻の信号値と、該信号値の１サンプル前の復号信号値との差分値を求めてＡＤＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ符号化装置であって、前記ＰＣＭ信号の短周期の変化を表す第１信号を検出する高周波計測部と、前記ＰＣＭ信号の長周期の変化を表す第２信号を検出する低周波計測部と、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、適応量子化特性を変化させるための関数を選択し、該選択された関数を用いて前記差分値を量子化してＡＤＰＣＭ値に変換する適応量子化部と、前記ＡＤＰＣＭ値を適応逆量子化して、前記復号信号値を得る適応逆量子化部とを備える。

【０００５】
［００２３］
［００２４］
［００２５］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記適応量子化部は、前記選択した関数により所定の演算が施された前記差分値を上書きする複数のレジスタからなる量子化部を有し、該複数のレジスタのうち、一部のレジスタが０値で固定されており、前記０値に固定されたレジスタに対応するビットを削除して前記差分値を量子化してもよい。
［００２６］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記高周波計測部は、直列接続された複数の遅延回路と、該複数の遅延回路のそれぞれの入力値及び出力値の差の絶対値を全て加算する第１演算器とを有し、前記低周波計測部は、前記直列接続された遅延回路と、前記複数の遅延回路のそれぞれの出力を全て加算し、該加算した値を前記遅延回路の個数で除算する第２演算器とを有し、前記直列接続された複数の遅延回路が、前記高周波計測部及び前記低周波計測部で共有されていてもよい。
［００２７］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記高周波計測部及び低周波計測部の出力側にそれぞれ接続され、前記第１信号及び前記第２信号の値をそれぞれ量子化する第１及び第２量子化部を備え、前記適応量子化部は、前記第１及び第２量子化部からそれぞれ出力される量子化された前記第１信号及び前記第２信号の値に基づいて、前記差分値に対する前記適応量子化特性を変化させてもよい。
［００２８］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記適応量子化部から出力される前記ＡＤＰＣＭ信号を圧縮符号化する圧縮符号化部を備えていてもよい。
［００２９］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、さらに、前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号をフレーム化するフレーム化部を備えていてもよい。

【０００６】
［００３０］
本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置では、前記フレーム化部は、一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、及び、前記一定期間分における前記第１及び第２信号に対応する信号をフレーム化してもよい。
［００３１］
また、上記目的を達成するために、本発明のＡＤＰＣＭ復号化装置は、圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号を含む入力信号からＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ復号化装置であって、前記入力信号が、一定期間分の前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、並びに、前記一定期間分における前記ＡＤＰＣＭ信号を得る際に用いた適応量子化特性の変化を特定するための前記ＰＣＭ信号の短周期の変化を表す第１信号及び前記ＰＣＭ信号の長周期の変化を表す第２信号をフレーム化した信号であり、該フレーム化された信号をデフレーム化して、前記圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号並びに前記第１及び第２信号を読み出すデフレーム化部と、前記圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号を復号し、該復号したＡＤＰＣＭ信号を出力する圧縮復号化部と、前記第１及び第２信号に基づいて前記適応量子化特性を選択するための選択信号を算出する選択部と、前記選択信号に基づいて、前記適応量子化特性を変化させるための関数の逆関数を選択し、該選択した逆関数を用いて前記復号したＡＤＰＣＭ信号を逆量子化して対応する差分値に変換する適応逆量子化部と、前記差分値と、１サンプル前の復号信号値とを加算して前記差分値に対応する復号信号値を算出し、該算出した復号信号値を前記ＰＣＭ信号として出力する加算部とを備える。
［００３２］
［００３３］
［発明の効果］
［００３４］
上述の本発明のＡＤＰＣＭ符号化装置及び復号化装置を用いることで、圧縮率の向上及び良質の再生音響を実現することができる。

Claims (12)

1. サンプリングされたＰＣＭ信号を入力して、ＡＤＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ符号化装置であって、
   入力された前記ＰＣＭ信号の所定時刻の信号値と、該信号値の１サンプル前の復号信号値との差分値を求める加算部と、
   前記ＰＣＭ信号の短周期の変化を表す第１信号を検出する高周波計測部と、
   前記ＰＣＭ信号の長周期の変化を表す第２信号を検出する低周波計測部と、
   前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記差分値に対する適応量子化特性を変化させて、前記差分値をＡＤＰＣＭ値に変換する適応量子化部と、
   前記ＡＤＰＣＭ値を適応逆量子化して、前記復号信号値を得る適応逆量子化部と
   を備えるＡＤＰＣＭ符号化装置。
2. 請求項１に記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   前記適応量子化部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記適応量子化特性を変化させるための関数を選択し、該選択された関数を用いて前記差分値を量子化する
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
3. 請求項２に記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   前記適応量子化部は、前記第１信号及び前記第２信号の組み合わせに基づいて、記適応量子化特性を変化させるための前記関数を選択する
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
4. 請求項２又は３に記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   前記適応量子化部は、前記選択した関数により所定の演算が施された前記差分値を上書きする複数のレジスタからなる量子化部を有し、該複数のレジスタのうち、一部のレジスタが０値で固定されており、前記０値に固定されたレジスタに対応するビットを削除して前記差分値を量子化する
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   前記高周波計測部は、直列接続された複数の遅延回路と、該複数の遅延回路のそれぞれの入力値及び出力値の差の絶対値を全て加算する第１演算器とを有し、
   前記低周波計測部は、前記直列接続された遅延回路と、前記複数の遅延回路のそれぞれの出力を全て加算し、該加算した値を前記遅延回路の個数で除算する第２演算器とを有し、
   前記直列接続された複数の遅延回路が、前記高周波計測部及び前記低周波計測部で共有されている
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
6. 請求項５に記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   さらに、前記高周波計測部及び低周波計測部の出力側にそれぞれ接続され、前記第１信号及び前記第２信号の値をそれぞれ量子化する第１及び第２量子化部を備え、
   前記適応量子化部は、前記第１及び第２量子化部からそれぞれ出力される量子化された前記第１信号及び前記第２信号の値に基づいて、前記差分値に対する前記適応量子化特性を変化させる
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   さらに、前記適応量子化部から出力される前記ＡＤＰＣＭ信号を圧縮符号化する圧縮符号化部を備える
   ＡＤＰＣＭ符号化装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   さらに、前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号をフレーム化するフレーム化部を備える
   ＡＤＰＣＭ符号化装置。
9. 請求項８に記載のＡＤＰＣＭ符号化装置において、
   前記フレーム化部は、一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、及び、前記一定期間分における前記第１及び第２信号に対応する信号をフレーム化する
   ことを特徴とするＡＤＰＣＭ符号化装置。
10. ＡＤＰＣＭ信号を入力して、ＰＣＭ信号を得るＡＤＰＣＭ復号化装置であって、
    入力される前記ＡＤＰＣＭ信号を得る際に用いた適応量子化特性の変化を特定するための信号に基づいて、前記ＡＤＰＣＭ信号の所定時刻の信号値に対する適応逆量子化特性を変化させて、前記信号値を差分値に変換する適応逆量子化部と、
    前記差分値と、１サンプル前の復号信号値とを加算して前記所定時刻の復号信号値を得る加算部と
    を備えるＡＤＰＣＭ復号化装置。
11. 請求項１０に記載したＡＤＰＣＭ復号化装置であって、
    さらに、入力される前記ＡＤＰＣＭ信号が圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号であり、該圧縮符号化されたＡＤＰＣＭ信号を復号し、該復号したＡＤＰＣＭ信号を前記適応逆量子化部に出力する圧縮復号化部を備える
    ＡＤＰＣＭ復号化装置。
12. 請求項１０又は１１に記載のＡＤＰＣＭ復号化装置であって、
    さらに、入力される前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号が、一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号、及び、前記一定期間分における前記適応量子化特性の変化を特定するための信号をフレーム化した信号であり、該フレーム化された信号をデフレーム化するデフレーム化部を備え、
    前記デフレーム化部は、前記一定期間分の前記ＡＤＰＣＭ信号又は前記圧縮符号化したＡＤＰＣＭ信号を読み出すとともに、前記一定期間分の前記適応量子化特性の変化を特定するための前記信号を読み出す
    ことを特徴とするＡＤＰＣＭ復号化装置。

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