KR101762205B1 - 부호화 방법, 부호화 장치, 프로그램 및 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열의 샘플열의 각 샘플을 갱신 전의 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화 하여 얻어지는 부호의 비트수 또는 추정 비트수와, 소정의 배분 비트수(B)의 차가 클수록, 갱신 전의 이득과 갱신 후의 이득의 차가 커지도록 이득의 값을 갱신하고, 얻어진 이득에 대응하는 이득 부호와, 샘플열의 각 샘플을 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화 하여 얻어지는 정수 신호 부호를 얻는다.
Description
본 발명은 음향 신호의 부호화 기술에 관한 것이다. 특히, 음향 신호에 유래하는 샘플열을 이득으로 제산하여 얻어지는 계열의 부호화 기술에 관한 것이다.
저비트(예를 들면, 10kbit/s∼20kbit/s 정도)의 음성 신호나 음향 신호의 부호화 방법으로서, DFT(이산 푸리에 변환)나 MDCT(변형 이산 코사인 변환) 등의 직교 변환 계수에 대한 적응 부호화가 알려져 있다. 예를 들면, 비특허문헌 1의 표준규격 기술인 AMR-WB+(Extended Adaptive Multi-Rate Wideband)는 TCX(transform coded excitation: 변환 부호화 여진) 부호화 모드를 갖는다. TCX 부호화에서는, 프레임마다 주어진 총 비트수에서의 부호화를 행할 수 있도록, 주파수 영역의 음향 디지털 신호 계열을 파워 스펙트럼 포락 계수열에 의해 정규화하여 얻어지는 계수열에 대하여, 계수열 중의 각 계수를 이득으로 제산하여 얻어지는 계열을 소정의 비트수로 부호화 할 수 있도록 이득을 결정한다.
<TCX 부호화 장치(1000)>
종래의 TCX 부호화의 부호화 장치(1000)의 구성예를 도 1에 나타낸다. 이하, 도 1의 각 부에 대하여 설명한다.
<주파수 영역 변환부(1001)>
주파수 영역 변환부(1001)는 소정의 시간 구간인 프레임 단위에서, 입력된 음향 디지털 신호를 주파수 영역의 N점의 MDCT 계수열(X(1),···, X(N))로 변환하여 출력한다. 단 N은 양의 정수이다.
<파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(1002)>
파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(1002)는 프레임 단위의 음향 디지털 신호 에 대한 선형 예측 분석을 행하여 선형 예측 계수를 구하고, 그 선형 예측 계수를 사용하여 N점의 음향 디지털 신호의 파워 스펙트럼 포락 계수열(W(1),···, W(N))을 얻어 출력한다.
<가중 포락 정규화부(1003)>
가중 포락 정규화부(1003)는, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(1002)가 얻은 파워 스펙트럼 포락 계수열을 사용하여, 주파수 영역 변환부(1001)가 얻은 MDCT 계수열의 각 계수를 정규화하고, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))을 출력한다. 여기에서는 청각적으로 변형이 작아지는 양자화의 실현을 위해, 가중 포락 정규화부(1003)는, 파워 스펙트럼 포락을 약해지게 한 가중 파워 스펙트럼 포락 계수열을 사용하여, 프레임 단위로 MDCT 계수열의 각 계수를 정규화한다. 이 결과, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))은 입력된 MDCT 계수열 정도의 큰 진폭의 경사나 진폭의 요철을 갖지 않지만, 음향 디지털 신호의 파워 스펙트럼 포락 계수열과 유사한 대소 관계를 갖는 것, 즉 낮은 주파수에 대응하는 계수측의 영역에 약간 큰 진폭을 갖고, 피치 주기에 기인하는 미세 구조를 갖는 것으로 된다.
<초기화부(1004)>
초기화부(1004)는 이득(글로벌 게인)(g)의 초기값을 설정한다. 이득의 초기값은 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))의 에너지와 가변길이 부호화부(1006)가 출력하는 부호에 미리 배분된 비트수 등으로 정할 수 있다. 이하, 가변길이 부호화부(1006)가 출력하는 부호에 미리 배분된 비트수를 배분 비트수(B)라고 부른다. 또한 초기화부는 이득의 갱신 횟수의 초기값으로서 0을 설정한다.
<이득 갱신 루프 처리부(1130)>
이득 갱신 루프 처리부(1130)는 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N)) 중의 각 계수를 이득으로 제산(除算)하여 얻어지는 계열을 소정의 비트수로 부호화 할 수 있도록 이득을 결정하고, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N)) 중의 각 계수를 결정한 이득으로 제산하여 얻어지는 계열을 가변길이 부호화하여 얻은 정수 신호 부호와, 결정한 이득을 부호화하여 얻은 이득 부호를 출력한다.
이득 갱신 루프 처리부(1130)는 양자화부(1005)와, 가변길이 부호화부(1006)와, 판정부(1007)와, 이득 확대 갱신부(1131)와, 이득 축소 갱신부(1132)와, 버림부(1016)와, 이득 부호화부(1017)를 갖는다.
<양자화부(1005)>
양자화부(1005)는 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))의 각 계수를 이득(g)으로 나누어 얻어지는 값을 양자화하고, 정수값에 의한 계열인 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 얻어 출력한다.
<가변길이 부호화부(1006)>
가변길이 부호화부(1006)는 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 가변길이 부호화하여 부호를 얻어 출력한다. 이 부호를 정수 신호 부호라고 부른다. 이 가변길이 부호화에는, 예를 들면, 양자화 정규화된 계수계열 중의 복수의 계수를 정리하여 부호화하는 방법을 사용한다. 또한 가변길이 부호화부(1006)는 가변길이 부호화에서 얻은 정수 신호 부호의 비트수를 계측한다. 이하에서는, 이 비트수를 소비 비트수(c)라고 부른다.
<판정부(1007)>
판정부(1007)는, 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는, 이득, 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만인 경우에는, 가변길이 부호화부(1006)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는 이득 확대 갱신부(1131)가, 가변길이 부호화부(1006)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부(1132)가 다음 처리를 행하도록 제어한다. 또한, 소비 비트수(c)와 배분 비트수(B)가 동일할 때는, 이번 이득의 값이 최적의 값인 것을 의미하므로, 이득, 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
<이득 확대 갱신부(1131)>
이득 확대 갱신부(1131)는 금회의 이득(g)의 값보다도 큰 값(g'＞g)을 새로운 이득으로서 설정한다. 이득 확대 갱신부(1131)는 이득 하한 설정부(1008)와, 제 1 분기부(1009)와, 제 1 이득 갱신부(1010)와, 이득 확대부(1011)를 갖는다.
<이득 하한 설정부(1008)>
이득 하한 설정부(1008)는 금회의 이득(g)의 값을 이득의 하한값(gmin)으로서 설정한다(gmin←g). 이 이득의 하한값(gmin)은 적어도 이득의 값은 이것 이상이어야 하는 것을 의미한다.
<제 1 분기부(1009)>
이득 하한 설정부(1008)에서 이득의 하한값(gmin)이 설정된 경우, 제 1 분기부(1009)는 이득의 상한값(gmax)이 이미 설정되어 있는 경우에는 제 1 이득 갱신부(1010)가, 그렇지 않은 경우에는 이득 확대부(1011)가 다음 처리를 행하도록 제어한다.
<제 1 이득 갱신부(1010)>
제 1 이득 갱신부(1010)는, 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값과 이득의 상한값(gmax)의 평균값을 새롭게 이득(g)의 값으로서 설정한다(g←(g+gmax)/2). 이것은 최적의 이득의 값은 금회의 이득(g)의 값과 이득의 상한값(gmax) 사이에 존재하기 때문이다. 금회의 이득(g)의 값은 이득의 하한값(gmin)으로서 설정되어 있으므로, 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새롭게 이득(g)의 값으로서 설정한다고도 할 수 있다(g←(gmax+gmin)/2). 그 후에 양자화부(1005)의 처리로 되돌아온다.
<이득 확대부(1011)>
이득 확대부(1011)는 금회의 이득(g)의 값보다 큰 값을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다. 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값에 미리 정한 값인 이득 변경량(Δg)을 가산한 것을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다(g←g+Δg). 또한, 예를 들면, 이득의 상한값(gmax)이 설정되지 않고, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 상태가 복수회 계속되고 있는 경우에는, 미리 정한 값보다 큰 값을 이득 변경량(Δg)으로서 사용한다. 그 후에 양자화부(1005)의 처리로 되돌아온다.
<이득 축소 갱신부(1132)>
이득 축소 갱신부(1132)는 금회의 이득(g)의 값보다도 작은 값(g'＜g)을 새로운 이득으로서 설정한다. 이득 축소 갱신부(1132)는 이득 상한 설정부(1012)와, 제 2 분기부(1013)와, 제 2 이득 갱신부(1014)와, 이득 축소부(1015)를 갖는다.
<이득 상한 설정부(1012)>
이득 상한 설정부(1012)는 금회의 이득(g)의 값을 이득의 상한값(gmax)으로 설정한다(gmax←g). 이 이득의 상한값(gmax)은 적어도 이득의 값은 이것 이하이어야 하는 것을 의미한다.
<제 2 분기부(1013)>
이득 상한 설정부(1012)에서 이득의 상한값(gmax)이 설정된 경우, 제 2 분기부(1013)는 이득의 하한값(gmin)이 이미 설정되어 있는 경우에는 제 2 이득 갱신부(1014)가, 그렇지 않은 경우에는 이득 축소부(1015)가 다음 처리를 행하도록 제어한다.
<제 2 이득 갱신부(1014)>
제 2 이득 갱신부(1014)는, 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다(g←(g+gmin)/2). 이것은 최적의 이득의 값은 금회의 이득(g)의 값과 이득의 하한값(gmin) 사이에 존재하기 때문이다. 금회의 이득(g)의 값은 이득의 상한값(gmax)으로서 설정되어 있으므로, 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새롭게 이득(g)의 값으로서 설정한다고도 할 수 있다(g←(gmax+gmin)/2). 그 후에 양자화부(1005)의 처리로 되돌아온다.
<이득 축소부(1015)>
이득 축소부(1015)는 금회의 이득(g)의 값보다 작은 값을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다. 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값으로부터 미리 정한 값인 이득 변경량(Δg)을 감산한 것을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다(g←g-Δg). 또한, 예를 들면, 이득의 하한값(gmin)이 설정되지 않고, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 상태가 복수회 계속되고 있는 경우에는, 미리 정한 값보다 큰 값을 이득 변경량(Δg)으로서 사용한다. 그 후에 양자화부(1005)의 처리로 되돌아온다.
<버림부(1016)>
버림부(1016)는 판정부(1007)가 출력한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 판정부(1007)가 출력한 정수 신호 부호 중, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)를 상회하는 분만큼의 부호를, 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호로부터 제거한 것을 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다. 즉 버림부(1016)는 소비 비트수(c)의 배분 비트수(B)에 대한 상회분(c-B)에 대응하는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호를 정수 신호 부호로부터 제거함으로써 얻어지는, 나머지의 부호를 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다.
<이득 부호화부(1017)>
판정부(1007)가 출력한 이득을 소정의 비트수로 부호화하여 이득 부호를 얻고, 출력한다.
3rd Generation Partnership Project(3GPP), Technical Specification(TS) 26.290, "Extended Adaptive Multi-Rate-Wideband(AMR-WB+) codec; Transcoding functions", Version 10.0.0(2011-03)
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
종래의 부호화 장치(1000)의 이득 확대부(1011)에서는, 이득(g)의 값에 소정의 값인 이득 변경량(Δg)을 가산한 것을 새로운 이득(g)의 값으로 함으로써 고정적으로 이득의 값을 확대하고 있었다.
이득의 상한값이 설정되지 않고, 이득 확대부(1011)의 처리가 복수회 필요한 경우에는 이득의 초기값이 극에 지나치게 작았을 가능성이 있으므로, 이득 변경량(Δg)을 소정의 값보다 크게 하여, 이득의 상한값에 도달할 수 있는 확률을 높이지 않을 수 없지만, 이것에 의해 적정한 이득을 대폭 초과한 값을 새로운 이득의 값으로서 설정해 버리는 일도 있어, 수렴에 횟수(回數)가 필요하여, 소정의 횟수로 적절한 이득의 값을 구할 수 없는 경우가 있었다.
마찬가지로, 종래의 부호화 장치(1000)의 이득 축소부(1015)에서는, 이득(g)의 값으로부터 소정의 값인 이득 변경량(Δg)을 감산한 것을 새로운 이득(g)의 값으로 함으로써, 고정적으로 이득의 값을 축소하고 있었다.
이득의 하한값이 설정되지 않고, 이득 축소부(1015)의 처리가 복수회 필요하게 되는 경우에는 이득의 초기값이 극히 지나치게 컸을 가능성이 있으므로, 이득 변경량(Δg)을 소정의 값보다 크게 하여, 이득의 하한값에 도달할 수 있는 확률을 높이지 않을 수 없지만, 이것에 의해 적정한 이득을 대폭 초과한 값을 새로운 이득의 값으로서 설정해 버리는 경우도 있어, 수렴에 횟수가 필요하여, 소정의 횟수로 적절한 이득의 값을 구할 수 없는 경우가 있었다.
소정의 횟수로 구해진 이득의 값이 지나치게 작은 경우에는, 가변길이 부호화에 의해 얻어진 부호의 비트수가 배분 비트보다 크기 때문에, 가변길이 부호화에 의해 얻어진 부호의 일부밖에 정수 신호 부호로 할 수 없어, 고역(高域)의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호가 부호화 장치로부터 출력되지 않고, 복호 장치에도 전해지지 않기 때문에, 복호 장치에서는 고역의 계수를 0으로 하여 복호 신호를 얻지 않으면 안되는 등에 의해, 복호 신호의 변형이 커지게 된다고 하는 문제가 있다. 소정의 횟수로 정해진 이득의 값이 지나치게 큰 경우에는, 정수 신호 부호의 비트수가 배분 비트보다 적기 때문에, 충분한 음향 신호의 품질을 얻을 수 없는 문제가 있다.
소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열의 샘플열의 각 샘플을 갱신 전의 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화하여 얻어지는 부호의 비트수 또는 추정 비트수와 소정의 배분 비트수(B)의 차가 클수록, 갱신 전의 이득과 갱신 후의 이득과의 차가 커지도록 이득의 값을 갱신하고, 얻어진 이득에 대응하는 이득 부호와, 샘플열의 각 샘플을 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화하여 얻어지는 정수 신호 부호를 얻는다.
본 발명의 부호화에 의하면, 이득의 값의 적절한 값으로의 수렴을 빠르게 함으로써, 종래기술보다도 가변길이 부호화에 의해 얻어지는 부호의 비트수를 배분 비트에 근접시키는 것이 가능하게 되어, 종래기술보다도 고품질의 부호화를 행하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 2는 제 1 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 3은 제 1 실시형태의 변형예의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 4는 제 2 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 5는 제 2 실시형태의 변형예의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 6은 제 3 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 2는 제 1 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 3은 제 1 실시형태의 변형예의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 4는 제 2 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 5는 제 2 실시형태의 변형예의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
도 6은 제 3 실시형태의 부호화 장치의 구성을 예시한 블록도.
(발명을 실시하기 위한 형태)
도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 동일 구성 요소 또는 동일 처리에는 동일한 부호를 할당하여 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시형태에서 취급하는 음향 디지털 신호(입력 음향 신호)는 음성이나 악음(樂音) 등의 음향 신호가 디지탈화된 신호이다. 각 실시형태에서는, 입력되는 음향 디지털 신호가 소정의 시간 구간의 시간 영역 신호이며, 음향 디지털 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 또한 파워 스펙트럼 포락 계수열을 사용하여 당해 주파수 영역 신호를 정규화하여 얻어지는 열이, 부호화 대상의 샘플열(입력 음향 신호에 유래하는 샘플열)인 것을 상정하고 있다. 그러나, 입력된 음향 디지털 신호가 소정의 시간 구간의 시간 영역 신호이며, 당해 음향 디지털 신호 자체가 부호화 대상의 샘플열이어도 되고, 당해 음향 디지털 신호에 대하여 선형 예측 분석을 하여 얻어진 잔차 신호가 부호화 대상의 샘플열이어도 되고, 당해 음향 디지털 신호로부터 변환된 주파수 영역 신호가 부호화 대상의 샘플열이어도 된다. 또는, 입력된 음향 디지털 신호가 소정 구간의 주파수 영역 신호(소정의 시간 구간에 대응하는 주파수 영역 신호, 또는 당해 주파수 영역 신호의 소정의 주파수 구간의 주파수 영역 신호)이며, 당해 음향 디지털 신호 자체가 부호화 대상의 샘플열이어도 되고, 당해 음향 디지털 신호로부터 변환된 시간 영역 신호가 부호화 대상의 샘플열이어도 되고, 그 시간 영역 신호에 대하여 선형 예측 분석을 하여 얻어진 잔차 신호가 부호화 대상의 샘플열이어도 된다. 즉, 입력되는 음향 디지털 신호는 시간 영역 신호여도 주파수 영역 신호여도 되고, 부호화 처리의 대상의 샘플열도 시간 영역 신호여도 주파수 영역 신호여도 된다. 또한 시간 영역 신호로부터 주파수 영역 신호로의 변환 방법 및 주파수 영역 신호로부터 시간 영역 신호로의 변환 방법에 한정은 없으며, 예를 들면, MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)나 DCT(Discrete Cosine Transform) 및 그것들의 역변환 등을 사용할 수 있다.
상기의 상정에 기초하여, 각 실시형태에서는, 부호화 장치가 주파수 영역 변환부, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부를 갖고, 가중 포락 정규화부에서 얻어진 샘플열이 양자화부에 입력되는 예를 제시한다. 그렇지만, 입력된 음향 디지털 신호 자체를 부호화 대상의 샘플열로 하는 경우에는, 예를 들면, 주파수 영역 변환부, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부가 생략되고, 음향 디지털 신호의 샘플열이 그대로 양자화부에 입력된다. 입력된 시간 영역 신호인 음향 디지털 신호에 대하여 선형 예측 분석을 하여 얻어진 잔차 신호를 부호화 대상의 샘플열로 하는 경우에는, 예를 들면, 부호화 장치가 주파수 영역 변환부, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부 대신에 음향 디지털 신호를 입력으로 하여 선형 예측 계수 또는 그것들로 변환 가능한 계수를 얻는 선형 예측부 및 당해 선형 예측 계수에 대응하는 선형 예측 필터와 음향 디지털 신호로부터 예측 잔차를 얻는 잔차 계산부를 갖고, 당해 잔차 신호의 샘플열이 양자화부에 입력된다. 입력된 시간 영역 신호인 음향 디지털 신호로부터 변환된 주파수 영역 신호를 부호화 대상의 샘플열로 하는 경우에는, 예를 들면, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부가 생략되고, 주파수 영역 변환부에서 얻어진 주파수 영역 신호의 샘플열이 양자화부에 입력된다. 입력된 주파수 영역 신호인 음향 디지털 신호로부터 변환된 시간 영역 신호를 부호화 대상의 샘플열로 하는 경우에는, 예를 들면, 부호화 장치가, 주파수 영역 변환부, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부 대신에 음향 디지털 신호를 시간 영역 신호로 변환하는 시간 영역 변환부를 갖고, 당해 시간 영역 신호의 샘플열이 양자화부에 입력된다. 입력된 주파수 영역 신호인 음향 디지털 신호로부터 변환된 시간 영역 신호에 대하여 선형 예측 분석을 하여 얻어진 잔차 신호를 부호화 대상의 샘플열로 하는 경우에는, 예를 들면, 부호화 장치가 주파수 영역 변환부, 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부 및 가중 포락 정규화부 대신에 시간 영역 변환부, 선형 예측부 및 잔차 계산부를 갖고, 잔차 계산부에서 얻어진 잔차 신호의 샘플열이 양자화부에 입력된다.
[제 1 실시형태]
<부호화 장치(100)>
도 2를 참조하여 제 1 실시형태의 부호화 장치(100)가 행하는 부호화 처리를 설명한다.
<주파수 영역 변환부(101)>
주파수 영역 변환부(101)는 소정의 시간 구간인 프레임 단위로, 입력된 음향 디지털 신호(입력 음향 신호)를 주파수 영역의 N점의 MDCT 계수열(X(1),···, X(N))로 변환하여 출력한다. 단, N은 양의 정수이다.
<파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(102)>
파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(102)는 프레임 단위의 음향 디지털 신호 에 대한 선형 예측 분석을 행하여 선형 예측 계수를 구하고, 그 선형 예측 계수를 사용하여 N점의 음향 디지털 신호의 파워 스펙트럼 포락 계수열(W(1),···, W(N))을 얻어 출력한다.
<가중 포락 정규화부(103)>
가중 포락 정규화부(103)는 파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(102)가 얻은 파워 스펙트럼 포락 계수열을 사용하여, 주파수 영역 변환부(101)가 얻은 MDCT 계수열의 각 계수를 정규화하고, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))을 출력한다. 여기에서는 청각적으로 변형이 작아지는 양자화의 실현을 위해, 가중 포락 정규화부(103)는 파워 스펙트럼 포락을 약해지게 한 가중 파워 스펙트럼 포락 계수열을 사용하여, 프레임 단위로 MDCT 계수열의 각 계수를 정규화한다. 이 결과, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))은 입력된 MDCT 계수열 정도의 큰 진폭의 경사나 진폭의 요철을 갖지 않지만, 음향 디지털 신호의 파워 스펙트럼 포락 계수열과 유사한 대소 관계를 갖는 것, 즉 낮은 주파수에 대응하는 계수측의 영역에 약간 큰 진폭을 갖고, 피치 주기에 기인하는 미세구조를 갖는 것이 된다.
[가중 포락 정규화 처리의 구체예]
N점의 MDCT 계수열의 각 계수(X(1),···, X(N))에 대응하는 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수(W(1),···, W(N))는 선형 예측 계수를 주파수 영역으로 변환하여 얻을 수 있다. 예를 들면, 전극형 모델인 p차 자기 회귀 과정에 의해(단 p는 양의 정수), 시각(t)의 시간 신호(x(t))는 p 시점까지 거슬러 올라간 과거의 자기 자신의 값(x(t-1),···, X(t-p))과 예측 잔차(e(t))와 선형 예측 계수(α1,···,αp)에 의해 식 (1)로 표시된다. 이 때, 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수(W(n))[1≤n≤N]는 식 (2)로 표시된다. exp(·)은 네이피어수를 밑으로 하는 지수함수, j는 허수 단위, σ2은 예측 잔차 에너지이다.
(수식 1)
선형 예측 계수는 주파수 영역 변환부(101)에 입력된 음향 디지털 신호를 가중 포락 정규화부(103)에 의해 선형 예측 분석하여 얻어진 것이어도 되고, 부호화 장치(100) 내에 있는 도시하지 않은 다른 수단에 의해 음향 디지털 신호를 선형 예측 분석하여 얻어진 것이어도 된다. 이러한 경우에는, 가중 포락 정규화부(103)가 선형 예측 계수를 사용하여 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수(W(1),···, W(N))를 구한다. 또한 부호화 장치(100) 내에 있는 다른 수단(파워 스펙트럼 포락 계수열 계산부(102) 등)에 의해 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수(W(1),···, W(N))가 이미 얻어지고 있는 경우에는, 가중 포락 정규화부(103)는 이 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수(W(1),···, W(N))를 사용할 수 있다. 또한, 복호 장치에서도 부호화 장치(100)에서 얻어진 값과 동일한 값을 얻을 필요가 있기 때문에, 양자화된 선형 예측 계수 및/또는 파워 스펙트럼 포락 계수열이 이용된다. 이후의 설명에서, 특별히 설명이 없는 한, 「선형 예측 계수」또는 「파워 스펙트럼 포락 계수열」은 양자화된 선형 예측 계수 또는 파워 스펙트럼 포락 계수열을 의미한다. 또한 선형 예측 계수는, 예를 들면, 종래적인 부호화 기술에 의해 부호화되어 예측 계수 부호가 복호측으로 전송된다. 종래적인 부호화 기술이란, 예를 들면, 선형 예측 계수 자체에 대응하는 부호를 예측 계수 부호로 하는 부호화 기술, 선형 예측 계수를 LSP 패러미터로 변환하고 LSP 패러미터에 대응하는 부호를 예측 계수 부호로 하는 부호화 기술, 선형 예측 계수를 PARCOR 계수로 변환하여 PARCOR 계수에 대응하는 부호를 예측 계수 부호로 하는 부호화 기술 등이다. 부호화 장치(100) 내에 있는 다른 수단에 의해 파워 스펙트럼 포락 계수열이 얻어지는 구성인 경우에는, 부호화 장치(100) 내에 있는 다른 수단에 있어서 선형 예측 계수가 종래적인 부호화 기술에 의해 부호화되어 예측 계수 부호가 복호측으로 전송된다.
여기에서는, 가중 포락 정규화 처리의 구체예로서 2개의 예를 제시하는데, 본 발명에서는 이것들의 예에 한정되는 것은 아니다.
<예 1>
가중 포락 정규화부(103)는 MDCT 계수열의 각 계수(X(1),···, X(N))를 당해 각 계수에 대응하는 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수의 보정값(Wγ(1),···, Wγ(N))으로 제산함으로써, 가중 정규화 MDCT 계수열의 각 계수(X(1)/Wγ(1),···, X(N)/Wγ(N))을 얻는 처리를 행한다. 보정값(Wγ(n))[1≤n≤N]은 식 (3)으로 주어진다. 단, γ는 1 이하의 양의 상수이며, 파워 스펙트럼 정수 계수를 약해지게 하는 상수이다.
(수식 2)
<예 2>
가중 포락 정규화부(103)는 MDCT 계수열의 각 계수(X(1),···, X(N))를 당해 각 계수에 대응하는 파워 스펙트럼 포락 계수열의 각 계수의 β승(0<β<1)의 값(W(1)β,···, W(N)β)으로 제산함으로써, 가중 정규화 MDCT 계수열의 각 계수(X(1)/W(1)β,···, X(N)/W(N)β)를 얻는 처리를 행한다.
이 결과, 프레임 단위의 가중 정규화 MDCT 계수열이 얻어지는데, 가중 정규화 MDCT 계수열은 입력된 MDCT 계수열 정도의 큰 진폭의 경사나 진폭의 요철을 가지지 않지만, 입력된 MDCT 계수열의 파워 스펙트럼 포락과 유사의 대소 관계를 갖는 것, 즉 낮은 주파수에 대응하는 계수측의 영역에 약간 큰 진폭을 갖고, 피치 주기에 기인하는 미세구조를 갖는 것으로 된다.
또한, 가중 포락 정규화 처리에 대응하는 역처리, 즉 가중 정규화 MDCT 계수열로부터 MDCT 계수열을 복원하는 처리가 복호측에서 행해지기 때문에, 파워 스펙트럼 포락 계수열로부터 가중 파워 스펙트럼 포락 계수열을 산출하는 방법을 부호화측과 복호측에서 공통의 설정으로 해 두는 것이 필요하다.
<초기화부(104)>
초기화부(104)는 이득(글로벌 게인)(g)의 초기값을 설정한다. 이득의 초기값은 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))의 에너지와 가변길이 부호화부(106)가 출력하는 부호로 미리 배분된 비트수 등으로 정할 수 있다. 또한 이득(g)의 초기값은 양의 값이다. 이하, 가변길이 부호화부(106)가 출력하는 부호로 미리 배분된 비트수를 배분 비트수(B)라고 부른다. 또한 초기화부는 이득의 갱신 횟수의 초기값으로서 0을 설정한다.
<이득 갱신 루프 처리부(130)>
이득 갱신 루프 처리부(130)는 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N)) 중의 각 계수를 이득으로 제산하여 얻어지는 계열(정수값 샘플에 의한 열)을 소정의 비트수로 부호화 할 수 있게 이득을 결정하고, 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N)) 중의 각 계수를 결정한 이득으로 제산하여 얻어지는 계열(정수값 샘플에 의한 열)을 가변길이 부호화하여 얻은 정수 신호 부호와, 결정한 이득을 부호화 하여 얻은 이득 부호(이득에 대응하는 이득 부호)를 출력한다. 이득 갱신 루프 처리부(130)는 상기의 정수값 샘플에 의한 열을 부호화하여 얻어지는 부호의 비트수와, 소정의 배분 비트수(B)와의 차가 클수록, 갱신 전의 이득과 갱신 후의 이득과의 차가 커지도록 이득의 값을 갱신한다.
이득 갱신 루프 처리부(130)는 양자화부(105)와, 가변길이 부호화부(106)와, 판정부(107)와, 이득 확대 갱신부(131)와, 이득 축소 갱신부(132)와, 버림부(116)와, 이득 부호화부(117)를 포함한다.
<양자화부(105)>
양자화부(105)는 입력된 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))(소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열)의 각 계수(각 샘플)를 이득(g)으로 나누어 얻어지는 값을 양자화하고, 정수값(양자화 정규화된 샘플)에 의한 계열인 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 얻어 출력한다.
또한 양자화부(105)는 가장 낮은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수로부터, 값이 0이 아닌 가장 높은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수까지의 샘플수(s)를 계수하고, 이 샘플수(s)를 출력한다.
<가변길이 부호화부(106)>
가변길이 부호화부(106)는 입력된 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 가변길이 부호화하여 부호(샘플열 부호)를 얻어 출력한다. 이 부호를 정수 신호 부호라고 부른다. 이 가변길이 부호화에는, 예를 들면, 양자화 정규화된 계수계열 중의 복수의 계수를 정리하여 부호화하는 방법을 사용한다. 또한 가변길이 부호화부(106)는 가변길이 부호화에서 얻은 정수 신호 부호의 비트수를 계측한다. 본 형태에서는, 이 비트수를 소비 비트수(c)라고 부른다.
<판정부(107)>
판정부(107)는, 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는, 이득(g), 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만인 경우에는, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는 이득 확대 갱신부(131)가, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부(132)가 다음 처리를 행하도록 제어한다. 또한, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)와 동일한 경우에는, 판정부(107)는 이득(g), 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
<이득 확대 갱신부(131)>
이득 확대 갱신부(131)는 금회의 이득(g)의 값보다도 큰 값(g'＞g)을 새로운 이득으로서 설정한다. 이득 확대 갱신부(131)는 샘플수 계측부(118)와, 이득 하한 설정부(108)와, 제 1 분기부(109)와, 제 1 이득 갱신부(110)와, 이득 확대부(111)를 포함한다.
<샘플수 계측부(118)>
샘플수 계측부(118)는, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 판정부(107)가 출력한 정수 신호 부호 중, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)를 상회하지 않도록, 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호를 제거한 부호에 대응하는 양자화 정규화된 계수의 샘플수(t)를 출력한다.
즉, 샘플수 계측부(118)는 소비 비트수(c)의 배분 비트수(B)에 대한 상회분(c-B)에 대응하는 부호(버림 부호)에 대응하는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수를 양자화부(105)가 출력한 양자화 정규화된 계수계열로부터 제거한 나머지인, 대응하는 부호가 제거되지 않은 양자화 정규화된 계수의 샘플수(t)를 출력한다. 버림 부호의 예는, 가장 높은 주파수를 포함하는 영역 내의 1개 이상의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호 중, 비트수가 c-B 이상이고 또한 최소의 부호이다. 바꿔 말하면, 낮은 주파수측의 양자화 정규화된 계수만을 부호화 대상으로 하고, 나머지의 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수를 부호화 대상으로 하지 않음으로써, 대응하는 가변길이 부호의 길이가 배분 비트수(B) 이하이고 또한 최대로 될 때의, 부호화 대상으로 삼는 양자화 정규화된 계수의 샘플수가 t이다.
<이득 하한 설정부(108)>
소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 또한 이득 하한 설정부(108)가 금회의 이득(g)의 값(당해 소비 비트수(c)에 대응하는 이득(g))을 이득의 하한값(gmin)으로서 설정한다(gmin←g). 이 이득의 하한값(gmin)은 적어도 이득의 값은 이것 이상이어야 하는 것을 의미한다.
<제 1 분기부(109)>
이득 하한 설정부(108)에서 이득의 하한값(gmin)이 설정된 경우, 제 1 분기부(109)는, 이득의 상한값(gmax)이 이미 설정되어 있는 경우에는 제 1 이득 갱신부(110)가, 그렇지 않은 경우에는 이득 확대부(111)가 다음 처리를 행하도록 제어한다.
<제 1 이득 갱신부(110)>
제 1 이득 갱신부(110)는 금회의 이득(g)의 값(소비 비트수(c)에 대응하는 이득(g))과 이득의 상한값(gmax) 사이의 값을 이득(g)의 새로운 값으로 한다. 이것은 최적의 이득의 값은 금회의 이득(g)의 값과 이득의 상한값(gmax) 사이에 존재하기 때문이다. 제 1 이득 갱신부(110)는, 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값과 이득의 상한값(gmax)의 평균값을 새롭게 이득(g)으로서 설정한다(g←(g+gmax)/2). 금회의 이득(g)의 값은 이득의 하한값(gmin)으로서 설정되어 있으므로, 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새롭게 이득(g)의 값으로서 설정한다고도 할 수 있다(g←(gmax+gmin)/2). 그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다.
<이득 확대부(111)>
이득 확대부(111)는 가장 낮은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수로부터 값이 0이 아닌 가장 높은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수까지의 샘플수(s)로부터, 샘플수 계측부(118)가 출력한 샘플수(t)를 감산하여 얻어지는 값(u=s-t)이 클수록 금회의 이득으로부터 새로운 이득으로의 증분이 커지도록 한다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1+u/N×α)로 한다. 여기에서, α는 미리 정한 양의 상수로 한다.
또는, 이득 확대부(111)는 부호화 대상의 모든 샘플수(N)로부터, 샘플수 계측부(118)가 출력한 샘플수(t)를 감산하여 얻어지는 ｖ=N-t가 클수록 금회의 이득으로부터 새로운 이득으로의 증분이 커지도록 한다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1+v/N×α)으로 한다.
즉 이득 확대부(111)는 양자화 정규화된 샘플열의 일부 또는 모든 샘플수로부터, 상기의 대응하는 부호가 제거되지 않은 양자화 정규화된 계수의 샘플수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 이득(g)의 값을 크게 증가시킨다. 그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다. 바꿔 말하면, 이득 확대부(111)는 양자화 정규화된 샘플열의 일부 또는 모든 샘플수로부터, 상기의 대응하는 부호가 제거되지 않은 양자화 정규화된 계수의 샘플수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 증분이 커지도록 이득의 값을 갱신하고, 그 후의 양자화부(105)의 처리를 행하게 한다.
<이득 축소 갱신부(132)>
이득 축소 갱신부(132)는 금회의 이득(g)의 값보다도 작은 값(g'＜g)을 새로운 이득으로서 설정한다. 이득 축소 갱신부(132)는 이득 상한 설정부(112)와, 제 2 분기부(113)와, 제 2 이득 갱신부(114)와, 이득 축소부(115)를 포함한다.
<이득 상한 설정부(112)>
소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 적은 경우에는, 이득 상한 설정부(112)가 금회의 이득(g)의 값(당해 소비 비트수(c)에 대응하는 이득(g)의 값)을 이득의 상한값(gmax)으로 설정한다(gmax←g). 이 이득의 상한값(gmax)은 적어도 이득의 값은 이것 이하이어야 하는 것을 의미한다.
<제 2 분기부(113)>
*이득 상한 설정부(112)에서 이득의 상한값(gmax)이 설정된 경우, 제 2 분기부(113)는, 이득의 하한값(gmin)이 이미 설정되어 있는 경우에는 제 2 이득 갱신부(114)가, 그렇지 않은 경우에는 이득 축소부(115)가 다음 처리를 행하도록 제어한다.
<제 2 이득 갱신부(114)>
제 2 이득 갱신부(114)는 금회의 이득(g)의 값(소비 비트수(c)에 대응하는 이득(g)의 값)과, 이득의 하한값(gmin) 사이의 값을 이득(g)의 새로운 값으로 한다. 이것은 최적의 이득의 값은 금회의 이득(g)의 값과 이득의 하한값(gmin) 사이에 존재하기 때문이다. 제 2 이득 갱신부(114)는, 예를 들면, 금회의 이득(g)의 값과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정한다(g←(g+gmin)/2). 금회의 이득(g)의 값은 이득의 상한값(gmax)으로서 설정되어 있으므로, 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 평균값을 새롭게 이득(g)의 값으로서 설정한다고도 할 수가 있다(g←(gmax+gmin)/2). 그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다.
<이득 축소부(115)>
이득 축소부(115)는, 배분 비트수(B)로부터 소비 비트수(c)를 감산하여 얻어지는 값인 잉여 비트수(B-c)가 클수록, 금회의 이득(g)의 값으로부터 새로운 이득(g)의 값으로의 감소분이 커지도록 한다. 단, 새로운 이득(g)의 값도 양의 값이다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1-(B-c)/B×β)로 한다. 여기에서, β는 미리 정한 양의 상수로 한다. 즉 이득 축소부(115)는 배분 비트수(B)로부터 소비 비트수(c)를 감산하여 얻어지는 값(B-c)이 클수록 이득(g)의 값을 크게 감소시킨다. 그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다. 바꿔 말하면, 이득 축소부(115)는 배분 비트수(B)로부터 소비 비트수(c)를 감산하여 얻어지는 값(B-c)이 클수록, 이득(g)의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 감소분이 커지도록 이득(g)의 값을 갱신하고, 그 후의 양자화부(105)의 처리를 행하게 한다.
<버림부(116)>
버림부(116)는 판정부(107)가 출력한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 판정부(107)가 출력한 정수 신호 부호 중, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)를 상회하는 분만큼의 부호를 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호로부터 제거한 것을 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다. 즉 버림부(116)는 소비 비트수(c)의 배분 비트수(B)에 대한 상회분(c-B)에 대응하는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호(버림 부호)를 정수 신호 부호(샘플열 부호)로부터 제거함으로써 얻어지는, 나머지의 부호(버림 처리된 샘플열 부호)를 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다.
*<이득 부호화부(117)>
판정부(107)가 출력한 이득을 소정의 비트수로 부호화하여 이득 부호를 얻고, 출력한다.
[제 1 실시형태의 변형예]
<부호화 장치(150)>
도 3을 참조하여 제 1 실시형태의 변형예의 부호화 장치(150)가 행하는 부호화 처리를 설명한다. 제 1 실시형태의 변형예의 부호화 장치(150)가 제 1 실시형태의 부호화 장치(100)와 상이한 것은 가변길이 부호화에서 얻은 정수 신호 부호의 비트수 대신에 정수 신호 부호의 추정 비트수를 소비 비트수(c)로 하는 점이다. 부호화 장치(150)는, 부호화 장치(100)의 이득 갱신 루프 처리부(130) 대신에 이득 갱신 루프 처리부(190)를 구비한다. 이득 갱신 루프 처리부(190)는 이득 갱신 루프 처리부(130)의 가변길이 부호화부(106), 판정부(107), 이득 확대 갱신부(131) 및 버림부(116) 대신에 비트수 추정부(156), 판정부(157), 이득 확대 갱신부(191) 및 가변길이 부호화부(159)를 구비한다. 이득 확대 갱신부(191)는 이득 확대 갱신부(131)의 이득 확대부(111) 및 샘플수 계측부(118) 대신에 이득 확대부(151) 및 샘플수 계측부(168)를 구비한다.
이하, 제 1 실시형태와의 차분에 대해서만 설명한다.
<비트수 추정부(156)>
비트수 추정부(156)는 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 가변길이 부호화하여 얻어지는 부호의 비트수의 추정값(추정 비트수)을 구하여 출력한다. 제 1 실시형태의 변형예에서는, 이 추정 비트수를 소비 비트수(c)라고 부른다.
<판정부(157)>
판정부(157)는 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는, 이득(g), 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 출력한다.
이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만인 경우에는, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는 이득 확대 갱신부(191)가, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부(132)가 다음 처리를 행하도록 제어한다. 또한, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)와 동일한 경우에는, 판정부(157)는 이득(g), 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 출력한다.
<샘플수 계측부(168)>
샘플수 계측부(168)는, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 소비 비트수(c)의 배분 비트수(B)에 대한 상회분(c-B)에 대응하는 부호(버림 부호)의 대상이 되는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수를 양자화부(105)가 출력한 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))로부터 제거한 나머지의 양자화 정규화된 계수의 샘플수(t)를 출력한다.
<이득 확대부(151)>
이득 확대부(151)는 제 1 실시형태의 이득 확대부(111)에서의 샘플수 계측부(118)가 출력한 샘플수(t) 대신에 샘플수 계측부(168)가 출력한 샘플수(t)를 사용하는 점을 제외하고 동일하다.
즉, 이득 확대부(151)는 가장 낮은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수로부터 값이 0이 아닌 가장 높은 주파수측에 있는 양자화 정규화된 계수까지의 샘플수(s)로부터, 샘플수 계측부(118)가 출력한 샘플수(t)를 감산하여 얻어지는 값(u=s-t)이 클수록 금회의 이득으로부터 새로운 이득으로의 증분이 커지도록 한다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1+u/N×α)로 한다. 여기에서, α는 미리 정한 양의 상수로 한다.
또는, 이득 확대부(151)는, 부호화 대상의 모든 샘플수(N)로부터, 샘플수 계측부(118)가 출력한 샘플수(t)를 감산하여 얻어지는 ｖ=N-t가 클수록 금회의 이득으로부터 새로운 이득으로의 증분이 커지도록 한다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1+v/N×α)으로 한다.
즉 이득 확대부(151)는 양자화 정규화된 샘플열의 일부 또는 모든 샘플수로부터, 상기의 대응하는 부호가 제거되지 않은 양자화 정규화된 계수의 샘플수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록 이득(g)의 값을 크게 증가시킨다. 그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다. 바꿔 말하면, 이득 확대부(151)는, 양자화 정규화된 샘플열의 일부 또는 모든 샘플수로부터, 상기의 버림 부호의 대상이 되는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수를 양자화부(105)가 출력한 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))로부터 제거한 나머지의 양자화 정규화된 계수의 샘플수(t)를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 증분이 커지도록 이득의 값을 갱신하고, 그 후의 양자화부(105)의 처리를 행하게 한다.
<가변길이 부호화부(159)>
가변길이 부호화부(159)는 판정부(157)로부터 출력된 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 가변길이 부호화하여 부호를 얻고, 얻어진 부호를 정수 신호 부호(샘플열 부호)로서 출력한다. 가변길이 부호화에 의해 배분 비트수(B)를 초과하는 비트수의 부호가 얻어지는 경우, 가변길이 부호화부(159)는 가변길이 부호화에 의해 얻어진 부호 중, 배분 비트수(B)를 상회하는 분만큼의 부호를 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호로부터 제거한 것을 정수 신호 부호로서 출력한다.
[제 2 실시형태]
<부호화 장치(200)>
도 4를 참조하여 제 2 실시형태의 부호화 장치(200)가 행하는 부호화 처리를 설명한다. 제 2 실시형태의 부호화 장치(200)가 제 1 실시형태의 부호화 장치(100)와 상이한 것은 이득 갱신 루프 처리부(130) 대신에 이득 갱신 루프 처리부(230)를 구비하고, 이득 갱신 루프 처리부(230)가 이득 갱신 루프 처리부(130)의 양자화부(105), 판정부(107), 이득 확대 갱신부(131) 및 버림부(116) 대신에 양자화부(205), 판정부(207), 이득 확대 갱신부(231) 및 버림부(216)를 구비하는 점, 그리고 제 1 이득 갱신부(110), 제 2 이득 갱신부(114) 및 이득 축소부(115)의 처리 후, 양자화부(105)의 처리로 되돌아오는 대신에 양자화부(205)의 처리로 되돌아오는 점이다. 이득 확대 갱신부(231)는 제 1 실시형태의 이득 확대 갱신부(131)에서의 샘플수 계측부(118)를 포함하지 않고, 이득 하한 설정부(108)와, 제 1 분기부(109)와, 제 1 이득 갱신부(110)와, 이득 확대부(211)로 구성된다. 이하, 제 1 실시형태와의 차분에 대해서만 설명한다.
<양자화부(205)>
양자화부(205)는 가중 정규화 MDCT 계수열(XN(1),···, XN(N))(소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열)의 각 계수(각 샘플)를 이득(g)으로 나누어 얻어지는 값을 양자화하고, 정수값(양자화 정규화된 샘플)에 의한 계열인 양자화 정규화된 계수계열(XQ(1),···, XQ(N))을 얻고 출력한다.
<판정부(207)>
판정부(207)는, 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는, 이득, 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만인 경우에는, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는 이득 확대 갱신부(231)가, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부(132)가 제 1 실시형태에서 설명한 처리를 행하도록 제어한다. 또한, 가변길이 부호화부(106)가 계측한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)와 동일한 경우에는, 판정부(207)는 이득, 정수 신호 부호, 소비 비트수(c)를 출력한다.
<버림부(216)>
버림부(216)는, 판정부(207)가 출력한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는, 판정부(207)가 출력한 정수 신호 부호 중, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)를 상회하는 분만큼의 부호를 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호로부터 제거한 것을 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다. 즉 버림부(216)는 소비 비트수(c)의 배분 비트수(B)에 대한 상회분(c-B)에 대응하는 높은 주파수측의 양자화 정규화된 계수에 대응하는 부호(버림 부호)를 정수 신호 부호(샘플열 부호)로부터 제거함으로써 얻어진다, 나머지의 부호(버림 처리된 샘플열 부호)를 새로운 정수 신호 부호로서 출력한다.
<이득 확대부(211)>
이득 확대부(211)는 소비 비트수(c)로부터 배분 비트수(B)를 감산하여 얻어지는 값인 부족 비트수(c-B)가 클수록, 금회의 이득으로부터 새로운 이득으로의 증가분이 커지도록 한다. 예를 들면, 새로운 이득(g)←금회의 이득(g)×(1+(c-B)/B×α)으로 한다. 여기에서, α는 미리 정한 양의 상수로 한다. 즉, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 많고, 게다가, 이득의 상한값(gmax)이 설정되어 있지 않은 경우, 이득 확대부(211)가 소비 비트수(c)로부터 배분 비트수(B)를 감산하여 얻어지는 값(c-B)이 클수록 이득(g)의 값을 크게 증가시킨다. 그 후에 양자화부(205)의 처리로 되돌아온다. 바꿔 말하면, 이득 확대부(211)는, 소비 비트수(c)로부터 배분 비트수(B)를 감산하여 얻어지는 값(c-B)이 클수록, 이득(g)의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 증분이 커지도록 이득(g)의 값을 갱신하고, 그 후의 양자화부(205)의 처리를 행하게 한다.
[제 2 실시형태의 변형예]
<부호화 장치(250)>
도 5를 참조하여 제 2 실시형태의 변형예의 부호화 장치(250)가 행하는 부호화 처리를 설명한다. 제 2 실시형태의 변형예의 부호화 장치(250)가 제 2 실시형태의 부호화 장치(200)와 상이한 것은, 가변길이 부호화에서 얻은 정수 신호 부호의 비트수 대신에 정수 신호 부호의 추정 비트수를 소비 비트수(c)로 하는 점이다. 부호화 장치(250)는 부호화 장치(200)의 이득 갱신 루프 처리부(230)대신에 이득 갱신 루프 처리부(290)를 구비하고, 이득 갱신 루프 처리부(290)가 이득 갱신 루프 처리부(230)의 가변길이 부호화부(106), 버림부(216) 및 판정부(207) 대신에 비트수 추정부(156), 가변길이 부호화부(159) 및 판정부(257)를 구비한다. 이하, 제 2 실시형태와의 차분에 대해서만 설명한다.
<비트수 추정부(156)>
비트수 추정부(156)는 제 1 실시형태의 변형예와 동일하다.
<판정부(257)>
판정부(257)는, 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는, 이득, 양자화 정규화된 계수계열, 소비 비트수(c)를 출력한다.
이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만인 경우에는, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 많은 경우에는 이득 확대 갱신부(231)가, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부(132)가 제 1 실시형태에서 설명한 처리를 행하도록 제어한다. 또한, 비트수 추정부(156)가 추정한 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)와 동일한 경우는, 판정부(257)는 이득, 양자화 정규화된 계수계열, 소비 비트수(c)를 출력한다.
<가변길이 부호화부(159)>
가변길이 부호화부(159)는 제 1 실시형태의 변형예와 같다.
[제 3 실시형태]
<부호화 장치(300)>
도 6을 참조하여 제 3 실시형태의 부호화 장치(300)가 행하는 부호화 처리를 설명한다. 제 3 실시형태의 부호화 장치(300)가 제 1 실시형태의 부호화 장치(100)와 상이한 것은 이득 하한 설정부(108), 제 1 이득 갱신부(110), 이득 상한 설정부(112) 및 제 2 이득 갱신부(114) 대신에 이득 하한 설정부(308), 제 1 이득 갱신부(310), 이득 상한 설정부(312), 제 2 이득 갱신부(314) 및 소비 비트수 기억부(320)를 구비하는 점이다. 이득 확대 갱신부(331)는 이득 확대 갱신부(131)의 이득 하한 설정부(108), 제 1 이득 갱신부(110) 대신에 이득 하한 설정부(308), 제 1 이득 갱신부(310)를 구비한다. 이득 축소 갱신부(332)는 이득 축소 갱신부(132)의 이득 상한 설정부(112), 제 2 이득 갱신부(114) 대신에 이득 상한 설정부(312), 제 2 이득 갱신부(314)를 구비한다. 이득 갱신 루프 처리부(330)는 이득 갱신 루프 처리부(130)의 이득 확대 갱신부(131)와 이득 축소 갱신부(132) 대신에 이득 확대 갱신부(331)와 이득 축소 갱신부(332)를 구비한다. 이하, 제 1 실시형태와의 차분에 대해서만 설명한다.
<이득 하한 설정부(308)>
이득 하한 설정부(308)는 금회의 이득(g)의 값을 이득의 하한값(gmin)으로서 설정한다(gmin←g). 또한 이득 하한 설정부(308)는 소비 비트수(c)를 하한 설정시 소비 비트수(cL)로서 소비 비트수 기억부(320)에 기억한다. 즉 이득 하한 설정부(308)는, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 많은 경우에, 제 1 실시형태의 이득 하한 설정부(108)의 처리와 아울러, 또한 소비 비트수(c)를 하한 설정시 소비 비트수(cL)로서 설정하여 소비 비트수 기억부(320)에 기억한다.
<이득 상한 설정부(312)>
이득 상한 설정부(312)는 금회의 이득(g)의 값을 이득의 상한값(gmax)으로 설정한다(gmax←g). 또한 이득 상한 설정부(312)는 소비 비트수(c)를 상한 설정시 소비 비트수(cU)로서 소비 비트수 기억부(320)에 기억한다. 즉 이득 상한 설정부(312)는, 소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 적은 경우에, 제 1 실시형태의 이득 상한 설정부(112)의 처리와 아울러, 또한 소비 비트수(c)를 상한 설정시 소비 비트수(cU)로서 설정하여 소비 비트수 기억부(320)에 기억한다.
<제 1 이득 갱신부(310)>
소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 많고, 게다가 이득의 상한값(gmax)이 이미 설정되어 있는 경우, 제 1 이득 갱신부(310)는, 배분 비트수(B)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)와 하한 설정시 소비 비트수(cL)에 기초하여, 이득의 하한값(gmin)의 가능성의 지표와 이득의 상한값(gmax)의 가능성의 지표 중 적어도 어느 하나를 구한다. 또한, 「가능성의 지표」란 이득(g)의 값으로서의 가능성을 의미하는 지표를 의미한다.
[이득의 하한값(gmin)의 가능성의 지표]
제 1 이득 갱신부(310)는, 예를 들면, 이득의 하한값(gmin)의 상대적 가능성을 나타내는 지표(w)를 식 A에 의해 구한다.
w=(B-cU)/(cL-cU) (식 A)
식 A는, 의미적으로는, 배분 비트수(B)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)와의 차와 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)와의 차에 기초하는 식 B의 우변을 변형한 것이다.
w=(B-cU)/(B-cU+cL-B) (식 B)
따라서, 식 A가 아니라 식 B에 의해 지표(w)를 구해도 된다.
식 A 또는 식 B에 의해 구해지는 지표(w)가 클 때에는, 이득의 하한값(gmin) 쪽이 이득(g)의 값으로서 가능성이 있고, 지표(w)가 작을 때에는, 이득의 상한값(gmax) 쪽이 이득(g)의 값으로서 가능성 있게 된다.
[이득의 상한값(gmax)의 가능성의 지표]
이득의 상한값(gmax)의 상대적 가능성은 (1-w)이다.
즉, 식 A 또는 식 B에 의해 지표(w)를 구하는 대신에 이득의 상한값(gmax)의 가능성의 지표(1-w)를 식 C에 의해 구해도 된다.
(1-w)=(cL-B)/(cL-cU) (식 C)
식 C는 의미적으로는 배분 비트수(B)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)와의 차(B-cU)와 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)와의 차(cL-B)에 기초하는 식 D의 우변을 변형한 것이다.
1-w=(cL-B)/(B-cU+cL-B) (식 D)
따라서, 식 C가 아니라 식 D에 의해 지표(1-w)를 구해도 된다.
식 A 또는 식 B에 의해 구해지는 지표(1-w)가 클 때에는, 이득의 상한값(gmax) 쪽이 이득(g)의 값으로서 가능성이 있고, 지표(1-w)가 작을 때에는, 이득의 하한값(gmin) 쪽이 이득(g)의 값으로서 가능성이 있게 된다.
그리고, 제 1 이득 갱신부(310)는 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin) 중 가능성이 큰 쪽의 값에 중점을 둔 가중 평균을 새로운 이득(g)의 값으로서 설정하여 출력한다(g←gmin×w+gmax×(1-w)). 즉, 배분 비트수(B)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)의 차가 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차보다 큰 경우에는, 이득의 하한값(gmin) 쪽이 가능성이 있고, 바람직한 이득(g)의 값에 가깝게 된다.
혹은 제 1 이득 갱신부(310)가 양의 값인 상수(C)를 사용하여 w=(B-cU+C)/(cL-cU+2×C)로서 가중을 완화한 것을 지표(w)로서 구해도 된다. 또한, 이 경우에는
(1-w)=(cL-B+C)/(cL-cU+2×C)
가 되고, 새로운 이득(g)의 값은 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 산술평균값과 소비 비트수와 배분 비트수의 차에 기초하는 가중 평균의 중간이 된다.
또한, 샘플수 계측부(118)에서 버림 부호의 대상이 되는 양자화 정규화된 샘플의 샘플수(버려진 샘플수(Tr))가 얻어지고 있는 경우에는, 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차 대신에 버려진 샘플수(Tr)를 사용하는 것도 가능하다. 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차가 클수록 버려진 샘플수(Tr)가 크다고 하는 성질이 있기 때문이다. 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차와 버려진 샘플수(Tr)의 대응 관계를 미리 실험적으로 구해 둠으로써 버려진 샘플수(Tr)를 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차에 근사적으로 환산하면 된다. γ는 환산을 위해 실험적으로 정하는 계수이며 (cL-B)=γ×Tr로 치환하면 w=(B-cU)/(B-cU+γ×Tr)로 할 수 있다. 마찬가지로, 양의 값인 상수(C)를 사용해서 w=(B-cU+C)/(B-cU+γ×Tr+2×C)로 하여 가중을 완화한 것을 지표(w)로 할 수도 있다. 즉, 제 1 이득 갱신부(310)는 배분 비트수(B), 버려진 샘플수(Tr) 및 상한 설정시 소비 비트수(cU)를 사용하여, 이득의 하한값의 가능성의 지표와 이득의 상한값의 가능성의 지표의 적어도 어느 하나를 얻어도 된다. 또한, 최근의 샘플수 계측부(118)의 처리에서 얻어진 가장 새로운 샘플수(Tr)를 사용하는 것이 바람직하지만, 보다 과거의 샘플수 계측부(118)의 처리에서 얻어진 샘플수(Tr)를 사용해도 된다.
그 후에 양자화부(105)의 처리로 되돌아온다.
<제 2 이득 갱신부(314)>
소비 비트수(c)가 배분 비트수(B)보다도 적고, 게다가 이득의 하한값(gmin)이 이미 설정되어 있는 경우에, 제 2 이득 갱신부(314)는 제 1 이득 갱신부(310)와 동일한 동작을 한다.
상기한 「가능성의 지표」는, 이득의 하한값(gmin) 또는 상한값(gmax)의 어느 방향으로, 어느 정도 이득(g)의 값을 옮기면 적절한 이득(g)의 값에 근접하는지를 나타낸다. 본 형태에서는, 이 지표에 기초하여 이득(g)의 새로운 값으로 갱신하기 위해, 이득(g)이 적절한 값에 수렴할 때까지의 갱신 횟수를 삭감할 수 있다.
또한, 본 형태의 제 1 이득 갱신부(310) 및 제 2 이득 갱신부(314)는 이득의 하한값(gmin)의 가능성의 지표와 이득의 상한값(gmax)의 가능성의 지표 중 적어도 어느 하나를 얻고, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax) 중 가능성 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax)의 가중 평균을 이득(g)의 새로운 값으로 했다. 그러나, 제 1 이득 갱신부(310) 및 제 2 이득 갱신부(314)가 가능성의 지표를 얻지 않고, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax) 중 가능성 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax)의 가중 평균을 이득(g)의 새로운 값으로 해도 된다. 예를 들면, 제 1 이득 갱신부(310) 및 제 2 이득 갱신부(314)가 지표 w 및 (1-w)의 어느 쪽도 얻지 않고, 상한 설정시 소비 비트수(cU)와 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)에 기초하여,
(수식 3)
또는,
(수식 4)
를 이득(g)의 새로운 값으로서 얻어도 된다. 즉, 배분 비트수(B)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)의 차가 클수록, 이득의 상한값(gmax) 쪽에 큰 가중치를 부여한, 또는, 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 배분 비트수(B)의 차가 클수록, 이득의 하한값(gmin) 쪽에 큰 가중치를 부여한, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax)의 가중 평균을 이득(g)의 새로운 값으로 하면되고, 그 처리 과정에 한정은 없다.
또는, 제 1 이득 갱신부(310) 및 제 2 이득 갱신부(314)가 버려진 샘플수(Tr)에 기초하여 이득(g)을 갱신하는 구성으로 하는 경우에는, 제 1 이득 갱신부(310)가
(수식 5)
또는,
(수식 6)
을 이득(g)의 새로운 값으로서 얻어도 된다.
또한, 예를 들면, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax) 중 어느 하나에 가중치를 부여한, 이득의 하한값(gmin)과 이득의 상한값(gmax)의 가중 평균을 이득(g)의 새로운 값으로 해도 된다. 예를 들면,
(ω1×gmin+gmax)/(ω1+1)
를 이득(g)의 새로운 값으로 해도 된다. 여기에서, ω1은, 예를 들면, gmin쪽이 가능성이 있는 경우, 즉 (B-cU)>(cL-B)의 경우에 1 이상의 양의 값을 취하고, gmax쪽이 가능성이 있는 경우, 즉 (B-cU)<(cL-B)의 경우에 1 이하의 양의 값을 취하여, B-cU가 클수록 큰 값을 취하도록 설정하면 된다. 예를 들면, ω1을 B-cU에 관한 단조증가 함수값으로 하면 된다. 또는,
*(gmin+ω2×gmax)/(1+ω2)
를 이득(g)의 새로운 값으로 해도 된다. 여기에서, ω2는, 예를 들면, gmax쪽이 가능성이 있는 경우에 1 이상의 양의 값을 취하고, gmin쪽이 가능성이 있는 경우에 1 이하의 양의 값을 취하여, cL-B가 클수록 큰 값을 취하도록 설정하면 된다. 예를 들면, ω2를 cL-B에 관한 단조증가 함수값으로 하면 된다. 또는, ω3을 1 이상의 양의 값이며, B-cU에 관한 단조증가 함수값을 취하는 것으로 하고, ω4를 1 이상의 양의 값이며 cL-B에 관한 단조증가 함수값을 취하는 것으로 하여, gmin쪽이 가능성이 있는 경우((B-cU)>(cL-B)의 경우)에
(ω3×gmin+gmax)/(ω3+1)
을 이득(g)의 새로운 값으로 하고, gmax쪽이 가능성이 있는 경우((B-cU)<(cL-B)의 경우)에
(gmin+ω4×gmax)/(1+ω4)
를 이득(g)의 새로운 값으로 해도 된다.
이와 같이, 배분 비트수(B)와 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)에 적어도 기초하는 가중치를, 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 적어도 어느 하나에 부여한, 이득의 상한값과 이득의 하한값의 가중 평균을 갱신 후의 이득으로 해도 된다.
[제 3 실시형태의 변형예]
상기의 제 3 실시형태에서는 제 1 실시형태의 이득 하한 설정부(108), 이득 상한 설정부(112), 제 1 이득 갱신부(110), 제 2 이득 갱신부(114)를 치환하는 것으로서 설명했지만, 제 2 실시형태의 이득 하한 설정부(108), 이득 상한 설정부(112), 제 1 이득 갱신부(110), 제 2 이득 갱신부(114)를 상기의 제 3 실시형태에서 설명한 것으로 치환하여 실시해도 되고, [배경기술]에 기재한 TCX 부호화의 부호화 장치(1000)의 이득 하한 설정부(1008), 이득 상한 설정부(1012), 제 1 이득 갱신부(1010), 제 2 이득 갱신부(1014)를 상기의 제 3 실시형태에서 설명한 것으로 치환하여 실시해도 된다.
또는, 제 1 실시형태의 변형예의 이득 하한 설정부(108), 이득 상한 설정부(112), 제 1 이득 갱신부(110), 제 2 이득 갱신부(114)를 상기의 제 3 실시형태에서 설명한 것으로 치환하여 실시해도 되고, 제 2 실시형태의 변형예의 이득 하한 설정부(108), 이득 상한 설정부(112), 제 1 이득 갱신부(110), 제 2 이득 갱신부(114)를 상기의 제 3 실시형태에서 설명한 것으로 치환하여 실시해도 된다.
즉, 샘플열의 각 샘플을 갱신 전의 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화하여 얻어지는 부호의 비트수 또는 추정 비트수가 소정의 배분 비트수(B)보다 많은 경우에, 갱신 전의 이득을 이득의 하한값(gmin)으로서 설정하고, 비트수 또는 추정 비트수를 하한 설정시 소비 비트수(cL)로서 설정하고, 샘플열의 각 샘플을 갱신 전의 이득으로 제산하여 얻어지는 정수값 샘플에 의한 열을 부호화하여 얻어지는 부호의 비트수 또는 추정 비트수가 소정의 배분 비트수(B)보다 적은 경우에, 갱신 전의 이득을 이득의 상한값(gmax)으로서 설정하고, 비트수 또는 추정 비트수를 상한 설정시 소비 비트수(cU)로서 설정하고, 배분 비트수(B)와 하한 설정시 소비 비트수(cL)와 상한 설정시 소비 비트수(cU)에 적어도 기초하는 가중치를 이득의 상한값(gmax)과 이득의 하한값(gmin)의 적어도 어느 하나에 부여한, 이득의 상한값과 이득의 하한값의 가중 평균을 갱신 후의 이득으로 해도 된다.
<부호화 장치의 하드웨어 구성예>
상기의 실시형태에 관한 부호화 장치는 키보드 등이 접속 가능한 입력부, 액정 모니터 등이 접속 가능한 출력부, CPU(Central Processing Unit)[캐시 메모리 등을 구비하고 있어도 된다.], 메모리인 RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory), 하드 디스크인 외부 기억 장치 및 이것들의 입력부, 출력부, CPU, RAM, ROM, 외부 기억 장치 간의 데이터의 교환이 가능하도록 접속하는 버스 등을 구비하고 있다. 또한 필요에 따라, 부호화 장치에 CD-ROM 등의 기억매체를 읽기 쓰기할 수 있는 장치(드라이브) 등을 설치하는 것으로 해도 된다.
부호화 장치의 외부 기억 장치에는 부호화를 실행하기 위한 프로그램 및 이 프로그램의 처리에서 필요하게 되는 데이터 등이 기억되어 있다[외부 기억 장치에 한하지 않고, 예를 들면, 프로그램을 읽기 전용 기억 장치인 ROM에 기억시켜 두는 등이어도 된다.]. 또한 이들 프로그램의 처리에 의해 얻어지는 데이터 등은 RAM이나 외부 기억 장치 등에 적당하게 기억된다. 이하, 데이터나 그 저장 영역의 어드레스 등을 기억하는 기억 장치를 단지 「기억부」라고 부르기로 한다. 부호화 장치의 기억부에는 부호화를 실행하기 위한 프로그램 등이 기억되어 있다.
부호화 장치에서는, 기억부에 기억된 각 프로그램과 이 각 프로그램의 처리에 필요한 데이터가 필요에 따라 RAM에 읽어 들여지고, CPU에서 해석 실행·처리된다. 이 결과 CPU가 소정의 기능을 실현함으로써 부호화가 실현된다.
<보충 기재>
본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기의 각 실시형태에서는 소비 비트수가 배분 비트수보다 적은 경우에는 이득 축소 갱신부의 처리를 행하고, 소비 비트수가 배분 비트수와 동일한 경우에 판정부가 이득 등을 출력하는 것으로 했다. 그러나, 소비 비트수가 배분 비트수보다 많지 않은 경우에 이득 축소 갱신부의 처리를 행해도 된다. 또한 상기 실시형태에서 설명한 처리는, 기재의 순서에 따라 시계열로 실행될 뿐만아니라, 처리를 실행하는 장치의 처리 능력 또는 필요에 따라 병렬적으로 또는 개별적으로 실행되는 것으로 해도 된다.
또한 상기 실시형태에서 설명한 하드웨어 엔터티(부호화 장치)에 있어서의 처리 기능을 컴퓨터에 의해 실현하는 경우, 하드웨어 엔터티가 가져야 할 기능의 처리 내용은 프로그램에 의해 기술된다. 그리고, 이 프로그램을 컴퓨터에서 실행함으로써, 상기 하드웨어 엔터티에 있어서의 처리 기능이 컴퓨터상에서 실현된다.
이 처리 내용을 기술한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록해 둘 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체의 예는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체이다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들면, 자기 기록 장치, 광디스크, 광자기 기록 매체, 반도체 메모리 등 어떤 것이어도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 자기 기록 장치로서 하드 디스크 장치, 플렉시블 디스크, 자기 테이프 등을, 광디스크로서 DVD(Digital Versatile Disc), DVD-RAM(Random Access Memory), CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), CD-R(Recordable)/RW(ReWritable) 등을, 광자기 기록 매체로서 MO(Magneto-Optical disc) 등을, 반도체 메모리로서 EEP-ROM(Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory) 등을 사용할 수 있다.
또한 이 프로그램의 유통은, 예를 들면, 그 프로그램을 기록한 DVD, CD-ROM 등의 가반형 기록 매체를 판매, 양도, 대여 등 함으로써 행한다. 또한, 이 프로그램을 서버 컴퓨터의 기억 장치에 저장해 두고, 네트워크를 통하여 서버 컴퓨터로부터 다른 컴퓨터로 그 프로그램을 전송함으로써, 이 프로그램을 유통시키는 구성으로 해도 된다.
이러한 프로그램을 실행하는 컴퓨터는, 예를 들면, 우선, 가반형 기록 매체에 기록된 프로그램 혹은 서버 컴퓨터로부터 전송된 프로그램을 일단 자신의 기억 장치에 저장한다. 그리고, 처리의 실행시, 이 컴퓨터는 자기의 기록 매체에 저장된 프로그램을 읽고, 읽은 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 또한 이 프로그램의 다른 실행 형태로서 컴퓨터가 가반형 기록 매체로부터 직접 프로그램을 읽어내고, 그 프로그램에 따른 처리를 실행하는 것으로 해도 되고, 또한, 이 컴퓨터에 서버 컴퓨터로부터 프로그램이 전송될 때마다, 차례차례, 수취한 프로그램에 따른 처리를 실행하는 것으로 해도 된다. 또한 서버 컴퓨터로부터, 이 컴퓨터로의 프로그램의 전송은 행하지 않고, 그 실행 지시와 결과 취득에만 의해 처리 기능을 실현하는, 소위 ASP(Application Service Provider)형의 서비스에 의해 상기의 처리를 실행하는 구성으로 해도 된다. 또한, 본 형태에 있어서의 프로그램에는, 전자 계산기에 의한 처리용에 제공하는 정보이며 프로그램에 준하는 것(컴퓨터에 대한 직접적인 지령은 아니지만 컴퓨터의 처리를 규정하는 성질을 갖는 데이터 등)을 포함하는 것으로 한다.
또한 이 형태에서는, 컴퓨터상에서 소정의 프로그램을 실행시킴으로써, 하드웨어 엔터티를 구성하는 것으로 했지만, 이들 처리 내용의 적어도 일부를 하드웨어적으로 실현하는 것으로 해도 된다.
100, 150, 200, 250, 300, 1000 부호화 장치
Claims (3)
- 소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열의 부호화 방법으로서,
상기 샘플열의 각 샘플을 이득으로 나누어 얻어지는 값을 양자화하여, 양자화 정규화된 샘플열을 얻는 양자화 단계;
상기 이득보다도 큰 값을 새로운 이득으로서 설정하는 이득 확대 갱신 단계;
상기 이득보다도 작은 값을 새로운 이득으로서 설정하는 이득 축소 갱신 단계;
상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는 가변길이 부호화 단계를 행하게 하고, 상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만이고 또한 상기 양자화 정규화된 샘플열에 대응하는 부호의 추정 비트수인 소비 비트수가 소정의 배분 비트수보다도 많은 경우에 상기 이득 확대 갱신 단계를 행하게 하고, 상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만이고 또한 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적은 경우에 상기 이득 축소 갱신 단계를 행하게 하는 판정 단계;를 갖고,
상기 이득 확대 갱신 단계는,
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많은 경우에, 상기 소비 비트수에 대응하는 이득의 값을 이득의 하한값으로서 설정하는 이득 하한값 설정 단계;
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많고, 게다가 상기 이득의 상한값이 설정되어 있지 않은 경우에, 상기 소비 비트수로부터 상기 배분 비트수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 증분이 커지도록 상기 이득의 값을 갱신하고, 상기 양자화 단계를 행하게 하는 이득 확대 단계; 및
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많고, 게다가 상기 이득의 상한값이 이미 설정되어 있는 경우에, 상기 배분 비트수, 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다 많은 경우의 상기 소비 비트수인 하한 설정시 소비 비트수 및 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다 적은 경우의 상기 소비 비트수인 상한 설정시 소비 비트수를 사용하여, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값 중 가능성이 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값의 가중 평균을 상기 이득의 새로운 값으로 하는 제 1 이득 갱신 단계;
를 포함하고,
상기 이득 축소 갱신 단계는,
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적은 경우에, 상기 소비 비트수에 대응하는 이득의 값을 이득의 상한값으로서 설정하는 이득 상한값 설정 단계;
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적고, 게다가 상기 이득의 하한값이 설정되어 있지 않은 경우에, 상기 배분 비트수로부터 상기 소비 비트수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 상기 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 감소분이 커지도록 상기 이득의 값을 갱신하고, 상기 양자화 단계를 행하게 하는 이득 축소 단계; 및
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적고, 게다가 상기 이득의 하한값이 이미 설정되어 있는 경우에, 상기 배분 비트수, 상기 하한 설정시 소비 비트수 및 상기 상한 설정시 소비 비트수를 사용하여, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값 중 가능성이 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값의 가중 평균을 상기 이득의 새로운 값으로 하는 제 2 이득 갱신 단계;
를 포함하고,
상기 가변길이 부호화 단계는 상기 양자화 정규화된 샘플열을 가변길이 부호화하여, 샘플열 부호를 얻는 특징으로 하는 부호화 방법. - 소정 구간의 입력 음향 신호에 유래하는 샘플열의 부호화 장치로서,
상기 샘플열의 각 샘플을 이득으로 나누어 얻어지는 값을 양자화하여, 양자화 정규화된 샘플열을 얻는 양자화부;
상기 이득보다도 큰 값을 새로운 이득으로서 설정하는 이득 확대 갱신부;
상기 이득보다도 작은 값을 새로운 이득으로서 설정하는 이득 축소 갱신부; 및
상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수인 경우에는 가변길이 부호화부의 처리를 행하게 하고, 상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만이고 또한 상기 양자화 정규화된 샘플열에 대응하는 부호의 추정 비트수인 소비 비트수가 소정의 배분 비트수보다도 많은 경우에 상기 이득 확대 갱신부의 처리를 행하게 하고, 상기 이득의 갱신 횟수가 미리 정한 횟수 미만이고 또한 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적은 경우에 상기 이득 축소 갱신부의 처리를 행하게 하는 판정부;를 갖고,
상기 이득 확대 갱신부는,
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많은 경우에, 상기 소비 비트수에 대응하는 이득의 값을 이득의 하한값으로서 설정하는 이득 하한값 설정부;
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많고, 게다가 상기 이득의 상한값이 설정되어 있지 않은 경우에, 상기 소비 비트수로부터 상기 배분 비트수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 증분이 커지도록 상기 이득의 값을 갱신하고, 상기 양자화부의 처리를 행하게 하는 이득 확대부; 및
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 많고, 게다가 상기 이득의 상한값이 이미 설정되어 있는 경우에, 상기 배분 비트수, 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다 많은 경우의 상기 소비 비트수인 하한 설정시 소비 비트수 및 상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다 적은 경우의 상기 소비 비트수인 상한 설정시 소비 비트수를 사용하여, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값 중 가능성이 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값의 가중 평균을 상기 이득의 새로운 값으로 하는 제 1 이득 갱신부;
를 포함하고,
상기 이득 축소 갱신부는,
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적은 경우에, 상기 소비 비트수에 대응하는 이득의 값을 이득의 상한값으로서 설정하는 이득 상한값 설정부;
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적고, 게다가, 상기 이득의 하한값이 설정되어 있지 않은 경우에, 상기 배분 비트수로부터 상기 소비 비트수를 감산하여 얻어지는 값이 클수록, 상기 이득의 갱신 전의 값으로부터 갱신 후의 값으로의 감소분이 커지도록 상기 이득의 값을 갱신하고, 상기 양자화부의 처리를 행하게 하는 이득 축소부; 및
상기 소비 비트수가 상기 배분 비트수보다도 적고, 게다가 상기 이득의 하한값이 이미 설정되어 있는 경우에, 상기 배분 비트수, 상기 하한 설정시 소비 비트수 및 상기 상한 설정시 소비 비트수를 사용하여, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값 중 가능성이 있는 쪽에 큰 가중치를 부여한, 상기 이득의 하한값과 상기 이득의 상한값의 가중 평균을 상기 이득의 새로운 값으로 하는 제 2 이득 갱신부;
를 포함하고,
상기 가변길이 부호화부는 상기 양자화 정규화된 샘플열을 가변길이 부호화하여, 샘플열 부호를 얻는 것을 특징으로 하는 부호화 장치. - 제 1 항의 부호화 방법의 각 단계를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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