JP3341474B2

JP3341474B2 - 情報符号化方法及び復号化方法、情報符号化装置及び復号化装置、並びに情報記録媒体

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Publication number: JP3341474B2
Application number: JP17705694A
Authority: JP
Inventors: 京弥筒井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: US5781586A; JPH0846518A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルデータなど
の入力信号をいわゆる高能率符号化によって符号化する
入力信号符号化方法及び装置と、高能率符号化された信
号が記録される記録媒体又は伝送路を介して再生又は伝
送された符号化信号を復号化して再生信号を得る信号復
号化方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、オーディオ或いは音声等の信
号の高能率符号化の手法には種々あるが、例えば、時間
軸の信号を所定時間単位でフレーム化してこのフレーム
毎の時間軸の信号を周波数軸上の信号に変換（スペクト
ル変換）して複数の周波数帯域に分割し、各帯域毎に符
号化するいわゆる変換符号化方式や、時間軸上のオーデ
ィオ信号等をフレーム化しないで、複数の周波数帯域に
分割して符号化するいわゆる帯域分割符号化（サブ・バ
ンド・コーディング：ＳＢＣ）等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とを組み
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各帯域毎に符号化
が施される。

【０００３】ここで、上述した帯域分割符号化において
用いられる帯域分割用フィルタとしては、例えばＱＭＦ
などのフィルタがあり、このＱＭＦのフィルタは、文献
「ディジタル・コーディング・オブ・スピーチ・イン・
サブバンズ」("Digital coding of speech in subband
s", R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech. J., Vol.55,No.8
1976) に述べられている。このＱＭＦのフィルタは、
帯域を等バンド幅に２分割するものであり、当該フィル
タにおいては上記分割した帯域を後に合成する際にいわ
ゆるエリアシングが発生しないことが特徴となってい
る。

【０００４】また、文献「ポリフェイズ・クァドラチュ
ア・フィルターズ −新しい帯域分割符号化技術」("Po
lyphase Quadrature filters -A new subband coding t
echnique", Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)
には、等帯域幅のフィルタ分割手法が述べられている。
このポリフェイズ・クァドラチュア・フィルタにおいて
は、信号を等バンド幅の複数の帯域に分割する際に一度
に分割できることが特徴となっている。

【０００５】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単位時間でフレーム
化し、当該フレーム毎に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、
離散コサイン変換（ＤＣＴ）、又はモディファイド離散
コサイン変換（ＭＤＣＴ）等を行うことで時間軸を周波
数軸に変換するようなスペクトル変換がある。なお、上
記ＭＤＣＴについては、文献「時間領域エリアシング・
キャンセルを基礎とするフィルタ・バンク設計を用いた
サブバンド／変換符号化」("Subband/Transform Coding
Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Al
iasing Cancellation," J.P.Princen, A.B.Bradley, Un
iv. of Surrey Royal Melbourne Inst.of Tech. ICASSP
1987)に述べられている。

【０００６】このようにフィルタやスペクトル変換によ
って帯域毎に分割された信号を量子化することにより、
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性質を利用して聴覚的により
高能率な符号化を行うことができる。また、ここで量子
化を行う前に、各帯域毎に、例えばその帯域における信
号成分の絶対値の最大値で正規化を行うようにすれば、
さらに高能率な符号化を行うことができる。

【０００７】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周波数分割幅としては、例えば人
間の聴覚特性を考慮した帯域幅を用いることが多い。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、オ
ーディオ信号を複数（例えば２５バント）の帯域に分割
することがある。また、この時の各帯域毎のデータを符
号化する際には、各帯域毎に所定のビット配分或いは、
各帯域毎に適応的なビット割当て（ビットアロケーショ
ン）による符号化が行われる。例えば、上記ＭＤＣＴ処
理されて得られた係数データを上記ビットアロケーショ
ンによって符号化する際には、上記各フレーム毎のＭＤ
ＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ係数データ
に対して、適応的な割当てビット数で符号化が行われる
ことになる。ビット割当手法としては、次の２手法が知
られている。

【０００８】例えば、文献「音声信号の適応変換符号
化」（ "Adaptive Transform Codingof Speech Signal
s", IEEE Transactions of Accoustics, Speech, and S
ignalProcessing, vol.ASSP-25, No.4, August 1977）
では、各帯域毎の信号の大きさをもとに、ビット割当を
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、雑音エネルギ最小となるが、聴感覚的にはマ
スキング効果が利用されていないために実際の雑音感は
最適ではない。

【０００９】また、例えば文献「臨界帯域符号化器 −
聴覚システムの知覚の要求に関するディジタル符号化」
（"The critical band coder -- digital encoding of
theperceptual requirements of the auditory syste
m", M.A.Kransner MIT, ICASSP 1980）では、聴覚マス
キングを利用することで、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当を行う手法が述べられてい
る。しかしこの手法では、サイン波入力で特性を測定す
る場合でも、ビット割当が固定的であるために特性値が
それほど良い値とならない。

【００１０】これらの問題を解決するために、ビット割
当に使用できる全ビットを、上記各帯域或いは各帯域を
さらに小分割したブロック毎にあらかじめ定められた固
定のビット割当パターン分と、各ブロック内の信号の大
きさに依存したビット配分を行う分とに分割して使用す
ると共に、その分割比を入力信号に関係する信号に依存
させ、例えば信号のスペクトルが滑らかなときほど上記
固定ビット割当パターン分への分割比率を大きくするよ
うな高能率符号化装置が提案されている。

【００１１】この方法によれば、例えばサイン波入力の
ように特定のスペクトルにエネルギが集中する場合に
は、そのスペクトルを含むブロックに多くのビットを割
り当てるようにすることによって、全体の信号対雑音特
性を著しく改善することができる。一般に、急峻なスペ
クトル成分をもつ信号に対する人間の聴覚は、極めて敏
感であるため、このような方法を用いることで信号対雑
音特性を改善することは、単に測定上の数値を向上させ
るばかりでなく、聴感上、音質を改善するのに有効であ
る。

【００１２】なお、ビット割り当ての方法にはこの他に
も数多くの方式が提案されており、さらに聴覚に関する
モデルが精緻化され、符号化装置の能力が向上すれば聴
覚的にみてより高能率な符号化が可能になる。

【００１３】これらの符号化方法を用いる場合、周波数
成分を帯域毎のユニットにまとめ（これをここでは符号
化ユニットと呼ぶ）、各符号化ユニット毎に正規化係数
と量子化に使用するビット数等を表す量子化精度情報を
それぞれ数ビットずつ使用して符号化し、これらを正規
化および量子化して符号化した周波数成分とともに記録
または伝送する、という方法が一般的に行われている。

【００１４】なおここで、例えばマスキング効果を考慮
して、その符号化ユニットに含まれるすべての周波数成
分が０であるとみなして符号化を行う場合には、その符
号化ユニットに対して、正規化係数および正規化および
量子化して符号化した周波数成分は省略して符号化する
ことができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来用
いられてきた方法では、各符号化ユニットに対して量子
化精度情報を表すために数ビットずつ与えなければなら
ない。特に、非常に低いビットレートで符号化を行う場
合には、含まれるすべての周波数成分が０であるとみな
して符号化される符号化ユニット(以下、これを０符号
化ユニットと呼ぶ)の数が多くならざるを得ないが、そ
れらの符号化ユニットに対して量子化精度情報を表すた
めに数ビットずつ与えることは効率の良い符号化を可能
にすることを阻害することになる。

【００１６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、０符号化ユニットを少ないビット数で指定
できるように符号化することにより、効率の良い符号化
を実現し得るような情報符号化方法及び装置、このよう
な符号化が施された信号を復号化するための情報復号化
方法及び装置、並びにこのような符号化が施された信号
が記録された情報記録媒体を提供することを目的とする
ものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る情報符号化
方法は、上述の課題を解決するために、時系列の入力信
号を周波数成分に変換する変換工程と、周波数成分を帯
域毎にまとめた符号化ユニットを構成する工程と、上記
変換工程の出力である周波数成分を上記符号化ユニット
毎に量子化して符号化する工程とを有する情報符号化方
法であって、上記符号化の工程においては、ある特定の
符号化ユニット構成が選択された場合にのみ、上記符号
化ユニット内の全ての周波数成分を０とみなす０符号化
ユニットの位置を示す０符号化ユニット指定情報を符号
化するとともに、上記０符号化ユニットの量子化精度情
報の符号化を行わないことを特徴としている。

【００１８】すなわち、ある特定の符号化ユニット構成
が選択された場合にのみ、０符号化ユニット指定情報以
外には量子化精度情報の符号を符号化しない。これは、
周波数成分を各符号化ユニットへ分解する方法が、同一
の周波数分解能を持つ場合であっても複数通りあるよう
な符号化ユニット構成を、上記周波数成分（スペクトル
信号）の例えばエネルギ分布に応じて適応的に決定する
場合に、周波数成分が比較的少数の符号化ユニットに分
解されるときには上記０符号化ユニット情報を符号化す
ることなく、上記周波数成分が比較的多数の符号化ユニ
ットに分解されるときには、上記０符号化ユニット指定
情報を符号化して０符号化ユニットの量子化精度情報の
符号化を省略するものである。この符号化ユニット構成
については、ブロック単位に選択可能なものであっても
よく、また、帯域毎に選択可能なものであってもよい。

【００１９】また、本発明に係る情報符号化装置は、時
系列の入力信号を周波数成分に変換する変換手段と、周
波数成分を帯域毎にまとめた符号化ユニットを構成する
手段と、上記変換手段からの出力である周波数成分を上
記符号化ユニット毎に量子化して符号化する符号化手段
とを有する情報符号化装置であって、上記符号化手段
は、ある特定の符号化ユニット構成が選択された場合に
のみ、上記符号化ユニット内の全ての周波数成分を０と
みなす０符号化ユニットの位置を示す０符号化ユニット
指定情報を符号化するとともに、上記０符号化ユニット
の量子化精度情報の符号化を行わないことを特徴とす
る。

【００２０】ここで、上記０符号化ユニット指定情報
は、上記各符号化ユニットに対応したフラグ情報、ある
いは上記０符号化ユニットの位置情報を与えるラン・レ
ングス情報であることが挙げられる。

【００２１】上記入力信号は音響信号であることが好ま
しい。

【００２２】次に、本発明に係る情報復号化方法は、時
系列の入力信号を変換した周波数成分を、帯域毎にまと
めて構成した符号化ユニット毎に量子化して符号化する
とともに、ある特定の符号化ユニット構成が選択された
場合にのみ、符号化ユニット内の全ての周波数成分を０
とみなす０符号化ユニットの位置を指定する０符号化ユ
ニット指定情報を符号化する情報符号化方法により符号
化された信号を復号化する情報復号化方法であって、上
記０符号化ユニット指定情報を復号化する工程と、上記
周波数成分を復号化する工程と、復号化した上記周波数
成分を時系列信号に変換する逆変換工程とを有し、上記
周波数成分を復号化する工程は、上記特定の符号化ユニ
ット構成が選択された場合にのみ、上記０符号化ユニッ
ト指定情報を復号化する工程により得られた出力に基づ
いて周波数成分を復号化することを特徴とする。

【００２３】また、この情報復号化方法を適用した情報
復号化装置を構成できる。

【００２４】さらに、本発明に係る情報記録媒体は、時
系列の入力信号を変換した周波数成分をまとめて量子
化、符号化を行う単位となる符号化ユニット構成情報と
周波数成分情報とが記録され、ある特定の符号化ユニッ
ト構成情報が記録されている場合にのみ、符号化ユニッ
ト内の全ての周波数成分を０とみなす０符号化ユニット
の指定情報が符号化されて記録されていることを特徴と
している。

【００２５】

【作用】本発明の情報符号化方法及び装置によれば、あ
る特定の符号化ユニット構成が選択された場合にのみ、
上記０符号化ユニット指定情報を符号化して０符号化ユ
ニットの量子化精度情報の符号化を省略することで、波
形信号をそのスペクトルのエネルギ分布に従って効率良
く符号化することが可能となる。このように、ある特定
の符号化ユニット構成が選択された場合には０符号化ユ
ニットの量子化精度情報を符号化しないため、出力情報
量をその分低減でき、波形信号の符号化効率を高めるこ
とができる。

【００２６】これは、特に音響信号の符号化に適用する
ことにより、スペクトルのエネルギ分布が比較的平坦な
場合の符号化効率を犠牲にすることなく、聴感上重要な
トーン性の高い成分を高い精度で符号化することが可能
になり、効率の良い信号圧縮が可能になる。

【００２７】本発明の情報復号化方法及び装置によれ
ば、復号化された０符号化ユニット指定情報に基づい
て、どの符号化ユニットが０符号化ユニットかを判定
し、その判定結果に応じて復号化処理することにより、
少ないビット数の量子化精度情報を用い、少ない演算処
理量で、良好な再生信号を得ることができ、特に音響信
号の場合に、聴感上良好な再生音響信号を得ることがで
きる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照にしながら説明する。

【００２９】図１は、本発明の情報符号化方法の一実施
例が適用される情報符号化装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【００３０】この図１において、端子１００を介して供
給された音響信号波形は変換回路１０１によって信号周
波数成分に変換された後、信号成分符号化回路１０２に
よって各成分が符号化され、符号列生成回路１０３によ
って符号列が生成され、端子１０４から出力される。

【００３１】図２は、図１の変換回路１０１の具体的構
成例を示すブロック図である。

【００３２】この図２において、端子２００を介して供
給された信号、すなわち図１の端子１００を介して得ら
れた信号が、帯域分割フィルタ２０１によって二つの帯
域に分割される。帯域分割フィルタ２０１によって二つ
の帯域に分割された各帯域の信号は、それぞれＭＤＣＴ
等のスペクトル変換を行う順スペクトル変換回路２１
１、２１２によってスペクトル信号成分となされる。こ
れら順スペクトル変換回路２１１、２１２からの出力
が、それぞれ端子２２１、２２２を介して取り出され、
上記図１の信号成分符号化回路１０２に送られる。

【００３３】上記順スペクトル変換回路２１１、２１２
からの各信号の帯域幅は端子２００を介した信号の帯域
幅の１／２となっており、端子２００から信号が１／２
に間引かれている。変換手段としてはこの実施例以外に
も多数考えられ、例えば、入力信号を直接、ＭＤＣＴに
よってスペクトル信号に変換しても良いし、ＭＤＣＴで
はなく、ＤＦＴやＤＣＴによって変換しても良い。いわ
ゆる帯域分割フィルターによって信号を帯域成分に分割
することも可能であるが、本発明の方法は特定の周波数
にエネルギが集中する場合に特に有効に作用するので、
多数の周波数成分が比較的少ない演算量で得られる上記
のスペクトル変換によって周波数成分に変換する方法を
とると都合が良い。

【００３４】図３は、図１の信号成分符号化回路１０２
の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【００３５】この図３において、端子３００に供給され
た上記変換回路１０１からの出力は、正規化回路３０１
によって所定の帯域毎に正規化が施された後、量子化回
路３０３に送られる。また、上記端子３００に供給され
た信号は、量子化精度決定回路３０２にも送られる。

【００３６】上記量子化回路３０３では、上記端子３０
０を介した信号から量子化精度決定回路３０２によって
計算された量子化精度に基づいて、上記正規化回路３０
１からの信号に対して量子化が施される。当該量子化回
路３０３からの出力が端子３０４から出力されて図１の
符号列生成回路１０３に送られる。なお、この端子３０
４からの出力信号には、上記量子化回路３０３によって
量子化された信号成分に加え、上記正規化回路３０１に
おける正規化係数情報や上記量子化精度決定回路３０２
における量子化精度情報も含まれている。

【００３７】図４は、図１の構成の符号化装置によって
生成された符号列から音響信号を復号化して出力する復
号化装置の概略構成を示すブロック図である。

【００３８】この図４において、端子４００を介して供
給された図１の構成により生成された符号列からは、符
号列分解回路４０１によって各信号成分の符号が抽出さ
れる。それらの符号からは、信号成分復号化回路４０２
によって各信号成分が復元され、その後、逆変換回路４
０３によって図１の変換回路１０１の変換に対応する逆
変換が施される。これにより音響波形信号が得られ、こ
の音響波形信号が端子４０４から出力される。

【００３９】図５には、図４の逆変換回路４０３の具体
的な構成の一例を示すブロック図である。

【００４０】この図５に示す構成は、図２に示した変換
回路の構成例に対応したもので、端子５００ａ、５００
ｂを介して図４の信号成分復号化回路４０２から供給さ
れた信号は、それぞれ図２における順スペクトル変換に
対応する逆スペクトル変換を行う逆スペクトル変換回路
５０１、５０２によって変換がなされる。これら逆スペ
クトル変換回路５０１、５０２によって得られた各帯域
の信号は、帯域合成フィルタ５１１によって合成され
る。この帯域合成フィルタ５１１の出力が端子５２１、
すなわち図４の端子４０４より取り出される。

【００４１】次に、図６は、図１に示される符号化装置
において、従来より行なわれてきた符号化の方法につい
て説明を行なうための図である。この図６に示す例にお
いて、スペクトル信号は図１の変換回路１０１、すなわ
ち図２の構成の回路によって得られたものであり、ＭＤ
ＣＴによるスペクトル信号の絶対値のレベルをｄＢ値に
変換して示している。

【００４２】この図６において、入力信号は所定の時間
ブロック毎に例えば６４個のスペクトル信号に変換され
ており、それが図６の図中Ｂ１からＢ１６に示す１６の
所定の帯域毎にグループ（これをここでは符号化ユニッ
トと呼ぶことにする）にまとめて正規化及び量子化が行
なわれる。ここで、図中○をつけてある符号化ユニット
は、前述した０符号化ユニットであり、これらの符号化
ユニットに含まれるスペクトル係数は全て０であると見
なされて符号化される。他の符号化ユニットでは、例え
ば、図２の量子化精度決定回路３０２で求められたビッ
ト数で、各スペクトル係数が量子化される。なお、０符
号化ユニットには、０ビットが割り当てられていると見
なす。

【００４３】図７は、このようにして符号化された符号
列の従来例を示したもので、ここには一つの変換ブロッ
クに対応する符号が示されている。この例では、各変換
ブロックにおいて、先ず、上記各符号化ユニットＢ１〜
Ｂ１６の量子化精度情報Ｒ₁〜Ｒ₁₆が符号化されてい
る。これらの量子化精度情報Ｒ₁〜Ｒ₁₆、すなわち、量
子化ビット数自身が、所定のビット数で符号化され、量
子化精度情報列が構成される。

【００４４】ここで、例えば各符号化ユニットにおい
て、０ビットから１５ビットまでの何れかのビット数で
の量子化が行われるのであれば、各量子化精度情報Ｒ₁
〜Ｒ₁₆は４ビットで符号化することができる。量子化精
度情報の次には正規化係数情報が符号化され、その次に
は各スペクトル係数を符号化ユニット毎に正規化および
量子化したスペクトル係数情報列が符号化されている。
０符号化ユニットに対する正規化係数情報については、
省略されるようにしてもダミーの符号が与えれられるよ
うにしてもよい。

【００４５】しかしながら、図７に示した従来例では、
各々の符号化ユニットに対して所定のビット数（上記の
例では４ビット）で量子化精度情報を符号化する必要が
あり、０符号化ユニットが多数ある場合には効率が悪
い。特に、図６に示されているように信号のエネルギー
が少数のスペクトルに集中するトーン性の入力信号に対
しては、エネルギーレベルの低い符号化ユニットの信号
成分はその低域側の信号成分によってマスクされてしま
うため、０符号化ユニットとして扱っても聴感上の音質
劣化は殆ど無く、図７に示された方法では符号化に無駄
があった。

【００４６】図８はこのような点を鑑みて提案された本
発明による符号化方法の一実施例によって得られる符号
の具体例を示したものである。

【００４７】この図８に示す例においては、量子化精度
情報列に先立って、０符号化ユニット指定情報列が符号
化されている。この実施例における０符号化ユニット指
定情報列は、符号化ユニットが０符号化ユニットである
場合には“０”、０符号化ユニットでない場合には
“１”の値をとるような各符号化ユニットＢ１〜Ｂ１６
に対する１ビットのフラグ列である。上記図６の具体例
に対応する０符号化ユニット指定情報列は、“１００１
０００１００１０００００”となる。実際の量子化精度
情報は、０符号化ユニットでない符号化ユニットに対す
るもののみ符号化されることになる。すなわち、上記具
体例の場合には、符号化ユニットＢ１、Ｂ４、Ｂ８、Ｂ
１１に対する量子化精度情報Ｒ₁、Ｒ₄、Ｒ₈、Ｒ₁₁の
みが符号化されている。０符号化ユニットが多数ある場
合には、それらの量子化精度情報を省略することがで
き、効率的な符号化が可能となる。

【００４８】次に図９は、本発明の他の実施例によって
得られる符号の具体例を示したものである。

【００４９】この図９に示す実施例においても、量子化
精度情報列に先立って０符号化ユニット指定情報列が符
号化されているが、この図９の実施例においては、０符
号化ユニット指定情報はフラグ情報ではなく、０符号化
ユニットの位置指定を行うラン・レングス情報になって
いる。すなわち、この例の場合、低域側から数えて最初
の符号化ユニット(Ｂ１)は０符号化ユニットではないの
で、ラン・レングス情報Ｌ₁の値として０が符号化さ
れ、低域側から数えて次の非０符号化ユニットはＢ４で
ありＢ１との間に２つの０符号化ユニットが存在するの
でラン・レングス情報Ｌ₂の値として２が符号化され、
以下同様に、各ラン・レングス情報Ｌ₃〜Ｌ₅が符号化
されている。この実施例においてもやはり、０符号化ユ
ニットが多数ある場合には、それらの量子化精度情報を
省略することができ、効率的な符号化が可能となる。

【００５０】次に、図１０は、本発明に係る情報符号化
装置の一実施例としての音響波形信号の符号化装置の概
略構成を示すブロック図である。

【００５１】この図１０において、入力端子６００より
供給された波形信号は、変換回路６０１によってスペク
トル信号に変換された後、信号成分符号化回路６０２に
よって各符号化ユニット毎に信号成分すなわちスペクト
ル係数が正規化され量子化されて符号化される。０符号
化ユニット指定情報符号化回路６０３では、信号成分符
号化回路６０２の出力結果に基づいて、上記図８又は図
９に示す符号化ユニット指定情報列を生成する。符号列
生成回路６０４は、信号成分符号化回路６０２及び０符
号化ユニット指定情報符号化手段６０３からの各出力結
果をまとめて、買う変換ブロック毎に符号列にして、出
力端子６０５より出力する。

【００５２】一方図１１は、図１０の符号化装置に対応
した復号化装置の構成例を示すものであり、図１０の符
号化装置によって生成された符号列から音響信号を出力
するものである。

【００５３】符号列分解回路７０１は、端子７００を介
して入力された符号列から０符号化ユニット指定情報列
を分離し、０符号化ユニット指定情報復号化回路７０３
に送る。０符号化ユニット指定情報復号化回路７０３
は、この０符号化ユニット指定情報列から、どの符号化
ユニットが０符号化ユニットであるかを判別し、その判
別結果を信号成分復号化回路７０２に送る。信号成分復
号化回路７０２は０符号化ユニット指定情報復号化手段
から送られてきた判定結果に基づいて、符号列分解回路
７０１から送られてきた量子化精度情報列、正規化係数
情報列、スペクトル係数情報列を復号化し、得られた周
波数成分情報を逆変換回路７０４に送り、逆変換回路７
０４はこれを逆変換して音響信号を端子７０５より出力
する。

【００５４】このように本発明の方法では、効果的に量
子化精度情報を符号化するために必要なビット数を減ら
すことができるが、この方法は、離散的に分布する少数
のスペクトル係数にエネルギーが集中するトーン性の信
号波形を取り出して非トーン性成分とは別に符号化する
場合には、エネルギーの低い符号化ユニットを０符号化
ユニットとしても音質劣化が少ないので、特に効果を発
揮する。

【００５５】ところで、本件出願人が先に特願平６−１
３０６５４号の明細書及び図面において提案した情報符
号化及び復号化の技術に対して、本発明の実施例を適用
することができる。

【００５６】ここで、上記特願平６−１３０６５４号の
明細書及び図面にて提案した技術とは、入力信号を周波
数成分に変換する変換手段と、該変換手段の出力を符号
化ユニット毎に正規化および量子化して符号化する手段
と、符号化ユニット構成決定手段を備え、周波数成分の
各符号化ユニットへの分解方法が、同一の周波数分解能
を持つ場合であっても複数通りであることを特徴とする
符号化の技術である。換言すれば、入力された信号のス
ペクトル分布の仕方によって周波数成分を量子化する帯
域幅を可変にすることによって高い符号化効率を実現す
るものであり、入力信号を周波数成分に変換し、上記変
換手段の出力を符号化ユニット毎に正規化および量子化
して符号化する際に、符号化ユニット構成決定工程を設
け、この符号化ユニット構成決定工程では、上記周波数
成分を各符号化ユニットへ分解する方法を、同一の周波
数分解能を持つ場合であっても複数通りあるようにした
ものである。

【００５７】この情報符号化の技術においては、一つの
上記符号化ユニットに、異なる周波数に対応する複数の
周波数成分を含むことが挙げられる。また、上記複数通
りの符号化ユニット構成モードが所定の帯域毎に設定さ
れていることが挙げられる。また、上記複数通りの符号
化ユニット構成モードが全帯域に対して設定されている
ことが挙げられる。さらに、スペクトルの周波数領域で
のエネルギ分布が比較的平坦な場合には、上記周波数成
分が、より帯域幅の広い比較的少数の符号化ユニット毎
に分解されることが挙げられる。またさらに、上記符号
化ユニット構成モードの例としては、符号化ユニットの
帯域幅を入力信号のスペクトルのエネルギ分布によって
変化させることが挙げられ、具体的には、符号化すべき
信号のスペクトルのエネルギ分布が比較的平坦である場
合には広い帯域を持つ符号化ユニットとし、エネルギ分
布が少数のスペクトル係数に集中するトーン性の信号成
分に対しては狭い帯域幅を持つ符号化ユニットとするこ
とが挙げられる。

【００５８】このような特徴は、情報復号化の技術につ
いても同様である。

【００５９】このような情報符号化あるいは復号化の技
術に対して、上述した本発明の実施例を適用することが
可能であり、具体的には、各変換ブロックにおける信号
の特性に応じて適応的に適用することが可能である。

【００６０】すなわち、図１２は本発明の上記実施例の
方法をブロック毎に適応的に適用した具体例を示したも
のである。

【００６１】この図１２の例においてＮ番ブロックでは
入力信号はトーン性でないため、周波数成分は比較的少
数の符号化ユニットへ分解され、このことが符号化ユニ
ット構成情報Ｕが０の値をとることによって示されてい
る。この場合、このブロックでは、０符号化ユニット指
定情報を符号化することなく、例えば、図７に示したよ
うな従来技術の方法で符号化が行われる。一方、（Ｎ＋
１）番ブロックでは、入力信号がトーン性であるため、
周波数成分は比較的多数の符号化ユニットへ分解され、
このことが符号化ユニット構成情報Ｕが１の値をとるこ
とによって示されている。この場合、このブロックで
は、０符号化ユニット指定情報を符号化することによ
り、例えば図８または図９に示したような本発明の方法
で符号化が行われる。

【００６２】また同様に、本発明の方法を帯域毎に、そ
の信号の特性に応じて適用することも可能であり、図１
３は本発明の方法を帯域毎に適用した実施例を示したも
のである。

【００６３】この図１３に示す例において、Ｎ番ブロッ
クの低域側はトーン性でないために周波数成分は比較的
少数の符号化ユニットへ分解され、このことが符号化ユ
ニット構成情報Ｕ₁が０の値をとることによって示され
ている。この場合、０符号化ユニット指定情報を符号化
することなく、例えば、図７に示されるような従来技術
の方法で符号化が行われる。一方、高域側では、入力信
号がトーン性であるため、周波数成分は比較的多数の符
号化ユニットへ分解され、このことが符号化ユニット構
成情報Ｕ₂が１の値をとることによって示されている。
この場合、０符号化ユニット指定情報を符号化すること
により、例えば図８または図９に示される、本発明の方
法で符号化が行われる。

【００６４】図１４は、以上のようにブロック毎あるい
は帯域毎に適応的に符号化ユニット指定情報を使用した
符号化を適用する場合の符号化装置における処理例を示
すフロー・チャートである。

【００６５】この図１４に示す処理例においては、一旦
ステップＳ１１において、スペクトル係数を比較的多数
の符号化ユニットに分解して符号化を行い、ステップＳ
１２で、０符号化ユニットの個数をＮとしている。次の
ステップＳ１３では、０符号化ユニットの個数Ｎが所定
の値Ｎ０を越えるか否かを判別しており、ＹＥＳの場
合、すなわち０符号化ユニットの個数Ｎが所定の値Ｎ０
を越える場合には、その信号はエネルギー分布が特定の
周波数成分に集中するトーン性であるとして、ステップ
Ｓ１４に進んで符号化ユニット構成情報Ｕ＝１とし、そ
のまま比較的多数の符号化ユニットに分解して符号化を
行う。

【００６６】一方、ステップＳ１３にてＮＯと判別され
た場合、すなわち０符号化ユニットの個数Ｎが上記所定
の値Ｎ０を越えない場合には、ステップＳ１５に進んで
符号化ユニット構成情報Ｕ＝０とし、ステップＳ１６に
て比較的少数の符号化ユニットに分解し直して符号化を
行う。以上において、符号化ユニット構成情報Ｕ＝１と
した場合にのみ、上記０符号化ユニット指定情報を用い
て符号化を行う。

【００６７】次に図１５は、このようにブロック毎ある
いは帯域毎に適応的に符号化ユニット指定情報を使用し
た符号を復号する場合の復号化手段の処理例を示したフ
ロー・チャートである。

【００６８】この図１５に示す処理例では、ステップＳ
２１において符号化ユニット構成情報Ｕの値が１か否か
を判別しており、ＹＥＳの場合、すなわち符号化ユニッ
ト構成情報Ｕの値が１の場合にはステップＳ２２に進
み、周波数成分が比較的多数の符号化ユニットに分解さ
れ、０符号化ユニット指定情報を用いて符号化されてい
るものとして復号化を行う。一方ＮＯの場合、すなわち
符号化ユニット構成情報Ｕの値が０であれば、ステップ
Ｓ２３に進み、周波数成分は比較的少数の符号化ユニッ
トに分解され、０符号化ユニット指定情報を用いずに符
号化されているものとして復号化を行う。

【００６９】なお、帯域分割フィルタとスペクトル変換
により波形信号をスペクトル信号に変換する場合につい
て説明を行ったが、もちろん、帯域分割フィルタを使用
せずに、スペクトル変換のみによって波形信号をスペク
トル信号に変換する場合についても本発明の方法を適用
できることは言うまでもない。また、必ずしも、ＤＦ
Ｔ、ＤＣＴ、ＭＤＣＴ等のスペクトル変換を組み込んだ
方法を使用しなくても、例えば、帯域分割フィルタで分
割された帯域毎に符号化ユニットを構成する場合にも、
本発明の方法を適用することができる。また、本発明を
情報信号の伝送方法に適用することもできる。

【００７０】以上の実施例においては、音響信号に対し
て本発明の技術を適用した例を中心に説明を行ったが、
本発明の技術は一般の波形信号の符号化や復号化にも適
用することが可能である。しかし、音響信号の場合、本
発明を用いると、聴感上、高い精度が要求されるトーン
性の信号を効率良く符号化することができ、特にその効
果は大きい。また、以上の実施例においては、各符号化
ユニットにおいて正規化及び量子化を行うものとした
が、本発明の技術は各符号化ユニット毎に定めた正規化
係数によって正規化を行わない場合にも適用することが
可能である。ただし、正規化処理を行うことによって、
より効率的な符号化が可能になる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明による情報符号化方法及び装置によれば、時系列の入
力信号を周波数成分（スペクトル信号）に変換し、周波
数成分を帯域毎にまとめた符号化ユニットを構成し、変
換出力である周波数成分を符号化ユニット毎に量子化し
て符号化する際に、ある特定の符号化ユニット構成が選
択された場合にのみ、符号化ユニット内の全ての周波数
成分を０とみなす０符号化ユニットの位置を示す０符号
化ユニット指定情報を符号化するとともに、０符号化ユ
ニットの量子化精度情報の符号化を行わないことによ
り、信号の品質を劣化させることなくビット数を削減す
ることができ、高能率の符号化が可能となる。

【００７２】特に、ある特定の符号化ユニット構成が選
択された場合にのみ０符号化ユニット指定情報を用いて
の符号化を行うことにより、波形信号をそのスペクトル
のエネルギ分布に従って効率良く符号化することが可能
となる。これは、特に音響信号の符号化に適用すること
により、スペクトルのエネルギ分布が比較的平坦な場合
の符号化効率を犠牲にすることなく、聴感上重要なトー
ン性の高い成分を高い精度で符号化することが可能にな
り、効率の良い信号圧縮が可能になる。

【００７３】上記０符号化ユニット指定情報には、上記
各符号化ユニットに対応したフラグ情報、あるいは上記
０符号化ユニットの位置情報を与えるラン・レングス情
報を用いることができ、０符号化ユニットが多数ある場
合には、ラン・レングス情報を用いることで符号化効率
をさらに高めることができる。

【００７４】次に、本発明の情報復号化方法及び装置に
よれば、復号化された０符号化ユニット指定情報に基づ
いて、どの符号化ユニットが０符号化ユニットかを判定
し、その判定結果に応じて復号化処理することにより、
少ないビット数の量子化精度情報を用い、少ない演算処
理量で、良好な再生信号を得ることができ、特に音響信
号の場合に、聴感上良好な再生音響信号を得ることがで
きる。

【００７５】さらに、本発明に係る情報記録媒体によれ
ば、時系列の入力信号を変換した周波数成分をまとめて
量子化、符号化を行う単位となる符号化ユニット構成情
報と周波数成分情報とが記録され、ある特定の符号化ユ
ニット構成情報が記録されている場合にのみ、符号化ユ
ニット内の全ての周波数成分を０とみなす０符号化ユニ
ットの指定情報が符号化されて記録されており、少ない
ビット数で効率良く符号化された情報が記録されている
ため、媒体記録容量の実質的な拡大が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例が適用される符号化装置を示す
ブロック図である。

【図２】図１に示す符号化装置の変換回路の一例を示す
ブロック図である。

【図３】図１に示す符号化装置の信号成分符号化回路の
一例を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施例が適用される復号化装置を示す
ブロック図である。

【図５】図４に示す復号化装置の逆変換回路の一例を示
すブロック図である。

【図６】本発明の実施例による符号化方法を説明するた
めのスペクトル信号の一例を示す図である。

【図７】従来技術による符号化方法で符号化して得られ
た符号列の一例を示す図である。

【図８】本発明の実施例による符号化方法で符号化して
得られた符号列の一例を示す図である。

【図９】本発明の実施例による符号化方法で符号化して
得られた符号列の他の例を示す図である。

【図１０】本発明の実施例としての符号化装置の具体例
を示すブロック図である。

【図１１】本発明の実施例としての復号化装置の具体例
を示すブロック図である。

【図１２】本発明の符号化方法をブロック毎に適応的に
適用した実施例により符号化して得られた符号列の一例
を示す図である。

【図１３】本発明の符号化方法を帯域毎に適応的に適用
した実施例により符号化して得られた符号列の一例を示
す図である。

【図１４】本発明の実施例による符号化方法の具体例を
説明するためのフローチャートである。

【図１５】本発明の実施例による復号化方法の具体例を
説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

６０１変換回路６０２信号成分符号化回路６０３０符号化ユニット指定情報符号化回路６０４符号列生成回路７０１符号列分解回路７０２信号成分復号化回路７０３０符号化ユニット指定情報復号化回路７０４逆変換回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/30 G10L 11/00 G10L 19/02 H03M 7/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】時系列の入力信号を周波数成分に変換す
る変換工程と、周波数成分を帯域毎にまとめた符号化ユ
ニットを構成する工程と、上記変換工程の出力である周
波数成分を上記符号化ユニット毎に量子化して符号化す
る工程とを有する情報符号化方法であって、上記符号化の工程においては、ある特定の符号化ユニッ
ト構成が選択された場合にのみ、上記符号化ユニット内
の全ての周波数成分を０とみなす０符号化ユニットの位
置を示す０符号化ユニット指定情報を符号化するととも
に、上記０符号化ユニットの量子化精度情報の符号化を
行わないことを特徴とする情報符号化方法。
【請求項２】上記０符号化ユニット指定情報は、上記
各符号化ユニットに対応したフラグ情報であることを特
徴とする請求項１記載の情報符号化方法。
【請求項３】上記０符号化ユニット指定情報は、０符
号化ユニットの位置情報を与えるラン・レングス情報で
あることを特徴とする請求項１記載の情報符号化方法。
【請求項４】時系列の入力信号を変換した周波数成分
を、帯域毎にまとめて構成した符号化ユニット毎に量子
化して符号化するとともに、ある特定の符号化ユニット
構成が選択された場合にのみ、符号化ユニット内の全て
の周波数成分を０とみなす０符号化ユニットの位置を指
定する０符号化ユニット指定情報を符号化する情報符号
化方法により符号化された信号を復号化する情報復号化
方法であって、上記０符号化ユニット指定情報を復号化する工程と、上記周波数成分を復号化する工程と、復号化した上記周波数成分を時系列信号に変換する逆変
換工程とを有し、上記周波数成分を復号化する工程は、上記特定の符号化
ユニット構成が選択された場合にのみ、上記０符号化ユ
ニット指定情報を復号化する工程により得られた出力に
基づいて周波数成分を復号化することを特徴とする情報
復号化方法。
【請求項５】時系列の入力信号を周波数成分に変換す
る変換手段と、周波数成分を帯域毎にまとめた符号化ユ
ニットを構成する手段と、上記変換手段からの出力であ
る周波数成分を上記符号化ユニット毎に量子化して符号
化する符号化手段とを有する情報符号化装置であって、上記符号化手段は、ある特定の符号化ユニット構成が選
択された場合にのみ、上記符号化ユニット内の全ての周
波数成分を０とみなす０符号化ユニットの位置を示す０
符号化ユニット指定情報を符号化するとともに、上記０
符号化ユニットの量子化精度情報の符号化を行わないこ
とを特徴とする情報符号化装置。
【請求項６】時系列の入力信号を変換した周波数成分
を、帯域毎にまとめて構成した符号化ユニット毎に量子
化して符号化するとともに、ある特定の符号化ユニット
構成が選択された場合にのみ、符号化ユニット内の全て
の周波数成分を０とみなす０符号化ユニットの位置を指
定する０符号化ユニット指定情報を符号化する情報符号
化装置により符号化された信号を復号化する情報復号化
装置であって、上記０符号化ユニット指定情報を復号化する手段と、上記周波数成分を復号化する手段と、復号化した上記周波数成分を時系列信号に変換する逆変
換手段とを備え、上記周波数成分を復号化する手段は、上記特定の符号化
ユニット構成が選択された場合にのみ、上記０符号化ユ
ニット指定情報を復号化する手段の出力に基づいて周波
数成分を復号化することを特徴とする情報復号化装置。
【請求項７】時系列の入力信号を変換した周波数成分
をまとめて量子化、符号化を行う単位となる符号化ユニ
ット構成情報と周波数成分情報とが記録され、ある特定
の符号化ユニット構成情報が記録されている場合にの
み、符号化ユニット内の全ての周波数成分を０とみなす
０符号化ユニットの指定情報が符号化されて記録されて
いることを特徴とする情報記録媒体。