JP3230365B2 - 情報符号化方法及び装置並びに情報復号化方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる高能率符号化
によって入力ディジタルデータの符号化を行ない、これ
を伝送、記録、再生し、復号化して再生信号を得るよう
な、情報符号化方法及び装置並びに情報復号化方法及び
装置に関するものである。

【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は種々知られているが、例え
ば、時間軸上のオーディオ信号等をブロック化しない
で、複数の周波数帯域に分割して符号化する非ブロック
化周波数帯域分割方式である帯域分割符号化（サブバン
ド・コーディング：ＳＢＣ）や、時間軸の信号を周波数
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ブロック化周波数
帯域分割方式、いわゆる変換符号化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ーとしては、例えばＱＭ
Ｆフィルターがあり、このＱＭＦフィルターは、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 codingof speech in subbands,
R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech. J., Vol.55, No.819
76）に述べられている。

【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、等バンド幅のフィルター分割手法が述べられてい
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（フレー
ム）でブロック化し、当該ブロック毎に離散フーリエ変
換（ＤＦＴ）、コサイン変換（ＤＣＴ）、モディファイ
ドＤＣＴ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/TransformCoding
Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Ali
asing Cancellation, J.P.Princen, A.B.Bradley, Uni
v. of Surrey, Royal Melbourne Inst.ofTech. ICASSP
1987）に述べられている。

【０００６】このようにフィルター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、
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
率な符号化を行なうことができる。また、ここで量子化
を行なう前に、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なうようにすれ
ば、さらに高能率な符号化を行なうことができる。

【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（ビットアロケーシヨ
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ヨ
ンによって符号化する際には、上記各ブロック毎の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 Coding ofSpeech Signals,
R. Zelinski, P. Noll, IEEE Transactions of Accoust
ics,Speech, and Signal Processing, vol.ASSP-25, N
o.4, August 1977 ）では、各帯域毎の信号の大きさを
もとに、ビット割当を行なっている。この方式では、量
子化雑音スペクトルが平坦となり、雑音エネルギー最小
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 −
ディジタル・エンコーディング・オブ・パーセプチュア
ル・リクワイアメンツ・オブ・ジ・オーディトリィ・シ
ステム」（The critical band coder --digital encodi
ng of the perceptual requirements of the auditory
system, 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なう手法が述べら
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が、各小ブロック毎にあらかじ
め定められた固定ビット割当パターン分と、各ブロック
の信号の大きさに依存したビット配分を行なう分に分割
使用され、その分割比を入力信号に関係する信号に依存
させ、前記信号のスペクトルが滑らかなほど前記固定ビ
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、サイン波入力のよう
に、特定のスペクトルにエネルギー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
てる事により、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
号に対して人間の聴覚は極めて敏感であるため、このよ
うな方法を用いる事により、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】ビット割り当ての方法にはこの他にも数多
くのやり方が提案されており、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あがれば聴覚的に
みてより高能率な符号化が可能になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の符号化および復号化の手段を実現するためには、信号
のサンプル値をそのまま記録する場合に比較して大きな
ハードウェアが必要となる。特に、扱う信号が高域成分
を含み広い帯域にわたっている場合には扱うべきスペク
トル成分数が多くなる上、サンプリング周波数も高くな
るので、必要なバッファ容量、時間当たりの演算処理量
は大きなものとなってしまう。

【００１４】また一方、これらの符号化手段・復号化手
段は半導体で構成された回路によって実現されるのが一
般的であるが、半導体の集積度および価格は急激に低下
し、それと共に音質に対する要求水準は高まる。例え
ば、人の声を符号化して効率良く記録する場合、初期に
おいてはその内容がわかればいい、という要求水準であ
っても、技術水準が上がっていくにしたがって、より忠
実な臨場感が求められて行く。もちろん、技術水準の向
上に応じて扱う信号の帯域幅を大きくするなど規格の水
準を上げていくという方法も考えられるが、このように
規格を変更すると記録されている信号と復号化装置の間
に互換性が無くなってしまう。特に、古い規格に基づい
て構成された復号化手段では新しい規格によって符号化
された信号を再生できなくなってしまう、という問題が
生じる。

【００１５】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、要求される再生信号の品質に応じて処理
を簡略化することができ、安いコストで、あるいは高速
に、符号化や復号化が行えるような情報符号化方法及び
装置並びに情報復号化方法及び装置の提供を目的とする
ものである。

【００１６】本発明の他の目的は、記録された同一の符
号から復号化手段がその能力に応じた帯域の信号を再生
することができ、目的に応じて、それに見合った規模、
価格の復号化手段を構成することを可能とし、記録する
信号の帯域を普及している復号化手段の能力に合わせて
互換性を保ちながら拡大していくことである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る情報符号化方法は、指定された帯域
情報等に基づいて、実際の変換処理を必要な帯域でのみ
行い、信号の符号化を行うものである。

【００１８】また、本発明に係る情報復号化方法は、復
号化すべき符号に記述された情報に基づいて、実際の復
号化のための変換処理を必要な帯域でのみ行い、信号を
再生するものである。

【００１９】さらにまた、本発明に係る別の情報復号化
方法は、復号化手段が入力された符号から実際にその復
号化手段自身が復号化できる帯域に基づいて必要な符号
部分を選択しその能力に応じた帯域幅の信号を再生する
ものである。

【００２０】すなわち、本発明に係る情報符号化方法
は、周波数成分分解手段と、上記周波数成分分解手段に
よって得られた周波数成分を符号化する手段を備え、一
部の帯域に対しては上記周波数成分分解の処理を省略す
ることがあるようにしたものである。この方法を適用し
た情報符号化装置を構成することができる。

【００２１】また、本発明に係る情報復号化方法は、処
理帯域制御手段と、周波数成分符号復号手段と、上記周
波数成分復号手段によって得られた周波数成分から波形
信号を合成する波形信号合成手段を備え、上記波形信号
合成手段は上記処理帯域制御手段の制御に基づいて、一
部の帯域に対しては波形信号合成の処理を省略すること
があるようにしたものである。この方法を適用した情報
復号化装置を構成することができる。

【００２２】さらにまた、本発明に係る他の情報復号化
方法は、情報選択手段と、周波数成分符号復号手段と、
上記周波数成分復号手段によって得られた周波数成分か
ら波形信号を合成する波形信号合成手段を備え、上記波
形信号合成手段は、上記情報選択手段が選択した入力符
号列に含まれる一部の情報のみを使い、一部の帯域に対
しては波形信号合成の処理を省略するものである。この
方法を適用した情報復号化装置を構成することができ
る。

【００２３】これらの方法あるいは装置において、処理
帯域制御手段を設け、上記一部の帯域に対して周波数成
分分解の処理を省略するかどうかの制御を上記処理帯域
制御手段により行わせることが挙げられる。また、上記
周波数成分分解の処理を省略する帯域は高域側の帯域で
あることが好ましい。また、上記周波数分解手段は、帯
域分割フィルタ手段とスペクトル変換手段により構成す
ることが好ましい。

【００２４】また、上記入力信号あるいは出力信号とし
ては、音響信号、又は画像信号を挙げることができる。

【００２５】

【作用】符号化あるいは復号化のための実際の変換処理
を、必要な帯域でのみ行うことにより、処理が簡易化さ
れ、安いコストで、あるいは高速に、符号化や復号化が
行える。また、記録された同一の符号から復号化手段が
その能力に応じた帯域の信号を再生することができ、目
的に応じて、それに見合った規模、価格の復号化手段を
構成することを可能とし、記録する信号の帯域を普及し
ている復号化手段の能力に合わせて互換性を保ちながら
拡大していくことができる。

【００２６】

【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。

【００２７】図１は本発明に係る情報符号化方法の実施
例を説明するための図である。この図１に示す実施例に
おいて、入力信号はモディファイド離散コサイン変換、
いわゆるＭＤＣＴ等のスペクトル変換によって得られた
スペクトル成分に分解される。各スペクトル係数は所定
のバンド（この図の例ではｂ１からｂ９の９バンド）毎
にまとめられ、正規化処理が施される。ここで、正規化
処理とは各バンドにおけるスペクトル係数の最大の絶対
値によって決定される正規化係数によって各スペクトル
係数を割ることを言う。

【００２８】次に、各バンド毎に正規化されたスペクト
ル係数を与えられたビット数で再量子化する。このビッ
ト数の与え方は、入力信号にかかわらず一定であっても
よいし、マスキング等を考慮して、入力信号に依存して
求められたものであってもよい。正規化処理を施すこと
によって、レベルの低い周波数成分のみからなるバンド
内のスペクトル係数を少ないビット数で効率良く再量子
化することが可能である。再量子化のためのビット数を
少なくすることで元の信号を圧縮することができる。

【００２９】図２は、本発明に係る情報符号化装置の実
施例が適用可能な構成を概略的に示すブロック図であ
る。符号化装置の入力端子１００を介して入力されたオ
ーディオ信号は、周波数成分分解手段回路１０１により
周波数成分に分解される。この周波数成分は、正規化量
子化回路１０２によって、一定の帯域毎に正規化および
再量子化が施され、その後、符号列生成回路１０３によ
って、量子化精度情報、正規化係数情報、正規化および
量子化された周波数成分情報が符号列に変換され、出力
端子１０４より取り出される。

【００３０】一方、図３は、上記図２の符号化装置に対
応した、本発明に係る復号化装置の実施例が適用される
概略構成のブロック図を示したものである。入力端子２
００に入力された符号列は、上記図２の出力端子１０４
からの出力に対応するものであり、符号列復号回路２０
１により量子化精度情報、正規化係数情報、正規化およ
び量子化された周波数成分情報に分離され、逆量子化逆
正規化回路２０２に送られ、周波数成分信号が生成され
る。生成された周波数成分信号は、波形信号合成回路２
０３に送られ、波形信号に変換されて、出力端子２０４
より出力される。

【００３１】周波数成分に分解する方法としては、上述
のＤＦＴ、ＤＣＴ、ＭＤＣＴ等のスペクトル変換手段を
用いても良いし、あるいは帯域分割フィルターを用いて
も良いが、図４に示すように、帯域分割フィルタと上述
のスペクトル変換を組み合わせたものであっても良い。

【００３２】図４の例においては、入力端子３００より
入力された波形信号は、帯域分割フィルタ回路３０１に
よって４つの帯域に分割される。各端子３３１、３３
２、３３３、３３４には、この順番に低い周波数からの
帯域の信号が得られる。これらの信号は端子３００の入
力波形信号の１／４の帯域幅になっており、各々のサン
プリングレートは、上記入力波形信号の１／４になって
いる。従って、これらの信号をスペクトル変換するスペ
クトル変換回路３１１、３１２、３１３、３１４は、実
際には入力信号を直接スペクトル変換する場合の１／４
の変換長で、同一の周波数分解能を得ることができる。
各スペクトル変換回路３１１、３１２、３１３、３１４
からの周波数成分出力は、各出力端子３２１、３２２、
３２３、３２４をそれぞれ介して取り出される。

【００３３】図５は、上記図４の周波数成分分解手段に
対応する波形信号合成手段の例を示すものである。この
波形信号合成手段の各入力端子４０１、４０２、４０
３、４０４への入力は、それぞれ図４の各出力端子３２
１、３２２、３２３、３２４からの出力にそれぞれ対応
している。

【００３４】ここで、各逆スペクトル変換回路４１１、
４１２、４１３、４１４からの各出力端子４４１、４４
２、４４３、４４４に得られる各帯域の信号のサンプリ
ングレートは、上記図４の各端子３３１、３３２、３３
３、３３４の各帯域の信号とそれぞれ対応する。これら
の各端子４４１、４４２、４４３、４４４に得られる各
帯域の信号を、帯域合成フィルタ４２１が合成すること
によって、波形信号を再生することができ、合成された
波形信号は、出力端子４３１より取り出される。

【００３５】図６および図７はそれぞれ、図４の帯域分
割フィルタ回路３０１および図５の帯域合成フィルタ回
路４２１の構成例を示したものである。すなわち、図６
においては、端子５００からの入力信号を高域信号、低
域信号に２分割するＱＭＦ回路５０１、５１１、５１２
を組み合わせて、例えば図４の帯域分割フィルタ回路３
０１が構成され、各端子５２１、５２２、５２３、５２
４からは、この順番に低い周波数からの帯域の信号が得
られる。また、図７においては、１つのＱＭＦによって
分割された２つの帯域の信号を合成するＩＱＭＦ回路を
６１１、６１２、６２１と３つ組み合わせて、例えば図
５の帯域合成フィルタ回路４２１が構成されている。

【００３６】このように、ＱＭＦおよびＩＱＭＦを使用
して帯域分割フィルタ手段および帯域合成フィルタ手段
を構成することにより、帯域分割後にサンプリングレー
トを低くしたために生じるエイリアシングの影響をキャ
ンセルすることができる。

【００３７】さてここで、上述の符号化装置、復号化装
置を用いて、音響信号を記録・再生する場合について考
える。多くの音響信号において、重要な信号成分は特定
の帯域、特に低域側に集中している。もちろん、より高
域の信号成分が再生されることにより、音質が向上し、
より臨場感のある音響信号が得られるが、低域側の信号
のみが再生されるだけでもスピーチの内容を理解するこ
とは可能であるし、そこそこの音質で音楽を楽しむこと
も可能である。

【００３８】上述の符号化・復号化には元の波形信号の
波形信号サンプルをそのまま記録する場合に比較して多
大の処理が必要となるが、もし、そこそこの音質が簡易
に圧縮記録、伸長再生できれば非常に便利である。この
ような簡易な符号化手段および復号化手段は次のような
ケースに特に有用である。

【００３９】第一のケースは、上述の理由を背景とし
て、ある応用のために信号圧縮を行う段階で、最終的に
低域側の信号のみが必要であるとわかっている場合であ
る。これは符号化に関して言えば、入力される信号の帯
域が予め制限されているものである場合、あるいは、高
域の信号は無視していいという指定が符号化手段に対し
て指示されている場合であり、復号化に関して言えば、
入力される符号列が低域側の信号に対する情報からのみ
成り立っている場合、あるいは、高域の信号は無視して
いいという指定が復号化手段に対して指示されている場
合である。

【００４０】第二のケースは、復号化手段の能力に応じ
て、復号化手段が再生する帯域を決定する場合である。
この場合、与えられた符号列から復号化手段自身が再生
可能な帯域の情報を選択して、復号化を行う。こうする
と、復号化手段の種類によって同一の符号列から別の信
号が再生されることになるが、これらはその再生信号の
音質の違いになって現われる。このことは、時間ととも
に復号化手段のコストが下がって行く過程において、し
だいに音質の向上していく復号化手段を互換性の問題を
生じさせずに導入していくことができることを意味して
いる。

【００４１】以下、このように制限された帯域の音を符
号化あるいは復号化を簡易に実現する本発明の方法につ
いて図面を使って説明を行う。

【００４２】図８は、上記第一のケースに対応するため
の本発明による符号化装置の実施例のブロック図であ
る。処理帯域制御回路７０４には、端子７０６からの処
理帯域制御情報が与えられ、この情報に基づいて周波数
成分分解回路７０１、正規化・量子化回路７０２、符号
列生成回路７０３の処理帯域を制御する。端子７０６か
らの処理帯域制御情報は、この符号化手段の操作者が入
力しても良いし、例えば端子７００に入力信号を供給す
る図８には記されていない帯域制限フィルターから与え
られても良い。

【００４３】周波数成分分解回路７０１は、図２の周波
数成分分解回路１０１と同様の構成をとるが、処理帯域
制御回路７０４から周波数成分分解回路１０１に送られ
る制御情報に基づいて必要な帯域のみの処理を行う。例
えば、図１のｂ１からｂ６までの帯域のみの信号を符号
化する場合、高域の信号を処理する図４のスペクトル変
換手段３１３、３１４は処理を行わない。また、図４の
帯域分割フィルタ手段が図６の構成をとる場合には、図
６のＱＭＦ回路５１２の処理も必要が無いので行わな
い。

【００４４】図８の正規化・量子化回路７０２および符
号列生成回路７０３も同様に、処理帯域制御回路７０４
からの各制御情報に基づいて、必要な帯域での処理のみ
を行う。このように必要な帯域での処理のみを行うこと
によって演算処理量を大幅に減らすことができるため、
安いコストで高速に処理を行うことができるし、電気的
な回路でこれらの処理を行う場合に回路が消費する電力
を削減することが可能である。

【００４５】なお、この符号化装置あるいは方法は、必
ずしも入力される音響信号等をリアルタイムで処理する
ものに限らない。例えば、波形信号のサンプル値がその
まま記録されたファイルの情報を上述の方法で圧縮して
光磁気ディスク等へ記録する場合、その処理は早く終わ
るほど都合が良く、本発明の方法で高速に処理すること
は大きな意味を持っている。

【００４６】また、周波数成分分解回路７０１の構成
は、必ずしも図４および図６と同じ構成をとる必要は無
く、最初からもっと小規模に、例えば、図１１および図
１２で示される構成をとるものであっても良い。図１１
で示された帯域分割フィルタ回路８０１は、図４の帯域
分割フィルタ回路３０１と同じ信号を入力するが、その
出力は低域側の信号のみであり、それらをスペクトル変
換回路８１１、８１２に送る。スペクトル変換回路８１
１、８１２は、図４のスペクトル変換回路３１１、３１
２と同じ処理を行う。図１２は、帯域分割フィルタ回路
８０１の構成例を示したもので、ＱＭＦ回路８２１の出
力が低域側のみであることを除いてＱＭＦ回路８２１、
８３１はそれぞれ図６のＱＭＦ回路５０１、５１１と同
じ処理を行う。なおこの場合、図８の処理帯域制御回路
７０４は特に設けなくても良い。

【００４７】このようにして符号化処理を行ってできた
１ブロック分の符号列の例が図１５に示されている。こ
の例においては先ず、先頭に量子化精度情報数ｎ_Q 、例
えばｎ_Q ＝６という値が記録され、次に実際に符号化さ
れた帯域までの、量子化精度情報Ｑ、正規化係数情報
Ｋ、スペクトル係数情報Ｓが記録されている。符号化列
の記録方法はこの他にも種々の方法が可能で、例えば、
量子化精度情報数を記録せずに、ダミーの量子化精度情
報、例えば量子化のビット数が０であるという情報を帯
域ｂ７、ｂ８、ｂ９に対して記録するようにしてもよ
い。

【００４８】次に、図９は、上記第一のケースに対応す
るための本発明による復号化装置の実施例のブロック図
である。符号列復号回路７１１は、例えば、図１５に示
されるような符号列を入力信号としてとり、正規化およ
び量子化されたスペクトル係数を復元するための情報を
逆量子化・逆正規化回路７１２に送ると共に、量子化精
度情報数を処理帯域制御回路７１４に送る。処理帯域制
御７１４は、量子化精度情報数から復号化のために必要
な処理が必要な帯域を計算し、逆量子化逆正規化７１２
および波形信号合成回路７１３の処理が必要な帯域での
処理だけになるように制御を行う。図８に示す符号化装
置の場合と同様に、例えば、図５の逆スペクトル変換回
路４１３、４１４および図７のＩＱＭＦ回路６１２の処
理を省略することができ、演算処理量を大幅に減らすこ
とができるため、安いコストで高速に処理を行うことが
できるし、電気的な回路でこれらの処理を行う場合に回
路が消費する電力を削減することが可能である。

【００４９】なお、この復号化手段あるいは方法は、必
ずしも音響信号等をリアルタイムで処理して出力するも
のに限らない。例えば、圧縮してファイルになっている
符号列を復号して、波形信号のサンプル値をそのまま光
磁気ディスク等へ記録する場合、その処理は早く終わる
ほど都合が良く、本発明の方法で高速に処理することは
大きな意味を持っている。

【００５０】次に、図１０は上記第二のケースに対応す
るための本発明による復号化手段の実施例のブロック図
である。この実施例の復号化手段は、例えば、図１６に
示されるような符号列を入力として受け付ける。

【００５１】図１０の波形信号合成回路７２４は、図１
３に示される構成をしており、図１３の帯域合成フィル
タ回路８５１は、図１４で示される構成をしている。こ
こで、逆スペクトル変換回路８４１、８４２はそれぞ
れ、図５の逆スペクトル変換回路４１１、４１２と同じ
処理を行い、ＩＱＭＦ回路８６１は、図７のＩＱＭＦ回
路６１１と同じ処理を行う。また、ＩＱＭＦ回路８７１
は、端子６４２からの入力信号の代わりに値が０の信号
を使用して、図７のＩＱＭＦ回路６２１と同じ処理を行
う。

【００５２】ここで、図１０の情報選択回路７２２は、
符号列復号回路７２１の出力から、この復号化装置が処
理できる帯域の情報を選択する。すなわち、この復号化
手段が処理できるのは、図１のｂ１からｂ６までのバン
ドだけであるので、情報選択回路７２２は、図１６にお
いて斜線を施されていない部分の情報のみを選択的に逆
量子化逆正規化回路７２３に送る。逆量子化逆正規化回
路７２３はこれらの情報に基づいて各スペクトル係数を
構成し、波形信号合成回路７２４は、これらのスペクト
ル係数を変換して波形信号を合成する。この波形信号合
成回路７２４の処理量は全帯域の信号を合成する場合に
較べて大幅に少なく、上述のように簡単な手段で構成で
きたり、高速で処理を行ったりすることができる。この
復号化手段あるいは方法は必ずしも音響信号等をリアル
タイムで処理して出力するものに限らないのは第一のケ
ースの場合と同様である。

【００５３】このように、本発明の方法は、上記第一の
ケースにも第二のケースにも効力を発揮するが、特に、
上述のように、帯域を分割してからスペクトル変換を施
して得るような場合には効果が大きい。例えば、本件出
願人が先に提案した特開平５−１８３４４２号公報に記
載されているように、ＭＤＣＴ、ＩＭＤＣＴ等のスペク
トル変換・スペクトル逆変換を行う場合に、高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ）の演算方法を使用すると少ない演算処
理量でこれらの変換が実現できることが知られている。
ＦＦＴを行う場合には、例えば、文献「高速フーリエ変
換」、E. OranBringham著、宮川、今井訳、科学技術出
版社、に記されているとおり、途中の演算処理結果を記
憶しておく、変換長に比例したワークエリアが必要であ
り、ワークエリア内の情報はシャッフルされながら演算
処理されていく。このため、もし帯域分割を行わずにス
ペクトル変換をFFTを使って実現した場合には、大きな
ワークエリアが必要である上、演算処理削減の効果も、
処理を行わない帯域でのスペクトル変換を省略できる帯
域分割を行ってスペクトル変換を行う方法に比較して小
さい。

【００５４】復号化時についても同様で、帯域分割して
からスペクトル変換されたスペクトル係数を波形信号に
逆変換する方が、帯域分割せずにスペクトル変換された
スペクトル係数を波形信号に逆変換するよりも小さなワ
ークエリアですむ上、演算処理削減の効果も大きい。Ｆ
ＦＴを高速に行うためには、これらのワークエリアは十
分に高速に読み書きができる構成にしておく必要がある
が、変換長が短くなるということは必要なワークエリア
を小さくできるということであり、それだけ安いコスト
で符号化装置および復号化装置を構成できることを意味
する。

【００５５】図１７は、本発明を利用して、処理を行う
符号化方法の処理例である。この処理例においては、ス
ペクトル変換の部分のみ帯域によって処理することが陽
に示されているが、もちろん、上述の符号化手段の時と
同様に、ステップＳ１１の帯域分割フィルタ処理におい
ても処理を簡略化することが可能である。

【００５６】この図１７において、ステップＳ１１で帯
域分割フィルタ処理を行った後、ステップＳ１２、Ｓ１
３、Ｓ１４にて、指定帯域がＦｓ／８より大か、２Ｆｓ
／８より大か、３Ｆｓ／８より大か、をそれぞれ判別し
ている。そして、指定帯域が３Ｆｓ／８より大のときに
は、ステップＳ１５〜Ｓ１８で帯域ｂ₄ 〜ｂ₁ のスペク
トル変換を行い、指定帯域が２Ｆｓ／８より大で３Ｆｓ
／８以下のときにはステップＳ１６〜Ｓ１８で帯域ｂ₃
〜ｂ₁ のスペクトル変換を行い、指定帯域がＦｓ／８よ
り大で２Ｆｓ／８以下のときにはステップＳ１７、Ｓ１
８で帯域ｂ₂ 、ｂ₁ のスペクトル変換を行い、指定帯域
がＦｓ／８以下のときにはステップＳ１８で帯域ｂ₁ の
スペクトル変換を行っている。次のステップＳ１９では
スペクトル信号の正規化及び量子化処理を行った後、ス
テップＳ２０で符号列を生成処理を行っている。

【００５７】次に、図１８は、本発明を利用して、処理
を行う復号化方法の処理例である。この処理例において
は、逆スペクトル変換の部分のみ帯域によって処理する
ことが陽に示されているが、もちろん、上述の符号化手
段の時と同様に、ステップＳ３０の帯域合成フィルタ処
理においても処理を簡略化することが可能である。

【００５８】この図１８において、ステップＳ２１で符
号列の復号化処理を行い、ステップＳ２２でスペクトル
信号の逆量子化及び逆正規化処理を行った後、ステップ
Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５で、量子化精度情報数が４より
大か、６より大か、８より大か、をそれぞれ判別してい
る。量子化精度情報数が８より大のときには、ステップ
Ｓ２６〜Ｓ２９で帯域ｂ₄ 〜ｂ₁ の逆スペクトル変換を
行い、量子化精度情報数が６より大で８以下のときには
ステップＳ２７〜Ｓ２９で帯域ｂ₃ 〜ｂ₁ の逆スペクト
ル変換を行い、量子化精度情報数が４より大で６以下の
ときにはステップＳ２８、Ｓ２９で帯域ｂ₂ 、ｂ₁ の逆
スペクトル変換を行い、量子化指定情報数が４以下のと
きにはステップＳ２９で帯域ｂ₁ の逆スペクトル変換を
行っている。最後のステップＳ３０では、帯域合成フィ
ルタ処理を行っている。

【００５９】次に、図１９は、本発明を利用して、処理
を行う別の復号化方法の処理例である。この図１９の例
においては、ステップＳ３１で符号列の復号化処理を行
い、ステップＳ３２で必要情報の選択を行っており、こ
こで選択された情報のみを以下の処理で用いるようにし
ている。すなわち、ステップＳ３３でスペクトル信号の
逆量子化及び逆正規化処理を行った後、ステップＳ３
４、Ｓ３５で帯域ｂ₂ 、ｂ₁ についてのみ逆スペクトル
変換を行い、ステップＳ３６で帯域合成フィルタ処理を
行っている。

【００６０】以上、スペクトル変換としてＭＤＣＴを使
用した場合を例にとって説明したが、もちろん、離散フ
ーリエ変換（ＤＦＴ）や離散コサイン変換（ＤＣＴ）等
を使用する場合にも本発明の方法を適用することができ
る。さらに、このような特別なスペクトル変換を使用せ
ずにフィルターによって帯域分割をした後、符号化する
場合にも本発明の方法を適用することが可能である。

【００６１】また、実際に処理を行う帯域として低域側
の帯域をとった場合について説明を行ったが、この他に
も、例えば、実際の信号レベルの大きい帯域のみを処理
するようにすることも可能である。しかし実際には、既
に述べたように、例えば、通常の音響信号等では低域側
に重要な信号成分が分布しており、低域側のみ常に処理
するような構成にすることによって、簡単な構成で大き
な効果を上げることができる。

【００６２】なお、本発明の方法は、もちろん多チャネ
ルの音響信号に対して適用可能である。また、以上の説
明においては、音響信号を符号化・復号化する場合に関
して説明を行なったが、本発明の方法は他の種類の信号
を処理する場合にも有効である。しかし中でも、低域に
重要な情報が集中している音響信号や画像信号に適用す
るとその効果が大きい。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る情報符号化方法や装置は、一部の帯域に対して
は上記周波数成分分解の処理を省略しており、実際の変
換処理を必要な帯域のみで行うことによって、符号化の
際の処理量を低減でき、構成を簡略化でき、コストダウ
ンが図れる。

【００６４】また、本発明に係る情報復号化方法や装置
は、処理帯域制御手段の制御に基づいて、一部の帯域に
対しては波形信号合成の処理を省略しており、又は、情
報選択手段が選択した入力符号列に含まれる一部の情報
のみを使い、一部の帯域に対しては波形信号合成の処理
を省略している。すなわち、復号化すべき符号に記述さ
れた情報に基づいて、実際の変換処理を必要な帯域での
み行うことによって簡易な処理により、信号の再生を実
現することができる。また、復号化手段が入力された符
号から実際にその復号化手段自身が復号化できる帯域に
基づいて必要な符号部分を選択しその能力に応じた帯域
幅の信号を再生することにより、安いコストで互換性の
とれた復号化方法を提供することができる。

【００６５】従って、要求される再生信号の品質に応じ
て、符号化あるいは復号化のための実際の処理を必要な
帯域でのみ行うことにより、処理が簡易化され、安いコ
ストで、あるいは高速に、符号化や復号化が行える。ま
た、記録された同一の符号から復号化手段がその能力に
応じた帯域の信号を再生することができ、目的に応じ
て、それに見合った規模、価格の復号化手段を構成する
ことを可能とし、記録する信号の帯域を普及している復
号化手段の能力に合わせて互換性を保ちながら拡大して
いくことができる。

【００６６】さらに、処理を省略する帯域を高域側とす
ることにより、例えば通常の音響信号や画像信号等で重
要な信号成分が分布している低域側のみ常に処理するこ
とにより、処理の削減効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明に供するための周波数ス
ペクトラムを示す図である。

【図２】本発明の実施例が適用される符号化装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例が適用される復号化装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図４】図２の符号化装置に用いられる周波数成分分解
回路の概略構成を示すブロック回路図である。

【図５】図３の復号化装置に用いられる波形信号合成回
路の概略構成を示すブロック回路図である。

【図６】帯域分解フィルタ回路の構成の一例を示すブロ
ック回路図である。

【図７】帯域合成フィルタ回路の構成の一例を示すブロ
ック回路図である。

【図８】本発明の実施例の符号化装置の概略構成を示す
ブロック回路図である。

【図９】本発明の実施例の復号化装置の概略構成を示す
ブロック回路図である。

【図１０】本発明の他の実施例の復号化装置の概略構成
を示すブロック回路図である。

【図１１】本発明の実施例の符号化装置に用いられる周
波数成分分解回路の概略構成を示すブロック回路図であ
る。

【図１２】本発明の実施例に用いられる帯域分解フィル
タ回路の構成の一例を示すブロック回路図である。

【図１３】本発明の実施例の復号化装置に用いられる波
形信号合成回路の概略構成を示すブロック回路図であ
る。

【図１４】本発明の実施例に用いられる帯域合成フィル
タ回路の構成の一例を示すブロック回路図である。

【図１５】本発明の実施例による符号列の一例を示す図
である。

【図１６】本発明の実施例による符号列の他の例を示す
図である。

【図１７】本発明の実施例の符号化方法の処理手順の一
部の例を概略的に示すフローチャートである。

【図１８】本発明の実施例の復号化方法の処理手順の一
部の例を概略的に示すフローチャートである。

【図１９】本発明の他の実施例の復号化方法の処理手順
の一部の例を概略的に示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１、７０１ 周波数成分分解回路 １０２、７０２ 正規化・量子化回路 １０３、７０３ 符号列生成回路 ２０１、７１１、７２１ 符号列復号回路 ２０２、７１２、７２３ 逆正規化・逆量子化回路 ２０３、７１３、７２４ 波形信号合成回路 ７０４、７１４ 処理帯域制御回路 ７２２ 情報選択回路

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 19/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を複数の帯域に分割し、上記帯
   域分割された信号を帯域毎に周波数成分に分解して符号
   化を行う情報符号化方法において、 周波数成分分解処理を行わない帯域を選択し、 選択した帯域の上記周波数成分分解処理を省略し、 上記周波数成分分解処理を行わない帯域の周波数成分の
   値を０とすることを特徴とする情報符号化方法。
2. 【請求項２】 上記周波数成分分解の処理を省略する帯
   域は高域側の帯域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。
3. 【請求項３】 上記周波数分解処理は、スペクトル変換
   の処理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。
4. 【請求項４】 入力信号を複数の帯域に分割し、上記帯
   域分割された信号を帯域毎に周波数成分に分解して符号
   化を行う情報符号化方法において、 周波数成分分解処理を行わない帯域を選択し、 選択した帯域の上記周波数成分分解処理を省略すると共
   に、 上記周波数成分分解処理を行わない帯域の符号化を行わ
   ない ことを特徴とする情報符号化方法。
5. 【請求項５】 入力信号を複数の帯域に分割する帯域分
   割手段と、 上記帯域分割された信号を帯域毎に 周波数成分に分解す
   る周波数成分分解処理手段と、 上記周波数成分分解手段によって得られた周波数成分を
   符号化する手段と、 周波数成分分解処理を行わない帯域を選択する処理帯域
   制御手段とを備え、 上記周波数成分分解手段は、上記選択した帯域の周波数
   成分分解処理を省略し、周波数成分分解処理を行わない
   帯域の周波数成分の値を０とすることを特徴とする情報
   符号化装置。
6. 【請求項６】 波形信号を複数の帯域に分割し、分割し
   た帯域毎に周波数成分に分解して符号化した符号列を受
   け取り、符号化された周波数成分符号を復号化して、波
   形信号を合成する情報復号化方法において、 周波数成分合成処理を行わない帯域を選択し、 選択した帯域の上記周波数成分合成を省略し、 上記周波数成分合成を行わない帯域の波形信号の値を０
   とすることを特徴とする情報復号化方法。
7. 【請求項７】 上記周波数成分合成の処理を省略する帯
   域は高域側の帯域であることを特徴とする請求項６記載
   の情報復号化方法。
8. 【請求項８】 上記周波数成分合成処理は、逆スペクト
   ル変換の処理であることを特徴とする請求項６記載の情
   報復号化方法。
9. 【請求項９】 波形信号を複数の帯域に分割し、分割し
   た帯域毎に周波数成分に分解して符号化した符号列を受
   け取り、符号化された周波数成分符号を復号化して波形
   信号を合成する情報復号化装置において、 周波数成分 合成処理を行わない帯域を選択する処理帯域
   制御手段を備え、 選択した帯域の周波数成分合成処理を省略し、上記周波
   数成分合成処理を行わない帯域の波形信号の値を０とす
   ることを特徴とする情報復号化装置。