JP5235168B2 - 符号化方法、復号方法、符号化装置、復号装置、符号化プログラム、復号プログラム - Google Patents

Description

この発明は、音声信号等の入力された信号をベクトル量子化により符号化する技術及び圧縮された符号を復号する技術に関する。

カスタネットの楽音のように時間的にレベルが急激に変動する音響信号を周波数領域におけるベクトル量子化により符号化すると、入力した音響信号中のレベルが小さい時間区間で、入力信号に対する符号化歪が大きくなり、これが聴感を著しく損なう雑音として知覚される。このような雑音はプリエコーと呼ばれている。特許文献１に記載された符号化方法は、時間領域で符号化を行う第一符号化方法と、周波数領域で符号化を行う第二符号化方法とを備え、入力信号の性質に応じて第一符号化方法と第二符号化方法の何れかを選択して符号化していた（例えば、特許文献１参照。）。

入力信号の性質に応じて、時間領域で符号化を行う第一符号化方法と周波数領域で符号化を行う第二符号化方法とを切り替えることにより、プリエコーの発生を低減することができる。これにより、入力信号の特徴や性質に応じた、効率の良い高品質な復号信号を得ることができた。

特許第３３１７４７０号公報

特許文献１に記載された符号化器によれば、入力信号の性質に応じて最適な符号化方法で符号化できるが、第一符号化方法及びと第二符号化方法で用いる量子化方法が異なり、複数のコードブックを保持する必要があり、多くの記憶領域が必要となるという課題があった。

上記の課題を解決するために、符号化においては、入力された音響信号を一定時間長に対応するサンプルをまとめて構成されるフレーム単位で処理を行う。時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法とのうち、復号した際により品質が高い音響信号を得ることができる符号化方法を選択して、その選択結果である信号識別情報を出力する。時間領域符号化方法が選択された場合には、フレーム単位で構成された音響信号を第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、信号量子化符号インデックスを出力する。周波数領域符号化方法が選択された場合には、フレーム単位で構成された音響信号を周波数領域信号に時間周波数変換し、第一コードブックを用いたベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する。

復号においては、符号分離部から出力される信号量子化符号インデックス及び信号識別情報を用いる。信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、信号量子化符号インデックスを第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号し、時間領域復号音響信号を得る。信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、信号量子化符号インデックスを第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号した後、周波数時間変換を行い、時間領域復号信号に変換する。最後に時間領域復号信号を重畳加算することにより、復号信号を出力する。

時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法とで同一のコードブックを用いることにより、従来よりも記憶領域を小さくすることができる。

第一実施形態の符号化装置の例の機能ブロック図。 第一実施形態の符号化方法の例の流れ図。 第一実施形態の復号装置の例の機能ブロック図。 第一実施形態の復号方法の例の流れ図。 第二実施形態の符号化装置の例の機能ブロック図。 第二実施形態の符号化方法の例の流れ図。 第二実施形態の復号装置の例の機能ブロック図。 第二実施形態の復号方法の例の流れ図。 第三実施形態の符号化装置の例の機能ブロック図。 第三実施形態の符号化方法の例の流れ図。 第三実施形態の復号装置の例の機能ブロック図。 第三実施形態の復号方法の例の流れ図。 サブバンド分割およびサブバンド合成の模式図。 動的ビット割当の例の流れ図。 動的ビット割当の模式図。 動的ビット割当に用いるビット割当テーブルの図。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。

［第一実施形態］
≪符号化≫
図１に第一実施形態の符号化装置の機能ブロックを例示する。図２に第一実施形態の符号化方法の流れ図を例示する。

第一実施形態の符号化装置は、図１に例示するように、フレーム構成部１、信号識別部２、スイッチ３１、時間領域符号化部４、周波数領域符号化部５、コードブック記憶部６、符号多重化部７を含む。

入力された音響信号は、フレーム構成部１に入力される。入力された音響信号は例えばマイクロフォン等のセンサからディジタル形式で取得した音響信号サンプルである。フレーム構成部１は、入力された音響信号を一定時間長に対応するサンプル数まとめて、フレーム単位の音響信号を構成し、フレームごとの音響信号を信号識別部２に送る（ステップＣ１）。例えば、サンプリング周波数を３２ｋＨｚとしたとき、５ｍｓｅｃに対応するフレームは１６０サンプルから構成される。

信号識別部２は、時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法とのうち、復号した際により品質が高い音響信号を得ることができる符号化方法を選択し（ステップＣ２）その選択結果である信号識別情報が時間領域符号化方法を表す場合、スイッチ３１をフレーム単位の入力音響信号が時間領域符号化部４に送られるよう切り替えた上で、信号識別情報を符号多重化部７に送る（ステップＣ３）。一方、信号識別情報が周波数領域符号化方法を表す場合は、スイッチ３１をフレーム単位の入力音響信号が周波数領域符号化部５に送られるよう切り替えた上で、信号識別情報を符号多重化部７に送る（ステップＣ４）。

信号識別部２は、復号した際により品質が高い音響信号を得ることができる符号化方法を選択するために、例えばフレームごとの音響信号から特徴量を計算して、その特徴量と所定の閾値とを比較して、その大小により時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法の何れかを選択する。識別に用いる特徴量として、例えばフレーム内のサンプルの値の絶対値の最大値と、そのフレーム内のサンプルの値の絶対値の平均値との差分などを利用することができる。この場合、特徴量が所定の閾値よりも大きい場合には、そのフレームにおいて音響信号が急激な時間変化をすると判断し、時間領域符号化方法を選択する。一方、特徴量が所定の閾値以下である場合には、周波数領域符号化方法を選択する。所定の閾値は、求める性能や仕様に基づいて適宜決定される。

信号識別部２において時間領域符号化方法が選択された場合には、時間領域符号化部４のベクトル量子化部４１が、フレームごとの音響信号を第一コードブックを用いて、ベクトル量子化により符号化し（ステップＣ５）、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを符号多重化部７に出力する。

信号識別部２において周波数領域符号化方法が選択された場合には、周波数領域符号化部５の時間周波数変換部５１は、フレームごとの音響信号を周波数領域信号に変換する（ステップＣ７）。例えば、修正離散コサイン変換（以下、ＭＤＣＴ）や離散コサイン変換（以下、ＤＣＴ）により周波数領域信号に変換する。

周波数領域符号化部５のベクトル量子化部５２が、変換された周波数領域信号を入力ベクトルとみなし、第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して（ステップＣ８）、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを符号多重化部７に出力する。

時間領域符号化部４のベクトル量子化部４１及び周波数領域符号化部５のベクトル量子化部５２は共に、コードブック記憶部６に記憶された同一の第一コードブックを用いてベクトル量子化を行う。このように、符号化方法によらず同一のコードブック（この実施形態では第一コードブック）を用いることにより、必要な記憶領域を従来よりも小さくすることができる。

符号多重化部７は、信号識別情報及び信号量子化符号インデックスを所定の順序に並べて１つのデータセットとして出力する（ステップＣ１０）。パケットとしてＩＰ通信網等に伝送する場合には、必要なヘッダ情報をデータセットに付加して伝送する。

≪復号≫
図３は第一実施形態の復号装置の機能ブロックを例示する。図４は第一実施形態の復号方法の流れ図を例示する。

第一実施形態の復号装置は、図１に例示するように、符号分離部８、時間領域復号部９、周波数領域復号部１０、コードブック記憶部１１、重畳加算部１２、スイッチ３１，３２、信号識別部１４を含む。

符号分離部８は、入力されたデータセットから所定の位置から所定のビット数を読み込み、信号識別情報及び信号量子化符号インデックスを分離する（ステップＤ１）。信号識別情報は、信号識別部１４に送られる。信号量子化符号インデックスは、スイッチ３２の切り替え状態に応じて、時間領域復号部９又は周波数領域復号部１０に送られる。符号分離部８が特許請求の範囲の入力部に対応し、ステップＤ１が特許請求の範囲の入力ステップに対応する。

信号識別部１４は、信号識別情報が時間領域復号方法と周波数領域復号方法の何れを示すか識別し、スイッチ３２を切り替える（ステップＤ２）。

信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、信号識別部１４は、符号分離部８と時間領域復号部９とを接続するようにスイッチ３２を切り替え、時間領域復号部９と重畳加算部１２とを接続するようにスイッチ３３を切り替える。次に、時間領域復号部９が信号量子化符号インデックスを復号する（ステップＤ３）。

具体的には、時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１が、コードブック記憶部１１に記憶された第一コードブックを用いて、逆ベクトル量子化により信号量子化符号インデックスを復号し（ステップＤ３）、フレームごとの時間領域信号を出力する。フレーム単位の時間領域信号は重畳加算部１２に送られる。

一方、信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、信号識別部１４は、符号分離部８と周波数領域復号部１０とを接続するようにスイッチ３２を切り替え、周波数領域復号部１０と重畳加算部１２とを接続するようにスイッチ３３を切り替える。次に、周波数領域復号部１０が信号量子化符号インデックスを復号する（ステップＤ４，Ｄ５）。

具体的には、周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１が、コードブック記憶部１１に記憶された第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により信号量子化符号インデックスを復号し（ステップＤ４）、フレームごとの周波数領域信号を周波数時間変換部１０２に送る。

周波数時間変換部１０２は、フレームごとの周波数領域信号を、符号化の際に時間周波数変換部５１（図１）が行った時間周波数変換に対応する周波数時間変換により、フレームごとの時間領域信号に変換する（ステップＤ５）。例えば、時間周波数変換としてＭＤＣＴを用いた場合には、逆ＭＤＣＴを実行する。周波数時間変換により出力されたフレームごとの時間領域信号は、重畳加算部１２に送られる。

時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１及び周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１は共に、コードブック記憶部１１に記憶された同一の第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化を行う。このように、復号方法によらず同一のコードブック（この実施形態では第一コードブック）を用いることにより、必要な記憶領域を従来よりも小さくすることができる。

なお、コードブック記憶部１１に記憶された第一コードブックは、符号化装置のコードブック記憶部６に記憶された第一コードブックと同一のコードブックである。

重畳加算部１２は、フレームごとの時間領域信号を重畳加算して、連続した時間領域信号を生成する（ステップＤ６）。すなわち、フレームごとの時間領域信号に、例えばハミング窓等の窓関数を掛けて得られる信号をフレーム長の半分づつ重ねて加算をすることにより、連続した時間領域信号を生成する。

［第二実施形態］
第二実施形態は、フレームを分割したサブフレーム単位でベクトル量子化、逆ベクトル量子化を行う部分で、第一実施形態とは異なる。他の部分は、第一実施形態と同様である。以下、第一実施形態と異なる部分を重点的に説明し、第一実施形態と同様である部分については同一の符号を付けて重複説明を略する。

≪符号化≫
図５に第二実施形態の符号化装置の機能ブロックを例示する。図６に第二実施形態の符号化方法の流れ図を例示する。

第二実施形態の時間領域符号化部４は、ベクトル量子化部４１に加えて、サブフレーム分割部４２を含む。また、第二実施形態の周波数領域符号化部５は、時間周波数変換部５１及びベクトル量子化部５２に加えて、サブバンド分割部５３を含む。
入力した音響信号を、フレーム構成部１でフレーム単位の音響信号とし、信号識別部２において、信号識別情報を決定し、出力する(ステップＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４)。以上は、第一実施形態と同じである。

信号識別情報が時間領域符号化方法を表す場合には、時間領域符号化部４のサブフレーム分割部４２は、図１３（Ａ）に例示するように、フレーム構成部１から出力されたフレーム単位の音響信号を、サブフレームに分割する（ステップＣ１１）。例えば、１フレームのサンプル数を１６０、サブフレームあるいはサブバンドの数を１０とした場合には、１サブフレームのサンプル数は１６である。

サブフレーム単位で構成された音響信号は、ベクトル量子化部４１に送られる。ベクトル量子化部４１は、サブフレーム単位で構成された音響信号をサブフレーム毎に第二コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する（ステップＣ５）。

信号識別情報が周波数領域符号化を表す場合には、時間周波数変換部５１がフレーム単位の入力音響信号を時間周波数変換して、フレーム単位の周波数領域信号を出力し、サブバンド分割部５３が、フレーム単位の周波数領域信号を、サブバンド単位に分割し（ステップＣ１２）、ベクトル量子化部５２に送る。ベクトル量子化部５２は、サブバンドで分割された周波数領域信号をサブバンド毎に、第二コードブックを用いたベクトル量子化により符号化して、信号量子化符号インデックスを出力する。

時間領域符号化部４のベクトル量子化部４１及び周波数領域符号化部５のベクトル量子化部５２は共に、コードブック記憶部１５に記憶された同一の第二コードブックを用いてベクトル量子化を行う。

≪復号≫
図７に第二実施形態の復号装置の機能ブロックを例示する。図８に第二実施形態の復号方法の流れ図を例示する。

第二実施形態の時間領域復号部９は、逆ベクトル量子化部９１に加えて、サブフレーム合成部９２を含む。第二実施形態の周波数領域復号部１０は、逆ベクトル量子化部１０１及び周波数時間変換部１０２に加えて、サブバンド合成部１０３を含む。

信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１は、コードブック記憶部１６に記憶された第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により信号量子化符号インデックスの復号を行い、サブフレーム単位の時間領域信号を生成する（ステップＤ３）。

そして、サブフレーム合成部９２は、図１３（Ｂ）に例示するように、サブフレームごとの時間領域信号を時系列順に並べてフレーム単位の時間領域信号を生成し（ステップＤ７）、重畳加算部１２に送る。

信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１は、コードブック記憶部１６に記憶された第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により信号量子化インデックスを復号し、サブフレーム単位の周波数領域信号を生成する（ステップＤ４）。

そして、サブバンド合成部１０３は、サブフレーム単位の周波数領域信号を合成して、フレーム単位の周波数領域信号を生成し（ステップＤ８）、時間周波数変換部１０２に送る。

時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１及び周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１は共に、コードブック記憶部１６に記憶された同一の第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化を行う。

なお、コードブック記憶部１６に記憶された第二コードブックは、符号化装置のコードブック記憶部１５に記憶された第二コードブックと同一のコードブックである。

フレームよりも短いサブフレーム、サブバンドごとにベクトル量子化を行うことにより、コードブック記憶部１５，１６に記憶された第二コードブックを構成するコードベクトルの次元を下げることができ、記憶領域をより小さくすることができる。

［第三実施形態］
第三実施形態は、サブフレームあるいはサブバンドごとに割り当てるビット数を動的に変化させる点が第二実施形態とは異なる。他の部分は第二実施形態と同様である。以下、第二実施形態と異なる部分を重点的に説明し、第二実施形態と同様である部分については同一の符号を付けて重複説明を省略する。

≪符号化≫
図９に第三実施形態の符号化装置の機能ブロックを例示する。図１０に第三実施形態の符号化方法の流れ図を例示する。

第三実施形態の符号化装置は動的ビット割当部１３を含む。

サブフレーム分割部４２又はサブバンド分割部５３で分割されたサブフレームあるいはサブバンド単位の音響信号は、動的ビット割当部１３に送られる。

動的ビット割当部１３は、サブフレーム又はサブバンドごとに異なる数のビットを各サブフレーム又はサブバンドに割り当て（ステップＣ１３，Ｃ１４）、その割当結果である割当ビット情報をベクトル量子化部４１又はベクトル量子化部５２、符号多重化部７に送る。例えば、聴感的重要度の大きいサブフレーム、サブバンドほど多くのビットが割当られるような動的ビット割当を行う。または、平均振幅が大きなサブフレーム、サブバンドほど多くのビットを割り当てる。ここで、平均振幅とは、サブフレーム、サブバンドを構成するサンプルの値の平均値である。

以下、動的ビット割当の一例を説明する。
サブバンド単位で構成される周波数領域信号をＳ^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）として、第ｗサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］の平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）（以下、「第ｗサブバンド平均振幅指標」と呼ぶ。）を次式にしたがって算出する。ここで、Ｗをサブバンドの数、Ｌ’をサブバンドを構成するサンプル数とした。ｒｏｕｎｄ（ｘ）は、ｘの小数点以下を切り捨てて整数化する関数である。

次に、以下のような手順で第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を算出する。まず、第ｗサブバンド平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］から次式で決まる第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を算出する。
ｉｐ［ｗ］＝Ａ^〜［ｗ］／２

次に第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］とビット割当テーブルＲを利用した二分探索法により、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］を出力する。動的ビット割当では、“ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ”を以下の式に基づく二分探索により選択し、“ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ λ”と第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］を利用して次式の第ｗサブバンド割当ビット情報Ｂ［ｗ］を算出する。ビット割当テーブルＲは、互いに異なるＲ個の自然数ｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_Ｒ−１が登録されたテーブルである。ｂ_０＜ｂ_１＜…＜ｂ_Ｒ−１とする。

具体的には、例えば図１４に示す方法で算出すればよい。まず、パラメータ（ｍａｘＩＰ，ｍｉｎＩＰ，λ，ｉ）を初期値に設定する（Ｓ５０３５１）。一時的なＢ［ｗ］の値として、Ｂｔ［ｗ］（ｗ＝１，…，Ｗ−１）を計算し、計算されたＢｔ［ｗ］の合計Ｓｕｍ＿Ｂｔ＝Σ_０ ^Ｗ−１Ｂｔ［ｗ］を求める（Ｓ５０３５２）。Ｓｕｍ＿Ｂｔが割当可能な総ビット数（total_bit_budget）を越えるかを確認する（Ｓ５０３５３）。

ステップＳ５０３５３がＹｅｓの場合、パラメータ（ｍｉｎＩＰ，λ，ｉ）を変更する（Ｓ５０３５４）。ステップＳ５０３５３がＮｏの場合、Ｂ^ｉ［ｗ］をＢｔ［ｗ］とし、パラメータ（ｍａｘＩＰ，λ，ｉ）を変更する（Ｓ５０３５５）。

ｉが事前に定めた定数未満かを確認する（Ｓ５０３５６）。ステップＳ５０３５６がＹｅｓの場合、ステップＳ５０３５２に戻る。ステップＳ５０３５６がＮｏの場合、Ｂ^ｉ［ｗ］を、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］として出力する。また、事前に決定した回数の反復探索が終了した時点で上記のＢ［ｗ］の式の評価を行う。

反復処理を終了する収束条件を別途定義して処理を終了してもよい。例えば、割当ビット数の合計が割当可能な総ビット数（total_bit_budget）に等しくなるような場合に処理を終了するなどの方法が考えられる。最終的なビット数の合計が割当可能な総ビット数を越える場合には、例えばｉｐ［ｗ］が小さいサブバンドから順に、上式で選択したビット数よりテーブル一つ分小さいビットを割り当てることにより削減し、割当ビット数の合計が総ビット数の合計よりも小さくなるように調整し、最終的な第ｗサブバンド割当ビット情報を決定する。

サブフレーム単位の入力信号において、動的ビット割当を行う場合には、サブバンド単位で構成される周波数領域信号の代わりに、サブフレーム単位で構成される時間領域信号を用いればよい。

信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、ベクトル量子化部４１は、割り当てられたビット数Ｂ［ｗ］に応じて定まる探索範囲で、コードブック記憶部６に記憶された第二コードブックを探索して、各サブフレームｗ（ｗ＝１，…，Ｗ）をベクトル量子化する（ステップＣ５、図１５、図１６参照）。例えば、Ｂ［ｗ］個のビット数で表すことができる数は２＾Ｂ［ｗ］であるため、第二コードブックの中の０番目から２＾Ｂ［ｗ］−１番目までの２＾Ｂ［ｗ］個のコードベクトルを探索して、サブフレーム単位で構成される音響信号からなるベクトルに最も近いベクトルを選択し、Ｂ［ｗ］個のビットで、選択したコードベクトルを表現して、信号量子化符号インデックスとする。

信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、ベクトル量子化部５２は、ベクトル量子化部４１と同様に、割り当てられたビット数Ｂ［ｗ］に応じて定まる探索範囲で、コードブック記憶部６に記憶された第二コードブックを探索して、各サブバンドｗ（ｗ＝１，…，Ｗ）をベクトル量子化する（ステップＣ８、図１５、図１６参照）。

割当ビット情報は符号多重化部７に送られ、符号多重化部７は、信号識別情報と、信号量子化符号インデックスと、割当ビット情報とを所定の順序で並べてデータセットとする（ステップＣ９）。ＩＰ網上を伝送する場合は、必要なヘッダ情報を付加してパケットとし、出力する。

≪復号≫
図１１に第三実施形態の復号装置の機能ブロックを例示する。第三実施形態の復号方法の流れ図を図１２に例示する。

符号分離部８は、入力されたデータセットの所定の位置から所定のビット数を読出し、信号識別情報、信号量子化符号インデックス、割当ビット情報を生成する（ステップＤ１）。

信号識別部１４は、信号識別情報に応じてスイッチ３２，３３、３４の切り替えを行う。信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、信号識別部１４は符号分離部８と時間領域復号部９とを接続するようにスイッチ３４を切り替える。一方、信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、信号識別部１４は符号分離部８と周波数領域復号部１０とを接続するようにスイッチ３４を切り替える。

信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１は、割当ビット情報を参照して、各サブフレームの信号量子化インデックスを求める（ステップＤ９）。そして、コードブック記憶部１６に記憶された第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により信号量子化符号インデックスの復号を行い、サブフレームごとの時間領域信号を生成する（ステップＤ３）。

信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１は、割当ビット情報を参照して、各サブフレームの信号量子化インデックスを求める（ステップＤ９）。そして、コードブック記憶部１６に記憶された第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により信号量子化符号インデックスの復号を行い、サブバンドごとの周波数領域信号を生成する（ステップＤ４）。

時間領域復号部９の逆ベクトル量子化部９１及び周波数領域復号部１０の逆ベクトル量子化部１０１は共に、コードブック記憶部１６に記憶された同一の第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化を行う。このように、復号方法によらず同一のコードブック（この実施形態では第二コードブック）を用いることにより、必要な記憶領域を従来よりも小さくすることができる。

サブフレーム合成部９２およびサブバンド合成部１０３、および周波数時間変換部１０２、重畳加算部１２の動作は第二実施形態と同じである。

このように、平均振幅が大きなサブフレームあるいはサブバンド、すなわち聴覚的に重要なサブフレームあるいはサブバンドほど多くのビットを割り当てることにより、限られた符号長の中でできる限り精度良く符号化をすることができる。

［変形例等］
符号化方法及び復号方法は、コンピュータによって実現することができる。各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における各処理機能が、コンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、これらの装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１ フレーム構成部
２ 信号識別部
４ 時間領域符号化部
４１ ベクトル量子化部
４２ サブフレーム分割部
５ 周波数領域符号化部
５１ 時間周波数変換部
５２ ベクトル量子化部
５３ サブフレーム分割部
６ 第一コードブック記憶部
９ 時間領域復号部
９１ 逆ベクトル量子化部
９２ サブフレーム合成部
１０ 周波数領域復号部
１０１ 逆ベクトル量子化部
１０２ 時間周波数変換部
１０３ サブフレーム合成部
１１ 第二コードブック記憶部
１３ 動的ビット割当部
１４ 信号識別部
１５ 第一コードブック記憶部
１６ 第二コードブック記憶部

Claims (11)

1. 入力された音響信号を構成するサンプルを所定の数でまとめて、フレームごとの音響信号を構成するフレーム構成ステップと、
   時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法とのうち、復号した際により品質が高い音響信号を得ることができる符号化方法を選択して、その選択結果である信号識別情報を出力する信号識別ステップと、
   時間領域符号化方法が選択された場合には、上記フレームごとの音響信号を第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する時間領域符号化ステップと、
   周波数領域符号化方法が選択された場合には、上記フレームごとの音響信号を周波数領域信号に変換して上記第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する周波数領域符号化ステップと、
   を含む符号化方法。
2. 請求項１に記載された符号化方法において、
   上記時間領域符号化ステップは、上記フレームごとの音響信号を上記一定時間長よりも短いサブフレームに分割するサブフレーム分割ステップと、サブフレームごとの音響信号を第二コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力するベクトル量子化ステップとを含み、
   上記周波数領域符号化ステップは、上記フレームごとの音響信号を周波数領域信号に変換する時間周波数変換ステップと、変換された周波数領域信号を上記一定時間長よりも短いサブバンドに分割するサブバンド分割ステップと、サブバンドごとの周波数領域信号を上記第二コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力するベクトル量子化ステップとを含む、
   ことを特徴とする符号化方法。
3. 請求項２に記載された符号化方法において、
   上記時間領域符号化ステップは、サブフレームごとに異なる数のビットを各サブフレームに割り当て、そのビット割り当て結果である割当ビット情報を出力する動的ビット割当ステップを更に含み、その割り当てられたビットが多いほど多くの、上記第二コードブックに含まれたコードベクトルを探索し、その割り当てられたビットで上記信号量子化符号インデックスを表すステップである、
   上記周波数領域符号化ステップは、サブバンドごとに異なる数のビットを各サブバンドに割り当て、そのビット割り当て結果である割当ビット情報を出力する動的ビット割当ステップを更に含み、その割り当てられたビットが多いほど多くの、上記第二コードブックに含まれたコードベクトルを探索し、その割り当てられたビットで上記信号量子化符号インデックスを表すステップである、
   ことを特徴とする符号化方法。
4. 請求項１に記載された符号化方法により出力された上記信号量子化符号インデックス及び上記信号識別情報が入力される入力ステップと、
   上記信号識別情報が示す符号化方法を識別する信号識別ステップと、
   上記信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、上記信号量子化符号インデックスを上記第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号する時間領域復号ステップと、
   上記信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、上記信号量子化符号インデックスを上記第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号して時間領域信号に変換する周波数領域復号ステップと、
   を含む復号方法。
5. 請求項２又は３に記載された符号化方法により出力された上記信号量子化符号インデックス及び上記信号識別情報が入力される入力ステップと、
   上記時間領域復号ステップは、上記信号量子化符号インデックスを上記第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号してサブフレームごとの時間領域信号を生成する逆ベクトル量子化ステップと、生成されたサブフレームごとの時間領域信号を時系列順に並べて、フレームごとの時間領域信号を生成するサブフレーム合成ステップとを含み、
   上記周波数領域復号ステップは、上記信号量子化符号インデックスを上記第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号してサブバンドごとの周波数領域信号を生成する逆ベクトル量子化ステップと、生成されたサブバンドごとの周波数領域信号を合成してフレームごとの周波数領域信号を生成するサブバンド合成ステップと、生成されたフレームごとの周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間領域信号変換ステップとを含む、
   ことを特徴とする復号方法。
6. 入力された音響信号を構成するサンプルを所定の数でまとめて、フレームごとの音響信号を構成するフレーム構成部と、
   時間領域符号化方法と周波数領域符号化方法とのうち、復号した際により品質が高い音響信号を得ることができる符号化方法を選択して、その選択結果である信号識別情報を出力する信号識別部と、
   時間領域符号化方法が選択された場合には、上記フレームごとの音響信号を第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する時間領域符号化部と、
   周波数領域符号化方法が選択された場合には、上記フレームごとの音響信号を周波数領域信号に変換して上記第一コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力する周波数領域符号化部と、
   を含む符号化装置。
7. 請求項６に記載された符号化装置において、
   上記時間領域符号化部は、上記フレームごとの音響信号を上記一定時間長よりも短いサブフレームに分割するサブフレーム分割部と、サブフレームごとの音響信号を第二コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力するベクトル量子化部とを含み、
   上記周波数領域符号化部は、上記フレームごとの音響信号を周波数領域信号に変換する時間周波数変換部と、変換された周波数領域信号を上記一定時間長よりも短いサブバンドに分割するサブバンド分割部と、サブバンドごとの周波数領域信号を上記第二コードブックを用いてベクトル量子化により符号化して、その符号化結果である信号量子化符号インデックスを出力するベクトル量子化部とを含む、
   ことを特徴とする符号化装置。
8. 請求項７に記載された符号化装置において、
   上記時間領域符号化部は、サブフレームごとに異なる数のビットを各サブフレームに割り当て、そのビット割り当て結果である割当ビット情報を出力する動的ビット割当部を更に含み、その割り当てられたビットが多いほど多くの、上記第二コードブックに含まれたコードベクトルを探索し、その割り当てられたビットで上記信号量子化符号インデックスを表す部である、
   上記周波数領域符号化部は、サブフレームごとに異なる数のビットを各サブフレームに割り当て、そのビット割り当て結果である割当ビット情報を出力する動的ビット割当部を更に含み、その割り当てられたビットが多いほど多くの、上記第二コードブックに含まれたコードベクトルを探索し、その割り当てられたビットで上記信号量子化符号インデックスを表す部である、
   ことを特徴とする符号化装置。
9. 請求項６に記載された符号化装置により出力された上記信号量子化符号インデックス及び上記信号識別情報が入力される入力部と、
   上記信号識別情報が示す符号化方法を識別する信号識別部と、
   上記信号識別情報が時間領域符号化方法を示す場合には、上記信号量子化符号インデックスを上記第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号する時間領域復号部と、
   上記信号識別情報が周波数領域符号化方法を示す場合には、上記信号量子化符号インデックスを上記第一コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号して時間領域信号に変換する周波数領域復号部と、
   を含む復号装置。
10. 請求項７又は８に記載された符号化装置により出力された上記信号量子化符号インデックス及び上記信号識別情報が入力される入力部と、
    上記時間領域復号部は、上記信号量子化符号インデックスを上記第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号してサブフレームごとの時間領域信号を生成する逆ベクトル量子化部と、生成されたサブフレームごとの時間領域信号を時系列順に並べて、フレームごとの時間領域信号を生成するサブフレーム合成部とを含み、
    上記周波数領域復号部は、上記信号量子化符号インデックスを上記第二コードブックを用いて逆ベクトル量子化により復号してサブバンドごとの周波数領域信号を生成する逆ベクトル量子化部と、生成されたサブバンドごとの周波数領域信号を合成してフレームごとの周波数領域信号を生成するサブバンド合成部と、生成されたフレームごとの周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間領域信号変換部とを含む、
    ことを特徴とする復号装置。
11. 請求項１から３の何れかに記載された符号化方法の各ステップ、又は、請求項４又は５に記載された復号方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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