JPH08263096A

JPH08263096A - 音響信号符号化方法及び復号化方法

Info

Publication number: JPH08263096A
Application number: JP7065622A
Authority: JP
Inventors: Akio Jin; 明夫神; Takehiro Moriya; 健弘守谷; Satoshi Miki; 聡三樹
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3139602B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＥＬＰ方式と、変換符号化方式とを用い、
音声を高い圧縮率で符号化し、楽音を高い品質で符号化
する。【構成】標本化周波数ｆ_S＝２４ｋＨｚの入力信号１
１を変換器２２₁でｆ_S１６ｋＨｚの低域信号とし、こ
れをＣＥＬＰ符号器２４₁で符号化して符号Ｃ₁を出力
し、その符号Ｃ₁を復号器２５₁で復号し、その復号信
号を変換器２６でｆ_S＝２４ｋＨｚの信号とし、これを
入力信号１１から差引き、高域信号と量子化誤差信号と
を変換符号化符号器２４₂で符号化して符号Ｃ₂を出力
する。符号Ｃ₁のみ、又はＣ₁とＣ₂の両方を復号して
利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、楽音や音声などの音
響信号を周波数領域で帯域分割して階層符号化する符号
化方法及びその復号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】音響信号を周波数領域で帯域分割して符
号化する方法として、サブバンド符号化方法がある。サ
ブバンド符号化方法はＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ
ＭｉｒｒｏｒＦｉｌｔｅｒ）を用いて入力信号を複数
の周波数帯域に分割し、その各帯域に適切なビット割り
当てを行いつつ各帯域を独立に符号化する。

【０００３】現在、楽音及び音声などの音響信号の符号
化方法は使用目的、復号品質、符号化速度などに応じて
多種多様な方法が有るが、１つの音響信号に対して複数
の符号化方法を得ることなく１つの符号化方法でのみ符
号化するのが普通である。しかし、例えば図１Ａに示す
ように音響信号１１を周波数軸上で低域側から３つのサ
ブバンドＳＢ₁，ＳＢ₂，ＳＢ₃に分割して階層化し、
図２に示すようにその下位層（階層１）であるサブバン
ドＳＢは符号化品質は低い、すなわち復号再生音の周波
数帯域が狭く、量子化誤差も大きい符号化方法、例えば
符号駆動線形の予測符号化法：ＣＥＬＰにより高圧縮率
で符号化し、逆に上位層（階層３）であるサブバンドＳ
Ｂ₃の符号化は符号化品質が高く、すなわち復号再生音
の周波数帯域が広く、量子化誤差が小さい符号化方法
（例えば離散コサイン変換符号化方法などの変換符号化
法で低圧縮率で符号化し、中位層（階層２）であるサブ
バンドＳＢ₂に対しては下位層の符号化方法と、上位層
の符号化方法との中間の符号化方法とし、利用者の要求
に応じて階層１のみを符号化送出し、あるいは階層１と
２を符号化送出し、又は全ての階層を符号化送出すると
いう符号化方法も、考えられる。

【０００４】あるいは前述のように３つに階層符号化さ
れた各種の楽音又は音声信号を例えばデータベースとし
て設け、利用者からのそのデータベースをアクセスし、
所望の楽音信号を受け取り、その利用者の復号器に応じ
て、階層１の符号のみを復号して狭帯域かつ量子化誤差
の大きい低品質の再生音を得、あるいは階層１及び２の
符号を復号、又は階層１，２，３の全ての符号を復号し
て広帯域かつ量子化誤差の小さい高品質な再生音を得る
ことが考えられる。

【０００５】又は、例えば、音声が支配的な広帯域の音
響信号を２階層に分けて符号化し、その下位層符号のみ
を復号すれば主に音声的な性質を有する音響信号をきれ
いに復号し、下位層と上位層との両符号を復号すれば、
更に、非音声的な性質を有する音響信号も含めた信号の
復号ができる、ということが考えられる。またこれらの
場合において、下位層符号のみを受け取り、その際の伝
送路の利用時間を短かくしまたは、伝送容量の小さな伝
送路を使用し、かつ実時間で復号したり、長い時間かけ
て上位層符号をも受けとり、一度蓄積した後、改めて再
生復号することにより高品質の復号信号を得ることもで
きる。

【０００６】あるいは、これらの場合において、下位・
上位層の全ての符号を一度蓄積した後、下位層符号のみ
を、小型かつ経済的な遅延時間の小さい復号器により実
時間で復号したり、高品質な音を再生したい時には、上
位層符号をも含めて、大型かつ遅延時間の大きな復号器
により、時間をかけて復号し、その後で一度に再生する
こともできる。

【０００７】前述のように復号品質や符号化圧縮率に選
択性をもたせる符号化方法はスケーラブルな階層符号化
方法と称せられる。スケーラブルな階層符号化方法とし
ては図１Ａに示したサブバンド符号化方法が考えられ
る。すなわち符号化方法１によってサブバンドＳＢ₁の
周波数帯域を符号化し、同様にして帯域ＳＢ₂，ＳＢ₃
を各々独立した符号化方法２，３により符号化を実行す
る。図１Ｂに示すように、復号化の際には、例えば、広
帯域の復号音を必要としない時には、サブバンドＳＢ₁
の符号のみを符号化方法１の復号器により復号化して、
サブバンドＳＢ₁の帯域のみの音の復号信号１２₁を
得、また広帯域復号音を必要とする場合はサブバンドＳ
Ｂ₁，ＳＢ₂，ＳＢ₃の各符号をそれぞれ符号化方法
１，２，３と対応した復号量により復号して復号信号１
２₁，１２₂，１２₃を得てこれらの合成信号１２を出
力する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなサ
ブバンド符号化方法による階層符号化では、各帯域（す
なわち各層）に発声する量子化誤差、すなわち符号器の
入力信号とその局部復号器の出力信号、つまり伝送路な
どの影響を受けていない復号信号との誤差が図１Ｃに示
すように各帯域ＳＢ₁，ＳＢ₂，ＳＢ₃にそれぞれ量子
化誤差１３₁，１３₂，１３₃として保存され、よって
全周波数帯域の復号信号１２には各帯域毎に独立に歪み
や雑音が発生してしまう。従って、全帯域を復号する場
合（すなわち上位層までの復号化）でさえも、下位層の
大きな量子化誤差１３₁も、そのまま発生するため、高
品質のものは得られない。広帯域復号信号を高品質に得
るには各サブバンドＳＢ₁，ＳＢ₂，ＳＢ₃での各符号
化圧縮率を小さくしなければ、量子化雑音を低減させる
ことができない。従ってこのような階層符号化方法で
は、スケーラブルな符号化を実現できない。

【０００９】従来のサブバンド符号化方法によるスケー
ラブルな符号化ができないことを図３を参照して更に具
体的に説明する。即ち原音響信号１１の帯域を２分割
し、第１階層（低域領域）をＣＥＬＰ方式で符号化し、
第２階層（高域領域）を変換符号化方法により符号化し
ている。第１階層では、音声の圧縮効率の高いＣＥＬＰ
符号化が実行されているため、その局部復号信号１２、
（図３Ｂ）の量子化誤差信号１３₁は図３Ｃに示すよう
に比較的大きい。一方第２階層では様々な波形に対して
符号化可能な変換符号化が実行されているため、その曲
部復号信号１２₂は図３Ｂに示すように原音信号１１に
近く、量子化誤差信号１３₂は図３Ｃに示すように小さ
い。しかし第１階層の符号及び第２階層の符号をそれそ
れ復号して広域復号信号を得ても、図３Ｄに示すように
その復号信号の量子化誤差の低域部分１４₁は第１階層
の量子化誤差１３₁と変わらない。すなわち、第２階層
までの復号品質は低周波数の帯域においてＣＥＬＰ符号
化方法の符号化性能に依存してしまう。よって、サブバ
ンド符号化方法で階層符号化を行い高品質な符号化品質
を実現するためには、各階層全てを圧縮率が小さいか、
または演算量の大きな高品質符号化方法によって符号化
しなければならない。

【００１０】この発明の目的は、下位層での符号化を高
圧縮率、低復号品質とし、しかも上位層までの復号信号
に下位層の低復号品質の影響を受けない高品質のものを
得ることができるスケーラブルな符号化方法及びその復
号化方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、楽音や音声などの最高周波数がｆ_nの音響入力信号
を周波数ｆ₁，ｆ₂，……，ｆ_n-1（ｆ₁＜ｆ₂＜，…
…，＜ｆ_n-1＜ｆ_n）のｎ個の区分（ｎは２以上の整
数）に分割して符号化する符号化方法において、入力信
号から周波数がｆ₁以下の第１帯域信号を選出し、その
第１帯域信号を第１符号化方法で符号化して第１符号を
出力し、第ｉ−１以下の各符号（ｉ＝２，３，……，
ｎ）から周波数がｆ_i-1以下の第ｉ−１復号信号を得、
上記入力信号から周波数ｆ_i以下の第ｉ帯域信号を選出
し、その第ｉ帯域信号から上記第ｉ−１復号信号を差し
引いて第ｉ差信号を得、その第ｉ差信号を第ｉ符号化方
法で符号化して第ｉ符号を出力する。

【００１２】第ｉ−１復号信号は例えば、第ｉ−１符号
を復号化した信号と、第ｉ−２復号信号とを加算し、そ
の加算信号を標本化周波数が２ｆ_iの信号に変換して得
る。請求項３の発明の符号化方法によれば楽音、音声な
どの最高周波数がｆ_nの音響入力信号を、周波数ｆ₁，
ｆ₂…，ｆ_n-1（ｆ₁＜ｆ₂＜，…＜ｆ_n-1＜ｆ_n）
（ｎ＝２以上の整数）で区分してそれぞれ符号化する符
号化方法において、上記音響入力信号より標本化周波数
が２ｆ₁の第１帯域音響信号を得、その第１帯域信号を
第１符号化法により符号化して第１符号を出力し、その
第１符号の符号化誤差を第ｉ−１誤差信号を得（ｉ＝
２，３，…，ｎ）、その第ｉ−１誤差信号を標本化周波
数が２ｆ_iの第ｉ−１変換誤差信号に変換し、上記音響
入力信号より周波数帯域がｆ_i-1〜ｆ_i、標本化周波数
が２ｆ_iの第ｉ帯域信号を得、上記第ｉ−１変換誤差信
号と上記第ｉ帯域信号とを加算して第ｉ加算信号を得，
その第ｉ加算信号と第ｉ符号化法により符号化して第ｉ
符号を出力する。

【００１３】請求項４の発明のよれば、請求項１乃至３
の何れかの発明において上記第１符号化法は符号駆動線
形予測符号化法であり、上記第ｎ符号化法は変換符号化
法である。請求項５の発明では請求項１乃至４の何れか
の発明において、上記音響入力信号中の周波数ｆ_i以下
のほぼ全域の成分のスペクトル包絡を重みの基準とし
て、上記第ｉ符号の符号化過程において心理聴覚重み付
け量子化を行う。

【００１４】請求項６の発明の復号化方法によれば、入
力符号を第１乃至第ｎ符号（ｎは２以上の整数）に分離
し、上記第１符号を復号して、標本化周波数２ｆ₁の第
１復号信号を出力し、上記第ｉ−１復号信号（ｉ＝２，
３，…，ｎ）を標本化周波数が２ｆ_iの第ｉ−１変換復
号信号に変換し、上記第ｉ符号を復号して標本化周波数
２ｆ_iの第ｉ復号信号を得、その第ｉ復号信号と上記第
ｉ−１変換復号信号とを加算して第ｉ加算信号を出力す
る。

【００１５】

【実施例】図４Ａに請求項１の発明の符号化方法の実施
例を適用した符号化器の例を示す。この例では原音信号
を２つの周波数帯域に分けて符号化、つまり２階層符号
化する場合である。入力端子２１からの原音入力信号１
１は標本化周波数が２４ｋＨｚ、つまり最高周波数ｆ₂
が１２ｋＨｚのデジタル信号であり、この入力信号は第
１帯域選択手段としてのサンプルレート変換器２２₁で
標本化周波数が１６ｋＨｚの信号に変換されて第１帯域
信号２３が取出される。このサンプルレート変換はいわ
ゆるダウンサンプリングであり、例えば変換標本化周波
数比に応じた間隔でサンプルが除去された後、デジタル
低域通過フィルタを通されて実行される。このサンプル
レート変換器２２₁よりの周波数がｆ₁＝８ｋＨｚ以下
の第１帯域信号２３が取出され、この第１帯域信号２３
は第１符号化方法による第１符号器２４₁で符号化され
る。この例では第１符号器２４₁としてＣＥＬＰ（符号
駆動線形予測符号化）符号方法により符号化する。この
符号化の結果である第１符号Ｃ₁が出力される。

【００１６】この実施例では局部復号器２５₁で復号さ
れ、周波数がｆ₁以下の第１復号信号１２₁が得られ、
その復号信号１２₁は第１サンプルレート変換器２６₁
で標本化周波数が２４ｋＨｚの変換復号信号２７に変換
される。このサンプルレート変換器２６₁はいわゆるア
ップサンプリングを行うものであり、例えば、変換周波
数比に応じた間隔でゼロサンプルを加えた後デジタル低
域通過フィルタに通せばよい。差回路２８で入力信号１
１からこの変換復号信号２７が差引かれ、その差信号２
９が第２符号化方法による第２符号器２４₂で符号化さ
れる。この実施例では第２符号器２４₂で変形離散コサ
イン変換などの変換符号化（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｃｏ
ｄｉｎｇ）により符号化される。この符号化結果の第２
符号Ｃ₂は出力される。第１符号Ｃ₁と第２符号Ｃ₂は
多重化回路３１で、例えば図４ｂに示すように符号化フ
レームごとに時分割的に多重化され、符号化符号Ｃとし
て出力される。利用者の要求によっては第１符号Ｃ₁の
みを出力してもよい。

【００１７】標本化周波数２４ｋＨｚの原音入力信号１
１の周波数スペクトルは例えば図５Ａに示され、この信
号１１中の８ｋＨｚ以下の信号が標本化周波数１６ｋＨ
ｚの信号２３（図５Ｂ）として下位層の第１符号器２４
₁に入力され、高い圧縮効率で符号化される。その符号
化符号Ｃ₁の局部復号器２５₁により復号された復号信
号１２₁は図５Ｂに示すように、下位層入力信号２３に
対しては少なからず量子化誤差１３₁が図５Ｃに示すよ
うに生じる。差回路２８からこの誤差信号１３ ₁と、原
音入力信号１１の８ｋＨｚ以上の高域信号３３とよりな
る信号２９が上位層の第２符号器２４₂に入力され、あ
らゆる性質の入力信号を高品質に符号化可能な変換符号
化方法により符号化される。

【００１８】このようにこの実施例では下位層の符号化
符号Ｃ₁は原音をそれ程忠実には符号化しないが、上位
層では下位層の量子化誤差も含めて符号化されるため、
後述で明らかにするように、上位層まで復号する場合
に、下位層をも高い忠実度で復号再生することが可能と
なる。つまり下位層では高い圧縮効率で符号化し、しか
も上位層をも復号する場合は、高品質の復号信号を得る
ことができる。

【００１９】特に前記実施例では下位層の符号化にＣＥ
ＬＰ方式を用いているため符号化対象が音声の場合、下
位層の第１符号Ｃ₁のみを復号しても比較的良好な品質
が得られ、また演算量が少なく、実時間処理が容易であ
る。第１、第２符号Ｃ₁，Ｃ ₂を復号して、符号化対象
が楽音であっても、上位層の変換符号の復号により、か
つ下位層のＣＥＬＰ符号の符号化誤差の補償により、広
帯域にわたり、品質の高い復号信号が得られる。

【００２０】符号化を行う場合に、人間の心理聴覚、例
えば大きいレベルのスペクトルによるマスキング特性な
どを考慮して、心理聴覚重み付けをして符号化すること
により聴覚的に量子化誤差を抑圧した効率的な符号化を
することがよくある。例えば符号器２４₁のＣＥＬＰ符
号化方法においては図６に示すように、制御部３５によ
り指定される周期（ピッチ）のベクトルが適応符号帳３
６から取出され、また指定された雑音符号帳３７から雑
音ベクトルが取出され、これらはそれぞれ利得が付与さ
れた後、合成されて線形予測合成フィルタ３８に励振ベ
クトルとして入力される。一方図４Ａのサンプルレート
変換器２２₁よりの入力信号は符号化フレーム周期で線
形予測分析部３９で線形予測分析され、その線形予測係
数が量子化部４１で量子化され、その量子化線形予測係
数に応じて合成フィルタ３８のフィルタ係数が設定され
る。また聴覚重み付け係数演算部４３で線形予測係数よ
り求めたスペクトル包絡に基づいて心理聴覚重み付けの
ためのフィルタ係数を求めて、聴覚重み付けフィルタ４
２に設置する。サンプルレート変換器２２₁よりの入力
信号から合成フィルタ３８よりの合成信号が差し引か
れ、その差信号が聴覚重み付けフィルタ４２へ通され、
その出力のエネルギーが最小になるように制御部３５に
より適応符号帳３６、雑音符号帳３７に対する選択が行
われる。

【００２１】変換符号器２４₂の変換符号化方法におい
ては、例えば図７に示すように差回路器２８の出力が離
散コサイン変換器４５で直交コサイン変換されて周波数
領域の係数に変換され、そのスペクトル包絡成分が線形
予測分析部４６で線形予測分析され、これよりスペクト
ル包絡を得、そのスペクトル包絡で変換器４５の出力係
数が割算されて正規化され、その平均化された係数が聴
覚重み付け部４７で聴覚重み付けがなされ、更に量子化
部４８で例えばベクトル量子化される。聴覚重み付け係
数を得るため、この実施例について入力端子２１から原
音入力信号１１が離散コサイン変換器４９で直交コサイ
ン変換して、周波数領域に変換され、その変換係数のス
ペクトル包絡にもとづいて聴覚重み付け係数が係数演算
部５１で演算されて聴覚重み付け部４７に与えられ、正
規化係数の対応する成分に対する乗算がなされる。

【００２２】つまり、上位層の第２の符号器２４₂では
図５Ｃに示すスペクトルの信号２９を符号化するが、こ
の信号２９のスペクトル包絡にもとづいて聴覚重み付け
を行うのではなく、原音入力信号１１のスペクトル包絡
（図５Ｄ）を求め、これに基づいて聴覚重み付け符号化
を行う。次にこの発明の復号化方法の実施例を図８を参
照して説明する。この実施例は図４に示した符号化法に
よる符号化符号の復号化に適用した場合である。入力端
子５５より入力された入力符号に分離回路５６で第１符
号Ｃ₁と第２符号Ｃ₂とに分離され、第１符号Ｃ₁は第
１復号器５７₁によりこの例ではＣＥＬＰ復号化方法に
より最高信号周波数ｆ₁（標本化周波数１６ｋＨｚ）の
第１復号信号５８ ₁に復号されて下位層（低域）復号化
出力６３₁として出力される。

【００２３】この第１復号化出力５８₁はサンプルレー
ト変換器５９により最高信号周波数ｆ₂（標本化周波数
が２４ｋＨｚ）の変換復号信号６１₁に変換される。一
方分離回路５６よりの第２符号Ｃ₂は第２復号器５７₂
によりこの例では変換符号復号化がなされ、最高信号周
波数ｆ₂（標本化周波数が２４ｋＨｚ）の第２復号信号
５８₂が得られて、この第２復号信号５８₂は第１変換
復号信号６１₁と加算器６２₂で加算されて上位層（全
帯域）復号化出力６３₂として出力される。

【００２４】つまり下位層復号化出力６３₁としては理
想的な場合は図５Ｂ中の復号信号１２₁が得られる。一
方第２復号器５７₂の復号信号５８₂は理想的には図５
２Ｅに示すように、下位層（低域）の量子化誤差信号１
３₁の復号信号６０₁と、高域信号３３の復号信号６４
₂とである。よって加算器６２₂よりの復号化出力６３
₂には低域の復号信号５８₁に対し、その量子化誤差１
３₁と対応する復号信号６０₁が加算され、量子化誤差
が著しく軽減され、かつ高域復号信号６４₂に高い忠実
度のものであるから、加算器６２から得られる上位層ま
での復号化出力６３₂は原音入力信号１１に著しく近
く、その量子化誤差信号は例えば図５Ｆに示すように全
帯域にわたり、著しく小さなものとなる。

【００２５】次にこの発明の符号化方法をｎ階層（ｎ帯
域）分割符号化に適用した例としてｎ＝４の場合につい
て図９を参照して説明する。図９において図４Ａと対応
する部分に同一符号を付けてある。この例では原音入力
信号１１は最高周波数がｆ_n＝ｆ₄でその標本化周波数
が２ｆ₄であり、第１サンプルレート変換器（第１帯域
選択手段）２２₁で標本化周波数が２ｆ₁（但しｆ₁＜
ｆ₂＜ｆ₃＜ｆ₄）の入力信号２３₁に変換され、つま
り周波数ｆ₁以下の第１帯域信号２３₁が選出され、そ
の第１帯域信号２３₁は第１符号器２４₁で符号化さ
れ、第１符号Ｃ₁として出力されると共にその第１符号
Ｃ₁は第１復号器２５₁で標本化周波数２ｆ₁の信号に
復号され、その復号信号１２₁は第１サンプルレート変
換器２６₁で標本化周波数が２ｆ₂の第１変換復号信号
に変換される。一方入力信号１１が第２帯域選択手段と
してのサンプルレート変換器２２₂で標本化周波数が２
ｆ₂の信号に変換されて、周波数ｆ₂以下の第２帯域信
号２３₂が取出される。この第２帯域信号２３₂から第
１サンプルレート変換器２６₁よりの第１変換復号信号
が第２差回路２８₂で引算され、その第２差信号２９₂
が第２符号器２４₂で符号化され、第２符号Ｃ₂が出力
される。

【００２６】以下同様の処理を行うが、第３符号Ｃ₃を
得る処理を、ｉ＝３（ｉ＝２，３，……，ｎ、この例で
は４まで）を例として説明する。第ｉ−１（＝第２）符
号Ｃ _i-1（＝Ｃ₂）が第ｉ−１（＝第２）復号器２５₂
で復号されて標本化周波数２ｆ_i-1（＝２ｆ₂）の第ｉ
−１（＝第２）復号信号を得、この第ｉ−１（＝第２）
復号信号と第ｉ−２（＝第１）サンプルレート変換器２
６_i-2（＝２６₁）よりの第ｉ−２（＝第１）変換復号
信号との和が加算器６０_i-1（＝６０₂）でとられ、そ
の和信号は第ｉ−１（＝第２）サンプルレート変換器２
６_i-1（＝２６ ₂）で標本化周波数２ｆ_i（＝２
ｆ₃）、周波数がｆ_i-1（＝ｆ₂）以下の第ｉ−１（＝
第２）変換復号信号に変換される。一方、第ｉ（＝第
３）帯域選択手段としてのサンプルレート変換器２２_i
（＝２２₃）により入力信号１１から、周波数がｆ
_i（＝ｆ₃）、標本化周波数が２ｆ_i（＝２ｆ₃）の第
ｉ（＝第３）帯域信号２３_i（＝２３₃）が取出され、
その第ｉ（＝第３）帯域信号２３_i（＝２３₃）は第ｉ
−１（＝第２）サンプルレート変換器２６_i-1（＝２６
₂）よりの変換復号信号が第ｉ（＝第３）差回路２８_i
（２８₃）で減算され、その第ｉ（＝第３）減算信号２
９₃が第ｉ（＝第３）符号器２４_i（＝２４₃）で符号
化され、第ｉ（＝第３）符号Ｃ_i（＝Ｃ₃）を出力す
る。なお、第ｉ−１（＝第２）復号器２５_i-1（＝２５
₂）と、加算器６０_i-1（＝６０₂）と第ｉ−１（＝第
２）サンプルレート変換器２６_i-1（＝２６₂）は第ｉ
−１（＝第２）復号化手段４０_i-1（＝４０₂）を構成
する。ただ第１復号化手段４０₁は第ｉ−２層が存在せ
ず加算器６０₀は省略される。また最上位層、この例で
は第ｉ（＝第４）帯域信号２３₄は周波数ｆ₄以下の信
号であるため第ｉ帯域選択手段としてのサンプルレート
変換器２２₄は省略される。

【００２７】このようにしてこの発明は入力信号帯域を
ｎ区間に分割して符号化する場合に適用できる。第１〜
第ｎ（＝第４）符号Ｃ₁〜Ｃ_n（＝Ｃ₄）は多重化回路
３１でフレームごとに多重化されて符号化符号Ｃとして
出力される。この場合多重化回路３１は第１又は第１〜
第ｉ符号の何れでも選択して出力することができるよう
にされる。第１〜第ｎ（＝第４）符号器２４₁〜２４_n
（＝２４₄）は符号器２４_iのｉが大となる程圧縮率が
小さくなる、という使い方をすれば広帯域、高品質の符
号化をする。これを満たせばその符号化方法は、例えば
全てを変換符号化としてもよい。

【００２８】第１〜第４符号器２４₁〜２４₄において
聴覚重み付け符号化を行う場合はサンプルレート変換器
２２₁，２２₂，２２₃よりの各周波数がｆ₁，ｆ₂，
ｆ₃以下の信号が聴覚重み付け係数演算部７２₁，７２
₂，７２₃へそれぞれ供給され、それぞれそのスぺクト
ル包絡に基づく聴覚重み付け係数が演算され、また入力
信号が聴覚重み付け係数演算部７２₄に入力されて同様
に聴覚重み付け係数が演算され、これら聴覚重み付け係
数演算部７２₁〜７２₄でそれぞれ演算された聴覚重み
付け係数が第１〜第４符号器２４₁〜２４₄へ供給さ
れ、前述したように聴覚重み付け符号化が行われる。

【００２９】この発明の符号化方法をｎ階層分割符号化
への適用例としてｎ＝４の場合を図１０に示す。この例
も原音入力信号１１の最高周波数がｆ_n＝ｆ₄でその標
本化周波数が２ｆ₄の場合で、第１サンプルレート変換
器（第１帯域選択手段）２２ ₁で標本化周波数が２ｆ₁
（但しｆ₁＜ｆ₂＜ｆ₃＜ｆ₄）の入力信号２３₁に変
換され、つまり周波数ｆ₁以下の第１帯域信号２３₁が
選出され、その第１帯域信号２３₁は第１符号器２４₁
で符号化され、第１符号Ｃ₁として出力されると共にそ
の第１符号Ｃ₁は第１複号器２５₁で標本化周波数２ｆ
₁の信号に復号され、その復号信号１２₁と第１帯域信
号２３₁との差が第１差回路６５₁でとられ、その差信
号（第１誤差信号）１３₁は第１サンプルレート変換器
２６₁で標本化周波数が２ｆ₂の第１変換誤差信号に変
換される。

【００３０】一方入力信号１１から第２帯域選択手段６
６₂で周波数帯域がｆ₁〜ｆ₂、標本化周波数が２ｆ₂
の第２帯域信号２３₂が取出される。例えば入力信号１
１がサンプルレート変換器２２₂で標本化周波数２ｆ₂
の信号に変換され、その信号が遮断周波数ｆ₁の高域通
過フィルタ６７₂に通されて第２帯域信号２３₂が得ら
れる。この第２帯域信号２３₂は第１サンプルレート変
換器２６₁よりの第１変換誤差信号と第２加算器６８₂
で加算され、その第２加算信号２９₂が第２符号器２４
₂で符号化され、第２符号Ｃ₂が出力される。

【００３１】以下同様の処理を行うが、第３符号Ｃ₃を
得る処理を、ｉ＝３（ｉ＝２，３，…，ｎ、この例では
４まで）を例として説明する。第ｉ−１（＝第２）符号
Ｃ_i- ₁（＝Ｃ₂）が第ｉ−１（＝第２）復号器２５₂で
復号されて標本化周波数２ｆ _i-1（＝２ｆ₂）の第ｉ−
１（＝第２）復号信号を得、この第ｉ−１（＝第２）復
号信号と第ｉ−１（＝第２）加算器６８_i-1（＝６
８₂）より第ｉ−１（＝第２）加算信号２９_i-1（＝２
９₂）との差が差回路６５_i-1（＝６５₂）でとられ、
その第ｉ−１（＝第２）誤差信号１３₂は第ｉ−１（＝
第２）サンプルレート変換器２６_i-1（＝２６₂）で標
本化周波数２ｆ_i（＝２ｆ₃）の第ｉ−１（＝第２）変
換誤差信号に変換される。一方、第ｉ（＝第３）帯域選
択手段６６_i（＝６６₃）により入力信号１１から、帯
域がｆ_i-1〜ｆ_i（＝ｆ₂〜ｆ₃）、標本化周波数が２
ｆ_i（＝ｆ₃）の第ｉ（＝第３）帯域信号２３_i（＝２
３₃）が取出され、その第ｉ（＝第３）帯域信号２３_i
（＝２３₃）は第ｉ−１（＝第２）変換誤差信号と第ｉ
（＝第３）加算器６８_i（＝６８₃）で加算され、その
第ｉ（＝第３）加算信号２９₃が第ｉ（＝第３）符号器
２４_i（＝２４₃）で符号化され、第ｉ（＝第３）符号
Ｃ_i（＝Ｃ₃）を出力する。

【００３２】このようにしてこの発明は入力信号帯域を
ｎ区間に分割して符号化する場合に適用できる。最上位
層、つまり周波数ｆ_n-1〜ｆ_n（＝ｆ₃〜ｆ₄）の帯域
を選出する第ｎ（＝第４）帯域選択手段６６_n（＝６６
₄）は単なる遮断周波数がｆ _n-1（＝ｆ₃）の高域通過
フィルタ６７_n（＝６７₄）でよい。第１〜第ｎ（＝第
４）符号Ｃ₁〜Ｃ_n（＝Ｃ₄）は多重化回路３１でフレ
ームごとに多重化されて符号化符号Ｃとして出力され
る。この場合多重化回路３１は第１又は第１〜第ｉ符号
の何れでも選択して出力することができるようにされ
る。

【００３３】第１〜第ｎ（＝第４）符号器２４₁〜２４
_n（＝２４₄）は符号器２４_iのｉが大となる程圧縮率
が小さくなる、という使い方を行えば広帯域、高品質の
符号化をする。これを満せばその符号化方法は、例えば
全てを変換符号化としてもよい。第１〜第４符号器２４
₁〜２４₄において聴覚重み付け符号化を行う場合はサ
ンプルレート変換器７１₁，７１₂，７１₃により入力
信号がそれぞれ標本化周波数が２ｆ₁，２ｆ₂，２ｆ₃
の信号により変換されることにより、入力信号１１から
それぞれ周波数がｆ₁，ｆ₂，ｆ₃以下の信号が取出さ
れて聴覚重み付け係数演算部７２₁，７２₂，７２₃へ
それぞれ供給され、それぞれそのスペクトル包絡に基づ
く聴覚重み付け係数が演算され、また入力信号が聴覚重
み付け係数演算部７２₄に入力されて同様に聴覚重み付
け係数が演算され、これら聴覚重み付け係数演算部７２
₁〜７２₄でそれぞれ演算された聴覚重み付け係数が第
１〜第４符号器２４₁〜２４₄へ供給され、前述したよ
うに聴覚重み付け符号化が行われる。

【００３４】この発明による復号化方法の一般的な方法
を適用した復号化器の例として、ｎ＝４、つまり入力符
号が第１〜第４符号Ｃ₁〜Ｃ₄が入力される場合を図１
１に図８と対応する部分に同一符号を付けて示す。符号
分離手段５６で入力符号Ｃは第１〜第４符号Ｃ₁〜Ｃ₄
に分離されて、それぞれ第１〜第４復号器５７₁〜５７
₄へ供給される。第１復号器５７₁の第１復号信号５８
₁は第１復号化出力６３₁として出力されると共にサン
プルレート変換器５９₁で標本化周波数がそれぞれ２ｆ
₂、第１変換復号信号６１₁に変換され、その第１変換
復号信号６１₁は第２復号器５７₂より第２復号信号５
８₂に第２加算器６２₂で加算されて第２復号化出力６
３₂として出力されると共に第２サンプルレート変換器
５９₂で標本化周波数が２ｆ₃の変換復号信号に変換さ
れる。一般には第ｉ−１（ｉ＝２，３，…，ｎ、例えば
ｉ＝３）加算器６２_i-1（＝６２₂）よりの第ｉ−１
（＝第３）復号化出力６３_i-1（＝６３₂）が第ｉ−１
（第２）サンプルレート変換器５９_i-1（＝５９₂）で
標本化周波数が２ｆ_i（＝２ｆ₃）の第ｉ−１（＝第
２）変換復号信号６１_i-1（＝６１₂）に変換され、そ
の第ｉ−１（＝第２）変換復号信号６１_i-1（＝６
１₂）と第ｉ（＝第３）復号器５７_i（＝５７₃）から
の第ｉ（＝第３）復号信号５８_i（＝５８₃）とが第ｉ
（＝第３）加算器６２ _i（＝６２₃）で加算されて第ｉ
（＝第３）復号化出力６３_i（＝６３₃）を得、これが
出力される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、階層符号化方法において下位層の量子化誤差を上位
層で符号化しているため、ＣＥＬＰ符号化方法と変換符
号化方法などの、圧縮方法の異なる符号化方法によって
階層を構成しても、上位層までの復号信号において符号
化品質を低下させない、という効果がある。また、下位
層の量子化誤差を上位層で符号化する、という操作を繰
り返すことにより、複数階層化において量子化誤差を階
層数に応じて減少させることが可能となる。更に、この
ような符号化方法によって、どの階層で復号しても聴感
上の復号品質が最適となり、スケーラブルな階層符号化
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】サブバンド符号化方法を３つの周波数帯域に分
割する方法によって実現した場合の原音（Ａ）と符号化
再生音（Ｂ）、および量子化誤差（Ｃ）の例を示す図。

【図２】スケーラブルな階層構造を持つ階層符号化方法
の特徴を説明するための図。

【図３】サブバンド符号化方法によって階層符号化を実
現した場合の原音、復号信号、量子化誤差の様子を示す
図。

【図４】Ａはこの発明による符号化方法を２階層符号化
法に適用した場合の符号化器の例を示すブロック図、Ｂ
は多重化された符号の例を示す図である。

【図５】Ａ〜Ｄは図４Ａの符号化動作における原音、復
号信号、上位層符号化入力、上位層聴覚重み付けの基準
の各例を示す図、Ｅ，Ｆは上位層の復号信号、上位層ま
での復号の量子化誤差の例を示す図である。

【図６】ＣＥＬＰ符号化器の概略を示すブロック図。

【図７】変換符号化器の概略を示すブロック図。

【図８】この発明の復号化方法を２階層符号化の復号法
に適用した復号器の例を示すブロック図。

【図９】この発明の符号化方法を４階層符号化方法とし
て実現した場合の符号器の例を示すブロック図。

【図１０】この発明による４階層符号化方法を実現する
符号器の他の例を示すブロック図。

【図１１】この発明の復号化方法を４階層符号化方法と
して実現した場合の復号器の例を示すブロック図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】楽音や音声などの最高周波数がｆ_nの音
響入力信号を周波数ｆ₁，ｆ₂，……，ｆ_n-1（ｆ₁＜
ｆ₂＜，……，＜ｆ_n-1＜ｆ_n）のｎ個の区分（ｎは２
以上の整数）に分割して符号化する符号化方法におい
て、上記入力信号から周波数がｆ₁以下の第１帯域信号を選
出する第１帯域選択過程と、上記第１帯域信号を第１符号化方法で符号化して第１符
号を出力する第１符号化過程と、第ｉ−１以下の各符号（ｉ＝２，３，……，ｎ）から
周波数がｆ_i-1以下の第ｉ−１復号信号を得る第ｉ−１
復号化過程と、上記入力信号から周波数ｆ_i以下の第ｉ帯域信号を選出
する第ｉ選択過程と、上記第ｉ帯域信号から上記第ｉ−１復号信号を差し引い
て第ｉ差信号を得る第ｉ差過程と、上記第ｉ差信号を第ｉ符号化方法で符号化して第ｉ符号
を出力する第ｉ符号化過程と、を有する音響信号符号化方法。
【請求項２】上記第ｉ−１復号化過程は上記第ｉ−１
符号を復号する過程と、その復号された信号と第ｉ−２
復号信号とを加算する過程と、その加算された信号を標
本化周波数が２ｆ_iの信号に変換して上記第ｉ−１復号
信号を得る過程と、を有することを特徴とする請求項１記載の音響信号符号
化方法。
【請求項３】楽音、音声などの最高周波数がｆ_nの音
響入力信号を、周波数ｆ₁，ｆ₂…，ｆ_n-1（ｆ₁＜ｆ
₂＜，…＜ｆ_n-1＜ｆ_n）（ｎ＝２以上の整数）で区分
してそれぞれを符号化する符号化方法において、上記入力信号より標本化周波数が２ｆ₁の第１帯域信号
を得る第１帯域選択過程と、上記第１帯域信号を第１符号化法により符号化して第１
符号を出力する第１符号化過程と、上記ｉ−１符号化過程（ｉ＝２，３，…，ｎ）の符号誤
差として第ｉ−１誤差信号を得る第ｉ−１誤差取出し過
程と、上記第ｉ−１誤差信号を標本化周波数が２ｆ_iの第ｉ−
１変換誤差信号に変換する第ｉ−１変換過程と、上記入力音響信号より周波数帯域がｆ_i-1〜ｆ_i、標本
化周波数が２ｆ_iの第ｉ帯域信号を得る第ｉ帯域選出過
程と、上記第ｉ−１変換誤差信号と上記第ｉ帯域信号とを加算
して第ｉ加算信号を得る第ｉ加算過程と、上記第ｉ加算信号を第ｉ符号化法により符号化して第ｉ
符号を出力する第ｉ符号化過程と、を有する音響信号符号化方法。
【請求項４】上記第１符号化法は符号駆動線形予測符
号化法であり、上記第ｎ符号化法は変換符号化法である
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の音響
信号符号化方法。
【請求項５】上記音響入力信号中の周波数ｆ_i以下の
ほぼ全域の成分のスペクトル包絡を重みの基準として、
上記第ｉ符号化過程において心理聴覚重み付け量子化を
行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の
音響信号符号化方法。
【請求項６】入力符号を第１乃至第ｎ符号（ｎは２以
上の整数）に分離する分離過程と、上記第１符号を復号して、標本化周波数２ｆ₁の第１復
号信号を第１復号化出力として出力する第１復号過程
と、上記第ｉ−１復号化出力（ｉ＝２，３，…，ｎ）を標本
化周波数が２ｆ_iの第ｉ−１変換復号化出力に変換する
第ｉ−１変換過程と、上記第ｉ符号を復号して標本化周波数２ｆ_iの第ｉ復号
信号を得る第ｉ復号過程と、上記第ｉ復号信号と上記第ｉ−１変換復号化出力とを加
算して第ｉ復号化出力を出力する第ｉ加算過程と、を有する音響信号復号化方法。