(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音響信号と、この入力音響信号を符号化して得られる第１符号の復号信号または前記第１符号を生成する時に得られる復号信号が入力され、
ゲイングループは複数個のゲインに対応する値を含むものとし、
前記ゲイングループ内の各ゲインに対応する値により特定されるゲインと前記復号信号のサンプルを掛け合わせた値と前記入力音響信号のサンプルの誤差が最も小さくなるゲインを示すゲイン符号を出力するゲイン選択部を備える、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
請求項１記載の符号化装置であって、
ゲイングループセットは複数のゲイングループを含むものとし、
前記復号信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインに対応する値を多く含むゲイングループを割当てる割当部をさらに有する、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項３】
請求項１の符号化装置であって、
複数のゲイングループセットはそれぞれゲイングループセット毎に異なるゲイングループを含むものとし、
前記入力音響信号の特性を分析する入力信号分析部をさらに有し、
前記入力音響信号の特性を表す情報を用いて、１つのゲイングループセットを選択し、
選択された前記ゲイングループセットに含まれるゲイングループを前記復号信号の各サンプルに割当てる割当部とをさらに有する、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項４】
請求項３記載の符号化装置であって、
前記割当部は、前記復号信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインに対応する値を多く含むゲイングループを割当てる、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の符号化装置であって、
各ゲインに対応する番号をｉとし、各ゲインをｇｍｉとし、前記復号信号の各サンプルをｙｍとし、前記入力音響信号の各サンプルをｘｍとし、
前記ゲイン選択部は、
ｄｍｉ＝−２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２
が最小となるゲインｇｍｉを示すゲイン符号ｉ、または、
ｄｍｉ＝２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ−ｇｍｉ２×ｙｍ２
が最大となるゲインｇｍｉを示すゲイン符号ｉを出力する、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の符号化装置であって、
各ゲインに対応する番号をｉとし、前記ゲインをｇｍｉとしたときに、前記ゲインに対応する値は、２ｇｍｉ及びｇｍｉ２である、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項７】
ゲイングループは複数個のゲインを含むものとし、
第１符号が入力され、第１符号を該符号に対応する復号方法で復号して復号音響信号を得る第一階層復号部と、
ゲイン符号が入力され、前記ゲイン符号を復号しゲインを求めるゲイン復号部と、
前記復号音響信号のサンプルと前記ゲインを乗算する乗算部とを有する、
ことを特徴とする復号装置。
【請求項８】
請求項７記載の復号装置であって、
ゲイングループセットは複数のゲイングループを含むものとし、
前記復号音響信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当部をさらに有する、
ことを特徴とする復号装置。
【請求項９】
請求項７記載の復号装置であって、
複数のゲイングループセットはそれぞれゲイングループセット毎に異なるゲイングループを含み、前記復号音響信号の特性を表す情報も入力され、
前記ゲイン復号部は、
前記復号音響信号の特性を表す情報を用いて、１つのゲイングループセットを選択し、
選択された前記ゲイングループセットに含まれるゲイングループを前記復号音響信号の各サンプルに割当てる割当部をさらに有する、
ことを特徴とする復号装置。
【請求項１０】
請求項９記載の復号装置であって、
前記割当部は、前記復号音響信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる、
ことを特徴とする復号装置。
【請求項１１】
入力音響信号と、この入力音響信号を符号化して得られる第１符号の復号信号または前記第１符号を生成する時に得られる復号信号を用い、
ゲイングループは複数個のゲインに対応する値を含むものとし、
前記ゲイングループ内の各ゲインに対応する値により特定されるゲインと前記復号信号のサンプルを掛け合わせた値と前記入力音響信号のサンプルの誤差が最も小さくなるゲインを示すゲイン符号を選択するゲイン選択ステップを備える、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の符号化方法であって、
ゲイングループセットは複数のゲイングループを含むものとし、
前記復号信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインに対応する値を多く含むゲイングループを割当てる割当ステップをさらに有する、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１３】
請求項１１の符号化方法であって、
複数のゲイングループセットはそれぞれゲイングループセット毎に異なるゲイングループを含むものとし、
前記入力音響信号の特性を分析する入力信号分析ステップをさらに有し、
前記入力音響信号の特性を表す情報を用いて、１つのゲイングループセットを選択し、
選択された前記ゲイングループセットに含まれるゲイングループを各サンプルに割当てる割当ステップをさらに有する、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の符号化方法であって、
前記割当ステップにおいて、前記復号信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインに対応する値を多く含むゲイングループを割当てる、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４の何れかに記載の符号化方法であって、
各ゲインに対応する番号をｉとし、各ゲインをｇｍｉとし、前記復号信号の各サンプルをｙｍとし、前記入力音響信号の各サンプルをｘｍとし、
前記ゲイン選択ステップにおいて、
ｄｍｉ＝−２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２
が最小となるゲインｇｍｉを示すゲイン符号ｉ、または、
ｄｍｉ＝２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ−ｇｍｉ２×ｙｍ２
が最大となるゲインｇｍｉを示すゲイン符号ｉを選択する、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５の何れかに記載の符号化方法であって、
各ゲインに対応する番号をｉとし、前記ゲインをｇｍｉとしたときに、前記ゲインに対応する値は、２ｇｍｉ及びｇｍｉ２である、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６の何れかに記載の符号化方法であって、
Ｎ個の第ｎ階層符号化ステップと（但し、Ｎは３以上の整数であり、ｎ＝３,４，…，Ｎ）、（Ｎ−１）個の第（ｎ−１）階層復号ステップと、（Ｎ−２）個の第（ｎ−２）乗算ステップを有し、
第（ｎ−１）階層復号ステップは、ｎ＝３の場合には、第一階層復号信号と第二階層符号を用いて、ｎ＞３の場合には第（ｎ−３）乗算ステップの出力値と第（ｎ−１）階層符号を用いて、第（ｎ−１）階層復号信号を求め、
第（ｎ−２）乗算ステップは、第一階層復号信号のサンプルまたは第（ｎ−３）乗算ステップの出力値のサンプルと第（ｎ−１）階層復号信号のサンプルを乗算し、
第ｎ階層符号化ステップは、入力音響信号と第（ｎ−２）乗算ステップの出力値を用いて、第ｎ階層符号を求め、
前記第（ｎ−１）階層復号ステップは、
前記第一階層復号信号または第（ｎ−３）乗算ステップの出力値の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当ステップを有し、第（ｎ−１）階層符号に対応するゲインをゲイングループから取り出し、第（ｎ−１）階層復号信号として出力し、
第ｎ階層符号化ステップは、
前記第（ｎ−２）乗算ステップの出力値の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当ステップと、割当てられたゲイングループ内の各ゲインと前記出力値の各サンプルを掛け合わせた値を前記入力音響信号の各サンプルから差し引き誤差信号を求める誤差信号算出ステップと、出力値の各サンプルに対して最も小さな誤差信号を算出するゲインをゲイングループの中から選択し、選択されたゲインに関する情報を第ｎ階層符号として出力するゲイン選択ステップと、を備える、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１８】
ゲイングループは複数個のゲインを含むものとし、
第１符号を用いて、第１符号を該符号に対応する復号方法で復号して復号音響信号を得る第一階層復号ステップと、
ゲイン符号を用いて、前記ゲイン符号を復号しゲインを求めるゲイン復号ステップと、
前記復号音響信号のサンプルと前記ゲインを乗算する乗算ステップとを有する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の復号方法であって、
ゲイングループセットは複数のゲイングループを含むものとし、
前記復号音響信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当ステップをさらに有する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の復号方法であって、
複数のゲイングループセットはそれぞれゲイングループセット毎に異なるゲイングループを含むものとし、
前記ゲイン復号ステップにおいて、
前記復号音響信号の特性を表す情報を用いて、１つのゲイングループセットを選択し、
選択された前記ゲイングループセットに含まれるゲイングループを前記復号音響信号の各サンプルに割当てる割当ステップをさらに有する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の復号方法であって、
前記割当ステップにおいて、前記復号音響信号の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項２２】
請求項１８から請求項２１の何れかに記載の復号方法であって、
Ｎ個の第ｎ階層復号ステップと（但し、Ｎは３以上の整数であり、ｎ＝３,４，…，Ｎ）、（Ｎ−１）個の第（ｎ−１）乗算ステップを有し、
第ｎ階層復号ステップは、第（ｎ−２）乗算ステップの出力値の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当ステップを有し、第ｎ階層符号に対応するゲインをゲイングループから取り出し、第ｎ階層復号音響信号として出力し、
第（ｎ−１）乗算ステップは、第（ｎ−２）乗算ステップの出力値のサンプルと第ｎ階層復号音響信号のサンプルを乗算する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項２３】
請求項１から請求項６の何れかに記載の符号化装置、または、請求項７から請求項１０の何れかに記載の復号装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は楽音や音声等の音響信号を符号化する符号化装置及び符号化方法、符号化された信号を復号する復号装置及び復号方法、そのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力信号の系列を、DFT（discrete Fourier transform:離散フーリエ変換）、DCT（Discrete Cosine Transform:離散コサイン変換）、MDCT（modified discrete cosine transform:修正離散コサイン変換）などを用いて、周波数領域の係数に変換し、その変換された入力係数をベクトル量子化で符号化し、得られた符号を復号し、復号された係数と入力係数との誤差信号をさらにベクトル量子化することで、階層符号化（スケーラブル符号化）を実現する技術がある。従来技術の符号化器２０の構成例を図１に、高品質用復号器３０の構成例を図２に、低品質用復号器４０の構成例を図３に示す。図１の符号化器２０における第一階層符号化部２１は、入力信号ｘｍを符号化した第一階層符号Ｃ１を出力する。この第一階層符号Ｃ１を符号化器２０内の第一階層復号部２３が復号し、第一階層復号信号ｙｍを得る。第二階層符号化部２７は、入力信号ｘｍと第一階層復号信号ｙｍとの誤差信号ｄ’ｍを符号化した第二階層符号Ｃ’２を出力する。第一階層符号Ｃ１と第二階層符号Ｃ’２を多重化部２９で多重化することでスケーラブルな出力符号Ｃ’が得られる。復号器３０では、分離部３９で、入力符号Ｃ’から第一階層符号Ｃ１と第二階層符号Ｃ’２を分離して取り出す。第一階層復号部３１で第一階層符号Ｃ１を復号し第一階層復号信号ｙｍを得る。第二階層復号部３７で第二階層符号Ｃ’２を復号した第二階層復号信号ｄ’ｍを得る。加算部３５で、ｙｍとｄ’ｍを足し合わせることで出力信号ｘ’ｍを得ることができる。このスケーラブル符号化により、符号の一部を取り出して、復号した際、その符号ビット数に応じた品質の復号信号を得ることができる。例えば、図３に示すように、分離部３９は、符号化器２０の出力符号Ｃ’から、第一階層符号Ｃ１のみを取り出し、第一階層復号部３１で復号したものｙｍを出力信号ｘ’ｍ（＝ｙｍ）とすることができる。ただし、第二階層符号Ｃ’２から得られる第二階層復号信号ｄ’ｍを足し合わせた信号に比べて、ｙｍは品質の劣った出力信号となる。例えば、特許文献１が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１３９６０２号公報（特開平８−２６３０９６号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スケーラブル符号化にベクトル量子化を用いた場合、階層毎に演算量が増加する。従来技術は一般的に高い圧縮率は得られるものの、ベクトル量子化を複数回行うため、多大な演算量を必要とするという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る符号化技術は、入力音響信号と、この入力音響信号を符号化して得られる第１符号の復号信号または第１符号を生成する時に得られる復号信号を用いる。ゲイングループは複数個のゲインに対応する値を含むものとする。ゲイングループ内の各ゲインに対応する値により特定されるゲインと復号信号のサンプルを掛け合わせた値と入力音響信号のサンプルの誤差が最も小さくなるゲインを示すゲイン符号を出力する。
【０００６】
また、本発明に係る復号技術は、ゲイングループは複数個のゲインを含むものとする。第１符号を用い、第１符号を該符号に対応する復号方法で復号して復号音響信号を得る。ゲイン符号を復号しゲインを求める。復号音響信号のサンプルとゲインを乗算する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、復号信号の各サンプルに対して異なる個数のゲインを含むゲイングループを割当て、ゲイングループに含まれるゲイン数に対応したスカラー量子化を行うことによって、符号化効率を保ちつつ、符号化の際の演算量を少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】符号化器２０の構成例を示す図。
【図２】復号器３０の構成例を示す図。
【図３】復号器４０の構成例を示す図。
【図４】符号化装置１００の構成例を示す図。
【図５】符号化装置１００の処理フロー例を示す図。
【図６】図６Ａは符号化装置１００の出力符号Ｃのデータ例を示す図。図６Ｂは符号化装置３００の出力符号Ｃのデータ例を示す図。
【図７】第二階層符号化部１１０の構成例を示す図。
【図８】第二階層符号化部１１０の処理フロー例を示す図。
【図９】第二階層符号化部１１０で扱われる処理及びデータを説明するための図。
【図１０】誤差信号算出部１１５の構成例を示す図。
【図１１】復号装置２００の構成例を示す図。
【図１２】復号装置２００の処理フロー例を示す図。
【図１３】第二階層復号部２１０の構成例を示す図。
【図１４】第二階層復号部２１０の処理フロー例を示す図。
【図１５】符号化装置３００の構成例を示す図。
【図１６】第二階層符号化部３１０の構成例を示す図。
【図１７】第二階層復号部４１０の構成例を示す図。
【図１８】符号化装置５００の構成例を示す図。
【図１９】復号装置６００の構成例を示す図。
【図２０】実施例１の変形例１の第二階層符号化部１１１０の構成例を示す図。
【図２１】実施例１の変形例１のゲイングループのデータ例を示す図。
【図２２】ゲイン選択部１１１９の処理フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
［符号化装置１００］
図４は符号化装置１００の構成例を、図５は符号化装置１００の処理フロー例を示す。符号化装置１００は、例えば、入力部１０１、記憶部１０３、制御部１０５、フレーム分割部１０６、第一階層符号化部２１、第一階層復号化部２３、多重化部２９、出力部１０７及び第二階層符号化部１１０を有する。以下、各部の処理を説明する。
【００１１】
＜入力部１０１、記憶部１０３及び制御部１０５＞
符号化装置１００は、入力部１０１を介して入力信号ｘが入力される（ｓ１０１）。入力部１０１は、例えば、マイクロフォン及び入力インターフェース等であり、楽音及び音声等の入力信号を電気的信号に変換し、さらに、Ａ／Ｄ変換器等を備え、デジタルデータに変換し出力する。
記憶部１０３は、入出力される各データや演算過程の各データを、逐一、格納・読み出しする。それにより各演算処理が進められる。但し、必ずしも記憶部１０３に記憶しなければならないわけではなく、各部間で直接データを受け渡してもよい。
制御部１０５は、各処理を制御する。
【００１２】
＜フレーム分割部１０６＞
フレーム分割部１０６は、入力信号ｘを所定の数のサンプルを含むフレームに分割する（ｓ１０６）。以下、入力信号ｘｍ（ｍはサンプル番号であり、ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）は各部においてＭ個のサンプルからなるフレーム毎に処理される。なお、１フレームは例えば５ミリ秒から２０ミリ秒の単位であり、１フレームのサンプル数Ｍとは例えば３２ｋＨｚサンプリングの音声信号であれば、Ｍ＝１６０サンプルからＭ＝６４０サンプルである。なお、本明細書において、楽音及び音声等の入力信号、デジタルデータに変換された入力信号及びフレーム内の入力信号ｘｍを併せて入力信号という。
【００１３】
＜第一階層符号化部２１及び第一階層復号部２３＞
第一階層符号化部２１は、入力信号ｘｍを第一階層符号化方法でフレーム毎に符号化して第一階層符号Ｃ１を生成する（ｓ２１）。例えば、第一階層符号化方法としては、ＣＥＬＰ符号化方法等がある。
【００１４】
例えば、第一階層復号部２３は、第一階層符号Ｃ１を第一階層復号方法で復号して第一階層復号信号ｙｍを生成する（ｓ２３）。例えば、第一階層復号方法としては、ＣＥＬＰ復号方法等がある。但し、第一階層符号化部２１において、第一階層符号Ｃ１を生成する時に第一階層復号信号ｙｍと同じ値が得られるか、もしくは、第一階層復号部２３よりも簡易な処理で第一階層復号信号ｙｍを得られる場合は、第一階層復号部２３を設けなくともよい。例えば、第一階層符号化部２１において、ＣＥＬＰ符号化方法で符号化を行った場合、第一階層符号Ｃ１を生成する過程において、第一階層復号信号ｙｍを得ることができるので、第一階層復号部２３を設けずに、図４中一点鎖線で表すように、第一階層復号信号ｙｍを第二階層符号化部１１０へ出力してもよい。また、本実施例は、発明の内容を限定するものではなく、他の符号化方法及び復号方法を用いてもよい。
【００１５】
第二階層符号化部１１０は、入力信号ｘｍと第一階層復号信号ｙｍを用いて第二階層符号Ｃ２を生成する（ｓ１１０）。第二階層符号化部１１０の詳細については後述する。
【００１６】
＜多重化部２９及び出力部１０７＞
図６Ａは入力信号の１フレームに対する出力符号Ｃのデータ例を示す。多重化部２９は、各階層符号Ｃ１、Ｃ２をフレーム毎に多重化し出力符号Ｃとする（ｓ２９）。
出力部１０７は、出力符号Ｃを出力する。出力部１０７は、例えば、ＬＡＮアダプタや出力インターフェース等である（ｓ１０７）。
【００１７】
＜第二階層符号化部１１０＞
図７は第二階層符号化部１１０の構成例を、図８は第二階層符号化部１１０の処理フロー例を示す。図９は第二階層符号化部１１０で扱われる処理及びデータを説明するための図である。第二階層符号化部１１０は、割当部１１１、ゲイングループセット記憶部１１３、誤差信号算出部１１５及びゲイン選択部１１９を有する。以下、各部の処理について説明する。
【００１８】
『割当部１１１』
割当部１１１は、第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる（ｓ１１１）。なお、ゲイングループセットはＪ個のゲイングループを含み、ゲイングループのそれぞれはゲイングループ毎に異なる個数のゲインを含む。但し、Ｊ≧１であり、ゲイングループｊ（ｊ＝１，２，…，Ｊ）が含むゲインの個数をＬｊ個とし、サンプルｙｍに割当てられるゲインをｇｍｉとすると、ｉ＝０，１，…，Ｌｊ−１である。また、例えば、聴覚的な影響が大きいか否かは、サンプルｙｍの振幅や振幅から得られるパラメータ、またはそれらの値の逆数の大きさ等から判断する。例えば、ゲインの数に応じて一以上の閾値を用意し、その閾値と振幅等との大小関係から聴覚的な影響が大きいか否かを判定してもよい。または、他のサンプルから相対的な大きさを求めてもよい。また、値の２進数の桁数等により大きさを求めてもよい。また、聴覚フィルタ等の人間の聴覚を模擬した特性を付与する処理をサンプルｙｍに加えた上で判定してもよい。また他の方法により影響が大きいか否かを判断してもよい。割当て方法としては、例えば各サンプルにビットを割当てるリバースウォーターフィリング法（参考文献１："G.729-based embedded variable bit-rate coder:An8-32 kbit/s scalable wideband coder bitstream interoperable with G.729",[online], ITU,[平成21年5月22日検索],インターネット<URL: http://www.itu.int/rec/ T-REC-G.729.1/en>）やITU-T標準G.711.1の低域拡張符号化で用いられるビット割当アルゴリズム（参考文献２："G.711.1: Wideband embedded extension for G.711 pulse code modulation", [online],ITU,[平成21年5月22日検索],インターネット <URL: http: //www.itu.int/ rec/T-REC-G.711.1/en>）等を適用することができる。割当部１１１は、第一階層復号信号が入力され、割当情報ｂｍを出力する。本実施例では、各サンプルに割当情報としてビットを割当てるため、ビット割当情報としている。
【００１９】
なお、振幅から得られる情報を削除しても出力信号の音質等に問題を生じないほど小さい（つまり、サンプルｙｍの聴覚的な影響が非常に小さく、ｙｍを削除しても出力信号の音質等に問題を生じない）場合、例えば、振幅から得られる値が非常に小さい場合には、そのサンプルｙｍにゲイングループを割当てず、後述する復号装置２００において、ゲインｇｍ＝１とする構成としてもよい。
【００２０】
『ゲイングループセット記憶部１１３』
ゲイングループセット記憶部１１３には、ゲイングループセットが記憶される。ゲイングループセットはＪ個のゲイングループを含み、ゲイングループのそれぞれはゲイングループ毎にＬｊ個のゲインを含む。さらに、ゲイングループセット記憶部１１３には、ゲインに対応するゲイン符号が記憶される。
【００２１】
例えば、図７及び図９のように、ゲイングループセット記憶部１１３には、３個のゲイングループ１１３１、１１３２、１１３３が記憶され、各ゲイングループには、それぞれ１ビットゲイングループには２１＝２個、２ビットゲイングループには２２＝４個、３ビットゲイングループには２３＝８個のゲインが記憶される。図９中に１ビットゲイングループ１１３１と２ビットゲイングループ１１３２の各ゲインの値とそれに対する符号の例を示す。但し、必ずしもビットに応じた個数のゲインを記憶する必要はなく、例えば、３ビットゲイングループには、８個未満のゲインを記憶する構成としてもよい。必要に応じて、記憶するゲインを減らすことで、後述する処理量を減らすことができる。また、ゲイングループは３つに限定されるものではなく必要に応じてＪ個のゲイングループがゲイングループセット記憶部１１３に記憶される。
【００２２】
なお、ゲイングループとは、上記のようなデータベースだけではなく、所定の式により表すことのできるグループであってもよい。例えば、以下の式（１）により表される値をゲイングループとしてもよい。
ｇｍｉ＝ｋ１＋ｋ２ｉ        （１）
但し、ｉ＝０，１，…，Ｌｊ−１であり、ｋ１、ｋ２は適宜設定される所定の値であり、ｉがゲイン符号となる。式は、ゲイングループで同一の式を用いてもよいし、ゲイングループ毎に異なる式を用いてもよい。なお、ゲイングループセット記憶部１１３に記憶されるゲインや式は図９に記載されるゲインや上記式に限定されるものではなく、予め実験等により求めておく。
【００２３】
『誤差信号算出部１１５』
誤差信号算出部１１５は、割当てられたゲイングループ内の各ゲインｇｍｉとサンプルｙｍを掛け合わせた値を入力信号ｘｍから差し引き誤差信号ｄｍｉを求める（ｓ１１５）。例えば、以下の式により誤差信号ｄｍｉを求める。
ｄｍｉ＝||ｘｍ−ｇｍｉ×ｙｍ||        （２）
例えば、誤差信号算出部１１５は、乗算部１１５１と減算部１１５２を有し、乗算部１１５１において、第一階層復号信号サンプルｙｍとゲインｇｍｉを乗算し、この結果得られた値を入力信号ｘｍから差し引くことによって誤差信号ｄｍｉを算出する。また、式（２）に代えて、
ｄｍｉ＝（ｘｍ−ｇｍｉ×ｙｍ）２        （３）
として誤差信号を求めてもよい。この場合、図示しない二乗部を設け（ｘｍ−ｇｍｉ×ｙｍ）を二乗することによって、誤差信号ｄｍｉを求める。また、式（３）を展開した式（ｄｍｉ＝ｘｍ２−２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２）に基づいて、もしくは、展開した式の中で定数項となる右辺第一項を省いた式（ｄｍｉ＝−２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２）に基づいて、誤差信号を計算してもよい。
【００２４】
なお、（２），（３）等の式により誤差信号を求めることができれば、必ずしも乗算部１１５１、減算部１１５２の順に配置する必要はなく、ＩＣ等で一括処理してもよい。
【００２５】
『ゲイン選択部１１９』
ゲイン選択部１１９は、各サンプルｙｍに対して最も小さな誤差信号ｄｍｉを算出するゲインｇｍｉをゲイングループの中から選択し、選択されたゲインに関する情報を第二階層符号Ｃ２として出力する（ｓ１１９）。なお、例えばゲインに関する情報とはゲイン符号のことであり、１フレーム毎にゲイン符号をまとめて第二階層符号Ｃ２として出力してもよい。また、例えば、ゲイン選択部１１９は、誤差信号ｄｍを入力され、あるゲインｇｍｉについて比較処理が終わると、制御信号をゲイングループセット記憶部１１３に出力し、次のゲインｇｍ（ｉ＋１）についての誤差信号を求めるように制御する。
【００２６】
＜第二階層符号化部１１０の処理フロー＞
図８及び図９を用いて第二階層符号化部１１０の処理フロー例について説明する。第二階層符号化部１１０は第一階層復号信号ｙｍ及び入力信号ｘｍを１フレーム分入力される。まず初期化を行う（ｓ１１０ａ）。ｍはサンプル番号を、ｉはゲイン符号を、ｄｍｉｎは誤差信号の最小値を、ｋは十分に大きな値を表す。割当部１１１は、第一階層復号信号のサンプルｙｍに対しビット割当情報ｂｍを割当てる（ｓ１１１）。さらに、割当部１１１は、その割当てられたビット割当情報ｂｍに応じて（ｓ１１２）、サンプルｙｍにゲイングループを割当てる（ｓ１１３）。例えば、図９において、ｂｍ＝２の場合には、ゲイングループ１１３２を割当てる（ｓ１１３２）。割当てられたゲイングループからゲインｇｍｉが出力される。誤差信号算出部１１５は、第一階層復号信号サンプルｙｍとゲインｇｍｉを乗算し（ｓ１１５１）、得られた値を入力信号のサンプルｘｍから差し引き（ｓ１１５３）、誤差信号ｄｍｉを求める（ｓ１１５）。ゲイン選択部１１９は、同サンプルｙｍに対して現在までに得られた誤差信号の最小値ｄｍｉｎが誤差信号ｄｍｉより大きいか否か判定し（ｓ１１６）、大きい場合には、誤差信号の最小値ｄｍｉｎをｓ１１５で求めた誤差信号ｄｍｉに更新し、そのときのｉをゲイン符号ｃ２ｍとして更新する（ｓ１１７）。ゲインテーブル内の最後のゲインか否かを判定し（ｓ１１８）、最後のゲインではない場合には、次のゲインに対して（ｓ１１８１）、ｓ１１５〜ｓ１１８の処理を繰り返す。ゲインテーブル内の全てのゲインに対してｓ１１５〜ｓ１１８の処理を行い、ゲイン選択部１１９は、最終的に更新されたｄｍｉｎに対応するゲイン符号ｃ２ｍを選択する（ｓ１１９）。ゲイン符号ｃ２ｍに対応するサンプルｙｍがフレーム内の最後のサンプルか否かが判定され（ｓ１２１）、最後のサンプルではない場合には、次のサンプルに対して（ｓ１２２）、ｓ１１１〜ｓ１１９の処理が繰り返される。フレーム内の全てのサンプルに対してｓ１１１〜ｓ１１９の処理が行われ、選択したゲイン符号（ｃ２０，ｃ２１，…，ｃ２（Ｍ−１））をまとめたものが第二階層符号Ｃ２として出力される（ｓ１２３）。
【００２７】
なお、割当部１１１において、サンプルｙｍに対して、ビット割当情報ｂｍに応じてゲインテーブルを割当てない場合には（Ｓ１１３４）、そのサンプルに対してｓ１１５〜ｓ１１９の処理を行わず、次のサンプルに対して処理を行ってもよい。このような処理を行うことによって、演算量及び符号を送信する際の情報量を減少させることができる。この場合、そのサンプルｙｍに対するゲイン符号ｇｍは第二階層符号Ｃ２に含まれないため、Ｃ２に含まれるゲイン符号数Ｎは、フレームのサンプル数Ｍ以下となる。
【００２８】
また、ｓ１１５〜ｓ１１８において、繰り返し処理を行っているが、誤差信号算出部１１５において１つのサンプルに対して割当てられるゲイン全てｇｍ０，ｇｍ１，…，ｇｍ（Ｌｊ−１）に対して一括で誤差信号ｄｍ０，ｄｍ１，…，ｄｍ（Ｌｊ−１）を求め、ゲイン選択部１１９において最小のｄｍｉを選択する構成としてもよい。図１０は、一括で誤差信号を求める場合の誤差信号算出部１１５の構成例である。誤差信号算出部１１５には、割当てられたゲイングループから全てのゲインｇｍ０，ｇｍ１，…，ｇｍ（Ｌｊ−１）が入力され、対応する乗算部１１５１ｉにおいて、第一階層復号信号サンプルｙｍと乗算がなされる。対応する減算部１１５２ｉにおいて、入力信号サンプルｘｍから乗算された値を差し引き、誤差信号ｄｍ０，ｄｍ１，…，ｄｍ（Ｌｊ−１）を求め、ゲイン選択部１１９はこの誤差信号の中から最小の誤差信号ｄｍｉｎを選択し、対応するゲイン符号ｉを選択し、フレーム内の全てのサンプルに対するゲイン符号をまとめたものを第二階層符号Ｃ２とする。
【００２９】
＜効果＞
第二階層符号化部１１０において、ゲインをスカラー量子化することによって、第二階層符号化でベクトル量子化を行う従来技術に比べ大幅に符号化の際の演算量を少なくすることができるという効果を奏する。なお、入力信号と出力信号のＳＮＲを最大にするには、一般的に振幅の大きなサンプルに対して、多くのビットを割当てるのが有効である。また、ベクトル量子化の特徴として、入力信号の振幅が相対的に小さなサンプルでも、符号に対応するベクトルがそれ以上の振幅として復号される場合がある。本実施例では振幅等が大きいサンプルに対して、ゲインの数が多いゲイングループを割り当てることによって、その誤差が小さくなるようにしている。また割当部１１１において参考文献１または２のビット割当アルゴリズムを適用し、ゲイン符号を出力符号とすることで、情報量を少なくすることができる。また例えば、割当部を設けずに、ベクトル量子化とスカラー量子化を組合せ、単一のゲイングループセットを利用する方法も考えられるが、そのような方法と比べた場合、第二階層符号の情報量が同一の場合には、入力信号ｘｍと第一階層復号信号ｙｍの誤差が大きくなるサンプルに対しては多くのゲインを割当てるため、本実施例のほうが品質がよい。言い換えると、ゲイン間の差が小さくより誤差信号の値が小さくなるゲインを選択することができる。また、品質が同一の場合には、本実施例のほうが第二階層符号の情報量を減らすことができる。
【００３０】
［復号装置２００］
図１１は復号装置２００の構成例を、図１２は復号装置２００の処理フロー例を示す。復号装置２００は、入力部２０１、記憶部２０３、制御部２０５、分離部３９、第一階層復号部３１、乗算部２３０、フレーム合成部２０６、出力部２０７及び第二階層復号部２１０を有する。
【００３１】
＜入力部２０１、記憶部２０３、制御部２０５及び出力部２０７＞
入力部２０１、記憶部２０３及び制御部２０５は、符号化装置１００の入力部１０１、記憶部１０３及び制御部１０５と同様の構成を有する。
復号装置２００は入力部２０１を介して、符号化装置１００の出力符号Ｃを入力符号として入力される（ｓ２０１）。
【００３２】
＜分離部３９＞
分離部３９は第一階層符号Ｃ１と第二階層符号Ｃ２を含む入力符号Ｃを分離し、各階層符号Ｃ１，Ｃ２を抽出する（ｓ３９）。
【００３３】
＜第一階層復号部３１＞
第一階層復号部３１は、第一階層符号Ｃ１を第一階層復号方法で復号し第一階層復号信号ｙｍを求める（ｓ３１）。なお、第一階層復号方法は符号化装置１００の第一階層符号化部２１の第一階層符号化方法と対応するものであり、第一階層復号部３１は第一階層復号部２３と同一構成とすることができる。
第二階層復号部２１０は、第二階層符号Ｃ２を第二階層復号方法で復号し第二階層復号信号ｇｍを求める（ｓ２１０）。なお、第二階層復号化部２１０の詳細は後述する。
【００３４】
＜乗算部２３０＞
乗算部２３０は第一階層復号信号ｙｍと第二階層復号信号（ゲイン）ｇｍを乗算し（ｓ２３０）、出力信号ｘ”ｍを出力する。
【００３５】
＜フレーム合成部２０６及び出力部２０７＞
フレーム合成部２０６は、複数のフレームを合成し、連続した時系列データｘ”として出力する（ｓ２０６）。復号装置２００は、出力部２０７を介して、出力信号ｘ”を出力する（ｓ２０７）。
【００３６】
＜第二階層復号部２１０＞
図１３は第二階層復号部２１０の構成例を、図１４は第二階層復号部２１０の処理フロー例を示す。第二階層復号２１０は、割当部２１１及びゲイングループセット記憶部２１３を有する。
【００３７】
『割当部２１１』
割当部２１１は、第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる。入力符号Ｃを生成した符号化装置１００の割当部１１１と同様の構成を有する。
【００３８】
『ゲイングループセット記憶部２１３』
ゲイングループセット記憶部２１３は、入力符号Ｃを生成した符号化装置１００のゲイングループセット記憶部１１３と同様の構成を有し、同様のゲイングループセットを記憶する。
【００３９】
＜第二階層復号部２１０の処理フロー＞
図１４を用いて、第二階層復号部２１０の処理フロー例について説明する。第二階層復号部２１０には第一階層復号信号ｙｍ及び第二階層符号Ｃ２が１フレーム分入力される。まず初期化を行う（ｓ２１０ａ）。ｍはサンプル番号を表す。割当部２１１は、第一階層復号信号のサンプルｙｍに対しビット割当情報ｂｍを割当て（ｓ２１１）、割当てられたビット割当情報に応じて（ｓ２１２）、そのサンプルｙｍにゲイングループを割当てる（ｓ２１３）。例えば、サンプルｙｍにゲインテーブル２１３２が割当てられる（ｓ２１３２）。第二階層復号部２１０は、割当てられたゲインテーブルに含まれるゲインから第二階層符号に対応するゲインｇｍを取り出す（ｓ２１７）。なお、割当部２１１において、サンプルｙｍに対して、ゲイングループを割当てない場合には（Ｓ２１３４）、そのサンプルに対してｓ２１７の処理を行わず、ゲインｇｍ＝１とする（ｓ２１９）。このような処理を行うことによって、Ｎ個のゲイン符号からＭ（Ｍ≧Ｎ）個のゲインを得ることができ、符号の情報量を減らすことができる。サンプルｙｍがフレーム内の最後のサンプルか否かが判定され（ｓ２２１）、最後のサンプルではない場合には、次のサンプルに対して（ｓ２２２）、ｓ２１１〜ｓ２１９の処理が繰り返される。フレーム内の全てのサンプルに対してｓ２１１〜ｓ２１９の処理を行い、ゲインを第二階層復号信号ｇｍとして出力する（ｓ２２３）。
【００４０】
＜効果＞
符号化装置及び復号装置をこのように構成することによって、演算量及び情報量の少ないスケーラブル符号化を実現することができる。復号装置は、第一階層復号信号ｙｍのみを復号し、出力信号を取り出すことができ、さらに第二階層復号信号ｇｍを用いて品質の高い出力信号を得ることもできる。また、両装置に割当部を設けることによって、出力符号の中に割当情報を含まずに、復号することができ、符号の情報量を減らすことができる。
【００４１】
［変形例１］
実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図２０を用いて、第二階層符号化部１１１０を説明する。なお、図２０中、図７と対応する部分には同一番号を付し、説明を省略する。以下の図についても同様に省略する。第二階層符号化部１１１０はビット割当部１１１とゲイングループセット記憶部１１１３とゲイン選択部１１１９を有する。
【００４２】
＜ゲイングループセット記憶部１１１３＞
ゲイングループセット記憶部１１１３には、ゲイングループセットが記憶される。図２１は、１ｂｉｔゲイングループと２ｂｉｔゲイングループのデータ例を示す。ゲイングループセットはＪ個のゲイングループ（例えば、３個のゲイングループ１１１３１、１１１３２、１１１３３）を含み、ゲイングループのそれぞれはゲイングループ毎にＬｊ個のゲインに対応する値を含む。さらに、ゲイングループセット記憶部１１１３には、ゲインに対応する値を示すゲイン符号が記憶される。なお、ゲインに対応する値とは、例えば、ゲインｇｍｉ自体やゲインの定数倍（２ｇｍｉ）やゲインの二乗（ｇｍｉ２）及びこれらの組合せ等を含む概念であり、本変形例では、２ｇｍｉとｇｍｉ２の組合せをゲインに対応する値とする。
【００４３】
＜ゲイン選択部１１１９＞
ゲイン選択部１１１９は、割当てられたゲイングループ内の各ゲインとサンプルを掛け合わせた値ｇｍｉ×ｙｍと入力信号ｘｍの誤差が最も小さくなるゲインｇｍｉを示すゲイン符号ｉを出力する。
【００４４】
ゲイン選択部１１１９は、二乗計算部１１１９ａ、乗算部１１１９ｂ、１１１９ｃ、１１１９ｄ、減算部１１１９ｅ、選択部１１１９ｆを有する。以下、図２２を用いて、ゲイン選択部１１１９の処理フローを説明する。
【００４５】
ゲイン選択部１１１９は、まず初期化を行う（ｓ１１１９１）。
【００４６】
二乗計算部１１１９ａは、第一階層復号信号ｙｍを受信し、これを用いて、ｙｍ２を算出し、乗算部１１１９ｂへ送信する（ｓ１１１９２）。
【００４７】
乗算部１１１９ｂは、割当部１１１によって第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して割当てられたゲイングループ１１１３ｊ（ｊ＝１，２，…，Ｊ）からゲインｇｍｉ（ｉ＝０，１，…，Ｌｊ−１）に対応する値ｇｍｉ２を受信し、ｇｍｉ２×ｙｍ２を算出し、減算部１１１９ｅへ送信する（ｓ１１１９４）。
【００４８】
乗算部１１１９ｃは、第一階層復号信号サンプルｙｍと入力信号サンプルｘｍを受信し、ｘｍ×ｙｍを算出し、乗算部１１１９ｄへ送信する（ｓ１１１９３）。
【００４９】
乗算部１１１９ｄは、ゲイングループ１１１３ｊからゲインｇｍｉに対応する値２ｇｍｉを受信し、２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍを算出し、減算部１１１９ｅへ送信する（ｓ１１１９５）。
【００５０】
減算部１１１９ｅは、ｄｍｉ＝２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ−ｇｍｉ２×ｙｍ２を算出し、選択部１１１９ｆへ送信する（ｓ１１１９６）。
【００５１】
選択部１１１９ｆは、同サンプルｙｍに対して現在までに得られた値ｄｍａｘが現在の値ｄｍｉより小さいか否か判定し（ｓ１１１９７）、小さい場合には、値ｄｍａｘをｓ１１１９６で求めた値ｄｍｉに更新し、そのときのｉをゲイン符号ｃ２ｍとして更新する（ｓ１１１９８）。ゲインテーブル内の最後のゲインか否かを判定し（ｓ１１１９９）、最後のゲインではない場合には、次のゲインに対して（ｓ１１２００）、ｓ１１１９４〜ｓ１１１９９の処理を繰り返す。
【００５２】
ゲイン選択部１１１９は、ゲインテーブル内の全てのゲインに対してｓ１１１９４〜ｓ１１１９９の処理を行い、最終的に更新されたｄｍａｘに対応するゲイン符号ｃ２ｍを選択する（ｓ１１２０１）。
【００５３】
なお、第二階層符号化部１１１０において、以下の処理が行われる。ゲイン符号ｃ２ｍに対応するサンプルｙｍがフレーム内の最後のサンプルか否かが判定され、最後のサンプルではない場合には、次のサンプルに対して、ｓ１１１９１〜ｓ１１２０１の処理が繰り返される。フレーム内の全てのサンプルに対してｓ１１１９１〜ｓ１１２０１の処理が行われ、選択したゲイン符号（ｃ２０，ｃ２１，…，ｃ２（Ｍ−１））をまとめたものが第二階層符号Ｃ２として出力される。
【００５４】
なお、実施例１では、式（ｄｍｉ＝ｘｍ２−２ｘｍ×ｇｍｉ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２）に基づいて、もしくは、展開した式の中で定数項となる右辺第一項を省いた式（ｄｍｉ＝−２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ＋ｇｍｉ２×ｙｍ２）が最も小さくなるｄｍｉに対応するゲイン符号を選択しているが、これは、（ｄｍｉ＝２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ−ｇｍｉ２×ｙｍ２）が最も大きくなるｄｍｉに対応するゲイン符号を選択することと同義である。
【００５５】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１の符号化装置１００と同様の効果を奏する。さらに、ゲイングループセット記憶部１１１３において、ゲインに代えて、ゲインに対応する値ｇｍｉ２や２ｇｍｉ等を記憶することで、ゲイン選択部１１１９での演算量を減らすことができる。また、乗算部１１１９ａ及び１１１９ｃにおいて、予めｙｍ２及びｘｍ×ｙｍを算出し記憶しておくことで、２ｇｍｉ×ｘｍ×ｙｍ及びｇｍｉ２×ｙｍ２を算出する際に、（Ｌｊ−１）回分のｙｍ２及びｘｍ×ｙｍにかかる計算量を減らすことができるという効果を奏する。但し、ゲイン選択部１１１９は、上述の方法以外を用いて、割当てられたゲイングループ内の各ゲインとサンプルを掛け合わせた値と入力信号の差が最も小さくなるゲインを示すゲイン符号を出力してもよい。また例えば、上述の各部１１１９ａ〜１１１９ｅを一体化したモジュール等により実現してもよい。
【００５６】
［変形例２］
実施例１または変形例１と異なる部分についてのみ説明する。変形例２では、符号化装置１００の割当部１１１と復号装置２００の割当部２１１の処理内容が実施例１または変形例１と異なる。
【００５７】
本変形例の割当部１１１は、フレームの全サンプルに対する割り当てビット数（ビット割当情報ｂｍ）を求める。よって、符号化装置１００の第２階層符号化部１１０では、図８において一点鎖線で示すように、同一フレーム内において、ビット割当情報ｂｍの割り当て（ｓ１１１）を一度だけ行う。そして、その後、ｓ１１２〜ｓ１２１の処理を繰り返す。
【００５８】
同様に本変形例の割当部２１１は、フレームの全サンプルに対する割り当てビット数（ビット割当情報ｂｍ）を求める。復号装置２００の第２階層復号部２１０では、図１４において一点鎖線で示すように、同一フレーム内において、ビット割当情報ｂｍの割り当て（ｓ２１１）を一度だけ行う。そして、その後、ｓ２１２〜ｓ２２１の処理を繰り返す。
【００５９】
なお、実施例１及び変形例１と同様に、割当部１１１及び割当部２１１は、第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる（ｓ１１１、ｓ２１１）。但し、各サンプルの聴覚的な影響が大きいか否かは、実施例１及び変形例１と同様の方法を用いてフレーム単位で判定し、同一フレーム内の各サンプルに対して同一のビット割当情報ｂｍを割当てる。
【００６０】
［その他の変形例］
実施例１において、符号化装置１００は、第一階層符号化部２１及び第一階層復号部２３を有するが、本実施例のポイントは、第二階層符号化部において、第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して、所定の方法によりゲイングループを割当て、割当てられたゲイングループ内の各ゲインに対応する値により特定されるゲインｇｍとサンプルｙｍを掛け合わせた値と入力信号ｘｍの差が最も小さくなるゲインを示す第二階層符号（ゲイン符号）を求め、これを用いて、符号化、復号を行うことである。よって、符号化装置１００は第二階層符号化部のみを有し、従来のスケーラブル符号化装置を用いて生成した第一階層復号信号ｙｍと入力信号ｘｍを入力として、第二階層符号を求め、従来のスケーラブル符号化装置に、第二階層符号を出力する構成としてもよい。そして、従来のスケーラブル符号化装置において、第一階層符号と第二階層符号とを多重化し出力する。
【００６１】
符号化装置１００の割当部１１１は、第一階層復号信号の各サンプルｙｍに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てているが、その他の方法により、ゲイングループを割当ててもよい。但し、復号装置２００の割当部２１１も、割当部１１１と同様の方法によりゲイングループを割当てる。
【実施例２】
【００６２】
実施例１と異なる部分についてのみ説明する。
［符号化装置３００］
図１５は符号化装置３００の構成例を示す。符号化装置３００は、符号化装置１００の構成に加え、入力信号分析部３３０を有し、第二階層符号化部３１０の構成、処理が異なる。
【００６３】
＜入力信号分析部３３０＞
入力信号分析部３３０は、フレーム毎に入力信号の特性を分析し特性符号Ｃ０を求める。例えば、入力信号がフレーム内でサンプル毎の振幅の分布に大きな差がある信号か否かを分析する。なお、入力信号分析部３３０には、入力信号ｘｍまたは第一階層復号信号ｙｍが入力され、何れかの信号を用いて、入力信号の特性を分析する。
【００６４】
＜第二階層符号化部３１０＞
図１６は第二階層符号化部３１０の構成例を示す。第二階層符号化部３１０は、例えば、複数のゲイングループセット記憶部３１３、３１４を有する。ゲイングループセット記憶部３１３、３１４にはそれぞれ異なるゲイングループを有する。例えば、ゲイングループセット３１３には、ゲイングループ３１３１，３１３２及び３１３３が含まれる。また例えば、一方のゲイングループセットには高調波信号に対応するように０に近いゲインを多数記憶し、他方には白色雑音信号に対応するようなゲイン（例えば、図９に記載されるゲイン）を記憶する。
【００６５】
第二階層符号化部３１０は、特性符号Ｃ０を用いて、１つのゲイングループセットを選択する。第二階層符号化部３１０は、例えば、Ｃ０＝０であれば、ゲイングループセット３１３を選択し、Ｃ０＝１であれば、ゲイングループセット３１４を選択する。
【００６６】
割当部１１１は、選択されたゲイングループセットに含まれるゲイングループを各サンプルｙｍに割当てる。
【００６７】
なお、多重化部２９には、第一階層符号Ｃ１、第二階層符号Ｃ２に加えて、特性符号Ｃ０が入力され、多重化部２９は、フレーム毎にこれらの信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ０を多重化し、出力符号Ｃを出力する。図６Ｂは符号化装置３００の１フレームの入力信号に対する出力符号のデータ例を示す。
【００６８】
［復号装置４００］
図１１は復号装置４００の構成例を示す。第二階層復号部４１０の構成、処理内容が異なる。なお、分離部３９は、入力符号Ｃを第一階層符号Ｃ１，第二階層符号Ｃ２及び特性符号Ｃ０に分離する。
【００６９】
＜第二階層復号部４１０＞
図１７は第二階層復号部４１０の構成例を示す。第二階層復号部４１０は、複数のゲイングループセット記憶部４１３、４１４を有する。ゲイングループセット記憶部４１３、４１４にそれぞれ記憶される情報はゲイングループセット記憶部３１３、３１４と同様である。
【００７０】
第二階層復号部４１０は、特性符号Ｃ０を用いて、１つのゲイングループセットを選択する。
割当部２１１は、選択されたゲイングループセットに含まれるゲイングループを各サンプルｙｍに割当てる。
他の構成、処理内容は実施例１の第二階層復号部２１０と同様である。
【００７１】
＜効果＞
このような構成とすることによって、実施例１と同様の効果を得ることができ、さらに入力信号の特性にあったゲイングループセットを割当てることができる。例えば、フレーム内でサンプル毎の振幅の分布に大きな差がある信号、例えば、高調波信号の周波数領域での係数そのものをベクトル量子化で符号化する場合、ベクトル量子化の特徴から、高調波のピーク以外の振幅の極めて小さい振幅を与えるのは困難である。本実施例は、第二階層のゲイングループ中に０に近い値を用意することで、ベクトル量子化に起因する第一階層の歪を低減しＳＮＲを向上させることができる。
【実施例３】
【００７２】
実施例１と異なる部分についてのみ説明する。
［符号化装置５００］
図１８は符号化装置５００の構成例を示す。符号化装置５００は、符号化装置１００の構成を含め、Ｎ個の第ｎ階層符号化部と（但し、Ｎは３以上の整数であり、ｎ＝３,４，…，Ｎ）、（Ｎ−１）個の第（ｎ−１）階層復号部と、（Ｎ−２）個の第（ｎ−２）乗算部を有する。
【００７３】
＜第（ｎ−１）階層復号部＞
第（ｎ−１）階層復号部は、第一階層復号信号または第（ｎ−３）乗算部の出力値ｙ（ｎ−２）ｍと第（ｎ−１）階層符号Ｃ（ｎ−１）を用いて、第（ｎ−１）階層復号信号を求める。例えば、ｎ＝３の場合、第二階層復号部５３０２は、第一階層復号信号ｙ１ｍと第二階層符号Ｃ２を用いて、第二階層復号信号ｇ２ｍを求める。ｎ＞３の場合、例えばｎ＝４のとき、第一乗算部５４０１の出力値ｙ２ｍと第三階層符号化部５１３から出力される第３階層符号Ｃ３を用いて、第３階層復号信号ｇ３ｍを求める。なお、第（ｎ−１）階層復号部の構成は、図１３に示す第二階層復号部２１０と同様であり、ｎ＞３の場合には、第一階層復号信号と第二階層符号Ｃ２に代えて、それぞれ第（ｎ−３）乗算部の出力値と第（ｎ−１）階層符号Ｃ（ｎ−１）が入力される。
【００７４】
第（ｎ−１）階層復号部は、第一階層復号信号または第（ｎ−３）乗算部の出力値の各サンプルに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当部を有する。さらに、第（ｎ−１）階層符号に対応するゲインをゲイングループから取り出し、第（ｎ−１）階層復号信号として出力する。
【００７５】
＜第（ｎ−２）乗算部５４０（ｎ−２）＞
第（ｎ−２）乗算部５４０（ｎ−２）は、第一階層復号信号または第（ｎ−３）乗算部の出力値ｙ（ｎ−２）ｍと第（ｎ−１）階層復号信号ｇ（ｎ−１）ｍを乗算する。例えば、ｎ＝３の場合、第一乗算部５４０１は、第一階層復号信号ｙ１ｍと第二階層復号信号ｇ２ｍを乗算し、入力信号ｘｍに近似する信号ｙ２ｍを出力する。なお、ｎ＞３の場合、例えばｎ＝４の場合、第一乗算部５４０１の出力値ｙ２ｍと第３階層復号信号Ｃ３を乗算し、入力信号ｘｍに近似する信号ｙ３ｍを出力する。
【００７６】
＜第ｎ階層符号化部５１０ｎ＞
第ｎ階層符号化部５１０ｎは、入力信号ｘｍと第（ｎ−２）乗算部の出力値ｙ（ｎ−１）ｍを用いて、第ｎ階層符号Ｃｎを求める。第ｎ階層符号化部５１０ｎは、図７の第二階層符号化部と同様の構成であり、第一階層復号信号ｙｍに代えて、第（ｎ−２）乗算部の出力値ｙ（ｎ−１）ｍを入力される。例えば、第３階層符号化部５１０３は、入力信号ｘｍと第一乗算部５４０１の出力値ｙ２ｍを用いて、第三階層符号Ｃ３を求める。
なお、多重化部２９は、各階層符号Ｃ１〜ＣＮを多重化し出力符号Ｃを出力する。
【００７７】
［復号装置６００］
図１９は復号装置６００の構成例を示す。復号装置６００は、復号装置２００の構成を含め、Ｎ個の第ｎ階層復号部と、（Ｎ−１）個の第（ｎ−１）乗算部を有する。
分離部３９は、入力符号Ｃから各階層符号Ｃ１〜ＣＮを取り出し、各階層符号部へ出力する。
【００７８】
＜第ｎ階層復号部６１０ｎ＞
第ｎ階層復号部６１０ｎは、第（ｎ−２）乗算部の出力値の各サンプルｙ（ｎ−１）ｍに対して、そのサンプルの聴覚的な影響が大きいほどゲインを数多く含むゲイングループを割当てる割当部を有し、第ｎ階層符号に対応するゲインをゲイングループから取り出し、第ｎ階層復号信号ｇｎｍとして出力する。例えば、ｎ＝３のとき、第三階層復号部６１０３は、第一乗算部２３０の出力値ｙ２ｍと第三階層符号Ｃ３を用いて、第三階層復号信号ｇ３ｍを出力する。
【００７９】
＜第（ｎ−１）乗算部６３０（ｎ−１）＞
第（ｎ−１）乗算部は、第（ｎ−２）乗算部の出力値ｙ（ｎ−１）ｍと第ｎ階層復号信号ｇｎｍを乗算する。例えばｎ＝３のとき、第二乗算部６３０２は、第一乗算部２３０の出力値ｙ２ｍと第三階層復号部６１０３から出力される第三階層復号信号ｇ３ｍを用いてｙ３ｍを求める。（Ｎ−１）乗算部６３０（Ｎ−１）で求めた出力信号ｙＮｍ（＝ｘ”ｍ）をフレーム合成部２０６に出力する。
【００８０】
＜効果＞
このような構成とすることによって実施例１と同様の効果を得ることができ、さらに、多階層化することによってＳＮＲを向上させることができる。
【００８１】
［変形例１］
実施例３と異なる部分についてのみ説明する。本変形例では、第（ｎ−１）階層復号部と第（ｎ−２）乗算部５４０（ｎ−２）を設けない。
【００８２】
第（ｎ−１）符号化部５１０（ｎ−１）（ｎ＝３のときは第二階層符号化部１１０）は、各入力信号サンプルｘｍに対し、そのゲイン符号ｃ（ｎ−１）ｍを求めた時の演算結果ｙ（ｎ−１）ｍ＝ｇ（ｎ−１）ｍｉ×ｙ（ｎ−２）ｍを、図１８中に一点鎖線で示すように、直接、第ｎ階層符号化部５１０ｎに出力する。例えば、第二階層符号化部１１０では、乗算部１１１５１において、この演算結果ｇｍｉ×ｙｍを得ることができ、これを記憶しておき、ゲイン選択部１１９で選択されたゲイン符号ｉ（ｃ２ｍ）に対応するｇｍｉ×ｙｍを、第三階層符号化部５１０３に出力する。
【００８３】
第ｎ階層符号化部５１０ｎにおいては、入力信号ｘｍと、演算結果ｙ（ｎ−１）ｍと、が入力される。第ｎ階層符号化部５１０ｎの構成は図７に示した第二階層符号化部１１０と同様な構成である。第ｎ階層符号化部５１０ｎは、入力されたサンプルｙ（ｎ−１）ｍ毎にビット割当情報ｂｍを割当て、そのｂｍに基づき、そのサンプルｙ（ｎ−１）ｍにゲイングループを割当てる。そして、ゲイングループに含まれるゲインから、そのゲインとサンプルｙ（ｎ−１）ｍとの積と入力信号サンプルｘｍとの誤差が最小となるゲインｇｎｍｉを求め、このゲインｇｎｍｉを示すゲイン符号ｃｎｍを出力する。つまり、その符号化方法は、図７中に示す第二階層符号化部１１０のそれと同様である。但し、ゲイングループセットの内容は異なるものとする。
【００８４】
なお、ビット割当情報ｂｍが０、つまりゲイングループを割当てない場合は、第ｎ階層符号化部５１０ｎは、ｇｍ＝１とし、第（ｎ−１）符号化部５１０（ｎ−１）の演算結果ｙ（ｎ−１）ｍを、そのまま、第ｎ階層符号化部５１０ｎの演算結果ｙｎｍとして出力する構成としてもよい。
【００８５】
このような構成とすることにより、実施例３と同様の効果を得ることができる。さらに、第ｎ階層符号化部５１０ｎにおいて行われる計算量を減らすことができる。
【００８６】
［プログラム及び記録媒体］
なお、上述した符号化装置１００、３００、５００及び復号装置２００、４００、６００は、コンピュータにより機能させることもできる。この場合はコンピュータに、目的とする装置（各種実施例で図に示した機能構成をもつ装置）として機能させるためのプログラム、又はその処理手順（各実施例で示したもの）の各過程をコンピュータに実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体記憶装置などの記録媒体から、あるいは通信回線を介してそのコンピュータ内にダウンロードし、そのプログラムを実行させればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００，３００，５００  符号化装置
２００，４００，６００  復号装置
１０１，２０１  入力部 
１０３，２０３  記憶部
１０５，２０５  制御部 
１０６  フレーム分割部
２０６  フレーム合成部 
１０７，２０７  出力部
１１０，３１０，１１１０  第二階層符号化部
５１０３  第三階層符号化部
５１０Ｎ  第Ｎ階層符号化部
１１１，２１１  割当部
１１３，２１３、３１３，３１４，４１３，４１４，１１１３  ゲイングループセット記憶部
１１５  誤差算出部
１１９，１１１９  ゲイン選択部
２１  第一階層符号化部 
２３，３１  第一階層復号部
２９  多重化部 
３９  分離部
２１０，５３０２  第二復号部
５４０１  第一乗算部
２３０  乗算部
６３０２  第二乗算部
６３０（Ｎ−１）  第（Ｎ−１）乗算部
６１０３  第３階層復号部 
６１０Ｎ  第Ｎ階層復号部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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