(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、
周波数領域の第１入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１入力信号の第１量子化対象帯域を選択し、前記第１量子化対象帯域の前記第１入力信号を符号化して、前記第１量子化対象帯域の第１帯域情報を含む第１符号化情報を生成するとともに、前記第１符号化情報を用いて第１復号信号を生成し、前記第１入力信号と前記第１復号信号とを用いて第２入力信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、
前記第２入力信号と前記第１符号化情報とを入力し、前記複数のサブバンドの中から前記第２入力信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号の利得を求め、前記第１符号化情報を用いて、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号を符号化して、前記第２帯域情報と前記利得を符号化して得られる利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、
を具備する符号化装置。
【請求項２】
前記第２レイヤ符号化手段は、
前記複数のサブバンドの中から前記第２入力信号の前記第２量子化対象帯域を選択して前記第２帯域情報を生成するとともに、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号を出力する帯域選択手段と、
前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号の形状及び前記利得を符号化して形状符号化情報及び前記利得符号化情報を生成する形状・利得符号化手段と、
を具備する、請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記第２レイヤ符号化手段は、
前記第１符号化情報を用いて、前記利得の符号化に用いる符号帳に格納されたコードベクトルのうち前記第１量子化対象帯域のコードベクトルの大きさを補正する利得補正係数を設定する係数設定手段をさらに具備し、
前記形状・利得符号化手段は、
前記利得補正係数を用いて前記第１量子化対象帯域のコードベクトルが補正された前記符号帳を用いて前記利得を符号化する、
請求項２記載の符号化装置。
【請求項４】
前記係数設定手段は、
前記利得補正係数を、前記符号帳内の前記第２量子化対象帯域のコードベクトルの大きさの分布を、前記第２量子化対象帯域の利得の大きさの分布に近づけるように設定する、
請求項３記載の符号化装置。
【請求項５】
前記第２レイヤ符号化手段は、
前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報を用いて求められる前記第１量子化対象帯域と、前記第２帯域情報を用いて求められる前記第２量子化対象帯域と、の比較結果を用いて前記利得の量子化方法を選択する選択手段をさらに具備し、
前記形状・利得符号化手段は、
前記選択手段により選択された前記量子化方法を用いて前記利得を符号化する、
請求項２記載の符号化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項７】
請求項１に記載の符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項８】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号装置であって、
前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信手段と、
前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号手段と、
前記情報から得られる前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を入力し、前記第２符号化情報に含まれる前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する信号に、前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を用いた補正を行って第２復号信号を生成する第２レイヤ復号手段と、
を具備する復号装置。
【請求項９】
前記第１レイヤ復号手段は、
前記第１符号化情報に含まれる第１形状符号化情報と前記第１帯域情報とを用いて、前記第１量子化対象帯域に対する前記第１復号信号の形状を求める第１形状復号手段と、
前記第１符号化情報に含まれる第１利得符号化情報を用いて前記第１復号信号の利得を求め、前記第１量子化対象帯域に対する前記第１復号信号の形状と前記第１復号信号の利得とを用いて前記第１復号信号を生成する第１利得復号手段と、
を具備する、請求項８記載の復号装置。
【請求項１０】
前記第２レイヤ復号手段は、
前記第２符号化情報に含まれる第２形状符号化情報と前記第２帯域情報とを用いて、前記第２量子化対象帯域に対する前記第２復号信号の形状を求める第２形状復号手段と、
前記第２符号化情報に含まれる第２利得符号化情報を用いて前記第２復号信号の利得を求め、前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報及び前記第２符号化情報に含まれる前記第２帯域情報を用いて前記第２復号信号の利得を補正した前記第２復号信号の補正利得を生成し、前記第２量子化対象帯域に対する前記第２復号信号の形状と前記第２復号信号の補正利得とを用いて前記第２復号信号を生成する第２利得復号手段と、
を具備する、請求項８記載の復号装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の復号装置を具備する基地局装置。
【請求項１３】
少なくとも２つの符号化レイヤで符号化を行う符号化方法であって、
周波数領域の第１入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１入力信号の第１量子化対象帯域を選択し、前記第１量子化対象帯域の前記第１入力信号を符号化して、前記第１量子化対象帯域の第１帯域情報を含む第１符号化情報を生成するとともに、前記第１符号化情報を用いて第１復号信号を生成し、前記第１入力信号と前記第１復号信号とを用いて第２入力信号を生成する第１レイヤ符号化ステップと、
前記第２入力信号と前記第１符号化情報とを入力し、前記複数のサブバンドの中から前記第２入力信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号の利得を求め、前記第１符号化情報を用いて、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号を符号化して、前記第２帯域情報と前記利得を符号化して得られる利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化ステップと、
を具備する符号化方法。
【請求項１４】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号方法であって、
前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信ステップと、
前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号ステップと、
前記情報から得られる前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を入力し、前記第２符号化情報に含まれる前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する信号に、前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を用いた補正を行って第２復号信号を生成する第２レイヤ復号ステップと、
を具備する復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を符号化して伝送する通信システムに用いられる符号化装置、復号装置およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声・楽音信号を伝送する場合、音声・楽音信号の伝送効率を高めるため、圧縮・符号化技術がよく使われる。また、近年では、単に低ビットレートで音声・楽音信号を符号化するという一方で、より広帯域の音声・楽音信号を高品質に符号化する技術に対するニーズが高まっている。【０００３】
このようなニーズに対して、複数の符号化技術を階層的に統合する様々な技術が開発されてきている。例えば非特許文献１では、基本構成単位をモジュール化されたＴｗｉｎＶＱ（Transform Domain Weighted Interleave Vector Quantization；周波数領域重み付きインターリーブベクトル量子化）を用いて所望の周波数帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）係数）を階層的に符号化する手法が開示されている。当該モジュールを共通化して複数回使用することにより、シンプルかつ自由度の高いスケーラブル符号化を実現できる。この手法では、各階層（レイヤ）の符号化対象となるサブバンドは予め定められている構成が基本となるが、入力信号の性質に応じて各階層（レイヤ）の符号化対象となるサブバンドの位置を予め定められた帯域の中で変動させる構成も開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】神明夫他、「階層的変換符号化基本モジュールによって構成されるスケーラブル楽音符号化（Scalable Audio Coding Based on Hierarchical Transform Coding Modules）」、電子情報通信学会論文誌A, Vol. J83-A, No.3, pp.241-252, 2000年3月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１では、各階層（レイヤ）において符号化対象となるサブバンドを複数の候補から選択する場合において、選択したサブバンドが既に下位レイヤで符号化されているかどうかを考慮せずに符号化を行っている。したがって、例えば、既に下位レイヤで選択されたサブバンドのエネルギ情報をベクトル量子化する際には、各サブバンドの残差エネルギの大きさに関係なくベクトル量子化することになり、高い符号化性能を得ることができないといった問題点がある。【０００６】
本発明の目的は、各階層（レイヤ）において符号化対象となる帯域を選択するスケーラブル符号化方式において、現レイヤのエネルギ情報を効率的に符号化し、復号信号の品質を改善することができる符号化装置、復号装置およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る符号化装置の一つの態様は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、周波数領域の第１入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１入力信号の第１量子化対象帯域を選択し、前記第１量子化対象帯域の前記第１入力信号を符号化して、前記第１量子化対象帯域の第１帯域情報を含む第１符号化情報を生成するとともに、前記第１符号化情報を用いて第１復号信号を生成し、前記第１入力信号と前記第１復号信号とを用いて第２入力信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、前記第２入力信号と前記第１符号化情報とを入力し、前記複数のサブバンドの中から前記第２入力信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号の利得を求め、前記第１符号化情報を用いて、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号を符号化して、前記第２帯域情報と前記利得を符号化して得られる利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、を具備する。【０００８】
本発明に係る復号装置の一つの態様は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号装置であって、前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信手段と、前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号手段と、前記情報から得られる前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を入力し、前記第２符号化情報に含まれる前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する信号に、前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を用いた補正を行って第２復号信号を生成する第２レイヤ復号手段と、を具備する。【０００９】
本発明に係る符号化方法の一つの態様は、少なくとも２つの符号化レイヤで符号化を行う符号化方法であって、周波数領域の第１入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１入力信号の第１量子化対象帯域を選択し、前記第１量子化対象帯域の前記第１入力信号を符号化して、前記第１量子化対象帯域の第１帯域情報を含む第１符号化情報を生成するとともに、前記第１符号化情報を用いて第１復号信号を生成し、前記第１入力信号と前記第１復号信号とを用いて第２入力信号を生成する第１レイヤ符号化ステップと、前記第２入力信号と前記第１符号化情報とを入力し、前記複数のサブバンドの中から前記第２入力信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号の利得を求め、前記第１符号化情報を用いて、前記第２量子化対象帯域の前記第２入力信号を符号化して、前記第２帯域情報と前記利得を符号化して得られる利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化ステップと、を具備する。【００１０】
本発明に係る復号方法の一つの態様は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号方法であって、前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信ステップと、前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１符号化情報に含まれる前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号ステップと、前記情報から得られる前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を入力し、前記第２符号化情報に含まれる前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する信号に、前記第１符号化情報及び前記第２符号化情報を用いた補正を行って第２復号信号を生成する第２レイヤ復号ステップと、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、下位レイヤの符号化結果（量子化された帯域）に基づいて現レイヤの量子化対象帯域のエネルギ情報の符号化方法を切り替えることにより、効率的にエネルギ情報を符号化でき、その結果復号信号の品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図
【図２】図１に示した符号化装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図３】図２に示した第２レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図４】上記実施の形態に係るリージョンの構成を示す図
【図５】図２に示した第２レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図６】図２に示した第３レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】図１に示した復号装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図８】図７に示した第３レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る符号化装置および復号装置として、音声符号化装置および音声復号装置を例にとって説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図である。図１において、通信システムは、符号化装置１０１と復号装置１０３とを備え、それぞれ伝送路１０２を介して通信可能な状態となっている。なお、符号化装置１０１および復号装置１０３はいずれも、通常、基地局装置あるいは通信端末装置等に搭載されて用いられる。
【００１５】
符号化装置１０１は、入力信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。ここで、符号化の対象となる入力信号をｘ（ｎ）と表すこととする。ｎ（ｎ＝０、…、Ｎ−１）は、Ｎサンプルずつ区切られた入力信号のうち、信号要素のｎ＋１番目を示す。符号化装置１０１は、符号化された入力情報（以下「符号化情報」という）を、伝送路１０２を介して復号装置１０３に送信する。
【００１６】
復号装置１０３は、伝送路１０２を介して符号化装置１０１から送信された符号化情報を受信し、これを復号し出力信号を得る。
【００１７】
図２は、図１に示した符号化装置１０１の内部の主要な構成を示すブロック図である。符号化装置１０１は、一例として３つの符号化階層（レイヤ）からなる階層符号化装置とする。ここで、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。
【００１８】
第１レイヤ符号化部２０１は、入力信号に対して、例えばＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式の音声符号化方法を用いて符号化を行って、第１レイヤ符号化情報を生成し、生成した第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部２０２および符号化情報統合部２０９に出力する。
【００１９】
第１レイヤ復号部２０２は、第１レイヤ符号化部２０１から入力される第１レイヤ符号化情報に対して、例えばＣＥＬＰ方式の音声復号方法を用いて復号を行って、第１レイヤ復号信号を生成し、生成した第１レイヤ復号信号を加算部２０３に出力する。
【００２０】
加算部２０３は、第１レイヤ復号信号の極性を反転させて、入力信号に加算することにより、入力信号と第１レイヤ復号信号との差分信号を算出し、得られた差分信号を第１レイヤ差分信号として直交変換処理部２０４に出力する。
【００２１】
直交変換処理部２０４は、バッファｂｕｆ１（ｎ）（ｎ＝０、…、Ｎ−１）を内部に有し、第１レイヤ差分信号ｘ１（ｎ）を修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified Discrete Cosine Transform）することにより、周波数領域パラメータ（周波数領域信号）に変換する。
【００２２】
次に、直交変換処理部２０４における直交変換処理について、その計算手順と内部バッファへのデータ出力に関して説明する。
【００２３】
まず、直交変換処理部２０４は、下記の式（１）によりバッファｂｕｆ１（ｎ）を、「０」を初期値として初期化する。
【数１】
0005544371.tif 000002
【００２４】
次いで、直交変換処理部２０４は、下記の式（２）に従って、第１レイヤ差分信号ｘ１（ｎ）に対し修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）を行い、第１レイヤ差分信号ｘ１（ｎ）のＭＤＣＴ係数（以下「第１レイヤ差分スペクトル」と呼ぶ）Ｘ１（ｋ）を求める。
【数２】
0005544371.tif 000003
【００２５】
ここで、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスを示す。直交変換処理部２０４は、第１レイヤ差分信号ｘ１（ｎ）とバッファｂｕｆ１（ｎ）とを結合させたベクトルであるｘ１’（ｎ）を下記の式（３）により求める。
【数３】
0005544371.tif 000004
【００２６】
次に、直交変換処理部２０４は、式（４）によりバッファｂｕｆ１（ｎ）を更新する。
【数４】
0005544371.tif 000005
【００２７】
そして、直交変換処理部２０４は、第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）を第２レイヤ符号化部２０５、および加算部２０７に出力する。
【００２８】
第２レイヤ符号化部２０５は、直交変換処理部２０４から入力される第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）を用いて第２レイヤ符号化情報を生成し、生成した第２レイヤ符号化情報を、第２レイヤ復号部２０６、第３レイヤ符号化部２０８、および符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第２レイヤ符号化部２０５の詳細については後述する。
【００２９】
第２レイヤ復号部２０６は、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報を復号し、第２レイヤ復号スペクトルを算出する。次に、第２レイヤ復号部２０６は、生成した第２レイヤ復号スペクトルを加算部２０７に出力する。なお、第２レイヤ復号部２０６の詳細については後述する。
【００３０】
加算部２０７は、第２レイヤ復号スペクトルの極性を反転させて、第１レイヤ差分スペクトルに加算することにより、第１レイヤ差分スペクトルと第２レイヤ復号スペクトルとの差分スペクトルを算出し、得られた差分スペクトルを第２レイヤ差分スペクトルとして第３レイヤ符号化部２０８に出力する。
【００３１】
第３レイヤ符号化部２０８は、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報と、加算部２０７から入力される第２レイヤ差分スペクトルとを用いて第３レイヤ符号化情報を生成し、生成した第３レイヤ符号化情報を符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第３レイヤ符号化部２０８の詳細については後述する。
【００３２】
符号化情報統合部２０９は、第１レイヤ符号化部２０１から入力される第１レイヤ符号化情報と、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報と、第３レイヤ符号化部２０８から入力される第３レイヤ符号化情報とを統合する。そして、符号化情報統合部２０９は、統合された情報源符号に対し、必要であれば伝送誤り符号などを付加した上でこれを符号化情報として伝送路１０２に出力する。
【００３３】
図３は、第２レイヤ符号化部２０５の主要な構成を示すブロック図である。
【００３４】
この図において、第２レイヤ符号化部２０５は、帯域選択部３０１、形状符号化部３０２、利得符号化部３０３、および多重化部３０４を備える。
【００３５】
帯域選択部３０１は、直交変換処理部２０４から入力される第１レイヤ差分スペクトルを複数のサブバンドに分割し、複数のサブバンドから量子化対象となる帯域（量子化対象帯域）を選択し、選択した帯域を示す帯域情報を形状符号化部３０２、多重化部３０４に出力する。また、帯域選択部３０１は、第１レイヤ差分スペクトルを形状符号化部３０２に出力する。なお、形状符号化部３０２への第１レイヤ差分スペクトルの入力は、直交変換処理部２０４から帯域選択部３０１への入力とは別に、直交変換処理部２０４から形状符号化部３０２へ直接入力されるようにしても良い。帯域選択部３０１の処理の詳細は後述する。
【００３６】
形状符号化部３０２は、帯域選択部３０１から入力される第１レイヤ差分スペクトルのうち、帯域選択部３０１から入力される帯域情報が示す帯域に対応するスペクトル（ＭＤＣＴ係数）を用いて形状情報の符号化を行って形状符号化情報を生成し、生成した形状符号化情報を多重化部３０４に出力する。また、形状符号化部３０２は、形状符号化時に算出される理想利得（利得情報）を求め、求められた理想利得を利得符号化部３０３に出力する。形状符号化部３０２の処理の詳細は後述する。
【００３７】
利得符号化部３０３には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。利得符号化部３０３は、形状符号化部３０２から入力される理想利得を量子化して利得符号化情報を得る。利得符号化部３０３は、得られる利得符号化情報を多重化部３０４に出力する。利得符号化部３０３の処理の詳細は後述する。
【００３８】
多重化部３０４は、帯域選択部３０１から入力される帯域情報、形状符号化部３０２から入力される形状符号化情報、および利得符号化部３０３から入力される利得符号化情報を多重化し、得られるビットストリームを第２レイヤ符号化情報として、第２レイヤ復号部２０６、第３レイヤ符号化部２０８、および符号化情報統合部２０９に出力する。
【００３９】
上記のような構成を有する第２レイヤ符号化部２０５は以下の動作を行う。
【００４０】
帯域選択部３０１には、直交変換処理部２０４から第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）が入力される。
【００４１】
帯域選択部３０１は、まず、第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）を複数のサブバンドに分割する。ここでは、Ｊ（Ｊは自然数）個のサブバンドに均等に分割する場合を例に挙げて説明する。そして、帯域選択部３０１は、Ｊ個のサブバンドの中で連続するＬ（Ｌは自然数）個のサブバンドを選択し、Ｍ（Ｍは自然数）種類のサブバンドのグループを得る。以下、このＭ種類のサブバンドのグループをリージョンと呼ぶ。
【００４２】
図４は、帯域選択部３０１において得られるリージョンの構成を例示する図である。
【００４３】
この図において、サブバンドの数は１７個（Ｊ＝１７）であり、リージョンの種類は８種類（Ｍ＝８）であり、各リージョンは連続する５個（Ｌ＝５）のサブバンドで構成されている。そのうち、例えばリージョン４はサブバンド６〜１０からなる。
【００４４】
次いで、帯域選択部３０１は、下記の式（５）に従い、Ｍ種類の各リージョンの平均エネルギＥ１（ｍ）を算出する。
【数５】
0005544371.tif 000006
【００４５】
この式において、ｊはＪ個の各サブバンドのインデックスを示し、ｍは、Ｍ種類の各リージョンのインデックスを示す。なお、Ｓ（ｍ）は、リージョンｍを構成するＬ個のサブバンドのインデックスのうちの最小値を示し、Ｂ（ｊ）は、サブバンドｊを構成する複数のＭＤＣＴ係数のインデックスのうちの最小値を示す。Ｗ（ｊ）は、サブバンドｊのバンド幅を示し、以下の説明では、Ｊ個の各サブバンドのバンド幅が全て等しい場合、すなわちＷ（ｊ）が定数である場合を例にとって説明する。
【００４６】
次に、帯域選択部３０１は、平均エネルギＥ１（ｍ）が最大となるリージョン、例えばサブバンドｊ”〜（ｊ”＋Ｌ−１）からなる帯域を量子化対象となる帯域（量子化対象帯域）として選択し、このリージョンを示すインデックスｍ＿ｍａｘを帯域情報として形状符号化部３０２、および多重化部３０４に出力する。また、帯域選択部３０１は、量子化対象帯域の第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）を形状符号化部３０２に出力する。なお、以下の説明では、帯域選択部３０１で選択した量子化対象帯域を示すバンドインデックスをｊ”〜（ｊ”＋Ｌ−１）とする。
【００４７】
形状符号化部３０２は、帯域選択部３０１から入力される帯域情報ｍ＿ｍａｘが示す帯域に対応する第１レイヤ差分スペクトルＸ１（ｋ）に対して、サブバンド毎に形状量子化を行う。具体的には、形状符号化部３０２はＬ個の各サブバンド毎に、ＳＱ個の形状コードベクトルからなる内蔵の形状コードブックを探索して、下記の式（６）の評価尺度Ｓｈａｐｅ＿ｑ（ｉ）が最大となる形状コードベクトルのインデックスを求める。
【数６】
0005544371.tif 000007
【００４８】
この式において、ＳＣｉｋは形状コードブックを構成する形状コードベクトルを示し、ｉは形状コードベクトルのインデックスを示し、ｋは形状コードベクトルの要素のインデックスを示す。
【００４９】
形状符号化部３０２は、上記の式（６）の評価尺度Ｓｈａｐｅ＿ｑ（ｉ）が最大となる形状コードベクトルのインデックスＳ＿ｍａｘを形状符号化情報として多重化部３０４に出力する。また、形状符号化部３０２は、下記の式（７）に従い、理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を算出し、算出した理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を利得符号化部３０３に出力する。
【数７】
0005544371.tif 000008
【００５０】
利得符号化部３０３は、下記の式（８）に従い、形状符号化部３０２から入力される理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を量子化する。ここで、利得符号化部３０３は、理想利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、ベクトル量子化を行う。
【数８】
0005544371.tif 000009
【００５１】
ここでは、上記の式（８）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）を最小にする利得コードブックのインデックスをＧ＿ｍｉｎと記す。
【００５２】
利得符号化部３０３は、Ｇ＿ｍｉｎを利得符号化情報として多重化部３０４に出力する。
【００５３】
多重化部３０４は、帯域選択部３０１から入力される帯域情報ｍ＿ｍａｘ、形状符号化部３０２から入力される形状符号化情報Ｓ＿ｍａｘ、および利得符号化部３０３から入力される利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎを多重化し、得られるビットストリームを第２レイヤ符号化情報として第２レイヤ復号部２０６、第３レイヤ符号化部２０８、および符号化情報統合部２０９に出力する。
【００５４】
図５は、第２レイヤ復号部２０６の主要な構成を示すブロック図である。
【００５５】
この図において、第２レイヤ復号部２０６は、分離部４０１、形状復号部４０２、および利得復号部４０３を備える。
【００５６】
分離部４０１は、第２レイヤ符号化部２０５から出力される第２レイヤ符号化情報から帯域情報、形状符号化情報、および利得符号化情報を分離し、得られる帯域情報および形状符号化情報を形状復号部４０２に出力し、利得符号化情報を利得復号部４０３に出力する。
【００５７】
形状復号部４０２は、分離部４０１から入力される形状符号化情報を復号することにより、分離部４０１から入力される帯域情報が示す量子化対象帯域に対応するＭＤＣＴ係数の形状の値を求め、求めた形状の値を利得復号部４０３に出力する。形状復号部４０２の処理の詳細は後述する。
【００５８】
利得復号部４０３は、内蔵の利得コードブックを用いて、分離部４０１から入力される利得符号化情報を逆量子化して利得値を得る。利得復号部４０３は、得られる利得値、および形状復号部４０２から入力される形状の値を用いて、量子化対象帯域の復号ＭＤＣＴ係数を求め、求めた復号ＭＤＣＴ係数を第２レイヤ復号スペクトルとして加算部２０７に出力する。利得復号部４０３の処理の詳細は後述する。
【００５９】
上記のような構成を有する第２レイヤ復号部２０６は以下の動作を行う。
【００６０】
分離部４０１は、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報から帯域情報ｍ＿ｍａｘ、形状符号化情報Ｓ＿ｍａｘ、および利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎを分離し、得られる帯域情報ｍ＿ｍａｘおよび形状符号化情報Ｓ＿ｍａｘを形状復号部４０２に出力し、利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎを利得復号部４０３に出力する。
【００６１】
形状復号部４０２は、第２レイヤ符号化部２０５の形状符号化部３０２が備える形状コードブックと同様な形状コードブックを内蔵し、分離部４０１から入力される形状符号化情報Ｓ＿ｍａｘをインデックスとする形状コードベクトルを探索する。形状復号部４０２は、探索した形状コードベクトルを、分離部４０１から入力される帯域情報ｍ＿ｍａｘが示す量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数の形状の値として利得復号部４０３に出力する。ここでは、形状の値として探索された形状コードベクトルをＳｈａｐｅ＿ｑ’（ｋ）（ｋ＝Ｂ（ｊ”），…，Ｂ（ｊ”＋Ｌ）−１）と記す。
【００６２】
利得復号部４０３は、第２レイヤ符号化部２０５の利得符号化部３０３が備える利得コードブックと同様な利得コードブックを内蔵し、下記の式（９）に従い利得の値を逆量子化する。ここでも、利得値をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。すなわち、利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎに対応する利得コードベクトルＧＣｊＧ＿ｍｉｎを、直接利得値とする。
【数９】
0005544371.tif 000010
【００６３】
次いで、利得復号部４０３は、現フレームの逆量子化で得られる利得値、および形状復号部４０２から入力される形状の値を用いて、下記の式（１０）に従い、第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）として復号ＭＤＣＴ係数を算出する。また、復号ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得値はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【数１０】
0005544371.tif 000011
【００６４】
利得復号部４０３は、上記の式（１０）に従い算出された第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を加算部２０７に出力する。
【００６５】
図６は、第３レイヤ符号化部２０８の主要な構成を示すブロック図である。
【００６６】
この図において、第３レイヤ符号化部２０８は、帯域選択部３０１、形状符号化部３０２、利得補正係数設定部６０１、利得符号化部６０２、および多重化部３０４を備える。なお、帯域選択部３０１、および形状符号化部３０２については、入出力される情報の名称が異なるという点以外は、第２レイヤ符号化部２０５内の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６７】
利得補正係数設定部６０１には、帯域選択部３０１から帯域情報が入力される。この帯域情報は、第３レイヤ符号化部２０８にて符号化対象として選択された帯域の情報であり、以下「第３レイヤ帯域情報」と呼ぶ。
【００６８】
また、利得補正係数設定部６０１には、第２レイヤ符号化部２０５から第２レイヤ符号化情報が入力される。この第２レイヤ符号化情報には、第２レイヤ符号化部２０５にて符号化対象として選択された帯域の情報が含まれる。以下、第２レイヤ符号化部２０５にて符号化対象として選択された帯域の情報を、「第２レイヤ帯域情報」と呼ぶ。
【００６９】
利得補正係数設定部６０１は、第２レイヤ帯域情報、および第３レイヤ帯域情報から、第３レイヤ帯域情報が示す各サブバンドに対して、利得情報を量子化する際に利用する補正係数を設定する。
【００７０】
具体的には、第３レイヤ帯域情報が示すサブバンドに、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドが含まれていない場合（つまり、第３レイヤ符号化部２０８が、第２レイヤ符号化部２０５では符号化対象として選択されていない帯域を符号化する場合）には、以下の式（１１）のように利得補正係数γｊを設定する。
【数１１】
0005544371.tif 000012
【００７１】
また、第３レイヤ帯域情報が示す各サブバンドに、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドが含まれている場合（つまり、第３レイヤ符号化部２０８が、第２レイヤ符号化部２０５で符号化対象として選択された帯域を再度符号化する場合）には、以下の式（１２）のように利得補正係数γｊを設定する。
【数１２】
0005544371.tif 000013
【００７２】
利得補正係数設定部６０１は、設定した利得補正係数γｊを利得符号化部６０２に出力する。
【００７３】
利得符号化部６０２には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部６０２には、利得補正係数設定部６０１から利得補正係数γｊが入力される。利得符号化部６０２は、式（１３）のようにして、形状符号化部３０２から入力される理想利得を利得補正係数γｊで割ることにより、理想利得を補正する。
【数１３】
0005544371.tif 000014
【００７４】
次に、利得符号化部６０２は、式（１３）に従い、利得補正係数γｊを用いて補正した理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ’（ｊ）を量子化し、利得符号化情報を得る。
【００７５】
具体的には、利得符号化部６０２は、式（１３）に従い、利得補正係数γｊを用いて補正した理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ’（ｊ）を利用し、Ｌ個の各サブバンド毎に、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、式（１４）の二乗誤差Ｇａｉｎｑ＿ｉ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスを求める。
【数１４】
0005544371.tif 000015
【００７６】
この式において、ＧＣｉｊは利得コードブックを構成する利得コードベクトルを示し、ｉは利得コードベクトルのインデックスを示し、ｊは利得コードベクトルの要素のインデックスを示す。例えば、リージョンを構成するサブバンド数が５の場合（Ｌ＝５の場合）、ｊは０〜４の値を取る。なお、利得符号化部６０２は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【００７７】
利得符号化部６０２は、上記の式（１４）の二乗誤差Ｇａｉｎｑ＿ｉ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスＧ＿ｍｉｎを、利得符号化情報として多重化部３０４に出力する。
【００７８】
このようにして、利得補正係数設定部６０１は、第３レイヤ帯域情報が示すサブバンドに、下位レイヤにおける第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドが含まれていない場合と、含まれている場合とで、式（１１）又は式（１２）のように、理想利得を補正するための利得補正係数γｊを切り替える。
【００７９】
そして、利得符号化部６０２は、現レイヤの量子化対象帯域の利得情報の量子化時に、下位レイヤで量子化された量子化対象帯域については、利得コードブックの対応する要素に対して、利得補正係数γｊにより補正した理想利得を用いて、補正後の理想利得を最も近似する利得コードベクトルを、利得コードブックから探索する。
【００８０】
式（１１）および式（１２）から分かるように、本実施の形態では、現レイヤである第３レイヤ帯域情報が示すサブバンドが、下位レイヤにおける第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドを含む場合、理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）が大きくなるよう補正される。
【００８１】
すなわち、利得補正係数γｊは、現レイヤの量子化対象帯域の利得コードベクトルの大きさの分布を、下位レイヤの量子化対象帯域の利得コードベクトルの分布（利得コードブック内の利得コードベクトルの大きさの分布）に近づける係数といえる。
【００８２】
この結果、エネルギが大きく異なる複数の要素のベクトル量子化を行う場合においても、利得コードベクトルの各要素のエネルギの大きさを平滑化できるので、同一の利得コードブックを使って効率的にベクトル量子化を行うことができる。
【００８３】
以上が、第３レイヤ符号化部２０８の処理説明である。
【００８４】
以上が、符号化装置１０１の処理説明である。
【００８５】
図７は、図１に示した復号装置１０３の内部の主要な構成を示すブロック図である。復号装置１０３は、一例として３つの復号階層（レイヤ）からなる階層復号装置とする。ここでは、符号化装置１０１と同様、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。
【００８６】
符号化情報分離部７０１は、伝送路１０２を介して符号化装置１０１から送られる符号化情報を入力とし、符号化情報を各レイヤの符号化情報に分離し、それぞれの復号処理を担当する復号部に出力する。具体的には、符号化情報分離部７０１は、符号化情報中に含まれる第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部７０２に出力し、符号化情報中に含まれる第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部７０３および第３レイヤ復号部７０４に出力し、符号化情報中に含まれる第３レイヤ符号化情報を第３レイヤ復号部７０４に出力する。
【００８７】
第１レイヤ復号部７０２は、符号化情報分離部７０１から入力される第１レイヤ符号化情報に対して、例えばＣＥＬＰ方式の音声復号方法を用いて復号を行って第１レイヤ復号信号を生成し、生成した第１レイヤ復号信号を加算部７０７に出力する。
【００８８】
第２レイヤ復号部７０３は、符号化情報分離部７０１から入力される第２レイヤ符号化情報を復号し、得られる第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を加算部７０５に出力する。第２レイヤ復号部７０３の処理は、上述した第２レイヤ復号部２０６の処理と同一であるためここでは説明を省略する。
【００８９】
第３レイヤ復号部７０４は、符号化情報分離部７０１から入力される第３レイヤ符号化情報を復号し、得られる第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算部７０５に出力する。第３レイヤ復号部７０４における処理については後述する。
【００９０】
加算部７０５には、第２レイヤ復号部７０３から第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）が入力される。また、加算部７０５には、第３レイヤ復号部７０４から第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）が入力される。加算部７０５は、入力された第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）および第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算し、加算したスペクトルを第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）として直交変換処理部７０６に出力する。
【００９１】
直交変換処理部７０６は、まず下記の式（１５）に従い内蔵のバッファｂｕｆ’（ｋ）を「０」値に初期化する。
【数１５】
0005544371.tif 000016
【００９２】
直交変換処理部７０６は、第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）を入力とし、下記の式（１６）に従い第１加算復号信号ｙ”（ｎ）を求める。
【数１６】
0005544371.tif 000017
【００９３】
この式において、Ｘ５（ｋ）は、第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）とバッファｂｕｆ’（ｋ）とを結合させたベクトルであり、下記の式（１７）を用いて求められる。
【数１７】
0005544371.tif 000018
【００９４】
次いで、直交変換処理部７０６は、下記の式（１８）に従いバッファｂｕｆ’（ｋ）を更新する。
【数１８】
0005544371.tif 000019
【００９５】
直交変換処理部７０６は、第１加算復号信号ｙ”（ｎ）を加算部７０７に出力する。
【００９６】
加算部７０７には、第１レイヤ復号部７０２から第１レイヤ復号信号が入力される。また、加算部７０７には、直交変換処理部７０６から第１加算復号信号が入力される。加算部７０７は、入力された第１レイヤ復号信号および第１加算復号信号を加算し、加算した信号を出力信号として出力する。
【００９７】
図８は、第３レイヤ復号部７０４の主要な構成を示すブロック図である。
【００９８】
この図において、第３レイヤ復号部７０４は、分離部８０１、形状復号部４０２、利得補正係数設定部８０２、および利得復号部８０３を備える。なお、形状復号部４０２は、上述した構成と同じであるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９９】
分離部８０１は、符号化情報分離部７０１から入力される第３レイヤ符号化情報から帯域情報、形状符号化情報、および利得符号化情報を分離し、得られる帯域情報を形状復号部４０２および利得補正係数設定部８０２に出力し、形状符号化情報を形状復号部４０２に出力し、利得符号化情報を利得復号部８０３に出力する。
【０１００】
利得補正係数設定部８０２には、分離部８０１から帯域情報が入力される。この帯域情報は、第３レイヤ符号化部２０８にて符号化対象として選択された第３レイヤ帯域情報である。
【０１０１】
また、利得補正係数設定部８０２には、符号化情報分離部７０１から第２レイヤ符号化情報が入力される。この第２レイヤ符号化情報には、第２レイヤ符号化部２０５にて符号化対象として選択された第２レイヤ帯域情報が含まれる。
【０１０２】
利得補正係数設定部８０２は、第２レイヤ帯域情報、および第３レイヤ帯域情報から、第３レイヤ帯域情報が示す各サブバンドに対して、利得情報を量子化する際に利用する補正係数を設定する。
【０１０３】
具体的には、第３レイヤ帯域情報が示す各サブバンドに、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドが含まれていない場合（つまり、第３レイヤ復号部７０４が、第２レイヤ復号部７０３では復号対象として選択されていない帯域を復号する場合）には、上記式（１１）のように利得補正係数γｊを設定する。
【０１０４】
また、第３レイヤ帯域情報が示す各サブバンドに、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドが含まれている場合（つまり、第３レイヤ復号部７０４が、第２レイヤ復号部７０３では復号対象として選択されていない帯域を再度復号する場合）には、上記式（１２）のように利得補正係数γｊを設定する。
【０１０５】
利得補正係数設定部８０２は、設定した利得補正係数γｊを利得復号部８０３に出力する。
【０１０６】
利得復号部８０３は、内蔵の利得コードブックを用いて、分離部８０１から入力される利得符号化情報を直接逆量子化して利得値を得る。具体的には、利得復号部８０３は、第３レイヤ符号化部２０８の利得符号化部６０２と同様な利得コードブックを内蔵しており、下記の式（１９）に従い、利得補正係数γｊを利用し、利得の逆量子化を行って利得値Ｇａｉｎ＿ｑ’を得る。ここで、利得復号部８０３は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。
【数１９】
0005544371.tif 000020
【０１０７】
次いで、利得復号部８０３は、現フレームの逆量子化で得られる利得値、および形状復号部４０２から入力される形状の値を用いて、下記の式（２０）に従い、第３レイヤ復号スペクトルとして復号ＭＤＣＴ係数を算出する。ここでは、算出された復号ＭＤＣＴ係数をＸ３”（ｋ）と記す。また、ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得値Ｇａｉｎ＿ｑ’（ｊ）はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【数２０】
0005544371.tif 000021
【０１０８】
利得復号部８０３は、式（２０）に従い算出された第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算部７０５に出力する。
【０１０９】
以上が、第３レイヤ復号部７０４の処理説明である。
【０１１０】
以上が、復号装置１０３の処理説明である。
【０１１１】
このように、本実施の形態によれば、符号化対象とする帯域（量子化対象帯域）を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）を行う符号化装置１０１において、下位レイヤの量子化対象帯域と現レイヤの量子化対象帯域との比較結果に基づいて、第３レイヤ符号化部２０８は、現レイヤの量子化対象帯域の利得情報（エネルギ情報）の量子化方法を切り替える。
【０１１２】
すなわち、第３レイヤ符号化部２０８において現レイヤである第３レイヤ帯域情報が示すサブバンドが、下位レイヤにおける第２レイヤ帯域情報が示すサブバンドを含む場合、利得符号化部６０２は、理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）が大きくなるよう補正してから量子化する。この結果、エネルギが大きく異なる複数の利得情報のベクトル量子化を行う場合においても、利得コードブックの各要素のエネルギの大きさを平滑化できる。そのため、下位レイヤにおいて選択され量子化されたサブバンドと、そうでないサブバンドとからなる複数のサブバンドの利得情報を、同一の利得コードブックを使って効率的にベクトル量子化することができ、復号信号の品質を改善することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態における利得補正係数設定部では、下位レイヤにおいて選択されたサブバンドに対してはγｊ＝０．５とし、そうでないサブバンドに対してはγｊ＝１．０と設定する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、上記以外の設定値についても同様に適用できる。
【０１１４】
また、利得補正係数の設定方法についても、上述した説明のような設定方法に限られず、多くの入力サンプルを用いて統計的に算出して設定しても良い。
【０１１５】
また、本実施の形態においては、まず理想利得を利得補正係数で割ってエネルギを平坦化し、その値をベクトル量子化する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、探索する利得コードブック中の各利得コードベクトルに対して利得補正係数を乗じる構成についても同様に適用できる。但し、本実施の形態で説明した構成では、上記の構成に対して利得補正係数を利用した演算の回数が少なくなるため、演算量を大幅には増加させずに品質を向上させることができる。
【０１１６】
なお、本実施の形態においては、下位レイヤで量子化されたサブバンドの利得値を大きくすることにより、ベクトル全体の利得値の大きさを揃える方法について説明したが、本発明はこれに限らず、上記の方法とは逆に、下位レイヤで量子化されていないサブバンドの利得値を小さくすることによってベクトル全体の利得値を揃える場合についても同様に適用できる。
【０１１７】
また、本実施の形態においては、理想利得を利得補正係数で割った値について、二乗誤差が最小となる利得コードベクトルを探索し、利得値を符号化する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、利得補正係数の大きさに基づいて二乗誤差を算出する場合にも同様に適用できる。具体的な方法を以下に説明する。例えば、利得補正係数の値が０．５であった場合、利得補正係数で割った後の値は元々の利得値の２倍となっている。そこで、該当するサブバンドについては、二乗誤差の値を０．５倍して計算する。これにより、利得補正係数によって補正する前の分布における距離（誤差）を算出することができ、結果として、復号信号の品質を向上させることができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態における第１レイヤ符号化部にはＣＥＬＰ方式の符号化方法を採る構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、第１レイヤ符号化部が存在しない場合についても同様に適用できる。また、第１レイヤ符号化部が、第２レイヤ符号化部と同様に周波数成分を符号化する構成についても同様に適用できる。
【０１１９】
また、第１レイヤ符号化部が、第２レイヤ符号化部と同様に、全帯域を符号化するのではなく、符号化対象となる帯域を部分的に選択し、符号化する構成についても同様に適用できる。なお、この構成の場合には、第１レイヤ符号化部にて全帯域の周波数成分を量子化するわけではないため、第２レイヤ符号化部に対しても、本実施の形態で説明した第３レイヤ符号化部のような利得成分（エネルギ成分）の量子化方法を切り替える構成を適用することもできる。その場合、各レイヤの符号化部において同一の利得補正係数を使っても良いし、また各レイヤの符号化部において異なる利得補正係数を使ってもよい。
【０１２０】
また、各帯域において、下位レイヤにおいて量子化対象帯域として選択された回数に応じて、異なる利得補正係数を設定することもできる。この場合の利得補正係数についても、多くの入力サンプルを用いて統計的に算出して設定することもできる。
【０１２１】
なお、復号装置に対しても、上記の符号化装置の構成に対応した各構成についても同様に適用できる。
【０１２２】
また、本実施の形態では、符号化装置が３つの符号化階層（３レイヤ）からなる構成について説明したが、本発明はこれに限らず、階層数が３以外の構成においても同様に適用できる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、最下位レイヤの第１レイヤ符号化部／復号部において、ＣＥＬＰ方式の符号化／復号方法を採る構成について説明したが、本発明はこれに限らず、ＣＥＬＰ方式の符号化／復号方法を採るレイヤが存在しない場合についても同様に適用できる。例えば、全て周波数変換符号化／復号方法のレイヤである構成に対しては、符号化装置、復号装置上で時間軸での加減算をする加算部は不要となる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、符号化装置において、第１レイヤ復号信号と入力信号との差分信号を算出した後に、それを直交変換処理し、差分スペクトルを算出する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、まず入力信号および第１レイヤ復号信号に対してまず直交変換処理を行い、それぞれ入力スペクトル、および第１レイヤ復号スペクトルを算出した後に、差分スペクトルを算出するという構成についても同様に適用できる。
【０１２５】
また、本実施の形態における復号装置は、上記各実施の形態における符号化装置から伝送された符号化情報を用いて処理を行うとしたが、本発明はこれに限定されず、必要なパラメータやデータを含む符号化情報であれば、必ずしも上記各実施の形態における符号化装置からの符号化情報でなくても処理は可能である。
【０１２６】
また、信号処理プログラムを、メモリ、ディスク、テープ、ＣＤ、ＤＶＤ等の機械読み取り可能な記録媒体に記録、書き込みをし、動作を行う場合についても、本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【０１２８】
また、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１２９】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル／プロセッサを利用してもよい。
【０１３０】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１３１】
２００９年１０月１４日出願の特願２００９−２３７６８４に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明にかかる符号化装置、復号装置およびこれらの方法は、階層的に量子化対象帯域を選択し符号化／復号する構成において、復号信号の品質を向上することができ、例えば、パケット通信システム、移動通信システムなどに適用できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１  符号化装置
１０２  伝送路
１０３  復号装置
２０１  第１レイヤ符号化部
２０２，７０２  第１レイヤ復号部
２０３，２０７，７０５，７０７  加算部
２０４，７０６  直交変換処理部
２０５  第２レイヤ符号化部
２０６，７０３  第２レイヤ復号部
２０８  第３レイヤ符号化部
２０９  符号化情報統合部
３０１  帯域選択部
３０２  形状符号化部
３０３，６０２  利得符号化部
３０４  多重化部
４０１，８０１  分離部
４０２  形状復号部
４０３，８０３  利得復号部
６０１，８０２  利得補正係数設定部
７０１  符号化情報分離部
７０４  第３レイヤ復号部
【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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