(57)【要約】  バランス重み係数の量子化における計算量を少なくして、より効率的な量子化を行うことができる量子化装置。この装置では、パワ・相関計算部（２０１）は、Ｌ信号とＭ信号との相関値及びＲ信号とＭ信号との相関値を求めるとともに、Ｍ信号のパワを計算する。中間値計算部（２０２）は、Ｍ信号のパワと各相関値とを用いて２つの中間値を求める。符号帳（２０３）は、複数のスカラ値を保持する。探索部（２０４）は、２つの中間値に基づいて、複数の前記スカラ値の中から、Ｌ信号に対するＭ信号の振幅のバランス調整用の係数を選択する。復号部（２０５）は、Ｌ信号とＲ信号とをダウンミックスしてＭ信号を生成する際の各信号間の振幅の定量的関係に基づいて、探索部（２０４）により選択されたＬ信号に対するＭ信号のバランス調整用の係数を用いて、Ｒ信号に対するＭ信号のバランス調整用の係数を求める。
2010016270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化装置であって、
前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて、第２中間値を算出する中間値計算手段と、
複数のスカラ値が格納された符号帳と、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、前記符号帳に格納されている前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索手段と、
を具備する量子化装置。
【請求項２】
前記中間値計算手段は、
前記第２中間値を、前記第１パワ、前記第１相関値、及び前記第２相関値を用いて算出する、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項３】
前記探索手段は、
前記第１中間値と前記第２中間値とを用いて設定される式に、前記複数のスカラ値を適用して得られる値が最小となるスカラ値に対応する前記符号を求める、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項４】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第１の信号の第２パワと前記第２の信号の第３パワとをそれぞれ算出し、前記第２パワと前記第３パワとを用いて第４の信号を算出するとともに、前記第４の信号と予め設定された第１パワ調整係数とを用いて前記第１パワを調整した第１調整パワを算出し、前記第２パワと予め設定された第２パワ調整係数とを用いて前記第１相関値を調整した第１調整相関値、及び、前記第３パワと予め設定された第３パワ調整係数とを用いて前記第２相関値を調整した第２調整相関値を算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第１パワの代わりに前記第１調整パワを用いて前記第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値の代わりに前記第１調整相関値及び前記第２調整相関値の少なくとも１つの調整相関値と、前記第１パワの代わりに前記第１調整パワと、を用いて前記第２中間値を算出する、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項５】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第１の信号の第２パワと前記第２の信号の第３パワとをそれぞれ算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第２相関値と前記第１パワとを用いて前記第２中間値を算出するとともに、更に、前記第１相関値を用いて第３中間値を算出し、前記第２パワを用いて第４中間値を算出し、前記第１パワと前記第２相関値と前記第３パワとを用いて第５中間値を算出し、
前記探索手段は、
前記第１中間値、前記第２中間値、前記第３中間値、前記第４中間値、及び前記第５中間値に基づいて、前記バランス重み係数を探索し、対応する前記符号を得る、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項６】
前記符号帳は、
前記複数のスカラ値のそれぞれに対応付けられた、前記第１の信号に関する第１重み係数及び前記第２の信号に関する第２重み係数を更に格納し、
前記探索手段は、
前記第１中間値、前記第２中間値、前記第３中間値、前記第４中間値、及び前記第５中間値を用いて設定される式に、前記複数のスカラ値と、前記複数のスカラ値に対応する前記第１重み係数及び前記第２重み係数と、を適用して得られる値が最小となるスカラ値に対応する前記符号を得る、
請求項５記載の量子化装置。
【請求項７】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第２パワと前記第３パワとを用いて第４の信号を算出するとともに、前記第４の信号と予め設定された第１パワ調整係数とを用いて前記第１パワを調整した第１調整パワを算出し、前記第２パワと予め設定された第２パワ調整係数とを用いて前記第１相関値を調整した第１調整相関値、及び、前記第３パワと予め設定された第３パワ調整係数とを用いて前記第２相関値を調整した第２調整相関値を算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第１パワの代わりに前記第１調整パワを用いて前記第１中間値を算出するとともに、前記第２相関値及び前記第１パワの代わりに前記第２調整相関値及び前記第１調整パワを用いて前記第２中間値を算出し、前記第１相関値の代わりに前記第１調整相関値を用いて前記第３中間値を算出し、前記第１パワ及び前記第２相関値の代わりに前記第１調整パワと前記第２調整相関値とを用いて前記第５中間値を算出する、
請求項５記載の量子化装置。
【請求項８】
第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックス手段と、
前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化手段と、
前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定手段と、
前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化手段と、を具備し、
前記量子化手段は、
前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算手段と、
複数のスカラ値が格納された符号帳と、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索手段と、
を具備する符号化装置。
【請求項９】
第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化方法であって、
前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索ステップと、
を有する量子化方法。
【請求項１０】
第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックスステップと、
前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化ステップと、
前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定ステップと、
前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化ステップと、を有し、
前記量子化ステップは、
前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索ステップと、
を有する符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法に関し、例えばステレオ音響信号を低ビットレートで符号化する方式であるインテンシティステレオ方式の手法を応用した量子化装置、符号化装置及び量子化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては伝送帯域の有効利用のために音声や画像のディジタル情報の圧縮符号化が必須である。その中でも携帯電話で広く利用されている音声コーデック（符号化／復号）技術において、更に良い音質を得るべく、圧縮率の高い従来の高効率符号化に対する要求が強まっている。【０００３】
また、近年では多層構造を持つスケーラブルコーデックの標準化がＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)やＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）で検討されており、より効率的で高品質の音声コーデックが求められている。また、近年では、音声コーデックの際に、１６ｋｂｐｓ〜３２ｋｂｐｓの高いビットレートが設定されるようになり、また、音楽に対する品質や臨場感（マルチチャネル、ステレオ音響）のニーズを満たすものが求められるようになってきた。【０００４】
ステレオ音響信号を低ビットレートで符号化する方式として、インテンシティステレオ方式が知られている。インテンシティステレオ方式では、モノラル信号（以下「Ｍ信号」と記載する）にスケーリング係数を乗じて左チャネル信号（以下「Ｌ信号」と記載する）と右チャネル信号（以下「Ｒ信号」と記載する）とを生成する手法を採る。このような手法は振幅パニング（amplitude panning）とも呼ばれる。【０００５】
振幅パニングの最も基本的な手法は、時間領域におけるＭ信号に振幅パニング用の利得係数（バランス重み係数）を乗じてＬ信号およびＲ信号を求めるものである（例えば、非特許文献１）。【０００６】
また、別な手法として、周波数領域において個々の周波数成分ごと、または周波数グループごとにＭ信号にバランス重み係数を乗じてＬ信号およびＲ信号を求めるものもある（例えば、非特許文献２）。【０００７】
バランス重み係数をパラメトリックステレオの符号化パラメータとして符号化することによりステレオ信号の符号化を実現することができる（例えば、特許文献１および特許文献２）。バランス重み係数は、特許文献１においてはバランスパラメータとして、特許文献２においてはＩＬＤ（レベル差）として、それぞれ説明されている。【０００８】
また、従来においては、非特許文献１〜２及び特許文献１〜２のように、Ｌ信号とＲ信号とのステレオ信号の効率的な符号化を行っていた。【０００９】
その中でも、特許文献１には、インテンシティステレオにおけるバランス重み係数である左右の音量の比を求めてから、その比を符号化する旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５３５１４５号公報
【特許文献２】特表２００５−５３３２７１号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】V.Pulkki and M.Karjalainen，“Localization of amplitude-panned virtual sources I: Stereophonic panning”，Journal of the Audio Engineering Society，Vol.49，No.9，2001年9月，pp.739-752
【非特許文献２】B.Cheng，C.Ritz and I.Burnett，“Principles and analysis of the squeezing approach to low bit rate spatial audio coding”，proc.IEEE ICASSP2007，pp.I-13-I-16，2007年4月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の装置においては、バランス重み係数を量子化する際に、バランス重み係数の算出と量子化における計算量が大きくなるという問題がある。例えば特許文献１には、左右の音量の比を求めてからその比を符号化する旨が開示されているが、音量比を求めるために複雑な算術である「除算」を使用しているために計算量が多くなっている。【００１３】
本発明の目的は、バランス重み係数の量子化における計算量を少なくして、より効率的な量子化を行うことができる量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の量子化装置は、第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化装置であって、前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて、第２中間値を算出する中間値計算手段と、複数のスカラ値が格納された符号帳と、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、前記符号帳に格納されている前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索手段と、を具備する構成を採る。【００１５】
本発明の符号化装置は、第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックス手段と、前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化手段と、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定手段と、前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化手段と、を具備し、前記量子化手段は、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算手段と、複数のスカラ値が格納された符号帳と、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索手段と、を具備する構成を採る。【００１６】
本発明の量子化方法は、第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化方法であって、前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索ステップと、を有するようにした。【００１７】
本発明の符号化方法は、第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックスステップと、前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化ステップと、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定ステップと、前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化ステップと、を有し、前記量子化ステップは、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索ステップと、を有するようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、より効率的なバランス重み係数の量子化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１及び２に係る符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１及び２に係る量子化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る符号帳に番号付けられて格納されているスカラ値の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態３に係る符号帳に格納されている情報の一部を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態においては、パニング（以後「バランス調整」と呼ぶ）を利用して符号化及び復号を行う構成を、以下の構成を用いて説明する。すなわち、「ISO/IEC 14496-3:1999(E) “MPEG-2”, p.232, FIG.B.13」（以後、非特許文献３と呼ぶ）に示されている、ＩＳＯ／ＩＥＣにおけるＭＰＥＧ−２及びＭＰＥＧ−４の標準方式であるＡＡＣ(Advanced Audio Codec)として広く使用されている符号化器の構成の一部（FIG.B.13の左半分の構成からサイド信号を生成する部分を除いた構成）を用い、この構成の右側に特許文献１記載のインテンシティステレオの構成要素を加え、それぞれの信号の出力先に符号器を追加することにより、全体の情報を符号化して伝送する、という構成を全体構成として挙げる。
【００２２】
また、ステレオ信号は、聞く人の左耳と右耳とに異なる音響信号を入れることによって、聞く人が臨場感のある音響を楽しめるようになっている。したがって、コンテンツである音響信号において、最もシンプルなステレオ信号は、Ｌ信号とＲ信号との２チャンネルの場合であり、本実施の形態では入力信号が２チャンネルの場合について説明する。
【００２３】
最初に、本発明の実施の形態に係る符号化装置の構成について説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１は、ステレオ信号をスケーラブル（多層構造）で符号化するものであり、Ｍ信号をコア符号化器で符号化し、その後、コア復号器で復号することにより生成した復号信号を用いて、周波数領域でステレオ信号を符号化する構成をとる。
【００２６】
符号化装置１００は、ダウンミックス部１０１、コア符号化器１０２、コア復号器１０３、修正離散コサイン変換（以下「ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）」と記載する）部１０４、ＭＤＣＴ部１０５、ＭＤＣＴ部１０６、ダウンミックス部１０７、加算部１０８、量子化装置１０９、乗算部１１０、乗算部１１１、加算部１１２、加算部１１３、符号化器１１４、符号化器１１５及び符号化器１１６から主に構成される。
【００２７】
ダウンミックス部１０１は、予め定められた長さのベクトルである、Ｌ信号（第１の信号）とＲ信号（第２の信号）とを入力し、入力したＬ信号とＲ信号とをダウンミックスしてＭ信号（第３の信号）を求める。そして、ダウンミックス部１０１は、求めたＭ信号をコア符号化器１０２へ出力する。（１）式は、ダウンミックス部１０１における、ダウンミックスの計算方法の一例を示すものである。本実施の形態では、Ｌ信号とＲ信号とを加算して０．５を乗ずるという最もシンプルなダウンミックス方法を用いる。
【００２８】
【数１】
2010016270.tif 000003
【００２９】
コア符号化器１０２は、ダウンミックス部１０１から入力したＭ信号を符号化して符号を求め、求められた符号をコア復号器１０３及び多重化部１１７へ出力する。
【００３０】
コア復号器１０３は、コア符号化器１０２から入力した符号を復号して復号信号を生成し、生成した復号信号をＭＤＣＴ部１０５へ出力する。
【００３１】
ＭＤＣＴ部１０４は、Ｌ信号を入力し、入力したＬ信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０４は、変換後の信号をダウンミックス部１０７、加算部１１２及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３２】
ＭＤＣＴ部１０５は、コア復号器１０３から入力した復号信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０５は、変換後の信号を加算部１０８へ出力する。
【００３３】
ＭＤＣＴ部１０６は、Ｒ信号を入力し、入力したＲ信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０６は、変換後の信号をダウンミックス部１０７、加算部１１３及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３４】
ダウンミックス部１０７は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号とＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号をダウンミックスしてＭ信号を求める。そして、ダウンミックス部１０７は、求めたＭ信号を加算部１０８へ出力する。ダウンミックス部１０７がダウンミックス部１０１と異なる点は、時間領域の信号をダウンミックスするのではなく、周波数領域の信号をダウンミックスする点である。なお、ダウンミックスの計算方法は式（１）と同様であるため、その説明を省略する。
【００３５】
加算部１０８は、ＭＤＣＴ部１０５から入力した信号を、ダウンミックス部１０７から入力したＭ信号から減じて、ターゲットとなるＭ信号（以下「ターゲットＭ信号」と記載する）を算出する。そして、加算部１０８は、算出したターゲットＭ信号を乗算部１１０、乗算部１１１、符号化器１１５及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３６】
量子化装置１０９は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、バランス調整に使用するバランス重み係数を符号化して重み係数の符号を求める。また、量子化装置１０９は、求めた符号を多重化部１１７へ出力する。また、量子化装置１０９は、求めた符号を復号してＬ信号に対するターゲットＭ信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数ｗＬ（以下、「Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬ」と記載する）を取得し、取得したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを乗算部１１０にセットする。また、量子化装置１０９は、取得したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを用いて、Ｒ信号に対するターゲットＭ信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数ｗＲ（以下、「Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲ」と記載する）を求めて、求めたＲ信号のバランス重み係数ｗＲを乗算部１１１にセットする。なお、量子化装置１０９の詳細な構成については後述する。
【００３７】
乗算部１１０は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号に対して、量子化装置１０９から入力したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを乗じて加算部１１２へ出力する。
【００３８】
乗算部１１１は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号に対して、量子化装置１０９から入力したＲ信号のバランス重み係数ｗＲを乗じて加算部１１３へ出力する。
【００３９】
加算部１１２は、乗算部１１０から入力した、Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬを乗じたターゲットＭ信号を、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号から減じて、ターゲットとなるＬ信号（以下「ターゲットＬ信号」と記載する）を求める。そして、加算部１１２は、求めたターゲットＬ信号を符号化器１１４へ出力する。
【００４０】
加算部１１３は、乗算部１１１から入力した、Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲを乗じたターゲットＭ信号を、ＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号から減じて、ターゲットとなるＲ信号（以下「ターゲットＲ信号」と記載する）を求める。そして、加算部１１３は、求めたターゲットＲ信号を符号化器１１６へ出力する。加算部１１２及び加算部１１３における計算を（２）式に示す。
【００４１】
【数２】
2010016270.tif 000004
【００４２】
上記アルゴリズムがバランス調整を利用したＬ信号とＲ信号との変換に相当する。バランス重み係数は、ターゲットＭ信号と、Ｌ信号またはＲ信号との類似性を表している。従って、バランス重み係数を乗じたターゲットＭ信号を、Ｌ信号及びＲ信号から減じたターゲットＬ信号及びターゲットＲ信号は、ターゲットＭ信号により冗長となる部分を省かれた信号となり、信号としてのパワが減少するので、両者は効率よく符号化できるようになる。
【００４３】
符号化器１１４は、加算部１１２から入力したターゲットＬ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。符号化器１１５は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。符号化器１１６は、加算部１１３から入力したターゲットＲ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。
【００４４】
多重化部１１７は、コア符号化器１０２、量子化装置１０９、符号化器１１４、符号化器１１５および符号化器１１６から入力した各符号を多重化し、多重化後のビットストリームを出力する。
【００４５】
次に、量子化装置１０９の構成について、図２を用いて説明する。図２は、量子化装置１０９の構成を示すブロック図である。
【００４６】
量子化装置１０９は、パワ・相関計算部２０１、中間値計算部２０２、符号帳２０３、探索部２０４及び復号部２０５から主に構成される。
【００４７】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワと相関値とは、（３）式により求めることができる。
【００４８】
【数３】
2010016270.tif 000005
【００４９】
中間値計算部２０２は、パワ・相関計算部２０１から入力したパワと相関値とを用いて２つの中間値を求める。そして、中間値計算部２０２は、求めた中間値を探索部２０４へ出力する。中間値は、一例として、（４）式により求めることができる。
【００５０】
【数４】
2010016270.tif 000006
【００５１】
符号帳２０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶手段に格納されている情報であり、Ｌ信号の重み係数として選択される複数のスカラ値から成る。図３は、本実施の形態における符号帳２０３に番号付けられて格納されているスカラ値の一例を示す図である。なお、符号帳２０３に格納されているスカラ値はバランス重み係数のＬ側のみの値である。
【００５２】
探索部２０４は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から最適なものを探索し、探索により見つけた最適なスカラ値に対応する番号を選択することによりバランス重み係数を符号化する。具体的な例としては、探索部２０４は、（５）式に示すコスト関数が最も小さくなる番号Ｎを探索する。そして、探索部２０４は、選択した番号Ｎを符号として多重化部１１７へ出力する。また、探索部２０４は、多重化部１１７へ出力した符号を復号部２０５へ出力する。
【００５３】
【数５】
2010016270.tif 000007
【００５４】
なお、（５）式において、符号帳２０３に格納されたスカラ値を２乗しているが、この場合は、２乗した値を符号帳２０３にあらかじめ格納しておくことにより、さらに少ない計算量で探索することができる。
【００５５】
復号部２０５は、探索部２０４から入力した符号（番号Ｎ）を復号してＬ信号のバランス重み係数を求める（ｗＬ＝ｗＬＮ）。即ち、復号部２０５は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から、探索部２０４から入力した符号（番号Ｎ）に対応するスカラ値を、Ｌ信号のバランス重み係数として取り出す。
【００５６】
また、復号部２０５は、得られたＬ信号のバランス重み係数を所定の定数から減算した減算結果をＲ信号のバランス重み係数とする。例えば、復号部２０５は、定数２．０からＬ信号のバランス重み係数を減算してＲ信号のバランス重み係数を求める（ｗＲ＝２．０−ｗＬＮ）。ここで、Ｎは、Ｌ信号のバランス重み係数の符号であり、ｗＬ及びｗＲは、復号されたバランス重み係数である。定数２．０は、ダウンミックス部１０１におけるダウンミックスの際の各信号間の振幅の定量的関係に応じて設定された値である。なお、定数２．０からＬ信号のバランス重み係数を減じることによりＲ信号のバランス重み係数を求める理由は後述する。
【００５７】
また、復号部２０５は、Ｌ信号のバランス重み係数を乗算部１１０にセットし、Ｒ信号のバランス重み係数を乗算部１１１にセットする。
【００５８】
次に、本発明によって量子化及び復号されたバランス重み係数によるバランス調整の理論的裏づけについて詳細に説明を行う。
【００５９】
まず、バランス調整を利用したＬ信号とＲ信号との効率的な符号化は、（６）式における変換値のパワを最小にすることにより行われる。なお、この場合のＭ信号は、Ｌ信号とＲ信号との平均値を取ったものとする。
【００６０】
【数６】
2010016270.tif 000008
【００６１】
【数７】
2010016270.tif 000009
【００６２】
次に、（６）式において、Ｌ信号側のパワを最小にするバランス重み係数を計算すると、（８）式のようになる。
【００６３】
【数８】
2010016270.tif 000010
【００６４】
また、同様に、（６）式において、Ｒ信号側の式のパワを最小にするバランス重み係数は（９）式のようになる。
【００６５】
【数９】
2010016270.tif 000011
【００６６】
つまり、上記（８）式及び（９）式のバランス重み係数を選択すれば、Ｌ信号及びＲ信号のパワを最小にすることができる。
【００６７】
また、Ｍ信号に（１）式の関係があることにより、Ｌ信号のバランス重み係数とＲ信号のバランス重み係数との加算結果は、（１）式及び（３）式より、（１０）式のようになる。
【００６８】
【数１０】
2010016270.tif 000012
【００６９】
そこで、本実施の形態では、ターゲットＭ信号は、（１）式のような単純な関係ではなく、図１の様にスケーラブルにて量子化されるものではあるが、（１）式の関係が支配的であると仮定して、（１０）式の関係において、バランス重み係数の量子化を行うものとする。この仮定により、量子化（符号化）するパラメータを１つにすることが出来るので低ビットレートでの符号化が可能になる。
【００７０】
また、Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬのみを、符号帳２０３を用いて探索して量子化（符号化）を行い、Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲは（１０）式の関係より求める。この場合の探索のコスト関数Ｆは、（１１）式のようになる。
【００７１】
【数１１】
2010016270.tif 000013
【００７２】
上記の（１１）式において、第３項はＬ信号のバランス重み係数ｗＬと無関係なので省略し、第１項と第２項との和のみをコスト関数として使用する。この各バランス重み係数に乗じられる各々の値が、（４）式に示す２つの中間値になる。また、このコスト関数が小さいほど、ターゲットＬ信号とターゲットＲ信号とのパワの総和を小さくすることができ、そのようなＬ信号のバランス重み係数ｗＬを探索することが、最適なバランス重み係数を量子化（符号化）することになる。
【００７３】
また、上記の符号化によって得られたバランス重み係数を使用することによって、ターゲットＬ信号のパワと、ターゲットＲ信号のパワとを小さくすることができ、低ビットレートで良好な品質の音声を伝送することができる。
【００７４】
次に、本実施の形態について、実証実験を行ったので、その結果について説明する。使用した符号化器は非特許文献３と同様のステレオ信号（１６ｋＨｚサンプリング）のスケーラブルスペクトル量子化を行うコーデックシミュレータである。評価データは、様々な音源位置から発声した６音声をアペンドしたデータ（２４秒間）である。バランス重み係数の量子化ビット数は、４ビットである。
【００７５】
上記の条件により実証実験を行った結果、従来の符号化装置を本実施の形態の符号化装置と置き換えることにより、本実施の形態におけるバランス重み係数を実際に求めて量子化を行う場合の計算量は、従来と比べて３／５になる。従って、本実施の形態においては、従来に比べて、計算量を大きく節約することができることが分かる。
【００７６】
上記のように大きな効果が得られた理由としては、バランス重み係数そのものを算出しないことで、特許文献１のように複雑な算術である除算等の、計算量が大きくなるような計算を行わないこと、及び符号帳２０３に格納される番号とスカラ値との組が、４ビットで番号を特定することができる１６種類と比較的少ないということが挙げられる。
【００７７】
このように、本発明によれば、バランス重み係数そのものの算出を行わないことにより、量子化における計算量が少なくなり、より効率的な量子化を行うことができる。
【００７８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、バランス調整を利用して符号化及び復号を行う際に、量子化装置において、上記の実施の形態１とは異なる計算を行うことを特徴とする。なお、本実施の形態において、符号化装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、量子化装置の構成は図２と同一構成である。以下の説明では、図１及び図２の符号を用いて説明する。
【００７９】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワ・相関計算部２０１は、（１２）式によりパワと相関値とを求める。
【００８０】
【数１２】
2010016270.tif 000014
【００８１】
（１２）式において、パワ成分を加算する割合を示すγ、η、ζは変数でも良いし定数でも良いし、それぞれ異なる数値でも良い。一例として、γ、η、ζを定数にする場合には、３つのγ、η、ζを予め約０．２５に設定しておくことにより、良好な性能を得られることを実験により確認している。
【００８２】
なお、ターゲットＭ信号の調整パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との調整相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との調整相関値は、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との相関値を、Ｌ信号のパワ、Ｒ信号のパワ、Ｌ信号のパワとＲ信号のパワとの和、及びパワ成分を加算する割合（３つの係数）を用いて調整したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の調整パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との調整相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、及びターゲットＭ信号とＲ信号との調整相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義して説明を行うこととする。
【００８３】
また、パワ・相関計算部２０１は、γ、η、ζを変数にした場合には、変数の時間的変動を抑えるために平滑化を行う。パワ・相関計算部２０１は、（１３）式による計算を行い、（１３）式の結果を（１４）式に適用して各状態を更新することにより平滑化を行う。
【００８４】
【数１３】
2010016270.tif 000015
【００８５】
【数１４】
2010016270.tif 000016
【００８６】
（１３）式及び（１４）式において、ターゲットＭ信号のパワの状態と、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値の状態と、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値の状態との３つの状態は、いずれも符号化処理の間、スタティックなメモリ領域に格納される変数である。したがって、符号化処理を開始する際に、３つの状態を「０」にして初期化することが必要である。また平滑化の割合を示すαは、変数でも良いし定数でも良い。一例として、αを０．５〜０．７に設定した場合には、良好な性能が得られることを実験により確認している。なお、パワ・相関計算部２０１は、αが１．０の場合には平滑化を行わない。
【００８７】
なお、ターゲットＭ信号の平滑化パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値は、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との相関値を、ターゲットＭ信号のパワの状態、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値の状態、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値の状態、及び平滑化の割合を用いて平滑化したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の平滑化パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義して説明を行うこととする。
【００８８】
なお、本実施の形態において、中間値計算部２０２と、符号帳２０３と、探索部２０４と、復号部２０５とにおける処理は、上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。
【００８９】
ここで、本実施の形態では、（１２）式におけるＬ信号のパワまたはＲ信号のパワを加算する点が、上記の実施の形態１と異なる。以下に、Ｌ信号のパワまたはＲ信号のパワを加算することによる効果について説明する。
【００９０】
まず、コスト関数は（１１）式に示した通りである。このコスト関数を最小にするωＬは、偏微分した結果が０となることから、以下の（１５）式のようになる。
【００９１】
【数１５】
2010016270.tif 000017
【００９２】
（１５）式において、クロスタームＣＬＲが安定した正の相関を有する（正の値になる）場合は、ωＬは安定した重みであり、聴感的な違和感は少ない。一方、クロスタームＣＬＲが、負の相関を有する場合、または正と負とが時間的に激しく動く場合などは、コスト関数Ｆを小さくするにも関わらず、その重みを復号器で使用して得られた復号音声は、左右に激しく音圧が移動する、聴感的に違和感のある音になる。この現象は特に符号化歪が大きい場合に見られる現象である。
【００９３】
そこで、重みの量子化において、クロスタームＣＬＲの値により影響を受け難い方向にコスト関数を変形すれば、符号化歪が大きい場合においても良好な音質が得られる。
【００９４】
ここで、（４）式の各項を、ターゲットＭ信号をダウンミックスした信号として近似的に展開すると、以下の（１６）式のようになる。
【００９５】
【数１６】
2010016270.tif 000018
【００９６】
（１６）式の各項に含まれるクロスタームＣＬＲの影響を少なくするためには、クロスタームＣＬＲ以外のパワの項の値を加算して大きくすれば良い。この点は、本実施の形態における重要な要素である。したがって、結局、（１２）式を導くことができる。実験により、特に伝送レートが低い場合（符号化歪が大きい場合）に、良好な音質が得られることを検証している。
【００９７】
また、（１２）式において、クロスタームＣＬＲ以外のパワの項の値の加算は、既存の信号のパワの加算であるので、重みの量子化に必要な計算量を大きく増加させることにはならない。したがって、少ない計算量の増加で大きな効果を得ることが出来る。
【００９８】
このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、複数の信号間のクロスタームの影響を少なくすることにより、量子化誤差が比較的大きな場合に、音圧が極端に変化するような違和感のある音質になるのを避けることができ、計算量の増大を抑えて、良質な音質を得ることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
本実施の形態は、バランス調整を利用して符号化及び復号を行う際に、量子化装置において、上記の実施の形態１及び実施の形態２とは異なる計算を行うことを特徴とする。なお、本実施の形態において、符号化装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、量子化装置の構成は図２と同一構成である。以下の量子化装置の説明では、図１及び図２の符号を用いて説明する。
【０１００】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワ・相関計算部２０１は、（１２）式または以下の（１７）式によりパワと相関値とを求める。なお、（１７）式では実施の形態１に対応したアルゴリズムになり、（１２）式では実施の形態２に対応したアルゴリズムになる。
【０１０１】
【数１７】
2010016270.tif 000019
【０１０２】
また、パワ・相関計算部２０１は、（１２）式によりパワと相関値とを求めた場合には、（１２）式における変数の時間的変動を抑えるために、（１３）式及び（１４）式に示すように平滑化を行う。また、パワ・相関計算部２０１は、（１７）式によりパワと相関値とを求めた場合には、（１７）式における変数の時間的変動を抑えるために、（１８）式による計算を行い、（１８）式の結果を（１９）式に適用して各状態を更新することにより平滑化を行う。
【０１０３】
【数１８】
2010016270.tif 000020
【０１０４】
【数１９】
2010016270.tif 000021
【０１０５】
なお、ターゲットＭ信号の平滑化パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値、Ｌ信号の平滑化パワ、及びＲ信号の平滑化パワは、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値、Ｌ信号のパワ、及びＲ信号のパワを、ターゲットＭ信号のパワの状態、ターゲットＭ信号とＬ信号の相関値の状態、ターゲットＭ信号とＲ信号の相関値の状態、Ｌ信号のパワの状態、Ｒ信号のパワの状態、及び平滑化の割合を用いて平滑化したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の平滑化パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義し、Ｌ信号の平滑化パワをＬ信号のパワと再定義し、Ｒ信号の平滑化パワをＲ信号のパワと再定義して説明を行うこととする。
【０１０６】
中間値計算部２０２は、パワ・相関計算部２０１から入力したパワと相関値とを用いて５つの中間値を求める。そして、中間値計算部２０２は、求めた中間値を探索部２０４へ出力する。中間値は、一例として、（２０）式により求めることができる。
【０１０７】
【数２０】
2010016270.tif 000022
【０１０８】
符号帳２０３は、ＲＯＭ等の記憶手段に格納されている情報であり、Ｌ信号のバランス重み係数として選択される複数のスカラ値と、重み係数と、重み係数から求めた計算値とから成る。なお、符号帳２０３に格納されている情報の内容については後述する。
【０１０９】
探索部２０４は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から最適なものを探索し、探索により見つけた最適なスカラ値に対応する番号を選択することによりバランス重み係数を符号化する。具体的な例としては、探索部２０４は、（２１）式に示すコスト関数が最も小さくなる番号Ｎを探索する。そして、探索部２０４は、選択した番号Ｎを符号として多重化部１１７へ出力する。また、探索部２０４は、多重化部１１７へ出力した符号を復号部２０５へ出力する。なお、本実施の形態において、復号部２０５における処理は、上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。
【０１１０】
【数２１】
2010016270.tif 000023
【０１１１】
以上で、量子化装置１０９の構成の説明を終える。
【０１１２】
次に、本実施の形態の考え方、及び本実施の形態の符号帳２０３の設計方法について説明する。
【０１１３】
バランス調整の理論的裏づけについては実施の形態１で述べたものと同様であるが、本実施の形態では、コスト関数が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。実施の形態１及び実施の形態２では、（１１）式のコスト関数を用いるが、（１１）式のコスト関数を用いた場合、信号Ｌｆのパワと信号Ｒｆのパワとの間にあまり差がない場合には良好な音質を得られるが、信号Ｌｆのパワと信号Ｒｆのパワとの間に大きな差がある場合、すなわちバランス重み係数ｗｎＬが極端に小さい場合またはバランス重み係数ｗｎＬが極端に大きい場合には、Ｌ信号側とＲ信号側のうち、パワの大きい方が支配的になり、パワの小さい方の誤差が評価に値しなくなる。したがって、そのような場合には、パワの小さい方の信号のパワがより小さくなるという現象が起こる。もちろん、実施の形態１及び実施の形態２において、パワの大きい方の信号の歪は小さくなることにより、支配的な信号の音質が向上するので、良好なステレオ音声が得られる。一方、大きい音と共に聞こえる小さい音の信号のパワを落とさないようにする方法もあり、その場合には工夫が必要になる。そこで、本実施の形態では、以下の（２２）式のコスト関数を用いる。
【０１１４】
【数２２】
2010016270.tif 000024
【０１１５】
すなわち、Ｌ信号の復号されたバランス重み係数の大きさにより、Ｌ信号のパワとＲ信号のパワとの差は分かるので、それに対応したコスト関数の重み付けを行うことにより上記課題を解決しようとするものである。本実施の形態では、図４に示す重み係数を用いる。図４は、本実施の形態における符号帳２０３に格納する情報の一部を示す図である。図４では、符号帳２０３のサイズを１６（４ビット）としている。
【０１１６】
図４から明らかなように、Ｌ信号側の重み係数ωＬの値が小さい場合にはＲ信号側の重み係数ωＲの値が大きく設定され、Ｒ信号側の重み係数ωＲの値が小さい場合にはＬ信号側の重み係数ωＬの値が大きく設定される。これにより、（２２）式のコスト関数の重みを調整することができる。
【０１１７】
ここで、（２２）式のコスト関数を展開して中間値を求める。展開式を以下の（２３）式に示す。
【０１１８】
【数２３】
2010016270.tif 000025
【０１１９】
また、（２１）式の計算に必要な計算値ｗｎ０、ｗｎ１、ｗｎ２は、予め以下の（２４）式により求めて符号帳２０３に格納する。
【０１２０】
【数２４】
2010016270.tif 000026
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、（２０）式により中間値を求めるとともに、上記の手順により設計された符号帳２０３及び（２１）式により効率よくスカラ値を求め、バランス重み係数の量子化ができる。この結果、コスト関数を構成するＬ信号側とＲ信号側の２つの項の値に大きな違いがある場合において、値の大きい方の項が主体的となるために生じる値の小さい方の信号の劣化を避けることができ、総合的により音質の良い合成音を得ることができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態において、符号帳のサイズを１６種類（４ビット）としたが、本実施の形態はこれに限らず、他のサイズを用いることができることは明らかである。本発明は符号帳のサイズに依存しないからである。
【０１２３】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、ステレオ信号の符号化の前にＭ信号をコア符号化器１０２で符号化するスケーラブル構成にて符号化する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、コア符号化器が無いステレオ信号の符号化にも適用できる。なぜなら本発明は、Ｍ信号がダウンミックスで得られることを利用してバランス重み係数を効率よく符号化するものであるため、コア符号化器の有無に拠らないからである。
【０１２４】
また、量子化装置１０９で扱うＭ信号として、ダウンミックスで得られたＭ信号とコア復号器１０３により得られる復号信号との差分をターゲットＭ信号として用いたが、本発明はこれに限らず、復号信号またはダウンミックスしたＭ信号を量子化装置１０９で扱うようにしても良い。なぜなら本発明は、Ｍ信号がダウンミックスで得られることを利用してバランス重み係数を効率よく符号化するものであるため、用いるＭ信号の質に拠らないからである。
【０１２５】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、Ｌ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和を２．０と固定した場合を開示したが、本発明はこれに限らず、Ｌ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和は、Ｍ信号の性質によって最適値が異なる場合もあるため、１．９、または１．８５等の２．０以外の値であっても良い。本実施の形態においては、コア符号化器１０２によって得られたターゲットＭ信号は、ダウンミックスしただけのＭ信号の特徴を多少失っているとも考えられるので、２．０よりも多少少ない値を設定した方が、良い符号化性能を得られる可能性がある。具体的方法としては、この和の数を少しずつ変えながら符号化性能を評価し、ピークとなる値をＬ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和の値として固定して符号化に使用するという方法が挙げられる。
【０１２６】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、周波数領域へ変換した後にダウンミックスを行っているが、本発明はこれに限らず、時間領域でダウンミックスした信号を周波数領域へ変換しても本発明の有効性は明らかである。本発明は、ダウンミックスが行われる領域に依存しないからである。
【０１２７】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、周波数領域への変換方法としてＭＤＣＴを用いているが、本発明はこれに限らず、「ＤＣＴ」または「ＦＦＴ」等のＭＤＣＴに類したディジタル変換方式ならばどのような方式を用いても良い。本発明は、周波数変換方法に依存しないからである。
【０１２８】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、３つの信号は、時間領域の信号でも、周波数領域の信号でも、またそれらの部分区間でも良い。本発明は、ベクトルの性質に依存しないからである。
【０１２９】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において得られる符号は、通信に用いられる場合は伝送され、蓄積に使われる場合は記録媒体（メモリ、ディスクまたは印刷コード等）に格納されるようにしても良い。本発明は、符号の利用方法には依存しないからである。
【０１３０】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、２チャンネルの場合について説明したが、本発明はこれに限らず、５．１ｃｈ等の多チャンネルの場合にも適用することができる。
【０１３１】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、Ｌ信号、Ｒ信号及びＭ信号を符号化したが、本発明はこれに限らず、Ｌ信号、Ｒ信号及びＭ信号から得られる周波数スペクトル、またはその部分区間を各々第１の信号、第２の信号及び第３の信号として符号化しても良い。
【０１３２】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、ターゲットＭ信号は、符号化前にバランス調整を行っているが、本発明はこれに限らず、バランス調整前に符号化しても良い。即ち、符号化器１１５は、加算部１０８よりも入力に近い位置に存在していても良い。本発明では、ターゲットＭ信号のバランス調整は、符号化の前後には依存しないからである。
【０１３３】
なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明は、符号化装置を有するシステムであればどのような場合にも適用することができる。
【０１３４】
また、本発明に係る量子化装置および符号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。
【０１３５】
また、ここでは、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、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る符号化装置等と同様の機能を実現することができる。
【０１３６】
また、上記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チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
【０１３７】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【０１３８】
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良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは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良い。
【０１３９】
さらに、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良い。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１４０】
２００８年８月８日出願の特願２００８−２０５６４３の日本出願、２００９年３月１２日出願の特願２００９−５９５０２の日本出願、及び２００９年４月９日出願の特願２００９−９５２６０の日本出願に含まれる明細書、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】
【０１４１】
本発明にかかる量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法は、例えばステレオ音響信号を低ビットレートで符号化するのに好適である。
【図１】
2010016270.tif 000027
【図２】
2010016270.tif 000028
【図３】
2010016270.tif 000029
【図４】
2010016270.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月8日(2010.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法に関し、例えばステレオ音響信号を低ビットレートで符号化する方式であるインテンシティステレオ方式の手法を応用した量子化装置、符号化装置及び量子化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては伝送帯域の有効利用のために音声や画像のディジタル情報の圧縮符号化が必須である。その中でも携帯電話で広く利用されている音声コーデック（符号化／復号）技術において、更に良い音質を得るべく、圧縮率の高い従来の高効率符号化に対する要求が強まっている。
【０００３】
また、近年では多層構造を持つスケーラブルコーデックの標準化がＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)やＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）で検討されており、より効率的で高品質の音声コーデックが求められている。また、近年では、音声コーデックの際に、１６ｋｂｐｓ〜３２ｋｂｐｓの高いビットレートが設定されるようになり、また、音楽に対する品質や臨場感（マルチチャネル、ステレオ音響）のニーズを満たすものが求められるようになってきた。
【０００４】
ステレオ音響信号を低ビットレートで符号化する方式として、インテンシティステレオ方式が知られている。インテンシティステレオ方式では、モノラル信号（以下「Ｍ信号」と記載する）にスケーリング係数を乗じて左チャネル信号（以下「Ｌ信号」と記載する）と右チャネル信号（以下「Ｒ信号」と記載する）とを生成する手法を採る。このような手法は振幅パニング（amplitude panning）とも呼ばれる。
【０００５】
振幅パニングの最も基本的な手法は、時間領域におけるＭ信号に振幅パニング用の利得係数（バランス重み係数）を乗じてＬ信号およびＲ信号を求めるものである（例えば、非特許文献１）。
【０００６】
また、別な手法として、周波数領域において個々の周波数成分ごと、または周波数グループごとにＭ信号にバランス重み係数を乗じてＬ信号およびＲ信号を求めるものもある（例えば、非特許文献２）。
【０００７】
バランス重み係数をパラメトリックステレオの符号化パラメータとして符号化することによりステレオ信号の符号化を実現することができる（例えば、特許文献１および特許文献２）。バランス重み係数は、特許文献１においてはバランスパラメータとして、特許文献２においてはＩＬＤ（レベル差）として、それぞれ説明されている。
【０００８】
また、従来においては、非特許文献１〜２及び特許文献１〜２のように、Ｌ信号とＲ信号とのステレオ信号の効率的な符号化を行っていた。
【０００９】
その中でも、特許文献１には、インテンシティステレオにおけるバランス重み係数である左右の音量の比を求めてから、その比を符号化する旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５３５１４５号公報
【特許文献２】特表２００５−５３３２７１号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】V.Pulkki and M.Karjalainen，“Localization of amplitude-panned virtual sources I: Stereophonic panning”，Journal of the Audio Engineering Society，Vol.49，No.9，2001年9月，pp.739-752
【非特許文献２】B.Cheng，C.Ritz and I.Burnett，“Principles and analysis of the squeezing approach to low bit rate spatial audio coding”，proc.IEEE ICASSP2007，pp.I-13-I-16，2007年4月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の装置においては、バランス重み係数を量子化する際に、バランス重み係数の算出と量子化における計算量が大きくなるという問題がある。例えば特許文献１には、左右の音量の比を求めてからその比を符号化する旨が開示されているが、音量比を求めるために複雑な算術である「除算」を使用しているために計算量が多くなっている。
【００１３】
本発明の目的は、バランス重み係数の量子化における計算量を少なくして、より効率的な量子化を行うことができる量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の量子化装置は、第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化装置であって、前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて、第２中間値を算出する中間値計算手段と、複数のスカラ値が格納された符号帳と、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、前記符号帳に格納されている前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索手段と、を具備する構成を採る。
【００１５】
本発明の符号化装置は、第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックス手段と、前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化手段と、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定手段と、前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化手段と、を具備し、前記量子化手段は、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算手段と
、複数のスカラ値が格納された符号帳と、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
本発明の量子化方法は、第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化方法であって、前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索ステップと、を有するようにした。
【００１７】
本発明の符号化方法は、第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックスステップと、前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化ステップと、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定ステップと、前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化ステップと、を有し、前記量子化ステップは、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索ステップと、を有するようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、より効率的なバランス重み係数の量子化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１及び２に係る符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１及び２に係る量子化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る符号帳に番号付けられて格納されているスカラ値の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態３に係る符号帳に格納されている情報の一部を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態においては、パニング（以後「バランス調整」と呼ぶ）を利用して符号化及び復号を行う構成を、以下の構成を用いて説明する。すなわち、「ISO/IEC 14496-3:1999(E) “MPEG-2”, p.232, FIG.B.13」（以後、非特許文献３と呼ぶ）に示されている、ＩＳＯ／ＩＥＣにおけるＭＰＥＧ−２及びＭＰＥＧ−４の標準方式であるＡＡＣ(Advanced Audio Codec)として広く使用されている符号化器の構成の一部（FIG.B.13の左半分の構成からサイド信号を生成する部分を除いた構成）を用い、この構成の右側に特許文献１記載のインテンシティステレオの構成要素を加え、それぞれの信号の出力先に符号器を追加することにより、全体の情報を符号化して伝送する、という構成を全体構成として挙げる。
【００２２】
また、ステレオ信号は、聞く人の左耳と右耳とに異なる音響信号を入れることによって、聞く人が臨場感のある音響を楽しめるようになっている。したがって、コンテンツである音響信号において、最もシンプルなステレオ信号は、Ｌ信号とＲ信号との２チャンネルの場合であり、本実施の形態では入力信号が２チャンネルの場合について説明する。
【００２３】
最初に、本発明の実施の形態に係る符号化装置の構成について説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１は、ステレオ信号をスケーラブル（多層構造）で符号化するものであり、Ｍ信号をコア符号化器で符号化し、その後、コア復号器で復号することにより生成した復号信号を用いて、周波数領域でステレオ信号を符号化する構成をとる。
【００２６】
符号化装置１００は、ダウンミックス部１０１、コア符号化器１０２、コア復号器１０３、修正離散コサイン変換（以下「ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）」と記載する）部１０４、ＭＤＣＴ部１０５、ＭＤＣＴ部１０６、ダウンミックス部１０７、加算部１０８、量子化装置１０９、乗算部１１０、乗算部１１１、加算部１１２、加算部１１３、符号化器１１４、符号化器１１５及び符号化器１１６から主に構成される。
【００２７】
ダウンミックス部１０１は、予め定められた長さのベクトルである、Ｌ信号（第１の信号）とＲ信号（第２の信号）とを入力し、入力したＬ信号とＲ信号とをダウンミックスしてＭ信号（第３の信号）を求める。そして、ダウンミックス部１０１は、求めたＭ信号をコア符号化器１０２へ出力する。（１）式は、ダウンミックス部１０１における、ダウンミックスの計算方法の一例を示すものである。本実施の形態では、Ｌ信号とＲ信号とを加算して０．５を乗ずるという最もシンプルなダウンミックス方法を用いる。
【００２８】
【数１】
2010016270.tif 000031
【００２９】
コア符号化器１０２は、ダウンミックス部１０１から入力したＭ信号を符号化して符号を求め、求められた符号をコア復号器１０３及び多重化部１１７へ出力する。
【００３０】
コア復号器１０３は、コア符号化器１０２から入力した符号を復号して復号信号を生成し、生成した復号信号をＭＤＣＴ部１０５へ出力する。
【００３１】
ＭＤＣＴ部１０４は、Ｌ信号を入力し、入力したＬ信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０４は、変換後の信号をダウンミックス部１０７、加算部１１２及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３２】
ＭＤＣＴ部１０５は、コア復号器１０３から入力した復号信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０５は、変換後の信号を加算部１０８へ出力する。
【００３３】
ＭＤＣＴ部１０６は、Ｒ信号を入力し、入力したＲ信号に対して、離散コサイン変換を行い、時間領域(タイムドメイン)の信号から周波数領域(フリケンシードメイン)の信号（周波数スペクトル）へ変換する。そして、ＭＤＣＴ部１０６は、変換後の信号をダウンミックス部１０７、加算部１１３及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３４】
ダウンミックス部１０７は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号とＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号をダウンミックスしてＭ信号を求める。そして、ダウンミックス部１０７は、求めたＭ信号を加算部１０８へ出力する。ダウンミックス部１０７がダウンミックス部１０１と異なる点は、時間領域の信号をダウンミックスするのではなく、周波数領域の信号をダウンミックスする点である。なお、ダウンミックスの計算方法は式（１）と同様であるため、その説明を省略する。
【００３５】
加算部１０８は、ＭＤＣＴ部１０５から入力した信号を、ダウンミックス部１０７から入力したＭ信号から減じて、ターゲットとなるＭ信号（以下「ターゲットＭ信号」と記載する）を算出する。そして、加算部１０８は、算出したターゲットＭ信号を乗算部１１０、乗算部１１１、符号化器１１５及び量子化装置１０９へ出力する。
【００３６】
量子化装置１０９は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、バランス調整に使用するバランス重み係数を符号化して重み係数の符号を求める。また、量子化装置１０９は、求めた符号を多重化部１１７へ出力する。また、量子化装置１０９は、求めた符号を復号してＬ信号に対するターゲットＭ信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数ｗＬ（以下、「Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬ」と記載する）を取得し、取得したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを乗算部１１０にセットする。また、量子化装置１０９は、取得したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを用いて、Ｒ信号に対するターゲットＭ信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数ｗＲ（以下、「Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲ」と記載する）を求めて、求めたＲ信号のバランス重み係数ｗＲを乗算部１１１にセットする。なお、量子化装置１０９の詳細な構成については後述する。
【００３７】
乗算部１１０は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号に対して、量子化装置１０９から入力したＬ信号のバランス重み係数ｗＬを乗じて加算部１１２へ出力する。
【００３８】
乗算部１１１は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号に対して、量子化装置１０９から入力したＲ信号のバランス重み係数ｗＲを乗じて加算部１１３へ出力する。
【００３９】
加算部１１２は、乗算部１１０から入力した、Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬを乗じた
ターゲットＭ信号を、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号から減じて、ターゲットとなるＬ信号（以下「ターゲットＬ信号」と記載する）を求める。そして、加算部１１２は、求めたターゲットＬ信号を符号化器１１４へ出力する。
【００４０】
加算部１１３は、乗算部１１１から入力した、Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲを乗じたターゲットＭ信号を、ＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号から減じて、ターゲットとなるＲ信号（以下「ターゲットＲ信号」と記載する）を求める。そして、加算部１１３は、求めたターゲットＲ信号を符号化器１１６へ出力する。加算部１１２及び加算部１１３における計算を（２）式に示す。
【００４１】
【数２】
2010016270.tif 000032
【００４２】
上記アルゴリズムがバランス調整を利用したＬ信号とＲ信号との変換に相当する。バランス重み係数は、ターゲットＭ信号と、Ｌ信号またはＲ信号との類似性を表している。従って、バランス重み係数を乗じたターゲットＭ信号を、Ｌ信号及びＲ信号から減じたターゲットＬ信号及びターゲットＲ信号は、ターゲットＭ信号により冗長となる部分を省かれた信号となり、信号としてのパワが減少するので、両者は効率よく符号化できるようになる。
【００４３】
符号化器１１４は、加算部１１２から入力したターゲットＬ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。符号化器１１５は、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。符号化器１１６は、加算部１１３から入力したターゲットＲ信号を符号化して求められた符号を多重化部１１７へ出力する。
【００４４】
多重化部１１７は、コア符号化器１０２、量子化装置１０９、符号化器１１４、符号化器１１５および符号化器１１６から入力した各符号を多重化し、多重化後のビットストリームを出力する。
【００４５】
次に、量子化装置１０９の構成について、図２を用いて説明する。図２は、量子化装置１０９の構成を示すブロック図である。
【００４６】
量子化装置１０９は、パワ・相関計算部２０１、中間値計算部２０２、符号帳２０３、探索部２０４及び復号部２０５から主に構成される。
【００４７】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワと相関値とは、（３）式により求めることができる。
【００４８】
【数３】
2010016270.tif 000033
【００４９】
中間値計算部２０２は、パワ・相関計算部２０１から入力したパワと相関値とを用いて２つの中間値を求める。そして、中間値計算部２０２は、求めた中間値を探索部２０４へ出力する。中間値は、一例として、（４）式により求めることができる。
【００５０】
【数４】
2010016270.tif 000034
【００５１】
符号帳２０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶手段に格納されている情報であり、Ｌ信号の重み係数として選択される複数のスカラ値から成る。図３は、本実施の形態における符号帳２０３に番号付けられて格納されているスカラ値の一例を示す図である。なお、符号帳２０３に格納されているスカラ値はバランス重み係数のＬ側のみの値である。
【００５２】
探索部２０４は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から最適なものを探索し、探索により見つけた最適なスカラ値に対応する番号を選択することによりバランス重み係数を符号化する。具体的な例としては、探索部２０４は、（５）式に示すコスト関数が最も小さくなる番号Ｎを探索する。そして、探索部２０４は、選択した番号Ｎを符号として多重化部１１７へ出力する。また、探索部２０４は、多重化部１１７へ出力した符号を復号部２０５へ出力する。
【００５３】
【数５】
2010016270.tif 000035
【００５４】
なお、（５）式において、符号帳２０３に格納されたスカラ値を２乗しているが、この場合は、２乗した値を符号帳２０３にあらかじめ格納しておくことにより、さらに少ない計算量で探索することができる。
【００５５】
復号部２０５は、探索部２０４から入力した符号（番号Ｎ）を復号してＬ信号のバランス重み係数を求める（ｗＬ＝ｗＬＮ）。即ち、復号部２０５は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から、探索部２０４から入力した符号（番号Ｎ）に対応するスカラ値を、Ｌ信号のバランス重み係数として取り出す。
【００５６】
また、復号部２０５は、得られたＬ信号のバランス重み係数を所定の定数から減算した減算結果をＲ信号のバランス重み係数とする。例えば、復号部２０５は、定数２．０からＬ信号のバランス重み係数を減算してＲ信号のバランス重み係数を求める（ｗＲ＝２．０−ｗＬＮ）。ここで、Ｎは、Ｌ信号のバランス重み係数の符号であり、ｗＬ及びｗＲは、復号されたバランス重み係数である。定数２．０は、ダウンミックス部１０１におけるダウンミックスの際の各信号間の振幅の定量的関係に応じて設定された値である。なお、定数２．０からＬ信号のバランス重み係数を減じることによりＲ信号のバランス重み係数を求める理由は後述する。
【００５７】
また、復号部２０５は、Ｌ信号のバランス重み係数を乗算部１１０にセットし、Ｒ信号のバランス重み係数を乗算部１１１にセットする。
【００５８】
次に、本発明によって量子化及び復号されたバランス重み係数によるバランス調整の理論的裏づけについて詳細に説明を行う。
【００５９】
まず、バランス調整を利用したＬ信号とＲ信号との効率的な符号化は、（６）式における変換値のパワを最小にすることにより行われる。なお、この場合のＭ信号は、Ｌ信号とＲ信号との平均値を取ったものとする。
【００６０】
【数６】
2010016270.tif 000036
【００６１】
【数７】
2010016270.tif 000037
【００６２】
次に、（６）式において、Ｌ信号側のパワを最小にするバランス重み係数を計算すると
、（８）式のようになる。
【００６３】
【数８】
2010016270.tif 000038
【００６４】
また、同様に、（６）式において、Ｒ信号側の式のパワを最小にするバランス重み係数は（９）式のようになる。
【００６５】
【数９】
2010016270.tif 000039
【００６６】
つまり、上記（８）式及び（９）式のバランス重み係数を選択すれば、Ｌ信号及びＲ信号のパワを最小にすることができる。
【００６７】
また、Ｍ信号に（１）式の関係があることにより、Ｌ信号のバランス重み係数とＲ信号のバランス重み係数との加算結果は、（１）式及び（３）式より、（１０）式のようになる。
【００６８】
【数１０】
2010016270.tif 000040
【００６９】
そこで、本実施の形態では、ターゲットＭ信号は、（１）式のような単純な関係ではなく、図１の様にスケーラブルにて量子化されるものではあるが、（１）式の関係が支配的であると仮定して、（１０）式の関係において、バランス重み係数の量子化を行うものとする。この仮定により、量子化（符号化）するパラメータを１つにすることが出来るので低ビットレートでの符号化が可能になる。
【００７０】
また、Ｌ信号のバランス重み係数ｗＬのみを、符号帳２０３を用いて探索して量子化（符号化）を行い、Ｒ信号のバランス重み係数ｗＲは（１０）式の関係より求める。この場合の探索のコスト関数Ｆは、（１１）式のようになる。
【００７１】
【数１１】
2010016270.tif 000041
【００７２】
上記の（１１）式において、第３項はＬ信号のバランス重み係数ｗＬと無関係なので省略し、第１項と第２項との和のみをコスト関数として使用する。この各バランス重み係数に乗じられる各々の値が、（４）式に示す２つの中間値になる。また、このコスト関数が小さいほど、ターゲットＬ信号とターゲットＲ信号とのパワの総和を小さくすることができ、そのようなＬ信号のバランス重み係数ｗＬを探索することが、最適なバランス重み係数を量子化（符号化）することになる。
【００７３】
また、上記の符号化によって得られたバランス重み係数を使用することによって、ターゲットＬ信号のパワと、ターゲットＲ信号のパワとを小さくすることができ、低ビットレートで良好な品質の音声を伝送することができる。
【００７４】
次に、本実施の形態について、実証実験を行ったので、その結果について説明する。使用した符号化器は非特許文献３と同様のステレオ信号（１６ｋＨｚサンプリング）のスケーラブルスペクトル量子化を行うコーデックシミュレータである。評価データは、様々な音源位置から発声した６音声をアペンドしたデータ（２４秒間）である。バランス重み係数の量子化ビット数は、４ビットである。
【００７５】
上記の条件により実証実験を行った結果、従来の符号化装置を本実施の形態の符号化装置と置き換えることにより、本実施の形態におけるバランス重み係数を実際に求めて量子化を行う場合の計算量は、従来と比べて３／５になる。従って、本実施の形態においては、従来に比べて、計算量を大きく節約することができることが分かる。
【００７６】
上記のように大きな効果が得られた理由としては、バランス重み係数そのものを算出しないことで、特許文献１のように複雑な算術である除算等の、計算量が大きくなるような計算を行わないこと、及び符号帳２０３に格納される番号とスカラ値との組が、４ビットで番号を特定することができる１６種類と比較的少ないということが挙げられる。
【００７７】
このように、本発明によれば、バランス重み係数そのものの算出を行わないことにより、量子化における計算量が少なくなり、より効率的な量子化を行うことができる。
【００７８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、バランス調整を利用して符号化及び復号を行う際に、量子化装置において、上記の実施の形態１とは異なる計算を行うことを特徴とする。なお、本実施の形態において、符号化装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、量子化装置の構成は図２と同一構成である。以下の説明では、図１及び図２の符号を用いて説明する。
【００７９】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関
値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワ・相関計算部２０１は、（１２）式によりパワと相関値とを求める。
【００８０】
【数１２】
2010016270.tif 000042
【００８１】
（１２）式において、パワ成分を加算する割合を示すγ、η、ζは変数でも良いし定数でも良いし、それぞれ異なる数値でも良い。一例として、γ、η、ζを定数にする場合には、３つのγ、η、ζを予め約０．２５に設定しておくことにより、良好な性能を得られることを実験により確認している。
【００８２】
なお、ターゲットＭ信号の調整パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との調整相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との調整相関値は、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との相関値を、Ｌ信号のパワ、Ｒ信号のパワ、Ｌ信号のパワとＲ信号のパワとの和、及びパワ成分を加算する割合（３つの係数）を用いて調整したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の調整パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との調整相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、及びターゲットＭ信号とＲ信号との調整相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義して説明を行うこととする。
【００８３】
また、パワ・相関計算部２０１は、γ、η、ζを変数にした場合には、変数の時間的変動を抑えるために平滑化を行う。パワ・相関計算部２０１は、（１３）式による計算を行い、（１３）式の結果を（１４）式に適用して各状態を更新することにより平滑化を行う。
【００８４】
【数１３】
2010016270.tif 000043
【００８５】
【数１４】
2010016270.tif 000044
【００８６】
（１３）式及び（１４）式において、ターゲットＭ信号のパワの状態と、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値の状態と、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値の状態との３つの状態は、いずれも符号化処理の間、スタティックなメモリ領域に格納される変数である。したがって、符号化処理を開始する際に、３つの状態を「０」にして初期化することが
必要である。また平滑化の割合を示すαは、変数でも良いし定数でも良い。一例として、αを０．５〜０．７に設定した場合には、良好な性能が得られることを実験により確認している。なお、パワ・相関計算部２０１は、αが１．０の場合には平滑化を行わない。
【００８７】
なお、ターゲットＭ信号の平滑化パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値は、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、及びターゲットＭ信号とＲ信号との相関値を、ターゲットＭ信号のパワの状態、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値の状態、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値の状態、及び平滑化の割合を用いて平滑化したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の平滑化パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義して説明を行うこととする。
【００８８】
なお、本実施の形態において、中間値計算部２０２と、符号帳２０３と、探索部２０４と、復号部２０５とにおける処理は、上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。
【００８９】
ここで、本実施の形態では、（１２）式におけるＬ信号のパワまたはＲ信号のパワを加算する点が、上記の実施の形態１と異なる。以下に、Ｌ信号のパワまたはＲ信号のパワを加算することによる効果について説明する。
【００９０】
まず、コスト関数は（１１）式に示した通りである。このコスト関数を最小にするωＬは、偏微分した結果が０となることから、以下の（１５）式のようになる。
【００９１】
【数１５】
2010016270.tif 000045
【００９２】
（１５）式において、クロスタームＣＬＲが安定した正の相関を有する（正の値になる）場合は、ωＬは安定した重みであり、聴感的な違和感は少ない。一方、クロスタームＣＬＲが、負の相関を有する場合、または正と負とが時間的に激しく動く場合などは、コスト関数Ｆを小さくするにも関わらず、その重みを復号器で使用して得られた復号音声は、左右に激しく音圧が移動する、聴感的に違和感のある音になる。この現象は特に符号化歪が大きい場合に見られる現象である。
【００９３】
そこで、重みの量子化において、クロスタームＣＬＲの値により影響を受け難い方向にコスト関数を変形すれば、符号化歪が大きい場合においても良好な音質が得られる。
【００９４】
ここで、（４）式の各項を、ターゲットＭ信号をダウンミックスした信号として近似的に展開すると、以下の（１６）式のようになる。
【００９５】
【数１６】
2010016270.tif 000046
【００９６】
（１６）式の各項に含まれるクロスタームＣＬＲの影響を少なくするためには、クロスタームＣＬＲ以外のパワの項の値を加算して大きくすれば良い。この点は、本実施の形態における重要な要素である。したがって、結局、（１２）式を導くことができる。実験により、特に伝送レートが低い場合（符号化歪が大きい場合）に、良好な音質が得られることを検証している。
【００９７】
また、（１２）式において、クロスタームＣＬＲ以外のパワの項の値の加算は、既存の信号のパワの加算であるので、重みの量子化に必要な計算量を大きく増加させることにはならない。したがって、少ない計算量の増加で大きな効果を得ることが出来る。
【００９８】
このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、複数の信号間のクロスタームの影響を少なくすることにより、量子化誤差が比較的大きな場合に、音圧が極端に変化するような違和感のある音質になるのを避けることができ、計算量の増大を抑えて、良質な音質を得ることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
本実施の形態は、バランス調整を利用して符号化及び復号を行う際に、量子化装置において、上記の実施の形態１及び実施の形態２とは異なる計算を行うことを特徴とする。なお、本実施の形態において、符号化装置の構成は図１と同一構成であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態において、量子化装置の構成は図２と同一構成である。以下の量子化装置の説明では、図１及び図２の符号を用いて説明する。
【０１００】
パワ・相関計算部２０１は、ＭＤＣＴ部１０４から入力したＬ信号、加算部１０８から入力したターゲットＭ信号、及びＭＤＣＴ部１０６から入力したＲ信号を用いて、パワの計算と相関値の計算とを行う。そして、パワ・相関計算部２０１は、計算したパワと相関値とを中間値計算部２０２へ出力する。パワ・相関計算部２０１は、（１２）式または以下の（１７）式によりパワと相関値とを求める。なお、（１７）式では実施の形態１に対応したアルゴリズムになり、（１２）式では実施の形態２に対応したアルゴリズムになる。
【０１０１】
【数１７】
2010016270.tif 000047
【０１０２】
また、パワ・相関計算部２０１は、（１２）式によりパワと相関値とを求めた場合には、（１２）式における変数の時間的変動を抑えるために、（１３）式及び（１４）式に示すように平滑化を行う。また、パワ・相関計算部２０１は、（１７）式によりパワと相関値とを求めた場合には、（１７）式における変数の時間的変動を抑えるために、（１８）式による計算を行い、（１８）式の結果を（１９）式に適用して各状態を更新することにより平滑化を行う。
【０１０３】
【数１８】
2010016270.tif 000048
【０１０４】
【数１９】
2010016270.tif 000049
【０１０５】
なお、ターゲットＭ信号の平滑化パワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値、Ｌ信号の平滑化パワ、及びＲ信号の平滑化パワは、ターゲットＭ信号のパワ、ターゲットＭ信号とＬ信号との相関値、ターゲットＭ信号とＲ信号との相関値、Ｌ信号のパワ、及びＲ信号のパワを、ターゲットＭ信号のパワの状態、ターゲットＭ信号とＬ信号の相関値の状態、ターゲットＭ信号とＲ信号の相関値の状態、Ｌ信号のパワの状態、Ｒ信号のパワの状態、及び平滑化の割合を用いて平滑化したものであるので、以降の説明においては、ターゲットＭ信号の平滑化パワをターゲットＭ信号のパワと再定義し、ターゲットＭ信号とＬ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＬ信号との相関値と再定義し、ターゲットＭ信号とＲ信号との平滑化相関値をターゲットＭ信号とＲ信号との相関値と再定義し、Ｌ信号の平滑化パワをＬ信号のパワと再定義し、Ｒ信号の平滑化パワをＲ信号のパワと再定義して説明を行うこととする。
【０１０６】
中間値計算部２０２は、パワ・相関計算部２０１から入力したパワと相関値とを用いて５つの中間値を求める。そして、中間値計算部２０２は、求めた中間値を探索部２０４へ出力する。中間値は、一例として、（２０）式により求めることができる。
【０１０７】
【数２０】
2010016270.tif 000050
【０１０８】
符号帳２０３は、ＲＯＭ等の記憶手段に格納されている情報であり、Ｌ信号のバランス重み係数として選択される複数のスカラ値と、重み係数と、重み係数から求めた計算値とから成る。なお、符号帳２０３に格納されている情報の内容については後述する。
【０１０９】
探索部２０４は、符号帳２０３に格納されている複数のスカラ値の中から最適なものを探索し、探索により見つけた最適なスカラ値に対応する番号を選択することによりバランス重み係数を符号化する。具体的な例としては、探索部２０４は、（２１）式に示すコスト関数が最も小さくなる番号Ｎを探索する。そして、探索部２０４は、選択した番号Ｎを符号として多重化部１１７へ出力する。また、探索部２０４は、多重化部１１７へ出力した符号を復号部２０５へ出力する。なお、本実施の形態において、復号部２０５における処理は、上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。
【０１１０】
【数２１】
2010016270.tif 000051
【０１１１】
以上で、量子化装置１０９の構成の説明を終える。
【０１１２】
次に、本実施の形態の考え方、及び本実施の形態の符号帳２０３の設計方法について説明する。
【０１１３】
バランス調整の理論的裏づけについては実施の形態１で述べたものと同様であるが、本実施の形態では、コスト関数が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。実施の形態１及び実施の形態２では、（１１）式のコスト関数を用いるが、（１１）式のコスト関数を用いた場合、信号Ｌｆのパワと信号Ｒｆのパワとの間にあまり差がない場合には良好な音質を得られるが、信号Ｌｆのパワと信号Ｒｆのパワとの間に大きな差がある場合、すなわちバランス重み係数ｗｎＬが極端に小さい場合またはバランス重み係数ｗｎＬが極端に大きい場合には、Ｌ信号側とＲ信号側のうち、パワの大きい方が支配的になり、パワの小さい
方の誤差が評価に値しなくなる。したがって、そのような場合には、パワの小さい方の信号のパワがより小さくなるという現象が起こる。もちろん、実施の形態１及び実施の形態２において、パワの大きい方の信号の歪は小さくなることにより、支配的な信号の音質が向上するので、良好なステレオ音声が得られる。一方、大きい音と共に聞こえる小さい音の信号のパワを落とさないようにする方法もあり、その場合には工夫が必要になる。そこで、本実施の形態では、以下の（２２）式のコスト関数を用いる。
【０１１４】
【数２２】
2010016270.tif 000052
【０１１５】
すなわち、Ｌ信号の復号されたバランス重み係数の大きさにより、Ｌ信号のパワとＲ信号のパワとの差は分かるので、それに対応したコスト関数の重み付けを行うことにより上記課題を解決しようとするものである。本実施の形態では、図４に示す重み係数を用いる。図４は、本実施の形態における符号帳２０３に格納する情報の一部を示す図である。図４では、符号帳２０３のサイズを１６（４ビット）としている。
【０１１６】
図４から明らかなように、Ｌ信号側の重み係数ωＬの値が小さい場合にはＲ信号側の重み係数ωＲの値が大きく設定され、Ｒ信号側の重み係数ωＲの値が小さい場合にはＬ信号側の重み係数ωＬの値が大きく設定される。これにより、（２２）式のコスト関数の重みを調整することができる。
【０１１７】
ここで、（２２）式のコスト関数を展開して中間値を求める。展開式を以下の（２３）式に示す。
【０１１８】
【数２３】
2010016270.tif 000053
【０１１９】
また、（２１）式の計算に必要な計算値ｗｎ０、ｗｎ１、ｗｎ２は、予め以下の（２４）式により求めて符号帳２０３に格納する。
【０１２０】
【数２４】
2010016270.tif 000054
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、（２０）式により中間値を求めるとともに、上記の手順により設計された符号帳２０３及び（２１）式により効率よくスカラ値を求め、バランス重み係数の量子化ができる。この結果、コスト関数を構成するＬ信号側とＲ信号側の２つの項の値に大きな違いがある場合において、値の大きい方の項が主体的となるために生じる値の小さい方の信号の劣化を避けることができ、総合的により音質の良い合成音を得ることができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態において、符号帳のサイズを１６種類（４ビット）としたが、本実施の形態はこれに限らず、他のサイズを用いることができることは明らかである。本発明は符号帳のサイズに依存しないからである。
【０１２３】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、ステレオ信号の符号化の前にＭ信号をコア符号化器１０２で符号化するスケーラブル構成にて符号化する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、コア符号化器が無いステレオ信号の符号化にも適用できる。なぜなら本発明は、Ｍ信号がダウンミックスで得られることを利用してバランス重み係数を効率よく符号化するものであるため、コア符号化器の有無に拠らないからである。
【０１２４】
また、量子化装置１０９で扱うＭ信号として、ダウンミックスで得られたＭ信号とコア復号器１０３により得られる復号信号との差分をターゲットＭ信号として用いたが、本発明はこれに限らず、復号信号またはダウンミックスしたＭ信号を量子化装置１０９で扱うようにしても良い。なぜなら本発明は、Ｍ信号がダウンミックスで得られることを利用してバランス重み係数を効率よく符号化するものであるため、用いるＭ信号の質に拠らないからである。
【０１２５】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、Ｌ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和を２．０と固定した場合を開示したが、本発明はこれに限らず、Ｌ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和は、Ｍ信号の性質によって最適値が異なる場合もあるため、１．９、または１．８５等の２．０以外の値であっても良い。本実施の形態においては、コア符号化器１０２によって得られたターゲットＭ信号は、ダウンミックスしただけのＭ信号の特徴を多少失っているとも考えられるので、２．０よりも多少少ない値を設定した方が、良い符号化性能を得られる可能性がある。具体的方法としては、この和の数を少しずつ変えながら符号化性能を評価し、ピークとなる値をＬ信号とＲ信号とのバランス重み係数の和の値として固定して符号化に使用するという方法が挙げられる。
【０１２６】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、周波数領域へ変換した後にダウンミックスを行っているが、本発明はこれに限らず、時間領域でダウンミックスした信号を周波数領域へ変換しても本発明の有効性は明らかである。本発明は、ダウンミックスが行われる領域に依存しないからである。
【０１２７】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、周波数領域への変換方法としてＭＤＣＴを用いているが、本発明はこれに限らず、「ＤＣＴ」または「ＦＦＴ」等のＭＤＣＴに類したディジタル変換方式ならばどのような方式を用いても良い。本発明は、周波数変換方法に依存しないからである。
【０１２８】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、３つの信号は、時間領域の信号でも、周波数領域の信号でも、またそれらの部分区間でも良い。本発明は、ベクトルの性質に依存しないからである。
【０１２９】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において得られる符号は、通信に用いられる
場合は伝送され、蓄積に使われる場合は記録媒体（メモリ、ディスクまたは印刷コード等）に格納されるようにしても良い。本発明は、符号の利用方法には依存しないからである。
【０１３０】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、２チャンネルの場合について説明したが、本発明はこれに限らず、５．１ｃｈ等の多チャンネルの場合にも適用することができる。
【０１３１】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、Ｌ信号、Ｒ信号及びＭ信号を符号化したが、本発明はこれに限らず、Ｌ信号、Ｒ信号及びＭ信号から得られる周波数スペクトル、またはその部分区間を各々第１の信号、第２の信号及び第３の信号として符号化しても良い。
【０１３２】
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３において、ターゲットＭ信号は、符号化前にバランス調整を行っているが、本発明はこれに限らず、バランス調整前に符号化しても良い。即ち、符号化器１１５は、加算部１０８よりも入力に近い位置に存在していても良い。本発明では、ターゲットＭ信号のバランス調整は、符号化の前後には依存しないからである。
【０１３３】
なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明は、符号化装置を有するシステムであればどのような場合にも適用することができる。
【０１３４】
また、本発明に係る量子化装置および符号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。
【０１３５】
また、ここでは、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、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る符号化装置等と同様の機能を実現することができる。
【０１３６】
また、上記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チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
【０１３７】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【０１３８】
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良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは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良い。
【０１３９】
さらに、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良い。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１４０】
２００８年８月８日出願の特願２００８−２０５６４３の日本出願、２００９年３月１２日出願の特願２００９−５９５０２の日本出願、及び２００９年４月９日出願の特願２００９−９５２６０の日本出願に含まれる明細書、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】
【０１４１】
本発明にかかる量子化装置、符号化装置、量子化方法及び符号化方法は、例えばステレオ音響信号を低ビットレートで符号化するのに好適である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化装置であって、
前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて、第２中間値を算出する中間値計算手段と、
複数のスカラ値が格納された符号帳と、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、前記符号帳に格納されている前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索手段と、
を具備する量子化装置。
【請求項２】
前記中間値計算手段は、
前記第２中間値を、前記第１パワ、前記第１相関値、及び前記第２相関値を用いて算出する、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項３】
前記探索手段は、
前記第１中間値と前記第２中間値とを用いて設定される式に、前記複数のスカラ値を適用して得られる値が最小となるスカラ値に対応する前記符号を求める、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項４】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第１の信号の第２パワと前記第２の信号の第３パワとをそれぞれ算出し、前記第２パワと前記第３パワとを用いて第４の信号を算出するとともに、前記第４の信号と予め設定された第１パワ調整係数とを用いて前記第１パワを調整した第１調整パワを算出し、前記第２パワと予め設定された第２パワ調整係数とを用いて前記第１相関値を調整した第１調整相関値、及び、前記第３パワと予め設定された第３パワ調整係数とを用いて前記第２相関値を調整した第２調整相関値を算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第１パワの代わりに前記第１調整パワを用いて前記第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値の代わりに前記第１調整相関値及び前記第２調整相関値の少なくとも１つの調整相関値と、前記第１パワの代わりに前記第１調整パワと、を用いて前記第２中間値を算出する、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項５】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第１の信号の第２パワと前記第２の信号の第３パワとをそれぞれ算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第２相関値と前記第１パワとを用いて前記第２中間値を算出するとともに、更に、前記第１相関値を用いて第３中間値を算出し、前記第２パワを用いて第４中間値を算出し、前記第１パワと前記第２相関値と前記第３パワとを用いて第５中間値を算出し、
前記探索手段は、
前記第１中間値、前記第２中間値、前記第３中間値、前記第４中間値、及び前記第５中間値に基づいて、前記バランス重み係数を探索し、対応する前記符号を得る、
請求項１記載の量子化装置。
【請求項６】
前記符号帳は、
前記複数のスカラ値のそれぞれに対応付けられた、前記第１の信号に関する第１重み係数及び前記第２の信号に関する第２重み係数を更に格納し、
前記探索手段は、
前記第１中間値、前記第２中間値、前記第３中間値、前記第４中間値、及び前記第５中間値を用いて設定される式に、前記複数のスカラ値と、前記複数のスカラ値に対応する前記第１重み係数及び前記第２重み係数と、を適用して得られる値が最小となるスカラ値に対応する前記符号を得る、
請求項５記載の量子化装置。
【請求項７】
前記パワ・相関計算手段は、
更に、前記第２パワと前記第３パワとを用いて第４の信号を算出するとともに、前記第４の信号と予め設定された第１パワ調整係数とを用いて前記第１パワを調整した第１調整パワを算出し、前記第２パワと予め設定された第２パワ調整係数とを用いて前記第１相関値を調整した第１調整相関値、及び、前記第３パワと予め設定された第３パワ調整係数とを用いて前記第２相関値を調整した第２調整相関値を算出し、
前記中間値計算手段は、
前記第１パワの代わりに前記第１調整パワを用いて前記第１中間値を算出するとともに、前記第２相関値及び前記第１パワの代わりに前記第２調整相関値及び前記第１調整パワを用いて前記第２中間値を算出し、前記第１相関値の代わりに前記第１調整相関値を用いて前記第３中間値を算出し、前記第１パワ及び前記第２相関値の代わりに前記第１調整パワと前記第２調整相関値とを用いて前記第５中間値を算出する、
請求項５記載の量子化装置。
【請求項８】
第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックス手段と、
前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化手段と、
前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定手段と、
前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化手段と、を具備し、
前記量子化手段は、
前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算手段と、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算手段と、
複数のスカラ値が格納された符号帳と、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、前記複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索手段と、
を具備する符号化装置。
【請求項９】
第１の信号と第２の信号とをダウンミックスした結果を利用して得られた第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数を量子化する量子化方法であって、
前記第１の信号、前記第２の信号、及び前記第３の信号の３つの信号を入力し、前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整するバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する符号を得る探索ステップと、
を有する量子化方法。
【請求項１０】
第１の信号と第２の信号とを入力してダウンミックスした結果を用いて第３の信号を生成するダウンミックスステップと、
前記第１の信号と前記第２の信号と前記第３の信号とを入力し、前記第３の信号の振幅のバランスを調整する２つの係数に関する量子化を行って得られた符号を出力する量子化ステップと、
前記第１の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第１のバランス重み係数を、前記符号を用いて決定し、前記第２の信号に対して前記第３の信号の振幅のバランスを調整する第２のバランス重み係数を、前記第１のバランス重み係数を用いて算出する係数決定ステップと、
前記第１の信号と前記第３の信号と前記第１のバランス重み係数とを用いて第１ターゲット信号を生成し、前記第１ターゲット信号を符号化するとともに、前記第２の信号と前記第３の信号と前記第２のバランス重み係数とを用いて第２ターゲット信号を生成し、前記第２ターゲット信号を符号化する符号化ステップと、を有し、
前記量子化ステップは、
前記第１の信号と前記第３の信号との第１相関値及び前記第２の信号と前記第３の信号との第２相関値を算出するとともに、前記第３の信号の第１パワを算出するパワ・相関計算ステップと、
前記第１パワを用いて第１中間値を算出するとともに、前記第１相関値及び前記第２相関値の少なくとも１つの相関値と前記第１パワとを用いて第２中間値を算出する中間値計算ステップと、
前記第１中間値及び前記第２中間値に基づいて、前記第１のバランス重み係数を、符号帳に格納されている複数のスカラ値の中から探索して、求められたスカラ値に対応する前記符号を得る探索ステップと、
を有する符号化方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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