(57)【要約】  損失ベースの無損失エンコードにおいて、ＰＣＭオーディオ信号は、損失デコーダ（１０２）を経て損失エンコーダ（１０１）を通過する。損失エンコ−ダは、損失ビット列（１１１）を出力する。損失デコーダは、同様にＰＣＭ信号と損失デコーダ出力間の差分信号（１０４）を無相関化する予測フィルタ（１０６）の係数（１１８）を制御（１０５）するために使われる副次的情報（１１５）を出力する。無相関化された差分信号は無損失エンコードされる（１０８）。そして、拡張ビット列（１２１）を出力する。時間領域での無相関化に代えて、またはこれに加えて、スペクトル上の白色化を用いて周波数領域での無相関化がなされる。損失エンコ−ドされたビットは、無損失エンコードされた拡張ビット列と共に、無損失エンコードされたビット列を形成する。本発明の拡張は、損失のあるオーディオエンコード／デコードを強化するのを容易にする。この拡張は、数学的に正確に元の波形を再生することを可能とする。また、追加データを提供し、デコーダ側で中間的な品質のオーディオ信号を再生することも可能とする。無損失な拡張は、広く普及しているＭＰ３のエンコード／デコードを無損失エンコード／デコードおよび優れたＭＰ３のエンコード／デコードに用いることができる。
2009536364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための方法であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの方法であって：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築して、副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところのステップ；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
前記差分信号の連続的な値を時間領域において無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記差分信号を予測フィルタリングするステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列とを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項２】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための方法であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの方法であって：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出するステップであって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところのステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築するところのステップ；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項３】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための方法であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの方法であって：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出するステップであって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところのステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築し、および時間領域予測フィルタの制御のために副次的情報を提供するところのステップ；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号に予測フィルタをかけるステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項４】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための装置であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの装置であって：
前記原信号を損失エンコードする手段であって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところの手段、
前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードする手段であって、デコードされた信号を再構築して、副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところの手段；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成する手段；
前記差分信号の連続的な値を時間領域において無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記差分信号を予測フィルタリングする手段；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードする手段；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列とを結合する手段；
を有する装置。
【請求項５】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための装置であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの装置であって：
前記原信号を損失エンコードする手段であって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところの手段、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出する手段であって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところの手段；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードする手段であって、デコードされた信号を再構築するところの手段；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成する手段；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号を無損失エンコードする手段；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合する手段；
を有する装置。
【請求項６】
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための装置であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの装置であって：
前記原信号を損失エンコードする手段であって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところの手段、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出する手段であって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところの手段；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードする手段であって、デコードされた信号を再構築し、および時間領域予測フィルタの制御のために副次的情報を提供するところの手段；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成する手段；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号に予測フィルタをかける手段；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードする手段；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合する手段；
を有する装置。
【請求項７】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための方法であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
前記損失エンコ−ドされたデータは、対応して損失デコードされており、時間領域予測フィルタ制御のために、再構築し標準デコードされた信号（ＳＤｅｃ）および副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において、前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記差分信号は、前記副次的情報から得られたフィルタ係数を使用して、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号は、無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列は、前記損失エンコ−ドされたデータ列と結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築して、前記副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところのステップ；
前記無相関化された差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項８】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための方法であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号が再構築されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築するところのステップ；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項９】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための方法であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号を再構築し、時間領域予測フィルタ制御のための副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号は、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築し時間領域予測フィルタ制御のために前記副次的情報を提供するところのステップ；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号
と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法。
【請求項１０】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための装置であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
前記損失エンコ−ドされたデータは、対応して損失デコードされており、時間領域予測フィルタ制御のために、再構築し標準デコードされた信号（ＳＤｅｃ）および副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において、前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記差分信号は、前記副次的情報から得られたフィルタ係数を使用して、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号は、無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列は、前記損失エンコ−ドされたデータ列と結合されているところの装置であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスする手段；
前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードする手段であって、損失デコードされた信号を再構築して、前記副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところの手段；
前記無相関化された差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードする手段；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングする手段；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合する手段；
を有する装置。
【請求項１１】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための装置であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号が再構築されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの装置であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスする手段；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードする手段であって、損失デコードされた信号を再構築するところの手段；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードする手段；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合する手段；
を有する装置。
【請求項１２】
無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための装置であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号を再構築し、時間領域予測フィルタ制御のための副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号は、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの装置であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスする手段；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードする手段であって、損失デコードされた信号を再構築し時間領域予測フィルタ制御のために前記副次的情報を提供するところの手段；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードする手段；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングする手段；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号
と前記損失デコードされた信号とを結合する手段；
を有する装置。
【請求項１３】
請求項１、３、７および９のいずれか１項に記載の方法、または請求項４、６、１０および１２のいずれか１項に記載の装置であって、
前記副次的情報から予測フィルタ設定データが導き出されかつ前記無損失エンコードされたデータ列に含まれるか、または、前記副次的情報予測フィルタ設定データが前記無損失エンコードされたデータ列から引き出され前記予測フィルタ係数を生成するために使用される方法または装置。
【請求項１４】
請求項１、３、７、９および１３のいずれか１項に記載の方法、または請求項４、６、１０、１２および１３のいずれか１項に記載の装置であって、予測の残余の標準偏差が、それぞれ、無損失エンコードをパラメタライズするために、または、前記無損失デコードを制御するために、使用される方法または装置。
【請求項１５】
請求項２または８に記載の方法、または請求項５または１１に記載の装置であって、前記損失デコーダからの副次的情報が、それぞれ、前記無損失エンコード、または前記無損失デコード、の制御に使用される方法または装置。
【請求項１６】
請求項８または９に記載の方法、または請求項１１または１２に記載の装置であって、
前記無損失拡張データ列は評価されず、中間の品質を有し前記原信号の品質より低い出力信号をデコードするために、前記スペクトル白色化データが前記損失エンコ−ドされたデータ列と共に使用される方法または装置。
【請求項１７】
請求項１ないし３および請求項１３ないし１５のうちいずれか１項に記載の方法に従ってエンコードされたデジタル信号を含むかまたは記憶するかまたは記録する記憶媒体、例えば光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、損失（ｌｏｓｓｙ）エンコードされたデータ列および無損失拡張データ列を用いた原信号の無損失（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）エンコードのための方法および装置に関する。これら二つのデータ列により原信号に対して無損失エンコードされたデータ列を形成する。
【背景技術】
【０００２】
無損失（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）圧縮アルゴリズムは、損失（ｌｏｓｓｙ）オーディオコーディング技法（ＭＰ３、ＡＡＣその他）とは対照的に、データレートを減らすために、オリジナルオーディオ信号の冗長性のみを利用する。従来技術の損失のあるオーディオコーデックの音響心理学的なモデルによって特定されるような不適合（ｉｒｒｅｌｅｖａｎｃｅｓ）に依存することは可能でない。したがって、全ての無損失オーディオのコード化の共通技術原理は、無相関化のためのフィルタまたは変換を適用することである（例えば予測フィルタまたは周波数変換）。このようにして、無損失方式で信号をコード化する。エンコードされたビット列は、変換またはフィルタのパラメータを有し、無損失信号に変換されたものとなる。
【０００３】
下記、非特許文献１ないし３を参照いただきたい。
【非特許文献１】Ｊ．  Ｍａｋｈｏｕｌ，  ”Ｌｉｎｅａｒ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：  Ａ  ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｒｅｖｉｅｗ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，  Ｖｏｌ．６３，  ｐｐ．５６１−５８０，  １９７５
【非特許文献２】Ｔ．  Ｐａｉｎｔｅｒ，  Ａ．  Ｓｐａｎｉａｓ，  ”Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｕｄｉｏ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，  Ｖｏｌ．８８，  Ｎｏ．４，  ｐｐ．４５１−５１３，  ２０００
【非特許文献３】Ｍ．  Ｈａｎｓ，  Ｒ．  Ｗ．  Ｓｃｈａｆｅｒ，  ”Ｌｏｓｓｌｅｓｓ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｕｄｉｏ”，  ＩＥＥＥ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，  Ｊｕｌｙ  ２００１，  ｐｐ．２１−３２
【０００４】
図８および図９に、損失ベースの無損失エンコードの基本原理を示す。ＰＣＭオーディオ入力信号ＳＰＣＭは、図８の左側上のエンコードしている要素すなわち損失エンコ−ダ８１において、損失ビット列として通過し、損失デコーダ８２に、加えて、デコード要素（右側）の損失デコーダ８５に入力される。損失エンコードおよびデコードは、信号を無相関化するために用いる。デコーダ８２の出力信号は減算器８３によって入力信号ＳＰＣＭから差し引かれる。そして、結果として生じる差分信号が無損失エンコーダ８４を通過し、これを拡張ビット列と呼び、これが無損失デコーダ８７に入力される。デコーダ８５および８７の出力信号は、原信号ＳＰＣＭを再現するために、８６で結合される。このような、基本的な技術は、オーディオコーディングに関する下記特許文献１、特許文献２、非特許文献４および非特許文献５に開示されている。
【特許文献１】欧州特許第０７５６３８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６４９８８１１号明細書
【非特許文献４】Ｐ．  Ｃｒａｖｅｎ，  Ｍ．  Ｇｅｒｚｏｎ，  ”Ｌｏｓｓｌｅｓｓ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ａｕｄｉｏ  Ｄｉｓｃｓ”，  Ｊ．  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇ．  Ｓｏｃ，  Ｖｏｌ．４４，  Ｎｏ．９，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９９
【非特許文献５】Ｊ．  Ｒｏｌｌｅｒ，  Ｔｈ．  Ｓｐｏｒｅｒ，  Ｋ．  Ｈ．  Ｂｒａｎｄｅｎｂｕｒｇ，  ”Ｒｏｂｕｓｔ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｕｄｉｏ  Ｓｉｇｎａｌｓ”，  ＡＥＳ  １０３ｒｄ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，  Ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ４６２１，  Ａｕｇｕｓｔ  １９９７
【０００５】
図９の損失エンコ−ダにおいて、ＰＣＭオーディオ入力信号ＳＰＣＭは分析フィルタバンク９１を通過する、そして、サブバンド・サンプルの量子化９２を通り、エンコードおよびビット列に対するパッキング９３に入力される。量子化は、ＳＰＣＭからの信号を受け取る知覚モデル計算機９４および分析フィルタバンク９１からの対応する情報によって制御される。デコーダ側では、エンコードされた損失のあるビット列が、ビット列のパッキングのために手段９５に入力され、サブバンド・サンプルのデコードのための手段９６に入力され、そして、デコード損失のあるＰＣＭ信号ＳＤｅｃを出力する合成フィルタバンク９７に入力される。損失エンコードおよびデコードのための実例は、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−３（ＭＰＥＧ−Ｉ  Ａｕｄｉｏ）標準に詳述されている。
【０００６】
従来の技術において、無損失オーディオエンコードは、以下の３つの基本的な信号処理概念のうちの１つに基づいてなされる：
ａ）  時間領域での線形予測技術を使用した無相関化；
ｂ）  可逆的整数分析合成フィルタバンクを使用した周波数領域での無損失エンコード；
ｃ）  損失ベースのコーデックで残余（エラー信号）に無損失エンコードを施すもの。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、階層的な無損失オーディオエンコードおよびデコードを提供することである。本発明は、組込形の損失オーディオコーデックの上に構築される。そして、従来技術の損失ベースの無損失オーディオコーディング体系と比較して、より良好な効率（すなわち圧縮比）を提供する。この課題は、請求項１ないし３および７ないし９において開示される方法によって解決される。これらの方法を利用する装置は、それぞれ、請求項４〜６および１０〜１２において開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、損失エンコードに加えて、数学的に無損失エンコードおよびデコードを使用する。数学的に無損失オーディオ圧縮は、デコーダ出力でオリジナルＰＣＭサンプルのビット毎の正確な再生を可能とするオーディオエンコードを意味する。一部の実施例のために、損失エンコードが変換領域において作動すると仮定される。そして、例えばＭＤＣＴ（修正離散コサイン変換）または類似したフィルタバンクのような周波数変換を使用する。例えば、本明細書の全体にわたって、ＭＰ３標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−３  第３レイヤー）が、損失エンコ−ドをベースとしたレイヤーに対して利用される。しかし、本発明は、同様の方法で他の損失のあるコード体系（例えばＡＡＣ、ＭＰＥＧ−４  Ａｕｄｉｏ）と共に適用することができる。
【０００９】
エンコードされたビット列は、以下の２つの要素を備えている。すなわち、損失のあるオーディオコーデックに基づく埋め込みビット列、および無損失（すなわちビット正確な）オリジナルＰＣＭサンプルか中間の特性を得る１またはいくつかの付加的なレイヤーのための拡張データである。
【００１０】
本発明は、コンセプトとして上記に列挙した概念のバージョンｃ）に基づく。しかしながら、発明の実施例は、ａ）およびｂ）の概念における特徴をも利用する。すなわち従来技術の無損失・オーディオコーディングの幾つかの技術の相乗的組み合わせも利用する。
【００１１】
本発明は、周波数領域での無相関化、時間領域での無相関化またはこれらの組合せを使用する。これによって、差分信号（エラー信号）に対して、ベース−レイヤーで損失のあるオーディオコーデックの効率的な無損失エンコードを達成することができる。本発明で提案されている無相関化技術は、損失デコーダから得られる副次的情報を利用する。このことにより、ビット列の冗長的な情報の伝送は抑止され、全体の圧縮比は改善される。
【００１２】
改良された圧縮比の他に、本発明の一部の実施例は、１またはいくつかの中間の特性のオーディオ信号を提供する（損失のあるコーデックおよび数学的に無損失品質によって得られる中間的品質）。さらにまた、本発明は、単純なビット・ドロッピング技術を使用して埋め込まれている損失ビット列のストリッピングを許容する。
【００１３】
本発明の３つの基本的な実施例は、すなわち、損失のあるベースレイヤーコーデックの差分信号の無相関化において、それぞれ領域を異にしている：すなわち、時間領域におけるもの、周波数領域におけるもの、そして調整された方式による両方の領域におけるものである。先行技術とは対照的に、全ての実施例は、損失のあるベース−レイヤー・コーデックのデコーダからの情報を、無相関化および無損失エンコードの制御に利用する。いくつかの実施例は、加えて、損失ベース−レイヤー・コーデックのエンコーダから、情報を使用する。損失ベース−レイヤー・コーデックからの副次的情報の利用は、総ビット列の重複を排除する。したがって、損失ベースの無損失・コーデックのコード化の効率を改善する。
【００１４】
全ての実施例において、異なる品質水準を有するオーディオ信号の少なくとも２つの異なる形態は、ビット列から抽出される。これらの異型は、損失のある・コーディング体系によって表される埋め込み信号と、オリジナルＰＣＭサンプルの無損失デコードとを含む。一部の実施例においては（周波数領域の無相関化並びに周波数および時間領域の無相関化を参照）、一つまたはいくつかの形態として、中間の特性を有するオーディオ信号をデコードすることが可能である。
（１）原則として、本願発明のエンコード方法は、
原信号（ＳＰＣＭ）の無損失エンコードのための方法であって、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列を使用し、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成するところの方法であって：
・以下のステップを含む：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築して、副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところのステップ；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
前記差分信号の連続的な値を時間領域において無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記差分信号を予測フィルタリングするステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列とを結合するステップ；
・または、以下のステップを含む：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出するステップであって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところのステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築するところのステップ；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合するステップ；
・または、以下のステップを含む：
前記原信号を損失エンコードするステップであって、前記損失エンコードは、前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するところのステップ、
前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコードから受け取られる係数とから、スペクトル白色化データを算出するステップであって、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されるところのステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータを損失デコードするステップであって、デコードされた信号を再構築し、および時間領域予測フィルタの制御のために副次的情報を提供するところのステップ；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号を形成するステップ；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号に予測フィルタをかけるステップ；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号を無損失エンコードするステップ；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列と前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データとを結合するステップ；
（２）原則として、本願発明のデコード方法は、
・無損失エンコードされた原信号（ＳＰＣＭ）データ列をデコードするための方法であって、該データ列は、損失エンコ−ドされたデータ列および無損失拡張データ列から得られ、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記無損失拡張データ列の両者が、前記原信号のための無損失エンコードされたデータ列を形成しており、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
前記損失エンコ−ドされたデータは、対応して損失デコードされており、時間領域予測フィルタ制御のために、再構築し標準デコードされた信号（ＳＤｅｃ）および副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において、前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記差分信号は、前記副次的情報から得られたフィルタ係数を使用して、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号は、無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列は、前記損失エンコ−ドされたデータ列と結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築して、前記副次的情報を時間領域予測フィルタ制御のために提供するところのステップ；
前記無相関化された差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法、
・または、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号が再構築されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、前記差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築するところのステップ；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記差分信号と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法、
・または、
前記原信号は損失エンコードされており、前記損失エンコ−ドは前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供しており；
スペクトル白色化データは、前記損失エンコ−ドされたデータ列の量子化された係数と、対応する未だ量子化されていない前記損失エンコ−ドから受け取られる係数とから、算出され、前記スペクトル白色化データは、オリジナル係数のより正確な量子化を表しており、量子化されたエラーのパワーが全ての周波数で略一定であるように、前記算出することが制御されており；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータは、損失デコードされ、デコードされた信号を再構築し、時間領域予測フィルタ制御のための副次的情報が提供されており；
対応づけのために前記原信号（ＳＰＣＭ）を遅延させたバージョンと、前記デコードされた信号との差分信号が形成されており；
時間領域において前記差分信号の連続的な値を無相関化するように、前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して前記差分信号は、予測フィルタをかけられており；
前記無損失拡張データ列を提供するために、無相関化された差分信号が無損失エンコードされており；
前記無損失エンコードされたデータ列を形成するために、前記無損失拡張データ列が、前記損失エンコ−ドされたデータ列および前記スペクトル白色化データと結合されているところの方法であって：
前記無損失拡張データ列および前記損失エンコ−ドされたデータ列を提供するために、前記無損失エンコードされた原信号データ列をデマルチプレクスするステップ；
前記スペクトル白色化データを使用して、前記損失エンコ−ドされたデータ列を損失デコードするステップであって、損失デコードされた信号を再構築し時間領域予測フィルタ制御のために前記副次的情報を提供するところのステップ；
前記差分信号を提供するために、前記無損失拡張データ列をデコードするステップ；
前記副次的情報から得られるフィルタ係数を使用して、前記無相関化された差分信号の連続的な値を、逆無相関化フィルタリングするステップ；
前記原信号（ＳＰＣＭ）を再構築するために、前記逆無相関化フィルタ処理された差分信号
と前記損失デコードされた信号とを結合するステップ；
を有する方法、
である。
【００１５】
本発明の装置は、対応する方法の発明の機能を実行する。
【００１６】
本発明の有利な付加的な実施例は、それぞれの従属クレームにおいて開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［例示的実施形態］
［時間領域無相関化］
この実施例は、周知の残余信号のエンコード原理を利用する。
【００１８】
図１に示すエンコードにおいて、エンコードは、損失エンコ−ダ・ステップすなわちステージ１０１によって開始される。損失ビット列１１１が出力され、ブロックＭＵＸ１０９に至る。対応する損失デコーダ１０２は、デコードオーディオ信号１１２および時間領域線形予測フィルタの制御に使われるための副次的情報１１５を出力する。この副次的情報１１５は、例えば、損失のあるコーデック１０１／１０２の誤差（すなわち差分信号１１４）のスペクトル包絡線を描く一組のパラメータを含んでいる。すなわち、この誤差は、（損失）デコードオーディオ信号１１２および適切に遅延されたオリジナルＰＣＭサンプル１１３間の減算器１０４において形成される差分信号である。遅延１０３は、損失エンコ−ダ１０１および損失デコーダ１０２によって生じるいかなるアルゴリズム的遅延をも補償する。副次的情報は、同様に以下の一つ以上を含むことができる：すなわち、ブロックサイズ、窓関数、カットオフ周波数、ビット割当て、である。
【００１９】
損失デコーダ１０２から得られる副次的情報１１５は、線形予測フィルタ１０６において適用される最適フィルタ係数の集合１１８を決定するために、フィルタ適合ブロック１０５において使われる。（加えて、１１４の信号も次の場合には使われる場合がある。すなわち、特に損失エンコ−ダ１０１が部分的なオーディオ信号周波数範囲だけをエンコードするという場合、あるいは、１０５のステップにおいてフィルタ係数のより正確な決定を容易にする場合である。）予測フィルタリングおよび減算１０７の目的は、平坦な（すなわち白色）スペクトルを有する無相関化された出力信号１２０を得るためである。白色信号は完全に無相関化されている。そして、対応する連続的な時間領域でのサンプル値は可能なかぎり最も低いパワーおよびエントロピーを呈する。このように、より良好な信号の無相関化は、結果として低い平均データレートでもって無損失エンコードに導かれる。周知の損失ベースの無損失手法と比較して、本発明は、非常に良好な無相関化を可能とし、しかも予測フィルタの設定に関する大量の情報転送を必要としない。対応する情報ストリーム１１６は、損失デコーダからの副次的情報１１５を用いないシステムと比較して、データレートは常に低い。究極的には、デコード側に予測フィルタ係数の適合のために送信される付加情報量１１６はゼロであってもよい。すなわち、ここで提案している手法のコード化効率は、類似した損失ベースの無損失オーディオエンコード方法のそれより常に良好である。一般に、損失デコーダからのいかなる有益な情報（パラメータ、信号その他）も、予測フィルタおよび無損失エンコーダの適合性を改善するために利用することができる。
【００２０】
動作する上で、損失デコーダ１０２、時間領域線形予測フィルタ１０６、遅延補償１０３、減算器１０４および１０７およびいかなる補間機能（損失デコーダブロック１０２内で任意に実装される）も、プラットフォームに依存しない方式で実装できる。すなわち、ビット単位で正確に再現性のある結果を提供することを目標とされた全てのプラットフォームにおいて、整数精度を有する固定小数点での実装が必要である。予測誤差信号１２０は、無損失エンコードブロック１０８に供給され、エンコードされたビット列１２１を出力する。有利な点として、予測誤差信号１２０が無相関化されている（白色）と考えられるため、単純なメモリのないエントロピーコーディング（例えばライスエンコード）が、無損失エンコーダ１０８として使われてもよい。無損失エンコードは、フィルタ適合ブロック１０５のフィルタ適合の間に得られる付加的な副次的情報１１７を、必要に応じて利用してもよい。例えば、差分信号の予測されたパワーが副次的情報１１７として提供されてもよい。この情報は、従来技術における予測フィルタ適合方法を用いて副次的に取得される。マルチプレクサ１０９は、部分的なビット列１１１、１１６および１２１を結合し、出力ビット列信号１２２を形成する。そして、マルチプレクサ１０９は、出力ビット列１２２とは別のファイルフォーマットまたはビット列・フォーマットを出力してもよい。「損失デコーダ」という語は、損失エンコ−ドされたビット列の正確なデコード（すなわち損失エンコ−ダの逆演算）を意味する。
【００２１】
図２におけるデコードにおいて、入って来る全てのビット列１２２は、デマルチプレクサ２０１によってサブビット列に分割される。プラットフォームに依存せずに実装され、デコーダ１０２と正確に同じ出力を提供する損失デコーダ２０２は、損失デコード信号２１８および副次的情報２１２を生成する。この副次的情報および付加ビット列構成要素２１０（図１の信号１１６に対応する）から、対応するエンコードブロック１０５と全く同様に、フィルタ適がフィルタ適合ブロック２０３において実行される。デマルチプレクサ２０１は、同様に無損失デコーダ２０４に損失のある拡張ビット列２１１を提供する。この出力は、逆無相関化フィルタに入力される。この逆無相関化フィルタは、加算器２０５と予測フィルタ２０６を有する。予測フィルタ２０６は、ブロック２１２から提供されるフィルタ係数２１４によって制御される。このようにして、損失のあるコーデックエラー信号１１４の正確な複製２１７が生成される。このエラー信号と、損失デコーダ２０２からのデコード信号２１８との加算２０７は、オリジナルＰＣＭのサンプルＳＰＣＭを生成する。フィルタ係数２１４は、フィルタ係数１１８と同一である。要素２０２、２０４、２０５、２０６および２０７の動作は、それぞれの対応する要素１０２、１０８、１０７、１０６および１０４のそれと同一である。
［追加の実施例］
この基本的処理は、別の方式によっても適用することが可能である。
【００２２】
図１のブロック１０６および１０７を有しているフィードフォワード線形予測フィルタ構造の代わりに、時間領域での他の線形予測フィルタの方式が使われてもよい。例えば、後方予測、または後方予測および上記の前方予測の組合せである。他のオプションとしては、これらの短期予測技術のいずれかに加えて長期の予測フィルタを使用することである。
【００２３】
フィルタ適合ブロック１０５／２０３から引き出される付加的な副次的情報１１７／２１３は、無損失エンコード／デコード・ブロック１０８／２０４を制御するために用いることができる。例えば、予測の残余の標準偏差は、通常の適合フィルタ技術によって推定され、無損失コーディングのパラメータとして用いることができる（例えばハフマン・テーブルを選ぶために）。このオプションは、図１および２の破線で例示される信号１１７／２１３である。
【００２４】
ここで提示された実施例は、デコーダで利用できるパラメータの集合からエラー信号のパワースペクトルを決定するかまたは推定することが可能である各種のコーデックに適用することができる。このように、この階層的なコーデック処理は、広範囲にわたるオーディオおよび音声コーデックに適用できる。
［実施例］
損失のあるベース−レイヤー・コーデックがＭＰ３標準に準拠すると仮定すると、スケールファクタの集合から時間領域での線形予測フィルタのための最適な係数を決定することが可能である。ＭＰ３コーデックにおいて、スケールファクタは、ＭＤＣＴ係数をエンコードするために適用される量子化ステップサイズを表す。すなわち、各々の信号フレーム（グラニュール：ｇｒａｎｕｌｅ）のためのスケールファクタの集合からエラー信号のパワースペクトルのエンベロープを導くことが可能である。
【００２５】
ここで、Ｓｅｅ（ｉ）は、パワースペクトルの領域において、ｉ番目のＭＤＣＴ係数のスケールファクタを意味するとする。
【００２６】
【数１】
2009536364.tif 000003
数１は自己相関係数を表す。ここで、ＩＤＦＴは、逆フーリエ変換を表す。レヴィンソン−ダービンの算法（Ｍａｋｈｏｕｌ、非特許文献１参照）のアプリケーションは、最適化されたフィルタ係数１１８／２１４の望ましい集合ａｉ，ｉ＝１．．．ｐを導き、これは、ｐ次の線形予測フィルタ１０６／２０６に適用できる。この手順は、オーディオ信号でフレーム（グラニュール）毎に繰り返される。フィルタ係数の集合ａｉ，ｉ＝１．．．ｐに加えて、レヴィンソン−ダービンの算法は、予測誤差信号１２０／２１５の期待される差異を提供する。この差異は、次段の予測誤差に対する無損失エンコード１０８を制御するための重要な情報となる。ＭＰ３エンコーダが特定の周波数範囲をビット割当てから除外する場合（例えば低データ転送速度における高周波）、または高度なコーディングツールを使用する場合には、より高度な方式が適用される。更に、特定の周波数範囲では、エラー信号のパワースペクトルの推定Ｓｅｅ（ｉ）は、フィルタ適合のために使用される望ましい精度を有しないことがある。そこで、エラー信号１１４の分析によって得られる追加的情報を得てもよい。これは、時間領域においても、周波数領域においても実行できる。
［周波数領域無相関化］
本実施例において、差分信号の無相関化は、損失コーデックの変換領域において実行される。しかしながら、実際の無損失エンコードは、依然として時間領域において実行される。それゆえに、この方法は周知の損失ベースの無損失方式およびトランスフォームベースの無損失コーディング手法とは別のものである。ここで提案する実施例は変換領域の無相関化と、時間領域ベースの無損失コーディング手法の効果を統合したものである。
【００２７】
図３に示されるエンコードにおいて、損失エンコ−ダ３０１は、適応的または固定ビット割当てを使用している変換係数を量子化する前に、原信号ＳＰＣＭ（またはそれのサブバンド信号）の一部の変換を使用する。通例、以下においては、損失エンコ−ダは周波数変換に基づいたものと仮定する。損失エンコ−ダ３０１が、混合されたビット列３１７に組み込まれる逆変換可能な損失信号第３０９部を生成した後、スペクトル白色化ブロック３０２が適用される。このスペクトル白色化ブロック３０２の目的は、変換領域において、損失エンコーダ３０１のエラー信号を特定し、エンコードされる拡張データ信号の連続的な値の大きさのスペクトルが平坦な（すなわち白色の）エラー信号を生成するべく誤差係数の付加的な量子化を実行するためである。一般の損失オーディオコーデックは、白色でないマスキング閾値を有する人間の耳に忠実な誤差スペクトル整形を得るために、高度なノイズシェーピング技術を適用する。スペクトル白色化ブロックは、その入力信号として、少なくとも、オリジナル変換係数３１０およびビット列に含まれる量子化された変換係数３０９を必要とする。この種の白色化は、周波数領域でエラーを量子化することによって達成される。オリジナル変換係数３１０および周波数領域の量子化された変換係数３０９間の差分信号は、時間領域の差分信号３１４の鏡またはイメージである。
【００２８】
損失エンコ−ダの出力ビット列３０９およびスペクトル白色化ブロック３０２からの付加的な情報３１１は、拡張された損失＆白色化デコーダブロック３０３およびマルチプレクサ３０７に供給される。得られた時間領域の信号３１２は、原信号ＳＰＣＭを適切に遅延させた（損失コーデックの遅延を補償する）信号３１３から減算３０５され、差分信号３１４が生成される。スペクトル白色化のプロセスによって、この差分信号は平坦スペクトルを有する。すなわち、連続したサンプル間で、ごくわずかな相互相関しかない。差分信号は、無損失エンコーダ３０６に、直接入力される。無損失エンコーダ３０６は、無損失拡張ストリーム３１６を出力するオプションとして、損失＆白色化デコーダ３０３からの副次的情報３１５は（上記実施例を参照；特に有利な点は、エラー信号の平均パワーである）、無損失エンコーダ３０６の制御に利用される。
【００２９】
動作においては、損失＆白色化デコーダ３０３、減算器３０５および損失デコーダブロック内で任意に実装されるいかなる補間的機能も、プラットフォームに依存しない形式で実装され得る。すなわち、ビット単位で正確に再現性のある結果を提供することを目標とされた全てのプラットフォームにおいて、整数精度を有する固定小数点での実装が必要である。マルチプレクサ３０７は、部分的なビット列３０９、３１１および３１６を結合し、出力ビット列信号３１７を形成する。そして、マルチプレクサ１０９は、出力ビット列１２２とは別のファイルフォーマットまたはビット列フォーマットを出力してもよい。
【００３０】
図４に示されるデコードにおいて、受信されたビット列３１７は、デマルチプレクスされ４０１、個々の信号レイヤー４０６、４０７および４０８に分離される。埋め込まれた損失ビット列４０６およびスペクトル白色化ビット列４０７は、損失＆白色化デコーダ４０２に入力される。得られた時間領域の信号４０９は、エンコードにおける中間の品質信号３１２の正確なレプリカである。ビット列４０８および、オプションとして、損失＆白色化デコーダからの信号（副次的情報４１０）は、無損失デコーダ４０３に入力され、差分信号４１１が生成される。最終的な出力信号ＳＰＣＭは、中間の品質信号４０９を無損失デコード差分信号４１１に加算することによって得られる。要素４０２、４０３および４０４の動作は、それぞれの要素３０３、３０６および３０５のそれと同一である。
［追加的実施例］
差分信号のパワー制御に対するいくつかの可能性として、スペクトル白色化に対して、大きい値のビットと小さい値のビットを操作することである。そのオプションとしては、差分信号出力を一定にすることを目標とすることである。そのためには、スペクトル白色化ブロック３０２の量子化の大きさを変化させ、時間領域での無損失エンコード３０６のセットアップを固定するのを可能にすることである。他のオプションとしては、時間領域での差分信号の可変パワーレベルを可能にすることである。
【００３１】
損失エンコ−ダ３０１およびスペクトル白色化ブロック３０２からのビット列要素を利用する特別のデコーダによって、埋め込まれた損失コーデックの品質とオリジナルＰＣＭサンプルの数学的に無損失デコードの中間の品質を有する出力信号を得ることができる。この中間の品質は差分信号のパワーに依存する。そして、前の段落に記載されている方式のうちの１つよって制御される。この種のデコーダは無損失デコーダ４０３および加算器４０４を含まない、そして、ビット列３１６／４０８を処理しない。
【００３２】
複数の中間の品質信号をサポートするために、スペクトル白色化情報３１１をレイヤー構成とすることが可能である。このことによって、コーデックは、損失コーデック（最も低い品質）およびオリジナルＰＣＭサンプル（最高品質の）によって定義される範囲の任意の数の中間品質水準を指定できる。異なる品質水準にすることは、ビット列の量の調整を可能とする。
［実施例］
本発明についてのこの実施例は、ＭＰ３標準に基づく。図５に、ＭＰ３に対応するエンコーダのブロック図を示す。図３と比較すると、図５のＭＰ３エンコーダ（ビット列またはファイルフォーマットに依存するが、マルチプレクサ５０７は原則として除く）は、損失エンコ−ダ・ブロック３０１の要素である。
【００３３】
オリジナル入力信号ＳＰＣＭがポリフェイズフィルタバンク＆デシメータ５０３を通過し、セグメンテーション＆ＭＤＣＴ５０４、そして、ビット割当て量子化５０５を経てマルチプレクサ５０７に至る。入力信号ＳＰＣＭは、同様に、ＦＦＴ段階すなわちステップ５０１、音響心理学的な分析５０２を通過する。音響心理学的な分析５０２は、セグメンテーション（すなわちウィンドーイング）５０４および量子化ステップ／段階５０５を制御する。ビット割当ておよび量子化器５０５は、同様に、サイド情報（副次的情報）エンコーダ５０６副次的情報５１５を提供する。副次的情報５１５は、マルチプレクサ５０７を通過し、信号５１７を出力する。ここで、ｘをブロック５０４の出力ベクトル５１３からの個々の任意のオリジナル変換係数とする。すなわち、ＭＰ３のためのＭＤＣＴ（修正離散コサイン変換）領域において、下記数２を上記の係数の量子化されたバージョンとする。
【００３４】
【数２】
2009536364.tif 000004
数２は、ビット列５１４であり、出力信号５１７すなわち３０９の一部となる。ビット列３０９／５１７に加えて、ＭＤＣＴ係数５１３のオリジナル・ベクトルは、スペクトル白色化ブロック３０２に入力される。したがって、信号３１０は、ＭＰ３エンコーダからの信号５１３および任意に付加的で有用な副次的情報を含んでいる。
【００３５】
【数３】
2009536364.tif 000005
【００３６】
【数４】
2009536364.tif 000006
【００３７】
【数５】
2009536364.tif 000007
スペクトル白色化ブロック３０２において、ＭＰ３コーデックのエラーすなわち数３は、白色のエラーを得るために第２の量子化器によって量子化される。すなわち、スペクトルで平坦な（白色）誤差スペクトルである数４となる。なお、数４は数５を前提とした式である。
【００３８】
【数６】
2009536364.tif 000008
したがって、スペクトル白色化ブロックにおいて適用されるビット割当ては、数６の条件を満たすように制御される。数６において、Ｅは、期待値である。
【００３９】
スペクトル白色化量子化器のために、周知の量子化技術を用いることができる。例えば、エントロピーコーディングに続いて、スカラーまたはラティス量子化、最適化（学習）され固定されたエントロピー・スカラーまたはベクトル量子化である。スペクトル白色化量子化器が選択され、スペクトル係数のオリジナルＭＰ３量子化器のパラメータ値に基づいて最適化された場合、最良の結果が得られることが予想される。すなわち、スペクトル白色化量子化器は、条件つきの量子化器でなければならない。
［周波数領域および時間領域の無相関化］
この実施例は、時間領域無相関化および周波数領域無相関化に記載されている特徴を統合する。無相関化は、それぞれ周波数領域および時間領域の作動の２つのサブシステムに分割される。
【００４０】
図６において表されるエンコードにおいて、損失エンコ−ダ６０１は、適応的または固定ビット割当てによる変換係数の量子化の前に、原信号ＳＰＣＭ（またはそれのサブバンド信号）の一部の変換情報を使用する。一般性を失わずに、以下において、エンコーダ６０１が周波数変換を使用すると仮定する。統合されたビット列６２５に埋め込まれる逆変換可能な損失信号６１２の部分が生成された後、スペクトル白色化ブロック６０２が適用される。スペクトル白色化ブロック６０２の目的は、変換領域エンコーダ６０１のエラー信号を特定することであり、これらの誤差係数の付加的な量子化を実行することである。これによって、損失デコーダによる誤差入力信号よりもスペクトルとして平坦で白色であって、エラー処理でエンコードされる拡張データ信号の連続的な値を得ることができる。スペクトル白色化ブロックは入力信号として、少なくとも、オリジナル変換係数６１３および量子化された変換係数６１２が必要である。
【００４１】
損失エンコ−ダの出力ビット列６１２およびスペクトル白色化ブロック６０２からの対応する付加的な情報６１４は、損失＆白色化デコーダブロック６０３およびマルチプレクサ６１０に供給される。時間領域における出力信号６１５は原信号ＳＰＣＭを適切に遅延させたバージョン６１６から減算され６０５、差分信号６１７が出力される。
【００４２】
差分信号６１７の連続したサンプル間における残りの弱い相関は、線形予測フィルタ６０７において取り除かれる。損失＆白色化デコーダブロック６０３から出力される副次的情報６１８（サイド情報：上述の実施例を参照、例えばエラースペクトルのエンベロープである）は、フィルタ６０７で用いられる最適フィルタ係数の集合６２１を特定するために、フィルタ適合ブロック６０６で利用される。予測フィルタリングおよび減算器６０８の目的は、平坦で白色のスペクトルを有する完全に無相関化された出力信号６２３を生成することである。この差分信号は、無損失エンコーダ６０９を通過し無損失拡張ストリーム６２４を出力する。オプションとして、フィルタ適合ブロック６０６からの副次的情報６２０（上述の実施例を参照、例えば信号パワー）を、エンコーダ６０９の制御に利用することが可能である。ブロック６０６からの予測フィルタ設定に関する情報は、マルチプレクサ６１０にオプションとして送信される。対応する情報ストリーム６１９は、副次的情報６１８を利用しないシステムよりもデータレートに関して常に低い値となる。
マルチプレクサ６１０は、部分的なビット列６１２、６１４、６１９および６２４を結合して、出力信号６２５を生成する。別のファイルフォーマットまたはビット列フォーマットを出力してもよい。
【００４３】
図７に示すデコードにおいて、ビット列６２５は、個々の信号レイヤー７０９、７１０、７１１および７１２に、デマルチプレクサ７０１によって分割される。埋め込まれた損失ビット列７０９およびスペクトル白色化ビット列７１０の両者は、損失＆白色化デコーダ７０２に供給される。その損失のある中間的な品質の時間領域の出力信号７１９は、エンコード時における損失のある中間的な品質の信号６１５の正確なビット対応のレプリカである。
【００４４】
デコーダ７０２は、同様にフィルタ適合ブロック７０３に、副次的情報（サイド情報）７１３を提供する。この副次的情報および他の追加的ビット列７１１（図５における信号６１９に対応する）により、フィルタ適合は対応するエンコードブロック６０６と正確に同じ動作をする。
【００４５】
無損失デコーダ７０４は、無損失拡張ビット列７１２からの入力、およびオプションとして、フィルタ適合ブロック７０３によって出力される副次的情報７１５（図６の副次的情報６２０に対応する）を得る。これによって、（部分的に）無相関化された差分信号７１７（図６の信号６２３に対応する）が生成される。この信号は、加算器７０５および予測フィルタ７０６を有している逆の無相関化フィルタに供給される。逆の無相関化フィルタは、ブロック７０３によって供給されるフィルタ係数７１４によって制御される。このようにして、差分信号６１７の正確なビット対応のレプリカ７１８が生成される。損失デコード信号７１９および無損失デコード差分信号７１８を加算器７０７で結合することによって最終的な出力信号ＳＰＣＭが得られる。フィルタ係数７１４は、フィルタ係数６２１と同一である。要素７０２、７０４、７０５、７０６および７０７の動作は、それぞれ、要素６０３、６０９、６０８、６０７および６０５の動作と同一である。
【００４６】
これらのブロックの機能または動作は、基本的に、それぞれ図１および図３または図２および図４に記載されている動作に対応するが、適用される制御の方式および無相関化の値に関しては、周波数領域と時間領域において相違している。
【００４７】
周波数領域および時間領域における無相関化の間のバランスを制御するための一つの方策としては、ビット列のうち、損失のある部分およびスペクトル白色化の部分の合計データレートを制限することである。ビット列の中で、これらの２つの構成要素のデータレートに固定された上限が設けられている場合、スペクトル白色化だけが、エラー信号の無相関化のタスクの一部分の動作を実行することができる。すなわち、時間領域での差分信号６１７は、一定量の相互相関を依然として有することになる。この残りの相互相関は線形予測フィルタリングを使用している下流の時間領域での無相関化によって取り除かれる。そして、時間領域での無相関化において説明したように、損失のある及び白色化デコーダからとられる情報を利用する。
【００４８】
他の方策としては、周波数領域での無相関化を使用して、差分信号から長期の相互相関のみを取り除くことである。すなわち、これは、周波数領域において狭い（peaky）相関特性の信号である（差分信号の音色の要素に対応する）。その後、線形予測フィルタリングによる時間領域での無相関化は、最適化されて、差分信号から残りの短い時間の相互相関を取り除くために用いる。このようにすることによって、都合よく二つの無相関化技術がそれぞれ最適な動作点で実行されることになる。したがって、この処理によって、計算の複雑性を低くし、非常に効率的なエンコードを行うことができる。
［追加的実施例］
差分信号のパワー制御に対するいくつかの可能性として、スペクトル白色化に対して、大きい値のビットと小さい値のビットを操作することである。そのオプションとしては、差分信号出力を一定にすることを目標とすることである。そのためには、スペクトル白色化ブロック６０２の量子化の大きさを変化させ、時間領域での無損失エンコード６０９のセットアップを固定するのを可能にすることである。他オプションとしては、時間領域での差分信号の可変パワーレベルを可能にすることである。
【００４９】
損失エンコ−ダ６０１およびスペクトル白色化ブロック６０２からのビット列要素を利用する特別のデコーダによって、埋め込まれた損失コーデックの品質およびオリジナルＰＣＭサンプルの数学的に無損失デコードの中間の品質を有する出力信号を得ることができる。この中間の品質は差分信号のパワーに依存する。そして、前の段落に記載されている方式のうちの１つによって制御される。この種のデコーダは無損失デコーダ７０４、フィルタ適合ブロック７０３、予測フィルタ７０６および加算器７０５および７０７を含まない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】時間領域での線形予測を用いた差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失エンコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図２】時間領域での線形予測を用いた差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失デコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図３】周波数領域での差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失エンコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図４】周波数領域での差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失デコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図５】周知のＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−レイヤー３ＩＩＩエンコーダのブロック図である。
【図６】時間領域および周波数領域での差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失エンコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図７】時間領域および周波数領域での差分信号の無相関化による、損失エンコ−ドをベースとした無損失デコーダのブロック図または信号フローを示した図である。
【図８】周知の損失ベースの無損失エンコーダおよびデコーダの基本的なブロック図である。
【図９】一般的な周知の損失エンコ−ダおよびデコーダの基本的なブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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