(57)【要約】  周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用して、コードブックを生成するステップと、特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックをコードブックから選択して、コードブックインデックスを決定するステップと、決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するステップと、特性周波数成分、包絡線、及び決定されたコードブックインデックスの無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームで生成するステップとを含む低ビット率オーディオの符号化方法である。
2009501358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、
前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用して、コードブックを生成するステップと、
前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、
符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択して、コードブックインデックスを決定するステップと、
前記決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するステップと、
前記特性周波数成分、前記包絡線、及び前記決定されたコードブックインデックスの無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームで生成するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項２】
前記特定周波数成分は、
重要な周波数成分であることを特徴とする請求項１に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項３】
前記特定周波数成分の量子化及び無損失符号化は、
ＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ３（ｍｐ３）またはＭＰＥＧ−２／４  ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）であることを特徴とする請求項１に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項４】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の重要周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、
周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するステップと、
前記重要周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、
前記コードブックで符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックするステップと、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化するステップと、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化するステップと、
前記重要周波数成分、前記他の周波数成分の包絡線、前記決定されたコードブックインデックス、及び前記類似したコードブックが存在しないという情報の無損失符号化で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームに生成するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項５】
前記重要周波数成分は、
低周波領域の周波数成分であることを特徴とする請求項４に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項６】
前記バンドは、
聴覚特性を考慮した不均一バンドであることを特徴とする請求項４に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項７】
前記不均一バンドは、
バークバンドであることを特徴とする請求項６に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項８】
前記コードブックの生成は、
重畳されたスペクトルを利用して生成することを特徴とする請求項４に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項９】
前記類似度は、
相関度またはユークリッド距離を利用して決定することを特徴とする請求項４に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項１０】
時間領域のオーディオ信号を周波数領域に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の低ビット率オーディオの符号化方法。
【請求項１１】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化する低周波量子化／無損失符号化部と、
前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用して、コードブックを生成するコードブック生成部と、
前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する包絡線量子化／無損失符号化部と、
符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択して、コードブックインデックスを決定するコードブックインデックス獲得部と、
前記決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するインデックス無損失符号化部と、
前記低周波量子化／無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータと、前記包絡線量子化／無損失符号化部及び前記インデックス無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームで生成するビットストリーム生成部と、を備えることを特徴とする低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１２】
前記特定周波数成分は、
重要な周波数成分であることを特徴とする請求項１１に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１３】
前記低周波量子化／無損失符号化部の量子化及び無損失符号化は、
ＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ３（ｍｐ３）またはＭＰＥＧ−２／４  ＡＡＣであることを特徴とする請求項１１に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１４】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の重要周波数成分に対して量子化及び無損失符号化する低周波量子化／無損失符号化部と、
周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用して、コードブックを生成するコードブック生成部と、
前記重要周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する包絡線量子化／無損失符号化部と、
前記コードブックに、符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックする類似度チェック部と、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化するコードブック存在情報／インデックス符号化部と、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化するコードブック存在情報符号化部と、
第１量子化／無損失符号化部で生成された無損失符号化データと、前記第２量子化／無損失符号化部、前記コードブック存在情報／インデックス符号化部及びコードブック存在情報符号化部で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成するビットストリーム生成部と、を備えることを特徴とする低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１５】
前記重要周波数成分は、
低周波領域の周波数成分であることを特徴とする請求項１４に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１６】
前記バンドは、
聴覚特性を考慮した不均一バンドであることを特徴とする請求項１４に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１７】
前記不均一バンドは、
バークバンドであることを特徴とする請求項１６に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１８】
前記コードブックの生成は、
重畳されたスペクトルを利用して生成することを特徴とする請求項１４に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項１９】
前記類似度は、
相関度またはユークリッド距離を利用して決定することを特徴とする請求項１４に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項２０】
時間領域のオーディオ信号を周波数領域に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の低ビット率オーディオ符号化装置。
【請求項２１】
オーディオ信号の全体スペクトルの第１周波数成分を量子化し、前記量子化された第１周波数成分を符号化する第１量子化／符号化部と、
前記全体スペクトルの第２周波数成分の少なくとも一つ以上のバンドの少なくとも一つ以上の包絡線を量子化し、前記量子化された少なくとも一つ以上の包絡線を符号化する第２量子化／符号化部と、
前記第１周波数成分の少なくとも一つ以上のバンドから少なくとも一つ以上のコードブックを生成し、前記第２周波数成分の各バンドに類似したコードブックの存否を決定し、前記第２周波数成分の前記バンドと前記コードブックとの類似性を表すコードブック類似性情報を符号化するコードブック部と、
前記符号化された第１周波数成分、前記第２周波数成分のバンドの符号化された包絡線、及び前記符号化された類似性情報を含むビットストリームを生成するビットストリーム部と、を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項２２】
前記第２量子化／符号化部は、前記第２周波数成分の対応するバンドが前記コードブックのうち一つと類似していると決定されれば、ＡＶＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）を利用して前記第２周波数成分の前記包絡線を符号化し、前記第２周波数成分の対応するバンドがいかなるコードブックとも類似していないと決定されれば、ＰＮＳ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を利用して、前記第２周波数成分の前記包絡線を符号化することを特徴とする請求項２１に記載の符号化装置。
【請求項２３】
ビットストリームを、特定周波数成分の符号化されたデータと、前記特定周波数成分以外の周波数成分の符号化データとに復元して分離するステップと、
特定の周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、
他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、
前記逆量子化された特定周波数成分データを利用して、コードブックを生成するステップと、
前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記他の周波数成分を復元するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項２４】
前記特定周波数成分は、
重要な周波数成分であることを特徴とする請求項２３に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項２５】
前記特定周波数成分の量子化及び無損失復号化は、
ＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ３（ｍｐ３）またはＭＰＥＧ−２／４  ＡＡＣであることを特徴とする請求項２３に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項２６】
ビットストリームを重要周波数成分と前記重要周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するステップと、
前記重要周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、
類似したコードブック存在情報を無損失復号化するステップと、
前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、
前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し、他の周波数成分に対して前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して高周波成分を復元するステップと、
もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して他の周波数成分を復元するステップと、を含むことを特徴とするオーディオ信号の復号化方法。
【請求項２７】
前記重要周波数成分は、
低周波領域の周波数成分であることを特徴とする請求項２６に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項２８】
前記バンドは、
聴覚特性を考慮した不均一バンドであることを特徴とする請求項２６に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項２９】
前記不均一バンドは、
バークバンドであることを特徴とする請求項２８に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項３０】
前記コードブックの生成は、
重畳されたスペクトルを利用して生成することを特徴とする請求項２６に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項３１】
前記類似度は、
相関度またはユークリッド距離を利用して決定することを特徴とする請求項２６に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項３２】
前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の低ビット率オーディオの復号化方法。
【請求項３３】
ビットストリームを、特定周波数成分と前記特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するビットストリーム分離部と、
前記特定の周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する低周波復元部と、
他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元する高周波インデックス／包絡線復元部と、
前記低周波復元部で逆量子化された特定周波数成分データを利用して、コードブックを生成するコードブック生成部と、
前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記他の周波数成分を復元する高周波復元部と、を備えることを特徴とする低ビット率オーディオ復号化装置。
【請求項３４】
前記特定周波数成分は、
重要な周波数成分であることを特徴とする請求項３３に記載の低ビット率オーディオ復号化装置。
【請求項３５】
前記低周波無損失復号化／逆量子化は、
ＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ３（ｍｐ３）またはＭＰＥＧ−２／４  ＡＡＣであることを特徴とする請求項３３に記載の低ビット率オーディオ復号化装置。
【請求項３６】
ビットストリームを、特定周波数成分と特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するビットストリーム分離部と、
特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する低周波復元部と、
類似したコードブック存在情報を無損失復号化するコードブック存在情報復元部と、
前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するインデックス／包絡線復元部と、
前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し、前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元する第１高周波復元部と、
もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して、前記他の周波数成分を復元する第２高周波復元部と、を備えることを特徴とする低ビット率オーディオ信号の復号化装置。
【請求項３７】
前記重要周波数成分は、
低周波領域の周波数成分であることを特徴とする請求項３６に記載の復号化装置。
【請求項３８】
前記バンドは、
聴覚特性を考慮した不均一バンドであることを特徴とする請求項３６に記載の復号化装置。
【請求項３９】
前記不均一バンドは、
バークバンドであることを特徴とする請求項３８に記載の復号化装置。
【請求項４０】
前記コードブックの生成は、
重畳されたスペクトルを利用して生成することを特徴とする請求項３６に記載の復号化装置。
【請求項４１】
前記類似度は、
相関度またはユークリッド距離を利用して決定することを特徴とする請求項３６に記載の復号化装置。
【請求項４２】
前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換するＦ／Ｔ変換部をさらに備えることを特徴とする請求項３６に記載の復号化装置。
【請求項４３】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、
前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するステップと、
前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、
符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択して、コードブックインデックスを決定するステップと、
前記決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するステップと、
前記特性周波数成分、前記包絡線、及び前記決定されたコードブックインデックスの無損失符号化で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームに生成するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの符号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項４４】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の重要周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、
周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するステップと、
前記重要周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、
前記コードブックで符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックするステップと、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化するステップと、
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化するステップと、
前記重要周波数成分、前記他の周波数成分の包絡線、前記決定されたコードブックインデックス、及び前記類似したコードブックが存在しないという情報の無損失符号化で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームに生成するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの符号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項４５】
ビットストリームを、特定周波数成分と、前記特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するステップと、
特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、
他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、
前記逆量子化された特定周波数成分データを利用してコードブックを生成するステップと、
前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記他の周波数成分を復元するステップと、を含むことを特徴とする低ビット率オーディオの復号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項４６】
ビットストリームを、重要周波数成分と前記重要周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するステップと、
前記重要周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、
類似したコードブック存在情報を無損失復号化するステップと、
前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、
前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し、他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元するステップと、
もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して、他の周波数成分を復元するステップと、を含むことを特徴とするオーディオ信号の復号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号の符号化及び復号化に係り、特に、低比率オーディオ信号の符号化／復号化方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のＭＰＥＧ−４  ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）では、全体帯域のオーディオ信号を量子化及びコーディング方法で符号化する。しかし、低ビット率では、可用ビットが小さいので、一般的に符号化されるオーディオ周波数帯域を減らして符号化する。このような場合、オーディオ帯域幅が減ることにより、明瞭でなく、かつ低質の音質を提供する。
【０００３】
一般的に、高周波成分は、信号の微細構造よりはスペクトルの包絡線を表現することのみでも高周波数成分を表現しうる。このような点を利用して、ＭＰＥＧ−４  ＡＡＣには、知覚ノイズ代替（ＰＮＳ：Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）というツールを利用して、ノイズ成分の強い高周波成分を符号化する。ＰＮＳ符号化のために、符号化器でノイズの包絡線を表現し、復号化器では、ランダムノイズを挿入して復元する。ＰＮＳを利用して固定ランダムノイズで構成された高周波成分は、効率的に符号化されるが、一過性の場合には、金属ノイズやバズノイズを誘発する。
【０００４】
前記のような問題を解決するために、ＭＰＥＧ−４  ＨＥ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）ＡＡＣでは、ＳＢＲ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｂａｎｄ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）という概念を利用して高周波成分を符号化する。ＳＢＲでは、ＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）変換を利用するため、コアＡＡＣでＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の出力をＱＭＦを取って高周波成分を表現する。このような場合、追加的な複雑度が必要である。また、低周波成分を所定のバンドによって複製し、包絡線／ノイズフロア／時間周波数グリッドを利用して原高周波信号と類似して表現する。このような付加情報は、数ｋｂｐｓのビットを要求し、計算量も付加的に必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術的課題は、低ビット率で周波数帯域幅を減らさずに符号化して高音質オーディオ圧縮を可能にするために、知覚的に相対的にあまり重要でない高周波成分を効率的に符号化する低ビット率オーディオ信号の符号化方法及び装置を提供することである。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、高音質オーディオ圧縮のために低ビット率で周波数帯域幅を減らさずに符号化されたビットストリームから、知覚的に相対的にあまり重要でない高周波成分を効率的に復号化する低ビット率オーディオ信号の復号化方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法は、周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化するステップと、前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するステップと、前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択して、コードブックインデックスを決定するステップと、前記決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するステップと、前記特性周波数成分、前記包絡線、及び前記決定されたコードブックインデックスの無損失符号化で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームに生成するステップとを含む。
【０００８】
前記課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法は、周波数領域に変換されたオーディオ信号の重要周波数成分（ＩＳＣ：Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に対して量子化及び無損失符号化するステップと、周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するステップと、前記ＩＳＣを除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化するステップと、前記コードブックで符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックするステップと、前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化するステップと、前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化するステップと、前記ＩＳＣ、前記他の周波数成分の包絡線、前記決定されたコードブックインデックス、及び前記類似したコードブックが存在しないという情報の無損失符号化で生成された無損失符号化されたデータをビットストリームに生成するステップとを含む。
【０００９】
前記低ビット率オーディオ信号の符号化方法は、時間領域のオーディオ信号を周波数領域に変換するステップをさらに含むことが望ましい。
【００１０】
前記課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化装置は、周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分に対して量子化及び無損失符号化する低周波量子化／無損失符号化部；前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するコードブック生成部；前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する包絡線量子化／無損失符号化部；符号化しようとする他の周波数成分と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択してコードブックインデックスを決定するコードブックインデックス獲得部；前記決定されたコードブックインデックスを無損失符号化するインデックス無損失符号化部；前記低周波量子化／無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータと、前記包絡線量子化／無損失符号化部及び前記インデックス無損失符号化部で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成するビットストリーム生成部を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化装置は、周波数領域に変換されたオーディオ信号のＩＳＣに対して量子化及び無損失符号化する低周波量子化／無損失符号化部；周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成するコードブック生成部；前記ＩＳＣを除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する包絡線量子化／無損失符号化部；前記コードブックに符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックする類似度チェック部と、前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化するコードブック存在情報／インデックス符号化部；前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化するコードブック存在情報符号化部；第１量子化／無損失符号化部で生成された無損失符号化データと、前記第２量子化／無損失符号化部、前記コードブック存在情報／インデックス符号化部及びコードブック存在情報符号化部で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成するビットストリーム生成部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
前記課題を解決するための本発明による符号化装置は、オーディオ信号の全体スペクトルの第１周波数成分を量子化し、前記量子化された第１周波数成分を符号化する第１量子化／符号化部と、前記全体スペクトルの第２周波数成分の少なくとも一つ以上のバンドの少なくとも一つ以上の包絡線を量子化し、前記量子化された少なくとも一つ以上の包絡線を符号化する第２量子化／符号化部と、前記第１周波数成分の少なくとも一つ以上のバンドから少なくとも一つ以上のコードブックを生成し、前記第２周波数成分の各バンドに類似したコードブックの存否を決定し、前記第２周波数成分の前記バンドと前記コードブックとの類似性を表すコードブック類似性情報を符号化するコードブック部と、前記符号化された第１周波数成分、前記第２周波数成分のバンドの符号化された包絡線、及び前記符号化された類似性情報を含むビットストリームを生成するビットストリーム部と、を備えることを特徴する。
【００１３】
前記第２量子化／符号化部は、前記第２周波数成分の対応するバンドが前記コードブックのうち一つと類似していると決定されれば、ＡＶＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）を利用して前記第２周波数成分の前記包絡線を符号化し、前記第２周波数成分の対応するバンドがいかなるコードブックとも類似していないと決定されれば、ＰＮＳ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を利用して前記第２周波数成分の前記包絡線を符号化する。
【００１４】
前記他の課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法は、ビットストリームを特定周波数成分の符号化されたデータと、前記特定周波数成分以外の周波数成分符号化データとに復元して分離するステップと、特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、前記逆量子化された特定周波数成分データを利用してコードブックを生成するステップと、前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記他の周波数成分を復元するステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
前記他の課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法は、ビットストリームをＩＳＣと、前記ＩＳＣ以外の周波数成分とに復元して分離するステップと、前記ＩＳＣに対して無損失復号化及び逆量子化するステップと、類似したコードブック存在情報を無損失復号化するステップと、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元するステップと、前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し、他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元するステップと、もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して他の周波数成分を復元するステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記低ビット率オーディオ信号の復号化方法は、前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換するステップをさらに含むことが望ましい。
【００１７】
前記他の課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置は、ビットストリームを、特定周波数成分と前記特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するビットストリーム分離部と、前記特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する低周波復元部と、他の周波数成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元する高周波インデックス／包絡線復元部と、前記低周波復元部で逆量子化された特定周波数成分データを利用してコードブックを生成するコードブック生成部と、前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記他の周波数成分を復元する高周波復元部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
前記他の課題を達成するための本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置は、ビットストリームを、特定周波数成分と特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離するビットストリーム分離部と、特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する低周波復元部と、類似したコードブック存在情報を無損失復号化するコードブック存在情報復元部と、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば、他の周波数成分についてのインデックス情報及び包絡線情報を復元するインデックス／包絡線復元部と、前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し、前記他の周波数成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元する第１高周波復元部と、もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して、前記他の周波数成分を復元する第２高周波復元部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
前記本発明による低ビット率オーディオ復号化装置は、前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換するＦ／Ｔ変換部をさらに備えることが望ましい。
【００２０】
そして、前記記載された発明をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化／復号化方法及び装置によれば、高周波成分を少ないビットで効率的に表現しうる。また、類似度を基準としてＶＱ（Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）を行うため、一過性／ピッチ信号で音質の安定度を向上させうる。
【００２２】
したがって、本発明を通じて、低ビット率オーディオの符号化において、周波数帯域幅を減らさずに符号化しつつ、高音質を提供しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して、本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化／復号化方法及び装置を詳細に説明する。
【００２４】
本発明の基本概念は、低周波成分を利用してコードブックを生成し、それぞれの高周波バンドで前記生成されたコードブックを利用してＶＱを行う方式を通じて包絡線／ノイズフロア／時間周波数グリッドなどの付加情報なしにも高周波成分のオーディオ信号を効率的に符号化することである。
【００２５】
図１は、本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化装置についての一実施形態の構成を示すブロック図であって、前記低ビット率オーディオ信号の符号化装置は、低周波量子化／無損失符号化部１１０、包絡線量子化／無損失符号化部１２０、コードブック生成部１３０、コードブックインデックス獲得部１４０、インデックス無損失符号化部１５０及びビットストリーム生成部１６０を備えてなる。また、Ｔ／Ｆ（Ｔｉｍｅ／Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）変換部１００をさらに備えることが望ましい。
前記Ｔ／Ｆ変換部１００は、時間領域のオーディオ信号を周波数領域のオーディオ信号に変換する。前記周波数領域への変換は、ＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を使用して変換しうる。
【００２６】
低周波量子化／無損失符号化部１１０は、周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分（例えば、低周波数成分）に対して量子化及び無損失符号化する。
【００２７】
包絡線量子化／無損失符号化部１２０は、前記特定周波数成分を除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で他の周波数成分の包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する。ここで、他の周波数成分は、高周波数成分でありうる。
【００２８】
コードブック生成部１３０は、前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成する。高周波成分は、式（１）のようなバークバンドの定義によってサブバンドに分割される。
【００２９】
【数１】
2009501358.tif 000003
コードブックインデックス獲得部１４０は、符号化しようとする他の周波数成分（すなわち、高周波数成分）と最も類似したコードブックを前記コードブックから選択してコードブックインデックスを決定する。
【００３０】
インデックス無損失符号化部１５０は、前記インデックスを無損失符号化する。
【００３１】
ビットストリーム生成部１６０は、低周波量子化／無損失符号化部１１０で生成された無損失符号化されたデータと、包絡線量子化／無損失符号化部１２０及びインデックス無損失符号化部１５０で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成する。
【００３２】
前記特定周波数成分は、オーディオ信号のうち情報量が多い重要周波数成分（ＩＳＣ：Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に設定することが望ましい。低周波量子化／無損失符号化部１１０の量子化及び無損失符号化は、既存のオーディオ符号化器を適用でき、ＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ３（ｍｐ３）またはＭＰＥＧ−２／４  ＡＡＣでありうる。
【００３３】
図２は、本発明による低ビット率オーディオ符号化装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図であって、ＩＳＣ量子化／無損失符号化部２１０、包絡線量子化／無損失符号化部２２０、コードブック生成部２３０、類似度チェック部２４０、コードブック存在情報／インデックス符号化部２５０、コードブック存在情報符号化部２６０及びビットストリーム生成部２７０を備えてなる。また、Ｔ／Ｆ変換部２００をさらに備えることが望ましい。
【００３４】
Ｔ／Ｆ変換部２００は、時間領域のオーディオ信号を周波数領域のオーディオ信号に変換する。前記周波数領域への変換は、前述した図１のＴ／Ｆ変換部１００と同様に、ＭＤＣＴ、ＦＦＴ、ＤＣＴを使用して変換しうる。
【００３５】
前記ＩＳＣ量子化／無損失符号化部２１０は、全帯域にわたって周波数領域に変換されたオーディオ信号のＩＳＣに対して量子化及び無損失符号化する。
【００３６】
コードブック生成部２３０は、周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成する。高周波成分は、前記式（１）のようなバークバンドの定義によってサブバンドに分割される。
【００３７】
包絡線量子化／無損失符号化部２２０は、前記ＩＳＣを除外した周波数成分に対しては、所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する。
【００３８】
類似度チェック部２４０は、前記コードブックから、現在符号化しようとする高周波成分に対して所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックする。前記類似度測定には、ユークリッド距離や相関を適用しうる。例えば、類似度測定基準によって、１６個のコードブックがあれば、このうちから最も近いコードブックを選択して、これを４ビットで表現する。式（２）は、ユークリッド距離及び相関を計算する数式である。
【００３９】
【数２】
2009501358.tif 000004
次には、コードブックと現在高周波成分とのパワー比を計算する。パワーは、通常ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値を利用して計算され、パワー比は、ｄＢ単位で量子化して符号化する。具体的な実施形態としては、ｄＢ単位で量子化して５ビットで表現する方式が利用される。式（３）は、パワー比を計算するための数式の一例である。
【００４０】
【数３】
2009501358.tif 000005
最終的に符号化する時には、コードブックインデックスとパワー比とを保存する。コードブック存在情報／インデックス符号化部２５０は、前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化する。
【００４１】
コードブック存在情報符号化部２６０は、前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化する。
【００４２】
ビットストリーム生成部２７０は、ＩＳＣ量子化／無損失符号化部２１０で生成された無損失符号化データと、包絡線量子化／無損失符号化部２２０；コードブック存在情報／インデックス符号化部２５０及びコードブック存在情報符号化部２６０で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成する。
【００４３】
前記ＩＳＣは、主に低周波領域の周波数成分である。前記バンドは、聴覚特性を考慮したバークバンドであることが望ましい。前記コードブックの生成は、重畳されたスペクトルを利用して生成することが望ましい。前記類似度は、相関度またはユークリッド距離を利用して決定することが望ましい。
【００４４】
図３は、図１に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法についての一実施形態を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、オーディオ信号が入れば、Ｔ／Ｆ変換部１００を通じて時間領域のオーディオ信号を周波数領域のオーディオ信号に変換する（ステップ３００）。次いで、変換された周波数信号で特定周波数成分、例えば、低周波部分は、ＭＰＥＧ−４
ＡＡＣのような量子化及びコーディング技法を利用して符号化する。すなわち、低周波量子化／無損失符号化部１１０は、周波数領域に変換されたオーディオ信号の特定周波数成分、例えば、低周波（４−６ＫＨｚ以下）信号に対して量子化及び無損失符号化する（ステップ３１０）。
【００４６】
一方、コードブック生成部１３０では、前記周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成する（ステップ３２０）。高周波成分は、式（１）のようなバークバンドの定義によってサブバンドに分割される。２０４８長の変換長である場合、表１のように定義される。表１は、２０４８フレーム長である場合、バークバンドによって定義されたサブバンドを表すものである。
【００４７】
【表１】
2009501358.tif 000006
２０番目のバンドを前述した低周波信号と高周波信号とを区別するインデックスとすれば、２０番目のバンドは、約６ｋＨｚまでカバーすれば、２０番目バンド以前の信号は既に符号化された状態であり、２０番目以後のバンドは、ＡＶＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）を通じて符号化される。２０番目のバンドは、１１９個のスペクトラルラインで構成され、これを表現するために、低周波成分からコードブックを生成する。２０番目以前のサンプルが６２４個であるので、１１９個を表現するために重畳されたコードブックで表現する。コードブックの数は、通常２のパワーで表現され、一例としては、１６個で表せる。それにより、６２４個を１６個に分けられた１１９個の重畳された均一コードブックを生成する。
【００４８】
前記特定周波数成分を除外した周波数成分、例えば、高周波成分に対しては、包絡線量子化／無損失符号化部１２０を通じて所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する（ステップ３３０）。
【００４９】
コードブックインデックス獲得部１４０は、符号化しようとする前記特定周波数成分以外の周波数バンドと最も類似したコードブックを前記コードブックから選択してコードブックインデックスを決定する（ステップ３４０）。前記インデックスは、インデックス無損失符号化部１５０によって無損失符号化される（ステップ３５０）。ステップ３１０で生成された無損失符号化されたデータと、ステップ３２０及びステップ３５０で生成された無損失符号化されたデータは、ビットストリーム生成部１６０によってビットストリームに生成される（ステップ３６０）。前記特定周波数成分は、オーディオ信号のうち情報量が多いＩＳＣであって、主に低周波成分である。また、量子化及び無損失符号化は、ｍｐ３またはＡＡＣであることが望ましい。
【００５０】
図４は、図２に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法についての一実施形態を示すフローチャートである。まず、オーディオ信号が入れば、時間領域のオーディオ信号は、Ｔ／Ｆ変換部２００によって周波数領域のオーディオ信号に変換される（ステップ４００）。次いで、変換された周波数信号でオーディオ信号のうちＩＳＣ、例えば、低周波部分は、ＭＰＥＧ−４  ＡＡＣのような量子化及びコーディング技法を利用して符号化する。すなわち、ＩＳＣ量子化／無損失符号化部２１０によって周波数領域に変換されたオーディオ信号のＩＳＣは、量子化及び無損失符号化される（ステップ４１０）。
【００５１】
一方、コードブック生成部２３０は、周波数領域に変換されたオーディオ信号を利用してコードブックを生成する（ステップ４２０）。前記ＩＳＣを除外した周波数成分、例えば、高周波成分は、前記式（１）のような聴覚特性を考慮した不均一バンド、すなわち、一例として、バークバンドの定義によってサブバンドに分割される。２０４８長の変換長である場合、表１のように定義される。
【００５２】
表１は、２０４８フレーム長である場合のバークバンドによって定義されたサブバンドを示す。表１で、２０番目のバンドを前述した低周波信号と高周波信号とを区別するインデックスとすれば、２０番目のバンドは、約６ｋＨｚまでカバーし、２０番目のバンド以前の信号は、ＩＳＣ量子化／無損失符号化部２１０によって既に符号化された状態であり、２０番目以後のバンドは、図５に示されるＡＶＱを通じて符号化される。２０番目のバンドは、１１９個のスペクトラルラインで構成され、これを表現するために、低周波数成分からコードブックを生成する。２０番目以前のサンプルが６２４個であるので、１１９個を表現するために重畳されたコードブックで表現する。コードブックの数は、通常２のパワーで表現され、一例としては、１６個で表せる。それにより、６２４個を１６個に分けられた１１９個の重畳された均一コードブックを生成する。
【００５３】
前記高周波成分に対しては、包絡線量子化／無損失符号化部２２０によって所定のバンド単位で包絡線を表現し、量子化及び無損失符号化する（ステップ４３０）。
【００５４】
類似度チェック部２４０は、前記コードブックから現在符号化しようとする高周波バンドと所定の類似度以上を有するコードブックの存否をチェックする（ステップ４４０）。類似度測定には、ユークリッド距離や相関を適用しうる。類似度測定基準によって、１６個のコードブックのうち最も近いコードブックを選択し、これを４ビットで表現する。式（２）は、ユークリッド距離及び相関を計算する数式である。
【００５５】
次には、コードブックと現在高周波成分とのパワー比を計算する。パワーは、通常ＲＭＳ値を利用して計算され、パワー比は、ｄＢ単位で量子化して符号化する。具体的な実施形態としては、ｄＢ単位で量子化して５ビットで表現する方式が利用される。式（３）は、パワー比を計算するための数式の一例である。最終的に符号化する時には、コードブックインデックス及びパワー比を保存する。
【００５６】
前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在すれば、これを選択してコードブックインデックスを決定し（ステップ４５０）、類似したコードブックが存在するという情報及び前記インデックスを無損失符号化する（ステップ４６０）。前記類似度チェック結果、類似したコードブックが存在しなければ、コードブック存在情報符号化部２６０を通じて類似したコードブックが存在しないという情報を無損失符号化する（ステップ４７０）。
【００５７】
図５は、ＡＶＱの基本概念図を示す。ＡＶＱについてさらに詳細に説明すれば、次の通りである。定義されたサブバンド単位から重畳された均一コードブックを生成する。すなわち、バークバンドを利用して低周波信号からコードブックを生成する。生成されたコードブックと現在符号化しようとする高周波バンドとの類似度を計算して、最も近いコードブックインデックスを探す。次いで、高周波帯域信号のエネルギーを求める。選択されたコードブックのエネルギーを求める。二つのエネルギーの比を求めて、これをｄＢ単位に変換して量子化を行い、コードブックインデックス及び量子化されたエネルギー比をビットストリームに保存する。
【００５８】
前記ＡＶＱの場合、低周波信号と現在バンド（すなわち、現在高周波数バンド）との類似度が高い時に適用可能である。もし、類似度が高くない場合には、次のような方式で高周波成分を表現する。図６は、ＰＮＳの高周波数成分のノイズ生成方法を示す。図６に示したように、以前バンドで符号化されたノイズ成分を現在バンドに複製し、包絡線を合せて復号化を行う。符号化器では、包絡線情報のみをビットストリームに保存する。このような方式は、ＡＶＱによって低周波と高周波との信号間の類似度がない場合、モジュレーションされたノイズを除去する。
【００５９】
図７は、ＡＶＱとＰＮＳとのモード選択方式を示すフローチャートである。前記ＡＶＱ／ＰＮＳを組み合わせるために、図７に示したたように、ＡＶＱ及びＰＮＳモードを決定する。これをさらに詳細に説明すれば、符号化しようとするバンド（すなわち、現在バンド）と候補バンドとを求める（ステップ７００）。候補バンドと符号化しようとする現在バンドとの相関度基盤の類似度を測定し（ステップ７１０）、最小相関度を求めて比較する（ステップ７２０）。ここで、類似度は、ユークリッド距離を利用して求めることもある。コードブックのうち最も小さい類似度値が所定の値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）より小さい場合、類似度が低いと判明し、ＰＮＳを適用する（ステップ７３０）。そうでない場合、ＡＶＱを適用する（ステップ７４０）。言い換えれば、図５に示したように、現在バンドと最も類似していないコードブックの候補バンドが所定の値より少ない類似度に対応すれば、高周波数成分は、低周波数成分と類似していないと判断され、ＰＮＳが行われる。高周波数成分の他のバンドは、コードブックに対するそれぞれの類似度によって、ＡＶＱまたはＰＮＳを利用して符号化しうる。
【００６０】
ビットストリームに保存される情報は、次の通りである。
【００６１】
ＶＱ−ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  ｆｌａｇ（１ｂｉｔ）
ｉｆ（ＶＱ−ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  ｆｌａｇ＝＝ｔｒｕｅ）
Ｃｏｄｅｂｏｏｋ  ｓｕｂｂａｎｄ  ｎｕｍｂｅｒ（４ｂｉｔ）
Ａｍｐｌｉｆｙ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（５ｂｉｔ）
ｅｌｓｅ
ｎｏｉｓｅ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ（５ｂｉｔ）
ビットストリーム生成部２７０は、ステップ４１０で生成された無損失符号化データと、ステップ４３０；ステップ４６０及びステップ４７０で生成された無損失符号化されたデータとをビットストリームに生成する（ステップ４８０）。
【００６２】
一方、本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置及び方法を説明する。図８は、本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置の一実施形態についての構成を示すブロック図であって、ビットストリーム分離部８００、低周波復元部８１０、コードブック生成部８２０、インデックス／包絡線復元部８３０、高周波復元部８４０を備えてなる。また、前記低ビット率オーディオ信号の復号化装置は、Ｆ／Ｔ変換部８５０をさらに備えることが望ましい。
【００６３】
ビットストリーム分離部８００は、ビットストリームを特定周波数成分と、前記特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離する。前記特定周波数成分は、重要な周波数成分ＩＳＣであることが望ましい。
【００６４】
低周波復元部８１０は、特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する。ここで、特定周波数成分は、低周波数成分でありうる。コードブック生成部８２０は、前記低周波復元部で逆量子化された特定周波数成分データを利用してコードブックを生成する。インデックス／包絡線復元部８３０は、前記特定周波数以外の周波数（高周波）成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元する。高周波復元部８４０は、前記特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記特定周波数以外の周波数（高周波）成分を復元する。
【００６５】
Ｆ／Ｔ変換部８５０は、前記復元された低周波成分及び高周波成分のオーディオ信号を時間領域の信号に変換する。
【００６６】
図９は、本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図であって、ビットストリーム分離部９００、低周波復元部９１０、コードブック存在情報復元部９２０、コードブック生成部９３０、インデックス／包絡線復元部９４０、第１高周波復元部９５０及び第２高周波復元部９６０を備えてなる。また、前記低ビット率オーディオ信号の復号化装置は、Ｆ／Ｔ変換部９７０をさらに備えることが望ましい。
【００６７】
ビットストリーム分離部９００は、ビットストリームを、ＩＳＣとＩＳＣ以外の周波数成分とに復元して分離する。ＩＳＣは、低周波数成分であり、ＩＳＣ以外の周波数成分は、高周波数成分でありうる。
【００６８】
低周波復元部９１０は、ＩＳＣに対して無損失復号化及び逆量子化する。コードブック存在情報復元部９２０は、類似したコードブック存在情報を無損失復号化する。インデックス／包絡線復元部９４０は、前記類似したコードブック存在情報の類似したコードブックが存在するという情報ならば、特定周波数以外の周波数（高周波）成分についてのインデックス情報及び包絡線情報を復元する。コードブック生成部９３０は、前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成する。第１高周波復元部９５０は、特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元する。第２高周波復元部９６０は、もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば、包絡線情報を復元し、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して、特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分を復元する。
【００６９】
Ｆ／Ｔ変換部９７０は、前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換（例えば、逆ＭＤＣＴ、逆ＦＦＴ、逆ＤＣＴ）する。前記バンドは、聴覚特性を考慮したバークバンドであり、前記コードブック生成は、重畳されたスペクトルを利用して生成することが望ましい。また、前記類似度は、相関度またはユークリッド距離を利用して決定することが望ましい。
【００７０】
図１０は、図８に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法についての一実施形態を示すフローチャートである。まず、ビットストリーム分離部８００を通じてビットストリームを特定周波数成分と、前記特定周波数成分以外の周波数成分とに復元して分離する（ステップ１０００）。前記特定周波数成分は、ＩＳＣであることが望ましい。前記特定周波数成分及びＩＳＣは、低周波数成分であり、他の周波数成分は高周波数成分でありうる。ステップ１０００の量子化及び無損失復号化は、ｍｐまたはＡＡＣであることが望ましい。低周波復元部８１０は、特定周波数（低周波）成分に対して無損失復号化及び逆量子化する（ステップ１０１０）。インデックス／包絡線復元部８３０を通じて前記特定周波数以外の周波数（高周波）成分についてのコードブックインデックス情報及び包絡線情報を復元する（ステップ１０２０）。コードブック生成部８２０は、ステップ１０１０で逆量子化された特定周波数成分データを利用してコードブックを生成する（ステップ１０３０）。高周波復元部８４０を通じて、前記特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、前記特定周波数以外の周波数（高周波）成分を復元する（ステップ１０４０）。
【００７１】
Ｆ／Ｔ変換部８５０では、前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換（逆ＭＤＣＴ、逆ＦＦＴ、逆ＤＣＴ）して時間領域のオーディオ信号に復元する（ステップ１０５０）。
【００７２】
図１１は、図９に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法についての実施形態を示すフローチャートである。まず、ビットストリーム分離部９００を通じてビットストリームを、ＩＳＣと、前記ＩＳＣ以外の周波数成分とに復元して分離する（ステップ１１００）。前記ＩＳＣは、低周波領域の周波数成分であることが望ましい。低周波復元部９１０を通じて特定周波数成分に対して無損失復号化及び逆量子化する（ステップ１１１０）。
【００７３】
コードブック存在情報復元部９２０を通じて類似したコードブック存在情報を無損失復号化する（ステップ１１２０）。前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在するという情報ならば（ステップ１１３０）、インデックス／包絡線復元部９４０を通じて特定周波数以外の周波数（高周波）成分についてのインデックス情報及び包絡線情報を復元する（ステップ１１４０）。また、コードブック生成部９３０では、前記無損失復号化及び逆量子化された特定周波数成分を利用してコードブックを生成し（ステップ１１５０）、第１高周波復元部９５０は、特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分に対して、前記生成されたコードブックインデックス情報及び包絡線情報を利用して、高周波成分を復元する（ステップ１１６０）。
【００７４】
もし、前記類似したコードブック存在情報が類似したコードブックが存在しないという情報ならば（ステップ１１３０）、第２高周波復元部９６０は、包絡線情報を復元し（ステップ１１７０）、以前バンドの信号と前記復元された包絡線情報とを利用して特定周波数成分以外の周波数（高周波）成分を復元する（ステップ１１８０）。Ｆ／Ｔ変換部９７０を通じて前記周波数領域のオーディオ信号を時間領域に逆変換（逆ＭＤＣＴ、逆ＦＦＴ、逆ＤＣＴ）する（ステップ１１９０）。
【００７５】
前記バンドは、聴覚特性を考慮したバークバンドであり、特定帯域幅を表し、前記コードブック生成は、重畳されたスペクトルを利用して生成することが望ましい。また、前記類似度は、相関度またはユークリッド距離を利用して決定することが望ましい。
【００７６】
本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ（情報処理機能を有する装置を何れも含む）可読コードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録装置の例としては、ＲＯＭ（リード  オンリ  メモリ）、ＲＡＭ（ランダム  アクセス  メモリ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置がある。
【００７７】
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化装置についての一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による低ビット率オーディオ符号化装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図である。
【図３】図１に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法についての一実施形態を示すフローチャートである。
【図４】図２に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の符号化方法についての一実施形態を示すフローチャートである。
【図５】ＡＶＱの基本概念図である。
【図６】ＰＮＳの高周波成分のためのノイズ生成方式を示す図である。
【図７】ＡＶＱ及びＰＮＳのモード選択方式を示すフローチャートである。
【図８】本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置の一実施形態についての構成を示すブロック図である。
【図９】本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図である。
【図１０】図８に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法についての実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図９に相応する本発明による低ビット率オーディオ信号の復号化方法についての実施形態を示すフローチャートである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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