(57)【要約】【課題】従来と同程度の圧縮率及び量子化歪での符号化をより少ない演算量で実現することができる技術を提供する。【解決手段】符号化装置は、入力された音信号を所定の量子化幅で量子化することにより量子化信号を得る量子化部３１と、量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化部３２と、を含み、量子化部及び可逆符号化部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、量子化幅の調節において符号長が変動し得るサンプル数を有効サンプル数として、符号長超過量に応じて有効サンプル数が更新され、その更新された有効サンプル数に応じて所定の量子化幅が更新される。【選択図】図３
2018151498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音信号を所定の量子化幅で量子化することにより量子化信号を得る量子化部と、
上記量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化部と、を含み、
上記量子化部及び上記可逆符号化部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、量子化幅の調節において符号長が変動し得るサンプル数を有効サンプル数として、上記符号長超過量に応じて有効サンプル数が更新され、その更新された有効サンプル数に応じて上記所定の量子化幅が更新される、
符号化装置。
【請求項２】
請求項１の符号化装置において、
音信号に所定の前処理を行い、その前処理後の音信号を上記量子化部への入力とする信号前処理部と、
上記所定の量子化幅が所定の閾値を超えた場合には、上記前処理により増加すると予想される符号長の量が多いほど大きな値と上記符号長超過量との和を上記有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする平均符号長超過量算出部と、を更に含み、
上記量子化部、上記可逆符号化部及び上記平均符号長超過量算出部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では上記所定の量子化幅は上記平均符号長超過量に応じて更新される、
符号化装置。
【請求項３】
請求項１の符号化装置において、
音信号に所定の前処理を行い、その前処理後の音信号を上記量子化部への入力とする信号前処理部と、
上記所定の量子化幅が所定の閾値を超えた場合には、所定の値と上記符号長超過量との和を上記有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする平均符号長超過量算出部と、を更に含み、
上記量子化部、上記可逆符号化部及び上記平均符号長超過量算出部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では上記所定の量子化幅は上記平均符号長超過量に応じて更新される、
符号化装置。
【請求項４】
入力された音信号のビットを下位桁から所定のビット削減量だけ無視することにより量子化信号を得る量子化部と、
上記量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化部と、を含み、
上記量子化部及び上記可逆符号化部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、上記符号長超過量に応じて上記所定のビット削減量が更新される、
符号化装置。
【請求項５】
請求項４の符号化装置において、
音信号に所定の前処理を行い、その前処理後の音信号を上記量子化部への入力とする信号前処理部と、
上記所定のビット削減量が所定の閾値を超えた場合には、上記前処理により増加すると予想される符号長の量が多いほど大きな値と上記符号長超過量との和を上記有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする平均符号長超過量算出部と、を更に含み、
上記量子化部、上記可逆符号化部及び上記平均符号長超過量算出部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では上記所定のビット削減量は上記平均符号長超過量に応じて更新される、
符号化装置。
【請求項６】
請求項４の符号化装置において、
音信号に所定の前処理を行い、その前処理後の音信号を上記量子化部への入力とする信号前処理部と、
上記所定のビット削減量が所定の閾値を超えた場合には、所定の値と上記符号長超過量との和を上記有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする平均符号長超過量算出部と、を更に含み、
上記量子化部、上記可逆符号化部及び上記平均符号長超過量算出部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では上記所定のビット削減量は上記平均符号長超過量に応じて更新される、
符号化装置。
【請求項７】
入力された音信号を所定の量子化幅で量子化することにより量子化信号を得る量子化ステップと、
上記量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化ステップと、を含み、
上記量子化ステップ及び上記可逆符号化ステップの処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、量子化幅の調節において符号長が変動し得るサンプル数を有効サンプル数として、上記符号長超過量に応じて有効サンプル数が更新され、その更新された有効サンプル数に応じて上記所定の量子化幅が更新される、
符号化方法。
【請求項８】
入力された音信号のビットを下位桁から所定のビット削減量だけ無視することにより量子化信号を得る量子化ステップと、
上記量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化ステップと、を含み、
上記量子化ステップ及び上記可逆符号化ステップの処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、上記符号長超過量に応じて上記所定のビット削減量が更新される、
符号化方法。
【請求項９】
請求項１から６何れかの符号化装置の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音信号の符号化技術などの信号処理技術、特に音信号の量子化に必要な量子化幅等のパラメータを決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、可逆符号化においては、図１に示すように、符号化装置の量子化部１１が入力信号を等間隔にスカラー量子化することにより量子化信号を得て、可逆符号化部１２が量子化信号に基づいてエントロピー符号化等の可逆符号化により符号を与え圧縮することにより信号符号を得て、多重化部１３が入力信号に対応する信号符号と量子化幅に対応する符号とを合わせて出力符号として出力する。出力符号は、図２の復号装置に入力符号として入力される。
【０００３】
復号時には、図２に示すように、復号装置の多重分離部２１が入力符号から信号符号と量子化幅に対応する符号とを取り出し、可逆復号部２２が信号符号を可逆復号したすることにより復号された量子化信号である量子化信号を得て、逆量子化部２３が復号量子化信号を逆量子化して元の信号を得る。
【０００４】
特に音声音響信号符号化は優先度の高い通信において用いられることもあり、音信号の各フレームで圧縮後の符号長が目標符号長に確実に収まるように制御することが重要である。そのような条件において、上述の可逆符号化として圧縮効率の高い可変長符号化を用いた場合、前段の量子化の仕方により圧縮後の符号長が必要以上に長くなったり短くなったりする可能性があることから、量子化幅の調節により符号長を制御する必要がある。また、量子化歪も最小限に抑えるため、この量子化幅は目標符号長を超えない中で最も小さいものを選ぶことが好ましい。
【０００５】
こうした最適な量子化幅は可逆符号化を反復的に行うことで探索することが多い。例えば初期値として設定した量子化幅で信号を量子化して可逆符号化で圧縮し、その符号長を算出して、目標の符号長に満たなければ量子化幅を小さく、目標の符号長を超えていれば量子化幅を大きくし、再び元の信号を量子化して可逆符号化を行う。
【０００６】
この際、量子化幅の調節は二分探索的に行ってもよいが、目標符号長からの不足符号長又は超過符号長から量子化幅の調節量を推定することによってより精度よく最適な量子化幅を決定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Gerald D. T. Schuller, Bin Yu, Dawei Huang, and Bernd Edler, “Perceptual Audio Coding Using Adaptive Pre-and Post-Filters and Lossless Compression”, IEEE TRANSACTIONS ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 10, NO. 6, SEPTEMBER 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、例えば極端にエネルギーが偏った信号などに対してこのような量子化幅の調節を行おうとすると、量子化幅の調節量の推定に誤りが生じ、想定していた符号長の増加又は減少が起きないことがある。このように量子化幅の調節の精度が低下すると、量子化と可逆符号化の処理の必要な反復数が増加してしまい、符号化に必要な演算量の増加に繋がる可能性がある。
【０００９】
この発明は、従来と同程度の圧縮率及び量子化歪での符号化をより少ない演算量で実現する符号化装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の一態様による符号化装置は、入力された音信号を所定の量子化幅で量子化することにより量子化信号を得る量子化部と、量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化部と、を含み、量子化部及び可逆符号化部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、量子化幅の調節において符号長が変動し得るサンプル数を有効サンプル数として、符号長超過量に応じて有効サンプル数が更新され、その更新された有効サンプル数に応じて所定の量子化幅が更新される。
【００１１】
この発明の一態様による符号化装置は、入力された音信号のビットを下位桁から所定のビット削減量だけ無視することにより量子化信号を得る量子化部と、量子化信号を可逆符号化することにより信号符号を得て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量を得る可逆符号化部と、を含み、量子化部及び可逆符号化部の処理は繰り返し行われ、その繰り返し処理では、符号長超過量に応じて所定のビット削減量が更新される。
【発明の効果】
【００１２】
従来と同程度の圧縮率及び量子化歪での符号化をより少ない演算量で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の符号化装置の例を示すブロック図。
【図２】従来の復号装置の例を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の符号化装置の例を示すブロック図。
【図４】第一実施形態の符号化方法の例を示すブロック図。
【図５】第一実施形態の復号装置の例を示すブロック図。
【図６】第一実施形態の符号化方法の例を示すブロック図。
【図７】第二実施形態の符号化装置の例を示すブロック図。
【図８】第二実施形態の符号化方法の例を示すブロック図。
【図９】第二実施形態の復号装置の例を示すブロック図。
【図１０】第二実施形態の符号化方法の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜技術的背景＞
量子化された信号を可逆圧縮した結果の符号長から必要な量子化幅を推定する一般的な方法は次の通りである。
【００１５】
N点の信号のサンプルで構成される１フレームの目標符号長をLとし、量子化幅ｓで信号を等間隔に量子化し可逆符号化で圧縮した結果の符号長をBとすると、サンプル毎に目標符号長から超過している平均ビット数は(B-L)/Nビットとなる。基本的にサンプル値を半分にするとそのサンプル値を記述するのに必要な符号長はおおよそ１ビット減るので、量子化幅sに目標符号長Lからの超過分のビット数から算出した調整量2^((B-L)/N)をかけたものを次の反復で用いる量子化幅とすることで、圧縮後の符号長Bはより目標符号長Lに近づく。この量子化幅の調整量は符号長が目標符号長よりも短い場合は１より小さく、符号長が超過している場合は１より大きな値となる。
【００１６】
上記の方法により多くの場合に精度よく量子化幅を調節できるが、例えば一部のサンプル値のみ０となっているような、値に偏りのある信号に対しては精度が低下してしまうことがある。これは、値が０であるサンプルに関しても、量子化幅を大きくすることにより符号長が短くなることを仮定しているためである。実際は量子化幅をどのような値にしようと０は０のままであり、符号長に変動はない。
【００１７】
これに対して、本発明では例えば、可逆符号化で圧縮した結果の符号長から量子化幅の違いによって符号長が変動し得る有効サンプル数も推定することにより上記の方法の誤りを補正し、より適切な量子化幅を推定する。
【００１８】
i回目（i≧１）の反復における１フレームでの目標符号長からの超過量をCiビットとする。本発明では例えば、前の反復での超過量と現反復での超過量を基に、量子化幅の調節で符号長が変動しうるサンプル数（以下、有効サンプル数）を推定し、量子化幅の調節量に補正をかける。ここで、i回目の反復における有効サンプル数をMiとする。ただしM1=N、つまりMiは１回目の反復ではフレーム長（言い換えれば、１フレームを構成するサンプル数N）と同じとみなす。
【００１９】
まず、１回目の反復では従来法と同様、フレーム内のサンプルが全て量子化幅の調節を受けることにより符号長が変動すると仮定し、超過量をフレーム長で割った値に基づいて上記のように量子化幅に2^(C1/N)をかけて調節し、２回目の反復を行う。２回目の可逆符号化を行った結果の超過分C2ビットが０でなかった場合、これは有効サンプル数がM2(<N)しかなく、実際はフレーム内全体で(C1/N)×M2ビットしか削減されていなかったためであると仮定する。つまり、削減しきれていなかったC1-((C1/N)×M2)ビットが２回目の反復の超過分C2ビットと等価となるとしてM2を次のように推定する。
【００２０】
【数１】
2018151498.tif 000003
【００２１】
このように、反復ごとに有効サンプル数を補正しながら量子化幅の調節を行うことで、信号の値の偏った場合においても少ない反復数で最適な量子化幅を決定することができる。各反復における有効サンプル数の補正は上記式と同様に考え、
【００２２】
【数２】
2018151498.tif 000004
【００２３】
（i=2,3,…）のように行う。
【００２４】
そして、この調節はサンプル毎の平均符号長超過量Ci/Miビットに基づいて、量子化幅の調節量を2^(Ci/Mi)とする。つまり、i回目の反復での量子化幅siに対してsi+1=si×2^(Ci/Mi)とする。この補正の操作は、量子化による符号長超過量の変動が小さければ小さいほど量子化幅を大きくする方向に調節するものとなる。
【００２５】
＜第一実施形態＞
以下、図面を参照して、この発明の第一実施形態について説明する。
【００２６】
図３に、第一実施形態の符号化装置の構成例を示す。図５に、第一実施形態の復号装置を示す。
【００２７】
≪符号化装置≫
図３及び図４を参照して、第一実施形態の符号化装置が実行する符号化方法の処理手続きを説明する。
【００２８】
第一実施形態の符号化装置は、図３に示すように、量子化部３１、可逆符号化部３２、平均符号長超過量算出部３３及び多重化部３４を例えば備えている。第一実施形態の符号化方法は、第一実施形態の符号化装置の各部が図４及び以下に示すステップＥ３１からステップＥ３４の処理を実行することにより実現される。
【００２９】
第一実施形態の符号化装置は、入力信号に対して以下の量子化部３１、可逆符号化部３２及び平均符号長超過量算出部３３での処理を反復的に行った後、多重化部３４での処理を経て符号を出力する。上記反復処理は、例えば、出力符号の符号長が目標符号長以内に収まる中で量子化幅が最小になるか、所定の反復数を超えるまで行う。
【００３０】
［量子化部３１］
量子化部３１は、符号化装置に入力された音信号X0,X1,…,XN-1をフレーム毎に受け取り、以下のように量子化幅を更新しながら、音信号X0,X1,…,XN-1をその量子化幅で等間隔スカラー量子化して得られる量子化信号^X0,^X1,…,^XN-1を可逆符号化部３２に出力する。
【００３１】
すなわち、量子化部３１は、入力された音信号を所定の量子化幅で量子化することにより量子化信号を得る（ステップＥ３１）。
【００３２】
量子化幅は１回目の反復では所定の値s1（例えばs1=1）を用いる。２回目以降のi(i=2,3,4,…)回目の反復において量子化部３１は、前の反復で可逆符号化部が出力した１サンプルあたりの平均符号長超過量Ci-1/Mi-1を平均符号長超過量算出部３３から受け取り、量子化幅siを前の反復で用いた量子化幅si-1に平均符号長超過量に基づく値である2^(Ci-1/Mi-1)を乗算した値で置き換える。
【００３３】
このように、繰り返し処理では量子化幅は平均符号長超過量に応じて更新される。なお、式（１）により符号長超過量に応じて有効サンプル数が更新され、平均符号長超過量は有効サンプル数に基づく値であることを考慮すると、符号長超過量に応じて有効サンプルが更新され、その更新された有効サンプル数に応じて量子化幅が更新されているとも言える。
【００３４】
反復終了時に、量子化部３１は、最終的な量子化幅を多重化部３４に出力する。
【００３５】
［可逆符号化部３２］
可逆符号化部は、i（i=1,2,3,…）回目の反復において量子化部３１が出力した量子化信号を受け取り、可逆符号化により量子化信号に対応する信号符号を割り当て、その信号符号の符号長から所定の目標符号長を減算した値である符号長超過量Ciを得て平均符号長超過量算出部３３に出力する（ステップＥ３２）。
【００３６】
可逆符号化としては、例えば一般的なエントロピー符号化を用いてもよいし、MPEG-ALS（例えば、参考文献１参照。）、G.711.0（例えば参考文献２参照。）のような既存の可逆符号化方式を用いてもよい。
【００３７】
可逆符号化部３２は、反復終了時には、量子化信号に対応する信号符号を多重化部３４に出力する。
【００３８】
〔参考文献１〕T. Liebechen, T. Moriya, N. Harada, Y. Kamamoto, and Y. A. Reznik, “The MPEG-4 Audio Lossless Coding (ALS) standard - technology and applications,” in Proc. AES 119th Convention, Paper #6589, Oct., 2005.
【００３９】
〔参考文献２〕ITU-T G.711.0, “Lossless compression of G.711 pulse code 
modulation,” 2009.
【００４０】
［平均符号長超過量算出部３３］
平均符号長超過量算出部３３は、i（i=1,2,3,…）回目の反復において可逆符号化部３２が出力した符号長超過量Ciを受け取り、平均符号長超過量Ci/Miを算出して量子化部３１に出力する。平均符号長超過量算出部３３は、入力された符号長超過量Ciを基に反復的に有効サンプル数Miを以下のように更新して平均符号長超過量を算出する。
【００４１】
１回目の反復では有効サンプル数M1は、フレーム長と同じとする。すなわち、M1=Nとする。２回目以降、前の反復での符号長超過量Ci-1に対して、式（１）と同様、有効サンプル数Mi-1に現反復で入力された符号長超過量Ciと前の反復で入力された符号長超過量Ci-1に基づいた値である (1-(Ci/Ci-1))を乗算したものを有効サンプル数Miとして置き換え更新する。
【００４２】
平均符号長超過量算出部３３は、上記のように算出された有効サンプル数Miで、入力された符号長超過量Ciを除算することで平均符号長超過量Ci/Miを得る。
【００４３】
［多重化部３４］
多重化部３４は、量子化部３１が出力した量子化幅と、可逆符号化部３２が出力した信号符号とを受け取り、量子化幅に対応する符号と信号符号とを合わせて出力符号として復号装置に出力する（ステップＳ３４）。
【００４４】
≪復号装置≫
図５及び図６を参照して、第一実施形態の復号装置が実行する復号方法の処理手続きを説明する。
【００４５】
第一実施形態の復号装置は、図５に示すように、多重分離部４１、可逆復号部４２及び逆量子化部４３を例えば備えている。第一実施形態の復号装置は、第一実施形態の復号装置の各部が図６及び以下に示すステップＤ４１からステップＤ４３の処理を実行することにより実現される。
【００４６】
［多重分離部４１］
多重分離部４１は、復号装置に入力された符号を受け取り、受け取った符号に含まれる信号符号を可逆復号部４２に、受け取った符号に含まれる、信号符号に対応する量子化幅を逆量子化部４３にそれぞれ出力する（ステップＤ４１）。
【００４７】
［可逆復号部４２］
可逆復号部４２は、多重分離部４１が出力した信号符号を受け取り、可逆符号化部３２の処理に対応する可逆復号を行い、信号符号に対応する信号を復号量子化信号として逆量子化部４３に出力する（ステップＤ４２）。
【００４８】
［逆量子化部４３］
逆量子化部４３は、可逆復号部４２が出力した復号量子化信号と、多重分離部４１が出力した量子化幅とを受け取り、例えば従来技術と同様に、量子化幅に対応する値と復号量子化信号の各サンプル値とをサンプル毎に乗算し、逆量子化された信号を得る（ステップＤ４３）。
【００４９】
逆量子化部４３は、逆量子化された信号をサンプル数Nのフレーム毎の出力信号として出力する。
【００５０】
＜第二実施形態＞
以下、図面を参照して、この発明の第二実施形態について説明する。
【００５１】
符号化装置において、量子化幅の大きさに応じてフィルタリングや圧伸などの前処理を入力された信号に施すか否かをフレーム毎に切り替えることでそのフレームに適した量子化を行うことができる。このような場合、処理の切り替えによってフレーム内の統計的性質が変わり、符号長が大きく変動することがある。例えば、量子化幅が一定値を越えた場合にのみ信号の振幅を圧伸することで聴覚的な量子化歪を低減させようとすると、圧伸の処理は一般的に可逆圧縮の効率を下げるため、量子化の反復の中で突然平均符号長超過量が増加することがある。このように、突然平均符号長超過量が増加すると、無駄な反復が増加する可能性や、第一実施形態のような量子化幅の調節では想定外の更新を行ってしまう可能性がある。
【００５２】
そこで、第二実施形態の符号化装置は、量子化幅が閾値を越えた場合に行う前処理よって増加すると予測される符号長を符号長超過量に加算し、その値を基に平均符号長超過量を算出する。
【００５３】
図７に、第一実施形態の符号化装置の構成例を示す。図９に、第一実施形態の復号装置を示す。
【００５４】
≪符号化装置≫
図７及び図８を参照して、第二実施形態の符号化装置が実行する符号化方法の処理手続きを説明する。
【００５５】
第二実施形態の符号化装置は、図７に示すように、量子化部３１、可逆符号化部３２、平均符号長超過量算出部３３、多重化部３４及び信号前処理部３５を例えば備えている。第一実施形態の符号化方法は、第二実施形態の符号化装置の各部が図８及び以下に示すステップＥ３１からステップＥ３５の処理を実行することにより実現される。
【００５６】
第二実施形態の符号化装置は第一実施形態の符号化装置と同様、量子化部３１、可逆符号化部３２及び平均符号長超過量算出部３３での処理を反復的に行った後、多重化部３４での処理を経て符号を出力する。
【００５７】
以下、第一実施形態と異なる部分である信号前処理部３５、量子化部３１及び平均符号長超過量算出部３３について説明する。第二実施形態の可逆符号化部３２及び多重化部３４は、第一実施形態と同様であるため重複説明を省略する。
【００５８】
［信号前処理部３５］
信号前処理部３５は、符号化装置に入力されたフレーム毎の音信号X0,X1,…,XN-1、及び、量子化部３１が出力した量子化幅を受け取り、量子化幅が所定の閾値を越えていた場合にのみ音信号に対して高域強調フィルタや振幅圧伸など、量子化誤差を聴覚的に低減させるための従来的な処理である信号前処理（単に「前処理」と略記することもある。）を施し、量子化部３１へ出力する。
【００５９】
量子化幅が所定の閾値を越えていない場合、信号前処理部３５は、入力された音信号をそのまま量子化部３１に出力する。
【００６０】
なお、入力時の量子化幅を閾値よりも小さく設定している場合は、信号前処理部３５は、量子化部３１、可逆符号化部３２及び平均符号長超過量算出部３３により更新される量子化幅が所定の閾値を超えているかと、信号前処理が既に行われているかを判定し、閾値を超えていて、かつ信号前処理が行われていないと判定された場合に、信号前処理を一回だけ行う。そして、この信号前処理された音信号に基づいて、その後の、量子化部３１、可逆符号化部３２及び平均符号長超過量算出部３３による繰り返し処理が行われる。
【００６１】
入力時の量子化幅を閾値よりも大きく設定している場合は、信号前処理部３５は、始めに一回だけ信号前処理を行う。そして、この信号前処理された音信号に基づいて、その後の、量子化部３１、可逆符号化部３２及び平均符号長超過量算出部３３による繰り返し処理が行われる。
【００６２】
［量子化部３１］
量子化部３１は、信号前処理部３５が出力した音信号X0,X1,…,XN-1をその量子化幅で等間隔スカラー量子化して得られる量子化信号^X0,^X1,…,^XN-1を可逆符号化部３２に出力する。
【００６３】
量子化部３１は、量子化に用いた量子化幅を信号前処理部３５、平均符号長超過量算出部３３及び多重化部３４のそれぞれに出力する。
【００６４】
［平均符号長超過量算出部３３］
平均符号長超過量算出部３３は、i(i=1,2,3,…)回目の反復において可逆符号化部が出力した符号長超過量Ciを受け取り、その値を基に反復的に有効サンプル数Miを第一実施形態の平均符号長超過量算出部３３と同様に更新して平均符号長超過量を算出する。
【００６５】
平均符号長超過量算出部３３は、量子化部３１が出力した量子化幅を受け取り、各フレームにおいて量子化幅が閾値を越えた場合には符号長超過量Ciに所定の値を加算する。例えば、信号前処理部３５が音信号に対してフィルタリングや圧伸を行った場合に、平均符号長超過量算出部３３はその処理によって増加すると予想される符号長を符号長超過量Ciに追加する。例えば高域強調フィルタにより平均的にサンプル毎に0.6ビット信号の符号長が増加する傾向にあるのであれば、量子化幅が閾値を越えた場合に符号長超過量Ciに、0.6をフレーム長Nにかけた値0.6Nを加算する。
【００６６】
符号長超過量Ciへの加算量は、音信号から推定してもよい。例えばフィルタリングや圧伸等の信号前処理部３５の処理を行う前の信号のエネルギーE、処理後の信号のエネルギーをE’として、その比の２を底とした対数log2(E’/E)を符号長超過量Ciに加算するとしてもよい。これは、信号を符号化するために必要な記述長がおおよそ信号のエネルギーの対数に比例するという周知の事実に基づく。
【００６７】
こうして得られた符号長超過量Ciと有効サンプル数Miを基に平均符号長超過量算出部３３は平均符号長超過量Ci/Miを算出し、量子化部３１に出力する。
【００６８】
上記加算による符号長超過量の補正は有効サンプル数を考慮しない場合においても、つまり有効サンプル数Miを常にフレーム長Nと等しいとして処理をしている方式においても有効である。
【００６９】
このように、平均符号長超過量算出部３３は、所定の量子化幅が所定の閾値を超えた場合には、所定の値と符号長超過量との和を有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする。
【００７０】
例えば、平均符号長超過量算出部３３は、所定の量子化幅が所定の閾値を超えた場合には、前処理により増加すると予想される符号長の量が多いほど大きな値と符号長超過量との和を有効サンプル数で割った値と等しい値を平均符号長超過量とする。
【００７１】
ここで、Aを任意の値として、値Aと等しい値とは、値Aと等しい値を得ることができれば、その値Aと等しい値を得るための計算方法は問わないことを意味する。値Aと等しい値を得るための計算方法が複数あるとして、何れの計算方法を用いて値Aと等しい値を計算してもよい。
【００７２】
≪復号装置≫
図９及び図１０を参照して、第二実施形態の復号装置が実行する復号方法の処理手続きを説明する。
【００７３】
第二実施形態の復号装置は、図９に示すように、多重分離部４１、可逆復号部４２、逆量子化部４３及び信号後処理部４４を例えば備えている。第二実施形態の復号装置は、第一実施形態の復号装置の各部が図１０及び以下に示すステップＤ４１からステップＤ４４の処理を実行することにより実現される。
【００７４】
以下、第一実施形態と異なる部分である多重分離部４１、逆量子化部４３、信号後処理部４４について説明する。第二実施形態の可逆復号部４２は、第一実施形態と同様であるため重複説明を省略する。
【００７５】
［多重分離部４１］
多重分離部４１は、復号装置に入力された符号を受け取り、受け取った符号に含まれる信号符号を可逆復号部４２に、受け取った符号に含まれる、信号符号に対応する量子化幅を逆量子化部４３及び信号後処理部４４にそれぞれ出力する（ステップＤ４１）。
【００７６】
［逆量子化部４３］
逆量子化部４３は、可逆復号部４２が出力した復号量子化信号と、多重分離部４１が出力した量子化幅とを受け取り、第一実施形態の逆量子化部４３と同様に逆量子化された復号信号を得て、信号後処理部４４へ出力する（ステップＤ４３）。
【００７７】
［信号後処理部４４］
信号後処理部４４は、逆量子化部４３が出力した復号信号及び多重分離部４１が出力した量子化幅を受け取り、量子化幅が閾値を超えていれば符号化装置の信号前処理部３５の行った処理に対応する処理を復号信号に対して行い、サンプル数Nのフレーム毎の出力信号として出力する（ステップＤ４４）。
【００７８】
量子化幅が閾値を超えていなければ、信号後処理部４４は、復号信号をそのままサンプル数Nのフレーム毎の出力信号として出力する。
【００７９】
ここで、符号化装置の信号前処理部の行った処理に対応する処理とは、例えば信号前処理部で高域強調フィルタを用いたのであればその逆フィルタを適用すること、信号前処理部で振幅圧伸を用いたのであればその圧伸の逆変換を行うことなどを指す。
【００８０】
＜変形例＞
第一実施形態においても、量子化部３１に入力される音信号は、高域強調フィルタや振幅圧伸などの前処理がされた音信号であってもよい。
【００８１】
また、実用上の都合で使用する量子化幅が２のべき乗のもののみに制約される場合にも上記の量子化幅の更新を適用することができる。この場合には、量子化幅の更新の際に平均符号長超過量Ci-1/Mi-1を例えば四捨五入などを用いて整数化したものに基づいて量子化幅の調節量を算出する。
【００８２】
また、量子化部３１は、ビット平面上において等間隔スカラー量子化を行ってもよい。この場合、量子化部３１は、量子化幅siの代わりにi回目の反復におけるビット削減量biを用い、量子化時には音信号X0,X1,…,XN-1の二進数表現におけるそれぞれの下位桁からビット削減量biビットだけ無視した値を量子化信号^X0,^X1,…,^XN-1とする。b1は、所定の正の整数とする。例えば、b1=0とする。このように、量子化部３１は、入力された音信号のビットを下位桁から所定のビット削減量だけ無視することにより量子化信号を得てもよい。
【００８３】
ビット削減量biの更新は、前の反復で用いたビット削減量bi-1に平均符号長超過量算出部３３が出力した１サンプルあたりの平均符号長超過量Ci-1/Mi-1を加算したもので置き換えることにより行う。反復終了時に、量子化部３１は、量子化幅の代わりにビット削減量を多重化部３４に出力する。
【００８４】
量子化部３１がビット平面上で量子化を行っている場合には、復号装置の逆量子化部４３は、例えば復号量子化信号の二進数表記におけるそれぞれの下位桁にビット削減量の分だけ０を追加することで出力信号を得る。
【００８５】
量子化部３１がビット平面上において等間隔スカラー量子化を行う場合の他の処理は、量子化幅を用いて行う上記の第一実施形態又は第二実施形態と同様である。
【００８６】
その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００８７】
＜プログラム及び記録媒体＞
符号化装置又は復号装置の各部における処理をコンピュータによって実現する場合、符号化装置又は復号装置の各部がが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、その各部の処理がコンピュータ上で実現される。
【００８８】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。
【００８９】
また、各部の処理は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
３１    量子化部
３２    可逆符号化部
３３    平均符号長超過量算出部
３４    多重化部
３５    信号前処理部
４１    多重分離部
４２    可逆復号部
４３    逆量子化部
４４    信号後処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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