(57)【要約】      （修正有）【課題】符号化及び復号化のための符号化装置、復号化装置、システム及び方法を提供する。【解決手段】符号化装置１００において、量子化ステージは、デッドゾーンを使用して入力信号を量子化し、複数の量子化済み値を得る。エントロピー符号器は、エントロピー符号化スキームを使用して複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得る。残差量子化ステージは、量子化ステージに起因する残差信号を量子化し、量子化ステージのデッドゾーンに依存して少なくとも１つの量子化済み残差値を決定する。符号化済み信号形成部は、複数のエントロピー符号化済み値と少なくとも１つの量子化済み残差値とから符号化済み信号を形成する。【選択図】図１
2019165439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デッドゾーンを使用して入力信号（１４０）を量子化し、複数の量子化済み値（１４２）を得るよう構成された量子化ステージ（１０２）と、
エントロピー符号化スキームを使用して前記複数の量子化済み値（１４２）を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値（１４４）を得るよう構成されたエントロピー符号器（１０４）と、
前記量子化ステージ（１０２）に起因する残差信号を量子化するよう構成された残差量子化ステージ（１０６）であって、１つの非ゼロの量子化済み値について、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存して、少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成された残差量子化ステージ（１０６）と、
前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）とから符号化済み信号（１４８）を形成するよう構成された符号化済み信号形成部（１０８）と、
を含む符号化装置（１００）。
【請求項２】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、１つの非ゼロの量子化済み値について、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンの幅に依存して、少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成された、請求項１に記載の符号化装置（１００）。
【請求項３】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存して前記複数の量子化済み値（１１２）を逆量子化し、逆量子化済み入力信号（１５２）を得るよう構成された、逆量子化部（１６０）を備え、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記入力信号（１４０）が前記逆量子化済み入力信号（１５２）より小さいとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値０を含むように決定し、それ以外のとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値１を含むように決定するよう構成された、請求項１又は２に記載の符号化装置（１００）。
【請求項４】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、
前記デッドゾーンに依存して前記複数の量子化済み値（１４２）を逆量子化し、逆量子化済み入力信号（１５２）を得るよう構成された逆量子化部（１６０）と、
前記入力信号（１４０）と前記逆量子化済み入力信号（１５２）とを比較するよう構成された比較部（１６２）とを備えた、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
【請求項５】
前記比較部（１６２）は、前記入力信号（１４０）と前記逆量子化済み入力信号（１５２）とを比較し、前記残差信号（１５４）を得るよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記デッドゾーンに依存して前記残差信号（１５４）を量子化するよう構成された、
請求項４に記載の符号化装置（１００）。
【請求項６】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージは、前記残差信号（１５４）が前記非ゼロの量子化済み値について負であるとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値０を含むように決定し、それ以外のとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値１を含むように決定するよう構成された、請求項５に記載の符号化装置（１００）。
【請求項７】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、次のシンタックスに基づいて前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
2019165439.tif 000017
ここで、ｐｒｍは前記量子化済み残差値（１４６）を使用して前記残差量子化ステージ（１０６）によって生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は前記入力信号（１４０）であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は前記逆量子化済み入力信号（１５２）であり、ｎは各非ゼロの量子化済み値について１ずつ増分されるインデックスであり、ｉは各得られた量子化済み値（１４２）について１ずつ増分されるインデックスである、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
【請求項８】
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つのゼロの量子化済み値について２ビットを含むように、前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、次のシンタックスに基づいて前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
2019165439.tif 000018
ここで、Ｃは前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存し、ｐｒｍは前記量子化済み残差値（１４６）を使用して前記残差量子化ステージ（１０６）によって生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は前記入力信号（１４０）であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は前記逆量子化済み入力信号（１５２）であり、ｎはゼロの量子化済み値へ再量子化された各ゼロの量子化済み値について１ずつ増分され、非ゼロの量子化済み値へ再量子化された各ゼロの量子化済み値について２ずつ増分されるインデックスであり、ｉは各得られた量子化済み値（１４２）について１ずつ増分されるインデックスである、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
【請求項９】
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記符号化済み信号（１４８）が復号器への伝送に利用可能な最大長を有するまで、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）又は複数の量子化済み残差値（１４６）を前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）に付加することによって、前記符号化済み信号（１４８）を形成するよう構成されている、
請求項１乃至８の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
【請求項１０】
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記符号化済み信号（１４８）としてビットストリームを提供するよう構成され、前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と前記複数の量子化済み残差値（１４６）とから前記ビットストリームを形成するよう構成され、
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記量子化済み残差値（１４６）を前記エントロピー符号化済み値（１４４）に付加するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、
残差量子化部（１０６'）と、
前記複数の量子化済み値（１４２）を得るために前記量子化ステージ（１０２）で使用された前記デッドゾーンの幅に依存して、前記残差信号を量子化するよう前記残差量子化部（１０６'）を制御する調整部（１６４）と、を備え、
前記調整部（１６４）は、目標ビット数と消費ビット数とを得るよう構成され、
前記調整部（１６４）は、前記ビットストリームが前記目標ビット数を含む場合に、量子化済み残差値の決定を停止するよう前記残差量子化ステージを制御するよう構成された、
請求項１乃至９の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
【請求項１１】
符号化済み信号（１４８）を解析して、複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）とを得るよう構成された、符号化済み信号解析部（１２２）と、
エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）を復号化し、複数の量子化済み値（１４２）を得るよう構成された、エントロピー復号器（１２４）と、
前記複数の量子化済み値（１４２）を逆量子化して出力信号（１５０）を得るよう構成された、逆量子化ステージ（１２６）と、を含み、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記量子化済み残差値（１４６）とデッドゾーンとに依存して、前記出力信号（１５０）を得るために使用された逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
復号化装置（１２０）。
【請求項１２】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、量子化済み残差値（１４６）と前記デッドゾーンの幅とに依存して、非ゼロの量子化済み値についての逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
請求項１１に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１３】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記デッドゾーンに依存して微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定することによって、前記逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
請求項１１又は１２に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１４】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、１つの非ゼロの量子化済み値について２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、量子化済み残差値によって示された前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）からの１つを使用して、前記出力信号（１５０）を得るよう構成された、
請求項１３に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１５】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある増加値によって増大させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある減少値によって減少させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記増加値と前記減少値とは互いに異なる、
請求項１４に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１６】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、次の２つのファクタに基づいて、１つの非ゼロの量子化済み値について前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
fac_p = 0,25 * dz
fac_m = 0,5 * (1 - 0,5 * dz)
ここで、fac_pは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が増加されるべき、正規化された絶対値を示し、fac_mは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７６）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が減少されるべき、正規化された絶対値を示し、dzは前記デッドソーンの正規化された幅である、
請求項１４又は１５に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１７】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、１つのゼロの量子化済み値について２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）と前記量子化済み残差値によって示された前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）からの１つとを使用して、前記出力信号（１５０）を得るよう構成された、
請求項１３乃至１６の何れか１項に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１８】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある増加値によって増大させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある減少値によって減少させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７４）を得るよう構成された、
請求項１７に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項１９】
前記逆量子化ステージ（１２６）は、次のファクタに基づいて、前記ゼロの量子化済み値について前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
fac_z = dz / 3
ここで、fac_zは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が増加されるべき、正規化された絶対値、及び、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７６）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が減少されるべき、正規化された絶対値を示し、dzは前記デッドソーンの正規化された幅である、
請求項１７又は１８に記載の復号化装置（１２０）。
【請求項２０】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の符号化装置（１００）と、
請求項１１乃至１９の何れか１項に記載の復号化装置（１２０）とを含む、システム。
【請求項２１】
入力信号を量子化し、複数の量子化済み値を得るステップ（２０２）と、
エントロピー符号化スキームを使用して前記複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得る符号化ステップ（２０４）と、
前記量子化ステージによる量子化に起因する残差信号を量子化（２０６）し、前記量子化ステージの前記デッドゾーンに依存して、複数の量子化済み残差値を決定するステップと、
前記複数のエントロピー符号化済み値と前記複数の量子化済み残差値とからビットストリームを形成するステップ（２０８）と、
を含む符号化方法（２００）。
【請求項２２】
符号化済み信号を解析（２２２）して、複数のエントロピー符号化済み値と１つの量子化済み残差値とを得るステップと、
エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値を復号化（２２４）し、複数の量子化済み値を得るステップと、
前記複数の量子化済み値を逆量子化（２２６）し、出力信号を得るステップと、
デッドゾーンと前記量子化済み残差値とに依存して、前記出力信号を得るために使用された逆量子化レベルを微細化（２２８）するステップと、
を含む復号化方法（２２０）。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、符号化装置、復号化装置、符号化装置と復号化装置とを含むシステム、符号化方法及び復号化方法に関する。幾つかの実施形態は、ソース符号化における最適な残差量子化の装置及び方法に関する。幾つかの実施形態は、量子化された信号を所定数のビットで符号化するソース符号化スキームに関する。
【背景技術】
【０００２】
エントロピー符号化は、伝送されるシンボルの冗長性を利用する効率的なツールである。それは通常、スペクトル線の量子化の後で、変換ベースの符号化において使用される。先験的な確率分布を利用することにより、量子化済み値は削減されたビット数を用いてロスなく符号化されることができる。その原理は、符号語の長さがシンボル確率の関数である、符号語の生成にある。
【０００３】
ビット消費量は通常、エントロピー符号化済みシンボルをビットストリームへ書き込んだ後でのみわかる。それは通常、量子化ステージを最適化する際に問題になり、量子化ステージはレート歪み関数を最適化するために、ビット消費量を知る必要がある。ビットストリームが、定ビットレートとして知られている、フレーム毎に一定サイズを持つ必要がある場合にはさらに問題となり、定ビットレートは殆どの通信ネットワークプロトコルの必要条件となっている。
【０００４】
変換符号器において、１組のスケールファクタは通常、周波数ドメインで量子化ノイズを整形することによって、量子化を定義している。ノイズ整形は、通常は聴覚心理モデルによって与えられる知覚歪みと、発生したビット消費量との両方の関数である。しかしながら、最後のファクタは通常、量子化ノイズ整形を確定した後で知られる。最適化ループは、最適化を収束させるために用いられ得る。しかし、そのような最適化は比較的複雑であり、実際の適用では反復回数が強く制限されなければならない。さらに、演算複雑性をより一層低減するために、ビット消費量は通常、完全には計算されず、推定されるだけである。最終的なビット消費量が過少評価された場合には、ビットストリームは切り捨てられなければならいが、そのようなことは殆どの場合回避される。実際のところ、過少評価はビットストリームの強い切り捨てをもたらすであろうし、それは量子化を飽和させることと等価となる。よって、量子化最適化は通常、ビット消費量を過大評価するように設計される。その結果、最終的なビットストリームの中でいくつかのビットが未使用のままとなる場合が多い。
【０００５】
この問題を解決するために、発生し得る未使用のビットを利用するために、第１量子化ステージの後に、残差（又は第２の）量子化ステージが追加され得る。その場合、これらの残りのビットは、量子化ノイズを微細化（refine）するために使用され得る。この原理を以下に説明する。
【０００６】
図１０は変換符号器１０のブロック図を示す。変換符号器１０は、第１量子化ステージ１２、残差量子化ステージ１４、エントロピー符号器１６、エントロピー符号化ビット推定ユニット１８、マルチプレクサ２０及び変換ユニット２２を含む。
【０００７】
変換ユニット２２は、入力信号を時間ドメインから周波数ドメインへと変換するよう構成されている。第１量子化ステージ１２は、周波数ドメインにおける入力信号を複数の量子化済みスペクトル値ｑへと量子化するよう構成されている。複数の量子化済みスペクトル値ｑ、周波数ドメインにおける入力信号ｘ、及び残りのビット数は、残差（又は第２の）量子化ステージ１４へと入力され、その残差量子化ステージでは第１量子化ステージ１２の出力を微細化し、複数の量子化済み残差値ｑrを提供するよう構成されている。エントロピー符号器１６は、複数の量子化済みスペクトル値ｑをエントロピー符号化し、複数のエントロピー符号化済み値ｅを得るよう構成されている。マルチプレクサ２０は、複数のエントロピー符号化済み値ｅと、第１量子化ステージ１４によって提供された情報に依存したスケールファクタと、第２量子化１６によって提供された複数の量子化済み残差値とを多重化し、ビットストリームを得るよう構成されている。
【０００８】
図１０に示された変換符号器１０は、１フレーム毎にある目標ビット数を提供するよう設計されている。量子化は、この目標値に到達するよう調整されるであろうが、複雑性の理由により、量子化ステップを調整する際、エントロピー符号器ビット消費量の推定だけが行われる。さらに、ビットの推定が非常に正確であったとしても、期待される目標ビットをもたらす１組のスケールファクタを発見することが不可能であり得る。第１量子化ステージ１２の後、量子化済み値ｑはエントロピー符号化される。残りの未使用のビットは、次に残差量子化へ割り当てられ、その残差量子化は第１量子化ステージ１２の出力を微細化するであろう。残差量子化ステージ１４は、入力として、量子化済みスペクトル値ｑ、オリジナルスペクトル値ｘ及び残りのビット数を受け取る。その残りのビット数は、残りのビットの推定値でもよいし、真の数でもよい。例えば、ＡＭＲ−ＷＢ＋（適応型マルチレート広帯域拡張）において実施されるような閉ループ決定方式における切り替え決定をするために、局所的合成が符号器側で必要である場合に、推定が通常用いられる。この場合には、エントロピー符号器１６が必要に応じて呼び出される前に、残差符号化が呼び出される必要がある。
【０００９】
通常の変換符号器１０においては、残差量子化ステージ１４は、量子化済みスペクトル値を逆量子化することにより得られる逆量子化済み入力信号とオリジナル入力信号との差の簡易な均一スカラー量子化を実行する。しかしながら、レート歪み性能分析を通じて、均一量子化はメモリレスでかつ均一に分散されたソースにとってのみ最適であることが知られている。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、非メモリレスで且つ不均一に分散されたソースにとって、改善された残差量子化を提供することである。
【００１１】
この目的は、独立項によって解決される。
【００１２】
本発明の実施形態は、量子化ステージとエントロピー符号器と残差量子化ステージと符号化済み信号形成部とを含む符号化装置を提供する。量子化ステージはデッドゾーンを使用して入力信号を量子化し、複数の量子化済み値を得るよう構成される。エントロピー符号器はエントロピー符号化スキームを使用して複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得るよう構成される。残差量子化ステージは、量子化ステージに起因する残差信号を量子化し、量子化ステージのデッドゾーンに依存して少なくとも１つの量子化済み残差値を決定するよう構成される。符号化済み信号形成部は、複数のエントロピー符号化済み値と少なくとも１つの量子化済み残差値とから符号化済み信号を形成するよう構成される。
【００１３】
さらに、本発明の実施形態は、符号化済み信号解析部とエントロピー復号器と逆量子化ステージとを含む復号化装置を提供する。符号化済み信号解析部は、符号化済み信号を解析して、複数のエントロピー符号化済み値と少なくとも１つの量子化済み残差値とを得るよう構成される。エントロピー復号器は、エントロピー復号化スキームを用いて複数のエントロピー符号化済み値を復号化し、複数の量子化済み値を得るよう構成される。逆量子化ステージは、複数の量子化済み値を逆量子化して出力信号を得るよう構成される。さらに、逆量子化ステージは、量子化済み残差値とデッドゾーンとに依存して、出力信号を得るために使用された逆量子化レベルを微細化するよう構成される。
【００１４】
本発明の概念によれば、（オリジナル）入力信号と複数の量子化済み値を逆量子化することにより得られた逆量子化済み信号との誤差は、入力信号を量子化するために使用されたデッドゾーンを考慮する、符号器側の残差量子化ステージによって低減され又は最適化されることができ、かつ（出力信号と呼ばれる）逆量子化済み信号を得るために用いられる逆量子化レベルを微細化する際にこのデッドゾーンを考慮する、復号器側の逆量子化ステージによって低減され又は最適化されることができる。
【００１５】
さらに、本発明の実施形態は、符号化方法を提供する。この方法は、入力信号を量子化し、デッドゾーンを使用して複数の量子化済み値を得る量子化ステップと、エントロピー符号化スキームを使用して複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得る符号化ステップと、量子化ステージによる量子化に起因する残差信号を量子化し、量子化ステージのデッドゾーンに依存して、複数の量子化済み残差値を決定するステップと、複数のエントロピー符号化済み値と複数の量子化済み残差値とからビットストリームを形成するステップと、を含む。
【００１６】
さらに、本発明の実施形態は、復号化方法を提供し、その方法は、符号化済み信号を解析して、複数のエントロピー符号化済み値と１つの量子化済み残差値とを得るステップと、エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値を復号化し、複数の量子化済み値を得るステップと、複数の量子化済み値を逆量子化し、出力信号を得るステップと、デッドゾーンと量子化済み残差値とに依存して、出力信号を得るために使用された逆量子化レベルを微細化するステップと、を含む。
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る符号器のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る復号器のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るシステムのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る残差量子化ステージのブロック図である。
【図５】デッドゾーン均一閾値スカラー量子化スキームで使用される逆量子化レベルと量子化閾値とを示す図である。
【図６】非ゼロ量子化済み値についての２つの微細化された逆量子化レベルを示す図である。
【図７】ゼロ量子化済み値についての３つの微細化された逆量子化レベルを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る符号化方法のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る復号化方法のフローチャートである。
【図１０】残差量子化を使用する従来の変換符号器のブロック図である。
【００１９】
同一又は等価の機能を有する同一又は等価の構成要素又は構造には、以下の説明において、同一又は等価の参照番号が付与されている。
【００２０】
以下の説明では、本発明の実施形態のより完全な説明を提供するため、複数の詳細を提示する。しかしながら、本発明の実施形態はこれら特定の詳細を使用せずに実施可能であることは当業者にとって自明であろう。他の実施形態では、本発明の実施形態を不明確化するのを防止するために、公知の構造又は装置は詳細よりもブロック図の形式で説明される。加えて、以下に説明される異なる実施形態の特徴は、特に否定されない限り、互いに結合されてもよい。
【００２１】
エントロピー符号化は種々の長さの符号語を供給するので、ビットストリームへ書き込む前に正確なビット消費量を予測することは困難である。しかしながら、ビット消費量は量子化を最適化するために必要である。殆どの場合及び複雑性の理由から、量子化は準最適であり、幾つかの少数のビットは依然として利用されない。残差量子化は、量子化誤差を微細化するためにこれら使用されないビットを利用する量子化の第２レイヤである。
【００２２】
以下に説明する本発明の実施形態は、この残差量子化を最適化する符号器、復号器及びその方法を提供する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に従う符号器１００のブロック図を示す。符号器１００は、量子化ステージ１０２（例えば第１量子化ステージ）、エントロピー符号器１０４、残差量子化ステージ１０６（例えば第２量子化ステージ）、及び符号化済み信号形成部１０８を含む。量子化ステージ１０２は、デッドゾーンを使用して入力信号１４０を量子化し、複数の量子化済み値１４２（ｑ）を取得するよう構成されている。エントロピー符号器１０４は、複数の量子化済み値１４２（ｑ）をエントロピー符号化スキームを使用して符号化し、複数のエントロピー符号化済み値１４４（ｅ）を取得するよう構成されている。残差量子化ステージ１０６は、量子化ステージ１０２における量子化によって生起された残差信号を量子化するよう構成され、この残差量子化ステージ１０６は、量子化ステージ１０２のデッドゾーンに依存して、少なくとも１つの量子化済み残差値１４６（ｑr）を決定するよう構成されている。符号化済み信号形成部１０８は、複数のエントロピー符号化済み値１４４（ｅ）と少なくとも１つの量子化済み残差値１４６（ｑr）とから符号化済み信号１４８を形成するよう構成されている。
【００２４】
本発明の思想は、入力信号を量子化するために使用されていたデッドゾーンを考慮に入れる符号化側の残差量子化ステージと、逆量子化済み信号を取得するために使用される逆量子化レベルを微細化するときにそのデッドゾーンをも考慮に入れる復号器側の逆量子化ステージと、を用いて、（オリジナル）入力信号とその入力信号の量子化済みバージョンの逆量子化済みバージョンとの誤差を低減し又は最適化することである。
【００２５】
実施形態においては、量子化ステージ１０２はデッドゾーン均一閾値スカラー量子化（ＤＺ−ＵＴＳＱ）を実行するよう構成され得る。
【００２６】
実施形態において、符号化済み信号形成部１０８は、符号化済み信号１４８が復号器への伝送のために利用可能な最大長を持つまで、少なくとも１つの量子化済み残差値１４６又は複数の量子化済み残差値１４６を複数のエントロピー符号化済み値１４４へ付加することによって、符号化済み信号１４８を形成するよう構成され得る。ビットストリームが、第１量子化ステージノイズ整形を定義するスケーリングファクタ、又は量子化ノイズを整形するために使用され、時間ドメインにおける出力信号のポストフィルタリングにおいて使用される予測係数、のような他の情報を含むことは制限されない。
【００２７】
例えば、符号化済み信号形成部１０８は、符号化済み信号１４８としてビットストリームを提供するよう構成されてもよい。よって、符号化済み信号形成部１０８、例えばマルチプレクサは、ビットストリームの一端部に少なくとも１つの量子化済み残差値１４６又は複数の量子化済み残差値１４６を付加するように構成され得る。符号器１００によって生成されたビットストリームは、復号器へ転送（例えば伝送又は放送）されてもよく、又は復号器による後の復号化のために、例えば不揮発性記憶媒体に格納されてもよい。よって、ビットストリームはデータフレーム又はデータパケットを使用して伝送され又は格納されてもよく、ここでビットストリームは、１データフレーム又は１データパケット当り、一定サイズ（ここでは目標ビットとも呼ばれる）を持つ必要があり得る。
【００２８】
一定サイズ、又は所定の目標ビット数を持つビットストリームを得るために、そのビットストリームが所定の目標ビット数に到達するまで、符号化済み信号形成部１０８は量子化済み残差値１４６をエントロピー符号化済み値１４４へ付加するよう構成されてもよい。残差量子化ステージ１０６は、ビットストリームが所定長の目標ビット又は所定の目標ビット数を持ったとき、量子化済み残差値１４６の決定を停止してもよい。
【００２９】
実施形態において、入力信号１４０は周波数ドメイン入力信号１４０であり得る。符号器１００は、時間ドメイン入力信号を周波数ドメイン入力信号１４０へ変換するよう構成された変換ユニットを含み得る。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に従う復号器１２０のブロック図を示す。この復号器１２０は、符号化済み信号解析部（coded signal parser）１２２と、エントロピー復号器１２４と、逆量子化ステージ１２６とを含む。符号化済み信号解析部１２２は、符号化済み信号１４８を解析して複数のエントロピー符号化済み値１４４（ｅ）と少なくとも１つの量子化済み残差値１４６（ｑｒ）とを得るよう構成されている。エントロピー復号器１２４は、複数のエントロピー符号化済み値１４４（ｅ）をエントロピー復号化スキームを使用して復号化し、複数の量子化済み値１４２（ｑ）を得るよう構成されている。逆量子化ステージ１２６は、複数の量子化済み値１４２（ｑ）を逆量子化して出力信号１５０を得るよう構成されている。よって、逆量子化ステージ１２６は、出力信号１５０を得るために使用される逆量子化レベルを、量子化済み残差値１４６（ｑｒ）と符号器１００において複数の量子化済み値１４２（ｑ）を得るための量子化ステージ１０６で使用されたデッドゾーンとに依存して、微細化するよう構成されている。
【００３１】
実施形態において、逆量子化ステージ１２６は、デッドゾーンに依存して微細化済み逆量子化レベルを決定することによって、逆量子化レベルを微細化するよう構成され得る。
【００３２】
例えば、逆量子化ステージ１２６は、デッドゾーンに依存して、より正確にはデッドゾーンの幅に依存して、逆量子化レベルが微細化、つまり増大又は減少されるべきレベルを決定し、微細化済み逆量子化レベルを得るよう構成されてもよい。さらに、逆量子化ステージ１２６は、デッドゾーンに依存して少なくとも２つの新たな逆量子化レベルを決定し、これら少なくとも２つの微細化された逆量子化レベルの中から量子化済み残差値１４６によって指示された１つを使用して、出力信号１５０を得るよう構成されてもよい。換言すれば、量子化済み残差値１４６は、出力信号１５０を得るために、少なくとも２つの微細化された逆量子化レベルの中のどれが使用されるべきかを示している。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態に従うシステム１３０のブロック図を示す。このシステム１３０は、図１に示す符号器１００と図２に示す復号器１２０とを含む。
【００３４】
以下に、符号器１００及び復号器１２０の特徴と、符号器１００及び復号器１２０の特徴の相互作用又は関連作用とについて、より詳細に説明する。
【００３５】
図４は、一実施形態に従う残差量子化ステージ１０６のブロック図を示す。この残差量子化ステージ１０６は、残差量子化部１０６'と、逆量子化部１６０と、比較部１６２とを含む。逆量子化部１６０は、量子化ステージ１０２によって提供された複数の量子化済み値１４２（ｑ）を逆量子化して、逆量子化済み入力信号１５２（ｘ＿ｑ）を取得するよう構成されてもよい。比較ステージ１６２は、入力信号１４０（ｘ）と逆量子化済み入力信号１５２（ｘ＿ｑ）とを比較して、残差信号１５４を取得するよう構成され得る。残差量子化部１０６'は、量子化ステージ１０２によって生起された残差信号を量子化するよう構成され得る。
【００３６】
換言すると、図４に残差量子化ブロック図を示す。スペクトル１４２（ｑ）は逆量子化され、オリジナルスペクトル１４０（ｘ）と比較される。量子化の第２レイヤは、次に利用可能な残りのビットに依存して実行される。残差量子化ステージ１０６によって実行される第２量子化ステップは、通常は貪欲な量子化（greedy quantization）であり、つまりその量子化はライン毎に実行され、各再量子化済み値は後続の伝送される情報から独立して決定される。このようにして、符号化済み信号形成部１０８から提供されたビットストリーム１４８が所望のサイズに到達すれば常に、残差量子化ビットストリーム１４６（ｑr）は切り詰められ得る。
【００３７】
図４に示すように、残差量子化ステージ１０６はさらに、制御ユニット１６４、つまり調整部を含んでも良い。制御ユニット１６４は残差量子化部１０６'を制御し又は最適化するよう構成されてもよい。
【００３８】
例えば、制御ユニット１６４は残差量子化部１０６'を次のように制御するよう構成されてもよい。すなわち、残差量子化部１０６'はデッドゾーンに依存して、より正確には複数の量子化済み値１４２（ｑ）を得るために量子化ステージ１０２において使用されたデッドゾーンの幅に依存して、残差信号１５４を量子化する。さらに、制御ユニット１６４は、目標ビット数と消費されたビット数（例えばエントロピー符号器によって提供されたエントロピー符号化済み値１４４によって消費され、又はそのエントロピー符号化済み値１４４と残差量子化部１０６'によって既に提供された量子化済み残差値とによって消費されたビット数）に依存して、残差量子化部１０６'を制御するよう構成されてもよい。さらに制御ユニット１６４は、逆量子化部１６０によって提供された情報に依存して、残差量子化部１０６'を制御するよう構成されてもよい。逆量子化部１６０によって提供された情報は、固定され又は適応的に修正されたデッドゾーンの幅を含んでもよく、さらにスペクトルを正規化しかつ量子化ステップを定義するために第１量子化ステージにおいて適用されたスケーリングファクタを含んでも良く、また、量子化された値がゼロであったか否かを示す指示を含んでも良い。
【００３９】
従来の残差量子化においては、残差量子化ステージによって実行されたＱｒは、差分ｘ［ｉ］−ｘ＿ｑ［ｉ］の単純な均一スカラー量子化である。
ｘ［ｉ］＞ｘ＿ｑ［ｉ］の場合
Ｑｒ［ｉ］＝（ｉｎｔ）（０．５＋（ｘ［ｉ］−ｘ＿ｑ［ｉ］）／ｄｅｌｔａ＿ｒ）
その他の場合
Ｑｒ［ｉ］＝（ｉｎｔ）（−０．５＋（ｘ［ｉ］−ｘ＿ｑ［ｉ］）／ｄｅｌｔａ＿ｒ）
ここで、ｘ［ｉ］は入力信号１４０であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は逆量子化済み入力信号１５２であり、（ｉｎｔ）は整数の丸め関数であり、ｄｅｌｔａ＿ｒは残差量子化部Ｑｒの量子化ステップであり、この量子化ステップは第１量子化部Ｑにおいて使用される量子化ステップｄｅｌｔａよりも通常小さい。一般に、以下の通りである。
ｄｅｌｔａ＿ｒ＝０．５＊ｄｅｌｔａ
【００４０】
本発明の実施形態は、残差量子化に関連する２つの問題を解決する。第１の主たる問題は、第１量子化ステージ１０２を既知としている最適なＱｒ（残差量子化ステージ１０６の関数）をどのようにして得るかである。第２の問題は、残りのビット数が推定されるべき場合に、符号器の局部的な合成と復号器の合成との間の不整合を如何にして最少化するかである。
【００４１】
レート歪み性能分析を通じて、（従来の残差量子化において使用される）均一量子化がは、メモリレスでかつ均一に分散されたソースだけにとって最適であることが知られている。もしその後でエントロピー符号化が使用された場合、均一量子化はガウス(Gaussian)ソースにとって、かつ非常に高いビットレートにおいて準最適となる。低いレートでは、最適に近い解決策は均一な閾値スカラー量子化（ＤＺ−ＵＴＳＱ）を用いてデッドゾーンを持つことである。この系統の量子化部は、広いレンジの分布、例えばガウス、ラプラス (Laplacian)及び一般化ラプラスにとって準最適である。デッドゾーンファクタは様々な方法で最適化され得る。そのファクタは、分布の推定に基づいてリアルタイムで最適化され得る。簡略して言えば、そのファクタは、想定される入力信号について見出されたデフォルトの最適値へと固定され得るか、又はスペクトルの調性のように分布を反映する幾つかの尺度に依存して適応され得る。
【００４２】
以下に、第１ステージＤＺ−ＵＴＳＱ１０２に依存して残差量子化ステージ１０６によって実行される残差量子化Ｑｒを最適化する解決策を説明する。デッドゾーンパラメータはｄｚと呼ばれ、ＤＺ−ＵＴＳＱ１０２は次のように定義される。
ｘ［ｉ］＞０の場合
Ｑ［ｉ］＝（ｉｎｔ）（ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＋（ｘ［ｉ］）／ｄｅｌｔａ）
その他の場合
Ｑ［ｉ］＝（ｉｎｔ）（−ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＋（ｘ［ｉ］）／ｄｅｌｔａ）
及び
ｘ＿ｑ［ｉ］＝ｄｅｌｔａ＊Ｑ［ｉ］
ここで、ｘ［ｉ］は入力信号１４０であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は逆量子化済み入力信号１５２であり、（ｉｎｔ）は整数の丸め関数であり、ｄｅｌｔａはＤＺ−ＵＴＳＱ１０２において使用される量子化ステップであり、
ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＝１−ｄｚ／２
である。
【００４３】
図５はＤＺ−ＵＴＳＱ１０２スキームを示し、ここでスケールはｄｅｌｔａによって正規化される。デッドゾーンは、通常ステップ１の正規化されたセルサイズよりも大きい。１．２５のデッドゾーンは、殆どの周波数変換済みオーディオサンプルにとって良好な推定である。デッドゾーンは、信号のノイズが多い場合には低減され、信号がより調性である場合には増大され得る。
【００４４】
本発明の実施形態は、誤差ｘ［ｉ］−ｘ＿ｑ［ｉ］の最適な量子化の微細化を定義している。残差符号化はエントロピーに制約されないので、追加的なデッドゾーンは残差量子化Ｑｒでは使用されない。さらに、第１量子化ステージ１０２の量子化誤差の分布は、再生レベル１７０によって区切られた量子化セルの左部と右部とで均一であると考えられる。それは高いレートの推定であり、つまり新たな量子化セルのサイズは、そのセル内の不均一に分散された誤差を無視できる程度に十分小さいと考えられる。その推定は殆どの目標ビットレートにとって有効である。
【００４５】
ここに２つの主な場合がある。あるサンプルが非ゼロ値で量子化された場合と、ゼロ値で量子化された場合とである。
【００４６】
非ゼロ量子化済み値の場合、サンプル毎に残差量子化Ｑｒについて１ビットを割り当てることができ、２つの相対的再生レベルｆａｃ＿ｍとｆａｃ＿ｐとを定義する。
ｆａｃ＿ｐ＝０．５−ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＊０．５＝０．２５＊（ｄｚ）
ｆａｃ＿ｍ＝０．５＊ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＝０．５＊（１−０．５＊ｄｚ）
【００４７】
ここで、ｆａｃ＿ｐは正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第１の微細化された逆量子化レベル１７４を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル（又は再生レベル）１７２の正規化された絶対値が増大されるべき値を示してもよく、ｆａｃ＿ｍは正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第２の微細化された逆量子化レベル１７６を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が減少されるべき値を示し、ｄｚは図６から明らかなように、デッドゾーンの正規化された幅である。
【００４８】
図６は、１ビットの再生レベル１７２についての２つの相対的（又は微細化された）再生レベル１７４及び１７６を示す。１ビットの追加ビットを用いて、再生レベル１７２は１−ｆａｃ＿ｍ（第２の微細化済み逆量子化レベル１７６をもたらす）を用いて微細化されうるか、又は１＋ｆａｃ＿ｐ（第１の微細化済み逆量子化レベル１７４をもたらす）を用いて微細化されうる。オリジナルセルは２つの不均一なセルへと分割される。Ｑ（第１量子化ステージ１０２の量子化関数）の量子化誤差は新たなセル内で均一に分散されると考えられるので、残差量子化ＱｒはＲ−Ｄ性能の点で最適である。量子化Ｑと残差量子化Ｑｒとが１つの埋め込み量子化(embedded quantization)を形成する、つまり残差量子化Ｑｒへと割り当てられたビットが廃棄されることができ、かつＱ−１が実行され得る点に注目すべきである。
【００４９】
残差量子化ステージ１０６によって実行される残差量子化Ｑｒは、以下のように要約される。
2019165439.tif 000003
ここで、ｐｒｍは残差量子化ステージ１０６によって量子化済み残差値を用いて生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は入力信号であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は逆量子化済み入力信号であり、ｎはＱｒによって微細化された各非ゼロの量子化済み値について１ずつ増分されるインデックスであり、ｉは各取得された量子化済み値について１ずつ増分されるインデックスである。
【００５０】
次に、逆Ｑｒは以下のように表現され得る。
2019165439.tif 000004
【００５１】
逆ＱｒはＮbitsの最初のビットについて実行されるだけであることがわかる。このことは、符号器は、符号器又は復号器が実際に復号化するよりも多くのビットを生成できることを意味する。このメカニズムは、残りのビット数が推定され、符号器側における局所的合成が必要である場合に使用される。想定される再生信号は、符号器で生成される。しかし、復号器が、ビットストリーム内の真の残りの利用可能なビットに依存して、多少のビットを復号化することも可能である。
【００５２】
代替的に、１サンプル当り１を超えるビットがＱｒに割り当てられ得る。同じ原理を用いて、２の羃指数ビットのＱｒ再生レベルについて、最適な再生レベルが定義され得る。
【００５３】
ゼロ量子化済み値については、残差量子化Ｑｒは１を超えるビットを割り当てられ得る。その理由は、知覚的理由により再生レベルとしてゼロを持つ必要があるからである。それは、例えば静粛期間中に人工的ノイズのある信号を作り出すのを回避する。特別な３つのレベルの可変長符号が使用され得る。
０：  ｃｏｄｅ  ａ  ｚｅｒｏ
１０：  ａ  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ
１１：  ａ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ
【００５４】
新たな相対的再生レベルｆａｃ＿ｚは、次のように計算される。
ｆａｃ＿ｚ＝  ｄｚ／３
【００５５】
ここで、ｆａｃ＿ｚは、正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第１の微細化された逆量子化レベル１７４を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が増大されるべき値を示してもよく、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第２の微細化された逆量子化レベル１７６を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が減少されるべき値を示してもよく、ｄｚは図７から明らかなように、デッドゾーンの正規化された幅である。
【００５６】
図７は、ゼロ量子化済み値１４２について、残差量子化ステージ１０６によって実行される残差量子化Ｑｒを示す。ゼロ回りのセルは３つの均一な新たなセルに分割される。
【００５７】
ゼロ量子化済み値について、残差量子化ステージ１０６によって実行される残差量子化Ｑｒは、次のように要約され得る。
2019165439.tif 000005
ここで、Ｃは量子化ステージのデッドゾーンに依存し、
Ｃ＝ｄｅｌｔａ＊（ｆａｃ＿ｚ／２）
によって計算されてもよい。ｐｒｍは残差量子化ステージ１０６によって量子化済み残差値を用いて生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は入力信号であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は逆量子化済み入力信号である。インデックスｎはゼロに再量子化された各ゼロの量子化済み値について１ずつ増分され、ｎは非ゼロに再量子化された各ゼロの量子化済み値について２ずつ増分される。
【００５８】
次に、逆Ｑｒは次のように表され得る。
2019165439.tif 000006
【００５９】
本発明の実施形態は、オリジナル量子化セル内の分布が均一でないという推定のもとに容易に拡張され得る。この場合、相対的再生レベルは量子化誤差の分布に依存して導出され得る。それを達成する一手法は、オリジナル量子化セルを不均一な新たな小さいセルに分割することである。第２のデッドゾーンパラメータが同様に使用され得る。
【００６０】
以下に、符号器１００及び復号器１２０の更なる実施形態の概略を説明する。
【００６１】
最初に、符号器１００を説明する。
【００６２】
残差量子化は第１のＳＱステージ（又は量子化ステージ１０２）を微細化する微細化量子化レイヤである。それは偶発的な未使用のビット、つまり
ｕｎｕｓｅｄ  ｂｉｔｓ  ＝  ｔａｒｇｅｔ＿ｂｉｔｓ−ｎｂｂｉｔｓ
を利用し、ｎｂｂｉｔｓはエントロピー符号器１０４によって消費されるビット数である。残差量子化は、ビットストリームが所望のサイズに到達すれば常に符号化を停止するために、貪欲な方針（greedy strategy）を採用し、エントロピーを採用しない。
【００６３】
微細化は１ライン毎に量子化済みスペクトルを再量子化することからなる。最初に、非ゼロの量子化済みラインが、１ビットの残差量子化部を用いて処理される。
2019165439.tif 000007
【００６４】
ここで、Ｘ［ｋ］は入力信号１４０のスケール済みサンプルであり、
2019165439.tif 000008
は逆量子化済み入力信号１５２のスケールされた対応するサンプルである。
【００６５】
最後に、残りのビットが許せば、ゼロ量子化済みラインが考慮され、次のような３つのレベルを用いて量子化される。
2019165439.tif 000009
【００６６】
ここで、Ｘ［ｋ］は入力信号１４０のスケール済みサンプルであり、
2019165439.tif 000010
は逆量子化済み入力信号１５２の対応するスケール済みサンプルであり、ｆａｃ＿ｚは、正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第１の微細化された逆量子化レベル１７４を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が増大されるべき値を示してもよく、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第２の微細化された逆量子化レベル１７６を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が減少されるべき値を示してもよく、ここで
ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＝１−ｄｚ／２
である。
【００６７】
第２に、復号器１２０を説明する。
【００６８】
残りのビットは非ゼロの復号化済みラインを微細化する。非ゼロスペクトル値毎に１ビットが読み込まれる。
2019165439.tif 000011
【００６９】
ここで、Ｘ［ｋ］は入力信号１４０であり、
2019165439.tif 000012
は逆量子化済み入力信号１５２であり、ｆａｃ＿ｐは正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第１の微細化された逆量子化レベル１７４を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル（又は再生レベル）１７２の正規化された絶対値が増大されるべき値を示してもよく、ｆａｃ＿ｍは正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第２の微細化された逆量子化レベル１７６を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が減少されるべき値を示してもよく、ここで
ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＝１−ｄｚ／２
である。
【００７０】
もし少なくとも２ビットが読み込むために残された場合には、ゼロ値が次のように微細化される。
2019165439.tif 000013
【００７１】
ここで、Ｘ［ｋ］は入力信号１４０のスケール済みサンプルであり、
2019165439.tif 000014
は逆量子化済み入力信号１５２の対応するスケール済みサンプルであり、ｆａｃ＿ｚは、正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第１の微細化された逆量子化レベル１７４を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が増大されるべき値を示してもよく、正規化された絶対値であって、２つの微細化された逆量子化レベル１７４と１７６のうちの第２の微細化された逆量子化レベル１７６を得るために、その絶対値の分だけ逆量子化レベル１７２の正規化された絶対値が減少されるべき値を示してもよく、ここで
ｒｏｕｎｄｉｎｇ＿ｄｚ＝１−ｄｚ／２
である。
【００７２】
図８は、一実施形態に係る符号化方法２００のフローチャートである。この方法２００は、デッドゾーンを使用して入力信号を量子化し、複数の量子化済み値を得るステップ２０２と、エントロピー符号化スキームを使用して前記複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得るステップ２０４と、前記量子化ステージによる量子化に起因する残差信号を量子化し、前記量子化ステージの前記デッドゾーンに依存して、複数の量子化済み残差値を決定するステップ２０６と、前記複数のエントロピー符号化済み値と前記複数の量子化済み残差値とからビットストリームを形成するステップ２０８と、を含む。
【００７３】
図９は、一実施形態に係る復号化方法２２０のフローチャートである。この方法２２０は、符号化済み信号を解析して、複数のエントロピー符号化済み値と１つの量子化済み残差値とを得るステップ２２２と、エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値を復号化し、複数の量子化済み値を得るステップ２２４と、デッドゾーンを使用して前記複数の量子化済み値を逆量子化し、出力信号を得るステップ２２６と、デッドゾーンと前記量子化済み残差値とに依存して、前記出力信号を得るために使用された逆量子化レベルを微細化するステップ２２８と、を含む。
【００７４】
これまで幾つかの態様を装置の文脈で示してきたが、これらの態様は対応する方法の説明をも表しており、１つのブロック又は装置が１つの方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同様に、方法ステップを説明する文脈で示した態様もまた、対応する装置の対応するブロックもしくは項目又は特徴を表している。方法ステップの幾つか又は全ては、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ又は電子回路など、ハードウエア装置により（ハードウエア装置を使用して）実行されてもよい。幾つかの実施形態において、最も重要な方法ステップの１つ以上が、そのような装置によって実行されてもよい。
【００７５】
所定の構成要件にもよるが、本発明の実施形態は、ハードウエア又はソフトウエアにおいて構成可能である。この構成は、その中に格納される電子的に読み取り可能な制御信号を有し、本発明の各方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働する（又は協働可能な）、デジタル記憶媒体、例えばフレキシブルディスク，ＤＶＤ，ブルーレイ，ＣＤ，ＲＯＭ，ＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，フラッシュメモリなどのデジタル記憶媒体を使用して実行することができる。従って、デジタル記憶媒体はコンピュータ読み取り可能であり得る。
【００７６】
本発明に従う幾つかの実施形態は、上述した方法の１つを実行するようプログラム可能なコンピュータシステムと協働可能で、電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【００７７】
一般的に、本発明の実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として構成することができ、そのプログラムコードは当該コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で作動するときに、本発明の方法の一つを実行するよう作動可能である。そのプログラムコードは例えば機械読み取り可能なキャリアに記憶されていても良い。
【００７８】
本発明の他の実施形態は、上述した方法の１つを実行するための、機械読み取り可能なキャリアに格納されたコンピュータプログラムを含む。
【００７９】
換言すれば、本発明の方法のある実施形態は、そのコンピュータプログラムがコンピュータ上で作動するときに、上述した方法の１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【００８０】
本発明の他の実施形態は、上述した方法の１つを実行するために記録されたコンピュータプログラムを含む、データキャリア（又はデジタル記憶媒体、又はコンピュータ読み取り可能な媒体などの非一時的記憶媒体）である。そのデータキャリア、デジタル記憶媒体又は記録された媒体は、典型的には有形及び／又は非一時的である。
【００８１】
本発明の他の実施形態は、上述した方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表現するデータストリーム又は信号列である。そのデータストリーム又は信号列は、例えばインターネットのようなデータ通信接続を介して伝送されるよう構成されても良い。
【００８２】
他の実施形態は、上述した方法の１つを実行するように構成又は適応された、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスのような処理手段を含む。
【００８３】
他の実施形態は、上述した方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００８４】
本発明に係るさらなる実施形態は、上述した方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを受信器へ（例えば電子的又は光学的に）伝送するよう構成された装置又はシステムを含む。受信器は、例えばコンピュータ、モバイル装置、メモリ装置等であってもよい。この装置又はシステムは、例えばコンピュータプログラムを受信器へと送信するためのファイルサーバを含み得る。
【００８５】
幾つかの実施形態においては、（例えば書換え可能ゲートアレイのような）プログラム可能な論理デバイスが、上述した方法の幾つか又は全ての機能を実行するために使用されても良い。幾つかの実施形態では、書換え可能ゲートアレイは、上述した方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働しても良い。一般的に、そのような方法は、好適には任意のハードウエア装置によって実行される。
【００８６】
上述した実施形態は、本発明の原理を単に例示的に示したに過ぎない。本明細書に記載した構成及び詳細について修正及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。従って、本発明は、本明細書に実施形態の説明及び解説の目的で提示した具体的詳細によって限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
−備考−
［請求項１］
デッドゾーンを使用して入力信号（１４０）を量子化し、複数の量子化済み値（１４２）を得るよう構成された量子化ステージ（１０２）と、
エントロピー符号化スキームを使用して前記複数の量子化済み値（１４２）を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値（１４４）を得るよう構成されたエントロピー符号器（１０４）と、
前記量子化ステージ（１０２）に起因する残差信号を量子化するよう構成された残差量子化ステージ（１０６）であって、１つの非ゼロの量子化済み値について、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存して、少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成された残差量子化ステージ（１０６）と、
前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）とから符号化済み信号（１４８）を形成するよう構成された符号化済み信号形成部（１０８）と、
を含む符号化装置（１００）。
［請求項２］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、１つの非ゼロの量子化済み値について、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンの幅に依存して、少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成された、請求項１に記載の符号化装置（１００）。
［請求項３］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存して前記複数の量子化済み値（１１２）を逆量子化し、逆量子化済み入力信号（１５２）を得るよう構成された、逆量子化部（１６０）を備え、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記入力信号（１４０）が前記逆量子化済み入力信号（１５２）より小さいとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値０を含むように決定し、それ以外のとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値１を含むように決定するよう構成された、請求項１又は２に記載の符号化装置（１００）。
［請求項４］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、
前記デッドゾーンに依存して前記複数の量子化済み値（１４２）を逆量子化し、逆量子化済み入力信号（１５２）を得るよう構成された逆量子化部（１６０）と、
前記入力信号（１４０）と前記逆量子化済み入力信号（１５２）とを比較するよう構成された比較部（１６２）とを備えた、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
［請求項５］
前記比較部（１６２）は、前記入力信号（１４０）と前記逆量子化済み入力信号（１５２）とを比較し、前記残差信号（１５４）を得るよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記デッドゾーンに依存して前記残差信号（１５４）を量子化するよう構成された、
請求項４に記載の符号化装置（１００）。
［請求項６］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージは、前記残差信号（１５４）が前記非ゼロの量子化済み値について負であるとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値０を含むように決定し、それ以外のとき、前記非ゼロの量子化済み値について、前記量子化済み残差値（１４６）が論理値１を含むように決定するよう構成された、請求項５に記載の符号化装置（１００）。
［請求項７］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つの非ゼロの量子化済み値について１ビットを含むように、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、次のシンタックスに基づいて前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
2019165439.tif 000015
ここで、ｐｒｍは前記量子化済み残差値（１４６）を使用して前記残差量子化ステージ（１０６）によって生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は前記入力信号（１４０）であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は前記逆量子化済み入力信号（１５２）であり、ｎは各非ゼロの量子化済み値について１ずつ増分されるインデックスであり、ｉは各得られた量子化済み値（１４２）について１ずつ増分されるインデックスである、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
［請求項８］
前記残差量子化ステージ（１０６）は、前記量子化済み残差値（１４６）が１つのゼロの量子化済み値について２ビットを含むように、前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、次のシンタックスに基づいて前記量子化済み残差値（１４６）を決定するよう構成され、
2019165439.tif 000016
ここで、Ｃは前記量子化ステージ（１０２）の前記デッドゾーンに依存し、ｐｒｍは前記量子化済み残差値（１４６）を使用して前記残差量子化ステージ（１０６）によって生成されたビットストリームであり、ｘ［ｉ］は前記入力信号（１４０）であり、ｘ＿Ｑ［ｉ］は前記逆量子化済み入力信号（１５２）であり、ｎはゼロの量子化済み値へ再量子化された各ゼロの量子化済み値について１ずつ増分され、非ゼロの量子化済み値へ再量子化された各ゼロの量子化済み値について２ずつ増分されるインデックスであり、ｉは各得られた量子化済み値（１４２）について１ずつ増分されるインデックスである、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
［請求項９］
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記符号化済み信号（１４８）が復号器への伝送に利用可能な最大長を有するまで、前記少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）又は複数の量子化済み残差値（１４６）を前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）に付加することによって、前記符号化済み信号（１４８）を形成するよう構成されている、
請求項１乃至８の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
［請求項１０］
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記符号化済み信号（１４８）としてビットストリームを提供するよう構成され、前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と前記複数の量子化済み残差値（１４６）とから前記ビットストリームを形成するよう構成され、
前記符号化済み信号形成部（１０８）は、前記量子化済み残差値（１４６）を前記エントロピー符号化済み値（１４４）に付加するよう構成され、
前記残差量子化ステージ（１０６）は、
残差量子化部（１０６'）と、
前記複数の量子化済み値（１４２）を得るために前記量子化ステージ（１０２）で使用された前記デッドゾーンの幅に依存して、前記残差信号を量子化するよう前記残差量子化部（１０６'）を制御する調整部（１６４）と、を備え、
前記調整部（１６４）は、目標ビット数と消費ビット数とを得るよう構成され、
前記調整部（１６４）は、前記ビットストリームが前記目標ビット数を含む場合に、量子化済み残差値の決定を停止するよう前記残差量子化ステージを制御するよう構成された、
請求項１乃至９の何れか１項に記載の符号化装置（１００）。
［請求項１１］
符号化済み信号（１４８）を解析して、複数のエントロピー符号化済み値（１４４）と少なくとも１つの量子化済み残差値（１４６）とを得るよう構成された、符号化済み信号解析部（１２２）と、
エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値（１４４）を復号化し、複数の量子化済み値（１４２）を得るよう構成された、エントロピー復号器（１２４）と、
前記複数の量子化済み値（１４２）を逆量子化して出力信号（１５０）を得るよう構成された、逆量子化ステージ（１２６）と、を含み、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記量子化済み残差値（１４６）とデッドゾーンとに依存して、前記出力信号（１５０）を得るために使用された逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
復号化装置（１２０）。
［請求項１２］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、量子化済み残差値（１４６）と前記デッドゾーンの幅とに依存して、非ゼロの量子化済み値についての逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
請求項１１に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１３］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記デッドゾーンに依存して微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定することによって、前記逆量子化レベル（１７２）を微細化するよう構成された、
請求項１１又は１２に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１４］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、１つの非ゼロの量子化済み値について２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、量子化済み残差値によって示された前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）からの１つを使用して、前記出力信号（１５０）を得るよう構成された、
請求項１３に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１５］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある増加値によって増大させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある減少値によって減少させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記増加値と前記減少値とは互いに異なる、
請求項１４に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１６］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、次の２つのファクタに基づいて、１つの非ゼロの量子化済み値について前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
fac_p = 0,25 * dz
fac_m = 0,5 * (1 - 0,5 * dz)
ここで、fac_pは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が増加されるべき、正規化された絶対値を示し、fac_mは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７６）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が減少されるべき、正規化された絶対値を示し、dzは前記デッドソーンの正規化された幅である、
請求項１４又は１５に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１７］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、１つのゼロの量子化済み値について２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）と前記量子化済み残差値によって示された前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）からの１つとを使用して、前記出力信号（１５０）を得るよう構成された、
請求項１３乃至１６の何れか１項に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１８］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある増加値によって増大させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るよう構成され、
前記逆量子化ステージ（１２６）は、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値をある減少値によって減少させ、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７４）を得るよう構成された、
請求項１７に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項１９］
前記逆量子化ステージ（１２６）は、次のファクタに基づいて、前記ゼロの量子化済み値について前記２つの微細化済み逆量子化レベル（１７４、１７６）を決定するよう構成され、
fac_z = dz / 3
ここで、fac_zは、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第１レベル（１７４）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が増加されるべき、正規化された絶対値、及び、前記２つの微細化済み逆量子化レベルの第２レベル（１７６）を得るために、前記逆量子化レベル（１７２）の正規化された絶対値が減少されるべき、正規化された絶対値を示し、dzは前記デッドソーンの正規化された幅である、
請求項１７又は１８に記載の復号化装置（１２０）。
［請求項２０］
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の符号化装置（１００）と、
請求項１１乃至１９の何れか１項に記載の復号化装置（１２０）とを含む、システム。
［請求項２１］
入力信号を量子化し、複数の量子化済み値を得るステップ（２０２）と、
エントロピー符号化スキームを使用して前記複数の量子化済み値を符号化し、複数のエントロピー符号化済み値を得る符号化ステップ（２０４）と、
前記量子化ステージによる量子化に起因する残差信号を量子化（２０６）し、前記量子化ステージの前記デッドゾーンに依存して、複数の量子化済み残差値を決定するステップと、
前記複数のエントロピー符号化済み値と前記複数の量子化済み残差値とからビットストリームを形成するステップ（２０８）と、
を含む符号化方法（２００）。
［請求項２２］
符号化済み信号を解析（２２２）して、複数のエントロピー符号化済み値と１つの量子化済み残差値とを得るステップと、
エントロピー復号化スキームを用いて前記複数のエントロピー符号化済み値を復号化（２２４）し、複数の量子化済み値を得るステップと、
前記複数の量子化済み値を逆量子化（２２６）し、出力信号を得るステップと、
デッドゾーンと前記量子化済み残差値とに依存して、前記出力信号を得るために使用された逆量子化レベルを微細化（２２８）するステップと、
を含む復号化方法（２２０）。
［請求項２３］
請求項２１又は２２に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【図１】
2019165439.tif 000019
【図２】
2019165439.tif 000020
【図３】
2019165439.tif 000021
【図４】
2019165439.tif 000022
【図５】
2019165439.tif 000023
【図６】
2019165439.tif 000024
【図７】
2019165439.tif 000025
【図８】
2019165439.tif 000026
【図９】
2019165439.tif 000027
【図１０】
2019165439.tif 000028