(57)【要約】【課題】デジタルデータを伝送・蓄積する際の圧縮率を高めるとともに、原信号を忠実に再現することが可能なデジタルデータの符号化方法およびデジタルデータの符号化装置を提案する。【解決手段】入力データに対して変形離散コサイン変換処理、均一量子化処理、聴覚心理分析に基づく不均一量子化処理を実行し、この結果を算術符合化して符号化出力データＥ１を生成し、不均一量子化処理で生じた差分データに対して算術符合化処理を行って第１符号化差分データＥ２を生成し、均一量子化処理で生じた差分データに対して算術符合化処理を行って第２符号化差分データＥ３を生成して、符号化出力データＥ１、第１符号化差分データＥ２、第２符号化差分データＥ３を合成して出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データに対して変形離散コサイン変換処理を実行してＭＤＣＴデータを生成するＭＤＣＴ処理手段と、
前記ＭＤＣＴ処理手段により生成されたＭＤＣＴデータに対して第１の量子化処理を実行して第１量子化データを生成する第１量子化処理手段と、
前記第１量子化処理手段により生成された第１量子化データに対して第２の量子化処理を実行して第２量子化データを生成する第２量子化処理手段と、
前記第２量子化処理手段により生成された第２量子化データに対して算術符号化処理を行い符号化出力データを出力する第１算術符号化処理手段と、
前記第２量子化処理手段により生成された第２量子化データに対して前記第２量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する逆量子化処理手段と、前記逆量子化処理手段により生成される逆量子化データと前記第１量子化処理手段により生成される第１量子化データとの差分を算出して第１差分データとして出力する第１差分処理手段と、
前記第１差分処理手段が出力する第１差分データに対して算術符号化処理を行い第１符号化差分データを出力する第２算術符号化処理手段と、
前記第１量子化処理手段により生成される第１量子化データに対して逆変形離散コサイン変換処理を実行しＩＭＤＣＴ出力データを出力するＩＭＤＣＴ処理手段と、
前記ＩＭＤＣＴ処理手段が出力するＩＭＤＣＴ出力データと入力データとの差分を演算し第２差分データとして出力する第２差分処理手段と、
前記第２差分処理手段が出力する第２差分データに対して算術符号化処理を実行し第２符号化差分データを出力する第３算術符号化処理手段と、
前記第１算術符号化処理手段が出力する符号化出力データと前記第２算術符号化処理手段が出力する第１符号化差分データと前記第３算術符号化処理手段が出力する第２符号化差分データとに基づいて出力データを出力する出力手段と、
を備えるデジタルデータの符号化装置。
【請求項２】
前記第２量子化処理手段は不均一量子化処理を実行する、請求項１に記載のデジタルデータの符号化装置。
【請求項３】
前記第２量子化処理手段は、聴覚心理分析に基づく量子化処理を実行する、請求項１または２に記載のデジタルデータの符号化装置。
【請求項４】
前記第３算術符号化処理手段は、前記第２差分データに対して、
【数１】
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の確率密度関数に基づく算術符号化処理を実行する、請求項１〜３のいずれかに記載のデジタルデータの符号化装置。
【請求項５】
前記符号化出力データと第１符号化差分データと第２符号化差分データとを全て含むロスレス出力データ、前記符号化出力データと第１符号化差分データとを含む擬似ロスレス出力データ、前記符号化出力データのみで構成されるロッシー出力データのうちいずれかを出力データとして選択する出力選択手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載のデジタルデータの符号化装置。
【請求項６】
算術符号化処理された符号化入力データと、第２量子化処理時に生じる第１差分データを算術符号化処理した第１符号化差分データと、第１量子化処理時に生じる第２差分データを算術符号化処理した第２符号化差分データとを入力データとするデジタルデータの復号化装置であって、
前記符号化入力データについて算術復号化処理を実行して復号化データを生成する第１算術復号化処理手段と、
前記第１符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第１復号化差分データを生成する第２算術復号化処理手段と、
前記第２符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第２復号化差分データを生成する第３算術復号化処理手段と、
前記第１算術復号化処理手段により復号化された復号化データについて第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する逆量子化処理手段と、前記逆量子化処理手段により生成される逆量子化データと前記第２算術復号化処理手段により生成される第１復号化差分データとを加算処理して第１加算データを生成する第１加算処理手段と、
前記第１加算処理手段により生成される第１加算データについて逆変形離散コサイン変換処理を実行してＩＭＤＣＴ出力データを生成するＩＭＤＣＴ処理手段と、
前記ＩＭＤＣＴ処理手段により生成されるＩＭＤＣＴ出力データと前記第３算術復号化処理手段により生成される第２復号化差分データとを加算して復元データを出力する第２加算処理手段と、
を備えるデジタルデータの復号化装置。
【請求項７】
前記第２の量子化処理は不均一量子化処理である、請求項６に記載のデジタルデータの復号化装置。
【請求項８】
前記第２量子化処理は聴覚心理分析に基づく量子化処理である、請求項６または７に記載のデジタルデータの復号化装置。
【請求項９】
入力データに対して変形離散コサイン変換処理を実行してＭＤＣＴデータを生成する段階と、
前記ＭＤＣＴデータに対して第１の量子化処理を実行して第１量子化データを生成する段階と、
前記第１量子化データに対して第２の量子化処理を実行して第２量子化データを生成する段階と、
前記第２量子化データに対して算術符号化処理を行い符号化出力データを生成する段階と、
前記第２量子化データに対して前記第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する段階と、
前記逆量子化データと前記第１量子化データとの差分を算出して第１差分データを生成する段階と、
前記第１差分データに対して算術符号化処理を行い第１符号化差分データを生成する段階と、
前記第１量子化データに対して逆変形離散コサイン変換処理を実行しＩＭＤＣＴ出力データを生成する段階と、
前記ＩＭＤＣＴ出力データと入力データとの差分を演算し第２差分データを生成する段階と、
前記第２差分データに対して算術符号化処理を実行し第２符号化差分データを生成する段階と、
前記符号化出力データ、第１符号化差分データおよび第２符号化差分データに基づいて出力データを出力する段階と、
を含む、デジタルデータの符号化方法。
【請求項１０】
前記第２の量子化処理は不均一量子化処理である、請求項９に記載のデジタルデータの符号化方法。
【請求項１１】
前記第２の量子化処理は聴覚心理分析に基づく量子化処理である、請求項９または１０に記載のデジタルデータの符号化方法。
【請求項１２】
前記符号化出力データと第１符号化差分データと第２符号化差分データとを全て含むロスレス出力データ、前記符号化出力データと第１符号化差分データとを含む擬似ロスレス出力データ、前記符号化出力データのみで構成されるロッシー出力データのうちいずれかを出力データとして選択する段階をさらに備える請求項９〜１１に記載のデジタルデータの符号化方法。
【請求項１３】
算術符号化処理された符号化入力データと、第２の量子化処理時に生じる第１差分データを算術符号化処理した第１符号化差分データと、第１量子化処理時に生じる第２差分データを算術符号化処理した第２符号化差分データとを入力データとし原デジタルデータを復元するデジタルデータの復号化方法であって、
前記符号化入力データについて算術復号化処理を実行して復号化データを生成する段階と、
前記第１符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第１復号化差分データを生成する段階と、
前記第２符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第２復号化差分データを生成する段階と、
前記復号化データについて第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する段階と、
前記逆量子化データと前記第１復号化差分データとを加算処理して第１加算データを生成する段階と、
前記第１加算データについて逆変形離散コサイン変換処理を実行してＩＭＤＣＴ出力データを生成する段階と、
前記ＩＭＤＣＴ出力データと前記第２復号化差分データとを加算して復元データを出力する段階と、
を含むデジタルデータの復号化方法。
【請求項１４】
前記第２の量子化処理は不均一量子化処理である、請求項１３に記載のデジタルデータの復号化方法。
【請求項１５】
前記第２の量子化処理は聴覚心理分析に基づく量子化処理である、請求項１３または１４に記載の復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータの伝送・蓄積に用いられる符号化・復号化に係り、特に、データサイズを圧縮するとともに原信号を正確に復元することが可能なデジタルデータの符号化方法およびデジタルデータの符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルデータを伝送・蓄積する際にデータサイズを圧縮して符号化する技術は種々提案されている。
デジタルデータの符号化では、たとえば、入力データについて変形離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を実行し、その結果を所定のビット数（たとえば、１９ビット）で量子化することが行われる。この量子化処理時におけるビット数が大きいほど、原信号に対する忠実度が向上するが、その分データの圧縮率が低減し、データ量が大きくなってしまう。逆に、量子化処理時におけるビット数を小さくすると、圧縮率を高めることができるものの復号した際の再現性が損なわれるという問題がある。
【０００３】
特に、ＭＰ３（ＭＰＥＧ−１  Ａｕｄｉｏ  Ｌａｙｅｒ−３）やＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）などの損失のある圧縮（ｌｏｓｓｙ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）方式では、データ中にある程度の損失がでることを許容することにより劇的に圧縮率を高めている。このような損失のある圧縮方式で音声データを圧縮する場合には、量子化処理により損失が発生したデータをさらに聴覚心理分析に基づいた不均一量子化器を通すことによって、聞く人間に対して違和感の少ないデータになるように補正することが行われている。したがって、このような損失のある圧縮方式では、通常の量子化処理により生じた損失にさらに不均一量子化処理により生じた損失が上乗せされており、これを復号化しても原信号を忠実に再現することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、デジタルデータを伝送・蓄積する際の圧縮率を高めるとともに、原信号を忠実に再現することが可能なデジタルデータの符号化方法およびデジタルデータの符号化装置を提案する。
また、本発明の他の目的は、データ量を小さくする必要のあるときもある程度の品質を維持して圧縮率の高い符号化を可能とし、原信号を忠実に再現可能な品質の高い符号化と圧縮率の高い符号化とを選択することを可能にするデジタルデータの符号化方法およびデジタルデータの符号化装置を提案する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るデジタルデータの符号化装置は、入力データに対して変形離散コサイン変換処理を実行してＭＤＣＴデータを生成するＭＤＣＴ処理手段と、ＭＤＣＴ処理手段により生成されたＭＤＣＴデータに対して第１の量子化処理を実行して第１量子化データを生成する第１量子化処理手段と、第１量子化処理手段により生成された第１量子化データに対して第２の量子化処理を実行して第２量子化データを生成する第２量子化処理手段と、第２量子化処理手段により生成された第２量子化データに対して算術符号化処理を行い符号化出力データを出力する第１算術符号化処理手段と、第２量子化処理手段により生成された第２量子化データに対して第２量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する逆量子化処理手段と、逆量子化処理手段により生成される逆量子化データと第１量子化処理手段により生成される第１量子化データとの差分を算出して第１差分データとして出力する第１差分処理手段と、第１差分処理手段が出力する第１差分データに対して算術符号化処理を行い第１符号化差分データを出力する第２算術符号化処理手段と、第１量子化処理手段により生成される第１量子化データに対して逆変形離散コサイン変換処理を実行しＩＭＤＣＴ出力データを出力するＩＭＤＣＴ処理手段と、ＩＭＤＣＴ処理手段が出力するＩＭＤＣＴ出力データと入力データとの差分を演算し第２差分データとして出力する第２差分処理手段と、第２差分処理手段が出力する第２差分データに対して算術符号化処理を実行し第２符号化差分データを出力する第３算術符号化処理手段と、第１算術符号化処理手段が出力する符号化出力データと第２算術符号化処理手段が出力する第１符号化差分データと第３算術符号化処理手段が出力する第２符号化差分データとに基づいて出力データを出力する出力手段とを備える。
【０００６】
この場合、符号化出力データとともに、第２の量子化処理により生じた損失を第１差分データとし、第１の量子化処理により生じた損失を第２差分データとして出力しているので、この第１差分データおよび第２差分データを用いて原信号に忠実な信号を再現することが可能となる。また、第１差分データおよび第２差分データは、それぞれ算術符号化処理されて第１符号化差分データ、第２符号化差分データとして出力されるため、圧縮率をそれほど落とすことなく品質の高いデジタルデータの符号化を実現することが可能である。
【０００７】
本発明の請求項２に係るデジタルデータの符号化装置は請求項１に記載のデジタルデータの符号化装置であって、第２量子化処理手段が不均一量子化処理を実行するように構成される。
この場合、不均一量子化により生じたロスを算術符号化して第１符号化差分データとして出力するため、復号化時にこの第１符号化差分データを用いて原信号に近いデータを復元することが可能となる。
本発明の請求項３に係るデジタルデータの符号化装置は請求項１または２に記載のデジタルデータの符号化装置であって、第２量子化処理手段が聴覚心理分析に基づく量子化処理を実行するように構成される。
【０００８】
この場合、損失のある圧縮方式で用いられる聴覚心理分析に基づく量子化により生じるロスを第１符号化差分データとして出力するため、この第１符号化差分データを用いてロスの少ない原信号に近いデジタルデータを再現することが可能となる。
本発明の請求項４に係るデジタルデータの符号化装置は請求項１〜３のいずれかに記載のデジタルデータの符号化装置であって、第３算術符号化処理手段は第２差分データに対して、
【０００９】
【数２】
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【００１０】
の確率密度関数に基づく算術符号化処理を実行する。
この場合、第２差分データを算術符号化処理する際に、効率の高い符号化を実現することが可能となる。
本発明の請求項５に係るデジタルデータの符号化装置は請求項１〜４のいずれかに記載のデジタルデータの符号化装置であって、符号化出力データと第１符号化差分データと第２符号化差分データとを全て含むロスレス出力データ、符号化出力データと第１符号化差分データとを含む擬似ロスレス出力データ、符号化出力データのみで構成されるロッシー出力データのうちいずれかを出力データとして選択する出力選択手段をさらに備える。
【００１１】
この場合、第１符号化差分データ、第２符号化差分データのいずれかまたは双方を出力しないことで、符号化出力データをある程度の品質に維持したまま、データサイズを小さくすることが可能であり、品質の高い符号化と圧縮率の高い符号化を選択することが可能となる。
本発明の請求項６に係るデジタルデータの復号化装置は、算術符号化処理された符号化入力データと、第２の量子化処理時に生じる第１差分データを算術符号化処理した第１符号化差分データと、第１の量子化処理時に生じる第２差分データを算術符号化処理した第２符号化差分データとを入力データとするデジタルデータの復号化装置であって、符号化入力データについて算術復号化処理を実行して復号化データを生成する第１算術復号化処理手段と、第１符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第１復号化差分データを生成する第２算術復号化処理手段と、第２符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第２復号化差分データを生成する第３算術復号化処理手段と、第１算術復号化処理手段により復号化された復号化データについて第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する逆量子化処理手段と、逆量子化処理手段により生成される逆量子化データと第２算術復号化処理手段により生成される第１復号化差分データとを加算処理して第１加算データを生成する第１加算処理手段と、第１加算処理手段により生成される第１加算データについて逆変形離散コサイン変換処理を実行してＩＭＤＣＴ出力データを生成するＩＭＤＣＴ処理手段と、ＩＭＤＣＴ処理手段により生成されるＩＭＤＣＴ出力データと第３算術復号化処理手段により生成される第２復号化差分データとを加算して復元データを出力する第２加算処理手段とを備える。
【００１２】
この場合、入力される第１符号化差分データおよび第２符号化差分データをそれぞれ復号化して、復号化した符号化入力データに加算することで、原信号を忠実に再現することが可能となる。
本発明の請求項７に係るデジタルデータの復号化装置は請求項６に記載のデジタルデータの復号化装置であって、第２の量子化処理が不均一量子化処理であることを特徴とする。
この場合、不均一量子化処理された際のロスを復元して損失の少ない高品質のデジタルデータを再現することが可能となる。
【００１３】
本発明の請求項８に係るデジタルデータの復号化装置は請求項６または７に記載のデジタルデータの復号化装置であって、第２の量子化処理が聴覚心理分析に基づく量子化処理であることを特徴とする。
この場合、通常の損失のある圧縮方式で符号化されたでデジタルデータについても、原信号に近いデジタルデータを再現することが可能となる。
本発明の請求項９に係るデジタルデータの符号化方法は、入力データに対して変形離散コサイン変換処理を実行してＭＤＣＴデータを生成する段階と、ＭＤＣＴデータに対して第１の量子化処理を実行して第１量子化データを生成する段階と、第１量子化データに対して第２の量子化処理を実行して第２量子化データを生成する段階と、第２量子化データに対して算術符号化処理を行い符号化出力データを生成する段階と、第２量子化データに対して第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する段階と、逆量子化データと第１量子化データとの差分を算出して第１差分データを生成する段階と、第１差分データに対して算術符号化処理を行い第１符号化差分データを生成する段階と、均一量子化データに対して逆変形離散コサイン変換処理を実行しＩＭＤＣＴ出力データを生成する段階と、ＩＭＤＣＴ出力データと入力データとの差分を演算し第２差分データを生成する段階と、第２差分データに対して算術符号化処理を実行し第２符号化差分データを生成する段階と、符号化出力データ、第１符号化差分データおよび第２符号化差分データを合成して出力する段階とを含む。
【００１４】
この場合、符号化出力データとともに、第２の量子化処理により生じた損失を第１差分データとし、第１の量子化処理により生じた損失を第２差分データとして出力しているので、この第１差分データおよび第２差分データを用いて原信号に忠実な信号を再現することが可能となる。また、第１差分データおよび第２差分データは、それぞれ算術符号化処理されて第１符号化差分データ、第２符号化差分データとして出力されるため、圧縮率をそれほど落とすことなく品質の高いデジタルデータの符号化を実現することが可能である。
【００１５】
本発明の請求項１０に係るデジタルデータの符号化方法は請求項９に記載のデジタルデータの符号化方法であって、第２の量子化処理が不均一量子化処理であることを特徴とする。
この場合、不均一量子化処理された際のロスを復元して損失の少ない高品質のデジタルデータを再現することが可能となる。
本発明の請求項１１に係るデジタルデータの符号化方法は請求項９または１０に記載のデジタルデータの符号化方法であって、第２の量子化処理が聴覚心理分析に基づく量子化処理であることを特徴とする。
【００１６】
この場合、通常の損失のある圧縮方式で符号化されたでデジタルデータについても、原信号に近いデジタルデータを再現することが可能となる。
本発明の請求項１２に係るデジタルデータの符号化方法は請求項９〜１１のいずれかに記載のデジタルデータの符号化方法であって、符号化出力データと第１符号化差分データと第２符号化差分データとを全て含むロスレス出力データ、符号化出力データと第１符号化差分データとを含む擬似ロスレス出力データ、符号化出力データのみで構成されるロッシー出力データのうちいずれかを出力データとして選択する段階をさらに備える。
【００１７】
この場合、第１符号化差分データ、第２符号化差分データのいずれかまたは双方を出力しないことで、符号化出力データをある程度の品質に維持したまま、データサイズを小さくすることが可能であり、品質の高い符号化と圧縮率の高い符号化を選択することが可能となる。
本発明の請求項１３に係るデジタルデータの復号化方法は、算術符号化処理された符号化入力データと、第２量子化処理時に生じる第１差分データを算術符号化処理した第１符号化差分データと、第１の量子化処理時に生じる第２差分データを算術符号化処理した第２符号化差分データとを入力データとし原デジタルデータを復元するデジタルデータの復号化方法であって、符号化入力データについて算術復号化処理を実行して復号化データを生成する段階と、第１符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第１復号化差分データを生成する段階と、第２符号化差分データについて算術復号化処理を実行して第２復号化差分データを生成する段階と、復号化データについて第２の量子化処理の逆処理を実行して逆量子化データを生成する段階と、逆量子化データと前記第１復号化差分データとを加算処理して第１加算データを生成する段階と、第１加算データについて逆変形離散コサイン変換処理を実行してＩＭＤＣＴ出力データを生成する段階と、ＩＭＤＣＴ出力データと前記第２復号化差分データとを加算して復元データを出力する段階とを含む。
【００１８】
この場合、入力される第１符号化差分データおよび第２符号化差分データをそれぞれ復号化して、復号化した符号化入力データに加算することで、原信号を忠実に再現することが可能となる。
本発明の請求項１４に係るデジタルデータの復号化方法は請求項１３に記載のデジタルデータの復号化方法であって、第２の量子化処理が不均一量子化処理であることを特徴とする。
この場合、不均一量子化処理された際のロスを復元して損失の少ない高品質のデジタルデータを再現することが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項１５に係るデジタルデータの復号化方法は請求項１３または１４に記載のデジタルデータの復号化方法であって、第２の量子化処理が聴覚心理分析に基づく量子化処理であることを特徴とする。
この場合、通常の損失のある圧縮方式で符号化されたデジタルデータについても、原信号に近いデジタルデータを再現することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔エンコーダー〕
本発明の１実施形態に採用されるデジタルデータの符号化装置の簡略ブロック図を図１に示す。
このデジタルデータ符号化装置１は、損失のある符号化器（Ｌｏｓｓｙ  Ｅｎｃｏｄｅｒ）１０と、第１算術符号化器１４と、逆不均一量子化器１５と、第１差分演算器１６と、第２算術符号化器１７と、第１データ加算器１８と、ＩＭＤＣＴ部１９と、第２差分演算器２０と、第３算術符号化器２１と、第２データ加算器２２とを備えている。
【００２１】
損失のある符号化器１０は、入力データに対して変形離散コサイン変換処理を実行してＭＤＣＴデータを生成するＭＤＣＴ部１１、ＭＤＣＴ部１１により生成されたＭＤＣＴデータに対して所定のビット数による均一量子化処理を実行して均一量子化データを生成する均一量子化器１２、均一量子化器１２により生成された均一量子化データに対して聴覚心理分析に基づく不均一量子化処理を実行して不均一量子化データを生成する不均一量子化器１３を備えている。
均一量子化器１２は、ＭＤＣＴ部１１により生成されたＭＤＣＴデータのＭＤＣＴ係数を所定のビット数に量子化するものであって、たとえば、１９ビットのデータとして均一量子化されたＭＤＣＴ係数群を生成する。
【００２２】
不均一量子化器１３は、均一量子化器１２により均一量子化処理を行った際に生じた損失を補正して、聞く人間に違和感を与えないような量子化を行うものである。たとえば、人間の耳に認識できないような周波数領域では量子化ビット数を小さくし、人間が感知できる周波数領域では量子化ビット数を大きくするなどの予め設定された量子化テーブルを用いることにより、不均一量子化処理を実行することができる。
第１算術符号化器１４では、所定の確率密度関数に基づいて、入力された数値群について算術符号化処理を行い、符号化出力データＥ１を出力する。入力データが正規分布の確率密度関数である、
【００２３】
【数３】
2004180058.tif 000004
【００２４】
に近似するような分布状態である場合には、第１算術符号化器１４はこの確率密度関数に基づいて算術符号化処理を行う。算術符号化処理については周知の技術であり、ここでは詳細な説明を省略する。
逆不均一量子化器１５は、不均一量子化器１３による量子化処理の逆処理を実行するものである。たとえば、不均一量子化器１３で用いた量子化テーブルの逆変換テーブルを用意しておき、この逆変換テーブルを用いて逆不均一量子化処理を実行することができる。
【００２５】
第１差分演算器１６は、均一量子化器１２が出力する均一量子化データと、逆不均一量子化器１５が出力する逆不均一量子化データとの差分を演算して第１差分データとして出力する。
第２算術符号化器１７は、第１差分演算器１６から出力される第１差分データについて算術符号化処理を実行し、第１符号化差分データＥ２を出力する。この第２算術符号化器１７では、第１差分データの分布状態に応じた確率密度関数に基づいて算術符号化処理を行うものであり、前述したような正規分布に近似する分布状態であるような場合には圧縮率を高めることが可能となる。
【００２６】
ＩＭＤＣＴ部１９は、均一量子化器１２から出力される均一量子化データを入力として、これを逆変形離散コサイン変換処理（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ＣｏｓｉｎｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ）してＩＭＤＣＴ出力データを出力する。このＩＭＤＣＴ部１９は、ＭＤＣＴ部１１で実行される変形離散コサイン変換処理の逆変換を行うものである。
第２差分演算器２０は、入力データとＩＭＤＣＴ部１９から出力されるＩＭＤＣＴ出力データとの差分を演算して第２差分データとして出力する。
第３算術符号化器２１は、第２差分演算器２０から出力される第２差分データについて算術符号化処理を実行し、第２符号化差分データＥ３を出力する。ここで、第２差分データは、ガウス分布に近い分布状態となっているものと考えられ、確率密度関数として、
【００２７】
【数４】
2004180058.tif 000005
【００２８】
を用いて算術符号化処理を行うことで圧縮効率を高めることができる。
第１データ加算器１８は、第１算術符号化器１４から出力される符号化出力データと、第２算術符号化器１７から出力される第１符号化差分データとを合成して第１合成データを出力する。
第２データ加算器２２は、第１データ加算器１８から出力される第１合成データと、第３算術符号化器２１から出力される第２符号化差分データとを合成して第２合成データを出力する。
【００２９】
このことにより、第２データ加算器２２からは、符号化出力データＥ１、第１符号化差分データＥ２および第２符号化差分データＥ３とを備える第２合成データが出力されることとなる。
〔デコーダー〕
上述のようなデジタルデータの符号化装置により符号化された符号化デジタルデータを復号するための復号化装置の簡略ブロック図を図２に示す。
デジタルデータ復号化装置３は、第１算術復号化器３１、損失のある符号化データに対する復号化装置３０、第２算術復号化器３５、第３算術復号化器３６、第２データ加算器３７を備えている。
【００３０】
第１算術復号化器３１は、入力される符号化デジタルデータのうち符号化入力データＥ１（符号化出力データＥ１）について算術復号化処理を実行する。この場合、前述のデジタルデータ符号化装置１の第１算術符号化器１４により実行される算術符号化処理の逆変換を行うこととなる。
第２算術復号化器３５は、入力される符号化デジタルデータのうち第１符号化差分データＥ２について算術復号化処理を実行して第１復号化差分データを出力する。この場合、前述のデジタルデータ符号化装置１の第２算術符号化器１７により実行される算術符号化処理の逆変換を行うこととなる。
【００３１】
第３算術復号化器３６は、入力される符号化デジタルデータのうち第２符号化差分データＥ３について算術復号化処理を実行して第２復号化差分データを出力する。この場合、前述のデジタルデータ符号化装置１の第３算術符号化器２１により実行される算術符号化処理の逆変換を行うこととなる。
損失のある符号化データに対する復号化装置３０は、逆不均一量子化器３２、第１データ加算器３３、ＩＭＤＣＴ部３４を備えている。
逆不均一量子化器３２は、第１算術復号化器３１から出力される復号化データを入力としてこれを不均一量子化器１３による量子化処理の逆処理を実行するものであり、デジタルデータ符号化装置１の逆不均一量子化器１５と同等の機能を有する。
【００３２】
第１データ加算器３３は、逆不均一量子化器３２から出力される逆不均一量子化データと、第２算術復号化器３５から出力される第１復号化差分データとの加算処理を実行して第１加算データを出力する。
ＩＭＤＣＴ部３４は、第１データ加算器３３から出力される第１加算データについて逆変形離散コサイン変換処理を実行してＩＭＤＣＴ出力データを出力する。このＩＭＤＣＴ部３４は、デジタルデータ符号化装置１のＩＭＤＣＴ部１９と同等の機能を有し、ＭＤＣＴ部１１による変形離散コサイン変換処理の逆変換処理を実行する。
【００３３】
第２データ加算器３７は、ＩＭＤＣＴ部３４から出力されるＩＭＤＣＴ出力データと、第３算術復号化器３６から出力される第２復号化差分データとの加算処理を実行して復号化デジタルデータを出力する。
このように構成した本発明の実施形態では、デジタルデータ符号化装置１において、符号化デジタルデータＥ１とともに、聴覚心理分析による不均一量子化処理を行った際の第１差分データを算術符号化処理して第１符号化差分データとして出力しているため、符号化デジタルデータＥ１に対して算術復号化処理を実行した後、第１符号化差分データＥ２に対して算術復号化処理を実行した結果を加算し、さらにＩＭＤＣＴ部３４で逆変形離散コサイン変換処理を実行することで、損失のある符号化装置（Ｌｏｓｓｙ  Ｅｎｃｏｄｅｒ）１０の聴覚心理分析による不均一量子化処理時に生じた損失を含まないデータを再現することができる。
【００３４】
また、デジタルデータ符号化装置１は、均一量子化器１２により生じた差分データについて算術符号化処理を行って、第２符号化差分データＥ３として出力しているため、この第２符号化差分データＥ３に対して算術復号化処理を行って、この結果を損失のある符号化データに対する復号化装置（Ｌｏｓｓｙ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）３０の出力データに加算することで、原信号を忠実に再現することが可能となる。
第２差分データは、前述したように、ガウス分布に基づく確率密度関数を用いて算術符号化処理を行うことで、圧縮効率を高めることが可能である。
【００３５】
また、デジタルデータ符号化装置１側で、符号化出力データＥ１のみを出力することにより、データ量を低減することが可能であり、ＭＰ３やＡＡＣなどの損失のあるデジタルデータ符号化方式（Ｌｏｓｓｙ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）と同程度の圧縮率および品質の符号化・復号化を実現することが可能となる。
デジタルデータ符号化装置１側で、符号化出力データＥ１および第１符号化差分データＥ２のみを出力することにより、聴覚心理分析による不均一量子化処理に基づいて生じた損失を回復させて、均一量子化器１２による損失のみを含んだデジタルデータを再現できる。
【００３６】
したがって、伝送路の状態や帯域、蓄積メディアの容量に応じて、高品質の符号化と高圧縮率の符号化とを選択して出力データを構成することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明では、符号化出力データとともにデジタルデータを量子化する際に生じる差分データを出力するように構成しているため、この差分データを用いて原信号を忠実に再現することを可能とし、デジタルデータの品質を高く維持することを可能にするとともに、出力データおよび差分データを算術符号化処理を行って高圧縮率を実現しデータサイズを縮小させることが可能となる。また、符号化差分データを出力データ中に含ませるか否かを選択することで、伝送路の状態や帯域、蓄積メディアの容量などに応じた符号化を選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に採用されるデジタルデータ符号化装置の簡略ブロック図。
【図２】本発明の１実施形態に採用されるデジタルデータ復号化装置の簡略ブロック図。
【図１】
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【図２】
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