(57)【要約】【課題】  ダイナミックレンジの広い信号の場合でも効率のよい圧縮機能を提供することを課題とする。【解決手段】  入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成手段（２）と、エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化手段（４）とを有する符号化装置が提供される。【選択図】  図１
2005156740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成手段と、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化手段と
を有することを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記符号化手段は、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を量子化することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
さらに、前記符号化された入力信号及び前記エンベロープの情報を出力する出力手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の符号化装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記符号化された入力信号及び前記エンベロープの情報を統合して出力することを特徴とする請求項３記載の符号化装置。
【請求項５】
さらに、入力信号の正負符号を検出する検出手段と、
前記入力信号を絶対値化する絶対値化手段とを有し、
前記エンベロープ生成手段は、前記絶対値化された入力信号のエンベロープを生成し、
前記符号化手段は、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記絶対値化された入力信号を符号化し、
前記出力手段は、前記符号化された入力信号、前記エンベロープの情報及び前記入力信号の正負符号の情報を出力することを特徴とする請求項３記載の符号化装置。
【請求項６】
前記エンベロープ生成手段は、
入力信号をフーリエ変換する手段と、
前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換する手段と、
前記逆フーリエ変換の信号を基にエンベロープを生成する手段とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項７】
前記エンベロープ生成手段は、
対数化した入力信号をフーリエ変換する手段と、
前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換する手段と、
前記逆フーリエ変換の信号を基にエンベロープを生成する手段とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項８】
前記エンベロープ生成手段は、入力信号に所定レベルを加算して対数をとり、その対数化した入力信号をフーリエ変換することを特徴とする請求項７記載の符号化装置。
【請求項９】
前記エンベロープ生成手段は、前記入力信号の複数のピークを結んだ信号を基にエンベロープを生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項１０】
前記エンベロープ生成手段は、前記入力信号の複数のピークを直線で結んだ信号を基にエンベロープを生成することを特徴とする請求項９記載の符号化装置。
【請求項１１】
前記エンベロープ生成手段は複数チャネルの入力信号のエンベロープを生成し、前記符号化手段は前記複数チャネルの入力信号を符号化することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項１２】
前記エンベロープ生成手段は全チャネルの入力信号の最大値を取るように合成した信号を基にエンベロープを生成することを特徴とする請求項１１記載の符号化装置。
【請求項１３】
さらに、全チャネルの入力信号の類似度を判定する判定手段を有し、
前記エンベロープ生成手段は、全チャネルの入力信号が類似しているときには全チャネルの入力信号の最大値を取るように合成した信号を基に共有のエンベロープを生成し、類似していないときにはチャネル毎のエンベロープを生成することを特徴とする請求項１２記載の符号化装置。
【請求項１４】
さらに、全チャネルの入力信号の類似度を判定する判定手段を有し、
前記エンベロープ生成手段は、全チャネルの入力信号が類似しているときには全チャネルの入力信号の共有のエンベロープを生成し、類似していないときにはチャネル毎のエンベロープを生成することを特徴とする請求項１１記載の符号化装置。
【請求項１５】
前記入力信号はオーディオ信号であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項１６】
前記エンベロープ生成手段及び前記符号化手段は、所定区間毎に入力信号の処理を行うことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか1項に記載の符号化装置。
【請求項１７】
符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力手段と、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化手段と
を有することを特徴とする復号化装置。
【請求項１８】
前記入力手段は、符号化された入力信号、入力信号のエンベロープの情報及び入力信号の正負符号の情報を入力し、
さらに、前記入力信号の正負符号の情報を基に前記復号化された入力信号に正負符号を付与する付与手段を有することを特徴とする請求項１７記載の復号化装置。
【請求項１９】
前記エンベロープは、入力信号をフーリエ変換し、前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換の信号を基に生成されたエンベロープであることを特徴とする請求項１７又は１８記載の復号化装置。
【請求項２０】
前記エンベロープは、対数化した入力信号をフーリエ変換し、前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換の信号を基に生成されたエンベロープであることを特徴とする請求項１７又は１８記載の復号化装置。
【請求項２１】
前記エンベロープは、入力信号の複数のピークを結んだ信号を基に生成されたエンベロープであることを特徴とする請求項１７又は１８記載の復号化装置。
【請求項２２】
前記復号化手段は、一のエンベロープを基に複数のチャネルの入力信号を復号化することを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか1項に記載の復号化装置。
【請求項２３】
前記入力信号はオーディオ信号であることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか1項に記載の復号化装置。
【請求項２４】
前記復号化手段は、所定区間毎に入力信号を復号化することを特徴とする請求項１７〜２３のいずれか1項に記載の復号化装置。
【請求項２５】
入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化ステップと
を有することを特徴とする符号化方法。
【請求項２６】
符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力ステップと、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化ステップと
を有することを特徴とする復号化方法。
【請求項２７】
入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２８】
符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力ステップと、
前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化及び復号化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオの符号化方式として、ＡＤＰＣＭ等の波形符号化方式、ＭＰＥＧ−１，ＭＰＥＧ−２等のサブバンド符号化方式が知られており、例えば、特許文献１に記載されているこれらの符号化方式においては、ある一定時間区間の信号やスペクトルデータの最大値をカバーするスケールファクタにより情報圧縮を図っていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６６７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ある一定時間区間の信号やスペクトルデータのピーク値がピーク値以外のデータよりも著しく大きい場合は十分に圧縮することができなかった。
【０００５】
本発明は前記課題を考慮して、ある一定時間区間の信号やスペクトルデータのピーク値がピーク値以外のデータよりも著しく大きい場合でも効率のよい圧縮機能を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の符号化装置は、入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成手段と、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の復号化装置は、符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力手段と、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の符号化方法は、入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明の復号化方法は、符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力ステップと、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明のプログラムは、入力信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を符号化する符号化ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
また、本発明のプログラムは、符号化された入力信号及び入力信号のエンベロープの情報を入力する入力ステップと、前記エンベロープの各点における所要ビット数で前記入力信号を復号化する復号化ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００７】
ある一定時間区間の信号やスペクトルデータのピーク値がピーク値以外のデータよりも著しく大きい場合でも効率のよい圧縮機能を提供することができる。換言すると、ダイナミックレンジの広い信号やスペクトルデータの場合でも効率のよい圧縮機能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を適用するオーディオデータ符号化装置の構成例を示すブロック図である。オーディオデータは、所定区間毎に処理される。図１において、Ｓ１は符号化しようとする波形やスペクトルなどの入力信号、１は入力信号Ｓ１の振幅信号を生成する振幅信号生成部、Ｓ２は振幅信号生成部１で生成された振幅信号、２は振幅信号のエンベロープ（包絡線）を生成するエンベロープ生成部、Ｓ３はエンベロープ生成部２で生成されたエンベロープ、Ｓ４はエンベロープ生成部２で生成したエンベロープパラメータ、３は振幅信号生成部１の正負の情報を符号化する極性符号化部、４はエンベロープＳ３と振幅信号Ｓ２から振幅成分を符号化する振幅符号化部、５は振幅符号化部４の出力とエンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合するマルチプレクサである。
【０００９】
図２は図１のエンベロープ生成部２の内部動作を説明するフローチャートである。図２において、１０１は振幅信号Ｓ２のリフター処理を行うリフター処理ステップ、１０２は目的とするエンベロープが得られたかどうかを判定するエンベロープ判定ステップ、１０３は前回のループのエンベロープと振幅信号Ｓ２との差分を取るエンベロープ差分ステップ、１０４はエンベロープ差分ステップ１０３で計算された差分をリフター処理するリフター処理ステップ、１０５は１０４でリフター処理したものでエンベロープを補正するエンベロープ補正ステップである。
【００１０】
図３は、振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示したものである。
【００１１】
以下、図１、図２をもとに動作を説明する。入力信号Ｓ１は振幅信号生成部１において負の部分が正に反転される。それと同時に元の正負符号情報が計算され極性符号化部３に渡される。絶対値化された信号Ｓ２は、そのエンベロープを求めるためにエンベロープ生成部２に入力される。振幅符号化部４は振幅信号Ｓ２の符号化を行う。エンベロープＳ３を振幅信号Ｓ２より必ず大きくなるようにしておけば、振幅信号Ｓ２の必要符号化ビット数は、エンベロープを表現するビット数以下である。そのため振幅信号Ｓ２の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。
【００１２】
ここでエンベロープ生成部２の内部動作の例を図２を用いて説明する。リフター処理１０１で振幅信号Ｓ２のＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施し、高次成分を除去して低次成分だけを残しさらに逆ＦＦＴを施すリフター処理を行い、振幅信号Ｓ２を平滑し、初期エンベロープとする。
【００１３】
この操作だけでは振幅信号Ｓ２を包み込むエンベロープにならないので、エンベロープ差分ステップ１０３で振幅信号Ｓ２とリフター処理ステップ１０１で得られたエンベロープの差分を取り、差分の結果、負になる部分は０にし、そのデータをリフター処理ステップ１０４でさらに平滑化したものにある決まった係数を掛けたものを加算する。これを何回か繰り返し、エンベロープがもとの振幅信号Ｓ２より全範囲で大きくなったら、エンベロープ判定ステップ１０２は目的とするエンベロープが得られたとしてループから抜け出す。
【００１４】
一方、振幅信号生成部１において符号情報が計算されるが、ここではランレングス符号化を例として挙げる。従って、極性符号化部３は、初期の正負符号の極性と同じ極性の続く長さを符号化してマルチプレクサ５に渡す。マルチプレクサ５は振幅符号化部４の出力と、エンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合して出力ビットストリームを得る。
【００１５】
図４は本発明の第１の実施形態を適用するオーディオデータ復号化装置の構成例を示すブロック図である。図４において、６はデマルチプレクサ、７はエンベロープ復元部、８は振幅信号生成部、９は極性復元部、１０は極性反転部である。入力ビットストリームはデマルチプレクサ６においてエンベロープパラメータと振幅ビット成分と符号ビット成分に分離される。エンベロープパラメータはエンベロープ復元部７においてエンベロープに変換される。振幅信号生成部８では、エンベロープの各点における所要ビット数分だけを振幅ビット成分からとりだし振幅成分を復元する。符号ビット成分は極性復元部９においてランレングス復号され各点における極性情報を復元する。極性反転部１０は振幅信号生成部８で出力された振幅信号の極性が負の部分を反転させてもとの信号を復元する。
【００１６】
図５は、本実施形態をソフトウエアロジックで構成する例である。図５で１１は本実施形態をソフトウエアで実行するＣＰＵ、１２は本実施形態のプログラムやデータを格納するメモリ、１３はＣＰＵを制御するＯＳ、１４はＣＤＲＯＭドライブ、１５は本実施形態をソフトウエアで実現したプログラムが格納されているＣＤＲＯＭである。ＯＳ１３の制御によりＣＤＲＯＭ１５から本実施形態のプログラムをＣＤＲＯＭドライブ１４経由でメモリ１２に読み込みＣＰＵ１１で実行する。
【００１７】
また、振幅符号化部４ではさらにエントロピー符号化のような処理を施してもかまわない。入力信号Ｓ１がスペクトルなどのように極性反転することが無い場合、振幅信号生成部１や極性符号化部３が無くてもかまわない。極性符号化部３ではランレングスを例に説明したがこの符号化方式に限るものではない。また、本実施形態をサブバンド符号化における各サブバンドごとに実行しても良い。
【００１８】
以上のように、本実施形態は、一定区間の信号やスペクトルデータに対して絶対値を求め、その各ピークを滑らかに包含するエンベロープを生成する。このエンベロープはなるべく少ない情報量で実現する。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。すなわち、振幅信号の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。エンベロープ生成部２は、入力信号をフーリエ変換し、前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換の信号を基にエンベロープを生成する。
【００１９】
これにより、従来よりも冗長な符号化を避けることができる。また、ダイナミックレンジの広い信号やスペクトルデータの場合でも効率のよい圧縮を提供できる。
【００２０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。第1の実施形態では、エンベロープ生成の際に、振幅信号Ｓ２に対してＦＦＴを施して低次成分だけを残して逆ＦＦＴを行ったが、第２の実施形態では、振幅信号Ｓ２に最低振幅レベルを加算し対数をとり、この結果にＦＦＴを施して低次成分だけを残して逆ＦＦＴを行うことにより、エンベロープを生成する。
【００２１】
図１に、本発明の第２の実施形態を適用するオーディオデータ符号化装置の構成例を示す。図１において、Ｓ１は符号化しようとする波形やスペクトルなどの入力信号、１は入力信号Ｓ１の振幅信号を生成する振幅信号生成部、Ｓ２は振幅信号生成部１で生成された振幅信号、２は振幅信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成部、Ｓ３はエンベロープ生成部２で生成されたエンベロープ、Ｓ４はエンベロープ生成部２で生成したエンベロープパラメータ、３は振幅信号生成部１の正負の情報を符号化する極性符号化部、４はエンベロープＳ３と振幅信号Ｓ２から振幅成分を符号化する振幅符号化部、５は振幅符号化部４の出力とエンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合するマルチプレクサである。
【００２２】
図２を参照して、図１のエンベロープ生成部２の内部動作を説明する。図２において、１０１は振幅信号Ｓ２のリフター処理を行うリフター処理ステップ、１０２は目的とするエンベロープが得られたかどうかを判定するエンベロープ判定ステップ、１０３は前回のループのエンベロープと振幅信号Ｓ２との差分を取るエンベロープ差分ステップ、１０４はエンベロープ差分部１０３で計算された差分をリフター処理するリフター処理ステップ、１０５は１０４でリフター処理したものでエンベロープを補正するエンベロープ補正ステップである。
【００２３】
図３に、振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示す。
【００２４】
以下、図１、図２をもとに動作を説明する。入力信号Ｓ１は振幅信号生成部１において負の部分が正に反転される。それと同時に元の符号情報が計算され極性符号化部３に渡される。絶対値化された信号Ｓ２は、そのエンベロープを求めるためにエンベロープ生成部２に入力される。振幅符号化部４は振幅信号Ｓ２の符号化を行う。エンベロープＳ３を振幅信号Ｓ２より必ず大きくなるようにしておけば、振幅信号Ｓ２の必要符号化ビット数は、エンベロープを表現するビット数以下である。そのため振幅信号Ｓ２の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。
【００２５】
ここでエンベロープ生成部２の内部動作の例を、図２を用いて説明する。まず、リフター処理ステップ１０１で振幅信号Ｓ２に最低振幅レベルを加算し対数をとる。この結果にＦＦＴを施し、高次成分を除去して低次成分だけを残しさらに逆ＦＦＴを施すリフター処理を行い、振幅信号Ｓ２を平滑し、初期対数エンベロープとする。
【００２６】
この操作だけでは振幅信号Ｓ２を包み込む対数エンベロープにならないので、エンベロープ差分ステップ１０３で振幅信号Ｓ２を対数化したものとリフター処理ステップ１０１で得られた対数エンベロープの差分を取り、差分の結果、負になる部分は０にし、そのデータをリフター処理ステップ１０４でさらに平滑化したものにある決まった係数を掛けたものを加算する。これを何回か繰り返し、対数エンベロープがもとの振幅信号Ｓ２の対数化したものより全範囲で大きくなったら、エンベロープ判定ステップ１０２は目的とするエンベロープが得られたとしてループから抜け出す。
【００２７】
一方、振幅信号生成部１において符号情報が計算されるが、ここではランレングス符号化を例として挙げる。従って、極性符号化部３は、初期の符号の極性と同じ極性の続く長さを符号化してマルチプレクサ５に渡す。マルチプレクサ５は振幅符号化部４の出力と、エンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合して出力ビットストリームを得る。
【００２８】
図４に、本発明の第２の実施形態を適用するオーディオデータ復号化装置の構成例を示す。図４において、６はデマルチプレクサ、７はエンベロープ復元部、８は振幅信号生成部、９は極性復元部、１０は極性反転部である。入力ビットストリームはデマルチプレクサ６においてエンベロープパラメータと振幅ビット成分と符号ビット成分に分離される。エンベロープパラメータはエンベロープ復元部７においてエンベロープに変換される。振幅信号生成部８では、エンベロープの各点における所要ビット数分だけを振幅ビット成分からとりだし振幅成分を復元する。符号ビット成分は極性復元部９においてランレングス復号され各点における極性情報を復元する。極性反転部１０は振幅信号生成部８で出力された振幅信号の極性が負の部分を反転させてもとの信号を復元する。
【００２９】
図５に、本実施形態をソフトウエアロジックで構成する例を示す。図５で１１は本実施形態をソフトウエアで実行するＣＰＵ、１２は本実施形態のプログラムやデータを格納するメモリ、１３はＣＰＵを制御するＯＳ、１４はＣＤＲＯＭドライブ、１５は本実施形態をソフトウエアで実現したプログラムが格納されているＣＤＲＯＭである。ＯＳ１３の制御によりＣＤＲＯＭ１５から本実施形態のプログラムをＣＤＲＯＭドライブ１４経由でメモリ１２に読み込みＣＰＵ１１で実行する。
【００３０】
また、振幅符号化部４ではさらにエントロピー符号化のような処理を施してもかまわない。入力信号Ｓ１がスペクトルなどのように極性反転することが無い場合、振幅信号生成部１や極性符号化部３が無くてもかまわない。極性符号化部３ではランレングスを例に説明したがこの符号化方式に限るものではない。
【００３１】
以上のように、本実施形態は、一定区間の信号やスペクトルデータに対して絶対値を求め、その各ピークを滑らかに包含するエンベロープを生成する。このエンベロープはなるべく少ない情報量で実現する。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。すなわち、振幅信号の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。エンベロープ生成部２は、入力信号に所定レベルを加算して対数をとり、その対数化した入力信号をフーリエ変換し、前記フーリエ変換の高次成分を除去し低次成分のみを逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換の信号を基にエンベロープを生成する。
【００３２】
これにより、従来よりも冗長な符号化を避けることができる。また、ダイナミックレンジの広い信号やスペクトルデータの場合でも効率のよい圧縮を提供できる。
【００３３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図６は本発明の第３の実施形態を適用するオーディオデータ符号化装置の構成を示すブロック図である。図６において、Ｓ１は符号化しようとする波形やスペクトルなどのステレオや多チャネルの入力信号、１は入力信号Ｓ１の振幅信号を生成する振幅信号生成部、Ｓ２は振幅信号生成部１で生成された振幅信号、２Ａは各チャネル間で振幅の類似度を計算するチャネル間類似度計算部、２Ｂは単一または合成振幅信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成部、Ｓ３はエンベロープ生成部２Ｂで生成されたエンベロープ、Ｓ４はエンベロープ生成部２Ｂで生成したエンベロープパラメータ、３は振幅信号生成部１の正負の情報を符号化する極性符号化部、４はエンベロープＳ３と振幅信号Ｓ２から振幅成分を符号化する振幅符号化部、５は振幅符号化部４の出力とエンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合するマルチプレクサである。
【００３４】
図２を参照して、図６のエンベロープ生成部２Ｂの内部動作を説明する。図２において、１０１は振幅信号Ｓ２のリフター処理を行うリフター処理ステップ、１０２は目的とするエンベロープが得られたかどうかを判定するエンベロープ判定処理ステップ、１０３は前回のループのエンベロープと振幅信号Ｓ２との差分を取るエンベロープ差分ステップ、１０４はエンベロープ差分部１０３で計算された差分をリフター処理するリフター処理ステップ、１０５は１０４でリフター処理したものでエンベロープを補正するエンベロープ補正ステップである。
【００３５】
図３に、振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示す。
【００３６】
以下、図６、図２をもとに動作を説明する。入力信号Ｓ１は振幅信号生成部１において負の部分が正に反転される。それと同時に元の符号情報が計算され極性符号化部３に渡される。絶対値化された信号Ｓ２は、チャネル間類似度計算部２Ａで各チャネル間の振幅の類似度が計算される。類似度が高いと判断された場合、それらのチャネルの最大値を取るよう合成し、それらのチャネルの共有のエンベロープを求めるためにエンベロープ生成部２Ｂに入力される。類似度が低いと判断された場合は各チャネル毎にエンベロープを生成する。振幅符号化部４は振幅信号Ｓ２の符号化を行う。エンベロープＳ３を各チャネルの振幅信号Ｓ２より必ず大きくなるようにしておけば、振幅信号Ｓ２の各チャネルの必要符号化ビット数は、エンベロープを表現するビット数以下である。そのため振幅信号Ｓ２の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。
【００３７】
ここでエンベロープ生成部２Ｂの内部動作の例を、図２を用いて説明する。類似度が高いと判断された場合、振幅信号Ｓ２のチャネルの最大値をとるような合成振幅信号を作る。リフター処理ステップ１０１で合成振幅信号のＦＦＴを施し、低次成分だけを残しさらに逆ＦＦＴを施すリフター処理を行い、合成振幅信号を平滑し、初期エンベロープとする。
【００３８】
この操作だけでは合成振幅信号を包み込むエンベロープにならないので、エンベロープ差分ステップ１０３で合成振幅信号とリフター処理ステップ１０１で得られたエンベロープの差分を取り、差分の結果、負になる部分は０にし、そのデータをリフター処理ステップ１０４でさらに平滑化したものにある決まった係数を掛けたものを加算する。これを何回か繰り返し、エンベロープがもとの合成振幅信号より全範囲で大きくなったら、エンベロープ判定ステップ１０２は目的とするエンベロープが得られたとしてループから抜け出す。
【００３９】
一方、振幅信号生成部１において符号情報が計算されるが、ここではランレングス符号化を例として挙げる。従って、極性符号化部３は、初期の符号の極性と同じ極性の続く長さを符号化してマルチプレクサ５に渡す。マルチプレクサ５は振幅符号化部４の出力と、エンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合して出力ビットストリームを得る。
【００４０】
図４に、本発明の第３の実施形態を適用するオーディオデータ復号化装置の構成例を示す。図４において、６はデマルチプレクサ、７はエンベロープ復元部、８は振幅信号生成部、９は極性復元部、１０は極性反転部である。入力ビットストリームはデマルチプレクサ６においてエンベロープパラメータと振幅ビット成分と符号ビット成分に分離される。エンベロープパラメータはエンベロープ復元部７においてエンベロープに変換される。エンベロープは、全チャネルに共有のエンベロープ又はチャネル毎のエンベロープである。振幅信号生成部８では、エンベロープの各点における所要ビット数分だけを振幅ビット成分からとりだし振幅成分を復元する。エンベロープが共有の場合は、一のエンベロープで全チャネルの振幅成分を復元する。エンベロープがチャネル毎に存在する場合は、チャネル毎のエンベロープで振幅成分を復元する。符号ビット成分は極性復元部９においてランレングス復号され各点における極性情報を復元する。極性反転部１０は振幅信号生成部８で出力された振幅信号の極性が負の部分を反転させてもとの信号を復元する。
【００４１】
図５に、本実施形態をソフトウエアロジックで構成する例を示す。図５で１１は本実施形態をソフトウエアで実行するＣＰＵ、１２は本実施形態のプログラムやデータを格納するメモリ、１３はＣＰＵを制御するＯＳ、１４はＣＤＲＯＭドライブ、１５は本実施形態をソフトウエアで実現したプログラムが格納されているＣＤＲＯＭである。ＯＳ１３の制御によりＣＤＲＯＭ１５から本実施形態のプログラムをＣＤＲＯＭドライブ１４経由でメモリ１２に読み込みＣＰＵ１１で実行する。
【００４２】
また、振幅符号化部４ではさらにエントロピー符号化のような処理を施してもかまわない。入力信号Ｓ１がスペクトルなどのように極性反転することが無い場合、振幅信号生成部１や極性符号化部３が無くてもかまわない。極性符号化部３ではランレングスを例に説明したがこの符号化方式に限るものではない。
【００４３】
以上のように、本実施形態は、一定区間の信号やスペクトルデータに対して絶対値を求め、その各ピークを滑らかに包含するエンベロープを生成する。このエンベロープはなるべく少ない情報量で実現する。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。すなわち、振幅信号の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。エンベロープ生成部２Bは、全チャネルの入力信号が類似しているときには全チャネルの入力信号の最大値を取るように合成した信号を基に共有のエンベロープを生成し、類似していないときにはチャネル毎のエンベロープを生成する。
【００４４】
これにより、従来よりも冗長な符号化を避けることができる。また、ダイナミックレンジの広い信号やスペクトルデータの場合でも効率のよい圧縮を提供できる。
【００４５】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の第４の実施形態を適用するオーディオデータ符号化装置の構成例を示す。図１において、Ｓ１は符号化しようとする波形やスペクトルなどの入力信号、１は入力信号Ｓ１の振幅信号を生成する振幅信号生成部、Ｓ２は振幅信号生成部１で生成された振幅信号、２は振幅信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成部、Ｓ３はエンベロープ生成部２で生成されたエンベロープ、Ｓ４はエンベロープ生成部２で生成したエンベロープパラメータ、３は振幅信号生成部１の正負の情報を符号化する極性符号化部、４はエンベロープＳ３と振幅信号Ｓ２から振幅成分を符号化する振幅符号化部、５は振幅符号化部４の出力とエンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合するマルチプレクサである。
【００４６】
図７は図１のエンベロープ生成部２の内部動作を説明するフローチャートである。図７において、４０１はエンベロープ生成部２のサブルーチンの開始点、４０２は振幅成分のピークを抽出し、そのピークを包絡情報として使うかどうかを決定するピーク決定ステップ、４０３は範囲内のピークを境に左側（低域側）を再帰的に処理する左ピーク決定ステップ、４０４は範囲内の最大値を境に右側（高域側）を再帰的に処理する右ピーク決定ステップ、４０５は各ピーク点をとおる折れ線を包絡直線とする包絡直線決定ステップ、４０６はサブルーチンの戻り点である。
【００４７】
図８は振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示したものである。
【００４８】
以下、図１、図７をもとに動作を説明する。入力信号Ｓ１は振幅信号生成部１において負の部分が正に反転される。それと同時に元の符号情報が計算され極性符号化部３に渡される。絶対値化された信号Ｓ２は、そのエンベロープを求めるためにエンベロープ生成部２に入力される。振幅符号化部４は振幅信号Ｓ２の符号化を行う。エンベロープＳ３を振幅信号Ｓ２より必ず大きくなるようにしておけば、振幅信号Ｓ２の必要符号化ビット数は、エンベロープを表現するビット数以下である。そのため振幅信号Ｓ２の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。
【００４９】
ここでエンベロープ生成部２の内部動作の例を図７を用いて説明する。まず、開始点４０１が始めて呼ばれるときは、最も左側のピークと最も右側のピークを前もって計算しておき、再帰的に呼ばれたときの隣の区間のピーク値としておく。ピーク決定ステップ４０２のサブルーチン呼び出しで指定された信号区間内のピークを求める。このピークを包絡情報とすることで圧縮率が向上すれば、その点をピークとして採用し「Ｙ」に進む。そうでなければ、包絡直線決定ステップ４０５を処理しサブルーチンより復帰する。
【００５０】
なお、包絡直線決定ステップ４０５は再帰呼び出しの場合は処理を行わない。「Ｙ」に進んだときは、そのピークから左の部分について再帰的にエンベロープ生成部を呼び出す。ここでも包絡直線決定ステップ４０５は再帰呼び出しでは処理されない。同様にピークから右の部分についても再帰的にエンベロープ生成部を呼び出す。
【００５１】
最後に得られたピーク列からその各ピークを通過する折れ線を生成し、エンベロープ生成部２から抜け出す。
【００５２】
一方、振幅信号生成部１において符号情報が計算されるが、ここではランレングス符号化を例として挙げる。従って、極性符号化部３は、初期の符号の極性と同じ極性の続く長さを符号化してマルチプレクサ５に渡す。マルチプレクサ５は振幅符号化部４の出力と、エンベロープパラメータＳ４と極性符号化部３の出力を統合して出力ビットストリームを得る。
【００５３】
図４に、本発明の第４の実施形態を適用するオーディオデータ復号化装置の構成例を示す。図４において、６はデマルチプレクサ、７はエンベロープ復元部、８は振幅信号生成部、９は極性復元部、１０は極性反転部である。入力ビットストリームはデマルチプレクサ６においてエンベロープパラメータと振幅ビット成分と符号ビット成分に分離される。エンベロープパラメータはエンベロープ復元部７においてエンベロープに変換される。振幅信号生成部８では、エンベロープの各点における所要ビット数分だけを振幅ビット成分からとりだし振幅成分を復元する。符号ビット成分は極性復元部９においてランレングス復号され各点における極性情報を復元する。極性反転部１０は振幅信号生成部８で出力された振幅信号の極性が負の部分を反転させてもとの信号を復元する。
【００５４】
図５に、本実施形態をソフトウエアロジックで構成する例を示す。図５で１１は本実施形態をソフトウエアで実行するＣＰＵ、１２は本実施形態のプログラムやデータを格納するメモリ、１３はＣＰＵを制御するＯＳ、１４はＣＤＲＯＭドライブ、１５は本実施形態をソフトウエアで実現したプログラムが格納されているＣＤＲＯＭである。ＯＳ１３の制御によりＣＤＲＯＭ１５から本実施形態のプログラムをＣＤＲＯＭドライブ１４経由でメモリ１２に読み込みＣＰＵ１１で実行する。
【００５５】
また、振幅符号化部４ではさらにエントロピー符号化のような処理を施してもかまわない。入力信号Ｓ１がスペクトルなどのように極性反転することが無い場合、振幅信号生成部１や極性符号化部３が無くてもかまわない。極性符号化部３ではランレングスを例に説明したがこの符号化方式に限るものではない。
【００５６】
以上のように、本実施形態は、一定区間の信号やスペクトルデータに対して絶対値を求め、その各ピークを直線で結ぶエンベロープを生成する。このエンベロープはなるべく少ない情報量で実現する。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。符号化はこのエンベロープと振幅信号と正負の符号ビットで行う。すなわち、振幅信号の各位置におけるビットを同位置におけるエンベロープの所要ビット数で量子化する。エンベロープ生成部２は、入力信号の複数のピークを直線で結んだ信号を基にエンベロープを生成する。
【００５７】
これにより、従来よりも冗長な符号化を避けることができる。また、ダイナミックレンジの広い信号やスペクトルデータの場合でも効率のよい圧縮を提供できる。
【００５８】
本実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第1、第２及び第４の実施形態によるオーディオ符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１〜第３の実施形態のエンベロープ生成部２の内部動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１〜第３の実施形態の振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示す図である。
【図４】本発明の第１〜第４の実施形態によるオーディオデータ復号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１〜第４の実施形態をソフトウエアロジックで構成する例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態によるオーディオ符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態のエンベロープ生成部２の内部動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施形態の振幅信号Ｓ２とエンベロープＳ３の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  振幅信号生成部
２  エンベロープ生成部
２Ａ  チャネル間類似度計算部
２Ｂ  エンベロープ生成部
３  極性符号化部
４  振幅符号化部
５  マルチプレクサ
６  デマルチプレクサ
７  エンベロープ復元部
８  振幅信号生成部
９  極性復元部
１０  極性反転部
１１  ＣＰＵ
１２  メモリ
１３  ＯＳ
１４  ＣＤＲＯＭドライブ
１５  ＣＤＲＯＭ
【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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