(57)【要約】    【課題】      受信側の使用環境を考慮して送信側の伝送ビットレートを制御することにより、所定の品質を維持しつつ効率的な音声・楽音信号の符号化を行うこと。    【解決手段】  伝送モード決定部１０１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて相手側通信端末である通信端末装置１５０から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定する。信号復号化部１０３は、伝送路１１０を介して通信端末装置１５０から伝送される符号化情報を復号化し、得られた信号を出力信号として出力する。このとき、信号復号化部１０３は、伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報と伝送モード決定部１０１から得られる伝送モード情報とを、伝送遅延を考慮した上で比較することにより、伝送誤りを検出する。  【選択図】      図２
2005241761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する伝送モード決定手段と、
前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記通信相手の装置から伝送された前記伝送モードに基づいて復号化する復号化手段と、を具備する通信装置。
【請求項２】
通信相手の装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて自装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第１伝送モードと、自装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルとに基づいて前記自装置の入力信号の伝送ビットレートを制御する第２伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、
前記第２伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記第２伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する通信装置。
【請求項３】
通信相手の装置にて符号化して得られた情報源符号を復号化する復号化手段と、
前記復号化手段にて復号化された信号の環境雑音のレベルに応じて入力信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、
前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで前記入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する通信装置。
【請求項４】
通信相手の装置にて符号化して得られた情報源符号を復号化する復号化手段と、
入力信号に含まれる環境雑音のレベル及び前記復号化手段にて復号化された信号の環境雑音のレベルに基づいて前記入力信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、
前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで前記入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する通信装置。
【請求項５】
入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する伝送モード決定手段と、
前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに基づいて復号化する復号化手段と、を具備する通信装置。
【請求項６】
請求項１記載の通信装置にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記請求項１記載の通信装置に伝送する符号化手段を具備する通信装置。
【請求項７】
伝送モード決定手段は、所定期間の入力信号のパワー値の最大値と最小値を算出し、前記パワー値の最大値あるいは最小値の少なくとも一つを用いて、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを検知する請求項１から請求項５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項８】
伝送モード決定手段は、ユーザの指示に基づいて環境雑音のレベルを検知する請求項７記載の通信装置。
【請求項９】
伝送モード決定手段は、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを定期的に検知する請求項７記載の通信装置。
【請求項１０】
伝送モード決定手段は、検知した環境雑音のレベルと前回検知したものとの差が所定の閾値より大きい場合に伝送モードを決定する処理を行う請求項９記載の通信装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の通信装置を具備する基地局装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の通信装置を具備する通信端末装置。
【請求項１３】
第１通信装置と第２通信装置とが中継局を経由して無線通信を行う通信システムの前記中継局であって、
予め設定されたビットレートで前記第１通信装置にて入力信号を符号化して得られた情報源符号、及び前記予め設定されたビットレートを示す第１伝送モードを前記第１通信装置から入力する第１インターフェース手段と、
前記第２通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて前記第１通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第２伝送モードを前記第２通信装置から入力する第２インターフェース手段と、
前記情報源符号を前記第２伝送モードに応じた伝送ビットレートに変換する伝送モード変換手段と、を具備し、
前記第２インターフェース手段は、変換後の情報源符号と前記第１伝送モードとを前記第２通信装置に伝送する中継局。
【請求項１４】
第１通信装置と第２通信装置とが中継局を経由して無線通信を行う通信システムの前記中継局であって、
予め設定されたビットレートで前記第１通信装置にて入力信号を符号化して得られた情報源符号、前記予め設定されたビットレートを示す第１伝送モード、及び前記第１通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに基づいて設定される第２伝送モードを前記第１通信装置から入力する第１インターフェース手段と、
前記第２通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて前記第１通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第３伝送モードを前記第２通信装置から入力する第２インターフェース手段と、
前記情報源符号を前記第２伝送モードあるいは前記第３伝送モードの少なくとも一つに基づく伝送ビットレートに変換する伝送モード変換手段と、を具備し、
前記第２インターフェース手段は、変換後の情報源符号と前記第１伝送モードとを前記第２通信装置に伝送する中継局。
【請求項１５】
コンピュータに、
入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する手順と、
前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記通信相手の装置から伝送された前記伝送モードに基づいて復号化する手順と、を実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
第１通信装置と第２通信装置とが無線通信を行い、前記第２通信装置が入力信号を符号化して得られた情報源符号を前記第１通信装置に伝送し、前記第１通信装置が前記情報源符号を復号化する信号符号化／復号化方法であって、
第１通信装置において、入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて第２通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記第２通信装置に伝送する工程と、
前記第２通信装置において、前記第１通信装置にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号を前記第１通信装置に伝送する工程と、
前記第１通信装置において、前記第２通信装置から伝送された前記伝送ビットレートの情報源符号を復号化する工程と、を具備する信号符号化／復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声・楽音信号を伝送する場合における通信装置及び信号符号化／復号化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声・楽音信号を伝送する場合、音声・楽音信号の伝送効率を高めるため、圧縮・符号化技術がよく使われる。また、信号の多重化に関しても、各通信端末の伝送ビットレートが小さい程、多くの通信の多重化が可能になるため、多くの加入者が同時に通信するためには、各通信端末の伝送ビットレートを下げ、回線の効率化を図る手法が望まれている。
【０００３】
これに対して、従来から、通信端末及び基地局において、同時接続者数、呼損率、接続待ち時間、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＳＩＲ（Signal Interference Ratio）等の情報を取得し、得られた情報に応じて、予め定められた複数の通信モードの中から適切なモードを選択して通信を行うことにより、伝送ビットレートを下げる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、話者の音声の有無を検出し、その検出結果に応じて伝送ビットレートを制御するという手法も開発されている。例えば、非特許文献１には、話者の音声の有無を検出し、話者が音声を発している区間（有声区間）は高ビットレートで符号化し、話者が音声を発していない区間（無声区間）は低ビットレートで符号化し伝送することにより、全体として伝送ビットレートを下げる技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−３３１９３６号公報
【非特許文献１】ANSI/TIA/EIA-96-C, Speech Service Option Standard for Wideband Spread Spectrum Digital Cellular System
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の音声・楽音符号化／復号化方法では、送信側の通信環境の一つとして通話中一定時間無音であれば伝送ビットレートを低くする制御を行っているのみで、受信側の使用環境については全く考慮されていないため、効率的な伝送を行うことができないという課題を有している。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、受信側の使用環境を考慮して送信側の伝送ビットレートを制御することにより、所定の品質を維持しつつ効率的な音声・楽音信号の符号化を行うことができる通信装置及び信号符号化／復号化方法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】
【０００７】
本発明の通信装置は、入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する伝送モード決定手段と、前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記通信相手の装置から伝送された前記伝送モードに基づいて復号化する復号化手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
この構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【０００９】
本発明の通信装置は、通信相手の装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて自装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第１伝送モードと、自装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルとに基づいて前記自装置の入力信号の伝送ビットレートを制御する第２伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、前記第２伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記第２伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
この構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。また、受信側の環境雑音に加え、送信側における環境雑音の情報を検知し、これを音声・楽音信号の符号化に利用することにより、さらに効率的な通信が可能となる。
【００１１】
本発明の通信装置は、通信相手の装置にて符号化して得られた情報源符号を復号化する復号化手段と、前記復号化手段にて復号化された信号の環境雑音のレベルに応じて入力信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで前記入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する構成を採る。
【００１２】
この構成により、相手側から送信されてきた符号化情報を復号化し、得られる復号化信号に含まれる環境雑音を検知することにより、その環境雑音のマスキング効果を利用することができ、非常に効率的な信号の符号化ができる。
【００１３】
本発明の通信装置は、通信相手の装置にて符号化して得られた情報源符号を復号化する復号化手段と、入力信号に含まれる環境雑音のレベル及び前記復号化手段にて復号化された信号の環境雑音のレベルに基づいて前記入力信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定する伝送モード決定手段と、前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで前記入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記通信相手の装置に伝送する符号化手段と、を具備する構成を採る。
【００１４】
この構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、送信側において、受信側から伝送されてきた音声・楽音信号に含まれる環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することができるので、送信側は、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それにより回線効率が大幅に向上する。また、受信側の環境雑音に加え、送信側における環境雑音の情報を検知し、それを音声・楽音信号符号化に利用することにより、より効率的な通信が可能となる。
【００１５】
本発明の通信装置は、入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する伝送モード決定手段と、前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記伝送モード決定手段にて決定された伝送モードに基づいて復号化する復号化手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
本発明の通信装置は、上記の通信装置にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号と前記伝送モードとを前記請求項１記載の通信装置に伝送する符号化手段を具備する構成を採る。
【００１７】
これらの構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【００１８】
本発明の通信装置は、伝送モード決定手段は、所定期間の入力信号のパワー値の最大値と最小値を算出し、前記パワー値の最大値あるいは最小値の少なくとも一つを用いて、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを検知する構成を採る。
【００１９】
本発明の通信装置は、伝送モード決定手段は、ユーザの指示に基づいて環境雑音のレベルを検知する構成を採る。
【００２０】
本発明の通信装置は、伝送モード決定手段は、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを定期的に検知する構成を採る。
【００２１】
本発明の通信装置は、伝送モード決定手段は、検知した環境雑音のレベルと前回検知したものとの差が所定の閾値より大きい場合に伝送モードを決定する処理を行う構成を採る。
【００２２】
これらの構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【００２３】
本発明の基地局装置は、上記いずれかの通信装置を具備する構成を採る。また、本発明の通信端末装置は、上記いずれかの通信装置を具備する構成を採る。
【００２４】
これらの構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
本発明の中継局は、第１通信装置と第２通信装置とが中継局を経由して無線通信を行う通信システムの前記中継局であって、予め設定されたビットレートで前記第１通信装置にて入力信号を符号化して得られた情報源符号、及び前記予め設定されたビットレートを示す第１伝送モードを前記第１通信装置から入力する第１インターフェース手段と、前記第２通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて前記第１通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第２伝送モードを前記第２通信装置から入力する第２インターフェース手段と、前記情報源符号を前記第２伝送モードに応じた伝送ビットレートに変換する伝送モード変換手段と、を具備し、前記第２インターフェース手段は、変換後の情報源符号と前記第１伝送モードとを前記第２通信装置に伝送する構成を採る。
【００２６】
本発明の中継局は、第１通信装置と第２通信装置とが中継局を経由して無線通信を行う通信システムの前記中継局であって、予め設定されたビットレートで前記第１通信装置にて入力信号を符号化して得られた情報源符号、前記予め設定されたビットレートを示す第１伝送モード、及び前記第１通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに基づいて設定される第２伝送モードを前記第１通信装置から入力する第１インターフェース手段と、前記第２通信装置の入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて前記第１通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する第３伝送モードを前記第２通信装置から入力する第２インターフェース手段と、前記情報源符号を前記第２伝送モードあるいは前記第３伝送モードの少なくとも一つに基づく伝送ビットレートに変換する伝送モード変換手段と、を具備し、前記第２インターフェース手段は、変換後の情報源符号と前記第１伝送モードとを前記第２通信装置に伝送する構成を採る。
【００２７】
これらの構成により、受信側及び送信側において自動車や電車の走行音等の環境雑音が存在した場合に、送信側ではなく、中継局においても伝送ビットレートを制御することができるので、より柔軟な伝送ビットレート制御が可能となり、更なる回線効率の向上を図ることができる。
【００２８】
本発明のプログラムは、コンピュータに、入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて通信相手の装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記通信相手の装置に伝送する手順と、前記通信相手の装置にて前記伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化して得られた情報源符号を、前記通信相手の装置から伝送された前記伝送モードに基づいて復号化する手順と、を実行させる構成を採る。
【００２９】
この構成により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【００３０】
本発明の信号符号化／復号化方法は、第１通信装置と第２通信装置とが無線通信を行い、前記第２通信装置が入力信号を符号化して得られた情報源符号を前記第１通信装置に伝送し、前記第１通信装置が前記情報源符号を復号化する信号符号化／復号化方法であって、第１通信装置において、入力信号に含まれる環境雑音のレベルに応じて第２通信装置から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、前記伝送モードを前記第２通信装置に伝送する工程と、前記第２通信装置において、前記第１通信装置にて決定された伝送モードに対応した伝送ビットレートで入力信号を符号化し、符号化によって得られた情報源符号を前記第１通信装置に伝送する工程と、前記第１通信装置において、前記第２通信装置から伝送された前記伝送ビットレートの情報源符号を復号化する工程と、を具備する方法を採る。
【００３１】
この方法により、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側における環境雑音によるマスキング効果を利用して送信側のビットレートを決定することにより、送信側は、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートで通信することができるので、回線効率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
ＭＰ３（Mpeg-1 Audio Layer-3）やＡＡＣ（Advanced Audio Coding）に代表されるようなオーディオ符号化方式では、聴感マスキング効果を利用し、帯域毎に符号化時の量子化誤差が、符号化対象となるオーディオ信号から算出されるマスキングレベル以下になるように量子化することで、効率的な符号化を実現している。聴感マスキング効果とは、「ある周波数にエネルギーの大きな成分が存在することにより、その近隣の周波数のエネルギーの小さな成分がマスクされ、聴覚的に聴こえなくなる」という現象である。
【００３４】
図１は、聴感マスキング効果を説明する図である。図１中の成分Ｂ、成分Ｃは、成分Ａ及び成分Ｄにマスクされ聴感的には感知されない。従って、成分Ｂ及び成分Ｃのようなマスクされる成分は大きく削減しても知覚されない。また、エネルギーの大きな成分（図１では三角形の領域の大きな成分）に対しては、符号化時に粗く量子化を行っても、その誤差（量子化誤差）が人間の聴感的に知覚されにくいという性質がある。
【００３５】
本発明の骨子は、オーディオ符号化方式によく用いられている聴感マスキング効果と符号化時の量子化誤差の関係を環境雑音に応用し、環境雑音によるマスキングレベルに基づいて伝送ビットレートを制御することである。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
実施の形態１では、通信端末同士の双方向通信において、環境雑音による聴感マスキング効果を考慮して伝送モードを決定し、伝送ビットレートを制御する音声・楽音符号化／復号化方法について説明する。
【００３８】
図２は、実施の形態１に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。図２では、２つの通信端末装置１００、１５０の間で双方向通信を行うものとする。
【００３９】
まず、通信端末装置１００の構成について説明する。通信端末装置１００は、伝送モード決定部１０１と、信号符号化部１０２と、信号復号化部１０３とから主に構成される。
【００４０】
伝送モード決定部１０１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて相手側通信端末である通信端末装置１５０から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す情報（以下、「伝送モード情報」という）を伝送路１１０及び信号復号化部１０３に出力する。なお、本実施の形態の一例では、予め定められた２つ以上の伝送ビットレートの中から一つの伝送ビットレートを選択するものとし、伝送モード情報は、予め定められた３種類の伝送ビットレートbitrate1、bitrate2、bitrate3（bitrate3＜bitrate2＜bitrate1）の値を取り得るものとする。
【００４１】
信号符号化部１０２は、伝送路１１０を介して通信端末装置１５０から伝送される伝送モード情報に応じて、音声・楽音信号である入力信号を符号化し、得られた符号化情報を伝送路１１０に出力する。
【００４２】
信号復号化部１０３は、伝送路１１０を介して通信端末装置１５０から伝送される符号化情報を復号化し、得られた信号を出力信号として出力する。なお、信号復号化部１０３は、伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報と伝送モード決定部１０１から得られる伝送モード情報とを、伝送遅延を考慮した上で比較することにより、伝送誤りを検出することができる。具体的には、伝送遅延を考慮した伝送モード決定部１０１から得られる伝送モード情報と伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報とが異なる場合には、信号復号化部１０３は、伝送路１１０において伝送誤りが発生したと判断する。また、通信端末装置１５０の信号符号化部１５２では、符号化情報に伝送モード情報を統合せず、信号復号化部１０３では、伝送モード決定部１０１から得られる伝送モード情報を用いて、伝送路１１０から出力される符号化情報を復号化するという手法を採ることも可能である。
【００４３】
次に、通信端末装置１５０の構成について説明する。通信端末装置１５０は、伝送モード決定部１５１と、信号符号化部１５２と、信号復号化部１５３とから主に構成される。
【００４４】
伝送モード決定部１５１は、入力信号を入力とし、音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて通信端末装置１００から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を伝送路１１０及び信号復号化部１５３に出力する。
【００４５】
信号符号化部１５２は、伝送路１１０を介して通信端末装置１００から伝送される伝送モード情報を入力とし、伝送モード情報に応じて、音声・楽音信号である入力信号を符号化し、得られた符号化情報を伝送路１１０に出力する。
【００４６】
信号復号化部１５３は、伝送路１１０を介して通信端末装置１００から伝送される符号化情報及び伝送モード決定部１５１から得られる伝送モード情報を入力とし、符号化情報を復号化した後、得られた信号を出力信号として出力する。なお、信号復号化部１５３は、伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報と伝送モード決定部１５１から得られる伝送モード情報とを、伝送遅延を考慮した上で比較することにより、伝送誤りを検出することができる。具体的には、伝送遅延を考慮した伝送モード決定部１５１から得られる伝送モード情報と伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報とが異なる場合には、信号復号化部１５３は、伝送路１１０において伝送誤りが発生したと判断する。また、通信端末装置１００の信号符号化部１０２では、符号化情報に伝送モード情報を統合せず、信号復号化部１５３では、伝送モード決定部１５１から得られる伝送モード情報を用いて、伝送路１１０から出力される符号化情報を復号化するという手法を採ることも可能である。
【００４７】
次に、図２の伝送モード決定部１０１の内部構成について、図３を用いて説明する。なお、図２の伝送モード決定部１５１の構成は伝送モード決定部１０１の構成と同じである。
【００４８】
伝送モード決定部１０１は、マスキングレベル算出部３０１と、伝送モード判定部３０２とから主に構成される。
【００４９】
マスキングレベル算出部３０１は、入力信号からマスキングレベルを算出し、算出されたマスキングレベルを伝送モード判定部３０２に出力する。
【００５０】
伝送モード判定部３０２は、マスキングレベル算出部３０１から出力されたマスキングレベルと所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて伝送ビットレートを決定する。具体的には、通信端末装置１００において検知された通信端末装置１００側に存在する環境雑音のレベルが大きくマスキングレベルが大きい場合には伝送ビットレートを低くする。これは、その環境雑音による聴感マスキング効果により通信端末装置１５０から伝送する符号化情報の量子化誤差がある程度マスキングされるため、通信端末装置１５０において伝送ビットレートを低くしても、低くしなかった場合と聴感的に同等の品質の復号化信号が得られるという原理に基づくものである。一方、通信端末装置１００において検知された通信端末装置１００側に存在する環境雑音のレベルが小さい場合には、その環境雑音の聴感マスキング効果によって、通信端末装置１５０から伝送する符号化情報の量子化誤差がマスキングされないため、伝送ビットレートを高くする。
【００５１】
そして、伝送モード判定部３０２は、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を伝送路１１０及び信号復号化部１０３に出力する。
【００５２】
ここで、伝送モード決定部１０１が、所定期間（例えば、５秒〜１０秒程度の一定区間内）の入力信号のパワー値の最大値と最小値を算出し、最大値と最小値とから、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを判定し、そのレベルに応じてビットレートを制御する方法を採る場合におけるマスキングレベル算出部３０１及び伝送モード判定部３０２の処理について説明する。なお、ここでは各フレームを処理する毎に、環境雑音のレベルを判定し、出力する処理を行う場合について説明するが、この他に、通信端末のユーザからのボタン押下などをトリガとして以下の処理を行う、あるいは、ある一定時間間隔ごとに以下の処理を行うといったことも可能である。さらに、一定時間間隔ごとに環境雑音のレベルを検出し、検知した環境雑音のレベルと前回検知したものとの差が所定の閾値より大きい場合に以下の処理を行うといったことも可能である。
【００５３】
まず、マスキングレベル算出部３０１の処理について説明する。マスキングレベル算出部３０１は、入力信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、同区間を１フレームとしてフレーム毎に処理を行う。以下、符号化の対象となる入力信号をｘｎ（ｎ＝0,・・・,Ｎ-1）と表す。
【００５４】
また、マスキングレベル算出部３０１は、内部にバッファbufｉ（ｉ＝0,・・・,Ｎｉ-1）を有する。ここで、Ｎｉは予め定められる非負の整数であり、１フレームのサンプル数Ｎに依存し、１フレームの区間がおよそ20ミリ秒程度の場合には、100〜500程度の値で性能が得られることが確認されている。
【００５５】
次に、マスキングレベル算出部３０１は、処理対象であるフレームのフレームパワーＰframeを以下の式１により求める。
【００５６】
【数１】
2005241761.tif 000003
次に、マスキングレベル算出部３０１は、式１により求めたフレームパワーＰframeをバッファbufＮi-１に代入する。
【００５７】
次に、マスキングレベル算出部３０１は、ｉ区間（区間長Ｎｉ）におけるフレームパワーＰframeの最小値ＰframeMINと最大値ＰframeMAXを求め、ＰframeMIN、ＰframeMAXを伝送モード判定部３０２に出力する。
【００５８】
次に、マスキングレベル算出部３０１は、以下の式２によりバッファbufｉを更新する。
【００５９】
【数２】
2005241761.tif 000004
以上が、図３のマスキングレベル算出部３０１における処理の説明である。
【００６０】
次に、伝送モード判定部３０２における処理について説明する。伝送モード判定部３０２は、マスキングレベル算出部３０１から出力されたＰframeMIN、ＰframeMAXから、伝送モード情報Modeを以下の式３により決定する。
【００６１】
【数３】
2005241761.tif 000005
ここで、Ｔｈ0及びＴｈ1（Ｔｈ0＜Ｔｈ1）は、環境雑音の聴感マスキング効果に基づいた予備実験により予め定められた定数である。
【００６２】
以下、Ｔｈ0及びＴｈ1を算出するための予備実験について簡単に説明する。ここで、Modeがbitrate1のときに使用される符号化方法を符号化方法Ａ、符号化方法Ａにより符号化した情報を復号して得られる信号を復号化信号Ａという。同様に、Modeがbitrate2のときに使用される符号化方法を符号化方法Ｂ、符号化方法Ｂにより符号化した情報を復号して得られる信号を復号化信号Ｂという。また、Modeがbitrate3のときに使用される符号化方法を符号化方法Ｃ、符号化方法Ｃにより符号化した情報を復号して得られる信号を復号化信号Ｃという。
【００６３】
復号化信号Ａと復号化信号Ｂに対して、平均的な雑音（例えばホワイトノイズ等）を、そのレベルが徐々に増加するように付加していき、雑音が付加された復号化信号Ａと雑音が付加された復号化信号Ｂが聴感的に等しくなった時点の雑音レベルをＴｈ0とする。同様に、雑音が付加された復号化信号Ａと雑音が付加された復号化信号Ｃが聴感的に等しくなった時点の雑音レベルをＴｈ1とする。このようにして、雑音によるマスキング効果を利用し、Ｔｈ0及びＴｈ1を実験的に定める。
【００６４】
次に、伝送モード判定部３０２は、伝送モード情報を伝送路１１０及び信号復号化部１０３に出力する。
【００６５】
以上が、図２の伝送モード決定部１０１の内部構成の説明である。
【００６６】
次に、図２の信号符号化部１０２の構成について、図４を用いて説明する。なお、図２の信号符号化部１５２の構成は信号符号化部１０２の構成と同じである。
【００６７】
ここで、本実施の形態では、基本レイヤと２つの拡張レイヤとで構成される３階層の音声符号化／復号化方法において音声・楽音信号を符号化／復号化する場合について説明する。ただし、本発明は階層について制限はなく、４階層以上の階層的な音声符号化／復号化方法において音声・楽音信号を符号化／復号化する場合についても適用することができる。
【００６８】
階層的な音声符号化方法とは、残差信号（下位レイヤの入力信号と下位レイヤの復号化信号との差）を符号化し、符号化情報を出力する音声符号化方法が上位レイヤに複数存在して階層構造を成している方法である。また、階層的な音声復号化方法とは、残差信号を復号化する音声復号化方法が上位レイヤに複数存在して階層構造を成している方法である。ここで、最下のレイヤに存在する音声符号化／復号化方法を基本レイヤとする。また、基本レイヤより上位レイヤに存在する音声符号化／復号化方法を拡張レイヤとする。なお、以下、基本レイヤにおける符号化部、復号化部をそれぞれ基本レイヤ符号化部、基本レイヤ復号化部といい、拡張レイヤにおける符号化部、復号化部をそれぞれ拡張レイヤ符号化部、及び拡張レイヤ復号化部という。
【００６９】
信号符号化部１０２は、伝送ビットレート制御部４０１と、制御スイッチ４０２〜４０５と、基本レイヤ符号化部４０６と、基本レイヤ復号化部４０７と、加算部４０８、４１１と、第１拡張レイヤ符号化部４０９と、第１拡張レイヤ復号化部４１０と、第２拡張レイヤ符号化部４１２と、符号化情報統合部４１３とから主に構成される。
【００７０】
入力信号は、基本レイヤ符号化部４０６及び制御スイッチ４０２に入力される。また、伝送モード情報は、伝送ビットレート制御部４０１に入力される。
【００７１】
伝送ビットレート制御部４０１は、入力した伝送モード情報に応じて、制御スイッチ４０２〜４０５のオン／オフ制御を行う。具体的には、伝送ビットレート制御部４０１は、伝送モード情報がbitrate1である場合、制御スイッチ４０２〜４０５を全てオン状態にする。また、伝送ビットレート制御部４０１は、伝送モード情報がbitrate2である場合、制御スイッチ４０２及び４０３をオン状態にし、制御スイッチ４０４及び４０５をオフ状態にする。また、伝送ビットレート制御部４０１は、伝送モード情報がbitrate3である場合、制御スイッチ４０２〜４０５を全てオフ状態にする。このように、伝送ビットレート制御部４０１が伝送モード情報に応じて制御スイッチをオン／オフ制御することにより、入力信号の符号化に用いる符号化部の組み合わせが決定される。なお、伝送モード情報は、伝送ビットレート制御部４０１から符号化情報統合部４１３に出力される。
【００７２】
基本レイヤ符号化部４０６は、入力信号に対して符号化を行い、符号化により得られた情報源符号（以下、「基本レイヤ情報源符号」という）を制御スイッチ４０３及び符号化情報統合部４１３に出力する。なお、基本レイヤ符号化部４０６の内部構成については後述する。
【００７３】
基本レイヤ復号化部４０７は、制御スイッチ４０３がオン状態である場合、基本レイヤ符号化部４０６から出力された基本レイヤ情報源符号に対して復号化を行い、得られた復号化信号（以下、「基本レイヤ復号化信号」という）を加算部４０８に出力する。なお、基本レイヤ復号化部４０７は、制御スイッチ４０３がオフ状態の場合には何も動作しない。なお、基本レイヤ復号化部４０７の内部構成については後述する。
【００７４】
加算部４０８は、制御スイッチ４０２、４０３がオン状態の場合、入力信号に、基本レイヤ復号化部４０７から出力された基本レイヤ復号化信号の極性を反転させた信号を加算し、加算結果である第１残差信号を第１拡張レイヤ符号化部４０９及び制御スイッチ４０４に出力する。なお、加算部４０８は、制御スイッチ４０２、４０３がオフ状態の場合には何も動作しない。
【００７５】
第１拡張レイヤ符号化部４０９は、制御スイッチ４０２、４０３がオン状態の場合、加算部４０８から出力された第１残差信号に対して符号化を行い、符号化により得られた情報源符号（以下、「第１拡張レイヤ情報源符号」という）を制御スイッチ４０５及び符号化情報統合部４１３に出力する。なお、第１拡張レイヤ符号化部４０９は、制御スイッチ４０２、４０３がオフ状態の場合には何も動作しない。
【００７６】
第１拡張レイヤ復号化部４１０は、制御スイッチ４０５がオン状態の場合、第１拡張レイヤ符号化部４０９から出力された第１拡張レイヤ情報源符号に対して復号化を行い、復号化により得られた復号化信号（以下、「第１拡張レイヤ復号化信号」という）を加算部４１１に出力する。なお、第１拡張レイヤ復号化部４１０は、制御スイッチ４０５がオフ状態の場合には何も動作しない。
【００７７】
加算部４１１は、制御スイッチ４０４、４０５がオン状態の場合、第１残差信号に、第１拡張レイヤ復号化部４１０の出力信号の極性を反転させた信号を加算し、加算結果である第２残差信号を第２拡張レイヤ符号化部４１２に出力する。なお、加算部４１１は、制御スイッチ４０４、４０５がオフ状態の場合には何も動作しない。
【００７８】
第２拡張レイヤ符号化部４１２は、制御スイッチ４０４、４０５がオン状態の場合、加算部４１１から出力される第２残差信号に対して符号化を行い、符号化により得られた情報源符号（以下、「第２拡張レイヤ情報源符号」という）を符号化情報統合部４１３に出力する。なお、第２拡張レイヤ符号化部４１２は、制御スイッチ４０４、４０５がオフ状態の場合には何も動作しない。
【００７９】
符号化情報統合部４１３は、伝送ビットレート制御部４０１から出力された伝送モード情報、基本レイヤ符号化部４０６から出力された基本レイヤ情報源符号、第１拡張レイヤ符号化部４０９から出力された第１拡張レイヤ情報源符号及び第２拡張レイヤ符号化部４１２から出力された第２拡張レイヤ情報源符号を統合し、統合後の符号化情報を伝送路１１０に出力する。
【００８０】
以上が、図４を用いた信号符号化部１０２の構成の説明である。なお、以上では、各フレーム処理時に常に伝送モード情報が伝送ビットレート制御部４０１に入力されるという条件で説明したが、伝送モード情報が伝送ビットレート制御部４０１に入力されない場合には、前回入力された伝送モード情報を伝送ビットレート制御部４０１内のバッファに格納する等して、前回入力時の伝送モード情報を使うことも可能である。
【００８１】
次に、図５を用いて、図４における基本レイヤ符号化部４０６の構成について説明する。なお、本実施の形態では、基本レイヤ符号化部４０６において、ＣＥＬＰタイプの音声符号化を行う場合について説明する。
【００８２】
前処理部５０１は、入力サンプリング周波数の信号に対し、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理や後続する符号化処理の性能改善につながるような波形整形処理やプリエンファシス処理を行い、これらの処理後の信号（Xin）をＬＰＣ分析部５０２および加算部５０５に出力する。
【００８３】
ＬＰＣ分析部５０２は、Xinを用いて線形予測分析を行い、分析結果（線形予測係数）をＬＰＣ量子化部５０３に出力する。ＬＰＣ量子化部５０３は、ＬＰＣ分析部５０２から出力された線形予測係数（ＬＰＣ）の量子化処理を行い、量子化ＬＰＣを合成フィルタ５０４に出力するとともに量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を多重化部５１４に出力する。
【００８４】
合成フィルタ５０４は、量子化ＬＰＣに基づくフィルタ係数により、後述する加算部５１１から出力される駆動音源に対してフィルタ合成を行うことにより合成信号を生成し、合成信号を加算部５０５に出力する。
【００８５】
加算部５０５は、合成信号の極性を反転させてXinに加算することにより誤差信号を算出し、誤差信号を聴覚重み付け部５１２に出力する。
【００８６】
適応音源符号帳５０６は、過去に加算部５１１によって出力された駆動音源をバッファに記憶しており、パラメータ決定部５１３から出力された信号により特定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして切り出して乗算部５０９に出力する。
【００８７】
量子化利得生成部５０７は、パラメータ決定部５１３から出力された信号によって特定される量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とをそれぞれ乗算部５０９と乗算部５１０とに出力する。
【００８８】
固定音源符号帳５０８は、パラメータ決定部５１３から出力された信号によって特定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して得られた固定音源ベクトルを乗算部５１０に出力する。
【００８９】
乗算部５０９は、量子化利得生成部５０７から出力された量子化適応音源利得を、適応音源符号帳５０６から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算部５１１に出力する。乗算部５１０は、量子化利得生成部５０７から出力された量子化固定音源利得を、固定音源符号帳５０８から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算部５１１に出力する。
【００９０】
加算部５１１は、利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとをそれぞれ乗算部５０９と乗算部５１０とから入力し、これらをベクトル加算し、加算結果である駆動音源を合成フィルタ５０４および適応音源符号帳５０６に出力する。なお、適応音源符号帳５０６に入力された駆動音源は、バッファに記憶される。
【００９１】
聴覚重み付け部５１２は、加算部５０５から出力された誤差信号に対して聴覚的な重み付けをおこない符号化歪みとしてパラメータ決定部５１３に出力する。
【００９２】
パラメータ決定部５１３は、聴覚重み付け部５１２から出力された符号化歪みを最小とする適応音源ベクトル、固定音源ベクトル及び量子化利得を、各々適応音源符号帳５０６、固定音源符号帳５０８及び量子化利得生成部５０７から選択し、選択結果を示す適応音源ベクトル符号（Ａ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）及び音源利得符号（Ｇ）を多重化部５１４に出力する。
【００９３】
多重化部５１４は、ＬＰＣ量子化部５０３から量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を入力し、パラメータ決定部５１３から適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）および音源利得を表す符号（Ｇ）を入力し、これらの情報を多重化して基本レイヤ情報源符号として出力する。
【００９４】
以上が、図４の基本レイヤ符号化部４０６の内部構成の説明である。
【００９５】
なお、図４の第１拡張レイヤ符号化部４０９及び第２拡張レイヤ符号化部４１２の内部構成は、基本レイヤ符号化部４０６と同一であり、入力される信号の種類及び出力される情報源符号の種類のみが異なるので、その説明は省略する。
【００９６】
次に、図４の基本レイヤ復号化部４０７の内部構成について図６を用いて説明する。ここでは、基本レイヤ復号化部４０７において、ＣＥＬＰタイプの音声復号化を行う場合について説明する。
【００９７】
図６において、基本レイヤ復号化部４０７に入力された基本レイヤ情報源符号は、多重化分離部６０１によって個々の符号（Ｌ、Ａ、Ｇ、Ｆ）に分離される。分離されたＬＰＣ符号（Ｌ）はＬＰＣ復号化部６０２に出力され、分離された適応音源ベクトル符号（Ａ）は適応音源符号帳６０５に出力され、分離された音源利得符号（Ｇ）は量子化利得生成部６０６に出力され、分離された固定音源ベクトル符号（Ｆ）は固定音源符号帳６０７に出力される。
【００９８】
ＬＰＣ復号化部６０２は、多重化分離部６０１から出力された符号（Ｌ）から量子化ＬＰＣを復号化し、合成フィルタ６０３に出力する。
【００９９】
適応音源符号帳６０５は、多重化分離部６０１から出力された符号（Ａ）で指定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして取り出して乗算部６０８に出力する。
【０１００】
量子化利得生成部６０６は、多重化分離部６０１から出力された音源利得符号（Ｇ）で指定される量子化適応音源利得と量子化固定音源利得を復号化し乗算部６０８及び乗算部６０９に出力する。
【０１０１】
固定音源符号帳６０７は、多重化分離部６０１から出力された符号（Ｆ）で指定される固定音源ベクトルを生成し、乗算部６０９に出力する。
【０１０２】
乗算部６０８は、適応音源ベクトルに量子化適応音源利得を乗算して、加算部６１０に出力する。乗算部６０９は、固定音源ベクトルに量子化固定音源利得を乗算して、加算部６１０に出力する。
【０１０３】
加算部６１０は、乗算部６０８、６０９から出力された利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとの加算を行い駆動音源を生成し、これを合成フィルタ６０３及び適応音源符号帳６０５に出力する。
【０１０４】
合成フィルタ６０３は、ＬＰＣ復号化部６０２によって復号化されたフィルタ係数を用いて、加算部６１０から出力された駆動音源のフィルタ合成を行い、合成した信号を後処理部６０４に出力する。
【０１０５】
後処理部６０４は、合成フィルタ６０３から出力された信号に対して、ホルマント強調やピッチ強調といったような音声の主観的な品質を改善する処理や、定常雑音の主観的品質を改善する処理などを施し、基本レイヤ復号化情報として出力する。
【０１０６】
以上が、図４の基本レイヤ復号化部４０７の内部構成の説明である。
【０１０７】
なお、図４の第１拡張レイヤ復号化部４１０の内部構成は、基本レイヤ復号化部４０７の内部構成と同一であり、入力される情報源符号の種類及び出力される信号の種類のみが異なるので、その説明は省略する。
【０１０８】
次に、図２の信号復号化部１０３の構成について図７を用いて説明する。なお、図２の信号復号化部１５３の構成は信号復号化部１０３の構成と同じである。
【０１０９】
信号復号化部１０３は、伝送ビットレート制御部７０１と、基本レイヤ復号化部７０２と、第１拡張レイヤ復号化部７０３と、第２拡張レイヤ復号化部７０４と、制御スイッチ７０５、７０６と、加算部７０７、７０８とから主に構成される。
【０１１０】
伝送ビットレート制御部７０１は、受信した符号化情報に含まれる伝送モード情報に応じて、制御スイッチ７０５、７０６のオン／オフ制御を行う。具体的には、伝送ビットレート制御部７０１は、伝送モード情報がbitrate1である場合、制御スイッチ７０５、７０６の両方ともオン状態にする。また、伝送ビットレート制御部７０１は、伝送モード情報がbitrate2である場合、制御スイッチ７０５をオン状態にし、制御スイッチ７０６をオフ状態にする。また、伝送ビットレート制御部７０１は、伝送モード情報がbitrate3である場合、制御スイッチ７０５、７０６の両方ともオフ状態にする。また、伝送ビットレート制御部７０１は、受信した符号化情報に含まれる基本レイヤ情報源符号、第１拡張レイヤ情報源符号及び第２拡張レイヤ情報源符号を分離し、それぞれ基本レイヤ情報源符号を基本レイヤ復号化部７０２に出力し、第１拡張レイヤ情報源符号を制御スイッチ７０５に出力し、第２拡張レイヤ情報源符号を制御スイッチ７０６に出力する。
【０１１１】
基本レイヤ復号化部７０２は、伝送ビットレート制御部７０１から出力された基本レイヤ情報源符号を復号化し、基本レイヤ復号化信号を生成して加算部７０８に出力する。
【０１１２】
第１拡張レイヤ復号化部７０３は、制御スイッチ７０５がオン状態の場合、伝送ビットレート制御部７０１から出力された第１拡張レイヤ情報源符号を復号化し、第１拡張レイヤ復号化信号を生成して加算部７０７に出力する。なお、第１拡張レイヤ復号化部７０３は、制御スイッチ７０５がオフ状態の場合には何も動作しない。
【０１１３】
第２拡張レイヤ復号化部７０４は、制御スイッチ７０６がオン状態の場合、伝送ビットレート制御部７０１から出力された第２拡張レイヤ情報源符号を復号化し、第２拡張レイヤ復号化信号を生成して加算部７０７に出力する。なお、第２拡張レイヤ復号化部７０４は、制御スイッチ７０６がオフ状態の場合には何も動作しない。
【０１１４】
加算部７０７は、制御スイッチ７０５、７０６がオン状態である場合、第２拡張レイヤ復号化部７０４から出力された第２拡張レイヤ復号化信号と第１拡張レイヤ復号化部７０３から出力された第１拡張レイヤ復号化信号とを加算し、加算後の信号を加算部７０８に出力する。また、加算部７０７は、制御スイッチ７０６がオフ状態であり、かつ、制御スイッチ７０５がオン状態である場合、第１拡張レイヤ復号化部７０３から出力された第１拡張レイヤ復号化信号を加算部７０８に出力する。なお、加算部７０７は、制御スイッチ７０５、７０６がオフ状態である場合には何も動作しない。
【０１１５】
加算部７０８は、基本レイヤ復号化部７０２から出力された基本レイヤ復号化信号と加算部７０７の出力信号とを加算し、加算後の信号を出力信号として出力する。また、加算部７０８は、制御スイッチ７０５、７０６がオフ状態である場合、基本レイヤ復号化部７０２から出力された基本レイヤ復号化信号を出力信号として出力する。
【０１１６】
以上が、図２の信号復号化部１０３の構成の説明である。
【０１１７】
なお、図７の基本レイヤ復号化部７０２、第１拡張レイヤ復号化部７０３及び第２拡張レイヤ復号化部７０４の内部構成は、図４の基本レイヤ復号化部４０７の内部構成と同一であり、入力される信号の種類及び出力される情報源符号の種類のみが異なるので、その説明は省略する。
【０１１８】
ここで、信号符号化部１０２及び信号復号化部１０３における符号化／復号化方法として、ビットレートの異なる複数の符号化／復号化方法を切り替えて符号化／復号化する構成を適用することも可能である。以下、この場合の信号符号化部１０２及び信号復号化部１０３の構成について図８、図９を用いて説明する。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、３種類の音声符号化／復号化方法を利用して音声・楽音信号を符号化／復号化する場合について説明する。ただし、本発明は符号化／復号化方法の数について制限はなく、４種類以上の異なるビットレートの音声符号化／復号化方法を利用して音声・楽音信号を符号化／復号化する場合についても適用することができる。
【０１２０】
図８は、信号符号化部１０２の内部構成を示すブロック図である。信号符号化部１０２は、伝送ビットレート制御部８０１と、制御スイッチ８０２、８０３と、信号符号化部８０４〜８０６と、符号化情報統合部８０７とから主に構成される。
【０１２１】
入力信号は、制御スイッチ８０２に入力される。また、伝送モード情報は、伝送ビットレート制御部８０１に入力される。
【０１２２】
伝送ビットレート制御部８０１は、入力した伝送モード情報に応じて、制御スイッチ８０２、８０３の切替え制御を行う。具体的には、伝送ビットレート制御部８０１は、伝送モード情報がbitrate1である場合、制御スイッチ８０２、８０３を両方とも信号符号化部８０４に接続する。また、伝送ビットレート制御部８０１は、伝送モード情報がbitrate2である場合、制御スイッチ８０２、８０３を両方とも信号符号化部８０５に接続する。また、伝送ビットレート制御部８０１は、伝送モード情報がbitrate3である場合、制御スイッチ８０２、８０３を両方とも信号符号化部８０６に接続する。このように、伝送ビットレート制御部８０１が伝送モード情報に応じて制御スイッチを切替え制御することにより、入力信号の符号化に用いる符号化部が決定される。なお、伝送モード情報は、伝送ビットレート制御部８０１から符号化情報統合部８０７に出力される。
【０１２３】
信号符号化部８０４は、bitrate1に対応する符号化方法で入力信号を符号化し、符号化により得られた情報源符号を制御スイッチ８０３経由で符号化情報統合部８０７に出力する。
【０１２４】
信号符号化部８０５は、bitrate2に対応する符号化方法で入力信号を符号化し、符号化により得られた情報源符号を制御スイッチ８０３経由で符号化情報統合部８０７に出力する。
【０１２５】
信号符号化部８０６は、bitrate3に対応する符号化方法で入力信号を符号化し、符号化により得られた情報源符号を制御スイッチ８０３経由で符号化情報統合部８０７に出力する。
【０１２６】
符号化情報統合部８０７は、伝送ビットレート情報制御部８０１から出力された伝送モード情報及びスイッチ８０３から出力された情報源符号を統合し、統合後の符号化情報を伝送路１１０に出力する。
【０１２７】
以上が、図８を用いた信号符号化部１０２の構成の説明である。なお、以上では、各フレーム処理時に常に伝送モード情報が伝送ビットレート制御部８０１に入力されるという条件で説明したが、伝送モード情報が伝送ビットレート制御部８０１に入力されない場合には、前回入力された伝送モード情報を伝送ビットレート制御部８０１内のバッファに格納する等して、前回入力時の伝送モード情報を使うことも可能である。
【０１２８】
なお、図８の信号符号化部８０４〜８０６の内部構成は、図４の基本レイヤ符号化部４０６と同一であり、入力される信号の種類及び出力される情報源符号の種類のみが異なるので、その説明は省略する。
【０１２９】
図９は、信号復号化部１０３の内部構成を示すブロック図である。信号復号化部１０３は、伝送ビットレート制御部９０１と、制御スイッチ９０２、９０３と、信号復号化部９０４〜９０６とから主に構成される。
【０１３０】
符号化情報は、伝送ビットレート制御部９０１に入力される。
【０１３１】
伝送ビットレート制御部９０１は、受信した符号化情報に含まれる伝送モード情報に応じて、制御スイッチ９０２、９０３の切替え制御を行う。具体的には、伝送ビットレート制御部９０１は、伝送モード情報がbitrate1である場合、制御スイッチ９０２、９０３を両方とも信号復号化部９０４に接続する。また、伝送ビットレート制御部９０１は、伝送モード情報がbitrate2である場合、制御スイッチ９０２、９０３を両方とも信号復号化部９０５に接続する。また、伝送ビットレート制御部９０１は、伝送モード情報がbitrate3である場合、制御スイッチ９０２、９０３を両方とも信号復号化部９０６に接続する。また、受信した情報源符号を制御スイッチ９０２に出力する。
【０１３２】
信号復号化部９０４は、制御スイッチ９０２経由で入力した情報源符号をbitrate1に対応する復号化方法で復号化し、復号化により得られた出力信号を制御スイッチ９０３経由で出力する。
【０１３３】
信号復号化部９０５は、制御スイッチ９０２経由で入力した情報源符号をbitrate2に対応する復号化方法で復号化し、復号化により得られた出力信号を制御スイッチ９０３経由で出力する。
【０１３４】
信号復号化部９０６は、制御スイッチ９０２経由で入力した情報源符号をbitrate3に対応する復号化方法で復号化し、復号化により得られた出力信号を制御スイッチ９０３経由で出力する。
【０１３５】
以上が、図９を用いた信号復号化部１０３の構成の説明である。
【０１３６】
なお、図９の信号復号化部９０４〜９０６の内部構成は、図４の基本レイヤ復号化部４０７の内部構成と同一であり、入力される情報源符号の種類及び出力される信号の種類のみが異なるので、その説明は省略する。
【０１３７】
このように、受信側の環境雑音によるマスキング効果を考慮して、環境雑音によるマスキングレベルに応じて送信側の伝送ビットレートを制御することにより、効率的な音声・楽音信号の符号化を行うことができる。
【０１３８】
（実施の形態２）
ここで、上述したＣＥＬＰ等の音声符号化方法は、音声の音源・声道モデルを用いるため、人間の音声については効率的に符号化することができるが、例えば背景に存在する環境雑音等のような人間の音声以外の成分に関しては効率的に符号化することはできない。従って、送信側に環境雑音が存在した場合に、その環境雑音を含む送信側の音声・楽音信号を、環境雑音が存在しない場合と同等の品質で符号化するためには、送信側に環境雑音が存在しない場合よりも多くのビットが必要となる。
【０１３９】
実施の形態２では、受信側における環境雑音に加え、送信側における環境雑音も考慮して伝送ビットレートを制御する場合について説明する。
【０１４０】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０に示す通信端末装置１０００、１０５０において、図２に示した通信端末装置１００、１５０と共通する構成部分には図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４１】
図１０の通信端末装置１０００は、図２の通信端末装置１００と比較して伝送モード決定部１００１の作用が伝送モード決定部１０１と異なる。また、図１０の通信端末装置１０５０は、図２の通信端末装置１５０と比較して伝送モード決定部１０５１の作用が伝送モード決定部１５１と異なる。
【０１４２】
伝送モード決定部１００１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて相手側通信端末である通信端末装置１０５０から伝送される信号の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を伝送路１１０に出力する。また、伝送モード決定部１００１は、入力信号中の環境雑音のレベル及び通信端末装置１０５０から伝送路１１０を介して伝送される伝送モード情報に基づいて符号化／復号化する際の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を信号符号化部１０２及び信号復号化部１０３に出力する。
【０１４３】
次に、図１０の伝送モード決定部１００１の内部構成について、図１１を用いて説明する。伝送モード決定部１００１は、マスキングレベル算出部１１０１と、伝送モード判定部１１０２とから主に構成される。なお、ここでは各フレームを処理する毎に、環境雑音のレベルを判定し、出力する処理を行う場合について説明するが、この他に、通信端末のユーザからのボタン押下などをトリガとして以下の処理を行う、あるいは、ある一定時間間隔ごとに以下の処理を行うことも可能である。
【０１４４】
マスキングレベル算出部１１０１は、図３のマスキングレベル算出部３０１と同様に、入力信号からマスキングレベルを算出し、算出されたマスキングレベルを伝送モード判定部１１０２に出力する。
【０１４５】
伝送モード判定部１１０２は、マスキングレベル算出部１１０１から出力されたマスキングレベルと所定の閾値との比較結果に基づいて、送信側における環境雑音を考慮して伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す情報（以下、「第１伝送モード情報」という）を伝送路１１０に出力する。また、伝送モード判定部１１０２は、第１伝送モード情報、及び、通信端末装置１０５０から伝送路１１０を介して伝送される伝送モード情報（以下、「第２伝送モード情報」という）に基づいて、送信側及び受信側における環境雑音を考慮して伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す情報（以下、「第３伝送モード情報」という）を信号符号化部１０２及び信号復号化部１０３に出力する。
【０１４６】
ここで、伝送モード決定部１００１が、所定期間の入力信号のパワー値の最大値と最小値を算出し、最大値と最小値とから、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを判定し、そのレベルに応じてビットレートを制御する方法を採る場合における伝送モード判定部１１０２の処理について説明する。
【０１４７】
まず、伝送モード判定部１１０２は、マスキングレベル算出部１１０１から出力されたＰframeMIN、ＰframeMAXから、第１伝送モード情報Mode'1を以下の式４により決定する。
【０１４８】
【数４】
2005241761.tif 000006
なお、Th'0は、実施の形態１で説明した予備実験と同様の実験により、環境雑音の聴感マスキング効果に基づいて予め定められた定数である。
【０１４９】
次に、伝送モード判定部１１０２は、第１伝送モード情報Mode'1を伝送路１１０に出力する。
【０１５０】
また、伝送モード判定部１１０２は、通信端末装置１０５０から伝送路１１０を介して伝送される第２伝送モード情報Mode'2を用いて、以下の式５により、第３伝送モード情報Mode'3を求め、信号符号化部１０２及び信号復号化部１０３に出力する。
【０１５１】
【数５】
2005241761.tif 000007
以上が、図１０の伝送モード決定部１００１の内部構成の説明である。
【０１５２】
なお、図１０における伝送モード決定部１０５１の構成は、図１０の伝送モード決定部１００１の構成と同一である。
【０１５３】
このように、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、受信側においてそのような環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。また、受信側の環境雑音に加え、送信側における環境雑音の情報を検知し、これを音声・楽音信号の符号化に利用することにより、さらに効率的な通信が可能となる。
【０１５４】
（実施の形態３）
実施の形態３では、携帯電話等の携帯端末を利用した音楽配信サービスに代表される単方向通信に関して、本発明の伝送モード情報決定方法を適用した例を説明する。
【０１５５】
図１２は、実施の形態３に係る通信装置の構成を示すブロック図である。図１２において、通信装置１２００は音楽配信サービスを受けるユーザ側の通信端末装置であり、通信装置１２５０は音楽配信のサーバ側の基地局装置である。
【０１５６】
通信装置１２００は、伝送モード決定部１２０１と、信号復号化部１２０２とから主に構成される。通信装置１２５０は信号符号化部１２５１を有する。
【０１５７】
伝送モード決定部１２０１は、音声・楽音信号である入力信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて通信装置１２５０における伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、これを伝送モード情報として伝送路１１０及び信号復号化部１２０２に出力する。
【０１５８】
信号符号化部１２５１は、伝送路１１０を介して伝送された伝送モード情報に基づいて入力信号を符号化した後、伝送モード情報と統合し、これを符号化情報として伝送路１１０に出力する。
【０１５９】
信号復号化部１２０２は、伝送路１１０を介して伝送される符号化情報を復号化し、得られる復号化信号を出力信号として出力する。なお、信号復号化部１２０２は、伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報と伝送モード決定部１２０１から得られる伝送モード情報とを、伝送遅延を考慮した上で比較することにより、伝送誤りを検出することができる。具体的には、伝送遅延を考慮した伝送モード決定部１２０１から得られる伝送モード情報と伝送路１１０から出力される符号化情報に含まれる伝送モード情報とが異なる場合には、信号復号化部１２０２は、伝送路１１０において伝送誤りが発生したと判断する。また、通信装置１２５０の信号符号化部１２５１では、符号化情報に伝送モード情報を統合せずに、信号復号化部１２０２では、伝送モード決定部１２０１から得られる伝送モード情報を用いて、伝送路１１０から出力される符号化情報を復号化するという手法を採ることも可能である。
【０１６０】
なお、図１２の伝送モード決定部１２０１、信号符号化部１２０２、信号復号化部１２５１の内部構成は、それぞれ図２に示した伝送モード決定部１０１、信号符号化部１０２、信号復号化部１０３と同一であるので、それらの構成についての詳しい説明は省略する。
【０１６１】
このように、本実施の形態によれば、音楽配信サービス等の単方向通信システムにおいても、通信装置における環境雑音を検知し、環境雑音による聴感マスキング効果を利用して伝送モード情報を決定することにより、基地局装置は、音声・楽音信号を、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それによって回線効率を大幅に向上させることができる。
【０１６２】
（実施の形態４）
実施の形態４では、相手側から送信されてきた符号化情報を復号化し、得られる復号化信号に含まれる環境雑音を検知することにより伝送モードを決定する場合について説明する。
【０１６３】
図１３は、実施の形態４に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図１３に示す通信端末装置１３００、１３５０において、図２に示した通信端末装置１００、１５０と共通する構成部分には図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１６４】
図１３の通信端末装置１３００は、図２の通信端末装置１００と比較して伝送モード決定部１３０１の作用が伝送モード決定部１０１と異なる。また、図１３の通信端末装置１３５０は、図２の通信端末装置１５０と比較して伝送モード決定部１３５１の作用が伝送モード決定部１５１と異なる。
【０１６５】
伝送モード決定部１３０１は、復号化信号に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて符号化する際の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を信号符号化部１０２に出力する。
【０１６６】
次に、図１３の伝送モード決定部１３０１の内部構成について、図１４を用いて説明する。伝送モード決定部１３０１は、マスキングレベル算出部１４０１と、伝送モード判定部１４０２とから主に構成される。なお、図１３の伝送モード決定部１３０１は、図２の伝送モード決定部１０１と同様、各フレームを処理する毎に環境雑音のレベルを判定し、出力する処理を行うと手法の他に、通信端末のユーザからのボタン押下などをトリガとして以下の処理を行う、あるいは、ある一定時間間隔ごとに以下の処理を行うといったことも可能である。
【０１６７】
マスキングレベル算出部１４０１は、図３のマスキングレベル算出部３０１と同様に、信号復号化部１０３から出力された復号化信号からマスキングレベルを算出し、算出されたマスキングレベルを伝送モード判定部１４０２に出力する。
【０１６８】
伝送モード判定部１４０２は、図３の伝送モード判定部３０２と同様に、マスキングレベル算出部１４０１から出力されたマスキングレベルと所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を信号符号化部１０２に出力する。
【０１６９】
なお、図１３における伝送モード決定部１３５１の内部構成は、伝送モード決定部１３０１の構成と同じであるので、その詳しい説明は省略する。
【０１７０】
このように、本実施の形態によれば、相手側から送信されてきた符号化情報を復号化し、得られる復号化信号に含まれる環境雑音を検知することにより、その環境雑音のマスキング効果を利用することができ、非常に効率的な信号の符号化ができる。
【０１７１】
（実施の形態５）
実施の形態５では、復号化信号に含まれる受信側における環境雑音に加え、送信側における環境雑音も利用して伝送モードを決定する場合について説明する。
【０１７２】
図１５は、実施の形態５に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図１５に示す通信端末装置１５００、１５５０において、図２に示した通信端末装置１００、１５０と共通する構成部分には図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１７３】
図１５の通信端末装置１５００は、図２の通信端末装置１００と比較して伝送モード決定部１５０１の作用が伝送モード決定部１０１と異なる。また、図１５の通信端末装置１５５０は、図２の通信端末装置１５０と比較して伝送モード決定部１５５１の作用が伝送モード決定部１５１と異なる。
【０１７４】
伝送モード決定部１５０１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、さらに復号化信号に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて符号化する際の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を信号符号化部１０２に出力する。
【０１７５】
次に、図１５の伝送モード決定部１５０１の内部構成について、図１６を用いて説明する。伝送モード決定部１５０１は、マスキングレベル算出部１６０１と、伝送モード判定部１６０２とから主に構成される。なお、図１５の伝送モード決定部１５０１は、図２の伝送モード決定部１０１と同様、各フレームを処理する毎に環境雑音のレベルを判定し、出力する処理を行うと手法の他に、通信端末のユーザからのボタン押下などをトリガとして以下の処理を行う、あるいは、ある一定時間間隔ごとに以下の処理を行うといったことも可能である。
【０１７６】
マスキングレベル算出部１６０１は、入力信号と、信号復号化部１０３から出力された復号化信号とからマスキングレベルを算出し、算出されたマスキングレベルを伝送モード判定部１６０２に出力する。
【０１７７】
伝送モード判定部１６０２は、図３の伝送モード判定部３０２と同様に、マスキングレベル算出部１６０１から出力されたマスキングレベルと所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を信号符号化部１０２に出力する。
【０１７８】
ここで、伝送モード決定部１５０１が、所定期間の入力信号のパワー値の最大値と最小値を算出し、最大値と最小値とから、入力信号に含まれる環境雑音のレベルを判定し、そのレベルに応じてビットレートを制御する方法を採る場合におけるマスキングレベル算出部１６０１及び伝送モード判定部１６０２の処理について説明する。
【０１７９】
マスキングレベル算出部１６０１は、入力信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、同区間を１フレームとしてフレーム毎に処理を行う。以下、符号化の対象となる入力信号をu'ｎ（ｎ＝0,・・・,Ｎ-1）と表す。
【０１８０】
また、マスキングレベル算出部１６０１は、内部にバッファbufu'ｉ（ｉ＝0,・・・,Ｎｉ-1）を有する。
【０１８１】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、処理対象であるフレームのフレームパワーＰframeu'を以下の式６により求める。
【０１８２】
【数６】
2005241761.tif 000008
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、式６により求めたフレームパワーＰframeu'をバッファbufu'Ni-1に代入する。
【０１８３】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、ｉ区間（区間長Ｎｉ）におけるフレームパワーＰframeu'の最小値Ｐframeu'MINと最大値Ｐframeu'MAXを求め、Ｐframeu'MIN、Ｐframeu'MAXを伝送モード判定部１６０２に出力する。
【０１８４】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、以下の式７によりバッファbufu'ｉを更新する。
【０１８５】
【数７】
2005241761.tif 000009
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、信号復号化部１０３から出力される復号化信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に処理を行う。以下、符号化の対象となる復号化信号u"n（ｎ＝0,・・・,Ｎ-1）と表す。
【０１８６】
また、マスキングレベル算出部１６０１は、内部にバッファbufu"ｉ（ｉ＝0,・・・,Ｎｉ-1）を有する。
【０１８７】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、処理対象であるフレームのフレームパワーＰframeu"を以下の式８により求める。
【０１８８】
【数８】
2005241761.tif 000010
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、式８により求めたフレームパワーＰframeu"をバッファbufu"Ni-1に代入する。
【０１８９】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、ｉ区間（区間長Ｎｉ）におけるフレームパワーＰframeu"の最小値Ｐframeu"MINと最大値Ｐframeu"MAXを求め、Ｐframeu"MIN、Ｐframeu"MAXを伝送モード判定部１６０２に出力する。
【０１９０】
次に、マスキングレベル算出部１６０１は、以下の式９によりバッファbufu"ｉを更新する。
【０１９１】
【数９】
2005241761.tif 000011
以上が、図１６のマスキングレベル算出部１６０１における処理の説明である。
【０１９２】
次に、伝送モード判定部１６０２における処理について説明する。伝送モード判定部１６０２は、マスキングレベル算出部１６０１から出力されたＰframeu'MIN、Ｐframeu'MAXから、伝送モード情報Modeu'1を以下の式１０により決定する。
【０１９３】
【数１０】
2005241761.tif 000012
ここで、Thu'0は、上述した予備実験と同様の実験により、環境雑音の聴感マスキング効果に基づいて予め定められた定数である。
【０１９４】
次に、伝送モード判定部１６０２は、マスキングレベル算出部１６０１から出力されたＰframeu"MIN、Ｐframeu"MAXから、伝送モード情報Modeu'2を以下の式１１により決定する。
【０１９５】
【数１１】
2005241761.tif 000013
ここで、Thu"0は、上述した予備実験と同様の実験により、環境雑音の聴感マスキング効果に基づいて予め定められた定数である。
【０１９６】
次に、伝送モード判定部１６０２は、伝送モード情報Modeu'1と伝送モード情報Modeu'2を用いて、以下の式１２により、伝送モード情報Modeu'3を求め、信号符号化部１０２に出力する。
【０１９７】
【数１２】
2005241761.tif 000014
以上が、図１５の伝送モード決定部１５０１の内部構成の説明である。
【０１９８】
なお、図１５の伝送モード決定部１５５１の内部構成は、伝送モード決定部１５０１と同一であり、説明を省略する。
【０１９９】
このように、本実施の形態によれば、受信側において自動車や電車の走行音等が存在した場合、送信側において、受信側から伝送されてきた音声・楽音信号に含まれる環境雑音を認識し、環境雑音によるマスキング効果を利用することにより、送信側は、人間の聴感に影響のない範囲で最小限の伝送ビットレートを用いて通信することが可能となり、それにより回線効率が大幅に向上する。また、受信側の環境雑音に加え、送信側における環境雑音の情報を検知し、それを音声・楽音信号符号化に利用することにより、より効率的な通信が可能となる。
【０２００】
（実施の形態６）
実施の形態６では、スケーラブル符号化方式により通信が行われている環境において、伝送路１１０にある中継局が各通信端末装置から伝送される伝送ビットレートを調整する場合について説明する。
【０２０１】
図１７は、本発明の実施の形態６に係る通信端末装置及び中継局の構成を示すブロック図である。また、図１７の通信端末装置１７００、１７５０の通信途中に中継局１７３０が存在する。なお、図１７に示す通信端末装置１７００、１７５０において、図２に示した通信端末装置１００、１５０と共通する構成部分には図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【０２０２】
図１７の通信端末装置１７００は、図２の通信端末装置１００と比較して伝送モード決定部１７０１、信号符号化部１７０２の作用がそれぞれ伝送モード決定部１０１、信号符号化部１０２と異なる。また、図１７の通信端末装置１７５０は、図２の通信端末装置１５０と比較して伝送モード決定部１７５１、信号符号化部１７５２の作用がそれぞれ伝送モード決定部１５１、信号符号化部１５２と異なる。
【０２０３】
伝送モード決定部１７０１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて符号化する際の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を伝送路１１０及び信号復号化部１０３に出力する。なお、図１７の伝送モード決定部１７０１は、図２の伝送モード決定部１０１と同様、各フレームを処理する毎に環境雑音のレベルを判定し、出力する処理を行うと手法の他に、通信端末のユーザからのボタン押下などをトリガとして以下の処理を行う、あるいは、ある一定時間間隔ごとに以下の処理を行うといったことも可能である。
【０２０４】
信号符号化部１７０２は、入力信号と初期伝送モード情報を入力し、初期伝送モード情報に応じて、入力信号を符号化し、得られた符号化情報を伝送路１１０に出力する。なお、信号符号化部１７０２の内部構成は、図４に示した信号符号化部１０２と比較して伝送モード情報を初期伝送モード情報に置き換えたものとなる。
【０２０５】
伝送モード決定部１７５１は、入力信号中の音声・楽音信号の背景に含まれる環境雑音を検知し、その環境雑音のレベルに応じて符号化する際の伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定し、決定した伝送モードを示す伝送モード情報を伝送路１１０及び信号復号化部１５３に出力する。
【０２０６】
信号符号化部１７５２は、入力信号と初期伝送モード情報を入力し、初期伝送モード情報に応じて入力信号を符号化し、得られた情報源符号及び初期伝送モード情報を統合し、これを符号化情報として伝送路１１０に出力する。
【０２０７】
なお、通信端末装置１７００、１７５０における初期伝送モード情報ModeAは、以下の式１３に表されるものとする。
【０２０８】
【数１３】
2005241761.tif 000015
なお、図１７の伝送モード決定部１７５１の内部構成は、伝送モード決定部１７０１と同一であるため説明を省略する。
【０２０９】
次に、中継局１７３０の内部構成について図１８を用いて説明する。なお、図１８では、通信端末装置１７５０からの伝送モード情報に応じて、通信端末装置１７００からの符号化情報の伝送ビットレートを制御する場合について説明するが、通信端末装置１７００からの伝送モード情報に応じて、通信端末装置１７５０からの符号化情報の伝送ビットレートを制御する場合についても同様である。
【０２１０】
中継局１７３０は、インターフェース部１８０１と、符号化情報解析部１８０２と、伝送モード変換部１８０３と、符号化情報統合部１８０４と、インターフェース部１８０５とから主に構成される。
【０２１１】
インターフェース部１８０１は、通信端末装置１７００から伝送される情報を伝送路１１０経由で入力し、通信端末装置１７５０への情報を伝送路１１０経由で伝送する。
【０２１２】
符号化情報解析部１８０２は、通信端末装置１７００から伝送された情報を解析し、信号符号化部１７０２内の各レイヤで符号化された情報源符号と初期伝送モード情報ModeAとに分離し、それらの情報を伝送モード変換部１８０３に出力する。
【０２１３】
伝送モード変換部１８０３は、通信端末装置１７５０から伝送された伝送モード情報ModeBに応じて、情報源符号及び初期伝送モード情報ModeAに対して、伝送ビットレート変換処理を行う。具体的には、伝送モード変換部１８０３は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate1であり、伝送モード情報ModeBがbitrate2である場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate2と変更し、基本レイヤ情報源符号と、第１拡張レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１８０３は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate1であり、伝送モード情報ModeBがbitrate3である場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate3と変更し、基本レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１８０３は、伝送モード情報ModeAがbitrate2であり、伝送モード情報ModeBがbitrate3である場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate3と変更し、基本レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１８０３は、初期伝送モード情報ModeA、伝送モード情報ModeBが上記以外の組み合わせの場合は、情報源符号及び初期伝送モード情報ModeAをそのまま符号化情報統合部１８０４に出力する。
【０２１４】
符号化情報統合部１８０４は、伝送モード変換部１８０３から得られる情報源符号、及び初期伝送モード情報ModeAを入力し、これらを統合し、変換後符号化情報としてインターフェース部１８０５に出力する。
【０２１５】
インターフェース部１８０５は、通信端末装置１７５０から伝送される情報を伝送路１１０経由で入力し、通信端末装置１７００への情報を伝送路１１０経由で伝送する。
【０２１６】
以上が、図１７の中継局１７３０の構成についての説明である。
【０２１７】
このように、本実施の形態によれば、受信側において自動車や電車の走行音等の環境雑音が存在した場合に、送信側ではなく、中継局においても伝送ビットレートを制御することができる。これにより、より柔軟な伝送ビットレート制御が可能となり、更なる回線効率の向上を図ることができる。
【０２１８】
なお、本実施の形態では、中継局が、受信側における環境雑音に加え、送信側における環境雑音も利用して伝送ビットレートを制御する伝送モードを決定することもできる。
【０２１９】
図１９は、この場合の中継局１７３０の構成を示すブロック図であり、伝送モード変換部１９０１の作用が図１８の伝送モード変換部１８０３と異なる。伝送モード変換部１９０１は、通信端末装置１７００からの伝送モード情報ModeA'と伝送モード情報ModeBとに応じて、情報源符号及び初期伝送モード情報ModeAに対して、伝送ビットレート変換処理を行う。具体的には、伝送モード変換部１９０１は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate1であり、伝送モード情報ModeBがbitratehighであり、かつ伝送モード情報ModeA'がbitratehighである場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate2と変更し、基本レイヤ情報源符号と、第１拡張レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１９０１は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate1であり、伝送モード情報ModeBがbitratelowであり、かつ伝送モード情報ModeA'がbitratelowである場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate2と変更し、基本レイヤ情報源符号と、第１拡張レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１９０１は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate1であり、伝送モード情報ModeBがbitratelowであり、かつ伝送モード情報ModeA'がbitratehighである場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate3と変更し、基本レイヤ情報源符号と、初期伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１９０１は、初期伝送モード情報ModeAがbitrate2であり、伝送モード情報ModeBがbitratelowであり、かつ伝送モード情報ModeA'がbitratehighである場合には、初期伝送モード情報ModeAをbitrate3と変更し、基本レイヤ情報源符号と、伝送モード情報ModeAとを符号化情報統合部１８０４に出力する。また、伝送モード変換部１９０１は、初期伝送モード情報ModeA、伝送モード情報ModeB及び伝送モード情報ModeA'が上記以外の組み合わせの場合には、情報源符号及び伝送モード情報ModeAをそのまま符号化情報統合部１８０４に出力する。
【０２２０】
このように、本実施の形態によれば、受信側及び送信側において自動車や電車の走行音等の環境雑音が存在した場合に、送信側ではなく、中継局においても伝送ビットレートを制御することができる。これにより、より柔軟な伝送ビットレート制御が可能となり、更なる回線効率の向上を図ることができる。
【０２２１】
なお、本実施の形態と上記実施の形態３とを組み合わせることにより、音声・楽音信号の単方向通信方式通信がスケーラブル符号化方式により行われている環境において、伝送路１１０にある中継局が存在した場合に、その中継局が、通信端末から伝送される伝送モード情報を利用し、基地局から伝送される符号化情報の情報量を削減し、再び伝送路１１０に送出することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０２２２】
本発明は、パケット通信システムや移動通信システムの通信端末装置に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【０２２３】
【図１】聴感マスキング効果を説明する図
【図２】本発明の実施の形態１に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図３】上記実施の形態に係る通信端末装置の伝送モード決定部の内部構成を示すブロック図
【図４】上記実施の形態に係る通信端末装置の信号符号化部の内部構成を示すブロック図
【図５】上記実施の形態に係る通信端末装置の基本レイヤ符号化部の内部構成を示すブロック図
【図６】上記実施の形態に係る通信端末装置の基本レイヤ復号化部の内部構成を示すブロック図
【図７】上記実施の形態に係る通信端末装置の信号復号化部の内部構成を示すブロック図
【図８】上記実施の形態に係る通信端末装置の信号符号化部の内部構成を示すブロック図
【図９】上記実施の形態に係る通信端末装置の信号復号化部の内部構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図１１】上記実施の形態に係る通信端末装置の伝送モード決定部の内部構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態３に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図１４】上記実施の形態に係る通信端末装置の伝送モード決定部の内部構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態５に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図１６】上記実施の形態に係る通信端末装置の伝送モード決定部の内部構成を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態６に係る通信端末装置及び中継局の構成を示すブロック図
【図１８】上記実施の形態に係る中継局の構成を示すブロック図
【図１９】上記実施の形態に係る中継局の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０２２４】
１０１、１５１、１００１、１０５１、１２０１、１３０１、１３５１、１５０１、１５５１、１７０１、１７５１  伝送モード決定部
１０２、１５２、１２５１、１７０２、１７５２  信号符号化部
１０３、１５３、１２０２  信号復号化部
３０１、１１０１、１４０１、１６０１  マスキングレベル算出部
３０２、１１０２、１４０２、１６０２  伝送モード判定部
１８０１、１８０５  インターフェース部
１８０２  符号化情報解析部
１８０３、１９０１  伝送モード変換部
１８０４  符号化情報統合部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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