(57)【要約】【課題】従来の音響信号符号化装置では符号化及び復号化に関わる回路構成を共用することが可能であるが、その時間または処理量は差分信号を符号化する回数に従い増加する。また、符号化された差分信号を精度良く復元できない。【解決手段】差分算出器５は量子化器３による量子化前後における周波数サンプル間の差分値である周波数領域差分信号が求められる。量子化前周波数サンプルは周波数変換部１から、逆量子化後の周波数サンプルは逆量子化器４からそれぞれ差分算出器５に送られてくる。周波数領域差分信号は、差分情報符号化部６において周波数領域差分信号符号化信号とされて、量子化器３からの第一階層の音響信号符号化信号と共に伝送される。復号化時には音響信号符号化信号と周波数領域差分信号を用いて、周波数逆変換前に周波数領域にて補正を行う事で、極めて高い精度で原音響信号に匹敵する音響信号を得る。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号の複数の周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行って得られた第一階層を成す音響信号符号化信号と、自身よりも上位階層に含まれる量子化誤差を補正するための信号を符号化して得た第二階層以下の階層を成す符号化信号とを出力する音響信号符号化装置であって、
供給された前記音響信号を前記複数の周波数領域に分割し、聴感特性を用いた各周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って、前記音響信号の前記各周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行うことにより、情報圧縮した前記第一階層を成す音響信号符号化信号を生成する符号化器と、
前記符号化器において生成された前記音響信号符号化信号を逆量子化して得られた、前記各周波数領域毎の周波数サンプルの逆量子化値と、前記符号化器に供給された量子化前の前記音響信号の前記各周波数領域毎の周波数サンプルとの差分値を符号化して、前記第二階層以下の符号化信号である周波数領域差分信号符号化信号を生成する周波数領域差分信号符号化器とを有することを特徴とする音響信号符号化装置。
【請求項２】
前記符号化器によって生成された前記音響信号符号化信号と、前記周波数領域差分信号符号化器によって生成された前記周波数領域差分信号符号化信号とを、時系列を揃えた状態で多重化して出力する第１の機能と、前記音響信号符号化信号との時系列を一致させるための時系列情報を前記周波数領域差分信号符号化信号に付加して、前記時系列情報を付加した前記周波数領域差分信号符号化信号と前記音響信号符号化信号とを各別に出力する第２の機能との少なくとも一方の機能を具備する多重化装置を有することを特徴とする請求項１記載の音響信号符号化装置。
【請求項３】
音響信号を複数の周波数領域に分割し、聴感特性を用いた各周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って、前記音響信号の前記各周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行うことにより生成された第一階層を成す音響信号符号化信号と、前記音響信号符号化信号を逆量子化して得られた、前記各周波数領域毎の周波数サンプルの逆量子化値と、量子化前の前記音響信号の前記各周波数領域毎の周波数サンプルとの差分値を符号化することにより生成された、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号とが供給され、前記音響信号符号化信号と前記周波数領域差分信号符号化信号とを時系列を一致させた状態で各別に出力する分離手段と、
前記分離手段により出力された前記音響信号符号化信号を逆量子化して、周波数サンプル逆量子化値を取得する逆量子化手段と、
前記分離手段により出力された前記周波数領域差分信号符号化信号を復号して周波数領域差分信号を得る周波数領域差分信号復号手段と、
前記周波数サンプル逆量子化値と前記周波数領域差分信号を加算する周波数サンプル加算手段と、
前記周波数サンプル加算手段から出力された周波数サンプルを時間信号に変換する周波数逆変換手段とを有することを特徴とする音響信号復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響信号符号化装置及び音響信号復号化装置に係り、特に音響信号を複数の周波数領域に分割し、各分割周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って量子化を行い情報圧縮した音響信号符号化信号を生成する音響信号符号化装置及び音響信号復号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響信号を周波数領域に変換した後、周波数領域にて情報圧縮を行う符号化装置または符号化方法には、ビデオＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｋ）等で用いられるＭＰＥＧ−１  ＡＵＤＩＯ  Ｌａｙｅｒ  ２、インターネット等のデータ配信で利用されているＭＰＥＧ−１  ＡＵＤＩＯ  Ｌａｙｅｒ  ３（略称ＭＰ３）、ＢＳディジタル放送や地上波ディジタル放送で採用されているＭＰＥＧ−２  ＡＵＤＩＯ  ＮＢＣ（略称ＡＡＣ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｋ）の音声フォーマットであるドルビーディジタル（Ｄｏｌｂｙ  Ｄｉｇｉｔａｌ）、ＭＤ（ｍｉｎｉ  ｄｉｓｋ）で採用されている圧縮方式ＡＴＲＡＣ（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｏｄｉｎｇ）またはＡＴＲＡＣ３などがある。
【０００３】
これらは時間領域の音響信号を周波数領域に変換し、特定の周波数帯に偏りを持つ音響信号の特徴と、人間の聴覚の特性を考慮した聴覚の感度に応じた周波数帯毎の重み付けに従い、聴感的に重要とされない周波数帯の情報を削減または減少することによって情報圧縮を行っている。
【０００４】
これら情報圧縮を行った音響信号符号化信号を復号した再生信号には、聴感特性上、劣化は分かり難いものの、元の音響信号と比較した場合、相当量を有する量子化ノイズが含まれており、ＣＤ等の非圧縮のリニアＰＣＭで符号化された音響信号符号化信号を復号した再生信号に対し明らかに劣化している。
【０００５】
ところで、近年、オーディオの嗜好形態は多様化しており、手軽に持ち運びが可能な携帯再生装置や、伝送路の帯域や蓄積媒体の容量の不足を補うために便利な高能率符号化技術を用いた上記のような圧縮オーディオが重宝される一方、ＣＤも含めＤＶＤ−ＡｕｄｉｏやＳＡＣＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ａｕｄｉｏ  ＣＤ）に代表される高品位な非圧縮オーディオに対しても注目が集まっている。
【０００６】
そのような要求に応える方法として、圧縮オーディオの品質をより原音に近づける、または原音と変わらない可逆符号化を提供する音響信号符号化装置及び復号化システムが従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の従来の音響信号符号化装置は、圧縮された音響信号を復号化し再び時間領域の信号に戻した後、原音響信号と復号化後音響信号との差分信号を再圧縮し、一次符号化の際に欠落した音響信号の信号成分を、差分信号である二次符号化信号若しくは高次符号化信号によって補うものである。
【０００７】
この従来装置の特徴として、既に存在する符号化装置及び復号装置を再利用する事で、安価な構成で圧縮された音響信号の高音質化を達成できることにあり、差分信号の情報量を増加する事によって可逆符号化をも実現することができる点にある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−４６５１７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１記載の従来装置は、入力音響信号を符号化回路により符号化処理して得た第１の符号化信号を、復号化回路により復号化処理し、その復号音響信号と上記の入力音響信号との差分信号を差分算出回路により算出し、その差分信号を符号化回路により更に符号化処理して得た第２の符号化信号を、上記の第１の符号化信号と共に出力する構成であり、符号化及び復号化に関わる回路構成を共用することが可能であるが、その時間または処理量は約２倍、３倍と差分信号を符号化する回数に従い増加する。
【００１０】
また、音響信号を符号化する符号化回路は音響特性（聴感特性）を利用して情報圧縮するため、必ずしも音響信号とはいえない差分信号に適用した場合、差分信号を補正しようとする従来装置の目的を達成するには適当ではない。
【００１１】
更に、上記の一般的な音響信号符号化方式は、人間の聴感特性の一つである、周波数帯によって決まる、あるレベル以下の信号は聴こえないとされる最小可聴限特性を情報削減の指標に用いている。この最小可聴限特性は図１０に示すように、低域周波数帯や高域周波数帯の音響信号は知覚され難いことが知られており、これら周波数帯の信号は常に情報削減の対象となる部分であり、複数回差分信号の符号化を繰り返しても、符号化された差分信号を精度良く復元する事は非常に困難である。
【００１２】
加えて、音響信号符号化信号には補助情報と呼ばれる、音響信号への復元に必要な情報が含まれているが、このような情報を繰り返し伝送する事は、符号化情報量の増大をもたらし、伝送情報量によって得られる信号品質の向上効果は、情報量の割には希薄であることが推測される。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、音響信号符号化信号の音質向上を図るべく、符号化過程で生じる周波数スペクトルの量子化前後における差分値を求め、周波数領域差分情報として、符号化信号と多重化または別々に伝送し、復号時には音響信号符号化信号と周波数領域差分信号を用いて、周波数逆変換前に周波数領域にて補正を行う事で、極めて高い精度で原音響信号に匹敵する音響信号を、または蓄積媒体若しくは伝送路の状況に応じたより高い品質の音響信号を得る音響信号符号化装置及び音響信号復号化装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明の音響信号符号化装置は、音響信号の複数の周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行って得られた第一階層を成す音響信号符号化信号と、自身よりも上位階層に含まれる量子化誤差を補正するための信号を符号化して得た第二階層以下の階層を成す符号化信号とを出力する音響信号符号化装置であって、供給された音響信号を複数の周波数領域に分割し、聴感特性を用いた各周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って、音響信号の各周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行うことにより、情報圧縮した第一階層を成す音響信号符号化信号を生成する符号化器と、符号化器において生成された音響信号符号化信号を逆量子化して得られた、各周波数領域毎の周波数サンプルの逆量子化値と、符号化器に供給された量子化前の音響信号の各周波数領域毎の周波数サンプルとの差分値を符号化して、第二階層以下のの符号化信号である周波数領域差分信号符号化信号を生成する周波数領域差分信号符号化器とを有する構成としたものである。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明の音響信号符号化装置は、第１の発明の符号化器によって生成された音響信号符号化信号と、周波数領域差分信号符号化器によって生成された周波数領域差分信号符号化信号とを、時系列を揃えた状態で多重化して出力する第１の機能と、音響信号符号化信号との時系列を一致させるための時系列情報を周波数領域差分信号符号化信号に付加して、時系列情報を付加した周波数領域差分信号符号化信号と音響信号符号化信号とを各別に出力する第２の機能との少なくとも一方の機能を具備する多重化装置を有することを特徴とする。
【００１６】
第１及び第２の発明では、従来の音響信号符号化装置に含まれていた量子化誤差を周波数領域の差分信号として符号化した周波数領域差分信号符号化信号を第二階層以下の符号化信号として、第一階層の音響信号符号化信号と組み合わせることにより、階層構造をなす符号化信号を生成することができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するため、第３の発明の音響信号復号化装置は、音響信号を複数の周波数領域に分割し、聴感特性を用いた各周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って、音響信号の各周波数領域毎の周波数サンプルの量子化を行うことにより生成された第一階層を成す音響信号符号化信号と、音響信号符号化信号を逆量子化して得られた、各周波数領域毎の周波数サンプルの逆量子化値と、量子化前の音響信号の各周波数領域毎の周波数サンプルとの差分値を符号化することにより生成された、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号とが供給され、音響信号符号化信号と周波数領域差分信号符号化信号とを時系列を一致させた状態で各別に出力する分離手段と、分離手段により出力された音響信号符号化信号を逆量子化して、周波数サンプル逆量子化値を取得する逆量子化手段と、分離手段により出力された周波数領域差分信号符号化信号を復号して周波数領域差分信号を得る周波数領域差分信号復号手段と、周波数サンプル逆量子化値と周波数領域差分信号を加算する周波数サンプル加算手段と、周波数サンプル加算手段から出力された周波数サンプルを時間信号に変換する周波数逆変換手段とを有する構成としたものである。
【００１８】
第３の発明では、従来の音響信号符号化装置に含まれていた量子化誤差を周波数領域の差分信号として符号化した周波数領域差分信号符号化信号を、第一階層の音響信号符号化信号と組み合わせた階層構造をなす符号化信号を復号化するようにしたため、復号過程で、第一階層である音響信号符号化信号中の周波数スペクトルをより正確な信号に補正し、原信号に近い、または同等の再生音を提供する事ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる音響信号符号化装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、符号化されるべきディジタル音響信号は周波数変換部１に送られ、ここで時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換される。ここで用いる周波数変換法は、第一階層を形成する音響圧縮方式に従う。
【００２０】
例えば、音響圧縮方式がＭＰＥＧ−１  Ａｕｄｉｏであれば周波数変換部１はポリフェイズフィルタで構成され、音響圧縮方式がＭＰＥＧ−１  Ｌａｙｅｒ  ３であれば、周波数変換部１はポリフェィズフィルタとＭＤＣＴフィルタを組み合わせたハイブリッドフィルタで構成され、音響圧縮方式がＡＡＣ、ＡＴＲＡＣ、ドルビーディジタル等であれば、周波数変換部１はＭＤＣＴフィルタで構成される。また、周波数変換長も各方式で異なるが、どの方式であっても符号化処理は周波数変換部１で採用した変換長を単位として以降の処理が実行される。
【００２１】
また、符号化されるべきディジタル音響信号は周波数変換部１に供給されると共に、聴覚心理モデル２へも供給される。この聴覚心理モデル２は人間の聴感特性を考慮し周波数帯域毎に重み付けを行い、符号化方式によって定められたサブバンド（周波数帯）毎に量子化の精度を決定する部分である。
【００２２】
周波数変換部１を経て周波数領域上の信号に変換された周波数サンプルは、量子化器３に供給され、ここで聴覚心理モデル２にて算定された複数の周波数領域に分割されて各周波数領域毎の重み付けに基づき決定された量子化精度に従って、各周波数領域毎に量子化されて、量子化後周波数サンプルとされる。この時点で聴覚心理モデル２において聴感上検知されないと判断された量子化誤差が量子化後周波数サンプルに含まれる事になる。
【００２３】
量子化器３から取り出された量子化後周波数サンプルは逆量子化器４に供給され、ここで逆量子化されて、元の周波数スペクトルと同様の振幅値を持つ周波数信号へと復元される。ここで用いる周波数逆変換部は後述の復号化装置に含まれる周波数逆変換部に等しい。逆量子化で必要な量子化精度情報などは、聴覚心理モデル２から供給される。
【００２４】
続いて、差分算出器５において量子化前後における周波数サンプル間の差分値である周波数領域差分信号が求められる。ここで、量子化前周波数サンプルは周波数変換部１から、逆量子化後の周波数サンプルは逆量子化器４からそれぞれ差分算出器５に送られてくる。
【００２５】
次に、差分算出器５において算出された周波数領域差分信号は、差分情報符号化部６において符号化される。ここで差分情報符号化部６は、周波数領域差分信号の全ビットを同一部分として符号化してもよいし、周波数領域差分信号のビット列を揃え、それを情報の重要度に応じて、１ビットないしは複数ビットを単位として分割し、それぞれ別のグループとして（別の階層として）符号化してもよい。１または複数の部分にまとめられた周波数領域差分信号は、差分値の振幅や周波数帯毎の区分値などの補助情報と共に差分情報符号化部６において符号化され、周波数領域差分信号符号化信号とされて多重化／符号化情報形成部７へ供給される。差分情報符号化部６については後に更に詳しく説明する。
【００２６】
多重化／符号化情報形成部７は少なくとも第一階層をなす単体で復元可能な音響信号符号化信号を、聴覚心理モデル２からの補助情報と量子化器３からの量子化後周波数サンプルを用いて形成する。このまま一つの符号化信号として伝送してもよいし、更に周波数領域差分信号符号化信号と共に多重化し伝送してもよい。多重化して伝送する場合は、例えば図２で示したような各階層の符号化信号が時系列的に合成されたビット列として伝送する。
【００２７】
図２において、第一階層に含まれる周波数サンプルと周波数領域の差分情報として付加された第二階層以下の周波数サンプルは、時系列が一致した状態で符号化及び多重化されるため、復号化器ではこれら両者の情報を復号化することによって、直ちに品質の高い復号後信号を得る事ができる。なお、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号の情報は、第一階層符号化部において欠落した情報であり、原信号と第一階層を符号化する際に発生した周波数領域上の差分信号をビットの重要度や必要であれば時間情報、階層番号などの補助情報と周波数領域の差分信号そのものを符号化した情報である。なお、図２において、「ＳＹＮＣ」は同期情報である。
【００２８】
また、単体で復元可能な第一階層の音響信号符号化信号とは別に、周波数領域差分情報を符号化し伝送する場合は、第一階層とのフレーム単位での時系列一致を図るため、識別信号を付加して伝送する。フレーム毎に異なる識別信号であることが望ましいため、例えば、図３に示すように、第一階層の音響信号符号化信号が持つフレーム番号を第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号の識別信号として付加する方式がとれる。
【００２９】
なお、第一階層の音響信号符号化信号の先頭フレームと第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号の先頭のフレーム番号が一致し、かつ、周波数領域差分信号符号化信号が常に存在する場合は、時系列一致を示す識別信号を付加する必要はない。
【００３０】
更に第一階層をなす音響信号符号化信号には、エラー検出コードが含まれている場合が多い。このエラー検出コードは、同一のコードが出現する確率は、音響信号が無音の場合を除いて極めて低いため、時系列の一致を示す識別信号として利用する事ができる。このような方式をとる場合には、図４に示すように、第二階層以下の符号化信号には第一階層で作成されたエラー検出コードを付加すればよい。図４は一般的な１６ビットのＣＲＣエラー検出コードを識別信号とした例であり、図中の識別信号は１６進の数値で表示してある。
【００３１】
また、第一階層の音響信号符号化信号においてフレーム毎の変化が期待される部分に、サンプル符号化部分が挙げられる。図５に示すように、ある特定の周波数帯におけるサンプル群（ビット列）、またはフレーム内の特定可能なサンプル符号化部のビット列を時系列一致用の識別信号として採用し、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号に付加する事で、周波数サンプルの補正を行う事ができる。
【００３２】
上記の特定部分は、例えばフレーム先頭から決められたジャンプ先から数ビット、または特定の周波数帯サンプルの位置を占めるビット列数ビットを用いる。
図５は第一階層の量子化後の周波数サンプルの部分に位置するフレーム先端から１００ビット目以降１６ビットを時間軸一致を示す識別番号に用いた例である。
【００３３】
時間一致を示す識別信号はフレームが時間の流れと共に更新していくため、常にフレーム内に付加される必要はなく、ある間隔を置いて挿入する事も可能である。また、無音区間や第一階層の音響信号符号化信号の品質が良好の場合は、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号を伝送せずに済ます事もできる。このような状況に対応するため、伝送しない間隔の前後のフレームに時系列一致を示す識別信号を付加しておけば、第一階層の音響信号符号化信号との整合性が維持される。
【００３４】
以上のような手段を用いて、図１の多重化／符号化情報形成部７では一又は二以上の符号化信号を形成し出力する。
【００３５】
次に、図１に示した音響信号符号化装置に含まれる差分情報符号化部６について詳しく説明する。音響信号を高精度に復元する場合、すなわち原音に匹敵する演算精度を持たせた可逆符号化信号を作成するには、差分算出器５で求められた周波数領域差分信号を全て符号化し伝送すればよい。
【００３６】
しかしながら、段階を追って階層的に復号化後の音響信号の品質の向上を図るには、ビットの重要度別に複数の階層に分割し伝送する方が適当である。また、ＣＤ品質のみならず、量子化ビット長が１６ビットを超えるＤＶＤ  Ａｕｄｉｏや一部のＤＶＤ  Ｖｉｄｅｏ等の品質を持つ音響信号を符号化する場合は、特に複数の階層に分割することで、様々な形態の蓄積メディアや伝送路への適応性を持たせる事ができる。
【００３７】
差分算出器５において算出された周波数領域差分信号は、符号化されなかった音楽的な成分が残されているものの、基本的には量子化雑音であり、ランダムノイズ（白色雑音）として扱う事ができる。但し、雑音のパワーには周波数帯域毎のばらつきがある。これは第一階層の音響信号符号化処理にて行われた周波数帯域毎に個別に設定された量子化精度の違いによるものである。
【００３８】
図６は周波数領域差分信号の一例の周波数対エネルギー変化量（パワー）特性図を示す。この特性図は音響信号符号化処理における周波数変換後の信号と量子化・逆量子化を経た後の周波数信号との差分のパワーを周波数軸上に図示したものである。図６に示すように量子化雑音であるこの差分信号は、周波数帯域毎に異なり一様ではない。
【００３９】
周波数領域差分信号を符号化するには、この周波数帯域毎に異なる振幅情報を補助情報として、周波数領域差分信号と共に符号化する事によって符号化効率を向上する事が可能である。また、図７に示すように、周波数領域差分信号を所定の周波数帯域毎に区切り、その各周波数帯域内（バンド１〜バンドｎ）の最大振幅値を持つ信号を再量子化するに足りるビット長でもって、帯域内差分信号を符号化してもよい。図７の例では周波数領域差分信号は全て正の数として扱っているが、別に正の数に限定したものではない。負の信号には符号ビットと絶対値で表現した振幅値で対応する事ができる。
【００４０】
また、別の方法として、フレーム内の周波数領域差分信号最大振幅値を基準に、フレーム内再量子化値を求め、全差分信号に渡りビットの重要度別にグループ化し符号化する方法もある。このときグループ化されるビット列は１ビット単位でもよいし、複数ビットをグループ化して符号化してもよい。この場合、上位ビットは多分に冗長性を持つため、ハフマン符号化や算術符号化のようなエントロピー符号化を利用すると効果的である。
【００４１】
図８の例では１ビットを単位にグループ化し符号化した場合を示している。負の差分信号は符号ビットを除きビット反転する事でビットが「０」となる確率が増え、エントロピー符号化の効果が期待される。エントロピー符号化器によりビット列グループ別に符号化することによって容易に階層構造を持つ事ができる。
【００４２】
ここで、周波数領域差分信号を符号化する際どちらか一方の符号化方式に限定されるものではなく、例えば上位ビット群を前者の周波数帯による再量子化情報を含むバンド別符号化方式を採用し、下位ビット群をフレーム全体でビットの重要度別にグループ化し符号化する方式を採用してもよく、組み合わせて使う事ができる。
【００４３】
次に、本発明の音響信号復号化装置について図９と共に説明する。図９は本発明になる音響信号復号化装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、ＤｅＭＵＸ／符号化情報分類部８は、図１の音響信号符号化装置から出力された１又は複数の符号化信号を入力として受け、分離化して時系列が一致する音響信号符号化信号と周波数領域差分情報符号化信号とに分類する。
【００４４】
すなわち、ＤｅＭＵＸ／符号化情報分類部８は、単独で復元可能な音響信号符号化信号の第一階層部と多重化された状態で第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号が入力されるとき、直ちに符号化信号を分離し、第一階層に含まれる量子化された音響信号符号化信号は逆量子化器９へ供給すると共に、周波数領域差分情報符号化信号は差分情報復号化部１０へ供給する。
【００４５】
一方、ＤｅＭＵＸ／符号化情報分類部８は、階層別に別々に符号化信号が入力されるときは、時系列一致を図るため、前述の時系列一致を示す識別信号を検索し、第一階層に第二階層以下の符号化信号を揃えなければならないため、フレーム同期機能を有しており、時系列が一致した状態で分類された第一階層の符号化信号はそれぞれの音響信号符号化方式に従った逆量子化器９に供給して逆量子化させて、本来の振幅値を持つ周波数サンプルへと変換させる。
【００４６】
一方、第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号は差分情報復号化部１０に供給され、同様に本来の振幅値を持つ周波数領域の差分信号として復元される。第二階層以下の周波数領域差分信号符号化信号が複数存在する場合は複数回処理を繰り返すか多段構成をとる事で周波数領域差分信号を取得できる。ここで、音響信号符号化器における差分情報符号化部６でエントロピー符号化が施された場合、この差分情報復号化部１０でエントロピー符号化信号を復号する。
【００４７】
逆量子化器９で音響信号符号化信号を逆量子化して得られた複数の周波数領域の周波数サンプル（周波数スペクトル逆量子化値）は、周波数サンプル加算部１１に供給され、ここで差分情報復号化部１０で復号化された周波数領域差分情報と加算され、量子化誤差を多分に含んでいた第一階層の音響信号符号化信号の周波数サンプルをより正確な周波数サンプルへと補正される。
【００４８】
最後に、周波数サンプル加算部１１から取り出された周波数サンプルは、周波数逆変換部１２に供給され、ここで周波数領域の信号が時間領域の信号に変換されて音響信号として出力される。ここで用いる周波数逆変換法は第一階層の音響符号化方式で用いる周波数変換法と同一のものである。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では周波数帯域の量子化誤差を補正する符号化信号を生成する周波数領域差分信号符号化器を備えることで、従来の音響符号化方式にて生成された符号化信号に比較して、より良い品質の再生音を提供する事が可能であり、また、蓄積媒体の容量や伝送の帯域の状況に応じて一定の品質を維持しつつ、柔軟な情報伝達を行う事ができる。
【００５０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、音響信号符号化装置には、複数ビットを有する周波数領域差分信号を符号化する際のビットの並びを、振幅値を示す通常のビット列として符号化するか、ビット重要度を揃えた状態で複数の差分サンプルのある１ビットを用いたビット列として符号化するかを選択するビット列生成部及びビット列識別情報を有するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音響信号符号化装置によれば、従来の音響信号符号化装置に含まれていた量子化誤差を周波数領域の差分信号として符号化した周波数領域差分信号符号化信号を第二階層以下の符号化信号として、第一階層の音響信号符号化信号と組み合わせることにより、階層構造をなす符号化信号を生成するようにしたため、狭帯域伝送路や低容量蓄積メディアから広帯域、大容量な媒体にも対応でき、柔軟な情報伝達を実現する事ができる。
【００５２】
また、本発明の音響信号復号化装置によれば、従来の音響信号符号化装置に含まれていた量子化誤差を周波数領域の差分信号として符号化した周波数領域差分信号符号化信号を、音響信号符号化信号と組み合わせた階層構造をなす符号化信号を復号化するようにしたため、復号過程で、第一階層である音響信号符号化信号中の周波数スペクトルをより正確な信号に補正し、原信号に近い、または同等の再生音を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる音響信号符号化装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明により生成される音響信号符号化信号のビット列の一例を示す図である。
【図３】第一階層のフレーム番号を用いた時系列一致用識別信号の付加方法を示す図である。
【図４】第一階層のエラー検出コードを用いた時系列一致用識別信号の付加方法を示す図である。
【図５】第一階層の特定のサンプル領域部分を用いた時系列一致用識別信号の付加方法を示す図である。
【図６】周波数領域差分信号の一例のパワー対周波数特性図である。
【図７】周波数領域差分信号を帯域毎にグループ化して符号化した例を示す図である。
【図８】周波数領域差分信号をビットの重要度別にグループ化して符号化した例を示す図である。
【図９】本発明になる音響信号復号化装置の一実施の形態のブロック図である。
【図１０】人間の聴感特性の一種である最小可聴限特性を示す図である。
【符号の説明】
１  周波数変換部
２  聴覚心理モデル
３  量子化器
４、９  逆量子化器
５  差分算出器
６  差分情報符号化部
７  多重化／符号化情報形成部
８  ＤｅＭＵＸ／符号化情報分類部
１０  差分情報復号化器
１１  周波数サンプル加算部
１２  周波数逆変換部
【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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