(57)【要約】    【課題】      限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現し、スケーラブル符号化の自由度を向上させること。    【解決手段】  モード判定部１０１は、レート情報に対応するモード情報を信号操作部１０２および符号操作部１０８に出力する。信号操作部１０２は、モード情報に従って、実際に符号化に用いる各符号化部に対し音声・楽音信号を出力する。第１符号化部１０３〜第３符号化部１０５は、ＣＥＬＰ方式の音声・楽音符号化方法を用いて、符号化情報をそれぞれ求める。第１復号化部１０６および第２復号化部１０７は、符号化情報を復号化し、信号操作部１０２に出力する。符号操作部１０８は、モード情報に応じて、各符号化部から符号化情報を取得し、この符号化情報およびモード情報を伝送路Ｎを介して復号化装置１５０に出力する。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をスケーラブル符号化する符号化装置であって、
前記入力信号または前記入力信号に基づいて生成される信号の符号化を行う複数の符号化手段と、
前記複数の符号化手段の中から、前記入力信号の符号化を行って基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第１の選択手段と、
前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報に基づいて生成される信号の符号化を行って拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第２の選択手段と、
を具備することを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記複数の符号化手段は、
複数の符号化レートにそれぞれ対応している、
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記複数の符号化手段がそれぞれ対応する複数の符号化レートは、
これらの符号化レートの中で任意に組み合わせた場合の総和の符号化レートが所定の範囲に渡って広く分布している、
ことを特徴とする請求項２記載の符号化装置。
【請求項４】
前記複数の符号化手段がそれぞれ対応する複数の符号化レートは、
降順にした場合、各符号化レートが前の順の符号化レートの半分の値またはこれに近い値である、
ことを特徴とする請求項２記載の符号化装置。
【請求項５】
前記第１および第２の選択手段は、
モード情報に応じて、前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段および前記拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段をそれぞれ選択する、
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項６】
前記モード情報は、
通信環境、通信コスト、残バッテリ容量、およびユーザによって指定される符号化レートの少なくとも１つにより決定される、
ことを特徴とする請求項５記載の符号化装置。
【請求項７】
スケーラブル符号化された信号の復号化を行う複数の復号化手段と、
符号化装置から通知された前記スケーラブル符号化に関する情報に基づいて、前記複数の復号化手段の中から、各レイヤの符号化情報を復号化する復号化手段をそれぞれ選択する選択手段と、
を具備し、
選択された復号化手段を用いて前記スケーラブル符号化された信号の復号化を行う、
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項８】
前記複数の復号化手段は、
複数の符号化レートにそれぞれ対応している、
ことを特徴とする請求項７記載の復号化装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の符号化装置または請求項７もしくは請求項８記載の復号化装置を具備することを特徴とする通信端末装置。
【請求項１０】
入力信号または前記入力信号に基づいて生成される信号の符号化を行う複数の符号化手段を具備し、前記入力信号をスケーラブル符号化する符号化装置において使用される符号化方法であって、
前記複数の符号化手段の中から、前記入力信号の符号化を行って基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第１の選択ステップと、
前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報に基づいて生成される信号の符号化を行って拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第２の選択ステップと、
を具備することを特徴とする符号化方法。
【請求項１１】
スケーラブル符号化された信号の復号化を行う複数の復号化手段を具備する復号化装置において使用される復号化方法であって、
符号化装置から通知された前記スケーラブル符号化に関する情報に基づいて、前記複数の復号化手段の中から、各レイヤの符号化情報を復号化する復号化手段をそれぞれ選択する選択ステップと、
選択された復号化手段を用いて前記スケーラブル符号化された信号の復号化を行う復号化ステップと、
を具備することを特徴とする復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化装置、復号化装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声信号の符号化／復号化技術が不可欠であり、これまでに多くの音声符号化／復号化方式が開発されてきた。その中で、ＣＥＬＰ方式の音声符号化／復号化方式が主流の方式として実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、予め記憶された音声モデルに基づいて入力音声をコード化する。具体的には、ディジタル化された音声信号を１０〜２０ｍｓ程度のフレームに区切り、フレーム毎に音声信号の線形予測分析を行い、線形予測係数と線形予測残差ベクトルを求め、線形予測係数と線形予測残差ベクトルをそれぞれ個別に符号化する。そして、低ビットレートの通信を実行するためには、記憶できる音声モデルの量が限られるため、従来のＣＥＬＰタイプの音声符号化／復号化方式は、主に発声音のモデルを記憶している。
【０００４】
また、インターネット通信のようなパケットを伝送する通信システムでは、ネットワークの状態によりパケット損失が起こるため、符号化情報の一部が欠損した場合であっても符号化情報の残りの一部から元のデータを復号化できることが望ましい。同様に、通信容量に応じてビットレートを変化させる可変レート通信システムにおいては、通信容量が低下した場合、符号化情報の一部のみを伝送することにより通信容量の負担を軽減させることが容易であることが望ましい。このように、符号化情報の全て若しくは符号化情報の一部のみを用いて元のデータを復号化できる技術として、最近、スケーラブル符号化技術が注目を浴びている。従来にもいくつかのスケーラブル符号化方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
スケーラブル符号化方式は、一般的に、基本レイヤと複数の拡張レイヤとからなり、各レイヤは、基本レイヤを最も下位のレイヤとし、階層構造を形成している。そして、各レイヤの符号化は、より下位レイヤの符号化情報を利用して行われる。この構成により、全レイヤの符号化情報もしくは下位レイヤの符号化情報のみを用いて、元のデータを復号化することができる。
【特許文献１】特開平１０−９７２９５号公報
【非特許文献１】M.R.Schroeder, B.S.Atal, "Code Excited Linear Prediction: High Quality Speech at Low Bit Rate", IEEE proc., ICASSP'85 pp.937-940
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スケーラブル符号化に対応した従来の符号化装置および復号化装置においては、複数種類のビットレート（符号化レート）を実現するために、このビットレートの種類と同数の符号化部を設置する必要があり、回路規模が大きくなるという問題がある。また、符号化部を設置した後には、例えば、符号化部の総数がｎ個だった場合、ｎ＋１種類以上のビットレートを実現することができないため、スケーラブル符号化の自由度が制限されることになる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現し、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる符号化装置、復号化装置、およびこれらの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】
【０００８】
本発明の符号化装置は、入力信号をスケーラブル符号化する符号化装置であって、前記入力信号または前記入力信号に基づいて生成される信号の符号化を行う複数の符号化手段と、前記複数の符号化手段の中から、前記入力信号の符号化を行って基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第１の選択手段と、前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報に基づいて生成される信号の符号化を行って拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第２の選択手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記複数の符号化手段は、複数の符号化レートにそれぞれ対応している構成を採る。
【００１０】
本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記複数の符号化手段がそれぞれ対応する複数の符号化レートは、これらの符号化レートの中で任意に組み合わせた場合の総和の符号化レートが所定の範囲に渡って広く分布する構成を採る。
【００１１】
これらの構成によれば、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現し、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる。
【００１２】
本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記複数の符号化手段がそれぞれ対応する複数の符号化レートは、降順にした場合、各符号化レートが前の順の符号化レートの半分の値またはこれに近い値である構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、各符号化部を任意に組み合わせて使用した場合の総和の符号化レートを連続的な値とすることができる。
【００１４】
本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記第１および第２の選択手段は、モード情報に応じて、前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段および前記拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段をそれぞれ選択する構成を採る。
【００１５】
本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記モード情報は、通信環境、通信コスト、残バッテリ容量、およびユーザによって指定される符号化レートの少なくとも１つにより決定される構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、ユーザ、通信環境等が要求するビットレートに対応した符号化レートで、または通信環境、通信コスト、残バッテリ容量に基づいて最適なビットレートで符号化を行うことができる。
【００１７】
本発明の復号化装置は、スケーラブル符号化された信号の復号化を行う複数の復号化手段と、符号化装置から通知された前記スケーラブル符号化に関する情報に基づいて、前記複数の復号化手段の中から、各レイヤの符号化情報を復号化する復号化手段をそれぞれ選択する選択手段と、を具備し、選択された復号化手段を用いて前記スケーラブル符号化された信号の復号化を行う構成を採る。
【００１８】
本発明の復号化装置は、上記の構成において、前記複数の復号化手段は、複数の符号化レートにそれぞれ対応している構成を採る。
【００１９】
これらの構成によれば、本発明の符号化装置または符号化方法によってスケーラブル符号化された信号の復号化を行うことができる。
【００２０】
本発明の通信端末装置は、上記いずれかに記載の符号化装置または復号化装置を具備する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、上記と同様の作用効果を有する通信端末装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の符号化方法は、入力信号または前記入力信号に基づいて生成される信号の符号化を行う複数の符号化手段を具備し、前記入力信号をスケーラブル符号化する符号化装置において使用される符号化方法であって、前記複数の符号化手段の中から、前記入力信号の符号化を行って基本レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第１の選択ステップと、前記複数の符号化手段の中から、前記基本レイヤの符号化情報に基づいて生成される信号の符号化を行って拡張レイヤの符号化情報を得る符号化手段を選択する第２の選択ステップと、を具備するようにした。
【００２３】
この方法によれば、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現し、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の復号化方法は、スケーラブル符号化された信号の復号化を行う複数の復号化手段を具備する復号化装置において使用される復号化方法であって、符号化装置から通知された前記スケーラブル符号化に関する情報に基づいて、前記複数の復号化手段の中から、各レイヤの符号化情報を復号化する復号化手段をそれぞれ選択する選択ステップと、選択された復号化手段を用いて前記スケーラブル符号化された信号の復号化を行う復号化ステップと、を具備するようにした。
【００２５】
この方法によれば、本発明の符号化装置または符号化方法によってスケーラブル符号化された信号の復号化を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現することができる。よって、スケーラブル符号化の自由度を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】
【００２７】
本発明の骨子は、符号化レート（ビットレート）の異なる複数の符号化部を設置し、入力された信号の符号化を行う際に、所望のビットレートに対応した符号化部の組み合わせを決定し、この組み合わせの符号化部を用いることにより、所望のビットレートの符号化情報を得ることである。
【００２８】
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。なお、ここでは、ＣＥＬＰ方式の音声・楽音符号化／復号化を行う場合を例にとって説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る符号化装置１００および復号化装置１５０の主要な構成を示すブロック図である。
【００３０】
符号化装置１００は、モード判定部１０１と、信号操作部１０２と、第１符号化部１０３と、第２符号化部１０４と、第３符号化部１０５と、第１復号化部１０６と、第２復号化部１０７と、符号操作部１０８と、から主に構成される。また、復号化装置１５０は、符号分配部１５１と、第１復号化部１５２と、第２復号化部１５３と、第３復号化部１５４と、信号加算部１５５と、から主に構成される。符号化装置１００から出力される符号化情報およびモード情報は、伝送路Ｎを介して、復号化装置１５０へ伝送される。
【００３１】
符号化装置１００の各部は、以下の動作を行う。
【００３２】
モード判定部１０１には、外部からレート情報が入力される。このレート情報は、ユーザ、通信環境等が要求するビットレートを示す情報であり、例えば、ユーザ、通信環境等が、符号化のビットレート（符号化レート）として４ｋｂｐｓという値を要求する場合、レート情報としては「４ｋｂｐｓ」という値がモード判定部１０１へ入力される。
【００３３】
モード判定部１０１は、このレート情報に対応する符号化装置１００の動作モードを判定（決定）し、この動作モードを示すモード情報を信号操作部１０２および符号操作部１０８に出力する。このモード情報は、音声・楽音信号の符号化に用いる各符号化部（第１符号化部１０３、第２符号化部１０４、および第３符号化部１０５）の組み合わせを指示する情報である。なお、モード判定部１０１に入力される情報はレート情報に限定されず、通信環境、通信コスト、残バッテリ容量等に関する情報でも良い。モード判定部１０１は、これらの情報の少なくとも１つに基づいてモード情報を決定する。
【００３４】
信号操作部１０２には、入力信号である音声・楽音信号とモード判定部１０１からのモード情報とが入力される。
【００３５】
信号操作部１０２は、モード情報に従って、第１復号化部１０６および第２復号化部１０７からそれぞれ出力される第１復号化信号および第２復号化信号から、第１残差信号および第２残差信号を求める。次に、信号操作部１０２は、モード情報に従って、各符号化部の中から実際に符号化に用いる各符号化部に対し音声・楽音信号を出力する。
【００３６】
第１符号化部１０３、第２符号化部１０４、および第３符号化部１０５は、信号操作部１０２から出力された音声・楽音信号から、ＣＥＬＰ方式の音声・楽音符号化方法を用いて、それぞれ第１符号化情報、第２符号化情報、および第３符号化情報を求め、求めた情報を符号操作部１０８に出力する。
【００３７】
第１復号化部１０６および第２復号化部１０７は、符号操作部１０８から出力された第１符号化情報および第２符号化情報を、ＣＥＬＰ方式の音声・楽音復号化方法を用いてそれぞれ第１復号化信号および第２復号化信号に復号化し、この復号化によって求められる復号化信号を信号操作部１０２に出力する。
【００３８】
符号操作部１０８は、モード判定部１０１から入力されたモード情報に応じて、各符号化部から符号化情報を取得し、この符号化情報とモード情報とを多重化して、伝送路Ｎを介して復号化装置１５０に出力する。
【００３９】
なお、モード判定部１０１が、レート情報に基づいて具体的にどのようにモード情報を決定するのか、また、信号操作部１０２および符号操作部１０８が、このモード情報に基づいて具体的にどのように各信号を処理するのかについては、後ほど詳述する。
【００４０】
復号化装置１５０の各部は、以下の動作を行う。
【００４１】
符号分配部１５１は、符号化装置１００から多重化して出力されたモード情報と符号化情報とを多重分離化し、分離されたモード情報に応じて、符号化情報を各復号化部（第１復号化部１５２、第２復号化部１５３、および第３復号化部１５４）に分配して出力する。
【００４２】
第１復号化部１５２、第２復号化部１５３、および第３復号化部１５４は、符号分配部１５１からそれぞれ入力された、第１符号化情報、第２符号化情報、および第３符号化情報を、ＣＥＬＰ方式の音声・楽音復号化方法を用いてそれぞれ復号化し、求まった復号化信号（第１復号化信号、第２復号化信号、および第３復号化信号）を信号加算部１５５に出力する。
【００４３】
信号加算部１５５は、符号分配部１５１からモード情報が入力され、このモード情報に応じて各復号化信号を加算し、加算された復号化信号を出力信号として出力する。
【００４４】
なお、各信号の具体的な処理については、後ほど詳述する。
【００４５】
次いで、上記構成を有する符号化装置１００全体の動作について、図面を用いて詳細に説明する。
【００４６】
図２は、モード判定部１０１によって決定されるモード情報、および各モード情報に対応する符号化部の組み合わせの一例を示した図である。なお、各符号化部の組み合わせにより生成される符号化情報のビットレートの総和（総和ビットレート）も併せて示す。
【００４７】
符号化装置１００は、３つの符号化部を有しているので、これらの符号化部の中から任意に１つ以上の符号化部を選択する組み合わせを考えると、この組み合わせは、図示したように全部で７通りあることになる。そして、例えば、第１符号化部１０３のビットレートを４ｋｂｐｓ、第２符号化部１０４のビットレートを２ｋｂｐｓ、第３符号化部１０５のビットレートを１ｋｂｐｓとすると、各符号化部の任意の組み合わせにより、図示したような７種類の総和ビットレート（１〜７ｋｂｐｓ）を得ることができる。
【００４８】
そこで、モード判定部１０１は、外部から入力されたレート情報に基づいて、このレート情報に対応する総和ビットレートのモード情報を選択する。例えば、レート情報が「６ｋｂｐｓ」の場合は、モード情報として「３」が選択される。そして、このモード情報を信号操作部１０２および符号操作部１０８に通知することにより、第１符号化部１０３（４ｋｂｐｓ）および第２符号化部１０４（２ｋｂｐｓ）の組み合わせによる音声・楽音信号の符号化が行われ、総和ビットレートとして６ｋｂｐｓ（＝４ｋｂｐｓ＋２ｋｂｐｓ）の符号化情報を得ることができる。
【００４９】
このように、符号化レートの異なる３種類の符号化部を設置することにより、７種類の総和ビットレートの符号化情報を生成することができる。
【００５０】
また、各符号化部の符号化レートは、４ｋｂｐｓ、２ｋｂｐｓ、１ｋｂｐｓというように、降順に並べた場合に順に半分となっていく関係にある。これにより、総和ビットレートが１ｋｂｐｓ、２ｋｂｐｓ、・・・、７ｋｂｐｓという連続的な値をとることが可能となっている。
【００５１】
図３は、この総和ビットレートが連続的となる原理を視覚的に説明した図である。
【００５２】
符号化部に設定される符号化レートのうち最大のものをＲ１とすると、他の符号化レートは、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、・・・となる。この図を見ながら、各符号化レートの組み合わせを考えれば、総和ビットレートが連続的となる原理を視覚的に理解できる。また、数学的には、以下の（式１）に示される等比数列がｎを無限大としたときに２に収束すること、すなわち、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、・・・を全て加算すればＲ１と同値となることに起因している。
【数１】
2005215502.tif 000003
【００５３】
このように、各符号化部の符号化レートを上記のように設定した場合には、符号化部の任意の組み合わせにより得られる総和ビットレートを、連続的な値とすることができる。また、上記の例に限らず、符号化レートを適当な値に設定することにより、総和ビットレートが所定の範囲で広く分布するようにすることもできる。
【００５４】
さらに、モード判定部１０１を設けたことにより、ユーザ、通信環境等が要求するビットレートに最も適した符号化部の組み合わせを選択することができ、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる。
【００５５】
次に、信号操作部１０２および符号操作部１０８が、各モード情報に基づいてどのように各信号を処理するかについて具体的に説明する。
【００５６】
図４は、モード情報が１の場合の信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作を説明するための図である。
【００５７】
モード情報が１の場合、信号操作部１０２は、第１符号化部１０３に入力信号Ｓを出力する。第１符号化部１０３は、この信号Ｓの符号化を行う。符号操作部１０８は、第１符号化部１０３から第１符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。
【００５８】
なお、モード情報が２の場合、信号操作部１０２は、第２符号化部１０４に入力信号Ｓを出力する。そして、符号操作部１０８は、第２符号化部１０４から第２符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得して、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。また、モード情報が４の場合、信号操作部１０２は、第３符号化部１０５に入力信号Ｓを出力する。そして、符号操作部１０８は、第３符号化部１０５から第３符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。このように、信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作は、モード情報が１の場合と同様である。
【００５９】
図５は、モード情報が３の場合の信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作を説明するための図である。
【００６０】
モード情報が３の場合、信号操作部１０２は、第１符号化部１０３に入力信号Ｓを出力する。第１符号化部１０３は、この信号Ｓの符号化を行い、第１符号化情報を得る。第１復号化部１０６は、この第１符号化情報の復号を行い、第１復号化信号Ｓ'１を得る。信号操作部１０２は、第１復号化部１０６から第１復号化信号Ｓ'１を取得し、極性を反転させた後、入力信号Ｓと加算して第１残差信号Ｅ１を求める。信号操作部１０２は、第２符号化部１０４にこの第１残差信号Ｅ１を出力する。一方、符号操作部１０８は、第１符号化部１０３から第１符号化情報を、第２符号化部１０４から第２符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。
【００６１】
図６は、モード情報が５の場合の信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作を説明するための図である。
【００６２】
モード情報が５の場合、信号操作部１０２は、第１符号化部１０３に入力信号Ｓを出力する。第１符号化部１０３は、この信号Ｓの符号化を行い、第１符号化情報を得る。第１復号化部１０６は、この第１符号化情報の復号を行い、第１復号化信号Ｓ'１を得る。信号操作部１０２は、第１復号化部１０６から第１復号化信号Ｓ'１を取得し、極性を反転させた後、入力信号Ｓと加算して第１残差信号Ｅ１を求める。信号操作部１０２は、第３符号化部１０５にこの第１残差信号Ｅ１を出力する。一方、符号操作部１０８は、第１符号化部１０３から第１符号化情報を、第３符号化部１０５から第３符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。
【００６３】
図７は、モード情報が６の場合の信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作を説明するための図である。
【００６４】
モード情報が６の場合、信号操作部１０２は、第２符号化部１０４に入力信号Ｓを出力する。第２符号化部１０４は、この信号Ｓの符号化を行い、第２符号化情報を得る。第２復号化部１０７は、この第２符号化情報の復号を行い、第２復号化信号Ｓ'２を得る。信号操作部１０２は、第２復号化部１０７から第２復号化信号Ｓ'２を取得し、極性を反転させた後、入力信号Ｓと加算して第２残差信号Ｅ２を求める。信号操作部１０２は、第３符号化部１０５にこの第２残差信号Ｅ２を出力する。一方、符号操作部１０８は、第２符号化部１０４から第２符号化情報を、第３符号化部１０５から第３符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。
【００６５】
図８は、モード情報が７の場合の信号操作部１０２および符号操作部１０８の動作を説明するための図である。
【００６６】
モード情報が７の場合、信号操作部１０２は、入力信号Ｓを第１符号化部１０３に入力する。第１符号化部１０３は、この信号Ｓの符号化を行い、第１符号化情報を得る。第１復号化部１０６は、この第１符号化情報の復号を行い、第１復号化信号Ｓ'１を得る。信号操作部１０２は、第１復号化部１０６からこの第１復号化信号Ｓ'１を取得し、極性を反転させた後、入力信号Ｓと加算して第１残差信号Ｅ１を求め、第２符号化部１０４に入力する。第２符号化部１０４は、この第１残差信号Ｅ１の符号化を行い、第２符号化情報を得る。第２復号化部１０７は、この第２符号化情報の復号を行い、第２復号化信号Ｓ'２を得る。信号操作部１０２は、第２復号化部１０７から第２復号化信号Ｓ'２を取得し、極性を反転させた後、第１残差信号Ｅ１と加算して第２残差信号Ｅ２を求め、第３符号化部１０５に出力する。一方、符号操作部１０８は、第１符号化部１０３から第１符号化情報を、第２符号化部１０４から第２符号化情報を、第３符号化部１０５から第３符号化情報を、モード判定部１０１からモード情報をそれぞれ取得し、多重化部１２１で多重した後、伝送路Ｎに出力する。
【００６７】
本実施の形態では、上記のように、２以上の符号化部を組み合わせて符号化を行う場合、順次、各符号化部に入力信号Ｓもしくは残差信号Ｅ１（Ｅ２）を入力するが、１つ目（最先）の符号化部では入力信号Ｓの符号化を行い、２つ目以降の符号化部では残差信号Ｅ１（Ｅ２）の符号化を行う。
【００６８】
次に、復号化装置１５０の動作、特に、符号分配部１５１および信号加算部１５５の動作について説明する。
【００６９】
符号分配部１５１は、符号化装置１００から多重化して出力されたモード情報と符号化情報とを多重分離化し、モード情報が１、３、５、７である場合、第１符号化情報を第１復号化部１５２に出力し、モード情報が２、３、６、７である場合、第２符号化情報を第２復号化部１５３に出力し、モード情報が４、５、６，７である場合、第３符号化情報を第３復号化部１５４に出力する。また、符号分配部１５１は、モード情報を信号加算部１５５に出力する。
【００７０】
信号加算部１５５は、モード情報が１である場合は第１復号化信号を、モード情報が２である場合は第２復号化信号を、モード情報が４である場合は第３復号化信号を、出力信号として出力する。また、モード情報が３である場合、信号加算部１５５は、第１復号化信号と第２復号化信号との加算結果を出力信号として出力し、モード情報が５である場合、第１復号化信号と第３復号化信号との加算結果を出力信号として出力し、モード情報が６である場合、第２復号化信号と第３復号化信号との加算結果を出力信号として出力する。また、モード情報が７である場合、信号加算部１５５は、第１復号化信号と第２復号化信号と第３復号化信号との加算結果を出力信号として出力する。
【００７１】
以上、復号化装置１５０について説明した。
【００７２】
このように、本実施の形態によれば、符号化レート（ビットレート）の異なる複数の符号化部を設置し、入力された音声・楽音信号の符号化を行う際に、所望のビットレートに対応した符号化部の組み合わせを決定し、この組み合わせの符号化部を用いることにより、所望のビットレートの符号化情報を得ることができる。よって、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現することができる。
【００７３】
また、スケーラブル符号化においては、基本レイヤの符号化情報が最も重要であり、復号化信号の品質をある程度維持するためには、基本レイヤの符号化情報が必須である。すなわち、拡張レイヤの符号化情報は、一部または全てが欠損しても復号化信号の品質はある程度保たれるが、基本レイヤの符号化情報が欠損した場合には、いくら拡張レイヤの符号化情報が残っていても復号化信号の品質は著しく低下してしまう。
【００７４】
一方、スケーラブル符号化に対応した従来の符号化装置は、各レイヤの符号化情報を生成するために、各レイヤに対応した符号化部、すなわち、基本レイヤに対応する符号化部、および複数の拡張レイヤのそれぞれに対応する複数の符号化部を有している。
【００７５】
ところが、各レイヤを担当する複数の符号化部は、符号化機能としては（符号化レートが異なることはあるにせよ）それぞれ同等のものを有している。本発明者は、この点に着目した。すなわち、各符号化部は同等の機能を有しているので、入力信号を第１に（最先に）入力する符号化部を変更することにより、基本レイヤを担当する符号化部を変更でき、これにより、基本レイヤの符号化レート自体を変更できることを見出した。また、本発明者は、基本レイヤの符号化部の変更に伴い、拡張レイヤの符号化部も変更することにより、各符号化部の符号化レートが様々に異なっていれば、符号化装置全体の符号化レートも様々に変更でき、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる点にも気が付いた。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、符号化レートの異なる複数の符号化部を設置し、所望のビットレートに対応した符号化部の組み合わせを用いてスケーラブル符号化を行うことにより、スケーラブル符号化の自由度を向上させることができる。例えば、第１符号化部と第２符号化部とを組み合わせて音声・楽音信号を符号化する場合（モード情報が３である場合）、第１符号化情報と第２符号化情報とを復号化することにより、第１復号化信号と第２復号化信号との加算結果を出力信号として得ることができ、第１符号化情報のみを復号化することにより、第１復号化信号を出力信号として得ることができる。
【００７７】
次いで、符号化装置１００および復号化装置１５０の各部の動作について、適宜、詳細に説明する。
【００７８】
図９は、モード判定部１０１がレート情報に基づいてモード情報を決定する手順について示すフロー図である。
【００７９】
なお、モード判定部１０１が入力するレート情報の値をＲ、符号化部の総数をＭ、第ｍ符号化部（ｍ＝１、２、…、Ｍ）のビットレートをＢ(ｍ)とし、Ｂ(ｍ)が以下の（式２）の条件を満たす場合を例にとって説明する。
【数２】
2005215502.tif 000004
【００８０】
この図において、ａ、ｂは変数であり、ステップＳＴ２０１０でａ＝１、ｂ＝Ｒに初期化される。ステップＳＴ２０２０では、変数ｂの値と第ａ符号化部のビットレートＢ(ａ)との比較を行い、ｂがＢ(ａ)以上である場合、ステップＳＴ２０３０へ進み、ｂがＢ(ａ)より小さい場合、ステップＳＴ２０４０へ進む。ステップＳＴ２０３０では、フラグＣ(ａ)に「１」を代入する。ここで、「フラグＣ(ａ)」とは、符号化に用いる符号化部の組み合わせに、第ａ符号化部を含めるか含めないかを指示する情報であり、フラグＣ(ａ)の値が「１」である場合、第ａ符号化部を前記組み合わせに含め、フラグＣ(ａ)の値が「０」である場合、第ａ符号化部を前記組み合わせに含めない。次に、ステップＳＴ２０３０では、変数ｂに、ｂからＢ(ａ)を減じた値を代入し、ステップＳＴ２０５０へ進む。ステップＳＴ２０４０では、フラグＣ(ａ)に「０」を代入し、ステップＳＴ２０５０へ進む。ステップＳＴ２０５０では、変数ａと符号化部の総数Ｍとの比較を行い、ａとＭとが等しい場合、ステップＳＴ２０７０へ進み、ａとＭとが等しくない場合、ステップＳＴ２０６０へ進む。ステップＳＴ２０６０では、変数ａに、ａに１を加えた値を代入し、ステップＳＴ２０２０へ進む。ステップＳＴ２０７０では、フラグＣ(ｍ)（ｍ＝１、２、…、Ｍ）の値を全て走査し、Ｃ(ｍ)＝１を満たす全ての第ｍ符号化部を、符号化に用いる符号化部の組み合わせとして決定する。次に、ステップＳＴ２０７０では、決定された符号化に用いる符号化部の組み合わせから、モード情報を一意に定める。
【００８１】
例えば、符号化部の総数が３であり、第１符号化部のビットレートが４ｋｂｐｓ、第２符号化部のビットレートが２ｋｂｐｓ、第３符号化部のビットレートが１ｋｂｐｓであり、レート情報が６ｋｂｐｓである場合、フラグＣ(ｍ)（ｍ＝１、２、３）の値はそれぞれＣ(１)＝１、Ｃ(２)＝１、Ｃ(３)＝０となり、第１符号化部、第２符号化部の２つの符号化部が、符号化に用いる符号化部の組み合わせとなり、上記の例では、モード情報が「３」と一意に定まる。
【００８２】
このように、上記の方法によれば、レート情報が指示するビットレートに最も近い総和ビットレートの動作モード（モード情報）を選択することができる。なお、予め設定されたテーブルに基づいて、レート情報に対応する動作モードを選択するようにしても良い。
【００８３】
図１０は、第１符号化部１０３、第２符号化部１０４、および第３符号化部１０５の内部構成を示すブロック図である。なお、各符号化部（第１符号化部１０３、第２符号化部１０４、および第３符号化部１０５）は、共通の内部構成を採っているが、各々ビットレートは異なり、ここでは、第１符号化部１０３のビットレートが４ｋｂｐｓ、第２符号化部１０４のビットレートが２ｋｂｐｓ、第３符号化部１０５のビットレートが１ｋｂｐｓの場合を例にとって説明する。
【００８４】
ビットレートの異なる複数の符号化部を備え、モード情報の指示に従って符号化部を組み合わせることにより、複数種類の総和ビットレート（１、２、３、４、５、６、７ｋｂｐｓ）で音声・楽音信号を符号化することができる。例えば、第１符号化部１０３と第２符号化部１０４との組み合わせを用いて符号化を行う場合（モード情報が３である場合）、総和ビットレートは６ｋｂｐｓ（＝４ｋｂｐｓ＋２ｋｂｐｓ）となる。
【００８５】
各符号化部（第１符号化部１０３、第２符号化部１０４、および第３符号化部１０５）は、入力される音声・楽音信号を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符号化を行う。例えば、１フレームの長さが１０ｍｓｅｃである場合、第１符号化部１０３は１フレームのサンプルを４０ビットで符号化し、第２符号化部１０４は１フレームのサンプルを２０ビットで符号化し、第３符号化部１０５は１フレームのサンプルを１０ビットで符号化する。
【００８６】
入力信号、第１残差信号、第２残差信号のいずれかの音声・楽音信号は、前処理部３０１に入力される。前処理部３０１は、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ＬＳＰ分析部３０２および加算器３０５へ出力する。
【００８７】
ＬＳＰ分析部３０２は、Xinを用いて線形予測分析を行い、分析結果であるＬＰＣ（線形予測係数）をＬＳＰ（Line Spectral Pairs）に変換し、ＬＳＰ量子化部３０３へ出力する。
【００８８】
ＬＳＰ量子化部３０３は、ＬＳＰ分析部３０２から出力されたＬＳＰの量子化処理を行い、量子化された量子化ＬＳＰを合成フィルタ３０４へ出力する。また、ＬＳＰ量子化部３０３は、量子化ＬＳＰを表す量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）を多重化部３１４へ出力する。
【００８９】
合成フィルタ３０４は、量子化ＬＳＰに基づくフィルタ係数により、後述する加算器３１１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、合成信号を加算器３０５へ出力する。
【００９０】
加算器３０５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３１２へ出力する。
【００９１】
適応音源符号帳３０６は、過去に加算器３１１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３１３から出力される信号によって特定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、適応音源ベクトルとして乗算器３０９へ出力する。また、適応音源符号帳３０６は、加算器３１１から駆動音源を入力する毎にバッファのアップデートを行う。
【００９２】
量子化利得生成部３０７は、パラメータ決定部３１３から出力される信号によって、量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを決定し、これらをそれぞれ乗算器３０９と乗算器３１０とへ出力する。
【００９３】
固定音源符号帳３０８は、パラメータ決定部３１３から出力された信号によって特定される形状を有するベクトルを固定音源ベクトルとして乗算器３１０へ出力する。
【００９４】
乗算器３０９は、量子化利得生成部３０７から出力された量子化適応音源利得を、適応音源符号帳３０６から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算器３１１へ出力する。
【００９５】
乗算器３１０は、量子化利得生成部３０７から出力された量子化固定音源利得を、固定音源符号帳３０８から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算器３１１へ出力する。
【００９６】
加算器３１１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器３０９と乗算器３１０から入力し、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加算し、加算結果である駆動音源を合成フィルタ３０４および適応音源符号帳３０６へ出力する。なお、適応音源符号帳３０６に入力された駆動音源は、バッファに記憶される。
【００９７】
聴覚重み付け部３１２は、加算器３０５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３１３へ出力する。
【００９８】
パラメータ決定部３１３は、聴覚重み付け部３１２から出力される符号化歪みを最小とする適応音源ラグを適応音源符号帳３０６から選択し、選択結果を示す適応音源ラグ符号（Ａ）を多重化部３１４に出力する。ここで、「適応音源ラグ」とは、適応音源符号帳３０６から適応音源ベクトルを切り出す際に用いる切り出し位置であり、詳細は後述する。また、パラメータ決定部３１３は、聴覚重み付け部３１２から出力される符号化歪みを最小とする固定音源ベクトルを固定音源符号帳３０８から選択し、選択結果を示す固定音源ベクトル符号（Ｆ）を多重化部３１４に出力する。また、パラメータ決定部３１３は、聴覚重み付け部３１２から出力される符号化歪みを最小とする量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを量子化利得生成部３０７から選択し、選択結果を示す量子化音源利得符号（Ｇ）を多重化部３１４に出力する。
【００９９】
多重化部３１４は、ＬＳＰ量子化部３０３から量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）を入力し、パラメータ決定部３１３から適応音源ラグ符号（Ａ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）および量子化音源利得符号（Ｇ）を入力し、これらの情報を多重化して符号化情報として出力する。ここでは、第１符号化部１０３が出力する符号化情報を第１符号化情報、第２符号化部１０４が出力する符号化情報を第２符号化情報、第３符号化部１０５が出力する符号化情報を第３符号化情報、とする。
【０１００】
次に、ＬＳＰ量子化部３０３が量子化ＬＳＰを決定する処理を、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）に割り当てるビット数を「１０」とし、ＬＳＰをベクトル量子化する場合を例に挙げ、簡単に説明する。
【０１０１】
ＬＳＰ量子化部３０３は、予め作成されたＬＳＰコードベクトルｌｓｐ(ｌ)(ｉ)が格納されるＬＳＰコードブックを備える。このＬＳＰコードベクトルは、１０２４種類存在している。ここで、ｌはＬＳＰコードベクトルに付されたインデクスであり、０〜１０２３の値をとる。また、ＬＳＰコードベクトルｌｓｐ(ｌ)(ｉ)はＮ次元のベクトルであり、ｉは０〜Ｎ−１の値をとる。ＬＳＰ量子化部３０３は、ＬＳＰ分析部３０２から出力されたＬＳＰα(ｉ)を入力する。ここで、ＬＳＰα(ｉ)はＮ次元のベクトルであり、ｉは０〜Ｎ−１の値をとる。
【０１０２】
次に、ＬＳＰ量子化部３０３は、以下の（式３）に従って、ＬＳＰα(ｉ)とＬＳＰコードベクトルｌｓｐ(ｌ)(ｉ)との二乗誤差ｅｒを求める。
【数３】
2005215502.tif 000005
【０１０３】
次に、ＬＳＰ量子化部３０３は、全てのｌについて二乗誤差ｅｒを求め、二乗誤差ｅｒが最小となるｌの値（ｌｍｉｎ）を決定する。次に、ＬＳＰ量子化部３０３は、ｌｍｉｎを量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）として多重化部３１４へ出力し、また、ｌｓｐ(ｌｍｉｎ)(ｉ)を量子化ＬＳＰとして合成フィルタ３０４へ出力する。
【０１０４】
このように、ＬＳＰ量子化部３０３によって求められるｌｓｐ(ｌｍｉｎ)(ｉ)が「量子化ＬＳＰ」である。
【０１０５】
図１１は、パラメータ決定部３１３が適応音源ラグを決定する処理について、簡単に説明するための図である。
【０１０６】
この図において、バッファ４０１は、適応音源符号帳３０６が備えるバッファであり、位置４０２は適応音源ベクトルの切り出し位置であり、ベクトル４０３は、切り出された適応音源ベクトルである。また、数値「４１」、「２９６」は、切り出し位置４０２を動かす範囲の下限と上限とに対応している。
【０１０７】
切り出し位置４０２を動かす範囲は、適応音源ラグを表す符号（Ａ）に割り当てるビット数を「８」とする場合、「２５６」の長さの範囲（例えば、４１〜２９６）に設定することができる。また、切り出し位置４０２を動かす範囲は、任意に設定することができる。
【０１０８】
パラメータ決定部３１３は、切り出し位置４０２を設定された範囲内で動かし、順次、適応音源符号帳３０６に切り出し位置４０２を指示する。次に、適応音源符号帳３０６は、パラメータ決定部３１３により指示された切り出し位置４０２を用いて、適応音源ベクトル４０３をフレームの長さだけ切り出し、切り出した適応音源ベクトルを乗算器３０９に出力する。次に、パラメータ決定部３１３は、全ての切り出し位置４０２で適応音源ベクトル３０３を切り出した場合について、聴覚重み付け部３１２から出力される符号化歪みを求め、符号化歪みが最小となる切り出し位置４０２を決定する。
【０１０９】
このように、パラメータ決定部３１３によって求められるバッファの切り出し位置４０２が「適応音源ラグ」である。
【０１１０】
次に、パラメータ決定部３１３は、符号化歪みを最小とする適応音源ラグを表す適応音源ラグ符号（Ａ）を多重化部３１４に出力する。
【０１１１】
図１２は、パラメータ決定部３１３が固定音源ベクトルを決定する処理について、簡単に説明するための図である。なお、ここでは、固定音源ベクトル符号（Ｆ）に割り当てるビット数を「１２」とする場合を例にとって説明する。
【０１１２】
この図は、代数的固定音源符号帳から固定音源ベクトルが生成される様子を示している。トラック５０１はトラック１、トラック５０２はトラック２、トラック５０３はトラック３であり、それぞれ単位パルス（振幅値が１）を１本生成する。また、乗算器５０４は乗算器１、乗算器５０５は乗算器２、乗算器５０６は乗算器３であり、それぞれトラック１〜３で生成される単位パルスに極性を付する。加算器５０７は、生成された３本の単位パルスを加算する加算器であり、ベクトル５０８は、３本の単位パルスから構成される「固定音源ベクトル」である。
【０１１３】
各トラックは単位パルスを生成できる位置が異なっており、この図においては、トラック１は｛0,3,6,9,12,15,18,21｝の８箇所のうちのいずれかに、トラック２は｛1,4,7,10,13,16,19,22｝の８箇所のうちのいずれかに、トラック３は｛2,5,8,11,14,17,20,23｝の８箇所のうちのいずれかに、それぞれ単位パルスを１本ずつ立てる構成となっている。
【０１１４】
次に、生成された単位パルスはそれぞれ乗算器１〜３により極性が付され、加算器５０７により３本の単位パルスが加算され、加算結果である第１固定音源ベクトル５０８が構成される。
【０１１５】
この例では、各単位パルスに対して位置が８通り、極性が正負の２通り、であるので、位置情報３ビット、極性情報１ビット、が各単位パルスを表現するのに用いられる。したがって、合計1２ビットの固定音源符号帳となる。パラメータ決定部３１３は、３本の単位パルスの生成位置と極性とを動かし、順次、生成位置と極性とを固定音源符号帳３０８に指示する。次に、固定音源符号帳３０８は、パラメータ決定部３１３により指示された生成位置と極性とを用いて固定音源ベクトル５０８を構成して、構成された固定音源ベクトル５０８を乗算器３１０に出力する。次に、パラメータ決定部３１３は、全ての生成位置と極性との組み合わせについて、聴覚重み付け部３１２から出力される符号化歪みを求め、符号化歪みが最小となる生成位置と極性との組み合わせを決定する。次に、パラメータ決定部３１３は、符号化歪みが最小となる生成位置と極性との組み合わせを表す固定音源ベクトル符号（Ｆ）を多重化部３１４に出力する。
【０１１６】
次に、パラメータ決定部３１３が、量子化利得生成部３０７から生成される量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを決定する処理を、量子化音源利得符号（Ｇ）に割り当てるビット数を「１０」とする場合を例に挙げ、簡単に説明する。量子化利得生成部３０７は、予め作成された１０２４種類の音源利得コードベクトルｇａｉｎ(ｋ)(ｉ)が格納された音源利得コードブックを備える。ここで、ｋは音源利得コードベクトルに付されたインデクスであり０〜１０２３の値をとる。また、音源利得コードベクトルｇａｉｎ(ｋ)(ｉ)は２次元のベクトルであり、ｉは０〜１の値をとる。パラメータ決定部３１３は、ｋの値を０から１０２３まで、順次、量子化利得生成部３０７に指示する。量子化利得生成部３０７は、パラメータ決定部３１３により指示されたｋを用いて音源利得コードブックから音源利得コードベクトルｇａｉｎ(ｋ)(ｉ)を選択し、ｇａｉｎ(ｋ)(０)を量子化適応音源利得として乗算器３０９に出力し、また、ｇａｉｎ(ｋ)(１)を量子化固定音源利得として乗算器３１０に出力する。
【０１１７】
このように、量子化利得生成部３０７によって求められるｇａｉｎ(ｋ)(０)が「量子化適応音源利得」であり、ｇａｉｎ(ｋ)(１)が「量子化固定音源利得」である。
【０１１８】
パラメータ決定部３１３は、全てのｋについて、聴覚重み付け部３１２より出力される符号化歪みを求め、符号化歪みが最小となるｋの値（ｋｍｉｎ）を決定する。次に、パラメータ決定部３１３は、ｋｍｉｎを量子化音源利得符号（Ｇ）として多重化部３１４に出力する。
【０１１９】
以上の例によれば、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）に１０ビット、適応音源ラグ符号（Ａ）に８ビット、固定音源ベクトル符号（Ｆ）に１２ビット、量子化音源利得符号（Ｇ）に１０ビットを割り当てることにより、１フレームあたり４０ビットで音声・楽音信号を符号化することができ、１フレームの長さが１０ｍｓｅｃである場合、ビットレートは第１符号化部のビットレート（４ｋｂｐｓ）に相当する。第２符号化部が２ｋｂｐｓのビットレートで音声・楽音信号を符号化する場合、１フレームあたり２０ビットで符号化を行い、また、第３符号化部が１ｋｂｐｓのビットレートで音声・楽音信号を符号化する場合、１フレームあたり１０ビットで符号化を行う。ビット割り当ては、任意に定めることができる。
【０１２０】
図１３は、第１復号化部１０６、第２復号化部１０７、第１復号化部１５２、第２復号化部１５３、および第３復号化部１５４の内部構成を示すブロック図である。
【０１２１】
各復号化部（第１復号化部１０６、第２復号化部１０７、第１復号化部１５２、第２復号化部１５３、および第３復号化部１５４）は、全て同一の内部構成を採るが、第１、第２、第３の別によって各々ビットレートは異なる。ここでは、第１復号化部１０６、１５２のビットレートが４ｋｂｐｓ、第２復号化部１０７、１５３のビットレートが２ｋｂｐｓ、第３復号化部１５４のビットレートが１ｋｂｐｓである場合を例に挙げ、説明する。
【０１２２】
この図において、各復号化部に入力された符号化情報は、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。分離された量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）はＬＳＰ復号化部６０２に出力され、分離された適応音源ラグ符号（Ａ）は適応音源符号帳６０５に出力され、分離された量子化音源利得符号（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へ出力される。
【０１２３】
ＬＳＰ復号化部６０２は、多重化分離部６０１から出力された量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）から量子化ＬＳＰを復号化し、復号化した量子化ＬＳＰを合成フィルタ６０３へ出力する。
【０１２４】
適応音源符号帳６０５は、多重化分離部６０１から出力された適応音源ラグ符号（Ａ）で指定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、切り出したベクトルを適応音源ベクトルとして乗算器６０８へ出力する。
【０１２５】
量子化利得生成部６０６は、多重化分離部６０１から出力された量子化音源利得符号（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とを復号化し、量子化適応音源利得を乗算器６０８へ出力し、量子化固定音源利得を乗算器６０９へ出力する。
【０１２６】
固定音源符号帳６０７は、多重化分離部６０１から出力された固定音源ベクトル符号（Ｆ）で指定される固定音源ベクトルを生成し、乗算器６０９へ出力する。
【０１２７】
乗算器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、加算器６１０へ出力する。
【０１２８】
乗算器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、加算器６１０へ出力する。
【０１２９】
加算器６１０は、乗算器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、駆動音源を合成フィルタ６０３及び適応音源符号帳６０５に出力する。
【０１３０】
合成フィルタ６０３は、加算器６１０から出力された駆動音源と、ＬＳＰ復号化部６０２によって復号化されたフィルタ係数とを用いてフィルタ合成を行い、合成信号を後処理部６０４へ出力する。
【０１３１】
後処理部６０４は、合成フィルタ６０３から出力された合成信号に対して、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、復号化信号として出力する。ここでは、第１復号化部１０６、１５２が出力する復号化信号を第１復号化信号、第２復号化部１０７、１５３が出力する復号化信号を第２復号化信号、第３復号化部１５４が出力する復号化信号を第３復号化信号、とする。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、符号化装置１００が３つの符号化部を有する場合を例にとって説明したが、符号化部の個数はこれに限定されず、４つ以上であっても良い。
【０１３３】
また、本実施の形態では、モード情報として十進数を用いる場合を例にとって説明したが、モード情報として二進数を用いる場合についても本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。例えば、３つの符号化部（第１〜３符号化部）を用いて符号化を行う場合、符号化に用いる符号化部を「１」、符号化に用いない符号化部を「０」と表すことにより、三桁の二進数（「０００」〜「１１１」）でモード情報を表現することができる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、レート情報に基づいて実際に符号化に用いる符号化部の組み合わせを決定する場合を例にとって説明したが、符号化情報の長さから符号化部の組み合わせを一意に定めることも可能であり、符号化情報の長さをモード情報とする場合についても本発明は適用することができる。これにより、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、固定音源符号帳３０８が生成する固定音源ベクトルが、パルスにより形成されている場合について説明したが、固定音源ベクトルを形成するパルスが拡散パルスである場合についても本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態では、符号化部／復号化部がＣＥＬＰタイプの音声・楽音符号化／復号化方法である場合について説明したが、符号化部／復号化部がＣＥＬＰタイプ以外の音声・楽音符号化／復号化方法（例えば、パルス符号変調、予測符号化、ベクトル量子化、ボコーダ）である場合についても本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。また、音声・楽音符号化／復号化方法が、各々の符号化部／復号化部において異なる音声・楽音符号化／復号化方法である場合についても本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【０１３７】
（実施の形態２）
図１４(ａ)は、上記実施の形態１で説明した符号化装置を含む、本発明の実施の形態２に係る音声・楽音送信装置の構成を示すブロック図である。
【０１３８】
音声・楽音信号１００１は、入力装置１００２によって電気的信号に変換され、Ａ／Ｄ変換装置１００３に出力される。Ａ／Ｄ変換装置１００３は、入力装置１００２から出力された（アナログ）信号をディジタル信号に変換し、音声・楽音符号化装置１００４へ出力する。音声・楽音符号化装置１００４は、図１に示した符号化装置１００を実装し、Ａ／Ｄ変換装置１００３から出力されたディジタル音声・楽音信号を符号化し、符号化情報をＲＦ変調装置１００５へ出力する。ＲＦ変調装置１００５は、音声・楽音符号化装置１００４から出力された符号化情報を電波等の伝播媒体に載せて送出するための信号に変換し送信アンテナ１００６へ出力する。送信アンテナ１００６はＲＦ変調装置１００５から出力された出力信号を電波（ＲＦ信号）として送出する。なお、図中のＲＦ信号１００７は送信アンテナ１００６から送出された電波（ＲＦ信号）を表す。
【０１３９】
以上が音声・楽音信号送信装置の構成および動作である。
【０１４０】
図１４(ｂ)は、上記実施の形態１で説明した復号化装置を含む、本発明の実施の形態２に係る音声・楽音受信装置の構成を示すブロック図である。
【０１４１】
ＲＦ信号１００８は、受信アンテナ１００９によって受信されＲＦ復調装置１０１０に出力される。なお、図中のＲＦ信号１００８は、受信アンテナ１００９に受信された電波を表し、伝播路において信号の減衰や雑音の重畳がなければＲＦ信号１００７と全く同じものになる。
【０１４２】
ＲＦ復調装置１０１０は、受信アンテナ１００９から出力されたＲＦ信号から符号化情報を復調し、音声・楽音復号化装置１０１１へ出力する。音声・楽音復号化装置１０１１は、図１に示した復号化装置１５０を実装し、ＲＦ復調装置１０１０から出力された符号化情報から音声・楽音信号を復号し、Ｄ／Ａ変換装置１０１２へ出力する。Ｄ／Ａ変換装置１０１２は、音声・楽音復号化装置１０１１から出力されたディジタル音声・楽音信号をアナログの電気的信号に変換し出力装置１０１３へ出力する。出力装置１０１３は電気的信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。なお、図中、参照符号１０１４は出力された音波を表す。
【０１４３】
以上が音声・楽音信号受信装置の構成および動作である。
【０１４４】
無線通信システムにおける基地局装置および通信端末装置に、上記のような音声・楽音信号送信装置および音声・楽音信号受信装置を備えることにより、高品質な出力信号を得ることができる。
【０１４５】
このように、本実施の形態によれば、本発明に係る符号化装置および復号化装置を音声・楽音信号送信装置および音声・楽音信号受信装置に実装することができる。
【０１４６】
本発明に係る符号化装置および復号化装置は、上記の実施の形態１〜２に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【０１４７】
本発明に係る符号化装置および復号化装置は、移動体通信システムにおける移動端末装置および基地局装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する移動端末装置および基地局装置を提供することができる。
【０１４８】
なお、ここでは、音声・楽音信号を符号化または復号化する場合を例にとって説明したが、本発明は、音声・楽音以外の信号、例えば映像データ等の信号を符号化または復号化する場合にも適用できる。
【０１４９】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明に係る符号化装置および復号化装置は、限られた個数の符号化部から、より多くのビットレートの符号化を実現する効果を有し、音声・楽音信号を符号化して伝送する通信システムにおいて使用される音声・楽音符号化装置および音声・楽音復号化装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】実施の形態１に係る符号化装置および復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】モード情報および符号化部の組み合わせの一例を示した図
【図３】総和ビットレートが連続的となる原理を視覚的に説明した図
【図４】モード情報が１の場合の信号操作部および符号操作部の動作を説明するための図
【図５】モード情報が３の場合の信号操作部および符号操作部の動作を説明するための図
【図６】モード情報が５の場合の信号操作部および符号操作部の動作を説明するための図
【図７】モード情報が６の場合の信号操作部および符号操作部の動作を説明するための図
【図８】モード情報が７の場合の信号操作部および符号操作部の動作を説明するための図
【図９】レート情報に基づいてモード情報を決定する手順について示すフロー図
【図１０】実施の形態１に係る符号化部の内部構成を示すブロック図
【図１１】適応音源ラグを決定する処理について簡単に説明するための図
【図１２】固定音源ベクトルを決定する処理について簡単に説明するための図
【図１３】実施の形態１に係る復号化部の内部構成を示すブロック図
【図１４】(ａ)実施の形態２に係る音声・楽音送信装置の構成を示すブロック図、(ｂ)実施の形態２に係る音声・楽音受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１５２】
１００  符号化装置
１０１  モード判定部
１０２  信号操作部
１０３  第１符号化部
１０４  第２符号化部
１０５  第３符号化部
１０６、１５２  第１復号化部
１０７、１５３  第２復号化部
１０８  符号操作部
１５０  復号化装置
１５１  符号分配部
１５４  第３復号化部
１５５  信号加算部
【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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