(57)【要約】【課題】量子化された信号を可変長符号化する場合において、符号化データ内の余剰領域を低減する。【解決手段】ビット割り当て情報生成器５７は、正規化情報SF(iqu)に基づいて、量子化信号qx(f)の固定長符号化結果のデータ長が、量子化信号qx(f)の可変長符号化結果に割り当てられたスペクトル領域のデータ長以上の無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに近づくように、スペクトル信号x(f)を量子化する際のビット割り当て情報WL(iqu)を決定する。無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰは、符号化スペクトル信号データCxのデータ長LＳＰと、スペクトル領域のデータ長の差分が所定の範囲内になるように更新される。本発明は、例えば、可変長符号化を行う符号化装置に適用することができる。【選択図】図１
2012022021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、量子化された前記データ信号の可変長符号化結果に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化する際のビット割り当てを決定する決定手段と、
前記ビット割り当てに基づいて、前記データ信号を量子化する量子化手段と、
量子化された前記データ信号を可変長符号化する符号化手段と
を備え、
前記決定手段は、可変長符号化された前記データ信号のデータ長と、前記第１のデータ長の差分が所定の範囲内になるように、前記第２のデータ長を更新する
符号化装置。
【請求項２】
前記第２のデータ長を、可変長符号化された前記データ信号および前記正規化情報とともに出力する出力手段
をさらに備える
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記第１のデータ長と前記第２のデータ長の差分を、可変長符号化された前記データ信号および前記正規化情報とともに出力する出力手段
をさらに備える
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記決定手段はまた、前記固定長符号化結果のデータ長が前記第２のデータ長より小さい場合、前記固定長符号化結果のデータ長と前記第２のデータ長の差分の範囲内で、前記データ信号に割り当てるビット数を増加させる
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記符号化手段は、前記固定長符号化結果のデータ長と前記第１のデータ長が同一である場合、前記データ信号を固定長符号化し、前記固定長符号化結果のデータ長が前記第１のデータ長より大きい場合、前記データ信号を可変長符号化する
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項６】
符号化装置が、
データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、量子化された前記データ信号の可変長符号化結果に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化する際のビット割り当てを決定する決定ステップと、
前記ビット割り当てに基づいて、前記データ信号を量子化する量子化ステップと、
量子化された前記データ信号を可変長符号化する符号化ステップと、
可変長符号化された前記データ信号のデータ長と、前記第１のデータ長の差分が所定の範囲内になるように、前記第２のデータ長を更新する更新ステップと
を含む符号化方法。
【請求項７】
コンピュータに、
データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、量子化された前記データ信号の可変長符号化結果に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化する際のビット割り当てを決定する決定ステップと、
前記ビット割り当てに基づいて、前記データ信号を量子化する量子化ステップと、
量子化された前記データ信号を可変長符号化する符号化ステップと、
可変長符号化された前記データ信号のデータ長と、前記第１のデータ長の差分が所定の範囲内になるように、前記第２のデータ長を更新する更新ステップと
を含む処理を実行させるためのプログラム。
【請求項８】
量子化され、可変長符号化されたデータ信号とともに、そのデータ信号に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長および前記データ信号の正規化情報を取得する取得手段と、
前記データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、前記第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化した際のビット割り当てを決定する決定手段と、
量子化され、可変長符号化された前記データ信号を可変長復号化する復号手段と、
前記ビット割り当てに基づいて、前記復号手段による可変長復号化の結果得られる、量子化された前記データ信号を逆量子化する逆量子化手段と
を備える復号装置。
【請求項９】
前記取得手段は、量子化され、可変長符号化された前記データ信号とともに、前記第１のデータ長と前記第２のデータ長の差分および前記正規化情報を取得し、前記差分と前記第１のデータ長を加算することにより、前記第２のデータ長を得る
請求項８に記載の復号装置。
【請求項１０】
前記決定手段はまた、前記固定長符号化結果のデータ長が前記第２のデータ長より小さい場合、前記固定長符号化結果のデータ長と前記第２のデータ長の差分の範囲内で、前記データ信号に割り当てるビット数を増加させる
請求項８に記載の復号装置。
【請求項１１】
前記復号手段は、前記固定長符号化結果のデータ長と前記第１のデータ長が同一である場合、前記データ信号を固定長復号化し、前記固定長符号化結果のデータ長が前記第１のデータ長より大きい場合、前記データ信号を可変長復号化する
請求項８に記載の復号装置。
【請求項１２】
復号装置が、
量子化され、可変長符号化されたデータ信号とともに、そのデータ信号に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長および前記データ信号の正規化情報を取得する取得ステップと、
前記データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、前記第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化した際のビット割り当てを決定する決定ステップと、
量子化され、可変長符号化された前記データ信号を可変長復号化する復号ステップと、
前記ビット割り当てに基づいて、前記復号ステップの処理による可変長復号化の結果得られる、量子化された前記データ信号を逆量子化する逆量子化ステップと
を含む復号方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
量子化され、可変長符号化されたデータ信号とともに、そのデータ信号に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長および前記データ信号の正規化情報を取得する取得ステップと、
前記データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、前記第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化した際のビット割り当てを決定する決定ステップと、
量子化され、可変長符号化された前記データ信号を可変長復号化する復号ステップと、
前記ビット割り当てに基づいて、前記復号ステップの処理による可変長復号化の結果得られる、量子化された前記データ信号を逆量子化する逆量子化ステップと
を含む処理を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、符号化装置および符号化方法、復号装置および復号方法、並びにプログラムに関し、特に、量子化された信号を可変長符号化する場合において、符号化データ内の余剰領域を低減することができるようにした符号化装置および符号化方法、復号装置および復号方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や音声のスペクトル信号を量子化単位毎に量子化し、可変長符号化する際、量子化単位毎にビット割り当てが決定される（例えば、特許文献１および２参照）。このビット割り当ての決定には、スペクトル信号の正規化情報と、聴覚の可聴域に合わせてビット割り当てを調整するためのパターン化されたノイズマスキング情報が多く用いられている。
【０００３】
スペクトル信号の正規化情報とパターン化されたノイズマスキング情報を用いて、ビット割り当てが決定される場合、聴覚の可聴域に合わせたビット割り当ての制御が実現可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４１９４９７号公報
【特許文献２】特許第３０４６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノイズマスキング情報がパターン化されているので、ビット割り当てを細かく制御することは困難である。その結果、符号化データ内のスペクトル信号のデータ長を最適に制御することができず、符号化データ内に大きな余剰領域を発生させてしまうことがある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、量子化された信号を可変長符号化する場合において、符号化データ内の余剰領域を低減することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面の符号化装置は、データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、量子化された前記データ信号の可変長符号化結果に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化する際のビット割り当てを決定する決定手段と、前記ビット割り当てに基づいて、前記データ信号を量子化する量子化手段と、量子化された前記データ信号を可変長符号化する符号化手段とを備え、前記決定手段は、可変長符号化された前記データ信号のデータ長と、前記第１のデータ長の差分が所定の範囲内になるように、前記第２のデータ長を更新する符号化装置である。
【０００８】
本発明の第１の側面の符号化方法およびプログラムは、本発明の第１の側面の符号化装置に対応する。
【０００９】
本発明の第１の側面においては、データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、量子化された前記データ信号の可変長符号化結果に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化する際のビット割り当てが決定され、前記ビット割り当てに基づいて、前記データ信号が量子化され、量子化された前記データ信号が可変長符号化され、可変長符号化された前記データ信号のデータ長と、前記第１のデータ長の差分が所定の範囲内になるように、前記第２のデータ長が更新される。
【００１０】
本発明の第２の側面の復号装置は、量子化され、可変長符号化されたデータ信号とともに、そのデータ信号に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長および前記データ信号の正規化情報を取得する取得手段と、前記データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、前記第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化した際のビット割り当てを決定する決定手段と、量子化され、可変長符号化された前記データ信号を可変長復号化する復号手段と、前記ビット割り当てに基づいて、前記復号手段による可変長復号化の結果得られる、量子化された前記データ信号を逆量子化する逆量子化手段とを備える復号装置である。
【００１１】
本発明の第２の側面の復号方法およびプログラムは、本発明の第２の側面の復号装置に対応する。
【００１２】
本発明の第２の側面においては、量子化され、可変長符号化されたデータ信号とともに、そのデータ信号に割り当てられた第１のデータ長以上の第２のデータ長および前記データ信号の正規化情報が取得され、前記データ信号の正規化情報に基づいて、量子化された前記データ信号の固定長符号化結果のデータ長が、前記第２のデータ長に近づくように、前記データ信号を量子化した際のビット割り当てが決定され、量子化され、可変長符号化された前記データ信号が可変長復号化され、前記ビット割り当てに基づいて、可変長復号化の結果得られる、量子化された前記データ信号が逆量子化される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の側面によれば、量子化された信号を可変長符号化する場合において、符号化データ内の余剰領域を低減することができる。
【００１４】
また、本発明の第２の側面によれば、符号化データ内の余剰領域を低減するように、量子化された信号が可変長符号化された結果得られる符号化データを復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した符号化装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】ビットストリームの構成例を示す図である。
【図３】ビットストリームの構成例を示す図である。
【図４】正規化情報の例を示す図である。
【図５】ノイズマスキング曲線の例を示す図である。
【図６】正規化情報からノイズマスキング曲線を減算した値を示す図である。
【図７】ビット割り当て情報を示す図である。
【図８】正規化情報からノイズマスキング曲線を減算した値を示す図である。
【図９】差分を示す図である。
【図１０】総和を示す図である
【図１１】補助加算項を示す図である。
【図１２】再配分後のビット割り当て情報を示す図である。
【図１３】符号化処理を説明するフローチャートである。
【図１４】復号装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】復号処理を説明するフローチャートである。
【図１６】コンピュータの一実施の形態の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜一実施の形態＞
［符号化装置の一実施の形態の構成例］
図１は、本発明を適用した符号化装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
図１の符号化装置１０は、スペクトル変換器１１、信号正規化情報生成器１２、変換器１３、除算器１４、信号量子化器１５、信号符号化器１６、コントローラ１７、ヘッダ生成器１８、信号正規化情報符号化器１９、ストリーム長生成器２０、ビット割り当て情報生成器２１、およびマルチプレクサ２２により構成される。符号化装置１０は、音声等の時間信号である入力信号s(t)に対して量子化および符号化を行い、その結果得られるビットストリームBSを出力する。
【００１８】
具体的には、符号化装置１０のスペクトル変換器１１は、外部から入力される入力信号s(t)に対して周波数変換を行い、周波数領域信号であるスペクトル信号x(f)を得る。スペクトル変換器１１は、スペクトル信号x(f)を量子化単位iquごとに分割し、信号正規化情報生成器１２と除算器１４に供給する。
【００１９】
信号正規化情報生成器１２は、スペクトル変換器１１から供給される量子化単位iquごとのスペクトル信号x(f)から、以下の式（１）により正規化情報SF(Scale Factor)(iqu)を得る。
【００２０】
【数１】
2012022021.tif 000003
【００２１】
なお、式（１）において、Aｍａｘ(iqu)は、量子化単位iqu内のスペクトル信号x(f)の振幅Aｉの最大値を表す。式（１）により生成された正規化情報SF(iqu)は、変換器１３、ビット割り当て情報生成器２１、および信号正規化情報符号化器１９に供給される。
【００２２】
変換器１３は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)を2ＳＦ（ｉｑｕ）に変換し、除算器１４に供給する。
【００２３】
除算器１４は、スペクトル変換器１１から供給されるスペクトル信号x(f)を、変換器１３から供給される2ＳＦ（ｉｑｕ）で除算することにより、正規化スペクトル信号nx(f)を生成する。除算器１４は、正規化スペクトル信号nx(f)を信号量子化器１５に供給する。
【００２４】
信号量子化器１５（量子化手段）は、ビット割り当て情報生成器２１から供給される量子化単位iquごとのビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて、除算器１４から供給される正規化スペクトル信号nx(f)（データ信号）を、量子化単位iquごとに量子化する。なお、ビット割り当て情報WL(iqu)とは、各量子化単位iquの正規化スペクトル信号nx(f)の量子化ビット数Bｉｑｕを決定する情報である。信号量子化器１５は、量子化の結果得られる量子化信号qx(f)を信号符号化器１６に供給する。
【００２５】
信号符号化器１６は、ストリーム長生成器２０から供給される超過データ長LＥＸに基づいて、信号量子化器１５から供給される量子化信号qx(f)に対して、固定長符号化処理を行うか、可変長符号化処理を行うかを判定する。
【００２６】
なお、超過データ長LＥＸとは、量子化信号qx(f)を固定長符号化した場合のデータサイズの目標値である無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰ（第２のデータ長）から、スペクトル領域のデータ長LＳＰ’（第１のデータ長）を減算した値である。ここで、後述するように、ビットストリームBSは、ヘッダHD、超過データ長LＥＸ、符号化信号正規化情報データCＳＦ、および符号化スペクトル信号データCxからなり、スペクトル領域とは、符号化スペクトル信号データCxに割り当てられた領域である。
【００２７】
また、信号符号化器１６（符号化手段）は、固定長符号化処理を行うと判定した場合、量子化信号qx(f)に対して固定長符号化処理を行い、その結果得られる符号化スペクトル信号データCxをマルチプレクサ２２に供給する。
【００２８】
一方、信号符号化器１６は、可変長符号化処理を行うと判定した場合、ビット割り当て情報生成器２１から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて、量子化信号qx(f)に対して、出現確率に基づく可変長符号化を行う。信号符号化器１６は、その結果得られる符号化スペクトル信号データCxをマルチプレクサ２２に供給する。
【００２９】
また、信号符号化器１６は、可変長符号化処理を行う場合、符号化スペクトル信号データCxのデータ長LＳＰ、ヘッダ生成器１８から供給されるビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、および超過データ長LＥＸのデータ長LＷＬ、並びに、信号正規化情報符号化器１９から供給される符号化信号正規化情報データCＳＦのデータ長LＳＦに基づいて、以下の式（２）により、差分ΔLＳＰを求める。
【００３０】
ΔLＳＰ=LＢＳ−(LＨＤ+LＷＬ+LＳＦ+LＳＰ)
・・・（２）
【００３１】
そして、信号符号化器１６は、差分ΔLＳＰをストリーム長生成器２０に供給する。
【００３２】
コントローラ１７は、ユーザからの入力を受け付ける。例えば、コントローラ１７は、ユーザによって入力されたビットレートなどの情報を受け付ける。そして、コントローラ１７は、そのビットレートなどの情報をヘッダ生成器１８に供給する。
【００３３】
ヘッダ生成器１８は、コントローラ１７からのビットレートなどの情報に基づいて、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusを決定する。ヘッダ生成器１８は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬを、信号符号化器１６とストリーム長生成器２０に供給する。また、ヘッダ生成器１８は、符号化・量子化単位数nqusを信号正規化情報符号化器１９とビット割り当て情報生成器２１に供給する。ヘッダ生成器１８は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusなどの符号化に関する情報をヘッダHDとして生成し、マルチプレクサ２２に供給する。
【００３４】
信号正規化情報符号化器１９は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)を符号化する。信号正規化情報符号化器１９は、その結果得られる符号化信号正規化情報データCＳＦをマルチプレクサ２２に供給する。また、信号正規化情報符号化器１９は、ヘッダ生成器１８から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化・量子化単位数nqus分の符号化信号正規化情報データCＳＦのデータ長LＳＦを、信号符号化器１６とストリーム長生成器２０に供給する。
【００３５】
ストリーム長生成器２０は、以下の式（３）で表される無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを設定する。
【００３６】
【数２】
2012022021.tif 000004
【００３７】
なお、式（３）において、Bｉｑｕは各量子化単位iquの正規化スペクトル信号nx(f)の量子化ビット数を表し、Wｉｑｕは各量子化単位iqu内のスペクトルの本数を表す。
【００３８】
また、ストリーム長生成器２０（決定手段）は、信号符号化器１６から供給される差分ΔLＳＰに基づいて、符号化スペクトル信号データCxのデータ長LＳＰと、スペクトル領域のデータ長LＳＰ’の差分が所定の範囲内になるように、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを更新する。ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰをビット割り当て情報生成器２１に供給する。
【００３９】
さらに、ストリーム長生成器２０は、ヘッダ生成器１８から供給されるビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬ、信号正規化情報符号化器１９から供給されるデータ長LＳＦ、並びに無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに基づいて、以下の式（４）により、超過データ長LＥＸを算出する。
【００４０】
LＥＸ=LＵＳＰ-(LＢＳ-(LＨＤ+LＷＬ+LＳＦ))=LＵＳＰ-LＳＰ’
・・・（４）
【００４１】
そして、ストリーム長生成器２０は、超過データ長LＥＸを信号符号化器１６とマルチプレクサ２２に供給する。
【００４２】
ビット割り当て情報生成器２１（決定手段）は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)、ヘッダ生成器１８から供給される符号化・量子化単位数nqus、およびストリーム長生成器２０から供給される無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに基づいて、ビット割り当て情報WL(iqu)を生成する。ビット割り当て情報生成器２１は、ビット割り当て情報WL(iqu)を信号量子化器１５と信号符号化器１６に供給する。
【００４３】
マルチプレクサ２２は、信号符号化器１６から供給される符号化スペクトル信号データCx、ストリーム長生成器２０から供給される超過データ長LＥＸ、信号正規化情報符号化器１９から供給される符号化信号正規化情報データCＳＦ、およびヘッダ生成器１８から供給されるヘッダHDを多重化する。マルチプレクサ２２（出力手段）は、その結果得られるビットストリームBSを符号化結果として出力する。
【００４４】
［ビットストリームの構成例］
図２および図３は、図１の符号化装置１０により生成されるビットストリームBSの構成例を示す図である。
【００４５】
図２や図３に示すように、ビットストリーム長LＢＳのビットストリームBSは、ヘッダ長LＨＤのヘッダHD、データ長LＷＬの超過データ長LＥＸ、データ長LＳＦの符号化信号正規化情報データCＳＦ、およびデータ長LＳＰ’のスペクトル領域により構成される。データ長LＳＰ’のスペクトル領域には、データ長LＳＰの符号化スペクトル信号データCxが配置され、残りの差分ΔLＳＰの領域が余剰領域とされる。
【００４６】
ここで、ビットストリーム長LＢＳは、以下の式（５）の条件を満たす必要がある。
【００４７】
LＢＳ≧LＨＤ+LＷＬ+LＳＦ+LＳＰ
・・・（５）
【００４８】
即ち、データ長LＳＰは、以下の式（６）の条件を満たす必要がある。
【００４９】
LＳＰ≦LＢＳ−(LＨＤ+LＷＬ+LＳＦ)（=LＳＰ’）
・・・（６）
【００５０】
［ビット割り当て情報の生成方法］
図４乃至図１１は、ビット割り当て情報WL(iqu)の生成方法を説明する図である。
【００５１】
ここでは、図４に示す正規化情報SF(iqu)に対応するビット割り当て情報WL(iqu)を生成する場合について説明する。
【００５２】
なお、図４において、横軸は、周波数ｉを表し、縦軸は、正規化情報SF(iqu)を表している。また、図４のグラフ内の各棒の横軸方向の長さは、各量子化単位iqu内のスペクトルの本数Wｉｑｕに対応する。
【００５３】
また、図５は、各量子化単位iquの正規化情報SF(iqu)に適用されるノイズマスキング曲線NM(iqu)の例を示す図である。図５において、横軸は、周波数ｉを表し、縦軸は、ノイズマスキング曲線NM(iqu)を表している。図５に示すノイズマスキング曲線NM(iqu)では、高周波数域においてレベルが上昇している。
【００５４】
図４に示した正規化情報SF(iqu)に対応するビット割り当て情報WL(iqu)を生成する場合、まず、図４の正規化情報SF(iqu)から図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)が減算される。
【００５５】
図６は、その結果得られる減算値を示す図である。なお、図６において、横軸は、周波数ｉを表し、縦軸は、図４の正規化情報SF(iqu)から図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)を減算した減算値を表している。
【００５６】
上述したように、図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)のレベルは、高周波数域において上昇するので、図６に示すように、図４の正規化情報SF(iqu)から図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)を減算した減算値は、高周波数域ほど低減される。
【００５７】
次に、図６に示した減算値に基づいて、以下の式（７）によりビット割り当て情報WL(iqu)が生成される。
【００５８】
2012022021.tif 000005
・・・（７）
【００５９】
なお、式（７）において、max(a,b)は引数a,bのうち大きい方を選択する関数を表す。また、STは、基準値を表し、Lowは、各量子化単位iquのビット割り当て情報WL(iqu)の最小値を表す。基準値STの詳細については、後述する。
【００６０】
図７は、図６の減算値に基づいて生成されたビット割り当て情報WL(iqu)を示す図である。なお、図７において、横軸は、周波数ｉを表し、縦軸は、ビット割り当て情報WL(iqu)を表す。
【００６１】
次に、図７に示したビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて、以下の式（８）により量子化ビット数Bｉｑｕが決定される。
【００６２】
【数３】
2012022021.tif 000006
【００６３】
以上のように、正規化情報SF(iqu)からノイズマスキング曲線NM(iqu)を減算した減算値が大きいほど大きくなるように、ビット割り当て情報WL(iqu)が生成され、そのビット割り当て情報WL(iqu)が大きいほど大きくなるように、量子化ビット数Bｉｑｕが決定される。従って、図５に示したように、ノイズマスキング曲線NM(iqu)を、高周波数域においてレベルが上昇するものにすることで、聴感上重要な低周波数域に重点的にビットを配分することができる。
【００６４】
次に、図８乃至図１１を参照して、基準値STの決定方法を説明する。
【００６５】
図８は、図６と同様に、図４の正規化情報SF(iqu)から図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)を減算した値である減算値を示す図である。
【００６６】
基準値STを決定する場合、まず、図８に示すように、図４の正規化情報SF(iqu)から図５のノイズマスキング曲線NM(iqu)を減算した値である減算値の最大値がSｍａｘとされ、以下の式（９）に示すように、最大値Sｍａｘとの差分D(iqu)が求められる。
【００６７】
D(iqu)=Sｍａｘ-(SF(iqu)-NM(iqu))
・・・（９）
【００６８】
図９は、式（９）により求められた差分D(iqu)を示す図である。なお、図９において、横軸は、周波数ｉを表し、縦軸は、差分D(iqu)を表している。差分D(iqu)は、0，1，2，・・・という整数値をとる。
【００６９】
次に、以下の式（１０）に示すように、各量子化単位iquのスペクトルの本数Wｉｑｕの総和AW[D(iqu)]が、差分D(iqu)ごとに求められる。
【００７０】
【数４】
2012022021.tif 000007
【００７１】
図１０は、式（１０）により求められた総和AW[D(iqu)]を示す図である。なお、図１０において、横軸は、差分D(iqu)を表し、縦軸は、総和AW[D(iqu)]を表している。
【００７２】
次に、以下の式（１１）に示すように、総和AW[D(iqu)]が、補助加算項SＮおよびTＮを用いて加算される。
【００７３】
S０=AW[0]，T１=S０
S１=S０+AW[1]，T２=T１+S１
・・・
SＮ−１=SＮ−２+AW[N-1]，TＮ=TＮ−１+SＮ−１
・・・（１１）
【００７４】
式（１１）における補助加算項TＮは、図１１の塗りつぶし部分の面積に相当する。なお、図１１において、横軸は周波数ｉを表し、縦軸は差分D(iqu)を表している。
【００７５】
また、図１１の塗りつぶし部分の面積と、図１１の斜線部分の面積の和、即ち補助加算項TＮと、最小値Lowと各量子化単位iqu内のスペクトルの本数Wｉｑｕの総和の積との和が、基準値STがSｍａｘ-(N+Low)である場合の、正負ビットのビット数を除く量子化ビット数Bｉｑｕの総数となる。
【００７６】
従って、補助加算項TＮが、以下の式（１２）の条件を満たす最大値となるときのNが求められる。
【００７７】
TＮ≦Lｕｓｐ-SＮ−１，Low=0
TＮ≦Lｕｓｐ-（Low+1）×nsp，Low>0
・・・（１２）
【００７８】
なお、式（１２）において、nspは、符号化対象のスペクトルの総本数を表す。また、式（１２）において、無圧縮スペクトル信号データ長LｕｓｐからSＮ−１を減算することは、無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐから正負ビットのビット数を減算することを意味する。
【００７９】
以上のようにして求められたNは、量子化ビット数Bｉｑｕの総数が、無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐ以下となるNの最大値である。そして、そのNを用いて、以下の式（１３）にしたがい、基準値STが求められる。
【００８０】
ST=Sｍａｘ-(N+Low)
・・・（１３）
【００８１】
以上のようにして求められた基準値STを用いて、ビット割り当て情報WL(iqu)が求められる。従って、ビット割り当て情報WL(iqu)は、そのビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて量子化され、固定長符号化された正規化スペクトル信号nx(f)のデータ長が、無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐに最も近づくように設定される。
【００８２】
また、補助加算項TＮと無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐの差分δは、以下の式（１４）により定義される。
【００８３】
δ=Lｕｓｐ’-TＮ
Lｕｓｐ’= Lｕｓｐ-SＮ−１，Low=0
Lｕｓｐ’=Lｕｓｐ-（Low+1）×nsp，Low>0
・・・（１４）
【００８４】
符号化装置１０では、差分δが正の値である場合、差分δに基づいて、以下の式（１５）の条件が満たされる範囲内で、聴覚上重要な量子化単位iquから、1ビットずつビットが再配分される。即ち、聴覚上重要な量子化単位iquのビット割り当て情報WL(iqu)が増加される。
【００８５】
【数５】
2012022021.tif 000008
【００８６】
図１２は、図７で示したビット割り当て情報WL(iqu)に対して再配分が行われた結果得られるビット割り当て情報WL(iqu)を示す図である。
【００８７】
なお、図１２において、横軸は周波数ｉを表し、縦軸はビット割り当て情報WL(iqu)を表している。また、図１２中の斜線部分が、再配分されたビットに相当する。
【００８８】
図１２の例では、聴覚上重要な量子化単位iquが、低周波数の量子化単位iquであるものとされており、最も低い周波数の量子化単位iquと２番目に低い周波数の量子化単位iquに対してビットが再配分されている。
【００８９】
[符号化装置の処理の説明]
図１３は、図１の符号化装置１０による符号化処理を説明するフローチャートである。この符号化処理は、例えば、符号化装置１０に入力信号s(t)が入力されたとき、開始される。
【００９０】
ステップＳ１０において、ヘッダ生成器１８は、コントローラ１７からのビットレートなどの情報に基づいてヘッダHDを生成する。具体的には、ヘッダ生成器１８は、コントローラ１７からのビットレートなどの情報に基づいて、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusを決定する。そして、ヘッダ生成器１８は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusなどの符号化に関する情報を、ヘッダ長LＨＤのヘッダHDとして生成する。
【００９１】
ヘッダ生成器１８は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬを、信号符号化器１６とストリーム長生成器２０に供給する。また、ヘッダ生成器１８は、符号化・量子化単位数nqusを信号正規化情報符号化器１９とビット割り当て情報生成器２１に供給する。さらに、ヘッダ生成器１８は、ヘッダHDをマルチプレクサ２２に供給する。
【００９２】
ステップＳ１１において、スペクトル変換器１１は、入力信号s(t)に対して周波数変換を行い、周波数領域信号であるスペクトル信号x(f)を得る。スペクトル変換器１１は、スペクトル信号x(f)を量子化単位iquごとに分割し、信号正規化情報生成器１２と除算器１４に供給する。
【００９３】
ステップＳ１２において、信号正規化情報生成器１２は、スペクトル変換器１１から供給される量子化単位iquごとのスペクトル信号x(f)から、上述した式（１）により、正規化情報SF(iqu)を生成する。そして、信号正規化情報生成器１２は、正規化情報SF(iqu)を、変換器１３、ビット割り当て情報生成器２１、および信号正規化情報符号化器１９に供給する。
【００９４】
ステップＳ１３において、変換器１３は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)を2ＳＦ（ｉｑｕ）に変換し、除算器１４に供給する。
【００９５】
ステップＳ１４において、除算器１４は、スペクトル変換器１１から供給されるスペクトル信号x(f)を、変換器１３から供給される2ＳＦ（ｉｑｕ）で除算することにより、正規化スペクトル信号nx(f)を生成する。
【００９６】
ステップＳ１５において、信号正規化情報符号化器１９は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)を符号化する。信号正規化情報符号化器１９は、その結果得られる符号化信号正規化情報データCＳＦをマルチプレクサ２２に供給すする。また、信号正規化情報符号化器１９は、ヘッダ生成器１８から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化・量子化単位数nqus分の符号化信号正規化情報データCＳＦのデータ長LＳＦを、信号符号化器１６とストリーム長生成器２０に供給する。
【００９７】
ステップＳ１６において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの最高値LＵＳＰ，Ｈを、ビットレートに対応する所定の値Lｍａｘに設定し、最低値LＵＳＰ，Ｌを０に設定する。また、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを初期値L０に設定する。なお、初期値L０としては、十分大きな値、例えばビットストリーム長LＢＳが用いられる。
【００９８】
ステップＳ１７において、ストリーム長生成器２０は、ヘッダ生成器１８から供給されるビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬ、信号正規化情報符号化器１９から供給されるデータ長LＳＦ、並びに無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに基づいて、上述した式（４）により、超過データ長LＥＸを算出する。
【００９９】
ステップＳ１８において、ストリーム長生成器２０は、超過データ長LＥＸが０より大きいかどうかを判定する。ステップＳ１８で、超過データ長LＥＸが０より大きくはないと判定された場合、ステップＳ１９において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを、LＢＳ-(LＨＤ+LＷＬ+LＳＦ)に設定し、ビット割り当て情報生成器２１に供給する。また、ストリーム長生成器２０は、超過データ長LＥＸを0に設定し、信号符号化器１６とマルチプレクサ２２に供給する。そして、処理はステップＳ２０に進む。
【０１００】
一方、ステップＳ１８で超過データ長LＥＸが０より大きいと判定された場合、ストリーム長生成器２０は、設定されている無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰをビット割り当て情報生成器２１に供給し、ステップＳ１７で算出された超過データ長LＥＸをマルチプレクサ２２に供給する。そして、処理はステップＳ２０に進む。
【０１０１】
ステップＳ２０において、ビット割り当て情報生成器２１は、信号正規化情報生成器１２から供給される正規化情報SF(iqu)、ヘッダ生成器１８から供給される符号化・量子化単位数nqus、およびストリーム長生成器２０から供給される無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰ等に基づいて、ビット割り当て情報WL(iqu)を生成する。
【０１０２】
具体的には、ビット割り当て情報生成器２１は、ノイズマスキング曲線NM(iqu)、正規化情報SF(iqu)、および符号化・量子化単位数nqusに基づいて、上述した式（９）により差分D(iqu)を求め、上述した式（１０）により総和AW[D(iqu)]を求める。そして、ビット割り当て情報生成器２１は、総和AW[D(iqu)]を用いて上述した式（１１）により求められる補助加算項TＮが、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを用いた上述した式（１２）の条件を満たす最大値となるときのNを求める。そして、ビット割り当て情報生成器２１は、そのNを用いて上述した式（１３）にしたがい、基準値STを求める。ビット割り当て情報生成器２１は、以上のようにして求められた基準値ST、正規化情報SF(iqu)、およびノイズマスキング曲線NM(iqu)を用いて、上述した式（７）によりビット割り当て情報WL(iqu)を生成する。
【０１０３】
さらに、ビット割り当て情報生成器２１は、補助加算項TＮと無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐに基づいて、上述した式（１４）により、差分δを求める。そして、ビット割り当て情報生成器２１は、上述した式（１５）の条件が満たされる範囲内で、聴覚上重要な量子化単位iquから、1ビットずつビットを再配分し、式（７）により生成されたビット割り当て情報WL(iqu)を更新する。そして、ビット割り当て情報生成器２１は、更新後のビット割り当て情報WL(iqu)を信号量子化器１５と信号符号化器１６に供給する。
【０１０４】
ステップＳ２１において、信号量子化器１５は、ビット割り当て情報生成器２１から供給される量子化単位iquごとのビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて、除算器１４から供給される正規化スペクトル信号nx(f)を、量子化単位iquごとに量子化する。具体的には、信号量子化器１５は、上述した式（８）により、ビット割り当て情報WL(iqu)から量子化ビット数Bｉｑｕを求め、その量子化ビット数Bｉｑｕに基づいて正規化スペクトル信号nx(f)を量子化する。信号量子化器１５は、その結果得られる量子化信号qx(f)を信号符号化器１６に供給する。
【０１０５】
ステップＳ２２において、信号符号化器１６は、ストリーム長生成器２０から供給される超過データ長LＥＸが０より大きいかどうかを判定する。ステップＳ２２で超過データ長LＥＸが０より大きいと判定された場合、処理はステップＳ２３に進む。
【０１０６】
ステップＳ２３において、信号符号化器１６は、ビット割り当て情報生成器２１から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)に基づいて、信号量子化器１５から供給される量子化信号qx(f)に対して、出現確率に基づく可変長符号化処理を行う。信号符号化器１６は、その結果得られる符号化スペクトル信号データCxをマルチプレクサ２２に供給する。
【０１０７】
また、信号符号化器１６は、符号化スペクトル信号データCxのデータ長LＳＰ、ヘッダ生成器１８から供給されるビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬ、並びに、信号正規化情報符号化器１９から供給されるデータ長LＳＦに基づいて、上述した式（２）により、差分ΔLＳＰを求める。そして、信号符号化器１６は、差分ΔLＳＰをストリーム長生成器２０に供給する。
【０１０８】
ステップＳ２４において、ストリーム長生成器２０は、信号符号化器１６から供給される差分ΔLＳＰが０より小さいかどうかを判定する。ステップＳ２４で差分ΔLＳＰが０より小さいと判定された場合、即ち、データ長LＳＰ’のスペクトル領域に符号化スペクトル信号データCxが収まらない場合、処理はステップＳ２５に進む。
【０１０９】
ステップＳ２５において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの最高値LＵＳＰ，Ｈを、現在設定されている無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに設定する。そして、処理はステップＳ２７に進む。
【０１１０】
一方、ステップＳ２４で差分ΔLＳＰが０より小さくはないと判定された場合、即ち、データ長LＳＰ’のスペクトル領域に符号化スペクトル信号データCxが収まる場合、処理はステップＳ２６に進む。
【０１１１】
ステップＳ２６において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの最低値LＵＳＰ，Ｌを、現在設定されている無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに設定する。そして、処理はステップＳ２７に進む。
【０１１２】
ステップＳ２７において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの最高値LＵＳＰ，Ｈから最低値LＵＳＰ，Ｌを減算した値が所定の閾値D以下であるかどうかを判定する。
【０１１３】
ステップＳ２７で最高値LＵＳＰ，Ｈから最低値LＵＳＰ，Ｌを減算した値が所定の閾値D以下ではないと判定された場合、処理はステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを、差分ΔLＳＰに基づく所定の関数Fの値F（ΔLＳＰ）だけインクリメントする。
【０１１４】
所定の関数Fとしては、差分ΔLＳＰが負の値であるとき、値F（ΔLＳＰ）が負の値になり、差分ΔLＳＰが正の値であるとき、値F（ΔLＳＰ）が正の値になる関数が用いられる。このような所定の関数Fによれば、データ長LＳＰ’のスペクトル領域に符号化スペクトル信号データCxが収まらなかった場合、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰは小さくなり、データ長LＳＰ’のスペクトル領域に符号化スペクトル信号データCxが収まった場合、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰは大きくなる。
【０１１５】
所定の関数Fとしては、例えば、以下の式（１６）を用いることができる。
【０１１６】
F(ΔLｓｐ)=int(α×ΔLｓｐ)
・・・（１６）
【０１１７】
なお、式（１６）において、int（）は、()内の値の整数値を求める関数であり、αは、可変長符号化により圧縮された1ビットに対応する固定長符号化のビットの数を表す。
【０１１８】
式（１６）によれば、可変長符号化の影響を加味した無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの変更を行うことができる。
【０１１９】
ステップＳ２８の処理後、処理はステップＳ１７に戻り、超過データ長LＥＸが０以下になるか、または、最高値LＵＳＰ，Ｈから最低値LＵＳＰ，Ｌを減算した値が所定の閾値D以下になるまで、ステップＳ１７，Ｓ１８、およびＳ２０乃至Ｓ２７の処理が繰り返される。
【０１２０】
これにより、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが、初期値L０から、差分ΔLＳＰが０以上になるまで徐々に小さくされ、それに伴って最高値LＵＳＰ，Ｈが徐々に小さくなる。そして、差分ΔLＳＰが０以上になり、超過データ長LＥＸが０以下にならない場合、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが徐々に大きくされ、それに伴って最低値LＵＳＰ，Ｌが最高値LＵＳＰ，Ｈから閾値Dの範囲内になる。
【０１２１】
ステップＳ２７で最高値LＵＳＰ，Ｈから最低値LＵＳＰ，Ｌを減算した値が所定の閾値D以下であると判定された場合、ステップＳ２９において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが最低値LＵＳＰ，Ｌに設定されているかどうかを判定する。
【０１２２】
ステップＳ２９で無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが最低値LＵＳＰ，Ｌに設定されていないと判定された場合、ステップＳ３０において、ストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが最低値LＵＳＰ，Ｌに設定し、処理をステップＳ１７に戻す。
【０１２３】
一方、ステップＳ２９で無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが最低値LＵＳＰ，Ｌに設定されていると判定された場合、処理はステップＳ３２に進む。
【０１２４】
以上のようにして、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰは、差分ΔLＳＰが０以上になる直前の無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰの値である最高値LＵＳＰ，Ｈから、閾値Dの範囲内の最低値LＵＳＰ，Ｌに設定される。その結果、差分ΔLＳＰは、閾値Dに対応する所定の範囲内になる。
【０１２５】
また、ステップＳ２２で超過データ長LＥＸが０より大きくはないと判定された場合、ステップＳ３１において、信号符号化器１６は、量子化信号qx(f)に対して固定長符号化を行う。そして、信号符号化機１６は、その結果得られる符号化スペクトル信号データCxをマルチプレクサ２２に供給し、処理をステップＳ３２に進める。
【０１２６】
ステップＳ３２において、マルチプレクサ２２は、信号符号化器１６から供給される符号化スペクトル信号データCx、ストリーム長生成器２０から供給される超過データ長LＥＸ、信号正規化情報符号化器１９から供給される符号化信号正規化情報データCＳＦ、およびヘッダ生成器１８から供給されるヘッダHDを多重化する。そして、マルチプレクサ２２は、その結果得られるビットストリームBSを符号化結果として出力し、処理を終了する。
【０１２７】
以上のように、符号化装置１０では、無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐが、差分ΔLＳＰが閾値Dに対応する所定の範囲内になるように設定され、固定長符号化された正規化スペクトル信号nx(f)のデータ長が、その無圧縮スペクトル信号データ長Lｕｓｐに最も近づくように、ビット割り当て情報WL(iqu)が生成される。従って、ビットストリームBS内の余剰領域を少なくすることができる。即ち、スペクトル領域を効率的に符号化スペクトル信号データCxに割り当てることができる。
【０１２８】
また、符号化装置１０は、ビット割り当て情報WL(iqu)を生成するためのパラメータ（例えば、ノイズマスキング情報）を量子化情報として出力するのではなく、超過データ長LＥＸを量子化情報として出力するので、ビットストリームBS内の量子化情報の領域を削減することができる。その結果、スペクトル領域のデータ長LＳＰ’を大きくすることができる。
【０１２９】
[復号装置の構成例]
図１４は、図１の符号化装置１０による符号化結果であるビットストリームBSを復号する復号装置の構成例を示すブロック図である。
【０１３０】
図１４の復号装置５０は、デマルチプレクサ５１、信号復号化器５２、信号逆量子化器５３、乗算器５４、逆スペクトル変換器５５、加算器５６、ビット割り当て情報生成器５７、信号正規化情報復号化器５８、差分長生成器５９、変換器６０、およびヘッダ解釈器６１により構成される。
【０１３１】
復号装置５０のデマルチプレクサ５１（取得手段）は、符号化装置１０から出力されてくるビットストリームBSに対して逆多重化を行い、ヘッダHD、超過データ長LＥＸ、符号化信号正規化情報データCＳＦ、および符号化スペクトル信号データCxを取得する。デマルチプレクサ５１は、符号化スペクトル信号データCxを信号復号化器５２に供給し、超過データ長LＥＸを信号復号化器５２と加算器５６に供給する。また、デマルチプレクサ５１は、符号化信号正規化情報データCＳＦを信号正規化情報復号化器５８に供給し、ヘッダHDをヘッダ解釈器６１に供給する。
【０１３２】
信号復号化器５２は、デマルチプレクサ５１から供給される超過データ長LＥＸに基づいて、デマルチプレクサ５１から供給される符号化スペクトル信号データCxに対して、固定長復号化処理を行うか、可変長復号化処理を行うかを判定する。
【０１３３】
また、信号復号化器５２（復号手段）は、固定長復号化処理を行うと判定した場合、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化スペクトル信号データCxに対して固定長復号化処理を行う。信号復号化器５２は、その結果得られる量子化信号qx(f)を信号逆量子化器５３に供給する。
【０１３４】
一方、信号復号化器５２は、可変長復号化処理を行うと判定した場合、ビット割り当て情報生成器５７から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)と、符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化スペクトル信号データCxに対して可変長復号化処理を行う。信号復号化器５２は、その結果得られる量子化信号qx(f)を信号逆量子化器５３に供給する。
【０１３５】
信号逆量子化器５３（逆量子化手段）は、ビット割り当て情報生成器５７から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)と、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、信号復号化器５２から供給される量子化信号qx(f)を逆量子化する。信号逆量子化器５３は、その結果得られる正規化スペクトル信号nx(f)を乗算器５４に供給する。
【０１３６】
乗算器５４は、信号逆量子化器５３から供給される正規化スペクトル信号nx(f)と、変換器６０から供給される2ＳＦ（ｉｑｕ）を乗算することにより逆正規化を行い、スペクトル信号x(f)を生成する。乗算器５４は、スペクトル信号x(f)を逆スペクトル変換器５５に供給する。
【０１３７】
逆スペクトル変換器５５は、乗算器５４から供給されるスペクトル信号x(f)に対して逆周波数変換を行い、時間信号である入力信号s(t)を得る。逆スペクトル変換器５５は、その入力信号s(t)を出力する。
【０１３８】
加算器５６は、デマルチプレクサ５１から供給される超過データ長LＥＸと、差分長生成器５９から供給されるスペクトル領域のデータ長LＳＰ’とを加算することにより、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを求める。加算器５６は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰをビット割り当て情報生成器５７に供給する。
【０１３９】
ビット割り当て情報生成器５７（決定手段）は、図１のビット割り当て情報生成器２１と同様に、信号正規化情報復号化器５８から供給される正規化情報SF(iqu)、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqus、および加算器５６から供給される無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに基づいて、ビット割り当て情報WL(iqu)を生成する。なお、ビット割り当て情報生成器２１とビット割り当て情報生成器５７は、ノイズマスキング曲線NM(iqu)および最小値Lowを共有している。ビット割り当て情報生成器２１は、ビット割り当て情報WL(iqu)を信号復号化器５２と信号逆量子化器５３に供給する。
【０１４０】
信号正規化情報復号化器５８は、デマルチプレクサ５１から供給される符号化信号正規化情報データCＳＦを復号化し、その結果得られる正規化情報SF(iqu)をビット割り当て情報生成器５７と変換器６０に供給する。また、信号正規化情報復号化器５８は、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化・量子化単位数nqus分の符号化信号正規化情報データCＳＦのデータ長LＳＦを差分長生成器５９に供給する。
【０１４１】
差分長生成器５９は、ヘッダ解釈器６１から供給されるビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬ、信号正規化情報復号化器５８から供給されるデータ長LＳＦに基づいて、データ長Lｓｐ’を算出する。具体的には、差分長生成器５９は、ビットストリーム長LＢＳから、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、およびデータ長LＳＦの和を減算した値を、データ長Lｓｐ’として算出する。そして、差分長生成器５９は、そのデータ長Lｓｐ’を加算器５６に供給する。
【０１４２】
変換器６０は、信号正規化情報復号化器５８から供給される正規化情報SF(iqu)を2ＳＦ（ｉｑｕ）に変換し、乗算器５４に供給する。
【０１４３】
ヘッダ解釈器６１は、デマルチプレクサ５１から供給されるヘッダHDを解釈し、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusを得る。ヘッダ解釈器６１は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬを差分長生成器５９に供給する。また、ヘッダ解釈器６１は、符号化・量子化単位数nqusを、信号復号化器５２、信号逆量子化器５３、ビット割り当て情報生成器５７、および信号正規化情報復号化器５８に供給する。
【０１４４】
［復号装置の処理の説明］
図１５は、図１４の復号装置５０による復号処理を説明するフローチャートである。この復号処理は、例えば、図１の符号化装置１０により出力されたビットストリームBSが入力されたとき、開始される。
【０１４５】
ステップＳ５０において、デマルチプレクサ５１は、符号化装置１０から出力されてくるビットストリームBSに対して逆多重化を行い、ヘッダHD、超過データ長LＥＸ、符号化信号正規化情報データCＳＦ、および符号化スペクトル信号データCxを取得する。デマルチプレクサ５１は、符号化スペクトル信号データCxを信号復号化器５２に供給し、超過データ長LＥＸを信号復号化器５２と加算器５６に供給する。また、デマルチプレクサ５１は、符号化信号正規化情報データCＳＦを信号正規化情報復号化器５８に供給し、ヘッダHDをヘッダ解釈器６１に供給する。
【０１４６】
ステップＳ５１において、ヘッダ解釈器６１は、デマルチプレクサ５１から供給されるヘッダHDを解釈し、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、データ長LＷＬ、および符号化・量子化単位数nqusを得る。ヘッダ解釈器６１は、ビットストリーム長LＢＳ、ヘッダ長LＨＤ、およびデータ長LＷＬを差分長生成器５９に供給する。また、ヘッダ解釈器６１は、符号化・量子化単位数nqusを、信号復号化器５２、信号逆量子化器５３、ビット割り当て情報生成器５７、および信号正規化情報復号化器５８に供給する。
【０１４７】
ステップＳ５２において、信号正規化情報復号化器５８は、デマルチプレクサ５１から供給される符号化信号正規化情報データCＳＦを復号化し、その結果得られる正規化情報SF(iqu)をビット割り当て情報生成器５７と変換器６０に供給する。また、信号正規化情報復号化器５８は、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化・量子化単位数nqus分の符号化信号正規化情報データCＳＦのデータ長LＳＦを差分長生成器５９に供給する。
【０１４８】
ステップＳ５３において、変換器６０は、信号正規化情報復号化器５８から供給される正規化情報SF(iqu)を2ＳＦ（ｉｑｕ）に変換し、乗算器５４に供給する。
【０１４９】
ステップＳ５４において、差分長生成器５９は、ヘッダ解釈器６１から供給されるビットストリーム長LＢＳから、ヘッダ解釈器６１からのヘッダ長LＨＤおよびデータ長LＷＬ、並びに信号正規化情報復号化器５８からのデータ長LＳＦの和を減算した値を、データ長Lｓｐ’として算出する。そして、差分長生成器５９は、そのデータ長Lｓｐ’を加算器５６に供給する。
【０１５０】
ステップＳ５５において、加算器５６は、デマルチプレクサ５１から供給される超過データ長LＥＸと、差分長生成器５９から供給されるデータ長LＳＰ’とを加算することにより、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰを求める。加算器５６は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰをビット割り当て情報生成器５７に供給する。
【０１５１】
ステップＳ５６において、ビット割り当て情報生成器５７は、図１のビット割り当て情報生成器２１と同様に、信号正規化情報復号化器５８から供給される正規化情報SF(iqu)、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqus、および加算器５６から供給される無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰに基づいて、ビット割り当て情報WL(iqu)を生成する。そして、ビット割り当て情報生成器２１は、ビット割り当て情報WL(iqu)を信号復号化器５２と信号逆量子化器５３に供給する。
【０１５２】
ステップＳ５７において、信号復号化器５２は、デマルチプレクサ５１から供給される超過データ長LＥＸが0より大きいかどうかを判定する。ステップＳ５７で超過データ長LＥＸが0より大きいと判定された場合、処理はステップＳ５８に進む。
【０１５３】
ステップＳ５８において、信号復号化器５２は、ビット割り当て情報生成器５７から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)と、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusとに基づいて、符号化スペクトル信号データCxに対して可変長復号化処理を行う。信号復号化器５２は、その結果得られる量子化信号qx(f)を信号逆量子化器５３に供給し、処理をステップＳ６０に進める。
【０１５４】
一方、ステップＳ５７で超過データ長LＥＸが0より大きくはないと判定された場合、処理はステップＳ５９に進む。ステップＳ５９において、信号復号化器５２は、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、符号化スペクトル信号データCxに対して固定長復号化処理を行う。信号復号化器５２は、その結果得られる量子化信号qx(f)を信号逆量子化器５３に供給し、処理をステップＳ６０に進める。
【０１５５】
ステップＳ６０において、信号逆量子化器５３は、ビット割り当て情報生成器５７から供給されるビット割り当て情報WL(iqu)と、ヘッダ解釈器６１から供給される符号化・量子化単位数nqusに基づいて、信号復号化器５２から供給される量子化信号qx(f)を逆量子化する。信号逆量子化器５３は、その結果得られる正規化スペクトル信号nx(f)を乗算器５４に供給する。
【０１５６】
ステップＳ６１において、乗算器５４は、信号逆量子化器５３から供給される正規化スペクトル信号nx(f)と、変換器６０から供給される2ＳＦ（ｉｑｕ）を乗算することにより逆正規化を行い、スペクトル信号x(f)を生成する。乗算器５４は、スペクトル信号x(f)を逆スペクトル変換器５５に供給する。
【０１５７】
ステップＳ６２において、逆スペクトル変換器５５は、乗算器５４から供給されるスペクトル信号x(f)に対して逆周波数変換を行い、時間信号である入力信号s(t)を得る。逆スペクトル変換器５５は、その入力信号s(t)を出力し、処理は終了する。
【０１５８】
なお、本実施の形態では、超過データ長LＥＸがビットストリームBSに配置されるものとしたが、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰがビットストリームBSに配置されるようにしてもよい。
【０１５９】
この場合、図１のストリーム長生成器２０は、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰをそのままマルチプレクサ２２に供給する。また、復号装置５０には、加算器５６が設けられず、デマルチプレクサ５１から無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが直接ビット割り当て情報生成器５７に供給される。なお、超過データ長LＥＸが配置される場合、無圧縮スペクトル信号データ長LＵＳＰが配置される場合に比べて、スペクトル領域を大きくすることができる。
【０１６０】
[本発明を適用したコンピュータの説明]
次に、上述した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
【０１６１】
そこで、図１６は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
【０１６２】
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としての記憶部２０８やROM（Read Only Memory）２０２に予め記録しておくことができる。
【０１６３】
あるいはまた、プログラムは、リムーバブルメディア２１１に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブルメディア２１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。ここで、リムーバブルメディア２１１としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto Optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。
【０１６４】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブルメディア２１１からドライブ２１０を介してコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵する記憶部２０８にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。
【０１６５】
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)２０１を内蔵しており、CPU２０１には、バス２０４を介して、入出力インタフェース２０５が接続されている。
【０１６６】
CPU２０１は、入出力インタフェース２０５を介して、ユーザによって、入力部２０６が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM２０２に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU２０１は、記憶部２０８に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)２０３にロードして実行する。
【０１６７】
これにより、CPU２０１は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU２０１は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース２０５を介して、出力部２０７から出力、あるいは、通信部２０９から送信、さらには、記憶部２０８に記録等させる。
【０１６８】
なお、入力部２０６は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部２０７は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。
【０１６９】
ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含む。
【０１７０】
また、プログラムは、１のコンピュータ（プロセッサ）により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【０１７１】
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
１０  符号化装置，  １５  信号量子化器，  １６  信号符号化器，  ２１  ビット割り当て情報生成器，  ２２  マルチプレクサ，  ５０  復号装置，  ５１  デマルチプレクサ，  ５２  信号復号化器，  ５３  信号逆量子化器，  ５７  ビット割り当て情報生成器
【図１】
2012022021.tif 000009
【図２】
2012022021.tif 000010
【図３】
2012022021.tif 000011
【図４】
2012022021.tif 000012
【図５】
2012022021.tif 000013
【図６】
2012022021.tif 000014
【図７】
2012022021.tif 000015
【図８】
2012022021.tif 000016
【図９】
2012022021.tif 000017
【図１０】
2012022021.tif 000018
【図１１】
2012022021.tif 000019
【図１２】
2012022021.tif 000020
【図１３】
2012022021.tif 000021
【図１４】
2012022021.tif 000022
【図１５】
2012022021.tif 000023
【図１６】
2012022021.tif 000024