(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル音声信号を、Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）に分離しながら、一定時間間隔の順次時間（Ｎ）でＴ個の各周波数帯域（Ｆ）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を求め、
各帯域（Ｆ）のＴ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））から該帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、
ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化し、
量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出するデジタル音声信号の符号化方法において、
各帯域（Ｆ）内の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和をパワー（ＰＯＷ（Ｆ））とし、
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化して符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とした後、符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））から再び復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、
各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさによって決定するとともに、
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した前記符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさをもとに決定したビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化した量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））に連続させて伝送路へ送出することを特徴とするデジタル音声信号の帯域分割符号化方法。
【請求項２】
デジタル音声信号を、Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）に分離しながら、一定時間間隔の順次時間（Ｎ）でＴ個の各周波数帯域（Ｆ）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を求め、
各周波数帯域（Ｆ）内で信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））の絶対値の最大値である時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））を求め、
該周波数帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））により正規化して正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））とするとともに、
各帯域（Ｆ）のＴ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））から該帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、
ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））を量子化し、
量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出するデジタル音声信号の符号化方法において、
各帯域（Ｆ）内の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和をパワー（ＰＯＷ（Ｆ））とし、
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化して符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とした後、符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））から再び復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、
各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさによって決定するとともに、
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した前記符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさをもとに決定したビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））を量子化した量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））に連続させて伝送路へ送出することを特徴とするデジタル音声信号の帯域分割符号化方法。
【請求項３】
ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））の決定は、
量子化ビット数が互いに異なる少なくとも２以上のビット配分グループを設定し、
単位処理時間内にＭ＊Ｔ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化して伝送可能な総ビット数を総配分ビット数（ＳＢＩＴ）として求め、
総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、該ビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定し、
総配分ビット数（ＳＢＩＴ）が不足するときには、残りの周波数帯域（Ｆ）を量子化ビット数が０のビット配分グループに属するものとして、その数を決定し、
復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））が大きい周波数帯域（Ｆ）から順に量子化ビット数の大きいビット配分グループを特定し、特定したビット配分グループをビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で表して各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を決定することを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法。
【請求項４】
Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）を複数の副周波数帯域（ＦＢ）に分割し、
副周波数帯域（ＦＢ）毎に、量子化ビット数が互いに異なる少なくとも２以上のビット配分グループを設定し、
単位処理時間内に副周波数帯域（ＦＢ）の全ての信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化して伝送可能な総ビット数を総配分ビット数（ＳＦＢＢＩＴ）として求め、
総配分ビット数（ＳＦＢＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、該ビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定し、
総配分ビット数（ＳＦＢＢＩＴ）が不足するときには、副周波数帯域（ＦＢ）の残りの周波数帯域（Ｆ）を量子化ビット数が０のビット配分グループに属するものとして、その数を決定し、
復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））が大きい周波数帯域（Ｆ）から順に量子化ビット数の大きいビット配分グループを特定し、特定したビット配分グループをビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で表して各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を決定し、
副周波数帯域（ＦＢ）毎に、圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））と量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出することを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法。
【請求項５】
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））の圧縮符号化は、
パワー（ＰＯＷ（Ｆ））をＴで割った正規パワー（ＳＰＯＷ（Ｆ））を、２の指数で量子化して量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））とし、
量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））の最大値（ＯＰＭＡＸ（Ｆ））と、最大値（ＯＰＭＡＸ（Ｆ））と各周波数帯域（Ｆ）の量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））との差分値から求めた圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））で符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とし、
復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））への復号化は、
符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の最大値ＯＰＭＡＸ（Ｆ）から各周波数帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））を減じて量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））を求め、
量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））を２の指数として逆量子化した値を逆量子化パワー（ＴＳＰＯＷ（Ｆ））とし、
逆量子化パワー（ＴＳＰＯＷ（Ｆ））にＴを乗じて復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））としたことを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法。
【請求項６】
請求項２の帯域分割符号化信号をビットストリーム（Ｒ）として受信し、
ビットストリーム（Ｒ）からパワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を抽出し、
符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、
復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさから各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、
ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で周波数帯域（Ｆ）毎にビットストリーム（Ｒ）を区切り、該周波数帯域（Ｆ）の量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を抽出し、逆量子化して逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））とするとともに、
各帯域（Ｆ）内の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和を逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））とし、
逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じて逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））とし、
再構成サブバンドフィルタにより、逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））からデジタル出力音声信号を復号化することを特徴とするデジタル音声信号の帯域分割復号化方法。
【請求項７】
請求項３の帯域分割符号化信号をビットストリーム（Ｒ）として受信し、
ビットストリーム（Ｒ）からパワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を抽出し、
符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、
復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさから各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、
「０」ビット以外の量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）については、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で周波数帯域（Ｆ）毎にビットストリーム（Ｒ）を区切り、該周波数帯域（Ｆ）の量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を抽出し、逆量子化して逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））とし、
「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）については、任意の乱数（ｘｃｋ）を書き込んでＴ個の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を生成し、
各帯域（Ｆ）内の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和を逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））とし、
逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））と逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じて逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））とし、
再構成サブバンドフィルタにより、逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））からデジタル出力音声信号を復号化することを特徴とするデジタル音声信号の帯域分割復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ伝送におけるデジタル音声信号の帯域分割符号化と復号化方法に関し、特にＩＳＤＮ、イーサネットなどのＬＡＮを用いてリアルタイムでデジタル音声信号のデータを圧縮する符号化方法とこの符号化信号を復号化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル音声信号を帯域フィルタで複数の帯域（Ｆ）に分割し、分割された各帯域（Ｆ）のデジタル信号の大きさによってその帯域（Ｆ）に割り当てられる量子化ビット数を決定し、この量子化ビット数によって帯域（Ｆ）内の各デジタル信号を量子化するデジタル音声信号の符号化方法は、例えば、デジタルコンパクトカセットによる録音に関して、藤本健文著「フィリップスＤＣＣシステムのキイ・ポイント：サイコ・アクースチックＰＡＳＣコードの特徴と詳細」株式会社アイエー出版、ラジオ技術誌、１９９１年，１２月，第１５６−１６１頁において知られている。ここでは、高効率音声信号符号化（ＰＡＳＣ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｕｂｂ  ａｎｄ  Ｃｏｒｄｉｎｇ）が使用されている。
【０００３】
この符号化方法では、デジタル音声信号を先ずバンドパス・フィルタに導入し、この信号を例えば３２の等間隔の帯域に分割する。ＤＣＣシステムでは、通常、標本化周波数が４８ｋＨｚであるので７５０Ｈｚの帯域幅が採用される。そして、各３２の帯域毎に１２個の入力信号成分が得られる毎に１つのユニットとして処理し、３２＊１２の３８４個の入力データを、人間の可聴音声信号レベルと音声感度に関する周波数依存性を加味して、音声信号の量子化を行っている。
【０００４】
周知のように、音声信号の検知に関して著しい周波数依存性がある。つまり、周波数が０Ｈｚ付近および約１５ｋＨｚ以上の音響信号（音圧）は人間の耳に検知できない。そして、特に２〜５ｋＨｚで音響信号の検知感度が高く、この点に着目してＰＡＳＣで音声の受信品質を殆ど低下させることなく、音声信号の符号化を効率化し高品質の音声信号の記録を可能にしている。すなわち、このＤＣＣシステムでは、各帯域（Ｆ）の周波数によって、１信号成分あたりで２ビットから１５ビットの異なる量子化ビット数が割り当てられ、人間の耳に検知感度の高い（音圧の高い）周波数帯の帯域（Ｆ）に、より多くの量子化ビット数を割り当てるようにして、符号化と復号化による音質の低下を防いでいる。
【０００５】
そして、このようにして割り当てられた量子化ビット数で量子化された信号成分は、各帯域（Ｆ）の最大値を６ビットで表したスケールファクタとともに、該帯域（Ｆ）のサブバンドデータとされる。つまり、このスケールファクタが、信号成分の指数部を、量子化された信号成分が、信号成分の仮数部をそれぞれ表すこととなり、これらのデータをもとに符号化信号の受信側で信号成分が復号化される。なお、この受信側での逆量子化の際には、各帯域（Ｆ）の量子化ビット数を知る必要があるので、前記サブバンドデータには、各帯域（Ｆ）の量子化ビット数を示すコーディング情報が加えられて出力される。
【０００６】
また、このＤＣＣシステムにおいては、量子化ビット数の最小値が２ビットであるが、多重周波数帯域に分離したいずれかの帯域（ｉ）が人間の聴覚特性から無視できる周波数帯域であるときには、該帯域（ｉ）に割り当てる量子化ビット数を「０」ビットとする発明も、特開平５−３７３９５号で知られている。
【０００７】
すなわち、音声信号を分離した各帯域（ｉ）の信号の絶対値の最大値を指標値Ｘｉとして検出し、この指標値Ｘｉと人間の聴覚特性から求めた基準値ＴＨ（ｉ）を比較し、Ｘｉ≦ＴＨ（ｉ）である場合に、該帯域（ｉ）に割り当てられる量子化ビット数を「０」ビットとするものである。そして、この帯域（ｉ）に割り当てられるはずであったビット数を他の帯域に割り当てることにより、伝送系の伝送速度などから送出できるデータ量が限られた条件で、高効率でしかも可聴特性が劣化しない符号化を行うものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＰＡＳＣによるデータ伝送では、周波数帯域毎に割り当てられた量子化ビット数を示すコーディング情報と各信号成分の指数部を示すスケールファクタを、圧縮符号化された入力データとともに伝送しているが、データ伝送量に制限のある伝送系を用いるときには、このコーディング情報を含めることによって伝送可能な総ビット数が減少し、各データに割り当てられるビット数の減少により再生した音質が劣化する。
【０００９】
また、スケールファクタは、各帯域（Ｆ）の信号成分の絶対値の最大値を６ビットで表したまま、圧縮しないで出力するので、６ビット＊帯域数（上記ＤＣＣシステムでは、６ビット＊３２＝１９２ビット）を符号化信号に含めて送出する必要があり、データ伝送量に制限がある場合には、前述と同様に各データに割り当てられるビット数が減少する。
【００１０】
更に、上記従来例では、各帯域（Ｆ）の信号成分の絶対値の最大値を、該帯域内の全ての信号成分の代表値とするものであることから、いずれかの信号成分が突出した値となると、復号化した他の信号成分が正確に再生できない。
【００１１】
また、特開平５−３７３９５号のように、一部の帯域の信号成分を符号化情報が存在するのもかかわらず「０」ビットとすると、復号化された音声信号に情報の欠落が生じ、原デジタル音声信号を再生すると音質が劣化する。
【００１２】
更に、「０」ビットを割り当てた一部の帯域に信号が存在しないと、分離された各周波数帯域（Ｆ）の逆量子化信号を再構成サブバンドフィルタにより合成する際に、フィルタによる折り返し歪みが相殺されずに表れ、再生信号にノイズが表れるという問題があった。
【００１３】
この発明は、上述の問題に鑑み、ＩＳＤＮ、ＬＡＮのようなデータ伝送量にかなり制約がある伝送系を用いても、各信号成分に割り当てられる量子化ビット数が減少することがなく、高品質の音声信号を保つことができ、また、帯域内の１つの信号成分が突出して高いものとなっても、これにつられて他の信号成分の復号化に影響することがないデジタル音声信号の符号化方法とその復号化方法を提供する。
【００１４】
また、特定帯域に「０」ビットの量子化ビット数を割り当てて、符号化しても、原デジタル音声信号に近似したデジタル音声信号に復号化することができる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法は、デジタル音声信号を、Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）に分離しながら、一定時間間隔の順次時間（Ｎ）でＴ個の各周波数帯域（Ｆ）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を求め、各帯域（Ｆ）のＴ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））から該帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化し、量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出するデジタル音声信号の符号化方法において、
各帯域（Ｆ）内の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和をパワー（ＰＯＷ（Ｆ））とし、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化して符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とした後、符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））から再び復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさによって決定するとともに、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した前記符号化パワー（ＯＰMＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさをもとに決定したビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化した量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））に連続させて伝送路へ送出することを特徴とする。
【００１６】
各周波数帯域のパワーＰＯＷ（Ｆ）は、その帯域内の各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）をそれぞれ二乗したＴ個の総和で求めたものであるから、帯域内の全ての信号成分によって該帯域の信号の大きさを表したものとなる。従って、信号成分に異常値が生じても、帯域内の信号の大きさを表したパワーＰＯＷ（Ｆ）に大きな誤差は生じない。
【００１７】
このパワーＰＯＷ（Ｆ）を圧縮符号化した後、再び復号化した復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさで、帯域毎の量子化ビット数を指示するビット配分指数を定めるので、帯域内の信号のレベルが大きい帯域により多くの量子化ビット数を割り当てることができる。パワーＰＯＷ（Ｆ）は、圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））として伝送路へ送出されるので、少ないビット数で全ての帯域（Ｆ）の信号の大きさを送出できる。
【００１８】
受信側（復号化側）において、この符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を上記と同様に復号化して復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）が得られ、各帯域（Ｆ）のビット配分指数から量子化ビット数が求められるので、帯域毎の量子化ビット数を出力側（符号化側）で送出する必要がない。
【００１９】
従って、送出する符号化信号には、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と、周波数帯域（Ｆ）毎に量子化された量子化信号（（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させた帯域データＤＴ（Ｆ）が含まれるだけで、量子化ビット数を表すビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）は伝送されないので、総配分ビット数が増加し、各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の量子化に、より多くのビットを配分することができる。
【００２０】
請求項２のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法は、デジタル音声信号を、Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）に分離しながら、一定時間間隔の順次時間（Ｎ）でＴ個の各周波数帯域（Ｆ）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を求め、各周波数帯域（Ｆ）内で信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））の絶対値の最大値である時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））を求め、該周波数帯域（Ｆ）の各信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））により正規化して正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））とするとともに、各帯域（Ｆ）のＴ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））から該帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））を量子化し、量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出するデジタル音声信号の符号化方法において、
各帯域（Ｆ）内の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和をパワー（ＰＯＷ（Ｆ））とし、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化して符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とした後、符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））から再び復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさによって決定するとともに、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した前記符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさをもとに決定したビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で該帯域（Ｆ）の各正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））を量子化した量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））に連続させて伝送路へ送出することを特徴とする。
【００２１】
信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）は、その帯域内の時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））で正規化され正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）となる。
【００２２】
各周波数帯域のパワーＰＯＷ（Ｆ）は、その帯域内の各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）をそれぞれ二乗したＴ個の総和で求めたものであるから、帯域内の全ての信号成分によって該帯域の信号の大きさを表したものとなる。従って、信号成分に異常値が生じても、帯域内の信号の大きさを表したパワーＰＯＷ（Ｆ）に大きな誤差は生じない。
【００２３】
このパワーＰＯＷ（Ｆ）を圧縮符号化した後、再び復号化した復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさで、帯域毎の量子化ビット数を指示するビット配分指数を定めるので、帯域内の信号のレベルが大きい帯域により多くの量子化ビット数を割り当てることができる。パワーＰＯＷ（Ｆ）は、圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））として伝送路へ送出されるので、少ないビット数で全ての帯域（Ｆ）の信号の大きさを送出できる。
【００２４】
受信側（復号化側）において、この符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を上記と同様に復号化して復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）が得られ、各帯域（Ｆ）のビット配分指数から量子化ビット数が求められるので、帯域毎の量子化ビット数を出力側（符号化側）で送出する必要がない。
【００２５】
また、受信側（復号化側）において、この復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を用いて、帯域内の各逆量子化信号成分を逆正規化できるので、時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））も出力側（符号化側）で送出する必要がない。
【００２６】
従って、送出する符号化信号には、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と、周波数帯域（Ｆ）毎に量子化された量子化信号（（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させた帯域データＤＴ（Ｆ）が含まれるだけで、量子化ビット数を表すビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）と時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））はいずれも伝送されないので、総配分ビット数が増加し、各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の量子化に、より多くのビットを配分することができる。
【００２７】
請求項３のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法は、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））の決定を、量子化ビット数が互いに異なる少なくとも２以上のビット配分グループを設定し、単位処理時間内にＭ＊Ｔ個の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化して伝送可能な総ビット数を総配分ビット数（ＳＢＩＴ）として求め、総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、該ビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定し、総配分ビット数（ＳＢＩＴ）が不足するときには、残りの周波数帯域（Ｆ）を量子化ビット数が０のビット配分グループに属するものとして、その数を決定し、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））が大きい周波数帯域（Ｆ）から順に量子化ビット数の大きいビット配分グループを特定し、特定したビット配分グループをビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で表して各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を決定することを特徴とする。
【００２８】
請求項３の発明は、単位時間内に伝送路へ伝送可能な総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を求め、総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、そのビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定する。従って、伝送レートの変化に追随させて、各ビット配分グループ間の数を変化させることができるので、最適な量子化ビット数で各帯域（Ｆ）内の信号成分を量子化できる。総配分ビット数（ＳＢＩＴ）が不足する場合には、残りの周波数帯域（Ｆ）は、「０」ビットの量子化ビットが割り当てられるビット配分グループに属するものとして、全ての周波数帯域（Ｆ）が復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさによって、いずれかのビット配分グループに分けられる。
【００２９】
復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きい順に、その周波数帯域（Ｆ）が属するビット配分グループを決定するので、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）が比較的大きい周波数帯域（Ｆ）の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）には、多くのビットを割り当てることができる。周波数帯域（Ｆ）とビット配分グループの関係は、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）で表される。
【００３０】
請求項４のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法は、Ｍ個の多重周波数帯域（Ｆ）を複数の副周波数帯域（ＦＢ）に分割し、副周波数帯域（ＦＢ）毎に、量子化ビット数が互いに異なる少なくとも２以上のビット配分グループを設定し、単位処理時間内に副周波数帯域（ＦＢ）の全ての信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を量子化して伝送可能な総ビット数を総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）として求め、総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、該ビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定し、総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）が不足するときには、副周波数帯域（ＦＢ）の残りの周波数帯域（Ｆ）を量子化ビット数が０のビット配分グループに属するものとして、その数を決定し、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））が大きい周波数帯域（Ｆ）から順に量子化ビット数の大きいビット配分グループを特定し、特定したビット配分グループをビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で表して各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を決定し、副周波数帯域（ＦＢ）毎に、圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））と量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させて伝送路へ送出することを特徴とする。
【００３１】
請求項４の発明は、単位時間内に副周波数帯域（ＦＢ）の全ての信号成分を量子化して伝送可能な総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）を求め、総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、そのビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定する。従って、伝送レートの変化に追随させて、副周波数帯域（ＦＢ）毎に各ビット配分グループ間の数を変化させることができるので、最適な量子化ビット数で各帯域（Ｆ）内の信号成分を量子化できる。総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）が不足する場合には、残りの周波数帯域（Ｆ）は、「０」ビットの量子化ビットが割り当てられるビット配分グループに属するものとして、副周波数帯域（ＦＢ）の全ての周波数帯域（Ｆ）が復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさによって、いずれかのビット配分グループに分けられる。
【００３２】
副周波数帯域（ＦＢ）毎に、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きい順に、その周波数帯域（Ｆ）が属するビット配分グループを決定するので、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））が比較的大きい周波数帯域（Ｆ）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））には、多くのビットを割り当てることができる。周波数帯域（Ｆ）とビット配分グループの関係は、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で表される。
【００３３】
デジタル音声信号は、周波数によって大きく異なる可聴特性を有するので、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を、周波数帯域（Ｆ）を更に数分割した副周波数（ＦＢ）単位で比較することによって、伝送する音質の品質を更に忠実に再現できる。
【００３４】
請求項５のデジタル音声信号の帯域分割符号化方法は、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））の圧縮符号化を、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））をＴで割った正規パワー（ＳＰＯＷ（Ｆ））を、２の指数で量子化して量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））とし、量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））の最大値（ＯＰMAX（Ｆ））と、最大値（ＯＰMAX（Ｆ））と各周波数帯域（Ｆ）の量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））との差分値から求めた圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））で符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とし、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））への復号化は、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の最大値（ＯＰMAX（Ｆ））から各周波数帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））を減じて量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））を求め、量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））を２の指数として逆量子化した値を逆量子化パワー（ＴＳＰＯＷ（Ｆ））とし、
逆量子化パワー（ＴＳＰＯＷ（Ｆ））にＴを乗じて復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））としたことを特徴とする。
【００３５】
請求項５の発明は、量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））は、正規パワー（ＳＰＯＷ（Ｆ））を２の指数で量子化したものであるから、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を少ないビット数に圧縮して表すことができる。
【００３６】
また、各周波数帯域（Ｆ）の量子化パワー指数（ＯＰ（Ｆ））は、更に最大値（ＯＰMAX（Ｆ））と、この最大値との差分値である圧縮パワー指数（ＱＯＰ（Ｆ））とで表すので、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を更に少ないビット数に圧縮して表すことができる。
【００３７】
この符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））からの復号化は、圧縮符号化の逆の手順で復号化し、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求める。
【００３８】
請求項６のデジタル音声信号の帯域分割復号化方法は、請求項２の帯域分割符号化信号をビットストリーム（Ｒ）として受信し、ビットストリーム（Ｒ）からパワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を抽出し、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさから各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で周波数帯域（Ｆ）毎にビットストリーム（Ｒ）を区切り、該周波数帯域（Ｆ）の量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を抽出し、逆量子化して逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））とするとともに、各帯域（Ｆ）内の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和を逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））とし、逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じて逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））とし、再構成サブバンドフィルタにより、逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））からデジタル出力音声信号を復号化することを特徴とする。
【００３９】
符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と単位処理時間内に転送可能な総ビット数から、出力側（符号化側）と同一の復号化処理によって、各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求めることができる。従って、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を伝送しなくても、求めたビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））に指示される量子化ビット数で、ビットストリームＲを区切り、量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を抽出して復号化することができる。取り出した量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））は、量子化ビット数が判明しているので、所定のビット数からなる逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に逆量子化される。
【００４０】
逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））は、出力側（符号化側）において信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））を時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））で正規化した正規信号成分（ＮＳ（Ｆ，Ｎ））に相当するものである。従って、量子化と逆量子化による量子化歪みによる誤差を無視すれば、逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和で算出した逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））は、
【００４１】
【数１】
0003998281.tif 000002
【００４２】
で表される。
【００４３】
一方、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））は、パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を量子化した後、逆量子化したものであるから、同様に量子化歪みによる誤差を無視すれば、
【００４４】
【数２】
0003998281.tif 000003
【００４５】
で表される。
【００４６】
従って、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））は、上式からＮＭＡＸ（Ｆ）2となり、その１／２乗はＮＭＡＸ（Ｆ）となる。
【００４７】
従って、逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じて逆正規化された逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））は、近似的に出力側（符号化側）の信号成分（Ｓ（Ｆ，Ｎ））となる。すなわち、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を用いて、帯域内の各逆量子化信号成分を逆正規化できるので、各周波数帯域（Ｆ）の時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））を出力側（符号化側）で送出する必要がない。
【００４８】
逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））は、再構成サブバンドフィルタによって合成され、デジタル音声信号に再生される。
【００５３】
請求項７のデジタル音声信号の帯域分割復号化方法は、請求項３の帯域分割符号化信号をビットストリーム（Ｒ）として受信し、ビットストリーム（Ｒ）からパワー（ＰＯＷ（Ｆ））を圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を抽出し、符号化パワー（ＯＰＭＡＸ（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を復号化して復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））を求め、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の大きさから各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））を求め、「０」ビット以外の量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）については、ビット配分指数（ＡＬＯＣ（Ｆ））で指示される量子化ビット数で周波数帯域（Ｆ）毎にビットストリーム（Ｒ）を区切り、該周波数帯域（Ｆ）の量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を抽出し、逆量子化して逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））とし、「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）については、任意の乱数（ｘｃｋ）を書き込んでＴ個の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を生成し、各帯域（Ｆ）内の逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））を二乗してＴ個の総和を逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））とし、逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））と逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じて逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））とし、再構成サブバンドフィルタにより、逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））からデジタル出力音声信号を復号化することを特徴とする。
【００５４】
「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）は、ビットストリームＲに含まれる符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））から復号化パワー（ＰＯＷ（Ｆ））を求め、復号化パワー（ＰＯＷ（Ｆ））の大きさから求めることができる。この「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）内の逆量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））は、任意の乱数（ｘck）をデータとして書き込むことにより生成される。従って、データが欠落した周波数帯域（Ｆ）が存在しなくなり、再生したデジタル音声信号の音質が劣化することがない。
【００５５】
任意の乱数（ｘck）がデータとして書き込まれた逆量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））は、逆量子化信号成分（ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ））に、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））を乗じて逆正規化された逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））となる。
【００５６】
逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））は、量子化歪みによる影響を無視すれば、ほぼ「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）の時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））の２乗と等しくなる。
【００５７】
従って、前記逆正規化信号成分（ＴＳ（Ｆ，Ｎ））は、任意の乱数（ｘck）がデータとして書き込まれた逆量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））に、その周波数帯域（Ｆ）の時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））を乗じたものとなり、全ての周波数帯域（Ｆ）においてデータが欠落することなく、しかも、「０」ビットが割り当てられた周波数帯域（Ｆ）において復号化された信号は、他の周波数帯域（Ｆ）の大きさとバランスのとれた大きさとすることができ、原デジタル音声信号と音質が異ならないデジタル音声信号を再生することができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下では、図面に示す実施の形態に基づき、この発明を詳述する。
【００５９】
図１に示すように、符号１で示す所定の標本化周波数のデジタル音声入力信号（ＰＣＭ信号）をこの発明で使用するサブバンドフィルタ２に導入する。このサブバンドフィルタ２により可聴周波数帯域をＭ´等分に分離した狭帯域の信号成分を取り出せる。この周波数分離処理をＴ回にわたり実行して、結局、Ｍ´＊Ｔ個の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を得る。
【００６０】
この実施の形態では、サブバンドフィルタ２により分離された分離帯域数Ｍ´は３２であるが、高い周波数帯域の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を伝送しなくても、ほぼ復号化して再生する音声信号の音質に影響を与えないので、高域の４つの周波数帯域の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）については以後の符号化処理を実行せず、分離周波数帯域数Ｍを２８として、
【００６１】
【数３】
0003998281.tif 000004
【００６２】
からなる信号ブロックをバッファ３に収納する。当然ながら、サブバンドフィルタ２により分離された全ての周波数帯域について、以後の符号化処理を実行し、この帯域数Ｍ´を分離周波数帯域数Ｍとしてもよい。また、処理時間Ｔは、後述するように伝送レートによって変化する変数で、本実施の形態では、３、４、６、１２のいずれかの値となる。
【００６３】
バッファ３に収納された信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）は、図示のように周波数帯域の指数Ｆと時間軸の指数Ｎで指定される行列状の配置で表すことができる。尚、この各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）は、１６ビットデータとしてバッファに記憶されている。
【００６４】
次に、これらの周波数分割された信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を正規化処理部４で正規化するため、先ず信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の絶対値の時間軸に関する最大値ＮＭＡＸ（Ｆ）を各周波数帯域Ｆについて求める。つまり、
【００６５】
【数４】
0003998281.tif 000005
【００６６】
次いで、周波数帯域Ｆと時間軸Ｎで指定される信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）に対して、時間軸Ｎ内の信号成分の最大値ＮＭＡＸ（Ｆ）で信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を割り算したものを、正規化された正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）とする。つまり、
【００６７】
【数５】
0003998281.tif 000006
【００６８】
周波数帯域Ｆと時間軸Ｎの全ての範囲に対し、このように正規化した正規信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）を求め、これ等をバッファ５に納める。
【００６９】
一方、この信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を用いて、パワー計算部６において各周波数帯域（Ｆ）の信号の大きさを表すパワーＰＯＷ（Ｆ）を求める。図２のステップＳ１に示すように、各周波数帯域（Ｆ）のパワーＰＯＷ（Ｆ）は、該帯域（Ｆ）内の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を二乗してそのＴ個の総和で求める。すなわち、
【００７０】
【数６】
0003998281.tif 000007
【００７１】
次に、パワー圧縮部７において、このパワーＰＯＷ（Ｆ）を圧縮符号化して符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とする。パワーＰＯＷ（Ｆ）の圧縮符号化については、図２で説明する。
【００７２】
信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）は、１６ビットの固定小数点数で示され、その値は、
−１．０≦Ｓ（Ｆ，Ｎ）＜１．０の範囲にある。従ってステップＳ１で求めたパワーＰＯＷ（Ｆ）は、０≦ＰＯＷ（Ｆ）≦Ｔと時間長Ｔによりその値が異なるため、ステップＳ２で時間長Ｔで正規化して正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）とする。
【００７３】
すなわち、ＰＯＷ（Ｆ）／Ｔで求めた正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）は、０≦ＳＰＯＷ（Ｆ）≦１の範囲に含まれ、３２ビットの固定小数点で示される。
【００７４】
続いて、ステップＳ３からステップＳ８でこの正規パワーＰＯＷ（Ｆ）を２の指数で量子化し、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）とする。
【００７５】
２の指数での量子化は、ステップＳ７のように、正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）を２を基数とする浮動小数点数で表し、その指数ａから量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を求めるが、正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）が「０」のとき（ステップＳ３）には、指数ａがマイナスの無限大となるので、ステップＳ４で量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を「０」とする。また、正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）が「１」のとき（ステップＳ５）には、指数ａが「１」となるが、例外的に量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を「３１」とする。
【００７６】
ステップＳ７で正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）を２を基数とする浮動小数点数で表すと、正規パワーＳＰＯＷ（Ｆ）は、３２ビットの固定小数点で示されるので、指数ａは、−３１≦ａ≦０の範囲となり、これを「０」と正の整数で表すため、ステップＳ８で指数ａに「３１」を加えて量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）とする。
【００７７】
以上のステップＳ１からステップＳ８までの処理を全ての周波数帯域（Ｆ）において繰り返し、各周波数帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を求める。
【００７８】
続いて、この量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を更に圧縮して伝送路へ送出するため、ステップＳ９に示すように、各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を、その最大値ＯＰMAX（Ｆ）と最大値ＯＰMAX（Ｆ）に対する差分値ＱＯＰ（Ｆ）で表す。
【００７９】
【表１】
0003998281.tif 000008
【００８０】
【表２】
0003998281.tif 000009
【００８１】
尚、この最大値ＯＰMAX（Ｆ）と最大値ＯＰMAX（Ｆ）に対する差分値ＱＯＰ（Ｆ）は、更に表２に示すように、１ビットシフト（パワーシフト）させて総ビット数を減少させてもよい。表１と表２は、このパワーシフトを比較して示すもので、表１は、Ｆ＝１２の周波数帯域に量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）の最大値１４が存在し、ＯＰMAX（Ｆ）＝１４に対する各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）の差分値ＱＯＰ（Ｆ）が「０」から「１０」の範囲に含まれていることを示している。従って、同表のように圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）は、最大４ビットで符号化することができ、伝送路へは、「１４」を５ビットで表した最大値ＯＰMAX（Ｆ）と４ビットで表した各帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）と圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を何ビットで送出したかを示す２ビットのコード（ＱＰＢＩＴ）が送出される。この符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の総ビット数ｐｏｗｂｉｔは、合計５＋４＊２８＋２の１１９ビットである。
【００８２】
表２は、表１を１ビットシフト（パワーシフト）させたもので、シフトさせた量子化パワー指数ＯＰ´（Ｆ）の最大値ＯＰ´MAX（Ｆ）は７と、圧縮パワー指数ＱＯＰ´（Ｆ）は、「０」から「５」の範囲に含まれ、最大３ビットで符号化することができる。このようにシフトした符号化パワー（ＯＰ´MAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の総ビット数ｐｏｗｂｉｔは、最大値ＯＰ´MAX（Ｆ）に４ビット、各帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）に３＊２８ビット、ＱＰＢＩＴに２ビットの９０ビットと圧縮することができる。
【００８３】
以上のように圧縮符号化された符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））は、後述するビットストリーム生成部１２に出力されて伝送路に送出されるが、同時に後述する帯域（Ｆ）毎のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定するため、パワー復号部８へも出力される。
【００８４】
パワー復号部８では、前述のパワー圧縮部７での符号化処理と全く逆の復号化処理を行って、パワーＰＯＷ（Ｆ）に相当する復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を求めるものである。
【００８５】
すなわち、図３に示すようにステップＳ１０で最大値ＯＰMAX（Ｆ）から差分値である圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を減じて量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を求め、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）が「０」であるときには、量子化したときの値に一致するように、ステップＳ１１とステップＳ１２で逆量子化パワーＴＳＰＯＷ（Ｆ）を「０」とする。
【００８６】
量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）が正の整数である場合には、ステップＳ１３で「３１」を引いた値をａとし、ステップＳ１４で、仮数を０．５、基数を２、指数をａとして浮動小数点で表した逆量子化パワーＴＳＰＯＷ（Ｆ）に逆量子化する。
【００８７】
この逆量子化パワーＴＳＰＯＷ（Ｆ）をパワーＰＯＷ（Ｆ）に相当する値に復号化するため、ステップＳ１５で、時間長Ｔを乗じ復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）とする。そして、以上のステップＳ１０乃至ステップＳ１５までの処理を繰り返し、全ての周波数帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を求める。
【００８８】
このようにして求めた復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）は、ビット割当決定部９に送られ、各周波数帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）をもとにビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が決定される。
【００８９】
パワーＰＯＷ（Ｆ）から直接ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定しないのは、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定するための情報として出力側（符号化側）からは、前述した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））しか送出しないので、予め受信側（復号化側）と全く同一の処理によって、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））からのビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定し、受信側（復号化側）での量子化歪みによる復号化エラーを防止するものである。
【００９０】
正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）を量子化する量子化ビット数の割り当ては、総配分ビット数ＳＢＩＴを各周波数帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさによって、周波数帯域（Ｆ）単位で割り当てられる。
【００９１】
本実施の形態では、「４ビット」「２．４ビット」「１．６ビット」「０ビット」とそれぞれ量子化ビット数が異なる４つのビット配分グループを設定し、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きい、すなわちその帯域（Ｆ）の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）のレベルが大きい帯域（Ｆ）から量子化ビット数が多いビット配分グループに属させて、全ての帯域（Ｆ）を４つのビット配分グループに分配するものである。すなわち、信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）のレベルが大きい帯域（Ｆ）に多くの量子化ビット数を割り当て、分解能をより高めた圧縮を行うものである。各周波数帯域（Ｆ）がいずれのビット配分グループに属するかをビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）で表す。
【００９２】
ビット配分指数と、割り当てられる量子化ビット数の関係は、表３に示すようになる。
【００９３】
【表３】
0003998281.tif 000010
【００９４】
尚、カッコ内に示すステップは、量子化のステップ数ｒを示すものである。
【００９５】
Ｍ´＊Ｔ個の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の量子化に配分できる総配分ビット数ＳＢＩＴは、単位処理時間内にＭ´＊Ｔ個の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を量子化して伝送可能な総ビット数によって求められる。例えば、符号化するデジタル音声入力信号１のサンプリング周波数を８ＫＨｚとすれば、Ｍ´＊Ｔ個の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を量子化する単位処理時間は、Ｍ´＊Ｔ／８ＫＨｚすなわち１２５μｓｅｃ＊Ｍ´＊Ｔである。この単位処理時間に伝送レートが８ｋｂｐｓの伝送系を用いて送出できるビット数、すなわち総配分ビット数ＳＢＩＴは、１２５μｓｅｃ＊Ｍ´＊Ｔ＊８ｋｂｐｓであり、Ｍ´を３２、Ｔを１２とすれば、３８４ｂｉｔとなる。
【００９６】
このように総配分ビット数ＳＢＩＴは、信号ブロックの時間長Ｔに比例するものであるが、本実施の形態では、符号化したデジタル音声信号を所定長のパケットとして送出するものであるので、伝送レートの変化に対して時間長Ｔを調整することによって、総配分ビット数ＳＢＩＴをほぼ一定にしているものである。
【００９７】
【表４】
0003998281.tif 000011
【００９８】
表４には、このようにして算出した総配分ビット数ＳＢＩＴと４種類の伝送レートの関係を示している。同表から明らかなように、伝送レートが上がると時間長が短くなるので符号化側での遅延時間が短くなり、伝送レートが下がればこれに応じて多くの信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）をバッファに記憶して一括符号化処理するものである。
【００９９】
本実施の形態では、出力側（符号化側）と受信側（復号化側）でそれぞれこの表４をテーブルとして備え、受信側は、ＬＡＮのトラヒックを検出してこれに応じた伝送レートを出力側へ指示し、出力側は、受信側から指示された伝送レートに対応する時間長Ｔを表４で選択し、同表に従って、上述の各ビット配分グループに属する周波数帯域数を決定するものである。
【０１００】
以下、伝送レートが２４ｋｂｐｓである場合の各ビット配分グループに属する周波数帯域数の決定方法について説明する。
【０１０１】
４ビットを割り当てるビット配分グループ（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３）の周波数帯域（Ｆ）の数ｋ40と、２．４ビットを割り当てるビット配分グループ（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２）の周波数帯域（Ｆ）の数ｋ24は、表４を参照してｋ40＝７、ｋ24＝１１である。１．６ビットが割り当てるビット配分グループ（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１）の周波数帯域（Ｆ）の数ｋ16は、残りのビット数ＢＩＴ3STEPをＡＬＯＣ（３ＳＴ）で割ったときの整数商ＩＮＴ〔ＢＩＴ3STEP／ＡＬＯＣ3ST（Ｔ）〕で求める。
【０１０２】
ここで、残りのビット数ＢＩＴ3STEPとは、総配分ビット数ＳＢＩＴから符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の送出に要するビット数ｐｏｗｂｉｔと、前記ビット配分グループ（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３、＝２）に割り当てられたビット数を差し引いた残りのビット数であり、
【０１０３】
【数７】
0003998281.tif 000012
【０１０４】
で算出される。
【０１０５】
これらの式において、ＡＬＯＣ15ST（Ｔ）は、４ビットで正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）を量子化して帯域（Ｆ）内のＴ個をまとめて伝送路に送出するのに要するビット数４＊Ｔビットである。また、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）は、同様に２．４ビットで量子化して帯域（Ｆ）内のＴ個をまとめて伝送路に送出するのに要するビット数、ＡＬＯＣ3ST（Ｔ）は、１．６ビットで量子化して帯域（Ｆ）内のＴ個をまとめて伝送路に送出するのに要するビット数であり、そのビット数は、表５に示すように時間長Ｔにより異なる。
【０１０６】
【表５】
0003998281.tif 000013
【０１０７】
伝送レートが２４ｋｂｐｓである場合には、総配分ビット数ＳＢＩＴは３８４ｂｉｔ、時間長Ｔは４であり、ｐｏｗｂｉｔは、各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）が表１に示す例でありパワーシフトしていないとすれば、前述したとおり１１９ビットである。従って、ＢＩＴ3STEPは、
【０１０８】
【数８】
0003998281.tif 000014
【０１０９】
である。また、表５からＡＬＯＣ3ST（４）は、７であるから、１．６ビットが割り当てるビット配分グループ（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１）の周波数帯域（Ｆ）の数ｋ16は、６となる。
【０１１０】
そして上記いずれのビット配分グループにも属しない帯域（Ｆ）は、０ビットが割り当てられるビット配分グループに属するものとなる。この０ビットが割り当てられるビット配分グループの帯域数ｋ0は、量子化される正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）の周波数帯域数Ｍが上述の通り２８であるから、ｋ0＝Ｍ−ｋ40−ｋ24−ｋ16、すなわち４となる。
次に各周波数帯域（Ｆ）とビット配分グループとの関係は、図４のフローに示すように各帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさによって特定される。
【０１１１】
ステップＳ１６では、とりあえず全ての周波数帯域（Ｆ）をＡＬＯＣ（Ｆ）＝０とする。
【０１１２】
ステップＳ１７では、各周波数帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を比較して、大きい順にｋ40＋ｋ24＋ｋ16個の周波数帯域（Ｆ）を選び、選択した周波数帯域（Ｆ）をＡＬＯＣ（Ｆ）＝１とする。すなわち、このときにＡＬＯＣ（Ｆ）＝１に置き換えられなかった周波数帯域（Ｆ）は、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝０で表されるビット配分グループに属する。
【０１１３】
更に、ステップＳ１８で、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きい順にｋ40＋ｋ24個の周波数帯域（Ｆ）を選び、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２とする。このとき、ステップＳ１７でＡＬＯＣ（Ｆ）＝１とされ、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２に置き換えられなかった周波数帯域（Ｆ）は、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１で表されるビット配分グループに属する。
【０１１４】
同様に、ステップＳ１９で、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きい順にｋ40個の周波数帯域（Ｆ）を選び、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３とする。このとき、ステップＳ１８でＡＬＯＣ（Ｆ）＝２とされ、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３に置き換えられなかった周波数帯域（Ｆ）は、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２で表されるビット配分グループに属する。従って、各周波数帯域（Ｆ）は、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きい順に４種類のビット配分グループに分けられる。
【０１１５】
図１の量子化部１０では、ビット配分決定部９で決定されるビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）で指示される量子化ビット数で、バッファ５に記憶された正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）を量子化する。これは、図５に示す手順で行われる。ビット配分決定９から転送路１３を介して導入された各周波数帯域（Ｆ）のビット配分を指示する指数ＡＬＯＣ（Ｆ）をステップＳ３０で判定し、その指数ＡＬＯＣ（Ｆ）の値に応じて係数ＰＰＸの値を指定する。すなわち、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１で量子化ステップ数ｒが３である場合にはＰＰＸ＝２、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２で量子化ステップ数ｒが５である場合にはＰＰＸ＝４、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３で量子化ステップ数ｒが１５である場合にはＰＰＸ＝１４である。尚、量子化ビット数が「０」のＡＬＯＣ（Ｆ）＝０の帯域（Ｆ）は、量子化処理を行わず伝送しないので、ＰＰＸを指定せずに次の周波数帯域（Ｆ）について上記処理を行う。
【０１１６】
ステップＳ３１は、正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）を絶対値が１以下の実数として、ビット配分グループ毎に特定された奇数のステップ数ｒ（３、５、１５）で「０」を中心とした量子化信号（ＱＳ（Ｆ，Ｎ）に量子化するものである。
【０１１７】
この量子化を図６（ａ）乃至（ｃ）で詳述する。図６（ａ）に示すようにＡＬＯＣ（Ｆ）＝１である場合には、正規化により絶対値が１以下とされた正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、ＰＰＸ＝２を乗じて１を加えることによって、−１から＋３までの範囲のいずれかの実数となる。ＩＮＴ（Ｘ）は、Ｘを超えない最大整数値を意味するので、結局ＩＮＴ［〔ＮＳ（Ｆ，Ｎ）＊ＰＰＸ＋１〕÷２］で表される量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、同図に示すように−１から＋１までの「０」を中心とした３ステップで表される。
【０１１８】
また、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２である場合には、正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、ＰＰＸ＝４を乗じて１を加えることによって、−３から＋５までの範囲のいずれかの実数となる。従って、ＩＮＴ［〔ＮＳ（Ｆ，Ｎ）＊ＰＰＸ＋１〕÷２］で表される量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、図６（ｂ）のように−２から＋２までの「０」を中心とした５ステップで表される。同様に、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３である場合には、ＰＰＸが１４であるから、ＮＳ（Ｆ，Ｎ）＊ＰＰＸ＋１は、−１３から＋１５の範囲の実数であり、量子化信号（ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、図６（ｃ）のように−７から＋７までの「０」を中心とした５ステップで表される。
【０１１９】
このように量子化された量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、図１のバッファ１１に収納された後、ビットストリーム生成部１２で伝送路１４を介して入力される符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とともにビットストリームＲに符号化され、パケットとしてＬＡＮ等の伝送路に送出される。
【０１２０】
以下、このビットストリーム生成部１２において図９に示すフォーマットでビットストリームＲを生成する手順を、図７及び図８で説明する。尚、パケットとしてＬＡＮに送出する場合には、この音声データを表すビットストリームＲ（以下、符号化信号という）の前後に、パケットの送信先、発信元、いずれの伝送レートで符号化したかなどを示す情報符号、誤り制御符号を付加してパケットを構成するが、その詳細についての説明は、省略する。
【０１２１】
図７に示すように、先ずステップＳ４０により符号化信号の先頭に２ビットのＱＰＢＩＴを付ける。このＱＰＢＩＴは、前述したように、圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を何ビットで送出したかを示すコードであり、表６に示すように、パワーシフトのシフト量によっても異なるビット数を表すこととなることから、圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を表す最大ビット数とパワーシフト量から表６を用いてビット数を特定する。
【０１２２】
【表６】
0003998281.tif 000015
【０１２３】
ＱＰＢＩＴが「１、１」である場合は、表６に示すように量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）の最大値ＯＰMAX（Ｆ）が差分値である圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）と同じビット数で表される場合であり、差分値をを用いて各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を表す意味がないので、ステップＳ４１とステップＳ４２により、各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）をそのままＱＰＢＩＴに続けて帯域（Ｆ）順に連続させて送出する。
【０１２４】
ＱＰＢＩＴが「１、１」以外の場合には、ステップＳ４３で、ＱＰＢＩＴの後にパワーシフト量により３ビットから５ビットで表示される最大値ＯＰMAX（Ｆ）を連続させ、更にその後各帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を、ＱＰＢＩＴで指示されるビット数で帯域（Ｆ）順に連続させて送出する（ステップＳ４４）。以上のステップＳ４０乃至ステップＳ４４の処理によって、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の符号化信号を生成する。
【０１２５】
次に、量子化部１０で量子化された量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、図８に示す圧縮符号化処理により、前記符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））に続くフリーフォーマット区間に後置される。この場合、ビットストリーム生成部１２には、量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）の他に、転送路１５を介してビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）も導入されている。これは、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）で指示されるビット数で量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を表すためである。この圧縮符号化処理は周波数帯域（Ｆ）単位で行うので、先ず周波数帯域（Ｆ）毎にその指数ＡＬＯＣ（Ｆ）をステップＳ５０で判定する。
【０１２６】
量子化ビット数が０ビットの場合（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝０のとき）には、その帯域（Ｆ）の量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）が存在しないので、何も処理せず次の帯域（Ｆ）の処理を行う
１．６ビットの場合（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１の時）には、ステップＳ５１で３ステップで表したＴ個の量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を連続させてＴ桁の３進で表し、ステップＳ５２でこれを２進に変換してＡＬＯＣ3ST（Ｔ）ビットの量子化信号からなる帯域データＤＴ（Ｆ）とするものである。すなわち、表５に示すＡＬＯＣ3ST（Ｔ）は、Ｔ桁の３進値を２進値で表す場合の必要ビット数を示すものである。従って、帯域（Ｆ）内のＴ個の量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、まとめてＡＬＯＣ3ST（Ｔ）ビットに圧縮符号化され、その結果、単位量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）あたりに割り当てられるビット数は、ＡＬＯＣ3ST（Ｔ）／Ｔより、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１で指示されるほぼ１．６ビットとなる。
【０１２７】
尚、ステップＳ５１において、各量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）に１を加えるのは、３ステップで−１から＋１の整数値で表示される量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を０または正の整数値に置き換えて、３進表示化するためである。
【０１２８】
又、２．４ビットの場合（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２のとき）には、ステップＳ５３で、それぞれ５ステップで表したＴ個の量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を連続させてＴ桁の５進で表し、これをステップＳ５４で２進に変換して、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）ビットの量子化信号からなる帯域データＤＴ（Ｆ）とするものである。ステップＳ５３で２を加えるのは、各量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）が−２から＋２までの整数値であるため、これを０または正の整数値に置き換えて５進表示化するためである。このようにして、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２のビット配分グループに属する帯域（Ｆ）内のＴ個の量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、まとめてＡＬＯＣ5ST（Ｔ）ビットに圧縮符号化され、その結果、単位量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）あたりに割り当てられるビット数は、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）／Ｔより、ほぼ２．４ビットとなる。ここで、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）は、表５に示すようにＴ桁の５進値を２進値で表すための必要ビット数を示すものである。
【０１２９】
量子化ビット数が４ビットである場合（ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３のとき）には、ステップＳ５５で、その周波数帯域（Ｆ）内の各量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）に７を加算して０または正の整数として４ビットで表し、ステップＳ５６でこれを時間軸Ｎ順にＴ個連続させて４＊Ｔビットの帯域データＤＴ（Ｆ）とする。従って、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３のビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の各正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、１５ステップで量子化された後、４ビットデータに符号化され帯域データＤＴ（Ｆ）の一部となる。
【０１３０】
尚、本実施の形態では、帯域（Ｆ）内のＴ個全ての量子化信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）についてこれを連続させて一連の帯域（Ｆ）データとしているが、時間長Ｔが長い場合には、これを複数に分割し、分割した量子化信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）について同様にステップＳ５０乃至ステップＳ５６の処理を行い、一連の分割帯域データＤＴ´（Ｆ）としてもよい。
【０１３１】
以上の処理過程によりビットストリーム生成部１２から送出される符号化信号のフォーマットを図９に示す。図９（ａ）は、ＱＰＢＩＴが「１、１」以外である場合の符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と帯域データＤＴ（Ｆ）を連続させた符号化信号を示すもので、全ての周波数帯域（Ｆ）について上述の処理を行った符号化信号のビット数は、総配分ビット数ＳＢＩＴ以下となる。尚、ＡＬＯＣ（Ｆ）＝０のビット配分グループに属する周波数帯域（例えばＦ＝１、２）については、圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）のみが符号化され、帯域データＤＴ（Ｆ）はその帯域（Ｆ）内の正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）が量子化されないので送出されない。
【０１３２】
また、各帯域データＤＴ（Ｆ）は、周波数帯域（Ｆ）単位の該帯域（Ｆ）内のＴ個全ての量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を一組にして形成されている。この帯域データＤＴ（Ｆ）とビット配分グループとの関係を図９（ｂ）に示す。
【０１３３】
次に、ＬＡＮ等の伝送回路を経由して導入された、あるいは何らかのデジタル信号読取装置によって検出された、上記符号化信号を復号化して、元のデジタル音声信号１´に変換する処理方法について説明する。
【０１３４】
図１０は、この符号化信号を復合化する受信装置（復号化装置）の構成を示すブロック図であり、上記本発明に係る帯域分割符号化方法によって符号化された符号化信号が、パワー抽出部２０に導入される。本実施の形態では、この受信装置は、イーサネットなどのＬＡＮによるパケット通信回線網の電話端末であるが、符号化したデジタル音声信号を復号化して再生するものであれば、例えば、ＩＳＤＮの端末装置、音響機器の再生装置などであってもよい。この受信装置で、符号化信号を復号化して逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）とし、更に再構成サブバンドフィルタ２９によって逆フィルタを行い、最終的に原デジタル音声信号１に近似したデジタル音声信号１´を出力するものである。以下、この過程を詳述する。
【０１３５】
パワー抽出部２０では、ビットストリームＲから、各周波数帯域（Ｆ）のパワーを求めるために、符号化された復号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を抽出する。
【０１３６】
この為、先ずステップＳ６０により符号化信号の先頭に２ビットのＱＰＢＩＴを受信して、ＱＰＢＩＴと表６を比較して圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）のビット数を求める。表６中のパワーシフト量は、前記表４に示すように伝送レートにより決まった値となるので、受信側（復号化側）でこの表４及び表６をテーブルとして記憶していれば、伝送レートから圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）のビット数を求めることができる。尚、この伝送レートについては、前述のように受信側（復号化側）から出力側（符号化側）に送出された伝送レートのデータをもとに、出力側（符号化側）から同じレートで送出されたものであるから、受信側（復号化側）で明らかであるが、パケットの情報符号に伝送レートを示すデータを含め、受信側（復号化側）でこの情報符号から伝送レートを確認するものであってもよい。
【０１３７】
ＱＰＢＩＴが「１、１」である場合には、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を、差分値を用いた圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）で表現していないので、図１１のステップＳ６１からステップＳ６２に進み、表６で指示されるビット数で、周波数帯域数Ｍ回分ＱＰＢＩＴ以後のビットストリームＲを区切り、直接各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を求める。
【０１３８】
また、ＱＰＢＩＴが「１、１」以外である場合には、ステップＳ６１からステップＳ６３に進み、ＱＰＢＩＴに続く最大値ＯＰMAX（Ｆ）を抽出するとともに、最大値ＯＰMAX（Ｆ）に続く各帯域（Ｆ）の圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）を、ＱＰＢＩＴと表６で指示されるビット数で区切って検出し、最大値ＯＰMAX（Ｆ）と圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）から各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を算出する。
【０１３９】
このようにして求めた各帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）は、パワー復号部２１に送られ、パワー復号部２１により逆量子化されて復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）となる。この逆量子化の過程は図１１においてステップＳ６４で示すが、図３のステップＳ１１以下に示す過程と全く同一であるので、その説明を省略する。
【０１４０】
図１０に示すように、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）は、各帯域（Ｆ）のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を求めるためにビット割当決定部２２と、逆正規化のために逆正規化部２７へ出力される。
【０１４１】
ビット割当決定部２２は、出力側（符号化側）のビット割当決定部９と全く同一の構成で、各周波数帯域（Ｆ）の復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）をもとにビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定する。
【０１４２】
ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）の決定方法は、前述のビット割当決定部９でのビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）の決定方法と全く同じであるので、その説明を省略する。
【０１４３】
尚、この決定過程において、総配分ビット数ＳＢＩＴと各ビット配分グループに属する周波数帯域数ｋは、伝送レートと表４を示すテーブルから求めることができ、ｐｏｗｂｉｔは、前記受信した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の総ビット数より求めることができる。
【０１４４】
次いで、逆量子化部２３で、図１２、図１３のように、ビット割当決定部２２から送られたビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）に基づき、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））に続くビットストリームＲから各帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）を抽出し、帯域データＤＴ（Ｆ）を構成する量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｔ）成分を逆量子化して逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）とする。この処理は、図８の処理の逆変換に相当する。図１２に示すフローにおいて、
【０１４５】
【数９】
0003998281.tif 000016
【０１４６】
【数１０】
0003998281.tif 000017
【０１４７】
である。
【０１４８】
上記のように逆量子化部２３は、ビットストリームＲから各帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）を抽出し、逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を求めるものであるが、ある周波数帯域（Ｆ）がＡＬＯＣ（Ｆ）＝０のビット配分グループに属するものであったとすると、その帯域では量子化されないので、ビットストリームＲにその帯域の帯域データＤＴ（Ｆ）は含まれていない。
【０１４９】
従って、ステップＳ７０である帯域（Ｆ）のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が０と判定されると、ステップＳ７１において、その代わりに逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）が直接生成される。この逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）のデータには、乱数発生回路２４から出力された乱数ｘckが書き込まれる。生成された逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、符号化側の正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）に相当するものであるため、正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）と同じビット数で、データの絶対値は、１以下となっている。
【０１５０】
ある帯域（Ｆ）のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が１と判定されると、ステップＳ７３からステップＳ７４でＶ＝０とされ、ステップＳ７５に進む。ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１で指定される周波数帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）は、ＡＬＯＣ3ST（Ｔ）ビットであるから、ビットストリームＲからＡＬＯＣ3ST（Ｔ）ビットで区切り、該帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）を抽出する。抽出した帯域データＤＴ（Ｆ）は、後述する復号化処理のため１０進のＲで表す。尚、時間長Ｔは、伝送レートと表４で定まり、例えば、伝送レートが２４ｋｂｐｓであるとすると、Ｔ＝４である。
【０１５１】
次に、ステップＳ７６においてこの帯域データＤＴ（Ｆ）から量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｔ）を抽出する。ｃｋは帯域（Ｆ）内の量子化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）の順序を表すもので、初期値は１である。（Ｒ）10／ＨＤＡＴＡ（０，ｃｋ）は、ＡＬＯＣ3ST（Ｔ）ビットの帯域データＤＴ（Ｆ）を１０進で表し、３T-ckで割ることを意味し、その整数商がＱ、余りがＲとされる。この整数商Ｑは、図８に示すステップＳ５１の（ＱＳ（Ｆ，Ｎ）＋１）を示すものであり、このときのＮは、Ｔ＋１−ｃｋである。整数商Ｑは、０から２までのいずれかであるから、ステップＳ７７で、この整数商Ｑから（−Ｖ−１）すなわち１を引くことによって、０を中心とした３ステップのＱＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）を求める。ＱＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）は、−１、０、＋１のいずれかであるが、正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）と同じ表示形式とする為に、ステップＳ７８においてＶ＝０とした後、１６ビットの固定小数点数の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）とする。
【０１５２】
同様にして、ｃｋをインクリメントし、前回のステップＳ７６で算出した余りＲについて、再びこの余りＲについて、（Ｒ）10／ＨＤＡＴＡ（０，ｃｋ）の計算を行い、その整数商Ｑと余りＲを求める。この整数商Ｑから上記と同様にして次の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）を求める。
【０１５３】
この処理をｃｋがＴに達するまで繰り返し、帯域データＤＴ（Ｆ）からＴ個の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を求める。
【０１５４】
ある周波数帯域（Ｆ）について、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２であったとすると、ステップＳ７９からステップＳ８０に進みＶ＝１となり、ステップＳ８１へ進む。ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２で指定される周波数帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）は、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）ビットであるから、ビットストリームＲからＡＬＯＣ5ST（Ｔ）ビットで区切り、該帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）を抽出する。抽出した帯域データＤＴ（Ｆ）は、前述と同様に復号化処理のため１０進のＲで表す。
【０１５５】
ステップＳ７６において、Ｖは１となるので、（Ｒ）10／ＨＤＡＮＡ（１，ｃｋ）は、ＡＬＯＣ5ST（Ｔ）ビットのデータＲを５T-ckで割ることを意味し、２進の帯域データＤＴ（Ｆ）が５進に置き換えられる。量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）は、この整数商Ｑから求められるが、ステップＳ７７において前述と同様に、（−Ｖ−１）すなわち２を引くことによって、０を中心とした５ステップのＱＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）が求められる。
【０１５６】
復合化したＱＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）は、−２から＋２の整数値であるが、正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）と同じ表示形式とする為に、ステップＳ７８においてＶ＋１すなわち２で割った後、１６ビットの固定小数点数の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｔ＋１−ｃｋ）とする。
【０１５７】
この処理をｃｋが１からＴに達するまで繰り返し、帯域データＤＴ（Ｆ）からＴ個の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を求める。
【０１５８】
周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が３の場合には、ステップＳ７９からステップＳ８２に進み、４ビット毎にビットストリームＲを区切り、帯域データＤＴ（Ｆ）内の量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を抜き出す。この量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、０から１４までの１５ステップで表された量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）であるため、ステップＳ８３でこの区切られた量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）から７を引いて、０を中心とした−７から＋７までの値とする。
【０１５９】
この復合化したＱＳ（Ｆ，Ｎ）は、正規化信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）と同じ表示形式とする為に、ステップＳ８４において、７で割った後、１６ビットの固定小数点数の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）とする。そして、このステップＳ８２からステップＳ８４の処理をＴ回繰り返して、帯域データＤＴ（Ｆ）のＴ個の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を求める。
【０１６０】
このように、逆量子化部２３では、復号化した量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を実数としたときに絶対値が１以下となるように割り算を行って、逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）とし、これらをバッファ２５に納める。
【０１６１】
この逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、図１０に示すように逆正規化部２７に送られ逆正規化処理が行われるが、この逆正規化処理のために逆量子化パワー算出部２６にも送られ、帯域（Ｆ）毎の逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）が算出される。
【０１６２】
逆量子化パワー算出部２６では、各周波数帯域（Ｆ）毎に、図１４のステップＳ９０に示すように、該帯域（Ｆ）の逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を二乗し、そのＴ個の総和を逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）として算出する。すなわち、
【０１６３】
【数１１】
0003998281.tif 000018
【０１６４】
各帯域（Ｆ）毎に算出した逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）は、逆正規化部２７へ出力される。
【０１６５】
逆正規化部２７へは、この逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）の他に、パワー復号部２１から転送路９０を介して送られた復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）も入力されていて、逆正規化部２７は、図１４のステップＳ９１に示すように、これらの逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）と復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を用いて、周波数帯域毎に逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を符号化側の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）に相当する大きさの逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）とする。
【０１６６】
逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）は、上述のように出力側（符号化側）において信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）を時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））で正規化した正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）に相当するものである。従って、正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）の量子化と逆量子化による量子化歪みの誤差を無視すれば、逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）を二乗してＴ個の総和で算出した逆量子化パワーＰＯＷＫ（Ｆ）は、
【０１６７】
【数１２】
0003998281.tif 000019
【０１６８】
となる。
【０１６９】
一方、復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）は、パワーＰＯＷ（Ｆ）を量子化した後  、逆量子化したものであるから、同様に量子化歪みによる誤差を無視すれば、
【０１７０】
【数１３】
0003998281.tif 000020
【０１７１】
で表される。
【０１７２】
従って、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））は、上式からＮMAX（Ｆ）2となり、その１／２乗はＮMAX（Ｆ）となる。
【０１７３】
従って、逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）に、逆量子化パワー（ＰＯＷＫ（Ｆ））に対する復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））の比（ＴＰＯＷ（Ｆ）／ＰＯＷＫ（Ｆ））の１／２乗を乗じた逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）は、出力側（符号化側）の信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）と近似した値となる。
【０１７４】
尚、この逆正規化処理の際に、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が０の帯域（Ｆ）の各逆量子化信号成分ＴＮＳ（Ｆ，Ｎ）には、乱数ｘckが書き込まれ、ノイズを表すものとなっているが、このノイズも逆正規化部２７で逆正規化され、その帯域（Ｆ）の復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））に応じたレベルに拡大される。ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）が０の帯域（Ｆ）の復号化パワー（ＴＰＯＷ（Ｆ））は、他の帯域（Ｆ）に比べて相対的に小さい値であるので、他の帯域（Ｆ）とバランスのとれた大きさに拡大される。
【０１７５】
逆正規化部２７で、各帯域（Ｆ）毎に逆正規化された逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）は、全ての帯域（Ｆ）についての処理が終了するまで、バッファ２８に一時記憶される。
【０１７６】
最後に、バッファ２８に記憶された行列状の逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）の信号ブロックは、狭帯域の再構成サブバンドフィルタ２９を通過させることによって、記号１´で示すデジタル音声信号（ＰＣＭ）に復号化される。このデジタル音声信号は、所定の音声変換装置（再生装置）により再生されるか、若しくは、所定の記憶装置に記憶される。
【０１７７】
上記実施の形態でのデジタル音声信号の符号化と復号化処理は、Ｍ＝２８の多数の帯域に分けて、この帯域内の全ての復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を比較して、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を決定したが、音声は周波数によって大きく異なる可聴特性を有するので、例えば、高域と低域など複数の副周波数帯域に分割し、副周波数帯域内で同様の処理を行えば、更に伝送する音声の品質をより忠実に表現できる。この実施の形態でＭ＝２８とする場合に、例えば高域と低域の副周波数帯域に分割し、低域をＦ＝１乃至１４、高域をＦ＝１５乃至２８とし、帯域数Ｍ1と、Ｍ2を各１４として、それぞれの副周波数帯域ＦＢで上述の符号化処理を行い、デジタル音声信号１を符号化した符号化信号を図１５に示す。同図に示すように、副周波数帯域ＦＢ毎に、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））とその副周波数帯域ＦＢ内の各帯域データＤＴ（ＦＢ，Ｆ）が連続して送出される。図において、Ｓ1ＢＩＴは、低域の副周波数帯域（ＦＢ＝１）の総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）、Ｓ2ＢＩＴは、高域の副周波数帯域（ＦＢ＝２）の総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）である。
【０１７８】
このように、副周波数帯域に分けて符号化を行うと、総配分ビット数ＳＢＩＴを周波数特性を考慮して各副周波数帯域ＦＢに分配して、各副周波数帯域ＦＢ毎に総配分ビット数（ＳFBＢＩＴ）を設定することができ、また、その中で、表４に記載されるビット配分グループに属する帯域数ｋやパワーシフト量も調整することができる。また、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）の最大値ＯＰMAX（Ｆ）は、副周波数帯域（ＦＢ）単位で求めることとなるので、デジタル音声信号の高域と低域のレベルが平均的に異なる場合には、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を、より効率的に圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）に圧縮できる。
【０１７９】
また、上記実施の形態では、各ビット配分グループに属する周波数帯域数ｋは、表６に基づいて定めたが、予め各ビット配分グループに属する周波数帯域数ｋの比率を定め、総配分ビット数ＳＢＩＴをこの比率が維持されるように各ビット配分グループに分配し、各ビット配分グループに属する周波数帯域数ｋを求めてもよい。
【０１８０】
また、上記実施の形態は、主としてＬＡＮにパケットとして送出する例で説明したがこれに限るものではなく、ＩＳＤＮの端末の電話機、デジタルコンパクトカセットや磁気テープ等でのデジタル音声信号の符号化と復号化にも利用できる。これ等の場合には、単位時間当たりに送出できるビット数が増えるので、量子化ビット数を更に増やし、細かいステップによる高音質を保持できる信号の符号化およびそれに対する復号化も可能である。
【０１８１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至請求項５の発明によれば、各周波数帯域の信号レベルの大きさを、その帯域内の各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）をそれぞれ二乗したＴ個の総和のパワーＰＯＷ（Ｆ）で求めたので、一つの信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）に異常値が生じても、パワーＰＯＷ（Ｆ）に大きな誤差は生じない。
【０１８２】
このパワーＰＯＷ（Ｆ）は、圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））として伝送路へ送出されるので、少ないビット数で全ての帯域（Ｆ）の信号の大きさを送出できる。
【０１８３】
圧縮符号化した符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を再び復号化して復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）を求め、この復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさで、帯域毎の量子化ビット数を指示するビット配分指数を定めるので、帯域内の信号のレベルが大きい帯域により多くの量子化ビット数を割り当てることができるとともに、受信側（復号化側）で同じ復号化処理によりビット配分指数を求めることができるので、帯域毎の量子化ビット数を出力側（符号化側）で送出する必要がない。
【０１８４】
従って、送出する符号化信号には、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と、周波数帯域（Ｆ）毎に量子化された量子化信号（（ＱＳ（Ｆ，Ｎ））を連続させたデータ信号（ＤＴ（Ｆ）が含まれるだけで、量子化ビット数を表すビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）は伝送されないので、総配分ビット数が増加し、各信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の量子化に、より多くのビットを配分することができる。
【０１８５】
請求項３の発明によれば、これに加えて更に、単位時間内に伝送路へ伝送可能な総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を求め、総配分ビット数（ＳＢＩＴ）を、量子化ビット数の大きいビット配分グループから順に分配して、そのビット配分グループに属する周波数帯域（Ｆ）の数を決定するので、伝送レートの変化に追随させて、各ビット配分グループ間の数を変化させることができ、最適な量子化ビット数で各帯域（Ｆ）内の信号成分を量子化できる。
【０１８６】
請求項４の発明は、更に請求項１又は２の発明に加えて、伝送レートの変化に追随させて、副周波数帯域（ＦＢ）毎に各ビット配分グループに属する周波数帯域数ｋを変化させることができるので、最適な量子化ビット数で各帯域（Ｆ）内の信号成分を量子化できる。
【０１８７】
また、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）の最大値ＯＰMAX（Ｆ）は、副周波数帯域（ＦＢ）単位で求めることとなるので、デジタル音声信号の信号レベルが副周波数帯域（ＦＢ）単位で平均的に異なる場合には、量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）を、より効率的に圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）に圧縮できる。
【０１８８】
請求項５の発明は、更に請求項１又は２の発明に加えて、パワーＰＯＷ（Ｆ）を正規化した後、２の指数で量子化して量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）とするので、パワーＰＯＷ（Ｆ）を、より少ないビット数に圧縮して表すことができる。
【０１８９】
また、各周波数帯域（Ｆ）の量子化パワー指数ＯＰ（Ｆ）は、更に最大値ＯＰMAX（Ｆ）と、この最大値との差分値である圧縮パワー指数ＱＯＰ（Ｆ）とで表すので、パワーＰＯＷ（Ｆ）を更に少ないビット数に圧縮して表すことができる。
【０１９０】
請求項６の発明は、符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と単位処理時間内に転送可能な総ビット数から、出力側（符号化側）と同一の復号化処理によって、各周波数帯域（Ｆ）のビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）を求めることができる。従って、各信号成分に関する量子化ビット数を表す情報が含まれていないビットストリームＲを受信しても、ビットストリームＲを区切り、量子化信号成分（ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を抽出して復号化することができる。
【０１９１】
ビットストリームＲに含まれる符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｔ）から、信号成分Ｓ（Ｆ，Ｎ）の正規化に用いた時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））に近似した値を算出できるので、時間軸最大値（ＮＭＡＸ（Ｆ））が含まれていないビットストリームＲであっても、逆正規化することができる。従って、限られたビット数のビットストリームＲからより多くの量子化ビット数を配分することができる。
【０１９４】
請求項７の発明は、「０」ビットの量子化ビット数が割り当てられた周波数帯域（Ｆ）の逆量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）を、任意の乱数ｘｃｋをデータとして書き込むことにより生成するので、データが欠落した周波数帯域（Ｆ）が存在しなくなり、また、その逆量子化信号成分ＱＳ（Ｆ，Ｎ）に、正規化の際に用いた時間軸最大値（ＴＭＡＸ（Ｆ））と近似した値を乗じて逆正規化信号成分ＴＳ（Ｆ，Ｎ）とするので、データが欠落することなく、しかも他の周波数帯域（Ｆ）の大きさとバランスのとれた大きさとすることができ、原デジタル音声信号と音質が異ならないデジタル音声信号を再生することができる。
【０１９５】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による帯域分割符号化方法でデジタル音声信号を符号化する出力側（符号化側）の構成を示すブロック図である。
【図２】パワーＰＯＷ（Ｆ）の算出と圧縮符号化過程を示すフローチャートである。
【図３】符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））の復号化過程を示すフローチャートである。
【図４】復号化パワーＴＰＯＷ（Ｆ）の大きさによって、各周波数帯域（Ｆ）のビット配分グループを特定する過程を示すフローチャートである。
【図５】ＡＬＯＣ（Ｆ）配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）で指示される量子化ビット数で正規信号成分ＮＳ（Ｆ，Ｎ）を量子化する過程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）＝１の、
（ｂ）は、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）＝２の、
（ｃ）は、ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）＝３の、
量子化過程を示す説明図である。
【図７】符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））を符号化したビットストリームＲに含める過程を示すフローチャートである。
【図８】量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｔ）成分を符号化したビットストリームＲに含める過程を示すフローチャートである。
【図９】出力側（符号化側）から送出される符号化信号のフォーマットを示し、
（ａ）は、ＱＰＢＩＴが「１、１」以外である場合の符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））と帯域データＤＴ（Ｆ）を連続させた符号化信号を、
（ｂ）は、帯域データＤＴ（Ｆ）とビット配分グループとの関係を、
それぞれ示す説明図である。
【図１０】この発明による帯域分割復号化方法で符号化信号を復号化する受信側（復号化側）の構成を示すブロック図である。
【図１１】符号化パワー（ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ））をビットストリームＲから抽出し、復号化する過程を示すフローチャートである。
【図１２】ビット配分指数ＡＬＯＣ（Ｆ）に基いてビットストリームＲから各帯域（Ｆ）の帯域データＤＴ（Ｆ）を抽出し、帯域データＤＴ（Ｆ）を構成する量子化信号ＱＳ（Ｆ，Ｔ）成分を逆量子化する過程を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に連続する過程を示すフローチャートである。
【図１４】逆量子化信号ＴＮＳ（Ｆ，Ｔ）成分を逆正規化する過程を示すフローチャートである。
【図１５】副周波数帯域ＦＢで符号化処理を行って符号化した符号化信号のフォーマットを示す説明図である。
【符号の説明】
１                デジタル音声信号
ＡＬＯＣ（Ｆ）    ビット配分指数
Ｆ                周波数帯域
ＦＢ              副周波数帯域
Ｍ                多重周波数帯域数
Ｎ                時間
ＮＭＡＸ（Ｆ）    時間軸最大値
ＮＳ（Ｆ，Ｎ）    正規信号成分
ＯＰ（Ｆ）        量子化パワー指数
ＯＰMAX（Ｆ）     最大値
ＯＰMAX（Ｆ），ＱＯＰ（Ｆ）  符号化パワー
ＰＯＷ（Ｆ）      パワー
ＰＯＷＫ（Ｆ）    逆量子化パワー
ＱＯＰ（Ｆ）      圧縮パワー指数
ＱＳ（Ｆ，Ｎ）    量子化信号成分
Ｒ                ビットストリーム（符号化信号）
Ｓ（Ｆ，Ｎ）      信号成分
ＳＢＩＴ          総配分ビット数
ＳFBＢＩＴ        総配分ビット数
ＳＰＯＷ（Ｆ）    正規パワー
Ｔ                時間長
ＴＰＯＷ（Ｆ）    復号化パワー
ＴＳＰＯＷ（Ｆ）  逆量子化パワー
【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】
0003998281.tif 000029
【図１０】
0003998281.tif 000030
【図１１】
0003998281.tif 000031
【図１２】
0003998281.tif 000032
【図１３】
0003998281.tif 000033
【図１４】
0003998281.tif 000034
【図１５】
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