(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を符号化する符号器を含む送信機を有し、
上記符号器は上記入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る時間領域符号器を有し、
上記送信機は、伝送チャンネルを介して、上記ディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る時間領域復号器を有する復号器を含む受信機に、上記ディジタル的に符号化された信号を送信する送信手段を更に有する、伝送システムであって、
上記符号器は、上記入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る変換領域符号器を更に有し、
上記送信機は、上記別のディジタル的に符号化された信号から別の復号化された信号を得る変換領域復号器と、上記復号化された信号及び上記別の復号化された信号から再構成された信号を得る結合手段とを有する上記受信機に、上記伝送チャンネルを介して上記別のディジタル的に符号化された信号を送信するための構成が更になされ、上記時間領域符号器を低周波数域で使用し、上記変換領域符号器を高周波数域で使用することを特徴とする、伝送システム。
【請求項２】
上記時間領域符号器はベクトル量子化符号器を有し、上記時間領域復号器はベクトル量子化復号器を有することを特徴とする、請求項１記載の伝送システム。
【請求項３】
上記時間領域符号器は線形予測手段を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の伝送システム。
【請求項４】
上記変換領域符号器はサブバンド符号器を有し、上記変換領域復号器はサブバンド復号器を有することを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の伝送システム。
【請求項５】
上記スペクトル部にある周波数は上記別のスペクトル部にある周波数よりも低いことを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の伝送システム。
【請求項６】
入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る時間領域符号器を有し上記入力信号を符号化する符号器と、上記ディジタル的に符号化された信号を送信する送信手段とを有する送信機であって、
上記送信機は、上記入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る変換領域符号器を更に有し、上記送信手段は、上記別の符号化された信号を送信するための構成が更になされ、上記時間領域符号器を低周波数域で使用し、上記変換領域符号器を高周波数域で使用することを特徴とする、送信機。
【請求項７】
上記スペクトル部にある周波数は上記別のスペクトル部にある周波数よりも低いことを特徴とする、請求項６記載の送信機。
【請求項８】
ディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る時間領域復号器を有する受信機であって、
別のディジタル的に符号化された信号から別の復号化された信号を得る変換領域復号器と、上記復号化された信号と上記別の復号化された信号から再構成された信号を得る結合手段とを有し、上記時間領域符号器を低周波数域で使用し、上記変換領域符号器を高周波数域で使用することを特徴とする受信機。
【請求項９】
入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る時間領域符号器を有する、入力信号を符号化する符号器であって、上記入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る変換領域符号器をさらに有し、上記時間領域符号器を低周波数域で使用し、上記変換領域符号器を高周波数域で使用することを特徴とする符号器。
【請求項１０】
ディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る時間領域復号器を有する復号器であって、
別の符号化された信号から別の復号化された信号を得る変換領域復号器と、上記復号化された信号と上記別の復号化された信号から再構成された信号を得る結合手段とを更に有し、上記時間領域符号器を低周波数域で使用し、上記変換領域符号器を高周波数域で使用することを特徴とする復号器。
【請求項１１】
時間領域符号化法が実行されている間に入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る段階と、
上記ディジタル的に符号化された信号を送信する段階と、
上記ディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る段階とを有する、入力信号を符号化する段階を有する入力信号の伝送方法であって、
変換領域符号化法が実行されている間に上記入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る段階を更に有し、
上記送信する段階は、
上記別のディジタル的に符号化された信号を送信する段階と、
上記ディジタル的に符号化された信号から別の復号化された信号を得る段階と、
上記復号化された信号及び上記別の復号化された信号から再構成された信号を得る段階とを更に有し、上記時間領域符号法を低周波数域で使用し、上記変換領域符号法を高周波数域で使用することを特徴とする、入力信号の伝送方法。
【請求項１２】
時間領域符号化法が実行されている間に入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る段階を有する、入力信号の符号化方法であって、
変換領域符号化法が実行されている間に上記入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る段階を更に有し、上記時間領域符号法を低周波数域で使用し、上記変換領域符号法を高周波数域で使用することを特徴とする、入力信号の符号化方法。
【請求項１３】
時間領域復号化法が実行されている間にディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る段階を有する、符号化された信号の復号化方法であって、
変換領域復号化法が実行されている間に別のディジタル的に符号化された信号から別の復号化された信号を得る段階と、
上記復号化された信号及び上記別の復号化された信号から再構成された信号を得る段階とを更に有し、上記時間領域符号法を低周波数域で使用し、上記変換領域符号法を高周波数域で使用することを特徴とする、符号化された信号の復号化方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、入力信号を符号化する符号器を含む送信機よりなり、上記符号器は上記入力信号のスペクトル部からディジタル的に符号化された信号を得る時間領域符号器よりなり、更に、送信機は、上記ディジタル的に符号化された信号から復号化された信号を得る時間領域復号器を含む受信機に伝送チャンネルを介して上記ディジタル的に符号化された信号を送信する送信手段よりなる、伝送システムに関する。
その上、本発明は、上記の形の伝送システムに使用される送信機、受信機、符号器及び復号器と、伝送の符号化及び復号化の方法に係る。
冒頭に記載された伝送システムは、英国公開特許出願明細書第GB 2 188 820号により周知である。
かかる伝送システムは、例えば、制限された伝送容量を有する伝送チャンネルを介して音声又は音楽信号を伝送するために使用される。
上記チャンネルの第１の例は、移動局と固定基地局との間の無線チャンネルである。このチャンネルの許容伝送容量は、非常に多数のユーザによってこのチャンネルが利用されるので制限される。第２の例は、磁気的、光学的、又は、例えば、ＲＯＭのようなその他の記録媒体に使用される記録チャンネルである。上記容量はこの場合にも屡々制限される。
上記英国特許出願明細書により周知の伝送システムの送信機において、入力信号のスペクトル部は、時間領域符号器によってディジタル的に符号化された信号に変換される。
時間領域符号器の例は、パルス符号変調、差動パルス符号変調、適応差動パルス変調、デルタ変調、適応デルタ変調、ベクトル量子化、及び、線形予測を行う符号化法を実施する符号器である。ディジタル的に符号化された信号は、送信手段が使用されている間にチャンネルを通して受信機に送出される。時間領域復号器は符号化された信号から復号化された信号を得る。
従来技術の伝送システムの問題点は、必要とされる伝送レートに起因して再構成された信号の品質が全ての応用に適当という訳ではないことである。
本発明の目的は、伝送レートが変わらないとき再構成された信号の品質が高められ、或いは、再構成された信号の品質が変わらない場合に、必要とされる伝送レートが低減される冒頭の節に記載されたような伝送システムを提供することである。
この目的のため、本発明は、符号器が入力信号の別のスペクトル部から別のディジタル的に符号化された信号を得る変換領域符号器を更に有し、送信機は、その上、別のディジタル的に符号化された信号を伝送チャンネルを介して受信機に送信する配置がなされ、受信機は、別のディジタル的に符号化された信号から別の復号化された信号を得る変換領域復号器と、復号化された信号と別の復号化された信号から再構成された信号を得る結合手段とからなることを特徴とする。
本発明は、入力信号のあるスペクトル部に対し時間領域符号器が最適であり、別のスペクトル部に対し変換領域符号器が最適であるとの認識に基づいている。変換領域符号器の例は、サブバンド符号化と、時間領域から別の領域への変換を利用する種々の符号化形式を利用する符号器である。上記の変換には、例えば、離散フーリエ変換、離散余弦変換、又は、離散ウォルシュ−アダマール変換である。人間の聴覚系の音響心理学的特性は、利用しても、利用しなくてもよい。入力信号の別々のスペクトル部に対し時間領域又は変換領域の符号器を夫々利用することにより、再構成された信号の品質を著しく改善することが可能である。
ドイツ国特許第DE 26 05 306 C2号明細書には、入力信号がベースバンド信号によって表わされるスペクトル部と、複数のサブバンド信号によって表わされる別のスペクトル部に分けられた伝送システムが開示されていることに注意が必要である。しかし、この伝送システムでは、当該信号はアナログモードで伝送されるので、符号器及び復号器は必要ではない。上記のドイツ国特許明細書により知られている伝送システムにおいて、アナログ信号のディジタル的符号化の問題は、どんな役割も果たさないことは明らかである。
本発明の好ましい一実施例は、スペクトル部にある周波数が別のスペクトル部にある周波数よりも小さいことを特徴とする。
実験の結果明らかになったところによると、時間領域符号器を０Ｈｚから数ｋＨｚの低周波数域で、変換領域符号器を高周波数域で使用することにより、再構成された信号の品質は著しく改善された。
類似した構成要素には類似した参照符号が付けられた図面を参照して以下に本発明をより詳細に説明する。
図１は本発明による伝送システムを示す図である。
図２は図１に示したような伝送システムで使用されるサブバンド符号器を示す図である。
図３は図１に示したような伝送システムで使用されるサブバンド復号器を示す図である。
図４は図２に示したようなサブバンド符号器で使用される選択手段を示す図である。
図５は図４に示したような選択手段のプロセッサ１１８で使用されるプログラムのフローチャートである。
図６は図２及び３に示したような符号器及び復号器で使用される４個の値で表わされた基準包絡線をグラフ的に表わす図である。
図７は図２及び３に示したような符号器及び復号器で使用される８個の値で表わされた基準包絡線をグラフ的に表わす図である。
図１に示す伝送システムにおいて、入力信号は送信機２に印加される。送信機２の入力は符号器５１のフィルタ手段５０の入力に接続されている。フィルタ手段５０の第１の出力は遅延素子６２の入力に接続されている。フィルタ手段５０の第１の出力の出力信号は、入力信号のスペクトル部を表わす。遅延素子６２の出力は、この例では、線形予測（ＬＰＣ：線形予測符号化）を行うベクトル量子化器６６である時間領域符号器の入力に接続されている。その出力信号としてディジタル的に符号化された信号を伝えるベクトル量子化器６６の出力は、この例では、マルチプレクサ６８である送信手段の第１の入力に接続されている。
フィルタ手段５０の複数の出力は、この例では、サブバンド符号器６４である変換領域符号器の各入力に接続されている。サブバンド符号器６４の入力信号は、全体で入力信号の別のスペクトル部を表わす。その出力信号として別のディジタル的に符号化された信号を伝えるサブバンド符号器６４の出力は、マルチプレクサ６８の第２の入力に接続されている。
マルチプレクサ６８の出力は、チャンネル４を介して、受信機６の入力に接続されている。受信機６において、上記信号はデマルチプレクサ７０の入力に印加される。その出力信号としてディジタル的に符号化された信号を伝えるデマルチプレクサ７０の第１の出力は、この例では、線形予測を実行するインバースベクトル量子化器８４である時間領域復号器に接続されている。その出力信号として再構成された信号を伝えるインバースベクトル量子化器８４の出力は、時間遅延素子８６の入力に接続されている。時間遅延素子８６の出力は、結合手段８８の第１の入力に接続されている。デマルチプレクサ７０の第２の出力は、この例では、サブバンド復号器７２である変換領域復号器の入力に接続されている。全体で入力信号の別のスペクトル部を表わす出力信号として再構成された信号を伝えるサブバンド復号器７２の複数の出力は、結合手段８８の入力の各々に接続されている。再構成された入力信号は、結合手段８８の出力で得られる。
図１に示す伝送システムの入力信号は、フィルタ手段５０によって、スペクトル部と、別のスペクトル部に分離される。スペクトル部はベクトル量子化器６６によってディジタル的に符号化された信号に変換される。ベクトル量子化器６６の適当な実装は、例えば、ＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２８「低遅延符号発生線形予測を使用する１６ｋｂｉｔ／ｓの音声の符号化」に記載されている。この符号器は、「分析と統合（analysis by synthesis）」の原理に基づいている。
このベクトル量子化器において、符号化すべき入力信号は、符号化すべき入力信号の複数の信号サンプルの連続的なセグメントに変換される。統合フィルタは、コードブックに記憶された多数のコードブック語に対し統合された信号セグメントを発生させるため使用される。入力信号の実際のセグメントと、統合された信号セグメントの差は、認知できる荷重フィルタによってフィルタリングされる。信号サンプルの自乗和は、認知できる荷重フィルタの出力信号サンプルのセグメントから計算される。
上記の統合された信号の発生と、入力信号と統合された信号の差の計算と、認知できる荷重フィルタによるフィルタリングと、自乗和の計算は、利用可能な１０２４のコードブック語毎に影響される。これらのコードブック語の中から最小自乗和を与えるコードブック語が選択される。
分析フィルタの伝達関数は、実際のセグメントの前に統合された信号の４セグメント内の連続的な信号サンプルの間の関係を線形予測を用いて評価することにより定められる。ここで、符号化された信号は、選択されたコードブック語のコードブックインデックスにより構成される。予測パラメータは転送する必要がないことに注意すべきである。
入力信号の別のスペクトル部は、フィルタ手段５０の出力のサブバンド信号によって表わされる。かかるサブバンド信号は、サブバンド符号器６４によって別のディジタル的に符号化された信号に変換される。フィルタ手段５０の出力のサブバンド信号は、適当なサブバンドにおいて帯域通過信号を表わすベースバンド信号である。このベースバンド表現には、サブバンド毎の必要なサンプルが適当なサブバンドの帯域幅により定められ、適当なサブバンド中の最大の周波数によって定められるのではないという利点がある。４８ｋＨｚのサンプリングレートを有する信号用のサブバンド符号器６４の適当な実装は、国際標準規格案ISO/IEC DIS 11172「情報技術−最大約１．５Ｍｂｉｔ／ｓのディジタル記憶媒体用のオーディオを伴う動画の符号化」、第３章、174-337ページによって周知である。入力のサブバンド信号は、量子化を用いてディジタル信号に変換される。サブバンド信号は、異なるサブバンドに対し別々の多数のレベルで量子化される。サブバンド毎に使用される実際的な量子化レベル数は、関連するサブバンド信号のパワー及び隣接するサブバンド信号のパワーとに依存する。そこで、強い信号の近くにある弱い信号は聴こえないという人間の聴覚系の特性が使用される。その結果、強い信号よりもかなり少ない量子化レベルでかかる弱い信号を量子化することが可能になる。種々のサブバンド信号のパワーに基づいて可聴性ノイズレベルだけがサブバンド毎に計算される。必要な量子化レベルの数は、かかるノイズレベルに応じてサブバンド信号毎に決められる。別のディジタル的に符号化された信号は、別個に量子化されたサブバンド信号と、各サブバンドの量子化レベル数に関する情報とからなる。上記符号器は、０−２４ｋＨｚの信号を符号化するため配置されていることに注意する必要がある。スペクトル部は時間領域符号器によって符号化されるので、このスペクトル領域にあるサブバンドは符号化される必要がない。これは、ビットを割り当てないことにより上記サブバンドに対し容易に実現できる。
マルチプレクサ６８は、ディジタル的に符号化された信号と、別のディジタル的に符号化された信号を一つの信号に結合する。時間遅延素子６２は、二つの経路に沿ってマルチプレクサ６８に到達する入力信号のスペクトル部の遅延を等化するためにある。送信機は、チャンネルを介して受信機に上記結合された信号を送信する。受信機において、結合された信号は再度ディジタル的に符号化された信号と別のディジタル的に符号化された信号に分離される。ディジタル的に符号化された信号は、インバースベクトル量子化器８４によって再構成された信号に変換される。サブ復号器の適当な実装は、上記ＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２８に記載されている。このインバースベクトル量子化器８４において、ベクトル量子化器６６によって選択されたコードブック語は、送信されたコードブック語インデックスに基づいて作成される。コードブック語は、統合フィルタによって符号化された信号に変換される。統合フィルタのパラメータは、この目的のため、符号化された信号の実際のセグメントに先行する４セグメントから線形予測により得られる。これは、同様の方法で符号器６６に実現される。
別のディジタル的に符号化された信号は、サブバンド復号器７２によって、サブバンド復号器７２自体の出力に得られる複数の復号化されたサブバンド信号に変換される。サブバンド信号は、関連するサブバンドの帯域通過信号を表わすベースバンド信号である点に注意が必要である。このベースバンド表現には、各サブバンドに対し必要なサンプルは、関連するサブバンドの帯域幅により定められ、このサブバンド中の最大の周波数によって定められるのではないという利点がある。結合手段８８は、サブバンド信号を所望のサブバンド周波数に変換し、次いで、かかる信号と復号化された信号を結合して再構成された入力信号を得る。図２に示すサブバンド符号器６４において、サブバンド信号の各々は、それ自体のサブ符号器９１．．．１００に印加される。サブ符号器９１．．．１００は、全てが同一構造を有する。サブ符号器９１の入力は、分割手段９０に接続されている。分割手段９０の出力は、測定手段９２の入力及び走査手段９４の入力に接続されている。測定手段９２の第１の出力は、走査手段９４の制御入力に接続されている。その出力信号のパワーの測定値を伝える測定手段の第２の出力は、マルチプレクサ１０２の第１の入力に接続されている。走査手段９４の出力は、絶対値計算器９５の入力と符号判定手段９８の入力とに接続されている。絶対値計算器の出力は選択手段９６の入力に接続されている。その出力信号に対する選択された基準包絡線の識別コードを伝える選択手段９６の出力は、マルチプレクサ１０２の入力に接続されている。符号判定手段の出力はマルチプレクサ１０２の第３の入力に接続されている。マルチプレクサ１０２の出力はサブバンド符号器６４の出力を形成する。
最大周波数８ｋＨｚを有するオーディオ信号用の伝送システムのための符号器５１の一実施例において、スペクトル部は０−２ｋＨｚの周波数領域からなり、一方、別のスペクトル部は２ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの周波数領域からなる。別のスペクトル部は、サブバンド符号器６４の入力で８個のサブバンド信号により表わされている。サブ符号器９１．．．１００においてサブバンド信号は同一の時間間隔を有するセグメントに分割され、一方、セグメント内のサブバンド信号のサンプル数はサブバンド信号の帯域幅に比例する。各サブバンドの周波数領域と、セグメント当たりの対応するサンプル数はテーブル１に示されている。セグメントの時間間隔は、４ｍＳである。
0003898218.tif 000002
最大周波数１６ｋＨｚを有するオーディオ信号用の伝送システムのための符号器５１の一実施例において、スペクトル部は０−４ｋＨｚの周波数領域からなり、一方、別のスペクトル部は４ｋＨｚ乃至１６ｋＨｚの周波数領域からなる。別のスペクトル部は、サブバンド符号器６４の入力で８個のサブバンド信号により表わされている。サブ符号器９１．．．１００においてサブバンド信号は同一の時間間隔を有するセグメントに分割され、一方、セグメント内のサブバンド信号のサンプル数はサブバンド信号の帯域幅に比例する。各サブバンドの周波数領域と、セグメント当たりの対応するサンプル数はテーブル２に示されている。セグメントの時間間隔は、２ｍＳである。
0003898218.tif 000003
測定手段９２は、サブバンド信号サンプルの関連するセグメントに対するパワー測定量を定める。このパワー測定量は対数パワー測定量に変換され、実際のセグメントと、実際のセグメントに先行するセグメントの対数パワー測定量の差がホフマン符号によって符号化される。ホフマン符号信号は、マルチプレクサ６８に印加され、この信号は受信機６に送信される。異なるサブバンドのパワー測定量の別の符号化法は、特定のサブバンドのパワー測定量を符号化し、関連するサブバンドのパワー測定量と、残りのサブバンドのパワー測定量のパワー差を符号化する。異なるサブバンドのパワー測定量が相関している場合には、伝送容量の著しい節約が得られる。スケーリング手段９４は、測定手段から得られる制御信号に応答してサブバンド信号サンプルをスケーリングするので、スケーリング手段９４の出力においてセグメントのパワーは一定値を有する。絶対値発生器９５は、スケーリング手段９４の出力信号の包絡線を発生し、かかる包絡線を分割された形式で選択手段９６に供給する。選択手段は、スケーリング手段９４の出力信号の包絡線を多数の基準包絡線と比較し、スケーリング手段９４の出力信号の包絡線に最も一致する基準包絡線を選択する。選択手段は選択された基準包絡線の識別コードをその出力に発生させる。かかる識別コードは、受信機６に送信するためマルチプレクサ１０２に供給される。セグメント毎に４個のサブバンド信号サンプルが使用されるサブバンドにおいでは５個の基準包絡線が使用され、一方、セグメント毎に８個のサブバンド信号サンプルが使用されるサブバンドにおいでは１１個の基準包絡線が使用される。
８個のサブバンド信号サンプルを有するサブバンドで使用される基準包絡線の数は、１から１１の間で変わる可能性がある。パワー測定値のホフマン符号化の結果として、このパワー測定に必要とされるビット数は、１セグメントから次のセグメントまでの間で変わる可能性がある。これにより連続的な伝送性能が得られた場合、基準包絡線のより長い識別コードを送信するためこの伝送性能を使用することができるので、多数の基準包絡線がスケーリング手段９４の出力信号の包絡線を符号化するために使用され得る。
符号判定手段９８は、スケーリング手段９４の出力信号の符号を判定する。この符号は、受信機６に送信するためマルチプレクサ１０２の第３の入力に印加される。あらゆるサブバンドに対するスケーリング手段９４の出力信号の符号が受信機６に送信されるのではなく、この符号は受信機端のノイズ発生源によって発生させることが可能である。このような簡単化は、高い方のサブバンドの場合に特に許容されることが分かっている。
図３に示すサブバンド復号器７２において、デマルチプレクサ７０の出力信号は、デマルチプレクサ１０４に供給される。各サブ復号器１０６．．．１１４は、デマルチプレクサ１０４の３個の出力信号に与えられる。この出力の中の第１の出力は、基準包絡線発生器１０８に接続されている。この出力の中の第２の出力は、マルチプレクサ１１０の第１の入力に接続され、かかる出力の中の第３の出力は、乗算回路１１２の第１の入力に接続されている。或いは、マルチプレクサ１０４の第３の出力は存在しないが、乗算回路１１２の第１の入力はノイズ発生源１０９の出力に接続されていると考えられる。基準包絡線発生器１０８の出力は、乗算回路の１１０の第２の入力に接続されている。乗算回路１１０の出力は、復号化されたサブバンド信号の中の一つを形成する。サブ復号器１０６１．．．１１４は、同様の方法で構成される。
基準包絡線発生器１０８は、受信した識別コードに応答して選択された基準包絡線を発生する。乗算回路１１０は、選択された基準をパワー測定値によって乗算するので、関連するサブバンド信号の再構成された包絡線が得られる。サブバンド信号の再構成され包絡線は、乗算回路１１２において受信されたサブバンド信号サンプルの符号によって乗算されるので、符号化されたサブバンド信号が乗算回路１１２の出力で得られる。サブバンド信号のサンプル符号が転送されないサブバンドに対し、乗算回路１１２は乗算回路１１０の出力信号をノイズ源１０９の出力信号で乗算する。
図４に示す選択手段９６において、一つのセグメントに結合されたスケーリングされたサブバンド信号の４個の絶対値をその入力信号として伝える４入力は、プロセッサ１１８の４入力に接続されている。図２において、かかるスケーリング手段９６の４入力は、単一の信号入力によって代表的に示されている。その出力信号としてアドレス信号を伝えるプロセッサ１１８の第１の出力は、ＲＯＭ１１１６の入力に接続されている。その出力信号として基準包絡線を表わす４個の値を伝えるＲＯＭ１１６の４出力は、プロセッサ１１８の別の４入力に接続されている。その出力信号として基準包絡線の識別コードを伝えるプロセッサ１１８の第２の出力は、選択手段９６の出力を形成する。
図４に示された選択手段９６において、スケーリング手段９４の出力信号の包絡線は、連続的な時点のこの包絡線の４個の値により表わされると想定される。その上、基準包絡線はかかる基準包絡線の４個の値によって表されると想定される。選択手段９６において、プロセッサはＲＯＭ１１６に対し連続的なアドレスを発生する。ＲＯＭ１１６は、かかるアドレスに格納された基準包絡線を４個の値の形式で供給する。プロセッサ１１８は、基準包絡線と、スケーリング手段９４の出力信号の包絡線とを表わす上記値を読み込む。プロセッサ１１８は、その測定値が、例えば、対応する包絡線によって表わされた値の差の自乗和に一致する二つの包絡線の間の差分測定値を発生する。プロセッサは、比較の際に使用されるすべての基準包絡線のアドレスを連続的に発生し、この基準包絡線の識別コードを最小化された差分測定量と共に第２の出力に与える。包絡線が８個の信号サンプルで表わされるサブバンドに対し、選択手段は８入力を有する必要があることが分かっている。従って、ＲＯＭ１１６は８入力を有し、一方、プロセッサ１１８の入力ポートは８入力を有する必要がある。
上記機能を実行するため、プロセッサ１１８は、図５にフローチャートが示されている適当なプログラムにより構成される。番号を付けられた命令は、以下の表に示すような意味を有する。
0003898218.tif 000004
図５のフローチャートに従うプログラムは、サブバンド信号サンプルの各セグメント毎に１回実行される。ボックス１２２において、最小誤差測定量を表わす変数ＭＩＮは非常に大きい数値Ｚに一致させられるので、最小の差分測定量はこの数値Ｚよりも必ず小さくなる。次いで、ボックス１２４において、セグメントの包絡線を表わす値がプロセッサ１１８によって読み出される。ボックス１２６において、第１の基準包絡線に属するアドレスは、プロセッサの第１の出力に生じる。ボックス１２８において、基準包絡線を表わす値がプロセッサによって読み出される。ボックス１３０において、セグメントの包絡線と、基準包絡線の差分測定量が計算される。差分測定量ＳＱＤＩＦＦは、以下の式によって計算される：
0003898218.tif 000005
式（１）中、ｉは移行する変数、Ｌは包絡線を表わす値の数、ｘiはセグメントの包絡線を表わす値の中のｉ番目の値、ｙiは基準包絡線を表わす値の中のｉ番目の値を夫々表わしている。
ボックス１３２において、ＳＱＤＩＦＦの値は、ＭＩＮの値と比較される。ＳＱＤＩＦＦの値がＭＩＮの値よりも小さい場合、実際の基準包絡線は、前にセグメントの包絡線と比較された基準包絡線よりもセグメントの包絡線の方に良く一致する。この場合、ボックス１３４においてＭＩＮの値は、ＳＱＤＩＦＦの値に一致させられる。その上、ボックス１３６において、その時点までに最もよく一致している基準包絡線の識別コードを表わすＩＮＤＥＸの値が現在の基準包絡線の識別コートに一致させられる。ＳＱＤＩＦＦの値がＭＩＮの値よりも小さくはないとき、ボックス１３４及び１３６は、飛び越される。
ボックス１３８において、全ての基準包絡線がサブバンド信号サンプルのセグメントの包絡線と既に比較されたかどうかが検査される。比較されていた場合、サブバンド信号サンプルのセグメントの包絡線に最もよく一致する基準包絡線の識別コードを表わす変数ＩＮＤＥＸは、ボックス１４２において書き込まれる。比較の際に組み込むべき基準包絡線の中にサブバンド信号サンプルのセグメントの包絡線と未だ比較されていないものがある場合、次の基準包絡線がボックス１４０で選択され、ボックス１２８に飛び込む。
符号器及び復号器は、ハードウェアに完全に実装することが可能ではあるが、符号器及び／又は復号器はシグナルプロセッサに完全、或いは、部分的に組み込まれる場合がある。このシグナルプロセッサは、次いで、適当なソウトウェアによって制御される。
図６には、４個の値で表わされるサブバンドとして使用される５通りの基準包絡線が示されている。基準包絡線は、値ｙk,iによって表わされ、ここで、ｋは基準包絡線のシリアル番号を表わし、ｉは基準包絡線を確定する値のシリアル番号を表わす。実験により全ての基準包絡線が同じ頻度で発生するのではないことが示された。この現象は、例えば、基準包絡線の識別コードを送信するために必要な伝送容量をホフマン符号化を用いて縮小するため利用することが可能である。
図７には１１個の値によって表わされるサブバンドに使用される１１個の基準包絡線が示されている。
符号化されるサブバンド信号から得られる選択可能な適応的な基準包絡線は、固定的な基準包絡線に加えて、或いは、代わりに使用することができることに注意する必要がある。
図８に示す伝送システムにおいて、入力信号は送信機２に印加される。送信機２の入力は、符号器５１のフィルタ手段５０の入力に接続されている。フィルタ手段５０の第１の出力は、遅延素子６２の入力及び減算回路６５の入力に接続されている。フィルタ手段５０の第１の出力での出力信号は、入力信号のスペクトル部を表わす。遅延素子６２の出力は、この例では、線形予測（ＬＰＣ：線形予測符号化）を利用するベクトル量子化器６６である時間領域符号器の入力に接続されている。その出力信号として第１のディジタル的に符号化された信号を伝える量子化器６６の出力は、この例では、マルチプレクサ６８である送信手段の第１の入力と、時間領域復号器６７とに接続されている。時間領域復号器６７の出力は、減算回路６５の第２の入力に接続されている。
フィルタ手段５０の複数の出力及び減算回路６５の出力は、各々、この例では、サブバンド符号器６４によって形成される変換領域符号器の入力に接続されている。サブバンド符号器６４の入力信号は、全体で入力信号のスペクトル部と別のスペクトル部の結合を表わす。その出力信号として別のディジタル的に符号化された信号を伝えるサブバンド符号器６４の出力は、マルチプレクサ６８の第２の入力に接続されている。
マルチプレクサ６８の出力は、チャンネル４を介して、受信機６の入力に接続されている。受信機６において、信号がデマルチプレクサ７０の入力に印加される。その出力信号としてディジタル的に符号化された信号を伝えるデマルチプレクサ７０の第１の出力は、この例の場合、線形予測を実装するインバースベクトル量子化器である時間領域復号器に接続されている。その出力信号として符号化された信号を伝えるインバースベクトル量子化器８４の出力は、時間遅延素子８６の入力に接続されている。時間遅延素子８６の出力は、加算回路８７の第１の入力に接続されている。加算回路８７の出力は、結合手段８８の第１の入力に接続されている。デマルチプレクサ７０の第２の出力は、この例では、サブバンド復号器７２である変換領域復号器の入力に接続されている。入力信号の別のスペクトル部を集合的に表わす出力信号として再構成された信号を伝えるサブバンド復号器７２の複数の出力は、結合手段８８の入力に各々が接続されている。入力信号のスペクトル部を表わすサブバンド復号器７２の出力は、加算回路８７の第２の入力に接続されている。再構成された入力信号は、結合手段８８の出力で得られる。
図８に示されている伝送システムの入力信号は、フィルタ手段５０によって、スペクトル部と別のスペクトル部に分離される。スペクトル部は、ベクトル量子化器６６によってディジタル的に符号化された信号に変換される。ベクトル量子化器６６の適当な実装については、図１を参照して既に説明している。ディジタル的に符号化された信号は、時間領域復号器６７によって復号化された信号に変換され、復号化された信号は、減算回路６５によって入力信号のスペクトル部から減算される。減算回路の出力には、時間領域符号器の符号化誤差を表わす符号化誤差信号が得られる。
入力信号の別のスペクトル部は、フィルタ手段５０の出力でサブバンド信号によって表わされている。かかるサブバンド信号と、減算回路６５の出力の符号化誤差信号は、サブバンド符号器６４によって別のディジタル的に符号化された信号に変換される。時間領域復号器６７及び減算器６５による拡張は、時間領域符号器６６の全ての符号化誤差をサブバンド符号器６４によってもう一度符号化し、符号化誤差を受信機に送信することを可能にさせる。上記の測定によって、伝送の質の改善を実現できるようになる。分析−統合の時間領域符号器において時間領域復号器が既に利用できるので、上記目的のために必要とされる追加的な構成要素は殆どない。サブバンド符号器６５の全入力信号に同一の遅延周期を与えるために、ある時間周期に亘り減算回路６５の入力信号と、別のスペクトル部を表わす信号を遅延させる必要はある。
フィルタ手段５０の出力上のサブバンド信号は、その特定のサブバンド内の帯域通過信号を表わすベースバンド信号であることに注意が必要である。かかるベースバンド表示によれば、必要とされるサブバンド当たりのサンプルは、特定のサブバンドの帯域幅によって定められ、その特定のサブバンドの最大の周波数によって定められることはないという利点が得られる。４８ｋＨｚのサンプリングレートを有する信号用のサブバンド符号器６４の適当な実装は、国際標準規格案ISO/IEC DIS 11172「情報技術−最大約１．５Ｍｂｉｔ／ｓのディジタル記憶媒体用のオーディオを伴う動画の符号化」、第３章、174-337ページによって周知である。入力上のサブバンド信号は、量子化を用いてディジタル信号に変換される。サブバンド信号は、異なるサブバンドに対し異なる多数のレベルで量子化される。サブバンド毎に使用される実際的な量子化レベル数は、関連するサブバンド信号のパワー及び隣接するサブバンド信号のパワーとに依存する。そこで、強い信号の近くにある弱い信号は聴こえないという人間の聴覚系の特性が使用される。その結果、強い信号よりもかなり少ない量子化レベルでかかる弱い信号を量子化することが可能になる。種々のサブバンド信号のパワーに基づいて可聴性ノイズレベルだけがサブバンド毎に計算される。必要な量子化レベルの数は、かかるノイズレベルに応じてサブバンド信号毎に決められる。別のディジタル的に符号化された信号は、別個に量子化されたサブバンド信号と、各サブバンドの量子化レベル数に関する情報とからなる。上記符号器は、０−２４ｋＨｚの信号を符号化するため配置されていることに注意する必要がある。０−４ｋＨｚのスペクトル部は、時間領域符号器によって符号化されるので、このスペクトル領域にあるサブバンドは、非常に小さい振幅を有する符号化誤差信号しか含まない。その結果、上記サブバンドには数ビットしか割り当てられないので、かかる符号化誤差信号を送信するために何らかの補助的な伝送容量が必要とされることは殆どない。
マルチプレクサ６８は、ディジタル的に符号化された信号と、別のディジタル的に符号化された信号を一つの信号に結合する。時間遅延素子６２は、二つのパスに沿ってマルチプレクサ６８に及ぶ入力信号のスペクトル部の遅延を等化するためにある。送信機は、チャンネルを介して受信機に上記結合された信号を送信する。受信機において、結合された信号は再度ディジタル的に符号化された信号と別のディジタル的に符号化された信号に分離される。ディジタル的に符号化された信号は、インバースベクトル量子化器８４によって再構成された信号に変換される。サブ復号器の適当な実装は、上記ＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２８に記載されている。
別のディジタル的に符号化された信号は、サブバンド復号器７２によって、サブバンド復号器７２自体の出力に得られる複数の復号化されたサブバンド信号に変換される。符号化誤差信号を表わす最も小さいサブバンド出力信号（０−４ｋＨｚ）は、復号化された信号を得るため遅延素子８６の出力で加算回路８７によって復号化された信号に加算される。
注意が必要である、上記サブバンド復号器７２の出力のサブバンド信号は、特定のサブバンドの帯域通過信号を表わすベースバンド信号である。このベースバンド表現には、サブバンド毎に必要とされるサンプルの数が特定のサブバンドによって定められ、この特定のサブバンドの最大の周波数によって定められるのではないという利点がある。結合手段８８は、サブバンド信号を所望のサブバンド周波数に変換し、次いで、かかる信号を復号化された信号と結合して再構成された入力信号を得る。
【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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