(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響データを符号化する符号化装置であって、
音響データ列から、連続する一定個数の音響データを切り出す切り出し手段と、
切り出された音響データを周波数軸上のスペクトルデータに変換する変換手段と、
前記変換で得られたスペクトルデータを前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータと前記ｆ１Ｈｚよりも高い高域部スペクトルデータとに分離する分離手段と、
分離された低域部スペクトルデータを量子化し、符号化する低域部符号化手段と、
分離された高域部スペクトルデータから、当該高域部周波数スペクトルの特徴を示す補助情報を生成する補助情報生成手段と、
生成された補助情報を符号化する高域部符号化手段と、
前記低域部符号化手段で得られた符号と前記高域部符号化手段で得られた符号とを合成して出力する出力手段とを備え、
前記ｆ１は、前記音響データ列が作成されたときのサンプリング周波数ｆ２の半分以下であり、
前記補助情報生成手段は、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報を前記補助情報として生成する
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記補助情報生成手段は、前記グループの区切りからそのグループにおける高域部スペクトルのピークまでの周波数軸上の距離と、低域部のグループの区切りから低域部スペクトルのピークまでの周波数軸上の距離との差が最小となる低域部スペクトルを特定する
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記補助情報生成手段は、前記高域部のグループ内のスペクトルと同じ周波数幅でエネルギーの差分をとったときの差分値が最小となる低域部のスペクトルを特定する
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項４】
前記低域部のスペクトルを特定する情報は、特定された低域部スペクトルの前記グループを特定する番号である
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項５】
記録媒体または伝送媒体を介して入力された符号化データを復号化する復号化装置であって、
符号化データに含まれる低域部符号化データと高域部符号化データとをそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された低域部符号化データを復号化し、逆量子化することにより、周波数ｆ１Ｈｚ以下の低域部のスペクトルデータを出力する低域部逆量子化手段と、
前記抽出手段により抽出された高域部データを復号化することにより、高域部スペクトルデータの特徴を表す補助情報を生成する補助情報復号化手段と、
前記補助情報復号化手段により生成された補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを出力する高域部逆量子化手段と、
前記低域部逆量子化手段によって出力された低域部スペクトルデータと、前記高域部逆量子化手段によって出力された高域部スペクトルデータとを合成する合成手段と、
前記合成手段により合成されたスペクトルデータを時間軸上の音響データに逆変換する逆変換手段と、
前記逆変換手段により逆変換された音響データを時間順に出力する音響データ出力手段とを備え、
前記補助情報は、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報であり、
前記高域部逆量子化手段は、前記補助情報に基づいて、高域部の各グループにおいて所定のノイズを生成し、前記スペクトルデータに加算して高域部スペクトルデータを生成する
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項６】
低ビットレートのビットストリームに圧縮符号化された音響データを記録媒体または伝送媒体を介して配信するための音響データ配信システムであって、
請求項１記載の符号化装置と請求項５記載の復号化装置とから構成される
ことを特徴とする音響データ配信システム。
【請求項７】
音響データを符号化する符号化方法であって、
音響データ列から、連続する一定個数の音響データを切り出す切り出しステップと、
切り出された音響データを周波数軸上のスペクトルデータに変換する変換ステップと、
前記変換で得られたスペクトルデータを前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータと前記ｆ１Ｈｚよりも高い高域部スペクトルデータとに分離する分離ステップと、
分離された低域部スペクトルデータを量子化し、符号化する低域部符号化ステップと、
分離された高域部スペクトルデータから、当該高域部周波数スペクトルの特徴を示す補助情報を生成する補助情報生成ステップと、
生成された補助情報を符号化する高域部符号化ステップと、
前記低域部符号化ステップで得られた符号と前記高域部符号化ステップで得られた符号とを合成して出力する出力ステップとを含み、
前記ｆ１は、前記音響データ列が作成されたときのサンプリング周波数ｆ２の半分以下であり、
前記補助情報生成ステップでは、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報を前記補助情報として生成する
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項８】
記録媒体または伝送媒体を介して入力された符号化データを復号化する復号化方法であって、
符号化データに含まれる低域部符号化データと高域部符号化データとをそれぞれ抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された低域部符号化データを復号化し、逆量子化することにより、周波数ｆ１Ｈｚ以下の低域部のスペクトルデータを出力する低域部逆量子化ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された高域部データを復号化することにより、高域部スペクトルデータの特徴を表す補助情報を生成する補助情報復号化ステップと、
前記補助情報復号化ステップにより生成された補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを出力する高域部逆量子化ステップと、
前記低域部逆量子化ステップによって出力された低域部スペクトルデータと、前記高域部逆量子化ステップによって出力された高域部スペクトルデータとを合成する合成ステップと、
前記合成ステップにより合成されたスペクトルデータを時間軸上の音響データに逆変換する逆変換ステップと、
前記逆変換ステップにより逆変換された音響データを時間順に出力する音響データ出力ステップとを含み、
前記補助情報は、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報であり、
前記高域部逆量子化ステップでは、前記補助情報に基づいて、高域部の各グループにおいて所定のノイズを生成し、前記スペクトルデータに加算して高域部スペクトルデータを生成する
ことを特徴とする復号化方法。
【請求項９】
入力された音響信号を符号化する符号化装置に用いられるプログラムであって、
コンピュータを請求項１記載の符号化装置が備える各手段として機能させるプログラム。
【請求項１０】
記録媒体または伝送媒体を介して入力された符号化データを復号化する復号化装置に用いられるプログラムであって、
コンピュータを請求項５記載の復号化装置が備える各手段として機能させるプログラム。
【請求項１１】
請求項９記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１２】
請求項１０記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響信号の高音質圧縮符号化および伸張復号化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声や楽音などの音響信号を高音質圧縮符号化および伸張復号する様々な方式の技術が開発されており、「ＭＰＥＧ−２  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ」（以下、「ＭＰＥＧ−２  ＡＡＣ」あるいは「ＡＡＣ」と略称する）」もその方式の１つである（非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｂｏｓｉ他著、「ＩＳ  １３８１８−７（ＭＰＥＧ−２  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ，ＡＡＣ）」、１９９７年４月
図２４は、従来のＡＡＣ方式による符号化装置および復号化装置の機能構成を示すブロック図である。
【０００４】
符号化装置１０００は、入力された音響信号をＡＡＣ符号化方式に基づいて圧縮符号化する装置であって、Ａ／Ｄ変換器１０５０、音響データ入力部１１００、変換部１２００、量子化部１４００、符号化部１５００およびストリーム出力部１９００から構成される。
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器１０５０は、入力された音響信号を、例えば２２．０５ｋＨｚのサンプリング周波数でサンプリングし、アナログの音響信号からデジタルの音響データ列に変換する。音響データ入力部１１００は、入力信号である音響データ列を１０２４サンプル（この１０２４サンプルを以下、「フレーム」という。）読み込むごとに、そのフレームと、そのフレームの前後に隣接するフレームの５０％のサンプル（５１２）をオーバーラップさせた合計２０４８サンプルの音響データ列を切り出す。変換部１２００は、ＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって、音響データ入力部１１００によって切り出された時間軸上の２０４８サンプルのデータを周波数軸上のスペクトルデータに変換する。なお、変換によって得られたデータの内の半分である１０２４点のスペクトルデータは、サンプリング周波数の半分１１．０２５ｋＨｚ以下の再生帯域を表しており、複数のグループに分類される。各グループは、複数のグループのそれぞれに、１点以上のスペクトルデータが含まれるように設定される。また、この各グループは、人間の聴覚におけるクリティカルバンドを擬似している。各グループのそれぞれを「スケールファクターバンド」という。量子化部１４００は、スケールファクターバンドごとに１つの正規化係数を用いて、変換部１２００から得られたスケールファクターバンド内のスペクトルデータを所定ビット数に量子化する。この正規化係数のことを「スケールファクター」という。また、各スペクトルデータを各スケールファクターで量子化した結果を「量子化値」という。符号化部１５００は、量子化部１４００で量子化されたデータ、すなわち、各スケールファクターと、それを用いて量子化されたスペクトルデータとをハフマン符号化する。ストリーム出力部１９００は、符号化部１５００から得られた符号化信号を、ＡＡＣビットストリームのストリームフォーマットに変換し、出力する。符号化装置１０００から出力されたビットストリームは、伝送媒体や記録媒体を介して復号化装置２０００に伝達される。
【０００６】
復号化装置２０００は、符号化装置１０００によって符号化されたビットストリームを復号化する装置であって、ストリーム入力部２１００、復号化部２２００、逆量子化部２３００、逆変換部２８００、音響データ出力部２９００およびＤ／Ａ変換器２９５０から構成される。
【０００７】
ストリーム入力部２１００は、符号化装置１０００によって符号化されたビットストリームを伝送媒体や記録媒体を介して入力し、入力したビットストリームから符号化信号を取り出す。復号化部２２００は、ハフマン符号化された符号化信号を量子化データに復号化する。逆量子化部２３００は、復号化部２２００で復号化された量子化データをスケールファクターを用いて逆量子化する。逆変換部２８００は、ＩＭＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて、逆量子化部２３００で得られた周波数軸上の１０２４点のスペクトルデータを、時間軸上の１０２４サンプルの音響データに変換する。音響データ出力部２９００は、逆変換部２８００で得られた時間軸上の１０２４サンプルの音響データを順次組み合わせ、１０２４サンプルの音響データを時間順に１つずつ出力する。Ｄ／Ａ変換器２９５０は、２２．０５ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタルの音響データからアナログの音響信号に変換する。
【０００８】
このような従来のＡＡＣ規格にしたがう符号化装置１０００および復号化装置２０００によれば、各点を１ビット以下にまで圧縮率を高めることができ、しかも、サンプリング周波数の半分１１．０２５ｋＨｚ以下の再生帯域を表し、聴覚的に優先度の高い低域部１０２４点のスペクトルデータを符号化しているので、比較的高音質で音響信号を再生することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＡＡＣ方式の符号化装置１０００および復号化装置２０００（従来例１）によれば、サンプリング周波数が２２．０５ｋＨｚであるため、符号化されるスペクトルデータに１１．０２５ｋＨｚを超える帯域が全く含まれていない。このため、１１．０２５ｋＨｚを超える帯域も視聴したいというさらなる高品質化の要望に応えることができないという問題がある。
【００１０】
このような問題を解決するために、図２４の符号化装置１０００および復号化装置２０００のＡ／Ｄ変換器１０５０、Ｄ／Ａ変換器２９５０に印可するサンプリング周波数を２２．０５ｋＨｚの２倍、４４．１ｋＨｚに高めることが考えられる（この方式を以下、「従来例２」とも記す。）。
【００１１】
しかしながら、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚにすると、圧縮率を維持しつつ、１１．０２５ｋＨｚを超える高域部に５１２点のスペクトルデータを符号化することができるものの、聴覚的に優先度の高い低域部のスペクトルデータが５１２点に半減してしまう。すなわち、サンプリング周波数と低域部のスペクトル数とはトレード・オフの関係にあり、従来のＡＡＣでは両方を同時に高めることはできない。このため、全体としての音質がかえって劣化してしまうという別の問題が発生する。
【００１２】
このような事情は、他の方式（例えば、ＭＰ３、ＡＣ３等）の符号化装置および復号化装置等においても同様である。
本発明は上述の技術的課題を解決するためになされたものであり、符号化後の情報量を大幅に増加させることなく、音響信号の高音質な再生を実現しうる符号化装置および復号化装置等を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る符号化装置は、音響データを符号化する符号化装置であって、音響データ列から、連続する一定個数の音響データを切り出す切り出し手段と、切り出された音響データを周波数軸上のスペクトルデータに変換する変換手段と、前記変換で得られたスペクトルデータを前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータと前記ｆ１Ｈｚよりも高い高域部スペクトルデータとに分離する分離手段と、分離された低域部スペクトルデータを量子化し、符号化する低域部符号化手段と、分離された高域部スペクトルデータから、当該高域部周波数スペクトルの特徴を示す補助情報を生成する補助情報生成手段と、生成された補助情報を符号化する高域部符号化手段と、前記低域部符号化手段で得られた符号と前記高域部符号化手段で得られた符号とを合成して出力する出力手段とを備え、前記ｆ１は、前記音響データ列が作成されたときのサンプリング周波数ｆ２の半分以下であり、前記補助情報生成手段は、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルーデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報を前記補助情報として生成することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記ｆ１は、ｆ２／４であり、前記変換手段は、前記音響データを０〜２×ｆ１Ｈｚのスペクトルデータに変換し、前記分離手段は、０〜ｆ１Ｈｚの低域部スペクトルデータとｆ１〜２×ｆ１Ｈｚの高域部スペクトルデータとに分離することを特徴としたり、前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータは、ｎ個のスペクトルデータから構成され、前記切り出し手段は、２×ｎ個のスペクトルデータを生成するのに必要な個数の音響データを切り出し、前記変換手段は、切り出された音響データを２×ｎ個のスペクトルデータに変換し、前記分離手段は、ｎ個の低域部スペクトルデータとｎ個の高域部スペクトルデータとに分離することを特徴としたり、前記切り出し手段は、符号化の単位である１フレームに相当するｎ個の音響データと、そのフレームに隣接する２つのフレームそれぞれに属するｎ／２個ずつの音響データとを併せた２×ｎ個のスペクトルデータを切り出し、前記変換手段は、切り出された２×ｎ個の音響データに対してＭＤＣＴによって前記変換を行い、２×ｎ個のスペクトルデータからなる０〜２×ｆ１Ｈｚのスペクトルに変換することを特徴としたりする構成としてもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る復号化装置は、記録媒体または伝送媒体を介して入力された符号化データを復号化する復号化装置であって、符号化データに含まれる低域部符号化データと高域部符号化データとをそれぞれ抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された低域部符号化データを復号化し、逆量子化することにより、周波数ｆ１以下の低域部のスペクトルデータを出力する低域部逆量子化手段と、前記抽出手段により抽出された高域部データを復号化することにより、高域部スペクトルデータの特徴を表す補助情報を生成する補助情報復号化手段と、前記補助情報復号化手段により生成された補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを出力する高域部逆量子化手段と、前記低域部逆量子化手段によって出力された低域部スペクトルデータと、前記高域部逆量子化手段によって出力された高域部スペクトルデータとを合成する合成手段と、前記合成手段により合成されたスペクトルデータを時間軸上の音響データに逆変換する逆変換手段と、前記逆変換手段により逆変換された音響データを時間順に出力する音響データ出力手段とを備え、前記補助情報は、それぞれ複数のグループに分けられた前記高域部スペクトルデータ及び前記低域部スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似するスペクトルを持つ低域部スペクトルデータのグループを特定する情報であり、前記高域部逆量子化手段は、前記補助情報に基づいて、高域部の各グループにおいて所定のノイズを生成し、前記スペクトルデータに加算して高域部スペクトルデータを生成することを特徴とする。
【００１６】
なお、本発明は、上記符号化装置と復号化装置とからなる通信システムとして実現したり、上記符号化装置、復号化装置および通信システムを構成する特徴的な手段をステップとする符号化方法、復号化方法、通信方法として実現したり、上記符号化装置、復号化装置を構成する特徴的な手段やステップをＣＰＵに実行させる符号化プログラム、復号化プログラムとして実現したり、これらプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現したりすることができるのはいうまでもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を音響データ配信システムとしての放送システムに適用した場合について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る放送システムの機能構成を示すブロック図である。
同図に示される本実施の形態に係る放送システム１は、放送局に設けられ、入力された音響信号を符号化する符号化装置３００と、ユーザの端末に設けられ、符号化装置３００により符号化されたビットストリーム音響信号を復号化する復号化装置４００とを備える。
【００１９】
（符号化装置３００）
符号化装置３００は、入力された音響信号を符号化する符号化装置であって、Ａ／Ｄ変換器３０５と、音響データ入力部３１０と、変換部３２０と、データ分離部３３０と、第１および第２の量子化部３４０，３４５と、第１および第２の符号化部３５０，３５５と、ストリーム出力部３９０とを備える。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器３０５は、入力された音響信号を、例えば従来例１の２倍のサンプリング周波数４４．１ｋＨｚでサンプリングし、アナログの音響信号からデジタルの音響データ（例えば、１６ビット）に変換し、時間軸上の音響データ列を生成する。
【００２１】
音響データ入力部３１０は、Ａ／Ｄ変換器３０５によって生成された音響データ列を２０４８サンプル（２フレーム）受け取るごとのサイクル（約４５．４ｍｓｅｃ）、すなわち従来例２の２倍に時間伸張されたゆっくりとしたサイクルで、この２フレームの２０４８サンプルと、これらのフレームの前後に隣接するフレームの５０％、１０２４サンプルをオーバーラップさせた音響データ列、すなわち従来の２倍の個数（４０９６サンプル）の音響データ列を切り出すものであり、２０４８サンプル受け取るごとの切り出しタイミングを検出するためのカウンタ３１１と、４０９６サンプルの音響データ列を一時的に格納するＦＩＦＯバッファ３１２とを備える。
【００２２】
変換部３２０は、音響データ入力部３１０によって切り出された２フレーム分、４０９６サンプルの音響データを、周波数軸上のスペクトルデータに変換するものであり、時間軸上の４０９６サンプルの音響データを４０９６点の周波数軸上のスペクトルデータに変換するＭＤＣＴ３２１と、スペクトルデータをスケールファクターバンドでグループ分けするグループ分け部３２２とを備える。
【００２３】
ＭＤＣＴ３２１は、具体的には、４０９６サンプルの時間軸上の音響データを４０９６点のスペクトルデータ（１６ビット）に変換するが、左右対称な２群のスペクトルデータとなるため、一方の２０４８サンプルのスペクトルデータのみ符号化の対象とし、他方を廃棄する。
【００２４】
このように、符号化装置３００のＡ／Ｄ変換器３０５、音響データ入力部３１０および変換部３２０の構成を上記した従来例１の符号化装置１０００のものと比較すると、Ａ／Ｄ変換器３０５におけるサンプリング周波数を２倍の周波数（４４．１ｋＨｚ）に引き上げ、音響データ入力部３１０における切り出し長を２倍（４０９６サンプル）に引き上げ、変換部３２０のＭＤＣＴ３２１における符号化単位を２倍（４０９６サンプル）に引き上げている点で、大きく異なっている。
【００２５】
また、上記した従来例２の符号化装置１０００の構成と比較すると、Ａ／Ｄ変換器３０５におけるサンプリング周波数が同一であるものの、音響データ入力部３１０における切り出し長を２倍（４０９６サンプル）に引き上げ、変換部３２０のＭＤＣＴ３２１における符号化単位を２倍（符号化単位４０９６サンプル）に引き上げている点で、大きく異なっている。
【００２６】
この結果、変換部３２０からは、１１．０２５ｋＨｚ以下の低域部に属するスペクトルデータ（以下、「低域部のスペクトルデータ」と記す。）が１０２４個、１１．０２５ｋＨｚを超える高域部に属するスペクトルデータ（以下、「高域部のスペクトルデータ」と記す。）が１０２４個、合計２０４８個のスペクトルデータが出力されることになる。
【００２７】
変換部３２０のグループ分け部３２２は、符号化の対象とされた一方の２０４８サンプルのスペクトルデータを、それぞれ１サンプル以上（実用的には４の倍数）のスペクトルデータを含む複数のスケールファクターバンドに分類する。
【００２８】
このスケールファクターバンドは、このＡＡＣ規格において、各スケールファクターバンドに含まれるサンプル（スペクトルデータ）数が周波数に応じて定められており、低域部においては少数のサンプルごとに細かく区切られ、高域部になるほど多数のサンプルを含むよう大きく区切られている。また、ＡＡＣにおいては、１フレームのスペクトルデータに対応するスケールファクターバンドの数もサンプリング周波数に応じて定められている。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合は、１フレームに含まれるスケールファクターバンドの数は４９個であり、４９個のスケールファクターバンドの中に１０２４サンプルのスペクトルデータが含まれている。一方、このように定められたスケールファクターバンドのうち、どのスケールファクターバンドを伝送するかはＡＡＣで特に規定されておらず、伝送路の転送レートに応じて、最も好ましいスケールファクターバンドを選択して伝送すればよい。例えば、伝送路の転送レートが９６ｋｂｐｓの場合、１フレームのうちの低域部４０スケールファクターバンド（６４０サンプル）のみを選択して伝送するようにしてもよい。
【００２９】
これに対して、本実施の形態においては、２フレームのスペクトルデータ（低域部のスペクトルデータが１０２４個、高域部のスペクトルデータが１０２４個）が従来の２倍のサイクル（約４５．４ｍｓｅｃ）でＭＤＣＴ３２１から出力される。このため、伝送路の転送レートが９６ｋｂｐｓの場合、２フレームのうちの低域部のスケールファクターバンド（１０２４サンプル）をすべて伝送対象としても、従来方式による２フレーム分のデータ転送と比べると、ＡＡＣの２倍（６４０×２＝１２８０サンプル）に対して、転送レートに十分な余裕が生まれる。したがって、本実施の形態においては、グループ分け部３２２が、変換後のスペクトルデータを、独自に定めた区切り方および数のスケールファクターバンドに分類した場合について説明する。
【００３０】
データ分離部３３０は、変換部３２０から出力された２０４８個のスペクトルデータを低域部のスペクトルデータ（１０２４個）と、高域部のスペクトルデータ（１０２４個）とに分離する。そして、データ分離部３３０は、分離した低域部のスペクトルデータ（１０２４個）を第１の量子化部３４０に、高帯域のスペクトルデータ（１０２４個）を第２の量子化部３４５に、それぞれ出力する。
【００３１】
第１の量子化部３４０は、データ分離部３３０から転送された低域部のスペクトルデータをスケールファクターバンドごとに、スケールファクターをそれぞれ決定し、決定したスケールファクターでそのスケールファクターバンド内のスペクトルを量子化し、量子化結果である量子化値と、決定したスケールファクターの先頭と、スケールファクターの差分とを第１の符号化部３５０に出力するものであり、スケールファクター計算部３４１を備える。スケールファクター計算部３４１は、例えば、公式にしたがって、スケールファクターバンドごとにそのバンド内のスペクトルデータが所定のビット数に収まるように１つの正規化係数（スケールファクター、８ビット）を計算し、そのスケールファクターを用いてスケールファクターバンド内の各スペクトルを量子化するとともに、スケールファクタの差分を計算する。
【００３２】
第１の符号化部３５０は、第１の量子化部３４０により量子化されたデータと、スケールファクターバンドごとのスケールファクター等とを所定のストリーム用のフォーマットに符号化するものであり、量子化された各データと各スケールファクター等とをさらに圧縮するためのハフマン符号化テーブル３５１を備える。具体的には、ハフマン符号化テーブル３５１を用いて量子化された各データと、各スケールファクター等とが低ビットレートで伝送されるようにハフマン符号化する。
【００３３】
第２の量子化部３４５は、第１の量子化部３４０において量子化されない帯域、すなわちデータ分離部３３０が出力した１１．０２５ｋＨｚ以上の高域部のスペクトルデータに基づいて、補助情報を計算して出力するものであり、補助情報を生成するための補助情報生成部３４６を備える。ここで、補助情報とは、高域部のスペクトルデータに基づいて計算され、高域部のスペクトルデータの特徴をわずかな情報量で簡潔に表す簡略化された情報をいう。つまり、一定時間分の入力音響データを変換して得られるスペクトルデータのうち、周波数の高域部の特徴を表す情報であって、具体的な一例は、高域部のスケールファクターバンド内で絶対最大スペクトルデータ（絶対値が最大となるスペクトルデータ）の量子化値を「１」にするような、スケールファクターバンドごとの最適なスケールファクターおよびその量子化値である。
【００３４】
第２の符号化部３５５は、第２の量子化部３４５が出力した補助情報を所定のストリーム用のフォーマットに符号化し、第２の符号化情報として出力するものであり、補助情報符号化のためのハフマン符号化テーブル３５６を備える。
【００３５】
ストリーム出力部３９０は、第１の符号化部３５０から出力される第１の符号化信号にヘッダ情報およびその他必要に応じた副情報を付加して従来どおり、ＡＡＣの符号化ビットストリームに変換し、かつ第２の符号化部３５５から出力された第２の符号化信号を、上記ビットストリーム中の従来の復号化装置では無視されるまたはその動作が規定されていない領域に格納する。具体的には、ストリーム出力部３９０は、第２の符号化部３５５から出力される符号化信号を、ＡＡＣの符号化ビットストリームにおけるＦｉｌｌ  ＥｌｅｍｅｎｔやＤａｔａ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｅｌｅｍｅｎｔ等に格納する。
【００３６】
ただし、ヘッダ情報に格納されるビットストリームのサンプルリング周波数を示す情報は、音響データのサンプリング周波数の半分の値を格納しておく。すなわち、音響データのサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合、ヘッダには実際の半分２２．０５ｋＨｚという情報を格納しておく。そして、実際のサンプルリング周波数４４．１ｋＨｚを示す情報は、上記補助情報が格納される領域等に格納すればよい。
【００３７】
符号化装置３００から出力されたビットストリームは、電波や光あるいはメタル等によって構成されるインターネットなどの伝送媒体を介して復号化装置４００に伝送される。
【００３８】
このように、符号化装置３００は、変換部３２０により得られた周波数軸上のスペクトルデータを量子化および符号化する際に、データ分離部３３０により低域部のスペクトルデータ（１０２４点）と、高域部のスペクトルデータ（１０２４点）とに分離し、低域部のスペクトルデータについては従来と同方式で量子化および符号化し、高域部のスペクトルデータについては従来とは異なる方式で量子化および符号化し（補助情報を生成し、補助情報を符号化し）、低域部の符号化ビットストリームに高域部の符号化ビットストリームを組み込んで出力する点が、スペクトルデータの量子化、符号化を全帯域にわたり同じ方式で行う従来の符号化装置１０００と、大きく異なっている。
【００３９】
この結果、情報量の合計が、従来と比べて大幅に増加しない範囲で高品質の音響信号を符号化することができる。
また、ヘッダにサンプリング周波数２２．０５ｋＨｚという情報が格納されているので、本実施の形態における符号化装置３００が生成したビットストリームを、従来の復号化装置２０００でも復号することができるという効果がある。
【００４０】
（復号化装置４００）
本実施の形態に係る復号化装置４００は、符号化装置３００から出力されたビットストリームを符号化装置３００とほぼ逆の処理を行って時間軸上の音響信号（再生上限周波数２２．０５ｋＨｚ）を再生するものであって、ストリーム入力部４１０と、第１および第２の復号化部４２０，４２５と、第１および第２の逆量子化部４３０，４３５と、逆量子化データ合成部４４０と、逆変換部４８０と、音響データ出力部４９０と、Ｄ／Ａ変換器４９５とを備える。
【００４１】
ストリーム入力部４１０は、符号化装置３００によって符号化されたビットストリームを伝送媒体を介して入力し、入力したビットストリームから、従来の復号化装置が使用する領域に格納されている第１の符号化信号と、従来の復号化装置が無視または動作が規定されていない領域に格納されている第２の符号化信号とをそれぞれ取り出し、第１の復号化部４２０と第２の復号化部４２５とにそれぞれ出力する。
【００４２】
第１の復号化部４２０は、ストリーム入力部４１０が出力する第１の符号化信号を入力し、ストリーム用のフォーマットから量子化データに復号化するものであって、復号化するためのハフマン復号化テーブル４２１を備える。
【００４３】
第１の逆量子化部４３０は、第１の復号化部４２０で復号された量子化データを逆量子化し、スペクトルデータを出力するものであって、公式に基づいて量子化データを逆量子化するための処理部４３１を備える。ここで、第１の逆量子化部４３０が出力するスペクトルデータのサンプル数は１０２４であり、これらは１１．０２５ｋＨｚ以下の再生帯域を表す。
【００４４】
第２の復号化部４２５は、ストリーム入力部４１０の出力する第２の符号化信号を入力し、補助情報を復号するものであって、補助情報を復号するためのハフマン復号化テーブル４２６を備える。
【００４５】
第２の逆量子化部４３５は、補助情報に基づいて、高域部のスペクトルデータを生成するものであって、スペクトルデータ生成部４３６を備える。ここで、第２の逆量子化部４３５が出力するスペクトルデータのサンプル数は１０２４であり、これらは１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域を表す。
【００４６】
スペクトルデータ生成部４３６は、第１の逆量子化部４３０から出力されたスペクトルデータをもとにあらかじめ決められた手順でノイズを生成し、第２の復号化部４２５の出力する補助情報をもとに上記ノイズを整形して、高域部のスペクトルデータを出力する。このノイズには、ホワイトノイズや、ピンクノイズなどの他、低域部スペクトルデータを一部または全部コピーしたスペクトルデータが含まれる。
【００４７】
具体的には、スペクトルデータ生成部４３６は、例えば、第１の逆量子化部４３０によって出力される低域部のスペクトルデータを高域部にコピーしておき、高域部のスケールファクターバンドごとに、バンド内にコピーされたスペクトルデータの絶対最大値と、量子化値「１」を補助情報に記述されているそのバンドに対応するスケールファクター値を用いて逆量子化した値との比率を係数として、バンド内の各スペクトルデータに乗じることによって高域部のスペクトルを復元する。
【００４８】
逆量子化データ合成部４４０は、第１の逆量子化部４３０の出力するスペクトルデータと第２の逆量子化部４３５の出力するスペクトルデータを合成するものである。ここで、逆量子化データ合成部４４０が出力するスペクトルデータのサンプル数は２０４８であり、０〜２２．０５ｋＨｚの再生帯域を表す。
【００４９】
このように、この復号化装置４００は、符号化装置３００によって符号化されたビットストリームから、従来の復号化装置が使用する領域に格納されている第１（低域部）の符号化信号と、従来の復号化装置が無視または動作が規定されていない領域に格納されている第２（高域部）の符号化信号とをそれぞれ分離し、第１（低域部）の符号化信号だけを従来と同方式で復号化および逆量子化し、第２（高域部）の符号化信号については、従来とは異なる方式で復号化および逆量子化し、低域部のスペクトルデータと高域部のスペクトルデータとを合成して出力する点で、ビットストリームの復号化、逆量子化を全帯域にわたり同じ方式で行う従来例１，２の復号化装置２０００と、その構成が大きく異なっている。
【００５０】
この結果、従来とほぼ同じわずかな情報量から、従来と比べて大幅に増加した情報量を復号化することができ、高音質の音響信号の復号化が可能になる。
逆変換部４８０は、逆量子化データ合成部４４０より出力された周波数軸上のスペクトルデータを、ＩＭＤＣＴを用いて２０４８サンプル（２フレーム）の時間軸上の音響データに変換する。
【００５１】
音響データ出力部４９０は、逆変換部４８０で得られた時間軸上の２０４８サンプルの音響データを順次組み合わせ、２０４８サンプルの音響データを時間順に１つずつ出力する。
【００５２】
Ｄ／Ａ変換器４９５は、４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタルの音響データからアナログの音響信号に変換する。
このように、復号化装置４００は、逆変換部４８０における逆変換単位が２倍（２０４８サンプル）に引き上げられ、音響データ出力部４９０におけるフレーム長が２倍（２０４８サンプル）にそれぞれ引き上げられ、Ｄ／Ａ変換器４９５におけるサンプリング周波数が２倍の周波数（４４．１ｋＨｚ）に引き上げられている点で、上記した従来例１の復号化装置２０００とその構成が大きく異なっている。
【００５３】
この結果、Ｄ／Ａ変換器４９５からは、１１．０２５ｋＨｚ以下の低域部のスペクトルデータ（１０２４個）と、高域部のスペクトルデータ（１０２４個）とに基づく、高帯域（０〜２２．０５ｋＨｚ）で、しかも高品質の音響信号が出力されることになる。
【００５４】
以上のように本実施の形態の機能構成によれば、従来と比べて大幅に増加しない範囲の情報量に基づきながら、低域部は従来の符号化を行い、高域部を極めて少ない情報量で符号化を行うことにより、高品質の音響信号を符号化および復号化することができる。
【００５５】
また、本実施の形態における符号化装置３００および復号化装置４００の構成は、従来の符号化装置１０００にデータ分離部３３０、第２の量子化部３４５および第２の符号化部３５５を追加し、かつ従来の復号化装置２０００に第２の復号化部４２５、第２の逆量子化部４３５および逆量子化データ合成部４４０を追加しただけであるため、既存の符号化装置１０００および復号化装置２０００の構成を大幅に変更することなく実現できるという効果がある。
【００５６】
また、本実施の形態のおける符号化装置３００が生成したビットストリームは、従来の復号化装置２０００でも復号することができるという効果がある。
次いで、放送システム１における符号化装置３００の各部の符号化処理を具体的に説明する。
【００５７】
図２は、図１に示した符号化装置３００の音響データ入力部３１０および変換部３２０において処理される音響信号の状態変化を示す図である。特に、図２（ａ）は図１に示した音響データ入力部３１０によって切り出される時間軸上の２０４８のサンプルデータを示す波形図であり、図２（ｂ）は時間軸上のサンプルデータが図１に示した変換部３２０のＭＤＣＴ３２１によって変換された後の周波数軸上のスペクトルデータを示す波形図である。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）において、サンプルデータおよびスペクトルデータはアナログ波形で示されているが、実際には、いずれもデジタル信号である。以下の波形図においても同様である。
【００５８】
音響データ入力部３１０には、４４．１ｋＨｚでサンプリングされた音響データが入力される。音響データ入力部３１０は、この音響データが２０４８サンプル入力されるごとのタイミングでその前後１０２４サンプルをオーバーラップさせて切り出し、変換部３２０に出力する。
【００５９】
変換部３２０は、合計４０９６サンプルのデータをＭＤＣＴするが、ＭＤＣＴによって得られるスペクトルが左右対称の波形となるため、その半分の２０４８サンプルに対応する図２（ｂ）に示すようなスペクトルデータを出力する。
【００６０】
図２（ｂ）に示すスペクトルデータは、縦軸に、周波数スペクトルの値、すなわち、図２（ａ）において２０４８サンプルの電圧値で表されていた音響データの周波数成分の量（大きさ）を、前記サンプル数に対応する２０４８点で表している。また、符号化装置３００に入力される音響信号をサンプリング周波数４４．１ｋＨｚでＡ／Ｄ変換しているので、スペクトルデータの再生帯域は、２２．０５ｋＨｚとなっている。さらに、ＭＤＣＴ３２１によって得られるスペクトルは図２（ｂ）に示すように負の値をとる場合があるので、ＭＤＣＴ３２１によって得られたスペクトルを符号化する場合には、スペクトルの正負の符号も合わせて符号化する必要がある。以下では、符号化の符号との混同を避けるため、スペクトルデータの正負の符号を表す情報を「サイン情報」という。
【００６１】
変換部３２０から出力されたスペクトルデータおよびサイン情報は、データ分離部３３０において、０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部と、１１．０２５ｋＨｚ〜の高域部とに分離され、低域部のスペクトルデータ等は第１の量子化部３４０に、高域部のスペクトルデータ等は第２の量子化部３４５に、それぞれ出力される。
【００６２】
図３は、図１に示した第１の量子化部３４０のスケールファクター決定処理における動作を示すフローチャートである。
第１の量子化部３４０は、まず、スケールファクターの初期値として、各スケールファクターバンドに共通のスケールファクターを定め（Ｓ９１）、そのスケールファクターを用いて１フレーム分（１０２４サンプル）の音響データとして伝送されるべき低域部スペクトルデータをすべて量子化するとともに、求められたスケールファクターの前後の差分を求め、その差分と先頭のスケールファクターと各量子化値とをハフマン符号化する（Ｓ９２）。なお、ここでの量子化および符号化は、ビット数のカウントのためだけに行うので、処理を簡略化するため、データのみについて行い、ヘッダなどの情報は付加しないものとする。
【００６３】
次いで、第１の量子化部３４０は、ハフマン符号化後のデータのビット数が所定のビット数を超えたか否かを判断し（Ｓ９３）、超えていれば、スケールファクターの初期値を下げ（Ｓ１０１）、そのスケールファクターの値を用いて、同じ低域部スペクトルデータにつき、量子化とハフマン符号化とをやり直した上（Ｓ９２）、ハフマン符号化後の１フレーム分の低域部符号化データのビット数が所定のビット数を超えたか否かを判断して（Ｓ９３）、所定ビット数以下になるまでこの処理を繰り返す。
【００６４】
第１の量子化部３４０は、低域部符号化データのビット数が所定のビット数を超えていなければ、スケールファクターバンドごとに以下の処理を繰り返し、各スケールファクターバンドのスケールファクターを決定する（Ｓ９４）。まず、スケールファクターバンド内の各量子化値を逆量子化し（Ｓ９５）、それぞれの逆量子化値とそれに対応するもとのスペクトルデータとの各絶対値の差分を求めて合計する（Ｓ９６）。さらに、求められた差分の合計が許容範囲内の値であるか否かを判断し（Ｓ９７）、許容範囲内であれば、次のスケールファクターバンドにつき、上記の処理を繰り返す（Ｓ９４〜Ｓ９８）。
【００６５】
一方、許容範囲を超えていれば、スケールファクターの値を大きくして当該スケールファクターバンドのスペクトルデータを量子化するとともに（Ｓ１００）、その量子化値を逆量子化して（Ｓ９５）、逆量子化値と対応するスペクトルデータとの絶対値の差分を合計する（Ｓ９６）。さらに、差分の合計が許容範囲内かどうかを判断して（Ｓ９７）許容範囲を超えていれば、許容範囲内となるまでスケールファクターを順次大きくし（Ｓ１００）、上記の処理（Ｓ９５〜Ｓ９７およびＳ１００）を繰り返す。
【００６６】
第１の量子化部３４０は、すべてのスケールファクターバンドにつき、スケールファクターバンド内の量子化値を逆量子化した値ともとのスペクトルデータとの絶対値の差分の合計が許容範囲となるようなスケールファクターを決定すると（Ｓ９８）、決定されたスケールファクターを用いて、再度、１フレーム分の低域部スペクトルデータを量子化し、各スケールファクターの差分と先頭のスケールファクターと各量子化値とをハフマン符号化し、低域部符号化データのビット数が所定のビット数を超えているか否かを判定する（Ｓ９９）。低域部符号化データのビット数が所定のビット数を超えていれば、それが所定のビット数以下になるまでスケールファクターの初期値を下げた後（Ｓ１０１）、各スケールファクターバンド内のスケールファクターを決定する処理（Ｓ９４〜Ｓ９８）を繰り返す。低域部符号化データのビット数が所定のビット数を超えていなければ（Ｓ９９）、そのときの各スケールファクターの値を、各スケールファクターバンドのスケールファクターに決定する。
【００６７】
第１の量子化部３４０は、このように決定されたスケールファクターを用いて、低域部のスペクトルデータを量子化し、量子化値と、決定したスケールファクターの先頭と、スケールファクターの差分とを、データ分離部３３０から受け取ったサイン情報と供に第１の符号化部３５０に出力する。
【００６８】
なお、スケールファクターバンド内の量子化値を逆量子化した値ともとのスペクトルデータとの絶対値の差分の合計が許容範囲となるかどうかの判断は、聴覚心理モデルなどのデータに基づいて行われる。
【００６９】
また、ここではスケールファクターの初期値を比較的大きな数値に設定し、ハフマン符号化後の低域部符号化データのビット数が、所定のビット数を超えた場合には、順次、スケールファクターの初期値を下げていく方法でスケールファクターを決定しているが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、あらかじめスケールファクターの初期値を低い値に設定しておき、その初期値を徐々に増加していき、低域部符号化データの全体のビット数が所定のビット数を最初に超えた段階で、直前に設定されていたスケールファクターの初期値を用いて各スケールファクターバンドのスケールファクターを決定するようにしてもよい。
【００７０】
さらに、ここでは１フレーム分の低域部符号化データ全体のビット数が所定のビット数を超えないように各スケールファクターバンドのスケールファクターを決定したが、必ずしもこのようにしなくてよい。例えば、各スケールファクターバンドにおいて、スケールファクターバンド内の各量子化値が所定のビット数を超えないようスケールファクターを決定するようにしてもよい。以下に、図４を用いて、この処理における第１の量子化部３４０の動作を説明する。
【００７１】
図４は、図１に示した第１の量子化部３４０の他のスケールファクター決定処理における動作を示すフローチャートである。
第１の量子化部３４０は、符号化の対象となる低域部のすべてのスケールファクターバンドについて、以下の手順によりスケールファクターの計算を行う（Ｓ１）。また、第１の量子化部３４０は、各スケールファクターバンド内のすべてのスペクトルデータにつき、以下の手順によりスケールファクターの計算を行う（Ｓ２）。
【００７２】
まず、第１の量子化部３４０は、所定のスケールファクターの値で、スペクトルデータを公式に基づいて量子化し（Ｓ３）、その量子化値が量子化値を表すために与えられる所定のビット数、例えば、４ビットを超えたか否かを判定する（Ｓ４）。
【００７３】
判定の結果、量子化値が４ビットを超えている場合、スケールファクターの値を調整し（Ｓ８）、調整後のスケールファクターの値で同じスペクトルデータを量子化する（Ｓ３）。第１の量子化部３４０は、得られた量子化値が４ビットを超えたか否かを判定し（Ｓ４）、そのスペクトルデータの量化値が４ビット以下の値になるまで、スケールファクターの調整（Ｓ８）と調整後のスケールファクターによる量子化（Ｓ３）とを繰り返す。
【００７４】
判定の結果、量子化値が４ビット以下である場合、次のスペクトルデータについて、所定のスケールファクターの値で、量子化を行う（Ｓ３）。
第１の量子化部３４０は、１つのスケールファクターバンド内のすべてのスペクトルデータの量子化値が４ビット以下となると（Ｓ５）、そのときのスケールファクターの値を、そのスケールファクターバンドのスケールファクターに決定する（Ｓ６）。
【００７５】
さらに、第１の量子化部３４０は、すべてのスケールファクターバンドにつき、スケールファクターを決定すると（Ｓ７）、処理を終了する。
以上の処理により、符号化の対象となる低域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、それぞれ１つのスケールファクターが決定される。第１の量子化部３４０は、このように決定されたスケールファクターを用いて、低域部のスペクトルデータを量子化し、量子化結果である４ビットの量子化値と、８ビットの前記スケールファクターの先頭と、スケールファクタの差分とを、データ分離部３３０から受け取ったサイン情報と供に、第１の符号化部３５０に出力する。
【００７６】
第１の符号化部３５０に出力された量子化値およびスケールファクター等は、ハフマン符号化され、ダウンサンプリングの場合と同等の第１の符号化信号としてストリーム出力部３９０に出力される。
【００７７】
一方、第２の量子化部３４５は、高域部のスペクトルデータ等に基づいて、補助情報を生成する。
図５は図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される補助情報（スケールファクター）の具体例を示すスペクトル波形図であり、図６は図１に示した第２の量子化部３４５の補助情報（スケールファクター）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【００７８】
なお、図５において、低域部の周波数軸上に示す区切りは、それぞれ本実施の形態において定めたスケールファクターバンドの区切りを示している。また、高域部において周波数方向に破線で示す区切りは、本実施の形態において定めた高域部のスケールファクターバンドの区切りを示している。以下の波形図においても同様である。
【００７９】
変換部３２０から出力されるスペクトルデータのうち、図５に実線の波形で示す再生帯域１１．０２５ｋＨｚ以下の低域部は、第１の量子化部３４０に出力され、従来どおり量子化される。一方、図５に破線の波形で示す再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部は、第２の量子化部３４５によって計算される補助情報（スケールファクター）によって表される。
【００８０】
以下、図５の具体例を用い、図６のフローチャートにしたがって第２の量子化部３４５の補助情報（スケールファクター）の計算手順を説明する。
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、各スケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータの量子化値を「１」にする最適なスケールファクターを、以下の手順にしたがって計算する（Ｓ１１）。
【００８１】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える高域部の最初のスケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータ（ピーク）を特定する（Ｓ１２）。図５の具体例において、最初のスケールファクターバンド内で特定されたピークの位置が▲１▼で、そのときのピークの値が「２５６」であったとする。
【００８２】
第２の量子化部３４５は、図４のフローチャートに示した手順と同様にして、量子化値を計算する公式にピークの値「２５６」と初期値のスケールファクター値とをあてはめ、公式から得られる量子化値が「１」となるスケールファクターｓｆの値を計算する（Ｓ１３）。例えば、この場合、ピーク値「２５６」の量子化値を「１」にするスケールファクターｓｆの値、例えばｓｆ＝２４が算出される。
【００８３】
最初のスケールファクターバンドについて、ピークの量子化値を「１」にするスケールファクターの値ｓｆ＝２４が求められると（Ｓ１４）、第２の量子化部３４５は、次のスケールファクターバンドについて、スペクトルデータのピークを特定し（Ｓ１２）、例えば、特定されたピークの位置が▲２▼で、その値が「３１２」であった場合、ピーク値「３１２」の量子化値が「１」となるスケールファクターｓｆの値、例えばｓｆ＝３２を計算する（Ｓ１３）。
【００８４】
同様にして、第２の量子化部３４５は、高域部における３番目のスケールファクターバンドについて、ピーク▲３▼の値「２８８」の量子化値を「１」にするスケールファクターｓｆの値、例えばｓｆ＝２６を計算し、４番目のスケールファクターバンドについて、ピーク▲４▼の値「２０３」の量子化値を「１」にするスケールファクターｓｆの値、例えばｓｆ＝１８を計算する。
【００８５】
このようにして、高域部のすべてのスケールファクターバンドについて、ピーク値の量子化値を「１」にするスケールファクターが計算されると（Ｓ１４）、第２の量子化部３４５は、計算によって得られた各スケールファクターバンドのスケールファクターを、高域部の補助情報として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【００８６】
以上のようにして第２の量子化部３４５によって補助情報（スケールファクター）が生成されるが、この補助情報（スケールファクター）は、１０２４点のスペクトルデータで表されていた高域部を、各スケールファクターの値を０〜２５５までの値で表せば、高域部における各スケールファクターバンド（ここでは４つ）につき、それぞれ８ビットで表すことができる。また、この各スケールファクターの差分をハフマン符号化するようにすれば、データ量をさらに低減できる可能性がある。これに対し、この高域部の１０２４点のスペクトルデータを低域部と同様に従来の方法で量子化およびハフマン符号化したとすると、最低でも３００ビット程度のデータ量になると予測される。したがって、この補助情報は、高域部の各スケールファクターバンドにつき１つのスケールファクターを示しているに過ぎないが、従来の方法にしたがって高域部を量子化する場合に比べて、データ量が大きく低減されていることがわかる。
【００８７】
また、このスケールファクターは、各スケールファクターバンドにおけるピーク値（絶対値）にほぼ比例した値を示しており、高域部における１０２４点で一定値をとるスペクトルデータあるいは低域部のスペクトルデータの一部または全部のコピーにスケールファクターを乗算して得られるスペクトルデータは、入力音響信号に基づいて得られたスペクトルデータを大まかに復元しているといえる。また、スケールファクターバンドごとに、バンド内にコピーされたスペクトルデータの絶対最大値と、そのバンドに対応するスケールファクター値を用いて量子化値「１」を逆量子化した値との比率を係数として、バンド内の各スペクトルデータに乗じることにより、より精度よくスペクトルデータを復元することができる。さらに、高域部の波形の相違は、低域部ほど聴覚的にはっきり識別されるものではないので、このようにして得られた補助情報は、高域部の波形を表す情報として十分であるといえる。
【００８８】
なお、ここでは、高域部の各スケールファクターバンド内のスペクトルデータの量子化値が「１」となるようスケールファクターを計算したが、必ずしも「１」である必要はなく、他の値に定めておいてもよい。
【００８９】
第２の量子化部３４５により生成された補助情報は、第２の符号化部３５５によりハフマン符号化され、ストリーム出力部３９０により第２の符号化信号としてビットストリーム中の従来の復号化装置では無視されるまたはその動作が規定されていない領域に格納される。
【００９０】
図７は、図１に示したストリーム出力部３９０によって補助情報が格納されるビットストリーム中の位置を示す図である。図７において、高域部のスペクトルを表す補助情報は、符号化された後、第２の符号化信号としてビットストリーム中の音響符号化信号として認識されない領域に格納される。
【００９１】
図７（ａ）において斜線で示す部分は、例えば、ビットストリームのデータ長を合わせるために「０」で埋められる領域（Ｆｉｌｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）であって、この領域に、高域部のスペクトルを表す補助情報、すなわち第２の符号化信号が格納されていても、従来の復号化装置２０００では復号化すべき符号化信号とは認識されず、無視される。
【００９２】
また、図７（ｂ）において斜線で示す部分は、例えば、Ｄａｔａ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｅｌｅｍｅｎｔ（ＤＳＥ）という領域であって、この領域は、将来の拡張のためＡＡＣの規格によってビット長などの物理的構造だけが規定された領域である。この領域は、Ｆｉｌｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔと同様、ここに高域部のスペクトルを表す補助情報が格納されていても、従来の復号化装置２０００では無視されるかまたはそのデータが読み取られたとしても読み取られたデータに対する復号化装置２０００の動作が規定されていない領域である。
【００９３】
また、以上ではＭＰＥＧ−２  ＡＡＣの規格によって従来の復号化装置２０００では無視されるようなビットストリーム中の領域に第２の符号化信号を格納するとしたが、それ以外にも、ヘッダ情報の所定の位置に組み込んでもよいし、第１の符号化信号中の所定の位置に第２の符号化信号を組み込んでもよいし、その両方にまたがって組み込んでもよい。またビットストリーム中に第２の符号化信号を格納するために、ヘッダにおいても第１の符号化信号においても、連続した領域を確保しなくてもよい。すなわち、図７（ｃ）のように、ヘッダ情報と第１の符号化情報との中に、非連続に第２の符号化信号を組み込んでもよい。
【００９４】
図８は、図１に示したストリーム出力部３９０が補助情報を格納する場合の他の例を示す図である。図８（ａ）は、第１の符号化信号のみがフレームごとに連続して格納されているストリーム１を示している。図８（ｂ）は、補助情報が符号化された第２の符号化信号のみが、ストリーム１に対応するフレームごとに連続して格納されているストリーム２を示している。
【００９５】
ストリーム出力部３９０は、第２の符号化信号を、第１の符号化信号を格納したビットストリームであるストリーム１とは全く別のストリーム２に格納してもよい。例えば、ストリーム１とストリーム２とは、異なるチャンネルで伝送されるビットストリームである。
【００９６】
このように、第１の符号化信号と第２の符号化信号を全く異なるビットストリームで伝送することにより、入力音響信号の基本的な情報を表す低域部分をあらかじめ伝送または蓄積しておき、必要に応じて高域部情報を後から付加することができるという効果がある。
【００９７】
なお、図７および図８に示されるフォーマットにおいて、ヘッダに格納するビットストリームのサンプルリング周波数を示す情報には、実際のサンプルリング周波数の半分である２２．０５ｋＨｚという情報を格納しておく。これにより、従来例１の復号化装置２０００でも０〜１１．０２５ｋＨｚ帯のビットストリームを復号化し、ダウンサンプリングの場合と同様に再生することができる。
【００９８】
次いで、本発明の実施の形態に係る符号化装置３００の方式と、従来例１の符号化装置１０００の方式の相違を、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態に係る方式と従来例１に係る方式（ダウンサンプリング方式）とを比較して示す図であり、特に図９（ａ）は実施の形態に係る方式を示す図であり、図９（ｂ）は従来例１に係る方式を示す図である。
【００９９】
本実施の形態に係る方式においては、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚとすることにより、２２．７μｓｅｃごとの音響データ列を取得し、符号化対象のフレームに含まれる２０４８個と、その前後の１０２４個ずつとの計４０９６個を切り出し、ＭＤＣＴすることにより２０４８個のスペクトルデータを取得している。このスペクトルデータの再生帯域は、２２．０５ｋＨｚを表している。この２０４８個のスペクトルデータは、１１．０２５ｋＨｚを境界として低域部のスペクトルデータ（１０２４個）と、高域部のスペクトルデータ（１０２４個）とに分離される。低域部のスペクトルデータ（１０２４個）は、通常の量子化・符号化が行われ、ダウンサンプリングと同等の高品質で低ビットレートの第１の符号化信号が取得される。しかも、高域部についても１０２４個のスペクトルデータが取得されている。これを、通常の量子化・符号化すると、低ビットレートを実現できない。そこで、本実施の形態に係る方式においては、高域部の１０２４個のスペクトルデータから補助情報を生成し、補助情報のみ符号化することにより第２の符号化信号を取得している。したがって、情報量の合計が、大幅に増加しない範囲で高品質の音響信号を符号化することができる。
【０１００】
これに対して、従来例１のダウンサンプリングによる方式においては、サンプリング周波数を２２．０５ｋＨｚとすることにより、４５μｓｅｃごとの音響データ列を取得し、符号化対象のフレームに含まれる１０２４個と、その前後の５１２個ずつとの計２０４８個を切り出し、ＭＤＣＴすることにより１０２４個のスペクトルデータを取得している。このスペクトルデータの再生帯域は、１１．０２５ｋＨｚを表している。この１０２４個のスペクトルデータは、通常の量子化・符号化が行われる。したがって、１１．０２５ｋＨｚ以下については品質の高い符号化信号を取得できるものの、１１．０２５ｋＨｚを超える高域部のスペクトルデータが全くないため、高域部の符号化信号を取得できなかった。
【０１０１】
次いで、本発明の実施の形態に係る符号化装置３００の方式と、従来例２の符号化装置１０００の方式の相違を、図１０を用いて説明する。
図１０は、実施の形態に係る方式と従来例２に係る方式とを比較して示す図であり、特に図１０（ａ）は実施の形態に係る方式を示す図であり、図１０（ｂ）は従来例２に係る方式を示す図である。なお、本実施の形態に係る方式については、上述したので、その説明を省略する。
【０１０２】
従来例２のサンプリングによる方式においては、本実施の形態の場合と同様にサンプリング周波数を４４．１ｋＨｚとすることにより、２２．７μｓｅｃごとの音響データ列を取得する一方、符号化対象のフレームに含まれる１０２４個と、その前後の５１２個ずつとの計２０４８個を切り出し、ＭＤＣＴすることにより１０２４個のスペクトルデータを取得している。このスペクトルデータの再生帯域は、２２．０５ｋＨｚを表している。この１０２４個のスペクトルデータは、通常の量子化・符号化が行われる。すなわち、本実施の形態の半分の時間（約２２．７ｍｓｅｃ）ごとに、１０２４個のスペクトルデータ（１１．０２５ｋＨｚ以下の低域では５１２個、１１．０２５ｋＨｚを超える高域では５１２個）を取得している。
【０１０３】
ここで、従来例２の符号化装置１０００において本発明の実施の形態と同様に１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域のスペクトルデータから補助情報を生成した場合を仮定する。この場合において、約２２．７ｍｓｅｃごとに量子化で使用できるビット数をｎとし、補助情報として使用できるビット数をｍ１とすると、低域（０〜１１．０２５ｋＨｚ）の５１２サンプルを（ｎ−ｍ１）ビットで量子化する必要がある。これに対して、本発明の実施の形態の場合、量子化で使用できる約４５．４ｍｓｅｃごとのビット数が２×ｎとし、補助情報として使用できるビット数をｍ２とすると、低域（０〜１１．０２５ｋＨｚ）の１０２４サンプルを（２×ｎ−ｍ２）ビットで量子化すればよい。
【０１０４】
ところで、ＡＡＣにおいては一般的に、あるサンプル数（しきい値）以上集まらないと、高い符号化効率を得られないことが知られており、従来例２の５１２サンプルの場合にはしきい値に達せず、本実施の形態の１０２４サンプルの場合にはしきい値を十分に超える。
【０１０５】
したがって、従来例２のように５１２サンプルを（ｎ−ｍ１）ビットで量子化するより、本実施の形態のように１０２４サンプルを（２×ｎ−ｍ２）ビットで量子化する方が、より高い符号化効率が得られる。また、本実施の形態の方が高い符号化効率を得られる結果、ｍ２をより大きくでき（ｍ２＞２×ｍ１）、高域部の音質を高めることが可能となる。
【０１０６】
図１１は、本実施の形態の符号化方式と、従来例１，２の符号化方式とのスペクトルデータおよび特徴について、比較した図である。
本実施の形態では、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚで、フレーム長を２０４８個としている。このため、スペクトルデータでは０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部に１０２４個のスペクトルデータと、１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域部の１０２４個のスペクトルデータに基づく補助情報とを取得している。この結果、本実施の形態では、帯域の面では、従来例２に対して略同一であるが、従来例１に対して広くなる。また、本実施の形態では、音質の面では、従来例１に対し、０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部については同一品質であるが、１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域部については補助情報があるため、全体として高品質となり、従来例２に対し、１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域部については補助情報があるため略同一品質を得ることができ、しかも０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部についてはスペクトルデータの数が倍加されている分高品質であるので、全体として高品質となる。
【０１０７】
これに対して従来例１では、サンプリング周波数２２．０５ｋＨｚで、フレーム長を１０２４としており、スペクトルデータでは０〜１１．０２５ｋＨｚの帯域に１０２４個のスペクトルデータを取得している。この結果従来例１では、本実施の形態に対して、帯域の面では半減し、狭くなる。このため、音質の面では、０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部については同一品質であるが、１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域部についてはスペクトルデータが全くないので悪くなり、全体として低くなる。
【０１０８】
また、従来例２では、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚで、フレーム長を１０２４としており、スペクトルデータでは０〜２２．０５ｋＨｚの全帯域に１０２４個のスペクトルデータを取得している。この結果従来例２では、本実施の形態に対して、帯域の面では同じであるが、音質の面では、１１．０２５〜２２．０５ｋＨｚの高域部についてはスペクトルデータが符号化されるので高品質となるものの、帯域０〜１１．０２５ｋＨｚの低域部についてはスペクトルデータの個数が半減するため、品質が落ち、全体として品質は低くなる。
【０１０９】
したがって、本実施の形態によれば、低域部は従来の符号化を行い、高域部を極めて少ない情報量で符号化を行うことにより、情報量の合計が、従来と比べて大幅に増加しない範囲で高品質の音響信号を符号化することができる。
【０１１０】
次いで、放送システム１における復号化装置４００の各部の符号化処理を具体的に説明する。
ストリーム入力部４１０から出力された第１の符号化信号は、第１の復号化部４２０により量子化データ等に復号化され、第１の逆量子化部４３０により低域部のスペクトルデータに符号化される。一方、ストリーム入力部４１０から出力された第２の復号化信号は、第２の復号化部４２５により補助情報に復号化される。第２の逆量子化部４３５は、補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを生成する。この第２の逆量子化部４３５における処理を詳細に説明する。
【０１１１】
図１２は、図１に示した第２の逆量子化部４３５によって低域部１０２４スペクトルが順方向に高域部にコピーされる手順を示すフローチャートである。このような低域部のスペクトルデータのコピーは、高域部のスペクトルデータを生成するに際して実行される。
【０１１２】
図１２において、ｉｎｖ＿ｓｐｅｃ１［ｉ］は、第１の逆量子化部４３０の出力データのうちのｉ番目のスペクトルの値を示し、ｉｎｖ＿ｓｐｅｃ２［ｊ］は、第２の逆量子化部４３５の入力データのうちのｊ番目のスペクトルの値を示している。
【０１１３】
まず、第２の逆量子化部４３５は、０番目のスペクトルから１０２３番目のスペクトルまでを同方向に入力するため、スペクトルの数をカウントするカウンタｉ、ｊの初期値をそれぞれ「０」にセットする（Ｓ７１）。次いで、第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉの値が「１０２４」未満であるか否かを調べ（Ｓ７２）、カウンタｉの値が「１０２４」未満であれば、第１の逆量子化部４３０の低域部ｉ番目（この場合、０番目）のスペクトルの値を、第２の逆量子化部４３５の高域部ｊ番目（この場合、０番目）のスペクトルの値として入力する（Ｓ７３）。この後、第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉ、ｊの値をそれぞれ「１」だけインクリメントし（Ｓ７４）、カウンタｉの値が「１０２４」未満であるか否かを調べる（Ｓ７２）。
【０１１４】
第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉの値が「１０２４」未満である間、上記処理を繰り返し、カウンタｉの値が「１０２４」以上になると、処理を終了する。
【０１１５】
この結果、第１の逆量子化部４３０の逆量子化結果である０〜１０２３番目の低域部の全スペクトルが、そのまま第２の逆量子化部４３５の高域部のスペクトルとしてコピーされる。
【０１１６】
このようにしてコピーされたスペクトルデータは、第２の復号化部４２５によって復号化された補助情報、すなわちピーク値を「１」にするスケールファクターの値に応じてコピーしたスペクトルデータの振幅が調整され、高域部のスペクトルデータとして出力される。なお、振幅の調整は、スケールファクターバンドごとに、バンド内にコピーされたスペクトルデータの絶対最大値と、そのバンドに対応するスケールファクター値を用いて量子化値「１」を逆量子化した値との比率を係数として、バンド内の各スペクトルデータに乗じることで達成される。ここで、第２の逆量子化部４３５が出力するスペクトルデータの最大サンプル数は１０２４であり、これらは１１．０２５を超える再生帯域を表す。
【０１１７】
なお、図１２においては、低域部１０２４スペクトルを周波数軸方向の順方向に高域部にコピーされる手順を示したが、図１３に示すようにこれと逆方向にコピーしてもよい。
【０１１８】
図１３は、図１に示した第２の逆量子化部４３５によって低域部１０２４スペクトルが周波数軸方向の逆方向に高域部にコピーされる手順を示すフローチャートである。図１２と同様、図１３において、ｉｎｖ＿ｓｐｅｃ１［ｉ］は、第１の逆量子化部４３０の出力データのうちのｉ番目のスペクトルの値を示し、ｉｎｖ＿ｓｐｅｃ２［ｊ］は、第２の逆量子化部４３５の入力データのうちのｊ番目のスペクトルの値を示している。
【０１１９】
まず、第２の逆量子化部４３５は、０番目のスペクトルから１０２３番目のスペクトルまでを逆方向に入力するため、スペクトルの数をカウントするカウンタｉの初期値を「０」に、ｊの初期値を「１０２３」にセットする（Ｓ８１）。次いで、第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉの値が「１０２４」未満であるか否かを調べ（Ｓ８２）、カウンタｉの値が「１０２４」未満であれば、第１の逆量子化部４３０の低域部ｉ番目（この場合、０番目）のスペクトルの値を、第２の逆量子化部４３５の高域部ｊ番目（この場合、１０２３番目）のスペクトルの値として入力する（Ｓ８３）。この後、第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉの値を「１」だけインクリメントし、ｊの値を「１」だけデクリメントして（Ｓ８４）、カウンタｉの値が「１０２４」未満であるか否かを調べる（Ｓ８２）。
【０１２０】
第２の逆量子化部４３５は、カウンタｉの値が「１０２４」未満である間、上記処理を繰り返し、カウンタｉの値が「１０２４」以上になると、処理を終了する。
【０１２１】
この結果、第１の逆量子化部４３０の逆量子化結果である０〜１０２３番目の低域部の全スペクトルが、第２の逆量子化部４３５の高域部の１０２３〜０番目のスペクトルとして逆方向にコピーされる。
【０１２２】
この場合においても、コピーされたスペクトルデータは、第２の復号化部４２５によって復号化された補助情報、すなわちピーク値を「１」にするスケールファクターの値に応じてコピーしたスペクトルデータの振幅が調整され、高域部のスペクトルデータとして出力される。なお、振幅の調整は、スケールファクターバンドごとに、バンド内にコピーされたスペクトルデータの絶対最大値と、そのバンドに対応するスケールファクター値を用いて量子化値「１」を逆量子化した値との比率を係数として、バンド内の各スペクトルデータに乗じることで達成される。ここで、第２の逆量子化部４３５が出力するスペクトルデータの最大サンプル数は１０２４であり、これらは１１．０２５を超える再生帯域を表す。
【０１２３】
なお、第２の逆量子化部４３５は低域部におけるすべてのスペクトルデータを高域部にコピーしたが、一部のみコピーしてもよい。
また、高域部と低域部の全体を一度にコピーする手順として図１２および図１３の場合を例として挙げたが、一部図１２のようにコピーし、一部図１３のようにコピーしてもよい。
【０１２４】
また、それらの一部、または全部を正負の符号を反転してコピーしてもよい。さらに、これらのコピー手順は、あらかじめ決めておいてもよいし、低域部のデータに応じて変更してもよいし、補助情報として伝送してもよい。
【０１２５】
また、ここでは、低域部側のスペクトルデータを高域部側のスペクトルデータとしてコピーしているが、これに限らず、高域部側のスペクトルデータは第２の符号化情報のみから生成してもよい。
【０１２６】
さらに、本実施の形態においては、第２の逆量子化部４３５におけるノイズ生成として、主として第１の逆量子化部４３０から得られるスペクトルデータをコピーする場合について説明したが、これに限ったものでなく、高域部の各スケールファクターバンド内において一定値をもつスペクトルデータ、ホワイトノイズ、およびピンクノイズなどを、第２の逆量子化部４３５で独自に生成してもよいし、補助情報に応じて生成してもよい。
【０１２７】
第２の逆量子化部４３５から出力された１０２４個のスペクトルデータは、逆量子化データ合成部４４０において第１の逆量子化部４３０から出力されたスペクトルデータ（１０２４個）と合成され、ＩＭＤＣＴされることにより時間軸上の音響データに逆変換され、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚでＤ／Ａ変換されることにより再生帯域０〜２２．０５ｋＨｚの音声信号が再生される。
【０１２８】
以上のように、本発明では従来の２倍の変換長をもつＭＤＣＴおよびＩＭＤＣＴを用いて、２０４８サンプルのスペクトルデータに対して前半１０２４サンプルのみを対象として従来の符号化を行い、残りの後半１０２４サンプルについては従来と比べて少ない情報量での符号化を行い、復号時にそれらを合成した。
【０１２９】
後半１０２４サンプルのスペクトルデータの符号化に必要な情報量を削減できることで、前半１０２４サンプルのスペクトルデータの符号化に必要な情報量を増加させることができ、低域部の原信号に対する精度を向上させつつも、広帯域な符号化を行うことができた。
【０１３０】
また本実施例のおける符号化装置が生成したビットストリームは、従来の復号化装置でも復号することができる。
次いで、補助情報およびその復号化の種々変形例について説明する。
【０１３１】
図１４は、図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される他の補助情報（量子化値）の具体例を示すスペクトル波形図である。また、図１５は、図１に示した第２の量子化部３４５の他の補助情報（量子化値）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【０１３２】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき共通のスケールファクター値、例えば「１８」をあらかじめ定めておき、そのスケールファクター値「１８」を用いて、スケールファクターバンドごとに、そのスケールファクターバンドにおける絶対最大値スペクトルデータ（ピーク）の量子化値を計算する（Ｓ２１）。
【０１３３】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える高域部の最初のスケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータ（ピーク）を特定する（Ｓ２２）。図１４の具体例において、最初のスケールファクターバンド内で特定されたピークの位置が▲１▼で、そのときのピークの値が「２５６」であったとする。
【０１３４】
第２の量子化部３４５は、量子化値を計算する公式に、あらかじめ定めた共通のスケールファクター値「１８」とピークの値「２５６」とをあてはめ、量子化値を計算する（Ｓ２３）。例えば、この場合、ピーク値「２５６」をスケールファクター値「１８」で量子化すると、量子化値「６」が算出される。
【０１３５】
最初のスケールファクターバンドについて、ピーク値「２５６」の量子化値「６」が求められると（Ｓ２４）、第２の量子化部３４５は、次のスケールファクターバンドについて、スペクトルデータのピークを特定し（Ｓ２２）、例えば、特定されたピークの位置が▲２▼で、その値が「３１２」であった場合、スケールファクターの値を「１８」とするピーク値「３１２」の量子化値、例えば「１０」を計算する（Ｓ２３）。
【０１３６】
同様にして、第２の量子化部３４５は、高域部における３番目のスケールファクターバンドについて、スケールファクターの値を「１８」とするピーク▲３▼の値「２８８」の量子化値「９」を計算し、４番目のスケールファクターバンドについて、スケールファクターの値を「１８」とするピーク▲４▼の値「２０３」の量子化値「５」を計算する。
【０１３７】
このようにして、高域部のすべてのスケールファクターバンドについて、スケールファクターを「１８」に固定した場合のピーク値の量子化値が計算されると（Ｓ２４）、第２の量子化部３４５は、計算によって得られた各スケールファクターバンドの量子化値を、高域部の補助情報として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【０１３８】
以上のようにして第２の量子化部３４５によって補助情報（量子化値）が生成されるが、この補助情報（量子化値）は、１０２４点のスペクトルデータで表されていた高域部を、４つのスケールファクターバンドにつき、それぞれ４ビットの量子化値で表している。これに対し、前述の補助情報（スケールファクター）では、高域部を、４つのスケールファクターバンドにつき、それぞれ８ビットのスケールファクターで表していたので、これと比較すると、高域部のデータ量がより低減されている。また、この量子化値は、各スケールファクターバンドにおけるピーク値（絶対値）の振幅を大まかに表しており、高域部における１０２４点で一定値をとるスペクトルデータあるいは低域部のスペクトルデータの一部または全部のコピーに、これを単純に乗算して得られるスペクトルデータであっても、入力音響信号に基づいて得られたスペクトルデータを大まかに復元しているといえる。また、スケールファクターバンドごとに、バンド内にコピーされたスペクトルデータの絶対最大値と、あらかじめ定められていたスケールファクター値を用いてそのバンドに対応する量子化値を逆量子化した値との比率を係数として、バンド内の各スペクトルデータに乗じることにより、さらに精度よくスペクトルデータを復元することができる。
【０１３９】
なお、この実施の形態では、第２の符号化情報として伝送される量子化値に対応するスケールファクター値は、あらかじめ定めたものにしたが、最適なスケールファクター値を計算し、第２の符号化情報に付加して伝送してもよい。例えば、量子化値の最大値が７となるようにスケールファクターを選択すれば、量子化値を表すビット数が３ビットですむので、量子化値の伝送に必要な情報量はより少なくてすむ。
【０１４０】
図１６は、図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される他の補助情報（位置情報）の具体例を示すスペクトル波形図である。また、図１７は、図１に示した第２の量子化部３４５の他の補助情報（位置情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【０１４１】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、各スケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータの位置を以下の手順にしたがって特定する（Ｓ３１）。
【０１４２】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える高域部の最初のスケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータ（ピーク）を特定する（Ｓ３２）。図１６の具体例において、最初のスケールファクターバンド内で特定されたピークの位置が▲１▼で、このスケールファクターバンドの先頭から２２番目のスペクトルデータであったとする。第２の量子化部３４５は、特定されたピークの位置「スケールファクターバンドの先頭から２２番目のスペクトルデータ」を保持する（Ｓ３３）。
【０１４３】
最初のスケールファクターバンドについて、ピークの位置が特定され、保持されると（Ｓ３４）、第２の量子化部３４５は、次のスケールファクターバンドについて、スペクトルデータのピークを特定する（Ｓ３２）。例えば、特定されたピークの位置が▲２▼で、スケールファクターバンドの先頭から６０番目のスペクトルデータであったとする。第２の量子化部３４５は、特定されたピークの位置「スケールファクターバンドの先頭から６０番目のスペクトルデータ」を保持する（Ｓ３３）。
【０１４４】
以下、同様にして、第２の量子化部３４５は、高域部における３番目のスケールファクターバンドについて、ピーク▲３▼の位置「スケールファクターバンドの先頭のスペクトルデータ」を特定して保持するとともに、４番目のスケールファクターバンドについて、ピーク▲４▼の位置「スケールファクターバンドの先頭から２５番目のスペクトルデータ」を特定して保持する。
【０１４５】
このようにして、高域部のすべてのスケールファクターバンドについて、ピークの位置が特定され、保持されると（Ｓ３４）、第２の量子化部３４５は、保持していた各スケールファクターバンドのピークの位置を、高域部の補助情報として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【０１４６】
以上のようにして第２の量子化部３４５によって補助情報（位置情報）が生成されるが、この補助情報（位置情報）は、１０２４点のスペクトルデータで表されていた高域部を、４つのスケールファクターバンドにつき、それぞれ６ビットの位置情報で表している。
【０１４７】
この場合、復号化装置４００において、第２の逆量子化部４３５は、低域部の１０２４サンプル分のスペクトルデータの一部または全部を、第２の復号化部４２５から入力された補助情報（位置情報）に応じて高域部側の１０２４サンプルデータとしてコピーする。コピーの手順は、１つ以上のスケールファクターバンドにおけるスペクトルデータのピーク情報をもとに、類似したデータを第１の逆量子化部４３０より出力されたスペクトルデータより抽出し、その一部または全部をコピーすることで達成される。また、第２の逆量子化部４３５においては、必要に応じてコピーしたスペクトルデータの振幅を調整する。振幅の調整は各スペクトルデータにあらかじめ定められた係数、例えば「０．５」として、この係数を乗じることで達成する。この係数は固定値でもよいし、帯域ごと、あるいはスケールファクターバンドごとに変更してもよいし、第１の逆量子化部４３０より出力されるスペクトルデータに応じて変更してもよい。
【０１４８】
また、上記ではあらかじめ定めた係数を用いるが、補助情報として、この係数の値を第２の符号化情報内に付加してもよい。または係数としてスケールファクター値を第２の符号化情報に付加してもよいし、係数としてスケールファクターバンド内のピークの量子化値を第２の符号化情報に付加してもよい。また振幅調整方法はこれに限ったものではなく、他の方法を用いてもよい。
【０１４９】
なお、この実施の形態では、補助情報として位置情報のみ、または位置情報と係数情報のみを符号化したが、これに限ったものでなくてよく、スケールファクター、量子化値、スペクトルのサイン情報およびノイズ生成方法等を符号化してもよい。また、これらを２つ以上組み合わせて符号化してもよい。
【０１５０】
また、低域部側のスペクトルデータを高域部側のスペクトルデータとしてコピーしているが、これに限らず、高域部側のスペクトルデータは第２の符号化情報のみから生成してもよい。
【０１５１】
図１８は、図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される他の補助情報（サイン情報）の具体例を示すスペクトル波形図である。また、図１９は、図１に示した第２の量子化部３４５の他の補助情報（サイン情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【０１５２】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、各スケールファクターバンドのあらかじめ定めた位置、例えばスケールファクターバンド中央におけるスペクトルデータのサイン情報を以下の手順にしたがって特定する（Ｓ４１）。
【０１５３】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える高域部の最初のスケールファクターバンドの中央位置におけるスペクトルデータのサイン情報を調べ（Ｓ４２）、その値を保持する。例えば、最初のスケールファクターバンドの中央位置におけるスペクトルデータのサイン符号は、「＋」である。第２の量子化部３４５は、この符号「＋」を１ビットの値「１」で表して保持する。また、この符号が「−」であった場合は、「０」で表して保持する。
【０１５４】
最初のスケールファクターバンドについて、スケールファクターバンドの中央位置におけるスペクトルデータのサイン情報が保持されると（Ｓ４３）、第２の量子化部３４５は、次のスケールファクターバンドについて、中央位置におけるスペクトルデータの符号を調べる（Ｓ４２）。例えば、調べられた符号が「＋」であったとすると、第２の量子化部３４５は、２番めのスケールファクターバンドの中央位置におけるスペクトルデータのサイン情報として「１」を保持する。
【０１５５】
以下同様にして、第２の量子化部３４５は、高域部における３番目のスケールファクターバンド中央位置におけるスペクトルデータの符号「＋」を調べ、そのサイン情報「１」を保持するとともに、４番目のスケールファクターバンド中央位置におけるスペクトルデータの符号「＋」を調べ、そのサイン情報「１」を保持する。
【０１５６】
このようにして、高域部のすべてのスケールファクターバンドについて、中央位置のスペクトルデータのサイン情報が保持されると（Ｓ４３）、第２の量子化部３４５は、保持していた各スケールファクターバンドのサイン情報を、高域部の補助情報として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【０１５７】
以上のようにして第２の量子化部３４５によって補助情報（サイン情報）が生成されるが、この補助情報（サイン情報）は、１０２４点のスペクトルデータで表されていた高域部を、４つのスケールファクターバンドにつき、それぞれ１ビットのサイン情報で表しており、非常に短いデータ長で高域部のスペクトルを表すことができる。
【０１５８】
この場合、復号化装置４００において、第２の逆量子化部４３５は、低域部の１０２４サンプル分のスペクトルデータの一部または全部を高域部側スペクトルとしてコピーし、第２の復号化部４２５から入力されたサイン情報に応じて、あらかじめ定められた位置のスペクトルデータの符号を決定する。
【０１５９】
なお、ここでは、高域部の各スケールファクターバンド中央位置の符号を表したサイン情報を補助情報（サイン情報）としたが、スケールファクターバンド中央の位置に限定されず、例えば、各ピーク位置のサイン情報であってもよいし、スケールファクターバンド先頭のサイン情報であってもよいし、それ以外の所定の位置でもよい。
【０１６０】
またここでは、伝送する符号（サイン情報）に対応するスペクトルデータの位置はあらかじめ定めたものになっているが、これは第１の逆量子化部４３０の出力に応じて変更してもよいし、各スケールファクターバンドのサイン情報がどの位置のサイン情報であるかを示す位置情報を、第２の符号化情報に付加して伝送してもよい。
【０１６１】
また第２の逆量子化部４３５においては、必要に応じてコピーしたスペクトルデータの振幅を調整する。振幅の調整は、各スペクトルデータにあらかじめ決められた係数、例えばその値を「０．５」として、その係数を乗じることで達成できる。
【０１６２】
この係数は固定値でもよいし、帯域ごとに、あるいはスケールファクターバンドごとに変更してもよいし、第１の逆量子化部４３０より出力されるスペクトルデータに応じて変更してもよい。また振幅調整方法はこれに限ったものではなく、他の方法を用いてもよい。
【０１６３】
なお、この実施の形態においては、あらかじめ定めた係数を用いたが、この係数の値を補助情報として第２の符号化情報に付加してもよい。また、その係数としてスケールファクター値を第２の符号化情報に付加してもよいし、係数として量子化値を第２の符号化情報に付加してもよい。
【０１６４】
さらに、補助情報としてサイン情報のみ、またはサイン情報と係数情報とのみ、またはサイン情報と位置情報とのみ、またはサイン情報と位置情報と係数情報とのみを符号化したが、これに限ったものでなく、量子化値、スケールファクター、特徴的なスペクトルの位置情報、およびノイズ生成方法等を符号化してもよい。またこれらを２つ以上組み合わせて符号化してもよい。
【０１６５】
また、本実施の形態においては、低域部側のスペクトルデータを高域部側のスペクトルデータとしてコピーしているが、これに限らず、高域部側のスペクトルデータは第２の符号化情報のみから生成してもよい。
【０１６６】
また、上記では、この符号「＋」を１ビットの値「１」で表し、符号「−」をで「０」で表したが、補助情報（サイン情報）における符号の表し方は、これに限定されず、他の値で表してもよい。
【０１６７】
図２０は、図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される他の補助情報（コピー情報）の作成方法の一例を示すスペクトル波形図である。図２０（ａ）は、高域部の最初のスケールファクターバンドにおけるスペクトルを示す波形図である。図２０（ｂ）は、補助情報（コピー情報）によって特定される低域部のスペクトル波形の一例を示す波形図である。また、図２１は、図１に示した第２の量子化部３４５の他の補助情報（コピー情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【０１６８】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、そのスケールファクターバンド先頭からのピークの位置ｎ（先頭からｎ番目）に対し、低域部においてスケールファクターバンド先頭からのピークの位置がｎに最も近い値となるスケールファクターバンドの番号Ｎを、以下の手順にしたがって特定する（Ｓ５１）。
【０１６９】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える高域部の最初のスケールファクターバンドにおける絶対最大スペクトルデータ（ピーク）の位置ｎを特定する（Ｓ５２）。その結果、例えば、図２０（ａ）に示すように、特定されたピークの位置が▲１▼で、そのスペクトルがこのスケールファクターバンドのｎ＝２２のスペクトルデータであったとする。
【０１７０】
第２の量子化部３４５は、スペクトルの周波数が再生帯域１１．０２５ｋＨｚ以下の低域部におけるスペクトルのすべての（正負の両方を含む）ピークの位置を特定する（Ｓ５３）。
【０１７１】
次いで、第２の量子化部３４５は、低域部で特定されたすべてのピークについて、ピークからスケールファクターバンドの先頭までの位置がｎに最も近いスケールファクターバンドをサーチし、そのスケールファクターバンドの番号Ｎと、そのサーチの方向とピークのサイン情報とを特定する（Ｓ５４）。
【０１７２】
具体的には、第２の量子化部３４５は、特定された（正負の両方を含む）全ピークにつき、低周波側のピークから順次、そのピークからの位置がｎに最も近いスケールファクターバンドの先頭をサーチする。サーチの方向は、ピークからさらに低周波の方向に向かってサーチする場合（１）と、ピークからさらに高周波の方向に向かってサーチする場合（２）との２通りがある。また、高域部のピークと正負の符号が反転している低域部のピークについても、ピークからさらに低周波の方向に向かってサーチする場合（３）と、ピークからさらに高周波の方向に向かってサーチする場合（４）との２通りがある。
【０１７３】
これらのうち、サーチ方向が（２）と（４）の場合には、このピーク情報に基づいて低域部のスペクトル波形をコピーした場合には、図２０（ｂ）に示すように高域部のピークの位置と低域部のピークの位置とがスケールファクターバンド内で左右（周波数軸方向）に反転した波形がコピーされるため、例えば（１）と（３）とのサーチ方向を順方向とし、（２）と（４）とを逆方向として、サーチ方向の順逆を表す情報を添付することが必要である。また、サーチ方向が（３）と（４）との場合は、図２０（ｂ）に示すように高域部のピークの位置と低域部のピークの位置とが上下（縦軸方向）に反転した波形がコピーされるため、高域部のピーク値と低域部のピーク値との正負の符号が反転しているか否かを示す情報を添付することが必要である。
【０１７４】
第２の量子化部３４５は、低域部で特定されたピークが正の値をとるピークであれば（１）と（２）とのサーチ方向で、低域部で特定されたピークが負の値をとるピークであれば（３）と（４）との合わせて４通りの方向についてサーチを行い、そのサーチ結果のうち、ピークからの位置がｎに最も近いスケールファクターバンドの番号を特定する。この場合、あらかじめｎとの誤差範囲を所定の値、例えば「５」に設定しておき、前記４通りのサーチ結果のうちから、ピークからの位置がｎに最も近いスケールファクターバンドを選択して、そのスケールファクターバンドの番号Ｎを特定する。併せて、高域部のピーク値と低域部のピーク値との正負の符号が反転しているか否かを示すサイン情報と、サーチ方向の順逆を表す情報とを特定する。
【０１７５】
例えば、サーチ方向（１）では、図２０（ｂ）の（１）に示すような低域部のスペクトルに対応して、ピークからの位置の誤差「１」で、スケールファクターバンドの番号Ｎ＝３が特定されたとする。また、サーチ方向（２）では、図２０（ｂ）の（２）に示すような低域部のスペクトルに対応して、ピークからの位置の誤差「５」で、スケールファクターバンドの番号Ｎ＝１８が特定されたとし、同様に、サーチ方向（３）では、図２０（ｂ）の（３）に示すような低域部のスペクトルに対応して、誤差「４」で、スケールファクターバンドの番号Ｎ＝１２、サーチ方向（４）では、図２０（ｂ）の（４）に示すような低域部のスペクトルに対応して、誤差「２」で、スケールファクターバンドの番号Ｎ＝１０が特定されたとする。第２の量子化部３４５は、特定されたスケールファクターバンドの番号４つのうち、ピークからの位置の誤差が「１」で、ピークからの位置がｎに最も近いスケールファクターバンドの番号Ｎ＝３を選択する。これと併せて、低域部のピークの符号「＋」を表すサイン情報「１」と、ピークからさらに低周波の方向に向かってサーチしたことを表すサーチ方向情報「１」とを生成する。この場合、ピークの符号が「−」であればサイン情報を「１」とし、ピークからさらに高周波の方向に向かってサーチした場合は、サーチ方向情報を「０」として表す。
【０１７６】
高域部の最初のスケールファクターバンドについて、スケールファクターバンドの番号Ｎ＝３とサイン情報「１」とサーチ方向情報「１」とが特定されると（Ｓ５５）、第２の量子化部３４５は、上記と同様にして次のスケールファクターバンドについて、スケールファクターバンドの番号Ｎとそのサイン情報とそのサーチ方向情報とを特定する。
【０１７７】
このようにして、高域部のすべてのスケールファクターバンドについて、そのスケールファクターバンドにおける先頭からのピークの位置ｎに対し、スケールファクターバンド先頭からのピークの位置がｎに最も近い値となる低域部のスケールファクターバンドの番号Ｎとそのサイン情報とそのサーチ方向情報とが特定されると（Ｓ５５）、第２の量子化部３４５は、特定された高域部の各スケールファクターバンドに対応する低域部のスケールファクターバンドの番号Ｎとサイン情報とサーチ方向情報とを高域部の補助情報（コピー情報）として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【０１７８】
この場合、復号化装置４００において、第１の符号化信号を従来の手順にしたがって復号化すると、低域部側の１０２４サンプルのスペクトルデータが得られる。第２の逆量子化部４３５では、第２の復号化部４２５から出力されたスケールファクターバンド番号に該当するスペクトルデータの一部または全部を高域部側スペクトルとしてコピーする。また第２の逆量子化部４３５においては、必要に応じてコピーしたスペクトルデータの振幅を調整する。振幅の調整は、各スペクトルにあらかじめ決められた係数、例えばその値を「０．５」として、その係数を乗じることで達成できる。
【０１７９】
この係数は固定値でもよいし、帯域ごと、スケールファクターバンドごとに変更してもよいし、第１の逆量子化部４３０より出力されるスペクトルデータに応じて変更してもよい。
【０１８０】
なお、この実施の形態では、振幅の調整に、あらかじめ定めた係数を用いたが、この係数の値を補助情報として第２の符号化情報に付加してもよい。また係数としてスケールファクター値を第２の符号化情報に付加してもよいし、係数として量子化値を第２の符号化情報に付加してもよい。また振幅調整方法はこれに限ったものではなく、他の方法を用いてもよい。
【０１８１】
また、高域部の補助情報（コピー情報）としてスケールファクターバンドの番号Ｎの他にそのサイン情報とサーチ方向情報とを抽出したが、高域部について伝送可能な情報量に応じて、サイン情報とサーチ方向情報とは省略してもよい。また、サイン情報は、低域部のピークの符号が「＋」であれば「１」、「−」であれば「０」とし、サーチ方向情報は、ピークからさらに低周波の方向に向かってサーチした場合は「１」、ピークからさらに高周波の方向に向かってサーチした場合は「０」として表したが、サイン情報における低域部のピークの符号およびサーチ方向情報のサーチ方向の表し方は、それぞれこれらに限定されず、他の値で表してもよい。
【０１８２】
また、低域部において特定された各ピークの位置からその距離がｎに最も近い値となるスケールファクターバンドの先頭をサーチしたが、この例に限定されず、低域部の各スケールファクターバンド先頭からその距離がｎに最も近い値となるピークをサーチしてもよい。
【０１８３】
図２２は、図１に示した第２の量子化部３４５によって生成される他の補助情報（コピー情報）の作成方法の第２の例を示すスペクトル波形図である。図２３は、図１に示した第２の量子化部３４５の他の補助情報（コピー情報）の第２の計算処理における動作を示すフローチャートである。
【０１８４】
第２の量子化部３４５は、再生帯域１１．０２５ｋＨｚを超える再生帯域２２．０５ｋＨｚまでの高域部のすべてのスケールファクターバンドにつき、そのスケールファクターバンド内の全スペクトルとのスペクトルの差分（エネルギー差）が最小となる低域部のスケールファクターバンドの番号Ｎを、以下の手順にしたがって特定する（Ｓ６１）。ただし、低域部において高域部との差分をとるスペクトルの個数は、高域部のスケールファクターバンド内のスペクトルの個数と等しくとり、特定されるスケールファクターバンドの番号Ｎは、そのスペクトルの先頭のスケールファクターバンドの番号とする。
【０１８５】
第２の量子化部３４５は、低域部のすべてのスケールファクターバンドにつき（Ｓ６２）、そのスケールファクターバンドの先頭から高域部のスケールファクターバンド内のスペクトルデータと同数のスペクトルデータからなる周波数の幅で、高域部のスペクトルと低域部のスペクトルとの差分を求める（Ｓ６３）。例えば、図２２に示す波形図において、高域部の最初のスケールファクターバンドが、スペクトルデータ数＝４８のスケールファクターバンドであったとすると、第２の量子化部３４５は、低域部の番号Ｎ＝１のスケールファクターバンドの先頭から４８個のスペクトルデータにつき、順次、高域部と低域部とのスペクトルの差分を求める。
【０１８６】
第２の量子化部３４５は、高域部のスケールファクターバンドと同数のスペクトルについて、高域部と低域部とのスペクトルの差分が求められると（Ｓ６５）、その値を保持し、次の低域部のスケールファクターバンドの先頭から、高域部のスケールファクターバンド内のスペクトルと同数のスペクトルデータの周波数の幅で、高域部スペクトルと低域部スペクトルとの差分を求める（Ｓ６４）。例えば、低域部の番号Ｎ＝１のスケールファクターバンドの先頭から４８個のスペクトルデータの幅で、スペクトルの差分が求められると、求められた差分の値を保持しておき、低域部の番号Ｎ＝２のスケールファクターバンドの先頭から４８個のスペクトルデータの幅で、スペクトルの差分を求める。以下同様に、低域部の番号Ｎ＝３のスケールファクターバンド、番号Ｎ＝４のスケールファクターバンド、・・・、番号Ｎ＝２８（低域部の最後）のスケールファクターバンドというように、低域部のすべてのスケールファクターバンドについて、順次、高域部と低域部との４８個のスペクトルデータ同士の差分を合計してスペクトルの差分を求める。
【０１８７】
低域部のすべてのスケールファクターバンドについて、そのスケールファクターバンドの先頭から、高域部のスケールファクターバンド内のスペクトルデータと同数のスペクトルデータの幅で、高域部スペクトルと低域部スペクトルとの差分が求められると（Ｓ６４）、第２の量子化部３４５は、求められた差分が最小となるスケールファクターバンドの番号Ｎを特定する（Ｓ６５）。例えば、図２２に示すスペクトル波形図において、低域部の番号Ｎ＝８のスケールファクターバンドが特定されたとする。このことは、低域部の斜線で示す部分のスペクトルは、高域部の斜線で示す部分のスペクトルとの差分が最も少なく、スペクトル同士のエネルギー差が最も小さいことを示している。すなわち、番号Ｎ＝８のスケールファクターバンドの先頭から４８個のスペクトルデータは、１１．２５ｋＨｚから始まる高域部の最初のスケールファクターバンドにコピーした場合、図２２の高域部に一点鎖線で示す波形となり、オリジナルのスペクトルに対して近似的に、高域部の当該スケールファクターバンド内のエネルギーを表すことができる。
【０１８８】
第２の量子化部３４５は、高域部のスケールファクターバンドにつき、スペクトルの差分が最小となる低域部スケールファクターバンドの番号Ｎを特定すると、特定されたスケールファクターバンドの番号Ｎを保持し、上記と同様にして、次の高域部のスケールファクターバンドにつき、該当するスケールファクターバンドの番号Ｎを特定する（Ｓ６６）。以下、高域部の各スケールファクターバンドにつき、順次この処理を繰り返し、すべての高域部のスケールファクターバンドにいて、スペクトルの差分が最小となる低域部スケールファクターバンドの番号Ｎを特定すると、保持していた低域部のスケールファクターバンドの番号Ｎを、高域部の補助情報（コピー情報）として第２の符号化部３５５に出力し、処理を終了する。
【０１８９】
なお、この場合、復号化装置４００における低域側スペクトルのコピー方法および振幅調整方法は、図２０と図２１とを用いて説明した補助情報（コピー情報）の場合と同様である。
【０１９０】
また、図２３のフローチャートでは高域部と低域部とのエネルギー差を計算する際に、同符号、かつ、周波数軸上の同方向に計算したが、本発明の符号化装置はこれに限定されず、図２０と図２１とを用いて説明したように、以下の３通りの方法のいずれかを用いて高域部と低域部とのエネルギー差を計算してもよい。▲１▼高域部と低域部との各スペクトルデータの値を、同符号で、かつ、低周波側から高周波側に向かって順次選択される高域部スペクトルデータに対し、低域部スケールファクターバンドの先頭から高域部と同数のスペクトルデータについて高周波側から低周波側に向かって（すなわち周波数軸上の逆方向に）スペクトルデータを順次選択し、差分を計算する。▲２▼低域部スペクトルの符号を反転し（マイナスをかけ）、かつ、周波数軸上の同方向に計算する。▲３▼低域部スペクトルの符号を反転し（マイナスをかけ）、かつ、周波数軸上の逆方向に計算する。また、これら４つのすべての方法で計算を行った後、これらのうちのエネルギー差が最小となる低域部スペクトルのスケールファクターバンドの番号Ｎを補助情報としてもよい。この場合には、エネルギー差が最小となる低域部スペクトルを高域部に正しくコピーするために、低域部スペクトルと高域部スペクトルとの符号の関係を示す情報と、高域部に低域部スペクトルをコピーする周波数軸上の方向を示す情報とを、スケールファクターバンドごとに補助情報に含める。低域部スペクトルと高域部スペクトルとの符号の関係を示す情報は、例えば、同符号で差分をとった場合を「１」、逆符号で差分をとった場合を「０」として１ビットで表される。また、低域部スペクトルを高域部にコピーする場合の周波数軸上の方向を示す情報は、例えば、順方向にコピーする場合、すなわち、高域部と低域部とにおいてスペクトルデータを選択する方向が順方向だった場合を「１」、逆方向にコピーする場合、すなわち、高域部と低域部とにおいてスペクトルデータを選択する方向が逆方向だった場合を「０」として１ビットで表される。
【０１９１】
なお、上記実施形態に係る音響データ配信システムの例を放送システムに適用した場合について説明したが、インターネット等の伝送媒体を介してサーバから端末にビットストリームで音響データ配信するような音響データ配信システムに適用してもよく、符号化装置３００から出力されたビットストリームをＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、半導体、ハードディスク等の記録媒体に一旦記録し、この記録媒体を介して復号化装置４００で再生するような音響データ配信システムに適用してもよい。
【０１９２】
また、上記実施の形態では、ＬＯＮＧブロックで実施したが、ＳＨＯＲＴブロックで実施してもよく、このＳＨＯＲＴブロックにおいてもＬＯＮＧブロックで実施したのと同様の処理を行えばよい。
【０１９３】
また、符号化処理では、Ｇａｉｎ  ＣｏｎｔｒｏｌやＴＮＳ（ＴＥＭＰＯＲＡＬ  ＮＯＩＳＥ  ＳＨＡＰＩＮＧ）、聴覚心理モデル、Ｍ／Ｓ  Ｓｔｅｒｅｏ、Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｓｔｅｒｅｏ、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ等のツール利用、およびブロックサイズの切り替え、ビットリザーバー等を使用してもよい。
【０１９４】
また、上記実施の形態では、データ分離部３３０により分離された高域部のスペクトルデータに基づいて補助情報を生成したが、第１の量子化部３４０の出力を逆量子化した値を高域部のスペクトルデータとし、この高域部のスペクトルデータに基づいて補助情報を生成してもよい。
【０１９５】
また、補助情報として、高域部の各スケールファクターバンド内のスペクトルデータの量子化値が「１」となるようなスケールファクターや、量子化値、特徴的なスペクトルの位置情報、スペクトルの正負の符号を表すサイン情報等で実施したが、これらを２つ以上組み合わせたものを補助情報としてもよい。この場合、補助情報内に、振幅の比率を表す係数や絶対最大スペクトルデータの位置などを前記スケールファクターと組み合わせて符号化すれば、特に有効である。また、本実施の形態においては、第２の符号化信号として、各スケールファクターバンドに１つの補助情報を符号化しているが、２つ以上のスケールファクターバンドごとに１つの補助情報を符号化してもよいし、１つのスケールファクターバンドに２つ以上の補助情報を符号化してもよい。また、本実施の形態における補助情報は、チャンネルごとに補助情報を符号化してもよいし、２つ以上のチャンネルに対して１つの補助情報を符号化してもよい。
【０１９６】
また、本実施の形態においては、符号化装置３００における量子化部および符号化部はそれぞれ２つとしたが、これに限定されるものではなく、３つ以上の量子化部および復号化部を備えてもよい。
【０１９７】
また、本実施の形態においては、復号化装置４００における復号化部および逆量子化部はそれぞれ２つとしたが、これに限定されるものではなく、３つ以上の復号化部および逆量子化部を備えてもよい。
【０１９８】
また、以上の処理は、ハードウェアはもちろん、ソフトウェアでも実現でき、一部をハードウェア、残りをソフトウェアで実現するという構成でもよい。
また、上記実施の形態では、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚで実施したが、３２ｋＨｚ，４８ｋＨｚ等で実施してもよく、また、データ分離部３３０における分離する境界の周波数を１１．０２５ｋＨｚ以外の周波数に変更してもよい。
【０１９９】
さらに、上記実施の形態ではＡＡＣについて実施したが、他の方式（例えば、ＭＰ３、ＡＣ３等）の符号化装置および復号化装置等においても同様に実施してもよい。
【０２００】
また、符号化装置を以下のように構成してもよい。
すなわち、音響データを符号化する符号化装置であって、音響データ列から、要求数ｍ１を超える個数ｍ２の音響データを連続して切り出す切り出し手段と、前記切り出す切り出し手段によって切り出された音響データを周波数軸上のスペクトルデータに変換する変換手段と、前記変換で得られたｍ２個のスペクトルデータを前記ｍ１個の低域部スペクトルデータと（ｍ２−ｍ１）個の高域部スペクトルデータとに分離する分離手段と、分離された低域部スペクトルデータを量子化し、符号化する低域部符号化手段と、分離された高域部スペクトルデータから、当該高域部周波数スペクトルの特徴を示す補助情報を生成する補助情報生成手段と、生成された補助情報を符号化する高域部符号化手段と、前記低域部符号化手段で得られた符号と前記高域部符号化手段で得られた符号とを合成して出力する出力手段とを備えることを特徴としてもよい。
【０２０１】
この場合、前記補助情報生成手段は、複数のグループに分けられた前記スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、ピークとなるスペクトルデータを量子化した値が一定値となる正規化係数を計算し、計算された正規化係数を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とすることができる。
【０２０２】
また、前記補助情報生成手段は、複数のグループに分けられた前記スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいてピークとなるスペクトルデータを、前記各グループに共通の正規化係数を用いて量子化し、その量子化値を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とするができる。
【０２０３】
また、前記補助情報生成手段は、複数のグループに分けられた前記スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいてピークとなるスペクトルデータの周波数位置を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とするができる。
【０２０４】
また、前記スペクトルデータはＭＤＣＴ係数であって、前記補助情報生成手段は、複数のグループに分けられた前記スペクトルデータにつき、高域部の所定周波数位置におけるスペクトルデータの正負を示す符号を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とするができる。
【０２０５】
また、前記補助情報生成手段は、複数のグループに分けられた前記スペクトルデータにつき、高域部の各グループにおいて、当該グループ内のスペクトルと最も近似する低域部のスペクトルを特定する情報を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とするができる。この場合、前記補助情報生成手段は、前記グループの区切りからそのグループにおける高域部スペクトルのピークまでの周波数軸上の距離と、低域部のグループの区切りから低域部スペクトルのピークまでの周波数軸上の距離との差が最小となる低域部スペクトルを特定することを特徴とする構成とするができる。また、前記補助情報生成手段は、前記高域部のグループ内のスペクトルと同じ周波数幅でエネルギーの差分をとったときの差分値が最小となる低域部のスペクトルを特定することを特徴とする構成とするができる。また、前記低域部のスペクトルを特定する情報は、特定された低域部スペクトルの前記グループを特定する番号であることを特徴とする構成とするができる。
【０２０６】
また、前記補助情報生成手段は、前記高域部スペクトルの振幅の増幅比率を表すあらかじめ定めた係数を前記補助情報として生成することを特徴とする構成とするができる。
【０２０７】
また、前記出力手段は、さらに、前記低域部符号化手段によって符号化されたデータを所定のフォーマットに定められた符号化音響ストリームに変換するとともに、前記符号化音響ストリーム内の領域であって、符号化規約では使用が制約されていない領域に、前記高域部符号化手段によって符号化されたデータを格納して出力するストリーム出力部を備えることを特徴とする構成とするができる。この場合、前記ストリーム出力部は、サンプリング周波数としてｆ１Ｈｚを表す情報を書き込むことを特徴とする構成とするができる。
【０２０８】
さらに、前記出力手段は、さらに、前記低域部符号化手段によって符号化されたデータを所定のフォーマットに定められた符号化音響ストリームに変換するとともに、前記高域部符号化手段によって符号化されたデータを、前記符号化音響ストリームとは異なるストリームに格納して出力する第２ストリーム出力部を備えることを特徴とする構成とするができる。
【０２０９】
なお、この変形例の符号化装置と復号化装置とからなる通信システムとして実現したり、上記符号化装置および通信システムを構成する特徴的な手段をステップとする符号化方法、通信方法として実現したり、上記符号化装置を構成する特徴的な手段やステップをＣＰＵに実行させる符号化プログラムとして実現したり、これらプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現したりすることができるのはいうまでもない。
【０２１０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る符号化装置は、音響データを符号化する符号化装置であって、音響データ列から、連続する一定個数の音響データを切り出す切り出し手段と、切り出された音響データを周波数軸上のスペクトルデータに変換する変換手段と、前記変換で得られたスペクトルデータを前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータと前記ｆ１Ｈｚよりも高い高域部スペクトルデータとに分離する分離手段と、分離された低域部スペクトルデータを量子化し、符号化する低域部符号化手段と、分離された高域部スペクトルデータから、当該高域部周波数スペクトルの特徴を示す補助情報を生成する補助情報生成手段と、生成された補助情報を符号化する高域部符号化手段と、前記低域部符号化手段で得られた符号と前記高域部符号化手段で得られた符号とを合成して出力する出力手段とを備え、前記ｆ１は、前記音響データ列が作成されたときのサンプリング周波数ｆ２の半分以下であることを特徴とする。
【０２１１】
本発明の符号化装置において、変換手段は、切り出し手段により切り出された音響データ列からｆ１以下の多数の低域部スペクトルデータを出力すると同時に、ｆ１を超える高域部スペクトルデータを出力する。そして、分離手段により分離された低域部のスペクトルデータは量子化、符号化され、高域部のスペクトルデータについては、周波数の高域部の特徴を表す補助情報に符号化され、高域部符号化手段は、生成された前記補助情報を符号化する。
【０２１２】
したがって、情報量の合計が、大幅に増加しない範囲で、低域部についてはダウンサンプリングと同等で、しかも高域部を再現可能に音響信号を高品質の符号化することができる。
【０２１３】
ここで、前記ｆ１は、ｆ２／４であり、前記変換手段は、前記音響データを０〜２×ｆ１Ｈｚのスペクトルデータに変換し、前記分離手段は、０〜ｆ１Ｈｚの低域部スペクトルデータとｆ１〜２×ｆ１Ｈｚの高域部スペクトルデータとに分離することを特徴としたり、前記ｆ１Ｈｚまでの低域部スペクトルデータは、ｎ個のスペクトルデータから構成され、前記切り出し手段は、２×ｎ個のスペクトルデータを生成するのに必要な個数の音響データを切り出し、前記変換手段は、切り出された音響データを２×ｎ個のスペクトルデータに変換し、前記分離手段は、ｎ個の低域部スペクトルデータとｎ個の高域部スペクトルデータとに分離することを特徴としたり、前記切り出し手段は、符号化の単位である１フレームに相当するｎ個の音響データと、そのフレームに隣接する２つのフレームそれぞれに属するｎ／２個ずつの音響データとを併せた２×ｎ個のスペクトルデータを切り出し、前記変換手段は、切り出された２×ｎ個の音響データに対してＭＤＣＴによって前記変換を行い、２×ｎ個のスペクトルデータからなる０〜２×ｆ１Ｈｚのスペクトルに変換することを特徴としたりする構成としてもよい。
【０２１４】
さらに、本発明に係る復号化装置は、記録媒体または伝送媒体を介して入力された符号化データを復号化する復号化装置であって、符号化データに含まれる低域部符号化データと高域部符号化データとをそれぞれ抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された低域部符号化データを復号化し、逆量子化することにより、周波数ｆ１以下の低域部のスペクトルデータを出力する低域部逆量子化手段と、前記抽出手段により抽出された高域部データを復号化することにより、高域部スペクトルデータの特徴を表す補助情報を生成する補助情報復号化手段と、前記補助情報復号化手段により生成された補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを出力する高域部逆量子化手段と、前記低域部逆量子化手段によって出力された低域部スペクトルデータと、前記高域部逆量子化手段によって出力された高域部スペクトルデータとを合成する合成手段と、前記合成手段により合成されたスペクトルデータを時間軸上の音響データに逆変換する逆変換手段と、逆変換手段により逆変換された音響データを時間順に出力する音響データ出力手段とを備えることを特徴とする。
【０２１５】
本発明の復号化装置において、抽出手段は、入力された符号化データから低域部の符号化データと高域部の符号化データとを抽出し、低域部逆量子化手段は周波数ｆ１以下の低域部のスペクトルデータを出力する。補助情報復号化手段は補助情報を復号化し、高域部逆量子化手段は補助情報に基づいて高域部のスペクトルデータを出力する。したがって、従来とほぼ同じわずかな情報量から、従来と比べて大幅に増加した情報量を復号化することができ、高音質の音響信号の復号化をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における放送システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した符号化装置において処理される音響信号の状態変化を示す図である。
【図３】図１に示した第１の量子化部のスケールファクター決定処理における動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示した第１の量子化部のスケールファクター決定処理における他の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した第２の量子化部によって生成される補助情報（スケールファクター）の具体例を示すスペクトル波形図である。
【図６】図１に示した第２の量子化部の補助情報（スケールファクター）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示したストリーム出力部によって補助情報が格納されるビットストリーム中の位置を示す図である。
【図８】図１に示したストリーム出力部が補助情報を格納する場合の他の例を示す図である。
【図９】図１に示した符号化装置と従来例１との処理を比較して示す図である。
【図１０】図１に示した符号化装置と従来例２との処理を比較して示す図である。
【図１１】図１に示した符号化装置と従来例１，２とのスペクトルデータおよび特徴について比較して示す図である。
【図１２】図１に示した第２の逆量子化部によって低域部１０２４スペクトルが順方向に高域部にコピーされる手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１に示した第２の逆量子化部によって低域部１０２４スペクトルが周波数軸方向の逆方向に高域部にコピーされる手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１に示した第２の量子化部によって生成される他の補助情報（量子化値）の具体例を示すスペクトル波形図である。
【図１５】図１に示した第２の量子化部の他の補助情報（量子化値）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１に示した第２の量子化部によって生成される他の補助情報（位置情報）の具体例を示すスペクトル波形図である。
【図１７】図１に示した第２の量子化部の他の補助情報（位置情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図１８】図１に示した第２の量子化部によって生成される他の補助情報（サイン情報）の具体例を示すスペクトル波形図である。
【図１９】図１に示した第２の量子化部の他の補助情報（サイン情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図２０】図１に示した第２の量子化部によって生成される他の補助情報（コピー情報）の作成方法の一例を示すスペクトル波形図である。
【図２１】図１に示した第２の量子化部の他の補助情報（コピー情報）計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図２２】図１に示した第２の量子化部によって生成される他の補助情報（コピー情報）の作成方法の第２の例を示すスペクトル波形図である。
【図２３】図１に示した第２の量子化部の他の補助情報（コピー情報）の第２の計算処理における動作を示すフローチャートである。
【図２４】従来のＡＡＣ方式による符号化装置および復号化装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１      放送システム
３００  符号化装置
３０５  Ａ／Ｄ変換器
３１０  音響データ入力部
３２０  変換部
３３０  データ分離部
３４０  第１の量子化部
３４５  第２の量子化部
３５０  第１の符号化部
３５５  第２の符号化部
３９０  ストリーム出力部
４００  復号化装置
４１０  ストリーム入力部
４２０  第１の復号化部
４２５  第２の復号化部
４３０  第１の逆量子化部
４３５  第２の逆量子化部
４４０  逆量子化データ合成部
４８０  逆変換部
４９０  音響データ出力部
４９５  Ｄ／Ａ変換器
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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