(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される楽音信号のＰＣＭサンプルを所定サンプル毎にブロック化してリニアＰＣＭサンプルを出力するブロック化手段と、
上記ブロック化手段を介したブロック先頭サンプル及び入力される予測値を記憶する予測値記憶手段と、
入力される楽音信号のＰＣＭサンプルからブロックの先頭における量子化ステップサイズを決定する初期ステップ幅決定手段と、
上記ブロック化手段を介して順次出力されるリニアＰＣＭサンプルと上記予測値記憶手段に記憶された予測値との差分値を現在のステップ幅で量子化してＡＤＰＣＭ符号語を求める量子化手段と、
上記初期ステップ幅決定手段により決定された初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、
上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された現在のステップ幅とに基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、
上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、
入力される楽音信号のＰＣＭサンプルに基づいて１ブロック内における量子化ステップの下限値として１ブロック分のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定する最小ステップ幅決定手段と、
上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅に基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅決定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段と
を備えたことを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の楽音信号の符号化装置において、上記最小ステップ幅決定手段の出力を対数値に変換する対数変換手段と、この対数変換手段からの対数値を再度最小ステップ幅の推定値に変換する指数変換手段とをさらに備え、上記指数変換手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、指数変換手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の楽音信号の符号化装置において、最小ステップ幅とインデックス値との対応テーブルを参照して上記最小ステップ幅決定手段からの出力に対応するインデックス値を求めるテーブル検索手段と、上記対応テーブルを参照して上記テーブル検索手段からのインデックス値を再度ステップ幅に変換するテーブル参照手段とをさらに備え、上記テーブル参照手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、テーブル参照手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の楽音信号の符号化装置において、上記対応テーブルとして、対数テーブルまたはＭａｘの量子化テーブルを用いることを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項５】
入力される楽音信号のＰＣＭサンプルを所定サンプル毎にブロック化してリニアＰＣＭサンプルを出力するブロック化手段と、
上記ブロック化手段を介したブロック先頭サンプル及び入力される予測値を記憶する予測値記憶手段と、
入力される楽音信号のＰＣＭサンプルからブロックの先頭における量子化ステップサイズを決定する初期ステップ幅決定手段と、
上記ブロック化手段を介して順次出力されるリニアＰＣＭサンプルと上記予測値記憶手段に記憶された予測値との差分値を現在のステップ幅で量子化してＡＤＰＣＭ符号語を求める量子化手段と、
上記初期ステップ幅決定手段により決定された初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、
上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された現在のステップ幅とに基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、
上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、
上記予測値記憶手段に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値として１ブロック前のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定手段と、
上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅に基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅推定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段と
を備えたことを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の楽音信号の符号化装置において、上記初期ステップ幅決定手段は、１ブロック分のＮサンプルから隣接サンプル間の差分値の絶対値を計算して得られたＮ−１個分の差分値の絶対値の平均値の２倍と、ブロックの先頭の差分値の絶対値とを比較して、ブロック先頭の差分値の絶対値の方が大きい場合はブロック先頭の差分値の絶対値を初期ステップ幅とし、ブロック先頭の差分値の絶対値が小さいか等しい場合はＮ−１個分の絶対差分値の平均値を初期ステップ幅とすることを特徴とする楽音信号の符号化装置。
【請求項７】
入力されるＡＤＰＣＭ符号語と現在のステップ幅に基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、
入力されるブロック先頭サンプル及び与えられる予測値を記憶する予測値記憶手段と、
上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、
入力される初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、
入力されるＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅とに基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が入力される量子化ステップの下限値として１ブロック分のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して該最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段と
を備えたことを特徴とする楽音信号の復号化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の楽音信号の復号化装置において、入力される最小ステップ幅の対数値を最小ステップ幅の推定値に変換する指数変換回路をさらに備え、上記指数変換手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、指数変換手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とする楽音信号の復号化装置。
【請求項９】
請求項７に記載の楽音信号の復号化装置において、最小ステップ幅とインデックス値との対応テーブルを参照して入力されるインデックス値を対応するステップ幅に変換するテーブル参照手段とをさらに備え、上記テーブル参照手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、テーブル参照手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とする楽音信号の復号化装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の楽音信号の復号化装置において、上記対応テーブルとして、対数テーブルまたはＭａｘの量子化テーブルを用いることを特徴とする楽音信号の復号化装置。
【請求項１１】
入力されるＡＤＰＣＭ符号語と現在のステップ幅に基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、
入力されるブロック先頭サンプル及び与えられる予測値を記憶する予測値記憶手段と、
上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、
入力される初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、
上記予測値記憶手段に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値として１ブロック前のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定手段と、
入力されるＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅とに基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅推定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないように制限して更新されたステップ幅を上記ステップ記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段と
を備えたことを特徴とする楽音信号の復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、楽音信号のアタック時などの即応性を高めることを可能とする楽音信号の圧縮技術に係り、楽音信号を入力とするブロック化ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Ｍodulation：適応差分ＰＣＭ）技術の符号化・復号化装置に関し、特に、楽音信号のアタック時の即応性が重要視される電子楽器に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＤＰＣＭ符号化は、差分値のみを符号化するため、圧縮データ列の途中から復号することが原理上不可能である。そのため、ブロック化を行ってブロックの先頭の１サンプルとブロックの先頭におけるステップサイズを圧縮データ内に保持しておく方法が考えられる。このブロック化ＡＤＰＣＭ方式は、ブロック毎にステップ幅が更新されるものとブロック内でも１サンプル毎にステップ幅が更新されるものに大別することができる。この明細書では、後者のブロック内でも１サンプル毎にステップ幅が更新されるブロック化ＡＤＰＣＭについて言及する。
【０００３】
図１３に従来例によるブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの詳細な構成を示す。また、図１４に図１３に示す構成によるブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの各部動作のタイミングチャートを示す。以下、この従来例に係る動作を図１４に示すタイミングチャートにおける処理内容の番号順に従って説明する。
【０００４】
処理内容１：スイッチ制御およびサンプル番号発生器（以下、サンプル番号発生器をｋ発生器と称す）１１は、入力される楽音信号のＰＣＭサンプル（以下、単に入力サンプルと称す）ｘ［ｎ］（ｎ：入力サンプル番号）をカウントし、スイッチ２、スイッチ３およびスイッチ１３の制御とＮ（Ｎ：圧縮データブロックの１ブロックに含まれるサンプル数（ブロック長））サンプル毎に入力サンプルを切り出す役割を果たす。つまり、１ブロック内におけるサンプルの番号ｋを発生してＮサンプル毎にリニアＰＣＭバッファ１へバッファリングされたサンプルをバッファの先頭から０〜Ｎ−１と番号を付ける。
【０００５】
リニアＰＣＭバッファ１に、時刻ｍＮ〜ｍＮ＋Ｎ−１（ｍ：圧縮データブロック番号）までＮサンプルが溜まるまでバッファリングの後段処理は何もしない。この間、スイッチ２、スイッチ３、スイッチ１３のいずれも任意の状態である。なお、このリニアＰＣＭバッファ１をダブルバッファとすることによってリニアＰＣＭバッファ１へのバッファリング処理と後段の処理を並行して行っても良い。
【０００６】
処理内容２：初期ステップ幅決定回路１２は、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルからブロックの先頭における量子化ステップサイズである初期ステップ幅ｆ［ｍＮ］を決定する。初期ステップ幅は、例えばあるブロックｍの初期ステップ幅を決定する際に、１つ前のブロックｍ−１の最後のサンプルｋ＝Ｎ−１のステップ幅をブロックｍの初期ステップ幅とする方法がある。この場合、エンコーダ動作を開始した１番最初のブロック０の初期ステップ幅を予め決めておく。
この処理は、リニアＰＣＭバッファ１へのバッファリング処理と並行して行うこともでき、入力ｘ［ｎ］を参照しても良いし、リニアＰＣＭバッファ１の値を参照する形で実装してもよい。
【０００７】
処理内容３：スイッチ制御およびｋ発生器１１がＮ個の入力をカウントした時点で、ＰＣＭサンプルｘ［ｍＮ］〜ｘ［ｍＮ＋Ｎ−１］のＮサンプルがリニアＰＣＭバッファ１へ読み込み完了する。このとき、ブロック先頭サンプルｘ［ｍＮ］が決まる。この時点で、スイッチ制御およびｋ発生器１１により、スイッチ３、スイッチ１２は共にａ側となる。
予測値バッファ４には、ブロックの先頭サンプルｘ［ｍＮ］が記憶され、ステップ幅バッファ９には、初期ステップ幅ｆ［ｍＮ］が記憶される。すなわち、予測値ｐ［ｍＮ］＝ｘ［ｍＮ］、ステップ幅ｓ［ｍＮ］＝ｆ［ｍＮ］である。
【０００８】
処理内容４：次に、スイッチ３、スイッチ１２が共にｂ側に切り替わる。ｋ＝１〜Ｎ−１までの間にスイッチ２が順に切り替わり、リニアＰＣＭバッファ１にバッファリングされているサンプルが順番に出力される。この時、スイッチ２から加算器５に出力されるリニアＰＣＭサンプルは、ｘ［ｍＮ＋１］〜ｘ［ｍＮ＋Ｎ−１］に相当する。加算器５では、スイッチ２から加算器５に出力されるリニアＰＣＭサンプルｘ［ｍＮ＋ｋ］と予測値バッファ４に記憶されている値ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］の差分値ｄ［ｍＮ＋ｋ］が式（１）に従って計算される。
ｄ［ｍＮ＋ｋ］＝ｘ［ｍＮ＋ｋ］−ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］      （１）
【０００９】
加算器５からの差分値ｄ［ｍＮ＋ｋ］は、量子化器６へと入力され、ステップ幅バッファ９に記憶されているステップ幅ｓ［ｍＮ＋ｋ−１］で式（２）に従う除算を行うことによりＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］が計算される。
ｃ［ｍＮ＋ｋ］＝ｄ［ｍＮ＋ｋ］／ｓ［ｍＮ＋ｋ−１］      （２）
ＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］は、例えば符号部１ｂｉｔ、整数部１ｂｉｔ、小数部２ｂｉｔの計４ｂｉｔである。ｃ［ｍＮ＋１］〜ｃ［ｍＮ＋Ｎ−１］は図には特に示さないバッファにバッファリングされる。
【００１０】
処理内容５：量子化器６からのＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］は、逆量子化器１０へ入力され、逆量子化器１０は、式（３）に従う演算により差分値ｄ'［ｍＮ＋ｋ］を再度計算する。
ｄ'［ｍＮ＋ｋ］＝ｃ［ｍＮ＋ｋ］×ｓ［ｍＮ＋ｋ−１］      （３）
逆量子化器１０からの差分値ｄ'［ｍＮ＋ｋ］と予測値バッファ４に記憶されている予測値ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］が加算器８で加算され、予測器７を通った値が次の時刻ｍＮ＋ｋの予測値ｐ［ｍＮ＋ｋ］となる。なお、予測器７を省略して加算器８の出力を予測値とみなしても良く、この場合には式（４）により予測値が計算される。
ｐ［ｍＮ＋ｋ］＝ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］＋ｄ'［ｍＮ＋ｋ］      （４）
【００１１】
処理内容６：上記量子化器６からのＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］は、ステップ幅更新回路１４においても参照され、サンプル番号ｋの値が変わるたびに次の時刻ｍＮ＋ｋに利用されるステップ幅バッファ９のステップ幅ｓ［ｍＮ＋ｋ］が式（５）に従って再計算され更新される。
ｓ［ｍＮ＋ｋ］＝ｓ［ｍＮ＋ｋ−１］×Ｍ（|ｃ［ｍＮ＋ｋ］|）  （５）
ここで、Ｍはステップサイズの更新係数で、例えばN．S． Jayant, Adaptive Quantization With One−Word Meｍory（The Bell Systeｍ Technical Journal, Vol．5２, Ｎo．７, Septeｍber, 1973, p1141）の４ｂｉｔのステップサイズ更新係数を使った場合、表１のようになる。
【００１２】
【表１】
0003747357.tif 000002
【００１３】
上記ステップ幅更新回路１４により時刻ｍＮ＋ｋ−１に更新されたステップ幅は、次回の時刻ｍＮ＋ｋに量子化器６および逆量子化器１０で参照される。ステップ幅の更新時にステップ幅が一定の範囲制限を越えないように制限を行う必要があるが、従来例では、この範囲制限は定数なので波形の性質によらず常に一定で、ブロックが変わっても一定の範囲制限しか行われない。
【００１４】
処理内容７：リニアＰＣＭバッファ１からのブロック先頭サンプルｘ［ｍＮ］、初期ステップ幅決定回路１２からの初期ステップ幅ｆ［ｍＮ］、量子化器６からのＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋１］〜ｃ［ｍＮ＋Ｎ−１］は、伝送または記録される。
【００１５】
次に、図１５に従来例によるブロック化ＡＤＰＣＭデコーダの詳細な構成を示す。また、図１６に図１５に示す構成によるブロック化ＡＤＰＣＭデコーダの各部動作のタイミングチャートを示す。以下、この従来例に係る動作を図１６に示すタイミングチャートにおける処理内容の番号順に従って説明する。
【００１６】
処理内容１：スイッチ制御およびｋ発生器２７は、エンコーダからのブロック先頭サンプルｘ［ｍＮ］の入力に基づいて１ブロック内のサンプル番号ｋの発生とスイッチ２４およびスイッチ２９を制御する。スイッチ制御およびｋ発生器２７は、ブロック先頭サンプルｘ［ｍＮ］が入力された時点で、スイッチ２４およびスイッチ２９を共にａ側に切り替える。
エンコーダから入力されるブロック先頭サンプルｘ［ｍＮ］は、予測値バッファ２５へ記憶され、一方、初期ステップ幅ｆ［ｍＮ］は、ステップ幅バッファ２６へ記憶される。すなわち、予測値ｐ［ｍＮ］＝ｘ［ｍＮ］となり、ステップ幅ｓ［ｍＮ］＝ｆ［ｍＮ］となる。
【００１７】
処理内容２：ｋ＝１〜Ｎ−１の間、スイッチ制御およびｋ発生器２７の制御により、スイッチ２４とスイッチ２９は共にｂ側に切り替わる。ｋ＝１〜Ｎ−１と変化するのに従って、ＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］が逆量子化器２１へ入力され、式（３）の計算によりステップ幅バッファ２６の値ｓ［ｍＮ＋ｋ−１］と積算が行われ差分値ｄ'［ｍＮ＋ｋ］が出力される。
【００１８】
この差分値ｄ'［ｍＮ＋ｋ］に予測値バッファ２５に記憶されている値ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］を加算器２２で加算した値が予測器２３へ入力され、予測器２３で予測された値が予測値バッファ２５に記録される。予測値バッファの値がデコーダの出力として出力され、ｐ［ｍＮ］〜ｐ［ｍＮ＋Ｎ−１］がデコーダ出力として得られる。
なお、エンコーダ内の予測器７を省略した場合には、デコーダ内の予測器２３も省略して良い。この場合、デコーダの出力ｐ［ｍＮ＋ｋ−１］は式（４）により計算される。
【００１９】
処理内容３：エンコーダからのＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋１］〜ｃ［ｍＮ＋Ｎ−１］は、ステップ更新回路２８にも入力される。ｋの値が変わるたびに次の時刻ｍＮ＋ｋに利用されるステップ幅バッファ２６の値ｓ［ｍＮ＋ｋ］が式（５）により再計算され更新される。ステップ幅の更新係数はエンコーダと同じである。エンコーダと同ようにステップ幅の更新時にステップ幅が一定の範囲制限を越えないように制限を行う必要があるが、この従来例では範囲制限が定数であり、常に一定である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来例のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダ及びデコーダでは、ステップ幅更新回路１４及び２８において行われるステップ幅の制限が常に一定であるため、サンプルの急激な変化に対して即応性が悪かった。特に、ステップ幅が小さくなるようなサンプルが連続していて突然大きな変動が生じた場合には、ＡＤＰＣＭのステップ幅更新が追いつけないため、楽音のアタック部分での劣化が激しかった。
【００２１】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、アタック時などの即応性を高めることを可能とする楽音信号の符号化装置及び復号化装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る楽音信号の符号化装置は、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルを所定サンプル毎にブロック化してリニアＰＣＭサンプルを出力するブロック化手段と、上記ブロック化手段を介したブロック先頭サンプル及び入力される予測値を記憶する予測値記憶手段と、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルからブロックの先頭における量子化ステップサイズを決定する初期ステップ幅決定手段と、上記ブロック化手段を介して順次出力されるリニアＰＣＭサンプルと上記予測値記憶手段に記憶された予測値との差分値を現在のステップ幅で量子化してＡＤＰＣＭ符号語を求める量子化手段と、上記初期ステップ幅決定手段により決定された初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された現在のステップ幅とに基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルに基づいて１ブロック内における量子化ステップの下限値として１ブロック分のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定する最小ステップ幅決定手段と、上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅に基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅決定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記最小ステップ幅決定手段の出力を対数値に変換する対数変換手段と、この対数変換手段からの対数値を再度最小ステップ幅の推定値に変換する指数変換手段とをさらに備え、上記指数変換手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、指数変換手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とするものである。
【００２４】
また、最小ステップ幅とインデックス値との対応テーブルを参照して上記最小ステップ幅決定手段からの出力に対応するインデックス値を求めるテーブル検索手段と、上記対応テーブルを参照して上記テーブル検索手段からのインデックス値を再度ステップ幅に変換するテーブル参照手段とをさらに備え、上記テーブル参照手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、テーブル参照手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記対応テーブルとして、対数テーブルまたはＭａｘの量子化テーブルを用いることを特徴とするものである。
【００２６】
また、他の発明に係る楽音信号の符号化装置は、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルを所定サンプル毎にブロック化してリニアＰＣＭサンプルを出力するブロック化手段と、上記ブロック化手段を介したブロック先頭サンプル及び入力される予測値を記憶する予測値記憶手段と、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルからブロックの先頭における量子化ステップサイズを決定する初期ステップ幅決定手段と、上記ブロック化手段を介して順次出力されるリニアＰＣＭサンプルと上記予測値記憶手段に記憶された予測値との差分値を現在のステップ幅で量子化してＡＤＰＣＭ符号語を求める量子化手段と、上記初期ステップ幅決定手段により決定された初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された現在のステップ幅とに基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、上記予測値記憶手段に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値として１ブロック前のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定手段と、上記量子化手段からのＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅に基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅推定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記初期ステップ幅決定手段は、１ブロック分のＮサンプルから隣接サンプル間の差分値の絶対値を計算して得られたＮ−１個分の差分値の絶対値の平均値の２倍と、ブロックの先頭の差分値の絶対値とを比較して、ブロック先頭の差分値の絶対値の方が大きい場合はブロック先頭の差分値の絶対値を初期ステップ幅とし、ブロック先頭の差分値の絶対値が小さいか等しい場合はＮ−１個分の絶対差分値の平均値を初期ステップ幅とすることを特徴とするものである。
【００２８】
また、この発明の係る楽音信号の復号化装置は、入力されるＡＤＰＣＭ符号語と現在のステップ幅に基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、入力されるブロック先頭サンプル及び与えられる予測値を記憶する予測値記憶手段と、上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、入力される初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、入力されるＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅とに基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が入力される量子化ステップの下限値として１ブロック分のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して該最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅を上記ステップ幅記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
また、入力される最小ステップ幅の対数値を最小ステップ幅の推定値に変換する指数変換回路をさらに備え、上記指数変換手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、指数変換手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とするものである。
【００３０】
また、最小ステップ幅とインデックス値との対応テーブルを参照して入力されるインデックス値を対応するステップ幅に変換するテーブル参照手段とをさらに備え、上記テーブル参照手段を介した出力を上記ステップ幅更新手段に与え、当該ステップ幅更新手段は、テーブル参照手段を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限することを特徴とするものである。
【００３１】
また、上記対応テーブルとして、対数テーブルまたはＭａｘの量子化テーブルを用いることを特徴とするものである。
【００３２】
さらに、他の発明に係る楽音信号の復号化装置は、入力されるＡＤＰＣＭ符号語と現在のステップ幅に基づいて差分値の近似値を求める逆量子化手段と、入力されるブロック先頭サンプル及び与えられる予測値を記憶する予測値記憶手段と、上記逆量子化手段からの差分値の近似値と上記予測値記憶手段に記憶された前回の予測値とに基づいて次回の予測値を求めて上記予測値記憶手段に記憶させるための予測手段と、入力される初期ステップ幅及び更新されたステップ幅を記憶して次回のステップ幅を与えるためのステップ幅記憶手段と、上記予測値記憶手段に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値として１ブロック前のサンプルから隣接サンプル間の絶対差分値の最大値に所定の係数を掛けて得られる最小ステップ幅を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定手段と、入力されるＡＤＰＣＭ符号語と上記ステップ幅記憶手段に記憶された前回のステップ幅とに基づいて次回のステップ幅を求め、かつ求められたステップ幅が上記最小ステップ幅推定手段により決定された量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないように制限して更新されたステップ幅を上記ステップ記憶手段に記憶させるためのステップ幅更新手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
この発明では、従来例のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダに対し、最小ステップ幅決定回路を付加し、補助情報として最小ステップ幅を持つことにより、サンプルの急激な変化に対する即応性を向上させる。一般に、補助情報とは、エンコーダからデコーダに渡されるデコードの際に必要な情報のうち、ＡＤＰＣＭ符号語以外の情報のことを呼ぶ。
【００３４】
この発明の各実施の形態の詳細な説明については後述するが、まず、この発明の実施の形態１に係るエンコーダでは、図１に示すように、従来のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの構成に対し、最小ステップ幅決定回路３１を付加し、ブロック毎に更新するステップ幅の下限値を与え、ステップ幅更新回路１４が出力するステップ幅の範囲を制限する。
また、この発明の実施の形態１に係るデコーダでは、図２に示すように、ステップ幅更新回路２８でエンコーダ側より与えられた最小ステップ幅の推定値ｑ［ｍＮ］によってステップ幅を制限する。
【００３５】
次に、この発明の実施の形態２に係るエンコーダでは、図６に示すように、、従来例のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの構成に対し、最小ステップ幅決定回路３１、対数変換回路５１、指数変換回路５２の３つを付加し、ブロック毎に更新するステップ幅の下限値を与える。これによって、ステップ幅更新回路１４が出力するステップ幅の範囲を制限しつつも、補助情報のｂｉｔ数を削減することができる。
また、この発明の実施の形態２に係るデコーダでは、図７に示すように、指数変換回路６１を付加して、エンコーダ側より与えられた最小ステップ幅の対数値を最小ステップ幅に変換して、この値によりステップ幅を制限する。
【００３６】
また、この発明の実施の形態３に係るエンコーダでは、図８に示すように、従来例のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダに、最小ステップ幅決定回路３１、テーブル検索回路７１、テーブル参照回路７２の３つを付加し、補助情報としてテーブル内のインデックスを加えて伝送または記録する。これにより、ブロック毎に更新するステップ幅の下限値を与え、ステップ幅更新回路１４が出力するステップ幅の範囲を制限しながら、補助情報のｂｉｔ数を削減することができる。なお、このテーブルは対数テーブルでもそれ以外のテーブルでもよい。
また、この発明の実施の形態３に係るデコーダでは、図１０に示すように、テーブル参照回路８１を付加し、エンコーダと同じテーブルを参照してエンコーダから与えられたテーブル内でのインデックス値から最小ステップ幅を得て、ステップ幅を制限する。
【００３７】
また、この発明の実施の形態４に係るエンコーダでは、図１１に示すように、従来例のブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダに、１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値を決定して次のブロックの最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定回路９１を付加し、ブロック毎に更新するステップ幅の下限値を与え、ステップ幅更新回路１４が出力するステップ幅の範囲を制限する。また、この発明の実施の形態４に係るデコーダでは、図１２に示すように、１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値を決定して次のブロックの最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定回路１０１でステップ幅更新回路２８が出力するステップ幅の範囲を制限する。
以下、この発明の各実施の形態についてより詳細に説明する。
【００３８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。図１において、図１３に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３００は本実施の形態１に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路３００は、従来のステップ幅決定回路１００に対し、入力される楽音信号のＰＣＭサンプルに基づいて１ブロック内における量子化ステップの下限値として最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］を決定する最小ステップ幅決定回路３１を付加している。
【００３９】
また、本実施の形態１に係るステップ幅決定回路３００内の初期ステップ幅決定回路３２は、１ブロック分のＮサンプルから隣接サンプル間の差分値の絶対値を計算して得られたＮ−１個分の差分値の絶対値の平均値の２倍と、ブロックの先頭の差分値の絶対値とを比較して、ブロック先頭の差分値の絶対値の方が大きい場合はブロック先頭の差分値の絶対値を初期ステップ幅とし、ブロック先頭の差分値の絶対値が小さいか等しい場合はＮ−１個分の絶対差分値の平均値を初期ステップ幅とするようになっている。
【００４０】
上記最小ステップ幅決定回路３１は、以下の手順で最小ステップを決定する。１．時刻ｍＮ〜ｍＮ＋Ｎ−１までのＮサンプルを観測し、Ｎ−１個の差分を求める。
２．Ｎ−１個の差分の絶対値の中から最大値Ｍを探索する。
３．最大値Ｍにある係数ａを掛けて、この値を最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］とする。
【００４１】
例えば４ｂｉｔＡＤＰＣＭの場合、ＡＤＰＣＭ符号語で表現可能な振幅は、整数部１ｂｉｔ、小数部２ｂｉｔの計３ｂｉｔである。この３ｂｉｔが１００の時１．０であり、１１１の時７／４を表す。式（３）より差分の絶対値の最大値Ｍを求めることができる最小のステップサイズは、最大値Ｍの４／７であると推定できる。したがって、最大値Ｍの４／７の値を最小ステップ幅とすれば、最大値Ｍをとるサンプルの直前のサンプルにおいてステップ幅が極端に小さくなる場合にも最大値Ｍを式（３）により得ることができる。
また、一般に、Ｂ ｂｉｔ ＡＤＰＣＭでは、係数ａは式（６）に示す程度の値が適当であることが実験的に分かっている。
【００４２】
【数１】
0003747357.tif 000003
【００４３】
ステップ幅更新回路１４では、従来例と同じく現在のステップ幅にＡＤＰＣＭ符号語から得られたステップ幅更新係数Ｍ（|ｃ［ｍＮ＋ｋ］|）との積算によって次のステップ幅を求めるが、この計算結果が上記の手順により最小ステップ幅決定回路３１で得られた最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］よりも小さい場合には最小ステップ幅を次のステップ幅としてステップ幅バッファ９に記憶する。
このようにすることによって、ブロック内の差分値の絶対値の最大値に依存してステップ幅が制限され、結果として追従性が高まる。
また、最小ステップ幅決定回路３１からの最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］は、補助情報として伝送または記録される。この最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］は、リニアＰＣＭサンプルが例えば１６ｂｉｔの場合１６ｂｉｔである。
【００４４】
次に、図２はこの発明の実施の形態１に係るデコーダの構成を示すブロック図である。図２において、図１５に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、４００は本実施の形態１に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路４００と従来例のステップ幅決定回路２００との相違点は、ステップ幅決定回路４００では、ステップ幅更新回路２８で最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］を参照し、この最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅をステップ幅バッファ２６に記憶させる点である。
【００４５】
すなわち、ステップ幅更新回路２８では、従来例と同じく現在のステップ幅にＡＤＰＣＭ符号語から得られたステップ幅更新係数Ｍ（|ｃ［ｍＮ＋ｋ］|）との積算によって次のステップ幅を求めるが、この計算結果が最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］よりも小さい場合には最小ステップ幅を次のステップ幅としてステップ幅バッファ２６に記憶させる。
【００４６】
上記実施の形態１によれば、小振幅から急激に大振幅へ変化するような楽音信号に対して即応性が良いデータ圧縮伸張が実現できる。例えば図３（ａ）に示すように、１ブロックのサンプルが変化の少ない状態から時刻ｔで急激に変化するような元波形サンプルを入力とした場合、従来例では、時刻ｔよりも前の部分において差分値が小さいため、ステップ幅バッファ９に記録されるステップ幅の値も小さくなる。
【００４７】
ステップ幅更新回路１４では、次のステップ幅をステップ幅バッファ９の値とＡＤＰＣＭ符号語ｃ［ｍＮ＋ｋ］から得られたステップ幅更新係数Ｍ（|ｃ［ｍＮ＋ｋ］|）との積算によって更新するため、いわゆるオーバーロード状態が発生して、ステップ幅の変化は図３（ｇ）の状況になる。この結果、従来例では図３（ｂ）に示すような大きな劣化が生じる。図３（ｅ）に示す従来例の差分波形と図３（ｄ）に示す元波形の差分波形を見ると急激な差分値の変化に追従できていないことが解る。
【００４８】
これに対し、この発明の実施の形態１では、最小ステップ幅決定回路３１を備え、ステップ幅更新回路１４により、ブロック毎にステップ幅バッファ９の値がある値以下にならないように制限するため、図３（ｃ）のように、大きな変化に追従することができる。この発明の実施の形態１に係る波形を示す図３（ｃ）,（ｆ）,（ｈ）に対して従来例に係る波形を示す図３（ｂ）、（ｅ）、（ｇ）を比較してみると効果が解る。
【００４９】
この発明の実施の形態１におけるステップ幅更新回路１４により更新されるステップ幅は最小ステップ幅決定回路３１で決定されたステップ幅よりも小さくなることはないため、急激な振幅変化にも追従できている。なお、図３（ｇ）に示す従来例のステップ幅変化と図３（ｈ）に示すこの発明の実施の形態１に係るステップ幅変化を比較すると、この発明の実施の形態１によるステップ幅の分解能が下がるため、時刻ｔよりも前の部分においていわゆるグラニュラ状態が発生してノイズが若干増すことが図３（ｃ）にも現れている。しかし、アタック音等の大きな変化の前後のノイズは、聴覚マスキング効果によりマスキングされることが報告されているので、音質の劣化は知覚されない。
【００５０】
また、図１に示すエンコーダの構成で説明したように、この発明の実施の形態１におけるエンコーダは、ステップ幅決定回路３００内に、１ブロック分のＮサンプルから隣接サンプル間の差分値の絶対値を計算して得られたＮ−１個分の差分値の絶対値の平均値の２倍と、ブロックの先頭の差分値の絶対値とを比較して、ブロック先頭の差分値の絶対値の方が大きい場合はブロック先頭の差分値の絶対値を初期ステップ幅とし、ブロック先頭の差分値の絶対値が小さいか等しい場合はＮ−１個分の絶対差分値の平均値を初期ステップ幅とする初期ステップ幅決定回路３２を備えていることで、ブロックの切り出し位置によらずアタック部分の急激な変化に追従することができる。
【００５１】
図４と図５は上記初期ステップ幅決定回路３２の上述した効果を説明するもので、初期ステップ幅に絶対差分値の平均値を採用した場合（図４）と初期ステップ幅にブロック先頭の絶対差分値を採用した場合（図５）を示している。
図４（ａ）に示すように、ブロックｍ−１で振幅が小さくブロックｍの時刻ｔ１にアタック部分を持つような元波形の差分波形を、図１３に示す従来例による初期ステップ幅決定回路１２を使ったエンコーダ、デコーダに通した場合、ブロックｍ−１のｋ＝Ｎ−１におけるステップ幅をブロックｍの初期ステップ幅として採用するため、図４（ｂ）に示すように、従来例の差分波形は、ブロックｍの再生波形の時刻ｔ１部分でステップ幅の更新が追いつかず劣化を生ずる。
【００５２】
これに対し、本実施の形態１のように、初期ステップ幅にブロックｍのリニアＰＣＭサンプルの絶対差分値の平均値を採用した差分波形は、図４（ｃ）のように、時刻ｔ１部分での追従性が高まり、時刻ｔ１付近の劣化はなくなる。時刻ｔ１付近の振幅Ｗ1a、Ｗ1bおよびＷ1cを比較してみると効果が解る。
【００５３】
しかし、図５（ａ）に示す元波形の差分波形のように、ブロックｍ−１の後半にアタック部分が存在するような場合に、初期ステップ幅に絶対差分値の平均値を採用した差分波形の場合には、図５（ｂ）に示すように、ブロックｍの先頭部分で本来必要とするステップ幅よりも絶対差分値の平均値の方が小さいため、ブロックｍにおける振幅Ｗ2bがＷ2aよりも小さくなってしまう。この場合には、初期ステップ幅として絶対差分値の平均値を採用せずに、図５（ｃ）に示すブロック先頭の絶対差分値を採用した場合の差分波形の方がＷ2cに示すように元波形により近い波形を得ることができる。
【００５４】
これら相反する現象に対応するため、この実施の形態１に係る初期ステップ幅決定回路３２では、以下の手順で初期ステップ幅を決定する。
１．時刻ｍＮ〜ｍＮ＋Ｎ−１までのＮサンプルから隣接サンプル間の差分値の絶対値を計算し、得られたＮ−１個分の差分値の絶対値の平均値を求め、これをＡとする。
２．ブロックの先頭の差分値の絶対値、すなわちｘ［ｍＮ］とｘ［ｍＮ＋１］の差分値を求め、この値をＩとする。
３．Ａの２倍の値とＩを比較して、２Ａ＜Ｉならば、Ｉを初期ステップとし、２Ａ≧Ｉならば、Ａを初期ステップとする。
【００５５】
このように、初期ステップ幅決定回路３２により上記の手順に従って初期ステップ幅を決定することにより、ブロックの切り出し位置に寄らずアタック部分の急激な変化に追従することができる。
【００５６】
実施の形態２．
次に、図６はこの発明による実施の形態２に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。図６において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、５００は本実施の形態２に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路５００は、実施の形態１のステップ幅決定回路３００に対し、最小ステップ幅決定回路３１の出力を対数値に変換する対数変換回路５１と、この対数変換回路５１からの対数値を再度最小ステップ幅の推定値に変換する指数変換回路５２とをさらに備え、上記指数変換回路５２を介した出力をステップ幅更新回路１４に与え、当該ステップ幅更新回路１４は、指数変換回路５２を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限するようになっている。
【００５７】
この実施の形態２においては、実施の形態１のエンコーダと同じ手順で最小ステップ幅が決定された後、対数変換回路５１で式（７）に従って最小ステップ幅の対数値を得る。
ｈ［ｍＮ］＝ｌｏｇbｑ［ｍＮ］                  （７）
【００５８】
また、指数変換回路５２では式（８）に従って式（７）の逆の計算により指数変換を行い最小ステップ幅ｑ’［ｍＮ］を得る。なお、ｂには任意の整数が使えるが、２を使うのが良い。
ｑ’［ｍＮ］＝ｂh[mN]                         （８）
この最小ステップ幅ｑ’［ｍＮ］は、補助情報としても伝送または記録される。
指数変換回路５２では、最小ステップ幅の対数値ｈ［ｍＮ］を再度リニアに戻してステップ幅更新回路１４で参照され、ステップ幅が最小ステップ幅以下にならないように制限される。
【００５９】
最小ステップ幅は、リニアで伝送するよりも対数値として伝送した方が効率が良く、例えばリニアＰＣＭサンプルが１６ｂｉｔの場合に最小ステップ幅の対数値ｈ［ｍＮ］を１２ｂｉｔ程度にしても効果は減少しない。
【００６０】
また、図７はこの発明の実施の形態２に係るデコーダの構成を示すブロック図である。図７において、図２に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、６００は本実施の形態２に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路６００は、図２に示す実施の形態１のステップ幅決定回路４００に対し、指数変換回路６１を付加している。
【００６１】
この指数変換回路６１は、図６に示すエンコーダ側の指数変換回路５２と同様に、式（８）により指数変換の計算を行い、入力される最小ステップ幅の対数値ｈ［ｍＮ］をリニアに変換するようになされ、指数変換回路６１を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅がステップ幅更新回路２８で最小ステップ幅以下にならないように制限する。
【００６２】
実施の形態３．
次に、図８はこの発明による実施の形態３に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。図８において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、７００は本実施の形態３に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路７００は、実施の形態１のステップ幅決定回路３００に対し、内蔵された最小ステップ幅とインデックス値との対応テーブルを参照して最小ステップ幅決定回路３１からの出力に対応するインデックス値を求めるテーブル検索回路７１と、内蔵する対応テーブルを参照して上記テーブル検索回路７１からのインデックス値を再度ステップ幅に変換するテーブル参照回路７２とをさらに備え、テーブル参照回路７２を介した出力をステップ幅更新回路１４に与え、テーブル参照回路７２を介した出力に基づいて１ブロック内における量子化ステップ幅が最小ステップ幅を下回らないように制限するようになっている。
【００６３】
この実施の形態３においては、実施の形態１と同じ手順で最小ステップ幅が決定された後、テーブル検索回路７１では、図９に示す如く横軸をインデックス値とし縦軸をステップ幅に対応する値とするテーブルを内蔵していて、最小ステップ幅決定回路３１からの最小ステップ幅にテーブル内の値で最も近いステップ幅を検索し、そのインデックス値ｉ［ｍＮ］を出力するようになされ、インデックス値ｉ［ｍＮ］は、補助情報として伝送または記録される。
【００６４】
テーブル参照回路７２では、テーブル検索回路７１と同様な図９に示す如くインデックス値−最小ステップ幅に対応する値のテーブルを内蔵し、インデックス値ｉ［ｍＮ］を用いて得られた値を最小ステップ幅として得て、ステップ幅更新回路１４に与えることで、ステップ幅更新回路１４においてステップ幅が最小ステップ幅以下にならないように制限するようになっている。
【００６５】
テーブルとしては、式（７）において対数の定数ｂを２とした場合の最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］を縦軸とし、その対数値ｈ［ｍＮ］を横軸とした対数テーブルを用いると良いが、対数テーブルに限られるものではなく、Ｍａｘのテーブルなどを用いても良い。
【００６６】
ここで、Ｍａｘのテーブルとは、Ｍａｘの量子化特性として知られる入力値と量子化値との対応を最小ステップ幅とインデックス値の対応に置き換えたものである。つまり、テーブル検索回路７１をＭａｘの最適量子化特性で量子化し、その量子化値ｉ［ｍＮ］をデコーダ側に送る。なお、Ｍａｘの最適量子化特性とは信号の振幅分布を考慮した量子化特性のことである（Ｍax, J：Quantization for ｍiniｍuｍ distortion, IRE Trans． IT-6, 7-１２, １960）。
【００６７】
上記実施の形態３によれば、テーブルのインデックス値を用いることによって、例えば６４点の対数テーブルを用いた場合、インデックス値ｉ［ｍＮ］は６ｂｉｔで表せるので、補助情報のデータ量を抑えることができる。
【００６８】
また、図１０はこの発明の実施の形態３に係るデコーダの構成を示すブロック図である。図１０において、図２に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、８００は本実施の形態３に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路８００は、図２に示す実施の形態１のステップ幅決定回路４００に対し、テーブル参照回路８１を付加している。
【００６９】
このテーブル参照回路８１は、図９に示すエンコーダ側のテーブル参照回路７２と同様なテーブルを内蔵し、入力されるインデックス値ｉ［ｍＮ］から最小ステップ幅を得て、ステップ幅更新回路２８でステップ幅が最小ステップ幅以下にならないように制限する。
従って、この実施の形態３によっても、実施の形態２と同様に補助情報のデータ量を抑えることができる。
【００７０】
実施の形態４．
次に、図１１はこの発明の実施の形態４に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。図１１において、図１３に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、９００は本実施の形態４に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路９００は、図１３に示す従来例のステップ幅決定回路１００に対し、予測値バッファ４に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定回路９１を付加している点である。
【００７１】
この最小ステップ幅推定回路９１の入力信号から出力を決定するアルゴリズムは、実施の形態１で示した最小ステップ幅決定回路３１と同じアルゴリズムであるが、最小ステップ幅決定回路３１が入力ｘ［ｎ］を入力とするのに対して、最小ステップ幅推定回路９１では、予測値バッファ４の出力を入力とする点が異なる。ブロック番号ｍのブロックを処理している間に推定される最小ステップ幅推定回路９１の出力は、ブロック番号ｍ＋１の処理時点になって始めて出力される。つまり、あるブロック番号ｍ＋１の処理する際に最小ステップ幅と推定される値は１ブロック前のブロック番号ｍの絶対差分値の最大値にある係数ａを掛けて得られた値である。
【００７２】
ステップ幅更新回路１４では、こうして得られた最小ステップ幅の推定値よりもステップ幅が小さくならないように制限しながらステップ幅の更新が行われる。隣接ブロック間の相関は高いので１つ前のブロックにおける最小ステップ幅を最小ステップ幅の推定値として選んでも効果が得られる。しかも、この値はデコーダ側に補助情報として送る必要はなく、デコーダ側でも前のブロックから同様に推定できる。
【００７３】
ブロック番号ｍ＋１の処理時における最小ステップ幅の推定値は、ブロック番号ｍの処理時において決定された値であるということはエンコード動作を開始した時点（ブロック番号０の処理時）には最小ステップ幅の推定値が得られない。したがって、最小ステップ幅推定回路９１は、ブロック番号０の処理時に限って、定数ｅを最小ステップ幅の推定値として出力するように動作する。この定数ｅはたとえば０である。
【００７４】
また、図１２はこの発明の実施の形態４に係るデコーダの構成を示すブロック図である。図１２において、図１５に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、１０００は本実施の形態４に係るステップ幅決定回路であり、このステップ幅決定回路１０００と従来例のステップ幅決定回路２００との相違点は、ステップ幅決定回路１０００では、予測値バッファ２５に記憶された１ブロック前の予測値に基づいて量子化ステップの下限値を決定して次のブロックにおける最小ステップ幅の推定値とする最小ステップ幅推定回路１０１を付加し、ステップ幅更新回路２８では、最小ステップ幅推定回路１０１からの最小ステップ幅ｑ［ｍＮ］を参照し、この最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限して更新されたステップ幅をステップ幅バッファ２６に記憶させる点である。
【００７５】
このステップ幅決定回路１０００は、ステップ幅決定回路２００に最小ステップ幅推定回路１０１を付加しており、最小ステップ幅の推定値は、エンコーダと同じく１つ前のブロックを処理して得られる。ステップ幅更新回路２８では、最小ステップ幅の推定値よりもステップ幅が小さくならないように制限しながらステップ幅を更新する。エンコーダと同様に、最小ステップ幅推定回路１０１は、ブロック番号０の処理時に限って、定数ｅを最小ステップ幅の推定値として出力するように動作する。この定数ｅはたとえば０である。
【００７６】
従って、この実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、ステップ幅更新回路２８により更新されるステップ幅は、最小ステップ幅推定回路１０１で推定されたステップ幅よりも小さくなることはないため、急激な振幅変化にも追従できる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ブロック毎に量子化ステップの下限値としての最小ステップ幅を下回らないようにステップ幅を制限するようにしたので、アタック時などの即応性を高めることを可能とする楽音信号の符号化装置及び復号化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係るデコーダの構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る作用効果を説明する波形図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る初期ステップ幅決定回路３２の効果を説明するもので、初期ステップ幅に絶対差分値の平均値を採用した場合の説明図である。
【図５】  この発明の実施の形態１に係る初期ステップ幅決定回路３２の効果を説明するもので、初期ステップ幅にブロック先頭の絶対差分値を採用した場合の説明図である。
【図６】  この発明による実施の形態２に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図７】  この発明による実施の形態２に係るデコーダの構成を示すブロック図である。
【図８】  この発明による実施の形態３に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図９】  この発明による実施の形態３に係る対応テーブル（対数テーブル及びＭａｘテーブル）の説明図である。
【図１０】  この発明による実施の形態３に係るデコーダの構成を示すブロック図である。
【図１１】  この発明による実施の形態４に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図１２】  この発明による実施の形態４に係るデコーダの構成を示すブロック図である。
【図１３】  従来例によるブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１４】  図１３に示す構成によるブロック化ＡＤＰＣＭエンコーダの各部動作のタイミングチャートである。
【図１５】  従来例によるブロック化ＡＤＰＣＭデコーダの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１６】  図１５に示す構成によるブロック化ＡＤＰＣＭデコーダの各部動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  リニアＰＣＭバッファ、２  スイッチ、３  スイッチ、４  予測値バッファ、５  加算器、６  量子化器、７  予測器、８  加算器、９  ステップ幅バッファ、１０  逆量子化器、１１  スイッチ制御およびｋ発生器、１２  初期ステップ幅決定回路、１３  スイッチ、１４  ステップ幅更新回路、２１  逆量子化器、２２  加算器、２３  予測器、２４  スイッチ、２５  予測値バッファ、２６  ステップ幅バッファ、２７  スイッチ制御およびｋ発生器、２８  ステップ幅更新回路、２９  スイッチ、３１  最小ステップ幅決定回路、３２  初期ステップ幅決定回路、５２  対数変換回路、５２  指数変換回路、６１  指数変換回路、７１  テーブル検索回路、７２  テーブル参照回路、８１  テーブル参照回路、９１  最小ステップ幅推定回路、１０１  最小ステップ幅推定回路、３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００  ステップ幅決定回路。
【図１】
0003747357.tif 000004
【図２】
0003747357.tif 000005
【図３】
0003747357.tif 000006
【図４】
0003747357.tif 000007
【図５】
0003747357.tif 000008
【図６】
0003747357.tif 000009
【図７】
0003747357.tif 000010
【図８】
0003747357.tif 000011
【図９】
0003747357.tif 000012
【図１０】
0003747357.tif 000013
【図１１】
0003747357.tif 000014
【図１２】
0003747357.tif 000015
【図１３】
0003747357.tif 000016
【図１４】
0003747357.tif 000017
【図１５】
0003747357.tif 000018
【図１６】
0003747357.tif 000019