JPH0522151A - 帯域分割形符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、付加ダミ−ビットの平均値の低減と
副帯域間の品質の差を生じない最適な符号化特性をもつ
帯域分割形符号化方式を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、各副帯域ｉに対応する量子化ビット
数Ｒｉの補正について、整数に制限されない補正量子化
ビット数Ｒｉを算出する適応ビット割当部１０８と、前
記算出結果により、通常はＲｉ以下の最大の整数ビット
数で補正を行い、１／（Ｒｉの小数部）回に１回、Ｒｉ
以上の最小の整数ビット数で周期的に補正を行うことが
できる量子化器（１１０−１〜ｍ）により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯域分割形符号化方式の
ビット割当の補正方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の帯域分割形符号化方式の
符号器を示す構成図である。図３により、従来の符号器
の動作を説明する。

【０００３】まず、入力されたＰＣＭ信号はＱＭＦ（Qu
adrature Mirror Filter）と呼ばれる帯域分割フィルタ
群３０１により、帯域分割およびダウンサンプリングさ
れる。ダウンサンプリングされた各副帯域ｉの信号は電
力で正規化するため、電力計算部３０２、対数変換部３
０３、電力の量子化器３０４、電力の逆量子化器３０
５、伸長部３０６を通り、その後スケ−リング係数算出
部３０７で得られたスケ−リング係数Δｉ（ｉ＝１〜
ｍ、ｍは帯域分割数）により１／Δｉが正規化部（３０
９−１〜ｍ）で乗算される。なお、ここで各副帯域ｉの
電力σｉを量子化器３０４で量子化し、逆量子化器３０
５を通すのは、復号器と同一の電力値で以降の処理を行
うためである。各副帯域ｉの電力の逆量子化値をσｏｉ
とすると、適応ビット割当部３０８では以下の制御を行
う。

【０００４】まず、各副帯域ｉの最適割当ビット数Ｒ
ｉ.optを（１）式に従って求める。

【０００５】 ここで、Ｒは全帯域の１標本当りの平均量子化ビット数
である。

【０００６】Ｒｉ.optは、一般に整数ではない。また、
量子化は整数ビットでしかできない。そこで、Ｒｉ.opt
は補正され、整数化される。補正の基準としては、例え
ば、求める整数量子化ビット数ＲｂｉとＲｉ.optの残差
を最小とする（２）式のようなものがある。

【０００７】 しかし、整数であるＲｂｉは最適値Ｒｉ.optとは一般
に一致しないため、歪みを生じ、歪みδは（３）式のよ
うに、Ｒｉ.optであるときの歪みの最小値δoptより大
きくなる。なお、εは量子化効率、Ｚは２の（−２Ｒ）
乗である。

【０００８】 この後、正規化された各副帯域ｉの信号は量子化器
（３１０−１〜ｍ）でＲｂｉビット量子化される。電力
及び副帯域の量子化コ−ドは多重化部３１１で多重化さ
れる。

【０００９】図４は、前記多重化部から伝送されるフレ
ームフォーマット図を示している。すなわち、伝送フレ
ームは同期パターン４０１、電力量子化コード４０２お
よび各副帯域の量子化コード４０３により構成されてい
る。

【００１０】図５は従来の帯域分割形符号化方式の復号
器を示す構成図である。図３の符号器から伝送されたフ
レ−ムは、図５の多重分離部５０１でフレ−ムを受信
し、フレ−ム同期をとり、電力の量子化コ−ド及び各副
帯域の量子化コ−ドを抽出する。電力の量子化コ−ド
は、図３の逆量子化器３０５、伸長部３０６、スケ−リ
ング係数算出部３０７、適応ビット割当部３０８と同様
の動作をする逆量子化器５０２、伸長部５０３、スケ−
リング係数算出部５０５、適応ビット割当部５０４によ
り、補正された量子化ビット数Ｒｉ及びスケ−リング係
数Δｉを出力し、逆量子化器（５０６−１〜ｍ）及び逆
スケ−リング部（５０７−１〜ｍ）にそれぞれ入力す
る。このとき、多重化分離部５０１で分離された各副帯
域の量子化コ−ドは、逆量子化器（５０６−１〜ｍ）で
逆量子化され、逆スケ−リング部（５０７−１〜ｍ）で
逆スケ−リングされ、帯域合成フィルタ群５０８で全帯
域信号に合成され出力される。

【００１１】以上が、従来の帯域分割形符号化方式によ
る符復号器の動作であるが、従来のビット割当によれ
ば、整数化を行うために、各副帯域信号の量子化コ−ド
に割り当てられた全ビット数が満たないため、ダミ−ビ
ットを付加して伝送することがあった。

【００１２】また、モデム信号のようにスペクトラムが
比較的平坦な信号は、副帯域の電力にほとんど差がな
い。このような場合でも補正は整数値で行うため、量子
化ビット数の差が１ビット出てしまい、副帯域間にＳＮ
比として６ｄＢに相当する品質の差が出てくるという問
題点があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の帯域分割形符号化方式の場合、補正する量子化ビット
数の整数化により、ダミ−ビットの付加や副帯域間の品
質の差を生じる場合があるという問題点があった。

【００１４】そこで、本発明はこの問題点を除去するた
め、量子化ビット数の割当を整数に制限せず、副帯域内
の平均量子化ビット数が整数以外でも量子化が行える帯
域分割形符号化方式を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、各副帯域に対応してそれぞれ量子化ビッ
トを割り当てることにより帯域分割符号化を行う帯域分
割形符号化方式において各副帯域ｉに対応して計算した
補正量子化ビット数をＲｉとするとき、各副帯域ｉの量
子化を通常はＲｉ以下の最大の整数ビットで行い、１／
（Ｒｉの小数部）回に１回Ｒｉビット以上の最小の整数
ビットで行うことを特徴とする。

【００１６】

【作用】帯域分割形符号化方式において、各副帯域ｉに
対応する補正量子化ビット数Ｒｉを、通常はＲｉ以下の
最大の整数ビット数で補正を行い、１／（Ｒｉの小数
部）回に１回Ｒｉビット以上の最小の整数ビット数で周
期的に補正を行う。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明による帯域分割形符号化方式
の符号器の一実施例を示すた構成図である。なお、図１
は図３の従来例と同様のブロック構成をしている。

【００１８】まず、帯域分割フィルタ群１０１に入力さ
れたＰＣＭ信号は帯域分割及びダウンサンプリングされ
る。ダウンサンプリングされた各副帯域ｉの信号は、電
力で正規化するため、電力計算部１０２、対数変換部１
０３、電力の量子化器１０４、電力の逆量子化器１０
５、伸長部１０６を通り、スケ−リング係数算出部１０
７でのスケ−リング係数Δｉを算出し、正規化部（１０
９−１〜ｍ）で乗算され、各副帯域ｉはスケ−リングさ
れる。以上は、従来と同様である。

【００１９】一方、伸長部１０６から出力される各副帯
域ｉの電力の逆量子化値σｏｉは適応ビット割当部１０
８に入力され、各副帯域ｉの量子化に必要な補正情報を
量子化器（１１０−１〜ｍ）に出力する。この情報と
は、各副帯域ｉの量子化ビット数Ｒｉである。

【００２０】図２は、図１の適応ビット割当部１０８の
動作を示すフロ−チャ−トである。以下、量子化ビット
数Ｒｉの算出について、図２を参照にして説明する。

【００２１】まず、ブロック２０１で最適割当ビット数
Ｒｉ.optの算出を行う。この計算は、「従来の技術」の
項で説明した（２）式により行われる。

【００２２】次ぎに、ブロック２０２で分割ゲインＧｓ
の算出を行う。Ｇｓは、各副帯域ｉの電力の算術平均と
幾何平均の比であり、（４）式によって計算される。

【００２３】 この分割ゲインＧｓの値をしきい値Ｇｔｈを基準にし
て桁シフトを行うかどうかを判断する（２０３）。すな
わち、Ｇｓ＞Ｇｔｈであればブロック２０４の整数ビッ
トの割当へ、Ｇｓ≦Ｇｔｈであればブロック２０５の整
数ビット以外の割当へ移り、それぞれの処理がされる。
ブロック２０４ではブロック２０１で算出したＲｉ.opt
の少数点以下を四捨五入し、その値をＲｂｉとし、この
ときの桁シフトｑを１とする。また、ブロック２０５で
は２進数の有効桁数ｐの分だけ桁シフトを行った後、四
捨五入を行い、その値をＲｂｉとし、このときの桁シフ
トｑを２のｐ乗とする。次ぎのブロック２０６では、こ
のようにして求めた量子化ビット数の総和が帯域分割数
ｍと全帯域の一標本当りの平均量子化ビット数Ｒの積で
ある既定量子化ビット数ｍ・Ｒに一致するかどうかを判
定する。このとき、副帯域ｉの量子化ビット数Ｒｂｉの
桁シフトを考慮し、既定ビット数ｍＲにｑを乗じてお
く。ブロック２０６において計算結果が一致した場合
は、ブロック２１１の処理へ直接進み、一致しない場合
はブロック２０７へ進み補正処理に入る。ブロック２０
７において、補正が可能であればブロック２０８におい
て、ブロック２０６で判断したのと同様の計算を行い、
計算結果の大小によりブロック２０９又は２１０の処理
を行う。すなわち、各副帯域ｉの量子化ビット数Ｒｂｉ
がｑ・ｍ・Ｒより大きいときは、（Ｒｂｉ−Ｒｉ.opt）
の最大値を与えるｉのＲｂｉをＲｂｉ−１に置き換え、
各副帯域ｉの量子化ビット数Ｒｂｉがｑ・ｍ・Ｒより小
さいときは、（Ｒｂｉ−Ｒｉ.opt）の最小値を与えるｉ
のＲｂｉをＲｂｉ＋１に置き換える。すなわち、｜Ｒｂ
ｉ−Ｒｉ.opt｜の残差を最小にすることである。そし
て、再びブロック２０６において桁シフトを含めた既定
量子化ビット数ｑ・ｍ・Ｒに一致するかどうか判定す
る。再び一致しない場合ブロック２０７において、これ
以上補正が不可能であれば、ブロック２１１の処理を行
う。

【００２４】このようにして、ブロック２０６又は２０
７の判定の後、ブロック２１１では、得られたＲｂｉの
値をｑで割り、整数に限らないＲｉを量子化器（１１０
−１〜ｍ）へ出力する。

【００２５】図１の適応ビット割当部１０８で出力され
た量子化ビット数Ｒｉをもとに、量子化器（１１０−１
〜ｍ）では副帯域ｉの標本の量子化を通常はＲｉ以下の
最大の整数ビット数Ｒｄで行い、１／（Ｒｉ−Ｒｄ）回
に１回、Ｒｉ以上の最小の整数ビット数で行う。例え
ば、Ｒｉ＝２．５，ｑ＝２のときは、２ビット量子化と
３ビット量子化を交互に行う。

【００２６】なお、復号器についても同様に処理され
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、帯域分割形符号化方式におい
て補正する各副帯域ｉの補正量子化ビット数Ｒｉを、整
数に制限されない補正量子化ビット数Ｒｉを算出し、通
常はＲｉ以下の最大の整数ビット数で補正を行い、１／
（Ｒｉの小数部）回に１回、Ｒｉ以上の最小の整数ビッ
ト数で周期的に補正を行うように構成しため、符号器の
多重化部で付加するダミービット数の平均値の低減によ
る効率的な符号化と副帯域間に品質の差が生じない最適
な符号化特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による帯域形符号化方式の符号器の一実
施例を示す構成図。

【図２】前記符号器内の適応ビット割当部の動作を示す
フロ−チャ−ト。

【図３】帯域分割形符号化方式の符号器の従来例を示す
構成図。

【図４】前記多重化部から伝送されるフレームフォーマ
ット図。

【図５】帯域分割形符号化方式の復号器の従来例を示す
構成図。

【符号の説明】

１０１、３０１ 帯域分割フィルタ群 １０２、３０２ 電力計算部 １０３、３０３ 対数変換部 １０４、３０４ 電力の量子化器 １０５、３０５ 電力の逆量子化器 １０６、３０６ 伸長器 １０７、３０７ スケ−リング係数算出部 １０８、３０８ 適応ビット割当部 １０９−１〜ｍ、３０９−１〜ｍ スケ−リング部 １１０−１〜ｍ、３１０−１〜ｍ 量子化器 １１１、３１１ 多重化部 ４０１ 同期パターン ４０２ 電力量子化コード ４０３ 各副帯域の量子化コード ５０１ 多重分離部 ５０２ 電力の逆量子化部 ５０３ 伸長部 ５０４ 適応ビット割当部 ５０５ スケ−リング係数算出部 ５０６−１〜ｍ 逆量子化部 ５０７−１〜ｍ 逆スケ−リング部 ５０８ 帯域合成フィルタ群

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】各副帯域に対応してそれぞれ量子化ビット
   を割り当てることにより帯域分割符号化を行う帯域分割
   形符号化方式において、 各副帯域ｉに対応して計算した補正量子化ビット数をＲ
   ｉとするとき、 各副帯域ｉの量子化を通常はＲｉ以下の最大の整数ビッ
   トで行い、 １／（Ｒｉの小数部）回に１回Ｒｉビット以上の最小の
   整数ビットで行う、 ことを特徴とする帯域分割形符号化方式。