JPH08505030A - 差動符号化法を実行する伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音声及び音楽信号を送信するための伝送システムにおいて、入力信号は符号器で二つのスペクトル部に分離される。上記スペクトル部は、各々にそれ自体のサブ符号器によって符号化される。本発明の考えに従って時間領域符号器によりスペクトル部を符号化し、変換領域符号器により別のスペクトル部を符号化することによって伝送の品質が著しく改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 差動符号化法を実行する伝送システム 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、離散ウォルシュー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。 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る。 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１ ０２４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かな 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６ ４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５ ０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１ ０２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６ ４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。 テーブル１ 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。 テーブル２ 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か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１０ ２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、高い方のサプバンドの場合に 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１０ ９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、ＲＯＭｌ １１６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ＲＯＭ１１ ６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。 番号 命令名 意味 120 START（スタート） プログラム開始 122 MIN:=Z 変数MINの値が定数Zに一致させら れる。 124 READ SEGMENT セグメントの包絡線を表わす値が読 み出される。 126 SHAPENO:=1 第１の基準包絡線か選択される。 128 READ SHAPE 基準包絡線を表わす値が読み出され る。 130 CALCULATE SQDIFF 基準包絡線とセグメント包絡線の差 の自乗が計算される。 132 SQDIFF〈MIN? SQDIFFがMINよりも小さいかとうか がテストされる。 134 MIN:=SQDIFF 変数MINの値が変数SQDIFFに一致さ せられる。 136 INDEX:=SHAPENO この時点で最適な基準包絡線のイン デックスが格納される。 138 SHAPENO=N? 全ての基準包絡線がセグメント包絡 線と比較されたかどうかがテストさ れる。 140 SHAPENO:=SHAPENO+1 次の基準包絡線が選択される。 142 WRITE INDEX 選択された基準包絡線の識別コード がプロセッサの第２の出力に置かれ る。 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： 式（１）中、ｉは移行する変数、Ｌは包絡線を表わす値の数、ｘ_iはセグメント の包絡線を表わす値の中のｉ番目の値、ｙ_i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。Ｓ ＱＤＩＦＦ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１ ４０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ｙ_k.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８ ６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（０−４ｋ Ｈｚ）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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デ ボン，フランシスクス，マリヌス，ヨ ゼフス オランダ国 エヌエル―5621 ベーアー アインドーフェン フルーネヴァウツウェ ッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 入力信号を符号化する符号器を含む送信機からなり、 上記符号器は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、 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からな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からなる上記受信機に、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 配置が更になされていることを特徴とする、伝送システム。 ２． 上記時間領域符号器はベクトル量子化符号器よりなり、上記時間領域復号 器はベクトル量子化復号器よりなることを特徴とする請求項１記載の伝送システ ム。 ３． 上記時間領域符号器は線形予測手段よりな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。 ４． 上記変換領域符号器はサブバンド符号器よりなり、上記変換領域復号器は サブバンド復号器よりな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。 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 も小さ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。 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 領域符号器よりなり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からなる送信機であって、 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配置が更になさ れていることを特徴とする、送信機。 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 も小さいことを特徴とする請求項６記載の送信機。 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 号器よりなる受信機であって、 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 る結合手段を有することを特徴とする受信機。 ９． 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 号を得るため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る、入力信号を符号化する符号器。 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 復号器よりなる復号器であって、 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 合手段とを更に有することを特徴とする復号器。 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 信号を得る段階とからなる、入力信号を符号化する段階よりなる入力信号の伝送 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することを特徴とする、入力信号の伝送方法。 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よりな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することを特徴とする 、入力信号の符号化方法。 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よりな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することを特徴とす る符号化された信号の復号化方法。