音频编码与解码设备及其方法 【技术领域】
本发明涉及一个用来对输入声频信号编码、存储并传输编码代码的编码设备，而且涉及一个用来为这种编码设备中获得的代码执行解码并且复制一个声频信号的解码设备，而且还涉及这种编码设备与解码设备中的一种编码方法与一种解码方法。
背景技术
作为一种对需要用较少位数代表的普通声频信号编码以便获得高品质复制信号的技术，存在一种众所周知的利用波段划分编码的方法。这种方法的实现方法是通过波段划分滤波器将一个输入声频信号划分为一个具有多个频段的信号，或者通过时间-频率变换(譬如傅立叶变换)将一个输入声频信号变换成一个频域信号并将该所得信号在该频域划分为多个波段，然后再将合适的编码位分配到每个波段。波段划分编码能提供高品质复制信号的原因是，这种方法在编码阶段根据人的听觉特征执行处理。一般来说，人的听力感觉对10kHz的高频声音以及低强度等级的声音不太敏感。而且，存在一个众所周知的、被称为频率掩蔽的现象，由于频率掩蔽，当频段中存在一个较高强度等级的声音时，一个人很难察觉这个频段附近的较低强度等级的声音。对于这些因为人的听觉特征而难以察觉的声音，即使分配大量位数来执行编码，对一个复制信号品质的改进也只能产生很小的影响，所以没有必要执行这种编码。但是，这就意味着，不考虑人的听觉特征，将分配到一个人不能很好察觉的部分的编码位分配到人的听觉敏感的部分，然后对这些部分再执行精细的编码，就能够改进一个复制信号的品质。
ISO标准MPEG-4 AAC(ISO/IEC 14496-3)就是利用上述波段划分执行编码的一个代表性示例。下面参考例图解释MPEG-4 AAC(下文将称为“AAC”)的运行方式。
图1是表示符合传统AAC系统的一个编码设备100的框图。编码系统100是一个用来根据人的听觉特征评估一个输入信号109以便根据该评估结果分配位数来对这个输入信号109执行编码的编码设备。这种编码设备包括一个听觉特征评估单元101、一个变换块长度选择单元102、一个MDCT变换单元103、一个波段划分单元104、一个频谱信号处理单元105、一个位分配单元106、一个量化单元107以及一个代码多路传输单元108。输入信号109按照1024个采样为单位被划分，这是每帧的基本帧长度，然后再被输入到听觉特征评估单元101以及MDCT变换单元103。听觉特征评估单元101根据人的听觉特征评估输入信号109，并输出一个听觉特征评估值110。变换块长度选择单元102根据听觉特征评估值110选择一个适合对输入信号109编码的变换块长度，并将该变换块长度输出到MDCT变换单元103。然后，MDCT变换单元103将输入信号109变换为具有这个选定变换块长度的MDCT系数111。在AAC情况下，一个变换块长度是128个采样或1024个采样。如果输入信号109是一个短暂的信号，那么就可以提供一个较短的变换块长度，而如果输入信号109是一个平稳的信号，那么就就可以提供一个较长的变换块长度。
这里采用的MDCT(修正离散余弦变换)是一种余弦变换，所确定的MDCT系数111就作为代表输入信号109的频谱的系数。所确定的MDCT系数111由波段划分单元104划分为多个频段(子波段)。然后，对已被划分到每个频段的MDCT系数112，频谱信号处理单元105对增加编码效率的作用进行预测，并根据听觉特征评价值110执行噪声整形。而且，如果输入信号109是能构成多个信道的立体声信号那样的信号，那么频谱信号处理单元105就执行被称为联合立体声的处理，这种处理利用信号的信道间的相关来提高编码效率。此外，还存在执行那种被称为PNS(感知噪声代换)的处理的情况，后面会对它进行详细解释。
同时，说明在频谱信号处理单元106中执行何种处理的信息被作为一个辅助信息代码114输出。位分配单元106确定量化所需的位分配115，并将这种位分配115输出到量化单元107。量化单元107量化在频谱信号处理单元105中对其进行处理的MDCT系数113，其中位数由位分配115表示。量化是对每个子波段的标准化增益信息(称为比例因子)与使用该比例因子进行标准化处理的MDCT系数值的组合进行。代码多路传输单元108输出从频谱信号处理单元105输出的辅助信息代码114以及从量化单元107输出的一个频谱代码116，然后将结果代码表达成指定的格式，以便将它作为一个输出代码117输出。应当注意，在AAC情况下，由于该基本帧需要分配的位数可以根据逐帧设定的基准任意确定，所以编码基本是以可变的位速率进行。然而，在最终输出处理之前提供了一个被称为位存储器的缓冲器，从而使这种缓冲器吸收每帧的位速率变化，就能够使一个信号以固定的位速率传输。
下面对PNS处理作一个说明。在PNS中，判断上述每个子波段是否具有听觉方面的噪声特性。如果判断具有噪声特性，就用一个随机产生的噪声信号来代替这个波段的MDCT系数。由于用噪声信号代替的一个波段内的MDCT系数值不需要被量化，所以只是与该比例因子对应的增益信息才需要被量化，从而就可以使量化所需的编码位数产生明显的下降。
举例来说，通过这种编码处理，AAC就能够在20Hz～16kHz或更宽的波段范围内、以大约96kbps的速率实现立体声信号的一种高品质编码。
但是，举例来说，当位速率进一步下降到48kbps时，就会出现这样一个问题：即一个可以进行高品质编码的立体声信号的带宽会变窄，结果从清晰度的观点来看会形成压抑的声音。
此外，在降低该位速率的阶段过度频繁地使用PNS来降低MDCT系数的编码位数会导致需要用噪声信号代替的部分的数量增加，所以即使对人的耳朵而言，所得到的声音也会带有许多噪声与失真。
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一个编码设备、一个解码设备、一种编码方法以及一种解码方法，在以低位速率传输在该编码设备中编码的声频信号的代码时，它们可以在接收宽频段代码的解码设备部分实现这个声频信号的高品质解码。
【发明内容】
为了达到上述目的，根据本发明的编码设备是一个包括如下部件的编码设备：一个第一波段划分单元，运行以便将一个输入信号划分为代表较低频段中信号的一个低频信号以及代表较高频段中信号的一个高频信号；一个较低频段编码单元，运行以便对该划分后的低频信号编码并产生一个低频代码；一个相似性判断单元，运行以便判断该高频信号与该低频信号之间的相似性；多个较高频段编码单元，它们可以运以便通过各自的编码方法对该高频信号编码并产生一个高频代码；一个编码选择单元，运行以便选择该多个较高频段编码单元中的一个单元、使该选定的较高频段编码单元执行编码而且产生用来指定该选定较高频段编码单元所用的编码方法的选择信息；以及一个代码多路传输单元，运行以便多路传输来自该较低频段编码单元的低频代码、来自该选定较高频段编码单元的高频代码以及来自该编码选择单元的选择信息，并产生一个输出代码。此外，对由这种编码设备编码的输出代码执行解码的解码设备是一个包括如下部件的解码设备：一个较低频段解码单元，运行以便对代表一个输入代码中较低频段内的信号的一个低频信号解码；多个较高频段解码单元，它们运行以便按照各自的解码方法对代表一个输入代码中较高频段内的信号的一个高频信号解码；一个解码选择单元，运行以便根据包含在该输入代码中的选择信息来选择该多个较高频段解码单元中的一个单元，而且使该选定的较高频段解码单元执行解码；以及一个信号组合单元，运行以便将由该较低频段解码单元解码的低频信号与由该选定的较高频段解码单元解码的高频信号加以组合，并产生一个输出解码信号。
采用上述结构，由于能够将该输入信号划分为该较低频段内的一个信号与该较高频段内的一个信号，而且能够对该较高频段内的这个信号适当编码以便根据该较高频段内的这个信号与该较低频段内的信号的相似性而采用少量位数来表示它，所以就能够从由较少位数代表的一个代码获得一个高品质的复制信号。
而且，根据本发明的另一个编码设备与解码设备，能够将该输入信号划分为该较高频段内的一个信号与该较低频段内的一个信号，而且将该较高频段内的一个信号适当编码以便根据该较高频段内的这个信号与该较低频段内的信号的相似性而用一个少量位数来表示它。此外，由于在确定相似性时，也能够使用通过对由该较低频段编码单元编码的代码执行解码而获得的信号作为该较低频段内的一个信号来得到更合适的值作为相似度，所以就可以从由较少位数表示的一个代码得到一个较高品质的复制信号。
此外，根据本发明的另一个编码设备与解码设备，能够将该输入信号划分为该较低频段内的一个信号与该较高频段内的一个信号，而且对该较高频段内的信号适当编码以便根据该较高频段内的这个信号与该较低频段内的信号的相似性而用少量位数来表示它。而且，由于能够通过对该较低频段内的信号执行下降采样来改善该较低频段编码单元的编码效率，所以就可以从由较少位数表示的一个代码得到一个较高品质的复制信号。
还有，根据本发明的另一个编码设备与解码设备，由于能够划分该较高频段内的频谱系数，而且对每个划分所得的系数应用最优编码方法，所以就可以从由较少位数表示的一个代码得到一个较高品质的复制信号。
而且，根据本发明的另一个编码设备与解码设备，能够将该输入信号划分为该较低频段内的一个信号与该较高频段内的一个信号，而且对该较高频段内的信号适当解码以便根据该较高频段内的这个信号与该较低频段内的信号的相似性而用少量位数来表示它，所以就可以从由较少位数表示的一个代码得到一个较高品质的复制信号。此外，由于能够集体计算需要在该较低频段编码单元与该较高频段编码单元中编码的频谱系数，所以能够降低时间-频率变换所需的处理量。再有，由于能够集体将由该较低频段解码单元与该较高频段解码单元解码的频谱系数变换为一个时间信号，所以能够降低频率-时间变换所需要的处理量。
此外，根据本发明的另一个编码设备与解码设备，在将该输入信号划分为该较高频段内的一个信号与该较低频段内的一个信号之后，对该较低频段内的信号采用传统编码方法，而对该较高频段内的信号采用如下方法执行编码：该相似性判断单元判断该较高频段内的信号与该较低频段内的信号的相似性；而且该较高频段编码单元根据该相似性判断单元所作的这种判断的结果而使用与该较低频段内的信号的相似性或者一个随机噪声信号来执行编码。因而，能够对该较高频段内不能通过传统方法编码的一个信号执行编码与解码，从而用较少位数来表示它，这样就会获得编码声频信号的听觉品质方面的改进。
从上述说明可以明显看出，根据本发明的编码设备与解码设备，通过将该输入信号划分为该较高频段内的一个信号与该较低频段内的一个信号，而且使用该较高频段内的这个信号与该较低频段内的信号之间的相似性来对该较高频段内的信号执行编码，就能够以更有效的方式来对该较高频段内的信号执行编码，而且从由较少位数表示的一个代码得到高品质的解码信号。
而且，对该较低与较高频段的编码都使用相同格式的频谱系数就能够通过较少的处理量来得到高品质的解码信号。
关于本申请的技术背景的进一步说明
下述申请特此参考编入：2002年1月30日申请的日本专利申请序列号2002-022356以及2002年4月23日申请的日本专利申请序列号2002-120428。
【附图说明】
从结合为演示本发明的特殊实施例而随附的那些例图所作的下述说明，本发明的这些以及其他目的、优点与特点将会变得显而易见。这些例图为：
图1是表示符合传统AAC系统的一个编码设备的结构的框图。
图2是表示根据第一实施例的一个编码设备的结构的框图。
图3A是显示作为时间信号的两个具有不同频率的正弦波的曲线图。
图3B是显示作为频率信号的两个具有不同频率的正弦波的曲线图。
图4是表示符合该第一实施例的一个解码设备的结构的框图。
图5是表示根据第二实施例的一个编码设备的结构的框图。
图6是表示根据第三实施例的一个解码设备的结构的框图。
图7是表示对由图6所示编码设备执行编码的输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
图8是表示在根据第四实施例的一个编码设备中产生一个高频代码以及切换信息的部件的结构的框图。
图9A是演示该第一较高频段编码单元的编码方法的一幅曲线图。
图9B是演示该第二较高频段编码单元的编码方法的一幅曲线图。
图10是表示在与图8所示编码设备成对使用的解码设备中对该高频代码执行解码的部件(较高频段解码设备)的结构的框图。
图11是表示根据第五实施例的一个编码设备的结构的框图。
图12是表示对输入代码执行解码的一个解码设备的结构，该输入代码是图11所示编码设备的输出代码的框图。
图13是表示根据第六实施例的一个编码设备的结构的框图。
图14是表示在图13所示的变换块长度选择单元中选择一个基本变换块时的高频系数与低频系数的示意图。
图15是表示在图13所示的变换块长度选择单元中选择一个变换子块时的高频系数与低频系数的示意图。
图16是表示对图13所示编码设备输出的输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
图17是表示根据第七实施例的一个编码设备的结构的框图。
图18是表示对由图17所示编码设备执行编码的输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
图19是表示根据第八实施例的一个编码设备的结构的框图。
图20A是表示根据从图19所示编码设备中的时间-频率变换单元输出的所有频段系数的一个示例的示意图。
图20B是表示输入到图19所示编码设备的较高频段编码单元的高频系数的一个示例的示意图。
图20C是表示输入到图19所示编码设备的较低频段编码单元的低频系数的一个示例的示意图。
图21是表示在图19所示编码设备的较低频段编码单元内执行分组时该高频系数与该低频系数之间的关系的示意图。
图22是表示根据第八实施例的另一个编码设备的结构的框图。
图23是表示根据第八实施例的又一个编码设备的结构的框图。
图24是表示对图19所示编码设备产生的输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
图25是表示对图22所示编码设备产生的输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
图26是表示以图23所示编码设备产生的输出代码作为一个输入代码时对该输出代码执行解码的一个解码设备的结构的框图。
实现本发明的最佳方式
下面的段落参考这些例图提供本发明的实施例的详细说明。
(第一实施例)
图2是框图，表示根据本发明的第一实施例的编码设备200的结构。编码设备200是检查输入信号的较高频段内的一个信号与较低频段内的一个信号之间的相似性，从而对该较高频段内需要用较少位数表示的这个信号执行编码的一个编码设备。这个编码设备200包括一个波段划分单元201、一个较低频段编码单元202、一个相似性判断单元203、一个切换单元204、一个较高频段编码单元205以及一个代码多路传输单元206。在这个编码设备200中，波段划分单元201对一个输入信号207执行波段划分以便将输入信号207划分为一个只包含该较低频段内信号的低频信号208与一个只包含该较高频段内信号的高频信号209。包含在该低频信号208中的上限频率与包含在该高频信号209中的下限频率之间的分界线可以任意确定，而且在这个上限与下限频率中可以有重叠。较低频段编码单元202对低频信号208执行编码以便输出一个低频代码213。应当注意，已知编码单元中的任何一种单元都可以被用来作为这里的较低频段编码单元202。然后，相似性判断单元203对低频信号208与高频信号209之间的相似性作出判断以便输出切换信息210以及相似性信息211。举例来说，可以用该预测误差来判断相似性，但是更具体的方法将在后面详细说明。
较高频段编码单元205根据由切换信息210与相似性信息211所指示的值按照优化方法对高频信号209执行编码。更具体地讲，较高频段编码单元205包括由第一～第“n”(“n”是一个自然数)较高频段编码单元组成的“n”个较高频段编码单元，并根据切换信息210来选择其中的一个单元。第一～第“n”较高频段编码单元中的每一个单元都被设计得能够对高频信号209执行最优编码，高频信号209的特性随每个信号而不同，而且可以根据低频信号208与高频信号209之间的相似性进行分类。切换单元204从第一～第“n”较高频段编码单元中选择一个预定的最优较高频段编码单元，该选定的较高频段编码单元参考相似性信息211对高频信号209执行编码，而且输出一个高频代码212。举例来说，在相似性低的时候，相似性判断单元203断定输入信号207是一个带有噪声特性的随机信号，并输出这个切换信息210，从而从第一～第“n”较高频段编码单元中选定一个能够使用噪声来对高频信号209执行编码的较高频段编码单元。另一方面，在相似性高的时候，相似性判断单元203输出这个切换信息，从而表明要选择一个能够对从高频信号209中扣除被判定具有高相似度的低频信号208后所得的差值信号执行编码的较高频段编码单元。同时，假设相似性判断单元203被设计得能够在低频信号208与高频信号209之间的相似性高的时候，向较高频段编码单元205输出低频信号208中与高频信号209具有高相似度的一部分，或者输出高频信号209和与高频信号209具有高相似度的低频信号208之间的一个差值来作为相似性信息211的一部分，而在低频信号208与高频信号209之间的相似性低的时候，相似性判断单元203输出“0”来作为相似性信息211。
当较高频段编码单元205中采用噪声执行编码时，由于该选定的较高频段编码单元将一个需要编码的高频信号当作一个随机产生的噪声信号，而且只对表示这个高频信号强度的增益信息执行编码，所以与一个高频信号的值被直接编码的情况相比，编码所需的位数大为降低。此外，在相似性较高时利用差值信号的一种编码方法中，可以通过量化这个高频信号209与具有高相似度的低频信号208之间的差值来降低对高频信号209编码所需的位数。应当注意，当相似性极高或者对从听觉特性观点来看不太重要的极高频段内的一个信号编码时，需要编码的高频信号209可以用具有高相似度的低频信号208来代替而不用对该差值编码。这样做的时候，由于只需要对用来指定作为代替信号的低频信号208的信息执行编码，所以可以进一步降低对高频信号209编码所需的位数。同时，低频代码213、高频代码212以及切换信息210(它们分别是由较低频段编码单元202、较高频段编码单元205与相似性判断单元203所执行的编码处理而产生的输出)在代码多路传输单元206中被多路传输以便作为一个输出代码214输出。
下面，以利用该预测误差的方法作为相似性判断方法的一个示例来作一个说明。由于低频信号208与高频信号209是对该输入信号执行波段划分而产生的，所以每个信号包括不同的频率分量。因而，只要它们被看成时间信号，那么就很难判断这样两个信号之间的相似性。然而，看作频率信号，对每个信号的频率分量的分布作一个比较来判断这样两个信号之间的相似性就比较容易。这种原理如图3A与图3B所示，作为具有不同频率分量的信号的一个示例，它们按照一个时间信号以及按照一个频率信号(譬如FFT功率频谱系数)显示了具有相同幅值的一个1kHz正弦波与一个2kHz正弦波。
图3A与图3B是说明两个信号被看作时间信号时与被看作频率信号时的差别的图形。图3A是代表两个具有不同频率的、被当作时间信号的正弦波的图形。图3B是代表两个具有不同频率的、被当作频率信号的正弦波的图形。在图3A中，表示为时间信号的一个1kHz正弦波301与一个2kHz正弦波302之间不存在能够容易加以判断的相似性。相反，在图3B中，由于表示成频率信号的一个1kHz正弦波303与一个2kHz正弦波304被画成一个单线条频谱，所以就很容易判断它们之间有极高的相似度。换句话说，这两个正弦信号之间的惟一差别是它们的被表示为“频率”的位置信息。譬如说，在图3B中，将2kHz正弦波304的位置设置成一个参考点305，那么将从参考点305提取的一个信号与从相距仅为从参考点305到1kHz正弦信号303的距离“k”(＝移位号306)的位置提取的一个信号加以比较，就可以发现两个信号相符。
根据这个原理，低频信号208与高频信号209通过时间-频率变换方法由相似性判断单元203变换为表示输入信号207的频率分量的频谱系数，以便判断这个低频信号208与高频信号209之间的相似性。任何一种已知的变换都可以被用作一种时间-频率变换，包括傅立叶变换、余弦变换与滤波器组。如图3B的示例所示，低频信号208与高频信号209之间的相似性可以通过在频域将一个信号移位覆盖另一个信号来判断，而且当这两个信号彼此重叠时，该预测误差就可以作为表征该不匹配部分的一个比例因子。由于本发明使用低频信号208来为高频信号209编码，所以一个希望的结构是：使高频信号固定成为一个目标，使低频信号208向它移动来判断这两个信号的相似性。在这种结构中，将变换成为频谱系数的低频信号208与高频信号209分别表示成x(i)与y(j)，那么该预测误差的表达式如下：
【表达式1】
E(k)=Σj=0j<m(y(j)-ax(k,j))2---(K_MIN≤k<K_MAX)]]>
在这个表达式中，x(k，j)是从以x(j)作为参考点305而移动“k”个采样的位置上提取的一个信号，“a”是一个增益，“m”是包含在低频信号x(k，j)与高频信号y(j)中的频谱系数的数量。指定需要编码的高频信号y(j)范围的频谱系数数量“m”可以任意确定。同时，参考点305的位置与最大(K_MAX)及最小(K_MIN)移位数“k”也可以任意确定。通过在决定的移位数范围内改变“k”、测量该预测误差E(k)并选择该最小数，就可以为需要编码的高频信号y(j)确定具有高相似度的低频信号x(k，j)、移位数“k”以及增益“a”。由于x(k，j)在移位数“k”确定后就变成惟一的量，所以预测误差E(k)、移位数“k”与增益“a”就可以被用作相似性信息211。该第一～第“n”较高频段编码单元的切换可以采用预测误差E(k)作为一个测量尺度来进行。当预测误差E(k)小于该预订阈限时，就输出这个切换信息210以便选择一个在相似度高时使用的较高频段编码单元，而当预测误差E(k)大于该预订阈限时，就输出这个切换信息210以便选择一个在相似度低时使用的较高频段编码单元。
应当注意，尽管在上面的说明中采用频谱系数的预测误差来作为相似性判断单元203中相似性判断的一种方法，但举例来说，对一个借助滤波器组执行波段划分的信号也可以采用时间信号的预测误差。此外，尽管上述说明描述了一个使用噪声执行编码的较高频段编码单元与一个使用低频信号208与高频信号209之间的相似性的较高频段编码单元，但举例来说，也可以在相似性为中等时采用一个同时使用相似性与噪声来执行编码的较高频段编码单元。应当注意，当一个输入信号是一个由多个信道构成的信号时(譬如一个立体声信号)，那么除了特别为每个信道对高频信号209执行编码的方法之外，还能够按照使用联合立体声执行编码的方式来进行设计。
如上所述，将输入信号207划分为高频信号209与低频信号208以便使用高频信号209与低频信号208之间的相似性来对这个高频信号209执行编码，就能够从由较少位数表示的一个代码得到一个高品质的复制信号。
图4是表示符合该第一实施例的一个解码设备400的框图。解码设备400是一个用于对在图2所示编码设备200中编码的输出代码214执行解码并复制一个声频信号的解码设备，包括一个代码划分单元401、一个较低频段解码单元402、一个切换单元403、一个较高频段解码单元404以及一个信号组合单元405。
在图4中，一个输入代码406相当于图2的编码单元200中的输出代码214。代码划分单元401将代码406划分为一个低频代码407、一个高频代码408以及切换代码409。较低频段解码单元402对低频代码407执行解码并输出一个低频信号410。任何一种已知的解码单元都可以被用来作为较低频段解码单元402，只要这种解码单元具有该解码功能即可。较高频段解码单元404包括由第一～第“n”较高频段解码单元构成的“n”个较高频段解码单元，每个单元被设计得能够根据一个预订的方法对一个高频代码解码。切换单元403选择一个由切换信息409指定的较高频段解码单元，而且该选定的较高频段解码单元参考低频信号410来对高频代码408解码，以便输出一个高频信号411。信号组合单元405将低频信号410与高频信号411加以组合来生成一个输出信号412。
如果编码设备200中上述较高频段编码单元205被设计得能使一个较高频段编码单元采用噪声来执行编码，使一个较高频段编码单元使用一个被判定具有高相似度的低频信号来对从一个高频信号中扣除这个低频信号而确定的差值信号执行编码，那么解码设备400也需要装备与编码设备200中这种较高频段编码单元205对应的较高频段解码单元404。下面对较高频段解码单元404的一种范例结构及其运行方式作一个说明。为说明方便，图4描述了一个作为该第一较高频段解码单元的、对采用噪声编码所得的代码执行解码的解码单元，以及一个作为该第二较高频段解码单元的、对采用一个低频信号与一个高频信号之间的差值信号编码所得的代码执行解码的解码单元。如果切换信息409表明，高频代码408将要被输入到该第一较高频段解码单元，那么一个需要解码的高频信号就被表示成一个随机噪声信号。所以，高频代码408只包括表征该信号强度的增益信息。因而，该第一较高频段解码单元就对包含在高频代码408中的增益信息执行解码、在内部产生一个随机噪声信号、并且通过将增益信息中描述的增益乘以如此产生的噪声信号来产生高频信号411。
相反，如果切换信息409表明，高频代码408将要被输入到该第二较高频段解码单元，那么举例来说，高频代码408就会包括用来在解码形式下指明低频信号208中与高频信号209具有高相似度的部分的相似性信息(譬如移位数、增益与差值信号)。同时，一个高频信号采用从较低频段解码单元402中获得的低频信号410内提取的一个低频信号与在该第二较高频段解码单元中获得的差值信号的和来表示。所以，该第二较高频段解码单元首先对高频代码408解码，根据包含在这个高频代码408中的相似性信息从低频信号410中提取与高频信号209相似的低频信号208，而且在对它乘以该解码增益后，通过加上该解码后的差值信号来输出高频信号411。然后，所得的低频信号410与高频信号411在信号组合单元405中组合以便作为一个输出信号412输出。
如上所述，由于对以更有效的方式执行编码的高频代码加以使用的方法是采用输入代码中的一个高频信号与一个低频信号之间的相似性来对这个高频信号执行解码，而该输入代码是在被划分为该高频信号与该低频信号之后执行编码所得到的代码，所以就能够从由较少位数表示的一个代码得到一个高品质的复制信号。
(第二实施例)
根据本发明的第二实施例的一个编码设备的结构可以参考图5加以说明，这是框图，表示符合该第二实施例的一个编码设备500。
图5所示的编码设备500除了图2所示的符合该第一实施例的编码设备200的结构之外，新增加了一个较低频段解码单元501，编码设备500被设计得能够对在较低频段编码单元202中编码的低频代码213执行解码，以便产生一个低频解码信号510，而且将这个低频解码信号510(而不是低频信号208)输入到一个相似性判断单元503。这个编码单元500包括波段划分单元201、较低频段编码单元202、较低频段解码单元501、相似性判断单元503、切换单元204、较高频段编码单元205以及代码多路传输单元206。应当注意，由于对图2所示编码设备200、图5以及后面的例图中包括的相同部件已经作了说明，所以就对它们提供与图2所用的相同标号而省略对这些部件的说明。在具有上述结构的编码设备500中，由于相似性判断单元203使用在已经由较低频段编码单元202编码之后又由较低频段解码单元501解码的低频解码信号510来判断与高频信号209的相似性，所以与解码设备对来自编码设备200的输出代码214执行解码、采用该原声的低频信号208来判断与高频信号209的相似性的情况相比，就能够获得更接近该原声的一个高频信号。
更具体地讲，正如图4所示解码设备400的一个示例所示，该解码设备使用对已经编码的低频代码解码而获得的低频信号来对该高频信号解码，而不是使用该原始声音的低频信号来对该高频信号解码。这就表明，为了更正确地对一个高频信号编码，这种高频信号的编码应当根据一个已经编码后又经解码的低频信号与这个需要编码的高频信号之间的相似性进行。所以，在编码设备500中，由相似性判断单元503计算得到的相似性信息511表示高频信号209与低频解码信号510之间的相似性。相应地，由于较高频段编码单元205根据这个相似性信息511与切换信息513对高频信号209编码，所以能够输出一个高频代码512，利用它就可以在一个解码设备中更加正确地对一个高频信号编码。结果，在编码设备500中就输出一个输出代码514，而以上述方式获得的切换信息513、高频代码512与低频代码213都在输出代码514中被多路传输，从而改善了一个解码设备中解码信号的品质。
应当注意，由于该第一实施例的编码设备200与该第二实施例的编码设备500的惟一区别是用来计算相似性的低频信号，这就意味着，该较高频段编码单元与该较低频段编码单元的结构以及需要编码的高频信号与低频信号完全相同，所以，与该第二实施例的编码设备成对使用的一个解码设备的结构可以与图4所示的第一实施例的解码设备400的结构相同。
(第三实施例)
根据本发明的第三实施例的一个编码设备的结构将参考图6加以说明，这是表示符合该第三实施例的一个编码设备600的框图。
图6所示的编码设备600除了图2所示的第一实施例的编码设备200的结构之外还有一个下降采样单元601，编码设备600被设计得能使由下降采样单元601下降采样的一个低频信号616(而不是对其执行波段划分的原始声音的低频信号208)被输入到较低频段编码单元202，以便输出由这种编码而产生的一个低频代码613。一般来说，由波段划分单元201进行波段划分所得的低频信号208与高频信号209是与输入信号207具有相同采样频率的信号。譬如说，假设输入信号207的采样频率是48kHz，波段划分单元201划分的分界线频率是8kHz，那么举例来说，由于根据采样定理，输入信号207包括一个0～24kHZ的信号，所以包含在低频信号208以及高频信号209中的一个信号的带宽就分别是0～8kHz与8～24kHZ。然而，低频信号208与高频信号209的采样频率仍维持在48kHz不变。虽然能够像在较低频段编码单元202中那样对这个低频信号208编码，但事实是，一个需要被用作较低频段编码单元202的已知编码单元通常被设计得当包含输入信号207的信号带宽处于根据一个输入信号的采样频率所确定的最高频率(＝采样频率/2)时能够最有效地运行。所以，使在包括一个信号频率达24kHz、而采样频率为48kHz的信号的前提下设计的较低频段编码单元202输入只达8kHz或者假设频率三分之一的低频信号208来执行编码，就出现了这样一个问题：即该较低频段编码单元效率下降。
为了解决这个问题，需要按照包含在低频信号208中的一个信号的带宽来对要输入到较低频段编码单元202的低频信号208的采样频率执行下降采样，从而提高较低频段编码单元202的效率。更具体地讲，如果需要输入到下降采样单元601的低频信号208是一个时间信号，那么下降采样单元601就使采样数据变稀疏，以便获得一个希望的采样频率，而如果需要输入的低频信号208是频率变换后的频谱数据，那么就要向较低频段编码单元202报告低频信号208的数据长度。在这个示例中，由于包含在低频信号208中的一个信号的频带宽度是0～8kHz，所以为代表低频信号208而需要的一个采样频率就是16kHz。使较低频段编码单元202输入被下降采样到16kHz的低频信号616，就能够使较低频段编码单元202以最有效的方式对输入的低频信号208编码，所以，就能获得用较少位数表示的输出代码614，并同时改善该解码信号的品质。
下面参考图7说明符合该第三实施例的一个解码设备700，图7是框图，它表示对由图6所示编码设备600编码的输出代码614执行解码的解码设备700的结构。图7所示的解码设备700除了图4所示的、符合该第一实施例的解码设备400的结构之外，新增加了一个上升采样单元701，解码设备700被设计得能够使上升采样单元701对一个由较低频段解码单元402解码的低频信号710上升采样，而且使这个上升采样后的低频信号410被输入到较高频段解码单元404与信号组合单元405。这个解码设备700包括代码划分单元401、较低频段解码单元402、上升采样单元701、切换单元403、较高频段解码单元404以及信号组合单元405。应当注意，由于对包含在图4所示解码设备400中的相同部件已经作了说明，所以对它们提供与图4所用标号相同的标号而省略对这些部件的说明。
在图7中，一个输入代码706相当于图6编码设备600中的输出代码614。在解码设备700中，由于从代码划分单元401输出的一个低频代码707是在编码设备600部分下降采样的、编码后的低频信号616，所以在较低频段解码单元402中经过解码的一个低频信号710的采样频率就等于编码设备600部分使用的低频信号616的采样频率(譬如16kHz)。另一方面，高频代码408是未经下降采样的、编码后的高频信号209，所以需要解码的高频信号408的采样频率就等于输入到编码设备600的输入信号207的采样频率(譬如48kHz)。所以，为了使用解码后的低频信号710对该高频信号解码，解码设备700就被设计得能够在这个低频信号710被上升采样到与需要解码的高频信号相同的采样频率(＝一个输出信号的采样频率，譬如48kHz)时将低频信号710输入到较高频段解码单元404。类似地，信号组合单元405使用解码后的高频信号411与上升采样后的低频信号410执行组合信号的处理以便产生输出信号412。
如上所述，对已经被划分为高频代码408与下降采样低频代码707的输入代码706中的解码低频信号710执行上升采样，从而使用高频信号411与上升采样后的低频信号410之间的相似性来对高频信号411解码，就能够使用以更有效的方式编码的一个低频代码来从由较少位数表示的一个代码中获得一个高品质的复制信号。
(第四实施例)
根据本发明的第四实施例的一个编码设备800的结构将参考图8加以说明，图8是框图，表示符合该第四实施例的编码设备800中产生一个高频代码817与切换信息816的部件的结构。图8中用虚线包围的一个相似性判断单元818部分以及一个较高频段编码单元819部分相当于判断低频信号208与高频信号209之间相似性的相似性判断单元203及相似性判断单元503，以及根据根据本发明第一至第三实施例的编码设备200与编码设备500中这些相似性判断单元所作的一个判断结果来对高频信号209执行编码的较高频段编码单元205，这些部分代表一个相似性判断单元与一个较高频段编码单元的更可取的形式。这个编码设备800包括一个时间-频率变换单元801、一个波段划分单元802、一个噪声特性判断单元803、一个预测误差计算单元804、一个切换确定单元805、一个切换单元806、以及作为对高频信号209编码的单元的一个第一较高频段编码单元807与一个第二较高频段编码单元808。
在图8中，举例来说，该输入信号被图中未画的波段划分单元201预先划分到该较高频段与该较低频段而产生的高频信号209与低频信号208被输入到时间-频率变换单元801。无论是从输入信号直接划分所得的一个低频信号还是由该较低频段编码单元已经编码(图中未画)后再经解码所得的一个低频信号都可以被用作低频信号208。时间-频率变换单元801将输入的高频信号209与低频信号208变换为频谱系数以便将这些信号分别作为高频系数811与低频系数812输出。任何一种已知的变换(譬如傅立叶变换、余弦变换以及滤波器组)都可以被用来作为时间-频率变换单元801中使用的一种时间-频率变换，但是这里提供的一个示例是针对在AAC中使用MDCT的情况。
波段划分单元802将高频系数811进一步划分为多个波段(下文将称为高频编码子波段)，而高频系数811是对高频信号209进行变换而确定的MDCT系数，波段划分后的高频系数813被输出到噪声特性判断单元803、预测误差计算单元804与切换单元806。应当注意，对经由波段划分单元802划分所得的每个高频编码子波段的处理完全相同，所以这里只对一个高频编码子波段的处理作一个说明。只要重复下述对每个高频编码子波段的处理就能够完成对这些高频系数的编码。
噪声特性判断单元803对高频系数813的噪声特性作出判断以便输出一个噪声特性判断值814。这里之所以要判断噪声特性的原因是：如果需要编码的高频系数813是一个具有噪声特性的信号，那么由于能够预先假设这个高频系数813与低频系数812之间的相似性低因而预测误差大，所以就能够省略与预测误差计算有关的后续处理。表示一个信号具有噪声特性的MDCT系数值显示出一种几乎一致的分布模式。所以，在检查波段中包含的多个MDCT系数时，尽管在一个信号是一个(平稳)噪声时许多值集中靠近某一个值(譬如均值)，但如果一个信号不具有噪声特性，那么就有相当多的值甚至集中在远离该均值的部位。为了利用一个噪声的这种特性来判断波段划分后的高频系数813的噪声特性，噪声特性判断单元803评估每个高频编码子波段内的MDCT系数的大小分布来作出判断，举例来说，如果该分布宽度大于预订的阈限，那么一个信号就没有噪声特性，而如果该分布宽度小于预订的阈限，那么一个信号就具有噪声特性。任何统计评估值都可以被用作评估MDCT系数分布的一个尺度，包括一个高频编码子波段内MDCT系数的最小值与最大值的差值、均值与该最大值的差、离差与标准差。
根据这个判断，噪声特性判断单元803向预测误差计算单元804以及切换确定单元805输出表示高频系数813的噪声特性/非噪声特性的噪声特性判断值814。举例来说，当高频系数813具有噪声特性时，噪声特性判断值814被表示为“0”，再举例来说，当高频系数813不具有噪声特性时被表示为“1”。应当注意，也可以采用其他值来作为噪声特性判断值814。如果通过噪声特性判断值814发现，根据噪声判断单元703所作的判断，高频系数813是一个非噪声特性信号，那么预测误差计算单元804就计算并评估预测误差以便判断高频系数813与低频系数812之间的相似性。预测误差可以按照该第一实施例中公布的方法来计算。所以，可以用低频系数812代替x(i)、用包含在一个高频编码子波段内的高频系数813代替y(j)、用包含在该高频编码子波段内的MDCT系数数量来代替“m”并采用表达式1来计算预测误差E(k)。在表达式1中，在最小值K_MIN与最大值K_MAX的预定值之间改变移位数“k”，就能够确定使预测误差E(k)最小的低频系数x(k，j)、移位数“k”与增益“a”来作为相似性信息815。
切换确定单元805确定一个要用来根据噪声特性判断值814与相似性信息815来对波段划分后的高频系数813执行编码的较高频段编码单元，并输出切换信息816以便在切换单元806中于第一较高频段编码单元807与第二较高频段编码单元808之间进行切换。第一较高频段编码单元807是一个设计得最适合对具有低相似度的高频系数813执行编码的编码单元，而第二较高频段编码单元808则是一个最适合对具有高相似度的高频系数813编码的编码单元。切换单元806在①噪声特性判断值814表明一个信号具有噪声特性以及②噪声特性判断值814表明一个信号不具有噪声特性而且相似性差时选择第一较高频段编码单元807，而在噪声特性判断值814表明一个信号具有噪声特性而且相似性高时选择第二较高频段编码单元808。
下面参考例图对一个较高频段编码单元819的运行情况作一个说明。图9A是表示第一较高频段编码单元807的编码方法的一幅曲线图，图9B演示了第二较高频段编码单元808的编码方法。在编码分界线频率905处划分的一个低频编码波段902与一个高频编码波段903中，需要输入到第一较高频段编码单元807的高频系数813是包含在高频编码波段903范围内的MDCT系数(频谱系数)901。这个高频编码波段903被进一步划分为多于一个高频编码子波段904。由于需要输入到第一较高频段编码单元807的频谱系数901是其噪声特性或者与低频编码波段902范围内的MDCT系数的相似性低的系数，所以，第一较高频段编码单元807将高频编码子波段904内的系数当作一个随机噪声来执行编码，而不使用相似性信息815。换句话说，高频编码子波段904中的这些系数被表示成一个用平均振幅906代表的随机序列，而且只对这个平均振幅906(振幅信息)执行编码。应当注意，可以不使用平均振幅而使用平均能量、平均功率等来作为这个随机序列的一个代表值。
类似地，在一个编码分界线频率911处划分的一个低频编码波段908与一个高频编码波段909中，需要输入到第二较高频段编码单元808的高频系数813是包含在高频编码波段909范围内的MDCT系数(频谱系数)907。这个高频编码波段909被进一步划分为多于一个高频编码子波段910。需要输入到第二较高频段编码单元808的频谱系数907是与低频编码波段908范围内的频谱系数相似性高的系数，所以，第二较高频段编码单元808使用相似性信息815来执行编码。假设高频编码子波段810中的一个子波段是高频部分A 915，那么上述预测误差计算单元804就从低频编码波段908的系数中选择与高频部分A 915具有相同频谱系数数量、因而具有最高相似度的一个低频部分B 914，然后输出相似性信息815。
在相似性信息815中，移位数913“k”是从编码分界线频率911到低频部分B 914的下限频率的一个距离，其中编码分界线频率911被设为参考点。增益“a”是高频部分A 915的频谱系数907与低频部分B 914的频谱系数907之间的振幅比。在第二较高频段编码单元808中，高频部分A 915与低频部分B 914之间的移位数913“k”、增益“a”与频谱系数的每个采样的差值信号被编码成为所得的相似性信息815。应当注意，高频部分A 915与低频部分B 914之间的差值信号的编码可以省略，在这种情况下，只对移位数913“k”与增益“a”执行编码。另一种方法是，可以使用噪声分量来表示高频部分A 915与低频部分B 914之间的差值信号，在这种情况下，除了移位数“k”与增益“a”外，还对噪声分量的增益信息编码。至于表示需要编码的增益“a”的方法，除了增益“a”被表示成①高频部分A 915的频谱系数907与低频部分B 914的频谱系数907的振幅比之外，增益“a”也可以被表示成②每个高频编码子波段910中的一个平均振幅912，或者③每个高频编码子波段910中的一个平均能量，以及④每个高频编码子波段910中的一个平均功率等等，就像第一较高频段编码单元807中的振幅信息一样。按照每个高频编码子波段910被编码的差值信号的代码连同这些信息(如移位数“k”与增益“a”)一道经多路传输作为高频代码817输出。
应当注意，在多路传输阶段使用数学技术来压缩代码就能够降低高频代码817的位数。下面列举的是一些范例方法：一种对代码间差值信号重新编码的方法；一种将多个代码重新编码为向量信息的方法；一种用可变长度代码(如霍夫曼编码)来替换代码的方法。
而且，在确定一个高频编码子波段910的频谱系数907时，尽管是在将高频信号209变换为MDCT系数之后对MDCT系数811执行波段划分，但是也能够通过滤波器组或类似设备将高频信号209划分为高频编码子波段810，然后再对每个子波段的一个信号执行MDCT来确定一个高频编码子波段910内的MDCT系数。
此外，由于需要编码的移位数913“k”是用来识别低频部分B 914的信息，它不必是表示频域采样数的一个值，所以，在低频编码波段908中预先设定多于一个与高频编码子波段912频率宽度相同的低频部分，就能够用表示从低频部分中选定哪个低频部分的识别信息来表示移位数“k”。
而且，尽管波段划分单元802被安排在时间-频率变换单元801之后，但本发明并不局限于这种排列，所以也能够将波段划分单元802安排在时间-频率变换单元801之前。
如上所述，将较高频段中的MDCT系数划分为多个高频编码子波段、按照每个高频编码子波段来判断该较高频段内MDCT系数的噪声特性以及该较高频段内的MDCT系数与该较低频段内的MDCT系数的相似性、并且通过经上述判断表明为最优的一个较高频段编码单元来执行编码，就能够从由较少位数表示的一个代码中获得一个高品质的复制信号。
下面参考图10对根据本发明的第四实施例的一个解码设备的结构作一个说明，图10是框图，表示在与图8所示编码设备成对使用的一个解码设备中对高频代码817解码的部分(一个较高频段解码设备1000)的结构。与根据本发明的第一至第三实施例的解码设备400与解码设备700中对高频代码解码的部分相比，图10中演示的这个较高频段解码部分(较高频段解码设备1000)代表一种更可取的形式。较高频段解码设备1000包括一个时间-频率变换单元1001、一个第一较高频段解码单元1003、一个第二较高频段解码单元1004、一个频谱组合单元1005以及一个频率-时间变换单元1006。下面像上述编码设备800的情况一样，对MDCT参数被用作较高频段解码设备1000中的频谱系数的情况作一个说明。在图10中，需要输入到较高频段解码设备1000的信息是一个高频代码1007、切换信息1008以及一个低频解码信号1009。举例来说，高频代码1007是从图8所示编码设备800的第一较高频段编码单元807或第二较高频段编码单元808输出的高频代码817。举例来说，切换信息1008是从编码设备800的切换确定单元805输出的切换信息816。此外，举例来说，低频解码信号1009是从图4所示解码设备400的较低频段解码单元402输出的低频信号410。
时间-频率变换单元1001为输入的低频解码信号1009执行MDCT，并输出表示成MDCT系数的低频系数1010。第一较高频段解码单元1003是对使用噪声编码的高频代码1007执行解码的一个解码单元，而第二较高频段解码单元1004是对使用低频系数812与高频系数813之间的相似性来编码的高频代码1007执行解码的一个解码单元。由于高频系数813是在编码设备800中预先划分为预定高频编码子波段后再被编码，所以支持这种编码的解码处理就按照与每个高频编码子波段对应的代码进行。换句话说，包含在高频代码1007中的代码被划分为每个高频编码子波段的代码，从而按照每个高频编码子波段来对这些划分后的代码执行解码。如果在编码设备800部分借助数学方法对与每个高频编码子波段对应的代码加以压缩，那么也要执行使用数学方法的解码。
如果切换信息1008表明，高频代码1007要被输入到第一较高频段解码单元1003，那么由解码而获得的高频系数1011就被表示成一个随机噪声。所以，在高频代码1007中只包括表示该信号强度的增益信息。因而，第一较高频段解码单元1003在内部产生一个随机噪声信号，并用如此产生的噪声乘以用解码增益信息表示的增益来产生波段划分后的高频系数1011。
相反，如果切换信息1008表明，高频代码1007要被输入到第二较高频段解码单元1004，那么由解码获得的高频系数1011就被表示成根据移位数从低频系数1010中提取的指定低频部分内的低频系数与从高频代码1007提取的差值的和。所以，高频代码1007包括移位数“k”来表示提取低频系数的位置与它的距离、增益“a”来表示——举例来说——高频系数的平均振幅、以及信息来表示一个高频编码子波段内的高频系数与该低频部分内具有最高相似度的低频系数之间的差值。这些高频系数被编码成MDCT系数，它们是一类频谱系数，所以，为了对这些高频系数解码而输入的低频解码信号1009也需要被表示成MDCT系数。由于低频解码信号1009通常是作为一个时间信号提供的，所以要通过时间-频率变换单元1001将它变换成MDCT系数以便作为低频系数1010来输入到第二较高频段解码单元1004。如果用MDCT系数来提供低频解码信号1009，这些低频解码信号1009就可以被看作低频系数1010，所以就可以省略时间-频率变换单元1001。
在从由低频系数1010中的一个预定参考点仅仅按照移位数“k”作一个移位而达到的位置上，第二较高频段解码单元1004提取预定数量的MDCT系数。然后第二较高频段解码单元1004将该提取的低频MDCT系数乘以增益“a”并加上表示该差值的频谱系数来产生代表高频系数1011的MDCT系数。应当注意，如果忽略表示该差值的频谱系数，那么将该提取的MDCT系数乘以增益“a”就可用作代表高频系数1011的MDCT系数。由第一较高频段解码单元1003或第二较高频段解码单元1004解码而且被波段划分为高频编码子波段频率带宽的高频系数1011由频谱组合单元1005组合到一起以便作为该高频编码波段内按照频率增加的顺序排列的高频系数1012的采样输出。然后，频率-时间变换单元1006将高频系数1012变换为一个时间信号，并产生一个高频信号1013。
应当注意，如果移位数“k”不是表示频域采样数的信息，而是表示一个预定特殊低频部分的识别信息，那么这个预定特殊低频部分的MDCT系数就可以根据该识别信息来提取。
如上所述，在被划分为一个高频信号与一个低频信号后执行编码的一个输入信号中，使用这个高频信号与低频信号之间的相似性对高频信号解码，就能以更有效的方式使用一个编码后的高频代码，从而能够从由较少位数表示的一个代码中获得一个高品质的复制信号。
(第五实施例)
根据本发明的第五实施例的一个编码设备的结构将参考图11加以说明，图11是框图，表示符合该第五实施例的一个编码设备1100的结构。图11所示的编码设备1100包括图8所示的编码设备800的相似性判断单元818与较高频段编码单元819，编码设备1100使用预先执行了时间-频率变换的低频频谱系数为该较低频段执行编码。虽然任何一种已知的频谱系数(包括傅立叶变换系数与余弦变换系数)都可以被用来作为由该较低频段编码单元编码的频谱系数，但这里该较低频段编码单元执行符合AAC系统的编码，而且使用MDCT系数来作为频谱系数。在图11中，编码单元1100包括一个时间-频率变换单元1101、一个波段划分单元1102、相似性判断单元818(噪声特性判断单元803、预测误差计算单元804以及切换确定单元805)、较高频段编码单元819(第一较高频段编码单元807与第二较高频段编码单元808)、一个较低频段编码单元1109以及一个代码多路传输单元1110。时间-频率变换单元1101对包含该低频信号与该高频信号的输入信号207集体执行MDCT以便输出MDCT系数1112。由于较低频段编码单元1109、第一较高频段编码单元807与第二较高频段编码单元808都是对MDCT系数编码的编码单元，所以采用时间-频率变换单元将输入信号207集体变换为MDCT系数1112，就能通过一次变换确定所需要的MDCT系数。与分别在一个较低频段编码单元与一个较高频段编码单元中执行MDCT的情况相比，这样会降低与MDCT系数计算有关的处理量。
波段划分单元1102将MDCT系数1112划分为低频系数1114与高频系数813。关于这一点，由于这种波段划分处理对MDCT系数进行，就可省略波段划分单元1102中波段划分滤波器的处理，从而使需要在波段划分单元1102中执行的处理量降低。同时，也能够在这个阶段使高频系数813被波段划分成为多个高频编码子波段。如上所述，由图8所示的相似性判断单元818与较高频段编码单元819对其进行处理的波段划分后的高频系数813被作为切换信息816与高频代码817输出。此外，较低频段编码单元1109按照AAC系统对低频系数1114编码以便将它作为一个低频代码1119输出。代码多路传输单元1110多路传输由切换确定单元805输出的切换信息816、由较高频段编码单元819输出的高频代码817以及由较低频段编码单元1109输出的低频代码1119来生成一个输出代码1120。
如上所述，采用具有上述结构的编码设备1100，就能够通过较少的处理量来对高频系数与低频系数编码。
下面参考图12对根据本发明的第五实施例的一个解码设备的结构作一个说明，图12是框图，它表示用来对一个输入代码1208解码的一个解码设备1200的结构，而输入代码1208则是图11所示编码设备1100的输出代码1120。图12所示的解码设备1200具有图10所示的较高频段解码单元1000，而且较低频段解码单元对作为MDCT系数获得的低频频谱系数解码。虽然任何一种频谱系数(包括傅立叶变换系数与余弦变换系数)都可以被用作由该较低频段解码单元解码的频谱系数，但这里该较低频段解码单元执行符合AAC系统的解码，而且使用MDCT系数来作为频谱系数。这个解码设备1200包括较高频段解码设备1000(第一较高频段解码单元1003与第二较高频段解码单元1004)、一个代码划分单元1201、一个较低频段解码单元1202、一个频谱组合单元1206以及一个频率-时间变换单元1207。
在解码设备1200中，与图10所示较高频段解码设备1000相当的部件是切换单元1002、第一较高频段解码单元1003、第二较高频段解码单元1004、较低频段解码单元1202、频谱组合单元1206以及频率-时间变换单元1207，但是，较低频段解码单元1202与图10所示的时间-频率变换单元1101的不同之处在于，这个较低频段解码单元1202对低频代码1210解码，而低频代码1210是编码后的低频MDCT系数。频谱组合单元1206与图10所示频谱组合单元1005的不同之处在于，它将低频系数1010不仅与高频系数1011加以组合，而且也与频谱组合后的高频系数1011加以组合。而且，解码设备1200中的频率-时间变换单元1207与图10所示的、对时域低频解码信号1009执行MDCT的频率-时间变换单元1006的不同之处在于，频率-时间变换单元1207除了对高频系数1012之外还对与低频系数1010组合后的MDCT系数1214执行逆MDCT。
在图12所示的解码设备1200中，代码划分单元1201从输入代码1208中提取切换信息1008、高频代码1007以及一个低频代码1210。随后，较低频段解码单元1202对提取的、符合AAC系统的低频代码1210执行解码以便输出低频系数1010。从输入代码1208提取的切换信息1008与高频代码1007都被输入到图10所示的较高频段解码设备1000。在较高频段解码设备1000中，根据切换信息1008选定的第一较高频段解码单元1003或第二较高频段解码单元1004对高频代码1007执行解码以便输出高频系数1011。由于这里使用与该低频系数的相似性来对这个高频系数1011执行解码，所以从该较低频段解码单元输出的低频解码信号需要被变换为与高频系数1011相同的MDCT系数。相反，由于这些高频系数与低频系数都由符合本结构的编码设备1100变换为MDCT系数，所以低频系数1010就被作为MDCT系数进行输出，因而就不需要对低频系数1010作变换处理，从而降低了处理量。
频谱组合单元1206将由较低频段解码单元1202输出的低频系数1010与由较高频段解码设备1000输出的高频系数1011在频域加以组合。频率-时间变换单元1207将由频谱组合单元执行的这种组合处理而产生的MDCT系数1214集体变换为一个时间信号，然后再将将这个时间信号当作一个输出信号1215。
如上所述，有了用被集体执行时间-频率变换的高频系数与低频系数来执行编码的编码设备以及对这种结果代码集体执行频率-时间变换的解码设备，该解码设备就能够通过较少的处理量来对这些高频频谱系数与低频频谱系数解码，从而获得一个输出信号。
应当注意，在具有上述结构的编码设备1100与解码设备1200中，还可以如同该第三实施例展示的那样，使该编码设备包括一个下降采样单元，而该解码设备可以包括一个上升采样单元，而且对该较低频段的编码可以按照比输入信号采样频率更低的一个采样频率执行。更重要的是，作为一种下降采样方法，本结构可以使由编码设备1100的波段划分单元1102划分后的低频系数1114被当成在在执行下降采样后的采样频率上对一个信号进行变换而获得的系数以便执行处理。作为示例，对一个48kHz采样频率的输入信号被下降采样到一半频率24kHz的情况作一个说明。假设由于对该输入信号的2048个采样进行变换而获得了MDCT系数的2048个采样，那么这MDCT系数的2048个采样就代表一个0～24kHz的信号。在从MDCT系数的2048个采样中提取较低频率一侧的1024个采样来作为低频系数时，这个低频系数就代表一个0～12kHz的信号。如果对这个低频系数的1024个采样执行逆MDCT变换，就获得一个具有1024个采样的时间信号，结果，该时间信号的采样数就减少到一半。这就是说，这个时间信号被下降采样而使采样频率减少一半。同时，由于在该较低频段编码单元使用MDCT系数的情况下不需要进行逆MDCT处理，所以就能够简化与下降采样有关的处理。同样，在执行上升采样的处理中，将解码后的低频系数当成在执行上升采样后的采样频率上对一个信号进行变换所得的系数来进行处理。
(第六实施例)
图13是表示根据第六实施例的一个编码设备1300的结构的框图。编码设备1300是这样一个编码设备，它根据输入信号的振幅在一个极小的时间区间内是否急剧变化来切换该输入信号的一个变换块长度以便执行时间-频率变换。这个编码设备1300包括波段划分单元201、较低频段编码单元202、一个变换块长度选择单元1301、一个时间-频率变换单元1302、一个波段划分单元1303、一个相似性判断单元1312(一个噪声特性判断单元1304、一个预测误差计算单元1305与一个切换确定单元1306)、一个切换单元1307、一个较高频段编码单元1313(一个第一较高频段编码单元1308与一个第二较高频段编码单元1309)、以及一个代码多路传输单元1321。
应当注意，图13所示的较高频段编码单元1313及相似性判断单元1312与图8所示编码设备800的较高频段编码单元819及相似性判断单元818之间的惟一区别是，前者以频率系数为单位来执行处理，这些频率系数具有的采样数随变换块长度选择单元1301的选择而不同，所以，它们的结构与处理内容完全相同。而且，一个高频代码1320与高频代码817的区别仅在于，高频代码1320按照随变换块长度选择单元1301的选择而不同的一个块长度执行编码。类似地，一个噪声特性判断值1317、相似性信息1318以及切换信息1319分别与图8所示的噪声特性判断值814、相似性信息815以及切换信息816的不同处就在于，需要处理的高频系数1316的变换块长度根据变换块长度选择单元1301的选择而变化。应当注意，由于已经说明了图8所示的较高频段编码单元819与相似性判断单元818，所以，除非与最新增加的处理有关，否则就不再对较高频段编码单元1313与相似性判断单元1312加以说明。
在图13中，变换块长度选择单元1301根据输入信号的特性来确定时间-频率变换单元1302中使用的一个变换块长度。举例来说，变换块长度选择单元1301在一个极短的时间Δt内测量在输入信号207的平均信号水平上的变化量。如果测得的变化量超过指定的值，就选择一个较短的变换块长度，而如果测得的变化量等于或低于指定的值，就选择一个较长的变换块长度。需要确定的一个变换块长度可以是一个任意长度或者是一个需要从预定的多个选择中加以选择的长度。然后，在两个变换块长度之间进行切换，其中1024个采样被用来作为该较长变换块长度，128个采样被用来作为该较短变换块长度。这个较长变换块长度与较短变换块长度分别被称为基本变换块与变换子块。根据这种结构，一个基本变换块可以被划分为八个变换子块。变换块长度选择单元1301产生表示选定变换块长度的块长度信息1310。
按照变换块长度选择单元1301产生的块长度信息1310，时间-频率变换单元1302对经由波段划分单元201波段划分所得的低频信号208与高频信号209进行变换，并输出这两个信号作为低频系数1315与高频系数1314。任何一种已知的变换(譬如傅立叶变换、余弦变换与滤波器组)都可以被用来作为时间-频率变换单元1302中使用的一种时间-频率变换，不过在下面的说明中采用MDCT。波段划分单元1303将表示成MDCT系数的高频系数1314进一步划分为多个高频编码子波段，然后将它们输出到噪声特性判断单元1304、预测误差计算单元1305以及切换单元1307。
这里参考一些例图对波段划分后的较高频系数1316与随后的编码处理之间的关系作一个说明。图14这幅图形表示图13的变换块长度选择单元1301选择一个基本变换块1401时的高频系数1316与低频系数1315，而图15这幅图形则表示在图13所示的变换块长度选择单元1301中选择一个变换子块1506时的高频系数1316与低频系数1315。举例来说，图14与图15都说明在输入一个每帧具有1024个采样的信号时的高频系数1316与低频系数1315。如图14所示，当变换块长度选择单元1301选择基本变换块1401时，时间-频率变换单元1302只对由每帧1024个采样代表的高频信号209以1024采样的变换块长度执行一次变换。这也适用于低频信号208。所以，在时域方向，一个高频编码波段1402中的高频系数1314与一个低频编码波段1403中的低频系数1315由单独一组需要经一次变换确定的系数组成。换一种说法就是，这些系数可以被认为与上述一帧的采样时间的暂时变化无关。但是对于频域方向，高频编码波段1402中的高频系数1314被波段划分单元1303进一步划分为多个高频编码子波段1404，从而成为由多组高频编码子波段1404构成的高频系数1316。在每个基本变换块1401所包含的高频系数1314中，只有与一个高频编码波段1402的频域相对应的系数才有值，而其他系数都用0表示。类似地，在每个基本变换块1401所包含的低频系数1315中，只有与一个低频编码波段1403的频域相对应的系数才有值，而其他系数都用0表示。在图14中，在同一个平面内只画出了有值的低频系数与高频系数。应当注意，由于对高频系数1316的随后编码处理是在频域方向对每个高频编码子波段1404执行，所以，使用基本变换块1401的编码处理就在每个高频编码子波段1404内对每个画有斜对角阴影的区域1405(下文将称为“编码元”)执行。
相反，如图15所示，当变换块长度选择单元1301选择变换子块1506时，时间-频率变换单元1302以128个采样的变换块长度对由一个帧内1024个采样表示的高频信号209执行八次(1024/128)变换。这也适用于一个低频编码波段1503中的低频信号208。所以，在时域方向上，作为时间-频率变换单元1302的变换结果所获得的高频系数1314与低频系数1315都是由八组变换子块1506构成的系数。包含在每个变换子块1506中的高频系数1314是128个采样，而且只有与高频编码波段1502的频域对应的系数才有值，其他系数则用0表示。类似地，包含在每个变换子块1506中的低频系数1315是128个采样，而且只有与高频编码波段1503的频域对应的系数才有值，其他系数则用0表示。在图15中，在同一个平面中只画出了有值的低频系数与高频系数。高频编码波段1502中的高频系数1314在频域方向上被波段划分单元1303进一步划分为多于一个高频编码子波段1504。因而，随后的处理按照图15中画有斜对角阴影的一个编码元1505为单位执行。
从图14与图15可以明显看出，当采用变换子块1506而不是采用基本变换块1401来作为一个变换块长度时，如果该编码元在时域方向上被划分得更细，就可以在时域方向上执行更精确的编码。但是，如果在频域方向上的划分数相同，每个单位时间内的编码元的数量就会增加，这不可避免地会导致编码需要更多的位数。为了克服这个问题，在采用图15所示的变换子块1506时，频域方向上划分的数量，即高频编码子块1504的数量，必须小于使用图14所示的基本变换块1401时的高频编码子块1404的数量。结果，在采用基本变换块1401时就使用在频域方向上划分得更细的编码元1405，而在采用变换子块1506时就使用在时域方向上划分得更细的编码元1505。如上所述，编码设备1300能够根据这个输入信号207的特性适当地使用编码元1405与编码元1505，从而以更有效的方式来对输入信号207编码。
无论使用基本变换块1401或变换子块1506，编码设备1300的每个处理单元对每个编码元的处理是相同的。所以，只要对所有编码元重复相似性判断单元1312与较高频段编码单元1313的编码处理，就可以完成一帧内的高频系数1316的编码。
代码多路传输单元1321多路传输由变换块长度选择单元产生的块长度信息1310、由切换确定单元1306产生的切换信息1319、由较低频段编码单元202产生的低频代码213以及由较高频段编码单元1313产生的一个高频代码1320，并输出一个输出代码1311。
应当注意，在确定一个高频编码子波段内的MDCT系数时，在本实施例中，高频信号首先被变换为MDCT系数，然后再对这些MDCT系数执行波段划分，但是作为一种等价的结构，也能够通过滤波器组或者类似设备预先将高频信号209划分为高频编码子波段来确定一个高频编码子波段中的MDCT系数，然后对每个波段中的一个信号执行MDCT。
如上所述，以每个编码元为基准将该较高频段内的MDCT系数划分为多个编码元，判断噪声特性以及与该较低频段内的MDCT系数的相似性，从而使用由这个判断结果表示的最佳较高频段编码单元来执行编码，那么，就能从由较少位数表示的一个代码获得一个符合输入信号207特性的高品质的复制信号。
下面参考图16说明符合该第六实施例的一个解码设备，图16是框图，它表示对由图13所示编码设备1300输出的输出代码1311执行解码的一个解码设备1600的结构。下面的说明是要针对MDCT系数被用做频谱系数的情况，就像像上述的编码设备1300情况一样。在图16中，解码设备1600是对按照输入代码中包含的块长度信息来采用一个基本变换块或者一个变换子块编码后的高频代码执行解码的一个解码设备。这个解码设备1600包括一个代码划分单元1601、一个较低频段解码单元1602、一个时间-频率变换单元1603、一个切换单元1604、一个第一较高频段解码单元1605、一个第二较高频段解码单元1606、一个频谱组合单元1607以及一个频率-时间变换单元1608。代码划分单元1601从一个输入代码1609提取块长度信息1610、切换信息1611、一个低频代码1612以及一个高频代码1613。较低频段解码单元1602对提取的低频代码1612解码以便输出一个低频信号1614，这是一个时间信号。时间-频率变换单元1603采用由块长度信息1610表示的一个变换块长度来变换低频信号1614，并确定低频系数1615，它们是表示低频分量的MDCT系数。
切换单元1604按照提取的切换信息1611在第一较高频段解码单元1605与第二较高频段解码单元1606之间进行切换，并将块长度信息1610与高频代码1613输入到选定的较高频段解码单元。这里，第一较高频段解码单元1605是对采用噪声编码的代码执行解码的一个解码单元，而第二较高频段解码单元1606是对采用低频系数1615与高频系数之间的相似性来编码的代码执行解码的一个解码单元。由于高频系数在按照变换块长度及高频编码子波段被划分为预定编码元之后执行编码，所以解码处理也对与每个编码元相应的代码执行。换句话说，包含在高频代码1613中的一个代码被划分为每个编码元的代码，而需要对划分后的代码执行的解码处理则对所有编码元重复进行。如果在编码设备1300部分借助数学方法对与每个编码元对应的代码进行了压缩，那么也要执行使用数学方法的解码。
如果切换信息1611表明高频代码1613要被输入到第一较高频段解码单元1605，那么需要解码的高频系数就被表示成一个随机噪声信号，而且高频代码1613中只包含表示信号强度的增益信息。因而，第一较高频段解码单元1605在内部产生一个随机噪声信号，而且通过将该解码增益与该产生的噪声信号相乘来产生波段划分后的高频系数1616。
相反，如果切换信息1611表明高频代码1613要被输入到第二较高频段解码单元1606，那么波段划分后的高频系数1616就用从低频系数1615提取的系数以及在高频代码1613中编码的高频系数与低频系数之间的差值的和来表示。所以，高频代码1613包括表示提取低频系数的位置的移位数“k”、增益“a”以及表示这些高频系数与这些低频系数之间的差值的信息。第二较高频段解码单元1606在输入的低频系数1615中从由一个预定的参考点移位“k”就可以达到的位置上提取预定数量的MDCT系数。需要提取的MDCT系数的采样数按照需要选择的块长度不同而不同。第二较高频段解码单元1606将该提取的低频MDCT系数乘以增益“a”，并加上表示解码差值信息的频谱系数来产生表示高频系数的MDCT系数。应当注意，如果忽略表示差值的信息，那么将这些提取的MDCT系数乘以增益“a”的结果就可以作为表示该高频系数的MDCT系数。此外，如果表示该差值的信息用噪声分量来代表，那么噪声分量与解码增益的乘积被加到该增益“a”与提取的MDCT系数的乘积所得的结果就可以作为代表该高频系数的MDCT。
频谱组合单元1607将已经由第一较高频段解码单元1605或者第二较高频段解码单元1606解码的、被划分为高频编码子波段的高频系数1616与低频系数1615加以组合，并产生组合的频谱系数1617。然后，频率-时间变换单元1608将包含在该较高频段中的组合频谱系数1617变换为具有由块长度信息1610表示的变换块长度的一个时间信号，从而产生一个输出信号1618。
应当注意，在第二较高频段解码单元1606中，如果该移位数“k”不是表示频域采样数的信息，而是表示一个预定特殊低频部分的识别信息，那么就可以按照该识别信息来提取这个预定特殊低频部分的MDCT系数。
如上所述，在该第六实施例中，由于在编码设备1300中按照输入信号207的特性通过对高频信号209适当切换变换块长度来执行编码，而以这样一种方式编码的输入代码1609在解码设备1600中按照块长度信息1610执行解码，所以除了该第一至第五实施例所能达到的效果以外，解码设备1600还能获得一个具有改进品质的、对原始声音的时间变化跟踪性能得到进一步加强的复制信号。
(第七实施例)
现在参考图17说明根据第七实施例的一个编码设备，图17是框图，它表示符合该第七实施例的一个编码设备1700的结构。图17所示的编码设备1700与图13的编码设备1300的不同点在于，一个较低频段编码单元使用与一个较高频段编码单元所用格式相同的变换系数来执行编码，而且编码处理也在该较低频段编码单元中根据一个变换块长度选择单元确定的变换块长度来执行。这个编码设备1700包括变换块长度选择单元1301、切换单元1307、一个时间-频率变换单元1701、一个波段划分单元1702、一个较低频段编码单元1703、相似性判断单元1312(噪声特性判断单元1304、预测误差计算单元1305以及切换确定单元1306)、较高频段编码单元1313(第一较高频段编码单元1308以及第二较高频段编码单元1309)、以及一个代码多路传输单元1704。应当注意，由于对图13所示编码设备1300中包含的相同部件已经作了一个说明，所以在图17中采用与图13相同的标号而省略对这些部件的说明。
在图17中，变换块长度选择单元1301根据输入信号207的特性确定一个变换块长度。时间-频率变换单元1701根据变换块长度选择单元1301产生的块长度信息1310集体对由该较低频段与该较高频段构成的所有频段的输入信号207执行时间-频率变换，并且输出所有频段系数1705。时间-频率变换单元1701可以使用任何一种已知的变换，但是下面的解释只说明采用MDCT的情况。频段划分单元1702将表示为一个基本变换块或一个变换子块的MDCT系数的所有频段系数1705划分为该较低频段与该较高频段，其中该较高频段又被进一步划分为多个高频编码子波段。然后，波段划分单元1702输出低频系数1706与高频系数1316。较低频段编码单元1703对表示为可变变换块长度的MDCT系数的低频系数1706执行编码，以便将这些低频系数1706作为一个低频代码1707输出。虽然支持可变变换块长度的任何一种编码方法都可以被用作较低频段编码单元1703，但本实施例采用MPEG-4 AAC系统作为这种编码单元的一个示例。MPEG-4 AAC系统支持两种变换块长度，即1024个采样与128个采样，它们可以根据需要适当切换。
与图13所示的、在该较高频段编码单元与该较低频段编码单元中采用不同变换块长度的编码设备1300一样，也需要在每个编码单元的编码处理中进行时间-频率变换。因此，使该较低频段编码单元从1024个采样和128个采样中选择一个变换块长度，就可以在该较低频段编码单元与该较高频段编码单元中使用相同的变换块长度，这就意味着，在这些编码单元中执行相同的时间-频率变换处理。换句话说，该较低频段编码单元与该较高频段编码单元能够共用相同的时间-频率变换处理。代码多路传输单元1704多路传输由变换块长度选择单元1301产生的块长度信息1310、由切换确定单元1306产生的切换信息1319、由较高频段编码单元1313产生的高频代码1320、以及由较低频段编码单元1703产生的低频代码1707，以便输出一个输出代码1708。
下面是具有上述结构的编码设备1700的、需要与数据流一道加以说明的运行情况。时间-频率变换单元1701根据块长度信息1310将输入信号207集体变换为MDCT系数。然后，所得的包括所有波段频率分量的所有频段系数1705被输入到波段划分单元1702以便作为低频系数1706与还要被进一步划分为多个波段的高频系数1316输出。
低频系数1706在较低频段编码单元1703中被编码，而波段划分后的高频系数1316则在第一较高频段编码单元1308或第二较高频段编码单元1309中被编码。
通过块长度信息1310、切换信息1319以及较高频段编码单元1313对高频系数1316编码而获得的高频代码1320与低频代码1707在代码多路传输单元1705中被多路传输，然后产生输出代码1708。
采样上述结构，在编码设备1700中就可能做到使该较低频段编码单元与该较高频段编码单元共用时间-频率变换处理，而且使波段划分单元1702中执行的波段划分对频域系数(譬如MDCT系数)进行，从而使波段划分处理所需的计算量下降。
下面参考图18来说明根据本发明的第七实施例的一个解码设备，图18是框图，它表示用来对在图17所示编码设备1700中编码的输出代码1708执行解码的一个解码设备1800的结构。图18所示的解码设备1800与该第六实施例的解码设备1600的不同点在于，一个较低频段解码单元使用与对该较高频段解码所用格式相同的变换系数来对较低频段解码，而且采用由从该变换块长度选择单元接收到的块长度信息所表示的变换块长度来执行解码。这个解码单元1800包括代码划分单元1601、切换单元1604、第一较高频段解码单元1605、第二较高频段解码单元1606、频谱组合单元1607、频率-时间变换单元1608以及一个较低频段解码单元1801。应当注意，由于对与图16所示解码设备1600中所含部件相同的部件已经作了一个说明，所以图18采用与图16相同的标号而省略对这些部件的说明。就像上述编码设备1700一样，这里对在解码设备1800中使用MDCT系数来作为频谱系数、使用AAC系统来作为对较低频段解码的一种方法的情况作一个说明。较低频段解码单元1801根据块长度信息1610对从输入代码1802中分离出的一个低频代码1803解码，以便输出低频系数1615。
下面说明具有上述结构的解码设备1800的运行情况。在图18所示的解码设备1800中，输入代码1802被代码划分单元1601划分为块长度信息1610、切换信息1611、低频代码1803以及高频代码1613。其中，低频代码1803由较低频段解码单元1801根据由块长度信息1610表示的一个变换块长度执行解码。解码后的低频代码1 803被表示成MDCT系数，这些系数是符合AAC系统的编码参数，而且解码后的低频代码1803被作为低频系数1615输出。
同时，在切换单元1604中按照从输入代码1802中分离出的切换信息1611进行切换，以便选择第一较高频段解码单元1605或第二较高频段解码单元1606。然后，该选定的较高频段解码单元对高频代码1613解码以便输出高频系数1616。第一较高频段解码单元1605与第二较高频段解码单元1606的运行情况与图16所示的第七实施例的解码设备1600相同。由于解码后的低频系数1615与解码后的高频系数1616是基于相同变换块长度的MDCT系数，所以这两类系数可以通过简单的相加处理来加以组合。频谱组合单元1607将低频系数1615与高频系数1616相加来确定组合频谱系数1617。频率-时间变换单元1608对这个组合频谱系数1617执行逆MDCT以便输出该输出信号1618。
根据本实施例，由于具有上述结构的解码设备1800允许共用对该较低频段与该较高频段执行解码所需的频率-时间处理，因而就能够省略解码设备1600中用来将一个高频信号变换为低频系数所需的时间-频率变换单元。所以，就能够实现尺寸紧凑的解码设备1800。此外，根据本实施例，由于能够执行频谱组合单元的、需要对频域系数(譬如MDCT系数)执行的组合处理，所以这种组合处理所需的计算量也能得以降低。
(第八实施例)
现在结合图19对根据本发明的第八实施例的一个编码设备的结构作一个说明，图19是框图，它表示符合该第八实施例的一个编码设备1900的结构。图19所示的编码设备1900与图17所示的编码设备1700的不同之处在于，这种支持被称为块分组的编码方法的MPEG-4 AAC系统被用来对该较低频段执行编码，而较高频段的编码则使用较低频段编码单元提供的分组信息来执行。这个编码设备1900包括变换块长度选择单元1301、相似性判断单元1312(噪声特性判断单元1304、预测误差计算单元1305以及切换确定单元1306)、时间-频率变换单元1701、波段划分单元1702、一个较低频段编码单元1901、一个较高频段编码单元1904(一个第一较高频段编码单元1902与一个第二较高频段编码单元1903)、以及一个代码多路传输单元1905。应当注意，由于对包含在图13及图17所示编码设备1300与编码设备1700中的相同部件已经做了一个说明，所以在图19中采用与图13及图17相同的标号而省略对这些部件的说明。
块分组是一种在由频谱彼此相似的变换子块构成的一个组中共用编码参数来降低输出代码中编码参数数目的方法。下面参考图20A、20B与20C对AAC系统中使用的块分组作一个更详细的说明。图20A是一幅示意图，它表示根据块长度信息1310从图19所示编码设备1900的时间-频率变换单元1701输出的所有频段系数1705一个示例。图20B是一幅示意图，它表示输入到图19所示编码设备1900的较高频段编码单元1904的高频系数1316的一个示例。图20C是一幅示意图，它表示输入到图19所示编码设备1900的较低频段编码单元1901的低频系数1706的一个示例。支持两种变换块长度——即1024个采样(长块＝基本变换块)与128个采样(短块＝变换子块)——的AAC系统被设计得能在使用一个短块时通过比较一个以上相邻短块内的MDCT系数，并且在这些MDCT系数之间的相似性高时通过共用编码参数来降低编码参数的数量以及对一个输入信号编码所需的位数。
举例来说，如果来自变换块长度选择单元1301的块长度信息1310对该较低频段与该较高频段都指明一个包括128个采样的短块，那么图19所示的时间-频率变换单元1701就对输入信号207的每128个采样执行MDCT来输出图20A所示的所有频段系数1705。对每个基本变换块(1024个采样)，以这种方法输出的所有频段系数1705由八个短块构成，而且每个短块内的MDCT系数代表需要根据采样频率确定的较低频段到较高频段范围内的一个频段。这个所有频段系数1705被波段划分单元1702划分为低频系数1706与高频系数1316，然后它们再被分别输出到较低频段编码单元1901与较高频段编码单元1904。
较低频段编码单元1901比较相邻短块内的MDCT系数，而且当这些短块之间的相似性高时，将两个或多个适当的短块归类为图20C所示的一个组。举例来说，在属于同一组的短块之间，一些编码参数(如需要对在一个短块中执行的每个编码进行计算的标准化系数)是共用的。在这种情况下，共用编码参数的一组相邻短块被称为一个短块组，而且产生表示具有1024个采样长度的一帧内所包含的八个短块如何分组的信息来作为分组信息1911，分组信息1911又被输出到较高频段编码单元1904。举例来说，如果一个短块1与一个短块2如图20C所示在较低频段编码单元1901内被分组到一起，那么就输出表示这个短块1与短块2已被分组到一起的分组信息1911。这个分组信息1911由较低频段编码单元1901与低频系数1706一道执行编码。在较高频段编码单元1904中，从波段划分单元1702输入的高频系数1316被划分为比低频系数1706更多的波段，以便以每个波段为基础对高频系数1316编码。这样，如果分组信息1911表示该较低频段内的短块1与短块2被分组到一起，那么较高频段编码单元1904就在与这个短块1与短块2相应的较高频段内的一个变换子块1与一个变换子块2之间共用编码参数来执行编码。
这里，采用编码设备1900的结构，该AAC系统的较高频段内的一个变换子块与该较低频段内的一个短块的长度都是128个采样，而且按照128个采样的变换块长度变换的高频MDCT系数与按照128个采样的短块变换的低频MDCT系数分别具有这同一个信号的高频分量与低频分量。包含在该较高频段与该较低频段内的MDCT系数密切相关，举例来说，这就意味着，如果该较低频段内的相邻短块彼此相似，那么该较高频段内的相应子块也彼此相似。故而，也在该较高频段编码单元中使用从符合该AAC系统的较低频段编码单元输出的分组信息1911，从而共用具有较高相似度的子块中使用的编码参数，这样就能够降低编码参数数量以及编码所需的位数。
在图19所示的编码设备1900中，从较低频段编码单元1901输出的分组信息1911经由切换单元1307被输出到第一较高频段编码单元1902或第二较高频段编码单元1903。然后，根据这个分组信息1911，由切换单元1307选定的一个较高频段编码单元对这些分组子块的共用参数按组执行一次编码。下面对如何按照分组信息1911来公用参数作一个说明。
图21是是一幅示意图，它表示在图19所示编码设备1900的较低频段编码单元1901中执行分组的情况下，高频系数1316与低频系数1706之间的关系。如图21所示，如果变换块长度选择单元1301选择一个变换子块2106作为一个变换块长度，那么对具有1024个采样的一个基本变换块2101的输入信号207，就获得按照128个采样的变换块长度进行变换的八组MDCT系数(所有频段系数1705)。这个所有频段系数1705被波段划分单元1702划分为一个低频编码波段2103中的低频系数1706以及一个高频编码波段2102中的高频系数1316。较低频段编码单元1901检查低频系数1706的相邻短块之间的相似性，从而将彼此相似的短块归类到同一组。这样一来，就产生了表示哪个短块与哪个短块被分组到一起的分组信息1911以便输出到较高频段编码单元1904。举例来说，假设较低频段编码单元1901产生了表明彼此相邻的一个短块2108与一个短块2109被分组到一起的分组信息1911，那么由于从较低频段编码单元1901提供的分组信息1911表明一组相邻变换子块2106彼此相似，所以较高频段编码单元1904就根据这个分组信息1911将八个变换子块2106分类为多个变换子块组。
举例来说，在高频编码波段2102，八个变换子块2106被归类为一个变换子块组2110、一个变换子块组2111以及一个变换子块组2112。再举例来说，变换子块组2110由一个变换子块2106构成，而变换子块组2111由图中没有画出的五个变换子块2106构成。同时，变换子块组2112由第七与第八变换子块2106构成，它们相当于低频编码波段2103中的短块2108与短块2109。为了共用这样一个变换子块组内的编码参数，原来按照高频编码子波段2104为每个变换子块2106设定的一个编码元则需要对每个变换子块组设定，就如图21的一个编码元2105所示的那样。
在上述示例中，包含在编码元2105中的两组高频MDCT系数经编码后由单独一组编码参数来代表。举例来说，如果第二较高频段编码单元1903对包含在编码元2105中的高频系数1316编码，那么这两个变换子块2106内的MDCT系数就用相同的、需要编码的移位数“k”与增益“a”表示。相反，如果不执行子块分组，第二较高频段编码单元1 903就必须对这两个变换子块2106中每一块的MDCT系数独立地对移位数“k”与增益“a”编码。根据刚才的说明，举例来说，将两个变换子块2106分组为一个变换子块组2112，就能够将编码参数的数目减少到一半。应当注意，对需要合并为一组的变换子块2106的数量没有限制，所以，把更多数量的变换子块2106合并成一组，编码参数的数量就能够进一步减少。结果，就能够如上所述将变换子块2106合并成组来减少对所有频段的参数执行编码所需的位数。代码多路传输单元1905多路传输①来自较低频段编码单元1901的低频代码1910，②来自切换确定单元1306的切换信息1319，③来自变换块长度选择单元1301的块长度信息1310以及④来自较高频段编码单元1904的一个高频代码1912，然后输出该输出代码1913。
应当注意，为共用编码参数而进行分组不仅能够对时域方向的多个变换子块进行，而且也能够对频域方向的多个高频编码子波段进行。
还应当注意，在上述示例中，尽管变换子块2106根据来自较低频段编码单元1901的分组信息1911(被称为第一分组信息)进行分组，但是也能够不采用来自该较低频段的分组信息1911而对较高频段进行特别分组，而且还能够产生表明这种分组处理结果的第二分组信息以便在该较高频段编码单元中执行变换子块2106的分组。图22是框图，它表示符合该第八实施例的另一个编码设备2200的结构。这个特别为该较高频段对变换子块2106进行分组的编码设备2200包括变换块长度选择单元1301、相似性判断单元1312(噪声特性判断单元1304、预测误差计算单元1305以及切换确定单元1306)、时间-频率变换单元1701、波段划分单元1702、较低频段编码单元1703、较高频段编码单元1904(第一较高频段编码单元1902与第二较高频段编码单元1903)、一个分组信息生成单元2201以及一个代码多路传输单元2202。
分组信息生成单元2201检查经由波段划分单元1702作波段划分后的高频系数1316中的变换子块2106之间的相似性，从而将彼此具有高相似度的变换字块2106归类到相同的组。此外，分组信息生成单元2201产生表明这种分组结果的第二分组信息2210，并且将它输出到较高频段编码单元1904以及代码多路传输单元2202。然后，按照切换信息1319选定的一个较高频段编码单元根据输入的第二分组信息2210来确定编码元2105，并生成一个高频代码2211，其中编码参数由编码元2105中的每个变换子块所共用。代码多路传输单元2202多路传输①来自分组信息生成单元2201的第二分组信息2210，②来自较高频段编码单元1904的高频代码2211，③来自较低频段编码单元1703的低频代码1707，④来自切换确定单元1306的切换信息1319以及⑤来自变换块长度选择单元1301的块长度信息1310，然后输出该输出代码2212。
同时，由于从图19所示较低频段编码单元1901获得的第一分组信息1911是根据对该较低频段编码所用的低频系数1706产生的，所以这个第一分组信息1911不一定适合对高频系数1316分组。对这种情况，根据高频系数1316特别为该较高频段产生第二分组信息2210，就能够执行更加适合于高频系数1316编码的分组，从而改进对该较高频段编码处理的品质。但是，在这种情况下，特别为该较高频段产生的第二分组信息2210也需要被编码，并被多路传输到输出代码2212。应当注意，尽管分组没有在具有编码设备2200的结构的较低频段编码单元1703中执行，但也能够将编码设备2200设计得包括图19所示编码设备1900的较低频段编码单元1901，而不是编码单元1703，从而也在较低频段编码单元1901中对短块进行分组。
此外，尽管分组对图22所示编码设备2200的较低频段与该较高频段分别执行，但是也可以选择使用从该较低频段编码单元获得的第一分组信息或者在该较高频段编码单元部分特别产生的第二分组信息。图23是框图，它表示符合该第八实施例的又一个编码设备2300的结构。编码设备2300是这样一个编码设备，它通过选择使用表明该较低频段的短块如何分组的第一分组信息或者表明该较高频段的变换子块如何分组的第二分组信息来在较高频段确定一个编码元。这个编码设备2300包括变换块长度选择单元1301、相似性判断单元1312(噪声特性判断单元1304、预测误差计算单元1305以及切换确定单元1306)、时间-频率变换单元1701、波段划分单元1702、较低频段编码单元1901、较高频段编码单元1904(第一较高频段编码单元1902与第二较高频段编码单元1903)、一个分组信息生成单元2301、一个分组信息切换单元2302以及一个代码多路传输单元2303。
分组信息生成单元2301根据第一分组信息1911对高频系数1316执行一次分组。如此运行时，举例来说，分组生成单元2301就计算归类到同一组的变换子块之间的差值，如果计算所得的误差超过预定的阈限，就根据第一分组信息1911取消需要执行的分组，并根据高频系数1316来执行特别的分组。由于这样分组的结果，分组信息生成单元2301就产生表明对该较高频段特别分组的一个结果的第二分组信息2210(即哪个变换子块与哪个变换字块被分组到一起)。而且，分组信息生成单元2301向分组信息切换单元2302输出分组信息切换信息2311，以便使它选择第二分组信息2210。按照如此选定的分组信息2310，较高频段编码单元1904就根据表示低频系数1706之间的相似性的相似性信息1318对高频系数1316编码，并输出一个高频代码2312。代码多路传输单元2303多路传输①从较高频段编码单元1904按照这种方式产生的高频代码2312，②来自较低频段编码单元1901的低频代码1910，而且在分组信息切换单元2302根据分组信息切换信息2311选择第二分组信息2210时传输③这种分组信息2310，④来自变换块长度选择单元1301的块长度信息1310以及⑤来自切换确定单元1306的切换信息1319，然后输出一个输出代码2313。
如上所述，由于具有上述结构的、通常使用第一分组信息1911对高频系数1316执行分组的编码设备2300在第一分组信息1911不适合于对高频系数1316分组时，能够只使用在较高频段部分产生的第二分组信息2210，所以就能够减少了代表分组信息2210所需的代码位数，而且能够改进编码品质。采用这种结构，就只在选择这个第二分组信息时才对第二分组信息2210执行编码以便多路传输到输出代码2313。
应当注意，尽管代码多路传输单元2303根据来自分组信息生成单元2301的分组信息切换信息2311对第二分组信息2210编码，而且将它多路传输到输出代码2313，但是本发明并不局限于这种结构。举例来说，分组信息生成单元2301也能够预先将一个识别代码加到该第二分组信息2210来表示这个第二分组信息2210为该较高频段所特有，而且在加上这个表示第二分组信息2210的识别代码时，该选定的较高频段编码单元1904将第二分组信息2210组合到高频代码2312来执行编码，而不带有一个识别代码的第一分组信息1911则不被组合到高频代码2312。在这种情况下，代码多路传输单元2303只需要多路传输切换信息1319、块长度信息1310、低频代码1910以及高频代码2312，而不需要对分组信息2310以及分组信息切换信息2311执行编码或多路传输。
下面参考图24对符合该第八实施例的一个解码设备作一个说明，图24是框图，它表示用来对图19所示编码设备1900产生的输出代码1913执行解码的一个解码设备2400的结构。图24所示的解码设备2400是这样一种解码设备，举例来说，它使用图19所示解码设备1900中的、依照符合MPEG-4 AAC系统的被称为块分组的解码方法运行的一个解码系统来作为一个较低频段解码单元，而且使用该较低频段解码单元提供的分组信息来对该较高频段解码。这种解码单元2400包括一个代码划分单元2401、一个较低频段解码单元2402、一个第一较高频段解码单元2403、一个第二较高频段解码单元2404、一个切换单元2405、频谱组合单元1607以及频率-时间变换单元1608。
在图24中，代码划分单元2401将一个输入代码2401划分为块长度信息1610、切换信息1611、一个低频代码2411以及一个高频代码2412。较低频段解码单元2402根据一个由块长度信息1610表示的变换块长度以及包含在低频代码2411中的分组信息2413来对低频代码2411解码，而且输出表示成MDCT系数的低频系数2415，它们是符合该AAC系统的编码参数。同时，较低频段解码单元2402向切换单元2405输出从低频代码2411获得的分组信息2413。然后，这个分组信息2413根据切换信息1611表示的选择被输入到第一较高频段解码单元2403或者第二较高频段解码单元2404。该选定的较高频段解码单元根据块长度信息1610产生高频系数2414、高频代码2412、低频系数2415(只当第二较高频段解码单元2404被选定时)以及分组信息2413。
换一种说法就是，这个选定的较高频段解码单元在块长度信息1610表示使用一个变换子块时，按照一个基本变换块对每个编码元执行解码，而在块长度信息表示使用一个变换子块时，该选定的较高频段解码单元按照分组信息2413表示的一个变换子块组对每个编码元执行解码。
基于一个变换子块的一个编码元包括与多个变换子块对应的多个组MDCT系数，但是每组MDCT系数都要按照已经解码的相同编码参数来执行解码。由于用来根据编码参数确定一个编码元内MDCT系数的第一较高频段解码单示2403与第二较高频段解码单元2404与图18所示解码设备1800中的第一较高频段解码单元1605与第二较高频段解码单元1606相同，不同之处只是对每一个编码元的解码根据分组信息2413表示的一个变换子块组来执行，所以不再对其进行说明。
如上所述，由于已经解码的低频系数2415与已经解码的高频系数2414是基于相同变换块长度的MDCT系数，所以这种系数可以借助简单的相加处理来组合。频谱组合单元1607将低频系数2415与高频系数2414相加来确定组合频谱系数2416。频率-时间变换单元1608对这个组合频谱系数2416执行逆MDCT来产生并输出一个输出信号2417。
上述结构使编码设备1900能够对输入信号207编码，从而通过对变换子块分组而用较少位数来表示它。同时，解码设备2400也能够对经过编码而用这个较少位数表示的输入代码2410执行正确的解码。
而且，如果像图22所示编码设备2200中的输出代码2212那样，在一个较高频段编码单元部分特别产生的第二分组信息被多路传输到解码设备的一个输入代码，那么一个解码设备就需要被设计得能够根据图25所示的第二分组信息来执行解码。图25是框图，它表示用于对图22所示编码设备2200的输出代码2212执行解码的一个解码设备2500的结构。解码设备2500是能对分别为该较低频段与该较高频段进行块分组而产生的一个输出代码执行解码一个解码设备。这个解码设备2500包括一个代码划分单元2501、一个较低频段解码单元2502、一个第一较高频段解码单元2503、一个第二较高频段解码单元2504、切换单元2405、频谱组合单元1607以及频率-时间变换单元1608。
代码划分单元2501将一个输入代码2510划分为低频代码2411、第二分组信息2511、一个高频代码2512、块长度信息1610以及切换信息1611。较低频段解码单元2502与图24所示较低频段解码单元2402的不同之处在于，包含在低频代码2411中的第一分组信息不被输出到切换单元2405。除此之外，在以一个短块为单位执行块分组的情况下，较低频段解码单元2502根据包含在这个低频代码2411中的第一分组信息来对低频代码2411解码，然后就像较低频段解码单元2402一样将表示成MDCT系数的低频系数2415输出到频谱组合单元1607以及第二较高频段解码单元2504。第一较高频段解码单元2503及第二较高频段解码单元2504与图24所示的第一较高频段解码单元2403及第二较高频段解码单元2404的不同之处在于，前者根据第二分组信息2511对在该较高频段执行特别分组的高频代码2512执行解码。但是，从硬件的观点来看，考虑到高频代码2412根据经由切换单元2405输入的分组信息被解码，那么第一较高频段解码单元2503及第二较高频段解码单元2504与第一较高频段解码单元2403及第二较高频段解码单元2404就完全相同。在编码设备2200中，根据较高频段中的相邻变换子块之间的相似性来执行块分组，而不管该较低频段中短块的块分组。由于第二分组信息2511表示高频代码2512的变换子块如何进行分组，所以第一较高频段解码单元2503与第二较高频段解码单元2504就能够根据这个分组信息2511正确地识别高频代码2512的一个编码元。
如上所述，由于对编码设备2200中高频代码2512的块分组根据该较高频段内变换子块之间的相似性来进行，所以可以这样说，与在解码设备2400中直接将该较低频段的块分组转移到该较高频段来获得高频系数2414的情况相比，这种编码的执行更加忠实于原始声音。采用具有上述结构的解码设备2500，解码设备2500就能够对由编码设备2200更有效地编码的一个输入信号执行解码，其中编码设备2200以对高频系数最优的方式来对变换子块分组，结果就产生一个品质更好的输出信号。
此外，下面说明对输入信号解码的一个解码设备，对于这个输入信号，就像图23所示编码设备2300中的输出代码情况一样，用于对高频系数进行块分组的分组信息随高频系数与低频系数之间的相似度而变化。图26是框图，它表示以来自图23所示编码设备2300的输出代码作为一个输入代码来解码的一个解码设备2600的结构。解码设备2600是这样一种解码设备，当该第二分组信息被多路传输到一个输入代码时，它根据该第二分组信息来对一个高频代码执行解码，而当该第二分组信息未被多路传输到一个输入代码时，它根据该第一分组信息来对一个高频代码执行解码。这个解码设备2600包括一个代码划分单元2601、一个分组信息切换单元2602、一个第一较高频段解码单元2603、一个第二较高频段解码单元2604、较低频段解码单元2402、切换单元2405、频谱组合单元1607以及频率-时间变换单元1608。
代码划分单元2601将一个输入代码2610划分为第二分组信息2611、一个高频代码2612、切换信息1611、块长度信息1610以及低频代码2411。只有使用特别对该较高频段生成的这个第二分组信息时，第二分组信息2611才被多路传输到输入代码2610。从代码划分单元2601输出的第二分组信息2611与从较低频段解码单元2402输出的第一分组信息2413被输入到分组信息切换单元2602。当第二分组信息2611被多路传输到输入代码2610时，分组信息切换单元2602从上述第二分组信息2611与第一分组信息2413中选择第二分组信息2611，以使从代码划分单元2601输出的第二分组信息2611被输入到一个较高频段解码单元。另一方面，当第二分组信息2611未被多路传输到输入代码2610时，分组信息切换单元2602选择第一分组信息2413，以使第一分组信息2413被输入到一个较高频段解码单元。
结果，根据切换信息1611选定的第一较高频段解码单元2603或者第二较高频段解码单元2604就能够根据作为分组信息切换单元2602的一个输出的选定分组信息对高频代码2612解码。换句话说，如果第二分组信息261 1被多路传输到输入代码2610，那么就根据第二分组信息2611执行解码，而如果第二分组信息2611未被多路传输到输入代码2610，那么就根据来自较低频段解码单元2402的第一分组信息2413执行解码。应当注意，在本示例中，尽管分组信息切换单元2602具有探测第二分组信息2611的数据的存在/不存在、当存在第二分组信息2611的这种数据时选择第二分组信息2611、而当不存在第二分组信息2611的数据时选择第一分组信息2413的功能，但是，也能够通过另一种方法在第一分组信息2413与第二分组信息2611之间进行切换。
一个示例是在代码划分单元2601与分组信息切换单元2602之间增加一条控制线，以使代码划分单元2601对第二分组信息是否被多路传输到输入代码2610作一个判断。然后，根据这种判断的结果，向分组信息切换单元2602输出一个用来切换分组信息切换单元2602的控制信号。另一个示例是，举例来说，表示分组信息切换单元2302中所作的一次切换的结果的分组信息切换信息由图23所示编码设备2300部分中的分组信息生成单元2301产生，然后它被多路传输到较高频段编码单元1904中的高频代码2312。在这种情况下，也能够在代码划分单元2601与分组信息切换单元2602之间提供一条控制线，以使代码划分单元2601从高频代码2612中分离出分组信息切换信息，并向该控制线输出这个分组信息切换信息，从而进行分组信息切换单元2602的一次切换。此外，不提供分组信息切换单元2602，但将第一分组信息2413与第二分组信息2611设计得能经由切换单元2405输入到一个选定的较高频段解码单元，以使这个选定的较高频段解码单元能在第二分组信息2511的数据存在的情况下，在使用第一分组信息2413之前先使用第二分组信息2611。
编码设备2300以对高频系数最优的方式来对变换子块进行分组，而上述结构使解码设备2600能够对由编码设备2300编码而成为用较少位数表示的一个输入信号解码。这样就改进了一个输出信号的品质。同时，解码设备2600能够获得这样一个输出信号，与解码设备2400相比，该输出信号的输入代码位数较多、但它具有更接近原声的更高品质。此外，解码设备2600也能够获得这样一个输出信号，与解码设备2500相比，该输出信号的输入代码位数较少、但较少受品质恶化的影响。
应当注意，尽管在对符合上述第七与第八实施例的编码设备与解码设备所作的说明中，一个较高频段编码单元与一个较低频段编码单元内都采用了基于相同采样频率的信号/系数，但也可以对每一个编码单元采用一个不同的采样频率。作为一个示例，下面对先以一个基本变换块为单位进行变换，再对该较低频段的编码采用24kHz的一个采样频率、而对该较高频段的编码采用一个48kHz的采样频率的情况作一个说明。
首先假设采用2048个采样作为一个基本变换块的长度，而且假设按照2048个采样对一个48kHz采样频率的输入信号进行变换而获得了MDCT系数的2048个采样，那么这些MDCT系数代表一个0～24kHz的信号。如果从MDCT系数的2048个采样中提取较低频段一侧的1024个采样来作为较低频系数，那么这些较低频系数就代表一个0～12kHz的信号。如果对这些低频系数的1024个采样进行逆MDCT，就会得到具有1024个采样的时间信号，这就意味着该时间信号的采样数下降了一半，就是说，被下降采样到采样频率值的二分之一。
如果直接对一个输入信号执行MDCT所得到的MDCT系数的2048个采样是基于48kHz采样频率的系数，那么就可以说，在较低频段一侧提取1024个采样而获得的低频MDCT系数是基于一个24kHz采样频率的系数。将这些低频MDCT系数的1024个采样与所有频段MDCT系数的2048个采样分别输入到一个较低频段编码单元与一个较高频段编码单元，就能实现一种在该较低频段编码单元与该较高频段编码单元使用不同采样频率的结构。
采用上述结构，该较高频段编码单元中的变换块长度是2048个采样，而该较低频段编码单元中的变换块长度是1024个采样。尽管它们的变换块长度不同，但由于它们的采样频率分别为48kHz与24kHz，所以它们的变换块长度按时间来说是相同的(2048/48000＝1024/24000)。换一种说法就是，按时间来讲，该较低频段编码单元的变换块长度与该较高频段编码单元的变换块长度相同是实现本结构的一个必要条件。
对解码也一样，一个解码设备可以具有该较低频段解码单元与该较高频段解码单元的变换块长度在时间上被设定得相同的一种结构。在这种结构中，经过上升采样后，在该较低频段解码单元中解码的、基于一个24kHz采样频率的低频MDCT系数的1024个采样被当作基于一个48kHz的采样频率的MDCT系数的2048个采样中该较低频段一侧的1024个采样，而且这些低频MDCT系数与被解码成基于一个48kHz采样频率的MDCT系数的高频MDCT系数加以组合。
而且，在符合该上述第六至第八实施例的编码设备与解码设备中，尽管展示了在该第一与第二较高频段编码单元或该第一与第二较高频段解码单元之间按照每个编码元进行切换的结构，但是在使用一个变换子块的情况下，也能够对每个变换子块或变换子块组进行切换。在使用一个变换子块执行编码的情况下，一个输入信号通常在时域方向上有很大的变化，但在频域方向上变化不大。所以，对在频域方向上包含在同一个变换子块或同一个变换子块组内的多个高频编码子块可以选择同一个较高频段编码单元。根据这种结构，由于在该编码单元中使用的切换信息不是对每个编码元执行编码，而是对每个变换子块或一个变换子块组执行编码，所以就能够减少对该切换信息编码所需的位数。
应当注意，根据本发明的第一至第八实施例的编码设备与解码设备可以通过在实现每个单元功能的处理程序之间进行连接而作为编码方法与解码方法来实现。用编程语言将每个处理程序描述成软件并在一个处理器中执行这种软件就能实现每个处理程序。将以编程语言描述的软件存储到存储媒体，譬如一个ROM(只读存储器)与一个硬盘驱动器，而且在一个直接或经由互联网连接到这个存储媒体的处理器中执行软件，就能够实现根据本发明的第一至第八实施例的编码设备与解码设备的功能。
工业实用性
根据本发明的编码设备适合用作装备在卫星广播(包括BS与CS)的广播台中的一个声频编码设备、内容分配服务器中经由通信网络(譬如互联网)分配内容的一个声频编码设备、在一台通用计算机中执行的一个声频信号编码程序以及存储这个程序的存储媒体。
而且，根据本发明的解码设备不仅适合用作装备在一台家用STB内的一个声频解码设备，而且适合用作在一台通用计算机中执行的一个声频解码程序、存储这个程序的一个存储媒体、装备在一台STB或一台通用计算机中供声频信号解码专用的一个基本电路或一个LSI及其他专用电路、以及要被插入一台STB或一台通用计算机的一张IC卡。