(57)【要約】【課題】音声信号の符号化の効率、特にフレーム長が短い場合の効率を改善可能な予測符号化装置等を実現する。【解決手段】予測係数算出部１２０は、時系列のサンプル列で構成される入力信号を、複数サンプルからなるフレーム単位で線形予測分析して予測係数を求め、予測係数符号化部１３０は当該予測係数を符号化して予測係数符号を出力する。線形予測部１４０は、上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とが入力され、上記フレーム内で時間的に順方向又は逆方向のいずれかの予測方向を選択し、上記選択した予測方向の予測により上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数から求めた予測誤差列と、上記選択した予測方向を示す情報とを出力する。予測誤差符号化部１５０は、上記予測誤差列を符号化して予測誤差符号列を出力する。【選択図】図１
2010276848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列のサンプル列で構成される入力信号を、複数サンプルからなるフレーム単位で線形予測分析して予測係数を求める予測係数算出部と、
上記予測係数を符号化して予測係数符号を出力する予測係数符号化部と、
上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とが入力され、上記フレーム内で時間的に順方向又は逆方向のいずれかの予測方向を選択し、上記選択した予測方向の予測により上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とから求めた予測誤差列と、上記選択した予測方向を示す情報とを出力する線形予測部と、
上記予測誤差列を符号化して予測誤差符号列を出力する予測誤差符号化部と、
を備える双方向予測符号化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の双方向予測符号化装置において、
上記線形予測部は、順方向と逆方向の双方について予測誤差列を求め、その符号量または符号量の推定値が小さい方の予測方向を選択する双方向予測符号化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の双方向予測符号化装置において、
上記線形予測部は、上記予測係数の値あるいは上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値が予め設定した範囲内にある場合には、順方向と逆方向の双方について予測誤差列を求めてその符号量または符号量の推定値が小さい方の予測方向を選択し、それ以外の場合には、所定のいずれか一方向を予測方向として選択する双方向予測符号化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の双方向予測符号化装置において、
上記予測係数算出部は、上記予測係数の予測次数をフレーム毎に適応的に決定し、
上記予測次数と上記選択した予測方向を示す情報とを一体的に可変長符号化して出力する可変長符号化部を更に備える
双方向予測符号化装置。
【請求項５】
請求項１に記載の双方向予測符号化装置において、
上記予測係数算出部は、上記予測係数を前向き予測と後向き予測による逐次分析法により算出して、当該逐次分析法の過程で求まる前向き予測誤差と後向き予測誤差とともに出力し、
上記線形予測部は、上記前向き予測誤差が上記後向き予測誤差より小さい場合には順方向を予測方向として選択し、上記後向き予測誤差が上記前向き予測誤差より小さい場合には逆方向を予測方向として選択する
双方向予測符号化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の双方向予測符号化装置において、
上記予測方向を示す情報は、上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値であり、
上記線形予測部は、上記所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向の選択規則を保持する選択規則記憶手段を備え、上記予測方向を上記選択規則に従い上記所定のパラメータの値に応じて選択する
双方向予測符号化装置。
【請求項７】
予測係数符号から予測係数を復号する予測係数復号部と、
予測誤差符号列から予測誤差列を復号する予測誤差列復号部と、
上記予測係数と上記予測誤差列と当該予測誤差列の予測方向を示す情報とに基づき、上記予測方向の予測により元の信号を復元する線形予測復号部と、
を備える双方向予測復号装置。
【請求項８】
請求項７の双方向予測復号装置において、
一体的に可変長符号化された上記予測係数の予測次数と上記予測誤差列の予測方向を示す情報とを分離する可変長符号復号部を更に備え、
上記線形予測復号部は、上記予測次数が更に入力され、当該予測次数にて予測を行う
双方向予測復号装置。
【請求項９】
請求項７の双方向予測復号装置において、
上記予測方向を示す情報は、上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値であり、
上記所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向選択規則を保持する選択規則記憶部を更に備え、
上記線形予測復号部は、上記予測方向を上記選択規則に従い上記所定のパラメータの値に応じて決定する
双方向予測復号装置。
【請求項１０】
時系列のサンプル列で構成される入力信号を、複数サンプルからなるフレーム単位で線形予測分析して予測係数を求める予測係数算出ステップと、
上記予測係数を符号化して予測係数符号を出力する予測係数符号化ステップと、
上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とから、上記フレーム内で時間的に順方向又は逆方向のいずれかの予測方向を選択し、上記選択した予測方向の予測により上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とから求めた予測誤差列と、上記選択した予測方向を示す情報とを出力する線形予測ステップと、
上記予測誤差列を符号化して予測誤差符号を出力する予測誤差符号化ステップと、
を実行する双方向予測符号化方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の双方向予測符号化方法において、
上記線形予測ステップは、順方向と逆方向の双方について予測誤差列を求め、その符号量または符号量の推定値が小さい方の予測方向を選択する双方向予測符号化方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の双方向予測符号化方法において、
上記線形予測ステップは、上記予測係数の値あるいは上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値が予め設定した範囲内にある場合には、順方向と逆方向の双方について予測誤差列を求めてその符号量または符号量の推定値が小さい方の予測方向を選択し、それ以外の場合には、所定のいずれか一方向を予測方向として選択する双方向予測符号化方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の双方向予測符号化方法において、
上記予測係数算出ステップは、上記予測係数の予測次数をフレーム毎に適応的に決定し、
上記予測次数を示す情報と上記選択した予測方向を示す情報とを一体的に可変長符号化して出力する可変長符号化ステップを更に実行する
双方向予測符号化方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の双方向予測符号化方法において、
上記予測係数算出ステップは、上記予測係数を前向き予測と後向き予測による逐次分析法により算出して、当該逐次分析法の過程で求まる前向き予測誤差と後向き予測誤差とともに出力し、
上記線形予測ステップは、上記前向き予測誤差が上記後向き予測誤差より小さい場合には順方向を予測方向として選択し、上記後向き予測誤差が上記前向き予測誤差より小さい場合には逆方向を予測方向として選択する
双方向予測符号化方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の双方向予測符号化方法において、
上記予測方向を示す情報は、上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値であり、
上記線形予測ステップは、上記所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向の選択規則に従い、上記予測方向を上記所定のパラメータの値に応じて選択する
双方向予測符号化方法。
【請求項１６】
予測係数符号から予測係数を復号する予測係数復号ステップと、
予測誤差符号列から予測誤差列を復号する予測誤差列復号ステップと、
上記予測係数と上記予測誤差列と当該予測誤差列の予測方向を示す情報とに基づき、当該予測方向の予測により元の信号を復元する線形予測復号ステップと、
を実行する双方向予測復号方法。
【請求項１７】
請求項１６の双方向予測復号方法において、
一体的に可変長符号化された上記予測係数の予測次数と上記予測誤差列の予測方向を示す情報とを分離する可変長符号復号ステップを更に実行し、
上記線形予測復号ステップは、上記予測次数にて予測値列を求める
双方向予測復号方法。
【請求項１８】
請求項１６の双方向予測復号方法において、
上記予測方向を示す情報は、上記予測係数を求める際に用いられた所定のパラメータの値であり、
上記線形予測復号ステップは、上記所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向の選択規則に従い、上記予測方向を上記所定のパラメータの値に応じて決定する
双方向予測復号方法。
【請求項１９】
請求項１乃至６のいずれかに記載の双方向予測符号化装置又は請求項７乃至９のいずれかに記載の双方向予測復号装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１乃至６のいずれかに記載の双方向予測符号化装置又は請求項７乃至９のいずれかに記載の双方向予測復号装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を歪みなく圧縮して符号化・復号する双方向予測符号化装置、双方向予測復号装置、それらの方法、それらのプログラム及びその記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声、画像などの情報を歪みなく圧縮・伸長可能とする符号化技術（歪みを許さない可逆な符号化）は、振幅をそのまま数値とする線形ＰＣＭ信号に対しては、非特許文献１で開示されたものをはじめ、様々な方法が考案されている。
【０００３】
一方、電話の長距離伝送やＶｏＩＰ用の音声伝送には線形ＰＣＭではなく、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７１１として標準化されているサンプルあたり８ビットを使う対数近似圧伸ＰＣＭが使われている。図１８は線形ＰＣＭの標本値から対数近似圧伸ＰＣＭの標本値への変換特性の例であり、日本や米国で使われているＧ．７１１のμ則である。このような対数近似圧伸ＰＣＭ信号に対しても、例えば、対数近似圧伸ＰＣＭ信号を線形ＰＣＭ信号に変換して線形ＰＣＭ領域で線形予測を行い、予測値を対数圧伸符号化して残差を求めるという方法で歪みを許さない可逆な符号化が可能である。
【０００４】
これら従来の方法により予測符号化を行う際には、図３(a)に模式的に示すように、入力信号の複数サンプルからなるフレーム内で、各入力信号サンプル毎に、時間的に過去の入力信号のサンプルの重み付け和を現在のサンプルの予測値として求め、入力信号サンプルの値からこの予測値を減算することで予測誤差サンプルを算出する。なお、図３(a)は、ある時点の予測誤差１サンプルが、例えば３サンプルの過去の入力信号の重み付け和である予測値をその時点の入力サンプル値から減算したものであることを示すための模式的なものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Mat Hans, Ronald W. Schafer, "Lossless Compression of Digital Audio," IEEE Signal Processing Magazine, July 2001, pp, 21 - 32
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般の電話に代わってＶｏＩＰシステムが普及してくるとその伝送容量は増大する。ＶｏＩＰでは遅延時間を少なくする要請から、圧縮の単位となるフレーム長は短く、例えば１フレームあたり４０サンプルとなる場合もある。しかし、フレーム長が短いと符号化の効率（圧縮効率）が低下する。
本発明の目的は、音声信号の符号化の効率、特にフレーム長が短い場合の効率を改善可能な予測符号化装置、予測復号装置等を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の双方向予測符号化装置は、予測係数算出部と予測係数符号化部と線形予測部と予測誤差符号化部とを備える。
予測係数算出部は、時系列のサンプル列で構成される入力信号を、複数サンプルからなるフレーム単位で線形予測分析して予測係数を求め、予測係数符号化部は当該予測係数を符号化して予測係数符号を出力する。
【０００８】
線形予測部は、上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とが入力され、上記フレーム内で時間的に順方向又は逆方向のいずれかの予測方向を選択し、上記選択した予測方向の予測により上記入力信号と上記予測係数符号に対応する予測係数とから求めた予測誤差列と、上記選択した予測方向を示す情報とを出力する。予測誤差符号化部は、上記予測誤差列を符号化して予測誤差符号列を出力する。
【０００９】
また、本発明の双方向予測復号装置は、予測係数復号部と予測誤差列復号部と線形予測復号部とを備える。
予測係数復号部は、予測係数符号から予測係数を復号し、予測誤差列復号部は、予測誤差符号列から予測誤差列を復号する。
線形予測復号部は、上記予測係数と上記予測誤差列と当該予測誤差列の予測方向を示す情報とに基づき、上記予測方向の予測により元の信号を復元する。
【発明の効果】
【００１０】
予測の方向によって発生する予測誤差の波形は異なり、その波形を歪みなく符号化する際に、本発明により符号量の少ない予測方向を選択でき、予測方向伝達用の１ビットを含めても全体として符号量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】双方向予測符号化装置１００、２００の機能構成例を示す図。
【図２】双方向予測符号化装置１００の処理フロー例を示す図。
【図３】(a)は順方向の予測イメージを示す図、(b)は逆方向の予測イメージを示す図。
【図４】双方向予測復号装置６００、６００ａの機能構成例を示す図。
【図５】双方向予測復号装置６００の処理フロー例を示す図。
【図６】双方向予測符号化装置１００ａの機能構成例を示す図。
【図７】双方向予測符号化装置１００ｂの機能構成例を示す図。
【図８】双方向予測復号装置６００ｂの機能構成例を示す図。
【図９】双方向予測符号化装置２００ａの機能構成例を示す図。
【図１０】双方向予測復号装置７００の機能構成例を示す図。
【図１１】予測次数情報と予測方向情報とを一体的に可変長符号化する場合の符号割り当ての例を示す図。
【図１２】予測次数情報と予測方向情報とを一体的に可変長符号化する場合の符号割り当ての別の例を示す図。
【図１３】双方向予測符号化装置３００の機能構成例を示す図。
【図１４】双方向予測復号装置８００の機能構成例を示す図。
【図１５】双方向予測符号化装置４００の機能構成例を示す図。
【図１６】双方向予測符号化装置５００の機能構成例を示す図。
【図１７】双方向予測復号装置９００の機能構成例を示す図。
【図１８】線形ＰＣＭと対数近似圧伸ＰＣＭとの変換特性の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
〔符号化装置〕
図１に本発明の双方向予測符号化装置１００の機能構成例を、図２にその処理フロー例をそれぞれ示す。双方向予測符号化装置１００は、フレーム分割部１１０と予測係数算出部１２０と予測係数符号化部１３０と線形予測部１４０と予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０とを備える。
フレーム分割部１１０には、時系列のサンプルｘ(i)（ただし、ｉは時系列サンプルの時刻順を示す番号）が入力され、フレーム単位に分割された信号列Ｘ＝{ｘ(1),ｘ(2),・・・,ｘ(N)}を出力する。ここでＮは１フレームのサンプル数である。
【００１４】
予測係数算出部１２０は、予測分析手段１２１と予測係数量子化手段１２２とを備える。予測分析手段１２１は、信号列Ｘが入力され、予測分析を行うことによりフレーム単位で、予め定めた次数Ｐの予測係数Ｋ＝{ｋ(1),ｋ(2),・・・,ｋ(P)}を生成する。予測分析の形態としては、１次から連続に数次までの係数を持つ短期予測と、ピッチ周期だけ離れたサンプル間で係数を持つ長期予測とがあるが、いずれの形態を用いても構わない。また、次数Ｐは予め定めずに、図示しない別の手段により決定してもよい。フレーム毎に次数Ｐを決定する方法としては、例えば特開2009-69309に記載された方法などがある。予測係数量子化手段１２２は、予測係数Ｋを量子化して量子化予測係数Ｋｑ＝{ｋq(1),ｋq(2),・・・,ｋq(P)}を出力する（Ｓ１）。なお、量子化に先立ち予測係数をＰＡＲＣＯＲ(Partial Autocorrelation：偏自己相関）係数に変換しておくことで、符号化時の情報量を抑制することができる。
【００１５】
予測係数符号化部１３０は、量子化予測係数Ｋｑが入力され、これを符号化して予測係数符号Ｃｋ＝{ｃk(1),ｃk(2),・・・,ｃk(P)}を出力する（Ｓ２）。なお、符号化に際しては、出現頻度の高い値には短い符号を割り振り、出現頻度の低い値には長い符号を割り振る可変長符号化を行うことで、符号長を短くすることができ、圧縮効率をより高めることができる。
線形予測部１４０は、信号列Ｘと量子化予測係数Ｋｑとが入力され、フレーム内で時間的に順方向又は逆方向のいずれかの予測方向を選択し、選択した予測方向の予測により信号列Ｘと量子化予測係数Ｋｑとから求めた予測誤差列Ｅ＝{ｅ(1),ｅ(2),・・・,ｅ(N)}と、選択した予測方向を示す情報ｓとを出力する（Ｓ３）。
【００１６】
先に説明したように、予測値列を求める際には従来は図３(a)に示すように、複数サンプルからなるフレーム内で時間的に過去のサンプルの重み付け和を求めることにより現在のサンプルを予測していた（順方向の予測）。しかし、図３(b)に示すように、フレーム内で時間的に未来のサンプルの重み付け和を求めることにより現在のサンプルを予測することも可能である（逆方向の予測）。予測係数は、通常の線形予測分析によりフレーム内のサンプルの相関関数から求めるが、この相関関数には時間の前後の違いは無い。そのため、順方向の予測係数と逆方向の予測係数は同じになるが、係数が全く同一であっても両者の予測誤差系列は異なり、符号化した際（特に可変長符号化した際）の符号量も異なる。そこで、符号量が小さい方の予測方向の予測誤差列を選択することで、復号側に伝送すべき符号量を削減することができる。
【００１７】
線形予測部１４０は例えば図１に示すように、予測手段１４１と減算手段１４２と予測方向選択手段１４３とから構成することができる。予測手段１４１は、信号列Ｘと量子化予測係数Ｋｑとから、フレーム内で式(1)による時間的に順方向の予測及び式(2)による時間的に逆方向の予測により、順方向予測値列Ｘpf＝{ｘpf(1) ,ｘpf(2),・・・,ｘpf(N) }及び逆方向予測値列Ｘpb＝{ｘpb(1),ｘpb(2),・・・,ｘpb(N) }を求める。
【００１８】
【数１】
2010276848.tif 000003
【００１９】
【数２】
2010276848.tif 000004
【００２０】
なお、式(1)で用いるx(i-j)のi-jが１からＮの範囲外である場合には、例えば、x(i-j)の値が０であるとして式(1)による予測を行う。または、式(1)におけるΣの加算範囲をＰまでではなく、i-jが１からＮの範囲外とならない最大の値までとして予測を行う。この予測方法は具体的には特許第3871672号に記載されている。式(2)で用いるx(i+j)のi+jについても同様である。
【００２１】
減算手段１４２は、信号列Ｘから順方向予測値列Ｘpfを対応するサンプル毎に減算した順方向予測誤差列Ｅｆ＝{ｅf(1),ｅf(2),・・・,ｅf(N)}と、信号列Ｘから逆方向予測値列Ｘpbを対応するサンプル毎に減算した逆方向予測誤差列Ｅｂ＝{ｅb(1),ｅb(2),・・・,ｅb(N)}をそれぞれ求める。予測方向選択手段１４３は、順方向予測誤差列Ｅｆを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量と、逆方向予測誤差列Ｅｂを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量をそれぞれ求め、符号量が小さい方の予測誤差列を選択して出力するとともに、選択した当該予測誤差列Ｅに対応する予測方向を示す情報ｓを出力する。予測方向を示す情報ｓは、例えば１ビットの情報として、順方向であれば０、逆方向であれば１を出力することが考えられる。なお、選択にあたっては実際の符号量を計算せず、その推定値を用いるほうが現実的である。推定値としては、順方向予測誤差列Ｅｆと逆方向予測誤差列Ｅｂそれぞれの系列の振幅の絶対値の和、または振幅の２乗和を使うことができる。これは、符号量は絶対値の和、または振幅の２乗和にほぼ比例する傾向があるためである。また、方向の選択にあたってはフレーム全体のすべての予測誤差を計算せずに、途中まで、または一部のサンプルに対して双方向の予測誤差を求め、それぞれの方向の中間符号量を推定して、符号量が小さくなる方向だけについて最後まで予測誤差を計算してもよい。中間符号量の段階で最終符号量が大きくなってしまう可能性が大きい方向は計算しないので演算量を削減できる。例えば、まず、予測手段１４１はＮ＞ＭであるＭ個の順方向予測値ｘpf(1),ｘpf(2),・・・,ｘpf(M)とＭ個の逆方向予測値ｘpb(N-M+1),ｘpb(N-M+2),・・・,ｘpb(N)を求め、減算手段１４２はＭ個の順方向予測誤差ｅf(1),ｅf(2),・・・,ｅf(M)とＭ個の逆方向予測誤差ｅb(N-M+1),ｅb(N-M+2),・・・,ｅb(N)を求める。予測方向選択手段１４３はＭ個の順方向予測誤差およびＭ個の逆方向予測誤差それぞれの振幅の絶対値の和または振幅の２乗和を符号量の推定値として求め、求めた推定値が小さい予測方向を示す情報ｓを出力する。次に、選択された予測方向について前記以外のＮ−Ｍ個のサンプルに対応する予測値と予測誤差とを予測手段１４１と減算手段１４２のそれぞれで求め、選択された予測方向について既に求めてあったＭ個の予測誤差と新たに求めたＮ−Ｍ個の予測誤差とを纏めたものを予測誤差列Ｅとして出力する。
【００２２】
予測誤差符号化部１５０は、予測誤差列Ｅを符号化して予測誤差符号列Ｃｅ＝{ｃe(1),ｃe(2),・・・,ｃe(N)}を生成して出力する（Ｓ４）。符号化に際しては、出現頻度の高い値には短い符号を割り振り、出現頻度の低い値には長い符号を割り振る可変長符号化を行うことで、符号長を短くすることができ、圧縮効率をより高めることができる。なお、予測方向選択手段１４３において実際の符号量を求める構成とする場合は、双方向予測符号化装置１００は予測誤差符号化部１５０を備えない構成とし、予測方向選択手段１４３が選択された予測誤差列Ｅに対応する符号を予測誤差符号列Ｃｅとして出力する。
そして最後に、多重化部１６０が予測係数符号Ｃｋと予測誤差符号列Ｃｅと情報ｓとを多重化し、多重化信号Ｍを出力する。
【００２３】
〔復号装置〕
図４に本発明の双方向予測復号装置６００の機能構成例を、図５にその処理フロー例をそれぞれ示す。双方向予測復号装置６００は、多重分離部６１０と予測係数復号部６２０と予測誤差復号部６３０と線形予測復号部６４０とを備え、図１に示す本発明の双方向予測符号化装置１００と対向して用いられる。
【００２４】
多重分離部６１０は、符号化装置から送信された多重化信号Ｍを受信し、予測係数符号Ｃｋと、予測誤差符号列Ｃｅと、予測方向を示す情報ｓとを分離して出力する。
予測係数復号部６２０は、予測係数符号Ｃｋを量子化予測係数Ｋｑに復号し（Ｓ１１）、予測誤差復号部６３０は、予測誤差符号列Ｃｅを予測誤差列Ｅに復号する（Ｓ１２）。
【００２５】
線形予測復号部６４０は、量子化予測係数Ｋｑと予測誤差列Ｅと予測方向を示す情報ｓとが入力され、情報ｓから得られる予測方向が順方向であれば、ｉが１からＮまでの順に式(3)により順方向の予測による元の信号ｘ(i)を順次生成することによって、元の信号列Ｘを得る。また、予測方向が逆方向であれば、ｉがＮから１までの順に式(4)により逆方向の予測による元の信号ｘ(i)を順次生成することによって、元の信号列Ｘを得る（Ｓ１３）。
【００２６】
【数３】
2010276848.tif 000005
【００２７】
【数４】
2010276848.tif 000006
【００２８】
なお、式(3)で用いるｘ(i-j)のi-jが１からＮの範囲外である場合には、例えば、x(i-j)の値が０であるとして式(3)を行うか、式(3)におけるΣの加算範囲をＰまでではなく、i-jが１からＮの範囲外とならない最大の値までとして予測を行う。式(4)で用いるｘ(i+j)のi+jについても同様である。
以上のように符号化装置及び復号装置を構成することで、より効率的に符号化できる予測方向を適応的に選択して予測符号化できるため、符号化の効率、特にフレーム長が短い場合の効率を改善することができる。
【００２９】
＜変形例１＞
図６に双方向予測符号化装置１００の変形例である双方向予測符号化装置１００ａの機能構成例を示す。双方向予測符号化装置１００との相違は、フレーム分割部１１０の後段に線形変換部１１５が挿入されるとともに、線形予測符号化部１４０が予測手段１４１の後段に圧伸変換手段１４４が挿入された、線形予測符号化部１４０ａに置き換わっている点にある。その他の構成は同様である。
【００３０】
入力される時系列のサンプルｘ(i)が対数近似圧伸ＰＣＭ信号などの圧伸された信号である場合、図１の双方向予測符号化装置１００を用いると、圧伸前の線形ＰＣＭ信号に対する非線形性により予測誤差が大きくなり、符号化効率が低下する。これは特に振幅の大きいサンプルにおいて顕著である。そこで、本変形例の双方向予測符号化装置１００ａでは、フレーム分割部１１０からフレーム単位で出力された信号列Ｘを線形変換部１１５にて圧伸前の信号列と線形又はそれに近い関係の信号列Ｙに変換した上で、信号列Ｘの代わりに信号列Ｙを用いて予測係数算出部１２０及び予測手段１４１における処理を行う。そして、予測手段１４１で得られた予測値列ＹpfとＹpbそれぞれについて圧伸変換手段１４４にて圧伸された信号列ＸpfとＸpbに変換する。圧伸変換手段１４４が行う変換は、線形変換部１１５における変換の逆変換である。
【００３１】
また、双方向予測符号化装置１００ａと対向して用いる双方向予測復号装置６００ａは、図４に示す線形予測復号部６４０が線形予測復号部６４０ａに置き換わる以外は双方向予測復号装置６００と同様の構成である。線形予測復号部６４０ａは、順方向の予測による場合には式(5)により、また逆方向の予測による場合には式(6)により、ｘ(i) を順次生成することによって元の信号列Ｘを得る。
【００３２】
【数５】
2010276848.tif 000007
【００３３】
【数６】
2010276848.tif 000008
【００３４】
ここで、ｘpf(i)は式(7)により求めたｙpf(i)を圧伸変換した値であり、ｘpb(i)は式(8)により求めたｙpb(i)を圧伸変換した値である。圧伸変換とは、対数近似圧伸ＰＣＭ信号などの圧伸された信号列を、線形ＰＣＭ信号列と線形又はそれに近い関係の信号列に変換する変換のことである。
【００３５】
【数７】
2010276848.tif 000009
【００３６】
【数８】
2010276848.tif 000010
【００３７】
ある１から出発するｉについてまず式(7)によりｙpf(i)を求め、これを前記の圧伸変換の逆変換によりｘpf(i)に変換し、式(5)によりx(i)を求め、これを前記の圧伸変換によりｙ(i)に変換する。このｙ(i)が式(7)のi＋1時点以降の合成に使われる。同様にしかし時間的には逆順で式(6)と式(8)で合成される。すなわちＮから出発するｉについてまず式(8)によりｙpb(i)を求め、これを前記の圧伸変換の逆変換によりｘpb(i)に変換し、式(6)によりｘ(i)を求め、これを前記の圧伸変換によりｙ(i)に変換する。このｙ(i)が式(8)のi−1時点以前の合成に使われる。なお、ｙ(i-j)とｙ(i+j)は、それぞれｘ(i-j)とｘ(i+j)を圧伸前の値と線形又はそれに近い関係の値に変換したものである。ｘ(i-j)のi-jが１からＮの範囲外である場合には、例えば、ｘ(i-j)の値が０であるとして式(7)を行うか、式(7)におけるΣの加算範囲をＰまでではなく、i-jが１からＮの範囲外とならない最大の値までとして予測を行う。ｘ(i+j)のi+jについても同様である。
【００３８】
このように圧伸前の信号列と線形又はそれに近い関係の信号列に変換した上で予測係数及び予測値列を算出することで、予測誤差をより小さくすることができ符号化の効率を高めることができる。
【００３９】
＜変形例２＞
予測分析の形態には、上記のとおり１次から連続に数次までの係数を持つ短期予測と、ピッチ周期だけ離れたサンプル間で係数を持つ長期予測とがある。変形例２では、短期予測と長期予測とを組み合わせて予測符号化を行う双方向予測符号化装置１００ｂ及び対向する双方向予測復号装置６００ｂについて説明する。
図７に双方向予測符号化装置１００ｂの機能構成例を示す。双方向予測符号化装置１００ｂは、フレーム分割部１１０と予測係数算出部１２０ｂと予測係数符号化部１３０ｂと線形予測部１４０ｂと予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０とを備える。フレーム分割部１１０と予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０の機能は双方向予測符号化装置１００と同様である。
【００４０】
予測係数算出部１２０ｂは、予測分析手段１２１ｂと予測係数量子化手段１２２ｂとを備える。予測分析手段１２１ｂは、フレーム単位の信号列Ｘが入力され、短期の予測分析と長期の予測分析とをそれぞれ行い、フレーム単位で予め定めた次数Ｐの短期予測係数Ｋ１＝{ｋ1(1),ｋ1(2),・・・,ｋ1(P)}と予め定めた次数Ｑの長期予測係数Ｋ２＝{ｋ2(1),ｋ2(2),・・・,ｋ2(Q)}と遅延量Ｔを算出する。予測係数量子化手段１２２ｂは、短期予測係数Ｋ１と長期予測係数Ｋ２とをそれぞれ量子化して量子化短期予測係数Ｋ1q＝{ｋ1q(1),ｋ1q(2),・・・,ｋ1q(P)}と量子化長期予測係数Ｋ2q＝{ｋ2q(1),ｋ2q(2),・・・,ｋ2q(Q)}と遅延量Ｔを出力する。
【００４１】
予測係数符号化部１３０ｂは、量子化短期予測係数Ｋ1qと量子化長期予測係数Ｋ2qと遅延量Ｔをそれぞれ符号化して、短期予測係数符号Ｃk1＝{ｃk1(1),ｃk1(2),・・・,ｃk1(P)}と長期予測係数符号Ｃk2＝{ｃk2(1),ｃk2(2),・・・,ｃk2(Q)}と遅延量符号ＣＴを出力する。
【００４２】
線形予測部１４０ｂは、第１予測手段１４１ｂと第１減算手段１４２ｂと第１予測方向選択手段１４３ｂと第２予測手段１４５と第２減算手段１４６と第２予測方向選択手段１４７とを備える。第１予測手段１４１ｂは、信号列Ｘと量子化短期予測係数Ｋ1qとから、フレーム内で式(9)による時間的に順方向の短期予測及び式(10)による時間的に逆方向の短期予測により、順方向短期予測値列Ｘ1pf＝{ｘ1pf(1),ｘ1pf(2),・・・,ｘ1pf(N) }及び逆方向短期予測値列Ｘ1pb＝{ｘ1pb(1),ｘ1pb(2),・・・,ｘ1pb(N)}を求める。
【００４３】
【数９】
2010276848.tif 000011
【００４４】
【数１０】
2010276848.tif 000012
【００４５】
なお、式(9)で用いるｘ(i-j)のi-jが１からＮの範囲外である場合には、例えば、ｘ(i-j)の値が０であるとして式(9)による予測を行う。または、式(9)におけるΣの加算範囲をＰまでではなく、i-jが１からＮの範囲外とならない最大の値までとして予測を行う。式(10)で用いるｘ(i+j)のi+jについても同様である。第１減算手段１４２は、信号列Ｘから順方向短期予測値列Ｘ1pfを対応するサンプル毎に減算した順方向短期予測誤差列Ｅ1f＝{ｅ1f(1),ｅ1f(2),・・・,ｅ1f(N)}と、信号列Ｘから逆方向短期予測値列Ｘ1pbを対応するサンプル毎に減算した逆方向短期予測誤差列Ｅ1b＝{ｅ1b(1),ｅ1b(2),・・・,ｅ1b(N)}をそれぞれ求める。第１予測方向選択手段１４３ｂは、順方向短期予測誤差列Ｅ1fを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量と、逆方向短期予測誤差列Ｅ1bを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量をそれぞれ求め、小さい方の予測誤差列を選択してそれを短期予測誤差列Ｅ１＝{ｅ1(1),ｅ1(2),・・・,ｅ1(N)}として出力するとともに、当該短期予測誤差列Ｅ１に対応する短期予測の予測方向を示す情報ｓ１を出力する。情報ｓ１は、例えば１ビットの情報として、順方向であれば０、逆方向であれば１を出力することが考えられる。なお、選択にあたっては実際の符号量を計算せず、その推定値を用いるほうが現実的である。推定値としては、順方向短期予測誤差列Ｅ1fと逆方向短期予測誤差列Ｅ1bそれぞれの系列の全部または一部の振幅の絶対値の和、または振幅の２乗和を使うことができる。第２予測手段１４５は、短期予測誤差列Ｅ1と量子化長期予測係数Ｋ2qと遅延量Ｔとから、フレーム内で式(11)による時間的に順方向の長期予測及び式(12)による時間的に逆方向の長期予測により、順方向長期予測値列Ｘ2pf＝{ｘ2pf(1),ｘ2pf(2),・・・,ｘ2pf(N)}及び逆方向長期予測値列Ｘ2pb＝{ｘ2pb(1),ｘ2pb(2),・・・,ｘ2pb(N)}を求める。
【００４６】
【数１１】
2010276848.tif 000013
【００４７】
【数１２】
2010276848.tif 000014
【００４８】
なお、式(11)で用いるｅ1(i-j-T)のi-j-Tが１からＮの範囲外である場合には、例えば、ｅ1(i-j-T)の値が０であるとして式(11)による予測を行う。式(12)で用いるｅ1(i+j+T)のi+j+Tについても同様である。第２減算手段１４６は、短期予測誤差列Ｅ１から順方向長期予測値列Ｘ2pfを対応するサンプル毎に減算した順方向予測誤差列Ｅ2f＝{ｅ2f(1),ｅ2f(2),・・・,ｅ2f(N)}と、短期予測誤差列Ｅ１から逆方向長期予測値列Ｘ2pbを対応するサンプル毎に減算した逆方向予測誤差列Ｅ2b＝{ｅ2b(1),ｅ2b(2),・・・,ｅ2b(N)}をそれぞれ求める。第２予測方向選択手段１４７は、順方向予測誤差列Ｅ2fを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量と、逆方向予測誤差列Ｅ2bを予め定めた方法により符号化して得られる符号の符号量をそれぞれ求め、小さい方の予測誤差列を選択して短期予測と長期予測とを組み合わせた予測誤差列Ｅとして出力するとともに、当該予測誤差列Ｅに対応する長期予測の予測方向を示す情報ｓ２を出力する。情報ｓ２についても、例えば１ビットの情報として、順方向であれば０、逆方向であれば１を出力することが考えられる。選択にあたっては実際の符号量を計算せず、その推定値を用いるほうが現実的である。推定値としては、順方向予測誤差列Ｅ2fと逆方向予測誤差列Ｅ2bそれぞれの系列の全部または一部の振幅の絶対値の和、または振幅の２乗和を使うことができる。また、短期予測、長期予測に対する予測方向を示す情報ｓ１、ｓ２による４状態について、各状態に対して可変長符号を割り当てることで平均符号量を削減することができる。なお、第２予測方向選択手段１４７において実際の符号量を求める構成とする場合は、双方向予測符号化装置１００ｂは予測誤差符号化部１５０を備えない構成とし、第２予測方向選択手段１４７が選択された予測誤差列Ｅに対応する符号を予測誤差符号列Ｃｅとして出力する。
【００４９】
図８に双方向予測符号化装置１００ｂと対向して用いる双方向予測復号装置６００ｂの機能構成例を示す。双方向予測復号装置６００ｂは、多重分離部６１０と予測係数復号部６２０ｂと予測誤差復号部６３０と第２線形予測復号部６８０と第１線形予測復号部６４０ｂとを備える。多重分離部６１０と予測誤差復号部６３０の機能は双方向予測復号装置６００と同様である。
予測係数復号部６２０ｂは、短期予測係数符号Ｃk1と長期予測係数符号Ｃk2と遅延量符号ＣＴとを復号し、量子化短期予測係数Ｋ1qと量子化長期予測係数Ｋ2qと遅延量Ｔとを出力する。
【００５０】
第２線形予測復号部６８０は、予測誤差列Ｅと量子化長期予測係数Ｋ2qと遅延量Ｔと長期予測の予測方向を示す情報ｓ２とが入力され、情報ｓ２から得られる予測方向が順方向であれば、ｉが１からＮまでの順に式(13)により順方向の予測による短期予測誤差列Ｅ１を生成し、逆方向であればｉがＮから１までの順に式(14)により逆方向の予測による短期予測誤差列Ｅ１を生成する。
【００５１】
【数１３】
2010276848.tif 000015
【００５２】
【数１４】
2010276848.tif 000016
【００５３】
なお、式(13)で用いるｅ1(i-j-T)のi-j-Tが１からＮの範囲外である場合には、例えば、ｅ1(i-j-T)の値が０であるとして式(13)による予測を行う。式(14)で用いるｅ1(i+j+T)のi+j+Tについても同様である。
【００５４】
第１線形予測復号部６４０ｂは、第２線形予測復号部６８０にて生成された短期予測誤差列Ｅ１と、量子化短期予測係数Ｋ1qと、短期予測の予測方向を示す情報ｓ１とが入力され、情報ｓ１から得られる予測方向が順方向であれば、ｉが１からＮまでの順に式(15)により順方向の予測による元の信号ｘ(i)を順次生成し、予測方向が逆方向であればｉがＮから１までの順に式(16)により逆方向の予測による信号ｘ(i)を順次生成することにより、元の信号列Ｘを得る。
【００５５】
【数１５】
2010276848.tif 000017
【００５６】
【数１６】
2010276848.tif 000018
【００５７】
なお、式(15)で用いるｘ(i-j)のi-jが１からＮの範囲外である場合には、例えば、ｘ(i-j)の値が０であるとして式(15)による予測を行う。または、式(15)におけるΣの加算範囲をＰまでではなく、i-jが１からＮの範囲外とならない最大の値までとして予測を行う。式(16)で用いるｘ(i+j)のi+jについても同様である。
【００５８】
なお、符号化装置側で短期予測と長期予測の双方を行うのではなく短期予測と長期予測の何れか一方を選択的に実行する場合には、短期予測と長期予測の何れの予測を選択したかを示す１ビットの補助情報を符号化装置から出力して復号装置に伝え、復号装置ではこの補助情報に従って短期予測と長期予測の何れかを選択して復号を行えばよい。
以上のように短期予測と長期予測とを組み合わせて双方向の予測を行うことで、より予測誤差を小さくできるため、符号化の効率をより高めることができる。
【実施例２】
【００５９】
実施例１の双方向予測符号化装置１００では、すべての場合に双方向の予測を行うが、すべての場合に双方向の予測誤差を求めると平均処理量が増大する。これを抑制する方法として、例えば次の２つが考えられる。
【００６０】
１つ目は、双方向の予測誤差の計算を、計算する価値が大きい場合に限定する。具体的には予測の効果が大きい場合、すなわち予測係数やＰＡＲＣＯＲ係数が大きい場合が考えられる。例えば、逆量子化後の１次のＰＡＲＣＯＲ係数がしきい値以上の場合だけ双方向の予測誤差を求め、それ以外では例えば順方向についてのみ求める。
【００６１】
２つ目は、双方向の予測誤差の計算を、計算する手間が小さい場合に限定する。予測符号化では予測係数の情報量と予測誤差の情報量の総和を小さくすべく、予測次数を適応的に選択してもよい。本発明の双方向の予測は次数にかかわりなく有効であるが、予測誤差を求める演算量が一方向の予測の場合のほぼ２倍に達する。また、予測次数が大きいほど係数の数が多いため演算量が大きく増加する。そこで、全体での演算量の増加を抑えつつ、双方向の予測の効果を得るために、予測次数が一定値以下の場合にのみ双方向の予測を行い、そうでない場合には例えば順方向のみで予測を行う。
なお、いずれの場合においても、予め一方向の予測の場合の予測方向を決めておけば、選択した予測方向を伝達する情報ｓは双方向の予測を行ったときのみ送信すればよい。
【００６２】
上記の１つ目の方法を具体化した本発明の双方向予測符号化装置２００の機能構成例を図１に示す。双方向予測符号化装置２００は、双方向予測符号化装置１００の予測手段１４１を予測手段２４１に置き換えた構成である。
予測手段２４１は、予測分析手段１２１にて得られた１次の予測係数ｋ(1) (１次の量子化予測係数ｋq(1)）の値が予め設定した範囲内にある場合は、予測手段１４１と同様の処理を行う。一方、範囲外にある場合は、予め設定したいずれか一方向の予測により予測値列Ｘｐを求め、以降は当該一方向についてのみ処理を行う。この場合、予測方向を示す情報ｓの送受は不要である。これは、復号側の線形予測復号部６４０が受け取った量子化予測係数Ｋｑの値が予め設定した範囲外であることをもって、予め設定した当該一方向の処理が符号化側にて行われたことを復号側で認知できるためである。すなわち、量子化予測係数Ｋｑが予測方向を示す情報ｓの役割を兼ねている。
【００６３】
上記の２つ目の方法を具体化した本発明の双方向予測符号化装置２００ａの機能構成例を図９に示す。双方向予測符号化装置２００ａは、フレーム分割部１１０と予測係数算出部２２０ａと予測係数符号化部１３０と線形予測部２４０ａと予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０とを備える。また、予測係数算出部２２０ａは、予測分析手段２２１ａと予測係数量子化手段１２２とを備え、線形予測部２４０ａは、予測手段２４１ａと減算手段１４２と予測方向選択手段１４３とを備える。つまり、予測分析手段２２１ａと予測手段２４１ａ以外は双方向予測符号化装置１００と同様の構成である。
【００６４】
予測分析手段２２１ａは、予測係数の次数Ｐをフレーム毎に適応的に決定し、予測係数Ｋとともに出力する。また、予測係数の次数Ｐは復号装置での予測処理にも必要であるため、多重化部１６０にて他の情報と共に多重化されて送信される。なお、次数Ｐが送信される場合には対向して図１０に示すような双方向予測復号装置７００が設けられ、次数Ｐは線形予測復号部７４０での予測処理に用いられる。予測手段２４１ａは、予測係数の次数Ｐが予め設定した範囲内にある場合は、予測手段１４１と同様の処理を行う。一方、予測係数の次数Ｐの値が予め設定した範囲外にある場合は、予め設定したいずれか一方向の予測により予測値列Ｘｐを求め、以降は当該一方向についてのみ処理を行う。この場合、予測方向を示す情報ｓの送受は不要である。これは、復号側の線形予測復号部７４０が受け取った予測係数の次数Ｐが予め設定した範囲外であることをもって、予め設定した当該一方向の処理が符号化側にて行われたことを復号側で認知できるためである。すなわち、予測係数の次数Ｐが予測方向を示す情報ｓの役割を兼ねている。なお、予測方向の判定パラメータは必ずしも予測係数の次数でなくてもよく、本発明に適用可能なものを適宜選択可能である。
以上のように、双方向の予測を限定的に行うことで平均処理量の増大を防ぐことができる。
【実施例３】
【００６５】
符号化装置の予測分析手段において予測係数を算出する際、予測係数の次数Ｐをフレーム毎に適応的に決定する場合、例えば図９、図１０の構成例においては予測次数Ｐと予測値列の予測方向を示す情報ｓとを個別に扱っているが、これらを一体的に可変長符号化して扱った方が平均符号長を小さくすることができる。例えば、図１１に示すように予測次数Ｐを２ビット（１次、２次、３次、４次の４種から選択）、予測方向を伝達する情報ｓを１ビット（０：順方向、１：逆方向）で単純に構成すると、全ての場合に３ビットを割り当てることになる。しかし、各組み合わせの頻度に応じて可変長符号を割り当てることで平均符号長を小さくできる。図１１に示した可変長割当は、高次の予測の場合に順方向のみとし、かつ符号長も短く構成した割り当て例である。また図１２に示した可変長割当は、次数が００（１次）と１１（４次）の頻度が高く、その場合順方向より逆方向が選ばれる頻度が高い場合の割り当て例である。
【００６６】
可変長符号化を行う双方向予測符号化装置３００の機能構成例を図１３に、双方向予測符号化装置３００と対向して用いる双方向予測復号装置８００の機能構成例を図１４にそれぞれ示す。図１３は図９の構成を基礎とした構成例であり、Ｐとｓとが多重化部１６０に直接入力されるのではなく、可変長符号化部３７０に入力され可変長符号Ｐｓに変換された上で多重化部１６０に入力される（図２の処理フローにおいてＳ５）。また、図１４は図１０の構成を基礎とした構成例であり、多重分離部６１０から出力された可変長符号Ｐｓが可変長符号復号部８０５にてＰとｓとに復号された上で線形予測部７４０に入力される（図５の処理フローにおいてＳ１４）。
【００６７】
このように予測次数Ｐと予測値列の予測方向を示す情報ｓとを一体的に可変長符号化することで、平均符号長を小さくすることができる。
【実施例４】
【００６８】
実施例４は、順方向逆方向の判定を、予測係数を逐次分析法により求める際に生じる副産物を用いて行う構成である。
図１５に本発明の双方向予測符号化装置４００の機能構成例を示す。双方向予測符号化装置４００は、フレーム分割部１１０と予測係数算出部４２０と予測係数符号化部１３０と線形予測部４４０と予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０とを備える。また、予測係数算出部４２０は、予測分析手段４２１と予測係数量子化手段１２２とを備え、線形予測部４４０は、予測方法判定手段４４８と予測手段４４１と減算手段１４２とを備える。つまり、予測方向選択手段１４３が無いことを除けば、予測分析手段４２１と予測方法判定手段４４８と予測手段４４１以外は双方向予測符号化装置１００と同様の構成である。
【００６９】
予測分析手段４２１は、予測係数Ｋを前向き予測と後向き予測による逐次分析法により算出して、逐次分析法の過程で求まる前向き予測誤差ｐｆと後向き予測誤差ｐｂとともに出力する。逐次分析法としては例えば、ＢＵＲＧ法やＰＡＲＣＯＲ格子法などが挙げられる。
【００７０】
予測方法判定手段４４８は、前向き予測誤差ｐｆが後向き予測誤差ｐｂより小さい場合には、予測方向が順方向であることを示す情報ｓを出力し、前向き予測誤差ｐｆが後向き予測誤差ｐｂより大きい場合には、予測方向が逆方向であることを示す情報ｓを出力する。なお、前向き予測誤差ｐｆと後向き予測誤差ｐｂとの大小関係は、例えば予測誤差の絶対値の平均振幅又は２乗平均振幅により比較する。
【００７１】
そして予測手段４４１は、情報ｓが示す予測方向の予測により予測値列Ｘｐを求め、減算手段１４２は、信号列Ｘから予測値列Ｘpを減算した予測誤差列Ｅを求め、予測誤差符号化部１５０は、予測誤差列Ｅを符号化して符号化予測誤差列Ｃｅを生成して出力する。
【００７２】
ＢＵＲＧ法やＰＡＲＣＯＲ格子法などの逐次分析法の処理における最終段階又は実際に選択された予測次数に対応する前向き予測誤差ｐｆと後向き予測誤差ｐｂの振幅の大きさは、本願の順方向の予測誤差列Ｅfと逆方向の予測誤差列Ｅｂのそれぞれの振幅の大きさとの間で大きな相関がある。すなわち、逐次分析法の過程で求まる前向き予測誤差ｐｆと後向き予測誤差ｐｂとを比較して、前向き予測誤差が大きければ、予測値列を求める際に逆方向の予測を行えば、順方向の予測を行った場合より誤差が小さくなる可能性が高い。逆に後向き予測誤差が小さければ、予測値列を求める際に順方向の予測を行えば、逆方向の予測を行った場合より誤差が小さくなる可能性が高い。そのため、予測手段において双方向の予測を行わなくても、平均的に予測誤差を小さくすることができる。
以上のように、本実施例では予測係数を求める段階で生じる副産物を用いて、予測方向を決定することで、符号化装置での計算量を削減することができる。
【００７３】
＜変形例＞
もし、前向き予測誤差ｐｆと後向き予測誤差ｐｂの振幅の大きさの比が１に近い場合には、予測方法判定手段４４８は予測方向を判定せずに、予測手段４４１に対して順方向と逆方向の双方について予測値列を求める旨の指示ｒを送信するように構成してもよい。この場合は、図１５において点線で示すように予測方向選択手段１４３を追加し、予測手段４４１は順方向と逆方向の双方について予測値列を求め、以降は双方向予測符号化装置１００と同様の処理を行う。
このように構成することで、すべての場合に双方向の予測を行う場合と最悪の計算量は同じになるが、平均的な計算量は小さくすることができる。
【実施例５】
【００７４】
実施例５は、予測方向を直接示す情報を送受せずに予測方向の選択を可能とする構成である。
図１６に本発明の双方向予測符号化装置５００の機能構成例を、図１７に双方向予測符号化装置５００と対向して設ける双方向予測復号装置９００の機能構成例をそれぞれ示す。
【００７５】
双方向予測符号化装置５００は、フレーム分割部１１０と予測係数算出部５２０と予測係数符号化部１３０と線形予測部５４０と予測誤差符号化部１５０と多重化部１６０とを備える。また、予測係数算出部５２０は、予測分析手段５２１と予測係数量子化手段１２２とを備え、線形予測部５４０は、選択規則記憶手段５４９と予測手段５４１と減算手段１４２とを備える。つまり、予測方向選択手段１４３が無いことを除けば、予測分析手段５２１と選択規則記憶手段５４９と予測手段５４１以外は双方向予測符号化装置１００と同様の構成である。
【００７６】
選択規則記憶手段５４９は、予測係数を求める際に用いられる所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向の選択規則を保持する。パラメータは本発明に適用できるものを適宜選択して構わない。ここでは、所定のパラメータが予測係数の次数Ｐである場合を例にとって説明する。
【００７７】
予測分析手段５２１は、予測係数の次数Ｐをフレーム毎に適応的に決定し、予測係数Ｋとともに出力する。また、予測係数の次数Ｐは、本実施例においては符号化装置側で選択した予測方向を示す情報ｓとして兼用し、復号装置での予測処理に必要であるため、多重化部１６０にて他の情報と共に多重化されて送信される。
【００７８】
予測手段５４１は、予測係数の次数Ｐをキーとして、選択規則記憶手段５４９を検索し、次数Ｐに対応する予測方向ｓｐにより予測値列Ｘｐを算出する。
減算手段１４２は、信号列Ｘから予測値列Ｘｐを減算した予測誤差列Ｅを求め、予測誤差符号化部１５０が、予測誤差列Ｅを符号化し符号化予測誤差列Ｃｅを生成して出力する。
【００７９】
一方、双方向予測復号装置９００は多重分離部６１０と予測係数復号部６２０と予測誤差復号部６３０と線形予測復号部９４０と選択規則記憶手段９１５とを備える。つまり、選択規則記憶手段９１５と線形予測復号部９４０以外は双方向予測復号装置６００と同様の構成である。
選択規則記憶手段９１５は、符号化側の選択規則記憶手段５４９と同様に、予測係数を求める際に用いられる所定のパラメータの値に対し予め設定された予測方向の選択規則を保持する。ここでは上記のとおり、所定のパラメータが予測係数の次数Ｐである場合を例にとって説明する。
【００８０】
線形予測復号部９４０は、多重分離部６１０にて分離された予測方向を示す情報ｓの値（この例では予測係数の次数Ｐ）をキーとして選択規則記憶手段９１５を検索し、次数Ｐに対応する予測方向ｓｐにより実施例１にて説明した線形予測復号部６４０と同様な処理を行い、元の信号列Ｘを得る。
以上のように構成することで、本来は予測方向を示す情報ｓと所定のパラメータ（例えば予測係数の次数Ｐ）の両方を送受する必要がある場合にも、所定のパラメータによって予測方向を示す情報ｓを兼ねることができるため、符号化効率を向上することができる。
【００８１】
上記の各装置をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。この場合、処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。また、上記の各種処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００８２】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよいが、具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。
【００８３】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態とは別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接このプログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
【図１】
2010276848.tif 000019
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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