(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１符号化情報を生成する第１符号化手段と、
前記第１符号化情報を復号して復号信号を生成する復号手段と、
前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記復号信号から前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する振幅調整パラメータを算出することにより第２符号化情報を生成する第２符号化手段と、
を具備する符号化装置であり、
前記第２符号化手段は、
前記入力信号の前記高域部分をＰ（Ｐは１より大きい整数）個のサブバンドに分割し、前記Ｐ個のサブバンドそれぞれの開始位置と帯域幅とを帯域分割情報として得る分割手段と、
前記復号信号をフィルタリングして、第１推定信号から第Ｐ推定信号までのＰ個の第ｐ（ｐ＝１，２，…，Ｐ）推定信号を生成するフィルタリング手段と、
前記フィルタリング手段に用いられるピッチ係数を変化させながら設定する設定手段と、
前記ピッチ係数のうち、前記第ｐ推定信号と、第ｐサブバンドとの類似度合いを最も大きくするものを第ｐ最適ピッチ係数として探索する探索手段と、
第１最適ピッチ係数から第Ｐ最適ピッチ係数までのＰ個の最適ピッチ係数と、前記帯域分割情報とを多重化して前記第２符号化情報を得る多重化手段と、
を具備し、
前記設定手段は、
第１サブバンドを推定するために前記フィルタリング手段に用いられるピッチ係数を、所定の範囲で変化させながら設定し、第２サブバンド以降の第ｍ（ｍ＝２，３，…，Ｐ）サブバンドを推定するために前記フィルタリング手段に用いられるピッチ係数を、第ｍ−１最適ピッチ係数に応じた範囲、または前記所定の範囲で変化させながら設定する、
符号化装置。
【請求項２】
入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１符号化情報を生成する第１符号化手段と、
前記第１符号化情報を復号して復号信号を生成する復号手段と、
前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記復号信号から前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する第２振幅調整パラメータを算出することにより第２符号化情報を生成する第２符号化手段と、
を具備する符号化装置であり、
前記第２符号化手段は、
前記入力信号または前記復号信号のスペクトルから、前記複数のサブバンドのそれぞれのスペクトルに最も類似する帯域および第１振幅調整パラメータを探索する類似部分探索手段と、
前記最も類似する帯域および前記第１振幅調整パラメータにより推定される高域のスペクトルに対して、振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を前記サブバンド毎に探索する振幅値探索手段と、
前記振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を中心とした所定の閾値の周波数幅を有する領域に存在するスペクトル成分を選択するスペクトル成分選択手段と、
前記選択されたスペクトル成分に対して前記第２振幅調整パラメータを算出する振幅調整パラメータ算出手段と、を具備する、
符号化装置。
【請求項３】
前記スペクトル成分選択手段は、
前記複数のサブバンドのうち高域のサブバンドほど、より広い範囲の所定の閾値の周波数幅に存在するスペクトル成分を選択する、
請求項２記載の符号化装置。
【請求項４】
前記第２振幅調整パラメータは、対数領域での前記入力信号との相関値である、
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記スペクトル成分選択手段は、
さらに、各スペクトル成分に付されたサンプルインデックスが偶数であるスペクトル成分を選択する、
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項７】
請求項１または２記載の符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項８】
符号化装置において生成された、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して得られる第１符号化情報と、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記第１符号化情報を復号して得られる第１復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する第２振幅調整パラメータを算出することにより生成された第２符号化情報と、を受信する受信手段と、
前記第１符号化情報を復号して第２復号信号を生成する第１復号手段と、
前記第２符号化情報を用いて、前記第２復号信号から前記入力信号の高域部分を推定することにより第３復号信号を生成する第２復号手段と、
を具備する復号装置であり、
前記第２復号手段は、
前記第２復号信号のスペクトルから算出される前記複数のサブバンドのそれぞれのスペクトルに最も類似する帯域、および、前記第２符号化情報に含まれる第１振幅調整パラメータにより推定された高域のスペクトルに対して、振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を前記サブバンド毎に探索する振幅値探索手段と、
前記振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を中心とした所定の閾値の周波数幅を有する領域に存在するスペクトル成分を選択するスペクトル成分選択手段と、
前記選択されたスペクトル成分に対して前記第２振幅調整パラメータを適用する振幅調整パラメータ適用手段と、を具備する、
復号装置。
【請求項９】
前記振幅値探索手段は、前記推定された高域のスペクトルのうち一部のスペクトル成分に対して、振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を前記サブバンド毎に探索する、
請求項８に記載の復号装置。
【請求項１０】
前記第２振幅調整パラメータは、対数領域での前記入力信号との相関値である、
請求項８に記載の復号装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の復号装置を具備する基地局装置。
【請求項１３】
入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１符号化情報を生成するステップと、
前記第１符号化情報を復号して復号信号を生成するステップと、
前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する第２振幅調整パラメータを算出することにより第２符号化情報を生成するステップと、
を具備する符号化方法であり、
前記第２符号化情報を生成するステップは、
前記入力信号または前記復号信号のスペクトルから、前記複数のサブバンドのそれぞれのスペクトルに最も類似する帯域および第１振幅調整パラメータを探索する類似部分探索ステップと、
前記最も類似する帯域および前記第１振幅調整パラメータにより推定される高域のスペクトルに対して、振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を前記サブバンド毎に探索する振幅値探索ステップと、
前記振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を中心とした所定の閾値の周波数幅を有する領域に存在するスペクトル成分を選択するスペクトル成分選択ステップと、
前記選択されたスペクトル成分に対して前記第２振幅調整パラメータを算出する振幅調整パラメータ算出ステップと、からなる、
符号化方法。
【請求項１４】
符号化装置において生成された、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して得られる第１符号化情報と、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号、または、前記第１符号化情報を復号して得られる第１復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する第２振幅調整パラメータを算出することにより生成された第２符号化情報と、を受信するステップと、
前記第１符号化情報を復号して第２復号信号を生成するステップと、
前記第２符号化情報を用いて、前記第２復号信号から前記入力信号の高域部分を推定することにより第３復号信号を生成するステップと、
を具備する復号方法であり、
前記第３復号信号を生成するステップは、
前記第２復号信号のスペクトルから算出される前記複数のサブバンドのそれぞれのスペクトルに最も類似する帯域、および、前記第２符号化情報に含まれる第１振幅調整パラメータにより推定された高域のスペクトルに対して、振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を前記サブバンド毎に探索する振幅値探索ステップと、
前記振幅値が最大または最小であるスペクトル成分を中心とした所定の閾値の周波数幅を有する領域に存在するスペクトル成分を選択するスペクトル成分選択ステップと、
前記選択されたスペクトル成分に対して前記第２振幅調整パラメータを適用する振幅調整パラメータ適用ステップと、からなる、
復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を符号化して伝送する通信システムに用いられる符号化装置、復号装置およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信に代表されるパケット通信システム、または、移動通信システム等で音声・楽音信号を伝送する場合、音声・楽音信号の伝送効率を高めるため、圧縮・符号化技術がよく使われる。また、近年では、単に低ビットレートで音声・楽音信号を符号化するという一方で、より広帯域の音声・楽音信号を符号化する技術に対するニーズが高まっている。
【０００３】
このようなニーズに対して、符号化後の情報量を大幅に増加させることなく広帯域の音声・楽音信号を符号化する様々な技術が開発されてきている。例えば特許文献１で開示されている技術では、符号化装置は、一定時間分の入力音響信号を変換して得られるスペクトルデータのうち、周波数の高域部のスペクトルを生成するためのパラメータを算出し、これを低域部の符号化情報と合わせて出力している。具体的には、符号化装置は、周波数の高域部のスペクトルデータを複数のサブバンドに分割し、各サブバンドにおいて、当該サブバンドのスペクトルと最も近似する低域部のスペクトルを特定するパラメータを算出する。次いで、符号化装置は、最も近似する低域部のスペクトルに対して、二種類のスケーリングファクタを用いて、生成する高域スペクトル中のピーク振幅、またはサブバンドのエネルギ（以下、サブバンドエネルギという）及び形状が、ターゲットである入力信号の高域部のスペクトルのピーク振幅、サブバンドエネルギ、形状に近くなるように調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５２０８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、符号化装置は、高域スペクトルを合成する際に、入力信号のスペクトルデータ及び合成している高域スペクトルデータの、すべてのサンプル（ＭＤＣＴ係数）に対して対数変換を行う。そして、符号化装置は、それぞれのサブバンドエネルギ及び形状がターゲットである入力信号の高域部のスペクトルのピーク振幅、サブバンドエネルギ、形状に近くなるようなパラメータを算出している。このため、符号化装置における演算量が非常に大きいという問題点がある。また、復号装置は、算出したパラメータをサブバンド内の全てのサンプルに適用しており、個々のサンプルの振幅の大きさは考慮していない。このため、上記算出したパラメータを用いて高域スペクトルを生成する際の復号装置における演算量も非常に大きくなり、かつ、生成される復号音声の品質が不十分であり、場合によっては異音が発生する可能性もある。
【０００６】
本発明の目的は、広帯域信号の低域部のスペクトルデータに基づいて高域部のスペクトルデータを効率的に符号化し、復号信号の品質を改善することができる符号化装置、復号装置およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の符号化装置は、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１符号化
情報を生成する第１符号化手段と、前記第１符号化情報を復号して復号信号を生成する復号手段と、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記復号信号から前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する振幅調整パラメータを算出することにより第２符号化情報を生成する第２符号化手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
本発明の復号装置は、符号化装置において生成された、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して得られる第１符号化情報と、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記第１符号化情報を復号して得られる第１復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する振幅調整パラメータを算出することにより生成された第２符号化情報と、を受信する受信手段と、前記第１符号化情報を復号して第２復号信号を生成する第１復号手段と、前記第２符号化情報を用いて、前記第２復号信号から前記入力信号の高域部分を推定することにより第３復号信号を生成する第２復号手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
本発明の符号化方法は、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１符号化情報を生成するステップと、前記第１符号化情報を復号して復号信号を生成するステップと、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号または前記復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する振幅調整パラメータを算出することにより第２符号化情報を生成するステップと、を有するようにした。
【００１０】
本発明の復号方法は、符号化装置において生成された、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して得られる第１符号化情報と、前記入力信号の前記所定周波数より高い高域部分を複数のサブバンドに分割し、前記入力信号、または、前記第１符号化情報を復号して得られる第１復号信号から、前記複数のサブバンドをそれぞれ推定し、前記各サブバンド内のスペクトル成分を部分的に選択し、前記選択したスペクトル成分に対して振幅を調整する振幅調整パラメータを算出することにより生成された第２符号化情報と、を受信するステップと、前記第１符号化情報を復号して第２復号信号を生成するステップと、前記第２符号化情報を用いて、前記第２復号信号から前記入力信号の高域部分を推定することにより第３復号信号を生成するステップと、を有するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広帯域信号の高域部のスペクトルデータを効率的に符号化／復号することができ、処理演算量の大幅な削減を実現するとともに、復号信号の品質も改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る図１に示した符号化装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る図２に示した第２レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る図３に示したゲイン符号化部の主要な構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る図４に示した対数ゲイン符号化部の主要な構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１に係るフィルタリング部におけるフィルタリング処理の詳細について説明するための図
【図７】本発明の実施の形態１に係る探索部においてサブバンドＳＢｐに対して最適ピッチ係数Ｔｐ’を探索する処理の手順を示すフロー図
【図８】本発明の実施の形態１に係る図１に示した復号装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態１に係る図８に示した第２レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態１に係る図９に示したスペクトル調整部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態１に係る図１０に示した対数ゲイン復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態２に係る第２レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態２に係る図１２に示したゲイン符号化部の主要な構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る図１３に示した対数ゲイン符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態２に係る対数ゲイン復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の主たる特徴は、符号化装置が、符号化対象となる信号の高域部のスペクトルデータを低域部のスペクトルデータに基づいて生成する際、サブバンド内で振幅が最大であるサンプルの位置に基づき抽出されたサンプル群に対してサブバンドエネルギ及び形状の調整パラメータを算出することである。そして、復号装置が、前記パラメータを、サブバンド内で振幅が最大であるサンプルの位置に基づき抽出されたサンプル群に対して適用することである。これらの特徴により本発明は、広帯域信号の高域部のスペクトルデータを効率的に符号化／復号することができ、処理演算量の大幅な削減を実現するとともに、復号信号の品質も改善することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る符号化装置および復号装置として、音声符号化装置および音声復号装置を例にとって説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図である。図１において、通信システムは、符号化装置１０１と復号装置１０３とを備え、それぞれ伝送路１０２を介して通信可能な状態となっている。なお、符号化装置１０１および復号装置１０３はいずれも、通常、基地局装置あるいは通信端末装置等に搭載されて用いられる。
【００１６】
符号化装置１０１は、入力信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。ここで、符号化の対象となる入力信号をｘｎ（ｎ＝０、…、Ｎ−１）と表すこととする。ｎは、Ｎサンプルずつ区切られた入力信号のうち、信号要素のｎ＋１番目を示す。符号化装置１０１は、符号化した入力情報（符号化情報）を、伝送路１０２を介して復号装置１０３に送信する。
【００１７】
復号装置１０３は、伝送路１０２を介して符号化装置１０１から送信された符号化情報
を受信し、これを復号し出力信号を得る。
【００１８】
図２は、図１に示した符号化装置１０１の内部の主要な構成を示すブロック図である。入力信号のサンプリング周波数をＳＲ１とすると、ダウンサンプリング処理部２０１は、入力信号のサンプリング周波数をＳＲ１からＳＲ２までダウンサンプリングし（ＳＲ２＜ＳＲ１）、ダウンサンプリングした入力信号をダウンサンプリング後入力信号として、第１レイヤ符号化部２０２に出力する。なお、以下では、一例として、ＳＲ２はＳＲ１の１／２のサンプリング周波数である場合について説明する。
【００１９】
第１レイヤ符号化部２０２は、ダウンサンプリング処理部２０１から入力されるダウンサンプリング後入力信号に対して、例えばＣＥＬＰ(Code Excited Linear Prediction)方式の音声符号化方法を用いて符号化を行って第１レイヤ符号化情報を生成する。具体的には、第１レイヤ符号化部２０２は、入力信号の所定周波数以下の低域部分を符号化して第１レイヤ符号化情報を生成する。そして、第１レイヤ符号化部２０２は、生成した第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部２０３および符号化情報統合部２０７に出力する。
【００２０】
第１レイヤ復号部２０３は、第１レイヤ符号化部２０２から入力される第１レイヤ符号化情報に対して、例えばＣＥＬＰ方式の音声復号方法を用いて復号を行って第１レイヤ復号信号を生成する。そして、第１レイヤ復号部２０３は、生成した第１レイヤ復号信号をアップサンプリング処理部２０４に出力する。
【００２１】
アップサンプリング処理部２０４は、第１レイヤ復号部２０３から入力される第１レイヤ復号信号のサンプリング周波数をＳＲ２からＳＲ１までアップサンプリングし、アップサンプリングした第１レイヤ復号信号をアップサンプリング後第１レイヤ復号信号として、直交変換処理部２０５に出力する。
【００２２】
直交変換処理部２０５は、バッファｂｕｆ１ｎおよびｂｕｆ２ｎ（ｎ＝０、…、Ｎ−１）を内部に有し、入力信号ｘｎおよびアップサンプリング処理部２０４から入力されるアップサンプリング後第１レイヤ復号信号ｙｎを修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified Discrete Cosine Transform）する。
【００２３】
以下、直交変換処理部２０５における直交変換処理について、その計算手順と内部バッファへのデータ出力に関して説明する。
【００２４】
まず、直交変換処理部２０５は、下記の式（１）および式（２）によりバッファｂｕｆ１ｎおよびｂｕｆ２ｎそれぞれを、「０」を初期値として初期化する。
【数１】
0005511785.tif 000002
【数２】
0005511785.tif 000003
【００２５】
次いで、直交変換処理部２０５は、入力信号ｘｎおよびアップサンプリング後第１レイヤ復号信号ｙｎに対し下記の式（３）および式（４）に従ってＭＤＣＴし、入力信号のＭＤＣＴ係数（以下、入力スペクトルと呼ぶ）Ｓ２（ｋ）およびアップサンプリング後第１レイヤ復号信号ｙnのＭＤＣＴ係数（以下、第１レイヤ復号スペクトルと呼ぶ）Ｓ１（ｋ）を求める。
【数３】
0005511785.tif 000004
【数４】
0005511785.tif 000005
【００２６】
ここで、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスを示す。直交変換処理部２０５は、入力信号ｘｎとバッファｂｕｆ１ｎとを結合させたベクトルであるｘｎ’を下記の式（５）により求める。また、直交変換処理部２０５は、アップサンプリング後第１レイヤ復号信号ｙｎとバッファｂｕｆ２ｎとを結合させたベクトルであるｙｎ’を下記の式（６）により求める。
【数５】
0005511785.tif 000006
【数６】
0005511785.tif 000007
【００２７】
次いで、直交変換処理部２０５は、式（７）および式（８）によりバッファｂｕｆ１ｎおよびｂｕｆ２ｎを更新する。
【数７】
0005511785.tif 000008
【数８】
0005511785.tif 000009
【００２８】
そして、直交変換処理部２０５は、入力スペクトルＳ２（ｋ）および第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）を第２レイヤ符号化部２０６に出力する。
【００２９】
以上、直交変換処理部２０５における直交変換処理について説明した。
【００３０】
第２レイヤ符号化部２０６は、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２（ｋ）および第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）を用いて第２レイヤ符号化情報を生成し、生成した第２レイヤ符号化情報を符号化情報統合部２０７に出力する。なお、第２レイヤ符号化部２０６の詳細については後述する。
【００３１】
符号化情報統合部２０７は、第１レイヤ符号化部２０２から入力される第１レイヤ符号化情報と、第２レイヤ符号化部２０６から入力される第２レイヤ符号化情報とを統合し、統合された情報源符号に対し、必要であれば伝送誤り符号などを付加した上でこれを符号
化情報として伝送路１０２に出力する。
【００３２】
次に、図２に示した第２レイヤ符号化部２０６の内部の主要な構成について図３を用いて説明する。
【００３３】
第２レイヤ符号化部２０６は、帯域分割部２６０、フィルタ状態設定部２６１、フィルタリング部２６２、探索部２６３、ピッチ係数設定部２６４、ゲイン符号化部２６５および多重化部２６６を備え、各部は以下の動作を行う。
【００３４】
帯域分割部２６０は、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２（ｋ）の所定周波数より高い高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）をＰ個（ただし、Ｐは１より大きい整数）のサブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）に分割する。そして、帯域分割部２６０は、分割した各サブバンドのバンド幅ＢＷｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）および先頭インデックス（つまり、サブバンドの開始位置）ＢＳｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）（ＦＬ≦ＢＳｐ＜ＦＨ）を帯域分割情報としてフィルタリング部２６２、探索部２６３および多重化部２６６に出力する。以下、入力スペクトルＳ２（ｋ）のうち、サブバンドＳＢｐに対応する部分をサブバンドスペクトルＳ２ｐ（ｋ）（ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ）と記す。
【００３５】
フィルタ状態設定部２６１は、直交変換処理部２０５から入力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)（０≦ｋ＜ＦＬ）を、フィルタリング部２６２で用いるフィルタ状態として設定する。つまり、フィルタリング部２６２における全周波数帯域０≦ｋ＜ＦＨのスペクトルＳ(ｋ)の０≦ｋ＜ＦＬの帯域に、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)がフィルタの内部状態（フィルタ状態）として格納される。
【００３６】
フィルタリング部２６２は、マルチタップのピッチフィルタを備え、フィルタ状態設定部２６１により設定されたフィルタ状態と、ピッチ係数設定部２６４から入力されるピッチ係数と、帯域分割部２６０から入力される帯域分割情報とに基づいて、第１レイヤ復号スペクトルをフィルタリングし、各サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）の推定値Ｓ２ｐ’(ｋ)（ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）（以下、「サブバンドＳＢｐの推定スペクトル」と称す）を算出する。フィルタリング部２６２は、サブバンドＳＢｐの推定スペクトルＳ２ｐ’(ｋ)を探索部２６３に出力する。なお、フィルタリング部２６２におけるフィルタリング処理の詳細については後述する。なお、マルチタップのタップ数は１以上の任意の値（整数）をとることができるものとする。
【００３７】
探索部２６３は、帯域分割部２６０から入力される帯域分割情報に基づき、フィルタリング部２６２から入力されるサブバンドＳＢｐの推定スペクトルＳ２ｐ’(ｋ)と、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）における各サブバンドスペクトルＳ２ｐ（ｋ）との類似度を算出する。この類似度の算出は、例えば相関演算等により行われる。また、フィルタリング部２６２、探索部２６３およびピッチ係数設定部２６４の処理は、サブバンド毎に閉ループの探索処理を構成し、各閉ループにおいて、探索部２６３は、ピッチ係数設定部２６４からフィルタリング部２６２に入力されるピッチ係数Ｔを種々に変化させることにより、各ピッチ係数に対応する類似度を算出する。探索部２６３は、サブバンド毎の閉ループにおいて、例えば、サブバンドＳＢｐに対応する閉ループにおいて類似度が最大となる最適ピッチ係数Ｔｐ’（ただしＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘの範囲）を求め、Ｐ個の最適ピッチ係数を多重化部２６６に出力する。探索部２６３における類似度の算出方法の詳細については後述する。
【００３８】
探索部２６３は、各最適ピッチ係数Ｔｐ’を用いて、各サブバンドＳＢｐに類似する、第１レイヤ復号スペクトルの一部帯域（すなわち、各サブバンドのそれぞれのスペクトル
に最も近似する帯域）を算出する。また、探索部２６３は、各最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）に対応する推定スペクトルＳ２ｐ’（ｋ）、及び、式（９）に従って算出される、最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を算出した際の振幅調整パラメータである理想ゲインα１ｐを、ゲイン符号化部２６５に出力する。なお、式（９）において、Ｍ’は、類似度Ｄを算出する際のサンプル数を示し、各サブバンドのバンド幅以下の任意の値でよい。もちろん、Ｍ’がサブバンド幅ＢＷｉの値を採っても構わない。なお、探索部２６３における最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）の探索処理の詳細については後述する。
【数９】
0005511785.tif 000010
【００３９】
ピッチ係数設定部２６４は、探索部２６３の制御の下、フィルタリング部２６２及び探索部２６３とともに、ピッチ係数Ｔを、予め定められた探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘの中で少しずつ変化させながら、フィルタリング部２６２に順次出力する。なお、ピッチ係数設定部２６４は、例えば、第１サブバンドに対応する閉ループの探索処理を行う場合には、ピッチ係数Ｔを、予め定められた探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘの中で少しずつ変化させながら設定し、第２サブバンド以降の第ｍ（ｍ＝２，３，…，Ｐ）サブバンドに対応する閉ループの探索処理を行う場合には、第ｍ−１サブバンドに対応する閉ループの探索処理において求められた最適ピッチ係数に基づき、ピッチ係数Ｔを、少しずつ変化させながら設定してもよい。
【００４０】
ゲイン符号化部２６５は、入力スペクトルＳ２（ｋ）、および、探索部２６３から入力される各サブバンドの推定スペクトルＳ２ｐ’（ｋ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、理想ゲインα１ｐに基づいて、非線形領域でのエネルギ比調整を行うパラメータである対数ゲインを、各サブバンドに対して算出する。次いで、ゲイン符号化部２６５は、理想ゲイン及び対数ゲインを量子化し、量子化した理想ゲイン及び対数ゲインを多重化部２６６に出力する。
【００４１】
図４は、ゲイン符号化部２６５の内部構成を示す図である。ゲイン符号化部２６５は、理想ゲイン符号化部２７１および対数ゲイン符号化部２７２から主に構成される。
【００４２】
理想ゲイン符号化部２７１は、探索部２６３から入力される各サブバンドの推定スペクトルＳ２ｐ’（ｋ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を周波数領域で連続させて入力スペクトルの高域部の推定スペクトルＳ２’（ｋ）を構成する。次いで、理想ゲイン符号化部２７１は、式（１０）に従って、探索部２６３から入力される各サブバンドに対する理想ゲインα１ｐを推定スペクトルＳ２’（ｋ）に乗じ、推定スペクトルＳ３’（ｋ）を算出する。なお、式（１０）において、ＢＬｐは各サブバンドの先頭インデックスを示し、ＢＨｐは各サブバンドの終端インデックスを示す。そして、理想ゲイン符号化部２７１は、算出した推定スペクトルＳ３’（ｋ）を対数ゲイン符号化部２７２に出力する。また、理想ゲイン符号化部２７１は、理想ゲインα１ｐを量子化し、量子化した理想ゲインα１Ｑｐを理想ゲイン符号化情報として多重化部２６６に出力する。
【数１０】
0005511785.tif 000011
【００４３】
対数ゲイン符号化部２７２は、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）と、理想ゲイン符号化部２７１から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）とのサブバンド毎の非線形領域でのエネルギ比調整を行うパラメータ（つまり、振幅調整パラメータ）である対数ゲインを算出する。そして、対数ゲイン符号化部２７２は、算出した対数ゲインを対数ゲイン符号化情報として多重化部２６６に出力する。
【００４４】
図５に、対数ゲイン符号化部２７２の内部構成を示す。対数ゲイン符号化部２７２は、最大振幅値探索部２８１、サンプル群抽出部２８２および対数ゲイン算出部２８３から主に構成される。
【００４５】
最大振幅値探索部２８１は、式（１１）のようにして、理想ゲイン符号化部２７１から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐ、および、振幅が最大であるサンプル（スペクトル成分）のインデックス、最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサブバンド毎に探索する。
【数１１】
0005511785.tif 000012
【００４６】
そして、最大振幅値探索部２８１は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサンプル群抽出部２８２に出力する。
【００４７】
サンプル群抽出部２８２は、式（１２）に示すように、算出された各サブバンドに対する最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐに応じて、各サンプルに対する抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を決定する。そして、サンプル群抽出部２８２は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を対数ゲイン算出部２８３に出力する。なお、式（１２）において、Ｎｅａｒｐは抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を決定する際に基準となる閾値を示す。
【数１２】
0005511785.tif 000013
【００４８】
つまり、サンプル群抽出部２８２は、式（１２）に示すように、各サブバンドにおける最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを有するサンプルに近接するサンプル（スペクトル成分）ほど抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値が１になりやすいような基準で抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を設定する。すなわち、サンプル群抽出部２８２は、各サブバンドにおける最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを有するサンプルに近接するサンプルほど選択されやすい重みにより、サンプルを部分的に選択する。具体的には、サンプル群抽出部２８２は、式（１２）に示すように、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐからの距離がＮｅａｒｐ以内の範囲のインデックスであるサンプルを選択する。また、サンプル群抽出部
２８２は、式（１２）に示すように、最大振幅値を有するサンプルに近接しなくても、インデックスが偶数であるサンプルに対しては、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を１に設定する。これにより、最大振幅値を有するサンプルから離れた帯域に大きな振幅を有するサンプルがあった場合でも、そのサンプルまたはそれに近い振幅のサンプルを抽出することができる。
【００４９】
対数ゲイン算出部２８３は、サンプル群抽出部２８２から入力される抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値が１であるサンプルに対して、式（１３）に従って、推定スペクトルＳ３’（ｋ）と入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）の対数領域でのエネルギ比（対数ゲイン）α２ｐを算出する。なお、式（１３）において、Ｍ’は、対数ゲインの算出時に用いるサンプル数を示し、各サブバンドのバンド幅以下の任意の値でよい。もちろん、Ｍ’がサブバンド幅ＢＷｉの値を採っても構わない。
【数１３】
0005511785.tif 000014
【００５０】
すなわち、対数ゲイン算出部２８３は、サンプル群抽出部２８２で部分的に選択されたサンプルに対してのみ、対数ゲインα２ｐを算出する。そして、対数ゲイン算出部２８３は、対数ゲインα２ｐを量子化し、量子化した対数ゲインα２Ｑｐを対数ゲイン符号化情報として多重化部２６６に出力する。
【００５１】
以上、ゲイン符号化部２６５の処理について説明した。
【００５２】
多重化部２６６は、帯域分割部２６０から入力される帯域分割情報と、探索部２６３から入力される各サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）に対する最適ピッチ係数Ｔｐ’と、ゲイン符号化部２６５から入力される理想ゲインα１Ｑｐ及び対数ゲインα２Ｑｐにそれぞれ対応するインデックス（理想ゲイン符号化情報および対数ゲイン符号化情報）と、を第２レイヤ符号化情報として多重化し、符号化情報統合部２０７に出力する。なお、Ｔｐ’と、α１Ｑｐおよびα２Ｑｐのインデックスとを直接、符号化情報統合部２０７に入力して、符号化情報統合部２０７にて第１レイヤ符号化情報と多重化してもよい。
【００５３】
次いで、図３に示したフィルタリング部２６２におけるフィルタリング処理の詳細について、図６を用いて説明する。
【００５４】
フィルタリング部２６２は、フィルタ状態設定部２６１から入力されるフィルタ状態と、ピッチ係数設定部２６４から入力されるピッチ係数Ｔと、帯域分割部２６０から入力される帯域分割情報とを用いて、サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）に対して、帯域ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）における推定スペクトルを生成する。フィルタリング部２６２において用いるフィルタの伝達関数Ｆ（ｚ）は下記の式（１４）で表される。
【００５５】
以下、サブバンドＳＢｐを例にとり、サブバンドスペクトルＳ２ｐ（ｋ）の推定スペクトルＳ２ｐ’（ｋ）を生成する処理を説明する。
【数１４】
0005511785.tif 000015
【００５６】
式（１４）において、Ｔはピッチ係数設定部２６４から与えられるピッチ係数、βｉは予め内部に記憶されているフィルタ係数を表している。例えば、タップ数が３の場合、フィルタ係数の候補は（β−１、β０、β１）＝（０．１、０．８、０．１）が一例として挙げられる。この他に（β−１、β０、β１）＝（０．２、０．６、０．２）、（０．３、０．４、０．３）などの値も適当である。また、（β−１、β０、β１）＝（０．０、１．０、０．０）の値でもよく、この場合には帯域０≦ｋ＜ＦＬの第１レイヤ復号スペクトルの一部帯域をその形状を変化させずにそのままＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐの帯域にコピーすることを意味する。以下の説明では、（β−１、β０、β１）＝（０．０、１．０、０．０）である場合を例にとって説明する。また、式（１４）においてＭ＝１とする。Ｍはタップ数に関する指標である。
【００５７】
フィルタリング部２６２における全周波数帯域のスペクトルＳ(ｋ)の０≦ｋ＜ＦＬの帯域には、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)がフィルタの内部状態（フィルタ状態）として格納される。
【００５８】
Ｓ(ｋ)のＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐの帯域には、以下の手順のフィルタリング処理によりサブバンドＳＢｐの推定スペクトルＳ２ｐ’(ｋ)が格納される。すなわち、図６に示すように、Ｓ２ｐ’(ｋ)には、基本的に、このｋよりＴだけ低い周波数のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ)が代入される。ただし、スペクトルの円滑性を増すために、実際には、スペクトルＳ(ｋ−Ｔ)からｉだけ離れた近傍のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ＋ｉ)に所定のフィルタ係数βｉを乗じたスペクトルβｉ・Ｓ(ｋ−Ｔ＋ｉ)を、全てのｉについて加算したスペクトルをＳ２ｐ’(ｋ)に代入する。この処理は下記の式（１５）で表される。
【数１５】
0005511785.tif 000016
【００５９】
上記演算を、周波数の低いｋ＝ＢＳｐから順に、ｋをＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐの範囲で変化させて行うことにより、ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐにおける推定スペクトルＳ２ｐ’(ｋ)を算出する。
【００６０】
以上のフィルタリング処理は、ピッチ係数設定部２６４からピッチ係数Ｔが与えられる度に、ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐの範囲において、その都度Ｓ(ｋ)をゼロクリアして行われる。すなわち、ピッチ係数Ｔが変化するたびにＳ(ｋ)は算出され、探索部２６３に出力される。
【００６１】
図７は、図３に示した探索部２６３においてサブバンドＳＢｐに対して最適ピッチ係数Ｔｐ’を探索する処理の手順を示すフロー図である。なお、探索部２６３は、図７に示した手順を繰り返すことにより、各サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）に対応す
る最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を探索する。
【００６２】
まず、探索部２６３は、類似度の最小値を保存するための変数である最小類似度Ｄｍｉｎを「＋∞」に初期化する（ＳＴ２０１０）。次いで、探索部２６３は、下記の式（１６）に従い、あるピッチ係数における入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）と、推定スペクトルＳ２ｐ’(ｋ)との類似度Ｄを算出する（ＳＴ２０２０）。
【数１６】
0005511785.tif 000017
【００６３】
式（１６）において、Ｍ’は、類似度Ｄを算出する際のサンプル数を示し、各サブバンドのバンド幅以下の任意の値でよい。もちろん、Ｍ’がサブバンド幅ＢＷｉの値を採っても構わない。なお、式（１６）中にはＳ２ｐ’(ｋ)が存在しないが、これはＢＳｐとＳ２’(ｋ)を用いてＳ２ｐ’(ｋ)を表しているためである。
【００６４】
次いで、探索部２６３は算出した類似度Ｄが最小類似度Ｄｍｉｎより小さいか否かを判定する（ＳＴ２０３０）。ＳＴ２０２０において算出された類似度が最小類似度Ｄｍｉｎより小さい場合（ＳＴ２０３０：「ＹＥＳ」）には、探索部２６３は、類似度Ｄを最小類似度Ｄｍｉｎに代入する（ＳＴ２０４０）。一方、ＳＴ２０２０において算出された類似度が最小類似度Ｄｍｉｎ以上である場合（ＳＴ２０３０：「ＮＯ」）には、探索部２６３は、探索範囲にわたる処理が終了した否かを判定する。すなわち、探索部２６３は、探索範囲内のすべてのピッチ係数それぞれに対し、ＳＴ２０２０において上記の式（１６）に従って類似度を算出したか否かを判定する（ＳＴ２０５０）。探索範囲にわたって処理が終了していなかった場合（ＳＴ２０５０：「ＮＯ」）には、探索部２６３は処理を再びＳＴ２０２０に戻す。そして、探索部２６３は、前回のＳＴ２０２０の手順において式（１６）に従って類似度を算出した場合とは異なるピッチ係数に対して、式（１６）に従い類似度を算出する。一方、探索範囲にわたる処理が終了した場合（ＳＴ２０５０：「ＹＥＳ」）には、探索部２６３は、最小類似度Ｄｍｉｎに対応するピッチ係数Ｔを最適ピッチ係数Ｔｐ’として多重化部２６６に出力する（ＳＴ２０６０）。
【００６５】
次に、図１に示した復号装置１０３について説明する。
【００６６】
図８は、復号装置１０３の内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００６７】
図８において、符号化情報分離部１３１は、入力された符号化情報（すなわち、符号化装置１０１から受信した符号化情報）の中から第１レイヤ符号化情報と第２レイヤ符号化情報とを分離し、第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部１３２に出力し、第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部１３５に出力する。
【００６８】
第１レイヤ復号部１３２は、符号化情報分離部１３１から入力される第１レイヤ符号化情報に対して復号を行い、生成された第１レイヤ復号信号をアップサンプリング処理部１３３に出力する。ここで、第１レイヤ復号部１３２の動作は、図２に示した第１レイヤ復号部２０３と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６９】
アップサンプリング処理部１３３は、第１レイヤ復号部１３２から入力される第１レイヤ復号信号に対してサンプリング周波数をＳＲ２からＳＲ１までアップサンプリングする処理を行い、得られるアップサンプリング後第１レイヤ復号信号を直交変換処理部１３４に出力する。
【００７０】
直交変換処理部１３４は、アップサンプリング処理部１３３から入力されるアップサンプリング後第１レイヤ復号信号に対して直交変換処理（ＭＤＣＴ）を施し、得られるアップサンプリング後第１レイヤ復号信号のＭＤＣＴ係数（以下、第１レイヤ復号スペクトルと呼ぶ）Ｓ１(ｋ)を第２レイヤ復号部１３５に出力する。ここで、直交変換処理部１３４の動作は、図２に示した直交変換処理部２０５のアップサンプリング後第１レイヤ復号信号に対する処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
第２レイヤ復号部１３５は、直交変換処理部１３４から入力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)、および、符号化情報分離部１３１から入力される第２レイヤ符号化情報を用いて、高域成分を含む第２レイヤ復号信号を生成し出力信号として出力する。
【００７２】
図９は、図８に示した第２レイヤ復号部１３５の内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００７３】
分離部３５１は、符号化情報分離部１３１から入力される第２レイヤ符号化情報を、各サブバンドのバンド幅ＢＷｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、先頭インデックスＢＳｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）（ＦＬ≦ＢＳｐ＜ＦＨ）を含む帯域分割情報と、フィルタリングに関する情報である最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）と、ゲインに関する情報である理想ゲイン符号化情報（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）及び対数ゲイン符号化情報（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）のインデックスと、に分離する。そして、分離部３５１は、帯域分割情報および最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）をフィルタリング部３５３に出力し、理想ゲイン符号化情報及び対数ゲイン符号化情報のインデックスをゲイン復号部３５４に出力する。なお、符号化情報分離部１３１において、帯域分割情報と、最適ピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）と、理想ゲイン符号化情報及び対数ゲイン符号化情報のインデックスとを分離済みの場合は、分離部３５１を配置しなくてもよい。
【００７４】
フィルタ状態設定部３５２は、直交変換処理部１３４から入力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)（０≦ｋ＜ＦＬ）を、フィルタリング部３５３で用いるフィルタ状態として設定する。ここで、フィルタリング部３５３における全周波数帯域０≦ｋ＜ＦＨのスペクトルを便宜的にＳ(ｋ)と呼ぶ場合、Ｓ(ｋ)の０≦ｋ＜ＦＬの帯域に、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)がフィルタの内部状態（フィルタ状態）として格納される。ここで、フィルタ状態設定部３５２の構成および動作は、図３に示したフィルタ状態設定部２６１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７５】
フィルタリング部３５３は、マルチタップ（タップ数が１より多い）のピッチフィルタを備える。フィルタリング部３５３は、分離部３５１から入力される帯域分割情報と、フィルタ状態設定部３５２により設定されたフィルタ状態と、分離部３５１から入力されるピッチ係数Ｔｐ’（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）と、予め内部に格納しているフィルタ係数とに基づき、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)をフィルタリングし、上記の式（１５）に示す、各サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）の推定値Ｓ２ｐ’(ｋ)（ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を算出する。フィルタリング部３５３でも、上記の式（１４）に示したフィルタ関数が用いられる。ただし、この場合のフィルタリング処理およびフィルタ関数は、式（１４）、式（１５）におけるＴをＴｐ’に置き換えたものとする。すなわち、フィルタリング部３５３は、第１レイヤ復号スペクトル
から、符号化装置１０１における入力スペクトルの高域部を推定する。
【００７６】
ゲイン復号部３５４は、分離部３５１から入力される、理想ゲイン符号化情報及び対数ゲイン符号化情報のインデックスを復号し、理想ゲインα１ｐ及対数ゲインα２ｐの量子化値である量子化理想ゲインα１Ｑｐ及び量子化対数ゲインα２Ｑｐを求める。
【００７７】
スペクトル調整部３５５は、フィルタリング部３５３から入力される各サブバンドＳＢｐ（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）の推定値Ｓ２ｐ’(ｋ)（ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、及びゲイン復号部３５４から入力されるサブバンド毎の理想ゲインα１Ｑｐとから復号スペクトルを算出する。そして、スペクトル調整部３５５は、算出した復号スペクトルを直交変換処理部３５６に出力する。
【００７８】
図１０は、スペクトル調整部３５５の内部構成を示す図である。スペクトル調整部３５５は、理想ゲイン復号部３６１および対数ゲイン復号部３６２から主に構成される。
【００７９】
理想ゲイン復号部３６１は、フィルタリング部３５３から入力される各サブバンドの推定値Ｓ２ｐ’(ｋ)（ＢＳｐ≦ｋ＜ＢＳｐ＋ＢＷｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を周波数領域で連続させて、入力スペクトルに対する推定スペクトルＳ２’（ｋ）を求める。次いで、理想ゲイン復号部３６１は、下記の式（１７）に従い、推定スペクトルＳ２’(ｋ)にゲイン復号部３５４から入力されるサブバンド毎の量子化理想ゲインα１Ｑｐを乗じ、推定スペクトルＳ３’（ｋ）を算出する。そして、理想ゲイン復号部３６１は、推定スペクトルＳ３’(ｋ)を対数ゲイン復号部３６２に出力する。
【数１７】
0005511785.tif 000018
【００８０】
対数ゲイン復号部３６２は、理想ゲイン復号部３６１から入力される推定スペクトルＳ３’(ｋ)に対して、ゲイン復号部３５４から入力されるサブバンド毎の量子化対数ゲインα２Ｑｐを用いて、対数領域でのエネルギ調整を行い、得られるスペクトルを復号スペクトルとして直交変換処理部３５６に出力する。
【００８１】
図１１は、対数ゲイン復号部３６２の内部構成を示す図である。対数ゲイン復号部３６２は、最大振幅値探索部３７１、サンプル群抽出部３７２及び対数ゲイン適用部３７３から主に構成される。
【００８２】
最大振幅値探索部３７１は、式（１１）のようにして、理想ゲイン復号部３６１から入力される推定スペクトルＳ３’(ｋ)に対して、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐ、および、振幅が最大であるサンプル（スペクトル成分）のインデックス、最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサブバンド毎に探索する。そして、最大振幅値探索部３７１は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサンプル群抽出部３７２に出力する。
【００８３】
サンプル群抽出部３７２は、式（１２）に示すように、算出された各サブバンドに対する最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐに応じて、各サンプルに対する抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を決定する。すなわち、サンプル群抽出部３７２は、各サブバンドにおける最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを有するサンプルに近接するサンプル（スペクトル成分）ほど選択されやすい重みにより、サンプルを部分的に選択する。そして、サンプル群抽出部３７２は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、サブバンド毎の最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を対数ゲイン適用部３７３に出
力する。
【００８４】
なお、最大振幅値探索部３７１及び、サンプル群抽出部３７２における処理は、符号化装置１０１の最大振幅値探索部２８１およびサンプル群抽出部２８２の処理と同様の処理である。
【００８５】
対数ゲイン適用部３７３は、サンプル群抽出部３７２から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）、および、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ（ｋ）から、抽出されたサンプル群の符号（＋、−）を表すＳｉｇｎｐ（ｋ）を、式（１８）のようにして算出する。すなわち、式（１８）に示すように、対数ゲイン適用部３７３は、抽出されたサンプルの符号が‘＋’の場合（Ｓ３’（ｋ）≧０の場合）、Ｓｉｇｎｐ（ｋ）＝１とし、それ以外の場合（抽出されたサンプルの符号が‘−’の場合）、Ｓｉｇｎｐ（ｋ）＝−１とする。
【数１８】
0005511785.tif 000019
【００８６】
対数ゲイン適用部３７３は、サンプル群抽出部３７２から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)と、ゲイン復号部３５４から入力される量子化対数ゲインα２Ｑｐ、および式（１８）に従って算出した符号Ｓｉｇｎｐ（ｋ）に基づいて、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ（ｋ）の値が１であるサンプルに対して、式（１９）、式（２０）に従って、復号スペクトルＳ５’(ｋ)を算出する。
【数１９】
0005511785.tif 000020
【数２０】
0005511785.tif 000021
【００８７】
すなわち、対数ゲイン適用部３７３は、サンプル群抽出部３７２で部分的に選択されたサンプル（抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)＝１のサンプル）に対してのみ、対数ゲインα２ｐを適用する。そして、対数ゲイン適用部３７３は、復号スペクトルＳ５’（ｋ）を直交変換処理部３５６へ出力する。ここで、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の低域部（０≦ｋ＜ＦＬ）は第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）からなり、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）は推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して対数領域でのエネルギ調整を行ったスペクトルからなる。ただし、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）のうち、サンプル群抽出部３７２で選択されないサンプル（抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)＝０のサンプル）に対しては、その値は推定スペクトルＳ３’(ｋ)の値とする。
【００８８】
直交変換処理部３５６は、スペクトル調整部３５５から入力される復号スペクトルＳ５’（ｋ）を時間領域の信号に直交変換し、得られる第２レイヤ復号信号を出力信号として
出力する。ここでは、必要に応じて適切な窓掛けおよび重ね合わせ加算等の処理を行い、フレーム間に生じる不連続を回避する。
【００８９】
以下、直交変換処理部３５６における具体的な処理について説明する。
【００９０】
直交変換処理部３５６は、バッファｂｕｆ’（ｋ）を内部に有しており、下記の式（２１）に示すようにバッファｂｕｆ’（ｋ）を初期化する。
【数２１】
0005511785.tif 000022
【００９１】
また、直交変換処理部３５６は、スペクトル調整部３５５から入力される第２レイヤ復号スペクトルＳ５’（ｋ）を用いて下記の式（２２）に従い、第２レイヤ復号信号ｙｎ”を求める。
【数２２】
0005511785.tif 000023
【００９２】
式（２２）において、Ｚ４（ｋ）は、下記の式（２３）に示すように、復号スペクトルＳ５’（ｋ）とバッファｂｕｆ’（ｋ）とを結合させたベクトルである。
【数２３】
0005511785.tif 000024
【００９３】
次いで、直交変換処理部３５６は、下記の式（２４）に従いバッファｂｕｆ’（ｋ）を更新する。
【数２４】
0005511785.tif 000025
【００９４】
そして、直交変換処理部３５６は、復号信号ｙｎ”を出力信号として出力する。
【００９５】
このように、本実施の形態によれば、低域部のスペクトルを用いて帯域拡張を行い高域部のスペクトルを推定する符号化／復号において、復号した低域スペクトルを用いて高域部のスペクトルを推定した後、推定スペクトルの各サブバンドにおける最大振幅値のサンプルの周辺のサンプルを重視した選択（間引き）を行い、選択したサンプルに対してのみ対数領域でのゲイン調整を行う。この構成により、対数領域でのゲイン調整に必要な処理演算量を大幅に削減することができる。また、サブバンド内の全サンプルではなく、聴感的に重要である最大振幅値周辺のサンプルについてのみゲイン調整の対象とすることにより、振幅値の低いサンプルを増幅してしまうことによる異音の発生などを抑制することができ、復号信号の音質を向上させることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、抽出フラグの設定において、サブバンド内の最大振幅値を有するサンプルに近接しないサンプルに対しては、インデックスが偶数である場合のみ、抽
出フラグの値を１に設定している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、インデックスの３に対する剰余が０のサンプルの抽出フラグの値を１に設定する場合にも同様に適用できる。つまり、本発明は、上述した抽出フラグの設定方法には限定されず、サブバンド内の最大振幅値の位置に応じて、最大振幅値を有するサンプルに近接するサンプルほど抽出フラグの値が１にされやすい重み（尺度）により抽出する方法に対して同様に適用できる。例えば、符号化装置および復号装置が、最大振幅値を有するサンプルに非常に近いサンプルは全て抽出し（すなわち、抽出フラグの値を１に設定し）、少し離れたサンプルに対してはインデックスが偶数である場合のみ抽出し、さらに離れたサンプルに対してはインデックスの３に対する剰余が０である場合のみ抽出する、といった３段階の抽出フラグ設定方法が例として挙げられる。もちろん、３段階以上の設定方法に対しても本発明は適用できる。
【００９７】
また、本実施の形態では、抽出フラグの設定において、サブバンド内の最大振幅値を有するサンプルを探索した後、そのサンプルからの距離に応じて抽出フラグを設定する構成を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、符号化装置および復号装置が、例えば最小振幅値を有するサンプルを探索し、最小振幅値を有するサンプルからの距離に応じて各サンプルの抽出フラグを設定し、抽出されたサンプル（抽出フラグの値が１に設定されたサンプル）に対してのみ対数ゲイン等の振幅調整パラメータを算出、適用する場合にも同様に適用できる。このような構成は、例えば、振幅調整パラメータが、推定した高域スペクトルを減衰させる効果を有する場合に有効と言える。振幅の大きいサンプルに対して減衰させることによって、異音が発生する場合も考えられるが、最小振幅値を有するサンプル周辺に対してのみ減衰処理を適用することで音質を向上させられる可能性がある。また、上記構成においては、最小振幅値を探索するのではなく、最大振幅値を探索し、最大振幅値を有するサンプルからの距離が離れたサンプルほど抽出されやすいという重み（尺度）で、サンプルを抽出する構成も考えられ、本発明はこのような構成に対しても同様に適用できる。
【００９８】
また、本実施の形態では、抽出フラグの設定において、サブバンド内の最大振幅値を有するサンプルを探索した後、そのサンプルからの距離に応じて抽出フラグを設定する構成を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、符号化装置は、各サブバンドに対して、振幅の大きい方から複数のサンプルを選択し、それぞれのサンプルからの距離に応じて抽出フラグを設定する構成についても同様に適用できる。上記構成にすることで、サブバンド内に振幅の大きさの近い複数のサンプルが存在した場合に、効率的にサンプルを抽出することができる。
【００９９】
また、本実施の形態では、各サブバンド内のサンプルが、最大振幅値を有するサンプルに近接するか否かを閾値（式（１２）に示すＮｅａｒｐ）に基づいて判断することにより、サンプルを部分的に選択する場合について説明した。本発明では、例えば、符号化装置および復号装置は、高域のサブバンドほど、より広い範囲のサンプルを、最大振幅値を有するサンプルに近接するサンプルとして選択してもよい。つまり、本発明では、複数のサブバンドのうち高域のサブバンドほど、式（１２）に示すＮｅａｒｐの値をより大きくしてもよい。これにより、帯域分割時に、例えばバークスケールのように高域ほどサブバンド幅が大きくなるように設定された場合に対しても、サブバンド間で偏りなく部分的にサンプルを選択することができ、復号信号の音質劣化を防ぐことができる。なお、式（１２）に示すＮｅａｒｐの値としては、例えば、１フレームのサンプル（ＭＤＣＴ係数）の数が３２０程度の場合には、５〜２１程度の値（例えば最低域のサブバンドのＮｅａｒｐの値を５、最高域のサブバンドのＮｅａｒｐの値を２１）にすると良い結果が得られることを実験により確認している。
【０１００】
また、本実施の形態では、符号化装置および復号装置は、サンプル群抽出部において、
式（１２）に示すように、各サブバンドにおける最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを有するサンプルに近接するサンプルほど選択されやすい重みにより、サンプルを部分的に選択する構成について説明した。ここで、式（１２）に示すサンプル群抽出方法により、各サブバンドの境界に最大振幅値を有するサンプルが存在した場合に対しても、サブバンドの境界に関係なく、最大振幅値に近接するサンプルが選択されやすくなる。つまり、本実施の形態で説明した構成は、隣接するサブバンド内の最大振幅値を有するサンプルの位置も考慮して、サンプルを選択するため、聴感的に重要なサンプルをより効率的に選択することが可能となる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、最大振幅値探索部は、対数領域ではなく線形領域で最大振幅値を算出している。全サンプル（ＭＤＣＴ係数）に対して対数変換が行われる場合（例えば、特許文献１等）には、最大振幅値の算出を対数領域で行っても、線形領域で行ってもそれほど演算量の増加はない。しかし、本実施の形態の構成のように、部分的に選択されたサンプルに対して対数変換が行われる場合には、最大振幅値探索部では、上述したように線形領域で最大振幅値を算出することにより、例えば特許文献１等と比較して最大振幅値算出時の演算量を大きく削減することができる。
【０１０２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、第２レイヤ符号化部内のゲイン符号化部において、実施の形態１で示した構成とは異なる構成を用いて、さらに演算量を削減することが可能な構成を採る場合について説明する。
【０１０３】
実施の形態２に係る通信システム（図示せず）は、図１に示した通信システムと基本的に同様であり、符号化装置、復号装置の構成および動作の一部のみにおいて、図１の通信システムの符号化装置１０１、復号装置１０３と相違する。以下、本実施の形態に係る通信システムの符号化装置および復号装置について符号「１１１」および「１１３」をそれぞれ付し、説明を行う。
【０１０４】
本実施の形態に係る符号化装置１１１の内部の主要な構成（図示せず）は、ダウンサンプリング処理部２０１、第１レイヤ符号化部２０２、第１レイヤ復号部２０３、アップサンプリング処理部２０４、直交変換処理部２０５、第２レイヤ符号化部２２６および符号化情報統合部２０７から主に構成される。ここで、第２レイヤ符号化部２２６以外の構成要素は、実施の形態１の場合（図２）と同一の処理を行うため、説明を省略する。
【０１０５】
第２レイヤ符号化部２２６は、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２（ｋ）および第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）を用いて第２レイヤ符号化情報を生成し、生成した第２レイヤ符号化情報を符号化情報統合部２０７に出力する。
【０１０６】
次に、第２レイヤ符号化部２２６の内部の主要な構成について図１２を用いて説明する。
【０１０７】
第２レイヤ符号化部２２６は、帯域分割部２６０、フィルタ状態設定部２６１、フィルタリング部２６２、探索部２６３、ピッチ係数設定部２６４、ゲイン符号化部２３５および多重化部２６６を備える。ただし、ゲイン符号化部２３５以外の構成要素については、実施の形態１（図３）で説明した構成要素と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０８】
ゲイン符号化部２３５は、入力スペクトルＳ２(ｋ)、および、探索部２６３から入力される各サブバンドの推定スペクトルＳ２ｐ’（ｋ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、理想ゲインα１ｐに基づいて、非線形領域でのエネルギ比調整を行うパラメータ（振幅調整パラメータ）である対数ゲインを、各サブバンドに対して算出する。次いで、ゲイン符号化部
２３５は、理想ゲイン及び対数ゲインを量子化し、量子化した理想ゲイン及び対数ゲインを多重化部２６６に出力する。
【０１０９】
図１３は、ゲイン符号化部２３５の内部構成を示す図である。ゲイン符号化部２３５は、理想ゲイン符号化部２４１および対数ゲイン符号化部２４２から主に構成される。なお、理想ゲイン符号化部２４１は、実施の形態１で説明した構成要素と同一であるため、ここでは説明は省略する。
【０１１０】
対数ゲイン符号化部２４２は、直交変換処理部２０５から入力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）と、理想ゲイン符号化部２４１から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）とのサブバンド毎の非線形領域でのエネルギ比調整を行うパラメータ（振幅調整パラメータ）である対数ゲインを算出する。そして、対数ゲイン符号化部２４２は、算出した対数ゲインを対数ゲイン符号化情報として多重化部２６６に出力する。
【０１１１】
図１４に、対数ゲイン符号化部２４２の内部構成を示す。対数ゲイン符号化部２４２は、最大振幅値探索部２５３、サンプル群抽出部２５１および対数ゲイン算出部２５２から主に構成される。
【０１１２】
最大振幅値探索部２５３は、式（２５）のようにして、理想ゲイン符号化部２４１から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐ、および、振幅が最大であるサンプル（スペクトル成分）のインデックス、最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサブバンド毎に探索する。
【数２５】
0005511785.tif 000026
【０１１３】
つまり、最大振幅値探索部２５３は、インデックスが偶数であるサンプルのみに対して最大振幅値の探索を行う。これにより、最大振幅値の探索に対する演算量を効率的に削減することができる。
【０１１４】
そして、最大振幅値探索部２５３は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサンプル群抽出部２５１に出力する。
【０１１５】
サンプル群抽出部２５１は、最大振幅値探索部２５３から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して、以下の式（２６）に従って、各サンプル（スペクトル成分）に対する抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を決定する。
【数２６】
0005511785.tif 000027
【０１１６】
つまり、サンプル群抽出部２５１は、式（２６）に示すように、インデックスが奇数で
あるサンプルに対しては、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を０に設定し、インデックスが偶数であるサンプルに対しては、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を１に設定する。すなわち、サンプル群抽出部２５１は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して、サンプル（スペクトル成分）を部分的に（ここでは、偶数のインデックスのサンプルのみ）選択する。そして、サンプル群抽出部２５１は抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、および、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを対数ゲイン算出部２５２に出力する。
【０１１７】
対数ゲイン算出部２５２は、サンプル群抽出部２５１から入力される抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値が１であるサンプルに対して、式（１３）に従って、推定スペクトルＳ３’（ｋ）と入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）の対数領域でのエネルギ比（対数ゲイン）α２ｐを算出する。すなわち、対数ゲイン算出部２５２は、サンプル群抽出部２５１で部分的に選択されたサンプルに対してのみ、対数ゲインα２ｐを算出する。
【０１１８】
そして、対数ゲイン算出部２５２は、対数ゲインα２ｐを量子化し、量子化した対数ゲインα２Ｑｐを対数ゲイン符号化情報として多重化部２６６に出力する。
【０１１９】
以上、ゲイン符号化部２３５の処理について説明した。
【０１２０】
以上が、本実施の形態に係る符号化装置１１１の処理の説明である。
【０１２１】
一方、本実施の形態に係る復号装置１１３の内部の主要な構成（図示せず）は、符号化情報分離部１３１、第１レイヤ復号部１３２、アップサンプリング処理部１３３、直交変換処理部１３４、および、第２レイヤ復号部２９５とから主に構成される。ここで、第２レイヤ復号部２９５以外の構成要素は、実施の形態１の場合（図８）と同一の処理を行うため、説明を省略する。
【０１２２】
第２レイヤ復号部２９５は、直交変換処理部１３４から入力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）、および、符号化情報分離部１３１から入力される第２レイヤ符号化情報を用いて、高域成分を含む第２レイヤ復号信号を生成し出力信号として出力する。
【０１２３】
第２レイヤ復号部２９５は、分離部３５１、フィルタ状態設定部３５２、フィルタリング部３５３、ゲイン復号部３５４、スペクトル調整部３９６、および直交変換処理部３５６とから主に構成される（図示せず）。ここで、スペクトル調整部３９６以外の構成要素は、実施の形態１の場合（図９）と同一の処理を行うため、説明を省略する。
【０１２４】
スペクトル調整部３９６は、理想ゲイン復号部３６１、および対数ゲイン復号部３９２とから主に構成される（図示せず）。ここで、理想ゲイン復号部３６１については、実施の形態１の場合（図１０）と同一の処理を行うため、説明を省略する。
【０１２５】
図１５は、対数ゲイン復号部３９２の内部構成を示す図である。対数ゲイン復号部３９２は、最大振幅値探索部３８１、サンプル群抽出部３８２および対数ゲイン適用部３８３から主に構成される。
【０１２６】
最大振幅値探索部３８１は、式（２５）のようにして、理想ゲイン復号部３６１から入力される推定スペクトルＳ３’(ｋ)に対して、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐ、および、振幅が最大であるサンプル（スペクトル成分）のインデックス、最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサブバンド毎に探索する。つまり、最大振幅値探索部３８１は、インデックスが偶数であるサンプルのみに対して最大振幅値の探索を行う。すなわち、最大振
幅値探索部３８１は、推定スペクトルＳ３’(ｋ)のうち一部のサンプル（スペクトル成分）のみに対して最大振幅値の探索を行う。これにより、最大振幅値の探索に要する演算量を効率的に削減することができる。そして、最大振幅値探索部３８１は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐをサンプル群抽出部３８２に出力する。
【０１２７】
サンプル群抽出部３８２は、式（１２）に示すように、算出された各サブバンドに対する最大振幅インデックスＭａｘＩｎｄｅｘｐに応じて、各サンプルに対する抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を決定する。すなわち、サンプル群抽出部３８２は、各サブバンドにおける最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐを有するサンプルに近接するサンプル（スペクトル成分）ほど選択されやすい重みにより、サンプルを部分的に選択する。具体的には、サンプル群抽出部３８２は、式（１２）に示すように、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐからの距離がＮｅａｒｐ以内の範囲のインデックスであるサンプルを選択する。また、サンプル群抽出部３８２は、式（１２）に示すように、最大振幅値を有するサンプルに近接しなくても、インデックスが偶数であるサンプルに対しては、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)の値を１に設定する。これにより、最大振幅値を有するサンプルから離れた帯域に大きな振幅を有するサンプルがあった場合でも、そのサンプルまたはそれに近い振幅のサンプルを抽出することができる。そして、サンプル群抽出部３８２は、推定スペクトルＳ３’（ｋ）、サブバンド毎の最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)を対数ゲイン適用部３８３に出力する。
【０１２８】
なお、最大振幅値探索部３８１およびサンプル群抽出部３８２における処理は、それぞれ符号化装置１１１の最大振幅値探索部２５３および符号化装置１０１のサンプル群抽出部２８２の処理と同様の処理である。
【０１２９】
対数ゲイン適用部３８３は、サンプル群抽出部３８２から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）、および、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ（ｋ）から、抽出されたサンプル群の符号（＋、−）を表すＳｉｇｎｐ（ｋ）を、式（１８）のようにして算出する。すなわち、式（１８）に示すように、対数ゲイン適用部３８３は、抽出されたサンプルの符号が‘＋’の場合（Ｓ３’（ｋ）≧０の場合）、Ｓｉｇｎｐ（ｋ）＝１とし、それ以外の場合（抽出されたサンプルの符号が‘−’の場合）、Ｓｉｇｎｐ（ｋ）＝−１とする。
【０１３０】
対数ゲイン適用部３８３は、サンプル群抽出部３８２から入力される推定スペクトルＳ３’（ｋ）、最大振幅値ＭａｘＶａｌｕｅｐおよび抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)と、ゲイン復号部３５４から入力される量子化対数ゲインα２Ｑｐ、および式（１８）に従って算出した符号Ｓｉｇｎｐ（ｋ）に基づいて、抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ（ｋ）の値が１であるサンプルに対して、式（１９）、式（２０）に従って、復号スペクトルＳ５’(ｋ)を算出する。
【０１３１】
すなわち、対数ゲイン適用部３８３は、サンプル群抽出部３８２で部分的に選択されたサンプル（抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)＝１のサンプル）に対してのみ、対数ゲインα２ｐを適用する。そして、対数ゲイン適用部３８３は、復号スペクトルＳ５’（ｋ）を直交変換処理部３５６へ出力する。ここで、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の低域部（０≦ｋ＜ＦＬ）は第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）からなり、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）は推定スペクトルＳ３’（ｋ）に対して対数領域でのエネルギ調整を行ったスペクトルからなる。ただし、復号スペクトルＳ５’（ｋ）の高域部（ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ）のうち、サンプル群抽出部３８２で選択されないサンプル（抽出フラグＳｅｌｅｃｔＦｌａｇ(ｋ)＝０のサンプル）に対しては、その値は推定スペクトルＳ３’(ｋ)の値とする。
【０１３２】
以上、スペクトル調整部３９６の処理について説明した。
【０１３３】
以上が、本実施の形態に係る復号装置１１３の処理の説明である。
【０１３４】
このように、本実施の形態によれば、低域部のスペクトルを用いて帯域拡張を行い高域部のスペクトルを推定する符号化／復号において、復号した低域スペクトルを用いて高域部のスペクトルを推定した後、推定スペクトルの各サブバンドにおけるサンプルの選択（間引き）を行い、選択したサンプルに対してのみ対数領域でのゲイン調整を行う。また、実施の形態１とは異なり、符号化装置および復号装置は、最大振幅値からの距離を考慮せずにゲイン調整パラメータ（対数ゲイン）を算出し、また、復号装置は、ゲイン調整パラメータ（対数ゲイン）を適用するときのみ、サブバンド内の最大振幅値からの距離を考慮する。この構成により、実施の形態１よりもさらに処理演算量を削減することができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態に示したように、符号化装置が、偶数のインデックスのサンプルのみからゲイン調整パラメータを算出し、復号装置が、サブバンド内の最大振幅値を有するサンプルからの距離を考慮し、抽出したサンプルにゲイン調整パラメータを適用する場合でも、音質劣化が無いことを実験により確認している。つまり、ゲイン調整パラメータを算出するときの対象となるサンプル集合（サンプル群）と、ゲイン調整パラメータを適用するときの対象となるサンプル集合（サンプル群）とが必ずしも一致していなくても問題無いということが言える。これは、例えば、本実施の形態に示したように、符号化装置および復号装置は、サブバンド全体にわたって均等にサンプルを抽出すれば、全サンプルを抽出しなくても、効率良くゲイン調整パラメータを算出できることを示している。また、復号装置は、得られたゲイン調整パラメータをサブバンド内の最大振幅値を有するサンプルからの距離を考慮して抽出したサンプルのみに適用するだけでも効率的に演算量を削減できることを示している。本実施の形態はこの構成を採ることにより、音質の劣化無しに、実施の形態１に比べてさらに演算量を削減している。
【０１３６】
また、本実施の形態では、入力信号の低域成分の符号化／復号処理と、高域成分の符号化／復号処理をそれぞれ別に行う構成の場合、つまり、２段階の階層構造で符号化／復号する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、３段階以上の階層構造で符号化／復号する場合についても同様に適用できる。なお、３段階以上の階層符号化部を考慮した場合、第２レイヤ符号化部のローカルデコード信号を生成するための第２レイヤ復号部において、ゲイン調整パラメータ（対数ゲイン）を適用するサンプル集合（サンプル群）は、本実施の形態の符号化装置内で算出した最大振幅値を有するサンプルからの距離を考慮しないサンプル集合であってもよく、また本実施の形態の復号装置内で算出した最大振幅値を有するサンプルからの距離を考慮するサンプル集合であってもよい。
【０１３７】
なお、本実施の形態では、抽出フラグの設定において、サンプルのインデックスが偶数である場合のみ、抽出フラグの値を１に設定している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、インデックスの３に対する剰余が０の場合などに対しても同様に適用できる。
【０１３８】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【０１３９】
なお、上記実施の形態では、ゲイン符号化部２６５（またはゲイン符号化部２３５）において入力スペクトルＳ２（ｋ）の高域部を分割して得られるサブバンドの数Ｊが、探索部２６３において入力スペクトルＳ２（ｋ）の高域部を分割して得られるサブバンドの数Ｐと異なる場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、ゲイン符号化部２６５（またはゲイン符号化部２３５）において入力スペクトルＳ２（ｋ）の高域部を分割して得られるサブバンドの数をＰ個にしてもよい。
【０１４０】
また、上記実施の形態では、第１レイヤ復号部から得られる第１レイヤ復号スペクトルの低域成分を利用して、入力スペクトルの高域部を推定する構成について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、第１レイヤ復号スペクトルの代わりに入力スペクトルの低域成分を利用して、入力スペクトルの高域部を推定する構成についても同様に適用できる。なお、この構成においては、符号化装置は入力スペクトルの低域成分から入力スペクトルの高域成分を生成するための符号化情報（第２レイヤ符号化情報）を算出し、復号装置はこの符号化情報を第１レイヤ復号スペクトルに適用し、復号スペクトルの高域成分を生成する。
【０１４１】
また、上記実施の形態では、特許文献１における処理に基づき、対数領域でのエネルギ比を調整するパラメータを算出・適用する構成において演算量の削減、および音質を向上させる処理を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、対数変換以外の非線形変換領域でエネルギ比などを調整する構成に対しても同様に適用できる。また、非線形変換領域だけでなく、線形変換領域に対しても同様に適用できる。
【０１４２】
また、上記実施の形態では、特許文献１における処理に基づき、帯域拡張処理において、対数領域でのエネルギ比を調整するパラメータを算出・適用する構成において演算量の削減、および音質を向上させる処理を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、帯域拡張処理以外の処理に対しても同様に適用できる。
【０１４３】
また、本発明に係る符号化装置、復号装置およびこれらの方法は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１４４】
また、上記実施の形態における復号装置は、上記各実施の形態における符号化装置から伝送された符号化情報を用いて処理を行う場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、必要なパラメータやデータを含む符号化情報であれば、必ずしも上記各実施の形態における符号化装置からの符号化情報でなくても処理は可能である。
【０１４５】
また、上記実施の形態では、符号化対象を音声信号として説明したが、楽音信号であってもよく、これら双方を含む音響信号であってもよい。
【０１４６】
また、信号処理プログラムを、メモリ、ディスク、テープ、ＣＤ、ＤＶＤ等の機械読み取り可能な記録媒体に記録、書き込みをし、動作を行う場合についても、本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【０１４７】
また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【０１４８】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１４９】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル／プロセッサを利用してもよい。
【０１５０】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路
化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１５１】
２００９年２月２６日出願の特願２００９−０４４６７６、２００９年４月２日出願の特願２００９−０８９６５６および２０１０年１月７日出願の特願２０１０−００１６５４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明にかかる符号化装置、復号装置およびこれらの方法は、低域部のスペクトルを用いて帯域拡張を行い高域部のスペクトルを推定する際に、復号信号の品質を向上することができ、例えば、パケット通信システム、移動通信システムなどに適用できる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０１  符号化装置
１０２  伝送路
１０３  復号装置
２０１  ダウンサンプリング処理部
２０２  第１レイヤ符号化部
１３２，２０３  第１レイヤ復号部
１３３，２０４  アップサンプリング処理部
１３４，２０５，３５６  直交変換処理部
２０６，２２６  第２レイヤ符号化部
２０７  符号化情報統合部
２６０  帯域分割部
２６１，３５２  フィルタ状態設定部
２６２，３５３  フィルタリング部
２６３  探索部
２６４  ピッチ係数設定部
２３５，２６５  ゲイン符号化部
２６６  多重化部
２４１，２７１  理想ゲイン符号化部
２４２，２７２  対数ゲイン符号化部
２５３，２８１，３７１，３８１  最大振幅値探索部
２５１，２８２，３７２，３８２  サンプル群抽出部
２５２，２８３  対数ゲイン算出部
１３１  符号化情報分離部
１３５  第２レイヤ復号部
３５１  分離部
３５４  ゲイン復号部
３５５  スペクトル調整部
３６１  理想ゲイン復号部
３６２  対数ゲイン復号部
３７３，３８３  対数ゲイン適用部
【図１】
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【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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