(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定方法であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該上限予測次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化ステップと、
上記上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定ステップと、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定ステップと
を有する予測次数決定方法。
【請求項２】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定方法であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、候補次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を候補次数とし、候補次数ごとに、当該候補次数に応じて予め定められたビット数で当該候補次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該候補次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化ステップと、
上記範囲の上記候補次数ごとに、少なくとも、当該候補次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該候補次数までの各上記PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量（以下、推定残差符号量という。）との合計符号量を求める符号量推定ステップと、
上記範囲の各上記候補次数のうち、上記合計符号量が最小となる候補次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定ステップと
を有する予測次数決定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の予測次数決定方法であって、
上記推定残差符号量は、上記候補次数まで、予測次数ごとに得られる１から上記PARCOR係数の二乗を減じた値の対数を合計した値で表される
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の予測次数決定方法であって、
上記対数がテイラー級数で近似されている
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の予測次数決定方法であって、
上記対数をテイラー級数で近似した値に重み係数が乗じられている
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項６】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定方法であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して得られる量子化済PARCOR係数のインデックスを求める量子化ステップと、
上記上限予測次数ごとに、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーの算出式に含まれる当該上限予測次数における量子化済PARCOR係数を用いた演算の事前計算結果とインデックスとが対応付けられた参照テーブルから、上記インデックスに対応する事前計算結果を表引きし、当該事前計算結果を用いた上記エントロピーによって推定される上記線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数における量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定ステップと、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定ステップと
を有する予測次数決定方法。
【請求項７】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定方法であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該上限予測次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化ステップと、
（１）上記範囲のうち一部の各上限予測次数について、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも当該上限予測次数に依存する符号量と、（２）上記範囲のうち上記一部以外の各上限予測次数について、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、上記PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも当該上限予測次数に依存する符号量とを求める符号量推定ステップと、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定ステップと
を有する予測次数決定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の予測次数決定方法であって、
予め設定された範囲のうち上記一部に含まれる予測次数は、予め定められた閾値以下の予測次数または当該閾値よりも小さい予測次数である
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項９】
請求項７に記載の予測次数決定方法であって、
予め設定された範囲のうち上記一部に含まれる予測次数は、予め定められた閾値以上の予測次数または当該閾値よりも大きい予測次数である
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の予測次数決定方法であって、
予め設定された範囲のうち上記一部に含まれる予測次数は偶数の予測次数であり、予め設定された範囲のうち上記一部以外に含まれる予測次数は奇数の予測次数である、
あるいは、
予め設定された範囲のうち上記一部に含まれる予測次数は奇数の予測次数であり、予め設定された範囲のうち上記一部以外に含まれる予測次数は偶数の予測次数である、
ことを特徴とする予測次数決定方法。
【請求項１１】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定方法であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数Ｐｔｍｐとして、
上限予測次数Ｐｔｍｐごとに、入力された上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Ｐtmp）について、［１］Ｐtmpが予め定められた値ＰT以下あるいはＰTより小さい場合に、当該上限予測次数Ｐｔｍｐに応じて予め定められたビット数で各上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Ｐtmp）を量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）を求め、［２］Ｐtmpが予め定められた値ＰTより大きいあるいはＰT以上である場合に、各上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（ＰT）を予測次数ＰTに応じて予め定められたビット数で量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）を求める量子化ステップと、
上記上限予測次数Ｐｔｍｐごとに、当該上限予測次数Ｐｔｍｐが上記予め定められた値ＰT以下あるいはＰTより小さい場合、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐを表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求め、当該上限予測次数Ｐｔｍｐが上記予め定められた値ＰT以上あるいはＰTより大きい場合、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける次数ＰTまでの量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）の符号量と、当該量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、各PARCOR係数Ｋ（ＰT＋１），…，Ｋ（Ｐtmp）を固定ビット長で量子化した場合の符号量と、各PARCOR係数Ｋ（ＰT＋１），…，Ｋ（Ｐtmp）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐを表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定ステップと、
上記範囲の各予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定ステップと
を有する予測次数決定方法。
【請求項１２】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定装置であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該上限予測次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化部と、
上記上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定部と、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定部と
を含む予測次数決定装置。
【請求項１３】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定装置であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、候補次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を候補次数とし、候補次数ごとに、当該候補次数に応じて予め定められたビット数で当該候補次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該候補次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化部と、
上記範囲の上記候補次数ごとに、少なくとも、当該候補次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該候補次数までの各上記PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量（以下、推定残差符号量という。）との合計符号量を求める符号量推定部と、
上記範囲の各上記候補次数のうち、上記合計符号量が最小となる候補次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定部と
を含む予測次数決定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の予測次数決定装置であって、
上記推定残差符号量は、上記候補次数まで、予測次数ごとに得られる１から上記PARCOR係数の二乗を減じた値の対数を合計した値で表される
ことを特徴とする予測次数決定装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の予測次数決定装置であって、
上記対数がテイラー級数で近似されている
ことを特徴とする予測次数決定装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の予測次数決定装置であって、
上記対数をテイラー級数で近似した値に重み係数が乗じられている
ことを特徴とする予測次数決定装置。
【請求項１７】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定装置であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して得られる量子化済PARCOR係数のインデックスを求める量子化部と、
上記上限予測次数ごとに、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーの算出式に含まれる当該上限予測次数における量子化済PARCOR係数を用いた演算の事前計算結果とインデックスとが対応付けられた参照テーブルから、上記インデックスに対応する事前計算結果を表引きし、当該事前計算結果を用いた上記エントロピーによって推定される上記線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数における量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定部と、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定部と
を含む予測次数決定装置。
【請求項１８】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定装置であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数とし、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数に応じて予め定められたビット数で当該上限予測次数までの各上記PARCOR係数を量子化して、当該上限予測次数における各上記PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得る量子化部と、
（１）上記範囲のうち一部の各上限予測次数について、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも当該上限予測次数に依存する符号量と、（２）上記範囲のうち上記一部以外の各上限予測次数について、上限予測次数ごとに、当該上限予測次数における各上記量子化済PARCOR係数の符号量と、上記PARCOR係数を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも当該上限予測次数に依存する符号量とを求める符号量推定部と、
上記範囲の各上限予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定部と
を含む予測次数決定装置。
【請求項１９】
入力信号から算出されたPARCOR係数を用いて線形予測の予測次数を決定する予測次数決定装置であって、
各予測次数のPARCOR係数の量子化値を表現するために予め割り当てられるビット数が、上限予測次数の大きさに依存して異なる場合に、
予め設定された範囲の各予測次数を上限予測次数Ｐｔｍｐとして、
上限予測次数Ｐｔｍｐごとに、入力された上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Ｐtmp）について、［１］Ｐtmpが予め定められた値ＰT以下あるいはＰTより小さい場合に、当該上限予測次数Ｐｔｍｐに応じて予め定められたビット数で各上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Ｐtmp）を量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）を求め、［２］Ｐtmpが予め定められた値ＰTより大きいあるいはＰT以上である場合に、各上記PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（ＰT）を予測次数ＰTに応じて予め定められたビット数で量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）を求める量子化部と、
上記上限予測次数Ｐｔｍｐごとに、当該上限予測次数Ｐｔｍｐが上記予め定められた値ＰT以下あるいはＰTより小さい場合、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ｐtmp）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐを表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求め、当該上限予測次数Ｐｔｍｐが上記予め定められた値ＰT以上あるいはＰTより大きい場合、当該上限予測次数Ｐｔｍｐにおける次数ＰTまでの量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）の符号量と、当該量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（ＰT）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、各PARCOR係数Ｋ（ＰT＋１），…，Ｋ（Ｐtmp）を固定ビット長で量子化した場合の符号量と、各PARCOR係数Ｋ（ＰT＋１），…，Ｋ（Ｐtmp）を用いて表される、上記入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、当該上限予測次数Ｐｔｍｐを表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量を求める符号量推定部と、
上記範囲の各予測次数における上記合計符号量のうち少なくとも上限予測次数に依存する符号量が最小となる上限予測次数を、線形予測の予測次数として決定する予測次数決定部と
を含む予測次数決定装置。
【請求項２０】
コンピュータを請求項１２から請求項１９のいずれかに記載された予測次数決定装置として機能させるためのプログラム。
【請求項２１】
コンピュータを請求項１２から請求項１９のいずれかに記載された予測次数決定装置として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、音響信号などのディジタル時系列信号のロスレス符号化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば図１に示すように、入力信号がＮサンプルのフレーム毎に処理されるとする。入力信号をXO(n) (n=1,2,…,N)とする。許容されるPARCOR係数の最大次数をPmax次とする。【０００３】
線形予測分析部９０１は入力信号XO(n)からLevinson-Durbin法やBurg法などにより、予め定めた最大次数であるPmax次までのPARCOR係数KO(1),KO(2),…,KO(Pmax)を算出し、従来技術（例えば特許文献１参照）で求めた最適次数POとPO次までのPARCOR係数系列KO＝（KO(1),KO(2),…,KO(PO)）を出力する。【０００４】
量子化部９０３はPARCOR係数系列KOを量子化し、量子化済PARCOR係数系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力する。逆変換部９０５は量子化済PARCOR係数系列K'Oを線形予測係数系列a'O＝（a'O(1),a'O(2),…,a'O(PO)）に変換して出力する。フィルタ９０７は線形予測係数系列a'O＝（a'O(1),a'O(2),…,a'O(PO)）をフィルタ係数として、式（１）に従って入力信号XO(n) (n=1,2,…,N)をPO次でフィルタリングし、予測残差eO(n) (n=1,2,…,N)を得る。ただし、aO'(0)=1とする。記号"×"は乗算を表す。
【数１】
0005562332.tif 000002
【０００５】
残差符号化部９１１は予測残差eO(n)を例えばエントロピー符号化し、残差符号CeOを出力する。係数符号化部９０９は最適次数POと量子化済PARCOR係数系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を符号化し、係数符号CkOを出力する。符号合成部９１３は残差符号CeOと係数符号CkOを合わせたものを合成符号CaOとして出力する。【０００６】
このように量子化部９０３は、PARCOR係数を量子化して量子化済PARCOR係数を求める。
一般的に、予測次数POを増やせば予測残差eO(n)も小さくなるが、その一方でPARCOR係数を伝送するのに必要な符号量も増加してしまうので、合成符号CaOの符号量が最小となる予測次数POを求めることが必要となる。【０００７】
ところで、PARCOR係数を用いて予測残差のエネルギーを見積もることができる。平均０（平均が０で無ければ平均値（バイアス）分を全サンプルから予め引けばよい）の入力信号XO(n) (n=1,2,…,N)の１フレームあたりのエネルギーEO(0)は式（２）で表される。
【数２】
0005562332.tif 000003
【０００８】
PARCOR係数KO(1)を用いて、１次の線形予測を行ったときの予測残差のエネルギーEO(1)は式（３）で表される。
【数３】
0005562332.tif 000004
【０００９】
PARCOR係数KO(2)を用いて、２次の線形予測を行ったときの予測残差のエネルギーEO(2)は式（４）で表される。
【数４】
0005562332.tif 000005
【００１０】
これをPmax次まで繰り返すと，Pmax次の線形予測を行ったときの予測残差のエネルギーEO(Pmax)は式（５）で表される。
【数５】
0005562332.tif 000006
【００１１】
平均０、分散σ2（すなわちエネルギーをNで割ったもの）のガウス分布のエントロピーは式（６）で表される。
【数６】
0005562332.tif 000007
【００１２】
平均０、分散σ2（すなわちエネルギーをNで割ったもの）のラプラス分布のエントロピーは式（７）で表される。
【数７】
0005562332.tif 000008
【００１３】
いずれの場合も分散σ2に依存しており、エントロピーは、βを定数として式（８）で表される。
【数８】
0005562332.tif 000009
【００１４】
定数βの値は、式（６）よりガウス分布の場合に約２であり、式（７）よりラプラス分布の場合に約１．７である。【００１５】
式（５）と式（８）より、PO次の線形予測を行ったときの予測残差のエントロピーHO(PO)は、つまり予測残差１サンプルに必要な平均推定ビット数は、式（９）で表される。
【数９】
0005562332.tif 000010
【００１６】
ここで式（９）の右辺第二項は入力信号に依存するので定数とみなせる。従って、式（９）の右辺第三項がどのような値をとるかによってエントロピーHO(PO)の値が変化する。実際に、PARCOR係数系列KOの各PARCOR係数が０付近の値しか持たないような白色雑音が入力されたときは右辺第三項も０付近の値しか持たないので、エントロピーを下げられず、予測残差１サンプルに必要な平均推定ビット数を低減することはできない。PARCOR係数系列KOに含まれるKO(1)とKO(2)が＋１や−１付近の値を取るのであれば、右辺第三項は負の値を持ち、エントロピーが低減するので、予測残差１サンプルに必要な平均推定ビット数を低減することができる。【００１７】
ロスレス符号化の場合には最適次数POと量子化済PARCOR係数系列K'Oを符号化した係数符号CkOも伝送するので、係数符号のうち最適次数POに対応する符号のビット数をγ(PO)とし（ただし、γ(PO)がPOに拠らず定数である場合には、最適次数POに対応する符号のビット数を無視して計算してもよい。）、係数符号のうち量子化済PARCOR係数K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)のそれぞれに対応する符号量をC(1),(2),…,C(PO)とすると、１フレーム(Ｎサンプル)あたりの合成符号CaOの推定符号量は、式（１０）で表される。
【数１０】
0005562332.tif 000011
【００１８】
B0(PO)は図２の実線θで表すようなグラフとなるので、合成符号CaOの推定符号量が最小となる予測次数POを求めればよい。PARCOR係数の量子化精度を高くすればPARCOR係数系列KOと量子化済PARCOR係数系列K'Oの差が小さくなり、予測残差eO(n)も小さくなるため、図２に点線τで示す残差符号を表すために必要な符号量は少なくて済む。しかしながら、図２に破線ηで示す量子化済PARCOR係数系列K'Oを表すために必要な符号量は増えてしまう。従って、必ずしもPARCOR係数の精度を高くした方が合成符号CaOの推定符号量が小さくなるとは限らない。【００１９】
従来技術の例として５ビットで均一量子化の場合を説明する。例えば符号付８ビットの精度で求められたPARCOR係数系列KO=(KO(1),KO(2)…KO(Pmax))が量子化部９０３に入力される。量子化部９０３はKO(i) (i=1,2,…,Pmax)を下記のStep 1〜3に従って量子化し、量子化済PARCOR係数系列K'O=(PO,K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO))と最適次数POを出力する。
Step 1: KO(i)を5ビットで線形量子化または非線形量子化し、K'O(i)を求める。
Step 2: 予め設定された範囲の予測次数のそれぞれについて、量子化されていないPARCOR係数KO(i)を用いて、式（１０）を用いて合成符号CaOの推定符号量を求める。
Step 3: Step 2で求めた合成符号CaOの推定符号量が最小となる予測次数を最適次数POとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開2009−69309号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来の予測次数決定方法では、効率的に符号を送るためにPARCOR係数を量子化しており、図２に表すように、PARCOR係数の量子化精度を高くすればPARCOR係数系列KOと量子化済PARCOR係数系列K'Oとの差が小さくなり、予測残差eO(n)も小さくなるため予測残差に要する符号量は少なくなる。しかしながら、量子化済PARCOR係数系列K'Oを表すのに必要なビット数は増えてしまうため、必ずしもPARCOR係数の量子化精度を高くした方が良いとは限らない。【００２２】
特許文献１では、各予測次数のPARCOR係数の量子化誤差が予測次数によって変わらないという前提で最適予測次数を決定していた。つまり、例えば、Pmax=1の場合、K'O(1)が５ビットで表され、Pmax=2の場合、K'O(1)とK'O(2)のそれぞれが５ビットで表され、Pmax=3の場合、K'O(1)とK'O(2)とK'O(3)のそれぞれが５ビットで表される、というように上限予測次数Pmaxに関らず、各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一であった。よって、各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一である場合には、式（１０）を用いることで、合成符号CaOの推定符号量が最小となる最適次数が求まるものの、上限予測次数Pmaxに応じて各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一でない場合は想定されておらず、上限予測次数Pmaxに応じて各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一でない場合すなわち量子化誤差が変化する場合には、必ずしも合成符号CaOの推定符号量が最小となる最適次数が求まらない。上限予測次数Pmaxに応じて各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一でない場合として、例えば、Pmax=1の場合、K'O(1)が３ビットで表され、Pmax=2の場合、K'O(1)が４ビットで、K'O(2)が３ビットで表され、Pmax=3の場合、K'O(1)が５ビットで、K'O(2)が４ビットで、K'O(3)が３ビットで表される、というような例を挙げることができる。【００２３】
そこで本発明は、上限予測次数に応じて各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一でない場合において、高圧縮ロスレス符号化のための予測次数決定技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、予め設定された範囲の各予測次数について、予測次数に応じて予め定められたビット数で当該予測次数までの各PARCOR係数を量子化して、当該PARCOR係数に対応する量子化済PARCOR係数を得て、予め設定された範囲の各予測次数について、量子化済PARCOR係数の符号量と、当該量子化済PARCOR係数を用いて表される、入力信号の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量と、予測次数を表す情報の符号量との合計符号量のうち少なくとも予測次数に依存する符号量を求め、得られた合計符号量のうち少なくとも予測次数に依存する符号量が最小となる予測次数を、線形予測の予測次数として決定する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に拠れば、量子化誤差を考慮して、予測次数に応じて予め定められたビット数で当該予測次数までの各PARCOR係数を量子化し、量子化済PARCOR係数を用いて予測次数を決定するのでロスレス符号化の圧縮率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の予測次数決定処理を含む符号化処理の機能構成例を示す図。
【図２】PARCOR係数の割り当てビット数と線形予測残差の符号量との関係を示す図。
【図３】実施例１の予測次数決定処理を含む符号化処理の機能構成例を示す図。
【図４】実施例１の予測次数決定処理の処理フローを示す図。
【図５】実施例２の予測次数決定処理を含む符号化処理の機能構成例を示す図。
【図６】参照テーブルの例を示す図。
【図７】実施例２の予測次数決定処理の処理フローを示す図。
【図８】変形例１の予測次数決定処理の処理フローを示す図。
【図９】変形例２の予測次数決定処理の処理フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明では、ロスレス符号化の場合には量子化済PARCOR係数系列K'Oを符号化した係数符号CkOも伝送することを考慮して、量子化済PARCOR係数K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)のそれぞれに対応する符号量をC(1),C(2),…,C(PO)として合成符号CaOの推定符号量を式（１１）で表す。この式（１１）に基づく合成符号CaOの推定符号量について、図２を用いて説明した内容と同じことが妥当する。ただし、予測次数によってPARCOR係数の量子化ビットが変わる場合は滑らかな線ではなく階段状になる。
【数１１】
0005562332.tif 000012
【００２８】
本発明は合成符号の推定符号量の算出に当たり式（１１）のように量子化誤差を考慮している点で式（１０）を用いて合成符号の推定符号量を算出する従来技術と異なる。
【００２９】
式（１１）の右辺第三項がどのような値をとるかによって合成符号CaOの推定符号量B'O(PO)の値が変化する。実際に、量子化済PARCOR係数系列K'Oが０付近の値しか持たないような白色雑音が入力されたときは式（１１）の右辺第三項も０付近の値しか持たないので、エントロピーを下げられず、合成符号CaOの推定符号量を低減することはできない。量子化済PARCOR係数系列K'OのK'O(1)とK'O(2)が＋１や−１付近の値を取るのであれば、式（１１）の右辺第三項も負の値を持ち、エントロピーが低減するので、合成符号CaOの推定符号量を低減することができる。例えば参考文献のFig.4に表されているように１次のPARCOR係数は0.95付近に集中しているので、式（１１）の右辺第三項のうちの１次のPARCOR係数に対応する部分は式（１２）で表すことができ、１フレームあたり20サンプルのときは残差符号CeOを約33ビット削減できるので、K'(1)を８ビットで量子化しても十分に合成符号CaOの符号量を削減できる。
（参考文献）T. Liebchen, et. al., “The MPEG-4 Audio Lossless Coding (ALS) Standard -Technology and Applications,” AES 119th Convention,  New York, USA, October, 2005.
【数１２】
0005562332.tif 000013
【００３０】
一方、上記参考文献のFig.4に表されているように、４次のPARCOR係数は0.25付近に集中しているので、式（１１）の右辺第三項のうちの４次のPARCOR係数に対応する部分は式（１３）で表すことができ、１フレームあたり20サンプルのときは残差符号CeOを約1ビット程度しか削減できないので、K'(4)を３ビットで量子化した場合は合成符号CaOの符号量を削減できず、逆に合成符号CaOの符号量を増加させていることになる。
【数１３】
0005562332.tif 000014
【００３１】
つまり、式（１１）の右辺第三項の値の低減によるエントロピーの削減効果が期待できるのであれば、式（１１）の右辺第四項で評価される量子化済PARCOR係数系列K'Oに必要なビット数を大きくしても、合成符号CaOの推定符号量は削減できるので、PARCOR係数の量子化精度を細かくすればよい。この場合、予測次数POを大きくしてもそれに見合った効果が期待できる。
逆に、式（１１）の右辺第三項の低減によるエントロピーの削減効果が期待できない場合は、式（１１）の右辺第四項で評価される量子化済PARCOR係数系列K'Oに必要なビット数を小さくしなければ合成符号CaOの推定符号量を削減できない。そこで、PARCOR係数の量子化精度を粗くし、予測次数POを低く設定する必要がある。
【００３２】
以上のことから、本発明では、上限予測次数に応じて各予測次数のPARCOR係数に割り当てるビット数が同一でない場合において、量子化誤差を考慮して、予測次数に応じて予め定められたビット数で当該予測次数までの各PARCOR係数を量子化し、量子化済PARCOR係数を用いて最適な予測次数を決定する。
【００３３】
［実施形態］
本発明の実施形態は図３に示す量子化部１００の機能構成を持ち、図３に示すように、量子化部９０３が量子化部１００に変更されていることを除き、符号化処理の全体は図１に示す機能構成と同じ機能構成を持つ。
量子化部１００は、係数量子化部１０２、符号量推定部１０４、予測次数決定部１０６を含む。
各PARCOR係数が例えば符号付８ビットの精度で求められたPARCOR係数系列KO＝（KO(1),KO(2),…,KO(Pmax)）が量子化部１００に入力されると、量子化部１００は、最適予測次数POと、線形量子化または非線形量子化されたPARCOR係数系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力する。最適予測次数POと量子化済PARCOR係数系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）は係数符号化部９０９へ送られる。
【００３４】
＜実施例１＞
PARCOR係数系列KO＝（KO(1),KO(2),…,KO(Pmax)）が量子化部１００に入力されると、まず、係数量子化部１０２は、予め設定された範囲（例えば１次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、各PARCOR係数KO(i) (i=1,2,…,Ptmp)を当該上限予測次数Ptmpに応じて予め定められたビット数で量子化し、量子化済PARCOR係数を求める（ステップＳ１）。
例えば、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数をK'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)とし、Pmax=4とし、Ptmp=1の場合にK'O1(1)が３ビットで表され、Ptmp=2の場合にK'O2(1)が４ビットで、K'O2(2)が３ビットで表され、Ptmp=3の場合にK'O3(1)が５ビットで、K'O3(2)が４ビットで、K'O3(3)が３ビットで表され、Ptmp=4の場合にK'O4(1)が６ビットで、K'O4(2)が５ビットで、K'O4(3)が４ビットで、K'O4(4)が３ビットで表されるとした場合、係数量子化部１０２は、
Ptmp=1について、KO(1)を３ビットで量子化してK'O1(1)を求め、
Ptmp=2について、KO(1)を４ビットで量子化してK'O2(1)を求め、KO(2)を３ビットで量子化してK'O2(2)を求め、
Ptmp=3について、KO(1)を５ビットで量子化してK'O3(1)を求め、KO(2)を４ビットで量子化してK'O3(2)を求め、KO(3)を３ビットで量子化してK'O3 (3)を求め、
Ptmp=Pmax=4について、KO(1)を６ビットで量子化してK'O4(1)を求め、KO(2)を５ビットで量子化してK'O4(2)を求め、KO(3)を４ビットで量子化してK'O4(3)を求め、KO(4)を３ビットで量子化してK'O4(4)を求める。
【００３５】
次に、符号量推定部１０４が、上記範囲（１次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）と、量子化済PARCOR係数の符号量と、ステップＳ１の処理で得られた当該量子化済PARCOR係数を用いて表される、入力信号（１フレーム当たりＮサンプル）の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量との推定合計符号量を式（１１）を用いて求める（ステップＳ２）。
ステップＳ１の処理での具体例を前提として説明すると、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数K'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)のそれぞれに対応する符号量をCt(1),Ct(2),…,Ct(Ptmp)として、符号量推定部１０４は、
Ptmp=1について、３ビットのK'O1(1)とC1(1)=3を用いて、推定合計符号量B'0(1)を式（１４）によって求め、
Ptmp=2について、４ビットのK'O2(1)とC2(1)=4と３ビットのK'O2(2)とC2(2)=3を用いて、推定合計符号量B'0(2)を式（１５）によって求め、
Ptmp=3について、５ビットのK'O3(1)とC3(1)=5と４ビットのK'O3(2)とC3(2)=4と３ビットのK'O3(3) とC3(3)=3を用いて、推定合計符号量B'0(3)を式（１６）によって求め、
Ptmp=4について、６ビットのK'O4(1)とC4(1)=6と５ビットのK'O4(2)とC4(2)=5と４ビットのK'O4(3)とC4(3)=4と３ビットのK'O4(4)とC4(4)=3を用いて、推定合計符号量B'0(4)を式（１７）によって求める。
【数１４】
0005562332.tif 000015
【００３６】
次に、予測次数決定部１０６は、ステップＳ２の処理で得られた推定合計符号量のうち最小の合計符号量を与えるときの予測次数を最適予測次数POとして決定する（ステップＳ３）。
ステップＳ２の処理での具体例を前提として説明すると、予測次数決定部１０６は、ステップＳ２の処理で得られた推定合計符号量B'0(1)、B'0(2)、B'0(3)、B'0(4)のうち最小の合計符号量がB'0(3)であるならば、B'0(3)を与えたときの予測次数３を最適予測次数POとして決定する。
【００３７】
そして、量子化部１００は、最適予測次数POと、最適予測次数POに対応するステップＳ１の処理で得られた量子化済PARCOR係数の系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力する。
【００３８】
なお、式（１１）のうち量子化済PARCOR係数及びPARCOR係数の符号量以外は上限予測次数に依存しない値であるので、ステップＳ２では１次〜Pmax次の各予測次数について式（１１）で求まる推定合計符号量の代わりに式（１１）の右辺第３項と右辺第４項と右辺第５項の合計値を求め、ステップＳ３では式（１１）の右辺第３項と右辺第４項と右辺第５項の合計値が最小となる予測次数を最適次数として決定してもよい。そもそも予測次数に依存しない定数部分を無視して、右辺第３項と右辺第４項と右辺第５項の合計値や右辺第３項と右辺第４項の合計値のみを用いて最適次数を決定してもよい。式（１１）の右辺第３項と右辺第４項の合計値のみを用いて最適次数を決定する場合の合成符号CaOの推定符号量は、式（１１Ａ）で表される。
【数１５】
0005562332.tif 000016
【００３９】
≪近似式を用いた例１≫
上限予測次数Ptmpを変更しても量子化精度がそれほど変わらないのであれば、式（１５）に替えて、式（１４）で算出されたB'o(1)を用いて表される式（１５Ｂ）によってB'o(2)を近似算出することができる。式（１５Ｂ）では、計算済みの結果であるB'o(1)を流用して、式（１４）と式（１５）との差分である式（１５Ｂ）の第２項と第３項と第４項のみを計算すればよく、式（１５）と比較して演算量を減らせる。ここで、Δγ(2)=γ(2)-γ(1)である。同様に、式（１６）に替えて、式（１５Ｂ）で算出されたB'o(2)を用いて表される式（１６Ｂ）によってB'o(3)を近似算出することができる。ここで、Δγ(3)=γ(3)-γ(2)である。また、式（１７）に替えて、式（１６Ｂ）で算出されたB'o(3)を用いて表される式（１７Ｂ）によってB'o(4)を近似算出することができる。ここで、Δγ(4)=γ(4)-γ(3)である。このように、圧縮率を高くすることより演算量を減らすことを優先する場合などでは、式（１５）から式（１７）のそれぞれの代わりに下記の式（１５Ｂ）から式（１７Ｂ）を用いた計算を行うようにしてもよい。
【数１６】
0005562332.tif 000017
【００４０】
≪近似式を用いた例２≫
PARCOR係数の性質である-1<KO(i)<1という条件の下で、対数の計算をテイラー級数（マクローリン級数）で展開した近似式を用いて、log2(1-K'O(i)×K'O(i))を-K'O(i)×K'O(i)で近似しても良い。この場合は、式（１４）、式（１５Ｂ）、式（１６Ｂ）、式（１７Ｂ）のそれぞれの代わりに下記の式（１４Ｃ）から式（１７Ｃ）を用いた計算を行う。
【数１７】
0005562332.tif 000018
【００４１】
≪近似式を用いた例３≫
推定合計符号量を近似算出することを考慮すると、-K'O(i)×K'O(i)の替わりに-KO(i)×KO(i)を計算に用いても良い。この場合は、式（１４Ｃ）〜式（１７Ｃ）のそれぞれの代わりに下記の式（１４Ｄ）〜式（１７Ｄ）を用いた計算を行う。
【数１８】
0005562332.tif 000019
【００４２】
なお、≪近似式を用いた例１≫を前提として≪近似式を用いた例２≫と≪近似式を用いた例３≫を説明したが、式（１４）から式（１７）のそれぞれに現れるlog2(1-K'O(i)×K'O(i))を-K'O(i)×K'O(i)または-KO(i)×KO(i)に置き換えた式を用いて計算を行ってもよい。log2(1-K'O(i)×K'O(i))を-KO(i)×KO(i)で置換する場合、式（１４）−（１７）を与える式（１１）は、式（１１Ｂ）に改められる。そして、既述のとおり、式（１１）の右辺第３項と右辺第４項の合計値のみを用いて最適次数を決定するとするならば、式（１１Ｂ）は式（１１Ｃ）に改められる（式（１１Ａ）参照）。
【数１９】
0005562332.tif 000020
【００４３】
≪近似式を用いた例４≫
推定合計符号量を近似算出することを考慮すると、-K'O(i)×K'O(i)の替わりに、量子化前のPARCOR係数と補正のための重み係数Ω（Ωは正の数。例えばΩ＝２である）を用いた-Ω×KO(i)×KO(i)を計算に用いても良い。この場合は、式（１４Ｃ）〜式（１７Ｃ）のそれぞれの代わりに下記の式（１４Ｅ）〜式（１７Ｅ）を用いた計算を行う。
【数２０】
0005562332.tif 000021
【００４４】
なお、≪近似式を用いた例２≫あるいは≪近似式を用いた例３≫を前提として≪近似式を用いた例４≫を説明したが、式（１４）から式（１７）のそれぞれに現れるlog2(1-K'O(i)×K'O(i))を-K'O(i)×K'O(i)または-KO(i)×KO(i)に置き換えた式を用いて計算を行ってもよい。従って、≪近似式を用いた例４≫で説明したように重み係数Ωを上記式（１１Ｃ）に導入すると式（１１Ｃ）は式（１１Ｄ）に改められる。よって、一例として示した式（１４）−（１７）は、で式（１４Ｆ）−（１７Ｆ）に改められる。
【数２１】
0005562332.tif 000022
【００４５】
＜実施例２＞
上限予測次数が大きくなるにつれて対数演算を多用する実施例１と異なり、メモリ５０に記憶されている参照テーブルを利用する実施例２を説明する。参照テーブルの例を図５に示す。この参照テーブルでは、インデックスL(q) (q=1,2,…,n)に、入力信号（１フレーム当たりＮサンプル）の線形予測残差のエントロピーの算出式（１１）の右辺第三項に現れる対数演算log2(1-K'O(i)×K'O(i))を予め計算した結果（事前計算結果T(j) (j= L(1),L(2),…,L(n))）が対応付けられている。ここでｎは予め定められた整数である。
【００４６】
実施例２の量子化部１００ａは、係数量子化部１０２ａ、符号量推定部１０４ａ、予測次数決定部１０６ａを含む。
【００４７】
PARCOR係数系列KO＝（KO(1),KO(2),…,KO(Pmax)）が量子化部１００に入力されると、まず、係数量子化部１０２ａは、予め設定された範囲（例えば１次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、各PARCOR係数KO(i) (i=1,2,…,Ptmp)を当該上限予測次数Ptmp=tに応じて予め定められたビット数で量子化して得られる量子化済PARCOR係数K'Ot(i)のインデックスLt,iを求める（ステップＳ１ａ）。量子化済PARCOR係数K'Ot(i)の値に応じてインデックスLt,iが予め定められている。例えば、0.90≦K'Ot(i)≦1ならば当該K'Ot(i)のインデックスLt,iをL(1)とし、0.75≦K'Ot(i)＜0.90ならば当該K'Ot(i)のインデックスLt,iをL(2)とし、0.65≦K'Ot(i)＜0.75ならば当該K'Ot(i)のインデックスLt,iをL(3)とし、0≦K'Ot(i)≦0.15ならば当該K'Ot(i)のインデックスLt,iをL(n)とすることが予め定められている。
ここで、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数をK'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)とし、Pmax=4とし、Ptmp=1の場合にK'O1(1)が３ビットで表され、Ptmp=2の場合にK'O2(1)が４ビットで、K'O2(2)が３ビットで表され、Ptmp=3の場合にK'O3(1)が５ビットで、K'O3(2)が４ビットで、K'O3(3)が３ビットで表され、Ptmp=4の場合にK'O4(1)が６ビットで、K'O4(2)が５ビットで、K'O4(3)が４ビットで、K'O4(4)が３ビットで表されるとした場合を例に採り説明すると、係数量子化部１０２ａは、
Ptmp=1について、KO(1)を３ビットで量子化して得られるK'O1(1)のインデックスL1,1を求め、
Ptmp=2について、KO(1)を４ビットで量子化して得られるK'O2(1)のインデックスL2,1と、KO(2)を３ビットで量子化して得られるK'O2(2)のインデックスL2,2を求め、
Ptmp=3について、KO(1)を５ビットで量子化して得られるK'O3(1)のインデックスL3,1と、KO(2)を４ビットで量子化して得られるK'O3(2)のインデックスL3,2と、KO(3)を３ビットで量子化して得られるK'O3(3)のインデックスL3,3を求め、
Ptmp=Pmax=4について、KO(1)を６ビットで量子化して得られるK'O4(1)のインデックスL4,1と、KO(2)を５ビットで量子化して得られるK'O4(2)のインデックスL4,2と、KO(3)を４ビットで量子化して得られるK'O4(3)のインデックスL4,3を求め、KO(4)を３ビットで量子化して得られるK'O4(4)のインデックスL4,4を求める。
【００４８】
次に、符号量推定部１０４ａが、上記範囲（１次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、ステップＳ１ａの処理で得られたインデックスに対応する事前計算結果T(j)を参照テーブルから表引きし、当該事前計算結果を用いた、入力信号（１フレーム当たりＮサンプル）の線形予測残差のエントロピーによって推定される線形予測残差の符号量と、量子化済PARCOR係数の符号量と、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）との推定合計符号量を求める（ステップＳ２ａ）。
ステップＳ１ａの処理での具体例を前提として説明すると、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数K'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)のそれぞれに対応する符号量をCt(1),Ct(2),…,Ct(Ptmp)として、符号量推定部１０４ａは、
Ptmp=1について、インデックスL1,1に対応する値T(L1,1)とC1(1)=3を用いて、推定合計符号量B'0(1)を式（１８）によって求め、
Ptmp=2について、インデックスL2,1に対応する値T(L2,1)とC2(1)=4とインデックスL2,2に対応する値T(L2,2)とC2(2)=3を用いて、推定合計符号量B'0(2)を式（１９）によって求め、
Ptmp=3について、インデックスL3,1に対応する値T(L3,1)とC3(1)=5とインデックスL3,2に対応する値T(L3,2)とC3(2)=4とインデックスL3,3に対応する値T(L3,3)とC3(3)=3を用いて、推定合計符号量B'0(3)を式（２０）によって求め、
Ptmp=4について、インデックスL4,1に対応する値T(L4,1)とC4(1)=6とインデックスL4,2に対応する値T(L4,2)とC4(2)=5とインデックスL4,3に対応する値T(L4,3)とC4(3)=4とインデックスL4,4に対応する値T(L4,4)とC4(4)=3を用いて、推定合計符号量B'0(4)を式（２１）によって求める。
【数２２】
0005562332.tif 000023
【００４９】
実施例２におけるステップＳ２ａの処理に続くステップ３以降の処理は、実施例１と同じである。実施例２によれば、参照テーブルからの表引きによって事前計算された対数演算結果を用いるから、対数演算の回数を低減できる。
【００５０】
＜変形例＞
予め設定された範囲の一部に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて本発明の予測次数決定方法を適用し、予め設定された範囲のうち上記一部以外に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて従来的な予測次数決定方法を適用してもよい。
【００５１】
例えば、量子化部１００，１００ａは、上限予測次数Ptmpが予め定めたPT次以下またはPT次より小さい（例えばPT=2）場合には本発明に則り推定符号量を見積もり、上限予測次数PtmpがPT次より大きいまたはPT次以上の場合には従来技術（例えば量子化ビットを一定とした方法）で推定符号量を見積もり、最小の推定符号量を与える最適次数POを決定し、最適次数POと量子化済PARCOR係数系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力する。
【００５２】
＜変形例の具体例１＞
具体例１として実施例１の変形例を説明する。
実施例１のステップＳ１の処理に続いて、符号量推定部１０４が、［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（１次〜PT次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）と、量子化済PARCOR係数の符号量と、当該量子化済PARCOR係数を用いて表される、入力信号（１フレーム当たりＮサンプル）の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量との合計符号量を式（１１）を用いて求め、［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（PT+1次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）と、量子化済PARCOR係数の符号量と、量子化前の各PARCOR係数を用いて表される、入力信号（１フレーム当たりＮサンプル）の線形予測残差のエントロピーによって推定される当該線形予測残差の符号量との合計符号量を式（１０）を用いて求める（ステップＳ２ｂ）。
実施例１のステップＳ１の処理での具体例を前提として説明すると、PT=2とし、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数K'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)のそれぞれに対応する符号量をCt(1),Ct(2),…,Ct(Ptmp)として、符号量推定部１０４は、
Ptmp=1について、３ビットのK'O1(1)を用いて、推定合計符号量B'0(1)を式（２２）によって求め、
Ptmp=2について、４ビットのK'O2(1)と３ビットのK'O2(2)を用いて、推定合計符号量B'0(2)を式（２３）によって求め、
Ptmp=3について、KO(1)とKO(2)とKO(3)を用いて、推定合計符号量B'0(3)を式（２４）によって求め、
Ptmp=4について、KO(1)とKO(2)とKO(3)とKO(4)を用いて、推定合計符号量B'0(4)を式（２５）によって求める。
【数２３】
0005562332.tif 000024
【００５３】
なお、式（２２）から式（２５）のそれぞれについても、上記≪近似式を用いた例１≫から≪近似式を用いた例４≫で説明したように、式（２２）から式（２５）のそれぞれを近似式に変更することができる。
【００５４】
上記の変形例では、予測次数が低次の場合に本発明の予測次数決定方法を適用し予測次数が高次の場合に従来技術を適用したが、逆に予測次数が低次の場合に従来技術を適用し予測次数が高次の場合に本発明の予測次数決定方法を適用してもよい。具体的には、『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（１次〜PT次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（PT+1次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替え、『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（PT+1次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（１次〜PT次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替えて理解すればよい。なお、当然ながら上記具体例の内容も変更されることに留意すること。
【００５５】
また、上限予測次数Ptmpが奇数の場合に本発明の予測次数決定方法を適用し上限予測次数Ptmpが偶数の場合に従来技術を適用してもよい。あるいは上限予測次数Ptmpが偶数の場合に本発明の予測次数決定方法を適用し上限予測次数Ptmpが奇数の場合に従来技術を適用してもよい。具体的には、『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（１次〜PT次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（偶数次数）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替え、『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（PT+1次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（奇数次数）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替えて理解すればよい。あるいは、『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（１次〜PT次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［１］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）の一部（奇数次数）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替え、『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（PT+1次〜Pmax次）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』を『［２］予め設定された範囲（１次〜Pmax次）のうち上記一部以外（偶数次数）に含まれる各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて』に読み替えて理解すればよい。なお、当然ながら上記具体例の内容も変更されることに留意すること。
【００５６】
＜変形例の具体例２＞
PARCOR係数系列KO＝（KO(1),KO(2),…,KO(Pmax)）が量子化部１００に入力されると、まず、係数量子化部１０２は、［１］Pmaxが予め定められた値PT以下あるいはPTより小さい場合に、予測次数に応じて予め定められたビット数で各PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（Pmax）を量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Pmax）を求め、［２］Pmaxが予め定められた値PTより大きいあるいはPT以上である場合に、各PARCOR係数Ｋ（１），Ｋ（２），…，Ｋ（PT）を予測次数に応じて予め定められたビット数で量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（PT）を求める（ステップＳ１ｃ）。
例えば、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数をK'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)とし、PT=3とし、上限予測次数Ptmp=1の場合にK'O1(1)が３ビットで表され、上限予測次数Ptmp=2の場合にK'O2(1)が４ビットで、K'O2(2)が３ビットで表され、上限予測次数Ptmp=PT=3の場合にK'O3(1)が５ビットで、K'O3(2)が４ビットで、K'O3(3)が３ビットで表されるとした場合、係数量子化部１０２は、
Pmax=2の場合、
Ptmp=1について、KO(1)を３ビットで量子化してK'O1(1)を求め、
Ptmp=2について、KO(1)を４ビットで量子化してK'O2(1)を求め、KO(2)を３ビットで量子化してK'O2(2)を求め、
Pmax=4の場合、
Ptmp=1について、KO(1)を３ビットで量子化してK'O1(1)を求め、
Ptmp=2について、KO(1)を４ビットで量子化してK'O2(1)を求め、KO(2)を３ビットで量子化してK'O2(2)を求め、
Ptmp=3について、KO(1)を５ビットで量子化してK'O3(1)を求め、KO(2)を４ビットで量子化してK'O3(2)を求め、KO(3)を３ビットで量子化してK'O3(3)を求める。
【００５７】
次に、符号量推定部１０４が、上記［１］の場合、１次からPmax次までの各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについて、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）と、量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ptmp）の符号量と、当該量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（Ptmp）を用いて表される、入力信号の線形予測残差のエントロピー（式（２６）参照）によって推定される当該線形予測残差の符号量との合計符号量を求め、上記［２］の場合、１次からPT次までの各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについては上記［１］に従って、PT＋１次からPmax次までの各予測次数を上限予測次数Ptmpとした場合のそれぞれについては、上限予測次数Ptmpの符号量γ（Ptmp）と、量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（PT）の符号量と、各PARCOR係数Ｋ（PT+1），…，Ｋ（Ptmp）を固定ビット長で量子化した場合の符号量と、量子化済PARCOR係数Ｋ'（１），Ｋ'（２），…，Ｋ'（PT）および各PARCOR係数Ｋ（PT+1），…，Ｋ（Ptmp）を用いて表される、入力信号の線形予測残差のエントロピー（式（２７）参照）によって推定される当該線形予測残差の符号量との合計符号量を求める（ステップＳ２ｃ）。
【数２４】
0005562332.tif 000025
【００５８】
なお、式（２６）および式（２７）についても、上記≪近似式を用いた例１≫から≪近似式を用いた例４≫で説明したように、式（２６）および式（２７）を近似式に変更することができる。
【００５９】
ステップＳ１ｃの処理での具体例を前提として説明すると、上限予測次数Ptmp=tでの量子化済PARCOR係数K'Ot(1),K'Ot(2),…,K'Ot(Ptmp)のそれぞれに対応する符号量をCt(1),Ct(2),…,Ct(Ptmp)として、符号量推定部１０４は、
Pmax=2の場合、
Ptmp=1について、３ビットのK'O1(1)とC1(1)=3を用いて、推定合計符号量B'0(1)を式（２８）によって求め、
Ptmp=2について、４ビットのK'O2(1)とC2(1)=4と３ビットのK'O2(2)とC2(2)=3を用いて、推定合計符号量B'0(2)を式（２９）によって求め、
Pmax=4の場合、
Ptmp=1について、３ビットのK'O1(1)とC1(1)=3を用いて、推定合計符号量B'0(1)を式（２８）によって求め、
Ptmp=2について、４ビットのK'O2(1)とC2(1)=4と３ビットのK'O2(2)とC2(2)=3を用いて、推定合計符号量B'0(2)を式（２９）によって求め、
Ptmp=3について、５ビットのK'O3(1)とC3(1)=5と４ビットのK'O3(2)とC3(2)=4と３ビットのK'O3(3)とC3(3)=3を用いて、推定合計符号量B'0(3)を式（３０）によって求め、
Ptmp=Pmax=4について、KO(4)とC4(4)と５ビットのK'O3(1)とC4(1)=5と４ビットのK'O3(2)とC4(2)=4と３ビットのK'O3(3)とC4(3)=3を用いて、推定合計符号量B'0(4)を式（３１）によって求める。
【数２５】
0005562332.tif 000026
【００６０】
なお、式（２８）から式（３１）のそれぞれについても、上記≪近似式を用いた例１≫から≪近似式を用いた例４≫で説明したように、式（２８）から式（３１）のそれぞれを近似式に変更することができる。
【００６１】
次に、予測次数決定部１０６は、ステップＳ２ｃの処理で得られた推定合計符号量のうち最小の合計符号量を与えるときの予測次数を決定する（ステップＳ３）。
ステップＳ２ｃの処理での具体例を前提として説明すると、予測次数決定部１０６は、ステップＳ２ｃの処理で得られた推定合計符号量B'0(1)、B'0(2)、B'0(3)、B'0(4)のうち最小の合計符号量がB'0(4)であるならば、B'0(4)を与えたときの予測次数４を最適予測次数POとして決定する。
【００６２】
そして、量子化部１００は、最適予測次数POと、最適予測次数POに対応するステップＳ１ｃの処理で得られた量子化済PARCOR係数の系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力する。なお、PO＞PTあるいはPO≧PTの場合、ステップＳ１ｃの処理でPARCOR係数Ｋ（PT+1），…，Ｋ（PO）は量子化されていないので、PARCOR係数Ｋ（PT+1），…，Ｋ（PO）を固定ビット長で量子化して量子化済PARCOR係数Ｋ'（PT+1），…，Ｋ'（PO）を求めてから、量子化済PARCOR係数の系列K'O＝（K'O(1),K'O(2),…,K'O(PO)）を出力することになる。
【００６３】
以上の実施形態の他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、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。
例えば、PARCOR係数K'O(i)を表すビット数は、８に限らず３２や１６でもよい。
【００６４】
本発明の予測次数決定方法は、コンピュータの記録部に、本発明の各機能構成部としてコンピュータを動作させるプログラムを読み込ませ、処理部、入力部、出力部などを動作させることで、コンピュータに実行させることができる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
【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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