(57)【要約】  予測残差の符号化に関する符号化圧縮率を向上させる。符号化装置は、入力された時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成し、予測残差の振幅に依存する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する。符号化装置は、分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、上記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた補助情報符号表を選択する。復号装置は、予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、時系列信号の予測効果を表す指標に応じた補助情報符号表を選択する。
2010104011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(A) 時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成するステップと、
(B) 前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定するステップと、
(C) 前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択するステップと、
を有する符号化方法。
【請求項２】
請求項１の符号化方法であって、
前記予測残差は、前記判断基準を使って選択された予測分析方式によって前記時系列信号が予測分析されて得られたものであり、
前記ステップ(C)は、前記判断基準を使って選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップを含む、符号化方法。
【請求項３】
請求項２の符号化方法であって、
前記選択された予測分析方式は、短期予測分析及び長期予測分析の両方を行う予測分析方式と短期予測分析のみを行う予測分析方式とから選択されたものである、符号化方法。
【請求項４】
(A) 選択された予測分析方式によって時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成するステップと、
(B) 前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定するステップと、
(C) 前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップと、
を有する符号化方法。
【請求項５】
(A) 短期予測分析及び長期予測分析の両方を行う予測分析方式と短期予測分析のみを行う予測分析方式とから選択された予測分析方式によって時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成するステップと、
(B) 前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定するステップと、
(C) 前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップと、
を有する符号化方法。
【請求項６】
(A) 時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成するステップと、
(B) 前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定するステップと、
(C) 前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記予測残差のエネルギーに対する前記時系列信号のエネルギーの比である予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択するステップと、
を有する符号化方法。
【請求項７】
請求項６の符号化方法であって、
前記予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報は、前記時系列信号を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を含み、
前記ステップ(C)は、前記時系列信号を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を判定する判断基準を使って、補助情報符号表を選択するステップを含む、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項８】
請求項６の符号化方法であって、
前記予測残差は、前記判断基準を使って選択された予測分析方式によって前記時系列信号が予測分析されて得られたものであり、
前記ステップ(C)は、前記判断基準を使って選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップを含む、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項９】
請求項８の符号化方法であって、
前記選択された予測分析方式は、短期予測分析及び長期予測分析の両方を行う予測分析方式と短期予測分析のみを行う予測分析方式とから選択されたものである、符号化方法。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一つの符号化方法であって、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅が、前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅以下となる、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか一つの符号化方法であって、
前記補助情報は、さらに、前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応し、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表は、前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表よりも、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い、符号化方法。
【請求項１２】
請求項１１の符号化方法であって、
前記アルファ符号表及び前記商符号表は、それぞれ、商と当該商に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
アルファ符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbu(k)とし、或る商符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbx(k)とし、fu(k)=0.5bu(k)とし、fx(k)=0.5bx(k)とした場合における、(bu(k)-bx(k))(fu(k)-fx(k))の各kについての総和が小さいほど、当該商符号表はアルファ符号表に近い、符号化方法。
【請求項１３】
請求項１１の符号化方法であって、
前記商符号表の集合から、前記予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報を判定する第２判断基準を使って商符号表を選択するステップをさらに有し、
前記補助情報は、選択された前記商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する、符号化方法。
【請求項１４】
請求項１から９の何れか一つの符号化方法であって、
前記補助情報は、複数の前記時間区間に対してそれぞれ設定された前記分離パラメータそれぞれの少なくとも一部のビットを統合した情報に対応する、符号化方法。
【請求項１５】
請求項１１の符号化方法であって、
前記商符号表は、前記時間区間ごとに選択され、
前記補助情報は、複数の前記時間区間に対してそれぞれ選択された前記商符号表を特定する商符号表インデックスそれぞれの少なくとも一部のビットを統合した情報に対応する、符号化方法。
【請求項１６】
(A) 時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成するステップと、
(B) 前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定するステップと、
(C) 前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択するステップと、
を有する符号化方法。
【請求項１７】
請求項１、４、５、６又は１６の何れか一つの符号化方法であって、
前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を特定する第１情報と、前記被除数の前記法数に関する剰余を特定する第２情報とを含む情報を、前記予測残差に対応する符号とするステップをさらに有する、符号化方法。
【請求項１８】
(A) 時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成するステップと、
(B) 時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って選択された補助情報符号表を選択するステップと、
を有する復号方法。
【請求項１９】
請求項１８の復号方法であって、
前記予測残差は、前記判断基準を使って選択された予測合成方式によって前記時系列信号を予測合成するためのものであり、
前記ステップ(B)は、前記判断基準を使って選択された前記予測合成方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択する、復号方法。
【請求項２０】
請求項１９の復号方法であって、
前記選択された予測合成方式は、短期予測合成及び長期予測合成の両方を行う予測合成方式と短期予測合成のみを行う予測合成とから選択されたものである、復号方法。
【請求項２１】
(A) 選択された予測合成方式によって時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成するステップと、
(B) 時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測合成方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップと、
を有する復号方法。
【請求項２２】
(A) 短期予測合成及び長期予測合成の両方を行う予測合成方式と短期予測合成のみを行う予測合成方式とから選択された予測合成方式によって時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成するステップと、
(B) 時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測合成方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップと、
を有する復号方法。
【請求項２３】
(A) 時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成するステップと、
(B) 前記予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を用い、時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記予測残差のエネルギーに対する前記時系列信号のエネルギーの比である予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択するステップと、
を有する復号方法。
【請求項２４】
請求項２３の復号方法であって、
前記予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報は、前記時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を含み、
前記ステップ(B)は、前記予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を判定する判断基準を使って、補助情報符号表を選択するステップを含む、復号方法。
【請求項２５】
請求項２３の復号方法であって、
前記ステップ(B)は、前記予測合成の種別によって異なる補助情報符号表を選択するステップを含む、復号方法。
【請求項２６】
請求項２５の復号方法であって、
前記予測合成は、短期予測合成及び長期予測合成の両方を行う予測合成、又は、短期予測合成のみを行う予測合成の何れかである、復号方法。
【請求項２７】
請求項１８から２６の何れか一つの復号方法であって、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅が、前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅以下となる、復号方法。
【請求項２８】
請求項１８から２６の何れか一つの復号方法であって、
前記補助情報は、さらに、前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長復号によって得るための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応し、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表は、前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表よりも、アルファ復号を行うためのアルファ符号表に近い、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項２９】
請求項２８の復号方法であって、
前記アルファ符号表及び前記商符号表は、それぞれ、商と当該商に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
アルファ符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbu(k)とし、或る商符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbx(k)とし、fu(k)=0.5bu(k)とし、fx(k)=0.5bx(k)とした場合における、(bu(k)-bx(k))(fu(k)-fx(k))の各kについての総和が小さいほど、当該商符号表はアルファ符号表に近い、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項３０】
請求項２８の復号方法であって、
前記商符号表の集合から、前記予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかにに応じた情報を判定する第２判断基準を使って選択された商符号表を選択するステップをさらに有し、
前記補助情報は、選択された前記商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する、復号方法。
【請求項３１】
請求項１８から２６の何れか一つの復号方法であって、
前記補助情報は、複数の前記時間区間に対してそれぞれ設定された前記分離パラメータそれぞれの少なくとも一部のビットを統合した情報に対応する、復号方法。
【請求項３２】
請求項２８の復号方法であって、
前記商符号表は、前記時間区間ごとに選択され、
前記補助情報は、複数の前記時間区間に対してそれぞれ選択された前記商符号表を特定する商符号表インデックスそれぞれの少なくとも一部のビットを統合した情報に対応する、復号方法。
【請求項３３】
(A) 時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成するステップと、
(B) 前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する時間区間に対して設定された分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長復号によって得るための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って選択された補助情報符号表を選択するステップと、
を有する復号方法。
【請求項３４】
時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成する予測符号化部と、
前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する分離パラメータ設定部と、
前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する符号化装置。
【請求項３５】
選択された予測分析方式によって時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成する予測符号化部と、
前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する分離パラメータ設定部と、
前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する符号化装置。
【請求項３６】
短期予測分析及び長期予測分析の両方を行う予測分析方式と短期予測分析のみを行う予測分析方式とから選択された予測分析方式によって時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成する予測符号化部と、
前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する分離パラメータ設定部と、
前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する符号化装置。
【請求項３７】
時系列信号を予測分析した結果を用い、整数表現された予測残差を生成する予測符号化部と、
前記予測残差の振幅に依存する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する分離パラメータ設定部と、
前記分離パラメータに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記予測残差のエネルギーに対する前記時系列信号のエネルギーの比である予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する符号化装置。
【請求項３８】
時系列信号を予測分析し、整数表現された予測残差を生成する予測符号化部と、
前記予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定する分離パラメータ設定部と、
前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する符号化装置。
【請求項３９】
時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成する係数復号部と、
時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って選択された補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する復号装置。
【請求項４０】
選択された予測合成方式によって時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成する係数復号部と、
時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測合成方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する復号装置。
【請求項４１】
短期予測合成及び長期予測合成の両方を行う予測合成方式と短期予測合成のみを行う予測合成方式とから選択された予測合成方式によって時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成する係数復号部と、
時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、選択された前記予測合成方式の種別によって異なる補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する復号装置。
【請求項４２】
時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成する係数復号部と、
前記予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を用い、時間区間ごとの前記予測残差に対応する整数の分離パラメータに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記予測残差のエネルギーに対する前記時系列信号のエネルギーの比である予測利得又は当該予測利得を推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準を使って補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する復号装置。
【請求項４３】
時系列信号を予測残差から予測合成する予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する符号を復号し、予測合成フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を生成する係数復号部と、
前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する時間区間に対して設定された分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長復号によって得るための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する補助情報に対応する符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、前記時系列信号の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準を使って選択された補助情報符号表を選択する補助情報符号表選択部と、
を有する復号装置。
【請求項４４】
請求項１、４、５、６又は１６の何れか一つの符号化方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４５】
請求項１８、２１、２２、２３又は３３の何れか一つの復号方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４６】
請求項１、４、５、６又は１６の何れか一つの符号化方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４７】
請求項１８、２１、２２、２３又は３３の何れか一つの復号方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ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、時系列信号を予測分析して符号化する技術に関し、特に、予測残差の符号化方法、復号方法、符号化装置、復号装置、プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号や映像情報などの時系列信号を通信路によって伝送したり、情報記録媒体に記録する場合、時系列信号を圧縮符号に変換してから伝送したり記録する方法が、伝送効率や記録効率の点で有効である。また、近年のブロードバンドの普及や記憶装置の容量増加に伴い、圧縮率の高さを優先する非可逆圧縮符号化方式よりも原信号の完全再生を条件とした可逆圧縮符号化方式が重視されつつある（例えば、非特許文献１参照）。そのような中、線形予測分析（「短期予測分析」とも呼ぶ）や長期予測分析等の要素技術を用いて音響信号を可逆圧縮符号化する技術がMPEG（Moving Picture Expert Group）の国際標準規格「MPEG-4 ALS」として承認されている（例えば、非特許文献２参照）。【０００３】
図１は、従来における可逆圧縮符号化方式の符号化装置２１００の機能構成を説明するためのブロック図である。図２は、図１に示す残差符号化部２１２０の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図３は、従来における可逆圧縮符号化方式の復号装置２２００の機能構成を説明するためのブロック図である。図４は、図３に示す残差復号部２２２０の機能構成を説明するためのブロック図である。まず、これらの図を用いて従来の可逆圧縮符号化方式を説明する。【０００４】
＜符号化方法＞
符号化装置２１００のフレームバッファ２１１１には、標本化・量子化されたPCM (pulse code modulation)形式の時系列信号x(n)（nは離散時間を示すインデックス）が入力される。フレームバッファ２１１１は、予め定められた時間区間（以下、「フレーム」と呼ぶ）分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）（Ｎは正の整数）をバッファする。バッファされた１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）は予測符号化部２１１０の線形予測分析部２１１２に送られ、線形予測分析部２１１２は、線形予測分析によって１次からＭ次までのPARCOR係数k(m)（m=1,2,...,M）を算出する。【０００５】
線形予測分析では、ある時点nの時系列信号x(n)と、その時点nよりも過去のM個（Mを「予測次数」と呼ぶ）の時点n-1,n-2,...,n-Mの時系列信号x(n-1),x(n-2),...,x(n-M)をそれぞれ係数α(m)(m=1,...,M)（「線形予測係数」と呼ぶ）で重み付けしたものと、予測残差e(n)（「予測誤差」と呼ぶ場合もある）と間に線形1次結合が成り立つと仮定する。この仮定に基づいた線形予測モデルは以下の式(1)のようになる。線形予測分析では、入力された１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対し、１フレーム分の予測残差e(n)（n=0,...,N-1）のエネルギーを最小化する線形予測係数α(m)(m=1,...,M)又はそれに変換可能なPARCOR係数k(m)(m=1,...,M)などの係数を算出する。【０００６】
e(n)=x(n)+α(1)・x(n-1)+α(2)・x(n-2)+...+α(M)・x(n-M)    …(1)
線形予測分析の具体例としては、レビンソン・ダービン（Levinson-Durbin）法やバーグ（Burg）法などの逐次的方法や、自己相関法や共分散法のように予測次数ごとに連立方程式（予測残差を最小にする線形予測係数を解とする連立方程式）を解く方法などがある。【０００７】
また、ある時点nの時系列信号y(n)を、その時点nよりも過去のM個の時点n-1,n-2,...,n-Mの時系列信号x(n-1),x(n-2),...,x(n-M)を用いて推定する下式の線形FIR(Finite Impulse Response)フィルタを「線形予測フィルタ」と呼ぶ。【０００８】
y(n)=-{α(1)・x(n-1)+α(2)・x(n-2)+...+α(M)・x(n-M)}        …(2)
算出されたPARCOR係数k(m)(m=1,...,M)は、量子化部２１１３に送られる。量子化部２１１３は、M個のPARCOR係数k(m)(m=1,...,M)をそれぞれ量子化したM個の量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を生成して出力する。例えばPARCOR係数k(m)から4ビットの量子化PARCOR係数i(m)を生成する場合は、PARCOR係数k(m)の取り得る範囲を16個の範囲に区分してそれぞれの範囲に4ビットの値"0000"〜"1111"のうちの何れかの値を割り当てておき、入力されたPARCOR係数k(m)が含まれる範囲に割り当てられた4ビットの値を量子化PARCOR係数i(m)として出力する。M個の量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は、係数符号化部２１１４に送られ、そこでM個の量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)に対応する係数符号Ckを生成する。係数符号化部２１１４が行う処理は、例えば、M個の量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)それぞれを可変長符号化して得られたM個の符号を合わせたものを係数符号Ckとする処理であってもよいし、M個の量子化PARCOR係数i(m) (m=1,...,M)から構成されるビット列を可変長符号化して得られたものを係数符号Ckとする処理であってもよい。また、M個の量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)によるビット列そのものが係数符号Ckとされてもよい。この場合は係数符号化部２１１４が省略され、量子化部２１１３から係数符号Ckが出力されてもよい。また、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は、線形予測係数変換部２１１５にも送られ、線形予測係数変換部２１１５は、これらを用いて線形予測係数α(m)（m=1,2,...,M）を算出する。一般に、線形予測係数変換部２１１５は、まずM個の量子化PARCOR係数i(m) (m=1,...,M)それぞれを逆量子化してM個のPARCOR係数k'(m) (m=1,...,M)を求め、次にM個のPARCOR係数k'(m)(m=1,...,M)からM個の線形予測係数α(m)(m=1,...,M)を求める。ここで量子化PARCOR係数i(m)を逆量子化する処理は、量子化PARCOR係数i(m)に対応するPARCOR係数k(m)の範囲のうちの予め定めた何れかの値k'(m)を求める処理である。例えば、η1≦k(m)＜η2のPARCOR係数k(m)を量子化した値が量子化PARCOR係数i(m)である場合、量子化PARCOR係数i(m)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)の例はη1とη2の平均値である。【０００９】
線形予測部２０１６は、１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）と各線形予測係数α(m)(m=1,...,M)とを用い、線形予測フィルタによって線形予測値y(n)（n=0,...,N-1）を生成する。減算部２１１７は、時系列信号x(n)から線形予測値y(n)を減算した予測残差e(n)を算出する（予測フィルタ処理）。【００１０】
算出された予測残差e(n)は所定の範囲の整数で表現された値である。例えば、入力された時系列信号x(n)が有限ビット数の整数形式で表現され、小数点以下を四捨五入するなどして整数化された線形予測係数をフィルタ係数とする線形予測フィルタの出力値を線形予測値y(n)とする場合には、時系列信号x(n)から線形予測値y(n)を減算した値を予測残差e(n)とすることで、有限ビット数の整数形式で表現された（所定の範囲の整数で表現された）予測残差e(n)が得られる。また、時系列信号x(n)や線形予測値y(n)が整数形式で表現されたものでない場合には、時系列信号x(n)から線形予測値y(n)を減算した値を有限ビット数の整数形式で表現したものを予測残差e(n)としてもよい。残差符号化部２１２０は、当該整数表現された予測残差e(n)をゴロムライス（Golomb-Rice）符号化する。ゴロムライス符号化では、例えば、まず、ライスパラメータ計算部２１２１が、入力された１フレーム分の予測残差e(n)（n=0,...,N-1）を用い、整数であるライスパラメータsを生成する。ライスパラメータsは、例えば、１フレーム分の予測残差e(n)（n=0,...,N-1）に対応する符号の総符号量を最小化する値である。すなわち、ライスパラメータsの値は入力された予測残差e(n)の大きさに対応する。ライスパラメータsは、フレームごとに生成されてもよいし、フレームがさらに複数に分割された各時間区間であるサブフレームごとに生成されてもよい。【００１１】
次に、ゴロムライス符号化部２１２２の分離演算部２１２２ａに予測残差e(n)とライスパラメータsとが入力される。分離演算部２１２２ａは、これらを用いた所定の除算によって、整数の商q(n)とその剰余を特定する情報sub(n)とを算出する。この除算は、基本的には予測残差e(n)を法数2sで割る演算である。しかし、正負が存在する予測残差e(n)を区別して取り扱う必要性や符号長削減等の観点から、単なる予測残差e(n)を法数2sで割る演算から多少の変更が加えられる場合もある。なお、法数が２のべき乗であり、被除数が２進数表現された整数である場合、割り算は被除数の下位ビットを削る処理となり、商は被除数の上位ビットとなり、剰余は下位ビットとなる。【００１２】
次に、アルファ符号化部２１２２ｂが、この商q(n)をアルファ符号（「一進法符号(単進符号, unary)」と呼ぶ場合もある）化（可変長符号化）し、情報prefix(n)（可変長符号）を生成する。生成された情報prefix(n)と情報sub(n)とは合成部２１２２ｃに入力される。合成部２１２２ｃは、それらのビット結合値prefix(n)|sub(n)を各離散時間nの予測残差e(n)に対応する残差符号Ceとして出力する。また、残差符号化部２１２０は、この残差符号Ceとともにライスパラメータsを特定するための補助符号Ccを出力する。すなわち、フレームごとにライスパラメータsが生成された場合には、サブフレーム分割を行わないことを示す情報と、ライスパラメータsそのものが補助符号Ccとして出力される。また、サブフレームごとにライスパラメータsが生成された場合には、先頭のサブフレームに対して生成されたライスパラメータsと、隣接するサブフレームに対してそれぞれ生成されたライスパラメータs間の差分をゴロムライス符号化した差分符号Cdと、サブフレームごとにライスパラメータsが生成されたことを示すフラグ情報とが補助符号Ccとして出力される。【００１３】
予測符号化部２１１０で生成された係数符号Ckと残差符号化部２１２０で生成された残差符号Ce及び補助符号Ccとは合成部２１３０に送られ、そこで合成されて符号Cgが生成される。【００１４】
＜復号方法＞
復号装置２２００に入力された符号Cgは、分離部２２１０で係数符号Ckと残差符号Ceと補助符号Ccとに分離される。係数符号Ckは予測復号部２２３０に入力され、残差符号Ce及び補助符号Ccは残差復号部２２２０に入力される。【００１５】
残差復号部２２２０は、入力された補助符号Ccからライスパラメータsを得る。例えば、補助符号Ccが前述のフラグ情報を含む場合には、ライスパラメータ復元部２２２２が２番目以降のサブフレームのライスパラメータsを復元することで各サブフレームのライスパラメータsが得られる。また、例えば、補助符号Ccが前述のサブフレーム分割を行わないことを示す情報を含む場合には、補助符号Ccが含むライスパラメータsがそのフレームのライスパラメータsである。また、残差復号部２２２０のゴロムライス復号部２２２１は、入力された残差符号Ceを情報prefix(n)と情報sub(n)とに分離する。分離された情報prefix(n)は、アルファ復号部２２２１ｃで復号されて商q(n)が生成される。なお、可変長符号の復号を可変長復号と呼ぶ。そして、合成演算部２２２１ｂに情報sub(n)と商q(n)とライスパラメータsとが入力され、合成演算部２２２１ｂはこれらを用いて予測残差e(n)を復号する。【００１６】
一方、予測復号部２２３０に入力された係数符号Ckは、係数復号部２２３１に送られる。係数復号部２２３１は、係数符号Ckを復号して量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を生成し、生成した量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を出力する。量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は線形予測係数変換部２２３２に送られる。線形予測係数変換部２２３２は、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を用いて予測次数Ｍの線形予測フィルタの各線形予測係数α(m)(m=1,...,M)を算出する。線形予測部２２３３は、算出された各線形予測係数α(m)(m=1,...,M)と過去に加算部２２３４から出力された最大１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）とを用い、線形予測フィルタによって線形予測値y(n)（n=0,...,N-1）を生成する。加算部２２３４は、線形予測値y(n)と残差復号部２２２０で復号された予測残差e(n)とを加算して時系列信号x(n)を生成する（逆予測フィルタ処理）。なお、このように時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測残差e(n)（n=0,...,N-1）から生成する処理を予測合成と呼び、そのためのフィルタを予測合成フィルタと呼ぶ。また、線形予測分析（短期予測分析）に対応する予測合成を線形予測合成（短期予測合成）と呼ぶ。線形予測フィルタに対応する合成フィルタは、例えば、
x(n)=e(n)-{α(1)・x(n-1)+α(2)・x(n-2)+...+α(M)・x(n-M)}
となる。この例の合成フィルタの係数はα(1),..., α(M)である。【００１７】
なお、上記では線形予測分析を用いた符号化方法及び復号方法を説明したが、長期予測分析を用いた方法や、短期予測分析と長期予測分析とを組み合わせて行う方法や、チャネル間相関を用いた予測分析であるマルチチャネル予測分析を組み合わせた方法も存在する。なお、長期予測分析は、時系列信号の振幅特性が基本周期で繰り返される性質を利用した予測分析である。長期予測分析は、ある時点nの時系列信号x(n)を、その時点nよりもτ+jだけ過去の時点n-τ-jの各時系列信号x(n-τ-j)〔τは基本周期（遅延値）、j=-tap,...,tap（tapは0や1を用いることが多い）〕をそれぞれ係数ρ(j)（「ゲイン」と呼ぶ）で重み付けしたものと、予測残差e(n)と間に線形1次結合が成り立つと仮定した長期予測モデル
e(n)=x(n)+ρ(-tap)・x(n-τ+tap)+...+ρ(tap)・x(n-τ-tap)   …(3)
を定める。そして、入力された１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対し、１フレーム分の予測残差e(n)（n=0,...,N-1）のエネルギーを最小化するゲインρ(j)(j=-tap,...,tap)や遅延値τを算出する。ここで、
y(n)=-{ρ(-tap)・x(n-τ+tap)+...+ρ(tap)・x(n-τ-tap)}    …(4)
の線形FIRフィルタを「長期予測フィルタ」と呼ぶ。なお、長期予測分析に対応する予測合成を長期予測合成と呼ぶ。また、長期予測フィルタに対応する合成フィルタは、例えば、
x(n)=e(n)-{ρ(-tap)・x(n-τ+tap)+...+ρ(tap)・x(n-τ-tap)}
となる。この例の合成フィルタの係数はρ(-tap),..., ρ(tap)である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】MatHans, “Lossless Compression of Digital Audio”, IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE, July 2001, pp.21-32.
【非特許文献２】ISO/IEC 14496-3 AMENDMENT 2: Audio Lossless Cording (ALS), new audio profiles and BSAC extensions.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のように従来の符号化方法では、予測残差を符号化する際に使用されたライスパラメータなどの補助情報の少なくとも一部が、圧縮符号化されることなく、そのまま符号として出力されていた。しかし、補助情報の統計的性質を利用して当該補助情報を符号化することができれば符号化圧縮率を改善できる。【００２０】
また、ゴロムライス符号化の変形方法として、前述の商をアルファ符号化する代わりに、当該商を他の方法で符号化する方法（非公知）も想定できる。この場合には、さらに商を符号化するための商符号表を特定する商符号表インデックスの情報を補助情報に含める必要がある。この場合にも、補助情報の統計的性質を利用して当該補助情報を符号化できれば符号化圧縮率をさらに改善できる。なお、このゴロムライス符号化の変形方法の場合、ライスパラメータの代わりに別のパラメータを用いた方が符号化圧縮率を向上できる場合もある（非公知）。そこで、上述の商を算出するための法数を特定するパラメータを総称して「分離パラメータ」と呼ぶ。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の符号化の際には、時系列信号を予測分析して整数表現された予測残差を生成し、予測残差の大きさに対応する整数の分離パラメータを或る時間区間ごとに設定し、予測残差の符号化に用いられる補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、時系列信号の予測効果を表す指標に応じた補助情報符号表を選択する。なお、予測分析は、近接サンプル間の線形予測（短期予測）及び／又は複数サンプル分離れたサンプル間での長期予測を含む。このように選択された補助情報符号表を用いて補助情報を符号化することで、補助情報に対応する符号の平均符号量を削減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、予測残差の符号化に関する符号化圧縮率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、従来における可逆圧縮符号化方式の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、従来における可逆圧縮符号化方式の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図４は、図３に示す残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図５Ａは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）の頻度分布を例示した図であり、図５Ｂは、ライステイルの頻度分布を例示した図である。
【図６】図６Ａ、図６Ｂは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）の頻度分布を例示した図である。
【図７】図７Ａは、１つのフレームを前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割し、前半のサブフレームの分離パラメータsの上位２ビットをs(0)とし、下位２ビットをs(1)とした場合における各フレームでのs(0)とs(1)との組み合わせに対応するインデックス0〜15を定義した表である。図７Ｂは、図７Ａで定義されたインデックス0〜15の頻度分布を例示したグラフである。
【図８】図８は、第１実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、図８に示した残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】図１２Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表であり、図１２Ｂは、図１２Ａに例示した各商符号表T1[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。
【図１３】図１３Ａは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表であり、図１３Ｂは、図１３Ａに例示した各商符号表T2[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。
【図１４】図１４Ａは、図１２Ａの対応表の商符号表T1[h,s]を例示するための図であり、図１４Ｂは、図１３Ａの対応表の商符号表T2[h,s]を例示するための図である。
【図１５】図１５Ａは、補助情報符号表Tc[1]を例示するための図であり、図１５Ｂは、補助情報符号表Tc[2]を例示するための図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７Ａは、図１６のステップＳ２０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１７Ｂは、図１６のステップＳ３０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図１８】図１８Ａは、図１６のステップＳ４０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１８Ｂは、図１６のステップＳ７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図１９】図１９は、第１実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０】図２０Ａは、図１９のステップＳ１３０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図２０Ｂは、ステップＳ１６０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２１】図２１は、図１９のステップＳ１７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２２】図２２は、第１実施形態の変形例１の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】図２３は、第１実施形態の変形例１の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図２４】図２４Ａは、図２２のステップＳ２３０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図２４Ｂは、図２３のステップＳ３７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２５】図２５Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２５Ｂは、図２５Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２６】図２６Ａは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２６Ｂは、図２５Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２７】図２７Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２７Ｂは、図２７Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。図２７Ｃは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２７Ｄは、図２７Ｃの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。図２７Ｅ、図２７Ｆは、符号表の他の例を説明するための図である。
【図２８】図２８Ａは、T2[h,s]と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２８Ｂは、図２８Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２９】図２９は、第２実施形態の残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３０】図３０は、第２実施形態の残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３１】図３１Ａ、図３１Ｂは、選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。
【図３２】図３２は、第２実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３３は、第２実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図３４】図３４は、第３実施形態の残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３５】図３５は、第３実施形態の残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３６】図３６Ａ、図３６Ｂは、残差符号化部の符号表選択部５２２ｄでサブフレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータs及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。
【図３７】図３７は、第３実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図３８】図３８は、第３実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図３９】図３９は、フレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を例示した図である。
【図４０】図４０は、第４実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４１】図４１は、実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４２】図４２は、第４実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図４３】図４３は、第４実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図４４】図４４は、第５実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４５】図４５は、第５実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４６】図４６は、第５実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図４７】図４７は、第５実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では原理を説明した後、各実施形態の説明を行う。
【００２５】
〔原理〕
音響信号、映像情報、生体信号、地震波信号などの時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対し、線形予測分析、長期予測分析、マルチチャネル予測分析などの予測分析を行ってその予測残差e(n)（n=0,...,N-1）を求めた場合、予測残差e(n)の大きさには或る偏りが生じる。なお、予測残差e(n)の大きさとは、例えば、予測残差e(n)の振幅、絶対値、エネルギーなどである。本形態ではこの性質を利用し、分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhに対応する情報である補助情報を可変長符号化する。以下、この原理を説明する。
【００２６】
＜分離パラメータの頻度分布の偏り＞
本形態は、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）の予測分析結果から得られる整数表現された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）を、ゴロムライス符号化方法、又は、その変形方法によって符号化することを前提にする。すなわち、本形態では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析し、整数表現された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）が生成される。また、予測残差e(n)の大きさに対応する整数の分離パラメータが或る時間区間ごとに設定される。そして、予測残差e(n)又は予測残差e(n)の単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差e(n)が属する時間区間に対して設定された分離パラメータ又は分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商q(n)を特定する第１情報と、被除数の法数に関する剰余を特定する第２情報と、を含む予測残差e(n)に対応する残差符号が生成される。なお、第２情報はnullを含む概念である。すなわち、剰余が特定の値である場合に第２情報がnullとなる場合もある。
【００２７】
ここで、上述の商q(n)は、法数が大きくなるほど小さくなって０付近に偏り、法数が小さくなるほど被除数の大きさに依存する範囲に広く分布する。一方、その商q(n)に対応する残余は、法数が小さいほど偏りが大きくなって小さな値に偏って分布し、法数が大きいほど偏りが小さくなって広い範囲に分布する。つまり、法数が大きいほど、商q(n)を特定する第１情報の情報量を小さくすることができるが、剰余を特定する第２情報の情報量が大きくなってしまう傾向がある。予測残差e(n)に対応する残差符号の符号量を小さくするためには、予測残差e(n)の大きさに応じて適切な法数を用いなければならない。言い換えると、予測残差e(n)の大きさに応じて適切な分離パラメータを用いなければならない。このような分離パラメータは予測残差e(n)の大きさに依存する。予測残差e(n)の大きさには偏りがあるのだから、当該分離パラメータの頻度分布には偏りが生じる（性質１）。
【００２８】
このことを、分離パラメータがゴロムライス符号化のライスパラメータである場合を例にとって示す。
【００２９】
ゴロムライス符号化では、例えば、以下のように予測残差e(n)に対応する残差符号を生成する。ただし、prefix(n)は商q(n)を可変長符号化した第１情報であり、sub(n)は剰余を特定する第２情報であり、sは分離パラメータ（この例ではライスパラメータ）であり、floor(x)はx以下の最大の整数である。
【００３０】
分離パラメータｓ＞０の場合、以下のように商q(n)を生成する。
【００３１】
q(n)=floor(e(n)/2s-1) (for e(n)≧０)         …(5)
q(n)=floor{(-e(n)-1)/2s-1} (for e(n)＜０)    …(6)
一方、分離パラメータs=0の場合、以下のように商q(n)を生成する。
【００３２】
q(n)=2・e(n) (for e(n)≧０)         …(7)
q(n)=-2・e(n)-1 (for e(n)＜０)      …(8)
また、分離パラメータｓ＞０の場合、剰余を特定する第２情報sub(n)は以下のように特定される。
【００３３】
sub(n)=e(n)-2s−1・q(n)+2s-1 (for e(n)≧０)      …(9)
sub(n)=(-e(n)-1)-2s-1・q(n) (for e(n)＜０)      …(10)
一方、分離パラメータｓ＝０の場合、剰余を特定する第２情報sub(n)はnullである（sub(n)=null）。
【００３４】
或る時間区間の予測残差e(n)に対応する符号の総符号量を最小化する整数が分離パラメータsとなる。例えば、各フレームにおける予測残差e(n)に対する符号の総符号量をそれぞれ最小化する整数を当該フレームの分離パラメータsとしてもよいし、各サブフレームにおける予測残差e(n)に対応する符号の総符号量をそれぞれ最小化する整数を当該サブフレームの分離パラメータsとしてもよい。以下では、各フレームにおける予測残差e(n)に対応する符号の総符号量をそれぞれ最小化する整数を当該フレームの分離パラメータsとする場合を説明する。
【００３５】
式(5)〜(8)を共通化して商q(n)を表現すると以下の式となる。ただし、｜・｜は・の絶対値を示す。
【００３６】
q(n)=floor{(2・|e(n)|-z)/2s} (z=0 or 1 or 2)     …(11)
ゴロムライス符号化の場合、prefix(n)は商q(n)をアルファ符号化した符号であり、その符号長は、式(11)を用いて以下のように表現できる。
【００３７】
floor{(2・|e(n)|-z)/2s}+1      …(12)
また、ゴロムライス符号化の場合、式(9)(10)の剰余を特定する第２情報sub(n)はsビットで表現される。よって、１フレーム（Ｎサンプル）あたりのゴロムライス符号の符号長C(s,e(n),N)の符号長は、以下のように表現できる。
【００３８】
【数１】
2010104011.tif 000003
ここでfloor{(2・|e(n)|-z)/2s}={(2・|e(n)|-z)/2s}と近似すると、式(13)は以下のように近似できる。
【００３９】
【数２】
2010104011.tif 000004
そして、式(14)のsについての偏微分結果が０となるsを求めると以下のようになる。なお、このsは1フレームにおける予測残差e(n)（n=0,...,N-1）に対応する符号の総符号量を最小化する値である。
【００４０】
s=log2{ln2・(2・D/N-z)}       …(15)
ここで、D/Nがzよりも十分大きいならば以下の式が近似できる。
【００４１】
s=log2{ln2・(2・D/N)}         …(16)
式(16)で得られる値sは整数化されていない連続値であるため、式(16)で得られる値sを整数に量子化した値を分離パラメータsとする。
【００４２】
式(16)に示すように、分離パラメータsは予測残差e(n)の大きさに依存し、その値は予測残差e(n)の大きさの広義単調増加関数値に相当する。そして、この分離パラメータsの頻度分布には偏りがある。
【００４３】
図５Ａは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）の頻度分布を例示した図である。ここで、図５Ａの横軸は分離パラメータsを示し、縦軸はN=40,80,160,240,320の各場合における分離パラメータsの頻度を示す。なお、この縦軸では、各分離パラメータsの頻度の合計が１になるように正規化されている。また、図５Ａでは、音響信号を線形予測分析した結果から得られた予測残差e(n)又は予測残差e(n)の大きさの増加に応じて単調増加する関係にある０以上の整数である被除数が、０以上２８未満の整数である場合に算出された分離パラメータsの頻度分布を示す。被除数が０以上２８未満の整数（被除数を８ビットで表現）であり、法数が２sである場合、分離パラメータsは０以上７以下の範囲の整数値となる。図５Ａに示すように、分離パラメータsの頻度分布には偏りがある。
【００４４】
＜予測利得と分離パラメータの頻度分布との関係＞
分離パラメータsの頻度分布は、さらに予測利得pgと相関関係がある。
【００４５】
予測利得pgとは、時系列信号x(n)の予測分析の結果によって得られた予測残差e(n)のエネルギーに対する当該時系列信号x(n)のエネルギーの比である（予測利得pg＝時系列信号x(n)のエネルギー／予測残差e(n)のエネルギー）。例えば、或る時間区間における、予測残差e(n)のエネルギーに対する当該時系列信号x(n)のエネルギーの比を予測利得pgとする。例えば、時系列信号x(n)の１フレーム（n=0,...,N-1）当たりのエネルギーE(0)は
【００４６】
【数３】
2010104011.tif 000005
となる。また、１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対してM次の線形予測分析を行って得られた予測残差e(n)の１フレーム（n=0,...,N-1）当たりのエネルギーE(M)は、１次からＭ次までのPARCOR係数k(m)（m=1,2,...,M）を用いて
【００４７】
【数４】
2010104011.tif 000006
と表現できる。よって、１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対してM次の線形予測分析を行った場合の予測利得pgは
【００４８】
【数５】
2010104011.tif 000007
と表現できる。
【００４９】
以上の予測利得pgの定義から明らかなように、予測利得pgは予測分析の有効性を示す指標（時系列信号x(n)の予測効果を表す指標）である。すなわち、予測分析が有効に機能する場合には、時系列信号x(n)のエネルギーに対する予測残差e(n)のエネルギーが小さくなり、その逆数である予測利得pgは大きくなる。逆に、予測分析が有効に機能しない場合には、時系列信号x(n)のエネルギーに対する予測残差e(n)のエネルギーが大きくなり、その逆数である予測利得pgは小さくなる。
【００５０】
一般に、雑音などの自己相関が弱い時系列信号x(n)に対しては、有効な予測分析を行うことができない。入力された時系列信号x(n)の大きさが小さい場合、その時系列信号x(n)は雑音のような自己相関が弱い信号であることが多い。このような時系列信号x(n)に対しては有効な予測分析を行うことができず、予測利得pgが小さくなることが多い。このケースでは時系列信号x(n)の大きさが小さいため予測残差e(n)の大きさも小さくなり、予測利得pgの分布が広くなる傾向がある。
【００５１】
一方、入力された時系列信号x(n)の大きさが大きい場合、その時系列信号x(n)は音声信号のような自己相関が強い信号であることが多い。このような時系列信号x(n)に対しては有効な予測分析ができ、予測利得pgが大きくなることが多い。このケースでは時系列信号x(n)の大きさが大きいため予測残差e(n)も大きくなり、予測利得pgの分布が狭くなる傾向がある。
【００５２】
つまり、予測利得pgが大きいほど、予測残差e(n)の大きさが大きく、その分布が狭くなる。一方、予測利得pgが小さいほど、予測残差e(n)の大きさが小さく、その分布が広くなる。そして、分離パラメータsは予測残差e(n)の大きさに依存するのだから、予測利得pgが大きいほど、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測利得pgが小さいほど、分離パラメータsは小さな値で広く分布する。すなわち、予測利得pgと分離パラメータsの頻度分布との間には相関関係がある（性質２）。
【００５３】
また、予測利得pgは、線形予測フィルタや長期予測フィルタなどの予測フィルタの係数（線形予測係数やゲイン）やそれに変換可能な係数（PARCOR係数など）と相関関係がある（式(1)-(4)参照）。よって、予測利得pgは、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数と分離パラメータsの頻度分布との間にも相関関係がある（性質３）。一般的には、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数が大きいほど、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数が小さいほど、分離パラメータsは小さな値で広く分布する。
【００５４】
図６Ａは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）sの頻度分布を例示した図である。ここで、図６Ａの横軸は分離パラメータsを示し、縦軸は、１次のPARCOR係数k(1)がk(1)≧25000/32768，k(1)＜25000/32768の各場合における分離パラメータsの頻度を示す。なお、この縦軸では、各分離パラメータsの頻度の合計が１になるように正規化されている。また、図６Ａでは、音響信号を線形予測分析した結果から得られた予測残差e(n)又はその絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数である被除数が０以上２８未満の整数である場合に算出された分離パラメータsの頻度分布を示す。
【００５５】
図６Ａに示すように、１次のPARCOR係数k(1)が大きいほど（予測利得pgが大きいほど）、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、１次のPARCOR係数k(1)が小さいほど（予測利得pgが小さいほど）、分離パラメータsは小さな値で広く分布する。
【００５６】
また、フレームやサブフレームごとに、予測分析方式が異なる複数種類の符号化方式によって符号化を行い、生成された符号から符号量が最小となるものを選択し、最終的な符号を決定する方式がある。このような方式の場合、最終的に決定された符号に対応する予測分析方式の種別と予測利得pgとの間に相関関係があり、当該予測分析方式の種別と分離パラメータsの頻度分布との間に相関関係がある（性質４）。
【００５７】
例えば、線形予測分析（短期予測分析）のみを行って生成された第１予測残差eS(n)を符号化する方式１と、線形予測分析（短期予測分析）を行って生成された第１予測残差eS(n)をさらに長期予測分析し、それによって得られた第２予測残差eL(n)を符号化する方式２とを用いてそれぞれの符号を求め、最終的に符号量が小さくなる符号を選択する方式を想定する。
【００５８】
方式１は、線形予測分析（短期予測分析）のみを行う方式であるため、線形予測分析（短期予測分析）に係るPARCOR係数などの係数に対応する係数符号と、予測残差に対応する残差符号と、補助情報に対応する補助符号と、予測分析方式の種別を示す符号とが符号に含まれる。一方、方式２は、線形予測分析（短期予測分析）と長期予測分析とを行う方式であるため、さらに長期予測分析に係るゲインや遅延値などに対応する符号が余計に必要となる。しかしながら、有効な予測分析が可能であれば、方式２は方式１よりも残差符号の符号量を小さくできる。そのため、効果的な予測分析が可能であれば、方式２は方式１よりも合計符号量を小さくできる場合がある。言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果が高い場合、方式２は方式１よりも合計符号量を小さくできる。逆に、時系列信号x(n)の予測効果が低い場合、方式２は方式１よりも合計符号量が大きくなる。
【００５９】
方式１は線形予測分析（短期予測分析）が効果的であったとしても長期予測分析の効果が小さい場合に選択され、方式2は長期予測分析の効果も大きく、線形予測分析（短期予測分析）及び長期予測分析の双方の予測効果が大きい場合に選択される。すなわち、方式２が選択される場合のほうが、方式１が選択される場合よりも、線形予測分析（短期予測分析）と長期予測分析との両方を行った場合の予測利得（広い意味での予測利得）が大きい傾向がある。
【００６０】
広い意味での予測利得が大きいときは、入力された時系列信号x(n)が有声部分である可能性が高い。この場合、入力された時系列信号x(n)の振幅も大きく、それに伴って予測残差e(n)の振幅も大きく、その分布が狭い傾向がある。一方、広い意味での予測利得pgが小さいときは、入力された時系列信号x(n)に音声が含まれないか、無声（声帯が振動しない声）である可能性が高い。この場合、入力された時系列信号x(n)の振幅も小さく、それに従って予測残差e(n)の振幅も小さく、その分布が広い傾向がある。
【００６１】
ここで、分離パラメータsは予測残差e(n)の大きさに依存するのだから、分離パラメータsの頻度分布は、選択される方式、すなわち選択される予測分析方式の種別と相関関係がある。例えば、上述したように、方式２が選択される場合には方式１が選択される場合よりも予測残差e(n)が大きく、その分布が狭くなる傾向があるのだから、方式２が選択される場合の分離パラメータsは方式１が選択される場合の分離パラメータsよりも、大きく、かつ、狭く分布する傾向がある。
【００６２】
図６Ｂは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）sの頻度分布を例示した図である。ここで、図６Ｂの横軸は分離パラメータsを示し、縦軸は、線形予測分析のみを行って生成された第１予測残差eS(n)を符号化する方式１（LTP is not used）と、線形予測分析を行って生成された第１予測残差eS(n)をさらに長期予測分析し、それによって得られた第２予測残差eL(n)を符号化する方式２（LTP is used）との各場合における分離パラメータsの頻度を示す。なお、この縦軸では、各分離パラメータsの頻度の合計が１になるように正規化されている。また、図６Ｂでは、音響信号を線形予測分析した結果から得られた予測残差e(n)又はその絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数である被除数が０以上２８未満の整数である場合に算出された分離パラメータsの頻度分布を示す。
【００６３】
図６Ｂに示すように、予測分析が「LTP is used」の場合、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測分析が「LTP is not used」の場合、分離パラメータsは小さな値で広く分布する傾向がある。
【００６４】
また、これまで説明したような予測利得と分離パラメータsの頻度分布との関係は、予測利得と分離パラメータsの一部のビットとの間でも成り立つ。さらに、このような関係は、予測利得と、複数の時間区間（フレームやサブフレーム等）に対する各分離パラメータsの一部のビットを統合した情報との間でも成り立つ。
【００６５】
図７Ａは、１つのフレームを前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割し、前半のサブフレームの分離パラメータsの上位２ビットをs(0)とし、下位２ビットをs(1)とした場合における各フレームでのs(0)とs(1)との組み合わせに対応するインデックス0〜15を定義した表である。また、図７Ｂは、図７Ａで定義されたインデックス0〜15の頻度分布を例示したグラフである。ここで、図７Ｂの横軸は図７Ａで定義されたインデックス0〜15を示し、縦軸は、予測利得pgが小さい場合と予測利得pgが大きい場合の各場合におけるs(0)とs(1)との組み合わせの頻度を示す。なお、この縦軸では、頻度の合計が１になるように正規化されている。
【００６６】
図７Ｂに示すように、予測利得pgが大きい場合のs(0)とs(1)との組み合わせは、予測利得pgが小さい場合のs(0)とs(1)との組み合わせよりも、s(0)及びs(1)の振幅ががそれぞれ大きく、狭く分布する。
【００６７】
＜予測利得と商符号表インデックスの頻度分布との関係＞
ゴロムライス符号化では、前述のように算出された商q(n)（例えば、式(5)〜(8)で例示した商q(n)）をアルファ符号化し、予測残差e(n)に対応する符号の一部である情報prefix(n)を生成する。ここで、ゴロムライス符号化処理において算出される商q(n)（例えば、式(5)〜(8)で例示した商q(n)）に対応するアルファ符号の符号長（ストップビットを含むビット長）をライステイルと呼ぶことにする。すなわち、q(n)+1をライステイルと呼ぶ。
【００６８】
図５Ｂは、ライステイルの頻度分布を例示した図である。なお、図５Ｂの横軸はライステイルを示し、縦軸は分離パラメータsが３である場合のライステイルの頻度を示す。また、この縦軸では、各ライステイルの頻度の合計が１になるように正規化されている。
【００６９】
ゴロムライス符号化では、商q(n)をアルファ符号に符号化する。当該整数の商q(n)がラプラス（Laplace）分布に従うのであれば、商q(n)をアルファ符号に符号化することは最適な可変長符号化である。しかし、当該商q(n)の分布がラプラス分布に従わない場合、他の可変長符号化のほうが符号化圧縮率を向上できる場合がある。そのため、本形態では、商q(n)の可変長符号化するための商符号表を複数用意しておき、そこから符号量を最小化する商符号表を選択して商q(n)の符号化を行う。
【００７０】
ここで、商q(n)と予測残差e(n)の大きさと分離パラメータsとは相関関係があるのだから、商q(n)を符号化するために選択される商符号表を特定する商符号表インデックスhの頻度分布と予測残差e(n)の大きさと分離パラメータsとの間に相関関係がある。また、前述のように、予測利得pgと予測残差e(n)の大きさと分離パラメータsとの間には相関関係があるのだから、予測利得pgと商符号表インデックスhの頻度分布との間には相関関係がある。つまり、前述のように、分離パラメータsは、フレームなどの離散時間区間ごとに設定され、当該離散時間区間内での分離パラメータsは同じ値である。これに対し、予測残差e(n)は離散時間nごとの値である。そのため、予測残差e(n)の分布が狭いほど、商q(n)の頻度分布はラプラス分布に近くなり、逆に、予測残差e(n)の分布が広いほど、商q(n)の頻度分布はラプラス分布から離れる。また、前述のように、予測利得pgが大きいほど、予測残差e(n)の分布は狭くなる傾向がある。よって、予測利得pgが大きいほど、商q(n)の頻度分布はラプラス分布に近くなり、予測利得pgが小さいほど、商q(n)の頻度分布はラプラス分布から離れる。そのため、予測利得pgが大きいほど、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い商符号表が選択され、予測利得pgが小さいほど、アルファ符号表から遠い商符号表が選択される傾向が見られ、予測利得pgと商符号表インデックスhの頻度分布との間に相関が見られる（性質５）。
【００７１】
また、前述の[性質３]より、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数と商符号表インデックスhの頻度分布との間にも相関関係がある（性質６）。さらに、前述の[性質４]より、予測分析方式の種別と商符号表インデックスhの頻度分布との間にも相関関係がある（性質７）。
【００７２】
＜性質のまとめ＞
上述した性質１〜７（非公知）をまとめると以下のようになる。
【００７３】
[性質１]  分離パラメータsの頻度分布には偏りがある。
【００７４】
[性質２]  予測利得pgと分離パラメータsの頻度分布との間には相関関係がある。予測利得pgが大きいほど、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測利得pgが小さいほど、分離パラメータsは小さな値で広く分布する傾向がある。
【００７５】
[性質３]  予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数と分離パラメータsの頻度分布との間には相関関係がある。
【００７６】
[性質４]  予測分析方式の種別と予測利得pgとの間に相関関係があり、当該予測分析方式の種別と分離パラメータsの頻度分布との間に相関関係がある。
【００７７】
[性質５]  予測利得pgと商符号表インデックスhの頻度分布との間に相関関係がある。予測利得pgが大きいほど、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い商符号表が選択され、予測利得pgが小さいほど、アルファ符号表から遠い商符号表が選択される傾向が見られる。
【００７８】
[性質６]  予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数と商符号表インデックスhの頻度分布との間には相関関係がある。
【００７９】
[性質７]  予測分析方式の種別と商符号表インデックスhの頻度分布との間には相関関係がある。
【００８０】
＜本形態の方式＞
本形態では、上記の性質１〜７を利用して補助情報を可変長符号化することで、予測残差e(n)の符号化に関する符号化圧縮率を向上させる。
【００８１】
本形態の符号化処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析し、整数表現された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）を生成し、予測残差e(n)の大きさに依存する整数の分離パラメータsを或る時間区間ごとに設定し、補助情報を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択する。上述した[性質１] [性質２] [性質５]より、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択することによって、補助情報の符号化圧縮率を削減できる。また、その復号処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する係数符号を復号し、当該予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を用い、補助情報に対応する補助符号を復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得に応じた補助情報符号表を選択する。ここで、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数に対応する係数符号は、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して行う符号化によって得られた符号に必ず含まれる情報であり、本形態の符号を復号するために特別に提供された付加情報ではない。
【００８２】
なお、補助情報は、分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhに対応する情報であり、その一例は、それに対応する分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhの少なくとも一部の情報を含む情報である。例えば、分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhを含む情報を補助情報としてもよいし、分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhのそれぞれ一部のビットを含む情報を補助情報としてもよいし、複数のサブフレームに対する分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhをフレームごとに統合した情報を含む情報を補助情報としてもよいし、複数のサブフレームに対する分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhのそれぞれ一部のビットを統合した情報を含む情報を補助情報としてもよい。
【００８３】
また、商符号表インデックスhは、予測残差e(n)又は予測残差e(n)の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差e(n)が属する時間区間に対して設定された分離パラメータsに依存する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定するインデックスである。また、分離パラメータsや法数の例は、分離パラメータsが予測残差e(n)の大きさの広義単調増加（単調非減少）関数値に相当する整数であって、法数が分離パラメータsの単調増加関数値に相当する整数であるか、又は、分離パラメータsが予測残差e(n)|の広義単調減少関数値に相当する整数であって、法数が分離パラメータsの単調減少関数値に相当する整数である。例えば、分離パラメータsが或る時間区間での予測残差e(n)の平均振幅の増加に応じて広義単調増加する関係にある整数であって、法数が分離パラメータsの増加に応じて単調増加する関係にある整数であるか、又は、分離パラメータsが或る時間区間での予測残差e(n)の平均振幅の増加に応じて広義単調減少する関係にある整数であって、法数が分離パラメータsの減少に応じて単調増加する関係にある整数である。より具体的には、例えば、分離パラメータsが、ゴロムライス符号におけるライスパラメータ、又は、その写像値、又は、予め定められた時間区間における予測残差e(n)に対応する符号の総符号量を最小化する整数であって、法数が、２を底とし、分離パラメータs又は分離パラメータsの写像値に対応する値を指数とする冪乗値である。ライスパラメータの写像値の一例は、ライスパラメータと正又は負の整数定数との和である。また、商q(n)の符号化方法としてアルファ符号化以外をも許す場合には、ライスパラメータと負の整数定数（例えば「−１」）との和を分離パラメータsとすることが望ましい。また、値の最小化とは、当該値を厳密な意味で最小にすることのみならず、当該値を最小であると近似できる値にすることや、当該値を予め定められた閾値以下若しくは未満とすることをも含む概念である。また、可変長符号化の例は、アルファ符号化、デルタ符号化、ハフマン（Huffman）符号化、ゴロムライス符号化、ゴロム（Golomb）符号化、及びその他のエントロピー符号化である。
【００８４】
また、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択する際の指標は、予測利得pgそのものであってもよいが、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標として補助情報符号表を選択してもよい。[性質３] [性質６]より、このような指標を用いても予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択できるからである。なお、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標とする場合、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数そのものを、閾値判定などの判定処理に用いてもよいし、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を量子化した量子化値を判定処理に用いてもよい。また、予測利得pgを推定する情報を用いて補助情報符号表が選択選択されてもよい。すなわち、予測利得pg又は当該予測利得pgを推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準（予測利得pg又は当該予測利得pgを推定する情報に応じた判断基準）を使って補助情報符号表が選択されてもよい。
【００８５】
また、予測分析方式の種別によって異なる補助情報符号表が選択されてもよい。すなわち、予測分析方式の種別を指標とし、補助情報符号表が選択されてもよい。上述の[性質４] [性質７]より、予測分析方式の種別を指標としても予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択できるからである。この場合には、予測分析の種別を表す情報を付加情報として符号に追加する必要がある。復号処理では、この付加情報を用いて予測分析の種別を特定し、その予測分析の種別を示す情報によって異なる補助情報符号表を選択する。
【００８６】
また、補助情報が少なくとも分離パラメータsに対応し、補助情報符号表が補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表である場合、予測利得pgが第１値である場合に選択される補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、予測利得pgが１値よりも大きな第２値である場合に選択される補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータsの振幅が、第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータsの振幅以下となる。これは、[性質２]の「予測利得pgが大きいほど、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測利得pgが小さいほど、分離パラメータsは小さな値で広く分布する傾向」に基づく。
【００８７】
また、補助情報が少なくとも商符号表インデックスhに対応する場合には、第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表インデックスhが特定する商符号表は、第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表インデックスhが特定する商符号表よりも、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い。これは、[性質５]の「予測利得pgが大きいほど、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い商符号表が選択され、予測利得pgが小さいほど、アルファ符号表から遠い商符号表が選択される傾向」に基づく。なお、アルファ符号表及び商符号表は、それぞれ、商と当該商に割り当てられる符号とを対応付けた符号表である。また、アルファ符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbu(k)とし、或る商符号表で商kに対応付けられている符号のビット長をbx(k)とし、fu(k)=0.5bu(k)とし、fx(k)=0.5bx(k)とした場合における、(bu(k)-bx(k))(fu(k)-fx(k))の各kについての総和
E=Σk(bu(k)-bx(k))(fu(k)-fx(k))         …(20)
が小さいほど、当該商符号表はアルファ符号表に近いものとする。
【００８８】
また、符号化処理の際、商符号表の集合から、予測利得に応じた商符号表を選択することとしてもよい。この場合、補助情報は、予測利得に応じた商符号表を特定する商符号表インデックスに対応する。なお、予測利得pgに応じた商符号表を選択する際の指標は、予測利得pgそのものであってもよいが、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標として商符号表を選択してもよい。すなわち、予測利得pg又は当該予測利得pgを推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準を使って商符号表を選択してもよい。[性質６]より、このような指標を用いても予測利得pgに応じた商符号表を選択できるからである。また、予測分析方式の種別によって異なる商符号表を選択してもよい。上述の [性質７]より、予測分析方式の種別を指標としても予測利得pgに応じた商符号表を選択できるからである。符号化処理の際に予測分析方式の種別によって異なる商符号表を選択した場合には、予測分析方式の種別を示す情報を付加情報として符号に追加する必要がある。復号処理では、この付加情報を用いて予測分析方式の種別を特定し、その予測分析方式の種別を示す情報によって異なる商符号表を選択する。
【００８９】
また、補助情報は、フレームやサブフレームなどの時間区間ごとに生成されたものであってもよいが、複数の時間区間に対して生成されたものであってもよい。例えば、複数の時間区間に対してそれぞれ設定された分離パラメータsを統合した情報に対応する補助情報としてもよいし、商符号表を時間区間ごとに選択することにし、複数の時間区間に対してそれぞれ選択された商符号表を特定する商符号表インデックスを統合した情報に対応する補助情報としてもよい。また、複数の時間区間に対してそれぞれ設定された分離パラメータsのそれぞれ一部のビットを統合した情報を含む補助情報としてもよいし、複数の時間区間にそれぞれ対応する商符号表インデックスのそれぞれ一部のビットを統合した情報を含む補助情報としてもよい。
【００９０】
〔第１実施形態〕
次に、本発明の第１実施形態を説明する。
【００９１】
＜構成＞
図８は、第１実施形態の符号化装置１００の機能構成を説明するためのブロック図であり、図９は、図８に示した残差符号化部１２０の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図１０は、第１実施形態の復号装置２００の機能構成を説明するためのブロック図であり、図１１は、図１０に示した残差復号部２２０の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、これらの図において図１から図４と同じ構成については、図１から図４と同じ参照番号を用い、説明を省略する。
【００９２】
図８に示すように、本形態の符号化装置１００は、予測符号化部２１１０、残差符号化部１２０、及び合成部２１３０を有する。また、図９に示すように、残差符号化部１２０は、分離パラメータ設定部１２１、符号化部１２２、補助情報符号化部１２３、補助情報符号表選択部１２４、及び補助情報符号表格納部１２５を有する。また、分離パラメータ設定部１２１は、パラメータ演算部１２１ａ、及び量子化部１２１ｂを有し、符号化部１２２は、分離演算部１２２ａ、合成部２１２２ｃ、商符号化部１２２ｂ、商符号表選択部１２２ｄ、及び商符号表格納部１２２ｅを有する。
【００９３】
また、図１０に示すように、本形態の復号装置２００は、分離部２２１０、残差復号部２２０、及び予測復号部２２３０を有する。また、図１１に示すように、残差復号部２２０は、復号部２２１、補助情報復号部２２２、補助情報符号表選択部２２３、及び補助情報符号表格納部２２４を有する。また、復号部２２１は、分離部２２２１ａ、合成演算部２２２１ｂ、商復号部２２１ｃ、及び商符号表格納部２２１ｅを有する。
【００９４】
なお、本形態の符号化装置１００や復号装置２００は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＲＡＭ（random-access memory）、ＲＯＭ（read-only memory）等を備えた公知のコンピュータ又は専用コンピュータに所定のプログラムが読み込まれ、ＣＰＵがそれを実行することによって構成される特別な装置である。すなわち、フレームバッファ２１１１、及び商符号表格納部１２２ｅ，２２１ｅは、例えば、ＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタ等のメモリであり、その他の各処理部は、例えば、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで構築される処理部である。また、これらの処理部の少なくとも一部が集積回路等の電子回路であってもよい。さらに、必要に応じ、符号化装置１００や復号装置２００に、各処理部の処理によって出力されたデータを格納し、各処理部の別の処理時にデータが読み出される一時メモリを設けてもよい。また、このような各処理部の実現方法は、以下の各実施形態やその変形例でも同様である。
【００９５】
＜事前処理＞
図１２Ａは、残差符号化部１２０の商符号表格納部１２２ｅ及び残差復号部２２０の商符号表格納部２２１ｅに格納される商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表である。また、図１２Ｂは、図１２Ａに例示した各商符号表T1[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。図１３Ａは、残差符号化部１２０の商符号表格納部１２２ｅ及び残差復号部２２０の商符号表格納部２２１ｅに格納される商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表である。また、図１３Ｂは、図１３Ａに例示した各商符号表T2[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。なお、図１２Ｂ及び図１３Ｂにおける"I"は選択される頻度が最も高いことを示し、"IＩ"はその次に選択される頻度が高いことを示し、"III"はそれよりも選択される頻度が低いことを示している。図１４Ａは、図１２Ａの対応表の商符号表T1[h,s]を例示するための図である。また、図１４Ｂは、図１３Ａの対応表の商符号表T2[h,s]を例示するための図である。これらの商符号表では、符号化対象である入力値と、それに対応する符号と、その符号のビット長とが対応付けられている。図１５Ａは、残差符号化部１２０の補助情報符号表格納部１２５及び残差復号部２２０の補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[1]を例示するための図である。図１５Ｂは、残差符号化部１２０の補助情報符号表格納部１２５及び残差復号部２２０の補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[2]を例示するための図である。これらの補助情報符号表では、符号化対象である入力値と、それに対応する符号とが対応付けられている。以下、これらの図を用いて本形態の事前処理を説明する。
【００９６】
[商符号表]
本形態では、符号化処理や復号処理の事前処理として、予測利得pgに応じた複数の商符号表の集合が設定される。商符号表の集合は、それぞれ、商q(n)を符号化するための複数の商符号表を具備する。各商符号表の集合は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、本形態の符号化処理や復号処理では、時系列信号x(n)に対する予測利得pgに応じた商符号表の集合から、商q(n)を符号化するための商符号表を選択する。本形態の例では、予め定められた閾値th未満の予測利得pgに対応する商符号表の集合T1（図１２Ａ）と、閾値th以上の予測利得pgに対応する商符号表の集合T2（図１３Ａ）とが設定される。
【００９７】
商符号表の集合T1に属する各商符号表T1[h,s]と、商符号表の集合T2に属する各商符号表T2[h,s]とは、それぞれ、残差符号化部１２０（図９）の商符号表格納部１２２ｅ及び残差復号部２２０（図１１）の商符号表格納部２２１ｅに格納される。
【００９８】
商符号表T1[h,s]は各分離パラメータsに対してM(s)（M(s)は１以上の整数）個ずつ設定され、各商符号表T1[h,s]にはそれぞれを特定するための商符号表インデックスhが付される。商符号表インデックスhは商符号表T1[h,s]ごとに異なるものであってもよいが、本形態の商符号表T1[h,s]は分離パラメータsごとに設定されるため、分離パラメータsが同一の異なる商符号表T1[h,s]に対して異なる商符号表インデックスhを割り当てれば足りる。そのため、本形態では、分離パラメータsと商符号表インデックスhとの組み合わせで各商符号表T1[h,s]が特定されるものとする。図１２Ａは、M(s)=5の場合の例であり、各分離パラメータsに対して５個ずつの商符号表T1[h,s]（商符号表インデックスh=0〜4）が設定されている。各商符号表T1[h,s]は、分離パラメータsと商符号表インデックスhとの組に対応付けられ、分離パラメータsと商符号表インデックスhの組を指定することによって１つの商符号表T1[h,s]が特定される。なお、商符号表格納部１２２ｅにおいて分離パラメータsと商符号表インデックスhとの組によって特定される商符号表T1[h,s]は、商符号表格納部２２１ｅにおいて当該分離パラメータsと商符号表インデックスhとの組によって特定される商符号表T1[h,s]と同一である。以上のことは、商符号表の集合T2に属する各商符号表T2[h,s]（図１３Ａ）についても同様である。
【００９９】
また、本形態の商符号表インデックスhは、それに対応する商符号表T1[h,s]やT2[h,s]がアルファ符号化と同一の可変長符号化を行うための符号表に近いほど値が小さくなり、アルファ符号化と同一の可変長符号化を行うための符号表から遠いほど値が大きくなるものとする。なお、ここで説明する商符号表インデックスhの大小と商符号表T1[h,s]やT2[h,s]との対応関係は一例であり、アルファ符号化と同一の可変長符号化を行うための符号表に近い商符号表T1[h,s]やT2[h,s]ほど、大きな値の商符号表インデックスhが割り当てもよいし、特定の値に近い商符号表インデックスhが割り当てられてもよい。また、本形態では、分離パラメータsが大きくなるほど前述の法数が大きくなる。
【０１００】
また、商符号表格納部１２２ｅや商符号表格納部２２１ｅに格納される商符号表T1[h,s] 及びT2[h,s]の一例は、ハフマン符号化のためのハフマン表であり、これにはアルファ符号化と同一の符号化を行うためのハフマン表が含まれてもよい。例えば、図１４Ｂに例示した商符号表T2[0,2]は、アルファ符号と同一の符号化を行うためのハフマン表であり、図１４Ａに例示した商符号表T1[1,0]は、アルファ符号と異なるハフマン符号化を行うためのハフマン表である。
【０１０１】
[補助情報符号表]
本形態の符号化装置１００は、最適な分離パラメータsと商符号表とを選択して、予測残差e(n)（n=0,...,N-1）の符号化を行う。そのため、符号化装置１００は、選択された分離パラメータs及び商符号表を特定する商符号表インデックスhを含む補助情報[h,s]を符号化し、その符号を復号装置２００に渡す必要がある。ここで、選択される分離パラメータsと商符号表インデックスhとの頻度分布には前述したような偏りがある。また、選択される分離パラメータsや商符号表インデックスhの頻度分布は、予測利得pgと相関関係がある（［性質１］〜［性質７］）。本形態では、これらの性質を利用し、予測利得pgに応じた補助情報符号表を用いて補助情報[h,s]を可変長符号化することで符号化圧縮率を向上させる。
【０１０２】
そのために、本形態の事前処理では、予測利得pgに応じた複数の補助情報符号表を含む集合を設定し、残差符号化部１２０の補助情報符号表格納部１２５及び残差復号部２２０の補助情報符号表格納部２２４に格納しておく。各補助情報符号表は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、後述する本形態の符号化処理や復号処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対する予測利得pgに応じた補助情報符号表を用い、補助情報[h,s]を可変長符号化する。本形態の例では、予め定められた閾値th未満の予測利得に対応する補助情報符号表Tc[1]（図１５Ａ）と、閾値th以上の予測利得に対応する補助情報符号表Tc[2]（図１５Ｂ）とが設定される。
【０１０３】
すなわち、図１２Ｂ及び図１３Ｂに例示するように、予測利得pgに応じ、選択される商符号表に対応する補助情報[h,s]の頻度分布は相違する。このような頻度分布は事前学習され、予測利得pgが閾値th未満である場合の補助情報[h,s]を符号化するために最適な補助情報符号表Tc[1]と、予測利得pgが閾値th以上である場合の補助情報[h,s]を符号化するために最適な補助情報符号表Tc[2]とが設定される。図１５の例では、補助情報[h,s]とそれに割り当てられた符号とが一対一で対応付けられている。
【０１０４】
なお、補助情報[h,s]を符号化するための最適な補助情報符号表とは、選択される頻度が高い商符号表T1[h,s]やT2[h,s]を特定する補助情報[h,s]ほど短い符号長の符号を割り当て、選択される頻度が低い商符号表T1[h,s]やT2[h,s]を特定する補助情報[h,s]ほど長い符号長の符号を割り当てる符号表である。前述の［特徴２］［特徴５］より、予測利得pgに応じた最適な補助情報符号表は、以下のような２つの特徴を備える符号表となる。
【０１０５】
［補助情報符号表の特徴１］
予測利得pgが第１値である場合に選択される補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、予測利得pgが１値よりも大きな第２値である場合に選択される補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅が、第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅以下となる。
【０１０６】
例えば、図１５Ａに示す補助情報符号表Tc[1]が第１補助情報符号表であり、図１５Ｂに示す補助情報符号表Tc[2]が第２補助情報符号表であるとすると、補助情報符号表Tc[1]において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報[1,0]に対応する分離パラメータs=0の振幅は、補助情報符号表Tc[2]において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報[0,2]に対応する分離パラメータs=2の振幅以下となる。
【０１０７】
［補助情報符号表の特徴２］
予測利得pgが第１値である場合に選択される補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、予測利得pgが１値よりも大きな第２値である場合に選択される補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表インデックスが特定する商符号表は、第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表インデックスが特定する商符号表よりも、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い。
【０１０８】
例えば、図１５Ａに示す補助情報符号表Tc[1]が第１補助情報符号表であり、図１５Ｂに示す補助情報符号表Tc[2]が第２補助情報符号表であるとすると、補助情報符号表Tc[2]において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報[0,2]に対応する商符号表T2[0,2]（図１４Ｂ）は、補助情報符号表Tc[1]において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報[1,0]に対応する商符号表T1[1,0] （図１４Ａ）よりも、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い。なお、商符号表とアルファ符号表との距離は、例えば、前述の式(20)で定義される。
【０１０９】
＜符号化方法＞
図１６は、第１実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。また、図１７Ａは、図１６のステップＳ２０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１７Ｂは、図１６のステップＳ３０の詳細を例示するためのフローチャートである。また、図１８Ａは、図１６のステップＳ４０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１８Ｂは、図１６のステップＳ７０の詳細を例示するためのフローチャートである。以下、これらの図を用いて本形態の符号化方法を説明する。
【０１１０】
符号化装置１００（図８）の予測符号化部２１１０には、標本化・量子化されたPCM形式の時系列信号x(n)が入力される。これらの時系列信号x(n)は、線形量子化（「一様量子化」と呼ぶ場合もある）されたものであってもよいし、圧伸量子化（例えば、ITU-T Recommendation G.711, “Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies”参照）のような非線形量子化（「非一様量子化」と呼ぶ場合もある）されたものであってもよい。また、時系列信号x(n)がPCM形式の信号ではなく、量子化されていない信号であってもよい。予測符号化部２１１０は、前述したようにフレームごとに時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を線形予測分析し、その線形予測分析結果に基づいて 、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)に対応する係数符号Ckと予測残差e(n)（n=0,...,N-1）とを生成して出力する（ステップＳ１０）。なお、予測符号化部２１１０は、入力された時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）をそのまま線形予測分析する構成であってもよいし、非線形量子化されて入力された時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を線形量子化や他の非線形量子化にマッピングしてから線形予測分析を行う構成であってもよい。
【０１１１】
予測符号化部２１１０から出力された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）は残差符号化部１２０に入力される。なお、残差符号化部１２０に入力される予測残差e(n)は整数表現された値であり、例えば-(28-1)から+(28-1)までの整数である。
【０１１２】
残差符号化部１２０（図９）に入力された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）は分離パラメータ設定部１２１に送られ、分離パラメータ設定部１２１は、予測残差e(n)の大きさに依存する整数の分離パラメータsをフレームごとに設定する（ステップＳ２０）。
【０１１３】
［ステップＳ２０の詳細の例］
本形態では、まず、分離パラメータ設定部１２１のパラメータ演算部１２１ａが以下の式に従って、予測残差e(n)の大きさの増加に応じて単調増加する連続量パラメータs’をフレームごとに算出して出力する（ステップＳ２１）。
【０１１４】
【数６】
2010104011.tif 000008
連続量パラメータs’は量子化部１２１ｂに入力され、量子化部１２１ｂは連続量パラメータs’を整数値に量子化した分離パラメータsを生成して出力する（ステップＳ２２）。なお、この量子化は、例えば、連続量パラメータs’の小数点以下を四捨五入した整数を分離パラメータsとするものであってもよいし、s≦s’＜s+1の範囲にある連続量パラメータs’を整数である分離パラメータsに写像する処理であってもよい（［ステップＳ２０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１１５】
次に、符号化部１２２（図９）の分離演算部１２２ａに、残差符号化部１２０に入力された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）と、分離パラメータ設定部１２１から出力された分離パラメータsとが入力される。なお、この分離パラメータsは、入力された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）のフレームに対して設定されたものである。分離演算部１２２ａは、これらを用い、予測残差e(n)又はその絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数を被除数とし、分離パラメータsに依存する整数を法数とした除算によって得られる整数の商q(n)と、その剰余を特定するための情報sub(n)と、を生成する（ステップＳ３０）。なお、剰余を特定するための情報sub(n)は、nullを含む概念である。
【０１１６】
［ステップＳ３０の詳細の例］
図１７Ｂに例示するように、まず、分離演算部１２２ａは、入力された分離パラメータsが０であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。ここで、s=0でなかった場合、分離演算部１２２ａは、入力された予測残差e(n)が０以上であるか否かを判定し（ステップＳ３２ａ）、e(n)≧0であると判定された場合、前述の式(5)に従って整数の商q(n)を生成し（ステップＳ３３ａ）、前述の式(9)に従って剰余を特定するための情報sub(n)を生成して出力する（ステップＳ３４ａ）。なお、式(5)における「2s-1」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する。一方、ステップＳ３２ａでe(n)≧0でないと判定された場合、分離演算部１２２ａは、前述の式(6)に従って整数の商q(n)を生成し（ステップＳ３３ｂ）、前述の式(10)に従って剰余を特定するための情報sub(n)を生成して出力する（ステップＳ３４ｂ）。なお、式(6)における「(-e(n)-1)」が「予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数（被除数）」に相当し、「2s-1」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する。
【０１１７】
一方、ステップＳ３１でs=0であると判定された場合、分離演算部１２２ａは、入力された予測残差e(n)が０以上であるか否かを判定し（ステップＳ３２ｂ）、e(n)≧0であると判定された場合、前述の式(7)に従って商q(n)を生成し（ステップＳ３３ｃ）、sub(n)をnullとして出力する（ステップＳ３４ｃ）。なお、式(7)の「q(n)=2・e(n)= 2・e(n)/2s（s=0）」における「2・e(n)」が「予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数（被除数）」に相当し、「2s=1（s=0）」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する。
【０１１８】
一方、ステップＳ３２ｂでe(n)≧0でないと判定された場合、分離演算部１２２ａは、前述の式(8)に従って商q(n)を生成し（ステップＳ３３ｄ）、sub(n)をnullとして出力する（ステップＳ３４ｃ）。なお、式(8)の「q(n)=-2・e(n)-1= (-2・e(n)-1)/2s（s=0）」における「-2・e(n)-1」が「予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数（被除数）」に相当し、「2s=1（s=0）」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する（［ステップＳ３０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１１９】
次に、分離演算部１２２ａから出力された商q(n)と、分離パラメータ設定部１２１から出力された分離パラメータsと、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とが商符号表選択部１２２ｄに入力される。商符号表選択部１２２ｄは、これらの情報を用い、商符号表格納部１２２ｅに格納された、商q(n)を可変長符号化するための符号表である商符号表の集合T1及びT2から、予測利得pgに応じた商符号表をフレームごとに選択する（ステップＳ４０）。
【０１２０】
［ステップＳ４０の詳細の例］
≪例S40-1≫
図１８Ａに例示するように、まず、商符号表選択部１２２ｄは、入力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)(m=1,...,M)を用い、k(m)をk'(m)とおいた式(19)に従って予測利得pgを求める。なお、Mは線形予測分析部２１１２で行われた線形予測分析の予測次数である。予測次数Mが固定でない場合、商符号表選択部１２２ｄは、線形予測分析部２１１２から出力された予測次数Mを用いる。また、逆量子化とは、量子化値をその量子化値に対応する量子化前の何れかの値にマッピングする処理を意味する。例えば、η1≦k(m)＜η2のPARCOR係数k(m)を量子化した値が量子化PARCOR係数i(m)である場合、量子化PARCOR係数i(m)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)の例はη1とη2の平均値である。次に、商符号表選択部１２２ｄは、予測利得pgが予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【０１２１】
ここで、pg≧thであると判定された場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅに格納された商符号表の集合T2から商符号表T2[h,s]を選択する（ステップＳ４２ａ）。例えば、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅを参照し、入力された分離パラメータsに対応する商符号表T2 [h,s]ごとに１フレーム分の各商q(n)（n=0,...,N-1）にそれぞれ対応する符号のビット数の総和を求め、その総和が最小となる商符号表T2 [h,s]を選択する。例えば、図１３Ａの例においてs=2であった場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表T2[0,2],T2[1,2],T2[2,2],T2[3,2],T2[4,2]それぞれについて、１フレーム分の各商q(n)（n=0,...,N-1）にそれぞれ対応する符号のビット数の総和を求め、その総和が最小となる符号表を商符号表T2[0,2],T2[1,2],T2[2,2],T2[3,2],T2[4,2]から選択する。商符号表選択部１２２ｄは、フレームごとに選択した商符号表T2[h,s]を特定するための商符号表インデックスhと入力された分離パラメータsとを含む補助情報[h,s]を出力する。補助情報[h,s]は、商符号表インデックスhと分離パラメータsとのみからなる情報であってもよいし、これにヘッダ等の付加情報addが追加された情報（[h,s,add]）であってもよい。
【０１２２】
一方、pg＜thであると判定された場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅに格納された商符号表の集合T1から商符号表T1[h,s]を選択する（ステップＳ４２ｂ）。例えば、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅを参照し、入力された分離パラメータsに対応する商符号表T1 [h,s]ごとに１フレーム分の各商q(n)にそれぞれ対応する符号のビット数の総和を求め、その総和が最小となる商符号表T1[h,s]を選択する。例えば、図１２Ａの例においてs=2であった場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表T1[0,2],T1[1,2],T1[2,2],T1[3,2],T1[4,2]それぞれについて、１フレーム分の各商q(n)にそれぞれ対応する符号のビット数の総和を求め、その総和が最小となる符号表を商符号表T1[0,2],T1[1,2],T1[2,2],T1[3,2],T1[4,2]から選択する。商符号表選択部１２２ｄは、フレームごとに選択した商符号表T1[h,s]を特定するための商符号表インデックスhと入力された分離パラメータsとを含む補助情報[h,s]を出力する。補助情報[h,s]は、商符号表インデックスhと分離パラメータsとのみからなる情報であってもよいし、これにヘッダ等の付加情報addが追加された情報（[h,s,add]）であってもよい。
【０１２３】
≪例S40-2≫
例S40-1では、予測利得pgそのものを指標として商符号表の集合を選択し、そこから予測利得に応じた商符号表を選択することにした。しかし、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標として商符号表の集合を選択し、そこから予測利得に応じた商符号表を選択してもよい。
【０１２４】
この場合、商符号表選択部１２２ｄは、例えば、入力された量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。ここで、i(1)≧thであると判定された場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅに格納された商符号表の集合T2から商符号表T2[h,s]を選択する（ステップＳ４２ａ）。一方、i(1)＜thであると判定された場合、商符号表選択部１２２ｄは、商符号表格納部１２２ｅに格納された商符号表の集合T1から商符号表T1[h,s]を選択する（ステップＳ４２ｂ）。その他はS40-1と同様である。
【０１２５】
また、量子化PARCOR係数i(1)の代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や、線形予測係数変換部２１１５から出力された線形予測係数α(1)を指標として利用してもよい。すなわち、ステップＳ４１において、量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k(1)や線形予測係数α(1)が閾値th以上であるか否かを判定することにしてもよい。また、１次の量子化PARCOR係数i(1)等ではなく、その他の次数のPARCOR係数等を用いてもよい（［ステップＳ４０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１２６】
次に、商符号表選択部１２２ｄは、各フレームに対してステップＳ４０で選択した商符号表T1[h,s]又はT2[h,s]が属する集合T1又はT2を特定するパラメータpと、選択した商符号表T1[h,s]又はT2[h,s]に対応する補助情報[h,s]とを商符号化部１２２ｂに送る。さらに商符号化部１２２ｂには、分離演算部１２２ａから出力された当該フレームに対応する商q(n)（n=0,...,N-1）が入力される。商符号化部１２２ｂは、これらを用いて商符号表格納部１２２ｅを検索し、パラメータpと補助情報[h,s]とに対応する商符号表T1[h,s]又はT2[h,s]を抽出する。そして、商符号化部１２２ｂは、抽出した商符号表T1[h,s]又はT2[h,s]を用いて当該フレームの商q(n)を可変長符号化して商q(n)に対応する符号である情報prefix(n)（n=0,...,N-1）を生成する（ステップＳ５０）。
【０１２７】
商符号化部１２２ｂから出力された情報prefix(n)と、分離演算部１２２ａから出力された情報sub(n)とは合成部２１２２ｃに入力され、合成部２１２２ｃは、情報prefix(n)と情報sub(n)とを用い、予測残差e(n)に対応する残差符号Ceを出力する（ステップＳ６０）。例えば、合成部２１２２ｃは、sub(n)がnullでない場合には、情報prefix(n)と情報sub(n)とを合成し、それらのビット結合値prefix(n)|sub(n)を残差符号Ceとして出力するステップを実行し、sub(n)がnullである場合には、情報prefix(n)を残差符号Ceとして出力するステップを実行する。また、合成部２１２２ｃは、情報prefix(n)や情報sub(n)以外のヘッダ等の付加情報を残差符号Ceに含めてもよい。
【０１２８】
次に、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)が補助情報符号表選択部１２４に入力される。補助情報符号表選択部１２４は、この情報を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,s]を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、予測利得pg（時系列信号x(n)の予測効果を表す指標）に応じた補助情報符号表をフレームごとに選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ７０）。
【０１２９】
［ステップＳ７０の詳細の例］
≪例S70-1≫
図１８Ｂに例示するように、まず、補助情報符号表選択部１２４は、入力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)(m=1,...,M)を用い、k(m)をk'(m)とおいた式(19)に従って予測利得pgを求める。なお、Mは線形予測分析部２１１２で行われた線形予測分析の予測次数であり、予測次数Mが固定でない場合、商符号表選択部１２２ｄは、線形予測分析部２１１２から出力された予測次数Mを用いる。また、補助情報符号表選択部１２４が式(19)に従って予測利得pgを求めるのではなく、補助情報符号表選択部１２４が商符号表選択部１２２ｄで求められた予測利得pgを用いる構成でもよい。
【０１３０】
次に、補助情報符号表選択部１２４は、予測利得pgが予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ７１）。ここで、pg≧thであると判定された場合、補助情報符号表選択部１２４は、補助情報符号表格納部１２５に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[2]を選択する（ステップＳ７２ａ）。一方、pg＜thであると判定された場合、補助情報符号表選択部１２４は、補助情報符号表格納部１２５に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[1]を選択する（ステップＳ７２ｂ）。そして、補助情報符号表選択部１２４は、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する。
【０１３１】
≪例S70-2≫
例S70-1では、予測利得pgそのものを指標とし、予測利得に応じた補助情報符号表を選択することにした。しかし、時系列信号x(n)を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標とし、予測利得に応じた補助情報符号表を選択してもよい。
【０１３２】
この場合、補助情報符号表選択部１２４は、例えば、入力された量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ７１）。ここで、i(1)≧thであると判定された場合、補助情報符号表選択部１２４は、補助情報符号表格納部１２５に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[2]を選択する（ステップＳ７２ａ）。一方、i(1)＜thであると判定された場合、補助情報符号表選択部１２４は、補助情報符号表格納部１２５に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[1]を選択する（ステップＳ７２ｂ）。そして、補助情報符号表選択部１２４は、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する。
【０１３３】
また、量子化PARCOR係数i(1)の代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や、線形予測係数変換部２１１５から出力された線形予測係数α(1)を指標として利用してもよい。すなわち、ステップＳ７１において、量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)が閾値th以上であるか否かを判定することにしてもよい。また、１次の量子化PARCOR係数i(1)等ではなく、その他の次数のPARCOR係数等を用いてもよい（［ステップＳ７０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１３４】
次に、商符号表選択部１２２ｄから出力された補助情報[h,s]と補助情報符号表選択部１２４から出力されたパラメータwとが補助情報符号化部１２３に入力される。補助情報符号化部１２３は、パラメータwによって特定される補助情報符号表Tc[1]又はTc[2]を補助情報符号表格納部１２５から抽出する。そして、情報符号化部１２３は、抽出した補助情報符号表Tc[1]又はTc[2]を用い、補助情報[h,s]ごとに当該補助情報[h,s]を可変長符号化し、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccを生成する（ステップＳ８０）。
【０１３５】
以上のように生成されたPARCOR係数に対応する係数符号Ckと予測残差e(n)に対応する残差符号Ceと補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccとは、合成部２１３０（図８）に入力され、合成部２１３０は、これらを合成した符号Cgを生成して出力する（ステップＳ９０）。
【０１３６】
＜復号方法＞
図１９は、第１実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。また、図２０Ａは、図１９のステップＳ１３０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図２０Ｂは、ステップＳ１６０の詳細を例示するためのフローチャートである。また、図２１は、図１９のステップＳ１７０の詳細を例示するためのフローチャートである。以下、これらの図を用いて本形態の復号方法を説明する。
【０１３７】
復号装置２００（図１０）の分離部２２１０は、復号装置２００に入力された符号Cgを分離し、係数符号Ckと、予測残差e(n)に対応する残差符号Ceと、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccとを生成する（ステップＳ１１０）。
【０１３８】
分離部２２１０から出力された係数符号Ckは予測復号部２２３０に入力される。予測復号部２２３０の係数復号部２２３１は、係数符号Ckを復号し、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を生成する（ステップＳ１２０）。
【０１３９】
生成された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は、予測復号部２２０（図１１）の補助情報符号表選択部２２３に入力される。補助情報符号表選択部２２３は、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,s]に対応する補助補助符号Ccを復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pg（時系列信号x(n)の予測効果を表す指標）に応じた補助情報符号表を選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ１３０）。
【０１４０】
［ステップＳ１３０の詳細の例］
≪例S130-1≫
図２０Ａに例示するように、まず、補助情報符号表選択部２２３は、入力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)(m=1,...,M)を用い、k(m)をk'(m)とおいた式(19)に従って予測利得pgを求める。なお、予測次数Mが固定でない場合、補助情報符号表選択部２２３は、入力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)の最高次数Mを用いる。
【０１４１】
次に、補助情報符号表選択部２２３は、予測利得pgが予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３１）。ここで、pg≧thであると判定された場合、補助情報符号表選択部２２３は、補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[2]を選択する（ステップＳ１３２ａ）。一方、pg＜thであると判定された場合、補助情報符号表選択部２２３は、補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[1]を選択する（ステップＳ１３２ｂ）。そして、補助情報符号表選択部２２３は、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する。
【０１４２】
≪例S130-2≫
例S130-1では、予測利得pgそのものを指標とし、予測利得に応じた補助情報符号表を選択することにした。しかし、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標とし、予測利得に応じた補助情報符号表を選択してもよい。
【０１４３】
この場合、補助情報符号表選択部２２３は、例えば、入力された量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３１）。ここで、i(1)≧thであると判定された場合、補助情報符号表選択部２２３は、補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[2]を選択する（ステップＳ１３２ａ）。一方、i(1)＜thであると判定された場合、補助情報符号表選択部２２３は、補助情報符号表格納部２２４に格納された補助情報符号表Tc[1],Tc[2]を含む集合から、補助情報符号表Tc[1]を選択する（ステップＳ１３２ｂ）。そして、補助情報符号表選択部２２３は、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する。
【０１４４】
また、量子化PARCOR係数i(1)の代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)を指標として利用してもよい。また、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を線形予測係数変換部２２３２で線形予測係数α(m)(m=1,...,M)に変換し、それによって得られた線形予測係数α(1)を量子化PARCOR係数i(1)の代わりに指標として利用してもよい。すなわち、ステップＳ１３１において、量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)が閾値th以上であるか否かを判定することにしてもよい。また、１次の量子化PARCOR係数i(1)等ではなく、その他の次数の量子化PARCOR係数等を用いてもよい（［ステップＳ１３０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１４５】
次に、補助情報[h,s]に対応する補助符号CcとステップＳ１３０で選択された補助情報符号表を特定するパラメータwとが、補助情報復号部２２２に入力される。補助情報復号部２２２は、パラメータwによって特定される補助情報符号表Tc[1]又はTc[2]を補助情報符号表格納部２２４から抽出する。そして、補助情報復号部２２２は、抽出した補助情報符号表Tc[1]又はTc[2]を用い、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccを復号し、分離パラメータsと商符号表インデックスhとの組を含む補助情報[h,s]を生成する（ステップＳ１４０）。
【０１４６】
また、予測残差e(n)に対応する残差符号Ceが残差復号部２２０（図１１）の分離部２２２１ａに入力される。分離部２２２１ａは、入力された残差符号Ceを分離し、情報prefix(n)と、情報sub(n)とを生成する（ステップＳ１５０）。
【０１４７】
補助情報復号部２２２から出力された補助情報[h,s]と、分離部２２２１ａから出力された情報prefix(n)と、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とは、商復号部２２１ｃに入力される。商復号部２２１ｃは、これらによって特定される予測利得pg及び補助情報[h,s]に対応する各フレームの商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求め、出力する（ステップＳ１６０）。
【０１４８】
［ステップＳ１６０の詳細の例］
≪例S160-1≫
図２０Ｂに例示するように、まず、商復号部２２１ｃは、入力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を逆量子化したPARCOR係数k'(m)(m=1,...,M)を用い、k(m)をk'(m)とおいた式(19)に従って予測利得pgを求める。なお、商復号部２２１ｃが式(19)に従って予測利得pgを求めるのではなく、商復号部２２１ｃが補助情報符号表選択部２２３で求められた予測利得pgを用いる構成でもよい。次に、商復号部２２１ｃは、予測利得pgが予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６１）。ここで、pg≧thであると判定された場合、商復号部２２１ｃは、商符号表格納部２２１ｅに格納された商符号表の集合T2から補助情報[h,s]に対応する商符号表T2[h,s]を選択する（ステップＳ１６２ａ）。一方、pg＜thであると判定された場合、商復号部２２１ｃは、商符号表格納部２２１ｅに格納された商符号表の集合T1から補助情報[h,s]に対応する商符号表T1[h,s]を選択する（ステップＳ１６２ｂ）。
【０１４９】
次に、商復号部２２１ｃは、選択した商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求める（ステップＳ１６３）。
【０１５０】
≪例S160-2≫
例S160-1では、予測利得pgそのものを指標として商符号表の集合を選択し、そこから予測利得に応じた商符号表を選択することにした。しかし、時系列信号x(n)を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標として商符号表の集合を選択し、そこから予測利得pgに応じた商符号表を選択してもよい。
【０１５１】
この場合、商復号部２２１ｃは、例えば、入力された量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６１）。ここで、i(1)≧thであると判定された場合、商復号部２２１ｃは、商符号表格納部２２１ｅに格納された商符号表の集合T2から補助情報[h,s]に対応する商符号表T2[h,s]を選択する（ステップＳ１６２ａ）。一方、i(1)＜thであると判定された場合、商復号部２２１ｃは、商符号表格納部２２１ｅに格納された商符号表の集合T1から補助情報[h,s]に対応する商符号表T1[h,s]を選択する（ステップＳ１６２ｂ）。そして、商復号部２２１ｃは、選択した商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求める（ステップＳ１６３）。
【０１５２】
また、量子化PARCOR係数i(1)の代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)を指標として利用してもよい。また、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を線形予測係数変換部２２３２で線形予測係数α(m)(m=1,...,M)に変換し、それによって得られた線形予測係数α(1)を量子化PARCOR係数i(1)の代わりに指標として利用してもよい。すなわち、ステップＳ１６１において、量子化PARCOR係数i(1)が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)が閾値th以上であるか否かを判定することにしてもよい。また、１次の量子化PARCOR係数i(1)等ではなく、その他の次数の量子化PARCOR係数等を用いてもよい（［ステップＳ１６０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１５３】
その後、商復号部２２１ｃから出力された商q(n)と、分離部２２２１ａから出力された情報sub(n)と、補助情報復号部２２２から出力された補助情報[h,s]が含む分離パラメータsとが、合成演算部２２２１ｂに入力される。合成演算部２２２１ｂは、これらを用いて予測残差e(n)を算出して出力する（ステップＳ１７０）。
【０１５４】
［ステップＳ１７０の詳細の例示］
図２１に例示するように、まず、合成演算部２２２１ｂは、入力された分離パラメータsが０であるか否かを判定する（ステップＳ１７１）。ここで、s=0でないと判定された場合、次に合成演算部２２２１ｂは、情報sub(n)が2ｓ-１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７２ａ）。この判定は予測残差e(n)が０以上であるか否かを判定することに相当する。ステップＳ１７２ａでsub(n)≧2ｓ-１と判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、以下の式によって予測残差e(n)を算出する（ステップＳ１７３ａ）。
【０１５５】
e(n)=sub(n)+2s-1・q(n)-2s-1        …(22)
一方、ステップＳ１７２ａでsub(n)＜2ｓ-１と判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、以下の式によって予測残差e(n)を算出する（ステップＳ１７３ｂ）。
【０１５６】
e(n)=-sub(n)-1-2s-1・q(n)         …(23)
一方、ステップＳ１７１でs=0と判定された場合、次に合成演算部２２２１ｂは、情報q(n)が偶数であるか否かを判定する（ステップＳ１７２ｂ）。この判定は予測残差e(n)が０以上であるか否かを判定することに相当する。ステップＳ１７２ｂでq(n)が偶数であると判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、以下の式によって予測残差e(n)を算出する（ステップＳ１７３ｃ）。
【０１５７】
e(n)=q(n)/2        …(24)
一方、ステップＳ１７２ｂでq(n)が奇数であると判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、以下の式によって予測残差e(n)を算出する（ステップＳ１７３ｄ）。
【０１５８】
e(n)=-(q(n)+1)/2         …(25)
以上のように生成された予測残差e(n)は、合成演算部２２２１ｂから出力される（［ステップＳ１７０の詳細の例示］の説明終わり）。
【０１５９】
また、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は線形予測係数変換部２２３２に送られ、線形予測係数変換部２２３２は、これらを用いて予測次数Ｍの線形予測フィルタの各線形予測係数α(m)(m=1,...,M)を算出する。線形予測部２２３３は、算出された各線形予測係数α(m)(m=1,...,M)と過去に加算部２２３４から出力された時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）とを用い、線形予測フィルタによって線形予測値y(n)（n=0,...,N-1）を生成し、加算部２２３４は、線形予測値y(n)と残差復号部２２２０で復号された予測残差e(n)とを加算して時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を生成する（ステップＳ１８０）。
【０１６０】
〔第１実施形態の変形例１〕
次に、第１実施形態の変形例１を説明する。この変形例では、符号化装置において、予測残差e(n)を０以上の整数e'(n)に写像してから分離パラメータの設定や符号化処理を行う。また、復号装置では、復号された整数e'(n)を逆変換して予測残差e(n)を復元する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０１６１】
＜構成＞
第１実施形態とこの変形例１との構成上の相違点は、符号化装置１００の残差符号化部１２０がさらに信号変換部１２６を具備し（図９）、復号装置２００の残差復号部２２０がさらに信号逆変換部２２５を具備する点である（図１１）。
【０１６２】
＜事前処理＞
第１実施形態と同様である。
【０１６３】
＜符号化方法＞
図２２は、第１実施形態の変形例１の符号化方法を説明するためのフローチャートである。また、図２４Ａは、図２２のステップＳ２３０の詳細を例示するためのフローチャートである。以下、これらの図を用いて本変形例の符号化方法を説明する。
【０１６４】
まず、前述のステップＳ１０が実行され、残差符号化部１２０（図９）に入力された予測残差e(n)は信号変換部１２６に入力される。信号変換部１２６は、入力された予測残差e(n)を０以上の整数の値e'(n)に写像する（ステップＳ２１０）。この値e'(n)は、予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数である。また、この写像は予め定められた規則に従って行われ、例えば、入力された予測残差e(n)が０以上の場合にはそれを大小関係の順序を保ったまま奇数の整数に写像し、入力された予測残差e(n)が０未満の場合にはそれを絶対値の大小関係の順序を保ったまま偶数の整数に写像する。
【０１６５】
信号変換部１２６から出力された値e'(n)は分離パラメータ設定部１２１に送られ、分離パラメータ設定部１２１は値e'(n)の絶対値に依存する整数の分離パラメータsをフレームごとに設定する（ステップＳ２２０）。なお、ステップＳ２２０の処理は、予測残差e(n)が値e'(n)に置き換わること以外はステップＳ２０と同様である。
【０１６６】
次に、符号化部３２２の分離演算部１２２ａに、信号変換部１２６から出力された値e'(n)（「予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数」に相当）と、分離パラメータ設定部１２１から出力された分離パラメータsとが入力される。なお、この分離パラメータsは、入力された値e'(n)に対応する予測残差e(n)のフレームに対して設定されたものである。分離演算部１２２ａは、これらを用い、値e'(n)を被除数とし、分離パラメータsに依存する整数を法数とした除算によって得られる整数の商q(n)と、その剰余を特定するための情報sub(n)とを生成する（ステップＳ２３０）。
【０１６７】
［ステップＳ２３０の詳細の例］
図２４Ａに例示するように、まず、分離演算部１２２ａは、入力された分離パラメータsが０であるか否かを判定する（ステップＳ２３１）。ここで、s=0でなかった場合、分離演算部１２２ａは、
q(n)=floor(e'(n)/2s)            …(26)
に従って整数の商q(n)を生成し（ステップＳ２３２ａ）、
sub(n)=e'(n)-2s・q(n)           …(27)
に従って剰余を特定するための情報sub(n)を生成して出力する（ステップＳ２３３ａ）。なお、式(26)における「2s」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する。
【０１６８】
一方、s=0であった場合、分離演算部１２２ａは、
q(n)=e'(n)            …(28)
に従って整数の商q(n)を生成し（ステップＳ２３２ｂ）、sub(n)をnullとして出力する（ステップＳ３３３ｂ）。なお、式(28)「q(n)=e'(n)=e'(n)/2s（s=0）」における「e'(n)」が「予測残差e(n)の絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数（被除数）」に相当し、「2s=1（s=0）」が「分離パラメータsに依存する整数（法数）」に相当する（［ステップＳ２３０の詳細の例］の説明終わり）。
【０１６９】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ４０〜Ｓ９０の処理が実行される。
【０１７０】
＜復号方法＞
図２３は、第１実施形態の変形例１の復号方法を説明するためのフローチャートである。また、図２４Ｂは、図２３のステップＳ３７０の詳細を例示するためのフローチャートである。以下、これらの図を用いて本変形例の復号方法を説明する。
【０１７１】
まず、第１実施形態で説明したステップＳ１１０〜Ｓ１６０の処理が実行された後、合成演算部２２２１ｂ（図１１）が、情報sub(n)と商q(n)と分離パラメータsとを用い、予測残差e(n)を正の整数に写像した値e’(n)を算出して出力する（ステップＳ３７０）。
【０１７２】
［ステップＳ３７０の詳細の例示］
図２４Ｂに例示するように、まず、合成演算部２２２１ｂは、入力された分離パラメータsが０であるか否かを判定する（ステップＳ３７１）。ここで、s=0でないと判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、
e'(n)=2s・q(n)+sub(n)        …(29)
によって値e'(n)を算出する（ステップＳ３７２ａ）。
【０１７３】
一方、s=0であると判定された場合、合成演算部２２２１ｂは、
e'(n)=q(n)        …(30)
によって値e'(n)を算出する（ステップＳ３７２ｂ）（［ステップＳ３７０の詳細の例示］の説明終わり）。
【０１７４】
合成演算部２２２１ｂから出力された値e'(n)は、信号逆変換部２２５に入力され、信号逆変換部２２５は、値e'(n)を逆変換して予測残差e(n)を求めて出力する（ステップＳ３８０）。なお、この逆変換は、信号変換部１２６の処理の逆変換である。
【０１７５】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ１８０の処理が実行される。
【０１７６】
なお、式(26)(27)の代わりにe(n)をe'(n)とおいた式(5)(9)を用いてもよいし、式(28)の代わりにe(n)をe'(n)とおいた式(7)を用いてもよい。この場合には、式(29)の代わりにe(n)をe'(n)とおいた式(22)を用い、式(30)の代わりにe(n)をe'(n)とおいた式(24)を用いる。また、sが０であるか否かにかかわりなく、分離演算部１２２ａが式(26)に従って整数の商q(n)を生成し、式(27)に従って剰余を特定するための情報sub(n)を生成し、合成演算部２２２１ｂが、式(29)によって値e'(n)を算出してもよい。
【０１７７】
〔第１実施形態の変形例２〕
次に、第１実施形態の変形例２を説明する。この変形例は、残差符号化部１２０や残差復号部２２０の商符号表格納部１２２ｅ，２２１ｅに格納される商符号表の組み合わせについての変形例である。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０１７８】
図２５Ａ，図２６Ａ，図２７Ａ，図２７Ｃは、商符号表格納部１２２ｅ及び商符号表格納部２２１ｅに格納される商符号表T1[h,s]及びT2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表である。また、図２５Ｂ，図２６Ｂ，図２７Ｂ，図２７Ｄは、図２５Ａ，図２６Ａ，図２７Ａ，図２７Ｃの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。また、図２７Ｅ、図２７Ｆは、符号表の他の例を説明するための図である。また、図２８Ａは、商符号表格納部１２２ｅ及び商符号表格納部２２１ｅに格納されるT2[h,s]と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表である。また、図２８Ｂは、図２８Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【０１７９】
図２５Ａ及び図２５Ｂに示す変形例では、設定範囲内の分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組すべてについて商符号表T1[h,s]やT2[h,s]が設定されるのではなく、それらの一部の組み合わせについて商符号表T1[h,s]やT2[h,s]が設定されない。なお、"-"は、それに対応する分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組に対して商符号表T1[h,s]やT2[h,s]が設定されていないことを示す（他の図でも同様）。なお、図２５Ａ及び図２５Ｂの例では分離パラメータs=1,3に対応する列が存在しないが、この例では分離パラメータs=1,3自体が生成されない。このように、分離パラメータsが所定範囲で連続する整数値（例えば、0,1,2,3,4,...,7）のいずれの値をもとり得るのではなく、所定範囲で連続する整数値から一部の整数を間引いた範囲内（例えば、0,2,4,6）の値のみをとる構成であってもよい。この場合には、補助情報符号化部１２３（図９）で符号化すべき補助情報[h,s]の種類を減らせるため、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccの符号量を削減できる。
【０１８０】
また、図２７Ａの例は、分離パラメータsごとに異なる商符号表T1[h,s]が設定されるのではなく、すべての分離パラメータsについて共通の複数の商符号表T1[h,s]が設定される例である。図２７Ａの例では、分離パラメータsの値にかかわらず５つの商符号表T1[0,A]〜T1[4,A]の何れかが選択される。また、図２７Ｃの例は、分離パラメータs=0,1,2,3に対してそれぞれ１つずつの商符号表T2[0,s]が設定され、その他の分離パラメータsについて１つの商符号表T2[0,E]が設定される例である。
【０１８１】
また、商符号表T1[h,s]だけではなく、商符号表T2[h,s]についても、図２７Ａの例のように、すべての分離パラメータsについて共通の複数の商符号表T1[h,A]及びT2[h,A]が設定されてもよい。また、商符号表T2[h,s]だけではなく、商符号表T1[h,s]についても、図２７Ｃの例のように、分離パラメータs=0,1,2,3に対してそれぞれ１つずつの商符号表T1[0,s]が設定され、その他の分離パラメータsについて１つの商符号表T2[0,E]が設定されてもよい。
【０１８２】
また、図２７Ｅ及び図２７Ｆに例示するように、予測利得pgに応じ、商符号表T1[0,A]又はT2[0,A]が一義的に定まる構成であってもよい。この場合、商符号表選択部１２２ｄは、予測利得pgやPARCOR係数等と閾値thとを比較し、その比較結果のみから商q(n)を符号化するための商符号表T1[0,A]又はT2[0,A]を特定できる。
【０１８３】
また、図２８Ａ及び図２８Ｂの変形例は、少なくとも一部の分離パラメータsについて、それに対応する連続量パラメータs’の大きさに応じて異なる商符合表を設定する例である。すなわち、この変形例では、分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組が同一であっても、その分離パラメータsに対応する連続量パラメータs’の大きさに応じて異なる商符号表が設定される場合がある。これにより、より最適な商符号表の設定が可能となり、それによって可変長符号化された商q(n)に対応する符号の符号量をより小さくできる。
【０１８４】
図２８Ａの例では、少なくとも一部の分離パラメータsについて、その分離パラメータsに対応する連続量パラメータs’が上位のものか下位のものかに応じて異なる符号表が設定される。なお、「分離パラメータsに対応する連続量パラメータs’が上位」とは、分離パラメータsに量子化される連続量パラメータ領域の所定範囲を２つの区分に分割した場合の上位側の区分に当該連続量パラメータs’が属することを意味する。また、「分離パラメータsに対応する連続量パラメータs’が下位」とは、分離パラメータsに量子化される連続量パラメータ領域の所定範囲を２つの区分に分割した場合の下位側の区分に当該連続量パラメータs’が属することを意味する。例えば、s≦s’＜s+1の範囲にある連続量パラメータs’が整数である分離パラメータsに量子化される場合、s以上s+0.5未満の範囲に属する連続量パラメータs’が下位のものであり、s+0.5以上s+1未満の範囲に属する連続量パラメータs’が上位のものである。
【０１８５】
図２８Ａの例では、例えば、分離パラメータsが２であってそれに対応する連続量パラメータs’が下位である場合に対し、商符号表インデックスｈ=0,1,...,4に対応する商符号表T2[0,2,L],T2[1,2,L],T2[2,2,L],T2[3,2,L],T2[4,2,L]が設定される。また、例えば、分離パラメータsが２であってそれに対応する連続量パラメータs’が上位である場合に対し、商符号表インデックスｈ=0,1,...,4に対応する商符号表T2[0,2,U],T2[1,2,U],T2[2,2,U],T2[3,2,U],T2[4,2,U]が設定される。なお、少なくとも一部の商符号表T2[h,2,L]と商符号表T2[h,2,U]とは異なる符号表である。また、例えば、分離パラメータs=1については、連続量パラメータs’の上位・下位にかかわりなく、商符号表インデックスｈ=0,1,2,3に対応する商符号表T2[0,1],T2[1,1],T2[2,1],T2[3,1]が設定される。
【０１８６】
以上のように設定された各商符号表T2[h,s,add]（add="L" or "U"）は、それぞれに対応する商符号表インデックスｈと、分離パラメータsと、連続量パラメータs’の上位・下位を示す付加情報addとの組に対応付けられ、また、各商符号表T2[h,s]は、それぞれに対応する商符号表インデックスｈと分離パラメータsとの組に対応付けられて、商符号表格納部１２２ｅと商符号表格納部２２１ｅとに格納される。なお、商符号表格納部１２２ｅにおいて分離パラメータsと商符号表インデックスｈと付加情報addとの組によって特定される商符号表T2[h,s,add]は、商符号表格納部２２１ｅにおいて当該分離パラメータsと商符号表インデックスｈと付加情報addとの組によって特定される商符号表T2[h,s,add]と同一である。また、商符号表格納部１２２ｅにおいて分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組によって特定される商符号表T2[h,s]は、商符号表格納部２２１ｅにおいて当該分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組によって特定される商符号表T2[h,s]と同一である。また、第１実施形態と同様、選択される商符号表T2[h,s,add]，T2[h,s]の頻度分布（図２８Ｂに例示）は事前学習され、分離パラメータsと商符号表インデックスｈとの組である補助情報[h,s]、又は、分離パラメータsと商符号表インデックスｈと上位・下位を示す付加情報addとの組である補助情報[h,s,add]を符号化するための補助情報符号表Tc[2]が、補助情報符号表格納部１２５及び２２４に格納される。なお、図２８Ａ及び図２８Ｂでは、集合T2に属する商符号表T2[h,s,add]，T2[h,s]の説明を行ったが、集合T1をこれと同様な構成としてもよい。また、このような商符号表を用いる場合、符号化装置１００の商符号表選択部１２２ｄは、さらに、パラメータ演算部１２１ａから出力された連続量パラメータs’を用い、分離パラメータsに対応する連続量パラメータs’が上位であるか下位を判定して商符号表を選択する。
【０１８７】
その他、第１実施形態の変形例１と第１実施形態の変形例２とを組み合わせてもよい。
【０１８８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本形態では、予測残差e(n)が、予め定められた時間区間であるフレームごとに時系列信号を予測分析した結果から得られたものであり、フレームがさらに複数に分割された各時間区間であるサブフレームごとに分離パラメータsi(i=1,2)が設定される。そして、補助情報は、複数のサブフレームに対してそれぞれ設定された分離パラメータsiを統合した統合パラメータSに対応するものとする。なお、本形態では、各フレームが２つに分割された各時間区間をサブフレームとする例を示すが（i=1,2）、これは本発明を限定するものではなく、各フレームが３以上に分割された各時間区間をサブフレームとしてもよい（i=1,2,...,I(Iは３以上の整数)）。また、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０１８９】
＜構成＞
図２９は、第２実施形態の残差符号化部３２０の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図３０は、第２実施形態の残差復号部４２０の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、これらの図において第１実施形態と共通する事項については、第１実施形態と同じ参照番号を付して説明を省略する。
【０１９０】
第１実施形態と第２実施形態との構成上の相違点は、符号化装置１００の残差符号化部１２０が残差符号化部３２０に置換され、復号装置２００の残差復号部２２０が残差復号部４２０に置換される点である。
【０１９１】
図２９に示すように、残差符号化部３２０は、分離パラメータ設定部３２１、符号化部３２２、補助情報符号化部３２３、補助情報符号表選択部３２４、及び補助情報符号表格納部３２５を有する。また、分離パラメータ設定部３２１は、パラメータ演算部３２１ａ、及び量子化部１２１ｂを有する。また、符号化部３２２は、分離演算部３２２ａ、合成部２１２２ｃ、商符号化部３２２ｂ、符号表選択部３２２ｄ、及び符号表格納部１２２ｅを有する。
【０１９２】
また、図３０に示すように、残差復号部４２０は、復号部４２１、補助情報復号部４２２、補助情報符号表選択部４２３、及び補助情報符号表格納部４２４を有する。また、復号部４２１は、分離部２２２１ａ、合成演算部４２１ｂ、商復号部４２１ｃ、及び符号表格納部２２１ｅを有する。
【０１９３】
＜事前処理＞
次に、本形態の事前処理を説明する。
【０１９４】
[商符号表]
本形態でも、第１実施形態と同様、符号化処理や復号処理の事前処理として、予測利得pgに応じた複数の商符号表の集合が設定される。そして、商符号表の集合T1に属する各商符号表T1[h,s]と、商符号表の集合T2に属する各商符号表T2[h,s]とは、それぞれ、残差符号化部３２０（図２９）の商符号表格納部１２２ｅ及び残差復号部４２０（図３０）の商符号表格納部２２１ｅに格納される。なお、各商符号表T1[h,s]及びT2[h,s]に対応する分離パラメータsは、各フレームの前半のサブフレームに対する分離パラメータs1、又は、後半のサブフレームに対する分離パラメータs2である。
【０１９５】
[補助情報符号表]
本形態では、各サブフレームに対してそれぞれ設定された各分離パラメータsi(i=1,2)をフレームごとに統合した統合パラメータS=s1|s2と、当該フレームに対して選択された符号化方法を特定するための商符号表インデックスhとの組を含む情報を補助情報[h,S]とする。
【０１９６】
フレームでの総符号量を最小化するという基準のもとでは、商q(n)を可変長符号化するために選択される商符号表の頻度分布に偏りが生じ、当該商符号表を特定するための商符号表インデックスhの頻度分布に偏りが生じる。また、サブフレームでの総符号量を最小化するという基準のもとで選択される分離パラメータsiの頻度分布にも偏りが生じる。そのため、各サブフレームに対する分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS=s1|s2の頻度分布にも偏りが生じる。また、選択される分離パラメータsiや商符号表インデックスhの頻度分布は、予測利得pgと相関関係がある（［性質１］〜［性質７］）。
【０１９７】
図３１Ａ、図３１Ｂは、残差符号化部３２０の符号表選択部３２２ｄでフレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。なお、図３１において、例えば、S=01とは、前半のサブフレームに対する分離パラメータs1が０であり、後半のサブフレームに対する分離パラメータs2が１であることを意味する。また、図３１Ａの商符号表インデックスhと統合パラメータS=s1|s2とで特定される各欄には、フレームごとに選択された商符号表がT1[h,s1]（又はT1[h,s2]）である頻度を示してある。また、図３１Ｂの商符号表インデックスhと統合パラメータS=s1|s2とで特定される各欄には、フレームごとに選択された商符号表がT2[h,s1]（又はT2[h,s2]）である頻度を示してある。なお、頻度の表記方法は第１実施形態と同じである。
【０１９８】
図３１Ａ、図３１Ｂに例示するように、商符号表インデックスhの頻度分布や統合パラメータS=s1|s2の頻度分布には偏りがあり、それらの頻度分布は予測利得pgと相関関係がある。本形態では、これらの性質を利用し、予測利得pgに応じた補助情報符号表を用いて補助情報[h,S]を可変長符号化することで符号化圧縮率を向上させる。
【０１９９】
そのために、本形態の事前処理では、予測利得pgに応じた商符号表インデックスhの頻度分布や統合パラメータS=s1|s2の頻度分布（図３１Ａ、図３１Ｂ）が事前学習される。そして、その学習結果に基づいて予測利得pgに応じた複数の補助情報符号表からなる集合を設定が設定され、残差符号化部３２０の補助情報符号表格納部３２５及び残差復号部４２０の補助情報符号表格納部４２４に格納される。各補助情報符号表は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、後述する本形態の符号化処理や復号処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対する予測利得pgに応じた補助情報符号表を用い、補助情報[h,S]を可変長符号化する。なお、補助情報符号表の構成や特徴は、補助情報[h,s]が補助情報[h,S]になること以外は、第１実施形態と同様である。
【０２００】
＜符号化方法＞
次に、第２実施形態の符号化方法を説明する。
【０２０１】
図３２は、第２実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の符号化方法を説明する。
【０２０２】
第１実施形態で説明したステップＳ１０の処理が実行された後、残差符号化部３２０（図２９）に入力された予測残差e(n)が分離パラメータ設定部３２１に送られ、分離パラメータ設定部３２１は、サブフレームごとに、予測残差e(n)の絶対値に依存する整数の分離パラメータsi(i=1,2)を設定する（ステップＳ４２０）。この処理は、フレームごとに行った第１実施形態で説明したステップ２０の処理をサブフレームごとに行うことで実現できる。具体的には、例えば、パラメータ演算部３２１ａが、式(21)のＮをサブフレームのサンプル数に置換した式に従ってサブフレームごとに連続量パラメータsi’を算出し、算出された連続量パラメータsi’を量子化部３２１ｂが整数値に量子化してサブフレームごとの分離パラメータsiを生成する。
【０２０３】
次に、符号化部３２２の分離演算部３２２ａに、残差符号化部３２０に入力された予測残差e(n)と、分離パラメータ設定部３２１から出力されたサブフレームごとの分離パラメータsiとが入力される。なお、この分離パラメータsiは、入力された予測残差e(n)のサブフレームに対して設定されたものである。分離演算部３２２ａは、これらを用い、予測残差e(n)又はその絶対値の増加に応じて単調増加する０以上の整数を被除数とし、分離パラメータsiに依存する整数を法数とした除算によって得られる整数の商q(n)と、その剰余を特定するための情報sub(n)と、を生成する（ステップＳ４３０）。なお、ステップＳ４３０の詳細は、例えば、前述したステップＳ３０の詳細の例と同様である。
【０２０４】
次に、分離演算部３２２ａから出力された商q(n)と分離パラメータ設定部３２１から出力された分離パラメータs1(又はs2)と、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とが、符号表選択部３２２ｄに入力される。商符号表選択部３２２ｄは、これらの情報を用い、商符号表格納部３２２ｅに格納された、商q(n)を可変長符号化するための符号表である商符号表の集合T1及びT2から、予測利得pgに応じた商符号表をフレームごとに選択する（ステップＳ４４０）。すなわち、本形態では、分離パラメータsiはサブフレームごとに設定されるが、商符号表はフレームごとに選択される。ステップＳ４４０の詳細は、フレームごとに設定された分離パラメータsが、サブフレームごとに設定された分離パラメータs1(又はs2)に置き換わる以外、第1実施形態のステップＳ４０と同様である。
【０２０５】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ５０及びＳ６０の処理が実行された後、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)が補助情報符号表選択部３２４に入力される。補助情報符号表選択部３２４は、この情報を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,S]を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表をフレームごとに選択し、それを特定するパラメータwを出力する（ステップＳ４７０）。この処理の詳細は、補助情報[h,s]が補助情報[h,S]となる以外は、第１実施形態のステップＳ７０と同様である。
【０２０６】
次に、商符号表選択部３２２ｄから出力された補助情報[h,S]と補助情報符号表選択部３２４から出力されたパラメータwとが補助情報符号化部３２３に入力される。補助情報符号化部３２３は、パラメータwによって特定される補助情報符号表を補助情報符号表格納部３２５から抽出する。そして、情報符号化部３２３は、抽出した補助情報符号表を用い、補助情報[h,S]ごとに当該補助情報[h,S]を可変長符号化し、補助情報[h,S]に対応する補助符号Ccを生成する（ステップＳ４８０）。
【０２０７】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ９０の処理が実行される。
【０２０８】
＜復号方法＞
図３３は、第２実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の復号方法を説明する。
【０２０９】
まず、第１実施形態で説明したステップＳ１１０及びＳ１２０の処理が実行される。ステップＳ１２０で生成された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)は、予測復号部４２０（図３０）の補助情報符号表選択部４２３に入力される。補助情報符号表選択部４２３は、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,S]に対応する補助符号Ccを復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ５３０）。この処理の詳細は、補助情報[h,s]が補助情報[h,S]となる以外は、第１実施形態のステップＳ１３０と同様である。
【０２１０】
次に、補助情報[h,S]に対応する補助符号CcとステップＳ５３０で選択された補助情報符号表を特定するパラメータwとが、補助情報復号部４２２に入力される。補助情報復号部４２２は、パラメータwによって特定される補助情報符号表を補助情報符号表格納部４２４から抽出する。そして、補助情報復号部４２２は、抽出した補助情報符号表を用い、補助情報[h,S]に対応する補助符号Ccを復号し、統合パラメータSと商符号表インデックスhとの組を含む補助情報[h,S]を生成する（ステップＳ５４０）。
【０２１１】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ１５０の処理が実行された後、補助情報復号部４２２から出力された補助情報[h,S]と、分離部２２２１ａから出力された情報prefix(n)と、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とが、商復号部４２１ｃに入力される。商復号部４２１ｃは、これらによって特定される予測利得pg及び補助情報[h,S]に対応する商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求め、出力する（ステップＳ５６０）。
【０２１２】
その後、商復号部４２１ｃから出力された商q(n)と、分離部２２２１ａから出力された情報sub(n)と、補助情報復号部４２２から出力された補助情報[h,S]が含む分離パラメータsiとが、合成演算部２２２１ｂに入力される。合成演算部２２２１ｂは、これらを用い、サブフレームごとに予測残差e(n)を算出して出力する（ステップＳ５７０）。ステップＳ５７０の詳細は、分離パラメータsが分離パラメータsiに置き換わり、フレームごとの処理がサブフレームごとの処理に置き換わる以外、第1実施形態のステップＳ１７０と同様である。
【０２１３】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ１８０の処理が実行される。
【０２１４】
〔第２実施形態の変形例〕
第１実施形態の変形例１を第２実施形態に適用してもよい。すなわち、残差符号化部３２０が信号変換部１２６を具備し、残差復号部４２０が信号逆変換部２２５を具備することにしてもよい。そして、予測残差e(n)を０以上の整数e'(n)に写像してから本形態で説明した分離パラメータの設定や符号化処理を行い、本形態で説明した復号処理によって復号された整数e'(n)を逆変換して予測残差e(n)を復元することにしてもよい。
【０２１５】
また、第１実施形態の変形例２を第２実施形態に適用してもよい。すなわち、第１実施形態の変形例２で例示した商符号表の変形例の分離パラメータsを統合パラメータSに置き換えたものを本形態で用いてもよい。その他、第１実施形態の変形例１及び２を第２実施形態に適用してもよい。
【０２１６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本形態では、予測残差e(n)が、予め定められた時間区間であるフレームごとに時系列信号を予測分析した結果から得られたものであり、フレームがさらに複数に分割された各時間区間であるサブフレームごとに商q(n)を可変長符号化するための商符号表が選択され、商q(n)に対応する予測残差e(n)が属するサブフレームに対して設定された商符号表を用い、当該商q(n)を可変長符号化する。そして、分離パラメータsと、各サブフレームに対してそれぞれ選択された商符号表を特定するためのインデックスhi(i=1,2)をフレームごとに統合した統合インデックスHとの組を含む情報を補助情報[H,s]とする。なお、本形態では、各フレームが２つに分割された各時間区間をサブフレームとする例を示すが（i=1,2）、これは本発明を限定するものではなく、各フレームが３以上に分割された各時間区間をサブフレームとしてもよい（i=1,2,...,I(Iは３以上の整数)）。また、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０２１７】
＜構成＞
図３４は、第３実施形態の残差符号化部５２０の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図３５は、第３実施形態の残差復号部６２０の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、これらの図において第１実施形態と共通する事項については、第１実施形態と同じ参照番号を付して説明を省略する。
【０２１８】
第１実施形態と第３実施形態との構成上の相違点は、符号化装置１００の残差符号化部１２０が残差符号化部５２０に置換され、復号装置２００の残差復号部２２０が残差復号部６２０に置換される点である。
【０２１９】
図３４に示すように、残差符号化部５２０は、分離パラメータ設定部１２１、符号化部５２２、補助情報符号化部５２３、補助情報符号表選択部５２４、及び補助情報符号表格納部５２５を有する。また、符号化部５２２は、分離演算部１２２ａ、合成部２１２２ｃ、商符号化部５２２ｂ、符号表選択部５２２ｄ、及び符号表格納部１２２ｅを有する。
【０２２０】
また、図３５に示すように、残差復号部６２０は、復号部６２１、補助情報復号部６２２、補助情報符号表選択部６２３、及び補助情報符号表格納部６２４を有する。また、復号部６２１は、分離部２２２１ａ、合成演算部２２２１ｂ、商復号部６２１ｃ、及び符号表格納部２２１ｅを有する。
【０２２１】
＜事前処理＞
次に、本形態の事前処理を説明する。
【０２２２】
[商符号表]
本形態でも、第１実施形態と同様、符号化処理や復号処理の事前処理として、予測利得pgに応じた複数の商符号表の集合が設定される。そして、商符号表の集合T1に属する各商符号表T1[h,s]と、商符号表の集合T2に属する各商符号表T2[h,s]とは、それぞれ、残差符号化部５２０（図３４）の商符号表格納部１２２ｅ及び残差復号部６２０（図３５）の商符号表格納部２２１ｅに格納される。
【０２２３】
[補助情報符号表]
本形態では、各サブフレームに対してそれぞれ選択された商符号表を特定するための商符号表インデックスhi(i=1,2)をフレームごとに統合した統合インデックスH==s1|s2と、当該フレームに対して設定された分離パラメータsとを含む情報を補助情報[H,s]とする。
【０２２４】
フレームでの総符号量を最小化するという基準のもとでは、商q(n)を可変長符号化するために選択される商符号表の頻度分布に偏りが生じ、当該商符号表を特定するための商符号表インデックスhiを統合した統合インデックスHの頻度分布に偏りが生じる。また、サブフレームでの総符号量を最小化するという基準のもとで選択される分離パラメータsの頻度分布にも偏りが生じる。また、選択される分離パラメータsや商符号表インデックスhiの頻度分布は、予測利得pgと相関関係がある（［性質１］〜［性質７］）。
【０２２５】
図３６Ａ、図３６Ｂは、残差符号化部５２０の符号表選択部５２２ｄでサブフレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータs及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。なお、図３６において、例えば、H=01とは、前半のサブフレームに対する商符号表インデックスh1が０であり、サブフレームに対する商符号表インデックスh2が１であることを意味する。また、図３６Ａの統合インデックスHと分離パラメータsとで特定される各欄には、前半のサブフレームに対して選択された商符号表がT1[h1,s]であり、後半のサブフレームに対して選択された商符号表がT1[h2,s]である頻度を示してある。また、図３６Ｂの統合インデックスHと分離パラメータsとで特定される各欄には、前半のサブフレームに対して選択された商符号表がT2[h1,s]であり、後半のサブフレームに対して選択された商符号表がT2[h2,s]である頻度を示してある。なお、頻度の表記方法は第１実施形態と同じである。
【０２２６】
図３６Ａ、図３６Ｂに例示するように、統合インデックスhの頻度分布や分離パラメータsの頻度分布には偏りがあり、それらの頻度分布は予測利得pgと相関関係がある。本形態では、これらの性質を利用し、予測利得pgに応じた補助情報符号表を用いて補助情報[H,s]を可変長符号化することで符号化圧縮率を向上させる。
【０２２７】
そのために、本形態の事前処理では、予測利得pgに応じた統合インデックスHの頻度分布や分離パラメータsの頻度分布（図３６Ａ、図３６Ｂ）が事前学習される。そして、その学習結果に基づいて予測利得pgに応じた複数の補助情報符号表からなる集合を設定が設定され、残差符号化部５２０の補助情報符号表格納部５２５及び残差復号部６２０の補助情報符号表格納部６２４に格納される。各補助情報符号表は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、後述する本形態の符号化処理や復号処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対する予測利得pgに応じた補助情報符号表を用い、補助情報[H,s]を可変長符号化する。なお、補助情報符号表の構成や特徴は、補助情報[h,s]が補助情報[H,s]になること以外は、第１実施形態と同様である。
【０２２８】
＜符号化方法＞
図３７は、第３実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の符号化方法を説明する。
【０２２９】
まず、第１実施形態で説明したステップＳ１０からＳ３０の処理が実行された後、分離演算部１２２ａから出力された商q(n)と、分離パラメータ設定部１２１から出力された分離パラメータsと、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とが商符号表選択部５２２ｄ（図３４）に入力される。商符号表選択部５２２ｄは、これらの情報を用い、商符号表格納部１２２ｅに格納された、商q(n)を可変長符号化するための符号表である商符号表の集合T1及びT2から、予測利得pgに応じた商符号表をサブフレームごとに選択する（ステップＳ６４０）。なお、ステップＳ６４０の詳細は、商符号表がサブフレームごとに選択されること以外、第1実施形態のステップＳ４０と同様である。
【０２３０】
次に、商符号表選択部５２２ｄは、各サブフレームに対してステップＳ６４０で選択した商符号表T1[hi,s]又はT2[hi,s]が属する集合T1又はT2を特定するパラメータpと、選択した商符号表T1[hi,s]又はT2[hi,s]に対応する補助情報[H,s]とを商符号化部５２２ｂに送る。さらに商符号化部５２２ｂには、当該サブフレームからなるフレームに対応する分離演算部１２２ａから出力された商q(n)が入力される。商符号化部５２２ｂは、これらを用いて商符号表格納部１２２ｅを検索し、パラメータpと補助情報[hi,s]とに対応する商符号表T1[hi,s]又はT2[hi,s]を抽出する。そして、商符号化部５２２ｂは、抽出した各サブフレームの商符号表T1[hi,s]又はT2[hi,s]を用い、サブフレームごとに、商q(n)を可変長符号化して商q(n)に対応する符号である情報prefix(n)を生成する（ステップＳ６５０）。
【０２３１】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ６０の処理が実行された後、量子化部２１１３から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)が補助情報符号表選択部５２４に入力される。補助情報符号表選択部５２４は、この情報を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[H,s]を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表をフレームごとに選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ６７０）。なお、ステップＳ６７０の詳細は、補助情報[h,s]が補助情報[H,s]に置き換わること以外、第１実施形態のステップＳ７０と同様である。
【０２３２】
次に、商符号表選択部５２２ｄから出力された補助情報[h,s]と補助情報符号表選択部５２４から出力されたパラメータwとが補助情報符号化部５２３に入力される。補助情報符号化部５２３は、パラメータwによって特定される補助情報符号表を補助情報符号表格納部５２５から抽出する。そして、情報符号化部５２３は、抽出した補助情報符号表を用い、補助情報[H,s]ごとに当該補助情報[H,s]を可変長符号化し、補助情報[H,s]に対応する補助符号Ccを生成する（ステップＳ６８０）。
【０２３３】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ９０の処理が実行される。
【０２３４】
＜復号方法＞
図３８は、第３実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の復号方法を説明する。
【０２３５】
まず、第１実施形態で説明したステップＳ１１０及びＳ１２０の処理が実行された後、補助情報符号表選択部６２３（図３５）が、生成された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)を用い、補助情報[H,s]に対応する補助符号Ccを復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ７３０）。なお、ステップＳ７３０の処理の詳細は、補助情報[h,s]が補助情報[H,s]に置き換わること以外、第１実施形態のステップＳ１３０と同様である。
【０２３６】
次に、補助情報[H,s]に対応する補助符号CcとステップＳ７３０で選択された補助情報符号表を特定するパラメータwとが、補助情報復号部６２２に入力される。補助情報復号部６２２は、パラメータwによって特定される補助情報符号表を補助情報符号表格納部６２４から抽出する。そして、補助情報復号部６２２は、抽出した補助情報符号表を用い、補助情報[H,s]に対応する補助符号Ccを復号し、分離パラメータsと統合インデックスHとの組を含む補助情報[H,s]を生成する（ステップＳ７４０）。
【０２３７】
また、第１実施形態で説明したステップＳ１５０の処理が実行された後、補助情報復号部６２２から出力された補助情報[H,s]と、分離部２２２１ａから出力された情報prefix(n)と、係数復号部２２３１から出力された量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)とが、商復号部６２１ｃに入力される。商復号部６２１ｃは、これらによって特定される予測利得pg及び補助情報[H,s]に対応する各サブフレームの商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求め、出力する（ステップＳ７６０）。なお、ステップＳ７６０の処理の詳細は、補助情報[h,s]が補助情報[H,s]に置き換わり、商符号表がサブフレームごとに選択されること以外、第１実施形態のステップＳ１６０と同様である。
【０２３８】
その後、第１実施形態で説明したステップＳ１７０及びＳ１８０の処理が実行される。
【０２３９】
〔第３実施形態の変形例〕
第１実施形態の変形例１を第３実施形態に適用してもよい。すなわち、残差符号化部５２０が信号変換部１２６を具備し、残差復号部６２０が信号逆変換部２２５を具備することにしてもよい。そして、予測残差e(n)を０以上の整数e'(n)に写像してから本形態で説明した分離パラメータの設定や符号化処理を行い、本形態で説明した復号処理によって復号された整数e'(n)を逆変換して予測残差e(n)を復元することにしてもよい。
【０２４０】
また、第１実施形態の変形例２を第３実施形態に適用してもよい。すなわち、第１実施形態の変形例２で例示した商符号表の変形例の商符号表インデックスhを統合インデックスHに置き換えたものを本形態で用いてもよい。その他、第１実施形態の変形例１及び２を第３実施形態に適用してもよい。
【０２４１】
また、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、サブフレームごとに分離パラメータsiを設定し、サブフレームごとに商符号表を選択し、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータSと、商符号表を特定するための商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとを含む補助情報[S,H]が、予測利得pgに応じた補助情報符号表を用いて可変長符号化することにしてもよい。図３９は、この変形例における、フレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を例示した図である。
【０２４２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本形態では、長期予測を行った結果に基づいて生成された予測残差e(n)を符号化する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０２４３】
＜構成＞
図４０は、第４実施形態の符号化装置７００の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図４１は、実施形態の復号装置８００の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、これらの図において、これまで説明したものと同じ構成については、それらと同じ参照番号を用い、説明を省略する。
【０２４４】
図４０に示すように、本形態の符号化装置７００は、予測符号化部７１０、残差符号化部７２０、及び合成部２１３０を有する。なお、残差符号化部７２０の構成は、線形予測によって得られた係数（PARCOR係数等）を用いる代わりに、長期予測によって得られた係数（ゲイン）を用いるように構成されている以外、第１実施形態の残差符号化部１２０と同様である。本形態では、残差符号化部７２０の詳細を説明するために、第１実施形態の残差符号化部１２０が示された図９を流用する。
【０２４５】
また、図４１に示すように、本形態の復号装置８００は、分離部２２１０、残差復号部８２０、及び予測復号部８３０を有する。なお、残差復号部８２０の構成は、線形予測によって得られた係数（PARCOR係数等）を用いる代わりに、長期予測によって得られた係数（ゲイン）を用いるように構成されている以外、第１実施形態の残差復号部２２０と同様である。本形態では、残差復号部８２０の詳細を説明するために、第１実施形態の残差復号部２２０が示された図１１を流用する。
【０２４６】
＜符号化方法＞
図４２は、第４実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の符号化方法を説明する。
【０２４７】
符号化装置７００（図４０）の予測符号化部７１０には、第1実施形態と同様な時系列信号x(n)が入力される。フレームバッファ２１１１でバッファされた１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）は、長期予測分析部７１２に送られる。長期予測分析部７１２は、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）の長期予測分析を行い、式(3)に示した予測残差e(n)のエネルギーを最小化するゲインρ(j)（j=-tap,...,tap）や遅延値τ（最小遅延値Τmin≦τ≦最大遅延値Τmax）を算出する。なお、長期予測分析部７１２は、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）をそのまま長期予測分析する構成であってもよいし、非線形量子化されて入力された時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を線形量子化や他の非線形量子化にマッピングしてから長期予測分析を行う構成であってもよい。算出されたゲインρ(j)(j=-tap,...,tap)は量子化部７１３に送られる。量子化部７１３は、ゲインρ(j)(j=-tap,...,tap)を量子化して量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)を生成して出力する。なお、例えばゲインρ(j)から4ビットの量子化ゲインρ'(j)を生成する場合は、ゲインρ(j)の取り得る範囲を16個の範囲に区分してそれぞれの範囲に4ビットの値"0000"〜"1111"のうちの何れかの値を割り当てておき、入力されたゲインρ(j)が含まれる範囲に割り当てられた4ビットの値を量子化ゲインρ'(j)として出力する。遅延値τと量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)は係数符号化部７１４に入力され、係数符号化部７１４は、遅延値τに対応する遅延符号Cτとゲインρ(j)(j=-tap,...,tap)に対応する利得符号Cρとを生成して出力する。また、遅延値τと量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)と時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）とは長期予測部７１６にも入力される。長期予測部７１６は、式(4)の長期予測フィルタを用いて長期予測値y(n)（n=0,...,N-1）を生成して出力する。そして、減算部７１７は、時系列信号x(n)から長期予測値y(n)を減算した予測残差e(n)（n=0,...,N-1）を算出する（ステップＳ８１０）。
【０２４８】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ２０及びＳ３０の処理が実行された後、分離演算部１２２ａから出力された商q(n)と、分離パラメータ設定部１２１（図９）から出力された分離パラメータsと、量子化部７１３から出力された量子化ゲインρ'(0)とが残差符号化部７２０の商符号表選択部１２２ｄに入力される。商符号表選択部１２２ｄは、これらの情報を用い、商符号表格納部１２２ｅに格納された、商q(n)を可変長符号化するための符号表である商符号表の集合から、予測利得pgに応じた商符号表をフレームごとに選択する（ステップＳ８４０）。なお、ステップＳ８４０の詳細は、例えば、第１実施形態で説明したステップＳ４０の具体例である例S40-2と同様である。ただし、本形態では、PARCOR係数i(1)や量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)の代わりに、例えば、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)などを用いる。すなわち、ステップＳ４１（図１８Ａ）において、量子化PARCOR係数i(1)等が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)が閾値th以上であるか否かを判定する。なお、量子化ゲインρ'(0)を逆量子化する処理は、量子化ゲインρ'(0)に対応するゲインρ(0)の範囲のうちの予め定めた何れかの値ρ''(0)を求める処理である。例えば、η1≦ρ(0)＜η2のゲインρ(0)を量子化した値が量子化ゲインρ'(0)である場合、量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)の例はη1とη2の平均値である。また、量子化ゲインρ'(0)やゲインρ''(0)ではなく、その他のtapの量子化ゲインやゲインを用いてもよい。その他は、例S40-2と同様でよい。
【０２４９】
次に、第１実施形態のステップＳ５０及びＳ６０の処理が実行された後、量子化部７１３から出力された量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)が補助情報符号表選択部１２４（図９）に入力される。残差符号化部７２０の補助情報符号表選択部１２４は、この情報を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,s]を可変長符号化するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表をフレームごとに選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ８７０）。なお、ステップＳ８７０の詳細は、例えば、第１実施形態で説明したステップＳ７０の具体例である例S70-2と同様である。ただし、本形態では、PARCOR係数i(1)や量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)の代わりに、例えば、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)などを用いる。すなわち、ステップＳ７１（図１８Ｂ）において、量子化PARCOR係数i(1)等が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)が閾値th以上であるか否かを判定する。また、量子化ゲインρ'(0)やゲインρ(0)ではなく、その他のtapの量子化ゲインやゲインを用いてもよい。その他は、例S70-2と同様でよい。
【０２５０】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ８０の処理が実行された後、以上のように生成された遅延値τに対応する遅延符号Cτとゲインρ(j)(j=-tap,...,tap)に対応する利得符号Cρと予測残差e(n)に対応する残差符号Ceと補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccとは、合成部２１３０（図４０）に入力され、合成部２１３０は、これらを合成した符号Cgを生成して出力する（ステップＳ８９０）。
【０２５１】
＜復号方法＞
図４３は、第４実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。以下、この図を用いて本形態の復号方法を説明する。
【０２５２】
復号装置８００（図４１）の分離部２２１０は、復号装置８００に入力された符号Cgを分離し、遅延符号Cτと利得符号Cρと残差符号Ce(n)と補助符号Ccとを生成する（ステップＳ９１０）。
【０２５３】
遅延符号Cτと利得符号Cρは係数復号部８３１に入力され、係数復号部８３１は、遅延符号Cτと遅延符号Cρを復号して遅延値τと量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)を生成する（ステップＳ９２０）。
【０２５４】
生成された量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)は、残差復号部８２０（図４１）の補助情報符号表選択部２２３（図１１）に入力される。補助情報符号表選択部２２３は、量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)を用い、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）を使って、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccを復号するための符号表である補助情報符号表を含む集合から、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択し、選択した補助情報符号表を特定するパラメータwを出力する（ステップＳ９３０）。なお、ステップＳ９３０の詳細は、例えば、第１実施形態で説明したステップＳ１３０の具体例である例S130-2と同様である。ただし、本形態では、PARCOR係数i(1)や量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)の代わりに、例えば、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)などを用いる。すなわち、ステップＳ１３１（図２０Ａ）において、量子化PARCOR係数i(1)等が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)が閾値th以上であるか否かを判定する。また、量子化ゲインρ'(0)やゲインρ(0)ではなく、その他のtapの量子化ゲインやゲインを用いてもよい。また、長期予測を使うか使わないかをフレーム毎に判断する場合には、その判断情報を補助情報符号表の選択に使うことができる。その他は、例S130-2と同様でよい。
【０２５５】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ１４０及びＳ１５０の処理を行った後、補助情報復号部２２２（図１１）から出力された補助情報[h,s]と、分離部２２２１ａから出力された情報prefix(n)と、係数復号部８３１から出力された量子化ゲインρ'(0)とが、商復号部２２１ｃに入力される。残差復号部８２０の商復号部２２１ｃは、これら応じた予測利得pg及び補助情報[h,s]に対応する各フレームの商符号表を用い、情報prefix(n)を復号して商q(n)を求め、出力する（ステップＳ９６０）。なお、ステップＳ９６０の詳細は、例えば、第１実施形態で説明したステップＳ１６０の具体例である例S160-2と同様である。ただし、本形態では、PARCOR係数i(1)や量子化PARCOR係数i(1)を逆量子化したPARCOR係数k'(1)や線形予測係数α(1)の代わりに、例えば、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)などを用いる。すなわち、ステップＳ１６１（図２０Ｂ）において、量子化PARCOR係数i(1)等が予め定められた閾値th以上であるか否かを判定する代わりに、量子化ゲインρ'(0)や量子化ゲインρ'(0)を逆量子化したゲインρ''(0)が閾値th以上であるか否かを判定する。また、量子化ゲインρ'(0)やゲインρ(0)ではなく、その他のtapの量子化ゲインやゲインを用いてもよい。また、長期予測を使うか使わないかをフレーム毎に判断する場合には、その判断情報を補助情報符号表の選択に使うことができる。その他は、例S160-2と同様でよい。
【０２５６】
次に、第１実施形態で説明したステップＳ１７０の処理が実行された後、係数復号部８３１で生成された遅延値τと量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)が長期予測部８３３に送られる。長期予測部８３３は、量子化ゲインρ'(j)(j=-tap,...,tap)を逆量子化したゲインρ''(j)(j=-tap,...,tap)と過去に加算部８３４から出力された時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）とを用い、式(4)の長期予測フィルタによって長期予測値y(n)（n=0,...,N-1）を生成する。加算部８３４には、長期予測部８３３から出力された長期予測値y(n)（n=0,...,N-1）と、残差復号部８２０から出力された予測残差e(n)（n=0,...,N-1）とが入力される。加算部８３４は、長期予測値y(n)と予測残差e(n)とを加算して時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を生成して出力する（ステップＳ９８０）。
【０２５７】
〔第４実施形態の変形例〕
また、本形態では、第１実施形態の線形予測を長期予測に置き換えた構成を説明したが、第２実施形態や第３実施形態やそれらを組み合わせた形態の線形予測を長期予測に置き換えた構成であってもよい。また、第１実施形態の変形例１や変形例２を、第４実施形態やこれらの変形例に適用してもよい。
【０２５８】
〔第５実施形態〕
本形態では、第１実施形態（短期予測）と第４実施形態（長期予測）とを組み合わせる。すなわち、第１実施形態と同様に線形予測分析のみを行って生成された第１予測残差eS(n)を符号化する方式１と、第１実施形態と同様な線形予測分析を行って生成された第１予測残差eS(n)を、さらに第４実施形態と同様に長期予測分析し、それによって得られた第２予測残差eL(n)を符号化する方式２とを用いてそれぞれの符合を求め、最終的に符号量が小さくなる符号を選択する。本形態では、予測利得pgに応じた処理を行うための指標として、選択された予測分析方式の種別（方式１又は方式２）を用いる。なお、時系列信号x(n)の予測効果が大きい場合には、方式２で得られる符号の符号長が方式１で得られる符号の符号量よりも小さくなる。一方、時系列信号x(n)の予測効果が小さい場合には、方式１で得られる符号の符号長が方式２で得られる符号の符号量よりも小さくなる。
【０２５９】
以下では、第１、４実施形態との相違点を中心に説明し、第１、４実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【０２６０】
＜構成＞
図４４は、第５実施形態の符号化装置９００の機能構成を説明するためのブロック図である。また、図４５は、第５実施形態の復号装置１０００の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、これらの図において第１、４実施形態と共通する事項については、第１実施形態と同じ参照番号を付して説明を省略する。
【０２６１】
図４４に示すように、本形態の符号化装置９００は、選択部９１０、合成部９２０，９３０、比較部９４０、制御部９５０、予測符号化部２１１０と同じ構成の予測符号化部２１１０−１，２、残差符号化部１２０，７２０、及び予測符号化部７１０を有する。また、図４５に示すように、本形態の復号装置１０００は、分離部１０１０、選択部１０２０、残差復号部２２０，８２０、予測復号部８３０、及び予測復号部２２３０と同じ構成の予測復号部２２３０−１，２を有する。
【０２６２】
＜事前処理＞
事前処理は、第１，４実施形態した通りである。ただし、図６Ｂや［性質４］［性質７］に示したように、予測分析方式の種別と選択される分離パラメータsや商符号表の頻度分布との間には相関関係がある。そのため、予測分析方式の種別によって、補助情報[h,s]を可変長符号化するために最適な補助情報符号表が相違する場合が多い。そのため、多くの場合、残差符号化部１２０や残差復号部２２０に格納される補助情報符号表を含む集合と、残差符号化部７２０や残差復号部８２０に格納される補助情報符号表を含む集合とは相違する。本形態でも、残差符号化部１２０や残差復号部２２０に格納される補助情報符号表を含む集合と、残差符号化部７２０や残差復号部８２０に格納される補助情報符号表を含む集合とは相違するものとする。すなわち、本形態では、符号化時に、選択される予測分析方式の種別に応じた補助情報符号表が選択される。言い換えると、本形態では、符号化時に、選択される予測分析方式の種別に応じて異なる補助情報符号表が選択される。また、本形態では、復号時に、選択される予測合成方式の種別に応じた補助情報符号表が選択される。言い換えると、本形態では、復号時に、選択される予測合成方式の種別に応じて異なる補助情報符号表が選択される。なお、各予測合成方式は、それに対応する予測分析方式に応じて定まる。
【０２６３】
＜符号化方法＞
図４６は、第５実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理はフレームごとに実行される。
【０２６４】
まず、符号化装置９００（図４４）の制御部９５０がパラメータbを0に設定する（ステップＳ１０１０）。パラメータb=0と時系列信号x(n)は選択部９１０に入力され、パラメータb=0が入力された選択部９１０は、時系列信号x(n)を予測符号化部２１１０−１に出力する。次に、予測符号化部２１１０−１及び残差符号化部１２０が、入力された１フレーム分の時系列信号x(n)(n=0,...,N-1)に対して、図１６のステップＳ１０〜Ｓ８０の処理を行い、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)に対応する係数符号Ckと、予測残差eS(n)に対応する残差符号Ceと、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccとを生成する（ステップＳ１０２０）。次に、合成部９２０に係数符号Ckと残差符号Ceと補助符号Ccとパラメータb=0とが入力され、合成部９２０が係数符号Ckと残差符号Ceと補助符号Ccとにb=0を合成した符号Cg（0）を生成して出力する（ステップＳ１０３０）。
【０２６５】
次に、制御部９５０がパラメータbを1に設定する（ステップＳ１０４０）。パラメータb=1と時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）は選択部９１０に入力され、パラメータb=1が入力された選択部９１０は、１フレーム分の時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測符号化部２１１０−２に入力させる。次に、予測符号化部２１１０−２が、入力された１フレーム分の時系列信号x(n)(n=0,...,N-1)に対して、図１６のステップＳ１０の処理を行い、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)に対応する係数符号Ckと、予測残差eS(n)（n=0,...,N-1）とを生成する（ステップＳ１０５０）。予測残差eS(n)は予測符号化部７１０に入力される。予測符号化部７１０及び残差符号化部７２０は、予測残差eS(n)を時系列信号x(n)として、図４２のステップＳ８１０〜Ｓ８０の処理を行い、遅延値τに対応する遅延符号Cτと、量子化ゲインρ’(j)(j=-tap,...,tap)に対応する遅延符号Cρと、予測残差eL(n)（n=0,...,N-1）に対応する残差符号Ceと、補助情報[h,s]に対応する補助符号Ccとを生成する（ステップＳ１０６０）。次に、合成部９２０に係数符号Ckと遅延符号Cτと遅延符号Cρと残差符号Ceと補助符号Ccとパラメータb=1とが入力され、合成部９２０は、係数符号Ckと遅延符号Cτと遅延符号Cρと残差符号Ceと補助符号Ccとにb=1を合成した符号Cg（1）を生成する（ステップＳ１０７０）。
【０２６６】
その後、符号Cg（0）と符号Cg（1）とが比較部９４０に入力される。比較部９４０は、これらの符号量を比較し、符号Cg（0）の符号量が符号Cg（1）の符号量以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８０）。この判定は、時系列信号x(n)の予測効果に応じた判断を行う判断基準（言い換えると、時系列信号x(n)の予測効果を表す指標に応じた情報を判定する判断基準）に相当する。ここで、符号Cg（0）の符号量が符号Cg（1）の符号量以下であった場合には、符号Cg（0）が最終的な符号Cgとして出力され（ステップＳ１０９０）、符号Cg（0）の符号量が符号Cg（1）の符号量よりも大きかった場合には、符号Cg（1）が最終的な符号Cgとして出力される（ステップＳ１１００）。
【０２６７】
＜復号方法＞
図４７は、第５実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【０２６８】
まず、復号装置１０００（図４５）の分離部１０１０に符号Cgが入力され、分離部１０１０は、符号Cgを分離して、係数符号Ckと残差符号Ceと補助符号Ccとb=0と（Cg=Cg（0）の場合）、又は、係数符号Ckと遅延符号Cτと遅延符号Cρと残差符号Ceと補助符号Ccとb=1と（Cg=Cg（1）の場合）を生成する（ステップＳ１２１０）。
【０２６９】
分離部１０１０で生成されたパラメータbとその他の符号とは選択部１０２０に入力される。選択部１０２０は、b=0であるか否かを判定する（ステップＳ１２２０）。
【０２７０】
ここで、b=0であった場合、選択部１０２０は、係数符号Ckを予測符号部２２３０−１に出力し、残差符号Ceと補助符号Ccを残差復号部２２０に出力する。そして、予測符号部２２３０−１及び残差復号部２２０は、図１９のステップＳ１２０〜Ｓ１８０の処理を行い、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を生成して出力する（ステップＳ１２３０）。
【０２７１】
一方、b=1であった場合、選択部１０２０は、遅延符号Cτと遅延符号Cρとを予測復号部８３０に出力し、残差符号Ceと補助符号Ccとを残差復号部８２０に出力し、係数符号Ckを予測復号部２２３０−２に出力する。残差復号部８２０及び予測復号部８３０は、図４３のステップＳ９２０〜Ｓ９８０の処理を行い、予測残差eS(n)（n=0,...,N-1）を生成して出力する（ステップＳ１２４０）。また、予測残差eS(n)（n=0,...,N-1）は予測復号部２２３０−２に入力され、予測復号部２２３０−２は、量子化PARCOR係数i(m)(m=1,...,M)に対応する係数符号Ckと予測残差eS(n)（n=0,...,N-1）とを用い、図１９のステップＳ１２０及びＳ１８０の処理を行い、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を生成して出力する（ステップＳ１２５０）。
【０２７２】
〔第５実施形態の変形例〕
本形態では、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせることとした。しかし、本形態において、第１実施形態の代わりに第２実施形態や第３実施形態やそれらの組み合わせを適用してもよい。或いは、本形態において、第１実施形態の代わりに、第１実施形態の変形例や第２実施形態や第３実施形態やそれらの組み合わせの変形例を適用してもよい。
【０２７３】
また、本形態では、線形予測分析である予測分析と、長期予測分析と線形予測分析とを組み合わせた予測分析とを用いる処理を説明した。しかし、予測分析として、マルチチャネル予測分析やそれと長期予測分析や線形予測分析を組み合わせたものを用いてもよい。
【０２７４】
〔その他の変形例等〕
なお、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述の各実施形態やその変形例では、予測利得pgに応じた２つの商符号表の集合T1及びT2が設定される例を説明したが、これは本発明を限定するものではなく、予測利得pgに応じた３つ以上の商符号表の集合が設定される構成でもよい。また、予測利得pgにかかわらず、１つの商符号表の集合のみが設定される構成でもよい。また、商q(n)を符号化するための符号化方法をアルファ符号などに固定してもよい。
【０２７５】
また、予測利得を推定する情報として、予測次数を適応的に決定する場合に決定された次数の値を使うことができる。予測利得が小さいときには小さい予測次数が選択され、予測利得が大きいときには、大きな予測次数が選択される傾向がある。従って、選択された予測次数を判定する判断基準に従い、商符号表の集合の選択や補助情報符号表の選択を行うことも可能である。
【０２７６】
また、上述の各実施形態やその変形例では、予測利得pgに応じた２つの補助情報符号表Tc[1]，Tc[2] が設定される例を説明したが、これは本発明を限定するものではなく、予測利得pgに応じた３つ以上の補助情報符号表が設定される構成でもよい。
【０２７７】
また、上述の各実施形態やその変形例では、予測利得pgについての同一の判断基準を用い、商符号表の集合の選択と補助情報符号表の選択とを行うこととした。しかし、商符号表の集合の選択するための予測利得pgについての判断基準と、補助情報符号表を選択するための予測利得pgについての判断基準とが異なってもよい。
【０２７８】
また、上述の各実施形態やその変形例では、補助情報が分離パラメータsと商符号表インデックスhとに対応する例を説明したが、補助情報が分離パラメータs又は商符号表インデックスhの何れか一方のみに対応することにしてもよい。この場合、補助情報に対応しない分離パラメータs又は商符号表インデックスhは別途符号化されて出力されてもよいし、それらのビットがそのまま符号として出力されてもよい。また、商符号表を固定にする場合には、商符号表インデックスhが不要となるため、この場合には、補助情報は分離パラメータsのみに対応する。
【０２７９】
また、上述の各実施形態やその変形例では、補助情報が分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhのすべてのビットを含む例を説明したが、補助情報が分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhの一部のビットのみを含むこととしてもよい。この場合、補助情報に含まれない分離パラメータs及び／又は商符号表インデックスhのビットは、別途符号化されて出力されてもよいし、それらのビットがそのまま符号として出力されてもよい。例えば、補助情報が、複数のサブフレームにおける分離パラメータsiの各上位２ビットを統合した情報と商符号表インデックスhとを含む場合、各分離パラメータsiの残りのビットはそのまま符号として出力される。
【０２８０】
また、上述の各種の処理は、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ことはいうまでもない。
【０２８１】
また、上述の構成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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの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。
【０２８５】
また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの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。
【産業上の利用可能性】
【０２８６】
本発明の産業上の利用分野としては、例えば、音響信号の可逆圧縮符号化・復号化技術を例示できる。また、本発明は、音響信号以外にも、映像信号、生体信号、地震波信号などの可逆圧縮符号化・復号化技術にも応用可能である。
【符号の説明】
【０２８７】
１００，７００，２１００  符号化装置
２００，８００，２２００  復号装置
【図１】
2010104011.tif 000009
【図２】
2010104011.tif 000010
【図３】
2010104011.tif 000011
【図４】
2010104011.tif 000012
【図５】
2010104011.tif 000013
【図６】
2010104011.tif 000014
【図７】
2010104011.tif 000015
【図８】
2010104011.tif 000016
【図９】
2010104011.tif 000017
【図１０】
2010104011.tif 000018
【図１１】
2010104011.tif 000019
【図１２】
2010104011.tif 000020
【図１３】
2010104011.tif 000021
【図１４】
2010104011.tif 000022
【図１５】
2010104011.tif 000023
【図１６】
2010104011.tif 000024
【図１７】
2010104011.tif 000025
【図１８】
2010104011.tif 000026
【図１９】
2010104011.tif 000027
【図２０】
2010104011.tif 000028
【図２１】
2010104011.tif 000029
【図２２】
2010104011.tif 000030
【図２３】
2010104011.tif 000031
【図２４】
2010104011.tif 000032
【図２５】
2010104011.tif 000033
【図２６】
2010104011.tif 000034
【図２７】
2010104011.tif 000035
【図２８】
2010104011.tif 000036
【図２９】
2010104011.tif 000037
【図３０】
2010104011.tif 000038
【図３１】
2010104011.tif 000039
【図３２】
2010104011.tif 000040
【図３３】
2010104011.tif 000041
【図３４】
2010104011.tif 000042
【図３５】
2010104011.tif 000043
【図３６】
2010104011.tif 000044
【図３７】
2010104011.tif 000045
【図３８】
2010104011.tif 000046
【図３９】
2010104011.tif 000047
【図４０】
2010104011.tif 000048
【図４１】
2010104011.tif 000049
【図４２】
2010104011.tif 000050
【図４３】
2010104011.tif 000051
【図４４】
2010104011.tif 000052
【図４５】
2010104011.tif 000053
【図４６】
2010104011.tif 000054
【図４７】
2010104011.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月2日(2011.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【非特許文献１】Mat Hans and Ronald W. Schafer, “Lossless Compression of Digital Audio”, IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE, July 2001, pp.21-32.
【非特許文献２】ISO/IEC 14496-3 AMENDMENT 2: Audio Lossless Coding (ALS), new audio profiles and BSAC extensions.
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図１】図１は、従来における可逆圧縮符号化方式の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、従来における可逆圧縮符号化方式の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図４は、図３に示す残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図５Ａは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）の頻度分布を例示した図であり、図５Ｂは、ライステイルの頻度分布を例示した図である。
【図６】図６Ａ、図６Ｂは、ゴロムライス符号化の分離パラメータ（ライスパラメータ）の頻度分布を例示した図である。
【図７】図７Ａは、１つのフレームを前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割し、前半のサブフレームの分離パラメータsの上位２ビットをs(0)とし、下位２ビットをs(1)とした場合における各フレームでのs(0)とs(1)との組み合わせに対応するインデックス0〜15を定義した表である。図７Ｂは、図７Ａで定義されたインデックス0〜15の頻度分布を例示したグラフである。
【図８】図８は、第１実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、図８に示した残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】図１２Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表であり、図１２Ｂは、図１２Ａに例示した各商符号表T1[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。
【図１３】図１３Ａは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの対応関係を例示するための対応表であり、図１３Ｂは、図１３Ａに例示した各商符号表T2[h,s]が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスhとの関係を例示するための図である。
【図１４】図１４Ａは、図１２Ａの対応表の商符号表T1[h,s]を例示するための図であり、図１４Ｂは、図１３Ａの対応表の商符号表T2[h,s]を例示するための図である。
【図１５】図１５Ａは、補助情報符号表Tc[1]を例示するための図であり、図１５Ｂは、補助情報符号表Tc[2]を例示するための図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７Ａは、図１６のステップＳ２０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１７Ｂは、図１６のステップＳ３０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図１８】図１８Ａは、図１６のステップＳ４０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図１８Ｂは、図１６のステップＳ７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図１９】図１９は、第１実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０】図２０Ａは、図１９のステップＳ１３０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図２０Ｂは、ステップＳ１６０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２１】図２１は、図１９のステップＳ１７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２２】図２２は、第１実施形態の変形例１の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】図２３は、第１実施形態の変形例１の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図２４】図２４Ａは、図２２のステップＳ２３０の詳細を例示するためのフローチャートであり、図２４Ｂは、図２３のステップＳ３７０の詳細を例示するためのフローチャートである。
【図２５】図２５Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２５Ｂは、図２５Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２６】図２６Ａは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２６Ｂは、図２６Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２７】図２７Ａは、商符号表T1[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２７Ｂは、図２７Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。図２７Ｃは、商符号表T2[h,s]と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２７Ｄは、図２７Ｃの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。図２７Ｅ、図２７Ｆは、符号表の他の例を説明するための図である。
【図２８】図２８Ａは、T2[h,s]と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの対応関係を例示するための対応表であり、図２８Ｂは、図２８Ａの対応表に例示した各商符号表が選択される頻度と分離パラメータs（上位・下位）及び商符号表インデックスｈとの関係を例示するための図である。
【図２９】図２９は、第２実施形態の残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３０】図３０は、第２実施形態の残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３１】図３１Ａ、図３１Ｂは、選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。
【図３２】図３２は、第２実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３３は、第２実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図３４】図３４は、第３実施形態の残差符号化部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３５】図３５は、第３実施形態の残差復号部の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３６】図３６Ａ、図３６Ｂは、残差符号化部の符号表選択部５２２ｄでサブフレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータs及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を、予測利得pgに応じた集合T1,T2のそれぞれについて例示するための図である。
【図３７】図３７は、第３実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図３８】図３８は、第３実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図３９】図３９は、フレームごとに選択される商符号表の頻度と、分離パラメータsiをフレームごとに統合した統合パラメータS及び商符号表インデックスhiをフレームごとに統合した統合インデックスHとの関係を例示した図である。
【図４０】図４０は、第４実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４１】図４１は、実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４２】図４２は、第４実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図４３】図４３は、第４実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【図４４】図４４は、第５実施形態の符号化装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４５】図４５は、第５実施形態の復号装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４６】図４６は、第５実施形態の符号化方法を説明するためのフローチャートである。
【図４７】図４７は、第５実施形態の復号方法を説明するためのフローチャートである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、予測利得pgは、線形予測フィルタや長期予測フィルタなどの予測フィルタの係数（線形予測係数やゲイン）やそれに変換可能な係数（PARCOR係数など）と相関関係がある（式(1)-(4)参照）。よって、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数と分離パラメータsの頻度分布との間にも相関関係がある（性質３）。一般的には、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数が大きいほど、分離パラメータsは大きな値で狭く分布し、予測フィルタの係数やそれに変換可能な係数が小さいほど、分離パラメータsは小さな値で広く分布する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
また、商符号表インデックスhは、予測残差e(n)又は予測残差e(n)の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差e(n)が属する時間区間に対して設定された分離パラメータsに依存する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定するインデックスである。また、分離パラメータsや法数の例は、分離パラメータsが予測残差e(n)の大きさの広義単調増加（単調非減少）関数値に相当する整数であって、法数が分離パラメータsの単調増加関数値に相当する整数であるか、又は、分離パラメータsが予測残差e(n)の広義単調減少関数値に相当する整数であって、法数が分離パラメータsの単調減少関数値に相当する整数である。例えば、分離パラメータsが或る時間区間での予測残差e(n)の平均振幅の増加に応じて広義単調増加する関係にある整数であって、法数が分離パラメータsの増加に応じて単調増加する関係にある整数であるか、又は、分離パラメータsが或る時間区間での予測残差e(n)の平均振幅の増加に応じて広義単調減少する関係にある整数であって、法数が分離パラメータsの減少に応じて単調増加する関係にある整数である。より具体的には、例えば、分離パラメータsが、ゴロムライス符号におけるライスパラメータ、又は、その写像値、又は、予め定められた時間区間における予測残差e(n)に対応する符号の総符号量を最小化する整数であって、法数が、２を底とし、分離パラメータs又は分離パラメータsの写像値に対応する値を指数とする冪乗値である。ライスパラメータの写像値の一例は、ライスパラメータと正又は負の整数定数との和である。また、商q(n)の符号化方法としてアルファ符号化以外をも許す場合には、ライスパラメータと負の整数定数（例えば「−１」）との和を分離パラメータsとすることが望ましい。また、値の最小化とは、当該値を厳密な意味で最小にすることのみならず、当該値を最小であると近似できる値にすることや、当該値を予め定められた閾値以下若しくは未満とすることをも含む概念である。また、可変長符号化の例は、アルファ符号化、デルタ符号化、ハフマン（Huffman）符号化、ゴロムライス符号化、ゴロム（Golomb）符号化、及びその他のエントロピー符号化である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
また、予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択する際の指標は、予測利得pgそのものであってもよいが、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）を予測分析して得られた予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標として補助情報符号表を選択してもよい。[性質３] [性質６]より、このような指標を用いても予測利得pgに応じた補助情報符号表を選択できるからである。なお、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を指標とする場合、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数そのものを、閾値判定などの判定処理に用いてもよいし、予測フィルタの係数又は当該係数に変換可能な係数を量子化した量子化値を判定処理に用いてもよい。また、予測利得pgを推定する情報を用いて補助情報符号表が選択されてもよい。すなわち、予測利得pg又は当該予測利得pgを推定する情報の何れかに応じた情報を判定する判断基準（予測利得pg又は当該予測利得pgを推定する情報に応じた判断基準）を使って補助情報符号表が選択されてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９９】
そのために、本形態の事前処理では、予測利得pgに応じた商符号表インデックスhの頻度分布や統合パラメータS=s1|s2の頻度分布（図３１Ａ、図３１Ｂ）が事前学習される。そして、その学習結果に基づいて予測利得pgに応じた複数の補助情報符号表からなる集合を設定が設定され、残差符号化部３２０の補助情報符号表格納部３２５及び残差復号部４２０の補助情報符号表格納部４２４に格納される。各補助情報符号表は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、後述する本形態の符号化処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対する予測利得pgに応じた補助情報符号表を用い、補助情報[h,S]を可変長符号化する。なお、補助情報符号表の構成や特徴は、補助情報[h,s]が補助情報[h,S]になること以外は、第１実施形態と同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２３】
[補助情報符号表]
本形態では、各サブフレームに対してそれぞれ選択された商符号表を特定するための商符号表インデックスhi(i=1,2)をフレームごとに統合した統合インデックスH=h1|h2と、当該フレームに対して設定された分離パラメータsとを含む情報を補助情報[H,s]とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２７】
そのために、本形態の事前処理では、予測利得pgに応じた統合インデックスHの頻度分布や分離パラメータsの頻度分布（図３６Ａ、図３６Ｂ）が事前学習される。そして、その学習結果に基づいて予測利得pgに応じた複数の補助情報符号表からなる集合を設定が設定され、残差符号化部５２０の補助情報符号表格納部５２５及び残差復号部６２０の補助情報符号表格納部６２４に格納される。各補助情報符号表は、それぞれ或る範囲の予測利得に対応し、後述する本形態の符号化処理では、時系列信号x(n)（n=0,...,N-1）に対する予測利得pgに応じた補助情報符号表を用い、補助情報[H,s]を可変長符号化する。なお、補助情報符号表の構成や特徴は、補助情報[h,s]が補助情報[H,s]になること以外は、第１実施形態と同様である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
請求項６から９の何れか一つの符号化方法であって、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅が、前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅以下となる、
ことを特徴とする符号化方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
請求項６から９の何れか一つの符号化方法であって、
前記補助情報は、さらに、前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長符号化するための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応し、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(C)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表は、前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表よりも、アルファ符号化を行うためのアルファ符号表に近い、符号化方法。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２７】
請求項２３から２６の何れか一つの復号方法であって、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅が、前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する分離パラメータの振幅以下となる、復号方法。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２８】
請求項２３から２６の何れか一つの復号方法であって、
前記補助情報は、さらに、前記予測残差又は前記予測残差の大きさの単調増加関数値に相当する０以上の整数を被除数とし、当該予測残差が属する前記時間区間に対して設定された前記分離パラメータ又は前記分離パラメータの写像値に相当する整数を法数とした除算によって得られる整数の商を可変長復号によって得るための符号表である商符号表を特定する商符号表インデックスに対応し、
前記補助情報符号表は、補助情報と当該補助情報に割り当てられる符号とを対応付けた符号表であり、
前記予測利得が第１値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第１補助情報符号表とし、前記予測利得が前記１値よりも大きな第２値である場合に前記ステップ(B)で選択される前記補助情報符号表を第２補助情報符号表とした場合、
前記第２補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表は、前記第１補助情報符号表において最も符号長の短い符号に対応付けられている補助情報に対応する商符号表よりも、アルファ復号を行うためのアルファ符号表に近い、
ことを特徴とする復号方法。
【国際調査報告】
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2010104011.tif 000057
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