(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在フレーム内にエコーゾーンが存在するか否かを決定するステップであって、前記エコーゾーンは、エネルギーサイズの転移が存在する区間内でエネルギーが小さい領域である、ステップと、
前記エコーゾーンが前記現在フレーム内に存在する場合、
前記現在フレームを第１区間と第２区間に分割するステップと、
前記エコーゾーンの位置に基づいて前記第１区間と第２区間に所定数のビットを割り当てるステップと、
前記割り当てられたビットを用いて前記現在フレームの符号化を行うステップと、
を含み、
前記エコーゾーンが前記第２区間に存在し、前記エコーゾーンが前記第１区間に存在しない場合、前記エコーゾーンが存在しない前記第１区間より前記エコーゾーンが存在する前記第２区間に多くのビットが割り当てられ、
前記第１区間に割当てられたビットの数と前記第２区間に割当てられたビットの数の合計は、前記所定数のビットと同じである、音声信号符号化方法。
【請求項２】
前記所定数のビットはＣであり、
前記第１区間に割当てられたビットの数はＣ／３であり、前記第２区間に割当てられたビットの数は２Ｃ／３である、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項３】
前記エコーゾーンが存在するか否かを決定するステップは、区間毎の音声信号のエネルギーサイズが均一でない場合、前記現在フレームに前記エコーゾーンが存在することを決定するステップを含む、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項４】
前記エコーゾーンが存在するか否かを決定するステップは、区間毎の音声信号のエネルギーサイズが均一でない場合、前記エネルギーサイズの転移が存在する区間に前記エコーゾーンが存在することを決定するステップを含む、請求項３に記載の音声信号符号化方法。
【請求項５】
前記エコーゾーンが存在するか否かを決定するステップは、現在サブフレームに対する正規化されたエネルギーが以前サブフレームに対する正規化されたエネルギーから、しきい値を経過して変化する場合、前記現在サブフレームに前記エコーゾーンが存在することを決定するステップを含む、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項６】
前記正規化されたエネルギーは、前記現在フレームの各サブフレームに対するエネルギー値のうち、最も大きいエネルギー値に基づく正規化により算出される、請求項５に記載の音声信号符号化方法。
【請求項７】
前記エコーゾーンが存在するか否かを決定するステップは、
前記現在フレームのサブフレームを順に検索するステップと、
正規化されたエネルギーがしきい値より小さくなる１番目のサブフレームに前記エコーゾーンが存在することを決定するステップと、を含む、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項８】
前記第１区間と第２区間に所定数のビットを割り当てるステップは、前記エコーゾーンが存在するかどうかに応じた加重値と区間内のエネルギーサイズとに基づいて区間毎にビットを割り当てるステップを含む、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項９】
前記第１区間と第２区間に所定数のビットを割り当てるステップは、予め決められたビット割当モードのうち、前記現在フレーム内の前記エコーゾーンの位置に対応するビット割当モードを使用してビットを割り当てるステップを含む、請求項１に記載の音声信号符号化方法。
【請求項１０】
前記使用されたビット割当モードを指示する情報が、復号化器に伝送される、請求項９に記載の音声信号符号化方法。
【請求項１１】
現在フレームに対するビット割当情報を取得するステップであって、前記ビット割当情報は、前記現在フレーム内にエコーゾーンが存在するか否かを示す情報である、ステップと、
前記ビット割当情報に基づいて音声信号を復号化するステップと、
を含み、
前記エコーゾーンが前記現在フレーム内に存在する場合、
前記ビット割当情報は、前記現在フレームを第１区間と第２区間に分割することを示し、
前記エコーゾーンの位置に基づいて前記第１区間と第２区間に所定数のビットが割り当てられ、
前記エコーゾーンは、エネルギーサイズの転移が存在する区間内でエネルギーが小さい領域であり、
前記エコーゾーンが前記第２区間に存在し、前記エコーゾーンが前記第１区間に存在しない場合、前記エコーゾーンが存在しない前記第１区間より前記エコーゾーンが存在する前記第２区間に多くのビットが割り当てられ、
前記第１区間に割当てられたビットの数と前記第２区間に割当てられたビットの数の合計は、前記所定数のビットと同じである、音声信号復号化方法。
【請求項１２】
前記ビット割当情報は、所定のビット割当モードが規定されたテーブル上で前記現在フレームに使用されたビット割当モードを指示する、請求項１１に記載の音声信号復号化方法。
【請求項１３】
前記ビット割当情報は、前記現在フレーム内の区間の内、前記エコーゾーンが存在する区間と前記エコーゾーンが存在しない区間で、異なってビットが割り当てられることを指示する、請求項１１に記載の音声信号復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を処理する技術に関し、詳しくは、プリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）問題を解決するために、音声信号の符号化においてビット割当を可変的に行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークの発達と高品質サービスに対するユーザ要求が増加しつつ、通信環境において狭帯域（ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ）から広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ）、または超広帯域（ｓｕｐｅｒ−ｗｉｄｅｂａｎｄ）に至る音声信号を符号化／復号化して処理する方法及び装置に対する開発が進まれている。
【０００３】
通信帯域の拡張は、音声だけでなく、音楽及び混合コンテンツ（ｍｉｘｅｄ  ｃｏｎｔｅｎｔ）まで、ほとんど全てのサウンド信号を符号化する対象として含むことを意味する。
【０００４】
これにより、信号の変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）に基づいて符号化／復号化する方法が重要に使用されている。
【０００５】
既存の音声符号化／復号化で主に使用されていたＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）には、ビット率の制約、通信帯域の制約が存在したが、低いビット率でも通話をするには十分な音質を提供した。
【０００６】
しかし、最近では、通信技術の発達により可用ビット率が増えながら高品質音声及びオーディオ符号化器に対する開発が活発に進まれている。これにより、通信帯域上の制約を抱えているＣＥＬＰ以外の技法として、変換基盤の符号化／復号化技術が使用されている。
【０００７】
したがって、変換基盤の符号化／復号化技術をＣＥＬＰと並行して適用したり追加階層として使用する方法が考慮されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、変換に基づいた符号化（変換符号化）により発生できるプリエコー問題を解決するための方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、符号化器側で固定フレームをプリエコーが発生できる区間とその他の区間とに分けてビット割当を適応的に行う方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、符号化器側で伝送するビットレートが固定されている場合に、フレームを所定の区間に分け、各区間別に信号の特性によってビット割当を異にすることにより、符号化効率を高めることができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態は、音声信号符号化方法であって、現在フレームにエコーゾーンを決定するステップと、エコーゾーンの位置に基づいて前記現在フレームに対するビットを割り当てるステップと、前記割り当てられたビットを用いて前記現在フレームに対する符号化を行うステップとを含み、前記ビット割当ステップでは、前記現在フレームでエコーゾーンが位置しない区間よりエコーゾーンが位置する区間にさらに多くのビットを割り当てることができる。
【００１２】
前記ビット割当ステップでは、前記現在フレームを所定個数の区間に分割し、前記エコーゾーンが存在しない区間より前記エコーゾーンが存在する区間にさらに多くのビットを割り当てることができる。
【００１３】
前記エコーゾーンを決定するステップでは、前記現在フレームを区間に分割したとき、区間別の音声信号のエネルギーサイズが均一でない場合には、前記現在フレームにエコーゾーンが存在することと判断することができる。このとき、エネルギーサイズの転移が存在する区間にエコーゾーンが位置することと決定することができる。
【００１４】
前記エコーゾーンを決定するステップでは、現在サブフレームに対する正規化されたエネルギーが以前サブフレームに対する正規化されたエネルギーからしきい値を経過する変化を見せる場合には、前記現在サブフレームにエコーゾーンが位置すると決定することができる。このとき、前記正規化されたエネルギーは、前記現在フレームの各サブフレームに対するエネルギー値のうち、最も大きいエネルギー値を基準として正規化されたものでありうる。
【００１５】
前記エコーゾーンを決定するステップでは、前記現在フレームのサブフレームを順に検索し、サブフレームに対する正規化されたエネルギーがしきい値を超過する１番目のサブフレームに前記エコーゾーンが位置することと決定することができる。
【００１６】
前記エコーゾーンを決定するステップでは、前記現在フレームのサブフレームを順に検索し、サブフレームに対する正規化されたエネルギーがしきい値より小さくなる１番目のサブフレームに前記エコーゾーンが位置することと決定することができる。
【００１７】
前記ビット割当ステップでは、前記現在フレームを所定個数の区間に分割し、エコーゾーンが位置するかによる加重値と区間内のエネルギーサイズとに基づいて区間別にビット量を割り当てることができる。
【００１８】
前記ビット割当ステップでは、前記現在フレームを所定個数の区間に分割し、予め決められたビット割当モードのうち、前記現在フレームでのエコーゾーン位置に対応するモードを適用してビット割当を行うことができる。このとき、前記適用されたビット割当モードを指示する情報が復号化器に伝送されることができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態は、音声信号復号化方法であって、現在フレームに対するビット割当情報を取得するステップと、前記ビット割当情報に基づいて音声信号を復号化するステップとを含み、前記ビット割当情報は、前記現在フレーム内の区間別のビット割当情報でありうる。
【００２０】
前記ビット割当情報は、所定のビット割当モードが規定されたテーブル上で前記現在フレームに適用されたビット割当モードを指示するものでありうる。
【００２１】
前記ビット割当情報は、前記現在フレーム内で転移成分が位置する区間と転移成分が位置しない区間とに差等的にビット割当が行われたことを指示するものでありうる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、同じ全体ビット率を維持しつつも、プリエコーによる雑音を防止または減衰させて向上した音質を提供することができる。
【００２３】
本発明によれば、プリエコーが発生できる区間にさらに多くのビットが割り当てられることにより、プリエコーによる雑音がない区間に比べてより充実な符号化を行って向上した音質を提供することができる。
【００２４】
本発明によれば、エネルギー成分のサイズを考慮してビット割当を異にすることができるので、エネルギーによってさらに効率的な符号化が行われ得る。
【００２５】
本発明によれば、向上した音質を提供することができるので、高品質の音声及びオーディオ通信サービスを実現することができる。
【００２６】
本発明によれば、高品質の音声及びオーディオ通信サービスを実現することにより、様々な付加サービスを創出することができる。
【００２７】
本発明によれば、変換基盤の音声符号化を適用してもプリエコーの発生を防止または低減できるので、変換基盤の音声符号化をさらに効果的に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】符号化器の構成に関する例などを概略的に示したものである。
【図２】符号化器の構成に関する例などを概略的に示したものである。
【図３】図１及び図２の符号化器に対応する復号化器の例などを概略的に示した図である。
【図４】図１及び図２の符号化器に対応する復号化器の例などを概略的に示した図である。
【図５】プリエコーについて概略的に説明する図である。
【図６】プリエコーについて概略的に説明する図である。
【図７】ブロックスイッチング方法を概略的に説明する図である。
【図８】基本フレームを２０ｍｓとし、より大きいサイズのフレームである４０ｍｓ、８０ｍｓを信号の特性によって適用する場合のウィンドウ種類に関する例を概略的に説明する図である。
【図９】プリエコーの位置とビット割当の関係を概略的に説明する図である。
【図１０】本発明によってビット割当を行う方法を概略的に説明する図である。
【図１１】本発明によって符号化器が可変的にビット量を割り当てる方法を概略的に説明する順序図である。
【図１２】拡張構造の形態を有する音声符号化器の構成であって、本発明が適用される一例を概略的に説明する図である。
【図１３】プリエコー減少部の構成を概略的に説明する図である。
【図１４】本発明によって符号化器がビット割当を可変的に行い、音声信号を符号化する方法を概略的に説明する順序図である。
【図１５】本発明によって音声信号の符号化にビット割当が可変的に行われた場合、符号化された音声信号を復号化する方法を概略的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。本明細書の実施形態を説明するにあって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本明細書の要旨を濁す恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
本明細書において第１の構成要素が第２の構成要素に「連結されて」いるとか、「接続されて」いると記載された場合には、第２の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもでき、第３の構成要素を媒介して第２の構成要素に連結されるか接続されていることもできる。
【００３１】
「第１」、「第２」などの用語は、１つの技術的構成を他の技術的構成から区別するために使用されることができる。例えば、本発明の技術的思想の範囲内で第１の構成要素として命名されていた構成要素は、第２の構成要素として命名されて同じ機能を行うこともできる。
【００３２】
ネットワーク技術の発達につれて大容量の信号を処理できるようになりつつ、例えば、可用ビットが増加するようになりつつ、ＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）基盤の符号化／復号化（以下、説明の便宜のために、「ＣＥＬＰ符号化」及び「ＣＥＬＰ復号化」という）と変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）基盤の符号化／復号化（以下、説明の便宜のために、「変換符号化」及び「変換復号化」という）を並列的に適用して音声信号の符号化／復号化に利用することができる。
【００３３】
図１は、符号化器の構成に関する一例を概略的に示したものである。図１では、ＡＣＥＬＰ（Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）技法と共に、ＴＣＸ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｃｏｄｅｄ  ＥＸｃｉｔａｔｉｏｎ）技法を並列的に適用する場合を例として説明している。図１の例では、音声及びオーディオ信号を周波数軸に変換した後、ＡＶＱ（Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）技法を利用して量子化する。
【００３４】
図１に示すように、音声符号化器１００は、帯域幅確認部１０５、サンプリング変換部１２５、前処理部１３０、帯域分割部１１０、線形予測分析部１１５、１３５、線形予測量子化部１４０、１５０、１７５、変換部１４５、逆変換部１５５、１８０、ピッチ検出部１６０、適応（ａｄａｐｔｉｖｅ）コードブック検索部１６５、固定コードブック検索部１７０、モード選択部１８５、帯域予測部１９０、補償利得予測部１９５を備えることができる。
【００３５】
帯域幅確認部１０５は、入力される音声信号の帯域幅情報を判断することができる。音声信号は、約４ｋＨｚの帯域幅を有し、ＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で多く使用される狭帯域信号（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ）、約７ｋＨｚの帯域幅を有し、狭帯域の音声信号より自然な高音質スピーチやＡＭラジオで多く使用される広帯域信号（Ｗｉｄｅｂａｎｄ）、約１４ｋＨｚの帯域幅を有し、音楽、デジタル放送のように音質が重要視される分野で多く使用される超広帯域信号（Ｓｕｐｅｒ  ｗｉｄｅｂａｎｄ）に帯域幅によって分類されることができる。帯域幅確認部１０５では、入力された音声信号を周波数領域に変換して現在音声信号の帯域幅が狭帯域信号であるか、広帯域信号であるか、超広帯域信号であるかを判断することができる。帯域幅確認部１０５は、入力された音声信号を周波数領域に変換し、スペクトルの上位帯域ビン（ｂｉｎ）等の有無及び／又は成分を調査し判別することもできる。帯域幅確認部１０５は、実現によって入力される音声信号の帯域幅が固定されている場合、別に備えられないこともある。
【００３６】
帯域幅確認部１０５は、入力された音声信号の帯域幅によって超広帯域信号は帯域分割部１１０に伝送し、狭帯域信号または広帯域信号はサンプリング変換部１２５に伝送することができる。
【００３７】
帯域分割部１１０は、入力された信号のサンプリングレートを変換し、上位帯域と下位帯域とに分割することができる。例えば、３２ｋＨｚの音声信号を２５．６ｋＨｚのサンプリング周波数に変換し、上位帯域と下位帯域とに１２．８ｋＨｚずつ分割することができる。帯域分割部１１０は、分割された帯域のうち、下位帯域信号を前処理部１３０に伝送し、上位帯域信号を線形予測分析部１１５に伝送する。
【００３８】
サンプリング変換部１２５は、入力された狭帯域信号または広帯域信号を受信して一定のサンプリングレートを変更することができる。例えば、入力された狭帯域音声信号のサンプリングレートが８ｋＨｚである場合、１２．８ｋＨｚにアップサンプリングして上位帯域信号を生成することができ、入力された広帯域音声信号が１６ｋＨｚである場合、１２．８ｋＨｚにダウンサンプリングを行って下位帯域信号を作ることができる。サンプリング変換部１２５は、サンプリング変換された下位帯域信号を出力する。内部サンプリング周波数（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、１２．８ｋＨｚではない、異なるサンプリング周波数を有することもできる。
【００３９】
前処理部１３０は、サンプリング変換部１２５及び帯域分割部１１０で出力された下位帯域信号に対して前処理を行う。前処理部１３０では、音声パラメータが効率的に抽出され得るように入力信号をフィルタリングする。音声帯域幅によって遮断周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を異なるように設定して、相対的に重要さが少ない情報が集まっている周波数帯域である非常に低い周波数（ｖｅｒｙ  ｌｏｗ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）をハイパスフィルタリングすることにより、パラメータ抽出の際、必要な重要帯域に集中することができる。さらに他の例として、プリエンファシス（ｐｒｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）フィルタリングを使用して入力信号の高い周波数帯域をブーストすることにより、低い周波数領域と高い周波数領域のエネルギーをスケーリングすることができる。したがって、線形予測分析の際、解像度を増加させることができる。
【００４０】
線形予測分析部１１５、１３５は、ＬＰＣ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を算出することができる。線形予測分析部１１５、１３５では、音声信号の周波数スペクトルの全体形状を表すフォルマント（Ｆｏｒｍａｎｔ）をモデリングすることができる。線形予測分析部１１５、１３５では、元の音声信号と線形予測分析部１３５で算出された線形予測係数を用いて生成した予測音声信号の差である誤差（ｅｒｒｏｒ）値のＭＳＥ（ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ）が最も小さくなるようにＬＰＣ値を算出することができる。ＬＰＣを算出するためには、自己相関（ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）方法または共分散（ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ）方法など、様々な方法が使用され得る。
【００４１】
線形予測分析部１１５は、下位帯域信号に対する線形予測分析部１３５とは異なり、低い残差のＬＰＣを抽出することができる。
【００４２】
線形予測量子化部１２０、１４０では、抽出されたＬＰＣを変換してＬＳＰ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｐａｉｒ）やＬＳＦ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のような周波数領域の変換係数を生成し、生成された周波数領域の変換係数を量子化することができる。ＬＰＣは、大きな動的範囲（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）を有するため、このようなＬＰＣをそのまま伝送する場合、多くのビットが必要である。したがって、周波数領域に変換し、変換係数を量子化することにより、少ないビット（圧縮量）でＬＰＣ情報を伝送することができる。
【００４３】
線形予測量子化部１２０、１４０では、量子化されたＬＰＣを逆量子化して時間領域に変換されたＬＰＣを用いて線形予測残余信号を生成することができる。線形予測残余信号は、音声信号で予測されたフォルマント成分が除かれた信号であって、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）情報とランダム信号を含むことができる。
【００４４】
線形予測量子化部１２０では、量子化されたＬＰＣを用いて、元の上位帯域信号とのフィルタリングを介して先行予測残余信号を生成する。生成された線形予測残余信号は、上位帯域予測励起信号との補償利得を求めるために補償利得予測部１９５に伝送される。
【００４５】
線形予測量子化部１４０では、量子化されたＬＰＣを用いて、元の下位帯域信号とのフィルタリングを介して線形予測残余信号を生成する。生成された線形予測残余信号は、変換部１４５及びピッチ検出部１６０に入力される。
【００４６】
図１において、変換部１４５、量子化部１５０、逆変換部１５５は、ＴＣＸ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｃｏｄｅｄ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）モードを行うＴＣＸモード実行部として動作することができる。また、ピッチ検出部１６０、適応コードブック検索部１６５、固定コードブック検索部１７０は、ＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）モードを行うＣＥＬＰモード実行部として動作することができる。
【００４７】
変換部１４５では、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）またはＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のような変換関数に基づいて、入力された線形予測残余信号を周波数ドメインに変換させることができる。変換部１４５は、変換係数情報を量子化部１５０に伝送することができる。
【００４８】
量子化部１５０では、変換部１４５で生成された変換係数に対して量子化を行うことができる。量子化部１５０では、様々な方法で量子化を行うことができる。量子化部１５０は、選択的に周波数帯域によって量子化を行うことができ、また、ＡｂＳ（Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）を利用して最適の周波数組み合わせを算出することもできる。
【００４９】
逆変換部１５５は、量子化された情報に基づいて逆変換を行い、時間ドメインで線形予測残余信号の復元された励起信号を生成することができる。
【００５０】
量子化後に逆変換された線形予測残余信号、すなわち、復元された励起信号は、線形予測を介して音声信号として復元される。復元された音声信号は、モード選択部１８５に伝送される。このように、ＴＣＸモードで復元された音声信号は、後述するＣＥＬＰモードで量子化され、復元された音声信号と比較され得る。
【００５１】
一方、ＣＥＬＰモードにおいてピッチ検出部１６０は、自己相関（ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）方法のようなオープンループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）方式を利用して線形予測残余信号に対するピッチを算出することができる。例えば、ピッチ検出部１６０は、合成された音声信号と実際の音声信号とを比較してピッチ周期とピーク値などを算出することができ、このとき、ＡｂＳ（Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）などの方法を利用することができる。
【００５２】
適応コードブック検索部１６５は、ピッチ検出部で算出されたピッチ情報に基づいて適応コードブックインデックスとゲインを抽出する。適応コードブック検索部１６５は、ＡｂＳなどを利用して適応コードブックインデックスとゲイン情報に基づいて線形予測残余信号でピッチ構造（ｐｉｔｃｈ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を算出することができる。適応コードブック検索部１６５は、適応コードブックの寄与分、例えば、ピッチ構造に関する情報が除かれた線形予測残余信号を固定コードブック検索部１７０に伝送する。
【００５３】
固定コードブック検索部１７０は、適応コードブック検索部１６５から受信した線形予測残余信号に基づいて固定コードブックインデックスとゲインを抽出し符号化することができる。このとき、固定コードブック検索部１７０で固定コードブックインデックスとゲインを抽出するのに用いる線形予測残余信号は、ピッチ構造に関する情報が除かれた線形予測残余信号でありうる。
【００５４】
量子化部１７５は、ピッチ検出部１６０から出力されたピッチ情報、適応コードブック検索部１６５から出力された適応コードブックインデックス及びゲイン、そして、固定コードブック検索部１７０から出力された固定コードブックインデックス及びゲインなどのパラメータを量子化する。
【００５５】
逆変換部１８０は、量子化部１７５で量子化された情報を利用して復元された線形予測残余信号である励起信号を生成することができる。励起信号に基づいて線形予測の逆過程を介して音声信号を復元することができる。
【００５６】
逆変換部１８０は、ＣＥＬＰモードで復元された音声信号をモード選択部１８５に伝送する。
【００５７】
モード選択部１８５では、ＴＣＸモードを介して復元されたＴＣＸ励起信号とＣＥＬＰモードを介して復元されたＣＥＬＰ励起信号とを比較して、元の線形予測残余信号と最も類似した信号を選択することができる。モード選択部１８５は、選択した励起信号がいかなるモードを介して復元されたものであるかに関する情報も符号化することができる。モード選択部１８５は、復元された音声信号の選択に関する選択情報と励起信号を帯域予測部１９０に伝送することができる。
【００５８】
帯域予測部１９０は、モード選択部１８５で伝送された選択情報と復元された励起信号を用いて上位帯域の予測励起信号を生成することができる。
【００５９】
補償利得予測部１９５は、帯域予測部１９０で伝送された上位帯域予測励起信号と線形予測量子化部１２０で伝送された上位帯域予測残余信号とを比較してスペクトル上のゲインを補償することができる。
【００６０】
一方、図１の例において各構成部は、各々別のモジュールとして動作することができ、複数の構成部が１つのモジュールを形成して動作することもできる。例えば、量子化部１２０、１４０、１５０、１７５は、１つのモジュールとして各動作を行うことができ、量子化部１２０、１４０、１５０、１７５の各々が別のモジュールとしてプロセス上必要な位置に備えられることもできる。
【００６１】
図２は、符号化器の構成に関する他の例を概略的に示したものである。図２では、ＡＣＥＬＰ符号化技法を適用した後、励起信号をＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を介して周波数軸に変換し、ＡＶＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）、ＢＳ−ＳＧＣ（Ｂａｎｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ−Ｓｈａｐｅ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｄｉｎｇ）、ＦＰＣ（Ｆａｃｔｏｒｉａｌ  Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）などを用いて量子化する場合を例として説明する。
【００６２】
図２に示すように、帯域幅確認部２０５は、入力信号（音声信号）がＮＢ（Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ）信号であるか、ＷＢ（Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）信号であるか、ＳＷＢ（Ｓｕｐｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）信号であるかを判別することができる。ＮＢ信号は、サンプリングレート（ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）が８ｋＨｚ、ＷＢ信号は、サンプリングレートが１６ｋＨｚ、ＳＷＢ信号は、サンプリングレートが３２ｋＨｚでありうる。
【００６３】
帯域幅確認部２０５は、入力信号を周波数領域（ｄｏｍａｉｎ）に変換してスペクトルの上位帯域ビン（ｂｉｎ）等の成分と存否を判別することができる。
【００６４】
符号化器２００は、入力信号が固定される場合、例えば、入力信号がＮＢで固定される場合には、帯域幅確認部２０５を含まないこともできる。
【００６５】
帯域幅確認部２０５は、入力信号を判別して、ＮＢまたはＷＢ信号はサンプリング変換部２１０に出力し、ＳＷＢ信号はサンプリング変換部２１０またはＭＤＣＴ変換部２１５に出力する。
【００６６】
サンプリング変換部２１０は、入力信号を核心符号化器２２０に入力されるＷＢ信号に変換するサンプリングを行う。例えば、サンプリング変換部２１０は、入力された信号がＮＢ信号である場合には、サンプリングレートが１２．８ｋＨｚの信号になるようにアップサンプリング（ｕｐ−ｓａｍｐｌｉｎｇ）し、入力された信号がＷＢ信号である場合には、サンプリングレートが１２．８ｋｈｚの信号になるようにダウンサンプリング（ｄｏｗｎ−ｓａｍｐｌｉｎｇ）して１２．８ｋＨｚの下位帯域信号を作ることができる。入力された信号がＳＷＢ信号である場合に、サンプリング変換部２１０は、サンプリングレートが１２．８ｋＨｚになるようにダウンサンプリングして核心符号化器２２０の入力信号を生成する。
【００６７】
前処理部２２５は、核心符号化器２２０に入力される下位帯域信号のうち、低い周波数成分をフィルタリングして所望の帯域の信号のみを線形予測分析部に伝達することができる。
【００６８】
線形予測分析部２３０は、前処理部２２５で処理された信号から線形予測係数（Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＬＰＣ）を抽出することができる。例えば、線形予測分析部２３０は、入力された信号から１６次線形予測係数を抽出して量子化部２３５に伝達することができる。
【００６９】
量子化部２３５は、線形予測分析部２３０から伝達された線形予測係数を量子化する。下位帯域で量子化された線形予測係数を用いて原本下位帯域信号とのフィルタリングを介して線形予測残余信号（ｒｅｓｉｄｕａｌ）を生成する。
【００７０】
量子化部２３５で生成された線形予測残余信号は、ＣＥＬＰモード実行部２４０に入力される。
【００７１】
ＣＥＬＰモード実行部２４０は、入力された線形予測残余信号のピッチ（ｐｉｔｃｈ）を自己相関（ｓｅｌｆ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）関数を用いて検出する。このとき、１次開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）ピッチ検索方法と１次閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ）ピッチ検索方法、ＡｂＳ（Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）などの方法が利用され得る。
【００７２】
ＣＥＬＰモード実行部２４０は、検出されたピッチ等の情報に基づいて適応コードブックインデックスとゲイン情報を抽出することができる。ＣＥＬＰモード実行部２４０は、線形予測残余信号から適応コードブックの寄与分を差し引いた残りの成分に基づいて固定コードブックのインデックスとゲインを抽出することができる。
【００７３】
ＣＥＬＰモード実行部２４０は、ピッチ検索、適応コードブック検索、固定コードブック検索を介して抽出した線形予測残余信号に関するパラメータ（ピッチ、適応コードブックインデックス及びゲイン、固定コードブックインデックス及びゲイン）を量子化部２４５に伝達する。
【００７４】
量子化部２４５は、ＣＥＬＰモード実行部２４０から伝達されたパラメータを量子化する。
【００７５】
量子化部２４５で量子化された線形予測残余信号に関するパラメータはビットストリームに出力されることができ、復号化器に伝送されることができる。また、量子化部２４５で量子化された線形予測残余信号に関するパラメータは逆量子化部２５０に伝達されることができる。
【００７６】
逆量子化部２５０はＣＥＬＰモードを介して抽出され、量子化されたパラメータを用いて復元された励起信号を生成する。生成された励起信号は、合成及び後処理部２５５に伝達される。
【００７７】
合成及び後処理部２５５は、復元された励起信号と量子化された線形予測係数を合成した後、１２．８ｋＨｚの合成信号を生成し、アップサンプリングを介して１６ｋＨｚのＷＢ信号を復元する。
【００７８】
合成後処理部２５５から出力される信号（１２．８ｋＨｚ）とサンプリング変換部２１０で１２．８ｋＨｚのサンプリングレートでサンプリングされた下位帯域信号との差信号がＭＤＣＴ変換部２６０に入力される。
【００７９】
ＭＤＣＴ変換部２６０は、サンプリング変換部２１０から出力された信号と合成後処理部２５５から出力された信号との差信号をＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）方法で変換する。
【００８０】
量子化部２６５は、ＭＤＣＴ変換された信号をＡＶＱ、ＢＳ−ＳＧＣ、またはＦＰＣを利用して量子化し、狭帯域または広帯域に該当するビットストリームとして出力することができる。
【００８１】
逆量子化部２７０は、量子化された信号を逆量子化して下位帯域向上階層ＭＤＣＴ係数を重要ＭＤＣＴ係数抽出部２８０に伝達する。
【００８２】
重要ＭＤＣＴ係数抽出部２８０は、ＭＤＣＴ変換部２７５及び逆量子化部２７０から入力されたＭＤＣＴ変換係数を用いて量子化する変換係数を抽出する。
【００８３】
量子化部２８５は、抽出したＭＤＣＴ係数を量子化して超広帯域信号に対するビットストリームとして出力する。
【００８４】
図３は、図１の音声符号化器に対応する復号化器の一例を概略的に示した図である。
【００８５】
図３に示すように、音声復号化器３００は、逆量子化部３０５、３１０、帯域予測部３２０、利得補償部３２５、逆変換部３１５、線形予測合成部３３０、３３５、サンプリング変換部３４０、帯域合成部３５０、後処理フィルタリング部３４５、３５５を備えることができる。
【００８６】
逆量子化部３０５、３１０は、量子化されたパラメータ情報を音声符号化器から受信し、これを逆量子化する。
【００８７】
逆変換部３１５は、ＴＣＸ符号化またはＣＥＬＰ符号化された音声情報を逆変換して励起信号を復元することができる。逆変換部３１５は、符号化器から受信したパラメータに基づいて復元された励起信号を生成することができる。このとき、逆変換部３１５は、音声符号化器で選択された一部帯域に対してのみ逆変換を行うこともできる。逆変換部３１５は、復元された励起信号を線形予測合成部３３５と帯域予測部３２０とに伝送することができる。
【００８８】
線形予測合成部３３５は、逆変換部３１５から伝送された励起信号と音声符号化器から伝送された線形予測係数を用いて下位帯域信号を復元することができる。線形予測合成部３３５は、復元された下位帯域信号をサンプリング変換部３４０と帯域合成部３５０とに伝送することができる。
【００８９】
帯域予測部３２０は、逆変換部３１５から受信した復元された励起信号値に基づいて上位帯域の予測励起信号を生成することができる。
【００９０】
利得補償部３２５は、帯域予測部３２０から受信した上位帯域予測励起信号と符号化器で伝送された補償利得値に基づいて超広帯域音声信号に対するスペクトル上のゲインを補償することができる。
【００９１】
線形予測合成部３３０は、補償された上位帯域予測励起信号値を利得補償部３２５から受信し、補償された上位帯域予測励起信号値と音声符号化器から受信した線形予測係数値とに基づいて上位帯域信号を復元することができる。
【００９２】
帯域合成部３５０は、復元された下位帯域の信号を線形予測合成部３３５から受信し、復元された上位帯域信号を帯域線形予測合成部３３０から受信して、受信した上位帯域信号と下位帯域信号とに対する帯域合成を行うことができる。
【００９３】
サンプリング変換部３４０は、内部サンプリング周波数値をさらに元のサンプリング周波数値に変換させることができる。
【００９４】
後処理部３４５、３５５では、信号復元のために必要な後処理を行うことができる。例えば、後処理部３４５、３５５は、前処理部でプリエンファシス（ｐｒｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）フィルタを逆フィルタリングすることができるジエンファシス（ｄｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）フィルタが含まれ得る。後処理部３４５、３５５は、フィルタリングだけでなく、量子化エラーを最小化するか、スペクトルのハーモニックピークを生かし、バレー（ｖａｌｌｅｙ）を殺す等、種々の後処理動作を行うこともできる。後処理部３４５は、復元された狭帯域または広帯域信号を出力し、後処理部３５５は、復元された超広帯域信号を出力することができる。
【００９５】
図４は、図２の音声符号化器に対応する復号化器構成の一例を概略的に説明する図である。
【００９６】
図４に示すように、符号化器から伝送されたＮＢ信号またはＷＢ信号を含むビットストリームは、逆変換部４２０と線形予測合成部４３０に入力される。
【００９７】
逆変換部４２０は、ＣＥＬＰ符号化された音声情報を逆変換し、符号化器から受信したパラメータに基づいて励起信号を復元することができる。逆変換部４２０は、復元された励起信号を線形予測合成部４３０に伝送することができる。
【００９８】
線形予測合成部４３０は、逆変換部４２０から伝送された励起信号と符号化器から伝送された線形予測係数を用いて下位帯域信号（ＮＢ信号、ＷＢ信号等）を復元することができる。
【００９９】
線形予測合成部４３０で復元された下位帯域信号（１２．８ｋＨｚ）は、ＮＢでダウンサンプリングされるか、ＷＢでアップサンプリングされることができる。ＷＢ信号は、後処理／サンプリング変換部４５０に出力されるか、ＭＤＣＴ変換部４４０に出力される。また、復元された下位帯域信号（１２．８ｋＨｚ）は、ＭＤＣＴ変換部４４０に出力される。
【０１００】
後処理／サンプリング変換部４５０は、復元された信号に対するフィルタリングを適用することができる。フィルタリングを介して量子化エラーら減らし、ピークを強調し、バレー（ｖａｌｌｅｙ）を殺す等の後処理を進むことができる。
【０１０１】
ＭＤＣＴ変換部４４０は、復元された下位帯域信号（１２．８ｋＨｚ）とアップサンプリングされたＷＢ信号（１６ｋＨｚ）とをＭＤＣＴ変換し、上位ＭＤＣＴ係数生成部４７０に伝送する。
【０１０２】
逆変換部４９５は、ＮＢ／ＷＢ向上階層ビットストリームを受信して向上階層のＭＤＣＴ係数を復元する。逆変換部４９５で復元されたＭＤＣＴ係数は、ＭＤＣＴ変換部４４０の出力信号と加えられて上位ＭＤＣＴ係数生成部４７０に入力される。
【０１０３】
逆量子化部４６０は、ビットストリームを介して量子化されたＳＷＢ信号とパラメータを符号化器から受信し、受信した情報を逆量子化する。
【０１０４】
逆量子化されたＳＷＢ信号及びパラメータは、上位ＭＤＣＴ係数生成部４７０に伝達される。
【０１０５】
上位ＭＤＣＴ係数生成部４７０は、核心復号化器４１０から合成された１２．８ｋＨｚ信号またはＷＢ信号に対するＭＤＣＴ係数を受信し、ＳＷＢ信号に対するビットストリーム（ｂｉｔｓｔｒｅａｍ）から必要なパラメータを受信して逆量子化されたＳＷＢ信号に対するＭＤＣＴ係数を生成する。上位ＭＤＣＴ係数生成部４７０は、信号のトーナル可否によってジェネリックモードまたはサイン波モードを適用することができ、拡張階層の信号に対しては追加サイン波を適用することができる。
【０１０６】
ＭＤＣＴ逆変換部４８０は、生成されたＭＤＣＴ係数に対する逆変換を介して信号を復元する。
【０１０７】
後処理フィルタリング部４９０は、復元された信号に対するフィルタリングを適用することができる。フィルタリングを介して量子化エラーら減らし、ピークを強調し、バレー（ｖａｌｌｅｙ）を殺す等の後処理を進むことができる。
【０１０８】
後処理フィルタリング部４９０を介して復元された信号と後処理変換部４５０を介して復元された信号とを合成してＳＷＢ信号を復元することができる。
【０１０９】
一方、変換符号化／復号化技術は、定常（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）信号に対して圧縮効率が高いので、ビット率の余裕がある場合には、高品質の音声信号及び高品質のオーディオ信号を提供することができる。
【０１１０】
しかし、変換を介して周波数領域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ）まで活用する符号化方法（変換符号化）では、時間領域（ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ）で行われる符号化とは異なり、プリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）雑音が発生できる。
【０１１１】
プリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）は、元の信号（ｏｒｉｇｉｎａｌ  ｓｉｇｎａｌ）のうち、音がない領域で符号化のための変換により雑音が発生する場合を意味する。プリエコーは、変換符号化において周波数領域への変換のために一定のサイズを有するフレーム（ｆｒａｍｅ）単位で符号化を行うために発生する。
【０１１２】
図５は、プリエコーについて概略的に説明する図である。
【０１１３】
図５（ａ）は、元の信号を示し、図５（ｂ）は、変換符号化方法により符号化された信号を復号化して復元した信号を示す。
【０１１４】
図示されたように、元の信号である図５（ａ）には表れていなかった信号、すなわち、雑音５００の変換符号化が適用された信号である図５（ｂ）に表れていることが確認できる。
【０１１５】
図６は、プリエコーについて概略的に説明する他の図である。
【０１１６】
図６（ａ）は、原信号（ｏｒｉｇｉｎａｌ  ｓｉｇｎａｌ）を示し、図６（ｂ）は、変換符号化により符号化された信号を復号化したものである。
【０１１７】
図６に示すように、図６（ａ）の原信号は、フレーム前半に音声に対応する信号がなく、フレーム後半に信号が集中されている。
【０１１８】
図６（ａ）の信号を周波数領域で量子化する場合、量子化雑音が周波数軸に沿っては周波数成分毎に存在するが、時間軸に沿ってフレーム前半にわたって存在するようになる。
【０１１９】
量子化雑音は、時間領域で時間軸に沿って原信号が存在する場合、原信号に隠されて雑音が聞こえないことがある。しかし、図６（ａ）のフレーム前半のように原信号がない場合には、雑音、すなわち、プリエコー歪み６００が隠されない。
【０１２０】
すなわち、周波数領域では、周波数軸の成分毎に量子化雑音が存在するので、当該成分により量子化雑音が隠され得るが、時間領域では、フレーム前半にわたって量子化雑音が存在するので、時間軸上の無音区間では雑音が露出する場合が生じる。
【０１２１】
変換による量子化雑音、すなわち、プリエコー（量子化）雑音は、音質の劣化を招く可能性があるので、これを最小化するための処理を行う必要がある。
【０１２２】
変換符号化においてプリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）として知られたアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）は、信号のエネルギーが急激に増加する区間で生じる。信号エネルギーの急激な増加は、音声信号のオンセット（ｏｎｓｅｔ）やミュージックのパーカッション（ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎｓ）でしばしば表れる。
【０１２３】
プリエコーは、周波数軸での量子化雑音が逆変換された後、重ね合わせ合算過程を経るとき、時間軸で表れるようになる。量子化雑音は、逆変換時の合成ウィンドウ前半にわたって均一に拡散（ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  ｓｐｒｅａｄ）される。
【０１２４】
オンセット（ｏｎｓｅｔ）の場合、分析フレームの始まる部分でのエネルギーが分析フレームが終わる部分でのエネルギーに比べて顕著に小さい。量子化雑音は、フレームの平均エネルギーに依存的であるから、合成ウィンドウ全体にわたって時間軸で量子化雑音が表れるようになる。
【０１２５】
エネルギーが小さいパートでは信号対雑音比が非常に小さく、量子化雑音が存在すれば、人の耳に量子化雑音が聞こえるようになる。これを防止するために、合成ウィンドウにおいてエネルギーが急激に増加する部分で信号を減衰することにより、量子化雑音、すなわち、プリエコーの影響を減らすことができる。
【０１２６】
このとき、エネルギーが急激に変わるフレームでエネルギーが小さい領域、すなわち、プリエコーが表れ得る領域をエコーゾーン（ｅｃｈｏ−ｚｏｎｅ）という。
【０１２７】
プリエコーを防止するために、ブロックスイッチング（ｂｌｏｃｋ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）またはＴＮＳ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｓｈａｐｉｎｇ）を適用することができる。ブロックスイッチング方法では、フレームの長さを可変的に調整してプリエコーを防止する。ＴＮＳの場合には、ＬＰＣ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｉｎｇ）分析が有する時間／周波数の二重性に基づいてプリエコーを防止する。
【０１２８】
図７は、ブロックスイッチング方法を概略的に説明する図である。
【０１２９】
ブロックスイッチング方法では、フレームの長さを可変的に調整する。例えば、図７に示されたように、ウィンドウをロング（ｌｏｎｇ）ウィンドウとショート（ｓｈｏｒｔ）ウィンドウとで構成する。
【０１３０】
プリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）が発生しない区間では、ロングウィンドウを適用して変換するフレームの長さを増加させて符号化する。プリエコーが発生する区間では、ショートウィンドウを適用して変換するフレームの長さを減らして符号化する。
【０１３１】
したがって、プリエコーが発生しても、当該領域で短い長さのショートウィンドウが使用されるので、ロングウィンドウを使用する場合と比較するとき、プリエコーによる雑音が発生する区間が減るようになる。
【０１３２】
ブロックスイッチングを適用する場合に、ショートウィンドウ（ｓｈｏｒｔ  ｗｉｎｄｏｗ）を使用してもプリエコーが発生する区間を減らすことはできるが、プリエコーによる雑音を完全に除去することは難しい。なぜなら、ショートウィンドウの内部でプリエコーが発生する可能性があるためである。
【０１３３】
ウィンドウ内で発生できるプリエコーを除去するために、ＴＮＳ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｓｈａｐｉｎｇ）を適用することができる。ＴＮＳ技法は、ＬＰＣ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｉｎｇ）分析が有する時間軸／周波数軸の二重性に基づく。
【０１３４】
一般に、ＬＰＣ分析を時間軸で適用する場合、ＬＰＣ係数は、周波数軸で包絡線情報を意味し、励起信号は、周波数軸で標本化された周波数成分を意味する。時間／周波数の二重性により、ＬＰＣ分析を周波数軸で適用する場合には、ＬＰＣ係数が時間軸で包絡線情報を意味し、励起信号が時間軸で標本化された時間成分を意味する。
【０１３５】
したがって、量子化誤差により励起信号に発生する雑音は時間軸で包絡線情報に比例して最終的に復元される。例えば、包絡線情報が０に近い無音区間では最終的に雑音が０に近いように発生する。また、音声及びオーディオ信号が存在する有音区間では雑音が相対的に大きく発生するが、相対的に大きい雑音も信号により隠されることができる水準になる。
【０１３６】
つまり、無音区間では雑音が消え、有音区間（音声及びオーディオ区間）では雑音は隠されるので、心理音響的に向上した音質を提供するようになる。
【０１３７】
両方向通信のためには、チャネル遅延とコーデック遅延とを含む全体遅延が所定の基準、例えば、２００ｍｓを越えてはならないが、ブロックスイッチング方法は、フレームが可変的で、両方向通信時に２００ｍｓに近い全体遅延が超過されるため、両方向通信（ｄｕａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）では適合していない。
【０１３８】
したがって、ＴＮＳの概念を利用して時間領域で包絡線情報を利用し、プリエコーを減らす方法を両方向通信（ｄｕａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に使用する。
【０１３９】
例えば、変換により復号化された信号のサイズを調節してプリエコーを減らす方法が考慮できる。この場合に、プリエコーによる雑音が発生するフレームで変換復号化された信号のサイズを相対的に小さく調節し、プリエコーによる雑音が発生しないフレームで変換復号化された信号のサイズを相対的に大きく調節する。
【０１４０】
上述したように、変換符号化でプリエコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）と知られたアーティファクトは、信号のエネルギーが急激に増加する区間で発生する。したがって、合成ウィンドウでエネルギーが急激に増加する部分の前方の信号を減衰することにより、プリエコーによる雑音を減らすことができる。
【０１４１】
プリエコーによる雑音を減少させるためにエコーゾーンを決定する。このために、逆変換の際に重ね合わせられる２つの信号を用いる。
【０１４２】
重ね合わせられる信号のうち、１番目の信号として過去フレームで格納されたウィンドウの半分である２０ｍｓ（＝６４０サンプル）の
【数１】
0006039678.tif 000002
が使用され得る。重ね合わせられる信号のうち、２番目の信号として現在ウィンドウの前の半分であるｍ（ｎ）が使用され得る。
【０１４３】
２つの信号を数式１のように連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）して１２８０サンプル（＝４０ｍｓ）の任意信号ｄconc32_SWB（ｎ）を生成する。
【０１４４】
【数２】
0006039678.tif 000003
【０１４５】
各信号区間に６４０個のサンプルが存在するので、ｎ＝０、・・・、６３９となる。
【０１４６】
生成されたｄconc32_SWB（ｎ）を４０サンプル有する３２個のサブフレームに分け、各サブフレームのエネルギーを用いて時間軸包絡線Ｅ（ｉ）を算出する。Ｅ（ｉ）から最大エネルギーを有するサブフレームを探すことができる。
【０１４７】
最大エネルギー値と時間軸包絡線を用いて数式２のように正規化過程を行う。
【０１４８】
【数３】
0006039678.tif 000004
【０１４９】
ここで、ｉは、サブフレームのインデックスであり、ＭａｘｉｎｄEは、最大エネルギーを有するサブフレームのインデックスである。
【０１５０】
ｒE（ｉ）の値が所定の基準値以上である場合。例えば、ｒE（ｉ）＞８である場合をエコーゾーンとして決定し、減衰関数ｇpre（ｎ）をエコーゾーンに適用する。減衰関数を時間領域の信号に適用する場合に、ｒE（ｉ）＞１６である場合には、ｇpre（ｎ）として０．２を適用し、ｒE（ｉ）＜８である場合には、ｇpre（ｎ）として１を適用し、その他の場合には、ｇpre（ｎ）として０．５を適用して最終合成信号を作る。このとき、以前フレームの減衰関数と現在フレームの減衰関数との間をスムージング（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ）するために、１次ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタが適用され得る。
【０１５１】
また、プリエコーを減らすために、固定フレームでなく、信号特性によって多重フレーム単位を適用して符号化を行うこともできる。例えば、信号特性によって、２０ｍｓ単位のフレーム、４０ｍｓ単位のフレーム、８０ｍｓ単位のフレームを適用することができる。
【０１５２】
一方、ＣＥＬＰ符号化と変換符号化を信号の特性によって選択的に適用しつつ、変換符号化の場合にプリエコーの問題を解決するために、フレームのサイズを様々に適用する方法を考慮することもできる。
【０１５３】
例えば、基本フレームを２０ｍｓの小さいサイズで適用し、定常（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）信号に対しては、フレームを４０ｍｓまたは８０ｍｓの大きいサイズで適用することができる。１２．８ｋＨｚの内部サンプリングレートで動作すると仮定するとき、２０ｍｓは２５６サンプルに対応するサイズとなる。
【０１５４】
図８は、基本フレームを２０ｍｓとし、さらに大きいサイズのフレームである４０ｍｓ、８０ｍｓを信号の特性によって適用する場合のウィンドウ種類に関する例を概略的に説明する図である。
【０１５５】
図８（ａ）では、基本フレームである２０ｍｓに対するウィンドウが示されており、図８（ｂ）では、４０ｍｓフレームに対するウィンドウが示されており、図８（ｃ）では、８０ｍｓフレームに対するウィンドウが示されている。
【０１５６】
変換を基盤とするＴＣＸとＣＥＬＰの重ね合わせ合計を用いて最終信号を復元する場合を考慮し、ウィンドウの長さは３種類であるが、以前フレームとの重ね合わせ合計のためにウィンドウの形状は各長さ当たり４つとなり得る。したがって、総１２個のウィンドウが信号の特性によって適用され得る。
【０１５７】
しかし、プリエコーが生じられる領域で信号のサイズを調節する方法の場合には、ビットストリームから復元した信号に基づいて信号のサイズを調節する。すなわち、符号化器で割り当てられたビットで復号化器で復元した信号を用いてエコーゾーンを決定し、信号を減衰するようになる。
【０１５８】
このとき、符号化器でのビット割当は、フレーム別に固定されたビット数を割り当てる方式で行われるが、この方法は、後処理フィルタと類似した概念でプリエコーを制御しようとする接近方法であるといえる。言い替えれば、例えば、現在フレームサイズが２０ｍｓに固定されているとすれば、２０ｍｓのフレームに割り当てられるビットは全体ビットレートに依存し、固定された値に伝送される。プリエコーを制御する手順は、符号化器がでない復号化器側では符号化器から伝送された情報に基づいて行われる。
【０１５９】
この場合、心理音響的にプリエコーを隠すことには限界があり、特に、エネルギーがさらに急変するアタック（ａｔｔａｃｋ）信号のような所では限界が著しくなる。
【０１６０】
ブロックスイッチングに基づいてフレームのサイズを可変的に適用する接近方法の場合は、符号化器側で信号の特性によって処理するウィンドウサイズを選択するので、効率的にプリエコーを減らすことができるが、最小固定サイトを有さなければならない両方向通信コーデックとして使用し難い。例えば、２０ｍｓを１つのパケットに送ってこそ可能な両方向通信を仮定すれば、８０ｍｓのように大きいサイズのフレームが設定される場合に基本パケットの４倍に該当するビットを割り当てるようになることにより、それによる遅延が生じるためである。
【０１６１】
したがって、本発明では、プリエコーによる雑音を効率的に制御するために、符号化器側で行うことができる方法として、フレーム内のビット割当区間別にビット割当を可変的に行う方法を適用する。
【０１６２】
例えば、従来フレーム或いはフレームのサブフレームに対して固定的なビット率を適用する代わりに、プリエコーが発生できる領域を考慮してビット割当を行うようにすることができる。本発明によれば、プリエコーが発生する領域では、ビット率を高めてさらに多くのビットを割り当てる。
【０１６３】
プリエコーが発生する領域でさらに多くのビットを用いるので、符号化がより充実に行われ、これを介してプリエコーによる雑音のサイズを減らすことができる。
【０１６４】
例えば、フレーム当たりＭ個のサブフレームを設定し、各サブフレーム別にビット割当を行う場合に、従来にはＭ個のサブフレームに同じビット率で同じビット量が割り当てられる。これに対し、本発明では、プリエコーが存在する、すなわち、エコーゾーンが位置するサブフレームに対するビット率をさらに高く調整することができる。
【０１６５】
本明細書では、信号処理単位としてのサブフレームとビット割当単位としてのサブフレームを区別するために、ビット割当単位であるＭ個のサブフレームをビット割当区間という。
【０１６６】
説明の便宜のために、フレーム当たりビット割当区間の個数が２である場合を例として説明する。
【０１６７】
図９は、プリエコーの位置とビット割当の関係を概略的に説明する図である。
【０１６８】
図９では、ビット割当区間別に同じビット率が適用される場合を例として説明している。
【０１６９】
２つのビット割当区間を設定する場合に、図９（ａ）の場合には、フレーム内に音声信号が全体的に均一に分布されており、１番目のビット割当区間９１０と２番目のビット割当区間９２０に全体ビット量の１／２に該当するビットが各々割り当てられている。
【０１７０】
図９（ｂ）の場合には、２番目のビット割当区間９４０にプリエコーが位置する。図９（ｂ）の場合に、１番目のビット割当区間９３０は無音に近い区間であるため、ビット割当を小さくすることができるにもかかわらず、従来の方式では全体ビット率の１／２に該当するビットを使用している。
【０１７１】
図９（ｃ）の場合には、１番目のビット割当区間９５０にプリエコーが位置する。図９（ｃ）の場合に、２番目のビット割当区間９６０は、定常（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）信号に該当するので、比較的少ないビットを用いて符号化することができるにもかかわらず、全体ビット率の１／２に該当するビットを使用している。
【０１７２】
このように、音声信号の特性、例えば、エコーゾーンの位置またはエネルギーの急激な増加が存在する区間の位置と関係なくビット割当をする場合、ビット効率性が劣るようになる。
【０１７３】
本発明では、フレーム当たり決められた全体ビット量をビット割当区間別に割り当てるとき、エコーゾーンの存在可否によって各ビット割当区間に割り当てられるビット量を異にする。
【０１７４】
本発明では、音声信号の特性（例えば、エコーゾーンの位置）によってビット割当を可変的にするために、音声信号のエネルギー情報とプリエコーによる雑音が生じ得る転移（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）成分の位置情報を利用する。音声信号のうち、転移成分は、エネルギーが急激に変わる転移が存在する領域の成分を意味し、例えば、無声音から有声音に転移する位置の音声信号成分または有声音から無声音に転移する位置の音声信号成分を意味する。
【０１７５】
図１０は、本発明によってビット割当を行う方法を概略的に説明する図である。
【０１７６】
上述したように、本発明では、音声信号のエネルギー情報と転移成分の位置情報とに基づいてビット割当を可変的に行うことができる。
【０１７７】
図１０（ａ）に示すように、音声信号が２番目のビット割当区間１０２０に位置するので、１番目のビット割当区間１０１０に対する音声信号のエネルギーは、２番目のビット割当区間１０２０に対する音声信号のエネルギーより小さい。
【０１７８】
音声信号のエネルギーが小さいビット割当区間（例えば、無音区間または無声音が含まれた区間）がある場合には転移成分が存在できる。この場合、転移成分が存在しないビット割当区間に対するビット割当を減らし、節約されたビットを転移成分が存在するビット割当区間にさらに割り当てることができる。例えば、図１０（ａ）の場合には、無声音区間の１番目のビット割当区間１０１０に対するビット割当を最小化し、節約されたビットを２番目のビット割当区間１０２０、すなわち、音声信号の転移成分が位置するビット割当区間にさらに割り当てることができる。
【０１７９】
図１０（ｂ）に示すように、１番目のビット割当区間１０３０に転移成分が存在し、２番目のビット割当区間１０４０に定常（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）信号が存在する。
【０１８０】
この場合にも、定常信号が存在する２番目のビット割当区間１０４０に対するエネルギーが１番目のビット割当区間１０３０に対するエネルギーより大きい。ビット割当区間別にエネルギーの不均衡がある場合には、転移成分が存在でき、転移成分が存在するビット割当区間にさらに多くのビットを割り当てることができる。例えば、図１０（ｂ）の場合には、定常信号区間の２番目のビット割当区間１０４０に対するビット割当を減らし、音声信号の転移成分が位置する１番目のビット割当区間１０３０に節約されたビットをさらに割り当てることができる。
【０１８１】
図１１は、本発明によって符号化器が可変的にビット量を割り当てる方法を概略的に説明する順序図である。
【０１８２】
図１１に示すように、符号化器は、現在フレームで転移（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）が検出されるかを判断する（Ｓ１１１０）。符号化器は、現在フレームをＭ個のビット割当区間に分けたとき、エネルギーが区間別に均一であるかを判断し、均一でない場合には、転移が存在することと判断することができる。符号化器は、例えば、しきいオフセットを設定し、区間間のエネルギー差がしきいオフセットを外れる場合が存在すれば、現在フレーム内に転移が存在することと判断することができる。
【０１８３】
説明の便宜のために、Ｍが２である場合を考慮すれば、１番目のビット割当区間のエネルギーと２番目のビット割当区間のエネルギーとが均一でない場合（所定の基準値以上の差を有する場合）には、現在フレームに転移が存在すると判断することができる。
【０１８４】
符号化器は、転移の存在可否によって符号化方式を選択することができる。転移が存在する場合に、符号化器は、フレームをビット割当区間に分割することができる（Ｓ１１２０）。
【０１８５】
転移が存在しない場合に、符号化器は、ビット割当区間に分割せずに、全体フレームを用いることができる（Ｓ１１３０）。
【０１８６】
全体フレームを用いる場合に、符号化器は、全体フレームに対してビット割当を行う（Ｓ１１４０）。符号化器は、割り当てられたビットを用いて全体フレームに対して音声信号を符号化することができる。
【０１８７】
ここでは、説明の便宜のために、転移が存在しない場合に全体フレームを用いることと決定するステップを経た後、ビット割当を行うステップが進まれることと説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、転移が存在する場合には、全体フレームを用いることと決定するステップを別途に経る必要なく、全体フレームに対してビット割当を行うことができる。
【０１８８】
転移が存在することと判断して現在フレームをビット割当区間に分割した場合に、符号化器は、いずれのビット割当区間に転移が存在するかを判断することができる（Ｓ１１５０）。符号化器は、転移が存在するビット割当区間と転移が存在しないビット割当区間とにビット割当を差別的に行うことができる。
【０１８９】
例えば、現在フレームが２つのビット割当区間に分割された場合に、１番目のビット割当区間に転移が存在すれば、２番目のビット割当区間より１番目のビット割当区間にさらに多くのビットを割り当てることができる（Ｓ１１６０）。例えば、１番目のビット割当区間に割り当てられるビット量をＢＡ1stとし、２番目のビット割当区間に割り当てられるビット量をＢＡ2ndとすれば、ＢＡ1st＞ＢＡ2ndとなる。
【０１９０】
現在フレームが２つのビット割当区間に分割された場合に、２番目のビット割当区間に転移が存在すれば、１番目のビット割当区間より２番目のビット割当区間にさらに多くのビットを割り当てることができる（Ｓ１１７０）。例えば、１番目のビット割当区間に割り当てられるビット量をＢＡ1stとし、２番目のビット割当区間に割り当てられるビット量をＢＡ2ndとすれば、ＢＡ1st＜ＢＡ2ndとなる。
【０１９１】
現在フレームが２つのビット割当区間に分割される場合を例として説明すれば、現在フレームに割り当てられる全体ビット数（ビット量）をＢｉｔbudgetとし、１番目のビット割当区間に割り当てられるビット数（ビット量）をＢＡ1stとし、２番目のビット割当区間に割り当てられるビット数（ビット量）をＢＡ2ndとするとき、数式３の関係が成立する。
【０１９２】
数式３
Ｂｉｔbudget＝ＢＡ1st＋ＢＡ2nd
【０１９３】
このとき、２ビット割当区間のうち、転移が存在する区間がいずれのものであるか、２ビット割当区間に対する音声信号のエネルギーサイズがいくらであるかを考慮して、各ビット割当区間に割り当てられるビット数を数式４のように決定することができる。
【０１９４】
【数４】
0006039678.tif 000005
【０１９５】
数式４においてＥｎｅｒｇｙn-thは、ｎ番目のビット割当区間で音声信号のエネルギーを意味し、Ｔｒａｎｓｉｅｎｔn-thは、ｎ番目のビット割当区間に対する加重値整数であって、当該ビット割当区間に転移が位置するかによって異なる値を有する。数式５は、Ｔｒａｎｓｉｅｎｔn-th値を決定する方法の一例を示したものである。
【０１９６】
数式５
１番目のビット割当区間に転移が存在すれば、
Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ1st＝１．０＆Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ2nd＝０．５
それとも（すなわち、２番目のビット割当区間に転移が存在すれば）、
Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ1st＝０．５＆Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ2nd＝１．０
【０１９７】
数式５では、転移の位置による加重値整数Ｔｒａｎｓｉｅｎｔを１または０．５に設定する例を表しているが、本発明はこれに限定されず、加重値整数Ｔｒａｎｓｉｅｎｔは、実験などを介して他の値に設定されることもできる。
【０１９８】
一方、前述したように、転移の位置、すなわち、エコーゾーンの位置によってビット数を可変的に割り当てて符号化する方法を両方向通信に適用することができる。
【０１９９】
両方向通信のために使用される１つのフレームのサイズがＡ  ｍｓであり、符号化器の伝送ビットレートをＢ  ｋｂｐｓであると仮定すれば、変換符号化器の場合に適用される分析及び合成ウィンドウのサイズは２Ａ  ｍｓになり、符号化器が１つのフレームで伝送するビット量はＢ×Ａビットになる。例えば、１つのフレームのサイズが２０ｍｓであるとすれば、合成ウィンドウのサイズは４０ｍｓになり、１つのフレーム当たり伝送するビット量はＢ／５０ｋｂｉｔになる。
【０２００】
両方向通信に本発明に係る音声符号化器を適用する場合には、狭帯域（ＮＢ）／広帯域（ＷＢ）コアが低帯域（ｌｏｗｂａｎｄ）に適用され、符号化された情報を超広帯域である上位コーデックで使用する、いわゆる、拡張構造の形態が適用され得る。
【０２０１】
図１２は、拡張構造の形態を有する音声符号化器の構成であって、本発明が適用される一例を概略的に説明する図である。
【０２０２】
図１２に示すように、拡張構造を有する符号化器は、狭帯域符号化部１２１５、広帯域符号化部１２３５、超広帯域符号化部１２６０を備える。
【０２０３】
サンプリング変換部１２０５には、狭帯域信号、広帯域信号、または超広帯域信号が入力される。サンプリング変換部１２０５は、入力された信号を内部サンプリングレート１２．８ｋＨｚに変換して出力する。サンプリング変換部１２０５の出力は、スイッチング部により出力信号の帯域に対応する符号化部に伝達される。
【０２０４】
サンプリング変換部１２１０は、狭帯域信号または広帯域信号が入力されれば、超広帯域信号にアップサンプリングした後、２５．６ｋＨｚ信号を生成し、アップサンプリングした超広帯域信号及び生成した２５．６ｋＨｚ信号を出力する。また、超広帯域信号が入力されれば、２５．６ｋＨｚにダウンサンプリングした後、超広帯域信号とともに出力される。
【０２０５】
低帯域符号化部１２１５は、狭帯域信号を符号化して線形予測部１２２０、ＡＣＥＬＰ部１２２５を備える。線形予測部１２２０で線形予測が行われた後、残余信号はＣＥＬＰに基づいてＣＥＬＰ部１２２５で符号化される。
【０２０６】
低帯域符号化部１２１５の線形予測部１２２０とＣＥＬＰ部１２２５は、図１及び図３で低帯域を線形予測基盤として符号化する構成及び低帯域をＣＥＬＰ基盤として符号化する構成に対応する。
【０２０７】
互換コア部１２３０は、図１のコア構成に対応する。互換コア部１２３０で復元された信号は、超広帯域信号を処理する符号化部での符号化に用いられることができる。図面に示すように、互換コア部１２３０は、例えば、ＡＭＲ−ＷＢのような互換符号化により低帯域信号が処理されるようにすることができ、超広帯域信号部１２６０で高帯域信号が処理されるようにすることができる。
【０２０８】
広帯域符号化部１２３５は、広帯域信号を符号化し、線形予測部１２４０、ＣＥＬＰ部１２５０、拡張レイヤ部１２５５を備える。線形予測部１２４０とＣＥＬＰ部１２５０は、低帯域符号化部１２１５と同様に、図１及び図３において広帯域を線形予測基盤として符号化する構成及び低帯域をＣＥＬＰ基盤として符号化する構成に対応する。また、拡張レイヤ部１２５５は、追加レイヤを処理することにより、ビットレートが増加されれば、さらに高音質に符号化することができる。
【０２０９】
広帯域符号化部１２３５の出力は逆復元されて、超広帯域符号化部１２６０での符号化に用いられることができる。
【０２１０】
超広帯域符号化部１２６０は、超広帯域信号を符号化し、入力される信号を変換して変換係数に対する処理を行う。
【０２１１】
超広帯域信号は、図示されたように、ジェネリックモード部１２７５、サインモード部１２８０で符号化され、コアスイッチング部１２６５によりジェネリックモード部１２７５とサインモード部１２８０のうち、信号を処理するモジュールが切り換えられ得る。
【０２１２】
プリエコー減少部１２７０は、本発明で上述した方法を利用してプリエコーを減少させる。例えば、プリエコー減少部１２７０は、入力される時間領域信号と変換係数を用いてエコーゾーンを決定し、これに基づいて可変的なビット割当を行うことができる。
【０２１３】
拡張レイヤ部１２８５は、基本レイヤ（ｂａｓｅ  ｌａｙｅｒ）の他に、追加される拡張レイヤ（例えば、レイヤ７またはレイヤ８）の信号を処理する。
【０２１４】
本発明では、超広帯域符号化部１２６０で、ジェネリックモード部１２７５とサインモード部１２８０との間のコアスイッチング後にプリエコー減少部１２７０が動作することと説明したが、本発明はこれに限定されず、プリエコー減少部１２７０でのプリエコー減少動作が行われた後に、ジェネリックモード部１２７５とサインモード部１２８０との間のコアスイッチングが行われることもできる。
【０２１５】
図１２のプリエコー減少部１２７０は、図１１で説明したように、ビット割当区間別のエネルギーの不均衡に基づいて音声信号フレームで転移が位置するビット割当区間がどこであるかを判断してビット割当区間別に互いに異なるビット量を割り当てることができる。
【０２１６】
また、プリエコー減少部は、フレーム内の各サブフレームに対するエネルギーのサイズに基づいてエコーゾーンの位置をサブフレーム単位で決定してプリエコー減少を行う方法を適用することもできる。
【０２１７】
図１３は、図１２で紹介したプリエコー減少部がサブフレーム別のエネルギーに基づいてエコーゾーンを決定してプリエコー減少を行う場合の構成を概略的に説明する図である。図１３に示すように、プリエコー減少部１２７０は、エコーゾーン判断部１３１０及びビット割当調整部１３６０を備える。
【０２１８】
エコーゾーン判断部１３１０は、ターゲット信号生成及びフレーム分割部１３２０、エネルギー計算部１３３０、包絡線ピーク計算部１３４０、及びエコーゾーン決定部１３５０を備える。
【０２１９】
超広帯域符号化部で処理されるフレームのサイズを２Ｌ  ｍｓとすれば、Ｍ個のビット割当区間が設定されるとするとき、各ビット割当区間のサイズは２Ｌ／Ｍ  ｍｓになり、フレームの伝送ビットレートがＢ  ｋｂｐｓとすれば、フレームに割り当てられるビット量はＢ×２Ｌビットになる。例えば、Ｌ＝１０とすれば、フレームに割り当てられる全体ビット量はＢ／５０ｋｂｉｔになる。
【０２２０】
変換符号化では、現在フレームと過去フレームとが連結されて分析ウィンドーイング（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）後、変換処理される。例えば、フレームのサイズが２０ｍｓ、すなわち、２０ｍｓ単位で処理しなければならない信号が入力されると仮定する。全体フレームを一度に処理する場合、現在フレームの２０ｍｓと以前フレームの２０ｍｓを連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）してＭＤＣＴ変換のための１つの信号単位で構成して分析ウィンドーイング（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）後、変換される。すなわち、現在フレームに対する変換を行うために、過去フレームと分析対象信号が構成されて変換を経るようになる。もし、２（＝Ｍ）個のビット割当区間が設定されるとする場合、現在フレームに対する変換を行うために、過去フレームの一部と現在フレームが重ね合わせられて２（＝Ｍ）番の変換を経るようになる。すなわち、過去フレーム後半の１０ｍｓと現在フレーム前半の１０ｍｓ、そして現在フレームの前半１０ｍｓと現在フレームの後半１０ｍｓが分析ウィンドウ（例えば、サインウィンドウ、ハミングウィンドウなどの対称ウィンドウ）で各々ウィンドーイングされる。
【０２２１】
符号化器では、現在フレームと未来フレームとが連結されて分析ウィンドーイング後、変換処理されることもできる。
【０２２２】
一方、ターゲット信号生成及びフレーム分割部１３２０は、入力される音声信号に基づいてターゲット信号を生成し、フレームをサブフレームに分割する。
【０２２３】
超広帯域符号化器に入力される信号は、図１２に示すように、(1)原本信号のうち、超広帯域信号、(2)狭帯域符号化または広帯域符号化を経て再び復号化された信号、(3)原本信号のうち、広帯域信号と復号化された信号との差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）信号などである。
【０２２４】
入力される時間領域の各信号（(1)、(2)及び(3)）は、フレーム単位（２０ｍｓ単位）で入力されることができ、変換を経て変換係数が生成される。生成された変換係数が超広帯域符号化部内のプリエコー減少部をはじめとする信号処理モジュールで処理される。
【０２２５】
このとき、ターゲット信号生成及びフレーム分割部１３２０は、超広帯域成分を有する(1)と(2)の信号に基づいてエコーゾーンの存否を判断するためのターゲット信号を生成する。
【０２２６】
ターゲット信号ｄconc32_SWB（ｎ）は、数式６のように決定されることができる。
【０２２７】
【数５】
0006039678.tif 000006
【０２２８】
数式６において、ｎはサンプリング位置を指示する。(2)の信号に対するスケーリングは、(2)の信号のサンプリングレートを超広帯域信号のサンプリングレートに変換するアップサンプリングである。
【０２２９】
ターゲット信号生成及びフレーム分割部１３２０は、エコーゾーンを決定するために、音声信号フレームを所定個数（例えば、Ｎ個、Ｎは整数）のサブフレームに分割する。サブフレームは、サンプリング及び／又は音声信号処理の単位となり得る。例えば、サブフレームは、音声信号の包絡線を算出するための処理単位であって、演算量を考慮しないとすれば、多くのサブフレームに分けられるほど、より正確な値を得ることができる。仮に、サブフレーム当たり１つのサンプルを処理するとすれば、超広帯域信号に対するフレームが２０ｍｓとするとき、Ｎは６４０になる。
【０２３０】
また、サブフレームは、エコーゾーンを決定するためのエネルギー算出単位として用いられることができる。例えば、数式６のターゲット信号ｄconc32_SWB（ｎ）は、サブフレーム単位で音声信号エネルギーを算出するのに用いられることができる。
【０２３１】
エネルギー計算部１３３０は、ターゲット信号を用いて各サブフレームの音声信号エネルギーを算出する。ここでは、説明の便宜のために、フレーム当たりサブフレームの個数Ｎを１６に設定する場合を例として説明する。
【０２３２】
各サブフレームのエネルギーは、ターゲット信号ｄconc32_SWB（ｎ）を用いて数式７のように求めることができる。
【０２３３】
【数６】
0006039678.tif 000007
【０２３４】
数式７において、ｉは、サブフレームを指示するインデックスであり、ｎは、サンプル番号（サンプル位置）を表す。Ｅ（ｉ）は、時間領域（時間軸）の包絡線に該当する。
【０２３５】
包絡線ピーク計算部１３４０は、Ｅ（ｉ）を用いて時間領域（時間軸）包絡線のピークＭａｘEを数式８のように決定する。
【０２３６】
【数７】
0006039678.tif 000008
【０２３７】
言い替えれば、包絡線ピーク計算部１３４０は、フレーム内のＮ個のサブフレームのうち、あるサブフレームに対するエネルギーが最も大きいかを探し出す。
【０２３８】
エコーゾーン決定部１３５０は、フレーム内のＮ個のサブフレームに対するエネルギーを正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）し、基準値と比較してエコーゾーンを決定する。
【０２３９】
サブフレーム等に対するエネルギーは、包絡線ピーク計算部１３４０で決定した包絡線ピーク値、すなわち、各サブフレームのエネルギーのうち、最も大きいエネルギーを用いて数式９のように正規化され得る。
【０２４０】
【数８】
0006039678.tif 000009
【０２４１】
ここで、Ｎｏｒｍａｌ＿Ｅ（ｉ）は、ｉ番目のサブフレームに対する正規化されたエネルギーを表す。
【０２４２】
エコーゾーン決定部１３５０は、各サブフレームの正規化されたエネルギーを所定の基準値（しきい値）と比較してエコーゾーンを決定する。
【０２４３】
例えば、エコーゾーン決定部１３５０は、フレーム内の１番目のサブフレームから最後のサブフレームまで順に所定の基準値とサブフレームの正規化されたエネルギーのサイズを比較する。１番目のサブフレームに対する正規化されたエネルギーが基準値より小さい場合に、エコーゾーン決定部１３５０は、最も先に基準値以上の正規化されたエネルギーを有することと検索されたサブフレームにエコーゾーンが存在することと決定することができる。１番目のサブフレームに対する正規化されたエネルギーが基準値より大きい場合に、エコーゾーン決定部１３５０は、最も先に基準値以下の正規化されたエネルギーを有することと検索されたサブフレームにエコーゾーンが存在することと決定することができる。
【０２４４】
エコーゾーン決定部１３５０は、フレーム内の最後のサブフレームから１番目のサブフレームまで前記方法と逆順に所定の基準値とサブフレームの正規化されたエネルギーのサイズを比較することもできる。最後のサブフレームに対する正規化されたエネルギーが基準値より小さい場合に、エコーゾーン決定部１３５０は、最も先に基準値以上の正規化されたエネルギーを有することと検索されたサブフレームにエコーゾーンが存在することと決定することができる。最後のサブフレームに対する正規化されたエネルギーが基準値より大きい場合に、エコーゾーン決定部１３５０は、最も先に基準値以下の正規化されたエネルギーを有することと検索されたサブフレームにエコーゾーンが存在することと決定することができる。
【０２４５】
このとき、基準値、すなわち、しきい値は、実験的に決定されることができる。例えば、しきい値が０．１２８であり、１番目のサブフレームから検索され、１番目のサブフレームに対する正規化されたエネルギーが０．１２８より小さい場合には、順に正規化されたエネルギーを検索しつつ、最も先に０．１２８より大きい正規化されたエネルギーが検索されるサブフレームにエコーゾーンがあることと決定することができる。
【０２４６】
また、エコーゾーン決定部１３５０は、前記条件を満たすサブフレームが検索されなければ、すなわち、正規化されたエネルギーのサイズが基準値以下から基準値以上に変わるか、基準値以上から基準値以下に変わったサブフレームを発見できなければ、現在フレームにエコーゾーンがないことと決定することができる。
【０２４７】
エコーゾーン決定部１３５０でエコーゾーンが存在すると判断した場合に、ビット割当調整部１３６０は、エコーゾーンが存在する領域とその他の領域に対して差等的にビット量を割り当てることができる。
【０２４８】
エコーゾーン決定部１３５０でエコーゾーンが存在しないと判断した場合には、ビット割当調整部１３６０での追加的なビット割当調整をバイパス（ｂｙｐａｓｓ）することもでき、ビット割当調整を図１１で説明したように、現在フレームを単位として均一にビット割り当てられるように行うこともできる。
【０２４９】
例えば、エコーゾーンがあると決定されれば、正規化された時間領域包絡線情報、すなわち、Ｎｏｒｍａｌ＿Ｅ（ｉ）がビット割当調整部１３６０に伝達され得る。
【０２５０】
ビット割当調整部１３６０は、正規化された時間領域包絡線情報に基づいてビット割当区間別にビット量を割り当てる。例えば、ビット割当調整部１３６０は、現在フレームに割り当てられた全体ビット量がエコーゾーンが存在するビット割当区間とエコーゾーンが存在しないビット割当領域に差等的に割り当てられるように調整する。
【０２５１】
ビット割当区間は、現在フレームで伝送される総ビットレートによってＭ個設定されることができる。総ビット量（ビットレート）が多ければ、ビット割当区間とサブフレームを同一に設定することもできる（Ｍ＝Ｎ）。しかし、Ｍ個のビット割当情報が復号化器にも伝達されなければならないので、情報演算量と情報伝送量を考慮するとき、Ｍがあまり大きければ、符号化効率に良くないこともある。先に、図１１では、Ｍが２である場合を例として説明したことがある。
【０２５２】
説明の便宜のために、Ｍ＝２であり、Ｎ＝３２である場合を例として説明する。３２個のサブフレームに対する正規化されたエネルギー値が２０番目のサブフレームで１と仮定する。したがって、エコーゾーンは、２番目のビット割当区間に存在する。現在フレームに固定割り当てられた全体ビットがＣ  ｋｂｐｓとするとき、ビット割当調整部１３６０は、１番目のビット割当区間にＣ／３  ｋｂｐｓのビットを割り当て、２番目のビット割当区間には、さらに多くの２Ｃ／３  ｋｂｐｓを割り当てることができる。
【０２５３】
したがって、現在フレームに割り当てられる全体ビット量は、Ｃ  ｋｂｐｓとして同一であるが、エコーゾーンが存在する２番目のビット割当区間には、さらに多くのビット量が割り当てられ得る。
【０２５４】
ここでは、エコーゾーンが存在するビット割当区間に２倍のビット量が割り当てられることと説明したが、これに限定せず、数式４及び数式５のように、エコーゾーンの存否による加重値とビット割当区間別のエネルギーを考慮して、割り当てられるビット量を調整することもできる。
【０２５５】
一方、フレーム内のビット割当区間別に割り当てられるビット量が変わると、ビット割当に関する情報を復号化器に伝送する必要がある。説明の便宜のために、ビット割当区間別に割り当てられるビット量をビット割当モードであるとするとき、符号化器／復号化器は、ビット割当モードが規定されたテーブルを構成し、これを利用してビット割当情報を送信／受信することができる。
【０２５６】
符号化器では、あるビット割当モードを用いるかをビット割当情報テーブル上で指示するインデックスを復号化器に伝送することができる。復号化器は、符号化器から受信したインデックスがビット割当情報テーブル上で指示するビット割当モードによって、符号化された音声情報を復号化することができる。
【０２５７】
表１は、ビット割当情報を伝送するのに使用するビット割当情報テーブルの一例を表したものである。
【０２５８】
【表１】
0006039678.tif 000010
【０２５９】
表１では、ビット割当領域の個数が２であり、フレームに割り当てられた固定ビット数がＣである場合を例として説明する。表１をビット割当情報テーブルとして使用する場合に、符号化器がビット割当モードインデックスで０を伝送すれば、２つのビット割当区間に同じビット量を割り当てたことが指示される。ビット割当モードインデックスの値が０である場合には、エコーゾーンが存在しないということを意味するといえる。
【０２６０】
ビット割当モードインデックスの値が１ないし３である場合には、２つのビット割当区間に互いに異なるビット量が割り当てられる。この場合には、現在フレームにエコーゾーンが存在するということを意味するといえる。
【０２６１】
表１では、エコーゾーンがないか、２番目のビット割当区間にエコーゾーンがある場合のみを例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、下記の表２のように、１番目のビット割当区間にエコーゾーンがある場合と２番目のビット割当区間にエコーゾーンがある場合とを全て考慮してビット割当情報テーブルが構成されることもできる。
【０２６２】
【表２】
0006039678.tif 000011
【０２６３】
表２でもビット割当領域の個数が２であり、フレームに割り当てられた固定ビット数がＣである場合を例として説明する。表２に示すように、インデックス０及び２は、２番目のビット割当区間にエコーゾーンが存在する場合に対するビット割当モードを指示し、インデックス１及び３は、１番目のビット割当区間にエコーゾーンが存在する場合に対するビット割当モードを指示する。
【０２６４】
表２をビット割当情報テーブルとして使用する場合に、現在フレームにエコーゾーンが存在しなければ、ビット割当モードインデックス値を伝送しないこともできる。復号化器は、ビット割当モードインデックスが伝送されなければ、現在フレームの全体区間を１つのビット割当単位として固定ビット数Ｃが割り当てられたことと判断し、復号化を行うことができる。
【０２６５】
ビット割当モードインデックスの値が伝送されれば、復号化器は、当該インデックス値が表２のビット割当情報テーブルで指示するビット割当モードに基づいて現在フレームに対する復号化を行うことができる。
【０２６６】
表１と表２は、ビット割当情報インデックスを、２ビットを用いて伝送する場合を例として説明した。ビット割当情報インデックスを、２ビットを用いて伝送すれば、表１及び表２に示したように４つのモードに関する情報を伝送することができる。
【０２６７】
ここでは、２ビットを用いてビット割当モードの情報を伝送することを説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、４個よりさらに多くのビット割当モードを用いてビット割当を行い、２ビットよりさらに多くの伝送ビットを使用してビット割当モードに関する情報を伝送することができる。また、４個よりさらに小さいビット割当モードを用いてビット割当を行い、２ビットよりさらに小さい伝送ビット（例えば、１ビット）を用いてビット割当モードに関する情報を伝送することもできる。
【０２６８】
ビット割当情報テーブルを用いてビット割当情報を伝送する場合にも、符号化器は上述したように、エコーゾーンの位置を判断してエコーゾーンが存在するビット割当区間にさらに多くのビット量を割り当てるモードを選択し、これを指示するインデックスを伝送することができる。
【０２６９】
図１４は、本発明によって符号化器がビット割当を可変的に行い、音声信号を符号化する方法を概略的に説明する順序図である。
【０２７０】
図１４に示すように、符号化器は、現在フレームでエコーゾーンを決定する（Ｓ１４１０）。変換符号化を行う場合に、符号化器は、現在フレームをＭ個のビット割当区間に分割し、各ビット割当区間にエコーゾーンが存在するかを判断する。
【０２７１】
符号化器は、各ビット割当区間の音声信号エネルギーが所定の範囲内で均一であるかを判断し、ビット割当区間の間に所定範囲を外れるエネルギー差が存在する場合には、現在フレームにエコーゾーンが存在すると判断することができる。この場合、符号化器は、転移成分が存在するビット割当区間にエコーゾーンが存在すると決定することができる。
【０２７２】
また、符号化器は、現在フレームをＮ個のサブフレームに分割し、各サブフレーム別の正規化されたエネルギーを算出して正規化されたエネルギーがしきい値を基準として変わる場合には、当該サブフレームにエコーゾーンが存在すると判断することができる。
【０２７３】
符号化器は、音声信号エネルギーが所定の範囲内で均一であるか、しきい値を基準として変化する正規化されたエネルギーがない場合には、現在フレームにエコーゾーンが存在しないことと判断することができる。
【０２７４】
符号化器は、エコーゾーンの存否を考慮して現在フレームに対する符号化ビットの割当を行うことができる（Ｓ１４２０）。符号化器は、現在フレームに割り当てられた全体ビット数を各ビット割当区間に割り当てる。符号化器は、エコーゾーンが存在するビット割当区間にさらに多くのビット量を割り当てることにより、プリエコーによる雑音を防止または減衰することができる。このとき、現在フレームに割り当てられた全体ビット数は、固定割り当てられるビット数でありうる。
【０２７５】
Ｓ１４１０ステップにおいてエコーゾーンが存在しないと判断された場合に、符号化器は、現在フレームに対してビット割当区間を分割してビット量を差等的に割り当てず、フレーム単位で前記全体ビット数を用いることができる。
【０２７６】
符号化器は、割り当てられたビットを用いて符号化を行う（Ｓ１４３０）。エコーゾーンが存在する場合に、符号化器は、差等割り当てられたビットを用いてプリエコーによる雑音を防止または減衰しながら変換符号化を行うことができる。
【０２７７】
符号化器は、符号化に用いられたビット割当モードに関する情報を符号化された音声情報とともに復号化器に伝送することができる。
【０２７８】
図１５は、本発明によって音声信号の符号化にビット割当が可変的に行われた場合、符号化された音声信号を復号化する方法を概略的に説明する図である。
【０２７９】
復号化器は、符号化された音声情報とともにビット割当情報を符号化器から受信する（Ｓ１５１０）。符号化された音声情報及び音声情報が符号化されるときに割り当てられたビットに関する情報はビットストリームを介して伝送されることができる。
【０２８０】
ビット割当情報は、現在フレーム内で区間別に差等的なビット割当があるかを指示することができる。また、ビット割当情報は、差等的なビット割当があると、どの割合でビット量が割り当てられているかを指示することができる。
【０２８１】
ビット割当情報は、インデックス情報でありうるし、受信したインデックスは、ビット割当情報テーブル上で現在フレームに適用されたビット割当モード（ビット割当割合またはビット割当区間別に割り当てられたビット量）を指示することができる。
【０２８２】
復号化器は、ビット割当情報に基づいて現在フレームに対する復号化を行うことができる（Ｓ１５２０）。復号化器は、現在フレーム内で差等的なビット割当があった場合には、ビット割当モードを反映して音声情報を復号化することができる。
【０２８３】
上述した実施形態では、発明の理解を助けるために変数値または設定値を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、サブフレームの個数Ｎを２４または３２個として説明したが、本発明はこれに限定されない。また、ビット割当区間の個数Ｍも説明の便宜のために２である場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。エコーゾーンを決定するために、正規化されたエネルギーのサイズと比較されるしきい値は、ユーザが設定する任意の値とか、実験値として決定されることができる。また、２０ｍｓの固定フレーム内の２個のビット割当区間で各々１回ずつ変換される場合を例として説明したが、これは、説明の便宜のためのものであって、フレームサイズ、ビット割当区間に他の変換の回数などは本発明で限定されず、本発明の技術的特徴を制限しない。したがって、本発明において上述した変数または設定値は様々に変更適用されることができる。
【０２８４】
上述した例示において、方法は、一連のステップまたはブロックとして順序図に基づいて説明されているが、本発明は、ステップ等の順序に限定されるものではなく、あるステップは、上述したところと異なるステップと異なる順序で、または同時に発生することができる。また、上述した実施形態は、様々な態様の例示を含む。例えば、上述した実施形態を互いに組み合わせて実施することもでき、これも本発明に係る実施形態に属する。本発明は、以下の特許請求の範囲内に属する本発明の技術的思想による様々な修正及び変更を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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