(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成するサブバンド分割部と、
前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出する算出部と、
前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成する生成部と、
前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成する低域符号化部と、
前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成する多重化部と
を備える符号化装置。
【請求項２】
前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるかを判定する判定部と、
前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能でないと判定された場合、前記複数の前記推定係数ごとに、前記特徴量と前記推定係数とに基づいて算出された前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンドパワーとを比較し、前記複数の前記推定係数のうちの何れかを選択する選択部とをさらに備え、
前記生成部は、前記再利用可能であるとされた前記推定係数、または前記選択部により選択された前記推定係数を得るための前記データを生成する
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記データを符号化して高域符号化データを生成する高域符号化部をさらに備え、
前記多重化部は、前記高域符号化データと前記低域符号化データとを多重化して前記出力符号列を生成する
請求項１または請求項２に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記判定部は、高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとの差分の二乗和が所定の閾値以下である場合、前記推定係数が再利用可能であると判定する
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記判定部は、高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとに基づいて算出された、前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーの類似の度合いを示す評価値と所定の閾値との比較結果に応じて、前記推定係数が再利用可能であるかを判定する
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項６】
前記生成部は、前記入力信号の複数フレームからなる処理対象区間に対して、１つの前記データを生成する
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の符号化装置。
【請求項７】
前記データには、前記処理対象区間において、同じ前記推定係数が選択された連続するフレームからなる区間を特定するための情報が含まれている
請求項６に記載の符号化装置。
【請求項８】
前記データには、前記推定係数を特定するための情報が前記区間に対して１つ含まれている
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項９】
入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成し、
前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出し、
前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成し、
前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成し、
前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成する
ステップを含む符号化方法。
【請求項１０】
入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成し、
前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出し、
前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成し、
前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成し、
前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１１】
入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列を非多重化する非多重化部と、
前記低域符号化データを復号して低域信号を生成する低域復号部と、
前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号を生成する高域信号生成部と、
前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号を生成する合成部と
を備える復号装置。
【請求項１２】
前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能でないと判定された場合、前記入力符号列に含まれる前記データは、前記複数の前記推定係数ごとに前記高域サブバンドパワーの前記推定値が算出され、算出された前記推定値と前記高域サブバンドパワーとの比較により、前記複数の前記推定係数のなかから選択された前記推定係数を得るための前記データとされる
請求項１１に記載の復号装置。
【請求項１３】
前記データを復号するデータ復号部をさらに備える
請求項１１または請求項１２に記載の復号装置。
【請求項１４】
前記推定値と前記高域サブバンドパワーとの差分の二乗和が所定の閾値以下である場合、前記推定係数が再利用可能であると判定される
請求項１１乃至請求項１３の何れか一項に記載の復号装置。
【請求項１５】
前記入力信号の複数フレームからなる処理対象区間に対して、１つの前記データが生成される
請求項１１乃至請求項１４の何れか一項に記載の復号装置。
【請求項１６】
前記データには、前記処理対象区間において、同じ前記推定係数が選択された連続するフレームからなる区間を特定するための情報が含まれている
請求項１５に記載の復号装置。
【請求項１７】
前記データには、前記推定係数を特定するための情報が前記区間に対して１つ含まれている
請求項１６に記載の復号装置。
【請求項１８】
入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列を非多重化し、
前記低域符号化データを復号して低域信号を生成し、
前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号を生成し、
前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号を生成する
ステップを含む復号方法。
【請求項１９】
入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列を非多重化し、
前記低域符号化データを復号して低域信号を生成し、
前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号を生成し、
前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号を生成する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は符号化装置および方法、復号装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、より少ない符号量で高音質な音声を得ることができるようにした符号化装置および方法、復号装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声信号の符号化手法として、HE-AAC（High Efficiency MPEG（Moving Picture Experts Group）4 AAC（Advanced Audio Coding））（国際標準規格ISO／IEC14496-3）や、AAC（MPEG2 AAC）（国際標準規格ISO／IEC13818-7）などが知られている。
【０００３】
例えば音声信号の符号化手法として、低域成分を符号化して得られた低域符号化情報と、低域成分および高域成分から生成された、高域成分の推定値を得るための高域符号化情報とを符号化で得られた符号として出力する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では、高域符号化情報には、高域の周波数成分を得るためのスケールファクタ、振幅調整係数、スペクトル残差など、高域成分の推定値を算出するのに必要となる情報が含まれている。
【０００４】
また、復号の際には低域符号化情報を復号して得られる低域成分と、高域符号化情報を復号して得られる情報とに基づいて高域成分が推定され、推定により得られた高域成分と、復号で得られた低域成分とが合成されて復号で得られた音声信号とされる。
【０００５】
このような符号化手法では、高域成分の推定値を得るための情報だけを高域の信号成分に関する情報として符号化するので、音質の劣化を抑えつつ、符号化効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００６／０４９２０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した技術では復号時に高音質な音声を得ることはできるが、音声信号の処理単位ごとに高域成分の推定値を算出するための情報を生成しなければならず、高域符号化情報の符号量が充分に少ないとはいえなかった。
【０００８】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より少ない符号量で高音質な音声を得ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術の第１の側面の符号化装置は、入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成するサブバンド分割部と、前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出する算出部と、前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成する生成部と、前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成する低域符号化部と、前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成する多重化部とを備える。
【００１０】
符号化装置には、前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるかを判定する判定部と、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能でないと判定された場合、前記複数の前記推定係数ごとに、前記特徴量と前記推定係数とに基づいて算出された前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンドパワーとを比較し、前記複数の前記推定係数のうちの何れかを選択する選択部とをさらに設け、前記生成部には、前記再利用可能であるとされた前記推定係数、または前記選択部により選択された前記推定係数を得るための前記データを生成させることができる。
【００１１】
符号化装置には、前記データを符号化して高域符号化データを生成する高域符号化部をさらに設け、前記多重化部には、前記高域符号化データと前記低域符号化データとを多重化させて前記出力符号列を生成させることができる。
【００１２】
前記判定部には、高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとの差分の二乗和が所定の閾値以下である場合、前記推定係数が再利用可能であると判定させることができる。
【００１３】
前記判定部には、高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとに基づいて算出された、前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーの類似の度合いを示す評価値と所定の閾値との比較結果に応じて、前記推定係数が再利用可能であるかを判定させることができる。
前記生成部には、前記入力信号の複数フレームからなる処理対象区間に対して、１つの前記データを生成させることができる。
前記データには、前記処理対象区間において、同じ前記推定係数が選択された連続するフレームからなる区間を特定するための情報が含まれているようにすることができる。
前記データには、前記推定係数を特定するための情報が前記区間に対して１つ含まれているようにすることができる。
【００１４】
本技術の第１の側面の符号化方法またはプログラムは、入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成し、前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出し、前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成し、前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成し、前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成するステップを含む。
【００１５】
本技術の第１の側面においては、入力信号の帯域分割が行なわれて、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号が生成され、前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーが算出され、前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータが生成され、前記低域信号を符号化して低域符号化データが生成され、前記データと前記低域符号化データとが多重化されて出力符号列が生成される。
本技術の第２の側面の復号装置は、入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列を非多重化する非多重化部と、前記低域符号化データを復号して低域信号を生成する低域復号部と、前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号を生成する高域信号生成部と、前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号を生成する合成部とを備える。
前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能でないと判定された場合、前記入力符号列に含まれる前記データは、前記複数の前記推定係数ごとに前記高域サブバンドパワーの前記推定値が算出され、算出された前記推定値と前記高域サブバンドパワーとの比較により、前記複数の前記推定係数のなかから選択された前記推定係数を得るための前記データとされるようにすることができる。
復号装置には、前記データを復号するデータ復号部をさらに設けることができる。
前記推定値と前記高域サブバンドパワーとの差分の二乗和が所定の閾値以下である場合、前記推定係数が再利用可能であると判定されるようにすることができる。
前記入力信号の複数フレームからなる処理対象区間に対して、１つの前記データが生成されるようにすることができる。
前記データには、前記処理対象区間において、同じ前記推定係数が選択された連続するフレームからなる区間を特定するための情報が含まれているようにすることができる。
前記データには、前記推定係数を特定するための情報が前記区間に対して１つ含まれているようにすることができる。
本技術の第２の側面の復号方法またはプログラムは、入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列を非多重化し、前記低域符号化データを復号して低域信号を生成し、前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号を生成し、前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号を生成するステップを含む。
本技術の第２の側面においては、入力信号の処理対象のフレームにおける高域サブバンドパワーと、予め用意された複数の推定係数のうちの前記処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数および前記入力信号の特徴量に基づいて算出された前記処理対象のフレームの前記高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、前記処理対象のフレームで前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるか否かが判定され、その判定結果に応じて生成された前記推定係数を得るためのデータと、前記入力信号の低域信号を符号化して得られた低域符号化データとに、入力符号列が非多重化され、前記低域符号化データが復号されて低域信号が生成され、前記データから得られた前記推定係数と、前記復号で得られた低域信号とに基づいて高域信号が生成され、前記高域信号と前記復号で得られた低域信号とに基づいて出力信号が生成される。
【発明の効果】
【００１６】
本技術の第１の側面および第２の側面によれば、より少ない符号量で高音質な音声を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】入力信号のサブバンドについて説明するための図である。
【図２】可変長方式による高域成分の符号化について説明する図である。
【図３】固定長方式による高域成分の符号化について説明する図である。
【図４】係数インデックスの再利用について説明する図である。
【図５】本技術を適用した符号化装置の構成例を示す図である。
【図６】符号化処理について説明するフローチャートである。
【図７】符号化処理について説明するフローチャートである。
【図８】復号装置の構成例を示す図である。
【図９】コンピュータの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
【００１９】
〈本技術の概要〉
［入力信号の符号化について］
本技術は、例えば音楽信号などの音声信号を入力信号として、入力信号の符号化を行なうものである。
【００２０】
入力信号の符号化を行なう符号化装置では、符号化時において図１に示すように、入力信号は所定の帯域幅の複数の周波数帯域（以下、サブバンドと称する）のサブバンド信号に分割される。なお、図１において、縦軸は入力信号の各周波数のパワーを示しており、横軸は入力信号の各周波数を示している。また、曲線Ｃ１１は入力信号の各周波数成分のパワーを示しており、図中、縦方向の点線は各サブバンドの境界位置を示している。
【００２１】
入力信号が各サブバンドのサブバンド信号に分割されると、入力信号の周波数成分のうち、予め定められた周波数以下の低域側の成分が、所定の符号化方式により符号化され、低域符号化データが生成される。
【００２２】
図１の例では、各サブバンドを特定するインデックスがｓｂであるサブバンドｓｂの上限の周波数以下の周波数のサブバンドが入力信号の低域成分とされており、サブバンドｓｂの上限の周波数よりも高い周波数のサブバンドが入力信号の高域成分とされている。
【００２３】
低域符号化データが得られると、次に入力信号の低域成分と高域成分とに基づいて、高域成分の各サブバンドのサブバンド信号を再現するための情報が生成され、その情報が、適宜、所定の符号化方式により符号化されて高域符号化データが生成される。
【００２４】
具体的には、周波数方向に連続して並ぶ低域側の最も周波数が高い４つのサブバンドｓｂ−３乃至サブバンドｓｂの成分と、高域側の連続して並ぶ(eb-(sb+1)+1)個のサブバンドｓｂ＋１乃至サブバンドｅｂの成分とから、高域符号化データが生成される。
【００２５】
ここで、サブバンドｓｂ＋１はサブバンドｓｂに隣接する、最も低域側に位置する高域のサブバンドであり、サブバンドｅｂは、連続して並ぶサブバンドｓｂ＋１乃至サブバンドｅｂのうちの最も周波数が高いサブバンドである。
【００２６】
高域成分の符号化で得られる高域符号化データは、高域側のサブバンドｉｂ（但し、ｓｂ＋１≦ｉｂ≦ｅｂ）のサブバンド信号を推定により生成するための情報であり、高域符号化データには、各サブバンド信号の推定に用いられる推定係数を得るための係数インデックスが含まれている。
【００２７】
すなわち、サブバンドｉｂのサブバンド信号の推定には、低域側のサブバンドｋｂ（但し、ｓｂ−３≦ｋｂ≦ｓｂ）のサブバンド信号のパワーに乗算される係数Ａｉｂ（ｋｂ）と、定数項である係数Ｂｉｂからなる推定係数が用いられる。高域符号化データに含まれる係数インデックスは、各サブバンドｉｂの係数Ａｉｂ（ｋｂ）と係数Ｂｉｂからなる推定係数のセットを得るための情報、例えば推定係数のセットを特定する情報である。
【００２８】
以上のようにして低域符号化データと高域符号化データが得られると、それらの低域符号化データと高域符号化データが多重化されて出力符号列とされ、出力される。
【００２９】
このように高域符号化データに、推定係数を得るための係数インデックスを含めるようにすることで、フレームごとに高域成分を算出するためのスケールファクタや振幅調整係数などを含める場合と比べて、高域符号化データの符号量を大幅に削減することができる。
【００３０】
また、出力符号列の供給を受けた復号装置は、低域符号化データを復号して低域側の各サブバンドのサブバンド信号からなる復号低域信号を得るとともに、復号低域信号と、高域符号化データを復号して得られた情報とから高域側の各サブバンドのサブバンド信号を推定により生成する。そして、復号装置は、推定により得られた高域側の各サブバンドのサブバンド信号からなる復号高域信号と、復号低域信号とから出力信号を生成する。このようにして得られた出力信号は、符号化された入力信号を復号することで得られた音声信号である。
【００３１】
［出力符号列について］
ところで、入力信号の符号化では入力信号の所定の時間長の区間ごと、すなわちフレームごとに、予め用意された複数の推定係数のなかから、処理対象となっているフレームに対して適切な推定係数（係数インデックス）が選択される。
【００３２】
符号化装置では、各フレームの係数インデックスをそのまま高域符号化データに含めるのではなく、時間方向において係数インデックスが変化する時間の情報と、変化した係数インデックスの値を高域符号化データに含めることで更なる符号量の削減が図られている。
【００３３】
特に、入力信号が、各周波数成分の時間方向への変動が少ない定常信号である場合には、選択された推定係数、すなわち係数インデックスは時間方向に同じものが連続して続くことが多い。そこで、高域符号化データに含まれる係数インデックスの時間方向の情報量を削減するために、適宜、可変長方式と固定長方式とが切り替えられながら、入力信号の高域成分の符号化が行なわれる。
【００３４】
［可変長方式について］
以下、可変長方式と固定長方式による高域成分の符号化について説明する。
【００３５】
高域成分の符号化時には、予め定められた所定のフレーム長の区間ごとに、可変長方式と固定長方式の切り替えが行なわれる。例えば、以下では１６フレームごとに可変長方式と固定長方式の切り替えが行なわれるものとして説明を続けることとし、入力信号の１６フレーム分の区間を処理対象区間とも称することとする。つまり、符号化装置では、処理対象区間である１６フレームを単位として、出力符号列が出力される。
【００３６】
まず、可変長方式について説明する。可変長方式による高域成分の符号化では、方式フラグ、係数インデックス、区間情報、および個数情報からなるデータが符号化され、高域符号化データとされる。
【００３７】
なお、方式フラグは、高域符号化データを生成する方式を示す情報、すなわち高域成分の符号化時に可変長方式と固定長方式の何れの方式が選択されたかを示す情報である。
【００３８】
また、区間情報とは、処理対象区間に含まれる連続するフレームからなる区間であって、同じ係数インデックスが選択されたフレームからなる区間（以下、連続フレーム区間とも称する）の長さを示す情報である。さらに、個数情報とは、処理対象区間に含まれる連続フレーム区間の個数を示す情報である。
【００３９】
例えば、可変長方式では図２に示すように位置ＦＳＴ１から位置ＦＳＥ１までの間に含まれる１６フレームの区間が１つの処理対象区間とされる。なお、図２において、図中、横方向は時間を示しており、１つの四角形は１つのフレームを表している。また、フレームを表す四角形内の数値は、そのフレームについて選択された推定係数を特定する係数インデックスの値を示している。
【００４０】
可変長方式による高域成分の符号化では、まず、処理対象区間が、同じ係数インデックスが選択された、連続するフレームからなる連続フレーム区間に分割される。すなわち、異なる係数インデックスが選択された、互いに隣接するフレームの境界位置が、各連続フレーム区間の境界位置とされる。
【００４１】
この例では、処理対象区間は、位置ＦＳＴ１から位置ＦＣ１の区間、位置ＦＣ１から位置ＦＣ２の区間、および位置ＦＣ２から位置ＦＳＥ１の区間の３つの区間に分割される。例えば、位置ＦＳＴ１から位置ＦＣ１までの連続フレーム区間では、各フレームにおいて、同じ係数インデックス「２」が選択されている。
【００４２】
このようにして処理対象区間が連続フレーム区間に分割されると、処理対象区間内の連続フレーム区間数を示す個数情報、各連続フレーム区間で選択された係数インデックス、各連続フレーム区間の長さを示す区間情報、および方式フラグからなるデータが生成される。
【００４３】
ここでは、処理対象区間は３つの連続フレーム区間に分割されているので、連続フレーム区間数「３」を示す情報が個数情報とされる。図２では個数情報が「num_length=3」で表されている。
【００４４】
また、例えば処理対象区間内の最初の連続フレーム区間の区間情報は、その連続フレーム区間のフレームを単位とする長さ「５」とされ、図２では「length0=5」で表されている。なお、各区間情報は、処理対象区間の先頭から何番目にある連続フレーム区間の区間情報であるかが特定できるようにされている。換言すれば、区間情報には、処理対象区間内における連続フレーム区間の位置を特定するための情報も含まれている。
【００４５】
このようにして、処理対象区間について個数情報、係数インデックス、区間情報、および方式フラグからなるデータが生成されると、このデータが符号化されて高域符号化データとされる。このとき、符号化されるデータには、連続フレーム区間ごとに係数インデックスが含まれるようにされる。この場合、複数フレームで連続して同じ係数インデックスが選択されるときには、フレームごとに係数インデックスを送信する必要がなくなるので、伝送する出力符号列のデータ量を削減し、より効率的に符号化，復号を行なうことができる。
【００４６】
［固定長方式について］
次に、固定長方式による高域成分の符号化について説明する。
【００４７】
固定長方式では図３に示すように、１６フレームからなる処理対象区間が、所定のフレーム数からなる区間（以下、固定長区間と称する）に等分割される。なお、図３において、横方向は時間を示しており、１つの四角形は１つのフレームを表している。また、フレームを表す四角形内の数値は、そのフレームについて選択された推定係数を特定する係数インデックスの値を示している。さらに、図３において、図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００４８】
固定長方式においては、処理対象区間がいくつかの固定長区間に分割される。このとき、固定長区間の長さは、固定長区間内の各フレームで選択されている係数インデックスが同じであり、かつ固定長区間の長さが最も長くなるように定められる。
【００４９】
図３の例では、固定長区間の長さ（以下、単に固定長とも称する）は、４フレームとされており、処理対象区間は４つの固定長区間に等分されている。すなわち、処理対象区間は、位置ＦＳＴ１から位置ＦＣ２１までの区間、位置ＦＣ２１から位置ＦＣ２２までの区間、位置ＦＣ２２から位置ＦＣ２３までの区間、および位置ＦＣ２３から位置ＦＳＥ１までの区間に分割される。これらの固定長区間における係数インデックスは、処理対象区間の先頭の固定長区間から順番に、係数インデックス「１」，「２」，「２」，「３」とされている。
【００５０】
このようにして、処理対象区間がいくつかの固定長区間に分割されると、処理対象区間内の固定長区間の固定長を示す固定長インデックス、係数インデックス、切り替わりフラグ、および方式フラグからなるデータが生成される。
【００５１】
ここで、切り替わりフラグとは、固定長区間の境界位置、つまり所定の固定長区間の最後のフレームと、その固定長区間の次の固定長区間の先頭のフレームとで、係数インデックスが変化したか否かを示す情報である。例えば、ｉ番目（ｉ＝０，１，２，・・・）の切り替わりフラグgridflg_iは、処理対象区間の先頭から（ｉ＋１）番目と（ｉ＋２）番目の固定長区間の境界位置において、係数インデックスが変化した場合「１」とされ、変化していない場合「０」とされる。
【００５２】
図３の例では、処理対象区間の１番目の固定長区間の境界位置（位置ＦＣ２１）の切り替わりフラグgridflg_0は、１番目の固定長区間の係数インデックス「１」と、２番目の固定長区間の係数インデックス「２」とが異なるため「１」とされている。また、位置ＦＣ２２の切り替わりフラグgridflg_1は、２番目の固定長区間の係数インデックス「２」と、３番目の固定長区間の係数インデックス「２」とが同じであるため「０」とされている。
【００５３】
さらに、固定長インデックスの値は、固定長から求められる値などとされる。具体的には、例えば固定長インデックスlength_idは、固定長fixed_length＝16/2length_idを満たす値とされる。図３の例では、固定長fixed_length＝４であるので、固定長インデックスlength_id＝２とされている。
【００５４】
処理対象区間が固定長区間に分割され、固定長インデックス、係数インデックス、切り替わりフラグ、および方式フラグからなるデータが生成されると、このデータが符号化されて高域符号化データとされる。
【００５５】
図３の例では、位置ＦＣ２１乃至位置ＦＣ２３における切り替わりフラグgridflg_0＝1、gridflg_1＝0、およびgridflg_2＝1と、固定長インデックスlength_id＝2、各固定長区間の係数インデックス「１」，「２」，「３」、および固定長方式である旨の方式フラグとからなるデータが符号化されて、高域符号化データとされる。
【００５６】
ここで、各固定長区間の境界位置の切り替わりフラグは、処理対象区間の先頭から何番目にある境界位置の切り替わりフラグであるかが特定できるようにされている。換言すれば、切り替わりフラグには、処理対象区間内における固定長区間の境界位置を特定するための情報も含まれている。
【００５７】
また、高域符号化データに含まれる各係数インデックスは、それらの係数インデックスが選択された順番、つまり固定長区間が並ぶ順番に並べられている。例えば、図３の例では、係数インデックス「１」，「２」，「３」の順に並べられて、それらの係数インデックスが符号化データに含められる。
【００５８】
なお、図３の例では、処理対象区間の先頭から２番目と３番目の固定長区間の係数インデックスが「２」であるが、高域符号化データには、係数インデックス「２」が１つだけ含まれるようにされる。連続する固定長区間の係数インデックスが同じである場合、すなわち連続する固定長区間の境界位置における切り替わりフラグが０の場合には、それらの固定長区間の数だけ同じ係数インデックスが高域符号化データに含まれるのではなく、１つの係数インデックスが高域符号化データに含まれることになる。
【００５９】
このように、固定長インデックス、係数インデックス、切り替わりフラグ、および方式フラグからなるデータから高域符号化データを生成すれば、フレームごとに係数インデックスを送信する必要がなくなるので、伝送する出力符号列のデータ量を削減することができる。これにより、より効率的に符号化，復号を行なうことができる。
【００６０】
［推定係数の再利用について］
また、入力信号の符号化時においては、処理対象となっているフレームの推定係数、つまり係数インデックスを選択するときに、処理対象のフレームの直前のフレームで選択された係数インデックスが再利用可能であるか否かが判定され、適宜再利用が行なわれる。
【００６１】
すなわち、例えば図４に示すように、処理対象区間内の最初のフレームで係数インデックス「２」が選択されたとする。なお、図４において、横方向は時間を示しており、１つの四角形は１つのフレームを表している。また、フレームを表す四角形内の数値は、そのフレームの推定係数を特定する係数インデックスを示している。
【００６２】
処理対象区間内の最初のフレームで係数インデックス「２」が選択されると、次のフレームの係数インデックスの選択が行なわれるが、このとき直前のフレームの係数インデックス「２」の再利用が可能であるか否かが判定される。
【００６３】
例えば、現時点で処理対象となっている処理対象区間の２番目のフレームについて、係数インデックス「２」により特定される推定係数が用いられて、２番目のフレームの高域成分が推定され、その推定結果と実際の高域成分とが比較される。
【００６４】
そして、比較の結果、係数インデックス「２」により特定される推定係数を用いて、充分な推定精度で高域成分が得られる場合には、その推定係数の係数インデックスの再利用が可能であると判定され、２番目のフレームの係数インデックスが「２」とされる。図４の例では、処理対象区間の先頭から２番目のフレームの係数インデックスは、その直前のフレームの係数インデックスと同じ「２」となっている。
【００６５】
これに対して、推定により得られた高域成分と、実際の高域成分との比較の結果、充分な推定精度で高域成分が得られなかった場合には、予め用意された複数の推定係数のうちの最も適した推定係数の係数インデックスが選択される。
【００６６】
例えば、処理対象区間内の先頭から４番目のフレームでは、その直前のフレームの係数インデックスの再利用が可能でないと判定されたため、３番目のフレームの係数インデックス「２」とは異なる係数インデックス「３」が選択されている。
【００６７】
このように、各フレームについて、直前のフレームの係数インデックスにより特定される推定係数を用いて高域成分の推定を行った場合に、充分な推定精度が得られるときには、直前のフレームの係数インデックスが再利用される。このような係数インデックスの再利用によって、フレームごとに選択される係数インデックスが、時間方向に必要以上に変化することを防止することができる。
【００６８】
これにより、連続フレーム区間がより長くなるので、処理対象区間の高域符号化データに含まれる係数インデックスの数等をより少なくすることができ、高域符号化データのデータ量をより少なくすることができる。
【００６９】
また、推定係数によって高域成分の推定誤差等の特性が異なるため、係数インデックスの時間方向での変動が必要以上に多いと、復号で得られる音声信号には、復号前の入力信号にはない不自然な周波数包絡の時間変動が生じ、聴感上、音質が劣化してしまう。このような音質の劣化は、高域成分の時間変動が少ない定常的な音声信号ほど顕著である。
【００７０】
しかし、本技術のように、充分な推定精度が得られる場合に係数インデックスを再利用すれば、係数インデックスが必要以上に変動することを防止することができるので、復号で得られる音声の高域成分の不自然な変動を抑制し、音質を向上させることができる。
【００７１】
〈第１の実施の形態〉
［符号化装置の構成例］
次に、以上において説明した入力信号の符号化技術の具体的な実施の形態について説明する。まず、入力信号の符号化を行なう符号化装置の構成について説明する。図５は、符号化装置の構成例を示す図である。
【００７２】
符号化装置１１は、低域通過フィルタ３１、低域符号化回路３２、サブバンド分割回路３３、特徴量算出回路３４、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６、高域符号化回路３７、および多重化回路３８から構成される。符号化装置１１では、符号化対象の入力信号が低域通過フィルタ３１およびサブバンド分割回路３３に供給される。
【００７３】
低域通過フィルタ３１は、供給された入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、その結果得られた、遮断周波数より低域の信号（以下、低域信号と称する）を、低域符号化回路３２およびサブバンド分割回路３３に供給する。
【００７４】
低域符号化回路３２は、低域通過フィルタ３１からの低域信号を符号化し、その結果得られた低域符号化データを多重化回路３８に供給する。
【００７５】
サブバンド分割回路３３は、低域通過フィルタ３１からの低域信号を複数のサブバンドのサブバンド信号（以下、低域サブバンド信号とも称する）に等分割し、これにより得られた低域サブバンド信号を特徴量算出回路３４に供給する。低域サブバンド信号は、入力信号の低域側の各サブバンドの信号である。
【００７６】
また、サブバンド分割回路３３は、供給された入力信号を複数のサブバンドのサブバンド信号に等分割し、これにより得られたサブバンド信号のうち、高域側の所定の帯域に含まれる各サブバンドのサブバンド信号を、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。なお、以下、サブバンド分割回路３３から擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給される各サブバンドのサブバンド信号を、高域サブバンド信号とも称する。
【００７７】
特徴量算出回路３４は、サブバンド分割回路３３からの低域サブバンド信号に基づいて特徴量を算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５、および擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。
【００７８】
擬似高域サブバンドパワー算出回路３５は、特徴量算出回路３４からの特徴量に基づいて、高域サブバンド信号のパワーの推定値（以下、擬似高域サブバンドパワーとも称する）を算出し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。なお、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５には、統計学習により得られた推定係数のセットが複数記録されており、擬似高域サブバンドパワーは、推定係数と特徴量に基づいて算出される。
【００７９】
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、サブバンド分割回路３３から供給された高域サブバンド信号のパワー（以下、高域サブバンドパワーとも称する）を算出し、これと、擬似高域サブバンドパワーとの差分を示す擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を算出する。
【００８０】
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、算出部５１、判定部５２、および生成部５３を備えている。
【００８１】
算出部５１は、処理対象のフレームの直前のフレームで選択された係数インデックスにより特定される推定係数を擬似高域サブバンドパワー算出回路３５から取得し、取得した推定係数と、特徴量算出回路３４からの特徴量に基づいて擬似高域サブバンドパワーを算出する。擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、適宜、算出部５１により算出された擬似高域サブバンドパワー、または擬似高域サブバンドパワー算出回路３５から供給された擬似高域サブバンドパワーの何れかを用いて、擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を算出する。
【００８２】
判定部５２は、算出部５１により算出された擬似高域サブバンドパワーが用いられて算出された擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和に基づいて、係数インデックスの再利用が可能であるか否かを判定する。擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和と、判定部５２による判定結果とに基づいて、入力信号のフレームごとに係数インデックスを選択する。
【００８３】
生成部５３は、入力信号の処理対象区間の各フレームにおける係数インデックスの選択結果に基づいて、可変長方式または固定長方式の切り替えを行い、選択された方式で高域符号化データを得るためのデータを生成し、高域符号化回路３７に供給する。
【００８４】
高域符号化回路３７は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６から供給されたデータを符号化し、その結果得られる高域符号化データを多重化回路３８に供給する。多重化回路３８は、低域符号化回路３２からの低域符号化データと、高域符号化回路３７からの高域符号化データとを多重化し、出力符号列として出力する。
【００８５】
［符号化処理の説明］
図５に示した符号化装置１１は、入力信号が供給されて、入力信号の符号化が指示されると符号化処理を行なって、復号装置に出力符号列を出力する。以下、図６および図７のフローチャートを参照して、符号化装置１１による符号化処理について説明する。なお、この符号化処理は、予め定められたフレーム数、つまり処理対象区間ごとに行なわれる。
【００８６】
ステップＳ１１において、低域通過フィルタ３１は、供給された処理対象のフレームの入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、その結果得られた低域信号を低域符号化回路３２およびサブバンド分割回路３３に供給する。
【００８７】
ステップＳ１２において、低域符号化回路３２は、低域通過フィルタ３１から供給された低域信号を符号化し、その結果得られた低域符号化データを多重化回路３８に供給する。
【００８８】
ステップＳ１３において、サブバンド分割回路３３は、入力信号および低域信号を所定の帯域幅の複数のサブバンド信号に等分割する。
【００８９】
すなわち、サブバンド分割回路３３は、供給された入力信号を各サブバンドのサブバンド信号に分割し、これにより得られた高域側のサブバンドｓｂ＋１乃至サブバンドｅｂの各サブバンド信号を擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。
【００９０】
また、サブバンド分割回路３３は、低域通過フィルタ３１から供給された低域信号を各サブバンドのサブバンド信号に分割し、これにより得られた低域側のサブバンドｓｂ−３乃至サブバンドｓｂの各サブバンド信号を特徴量算出回路３４に供給する。
【００９１】
ステップＳ１４において、特徴量算出回路３４は、サブバンド分割回路３３から供給された低域サブバンド信号に基づいて特徴量を算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５、および擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。
【００９２】
例えば、特徴量として各低域サブバンド信号のパワーが算出される。なお、以下、低域サブバンド信号のパワーを特に低域サブバンドパワーとも称することとする。また、低域サブバンド信号や高域サブバンド信号など、各サブバンドのサブバンド信号のパワーを、適宜、サブバンドパワーとも称することとする。
【００９３】
具体的には、特徴量算出回路３４は、次式（１）を計算することで、デシベルで表現される処理対象のフレームＪのサブバンドｉｂ（但し、ｓｂ−３≦ｉｂ≦ｓｂ）のサブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。
【００９４】
【数１】
0005942358.tif 000002
【００９５】
なお、式（１）においてx(ib,n)は、サブバンドｉｂのサブバンド信号の値（サンプルのサンプル値）を示しており、x(ib,n)におけるｎは、離散時間のインデックスを示している。また、式（１）におけるFSIZEは、１フレームを構成するサブバンド信号のサンプル数を示している。
【００９６】
したがって、フレームＪの低域サブバンドパワーpower(ib,J)は、フレームＪを構成する低域サブバンド信号の各サンプルのサンプル値の二乗平均値を対数化することにより算出される。なお、以下では、特徴量算出回路３４において、特徴量として低域サブバンドパワーが算出されるものとして説明を続ける。
【００９７】
ステップＳ１５において、算出部５１は特徴量算出回路３４から供給された特徴量としての低域サブバンドパワーと、処理対象となっているフレームＪの直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された係数インデックスとに基づいて、擬似高域サブバンドパワーを算出する。
【００９８】
例えば、算出部５１は、直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された係数インデックスにより特定される推定係数のセットを擬似高域サブバンドパワー算出回路３５から取得する。
【００９９】
そして、算出部５１は、取得した推定係数と、低域サブバンドパワーpower(ib,J)とから次式（２）を計算し、高域側の各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)（但し、ｓｂ＋１≦ｉｂ≦ｅｂ）を算出する。
【０１００】
【数２】
0005942358.tif 000003
【０１０１】
なお、式（２）において、係数Ａｉｂ（ｋｂ）および係数Ｂｉｂは、高域側のサブバンドｉｂについて用意された推定係数のセットを示している。すなわち、係数Ａｉｂ（ｋｂ）は、サブバンドｋｂ（但し、ｓｂ−３≦ｋｂ≦ｓｂ）の低域サブバンドパワーpower(kb,J)に乗算される係数であり、係数Ｂｉｂは、サブバンドｋｂのサブバンドパワーを線形結合するときに用いられる定数項である。
【０１０２】
したがって、高域側のサブバンドｉｂの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)は、低域側の各サブバンドの低域サブバンドパワーに、サブバンドごとの係数Ａｉｂ（ｋｂ）を乗算し、係数が乗算された低域サブバンドパワーの和に、さらに係数Ｂｉｂを加算することで得られる。
【０１０３】
ステップＳ１６において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、サブバンド分割回路３３から供給された高域サブバンド信号と、算出部５１により算出された擬似高域サブバンドパワーとに基づいて、擬似高域サブバンドパワー差分を算出する。
【０１０４】
より具体的には擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、サブバンド分割回路３３からの高域サブバンド信号について、上述した式（１）と同様の演算を行い、フレームＪにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)（但し、ｓｂ＋１≦ｉｂ≦ｅｂ）を算出する。
【０１０５】
そして、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、次式（３）を計算することで、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)との差分である擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)を算出する。
【０１０６】
【数３】
0005942358.tif 000004
【０１０７】
ステップＳ１７において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、高域側の各サブバンドｉｂ（但し、ｓｂ＋１≦ｉｂ≦ｅｂ）について求めた擬似高域サブバンドパワー差分を用いて次式（４）を計算し、擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を算出する。
【０１０８】
【数４】
0005942358.tif 000005
【０１０９】
なお、式（４）において、差分二乗和E(J,id(J-1))は、処理対象のフレームＪの直前のフレーム（Ｊ−１）において選択された係数インデックスid(J-1)により特定される推定係数について求められた、フレームＪの擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を示している。
【０１１０】
また、式（４）において、powerdiff(ib,J,id(J-1))は、係数インデックスid(J-1)により特定される推定係数について求められた、フレームＪの高域側のサブバンドｉｂの擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)を示している。
【０１１１】
このようにして得られた差分二乗和E(J,id(J-1))は、実際の高域サブバンド信号から算出されたフレームＪの高域サブバンドパワーと、直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された係数インデックスにより特定される推定係数を用いて算出された擬似高域サブバンドパワーとの類似の度合いを示している。
【０１１２】
つまり、高域サブバンドパワーの真値に対する推定値の誤差を示している。したがって、差分二乗和E(J,id(J-1))が小さいほど、推定係数を用いた演算により、実際の入力信号の高域成分に、より近い信号が得られることになる。
【０１１３】
したがって、フレームＪについて算出された差分二乗和E(J,id(J-1))がある程度小さい場合には、フレームＪにおいて、直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された推定係数を用いても充分な精度で高域成分の推定を行うことができるはずである。つまり、直前のフレーム（Ｊ−１）の推定係数（係数インデックス）の再利用が可能である。
【０１１４】
これに対して、差分二乗和E(J,id(J-1))が大きいと、実際の入力信号の高域成分と、推定により得られた高域成分との誤差が大きく、復号時に聴感上の音質の劣化が生じる恐れがある。したがってこのような場合、係数インデックスの再利用はすべきではない。
【０１１５】
ステップＳ１８において、判定部５２は、ステップＳ１７の処理で算出された差分二乗和E(J,id(J-1))に基づいて、係数インデックスを再利用するか否かを判定する。例えば、差分二乗和E(J,id(J-1))が所定の閾値以下である場合、再利用すると判定される。例えば、閾値は「３」などの予め定められた値とされる。
【０１１６】
ステップＳ１８において、係数インデックスの再利用が可能であると判定された場合、ステップＳ１９において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された係数インデックスを、フレームＪの係数インデックスとして選択する。つまり、係数インデックス（推定係数）が再利用されることになる。
【０１１７】
フレームＪの係数インデックスが選択されると、その後、処理はステップＳ２４に進む。なお、ステップＳ１９において選択されたフレームＪの係数インデックスは、次のフレーム（Ｊ＋１）について行なわれるステップＳ１５の処理において、処理対象のフレームの直前のフレームで選択された係数インデックスとして用いられる。
【０１１８】
これに対して、ステップＳ１８において、係数インデックスを再利用しないと判定された場合、ステップＳ２０において、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５は、特徴量算出回路３４から供給された特徴量に基づいて、擬似高域サブバンドパワーを算出する。
【０１１９】
具体的には擬似高域サブバンドパワー算出回路３５は、予め記録している推定係数ごとに、上述した式（２）の演算を行なって擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)を算出し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６に供給する。例えば、係数インデックスが１乃至Ｋ（但し、２≦Ｋ）のＫ個の推定係数のセットが予め用意されている場合、Ｋ個の推定係数のセットについて、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーが算出される。
【０１２０】
ステップＳ２１において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、サブバンド分割回路３３からの高域サブバンド信号と、擬似高域サブバンドパワー算出回路３５からの擬似高域サブバンドパワーとに基づいて、擬似高域サブバンドパワー差分を算出する。そして、ステップＳ２２において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、推定係数ごとに擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を算出する。
【０１２１】
なお、ステップＳ２１およびステップＳ２２では、上述したステップＳ１６およびステップＳ１７と同様の処理が行なわれる。これにより、Ｋ個の推定係数のセットごとに擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和（差分二乗和）が算出される。
【０１２２】
ステップＳ２３において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、Ｋ個の推定係数のセットごとの差分二乗和のうち、値が最小となる差分二乗和に対応する推定係数を示す係数インデックスを、フレームＪの係数インデックスとして選択する。
【０１２３】
ここで、値が最小となる差分二乗和の算出に用いられた推定係数は、実際の入力信号の高域成分と、推定係数を用いた推定により得られる高域成分との誤差が最小となる推定係数である。このように、推定係数（係数インデックス）が再利用できない場合には、予め記録されている推定係数のセットのうち、処理対象のフレームに最も適した推定係数のセットが選択される。係数インデックスが選択されると、その後、処理はステップＳ２４に進む。
【０１２４】
ステップＳ１９またはステップＳ２３において、処理対象のフレームＪについての係数インデックスが選択されると、ステップＳ２４において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、所定フレーム長だけ処理を行ったか否かを判定する。すなわち、処理対象区間を構成する全てのフレームについて、係数インデックスが選択されたか否かが判定される。
【０１２５】
ステップＳ２４において、所定フレーム長だけ処理を行なっていないと判定された場合、処理はステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。すなわち、処理対象区間のまだ処理対象となっていないフレームが、次の処理対象のフレームとされて、そのフレームの係数インデックスが選択される。
【０１２６】
これに対してステップＳ２４において、所定フレーム長だけ処理を行ったと判定された場合、処理はステップＳ２５に進む。
【０１２７】
ステップＳ２５において、生成部５３は、高域符号化データを生成する方式を、固定長方式とするか否かを判定する。
【０１２８】
すなわち、生成部５３は、処理対象区間における各フレームの係数インデックスの選択結果に基づいて、固定長方式により生成したときの高域符号化データと、可変長方式により生成したときの高域符号化データとの符号量を比較する。そして、生成部５３は、固定長方式の高域符号化データの符号量が、可変長方式の高域符号化データの符号量よりも少ない場合、固定長方式とすると判定する。
【０１２９】
ステップＳ２５において、固定長方式とすると判定された場合、処理はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、生成部５３は、固定長方式が選択された旨の方式フラグ、固定長インデックス、係数インデックス、および切り替わりフラグからなるデータを生成し、高域符号化回路３７に供給する。
【０１３０】
例えば、図３の例では、生成部５３は、固定長を４フレームとして、位置ＦＳＴ１から位置ＦＳＥ１までの処理対象区間を、４つの固定長区間に分割する。そして、生成部５３は、固定長インデックス「２」、係数インデックス「１」，「２」，「３」、切り替わりフラグ「１」，「０」，「１」、および方式フラグからなるデータを生成する。
【０１３１】
なお、図３では処理対象区間の先頭から２番目と３番目の固定長区間の係数インデックスはともに「２」であるが、これらの固定長区間は連続して並んでいるため、生成部５３から出力されるデータには、係数インデックス「２」が１つだけ含まれるようにされる。
【０１３２】
ステップＳ２７において、高域符号化回路３７は、生成部５３から供給された、方式フラグ、固定長インデックス、係数インデックス、および切り替わりフラグからなるデータを符号化し、高域符号化データを生成する。例えば、必要に応じて、方式フラグ、固定長インデックス、係数インデックス、および切り替わりフラグのうちの一部または全部の情報に対してエントロピー符号化などが行なわれる。
【０１３３】
高域符号化回路３７は、生成した高域符号化データを多重化回路３８に供給し、その後、処理はステップＳ３０に進む。
【０１３４】
これに対して、ステップＳ２５において、固定長方式としないと判定された場合、つまり可変長方式とすると判定された場合、処理はステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において、生成部５３は、可変長方式が選択された旨の方式フラグ、係数インデックス、区間情報、および個数情報からなるデータを生成し、高域符号化回路３７に供給する。
【０１３５】
例えば、図２の例では、生成部５３は、位置ＦＳＴ１から位置ＦＳＥ１までの処理対象区間を、３つの連続フレーム区間に分割する。そして、生成部５３は、可変長方式が選択された旨の方式フラグ、および連続フレーム区間の個数「３」を示す個数情報「num_length=3」と、各連続フレーム区間の長さを示す区間情報「length0=5」、および「length1=7」、並びにそれらの連続フレーム区間の係数インデックス「２」、「５」、および「１」とからなるデータを生成する。
【０１３６】
なお、各連続フレーム区間の係数インデックスは、区間情報と対応付けられて、どの連続フレーム区間の係数インデックスかが特定できるようにされる。また、図２の例では、処理対象区間の先頭と、その次の連続フレーム区間の区間情報から、処理対象区間の最後の連続フレーム区間を構成するフレーム数が特定可能であるので、最後の連続フレーム区間については区間情報が生成されていない。
【０１３７】
ステップＳ２９において、高域符号化回路３７は、生成部５３から供給された、方式フラグ、係数インデックス、区間情報、および個数情報からなるデータを符号化し、高域符号化データを生成する。
【０１３８】
例えば、ステップＳ２９では、方式フラグ、係数インデックス、区間情報、および個数情報のうちの一部または全部の情報に対してエントロピー符号化などが行なわれる。なお、高域符号化データは、最適な推定係数が得られる情報であれば、どのような情報であってもよく、例えば方式フラグ、係数インデックス、区間情報、および個数情報からなるデータがそのまま高域符号化データとされてもよい。同様に、上述したステップＳ２７においても、係数インデックス等のデータがそのまま高域符号化データとされてもよい。
【０１３９】
高域符号化回路３７は、生成した高域符号化データを多重化回路３８に供給し、その後、処理はステップＳ３０に進む。
【０１４０】
ステップＳ２７またはステップＳ２９において、高域符号化データが生成されると、ステップＳ３０において、多重化回路３８は、低域符号化回路３２から供給された低域符号化データと、高域符号化回路３７から供給された高域符号化データとを多重化する。そして、多重化回路３８は、多重化により得られた出力符号列を出力し、符号化処理は終了する。
【０１４１】
以上のようにして符号化装置１１は、各フレームの係数インデックスを選択する場合に、直前のフレームの係数インデックスが再利用可能か否かを判定し、その判定結果に応じて係数インデックスを再利用する。また、符号化装置１１は、選択された係数インデックスを含むデータを符号化し、高域符号化データとする。
【０１４２】
このように、係数インデックスを含むデータを符号化し、高域符号化データとすることで、スケールファクタ等の高域の推定演算に用いられるデータそのものを符号化する場合と比べて、高域符号化データの符号量をより少なくすることができる。
【０１４３】
しかも、必要に応じて係数インデックスの再利用を行なうことで、係数インデックスが時間方向に必要以上に変化することを防止することができ、高域符号化データの符号量をさらに少なくすることができるとともに、復号で得られる音声の音質を向上させることができる。
【０１４４】
また、固定長方式と可変長方式のうち、より符号量が少なくなる方式を処理対象区間ごとに選択して高域符号化データを生成することで、より出力符号列の符号量を低減させることができ、より効率よく音声の符号化や復号を行なうことができる。
【０１４５】
なお、以上においては、係数インデックスの再利用が可能か否かを判定するために、差分二乗和E(J,id(J-1))を利用する例について説明したが、実際の高域成分と推定により得られた高域成分との比較結果を示すものであれば、どのようなものが用いられてもよい。
【０１４６】
例えば、高域側の各サブバンドｉｂ（但し、ｓｂ＋１≦ｉｂ≦ｅｂ）について、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)の差分を求め、それらの差分の二乗平均値である残差二乗平均値Resstdが再利用可能か否かの判定に用いられてもよい。
【０１４７】
また、高域側の各サブバンドｉｂの高域サブバンドパワーと、擬似高域サブバンドパワーの差分の絶対値のうちの最大値である残差最大値Resmaxや、各サブバンドｉｂの高域サブバンドパワーと、擬似高域サブバンドパワーの差分の平均値の絶対値である残差平均値Resaveが利用されてもよい。
【０１４８】
その他、上述した残差二乗平均値Resstd、残差最大値Resmax、および残差平均値Resaveを所定の重みで重み付き加算（線形結合）して得られる評価値Resが、係数インデックスの再利用が可能であるか否かの判定に利用されてもよい。この評価値Resは、その値が大きいほど、実際の高域成分と、推定係数による推定で得られた高域成分との誤差が小さいことになる。
【０１４９】
この場合、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路３６は、処理対象のフレームＪにおいて、直前のフレーム（Ｊ−１）で選択された係数インデックスにより特定される推定係数を用いて評価値Resを算出する。そして、判定部５２は、得られた評価値Resと閾値（例えば、１０など）とを比較し、評価値Resが閾値以下である場合、係数インデックスの再利用が可能であるとする。この場合、フレーム（Ｊ−１）の係数インデックスが、フレームＪの係数インデックスとしても選択（採用）されることになる。
【０１５０】
［復号装置の構成］
次に符号化装置１１から出力された出力符号列の供給を受け、出力符号列の復号を行なう復号装置について説明する。
【０１５１】
そのような復号装置は、例えば図８に示すように構成される。
【０１５２】
復号装置８１は、非多重化回路９１、低域復号回路９２、サブバンド分割回路９３、特徴量算出回路９４、高域復号回路９５、復号高域サブバンドパワー算出回路９６、復号高域信号生成回路９７、および合成回路９８から構成される。
【０１５３】
非多重化回路９１は、符号化装置１１から受信した出力符号列を入力符号列として、入力符号列を高域符号化データと低域符号化データに非多重化する。また、非多重化回路９１は、非多重化により得られた低域符号化データを低域復号回路９２に供給し、非多重化により得られた高域符号化データを高域復号回路９５に供給する。
【０１５４】
低域復号回路９２は、非多重化回路９１からの低域符号化データを復号し、その結果得られた入力信号の復号低域信号を、サブバンド分割回路９３、および合成回路９８に供給する。
【０１５５】
サブバンド分割回路９３は、低域復号回路９２からの復号低域信号を、所定の帯域幅を持つ複数の低域サブバンド信号に等分割し、得られた低域サブバンド信号を特徴量算出回路９４および復号高域信号生成回路９７に供給する。
【０１５６】
特徴量算出回路９４は、サブバンド分割回路９３からの低域サブバンド信号に基づいて、低域側の各サブバンドの低域サブバンドパワーを特徴量として算出し、復号高域サブバンドパワー算出回路９６に供給する。
【０１５７】
高域復号回路９５は、非多重化回路９１からの高域符号化データを復号し、その結果得られたデータと、そのデータに含まれる係数インデックスにより特定される推定係数とを復号高域サブバンドパワー算出回路９６に供給する。すなわち、高域復号回路９５には予め複数の係数インデックスと、その係数インデックスにより特定される推定係数とが対応付けられて記録されており、高域復号回路９５は高域符号化データに含まれる係数インデックスに対応する推定係数を出力する。
【０１５８】
復号高域サブバンドパワー算出回路９６は、高域復号回路９５からのデータおよび推定係数と、特徴量算出回路９４からの低域サブバンドパワーとに基づいて、フレームごとに高域側の各サブバンドのサブバンドパワーの推定値である復号高域サブバンドパワーを算出する。例えば、上述した式（２）と同様の演算が行なわれて、復号高域サブバンドパワーが算出される。復号高域サブバンドパワー算出回路９６は、算出した各サブバンドの復号高域サブバンドパワーを復号高域信号生成回路９７に供給する。
【０１５９】
復号高域信号生成回路９７は、サブバンド分割回路９３からの低域サブバンド信号と、復号高域サブバンドパワー算出回路９６からの復号高域サブバンドパワーとに基づいて復号高域信号を生成し、合成回路９８に供給する。
【０１６０】
具体的には、復号高域信号生成回路９７は、低域サブバンド信号の低域サブバンドパワーを算出し、復号高域サブバンドパワーと低域サブバンドパワーとの比に応じて低域サブバンド信号を振幅変調する。さらに、復号高域信号生成回路９７は、振幅変調された低域サブバンド信号を周波数変調することにより、高域側の各サブバンドの復号高域サブバンド信号を生成する。このようにして得られた復号高域サブバンド信号は、入力信号の高域側の各サブバンドの高域サブバンド信号の推定値である。復号高域信号生成回路９７は、得られた各サブバンドの復号高域サブバンド信号からなる復号高域信号を合成回路９８に供給する。
【０１６１】
合成回路９８は、低域復号回路９２からの復号低域信号と、復号高域信号生成回路９７からの復号高域信号とを合成し、出力信号として出力する。この出力信号は、符号化された入力信号を復号して得られる信号であり、高域成分と低域成分からなる信号である。
【０１６２】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【０１６３】
図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【０１６４】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）３０１，ROM（Read Only Memory）３０２，RAM（Random Access Memory）３０３は、バス３０４により相互に接続されている。
【０１６５】
バス３０４には、さらに、入出力インターフェース３０５が接続されている。入出力インターフェース３０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部３０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記録部３０８、ネットワークインターフェースなどよりなる通信部３０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３１１を駆動するドライブ３１０が接続されている。
【０１６６】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU３０１が、例えば、記録部３０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース３０５及びバス３０４を介して、RAM３０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１６７】
コンピュータ（CPU３０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア３１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
【０１６８】
そして、プログラムは、リムーバブルメディア３１１をドライブ３１０に装着することにより、入出力インターフェース３０５を介して、記録部３０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部３０９で受信し、記録部３０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM３０２や記録部３０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１６９】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１７０】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７１】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
【０１７２】
［１］
入力信号の帯域分割を行なって、前記入力信号の高域側のサブバンドの高域サブバンド信号を生成するサブバンド分割部と、
前記入力信号の低域信号から得られた特徴量と、予め用意された複数の推定係数のうちの前記入力信号の処理対象のフレームの直前のフレームで選択された推定係数とに基づいて、前記処理対象のフレームの前記高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーの推定値である擬似高域サブバンドパワーを算出する算出部と、
前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンド信号から得られた前記高域サブバンドパワーとに基づいて、前記処理対象のフレームにおいて、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能であるとされた場合、前記再利用可能であるとされた前記推定係数を得るためのデータを生成する生成部と、
前記低域信号を符号化して低域符号化データを生成する低域符号化部と、
前記データと前記低域符号化データとを多重化して出力符号列を生成する多重化部と
を備える符号化装置。
［２］
前記複数の前記推定係数ごとに、前記特徴量と前記推定係数とに基づいて前記擬似高域サブバンドパワーを算出する擬似高域サブバンドパワー算出部と、
前記擬似高域サブバンドパワー算出部により算出された前記擬似高域サブバンドパワーと、前記高域サブバンドパワーとを比較し、前記複数の前記推定係数のうちの何れかを選択する選択部とをさらに備え、
前記生成部は、前記直前のフレームの前記推定係数が再利用可能でないとされた場合、前記選択部により選択された前記推定係数を得るための前記データを生成する
［１］に記載の符号化装置。
［３］
前記データを符号化して高域符号化データを生成する高域符号化部をさらに備え、
前記多重化部は、前記高域符号化データと前記低域符号化データとを多重化して前記出力符号列を生成する
［１］または［２］に記載の符号化装置。
［４］
高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとの差分の二乗和が所定の閾値以下である場合、前記推定係数が再利用可能であるとされる
［１］乃至［３］の何れかに記載の符号化装置。
［５］
高域側のサブバンドの前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーとに基づいて算出された、前記擬似高域サブバンドパワーと前記高域サブバンドパワーの類似の度合いを示す評価値と所定の閾値との比較結果に応じて、前記推定係数が再利用可能であるとされる
［１］乃至［３］の何れかに記載の符号化装置。
【符号の説明】
【０１７３】
１１  符号化装置，  ３２  低域符号化回路，  ３３  サブバンド分割回路，  ３４  特徴量算出回路，  ３５  擬似高域サブバンドパワー算出回路，  ３６  擬似高域サブバンドパワー差分算出回路，  ３７  高域符号化回路，  ３８  多重化回路，  ５１  算出部，  ５２  判定部，  ５３  生成部
【図１】
0005942358.tif 000006
【図２】
0005942358.tif 000007
【図３】
0005942358.tif 000008
【図４】
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【図５】
0005942358.tif 000010
【図６】
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【図７】
0005942358.tif 000012
【図８】
0005942358.tif 000013
【図９】
0005942358.tif 000014