(57)【要約】  本発明は、圧伸された信号列に対して高い符号化効率を実現し、符号量を削減することを目的とする。本発明の符号化方法は、解析ステップと信号列変形ステップとを有する。解析ステップは、特定の範囲に含まれる番号であって、第２信号列（元の信号列の大きさ（大小関係）を示す番号系列）内に発生していない番号があるかを確認し、発生していない番号を示す情報を出力する。信号列変形ステップは、解析ステップで発生していない番号があると分かった場合には、変形第２信号列（当該発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号を付加しなおした番号に、第２信号列の各番号を置き換えた番号系列）を出力する。特定の範囲とは、例えば、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である。
2009075326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
番号系列（以下、「第２信号列」という）を符号化する符号化方法であって、
特定の範囲に含まれる番号であって、前記第２信号列内に発生していない番号があるかを確認し、発生していない番号を示す情報を出力する解析ステップと、
前記解析ステップで発生していない番号があると分かった場合には、当該発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号系列（以下、「変形第２信号列」という）を出力する信号列変形ステップと
を有する符号化方法。
【請求項２】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記変形第２信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析ステップと、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化ステップと、
過去の前記変形第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列を求める予測値算出ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項３】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析ステップと、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化ステップと、
過去の前記第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、第２信号列を予測した結果である第２予測値列を求める予測値算出ステップと
前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、前記第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を求める予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項４】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換し、変換信号列を求める変換ステップと、
前記変換信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析ステップと、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化ステップと、
前記変換信号列と前記量子化予測係数を用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出ステップと
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値を求め、前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項５】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記変形第２信号列に対応した量子化予測係数と、前記変形第２信号列を前記量子化予測係数で予測した残差である予測残差列とを求める量子化予測ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項６】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列に対応した量子化予測係数と、前記第２信号列を前記量子化予測係数で予測した結果である第２予測値列とを求める量子化予測ステップと
前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、前記第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を求める予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項７】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりにしたがって変換し、変換信号列を求める変換ステップと、
前記変換信号列に対応した量子化予測係数と、前記変換信号列を前記量子化予測係数で予測した結果である変換予測値列とを求める量子化予測ステップと
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値を求め、前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【請求項８】
請求項１から７記載の符号化方法であって、
前記特定の範囲とは、元の信号の大きさを示す正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項９】
請求項１から７記載の符号化方法であって、
前記特定の範囲とは、１６進形式で表記すると０ｘＦＦと０ｘ７Ｆとなる番号の範囲である
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１０】
請求項１から７記載の符号化方法であって、
前記特定の範囲とは、１６進形式で表記すると０ｘ８０と０ｘ００、または、０ｘＤ５と０ｘ５５となる番号の範囲である
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１１】
請求項１から７記載の符号化方法であって、
前記特定の範囲とは、前記第２信号列の正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１２】
入力された符号を番号系列（以下、「第２信号列」という）に復号化する復号化方法であって、
特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、受信した符号を復号化した信号列（以下、「変形第２信号列」という）を、発生していない番号を示す情報を用いて、前記第２信号列に変形する信号列逆変形ステップ
を有し、
前記変形第２信号列とは、発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号系列である
ことを特徴とする復号化方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の復号化方法であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化ステップと、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化ステップと、
復号化された変形第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列を求める予測値算出ステップと、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算ステップ
も有する復号化方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の復号化方法であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化ステップと、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化ステップと、
復号化された第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、第２信号列を予測した結果である第２予測値列を求める予測値算出ステップと、
前記発生していない番号を示す情報を用いて、前記第２予測値列に対して、前記信号列逆変形ステップと逆の変形を行い、変形第２予測値列を求める予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算ステップ
も有する復号化方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の復号化方法であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化ステップと、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化ステップと、
復号化された第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換して、変換信号列を求める変換ステップと、
前記変換信号列と、前記量子化予測係数とを用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出ステップと、
前記発生していない番号を示す情報を用いて、前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値列を求め、当該第２予測値列に対して前記信号列逆変形ステップと逆の変形を行って変形第２予測値列を求める予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算ステップも有する復号化方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５記載の復号化方法であって、
前記特定の範囲とは、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である
ことを特徴とする復号化方法。
【請求項１７】
番号系列（以下、「第２信号列」という）を符号化する符号化装置であって、
特定の範囲に含まれる番号であって、前記第２信号列内に発生していない番号があるかを確認し、発生していない番号を示す情報を出力する解析部と、
前記解析部で発生していない番号があると分かった場合には、当該発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号系列（以下、「変形第２信号列」という）を出力する信号列変形部と
を備える符号化装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の符号化装置であって、
前記変形第２信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析部と、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化部と、
過去の前記変形第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列を求める予測値算出部と、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算部と、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化部と、
前記予測残差列を符号化する残差符号化部
も備える符号化装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の符号化装置であって、
前記第２信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析部と、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化部と、
過去の前記第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、第２信号列を予測した結果である第２予測値列を求める予測値算出部と
前記信号列変形部で第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、前記第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を求める予測値列変形部と、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算部と、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化部と、
前記予測残差列を符号化する残差符号化部
も備える符号化装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の符号化装置であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換し、変換信号列を求める変換部と、
前記変換信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析部と、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化部と、
前記変換信号列と前記量子化予測係数を用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出部と、
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値を求め、前記信号列変形部で第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形部と、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算部と、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化部と、
前記予測残差列を符号化する残差符号化部
も備える符号化装置。
【請求項２１】
請求項１７から２０記載の符号化装置であって、
前記特定の範囲とは、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２２】
入力された符号を番号系列（以下、「第２信号列」という）に復号化する復号化装置であって、
特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、受信した符号を復号化した信号列（以下、「変形第２信号列」という）を、発生していない番号を示す情報を用いて、前記第２信号列に変形する信号列逆変形部
を備え、
前記変形第２信号列とは、発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号系列である
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の復号化装置であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化部と、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化部と、
復号化された変形第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列を求める予測値算出部と、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算部
も備える復号化装置。
【請求項２４】
請求項２２記載の復号化装置であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化部と、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化部と、
復号化された第２信号列と前記量子化予測係数を用いて、第２信号列を予測した結果である第２予測値列を求める予測値算出部と、
前記発生していない番号を示す情報を用いて、前記第２予測値列に対して、前記信号列逆変形部と逆の変形を行い、変形第２予測値列を求める予測値列変形部と、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算部
も備える復号化装置。
【請求項２５】
請求項２２記載の復号化装置であって、
予測残差符号から予測残差列を求める残差復号化部と、
予測係数符号から量子化予測係数を求める係数復号化部と、
復号化された第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換して、変換信号列を求める変換部と、
前記変換信号列と、前記量子化予測係数とを用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出部と、
前記発生していない番号を示す情報を用いて、前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値列を求め、当該第２予測値列に対して前記信号列逆変形部と逆の変形を行って変形第２予測値列を求める予測値列変形部と、
前記変形第２予測値列と前記予測残差列とを加算して前記変形第２信号列を求める加算部
も備える復号化装置。
【請求項２６】
請求項２２から２５記載の復号化装置であって、
前記特定の範囲とは、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項２７】
請求項１から１１のいずれかに記載の符号化方法の各ステップをコンピュータに実行させる符号化プログラム。
【請求項２８】
請求項１２から１６のいずれかに記載の復号化方法の各ステップをコンピュータに実行させる復号化プログラム。
【請求項２９】
請求項２７記載の符号化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３０】
請求項２８記載の復号化プログラムを記録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、信号列の符号化方法、復号化方法、これらの方法を用いた装置、プログラム、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声、画像などの情報を圧縮する方法として歪の無い可逆の符号化が知られている。また、波形をそのまま線形ＰＣＭ信号として記録した場合には各種の圧縮符号化が考案されている（非特許文献１）。【０００３】
一方、電話の長距離伝送やＶｏＩＰ用の音声伝送には、振幅をそのままの数値とする線形ＰＣＭではなく、振幅を対数に近似させた対数近似圧伸ＰＣＭ（非特許文献２）などが使われている。
【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】ITU-T Recommendation G.711, “Pulse Code Modulation (PCM) of  Voice Frequencies”.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般の電話に代わってＶｏＩＰシステムが普及してくると、ＶｏＩＰ用の音声伝送のために求められる伝送容量は増大する。たとえば、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１の場合であれば、１回線に対して６４ｋｂｉｔ／ｓ×２の伝送容量が必要だが、回線数が増えれば求められる伝送容量も増大する。したがって、対数近似圧伸ＰＣＭなどの圧伸された信号列を圧縮符号化する技術（符号量を低減できる技術）が求められる。圧伸とは、元の信号列の大きさ（例えば、大小関係）を番号系列で示すことを意味している。また、元の信号列の大小関係を示す番号系列とは、大小関係を維持したまま、あるいは大小関係を反転して、均等間隔に付された数である。なお、元の信号の大小関係を示す番号としては、同じ振幅（例えば“０”）に対して２つの異なる番号を付与することもあり得る。この場合は、２つの番号が同じ振幅を意味している。図１は、第２信号列の振幅の例を示す図である。横軸は線形ＰＣＭの場合の値であり、縦軸は対数近似圧伸ＰＣＭの場合の対応する値である。図２は、８ビットのμ則の具体的な形式を示す図である。正負を示す１ビット（極性）、指数を示す３ビット（指数部）、線形符号での増分（傾き）を示す４ビット（線形部）から構成されている。この形式の対数近似圧伸ＰＣＭの場合、−１２７から１２７までの数値を表現できる。これは、線形ＰＣＭの−８１５８から８１５８までに相当する（図１）。【０００５】
対数近似圧伸ＰＣＭなどの圧伸された信号列（以下、「第２信号列」という）を圧縮符号化する技術として、以下のような符号化装置と復号化装置が考えられる。図３に、第２信号列を符号化する符号化装置の機能構成例を示す。また、図４に、この符号化装置の処理フロー例を示す。符号化装置８００は、線形予測部８１０、量子化部８２０、予測値算出部８３０、減算部８４０、係数符号化部８５０、残差符号化部８６０を備える。さらに、符号化装置８００への入力信号列がフレーム単位に分割されていない場合は、符号化装置８００は、フレーム分割部８７０も備えている。フレーム分割部８７０は、入力信号列をフレーム単位に分割した第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝を出力する。なお、Ｎは１フレームのサンプル数である。【０００６】
符号化装置８００に、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘが入力されると、線形予測部８１０は、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘから線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ８１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。予測値算出部８３０は、第２信号列Ｘと量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、次式のように第２予測値列Ｙ＝｛ｙ（１），ｙ（２），…，ｙ（Ｎ）｝を求める（Ｓ８３０）。【０００７】
【数１】
2009075326.tif 000003
【０００８】
ただし、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。減算部８４０は、第２信号列Ｘと第２予測値列Ｙとの差（予測残差列）Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ８４０）。係数符号化部８５０は、量子化線形予測係数Ｋ’を符号化し、予測係数符号Ｃｋを出力する（Ｓ８５０）。残差符号化部８６０は、予測残差列Ｅを符号化し、予測残差符号Ｃｅを出力する（Ｓ８６０）。【０００９】
図５に、第２信号列に復号化する復号化装置の機能構成例を示す。また、図６に、この復号化装置の処理フロー例を示す。復号化装置９００は、残差復号化部９１０、係数復号化部９２０、予測値算出部９３０、加算部９４０を備える。残差復号化部９１０は、予測残差符号Ｃｅを復号化して予測残差列Ｅを求める（Ｓ９１０）。係数復号化部９２０は、予測係数符号Ｃｋを復号化して量子化線形予測係数Ｋ’を求める（Ｓ９２０）。予測値算出部９３０は、復号化された第２信号列Ｘと量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、次式のように第２予測値列Ｙを求める（Ｓ９３０）。【００１０】
【数２】
2009075326.tif 000004
【００１１】
加算部９４０は、第２予測値列Ｙと予測残差列Ｅとを加算して第２信号列Ｘを求める（Ｓ９４０）。このような構成により、圧伸された信号列を可逆圧縮できる。しかし、Ｇ．７１１などの圧伸された信号列を、上述のように可逆圧縮しても圧縮効率が十分高いとは言えない。【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、圧伸された信号列に対して高い符号化効率を実現し、符号量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の符号化方法は、番号系列（以下、「第２信号列」という）を符号化する符号化方法である。そして、本発明の符号化方法は、解析ステップと信号列変形ステップとを有する。解析ステップは、特定の範囲に含まれる番号であって、第２信号列内に発生していない番号があるかを確認し、発生していない番号を示す情報を出力する。信号列変形ステップは、解析ステップで発生していない番号があると分かった場合には、当該発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、第２信号列の各番号を置き換えた番号系列（以下、「変形第２信号列」という）を出力する。特定の範囲とは、例えば、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である。具体的には、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１のμ則の場合であれば“＋０”と“−０”、Ａ則の場合であれば“＋１”と“−１”である。【００１４】
また、本発明の復号化方法は、特定の範囲の番号の発生頻度が高いことを利用して符号化された符号を、第２信号列に復号化する復号化方法である。そして、本発明の復号化方法は、特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、変形第２信号列を、発生していない番号を示す情報を用いて、第２信号列に変形する信号列逆変形ステップを有する。ここで、Ａ則の場合については、対応する番号を１３ビット符号付き整数表現で表した場合には“＋１”と“−１”になるが、同じ対応する番号を１６ビット符号付き整数表現で表した場合には“＋８”と“−８”が相当する。実際に本発明が適用される状況に応じて、“＋１”と“−１”は、“＋８”と“−８”に読み替えて用いる。
【発明の効果】
【００１５】
エントロピー符号化などでは、発生頻度が高いことを前提とした番号の符号長は短く設定している。それにもかかわらず、発生頻度が高い範囲（特定の範囲）に発生しない番号があると、符号化の効率が悪くなってしまう。本発明の符号化方法と復号化方法によれば、変形第２信号列（発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号の列）を用いて符号化、復号化を行う。つまり、発生頻度が高い範囲には、発生しない番号は存在しなくなる。したがって、符号化の効率が良くなる。【００１６】
エントロピー符号化を適用する例としては、ロスレス符号化の予測残差列を符号化する場合などがあるが、これに限定するものではない。【００１７】
また、本発明の効果は、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１のμ則のように、“０”を示す番号として“＋０”と“−０”があるような場合に特に顕著である。なぜならば、符号化装置によっては、“０”を示す番号として“＋０”と“−０”のどちらか一方しか用いないものもあるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】圧伸された信号列の振幅の例を示す図。
【図２】８ビットのμ則の具体的な形式を示す図。
【図３】符号化装置の機能構成例を示す図。
【図４】符号化装置の処理フロー例を示す図。
【図５】復号化装置の機能構成例を示す図。
【図６】復号化装置の処理フロー例を示す図。
【図７】実施例１の符号化装置の機能構成例を示す図。
【図８】実施例１の符号化装置の処理フローの例を示す図。
【図９】実施例１の復号化装置の機能構成例を示す図。
【図１０】実施例１の復号化装置の処理フローの例を示す図。
【図１１】実施例２の符号化装置の機能構成例を示す図。
【図１２】実施例２の符号化装置の処理フローの例を示す図。
【図１３】実施例２の復号化装置の機能構成例を示す図。
【図１４】実施例２の復号化装置の処理フローの例を示す図。
【図１５】実施例３の符号化装置の機能構成例を示す図。
【図１６】実施例３の符号化装置の処理フローの例を示す図。
【図１７】実施例３の復号化装置の機能構成例を示す図。
【図１８】実施例３の復号化装置の処理フローの例を示す図。
【図１９】μ則を用いた変形、変換の具体例を示す図。
【図２０】Ａ則を用いた変形、変換の具体例を示す図。
【図２１】コンピュータの機能構成例を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１００、３００、５００、８００  符号化装置
１１０、５１０、８１０  線形予測部        １３０、５３０、８３０  予測値算出部
１４０、８４０  減算部                    １６０、８６０  残差符号化部
１７０  信号列変形部                      １８０  解析部
２００、４００、６００、９００  復号化装置
２３０、６３０、９３０  予測値算出部      ２４０、９４０  加算部
２５０  信号列逆変形部
３３０、４３０、５３５、６３５  予測値列変形部
５１５、６１５  変換部                    ８２０  量子化部
８５０  係数符号化部                      ８７０  フレーム分割部
９１０  残差復号化部                      ９２０  係数復号化部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部や同じ処理を行う処理ステップには同一の番号を付与し、説明を省略する。
【実施例１】
【００２１】
図７に実施例１の符号化装置の機能構成例を、図８に実施例１の符号化装置の処理フローの例を示す。符号化装置１００は、番号系列（以下、「第２信号列」という）を符号化（例えば、予測残差符号Ｃｅ）する。符号化装置１００は、少なくとも解析部１８０、信号列変形部１７０、線形予測部１１０、量子化部８２０、予測値算出部１３０、減算部１４０、係数符号化部８５０、残差符号化部１６０を備える。解析部１８０は、特定の範囲に含まれる番号であって、第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝内に発生していない番号があるかを確認し、発生していない番号を示す情報ｔを出力する（Ｓ１８０）。なお、Ｎは１フレームのサンプル数である。特定の範囲とは、例えば、正の絶対値が最小の値を示す番号と負の絶対値が最小の値を示す番号である。具体的には、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１のμ則の場合であれば“＋０”と“−０”、Ａ則の場合であれば“＋１”と“−１”である。ここで、Ａ則の場合については、対応する番号を１３ビット符号付き整数表現で表した場合には“＋１”と“−１”になるが、同じ対応する番号を１６ビット符号付き整数表現で表した場合には“＋８”と“−８”が相当する。実際に本発明が適用される状況に応じて、“＋１”と“−１”は、“＋８”と“−８”に読み替えて用いる。【００２２】
信号列変形部１７０は、ステップＳ１８０（解析ステップ）で発生していない番号があると分かった場合には、当該発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、第２信号列の各番号を置き換えた番号の列Ｔ（Ｘ）＝｛Ｔ（ｘ（１）），Ｔ（ｘ（２）），…，Ｔ（ｘ（Ｎ））｝（以下、「変形第２信号列」という）を出力する（Ｓ１７０）。【００２３】
例えば、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１のμ則の場合を考える。図２を用いて説明したように、μ則では８ビットで“−１２７”から“＋１２７”の番号を示しているが、“０”を示す番号には“＋０”と“−０”の２つがある。そして、元の信号と線形な関係の値との関係では、“−１２７”は「−８０３１」、“＋１２７”は「＋８０３１」、“＋０”と“−０”は「０」を示している。ここでは、“  ”は元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号を示しており、「  」は元の信号と線形な関係の信号の振幅を示している。このように、“＋０”と“−０”とは重複した番号なので、符号化装置によってはどちらか一方だけを出力する装置もある。そこで、例えば特定の範囲を“＋０”と“−０”にする。そして、“−０”が発生しないのであれば、負の番号は１つずつずらし、“−０”が「−１」を示す番号、“−１２６”が「−８０３１」を示す番号として用いる。“＋０”が発生しないのであれば、正の番号は１つずつずらし、“＋０”が「＋１」を示す番号とすればよい。また、“＋０”も“−０”も存在しないのであれば、負の番号も正の番号も１つずつずらし、“−０”が「−１」を示す番号、“＋０”が「＋１」を示す番号とすればよい。【００２４】
線形予測部１１０は、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）に対して、線形予測分析を行い、線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ１１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。また、符号化装置１００は、ステップＳ１１０とＳ８２０の処理の代わりに量子化線形予測係数の候補ｋ’（ｍ，ｐ）（ただし、１≦ｍ≦Ｍ、Ｍは２以上の整数）を格納したテーブルを用いた等価な処理を行ってもよい。この場合、符号化装置１００は、線形予測部１１０と量子化部８２０の代わりに量子化線形予測部を備えればよい。そして、量子化線形予測部が、ｋ’（ｍ，ｐ）の組に対して、下記の式(３)（式（１）のＸをＴ（Ｘ）に置き換えた式）で予測値列を求める。そして、予測値列と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）とのサンプルごとの差のパワーの和または絶対値和が最小となるｋ’（ｍ，ｐ）の組を量子化線形予測係数Ｋ’とすることで、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）に対する量子化線形予測係数Ｋ’を求めればよい。予測値算出部１３０は、過去の変形第２信号列Ｔ（Ｘ）と量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）＝｛Ｔ（ｙ（１）），Ｔ（ｙ（２）），…，Ｔ（ｙ（Ｎ））｝を次式のように求める（Ｓ１３０）。【００２５】
【数３】
2009075326.tif 000005
【００２６】
ただし、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。減算部１４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）との差（予測残差列）Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ１４０）。なお、線形予測部１１０と量子化部８２０の代わりに量子化線形予測部を備える場合は、予測値算出部１３０と減算部１４０をも含めて量子化線形予測部としてもよい。このときは、ステップＳ１３０とＳ１４０の処理を行う代わりに、量子化線形予測部で既に求まっている量子化線形予測係数Ｋ’に対応する予測値列と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）との差をＥとすることで、予測残差列Ｅを求めることもできる。係数符号化部８５０は、量子化線形予測係数Ｋ’を符号化し、予測係数符号Ｃｋを出力する（Ｓ８５０）。残差符号化部１６０は、予測残差列Ｅを符号化し、予測残差符号Ｃｅを出力する。また、発生していない番号を示す情報ｔを出力する（Ｓ１６０）。予測残差列Ｅは、線形予測が適切に行われていれば小さい値になるので、０近傍の発生頻度が高い。したがって、Golom-Rice符号などのエントロピー符号化が用いられることが多い。したがって、発生頻度が高いことが前提となっている範囲に発生しない番号があると、符号化効率が悪くなってしまう。しかし、符号化装置１００によれば、変形第２信号列（発生していない番号が示す元の信号の大きさを除いて、元の信号の大きさを示す番号を付加しなおした番号に、前記第２信号列の各番号を置き換えた番号の列）を用いて符号化を行うので、符号化効率が良くなる。【００２７】
図９に実施例１の復号化装置の機能構成例を、図１０に実施例１の復号化装置の処理フローの例を示す。復号化装置２００は、予測係数符号Ｃｋ、予測残差符号Ｃｅ、発生していない番号を示す情報ｔを入力とする。そして、復号化装置２００は、符号（例えば、予測残差符号Ｃｅ）を番号系列（以下、「第２信号列」という）に復号化する。復号化装置２００は、残差復号化部９１０、係数復号化部９２０、予測値算出部２３０、加算部２４０、信号列逆変形部２５０を備える。残差復号化部９１０は、予測残差符号Ｃｅから予測残差列Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ９１０）。係数復号化部９２０は、予測係数符号Ｃｋから量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ９２０）。予測値算出部２３０は、復号化された変形第２信号列Ｔ（Ｘ）＝｛Ｔ（ｘ（１）），Ｔ（ｘ（２）），…，Ｔ（ｘ（Ｎ））｝と量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、変形第２信号列を予測した結果である変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）＝｛Ｔ（ｙ（１）），Ｔ（ｙ（２）），…，Ｔ（ｙ（Ｎ））｝を次式のように求める（Ｓ２３０）。【００２８】
【数４】
2009075326.tif 000006
【００２９】
加算部２４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と予測残差列Ｅとを加算して変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を求める（Ｓ２４０）。信号列逆変形部２５０は、特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を、発生していない番号を示す情報ｔを用いて、第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝に変形する（Ｓ２５０）。【００３０】
復号化装置２００は、このような構成なので、符号化装置１００で効率的に符号化された符号を、復号化できる。したがって、符号化効率が良くなる。
【実施例２】
【００３１】
図１１に実施例２の符号化装置の機能構成例を、図１２に実施例２の符号化装置の処理フローの例を示す。符号化装置３００は、符号化装置１００と同じように、番号系列（第２信号列）を符号化する。符号化装置３００は、少なくとも解析部１８０、信号列変形部１７０、線形予測部８１０、量子化部８２０、予測値算出部８３０、予測値列変形部３３０、減算部１４０、係数符号化部８５０、残差符号化部１６０を備える。解析部１８０、信号列変形部１７０、減算部１４０、残差符号化部１６０の機能は、符号化装置１００と同じである。【００３２】
符号化装置３００に、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝が入力されると、符号化装置１００と同じように、ステップＳ１８０とＳ１７０が実行される。次に、線形予測部８１０は、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘから線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ８１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。また、符号化装置３００は、ステップＳ８１０とＳ８２０の処理の代わりに量子化線形予測係数の候補ｋ’（ｍ，ｐ）（ただし、１≦ｍ≦Ｍ、Ｍは２以上の整数）を格納したテーブルを用いた等価な処理を行ってもよい。この場合、符号化装置１００は、線形予測部８１０と量子化部８２０の代わりに、量子化線形予測部を備えればよい。そして、量子化線形予測部が、ｋ’（ｍ，ｐ）の組に対して、式（１）で予測値列を求める。そして、予測値列と第２信号列Ｘとのサンプルごとの差のパワーの和または絶対値和が最小となるｋ’（ｍ，ｐ）の組を量子化線形予測係数Ｋ’とすることで、第２信号列Ｘに対する量子化線形予測係数Ｋ’を求めればよい。予測値算出部８３０は、第２信号列Ｘと量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、次式のように第２予測値列Ｙ＝｛ｙ（１），ｙ（２），…，ｙ（Ｎ）｝を求める（Ｓ８３０）。【００３３】
【数５】
2009075326.tif 000007
【００３４】
ただし、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。なお、線形予測部８１０と量子化部８２０の代わりに量子化線形予測部を備える場合は、予測値算出部８３０をも含めて量子化線形予測部としてもよい。このときは、ステップＳ８３０の処理を行う代わりに、量子化線形予測部で既に求まっている量子化線形予測係数Ｋ’に対応する予測値列を第２予測値列Ｙとすることで、第２予測値列Ｙを求めることもできる。予測値列変形部３３０は、ステップＳ１７０（信号列変形ステップ）で第２信号列Ｘを変形第２信号列Ｔ（Ｘ）に変形した方法で、第２予測値列Ｙを変形し、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）＝｛Ｔ（ｙ（１）），Ｔ（ｙ（２）），…，Ｔ（ｙ（Ｎ））｝を求める（Ｓ３３０）。減算部１４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）との予測残差列Ｅを求める（Ｓ１４０）。係数符号化部８５０は、量子化線形予測係数Ｋ’を符号化し、予測係数符号Ｃｋを出力する（Ｓ８５０）。残差符号化部１６０は、予測残差列Ｅを符号化し、予測残差符号Ｃｅを出力する。また、発生していない番号を示す情報ｔを出力する（Ｓ１６０）。【００３５】
図１３に実施例２の復号化装置の機能構成例を、図１４に実施例２の復号化装置の処理フローの例を示す。復号化装置４００は、予測係数符号Ｃｋ、予測残差符号Ｃｅ、発生していない番号を示す情報ｔを入力とする。そして、復号化装置４００は、符号を番号系列（第２信号列）に復号化する。復号化装置４００は、残差復号化部９１０、係数復号化部９２０、予測値算出部９３０、予測値列変形部４３０、加算部２４０、信号列逆変形部２５０を備える。加算部２４０、信号列逆変形部２５０の機能は、復号化装置２００と同じである。【００３６】
残差復号化部９１０は、予測残差符号Ｃｅから予測残差列Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ９１０）。係数復号化部９２０は、予測係数符号Ｃｋから量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ９２０）。予測値算出部９３０は、復号化された第２信号列Ｘと量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、次式のように第２予測値列Ｙを求める（Ｓ９３０）。【００３７】
【数６】
2009075326.tif 000008
【００３８】
予測値列変形部４３０は、発生していない番号を示す情報ｔを用いて、第２予測値列Ｙに対して、ステップＳ２５０（信号列逆変形ステップ）と逆の変形を行い、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を求める（Ｓ４３０）。加算部２４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と予測残差列Ｅとを加算して変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を求める（Ｓ２４０）。信号列逆変形部２５０は、特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を、発生していない番号を示す情報ｔを用いて、第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝に変形する（Ｓ２５０）。【００３９】
符号化装置３００、復号化装置４００は上述のような構成なので、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００４０】
図１５に実施例３の符号化装置の機能構成例を、図１６に実施例３の符号化装置の処理フローの例を示す。符号化装置５００は、符号化装置１００と同じように、番号系列（第２信号列）を符号化する。符号化装置５００は、少なくとも解析部１８０、信号列変形部１７０、変換部５１５、線形予測分析部５１０、量子化部８２０、予測値算出部５３０、予測値列変形部５３５、減算部１４０、係数符号化部８５０、残差符号化部１６０を備える。解析部１８０、信号列変形部１７０、減算部１４０、残差符号化部１６０の機能は、符号化装置１００と同じである。【００４１】
符号化装置５００に、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝が入力されると、符号化装置１００と同じように、ステップＳ１８０とＳ１７０が実行される。次に、変換部５１５は、第２信号列Ｘをあらかじめ定めた決まりに従って変換し、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を求める（Ｓ５１５）。第２信号列Ｘを変換信号列Ｆ’（Ｘ）に変換する方法には様々な方法がある。例えば、第２信号列Ｘを、元の信号列と線形な関係の信号列に変換する方法がある。非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１のμ則の場合であれば、“−１２７”は「−８０３１」に、“＋１２７”は「＋８０３１」に、“＋０”と“−０”は「０」に変換することである。あるいは、非公開の情報であるが、出願人が既に出願している特願２００７−３１４０３２号、特願２００７−３１４０３３号、特願２００７−３１４０３４号、特願２００７−３１４０３５号に示した「第２信号列を、元の信号列と線形な関係に近づける処理」によって変換する方法などがある。【００４２】
線形予測分析部５１０は、変換信号列Ｆ’（Ｘ）に対して、線形予測分析を行い、線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ５１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。また、符号化装置５００は、ステップＳ５１０とＳ８２０の処理の代わりに量子化線形予測係数の候補ｋ’（ｍ，ｐ）（ただし、１≦ｍ≦Ｍ、Ｍは２以上の整数）を格納したテーブルを用いた等価な処理を行ってもよい。この場合、符号化装置５００は、線形予測部５１０と量子化部８２０の代わりに、量子化線形予測部を備えればよい。そして、量子化線形予測部が、ｋ’（ｍ，ｐ）の組に対して、式（１）のＸをＦ’（Ｘ）に置き換えた式で予測値列を求める。そして、予測値列と変換信号列Ｆ’（Ｘ）とのサンプルごとの差のパワーの和または絶対値和が最小となるｋ’（ｍ，ｐ）の組を量子化線形予測係数Ｋ’とすることで、変換信号列Ｆ’（Ｘ）に対する量子化線形予測係数Ｋ’を求めればよい。予測値算出部５３０は、変換信号列Ｆ’（Ｘ）と量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を予測した結果である変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を求める（Ｓ５３０）。なお、線形予測部５１０と量子化部８２０の代わりに量子化線形予測部を備える場合は、予測値算出部５３０をも含めて量子化線形予測部としてもよい。このときは、ステップＳ５３０の処理を行う代わりに、量子化線形予測部で既に求まっている量子化線形予測係数Ｋ’に対応する予測値列を変換予測値列Ｆ’（Ｙ）とすることで、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を求めることもできる。予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）に対してあらかじめ定めた決まりの逆変換Ｆ’−１（）を行って第２予測値Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、ステップＳ１７０（信号列変形ステップ）で第２信号列Ｘを変形第２信号列Ｔ（Ｘ）に変形した方法で、第２予測値列Ｙを変形し、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。減算部１４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）との差（予測残差列）Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（）Ｓ１４０。係数符号化部８５０は、量子化線形予測係数Ｋ’を符号化し、予測係数符号Ｃｋを出力する（Ｓ８５０）。残差符号化部１６０は、予測残差列Ｅを符号化し、予測残差符号Ｃｅを出力する。また、発生していない番号を示す情報ｔを出力する（Ｓ１６０）。【００４３】
非特許文献２（Ｇ．７１１）には、Ａ則やμ則の場合の具体例が表で示されている（非特許文献２のＴａｂｌｅ  １ａ〜２ｂ）。Ａ則の場合もμ則の場合も、非特許文献２の表の第６列に「８ビットの形式（図２参照）」、第７列に「元の信号の量子化値」、第８列に「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」の絶対値が示されている。すなわち、Ｔａｂｌｅ  １ａについては第８列に記載された値そのものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」であり、Ｔａｂｌｅ  １ｂについては第８列に記載された値に負号を付けたものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。「８ビットの形式」は、０と１とを反転させるなどのビット形式を決めるルールに従って定められている。これを、ビット形式を決めるルールに従って数値に戻したものが、「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。この「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」が、本発明の第２信号列の１つのサンプル値に相当する。また、非特許文献２の「元の信号の量子化値」が、元の信号列と線形な関係の信号列の１つのサンプル値に相当する。例えば、μ則の“１１１０１１１１”という８ビットは、元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号は１６であり、元の信号の量子化値は３３である。また、μ則の“１０００１１１１”という８ビットは、元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号は１１２であり、元の信号の量子化値は４１９１である。【００４４】
図１７に実施例３の復号化装置の機能構成例を、図１８に実施例３の復号化装置の処理フローの例を示す。復号化装置６００は、予測係数符号Ｃｋ、予測残差符号Ｃｅ、発生していない番号を示す情報ｔを入力とする。そして、復号化装置６００は、符号を番号系列（第２信号列）に復号化する。復号化装置６００は、残差復号化部９１０、係数復号化部９２０、変換部６１５、予測値算出部６３０、予測値列変形部６３５、加算部２４０、信号列逆変形部２５０を備える。加算部２４０、信号列逆変形部２５０の機能は、復号化装置２００と同じである。【００４５】
残差復号化部９１０は、予測残差符号Ｃｅから予測残差列Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ９１０）。係数復号化部９２０は、予測係数符号Ｃｋから量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ９２０）。変換部６１５は、復号化された第２信号列Ｘをあらかじめ定めた決まりに従って変換して、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を求める（Ｓ６１５）。予測値算出部６３０は、過去の変換信号列Ｆ’（Ｘ）と、前記量子化線形予測係数Ｋ’とを用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を、次式のように求める（Ｓ６３０）。【００４６】
【数７】
2009075326.tif 000009
【００４７】
予測値列変形部６３５は、発生していない番号を示す情報ｔを用いて、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）に対してあらかじめ定めた決まりの逆変換Ｆ’−１（）を行って第２予測値列Ｙを求める。そして、予測値列変形部６３５は、その第２予測値列Ｙに対してステップＳ２５０（信号列逆変形ステップ）と逆の変形を行って変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を求める（Ｓ６３５）。加算部２４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と予測残差列Ｅとを加算して、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を求める（Ｓ２４０）。信号列逆変形部２５０は、特定の範囲に含まれる番号の中に発生していない番号があるときには、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を、発生していない番号を示す情報ｔを用いて、第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝に変形する（Ｓ２５０）。【００４８】
符号化装置５００、復号化装置６００は上述のような構成なので、実施例１と同様の効果が得られる。【００４９】
なお、本発明は、エントロピー符号化などの発生頻度を考慮した符号化方法、復号化方法であれば、上述の実施形態に関わりなく効果が得られる。
［具体例］
次に、図１９を用いて、信号列変形部１７０、信号列逆変形部２５０、変換部５１５、予測値列変形部５３５での信号列の変形や変換を説明する。なお、この説明では、減算部１４０の計算はＥ＝Ｔ（Ｘ）−Ｔ（Ｙ）、加算部２４０の計算はＴ（Ｘ）＝Ｅ＋Ｔ（Ｙ）とあらかじめ定義されているものとする。また、具体的な信号として、非特許文献２のＴａｂｌｅ２ａ、２ｂで定義されているμ則を用いる。非特許文献２のＴａｂｌｅ２ａ、２ｂの第６列に「８ビットの形式」、第７列に「元の信号の量子化値」、第８列に「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」の絶対値が示されている。すなわち、Ｔａｂｌｅ  １ａについては第８列に記載された値そのものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」であり、Ｔａｂｌｅ  １ｂについては第８列に記載された値に負号を付けたものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。図１９では、これらの列を第１列から第３列に示している。ただし、図１９の「８ビットの形式」は、１６進形式で表記している。なお、μ則では、“１”と“０”とが反転しており、 “１１１１１１１１（図１９内では０ｘＦＦと表示している）”が正の最小の数値を示し、“１０００００００（図１９内では０ｘ８０と表示している）”が正の最大の数値を示すことに注意されたい。これを、ビット形式を決めるルールに従って数値に戻したものが、「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。この「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」が、本発明の第２信号列Ｘの１つの信号の値に相当する。また、非特許文献２の「元の信号の量子化値」が、元の信号列と線形な関係の信号列の１つの信号の値に相当する。【００５０】
第２信号列Ｘの各信号の値は、図１９の第３列目に示した番号である。第２信号列Ｘの各信号が取り得る値には“＋０”と“−０”があるが、これらは、どちらも元の信号の量子化値が「０」であることを示している。第２信号列Ｘを生成する装置によっては、“＋０”と“−０”の一方のみを出力する装置もある。また、たまたまある第２信号列Ｘには“＋０”と“−０”が存在しない場合もある。例えば、解析部１８０が“＋０”と“−０”を特定の範囲として、発生していない番号がないか確認し、発生していない番号を示す情報ｔを出力したとする。なお、第２信号列Ｘは「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」であればよいので、図１９の第４列目を第２信号列Ｘとしてもよい。この場合は、正の最小振幅値は“０”、負の最小振幅値は“−１”である。【００５１】
信号列変形部１７０は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図１９の第４、６、８、１０列のように番号を付加しなおして、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を出力する。信号列逆変形部２５０は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、信号列変形部１７０の逆の変形を行う。なお、図１９中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第３列）を示すＴ（Ｘ）の番号が存在しないことを示している。【００５２】
変換部５１５は、例えば、図１９の第３列に示された値を第２列に示された値に変換し、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を求める。これは、実施例３で説明した変換の例と同じである。【００５３】
予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を量子化して第２列に示された値にし、その値に対応する第３列に変換（逆変換Ｆ’−１（））して第２予測値Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図１９の第５、７、９、１１列のように番号を付加しなおして、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。なお、図１９中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第３列）を示すＴ（Ｙ）の番号が存在しないことを示している。このように変形することで、変形を行わない場合と比較して、残差信号列Ｅの振幅を小さく抑えることができ、結果として符号化効率を改善できる。【００５４】
図２０にＡ則を用いた変形、変換の具体例を示す。非特許文献２のＴａｂｌｅ１ａ、１ｂの第６列に「８ビットの形式」、第７列に「元の信号の量子化値」、第８列に「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」の絶対値が示されている。すなわち、Ｔａｂｌｅ  １ａについては第８列に記載された値そのものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」であり、Ｔａｂｌｅ  １ｂについては第８列に記載された値に負号を付けたものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。図２０では、これらの列を第１列、第３列、第４列に示している。ただし、図２０の「８ビットの形式」は、１６進形式で表記している。また、Ａ則の８ビットの形式の信号（図２０の第１列）では、最も発生確率の高い無音状態のときに“０”が連続してしまう。そこで、Ａ則の８ビットの形式の信号と０ｘ５５（２進形式で表記すると“０１０１０１０１”）との排他的論理和を通信時の信号として用いることが多い。図２０の第２列は、Ａ則の８ビットの形式の信号と０ｘ５５との排他的論理和の値を示している。第１列の値または第２列の値を、ビット形式を決めるルールに従って数値に戻したものが、「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。この「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」が、本発明の第２信号列Ｘの１つの信号の値に相当する。また、非特許文献２の「元の信号の量子化値」が、元の信号列と線形な関係の信号列の１つの信号の値に相当する。【００５５】
第２信号列Ｘの各信号の値は、図２０の第４列目または第５列目に示した番号である。第４列目を第２信号列Ｘとした場合は、正の最小振幅値は“＋１”、負の最小振幅値は“−１”である。また、第５列目を第２信号列Ｘとした場合は、正の最小振幅値は“０”、負の最小振幅値は“−１”である。【００５６】
信号列変形部１７０、信号列逆変形部２５０、変換部５１５、予測値列変形部５３５での信号列の変形や変換は、次のようになる。  信号列変形部１７０は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図２０の第５、７、９、１１列のように番号を付加しなおして、変形第２信号列Ｔ（Ｘ）を出力する。ただし、第５列が第２信号列の場合は、Ｔ（Ｘ）＝Ｘである。信号列逆変形部２５０は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、信号列変形部１７０の逆の変形を行う。なお、図２０中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第４列）を示すＴ（Ｘ）の番号が存在しないことを示している。【００５７】
変換部５１５は、例えば、図２０の第４列に示された値を第３列に示された値に変換し、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を求める。これは、実施例３で説明した変換の例と同じである。【００５８】
予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を量子化して第３列に示された値にし、その値に対応する第４列（または第５列）に示された値に変換（逆変換Ｆ’−１（））して第２予測値Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図２０の第６、８、１０、１２列のように番号を付加しなおして、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。なお、図２０中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第４列）を示すＴ（Ｙ）の番号が存在しないことを示している。このように変形することで、変形を行わない場合と比較して、残差信号列Ｅの振幅を小さく抑えることができ、結果として符号化効率を改善できる。  実施例１から３では、線形予測の場合を説明した。しかし、予測方法が完全な線形である必要はなく、一部または全体に非線形な予測が含まれていても、線形予測の場合と同じ効果が得られる。予測方法が線形でない場合には、上述の「線形予測係数」を「予測係数」、「線形予測部」を「予測部」、「量子化線形予測係数」を「量子化予測係数」のように読み替えればよい。【００５９】
図２１に、コンピュータの機能構成例を示す。本発明の符号化方法、復号化方法は、コンピュータ２０００の記録部２０２０に、本発明の各構成部としてコンピュータ２０００を動作させるプログラムを読み込ませ、処理部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などを動作させることで、コンピュータに実行させることができる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
【図１】
2009075326.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月28日(2010.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換し、変換信号列を求める変換ステップと、
前記変換信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析ステップと、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化ステップと、
前記変換信号列と前記量子化予測係数を用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出ステップと
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値列を求め、前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項１記載の符号化方法であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりにしたがって変換し、変換信号列を求める変換ステップと、
前記変換信号列に対応した量子化予測係数と、前記変換信号列を前記量子化予測係数で予測した結果である変換予測値列とを求める量子化予測ステップと
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値列を求め、前記信号列変形ステップで第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形ステップと、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算ステップと、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化ステップと、
前記予測残差列を符号化する残差符号化ステップ
も有する符号化方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
請求項１７記載の符号化装置であって、
前記第２信号列をあらかじめ定めた決まりに従って変換し、変換信号列を求める変換部と、
前記変換信号列に対して、予測分析を行い、予測係数を求める予測分析部と、
前記予測係数を量子化して量子化予測係数を求める量子化部と、
前記変換信号列と前記量子化予測係数を用いて、変換信号列を予測した結果である変換予測値列を求める予測値算出部と、
前記変換予測値列に対して前記あらかじめ定めた決まりの逆変換を行って第２予測値列を求め、前記信号列変形部で第２信号列を変形第２信号列に変形した方法で、当該第２予測値列を変形し、変形第２予測値列を出力する予測値列変形部と、
前記変形第２予測値列と前記変形第２信号列との予測残差列を求める減算部と、
前記量子化予測係数を符号化する係数符号化部と、
前記予測残差列を符号化する残差符号化部
も備える符号化装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
符号化装置３００に、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘ＝｛ｘ（１），ｘ（２），…，ｘ（Ｎ）｝が入力されると、符号化装置１００と同じように、ステップＳ１８０とＳ１７０が実行される。次に、線形予測部８１０は、フレーム単位に分割された第２信号列Ｘから線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ８１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。また、符号化装置３００は、ステップＳ８１０とＳ８２０の処理の代わりに量子化線形予測係数の候補ｋ’（ｍ，ｐ）（ただし、１≦ｍ≦Ｍ、Ｍは２以上の整数）を格納したテーブルを用いた等価な処理を行ってもよい。この場合、符号化装置３００は、線形予測部８１０と量子化部８２０の代わりに、量子化線形予測部を備えればよい。そして、量子化線形予測部が、ｋ’（ｍ，ｐ）の組に対して、式（１）で予測値列を求める。そして、予測値列と第２信号列Ｘとのサンプルごとの差のパワーの和または絶対値和が最小となるｋ’（ｍ，ｐ）の組を量子化線形予測係数Ｋ’とすることで、第２信号列Ｘに対する量子化線形予測係数Ｋ’を求めればよい。予測値算出部８３０は、第２信号列Ｘと量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、次式のように第２予測値列Ｙ＝｛ｙ（１），ｙ（２），…，ｙ（Ｎ）｝を求める（Ｓ８３０）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図１５に実施例３の符号化装置の機能構成例を、図１６に実施例３の符号化装置の処理フローの例を示す。符号化装置５００は、符号化装置１００と同じように、番号系列（第２信号列）を符号化する。符号化装置５００は、少なくとも解析部１８０、信号列変形部１７０、変換部５１５、線形予測部５１０、量子化部８２０、予測値算出部５３０、予測値列変形部５３５、減算部１４０、係数符号化部８５０、残差符号化部１６０を備える。解析部１８０、信号列変形部１７０、減算部１４０、残差符号化部１６０の機能は、符号化装置１００と同じである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
線形予測部５１０は、変換信号列Ｆ’（Ｘ）に対して、線形予測分析を行い、線形予測係数Ｋ＝｛ｋ（１），ｋ（２），…，ｋ（Ｐ）｝を求める（Ｓ５１０）。なお、Ｐは予測次数である。量子化部８２０は、線形予測係数Ｋを量子化して量子化線形予測係数Ｋ’＝｛ｋ’（１），ｋ’（２），…，ｋ’（Ｐ）｝を求める（Ｓ８２０）。また、符号化装置５００は、ステップＳ５１０とＳ８２０の処理の代わりに量子化線形予測係数の候補ｋ’（ｍ，ｐ）（ただし、１≦ｍ≦Ｍ、Ｍは２以上の整数）を格納したテーブルを用いた等価な処理を行ってもよい。この場合、符号化装置５００は、線形予測部５１０と量子化部８２０の代わりに、量子化線形予測部を備えればよい。そして、量子化線形予測部が、ｋ’（ｍ，ｐ）の組に対して、式（１）のＸをＦ’（Ｘ）に置き換えた式で予測値列を求める。そして、予測値列と変換信号列Ｆ’（Ｘ）とのサンプルごとの差のパワーの和または絶対値和が最小となるｋ’（ｍ，ｐ）の組を量子化線形予測係数Ｋ’とすることで、変換信号列Ｆ’（Ｘ）に対する量子化線形予測係数Ｋ’を求めればよい。予測値算出部５３０は、変換信号列Ｆ’（Ｘ）と量子化線形予測係数Ｋ’を用いて、変換信号列Ｆ’（Ｘ）を予測した結果である変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を求める（Ｓ５３０）。なお、線形予測部５１０と量子化部８２０の代わりに量子化線形予測部を備える場合は、予測値算出部５３０をも含めて量子化線形予測部としてもよい。このときは、ステップＳ５３０の処理を行う代わりに、量子化線形予測部で既に求まっている量子化線形予測係数Ｋ’に対応する予測値列を変換予測値列Ｆ’（Ｙ）とすることで、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を求めることもできる。予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）に対してあらかじめ定めた決まりの逆変換Ｆ’−１（）を行って第２予測値列Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、ステップＳ１７０（信号列変形ステップ）で第２信号列Ｘを変形第２信号列Ｔ（Ｘ）に変形した方法で、第２予測値列Ｙを変形し、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。減算部１４０は、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）と変形第２信号列Ｔ（Ｘ）との差（予測残差列）Ｅ＝｛ｅ（１），ｅ（２），…，ｅ（Ｎ）｝を求める（Ｓ１４０）。係数符号化部８５０は、量子化線形予測係数Ｋ’を符号化し、予測係数符号Ｃｋを出力する（Ｓ８５０）。残差符号化部１６０は、予測残差列Ｅを符号化し、予測残差符号Ｃｅを出力する。また、発生していない番号を示す情報ｔを出力する（Ｓ１６０）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
なお、本発明は、エントロピー符号化などの発生頻度を考慮した符号化方法、復号化方法であれば、上述の実施形態に関わりなく効果が得られる。
［具体例］
次に、図１９を用いて、信号列変形部１７０、信号列逆変形部２５０、変換部５１５、予測値列変形部５３５での信号列の変形や変換を説明する。なお、この説明では、減算部１４０の計算はＥ＝Ｔ（Ｘ）−Ｔ（Ｙ）、加算部２４０の計算はＴ（Ｘ）＝Ｅ＋Ｔ（Ｙ）とあらかじめ定義されているものとする。また、具体的な信号として、非特許文献２のＴａｂｌｅ２ａ、２ｂで定義されているμ則を用いる。非特許文献２のＴａｂｌｅ２ａ、２ｂの第６列に「８ビットの形式」、第７列に「元の信号の量子化値」、第８列に「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」の絶対値が示されている。すなわち、Ｔａｂｌｅ  ２ａについては第８列に記載された値そのものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」であり、Ｔａｂｌｅ  ２ｂについては第８列に記載された値に負号を付けたものが「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。図１９では、これらの列を第１列から第３列に示している。ただし、図１９の「８ビットの形式」は、１６進形式で表記している。なお、μ則では、“１”と“０”とが反転しており、 “１１１１１１１１（図１９内では０ｘＦＦと表示している）”が正の最小の数値を示し、“１０００００００（図１９内では０ｘ８０と表示している）”が正の最大の数値を示すことに注意されたい。これを、ビット形式を決めるルールに従って数値に戻したものが、「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」である。この「元の信号の大きさ（大小関係）を示す番号」が、本発明の第２信号列Ｘの１つの信号の値に相当する。また、非特許文献２の「元の信号の量子化値」が、元の信号列と線形な関係の信号列の１つの信号の値に相当する。
【手続補正８】
【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】
予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を量子化して第２列に示された値にし、その値に対応する第３列に変換（逆変換Ｆ’−１（））して第２予測値列Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図１９の第５、７、９、１１列のように番号を付加しなおして、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。なお、図１９中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第３列）を示すＴ（Ｙ）の番号が存在しないことを示している。このように変形することで、変形を行わない場合と比較して、残差信号列Ｅの振幅を小さく抑えることができ、結果として符号化効率を改善できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
予測値列変形部５３５は、変換予測値列Ｆ’（Ｙ）を量子化して第３列に示された値にし、その値に対応する第４列（または第５列）に示された値に変換（逆変換Ｆ’−１（））して第２予測値列Ｙを求める。そして、予測値列変形部５３５は、発生していない番号を示す情報ｔにしたがって、図２０の第６、８、１０、１２列のように番号を付加しなおして、変形第２予測値列Ｔ（Ｙ）を出力する（Ｓ５３５）。なお、図２０中の“Ｎｏ”は、元の信号の大きさを示す番号（第４列）を示すＴ（Ｙ）の番号が存在しないことを示している。このように変形することで、変形を行わない場合と比較して、残差信号列Ｅの振幅を小さく抑えることができ、結果として符号化効率を改善できる。  実施例１から３では、線形予測の場合を説明した。しかし、予測方法が完全な線形である必要はなく、一部または全体に非線形な予測が含まれていても、線形予測の場合と同じ効果が得られる。予測方法が線形でない場合には、上述の「線形予測係数」を「予測係数」、「線形予測部」を「予測部」、「量子化線形予測係数」を「量子化予測係数」のように読み替えればよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2009075326.tif 000031
【国際調査報告】
2009075326.tif 000032
2009075326.tif 000033
2009075326.tif 000034
2009075326.tif 000035