(57)【要約】【課題】  多段の正規化・量子化を行って入力音声信号を符号化する際に、周波数スペクトル情報以外のサイド情報の占有率を効果的に削減する。【解決手段】  量子化情報計算部１２は、正規化情報idsfに基づいて、量子化情報idwl1と量子化情報idwl2とを一意に決定する。第１の正規化部１３及び第１の量子化部１４は、周波数スペクトルmdspec1に対して１段目の正規化・量子化を行い、第２の正規化部１８及び第２の量子化部１９は、差分周波数スペクトルmdspec2に対して２段目の正規化・量子化を行う。この２段目の正規化に用いる正規化係数sf2は、正規化情報idsfと量子化情報idwl1とに基づいて算出される。そして、符号列符号化部２０は、量子化周波数スペクトルqspec1、差分量子化周波数スペクトルqspec2、及び正規化情報idsfを符号化し、得られた符号列を出力する。【選択図】  図１
2006220767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換手段と、
所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段と、
上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化手段と、
上記周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化及び逆正規化した周波数スペクトルを減算し、差分周波数スペクトルを生成する減算手段と、
上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分周波数スペクトルを正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化手段と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化手段と、
上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化手段と
を備えることを特徴とする音声符号化装置。
【請求項２】
上記第１の量子化手段では、上記第１の量子化情報に対応して最大量子化誤差が一意に決定され、
上記第２の正規化係数は、上記第１の正規化係数と上記最大量子化誤差の逆数との積により決定される
ことを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項３】
上記量子化情報計算手段は、上記正規化情報に基づいて量子化ビット数を表す量子化情報を生成し、該量子化情報を配分することにより、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項４】
上記正規化情報が１ずつ増減すると、上記量子化情報で表される量子化ビット数が１ビットずつ増減することを特徴とする請求項３記載の音声符号化装置。
【請求項５】
上記量子化情報計算手段は、上記量子化情報を所定の割合で配分し、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項３記載の音声符号化装置。
【請求項６】
上記量子化情報計算手段は、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報のいずれか一方を固定値として上記量子化情報を配分し、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項３記載の音声符号化装置。
【請求項７】
上記周波数スペクトル又は上記正規化周波数スペクトルに対して非線形変換を施す前処理手段と、
上記量子化周波数スペクトルを逆量子化した正規化周波数スペクトル、又はこの正規化周波数スペクトルを逆正規化した周波数スペクトルに対して非線形逆変換を施す後処理手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項８】
前段における差分周波数スペクトルを正規化及び線形量子化する正規化手段及び量子化手段が多段に設けられており、
ｋ段目（ｋは２以上の整数）における正規化係数は、上記正規化情報及びｋ−１段目の量子化情報に基づいて求められる
ことを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項９】
入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換工程と、
所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算工程と、
上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化工程と、
上記周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化及び逆正規化した周波数スペクトルを減算し、差分周波数スペクトルを生成する減算工程と、
上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分周波数スペクトルを正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化工程と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化工程と、
上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化工程と
を有することを特徴とする音声符号化方法。
【請求項１０】
入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号手段と、
上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化手段と、
上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化手段と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化手段と、
上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化手段と、
上記周波数スペクトルと上記差分周波数スペクトルとを加算する加算手段と、
上記加算手段によって得られた周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換手段と
を備えることを特徴とする音声復号装置。
【請求項１１】
入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号工程と、
上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化工程と、
上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化工程と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化工程と、
上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化工程と、
上記周波数スペクトルと上記差分周波数スペクトルとを加算する加算工程と、
上記加算工程にて得られた周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換工程と
を有することを特徴とする音声復号方法。
【請求項１２】
入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換手段と、
所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段と、
上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化手段と、
上記正規化周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化した正規化周波数スペクトルを減算し、差分正規化周波数スペクトルを生成する減算手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを正規化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化手段と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化手段と、
上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化手段と
を備えることを特徴とする音声符号化装置。
【請求項１３】
上記第１の量子化手段では、上記第１の量子化情報に対応して最大量子化誤差が一意に決定され、
上記第２の正規化係数は、上記最大量子化誤差の逆数により決定される
ことを特徴とする請求項１２記載の音声符号化装置。
【請求項１４】
上記量子化情報計算手段は、上記正規化情報に基づいて量子化ビット数を表す量子化情報を生成し、該量子化情報を配分することにより、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項１２記載の音声符号化装置。
【請求項１５】
上記正規化情報が１ずつ増減すると、上記量子化情報で表される量子化ビット数が１ビットずつ増減することを特徴とする請求項１４記載の音声符号化装置。
【請求項１６】
上記量子化情報計算手段は、上記量子化情報を所定の割合で配分し、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項１４記載の音声符号化装置。
【請求項１７】
上記量子化情報計算手段は、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報のいずれか一方を固定値として上記量子化情報を配分し、上記第１の量子化情報及び上記第２の量子化情報を生成することを特徴とする請求項１４記載の音声符号化装置。
【請求項１８】
上記正規化周波数スペクトルに対して非線形変換を施す前処理手段と、
上記量子化周波数スペクトルを逆量子化した正規化周波数スペクトルに対して非線形逆変換を施す後処理手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１２記載の音声符号化装置。
【請求項１９】
前段における差分正規化周波数スペクトルを正規化及び線形量子化する正規化手段及び量子化手段が多段に設けられており、
ｋ段目（ｋは２以上の整数）における正規化係数は、ｋ−１段目の量子化情報に基づいて求められる
ことを特徴とする請求項１２記載の音声符号化装置。
【請求項２０】
入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換工程と、
所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算工程と、
上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化工程と、
上記正規化周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化した正規化周波数スペクトルを減算し、差分正規化周波数スペクトルを生成する減算工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを正規化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化工程と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化工程と、
上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化工程と
を有することを特徴とする音声符号化方法。
【請求項２１】
入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号手段と、
上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化手段と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化手段と、
上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化手段と、
上記正規化周波数スペクトルと上記差分正規化周波数スペクトルとを加算する加算手段と、
上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記加算手段によって得られた正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化手段と、
上記周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換手段と
を備えることを特徴とする音声復号装置。
【請求項２２】
入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号工程と、
上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化工程と、
上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化工程と、
上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化工程と、
上記正規化周波数スペクトルと上記差分正規化周波数スペクトルとを加算する加算工程と、
上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記加算工程にて得られた正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化工程と、
上記周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換工程と
を有することを特徴とする音声復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる変換符号化によって入力音声信号を符号化し、得られた符号列を伝送し、又は記録媒体に記録する音声符号化装置及びその方法、並びに伝送され、又は記録媒体から読み出した符号列を復号して出力音声信号を得る音声復号装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声符号化装置において、入力音声信号を時間周波数変換して得られた周波数スペクトルに対して正規化・量子化を行い、量子化誤差である差分周波数スペクトルに対して再度、正規化・量子化を行う方法が知られている（特許文献１，２を参照）。これにより、音声符号化装置の量子化精度を向上させることができ、また、音声復号装置の性能や使用環境に応じたスケーラビリティを実現することができる。
【０００３】
しかしながら、このように正規化・量子化を多段化する場合には、周波数スペクトル情報以外のサイド情報、例えば正規化情報や量子化情報の占有率が段数に応じて増加し、周波数スペクトル情報の符号化効率が低下するという問題があった。そこで、上記特許文献１，２では、２段の正規化・量子化を行う場合において、２種類の正規化係数のうち１段目の正規化係数のみを符号列に含め、音声復号装置では２段目の正規化係数を１段目の正規化係数に基づいて算出するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特許３２２７９４５号公報
【特許文献２】特許３２２７９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１，２記載の技術によれば、２段目の正規化係数の情報を削減することにより生じた余剰ビットを周波数スペクトル情報の符号化に流用することで、周波数スペクトル情報の符号化効率を向上させることができるが、固定ビット数で量子化を行わない場合には量子化情報を符号列に含めなければならないため、サイド情報が効果的に削減されているとは言い難かった。その一方で、サイド情報の占有率を上述よりもさらに削減し、周波数スペクトル情報の符号化効率を向上させる技術が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、多段の正規化・量子化を行って入力音声信号を符号化する際に、周波数スペクトル情報以外のサイド情報の占有率を効果的に削減することが可能な音声符号化装置及びその方法、並びにその音声符号化装置によって得られた符号列を復号して出力音声信号を得る音声復号装置及びその方法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】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明に係る音声符号化装置及びその方法は、入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換手段（工程）と、所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段（工程）と、上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化手段（工程）と、上記周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化及び逆正規化した周波数スペクトルを減算し、差分周波数スペクトルを生成する減算手段（工程）と、上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分周波数スペクトルを正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化手段（工程）と、上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化手段（工程）と、上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化手段（工程）とを有する。
【０００８】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る音声復号装置及びその方法は、入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号手段（工程）と、上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化手段（工程）と、上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化手段（工程）と、上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化手段（工程）と、上記正規化情報及び上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化手段（工程）と、上記周波数スペクトルと上記差分周波数スペクトルとを加算する加算手段（工程）と、上記加算手段（工程）によって得られた周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換手段（工程）とを有する。
【０００９】
このような音声符号化装置及びその方法、並びに音声復号装置及びその方法では、入力音声信号を時間周波数変換して得られた周波数スペクトルに対して例えば２段の正規化・量子化を行って符号化する際に、各段の量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を所定の正規化情報に基づいて生成し、２段目の正規化で用いる第２の正規化係数を正規化情報及び第１の量子化情報に基づいて生成する。また、符号化側で得られた符号列を復号する際に、各段の量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を所定の正規化情報に基づいて生成し、２段目の逆正規化で用いる第２の逆正規化係数を正規化情報及び第１の量子化情報に基づいて生成する。
【００１０】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る音声符号化装置及びその方法は、入力音声信号を時間周波数変換して周波数スペクトルを生成する時間周波数変換手段（工程）と、所定の正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段（工程）と、上記正規化情報に対応した第１の正規化係数を用いて上記周波数スペクトルを周波数成分毎に正規化し、正規化周波数スペクトルを生成する第１の正規化手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第１の量子化係数を用いて上記正規化周波数スペクトルを線形量子化し、量子化周波数スペクトルを生成する第１の量子化手段（工程）と、上記正規化周波数スペクトルから上記量子化周波数スペクトルを逆量子化した正規化周波数スペクトルを減算し、差分正規化周波数スペクトルを生成する減算手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第２の正規化係数を用いて上記差分正規化周波数スペクトルを正規化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の正規化手段（工程）と、上記第２の量子化情報に対応した第２の量子化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを線形量子化し、差分量子化周波数スペクトルを生成する第２の量子化手段（工程）と、上記正規化情報、上記量子化周波数スペクトル、及び上記差分量子化周波数スペクトルを符号化し、符号列を出力する符号列符号化手段（工程）とを有する。
【００１１】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る音声復号装置及びその方法は、入力符号列を復号し、正規化情報、量子化周波数スペクトル、及び差分量子化周波数スペクトルを生成する符号列復号手段（工程）と、上記正規化情報に基づいて、量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を生成する量子化情報計算手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第１の逆量子化係数を用いて上記量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、正規化周波数スペクトルを出力する第１の逆量子化手段（工程）と、上記第２の量子化情報に対応した第２の逆量子化係数を用いて上記差分量子化周波数スペクトルを線形逆量子化し、差分再正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆量子化手段（工程）と、上記第１の量子化情報に対応した第２の逆正規化係数を用いて上記差分再正規化周波数スペクトルを逆正規化し、差分正規化周波数スペクトルを生成する第２の逆正規化手段（工程）と、上記正規化周波数スペクトルと上記差分正規化周波数スペクトルとを加算する加算手段（工程）と、上記正規化情報に対応した第１の逆正規化係数を用いて上記加算手段（工程）によって得られた正規化周波数スペクトルを逆正規化し、周波数スペクトルを生成する第１の逆正規化手段（工程）と、上記周波数スペクトルを周波数時間変換し、出力音声信号を生成する周波数時間変換手段（工程）とを有する。
【００１２】
このような音声符号化装置及びその方法、並びに音声復号装置及びその方法では、入力音声信号を時間周波数変換して得られた周波数スペクトルに対して例えば２段の正規化・量子化を行って符号化する際に、各段の量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を所定の正規化情報に基づいて生成し、２段目の正規化で用いる第２の正規化係数を第１の量子化情報に基づいて生成する。また、符号化側で得られた符号列を復号する際に、各段の量子化ビット数を表す第１の量子化情報及び第２の量子化情報を所定の正規化情報に基づいて生成し、２段目の逆正規化で用いる第２の逆正規化係数を第１の量子化情報に基づいて生成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る音声符号化装置及びその方法、並びに音声復号装置及びその方法によれば、正規化情報に基づいて第１の量子化情報及び第２の量子化情報を一意に決定し、また、第１の量子化情報、又は正規化情報及び第１の量子化情報に基づいて２段目の正規化で用いる第２の正規化係数や２段目の逆正規化で用いる第２の逆正規化係数を算出するため、符号列にはサイド情報として正規化情報を含めるのみでよい。さらに、サイド情報の削減によって生じた余剰ビットを量子化周波数スペクトル及び差分量子化周波数スペクトルの符号化に流用することで、量子化周波数スペクトル及び差分量子化周波数スペクトルの符号化効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、入力音声信号を時間周波数変換して得られた周波数スペクトルに対して２段の正規化・量子化を行って符号化する音声符号化装置及びその方法、並びにその符号列を復号して出力音声信号を得る音声復号装置及びその方法に適用したものである。
【００１５】
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態における音声符号化装置の概略構成を図１に示す。また、図１に示す音声符号化装置１０における符号化処理の手順を図２のフローチャートに示す。以下、図１を参照しながら、図２のフローチャートについて説明する。
【００１６】
図２のステップＳ１において、時間周波数変換部１１は、音声信号（ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データ等）を所定単位時間（フレーム）毎に入力し、ステップＳ２において、この入力音声信号を時間周波数変換し、周波数スペクトルmdspec1を生成する。例えば、時間周波数変換として変形離散コサイン変換（Modified Discrete Cosine Transform；ＭＤＣＴ）を用いる場合、Ｎサンプルの音声信号は、Ｎ／２サンプルのＭＤＣＴ係数に変換される。時間周波数変換部１１は、周波数スペクトルmdspec1を第１の正規化部１３及び減算部１７に供給すると共に、正規化情報idsfを量子化情報計算部１２に供給する。
【００１７】
次にステップＳ３において、量子化情報計算部１２は、正規化情報idsfに基づいて、周波数スペクトルmdspec1を量子化する際の量子化ビット数を表す量子化情報idwl1と後述する２段目の量子化における量子化ビット数を表す量子化情報idwl2とを一意に決定する。なお、量子化情報計算部１２において正規化情報idsfに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定する処理の詳細については後述する。
【００１８】
続いてステップＳ４において、第１の正規化部１３は、正規化情報idsfに対応した正規化係数sf1(idsf)を用いて周波数スペクトルmdspec1を以下の式（１）、
nspec1＝mdspec1＊sf1(idsf)  ・・・(1)
で示すように正規化し、得られた正規化周波数スペクトルnspec1を第１の量子化部１４に供給する。この処理により、周波数スペクトルmdspec1は、±ｆ∈Ｒの範囲に正規化される。正規化情報idsfと正規化係数sf1(idsf)との関係は、例えば以下の表１のように表される。
【００１９】
【表１】
2006220767.tif 000003
【００２０】
続いてステップＳ５において、第１の量子化部１４は、量子化情報idwl1に対応した量子化係数qf1(idwl1)を用いて正規化周波数スペクトルnspec1を量子化し、得られた量子化周波数スペクトルqspec1を逆量子化部１５及び符号列符号化部２０に供給する。例えば、図３に示すような線形量子化を行う場合、量子化周波数スペクトルqspec1は以下の式（２）、
qspec1＝(int)(floor(nspec1＊qf1(idwl1))＋0.5)  ・・・(2)
のように求められる。この処理により、正規化周波数スペクトルnspec1は、量子化ステップ幅nstep(idwl1)で表されるステップ数の量子化周波数スペクトルqspec1に量子化される。量子化情報idwl1と量子化ステップ幅nstep(idwl1)及び量子化係数qf1(idwl1)との関係は、例えば以下の表２のように表される。
【００２１】
【表２】
2006220767.tif 000004
【００２２】
続いてステップＳ６において、逆量子化部１５は、量子化情報idwl1に対応した逆量子化係数iqf1(idwl1)を用いて量子化周波数スペクトルqspec1を以下の式（３）、
nspec1'＝qspec1＊iqf1(idwl1)  ・・・(3)
で示すように逆量子化し、得られた正規化周波数スペクトルnspec1'を逆正規化部１６に供給する。ここで、量子化係数qf1(idwl1)と逆量子化係数iqf1(idwl1)との関係は、以下の式（４）、
iqf1(idwl1)＝1／qf1(idwl1)  ・・・(4)
で表される。
【００２３】
続いてステップＳ７において、逆正規化部１６は、正規化情報idsfに対応した逆正規化係数isf1(idsf)を用いて正規化周波数スペクトルnspec1'を以下の式（５）、
mdspec1'＝nspec1'＊isf1(idsf)  ・・・(5)
で示すように逆正規化し、得られた周波数スペクトルmdspec1'を減算部１７に供給する。ここで、正規化係数sf1(idsf)と逆正規化係数isf1(idsf)との関係は、以下の式（６）、
isf1(idsf)＝1／sf1(idsf)  ・・・(6)
で表される。
【００２４】
続いてステップＳ８において、減算部１７は、以下の式（７）、
mdspec2＝mdspec1−mdspec1'  ・・・(7)
で示すように周波数スペクトルmdspec1から周波数スペクトルmdspec1'を減算し、得られた差分周波数スペクトルmdspec2を第２の正規化部１８に供給する。
【００２５】
続いてステップＳ９において、第２の正規化部１８は、正規化係数sf2を用いて周波数スペクトルmdspec2を以下の式（８）、
nspec2＝mdspec2＊sf2
＝(mdspec1−mdspec1')＊sf2
＝((nspec1−nspec1')＊isf1(idsf))＊sf2  ・・・(8)
で示すように正規化し、得られた差分正規化周波数スペクトルnspec2を第２の量子化部１９に供給する。
【００２６】
ここで、正規化周波数スペクトルnspec1は、正規化情報idsfに対応した正規化係数sf1(idsf)により±ｆ∈Ｒの範囲に正規化されているため、例えば図３に示すように、量子化情報idwl1に対応して量子化ステップ幅nstep(idwl1)が一意に決定されるような線形量子化を行う場合には、量子化前後での正規化周波数スペクトルnspec1、nspec1'の差分は最大量子化誤差である±ｆ／nstep(idwl1)の範囲となる。したがって、正規化係数sf2は、以下の式（９）、
sf2(idsf,idwl1)＝sf1(idsf)＊nstep(idwl1)／f  ・・・(9)
で示すように算出することができる。すなわち、正規化情報idsfと量子化情報idwl1とに基づいて正規化係数sf2(idsf,idwl1)を算出することができる。
【００２７】
なお、正規化係数sf2(idsf,idwl1)を算出する式は、第１の量子化部１４における量子化器の構造に依存する。例えば、図４に示すような線形量子化を行う場合には、量子化前後での正規化周波数スペクトルnspec1、nspec1'の差分は±ｆ／((nstep(idwl1)＋1)＊0.5)の範囲となる。したがって、正規化係数sf2は、以下の式（１０）、
sf2(idsf,idwl1)＝sf1(idsf)＊((nstep(idwl1)＋1)＊0.5)／f  ・・・(10)
で示すように算出することができる。
【００２８】
続いてステップＳ１０において、第２の量子化部１９は、量子化情報idwl2に対応した量子化係数qf2(idwl2)を用いて差分正規化周波数スペクトルnspec2を量子化し、得られた差分量子化周波数スペクトルqspec2を符号列符号化部２０に供給する。例えば、図３に示すような線形量子化を行う場合、差分量子化周波数スペクトルqspec2は以下の式（１１）、
qspec2＝(int)(floor(nspec2＊qf2(idwl2))＋0.5)  ・・・(11)
のように求められる。なお、量子化情報idwl2と量子化係数qf2(idwl2)との関係は、上述した表２と同様であってもよく、異なっていてもよい。
【００２９】
続いてステップＳ１１において、符号列符号化部２０は、量子化周波数スペクトルqspec1、差分量子化周波数スペクトルqspec2、及び正規化情報idsfを符号化し、ステップＳ１２において、得られた符号列を出力する。
【００３０】
続いてステップＳ１３において、入力音声信号が終了したか否かを判別し、終了していない場合にはステップＳ１に戻り、入力音声信号が終了している場合には符号化処理を終了する。
【００３１】
次に、この音声符号化装置１０に対応する音声復号装置の概略構成を図５に示す。また、図５に示す音声復号装置３０における復号処理の手順を図６のフローチャートに示す。以下、図５を参照しながら、図６のフローチャートについて説明する。
【００３２】
図６のステップＳ２１において、符号列復号部３１は、符号列を入力し、ステップＳ２２において、この入力符号列を復号して量子化周波数スペクトルqspec1、差分量子化周波数スペクトルqspec2、及び正規化情報idsfを生成する。符号列復号部３１は、正規化情報idsfを量子化情報計算部３２に供給し、量子化周波数スペクトルqspec1を第１の逆量子化部３３に供給し、差分量子化周波数スペクトルqspec2を第２の逆量子化部３５に供給する。
【００３３】
次にステップＳ２３において、量子化情報計算部３２は、正規化情報idsfに基づいて、量子化周波数スペクトルqspec1の逆量子化に用いる量子化情報idwl1と差分量子化周波数スペクトルqspec2の逆量子化に用いる量子化情報idwl2とを一意に決定する。なお、量子化情報計算部３２において正規化情報idsfに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定する処理の詳細については後述する。
【００３４】
続いてステップＳ２４において、第１の逆量子化部３３は、量子化情報idwl1に対応した逆量子化係数iqf1(idwl1)を用いて量子化周波数スペクトルqspec1を以下の式（１２）、
nspec1'＝qspec1＊iqf1(idwl1)  ・・・(12)
で示すように逆量子化し、得られた正規化周波数スペクトルnspec1'を第１の逆正規化部３４に供給する。ここで、量子化係数qf1(idwl1)と逆量子化係数iqf1(idwl1)との関係は、上述した式（４）で表される。
【００３５】
続いてステップＳ２５において、第１の逆正規化部３４は、正規化情報idsfに対応した逆正規化係数isf1(idsf)を用いて正規化周波数スペクトルnspec1'を以下の式（１３）、
mdspec1'＝nspec1'＊isf1(idsf)  ・・・(13)
で示すように逆正規化し、得られた周波数スペクトルmdspec1'を加算部３７に供給する。ここで、正規化係数sf1(idsf)と逆正規化係数isf1(idsf)との関係は、上述した式（６）で表される。
【００３６】
続いてステップＳ２６において、第２の逆量子化部３５は、量子化情報idwl2に対応した逆量子化係数iqf2(idwl2)を用いて差分量子化周波数スペクトルqspec2を以下の式（１４）、
nspec2'＝qspec2＊iqf2(idwl2)  ・・・(14)
で示すように逆量子化し、得られた差分正規化周波数スペクトルnspec2'を第２の逆正規化部３６に供給する。ここで、量子化係数qf2(idwl2)と逆量子化係数iqf2(idwl2)との関係は、以下の式（１５）、
iqf2(idwl2)＝1／qf2(idwl2)  ・・・(15)
で表される。
【００３７】
続いてステップＳ２７において、第２の逆正規化部３６は、正規化情報idsf及び量子化情報idwl1に対応した逆正規化係数isf2(idsf,idwl1)を用いて差分正規化周波数スペクトルnspec2'を以下の式（１６）、
mdspec2'＝nspec2'＊isf2(idsf,idwl1)  ・・・(16)
で示すように逆正規化し、得られた差分周波数スペクトルmdspec2'を加算部３７に供給する。ここで、逆正規化係数isf2(idsf,idwl1)と正規化情報idsf及び量子化情報idwl1との関係は、以下の式（１７）、
isf2(idsf,idwl1)＝1／sf2(idsf,idwl1)＝isf1(idsf)＊f／nstep(idwl1)  ・・・(17)
で表される。なお、ステップＳ２６及びステップＳ２７の処理は、ステップＳ２４及びステップＳ２５の処理よりも前に行ってもよく、並列に行ってもよい。
【００３８】
続いてステップＳ２８において、加算部３７は、以下の式（１８）、
mdspec'＝mdspec1'＋mdspec2'  ・・・(18)
で示すように周波数スペクトルmdspec1'と差分周波数スペクトルmdspec2'とを加算し、得られた周波数スペクトルmdspec'を周波数時間変換部３８に供給する。
【００３９】
続いてステップＳ２９において、周波数時間変換部３８は、周波数スペクトルmdspec'を周波数時間変換して音声信号を生成し、ステップＳ３０において、この音声信号を出力する。例えば、周波数時間変換として逆変形離散コサイン変換（Inverse MDCT；ＩＭＤＣＴ）を用いる場合、Ｎ／２サンプルのＭＤＣＴ係数は、Ｎサンプルの音声信号に変換される。
【００４０】
続いてステップＳ３１において、入力符号列が終了したか否かを判別し、終了していない場合にはステップＳ２１に戻り、入力符号列が終了している場合には復号処理を終了する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態における音声符号化装置１０及び音声復号装置３０によれば、正規化情報idsfに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定し、また、正規化情報idsfと量子化情報idwl1とに基づいて正規化係数sf2(idsf,idwl1)を算出するため、符号列にはサイド情報として正規化情報idsfを含めるのみでよい。さらに、サイド情報の削減によって生じた余剰ビットを量子化周波数スペクトルqspec1及び差分量子化周波数スペクトルqspec2の符号化に流用することで、量子化周波数スペクトルqspec1及び差分量子化周波数スペクトルqspec2の符号化効率を向上させることができる。
【００４２】
ここで、量子化情報計算部１２，３２において正規化情報idsfに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定する処理について詳細に説明する。
【００４３】
量子化情報計算部１２，３２は、正規化情報idsf及び所定の変数Ａから、量子化情報idwlを以下の表３に示すように一意に決定する。
【００４４】
【表３】
2006220767.tif 000005
【００４５】
この表３から分かるように、正規化情報idsfが１つ小さくなると量子化情報idwlも１つ小さくなる。これは、正規化情報idsfがＸであり量子化情報がＢである場合の絶対ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）をＳＮＲabsとしたとき、正規化情報idsfがＸ−１である場合に同等のＳＮＲabsを得るには略々Ｂ−１の量子化情報で示される量子化ビット数が必要となり、また正規化情報idsfがＸ−２である場合には同様に略々Ｂ−２の量子化情報で示される量子化ビット数が必要となることに着目したものである。
【００４６】
上述した変数Ａとは、最大の正規化情報idsfに対して割り当てられる最大量子化情報を示しており、この値は付加情報として符号列に含められる。なお、この変数Ａとしては先ず規格上とり得る最大の量子化ビット数を設定し、符号化の結果、総使用ビット数が総使用可能ビット数を上回る場合には、順次繰り下げられる。
【００４７】
この変数Ａの値が１７ビットである場合において、正規化情報idsfと量子化情報idwlとの関係を示すテーブルの一例を以下の表４に示す。この表４において丸で囲まれている数字は、スペクトル毎に決定された量子化情報idwlを表すものとする。
【００４８】
【表４】
2006220767.tif 000006
【００４９】
表４に示すように、正規化情報idsfが最大の３１である場合には量子化情報idwlは最大の１７となり、例えば正規化情報idsfが最大の正規化情報idsfより２だけ小さい２９である場合には量子化情報idwlは１５となる。なお、該当する正規化情報idsfが最大の正規化情報idsfよりも１７以上小さい場合には量子化ビット数がマイナスになってしまうが、その場合は０ビットと下限を設けることとする。
【００５０】
量子化情報計算部１２，３２は、このようにして求められたスペクトル毎の量子化情報idwlに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を決定する。具体的には、量子化情報idwl、すなわちスペクトル毎に使用可能な量子化ビット数を所定の割合で配分し、量子化情報idwl1，idwl2として決定することができる。或いは、量子化情報idwl1，idwl2の何れか一方の量子化ビット数を固定値とし、超過分を他方の量子化ビット数として決定することができる。
【００５１】
ところで、このようにして量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定した場合、ノイズフロアは略々平坦になる。すなわち、人間の聴感上重要な低域についても聴感上重要でない高域についても一様な量子化精度で量子化を行っているため、雑音感は最小とならない。
【００５２】
そこで、量子化情報計算部１２，３２において、以下の表５に示すように、スペクトル毎の正規化情報idsfに対して重み係数Ｗｎ[ｉ]（ｉ＝０〜Ｎ／２−１）を加算し、新たな正規化情報idsf1を生成するようにしても構わない。
【００５３】
【表５】
2006220767.tif 000007
【００５４】
この表５の例では、低域の正規化情報idsfには４乃至１の値を加算し、高域の正規化情報idsfには何も加算していない。このように正規化情報idsfに対して重み係数Ｗｎ[ｉ]を加算することで、低域にビットを集中させて、人間の聴覚に重要な帯域の音質を向上させることができる。
【００５５】
表５のように重み係数Ｗｎ[ｉ]を加算した場合、正規化情報idsfの最大値が３５となるため、表４のテーブルを正規化情報idsfの最大加算数である４だけ大きい方向に単純に拡張したとすると、例えば以下の表６のようになる。この表６において、破線の丸で囲まれている数字は重み付けを行わない場合におけるスペクトル毎の量子化情報idwlを表し、実線の丸で囲まれている数字は重み付けを行う場合におけるスペクトル毎の量子化情報idwlを表す。
【００５６】
【表６】
2006220767.tif 000008
【００５７】
この表６の例では、低域の量子化精度が向上するが、最大量子化情報が増加して総使用ビット数が増加するため、実際には総使用ビット数が総使用可能ビット数に収まるようにビット調整を行うことが好ましい。
【００５８】
なお、上述した重み係数Ｗｎ[ｉ]としては、予め符号化側と復号側とで固定のものを用いてもよく、或いは、符号化側で音源の特徴（周波数エネルギ、過渡特性、ゲイン、マスキング特性など）に基づいて最適な重み係数Ｗｎ[ｉ]を生成してもよい。後者の場合、量子化情報計算部１２は、例えば周波数スペクトルmdspec1に基づいて重み係数Ｗｎ[ｉ]を生成し、符号列符号化部２０は、この重み係数Ｗｎ[ｉ]を符号化して符号列に含める。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として図７に示す音声符号化装置４０は、基本構造を図１に示した音声符号化装置１０と同様とするが、周波数スペクトルmdspec1と周波数スペクトルmdspec1'との差分に対して２段目の正規化・量子化を行うのではなく、正規化周波数スペクトルnspec1と正規化周波数スペクトルnspec1'との差分に対して２段目の正規化・量子化を行う点に特徴を有している。したがって、先に図１に示した音声符号化装置１０と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
この音声符号化装置４０において、減算部４１は、以下の式（１９）、
nspec2＝nspec1−nspec1'  ・・・(19)
で示すように正規化周波数スペクトルnspec1から正規化周波数スペクトルnspec1'を減算し、得られた差分正規化周波数スペクトルnspec2を第２の正規化部４２に供給する。
【００６１】
第２の正規化部４２は、正規化係数sf2を用いて差分正規化周波数スペクトルnspec2を以下の式（２０）、
nnspec2＝nspec2＊sf2
＝(nspec1−nspec1')＊sf2  ・・・(20)
で示すように正規化し、得られた差分再正規化周波数スペクトルnnspec2を第２の量子化部４３に供給する。
【００６２】
ここで、正規化周波数スペクトルnspec1は、正規化情報idsfに対応した正規化係数sf1(idsf)により±ｆ∈Ｒの範囲に正規化されているため、例えば図３に示すように、量子化情報idwl1に対応して量子化ステップ幅nstep(idwl1)が一意に決定されるような線形量子化を行う場合には、量子化前後での正規化周波数スペクトルnspec1、nspec1'の差分は最大量子化誤差である±ｆ／nstep(idwl1)の範囲となる。したがって、正規化係数sf2は、以下の式（２１）、
sf2(idwl1)＝nstep(idwl1)／f  ・・・(21)
で示すように算出することができる。すなわち、量子化情報idwl1に基づいて正規化係数sf2(idwl1)を算出することができる。
【００６３】
第２の量子化部４３は、量子化情報idwl2に対応した量子化係数qf2(idwl2)を用いて差分再正規化周波数スペクトルnnspec2を量子化し、得られた差分量子化周波数スペクトルqspec2を符号列符号化部２０に供給する。例えば、図３に示すような線形量子化を行う場合、差分量子化周波数スペクトルqspec2は以下の式（２２）、
qspec2＝(int)(floor(nnspec2＊qf2(idwl2))＋0.5)  ・・・(22)
のように求められる。
【００６４】
符号列符号化部２０は、量子化周波数スペクトルqspec1、差分量子化周波数スペクトルqspec2、及び正規化情報idsfを符号化し、得られた符号列を出力する。
【００６５】
次に、この音声符号化装置４０に対応する音声復号装置の概略構成を図８に示す。図８に示す音声符号化装置５０は、基本構造を図５に示した音声復号装置３０と同様とするため、音声復号装置３０と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
この音声復号装置５０において、第２の逆量子化部５１は、量子化情報idwl2に対応した逆量子化係数iqf2(idwl2)を用いて差分量子化周波数スペクトルqspec2を以下の式（２３）、
nnspec2'＝qspec2＊iqf2(idwl2)  ・・・(23)
で示すように逆量子化し、得られた差分再正規化周波数スペクトルnnspec2'を第２の逆正規化部５２に供給する。
【００６７】
第２の逆正規化部５２は、量子化情報idwl1に対応した逆正規化係数isf2(idwl1)を用いて差分再正規化周波数スペクトルnnspec2'を以下の式（２４）、
nspec2'＝nnspec2'＊isf2(idwl1)  ・・・(24)
で示すように逆正規化し、得られた差分正規化周波数スペクトルnspec2'を加算部５３に供給する。ここで、逆正規化係数isf2(idwl1)と量子化情報idwl1との関係は、以下の式（２５）、
isf2(idwl1)＝1／sf2(idwl1)＝f／nstep(idwl1)  ・・・(25)
で表される。
【００６８】
加算部５３は、以下の式（２６）、
nspec'＝nspec1'＋nspec2'  ・・・(26)
で示すように正規化周波数スペクトルnspec1'と差分正規化周波数スペクトルnspec2'とを加算し、得られた正規化周波数スペクトルnspec'を第１の逆正規化部５４に供給する。
【００６９】
第１の逆正規化部５４は、正規化情報idsfに対応した逆正規化係数isf1(idsf)を用いて正規化周波数スペクトルnspec'を以下の式（２７）、
mdspec'＝nspec'＊isf1(idsf)  ・・・(27)
で示すように逆正規化し、得られた周波数スペクトルmdspec'を周波数時間変換部３８に供給する。
【００７０】
周波数時間変換部３８は、周波数スペクトルmdspec'を周波数時間変換して音声信号を生成し、この音声信号を出力する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態における音声符号化装置４０及び音声復号装置５０によれば、正規化情報idsfに基づいて量子化情報idwl1，idwl2を一意に決定し、また、量子化情報idwl1に基づいて正規化係数sf2(idwl1)を算出するため、符号列にはサイド情報として正規化情報idsfを含めるのみでよい。さらに、サイド情報の削減によって生じた余剰ビットを量子化周波数スペクトルqspec1及び差分量子化周波数スペクトルqspec2の符号化に流用することで、量子化周波数スペクトルqspec1及び差分量子化周波数スペクトルqspec2の符号化効率を向上させることができる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
上述した第１，第２の実施の形態では、音声符号化装置及び音声復号装置の基本的な２種類の構成について説明したが、本実施の形態では、音声符号化装置及び音声復号装置の変形例について説明する。なお、音声符号化装置１０及び音声復号装置３０と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７３】
先ず、図９は、第１の変形例における音声符号化装置６０の概略構成を示したものであり、図１０は、音声符号化装置６０に対応する音声復号装置７０の概略構成を示したものである。この音声符号化装置６０において、前処理部６１は、入力音声信号を時間周波数変換する前に、入力音声信号に対して帯域分割やゲイン調整等の前処理を施す。一方、音声復号装置７０において、後処理部７１は、周波数スペクトルmdspec'を周波数時間変換した後、音声信号に対して帯域合成やゲイン調整等の後処理を施す。
【００７４】
次に、図１１は、第２の変形例における音声符号化装置８０の概略構成を示したものであり、図１２は、音声符号化装置８０に対応する音声復号装置９０の概略構成を示したものである。この音声符号化装置８０において、第１の前処理部８１は、周波数スペクトルmdspec1に対して周波数スペクトル分布に応じた非線形変換等の前処理を施し、後処理部８２は、周波数スペクトルmdspec1'に対して対応する非線形逆変換等の後処理を施す。また、第２の前処理部８３は、差分周波数スペクトルmdspec2に対して周波数スペクトル分布に応じた非線形変換等の前処理を施す。一方、音声復号装置９０において、第１の後処理部９１は、周波数スペクトルmdspec1'に対して符号化側と対応する非線形逆変換等の後処理を施し、第２の後処理部９２は、差分周波数スペクトルmdspec2'に対して符号化側と対応する非線形逆変換等の後処理を施す。
【００７５】
また、図１３は、第３の変形例における音声符号化装置１００の概略構成を示したものであり、図１４は、音声符号化装置１００に対応する音声復号装置１１０の概略構成を示したものである。この音声符号化装置１００において、第１の前処理部１０１は、正規化周波数スペクトルnspec1に対して周波数スペクトル分布に応じた非線形変換等の前処理を施し、後処理部１０２は、正規化周波数スペクトルnspec1'に対して対応する非線形逆変換等の後処理を施す。また、第２の前処理部１０３は、差分正規化周波数スペクトルnspec2に対して周波数スペクトル分布に応じた非線形変換等の前処理を施す。一方、音声復号装置１１０において、第１の後処理部１１１は、正規化周波数スペクトルnspec1'に対して符号化側と対応する非線形逆変換等の後処理を施し、第２の後処理部１１２は、差分正規化周波数スペクトルnspec2'に対して符号化側と対応する非線形逆変換等の後処理を施す。
【００７６】
上述した第１，第２の実施の形態では、第１の量子化部１４において線形量子化を行うことを前提として説明したが、非線形量子化は非線形変換後に線形量子化を行うことと等価であるため、図１１，図１３のように、第１の量子化部１４の前段に非線形変換を行う第１の前処理部８１，１０１を設けることで、非線形量子化を行う場合にも適用することが可能である。
【００７７】
次に、図１５は、第４の変形例における音声符号化装置１２０の概略構成を示したものであり、図１６は、音声符号化装置１２０に対応する音声復号装置１３０の概略構成を示したものである。この音声符号化装置１２０において、第１の正規化量子化部１２１は、正規化量子化係数sf1(idsf)*qf1(idwl1)を用いて周波数スペクトルmdspec1を正規化・量子化し、逆量子化逆正規化部１２２は、逆量子化逆正規化係数iqf1(idwl1)*isf1(idsf)を用いて量子化周波数スペクトルqspec1を逆量子化・逆正規化する。また、第２の正規化量子化部１２３は、正規化量子化係数sf2(idsf,idwl1)*qf2(idwl2)を用いて差分周波数スペクトルmdspec2を正規化・量子化する。一方、音声復号装置１３０において、第１の逆量子化逆正規化部１３１は、逆量子化逆正規化係数iqf1(idwl1)*isf1(idsf)を用いて量子化周波数スペクトルqspec1を逆量子化・逆正規化し、第２の逆量子化逆正規化部１３２は、逆量子化逆正規化係数iqf2(idwl2)*isf2(idsf,idwl1)を用いて差分量子化周波数スペクトルqspec2を逆量子化・逆正規化する。このように、正規化係数と量子化係数とを予め乗算しておくことで正規化処理及び量子化処理を１つの処理に纏めることができ、逆量子化係数と逆正規化係数とを予め乗算しておくことで逆量子化処理及び逆正規化処理を１つの処理に纏めることができるため、演算量及び処理量を低減することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態における音声符号化装置１０及び音声復号装置３０の変形例について説明したが、第２の実施の形態における音声符号化装置４０及び音声復号装置５０についても同様の変形が可能である。
【００７９】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明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ことは勿論である。
【００８０】
例えば、上述した実施の形態では、入力音声信号を時間周波数変換して得られた周波数スペクトルに対して２段の正規化・量子化を行って符号化するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、任意の段数の正規化・量子化を行って符号化する場合に拡張可能である。この場合、各段の量子化情報は、正規化情報に基づいて一意に決定することができ、また、ｋ段目（ｋは２以上の整数）の正規化係数は、ｋ−１段目の量子化情報、又は正規化情報及びｋ−１段目の量子化情報に基づいて求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施の形態における音声符号化装置の概略構成を示す図である。
【図２】同音声符号化装置における符号化処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】同音声符号化装置の第１の量子化部における量子化処理の一例を示す図である。
【図４】同第１の量子化部における量子化処理の他の例を示す図である。
【図５】図１の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【図６】同音声復号装置における復号処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態における音声符号化装置の概略構成を示す図である。
【図８】図７の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【図９】第３の実施の形態における音声符号化装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図９の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における音声符号化装置の概略構成の他の例を示す図である。
【図１２】図１１の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態における音声符号化装置の概略構成の他の例を示す図である。
【図１４】図１３の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態における音声符号化装置の概略構成の他の例を示す図である。
【図１６】図１５の音声符号化装置に対応する音声復号装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  音声符号化装置、１１  時間周波数変換部、１２  量子化情報計算部、１３  第１の正規化部、１４  第１の量子化部、１５  逆量子化部、１６  逆正規化部、１７  減算部、１８  第２の正規化部、１９  第２の量子化部、２０  符号列符号化部、３０  音声復号装置、３１  符号列復号部、３２  量子化情報計算部、３３  第１の逆量子化部、３４  第１の逆正規化部、３５  第２の逆量子化部、３６  第２の逆正規化部、３７  加算部、３８  周波数時間変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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