(57)【要約】【課題】高い圧縮率で符号化し、広帯域な周波数スペクトル情報を復号化できる符号化装置および復号化装置を提供する。【解決手段】符号化装置２００は、時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換するＭＤＣＴ部２０２と、変換された周波数スペクトルに含まれる低域周波数スペクトルを参照することで、それよりも高い周波数における高域周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成するＢＷＥエンコード部２０４と、前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とを符号化して出力する符号化列生成部２０５とを備え、ＢＷＥエンコード部２０４は、ＭＤＣＴ部２０２で得られた低域周波数スペクトルを構成する複数の低域サブバンドの中から高域周波数スペクトルとして複製する元となる低域サブバンドを特定する第１パラメータと、複製後における低域サブバンドのゲインを特定する第２パラメータとを拡張情報として生成する。【選択図】図１
2006293400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を符号化する符号化装置であって、
時間軸上の入力信号を、低域周波数スペクトルを含む周波数スペクトルに変換する時間周波数変換手段と、
前記低域周波数スペクトルよりも高い周波数における高域周波数スペクトルを特定するために使用される拡張情報を生成する帯域拡張手段と、
前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とを符号化して、前記符号化済みの低域周波数スペクトルと拡張情報とを出力する符号化手段とを備え、
前記帯域拡張手段は、前記低域周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記高域周波数スペクトルとして複製する部分スペクトルを決定するために使用される第１パラメータと、複製後における部分スペクトルのゲインを決定するために使用される第２パラメータとを、前記拡張情報として生成し、
前記帯域拡張手段は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータによって特定される高域周波数スペクトルに加算するノイズスペクトルのエネルギーを特定するノイズパラメータを、前記拡張情報として、さらに生成する
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記時間周波数変換手段は、時間軸上の入力信号を、低域周波数スペクトルを含む周波数スペクトルにMDCT（変形離散コサイン変換）する
ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記ノイズスペクトルのエネルギーを特定するパラメータは、前記高域周波数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギー比である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記第１パラメータには、先行フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記第１パラメータには、直前フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項４記載の符号化装置。
【請求項６】
入力信号を符号化する符号化方法であって、
時間軸上の入力信号を、低域周波数スペクトルを含む周波数スペクトルに変換する時間周波数変換ステップと、
前記低域周波数スペクトルより高い周波数における高域周波数スペクトルを特定するために使用される拡張情報を生成する帯域拡張ステップと、
前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とを符号化して、前記符号化済みの低域周波数スペクトルと拡張情報とを出力する符号化ステップとを備え、
前記帯域拡張ステップは、前記低域周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記高域周波数スペクトルとして複製する部分スペクトルを決定するために使用される第１パラメータと、複製後における部分スペクトルのゲインを決定するために使用される第２パラメータとを、前記拡張情報として生成し、
前記帯域拡張ステップは、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータによって特定される高域周波数スペクトルに加算するノイズスペクトルのエネルギーを特定するノイズパラメータを、前記拡張情報として、さらに生成する
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項７】
前記時間周波数変換ステップは、時間軸上の入力信号を、低域周波数スペクトルを含む周波数スペクトルにMDCT（変形離散コサイン変換）する
ことを特徴とする請求項６記載の符号化方法。
【請求項８】
前記ノイズスペクトルのエネルギーを特定するパラメータは、前記高域周波数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギー比である
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の符号化方法。
【請求項９】
前記第１パラメータには、先行フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の符号化方法。
【請求項１０】
前記第１パラメータには、直前フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項９記載の符号化方法。
【請求項１１】
入力信号を符号化するためのプログラムであって、
コンピュータに請求６〜１０のいずれか１項に記載の符号化方法を実行させるプログラム。
【請求項１２】
請求項１１記載の符号化用プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
符号化済み信号を復号化する復号化装置であって、
前記拡張信号は、低域周波数スペクトルと、前記低域周波数スペクトルより高い周波数における高域周波数スペクトルを特定するために使用される拡張情報であって、第１パラメータと第２パラメータとノイズパラメータとを含む拡張情報と、を含み、
前記第１パラメータは、前記低域周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記高域周波数スペクトルとして複製する部分スペクトルを決定するために使われ、前記第２パラメータは、複製後における部分スペクトルのゲインを決定するために使われ、
前記ノイズパラメータは、前記第１パラメータと第２パラメータとによって特定される前記高域周波数スペクトルに加算されるノイズスペクトルのエネルギーを特定し、
前記復号化装置は、
前記符号化済み信号を復号化することにより前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化手段と、
前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とに基づいて前記高域周波数スペクトルを生成し、生成した前記高域周波数スペクトルに、前記ノイズパラメータによって特定されるエネルギーを有するノイズスペクトルを加算する高域周波数スペクトル生成手段と、
生成された前記高域周波数スペクトルと前記低域周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する時間周波数変換手段とを備える
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項１４】
前記時間周波数変換手段は、生成された前記高域周波数スペクトルと前記低域周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号にMDCT（変形離散コサイン変換）する
ことを特徴とする請求項１３記載の復号化装置。
【請求項１５】
前記ノイズスペクトルのエネルギーを特定するノイズパラメータは、前記高域周波数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギー比である
ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の復号化装置。
【請求項１６】
前記第１パラメータには、先行フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含み、
前記高域周波数スペクトル生成手段は、前記情報を用いて前記高域周波数スペクトルを生成する
ことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の復号化装置。
【請求項１７】
前記第１パラメータには、直前フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項１６記載の復号化装置。
【請求項１８】
符号化済み信号を復号化する復号化方法であって、
前記拡張信号は、低域周波数スペクトルと、前記低域周波数スペクトルより高い周波数における高域周波数スペクトルを特定するために使用される拡張情報であって、第１パラメータと第２パラメータとノイズパラメータを含む拡張情報を含み、
前記第１パラメータは、前記低域周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記高域周波数スペクトルとして複製する部分スペクトルを決定するために使われ、前記第２パラメータは、複製後における部分スペクトルのゲインを決定するために使われ、前記ノイズパラメータは、前記第１パラメータと第２パラメータとによって特定される前記高域周波数スペクトルに加算されるノイズスペクトルのエネルギーを特定するために使われ、
前記復号化方法は、
前記符号化済み信号を復号化することにより前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化ステップと、
前記低域周波数スペクトルと前記拡張情報とに基づいて前記高域周波数スペクトルを生成し、生成した前記高域周波数スペクトルに、前記ノイズパラメータによって特定されるエネルギーを有するノイズスペクトルを加算する高域周波数スペクトル生成ステップと、
生成された前記高域周波数スペクトルと前記低域周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する時間周波数変換ステップとを備える
ことを特徴とする復号化方法。
【請求項１９】
前記時間周波数変換ステップでは、生成された前記高域周波数スペクトルと前記低域周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号にMDCT（変形離散コサイン変換）する
ことを特徴とする請求項１８記載の復号化方法。
【請求項２０】
前記ノイズスペクトルのエネルギーを特定するノイズパラメータは、前記高域周波数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギー比である
ことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の復号化装置。
【請求項２１】
前記第１パラメータには、先行フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含み、
前記高域周波数スペクトル生成ステップでは、前記情報を用いて前記高域周波数スペクトルを生成する
ことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の復号化方法。
【請求項２２】
前記第１パラメータには、直前フレームの拡張情報と同じ拡張情報を使用するか否かの情報を含む
ことを特徴とする請求項２１記載の復号化方法。
【請求項２３】
符号化信号を復号化するためのプログラムであって、
コンピュータに請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の符号化方法を実行させるプログラム。
【請求項２４】
請求項２３記載の復号化用プログラムを記録する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、音声信号や音楽信号などのオーディオ信号に対して、直交変換等の手法を用いて、時間領域から周波数領域に変換した信号を、より少ない符号化列で符号化することで情報圧縮する符号化装置と、符号化列を入力として情報を伸長する復号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ信号の符号化方法、および、復号化方法は現在までに非常に多くの方式が開発されている。特に昨今では、それらの中でもＩＳＯ／ＩＥＣで国際標準化されたＩＳ１３８１８−７が認知され、高音質で高効率な符号化方法として、評価されている。この符号化方式はＡＡＣと呼ばれている。近年、前記ＡＡＣがＭＰＥＧ４と呼ばれる標準化にも採用され、前記ＩＳ１３８１８−７に対して、いくつかの拡張機能を具備したＭＰＥＧ４−ＡＡＣと呼ばれる方式が策定されている。符号化過程の一例として、INFORMATIVE PARTにその記述がある。
【０００３】
ここで図１３を用いて、従来の符号化方法を用いたオーディオ符号化装置について説明する。図１３は、従来の符号化装置１００の構成を示すブロック図である。この符号化装置１００は、スペクトル増幅部１０１、スペクトル量子化部１０２、ハフマン符号化部１０３、符号化列転送部１０４を含んで構成される。アナログオーディオ信号を所定の周波数でサンプリングすることによって得られた時間軸上のオーディオ離散信号列は、一定時間間隔で一定サンプル数ずつに切り出され、図示しない時間周波数変換部を経て、周波数軸上のデータに変換された後、符号化装置１００の入力信号としてスペクトル増幅部１０１に与えられる。スペクトル増幅部１０１は、あらかじめ決められた帯域ごとにある１つのゲインをもって、前記帯域に含まれるスペクトルを増幅する。スペクトル量子化部１０２は、前出の増幅されたスペクトルを決められた変換式で量子化をおこなう。ＡＡＣ方式の場合は、浮動小数で表現されている周波数スペクトル情報を整数値に丸めをおこなうことで量子化をおこなっている。ハフマン符号化部１０３は、前記量子化されたスペクトル情報を何個かずつまとめてハフマン符号化した上、スペクトル増幅部１０１における前記所定帯域ごとのゲインおよび量子化の変換式を特定する情報などをハフマン符号化し、その符号を符号化転送部１０４に送る。ハフマン符号化された符号化列は、符号化列転送部１０４から伝送路または記録媒体などを介して復号化装置に転送され、復号化装置によって時間軸上のオーディオ信号に再生される。従来の符号化装置はこのようにして動作する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の符号化装置１００では、情報量の圧縮能力がハフマン符号化部１０３などの性能に委ねられており、高い圧縮率で、つまり、少ない情報量で符号化を行う際には、前記スペクトル増幅部１０１で十分にゲインを小さくし、前記スペクトル量子化部１０２で得られる量子化スペクトル列が前記ハフマン符号化部１０３で少ない情報量となるように符号化する必要がある。このような方法に従って、少ない情報量となるように符号化を行うと、再生される音声および音楽の周波数帯域が狭くなってしまう。このため、聴感上こもった感じが否めず、十分な音質が確保できないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、符号化装置ではオーディオ信号を高い圧縮率で符号化し、復号化装置では広帯域な周波数スペクトル情報を復号化できる符号化装置および復号化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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の符号化装置は、入力信号を符号化する装置であって、時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間周波数変換手段と、変換された前記周波数スペクトルに含まれる第１周波数スペクトルを参照することで、当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成する帯域拡張手段と、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペクトルと前記帯域拡張手段で得られた拡張情報とを符号化して出力する符号化手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記第２周波数スペクトルとして複製する元となる部分スペクトルを特定する第１パラメータと、複製後における部分スペクトルのゲインを特定する第２パラメータとを、前記拡張情報として生成することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の復号化装置は、符号化信号を復号化する装置であって、前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む拡張情報とが含まれ、前記復号化装置は、前記符号化信号を復号化することによって前記第１周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化手段と、前記第１周波数スペクトルと前記第１及び第２パラメータとから前記第２周波数スペクトルを生成する帯域拡張手段と、生成された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する周波数時間変換手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち前記第１パラメータによって特定される部分スペクトルを複製し、複製後における部分スペクトルのゲインを前記第２パラメータによって決定し、得られた部分スペクトルを前記第２周波数スペクトルとして生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の符号化装置は、入力信号を符号化する装置であって、時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間周波数変換手段と、変換された前記周波数スペクトルに含まれる第１周波数スペクトルを参照することで、当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成する帯域拡張手段と、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペクトルと前記帯域拡張手段で得られた拡張情報とを符号化して出力する符号化手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記第２周波数スペクトルとして複製する元となる部分スペクトルを特定する第１パラメータと、複製後における部分スペクトルのゲインを特定する第２パラメータとを、前記拡張情報として生成することを特徴とする。
【０００９】
以上のように、本発明の符号化装置によれば、低いビットレートで、広帯域なオーディオ符号化列を提供することが可能となる。本発明の符号化装置は、低域周波数成分は、その周波数の微細構造をハフマン符号化などの圧縮技術を用いて符号化するが、高域周波数成分は、その微細構造を符号化せず、主に低域スペクトルを高域スペクトルとして代替複製する情報だけを符号化しているので、高域周波数成分を表す符号化列によって消費される情報量を極小化することができるという効果がある。
【００１０】
また、本発明の復号化装置は、符号化信号を復号化する装置であって、前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む拡張情報とが含まれ、前記復号化装置は、前記符号化信号を復号化することによって前記第１周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化手段と、前記第１周波数スペクトルと前記第１及び第２パラメータとから前記第２周波数スペクトルを生成する帯域拡張手段と、生成された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する周波数時間変換手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち前記第１パラメータによって特定される部分スペクトルを複製し、複製後における部分スペクトルのゲインを前記第２パラメータによって決定し、得られた部分スペクトルを前記第２周波数スペクトルとして生成することを特徴とする。
【００１１】
従って、本発明の復号化装置によれば、復号化の過程では、高域周波数成分を、低域周波数成分の複製にゲイン調整などの加工を加えて生成するので、データ量の少ない符号化列から広帯域な再生音を得ることができるという効果がある。
【００１２】
また、前記帯域拡張手段は、生成した前記第２周波数スペクトルにノイズスペクトルを加算し、前記周波数時間変換手段は、前記ノイズスペクトルが加算された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペクトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換するとしてもよい。
【００１３】
従って、本発明の復号化装置によれば、前記第２周波数スペクトルにノイズスペクトルを加算して、複製された低域周波数成分にゲイン調整を施すので、前記第２周波数スペクトルのトナリティーを極端に上げることなく、広帯域化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態における符号化装置および復号化装置について図面（図１〜図１２）を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
まず、符号化装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における符号化装置２００の構成を示すブロック図である。符号化装置２００は、低域部スペクトルを一定周波数幅のサブバンドに分割し、高域部に複写されるべきサブバンドを特定するための情報を音響符号化ビットストリームに含めて出力する符号化装置であって、プリプロセス部２０１、ＭＤＣＴ部２０２、量子化部２０３、ＢＷＥエンコード部２０４および符号化列生成部２０５を備える。
【００１６】
プリプロセス部２０１は、入力されたオーディオ信号列が、符号化復号化に伴う量子化による量子化歪により音質が変化することを考慮して、時間分解能を優先して２０４８サンプルよりもさらに細かなフレーム単位（ＳＨＯＲＴ窓）での量子化を行った方がよいか、２０４８サンプルサイズ（ＬＯＮＧ窓）のまま量子化を行った方がよいかの判定を行う。
【００１７】
ＭＤＣＴ部２０２は、プリプロセス部２０１の出力である時間軸上のオーディオ離散信号列を変形離散余弦変換（ＭＤＣＴ変換：Modified Discrete Cosine Transform）して、周波数軸上の周波数スペクトルを出力する。量子化部２０３は、ＭＤＣＴ部２０２から出力された周波数スペクトルの低域部を量子化しハフマン符号化して出力する。
【００１８】
ＢＷＥエンコード部２０４は、ＭＤＣＴ部２０２で得られたＭＤＣＴ係数を入力とし、入力されたうちの低域部スペクトルを一定周波数幅のサブバンドに区切り、ＭＤＣＴ部２０２から出力された周波数スペクトルの高域部に基づいて、高域部スペクトルの代わりに高域部に複写されるべき低域部サブバンドを特定する。
【００１９】
ＢＷＥエンコード部２０４は、特定された低域部サブバンドを示す拡張周波数スペクトル情報を高域部サブバンドごとに生成して、必要であれば生成された拡張周波数スペクトル情報を量子化し、ハフマン符号化して拡張オーディオ符号化列を出力する。符号化列生成部２０５は、量子化部２０３からの出力である低域部オーディオ符号化列と、ＢＷＥエンコード部２０４からの出力である拡張オーディオ符号化列とを、それぞれ、ＡＡＣの規格により定められた音響符号化ストリームのオーディオ符号化列部と拡張オーディオ符号化列部とに記録して外部に出力する。
【００２０】
以下では、上記のように構成された符号化装置２００の動作について説明する。まず、プリプロセス部２０１に、例えば、４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされたオーディオ離散信号列が、フレーム単位で２０４８サンプルずつ入力される。１フレームのオーディオ信号列は、２０４８サンプルに限るものではないが、後述の符号化装置の説明を容易にするために、２０４８サンプルの場合について言及する。プリプロセス部２０１は、入力されたオーディオ信号列に基づいて、この入力オーディオ信号列をＬＯＮＧ窓で符号化するか、ＳＨＯＲＴ窓で符号化するかを判定する。以下では、プリプロセス部２０１において、ＬＯＮＧ窓で量子化を行うと判定された場合について述べる。
【００２１】
プリプロセス部２０１から出力されたオーディオ離散信号列は、ＭＤＣＴ部２０２の時間周波数変換によって、ある時間間隔毎に時間軸上の離散信号から周波数スペクトル情報に変換され出力される。時間周波数変換としては、ＭＤＣＴ変換が一般的である。時間間隔としては、一般に１２８、２５６、５１２、１０２４、２０４８サンプル毎のいずれかが用いられる。ＭＤＣＴ変換の場合は、時間軸上の離散信号と、変換後の周波数スペクトル情報のサンプル数とを同数にして扱うことができる。ＭＤＣＴ変換は当業者には明らかな技術である。ここでは、プリプロセス部２０１から出力される２０４８サンプルのオーディオ信号は、ＭＤＣＴ部２０２に入力され、ＭＤＣＴ変換がなされるものとする。また、ＭＤＣＴ部２０２は、過去フレーム（２０４８サンプル）と新たに入力されたフレーム（２０４８サンプル）とを用いてＭＤＣＴ変換を行い、２０４８サンプルのＭＤＣＴ係数を出力する。ＭＤＣＴ変換は、一般式として（数１）などで与えられる。
【００２２】
【数１】
2006293400.tif 000003
【００２３】
一般に符号化の過程では、上記のように得られた周波数スペクトル情報を完全に可逆、もしくは情報圧縮に相当するハフマン符号のような非可逆な符号で表現し、符号化列を生成する。ここでは、量子化部２０３には、低域成分から高域成分へと周波数の順に並んだ２０４８サンプルのＭＤＣＴ係数のうち、低域側半分の０番目から１０２３番目までの低域部ＭＤＣＴ係数が入力される。量子化部２０３は、入力されたＭＤＣＴ係数をＡＡＣ方式などの量子化方法を用いて量子化し、低域部オーディオ符号化列を生成する。一般にＡＡＣ方式などの量子化方法では、量子化されるべきＭＤＣＴ係数の数は規定されていない。従って、量子化部２０３は、入力される低域部ＭＤＣＴ係数（１０２４係数）の全てを量子化してもよいし、一部のみを量子化してもよい。
【００２４】
ここでは、量子化部２０３は、ＭＤＣＴ係数のうち、０番目から（maxline−１）番目までの計（maxline）個の係数を量子化し符号化する。ただし、maxline は、従来の符号化装置によって量子化および符号化されるＭＤＣＴ係数の上限周波数である。一方、ＢＷＥエンコード部２０４には、ＭＤＣＴ部２０２から出力されたすべてのＭＤＣＴ係数（２０４８係数）が入力される。
【００２５】
以下、図１に示したＢＷＥエンコード部２０４における拡張オーディオ符号化列の生成処理について図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いてさらに詳細に説明する。図２（ａ）は、ＭＤＣＴ部２０２によって出力されるＭＤＣＴ係数列を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＭＤＣＴ係数のうち、量子化部２０３で符号化される０番目から（maxline−１）番目までのＭＤＣＴ係数を示す図である。図２（ｃ）は、図１に示したＢＷＥエンコード部２０４における拡張オーディオ符号化列の生成方法の一例を示す図である。
【００２６】
なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）において、横軸は周波数を示し、各ＭＤＣＴ係数の番号が低域から高域へ順に０番目から２０４７番目まで付されている。縦軸はＭＤＣＴ係数の値を表している。また、同図において、周波数スペクトルを周波数方向に連続する波形で示しているが、実際には、連続した波形ではない。図２（ａ）に示すように、ＭＤＣＴ部２０２から出力される２０４８個のＭＤＣＴ係数は、一定時間サンプリングされた原音を、最大帯域幅では、サンプリング周波数の半分の周波数帯域で表すことができる。
【００２７】
一般に従来の符号化装置では、図２（ａ）に示したＭＤＣＴ係数のうち、聴覚的に重要な、例えば、maxline までの低域部ＭＤＣＴ係数のみが量子化および符号化されて、復号化装置に伝送される場合が多い。このため、ＢＷＥエンコード部２０４では、maxline 以上の高域部を、図２（ａ）に示したＭＤＣＴ係数そのものではなく、高域部ＭＤＣＴ係数に代わって高域部ＭＤＣＴ係数を表す拡張周波数スペクトル情報を生成する。すなわち、ＢＷＥエンコード部２０４では、ＭＤＣＴ係数のうち、０番目から（maxline−１）番目までは、量子化部２０３で予め符号化されるので、図２（ｃ）に示したように、（maxline）番目から（targetline−１）番目までのＭＤＣＴ係数を符号化することを目的としている。
【００２８】
まず、ＢＷＥエンコード部２０４は、復号化装置においてオーディオ信号として再生させたい高域部の範囲（具体的には、maxline から targetline までの周波数範囲）を想定し、想定した範囲を一定周波数間隔のサブバンドに区切る。さらに、ＢＷＥエンコード部２０４は、入力されたＭＤＣＴ係数のうち、０番目から（maxline−１）番目までのＭＤＣＴ係数からなる低域部の一部または全部を、高域サブバンドと同じ周波数幅の等間隔サブバンドに区切り、（maxline）番目から２０４７番目までのＭＤＣＴ係数からなる高域部において、各サブバンドに代替しうる低域部サブバンドを特定する。高域部各サブバンドに対して代替しうる低域部サブバンドとして、例えば、高域部サブバンドと低域部サブバンドとのエネルギー差が最小となる低域部サブバンドが特定される。または、高域部と低域部との各サブバンド内で、絶対値が最大となるＭＤＣＴ係数の周波数軸上の位置が最も近い低域部サブバンドが特定されるとしてもよい。
【００２９】
図２（ｃ）のＢＷＥエンコード部２０４の場合、ＭＤＣＴ係数の番号を表すstartline，targetline，endline，sbwの間には、（数２）の関係があるとする。
【００３０】
【数２】
2006293400.tif 000004
【００３１】
ここで、shiftlenは予め設定された値でもよいし、入力されるＭＤＣＴ係数の変化に応じてshiftlenを計算し、その値を示す情報をＢＷＥエンコード部２０４で符号化してもよい。
【００３２】
図２（ｃ）では、高域部を、ＭＤＣＴ係数sbw個のサンプルからなる周波数幅で、８つのサブバンドＭＤＣＴ係数列ｈ０〜ｈ７に区分した場合、低域部では、startlineからendlineまでに、sbw個のサンプルからなるサブバンドＭＤＣＴ係数サブバンドを４つ構成でき、各々をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとした例を示している。なお、ここでは便宜上、startlineからendlineまでを４つのサブバンドに、maxlineからtargetlineを８つのサブバンドに分けるとしたが、これらの数や１サブバンドあたりのサンプル数は必ずしもこれらの値に限らない。ＢＷＥエンコード部２０４では、周波数幅sbwを有する各高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数列を代替する、同じ周波数幅sbwを有する低域サブバンドＡ、Ｂ，Ｃ，Ｄを特定し、特定された低域代替サブバンドを示す拡張周波数スペクトル情報を生成し、符号化する。ここで代替とは、得られるＭＤＣＴ係数の一部、この場合は低域サブバンドＡ〜ＤのＭＤＣＴ係数を、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数としてコピーすることをいう。また、代替の意味には、さらに前記代替されたＭＤＣＴ係数に対してゲインを制御することも含むものとする。
【００３３】
上記ＢＷＥエンコード２０４の場合、いずれの低域部サブバンドで高域部サブバンドを代替するかを表現するのに必要な情報量は、高域サブバンドｈ０〜ｈ７の１つあたり、高々２ビットである。それは、高域サブバンド１つあたり、低域部サブバンドＡ〜Ｄの４種類から１つを特定できればよいためである。この様にしてＢＷＥエンコード部２０４では、高域サブバンドｈ０〜ｈ７が、低域サブバンドＡ〜Ｄのいずれで代替されるかを示す拡張周波数スペクトル情報を符号化し、その符号列をもって拡張オーディオ符号化列を生成する。
【００３４】
さらにＢＷＥエンコード部２０４では、生成された拡張オーディオ符号化列の振幅調整を行う。 図３（ａ）は、原音のＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。図３（ｂ）は、ＢＷＥエンコード部２０４による代替によって生成されたＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示したＭＤＣＴ係数列にゲイン制御を施した場合のＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。図３（ａ）に示すように、ＢＷＥエンコード部２０４はmaxlineからtargetlineまでの高域部ＭＤＣＴ係数を複数の帯域に分割し、帯域毎のゲイン情報を符号化する。ゲイン情報の符号化のためのmaxlineからtargetlineまでの帯域の分割方法は、図２に示した高域部サブバンドｈ０〜ｈ７と同様の分割方法でもよいし、別の分割方法でもよい。ここでは、図２と同様の分割方法の場合について図３を用いて説明する。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、高域部サブバンドｈ０に含まれている原音のＭＤＣＴ係数を、x(0)，x(1)，...，x(sbw-1)とし、図３（ｂ）の高域部サブバンドｈ０における代替によるＭＤＣＴ係数を、r(0)，r(1)，...，r(sbw-1)とする。また図３（ｃ）におけるサブバンドｈ０のＭＤＣＴ係数をy(0)，y(1)，...，y(sbw-1)とし、配列x，r，yの間で、（数３）となるゲインg0を求め、それを符号化する。
【００３６】
【数３】
2006293400.tif 000005
【００３７】
高域サブバンドｈ１〜ｈ７も同じように、ゲイン情報を算出し符号化する。これらゲイン情報ｇ０〜ｇ７も、拡張オーディオ符号化列に所定のビット数で符号化する。
【００３８】
このように符号化された拡張オーディオ符号化列は、図４に模式的に示すように、符号化装置２００の出力である音響符号化ビットストリーム中に記述される。図４（ａ）は、通常の音響符号化ビットストリームの一例を示す図である。図４（ｂ）は、本実施の形態の符号化装置２００によって出力される音響符号化ビットストリームの一例を示す図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した拡張オーディオ符号化列部に記述される拡張オーディオ符号化列の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、音響符号化ビットストリームがストリーム１のように、フレーム毎に形成されている場合、符号化装置２００では、図４（ｂ）に示すストリーム２のように、各フレームの一部（例えば図中の斜線部）を拡張オーディオ符号化列部として使用する。
【００３９】
この拡張オーディオ符号化列部は、例えば、ＭＰＥＧ−２  ＡＡＣおよびＭＰＥＧ−４  ＡＡＣ記載のｄａｔａ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｅｌｅｍｅｎｔの領域である。このｄａｔａ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｅｌｅｍｅｎｔは、従来の符号化方式の機能を拡張した際に拡張用のデータを記述するための予備的な領域であって、この領域にどのようなデータが記録されていても、従来の復号化装置にはオーディオ符号化列とは認識されない領域である。また、例えば、オーディオ符号化列のデータ長を揃えるために「０」などの無意味なデータを充填する領域、例えば、ＭＰＥＧ−２  ＡＡＣおよびＭＰＥＧ−４  ＡＡＣでいうFill Elementなどの領域である。拡張オーディオ符号化列を音響符号化ビットストリーム中のこのような領域に記述しておけば、従来の復号化装置を用いて本発明の音響符号化ビットストリームを復号化した場合でも、拡張オーディオ符号化列をオーディオ信号として再生することによる雑音を生じることなく、従来と同様の帯域のオーディオ信号を再生することができる。
【００４０】
また、図４（ｃ）に示すように、拡張オーディオ符号化列は、直前フレームの拡張オーディオ符号化列と同じ方法で分割された低域サブバンドＡ〜Ｄを使用するか否かを示す項目と、各高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を表す項目とが記述される。各高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を表す項目には、それぞれ、特定された低域サブバンドＡ〜Ｄを示すデータと、そのゲイン情報とが記述される。直前フレームの拡張オーディオ符号化列と同じ低域サブバンドＡ〜Ｄを使用するか否かを示す項目には、例えば、直前フレームと同じ方法で区切られた低域サブバンドＡ〜Ｄの１つを使用して高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を代替する場合には「１」、そうでない場合、すなわち、直前フレームとは異なる分割方法で新たに分割された低域サブバンドＡ〜Ｄの１つを使用して代替する場合には「０」で示される１ビットの値が記述される。
【００４１】
低域サブバンドＡ〜Ｄのうち、特定された低域サブバンドを示す項目には、４つの低域サブバンドＡ〜Ｄの１つを特定する２ビットのデータが記述される。また、ゲイン情報は例えば、４ビットで記述される。このようにすれば、直前フレームと同じ方法で区切られた低域サブバンドＡ〜Ｄを使用して高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を代替する場合、１フレームの高域部ＭＤＣＴ係数を、１＋８＊（２＋４）＝４９ビットの拡張オーディオ符号化列で表すことができる。また、直前フレームと同じ低域サブバンドＡ〜Ｄを使用するフレームでは、拡張オーディオ符号化列は、例えば、そのことを示す値「１」の１ビットだけで表すことができる。
【００４２】
この様にして本発明の符号化装置２００によるオーディオ信号符号化方法が従来の符号化方式に適用された場合、データ量の少ない拡張オーディオ符号化列を用いて高域部を表現し、高音域の豊かな広帯域オーディオ再生音を得ることが可能となる。
【００４３】
＜復号化装置＞
一方、復号化の過程では、入力されたオーディオ符号化列を復号化し、周波数スペクトル情報を得て、その周波数スペクトルを周波数時間変換することによって、時間軸上のオーディオ信号を再生する。
【００４４】
図５は、図１の符号化装置２００から出力された音響符号化ビットストリームを復号化する復号化装置６００の構成を示すブロック図である。復号化装置６００は、拡張オーディオ符号化列を含む音響符号化ビットストリームを復号化して、広帯域な周波数スペクトル情報を出力する復号化装置であって、符号化列分離部６０１、逆量子化部６０２、ＩＭＤＣＴ（Inversed Modified Discrete Cosine Transform）部６０３、ノイズ生成部６０４、ＢＷＥデコード部６０５および拡張ＩＭＤＣＴ部６０６を備える。
【００４５】
符号化列分離部６０１は、入力された音響符号化ビットストリームから、低域部を表すオーディオ符号化列と、高域部を表す拡張オーディオ符号化列とを分離し、分離されたオーディオ符号化列を逆量子化部６０２に、分離された拡張オーディオ符号化列をＢＷＥデコード部６０５に出力する。逆量子化部６０２は、音響符号化ビットストリームから分離されたオーディオ符号化列を逆量子化して、低域部ＭＤＣＴ係数を出力する。
【００４６】
なお、逆量子化部６０２は、オーディオ符号化列と拡張オーディオ符号化列の双方を入力としてもよい。また、逆量子化部６０２は、量子化部２０３での量子化方法としてＡＡＣ方式が使用されたのなら、ＡＡＣ方式の逆量子化を用いてＭＤＣＴ係数の復元を行う。これにより、逆量子化部６０２では、０番目から（maxline−１）番目までの低域部ＭＤＣＴ係数が復元され出力される。
【００４７】
ＩＭＤＣＴ部６０３は、逆量子化部６０２から出力された低域部ＭＤＣＴ係数を、ＩＭＤＣＴを用いて周波数時間変換を行い、時間軸上の低域部オーディオ信号を出力する。すなわち、逆量子化部６０２の出力をＩＭＤＣＴ部６０３の入力とした場合、１フレームあたり１０２４サンプルのオーディオ出力が得られる。ここでＩＭＤＣＴ部６０３は、１０２４サンプルのＩＭＤＣＴ演算を行う。ＩＭＤＣＴ演算の一般式は、（数４）などで与えられる。
【００４８】
【数４】
2006293400.tif 000006
【００４９】
一方、符号化列分離部６０１において音響符号化ビットストリームから分離された拡張オーディオ符号化列は、ＢＷＥデコード部６０５に出力される。併せて、逆量子化部６０２の出力である０番目から（maxline−１）番目までの低域ＭＤＣＴ係数およびノイズ発生部６０４の出力は、ＢＷＥデコード部６０５へと入力される。ＢＷＥデコード部６０５の動作の詳細については後述するが、分離された拡張オーディオ符号化列を復号化して得られた拡張周波数スペクトル情報に基づいて、（maxline）番目から２０４７番目までに相当する高域部ＭＤＣＴ係数の復号化および逆量子化を行い、逆量子化部６０２で得られる０番目から（maxline−１）番目までの低域部ＭＤＣＴ係数に加算して、０番目から２０４７番目までに相当する広帯域ＭＤＣＴ係数を出力する。拡張ＩＭＤＣＴ部６０６では、ＩＭＤＣＴ部６０３の２倍のサンプル数のＩＭＤＣＴ演算を行うことにより、１フレームあたり２０４８サンプルの広帯域な出力オーディオ信号を得る。
【００５０】
以下では、ＢＷＥデコード部６０５のより詳細な動作について説明する。ＢＷＥデコード部６０５では、逆量子化部６０２によって得られるＭＤＣＴ係数０番目から（maxline−１）番目と、拡張オーディオ符号化列を用いて、maxline番目からtargetline番目までのＭＤＣＴ係数を復元する。startline，endline，maxline，targetline，sbw，shiftlenはいずれも符号化装置２００側のＢＷＥエンコード部２０４で用いたものと同じ値である。拡張オーディオ符号化列には、図４（ｃ）に示したように、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数が低域サブバンドＡ〜Ｄのいずれのサブバンドで代替されるかを示した情報が符号化されているので、その情報に基づいて、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を、指定された低域サブバンドＡ〜ＤのＭＤＣＴ係数で各々代替する。
【００５１】
その結果、ＢＷＥデコード部６０５では、０番目から（targetline）番目までのＭＤＣＴ係数を得る。さらにＢＷＥデコード部６０５では、拡張オーディオ符号化列にあるゲイン情報をもとにゲイン制御を行う。図３（ｂ）に示すように、ＢＷＥデコード部６０５は、maxlineからtargetlineまでの各高域サブバンドｈ０〜ｈ７に、低域部サブバンドＡ〜Ｄによって代替されるＭＤＣＴ係数列を生成する。さらに、ＢＷＥデコード部６０５は、高域サブバンドｈ０における代替ＭＤＣＴ係数がr(0)，r(1)，...，r(sbw-1)で、拡張オーディオ符号化列から得られるゲイン情報が高域サブバンドｈ０についてｇ０である時、（数５）で与えられる関係式により、図３（ｃ）に示すゲイン制御を施したＭＤＣＴ係数列を得ることができる。すなわち、高域サブバンドｈ０におけるＭＤＣＴ係数をy(0)，y(1)，...，y(sbw-1)とすると、ゲイン制御を施したｉ番目のＭＤＣＴ係数ｙ（ｉ）の値は以下の数５で表される。
【００５２】
【数５】
2006293400.tif 000007
【００５３】
同様に、高域サブバンドｈ１〜ｈ７も、各々の高域サブバンドに対するゲイン情報ｇ１〜ｇ７を、代替によるＭＤＣＴ係数列に乗じることによりゲイン制御したＭＤＣＴ係数列を得ることができる。さらに、ノイズ生成部６０４は、ホワイトノイズ、ピンクノイズ、または低域部ＭＤＣＴ係数列の全部または一部をランダムに組み合わせたノイズなどを生成し、生成されたノイズをゲイン制御されたＭＤＣＴ係数列に付加する。その際、加算されるノイズと低域から複製されるスペクトルで合成されるスペクトルのエネルギーを、（数５）で表されるスペクトルのエネルギーに補正することも可能である。
【００５４】
本実施の形態１では、（数５）のように、代替されたＭＤＣＴ係数に乗じるゲイン情報を符号化することについて述べたが、ゲイン情報としては相対的なゲインではなく、ＭＤＣＴ係数のエネルギーや平均振幅など絶対的な値を用いて符号化、復号化してもよい。
【００５５】
この様にして構成されたＢＷＥデコード部６０５を用いることにより、図４（ｃ）に示したような、少ないデータ量で表された拡張オーディオ符号化列を用いた場合でも、高域部の豊かな広帯域なオーディオ再生音を得ることができる。
【００５６】
なお、以上ではＡＡＣ方式に従う符号化装置２００および復号化装置６００について説明したが、本発明の符号化装置および復号化装置は、これに限定されず、他の符号化方式を用いたものであってもよい。
【００５７】
また、符号化装置２００では、ＭＤＣＴ部２０２からＢＷＥエンコード部２０４に、０番目から２０４７番目までのＭＤＣＴ係数列が出力されるとしたが、ＢＷＥエンコード部２０４では、さらに、量子化部２０３で量子化されたＭＤＣＴ係数を逆量子化して得られる、量子化歪を含んだＭＤＣＴ係数も併せて入力としてもよい。また、ＢＷＥエンコード部２０４は、０番目から（maxline−１）番目までの低域部については、量子化部２０３の出力を逆量子化して得られるＭＤＣＴ係数列を入力とし、（maxline）番目から（targetline−１）番目までの高域部については、ＭＤＣＴ部２０２の出力を入力とするようにしてもよい。
【００５８】
なお、上記実施の形態１では、拡張周波数スペクトル情報を場合に応じて量子化し、符号化すると説明したが、符号化すべき情報（拡張周波数スペクトル情報）をハフマン符号などの可変長符号化を用いて表現したものを拡張オーディオ符号化列として用いてもよいことは言うまでもない。これに対応して、復号化装置では、拡張オーディオ符号化列を逆量子化せず、ハフマン符号などの可変長符号を復号化するとしてもよい。
【００５９】
また、実施の形態１では、本発明の符号化方法および復号化方法を、ＭＰＥＧ−２  ＡＡＣおよびＭＰＥＧ−４  ＡＡＣに適用する場合について説明したが、これに限らず、ＭＰＥＧ−１  ＡｕｄｉｏやＭＰＥＧ−２  Ａｕｄｉｏなどの他の符号化方式に適用してもよい。ＭＰＥＧ−１  ＡｕｄｉｏやＭＰＥＧ−２  Ａｕｄｉｏに用いる際は、拡張オーディオ符号化列を、規格書記載のａｎｃｉｌｌａｒｙ＿ｄａｔａに適用する。
【００６０】
なお、上記実施の形態１では、入力されるオーディオ信号を時間周波数変換して得られる周波数スペクトル（ＭＤＣＴ係数）の範囲内で、高域部サブバンドを低域サブバンドの周波数スペクトルによって代替すると説明したが、本発明はこれに限定されず、時間周波数変換によって出力される周波数スペクトルの周波数上限を越える領域にまで代替するとしてもよい。ただし、この場合、原音を表す高域周波数スペクトル（ＭＤＣＴ係数）に基づいて代替に用いる低域サブバンドを特定することはできない。
【００６１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は、実施の形態１のＢＷＥエンコード部２０４では、startlineからendlineまでの低周波帯域のＭＤＣＴ係数列を、Ａ〜Ｄまでの４つのサブバンドに分割したが、実施の形態２のＢＷＥエンコード部では、startlineからendlineまでの同じ帯域を、重複を許してＡ〜Ｇまでの７つのサブバンドに分割したことである。
【００６２】
なお、実施の形態２における符号化装置および復号化装置は、実施の形態１における符号化装置２００および復号化装置６００と基本的には同様の構成であり、符号化装置においてはＢＷＥエンコード部７０１の処理、復号化装置においてはＢＷＥデコード部７０２の処理が異なるのみである。従って、本実施の形態２においては、ＢＷＥエンコード部７０１およびＢＷＥデコード部７０２のみ参照符号を変更して説明し、実施の形態１において符号化装置２００および復号化装置６００に関し、すでに説明した各構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、以下の実施の形態においても、既に説明した部分と異なる点についてのみ説明し、既に説明した部分については省略する。
【００６３】
以下では、図６を用いて、実施の形態２のＢＷＥエンコード部７０１について説明する。図６は、実施の形態２のＢＷＥエンコード部７０１による拡張周波数スペクトル情報生成方法を示す図である。同図において、低域サブバンドＥ、Ｆ，Ｇは、実施の形態１と同様に分割された低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄのうち、低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃを高域側に、sbw/2シフトして得られるサブバンドである。
【００６４】
ここでは、低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃを高域方向にsbw/2ずつシフトするとしているが、重複を許す帯域の分割方法や、シフトの周波数幅、および分割の個数などは必ずしもこれに限定されない。ＢＷＥエンコード部７０１では、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数列を代替する、Ａ〜Ｇまでの７つの低域サブバンドの１つを特定する情報を、高域サブバンドｈ０〜ｈ７の各々について生成および符号化し、拡張オーディオ符号化列として出力する。
【００６５】
一方、本実施の形態２における復号化装置では、実施の形態２の符号化装置（符号化装置２００におけるＢＷＥエンコード部２０４の代わりにＢＷＥエンコード部７０１を備えたもの）によって符号化された拡張オーディオ符号化列を入力として、高域サブバンドｈ０〜ｈ７が、低域サブバンドＡ〜ＧのいずれのサブバンドのＭＤＣＴ係数で代替されたかを特定する情報を復号化し、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を、低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数で代替する。
【００６６】
また、低域サブバンドＡ〜Ｇのいずれか１つを特定する情報を、例えば３ビットの符号情報を用いて表す場合、符号情報として「０」から「６」までの整数値が、それぞれ低域サブバンドＡ〜Ｇを表すとすると、符号情報の値が「７」となる符号情報を作成した場合、復号化装置では、Ａ〜Ｇのいずれを用いても代替しないという制御を行うとしてもよい。なお、ここでは符号情報として３ビットの情報を用い、符号情報の値として「７」の場合について述べたが、符号情報のビット数や、符号情報の値は他の値でも構わない。
【００６７】
実施の形態１で用いたゲイン制御および／またはノイズの重畳は、本発明の実施の形態２でも同様に用いる。この様にして作成された符号化装置、復号化装置を用いれば、情報量として大きくない拡張オーディオ符号化列を用いて、広帯域な再生音を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
実施の形態３において、実施の形態２と異なる点は、実施の形態２のＢＷＥエンコード部７０１では、startlineからendlineまでの低域部ＭＤＣＴ係数を、周波数軸方向の重複を許してＡ〜Ｇまでの７つの低域サブバンドに分割したが、実施の形態３のＢＷＥエンコード部では、startlineからendlineまでの帯域を、Ａ〜Ｇまでの７つのサブバンドに分割し、かつ、低域サブバンド内のＭＤＣＴ係数の順序を反転したものと、低域サブバンド内のＭＤＣＴ係数の正負の符号を反転したものとを定義したことである。
【００６９】
実施の形態３においても実施の形態２と同様、実施の形態１の符号化装置２００および復号化装置６００と、構成上異なる点は、符号化装置におけるＢＷＥエンコード部８０１と、復号化装置におけるＢＷＥデコード部８０２のみである。以下では、図７を用いて本実施の形態３のＢＷＥエンコード部について説明する。
【００７０】
図７は、実施の形態３のＢＷＥエンコード部８０１による拡張周波数スペクトル情報生成方法を示す図である。図７（ａ）は、実施の形態２と同様に分割された低域部および高域部のサブバンドを示す図である。図７（ｂ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。図７（ｃ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の順序を反転させて得られるサブバンドＡｓのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。
【００７１】
また、図７（ｄ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の符号を反転させて得られるサブバンドＡｒを示す図である。例えば、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列を（p0，p1，...，pN）で表す。これにおいて、例えば、p0は、サブバンドＡの０番目のＭＤＣＴ係数の値を表している。サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の順序を周波数方向に反転させて得られるサブバンドＡｓのＭＤＣＴ係数列は(pN，p（N-1），...，p0)である。低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の符号を反転させて得られるサブバンドＡｒのＭＤＣＴ係数は(-p0，-p1，...，-pN)で表される。サブバンドＡだけでなく、サブバンドＢ〜Ｇも同様に、順序の反転したサブバンドＢｓ〜Ｇｓと、負号を反転して得られるサブバンドＢｒ〜Ｇｒとを定義する。
【００７２】
この様にして、本実施の形態３におけるＢＷＥエンコード部８０１では、高域サブバンドｈ０〜ｈ７の各々について、Ａ〜Ｇまでの７つの低域サブバンドのいずれか、または７つの低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数列の順番や符号を反転して得られるそれぞれ７つの低域サブバンドＡｓ〜Ｇｓおよび低域サブバンドＡｒ〜Ｇｒのうちからいずれか、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を代替する１つを特定する。
【００７３】
ＢＷＥエンコード部８０１は、特定された低域サブバンドを用いて高域部ＭＤＣＴ係数列を表すための情報を符号化し、図４(ｃ)に示したような拡張オーディオ符号化列を生成する。この場合、拡張周波数スペクトル情報として、各高域サブバンドにつき、高域サブバンドのＭＤＣＴ係数を代替する低域サブバンドを特定する情報と、特定された低域サブバンドのＭＤＣＴ係数の順序を反転するか否かを示す情報と、特定された低域サブバンドＭＤＣＴ係数の正負の符号を反転するか否かを示す情報とを符号化する。
【００７４】
一方、本実施の形態３における復号化装置では、上記のように本実施の形態３における符号化装置によって符号化された拡張オーディオ符号化列を入力として、高域サブバンドｈ０〜ｈ７が、低域サブバンドＡ〜ＧのいずれのＭＤＣＴ係数で代替されているか、ＭＤＣＴ係数の順序を反転するか否か、およびＭＤＣＴ係数の正負の符号を反転させるか否かを示した拡張周波数スペクトル情報を復号化する。次いで、復号化された拡張周波数スペクトル情報に従って、特定された低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数を、ＭＤＣＴ係数の順序を反転したり、正負の符号を反転したりして、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を生成する。
【００７５】
さらに、本実施の形態３では、低域サブバンドのＭＤＣＴ係数の順序と正負の符号とについてのみの拡張ではなく、低域サブバンドのＭＤＣＴ係数をフィルタ処理したものによる代替を含む。なお、フィルタ処理とは、例えばＩＩＲフィルタおよびＦＩＲフィルタなどであり、当業者では明らかな技術であるので説明を省略する。このようなフィルタ処理を行う場合、符号化装置側で、拡張オーディオ符号化列の中にフィルタの係数を符号化しておくことにより、復号化装置側では、特定された低域サブバンドのＭＤＣＴ係数に、復号化されたフィルタ係数で示されるＩＩＲフィルタやＦＩＲフィルタを施し、フィルタリングが施されたＭＤＣＴ係数を用いて高域サブバンドを代替することができる。
【００７６】
なお、実施の形態１で用いたゲイン制御は、実施の形態３でも同様に用いることができる。以上のように構成された符号化装置、復号化装置を用いれば、情報量として大きくない拡張オーディオ符号化列を用いて、広帯域な再生音を得ることができる。
【００７７】
（実施の形態４）
本実施の形態４において、実施の形態３と異なる点は、本実施の形態４の復号化装置では、高域部サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を、特定された低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数だけを用いて代替するのではなく、特定された低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数に併せて、ノイズ生成部によって生成されたＭＤＣＴ係数を用いて代替する点である。従って、本実施の形態４における復号化装置は、実施の形態１の復号化装置６００と、ノイズ生成部９０１およびＢＷＥデコード部９０２の構成が異なるのみである。
【００７８】
以下、本実施の形態４の復号化装置における拡張オーディオ符号化列の復号化処理について、例えば、ＢＷＥデコードされる高域サブバンドｈ０が、低域サブバンドＡを用いて代替される場合について図８を用いて説明する。図８（ａ）は、高域サブバンドｈ０に対して特定された低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。図８（ｂ）は、ノイズ生成部９０１によって生成される低域サブバンドＡと同数のＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示した低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数と、図８（ｂ）に示したノイズ生成部９０１によるＭＤＣＴ係数とを用いて生成される、高域サブバンドｈ０を代替するＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。ここで、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列を、Ａ＝(p0，p1，...，pN)とする。
【００７９】
また、ノイズ生成部９０１では、低域サブバンドＡと同じ数Ｎのノイズ信号ＭＤＣＴ係数列、Ｍ＝(n0,n1, ...,nN)が得られるとする。ＢＷＥデコード部９０２では、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列Ａと、ノイズ信号ＭＤＣＴ係数列Ｍとを、重み係数α、βを用いて調整し、高域サブバンドｈ０のＭＤＣＴ係数を代替する代替ＭＤＣＴ係数列Ａ'を生成する。代替係数列Ａ'は、以下の数式（数６）で表される。
【００８０】
【数６】
2006293400.tif 000008
【００８１】
なお、重み係数α、βは本実施の形態４における復号化装置において、予め設定された値でもよいし、符号化装置側で、重み係数α、βの値を示す制御情報を拡張オーディオ符号化列中に符号化しておき、復号化装置において復元したものを用いるとしてもよい。
【００８２】
ここでは、ＢＷＥデコード部９０２で出力されるサブバンドｈ０を例にとって説明したが、他の高域サブバンドｈ１〜ｈ７についても同様の処理を行う。また、代替される低域サブバンドとして低域サブバンドＡを例に説明したが、逆量子化部から得られる他の低域サブバンドであってもよく、その場合の処理も同様である。また、重み係数α、βとしては、一方が「０」のとき他方が「１」となるような値をとってもよいし、「α＋β」が「１」となるような値をとってもよい。
【００８３】
この場合、例えば、α＝０のとき、高域サブバンドのＭＤＣＴ係数列とノイズ情報のＭＤＣＴ係数列のエネルギー比を求め、得られたエネルギー比を、ノイズ情報のＭＤＣＴ係数列に対するゲイン情報として拡張オーディオ符号化列に符号化するものとする。さらに、重み係数αと重み係数βとの比を表す値を符号化してもよい。また、ＢＷＥデコード部９０２によってコピーされる１つの低域サブバンドのＭＤＣＴ係数が全て「０」である場合には、αの値によらずβの値を「１」に設定するなどの制御を行うとしてもよい。
【００８４】
ノイズ生成部９０１は、予め用意されたテーブルを内部に保持しておき、そのテーブルにある値をノイズ信号ＭＤＣＴ係数列として出力する構成でもよいし、時間領域のノイズ信号をＭＤＣＴ変換することによって得られるノイズ信号ＭＤＣＴ係数列を毎フレーム作成する構成でもよい。また、時間領域のノイズ信号に対して時間領域でゲインコントロールし、ゲインコントロールされた信号列をＭＤＣＴ変換して得られるＭＤＣＴ係数列の全部または一部を用いてノイズ信号ＭＤＣＴ係数列を出力する構成でもよい。
【００８５】
特に、時間領域のノイズ信号を時間領域でゲインコントロールし、ＭＤＣＴ変換して得られるＭＤＣＴ係数列を用いる場合には、再生音のプリエコーを抑圧する効果を期待することができる。その際、ノイズ信号に対して時間領域でゲインコントロールするためのゲインの制御情報は、実施の形態４における符号化装置側で予め符号化しておき、復号化装置側ではそれを復号化して用いるとしてもよい。この様にして構成された復号化装置を用いれば、低域サブバンドのＭＤＣＴ係数によって、ＢＷＥデコードされる高域サブバンドのＭＤＣＴ係数を、十分に表現できない場合においても、ノイズ信号のＭＤＣＴ係数を用いることで、極端にトナリティーを上げることなく、広帯域化を図れる効果が期待される。
【００８６】
（実施の形態５）
本実施の形態５において、実施の形態４と異なる点は、複数の時間フレームを１つにまとめて制御可能するように機能を拡張した点である。本発明の実施の形態５の符号化装置および復号化装置におけるＢＷＥエンコード部１００１およびＢＷＥデコード部１００２の動作に付いて、図９および図１０を用いて説明する。
【００８７】
図９（ａ）は、時刻t0における１フレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｂ）は、時刻t1における次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。時刻t0，t1，t2は連続する時間であり、フレームに同期した時刻であるとする。実施の形態１から実施の形態４では、各々の時刻t0，t1，t2においてそれぞれ拡張オーディオ符号化列を生成したが、実施の形態５の符号化装置においては、複数の連続するフレームの拡張オーディオ符号化列を共通に生成する。同図では、連続するフレームの数が３つの場合を示したが、連続するフレームの数はいくつでもでよい。
【００８８】
実施の形態１の図４（ｃ）では、拡張オーディオ符号化列の先頭部に、直前フレームの拡張オーディオ符号化列と同じ方法で分割された低域サブバンドＡ〜Ｄを使用するか否かを示す項目を備えたが、本実施の形態５のＢＷＥエンコード部１００１は、これと同様に、各フレームの拡張オーディオ符号化列の先頭部に、直前フレームと同じの拡張オーディオ符号化列を使用するか否かを示す項目を設ける。以下では、例えば、時刻t0，t1，t2の各フレームにおいて、各フレームの高域サブバンドを、時刻t0フレームの拡張オーディオ符号化列を用いて復号化する場合について説明する。
【００８９】
実施の形態５の復号化装置では、複数の連続するフレームに共通に生成された拡張オーディオ符号化列を入力として、各フレームのＢＷＥデコードを行う。例えば、ＢＷＥデコード部１００２は、時刻t0フレームにおける高域サブバンドｈ０が、同じ時刻t0フレームの低域サブバンドＣで代替されている場合、時刻t1フレームにおける高域サブバンドｈ０も時刻t1フレームの低域サブバンドＣを用いて復号化し、同様に時刻t2フレームにおける高域サブバンドｈ０も時刻t2フレームの低域サブバンドＣを用いて復号化する。
【００９０】
ＢＷＥデコード部１００２は、他の高域サブバンドｈ１〜ｈ７についても同様の処理を行う。この様にして構成された符号化装置および復号化装置を用いれば、同じ拡張オーディオ符号化列を使用する複数フレームに対して、全体的に、オーディオ符号化ビットストリーム中に拡張オーディオ符号化列が占める領域を小さく抑えることができ、より効率的な符号化および復号化を実現することができる。
【００９１】
また、以下では、本実施の形態５における符号化装置および復号化装置の他の例について、図１０を用いて説明する。この例において、前述の例と異なる点は、ＢＷＥエンコード部１１０１は、複数の連続フレームにおいて同じ拡張オーディオ符号化列を用いて復号化される高域部ＭＤＣＴ係数列を、フレームごとに異なるゲインでゲインコントロールするためのゲイン情報を、拡張オーディオ符号化列に符号化する点である。
【００９２】
図１０も、図９と同様に、時刻t0，t1，t2において連続する複数のフレームにおけるＭＤＣＴ係数列を示す図である。実施の形態５における他の符号化装置では、複数フレームにおいてＢＷＥデコードされる高域部ＭＤＣＴ係数のゲインの相対値を、拡張オーディオ符号化列に生成する。例えば、ＢＷＥデコードされる帯域（maxline から targetlineまでの高域部）のＭＤＣＴ係数の平均振幅を、時刻t0，t1，t2フレームに対して各々G0，G1，G2とする。
【００９３】
まず、時刻t0，t1，t2フレームの中で、レファレンスとなるフレームを決定する。レファレンスとなるフレームは、例えば、最初の時刻t0フレームなどに予め決定しておいてもよいし、また、例えば、最大の平均振幅を与えるフレームをレファレンスとして決定しておき、最大の平均振幅を与えるフレームの位置を示す情報を拡張オーディオ符号化列中に別途、符号化しておいてもよい。
【００９４】
ここでは、例えば、時刻t0フレームにおける平均振幅G0が、同じ拡張オーディオ符号化列を用いて高域部ＭＤＣＴ係数列が復号化される連続フレームにおける、最大の平均振幅であるとする。この場合、時刻t1フレームにおける高域部平均振幅は、レファレンスである時刻t0フレームに対して、G1 / G0で表され、時刻t2フレームにおける高域部平均振幅は、時刻t0フレームに対してG2 / G0で表される。ＢＷＥエンコード部１１０１は、これら、高域部平均振幅の相対値G1 / G0，G2 / G0などを量子化して拡張オーディオ符号化列に符号化する。
【００９５】
一方、実施の形態５における他の復号化装置では、ＢＷＥデコード部１１０２は、拡張オーディオ符号化列を入力として、レファレンスとなるフレームを拡張オーディオ符号化列から特定して復号化し、もしくは予め決定されているフレームを復号化し、レファレンスとなるフレームの平均振幅値を復号化する。さらに、ＢＷＥデコードされる高域部ＭＤＣＴ係数列のレファレンスフレームに対する相対的な平均振幅値を復号化し、共通の拡張オーディオ符号化列に従って復号化された各フレームの高域部ＭＤＣＴ係数列をゲインコントロールする。
【００９６】
このように、図１０に示したＢＷＥデコード部１１０２によれば、共通の拡張オーディオ符号化列を使用して復号化された複数フレームに対して、ＭＤＣＴ係数の平均振幅の補正を容易に行うことができる。これによって、少ないデータ量で、より原音に忠実な広帯域オーディオ信号を再生できるオーディオ符号化列を符号化し、復号化することができる。
【００９７】
（実施の形態６）
本実施の形態６において、実施の形態５と異なる点は、本実施の形態５の符号化装置および復号化装置は、時間軸上のオーディオ信号を、ポリフェーズＱＭＦ（Quadrature Mirror Filter）フィルタを用いて、周波数スペクトルの時間変化を表す時間周波数信号に変換および逆変換する点である。
【００９８】
例えば、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚでサンプリングされたオーディオ信号の１フレーム、１０２４サンプルのうち、連続する毎３２サンプルを約０．７３ｍｓｅｃごとに周波数変換して、それぞれ３２サンプルからなる周波数スペクトルを得る。１フレーム、１０２４サンプルでは、約０．７３ｍｓｅｃずつ時間差のあるこの周波数スペクトルが、全部で３２個得られる。
【００９９】
この周波数スペクトルは、それぞれ３２サンプルで０ｋＨｚから最大２２．０５ｋＨｚまでの再生帯域を表している。この周波数スペクトルのうち、同一周波数のスペクトルデータの値を時間方向につないで得られる波形が、ＱＭＦフィルタの出力である時間周波数信号である。本実施の形態の符号化装置は、ＱＭＦフィルタの出力である時間周波数信号のうち、例えば、低域部０番目〜１５番目の時間周波数信号を、従来の符号化装置と同様にして、量子化および可変長符号化する。
【０１００】
一方、高域部１６番目〜３１番目の時間周波数信号については、それぞれを代替する低域部０番目〜１５番目の時間周波数信号の１つを特定し、特定された低域部０番目〜１５番目の時間周波数信号を示す情報と、特定された低域時間周波数信号の振幅を調整するためのゲイン情報とからなる拡張時間周波数信号を生成する。
【０１０１】
なおここで、例えば、パラメータに応じて処理または特性の異なるフィルタを用いる場合には、フィルタの処理内容または特性を特定するためのパラメータを、拡張時間周波数信号に記述しておく。次いで、符号化装置は、低域時間周波数信号を量子化及び可変長符号化して得られた低域部オーディオ符号化列と、拡張時間周波数信号を可変長符号化して得られた高域部符号化列とを、オーディオ符号化ビットストリームに記述して出力する。
【０１０２】
図１１は、ＱＭＦフィルタを用いて符号化されたオーディオ符号化ビットストリームから広帯域時間周波数信号を復号化する復号化装置１２００の構成を示すブロック図である。復号化装置１２００は、高域部の時間周波数信号を表す拡張時間周波数信号を可変長符号化して得られた符号化列と、低域時間周波数信号を量子化および符号化して得られた符号化列とからなる入力オーディオ符号化ビットストリームから、広帯域時間周波数信号を復号化する復号化装置であって、核復号化部１２０１、拡張復号化部１２０２およびスペクトル加算部１２０３を備える。
【０１０３】
核復号化部１２０１は、入力されたオーディオ符号化ビットストリームを復号化し、量子化された低域時間周波数信号と、高域時間周波数信号を表す拡張時間周波数信号とを分離する。核復号化部１２０１は、さらに、オーディオ符号化ビットストリームから分離された低域時間周波数信号を、逆量子化してスペクトル加算部１２０３に出力する。スペクトル加算部１２０３は、核復号化部１２０１によって復号化および逆量子化された低域時間周波数信号と、拡張復号化部１２０２によって生成された高域時間周波数信号とを加算して、全再生帯域例えば、再生帯域０ｋＨｚ〜２２．０５ｋＨｚの時間周波数信号を出力する。この出力時間周波数信号は、例えば、後段の図示しないＱＭＦ逆変換フィルタによって時間軸上のオーディオ信号に変換され、さらに後段のスピーカなどにより音声および音楽などの可聴音に変換される。
【０１０４】
拡張復号化部１２０２は、核復号化部１２０１によって復号化された低域時間周波数信号と、拡張時間周波数信号とを入力とし、分離された拡張時間周波数信号に基づいて、高域時間周波数信号を代替する低域時間周波数信号を特定して高域部にコピーし、さらにその振幅を調整して高域時間周波数信号を生成する処理部であって、さらに、代替制御部１２０４およびゲイン調整部１２０５を備える。
【０１０５】
代替制御部１２０４は、復号化された拡張時間周波数信号に従って、例えば、１６番目の高域時間周波数信号を代替する０番目〜１５番目の低域時間周波数信号の１つを特定し、特定された低域時間周波数信号を１６番目の高域時間周波数信号としてコピーする。ゲイン調整部１２０５は、高域部に１６番目の高域時間周波数信号としてコピーされた低域時間周波数信号を、拡張時間周波数信号に記述されているゲイン情報に従って増幅し、振幅を調整する。拡張復号化部１２０２は、さらに、代替制御部１２０４とゲイン調整部１２０５とによる上記処理を、１７番目〜３１番目の各高域時間周波数信号についても行う。０番目〜１５番目の低域時間周波数信号の１つを特定するためには４ビット、コピーされた低域時間周波数信号の振幅を調整するためのゲイン情報に４ビットを使用することにすると、１６番目〜３１番目までの高域時間周波数信号は、高々、（４＋４）＊３２＝２５６ビットで表すことができる。
【０１０６】
図１２は、実施の形態６の復号化装置１２００によって復号化される時間周波数信号の一例を示す図である。例えば、ｋ（ｋは、０≦ｋ≦１５の整数）番目の低域時間周波数信号のスペクトル列を、Ｂｋ＝(pk(t0)，pk(t1)，...，pk(t31))と表すと、図のように、本実施の形態６の図示しない符号化装置によって生成されたオーディオ符号化ビットストリームには、例えば、０番目〜１５番目の低域時間周波数信号Ｂ０〜Ｂ１５が、量子化および符号化されて記述されている。
【０１０７】
一方、１６番目〜３１番目の高域時間周波数信号Ｂ１６〜Ｂ３１に対しては、それぞれを代替する０番目〜１５番目の低域時間周波数信号Ｂ０〜Ｂ１５の１つを特定する情報と、高域にコピーされたそれぞれの低域時間周波数信号の振幅を調整するためのゲイン情報とが記述されている。例えば、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６を表すために、拡張時間周波数信号には、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６を代替する１０番目の低域時間周波数信号Ｂ１０を示す情報と、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６として高域部にコピーされた低域時間周波数信号Ｂ１０の振幅を調整するためのゲイン情報Ｇ０とが記述される。
【０１０８】
これに従って、核復号化部１２０１によって復号化および逆量子化が施された１０番目の低域時間周波数信号Ｂ１０が、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６として高域部にコピーされ、ゲイン情報Ｇ０の分だけ増幅され、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６が生成される。１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７についても同様で、拡張時間周波数信号に記述されている１１番目の低域時間周波数信号Ｂ１１が代替制御部１２０４によって１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７としてコピーされ、ゲイン情報Ｇ１で示されるゲインで増幅され、１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７が生成される。これと同様の処理を、１８番目〜３１番目の高域時間周波数信号Ｂ１８〜３１について繰り返すことによって、すべての高域時間周波数信号を得ることができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態６によれば、符号化装置では、ＱＭＦフィルタの出力である時間周波数信号についても、本発明の低域時間周波数信号による高域時間周波数信号の代替を適用して、広帯域なオーディオ時間周波数信号を比較的少ないデータ量の増加だけで符号化することができ、また、復号化装置では高域の豊かなオーディオ信号を復号化することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態６では、高域時間周波数信号のそれぞれを低域時間周波数信号のそれぞれが代替すると説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、低域部と高域部とを同数（例えば、４個）の時間周波数信号からなる複数（例えば、８個）のグループに分け、高域の各グループを低域のグループの１つの時間周波数信号で代替するようにしてもよい。
【０１１１】
また、３２個のスペクトル値からなるノイズを生成して重畳し、高域にコピーされた低域時間周波数信号の振幅を調整するとしてもよい。また、本実施の形態６では、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、１フレーム１０２４サンプル、１時間周波数信号を構成するサンプル数２２および１フレームを構成する時間周波数信号３２個として説明したが、本発明はこれに限定されず、サンプリング周波数および１フレームを構成するサンプル数は、他の数値であってもよい。
【０１１２】
なお、本発明に係る符号化装置は、ＢＳおよびＣＳを含む衛星放送の放送局に備えられる音響符号化装置として、またインターネットなどの通信ネットワークを介してコンテンツを配信するコンテンツ配信サーバの音響符号化装置として、さらに、汎用のコンピュータによって実行される音響信号符号化用のプログラムとして有用である。
【０１１３】
また、本発明に係る復号化装置は、家庭のＳＴＢに備えられる音響復号化装置としてだけでなく、汎用のコンピュータによって実行される音響信号復号化用のプログラムとして、またＳＴＢまたは汎用のコンピュータに備えられる音響信号復号化用の専用の回路基板、ＬＳＩなどとして、さらにＳＴＢまたは汎用のコンピュータに挿入されるＩＣカードとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１における符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、ＭＤＣＴ部によって出力されるＭＤＣＴ係数列を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＭＤＣＴ係数のうち、量子化部で符号化される０番目から（maxline−１）番目までのＭＤＣＴ係数を示す図である。図２（ｃ）は、図１に示したＢＷＥエンコード部における拡張オーディオ符号化列の生成方法の一例を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、原音のＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。図３（ｂ）は、ＢＷＥエンコード部による代替によって生成されたＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示したＭＤＣＴ係数列にゲイン制御を施した場合のＭＤＣＴ係数列を表す波形図である。
【図４】図４（ａ）は、通常の音響符号化ビットストリームの一例を示す図である。図４（ｂ）は、本実施の形態の符号化装置によって出力される音響符号化ビットストリームの一例を示す図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した拡張オーディオ符号化列部に記述される拡張オーディオ符号化列の一例を示す図である。
【図５】図１の符号化装置から出力された音響符号化ビットストリームを復号化する復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２のＢＷＥエンコード部による拡張周波数スペクトル情報生成方法を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態２と同様に分割された低域部および高域部のサブバンドを示す図である。図７（ｂ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。図７（ｃ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の順序を反転させて得られるサブバンドＡｓのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。図７（ｄ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の符号を反転させて得られるサブバンドＡｒを示す図である。
【図８】図８（ａ）は、高域サブバンドｈ０に対して特定された低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。図８（ｂ）は、ノイズ生成部によって生成される低域サブバンドＡと同数のＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示した低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数と、図８（ｂ）に示したノイズ生成部によるＭＤＣＴ係数とを用いて生成される、高域サブバンドｈ０を代替するＭＤＣＴ係数の一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、時刻t0における１フレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｂ）は、時刻t1における次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、時刻t0における１フレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図１０（ｂ）は、時刻t1における次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図１０（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。
【図１１】ＱＭＦフィルタを用いて符号化されたオーディオ符号化ビットストリームから広帯域時間周波数信号を復号化する復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態６の復号化装置によって復号化される時間周波数信号の一例を示す図である。
【図１３】従来の符号化装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１５】
２００    符号化装置
２０１    プリプロセス部
２０２    ＭＤＣＴ部
２０３    量子化部
２０４    ＢＷＥエンコード部
２０５    符号化列生成部
１２００    復号化装置
１２０１    核復号化部
１２０２    拡張復号化部
１２０３    スペクトル加算部
【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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