(57)【要約】  本発明は、高周波再構成（ＨＦＲ）を利用してオーディオソース符号化システムを向上するための新規の方法及び新規の装置を提案する。それは符号器側で検出機構（７０３ａ）を利用して、スペクトルのどの部分が復号器でＨＦＲ法によって正しく再生されないかを評価する。これに関する情報を効率的に符号化し（７０３ｂ）、復号器に送信し、そこでＨＦＲ装置の出力と結合される。
2005510772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた周波数より下の周波数成分に基づいて、その予め定められた周波数より上の周波数成分を生成するのに適した、高周波再生技術を使用して復号するように意図された符号化信号を得るように、オーディオ信号を符号化するための符号器であって、
符号化アルゴリズムを使用して符号化される入力信号の符号化された表現であり、かつ前記予め定められた周波数より下のオーディオ信号の周波数成分を表わす符号化入力信号を提供するための手段（７０２）と、
前記入力信号又はその符号化されかつ復号された信号に前記高周波再生技術を実行して、前記予め定められた周波数より上の周波数成分を持つ再生信号を得るための高周波再生装置（７０３ｃ）と、
有意しきい値を超える、前記再生信号と前記オーディオ信号との間の差を検出するための検出器（７０３ａ）と、
検出された差を記述して追加情報を得るための記述装置（７０３ｂ）と、
前記符号化入力信号及び前記追加情報を結合して前記符号化信号を生成するためのコンバイナ（７０５）と、
を備えた符号器。
【請求項２】
前記検出された差は前記再生信号に含まれないオーディオ信号のスペクトル線である、請求項１に記載の符号器。
【請求項３】
前記予め定められた周波数は入力信号が前記符号化アルゴリズムによって符号化される上限周波数を決定するクロスオーバ周波数である、請求項１又は２に記載の符号器。
【請求項４】
前記検出器（７０３ａ）は前記再生信号と前記オーディオ信号に複数の周波数帯域を使用するように構成され、前記差が前記再生信号と前記オーディオ信号の同じ周波数帯域に基づいて検出される請求項１ないし３のいずれかに記載の符号器。
【請求項５】
前記検出器（７０３ａ）及び／又は前記高周波再生装置が時間領域から周波数領域への変換器を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の符号器。
【請求項６】
前記時間領域から周波数領域への変換器がトランスフォーム又はフィルタバンクである請求項５に記載の符号器。
【請求項７】
前記検出器（７０３ａ）は、
前記再生信号及び前記オーディオ信号に予測を実行するための予測装置と、
前記予測装置によって得られる予測利得の差において、前記有意しきい値を形成する利得しきい値より大きいものを検出するための検出器と、
を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の符号器。
【請求項８】
前記検出器（７０３ａ）は、前記オーディオ信号と前記再生信号との絶対スペクトルの差において、前記有意しきい値を形成する予め定められた差より高いものを検出するように構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の符号器。
【請求項９】
前記検出のための検出器（７０３ａ）は、前記オーディオ信号及び前記再生信号の周波数依存性トーナリティ尺度を決定し、前記トーナリティ尺度が前記有意しきい値を形成するしきい差より大きく異なる周波数帯域を検出するように構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の符号器。
【請求項１０】
前記トーナリティ尺度がトーナル対雑音比である請求項９に記載の符号器。
【請求項１１】
前記オーディオ信号がサンプリング周波数を使用してサンプリングされた離散オーディオ信号であり、
前記予め定められた周波数が前記サンプリング周波数の値の２分の１より小さく、
前記検出器（７０３ａ）は、前記予め定められた周波数帯域より上の特定周波数帯域に対して差を決定するように構成され、前記特定周波数帯域の中心周波数が前記サンプリング周波数の値の２分の１より小さく、
該符号器は、前記決定された差を記述するために、前記符号化入力信号を生成するエンコーダを制御して、前記符号化アルゴリズムに従って前記特定周波数に関して前記オーディオ信号をさらに符号化するための制御装置（９１０）をさらに含み、前記特定周波数帯域に対する前記コーダ（７０２）の出力が前記追加情報の代用となる請求項１ないし１０のいずれかに記載の符号器。
【請求項１２】
前記記述装置（７０３ｂ）は前記オーディオ信号を帯域通過フィルタリングするための帯域通過フィルタを含み、前記帯域通過フィルタが、検出された差を含む特定の周波数帯域に設定され、
前記記述装置（７０３ｂ）は前記帯域通過フィルタの出力を符号化して前記追加信号を得るために、前記符号化入力信号を符号化する符号化アルゴリズムとは異なる符号化アルゴリズムを使用する符号器を含む請求項１ないし１０のいずれかに記載の符号器。
【請求項１３】
差を検出するための前記検出器はスペクトル線を検出するように構成され、
前記記述装置は前記検出されたスペクトル線の周波数位置に関する情報を生成するように構成された請求項１ないし１１のいずれかに記載の符号器。
【請求項１４】
周波数位置に関する前記情報は、スケールファクタ帯域について、前記符号化信号を復号するときにスペクトル線をその特定のスケールファクタ帯域に加えるべきかどうかを示すベクトルを含む請求項１３に記載の符号器。
【請求項１５】
前記オーディオ信号がフレーム毎に処理され、前記決定された周波数がフレーム毎に可変である請求項１ないし１４のいずれかに記載の符号器。
【請求項１６】
前記差検出器（７０３ａ）は、前記予め定められた周波数を検出された差に基づいて変動させるためのクロスオーバ周波数制御装置をさらに含む請求項１５に記載の符号器。
【請求項１７】
ＨＦＲ技術が、前記予め定められた周波数より下のスペクトル値から前記予め定められた周波数より上のスペクトル値を生成するように構成されている請求項１ないし１６のいずれかに記載の符号器。
【請求項１８】
前記ＨＦＲ技術が、連続周波数に関係する一群のスペクトル値又は帯域通過信号を、連続周波数に対応し予め定められた周波数より上の一群のスペクトル値又は帯域通過信号に転置するように構成されている請求項１ないし１７のいずれかに記載の符号器。
【請求項１９】
前記オーディオ信号のスペクトル包絡を決定するためのスペクトル包絡推定器（７０４）をさらに含み、前記スペクトル包絡が前記予め定められた周波数より上の前記オーディオ信号のスペクトル部分に関連する請求項１７又は１８に記載の符号器。
【請求項２０】
前記スペクトル包絡のデータが、スペクトル値の数より少ない包絡データ点を含み、一スケールファクタ帯域に対し一つのデータ点が提供される請求項１９に記載の符号器。
【請求項２１】
スペクトル成分が複素変換係数又は複素帯域通過信号である請求項１ないし２０のいずれかに記載の符号器。
【請求項２２】
符号化アルゴリズムを使用して符号化された、予め定められた周波数より下の原オーディオ信号の周波数成分を表わす符号化入力信号と、前記入力信号又はその符号化されかつ復号された信号から高周波再生技術によって生成された再生信号と前記原オーディオ信号との間の検出された差を記述した追加情報とを含む符号化信号を復号するための復号器であって、
前記符号化アルゴリズムに従って前記符号化入力信号を復号することによって生成される復号入力信号を得るための手段（８０３）と、
前記追加情報に基づいて前記検出された差を再構成するための再構成装置（８０５）と、
前記検出された差を得るための前記高周波再生技術と同様の高周波再生技術を実行して前記再生信号を得るための高周波再生装置（８０４）と、
前記復号入力信号、前記再構築された差、及び前記再生信号に基づいて、高周波再生オーディオ信号を生成するための生成装置（８０６、８０７）と、
を備えた復号器。
【請求項２３】
検出された差が指定周波数領域のスペクトル線を含み、前記追加情報が前記特定周波数領域に関係し、
前記再構築装置（８０５）が前記追加情報に応じて前記指定領域のスペクトル線を生成するように構成されている請求項２２に記載の復号器。
【請求項２４】
前記追加情報が、スペクトル線を再構築するスケールファクタ帯域を指定し、
前記符号化信号が、前記予め定められた周波数より上のオーディオ信号のスペクトル部分を記述するためのスペクトル包絡データをさらに含み、
前記生成装置（８０６、８０７）が前記スケールファクタ帯域にスペクトル線を生成するように構成され、
前記生成されたスペクトル線を含む前記スケールファクタ帯域の所定のエネルギが維持されるように、前記生成装置（８０６、８０７）がさらに前記スケールファクタ帯域のスペクトル線を調整するように構成されている請求項２２又は２３に記載の復号器。
【請求項２５】
前記高周波再生装置（８０４）は、合成フィルタバンクチャネルを有する合成フィルタバンク（１２０３）を含み、前記合成フィルタバンクではスケールファクタ帯域が二つ以上のフィルタバンクチャネルを含み、
前記符号化信号がスペクトル包絡ベクトル及びノイズフロアレベルベクトルをさらに含み、
前記再構成装置（８０５）は、前記再構成されたスペクトル線のレベルを前記スペクトル包絡ベクトルに基づいて計算するように構成されている請求項２２ないし２４のいずれかに記載の復号器。
【請求項２６】
前記生成装置（８０６、８０７）は、次式：
2005510772.tif 000016
に従ってスケールファクタ帯域内で正弦波が挿入されないフィルタバンクチャネルに対して帯域通過信号を決定するように構成され、
式中、ｌはフィルタバンクチャネル番号であり、ｌ1は前記スケールファクタ帯域の最低フィルタバンクチャネル番号であり、ｌuは前記スケールファクタ帯域の最高フィルタバンクチャネルであり、ｘreはＨＦＲブロック（８０４）によって出力される帯域通過信号サンプルの実数部であり、ｘimはＨＦＲブロック（８０４）によって出力される帯域通過信号サンプルの虚数部であり、ｙre及びｙimはフィルタバンクチャネルに対して調整された帯域通過信号の実数部及び虚数部であり、ｇhfrは前記ノイズフロアレベルベクトルから導出される利得調整係数である請求項２５に記載の復号器。
【請求項２７】
前記再構成装置（８０５）は合成正弦波が挿入される特定のスケールファクタ帯域ｌsを決定するように構成され、
挿入される合成正弦波のレベルが次の通り、
2005510772.tif 000017
と定義され、ここでｎは所定のスケールファクタ帯域の数であり、
2005510772.tif 000018
はスペクトル包絡ベクトルであり、
前記生成装置は、次式：
2005510772.tif 000019
に従って合成正弦波が配置されるチャネルの帯域通過信号を決定するように構成され、式中、ｌsは正弦波が挿入されるフィルタバンクチャネル番号であり、ｌ1は前記スケールファクタ帯域の最低フィルタバンクチャネル番号であり、ｌuは前記スケールファクタ帯域の最高フィルタバンクチャネルであり、ｘreはＨＦＲブロック（８０４）によって出力される帯域通過信号サンプルの実数部であり、ｘimはＨＦＲブロック（８０４）によって出力される帯域通過信号サンプルの虚数部であり、ｙre及びｙimはフィルタバンクチャネルの調整された帯域通過信号の実数部及び虚数部であり、ｇhfrは前記ノイズフロアレベルベクトルから導出される利得調整係数であり、φre及びφimが正弦波を帯域通過信号内に配置するための複素変調ベクトルを形成し、ｋが０から４までの範囲の変調ベクトルインデックスである請求項２５又は２６に記載の復号器。
【請求項２８】
予め定められた周波数より下の周波数成分に基づいて、予め定められた周波数より上の周波数成分を生成するのに適した、高周波再生技術を用いて復号されるように意図された符号化信号を得るようにオーディオ信号を符号化するための方法であって、
符号化アルゴリズムを使用して符号化される入力信号の符号化された表現であり、かつ前記予め定められた周波数より下のオーディオ信号の周波数成分を表わす符号化入力信号を提供するステップと、
前記入力信号又はその符号化されかつ復号された信号に前記高周波再生技術を実行して、前記予め定められた周波数より上の周波数成分を持つ再生信号を得るステップと、
前記再生信号と前記オーディオ信号との間の差であって、有意しきい値を超えるものを検出するステップ（７０３a）と、
追加情報を得るために検出された差を記述するステップ（７０３b）と、
前記符号化信号を生成するために前記符号化入力信号及び前記追加情報を結合するステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
符号化アルゴリズムを使用して符号化された、予め定められた周波数より下の原オーディオ信号の周波数成分を表わす符号化入力信号と、前記入力信号又はその符号化されかつ復号された信号から高周波再生技術によって生成された再生信号と前記原オーディオ信号との間の検出された差を記述する追加情報とを含む符号化信号を復号するための方法であって、
前記符号化アルゴリズムに従って前記符号化入力信号を復号することによって生成される復号入力信号を得るステップと、
前記追加情報に基づいて前記検出された差を再構成するステップと、
前記再生信号を得るために、前記検出された差を得るための前記高周波再生技術と同様の高周波再生技術を実行するステップと、
前記復号入力信号、前記再構築された差、及び前記再生信号に基づいて、高周波再生オーディオ信号を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項３０】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で作動するときに請求項２１に従って符号化する方法又は請求項２２に従って復号する方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスペクトル帯域複製ＳＢＲ［ＷＯ９８／５７４３６］などの高周波再構成（ＨＦＲ）を利用するソース符号化システム又は関連方法に関する。本発明は低品質のコピーアップ方法［米国特許第５，１２７，０５４号］の性能のみならず、高品質の方法（ＳＢＲ）の性能をも改善する。本発明はスピーチ符号化システムとナチュラルオーディオ符号化システムの両方に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
高周波再構成（ＨＦＲ）は、オーディオアルゴリズム及びスピーチ符号化アルゴリズムの品質を向上させる比較的新しい技術である。今日まで、それは、第三世代セルラシステム用の広帯域ＡＭＲコーダなどのスピーチコーデック用、及び従来の波形コーデックに高周波再構成アルゴリズムＳＢＲが補足された（結果としてＭＰ３ＰＲＯ又はＡＡＣ＋ＳＢＲが得られる）ＭＰ３又はＡＡＣなどのオーディオコーダ用に導入されてきた。
【０００３】
高周波再構成は、オーディオ信号及びスピーチ信号の高周波を符号化する非常に効率的な方法である。それは、独力では符号化を実行することができないので、常に通常の波形をベースとするオーディオコーダ（例えばＡＡＣ、ｍｐ３）又はスピーチコーダと組み合わせて使用される。これらはスペクトルの低周波を符号化する役割を担う。高周波再構成の基本概念は、高周波数を符号化し送信するのではなく、別個に又はベースコーダの補助データとして送信することができる、低ビットレートのビットストリームで送信される幾つかの追加パラメータ（主にオーディオ信号の高周波スペクトル包絡を記述するデータ）の助けを借りて、低部スペクトルに基づき復号器内で再構成するというものである。追加パラメータは省略することもできるが、現時点では、そのような方法により到達可能な品質は、追加パラメータを使用するシステムに比較して低劣である。
【０００４】
特にオーディオ符号化の場合、ＨＦＲは特に「よく聞こえるが、明瞭でない」品質範囲の符号化効率を著しく改善する。これには主に次の二つの理由がある。
・  ｍｐ３など従来の波形コーデックは、非常に低いビットレートの場合、オーディオ帯域幅を低減する必要がある。さもなければスペクトルにおけるアーチファクトレベルが高くなりすぎるためである。ＨＦＲはこれらの高周波を非常に低いコストで、かつ良好な品質で再生する。ＨＦＲは低コストで高周波成分を生成することができるので、オーディオコーダによって符号化されるオーディオ帯域幅をさらに低減することができ、結果的にトータルシステムのアーチファクトがより少なくなり、最悪時の挙動が良くなる。
・  ＨＦＲは符号器におけるダウンサンプリング／復号器におけるアップサンプリングと組み合わせて使用することができる。この頻繁に使用されるシナリオでは、ＨＦＲ符号器は全帯域幅のオーディオ信号を解析するが、オーディオコーダに送り込まれる信号はより低いサンプリングレートにダウンサンプリングされる。典型的な例では、ＨＦＲのレートが４４．１ｋＨｚであり、オーディオコーダのレートが２２．０５ｋＨｚである。オーディオ符号器は通常サンプリングレートが低い方がより効率的であるので、オーディオ符号器を低サンプリングレートで作動させることは有利である。復号側では、復号された低サンプリングレートのオーディオ信号がアップサンプリングされ、ＨＦＲ部が加えられる。こうして、オーディオコーダは例えば半分のサンプリングレートで動作するが、元のナイキスト周波数まで周波数を生成することができる。
【０００５】
ＨＦＲを使用するシステムの基本パラメータはいわゆるクロスオーバ周波数（ＣＯＦ）、すなわち通常の波形符号化が停止し、ＨＦＲ周波数範囲が始まる周波数である。最も簡単な構成は、一定周波数のＣＯＦを持つことである。すでに導入されているより高度な解決法は、符号化される信号の特性にＣＯＦを動的に適合させることである。
【０００６】
ＨＦＲの主要な問題は、オーディオ信号が、現行のＨＦＲ法では再構成することが難しいが、他の手段、例えば波形符号化法によって、又は合成信号生成によってより容易に再生することのできる、より高い周波数の成分を含むことがあることである。簡単な例として、ＣＯＦより上の一つの正弦波からのみ成る信号の符号化がある（図１）。ここでＣＯＦは５．５ｋＨｚである。低周波には利用可能な有用な信号が無いので、低帯域の外挿に基づいて広帯域を得るＨＦＲ法では、いかなる信号も生成されない。したがって、正弦波信号を再構成することができない。この信号を有効に符号化するために他の手段が必要である。この単純な例では、ＣＯＦの柔軟な調整を達成するＨＦＲシステムが、すでに該問題をある程度解決することができている。ＣＯＦを正弦波の周波数より上に設定すると、コアコーダを使用して信号を非常に効率的に符号化することができる。しかし、これは、そうすることが可能であることを前提としており、いつもそうであるとは限らない。先に述べた通り、ＨＦＲをオーディオ符号化と組み合わせる利点は、コアコーダを半分のサンプリングレートで動作することができる（より高い圧縮効果をもたらす）ということである。コアが２２．０５ｋＨｚで動作する４４．１ｋＨｚのシステムなどの現実的なシナリオでは、そのようなコアコーダは約１０．５ｋＨｚまでの信号しか符号化することができない。しかし、それとは別に、該問題は、より多くの複素信号を考慮する場合には、コアコーダの範囲内のスペクトルの部分に対してさえも相当複雑になる。現実の信号は、例えば複素スペクトル内の高周波の可聴正弦波状成分（例えば小さいベル）を含むことがある（図２）。この場合、ＨＦＲ法によって達成される利得の大半は、スペクトルのずっと大きい部分にコアコーダを使用することによって減殺されるので、ＣＯＦの調整は解決にならない。
【発明の開示】
【０００７】
発明の要約
したがって、上述した問題の解決策及び本発明の主題は、ＣＯＦを変更させることができるだけでなく、異なる方法の周波数選択的複合によって復号化／再構成されたスペクトルをずっと柔軟に複合することもできる、非常に柔軟なＨＦＲシステムの概念である。
【０００８】
本発明の基本は、異なる符号化又は再構成方法を周波数に依存して選択することを可能にするＨＦＲシステムのメカニズムである。これは、例えばＳＢＲで使用されるような６４帯域フィルタバンク解析／合成システムにより行なうことができる。エイリアスの無い等化機能を達成する複素フィルタバンクは特に有益になり得る。
【０００９】
主要な進歩性は、フィルタバンクが今やＣＯＦや次に続く包絡調整のためのフィルタとして働くだけではないことにある。それはまた、各々のフィルタバンクチャネルの入力を以下のソースから非常に柔軟に選択するためにも使用される。
波形符号化（コアコーダを使用する）；
転置（次に続く包絡調整による）；
波形符号化（ナイキストを超えた追加符号化を使用する）；
パラメータ符号化；
スペクトルの特定部分で適用可能ないずれかの他の符号化／再構成方法；
又は、それらの任意の組合せ。
【００１０】
したがって、今や、最高の可能な品質及び符号化利得を達成するために、任意のスペクトル構成において波形符号化、他の符号化方法及びＨＦＲ再構成を使用することができる。しかし、本発明がサブバンドフィルタバンクの使用に限定されず、言うまでもなく任意の周波数選択的フィルタリングでも使用できることは明白である。
【００１１】
本発明は次の特徴を含む。
復号器で利用可能な低帯域を利用して高帯域を外挿するＨＦＲ方法；
符号器側で、ＣＯＦより低い周波数範囲に基づいては、ＨＦＲ方法が原信号の単一又は複数のスペクトル線と同様の単一又は複数のスペクトル線を正しく生成しない異なる周波数領域内で、評価するためにＨＦＲ方法を使用すること；
その異なる周波数領域に対して、単一又は複数のスペクトル線を符号化すること；
その異なる周波数領域に対し符号化された単一又は複数のスペクトル線を符号器から復号器へ送信すること；
その単一又は複数のスペクトル線を復号すること；
復号された単一又は複数のスペクトル線を復号器におけるＨＦＲ方法からの出力の各周波数領域に加えること；
その符号化は前記単一又は複数のスペクトル線のパラメータ符号化である；
その符号化は前記単一又は複数のスペクトル線の波形符号化である；
パラメータ符号化された単数又は複数のスペクトル線がサブバンドフィルタバンクを用いて合成される；
単一又は複数のスペクトル線の波形符号化は、ソース符号化システムの基礎を成すコアコーダによって行なわれる；
単数又は複数のスペクトル線の波形符号化は、任意の波形コーダによって行なわれる。
【００１２】
本発明を今から、発明の範囲又は精神を限定するのではなく、例証として、添付の図面に関連して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好適な実施形態の説明
以下で述べる実施形態は、高周波再構成システムの改善のための本発明の原理の単なる例証である。ここに記載する構成及び詳細の修正及び変形が当業者には明白であることが理解される。したがって、本発明は本書に記載する特許請求の範囲によってのみ限定されるものであって、本書で実施形態の記述及び説明によって提示する特定の詳細によって限定するつもりはない。
【００１４】
図９は本発明の符号器を示す。符号器はコアコーダ７０２を含む。ここで、本発明の方法は、既存のコアコーダ用のいわゆるアドオンモジュールとして使用することもできることに留意されたい。この場合、本発明の符号器は、別個の独立コアコーダ７０２によって出力される符号化された入力信号を受け取るための入力を含む。
【００１５】
図９の本発明の符号器はさらに高周波再生ブロック７０３ｃ、差検出器７０３ａ、差記述装置ブロック７０３ｂ、及びコンバイナ７０５を含む。
【００１６】
以下では、上述した手段の機能的相互依存関係について説明する。
【００１７】
特に、本発明の符号器は、オーディオ信号入力９００に入力されるオーディオ信号を符号化して符号化信号を得るためのものである。その符号化信号は、予め定められた周波数より低い周波数成分に基づき、クロスオーバ周波数とも呼ばれる予め定められた周波数より上の周波数成分を生成するのに適した高周波再生技術を使用して復号するように意図されている。
【００１８】
ここで、高周波再生技術として、最近公知となった広範囲の様々な技術を使用できることに留意されたい。これに関して、用語「周波数成分」は広い意味に理解されたい。この用語は少なくとも、ＦＦＴ、ＭＤＣＴ、又は何か別のものなどの時間領域／周波数領域変換によって得られるスペクトル係数を含む。また、用語「周波数成分」は帯域通過信号、すなわち低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、又は高域通過フィルタなどの周波数選択フィルタの出力で得られる信号をも含む。
【００１９】
コアコーダ７０２が本発明の符号器の一部であるか否か、あるいは本発明の符号器が既存のコアコーダのアドオンモジュールとして使用されるか否かの事実に関係なく、本発明の符号器は、入力信号の符号化表現でありかつ符号化アルゴリズムを用いて符号化された、符号化入力信号を提供するための手段を含む。これに関連して、入力信号は予め定められた周波数より低い、すなわちいわゆるクロスオーバ周波数より低いオーディオ信号の周波数成分を表わすことに注意されたい。入力信号の周波数成分がオーディオ信号の低域部だけを含むことを示すために、図９には低域通過フィルタ９０２が示されている。本発明の符号器は実際、そのような低域通過フィルタを持つことができる。また、そのような低域通過フィルタはコアコーダ７０２内に含めることができる。また、コアコーダは他の公知の手段によってオーディオ信号の周波数帯域を廃棄する機能を実行することができる。
【００２０】
コアコーダ７０２の出力には、符号化された入力信号が存在し、それは、その周波数成分に関して入力信号に似ているが、符号化入力信号が予め定められた周波数より上の周波数成分を含まない点で、オーディオ信号とは異なる。
【００２１】
高周波再生ブロック７０３ｃは、入力信号、すなわちコアコーダ７０２に入力された信号に対し、又はその符号化されかつ再び復号された信号に対し、高周波再生技術を実行するためのものである。上記の復号された信号を選択する場合、本発明の符号器は、コアコーダから符号化入力信号を受け取り、かつ、低ビットレートで送信された符号化信号に対してオーディオ帯域幅に向上させる高周波再生技術が実行される復号器／受信器側に存在するのと全く同じ状況が得られるように、この信号を復号するコア復号器９０３をも含む。
【００２２】
ＨＦＲブロック７０２は、予め定められた周波数より上の周波数成分を含む再生信号を出力する。
【００２３】
図９に示す通り、ＨＦＲブロック７０３ｃによって出力される再生信号は、差検出手段７０３ａに入力される。他方、差検出手段は、オーディオ信号入力９００に入力される原オーディオ信号をも受け取る。ＨＦＲブロック７０３ｃからの再生信号と入力９００からのオーディオ信号との間の差を検出するための該手段は、予め定められた有意しきい値を超えるこれらの信号間の差を検出するように構成されている。有意しきい値として機能する好適なしきい値の幾つかの例については後述する。
【００２４】
差検出器の出力は、差記述装置ブロック７０３ｂの入力に接続される。差記述装置ブロック７０３ｂは、検出された差を特定の方法で記述して検出された差に関する追加情報を得るためのものである。これらの追加情報はコンバイナ手段７０５に入力するのに適したものであり、コンバイナ手段７０５は符号化入力信号、その追加情報、及び受信器へ送信されるかあるいは記憶媒体に格納される符号化信号を得るために生成することのできる幾つかの他の信号を結合する。追加情報の顕著な一例は、スペクトル包絡推定器７０４によって生成されるスペクトル包絡情報である。スペクトル包絡推定器７０４は、予め定められた周波数より上、すなわちクロスオーバ周波数より上のオーディオ信号のスペクトル包絡情報を提供するために構成されている。このスペクトル包絡情報は、復号器側のＨＦＲモジュールで、予め定められた周波数より上の復号オーディオ信号のスペクトル成分を合成するために使用される。
【００２５】
本発明の好適な実施形態では、スペクトル包絡推定器７０４は、スペクトル包絡の粗な表現のみを提供するために構成されている。特に、各スケールファクタ帯域に対しスペクトル包絡値を一つだけ提供することが好ましい。スケールファクタ帯域の使用は当業者には公知である。ＭＰ３又はＭＰＥＧ−ＡＡＣなどの変換コーダに関しては、スケールファクタ帯域はいくつかのＭＤＣＴ線を含む。どのスペクトル線がどのスケールファクタ帯域に属するかの詳細な編成は標準化されているが、変更することができる。一般的に、スケールファクタ帯域は幾つかのスペクトル線（例えばＭＤＣＴ線；ここでＭＤＣＴとは変形離散コサイン変換の略である）、又は帯域通過信号を含み、その数はスケールファクタ帯域毎に異なる。一般的に、一つのスケールファクタ帯域は少なくとも３つ以上、通常は１０又は２０を超えるスペクトル線又は帯域通過信号を含む。
【００２６】
本発明の好適な実施形態では、本発明の符号器はさらに可変クロスオーバ周波数を含む。クロスオーバ周波数の制御は本発明の差検出器７０３ａによって行なわれる。制御は、より高いクロスオーバ周波数がＨＦＲによって生成されるアーチファクトを低減するのに非常に貢献するという結論に差検出器が達した場合に、差検出器が符号化入力信号の帯域幅を拡張するためにコアコーダ７０２のみならず低域通過フィルタ９０２及びスペクトル包絡推定器７０４にもクロスオーバ周波数をより高い周波数にするように指示することができるように構成されている。
【００２７】
他方、検出器は、クロスオーバ周波数より低い特定の帯域幅が音響的に重要でなく、かつ、したがってコアコーダによって直接符号化しなければならないというよりむしろ、復号器でＨＦＲ合成によって容易に生成することができることが判明した場合、クロスオーバ周波数を低減するように構成することもできる。
【００２８】
クロスオーバ周波数を低下することによって節約されるビットは、他方ではクロスオーバ周波数を増加しなければならない場合に使用することができるので、心理音響コーティング法に対して知られている一種のビット節約オプションを得ることができる。これらの方法では、符号化しやすい、すなわちアーチファクト無しで符号化するために低い数のビットしか必要でない白ノイズ信号部分も信号に存在し、かつ白ノイズ信号部分は特定のビット節約制御によって認識される場合には、他方では、符号化することが難しい、すなわちアーチファクトなしに符号化するために多数のビットを必要とする主にトーナルな成分により多くのビットを使用することができる。
【００２９】
要約すると、クロスオーバ周波数制御は、差検出器によって行なわれる検出結果に応じて、予め定められた周波数すなわちクロスオーバ周波数を増加又は減少するように構成される。差検出器は、一般に、復号器における実際の状況をシミュレートするために、ＨＦＲブロック７０３ｃの効率及び性能を評価する。
【００３０】
差検出器７０３aは、再生信号に含まれないオーディオ信号のスペクトル線を検出するように構成されることが好ましい。これを行なうために、差検出器は、再生信号及びオーディオ信号について予測動作を実行するための予測器と、再生信号及びオーディオ信号に対して得られた予測利得における差を決定するための手段とを含むことが好ましい。特に、再生信号又はオーディオ信号の周波数関連部分のうち、予測器利得における差がこの好適な実施形態における有意しきい値である利得しきい値より大きいものを決定する。
【００３１】
ここで、差検出器７０３ａは好ましくは、一方で再生信号及び他方でオーディオ信号において対応する周波数帯域を評価するという意味で、周波数選択的要素として働くことに注意されたい。このために、差検出器は、オーディオ信号及び再生信号を変換するための時間−周波数変換要素を含むことができる。本発明に適用される好適な高周波再生方法の場合のように、ＨＦＲブロック７０３ｃによって生成される再生信号がすでに周波数関連表現として存在する場合、そのような時間領域／周波数領域変換手段は必要ない。
【００３２】
通常時間領域信号であるオーディオ信号を変換する場合のように、時間領域−周波数領域変換要素を使用しなければならない場合、フィルタバンク手法が好適である。解析フィルタバンクは適切な寸法の隣接帯域通過フィルタの列を含み、各帯域通過フィルタはそれぞれの帯域通過フィルタの帯域幅によって定義される帯域幅を有する帯域通過信号を出力する。帯域通過フィルタ信号は、その導出元の信号に比較して制限帯域幅を有する時間領域信号と解釈することができる。帯域通過信号の中心周波数は、当業界で既知の通り、解析フィルタバンクのそれぞれの帯域通過フィルタの位置によって定義される。
【００３３】
後述する通り、有意しきい値を超える差を決定するための好適な方法は、トーナリティ尺度と、特にトーナル対雑音比に基づく決定である。そのような方法は信号におけるスペクトル線、又は信号における雑音部分を安定かつ効率的に見つけ出すのに適しているからである。
【００３４】
符号化すべきスペクトル線の検出
ＨＦＲ後に復号された出力で紛失しているスペクトル線を符号化することができるようにするために、符号器でこれらを検出することが不可欠である。これを達成するために、後続復号器ＨＦＲの適切な合成を符号器で実行する必要がある。これは、この合成の出力が復号器のそれと同様の時間領域出力信号である必要があることを意味しない。復号器でＨＦＲの絶対スペクトル表現を観察しかつ合成すれば十分である。これは、ＱＭＦフィルタバンクにおける予測と、その後の原信号とＨＦＲ対応物との間の予測利得における差のピーク選定を使用することによって達成することができる。予測利得における差のピーク選定の代わりに、絶対スペクトルの差も使用できる。どちらの方法の場合も、成分の周波数分布についてＨＦＲが復号器で行なうものと同様の再構成を単に行なうことによって、ＨＦＲの周波数依存性予測利得又は絶対スペクトルが合成される。
【００３５】
ひとたび原信号及び合成ＨＦＲ信号という二つの表現が得られると、幾つかの方法で検出を行なうことができる。
【００３６】
ＱＭＦフィルタバンクでは、様々なチャネルに対して低次の線形予測、例えば二次ＬＰＣ（LPC-order 2）を実行することができる。予測された信号のエネルギ及び信号の総エネルギが与えられると、次式に従ってトーナル対雑音比を定義することができる。
2005510772.tif 000003
ここで
2005510772.tif 000004
は所定のフィルタバンクチャネルについての信号ブロックのエネルギ、Ｅは予測エラーブロックのエネルギである。これを原信号に対して計算することができ、それを前提として、復号器のＨＦＲ出力における様々な周波数帯域に対するトーナル対雑音比の表現を得ることができる。（ＱＭＦの周波数分解能より大きい）任意の周波数選択に基づき、二つの間の差をこうして計算することができる。原信号と復号器のＨＦＲからの予測出力との間のトーナル対雑音比の差を表わすこの差ベクトルは、その後、所定のＨＦＲ技法の欠点を補償するために追加符号化方法が必要な場所を決定するために使用される（図３）。ここでは、サブバンドフィルタバンク帯域１５〜４１間の周波数範囲に対応するトーナル対雑音比が、原信号及び合成ＨＦＲ出力に対して表示されている。グリッドは、バークスケール（bark-scale）法でグループ化された周波数範囲のスケールファクタ帯域を示す。各スケールファクタ帯域に対し、原信号とＨＦＲ出力の最大成分間の差が計算され、３番目の図表に表示されている。
【００３７】
上記の検出は、原信号の任意のスペクトル表現と合成ＨＦＲ出力、例えば絶対スペクトルのピーク選定［「Extraction of spectral peak parameters using a short-time Fourier transform modeling [sic] and no sidelobe windows」,Ph Depalle, T Helie, IRCAM］又は同様の方法を、使用し、次いで原信号で検出されたトーナル成分と合成ＨＦＲ出力で検出された成分とを比較して実行することもできる。
【００３８】
ＨＦＲ出力からスペクトル線が紛失していると思われる場合、効率的に符号化し、復号器に送信し、ＨＦＲ出力に追加する必要がある。インタリーブ波形符号化、又は例えばスペクトル線のパラメータ符号化など、幾つかの手法を使用することができる。
【００３９】
ＱＭＦ／ハイブリッドフィルタバンク、インタリーブ波形符号化
符号化すべきスペクトル線がコアコーダのＦＳ／２より下にある場合、そのスペクトル線はそのコアコーダによって符号化することができる。これは、コアコーダがＣＯＦまでの周波数範囲全体、及び復号器でＨＦＲによって再生されないトーナル成分の周囲の定義された周波数範囲を符号化することを意味する。また、トーナル成分は任意の波形コーダによって符号化することができ、この方法では、システムはコアコーダのＦＳ／２によって制限されず、原信号の周波数範囲全体に対して動作することができる。
【００４０】
この目的のために、コアコーダ制御装置９１０が本発明の符号器に設けられる。差検出器７０３ａが、予め定められた周波数より上であるがサンプリング周波数の値の半分（ＦＳ／２）より下の有意のピークを確定する場合、コアコーダ制御装置９１０がコアコーダ７０２にオーディオ信号から導出された帯域通過信号をコア符号化させる。その帯域通過信号の周波数帯域はそのスペクトル線が検出された周波数を含み、実際の実現によっては、その検出されたスペクトル線を埋め込む特定の周波数帯域をも含む。この目的のために、コアコーダ７０２自体又はコアコーダ内の制御可能な帯域通過フィルタが、破線９１２によって示されるようにコアコーダに直接送られるオーディオ信号から関連部分をフィルタリングする。
【００４１】
この場合、コアコーダ７０２は、差検出器によって検出されたクロスオーバ周波数を超えるスペクトル線を符号化するという意味で、差記述装置７０３ｂとして働く。したがって、差記述装置７０３ｂによって得られる追加情報は、予め定められた周波数より上であるがサンプリング周波数の値の半分（ＦＳ／２）より低いオーディオ信号の特定の帯域に関連する、コアコーダ７０２によって出力される符号化信号に対応する。
【００４２】
前述した周波数スケジューリングをより分かりやすく解説するために、図１１を参照して説明する。図１１は、０の周波数から始まり、図１１の右に向かって伸びる周波数スケールを示す。特定の周波数値で、クロスオーバ周波数とも呼ばれる予め定められた周波数１１００を見ることができる。この周波数より下では、図９のコアコーダ７０２が符号化入力信号を生成するように作動する。その予め定められた周波数より上では、スペクトル包絡推定器７０４だけが作動して、例えば各スケールファクタ帯域に一つのスペクトル包絡が得られる。図１１から、スケールファクタ帯域は、公知の変換コーダの場合、周波数係数又は帯域通過信号に対応する幾つかのチャネルを含むことが明らかになる。図１１はまた、後述する図１２の合成フィルタバンクからの合成フィルタバンクチャネルを示すのにも有用である。また、サンプリング周波数の値の半分ＦＳ／２も示されており、それは図１１の場合、その予め定められた周波数より上にある。
【００４３】
検出されたスペクトル線がＦＳ／２より上にある場合、コアコーダ７０２は差記述装置７０３ｂとして働くことができない。この場合、上述した通り、差記述装置では、オーディオ信号のうち通常のＨＦＲ技法では再生されないスペクトル線に関する追加情報を符号化／獲得するために、完全に異なる符号化アルゴリズムを適用しなければならない。
【００４４】
以下では、図１０を参照しながら、符号化信号を復号するための本発明の復号器について説明する。符号化信号は入力１０００でデータストリームデマルチプレクサ８０１に入力される。特に、符号化信号は、原オーディオ信号（図９の入力９００に入力されたもの）の予め定められた周波数より下の周波数成分を表わす符号化入力信号（図９のコアコーダ７０２から出力されたもの）を含む。原信号の符号化は、特定の既知の符号化アルゴリズムを使用してコアコーダ７０２で実行された。入力１０００の符号化信号は、再生信号と原オーディオ信号との間の検出された差を記述する追加情報を含む。その再生信号とは入力信号又はその符号化され復号された信号（図９のコアデコーダ９０３による実施形態）から高周波再生技術（図９のＨＦＲブロック７０３ｃに実現される）によって生成されたものである。
【００４５】
特に、本発明の復号器は、符号化アルゴリズムに従って符号化入力信号を復号することによって生成される復号入力信号を得るための手段を含む。この目的のために、本発明の復号器は、図１０に示すようにコアデコーダ８０３を含むことができる。また、本発明の復号器は、復号入力信号を得るための手段が図１０に示すようにその後に配置されたＨＦＲブロック８０４の特定の入力を使用することによって実現されるように、既存のコアコーダへのアドオンモジュールとして使用することもできる。本発明の復号器はまた、図９に示した差記述装置７０３ｂによって生成された追加情報に基づいて、検出された差を再構成するための再構成装置をも含む。
【００４６】
主要構成要素として、本発明の復号器はさらに、図９に示すようにＨＦＲブロック７０３ｃによって実現された高周波再生技術と同様の高周波再生技術を実行するための高周波再生手段を含む。高周波再生ブロックは再生信号を出力し、それは通常のＨＦＲ復号器において、符号器で廃棄されたオーディオ信号のスペクトル部分を合成するために使用される。
【００４７】
本発明では、図８のブロック８０６及び８０７の機能性を含む生成装置を設けるので、生成装置によって出力されるオーディオ信号は、高周波再構成部分を含むだけでなく、検出された差、好ましくは、ＨＦＲブロック８０４では合成することができないが原オーディオ信号に存在していたスペクトル線をも含む。
【００４８】
後述するように、生成装置８０６、８０７は、ＨＦＲブロック８０４によって出力された再生信号を使用し、それを単に、コアコーダ８０３によって出力された低帯域復号信号と結合し、次いで追加情報に基づいてスペクトル線を挿入することができる。また、好ましくは、生成装置は、図１２に関連して概説するように、ＨＦＲ生成スペクトル線の多少の操作をも行なう。一般的に、生成装置は単にスペクトル線をＨＦＲスペクトルの特定の周波数位置に挿入するだけでなく、挿入されるスペクトル線付近の減衰ＨＦＲ再生スペクトル線における挿入スペクトル線のエネルギをも考慮する。
【００４９】
上記の処置は、符号器で実行されるスペクトル包絡パラメータ推定に基づく。スペクトル線が配置される予め定められた周波数すなわちクロスオーバ周波数より上のスペクトル帯域で、スペクトル包絡推定器はこの帯域のエネルギを推定する。そのような帯域は例えばスケールファクタ帯域である。スペクトル包絡推定器は、エネルギが雑音性スペクトル線又は特定の顕著なピークすなわちトーナルスペクトル線のどちらに由来するかに関係なく、この帯域のエネルギを蓄積するので、所定のスケールファクタ帯域のスペクトル包絡推定は、所定のスケールファクタ帯域の「雑音性」スペクトル線のエネルギのみならず、スペクトル線のエネルギをも含む。
【００５０】
符号化信号に関連して送信されるスペクトルエネルギ推定情報をできるだけ正確に使用するために、本発明の復号器は、所定のスケールファクタ帯域における付近の「雑音性」スペクトル線のみならず挿入スペクトル線をも調整することによって符号器におけるエネルギ蓄積方法を考慮するので、総エネルギすなわちこの帯域の全ての線のエネルギが、このスケールファクタ帯域の送信スペクトル包絡の推定によって決定されるエネルギに対応する。
【００５１】
図１２は、解析フィルタバンク１２００及び合成フィルタバンク１２０２に基づく好適なＨＦＲ再構成のための略図を示す。解析フィルタバンクは合成フィルタバンクと同様に、スケールファクタ帯域及び予め定められた周波数に関連して図１１に示した通り、幾つかのフィルタバンクチャネルから構成される。図１２に１２０４で示した予め定められた周波数より上のフィルタバンクチャネルは、フィルタバンク信号、すなわち図１２に線１２０６で示す通り、予め定められた周波数より下のフィルタバンクチャネルによって再構成しなければならない。ここで、各フィルタバンクチャネルには、複素帯域通過信号サンプルを有する帯域通過信号が存在することに注目されたい。図１０の高周波再構成ブロック８０４は、かつ図９のＨＦＲブロック７０３ｃも、特定のＨＦＲアルゴリズムに関連してＨＦＲを行なうように構成された転置／包絡調整モジュール１２０８を含む。符号器側のブロックは必ずしも包絡調整モジュールを含む必要がないことに注目されたい。トーナリティ尺度は周波数の関数として推定することが好ましい。そうすると、トーナリティの差が大きすぎるときに、絶対スペクトル包絡の差は無関係である。
【００５２】
ＨＦＲアルゴリズムは純調波又は近似調波ＨＦＲアルゴリズムとすることができ、あるいは、予め定められ周波数より下の幾つかの連続解析フィルタバンクチャネルから予め定められた周波数より上の特定の連続合成フィルタバンクチャネルへの転置を含む、低複雑性ＨＦＲアルゴリズムとすることができる。さらに、ブロック１２０８は、一つのスケールファクタ帯域における調整スペクトル線の蓄積エネルギが例えばそのスケールファクタ帯域のスペクトル包絡値と一致するように、転置されるスペクトル線の大きさを調整するように包絡調整関数を含むことが好ましい。
【００５３】
図１２から、一つのスケールファクタ帯域が幾つかのフィルタバンクチャネルを含むことが明らかになる。一例のスケールファクタ帯域はフィルタバンクチャネルｌlowからフィルタバンクチャネルｌupまで広がる。
【００５４】
その後の適応／正弦波挿入法に関して、ここで、この適応又は「操作」が、ＨＦＲ生成帯域通過信号を操作するためのマニピュレータ１２１０を含む図１０の生成装置８０６、８０７によって行なわれることに留意されたい。このマニピュレータ１２１０は、入力として、図１０の再構成装置８０５から少なくとも線の位置、すなわち好ましくは、合成される正弦波が配置される番号ｌsを受け取る。さらに、マニピュレータ１２１０はこのスペクトル線（正弦波）に対する適切なレベル、及び好ましくは所定のスケールファクタ帯域ｓｆｂ１２１２の総エネルギに関する情報をも受け取ることが好ましい。
【００５５】
ここで、合成正弦波信号が挿入される特定のチャネルｌsが、後述するように所定のスケールファクタ帯域１２１２の他のチャネルとは異なる処理を受けることに注目されたい。ブロック１２０８によって出力されるＨＦＲ再生チャネル信号の「処理」は、上述したように、図１０の生成装置８０６、８０７の一部であるマニピュレータ１２１０によって行なわれる。
【００５６】
スペクトル線のパラメータ符号化
紛失スペクトル線のパラメータ符号化を使用するフィルタバンクをベースとするシステムの一例を以下で概説する。
【００５７】
システムが［ＰＣＴ／ＳＥ００／００１５９］による適応ノイズフロア追加を使用するＨＦＲ法を使用する場合、スペクトル線のレベルは包絡データ及びノイズフロアデータによって与えられるので、紛失スペクトル線の周波数位置だけを符号化する必要がある。所定のスケールファクタ帯域の総エネルギはエネルギデータによって与えられ、トーナル／雑音エネルギ比はノイズフロアレベルのデータによって与えられる。さらに、ヒトの聴覚系の周波数分解能は高い周波数では粗くなるので、高周波領域ではスペクトル線の厳密な位置はあまり重要でない。これは、各スケールファクタ帯域について復号器でその特定の帯域に正弦波を加えるべきかどうかを示すベクトルは必須であるが、それにより、スペクトル線を非常に効率的に符号化できることを暗に示している。
【００５８】
復号器でスペクトル線は数通りの方法で生成することができる。一つの手法は、ＨＦＲ信号の包絡調整にすでに使用されているＱＭＦフィルタバンクを利用する。隣接チャネルにエイリアシングを発生させないためにサブバンドフィルタバンクをフィルタチャネルの真ん中に配置することを前提として、サブバンドフィルタバンクで正弦波を生成することが簡単なので、この手法は非常に効率的である。スペクトル線の周波数位置は通常粗く量子化されるので、これは厳しい制約ではない。
【００５９】
符号器から復号器へ送られるスペクトル包絡データが時間的及び周波数的に、グループ化されたサブバンドフィルタバンクエネルギによって表わされる場合、所定の時間におけるスペクトル包絡ベクトルは、
2005510772.tif 000005
によって表わすことができ、かつ、ノイズフロアレベルのベクトルは、
2005510772.tif 000006
によって表わすことができる。
【００６０】
ここで、エネルギ及びノイズフロアデータは、ベクトル
2005510772.tif 000007
によって記述されるＱＭＦフィルタバンク帯域全体で平均化される。該ベクトルは、使用する最低ＱＭＦ帯域（ｌｓｂ）から最高帯域（ｕｓｂ）までのＱＭＦ帯域成分を含み、その長さがＭ＋１であり、（ＱＭＦ帯域における）各スケールファクタ帯域の範囲が、
2005510772.tif 000008
によって与えられ、ここでｌlはスケールファクタ帯域ｎの下限であり、ｌuは上限である。上記において、ノイズフロアレベルデータのベクトル
2005510772.tif 000009
は、エネルギデータ
2005510772.tif 000010
のそれと同一周波数に分解されている。
【００６１】
合成正弦波が一つのフィルタバンクチャネルで生成されると、これを、その特定のスケールファクタ帯域に含まれる全てのサブバンドフィルタバンクチャネルに対して考慮する必要がある。これがその周波数範囲のスペクトル包絡の最高周波数分解能であるためである。この周波数分解能はまた、ＨＦＲから紛失しているスペクトル線の周波数位置を指定するためにも使用され、出力に加える必要がある場合、これらの合成正弦波の生成及び補償は以下に従って行なうことができる。
【００６２】
最初に、現行スケールファクタ帯域内の全てのサブバンドチャネルを、その帯域に対する平均エネルギが
2005510772.tif 000011
に従って保持されるように調整する必要がある。ここで、ｌl及びｌuは、合成正弦波が追加されるスケールファクタ帯域の限界であり、ｘre及びｘimは実数及び虚数サブバンドサンプルであり、ｌはチャネルインデックスである。また、
2005510772.tif 000012
は所要利得調整係数であり、ここでｎは現行スケールファクタ帯域である。ここで触れておかなければならないことは、上の式は正弦波が配置されるフィルタバンクチャネルのスペクトル線／帯域通過信号に対しては有効でないということである。
【００６３】
ここで注目すべきことは、上の式が、番号ｌsを持つチャネルの帯域通過信号を除き、ｌlowからｌupまで広がる所定のスケールファクタ帯域のチャネルに対してのみ有効であるということである。番号ｌsの信号は以下の方程式グループによって処理される。
【００６４】
マニピュレータ１２１０は、チャネル番号ｌsを有するチャネルに対し、以下の式を実行する。すなわち、合成正弦波を表わす複素変調信号によって、チャネルｌsの帯域通過信号を変調する。さらに、マニピュレータ１２１０は、合成正弦波調整係数ｇsineによって合成正弦波のレベルを決定するとともに、ＨＦＲブロック１２０８から出力されるスペクトル線の加重を実行する。したがって、以下の式は、正弦波が配置されるフィルタバンクチャネルｌsに対してのみ有効である。
【００６５】
したがって、正弦波は、
2005510772.tif 000013
に従ってＱＭＦチャネルｌs（ｌl≦ｌs＜ｌu）に配置される。式中、ｋは変調ベクトルインデックス（０≦ｋ＜４）であり、（−１）lxは全ての他のチャネルの複素共役を与える。ＱＭＦフィルタバンクの全ての他のチャネルは周波数反転されるので、これが必要である。複素サブバンドフィルタバンク帯域の真ん中に正弦波を配置するための変調ベクトルは、
2005510772.tif 000014
であり、合成正弦波のレベルは
2005510772.tif 000015
によって与えられる。
【００６６】
上記のことは図４〜６に示されている。原信号のスペクトルが図４に示され、上記処理がある場合とない場合の出力のスペクトルが図５〜６に示されている。図５では、８ｋＨｚ範囲のトーンが広帯域雑音によって置き換えられている。図６では、８ｋＨｚ範囲のスケールファクタ帯域の真ん中に正弦波が挿入され、そのスケールファクタ帯域の正しい平均エネルギが維持されるように、スケールファクタ帯域全体のエネルギが調整されている。
【００６７】
実用的実現
本発明は、任意のコーデックを使用するアナログ又はデジタルの信号の記憶又は送信用の様々な種類のシステム用に、ハードウェアチップ及びＤＳＰのどちらでも実現することができる。図７に、本発明の可能な符号器の実現を示す。アナログ入力信号はデジタル信号に変換され（７０１）、ＨＦＲ用のパラメータ抽出モジュール７０４のみならずコア符号器７０２にも送られる。復号器で高周波再構成後にどのスペクトル線が紛失するかを決定するために、解析が実施される（７０３）。これらのスペクトル線は適切な方法で符号化され、残りの符号化データと共にビットストリームに多重化される（７０５）。図８は、本発明の可能な復号器の実現を示す。ビットストリームは分離され（８０１）、低帯域がコア復号器８０３によって復号され、高帯域は適切なＨＦＲ装置８０４を用いて再構成され、ＨＦＲ後に紛失するスペクトル線に関する追加情報が復号され（８０５）、紛失成分を再生するために使用される（８０６）。高帯域のスペクトル包絡は復号され（８０２）、再構築された広帯域のスペクトル包絡を調整するために使用される（８０７）。低帯域は、再構築された広帯域との正しい時間同期を確実にするために遅延され（８０８）、二つが共に加算される。デジタル広帯域信号がアナログ広帯域信号に変換される（８０９）。
【００６８】
実現の細部において、符号化又は復号のための本発明の方法は、ハードウェア又はソフトウェアで実現することができる。実現は、対応する方法を実行するようにプログラム可能なコンピュータシステムと協調することのできる、電子的に読取可能な制御信号によりデジタル記憶媒体、特にディスク、ＣＤ上で行なうことができる。一般的に、本発明は、プログラム製品がコンピュータ上で作動するときに、本発明の方法を実行するために機械可読担体に格納されたプログラムコードを持つコンピュータプログラム製品にも関する。言い換えると、本発明はしたがって、コンピュータプログラムがコンピュータ上で作動するときに、符号化又は復号の本発明の方法を実行するためのプログラムコードを持つコンピュータプログラムである。
【００６９】
上記の説明は複素システムに関係することに注意されたい。しかし、本発明の復号器の実現は、実数値システムでも有効である。この場合、マニピュレータ１２１０によって実行される方程式は実数部分の式だけを含む。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】５．５ｋＨｚのＣＯＦより上に一つだけの正弦波を含む原信号のスペクトルを示すグラフである。
【図２】ポップ音楽にベルを含む原信号のスペクトルを示すグラフである。
【図３】予測利得の使用による紛失調波の検出を示すグラフである。
【図４】原信号のスペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明を使用しない場合のスペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明による出力スペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の可能な符号器の実現を示す線図である。
【図８】本発明の可能な復号器の実現を示す線図である。
【図９】本発明の符号器の略図である。
【図１０】本発明の復号器の略図である。
【図１１】クロスオーバ周波数及びサンプリング周波数に対するスペクトル範囲のスケールファクタ帯域及びチャネルへの編成を示すグラフである。
【図１２】フィルタバンク手法に基づくＨＦＲ転置方法に関連する本発明の復号器の略図である。
【図１】
2005510772.tif 000020
【図２】
2005510772.tif 000021
【図３】
2005510772.tif 000022
【図４】
2005510772.tif 000023
【図５】
2005510772.tif 000024
【図６】
2005510772.tif 000025
【図７】
2005510772.tif 000026
【図８】
2005510772.tif 000027
【図９】
2005510772.tif 000028
【図１０】
2005510772.tif 000029
【図１１】
2005510772.tif 000030
【図１２】
2005510772.tif 000031
【国際調査報告】
2005510772.tif 000032
2005510772.tif 000033
2005510772.tif 000034