(57)【要約】【課題】入力信号の符号化による圧縮効率を向上させる。【解決手段】スペクトル符号化処理部３００は、複数の符号化アルゴリズムにより入力信号における周波数スペクトルの量子化値を符号化する。振幅基準値生成部２２０は、周波数スペクトルを正規化するための振幅基準値を、分割帯域に含まれる周波数スペクトルに基づいて生成する。振幅変動量算出部２６０は、算出対象である分割帯域の近傍の分割帯域に対する振幅基準値に基づいて、その分割帯域の振幅変動量を算出する。そして、振幅変動量算出部２６０は、その算出された振幅変動量が大きい場合には、その分割帯域における量子化値を、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きい分割帯域に適用する符号化アルゴリズムにより符号化させる。【選択図】図２
2011022435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号における周波数スペクトルの量子化値を複数の符号化アルゴリズムにより符号化する符号化部と、
前記周波数スペクトルのスペクトル包絡に基づいて前記周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出する振幅変動量算出部と、
前記複数の符号化アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択部と
を具備する信号符号化装置。
【請求項２】
前記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された前記周波数スペクトルの最大レベルに基づいて前記分割帯域に対する振幅基準値を前記スペクトル包絡として生成する振幅基準値生成部をさらに具備し、
前記振幅変動量算出部は、前記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する前記振幅基準値に基づいて前記振幅変動量を前記分割帯域ごとに算出し、
前記符号化選択部は、前記分割帯域に対する前記振幅変動量が大きい場合には前記偏り度合いが大きい前記分割帯域に対応する前記量子化値を符号化するための前記符号化アルゴリズムを前記分割帯域ごとに選択する
請求項１記載の信号符号化装置。
【請求項３】
前記振幅変動量算出部は、前記変動量算出帯域である隣接する前記分割帯域に対する前記振幅基準値の差に基づいて前記振幅変動量を前記分割帯域ごとに算出する請求項２記載の信号符号化装置。
【請求項４】
前記振幅変動量算出部は、低域における前記分割帯域に対する前記振幅基準値の平均値と前記変動量算出帯域に対する振幅基準値とに基づいて前記振幅変動量を前記分割帯域ごとに算出する請求項２記載の信号符号化装置。
【請求項５】
前記振幅基準値生成部は、前記分割帯域の振幅レベルの基準となるスケールファクタを前記振幅基準値として生成する請求項２記載の信号符号化処理装置。
【請求項６】
入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを複数の復号アルゴリズムにより復号する復号部と、
前記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された前記周波数スペクトルに基づいて生成された振幅基準値のうち所定の前記分割帯域の前記振幅基準値により前記分割帯域に対する振幅変動量を算出する振幅変動量算出部と、
前記複数の復号アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記復号アルゴリズムを選択する復号選択部と
を具備する信号復号装置。
【請求項７】
入力信号における周波数スペクトルの量子化値を複数の符号化アルゴリズムにより符号化する符号化部と、前記周波数スペクトルにおける複数の分割帯域ごとに抽出された周波数スペクトルに基づいて前記分割帯域に対する振幅基準値を生成する振幅基準値生成部と、前記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する前記振幅基準値に基づいて前記振幅変動量を前記分割帯域ごとに算出する振幅変動量算出部と、前記複数の符号化アルゴリズムのうち前記振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択部とを備える信号符号化装置と、
前記入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化されたデータを複数の復号アルゴリズムにより復号する復号部と、前記信号符号化装置における前記振幅基準値符号化部により生成された振幅基準値のうち前記変動量算出帯域に対する振幅基準値に基づいて振幅変動量を前記分割帯域ごとに算出する振幅変動量算出部と、前記複数の復号アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記復号アルゴリズムを選択する復号選択部とを備える信号復号装置と
を具備する信号処理システム。
【請求項８】
入力信号における周波数スペクトルのスペクトル包絡に基づいて振幅変動量を算出する振幅変動量算出手順と、
前記周波数スペクトルの量子化値を符号化するための複数の符号化アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択手順と、
前記符号化選択手順により選択された符号化アルゴリズムにより前記周波数スペクトルの前記量子化値を符号化する符号化手順と
を具備する信号符号化処理方法。
【請求項９】
入力信号における周波数スペクトルのスペクトル包絡に基づいて振幅変動量を算出する振幅変動量算出手順と、
前記周波数スペクトルの量子化値を符号化するための複数の符号化アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択手順と、
前記符号化選択手順により選択された符号化アルゴリズムにより前記周波数スペクトルの前記量子化値を符号化する符号化手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１０】
入力信号の周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された前記周波数スペクトルに基づいて生成された振幅基準値のうち所定の前記分割帯域の前記振幅基準値により前記分割帯域に対する振幅変動量を算出する振幅変動量算出手順と、
前記周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを復号するための複数の復号アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記復号アルゴリズムを選択する復号選択手順と、
前記復号選択手順により選択された復号アルゴリズムにより前記符号化データを前記分割帯域ごとに復号する復号手順と
を具備する信号復号処理方法。
【請求項１１】
入力信号の周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された前記周波数スペクトルに基づいて生成された振幅基準値のうち所定の前記分割帯域の前記振幅基準値により前記分割帯域に対する振幅変動量を算出する振幅変動量算出手順と、
前記周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを復号するための複数の復号アルゴリズムのうち前記振幅変動量における前記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた前記復号アルゴリズムを選択する復号選択手順と、
前記復号選択手順により選択された復号アルゴリズムにより前記符号化データを前記分割帯域ごとに復号する復号手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号符号化装置、信号復号装置および信号処理システムに関し、特に入力信号に基づいて生成された周波数成分を符号化する信号符号化装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響信号を符号化する音響信号符号化装置では、周波数成分に変換された音響信号を正規化および量子化して、その量子化された量子化値を符号化するものが一般的である。例えば、音響信号における周波数成分を所定の帯域ごとに分割して、その帯域ごとに分割された信号を量子化するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２７７６９２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、所定の分割帯域ごとに音響信号の周波数成分を量子化することによって、量子化精度を分割帯域ごとに制御できることから、マスキング効果などの人間の聴覚上の性質を利用した量子化を行うことができる。しかしながら、分割帯域ごとに量子化を行うと、量子化値の出現確率の分布が分割帯域ごとに異なるため、量子化値の出現確率分布によっては、著しく符号化効率が低下してしまい、音響信号の圧縮効率が低下する場合がある。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、入力信号の符号化による圧縮効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値を複数の符号化アルゴリズムにより符号化する符号化部と、上記周波数スペクトルのスペクトル包絡に基づいて上記周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出する振幅変動量算出部と、上記複数の符号化アルゴリズムのうち上記振幅変動量における上記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた上記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択部とを具備する信号符号化装置およびその処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムである。これにより、量子化値を符号化するための複数の符号化アルゴリズムのうち、入力信号における周波数スペクトルのスペクトル包絡における振幅変動量に基づく量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化アルゴリズムを選択させるという作用をもたらす。
【０００７】
また、この第１の側面において、上記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された上記周波数スペクトルの最大レベルに基づいて上記分割帯域に対する振幅基準値を上記スペクトル包絡として生成する振幅基準値生成部をさらに具備し、上記振幅変動量算出部は、上記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する上記振幅基準値に基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出し、上記符号化選択部は、上記分割帯域に対する上記振幅変動量が大きい場合には上記偏り度合いが大きい上記分割帯域に対応する上記量子化値を符号化するための上記符号化アルゴリズムを上記分割帯域ごとに選択するようにしてもよい。これにより、複数の分割帯域の各々における周波数スペクトルの最大レベルに基づいて生成された振幅基準値のうち、算出対象である分割帯域の近傍における変動量算出帯域に対する振幅基準値に基づいて振幅変動量を算出させ、その振幅変動量が大きい場合には、出現確率分布の偏り度合いが大きい分割帯域に対応する量子化値を符号化する符号化アルゴリズムを分割帯域ごとに選択させるという作用をもたらす。この場合において、上記振幅変動量算出部は、上記変動量算出帯域である隣接する上記分割帯域に対する上記振幅基準値の差に基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出するようにしてもよい。これにより、振幅変動量算出部により、低域または高域の隣接する分割帯域の振幅基準値の差分に基づいて周波数スペクトルに関する振幅変動量を分割帯域ごとに算出させるという作用をもたらす。
【０００８】
また、上記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された上記周波数スペクトルの最大レベルに基づいて上記分割帯域に対する振幅基準値を上記スペクトル包絡として生成する振幅基準値生成部をさらに具備し、上記振幅変動量算出部は、上記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する上記振幅基準値に基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出し、上記符号化選択部は、上記分割帯域に対する上記振幅変動量が大きい場合には上記偏り度合いが大きい上記分割帯域に対応する上記量子化値を符号化するための上記符号化アルゴリズムを上記分割帯域ごとに選択する場合において、上記振幅変動量算出部は、低域における上記分割帯域に対する上記振幅基準値の平均値と上記変動量算出帯域に対する振幅基準値とに基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出するようにしてもよい。これにより、低域における分割帯域の振幅基準値の平均値と、振幅変動量の算出対象である分割帯域の振幅基準値とに基づいて分割帯域に対する振幅変動量を算出させるという作用をもたらす。
【０００９】
また、上記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された上記周波数スペクトルの最大レベルに基づいて上記分割帯域に対する振幅基準値を上記スペクトル包絡として生成する振幅基準値生成部をさらに具備し、上記振幅変動量算出部は、上記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する上記振幅基準値に基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出し、上記符号化選択部は、上記分割帯域に対する上記振幅変動量が大きい場合には上記偏り度合いが大きい上記分割帯域に対応する上記量子化値を符号化するための上記符号化アルゴリズムを上記分割帯域ごとに選択する場合において、上記振幅基準値生成部は、上記分割帯域の振幅レベルの基準となるスケールファクタを上記振幅基準値として生成するようにしてもよい。これにより、振幅基準値生成部により、分割帯域における周波数スペクトルを正規化するための振幅レベルであるスケールファクタを、振幅基準値として生成させるという作用をもたらす。
【００１０】
また、本発明の第２の側面は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを複数の復号アルゴリズムにより復号する復号部と、上記周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された上記周波数スペクトルに基づいて生成された振幅基準値のうち所定の上記分割帯域の上記振幅基準値により上記分割帯域に対する振幅変動量を算出する振幅変動量算出部と、上記複数の復号アルゴリズムのうち上記振幅変動量における上記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた上記復号アルゴリズムを選択する復号選択部とを具備する信号復号装置およびその処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムである。これにより、符号化された符号化データを復号するための複数の復号アルゴリズムのうち、信号符号化装置からの振幅基準値に基づいて算出された振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた復号アルゴリズムを選択させるという作用をもたらす。
【００１１】
また、本発明の第３の側面は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値を複数の符号化アルゴリズムにより符号化する符号化部と、上記周波数スペクトルにおける複数の分割帯域ごとに抽出された周波数スペクトルに基づいて上記分割帯域に対する振幅基準値を生成する振幅基準値生成部と、上記複数の分割帯域のうち所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する上記振幅基準値に基づいて上記振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出する振幅変動量算出部と、上記複数の符号化アルゴリズムのうち上記振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた上記符号化アルゴリズムを選択する符号化選択部とを備える信号符号化装置と、上記入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化されたデータを複数の復号アルゴリズムにより復号する復号部と、上記信号符号化装置における上記振幅基準値符号化部により生成された振幅基準値のうち上記変動量算出帯域に対する振幅基準値に基づいて振幅変動量を上記分割帯域ごとに算出する振幅変動量算出部と、上記複数の復号アルゴリズムのうち上記振幅変動量における上記量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた上記復号アルゴリズムを選択する復号選択部とを備える信号復号装置とを具備する信号処理システムである。これにより、信号符号化装置により、量子化値を符号化するための複数の符号化アルゴリズムのうち、複数の分割帯域における変動量算出帯域の振幅基準値に基づいて生成された振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた上記符号化アルゴリズムを選択させ、信号復号装置により、信号符号化装置からの各分割帯域における振幅基準値のうち、信号符号化装置と同一に定められた変動量算出帯域の振幅基準値による振幅変動量に基づいて、符号化された符号化データを復号するための複数の復号アルゴリズムのうち、量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた復号アルゴリズムを選択させるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入力信号の符号化による圧縮効率を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における音響信号処理システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における振幅変動量算出部２６０により各分割帯域に対する振幅変動量の判定例を示す図である。
【図４】振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ４における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【図５】振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ８における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【図６】振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ１６における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部３００の一構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００の符号化方法における処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００による正規化スペクトル生成処理（ステップＳ９２０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における振幅変動量算出部２６０による振幅変動判定処理（ステップＳ９３０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部３００によるスペクトル符号化処理（ステップＳ９４０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における音響信号復号装置４００の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるスペクトル復号処理部５００の一構成例を示すブロック図である。
【図１４】音響信号処理システム１００による圧縮率と従来システムによる圧縮率との比較結果を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における音響信号符号化装置２００の復号方法における処理手順例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における振幅変動量算出部４６０による振幅変動判定処理（ステップＳ９６０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施の形態におけるスペクトル復号処理部５００によるスペクトル復号処理（ステップＳ９７０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態における音響信号復号装置４００による逆正規化処理（ステップＳ９８０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００の一構成例を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００による振幅変動判定処理（ステップＳ９９０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第４の実施の形態における音響信号復号装置４００の一構成例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部の一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（符号化処理：隣接する分割帯域の振幅基準値に基づく符号化アルゴリズムの切替え例）
２．第２の実施の形態（復号処理：音響符号化装置からの振幅基準値に基づく復号アルゴリズムの切替え例）
３．第３の実施の形態（符号化処理：周波数スペクトルの平均値と分割帯域の振幅基準値とに基づく符号化アルゴリズムの切替え例）
４．第４の実施の形態（復号処理：周波数スペクトルの平均値と分割帯域の振幅基準値とに基づく復号アルゴリズムの切替え例）
５．第５の実施の形態（符号化処理：振幅変動量に基づく算術符号化アルゴリズムまたはハフマン符号化アルゴリズムへの切替え例）
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
［音響信号処理システムの構成例］
図１は、本発明の実施の形態における音響信号処理システムの一構成例を示すブロック図である。音響信号処理システム１００は、音響信号入力端子１０１からの音響信号を符号化する音響信号符号化装置２００と、その符号化された音響信号を復号して音響信号出力線４０１を介してスピーカ６００に出力する音響信号復号装置４００とを備えている。ここでは、音響信号符号化装置２００により符号化された音響信号がネットワーク１１０を介して音響信号復号装置４００に伝送されることを想定している。
【００１６】
音響信号符号化装置２００は、音響信号入力端子１０１から入力される入力信号である音響信号を周波数成分に変換して、その周波数成分を符号化するものである。この音響信号符号化装置２００は、例えば、複数チャンネルの音響信号の各々を周波数成分に変換して、その変換された周波数成分を正規化する。
【００１７】
また、音響信号符号化装置２００は、その正規化された周波数成分を量子化して、その量子化された周波数成分をチャンネルごとに符号化する。この音響信号符号化装置２００は、各チャンネルの符号化された量子化値である符号化データおよびこれらの符号化に関する符号化情報を多重化して、音響符号化データとして符号列出力線２０１を介してネットワーク１１０に出力する。
【００１８】
ネットワーク１１０は、音響信号符号化装置２００と音響信号復号装置４００との間を接続する接続網である。このネットワーク１１０は、音響信号符号化装置２００から出力された音響符号化データを、符号列入力線２０２を介して音響信号復号装置４００に伝送する。
【００１９】
音響信号復号装置４００は、符号列入力線２０２から供給された音響符号化データを復号することによって、音響信号を生成するものである。この音響信号復号装置４００は、例えば、音響符号化データを、各チャンネルの符号化データおよび符号化情報に分離して、その符号化情報に基づいて復号された符号化データを量子化値として生成する。この音響信号復号装置４００は、その各チャンネルの量子化値を逆量子化および逆正規化することによって、音響信号の周波数成分を生成する。この音響信号復号装置４００は、その生成された周波数成分を時間領域の信号に変換することによって、各チャンネルの音響信号を生成して、スピーカ６００に供給する。
【００２０】
スピーカ６００は、音響信号復号装置４００から供給された音響信号を出力するものである。このスピーカ６００は、音響信号復号装置４００から供給された各チャンネルの音響信号である電気信号を音波に変換して出力する。
【００２１】
このように、音響信号処理システム１００は、音響信号入力端子１０１から入力された音響信号を音響信号符号化装置２００により符号化することによって、その音響信号の情報量が圧縮された音響符号化データを生成することができる。また、音響信号処理システム１００は、音響信号復号装置４００により、その音響符号化データを復号することによって、音響信号を復元することができる。
【００２２】
これにより、音響信号処理システム１００は、音響信号入力端子１０１から入力された音響信号を音響符号化データに変換することによって、情報量が圧縮された音響信号をネットワーク１１０に伝送することができる。なお、音響信号処理システム１００は、特許請求の範囲に記載の信号処理システムの一例である。次に、音響信号処理システム１００における音響信号符号化装置２００の構成例について以下に図面を参照して説明する。
【００２３】
［音響信号符号化装置２００の構成例］
図２は、本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００の一構成例を示すブロック図である。
【００２４】
この音響信号符号化装置２００は、周波数スペクトル生成部２１０と、振幅基準値生成部２２０と、量子化振幅情報算出部２３０と、スペクトル正規化部２４０と、語長情報生成部２５０と、振幅変動量算出部２６０とを備える。さらに、この音響信号符号化装置２００は、符号化帯域設定部２７０と、振幅基準値符号化部２８０と、多重化部２９０と、スペクトル符号化処理部３００とを備える。なお、音響信号符号化装置２００は、特許請求の範囲に記載の信号符号化装置の一例である。
【００２５】
周波数スペクトル生成部２１０は、音響信号入力端子１０１から入力された音響信号を周波数成分に変換することによって、音響信号の周波数スペクトルを生成するものである。この周波数スペクトル生成部２１０は、一定の時間間隔によりサンプリングされた離散時間信号である音響信号を一定のサンプリング数のフレーム単位により抽出する。そして、周波数スペクトル生成部２１０は、その抽出された各フレームの音響信号を周波数領域に変換することによって、周波数スペクトルを生成する。
【００２６】
この周波数スペクトル生成部２１０は、例えば、音響信号入力端子１０１からの各チャンネルの音響信号に対する高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）によって算出されたフーリエ係数を、周波数スペクトルとして生成する。あるいは、この周波数スペクトル生成部２１０は、修正離散余弦変換（ＭＤＣＴ：Modified Discrete Cosine Transform）により算出されたＭＤＣＴ係数を、周波数スペクトルとして生成する。また、周波数スペクトル生成部２１０は、その生成された周波数成分を示す周波数スペクトルを、振幅基準値生成部２２０およびスペクトル正規化部２４０に供給する。
【００２７】
振幅基準値生成部２２０は、周波数スペクトル生成部２１０により生成された周波数スペクトルの振幅を正規化するための基準となる振幅基準値を生成するものである。ここにいう振幅基準値とは、例えば、周波数スペクトルの振幅レベルの基準となるスケールファクタのことをいう。この振幅基準値生成部２２０は、周波数スペクトル生成部２１０から供給される周波数スペクトルの全周波数帯域を所定の分割帯域（スケールファクタバンド）に分割して、その分割された分割帯域に対応する周波数スペクトルを分割帯域ごとに抽出する。
【００２８】
この振幅基準値生成部２２０は、その抽出された周波数スペクトルのうち代表する周波数スペクトルの振幅レベルに基づいて、分割帯域に対する振幅基準値を生成する。この振幅基準値生成部２２０は、例えば、分割帯域における周波数スペクトルのうち振幅レベルが最大となる周波数スペクトルを、代表する周波数スペクトルとして選択して、その選択された周波数スペクトルのレベルに基づいて分割帯域に対する振幅基準値を生成する。すなわち、この振幅基準値生成部２２０は、周波数スペクトルの周波数帯域における複数の分割帯域ごとに抽出された周波数スペクトルの最大レベルに基づいて、分割帯域に対する振幅基準値をそれぞれ生成する。
【００２９】
この振幅基準値生成部２２０は、例えば、次式に基づいて、第ｉ番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ］を生成する。
【数１】
2011022435.tif 000003
【００３０】
ここで、Ａｉは、第ｉ番の分割帯域に対応する周波数スペクトルのうち、第ｉ番の分割帯域を代表する周波数スペクトルの振幅レベルを示す。また、ｉは、分割帯域のインデックスを示す。また、振幅レベルＡｉが「１」以上である場合には、式１における上段の式により、「ｌｏｇ２Ａｉ＋１」を超えない最大の整数値が振幅基準値Ａｒ［ｉ］として生成される。すなわち、「ｌｏｇ２Ａｉ＋１」の小数点以下を切り捨てた値が振幅基準値Ａｒ［ｉ］として生成される。
【００３１】
また、振幅基準値生成部２２０は、複数の分割帯域の各々に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ］を、量子化振幅情報算出部２３０、語長情報生成部２５０、振幅変動量算出部２６０および振幅基準値符号化部２８０に供給する。なお、振幅基準値生成部２２０は、特許請求の範囲に記載の振幅基準値生成部の一例である。
【００３２】
量子化振幅情報算出部２３０は、振幅基準値生成部２２０から供給された振幅基準値に基づいて、周波数スペクトルを正規化するための量子化振幅情報を算出するものである。この量子化振幅情報算出部２３０は、例えば、次式に基づいて各分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉを算出する。
【数２】
2011022435.tif 000004
【００３３】
また、量子化振幅情報算出部２３０は、上式に基づいて算出された各分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉをスペクトル正規化部２４０に供給する。
【００３４】
スペクトル正規化部２４０は、量子化振幅情報算出部２３０からの量子化振幅情報に基づいて、周波数スペクトル生成部２１０から供給された周波数スペクトルを正規化するものである。このスペクトル正規化部２４０は、量子化振幅情報算出部２３０からの分割帯域に対する振幅基準値に基づいて分割帯域に対応する周波数スペクトルのレベルを正規化することによって、分割帯域ごとに正規化スペクトルを生成する。
【００３５】
このスペクトル正規化部２４０は、例えば、次式により、第ｉ番の分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉと、第ｉ番の分割帯域に対応する各周波数スペクトルのレベルＸ［ｍ］とに基づいて、正規化スペクトルのレベルＮ［ｍ］を算出する。
【数３】
2011022435.tif 000005
【００３６】
ここで、ｍは、周波数スペクトルの周波数に相当する周波数番号を示す。ｍｉは、第ｉ番の分割帯域における周波数スペクトルの周波数番号のうち、最も小さい周波数番号を示す。また、ｍｉ＋１は、第ｉ＋１番の分割帯域における周波数スペクトルの周波数番号のうち、最も小さい周波数番号を示す。
【００３７】
上式の式３により、スペクトル正規化部２４０は、第ｉ番の分割帯域における量子化振幅情報Ａ(q)ｉと、第ｉ番の分割帯域に対応する各周波数スペクトルＸ［ｍ］とに基づいて、第ｉ番の分割帯域に対応する正規化スペクトルＮ［ｍ］を生成する。これにより、正規化スペクトルＮ［ｍ］の値域は、「−１．０」乃至「１．０」となる。また、スペクトル正規化部２４０は、信号線２４１を介して、その正規化スペクトルをスペクトル符号化処理部３００に供給する。
【００３８】
語長情報生成部２５０は、振幅基準値生成部２２０からの各分割帯域に対応する振幅基準値に基づいて、量子化精度を決定する語長情報（ワードレングス）を分割帯域ごとに生成するものである。この語長情報生成部２５０は、例えば、全ての振幅基準値に対して人間の聴覚特性を考慮した重み付けを行うことによって、各分割帯域に対する語長情報を生成する。
【００３９】
また、語長情報生成部２５０は、信号線２７１からの符号化帯域数によって定まる符号化すべき分割帯域に限り語長情報を生成する。また、語長情報生成部２５０は、その生成された語長情報を、信号線２５１を介してスペクトル符号化処理部３００に供給する。
【００４０】
振幅変動量算出部２６０は、振幅基準値生成部２２０から供給される各分割帯域に対応する振幅基準値に基づいて、周波数スペクトル生成部２１０により生成された周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出するものである。すなわち、この振幅変動量算出部２６０は、音響信号における周波数スペクトルに対するスペクトル包絡に基づいて、その周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出する。
【００４１】
この振幅変動量算出部２６０は、複数の分割帯域のうち、所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する振幅基準値に基づいて、振幅変動量を分割帯域ごとに算出する。また、振幅変動量算出部２６０は、信号線２７１からの符号化帯域数によって定まる符号化すべき分割帯域に限り振幅変動量を算出する。
【００４２】
この振幅変動量算出部２６０は、例えば、振幅変動量の算出対象である分割帯域の近傍における各分割帯域を変動量算出帯域として、変動量算出帯域に対する各振幅基準値に基づいて、周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出する。この例において、振幅変動量算出部２６０は、例えば、変動量算出帯域として、隣接する分割帯域に対する振幅基準値の差分に基づいて分割帯域に対する振幅変動量を算出する。
【００４３】
また、振幅変動量算出部２６０は、各分割帯域に対する振幅変動量に基づいて、分割帯域に対する振幅変動量が大きいか否かを判定する。この振幅変動量算出部２６０は、例えば、算出した振幅変動量が一定の変動量閾値を超えた場合には、振幅変動量が大きい分割帯域である旨を示す振幅変動判定フラグを生成する。一方、振幅変動量算出部２６０は、振幅変動量が一定の変動量閾値を超えない場合には、振幅変動量が小さい分割帯域である旨を示す振幅変動判定フラグを生成する。
【００４４】
この振幅変動量算出部２６０は、例えば、次式に示す条件式に基づいて、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動量が大きいか否かを判定する。
【数４】
2011022435.tif 000006
【００４５】
ここで、Ｔｈ１およびＴｈ２は、第１および第２の変動量閾値を示す。また、ＮＣは、符号化をすべき分割帯域のうち最大の分割帯域番号を示す符号化帯域番号である。なお、式４の上段の条件式において、第ｉ−１番およびｉ番の分割帯域が変動量算出帯域に該当する。また、式４の下段の条件式において、第ｉ−１番乃至ｉ＋１番の分割帯域が変動量算出帯域に該当する。
【００４６】
式４の上段の条件式により、振幅変動量算出部２６０は、第ｉ番の分割帯域の振幅基準値Ａｒ［ｉ］と、第ｉ番の分割帯域の低域側に隣接する第ｉ−１番の分割帯域の振幅基準値Ａｒ［ｉ−１］との差分により、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動量を算出する。そして、振幅変動量算出部２６０は、その算出された振幅変動量が第１の変動量閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判断する。すなわち、この振幅変動量算出部２６０は、低域側の隣接する分割帯域に対する振幅基準値を比較対象として、振幅変動量が大きい分割帯域であるか否かを判断する。
【００４７】
また、式４の下段の条件式により、振幅変動量算出部２６０は、第ｉ番の分割帯域に対する振幅基準値に「２」を乗じた乗算値（２×Ａｒ［ｉ］）を算出する。また、この振幅変動量算出部２６０は、第ｉ番の分割帯域の両側に隣接する第ｉ−１番およびｉ＋１番の分割帯域に対する振幅基準値の加算値（Ａｒ［ｉ−１］＋Ａｒ［ｉ＋１］）を算出する。
【００４８】
さらに、この振幅変動量算出部２６０は、乗算値（２×Ａｒ［ｉ］）から加算値（Ａｒ［ｉ−１］＋Ａｒ［ｉ＋１］）を減算することによって、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動量を算出する。そして、その算出された振幅変動量が、第２の変動量閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判断する。すなわち、この振幅変動量算出部２６０は、両側の隣接する分割帯域に対する振幅基準値の平均値を比較対象として、振幅変動量が大きい分割帯域であるか否かを判断する。
【００４９】
また、振幅変動量算出部２６０は、式４に示す２つの条件式のうちいずれか一方の条件式を満足する分割帯域を、近傍の分割帯域に対して振幅変動量が大きい分割帯域であると判定する。すなわち、振幅変動量算出部２６０は、近傍の分割帯域の振幅基準値に比べて振幅基準値が一定の大きさを超える分割帯域を、近傍の分割帯域よりも振幅基準値が大きい分割帯域と判定する。
【００５０】
この振幅変動量算出部２６０は、例えば、振幅変動量が大きい分割帯域であると判定した場合には、振幅変動判定フラグを「１」に設定し、振幅変動が大きい分割帯域でないと判定した場合には、振幅変動判定フラグを「０」に設定する。
【００５１】
また、振幅変動量算出部２６０は、その設定された振幅変動判定フラグをスペクトル符号化処理部３００に供給する。なお、ここでは、分割帯域に対する振幅基準値に基づいて振幅変動量を算出する例について説明したが、線形予測分析やケプストラム分析によって生成されるスペクトル包絡に基づいて振幅変動量を算出するようにしてもよい。また、振幅変動量算出部２６０は、特許請求の範囲に記載の振幅変動量算出部の一例である。
【００５２】
符号化帯域設定部２７０は、周波数スペクトル生成部２１０により生成された周波数スペクトルにおける全周波数帯域のうち、周波数スペクトルを符号化する符号化帯域の上限を設定するものである。この符号化帯域設定部２７０は、音響信号の符号化レートに基づいて、分割帯域の上限の番号を符号化帯域数として設定する。なお、音響信号の符号化レートは、ここでは図示されていない中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）から供給される。また、符号化帯域設定部２７０は、設定された符号化帯域数を、信号線２７１を介して振幅変動量算出部２６０、多重化部２９０およびスペクトル符号化処理部３００に供給する。
【００５３】
スペクトル符号化処理部３００は、スペクトル正規化部２４０から供給された正規化スペクトルに対して符号化処理を施すものである。このスペクトル符号化処理部３００は、語長情報生成部２５０、振幅変動量算出部２６０および符号化帯域設定部２７０からの出力に基づいて、スペクトル正規化部２４０からの正規化スペクトルを符号化する。
【００５４】
このスペクトル符号化処理部３００は、語長情報生成部２５０からの語長情報に基づいて分割帯域における正規化スペクトルを変換することによって、量子化値である整数データを分割帯域ごとに生成する。また、スペクトル符号化処理部３００は、振幅変動量算出部２６０からの振幅変動判定フラグに基づいて、複数の符号化アルゴリズムのうち１つの符号化アルゴリズムを選択する。
【００５５】
また、スペクトル符号化処理部３００は、その選択された符号化アルゴリズムにより、生成した整数データを符号化する。また、スペクトル符号化処理部３００は、信号線３０１を介して、その符号化された整数データを符号化データとして多重化部２９０に供給する。
【００５６】
振幅基準値符号化部２８０は、振幅基準値生成部２２０からの各分割帯域に対する振幅基準値を符号化するものである。この振幅基準値符号化部２８０は、その符号化された振幅基準値を多重化部２９０に供給する。
【００５７】
多重化部２９０は、スペクトル符号化処理部３００からの符号化データと、振幅基準値符号化部２８０からの符号化された振幅基準値と、符号化帯域設定部２７０からの符号化帯域数とを１つの符号列（ビットストリーム）に多重化するものである。すなわち、この多重化部２９０は、これらの符号化データと、符号化された振幅基準値と、符号化帯域数とを時間分割により多重化することによって、音響符号化データを生成する。また、多重化部２９０は、その生成された音響符号化データを、１つの符号列として符号列出力線２０１に出力する。
【００５８】
このように、振幅変動量算出部２６０を設けることによって、近傍の分割帯域に比べて振幅基準値が大きい分割帯域を、振幅変動量が大きい分割帯域と判定することができる。これにより、音響信号符号化装置２００は、振幅変動量に応じた符号化アルゴリズムにより、量子化値である整数データを符号化することができる。ここで、振幅変動量算出部２６０により各分割帯域に対する振幅変動量の判定例について以下に図面を参照して説明する。
【００５９】
［振幅変動量算出部２６０による振幅変動量の判定例］
図３は、本発明の第１の実施の形態における振幅変動量算出部２６０により各分割帯域に対する振幅変動量の判定例を示す図である。図３（ａ）は、振幅変動量算出部２６０により、振幅基準値に基づいて分割帯域における周波数スペクトルの振幅変動量が大きいと判定された振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８を概念的に示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した振幅変動大分割帯域２６３の近傍を示す拡大図である。
【００６０】
ここでは、１フレームを周波数スペクトルに変換するための変換長を２５６とする。すなわち、周波数スペクトル生成部２１０により、１フレームに対して２５６本の周波数スペクトルが生成される。また、ここでは、横軸を周波数に相当する周波数番号ｆとし、縦軸を振幅スペクトルとする。この振幅スペクトルは、周波数スペクトルの大きさ（レベル）を対数表現により表わしたものである。
【００６１】
図３（ａ）には、周波数スペクトルＸ［ｍ］２１１と、振幅基準値Ａｒ［ｉ］に基づく量子化振幅情報線Ａ(q)ｉ２２１と、振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８とが示されている。また、ここでは、各分割帯域における周波数スペクトルの本数を示す分割帯域幅Ｗ２、Ｗ４、Ｗ８およびＷ１６がそれぞれ示されている。
【００６２】
実線により示される周波数スペクトル２１１は、周波数スペクトル生成部２１０により音響信号に基づいて生成された周波数スペクトルの一例である。この周波数スペクトル２１１は、近傍の周波数スペクトルに比べて極めて狭い帯域幅において周波数スペクトルの振幅が著しく大きくなるようなパルス的な波形を数多く含む。また、周波数スペクトル２１１は、大局的には、周波数が高くなるほど振幅スペクトルは徐々に小さくなる。
【００６３】
破線により示される量子化振幅情報線２２１は、振幅基準値生成部２２０により生成された各分割帯域に対する振幅基準値に基づく量子化振幅情報を示す線である。この量子化振幅情報線２２１は、所定の分割帯域の各々に含まれる周波数スペクトルの最大レベルに基づいて振幅基準値が生成されるため、周波数スペクトルに対する大局的なスペクトル包絡を示す。
【００６４】
振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８は、式４に示す２つの条件式のうち少なくとも１つの条件式を満足する分割帯域であって、振幅変動量算出部２６０により振幅基準値の振幅変動量が大きいと判定された分割帯域である。すなわち、振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８は、隣接する分割帯域の振幅基準値に比べて、振幅基準値がある程度大きい分割帯域である。
【００６５】
このように、振幅変動量算出部２６０により、式４に基づいて判定された振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８においては、周波数スペクトル２１１のパルス的な波形が含まれるため、他の分割帯域に比べて周波数スペクトルのレベル差は大きくなる。ここで、一例として、振幅変動大分割帯域２６３における周波数スペクトルのレベル差について、図３（ｂ）を参照して簡単に説明する。
【００６６】
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示した振幅変動大分割帯域２６３における周波数スペクトルの極大点２２２および極小点２２３が示されている。また、振幅変動大分割帯域２６３の帯域幅ＢＷは、分割帯域幅Ｗ８の周波数帯域内であるため、８本の周波数スペクトルに対応する帯域幅である。
【００６７】
極大点２２２は、振幅変動大分割帯域２６３の帯域幅ＢＷに含まれる周波数スペクトルのうち、振幅が最も大きい周波数スペクトルの振幅レベルを示す。この極大点２２２により、音響信号の周波数特性におけるパルス的な波形が形成される。
【００６８】
極小点２２３は、振幅変動大分割帯域２６３の帯域幅ＢＷに含まれる周波数スペクトルのうち、振幅が最も小さい周波数スペクトルの振幅レベルを示す。この極小点２２３は、近傍の周波数スペクトルの振幅とほぼ同程度の振幅レベルを示す。
【００６９】
このように、振幅変動大分割帯域２６３における周波数スペクトルのレベル差ΔＡは、振幅変動大分割帯域２６２乃至２６８以外の分割帯域に比べて、大きいことが分かる。すなわち、複数の分割帯域のうち近傍の分割帯域に比べて振幅基準値が大きい分割帯域においては、その分割帯域における極一部の周波数スペクトルの振幅のみが著しく大きくなる傾向があるため、分割帯域における周波数スペクトルのレベル差が大きくなる。
【００７０】
このように、本発明の第１の実施の形態では、振幅変動量算出部２６０を設けることによって、式４に示す条件式に基づいて近傍の分割帯域に対する振幅基準値を基準にして振幅変動量の大きい分割帯域２６２乃至２６８を判定することができる。これにより、分割帯域における周波数スペクトルのレベル差の大きい分割帯域２６２乃至２６８を特定することができる。次に、分割帯域における周波数スペクトルのレベル差に応じた量子化値の出現確率分布の解析結果について以下に図面を参照して説明する。
【００７１】
［周波数スペクトルの振幅変動量と量子化値の出現確率分布との関係］
図４は、振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ４における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【００７２】
ここでは、全体出現確率分布８１１と、振幅変動大８１２と、振幅変動小８１３とが示されている。この例では、値域が「−１」乃至「１」の正規化スペクトルが、均等量子化により「−３１」乃至「３１」の量子化値に変換された場合における量子化値の出現確率分布を示す。また、ここでは、横軸を量子化値とし、縦軸を出現確率とする。
【００７３】
点線により示される全体出現確率分布８１１は、分割帯域幅Ｗ４の全分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この全体出現確率分布８１１は、出現確率分布の偏りが比較的小さい平坦な分布を示す。
【００７４】
破線により示される振幅変動大８１２は、振幅変動量算出部２６０によって、式４に基づいて振幅変動量が大きいと判定された分割帯域における量子化値の出現確率分布である。すなわち、この振幅変動大８１２は、振幅変動量が大きい分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この振幅変動大８１２は、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きく、量子化値「０」付近の出現確率が高い。
【００７５】
実線により示される振幅変動小８１３は、振幅変動量算出部２６０により、式４のいずれの条件も満足しないことから、振幅変動量が大きいと判定されなかった分割帯域における量子化値の出現確率分布である。すなわち、この振幅変動小８１３は、周波数スペクトルのレベル差の小さい平坦な波形を示す分割帯域における出現確率分布である。この振幅変動小８１３は、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが小さい平坦な出現確率分布を示す。
【００７６】
このように、分割帯域幅Ｗ４における分割帯域のうち、振幅変動量算出部２６０によって振幅変動量が大きいと判定された分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の偏り度合いは大きく、量子化値「０」近傍の出現確率が大きくなる。次に、分割帯域幅Ｗ８における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布について以下に図面を参照して説明する。
図５は、振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ８における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【００７７】
ここでは、全体出現確率分布８２１と、振幅変動大８２２と、振幅変動小８２３とが示されている。この例では、図４と同様に、値域が「−１」乃至「１」の正規化スペクトルが、均等量子化により「−３１」乃至「３１」の量子化値に変換された場合における量子化値の出現確率分布を示す。また、ここでは、横軸を量子化値とし、縦軸を出現確率とする。
【００７８】
点線により示される全体出現確率分布８２１は、分割帯域幅Ｗ８の全分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この全体出現確率分布８２１は、図４に示した全体出現確率分布８１１と同様に、出現確率分布の偏りが比較的小さい平坦な分布を示す。
【００７９】
破線により示される振幅変動大８２２は、振幅変動量算出部２６０によって、式４に基づいて振幅変動量が大きいと判定された分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この振幅変動大８２２は、図４に示した振幅変動大８１２と同様に、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きく、量子化値「０」付近の出現確率が高い。
【００８０】
実線により示される振幅変動小８２３は、振幅変動量算出部２６０により、式４のいずれの条件も満足しないことから、振幅変動量が大きいと判定されなかった分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この振幅変動小８２３は、図４に示した振幅変動大８１２と同様に、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが小さい平坦な出現確率分布を示す。
【００８１】
このように、分割帯域幅Ｗ８における分割帯域においても、振幅変動量算出部２６０によって振幅変動量が大きいと判定された分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の偏り度合いは大きく、量子化値「０」近傍の出現確率が大きくなる。また、分割帯域幅Ｗ４における振幅変動大８１２に比べて、分割帯域幅Ｗ４における振幅変動大８２２の方が、量子化値「０」付近の出現確率が高く、出現確率分布の偏り度合いが大きい。次に、分割帯域幅Ｗ１６における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布について以下に図面を参照して説明する。
図６は、振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が大きいと判定された分割帯域のうち、分割帯域幅Ｗ１６における分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の一例を示す図である。
【００８２】
ここでは、全体出現確率分布８３１と、振幅変動大８３２と、振幅変動小８３３とが示されている。この例では、図４および図５と同様に、値域が「−１」乃至「１」の正規化スペクトルが、均等量子化により「−３１」乃至「３１」の量子化値に変換された場合における量子化値の出現確率分布を示す。また、ここでは、横軸を量子化値とし、縦軸を出現確率とする。
【００８３】
点線により示される全体出現確率分布８３１は、分割帯域幅Ｗ８の全分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この全体出現確率分布８３１は、図４および図５に示した全体出現確率分布８１１および８２１と同様に、出現確率分布の偏りが比較的小さい平坦な分布を示す。
【００８４】
破線により示される振幅変動大８３２は、振幅変動量算出部２６０によって、式４に基づいて振幅変動量が大きいと判定された分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この振幅変動大８３２は、図４および図５に示した振幅変動大８１２および８１３と同様に、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きく、量子化値「０」付近の出現確率が高い。
【００８５】
実線により示される振幅変動小８３３は、振幅変動量算出部２６０により、式４のいずれの条件も満足しないことから、振幅変動量が大きいと判定されなかった分割帯域における量子化値の出現確率分布である。この振幅変動小８３３は、図４および図５に示した振幅変動大８１２および８２２と同様に、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが小さい平坦な出現確率分布を示す。
【００８６】
このように、分割帯域幅Ｗ１６における振幅変動大８３２は、分割帯域幅Ｗ８における振幅変動大８２２と略等しい出現確率分布を示す。また、分割帯域幅Ｗ１６における分割帯域においても、振幅変動量算出部２６０によって振幅変動量が大きいと判定された分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の偏り度合いは大きく、量子化値「０」の近傍の出現確率が大きくなる。
【００８７】
したがって、分割帯域幅に拘らず、振幅変動量算出部２６０によって振幅変動量が大きいと判定された分割帯域に対応する量子化値の出現確率分布の偏り度合いは大きくなり、量子化値「０」近傍の出現確率が大きくなる。このため、複数のパルス的な波形を示す周波数スペクトルを符号化する場合は、一意の符号化アルゴリズムにより量子化値を符号化すると、分割帯域ごとに量子化値の出現確率分布の偏り度合いが異なるため、符号化効率を著しく低下させる場合がある。
【００８８】
ここで、複数の符号化アルゴリズムのうち、分割帯域における周波数スペクトルの振幅変動量に応じた符号化アルゴリズムにより量子化値を符号化するスペクトル符号化処理部３００の構成例について、以下に図面を参照して説明する。
【００８９】
［スペクトル符号化処理部３００の構成例］
図７は、本発明の第１の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部３００の一構成例を示すブロック図である。
【００９０】
スペクトル符号化処理部３００は、整数データ生成部３１０と、符号化部３２０と、符号化選択部３３０と、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０とを備える。この例では、複数の符号化アルゴリズムとして、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０に基づく２つのハフマン符号化アルゴリズムによって、周波数スペクトルの量子化値を符号化することを想定する。
【００９１】
整数データ生成部３１０は、信号線２５１を介して供給される語長情報に基づいて、信号線２４１を介してスペクトル正規化部２４０から供給される正規化スペクトルを分割帯域ごとに量子化値に変換することによって、整数データを生成するものである。この整数データ生成部３１０は、分割帯域ごとに、量子化精度を決定する語長情報に従って、一定の関数により正規化スペクトルを整数データに変換する。
【００９２】
この整数データ生成部３１０は、例えば、第ｉ番の分割帯域に対応する語長情報ＷＬ［ｉ］に従って、次式に示す関数ＦＩにより、第ｉ番の分割帯域に対応する整数データＩ［ｍ］を生成する。ここでは、語長情報ＷＬ［ｉ］を符号無しの量子化ビット数とする。
【数５】
2011022435.tif 000007
【００９３】
ここで、関数ＦＩは、例えば、次式により表わすことができる。
【数６】
2011022435.tif 000008
【００９４】
この式５および式６により、値域「１」乃至「−１」の正規化スペクトルＮ［ｍ］は、語長情報ＷＬ［ｉ］に基づいて、整数データＩ［ｍ］の量子化値に変換される。例えば、語長情報ＷＬ［ｉ］が「２」を示す場合には、第ｉ番の分割帯域に対応する正規化スペクトルは、値域が「−３」乃至「３」の整数データＩ［ｍ］に変換される。
【００９５】
また、整数データ生成部３１０は、信号線２７１を介して符号化帯域設定部２７０から供給される符号化帯域数により符号化すべき分割帯域を特定して、その特定された分割帯域における正規化スペクトルを整数データに変換する。また、整数データ生成部３１０は、その変換された整数データを分割帯域ごとに符号化部３２０に供給する。
【００９６】
符号化部３２０は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値を、複数の符号化アルゴリズムにより符号化するものである。この符号化部３２０は、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０のうち、いずれか一方の符号化テーブルに保持された符号表を参照して、整数データ生成部３１０からの量子化値である整数データを符号化する。すなわち、符号化部３２０は、２つの符号化アルゴリズムのうちいずれか一方により、整数データ生成部３１０からの整数データを符号化する。
【００９７】
また、符号化部３２０は、信号線２７１からの符号化帯域数によって特定される符号化すべき分割帯域における整数データを、分割帯域ごとに符号化する。また、符号化部３２０は、その符号化された整数データを符号化データとして信号線３０１に出力する。なお、符号化部３２０は、特許請求の範囲に記載の符号化部の一例である。
【００９８】
第１および第２符号化テーブル３４０および３５０は、ハフマン符号化により事前に生成された符号表を保持する符号化テーブルである。第１符号化テーブル３４０は、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値である整数データを符号化するための符号表を保持する。この第１符号化テーブル３４０に保持された符号表は、図４乃至図６に示した振幅変動量小８１３乃至８３３に基づく量子化値の出現確率分布を用いて事前に生成される。また、第１符号化テーブル３４０は、その保持している符号表を符号化選択部３３０に出力する。
【００９９】
第２符号化テーブル３５０は、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが大きい量子化値である整数データを符号化するための符号表を保持する。この第２符号化テーブル３５０に保持された符号表は、事前に、図４乃至図６に示した振幅変動量大８１２乃至８３２に基づく量子化値の出現確率分布によって生成される。また、第２符号化テーブル３５０は、その保持している符号表を符号化選択部３３０に出力する。
【０１００】
符号化選択部３３０は、信号線２６１を介して振幅変動量算出部２６０から供給された振幅変動判定フラグに基づいて、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０からの出力のうち、いずれか一方を選択するものである。この符号化選択部３３０は、振幅基準値の振幅変動量が大きい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが大きい量子化値を符号化するための符号表が保持された第２符号化テーブル３５０の出力を選択する。
【０１０１】
一方、符号化選択部３３０は、振幅基準値の振幅変動量が小さい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値を符号化するための符号表が保持された第１符号化テーブル３４０の出力を選択する。すなわち、この符号化選択部３３０は、複数の符号化アルゴリズムのうち、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化アルゴリズムを選択する。
【０１０２】
具体的には、符号化選択部３３０は、例えば、振幅変動判定フラグが「１」に設定されている場合には、第２符号化テーブル３５０の出力を選択し、幅変動量判定フラグが「０」に設定されている場合には、第１符号化テーブル３４０の出力を選択する。
【０１０３】
また、符号化選択部３３０は、その選択された第１または第２符号化テーブル３４０または３５０の出力を符号化部３２０に供給する。すなわち、符号化選択部３３０は、その選択された第１または第２符号化テーブル３４０または３５０の出力を符号化部３２０に参照させることによって、振幅変動量の大きさに応じた符号化データを符号化部３２０に生成させる。なお、符号化選択部３３０は、特許請求の範囲に記載の符号化選択部の一例である。
【０１０４】
このように、２つの第１および第２符号化テーブル３４０および３５０を設けることによって、量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じて符号化データを生成することができる。また、符号化選択部３３０を設けることによって、近傍の分割帯域に対する振幅基準値に基づいて生成された振幅変動量により量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化アルゴリズムを選択することができる。
【０１０５】
これにより、音響信号符号化装置２００は、符号化部３２０により生成される符号化データの符号化効率を向上させることができる。なお、ここでは、２つの第１および第２符号化テーブル３４０および３５０を設ける例について説明したが、３つ以上の符号化テーブルを設けるようにしてもよい。この場合には、分割帯域に対する振幅変動量の判定基準を３段階以上設定して、その判定結果に応じて複数の符号化テーブルを切り替える。これにより、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の変化に対して、より柔軟な符号化処理を実現することができる。
【０１０６】
［音響信号符号化装置２００の動作例］
次に本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００の動作について図面を参照して説明する。
【０１０７】
図８は、本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００の符号化方法における処理手順例を示すフローチャートである。
【０１０８】
まず、周波数スペクトル生成部２１０により、音響信号を周波数成分に変換することによって、周波数スペクトルが生成される（ステップＳ９１１）。そして、スペクトル正規化部２４０により、量子化振幅情報算出部２３０からの量子化振幅情報と、周波数スペクトル生成部２１０からの周波数スペクトルに基づいて正規化スペクトルを生成する正規化スペクトル処理が実行される（ステップＳ９２０）。続いて、振幅基準値符号化部２８０により、振幅基準値生成部２２０により生成された振幅基準値が符号化される（ステップＳ９１２）。
【０１０９】
この後、振幅変動量算出部２６０により、各分割帯域に対する振幅基準値により算出された振幅変動量に基づいて振幅変動判定処理が実行される（ステップＳ９３０）。そして、スペクトル符号化処理部３００により、各分割帯域に対する振幅変動量における量子化値の出現確率分布に応じた符号化処理が実行される（ステップＳ９４０）。そして、多重化部２９０により、振幅情報符号化処理において符号化された振幅基準値と、スペクトル符号化処理において生成された符号化データが多重化されて（ステップＳ９１３）、符号化処理方法の処理手順が終了する。
【０１１０】
［正規化スペクトル生成処理の処理手順例］
図９は、本発明の第１の実施の形態における音響信号符号化装置２００による正規化スペクトル生成処理（ステップＳ９２０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、振幅基準値生成部２２０により、周波数スペクトル生成部２１０により生成された周波数スペクトルが周波数分割されて、所定の分割帯域ごとに周波数スペクトルが抽出される（ステップＳ９２１）。そして、振幅基準値生成部２２０により、分割帯域ごとに抽出された周波数スペクトルの最大レベルに基づいて、各分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ］が生成される（ステップＳ９２２）。
【０１１２】
この後、量子化振幅情報算出部２３０により、分割帯域に対する振幅基準値に基づいてその分割帯域に対する量子化振幅情報が分割帯域ごとに算出される（ステップＳ９２３）。続いて、スペクトル正規化部２４０により、分割帯域ごとに、分割帯域に対応する量子化振幅情報に基づいて、その分割帯域に対応する周波数スペクトルが正規化されて、正規化スペクトルが生成されて（ステップＳ９２４）、正規化スペクトル生成処理が終了する。
【０１１３】
［振幅変動判定処理の処理手順例］
図１０は、本発明の第１の実施の形態における振幅変動量算出部２６０による振幅変動判定処理（ステップＳ９３０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１１４】
まず、符号化帯域設定部からの符号化帯域数ＮＣに基づいて、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］乃至［ＮＣ−１］が「０」に設定される（ステップＳ９３１）。そして、分割帯域番号ｉが「１」に設定されることによって、第１番の分割帯域が、判定対象の分割帯域として設定される（ステップＳ９３２）。これらのステップＳ９３１およびＳ９３２の処理により振幅変動判定処理の初期化が終了する。
【０１１５】
この後、式４の上段の条件式に基づいて、第１番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［１］から、低域側に隣接する第０番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［０］を減算した減算値が第１変動量閾値Ｔｈ１以上であるか否かが判断される（ステップＳ９３３）。そして、減算値が第１変動量閾値Ｔｈ１以上である場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域と判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「１」が設定される（ステップＳ９３８）。
【０１１６】
一方、減算値が第１変動量閾値Ｔｈ１未満である場合には、式４の下段の条件式を満足するか否かが判断される（ステップＳ９３４）。すなわち、分割帯域番号「ｉ＝１」が最大の分割帯域番号（ＮＣ−１）未満であり、かつ、振幅基準値Ａｒ［１］に「２」を乗じた乗算値から、振幅基準値Ａｒ［０］および［２］の和を減算した値が第２変動量閾値Ｔｈ２以上であるか否かが判断される。
【０１１７】
そして、式４の下段の条件式を満足する場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域と判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「１」が設定される（ステップＳ９３８）。一方、式４の下段の条件式を満足しない場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域でないと判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「０」が設定される（ステップＳ９３５）。
【０１１８】
このように、ステップＳ９３３およびＳ９３４の処理により、入力信号における周波数スペクトルに対する各分割帯域の振幅基準値によるスペクトル包絡に基づいて、振幅変動量が算出される。なお、ステップＳ９３３およびＳ９３４は、特許請求の範囲に記載の振幅変動量算出手順の一例である。
【０１１９】
そして、分割帯域番号を「１」増加させるために、分割帯域番号「１」に「１」を加えた値「２」が分割帯域番号ｉに設定される（ステップＳ９３６）。この後、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致するか否かが判断される（ステップＳ９３７）。そして、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致しない場合には、符号化帯域数ＮＣに一致するまで、ステップＳ９３３乃至Ｓ９３６およびＳ９３８の一連の処理が繰り返される。一方、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致した場合には、振幅変動判定処理が終了する。
【０１２０】
［スペクトル符号化処理の処理手順例］
図１１は、本発明の第１の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部３００によるスペクトル符号化処理（ステップＳ９４０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１２１】
まず、語長情報生成部２５０により、ステップＳ９２２の処理において生成された各分割帯域の振幅基準値に基づいて、各分割帯域に対する語長情報が生成される（ステップＳ９４１）。そして、整数データ生成部３１０により、ステップＳ９２４の処理において生成された正規化スペクトルが、各分割帯域に対する語長情報に基づいて変換されることによって、分割帯域ごとに整数データが生成される（ステップＳ９４２）。
【０１２２】
次に、分割帯域番号ｉが「０」に設定される（ステップＳ９４３）。続いて、符号化選択部３３０により、第０番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「０」であるか否かが判断される（ステップＳ９４４）。
【０１２３】
そして、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「０」である場合には、振幅変動量が小さい分割帯域であるため、符号化選択部３３０により、第１符号化テーブル３４０に保持された符号表が選択される（ステップＳ９４５）。すなわち、符号化選択部３３０により、第１符号化テーブル３４０の出力として、出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値である整数データを符号化するための符号表が選択される。
【０１２４】
一方、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「１」である場合には、振幅変動量が大きい分割帯域であるため、符号化選択部３３０により、第２符号化テーブル３５０に保持された符号表が選択される（ステップＳ９４９）。すなわち、符号化選択部３３０により、第２符号化テーブル３５０の出力として、出現確率分布の偏り度合いが大きい分割帯域における量子化値である整数データを符号化するための符号表が選択される。
【０１２５】
このように、ステップＳ９４４、Ｓ９４５およびＳ９４９の処理により、複数の符号化アルゴリズムのうち、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化アルゴリズムが選択される。なお、ステップＳ９４４、Ｓ９４５およびＳ９４９は、特許請求の範囲に記載の符号化選択手順の一例である。
【０１２６】
この後、符号化部３２０により、符号化選択部３３０において選択された第１または第２符号化テーブルに保持された符号表に基づいて、第０番の分割帯域に対応する整数データが符号化される（ステップＳ９４６）。これにより、第０番の分割帯域に対応する符号化データが生成される。すなわち、符号化選択部３３０により選択された符号化アルゴリズムにより周波数スペクトルの量子化値が符号化される。なお、ステップＳ９４６は、特許請求の範囲に記載の符号化手順の一例である。
【０１２７】
そして、分割帯域番号を「１」増加させるために、分割帯域番号「０」に「１」を加えた値「１」が分割帯域番号ｉに設定される（ステップＳ９４７）。この後、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致するか否かが判断される（ステップＳ９４８）。そして、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致しない場合には、符号化帯域数ＮＣに一致するまで、ステップＳ９４４乃至Ｓ９４７およびＳ９４９の一連の処理が繰り返される。一方、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致した場合には、スペクトル符号化処理が終了する。
【０１２８】
このように、本発明の第１の実施の形態では、振幅変動量算出部２６０により、近傍の分割帯域の振幅基準値に基づいて各分割帯域の振幅変動量を算出することによって、近傍の分割帯域に比べて振幅基準値が一定の大きさを超える分割帯域を判定することができる。これにより、音響信号符号化装置２００は、分割帯域ごとに、量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化を行うことによって、符号化効率を向上させることができる。
【０１２９】
＜２．第２の実施の形態＞
［音響信号復号装置４００の構成例］
図１２は、本発明の第２の実施の形態における音響信号復号装置４００の一構成例を示すブロック図である。
【０１３０】
音響信号復号装置４００は、符号列分離部４１０と、振幅基準値復号部４２０と、振幅変動量算出部４６０と、語長情報生成部４５０と、スペクトル復号処理部５００とを備える。また、音響信号復号装置４００は、さらに、量子化振幅情報算出部４３０と、スペクトル逆正規化部４４０と、音響信号生成部４７０とを備える。
【０１３１】
符号列分離部４１０は、符号列入力線２０２から供給された符号列である音響符号化データを、符号化データ、符号化された振幅基準値および符号化帯域数に分離するものである。この符号列分離部４１０は、信号線４１１を介して、音響信号が符号化された符号化データを分割帯域ごとにスペクトル復号処理部５００に供給する。
【０１３２】
また、符号列分離部４１０は、信号線４１２を介して、分割帯域の上限を示す符号化帯域数を、スペクトル復号処理部５００、振幅基準値復号部４２０、振幅変動量算出部４６０および語長情報生成部４５０に供給する。また、符号列分離部４１０は、信号線４１３を介して、各分割帯域に対する符号化された振幅基準値を振幅基準値復号部４２０に供給する。
【０１３３】
振幅基準値復号部４２０は、信号線４１３からの符号化された各分割帯域の振幅基準値を復号するものである。この振幅基準値復号部４２０は、その復号された各分割帯域の振幅基準値を、振幅変動量算出部４６０、語長情報生成部４５０および量子化振幅情報算出部４３０に供給する。
【０１３４】
振幅変動量算出部４６０は、振幅基準値復号部４２０から供給される各分割帯域に対する振幅基準値に基づいて、分割帯域に対する振幅変動量を算出するものである。この振幅変動量算出部４６０は、図２に示した音響信号符号化装置２００における振幅変動量算出部２６０に対応する。すなわち、この振幅変動量算出部４６０は、音響信号符号化装置２００における振幅変動量算出部２６０と同一条件により、各分割帯域に対する振幅変動量を算出する。
【０１３５】
この振幅変動量算出部４６０は、複数の分割帯域のうち、所定の分割帯域である変動量算出帯域に対する振幅基準値に基づいて、振幅変動量を分割帯域ごとに算出する。この振幅変動量算出部４６０は、例えば、振幅変動量の算出対象である分割帯域の近傍における各分割帯域を変動量算出帯域として、この変動量算出帯域に対するそれぞれの振幅基準値に基づいて、周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出する。この例において、振幅変動量算出部４６０は、例えば、変動量算出帯域として、隣接する分割帯域に対する振幅基準値の差分に基づいて、分割帯域に対する振幅変動量を算出する。
【０１３６】
なお、振幅変動量算出部４６０は、音響信号符号化装置２００における振幅変動量算出部２６０と同一の機能であるため、ここでの詳細な説明を省略する。また、振幅変動量算出部４６０は、特許請求の範囲に記載の音響信号復号装置における振幅変動量算出部の一例である。
【０１３７】
語長情報生成部４５０は、振幅基準値復号部４２０からの各分割帯域に対応する振幅基準値に基づいて、量子化精度を決定する語長情報を分割帯域ごとに生成するものである。この語長情報生成部４５０は、図２に示した音響信号符号化装置２００における語長情報生成部２５０と同様の機能を有する。すなわち、この語長情報生成部４５０は、語長情報生成部２５０と同一条件により、各分割帯域に対する語長情報を生成する。
【０１３８】
この語長情報生成部４５０は、例えば、全ての振幅基準値に対して人間の聴覚特性を考慮した重み付けを行うことによって、各分割帯域に対する語長情報を生成する。また、語長情報生成部４５０は、その生成された語長情報を、信号線４５１を介してスペクトル復号処理部５００に供給する。
【０１３９】
スペクトル復号処理部５００は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを、複数の復号アルゴリズムにより復号するものである。また、スペクトル復号処理部５００は、図２に示したスペクトル符号化処理部３００に対応するものである。
【０１４０】
このスペクトル復号処理部５００は、語長情報生成部４５０および振幅変動量算出部４６０からの各分割帯域の語長情報および振幅変動判定フラグと、符号列分離部４１０からの符号化帯域数とに基づいて、符号列分離部４１０からの符号化データを復号する。
【０１４１】
このスペクトル復号処理部５００は、振幅変動量算出部４６０からの振幅変動判定フラグに基づいて、複数の復号アルゴリズムのうち１つの復号アルゴリズムを選択する。また、スペクトル復号処理部５００は、その選択された復号アルゴリズムにより符号化データを復号することによって、量子化値である整数データを生成する。
【０１４２】
また、スペクトル復号処理部５００は、語長情報生成部４５０からの語長情報に基づいて分割帯域における整数データを変換することによって、正規化スペクトルを生成する。また、スペクトル復号処理部５００は、その生成された正規化スペクトルをスペクトル逆正規化部４４０に供給する。
【０１４３】
量子化振幅情報算出部４３０は、振幅基準値復号部４２０から供給された振幅基準値に基づいて、正規化スペクトルを周波数スペクトルに変換するための量子化振幅情報を算出するものである。この量子化振幅情報算出部４３０、図２に示した音響信号符号化装置２００における量子化振幅情報算出部２３０と同様の機能を有する。すなわち、この量子化振幅情報算出部４３０は、音響信号符号化装置２００における量子化振幅情報算出部２３０と同一条件により、各分割帯域に対する量子化振幅情報を算出する。
【０１４４】
この量子化振幅情報算出部４３０は、例えば、式２に基づいて、各分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉを算出する。また、量子化振幅情報算出部２３０は、式３に基づいて算出された各分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉを、スペクトル逆正規化部４４０に供給する。
【０１４５】
スペクトル逆正規化部４４０は、量子化振幅情報算出部４３０からの量子化振幅情報に基づいて、スペクトル復号処理部５００からの正規化スペクトルを逆正規化することによって、周波数スペクトルを生成するものである。このスペクトル逆正規化部４４０は、例えば、次式により、第ｉ番の分割帯域に対する量子化振幅情報Ａ(q)ｉと、第ｉ番の分割帯域に対応する各正規化スペクトルのレベルＮ'［ｍ］とを乗算することによって、周波数スペクトルのレベルＸ'［ｍ］を算出する。
【数７】
2011022435.tif 000009
【０１４６】
また、スペクトル逆正規化部４４０は、上式に基づいて算出された周波数スペクトルＸ'［ｍ］を分割帯域ごとに音響信号生成部４７０に供給する。
【０１４７】
音響信号生成部４７０は、スペクトル逆正規化部４４０から供給された全周波数帯域における周波数スペクトルである周波数領域のデータを時間領域の信号に変換することによって、音響信号を生成するものである。
【０１４８】
この音響信号生成部４７０は、例えば、周波数スペクトルに対して高速フーリエ逆変換を行うことによって、フレーム単位により音響信号を生成する。その他の例として、この音響信号生成部４７０は、逆修正離散余弦変換により音響信号をフレーム単位により生成する。また、音響信号生成部４７０は、その生成された音響信号を音響信号出力線４０１に供給する。すなわち、音響信号生成部４７０は、音響信号出力線４０１を介して、スピーカ６００に音響信号を供給する。
【０１４９】
このように、音響信号復号装置４００は、音響信号符号化装置２００における振幅変動量算出部２６０と同様の構成の振幅変動量算出部４６０を設けることによって、振幅基準値に基づいて、スペクトル符号化処理部３００に対応する復号処理を実現することができる。ここで、図７に示したスペクトル符号化処理部３００に対応するスペクトル復号処理部５００の構成例を以下に図面を参照して説明する。
【０１５０】
［スペクトル復号処理部５００の構成例］
図１３は、本発明の第２の実施の形態におけるスペクトル復号処理部５００の一構成例を示すブロック図である。このスペクトル復号処理部５００は、復号部５１０と、第１および第２復号テーブル５２０および５３０と、復号選択部５４０と、正規化スペクトル生成部５５０とを備える。
【０１５１】
復号部５１０は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値が符号化された符号化データを、複数の復号アルゴリズムにより復号するものである。この復号部５１０は、第１および第２復号テーブル５２０および５３０のうち、いずれか一方の符号化テーブルに保持された符号表を参照して、信号線４１１を介して符号列分離部４１０から供給された符号化データを復号する。すなわち、復号部５１０は、２つの復号アルゴリズムのうちいずれか一方により、符号化データを復号する。
【０１５２】
また、復号部５１０は、信号線４１２を介して符号列分離部４１０から供給された符号化帯域数により特定される復号すべき分割帯域に対応する符号化データを復号する。また、復号部５１０は、その復号された符号化データを量子化値である整数データとして正規化スペクトル生成部５５０に供給する。なお、復号部５１０は、特許請求の範囲に記載の復号部の一例である。
【０１５３】
第１および第２復号テーブル５２０および５３０は、ハフマン符号化により事前に生成された符号表を復号表として保持する復号テーブルである。この第１および第２復号テーブル５２０および５３０は、図７に示した第１および第２符号化テーブル３４０および３５０にそれぞれ対応する。すなわち、この第１および第２復号テーブル５２０および５３０は、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０に保持された符号表と同一の符号表を復号表として保持する。
【０１５４】
第１復号テーブル５２０は、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値である整数データを符号化するための符号表に対応する復号表を保持する。また、第１復号テーブル５３０は、その保持された復号表を復号選択部５４０に出力する。
【０１５５】
第２復号テーブル５３０は、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが大きい量子化値である整数データを符号化するための符号表に対応する復号表を保持する。また、第２復号テーブル５３０は、その保持された復号表を復号選択部５４０に出力する。
【０１５６】
復号選択部５４０は、信号線４６１を介して振幅変動量算出部４６０から供給された振幅変動判定フラグに基づいて、第１および第２復号テーブル５２０および５３０からの出力のうち、いずれか一方を選択するものである。この復号選択部５４０は、分割帯域に対する振幅基準値の振幅変動量が大きい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、第２復号テーブル５３０に保持された復号表を選択する。
【０１５７】
一方、復号選択部５４０は、分割帯域に対する振幅基準値の振幅変動量が小さい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、第１復号テーブル５２０に保持された復号表を選択する。すなわち、この復号選択部５４０は、複数の復号アルゴリズムのうち、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた復号アルゴリズムを選択する。
【０１５８】
具体的には、復号選択部５４０は、例えば、振幅変動判定フラグが「１」に設定されている場合には、第２復号テーブル５３０に保持された復号表を選択する。一方、復号選択部５４０は、振幅変動量判定フラグが「０」に設定されている場合には、第１復号テーブル５２０に保持された復号表を選択する。
【０１５９】
また、復号選択部５４０は、その選択された第１または第２復号テーブル５２０または５３０に保持された復号表を復号部５１０に供給する。なお、復号選択部５４０は、特許請求の範囲に記載の復号選択部の一例である。
【０１６０】
正規化スペクトル生成部５５０は、信号線４５１を介して供給される語長情報に基づいて、復号部５１０から供給される量子化値である整数データを分割帯域ごとに変換することによって、正規化スペクトルを生成するものである。この正規化スペクトル生成部５５０は、分割帯域ごとに、符号化時と同一の語長情報に従って、一定の関数により整数データを正規化スペクトルに変換する。
【０１６１】
この正規化スペクトル生成部５５０は、例えば、第ｉ番の分割帯域に対応する語長情報ＷＬ［ｉ］に従って、次式に示す関数ＦＱにより、第ｉ番の分割帯域に対応する整数データＩ［ｍ］を正規化スペクトルＮ'［ｍ］に変換する。ここでは、語長情報ＷＬ［ｉ］を符号無しの量子化ビット数とする。
【数８】
2011022435.tif 000010
【０１６２】
ここで、式６に示した関数ＦＩに対応する関数ＦＱは、例えば、次式により表わすことができる。
【数９】
2011022435.tif 000011
【０１６３】
この式８および式９により、語長情報ＷＬ［ｉ］に基づいて、量子化値である整数データＩ［ｍ］が、値域「１」乃至「−１」の正規化スペクトルＮ'［ｍ］に変換される。例えば、語長情報ＷＬ［ｉ］が「２」を示す場合には、第ｉ番の分割帯域に対応する値域「−３」乃至「３」の整数データＩ［ｍ］が、正規化スペクトルＮ'［ｍ］に変換される。
【０１６４】
また、正規化スペクトル生成部５５０は、信号線４１２を介して符号列分離部４１０から供給される符号化帯域数によって特定される符号化すべき分割帯域に対応する整数データに限り、正規化スペクトルに変換する。また、正規化スペクトル生成部５５０は、その変換された正規化スペクトルを分割帯域ごとに信号線５０１を介してスペクトル逆正規化部４４０に供給する。
【０１６５】
このように、第１および第２符号化テーブル３４０および３５０に対応する第１および第２復号テーブル５２０および５３０を設けることによって、音響信号符号化装置２００により生成された符号化データを復号することができる。また、復号選択部５４０を設けることによって、音響信号符号化装置２００における符号化選択部３３０と同様に第１および第２復号テーブル５２０および５３０を選択することができるため、適切な復号処理を実行することができる。
【０１６６】
また、音響信号復号装置４００は、振幅基準値に基づいて復号アルゴリズムを選択するため、各分割帯域に適用した符号化に関する付加情報を音響信号符号化装置２００において符号列に多重化せずに、符号化データを適切に復号することができる。したがって、分割帯域ごとに符号化に関する付加情報を多重化する必要が無いため、音響信号符号化装置２００により生成される音響符号化データの圧縮率を向上させることができる。
【０１６７】
［圧縮効率の改善例］
図１４は、音響信号処理システム１００による整数データの圧縮率と従来システムによる整数データの圧縮率との比較結果を示す図である。ここでは、音源１２１ごとに、従来システムおよび音響信号処理システム１００の圧縮率１２２と、圧縮率差１２３とが示されている。
【０１６８】
音源１２１には、圧縮率の比較素材として、一般楽曲１および２と、鍵盤楽器１および２と、打楽器１および２と、管楽器１および２と、クラシックとが示されている。
【０１６９】
圧縮率１２２には、従来システムによる圧縮率および音響信号処理システム１００による圧縮率が示されている。この従来システムおよび音響信号処理システム１００による圧縮率１２２は、その数値が小さいほど圧縮の効率が良いことを意味する。従来システムによる圧縮率１２２は、固定長の符号化によって生成された１秒当たりの音響符号化データに対する、１つのハフマン符号化テーブルにより生成された１秒当たりの音響符号化データの割合を示す。
【０１７０】
また、音響信号処理システム１００による圧縮率は、固定長の符号化によって生成された１秒当たりの音響符号化データに対して、音響信号処理システム１００によって生成される１秒当たりの音響符号化データの割合を示す。すなわち、音響信号処理システム１００による圧縮率は、固定長の符号化によって生成された音響符号化データに対して、２つの第１および第２符号化テーブル３４０および３５０を切り替えることによって生成される音響符号化データの割合を示す。
【０１７１】
圧縮率差１２３には、音響信号処理システム１００による圧縮率から従来システムによる圧縮率を減算した値が示されている。この圧縮率差１２３は、その数値が小さいほど、従来システムに比べて音響信号処理システム１００による圧縮率が向上していることを示す。
【０１７２】
このように、音響信号処理システム１００による圧縮率１２２は、従来システムによる圧縮率１２２に比べて、いずれの音源１２１も小さい。したがって、音響信号符号化装置２００により生成される音響符号化データの圧縮率は、従来システムに比べて向上していることが分かる。これは、各分割帯域の振幅基準値により算出された振幅振動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じて符号化テーブルを選択することによる符号化効率の改善、および、従来システムとは異なり符号化に関する付加情報が不要であることに起因する。
【０１７３】
また、打楽器１および２と、管楽器１および２とに対応する圧縮率差１２３が比較的小さいことから、周波数軸上における振幅レベルの変動が大きい音響信号ほど、圧縮率は向上すると考えられる。
【０１７４】
［音響信号復号装置４００の動作例］
次に本発明の第２の実施の形態における音響信号符号化装置２００の動作について図面を参照して説明する。
【０１７５】
図１５は、本発明の第２の実施の形態における音響信号符号化装置２００の復号方法における処理手順例を示すフローチャートである。
【０１７６】
まず、符号列分離部４１０により、符号列入力線２０２から入力された符号列が、符号化データと、符号化された振幅基準値と、符号化帯域数とに分離される（ステップＳ９５１）。続いて、振幅基準値復号部４２０により、符号列分離部４１０からの符号化された振幅基準値が復号される（ステップＳ９５２）。
【０１７７】
そして、振幅変動量算出部４６０により、振幅基準値復号部４２０からの分割帯域ごとの振幅基準値に基づいて振幅変動判定フラグを生成する振幅変動判定処理が実行される（ステップＳ９６０）。この後、スペクトル復号処理部５００により、振幅変動判定処理によって生成された振幅変動判定フラグに基づいて、符号列分離部４１０からの符号化データに対するスペクトル復号処理が分割帯域ごとに実行される（ステップＳ９７０）。
【０１７８】
続いて、スペクトル逆正規化部４４０により、スペクトル復号処理によって生成された正規化スペクトルに対するスペクトル逆正規化処理が分割帯域ごとに実行される（ステップＳ９８０）。そして、音響信号生成部４７０により、スペクトル逆正規化処理によって生成された周波数スペクトルに基づいて音響信号が生成されて（ステップＳ９５３）、復号方法における処理手順が終了する。
【０１７９】
［振幅変動量算出部４６０による振幅変動判定処理例］
図１６は、本発明の第２の実施の形態における振幅変動量算出部４６０による振幅変動判定処理（ステップＳ９６０）の処理手順例を示すフローチャートである。この振幅変動判定処理（ステップＳ９６０）は、図１０に示した振幅判定処理（ステップＳ９３０）に対応する。
【０１８０】
まず、符号列分離部４１０からの符号化帯域数ＮＣに基づいて、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］乃至［ＮＣ−１］が「０」に設定される（ステップＳ９６１）。そして、分割帯域番号ｉが「１」に設定される（ステップＳ９６２）。これらのステップＳ９６１およびＳ９６２の処理により振幅変動判定処理の初期化が終了する。
【０１８１】
この後、式４の上段の条件式に基づいて、第１番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［１］から、低域側に隣接する第０番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［０］を減算した減算値が、第１変動量閾値Ｔｈ１以上であるか否かが判断される（ステップＳ９６３）。そして、その減算値が第１変動量閾値Ｔｈ１以上である場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域と判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「１」が設定される（ステップＳ９６８）。
【０１８２】
一方、減算値が第１変動量閾値Ｔｈ１未満である場合には、式４に示した下段の条件式を満足するか否かが判断される（ステップＳ９６４）。すなわち、分割帯域番号「ｉ＝１」が最大の分割帯域番号（ＮＣ−１）未満であり、かつ、振幅基準値Ａｒ［１］に「２」を乗じた乗算値から、振幅基準値Ａｒ［０］および［２］の和を減算した値が第２変動量閾値Ｔｈ２以上であるか否かが判断される。
【０１８３】
そして、式４の下段の条件式を満足する場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域と判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「１」が設定される（ステップＳ９６８）。一方、式４の下段の条件式を満足しない場合には、第１番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域でないと判定されて、第１番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［１］に「０」が設定される（ステップＳ９６５）。
【０１８４】
このように、ステップＳ９６３およびＳ９６４の処理により、音響信号符号化装置２００からの振幅基準値のうち、所定の分割帯域の振幅基準値に基づいて分割帯域に対する振幅変動量が算出される。なお、ステップＳ９６３およびＳ９６４は、特許請求の範囲に記載の振幅変動量算出手順の一例である。
【０１８５】
そして、分割帯域番号を「１」増加させるために、分割帯域番号「１」に「１」を加えた値「２」が分割帯域番号ｉに設定される（ステップＳ９６６）。この後、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致するか否かが判断される（ステップＳ９６７）。そして、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致しない場合には、符号化帯域数ＮＣに一致するまで、ステップＳ９６３乃至Ｓ９６６およびＳ９６８の一連の処理が繰り返される。一方、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致した場合には、振幅変動判定処理が終了する。
【０１８６】
［スペクトル復号処理部５００によるスペクトル復号処理例］
図１７は、本発明の第２の実施の形態におけるスペクトル復号処理部５００によるスペクトル復号処理（ステップＳ９７０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１８７】
まず、スペクトル復号処理の初期化のため、分割帯域番号ｉが「０」に設定される（ステップＳ９７１）。続いて、復号選択部５４０により、第０番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「０」であるか否かが判断される（ステップＳ９７２）。
【０１８８】
そして、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「０」である場合には、振幅変動量が小さい分割帯域であるため、復号選択部５４０により、第１復号テーブル５２０に保持された復号表が選択される（ステップＳ９７３）。すなわち、復号選択部５４０により、第１符号化テーブル３４０の出力として、出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値である整数データを符号化するための符号表に対応する復号表が選択される。
【０１８９】
一方、振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［０］が「１」である場合には、振幅変動量が大きい分割帯域であるため、復号選択部５４０により、第２復号テーブル５３０に保持された復号表が選択される（ステップＳ９７７）。すなわち、復号選択部５４０により、第２復号テーブル５３０の出力として、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが大きい量子化値である整数データを符号化するための符号表に対応する復号表が選択される。
【０１９０】
このように、ステップＳ９７２、Ｓ９７３およびＳ９７７の処理により、複数の復号アルゴリズムのうち、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた復号アルゴリズムが選択される。なお、ステップＳ９７２、Ｓ９７３およびＳ９７７は、特許請求の範囲に記載の復号選択手順の一例である。
【０１９１】
この後、復号部５１０により、復号選択部５４０において選択された第１または第２復号テーブルに保持された復号表に基づいて、第０番の分割帯域に対応する符号化データが復号される（ステップＳ９７４）。これにより、第０番の分割帯域に対応する整数データが生成される。すなわち、復号選択部５４０により選択された復号アルゴリズムにより符号化データが復号される。なお、ステップＳ９７４は、特許請求の範囲に記載の復号手順の一例である。
【０１９２】
そして、分割帯域番号を「１」増加させるために、分割帯域番号「０」に「１」を加えた値「１」が分割帯域番号ｉに設定される（ステップＳ９７５）。この後、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致するか否かが判断される（ステップＳ９７６）。そして、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致しない場合には、符号化帯域数ＮＣに一致するまで、ステップＳ９７２乃至Ｓ９７５およびＳ９７７の一連の処理が繰り返される。一方、分割帯域番号ｉが符号化帯域数ＮＣと一致した場合には、スペクトル復号処理が終了する。
【０１９３】
［スペクトル逆正規化処理の処理手順例］
図１８は、本発明の第２の実施の形態における音響信号復号装置４００によるスペクトル逆正規化処理（ステップＳ９８０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１９４】
まず、語長情報生成部４５０により、ステップＳ９５２の処理において生成された各分割帯域の振幅基準値に基づいて、各分割帯域に対する語長情報が生成される（ステップＳ９８１）。そして、正規化スペクトル生成部５５０により、ステップＳ９７０の処理において生成された整数データが、各分割帯域に対する語長情報に基づいて変換されることによって、分割帯域ごとに正規化スペクトルが生成される（ステップＳ９８２）。
【０１９５】
この後、量子化振幅情報算出部４３０により、分割帯域に対する振幅基準値に基づいてその分割帯域に対する量子化振幅情報が分割帯域ごとに算出される（ステップＳ９８３）。続いて、スペクトル逆正規化部４４０により、分割帯域ごとに、分割帯域に対応する量子化振幅情報に基づいて、その分割帯域に対応する正規化スペクトルが周波数スペクトルに変換されて（ステップＳ９８４）、スペクトル逆正規化処理が終了する。なお、符号化帯域数を越える分割帯域における周波数スペクトルは全て「０」とする。
【０１９６】
このように、本発明の第２の実施の形態では、音響信号符号化装置２００と同一の振幅変動量算出部４６０を設けることによって、音響信号符号化装置２００により符号化された符号化データを各分割帯域に対する振幅変動量に基づいて復号することができる。すなわち、音響信号復号装置４００は、各分割帯域の振幅基準値に基づいて振幅変動量を算出することによって、その振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じて符号化された符号化データを適切に復号することができる。
【０１９７】
なお、本発明の第１および第２の実施の形態では、式４に示した条件式により振幅変動量が大きい分割帯域を判定する例について説明したが、パルス的な波形を含む分割帯域を特定するために他の条件式を用いて判定するようにしてもよい。ここで、式４に示した条件式に加えて他の条件式により振幅変動量の大きい分割帯域を判定するように改良したのが以下に説明する第３および第４の実施の形態である。
【０１９８】
＜３．第３の実施の形態＞
［音響信号符号化装置２００の構成例］
図１９は、本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００の一構成例を示すブロック図である。この音響信号符号化装置２００は、図２に示した音響信号符号化装置２００における振幅変動量算出部２６０の構成に代えて、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０を備えている。ここでは、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０以外の構成は、図２に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。
【０１９９】
平均振幅基準値算出部７２１は、振幅基準値生成部２２０により生成される各分割帯域の振幅基準値の平均値を平均振幅基準値として算出するものである。この平均振幅基準値算出部７２１は、例えば、０Ｈｚ乃至３ＫＨｚの低域における分割帯域に対する平均振幅基準値を算出する。これにより、平均振幅基準値算出部７２１は、低域における分割帯域に対する振幅基準値を算出対象にすることによって、図３に示したように、高域に比べて低域における振幅基準値の方が大きいため、平均振幅基準値を比較的大きな値に設定することができる。
【０２００】
この平均振幅基準値算出部７２１は、例えば、次式に基づいて、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅを算出する。
【数１０】
2011022435.tif 000012
【０２０１】
ここで、ＳＢは、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅの算出対象の分割帯域のうち、最も低域の分割帯域に対応する分割帯域番号を示す開始帯域番号である。ＥＢは、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅの算出対象の分割帯域のうち、最も高域の分割帯域に対応する分割帯域番号に「１」を加算した値を示す終了帯域番号である。
【０２０２】
また、平均振幅基準値算出部７２１は、例えば、式１０における「ＥＢ−ＳＢ」による除算に代えて「１／（ＥＢ−ＳＢ）」に相当する値を乗算することによって、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅを算出するようにしてもよい。これにより、式１０の演算処理における除算によって発生する誤差を防止することができる。また、平均振幅基準値算出部７２１は、その算出された平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅを振幅変動量算出部７６０に供給する。
【０２０３】
振幅変動量算出部７６０は、振幅基準値生成部２２０からの各分割帯域に対する振幅基準値と、平均振幅基準値算出部７２１からの平均振幅基準値とに基づいて、周波数スペクトルに関する振幅変動量を算出するものである。この振幅変動量算出部７６０は、図２に示した振幅変動量算出部２６０に対応する。
【０２０４】
この振幅変動量算出部７６０は、式４の条件式に加えて次式に示す条件に基づいて、近傍の分割帯域に比べて振幅基準値の振幅変動量が大きい分割帯域を判定する。
【数１１】
2011022435.tif 000013
【０２０５】
ここで、Ｔｈ３およびＴｈ４は、第３および第４の変動量閾値を示す。第４の変動量閾値Ｔｈ４は、式４に示した第１の変動量閾値Ｔｈ１よりも小さい値に設定される。式４の条件式を満たさない分割帯域であっても、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きいと考えられる分割帯域を特定するためである。
【０２０６】
また、式１１に示したＮＳは、分割帯域のうち最も低域の分割帯域に対応する分割帯域番号を示す開始番号である。このように開始番号ＮＳを設定するのは、低域の分割帯域は周波数スペクトルの本数が少ないため、符号化効率の改善にあまり寄与しないためである。これにより、低域の分割帯域を判定対象から除外することができるため、振幅変動判定処理に伴う演算処理を軽減することができる。なお、式１１の上段の条件式におけるｉ番の分割帯域が変動量算出帯域に該当する。また、式１１の下段の条件式における第ｉ−１番およびｉ番の分割帯域が変動量算出帯域に該当する。
【０２０７】
この式１１の上段に示した条件式により、振幅変動量算出部７６０は、第ｉ番の分割帯域の振幅基準値Ａｒ［ｉ］から、平均振幅基準値算出部７２１からの平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅを減算することによって、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動量を算出する。すなわち、振幅変動量算出部７６０は、低域における分割帯域に対する振幅基準値の平均値と、変動量算出帯域に対する振幅基準値とに基づいて、振幅変動量を分割帯域ごとに算出する。
【０２０８】
そして、振幅変動量算出部７６０は、その算出された振幅変動量が第３の変動量閾値Ｔｈ３以上であるか否かを判断する。すなわち、振幅変動量算出部７６０は、式１１の上段に示した条件式に基づいて、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅよりも第３の変動量閾値Ｔｈ３以上の振幅基準値を示す分割帯域であるか否かを判定する。
【０２０９】
また、式１１の下段の条件式により、振幅変動量算出部７６０は、第ｉ番の分割帯域の振幅基準値Ａｒ［ｉ］と、第ｉ番の分割帯域の低域側に隣接する第ｉ−１番における振幅基準値Ａｒ［ｉ−１］との差分により、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動量を算出する。そして、振幅変動量算出部２６０は、その算出された振幅変動量が第４の変動量閾値Ｔｈ４以上であるか否かを判断する。すなわち、振幅変動量算出部７６０は、式１１の下段に示した条件式に基づいて、その振幅基準値が低域側の隣接分割帯域に対する振幅基準値に比べて第４の変動量閾値Ｔｈ４以上の分割帯域であるか否かを判定する。
【０２１０】
また、振幅変動量算出部７６０は、式１１に示す２つの条件式に基づいて、両者の条件式を満足する分割帯域を、近傍の分割帯域に対する振幅変動量が大きい分割帯域であると判定する。これにより、振幅変動量算出部７６０は、式４の条件式を満足しない分割帯域であっても、分割帯域における周波数スペクトルのレベル差が大きいと想定される分割帯域を、振幅変動量の大きい分割帯域と判定することができる。
【０２１１】
なお、振幅変動量算出部７６０の上述の機能以外の他の機能については、図２に示した振幅変動量算出部２６０と同様であるため、ここでの説明を省略する。また、振幅変動量算出部７６０は、特許請求の範囲に記載の振幅変動量算出部の一例である。
【０２１２】
このように、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０を設けることによって、低域における分割帯域に対する振幅基準値の平均値に基づいて、振幅変動量の大きい分割帯域を判定することができる。すなわち、振幅変動量算出部７６０は、量子化値の出現確率分布の偏り度合いの大きい分割帯域を、式１１の条件式に基づいて判定することができる。
【０２１３】
［音響信号符号化装置２００の動作例］
次に本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００の動作について図面を参照して説明する。この音響信号符号化装置２００の動作については、図９に示した音響信号符号化装置２００における振幅判定処理（ステップＳ９３０）に代えて振幅判定処理（ステップＳ９９０）が実行される。このため、振幅判定処理（ステップＳ９９０）についてのみ以下に図面を参照して簡単に説明し、その他の処理については、図９に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。
【０２１４】
図２０は、本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００による振幅変動判定処理（ステップＳ９９０）の処理手順例を示すフローチャートである。ここでは、ステップＳ９９１、Ｓ９９２およびＳ９９３の処理以外は、図１０に示した処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【０２１５】
まず、平均振幅基準値算出部７２１により、振幅基準値生成部２２０からの各分割帯域に対する振幅基準値の平均値を算出することによって、平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅが算出される（ステップＳ９９１）。例えば、平均振幅基準値算出部７２１により、低域に対応する分割帯域の振幅基準値の平均値が平均振幅基準値として算出される。
【０２１６】
ステップＳ９３４において式４の下段の条件式を満足しない場合には、振幅変動量算出部７６０により、式１１に示した上段の条件式が満足するか否かが判断される。すなわち、判定対象の第ｉ番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ］から、平均振幅基準値算出部７２１により算出された平均振幅基準値Ａｒ＿ａｖｅを減算した減算値が、第３変動量閾値Ｔｈ３以上であるか否かが判断される（ステップＳ９９２）。
【０２１７】
そして、この減算値が第３変動量閾値Ｔｈ３未満である場合には、ステップＳ９３５に進み、振幅変動量の大きい分割帯域でないと判定されて、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［ｉ］に「０」が設定される（ステップＳ９３５）。一方、減算値が第３変動量閾値Ｔｈ３以上である場合には、振幅変動量算出部７６０により、式１１に示した下段の条件式が満足するか否かが判断される。すなわち、第ｉ番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ］から、低域側に隣接する第ｉ−１番の分割帯域に対する振幅基準値Ａｒ［ｉ−１］を減算した減算値が第４変動量閾値Ｔｈ４以上であるか否かが判断される（ステップＳ９９３）。
【０２１８】
そして、その減算値が第４変動量閾値Ｔｈ４以上である場合には、第ｉ番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域と判定されて、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［ｉ］に「１」が設定される（ステップＳ９３８）。一方、式１１の下段の条件式を満足しない場合には、第ｉ番の分割帯域が振幅変動量の大きい分割帯域でないと判定されて、第ｉ番の分割帯域に対する振幅変動判定フラグＡｍＦｌａｇ［ｉ］に「０」が設定される（ステップＳ９３５）。
【０２１９】
このように、ステップＳ９３３、Ｓ９３４、Ｓ９９２およびＳ９９３の処理において、入力信号における周波数スペクトルに対する各分割帯域の振幅基準値によるスペクトル包絡に基づいて振幅変動量が算出される。なお、ステップＳ９３３、Ｓ９３４、Ｓ９９２およびＳ９９３は、特許請求の範囲に記載の振幅変動量算出手順の一例である。
【０２２０】
このように、本発明の第３の実施の形態では、第１の実施の形態における振幅変動量算出部２６０により振幅変動量が小さいと判定された分割帯域のうち、量子化値の出現確率分布の偏り度合いの大きい分割帯域を、式１１の条件式によって判定することができる。次に、本発明の第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００に対応する音響信号復号装置を第４の実施の形態として以下に図面を参照して簡単に説明する。
【０２２１】
＜４．第４の実施の形態＞
図２１は、本発明の第４の実施の形態における音響信号復号装置４００の一構成例を示すブロック図である。この音響信号復号装置４００は、第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００に対応する音響信号復号装置である。
【０２２２】
この音響信号復号装置４００は、図１２に示した音響信号復号装置４００における振幅変動量算出部２６０に代えて、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０を備えている。この平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０以外の他の構成は、図１２に示したものと同様であるため、図１２と同一符号を付してここでの説明を省略する。
【０２２３】
また、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０は、図１９に示した音響信号符号化装置２００における平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０と同様のものであるため、図１９と同一符号を付してここでの説明を省略する。
【０２２４】
なお、本発明の第４の実施の形態における音響信号復号装置４００の動作例については、図１６に示した音響信号復号装置４００における振幅判定処理（ステップＳ９６０）に代えて振幅判定処理（ステップＳ９９０）が実行される。このため、振幅判定処理（ステップＳ９９０）以外の他の処理については、図１６に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。また、振幅判定処理（ステップＳ９９０）は、図２０に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。
【０２２５】
このように、平均振幅基準値算出部７２１および振幅変動量算出部７６０を設けることによって、第３の実施の形態における音響信号符号化装置２００により生成された音響符号化データを適切に復号することができる。なお、本発明の実施の形態では、２つのハフマン符号化テーブルのうち一方を選択することによって符号化アルゴリズムを切り替える例について説明したが、複数の異なる符号化部のうち１つの符号化部を選択するようにしてもよい。ここで、複数の符号化部のうち１つの符号化部を選択する例について以下に図面を参照して説明する。
【０２２６】
＜５．第５の実施の形態＞
［スペクトル符号化処理部の構成例］
図２２は、本発明の第５の実施の形態におけるスペクトル符号化処理部の一構成例を示すブロック図である。
【０２２７】
スペクトル符号化処理部８００は、整数データ生成部８１０と、符号化部８２０と、符号化選択部８３０と、加算部８６０とを備える。このスペクトル符号化処理部８００は、図２に示したスペクトル符号化処理部３００に対応する。また、符号化部８２０は、ハフマン符号化部８４０および算術符号化部８５０を備える。この例では、整数データ生成部８１０は、図７に示した整数データ生成部３１０と同様の構成であるため、ここでの説明を省略する。
【０２２８】
符号化部８２０は、入力信号における周波数スペクトルの量子化値を、複数の符号化アルゴリズムにより符号化するものである。この符号化部８２０は、ハフマン符号化部８４０および算術符号化部８５０のうち、いずれか一方の符号化部により、整数データ生成部８１０からの量子化値である整数データを符号化する。すなわち、符号化部８２０は、２つの符号化アルゴリズムのうちいずれか一方により、整数データ生成部８１０からの整数データを符号化する。
【０２２９】
また、符号化部８２０は、信号線２７１からの符号化帯域数によって特定される符号化すべき分割帯域における整数データを分割帯域ごとに符号化する。また、符号化部３２０は、その符号化された整数データを符号化データとして信号線３０１に出力する。なお、符号化部８２０は、特許請求の範囲に記載の符号化部の一例である。
【０２３０】
ハフマン符号化部８４０は、ハフマン符号化により事前に生成された符号表を参照して、符号化選択部８３０から出力される整数データを符号化するものである。このハフマン符号化部８４０は、振幅変動判定フラグが振幅変動量の小さい旨を示す場合に、その振幅変動判定フラグに対応する整数データを符号化する。すなわち、ハフマン符号化部８４０は、出現確率分布の偏りが小さい分割帯域に対応する量子化値である整数データを符号化する。また、ハフマン符号化部８４０は、その符号化された整数データを符号化データとして加算部８６０に供給する。
【０２３１】
算術符号化部８５０は、符号化選択部８３０から出力される整数データを算術符号化により符号化するものである。この算術符号化部８５０は、振幅変動判定フラグが振幅変動量の大きい旨を示す場合に、その振幅変動判定フラグに対応する整数データを算術符号化により符号化する。すなわち、算術符号化部８５０は、出現確率分布の偏りが大きい分割帯域に対する量子化値である整数データを算術符号化により符号化する。また、算術符号化部８５０は、その符号化された整数データを符号化データとして加算部８６０に供給する。
【０２３２】
符号化選択部８３０は、信号線２６１を介して振幅変動量算出部２６０から供給された振幅変動判定フラグに基づいて、ハフマン符号化部８４０および算術符号化部８５０のうちいずれか一方の符号化部を選択するものである。この符号化選択部８３０は、振幅基準値の振幅変動量が大きい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、分割帯域における出現確率分布の偏り度合いが大きい量子化値を符号化するための算術符号化部８５０に整数データを出力する。
【０２３３】
一方、符号化選択部８３０は、振幅基準値の振幅変動量が小さい旨を示す振幅変動判定フラグが供給された場合には、出現確率分布の偏り度合いが小さい量子化値を符号化するためのハフマン符号化部８４０に整数データを出力する。すなわち、この符号化選択部８３０は、複数の符号化アルゴリズムのうち、振幅変動量における量子化値の出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化アルゴリズムを選択する。
【０２３４】
具体的には、符号化選択部８３０は、例えば、振幅変動判定フラグが「１」に設定されている場合には、算術符号化部８５０に整数データを出力し、幅変動量判定フラグが「０」に設定されている場合には、ハフマン符号化部８４０に整数データを出力する。なお、符号化選択部８３０は、特許請求の範囲に記載の符号化選択部の一例である。
【０２３５】
加算部８６０は、ハフマン符号化部８４０または算術符号化部８５０から出力された符号化データを信号線３０１に供給するものである。この加算部８６０は、振幅変動量が大きい旨を示す振幅変動判定フラグが符号化選択部８３０に供給された場合には、算術符号化部８５０から供給された符号化データを信号線３０１に出力する。一方、加算部８６０は、振幅変動量が小さい旨を示す振幅変動判定フラグが符号化選択部８３０に供給された場合には、ハフマン符号化部８４０から供給された符号化データを信号線３０１に出力する。
【０２３６】
このように、本発明の第５の実施の形態では、算術符号化部８５０を設けることによって、第１および第３の実施の形態に比べて、量子化値の出現確率分布の偏り度合いが大きい分割帯域に対応する整数データの符号化効率を改善することができる。
【０２３７】
このように、本発明の実施の形態によれば、音響信号の周波数スペクトルに対するスペクトル包絡の振幅変動量における出現確率分布の偏り度合いに応じた符号化処理によって量子化値の符号化効率を改善することができる。また、各分割帯域に対する振幅基準値に基づいてアルゴリズムを選択することから、分割帯域ごとに適用した符号化アルゴリズムに関する付加情報を音響符号化データに多重化する必要がないため、音響符号化データのデータ量を削減することができる。これにより、入力信号における周波数成分の符号化による圧縮率を向上させることができる。
【０２３８】
なお、本発明の実施の形態では、音響信号に対する音響信号処理システム１００について説明したが、画像信号に対する符号化および復号を行う画像処理システムにも適用することができる。
【０２３９】
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態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実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０２４０】
また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【符号の説明】
【０２４１】
１００  音響信号処理システム
２００  音響信号符号化装置
２１０  周波数スペクトル生成部
２２０  振幅基準値生成部
２３０、４３０  量子化振幅情報算出部
２４０  スペクトル正規化部
２５０、４５０  語長情報生成部
２６０、４６０、７６０  振幅変動量算出部
２７０  符号化帯域設定部
２８０  振幅基準値符号化部
２９０  多重化部
３００、８００  スペクトル符号化処理部
３１０、８１０  整数データ生成部
３２０、８２０  符号化部
３３０、８３０  符号化選択部
３４０  第１符号化テーブル
３５０  第２符号化テーブル
４００  音響信号復号装置
４１０  符号列分離部
４２０  振幅基準値復号部
４４０  スペクトル逆正規化部
４７０  音響信号生成部
５００  スペクトル復号処理部
５１０  復号部
５２０  第１復号テーブル
５３０  第２復号テーブル
５４０  復号選択部
５５０  正規化スペクトル生成部
６００  スピーカ
７２１  平均振幅基準値算出部
８４０  ハフマン符号化部
８５０  算術符号化部
８６０  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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【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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【図２２】
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