(57)【要約】【課題】本発明はオーディオ信号符号化方法および装置に関する。【解決手段】方法は、オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けし；低周波数オーディオ信号の特性に応じて対応する低周波数符号化様式を使うことによって低周波数オーディオ信号を符号化し；低周波数符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択することを含む。【選択図】図３
2015172778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号符号化方法であって：
オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けする段階と；
低周波数オーディオ信号の特性に応じて時間領域符号化様式または周波数領域符号様式を使って低周波数オーディオ信号を符号化する段階と；
低周波数符号化様式またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択する段階とを含む、
オーディオ信号符号化方法。
【請求項２】
請求項１記載のオーディオ信号符号化方法であって、低周波数符号化様式に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択する段階が特に：低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきであれば、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化様式を使って符号化されるべきであれば、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択する段階である、オーディオ信号符号化方法。
【請求項３】
請求項１記載のオーディオ信号符号化方法であって、オーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択する段階が特に：オーディオ信号が音声信号であれば、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；オーディオ信号が音楽信号であれば、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択する段階である、オーディオ信号符号化方法。
【請求項４】
請求項１記載のオーディオ信号符号化方法であって、低周波数符号化様式およびオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択する段階が特に：低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきでありかつオーディオ信号が音声信号であれば、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；そうでなければ、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択する段階である、オーディオ信号符号化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化装置であって、さらに：
高周波数オーディオ信号の遅延と低周波数オーディオ信号の遅延が復号側で同じになるよう、高周波数オーディオ信号または低周波数オーディオ信号に対して遅延処理を実行する段階をさらに含む、
オーディオ信号符号化装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化方法であって、高周波数オーディオ信号の符号化が特に：高周波数オーディオ信号について第一の遅延を実行したのちに高周波数オーディオ信号を符号化して、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延が前記第一の遅延および第二の遅延の和となるようにすることを含み、前記第一の遅延は、低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に生じる遅延であり、前記第二の遅延は高周波数オーディオ信号の符号化の際に生じる遅延である、オーディオ信号符号化方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化方法であって、第一の遅延が第二の遅延以下であるときは、低周波数オーディオ信号は符号化されたのちに前記第二の遅延と前記第一の遅延の間の差だけ遅延され、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第二の遅延となるようにし；第一の遅延が第二の遅延より大きいときは、高周波数オーディオ信号は符号化されたのちに前記第一の遅延と前記第二の遅延の間の差だけ遅延され、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第一の遅延となるようにし、前記第一の遅延は、低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に生じる遅延であり、前記第二の遅延は高周波数オーディオ信号の符号化の際に生じる遅延である、オーディオ信号符号化方法。
【請求項８】
請求項１ないし５のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化方法であって、高周波数オーディオ信号の符号化が特に：高周波数オーディオ信号について第三の遅延を実行したのちに高周波数オーディオ信号を符号化することであり、
第一の遅延が第二の遅延以下であるときは、低周波数オーディオ信号は符号化されたのちに前記第二の遅延と前記第三の遅延の和と前記第一の遅延との間の差だけ遅延され、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第二の遅延と前記第三の遅延の和となるようにし；第一の遅延が第二の遅延より大きいときは、高周波数オーディオ信号が符号化されたのちに前記第一の遅延と、前記第二の遅延と前記第三の遅延の和の間の差だけ遅延される、あるいは低周波数オーディオ信号が前記第二の遅延と前記第三の遅延の和と、前記第一の遅延との間の差だけ遅延され、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第一の遅延または前記第二の遅延と前記第三の遅延の和となるようにする、オーディオ信号符号化方法。
【請求項９】
オーディオ信号符号化装置であって：
オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けするよう構成された範疇分けユニットと；
低周波数オーディオ信号の特性に応じて時間領域符号化様式または周波数領域符号様式を使うことによって低周波数オーディオ信号を符号化するよう構成された低周波数信号符号化ユニットと；
低周波数符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択するよう構成された高周波数信号符号化ユニットとを有する、
オーディオ信号符号化装置。
【請求項１０】
請求項９記載のオーディオ信号符号化方法であって、高周波数信号符号化ユニットは特に、低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきであれば、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化様式を使って符号化されるべきであれば、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択するよう構成されている、オーディオ信号符号化装置。
【請求項１１】
請求項９記載のオーディオ信号符号化方法であって、オーディオ信号が音声信号であれば、高周波数信号符号化ユニットは特に、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；オーディオ信号が音楽信号であれば、高周波数信号符号化ユニットは特に、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択するよう構成されている、オーディオ信号符号化装置。
【請求項１２】
請求項９記載のオーディオ信号符号化方法であって、高周波数信号符号化ユニットは特に、低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきでありかつオーディオ信号が音声信号であれば、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために時間領域帯域幅拡張モードを選択し；そうでなければ、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために周波数領域帯域幅拡張モードを選択するよう構成されている、オーディオ信号符号化装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化装置であって、さらに：
低周波数オーディオ信号を復号するよう構成された低周波数信号復号ユニットを有しており、低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に第一の遅延が生じ、
高周波数信号符号化ユニットは特に、高周波数オーディオ信号を前記第一の遅延だけ遅延させたのちに遅延された高周波数オーディオ信号を符号化して、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延が前記第一の遅延および第二の遅延の和となるようにするよう構成されており、前記第二の遅延は高周波数オーディオ信号の符号化の際に生じる遅延である、
オーディオ信号符号化装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１２のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化装置であって：
第一の遅延が第二の遅延以下であるときは、低周波数信号符号化ユニットは、低周波数オーディオ信号を符号化したのちに符号化された低周波数オーディオ信号を前記第二の遅延と前記第一の遅延の間の差だけ遅延させ、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延が前記第二の遅延となるようにし；第一の遅延が第二の遅延より大きいときは、高周波数信号符号化ユニットは、高周波数オーディオ信号を符号化したのちに、符号化された高周波数信号を前記第一の遅延と前記第二の遅延の間の差だけ遅延させ、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延が前記第一の遅延となるようにするよう構成されており、前記第一の遅延は、低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に生じる遅延であり、前記第二の遅延は高周波数オーディオ信号の符号化の際に生じる遅延である、オーディオ信号符号化装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１２のうちいずれか一項記載のオーディオ信号符号化装置であって：
高周波数信号符号化ユニットが特に、高周波数オーディオ信号について第三の遅延を実行したのちに高周波数オーディオ信号を符号化するよう構成されており、
第一の遅延が第二の遅延以下であるときは、低周波数信号符号化ユニットは、低周波数オーディオ信号を符号化したのちに符号化された低周波数オーディオ信号を前記第二の遅延と前記第三の遅延の和と前記第一の遅延との間の差だけ遅延させ、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延が前記第二の遅延と前記第三の遅延の和となるようにするよう構成されており；第一の遅延が第二の遅延より大きいときは、高周波数信号符号化ユニットは、高周波数オーディオ信号を符号化したのちに符号化された高周波数オーディオ信号を前記第一の遅延と、前記第二の遅延と前記第三の遅延の和との間の差だけ遅延させるよう構成されている、あるいは低周波数信号符号化ユニットが、低周波数オーディオ信号を符号化したのちに、符号化された低周波数オーディオ信号を前記第二の遅延と前記第三の遅延の和と、前記第一の遅延との間の差だけ遅延させ、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第一の遅延または前記第二の遅延と前記第三の遅延の和となるようにし、前記第一の遅延は、低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に生じる遅延であり、前記第二の遅延は高周波数オーディオ信号の符号化の際に生じる遅延である、オーディオ信号符号化装置。
【請求項１６】
コンピュータに請求項１ないし８のうちいずれか一項記載の方法を実行させるプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2011年10月8日に中国特許庁に出願された「オーディオ信号符号化方法および装置」と題する中国特許出願第201110297791.5号の優先権を主張する。同出願の内容は参照によってここにその全体において組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は通信の分野に、詳細にはオーディオ信号符号化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
オーディオ符号化の際、ビットレート制限および人間の耳の可聴性特徴を考えると、低周波数オーディオ信号の情報が優先的に符号化され、高周波数オーディオ信号の情報は破棄される。しかしながら、ネットワーク技術の急速な発達とともに、ネットワーク帯域幅の制限は軽減されつつある。一方、音質に対する人々の要求はますます高くなっており、人々は、信号に帯域幅を追加することによって高周波数オーディオ信号の情報を復元することを望んでいる。このようにして、オーディオ信号の音色は改善される。特に、これは、帯域幅拡張（BWE:  BandWidth  Extension）技術を使って実装されうる。
【０００４】
帯域幅拡張は、オーディオ信号の周波数範囲を拡張し、信号品質を改善できる。現在のところ、普通に使われるBWT技術はたとえばG.729.1の時間領域（TD:  Time  Domain）帯域幅拡張アルゴリズム、動画像専門家グループ（MPEG:  Moving  Picture  Experts  Group）のスペクトル帯域複製（SBR:  Spectral  Band  Replication）技術および国際電気通信連合（ITU-I）G.722B/G.722.1Dの周波数領域（FD:  Frequency  Domain）帯域幅拡張アルゴリズムを含む。
【０００５】
図１および図２は、従来技術における帯域幅拡張の概略図である。すなわち、低周波数（たとえば6.4kHz未満）オーディオ信号が時間領域符号化（TD符号化）を使うか周波数領域符号化（FD符号化）を使うかに関わりなく、高周波数（たとえば6.4〜16/14kHz）オーディオ信号は時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）または周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）を帯域幅拡張のために使う。
【０００６】
従来技術では、低周波数オーディオ信号の符号化様式やオーディオ信号の特性を考慮することなく、時間領域帯域幅拡張の時間領域符号化または周波数領域帯域幅拡張の周波数領域符号化だけが高周波数オーディオ信号を符号化するために使われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の諸実施形態は、固定的な符号化ではなく適応的な符号化を実装できる、オーディオ信号符号化方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある実施形態は、オーディオ信号符号化方法であって：
オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けし；
低周波数オーディオ信号の特性に応じて対応する低周波数符号化様式を使うことによって低周波数オーディオ信号を符号化し；
低周波数符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択することを含む、
方法を提供する。
【０００９】
本発明のある実施形態は、オーディオ信号符号化装置であって：
オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けするよう構成された範疇分けユニットと；
低周波数オーディオ信号の特性に応じて対応する低周波数符号化様式を使うことによって低周波数オーディオ信号を符号化するよう構成された低周波数信号符号化ユニットと；
低周波数符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択するよう構成された高周波数信号符号化ユニットとを含む、
装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態におけるオーディオ信号符号化方法および装置によれば、高周波数オーディオ信号への帯域幅拡張のための符号化様式は、低周波数オーディオ信号の符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて決定されうる。このようにして、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号の特性が帯域幅拡張の際に考慮されないという事例が回避でき、帯域幅拡張は単一の符号化様式に限定されず、適応的な符号化が実装され、オーディオ符号化品質が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術の帯域幅拡張の第一の概略図である。
【図２】従来技術の帯域幅拡張の第二の概略図である。
【図３】本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法のフローチャートである。
【図４】本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法の帯域幅拡張の第一の概略図である。
【図５】本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法の帯域幅拡張の第二の概略図である。
【図６】本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法の帯域幅拡張の第三の概略図である。
【図７】ITU-T  G.718における分解窓（analyzing  window）の概略図である。
【図８】本発明に基づくオーディオ信号符号化方法における種々の高周波数オーディオ信号の窓掛け（windowing）の概略図である。
【図９】本発明に基づくオーディオ信号符号化方法における高周波数信号の高遅延窓掛けに基づくBWEの概略図である。
【図１０】本発明に基づくオーディオ信号符号化方法における高周波数信号の零遅延窓掛けに基づくBWEの概略図である。
【図１１】本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号処理装置の概略図である。
【図１２】本発明のある実施形態に基づくもう一つのオーディオ信号処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記は、付属の図面および実施形態との組み合わせで本発明の技術的解決策を記述する。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、周波数帯域拡張において時間領域帯域幅拡張または周波数領域帯域幅拡張のどちらが使われるかが、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号の特性に応じて決定されうる。
【００１４】
このようにして、低周波数符号化が時間領域符号化である場合に、高周波数符号化については、時間領域帯域幅拡張または周波数領域帯域幅拡張が使用されうる；低周波数符号化が周波数領域符号化である場合に、高周波数符号化については、時間領域帯域幅拡張または周波数領域帯域幅拡張が使用されうる。
【００１５】
図３は、本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法のフローチャートである。図３に示されるように、本発明のこの実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法は特に、以下のステップを含む：
ステップ１０１：オーディオ信号を高周波数オーディオ信号および低周波数オーディオ信号に範疇分けする。
【００１６】
低周波数オーディオ信号は直接符号化される必要がある。一方、高周波数オーディオ信号は帯域幅拡張を使って符号化されねばならない。
【００１７】
ステップ１０２：低周波数オーディオ信号の特性に応じて対応する低周波数符号化様式を使うことによって低周波数オーディオ信号を符号化する。
【００１８】
低周波数オーディオ信号は、二つの様式で符号化されうる。すなわち、時間領域符号化または周波数領域符号化である。たとえば、音声（voice）オーディオ信号に関しては、低周波数音声信号は時間領域符号化を使って符号化される；音楽オーディオ信号に関しては、低周波数音楽信号は周波数領域符号化を使って符号化される。一般に、音声信号は、時間領域符号化、たとえば符号励振線形予測（CELP:  Code  Excited  Linear  Prediction）を使って符号化されるときに、よりよい効果が達成される。一方、音楽信号は、周波数領域符号化、たとえば修正離散コサイン変換（MDCT:  Modified  Discrete  Cosine  Transform）または高速フーリエ変換（FFT:  Fast  Fourier  Transform）を使って符号化されるときに、よりよい効果が達成される。
【００１９】
ステップ１０３：低周波数符号化様式またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択する。
【００２０】
このステップは、高周波数オーディオ信号を符号化する場合におけるいくつかの可能性を記述する：第一に、低周波数オーディオ信号の符号化様式に応じて高周波数オーディオ信号の符号化様式を決定する；第二に、オーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号の符号化様式を決定する；第三に、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号の特性の両方に応じて高周波数オーディオ信号の符号化様式を決定する。
【００２１】
低周波数オーディオ信号の符号化様式は、時間領域符号化または周波数領域符号化でありうる。しかしながら、オーディオ信号の特性は音声オーディオ信号または音楽オーディオ信号でありうる。高周波数オーディオ信号の符号化様式は時間領域帯域幅拡張モードまたは周波数領域帯域幅拡張モードでありうる。高周波数オーディオ信号の帯域幅拡張に関し、符号化は、低周波数オーディオ信号の符号化様式またはオーディオ信号の特性に応じて実行される必要がある。
【００２２】
高周波数オーディオ信号を符号化するため、帯域幅拡張モードは、低周波数オーディオ信号の符号化様式またはオーディオ信号の特性に応じて選択される。選択された帯域幅拡張モードは、低周波数符号化様式またはオーディオ信号の特性に対応し、同じ領域の符号化様式に属する。
【００２３】
ある実施形態では、選択された帯域幅拡張モードは、低周波数符号化様式に対応する：低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきであるときは、高周波数オーディオ信号についての時間領域符号化を実行するために、時間領域帯域幅拡張モードが選択される；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化様式を使って符号化されるべきであるときは、高周波数オーディオ信号についての周波数領域符号化を実行するために、周波数領域帯域幅拡張モードが選択される。すなわち、高周波数オーディオ信号の符号化様式と低周波数符号化様式は同じ領域の符号化様式（時間領域符号化または周波数領域符号化）に属する。
【００２４】
もう一つの実施形態では、選択された帯域幅拡張モードは、オーディオ信号の特性に好適な低周波数符号化様式に対応する。オーディオ信号が音声信号であるときは、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するよう、時間領域帯域幅拡張モードが選択される；オーディオ信号が音楽信号であるときは、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するよう、周波数領域帯域幅拡張モードが選択される。すなわち、高周波数オーディオ信号の符号化様式とオーディオ信号の特性に好適な低周波数符号化様式は同じ領域の符号化様式（時間領域符号化または周波数領域符号化）に属する。
【００２５】
さらにもう一つの実施形態では、低周波数符号化様式およびオーディオ信号の特性を包括的に考慮して、高周波数オーディオ信号を符号化するために帯域幅拡張モードが選択される：低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきでありオーディオ信号が音声信号であるときは、高周波数オーディオ信号についての時間領域符号化を実行するために、時間領域帯域幅拡張モードが選択される；そうでないときは、高周波数オーディオ信号についての周波数領域符号化を実行するために、周波数領域帯域幅拡張モードが選択される。
【００２６】
図４を参照するに、本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法における帯域幅拡張の第一の概略図が示されている。低周波数オーディオ信号、たとえば0〜6.4kHzのオーディオ信号が時間領域（TD）符号化または周波数領域（FD）符号化を使って符号化されてもよい。高周波数オーディオ信号、たとえば6.4〜16/14kHzのオーディオ信号の帯域幅拡張は時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）または周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）でありうる。
【００２７】
すなわち、本発明の本実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法では、低周波数オーディオ信号の符号化様式と高周波数信号の帯域幅拡張は一対一の対応ではない。たとえば、低周波数オーディオ信号が時間領域符号化（TD符号化）を使って符号化される場合、高周波数オーディオ信号の帯域幅拡張は時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）であってもよいし、あるいは周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）であってもよい；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化（FD符号化）を使って符号化される場合、高周波数オーディオ信号の帯域幅拡張は時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）であってもよいし、あるいは周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）であってもよい。
【００２８】
具体的には、高周波数オーディオ信号を符号化するための帯域幅拡張モードを選択する仕方は、低周波数オーディオ信号の低周波数符号化様式に従った処理を実行するというものである。詳細については、図５に示される本発明の実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法における帯域幅拡張の第二の概略図が参照される。低周波数（0〜6.4kHz）オーディオ信号が時間領域符号化（TD符号化）を使って符号化されるときは、高周波数（6.4〜16/14kHz）オーディオ信号も時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）の時間領域符号化を使って符号化される；低周波数（0〜6.4kHz）オーディオ信号が周波数領域符号化（FD符号化）を使って符号化されるときは、高周波数（6.4〜16/14kHz）オーディオ信号も周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）の周波数領域符号化を使って符号化される；
したがって、高周波数オーディオ信号の符号化様式と低周波数オーディオ信号の符号化様式が同じ領域に属するときはオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性は参照されない。すなわち、高周波数オーディオ信号の符号化は、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性を参照するのではなく、低周波数オーディオ信号の符号化様式を参照することによって処理される。
【００２９】
高周波数オーディオ信号への帯域幅拡張のための符号化様式は、低周波数オーディオ信号の符号化様式に応じて決定される。よって、低周波数オーディオ信号の符号化様式が帯域幅拡張の際に考慮されないという場合が回避でき、異なるオーディオ信号の符号化品質に対する、帯域幅拡張によって引き起こされる制限が軽減され、適応符号化が実装され、オーディオ符号化品質が最適化される。
【００３０】
高周波数オーディオ信号を符号化するための帯域幅拡張モードを選択するもう一つの仕方は、オーディオ信号または低周波数オーディオ信号の特性に従った処理を実行するというものである。たとえば、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音声オーディオ信号である場合、高周波数オーディオ信号は時間領域符号化を使って符号化される；オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音楽オーディオ信号である場合、高周波数オーディオ信号は周波数領域符号化を使って符号化される。
【００３１】
引き続き図４を参照すると、高周波数オーディオ信号の帯域幅拡張のための符号化は、低周波数オーディオ信号の符号化様式に関わりなく、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性のみを参照することによって実行される。したがって、低周波数オーディオ信号が時間領域符号化を使って符号化されるとき、高周波数オーディオ信号は時間領域符号化または周波数領域符号化を使って符号化されうる；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化を使って符号化されるとき、高周波数オーディオ信号は周波数領域符号化または時間領域符号化を使って符号化されうる。
【００３２】
高周波数オーディオ信号への帯域幅拡張のための符号化様式は、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性に応じて決定される。よって、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性が帯域幅拡張の際に考慮されないという場合が回避でき、異なるオーディオ信号の符号化品質に対する、帯域幅拡張によって引き起こされる制限が軽減され、適応符号化が実装され、オーディオ符号化品質が最適化される。
【００３３】
高周波数オーディオ信号を符号化するための帯域幅拡張モードを選択するさらにもう一つの仕方は、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性の両方に従った処理を実行するというものである。たとえば、低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきであり、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音声信号である場合、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために、時間領域帯域幅拡張モードが選択される；低周波数オーディオ信号が周波数領域符号化様式を使って符号化されるべきである、または低周波数オーディオ信号が時間領域符号化様式を使って符号化されるべきであり、かつオーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音楽信号である場合、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために、周波数領域帯域幅拡張モードが選択される。
【００３４】
図６は、本発明のある実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法の帯域幅拡張の第三の概略図である。図６に示されるように、低周波数（0〜6.4kHz）オーディオ信号が時間領域符号化（TD符号化）を使って符号化されるときは、高周波数（6.4〜16/14kHz）オーディオ信号は周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）の周波数領域符号化または時間領域帯域幅拡張（TD-BWE）の時間領域符号化を使って符号化されうる；低周波数（0〜6.4kHz）オーディオ信号が周波数領域符号化（FD符号化）を使って符号化されるときは、高周波数（6.4〜16/14kHz）オーディオ信号も周波数領域帯域幅拡張（FD-BWE）の周波数領域符号化を使って符号化される。
【００３５】
高周波数オーディオ信号への帯域幅拡張のための符号化様式は、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性に応じて決定される。よって、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性が帯域幅拡張の際に考慮されないという場合が回避でき、異なるオーディオ信号の符号化品質に対する、帯域幅拡張によって引き起こされる制限が軽減され、適応符号化が実装され、オーディオ符号化品質が最適化される。
【００３６】
本発明の実施形態に基づくオーディオ信号符号化方法では、低周波数オーディオ信号の符号化様式は時間領域符号化または周波数領域符号化でありうる。さらに、帯域幅拡張については、異なる低周波数符号化様式に対応していてもよい、時間領域帯域幅拡張と周波数領域帯域幅拡張の二つの様式が利用可能である。
【００３７】
時間領域帯域幅拡張における遅延および周波数領域帯域幅拡張における遅延は異なることがあり、よって統一された遅延に達するために、遅延整列が必要とされる。
【００３８】
すべての低周波数オーディオ信号の符号化遅延は同じであることが想定され、時間領域帯域幅拡張における遅延と周波数領域帯域幅拡張における遅延が同じであるほうがよい。一般に、時間領域帯域幅拡張における遅延は固定であり、一方、周波数領域帯域幅拡張における遅延は調整可能である。よって、周波数領域帯域幅拡張における遅延を調整することによって統一された遅延が実装されうる。
【００３９】
本発明のこの実装によれば、低周波数オーディオ信号の復号に対して零遅延をもつ帯域幅拡張が実装されうる。ここで、零遅延は、低周波数帯に対してである。というのも、非対称的な窓は本来的に遅延をもつからである。さらに、本発明のこの実施形態によれば、高周波数信号について異なる窓掛けが実行されてもよい。ここで、非対称的な窓、たとえば図７に示されるITU-T  G.718における分解窓が使用される。さらに、低周波数信号の復号に対する零遅延と、低周波数オーディオ信号の復号に対する高周波数窓の遅延との間のいかなる遅延も、図８に示されるように実装されることができる。
【００４０】
図８は、本発明に基づくオーディオ信号符号化方法における、異なる高周波数オーディオ信号への窓掛けの概略図である。図８に示されるように、異なるフレーム、たとえば(m−1)フレーム、(m)フレームおよび(m＋1)フレームに関し、高周波数信号の高遅延窓掛け（high  delay  windowing）、高周波数信号の低遅延窓掛け（low  delay  windowing）および高周波数信号の零遅延窓掛け（zero  delay  windowing）が実装されうる。高周波数信号の各遅延窓掛けは、窓掛けの遅延は考慮せず、高周波数信号の異なる窓掛け様式のみを考える。
【００４１】
図９は、本発明に基づくオーディオ信号符号化方法における高周波数信号の高遅延窓掛けに基づくBWEの概略図である。図９に示されるように、入力フレームの低周波数オーディオ信号が完全に復号されるとき、復号された低周波数オーディオ信号は高周波数励振信号として使われる。入力フレームの高周波数オーディオ信号への窓掛けは、入力フレームの低周波数オーディオ信号の復号遅延に応じて決定される。
【００４２】
たとえば、符号化され、復号された低周波数オーディオ信号はD1  msの遅延をもつ。符号化側のエンコーダが高周波数オーディオ信号について時間‐周波数変換を実行する場合は、時間‐周波数変換はD1  msの遅延をもつ高周波数オーディオ信号について実行され、高周波数オーディオ信号の窓掛け変換はD2  msの遅延を生じうる。したがって、復号側のデコーダによって復号される高周波数信号の全遅延はD1＋D2  msである。このように、復号された低周波数オーディオ信号に比べ、高周波数オーディオ信号は追加的な遅延D2  msをもつ。すなわち、出力信号の全遅延がD1＋D2  msとなるよう、復号された低周波数オーディオ信号は、復号された高周波数オーディオ信号の遅延と整列するために、追加的なD2の遅延を必要とする。しかしながら、復号側では、高周波数励振信号が低周波数オーディオ信号の予測から得られる必要があるので、時間‐周波数変換は、復号側での低周波数オーディオ信号と、符号化側での高周波数オーディオ信号の両方について実行される。時間‐周波数変換は、符号化側での高周波数オーディオ信号と、D1  msの遅延後の復号側での低周波数オーディオ信号の両方について実行され、よって、励振信号が整列される。
【００４３】
図１０は、本発明のオーディオ信号符号化方法における高周波数信号の零遅延窓掛けに基づくBWEの概略図である。図１０に示されるように、窓掛けは、時間‐周波数変換処理の間に、現在受領されるフレームの高周波数オーディオ信号について符号化側によって直接実行され、復号側は、現在のフレームの復号された低周波数オーディオ信号を励振信号として使う。励振信号はずれていることもありうるが、ずれの影響は、励振信号が較正されたのちは無視できる。
【００４４】
たとえば、復号された低周波数オーディオ信号はD1  msの遅延をもつ。一方、符号化側が高周波数信号について時間‐周波数変換を実行する場合は、遅延処理は実行されず、高周波数信号への窓掛けはD2  msの遅延を生じうる。したがって、復号側で復号される高周波数信号の全遅延はD2  msである。
【００４５】
D1がD2に等しいとき、復号された低周波数オーディオ信号は、復号された高周波数オーディオ信号と整列するために追加的な遅延を必要としない。しかしながら、復号側は、高周波数励振信号が、D1  msだけ遅延されている低周波数オーディオ信号について時間‐周波数変換が実行された後に得られる周波数信号から得られるので、高周波数励振信号は低周波数励振信号と整列せず、D1  msのずれが存在する。復号された信号は、符号化側の信号に比べ、D1  msまたはD2  msの全遅延をもつ。
【００４６】
D1がD2に等しくないとき、たとえばD1がD2より小さいとき、復号された信号は、符号化側の信号に比べて全遅延D2をもち、高周波数励振信号と低周波数励振信号との間のずれはD1  msであり、復号された低周波数オーディオ信号は、復号された高周波数オーディオ信号と整列するために、(D2−D1)msの追加的な遅延を必要とする。たとえばD1がD2より大きいとき、復号された信号は、符号化側の信号に比べて全遅延D1をもち、高周波数励振信号と低周波数励振信号との間のずれはD1  msであり、復号された高周波数オーディオ信号は、復号された低周波数オーディオ信号と整列するために、(D1−D2)msの追加的な遅延を必要とする。
【００４７】
高周波数信号の零遅延窓掛けと高遅延窓掛けとの間のBWEは、符号化側がD3  msの遅延後に現在受信されているフレームの高周波数オーディオ信号についての窓掛けを実行することをいう。遅延は0からD1  msまでの範囲である。時間‐周波数変換処理の間に、復号側は、現在フレームの復号された低周波数オーディオ信号を励振信号として使う。励振信号はずれていてもよいが、ずれの影響は、励振信号が較正されたのちは無視されてもよい。
【００４８】
D1がD2に等しいとき、復号された低周波数オーディオ信号は、高周波数オーディオ信号と整列するためにD3  msの追加的な遅延を必要とする。しかしながら、復号側は、高周波数励振信号は、D1  msだけ遅延された低周波数オーディオ信号について時間‐周波数変換が実行されたのちに得られる周波数信号から得られることを予測し、よって、高周波数励振信号は低周波数励振信号と整列せず、D1−D3  msのずれが存在する。復号された信号は、符号化側での信号に比べ、D2＋D3  msまたはD1＋D3  msの全遅延をもつ。
【００４９】
D1がD2に等しくないとき、たとえばD1がD2より小さいとき、復号された信号は符号化側での信号に比べて(D2＋D3)msの全遅延をもち、高周波数励振信号と低周波数励振信号との間のずれは(D1−D3)msであり、復号された低周波数オーディオ信号は復号された高周波数オーディオ信号と整列するために(D2＋D3−D1)msの追加的な遅延を必要とする。
【００５０】
たとえば、D1がD2より大きいとき、復号された信号は符号化側での信号に比べてmax(D1,D2＋D3)msの全遅延をもち、高周波数励振信号と低周波数励振信号との間のずれは(D1−D3)msであり、ここで、max(a,b)はaとbのうち大きいほうの値が取られることを示す。max(D1,D2＋D3)ms＝D2＋D3のとき、復号された低周波数オーディオ信号は復号された高周波数オーディオ信号と整列するために(D2＋D3−D1)msの追加的な遅延を必要とする；max(D1,D2＋D3)ms＝D1のとき、復号された高周波数オーディオ信号は復号された低周波数オーディオ信号と整列するために(D1−D2−D3)msの追加的な遅延を必要とする。たとえば、D3＝(D1−D2)  msのとき、復号された信号は、符号化側の信号と比べてD1  msの全遅延をもち、高周波数励振信号と低周波数励振信号との間のずれはD2  msである。この場合、復号された低周波数オーディオ信号は、復号された高周波数オーディオ信号と整列するために追加的な遅延を必要としない。
【００５１】
したがって、本発明のこの実施形態では、次のフレームが周波数領域帯域幅拡張を使う可能性があるので、時間領域帯域幅拡張の際、周波数領域帯域幅拡張の状態が更新される必要がある。同様に、次のフレームが時間領域帯域幅拡張を使う可能性があるので、周波数領域帯域幅拡張の際、時間領域帯域幅拡張の状態が更新される必要がある。このように、帯域幅切り換えの連続性が実装される。
【００５２】
上記の諸実施形態は、オーディオ信号処理装置によって実装されてもよい、本発明に基づくオーディオ信号符号化方法に向けられている。図１１は、本発明のある実施形態に基づく、オーディオ信号処理装置の概略図である。図１１に示されるように、本発明のこの実施形態で提供される信号処理装置は、特に：範疇分けユニット１１と、低周波数信号符号化ユニット１２と、高周波数信号符号化ユニット１３とを有する。
【００５３】
範疇分けユニット１１は、オーディオ信号を高周波数オーディオ信号と低周波数オーディオ信号に範疇分けするよう構成されている。低周波数信号符号化ユニット１２は、低周波数オーディオ信号を、低周波数オーディオ信号の特性に応じて対応する低周波数符号化様式を使って符号化するよう構成されている。ここで、符号化様式は時間領域符号化様式または周波数領域符号化様式でありうる。たとえば、音声オーディオ信号に関しては、低周波数音声信号は、時間領域符号化を使って符号化され、音楽オーディオ信号に関しては、低周波数音楽信号は、周波数領域符号化を使って符号化される。一般に、音声信号は、時間領域符号化を使って符号化されるときに、よりよい効果が達成される。一方、音楽信号は、周波数領域符号化を使って符号化されるときに、よりよい効果が達成される。
【００５４】
高周波数信号符号化ユニット１３は、低周波数符号化様式および／またはオーディオ信号の特性に応じて高周波数オーディオ信号を符号化する帯域幅拡張モードを選択するよう構成される。
【００５５】
具体的には、低周波数信号符号化ユニット１２が時間領域符号化を使う場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号についての時間領域符号化または周波数領域符号化を実行するために、時間領域帯域幅拡張モードを選択する；低周波数オーディオ信号符号化ユニット１２が周波数領域符号化を使う場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号についての時間領域符号化または周波数領域符号化を実行するために、周波数領域帯域幅拡張モードを選択する。
【００５６】
さらに、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音声オーディオ信号である場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数音声信号を時間領域符号化を使って符号化する；オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音楽オーディオ信号である場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数音楽信号を、周波数領域符号化を使って符号化する。この場合、低周波数オーディオ信号の符号化様式は考慮されない。
【００５７】
さらに、低周波数信号符号化ユニット１２が時間領域符号化様式を使って低周波数オーディオ信号を符号化し、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音声信号であるとき、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号について時間領域符号化を実行するために、時間領域帯域幅拡張モードを選択する；低周波数信号符号化ユニット１２が周波数領域符号化様式を使って低周波数オーディオ信号を符号化するまたは低周波数信号符号化ユニット１２が時間領域符号化様式を使って低周波数オーディオ信号を符号化し、オーディオ信号／低周波数オーディオ信号が音楽信号であるとき、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号について周波数領域符号化を実行するために、周波数領域帯域幅拡張モードを選択する。
【００５８】
図１２は、本発明のある実施形態に基づくもう一つのオーディオ信号処理装置の概略図である。図１２に示されるように、本発明のこの実施形態に基づく信号処理装置は、特に低周波数信号復号ユニット１４を含む。
【００５９】
低周波数信号復号ユニット１４は、低周波数オーディオ信号を復号するよう構成されている。ここで、第一の遅延D1が低周波数オーディオ信号の符号化および復号の際に生成される。
【００６０】
具体的には、高周波数オーディオ信号が遅延窓を有する場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、第一の遅延D1だけ高周波数オーディオ信号を遅延させたのち、高周波数オーディオ信号を符号化するよう構成される。ここで、高周波数オーディオ信号の該符号化の際に第二の遅延D2が生成され、それによりオーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は、第一の遅延D1と第二の遅延D2の和、すなわち(D1＋D2)となる。
【００６１】
高周波数オーディオ信号が遅延窓をもたない場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号を符号化するよう構成される。ここで、高周波数オーディオ信号の該符号化の際に第二の遅延D2が生成される。第一の遅延D1が第二の遅延D2以下であるとき、低周波数オーディオ信号の符号化後、低周波数信号符号化ユニット１２は、第二の遅延D2と第一の遅延D1との間の差(D2−D1)だけ符号化された低周波数オーディオ信号を遅延させる。それにより、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第二の遅延D2となる。第一の遅延D1が第二の遅延D2より大きいとき、高周波数信号符号化ユニット１３は、高周波数オーディオ信号の符号化後、第一の遅延D1と第二の遅延D2との間の差(D1−D2)だけ符号化された高周波数オーディオ信号を遅延させる。それにより、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第一の遅延D1となる。
【００６２】
高周波数オーディオ信号が、遅延が0から高遅延までの間である遅延窓を有する場合、高周波数信号符号化ユニット１３は、第三の遅延D3だけ高周波数オーディオ信号を遅延させたのち、遅延された高周波数オーディオ信号を符号化するよう構成される。ここで、高周波数信号の該符号化の際に第二の遅延D2が生成される。第一の遅延が第二の遅延以下であるとき、低周波数オーディオ信号の符号化後、低周波数信号符号化ユニット１２は、第二の遅延D2と第三の遅延D3の和と第一の遅延D1との間の差(D2＋D3−D1)だけ符号化された低周波数オーディオ信号を遅延させる。それにより、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第二の遅延D2と前記第三の遅延D3の和、すなわち(D2＋D3)となる。第一の遅延D1が第二の遅延D2より大きいときは、二つの可能性が存在する。第一の遅延が第二の遅延D2と第三の遅延D3の和(D2＋D3)以上である場合、高周波数オーディオ信号の符号化後、高周波数信号符号化ユニット１３は、第一の遅延D1と、第二の遅延D2と第三の遅延D3の和との間の差(D1−D2−D3)だけ符号化された高周波数オーディオ信号を遅延させる。第一の遅延が第二の遅延D2と第三の遅延D3の和(D2＋D3)より小さい場合、低周波数オーディオ信号の符号化後、低周波数信号符号化ユニット１２は、第二の遅延D2と第三の遅延D3の和と第一の遅延D1との間の差(D2＋D3−D1)だけ符号化された低周波数オーディオ信号を遅延させる。それにより、オーディオ信号の符号化遅延および復号遅延は前記第一の遅延D1になるか、または前記第二の遅延D2と第三の遅延D3の和(D2＋D3)になる。
【００６３】
本発明のこの実施形態において提供されるオーディオ信号符号化装置では、高周波数オーディオ信号への帯域幅拡張のための符号化様式は、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性に応じて決定されてもよく、それにより、低周波数オーディオ信号の符号化様式およびオーディオ信号／低周波数オーディオ信号の特性が帯域幅拡張の際に考慮されないという事例が回避でき、帯域幅拡張によって引き起こされる種々のオーディオ信号の符号化品質への制限が低減され、適応的な符号化が実装され、オーディオ符号化品質が最適化される。
【００６４】
当業者はさらに、本発明の実施形態において記述されている例示的なユニットおよびアルゴリズム段階が、電子的なハードウェア、コンピュータ・ソフトウェアまたは該ハードウェアとソフトウェアの組み合わせの形で実装されうることを理解しうる。ハードウェアとソフトウェアの交換可能性を明瞭に記述するために、各実施形態の構成および段階は一般的な機能によって記述されている。それらの機能がハードウェアまたはソフトウェアのどちらで実装されるかは技術的解決策の個別的な応用および設計の制限条件に依存する。当業者は、そうした個別的な応用のために記述されている機能を実装する種々の方法を使用しうるが、そのような実装が本発明の範囲外であると考えてはならない。
【００６５】
本発明の実施形態に基づく方法またはアルゴリズムの諸段階は、ハードウェアまたはプロセッサによって可能にされるソフトウェア・モジュールによって実行されることができ、あるいは両者の組み合わせによって実行されることができる。ソフトウェア・モジュールは、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）、メモリ、読み出し専用メモリ（ROM）、電気的にプログラム可能なROM、電気的に消去可能なプログラム可能なROM、レジスタ、ハードディスク、リムーバブル・ハードディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（CD-ROM）または当技術分野で普通に知られている他の任意の記憶媒体に記憶されてもよい。
【００６６】
本発明の目的、技術的解決策および有利な効果が上記の実施形態において詳細に記述されている。上記の記述は本発明の例示的な実施形態についてのものであり、本発明の保護範囲を制限することは意図されていないことは理解しておくべきである。本発明の発想および原理から外れることなくなされる任意の修正、等価な置換および改善は本発明の保護範囲にはいる。
【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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