(57)【要約】【課題】量子化により丸められたスペクトルの分解能を高めると共に、量子化により０に切り捨てられたスペクトルのエネルギを補填し、物足りなさや違和感を受けることなく再生が可能となる。また復号側において多様な符号化方式に対応することが可能な信号処理方法を提供する。【解決手段】逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択部１３により選択する。そして、選択部１３により選択した複数の係数を用いたラグランジュ補間法またはスプライン補間法等の補間法により、選択部１３により選択されない係数の補間係数を算出部１４により算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理方法において、
逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択ステップにより選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出ステップと、
周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定ステップと、
前記算出ステップにより算出した前記補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定ステップにより決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正ステップと
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項２】
符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理装置において、
逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択部と、
該選択部により選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択部により選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出部と、
周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定部と、
前記算出部により算出した補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定部により決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の量子化時における量子化ビット数を検出する検出部をさらに備え、
前記算出部は、前記選択部により選択した複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により、前記検出部にて検出した量子化ビット数が所定値以下のＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出するよう構成してあることを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記算出部における補間法はラグランジュ補間法またはスプライン補間法であることを特徴とする請求項２または３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から少なくとも両端のＩＭＤＣＴ係数を選択するよう構成してあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から両端のＩＭＤＣＴ係数、並びに、最大値及び最小値をとるＩＭＤＣＴ係数を選択するよう構成してあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の信号処理装置。
【請求項７】
符号化音響信号を逆量子化した音響信号をコンピュータにより処理するプログラムにおいて、
コンピュータに、
逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択ステップにより選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出ステップと、
周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定ステップと、
前記算出ステップにより算出した前記補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定ステップにより決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正ステップと
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理方法、信号処理装置、該信号処理装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号を符号化する技術としてＭＰ３（MPEG 1 Audio Layer 3）、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）、ＡＴＲＡＣ（Adaptive TRansform Acoustic Coding）、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）またはＡＣ−３（Audio Code Number 3）等が知られている。例えばＭＰ３方式においては、高能率で圧縮するために、音響信号は複数の周波数帯域に分割され、可変長の時間単位でブロック化される。そして、ブロック化されたデジタルデータは、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）処理によってスペクトル信号に変換され、さらに聴覚心理特性を利用して割り当てられたビット数で各スペクトル信号がそれぞれ符号化される（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
このようにして符号化された音響信号は、復号装置にて復号される。図２７は従来の復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図において１００は従来の復号装置であり、アンパッキング部１０１、逆量子化部１０２、周波数時間変換部１０３、周波数帯域合成部１０４及び音響信号出力部１０５を含んで構成される。符号化音響信号は、アンパッキング部１０１へ入力され、音響信号のフレーム情報から量子化係数、スケールファクタ、スケールファクタマルチプレクサ、グローバルゲイン、サブブロックゲインがそれぞれアンパッキングされる。そして、逆量子化部１０２において、この量子化係数、スケールファクタ、スケールファクタマルチプレクサ、グローバルゲイン、サブブロックゲインを用いてＩＭＤＣＴ係数に逆量子化される。
【０００４】
逆量子化部１０２で逆量子化されたＩＭＤＣＴ係数（Inverse Modified Discrete Cosine Transform）は、周波数帯域毎に周波数時間変換部１０３でＩＭＤＣＴ処理が施され、時間軸のデータに変換される。更に、逆変換された周波数帯域は、周波数帯域合成部１０４において、帯域合成フィルタであるＩＰＦＢ（Inverse Polyphase Filter Bank）によって帯域合成された後、音響信号出力部１０５へ出力される（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、圧縮に伴うパワー感の欠如を補うために、復号時におけるスペクトルにパワー調整用スペクトルを補う技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４に記載された技術では、符号化時に入力オーディオ信号の特性に基づき、補うべきパワー調整情報を、符号化装置内のパワー調整情報決定部において生成する。次に、このパワー調整情報を符号化したオーディオ信号と共に符号化する。そして、復号装置におけるパワー調整情報復号部において符号化されたパワー調整情報を復号し、さらにパワー補正用スペクトル生成合成部においてパワー調整情報を生成して復号されたオーディオ信号に補う。また、復号時に、低域周波数スペクトル情報が示す調波構造を、符号化列によって表されていない周波数帯域に、周波数軸上で延長したものに等しい調波構造を示す拡張周波数スペクトル情報を生成する復号化装置も知られている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００２−３５１５００号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５９８３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６９４０号公報
【特許文献４】特開２００３−３２３１９８号公報
【特許文献５】特開２００３−１０８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、符号化の際、音響信号は量子化されるため、量子化による丸めまたは切り捨てにより音響信号のエネルギが失われてしまうという問題があった。そのため復号時においてもエネルギ損失に伴う音響信号の物足りなさが生じていた。また、特許文献４に記載の技術はパワーを補うものであるが、符号化時に符号化装置において入力オーディオ信号を分析し、パワー調整情報を生成して符号化する必要がある。しかも復号装置側においても、パワー調整情報復号部を設けて符号化されたパワー調整情報を復号する必要があり、このようなパワー調整情報が記憶されていない音響信号については全くエネルギの補間を行うことができないという問題があった。特に、近年では多様な規格に伴う符号化方式が乱立しており、特許文献４に記載の技術では、様々な方式の符号化音響信号を適切に補間できないという問題があった。また、特許文献５に記載の復号化装置は、符号化列に表されていない周波数帯域にスペクトル情報を新たに生成するものであるが、単に低周波数域のスペクトル情報を高周波数域に拡張するにすぎず、依然として量子化誤差に伴う音響信号の物足りなさや違和感を十分に補うものではなかった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆量子化音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択し、選択した複数の係数を用いた補間法により選択されない係数の補間係数を算出することにより、量子化により失われたエネルギを適切に補間することが可能であり、また復号側において多様な符号化方式に対応することが可能な信号処理方法、信号処理装置及びコンピュータを信号処理装置として機能させるためのプログラムを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、量子化時における量子化ビット数を検出し、検出した量子化ビット数が所定値以下の係数について補間法により補間係数を算出することにより、より量子化誤差の大きい係数についてのみ補間処理を実行することが可能な信号処理装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、周波数帯域の係数のスケールファクタ及び量子化ビット数に基づき決定される係数の存在し得る有効範囲を決定し、算出した補間係数が、有効範囲に存在しない場合に、補間係数を補正することにより、補間処理に誤りがある場合にこれを未然に防止することが可能な信号処理装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、逆量子化音響信号の周波数帯域の係数の絶対値を算出し、選択した複数の係数を用いた補間法により係数の補間係数を算出し、そして補間係数に対応する係数の符号を付加することにより、補間精度を高めつつ量子化により失われたエネルギを適切に補間することが可能であり、また復号側において多様な符号化方式に対応することが可能な信号処理方法、信号処理装置及びコンピュータを信号処理装置として機能させるためのプログラムを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、係数が零の場合に、近傍の複数の係数と正弦波の直交変換係数との相関度を算出し、相関度が高い複数の直交変換係数に対応する一の直交変換係数の符号を抽出して符号を付加することにより、量子化により失われたスペクトルに加え、その符号をも規則性に従い補間することが可能な信号処理装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、算出される補間係数の符号が負の場合、補間係数を零に修正することにより、補間の誤りを未然に回避することが可能な信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る信号処理方法は、符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理方法において、逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択ステップと、該選択ステップにより選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択ステップにより選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出ステップと、周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定ステップと、前記算出ステップにより算出した前記補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定ステップにより決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正ステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る信号処理装置は、符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理装置において、逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択部と、該選択部により選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択部により選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出部と、周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定部と、前記算出部により算出した補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定部により決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る信号処理装置は、逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の量子化時における量子化ビット数を検出する検出部をさらに備え、前記算出部は、前記選択部により選択した複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により、前記検出部にて検出した量子化ビット数が所定値以下のＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出するよう構成してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る信号処理装置は、前記算出部における補間法はラグランジュ補間法またはスプライン補間法であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る信号処理装置は、前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から少なくとも両端の係数を選択するよう構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る信号処理装置は、前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から両端の係数、並びに、最大値及び最小値をとる係数を選択するよう構成してあることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るプログラムは、符号化音響信号を逆量子化した音響信号をコンピュータにより処理するプログラムにおいて、コンピュータに、逆量子化した音響信号の周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数の中から補間関数、または、多項式から算出する補間法に用いる複数のＩＭＤＣＴ係数を選択する選択ステップと、該選択ステップにより選択した前記複数のＩＭＤＣＴ係数を用いて、補間関数、または、多項式から算出する補間法により前記選択ステップにより選択されないＩＭＤＣＴ係数の補間係数を算出する算出ステップと、周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定されるＩＭＤＣＴ係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定ステップと、前記算出ステップにより算出した前記補間法に基づく補間係数が、前記有効範囲決定ステップにより決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正ステップとを実行させることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択部により選択する。そして、選択部により選択した複数の係数を用いたラグランジュ補間法またはスプライン補間法等の補間法により、選択部により選択されない係数の補間係数を算出部により算出するので、音響信号の周波数帯域の選択されない係数が滑らかに補間され、すなわち、量子化された係数の分解能を高めることができ、物足りなさや違和感を受けることなく再生が可能となる。
【００２１】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の量子化時における量子化ビット数を検出部により検出する。そして、選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により、検出部にて検出した量子化ビット数が所定値以下の係数の補間係数を算出するよう構成したので、量子化ビット数が小さく量子化誤差の大きい係数について集中的に補間処理を行うことができより精度の良い信号を再生することが可能となる。
【００２２】
本発明にあっては、周波数帯域の係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定される係数の存在し得る有効範囲を有効範囲決定部により決定する。そして、算出部により算出した補間係数が、有効範囲に存在しない場合に、補間係数を補正部により補正するので、補間処理により符号前に取り得る値を超える係数が補間係数として設定されることを未然に防止することが可能となる。
【００２３】
本発明にあっては、選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から少なくとも両端の係数を選択し、この両端の係数を用いて補間処理を行う。または、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から両端の係数、並びに、最大値及び最小値をとる係数を選択し、これらの係数を用いて補間処理を行う。このように構成したので、補間処理における計算効率の向上及び精度の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
本発明にあっては、絶対値算出部により逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の絶対値を算出する。選択部は絶対値算出部により算出された絶対値に係る係数の中から複数の係数を選択する。算出部は、選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により選択されない係数の補間係数を算出する。そして、算出部により算出した補間係数に対応する係数の符号を付加部により付加する。このように絶対値を算出した後に補間を行うので補間処理の精度を高めることが可能となる。そして、係数の符号を補間処理後に付加するので、より原音に近い音を再現することが可能となる。
【００２５】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数が零の場合に、該係数の近傍の複数の係数と正弦波の直交変換（例えば、ＭＤＣＴ）係数を格納した係数格納部から読み出される複数の直交変換係数との相関度を相関度算出部により算出する。そして相関度算出部による相関度が高い複数の直交変換係数に対応する一の直交変換係数の符号を符号抽出部により抽出する。そして付加部において、周波数帯域の係数が零の場合に、算出部により算出した前記係数に対応する補間係数に符号抽出部により抽出した符号を付加するよう構成する。このように、量子化により符号が失われている場合であっても、規則性を持つ正弦波の直交変換係数との相関度を算出して最も可能性の高い符号を付加することが可能となる。
【００２６】
本発明にあっては、算出部により算出される補間係数の符号が負の場合、補間係数を修正部により零と修正するので、絶対値に基づく補間処理により本来存在しない負の補間係数の発生を未然に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択部により選択する。そして、選択部により選択した複数の係数を用いたラグランジュ補間法またはスプライン補間法等の補間法により、選択部により選択されない係数の補間係数を算出部により算出するので、量子化による切り捨てと量子化ビット割り当てが０に起因して失われたスペクトルが補間され、量子化に伴うエネルギの物足りなさを補うことが可能となる。また、逆量子化した周波数帯域の係数を用いるので、復号側において独立してエネルギを補うことができ、多様な規格に対してエネルギを適切に補うことが可能となる。
【００２８】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の量子化時における量子化ビット数を検出部により検出する。そして、選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により、検出部にて検出した量子化ビット数が所定値以下の係数の補間係数を算出するよう構成したので、量子化ビット数が小さく量子化誤差の大きい係数について集中的に補間処理を行うことができより精度の良い信号を再生することが可能となる。また、量子化ビット数が大きく量子化誤差の少ない係数については補間処理を行わないことにより、処理の高速化を図ると共に、補間による誤差の影響を低減することも可能となる。
【００２９】
本発明にあっては、周波数帯域の係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定される係数の存在し得る有効範囲を有効範囲決定部により決定する。そして、算出部により算出した補間係数が、有効範囲に存在しない場合に、補間係数を補正部により補正するので、補間処理により符号前に取り得る値を超える係数が補間係数として設定されることを未然に防止することが可能となる。
【００３０】
本発明にあっては、選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から少なくとも両端の係数を選択し、この両端の係数を用いて補間処理を行う。または、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から両端の係数、並びに、最大値及び最小値をとる係数を選択し、これらの係数を用いて補間処理を行う。このように構成したので、補間処理における計算効率の向上及び精度の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
本発明にあっては、絶対値算出部により逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の絶対値を算出する。算出部は、選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により選択されない係数の補間係数を算出する。そして、算出部により算出した補間係数に対応する係数の符号を付加部により付加する。このように絶対値を算出した後に補間を行うので補間処理の精度を高めることが可能となる。そして、係数の符号を補間処理後に付加するので、より原音に近い音を再現することが可能となる。
【００３２】
本発明にあっては、逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数が零の場合に、該係数の近傍の複数の係数と正弦波の直交変換係数を格納した係数格納部から読み出される複数の直交変換係数との相関度を相関度算出部により算出する。そして相関度算出部による相関度が高い複数の直交変換係数に対応する一の直交変換係数の符号を符号抽出部により抽出する。そして付加部において、周波数帯域の係数が零の場合に、算出部により算出した前記係数に対応する補間係数に符号抽出部により抽出した符号を付加するよう構成する。このように、量子化により符号が失われている場合であっても、規則性を持つ正弦波の直交変換係数との相関度を算出して最も可能性の高い符号を付加することが可能となる。その結果、より高い精度で失われたエネルギを補間することが可能となる。
【００３３】
本発明にあっては、算出部により算出される補間係数の符号が負の場合、補間係数を修正部により零と修正するので、絶対値に基づく補間処理により本来存在しない負の補間係数の発生を未然に防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施の形態１
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は信号処理装置たる復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図において２０は、符号化された音響信号を復号する復号装置であり、音響信号入力部２１、アンパッキング部２２、逆量子化部２３、補間処理部１、周波数時間変換部２４、周波数帯域合成部２５及び音響信号出力部２６を含んで構成される。なお、本実施の形態においては圧縮符号化方式としてＭＰ３を適用した例について説明するが、他の方式についても同様に適用しても良い。
【００３５】
記録媒体から読み出された符号化音響信号またはデジタルチューナにより受信した符号化音響信号等は、音響信号入力部２１へ入力され、入力された符号化音響信号はアンパッキング部（デマルチプレクサ）２２へ出力される。アンパッキング部２２は、音響信号のフレーム情報から量子化係数、スケールファクタ、スケールファクタマルチプレクサ、グローバルゲイン、サブブロックゲインをそれぞれアンパッキングする。アンパッキングされた量子化係数、量子化ビット数、及びスケールファクタ、スケールファクタマルチプレクサ、グローバルゲイン、サブブロックゲインを用いて逆量子化部２３においてＩＭＤＣＴ係数に逆量子化される。逆量子化部２３からはブロック長（ロングブロックまたはショートブロック）に応じて次の式（１）で示されるＩＭＤＣＴ係数が周波数帯域毎に出力される。
【００３６】
【数１】
2008250347.tif 000003
【００３７】
式（１）中の変数ｍはＩＭＤＣＴ係数のインデックス、ＭＫ（ｍ）は量子化係数(ハフマン復号化値)、sgn(ＭＫ（ｍ）)は量子化係数の符号、scalefac_multiplierは１または0.5、grはグラニュールのインデックス、wndはウィンドウの形状のインデックス、sfbはスケールファクタバンドのインデックス、preflag[gr]はプリエンファシスの有無フラグで０または１、pretab[sfb] は所定のプリエンファシステーブルによって得られる値を表している。なお、ＡＴＲＡＣにおけるスケールファクタ（例えば各６ビットで表され、約２ｄＢ単位で指定することができる）は、ＭＰ３におけるスケールファクタに関する値と同様であり、ＭＰ３におけるスケールファクタに関する値は、式（１）で示す如く、スケールファクタ、スケールファクタマルチプレクサ、グローバルゲイン及びサブブロックゲイン（式（１）の２の乗数以降の箇所）、プリエンファシスの有無フラグ、プリエンファシステーブルによって得られる値を用いて算出される。以下ではＡＴＲＡＣにおけるスケールファクタ及びＭＰ３におけるスケールファクタに関する値をまとめてスケールファクタとして説明する。ここで、スケールファクタとは、所定の分割された各周波数帯域のスペクトルを表現するために、仮数部と指数部で表した指数部分をいう。例えば、ＭＰ３においては、所定の分割された各周波数帯域のスペクトルを最大値が１．０となるように正規化され、その指数部分をスケールファクタとグローバルゲイン、及びサブブロックゲインとして符号化されている。上記スケールファクタとグローバルゲイン、及びサブブロックゲインの指数部を総称してスケールファクタに関する値と呼ぶ。
【００３８】
本実施の形態においては図に示すように３２の周波数帯域毎ｂｌｏｃｋ（０）〜ｂｌｏｃｋ（３１）にＩＭＤＣＴ係数Ｉ（０）、Ｉ（１）、…、Ｉ（ｍ）、…、Ｉ（５７５）が出力される。サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合、ｂｌｏｃｋ（０）の周波数は０Ｈｚ〜６８９．０６２５Ｈｚ、ｂｌｏｃｋ（１）は６８９．０６２５Ｈｚ〜１３７８．１２５Ｈｚ、またｂｌｏｃｋ（３１）は２１３６０．９３７５Ｈｚ〜２２０５０Ｈｚである。なお、以下では任意の周波数帯域のブロックをｂｌｏｃｋ（ｋ）とする。ここでｋは整数であり、０≦ｋ≦３１を満たすものとする。各周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数Ｉ（０）〜Ｉ（５７５）は補間処理部１へ入力される。
【００３９】
各周波数帯域のＩＭＤＣＴ係数はブロック長に応じて複数の係数（スペクトル）から構成される。ロングブロックでは１８の係数からなり、ショートブロックでは６の係数からなる。なお、本実施の形態においては、ブロック長はロングブロックであるものとして説明する。
【００４０】
図２は周波数に対するＩＭＤＣＴ係数の変化を示すグラフである。横軸は周波数であり、縦軸は係数を示す。ＩＭＤＣＴ係数（以下、係数Ｉ（ｍ）で代表する）はロングブロックの場合、一周波数帯域内に１８の係数Ｉ（１８×ｋ）乃至Ｉ（１８×ｋ＋１７）を有する。図２のグラフにおいては周波数１８×ｋ、１８×ｋ＋１、…１８×ｋ＋１７に対応させて、係数Ｉ（１８×ｋ）、Ｉ（１８×ｋ＋１）、…、Ｉ（１８×ｋ＋１７）の変化が示されている。この係数は正、負または零の値を取る。
【００４１】
図１において係数Ｉ（ｍ）は補間処理部１へ入力され、補間処理後の係数が補間処理部１から出力される。周波数時間変換部２４ではＩＭＤＣＴ処理が施され、時間軸の音響信号に変換される。更に、逆変換された音響信号は周波数帯域合成部２５において、帯域合成フィルタであるＩＰＦＢ（Inverse Polyphase Filter Bank）によって帯域合成された後、音響信号出力部２６へ出力される。
【００４２】
図３は補間処理部１のハードウェア構成を示すブロック図である。補間処理部１は量子化ビット数検出部１１、補間判定部１２、選択部１３及び算出部１４を含んで構成される。量子化ビット数検出部１１は周波数帯域の係数の量子化時における量子化ビット数を、入力されるフレームサイド情報に基づき検出する。具体的には、係数Ｉ（ｍ）の量子化ビット数はアンパッキング部２２にてアンパックされたビットストリーム中のフレームサイド情報のtable＿select[ch][gr][region]を参照することにより検出することができる。このtable＿select[ch][gr][region]は、ハフマン符号化されたハフマンテーブルを指し示すセレクト信号であり、指し示されたハフマンテーブルを復号化する事により、ハフマン復号化値、即ち係数Ｉ（ｍ）を得る。上記regionにおける一の領域のハフマン復号化値の最大の数字を取得することにより、量子化ビット数を検出することもできるが、table＿select[ch][gr][region]が指し示すハフマンテーブルに存在する最大の数字は予め決まっているので、その語長を量子化ビット数とすることで検出する。
【００４３】
量子化ビット数検出部１１は検出した量子化ビット数を補間判定部１２及び算出部１４へ出力する。補間判定部１２は、周波数帯域内の係数Ｉ（ｍ）の量子化ビット数に所定ビット数以下の係数Ｉ（ｍ）が存在するか否かを判断する。例えば、補間判定部１２は周波数帯域内の係数Ｉ（ｍ）の量子化ビット数が、４以下の係数Ｉ（ｍ）が存在するか否かを判断すればよい。そして、補間判定部１２は、入力された周波数帯域内の係数Ｉ（ｍ）に所定量子化ビット数以下の係数Ｉ（ｍ）が存在すると判断した場合、当該周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理すべく選択部１３へ出力する。一方、補間判定部１２は、入力された周波数帯域内の係数Ｉ（ｍ）に所定量子化ビット数以下の係数Ｉ（ｍ）が存在しないと判断した場合、当該周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理することなく、補正後の係数Ｉ’（ｍ）を周波数時間変換部２４へ出力する。
【００４４】
選択部１３は周波数帯域内の係数の中から複数の係数を選択する。これは、例えば、周波数帯域内の係数の両端の係数、すなわち最も低域にあたる係数及び最も高域にあたる係数を少なくとも選択する。図２の例においては、Ｉ（１８×ｋ）及びＩ（１８×ｋ＋１７）が選択される。さらに選択部１３はこれらに加え、周波数帯域内の係数の中からスペクトルが最大及び最小の係数を選択するようにしても良い。図２の例においては、最小スペクトルであるＩ（１８×ｋ＋３）、及び、最大スペクトルであり、また、最も高域にある係数Ｉ（１８×ｋ＋１７）が選択される。選択部１３は入力された係数Ｉ（ｍ）及び選択した複数の係数に係る情報を算出部１４へ出力する。
【００４５】
算出部１４は選択部１３において選択した係数を用い、選択されなかった係数の補間係数を、補間法を用いて算出する。この場合、算出部１４は、量子化ビット数検出部１１から出力される係数の量子化ビット数に基づき、所定量子化ビット数以下の係数についてのみ補間係数を算出するようにしても良い。この補間法は例えばラグランジュ補間法またはスプライン補間法が用いられる。以下では、スプライン補間法を用いた例について説明する。
【００４６】
Ｎ＋１個の点(ｘ0 ,ｙ0 ), (ｘ1 ,ｙ1 ),・・・，(ｘN ,ｙN )が与えられている。ただし、ｘ0 ＜ｘ1 ＜・・ｘN とする。これらの点を滑らかに接続するスプライン補間について述べる。３次スプライン補間で求まる曲線をｙ＝Ｓ(ｘ)とする。Ｓ(ｘ)は各区間[ｘj,ｙj]で区分的に定義されているとする。各区間ｘj ≦ｘ≦ｘj+1 の区間でＳ(ｘ)＝Ｓj (ｘ)とする。さらに、Ｓj (ｘ)は式（２）で示す３次多項式で与えられる。
【００４７】
【数２】
2008250347.tif 000004
【００４８】
係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄj は以下に述べる条件から決まる。すなわち、曲線ｙ＝Ｓ(ｘ)は連続であり、点(ｘＪ ,ｙＪ )(ｊ＝０，１，・・・，Ｎ)の全てをとおる（条件１）。また区間の境目ｘ＝ｘj(ｊ＝１，２,・・・,N-1 )で、ｙ＝Ｓ(ｘ)の１階微分係数および２階微分係数が連続である(条件２)を満たす場合に決定される。条件１から、式（３）が導出される。
【００４９】
【数３】
2008250347.tif 000005
【００５０】
また条件２から式（４）が導出される。
【００５１】
【数４】
2008250347.tif 000006
【００５２】
これら式（３）及び式（４）を用いることにより係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄj が決定される。まず、ｘ＝ｘj(ｊ＝１，２,・・・,N-1 )でのＳ(ｘ)の２階微分係数を式（５）のようにおく。
【００５３】
【数５】
2008250347.tif 000007
【００５４】
３次スプラインの定義は式（２）であるから、その２階微分係数は式（６）で表される。
【００５５】
【数６】
2008250347.tif 000008
【００５６】
これによりｂj ＝ｕj ／２となる。さらに、２階微分係数は式（７）で表すことができる。
【００５７】
【数７】
2008250347.tif 000009
【００５８】
式（７）から、式（８）が導出される。
【００５９】
【数８】
2008250347.tif 000010
【００６０】
また以上の式から式（９）の条件を自動的に満たす。
【００６１】
【数９】
2008250347.tif 000011
【００６２】
またｄj＝ｙjも明らかであることから、条件１を用いて式（１０）が導出される。
【００６３】
【数１０】
2008250347.tif 000012
【００６４】
さらに式（１０）から最終的に式（１１）が得られる。
【００６５】
【数１１】
2008250347.tif 000013
【００６６】
ここで、式（１２）で示す最後の条件を用いる。
【００６７】
【数１２】
2008250347.tif 000014
【００６８】
式（１２）は３次多項式から式（１３）の如く表現できる。
【００６９】
【数１３】
2008250347.tif 000015
【００７０】
式（１３）にａj ,ｂj ,ｃj を代入することにより式（１４）が導出される。
【００７１】
【数１４】
2008250347.tif 000016
【００７２】
これを順に並べた場合、式（１５）で示す連立方程式をなす。
【００７３】
【数１５】
2008250347.tif 000017
【００７４】
ただし、ｈj ,ｖj は以下の式（１６）で示す条件を満たすものとする。なお、ｈj,ｖj は最初に与えられているｘj ,ｙj だけから計算できるので既知の定数である。
【００７５】
【数１６】
2008250347.tif 000018
【００７６】
未知変数ｕj は、全部でN+1個あるが、上で述べた連立１次方程式の数はN-1個である。したがって、この連立１次方程式からｕjを一意に決定できない。そこで、曲線の両端の点(ｘ0,ｙ0 )，(ｘN ,ｙN )で、それぞれ境界条件を１つずつ付け加える。この境界条件にはいくつか考えられるが、ここでは曲線の傾きの変化率が両端で０であるという条件を採用する。２階微分が０であることから式（１７）が導出される。
【００７７】
【数１７】
2008250347.tif 000019
【００７８】
式（１７）から式（１８）が導かれる。
【００７９】
【数１８】
2008250347.tif 000020
【００８０】
またｕ0 ＝ｕN ＝０であることから、式（１９）で示すｕ1〜ｕN-1 に関する連立１次方程式が求まる。
【００８１】
【数１９】
2008250347.tif 000021
【００８２】
次に、スプライン補間のアルゴリズムを説明する。まず、N+1個の点(ｘＪ ,ｙＪ )(ｊ＝０，１，・・・,Ｎ)を与え、３次スプラインは区分的に式（２０）及び式（２１）を満たすとする。
【００８３】
【数２０】
2008250347.tif 000022
【００８４】
【数２１】
2008250347.tif 000023
【００８５】
曲線の両端での境界条件を式（２２）とした場合、ｕ0 ＝ｕN ＝０となる。
【００８６】
【数２２】
2008250347.tif 000024
【００８７】
ｈj (ｊ＝０，１，・・・,Ｎ)及びｕj (ｊ＝０，１，・・・,Ｎ)を計算し、連立一次方程式を解くことにより、ｕ1〜ｕN-1 が求まる。最後に係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄjを求め、曲線Ｓ(ｘ)が決定される。算出部１４は選択部１３で選択された係数に基づき、曲線Ｓj(ｘ)の係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄj を求める。そして、選択されていない係数であって、量子化ビット数が所定値以下の係数について、補間係数Ｓj(ｘ)を算出し、補間後の補間係数Ｓj (ｘ)及び補間されていない係数を係数Ｉ’（ｍ）として、周波数時間変換部２４へ出力する。
【００８８】
図４は補間処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下では説明を容易にするために周波数帯域内の係数のブロック長をロングブロックであるとして説明する。まず量子化ビット数検出部１１は量子化ビット数を検出する（ステップＳ４１）。この検出した量子化ビット数は補間判定部１２及び算出部１４へそれぞれ出力される。補間判定部１２は、周波数帯域内の係数の中に量子化ビット数が所定値以下のものが存在するか否かを判断する（ステップＳ４２）。補間判定部１２は係数の量子化ビット数に所定値以下のものが存在しないと判断した場合（ステップＳ４２でＮＯ）、一連の処理を終了する。この場合、補間判定部１２は当該周波数帯域の係数を周波数時間変換部２４へ出力する。
【００８９】
一方、補間判定部１２は係数の量子化ビット数が所定値以下のものが存在すると判断した場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、補間判定部１２は、当該周波数帯域内の係数を選択部１３へ出力する。選択部１３は、周波数帯域内の両端の係数、すなわち低域側の係数及び高域側の係数を、スプライン補間の節点とすべく選択する（ステップＳ４３）。さらに、選択部１３は周波数帯域内の係数の最大スペクトルの係数及び最小スペクトルの係数をスプライン補間の節点とすべく、選択する（ステップＳ４４）。なお、最大スペクトルの係数及び最小スペクトルの係数はそれぞれ、周波数帯域内の両端の係数となることもあることから、節点数は２〜４となる。
【００９０】
算出部１４は、式（２）で示すステップＳ４３及びＳ４４で選択した係数に基づき、スプライン関数の係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄjを算出する（ステップＳ４５）。算出部１４はステップＳ４３及びＳ４４において選択されない係数の量子化ビット数が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４６）。算出部１４は選択されない係数の量子化ビット数が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ４６でＹＥＳ）、求めた係数ａj ,ｂj ,ｃj ,ｄj 及び式（２）から補間係数を算出する（ステップＳ４７）。一方、選択されない係数の量子化ビット数が所定値以下でないと判断した場合（ステップＳ４６でＮＯ）、補間処理を行わず、ステップＳ４７の処理をスキップする。
【００９１】
算出部１４は全てのステップＳ４３及びＳ４４において選択されない係数に対するステップＳ４６の処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ４８）。算出部１４は、処理が終了していないと判断した場合（ステップＳ４８でＮＯ）、他の選択されていない係数の補関係数を求めるべく、ステップＳ４６へ移行する。一方、全ての選択されない係数に対する処理を終了したと算出部１４が判断した場合（ステップＳ４８でＹＥＳ）、一連の処理を終了する。以上の処理を全ての周波数帯域に対して実行し、量子化ビット数が低い係数に対するスプライン補間により、最適なスペクトルが補間係数として得られる結果、量子化された係数の分解能を高めることができ、物足りなさや違和感を受けることなく再生が可能となる。なお、以上述べた節点となる係数の選択方法及び量子化ビット数の値はあくまで一例でありこれに限るものでない。
【００９２】
図５は補間処理による効果を検証するためのグラフである。図５Ｃは原音の周波数に対するＭＤＣＴ係数の変化を示すグラフである。図５Ｃにおいて横軸は周波数（単位はＨｚ）であり、縦軸は符号化前のＭＤＣＴ係数の絶対値である（スケールは５×１０-3）。この原音を図１の補間処理部１の処理を行わない場合の周波数に対する係数（ＩＭＤＣＴ係数）の変化を示すものが図５Ａである。図５Ａにおいて、横軸は周波数（単位はＨｚ）であり、縦軸はＩＭＤＣＴ係数（Ｉ（ｍ））の絶対値である（スケールは５×１０-3）。
【００９３】
図５Ａに示す如く、原音に対してスペクトルのレベルが量子化値において均一となり、量子化による丸め誤差と量子化ビット数が０によるスペクトルの欠如が全域にわたり散見される。これに対し、補間処理部１による処理を施した後の周波数に対する係数（ＩＭＤＣＴ係数）の変化を示すものが図５Ｂである。図５Ｂにおいて、横軸は周波数（単位はＨｚ）であり、縦軸はＩＭＤＣＴ係数（Ｉ’（ｍ））の絶対値である（スケールは５×１０-3）。図５Ａと比較してより原音に波形が近似していることが理解できる。特に係数が大きく変化する場合、図５Ｂにおいては、スプライン補間により、図５Ａと比較してなだらかに、すなわちより原音に近い波形が再生される。
【００９４】
実施の形態２
実施の形態２は補間係数を補正する形態に関する。図６は実施の形態２に係る補間処理部１のハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態１の構成に加え、有効範囲決定部１５及び補正部１６が追加されている。逆量子化部２３から出力されるビットストリームのフレームサイド情報から各周波数帯域のスケールファクタが抽出され、抽出されたスケールファクタは、有効範囲決定部１５へ入力される。量子化ビット数検出部１１により検出される係数の量子化ビット数、算出部１４にて算出された補間係数及び係数Ｉ（ｍ）は有効範囲決定部１５へ入力される。
【００９５】
図７は有効範囲を説明するためのグラフである。図７のグラフにおいて横軸は周波数を、縦軸はスペクトルの大きさを示す。丸印はスプライン補間による補間がなされていない係数Ｉ（ｍ）を示す。ここで例示のため係数の数は１≦ｍ≦４としてあり、スケールファクタはＳＦ、量子化ビット数は２としている。また×印は原音のＭＤＣＴ係数（Ｍ（ｍ））である。原音のＭ（ｍ）は２ビットの量子化により矢印方向へ丸印まで量子化される。例えば、Ｍ（１）については、約０．３ＳＦに位置するところ、０．５ＳＦ以下であることから、Ｉ（１）＝０ＳＦへ量子化される。またＭ（２）については０．５ＳＦより大きいのでＩ（２）＝ＳＦへ量子化される。
【００９６】
ここで、図に示すようにＩ（１）＝０の場合、原音Ｍ（１）は量子化ビット数が２であることから、−０．５ＳＦから＋０．５ＳＦに理論上存在する。またＩ（２）＝ＳＦの場合、原音Ｍ（２）は上限ＳＦ、下限０．５ＳＦの範囲内に理論上存在する。係数Ｉ（ｍ）に対してスケールファクタ及び量子化ビット数により決定される原音の存在する理論上の範囲を有効範囲とする。ここで係数Ｉ（ｍ）の有効範囲をＰ（ｍ）、量子化ビット数をＷ、スケールファクタをＳＦとした場合、有効範囲Ｐ（ｍ）は下記式（２３）により定義される。
【００９７】
【数２３】
2008250347.tif 000025
【００９８】
ただし、Ｉ（ｍ）＝ＳＦの場合、有効範囲Ｐ（ｍ）は式（２４）で定義される。
【００９９】
【数２４】
2008250347.tif 000026
【０１００】
さらに、Ｉ（ｍ）＝−ＳＦの場合、有効範囲Ｐ（ｍ）は式（２５）で定義される。
【０１０１】
【数２５】
2008250347.tif 000027
【０１０２】
これら有効範囲の定義はあくまで一例であり、係数Ｉ（ｍ）の絶対値を用いて有効範囲Ｐ（ｍ）を定義する等、係数に対するスケールファクタ及び量子化ビット数に基づき決定されるものであればこれに限るものではない。
【０１０３】
図７において、三角印は図６における算出部１４にて算出された補間係数Ｓ（ｍ）を示している。Ｓ（１）、Ｓ（３）及びＳ（４）に着目すると、より原音に近い補間係数が算出され、またその補間係数は矢印で示す有効範囲内に存在していることが理解できる。しかし補間係数Ｓ（２）については、不適切な節点の係数を選択したことで、補間法のルンゲの現象等に起因する誤差が発生しており、理論上取り得る有効範囲から逸脱していることが理解できる。図６における補正部１６は有効範囲決定部１５から出力される有効範囲Ｐ（ｍ）及び補間係数Ｓ（ｍ）に基づき、この誤差を補正する。
【０１０４】
補正部１６は補間係数が有効範囲内に存在していると判断した場合は、補正することなく補間係数を周波数時間変換部２４へ出力する。一方、補正部１６は補間係数が有効範囲内に存在しないと判断した場合は、補間係数を有効範囲内に属するよう補正する。この補正処理は例えば以下のように行う。例えば補間係数が式（２３）乃至式（２５）で定義される有効範囲の上限値を超える場合、上限値が補間係数となるよう補正する。また、補間係数が式（２３）乃至式（２５）で定義される下限値を下回る場合、下限値が補間係数となるよう補正する。
【０１０５】
またこの他、所定のゲインｇを補間係数に乗ずるようにしても良い。このゲインｇは有効範囲Ｐ（ｍ）の上限（または下限）と補間係数Ｓ（ｍ）との比である。そしてこのゲインｇを他の補間係数（例えば、隣接するＳ（ｍ−２）、Ｓ（ｍ−１）、Ｓ（ｍ＋１）、Ｓ（ｍ＋２））に乗じ、他の補間係数がそれぞれの有効範囲（Ｐ（ｍ−２）、Ｐ（ｍ−１）、Ｐ（ｍ＋１）、Ｐ（ｍ＋２））に属するか否かを判断する。そして補正部１６は属すると判断した場合は、当該ゲインｇを補間係数Ｓ（ｍ）に乗じ、この値を周波数時間変換部２４へ出力する。
【０１０６】
一方、補正部１６は、他の補間係数がそれぞれの有効範囲に属しないと判断した場合は、ゲインｇの値を所定値変更（例えば１．５ｇ、１．４ｇ、１．３ｇ・・・０．５ｇ）し、他の補間係数がそれぞれの有効範囲に属するまでこれを繰り返し行う。以上の処理を行った場合にでも、他の補間係数がそれぞれの有効範囲に属しない場合は、上述したように当該補間係数Ｓ（ｍ）についてのみ、上限値（または下限値）が補間係数となるよう補正する。これにより、何らかの原因により、補間誤差が生じた場合でも、原音が取り得る量子化の理論範囲内に補間係数を補正でき復号時の信号処理の安定化を図ることが可能となる。なお、上述した補正処理は、あくまで一例であり、補間係数が有効範囲内に存在するよう補正するのであれば、他の形態であっても良い。
【０１０７】
図８は補正処理の手順を示すフローチャートである。有効範囲決定部１５にはスケールファクタ、量子化ビット数、補間係数及び係数が入力される（ステップＳ８１）。有効範囲決定部１５は係数に対する有効範囲を入力されたスケールファクタ及び量子化ビット数並びに式（２３）乃至式（２５）に基づき決定する（ステップＳ８２）。有効範囲決定部１５は決定した係数に対する有効範囲及び補間係数を補正部１６へ出力する（ステップＳ８３）。
【０１０８】
補正部１６は補間係数と有効範囲とを比較し、補間係数が有効範囲内に存在するか否かを判断する（ステップＳ８４）。補正部１６は、補間係数が有効範囲内に存在すると判断した場合は（ステップＳ８４でＹＥＳ）、当該補間係数を補正することなく周波数時間変換部２４へ出力する（ステップＳ８７）。一方、補間係数が有効範囲内に存在しないと判断した場合（ステップＳ８４でＮＯ）、補正部１６は補間係数が有効範囲内に属するよう補正する（ステップＳ８５）。補正部１６は補間係数が式（２３）乃至式（２５）で定義される有効範囲の上限値を超える場合、上限値が補間係数となるよう補正する。また、補間係数が式（２３）乃至式（２５）で定義される下限値を下回る場合、下限値が補間係数となるよう補正する。そして、補正部１６は補正後の補間係数を周波数時間変換部２４へ出力する（ステップＳ８６）。
【０１０９】
図９はゲインｇの算出処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ８５における処理は上述したようにゲインｇを算出し、このゲインｇを補間係数に乗じて補正するようにしても良い。補正部１６は有効範囲決定部１５から出力された有効範囲の上限（または下限）と補間係数との比（ｇ）を算出し（ステップＳ９１）、これをゲインｇとする。なお、補正部１６はゲインの初期値ｇ’にこの算出したｇを代入しておく。補正部１６はゲインｇ’を他の補間係数に乗ずる（ステップＳ９２）。これは、例えば対象となる補間係数Ｓ（ｍ）と量子化ビット数を同じくする周波数帯域内の補間係数について行えばよい。
【０１１０】
補正部１６はゲインｇ’を乗じた他の補間係数が、当該他の補間係数に係る有効範囲内に存在するか否かを判断する（ステップＳ９３）。補正部１６は、ゲインｇ’を乗じた他の補間係数の全てが各補間係数に係る有効範囲内に存在すると判断した場合（ステップＳ９３でＹＥＳ）、当該ゲインｇ’を補間係数Ｓ（ｍ）に乗じ（ステップＳ９４）、処理を終了する。一方、補正部１６は、ゲインｇ’を乗じた他の補間係数の少なくとも一つが当該他の補間係数に係る有効範囲内に存在しないと判断した場合（ステップＳ９３でＮＯ）、ゲインｇ’を段階的に変更すべく以下の処理を行う。
【０１１１】
補正部１６は変数ｎにｎ＋１を代入する（ステップＳ９５）。なお、ｎの初期値は０である。補正部１６はゲインｇ（初期値のゲインｇ’）の１．５倍から（ｎ／１０）ｇを減算し、新たなゲインｇ’を算出する（ステップＳ９６）。すなわちゲインｇから±５０％の範囲で１０％段階的に変化させる処理を行う。また量子化ビット数が２、３と大きくなるに従って、ゲインｇの１．５倍から（ｎ／１０）ｇを減算する、１．２５倍から（ｎ／１０）ｇを減算するといったように、範囲を狭くして段階の分解能を上げてもよい。補正部１６は変数ｎが１０であるか否かを判断する（ステップＳ９７）。補正部１６は変数ｎが１０でないと判断した場合（ステップＳ９７でＮＯ）、ステップＳ９２へ移行し、新たなゲインｇ’を他の補間係数に乗ずる。このように変数ｎをインクリメントさせてゲインｇを段階的に変更させる処理を繰り返し行う。
【０１１２】
補正部１６はｎが１０であると判断した場合（ステップＳ９７でＹＥＳ）、すなわちゲインｇが１．５ｇ以上、０．５ｇ以下となる場合、ゲインｇによる補正は困難であるとして、補間係数を有効範囲の上限（または下限）に補正する（ステップＳ９８）。なお、本実施の形態においては、ステップＳ９６において、ｇに１．５を乗ずる処理を行ったが、あくまで一例であり、適宜の値を乗ずるようにすればよい。
【０１１３】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１１４】
実施の形態３
図１０は実施の形態３に係る信号処理装置２０の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る復号装置（信号処理装置）２０の各処理はパーソナルコンピュータで実行されるソフトウェアにより実現しても良い。以下では信号処理装置２０をパーソナルコンピュータ２０であるものとして説明する。パーソナルコンピュータ２０は公知のものであり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)６１にバス６７を介してＲＡＭ(Random Access Memory)６２、ハードディスク等の記憶部６５、入力部６３、スピーカ等の出力部６４、インターネット等の通信網に接続可能な通信部６６を備える。
【０１１５】
パーソナルコンピュータ２０を動作させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態３のように、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、またはＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体１Ａで提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを、通信部６６を介して図示しないサーバコンピュータからダウンロードすることも可能である。以下に、その内容を説明する。
【０１１６】
図１０に示すパーソナルコンピュータ２０の図示しないリーダ／ライタに、係数を選択させ、補間係数を算出させるコンピュータプログラムが記録された可搬型記録媒体１Ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）を、挿入して記憶部６５の制御プログラム内にこのプログラムをインストールする。または、かかるプログラムを、通信部６６を介して外部の図示しないサーバコンピュータからダウンロードし、記憶部６５にインストールするようにしても良い。かかるプログラムはＲＡＭ６２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の信号処理装置２０として機能する。
【０１１７】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１１８】
実施の形態４
実施の形態４は音響信号の純音性に応じて係数を補間するか否かを判断する形態に関する。図１１は実施の形態４に係る復号装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１１に示すように指標値算出部２７及び純音性判定部２８が新たに設けられている。アンパッキング部２２はビットストリームのフレームサイド情報から各周波数帯域のスケールファクタを抽出する。抽出したスケールファクタは指標値算出部２７へ出力される。
【０１１９】
指標値算出部２７は、各周波数帯域のスケールファクタの最大値から平均値を減じて純音性の度合いを示す純音性指標値を算出する。算出した純音性指標値は純音性判定部２８へ出力される。純音性判定部２８の内部の図示しないメモリには基準値が記憶されており、純音性判定部２８は入力された純音性指標値と基準値とを比較し、純音か否かを判断する。なお、この基準値は、例えばスケールファクタの最大値が１２０ｄＢの場合、７０ｄＢとすれば良い。
【０１２０】
純音性判定部２８は、純音性指標値が基準値より小さい場合、純音性が低いと判断し、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力し、上述した補間処理が行われる。一方、純音性判定部２８は、純音性指標値が基準値より大きい場合、純音性が高いと判断し、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力することなく直接周波数時間変換部２４へ出力する。このように音響信号の特性に応じて補間処理を実行または実行しないことにより、適切な補間処理が可能となると共に、処理の高速化及び消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【０１２１】
図１２は純音性判定処理の手順を示すフローチャートである。アンパッキング部２２にてビットストリームのフレームサイド情報から、各周波数帯域のスケールファクタを抽出する（ステップＳ１７１）。抽出されたスケールファクタは指標値算出部２７へ出力される。指標値算出部２７は、各周波数帯域のスケールファクタから最大値を抽出する（ステップＳ１７２）。また指標値算出部２７は、スケールファクタの平均値を算出する（ステップＳ１７３）。指標値算出部２７はスケールファクタの最大値から平均値を減じて純音性指標値を算出する（ステップＳ１７４）。指標値算出部２７は、算出した純音性指標値を純音性判定部２８へ出力する（ステップＳ１７５）。
【０１２２】
純音性判定部２８は内部の図示しないメモリから基準値を読み出す（ステップＳ１７６）。そして、純音性判定部２８は入力された純音性指標値と基準値とを比較し、純音性指標値が読み出した基準値より小さいか否かを判断する（ステップＳ１７７）。純音性判定部２８は、純音性指標値が基準値より小さいと判断した場合（ステップＳ１７７でＹＥＳ）、純音性が低いと判断し、全周波数帯域に係る係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力する（ステップＳ１７８）。
【０１２３】
一方、純音性判定部２８は、純音性指標値が基準値より大きいと判断した場合（ステップＳ１７７でＮＯ）、純音性が高いと判断し、全周波数帯域に係る係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力することなく直接周波数時間変換部２４へ出力する（ステップＳ１７９）。なお、本実施の形態４においては純音か否かの判断をスケールファクタに基づいて判断したが、各周波数帯域のパワーに基づいて純音か否かを判断しても良い。この場合、指標値算出部２７は各周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）のパワーの最大値から平均値を減じ、これを純音性指標値として純音性判定部２８へ出力する。純音性判定部２８には基準値として例えば４０ｄＢが記憶されている。純音性判定部２８は、純音性指標値がこの基準値よりも小さい場合、純音性が低いと判断し、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力する。一方、純音性指標値が基準値よりも大きい場合、純音性が高いと判断し、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を、補間処理部１を経由することなく周波数時間変換部２４へ出力する。なお、これら純音性の判断については特開２００２−３５１５００号公報または特開２００５−１９５９８３号公報に開示の技術を適用すればよい。
【０１２４】
本実施の形態４は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至３と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１２５】
実施の形態５
実施の形態４に係る処理を図１０で示したパーソナルコンピュータを用いてソフトウェア処理として実現するようにしても良い。図１３は実施の形態５に係る信号処理装置２０の構成を示すブロック図である。信号処理装置たるパーソナルコンピュータ２０を動作させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態５のように、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、またはＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体１Ａで提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを、通信部６６を介して図示しないサーバコンピュータからダウンロードすることも可能である。以下に、その内容を説明する。
【０１２６】
図１３に示すパーソナルコンピュータ２０の図示しないリーダ／ライタに、純音性指標値を算出させ、純音性か否かを判定させ、係数を選択させ、純音性か否かに応じて補間係数を算出させるコンピュータプログラムが記録された可搬型記録媒体１Ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）を、挿入して記憶部６５の制御プログラム内にこのプログラムをインストールする。または、かかるプログラムを、通信部６６を介して外部の図示しないサーバコンピュータからダウンロードし、記憶部６５にインストールするようにしても良い。かかるプログラムはＲＡＭ６２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の信号処理装置２０として機能する。
【０１２７】
本実施の形態５は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至４と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１２８】
実施の形態６
実施の形態６はビットレートに応じて補間処理を実行するか否かを判断する形態に関する。図１４は実施の形態６に係る復号装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１４に示すようにビットレート取得部２１０、サンプリング周波数取得部２１１、ビットレート比較部２１２、及びテーブル２１３が新たに設けられている。ビットレート取得部２１０は音響信号に付随するヘッダに記述されたビットレートインデックスから、音響信号のビットレートを取得する。取得したビットレートはサンプリング周波数取得部２１１を経てビットレート比較部２１２へ出力される。
【０１２９】
サンプリング周波数取得部２１１は音響信号に付随するヘッダに記述されたサンプリング周波数を取得する。サンプリング周波数はＭＰ３方式においては、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ及び４８ｋＨｚのいずれかが取得される。サンプリング周波数取得部２１１は取得したサンプリング周波数をビットレート比較部２１２へ出力する。
【０１３０】
図１５はテーブル２１３のレコードレイアウトを示す説明図である。テーブル２１３はサンプリング周波数毎に基準となる基準ビットレートが記憶されている。テーブル２１３には、各サンプリング周波数３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ及び４８ｋＨｚに対応付けて、ビットレートが記憶されている。３２ｋＨｚの場合、基準ビットレートは１６０ｋｂｐｓと記憶されており、図１５のハッチングで囲む１６０ｋｂｐｓよりも小さいビットレートの場合、上述した純音性の判断及び補間処理が行われる。
【０１３１】
また４４．１ｋＨｚの場合、基準ビットレートは１９２ｋｂｐｓと記憶されており、図１５のハッチングで囲む１９２ｋｂｐｓよりも小さいビットレートの場合、上述した純音性の判断及び補間処理が行われる。さらに、４８ｋＨｚの場合、基準ビットレートは２２４ｋｂｐｓと記憶されており、図１５のハッチングで囲む２２４ｋｂｐｓよりも小さいビットレートの場合、上述した純音性の判断及び補間処理が行われる。なお、ＡＴＲＡＣ３規格のミニディスクの場合、サンプリング周波数は４４．１ｋＨｚの一つだけであり、この場合基準ビットレートは２９２ｋｂｐｓであり、これよりも小さい、１３２ｋｂｐｓ、１０５ｋｂｐｓ及び６６ｋｂｐｓの場合、上述した純音性の判断及び補間処理が行われる。
【０１３２】
ビットレート比較部２１２はサンプリング周波数取得部２１１から出力されたサンプリング周波数を基に、テーブル２１３から基準ビットレートを読み出す。そしてビットレート比較部２１２は、ビットレート取得部２１０から出力されたビットレートが基準ビットレートよりも小さいか否かを判断する。ビットレート比較部２１２は、ビットレート取得部２１０から出力されたビットレートが基準ビットレートよりも小さいと判断した場合、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力する。例えば、取得したサンプリング周波数が３２ｋＨｚ、取得したビットレートが、３２，６４，９６または１２８ｋｂｐｓの場合、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）は補間処理の対象となる。
【０１３３】
一方、ビットレート取得部２１０から出力されたビットレートが基準ビットレートよりも小さくないと判断した場合、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を、補間処理部１を経ることなく、周波数時間変換部２４へ直接出力する。例えば、取得したサンプリング周波数が３２ｋＨｚ、取得したビットレートが、１６０，１９２，２２４，２５６，２８８，３２０，３５２，３８４，４１６または４４８ｋｂｐｓの場合、各周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）は補間処理の対象とならない。このように、サンプリング周波数及びビットレートに応じて、補間処理を実行または実行しないよう構成したので、音響信号の状態に適合した最適な補間処理が可能となると共に、処理の高速化または消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【０１３４】
図１６は比較処理の手順を示すフローチャートである。ビットレート取得部２１０は音響信号に付随するヘッダに記述されたビットレートインデックスから、音響信号のビットレートを取得する（ステップＳ２１１）。ビットレート取得部２１０は取得したビットレートを、サンプリング周波数取得部２１１を経てビットレート比較部２１２へ出力する（ステップＳ２１２）。サンプリング周波数取得部２１１は音響信号に付随するヘッダに記述されたサンプリング周波数を取得する（ステップＳ２１３）。サンプリング周波数取得部２１１は取得したサンプリング周波数をビットレート比較部２１２へ出力する（ステップＳ２１４）。
【０１３５】
ビットレート比較部２１２はサンプリング周波数取得部２１１から出力されたサンプリング周波数に対応する、基準ビットレートをテーブル２１３から読み出す（ステップＳ２１５）。そしてビットレート比較部２１２は、ビットレート取得部２１０において取得したビットレートが、読み出した基準ビットレートよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２１６）。ビットレート取得部２１０は、取得したビットレートが基準ビットレートよりも小さいと判断した場合（ステップＳ２１６でＹＥＳ）、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を補間処理部１へ出力する（ステップＳ２１７）。
【０１３６】
一方、取得したビットレートが基準ビットレートよりも小さくないと判断した場合（ステップＳ２１６でＮＯ）、全周波数帯域の係数Ｉ（ｍ）を、補間処理部１を経ることなく、周波数時間変換部２４へ直接出力する（ステップＳ２１８）。
【０１３７】
本実施の形態６は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至５と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１３８】
実施の形態７
実施の形態６に係る処理を図１０で示したパーソナルコンピュータを用いてソフトウェア処理として実現するようにしても良い。図１７は実施の形態７に係る信号処理装置２０の構成を示すブロック図である。信号処理装置たるパーソナルコンピュータ２０を動作させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態７のように、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、またはＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体１Ａで提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを、通信部６６を介して図示しないサーバコンピュータからダウンロードすることも可能である。以下に、その内容を説明する。
【０１３９】
図１７に示すパーソナルコンピュータ２０の図示しないリーダ／ライタに、ビットレートを比較させ、係数を選択させ、ビットレートに応じて補間係数を算出させるコンピュータプログラムが記録された可搬型記録媒体１Ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）を、挿入して記憶部６５の制御プログラム内にこのプログラムをインストールする。または、かかるプログラムを、通信部６６を介して外部の図示しないサーバコンピュータからダウンロードし、記憶部６５にインストールするようにしても良い。かかるプログラムはＲＡＭ６２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の信号処理装置２０として機能する。
【０１４０】
本実施の形態７は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至６と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１４１】
実施の形態８
図１８は実施の形態８に係る補間処理部１のハードウェア構成を示すブロック図である。補間処理部１は量子化ビット数検出部１１、絶対値算出部１７、選択部１３、算出部１４、修正部１８、付加部１９、符号抽出部１２３、相関度算出部１２２及び係数格納部１２１を含んで構成される。逆量子化された周波数帯域の係数は絶対値算出部１７へ入力される。絶対値算出部１７は入力された係数の絶対値を算出し、全てが正の値である周波数帯域の係数を選択部１３へ出力する。量子化ビット数検出部１１は周波数帯域の係数の量子化ビット数を算出部１４へ出力する。なお、選択部１３及び算出部１４における補間処理は上述したとおりであるので詳細な説明は省略する。
【０１４２】
絶対値に係る係数をスプライン補間等により補間した補間係数及び補間されていない絶対値に係る係数は算出部１４から修正部１８へ出力される。修正部１８は算出部１４で補間された補間係数の符号が正か負かを判断する。そして、修正部１８は、補間係数の符号が負の場合、ルンゲの現象またはオーバーシュート等に起因する誤差が生じたとして、当該補間係数を０とする。
【０１４３】
修正部１８はこの修正した係数０、正の符号を持つ補間係数、補間されていない絶対値に係る係数を付加部１９へ出力する。付加部１９は、正の符号を持つ補間係数及び補間されていない絶対値に係る係数に符号抽出部１２３からの出力に基づき符号を付加する。符号抽出部１２３及び相関度算出部１２２には絶対値処理が行われていない元の係数Ｉ（ｍ）が入力される。符号抽出部１２３は係数Ｉ（ｍ）の符号を抽出し、付加部１９へ出力する。付加部１９は正の符号を持つ補間係数及び補間されていない係数に符号抽出部１２３から出力された同一帯域の符号を付加する。これにより絶対値算出部１７で変更された符号が元に戻されることになる。
【０１４４】
符号抽出部１２３は係数Ｉ（ｍ）が０の場合、すなわち係数Ｉ（ｍ）が量子化誤差により符号の情報が失われていると判断した場合、相関度算出部１２２に対し、符号の出力を要求する。係数Ｉ（ｍ）が０の場合、相関度算出部１２２は係数格納部１２１を参照して符号を決定する。図１９は係数格納部１２１のレコードレイアウトを示す説明図である。係数格納部１２１は符号化前の実在する正弦波のＭＤＣＴ係数を多数格納したものである。図１９に示すように多数のフレーム毎に位相の異なる正弦波をＭＤＣＴにより変換したＭＤＣＴ係数Ｍ（ｍ）（直交変換係数）が記憶されている。
【０１４５】
相関度算出部１２２は係数Ｉ（ｍ）が０の場合、近傍の係数、例えば隣接するＩ（ｍ−３）、Ｉ（ｍ−２）、Ｉ（ｍ−１）、Ｉ（ｍ＋１）、Ｉ（ｍ＋２）及びＩ（ｍ＋３）を抽出する。そして、係数格納部１２１から、所定数のＭＤＣＴ係数、例えばＭ（ｍ−３）、Ｍ（ｍ−２）、Ｍ（ｍ−１）、Ｍ（ｍ＋１）、Ｍ（ｍ＋２）及びＭ（ｍ＋３）を抽出し、隣接する係数Ｉ（ｍ−３）、Ｉ（ｍ−２）、Ｉ（ｍ−１）、Ｉ（ｍ＋１）、Ｉ（ｍ＋２）及びＩ（ｍ＋３）との相関度を算出する。そしてＭＤＣＴ係数Ｍ（ｍ）のｍを変えながら、相関度が最も高い、すなわち相関関数に基づく相関値が最大値となるＭＤＣＴ係数Ｍｒ（ｍ−３）、Ｍｒ（ｍ−２）、Ｍｒ（ｍ−１）、Ｍｒ（ｍ＋１）、Ｍｒ（ｍ＋２）及びＭｒ（ｍ＋３）のＭｒ（ｍ）の符号を、係数格納部１２１から読み出して符号抽出部１２３へ出力する。例えば、フレームＦｒ００２のＭ（２）、Ｍ（３）、Ｍ（４）、Ｍ（６）、Ｍ（７）、及びＭ（８）の相関度が最も高いと判断された場合、その中央のＭ（５）＝−０．０８３１８１の符号「負」が抽出される。なお、近傍の係数は上述したように隣接する３つの係数に限るものではなく、２つの隣接する係数、または１つおきに隣接する複数の係数等であっても良い。
【０１４６】
符号抽出部１２３はこの抽出した符号「負」を付加部１９へ出力する。付加部１９はこの符号を補間係数に付加する。付加部１９はこのようにして符号が付加された全ての係数を、周波数時間変換部２４へ出力する。音楽は正弦波の集まりで構成されており、相関度の算出を狭帯域下（例えば６つのＭＤＣＴ係数を用いる）、すなわち影響を及ぼす強いスペクトルは存在しないとの前提の元で実施し、最も可能性の高い符号を決定する。このように正弦波のＭＤＣＴ係数の規則性に鑑み符号を決定するので量子化誤差により失われた符号の情報をも的確に再現することが可能となる。ここで、補間処理において、Ｉ（ｍ）の絶対値を算出して補間する理由を述べる。図２０は、符号化前の９５Ｈｚの０ｄＢの正弦波をフレーム（グラニュール）単位でＭＤＣＴにより変換した０Ｈｚ〜約３０６ＨｚまでのＭＤＣＴ係数を示すグラフである。図２０の縦軸は１．０が０ｄＢ，０．５が約−３ｄＢ（スペクトルパワーでは約−６ｄＢ）を示している。なお、グラフのデータは図１９に示した係数値を採用している。Ｍ（ｍ）は分解能が約３８ＨｚのＭＤＣＴ係数である（ｍは１〜８の整数）。図２１は、図２０が示すＭＤＣＴ係数の絶対値を算出した値を示すグラフである。図２０に示すように、ＭＤＣＴ係数の特性は、スペクトルパワーの総和が一定であるため、符号付のＭＤＣＴ係数から補間関数を用いて補間を行うよりも、絶対値を算出してから補間を行った方が容易である。このように補間処理においては絶対値を算出し、この絶対値に係る係数に基づき補間処理を行うことで補間精度を向上させることができる。
【０１４７】
以上述べた符号決定処理を、具体例を用いて説明する。図２２及び図２３は符号決定処理のイメージを示すグラフである。図２２Ａは周波数に対する係数Ｉ（ｍ）のスペクトルの変化を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの値である。ここで、係数Ｉ（１）〜Ｉ（１０）が補間処理部１へ入力され、Ｉ（２）〜Ｉ（８）について補間処理が行われるものと仮定する。この係数Ｉ（１）〜Ｉ（１０）は絶対値算出部１７へ入力される。図２２Ｂは絶対値算出処理後の周波数に対する絶対値の変化を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの絶対値である。
【０１４８】
図２２Ｂに示すようにＩ（５）及びＩ（６）等の負の符号を持つ係数は絶対値処理が行われ|Ｉ（１）|〜|Ｉ（１０）|が得られる。図２３Ａは算出部１４による補間処理後の周波数に対する絶対値の変化を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの絶対値である。|Ｉ（２）|〜|Ｉ（８）|の区間に対して補間処理が行われ補間係数Ｓ（２）〜Ｓ（８）が得られる。ここで、絶対値に係る係数に基づき補間を行っているため、本来正の符号を持つ補間係数が得られる。ここで、補間係数Ｓ（８）に注目すると負の値が算出されている。修正部１８は補間係数Ｓ（８）に０の値を付与してＩ’（８）を付加部１９へ出力する。
【０１４９】
図２３Ｂは符号の付加処理が行われた後の周波数に対するスペクトルの変化を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの値である。修正された係数Ｉ’（８）は図２３Ｂに示す如くスペクトルが０と設定される。付加部１９は補間処理が行われていない係数の絶対値|Ｉ（１）|、|Ｉ（９）|及び|Ｉ（１０）|の符号を付加する。符号抽出部１２３は、絶対値処理が施される前の係数Ｉ（１）、Ｉ（９）及びＩ（１０）の符号を抽出する。符号抽出部１２３は、それぞれ、正（Ｉ（１）に対応）、負（Ｉ（９）に対応）、負（Ｉ（１０）に対応）の符号を抽出する（図２２Ａ参照）。そしてこの係数の符号を付加部１９へ出力する。付加部１９は、図２３Ｂに示す如く、係数の絶対値|Ｉ（１）|、|Ｉ（９）|及び|Ｉ（１０）|にそれぞれ、正、負、負の符号を付加して、Ｉ’（１）（正の値）、Ｉ’（９）（負の値）、Ｉ’（１０）（負の値）を得る。
【０１５０】
次に、付加部１９は補間係数Ｓ（２）〜Ｓ（７）に対して符号を付加する。符号抽出部１２３は係数Ｉ（２）〜Ｉ（７）の符号を抽出（正、正、符号なし、負、負、負、図２２Ａ参照）し、付加部１９へ出力する。付加部１９は補間係数Ｓ（２）〜Ｓ（７）に対し、係数Ｉ（２）〜Ｉ（７）の符号をそれぞれ付加して、Ｉ’（２）（正）、Ｉ’（３）（正）、Ｉ’（５）（負）、Ｉ’（６）（負）、Ｉ’（７）（負）を得る（図２３Ｂ参照）。
【０１５１】
最後に付加部１９は補間係数Ｓ（４）の符号を付加する。係数Ｉ（４）の符号は存在しないので、相関度算出部１２２は隣接する係数Ｉ（２），Ｉ（３）、Ｉ（５）及びＩ（６）を読み出し、また係数格納部１２１を参照し、複数（本例では４つ）のＭＤＣＴ係数を読み出す。そして相関度算出部１２２は相関値を演算し、読み出すＭＤＣＴ係数を逐次変更し、最も相関値の高いＭＤＣＴ係数の中央のＭＤＣＴ係数の符号を、係数Ｉ（４）の符号と決定する。ここで、負の符号が得られたとする。符号抽出部１２３は負の符号を抽出した後、付加部１９へ当該符号を出力し、付加部１９は負の符号を付加したＩ’（４）を得る。付加部１９は以上のようにして得られた係数Ｉ’（１）〜Ｉ’（１０）を周波数時間変換部２４へ出力する。
【０１５２】
図２４及び図２５は符号決定処理の手順を示すフローチャートである。まず絶対値算出部１７は係数の絶対値を算出する（ステップＳ２１）。選択部１３及び算出部１４の処理により補間係数を算出し、補間係数及び補間されていない係数を修正部１８へ出力する（ステップＳ２２）。修正部１８は補間係数が負であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。修正部１８は補間係数が負であると判断した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、当該補間係数を０とする（ステップＳ２４）。
【０１５３】
一方補間係数が負でないと判断した場合（ステップＳ２３でＮＯ）、付加部１９は補間係数及び補間されていない係数が０であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。付加部１９は補間係数及び補間されていない係数が０であると判断した場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、符号を付加する必要はないので当該補間係数及び補間されていない係数に対する処理を終了する。一方、付加部１９は補間係数及び補間されていない係数が０でないと判断した場合（ステップＳ２５でＮＯ）、補間係数に対応する、係数が０であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【０１５４】
付加部１９は補間係数に対応する係数が０でないと判断した場合（ステップＳ２６でＮＯ）、符号抽出部１２３は係数の符号を抽出し（ステップＳ２７）、補間係数及び補間されていない係数へ抽出した符号を付加する（ステップＳ２８）。ステップＳ２６において、付加部１９は補間係数に対応する係数が０であると判断した場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、符号抽出部１２３は当該係数に近傍の複数の係数を読み出す（ステップＳ２１０）。相関度算出部１２２は係数格納部１２１から複数のＭＤＣＴ係数を読み出す（ステップＳ２１１）。
【０１５５】
相関度算出部１２２は複数の読み出した近隣の係数と複数のＭＤＣＴ係数との相関度を算出する（ステップＳ２１２）。相関度算出部１２２は、係数格納部１２１を参照して、随時ＭＤＣＴ係数を変化させ、最も相関度の高い複数のＭＤＣＴ係数を決定する（ステップＳ２１３）。符号抽出部１２３は、相関度算出部１２２に係数格納部１２１を参照させ、決定した複数のＭＤＣＴ係数の中央のＭＤＣＴ係数の符号を抽出する（ステップＳ２１４）。符号抽出部１２３は抽出した符号を付加部１９へ出力する（ステップＳ２１５）。そして付加部１９はＭＤＣＴ係数に対応する符号を補間係数に付加する（ステップＳ２１６）。なお、本実施例では、補間した近隣の係数と、係数格納部から読み出した複数のＭＤＣＴ係数との相関度を算出して補間係数の符号を求めたが、係数格納部のＭＤＣＴ係数を予め８通り程度に分類しておき、隣接する係数の包絡線の傾きを基に、相関の高い８通りの分類の何れかに当てはめることでも可能である。さらには、より簡易的な方法として、近隣の係数の符号のみを基に、相関の高い数通りの分類の何れかに当てはめることでもある程度の代用は可能である。
【０１５６】
本実施の形態８は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至７と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。なお、本実施例では、直交変換の方式としてＭＤＣＴを用いた例について説明を行ったが、これに限るものではなく、符号の存在する直交変換、例えばＤＣＴ等にも適応できる。
【０１５７】
実施の形態９
実施の形態８に係る処理を図１０で示したパーソナルコンピュータを用いてソフトウェア処理として実現するようにしても良い。図２６は実施の形態９に係る信号処理装置２０の構成を示すブロック図である。信号処理装置たるパーソナルコンピュータ２０を動作させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態９のように、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、またはＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体１Ａで提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを、通信部６６を介して図示しないサーバコンピュータからダウンロードすることも可能である。以下に、その内容を説明する。
【０１５８】
図２６に示すパーソナルコンピュータ２０の図示しないリーダ／ライタに、絶対値を算出させ、係数を選択させ、補間係数を算出させ、符号を付加させるコンピュータプログラムが記録された可搬型記録媒体１Ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）を、挿入して記憶部６５の制御プログラム内にこのプログラムをインストールする。または、かかるプログラムを、通信部６６を介して外部の図示しないサーバコンピュータからダウンロードし、記憶部６５にインストールするようにしても良い。かかるプログラムはＲＡＭ６２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の信号処理装置２０として機能する。
【０１５９】
本実施の形態９は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至８と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１６０】
（付記１）
符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理方法において、
逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択した複数の係数を用いた補間法により前記選択ステップにより選択されない係数の補間係数を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする信号処理方法。
（付記２）
符号化音響信号を逆量子化した音響信号を処理する信号処理装置において、
逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択する選択部と、
該選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により前記選択部により選択されない係数の補間係数を算出する算出部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。
（付記３）
逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の量子化時における量子化ビット数を検出する検出部をさらに備え、
前記算出部は、前記選択部により選択した複数の係数を用いた補間法により、前記検出部にて検出した量子化ビット数が所定値以下の係数の補間係数を算出するよう構成してあることを特徴とする付記２に記載の信号処理装置。
（付記４）
周波数帯域の係数のスケールファクタに関する値及び量子化ビット数に基づき決定される係数の存在し得る有効範囲を決定する有効範囲決定部と、
前記算出部により算出した補間係数が、前記有効範囲決定部により決定される有効範囲に存在しない場合に、前記補間係数を補正する補正部と
をさらに備えることを特徴とする付記２または３に記載の信号処理装置。
（付記５）
前記算出部における補間法はラグランジュ補間法またはスプライン補間法であることを特徴とする付記２乃至４のいずれか一つに記載の信号処理装置。
（付記６）
前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から少なくとも両端の係数を選択するよう構成してあることを特徴とする付記２乃至５のいずれか一つに記載の信号処理装置。
（付記７）
前記選択部は、逆量子化した音響信号の各周波数帯域の係数の中から両端の係数、並びに、最大値及び最小値をとる係数を選択するよう構成してあることを特徴とする付記２乃至５のいずれか一つに記載の信号処理装置。
（付記８）
符号化音響信号を逆量子化した音響信号をコンピュータにより処理するプログラムにおいて、
コンピュータに、
逆量子化した音響信号の周波数帯域の係数の中から複数の係数を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択した複数の係数を用いた補間法により前記選択ステップにより選択されない係数の補間係数を算出する算出ステップと
を実行させるためのプログラム。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】信号処理装置たる復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】周波数に対するＩＭＤＣＴ係数の変化を示すグラフである。
【図３】補間処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】補間処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】補間処理による効果を検証するためのグラフである。
【図６】実施の形態２に係る補間処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】有効範囲を説明するためのグラフである。
【図８】補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】ゲインの算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態３に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態４に係る復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】純音性判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態５に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態６に係る復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１５】テーブルのレコードレイアウトを示す説明図である。
【図１６】比較処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態７に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態８に係る補間処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１９】係数格納部のレコードレイアウトを示す説明図である。
【図２０】符号化前の９５Ｈｚの正弦波をフレーム（グラニュール）単位でＭＤＣＴにより変換した０Ｈｚ〜約３０６ＨｚまでのＭＤＣＴ係数を示すグラフである。
【図２１】図２０が示すＭＤＣＴ係数の絶対値を算出した値を示すグラフである。
【図２２】符号決定処理のイメージを示すグラフである。
【図２３】符号決定処理のイメージを示すグラフである。
【図２４】符号決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図２５】符号決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図２６】実施の形態９に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】従来の復号装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１      補間処理部
１１    量子化ビット数検出部
１２    補間判定部
１３    選択部
１４    算出部
１５    有効範囲決定部
１６    補正部
１８    修正部
１９    付加部
２０    復号装置（信号処理装置）
２１    音響信号入力部
２２    アンパッキング部
２３    逆量子化部
２４    周波数時間変換部
２５    周波数帯域合成部
２６    音響信号出力部
２７    指標値算出部
２８    純音性判定部
１２１  係数格納部
１２２  相関度算出部
１２３  符号抽出部
２１０  ビットレート取得部
２１１  サンプリング周波数取得部
２１２  ビットレート比較部
２１３  テーブル
１Ａ    可搬型記録媒体
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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