(57)【要約】【課題】符号化効率が高く、かつ、符号化処理遅延、復号化処理遅延の小さい、オーディオ信号符号化復号化技術を提供。【解決手段】周波数領域に変換されたーディ信号の符号化対象フレームと類似した先行フレームを探索する。類似したクレームが探索された場合には、この類似フレームを示す情報と、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分の差を示す情報とを符号化する。類似フレームが探索されなかった場合には、符号化対象フレームの周波数成分を符号化する。【選択図】      図１
2008107629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記、（Ａ）―（Ｃ）のステップを含むオーディオ信号符号化方法。
（Ａ）周波数領域に変換されたオーディオ信号の符号化対象フレームと類似した先行フレームを探索し、
（Ｂ）類似したクレームが探索された場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、この類似フレームを示す情報と、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分の差を示す情報とを符号化し、
（Ｃ）類似フレームが探索されなかった場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、符号化対象フレームの周波数成分を符号化する。
【請求項２】
前記前記周波数変換されたオーディオ信号を、そのフレームのピーク値に基づいて正規化するステップと、
この正規化係数を符号化するステップ
とをさらに備えた請求項１に記載のオーディオ信号符号化方法。
【請求項３】
請求項１に記載の符号化方法において、前記ステップ（Ａ）は、
その周波数成分と符号化対象フレームの周波数成分との2乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項４】
請求項２に記載の符号化方法において、前記ステップ（Ａ）は、
その正規化された周波数成分と符号化対象フレームの正規化され周波数成分との2乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項５】
請求項１から4に記載の符号化方法において、前記ステップ（Ｂ）は、
符号化対象フレームの周波数成分に最も類似した周波数成分を有する先行フレームを、前記類似フレームとする。
【請求項６】
フレーム番号とそのフレームの周波数成分情報とを含む一般フレーム（Ｇフレーム）と、フレーム番号と類似フレーム番号とそのフレームと類似フレーム番号との差分周波数成分情報を含む差分フレーム（Ｄフレーム）とが混在するビットストリームからオーディオ信号を復号化するオーディオ信号復号化方法であり、下記のステップ（Ａ）−（Ｃ）を含むオーディオ信号復号化方法。
（Ａ）現フレームがＧフレームである場合には、前記周波数成分情報を復号化して周波数成分データを復元し、
（Ｂ）現フレームがＤフレームである場合には、
前記差分周波数成分情報を復号化して、現フレームの差分周波数成分を復号して周波数成分データを得、
復号された現フレームの差分周波数成分を、前記類似フレームの周波数成分とから現フレームの周波数成分を復元し、
（Ｃ）前記ステップ（Ａ）、（Ｂ）で復元された周波数成分を逆変換し、現フレームのオーディオ信号を生成する。
【請求項７】
請求項６記載のオーディオ信号復号化方法において、
前記Ｇフレーム及びＤフレームは正規化係数を更に含み、また前記Ｇフレームはこの正規化係数に基づいて正規化された周波数成分データを前記周波数成分情報として含み、前記Ｄフレームは、この正規化係数に基づいて正規化された差分周波数データを、前記周波数成分差分データとして含み、
前記方法は、
この正規化係数に基づいて、前記復元された周波数成分を逆正規化し、前記ステップ（Ｃ）に供給するステップ
をさらに備える。
【請求項８】
請求項６記載のオーディオ信号復号化方法において、
前記Ｇフレーム及びＤフレームは正規化係数を更に含み、また前記Ｇフレームはこの正規化係数に基づいて正規化された周波数成分データを前記周波数成分情報として含み、前記Ｄフレームは、この正規化係数に基づいて正規化された差分周波数データを、前記周波数成分差分データとして含み、
前記ステップ（Ａ）は、この正規化係数に基づいて、前記周波数成分データを逆正規化して前記周波数成分データを復元し、
前記ステップ（Ｂ）は、この正規化係数に基づいて、前記周波数成分差分情報を逆正規化し、逆正規化された周波数成分差分情報に基づいて前記周波数成分を復元する。
【請求項９】
周波数領域に変換されたオーディオ信号の符号化対象フレームと類似した先行フレームを探索する探索部と；
類似したクレームが探索された場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、この類似フレームを示す情報と、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分の差を示す情報とを符号化し、  類似フレームが探索されなかった場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、符号化対象フレームの周波数成分を符号化する符号化部；
とを備えたオーディオ信号符号化装置。
【請求項１０】
前記前記周波数変換されたオーディオ信号を、そのフレームのピーク値に基づいて正規化する正規化部を更に備え、
前記符号化部は、この正規化係数をさらに「符号化する
請求項９に記載のオーディオ信号符号化装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の符号化装置において、
前記探索部は、その周波数成分と符号化対象フレームの周波数成分との２乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項１２】
請求項１０に記載の符号化装置において、
前記探索部は、正規化された周波数成分と符号化対象フレームの正規化され周波数成分との２乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項１３】
請求項９から１２に記載の符号化装置において、
前記符号化部は、
符号化対象フレームの周波数成分に最も類似した周波数成分を有する先行フレームを、前記類似フレームとする。
【請求項１４】
フレーム番号とそのフレームの周波数成分情報とを含む一般フレーム（Ｇフレーム）と、フレーム番号と類似フレーム番号とそのフレームと類似フレーム番号との差分周波数成分情報を含む差分フレーム（Ｄフレーム）とが混在するビットストリームからオーディオ信号を復号化するオーディオ信号復号化装置であり、
現フレームがＧフレームである場合には、前記周波数成分情報を復号化して周波数成分データを復元し、  現フレームがＤフレームである場合には、
前記差分周波数成分情報を復号化しフレームの差分周波数成分を復号して周波数成分データを得る復号化部と；
現フレームがＧフレームである場合には、復号された現フレームの差分周波数成分を、前記類似フレームの周波数成分とから現フレームの周波数成分を復元する加算処理部と、
前記復号化部または前記加算処理部で復元された周波数成分を逆変換し、現フレームのオーディオ信号を生成する逆変換部；
とからなるオーディオ信号復号化装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のオーディオ信号復号化総理において、
前記Ｇフレーム及びＤフレームは正規化係数を更に含み、また前記Ｇフレームはこの正規化係数に基づいて正規化された周波数成分データを前記周波数成分情報として含み、前記Ｄフレームは、この正規化係数に基づいて正規化された差分周波数データを、前記周波数成分差分データとして含み、
前記復号化部は、
この正規化係数に基づいて、前記復元された周波数成分を逆正規化する逆正規化部を含む。
をさらに備える。
【請求項１６】
コンピュータにオーディオ信号復号化処理を実行させるためのプログラムであり、前記プログラムは、下記、（Ａ）―（Ｃ）のステップを含む。
（Ａ）周波数領域に変換されたオーディオ信号の符号化対象フレームと類似した先行フレームを探索し、
（Ｂ）類似したクレームが探索された場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、この類似フレームを示す情報と、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分の差を示す情報とを符号化し、
（Ｃ）類似フレームが探索されなかった場合には、符号化対象フレームのフレーム番号と、符号化対象フレームの周波数成分を符号化する。
【請求項１７】
前記前記周波数変換されたオーディオ信号を、そのフレームのピーク値に基づいて正規化するステップと、
この正規化係数を符号化するステップ
とをさらに備えた請求項１６に記載のプログラム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のプログラムにおいて、前記ステップ（Ａ）は、
その周波数成分と符号化対象フレームの周波数成分との2乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプログラムにおいて、前記ステップ（Ａ）は、
その正規化された周波数成分と符号化対象フレームの正規化され周波数成分との2乗和が所定の閾値以下となる先行フレームが探索された場合には、類似フレーム有りと判定する。
【請求項２０】
請求項１６から１９に記載のプログラムにおいて、前記ステップ（Ｂ）は、
符号化対象フレームの周波数成分に最も類似した周波数成分を有する先行フレームを、前記類似フレームとする。
【請求項２１】
オーディオ信号復号化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
フレーム番号とそのフレームの周波数成分情報とを含む一般フレーム（Ｇフレーム）と、フレーム番号と類似フレーム番号とそのフレームと類似フレーム番号との差分周波数成分情報を含む差分フレーム（Ｄフレーム）とが混在するビットストリームからオーディオ信号を復号化するためのプログラムであり、下記のステップ（Ａ）−（Ｃ）を含むプログラム。
（Ａ）現フレームがＧフレームである場合には、前記周波数成分情報を復号化して周波数成分データを復元し、
（Ｂ）現フレームがＤフレームである場合には、
前記差分周波数成分情報を復号化して、現フレームの差分周波数成分を復号して周波数成分データを得、
復号された現フレームの差分周波数成分を、前記類似フレームの周波数成分とから現フレームの周波数成分を復元し、
（Ｃ）前記ステップ（Ａ）、（Ｂ）で復元された周波数成分を逆変換し、現フレームのオーディオ信号を生成する。
【請求項２２】
請求項２１記載のプログラムにおいて、
前記Ｇフレーム及びＤフレームは正規化係数を更に含み、また前記Ｇフレームはこの正規化係数に基づいて正規化された周波数成分データを前記周波数成分情報として含み、前記Ｄフレームは、この正規化係数に基づいて正規化された差分周波数データを、前記周波数成分差分データとして含み、
前記方法は、
この正規化係数に基づいて、前記復元された周波数成分を逆正規化し、前記ステップ（Ｃ）に供給するステップ
をさらに備える。
【請求項２３】
請求項２１記載のプログラムにおいて、
前記Ｇフレーム及びＤフレームは正規化係数を更に含み、また前記Ｇフレームはこの正規化係数に基づいて正規化された周波数成分データを前記周波数成分情報として含み、前記Ｄフレームは、この正規化係数に基づいて正規化された差分周波数データを、前記周波数成分差分データとして含み、
前記ステップ（Ａ）は、この正規化係数に基づいて、前記周波数成分データを逆正規化して前記周波数成分データを復元し、
前記ステップ（Ｂ）は、この正規化係数に基づいて、前記周波数成分差分情報を逆正規化し、逆正規化された周波数成分差分情報に基づいて前記周波数成分を復元する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号の符号化復号化技術に関し、特にオーディオ信号のもつ周期性を利用した符号化復号化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ｉＰｏｄなどのデジタル音楽Playerが普及するにつれて、聴覚上の音質を劣化させること無く、1曲当たりのファイルサイズを抑え、Playerに搭載されるメモリに保存できる曲数を増加させることが望まれている。この技術では、楽曲の聴感上の音質を落とさず、1つのコンテンツ（楽曲）あたりの符号量を抑えることが望まれる。
【０００３】
この要請に応える技術として、特開２００５−２９２６４０（特許文献１）記載の技術が知られている。
【０００４】
この特許文献１記載の技術では、符号化側は、オーディオ信号を例えば、２ミリ秒程度のフレームに区切り、フレーム単位で、オーディオ信号を符号化する。この符号化の前処理として、符号化側は、ます、全フレームを、独立フレームと、予測フレームに分類する。ここで、独立フレームは、他のフレームのオーディオ信号を参照することなく、そのフレーム内のオーディオ信号が符号化されるフレームである。予測フレームは、そのフレーム内のオーディオ信号が、独立フレームのオーディオ信号を基とした予測符号化を用いて符号化されるフレームである。この分類が終了すると、符号化側は、まず、独立フレームを符号化し、その後に、予測フレームの予測符号化を行う。
【０００５】
特許文献１の復号化側では、まず、独立フレームを復号化し、次に、この独立フレームの再生オーディオ信号を用いて、予測フレームの予測誤差信号を予測復号化する。
【０００６】
この特許文献１の技術では、時間的に過去のフレーム内のオーディオ信号のみならず未来の独立クレーム内のオーディオ信号をも用いて、予測フレームのオーディオ信号を予測符号化できる。したがって、この特許文献１の技術は、高い符号化効率を提供する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９２６４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、符号化処理の処理遅延、復号化処理の処理遅延が大きいという不具合がある。この理由は、次の通りである。
【０００９】
この従来技術では、符号化装置は、まず全フレームを独立フレームと予測フレームに分類し、次に、独立フレームの符号化し、最後に予測フレームを予測符号化する。このため、符号化側は、フレームの並び替えを行う必要がある。これらの分類及びフレーム並び替えは、符号化処理の処理遅延を大きくする。
【００１０】
また、この従来技術では、復号化装置は、まず、独立フレームを復号化し、次に予測フレームを予測復号化し、最後に復号化された独立フレームと復号化された予測フレームを、並び替えてオーディオ信号を再生する。このため、復号化側も、フレームの並び替えを行う必要がある。このフレーム並び替えは、復号化処理の処理遅延を大きくする。
【００１１】
本発明の目的は、符号化能率が高く、符号化処理遅延、復号化処理遅延の小さい、オーディオ信号符号化復号化技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１側面において、符号化側は、周波数領域に変換されたーディ信号の符号化対象フレームと類似した先行フレームを探索する。類似したフレームが探索された場合には、符号化側は、この類似フレームを示す番号と、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分の差を示す情報とを符号化する。類似フレームが探索されなかった場合には、符号化側は、符号化対象フレームの周波数成分を符号化する。
【００１３】
また、復号化側は、類似フレーム情報が付加されていないフレームについては、符号化された周波数成分情報を復号化し、復号化された周波数成分を、逆周波数変換する。また、復号化側は、類似フレーム情報が付加されたフレームについては、符号化された周波数成分差分情報を復号化し、この復号化された周波数成分を類似フレーム番号の周波数成分に加算し、そのフレームの周波数成分情報を復元し、この復元された周波数成分を逆周波数変換する。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明の１側面ば、符号化対象フレームに類似した先行フレームを探索し、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分差分データを符号化している。類似したフレーム間での差分信号は、通常の信号よりも小さくなる。このため、この１側面は、聴感上の音質を落とすことなく、全体の符号量を抑えることができる。
【００１５】
また、本発明の１側面は、類似フレームを、符号化対象フレームに先行するフレームのみから探索しているので、フレーム単位でのオーディオデータの並び替えは不要である。これは、符号化処理遅延のみならず、復号化処理遅延をも小さくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態に関わる符号化装置が、図１を参照して、説明される。図１は、符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示されたとおり、符号化装置１００は、入力バッファ１０１と、周波数変換器１０２と、正規化部１０３と、差分信号抽出処理部１０４と、差分信号閾値処理部１０５と、量子化／符号化処理部１０６と、出力メモリ１０７とからなる。
【００１８】
以下では、符号化開始時には、１曲分のオーディオ信号（ＰＣＭ信号）が、入力バッファ１０２に蓄積されているものとして説明する。
【００１９】
周波数変換器１０２は、入力バッファ２０１から所定の時間単位、例えば、２ミリ秒単位で、オーディオ信号を読みだし、このオーディオ信号を周波数変換する。この所定単位がオーディオ信号のフレームとなる。この周波数変換されたデータには、フレーム番号が付加され、フレーム単位の周波数変換されたオーディオデータが作成され、正規化部１０３に供給される。この周波数変換としては、フーリエ変換、ディスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）、モディファイドディスクリートコサイン変換（ＭＤＣＴ）等が使用可能である。なお、周波数変換されたオーディオ信号、即ち、周波数成分データが入力バッファの蓄積される場合には、この周波数変換機１０２が不要となることはいうまでもない。
【００２０】
正規化部１０３は、供給された周波数成分データは、フレーム単位正規化される。この正規化は、フレーム内のピーク周波数成分のレベルに応じて、行われる。この正規化に使用された正規化係数は、量子化／符号化処理部１０６に供給される。正規化された周波数変換周波数成分データＸ（ｋ）（ｋ＝０、１、・・・、Ｋ−１）は、差分信号抽出処理部１０４に供給される。
【００２１】
この正規化処理は、例えば、異なるフレームの間でオーディオ信号が、同一音階、同一音色で、その振幅のみが異なる場合に、予測効率を特に高めるのに貢献する。
【００２２】
なお、正規化された周波数成分データが、既に、入力バッファ１０１に格納されている場合には、周波数変換器１０２及び正規化部１０３が不要となることはいうまでもない。
【００２３】
差分信号抽出処理部１０４は、直前のフレーム以前のフレーム内の正規化された周波数成分データの中から、現符号化対象フレームの正規化された周波数成分データと類似した周波数成分データを探索する。
【００２４】
この探索は、例えば、次の（１）式の計算を、適宜の数の先行フレームについて行うことにより、行うことができる。
【００２５】
【数１】
2008107629.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｘdiffは相違度を示し、その値が小さいほど類似度が高いことを示す。Ｘ（ｋ）は、ｋ番目の正規化された周波数成分データを示す。Ｘｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（ｋ）は、先行フレームのｋ番目の正規化された周波数成分データを示す。Ｎは、1フレームあたりの周波数成分数を示す。
【００２７】
差分信号抽出処理部１０４は、（１）式の計算結果が閾値（Ｔ）以下となった先行フレームが探索できなかった場合には、類似フレームなしと判断する。また、差分信号抽出処理部１０４は、（１）式の計算結果がＴ以下となる先行フレームを少なくとも１つ検出できた場合には、検出された先行フレームの中から1つを、類似フレームとして選択する。
【００２８】
差分信号抽出処理部１０４は、現符号化対象フレームと類似する先行フレームを探索できなかった場合には、この符号化対象フレームを、一般フレーム（general frame；Ｇフレーム）と判定する。そして、差分信号抽出処理部１０４は、この符号化対象フレームがＧフレームである旨を示すフラッグと、この符号化対象フレームの正規化された周波数成分データを、差分閾値処理部１０５に供給する。
【００２９】
差分信号抽出処理部１０４は、現符号化対象フレームと類似する先行フレームを探索できた場合には、この符号化対象フレームを、差分フレーム（differential frame；Ｄフレーム）と判定する。そして、差分信号抽出処理部１０４は、この符号化対象フレームがＤフレームである旨を示すフラッグを、差分閾値処理部１０５に供給する。また、差分信号抽出処理部１０４は、この符号化対象フレームと類似した先行フレームのフレーム番号、即ち類似フレーム番号を、差分閾値処理部１０５に供給する。さらに、差分信号抽出処理部１０４は、この符号化対象フレームの正規化された周波数成分データと類似フレーム番号の正規化された周波数成分データとの差分信号である、周波数成分差分データを、差分閾値処理部１０５に供給する。符号化対象フレームと類似した先行フレームは1つとは限らないが、差分閾値処理部１０５へ供給される類似フレーム番号は、符号化対象フレームと最も類似した先行フレームのフレーム番号であることが好ましい。
【００３０】
なお、Ｇフレーム、Ｄフレームの種別を示すフラッグは、差分閾値処理部１０５を介して、量子化／符号化処理部１０６にも供給される。
【００３１】
差分閾値処理部１０５は、供給されたデータがＧフレームである場合には、供給された周波数成分データ及びＧフレームを示すフラグを、そのまま、量子化／符号化処理部１０６に転送する。
【００３２】
差分閾値処理部１０５は、供給されたデータがＤフレームである場合には、供給された周波数成分差分データを、差分閾値（ＤＴ）と比較する。そして、ＤＴより小さい値の周波数成分差分データを値ゼロに置き換える。この差分閾値処理が施された周波数成分差分データは、量子化／符号化処理部１０６に供給される。また、差分閾値処理部１０５は、差分信号抽出処理部から供給されたフラグ（Ｄフレームを示す）と類似フレーム番号とを、そのまま、量子化／符号化処理部１０６に供給する。なお、本実施例において、この差分閾値処理を行わない場合には、この差分閾値処理部１０５が不要となることはいうまでもない。
【００３３】
量子化／符号化処理部１０６は、この差分閾値処理部１０５から供給された周波数成分データまたは周波数成分差分データを符号化し、符号化された周波数成分データまたは符号化された周波数成分差分データを生成する。
【００３４】
量子化／符号化処理部１０６は、このフレームが、Ｇフレームに対応する場合には、この差分閾値処理部１０５から供給された周波数成分データを符号化し、符号化された周波数成分データを生成する。そして、量子化／符号化処理部１０６は、フレーム番号と、フラグと、正規化係数と、ｍ符号化された周波数成分データとから、図２に例示したＧフレームを作成し、出力メモリ１０７に格納する。
【００３５】
図２において、「フレーム番号」は、このフレームのフレーム番号を示し、「ＦＴ」は、フレームの種別（この場合はＧフレーム）を示し、「正規化係数」は正規化部１０３から供給された正規化係数を示し、「周波数成分データ」は、符号化された周波数成分データを示している。
【００３６】
また、量子化／符号化処理部１０６は、このフレームが、Ｄフレームに対応する場合には、この差分閾値処理部１０５から供給された周波数成分差分データを符号化し、符号化された周波数成分差分データを生成する。そして、量子化／符号化処理部１０６は、フレーム番号と、フラグと、正規化係数と、類似フレーム番号と、符号化された周波数成分データとから、図３に例示されたＤフレームを作成し、出力メモリ１０７に格納する。
【００３７】
図３において、「フレーム番号」は、このフレームのフレーム番号を示し、「ＦＴ」は、フレームの種別（この場合はＤフレーム）を示し、「類似フレーム番号」は差分信号抽出処理部で選択された先行フレームのフレーム番号を示し、「正規化係数」は正規化部１０３から供給された正規化係数を示し、「周波数成分差分データ」は、符号化された周波数成分差分データを示している。
【００３８】
このように、図1の符号化装置は、符号化対象フレームに類似した先行フレームを探索し、符号化対象フレームと類似フレームとの周波数成分差分データを符号化している。類似したフレーム間での差分信号は、周波数成分よりも小さくなる。このため、図1の符号化装置は、聴感上の音質を落とすことなく、全体の符号量を抑えることができる。
【００３９】
また、図1の符号化装置は、ある周波数成分において、その周波数成分差分データが、差分閾値（ＤＴ）以下の場合、その差分データ０（類似フレームと同一成分）として扱うことにより、更に符号量を抑えることが可能である。この閾値をゼロとして、全ての差分成分を符号化すれば、ロスレス符号化が実現できる。つまり、ロスレスからロッシー符号化を差分閾値（ＤＴ）の変更だけでシームレスに対応できる。
【００４０】
さらに、図１の符号化装置は、類似フレームを、符号化対象フレームに先行するフレームのみから探索しているので、フレーム単位でのオーディオデータの並び替えは不要である。これは、符号化装置の符号化遅延を小さくする。
【００４１】
次に、図４を参照して、本発明の実施形態にかかる復号化装置が、説明される。図４は、復号化装置２００の構成を示すブロック図である。
【００４２】
図４に示されたとおり、復号化装置２００は、入力バッファ２０１と、復号化処理部２０２と、加算処理部２０３と、逆正規化部２０４と、周波数逆変換器２０５と、出力メモリ２０６とからなる。
【００４３】
復号化開始時には、入力バッファ２０１は、図1の符号化装置で生成されたＧフレーム及びＤフレームを、所定のフレーム数だけ格納しているものとする。
【００４４】
復号化処理部２０２は、入力バッファから、ＧフレームあるいはＤフレームを、フレーム番号順に1フレームずつ読み出す。まず、復号化処理部２０２は、読み出したフレームから、フレーム種別情報（図２、図３の「ＴＹＰＥ」）及び正規化係数を分離する。このフレーム種別情報は、加算処理部２０４に供給される。この正規化係数は、逆正規化部２０４に供給される。また、復号化処理部２０２は、そのフレームがＤフレームである場合には、類似フレーム番号を、加算処理部２０４に供給する。さらに、復号化処理部２０２は、符号化された周波数成分データまたは符号化された周波数成分差分データを復号し、復号結果を、加算処理部２０４に供給する。
【００４５】
加算処理部２０３は、フレーム種別情報がＧフレームを示している場合には、復号化処理部２０３から供給された周波数成分データを、そのまま逆正規化部２０４に供給する。また、加算処理部２０３は、この周波数成分データを、そのフレームのフレーム番号とともに記憶する。
【００４６】
また、加算処理部２０３は、フレーム種別情報がＤフレームを示している場合には、復号化処理部２０３から供給される復号化対象フレームの周波数成分差分データを、類似フレームの周波数データと加算し、この復号化対照フレームの周波数成分データを再生する。加算処理部２０３は、この再生された周波数成分データを、逆正規化部２０４に供給する。また、加算処理部２０３は、この周波数成分データを、そのフレームのフレーム番号とともに記憶する。
【００４７】
逆正規化部２０４は、加算処理部から供給された周波数成分データに、復号化処理部２０２から供給された正規化係数を乗算する。この乗算結果は、周波数逆変換器２０５に供給される。
【００４８】
周波数逆変換器２０５は、逆正規化部から供給される逆正規化された周波数成分データを逆変換し、時間領域のオーディオ信号を再生し、出力メモリ２０８に格納する。この出力メモリ２０６に格納された時間領域のオーディオ信号は、オーディオ再生装置等の要求に応じて、読み出される。
【００４９】
なお、この復号化装置において、逆正規化部２０４は、復号化処理部２０２と加算処理部２０３との間に設けられていてもよいことは明らかであろう。
【００５０】
このように、図４の復号化装置は、フレーム番号順に、復号処理を実行するので、復号化装置内部でのフレーム並び替え処理を必要としないので、復号化遅延が少ない。したがって、本実施例に係る復号化装置は、図1の符号化装置と連携して、特許文献１では回避できなかった問題を解決する。
【００５１】
次に、図５及び図６のフローチャートを参照して、図1の符号化装置及び図４の復号化装置を、コンピュータにより実現するためのプログラムにつき、説明される。図５は、図1の符号化装置をコンピュータにより実現するためのプログラムを説明するためのフローチャートである。図６は、図４の復号化装置をコンピュータにより実現するためのプログラムを説明するためのフローチャートである。
【００５２】
まず、図５につき説明される。図５において、ステップＳ１１以下のステップが実行される前に、所定フレーム数のオーディオデータが、図１の入力バッファに格納されているものとする。コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）は、図５のステップＳ１１からステップＳ１９で、図１の周波数変換器１０２から量子化／符号化処理部１０６までの処理と同等の処理を、実行する。
【００５３】
ステップＳ１１で、ＣＰＵは、図１の入力バッファから、１フレーム分のオーディオデータを読み出す。この際に、ＣＰＵは、この読み出されたデータに、フレーム番号を付与する。
【００５４】
次に、ステップＳ１２で、ＣＰＵは、１フレームのオーディオデータを周波数領域に変換する。ステップＳ１３では、ＣＰＵは、この周波数領域データを、前述したとおりの手法で正規化し、周波数成分データを生成する。ＣＰＵは、この正規化に使用された正規化係数を、レジスタ等に記憶する。また、ＣＰＵは、この正規化された周波数成分データを、フレーム番号と共に、内部メモリ等に、記憶する。
【００５５】
ステップＳ１４では、ＣＰＵは、過去のフレームの正規化された周波数成分データの中に、現フレームの正規化された周波数成分データと類似したデータを有するフレームがあるか否かをサーチする。ＣＰＵは、このサーチを、前述の（１）式を過去のフレームにつき計算することにより行う。なお、この過去のフレームとの類似度計算は、符号化対象フレームの直前のフレームから、例えば、１００フレーム程度までの過去のフレームにつき、類似度計算の範囲を制限してもよい。また、オーディオ信号のピッチ周波数を別途求めておき、このピッチ周波数に基づいて、サーチ対象とする過去のフレームを決定することにより、類似フレーム探索のための所要演算量を減らすこともできる。
【００５６】
ステップＳ１５では、ＣＰＵは、ステップＳ１４の実行結果に基づき、類似フレームの有無を判定する。類似したフレームがない場合には、現フレームに、Ｇフレームを示すフラグをセットする。そして、ＣＰＵの処理は、ステップＳ１８に進む。類似フレームがある場合には、ＣＰＵの処理は、ステップＳ１６に進む。
【００５７】
ステップＳ１６では、ＣＰＵは、類似フレームを１つ、好ましくは、最類似フレームを選択する。そして、ＣＰＵは、選択した類似フレームのフレーム番号を、レジスタに記憶する。また、ＣＰＵは、現フレームの正規化された周波数成分データと類似フレームの正規化された周波数成分データとの差信号である、周波数成分差分データを計算する。この後、ＣＰＵの処理は、ステップＳ１７に進む。
【００５８】
ステップＳ１７では、ＣＰＵは、前述した差分閾値処理を行う。この際に、この差分閾値（ＤＴ）は、固定値でもよいが、この差分閾値を、再生音声信号に要求される品質に応じて可変とすることもできる。例えば、本実施例は、差分閾値(ＤＴ)をゼロにした場合、全ての周波数成分差分データを符号化することになり、ロスレス符号化に近い符号化が実現できる。即ち、本実施例は、この差分閾値を変えるだけで、ロスレスからロッシー（lossy）符号化までをシームレスにカバーできる。この後、ＣＰＵの処理は、ステップＳ１８に進む。
【００５９】
ステップＳ１８では、ＣＰＵは、現フレームが、Ｇフレームの場合には、正規化された周波数成分データに、量子化及び符号化を施し、オーディオ信号信号自体のビットストリーム（図２の「周波数成分データ」）を生成する。また、ＣＰＵは、図２に示されたＧフレームを作成し、図１の出力メモリ１０７に書き込む。
【００６０】
また、ステップＳ１８では、ＣＰＵは、現フレームが、Ｄフレームの場合には、正規化された周波数成分差分データに、量子化及び符号化を施し、オーディオ信号信号自体のビットストリーム（図３の「周波数成分差分データ」）を生成する。また、ＣＰＵは、図３に示されたＤフレームを作成し、図１の出力メモリ１０７に書き込む込む。
【００６１】
ステップＳ１９では、ＣＰＵは、最終フレームへの処理が終了したか否かを判定する。この判定結果が、“Ｙｅｓ”の場合には、ＣＰＵは、符号化処理を終了する。そうでない場合には、ＣＰＵの処理は、ステップＳ１１に戻り、次のフレームのオーディオ信号の符号化処理を行う。
【００６２】
次に、図６が説明される。図６は、図４の復号化装置をコンピュータにより実現するためのプログラムを説明するためのフローチャートである。
【００６３】
図６において、ステップＳ２１以下が実行される前に、所定フレーム数の図１の符号化装置で作成された符号化データが、図４の入力バッファ２０１に格納されているものとする。ＣＰＵは、図６のステップＳ２１からステップＳ２６で、図４の復号化処理部２０２から周波数逆変換器２０６までの処理と同等の処理を、実行する。
【００６４】
ステップＳ２１において、ＣＰＵは、図４の入力バッファ２０１から、１フレームの符号化データを読み出す。この符号化データは、図２または図３に示されたフォーマットである。
【００６５】
ＣＰＵは、この読み出されたデータから、フレーム番号、フレーム種別（ＴＹＰＥ）及び正規化係数を読み出し、各々の値を、レジスタ等にセットする。このフレームがＤフレームの場合には、類似フレーム番号を抽出し、この値をレジスタにセットする。
【００６６】
また、ＣＰＵは、そのフレームがＧフレームの場合には、正規化された周波数成分データを復元し、フレーム番号と対応付けて内部メモリ等に記憶する。そのフレームがＤフレームの場合には、正規化された周波数成分差分データを復元し、、フレーム番号と対応付けて内部メモリ等に記憶する。
【００６７】
ステップＳ２２では、ＣＰＵは、現フレームがＧフレーム、Ｄフレームのいずれであるかを判定する。Ｇフレームである場合には、ＣＰＵの処理は、ステップＳ２４に進む。Ｄフレームである場合には、ＣＰＵの処理は、ステップＳ２３に進む。
【００６８】
ステップＳ２３では、ＣＰＵは、現フレームの正規化された周波数成分差分データと、類似フレーム番号に対応する正規化された周波数成分差分データとを加算し、現フレームの正規化された周波数成分データを復元する。この復元された周波数成分データは、フレーム番号と対応付けられて、内部メモリに格納される。
【００６９】
ステップＳ２４では、ＣＰＵは、ステップＳ２１またはステップＳ２３で復元された正規化された周波数成分データを逆正規化し、現フレームの周波数成分データを、復元する。
【００７０】
なお、このステップＳ２４の逆正規化処理は、ステップＳ２１で行ってもよい。この場合には、ＣＰＵは、ステップＳ２１では、Ｇフレームにおいては、逆正規化後の周波数成分データを復元し、Ｄフレームにおいては、逆正規化後の周波数成分差分データを復元することになる。
【００７１】
ステップＳ２５では、ＣＰＵは、現フレームの復元された周波数成分データに、逆周波数変換処理を施し、オーディオ信号を再生する。
【００７２】
ステップＳ２６では、ＣＰＵは、全てのフレームについて、復号処理が終了したか否かうを判定する。この判定結果が“ＮＯ”の場合には、ＣＰＵの処理はステップＳ２１に戻り、後続するフレームの復号処理を行う。この判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ＣＰＵは、復号処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態にかかる符号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明におけるＧフレームの例を示す図である。
【図３】本発明におけるＤフレームの例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる復号化装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１の符号化装置をコンピュータで実現するためのプログラムを説明するためのフローチャートである。
【図６】図４の復号化装置をコンピュータで実現するためのプログラムを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１００    符号化装置
１０１    入力バッファ
１０２    周波数変換器
１０３    正規化部
１０４    差分信号抽出処理部
１０５    差分信号閾値処理部
１０６    量子化／符号化処理部
１０７    出力メモリ
２００    復号化装置
２０１    入力バッファ
２０２    復号化処理部
２０３    加算処理部
２０４    逆正規化部
２０５    周波数逆変換器
２０６    出力メモリ
【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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