(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＭ階層（Ｍは２以上の整数）の符号化により入力信号を符号化する階層符号化装置であって、
前記入力信号に遅延を与える遅延手段と、
第Ｍ−１レイヤの復号信号と前記入力信号との相互相関値を算出し、前記相互相関値が最大となるときの遅延量を所定時間ごとに算出し、前記遅延量を、前記入力信号に与える前記遅延として前記遅延手段に出力する算出手段と、
第Ｍレイヤの符号化を、前記第Ｍ−１レイヤの復号信号と、前記遅延を与えられた入力信号と、を用いて行う第Ｍレイヤ符号化手段と、
を具備する階層符号化装置。
【請求項２】
前記算出手段は、
前記遅延手段で与える遅延を、前記第Ｍ−１レイヤの符号化の処理単位時間ごとに算出する、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項３】
前記入力信号が有音であるか否か判定する判定手段をさらに具備し、
前記算出手段は、
前記入力信号が有音であると判定された場合、前記遅延手段で与える遅延を所定時間ごとに算出し、前記入力信号が有音でないと判定された場合、前記遅延手段で与える遅延を予め定められた固定値とする、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項４】
前記算出手段は、
前記遅延手段で与える遅延を、前回算出した遅延に対して一定範囲内に収まるように算出する、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項５】
前記算出手段は、
前記遅延手段で与える遅延を、予め定められた所定の範囲内で算出する、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項６】
前記算出手段は、
前記入力信号を予めアップサンプリングし、算出する遅延の精度を高める、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項７】
前記算出手段は、
前記第Ｍ−１レイヤの復号信号のサンプル数と前記入力信号のサンプル数とが異なる場合、サンプル数の少ない方の信号に揃えてサンプル数の多い方の信号の一部のサンプルを用いて、これら２つの信号の相互相関値を、前記第Ｍ−１レイヤの復号信号と前記入力信号との前記相互相関値として算出する、
請求項１記載の階層符号化装置。
【請求項８】
請求項１記載の階層符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項９】
請求項１記載の階層符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項１０】
少なくともＭ階層（Ｍは２以上の整数）の符号化により入力信号を符号化する階層符号化方法であって、
第Ｍ−１レイヤの復号信号と前記入力信号との相互相関値を算出し、前記相互相関値が最大となるときの、前記第Ｍ−１レイヤの復号信号と前記入力信号との間の遅延量を、前記入力信号に与える遅延として、所定時間ごとに算出する算出ステップと、
前記入力信号に遅延を与える遅延ステップと、
第Ｍレイヤの符号化を、前記第Ｍ−１レイヤの復号信号と、前記遅延を与えられた入力信号と、を用いて行う第Ｍレイヤ符号化ステップと、
を具備する階層符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階層符号化装置および階層符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号を低ビットレートで圧縮する音声符号化技術は、移動体通信システムにおける電波等の有効利用のために重要である。さらに近年の傾向として、通話音声の品質向上に対する期待が高まってきており、臨場感の高い通話サービスの実現が望まれている。そのため音声信号の高品質化のみならず、より広帯域のオーディオ信号等の音声以外の信号をも高品質に符号化できることが望ましい。
【０００３】
このように、電波の受信環境が良好な場合には高品質化を実現し、受信環境が劣悪な場合には低ビットレート化を実現する符号化技術が必要となってきている。この要求に対し、複数の符号化技術を階層的に統合し、スケーラビリティを持たせるアプローチが有望視されている。スケーラビリティ（またはスケーラブル機能）とは、符号化コードの一部からでも復号信号を生成することのできる機能を指す。
【０００４】
図１は、従来の階層符号化（エンベディッド符号化、スケーラブル符号化）装置の一例として、２つのレイヤからなる階層符号化装置１０の構成を示すブロック図である。
【０００５】
音響データが入力信号として入力され、ダウンサンプリング部１１でサンプリングレートの低い信号が生成される。ダウンサンプリングされた信号が第１レイヤ符号化部１２に与えられ、この信号を符号化する。第１レイヤ符号化部１２の符号化コードは、多重化部１７に与えられると共に、第１レイヤ復号化部１３に与えられる。第１レイヤ復号化部１３では、符号化コードをもとに第１レイヤの復号信号を生成する。次に、アップサンプリング部１４にて、第１レイヤ復号化部１３から出力される復号信号のサンプリングレートを上げる。遅延部１５は、入力信号に所定時間の遅延を与える。遅延部１５より出力される入力信号からアップサンプリング部１４から出力された第１レイヤ復号信号を減算して残差信号を生成し、この残差信号を第２レイヤ符号化部１６に与える。第２レイヤ符号化部１６は、与えられた残差信号を符号化して、符号化コードを多重化部１７に出力する。多重化部１７は、第１レイヤ符号化コードと第２レイヤ符号化コードを多重化して符号化コードとして出力する。
【０００６】
この階層符号化装置１０は、入力信号に対し所定の時間的な遅延を与える遅延部１５を備えている。この遅延部１５は、入力信号と第１レイヤ復号信号の時間的なずれ（位相差）を補正するためのものである。遅延部１５で補正される位相差は、ダウンサンプリング部１１もしくはアップサンプリング部１４でのフィルタリング処理、ならびに第１レイヤ符号化部１２もしくは第１レイヤ復号化部１３での信号処理において発生する。この位相差を補正するための遅延量、すなわち、遅延部１５で使用される遅延量は、予め設定された所定の固定値（固定のサンプル数）が使用される（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平８−４６５１７号公報
【特許文献２】特開平８−２６３０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１レイヤ符号化部で使用される符号化方法、または、アップサンプリング部もしくはダウンサンプリング部で行われる各処理の手法によっては、遅延部で補正すべき位相差が時間的に変化することがある。
【０００８】
例えば、第１レイヤ符号化部にＣＥＬＰ（符号励振線形予測符号化：Code Excited Linear Prediction）方式を適用する場合、ＣＥＬＰ方式は聴覚的に歪みが知覚されないように様々な工夫が施されており、その多くが時変で位相特性が変わるフィルタ処理に基づいている。例えば、符号化部における聴覚マスキング処理、復号化部におけるピッチ強調処理、パルス拡散処理、雑音後処理、ポストフィルタ処理等がこれに相当し、時変で位相特性が変わるフィルタ処理に基づいている。なお、これらの処理の全てがＣＥＬＰに適用されているというわけではないが、ビットレートが低くなる程、このような処理が多くＣＥＬＰに適用される。
【０００９】
ＣＥＬＰのこれらの処理は、ある所定の時間間隔（通常は、フレーム単位）で求められた入力信号の特性を表すパラメータを用いて行われる。音声信号のように特性が時間的に変化する信号に対しては、このパラメータも時間的に変化し、その結果フィルタの位相特性が変化する。よって、第１レイヤ復号信号の位相が時間的に変化する現象が生じる。
【００１０】
また、ＣＥＬＰ以外でも、アップサンプリング処理ならびにダウンサンプリング処理でも位相差が時間的に変化することが起こり得る。例えば、これらサンプリング変換処理に使用する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）にＩＩＲ型フィルタを用いる場合には、このフィルタの特性が線形位相特性ではなくなるため、入力信号の周波数特性が変化すると位相差も変わってくる。なお、線形位相特性を有するＦＩＲ型のＬＰＦの場合は、位相差は固定である。
【００１１】
このように、遅延部で補正すべき位相差は時間的に変化する状況であるのに対し、従来の階層符号化装置は、遅延部において固定の遅延量を用いることにより位相差を補正しているので、適切に位相補正を行えない。
【００１２】
図２および図３は、遅延部によって行われる位相補正が適切である場合と適切でない場合の残差信号の振幅を比較するための図である。
【００１３】
図２は、位相補正が適切である場合の残差信号を示している。この図に示すように、位相補正が適切である場合、第１レイヤ復号信号の位相に適合するように入力信号の位相をＤサンプルだけ補正することにより、残差信号の振幅値を小さくすることが可能となっている。一方、図３は、位相補正が適切でない場合の残差信号を示している。この図に示すように、位相補正が適切でない場合、入力信号から直接第１レイヤ復号信号を減算しても、位相差が的確に補正されていないため、残差信号の振幅値は大きくなってしまう。
【００１４】
このように、遅延部で行われる位相補正が適切でなかった場合、残差信号の振幅が大きくなる現象が発生する。かかる場合、第２レイヤ符号化部（入力信号と第１レイヤ復号信号との位相差を問題とする場合）における符号化において多大なビットが必要となり、その結果、第２レイヤ符号化部から出力される符号化コードのビットレートが増加する。
【００１５】
なお、今まで説明を簡単にするために、入力信号と第１レイヤ復号信号との位相差を補正する遅延部に着目して説明をしてきたが、３つ以上のレイヤを有する階層符号化においても状況は同じである。すなわち、遅延部で補正すべき位相差が時間的に変化する場合、遅延部において固定の遅延量を用いると、下位レイヤの符号化部から出力される符号化コードのビットレートが増加するという問題がある。
【００１６】
よって、本発明の目的は、適切な遅延量を算出することができ、ビットレートの増加を抑えることができる階層符号化装置および階層符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の階層符号化装置は、少なくともＭ階層（Ｍは２以上の整数）の符号化により入力信号を符号化する階層符号化装置であって、前記入力信号に遅延を与える遅延手段と、第Ｍ−１レイヤの復号信号と前記入力信号との相互相関値を算出し、前記相互相関値が最大となるときの遅延量を所定時間ごとに算出し、前記遅延量を、前記入力信号に与える前記遅延として前記遅延手段に出力する算出手段と、第Ｍレイヤの符号化を、前記第Ｍ−１レイヤの復号信号と、前記遅延を与えられた入力信号と、を用いて行う第Ｍレイヤ符号化手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、適切な遅延量を算出することができ、ビットレートの増加を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係る階層符号化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。
【００２１】
階層符号化装置１００には、例えば、音響データが入力され、あらかじめ定められたサンプル数で入力信号が区分されてフレーム化が行われ、第１レイヤ符号化部１０１に与えられる。入力信号をｓ(ｉ)と表したとき、（ｎ−１）・ＮＦ≦ｉ＜ｎ・ＮＦの範囲の入力信号を含むフレームが第ｎフレームとなる。ここでＮＦはフレーム長を表す。
【００２２】
第１レイヤ符号化部１０１は、第ｎフレームの入力信号を符号化し、第１レイヤ符号化コードを多重化部１０６に与えると共に、第１レイヤ復号化部１０２に与える。
【００２３】
第１レイヤ復号化部１０２は、第１レイヤ符号化コードから第１レイヤ復号信号を生成し、この第１レイヤ復号信号を遅延量算出部１０３および第２レイヤ符号化部１０５に与える。
【００２４】
遅延量算出部１０３は、第１レイヤ復号信号と入力信号とを用いて入力信号に与えるべき遅延量を算出し、その遅延量を遅延部１０４に与える。なお、遅延量算出部１０３の詳細については、後述する。
【００２５】
遅延部１０４は、遅延量算出部１０３から与えられる遅延量だけ入力信号を遅延させ、第２レイヤ符号化部１０５に与える。遅延量算出部１０３から与えられる遅延量をＤ(ｎ)と表したとき、第２レイヤ符号化部１０５に与えられる入力信号はｓ(ｉ−Ｄ(ｎ))と表される。
【００２６】
第２レイヤ符号化部１０５は、第１レイヤ復号信号と遅延部１０４から与えられる入力信号とを用いて符号化を行い、第２レイヤ符号化コードを多重化部１０６に出力する。
【００２７】
多重化部１０６は、第１レイヤ符号化部１０１で求められた第１レイヤ符号化コードと第２レイヤ符号化部１０５で求められた第２レイヤ符号化コードとを多重化して、出力コードとして出力する。
【００２８】
図５は、遅延量算出部１０３内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００２９】
遅延量算出部１０３には、入力信号ｓ(ｉ)および第１レイヤ復号信号ｙ(ｉ)が入力される。両信号は相関分析部１２１に与えられる。
【００３０】
相関分析部１２１は、入力信号ｓ(ｉ)と第１レイヤ復号信号ｙ(ｉ)との相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)を算出する。なお、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)は、次の（式１）で定義される。
【数１】
0004679513.tif 000002
【００３１】
また、各々の信号のエネルギーで正規化した次の（式２）に従っても良い。
【数２】
0004679513.tif 000003
ここで、Ｄは遅延量を表し、ＤＭＩＮ≦Ｄ≦ＤＭＡＸの範囲で相互相関値を算出する。ＤＭＩＮおよびＤＭＡＸは、遅延量Ｄの取り得る最小値および最大値を表す。
【００３２】
また、ここでは相互相関値の算出に（ｎ−１）・ＦＬ≦ｉ＜ｎ・ＦＬの範囲の信号、つまり第ｎフレーム全体の信号を用いることを想定している。なお、本発明はこれに限定されず、フレーム長より長い信号もしくは短い信号を用いて相互相関値を算出することも可能である。
【００３３】
さらに、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)にＤの関数で表される重みｗ(Ｄ)を上記の（式１）の右辺もしくは（式２）の右辺に乗じたものを用いても良い。その場合、（式１）および（式２）は、次の（式３）および（式４）のように表される。
【数３】
0004679513.tif 000004
【数４】
0004679513.tif 000005
【００３４】
相関分析部１２１は、このように算出された相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)を最大値検出部１２２に与える。
【００３５】
最大値検出部１２２は、相関分析部１２１から与えられる相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)のうち最大値となる値を検出し、そのときの遅延量Ｄｍａｘ（算出遅延量）を出力する。
【００３６】
図６は、音声信号を処理したときに遅延量Ｄｍａｘがどのように変化するかを示した図である。図６の上段は、入力音声信号を表しており、横軸は時間、縦軸は振幅値を表す。図６の下段は、上記の（式２）に従い算出された遅延量の変化を示しており、横軸は時間、縦軸は遅延量Ｄｍａｘを表す。
【００３７】
図６の下段に示す遅延量は、第１レイヤ符号化部１０１および第１レイヤ復号化部１０２で生じる理論的な遅延量に対する相対値を表している。この図は、入力信号のサンプリングレートを１６ｋＨｚとし、第１レイヤ符号化部１０１にＣＥＬＰ方式を用いて作成したものである。この図にあるように、入力信号に与えるべき遅延量が時間的に変動していることが分かる。なお、例えば、時間０〜０.１５秒、０.２〜０.３秒の箇所を見れば、有音以外（無音もしくは背景雑音）の箇所では、遅延量Ｄが不安定に変動する傾向があることもわかる。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、２つのレイヤからなる階層符号化において、入力
信号と第１レイヤ復号信号とを用いて遅延量を動的に（各フレームごとに）算出する遅延量算出部１０３を有する。そして、第２レイヤ符号化部１０５は、この動的な遅延量が与えられた後の入力信号を用いて第２符号化を行う。これにより、入力信号の位相と第１レイヤ復号信号の位相をより正確に一致させることができ、第２レイヤ符号化部１０５のビットレートの削減を図ることができる。
【００３９】
さらに一般化するならば、本実施の形態は、複数レイヤからなる階層符号化の第Ｍレイヤ（Ｍは２以上の整数）の符号化において、遅延量算出部にて、入力信号と第Ｍ−１レイヤの復号信号とから遅延量を各フレームごとに求め、この遅延量に従い入力信号の遅延を行う。これにより、入力信号と低位レイヤの出力信号との類似性（位相差）が改善され、第Ｍレイヤ符号化部のビットレートを削減することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、遅延量を各フレームごとに算出する場合を例にとって説明したが、遅延量の算出タイミング（算出間隔）は、フレームごとに限定されるわけではなく、特定の処理の処理単位時間を基準にして行われる。例えば、第１レイヤ符号化部でＣＥＬＰ方式を用いる場合、このＣＥＬＰは、各フレームごとにＬＰＣ分析および符号化が行われるのが通常であるので、遅延量の算出も各フレームごとに行われる。
【００４１】
以下、上記の階層符号化装置１００の各部について、より詳細に説明する。
【００４２】
図７は、第１レイヤ符号化部１０１にＣＥＬＰを用いたときの構成を示す図である。なお、ここでは、ＣＥＬＰを用いた場合について説明するが、第１レイヤ符号化部１０１にＣＥＬＰを用いることが本発明の要件ではなく、それ以外の方式を用いることも可能である。
【００４３】
ＬＰＣ分析部１３１にて入力信号のＬＰＣ係数が求められる。このＬＰＣ係数は、聴感的な品質向上のために利用され、聴感重みフィルタ１３５と聴感重みつき合成フィルタ１３４とに与えられる。それと同時にＬＰＣ量子化部１３２に与えられ、ＬＰＣ量子化部１３２ではＬＰＣ係数をＬＳＰ係数等の量子化に適したパラメータに変換され、量子化を行う。その量子化で得られる符号化コードが多重化部１４４に与えられ、かつＬＰＣ復号部１３３に与えられる。ＬＰＣ復号部１３３では、符号化コードから量子化後のＬＳＰ係数を算出しＬＰＣ係数に変換する。これにより、量子化後のＬＰＣ係数が求められる。この量子化後のＬＰＣ係数が聴感重み付き合成フィルタ１３４に与えられ、適応符号帳１３６、適応ゲイン、雑音符号帳１３７、および雑音ゲインの符号化に利用される。
【００４４】
ここで聴感重みフィルタ１３５は、以下の（式５）で表される。
【数５】
0004679513.tif 000006
ここで、α(ｉ)はＬＰＣ係数、ＮＰはＬＰＣ係数の次数、γＡＲ、γＭＡは聴感重みの強さを制御するパラメータである。ＬＰＣ係数は、フレーム単位で求められるため、聴感重みフィルタ１３５の特性はフレーム毎に変化することになる。
【００４５】
聴感重みフィルタ１３５は、ＬＰＣ分析部１３１で求められたＬＰＣ係数に基づいて入力信号に重み付けを行う。これは、量子化歪のスペクトルを入力信号のスペクトル包絡にマスクされるようスペクトル整形を行うことを目的として行われる。
【００４６】
次に、適応ベクトル、適応ベクトルゲイン、雑音ベクトル、および雑音ベクトルゲインの探索方法について説明する。
【００４７】
適応符号帳１３６は、過去に生成した駆動音源信号を内部状態として保持しており、この内部状態を所望のピッチ周期で繰り返すことにより適応ベクトルを生成することができる。ピッチ周期の取る範囲は、６０Ｈｚ〜４００Ｈｚの間が適当である。また、雑音符号帳１３７から、予め記憶領域に格納されている雑音ベクトル、または代数構造のように記憶領域を持たずに特定のルールに従い生成されるベクトルが雑音ベクトルとして出力される。ゲイン符号帳１４３から、適応ベクトルに乗じられる適応ベクトルゲインと、雑音ベクトルに乗じられる雑音ベクトルゲインとが出力され、乗算器１３８および乗算器１３９にてそれぞれのゲインがそれぞれのベクトルに乗じられる。加算器１４０にて、適応ベクトルゲインが乗じられた適応ベクトルと雑音ベクトルゲインが乗じられた雑音ベクトルとが加算されて駆動音源信号が生成され、聴感重み付き合成フィルタ１３４に与えられる。なお、聴感重み付き合成フィルタは、次の（式６）で表される。
【数６】
0004679513.tif 000007
ここで、α’(ｉ)は、量子化後のＬＰＣ係数を表す。
【００４８】
聴感重み付き合成フィルタ１３４は、駆動音源信号が通されて聴感重み付き合成信号が生成され減算器１４１に与えられる。減算器１４１は、聴感重み付き入力信号から聴感重み付き合成信号を減算し、探索部１４２に減算後の信号が与えられる。探索部１４２は、減算後の信号から定義される歪みが最小となる適応ベクトル、適応ベクトルゲイン、雑音ベクトル、および雑音ベクトルゲインの組み合わせを効率よく探索し、それら符号化コードを多重化部１４４に送る。この例では、適応ベクトルゲインと雑音ベクトルゲインを要素として持つベクトルとみなし、両者を同時に決定する構成を表している。しかし、この方法に限定されることはなく、適応ベクトルゲインと雑音ベクトルゲインを各々独立に決定する構成であっても良い。
【００４９】
全てのインデックスが決定された後に、多重化部１４４にてインデックスを多重化して符号化コードを生成し、出力する。それと共に、そのときのインデックスを用いて駆動音源信号を算出し、適応符号帳１３６に駆動音源信号を与えて次の入力信号に備える。
【００５０】
図８は、第１レイヤ符号化部１０１にＣＥＬＰを用いた時の、第１レイヤ復号化部１０２の構成を表す。第１レイヤ復号化部１０２は、第１レイヤ符号化部１０１で求められた符号化コードを用いて第１レイヤ復号信号を生成する機能を有する。
【００５１】
入力される第１レイヤ符号化コードから、分離部１５１にて符号化コードを分離し、適応符号帳１５２、雑音符号帳１５３、ゲイン符号帳１５４およびＬＰＣ復号部１５６にそれぞれ与えられる。ＬＰＣ復号部１５６では、与えられる符号化コードを用いてＬＰＣ係数を復号し、合成フィルタ１５７ならびに後処理部１５８に与える。
【００５２】
次に、適応符号帳１５２、雑音符号帳１５３、およびゲイン符号帳１５４は、符号化コードを利用してそれぞれ、適応ベクトルｑ(ｉ)、雑音ベクトルｃ(ｉ)、適応ベクトルゲインβｑ、および雑音ベクトルゲインγｑをそれぞれ復号する。ゲイン符号帳１５４は、適応ベクトルゲインと雑音ゲインベクトルを要素として持つベクトルとして表されていても良いし、適応ベクトルゲインと雑音ベクトルゲインを各々独立のパラメータとして保持す
る形態でも良い。どちらであるかは、第１レイヤ符号化部１０１のゲインの構成に依存する。
【００５３】
音源生成部１５５は、適応ベクトルに適応ベクトルゲインを乗じ、雑音ベクトルに雑音ベクトルゲインを乗じ、それぞれの乗算後の信号を加算して駆動音源信号を生成する。駆動音源信号をｅｘ(ｉ)と表すと、駆動音源信号ｅｘ(ｉ)は次の（式７）のように求められる。
【数７】
0004679513.tif 000008
【００５４】
主観的な品質を改善するために、上記駆動音源信号に後処理的な信号処理が施される。例えば、周期性信号の周期性をより強めて音質を改善するピッチ強調処理、パルス性音源による雑音感を緩和するパルス拡散処理、背景雑音部の不必要なエネルギー変動を緩和するスムージング処理等がこれに相当する。このような処理は、時変のフィルタ処理に基づき実現されているため、出力信号の位相が変動するという現象の原因になっている。
【００５５】
次に、復号されたＬＰＣ係数と駆動音源信号ｅｘ(ｉ)とを用いて、合成フィルタ１５７にて合成信号ｓｙｎ(ｉ)を次の（式８）に従い生成する。
【数８】
0004679513.tif 000009
ここで、αｑは復号されたＬＰＣ係数、ＮＰはＬＰＣ係数の次数を表す。このように復号された復号信号ｓｙｎ(ｉ)を後処理部１５８に与える。
【００５６】
後処理部１５８は、聴感的な音質を改善するためのポストフィルタ処理、背景雑音時の品質を改善するための雑音後処理等が適用される場合がある。このような処理は時変のフィルタ処理に基づき実現されているため、出力信号の位相が変動するという現象の原因になっている。
【００５７】
なお、ここでは、第１レイヤ復号化部１０２に後処理部１５８を含む構成を例にとって説明したが、このような後処理部が存在しない構成を採ることも可能である。
【００５８】
図９は、第２レイヤ符号化部１０５内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００５９】
遅延部１０４から遅延処理された入力信号が入力され、また、第１レイヤ復号化部１０２から第１レイヤ復号信号が入力される。減算器１６１は、入力信号から第１レイヤ復号信号を減算し、その残差信号を時間領域符号化部１６２に与える。時間領域符号化部１６２は、この残差信号を符号化して第２符号化コードを生成し、出力する。なお、ここでは、ＣＥＬＰのようなＬＰＣ係数と駆動音源モデルとに基づいた符号化方式を利用することもできる。
【００６０】
図１０は、図９に示した第２レイヤ符号化部１０５の別のバリエーション（第２レイヤ符号化部１０５ａ）を示すブロック図である。この第２レイヤ符号化部１０５ａの特徴は、入力信号と第１レイヤ復号信号とを周波数領域に変換し、周波数領域上で符号化する方法を適用している点にある。
【００６１】
遅延部１０４から遅延処理された入力信号が入力され、周波数領域変換部１６３にて入力スペクトルに変換され、周波数領域符号化部１６４に与えられる。また、第１レイヤ復
号化部１０２から第１レイヤ復号信号が入力され、周波数領域変換部１６５にて第１レイヤ復号スペクトルに変換され、周波数領域符号化部１６４に与える。周波数領域符号化部１６４は、周波数領域変換部１６３、１６５から与えられる入力スペクトルおよび第１レイヤ復号スペクトルを用いて符号化を行い、第２符号化コードを生成し出力する。なお、周波数領域符号化部１６４では、聴覚マスキングを利用して聴感的な歪みを低減させる符号化方式を利用することもできる。
【００６２】
以下、上記の階層符号化装置１００で符号化された符号化情報を復号化する階層復号化装置１７０の各部について、詳細に説明する。
【００６３】
図１１は、階層復号化装置１７０内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００６４】
階層復号化装置１７０には、符号化コードが入力される。分離部１７１は、入力された符号化コードを分離し、第１レイヤ復号化部１７２用の符号化コードと第２レイヤ復号化部１７３用の符号化コードとを生成する。第１レイヤ復号化部１７２は、分離部１７１で得られた符号化コードを用いて第１レイヤ復号信号を生成し、この復号信号を第２レイヤ復号化部１７３に与える。また、第１レイヤ復号信号は、直接階層復号化装置１７０の外部にも出力される。これにより、第１レイヤ復号化部１７２で生成される第１レイヤ復号信号を出力する必要が生じた場合には、この出力を利用することができる。
【００６５】
第２レイヤ復号化部１７３は、分離部１７１で分離された第２レイヤ符号化コードと第１レイヤ復号化部１７２から得られる第１レイヤ復号信号とが与えられる。第２レイヤ復号化部１７３は、後述する復号化処理を行い、第２レイヤ復号信号を出力する。
【００６６】
この構成によれば、第１レイヤ復号化部１７２で生成される第１レイヤ復号信号が必要の場合には、直接出力することができる。また、より品質の高い第２レイヤ復号化部１７３の出力信号を出力する必要がある場合には、これを出力させることもできる。いずれの復号信号が出力されるかは、アプリケーションやユーザの設定や判定結果に基づく。
【００６７】
図１２は、第１レイヤ符号化部１０１にＣＥＬＰが用いられた時の、第１レイヤ復号化部１７２内部の主要な構成を示すブロック図である。第１レイヤ復号化部１７２は、第１レイヤ符号化部１０１で生成された符号化コードを用いて第１レイヤ復号信号を生成する機能を有する。
【００６８】
第１レイヤ復号化部１７２は、入力される第１レイヤ符号化コードから、分離部１８１にて符号化コードを分離し、適応符号帳１８２、雑音符号帳１８３、ゲイン符号帳１８４、およびＬＰＣ復号部１８６にそれぞれ与えられる。ＬＰＣ復号部１８６では、与えられる符号化コードを用いてＬＰＣ係数を復号し、合成フィルタ１８７ならびに後処理部１８８に与える。
【００６９】
次に、適応符号帳１８２、雑音符号帳１８３、およびゲイン符号帳１８４では、符号化コードを利用してそれぞれ適応ベクトルｑ(ｉ)、雑音ベクトルｃ(ｉ)、適応ベクトルゲインβｑ、および雑音ベクトルゲインγｑをそれぞれ復号する。ゲイン符号帳１８４は、適応ベクトルゲインと雑音ゲインベクトルを要素として持つベクトルとして表されていても良いし、適応ベクトルゲインと雑音ベクトルゲインを各々独立のパラメータとして保持する形態でも良い。どちらであるかは、第１レイヤ符号化部１０１のゲインの構成に依存する。
【００７０】
音源生成部１８５は、適応ベクトルに適応ベクトルゲインを乗じ、雑音ベクトルに雑音ベクトルゲインを乗じ、それぞれの乗算後の信号を加算して駆動音源信号を生成する。駆
動音源信号をｅｘ(ｉ)と表すと、駆動音源信号ｅｘ(ｉ)は、次の（式９）のように求められる。
【数９】
0004679513.tif 000010
【００７１】
主観的な品質を改善するために、上記の駆動音源信号に後処理的な信号処理を施しても良い。例えば、周期性信号の周期性をより強めて音質を改善するピッチ強調処理、パルス性音源による雑音感を緩和するパルス拡散処理、背景雑音部の不必要なエネルギー変動を緩和するスムージング処理等がこれに相当する。
【００７２】
次に、復号されたＬＰＣ係数と駆動音源信号ｅｘ(ｉ)とを用いて合成フィルタ１８７にて合成信号ｓｙｎ(ｉ)を次の（式１０）に従い生成する。
【数１０】
0004679513.tif 000011
ここで、αｑは復号されたＬＰＣ係数、ＮＰはＬＰＣ係数の次数を表す。このように復号された復号信号ｓｙｎ(ｉ)を後処理部１８８に与える。なお、後処理部１８８では、聴感的な音質を改善するためのポストフィルタ処理、背景雑音時の品質を改善するための雑音後処理等が適用される場合がある。なお、ここでは、第１レイヤ復号化部１７２に後処理部１８８を含む構成について説明したが、このような後処理部が存在しない構成を採ることも可能である。
【００７３】
図１３は、第２レイヤ復号化部１７３内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００７４】
分離部１８１から第２レイヤ符号化コードが入力され、時間領域復号化部１９１で第２レイヤ復号残差信号が生成される。なお、第２レイヤ符号化部１０５にてＣＥＬＰのようなＬＰＣ係数と駆動音源モデルとに基づいた符号化方式が利用された場合には、第２レイヤ復号化部１７３では、その復号処理を行い信号を生成することになる。
【００７５】
加算部１９２は、入力される第１レイヤ復号信号と時間領域復号化部１９１から与えられる第２レイヤ復号残差信号とを加算して第２レイヤ復号信号を生成し、出力する。
【００７６】
図１４は、図１３に示した第２レイヤ復号化部１７３の別のバリエーション（第２レイヤ復号化部１７３ａ）を示すブロック図である。
【００７７】
この第２レイヤ復号化部１７３ａの特徴は、第２レイヤ符号化部１０５が入力信号と第１レイヤ復号信号とを周波数領域に変換し、周波数領域上で符号化した場合に、この方法により生成された第２レイヤ符号化コードを復号できる点にある。
【００７８】
第１レイヤ復号信号が入力され、周波数領域変換部１９３にて第１レイヤ復号スペクトルが生成され、周波数領域復号化部１９４に与えられる。また、周波数領域復号化部１９４には、第２レイヤ符号化コードが入力される。
【００７９】
周波数領域復号化部１９４は、第２レイヤ符号化コードと第１レイヤ復号スペクトルとに基づいて第２レイヤ復号スペクトルを生成し、時間領域変換部１９５に与える。ここで、周波数領域復号化部１９４は、第２レイヤ符号化部１０５で用いられた周波数領域符号化に対応する復号処理を行い、第２レイヤ復号スペクトルを生成することになる。なお、この復号処理には、聴覚マスキングを利用して聴感的な歪みを低減させる符号化方式が用
いされた場合の復号処理が想定される。
【００８０】
時間領域変換部１９５は、与えられる第２レイヤ復号スペクトルを時間領域の信号に変換して第２レイヤ復号信号を生成し、出力する。ここでは、必要に応じ、適切な窓掛けおよび重ね合わせ加算等の処理を行い、フレーム間に生じる不連続を回避する。
【００８１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る階層符号化装置２００は、入力信号の有音部分を検出する構成を備え、有音と判定された場合に遅延量算出部で求められた遅延量Ｄに従って入力信号を遅延させ、有音以外（無音もしくは背景雑音）と判定された場合は、あらかじめ定められている遅延量Ｄｃを用いて入力信号を遅延させ、適応遅延制御は行わない。
【００８２】
図６の下段で既に示したように、有音以外の箇所では遅延量算出部で求められる遅延量は、不安定に変動する傾向にある。この現象は入力信号の遅延量が頻繁に変動することを意味し、この信号を用いて符号化を行うと、復号信号の品質劣化が生じてしまう。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、有音以外の箇所では、あらかじめ定められた遅延量Ｄｃを用いて入力信号を遅延させる。これにより、入力信号の遅延量が頻繁に変動する現象を抑えることができ、復号信号の品質劣化を防止することができる。
【００８４】
図１５は、本実施の形態に係る階層符号化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。なお、この階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００（図４参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
ＶＡＤ部２０１は、入力信号を用いて入力信号が有音か有音以外（無音もしくは背景雑音）かを判定（検出）する。具体的には、ＶＡＤ部２０１は、入力信号を分析して、例えばエネルギー情報もしくはスペクトル情報等を求め、これら情報に基づき有音判定を行う。なお、第１レイヤ符号化部１０１で求めたＬＰＣ係数やピッチ周期、ゲイン情報等を利用して有音判定する構成であっても良い。このようにして求めた判定情報Ｓ２を遅延量算出部２０２に与える。
【００８６】
図１６は、遅延量算出部２０２内部の主要な構成を示すブロック図である。遅延量算出部２０２は、ＶＡＤ部２０１から与えられる判定情報に基づいて、有音と判定された場合には最大値検出部１２２にて求められた遅延量Ｄ(ｎ)を出力する。一方、判定情報が有音でない場合には、遅延量算出部２０２は、バッファ２１１に予め記録されている遅延量Ｄｃを出力する。
【００８７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る階層符号化装置は、内部の遅延量算出部３０１において、前フレーム（第ｎ−１フレーム）で求めた遅延量Ｄ(ｎ−１)をバッファに保持しておいて、現フレーム（第ｎフレーム）で相関分析を行うときの分析範囲を、Ｄ(ｎ−１)の近傍に限定する。すなわち、現フレームで使用する遅延量を前フレームで使用した遅延量の一定範囲内に収まるように制限を加える。よって、図６の下段のように遅延量Ｄが大きく変動する場合に、出力される復号信号に不連続な部分が発生して、その結果異音が生じる問題を回避することができる。
【００８８】
本実施の形態に係る階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００（図４参照）と同様の基本的構成を有しているので、その説明を省略する。
【００８９】
図１７は、上記の遅延量算出部３０１の主要な構成を示すブロック図である。なお、この遅延量算出部３０１も、実施の形態１に示した遅延量算出部１０３と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９０】
バッファ３０２は、前フレーム（第ｎ−１フレーム）で求められた遅延量Ｄ(ｎ−１)の値を保持しており、この遅延量Ｄ(ｎ−１)を分析範囲決定部３０３に与える。分析範囲決定部３０３は、現フレーム（第ｎフレーム）の遅延量を決定するための相互相関値を求める際の遅延量の範囲を決定し、相関分析部１２１ａに与える。現フレームの遅延量Ｄ(ｎ)の分析範囲を表すＲｍｉｎおよびＲｍａｘは、前フレームの遅延量Ｄ(ｎ−１)を用いて次の（式１１）および（式１２）のように表すことができる。
【数１１】
0004679513.tif 000012
【数１２】
0004679513.tif 000013
ここで、ＤＭＩＮはＲｍｉｎの取り得る最小値、ＤＭＡＸはＲｍａｘの取り得る最大値を表し、Ｍｉｎ（ ）は入力値のうちの最小値を出力する関数、Ｍａｘ（ ）は入力値のうちの最大値を出力する関数を表す。また、Ｈは前フレームの遅延量Ｄ(ｎ−１)に対する探索範囲を表す。
【００９１】
相関分析部１２１ａは、分析範囲決定部３０３から与えられる分析範囲Ｒｍｉｎ≦Ｄ≦Ｒｍａｘの範囲に含まれる遅延量Ｄに対して相関分析を行い、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)を算出し、最大値検出部１２２に与える。最大値検出部１２２は、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)｛ただし、Ｒｍｉｎ≦Ｄ≦Ｒｍａｘ｝の中で最大となる時の遅延量Ｄを求め、これを第ｎフレームの遅延量Ｄ(ｎ)として出力する。それと共にバッファ３０２に遅延量Ｄ(ｎ)を与え、次のフレームの処理に備える。
【００９２】
なお、本実施の形態では、現フレームの遅延量に対し、この遅延量が前フレームで使用された遅延量の一定範囲内に収まるような制限が加えられる形態を説明したが、現フレームで使用される遅延量を所定の範囲内、例えば、予め定められた標準遅延量なるものを設定しておいて、この標準遅延量に対し一定範囲内に収まるような制限を加えるような形態であっても良い。
【００９３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る階層符号化装置は、相関分析部の前段にアップサンプリング部を設け、入力信号のサンプリングレートを増加（アップサンプリング）させた後に、第１レイヤ復号信号との相関分析を行い、遅延量の算出を行う。よって、小数値で表される精度の高い遅延量を求めることができる。
【００９４】
本実施の形態に係る階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００（図４参照）と同様の基本的構成を有しているので、その説明を省略する。
【００９５】
図１８は、本実施の形態に係る遅延量算出部４０１の主要な構成を示すブロック図である。なお、この遅延量算出部４０１も、実施の形態１に示した遅延量算出部１０３と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９６】
アップサンプリング部４０２は、入力信号ｓ(ｉ)のアップサンプリングを行い、サンプリングレートを上げた信号ｓ’(ｉ)を生成し、相関分析部１２１ｂにアップサンプリング
後の入力信号ｓ’(ｉ)を与える。なお、以下、サンプリングレートをＵ倍にする場合を例にとって説明を行う。
【００９７】
相関分析部１２１ｂは、アップサンプリング後の入力信号ｓ’(ｉ)と第１レイヤ復号信号ｙ(ｉ)とを用いて相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)を算出する。相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)は以下の（式１３）によって算出される。
【数１３】
0004679513.tif 000014
【００９８】
また、次の（式１４）に従っても良い。
【数１４】
0004679513.tif 000015
【００９９】
または、前述したように重み関数ｗ(Ｄ)を乗じた式に従っても良い。相関分析部１２１ｂは、このようにして算出された相互相関値を最大値検出部１２２ｂに与える。
【０１００】
最大値検出部１２２ｂは、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)が最も最大となるときのＤを求め、比Ｄ／Ｕで表される小数値を遅延量Ｄ(ｎ)として出力する。
【０１０１】
なお、相関分析部１２１ｂで求めたアップサンプリング後の入力信号ｓ’(ｉ)に対し遅延量Ｄ／Ｕだけ位相のずれた信号を、第２レイヤ符号化部１０５に直接与えても良い。第２レイヤ符号化部１０５に与える信号をｓ”(ｉ)とすると、ｓ”(ｉ)は、以下の（式１５）のように表される。
【数１５】
0004679513.tif 000016
【０１０２】
このように、入力信号のサンプリングレートを増加させた後に遅延量を算出するため、より精度の高い遅延量に基づき処理を行うことが可能になる。さらに、アップサンプリング後の入力信号を直接第２レイヤ符号化部に与えることを行えば、新たなアップサンプリング処理を行う必要がなくなり、演算量の増加を防ぐことが可能となる。
【０１０３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、第１レイヤ符号化部１０１に与えられる入力信号のサンプリングレート（サンプリング周波数）、すなわち、第１レイヤ復号化部１０２の出力信号のサンプリングレートと、第２レイヤ符号化部１０５に与えられる入力信号のサンプリングレートとが異なる場合でも、符号化を行うことができる階層符号化装置を開示する。すなわち、本発明の実施の形態５に係る階層符号化装置は、第１レイヤ符号化部１０１の前段にダウンサンプリング部５０１を備え、第１レイヤ復号化部１０２の後段にアップサンプリング部５０２を備える。
【０１０４】
この構成によれば、遅延量算出部１０３に入力される２つの信号のサンプリングレートを揃えることができるので、周波数軸方向にスケーラビリティを有する帯域スケーラブル符号化に対応することが可能となる。
【０１０５】
図１９は、本実施の形態に係る階層符号化装置５００の主要な構成を示すブロック図である。なお、この階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０６】
ダウンサンプリング部５０１は、入力信号のサンプリングレートを下げ、第１レイヤ符号化部１０１に与える。入力信号のサンプリングレートをＦｓ、第１レイヤ符号化部１０１に与える入力信号のサンプリングレートをＦｓ１とすると、ダウンサンプリング部５０１は、入力信号のサンプリングレートがＦｓからＦｓ１に変換されるようにダウンサンプリング処理を行う。
【０１０７】
アップサンプリング部５０２は、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートを上げた後に、この信号を遅延量算出部１０３および第２レイヤ符号化部１０５に与える。第１レイヤ復号化部１０２より与えられる第１レイヤ復号信号のサンプリングレートをＦｓ１、遅延量算出部１０３および第２レイヤ符号化部１０５に与える信号のサンプリングレートをＦｓ２とすると、アップサンプリング部５０２は、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートがＦｓ１からＦｓ２に変換されるようにアップサンプリング処理を行う。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、サンプリングレートＦｓとＦｓ２とは同じ値である。かかる場合、実施の形態１〜４で既に述べた各遅延量算出部を適用することができる。
【０１０９】
（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６に係る階層符号化装置６００の主要な構成を示すブロック図である。なお、この階層符号化装置６００は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
本実施の形態も、実施の形態５と同様に、第１レイヤ符号化部１０１に与えられる入力信号のサンプリングレートと第２レイヤ符号化部１０５に与えられる入力信号のサンプリングレートとが異なる。本実施の形態に係る階層符号化装置６００は、第１レイヤ符号化部１０１の前段にダウンサンプリング部６０１を設けるが、実施の形態５と異なり、第１レイヤ復号化部１０２の後段にはアップサンプリング部５０２を設置しない。
【０１１１】
本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化部１０１の後段にアップサンプリング部５０２が必要ないために、このアップサンプリング部で必要な演算量や遅延の増加を回避することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態の構成において、第２レイヤ符号化部１０５は、サンプリングレートＦｓの入力信号とサンプリングレートＦｓ１の第１レイヤ復号信号を用いて第２レイヤ符号化コードを生成することになる。よって、実施の形態１等で示した遅延量算出部１０３と異なる動作を行う遅延量算出部６０２が設置されている。遅延量算出部６０２には、サンプリングレートＦｓの入力信号と、サンプリングレートＦｓ１の第１レイヤ復号信号とが入力される。
【０１１３】
図２１は、遅延量算出部６０２内部の主要な構成を示すブロック図である。
【０１１４】
サンプリングレートＦｓの入力信号と、サンプリングレートＦｓ１の第１レイヤ復号信号とは、変形相関分析部６１１に与えられる。変形相関分析部６１１は、サンプリングレートＦｓとＦｓ１との関係から適切なサンプル間隔のサンプル値を用いて相互相関値を算
出する。具体的には、以下のような処理を行う。
【０１１５】
サンプリングレートＦｓとＦｓ１の最小公倍数をＧとしたとき、入力信号のサンプル間隔Ｕと第１レイヤ出力信号のサンプル間隔Ｖは、次の（式１６）および（式１７）のように表される。
【数１６】
0004679513.tif 000017
【数１７】
0004679513.tif 000018
【０１１６】
このとき、変形相関分析部６１１で算出される相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)は、次の（式１８）のように表される。
【数１８】
0004679513.tif 000019
【０１１７】
また、次の（式１９）に従っても良い。
【数１９】
0004679513.tif 000020
【０１１８】
または、前述したように重み関数ｗ(Ｄ)を乗じた式に従っても良い。このようにして算出された相互相関値を最大値検出部１２２に与える。
【０１１９】
図２２は、変形相関分析部６１１において行われる処理の概要を説明するための図である。なお、ここでは、入力信号のサンプリングレートＦｓが１６ｋＨｚ、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートＦｓ１が８ｋＨｚの条件のときの処理を表している。
【０１２０】
サンプリングレートが上記の条件のとき、最小公倍数Ｇは１６０００となるので、入力信号のサンプル間隔Ｕと第１レイヤ出力信号のサンプル間隔Ｖは、それぞれ、Ｕ＝２、Ｖ＝１となる。そこで、このサンプル間隔の関係に従い、図に示されるように相互相関値が算出される。
【０１２１】
図２３は、変形相関分析部６１１において行われる処理の別のバリエーションを示す図である。なお、ここでは、入力信号のサンプリングレートＦｓが２４ｋＨｚ、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートＦｓ１が１６ｋＨｚの条件のときの処理を表している。
【０１２２】
サンプリングレートが上記の条件のとき、最小公倍数Ｇは４８０００となるので、入力信号のサンプル間隔Ｕと第１レイヤ出力信号のサンプル間隔Ｖは、それぞれ、Ｕ＝３、Ｖ＝２となる。そこで、このサンプル間隔の関係に従い、図に示されるように相互相関値が算出される。
【０１２３】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る階層符号化装置は、内部の遅延量算出部７０１において前フレームで求めた遅延量Ｄ(ｎ−１)をバッファに保持し、現フレームで相関分析を行うときの分析範囲をＤ(ｎ−１)の近傍に限定する。よって、図６の下段のように遅延量Ｄが大きく変動する場合に、入力信号に不連続な部分が発生し、その結果異音が生じる問題を回避することができる。
【０１２４】
本実施の形態に係る階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００（図４参照）と同様の基本的構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１２５】
図２４は、上記の遅延量算出部７０１の主要な構成を示すブロック図である。なお、この遅延量算出部７０１は、実施の形態３に示した遅延量算出部３０１と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、変形相関分析部６１１ａは、実施の形態６に示した変形相関分析部６１１と同様の機能を有している。
【０１２６】
バッファ３０２は、前フレーム（第ｎ−１フレーム）で求められた遅延量Ｄ(ｎ−１)の値を保持しており、この遅延量Ｄ(ｎ−１)を分析範囲決定部３０３に与える。分析範囲決定部３０３は、現フレーム（第ｎフレーム）の遅延量を決定するための相互相関値を求める際の遅延量の範囲を決定し、この範囲を変形相関分析部６１１ａに与える。現フレームの遅延量Ｄ(ｎ)の分析範囲を表すＲｍｉｎとＲｍａｘは、前フレームの遅延量Ｄ(ｎ−１)を用いて次の（式２０）および（式２１）のように表すことができる。
【数２０】
0004679513.tif 000021
【数２１】
0004679513.tif 000022
ここで、ＤＭＩＮはＲｍｉｎの取り得る最小値、ＤＭＡＸはＲｍａｘの取り得る最大値を表し、Ｍｉｎ（ ）は入力値の内の最小値を出力する関数、Ｍａｘ（ ）は入力値の内の最大値を出力する関数を表す。また、Ｈは前フレームの遅延量Ｄ(ｎ−１)に対する探索範囲を表す。
【０１２７】
変形相関分析部６１１ａは、分析範囲決定部３０３から与えられる分析範囲Ｒｍｉｎ≦Ｄ≦Ｒｍａｘの範囲に含まれる遅延量Ｄに対して相関分析を行い、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)を算出し、最大値検出部１２２に与える。最大値検出部１２２は、相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)｛ただし、Ｒｍｉｎ≦Ｄ≦Ｒｍａｘ｝の中で最大となる時の遅延量Ｄを求め、これを第ｎフレームの遅延量Ｄ(ｎ)として出力する。これと共に、変形相関分析部６１１ａは、バッファ３０２に遅延量Ｄ(ｎ)を与え、次のフレームの処理に備える。
【０１２８】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る階層符号化装置は、入力信号のサンプリングレートを上げた後に第１レイヤ復号信号との相関分析を行う。よって、小数値で表される精度の高い遅延量を求めることができる。
【０１２９】
本実施の形態に係る階層符号化装置は、実施の形態１に示した階層符号化装置１００（図４参照）と同様の基本的構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１３０】
図２５は、本実施の形態に係る遅延量算出部８０１の主要な構成を示すブロック図である。なお、この遅延量算出部８０１は、実施の形態６に示した遅延量算出部６０２と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する
。
【０１３１】
アップサンプリング部８０２は、入力信号ｓ(ｉ)のアップサンプリングを行いサンプリングレートを上げた信号ｓ’(ｉ)を生成し、変形相関分析部６１１ｂにアップサンプリング後の入力信号ｓ’(ｉ)を与える。なお、ここでは、サンプリングレートをＴ倍にする場合を例にとって説明する。
【０１３２】
変形相関分析部６１１ｂは、アップサンプリング後の入力信号ｓ’(ｉ)のサンプリングレートＴ・ＦｓとＦｓ１との関係から、適切なサンプル間隔のサンプル値を用いて相互相関値を算出する。具体的には、次のような処理を行う。
【０１３３】
サンプリングレートＴ・ＦｓとＦｓ１の最小公倍数をＧとしたとき、入力信号のサンプル間隔Ｕと第１レイヤ出力信号のサンプル間隔Ｖは、次の（式２２）および（式２３）のように表される。
【数２２】
0004679513.tif 000023
【数２３】
0004679513.tif 000024
【０１３４】
このとき、変形相関分析部６１１ｂで算出される相互相関値Ｃｏｒ(Ｄ)は、次の（式２４）のように表される。
【数２４】
0004679513.tif 000025
【０１３５】
また、次の（式２５）に従っても良い。
【数２５】
0004679513.tif 000026
【０１３６】
または、前述したように重み関数ｗ(Ｄ)を乗じた式に従っても良い。このようにして算出された相互相関値を最大値検出部１２２ｂに与える。
【０１３７】
以上、本発明に係る各実施の形態について説明した。
【０１３８】
本発明に係る階層符号化装置は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１３９】
本発明に係る階層符号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置および基地局装置を提供することができる。
【０１４０】
なお、ここでは、レイヤ数が２の場合を例にとって説明したが、レイヤ数はこれに限られず、レイヤ数が２以上の階層符号化にも本発明は適用可能である。
【０１４１】
また、ここでは、入力信号と第１レイヤ復号信号の位相差を補正するように入力信号の位相を制御する方法について説明したが、逆に両信号の位相差を補正するように第１レイヤ復号信号の位相を制御する構成であっても良い。この場合、第１レイヤ復号信号の位相をどのように制御したかを示す情報を符号化して、復号化部に伝送する必要がある。
【０１４２】
また、上記各実施の形態で用いた雑音符号帳は、固定符号帳(fixed codebook)、確率符号帳(stochastic codebook)、または乱数符号帳(random codebook)と呼ばれることもある。
【０１４３】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る階層符号化方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明の階層符号化装置と同様の機能を実現することができる。
【０１４４】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されていても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されていても良い。
【０１４５】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【０１４６】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【０１４７】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【０１４８】
本明細書は、２００４年４月２８日出願の特願２００４−１３４５１９に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る階層符号化装置および階層符号化方法は、移動体通信システム等において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】従来の階層符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】位相補正が適切である場合の残差信号を示す図
【図３】位相補正が適切でない場合の残差信号を示す図
【図４】実施の形態１に係る階層符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係る遅延量算出部内部の主要な構成を示すブロック図
【図６】音声信号を処理したときに遅延量Ｄｍａｘがどのように変化するかを示した図
【図７】実施の形態１に係る第１レイヤ符号化部にＣＥＬＰを用いたときの構成を示す図
【図８】実施の形態１に係る第１レイヤ復号化部の構成を表す図
【図９】実施の形態１に係る第２レイヤ符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態１に係る第２レイヤ符号化部の別のバリエーションを示すブロック図
【図１１】実施の形態１に係る階層復号化装置内部の主要な構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態１に係る第１レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１３】実施の形態１に係る第２レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１４】実施の形態１に係る第２レイヤ復号化部の別のバリエーションを示すブロック図
【図１５】実施の形態２に係る階層符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１６】実施の形態２に係る遅延量算出部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１７】実施の形態３に係る遅延量算出部の主要な構成を示すブロック図
【図１８】実施の形態４に係る遅延量算出部の主要な構成を示すブロック図
【図１９】実施の形態５に係る階層符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２０】実施の形態６に係る階層符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２１】実施の形態６に係る遅延量算出部内部の主要な構成を示すブロック図
【図２２】実施の形態６に係る変形相関分析部において行われる処理の概要を説明するための図
【図２３】実施の形態６に係る変形相関分析部において行われる処理の別のバリエーションを示す図
【図２４】実施の形態７に係る遅延量算出部の主要な構成を示すブロック図
【図２５】実施の形態８に係る遅延量算出部の主要な構成を示すブロック図
【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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