(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
区分された時間−周波数領域において、低周波領域に属する信号を複製して、高周波領域に属する信号を生成するための情報を含んだ符号化信号を生成する符号化装置であって、
特定の周波数に信号成分が偏在するトーンと、周波数に関係なく信号成分が存在するノイズとについて、区分された前記高周波領域信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）と、前記高周波領域に複製される前記低周波領域の信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）とを、線形予測処理を用いて算出するトーン／ノイズ比算出手段と、
前記高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）が第１の閾値Ｔｒ１よりも小さく、かつ、対応する前記低周波領域の前記低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）が第２の閾値Ｔｒ２よりも大きい場合、前記低周波領域の信号のトーン性を抑制する必要があると判定するトーン性抑制判定手段と、
前記トーン性抑制判定手段により、トーン性を抑制する必要があると判定された場合、数式７（ただし、Ｔｒ３は、低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）がＴｒ３の値より大きい場合に調整係数Ｂｉを一定値１にするための第３の閾値であり、ｍｉｎ（）は（）内の小さい方の値を示し、調整係数Ｂｉは０以上１以下の値を取る。）に従ってトーン性を調整する調整係数Ｂｉを算出する調整係数算出手段と、
【数７】
0004741476.tif 000022
算出された前記調整係数を含む符号化信号を生成する符号化手段と
を備える符号化装置。
【請求項２】
前記符号化装置は、さらに、
算出された前記調整係数Ｂｉを用いて前記低周波領域の信号のトーン性が抑制されることにより、前記低周波領域の信号成分のエネルギが減少する分、前記低周波領域の信号の前記トーン／ノイズ比を補正した上で、前記算出された高域トーン／ノイズ比および低域トーン／ノイズ比に基づいて、前記高周波領域に複製される前記低周波領域の信号に、トーン性を有する所定の信号を付加するか否かを判定するトーン信号付加判定手段を備え、
前記符号化手段は、前記トーン信号付加判定手段の判定結果を含む符号化信号を生成する
請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記トーン信号付加判定手段は、トーン性を有する前記信号を付加するか否かを判定する際に、算出された前記調整係数Ｂｉを用いて前記低周波領域の信号のトーン性が抑制されることにより、前記低周波領域の信号成分のエネルギが減少する分、数式９（ただし、ｔは時間軸方向にｔ＝０〜Ｔ（ｉ）までのサンプルの個数であり、ｋは周波数方向に細分されたトーンバンドｈｉに含まれるｋ個のサブバンドを示す。Ｓｔはトーン信号成分であり、Ｓｎはノイズ信号成分であり、Ｂ（ｔ、ｋ）は調整係数であり、ｐ（ｋ）は高域のｋ番目のサブバンドに複製される低域のサブバンドを与えるための関数である。）に従って、前記低周波領域の信号の前記トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）を補正する
【数９】
0004741476.tif 000023
請求項２記載の符号化装置。
【請求項４】
前記トーン信号付加判定手段は、前記高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）と、前記調整係数Ｂｉにより前記低周波領域の信号のトーン性が抑制された分、補正された前記低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）とが、数式１０（ただし、Tr4、Tr5、Tr6は、あらかじめ定められた閾値である。）に示す条件を満たす場合に、
【数１０】
0004741476.tif 000024
前記高周波領域にトーン性を有する前記信号を付加する必要があると判定する
請求項３記載の符号化装置。
【請求項５】
前記トーン信号付加判定手段は、区分された前記高周波領域における信号のエネルギ分布と、前記高周波領域の信号の前記トーン／ノイズ比とに基づいて、前記高周波領域にトーン性を有する所定の信号を付加するか否かを判定する
請求項１記載の符号化装置。
【請求項６】
前記トーン信号付加判定手段は、区分された前記高周波領域において、相対的に低いエネルギの複数の信号の中に、突出して高いエネルギの信号が存在する場合に、トーン性を有する前記信号を付加すると判定する
請求項５記載の符号化装置。
【請求項７】
区分された時間−周波数領域において、低周波領域に属する信号を複製して、高周波領域に属する信号を生成するための情報を含んだ符号化信号を生成する符号化方法であって、
特定の周波数に信号成分が偏在するトーンと、周波数に関係なく信号成分が存在するノイズとについて、区分された前記高周波領域信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）と、前記高周波領域に複製される前記低周波領域信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）とを、線形予測処理を用いて算出し、
前記高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）が第１の閾値Ｔｒ１よりも小さく、かつ、対応する前記低周波領域の前記低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）が第２の閾値Ｔｒ２よりも大きい場合、前記低周波領域の信号のトーン性を抑制する必要があると判定し、
トーン性を抑制する必要があると判定された場合、数式７（ただし、Ｔｒ３は、低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）がＴｒ３の値より大きい場合に調整係数Ｂｉを一定値１にするための第３の閾値であり、ｍｉｎ（）は（）内の小さい方の値を示し、調整係数Ｂｉは０以上１以下の値を取る。）に従ってトーン性を調整する調整係数Ｂｉを算出し、
【数７】
0004741476.tif 000025
算出された前記調整係数を含む符号化信号を生成する符号化方法。
【請求項８】
前記符号化方法は、さらに、
算出された前記調整係数を用いて前記低周波領域の信号のトーン性が抑制されることにより、前記低周波領域の信号成分のエネルギが減少する分、前記低周波領域の信号の前記トーン／ノイズ比を補正した上で、前記算出された高域トーン／ノイズ比および低域トーン／ノイズ比に基づいて、前記高周波領域に複製される前記低周波領域の信号に、トーン性を有する所定の信号を付加するか否かを判定し、
前記トーン性を有する所定の信号を付加するか否かの判定結果を含む符号化信号を生成する
請求項７記載の符号化方法。
【請求項９】
区分された時間−周波数領域において、低周波領域に属する信号を複製して、高周波領域に属する信号を生成するための情報を含んだ符号化信号を生成する符号化装置のためのプログラムであって、
特定の周波数に信号成分が偏在するトーンと、周波数に関係なく信号成分が存在するノイズとについて、区分された前記高周波領域信号のトーン成分のエネルギーとノイズ成分のエネルギーの比である高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）と、前記高周波領域に複製される前記低周波領域信号のトーン成分のエネルギーとノイズ成分のエネルギーの比である低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）とを、線形予測処理を用いて算出するステップと、
前記高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）が第１の閾値Ｔｒ１よりも小さく、かつ、対応する前記低周波領域の前記低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）が第２の閾値Ｔｒ２よりも大きい場合、前記低周波領域の信号のトーン性を抑制する必要があると判定するステップと、
前記トーン性抑制判定ステップにより、トーン性を抑制する必要があると判定された場合、数式７（ただし、Ｔｒ３は、低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）がＴｒ３の値より大きい場合に調整係数Ｂｉを一定値１にするための第３の閾値であり、ｍｉｎ（）は（）内の小さい方の値を示し、調整係数Ｂｉは０以上１以下の値を取る。）に従ってトーン性を調整する調整係数Ｂｉを算出するステップと
【数７】
0004741476.tif 000026
算出された前記調整係数を含む符号化信号を生成するステップとをコンピュータに実行させる、コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体に記録されたプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号のスペクトルを効率的に圧縮符号化し、圧縮符号化された信号を復号化して高音質のオーディオ信号を生成するための符号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ符号化の目的は、ディジタル化されたオーディオ信号をできるだけ効率的に圧縮、伝送し、デコーダにおける復号化処理によって、できるだけ高い品質のオーディオ信号を再生することにある。図１は、オーディオ信号の一般的な圧縮符号化処理及び復号化処理を行なう従来のエンコーダ２００とデコーダ２１０の構成を示す図である。上記の一例として、オーディオ信号のもっとも一般的な圧縮方法を図１に示す。従来のエンコーダ２００は、フレーム分割部２０１、スペクトル変換部２０２及びスペクトル符号化部２０３を備える。フレーム分割部２０１は、時間領域において、入力されたオーディオ信号を、連続する一定個数のサンプルからなるフレームに分割する。スペクトル変換部２０２は、それぞれのフレームの入力オーディオ信号のサンプルを周波数領域のスペクトル信号に変換する。スペクトル符号化部２０３は、一般的に帯域幅と呼ばれる、ある周波数帯域までのスペクトル信号を量子化し、その結果を符号情報（ビットストリーム）として出力する。出力されたビットストリームは、例えば、伝送路を介して、又は、記録媒体を介してデコーダ２１０に送られる。一方、エンコーダ２００からの符号情報を入力ビットストリームとして取得したデコーダ２１０は、スペクトル復号化部２０４、スペクトル逆変換部２０５及びフレーム結合部２０６を備える。スペクトル復号化部２０４は、入力ビットストリームの符号情報を逆量子化することによって、スペクトル信号を得る。得られたスペクトル信号は、スペクトル逆変換部２０５において時間信号に変換される。これにより、フレーム単位のオーディオ信号が生成される。各フレームのオーディオ信号は、フレーム結合部２０６において結合され、出力オーディオ信号となる。
【０００３】
図２は、従来の低ビットレートの符号化により、高い周波数の信号が欠落したオーディオ信号の一例を示す図である。ここで、オーディオ信号を表すために使用できる単位時間当たりの符号量であるビットレートが低下すると、符号化されるオーディオ信号の帯域幅３０１も減少する。この時、高域成分（高い周波数の信号）は、低域成分（低い周波数の信号）と比較して聴覚的な重要度が低いため、高域成分から先に、符号化される帯域が削減されることになる。結果として、低ビットレートにおいては、図２に示すように、高い周波数のトーン信号３０３や、低域成分の調波構造（ハーモニクス）として存在していた高域成分３０４が欠落する。通常、従来のデコーダで復号される範囲３０２は、符号化される信号の帯域幅３０１に等しく、それに伴い、聴感的な音質も低下する。   帯域拡張技術（Ｂａｎｄ  Ｗｉｄｔｈ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）は、低ビットレートの符号化において、上記のような理由で失われた高域成分を補償する技術であり、その代表例として、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４９６−３  ＭＰＥＧ−４  Ａｕｄｉｏとして標準方式として定められたＳＢＲ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｂａｎｄ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）方式がある。当該技術については、特許文献１にもその記載がある。
【０００４】
本発明の従来技術の一例としてＳＢＲ方式を適用する場合を用いる。図３は、ＳＢＲ方式による符号化ビットストリームを復号化するデコーダ４００の構成を示すブロック図である。デコーダ４００は、ＳＢＲ方式により帯域を拡張する機能を備えたデコーダであって、ビットストリーム分離部４０１、コアオーディオ復号部４０２、分析サブバンドフィルタ部４０３、帯域拡張部４０４及び合成サブバンドフィルタ部４０５を備える。まず、入力ビットストリームは、ビットストリーム分離部４０１において、低域部のオーディオスペクトル信号を符号化したものであるコアオーディオ部のビットストリームと、コアオーディオ部に符号化されている低域部の信号を用いて高域部の信号を生成するための帯域拡張情報を符号化したものである帯域拡張部のビットストリームとに分離される。コアオーディオ復号部４０２は、コアオーディオ部のビットストリームを復号し、低域成分の時間信号を生成する。コアオーディオ復号部４０２としては、既存のいかなる復号化部を用いても良いが、例えばＭＰＥＧ−４  Ａｕｄｉｏの場合、同じくＭＰＥＧ−４規格であるＡＡＣ方式を用いる。復号された低域成分の信号は、分析サブバンドフィルタ部４０３において、Ｍチャネルのサブバンド信号に分割される。以降の帯域拡張処理は、このサブバンド信号（低域サブバンド信号）に対して行なわれる。帯域拡張部４０４は、ビットストリーム中の帯域拡張部に含まれる帯域拡張情報を用いて、低域サブバンド信号を加工し、新たに高域成分の信号を表す高域サブバンド信号を生成する。生成された高域サブバンド信号は、低域サブバンド信号と合わせてＮチャネルのサブバンド信号として、合成サブバンドフィルタ部４０５に入力され、合成処理を経て出力オーディオ信号となる。同図では、合成フィルタM〜合成フィルタN-1の出力オーディオ信号が帯域拡張された信号を示している。なお、ここで用いられるサブバンド信号は、時間信号であるオーディオ信号を、周波数方向へのサブバンド分割と各サブバンドに含まれる時間サンプルの２次元配置により表現したものと見なせる。
【０００５】
図４は、図３に示した帯域拡張部４０４が低域サブバンド信号を加工して高域サブバンド信号を生成する処理を示す図である。複製された高域サブバンド信号５０１は、低域サブバンド信号５０２を高域側に複製することによって生成される。この複製処理の過程においては、逆フィルタリング処理５０３により、低域サブバンド信号のトーン性が抑制される。トーン性の抑制度合いは、チャープファクタ５０４と呼ばれる値（請求項でいう「調整係数」に相当）によって制御される。複数の連続するサブバンドをグループ化し、そのグループに対して、同一のチャープファクタを適用するが、以降そのグループをチャープファクタバンドと呼ぶ。ここで、典型的なＤ次の逆フィルタを次式に示す。
【０００６】
【数１】
0004741476.tif 000002
【０００７】
ここで、Xhigh(t,k)は、生成される高域サブバンド信号、Xlow(t,k)は低域サブバンド信号、tは時間サンプル位置、kはサブバンド番号、aiはXlow(t,k)から線形予測によって算出される線形予測係数、p(k)は、k番目の高域サブバンド信号に対応する低域サブバンド信号を与えるためのマッピング関数、Bjは高域サブバンド信号Xhigh(t,k)に対して設定されるチャープファクタバンドbjに対応するチャープファクタである。
【０００８】
逆フィルタリングの技術的な詳細および、マッピング関数p(k)を決定する方法については、本発明で開示する内容には含まれないので、その説明を省略する。また、チャープファクタBjについては、０以上１以下の値を取り、トーン性抑制効果はBj ＝１において最大となり、Bj ＝０において最小となる。チャープファクタバンドのグループ化情報と、それぞれのチャープファクタバンドに対するチャープファクタは、符号化され、ビットストリームに組み込まれて伝送される。
【０００９】
続いて、生成された高域サブバンド信号は、原音の高域サブバンド信号に類似する周波数特性となるように、そのエンベロープ形状（おおまかに表した信号エネルギ分布）が調整される。このようなエンベロープ形状の調整方法を示す例としては、特許文献２が挙げられる。時間／周波数の二次元表現である高域サブバンド信号は、まず時間方向への「時間セグメント」に分割され、続いて周波数方向への「周波数バンド」に分割される。図５に、この高域サブバンド信号分割処理を示す。図５は、高域サブバンド信号を時間セグメントと周波数バンドとに分割する分割方法の一例を示す図である。矢印６０１は高域サブバンド信号の時間方向への分割を示し、矢印６０２は周波数方向への分割を示している。時間および周波数方向に分割された各領域（「エネルギバンド」と呼ぶ）内の高域サブバンド信号は、各領域に対して与えられたエネルギ値に対応する様にスケーリングされる。エンベロープ形状調整に用いられる時間／周波数方向への分割情報と、分割された各領域に対するエネルギ値は、エンコーダ２００において符号化され、ビットストリームに組み込まれて伝送される。
【００１０】
さらに、前記のエネルギのエンベロープ形状調整に加えて、生成される高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比も、生成される信号の表現力を高め、より入力信号に近い音質を実現するために重要な要素である。もし、生成される高域サブバンド信号において、部分的にノイズ性の成分が不足している場合には、人工的なノイズ成分を付加し、これを補う必要がある。同様に、部分的にトーン性の成分が不足している場合には、人工的なトーン成分（サイン波）を付加する。ノイズ成分の付加は、「ノイズバンド」と呼ばれる領域に対して行なわれ、また、サイン信号の付加は、「トーンバンド」と呼ばれる領域に対して行なわれる。図６（ａ）〜（ｃ）は、図５のように分割された高域の領域を、エネルギ、ノイズ及びトーンの別にグループ化した場合に得られる高域サブバンド信号の分割の一例を示す図である。前記エネルギバンドとノイズバンド、トーンバンドの関係を図６（ａ）〜（ｃ）に示す。図６（ａ）の時間−周波数空間の区分は、高域サブバンド信号のエンベロープ形状調整のために同じエネルギ値が与えられる領域を示している。同図において、時間−周波数空間の分割方法７０１ではｅｉ(ｉ=0,1, ... ,23)で示される領域がエネルギバンドを示している。図６（ｂ）の時間−周波数空間の分割方法７０２ではｑｉ(ｉ=0,1, ... ,5)で示される領域がノイズバンドを示している。また、ノイズバンドの区分とチャープファクタバンドの区分とは共通である。さらに、図６（ｃ）の時間−周波数空間の分割方法７０３では、ｈｉ(ｉ=0,1, ... ,17)で示される領域がトーンバンドを示している。人工的なサイン波の付加は、図６（ｃ）のサイン波のトーン信号が付加されるサブバンド７０４に示される様に、トーンバンドｈ16に含まれる高域サブバンド信号において、その中央にあるサブバンドに対して行なわれる。ノイズバンドおよびトーンバンドの分割情報と、各ノイズバンドに対するノイズ付加量と、各トーンバンドにおける付加トーン信号の有無は、エンコーダにおいて符号化され、ビットストリームに組み込まれて伝送される。
【００１１】
ここで、前記エネルギバンド、ノイズバンド（チャープファクタバンド）およびトーンバンドにおける各信号エネルギの算出方法について説明する。以降の説明において、B(t,k)、E(t,k)、Q(t,k)、H(t,k)を、それぞれ高域サブバンド信号の時間／周波数表現における時間サンプルｔ、周波数バンドｋで示される信号に対するチャープファクタ、エネルギ値、信号内のノイズ成分の比率、付加トーン信号の有無を表すフラグとする。また表記上の規則として、例えば、あるエネルギバンドｅｉに含まれるすべての(t,k)で示される信号点（サンプル）について、E(t,k)＝Ｅｉとする。チャープファクタバンドｂｉ、ノイズバンドｑｉ、トーンバンドｈｉにおいても、それぞれB(t,k)、Q(t,k)、H(t,k)に対して同様のマッピングが行なわれる。図７は、同一エネルギバンドにおいて、低域サブバンド信号から複製される高域サブバンド信号と、人工的に付加されるノイズ成分またはトーン成分とのエネルギ比を示す表である。低域サブバンド信号から複製された高域サブバンド信号、人工的に付加されるノイズ成分、人工的に付加されるトーン成分のそれぞれに対するエネルギ値は、図７に示される様に算出される。
【００１２】
このエネルギ値算出において重要な点は、低域サブバンド信号から複製された高域サブバンド信号、人工的に付加されるノイズ成分および、人工的に付加されるトーン成分の３つのエネルギ値の合計は、常にE(t,k)に等しくなることである。また、ノイズ成分の比率Q(t,k)は、全信号エネルギE(t,k)を、複製された高域サブバンド信号と、人工的に付加されるノイズ成分もしくはトーン成分の２つに分離する役割を果たしていることになる。
【００１３】
以上で説明した帯域拡張処理に必要なパラメータは、高音質かつ文法的に正しいビットストリームを生成するために、エンコーダにおいて適切に設定されなければならない。とくに、高域サブバンド信号のエネルギ値、チャープファクタ、トーン性信号の有無およびノイズ成分の割合を正しく算出するためには、時間／周波数表現された入力信号を分析する手法が必要とされる。これらの情報が正しく算出されなければ、例えば、ノイズ成分の割合が高すぎれば再生音もノイジーとなり、また、不適切なトーン成分の付加や逆フィルタリングによっては、こもった音質となったり、最悪の場合、音が歪んでしまうことになる。これらの情報のうち、チャープファクタの算出方法については、特許文献３において、その例が開示されている。この方法によれば、入力信号の高域信号のトーン／ノイズ比と、低域信号を高域に複製して生成された信号のトーン／ノイズ比とを比較し、簡単な数式に当てはめることによって、チャープファクタを算出することができる。また、ノイズ成分の割合を算出する方法については、特許文献４において、その例が示されている。この方法によれば、時間信号である入力信号は、時間フレームに分割され、フーリエ変換によりスペクトル係数に変換される。算出したスペクトル係数に対して、「ピークフォロア」、「ディップフォロア」と呼ばれる、それぞれスペクトル係数の山の部分と谷の部分を代表する指針を設定し、これらの2つの指針から導き出されるノイズ成分のスペクトルエネルギ値から、ノイズ成分の割合を決定する。
【特許文献１】国際公開特許ＷＯ９８／５７４３６号公報
【特許文献２】国際公開特許WO０１／２６０９５号公報
【特許文献３】米国公開特許ＵＳ２００２／００８７３０４号公報
【特許文献４】国際公開特許ＷＯ００／４５３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の方法では、例えば高域信号のトーン／ノイズ比と低域信号から複製された高域信号のトーン／ノイズ比とを簡単な数式に当てはめることによってチャープファクタを算出する場合では、チャープファクタの算出において、原音の高域信号のトーン／ノイズ比が非常に大きかったり、低域信号から複製された高域信号のトーン／ノイズ比が非常に低かったりする場合などに、適切なチャープファクタを算出できない場合がある。その結果、不適切なチャープファクタ用いた結果として音質が低下するという問題があった。また、原音の高域信号をフーリエ変換することによって高域信号のスペクトル係数の山と谷とを正確に解析する場合、チャープファクタもしくはノイズ成分の割合を算出するにあたって、フーリエ変換されたスペクトル係数においてエネルギ値算出を行なう必要があり、処理演算量の増加に繋がっていた。
【００１５】
この問題を解決するために、本発明は、フーリエ変換等の計算負荷の高い処理を用いることなく、適切なチャープファクタを求めることができる符号化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の符号化装置は、区分された時間−周波数領域において、低周波領域に属する信号を複製して、高周波領域に属する信号を生成するための情報を含んだ符号化信号を生成する符号化装置であって、特定の周波数に信号成分が偏在するトーンと、周波数に関係なく信号成分が存在するノイズとについて、区分された前記高周波領域信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）と、前記高周波領域に複製される前記低周波領域の信号のトーン成分のエネルギとノイズ成分のエネルギの比である低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）とを、線形予測処理を用いて算出するトーン／ノイズ比算出手段と、前記高域トーン／ノイズ比ｑ_ｈｉ（ｉ）が第１の閾値Ｔｒ１よりも小さく、かつ、対応する前記低周波領域の前記低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）が第２の閾値Ｔｒ２よりも大きい場合、前記低周波領域の信号のトーン性を抑制する必要があると判定するトーン性抑制判定手段と、前記トーン性抑制判定手段により、トーン性を抑制する必要があると判定された場合、数式７（ただし、Ｔｒ３は、低域トーン／ノイズ比ｑ_ｌｏ（ｉ）がＴｒ３の値より大きい場合に調整係数Ｂｉを一定値１にするための第３の閾値であり、ｍｉｎ（）は（）内の小さい方の値を示し、調整係数Ｂｉは０以上１以下の値を取る。）に従ってトーン性を調整する調整係数Ｂｉを算出する調整係数算出手段と、
【数７】
0004741476.tif 000003
算出された前記調整係数を含む符号化信号を生成する符号化手段とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、入力信号および複製信号のトーン／ノイズ比と、適切なチャープファクタとを多元的に評価することにより、より適切なチャープファクタを算出し、適用することができる。従って、再生音の品質を向上させることができる。
【００１８】
また、サブバンド信号に対する処理により、チャープファクタ、ノイズ成分の割合およびトーン成分の有無を系統的に決定することによって、より少ない処理量で、適切な情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態）
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、低域のサブバンド信号を高域のサブバンドに複製し、複製された信号にトーン信号又はノイズを重畳することにより高域のサブバンド信号を生成する場合について説明する。
【００２１】
図８は、本実施の形態のエンコーダ１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態のエンコーダは、フーリエ変換などの負荷の高い計算方法を用いずに、簡単な方法で入力高域サブバンド信号を解析して、低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成するための帯域拡張情報を符号化するエンコーダであって、コアオーディオ符号化部９０１、分析サブバンドフィルタ９０２、帯域拡張情報符号化部９０３およびビットストリーム多重化部９０４を備える。さらに、分析サブバンドフィルタ９０２は、分析フィルタと1/Nダウンサンプリング部とのＮ個の組を備え、入力オーディオ信号を、Ｎチャネルのサブバンド信号に帯域分割する。ここで、分析フィルタ０〜（Ｎ−１）は、バンドパスフィルタであって、入力されたサンプルと同数のサンプルを出力するので、このＮチャネルの各帯域の信号は、冗長性を取り除くために、1/Nダウンサンプリング部により、Ｎ：１の比率でダウンサンプリングされる。帯域拡張情報符号化部９０３は、サブバンド信号から帯域拡張処理に必要な情報を抽出し、符号化する。帯域拡張情報符号化部９０３の構成および動作については、後で詳しく説明する。一方、コアオーディオ符号化部９０１は、入力信号の低域成分を表す信号のみを取り出し符号化する。低域成分の符号化方法については、本発明の範囲に含まれないので説明を省略するが、例えばＭＰＥＧ  ＡＡＣ方式など、既存のどのような符号化方式を用いても良い。低域成分の符号化結果と、帯域拡張情報の符号化結果は、ビットストリーム多重化部９０４において多重化され、出力ビットストリームが生成される。
【００２２】
図９は、図８に示した帯域拡張情報符号化部９０３の構成を示すブロック図である。本実施の形態の帯域拡張情報符号化部９０３は、低域サブバンド信号を複製して高域サブバンド信号を生成するための帯域拡張情報を、フーリエ変換等の処理負荷の高い計算を用いることなく生成する処理部であって、領域分割部１０１、エネルギ算出部１０３、チャープファクタ算出部１０４、トーン信号付加決定部１０５及びノイズ成分算出部１０６を備える。チャープファクタ算出部１０４は、信号成分算出部１１１及び成分エネルギ算出部１１２を備える。また、ノイズ成分算出部１０６は、成分エネルギ算出部１１３を備える。帯域拡張情報符号化部９０３に入力されたサブバンド信号は、領域分割部１０１において、高域部を複数の領域に分割される。領域の分割は、まず、図５に示したようにサブバンド信号を表す空間を時間方向と周波数方向とに分割しておいて、エネルギ値算出、チャープファクタ算出、ノイズ成分算出およびトーン成分算出のそれぞれに対してグループ化する。これにより、エネルギ値算出、チャープファクタ算出、ノイズ成分算出およびトーン成分算出ごとに決定された領域分割情報ｅｉ、ｂｉ、ｑｉ、ｈｉがビットストリーム多重化部９０４に出力される。なお、領域の分割方法としては、あらかじめ定められた固定の分割方法を用いても良いし、入力サブバンド信号を分析して、類似する信号が同一の領域に入るように、適応的に分割するように構成しても良い。決定された領域分割情報は、デコーダにおいても、時間／周波数表現されたサブバンド信号に対して同一の領域分割を行なうために、符号化され伝送される。以降のエネルギ算出、チャープファクタ算出、トーン成分算出、およびノイズ成分算出の各処理は、それぞれに対応する領域に対してこの順で行なわれる。
【００２３】
先に説明したように、低域サブバンド信号から複製された高域サブバンド信号、付加ノイズ成分および、付加トーン信号の３つのエネルギの合計はE(t,k)に等しい。従って、エネルギバンドｅｉにおけるエネルギ値Ｅｉは、エネルギ算出部１０３において、入力高域サブバンド信号の平均エネルギを、各エネルギバンドｅｉについて算出すればよい。
【００２４】
続いて、チャープファクタ算出部１０４の動作を説明する。図１４は、チャープファクタ算出部１０４の動作を示すフローチャートである。低域サブバンド信号に対する逆フィルタリング処理の強度は、複製信号のトーン／ノイズ比q_lo(i)を、入力信号の高域信号のトーン／ノイズ比q_hi(i)に近づけるために、複製された低域信号のトーン性をどの程度抑制すべきかによって決定される。低域信号のトーン性をどの程度抑制すべきかは、チャープファクタ算出部１０４で算出されるチャープファクタによって制御される。本発明において開示される方法の基本は、入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_hi(i)が低いにも関わらず、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_lo(i)が高い場合に、低域サブバンド信号のトーン性を抑制することである。高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比に対して、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比が高ければ高いほど、より強いトーン性抑制が必要である。
【００２５】
図１０は、入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比と、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比とに基づいて、低域サブバンド信号のトーン性抑制の要否を示す図である。低域サブバンド信号及び高域サブバンド信号のいずれにおいても、トーン／ノイズ比q_lo(i)またはq_hi(i)が大きい場合には、トーン／ノイズ比q_lo(i)またはq_hi(i)は、そのサブバンド信号のトーン性が高いことを示している。逆に、トーン／ノイズ比q_lo(i)またはq_hi(i)が小さい場合には、そのトーン／ノイズ比q_lo(i)またはq_hi(i)は、サブバンド信号のトーン性が低い（すなわち、ノイズ性が高い）ことを示している。従って、同図に示すように、トーン性の高い（q_loが大）低域サブバンド信号を、原信号である高域サブバンド信号のトーン性が低い（q_hiが小）高域サブバンドに複製する場合には、低域サブバンド信号のトーン性を抑制する必要があることが分かる。
【００２６】
入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比は、線形予測処理を用いることにより算出できる。高域サブバンド信号をS(t,k)で表すとして、この信号は、線形予測を用いることにより、トーン成分St(t,k)とノイズ成分Sn(t,k)に分離することができる。信号成分算出部１１１は、チャープファクタバンドｂｉに含まれるすべての高域サブバンドｋに対して、線形予測を適用することにより、高域サブバンド信号S(t,k)をトーン成分St(t,k)とノイズ成分Sn(t,k)とに分離する。
【００２７】
【数２】
0004741476.tif 000004
【００２８】
ここで、あるチャープファクタバンドｂｉ（すなわち、図６（ｂ）に示した高域区分のノイズバンドｑｉと同じバンド）において、トーン成分のエネルギ合計は、このチャープファクタバンドに含まれるすべてのサブバンドｋ（ｋはサブバンド番号）について、St2(t,k)を時間ｔ＝０からＴ（ｉ）まで加算したものである。ここで、Ｔ（ｉ）は対象となるチャープファクタバンドｂｉの時間方向へのサンプル数である。同様に、ノイズ成分のエネルギ合計は、チャープファクタバンドに含まれるすべてのサブバンドｋに対して、Sn2(t,k)を時間ｔ＝０からＴ（ｉ）まで加算したものである。これらのトーン成分のエネルギ合計と、ノイズ成分のエネルギ合計とから、チャープファクタ算出部１０４は、チャープファクタバンドｂｉにおける入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_hi(i)を、次式を用いて算出する（Ｓ１４０１）。
【００２９】
【数３】
0004741476.tif 000005
【００３０】
また、トーン成分Sn2(t,k)のエネルギ合計および、ノイズ成分Sn2(t,k)のエネルギ合計は、線形予測処理を用いて次の様に算出できる。
【００３１】
【数４】
0004741476.tif 000006
【００３２】
ここで、
【００３３】
【数５】
0004741476.tif 000007
【００３４】
である。このようにして、成分エネルギ算出部１１２は、チャープファクタバンドｂｉにおける高域サブバンド信号のトーン成分St2(t,k)のエネルギ合計、及びノイズ成分Sn2(t,k)のエネルギ合計を算出する。
【００３５】
デコーダにおける複製処理に従い、高域サブバンドｋのサブバンド信号が、マッピング関数p(k)で表される低域サブバンド信号から生成されるとすると、チャープファクタ算出部１０４は、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_lo(i)を、次式から算出する（Ｓ１４０２）。
【００３６】
【数６】
0004741476.tif 000008
【００３７】
また、高域サブバンドｋに複製される低域サブバンド信号のトーン成分St2(t,p(k))のエネルギ合計、および低域サブバンド信号のノイズ成分Sn2(t,p(k))のエネルギ合計を、前記高域サブバンドｋにおける入力高域サブバンド信号のトーン成分St2(t,k)のエネルギ合計、および入力高域サブバンド信号のノイズ成分Sn2(t,k)のエネルギ合計と同様に線形予測処理を用いて算出できることは自明である。
【００３８】
以上の様に算出された、入力高域サブバンド信号および、その高域サブバンドに複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比について、両者の大小関係を評価することにより、必要なトーン性抑制度合を決定することができる。大小関係の評価方法の一例として、入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_hi(i)が第１の閾値Tr1よりも小さく（Ｓ１４０３でYes）、かつ、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_lo(i)が第２の閾値Tr2よりも大きい（Ｓ１４０４でYes）場合に、チャープファクタ算出部１０４はトーン性抑制処理が必要であると判定する（Ｓ１４０５）。また、トーン性抑制の度合、つまりチャープファクタＢｉは次式の様に求められる（Ｓ１４０６）。
【００３９】
【数７】
0004741476.tif 000009
【００４０】
ここで、数式７に含まれるTr3は第３の閾値であり、チャープファクタの飽和点（Ｂｉ＝１）を決定する役割を持つ。すなわち、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_lo(i)が閾値Tr3より大きくなると、チャープファクタＢｉは、Ｂｉ＝１の一定値をとる。数式７の第２式であるＢｉ＝ｍｉｎ（Ｂｉ，  １）は、数式７の第１式から得られたＢｉと「１」とのうち、小さい方を選択することを示している。図１１は、算出されるチャープファクタＢｉと、低域サブバンド信号と入力高域サブバンド信号との２つのトーン／ノイズ比の関係を図示したものである。チャープファクタＢｉは、q_lo(i)が増加するに従って大きくなり、逆に、q_hi(i)が増加するに従って小さくなる。すなわち、チャープファクタＢｉは、低域サブバンド信号のトーン性が増加するに従って大きくなり、逆に、高域サブバンド信号のトーン性が増加するに従って小さくなる。また、領域１００１で示されるハッチング部分については、入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_hiが閾値Tr1以上であるか（図１４のＳ１４０３でNo）、または、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_loが閾値Tr2以下である（図１４のＳ１４０４でNo）ので、チャープファクタ算出部１０４はトーン性抑制処理が必要でないと判断するため、チャープファクタは「０」となる。算出されたチャープファクタＢｉは、先に説明した様に、当該チャープファクタバンドに含まれる高域サブバンドに対してマッピングされ、B(t,k)と表される。チャープファクタ算出処理は、すべてのチャープファクタバンドについてチャープファクタが算出されるまで繰り返される。算出された各チャープファクタは、符号化され、符号化情報がビットストリーム多重化部１０７に送られる。
【００４１】
なお、上記実施の形態で示した数式７は実験式であり、チャープファクタを算出するための最も好ましい一例を示したものである。従って、チャープファクタを算出するための数式はこれに限定されない。
【００４２】
続いて、トーン信号付加決定部１０５の動作について説明する。図１５は、図９に示したトーン信号付加決定部１０５の動作を示すフローチャートである。先に説明した各トーンバンドｈｉに対して、人工的なトーン信号を付加する必要があるかどうかは、対象となるトーンバンドに対応する高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_hiが、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比q_loを超えているかどうかに基づいて判定することができる。ただし、トーン信号を付加する条件としては、さらに２つの条件が必要である。一つは、高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比が絶対的に大きな値であることが必要である。つまり、高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比が、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比に対して、どれだけ相対的に大きいとしても、高域サブバンド信号自身がトーン性の高い信号で無ければ、トーン信号を付加する意味は無い。また、高域サブバンド信号が純粋なトーン性信号で無い場合に、人工的なトーン信号を付加すると、不自然な音が発生し、音質が低下する恐れがある。もう一つは、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比が絶対的に（高域サブバンド信号と比較して相対的にではなく、）極度に大きくないことである。低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比が非常に大きい場合、つまり、非常にトーン性の強い信号である場合には、高域サブバンド信号のトーン性は、複製された低域信号に含まれるトーン性信号成分によって維持されるので、新たに人工的なトーン信号を付加する必要は無いと考えられる。なお、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比は、先に説明したトーン性抑制処理の影響を受けるので、その影響についても考慮する必要がある。
【００４３】
トーン信号付加決定部１０５は、各トーンバンドｈｉについて、高域サブバンド信号および、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比を算出する（Ｓ１５０１）。このとき、高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比については、チャープファクタ算出部１０４において算出したトーン成分St(t,k)とノイズ成分Sn(t,k)を用いることができる。
【００４４】
【数８】
0004741476.tif 000010
【００４５】
しかしながら、複製される低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比については、トーン性抑制処理の影響を考慮する必要があるため、処理が異なる。トーン性抑制処理によるトーン成分のエネルギの減少は、ほぼ(1−Ｂ(t,k))を乗ずることによって近似できるので、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比は次式のように算出できる（Ｓ１５０２）。
【００４６】
【数９】
0004741476.tif 000011
【００４７】
トーン信号付加決定部１０５は、算出したq_lo(i)およびq_hi(i)が次の条件を満たす場合に、当該トーンバンドに人工的なトーン信号を付加する必要があると判定する（Ｓ１５０３〜Ｓ１５０５）。すなわち、
【００４８】
【数１０】
0004741476.tif 000012
【００４９】
ここで、Tr4 、Tr5、 Tr6は、あらかじめ定められた閾値である。
【００５０】
トーン信号付加決定部１０５は、この判定を、すべてのトーンバンドｈｉに対して行い、各トーンバンドにおけるトーン信号の付加の有無の情報が、ビットストリーム多重化部１０７に送られる。なお、ここでは「トーン信号の付加の有無の情報」だけをビットストリーム多重化部１０７に送っているが、「トーン信号が付加されるトーンバンド内の周波数位置を示す情報」も一緒に送ってもよい。
【００５１】
なお、トーン信号付加決定部１０５としては、別の構成を用いることもできる。この構成においては、低域サブバンド信号の形状に関わらず、入力高域サブバンド信号に明らかなトーン成分が存在する場合にのみ、人工的なトーン信号を付加する。明らかなトーン成分の検出は、相対的に低いエネルギの複数のサブバンド信号の中に、突出して高いエネルギのサブバンド信号が存在するかどうかを判定することにより行なう。
【００５２】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、隣接しあうサブバンド信号のエネルギを比較して、トーンバンド中のトーン成分の位置を判定する例を示す図である。すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）は、トーン成分判定の基準となる、３つのパタンを表したものである。３つのパタンとは、トーン成分が（１）サブバンドの周波数中央付近にある場合、（２）サブバンドの周波数上限付近にある場合及び（３）サブバンドの周波数下限付近にある場合である。ここでは、例として、いずれも、あるサブバンドｋにトーン成分が存在していることを示しているが、図１２（ａ）では、サブバンドのエネルギ１１０１のトーン成分は、サブバンドｋの中心周波数付近に存在している場合を示している。この場合、サブバンドｋのエネルギだけが隣接するサブバンドに対して相対的に大きくなっている。これに対して、図１２（ｂ）では、サブバンドのエネルギ１１０２のトーン成分は、サブバンドｋの上限周波数付近に存在している場合を示している。この場合、一般的なサブバンドフィルタの特性により、信号エネルギの一部が隣接サブバンドに漏れ出すため、サブバンド（ｋ＋１）のエネルギも上昇する。同様に、図１２（ｃ）では、サブバンドのエネルギ１１０３のトーン成分が、サブバンドｋの下限周波数付近に存在している場合を示している。この場合、サブバンド（ｋ−１）のエネルギが上昇する。また、明らかなトーン成分が存在しているサブバンドもしくはその近傍のサブバンドにおいては、信号のトーン／ノイズ比が上昇する。図１３は、隣接しあうサブバンドのエネルギを比較することによって、当該サブバンドにトーン成分があるか否かを判定するための表である。このような現象に基づけば、サブバンドｋに明らかなトーン成分が存在するかどうかは、図１３の表に示される関係式によって判定することができる。ここで、EthresおよびQthresは、あらかじめ定められたエネルギ及びトーン／ノイズ比の閾値を示し、E(k)は次式で算出されるエネルギ値である。
【００５３】
【数１１】
0004741476.tif 000013
【００５４】
トーン信号付加決定部１０５は、トーンバンドｈｉに含まれるすべての高域サブバンドｋについて、図１３に示される３つの条件による判定を行い、少なくとも１つの高域サブバンドにおいて、少なくとも１つの条件が満たされれば、当該トーンバンドは明らかなトーン性の信号であると判定し、人工的なトーン信号を付加するフラグをセットする（図１５のＳ１５０６）。すべてのトーンバンドｈｉについて、本判定を行い、決定された人工的なトーン信号を付加するか否かのフラグ情報は、ビットストリーム多重化部１０７に送られる。なお、本例では、対象となるサブバンドｋおよび、その隣接サブバンドにおける判定閾値として、すべて同一の値を用いているが、これをサブバンド毎に異なる閾値を用いるようにしても良い。また、各サブバンドにおける判定結果を総合する「ＡＮＤ」および「ＯＲ」の論理演算についても、設定する閾値との相互関係により、最適な演算を選択して使用することができる。また、トーン性の評価においては、トーン成分が比較的広い範囲に広がって存在している場合を考慮して、対象サブバンドｋの上下数サブバンド程度のトーン／ノイズ比も評価するようにしても良い。
【００５５】
続いて、ノイズ成分算出部１０６の動作について説明する。複製される信号に含まれるノイズ成分の合計が、入力信号に含まれるノイズ成分の合計にほぼ等しければ、入力信号と複製信号のノイズ成分によって表現される音の質感は、近いものとなる。また、一般的に、ノイズ成分は周波数的に広い帯域を持つ信号であるため、先に説明したトーンバンドに対して、より広い帯域をカバーするバンド（ノイズバンドと呼ぶ）において考慮すれば良い。よって、あるノイズバンドには複数のトーンバンドが包含されることになるため、正しいノイズ成分を算出するには、トーン信号が付加されたトーンバンドにおけるノイズ成分と、トーン信号が付加されないトーンバンドにおけるノイズ成分の両方を考慮しなければならない。複製される低域サブバンド信号において、これらの２つの成分から構成されるノイズ成分の合計値が、入力信号の当該高域サブバンドにおけるノイズ成分の合計値と等しくなるように、ノイズ成分量が決定される。なお、当処理においても、先に説明したトーン性抑制処理の影響を考慮する必要がある。
【００５６】
まず、入力高域サブバンド信号のノイズ成分の合計は次式で算出される。
【００５７】
【数１２】
0004741476.tif 000014
【００５８】
ここで、ノイズバンドｑｉにおけるノイズ成分量をQi として、複製されるサブバンド信号において、トーン信号が付加されたトーンバンドの信号からもたらされるノイズ成分量は、次式で表される。
【００５９】
【数１３】
0004741476.tif 000015
【００６０】
ここで、TB(i)は、ノイズバンドｑｉに含まれる、トーンが付加されたトーンバンドの集合を表す。r(t,k)は複製される高域サブバンド信号に含まれるノイズ成分割合であり、St(t,p(k))に施されるトーン性抑制処理の影響を考慮して、次式で表される。
【００６１】
【数１４】
0004741476.tif 000016
【００６２】
また、複製される高域サブバンド信号において、トーン信号が付加されないトーンバンドの信号からもたらされるノイズ成分量は、次式で表される。
【００６３】
【数１５】
0004741476.tif 000017
【００６４】
ここで、NTB(i) はノイズバンドｑｉに含まれる、トーン信号が付加されないトーンバンドの集合を表す。集合
【００６５】
【数１６】
0004741476.tif 000018
は、ノイズバンドｑｉに含まれるすべてのトーンバンドとなる。ノイズバンドｑｉにおける、複製されるサブバンド信号に含まれるすべてのノイズ成分の和が、該当する入力高域サブバンド信号のノイズ成分に等しくなるためには、次式を満たす必要がある。
【００６６】
【数１７】
0004741476.tif 000019
【００６７】
この式は、単純な１次方程式であるので、ノイズ成分量Qi.は次式の様に算出できる。
【００６８】
【数１８】
0004741476.tif 000020
【００６９】
ノイズ成分量算出の処理は、すべてのノイズバンドに対して行なわれ、算出されたノイズ成分量Qi.は、符号化され、ビットストリーム多重化部１０７に送られる。このように、成分エネルギ算出部１１３は、チャープファクタ算出部１０４内の成分エネルギ算出部１１２と同様、ノイズバンドｑｉにおける高域サブバンド信号のトーン成分St2(t,k)のエネルギ合計、及びノイズ成分Sn2(t,k)のエネルギ合計を算出する。しかし、ノイズ成分算出部１０６の成分エネルギ算出部１１３の方では、チャープファクタ算出部１０４の成分エネルギ算出部１１２による処理に加えて、同一ノイズバンドにおける、チャープファクタや、トーン信号の付加によるトーン成分の増減を考慮した上で、ノイズ成分の補正を行なっているので、より原音に近いノイズ成分を算出することができる。
【００７０】
なお、ノイズ成分量Qi.の算出においては、トーン信号が付加されたトーンバンドからもたらされるノイズ成分を省略し、算出に必要な演算量を削減することも可能である。トーン信号が付加されるトーンバンドにおいては、信号に占めるトーン成分の割合が非常に大きくなっているため、相対的に小さいノイズ成分を「０」としても、算出結果に与える影響が小さいためである。この場合のQi.の算出式は次式で表される。
【００７１】
【数１９】
0004741476.tif 000021
【００７２】
なお、以上の説明は、本発明の構成を示す一例であり、その具体的な構成をもって本発明の適用範囲を制限するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、オーディオ信号のスペクトルをトーン成分とノイズ成分に分離して、効率的に符号化、復号化する装置において、再生オーディオ信号の品質を向上させるのに有用な手段である。すなわち、本発明は、デコーダにおいてオーディオ信号の帯域を拡張するための情報を、より計算負荷の少ない方法で、より精度よく算出し、低域信号とともに符号化するエンコーダとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、オーディオ信号の一般的な圧縮符号化処理及び復号化処理を行なう従来のエンコーダとデコーダの構成を示す図である。
【図２】図２は、従来の低ビットレートの符号化により、高い周波数の信号が欠落したオーディオ信号の一例を示す図である。
【図３】図３は、ＳＢＲ方式による符号化ビットストリームを復号化する従来のデコーダの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示した帯域拡張部が低域サブバンド信号を加工して高域サブバンド信号を生成する処理を示す図である。
【図５】図５は、高域サブバンド信号を時間セグメントと周波数バンドとに分割する分割方法の一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、図５のように分割された高域の領域を、エネルギ、ノイズ及びトーンの別にグループ化した場合に得られる高域サブバンド信号の分割の一例を示す図である。
【図７】図７は、同一エネルギバンドにおいて、低域サブバンド信号から複製される高域サブバンド信号と、人工的に付加されるノイズ成分またはトーン成分とのエネルギ比を示す表である。
【図８】図８は、本実施の形態のエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、図８に示した帯域拡張情報符号化部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、入力高域サブバンド信号のトーン／ノイズ比と、低域サブバンド信号のトーン／ノイズ比とに基づいて、低域サブバンド信号のトーン性抑制の要否を示す図である。
【図１１】図１１は、算出されるチャープファクタＢｉと、低域サブバンド信号と入力高域サブバンド信号との２つのトーン／ノイズ比の関係を図示したものである。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、隣接しあうサブバンド信号のエネルギを比較して、トーンバンド中のトーン成分の位置を判定する例を示す図である。
【図１３】図１３は、隣接しあうサブバンドのエネルギを比較することによって、当該サブバンドにトーン成分があるか否かを判定するための表である。
【図１４】図１４は、図９に示したチャープファクタ算出部の動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、図９に示したトーン信号付加決定部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１００    エンコーダ
１０１    領域分割部
１０２    領域分割情報
１０３    エネルギ算出部
１０４    チャープファクタ算出部
１０５    トーン信号付加決定部
１０６    ノイズ成分量算出部
１０７    ビットストリーム算出部
２００    エンコーダ
２０１  フレーム分割部
２０２    スペクトル変換部
２０３    スペクトル符号化部
２０４    スペクトル復号化部
２０５    スペクトル逆変換部
２０６    フレーム結合部
２１０    デコーダ
３０１    符号化される信号の帯域幅
３０２    デコーダで復号される範囲
３０３    高い周波数のトーン信号
３０４    調波構造
４００    デコーダ
４０１    ビットストリーム分離部
４０２    コアオーディオ復号部
４０３    分析サブバンドフィルタ
４０４    帯域拡張部
４０５    合成サブバンドフィルタ
５０１    複製された高域サブバンド信号
５０２    低域サブバンド信号
５０３    逆フィルタリング処理
５０４    チャープファクタ
６０１    時間方向への分割
６０２    周波数方向への分割
７０１    エネルギバンド
７０２    ノイズバンド
７０３    トーンバンド
７０４    サイン波のトーン信号が付加されるサブバンド
９０１    コアオーディオ符号化部
９０２    分析サブバンドフィルタ
９０３    帯域拡張情報符号化部
９０４    ビットストリーム多重化部
１００１    チャープファクタが「０」となる領域
１１０１    サブバンドエネルギ
１１０２    サブバンドエネルギ
１１０３    サブバンドエネルギ
【図１】
0004741476.tif 000027
【図２】
0004741476.tif 000028
【図３】
0004741476.tif 000029
【図４】
0004741476.tif 000030
【図５】
0004741476.tif 000031
【図６】
0004741476.tif 000032
【図７】
0004741476.tif 000033
【図８】
0004741476.tif 000034
【図９】
0004741476.tif 000035
【図１０】
0004741476.tif 000036
【図１１】
0004741476.tif 000037
【図１２】
0004741476.tif 000038
【図１３】
0004741476.tif 000039
【図１４】
0004741476.tif 000040
【図１５】
0004741476.tif 000041