(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された時系列信号を符号化する信号符号化装置において、
上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割手段と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析手段と、
上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成手段と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正手段と、
上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化手段と
を備える信号符号化装置。
【請求項２】
上記パワーエンベロープ修正手段は、サブバンド毎の正弦波の有無に基づき、サブバンド毎にパワー情報を修正する請求項１記載の信号符号化装置。
【請求項３】
上記パワーエンベロープ修正手段は、上記高域サブバンド信号の低域側のサブバンドから順に、自身のサブバンドにおける正弦波の有無と、低域側及び高域側に隣接するサブバンドにおける正弦波の有無とに基づいて、サブバンド毎にパワー情報を修正する請求項２記載の信号符号化装置。
【請求項４】
上記パワーエンベロープ修正手段は、自身のサブバンドに正弦波が存在し、低域側及び高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身のサブバンドにおけるパワーを下げ、自身よりも高域側のサブバンドにおけるパワーを上げるように、パワー情報を修正する請求項３記載の信号符号化装置。
【請求項５】
上記パワーエンベロープ修正手段は、自身のサブバンド及び高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在し、低域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身のサブバンド以降のサブバンドにおけるパワーを下げるように、パワー情報を修正する請求項３記載の信号符号化装置。
【請求項６】
上記パワーエンベロープ修正手段は、自身のサブバンド及び低域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在し、高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身よりも高域側のサブバンドにおけるパワーを上げるように、パワー情報を修正する請求項３記載の信号符号化装置。
【請求項７】
上記パワーエンベロープ生成手段は、上記低域サブバンド信号から新たな高域サブバンド信号を生成し、該新たな高域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とのパワーをサブバンド毎に比較し、上記パワーエンベロープ情報を生成する請求項１記載の信号符号化装置。
【請求項８】
入力された時系列信号を符号化する信号符号化方法において、
上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析工程と、
上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正工程と、
上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化工程と
を有する信号符号化方法。
【請求項９】
入力された時系列信号を符号化する信号符号化処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析工程と、
上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正工程と、
上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化工程と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１０】
入力された時系列信号を符号化する信号符号化処理をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析工程と、
上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正工程と、
上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化工程と
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
【請求項１１】
入力された圧縮データを復号する信号復号装置において、
上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化手段と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成手段と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元手段と、
上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成手段と、
上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成手段と
を備える信号復号装置。
【請求項１２】
上記パワーエンベロープ復元手段は、サブバンド毎の正弦波の有無に基づき、サブバンド毎にパワー情報を修正する請求項１１記載の信号復号装置。
【請求項１３】
上記パワーエンベロープ修正手段は、上記高域サブバンド信号の高域側のサブバンドから順に、自身のサブバンドにおける正弦波の有無と、低域側及び高域側に隣接するサブバンドにおける正弦波の有無とに基づいて、サブバンド毎にパワー情報を修正する請求項１２記載の信号復号装置。
【請求項１４】
上記パワーエンベロープ復元手段は、自身のサブバンドに正弦波が存在し、低域側及び高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身よりも高域側のサブバンドにおけるパワーを下げ、自身のサブバンドにおけるパワーを上げるように、パワー情報を修正する請求項１３記載の信号復号装置。
【請求項１５】
上記パワーエンベロープ復元手段は、自身のサブバンド及び高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在し、低域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身のサブバンド以降のサブバンドにおけるパワーを上げるように、パワー情報を修正する請求項１３記載の信号復号装置。
【請求項１６】
上記パワーエンベロープ復元手段は、自身のサブバンド及び低域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在し、高域側に隣接するサブバンドに正弦波が存在しない場合には、自身よりも高域側のサブバンドにおけるパワーを下げるように、パワー情報を修正する請求項１３記載の信号復号装置。
【請求項１７】
入力された圧縮データを復号する信号復号方法において、
上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元工程と、
上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成工程と、
上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成工程と
を有する信号復号方法。
【請求項１８】
入力された圧縮データを復号する信号復号処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元工程と、
上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成工程と、
上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成工程と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１９】
入力された圧縮データを復号する信号復号処理をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成工程と、
上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元工程と、
上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成工程と、
上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成工程と
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化側である周波数帯域に制限された時系列信号を、復号側でより広い周波数帯域に拡大する場合に用いて好適な信号符号化装置及びその方法、信号復号装置及びその方法、並びにプログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ信号の高能率符号化では、人間の聴覚の仕組みを利用することで、ＣＤ（Compact Disc）相当の音質を元のＣＤの１／１０程度のデータ量に圧縮することが可能となっている。現在、市場にもこれらの技術を利用した商品が流通しており、より小さな記録媒体に記録したり、ネットワークを通じて配信したりすることが実現している。
【０００３】
このような高能率圧縮技術では、それぞれ独自のフォーマットが採用されており、フォーマットの範囲内であれば、符号化側で音質とビットレートとをある程度自由にコントロールすることが可能である。例えば、ＭＤ（Mini Disc：ソニー株式会社商標）についても、長時間記録モードとして同じ高能率圧縮技術を採用したＬＰ２とＬＰ４との２つのモードが存在しており、ＬＰ４はＬＰ２に対してさらに半分に圧縮することで、音質は劣るもののＬＰ２の２倍の記録時間を可能としている。
【０００４】
しかしながら、このような高能率圧縮技術は、ビットレートと音質に明確なターゲットを定めて設計、規格化されているため、規格（フォーマット）を維持したままさらにビットレートを下げると極端に音質が劣化することになる。このような状況を避けるために、符号化側の高能率符号化アルゴリズムの改善や、人間の聴覚が鈍感な高域信号を制限し、余ったビットを低域信号に振り分けるといった方法が一般的にとられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３１１００６号公報
【特許文献２】特開平９−５５７７８号公報
【特許文献３】欧州特許出願公開第０９４００１５号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１４２３８４７号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１１５７３７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したようにフォーマットを維持したまま、音質を維持しビットレートを下げるために高域信号を制限した場合において、高域信号を復号側で復元する試みもある。例えば、特許文献１のように、４４．１ｋＨｚサンプリングのＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号の再生帯域を２倍にする技術や、特許文献２のように、電話の周波数帯域を受信側で拡大する技術がある。このような技術は、フォーマットの変更が必要なく、復号側だけの改善でよいといった利点があるが、受信した低域信号のみから高域信号を生成するため、元の高域信号を正確に復元することはできず、音質的には劇的な効果はみられない。
【０００７】
一方、フォーマットを拡張して、符号化側で高域信号の特徴情報を符号化しておき、復号側でその特徴情報を用いて帯域を拡大させる試みもある。例えば、特許文献３のように、符号化側で高域信号のパワーエンベロープ情報を符号化しておき、復号側で低域信号から高域信号を生成し、その高域信号の利得を受信したパワーエンベロープ情報を用いて調整する技術がある。このような技術は、フォーマットの変更が必要であるものの、高域信号の特徴情報を用いているため、元の高域信号をより正確に復元することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献３のように、符号化側で高域信号のパワーエンベロープ情報を符号化しておいた場合であっても、元の低域信号のトーナリティと元の高域信号のトーナリティとが大きく異なる場合、例えば、元の低域信号がノイズ性の信号であり元の高域信号がトーン性の信号である場合、或いはその逆の場合には、復元された高域信号の特徴が元の高域信号の特徴と異なってしまうため、聴覚上の歪みが知覚されることになる。
【０００９】
そこで、特許文献４のように、符号化側で高域信号に含まれる正弦波（トーン成分）の周波数インデクスやパワーを解析して正弦波情報として符号化し、復号側に伝送する技術や、特許文献５のように、符号化側で高域信号のノイズフロア情報を抽出して符号化し、復号側に伝送する技術も提案されている。
【００１０】
ここで、低域信号の他に高域信号のパワーエンベロープ情報と正弦波情報とを符号化する信号符号化装置の概略構成を図１５に示す。
【００１１】
図１５に示す信号符号化装置１００において、帯域分割部１０１は、入力した時系列信号を例えば８つのサブバンド（以下、低域から順に「第０〜第７のサブバンド」という。）に帯域分割する。そして、帯域分割部１０１は、第０〜第７のサブバンドに分割された時系列信号（以下、低域から順に「第０〜第７のサブバンド信号」という。）のうち、クロスオーバー周波数よりも低域の低域サブバンド信号（図中、第０〜第３のサブバンド信号）を、所定の時間フレーム毎に周波数変換／正規化／量子化部１０２０〜１０２３に供給する。また、帯域分割部１０１は、クロスオーバー周波数よりも高域の高域サブバンド信号（図中、第４〜第７のサブバンド信号）を、所定の時間フレーム毎に正弦波解析部１０３とパワーエンベロープ生成部１０４とに供給する。
【００１２】
周波数変換／正規化／量子化部１０２０〜１０２３は、それぞれ第０〜第３のサブバンド信号に対してＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transformation）等の直交変換を行って周波数領域の第０〜第３のスペクトル信号を生成し、その第０〜第３のスペクトル信号をサブバンド毎に選択されたスケールファクタで正規化する。そして、周波数変換／正規化／量子化部１０２０〜１０２３は、得られた第０〜第３の正規化スペクトル信号を、サブバンド毎に決定された量子化精度情報に対応する量子化ステップで量子化し、第０〜第３の量子化スペクトル信号、スケールファクタ、及び量子化精度情報をマルチプレクサ１０５に供給する。
【００１３】
正弦波解析部１０３は、第４〜第７のサブバンド信号に正弦波が含まれるか否かを解析し、正弦波が含まれる場合には、その周波数インデクスやパワーを正弦波情報としてマルチプレクサ１０５に供給する。
【００１４】
パワーエンベロープ生成部１０４は、第４〜第７のサブバンド信号のそれぞれについて、所定の時間間隔（サブフレーム）毎に平均パワーを計算してパワーエンベロープ情報を生成し、このパワーエンベロープ情報をマルチプレクサ１０５に供給する。
【００１５】
マルチプレクサ１０５は、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタと、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報及びパワーエンベロープ情報とを符号化した後、多重化する。そして、マルチプレクサ１０５は、多重化の結果得られる圧縮データを伝送路を介して伝送し、或いは図示しない記録媒体に記録する。
【００１６】
また、このようにして信号符号化装置１００で生成された圧縮データを復号する信号復号装置の概略構成を図１６に示す。
【００１７】
図１６に示す信号復号装置１１０において、デマルチプレクサ１１１は、入力した圧縮データを非多重化した後、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタと、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報及びパワーエンベロープ情報とを復号する。そして、デマルチプレクサ１１１は、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタを逆量子化／逆正規化／周波数変換部１１２０〜１１２３に供給し、正弦波情報を正弦波生成部１１３に供給し、パワーエンベロープ情報を高域生成部１１４に供給する。
【００１８】
逆量子化／逆正規化／周波数変換部１１２０〜１１２３は、第０〜第３の量子化スペクトル信号を、供給された量子化精度情報に対応する量子化ステップで量子化し、得られた第０〜第３の正規化スペクトル信号を、供給されたスケールファクタで逆正規化する。そして、逆量子化／逆正規化／周波数変換部１１２０〜１１２３は、得られた第０〜第３のスペクトル信号に対してＩＭＤＣＴ（Inverse MDCT）等の逆直交変換を行って時間領域の第０〜第３のサブバンド信号を生成し、この第０〜第３のサブバンド信号を高域生成部１１４と帯域合成部１１６とに供給する。
【００１９】
正弦波生成部１１３は、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報に基づいて正弦波を生成し、生成した正弦波を正弦波付加部１１５４〜１１５７に供給する。
【００２０】
高域生成部１１４は、第０〜第３のサブバンド信号に基づいて第４〜第７のサブバンド信号を生成し、この第４〜第７のサブバンド信号のパワーを第４〜第７のサブバンドのパワーエンベロープ情報に基づいて調整する。高域生成部１１４は、パワーが調整された第４〜第７のサブバンド信号を正弦波付加部１１５４〜１１５７に供給する。
【００２１】
正弦波付加部１１５４〜１１５７は、第４〜第７のサブバンド信号に正弦波を付加し、正弦波付加後の第４〜第７のサブバンド信号を帯域合成部１１６に供給する。
【００２２】
帯域合成部１１６は、第０〜第３のサブバンド信号と第４〜第７のサブバンド信号とを帯域合成し、得られた時系列信号を出力する。
【００２３】
上述した信号符号化装置１００及び信号復号装置１１０によれば、符号化側で低域サブバンド信号（第０〜第３のサブバンド信号）の他に高域サブバンド信号（第４〜第７のサブバンド信号）のパワーエンベロープ情報と正弦波情報とを符号化し、復号側でこのパワーエンベロープ情報及び正弦波情報に基づいて高域サブバンド信号を復元するようにしているため、元の高域サブバンド信号をより正確に復元することができる。その反面、高域サブバンド信号の特徴情報についての情報量が増えるため、圧縮効率が悪くなるという問題がある。
【００２４】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、符号化側で低域信号の他に高域信号の特徴情報を符号化し、復号側でこの特徴情報に基づいて低域信号から高域信号を復元するような場合において、高域信号の特徴情報を効率的に伝送することが可能な信号符号化装置及びその方法、その信号符号化装置から出力された圧縮データを復号する信号復号装置及びその方法、並びにそのような信号符号化処理及び信号復号処理をコンピュータに実行させるプログラム及びそのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体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】
【００２５】
上述した目的を達成するために、本発明に係る信号符号化装置は、入力された時系列信号を符号化する信号符号化装置において、上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割手段と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析手段と、上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成手段と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正手段と、上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る信号符号化方法は、入力された時系列信号を符号化する信号符号化方法において、上記時系列信号を複数のサブバンドに分割し、低域側の複数のサブバンドで構成される低域サブバンド信号と高域側の複数のサブバンドで構成される高域サブバンドとを生成する帯域分割工程と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報を生成する正弦波解析工程と、上記高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成するパワーエンベロープ生成工程と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ修正工程と、上記低域サブバンド信号、上記正弦波情報、及び上記パワーエンベロープ情報を符号化して多重化し、圧縮データとして出力する多重化工程とを有することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る信号復号装置は、入力された圧縮データを復号する信号復号装置において、上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化手段と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成手段と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元手段と、上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成手段と、上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る信号復号方法は、入力された圧縮データを復号する信号復号方法において、上記圧縮データを非多重化して復号し、低域サブバンド信号、高域サブバンド信号中の正弦波の有無と、正弦波が存在する場合には少なくともその周波数位置とを含む正弦波情報、及び高域サブバンド信号のサブバンド毎のパワー情報からなるパワーエンベロープ情報を生成する非多重化工程と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて正弦波を生成する正弦波生成工程と、上記高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合に、上記正弦波情報に基づいて、上記高域サブバンド信号の元のパワーエンベロープを復元するよう上記パワーエンベロープ情報を修正するパワーエンベロープ復元工程と、上記低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を生成し、該高域サブバンド信号のパワーエンベロープを上記パワーエンベロープ情報に基づいて調整する高域生成工程と、上記低域サブバンド信号と上記高域サブバンド信号とを合成し、時系列信号として出力する帯域合成工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係るプログラムは、上述した信号符号化処理又は信号復号処理をコンピュータに実行させるものであり、本発明に係る記録媒体は、そのようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、符号化側で低域サブバンド信号の他に高域サブバンド信号の特徴情報として正弦波情報及びパワーエンベロープ情報を符号化し、復号側でこの特徴情報に基づいて低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を復元する場合において、高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合には、正弦波情報に基づいて高域サブバンド信号のパワーエンベロープを平坦化するため、パワーエンベロープ情報を効率的に伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、高域サブバンド信号を制限し、低域サブバンド信号と高域サブバンド信号の特徴情報（パワーエンベロープ情報、正弦波情報）とを符号化して圧縮データを生成する信号符号化装置と、低域サブバンド信号を復号すると共に、特徴情報に基づいて低域サブバンド信号から高域サブバンド信号を復元する信号復号装置とに適用したものである。
【００３２】
先ず、本実施の形態における信号符号化装置の概略構成を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態における信号符号化装置１０は、帯域分割部１１と、周波数変換／正規化／量子化部１２０〜１２３と、正弦波解析部１３と、パワーエンベロープ生成部１４と、パワーエンベロープ修正部１５と、マルチプレクサ１６とから構成されている。
【００３３】
帯域分割部１１は、入力した時系列信号を例えば８つのサブバンド（以下、低域から順に「第０〜第７のサブバンド」という。）に帯域分割する。そして、帯域分割部１１は、第０〜第７のサブバンドに分割された時系列信号（以下、低域から順に「第０〜第７のサブバンド信号」という。）のうち、クロスオーバー周波数よりも低域の低域サブバンド信号（図中、第０〜第３のサブバンド信号）を、所定の時間フレーム毎に周波数変換／正規化／量子化部１２０〜１２３に供給する。また、帯域分割部１１は、クロスオーバー周波数よりも高域の高域サブバンド信号（図中、第４〜第７のサブバンド信号）を、所定の時間フレーム毎に正弦波解析部１３とパワーエンベロープ生成部１４とに供給する。
【００３４】
なお、本実施の形態では、時系列信号を８つのサブバンドに分割しているが、サブバンドの数がこの例に限定されるものではない。また、低域サブバンドの数と高域サブバンドの数との比を１：１としているが、その比はビットレートに応じて適宜設定可能である。
【００３５】
周波数変換／正規化／量子化部１２０〜１２３は、それぞれ第０〜第３のサブバンド信号に対してＭＤＣＴ等の直交変換を行って周波数領域の第０〜第３のスペクトル信号を生成し、その第０〜第３のスペクトル信号をサブバンド毎に選択されたスケールファクタで正規化する。そして、周波数変換／正規化／量子化部１２０〜１２３は、得られた第０〜第３の正規化スペクトル信号を、サブバンド毎に決定された量子化精度情報に対応する量子化ステップで量子化し、第０〜第３の量子化スペクトル信号、スケールファクタ、及び量子化精度情報をマルチプレクサ１６に供給する。
【００３６】
正弦波解析部１３は、第４〜第７のサブバンド信号に正弦波が含まれるか否かを解析し、正弦波の有無と、正弦波が含まれる場合にはその周波数インデクス及びパワーとを含む正弦波情報を生成し、この正弦波情報をパワーエンベロープ修正部１５とマルチプレクサ１６とに供給する。
【００３７】
具体的に、正弦波解析部１３は、周波数インデクスＩｋで表される周波数位置のトーナリティＴｋを以下の式（１）に従って計算する。すなわち、周波数インデクスＩｋで表される周波数位置近傍のｎサンプルの平均パワーと、第４〜第７のサブバンド信号全体であるｐサンプルの平均パワーとの比を、当該周波数位置におけるトーナリティＴｋとする。
【００３８】
【数１】
0004736812.tif 000002
【００３９】
そして、正弦波解析部１３は、このトーナリティＴｋが所定の閾値よりも大きい場合には、その周波数位置に正弦波が存在するものとして、周波数インデクスＩｋと当該周波数位置近傍の平均パワーとを正弦波情報としてパワーエンベロープ修正部１５及びマルチプレクサ１６に供給する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、第４〜第７のサブバンド信号全体の平均パワーとの比を求めることによりトーナリティを計算しているが、第０〜第７のサブバンド信号全体の平均パワーとの比を求めることによりトーナリティを計算するようにしても構わない。
【００４１】
パワーエンベロープ生成部１４は、第４〜第７のサブバンド信号のそれぞれについて、所定の時間間隔（サブフレーム）毎に平均パワーを計算してパワーエンベロープ情報を生成し、このパワーエンベロープ情報をパワーエンベロープ修正部１５に供給する。
【００４２】
パワーエンベロープ修正部１５は、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報に基づいてパワーエンベロープ情報を修正し、修正後のパワーエンベロープ情報をマルチプレクサ１６に供給する。このパワーエンベロープ修正部１５における処理の詳細については後述する。
【００４３】
マルチプレクサ１６は、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタと、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報及び修正後のパワーエンベロープ情報とを符号化した後、多重化する。そして、マルチプレクサ１６は、多重化の結果得られる圧縮データを伝送路を介して伝送し、或いは図示しない記録媒体に記録する。
【００４４】
ここで、ある時間フレームの各サブバンド及び各サブフレームの関係を図２に示す。図２に示すように、各時間フレームの時系列信号は、周波数方向には第０のサブバンドから第７のサブバンドまでの８つのサブバンドに分割されている。以下では、各サブバンドを表すインデクスとしてｉを用いる（ｉ＝０，１，・・・，７）。また、図中Ｉ０〜Ｉ１１は、上述した周波数インデクスである。なお、図２では、第４，第５のサブフレームにそれぞれ４つの周波数インデクス、第６，第７のサブフレームにそれぞれ２つの周波数インデクスが存在しているが、その数や間隔は任意である。上述した正弦波解析部１３は、この周波数インデクスで表される周波数位置のトーナリティを計算することにより、その周波数位置に正弦波が存在するか否かを判断する。
【００４５】
また、各時間フレームの時系列信号は、時間方向には第０のサブフレームから第３のサブフレームまでの４つのサブフレームに分割されている。なお、サブフレームの分割数が４つに限定されないことは勿論である。上述したパワーエンベロープ生成部１４は、このサブフレーム毎に第４〜第７のサブバンド信号の平均パワーＰ［ｉ］（Ｐ［４］〜Ｐ［７］）を計算することにより、パワーエンベロープ情報を生成する。
【００４６】
あるサブフレームの時系列信号のパワースペクトラムと、パワーエンベロープ生成部１４で生成されるパワーエンベロープとを図３に示す。なお、この図３では、参考のため、第０〜第３のサブバンド信号についてもパワーエンベロープを示している。図３では、周波数インデクスＩ５で表される周波数位置に正弦波が存在すると判断されているものとする。
【００４７】
上述したマルチプレクサ１６は、このようにして生成されたパワーエンベロープ情報を符号化する。特に、本実施の形態におけるマルチプレクサ１６は、以下の式（２）に示すように、予め第４〜第７のサブバンドの平均パワーＰ［ｉ］を対数パワー比Ｄ［ｉ］に変換し、このＤ［ｉ］に可変長符号を割り当てる。この際、マルチプレクサ１６は、Ｄ［ｉ］の値が小さい場合には短い符号を割り当て、Ｄ［ｉ］の値が大きい場合には長い符号を割り当てる。
【００４８】
【数２】
0004736812.tif 000003
【００４９】
上述した図３のようなパワーエンベロープが生成されたときの対数パワー比を図４に示す。なお、この図４では、参考のため、第０〜第３のサブバンド信号についても対数パワー比を示している。
【００５０】
ところで、上述のように対数パワー比Ｄ［ｉ］に可変長符号を割り当てる場合、各サブバンドにおけるＤ［ｉ］の値が小さいほど、すなわちパワーエンベロープが平坦であるほど、パワーエンベロープ情報の符号化効率が向上するが、図３のように、第５のサブバンドに正弦波が存在するため、そのサブバンドにおける平均パワーＰ［５］が大きくなり、ローカルピークを形成している場合には、図４のように、Ｄ［５］、Ｄ［６］の値が大きくなってしまう。
【００５１】
そこで、上述したパワーエンベロープ修正部１５は、マルチプレクサ１６におけるパワーエンベロープ情報の符号化効率を向上させるため、パワーエンベロープ生成部１４から供給されたパワーエンベロープを平坦化する。特に、パワーエンベロープ修正部１５は、正弦波の周波数位置とパワーエンベロープのローカルピークの位置とに相関があることを利用し、正弦波情報を用いてパワーエンベロープを平坦化する。その前提として、本実施の形態では、サブバンド毎に正弦波が存在しているか否かを示す正弦波フラグＦ［ｉ］を準備する。この正弦波フラグＦ［ｉ］は、インデクスｉで表されるサブバンドに正弦波が１本でも存在すれば“true”となり、正弦波が１本も存在しなければ“false”となる。したがって、図３の場合にはＦ［５］のみが“true”であり、それ以外は“false”である。なお、本実施の形態では、低域サブバンド信号（第０〜第３のサブバンド信号）については正弦波が存在しているか否かを解析しないため、この正弦波フラグは常に“false”である。また、本実施の形態におけるインデクスｉは０〜７の範囲であるが、便宜的にＦ［８］が“true”であるものとして設定する。
【００５２】
上述したパワーエンベロープ修正部１５における処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、この図５では、クロスオーバー周波数よりも低域のサブバンドの数をＭと表記し、全体のサブバンド数をＮと表記する。本実施の形態の場合、Ｍ＝４、Ｎ＝８である。
【００５３】
先ずステップＳ１において、インデクスｉをＭに初期化することにより、高域サブバンドのうち最も低域のサブバンドから処理を開始する。
【００５４】
次にステップＳ２において、Ｆ［ｉ］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“true”である場合にはステップＳ３に進み、“false”である場合にはステップＳ１９に進む。ステップＳ３では、Ｆ［ｉ−１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ４に進み、“true”である場合にはステップＳ５に進む。ステップＳ４では、Ｆ［ｉ＋１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ６に進んで第１のプロセスの処理を行い、“true”である場合にはステップＳ１１に進んで第２のプロセスの処理を行う。同様にステップＳ５では、Ｆ［ｉ＋１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ１５に進んで第３のプロセスの処理を行い、“true”である場合にはステップＳ１９に進む。すなわち、現在のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ］と、隣接する低域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ−１］と、隣接する高域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ＋１］とに応じて、第１〜第３のプロセスの何れかの処理を行うか、何も処理をしないかが決定される。
【００５５】
ステップＳ６からステップＳ１０までは第１のプロセスの処理である。ステップＳ６では、インデクスｉで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｉ］に所定値Ａ（Ａ＜１．０）を乗算してパワーを修正する。次にステップＳ７では、ｊ＝ｉ＋１で表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ８では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］にＰ［ｉ］／Ｐ［ｉ−１］を乗算してパワーを修正する。そしてステップＳ９では、ｊに１を加算し、ステップＳ１０では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ８に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ１９に進む。このように、第１のプロセスでは、インデクスｉで表されるサブバンドの平均パワーを下げると共に、インデクスｉ＋１で表されるサブバンド以降の平均パワーを上げることにより、パワーエンベロープを平坦化する。
【００５６】
第１のプロセスにおける処理の一例を図６に示す。図６（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝４であり、Ｆ［３］が“false”、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“false”である場合、図６（Ｂ）に示すようにインデクスｉ（＝４）で表されるサブバンドの平均パワーが下げられた後、図６（Ｃ）に示すようにインデクスｉ＋１（＝５）で表されるサブバンド以降の平均パワーが上げられる。
【００５７】
ステップＳ１１からステップＳ１４までは第２のプロセスの処理である。ステップＳ１１では、ｊ＝ｉで表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ１２では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］に所定値Ａ（Ａ＜１．０）を乗算してパワーを修正する。そしてステップＳ１３では、ｊに１を加算し、ステップＳ１４では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ１２に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ１９に進む。このように、第２のプロセスでは、インデクスｉで表されるサブバンド以降の平均パワーを下げることにより、パワーエンベロープを平坦化する。
【００５８】
第２のプロセスにおける処理の一例を図７に示す。図７（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝４であり、Ｆ［３］が“false”、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“true”である場合、図７（Ｂ）に示すようにインデクスｉ（＝４）で表されるサブバンド以降の平均パワーが下げられる。
【００５９】
ステップＳ１５からステップＳ１８までは第３のプロセスの処理である。ステップＳ１５では、ｊ＝ｉ＋１で表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ１６では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］に所定値Ｇ（Ｇ＞１．０）を乗算してパワーを修正する。そしてステップＳ１７では、ｊに１を加算し、ステップＳ１８では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ１６に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ１９に進む。このように、第３のプロセスでは、インデクスｉ＋１で表されるサブバンド以降の平均パワーを上げることにより、パワーエンベロープを平坦化する。
【００６０】
第３のプロセスにおける処理の一例を図８に示す。図８（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝５であり、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“true”、Ｆ［６］が“false”である場合、図８（Ｂ）に示すようにインデクスｉ＋１（＝６）で表されるサブバンド以降の平均パワーが上げられる。
【００６１】
ステップＳ１９では、ｉに１を加算し、ステップＳ２０では、ｉがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ２に戻り、Ｎ以上である場合には処理を終了する。
【００６２】
このように、本実施の形態におけるパワーエンベロープ修正部１５では、高域サブバンドのうち最も低域のサブバンドから順に、現在のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ］と、隣接する低域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ−１］と、隣接する高域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ＋１］とに応じて、パワーエンベロープを平坦化する。この結果、マルチプレクサ１６におけるパワーエンベロープ情報の符号化効率が向上する。
【００６３】
なお、上述のようにパワーエンベロープ修正部１５においてパワーエンベロープが平坦化されるのは高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合のみであり、正弦波が存在しない場合には、パワーエンベロープ修正部１５は、受け取ったパワーエンベロープ情報をそのままマルチプレクサ１６に供給する。すなわち、本実施の形態における信号符号化装置１０は、高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かによって、パワーエンベロープ情報の符号化方法を切り替えることにより、パワーエンベロープ情報の符号化効率を向上させる。
【００６４】
次に、このようにして信号符号化装置１０で生成された圧縮データを復号する信号復号装置の概略構成を図９に示す。図９に示すように、本実施の形態における信号復号装置２０は、デマルチプレクサ２１と、逆量子化／逆正規化／周波数変換部２２０〜２２３と、正弦波生成部２３と、パワーエンベロープ復元部２４と、高域生成部２５と、正弦波付加部２６４〜２６７と、帯域合成部２７とから構成されている。
【００６５】
デマルチプレクサ２１は、入力した圧縮データを非多重化した後、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタと、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報及びパワーエンベロープ情報とを復号する。そして、デマルチプレクサ２１は、第０〜第３の量子化スペクトル信号、量子化精度情報、及びスケールファクタを逆量子化／逆正規化／周波数変換部２２０〜２２３に供給し、正弦波情報を正弦波生成部２３とパワーエンベロープ復元部２４とに供給し、パワーエンベロープ情報をパワーエンベロープ復元部２４に供給する。
【００６６】
逆量子化／逆正規化／周波数変換部２２０〜２２３は、第０〜第３の量子化スペクトル信号を、供給された量子化精度情報に対応する量子化ステップで量子化し、得られた第０〜第３の正規化スペクトル信号を、供給されたスケールファクタで逆正規化する。そして、逆量子化／逆正規化／周波数変換部２２０〜２２３は、得られた第０〜第３のスペクトル信号に対してＩＭＤＣＴ等の逆直交変換を行って時間領域の第０〜第３のサブバンド信号を生成し、この第０〜第３のサブバンド信号を高域生成部２５と帯域合成部２７とに供給する。
【００６７】
正弦波生成部２３は、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報に基づいて正弦波を生成し、生成した正弦波を正弦波付加部２６４〜２６７に供給する。
【００６８】
パワーエンベロープ復元部２４は、第４〜第７のサブバンドの正弦波情報に基づいて、符号化側で平坦化されたパワーエンベロープを復元し、復元後のパワーエンベロープ情報を高域生成部２５に供給する。このパワーエンベロープ復元部２４における処理の詳細については後述する。
【００６９】
高域生成部２５は、第０〜第３のサブバンド信号に基づいて第４〜第７のサブバンド信号を生成する。具体的には、例えば米国特許第５，０６８，８９９号明細書に記載されている周波数エイリアシング法を用いて、第０〜第３のサブバンド信号を折り返すことにより第４〜第７のサブバンド信号を生成する。本実施の形態の場合、図１０に示すように、第３のサブバンドで第０〜第３のサブバンド信号を折り返す。この結果、第０のサブバンド信号は第７のサブバンド信号となり、第１のサブバンド信号は第６のサブバンド信号となる。なお、第０〜第３のサブバンド信号に基づいて第４〜第７のサブバンド信号を生成する際の生成方法が周波数エイリアシング法に限定されるものではなく、例えば米国特許第４６６，７３０号明細書に記載されている周波数シフト法を用いても構わない。高域生成部２５は、さらに、生成した第４〜第７のサブバンド信号のパワーを復元された第４〜第７のサブバンドのパワーエンベロープ情報に基づいて調整し、パワーが調整された第４〜第７のサブバンド信号を正弦波付加部２６４〜２６７に供給する。
【００７０】
正弦波付加部２６４〜２６７は、第４〜第７のサブバンド信号に正弦波を付加し、正弦波付加後の第４〜第７のサブバンド信号を帯域合成部２７に供給する。
【００７１】
帯域合成部２７は、第０〜第３のサブバンド信号と第４〜第７のサブバンド信号とを帯域合成し、得られた時系列信号を出力する。
【００７２】
上述したパワーエンベロープ復元部２４における処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、この図１１では、クロスオーバー周波数よりも低域のサブバンドの数をＭと表記し、全体のサブバンド数をＮと表記する。本実施の形態の場合、Ｍ＝４、Ｎ＝８である。
【００７３】
先ずステップＳ３１において、インデクスｉをＮ−１に初期化することにより、高域サブバンドのうち最も高域のサブバンドから処理を開始する。
【００７４】
次にステップＳ３２において、Ｆ［ｉ］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“true”である場合にはステップＳ３３に進み、“false”である場合にはステップＳ４９に進む。ステップＳ３３では、Ｆ［ｉ−１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ３４に進み、“true”である場合にはステップＳ３５に進む。ステップＳ３４では、Ｆ［ｉ＋１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ３６に進んで第１のプロセスの処理を行い、“true”である場合にはステップＳ４１に進んで第２のプロセスの処理を行う。同様にステップＳ３５では、Ｆ［ｉ＋１］が“true”であるか“false”であるかを判別し、“false”である場合にはステップＳ４５に進んで第３のプロセスの処理を行い、“true”である場合にはステップＳ４９に進む。すなわち、現在のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ］と、隣接する低域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ−１］と、隣接する高域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ＋１］とに応じて、第１〜第３のプロセスの何れかの処理を行うか、何も処理をしないかが決定される。
【００７５】
ステップＳ３６からステップＳ４０までは第１のプロセスの処理である。ステップＳ３６では、ｊ＝ｉ＋１で表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ３７では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］にＰ［ｉ−１］／Ｐ［ｉ］を乗算してパワーを修正する。そしてステップＳ３８では、ｊに１を加算し、ステップＳ３９では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ３７に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、インデクスｉで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｉ］を所定値Ａ（Ａ＜１．０）で除算してパワーを修正する。このように、第１のプロセスでは、インデクスｉ＋１で表されるサブバンド以降の平均パワーを下げると共に、インデクスｉで表されるサブバンドの平均パワーを上げることにより、元のパワーエンベロープを復元する。
【００７６】
第１のプロセスにおける処理の一例を図１２に示す。図１２（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝４であり、Ｆ［３］が“false”、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“false”である場合、図１２（Ｂ）に示すようにインデクスｉ＋１（＝５）で表されるサブバンド以降の平均パワーが下げられた後、図１２（Ｃ）に示すようにインデクスｉ（＝４）で表されるサブバンドの平均パワーが上げられる。
【００７７】
ステップＳ４１からステップＳ４４までは第２のプロセスの処理である。ステップＳ４１では、ｊ＝ｉで表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ４２では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］を所定値Ａ（Ａ＜１．０）で除算してパワーを修正する。そしてステップＳ４３では、ｊに１を加算し、ステップＳ４４では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ４２に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ４９に進む。このように、第２のプロセスでは、インデクスｉで表されるサブバンド以降の平均パワーを上げることにより、元のパワーエンベロープを復元する。
【００７８】
第２のプロセスにおける処理の一例を図１３に示す。図１３（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝４であり、Ｆ［３］が“false”、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“true”である場合、図１３（Ｂ）に示すようにインデクスｉ（＝４）で表されるサブバンド以降の平均パワーが上げられる。
【００７９】
ステップＳ４５からステップＳ４８までは第３のプロセスの処理である。ステップＳ４５では、ｊ＝ｉ＋１で表されるインデクスｊを設定し、ステップＳ４６では、インデクスｊで表されるサブバンドの平均パワーＰ［ｊ］を所定値Ｇ（Ｇ＞１．０）で除算してパワーを修正する。そしてステップＳ４７では、ｊに１を加算し、ステップＳ４８では、ｊがＮ未満であるか否かを判別し、Ｎ未満である場合にはステップＳ４６に戻り、Ｎ以上である場合にはステップＳ４９に進む。このように、第３のプロセスでは、インデクスｉ＋１で表されるサブバンド以降の平均パワーを下げることにより、元のパワーエンベロープを復元する。
【００８０】
第３のプロセスにおける処理の一例を図１４に示す。図１４（Ａ）に示すように、インデクスｉがｉ＝５であり、Ｆ［４］が“true”、Ｆ［５］が“true”、Ｆ［６］が“false”である場合、図１４（Ｂ）に示すようにインデクスｉ＋１（＝６）で表されるサブバンド以降の平均パワーが上げられる。
【００８１】
ステップＳ４９では、ｉから１を減算し、ステップＳ５０では、ｉがＭ未満であるか否かを判別し、Ｍ以上である場合にはステップＳ３２に戻り、Ｍ未満である場合には処理を終了する。
【００８２】
このように、本実施の形態におけるパワーエンベロープ復元部２４では、高域サブバンドのうち最も高域のサブバンドから順に、現在のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ］と、隣接する低域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ−１］と、隣接する高域側のサブバンドの正弦波フラグＦ［ｉ＋１］とに応じて、元のパワーエンベロープを復元する。
【００８３】
なお、上述のようにパワーエンベロープ復元部２４において元のパワーエンベロープが復元されるのは高域サブバンド信号に正弦波が存在する場合のみであり、正弦波が存在しない場合には、パワーエンベロープ復元部２４は、受け取ったパワーエンベロープ情報をそのまま高域生成部２５に供給する。すなわち、本実施の形態における信号復号装置２０は、高域サブバンド信号に正弦波が存在するか否かによって、パワーエンベロープ情報の復号方法を切り替える。
【００８４】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００８５】
例えば、上述の実施の形態では、第４〜第７のサブバンド信号のそれぞれについて平均パワーを計算してパワーエンベロープ情報を生成するものとして説明したが、符号化側で復号側と同様に第０〜第３のサブバンド信号に基づいて第４〜第７のサブバンド信号を生成し、この新たに生成した第４〜第７のサブバンド信号のパワーと元の第４〜第７のサブバンド信号のパワーとをサブバンド毎に比較し、新たに生成した第４〜第７のサブバンドのパワーを元の第４〜第７のサブバンド信号のパワーと一致させるためのパワー調整情報をパワーエンベロープ情報としても構わない。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、サブバンド毎の平均パワーを対数パワー比に変換して符号化するものとして説明したが、対数パワー比に変換せず、平均パワーをそのまま符号化しても構わない。この場合であっても、パワーエンベロープを平坦化することにより、符号化効率が向上する。
【００８７】
また、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施の形態における信号符号化装置の概略構成を示す図である。
【図２】ある時間フレームの各サブバンド及び各サブフレームの関係を示す図である。
【図３】あるサブフレームの時系列信号のパワースペクトラムとパワーエンベロープとを示す図である。
【図４】図３のようなパワーエンベロープが生成されたときの対数パワー比を示す図である。
【図５】信号符号化装置のパワーエンベロープ修正部における処理を説明する図である。
【図６】第１のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図７】第２のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図８】第３のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図９】図１に対応した信号復号装置の概略構成を示す図である。
【図１０】周波数エイリアシング法を用いた帯域拡大の様子を模式的に示す図である。
【図１１】信号復号装置のパワーエンベロープ復元部における処理を説明する図である。
【図１２】第１のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図１３】第２のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図１４】第３のプロセスにおける処理の一例を示す図である。
【図１５】低域信号の他に高域信号のパワーエンベロープ情報と正弦波情報とを符号化する信号符号化装置の概略構成を示す図である。
【図１６】図１５に対応した信号復号装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  信号符号化装置、１１  帯域分割部、１２０〜１２３  周波数変換／正規化／量子化部、１３  正弦波解析部、１４  パワーエンベロープ生成部、１５  パワーエンベロープ変換部、１６  マルチプレクサ、２０  信号復号装置、２１  デマルチプレクサ、２２０〜２２３  逆量子化／逆正規化／周波数変換部、２３  正弦波生成部、２４  パワーエンベロープ復元部、２５  高域生成部、２６４〜２６７  正弦波付加部、２７  帯域合成部
【図１】
0004736812.tif 000004
【図２】
0004736812.tif 000005
【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】
0004736812.tif 000011
【図９】
0004736812.tif 000012
【図１０】
0004736812.tif 000013
【図１１】
0004736812.tif 000014
【図１２】
0004736812.tif 000015
【図１３】
0004736812.tif 000016
【図１４】
0004736812.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
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