(57)【要約】【課題】  ＤＣＴやＭＤＣＴを始めとする、位相情報を明示的にもたない変換規則に関しても、変換係数の局在化を可能とすることで、変換符号化における圧縮効率を向上することである。【解決手段】  信号符号化装置１０は、フレーム分割部１１の分割した入力信号のフレームの時間的特性を、時間的特性変更部１３を用いて、複数の変更量により変更する。フレーム評価値算出部１５は、所定の評価基準に基づいて、時間的特性が変更された上記フレームの評価値を算出する。信号符号化部１７は、時間的特性変更量選択部１６の選択した最適な変更量だけフレームの時間的特性が変更された信号を、変換符号化する。符号化系列出力部１８は、変換符号化された上記信号を信号符号化系列として出力する。【選択図】  図１
2005284162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号をフレームに分割する分割手段と、
前記フレームの時間的特性を複数の変更量により変更する変更手段と、
所定の評価基準に基づいて、時間的特性が変更された前記フレームの評価値を算出する算出手段と、
算出された前記評価値に基づいて、前記複数の変更量の中から最適な変更量を選択する選択手段と、
選択された前記最適な変更量だけフレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化する符号化手段と、
変換符号化された前記信号を信号符号化系列として出力する出力手段と
を備えることを特徴とする信号符号化装置。
【請求項２】
前記フレームの時間的特性を変更するか否かを判定する判定手段を更に備え、
前記変更手段は、前記判定手段により時間的特性を変更すると判定されたフレームの時間的特性を複数の変更量により変更し、
前記符号化手段は、前記判定手段により時間的特性を変更すると判定されたフレームに関しては、選択された前記最適な変更量だけ当該フレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化すると共に、前記判定手段により時間的特性を変更しないと判定されたフレームに関しては、当該フレームの信号をそのまま変換符号化することを特徴とする請求項１に記載の信号符号化装置。
【請求項３】
前記符号化手段は、前記フレームの信号に併せて、前記最適な変更量を符号化し、
前記出力手段は、前記信号符号化系列に併せて、前記最適な変更量を示す変更量符号化系列を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号符号化装置。
【請求項４】
前記符号化手段は、離散コサイン変換係数、修正離散コサイン変換係数の何れかを符号化することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の信号符号化装置。
【請求項５】
前記算出手段は、所定の変換規則に基づく変換利得を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の信号符号化装置。
【請求項６】
前記算出手段は、聴覚心理モデルに基づく聴覚エントロピを算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の信号符号化装置。
【請求項７】
前記算出手段は、符復号信号の歪み信号に基づく客観評価値を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の信号符号化装置。
【請求項８】
前記算出手段は、符復号信号の歪み量を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の信号符号化装置。
【請求項９】
前記符復号信号の歪み量は、聴覚重み付けされた歪み量であることを特徴とする請求項８に記載の信号符号化装置。
【請求項１０】
入力された信号符号化系列を復号信号に復号する復号手段と、
入力された変更量符号化系列を復号することにより、位相変更量、サンプル削除量、サンプル挿入量、時間的伸縮変更量のうち、少なくとも１つを含む復号変更量を生成する生成手段と、
前記復号変更量に基づいて、前記復号信号の時間的特性を変更する変更手段と、
前記変更手段により時間的特性が変更された復号信号を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする信号復号装置。
【請求項１１】
入力された信号をフレームに分割する分割ステップと、
前記フレームの時間的特性を複数の変更量により変更する変更ステップと、
所定の評価基準に基づいて、時間的特性が変更された前記フレームの評価値を算出する算出ステップと、
算出された前記評価値に基づいて、前記複数の変更量の中から最適な変更量を選択する選択ステップと、
選択された前記最適な変更量だけフレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化する符号化ステップと、
変換符号化された前記信号を信号符号化系列として出力する出力ステップと
を含むことを特徴とする信号符号化方法。
【請求項１２】
入力された信号符号化系列を復号信号に復号する復号ステップと、
入力された変更量符号化系列を復号することにより、位相変更量、サンプル削除量、サンプル挿入量、時間的伸縮変更量のうち、少なくとも１つを含む復号変更量を生成する生成ステップと、
前記復号変更量に基づいて、前記復号信号の時間的特性を変更する変更ステップと、
前記変更ステップにて時間的特性が変更された復号信号を出力する出力ステップと
を含むことを特徴とする信号復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号などの信号を符復号化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号処理技術の発達に伴い、オーディオ信号を高効率に圧縮符号化する技術は数多く提案されている。音声・音響符号化方式は、時間領域で符号化する方式（時間符号化方式）と、所定の変換規則に則って変換した後に、その変換領域で符号化する方式（変換符号化方式）とに大別することができる。この変換規則としては、例えば、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）やＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）などのような、時間領域と周波数領域との間で変換する規則（時間周波数変換）が一般的に利用されている。
【０００３】
時間周波数変換では、時間領域において、ある個数のサンプルをまとめて変換フレームを構成し、この変換フレームに対して上記変換規則を適用することで、周波数領域での変換係数を得る。この変換係数を圧縮符号化する方式が変換符号化方式である。変換符号化方式を用いた代表的なオーディオ信号符号化技術としては、ＩＳＯ／ＩＥＣで規格化されたＭＰＥＧ-２ Ａｕｄｉｏ ＡＡＣ（Moving Picture Expert Group-2 Advanced Audio Coding）を挙げることができる（例えば、非特許文献１参照。）。ＡＡＣでは、修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified Discrete Cosine Transform）と呼ばれる変換規則が用いられており、この変換規則も時間周波数変換である。
【０００４】
また、非特許文献２においては、時間領域の符号化であるピッチパルス駆動音源とＬＰＣ（Linear Predictive Coding）フィルタとに基づく分析・合成系の符号化処理に際して、位相等化を用いる方法が開示されている。通常、ピッチパルス駆動音源とＬＰＣフィルタとの合成では、位相特性が最小位相特性に限定されるため、原音声との整合性をとることが困難である。そこで、非特許文献２に開示の技術では、音声の位相は変形しても主観品質の変化が少ないという利点に鑑みて、原音声を最小位相に位相等化した音声と、ピッチパルス駆動音源と、ＬＰＣフィルタの合成音声との整合を図っている。
【０００５】
更に、特許文献１には、変換符号化に際して、フレーム内の途中に急峻な立ち上がり（以下、「アタック」と記す。）が存在する場合に発生するプリエコーを回避する方法が開示されている。このプリエコーは、アタックの前に存在する、信号レベルの比較的小さな部分に生じる歪みであり、耳障りな音として知覚されやすい。特許文献１に記載の技術では、フレーム内の途中に存在するアタックの位置が、フレームの開始位置となるように制御することで、プリエコーを回避する。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９６４５２号公報
【非特許文献１】ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG. International Standard IS 13818-7 Information Technology -Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio, Part 7: MPEG-2 AAC, 1997.
【非特許文献２】誉田雅彰、“位相等化音源による音声分析合成系”、電子情報通信学会  音声研究会  技術報告  SP89-124，1989.
【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、上記従来技術には、以下に説明するような問題点があった。
まず、非特許文献１に関して、ＤＦＴの変化係数には、変換基底の振幅情報及び位相情報が含まれるのに対して、ＭＤＣＴの変化係数には、変換基底の振幅情報のみが含まれる。この点においては、ＤＣＴの変化係数に関してもＭＤＣＴと同様である。このため、入力信号に含まれている信号成分の位相が、この信号成分と周波数を同一とする変換基底の位相と一致している場合には、当該変換基底のみにより信号成分を表現できる。ところが、これらの位相がずれている場合には、当該変換基底のみならず他の周波数の変換基底を参照しない限り、信号成分を表現することはできない。その結果、変換係数は、上記信号成分の周波数に局所化することなく、他の周波数にまで拡散してしまい、圧縮効果が低減するという問題がある。
【０００８】
また、非特許文献２に記載の方法は、上述のように、ピッチパルス駆動音源とＬＰＣフィルタとに基づく分析・合成系の符号化の位相特性に鑑みて、原音声を位相等化する方法である。しかし、この方法は、入力信号の変換係数の局所化を行うものではないので、変換符号化における圧縮効果は上がらない。また、位相等化のパラメータを決定する際に、所与の評価基準を用いてパラメータ毎に評価値を算出し、その評価値を比較した結果に基づいて、パラメータを決定するという処理は行われない。
【０００９】
更に、特許文献１に記載の技術は、フレーム内の途中にアタックが存在するという特別な状況を想定したものであり、当該文献には、アタックが存在しない状況に関しては何ら言及されていない。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、上述の問題点に鑑みて、ＤＣＴやＭＤＣＴを始めとする、位相情報を明示的にもたない変換規則に関しても、変換係数の局在化を可能とすることで、変換符号化における圧縮効率を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る信号符号化装置は、入力された信号をフレームに分割する分割手段と、前記フレームの時間的特性を複数の変更量により変更する変更手段と、所定の評価基準に基づいて、時間的特性が変更された前記フレームの評価値を算出する算出手段と、算出された前記評価値に基づいて、前記複数の変更量の中から最適な変更量を選択する選択手段と、選択された前記最適な変更量だけフレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化する符号化手段と、変換符号化された前記信号を信号符号化系列として出力する出力手段とを備える。
【００１２】
本発明に係る信号符号化方法は、入力された信号をフレームに分割する分割ステップと、前記フレームの時間的特性を複数の変更量により変更する変更ステップと、所定の評価基準に基づいて、時間的特性が変更された前記フレームの評価値を算出する算出ステップと、算出された前記評価値に基づいて、前記複数の変更量の中から最適な変更量を選択する選択ステップと、選択された前記最適な変更量だけフレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化する符号化ステップと、変換符号化された前記信号を信号符号化系列として出力する出力ステップとを含む。
【００１３】
本発明に係る信号符号化装置において好ましくは、前記フレームの時間的特性を変更するか否かを判定する判定手段を更に備え、前記変更手段は、前記判定手段により時間的特性を変更すると判定されたフレームの時間的特性を複数の変更量により変更し、前記符号化手段は、前記判定手段により時間的特性を変更すると判定されたフレームに関しては、選択された前記最適な変更量だけ当該フレームの時間的特性が変更された信号を変換符号化すると共に、前記判定手段により時間的特性を変更しないと判定されたフレームに関しては、当該フレームの信号をそのまま変換符号化する。
【００１４】
本発明に係る信号符号化装置において、前記符号化手段は、前記フレームの信号に併せて、前記最適な変更量を符号化し、前記出力手段は、前記信号符号化系列に併せて、前記最適な変更量を示す変更量符号化系列を出力するものとしてもよい。
本発明に係る信号符号化装置の符号化手段は、離散コサイン変換係数、修正離散コサイン変換係数の何れかを符号化することができる。
【００１５】
本発明に係る信号符号化装置の算出手段は、所定の変換規則に基づく変換利得を算出することができる。
また、前記算出手段は、聴覚心理モデルに基づく聴覚エントロピを算出するものとしてもよい。
更に、前記算出手段は、符復号信号（符号化復号信号とも称する。）の歪み信号に基づく客観評価値を算出することもできる。
【００１６】
本発明に係る信号符号化装置の算出手段は、符復号信号の歪み量を算出するものとしてもよい。当該符復号信号の歪み量は、例えば、聴覚重み付けされた歪み量である。
【００１７】
本発明に係る信号復号装置は、入力された信号符号化系列を復号信号に復号する復号手段と、入力された変更量符号化系列を復号することにより、位相変更量、サンプル削除量、サンプル挿入量、時間的伸縮変更量のうち、少なくとも１つを含む復号変更量を生成する生成手段と、前記復号変更量に基づいて、前記復号信号の時間的特性を変更する変更手段と、前記変更手段により時間的特性が変更された復号信号を出力する出力手段とを備える。
【００１８】
本発明に係る信号復号方法は、入力された信号符号化系列を復号信号に復号する復号ステップと、入力された変更量符号化系列を復号することにより、位相変更量、サンプル削除量、サンプル挿入量、時間的伸縮変更量のうち、少なくとも１つを含む復号変更量を生成する生成ステップと、前記復号変更量に基づいて、前記復号信号の時間的特性を変更する変更ステップと、前記変更ステップにて時間的特性が変更された復号信号を出力する出力ステップとを含む。
【００１９】
これらの発明によれば、入力信号が一旦フレームに分割された後に、これらのフレームに時間的特性（例えば位相）の変更処理が施されて符号化される。これにより、変換係数が局在化される。したがって、位相情報をもたない変換規則に関しても、変換符号化における圧縮効率が向上する。更に、時間的特性を変更するか否かの判定をフレーム単位で行うものとすれば、必要のないフレームに関してまで時間的特性の変更を行うことに伴う、処理量の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、時間的特性を変更して変換係数を局在化させることにより、ＤＣＴやＭＤＣＴのような位相情報を明示的にもたない変換規則に関しても、変換符号化における圧縮効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の実施形態］
以下、例示のみの為に添付された図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。まず、本実施の形態における信号符号化装置１０の構成を説明する。図１に示すように、信号符号化装置１０は、フレーム分割部１１（分割手段に対応）と時間的特性変更量指示部１２と時間的特性変更部１３（変更手段に対応）と時間的特性変更信号保持部１４とフレーム評価値算出部１５（算出手段に対応）と時間的特性変更量選択部１６（選択手段に対応）と信号符号化部１７（符号化手段に対応）と符号化系列出力部１８（出力手段に対応）とを備える。これら各部はバスを介して接続されている。
【００２２】
以下、信号符号化装置１０の各構成要素について具体的に説明する。
フレーム分割部１１は、入力信号を所定長Ｎのフレームに分割する。本実施の形態では、入力信号は、ＡＤ変換後のオーディオ信号つまりデジタル信号とする。
時間的特性変更量指示部１２には、Ｋ個（Ｋは自然数）の時間的特性変更量が予め保持されている。時間的特性変更量指示部１２は、これらの時間的特性変更量の中から１つの時間的特性変更量ｃｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）分の時間的特性の変更を時間的特性変更部１３に指示する。
【００２３】
時間的特性変更部１３は、分割されたフレームのうちｍ番目の入力フレーム信号ｘｍの時間的特性を、時間的特性変更量指示部１２から指示された時間的特性変更量だけ変更する。時間的特性は、例えば入力信号の位相であり、この場合、時間的特性変更量は、入力信号の位相変更量となる。時間的特性変更部１３は、時間的特性が変更されたフレームを時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋとして出力する。
【００２４】
時間的特性変更信号保持部１４には、時間的特性変更部１３から入力された時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋが保持される。また、時間的特性変更信号保持部１４は、入力フレーム信号ｘｍに関する全ての時間的特性変更量ｃｋのうち、最適の時間的特性変更量ｃｍ，ｓｌｔを採る時の時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔを信号符号化部１７に出力する。
【００２５】
フレーム評価値算出部１５は、時間的特性変更部１３より入力された時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋから、所定の算定式を用いてフレーム評価値を算出する。フレーム評価値としては、例えば、変換係数の局所化の度合いを表す変換利得を使用することができる。変換規則としてＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）を適用した場合、変換係数ｇｍｋは、ＤＣＴ係数Ｘｍｋｎ（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を用いて、次式（１）により算定することができる。
【数１】
2005284162.tif 000003
【００２６】
フレーム評価値としては、変換利得以外のパラメータを利用することもできる。その例が、聴覚エントロピである。聴覚エントロピは、聴覚的に雑音が知覚されないように符号化するために必要な情報量の最小値である。聴覚エントロピの詳細な算出手法に関しては、例えば、文献「Johnston, J. D., “Estimation of perceptual entropy using noise masking criteria”, Proc. of IEEE Int. Conf. Acoust., Speech and Signal Proc., pp. 2524-2527，1988.」に記載されている。
また、変換規則には、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）を用いてもよい。
【００２７】
フレーム評価値は、時間的特性変更量指示部１２に保持されている全ての時間的特性変更量による時間的特性変更フレーム信号に関して算出される。すなわち、フレーム評価値算出部１５は、時間的特性変更量指示部１２に保持されているＫ個の時間的特性変更量ｃｋのそれぞれに関して、フレーム評価値Ｅｍｋの算出を行う。
【００２８】
時間的特性変更量選択部１６は、入力フレーム信号ｘｍについて全ての時間的特性変更量ｃｋに対応するフレーム評価値Ｅｍｋが算出された後に、フレーム評価値が最も高い値を採る時間的特性変更量を最適変更量に選択する。フレーム評価値が変換利得の場合には、対応する変換利得が最も大きい時間的特性変更量が最適変更量として選択される。時間的特性変更量選択部１６は、選択した時間的特性変更量の最適変更量ｃｍ，ｓｌｔを時間的特性変更信号保持部１４に通知する。
【００２９】
信号符号化部１７は、時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔを符号化して信号符号化系列を生成し、後段の符号化系列出力部１８に出力する。信号符号化部１７は、変換符号化に際して、ＭＰＥＧ-２のＡＡＣ（Advanced Audio Coding）を用いることができる。
符号化系列出力部１８は、信号符号化部１７から入力された信号符号化系列を外部装置に出力する。
【００３０】
なお、時間的特性変更信号保持部１４に保持されている信号は、時間信号でなくてもよい。すなわち、フレーム評価値算出部１５にて時間的特性変更信号の変換係数が算出され、この変換係数が信号符号化部１７で利用される場合には、その変換係数を時間的特性変更信号保持部１４に保持させるものとしてもよい。この場合、信号符号化部１７において変換係数を算出する必要が無くなるという効果がある。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、本実施の形態における信号符号化装置１０の動作、併せて、本発明に係る信号符号化方法を構成する各ステップについて説明する。動作説明の前提として、時間的特性変更量指示部１２には、Ｋ個の時間的特性変更量ｃｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）が保持されているものとする。
【００３２】
まず、入力信号が、所定のデータ長Ｎを有するフレームに分割されると（Ｓ１）、時間的特性変更量を特定するインデックスｋに初期値として“０”が設定される（Ｓ２）。続いて、時間的特性変更量の数Ｋとインデックスｋとの大小関係が比較される（Ｓ３）。ｋ＜Ｋが成立する場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、入力フレーム信号ｘｍの時間的特性は時間的特性変更量ｃｋにより変更され、その結果、時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋが生成及び保持される（Ｓ４）。
【００３３】
Ｓ５では、Ｓ４で生成された時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋのフレーム評価値Ｅｍｋが算出される。その後、ｋに１が加算され（Ｓ６）、Ｓ３〜Ｓ６の一連の処理は、ｋ＝Ｋが成立するまで繰り返し実行される。
【００３４】
ｋ＜Ｋが成立しない場合、すなわちｋ≧Ｋが成立する場合には（Ｓ３；ＮＯ）、Ｓ４で使用された各時間的特性変更量ｃｋに対応するフレーム評価値Ｅｍｋの中から最も評価の高い値Ｅｍ，ｓｌｔが選択される。そして、これに対応する時間的特性変更量ｃｍ，ｓｌｔが最適変更量として選択される（Ｓ７）。Ｓ８では、時間的特性変更量ｃｍ，ｓｌｔに対応する時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔが符号化される。この時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔの符号化系列は、信号符号化系列として装置外部に出力される（Ｓ９）。
【００３５】
Ｓ１０では、Ｓ１で分割された入力信号を構成するフレームのうち、最終フレームまで一連の処理（Ｓ２〜Ｓ９の各処理）が終了したか否かが判定される。終了していない場合には（Ｓ１０；ＮＯ）、信号符号化系列が未だに出力されていないフレームが残存するものと判断できるので、Ｓ２に戻り、後続のフレームに関して上記一連の処理が実行される。入力信号を構成する全てのフレームに関して上記一連の処理が完了した時点で（Ｓ１０；ＹＥＳ）、本実施の形態の信号符号化処理は終了する。
【００３６】
ここで、図３は、第１の実施形態の変形態様における信号符号化装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。本態様における信号符号化装置１０の動作は、上記詳述した信号符号化装置１０の動作と類似するので、共通するステップには同一のステップ番号を付すと共に、その説明は省略する。かかる態様では、差異であるＳ１１〜Ｓ１３の処理をＳ５の後処理として追加することにより、Ｓ７の処理の実行を省略する。
【００３７】
すなわち、Ｓ１１ではｋ＝０であるか否かの判定が為され、ｋ＝０である場合には（Ｓ１１；ＹＥＳ）、Ｅｍ，ｓｌｔ＝Ｅｍｋ，ｃｍ，ｓｌｔ＝ｃｋ，ｘｍ，ｓｌｔ＝ｘｍｋがそれぞれ設定される（Ｓ１２）。一方、ｋ≠０である場合には（Ｓ１１；ＮＯ）、フレーム評価値Ｅｍｋの評価がＥｍ，ｓｌｔの評価よりも高いか否かが判定される（Ｓ１３）。判定の結果、フレーム評価値Ｅｍｋの評価がＥｍ，ｓｌｔの評価よりも高い場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、Ｓ１２に移行し、フレーム評価値Ｅｍｋの評価がＥｍ，ｓｌｔの評価以下である場合には（Ｓ１３；ＮＯ）、Ｓ１２の処理は省略され、Ｓ６以降の処理に移行する。
【００３８】
このような変形態様を採ることにより、評価の最も高い時間的特性変更信号、時間的特性変更量、及び、フレーム評価値を信号符号化装置１０に保持しておけば、変換係数を局在化することができる。換言すれば、全ての時間的特性変更信号、時間的特性変更量、及びフレーム評価値を保持しておく必要が無いので、データ記憶領域の節約が実現される。
【００３９】
［第２の実施形態］
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施の形態における信号符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。信号符号化装置２０の構成は、第１の実施形態において詳述した信号符号化装置１０の構成と類似するので、共通する構成部分には同列（末尾が同一）の符号を付しその説明は省略すると共に、第１の実施形態との差異について詳述する。
【００４０】
変更量符号化部２９は、信号符号化装置２０に特有の構成部分である。
変更量符号化部２９は、時間的特性変更量選択部２６から通知された時間的特性変更量ｃｍ，ｓｌｔを符号化して変更量符号化系列を生成する。この変更量符号化系列は、符号化系列出力部２８により、信号符号化系列とともに出力される。
【００４１】
次いで、図５を参照することで、第２の実施形態における信号符号化処理について説明する。本信号符号化処理は、第１の実施形態において詳述した信号符号化処理（図２参照）と共通するステップを複数含む。具体的には、図５のＳ２１〜Ｓ２７，Ｓ２１０は、図２に示したＳ１〜Ｓ７，Ｓ１０にそれぞれ相当する。
【００４２】
以下、第１及び第２の実施形態における差異であるＳ２８，Ｓ２９について説明する。図５のＳ２８では、符号化系列出力部２８により、時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔと最適変更量ｃｍ，ｓｌｔとが符号化される。その結果、時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔからは信号符号化系列が生成され、最適変更量ｃｍ，ｓｌｔからは変更量符号化系列が生成される。これらの符号化系列は、符号化系列出力部２８により外部装置に出力される（Ｓ２９）。
【００４３】
［第３の実施形態］
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は、本実施の形態における信号符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。信号符号化装置３０の構成は、第１の実施形態において詳述した信号符号化装置１０の構成と類似するので、共通する構成部分には同列（末尾が同一）の符号を付しその説明は省略すると共に、第１の実施形態との差異について詳述する。
【００４４】
時間的特性変更判定部３９（判定手段に対応）は、信号符号化装置３０に特有の構成部分である。
時間的特性変更判定部３９は、分割されたｍ番目の入力フレーム信号ｘｍに対して時間的特性の変更処理を施すか否かの判定を行う。判定の基準としては、例えば、入力フレーム信号ｘｍの電力値を算出し、この電力値と閾値との大小関係を利用することができる。すなわち、時間的特性変更判定部３９は、フレームの電力値が閾値以上である場合にのみ時間的特性変更処理を実行する。
【００４５】
続いて、図７を参照することで、第３の実施形態における信号符号化処理について説明する。本信号符号化処理は、第１の実施形態において詳述した信号符号化処理（図２参照）と共通するステップを複数含む。具体的には、図７のＳ３１，Ｓ３３〜Ｓ３１１は、図２に示したＳ１，Ｓ２〜Ｓ１０にそれぞれ相当する。
【００４６】
以下、第１及び第３の実施形態における差異であるＳ３２，Ｓ３１２について説明する。図７のＳ３２では、時間的特性変更判定部３９により、時間的特性の変更処理を実行するか否かの判定が為される。当該判定の結果、変更処理の実行が決定された場合には（Ｓ３２；ＹＥＳ）、Ｓ３３以降の処理に移行する。これに対して、変更処理の非実行が決定された場合には（Ｓ３２；ＮＯ）、信号符号化処理はＳ３１２に移行する。すなわち、入力フレーム信号は、フレーム分割部３１から信号符号化部３７に出力され、時間的特性変更処理が施されないまま符号化される（Ｓ３９）。符号化の結果生成された信号符号化系列は、符号化系列出力部３８から外部に出力される（Ｓ３１０）。
【００４７】
［第４の実施形態］
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
図８は、本実施の形態における信号符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。信号符号化装置４０の構成は、第３の実施形態において詳述した信号符号化装置３０の構成と類似するので、共通する構成部分には同列（末尾が同一）の符号を付しその説明は省略すると共に、第３の実施形態との差異について詳述する。
【００４８】
時間的特性変更判定部４９は、分割されたｍ番目の入力フレーム信号ｘｍに対して時間的特性の変更処理を施すか否かの判定を行う。時間的特性の変更処理を実行しないものと判定された場合には、時間的特性変更判定部４９は、入力フレーム信号を信号符号化部４７に直接に出力すると共に、時間的特性変更処理が施されていない旨を示す時間的特性変更量「ゼロ」を変更量符号化部４１０に通知する。一方、時間的特性の変更処理を実行するものと判定された場合には、時間的特性変更判定部４９は、変更量「ゼロ」を変更量符号化部４１０に通知することなく、入力フレーム信号を時間的特性変更部４３に出力する。
【００４９】
変更量符号化部４１０は、時間的特性変更量選択部４６から通知された時間的特性変更量ｃｍ，ｓｌｔを符号化して変更量符号化系列を生成する。また、変更量符号化部４１０は、時間的特性変更処理が実行されない場合に入力される変更量「ゼロ」を符号化して変更量符号化系列を生成する。これらの変更量符号化系列は、符号化系列出力部４８により、信号符号化系列とともに出力される。
【００５０】
次いで、図９を参照することで、第４の実施形態における信号符号化処理について説明する。本信号符号化処理は、第３の実施形態において詳述した信号符号化処理（図７参照）と基本的に同様である。具体的には、図９のＳ４１〜Ｓ４１１は、図７に示したＳ３１〜Ｓ３１１にそれぞれ相当する。特に、Ｓ４９，Ｓ４１０の各処理に関しては、第２の実施形態にて説明したＳ２８，Ｓ２９（図５参照）と同様である。
【００５１】
以下、第３と第４の実施形態との差異であるＳ４１２について説明する。図９のＳ４１２は、時間的特性変更処理が実行されないと判定された場合（Ｓ４２；ＮＯ）に実行される。Ｓ４１２では、入力フレーム信号ｘｍが、時間的特性変更フレーム信号ｘｍ，ｓｌｔとして信号符号化部４７に入力される。同様に、最適変更量ｃｍ，ｓｌｔとしては、上記変更処理を施していないことを示す「ゼロ」が変更量符号化部４１０に入力される。Ｓ４１２の処理が終了すると、Ｓ４９以降の処理に移行する。
【００５２】
［第５の実施形態］
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０は、生成された符号化系列を復号する信号復号装置の機能的構成を示すブロック図である。図１０に示すように、信号復号装置５０は、信号復号部５１（復号手段に対応）と、変更量復号部５２（生成手段に対応）と、時間的特性変更部５３（変更手段に対応）と、時間的特性変更復号フレーム信号出力部５４（出力手段に対応）とを備える。これら各部はバスを介して接続されている。
【００５３】
信号復号部５１は、入力された信号符号化系列を復号して復号信号とする。
変更量復号部５２は、入力された変更量符号化系列を復号することにより、位相変更量、サンプル削除量、サンプル挿入量、時間的伸縮変更量のうち、少なくとも１つを含む復号変更量を生成する。
【００５４】
時間的特性変更部５３は、生成された復号変更量に基づいて、復号信号の時間的特性を変更する。時間的特性変更部５３は、例えば位相変更部として機能し、この場合、変更量符号化系列としては位相変更量が符号化されたものが使用される。例えば、第２の実施形態における信号符号化装置２０において、入力フレーム信号ｘｍの時間的特性が復号変更量ｃｓｌｔにより変更された場合には、本実施の形態における信号復号装置５０では、−ｃｓｌｔにより、復号フレーム信号ｘｍの時間的特性を変更する。
時間的特性変更復号フレーム信号出力部５４は、時間的特性が変更された復号信号を時間的特性変更復号フレーム信号（復号信号に対応）として外部に出力する。
【００５５】
続いて、図１１を参照しながら、信号復号装置５０の動作を説明する。
まずＴ１では、信号復号部５１において、入力された信号符号化系列が復号され、その結果、復号フレーム信号ｘ’ｍが生成される。この復号フレーム信号ｘ’ｍは、時間的特性変更部５３に入力される。一方、変更量復号部５２では、入力された変更量符号化系列が復号された結果、復号変更量ｃ’ｓｌｔが生成される（Ｔ２）。この復号変更量ｃ’ｓｌｔは、時間的特性変更部５３に入力される。Ｔ１，Ｔ２の処理は、Ｔ２，Ｔ１の順で、つまり逆順で実行されてもよいし、同時に並行して実行されてもよい。
【００５６】
時間的特性変更部５３は、上記復号フレーム信号ｘ’ｍの時間的特性を、上記復号変更量ｃ’ｓｌｔに基づいて変更し、時間的特性変更復号フレーム信号ｘ’ｍ，ｓｌｔを生成する（Ｔ３）。そして、生成された時間的特性変更復号フレーム信号ｘ’ｍ，ｓｌｔは、時間的特性変更復号フレーム信号出力部５４にて出力される（Ｔ４）。Ｔ５では、最終のフレーム信号までの復号処理が完了したか否かの判定が為され、完了していない場合には（Ｔ５；ＮＯ）Ｔ１以降の処理が再び実行される。全てのフレーム信号に関する信号復号処理が終了した時点で（Ｔ５；ＹＥＳ）、一連の信号復号処理は終了する。
【００５７】
以上説明したように、第１〜第５の実施形態における信号符号化装置１０〜５０によれば、入力信号がフレームに分割された後に、これらのフレームに時間的特性（例えば位相）の変更処理を施して符号化（第５の実施形態では復号）する。したがって、位相情報を明示的にもたない変換規則に関しても変換係数が局在化されるので、変換符号化における圧縮効率（第５の実施形態では伸張効率）が向上する。更に、第１、第３、及び第４の実施形態における信号符号化装置１０，３０，４０によれば、時間的特性を変更するか否かの判定をフレーム単位で行うため、本来不必要な、フレームに関する時間的特性の変更処理を省略することができる。この結果、処理量が必要最小限に低減される。
【００５８】
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変形態様を採ることもできる。
例えば、第１〜第５の実施形態においては、時間的特性変更部は、時間的特性の一例である位相を変更するものとしたが、サンプル削除機能を有するものとしてもよい。すなわち、時間的特性変更部は、時間的特性変更量としてサンプル削除量が指示されたことに伴い、サンプル削除量だけ入力信号からサンプルを削除する。かかる態様では、フレーム分割部は、入力信号をフレームに分割する際に、あるフレーム信号から上記サンプル削除量だけサンプルを削除した後に、後続のフレーム信号に当該サンプル削除量だけサンプルを追加する。これにより、データ長Ｎのフレームを構成する。
【００５９】
反対に、時間的特性変更部は、サンプル挿入機能を有することもできる。すなわち、時間的特性変更部は、時間的特性変更量としてサンプル挿入量が指示されたことに伴い、サンプル挿入量だけ入力信号にサンプルを挿入する。本態様では、フレーム分割部は、入力信号をフレームに分割する際に、あるフレーム信号に対して上記サンプル挿入量だけサンプルを挿入した後、当該フレーム信号の末尾のサンプルより当該サンプル挿入量だけサンプルを消去する。これにより、データ長Ｎのフレームを構成する。消去されたサンプルは、後続するフレーム信号の先頭のサンプルに使用される。
【００６０】
更に、時間的特性変更部は、時間的伸縮機能を有するものとしてもよい。すなわち、時間的特性変更部は、入力フレーム信号のある部分の時間分解能を高くし、その分、別の信号部分の時間分解能を低くする。これにより、サンプル数を変えることなく、入力フレーム信号の時間的伸縮を実現する。
【００６１】
図１２を参照して、より具体的に説明すると、時間的特性変更部（例えば、第１の実施形態における時間的特性変更部１３）は、複数の特性変更部に分割することができる。すなわち、第１時間的特性変更部１３１に位相変更機能をもたせ、第２、第３時間的特性変更部１３２，１３３にそれぞれサンプル削除機能、サンプル挿入機能をもたせることができる。この場合、フレーム評価値算出部１５は、第１〜第３の時間的特性変更信号の各々に関してフレーム評価値を算定する。
【００６２】
例えば、時間的特性変更量指示部１２が、第１時間的特性変更量をＫ１個、第２時間的特性変更量をＫ２個、第３時間的特性変更量をＫ３個、保持しているものとする。かかる例では、（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３）個のフレーム評価値が算出されることになる。時間的特性変更量選択部１６は、これら全ての時間的特性変更量に対応するフレーム評価値の高低を比較して、評価が最も高い時間的特性変更量を最適変更量に選択する。選択された最適変更量に対応する時間的特性変更信号は、時間的特性変更信号保持部１４から信号符号化部１７に出力される。
【００６３】
なお、本変形態様において、時間的特性変更量指示部１２は、各フレーム信号に対して異なる種類の時間的特性変更量を指示するものとしてもよい。また、過去のフレーム信号において選択された時間的特性変更量に応じて、指示する時間的特性変更量を変化させてもよい。
【００６４】
更に別の変形態様における信号符号化装置は、符号化歪みを算出して、その歪み量や聴覚的な重み付けをした歪み量をフレーム評価値に使用する。あるいは、符復号信号を用いてＰＥＳＱ（ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｐ．８６２）、ＰＥＡＱ（ＩＴＵ−Ｒ勧告 ＢＳ．１３８７−１）により算出される客観評価値を用いることもできる。符復号信号の歪み量を評価値とした態様（前者の態様）における信号符号化装置の構成例を図１３に示す。
【００６５】
図１３に示すように、時間的特性変更フレーム信号ｘｍｋは、信号符号化部１７にて符号化され、その結果、信号符号化系列が生成される。この信号符号化系列は、符号化歪み量算出部１９と信号符号化系列保持部１１０とに出力される。符号化歪み量算出部１９は、入力された信号符号化系列を復号して符復号信号を得る。そして、この信号と入力フレーム信号との差分である歪みのエネルギ量（符号化歪み量ｄｍｋ）を算出する。
【００６６】
入力フレーム信号ｘｍに関して、全ての時間的特性変更量ｃｋに対応する符号化歪み量ｄｍｋが算出されると、時間的特性変更量選択部１６において、最も小さい符号化歪み量に対応する時間的特性変更量が、最適変更量ｃｍ，ｓｌｔに選択される。信号符号化系列保持部１１０には、時間的特性変更量と信号符号化系列とが予め対応付けて保持されている。信号符号化系列保持部１１０は、時間的特性変更量選択部１６より通知される上記最適変更量ｃｍ，ｓｌｔに対応する信号符号化系列を符号化系列出力部１８に出力する。符号化系列出力部１８は、この信号符号化系列を出力する。
【００６７】
第１の実施形態に関しては、図３を参照して説明した変形態様を採ることができることは上述した通りであるが、かかる態様は、他の変形態様と同様に、第２〜第４の実施形態に対しても適用可能である。これにより、信号符号化装置は、全ての時間的特性変更信号、時間的特性変更量、及びフレーム評価値を保持しておく必要が無い。このため、記憶データ容量を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態における信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における信号符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１〜第４の実施形態の変形態様における信号符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態における信号符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態における信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態における信号符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第４の実施形態における信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態における信号符号化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第５の実施形態における信号復号装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における信号復号装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第１〜第５の実施形態の変形態様（時間的特性変更部を機能分割した態様）における装置構成を示すブロック図である。
【図１３】第１〜第４の実施形態の変形態様（歪み量を評価値に使用する態様）における信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０，２０，３０，４０…信号符号化装置、１１，２１，３１，４１…フレーム分割部、１２，２２，３２，４２…時間的特性変更量指示部、１３，２３，３３，４３…時間的特性変更部、１３１…第１時間的特性変更部、１３２…第２時間的特性変更部、１３３…第３時間的特性変更部、１４，２４，３４，４４…時間的特性変更信号保持部、１５，２５，３５，４５…フレーム評価値算出部、１６，２６，３６，４６…時間的特性変更量選択部、１７，２７，３７，４７…信号符号化部、１８，２８，３８，４８…符号化系列出力部、１９…符号化歪み量算出部、１１０…信号符号化系列保持部、２９，４１０…変更量符号化部、３９，４９…時間的特性変更判定部、５０…信号復号装置、５１…信号復号部、５２…変更量復号部、５３…時間的特性変更部、５４…時間的特性変更復号フレーム信号出力部
【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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