(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理手段と、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出手段と、
前記音声・楽音信号の周波数成分または前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素のいずれか一方が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域内にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記聴感マスキング領域内に存在する方の前記音声・楽音信号の周波数成分又は前記コードベクトルの要素を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との距離が短くなる方向で且つ前記聴感マスキング領域の境界の位置に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化手段と、
を具備する音声・楽音符号化装置。
【請求項２】
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理手段と、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出手段と、
前記音声・楽音信号の周波数成分と前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素との符号が異なり、かつ、前記音声・楽音信号の周波数成分及び前記コードベクトルの要素が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域外にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離のうち、前記聴感マスキング領域の２つの境界間の距離を、前記境界間の距離に対して１以下の係数を掛けた値に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化手段と、
を具備する音声・楽音符号化装置。
【請求項３】
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理ステップと、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出ステップと、
前記音声・楽音信号の周波数成分または前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素のいずれか一方が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域内にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記聴感マスキング領域内に存在する方の前記音声・楽音信号の周波数成分又は前記コードベクトルの要素を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との距離が短くなる方向で且つ前記聴感マスキング領域の境界の位置に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化ステップと、
を具備する音声・楽音符号化方法。
【請求項４】
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理ステップと、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出ステップと、
前記音声・楽音信号の周波数成分と前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素との符号が異なり、かつ、前記音声・楽音信号の周波数成分及び前記コードベクトルの要素が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域外にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離のうち、前記聴感マスキング領域の２つの境界間の距離を、前記境界間の距離に対して１以下の係数を掛けた値に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化ステップと、
を具備する音声・楽音符号化方法。
【請求項５】
コンピュータを、
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理手段と、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出手段と、
前記音声・楽音信号の周波数成分または前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素のいずれか一方が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域内にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記聴感マスキング領域内に存在する方の前記音声・楽音信号の周波数成分又は前記コードベクトルの要素を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との距離が短くなる方向で且つ前記聴感マスキング領域の境界の位置に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化手段として
機能させるための音声・楽音符号化プログラム。
【請求項６】
コンピュータを、
音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理手段と、
前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出手段と、
前記音声・楽音信号の周波数成分と前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素との符号が異なり、かつ、前記音声・楽音信号の周波数成分及び前記コードベクトルの要素が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域外にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離のうち、前記聴感マスキング領域の２つの境界間の距離を、前記境界間の距離に対して１以下の係数を掛けた値に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化手段として
機能させるための音声・楽音符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声・楽音信号の伝送を行う音声・楽音符号化装置及び音声・楽音符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声信号を伝送する場合、伝送効率を高めるために圧縮・符号化技術が利用される。これまでに多くの音声符号化方式が開発され、近年開発された低ビットレート音声符号化方式の多くは、音声信号をスペクトル情報とスペクトルの微細構造情報とに分離し、分離したそれぞれに対して圧縮・符号化を行うという方式である。
【０００３】
また、ＩＰ電話に代表されるようなインターネット上での音声通話環境が整備されつつあり、音声信号を効率的に圧縮して転送する技術に対するニーズが高まっている。
【０００４】
特に、人間の聴感マスキング特性を利用した音声符号化に関する様々な方式が検討されている。聴感マスキングとは、ある周波数に含まれる強い信号成分が存在する時に、隣接する周波数成分が、聞こえなくなる現象でこの特性を利用して品質向上を図るものである。
【０００５】
これに関連した技術としては、例えば、ベクトル量子化の距離計算時に聴感マスキング特性を利用した特許文献１に記載されるような方法がある。
【０００６】
特許文献１の聴感マスキング特性を用いた音声符号化手法は、入力された信号の周波数成分と、コードブックが示すコードベクトルの双方が聴感マスキング領域にある場合、ベクトル量子化時の距離を０とする計算方法である。これにより、聴感マスキング領域外における距離の重みが相対的に大きくなり、より効率的に音声符号化することが可能となる。
【特許文献１】特開平８−１２３４９０号公報（第３頁、第１図）
【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、特許文献１に示す従来方法では、入力信号及びコードベクトルの限られた場合にしか適応できず音質性能が不十分であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択し、高品質な音声・楽音符号化装置及び音声・楽音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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の音声・楽音符号化装置は、音声・楽音信号を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理手段と、前記音声・楽音信号から聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出手段と、前記音声・楽音信号の周波数成分または前記周波数成分の符号化に用いるコードベクトルの要素のいずれか一方が前記聴感マスキング特性値の示す聴感マスキング領域内にある場合に、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との間の距離計算方法を、前記聴感マスキング領域内に存在する方の前記音声・楽音信号の周波数成分又は前記コードベクトルの要素を、前記音声・楽音信号の周波数成分と前記コードベクトルの要素との距離が短くなる方向で且つ前記聴感マスキング領域の境界の位置に補正して距離を算出する距離計算方法に変えてベクトル量子化を行うベクトル量子化手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、聴感マスキング特性値に基づき、入力信号とコードベクトルとの距離計算方法を変えて量子化を行うことにより、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択することが可能になり、入力信号の再現性を高め良好な復号化音声を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る音声・楽音符号化装置及び音声・楽音復号化装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。
【００１３】
このシステムは、入力信号を符号化する音声・楽音符号化装置１０１と伝送路１０３と受信した信号を復号化する音声・楽音復号化装置１０５から構成される。
【００１４】
なお、伝送路１０３は、無線ＬＡＮあるいは携帯端末のパケット通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線伝送路であってもよいし、ＡＤＳＬ、ＦＴＴＨなどの有線伝送路であってもよい。
【００１５】
音声・楽音符号化装置１０１は、入力信号１００を符号化し、その結果を符号化情報１０２として伝送路１０３に出力する。
【００１６】
音声・楽音復号化装置１０５は、伝送路１０３を介して符号化情報１０２を受信し、復号化し、その結果を出力信号１０６として出力する。
【００１７】
次に、音声・楽音符号化装置１０１の構成について図２のブロック図を用いて説明する。図２において、音声・楽音符号化装置１０１は、入力信号１００を時間成分から周波数成分へ変換する直交変換処理部２０１と、入力信号１００から聴感マスキング特性値を算出する聴感マスキング特性値算出部２０３と、インデックスと正規化されたコードベクトルの対応を示す形状コードブック２０４と、形状コードブック２０４の正規化された各コードベクトルに対応してその利得を示す利得コードブック２０５と、前記聴感マスキング特性値、前記形状コードブック及び利得コードブックを用いて前記周波数成分へ変換された入力信号をベクトル量子化するベクトル量子化部２０２とから主に構成される。
【００１８】
次に、図１６のフローチャートの手順に従って、音声・楽音符号化装置１０１の動作について、詳細に説明する。
【００１９】
まず、入力信号のサンプリング処理について説明する。音声・楽音符号化装置１０１は、入力信号１００をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。ここで、符号化の対象となる入力信号１００をｘn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）と表すこととする。ｎは前記区切られた入力信号である信号要素のｎ＋１番目であることを示す。
【００２０】
入力信号ｘn１００は、直交変換処理部２０１及び聴感マスキング特性算出部２０３に入力される。
【００２１】
次に、直交変換処理部２０１は、前記信号要素に対応してバッファｂｕｆn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）を内部に有し、式（１）によりそれぞれ０を初期値として初期化する。
【００２２】
【数１】
0004603485.tif 000002
【００２３】
次に、直交変換処理（ステップＳ１６０１）について、直交変換処理部２０１における計算手順と内部バッファへのデータ出力に関して説明する。
【００２４】
直交変換処理部２０１は、入力信号ｘn１００を修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）し、式（２）によりＭＤＣＴ係数Ｘkを求める。
【００２５】
【数２】
0004603485.tif 000003
【００２６】
ここで、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスを意味する。直交変換処理部２０１は、入力信号ｘn１００とバッファｂｕｆnとを結合させたベクトルであるｘn'を式（３）により求める。
【００２７】
【数３】
0004603485.tif 000004
【００２８】
次に、直交変換処理部２０１は、式（４）によりバッファｂｕｆnを更新する。
【００２９】
【数４】
0004603485.tif 000005
【００３０】
次に、直交変換処理部２０１は、ＭＤＣＴ係数Ｘkをベクトル量子化部２０２に出力する。
【００３１】
次に、図２の聴感マスキング特性値算出部２０３の構成について、図３のブロック図を用いて説明する。
【００３２】
図３において、聴感マスキング特性値算出部２０３は、入力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部３０１と、前記フーリエ変換された入力信号からパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出部３０２と、入力信号から最小可聴閾値を算出する最小可聴閾値算出部３０４と、前記算出された最小可聴閾値をバッファリングするメモリバッファ３０５と、前記算出されたパワースペクトルと前記バッファリングされた最小可聴閾値から聴感マスキング値を計算する聴感マスキング値算出部３０３とから構成される。
【００３３】
次に、上記のように構成された聴感マスキング特性値算出部２０３における聴感マスキング特性値算出処理（ステップＳ１６０２）について、図１７のフローチャートを用いて動作を説明する。
【００３４】
なお、聴感マスキング特性値の算出方法については、Johnston氏らによる論文(J.Johnston, "Estimation of perceptual entropy using noise masking criteria",in Proc.ICASSP-88, May 1988, pp.2524-2527)に開示されている。
【００３５】
まず、フーリエ変換処理（ステップＳ１７０１）についてフーリエ変換部３０１の動作を説明する。
【００３６】
フーリエ変換部３０１は、入力信号ｘn１００を入力して、これを式（５）により周波数領域の信号Ｆkに変換する。ここで、ｅは自然対数の底であり、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスである。
【００３７】
【数５】
0004603485.tif 000006
【００３８】
次に、フーリエ変換部３０１は、得られたＦkをパワースペクトル算出部３０２に出力する。
【００３９】
次に、パワースペクトル算出処理（ステップＳ１７０２）について説明する。
【００４０】
パワースペクトル算出部３０２は、前記フーリエ変換部３０１から出力された周波数領域の信号Ｆkを入力とし、式（６）によりＦkのパワースペクトルＰkを求める。ただし、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスである。
【００４１】
【数６】
0004603485.tif 000007
【００４２】
なお、式（６）において、ＦkReは周波数領域の信号Ｆkの実部であり、パワースペクトル算出部３０２は、式（７）によりＦkReを求める。
【００４３】
【数７】
0004603485.tif 000008
【００４４】
また、ＦkImは周波数領域の信号Ｆkの虚部であり、パワースペクトル算出部３０２は、式（８）によりＦkImを求める。
【００４５】
【数８】
0004603485.tif 000009
【００４６】
次に、パワースペクトル算出部３０２は、得られたパワースペクトルＰkを聴感マスキング値算出部３０３に出力する。
【００４７】
次に、最小可聴閾値算出処理（ステップＳ１７０３）について説明する。
【００４８】
最小可聴閾値算出部３０４は、第１フレームにおいてのみ、式（９）により最小可聴閾値ａｔｈkを求める。
【００４９】
【数９】
0004603485.tif 000010
【００５０】
次に、メモリバッファへの保存処理（ステップＳ１７０４）について説明する。
【００５１】
最小可聴閾値算出部３０４は、最小可聴閾値ａｔｈkをメモリバッファ３０５に出力する。メモリバッファ３０５は、入力された最小可聴閾値ａｔｈkを聴感マスキング値算出部３０３に出力する。最小可聴閾値ａｔｈkとは、人間の聴覚に基づき各周波数成分に対して定められ、ａｔｈk以下の成分は聴感的に知覚することができないという値である。
【００５２】
次に、聴感マスキング値算出処理（ステップＳ１７０５）について聴感マスキング値算出部３０３の動作を説明する。
【００５３】
聴感マスキング値算出部３０３は、パワースペクトル算出部３０２から出力されたパワースペクトルＰkを入力し、パワースペクトルＰkをｍの臨界帯域幅に分割する。ここで、臨界帯域幅とは、帯域雑音を増加してもその中心周波数の純音がマスクされる量が増えなくなる限界の帯域幅のことである。また、図４に、臨界帯域幅の構成例を示す。図４において、ｍは臨界帯域幅の総数であり、パワースペクトルＰkはｍの臨界帯域幅に分割される。また、ｉは臨界帯域幅のインデックスであり、０〜ｍ−１の値をとる。また、ｂｈi及びｂｌiは各臨界帯域幅ｉの最小周波数インデックス及び最大周波数インデックスであ
る。
【００５４】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、パワースペクトル算出部３０２から出力されたパワースペクトルＰkを入力し、式（１０）により臨界帯域幅毎に加算されたパワースペクトルＢiを求める。
【００５５】
【数１０】
0004603485.tif 000011
【００５６】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１１）により拡散関数ＳＦ（ｔ）（Spreading Function）を求める。拡散関数ＳＦ（ｔ）とは、各周波数成分に対して、その周波数成分が近隣周波数に及ぼす影響（同時マスキング効果）を算出するために用いるものである。
【００５７】
【数１１】
0004603485.tif 000012
【００５８】
ここで、Ｎtは定数であり、式（１２）の条件を満たす範囲内で予め設定される。
【００５９】
【数１２】
0004603485.tif 000013
【００６０】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１３）により臨界帯域幅毎に加算されたパワースペクトルＢiと拡散関数ＳＦ（ｔ）を用い、定数Ｃiを求める。
【００６１】
【数１３】
0004603485.tif 000014
【００６２】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１４）により幾何平均μigを求める。
【００６３】
【数１４】
0004603485.tif 000015
【００６４】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１５）により算術平均μiaを求める。
【００６５】
【数１５】
0004603485.tif 000016
【００６６】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１６）によりＳＦＭi（Spectral Flatness Measure）を求める。
【００６７】
【数１６】
0004603485.tif 000017
【００６８】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１７）により定数αiを求める。
【００６９】
【数１７】
0004603485.tif 000018
【００７０】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１８）により臨界帯域幅毎のオフセット値Ｏiを求める。
【００７１】
【数１８】
0004603485.tif 000019
【００７２】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、式（１９）により臨界帯域幅毎の聴感マスキング値Ｔiを求める。
【００７３】
【数１９】
0004603485.tif 000020
【００７４】
次に、聴感マスキング値算出部３０３は、メモリバッファ３０５から出力される最小可聴閾値ａｔｈkから、式（２０）により聴感マスキング特性値Ｍkを求め、これをベクトル量子化部２０２に出力する。
【００７５】
【数２０】
0004603485.tif 000021
【００７６】
次に、ベクトル量子化部２０２における処理であるコードブック取得処理（ステップＳ１６０３）及びベクトル量子化処理（ステップＳ１６０４）について、図５処理フローを用いて詳細に説明する。
【００７７】
ベクトル量子化部２０２は、直交変換処理部２０１から出力されるＭＤＣＴ係数Ｘkと前記聴感マスキング特性値算出部２０３から出力される聴感マスキング特性値から、形状コードブック２０４、及び利得コードブック２０５を用いて、ＭＤＣＴ係数Ｘkのベクトル量子化を行い、得られた符号化情報１０２を、図１の伝送路１０３に出力する。
【００７８】
次に、コードブックについて説明する。
【００７９】
形状コードブック２０４は、予め作成されたＮj種類のＮ次元コードベクトルｃｏｄｅkj（ｊ＝０、Λ、Ｎj−１、ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）から構成され、また、利得コードブック２０５は、予め作成されたＮd種類の利得コードｇａｉｎd（ｊ＝０、Λ、Ｎd−１）
から構成される。
【００８０】
ステップ５０１では、形状コードブック２０４におけるコードベクトルインデックスｊに０を代入し、最小誤差ＤｉｓｔMINに十分大きな値を代入し、初期化する。
【００８１】
ステップ５０２では、形状コードブック２０４からＮ次元のコードベクトルｃｏｄｅkj（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を読み込む。
【００８２】
ステップ５０３では、直交変換処理部２０１から出力されたＭＤＣＴ係数Ｘkを入力して、ステップ５０２の形状コードブック２０４で読み込んだコードベクトルｃｏｄｅkj（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）の利得Ｇａｉｎを式（２１）により求める。
【００８３】
【数２１】
0004603485.tif 000022
【００８４】
ステップ５０４では、ステップ５０５の実行回数を表すｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔに０を代入する。
【００８５】
ステップ５０５では、聴感マスキング特性値算出部２０３から出力された聴感マスキング特性値Ｍkを入力し、式（２２）により一時利得ｔｅｍｐk（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を求める。
【００８６】
【数２２】
0004603485.tif 000023
【００８７】
なお、式（２２）において、ｋが｜ｃｏｄｅkj・Ｇａｉｎ｜≧Ｍkの条件を満たす場合、一時利得ｔｅｍｐkにはｃｏｄｅkjが代入され、ｋが｜ｃｏｄｅkj・Ｇａｉｎ｜＜Ｍkの条件を満たす場合、一時利得ｔｅｍｐkには０が代入される。
【００８８】
次に、ステップ５０５では、式（２３）により聴感マスキング値以上の要素に対する利得Ｇａｉｎを求める。
【００８９】
【数２３】
0004603485.tif 000024
【００９０】
ここで、全てのｋにおいて一時利得ｔｅｍｐkが０の場合には利得Ｇａｉｎに０を代入する。また、式（２４）により、利得Ｇａｉｎとｃｏｄｅkjから符号化値Ｒkを求める。
【００９１】
【数２４】
0004603485.tif 000025
【００９２】
ステップ５０６では、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔに１を足し加える。
【００９３】
ステップ５０７では、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔと予め定められた非負の整数Ｎcとを比較し、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔがＮcより小さい値である場合はステップ５０５に戻り、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔがＮc以上である場合はステップ５０８に進む。このように、利得Ｇａｉｎを繰り返し求めることにより、利得Ｇａｉｎを適切な値にまで収束させることができる。
【００９４】
ステップ５０８では、累積誤差Ｄｉｓｔに０を代入し、また、サンプルインデックスｋに０を代入する。
【００９５】
次に、ステップ５０９、５１１、５１２、及び５１４において、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係について場合分けを行い、場合分けの結果に応じてそれぞれステップ５１０、５１３、５１５、及び５１６で距離計算を行う。
【００９６】
この相対的な位置関係による場合分けを図６に示す。図６において、白い丸記号（○）は入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘkを意味し、黒い丸記号（●）は符号化値Ｒkを意味する。また、図６に示したものが本発明の特徴を示しているもので、聴感マスキング特性値算出部２０３で求めた聴感マスキング特性値＋Ｍk〜０〜−Ｍkの領域を聴感マスキング領域と呼び、入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘkまたは符号化値Ｒkがこの聴感マスキング領域に存在する場合の距離計算の方法を変えて計算することにより、より聴感的に近い高品質な結果を得ることができる。
【００９７】
ここで、図６を用いて、本発明におけるベクトル量子化時の距離計算法について説明する。図６の「場合１」に示すように入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘk（○）と符号化値Ｒk（●）のいずれかも聴感マスキング領域に存在せず、かつＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが同符号である場合には入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘk（○）と符号化値Ｒk（●）の距離Ｄ11を単純に計算する。また、図６の「場合３」、「場合４」に示すように入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘk（○）と符号化値Ｒk（●）のいずれかが聴感マスキング領域に存在する場合には、聴感マスキング領域内の位置をＭk値（場合によっては、―Ｍk値）に補正してＤ31またはＤ41として計算する。また、図６の「場合２」に示すように入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘk（○）と符号化値Ｒk（●）が聴感マスキング領域をまたがって存在する場合には、聴感マスキング領域間の距離をβ・Ｄ23（βは任意の係数）と計算する。図６の「場合５」に示すように入力信号のＭＤＣＴ係数Ｘk（○）と符号化値Ｒk（●）が共に聴感マスキング領域内に存在する場合には、距離Ｄ51＝０として計算する。
【００９８】
次に、ステップ５０９〜ステップ５１７の各場合における処理について説明する。
【００９９】
ステップ５０９では、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係が図６における「場合１」に該当するかどうかを式（２５）の条件式により判定する。
【０１００】
【数２５】
0004603485.tif 000026
【０１０１】
式（２５）は、ＭＤＣＴ係数Ｘkの絶対値と符号化値Ｒkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、ＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが同符号である場合を意味する。聴感マスキング特性値ＭkとＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが式（２５）の条件式を満たした場合は、ステップ５１０に進み、式（２５）の条件式を満たさない場合は、ステップ５１１に進む。
【０１０２】
ステップ５１０では、式（２６）により符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの誤差Ｄｉｓｔ1を求め、累積誤差Ｄｉｓｔに誤差Ｄｉｓｔ1を加算し、ステップ５１７に進む。
【０１０３】
【数２６】
0004603485.tif 000027
【０１０４】
ステップ５１１では、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係が図６における「場合５」に該当するかどうかを式（２７）の条件式により判定する。
【０１０５】
【数２７】
0004603485.tif 000028
【０１０６】
式（２７）は、ＭＤＣＴ係数Ｘkの絶対値と符号化値Ｒkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk未満である場合を意味する。聴感マスキング特性値ＭkとＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが式（２７）の条件式を満たした場合は、符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの誤差は０とし、累積誤差Ｄｉｓｔには何も加算せずにステップ５１７に進み、式（２７）の条件式を満たさない場合は、ステップ５１２に進む。
【０１０７】
ステップ５１２では、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係が図６における「場合２」に該当するかどうかを式（２８）の条件式により判定する。
【０１０８】
【数２８】
0004603485.tif 000029
【０１０９】
式（２８）は、ＭＤＣＴ係数Ｘkの絶対値と符号化値Ｒkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、ＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが異符号である場合を意味する。聴感マスキング特性値ＭkとＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが式（２８）の条件式を満たした場合は、ステップ５１３に進み、式（２８）の条件式を満たさない場合は、ステップ５１４に進む。
【０１１０】
ステップ５１３では、式（２９）により符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの誤差Ｄｉｓｔ2を求め、累積誤差Ｄｉｓｔに誤差Ｄｉｓｔ2を加算し、ステップ５１７に進む。
【０１１１】
【数２９】
0004603485.tif 000030
【０１１２】
ここで、βは、ＭＤＣＴ係数Ｘk、符号化値Ｒk及び聴感マスキング特性値Ｍkに応じて適宜設定される値であり、１以下の値が適当であり、被験者の評価により実験的に求めた数値を採用してもよい。また、Ｄ21、Ｄ22及びＤ23は、それぞれ式（３０）、式（３１）及び式（３２）により求める。
【０１１３】
【数３０】
0004603485.tif 000031
【０１１４】
【数３１】
0004603485.tif 000032
【０１１５】
【数３２】
0004603485.tif 000033
【０１１６】
ステップ５１４では、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係が図６における「場合３」に該当するかどうかを式（３３）の条件式により判定する。
【０１１７】
【数３３】
0004603485.tif 000034
【０１１８】
式（３３）は、ＭＤＣＴ係数Ｘkの絶対値が聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、符号化値Ｒkが聴感マスキング特性値Ｍk未満である場合を意味する。聴感マスキング特性値ＭkとＭＤＣＴ係数Ｘkと符号化値Ｒkとが式（３３）の条件式を満たした場合は、ステップ５１５に進み、式（３３）の条件式を満たさない場合は、ステップ５１６に進む。
【０１１９】
ステップ５１５では、式（３４）により符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの誤差Ｄｉｓｔ3を求め、累積誤差Ｄｉｓｔに誤差Ｄｉｓｔ3を加算し、ステップ５１７に進む。
【０１２０】
【数３４】
0004603485.tif 000035
【０１２１】
ステップ５１６は、聴感マスキング特性値Ｍkと符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの相対的な位置関係が図６における「場合４」に該当し、式（３５）の条件式を満たす。
【０１２２】
【数３５】
0004603485.tif 000036
【０１２３】
式（３５）は、ＭＤＣＴ係数Ｘkの絶対値が聴感マスキング特性値Ｍk未満であり、かつ、符号化値Ｒkが聴感マスキング特性値Ｍk以上である場合を意味する。この時、ステップ５１６では、式（３６）により符号化値ＲkとＭＤＣＴ係数Ｘkとの誤差Ｄｉｓｔ4を求め、累積誤差Ｄｉｓｔに誤差Ｄｉｓｔ4を加算し、ステップ５１７に進む。
【０１２４】
【数３６】
0004603485.tif 000037
【０１２５】
ステップ５１７では、ｋに１を足し加える。
【０１２６】
ステップ５１８では、Ｎとｋを比較し、ｋがＮより小さい値の場合は、ステップ５０９に戻る。ｋがＮと同じ値の場合は、ステップ５１９に進む。
【０１２７】
ステップ５１９では、累積誤差Ｄｉｓｔと最小誤差ＤｉｓｔMINとを比較し、累積誤差Ｄｉｓｔが最小誤差ＤｉｓｔMINより小さい値の場合は、ステップ５２０に進み、累積誤差Ｄｉｓｔが最小誤差ＤｉｓｔMIN以上である場合は、ステップ５２１に進む。
【０１２８】
ステップ５２０では、最小誤差ＤｉｓｔMINに累積誤差Ｄｉｓｔを代入し、ｃｏｄｅ＿ｉｎｄｅｘMINにｊを代入し、誤差最小利得ＤｉｓｔMINに利得Ｇａｉｎを代入し、ステップ５２１に進む。
【０１２９】
ステップ５２１では、ｊに１を足し加える。
【０１３０】
ステップ５２２では、コードベクトルの総数Ｎjとｊとを比較し、ｊがＮjより小さい値の場合は、ステップ５０２に戻る。ｊがＮj以上である場合は、ステップ５２３に進む。
【０１３１】
ステップ５２３では、利得コードブック２０５からＮd種類の利得コードｇａｉｎd（ｄ＝０、Λ、Ｎd−１）を読み込み、全てのｄに対して式（３７）により量子化利得誤差ｇａｉｎｅｒｒd（ｄ＝０、Λ、Ｎd−１）を求める。
【０１３２】
【数３７】
0004603485.tif 000038
【０１３３】
次に、ステップ５２３では、量子化利得誤差ｇａｉｎｅｒｒd（ｄ＝０、Λ、Ｎd−１）を最小とするｄを求め、求めたｄをｇａｉｎ＿ｉｎｄｅｘMINに代入する。
【０１３４】
ステップ５２４では、累積誤差Ｄｉｓｔが最小となるコードベクトルのインデックスであるｃｏｄｅ＿ｉｎｄｅｘMINとステップ５２３で求めたｇａｉｎ＿ｉｎｄｅｘMINとを符号化情報１０２として、図１の伝送路１０３に出力し、処理を終了する。
【０１３５】
以上が、符号化部１０１の処理の説明である。
【０１３６】
次に、図１の音声・楽音復号化装置１０５について、図７の詳細ブロック図を用いて説明する。
【０１３７】
形状コードブック２０４、利得コードブック２０５は、それぞれ図２で示すものと同様である。
【０１３８】
ベクトル復号化部７０１は、伝送路１０３を介して伝送される符号化情報１０２を入力とし、符号化情報であるｃｏｄｅ＿ｉｎｄｅｘMINとｇａｉｎ＿ｉｎｄｅｘMINとを用いて、形状コードブック２０４からコードベクトルcodekcode_indexMIN（k＝０、Λ、Ｎ−１）を読み込み、また、利得コードブック２０５から利得コードgaingain_indexMINを読み込む。次に、ベクトル復号化部７０１は、gaingain_indexMINとcodekcode_indexMIN（k＝０、Λ、Ｎ−１）とを乗算し、乗算した結果得られるgaingain_indexMIN×codekcode_indexMIN（k＝０、Λ、Ｎ−１）を復号化ＭＤＣＴ係数として直交変換処理部７０２に出力する。
【０１３９】
直交変換処理部７０２は、バッファｂｕｆk'を内部に有し、式（３８）により初期化する。
【０１４０】
【数３８】
0004603485.tif 000039
【０１４１】
次に、ベクトル復号化部７０１から出力される復号化ＭＤＣＴ係数gaingain_indexMIN×codekcode_indexMIN（k＝０、Λ、Ｎ−１）を入力とし、式（３９）により復号化信号Ｙnを求める。
【０１４２】
【数３９】
0004603485.tif 000040
【０１４３】
ここで、Ｘk'は、復号化ＭＤＣＴ係数gaingain_indexMIN×codekcode_indexMIN（k＝０、Λ、Ｎ−１）とバッファｂｕｆk'とを結合させたベクトルであり、式（４０）により求める。
【０１４４】
【数４０】
0004603485.tif 000041
【０１４５】
次に、式（４１）によりバッファｂｕｆk'を更新する。
【０１４６】
【数４１】
0004603485.tif 000042
【０１４７】
次に、復号化信号ｙnを出力信号１０６として出力する。
【０１４８】
このように、入力信号のＭＤＣＴ係数を求める直交変換処理部と、聴感マスキング特性値を求める聴感マスキング特性値算出部と、聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化を行うベクトル量子化部とを設け、聴感マスキング特性値とＭＤＣＴ係数と量子化されたＭＤＣＴ係数との相対的位置関係に応じてベクトル量子化の距離計算を行うことにより、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択することができ、より高品質な出力信号を得ることができる。
【０１４９】
なお、ベクトル量子化部２０２において、前記場合１から場合５の各距離計算に対し聴感重み付けフィルタを適用することにより量子化することも可能である。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、ＭＤＣＴ係数の符号化を行う場合について説明したが、フーリエ変換、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、及び直交鏡像フィルタ（ＱＭＦ）等の直交変換を用いて、変換後の信号（周波数パラメータ）の符号化を行う場合についても本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、ベクトル量子化により符号化を行う場合について説明したが、本発明は符号化方法に制限はなく、例えば、分割ベクトル量子化、多段階ベクトル量子化により符号化を行ってもよい。
【０１５２】
なお、音声・楽音符号化装置１０１を図１６のフローチャートで示した手順をプログラムによりコンピュータで実行させてもよい。
【０１５３】
以上説明したように、入力信号から聴感マスキング特性値を算出し、入力信号のＭＤＣＴ係数、符号化値、及び聴感マスキング特性値の相対的な位置関係を全て考慮し、人の聴感に適した距離計算法を適用することにより、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択することができ、入力信号を低ビットレートで量子化した場合においても、より良好な復号化音声を得ることができる。
【０１５４】
また、特許文献１では、図６の「場合５」のみ開示されているが、本発明においては、それらに加え、「場合２」、「場合３」、及び「場合４」に示されているように全ての組合せ関係においても、聴感マスキング特性値を考慮した距離計算手法を採ることにより、入力信号のＭＤＣＴ係数、符号化値及び聴感マスキング特性値の相対的な位置関係を全て考慮し、聴感に適した距離計算法を適用することで、入力信号を低ビットレートで量子化した場合においても、より良好な高品質な復号化音声を得ることができる。
【０１５５】
また、本発明は、入力信号のＭＤＣＴ係数または符号化値がこの聴感マスキング領域に存在した場合、また聴感マスキング領域を挟んで存在する場合、そのまま距離計算を行い、ベクトル量子化を行うと、実際の聴感が異なって聞こえるということに基づいたもので、ベクトル量子化の際の距離計算の方法を変えることにより、より自然な聴感を与えることができる。
【０１５６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、実施の形態１で説明した聴感マスキング特性値を用いたベクトル量子化をスケーラブル符号化に適用した例について説明する。
【０１５７】
以下、本実施の形態では、基本レイヤと拡張レイヤとで構成される二階層の音声符号化／復号化方法において拡張レイヤで聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化を行う場合について説明する。
【０１５８】
スケーラブル音声符号化方法とは、周波数特性に基づき複数の階層（レイヤ）に音声信号を分解し符号化する方法である。具体的には、下位レイヤの入力信号と下位レイヤの出力信号との差である残差信号を利用して各レイヤの信号を算出する。復号側ではこれら各レイヤの信号を加算し音声信号を復号する。この仕組みにより、音質を柔軟に制御できるほか、ノイズに強い音声信号の転送が可能となる。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、基本レイヤがＣＥＬＰタイプの音声符号化／復号化を行う場合を例にして説明する。
【０１６０】
図８は、本発明の実施の形態２に係るＭＤＣＴ係数ベクトル量子化方法を利用した符号化装置及び復号化装置の構成を示すブロック図である。なお、図８において、基本レイヤ符号化部８０１、基本レイヤ復号化部８０３及び拡張レイヤ符号化部８０５により符号化装置が構成され、基本レイヤ復号化部８０８、拡張レイヤ復号化部８１０及び加算部８１２により復号化装置が構成される。
【０１６１】
基本レイヤ符号化部８０１は、入力信号８００をＣＥＬＰタイプの音声符号化方法を用いて符号化し、基本レイヤ符号化情報８０２を算出する共に、それを基本レイヤ復号化部８０３及び伝送路８０７を介して基本レイヤ復号化部８０８に出力する。
【０１６２】
基本レイヤ復号化部８０３は、ＣＥＬＰタイプの音声復号化方法を用いて基本レイヤ符号化情報８０２を復号化し、基本レイヤ復号化信号８０４を算出すると共に、それを拡張レイヤ符号化部８０５に出力する。
【０１６３】
拡張レイヤ符号化部８０５は、基本レイヤ復号化部８０３より出力される基本レイヤ復号化信号８０４と、入力信号８００とを入力し、聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化により、入力信号８００と基本レイヤ復号化信号８０４との残差信号を符号化し、符号化によって求められる拡張レイヤ符号化情報８０６を、伝送路８０７を介して拡張レイヤ復号化部８１０に出力する。拡張レイヤ符号化部８０５についての詳細は後述する。
【０１６４】
基本レイヤ復号化部８０８は、ＣＥＬＰタイプの音声復号化方法を用いて基本レイヤ符号化情報８０２を復号化し、復号化によって求められる基本レイヤ復号化信号８０９を加算部８１２に出力する。
【０１６５】
拡張レイヤ復号化部８１０は、拡張レイヤ符号化情報８０６を復号化し、復号化によって求められる拡張レイヤ復号化信号８１１を加算部８１２に出力する。
【０１６６】
加算部８１２は、基本レイヤ復号化部８０８から出力された基本レイヤ復号化信号８０９と拡張レイヤ復号化部８１０から出力された拡張レイヤ復号化信号８１１とを加算し、加算結果である音声・楽音信号を出力信号８１３として出力する。
【０１６７】
次に、基本レイヤ符号化部８０１について図９のブロック図を用いて説明する。
【０１６８】
基本レイヤ符号化部８０１の入力信号８００は、前処理部９０１に入力される。前処理部９０１は、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理や後続する符号化処理の性能改善につながるような波形整形処理やプリエンファシス処理を行い、これらの処理後の信号（Ｘin）をＬＰＣ分析部９０２および加算部９０５に出力する。
【０１６９】
ＬＰＣ分析部９０２は、Ｘinを用いて線形予測分析を行い、分析結果（線形予測係数）をＬＰＣ量子化部９０３へ出力する。ＬＰＣ量子化部９０３は、ＬＰＣ分析部９０２から出力された線形予測係数（ＬＰＣ）の量子化処理を行い、量子化ＬＰＣを合成フィルタ９０４へ出力するとともに量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を多重化部９１４へ出力する。
【０１７０】
合成フィルタ９０４は、量子化ＬＰＣに基づくフィルタ係数により、後述する加算部９１１から出力される駆動音源に対してフィルタ合成を行うことにより合成信号を生成し、合成信号を加算部９０５へ出力する。
【０１７１】
加算部９０５は、合成信号の極性を反転させてＸinに加算することにより誤差信号を算出し、誤差信号を聴覚重み付け部９１２へ出力する。
【０１７２】
適応音源符号帳９０６は、過去に加算部９１１によって出力された駆動音源をバッファに記憶しており、パラメータ決定部９１３から出力された信号により特定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして切り出して乗算部９０９へ出力する。
【０１７３】
量子化利得生成部９０７は、パラメータ決定部９１３から出力された信号によって特定される量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とをそれぞれ乗算部９０９と乗算部９１０へ出力する。
【０１７４】
固定音源符号帳９０８は、パラメータ決定部９１３から出力された信号によって特定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して得られた固定音源ベクトルを乗算部９１０へ出力する。
【０１７５】
乗算部９０９は、量子化利得生成部９０７から出力された量子化適応音源利得を、適応音源符号帳９０６から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算部９１１へ出力する。乗算部９１０は、量子化利得生成部９０７から出力された量子化固定音源利得を、固定音源符号帳９０８から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算部９１１へ出力する。
【０１７６】
加算部９１１は、利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとをそれぞれ乗算部９０９と乗算部９１０とから入力し、これらをベクトル加算し、加算結果である駆動音源を合成フィルタ９０４および適応音源符号帳９０６へ出力する。なお、適応音源符号帳９０６に入力された駆動音源は、バッファに記憶される。
【０１７７】
聴覚重み付け部９１２は、加算部９０５から出力された誤差信号に対して聴覚的な重み付けをおこない符号化歪みとしてパラメータ決定部９１３へ出力する。
【０１７８】
パラメータ決定部９１３は、聴覚重み付け部９１２から出力された符号化歪みを最小とする適応音源ベクトル、固定音源ベクトル及び量子化利得を、各々適応音源符号帳９０６、固定音源符号帳９０８及び量子化利得生成部９０７から選択し、選択結果を示す適応音源ベクトル符号（Ａ）、音源利得符号（Ｇ）及び固定音源ベクトル符号（Ｆ）を多重化部９１４に出力する。
【０１７９】
多重化部９１４は、ＬＰＣ量子化部９０３から量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を入力し、パラメータ決定部９１３から適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）および量子化利得を表す符号（Ｇ）を入力し、これらの情報を多重化して基本レイヤ符号化情報８０２として出力する。
【０１８０】
次に、基本レイヤ復号化部８０３（８０８）について図１０を用いて説明する。
【０１８１】
図１０において、基本レイヤ復号化部８０３（８０８）に入力された基本レイヤ符号化情報８０２は、多重化分離部１００１によって個々の符号（Ｌ、Ａ、Ｇ、Ｆ）に分離される。分離されたＬＰＣ符号（Ｌ）はＬＰＣ復号化部１００２に出力され、分離された適応音源ベクトル符号（Ａ）は適応音源符号帳１００５に出力され、分離された音源利得符号（Ｇ）は量子化利得生成部１００６に出力され、分離された固定音源ベクトル符号（Ｆ）は固定音源符号帳１００７へ出力される。
【０１８２】
ＬＰＣ復号化部１００２は、多重化分離部１００１から出力された符号（Ｌ）から量子化ＬＰＣを復号化し、合成フィルタ１００３に出力する。
【０１８３】
適応音源符号帳１００５は、多重化分離部１００１から出力された符号（Ａ）で指定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして取り出して乗算部１００８へ出力する。
【０１８４】
量子化利得生成部１００６は、多重化分離部１００１から出力された音源利得符号（Ｇ）で指定される量子化適応音源利得と量子化固定音源利得を復号化し乗算部１００８及び乗算部１００９へ出力する。
【０１８５】
固定音源符号帳１００７は、多重化分離部１００１から出力された符号（Ｆ）で指定される固定音源ベクトルを生成し、乗算部１００９へ出力する。
【０１８６】
乗算部１００８は、適応音源ベクトルに量子化適応音源利得を乗算して、加算部１０１０へ出力する。乗算部１００９は、固定音源ベクトルに量子化固定音源利得を乗算して、加算部１０１０へ出力する。
【０１８７】
加算部１０１０は、乗算部１００８、乗算部１００９から出力された利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルの加算を行い、駆動音源を生成し、これを合成フィルタ１００３及び適応音源符号帳１００５に出力する。
【０１８８】
合成フィルタ１００３は、ＬＰＣ復号化部１００２によって復号化されたフィルタ係数を用いて、加算部１０１０から出力された駆動音源のフィルタ合成を行い、合成した信号を後処理部１００４へ出力する。
【０１８９】
後処理部１００４は、合成フィルタ１００３から出力された信号に対して、ホルマント強調やピッチ強調といったような音声の主観的な品質を改善する処理や、定常雑音の主観的品質を改善する処理などを施し、基本レイヤ復号化信号８０４（８１０）として出力する。
【０１９０】
次に、拡張レイヤ符号化部８０５について図１１を用いて説明する。
【０１９１】
図１１の拡張レイヤ符号化部８０５は、図２と比較して、直交変換処理部１１０３への入力信号が基本レイヤ復号化信号８０４と入力信号８００との差分信号１１０２が入力される以外は同様であり、聴感マスキング特性値算出部２０３には図２と同一符号を付して説明を省略する。
【０１９２】
拡張レイヤ符号化部８０５は、実施の形態１の符号化部１０１と同様に、入力信号８００をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。ここで、符号化の対象となる入力信号８００をｘn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）と表すこととする。
【０１９３】
入力信号ｘn８００は、聴感マスキング特性値算出部２０３、及び加算部１１０１に入力される。また、基本レイヤ復号化部８０３から出力される基本レイヤ復号化信号８０４は、加算部１１０１、及び直交変換処理部１１０３に入力される。
【０１９４】
加算部１１０１は、式（４２）により残差信号１１０２ｘｒｅｓｉｄn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）を求め、求めた残差信号ｘｒｅｓｉｄn１１０２を直交変換処理部１１０３に出力する。
【０１９５】
【数４２】
0004603485.tif 000043
【０１９６】
ここで、ｘｂａｓｅn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）は基本レイヤ復号化信号８０４である。
次に、直交変換処理部１１０３の処理について説明する。
【０１９７】
直交変換処理部１１０３は、基本レイヤ復号化信号ｘｂａｓｅn８０４の処理時に使用するバッファｂｕｆｂａｓｅn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）と、残差信号ｘｒｅｓｉｄn１１０２の処理時に使用するバッファｂｕｆｒｅｓｉｄn（ｎ＝０、Λ、Ｎ−１）を内部に有し、式（４３）及び式（４４）によってそれぞれ初期化する。
【０１９８】
【数４３】
0004603485.tif 000044
【０１９９】
【数４４】
0004603485.tif 000045
【０２００】
次に、直交変換処理部１１０３は、基本レイヤ復号化信号ｘｂａｓｅn８０４と残差信号ｘｒｅｓｉｄn１１０２とを修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）することにより、基本レイヤ直交変換係数ｘｂａｓｅk１１０４と残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５とをそれぞれ求める。ここで、基本レイヤ直交変換係数ｘｂａｓｅk１１０４は式（４５）により求める。
【０２０１】
【数４５】
0004603485.tif 000046
【０２０２】
ここで、ｘｂａｓｅn'は基本レイヤ復号化信号ｘｂａｓｅn８０４とバッファｂｕｆｂａｓｅnとを結合したベクトルであり、直交変換処理部１１０３は、式（４６）によりｘｂａｓｅn'を求める。また、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスである。
【０２０３】
【数４６】
0004603485.tif 000047
【０２０４】
次に、直交変換処理部１１０３は、式（４７）によりバッファｂｕｆｂａｓｅnを更新する。
【０２０５】
【数４７】
0004603485.tif 000048
【０２０６】
また、直交変換処理部１１０３は、式（４８）により残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５を求める。
【０２０７】
【数４８】
0004603485.tif 000049
【０２０８】
ここで、ｘｒｅｓｉｄn'は残差信号ｘｒｅｓｉｄn１１０２とバッファｂｕｆｒｅｓｉｄnとを結合したベクトルであり、直交変換処理部１１０３は、式（４９）によりｘｒｅｓｉｄn'を求める。また、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスである。
【０２０９】
【数４９】
0004603485.tif 000050
【０２１０】
次に、直交変換処理部１１０３は、式（５０）によりバッファｂｕｆｒｅｓｉｄnを更新する。
【０２１１】
【数５０】
0004603485.tif 000051
【０２１２】
次に、直交変換処理部１１０３は、基本レイヤ直交変換係数Ｘｂａｓｅk１１０４と残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５とをベクトル量子化部１１０６に出力する。
【０２１３】
ベクトル量子化部１１０６は、直交変換処理部１１０３から基本レイヤ直交変換係数Ｘｂａｓｅk１１０４と残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５と、聴感マスキング特性値算出部２０３から聴感マスキング特性値Ｍk１１０７とを入力し、形状コードブック１１０８と利得コードブック１１０９とを用いて、聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化により残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５の符号化を行い、符号化により得られる拡張レイヤ符号化情報８０６を出力する。
【０２１４】
ここで、形状コードブック１１０８は、予め作成されたＮe種類のＮ次元コードベクトルｃｏｄｅｒｅｓｉｄke（ｅ＝０、Λ、Ｎe−１、ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）から構成され、前記ベクトル量子化部１１０３において残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５をベクトル量子化する際に用いられる。
【０２１５】
また、利得コードブック１１０９は、予め作成されたＮf種類の残差利得コードｇａｉｎｒｅｓｉｄf（ｆ＝０、Λ、Ｎf−１）から構成され、前記ベクトル量子化部１１０６において残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄk１１０５をベクトル量子化する際に用いられる。
【０２１６】
次に、ベクトル量子化部１１０６の処理について、図１２を用いて詳細に説明する。
ステップ１２０１では、形状コードブック１１０８におけるコードベクトルインデックスｅに０を代入し、最小誤差ＤｉｓｔMINを十分大きな値を代入し、初期化する。
【０２１７】
ステップ１２０２では、図１１の形状コードブック１１０８からＮ次元のコードベクトルｃｏｄｅｒｅｓｉｄke（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を読み込む。
【０２１８】
ステップ１２０３では、直交変換処理部１１０３から出力された残差直交変換係数Ｘｒｅｓｉｄkを入力し、ステップ１２０２で読み込んだコードベクトルｃｏｄｅｒｅｓｉｄke（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）の利得Ｇａｉｎｒｅｓｉｄを式（５１）により求める。
【０２１９】
【数５１】
0004603485.tif 000052
【０２２０】
ステップ１２０４では、ステップ１２０５の実行回数を表すｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔresidに０を代入する。
【０２２１】
ステップ１２０５では、聴感マスキング特性値算出部２０３から出力された聴感マスキング特性値Ｍkを入力とし、式（５２）により一時利得ｔｅｍｐ２k（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を求める。
【０２２２】
【数５２】
0004603485.tif 000053
【０２２３】
なお、式（５２）において、ｋが｜ｃｏｄｅｒｅｓｉｄke・Ｇａｉｎｒｅｓｉｄ＋Ｘｂａｓｅk｜≧Ｍkの条件を満たす場合、一時利得ｔｅｍｐ２kにはｃｏｄｅｒｅｓｉｄkeが代入され、ｋが｜ｃｏｄｅｒｅｓｉｄke・Ｇａｉｎｒｅｓｉｄ＋Ｘｂａｓｅk｜＜Ｍkの条件を満たす場合、ｔｅｍｐ２kには０が代入される。また、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスである。
【０２２４】
次に、ステップ１２０５では、式（５３）により利得Ｇａｉｎｒｅｓｉｄを求める。
【０２２５】
【数５３】
0004603485.tif 000054
【０２２６】
ここで、全てのｋにおいて一時利得ｔｅｍｐ２kが０の場合には利得Ｇａｉｎｒｅｓｉｄに０を代入する。また、式（５４）により、利得Ｇａｉｎｒｅｓｉｄとコードベクトルｃｏｄｅｒｅｓｉｄkeから残差符号化値Ｒｒｅｓｉｄkを求める。
【０２２７】
【数５４】
0004603485.tif 000055
【０２２８】
また、式（５５）により、残差符号化値Ｒｒｅｓｉｄkと基本レイヤ直交変換係数Ｘｂａｓｅkから加算符号化値Ｒｐｌｕｓkを求める。
【０２２９】
【数５５】
0004603485.tif 000056
【０２３０】
ステップ１２０６では、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔresidに１を足し加える。
【０２３１】
ステップ１２０７では、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔresidと予め定められた非負の整数Ｎｒｅｓｉｄcとを比較し、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔresidがＮｒｅｓｉｄcより小さい値である場合はステップ１２０５に戻り、ｃａｌｃ＿ｃｏｕｎｔresidがＮｒｅｓｉｄc以上である場合はステップ１２０８に進む。
【０２３２】
ステップ１２０８では、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄに０を代入し、また、ｋに０を代入する。また、ステップ１２０８では、式（５６）により加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkを求める。
【０２３３】
【数５６】
0004603485.tif 000057
【０２３４】
次に、ステップ１２０９、１２１１、１２１２、及び１２１４において、聴感マスキング特性値Ｍk１１０７と加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係について場合分けを行い、場合分けの結果に応じてそれぞれステップ１２１０、１２１３、１２１５、及び１２１６で距離計算する。この相対的な位置関係による場合分けを図１３に示す。図１３において、白い丸記号（○）は加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkを意味し、黒い丸記号（●）はＲｐｌｕｓkを意味するものである。図１３における考え方は、実施の形態１の図６で説明した考え方と同様である。
【０２３５】
ステップ１２０９では、聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係が図１３における「場合１」に該当するかどうかを式（５７）の条件式により判定する。
【０２３６】
【数５７】
0004603485.tif 000058
【０２３７】
式（５７）は、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkの絶対値と加算符号化値Ｒｐｌｕｓkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkとが同符号である場合を意味する。聴感マスキング特性値Ｍkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkとが式（５７）の条件式を満たした場合は、ステップ１２１０に進み、式（５７）の条件式を満たさない場合は、ステップ１２１１に進む。
【０２３８】
ステップ１２１０では、式（５８）によりＲｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ1を求め、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄに誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ1を加算し、ステップ１２１７に進む。
【０２３９】
【数５８】
0004603485.tif 000059
【０２４０】
ステップ１２１１では、聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係が図１３における「場合５」に該当するかどうかを式（５９）の条件式により判定する。
【０２４１】
【数５９】
0004603485.tif 000060
【０２４２】
式（５９）は、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkの絶対値と加算符号化値Ｒｐｌｕｓkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk未満である場合を意味する。聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkが式（５９）の条件式を満たす場合、加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの誤差は０とし、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄには何も加算せずにステップ１２１７に進む。聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkが式（５９）の条件式を満たさない場合は、ステップ１２１２に進む。
【０２４３】
ステップ１２１２では、聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係が図１３における「場合２」に該当するかどうかを式（６０）の条件式により判定する。
【０２４４】
【数６０】
0004603485.tif 000061
【０２４５】
式（６０）は、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkの絶対値と加算符号化値Ｒｐｌｕｓkの絶対値とが共に聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkとが異符号である場合を意味する。聴感マスキング特性値Ｍkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkとが式（６０）の条件式を満たした場合は、ステップ１２１３に進み、式（６０）の条件式を満たさない場合は、ステップ１２１４に進む。
【０２４６】
ステップ１２１３では、式（６１）により加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ2を求め、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄに誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ2を加算し、ステップ１２１７に進む。
【０２４７】
【数６１】
0004603485.tif 000062
【０２４８】
ここで、βresidは、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓk、加算符号化値Ｒｐｌｕｓk及び聴感マスキング特性値Ｍkに応じて適宜設定される値であり、１以下の値が適当である。また、Ｄｒｅｓｉｄ21、Ｄｒｅｓｉｄ22及びＤｒｅｓｉｄ23は、それぞれ式（６２）、式（６３）及び式（６４）により求められる。
【０２４９】
【数６２】
0004603485.tif 000063
【０２５０】
【数６３】
0004603485.tif 000064
【０２５１】
【数６４】
0004603485.tif 000065
【０２５２】
ステップ１２１４では、聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係が図１３における「場合３」に該当するかどうかを式（６５）の条件式により判定する。
【０２５３】
【数６５】
0004603485.tif 000066
【０２５４】
式（６５）は、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkの絶対値が聴感マスキング特性値Ｍk以上であり、かつ、加算符号化値Ｒｐｌｕｓkが聴感マスキング特性値Ｍk未満である場合を意味する。聴感マスキング特性値Ｍkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkとが式（６５）の条件式を満たした場合は、ステップ１２１５に進み、式（６５）の条件式を満たさない場合は、ステップ１２１６に進む。
【０２５５】
ステップ１２１５では、式（６６）により加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ3を求め、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄに誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ3を加算し、ステップ１２１７に進む。
【０２５６】
【数６６】
0004603485.tif 000067
【０２５７】
ステップ１２１６では、聴感マスキング特性値Ｍkと加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの相対的な位置関係が図１３における「場合４」に該当し、式（６７）の条件式を満たす。
【０２５８】
【数６７】
0004603485.tif 000068
【０２５９】
式（６７）は、加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkの絶対値が聴感マスキング特性値Ｍk未満であり、かつ、加算符号化値Ｒｐｌｕｓkが聴感マスキング特性値Ｍk以上である場合を意味する。この時、ステップ１２１６は、式（６８）により加算符号化値Ｒｐｌｕｓkと加算ＭＤＣＴ係数Ｘｐｌｕｓkとの誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ4を求め、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄに誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄ4を加算し、ステップ１２１７に進む。
【０２６０】
【数６８】
0004603485.tif 000069
【０２６１】
ステップ１２１７では、ｋに１を足し加える。
【０２６２】
ステップ１２１８では、Ｎとｋを比較し、ｋがＮより小さい値の場合は、ステップ１２０９に戻る。ｋがＮ以上である場合は、ステップ１２１９に進む。
【０２６３】
ステップ１２１９では、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄと最小誤差ＤｉｓｔｒｅｓｉｄMINとを比較し、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄが最小誤差ＤｉｓｔｒｅｓｉｄMINより小さい値の場合は、ステップ１２２０に進み、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄが最小誤差ＤｉｓｔｒｅｓｉｄMIN以上である場合は、ステップ１２２１に進む。
【０２６４】
ステップ１２２０では、最小誤差ＤｉｓｔｒｅｓｉｄMINに累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄを代入し、ｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMINにｅを代入し、誤差最小利得ＤｉｓｔｒｅｓｉｄMINに利得Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄを代入し、ステップ１２２１に進む。
【０２６５】
ステップ１２２１では、ｅに１を足し加える。
【０２６６】
ステップ１２２２では、コードベクトルの総数Ｎeとｅとを比較し、ｅがＮeより小さい値の場合は、ステップ１２０２に戻る。ｅがＮe以上である場合は、ステップ１２２３に進む。
【０２６７】
ステップ１２２３では、図１１の利得コードブック１１０９からＮf種類の残差利得コードｇａｉｎｒｅｓｉｄf（ｆ＝０、Λ、Ｎf−１）を読み込み、全てのｆに対して式（６９）により量子化残差利得誤差ｇａｉｎｒｅｓｉｄｅｒｒf（ｆ＝０、Λ、Ｎf−１）を求める。
【０２６８】
【数６９】
0004603485.tif 000070
【０２６９】
次に、ステップ１２２３では、量子化残差利得誤差ｇａｉｎｒｅｓｉｄｅｒｒf（ｆ＝
０、Λ、Ｎf−１）を最小とするｆを求め、求めたｆをｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMINに代入する。
【０２７０】
ステップ１２２４では、累積誤差Ｄｉｓｔｒｅｓｉｄが最小となるコードベクトルのインデックスであるｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMIN、及びステップ１２２３で求めたｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMINを拡張レイヤ符号化情報８０６として、伝送路８０７に出力し、処理を終了する。
【０２７１】
次に、拡張レイヤ復号化部８１０について、図１４のブロック図を用いて説明する。
形状コードブック１４０３は、形状コードブック１１０８と同様に、Ｎe種類のＮ次元コードベクトルｇａｉｎｒｅｓｉｄke（ｅ＝０、Λ、Ｎe−１、ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）から構成される。また利得コードブック１４０４は、利得コードブック１１０９と同様に、Ｎf種類の残差利得コードｇａｉｎｒｅｓｉｄf（ｆ＝０、Λ、Ｎf−１）から構成される。
【０２７２】
ベクトル復号化部１４０１は、伝送路８０７を介して伝送される拡張レイヤ符号化情報８０６を入力とし、符号化情報であるｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMINとｇａｉｎｒｅｓｉｄ＿ｉｎｄｅｘMINとを用いて、形状コードブック１４０３からコードベクトルｃｏｄｅｒｅｓｉｄkcoderesid_indexMIN（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を読み込み、また利得コードブック１４０４からコードｇａｉｎｒｅｓｉｄgainresid_indexMINを読み込む。次に、ベクトル復号化部１４０１は、ｇａｉｎｒｅｓｉｄgainresid_indexMINとｃｏｄｅｒｅｓｉｄkcoderesid_indexMIN（ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を乗算し、乗算した結果得られるｇａｉｎｒｅｓｉｄgainresid_indexMIN ・ｃｏｄｅｒｅｓｉｄkcoderesid_indexMIN （ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を復号化残差直交変換係数として残差直交変換処理部１４０２に出力する。
【０２７３】
次に、残差直交変換処理部１４０２の処理について説明する。
【０２７４】
残差直交変換処理部１４０２は、バッファｂｕｆｒｅｓｉｄk'を内部に有し、式（７０）により初期化される。
【０２７５】
【数７０】
0004603485.tif 000071
【０２７６】
残差直交変換係数復号化部１４０１から出力される復号化残差直交変換係数ｇａｉｎｒｅｓｉｄgainresid_indexMIN ・ｃｏｄｅｒｅｓｉｄkcoderesid_indexMIN （ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）を入力して、式（７１）により拡張レイヤ復号化信号ｙｒｅｓｉｄn８１１を求める。
【０２７７】
【数７１】
0004603485.tif 000072
【０２７８】
ここで、Ｘｒｅｓｉｄk'は復号化残差直交変換係数ｇａｉｎｒｅｓｉｄgainresid_indexMIN ・ｃｏｄｅｒｅｓｉｄkcoderesid_indexMIN （ｋ＝０、Λ、Ｎ−１）とバッファｂｕｆｒｅｓｉｄk'とを結合させたベクトルであり、式（７２）により求める。
【０２７９】
【数７２】
0004603485.tif 000073
【０２８０】
次に、式（７３）によりバッファｂｕｆｒｅｓｉｄk'を更新する。
【０２８１】
【数７３】
0004603485.tif 000074
【０２８２】
次に、拡張レイヤ復号化信号ｙｒｅｓｉｄn８１１を出力する。
【０２８３】
なお、本発明はスケーラブル符号化の階層について制限はなく、三階層以上の階層的な音声符号化／復号化方法において上位レイヤで聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化を行う場合についても適用することができる。
【０２８４】
なお、ベクトル量子化部１１０６において、前記場合１から場合５の各距離計算に対し聴感重み付けフィルタを適用することにより量子化してもよい。
【０２８５】
なお、本実施の形態では、基本レイヤ符号化部／復号化部の音声符号化／復号化方法としてＣＥＬＰタイプの音声符号化／復号化方法を例に挙げ説明したが、その他の音声符号化／復号化方法を用いてもよい。
【０２８６】
なお、本実施の形態では、基本レイヤ符号化情報及び拡張レイヤ符号化情報を別々に送信する例を提示したが、各レイヤの符号化情報を多重化して送信し、復号側で多重化分離して各レイヤの符号化情報を復号するよう構成してもよい。
【０２８７】
このように、スケーラブル符号化方式においても、本発明の聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化を適用することにより、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択することができ、より高品質な出力信号を得ることができる。
【０２８８】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３おける上記実施の形態１、２で説明した符号化装置及び復号化装置を含む音声信号送信装置及び音声信号受信装置の構成を示すブロック図である。より具体的な応用としては、携帯電話、カーナビゲーションシステム等に適応可能である。
【０２８９】
図１５において、入力装置１５０２は、音声信号１５００をデジタル信号にＡ／Ｄ変換し音声・楽音符号化装置１５０３へ出力する。音声・楽音符号化装置１５０３は、図１に示した音声・楽音符号化装置１０１を実装し、入力装置１５０２から出力されたデジタル音声信号を符号化し、符号化情報をＲＦ変調装置１５０４へ出力する。ＲＦ変調装置１５０４は音声・楽音符号化装置１５０３から出力された音声符号化情報を電波等の伝播媒体に載せて送出するための信号に変換し送信アンテナ１５０５へ出力する。送信アンテナ１５０５はＲＦ変調装置１５０４から出力された出力信号を電波（ＲＦ信号）として送出する。なお、図中のＲＦ信号１５０６は送信アンテナ１５０５から送出された電波（ＲＦ信号）を表す。以上が音声信号送信装置の構成および動作である。
【０２９０】
ＲＦ信号１５０７は受信アンテナ１５０８によって受信されＲＦ復調装置１５０９へ出力される。なお、図中のＲＦ信号１５０７は受信アンテナ１５０８に受信された電波を表し、伝播路において信号の減衰や雑音の重畳がなければＲＦ信号１５０６と全く同じものになる。
【０２９１】
ＲＦ復調装置１５０９は受信アンテナ１５０８から出力されたＲＦ信号から音声符号化情報を復調し、音声・楽音復号化装置１５１０へ出力する。音声・楽音復号化装置１５１０は、図１に示した音声・楽音復号化装置１０５を実装し、ＲＦ復調装置１５０９から出力された音声符号化情報から音声信号を復号化し、出力装置１５１１は、復号されたデジタル音声信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換し、電気的信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。
【０２９２】
このように、音声信号送信装置及び音声信号受信装置おいても、高品質な出力信号を得ることができる。
【０２９３】
本明細書は、２００３年１２月２６日出願の特願２００３−４３３１６０に基づくものである。この内容を全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０２９４】
本発明は、聴感マスキング特性値を利用したベクトル量子化を適用することにより、聴感的に影響の大きい信号の劣化を抑える適切なコードベクトルを選択することができ、より高品質な出力信号を得ることができるという効果を有し、インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、携帯電話、カーナビゲーションシステム等の移動通信システムの分野で、適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２９５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る音声・楽音符号化装置及び音声・楽音復号化装置を含むシステム全体のブロック構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係る音声・楽音符号化装置のブロック構成図
【図３】本発明の実施の形態１に係る聴感マスキング特性値算出部のブロック構成図
【図４】本発明の実施の形態１に係る臨界帯域幅の構成例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係るベクトル量子化部のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１に係る聴感マスキング特性値と符号化値とＭＤＣＴ係数の相対的位置関係を説明する図
【図７】本発明の実施の形態１に係る音声・楽音復号化装置のブロック構成図
【図８】本発明の実施の形態２に係る音声・楽音符号化装置及び音声・楽音復号化装置のブロック構成図
【図９】本発明の実施の形態２に係るＣＥＬＰ方式の音声符号化装置の構成概要図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るＣＥＬＰ方式の音声復号化装置の構成概要図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る拡張レイヤ符号化部のブロック構成図
【図１２】本発明の実施の形態２に係るベクトル量子化部のフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態２に係る聴感マスキング特性値と符号化値とＭＤＣＴ係数の相対的位置関係を説明する図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る復号化部のブロック構成図
【図１５】本発明の実施の形態３に係る音声信号送信装置及び音声信号受信装置のブロック構成図
【図１６】本発明の実施の形態１に係る符号化部のフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態１に係る聴感マスキング値算出部のフローチャート
【符号の説明】
【０２９６】
１０１  音声・楽音符号化装置
１０５  音声・楽音復号化装置
２０１  直交変換処理部
２０２  ベクトル量子化部
２０３  聴感マスキング特性値算出部
２０４  形状コードブック
２０５  利得コードブック
３０１  フーリエ変換部
３０２  パワースペクトル算出部
３０３  聴感マスキング値算出部
３０４  最小可聴閾値算出部
３０５  メモリバッファ
７０１  ベクトル復号化部
７０２  直交変換処理部
８０１  基本レイヤ符号化部
８０３  基本レイヤ復号化部
８０５  拡張レイヤ符号化部
８０８  基本レイヤ復号化部
８１０  拡張レイヤ復号化部
１１０１  加算部
１１０３  直交変換処理部
１１０６  ベクトル量子化部
１１０８  形状コードブック
１１０９  利得コードブック
１４０１  ベクトル復号化部
１４０２  直交変換処理部
１４０３  形状コードブック
１４０４  利得コードブック
【図１】
0004603485.tif 000075
【図２】
0004603485.tif 000076
【図３】
0004603485.tif 000077
【図４】
0004603485.tif 000078
【図５】
0004603485.tif 000079
【図６】
0004603485.tif 000080
【図７】
0004603485.tif 000081
【図８】
0004603485.tif 000082
【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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