(57)【要約】  音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、再生信号の音質劣化を防止する音声符号化装置。この音声符号化装置では、フィルタ状態位置決定部（１１１）は、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を判定することにより、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。フィルタ状態設定部（１１２）は、第１レイヤ復号スペクトルのうち、決定された帯域に含まれる第１レイヤ復号スペクトルをフィルタ状態として設定する。フィルタリング部（１１３）は、設定されたフィルタのフィルタ状態とピッチ係数とに基づいて、第１レイヤ復号スペクトルのフィルタリングを行い、入力スペクトルの推定スペクトルを算出する。フィルタリング部（１１３）−探索部（１１４）−フィルタ情報設定部（１１５）の閉ループの処理により、最適ピッチ係数が求まる。
2007114291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化手段と、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、
を具備し、
前記第２符号化手段は、
決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声符号化装置。
【請求項２】
前記決定手段は、
前記入力信号の低域部において雑音性が所定レベル以上の帯域を検出し、当該帯域を、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域と決定する、
請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項３】
前記決定手段は、
前記第１符号化手段で得られるピッチ周期またはＬＰＣ係数を用いて、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性を判断する、
請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項４】
第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、
を具備し、
前記第２復号化手段は、
決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声復号化装置。
【請求項５】
入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化ステップと、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定する設定ステップと、
前記フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定ステップと、
を具備し、
前記設定ステップは、
前記決定ステップで決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声符号化方法。
【請求項６】
第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定する設定ステップと、
前記フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定ステップと、
を具備し、
前記設定ステップは、
前記決定ステップで決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声符号化装置、音声復号化装置、音声符号化方法、および音声復号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムにおける電波資源等の有効利用のために、音声信号を低ビットレートで圧縮することが要求されている。その一方で、ユーザからは通話音声の品質向上や臨場感の高い通話サービスの実現が望まれている。この実現には、音声信号の高品質化のみならず、より帯域の広いオーディオ信号等の音声以外の信号をも高品質に符号化できることが望ましい。【０００３】
このように相反する要求に対し、複数の符号化技術を階層的に統合するアプローチが有望視されている。具体的には、音声信号に適したモデルで入力信号を低ビットレートで符号化する第１レイヤと、入力信号と第１レイヤ復号信号との差分信号を音声以外の信号にも適したモデルで符号化する第２レイヤとを階層的に組み合わせる構成が検討されている。このような階層構造を持つ符号化方式は、符号化部から得られるビットストリームにスケーラビリティ性、すなわち、ビットストリームの一部を廃棄しても残りの情報から所定品質の復号信号が得られる性質を有するため、スケーラブル符号化と呼ばれる。スケーラブル符号化は、その特徴から、ビットレートの異なるネットワーク間の通信にも柔軟に対応できるため、ＩＰ（インターネットプロトコル）で多様なネットワークが統合されていく今後のネットワーク環境に適している。【０００４】
従来のスケーラブル符号化技術として非特許文献１記載のものがある。非特許文献１では、ＭＰＥＧ−４（Moving Picture Experts Group phase-4）で規格化された技術を用いてスケーラブル符号化を構成している。具体的には、第１レイヤでは、音声信号に適したＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction；符号励信線形予測）符号化を用い、第２レイヤにおいて、原信号から第１レイヤ復号信号を減じた残差信号に対し、ＡＡＣ（Advanced Audio Coder）やＴｗｉｎＶＱ（Transform Domain Weighted Interleave Vector Quantization；周波数領域重み付きインターリーブベクトル量子化）のような変換符号化を用いる。【０００５】
また、変換符号化において、高能率にスペクトルの高域部を符号化する技術が非特許文献２で開示されている。非特許文献２では、スペクトルの低域部をピッチフィルタのフィルタ状態として利用し、スペクトルの高域部をピッチフィルタの出力信号として表している。このように、ピッチフィルタのフィルタ情報を少ないビット数で符号化することにより低ビットレート化を図ることができる。
【非特許文献１】三木弼一編著、「ＭＰＥＧ−４の全て（初版）」（株）工業調査会、１９９８年９月３０日、ｐ．１２６−１２７
【非特許文献２】押切他、「ピッチフィルタリングによる帯域拡張技術を用いた７／１０／１５ｋＨｚ帯域スケーラブル音声符号化方式」音講論集３−１１−４、２００４年３月、ｐｐ．３２７−３２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、音声信号のスペクトル特性を説明するための図である。図１を見ると、音声信号は、基本周波数Ｆ０とその整数倍の周波数においてスペクトルのピークが現れる調波構造（ハーモニクス）を有していることが分かる。非特許文献２の技術は、スペクトルの低域部、例えば０〜４０００Ｈｚの帯域のスペクトルをピッチフィルタのフィルタ状態として利用し、例えば４０００〜７０００Ｈｚの高域部の調波構造を維持するように高域部の符号化が行われる。これにより、音声信号の調波構造が維持されるため高音質な符号化が実現される。【０００７】
ところが、音声信号の一部の区間では、調波構造が崩れている場合がある。すなわち、低域部の一部にのみ調波構造が存在し、それ以外の周波数では調波構造が崩れている場合である。この例を図２〜図４を用いて具体的に説明する。図２は音声波形、図３は図２の音声波形のスペクトル特性、そして図４は非特許文献２の符号化／復号化処理により生成されたスペクトルを示す。図２の波形は正弦波に近い形状を見せており、そのためそのスペクトル特性は図３に示されるように調波構造が１０００Ｈｚ以下の帯域において存在しているものの、これよりも高い周波数では調波構造が崩れていることが分かる。このような特性の音声に対して非特許文献２の技術で高域部のスペクトルを生成した場合、高域部の一部（図４の例では４０００Ｈｚ近傍）にスペクトルピークが生じ、これが音質劣化の原因となる。これは、ピッチフィルタのフィルタ状態に図３の０〜１０００Ｈｚ帯域にあるようなスペクトルピークが含まれ、それが４０００〜７０００Ｈｚの高域部のスペクトルを生成する際に利用されてしまうために生じる現象である。【０００８】
このように、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合に、非特許文献２の技術を適用すると、復号化部で生成される復号信号の音質が劣化するという問題がある。【０００９】
本発明は、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、復号信号の音質劣化を防止することができる音声符号化装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の音声符号化装置は、入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化手段と、前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、を具備し、前記第２符号化手段は、決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する構成を採る。【００１１】
本発明の音声復号化装置は、第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、を具備し、前記第２復号化手段は、決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、復号信号の音質劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】音声信号のスペクトル特性を説明するための図
【図２】音声波形を示す図
【図３】図２の音声波形のスペクトル特性を示す図
【図４】非特許文献２の符号化／復号化処理により生成されたスペクトルを示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る第２レイヤ符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法を説明するための図
【図８】フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の別の例を示す図
【図９】実施の形態１に係るフィルタリング部でのフィルタリング処理の詳細について説明する図
【図１０】実施の形態１に係る音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態１に係る第２レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態１に係る音声符号化装置の別の構成を示すブロック図
【図１３】図１２の音声符号化装置に対応する音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１５】実施の形態２に係る第２レイヤ符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１６】実施の形態２に係る第２レイヤ符号化部の処理を説明するための図
【図１７】実施の形態２に係る音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１８】実施の形態２に係る第２レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１９】調波構造の存在する帯域のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなる傾向を説明するための図
【図２０】実施の形態３に係るフィルタ状態位置決定部によって決定された帯域の一例を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。【００１５】
（実施の形態１）
図５は、本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。【００１６】
音声符号化装置１００は、周波数領域変換部１０１、第１レイヤ符号化部１０２、第１レイヤ復号化部１０３、第２レイヤ符号化部１０４、および多重化部１０５を備え、第１レイヤ、第２レイヤ共に、周波数領域における符号化を行う。【００１７】
音声符号化装置１００の各部は以下の動作を行う。【００１８】
周波数領域変換部１０１は、入力信号の周波数分析を行い、変換係数の形式で入力信号のスペクトル（入力スペクトル）を求める。具体的には、周波数領域変換部１０１は、例えば、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform；変形離散コサイン変換）を用いて時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。入力スペクトルは第１レイヤ符号化部１０２および第２レイヤ符号化部１０４へ出力される。【００１９】
第１レイヤ符号化部１０２は、ＴｗｉｎＶＱ等を用いて入力スペクトルの低域部［０≦ｋ＜ＦＬ］の符号化を行い、この符号化にて得られる第１レイヤ符号化データを、第１レイヤ復号化部１０３および多重化部１０５へ出力する。【００２０】
第１レイヤ復号化部１０３は、第１レイヤ符号化データの復号を行って第１レイヤ復号スペクトルを生成し、第２レイヤ符号化部１０４へ出力する。なお、第１レイヤ復号化部１０３は、時間領域に変換される前の第１レイヤ復号スペクトルを出力する。【００２１】
第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号化部１０３で得られた第１レイヤ復号スペクトルを用いて、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトル［０≦ｋ＜ＦＨ］の高域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］の符号化を行い、この符号化にて得られる第２レイヤ符号化データを多重化部１０５へ出力する。具体的には、第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号スペクトルをピッチフィルタのフィルタ状態に用い、ピッチフィルタリング処理により入力スペクトルの高域部を推定する。この際、第２レイヤ符号化部１０４は、スペクトルの調波構造を崩さないように入力スペクトルの高域部を推定する。また、第２レイヤ符号化部１０４は、ピッチフィルタのフィルタ情報を符号化する。第２レイヤ符号化部１０４の詳細については後述する。【００２２】
多重化部１０５は、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データを多重化し、符号化データとして出力する。この符号化データは、音声符号化装置１００を搭載する無線送信装置の送信処理部等（図示せず）を介してビットストリームに重畳され、無線受信装置に伝送される。【００２３】
図６は、上記の第２レイヤ符号化部１０４内部の主要な構成を示すブロック図である。【００２４】
第２レイヤ符号化部１０４は、フィルタ状態位置決定部１１１、フィルタ状態設定部１１２、フィルタリング部１１３、探索部１１４、フィルタ情報設定部１１５、ゲイン符号化部１１６、および多重化部１１７を備え、各部は以下の動作を行う。【００２５】
フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号化部１０３から出力される第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を判定することにより、フィルタリング部１１３のフィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。具体的には、フィルタリング部１１３のフィルタ状態とは、フィルタリング部１１３で使用されるフィルタの内部状態のことである。フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号スペクトルを複数のサブバンドに分割して各サブバンドごとに雑音性を判定し、全サブバンドの判定結果を総合的に判断することにより、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定し、決定した帯域を表す周波数情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。雑音特性の判定方法および第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の詳細については後述する。【００２６】
フィルタ状態設定部１１２は、フィルタ状態位置決定部１１１から出力される周波数情報を基に、フィルタ状態を設定する。フィルタ状態として、第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）のうち、フィルタ状態位置決定部１１１で決定された帯域に含まれる第１レイヤ復号スペクトルがフィルタ状態に用いられる。【００２７】
フィルタリング部１１３は、フィルタ状態設定部１１２で設定されたフィルタのフィルタ状態と、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔとに基づいて、第１レイヤ復号スペクトルのフィルタリングを行い、入力スペクトルの推定スペクトルＳ２’(ｋ)を算出する。このフィルタリングの詳細については後述する。【００２８】
フィルタ情報設定部１１５は、探索部１１４の制御の下、ピッチ係数Ｔを予め定められた探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘの中で少しずつ変化させながら、フィルタリング部１１３へ順次出力する。【００２９】
探索部１１４は、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］と、フィルタリング部１１３から出力される推定スペクトルＳ２’(ｋ)との類似度を算出する。この類似度の算出は、例えば相関演算等により行われる。フィルタリング部１１３−探索部１１４−フィルタ情報設定部１１５の処理は閉ループとなっており、探索部１１４は、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔを種々に変化させることにより、各ピッチ係数に対応する類似度を算出する。そして、算出される類似度が最大となるピッチ係数、すなわち最適なピッチ係数Ｔ’（但しＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘの範囲）を多重化部１１７へ出力する。また、探索部１１４は、このピッチ係数Ｔ’に対応する入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)をゲイン符号化部１１６へ出力する。【００３０】
ゲイン符号化部１１６は、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］に基づいて入力スペクトルＳ２(ｋ)のゲイン情報を算出する。具体的には、ゲイン情報をサブバンド毎のスペクトルパワで表し、周波数帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨをＪ個のサブバンドに分割する。このとき、第ｊサブバンドのスペクトルパワＢ(ｊ)は以下の式（１）で表される。
【数１】
2007114291.tif 000003
式（１）において、ＢＬ(ｊ)は第ｊサブバンドの最小周波数、ＢＨ(ｊ)は第ｊサブバンドの最大周波数を表す。このようにして求めた入力スペクトルのサブバンド情報を入力スペクトルのゲイン情報とみなす。また、ゲイン符号化部１１６は、同様に、入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)のサブバンド情報Ｂ’(ｊ)を以下の式（２）に従い算出し、サブバンド毎の変動量Ｖ(ｊ)を式（３）に従い算出する。
【数２】
2007114291.tif 000004
【数３】
2007114291.tif 000005
そして、ゲイン符号化部１１６は、変動量Ｖ(ｊ)を符号化し、符号化後の変動量Ｖｑ(ｊ)に対応するインデックスを多重化部１１７へ出力する。【００３１】
多重化部１１７は、探索部１１４から出力される最適なピッチ係数Ｔ’と、ゲイン符号化部１１６から出力される変動量Ｖ(ｊ)のインデックスとを多重化し、第２レイヤ符号化データとして多重化部１０５へ出力する。【００３２】
次いで、フィルタ状態位置決定部１１１における処理について詳述する。【００３３】
第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性の判定は次のように行われる。フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号スペクトルを複数のサブバンドに分割し、各サブバンドごとに雑音性を判定する。この雑音性の判定には、例えば、スペクトラル・フラットネス・メジャー（ＳＦＭ）を用いる。ＳＦＭは、振幅スペクトルの幾何平均に対する算術平均の比（＝幾何平均／算術平均）で表され、スペクトルのピーク性が強いほどＳＦＭは０．０に、雑音性が強いほど１．０に近づく。雑音性の判定用の閾値とＳＦＭとを比較し、ＳＦＭが閾値を超えたときに雑音性が強いと判定し、ＳＦＭが閾値を超えないときにはピーク性が強い（すなわち調波構造が強い）と判定する。なお、雑音性の判定の別の方法としては、振幅スペクトルのエネルギーを正規化した後に分散値を求め、これを雑音性の指標として閾値と比較するようにしても良い。【００３４】
そして、フィルタ状態位置決定部１１１は、各サブバンドの雑音性の判定結果を、予め定められた複数の雑音特性パターンのいずれかに分類し、分類結果に基づいて以下の方法により、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。【００３５】
図７は、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法を説明するための図である。この図では、サブバンド数を４とし、雑音性が強いと判定されたサブバンドを「１」、雑音性の弱い（調波構造が強い）と判定されたサブバンドを「０」と表している。【００３６】
パターン１では、全てのサブバンドの雑音性が弱い（調波構造が強い）と判定されている。かかる場合、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても調波構造が現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１を表す情報を出力する。【００３７】
パターン２〜パターン５では、高域のサブバンドの雑音性が強いと判定されている。かかる場合、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても雑音性が強いスペクトルが現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、パターン２では周波数Ａ４を、パターン３では周波数Ａ３を、パターン４では周波数Ａ２を、そしてパターン５では周波数Ａ１を表す情報を出力する。【００３８】
各サブバンドの雑音性の判定結果、すなわち第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性がパターン１〜パターン５のいずれにも当てはまらない場合は、低域に位置するサブバンドの判定結果を優先させる等のルールを適用し、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性をパターン１〜パターン５のいずれかに当てはめる。【００３９】
フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１〜Ａ４のいずれかを表す情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。フィルタ状態設定部１１２は、第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）のうち、Ａｎ≦ｋ＜ＦＬに含まれる第１レイヤ復号スペクトルをフィルタ状態として用いる。ここで、ＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれかである。【００４０】
また、フィルタ情報設定部１１５におけるピッチ係数Ｔの探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘは、フィルタ状態位置決定部１１１の出力結果Ａ１〜Ａ４にそれぞれ対応する適切な範囲があらかじめ設定されており、０＜Ｔｍｉｎ＜Ｔｍａｘ≦ＦＬ−Ａｎの関係を満たす。【００４１】
図８は、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の別の例を示す図である。ここで、サブバンド数は２であり、低域側のサブバンドの帯域幅は高域側よりも狭くなっている。【００４２】
パターン１では、全サブバンドの雑音性が弱い（調波構造が強い）と判定されているため、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても調波構造が現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１を表す情報を出力する。【００４３】
パターン２〜パターン３では、高域のサブバンドの雑音性が強いと判定されているため、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても雑音性が強いスペクトルが現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、パターン２ではＡ２を、パターン３ではＡ１を表す情報を出力する。【００４４】
パターン４においては、低域に位置するサブバンドの判定結果を優先させるというルールを適用することにより、フィルタ状態位置決定部１１１は、Ａ１を表す情報を出力する。【００４５】
次いで、フィルタリング部１１３でのフィルタリング処理の詳細について、図９を用いて説明する。【００４６】
フィルタリング部１１３は、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔを用いて、帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨのスペクトルを生成する。ここで、全周波数帯域（０≦ｋ＜ＦＨ）のスペクトルを便宜的にＳ(ｋ)と呼び、フィルタ関数は以下の式（４）で表されるものを使用する。
【数４】
2007114291.tif 000006
この式において、Ｔはフィルタ情報設定部１１５から与えられるピッチ係数、βｉはフィルタ係数を表しており、またＭ＝１とする。【００４７】
Ｓ(ｋ)のＡｎ≦ｋ＜ＦＬの帯域には、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)がフィルタのフィルタ状態として格納される。ここでＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれかを表し、フィルタ状態位置決定部１１１が決定する。【００４８】
Ｓ(ｋ)のＦＬ≦ｋ＜ＦＨの帯域には、以下の手順のフィルタリング処理により、入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)が格納される。このＳ２’(ｋ)には、このｋよりＴだけ低い周波数のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ)が代入される。但し、スペクトルの円滑性を増すために、スペクトルＳ(ｋ−Ｔ)からｉだけ離れた近傍のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ＋ｉ)に、所定のフィルタ係数βｉを乗じたスペクトルβｉ・Ｓ(ｋ−Ｔ＋ｉ)を、全てのｉについて加算したスペクトルをＳ２’(ｋ)に代入しても良い。この処理は以下の式（５）で表される。
【数５】
2007114291.tif 000007
上記演算を、周波数の低いｋ＝ＦＬから順に、ｋをＦＬ≦ｋ＜ＦＨの範囲で変化させて行うことにより、ＦＬ≦ｋ＜ＦＨにおける入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)を算出する。【００４９】
以上のフィルタリング処理は、フィルタ情報設定部１１５からピッチ係数Ｔが与えられる度に、ＦＬ≦ｋ＜ＦＨの範囲において、その都度Ｓ(ｋ)をゼロクリアして行われる。すなわち、ピッチ係数Ｔが変化するたびにＳ(ｋ)は算出され、探索部１１４へ出力される。【００５０】
このように、本実施の形態に係る音声符号化装置１００は、入力信号のスペクトルの一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性に応じて、フィルタ状態の設定に用いるスペクトルを決定することにより、低域スペクトルのうち調波構造が存在する部分を除いた帯域がフィルタ状態に用いられるようになるため、推定スペクトルにおいて不要なスペクトルピークの発生を回避することができ、対応する音声復号装置における復号信号の音質が改善される。【００５１】
次いで、音声符号化装置１００に対応する本実施の形態に係る音声復号化装置１５０について説明する。図１０は、音声復号化装置１５０の主要な構成を示すブロック図である。この音声復号化装置１５０は、図５に示した音声符号化装置１００で生成された符号化データを復号するものである。各部は以下の動作を行う。【００５２】
分離部１５１は、無線送信装置から伝送されたビットストリームに重畳された符号化データを、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データに分離し、第１レイヤ符号化データを第１レイヤ復号化部１５２へ、第２レイヤ符号化データを第２レイヤ復号化部１５３へ出力する。また、分離部１５１は、上記ビットストリームから、どのレイヤの符号化データが含まれているかを表すレイヤ情報を分離し、判定部１５４へ出力する。【００５３】
第１レイヤ復号化部１５２は、第１レイヤ符号化データに対して復号処理を行って第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を生成し、第２レイヤ復号化部１５３および判定部１５４へ出力する。【００５４】
第２レイヤ復号化部１５３は、第２レイヤ符号化データおよび第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を用いて、第２レイヤ復号スペクトルを生成し、判定部１５４へ出力する。なお、第２レイヤ復号化部１５３の詳細については後述する。【００５５】
判定部１５４は、分離部１５１から出力されるレイヤ情報に基づき、ビットストリームに重畳された符号化データに第２レイヤ符号化データが含まれているか否か判定する。ここで、音声符号化装置１００を搭載する無線送信装置は、ビットストリームに第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データの双方を含めて送信するが、通信経路の途中において第２レイヤ符号化データが廃棄される場合がある。そこで、判定部１５４は、レイヤ情報に基づき、ビットストリームに第２レイヤ符号化データが含まれているか否かを判定する。そして、判定部１５４は、ビットストリームに第２レイヤ符号化データが含まれていない場合、第２レイヤ復号化部１５３によって第２レイヤ復号スペクトルが生成されないため、第１レイヤ復号スペクトルを時間領域変換部１５５へ出力する。但し、かかる場合、第２レイヤ符号化データが含まれている場合の復号スペクトルと次数を一致させるために、判定部１５４は、第１レイヤ復号スペクトルの次数をＦＨまで拡張し、ＦＬ〜ＦＨの帯域のスペクトルを０として出力する。一方、ビットストリームに第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データの双方が含まれている場合、判定部１５４は、第２レイヤ復号スペクトルを時間領域変換部１５５へ出力する。【００５６】
時間領域変換部１５５は、判定部１５４から出力される復号スペクトルを時間領域信号に変換して復号信号を生成し、出力する。【００５７】
図１１は、上記の第２レイヤ復号化部１５３内部の主要な構成を示すブロック図である。【００５８】
フィルタ状態位置決定部１６１は、音声符号化装置１００内のフィルタ状態位置決定部１１１に対応する構成である。フィルタ状態位置決定部１６１は、第１レイヤ復号化部１５２から出力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドごとに雑音性を判定することにより、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を予め定めた複数の雑音特性パターンのいずれかに分類する。そして、この分類結果に基づいて、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定し、決定した帯域を表す周波数情報（Ａ１〜Ａ４）をフィルタ状態設定部１６２へ出力する。【００５９】
フィルタ状態設定部１６２は、音声符号化装置１００内のフィルタ状態設定部１１２に対応する構成である。フィルタ状態設定部１６２には、第１レイヤ復号化部１５２から第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)が入力される。フィルタ状態設定部１６２は、この第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)のうち、Ａｎ≦ｋ＜ＦＬ（ＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれか）に含まれる第１レイヤ復号スペクトルを、フィルタリング部１６４で用いるフィルタ状態として設定する。【００６０】
一方、分離部１６３には、分離部１５１から第２レイヤ符号化データが入力される。分離部１６３は、第２レイヤ符号化データをフィルタリングに関する情報（最適なピッチ係数Ｔ’）とゲインに関する情報（変動量Ｖ(ｊ)のインデックス）とに分離し、フィルタリングに関する情報をフィルタリング部１６４へ出力すると共に、ゲインに関する情報をゲイン復号化部１６５に出力する。【００６１】
フィルタリング部１６４は、フィルタ状態設定部１６２で設定されたフィルタ状態と、分離部１６３から入力されるピッチ係数Ｔ’とに基づき、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)のフィルタリングを行い、上記式（５）に従う推定スペクトルＳ２’(ｋ)を算出する。フィルタリング部１６４でも、上記式（４）に示したフィルタ関数が用いられる。【００６２】
ゲイン復号化部１６５は、分離部１６３から出力されるゲイン情報を復号し、変動量Ｖ(ｊ)の量子化値である変動量Ｖｑ(ｊ)を求める。【００６３】
スペクトル調整部１６６は、フィルタリング部１６４から出力される推定スペクトルＳ２'(ｋ)に、ゲイン復号化部１６５から出力されるサブバンド毎の変動量Ｖｑ(ｊ)を、以下の式（６）に従って乗じることにより、推定スペクトルＳ２'(ｋ)の周波数帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨにおけるスペクトル形状を調整し、復号スペクトルＳ３(ｋ)を生成する。なお、復号スペクトルＳ３（ｋ）の低域部[０≦ｋ＜ＦＬ]は第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）より成り、復号スペクトルＳ３（ｋ）の高域部[ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ]は調整後の推定スペクトルＳ２'(ｋ)より成る。この調整後の復号スペクトルＳ３(ｋ)は、第２レイヤ復号スペクトルとして判定部１５４へ出力される。
【数６】
2007114291.tif 000008
【００６４】
このようにして、音声復号化装置１５０は、音声符号化装置１００で生成された符号化データを復号することができる。【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、スペクトルの低域部を利用して高域部を高能率に符号化する符号化方法において、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を判定し、その判定結果に応じてフィルタのフィルタ状態の設定に使用されるスペクトルの帯域を決定する。より詳細には、低域部において調波構造が崩れている区間、すなわち低域部において雑音性の強い帯域を検出し、この帯域を利用して高域部の符号化を行う。【００６６】
これにより、調波構造が低域部の一部にしか存在しない音声信号に対して、調波構造の認められない帯域をフィルタ状態に用いて高域部を生成するため、復号信号の高品質化が実現される。また、音声復号装置において第１レイヤ復号スペクトルに基づいて雑音特性の判定を行うために、音声符号化装置は、フィルタ状態に用いるスペクトルを特定するための付加情報を送信する必要はなく、伝送レートの低ビットレート化も実現できる。【００６７】
なお、本実施の形態は、以下に示すような構成も採り得る。図１２は、音声符号化装置１００の別の構成１００ａを示すブロック図である。また、図１３は、対応する音声復号化装置１５０ａの主要な構成を示すブロック図である。音声符号化装置１００および音声復号装置１５０と同様の構成については同一の符号を付し、基本的に、詳細な説明は省略する。【００６８】
図１２において、ダウンサンプリング部１２１は、時間領域の入力音声信号をダウンサンプリングして、所望のサンプリングレートに変換する。第１レイヤ符号化部１０２は、ダウンサンプリング後の時間領域信号に対し、ＣＥＬＰ符号化を用いて符号化を行い、第１レイヤ符号化データを生成する。第１レイヤ復号化部１０３は、第１レイヤ符号化データを復号して第１レイヤ復号信号を生成する。周波数領域変換部１２２は、第１レイヤ復号信号の周波数分析を行って第１レイヤ復号スペクトルを生成する。遅延部１２３は、入力音声信号に対し、ダウンサンプリング部１２１−第１レイヤ符号化部１０２−第１レイヤ復号化部１０３−周波数領域変換部１２２に相当する遅延を与える。周波数領域変換部１２４は、遅延後の入力音声信号の周波数分析を行って入力スペクトルを生成する。第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号スペクトルおよび入力スペクトルを用いて第２レイヤ符号化データを生成する。多重化部１０５は、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データを多重化し、符号化データとして出力する。【００６９】
また、図１３において、第１レイヤ復号化部１５２は、分離部１５１から出力される第１レイヤ符号化データを復号して第１レイヤ復号信号を得る。アップサンプリング部１７１は、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートを入力信号と同じサンプリングレートに変換する。周波数領域変換部１７２は、第１レイヤ復号信号を周波数分析して第１レイヤ復号スペクトルを生成する。第２レイヤ復号化部１５３は、分離部１５１から出力される第２レイヤ符号化データを、第１レイヤ復号スペクトルを用いて復号し、第２レイヤ復号スペクトルを得る。時間領域変換部１７３は、第２レイヤ復号スペクトルを時間領域信号に変換し、第２レイヤ復号信号を得る。判定部１５４は、分離部１５１から出力されるレイヤ情報に基づき、第１レイヤ復号信号または第２レイヤ復号信号の一方を出力する。【００７０】
このように、上記バリエーションでは、第１レイヤ符号化部１０２が時間領域で符号化処理を行う。第１レイヤ符号化部１０２では、音声信号を低ビットレートで高品質に符号化できるＣＥＬＰ符号化が用いられる。よって、第１レイヤ符号化部１０２でＣＥＬＰ符号化が使用されるため、スケーラブル符号化装置全体のビットレートを小さくすることが可能となり、かつ高品質化も実現できる。また、ＣＥＬＰ符号化は、変換符号化に比べて原理遅延（アルゴリズム遅延）を短くすることができるため、スケーラブル符号化装置全体の原理遅延も短くなり、双方向通信に適した音声符号化処理および復号化処理を実現することができる。【００７１】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る音声符号化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。なお、この音声符号化装置２００は、実施の形態１に示した音声符号化装置１００ａ（図１２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、基本動作は同一であるが詳細な点で違いがある構成要素には、同一の番号にアルファベットの小文字を付した符号を付して区別し、適宜説明を加える。【００７２】
音声符号化装置２００において、第１レイヤ符号化部１０２ｂは、符号化処理で求まるピッチ周期を第２レイヤ符号化部１０４ｂへ出力し、第２レイヤ符号化部１０４ｂは、入力されるピッチ周期を利用して復号スペクトルの雑音特性を決定する点が実施の形態１に示した音声符号化装置１００ａと異なる。【００７３】
図１５は、第２レイヤ符号化部１０４ｂ内部の主要な構成を示すブロック図である。【００７４】
実施の形態１と異なる構成であるフィルタ状態位置決定部１１１ｂは、第１レイヤ符号化部１０２ｂで求まったピッチ周期からピッチ周波数を求め、これを基本周波数Ｆ０とみなす。次に、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数に位置する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の周波数軸方向の変化量を求め、この変化量が大きく低下する周波数を特定し、この周波数を表す情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。【００７５】
図１６は、第２レイヤ符号化部１０４ｂの上記処理を説明するための図である。【００７６】
第２レイヤ符号化部１０４ｂは、基本周波数Ｆ０とその整数倍の周波数を中心にしたサブバンドを図１６Ａのように設定する。次に、第２レイヤ符号化部１０４ｂは、このサブバンドに属する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の平均値を求め、この平均値の周波数軸方向の変化量と閾値とを比較し、変化量が閾値を超える場合には、そのときの周波数を表す情報を出力する。例えば、振幅スペクトルの平均値が図１６Ｂのようになった場合、３×Ｆ０の周波数で振幅スペクトルの平均値が大きく変化する。この変化量が閾値を超えている場合に、周波数３×Ｆ０を表す情報を出力する。なお、この方法は、スペクトル包絡（スペクトルが緩やかに変化する成分）の影響を受けやすいため、スペクトル包絡で正規化（スペクトルの平坦化）を行った後に、上記処理を行うような構成としても良い。かかる場合、より正確な周波数の情報が得ることができる。【００７７】
図１７は、本実施の形態に係る音声復号化装置２５０の主要な構成を示すブロック図である。なお、この音声復号化装置２５０は、実施の形態１に示した音声復号化装置１５０ａ（図１３参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。【００７８】
音声復号化装置２５０は、第１レイヤ復号化部１５２ｂの復号処理で求まったピッチ周期を第２レイヤ復号化部１５３ｂへ出力する点が、実施の形態１に示した音声復号化装置１５０ａと異なる。【００７９】
図１８は、第２レイヤ復号化部１５３ｂ内部の主要な構成を示すブロック図である。【００８０】
フィルタ状態位置決定部１６１ｂは、第１レイヤ復号化部１５２ｂで求まったピッチ周期からピッチ周波数を求め、これを基本周波数Ｆ０とみなす。次に、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数を中心としたサブバンドを設定する。このサブバンドに属する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の平均値を求め、この平均値の周波数軸方向の変化量と閾値とを比較し、変化量が閾値を超える場合には、そのときの周波数を表す情報をフィルタ状態設定部１６２へ出力する。フィルタ状態設定部１６２には、上記周波数情報以外に、周波数領域変換部１７２から第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)が入力される。以降の動作は、実施の形態１で示した通りである。【００８１】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化で得られるピッチ周期を利用して復号スペクトルの雑音特性を判定する。よって、ＳＦＭの算出が不要となり、雑音性の判定に必要な演算量を削減することができる。【００８２】
なお、本実施の形態では、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数を中心としたサブバンドを用いて、このサブバンドに含まれる第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の最大値もしくは平均値を使って周波数軸方向の変化量を求める構成を例にとって説明したが、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数に位置する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の周波数軸方向の変化量を求める構成としても良い。また、振幅スペクトルの対数をとり、対数振幅スペクトルを使って周波数軸方向の変化量を求めても良い。【００８３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る音声符号化装置は、第１レイヤ符号化で得られるＬＰＣ係数を利用して復号スペクトルの特性を決定する構成を採る。この構成を採ることにより、スペクトルの雑音特性の判定に必要な演算量を削減することができる。【００８４】
本実施の形態に係る音声符号化装置の構成は、実施の形態２に示した音声符号化装置２００（図１４参照）と同様である。ただし、第１レイヤ符号化部１０２ｂから第２レイヤ符号化部１０４ｂへ出力されるものは、第１レイヤ符号化部１０２ｂの符号化処理で求まるＬＰＣ係数である。なお、本実施の形態に係る第２レイヤ符号化部１０４ｂの構成も、実施の形態２に示した第２レイヤ符号化部１０４ｂ（図１５参照）と同様である。【００８５】
次いで、第２レイヤ符号化部１０４ｂ内のフィルタ状態位置決定部１１１ｂの動作について説明する。【００８６】
図３に示したように低域部の一部にのみ調波構造が存在する音声信号では、調波構造の存在する帯域のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなる傾向がある。図１９は、図３のスペクトルに対応するスペクトル包絡を表しているが、この図に示されるように、調波構造のある帯域（図の帯域Ｘ）のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなっていることが分かる。そこで、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、このようなスペクトル包絡の特徴に基づいて、ピッチフィルタのフィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。すなわち、第１レイヤ符号化部１０２ｂから出力されるＬＰＣ係数を使ってスペクトル包絡を算出し、低域部の一部の帯域のスペクトル包絡のエネルギーと他の帯域のスペクトル包絡のエネルギーとを比較し、この比較結果に基づいて、ピッチフィルタのフィルタ状態に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。【００８７】
図２０は、本実施の形態に係るフィルタ状態位置決定部１１１ｂによって決定された帯域の一例を示す図である。【００８８】
この図に示すように、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、第１レイヤ復号スペクトルを２つのサブバンドに分割し（サブバンド番号１、２）、各サブバンドのスペクトル包絡の平均エネルギーを算出する。ここで、サブバンド１の帯域は、入力信号の基本周波数Ｆ０のＮ倍の周波数を含むように設定する（Ｎは４程度が望ましい）。そして、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、サブバンド１のスペクトル包絡の平均エネルギーに対するサブバンド２のスペクトル包絡の平均エネルギーの比を求め、その比が閾値より大きければ低域部の一部にのみ調波構造が存在すると判断し、周波数Ａ２を表す情報を出力し、そうでなければ周波数Ａ１を表す情報を出力する。【００８９】
なお、第１レイヤ符号化部１０２ｂから出力される情報として、ＬＰＣ係数の代わりにＬＳＰパラメータを用いても良い。例えば、ＬＳＰパラメータのパラメータ間の距離が狭い場合、そのパラメータが表す周波数の近傍で共振しているとみなすことができる。すなわち、当該周波数の近傍のスペクトル包絡のエネルギーが周囲よりも大きくなっている。よって、低次のパラメータ、具体的には図２０に示したサブバンド１に含まれるＬＳＰパラメータのパラメータ間の距離を求め、この距離が閾値以下であれば共振している（すなわちスペクトル包絡のエネルギーが大きい）とみなすことができる。かかる場合、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、周波数Ａ２を表す情報を出力する。一方、ＬＳＰパラメータ間の距離が閾値より大きければ、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、周波数Ａ１を表す情報を出力する。【００９０】
本実施の形態に係る音声復号化装置の構成は、実施の形態２に示した音声復号化装置２５０（図１７参照）と同様である。ただし、第１レイヤ復号化部１５２ｂから第２レイヤ復号化部１５３ｂへ出力されるものは、ＬＰＣ係数またはＬＳＰパラメータである。なお、本実施の形態に係る第２レイヤ復号化部１５３ｂの構成も実施の形態２に示したもの（図１８参照）と同様である。【００９１】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化で得られるＬＰＣ係数またはＬＳＰパラメータを利用して復号スペクトルの雑音特性を決定する。よって、ＳＦＭの算出が不要となり、雑音性の判定に必要な演算量を削減することができる。【００９２】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。【００９３】
なお、本発明に係る音声符号化装置、音声復号化装置等は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、フィルタ状態に用いる第１レイヤ復号スペクトルの周波数情報を符号化して復号化部へ伝送する構成としても良い。かかる場合、復号化部において、より正確な周波数情報を得ることができるため、復号信号の音質をより改善することができる。【００９４】
また、本発明は、階層数が２以上のスケーラブル構成にも適用可能である。【００９５】
また、周波数変換として、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）、フィルタバンク等を使用することもできる。【００９６】
また、本発明に係る音声符号化装置の入力信号は、音声信号だけでなく、オーディオ信号でも良い。また、入力信号の代わりに、ＬＰＣ予測残差信号に対して本発明を適用する構成であっても良い。【００９７】
また、本発明に係る音声符号化装置および音声復号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。【００９８】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る音声符号化方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る音声符号化装置と同様の機能を実現することができる。【００９９】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。【０１００】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。【０１０１】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。【０１０２】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。【０１０３】
２００６年３月３１日出願の特願２００６−０９９９１５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明に係る音声符号化装置等は、移動体通信システムにおける通信端末装置、基地局装置等の用途に適用することができる。
【図１】
2007114291.tif 000009
【図２】
2007114291.tif 000010
【図３】
2007114291.tif 000011
【図４】
2007114291.tif 000012
【図５】
2007114291.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007114291.tif 000023
【図１６】
2007114291.tif 000024
【図１７】
2007114291.tif 000025
【図１８】
2007114291.tif 000026
【図１９】
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【図２０】
2007114291.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月19日(2008.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化手段と、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、
を具備し、
前記第２符号化手段は、
決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声符号化装置。
【請求項２】
前記決定手段は、
前記入力信号の低域部において雑音性が所定レベル以上の帯域を検出し、当該帯域を、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域と決定する、
請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項３】
前記決定手段は、
前記第１符号化手段で得られるピッチ周期またはＬＰＣ係数を用いて、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性を判断する、
請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項４】
第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化手段と、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、
を具備し、
前記第２復号化手段は、
決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声復号化装置。
【請求項５】
入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化ステップと、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定する設定ステップと、
前記フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定ステップと、
を具備し、
前記設定ステップは、
前記決定ステップで決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声符号化方法。
【請求項６】
第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、
前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定する設定ステップと、
前記フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化ステップと、
前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定ステップと、
を具備し、
前記設定ステップは、
前記決定ステップで決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する、
音声復号化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声符号化装置、音声復号化装置、音声符号化方法、および音声復号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムにおける電波資源等の有効利用のために、音声信号を低ビットレートで圧縮することが要求されている。その一方で、ユーザからは通話音声の品質向上や臨場感の高い通話サービスの実現が望まれている。この実現には、音声信号の高品質化のみならず、より帯域の広いオーディオ信号等の音声以外の信号をも高品質に符号化できることが望ましい。
【０００３】
このように相反する要求に対し、複数の符号化技術を階層的に統合するアプローチが有望視されている。具体的には、音声信号に適したモデルで入力信号を低ビットレートで符号化する第１レイヤと、入力信号と第１レイヤ復号信号との差分信号を音声以外の信号にも適したモデルで符号化する第２レイヤとを階層的に組み合わせる構成が検討されている。このような階層構造を持つ符号化方式は、符号化部から得られるビットストリームにスケーラビリティ性、すなわち、ビットストリームの一部を廃棄しても残りの情報から所定品質の復号信号が得られる性質を有するため、スケーラブル符号化と呼ばれる。スケーラブル符号化は、その特徴から、ビットレートの異なるネットワーク間の通信にも柔軟に対応できるため、ＩＰ（インターネットプロトコル）で多様なネットワークが統合されていく今後のネットワーク環境に適している。
【０００４】
従来のスケーラブル符号化技術として非特許文献１記載のものがある。非特許文献１では、ＭＰＥＧ−４（Moving Picture Experts Group phase-4）で規格化された技術を用いてスケーラブル符号化を構成している。具体的には、第１レイヤでは、音声信号に適したＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction；符号励信線形予測）符号化を用い、第２レイヤにおいて、原信号から第１レイヤ復号信号を減じた残差信号に対し、ＡＡＣ（Advanced Audio Coder）やＴｗｉｎＶＱ（Transform Domain Weighted Interleave Vector Quantization；周波数領域重み付きインターリーブベクトル量子化）のような変換符号化を用いる。
【０００５】
また、変換符号化において、高能率にスペクトルの高域部を符号化する技術が非特許文献２で開示されている。非特許文献２では、スペクトルの低域部をピッチフィルタのフィルタ状態として利用し、スペクトルの高域部をピッチフィルタの出力信号として表している。このように、ピッチフィルタのフィルタ情報を少ないビット数で符号化することにより低ビットレート化を図ることができる。
【非特許文献１】三木弼一編著、「ＭＰＥＧ−４の全て（初版）」（株）工業調査会、１９９８年９月３０日、ｐ．１２６−１２７
【非特許文献２】押切他、「ピッチフィルタリングによる帯域拡張技術を用いた７／１０／１５ｋＨｚ帯域スケーラブル音声符号化方式」音講論集３−１１−４、２００４年３月、ｐｐ．３２７−３２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、音声信号のスペクトル特性を説明するための図である。図１を見ると、音声信号は、基本周波数Ｆ０とその整数倍の周波数においてスペクトルのピークが現れる調波構造（ハーモニクス）を有していることが分かる。非特許文献２の技術は、スペクトルの低
域部、例えば０〜４０００Ｈｚの帯域のスペクトルをピッチフィルタのフィルタ状態として利用し、例えば４０００〜７０００Ｈｚの高域部の調波構造を維持するように高域部の符号化が行われる。これにより、音声信号の調波構造が維持されるため高音質な符号化が実現される。
【０００７】
ところが、音声信号の一部の区間では、調波構造が崩れている場合がある。すなわち、低域部の一部にのみ調波構造が存在し、それ以外の周波数では調波構造が崩れている場合である。この例を図２〜図４を用いて具体的に説明する。図２は音声波形、図３は図２の音声波形のスペクトル特性、そして図４は非特許文献２の符号化／復号化処理により生成されたスペクトルを示す。図２の波形は正弦波に近い形状を見せており、そのためそのスペクトル特性は図３に示されるように調波構造が１０００Ｈｚ以下の帯域において存在しているものの、これよりも高い周波数では調波構造が崩れていることが分かる。このような特性の音声に対して非特許文献２の技術で高域部のスペクトルを生成した場合、高域部の一部（図４の例では４０００Ｈｚ近傍）にスペクトルピークが生じ、これが音質劣化の原因となる。これは、ピッチフィルタのフィルタ状態に図３の０〜１０００Ｈｚ帯域にあるようなスペクトルピークが含まれ、それが４０００〜７０００Ｈｚの高域部のスペクトルを生成する際に利用されてしまうために生じる現象である。
【０００８】
このように、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合に、非特許文献２の技術を適用すると、復号化部で生成される復号信号の音質が劣化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、復号信号の音質劣化を防止することができる音声符号化装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の音声符号化装置は、入力信号の低域部を符号化して第１符号化データを生成する第１符号化手段と、前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記入力信号の高域部を符号化して第２符号化データを生成する第２符号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、を具備し、前記第２符号化手段は、決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する構成を採る。
【００１１】
本発明の音声復号化装置は、第１符号化データが示す低域部と第２符号化データが示す高域部とからなる信号に対し、前記第１符号化データを復号して第１復号信号を生成する第１復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルに基づいてフィルタのフィルタ状態を設定し、当該フィルタを用いて前記第２符号化データを復号して前記信号の高域部を復号する第２復号化手段と、前記第１復号信号のスペクトルの雑音特性に応じて、前記フィルタのフィルタ状態の設定に用いる前記第１復号信号のスペクトルの帯域を決定する決定手段と、を具備し、前記第２復号化手段は、決定された帯域の前記第１復号信号のスペクトルに基づいて、前記フィルタのフィルタ状態を設定する構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、音声信号の一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、復号信号の音質劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図５は、本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。
【００１５】
音声符号化装置１００は、周波数領域変換部１０１、第１レイヤ符号化部１０２、第１レイヤ復号化部１０３、第２レイヤ符号化部１０４、および多重化部１０５を備え、第１レイヤ、第２レイヤ共に、周波数領域における符号化を行う。
【００１６】
音声符号化装置１００の各部は以下の動作を行う。
【００１７】
周波数領域変換部１０１は、入力信号の周波数分析を行い、変換係数の形式で入力信号のスペクトル（入力スペクトル）を求める。具体的には、周波数領域変換部１０１は、例えば、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform；変形離散コサイン変換）を用いて時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。入力スペクトルは第１レイヤ符号化部１０２および第２レイヤ符号化部１０４へ出力される。
【００１８】
第１レイヤ符号化部１０２は、ＴｗｉｎＶＱ等を用いて入力スペクトルの低域部［０≦ｋ＜ＦＬ］の符号化を行い、この符号化にて得られる第１レイヤ符号化データを、第１レイヤ復号化部１０３および多重化部１０５へ出力する。
【００１９】
第１レイヤ復号化部１０３は、第１レイヤ符号化データの復号を行って第１レイヤ復号
スペクトルを生成し、第２レイヤ符号化部１０４へ出力する。なお、第１レイヤ復号化部１０３は、時間領域に変換される前の第１レイヤ復号スペクトルを出力する。
【００２０】
第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号化部１０３で得られた第１レイヤ復号スペクトルを用いて、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトル［０≦ｋ＜ＦＨ］の高域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］の符号化を行い、この符号化にて得られる第２レイヤ符号化データを多重化部１０５へ出力する。具体的には、第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号スペクトルをピッチフィルタのフィルタ状態に用い、ピッチフィルタリング処理により入力スペクトルの高域部を推定する。この際、第２レイヤ符号化部１０４は、スペクトルの調波構造を崩さないように入力スペクトルの高域部を推定する。また、第２レイヤ符号化部１０４は、ピッチフィルタのフィルタ情報を符号化する。第２レイヤ符号化部１０４の詳細については後述する。
【００２１】
多重化部１０５は、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データを多重化し、符号化データとして出力する。この符号化データは、音声符号化装置１００を搭載する無線送信装置の送信処理部等（図示せず）を介してビットストリームに重畳され、無線受信装置に伝送される。
【００２２】
図６は、上記の第２レイヤ符号化部１０４内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００２３】
第２レイヤ符号化部１０４は、フィルタ状態位置決定部１１１、フィルタ状態設定部１１２、フィルタリング部１１３、探索部１１４、フィルタ情報設定部１１５、ゲイン符号化部１１６、および多重化部１１７を備え、各部は以下の動作を行う。
【００２４】
フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号化部１０３から出力される第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を判定することにより、フィルタリング部１１３のフィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。具体的には、フィルタリング部１１３のフィルタ状態とは、フィルタリング部１１３で使用されるフィルタの内部状態のことである。フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号スペクトルを複数のサブバンドに分割して各サブバンドごとに雑音性を判定し、全サブバンドの判定結果を総合的に判断することにより、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定し、決定した帯域を表す周波数情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。雑音特性の判定方法および第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の詳細については後述する。
【００２５】
フィルタ状態設定部１１２は、フィルタ状態位置決定部１１１から出力される周波数情報を基に、フィルタ状態を設定する。フィルタ状態として、第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）のうち、フィルタ状態位置決定部１１１で決定された帯域に含まれる第１レイヤ復号スペクトルがフィルタ状態に用いられる。
【００２６】
フィルタリング部１１３は、フィルタ状態設定部１１２で設定されたフィルタのフィルタ状態と、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔとに基づいて、第１レイヤ復号スペクトルのフィルタリングを行い、入力スペクトルの推定スペクトルＳ２’(ｋ)を算出する。このフィルタリングの詳細については後述する。
【００２７】
フィルタ情報設定部１１５は、探索部１１４の制御の下、ピッチ係数Ｔを予め定められた探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘの中で少しずつ変化させながら、フィルタリング部１１３へ順次出力する。
【００２８】
探索部１１４は、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高
域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］と、フィルタリング部１１３から出力される推定スペクトルＳ２’(ｋ)との類似度を算出する。この類似度の算出は、例えば相関演算等により行われる。フィルタリング部１１３−探索部１１４−フィルタ情報設定部１１５の処理は閉ループとなっており、探索部１１４は、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔを種々に変化させることにより、各ピッチ係数に対応する類似度を算出する。そして、算出される類似度が最大となるピッチ係数、すなわち最適なピッチ係数Ｔ’（但しＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘの範囲）を多重化部１１７へ出力する。また、探索部１１４は、このピッチ係数Ｔ’に対応する入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)をゲイン符号化部１１６へ出力する。
【００２９】
ゲイン符号化部１１６は、周波数領域変換部１０１から出力される入力スペクトルＳ２(ｋ)の高域部［ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ］に基づいて入力スペクトルＳ２(ｋ)のゲイン情報を算出する。具体的には、ゲイン情報をサブバンド毎のスペクトルパワで表し、周波数帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨをＪ個のサブバンドに分割する。このとき、第ｊサブバンドのスペクトルパワＢ(ｊ)は以下の式（１）で表される。
【数１】
2007114291.tif 000029
式（１）において、ＢＬ(ｊ)は第ｊサブバンドの最小周波数、ＢＨ(ｊ)は第ｊサブバンドの最大周波数を表す。このようにして求めた入力スペクトルのサブバンド情報を入力スペクトルのゲイン情報とみなす。また、ゲイン符号化部１１６は、同様に、入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)のサブバンド情報Ｂ’(ｊ)を以下の式（２）に従い算出し、サブバンド毎の変動量Ｖ(ｊ)を式（３）に従い算出する。
【数２】
2007114291.tif 000030
【数３】
2007114291.tif 000031
そして、ゲイン符号化部１１６は、変動量Ｖ(ｊ)を符号化し、符号化後の変動量Ｖｑ(ｊ)に対応するインデックスを多重化部１１７へ出力する。
【００３０】
多重化部１１７は、探索部１１４から出力される最適なピッチ係数Ｔ’と、ゲイン符号化部１１６から出力される変動量Ｖ(ｊ)のインデックスとを多重化し、第２レイヤ符号化データとして多重化部１０５へ出力する。
【００３１】
次いで、フィルタ状態位置決定部１１１における処理について詳述する。
【００３２】
第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性の判定は次のように行われる。フィルタ状態位置決定部１１１は、第１レイヤ復号スペクトルを複数のサブバンドに分割し、各サブバンドごとに雑音性を判定する。この雑音性の判定には、例えば、スペクトラル・フラットネス・メジャー（ＳＦＭ）を用いる。ＳＦＭは、振幅スペクトルの幾何平均に対する算術平均の比（＝幾何平均／算術平均）で表され、スペクトルのピーク性が強いほどＳＦＭは０．０に、雑音性が強いほど１．０に近づく。雑音性の判定用の閾値とＳＦＭとを比較し、ＳＦＭが閾値を超えたときに雑音性が強いと判定し、ＳＦＭが閾値を超えないときにはピー
ク性が強い（すなわち調波構造が強い）と判定する。なお、雑音性の判定の別の方法としては、振幅スペクトルのエネルギーを正規化した後に分散値を求め、これを雑音性の指標として閾値と比較するようにしても良い。
【００３３】
そして、フィルタ状態位置決定部１１１は、各サブバンドの雑音性の判定結果を、予め定められた複数の雑音特性パターンのいずれかに分類し、分類結果に基づいて以下の方法により、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。
【００３４】
図７は、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法を説明するための図である。この図では、サブバンド数を４とし、雑音性が強いと判定されたサブバンドを「１」、雑音性の弱い（調波構造が強い）と判定されたサブバンドを「０」と表している。
【００３５】
パターン１では、全てのサブバンドの雑音性が弱い（調波構造が強い）と判定されている。かかる場合、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても調波構造が現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１を表す情報を出力する。
【００３６】
パターン２〜パターン５では、高域のサブバンドの雑音性が強いと判定されている。かかる場合、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても雑音性が強いスペクトルが現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、パターン２では周波数Ａ４を、パターン３では周波数Ａ３を、パターン４では周波数Ａ２を、そしてパターン５では周波数Ａ１を表す情報を出力する。
【００３７】
各サブバンドの雑音性の判定結果、すなわち第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性がパターン１〜パターン５のいずれにも当てはまらない場合は、低域に位置するサブバンドの判定結果を優先させる等のルールを適用し、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性をパターン１〜パターン５のいずれかに当てはめる。
【００３８】
フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１〜Ａ４のいずれかを表す情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。フィルタ状態設定部１１２は、第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）のうち、Ａｎ≦ｋ＜ＦＬに含まれる第１レイヤ復号スペクトルをフィルタ状態として用いる。ここで、ＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれかである。
【００３９】
また、フィルタ情報設定部１１５におけるピッチ係数Ｔの探索範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘは、フィルタ状態位置決定部１１１の出力結果Ａ１〜Ａ４にそれぞれ対応する適切な範囲があらかじめ設定されており、０＜Ｔｍｉｎ＜Ｔｍａｘ≦ＦＬ−Ａｎの関係を満たす。
【００４０】
図８は、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の別の例を示す図である。ここで、サブバンド数は２であり、低域側のサブバンドの帯域幅は高域側よりも狭くなっている。
【００４１】
パターン１では、全サブバンドの雑音性が弱い（調波構造が強い）と判定されているため、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても調波構造が現れているとみなし、フィルタ状態位置決定部１１１は、周波数Ａ１を表す情報を出力する。
【００４２】
パターン２〜パターン３では、高域のサブバンドの雑音性が強いと判定されているため、第２レイヤ符号化部１０４で符号化の対象となる帯域、すなわちＦＬよりも周波数の高い帯域においても雑音性が強いスペクトルが現れているとみなし、フィルタ状態位置決定
部１１１は、パターン２ではＡ２を、パターン３ではＡ１を表す情報を出力する。
【００４３】
パターン４においては、低域に位置するサブバンドの判定結果を優先させるというルールを適用することにより、フィルタ状態位置決定部１１１は、Ａ１を表す情報を出力する。
【００４４】
次いで、フィルタリング部１１３でのフィルタリング処理の詳細について、図９を用いて説明する。
【００４５】
フィルタリング部１１３は、フィルタ情報設定部１１５から出力されるピッチ係数Ｔを用いて、帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨのスペクトルを生成する。ここで、全周波数帯域（０≦ｋ＜ＦＨ）のスペクトルを便宜的にＳ(ｋ)と呼び、フィルタ関数は以下の式（４）で表されるものを使用する。
【数４】
2007114291.tif 000032
この式において、Ｔはフィルタ情報設定部１１５から与えられるピッチ係数、βｉはフィルタ係数を表しており、またＭ＝１とする。
【００４６】
Ｓ(ｋ)のＡｎ≦ｋ＜ＦＬの帯域には、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)がフィルタのフィルタ状態として格納される。ここでＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれかを表し、フィルタ状態位置決定部１１１が決定する。
【００４７】
Ｓ(ｋ)のＦＬ≦ｋ＜ＦＨの帯域には、以下の手順のフィルタリング処理により、入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)が格納される。このＳ２’(ｋ)には、このｋよりＴだけ低い周波数のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ)が代入される。但し、スペクトルの円滑性を増すために、スペクトルＳ(ｋ−Ｔ)からｉだけ離れた近傍のスペクトルＳ(ｋ−Ｔ＋ｉ)に、所定のフィルタ係数βｉを乗じたスペクトルβｉ・Ｓ(ｋ−Ｔ＋ｉ)を、全てのｉについて加算したスペクトルをＳ２’(ｋ)に代入しても良い。この処理は以下の式（５）で表される。
【数５】
2007114291.tif 000033
上記演算を、周波数の低いｋ＝ＦＬから順に、ｋをＦＬ≦ｋ＜ＦＨの範囲で変化させて行うことにより、ＦＬ≦ｋ＜ＦＨにおける入力スペクトルの推定値Ｓ２’(ｋ)を算出する。
【００４８】
以上のフィルタリング処理は、フィルタ情報設定部１１５からピッチ係数Ｔが与えられる度に、ＦＬ≦ｋ＜ＦＨの範囲において、その都度Ｓ(ｋ)をゼロクリアして行われる。すなわち、ピッチ係数Ｔが変化するたびにＳ(ｋ)は算出され、探索部１１４へ出力される。
【００４９】
このように、本実施の形態に係る音声符号化装置１００は、入力信号のスペクトルの一部の区間において調波構造が崩れている場合でも、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性に応じて、フィルタ状態の設定に用いるスペクトルを決定することにより、低域スペクトルのうち調波構造が存在する部分を除いた帯域がフィルタ状態に用いられるようになるため、推定スペクトルにおいて不要なスペクトルピークの発生を回避することができ、対応
する音声復号装置における復号信号の音質が改善される。
【００５０】
次いで、音声符号化装置１００に対応する本実施の形態に係る音声復号化装置１５０について説明する。図１０は、音声復号化装置１５０の主要な構成を示すブロック図である。この音声復号化装置１５０は、図５に示した音声符号化装置１００で生成された符号化データを復号するものである。各部は以下の動作を行う。
【００５１】
分離部１５１は、無線送信装置から伝送されたビットストリームに重畳された符号化データを、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データに分離し、第１レイヤ符号化データを第１レイヤ復号化部１５２へ、第２レイヤ符号化データを第２レイヤ復号化部１５３へ出力する。また、分離部１５１は、上記ビットストリームから、どのレイヤの符号化データが含まれているかを表すレイヤ情報を分離し、判定部１５４へ出力する。
【００５２】
第１レイヤ復号化部１５２は、第１レイヤ符号化データに対して復号処理を行って第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を生成し、第２レイヤ復号化部１５３および判定部１５４へ出力する。
【００５３】
第２レイヤ復号化部１５３は、第２レイヤ符号化データおよび第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を用いて、第２レイヤ復号スペクトルを生成し、判定部１５４へ出力する。なお、第２レイヤ復号化部１５３の詳細については後述する。
【００５４】
判定部１５４は、分離部１５１から出力されるレイヤ情報に基づき、ビットストリームに重畳された符号化データに第２レイヤ符号化データが含まれているか否か判定する。ここで、音声符号化装置１００を搭載する無線送信装置は、ビットストリームに第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データの双方を含めて送信するが、通信経路の途中において第２レイヤ符号化データが廃棄される場合がある。そこで、判定部１５４は、レイヤ情報に基づき、ビットストリームに第２レイヤ符号化データが含まれているか否かを判定する。そして、判定部１５４は、ビットストリームに第２レイヤ符号化データが含まれていない場合、第２レイヤ復号化部１５３によって第２レイヤ復号スペクトルが生成されないため、第１レイヤ復号スペクトルを時間領域変換部１５５へ出力する。但し、かかる場合、第２レイヤ符号化データが含まれている場合の復号スペクトルと次数を一致させるために、判定部１５４は、第１レイヤ復号スペクトルの次数をＦＨまで拡張し、ＦＬ〜ＦＨの帯域のスペクトルを０として出力する。一方、ビットストリームに第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データの双方が含まれている場合、判定部１５４は、第２レイヤ復号スペクトルを時間領域変換部１５５へ出力する。
【００５５】
時間領域変換部１５５は、判定部１５４から出力される復号スペクトルを時間領域信号に変換して復号信号を生成し、出力する。
【００５６】
図１１は、上記の第２レイヤ復号化部１５３内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００５７】
フィルタ状態位置決定部１６１は、音声符号化装置１００内のフィルタ状態位置決定部１１１に対応する構成である。フィルタ状態位置決定部１６１は、第１レイヤ復号化部１５２から出力される第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドごとに雑音性を判定することにより、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を予め定めた複数の雑音特性パターンのいずれかに分類する。そして、この分類結果に基づいて、フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定し、決定した帯域を表す周波数情報（Ａ１〜Ａ４）をフィルタ状態設定部１６２へ出力する。
【００５８】
フィルタ状態設定部１６２は、音声符号化装置１００内のフィルタ状態設定部１１２に対応する構成である。フィルタ状態設定部１６２には、第１レイヤ復号化部１５２から第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)が入力される。フィルタ状態設定部１６２は、この第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)のうち、Ａｎ≦ｋ＜ＦＬ（ＡｎはＡ１〜Ａ４のいずれか）に含まれる第１レイヤ復号スペクトルを、フィルタリング部１６４で用いるフィルタ状態として設定する。
【００５９】
一方、分離部１６３には、分離部１５１から第２レイヤ符号化データが入力される。分離部１６３は、第２レイヤ符号化データをフィルタリングに関する情報（最適なピッチ係数Ｔ’）とゲインに関する情報（変動量Ｖ(ｊ)のインデックス）とに分離し、フィルタリングに関する情報をフィルタリング部１６４へ出力すると共に、ゲインに関する情報をゲイン復号化部１６５に出力する。
【００６０】
フィルタリング部１６４は、フィルタ状態設定部１６２で設定されたフィルタ状態と、分離部１６３から入力されるピッチ係数Ｔ’とに基づき、第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)のフィルタリングを行い、上記式（５）に従う推定スペクトルＳ２’(ｋ)を算出する。フィルタリング部１６４でも、上記式（４）に示したフィルタ関数が用いられる。
【００６１】
ゲイン復号化部１６５は、分離部１６３から出力されるゲイン情報を復号し、変動量Ｖ(ｊ)の量子化値である変動量Ｖｑ(ｊ)を求める。
【００６２】
スペクトル調整部１６６は、フィルタリング部１６４から出力される推定スペクトルＳ２'(ｋ)に、ゲイン復号化部１６５から出力されるサブバンド毎の変動量Ｖｑ(ｊ)を、以下の式（６）に従って乗じることにより、推定スペクトルＳ２'(ｋ)の周波数帯域ＦＬ≦ｋ＜ＦＨにおけるスペクトル形状を調整し、復号スペクトルＳ３(ｋ)を生成する。なお、復号スペクトルＳ３（ｋ）の低域部[０≦ｋ＜ＦＬ]は第１レイヤ復号スペクトルＳ１（ｋ）より成り、復号スペクトルＳ３（ｋ）の高域部[ＦＬ≦ｋ＜ＦＨ]は調整後の推定スペクトルＳ２'(ｋ)より成る。この調整後の復号スペクトルＳ３(ｋ)は、第２レイヤ復号スペクトルとして判定部１５４へ出力される。
【数６】
2007114291.tif 000034
【００６３】
このようにして、音声復号化装置１５０は、音声符号化装置１００で生成された符号化データを復号することができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、スペクトルの低域部を利用して高域部を高能率に符号化する符号化方法において、第１レイヤ復号スペクトルの雑音特性を判定し、その判定結果に応じてフィルタのフィルタ状態の設定に使用されるスペクトルの帯域を決定する。より詳細には、低域部において調波構造が崩れている区間、すなわち低域部において雑音性の強い帯域を検出し、この帯域を利用して高域部の符号化を行う。
【００６５】
これにより、調波構造が低域部の一部にしか存在しない音声信号に対して、調波構造の認められない帯域をフィルタ状態に用いて高域部を生成するため、復号信号の高品質化が実現される。また、音声復号装置において第１レイヤ復号スペクトルに基づいて雑音特性の判定を行うために、音声符号化装置は、フィルタ状態に用いるスペクトルを特定するための付加情報を送信する必要はなく、伝送レートの低ビットレート化も実現できる。
【００６６】
なお、本実施の形態は、以下に示すような構成も採り得る。図１２は、音声符号化装置
１００の別の構成１００ａを示すブロック図である。また、図１３は、対応する音声復号化装置１５０ａの主要な構成を示すブロック図である。音声符号化装置１００および音声復号装置１５０と同様の構成については同一の符号を付し、基本的に、詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１２において、ダウンサンプリング部１２１は、時間領域の入力音声信号をダウンサンプリングして、所望のサンプリングレートに変換する。第１レイヤ符号化部１０２は、ダウンサンプリング後の時間領域信号に対し、ＣＥＬＰ符号化を用いて符号化を行い、第１レイヤ符号化データを生成する。第１レイヤ復号化部１０３は、第１レイヤ符号化データを復号して第１レイヤ復号信号を生成する。周波数領域変換部１２２は、第１レイヤ復号信号の周波数分析を行って第１レイヤ復号スペクトルを生成する。遅延部１２３は、入力音声信号に対し、ダウンサンプリング部１２１−第１レイヤ符号化部１０２−第１レイヤ復号化部１０３−周波数領域変換部１２２に相当する遅延を与える。周波数領域変換部１２４は、遅延後の入力音声信号の周波数分析を行って入力スペクトルを生成する。第２レイヤ符号化部１０４は、第１レイヤ復号スペクトルおよび入力スペクトルを用いて第２レイヤ符号化データを生成する。多重化部１０５は、第１レイヤ符号化データおよび第２レイヤ符号化データを多重化し、符号化データとして出力する。
【００６８】
また、図１３において、第１レイヤ復号化部１５２は、分離部１５１から出力される第１レイヤ符号化データを復号して第１レイヤ復号信号を得る。アップサンプリング部１７１は、第１レイヤ復号信号のサンプリングレートを入力信号と同じサンプリングレートに変換する。周波数領域変換部１７２は、第１レイヤ復号信号を周波数分析して第１レイヤ復号スペクトルを生成する。第２レイヤ復号化部１５３は、分離部１５１から出力される第２レイヤ符号化データを、第１レイヤ復号スペクトルを用いて復号し、第２レイヤ復号スペクトルを得る。時間領域変換部１７３は、第２レイヤ復号スペクトルを時間領域信号に変換し、第２レイヤ復号信号を得る。判定部１５４は、分離部１５１から出力されるレイヤ情報に基づき、第１レイヤ復号信号または第２レイヤ復号信号の一方を出力する。
【００６９】
このように、上記バリエーションでは、第１レイヤ符号化部１０２が時間領域で符号化処理を行う。第１レイヤ符号化部１０２では、音声信号を低ビットレートで高品質に符号化できるＣＥＬＰ符号化が用いられる。よって、第１レイヤ符号化部１０２でＣＥＬＰ符号化が使用されるため、スケーラブル符号化装置全体のビットレートを小さくすることが可能となり、かつ高品質化も実現できる。また、ＣＥＬＰ符号化は、変換符号化に比べて原理遅延（アルゴリズム遅延）を短くすることができるため、スケーラブル符号化装置全体の原理遅延も短くなり、双方向通信に適した音声符号化処理および復号化処理を実現することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る音声符号化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。なお、この音声符号化装置２００は、実施の形態１に示した音声符号化装置１００ａ（図１２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、基本動作は同一であるが詳細な点で違いがある構成要素には、同一の番号にアルファベットの小文字を付した符号を付して区別し、適宜説明を加える。
【００７１】
音声符号化装置２００において、第１レイヤ符号化部１０２ｂは、符号化処理で求まるピッチ周期を第２レイヤ符号化部１０４ｂへ出力し、第２レイヤ符号化部１０４ｂは、入力されるピッチ周期を利用して復号スペクトルの雑音特性を決定する点が実施の形態１に示した音声符号化装置１００ａと異なる。
【００７２】
図１５は、第２レイヤ符号化部１０４ｂ内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００７３】
実施の形態１と異なる構成であるフィルタ状態位置決定部１１１ｂは、第１レイヤ符号化部１０２ｂで求まったピッチ周期からピッチ周波数を求め、これを基本周波数Ｆ０とみなす。次に、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数に位置する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の周波数軸方向の変化量を求め、この変化量が大きく低下する周波数を特定し、この周波数を表す情報をフィルタ状態設定部１１２へ出力する。
【００７４】
図１６は、第２レイヤ符号化部１０４ｂの上記処理を説明するための図である。
【００７５】
第２レイヤ符号化部１０４ｂは、基本周波数Ｆ０とその整数倍の周波数を中心にしたサブバンドを図１６Ａのように設定する。次に、第２レイヤ符号化部１０４ｂは、このサブバンドに属する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の平均値を求め、この平均値の周波数軸方向の変化量と閾値とを比較し、変化量が閾値を超える場合には、そのときの周波数を表す情報を出力する。例えば、振幅スペクトルの平均値が図１６Ｂのようになった場合、３×Ｆ０の周波数で振幅スペクトルの平均値が大きく変化する。この変化量が閾値を超えている場合に、周波数３×Ｆ０を表す情報を出力する。なお、この方法は、スペクトル包絡（スペクトルが緩やかに変化する成分）の影響を受けやすいため、スペクトル包絡で正規化（スペクトルの平坦化）を行った後に、上記処理を行うような構成としても良い。かかる場合、より正確な周波数の情報が得ることができる。
【００７６】
図１７は、本実施の形態に係る音声復号化装置２５０の主要な構成を示すブロック図である。なお、この音声復号化装置２５０は、実施の形態１に示した音声復号化装置１５０ａ（図１３参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
音声復号化装置２５０は、第１レイヤ復号化部１５２ｂの復号処理で求まったピッチ周期を第２レイヤ復号化部１５３ｂへ出力する点が、実施の形態１に示した音声復号化装置１５０ａと異なる。
【００７８】
図１８は、第２レイヤ復号化部１５３ｂ内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００７９】
フィルタ状態位置決定部１６１ｂは、第１レイヤ復号化部１５２ｂで求まったピッチ周期からピッチ周波数を求め、これを基本周波数Ｆ０とみなす。次に、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数を中心としたサブバンドを設定する。このサブバンドに属する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の平均値を求め、この平均値の周波数軸方向の変化量と閾値とを比較し、変化量が閾値を超える場合には、そのときの周波数を表す情報をフィルタ状態設定部１６２へ出力する。フィルタ状態設定部１６２には、上記周波数情報以外に、周波数領域変換部１７２から第１レイヤ復号スペクトルＳ１(ｋ)が入力される。以降の動作は、実施の形態１で示した通りである。
【００８０】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化で得られるピッチ周期を利用して復号スペクトルの雑音特性を判定する。よって、ＳＦＭの算出が不要となり、雑音性の判定に必要な演算量を削減することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数を中心としたサブバンドを用いて、このサブバンドに含まれる第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の最大値もしくは平均値を使って周波数軸方向の変化量を求める構成を例にとって説明したが、基本周波数Ｆ０の整数倍の周波数に位置する第１レイヤ復号スペクトルの振幅値の周波数軸方向の変化量を求める構成としても良い。また、振幅スペクトルの対数をとり、対数振幅スペクト
ルを使って周波数軸方向の変化量を求めても良い。
【００８２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る音声符号化装置は、第１レイヤ符号化で得られるＬＰＣ係数を利用して復号スペクトルの特性を決定する構成を採る。この構成を採ることにより、スペクトルの雑音特性の判定に必要な演算量を削減することができる。
【００８３】
本実施の形態に係る音声符号化装置の構成は、実施の形態２に示した音声符号化装置２００（図１４参照）と同様である。ただし、第１レイヤ符号化部１０２ｂから第２レイヤ符号化部１０４ｂへ出力されるものは、第１レイヤ符号化部１０２ｂの符号化処理で求まるＬＰＣ係数である。なお、本実施の形態に係る第２レイヤ符号化部１０４ｂの構成も、実施の形態２に示した第２レイヤ符号化部１０４ｂ（図１５参照）と同様である。
【００８４】
次いで、第２レイヤ符号化部１０４ｂ内のフィルタ状態位置決定部１１１ｂの動作について説明する。
【００８５】
図３に示したように低域部の一部にのみ調波構造が存在する音声信号では、調波構造の存在する帯域のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなる傾向がある。図１９は、図３のスペクトルに対応するスペクトル包絡を表しているが、この図に示されるように、調波構造のある帯域（図の帯域Ｘ）のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなっていることが分かる。そこで、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、このようなスペクトル包絡の特徴に基づいて、ピッチフィルタのフィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。すなわち、第１レイヤ符号化部１０２ｂから出力されるＬＰＣ係数を使ってスペクトル包絡を算出し、低域部の一部の帯域のスペクトル包絡のエネルギーと他の帯域のスペクトル包絡のエネルギーとを比較し、この比較結果に基づいて、ピッチフィルタのフィルタ状態に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域を決定する。
【００８６】
図２０は、本実施の形態に係るフィルタ状態位置決定部１１１ｂによって決定された帯域の一例を示す図である。
【００８７】
この図に示すように、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、第１レイヤ復号スペクトルを２つのサブバンドに分割し（サブバンド番号１、２）、各サブバンドのスペクトル包絡の平均エネルギーを算出する。ここで、サブバンド１の帯域は、入力信号の基本周波数Ｆ０のＮ倍の周波数を含むように設定する（Ｎは４程度が望ましい）。そして、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、サブバンド１のスペクトル包絡の平均エネルギーに対するサブバンド２のスペクトル包絡の平均エネルギーの比を求め、その比が閾値より大きければ低域部の一部にのみ調波構造が存在すると判断し、周波数Ａ２を表す情報を出力し、そうでなければ周波数Ａ１を表す情報を出力する。
【００８８】
なお、第１レイヤ符号化部１０２ｂから出力される情報として、ＬＰＣ係数の代わりにＬＳＰパラメータを用いても良い。例えば、ＬＳＰパラメータのパラメータ間の距離が狭い場合、そのパラメータが表す周波数の近傍で共振しているとみなすことができる。すなわち、当該周波数の近傍のスペクトル包絡のエネルギーが周囲よりも大きくなっている。よって、低次のパラメータ、具体的には図２０に示したサブバンド１に含まれるＬＳＰパラメータのパラメータ間の距離を求め、この距離が閾値以下であれば共振している（すなわちスペクトル包絡のエネルギーが大きい）とみなすことができる。かかる場合、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、周波数Ａ２を表す情報を出力する。一方、ＬＳＰパラメータ間の距離が閾値より大きければ、フィルタ状態位置決定部１１１ｂは、周波数Ａ１を表す情報を出力する。
【００８９】
本実施の形態に係る音声復号化装置の構成は、実施の形態２に示した音声復号化装置２５０（図１７参照）と同様である。ただし、第１レイヤ復号化部１５２ｂから第２レイヤ復号化部１５３ｂへ出力されるものは、ＬＰＣ係数またはＬＳＰパラメータである。なお、本実施の形態に係る第２レイヤ復号化部１５３ｂの構成も実施の形態２に示したもの（図１８参照）と同様である。
【００９０】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化で得られるＬＰＣ係数またはＬＳＰパラメータを利用して復号スペクトルの雑音特性を決定する。よって、ＳＦＭの算出が不要となり、雑音性の判定に必要な演算量を削減することができる。
【００９１】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【００９２】
なお、本発明に係る音声符号化装置、音声復号化装置等は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、フィルタ状態に用いる第１レイヤ復号スペクトルの周波数情報を符号化して復号化部へ伝送する構成としても良い。かかる場合、復号化部において、より正確な周波数情報を得ることができるため、復号信号の音質をより改善することができる。
【００９３】
また、本発明は、階層数が２以上のスケーラブル構成にも適用可能である。
【００９４】
また、周波数変換として、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）、ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）、フィルタバンク等を使用することもできる。
【００９５】
また、本発明に係る音声符号化装置の入力信号は、音声信号だけでなく、オーディオ信号でも良い。また、入力信号の代わりに、ＬＰＣ予測残差信号に対して本発明を適用する構成であっても良い。
【００９６】
また、本発明に係る音声符号化装置および音声復号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。
【００９７】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る音声符号化方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る音声符号化装置と同様の機能を実現することができる。
【００９８】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
【００９９】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【０１００】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【０１０１】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【０１０２】
２００６年３月３１日出願の特願２００６−０９９９１５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明に係る音声符号化装置等は、移動体通信システムにおける通信端末装置、基地局装置等の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】音声信号のスペクトル特性を説明するための図
【図２】音声波形を示す図
【図３】図２の音声波形のスペクトル特性を示す図
【図４】非特許文献２の符号化／復号化処理により生成されたスペクトルを示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る第２レイヤ符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法を説明するための図
【図８】フィルタ状態の設定に用いる第１レイヤ復号スペクトルの帯域の決定方法の別の例を示す図
【図９】実施の形態１に係るフィルタリング部でのフィルタリング処理の詳細について説明する図
【図１０】実施の形態１に係る音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態１に係る第２レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態１に係る音声符号化装置の別の構成を示すブロック図
【図１３】図１２の音声符号化装置に対応する音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１５】実施の形態２に係る第２レイヤ符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１６】実施の形態２に係る第２レイヤ符号化部の処理を説明するための図
【図１７】実施の形態２に係る音声復号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１８】実施の形態２に係る第２レイヤ復号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図１９】調波構造の存在する帯域のスペクトル包絡のエネルギーが大きくなる傾向を説明するための図
【図２０】実施の形態３に係るフィルタ状態位置決定部によって決定された帯域の一例を示す図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2007114291.tif 000045
【図１２】
2007114291.tif 000046
【図１３】
2007114291.tif 000047
【図１４】
2007114291.tif 000048
【図１５】
2007114291.tif 000049
【図１６】
2007114291.tif 000050
【図１７】
2007114291.tif 000051
【図１８】
2007114291.tif 000052
【図１９】
2007114291.tif 000053
【図２０】
2007114291.tif 000054
【国際調査報告】
2007114291.tif 000055
2007114291.tif 000056
2007114291.tif 000057
2007114291.tif 000058