(57)【要約】【課題】所定の帯域にノイズを含むオーディオ信号を精度良く符号化することができるようにする。【解決手段】ノイズ検出部５１は、オーディオ信号に基づいてPDM信号特有のノイズを検出する。ゲイン調整部５２は、PDM信号特有のノイズが検出された場合、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分が減衰するように、オーディオ信号のゲイン調整を行う。ビット配分計算部１３は、ゲイン調整後のオーディオ信号の正規化情報idsfに基づいて、正規化周波数スペクトルnspecに配分するビット量を計算する。量子化部１４は、そのビット量を表す量子化情報idwlに基づいて、正規化周波数スペクトルnspecを量子化する。本発明は、例えば、オーディオ符号化装置に適用することができる。【選択図】図５
2012103395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号に基づいて所定の帯域に存在するノイズを検出するノイズ検出手段と、
前記ノイズ検出手段により前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記オーディオ信号のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて、その周波数スペクトルに配分するビット量を計算するビット配分計算手段と、
前記ビット量に基づいて、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルを量子化する量子化手段と
を備える符号化装置。
【請求項２】
前記オーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、前記オーディオ信号の周波数スペクトルを得る時間周波数変換手段
をさらに備え、
前記ノイズ検出手段は、前記時間周波数変換手段により得られた前記周波数スペクトルに基づいて前記ノイズを検出し、
前記ゲイン調整手段は、前記ノイズ検出手段により前記ノイズが検出された場合、前記時間周波数変換手段により得られた前記周波数スペクトルの前記所定の帯域の成分が減衰するように、その周波数スペクトルのゲイン調整を行い、
前記ビット配分計算手段は、前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記周波数スペクトルに基づいて前記ビット量を計算する
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記ノイズは、前記所定の帯域に存在する単調増加傾向を有するノイズであり、
前記ノイズ検出手段は、前記所定の帯域の所定数の前記周波数スペクトルごとのパワーの総和が単調増加している場合、前記ノイズを検出する
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記周波数スペクトルを、その周波数スペクトルの振幅に応じた正規化係数を用いて正規化する正規化手段
をさらに備え、
前記ビット配分計算手段は、前記正規化係数に基づいて前記ビット量を計算し、
前記量子化手段は、前記ビット量に基づいて、前記正規化手段により正規化された前記周波数スペクトルを量子化する
請求項２に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記オーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、前記オーディオ信号の周波数スペクトルを得る時間周波数変換手段と、
前記時間周波数変換手段により得られた前記周波数スペクトルを、その周波数スペクトルの振幅に応じた正規化係数を用いて正規化する正規化手段と
をさらに備え、
前記ノイズ検出手段は、前記正規化係数に対応する整数の情報である正規化情報に基づいて前記ノイズを検出し、
前記ゲイン調整手段は、前記ノイズ検出手段により前記ノイズが検出された場合、前記正規化情報の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記正規化情報のゲイン調整を行い、
前記ビット配分計算手段は、前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記正規化情報に基づいて前記ビット量を計算し、
前記量子化手段は、前記ビット量に基づいて、前記正規化手段により正規化された前記周波数スペクトルを量子化する
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項６】
前記ノイズは、前記所定の帯域に存在する単調増加傾向を有するノイズであり、
前記ノイズ検出手段は、前記正規化情報が単調増加している場合、前記ノイズを検出する
請求項５に記載の符号化装置。
【請求項７】
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記オーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルを得る時間周波数変換手段
をさらに備える
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項８】
前記ノイズは、前記所定の帯域に存在する単調増加傾向を有するノイズである
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項９】
前記時間周波数変換手段により得られる前記周波数スペクトルを、その周波数スペクトルの振幅に応じた正規化係数を用いて正規化する正規化手段
をさらに備え、
前記ビット配分計算手段は、前記正規化係数に基づいて前記ビット量を計算し、
前記量子化手段は、前記ビット量に基づいて、前記正規化手段により正規化された前記周波数スペクトルを量子化する
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項１０】
前記ノイズ検出手段は、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分を抽出し、その成分に基づいて前記ノイズを検出する
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項１１】
前記ノイズ検出手段は、前記オーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、その結果得られる前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて前記ノイズを検出し、
前記ゲイン調整手段は、前記ノイズ検出手段により前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の周波数スペクトルの前記所定の帯域の成分が減衰するように、その周波数スペクトルのゲイン調整を行い、ゲイン調整後の前記周波数スペクトルを周波数時間変換することにより、前記オーディオ信号のゲイン調整を行う
請求項７に記載の符号化装置。
【請求項１２】
前記ノイズは、可聴帯域外の高域に存在するノイズである
請求項１に記載の符号化装置。
【請求項１３】
符号化装置が、
オーディオ信号に基づいて所定の帯域に存在するノイズを検出するノイズ検出ステップと、
前記ノイズ検出ステップの処理により前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記オーディオ信号のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、
前記ゲイン調整ステップの処理によるゲイン調整後の前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて、その周波数スペクトルに配分するビット量を計算するビット配分計算ステップと、
前記ビット量に基づいて、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルを量子化する量子化ステップと
を含む符号化方法。
【請求項１４】
コンピュータに、
オーディオ信号に基づいて所定の帯域に存在するノイズを検出するノイズ検出ステップと、
前記ノイズ検出ステップの処理により前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記オーディオ信号のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、
前記ゲイン調整ステップの処理によるゲイン調整後の前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて、その周波数スペクトルに配分するビット量を計算するビット配分計算ステップと、
前記ビット量に基づいて、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルを量子化する量子化ステップと
を含む処理を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化装置、符号化方法、およびプログラムに関し、特に、所定の帯域にノイズを含むオーディオ信号を精度良く符号化することができるようにした符号化装置、符号化方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオ信号の符号化方法として、オーディオ信号を時間周波数変換し、得られた周波数スペクトルに対して正規化および量子化を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、このような符号化方法で符号化を行うオーディオ符号化装置の構成の一例を示すブロック図である。
【０００４】
図１のオーディオ符号化装置１０は、時間周波数変換部１１、正規化部１２、ビット配分計算部１３、量子化部１４、および符号列符号化部１５により構成される。オーディオ符号化装置１０は、時系列信号として入力されるオーディオ信号を符号化し、符号列を出力する。
【０００５】
具体的には、オーディオ符号化装置１０の時間周波数変換部１１は、時系列信号として入力されるオーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、周波数スペクトルmdspecを出力する。例えば、時間周波数変換部１１は、2Nサンプルの時系列信号に対してMDCT（Modified Discrete Cosine Transform）等の直交変換を用いて時間周波数変換を行い、その結果得られるN個のMDCT係数を周波数スペクトルmdspecとして出力する。
【０００６】
正規化部１２は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecに対して、所定の処理単位ごとに、周波数スペクトルmdspecの振幅に応じた正規化係数を用いて正規化を行う。正規化部１２は、その正規化係数に対応する整数の情報である正規化情報idsfと、正規化後の周波数スペクトルmdspecである正規化周波数スペクトルnspecとを出力する。
【０００７】
ビット配分計算部１３は、正規化部１２から出力される正規化情報idsf等に基づいて、所定の処理単位ごとに、正規化周波数スペクトルnspecに配分するビット量を計算するビット配分計算を行い、そのビット量を表す量子化情報idwlを出力する。また、ビット配分計算部１３は、正規化部１２から出力される正規化情報idsfを出力する。
【０００８】
量子化部１４は、ビット配分計算部１３から出力される量子化情報idwlに基づいて、正規化部１２から出力される正規化周波数スペクトルnspecを量子化する。具体的には、量子化部１４は、正規化周波数スペクトルnspecに対して、所定の処理単位ごとに、量子化情報idwlに対応した量子化係数を用いて量子化を行う。量子化部１４は、その結果得られる量子化周波数スペクトルqspecを出力する。
【０００９】
符号列符号化部１５は、ビット配分計算部１３から出力される正規化情報idsfおよび量子化情報idwl、並びに、量子化部１４から出力される量子化周波数スペクトルqspecを符号化し、その結果得られる符号列を出力する。出力された符号列は、例えば、他の装置に伝送されたり、所定の記録媒体に記録されたりする。
【００１０】
また近年、オーディオ符号化装置において扱われるオーディオ信号は、従来のサンプリング周波数44.1kHz/PCM（Pulse Code Modulation）語長16bitや周波数48kHz/PCM語長16bitのPCM信号から、周波数96kHz/PCM語長24bitや周波数192kHz/PCM語長24bitといったより高品位なマルチbit PCM信号へと拡大している。
【００１１】
このような高品位なマルチbit PCM信号は、当初からマルチbit PCM信号として作成されるのではなく、DSD（Direct Stream Digital）信号等のPDM（Pulse Density Modulation）信号をソースとして作成される場合が非常に多い。
【００１２】
その理由は、近年、アナログオーディオ信号をデジタルオーディオ信号に変換する際に使用されるA/D変換器において、従来の逐次比較型A/D変換器からデルタシグマ型A/D変換器への置換が急速に進んでいるためである。
【００１３】
より詳細には、従来の逐次比較型A/D変換器では、直接マルチbit PCM信号を生成することができるが、変換精度は素子精度の制約を大きく受けるため、PCM語長が24bit以上と大きくなるとA/D変換における線形性の確保が困難である。これに対して、デルタシグマ型A/D変換器では、変換精度が素子精度の制約を受けず、特に1bit型のデルタシグマ型A/D変換器では、単一の閾値で高精度なA/D変換が容易に可能である。このような背景から、A/D変換器としては、従来の逐次比較型A/D変換器に代わり、デルタシグマ型A/D変換器が広く使用されるようになっている。
【００１４】
図２は、1bit型のデルタシグマ型A/D変換器の入力信号および出力信号を示す図である。図２に示すように、1bit型のデルタシグマ型A/D変換器では、入力信号としてのアナログオーディオ信号が、その振幅が+1の時間的密度で表された1ビットのPDM信号に変換され、出力信号とされる。
【００１５】
図３は、デルタシグマ型A/D変換器における量子化ノイズを示す図である。図３に示すように、まず、デルタシグマ型A/D変換器では、オーバーサンプリングによって、可聴帯域（図３の例では、0乃至fs/2）に存在する量子化ノイズが広帯域（図３の例では、0乃至nfs/2）に分散される。次に、ノイズシェーピングによって量子化ノイズが可聴帯域外にシフトされる。以上により、デルタシグマ型A/D変換器では、可聴帯域において高いS/N（signal/noise）を実現することができる。
【００１６】
上述したように、高品位なマルチbit PCM信号のソースが、デルタシグマ型A/D変換器によって得られたPDM信号である場合、マルチbit PCM信号は、このPDM信号をLPF（Low Pass Filter）処理することにより生成される。
【００１７】
このようにして得られるマルチbit PCM信号は、図４に示すように、デジタルシグマ型A/D変換器による量子化ノイズ、即ちPDM信号特有のノイズを可聴帯域外に多く含むことになる。この量子化ノイズは、マルチbit PCM信号に不要なノイズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−１１１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、図１のオーディオ符号化装置１０では、入力されたオーディオ信号そのものの正規化情報idsfに基づいてビット配分計算が行われるので、上述したマルチbit PCM信号が入力される場合、不要な量子化ノイズを含む可聴帯域外の正規化周波数スペクトルnspecに対して多くのビットが割り当てられる。
【００２０】
従って、聴覚上重要な可聴帯域の正規化周波数スペクトルnspecに割り当てることが可能なビット量が減少し、符号化の精度が劣化する。その結果、符号化対象のオーディオ信号が、高品位なマルチbit PCM信号であるにもかかわらず、十分な品質のオーディオ信号を記録したり、伝送したりすることができない可能性がある。
【００２１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、所定の帯域にノイズを含むオーディオ信号を精度良く符号化することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一側面の符号化装置は、オーディオ信号に基づいて所定の帯域に存在するノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段により前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記オーディオ信号のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後の前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて、その周波数スペクトルに配分するビット量を計算するビット配分計算手段と、前記ビット量に基づいて、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルを量子化する量子化手段とを備える符号化装置である。
【００２３】
本発明の一側面の符号化方法およびプログラムは、本発明の一側面の符号化装置に対応する。
【００２４】
本発明の一側面においては、オーディオ信号に基づいて所定の帯域に存在するノイズが検出され、前記ノイズが検出された場合、前記オーディオ信号の前記所定の帯域の成分が減衰するように、前記オーディオ信号のゲイン調整が行われ、ゲイン調整後の前記オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいて、その周波数スペクトルに配分するビット量が計算され、前記ビット量に基づいて、前記ゲイン調整後のオーディオ信号の周波数スペクトルが量子化される。
【００２５】
本発明の一側面の符号化装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一側面によれば、所定の帯域にノイズを含むオーディオ信号を精度良く符号化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のオーディオ符号化装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】1bit型のデルタシグマ型A/D変換器の入力信号および出力信号を示す図である。
【図３】デルタシグマ型A/D変換器における量子化ノイズを示す図である。
【図４】マルチbit PCM信号の例を示す図である。
【図５】本発明を適用したオーディオ符号化装置の第１実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５のノイズ検出部およびゲイン調整部の詳細構成例を示すブロック図である。
【図７】正規化情報と正規化係数の関係を示す図である。
【図８】図５のオーディオ符号化装置の符号化処理を説明するフローチャートである。
【図９】図８のノイズ削減処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図５のノイズ検出部およびゲイン調整部の他の詳細構成例を示す図である。
【図１１】周波数スペクトルの例を示す図である。
【図１２】周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第１の例を説明する図である。
【図１３】周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第２の例を説明する図である。
【図１４】周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第３の例を説明する図である。
【図１５】周波数スペクトルに対するゲイン調整の第１の例を説明する図である。
【図１６】周波数スペクトルに対するゲイン調整の第２の例を説明する図である。
【図１７】周波数スペクトルに対するゲイン調整の第２の例を説明する図である。
【図１８】図８の他のノイズ削減処理を説明するフローチャートである。
【図１９】本発明を適用したオーディオ符号化装置の第２実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２０】図１９のオーディオ符号化装置の符号化処理を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明を適用したオーディオ符号化装置の第３実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２２】時間周波数変換部から出力される周波数スペクトルの例を示す図である。
【図２３】正規化情報に対するノイズ検出処理の第１の例を説明する図である。
【図２４】正規化情報に対するノイズ検出処理の第２の例を説明する図である。
【図２５】正規化情報に対するノイズ検出処理の第３の例を説明する図である。
【図２６】正規化情報に対するゲイン調整の例を説明する図である。
【図２７】図２１のオーディオ符号化装置の符号化処理を説明するフローチャートである。
【図２８】復号装置の構成例を示すブロック図である。
【図２９】正規化情報の例を示す図である。
【図３０】逆正規化された結果得られる周波数スペクトルの例を示す図である。
【図３１】図２８のオーディオ復号装置による復号処理を説明するフローチャートである。
【図３２】コンピュータの一実施の形態の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施の形態＞
［オーディオ符号化装置の第１実施の形態の構成例］
図５は、本発明を適用したオーディオ符号化装置の第１実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００２９】
図５に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【００３０】
図５のオーディオ符号化装置５０の構成は、主に、時間周波数変換部１１の前段にノイズ検出部５１とゲイン調整部５２が設けられている点が図１の構成と異なる。オーディオ符号化装置５０は、入力されるオーディオ信号に基づいてPDM信号特有のノイズを検出し、PDM信号特有のノイズを検出した場合、PDM信号特有のノイズが存在する可聴帯域外の高域成分を減衰させて符号化する。
【００３１】
具体的には、オーディオ符号化装置５０のノイズ検出部５１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に基づいて、PDM信号特有のノイズを検出するノイズ検出処理を行い、検出結果を表す制御信号cを出力する。なお、PDM信号特有のノイズとは、デジタルシグマ型A/D変換器による量子化ノイズであり、可聴帯域外の高域に時間的に継続して存在すること、比較的大きいこと、単調増加傾向にあること等を特徴としている。
【００３２】
ゲイン調整部５２は、ノイズ検出部５１から出力される制御信号cに基づき、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対してゲイン調整を行う。具体的には、ゲイン調整部５２は、制御信号cが、ノイズが検出されたことを表す場合、オーディオ信号の可聴帯域外の高域の成分が減衰するようにオーディオ信号のゲインを調整し、その結果得られるオーディオ信号を時間周波数変換部１１に供給する。一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ゲイン調整部５２は、オーディオ信号をそのまま時間周波数変換部１１に供給する。
【００３３】
［ノイズ検出部とゲイン調整部の詳細構成例］
図６は、図５のノイズ検出部５１およびゲイン調整部５２の詳細構成例を示すブロック図である。
【００３４】
図６のノイズ検出部５１は、HPF（High Pass Filter）部６１と検出部６２により構成され、ゲイン調整部５２は、LPF部７１により構成される。図６のノイズ検出部５１とゲイン調整部５２は、オーディオ信号の時間領域信号に対してノイズ検出処理とゲイン調整を行う。
【００３５】
具体的には、図６のノイズ検出部５１のHPF部６１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対してHPF処理を行って、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分を抽出し、出力する。
【００３６】
検出部６２は、HPF部６１から出力されるオーディオ信号の可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいてノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。具体的には、例えば、検出部６２は、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の閾値以上である場合、ノイズが検出されたことを表す制御信号ｃを出力する。一方、検出部６２は、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の閾値より小さい場合、ノイズが検出されないことを表す制御信号ｃを出力する。
【００３７】
ゲイン調整部５２のLPF部７１は、検出部６２から出力される制御信号cに基づき、制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、オーディオ信号に対してLPF処理を行い、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分を減衰させる。そして、LPF部７１は、可聴帯域外の高域成分が減衰されたオーディオ信号を時間周波数変換部１１に供給する。一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、LPF部７１は、オーディオ信号をそのまま時間周波数変換部１１に供給する。
【００３８】
［正規化情報と正規化係数の関係の説明］
図７は、正規化情報idsfと正規化係数sf(idsf)の関係を示す図である。
【００３９】
図７に示すように、正規化係数sf(idsf)は２のべき乗となっており、正規化情報idsfは、各正規化係数sf(idsf)に固有の整数である。
【００４０】
[オーディオ符号化装置の処理の説明]
図８は、図５のオーディオ符号化装置５０の符号化処理を説明するフローチャートである。この符号化処理は、例えば、時系列信号としてオーディオ信号がオーディオ符号化装置５０に入力されたとき、開始される。
【００４１】
図８のステップＳ１１において、オーディオ符号化装置５０のノイズ検出部５１とゲイン調整部５２は、PDM信号特有のノイズを削減するノイズ削減処理を行う。このノイズ削減処理の詳細は、後述する図９や図１８を参照して説明する。
【００４２】
ステップＳ１２において、時間周波数変換部１１は、ステップＳ１１のノイズ削減処理の結果ゲイン調整部５２から供給されるオーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、その結果得られる周波数スペクトルmdspecを出力する。
【００４３】
ステップＳ１３において、正規化部１２は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecに対して、所定の処理単位ごとに、周波数スペクトルmdspecの振幅に応じた正規化係数sf（idsf）を用いて正規化を行う。正規化部１２は、その正規化係数sf（idsf）に対応する正規化情報idsfと正規化周波数スペクトルnspecを出力する。
【００４４】
ステップＳ１４において、ビット配分計算部１３は、正規化部１２から出力される正規化情報idsf等に基づいて所定の処理単位ごとにビット配分計算を行い、量子化情報idwlを出力する。また、ビット配分計算部１３は、正規化部１２から出力される正規化情報idsfを出力する。
【００４５】
ステップＳ１５において、量子化部１４は、正規化部１２から出力される正規化周波数スペクトルnspecに対して、所定の処理単位ごとに、ビット配分計算部１３から出力される量子化情報idwlに対応した量子化係数を用いて量子化を行う。量子化部１４は、その結果得られる量子化周波数スペクトルqspecを出力する。
【００４６】
ステップＳ１６において、符号列符号化部１５は、ビット配分計算部１３から出力される正規化情報idsfおよび量子化情報idwl、並びに、量子化部１４から出力される量子化周波数スペクトルqspecを符号化し、その結果得られる符号列を出力する。そして、処理は終了する。
【００４７】
図９は、図８のステップＳ１１のノイズ削減処理を説明するフローチャートである。
【００４８】
図９のステップＳ３１において、図６のノイズ検出部５１のHPF部６１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対してHPF処理を行って、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分を抽出し、出力する。
【００４９】
ステップＳ３２において、検出部６２は、HPF部６１から出力されるオーディオ信号の可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいて、ノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【００５０】
ステップＳ３３において、ゲイン調整部５２のLPF部７１は、検出部６２から出力される制御信号cに基づき、ステップＳ３２のノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出されたかどうかを判定する。制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ステップＳ３３でPDM信号特有のノイズが検出されたと判定され、処理はステップＳ３４に進む。
【００５１】
ステップＳ３４において、LPF部７１は、オーディオ信号に対してLPF処理を行ってオーディオ信号の可聴帯域外の高域成分を減衰させ、時間周波数変換部１１（図５）に供給する。そして、処理は図８のステップＳ１１に戻り、ステップＳ１２に進む。
【００５２】
一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ステップＳ３３でPDM信号特有のノイズが検出されていないと判定され、LPF部７１は、オーディオ信号をそのまま時間周波数変換部１１に供給する。そして、処理は図８のステップＳ１１に戻り、ステップＳ１２に進む。
【００５３】
［ノイズ検出部とゲイン調整部の他の詳細構成例］
図１０は、図５のノイズ検出部５１およびゲイン調整部５２の他の詳細構成例を示す図である。
【００５４】
図１０のノイズ検出部５１は、時間周波数変換部１０１と検出部１０２により構成され、ゲイン調整部５２は、調整部１１１と周波数時間変換部１１２により構成される。図１０のノイズ検出部５１とゲイン調整部５２は、オーディオ信号の周波数領域信号に対してノイズ検出処理とゲイン調整を行う。
【００５５】
具体的には、図１０のノイズ検出部５１の時間周波数変換部１０１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対してFFT（Fast Fourier Transform）やMDCT等の時間周波数変換を行い、その結果得られる周波数スペクトルを出力する。
【００５６】
検出部１０２は、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルの可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいてノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【００５７】
ゲイン調整部５２の調整部１１１は、検出部１０２から出力される制御信号cに基づき、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルに対してゲイン調整を行う。具体的には、制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、調整部１１１は、周波数スペクトルに対して、可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の傾きで単調減少するようにゲイン調整を行う。そして、調整部１１１は、ゲイン調整後の周波数スペクトルを出力する。一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、調整部１１１は、周波数スペクトルをそのまま出力する。
【００５８】
周波数時間変換部１１２は、調整部１１１から出力される周波数スペクトルに対してIFFT（Inverse Fast Fourier transform）やIMDCT（Inverse Modified Discrete Cosine Transform）等の周波数時間変換を行う。これにより、PDM信号特有のノイズが検出された場合、可聴帯域外の高域成分が減衰されたオーディオ信号が得られ、PDM信号特有のノイズが検出されない場合、オーディオ符号化装置５０に入力された元のオーディオ信号が得られる。周波数時間変換部１１２は、周波数時間変換の結果得られるオーディオ信号を図５の時間周波数変換部１１に供給する。
【００５９】
[ノイズ検出処理の説明]
図１１乃至図１４は、図１０の検出部１０２によるノイズ検出処理の第１乃至第３の例を説明する図である。なお、図１１乃至図１４において、横軸は、周波数スペクトルのインデックスを表し、縦軸は、周波数スペクトルのパワーを表している。また、このことは、後述する図１５乃至図１７においても同様である。
【００６０】
図１１は、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルの例を示す図である。
【００６１】
図１１の例では、時系列信号として入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数が96kHzであり、インデックス0乃至N-1のN個の周波数スペクトルのうち、インデックスN/2乃至N-1のN/2個の周波数スペクトルが可聴帯域外の高域成分の周波数スペクトルとなっている。
【００６２】
図１２は、図１１の周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第１の例を説明する図である。なお、図１２において、実線は、図１１の周波数スペクトルのパワーを表し、中太線は、可聴帯域外の周波数スペクトルの総パワーを表し、太線は、所定の閾値を表している。
【００６３】
図１２に示すように、ノイズ検出処理の第１の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルの総パワーが所定の閾値以上である場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【００６４】
図１３は、図１１の周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第２の例を説明する図である。なお、図１３において、実線は、図１１の周波数スペクトルのパワーを表し、中太線は、各グループにグルーピングされた複数の周波数スペクトルのパワーの総和を表し、太線は、所定の閾値を表している。
【００６５】
図１３に示すように、ノイズ検出処理の第２の例では、可聴帯域外のグループ単位の総パワーが全て所定の閾値以上である場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【００６６】
図１４は、図１１の周波数スペクトルに対するノイズ検出処理の第３の例を説明する図である。なお、図１４において、実線は、図１１の周波数スペクトルのパワーを表し、中太線は、各グループにグルーピングされた複数の周波数スペクトルのパワーの総和を表している。
【００６７】
図１４に示すように、ノイズ検出処理の第３の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルのグループ単位のパワーの総和が単調増加している場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【００６８】
なお、ノイズ検出処理の第２および第３の例では、グループ単位の総パワーに基づいて判定が行われたが、周波数スペクトル単位のパワーに基づいて判定が行われるようにしてもよい。
【００６９】
また、検出部１０２によるノイズ検出処理は、上述した第１乃至第３の例単独であってもよいし、第１乃至第３の例の組み合わせであってもよい。さらに、検出部１０２によるノイズ検出処理は、上述した第１乃至第３の例に限定されない。
【００７０】
[ゲイン調整の説明]
図１５乃至図１７は、図１１に示した周波数スペクトルに対する調整部１１１によるゲイン調整の第１および第２の例を説明する図である。
【００７１】
図１５は、ゲイン調整の第１の例を説明する図である。なお、図１５において、点線は、ゲイン調整前の図１１の周波数スペクトルを表し、実線は、ゲイン調整後の周波数スペクトルを表し、太線は、ゲイン調整の傾きを表している。
【００７２】
図１５に示すように、ゲイン調整の第１の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルのパワーが所定の傾きで単調減少するように、周波数スペクトルのゲインが調整される。
【００７３】
図１６および図１７は、ゲイン調整の第２の例を説明する図である。なお、図１６および図１７において、点線は、ゲイン調整前の図１１の周波数スペクトルを表し、太線は、ゲイン調整の傾きを表している。また、図１６において、中太線は、各グループにグルーピングされた複数個の周波数スペクトルの総パワーを表し、図１７において、実線は、ゲイン調整後の周波数スペクトルを表す。
【００７４】
図１６に示すように、ゲイン調整の第２の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルが、複数個の周波数スペクトルからなるグループにグルーピングされる。そして、図１７に示すように、グループ単位の総パワーが所定の傾きで単調減少するように、周波数スペクトルのゲインが調整される。
【００７５】
なお、調整部１１１によるゲイン調整は、上述した第１および第２の例に限定されない。
【００７６】
[他のノイズ削減処理の説明]
図１８は、図１０のノイズ検出部５１とゲイン調整部５２による図８のステップＳ１１のノイズ削減処理を説明するフローチャートである。
【００７７】
図１８のステップＳ５１において、図１０のノイズ検出部５１の時間周波数変換部１０１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、その結果得られる周波数スペクトルを出力する。
【００７８】
ステップＳ５２において、検出部１０２は、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルの可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいて、図１１乃至図１４で説明したノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【００７９】
ステップＳ５３において、ゲイン調整部５２の調整部１１１は、検出部１０２から出力される制御信号cに基づき、ステップＳ５２のノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出されたかどうかを判定する。制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ステップＳ５３でPDM信号特有のノイズが検出されたと判定され、処理はステップＳ５４に進む。
【００８０】
ステップＳ５４において、調整部１１１は、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルに対して、図１５乃至図１７で説明したように、可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の傾きで単調減少するようにゲイン調整を行う。そして、調整部１１１は、ゲイン調整後の周波数スペクトルを出力し、処理をステップＳ５５に進める。
【００８１】
一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ステップＳ５３でPDM信号特有のノイズが検出されていないと判定され、調整部１１１は、時間周波数変換部１０１から出力される周波数スペクトルをそのまま出力する。そして、処理はステップＳ５５に進む。
【００８２】
ステップＳ５５において、周波数時間変換部１１２は、調整部１１１から出力される周波数スペクトルに対して周波数時間変換を行う。周波数時間変換部１１２は、その結果得られるオーディオ信号を図５の時間周波数変換部１１に供給する。そして、処理は図８のステップＳ１１に戻り、ステップＳ１２に進む。
【００８３】
以上のように、オーディオ符号化装置５０は、ビット配分計算の前に、オーディオ信号に基づいてノイズ検出処理を行い、ノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出された場合、オーディオ信号の可聴帯域外の高域成分が減衰するように、オーディオ信号のゲイン調整を行う。これにより、PDM信号特有のノイズに配分されるビット量を削減し、聴覚上重要な可聴帯域に配分されるビット量を増加させることができる。その結果、PDM信号特有のノイズを含む、PDM信号から生成されるマルチbit PCM信号などに対して、高精度の符号化を行うことができる。従って、高品位なマルチbit PCM信号を十分な品質で記録したり伝送したりすることができる。
【００８４】
＜第２実施の形態＞
［オーディオ符号化装置の第２実施の形態の構成例］
図１９は、本発明を適用したオーディオ符号化装置の第２実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００８５】
図１９に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【００８６】
図１９のオーディオ符号化装置１５０の構成は、主に、時間周波数変換部１１と正規化部１２の間にノイズ検出部１５１とゲイン調整部１５２が設けられている点が図１の構成と異なる。オーディオ符号化装置１５０は、時間周波数変換部１１によって得られる周波数スペクトルmdspecに対してノイズ検出処理およびゲイン調整を行う。
【００８７】
具体的には、オーディオ符号化装置１５０のノイズ検出部１５１は、図１０の検出部１０２と同様に構成される。ノイズ検出部１５１は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecの可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいて、図１１乃至図１４で説明したノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【００８８】
ゲイン調整部１５２は、図１０の調整部１１１と同様に構成される。ゲイン調整部１５２は、ノイズ検出部１５１から出力される制御信号cに基づき、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルに対してゲイン調整を行う。具体的には、制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ゲイン調整部１５２は、周波数スペクトルに対して、可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の傾きで単調減少するように図１５乃至図１７で説明したゲイン調整を行う。そして、ゲイン調整部１５２は、ゲイン調整後の周波数スペクトルmdspec’を出力する。一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ゲイン調整部１５２は、周波数スペクトルmdspecをそのまま周波数スペクトルmdspec'として出力する。ゲイン調整部１５２から出力される周波数スペクトルmdspec’は、正規化部１２に入力される。
【００８９】
[オーディオ符号化装置の処理の説明]
図２０は、図１９のオーディオ符号化装置１５０の符号化処理を説明するフローチャートである。この符号化処理は、例えば、時系列信号としてオーディオ信号がオーディオ符号化装置１５０に入力されたとき、開始される。
【００９０】
図２０のステップＳ７１において、時間周波数変換部１１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、その結果得られる周波数スペクトルmdspecを出力する。
【００９１】
ステップＳ７２において、ノイズ検出部１５１は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecの可聴帯域外の高域成分のパワー等に基づいて、図１１乃至図１４で説明したノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【００９２】
ステップＳ７３において、ゲイン調整部１５２は、ノイズ検出部１５１から出力される制御信号cに基づき、ステップＳ７２のノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出されたかどうかを判定する。制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ステップＳ７３でPDM信号特有のノイズが検出されたと判定され、処理はステップＳ７４に進む。
【００９３】
ステップＳ７４において、ゲイン調整部１５２は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecに対して、図１５乃至図１７で説明したように、可聴帯域外の高域成分のパワーが所定の傾きで単調減少するようにゲイン調整を行う。そして、ゲイン調整部１５２は、ゲイン調整後の周波数スペクトルmdspec’を出力し、処理をステップＳ７５に進める。
【００９４】
一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ステップＳ７３でPDM信号特有のノイズが検出されていないと判定され、ゲイン調整部１５２は、周波数スペクトルmdspecをそのまま周波数スペクトルmdspec’として出力する。そして、処理をステップＳ７５に進む。
【００９５】
ステップＳ７５において、正規化部１２は、ゲイン調整部１５２から出力される周波数スペクトルmdspec’に対して、所定の処理単位ごとに、周波数スペクトルmdspec’の振幅に応じた正規化係数sf（idsf）を用いて正規化を行う。正規化部１２は、その正規化係数sf（idsf）に対応する正規化情報idsfと、正規化の結果得られる正規化周波数スペクトルnspecを出力する。
【００９６】
ステップＳ７６乃至Ｓ７８の処理は、図８のステップＳ１４乃至Ｓ１６の処理と同様であるので、説明は省略する。
【００９７】
以上のように、オーディオ符号化装置１５０は、ビット配分計算の前に、オーディオ信号の周波数スペクトルに基づいてノイズ検出処理を行い、ノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出された場合、周波数スペクトルの可聴帯域外の高域成分が減衰するように、周波数スペクトルのゲイン調整を行う。これにより、PDM信号特有のノイズに配分されるビット量を削減し、聴覚上重要な可聴帯域に配分されるビット量を増加させることができる。その結果、PDM信号特有のノイズを含む、PDM信号から生成されるマルチbit PCM信号などに対して、高精度の符号化を行うことができる。従って、高品位なマルチbit PCM信号を十分な品質で記録したり伝送したりすることができる。
【００９８】
また、オーディオ符号化装置１５０は、時間周波数変換部１１により得られる周波数スペクトルmdspecを用いてノイズ検出処理およびゲイン調整を行うので、オーディオ符号化装置５０に比べて、従来のオーディオ符号化装置１０に対して追加するモジュールの数を削減することができる。具体的には、例えば、オーディオ符号化装置５０のように、時間周波数変換部１０１および周波数時間変換部１１２を追加する必要がない。よって、オーディオ符号化装置１５０では、従来のオーディオ符号化装置１０からの変更を容易に行うことができる。
【００９９】
さらに、オーディオ符号化装置１５０は、符号化処理の途中でノイズ検出処理およびゲイン調整を行うので、オーディオ符号化装置５０に比べて、処理遅延を軽減することができる。
【０１００】
＜第３実施の形態＞
［オーディオ符号化装置の第１実施の形態の構成例］
図２１は、本発明を適用したオーディオ符号化装置の第３実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【０１０１】
図２１に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【０１０２】
図２１のオーディオ符号化装置２００の構成は、主に、正規化部１２とビット配分計算部１３の間にノイズ検出部２０１とゲイン調整部２０２が設けられている点が図１の構成と異なる。オーディオ符号化装置２００は、入力されるオーディオ信号の正規化情報idsfに対してノイズ検出処理およびゲイン調整を行う。
【０１０３】
具体的には、オーディオ符号化装置２００のノイズ検出部２０１は、正規化部１２から出力される正規化情報idsfに基づいてノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【０１０４】
ゲイン調整部２０２は、ノイズ検出部２０１から出力される制御信号cに基づき、正規化部１２から出力される正規化情報idsfに対してゲイン調整を行う。具体的には、制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ゲイン調整部２０２は、正規化情報idsfに対して、可聴帯域外の高域成分が所定の傾きで単調減少するようにゲイン調整を行う。そして、ゲイン調整部２０２は、ゲイン調整後の正規化情報idsf’を出力する。一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ゲイン調整部２０２は、正規化情報idsfをそのまま正規化情報idsf’として出力する。ゲイン調整部２０２から出力される正規化情報idsf’は、ビット配分計算部１３に入力される。
【０１０５】
[ノイズ検出処理の説明]
図２２乃至図２５は、図２１のノイズ検出部２０１によるノイズ検出処理の第１乃至第３の例を説明する図である。なお、図２２において、横軸は、周波数スペクトルのインデックスを表し、縦軸は、周波数スペクトルのパワーを表している。また、図２３乃至図２５において、横軸は、正規化情報のインデックスを表し、縦軸は、正規化情報を表している。
【０１０６】
図２２は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecの例を示す図である。なお、図２２において、実線は、周波数スペクトルmdspecのパワーを表している。
【０１０７】
図２２の例では、図１１の場合と同様に、時系列信号として入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数が96kHzであり、インデックス0乃至N-1のN個の周波数スペクトルのうち、インデックスN/2乃至N-1のN/2個の周波数スペクトルmdspecが可聴帯域外の高域成分の周波数スペクトルとなっている。
【０１０８】
また、周波数スペクトルmdspecの正規化および量子化は、図２２の太線で示す、いわゆる臨界帯域幅ごとに行われる。この臨界帯域幅は、一般的に、聴覚特性を反映して低域ほど狭く、高域ほど広くなっている。例えば、図２２では、インデックス番号0を含む最も低域の臨界帯域幅は、２本の周波数スペクトルmdspecにより構成され、インデックス番号N-1を含む最も広域の臨界帯域幅は、８本の周波数スペクトルmdspecにより構成されている。
【０１０９】
なお、ここでは、正規化および量子化の処理単位である臨界帯域幅を量子化ユニットと呼ぶこととし、N個の周波数スペクトルmdspecがM個の量子化ユニットにグルーピングされるものとする。
【０１１０】
図２３は、図２２の周波数スペクトルmdspecの量子化ユニット単位の正規化情報idsfに対するノイズ検出処理の第１の例を説明する図である。なお、図２３において、実線は、正規化情報idsfを表し、中太線は、可聴帯域外の正規化情報idsfの合計を表し、太線は、閾値を表している。
【０１１１】
図２３に示すように、ノイズ検出処理の第１の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfの合計が所定の閾値以上である場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【０１１２】
図２４は、図２２の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfに対するノイズ検出処理の第２の例を説明する図である。なお、図２４において、実線は、正規化情報idsfを表し、太線は、閾値を表している。
【０１１３】
図２４に示すように、ノイズ検出処理の第２の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfが全て所定の閾値以上である場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【０１１４】
図２５は、図２２の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfに対するノイズ検出処理の第３の例を説明する図である。なお、図２５において、実線は、正規化情報idsfを表している。
【０１１５】
図２５に示すように、ノイズ検出処理の第３の例では、可聴帯域外の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfが単調増加している場合、PDM信号特有のノイズが検出される。
【０１１６】
なお、ノイズ検出処理の第２および第３の例では、個々の正規化情報idsfに基づいて判定が行われたが、複数個の正規化情報idsfをグルーピングし、グループ単位の正規化情報idsfに基づいて判定が行われるようにしてもよい。
【０１１７】
また、ノイズ検出部２０１によるノイズ検出処理は、上述した第１乃至第３の例単独であってもよいし、第１乃至第３の例の組み合わせであってもよい。さらに、ノイズ検出部２０１によるノイズ検出処理は、上述した第１乃至第３の例に限定されない。
【０１１８】
[ゲイン調整の説明]
図２６は、図２２に示した周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfに対するゲイン調整部２０２によるゲイン調整の例を説明する図である。なお、図２６において、横軸は、正規化情報のインデックスを表し、縦軸は、正規化情報を表している。また、図２６において、点線は、ゲイン調整前の正規化情報idsfを表し、実線は、ゲイン調整後の正規化情報idsf’を表し、太線は、ゲイン調整の傾きを表している。
【０１１９】
図２６に示すように、ゲイン調整部２０２によるゲイン調整では、可聴帯域外の周波数スペクトルmdspecの正規化情報idsfが所定の傾きで単調減少するように、正規化情報idsfのゲインが調整される。
【０１２０】
なお、ゲイン調整部２０２によるゲイン調整は、図２６の例に限定されない。
【０１２１】
[オーディオ符号化装置の処理の説明]
図２７は、図２１のオーディオ符号化装置２００の符号化処理を説明するフローチャートである。この符号化処理は、例えば、時系列信号としてオーディオ信号がオーディオ符号化装置２００に入力されたとき、開始される。
【０１２２】
図２７のステップＳ１０１において、時間周波数変換部１１は、時系列信号として入力されたオーディオ信号に対して時間周波数変換を行い、その結果得られる周波数スペクトルmdspecを出力する。
【０１２３】
ステップＳ１０２において、正規化部１２は、時間周波数変換部１１から出力される周波数スペクトルmdspecに対して、所定の処理単位ごとに、周波数スペクトルmdspecの振幅に応じた正規化係数sf（idsf）を用いて正規化を行う。正規化部１２は、その正規化係数sf（idsf）に対応する正規化情報idsfと、正規化の結果得られる正規化周波数スペクトルnspecを出力する。
【０１２４】
ステップＳ１０３において、ノイズ検出部２０１は、正規化部１２から出力される正規化情報idsfの可聴帯域外の高域成分に基づいて、図２２乃至図２５で説明したノイズ検出処理を行い、制御信号cを出力する。
【０１２５】
ステップＳ１０４において、ゲイン調整部２０２は、ノイズ検出部２０１から出力される制御信号cに基づき、ステップＳ１０３のノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出されたかどうかを判定する。制御信号ｃが、ノイズが検出されたことを表す場合、ステップＳ１０３でPDM信号特有のノイズが検出されたと判定され、処理はステップＳ１０５に進む。
【０１２６】
ステップＳ１０５において、ゲイン調整部２０２は、正規化部１２から出力される正規化情報idsfに対して、可聴帯域外の高域成分が所定の傾きで単調減少するように、図２６で説明したゲイン調整を行う。そして、ゲイン調整部２０２は、ゲイン調整後の正規化情報idsf’を出力し、処理をステップＳ１０６に進める。
【０１２７】
一方、制御信号cが、ノイズが検出されないことを表す場合、ステップＳ１０４でPDM信号特有のノイズが検出されていないと判定され、ゲイン調整部２０２は、正規化情報idsfをそのまま正規化情報idsf’として出力する。そして、処理をステップＳ１０６に進む。
【０１２８】
ステップＳ１０６において、ビット配分計算部１３は、ゲイン調整部２０２から出力される正規化情報idsf’等に基づいて所定の処理単位ごとにビット配分計算を行い、量子化情報idwlを符号列符号化部１５に供給する。また、ビット配分計算部１３は、ゲイン調整部２０２から出力される正規化情報idsf’を符号列符号化部１５に供給する。
【０１２９】
ステップＳ１０７乃至Ｓ１０８の処理は、図８のステップＳ１５およびＳ１６の処理と同様であるので、説明は省略する。
【０１３０】
以上のように、オーディオ符号化装置２００は、ビット配分計算の前に、オーディオ信号の正規化情報に基づいてノイズ検出処理を行い、ノイズ検出処理によりPDM信号特有のノイズが検出された場合、正規化情報の可聴帯域外の高域成分が減衰するように、正規化情報のゲイン調整を行う。これにより、PDM信号特有のノイズに配分されるビット量を削減し、聴覚上重要な可聴帯域に配分されるビット量を増加させることができる。その結果、PDM信号特有のノイズを含む、PDM信号から生成されるマルチbit PCM信号などに対して、高精度の符号化を行うことができる。従って、高品位なマルチbit PCM信号を十分な品質で記録したり伝送したりすることができる。
【０１３１】
また、オーディオ符号化装置２００は、正規化部１２により得られる正規化情報idsfを用いてノイズ検出処理およびゲイン調整を行うので、オーディオ符号化装置１５０と同様に、オーディオ符号化装置５０に比べて、従来のオーディオ符号化装置１０に対して追加するモジュールの数を削減することができる。よって、オーディオ符号化装置２００では、従来のオーディオ符号化装置１０からの変更を容易に行うことができる。
【０１３２】
さらに、オーディオ符号化装置２００は、符号化処理の途中でノイズ検出処理およびゲイン調整を行うので、オーディオ符号化装置５０に比べて、処理遅延を軽減することができる。
【０１３３】
また、正規化情報idsfは整数であるので、オーディオ符号化装置２００は、実数である周波数スペクトルを用いてノイズ検出処理およびゲイン調整を行うオーディオ符号化装置１５０に比べて、より少ない演算量でノイズ検出処理およびゲイン調整を行うことができる。これに対して、オーディオ符号化装置１５０は、周波数スペクトルmdspecそのものを用いてノイズ検出処理およびゲイン調整を行うので、オーディオ符号化装置２００に比べて、より精度良く符号化を行うことができる。
【０１３４】
[オーディオ復号装置の構成例]
図２８は、図２１のオーディオ符号化装置２００により符号化された符号列を復号するオーディオ復号装置２５０の構成例を示すブロック図である。
【０１３５】
図２８のオーディオ復号装置２５０は、符号列復号化部２５１、逆量子化部２５２、逆正規化部２５３、および周波数時間変換部２５４により構成される。オーディオ復号装置２５０は、オーディオ符号化装置２００により出力された符号列を復号し、時系列信号であるオーディオ信号を得る。
【０１３６】
具体的には、オーディオ復号装置２５０の符号列復号化部２５１は、オーディオ符号化装置２００により出力された符号列に対して復号化を行い、正規化情報idsf’、量子化情報idwl、量子化周波数スペクトルqspecを得て、出力する。
【０１３７】
逆量子化部２５２は、符号列復号化部２５１から出力される量子化周波数スペクトルqspecに対して所定の処理単位ごとに、符号列復号化部２５１から出力される量子化情報idwlに対応した逆量子化係数を用いて逆量子化を行う。逆量子化部２５２は、その結果得られる正規化周波数スペクトルnspecを出力する。
【０１３８】
逆正規化部２５３は、逆量子化部２５２から出力される正規化周波数スペクトルnspecに対して所定の処理単位ごとに、符号列復号化部２５１から出力される正規化情報idsf’に対応した逆正規化係数を用いて逆正規化を行う。逆正規化部２５３は、その結果得られる周波数スペクトルmdspec’’を出力する。
【０１３９】
周波数時間変換部２５４は、逆正規化部２５３から出力される周波数スペクトルmdspec’’に対して周波数時間変換を行い、その結果得られる時系列信号であるオーディオ信号を出力する。例えば、周波数時間変換部２５４は、周波数スペクトルmdspec’’としてのN個のMDCT係数に対して、IMDCT等の逆直交変換を用いて周波数時間変換を行い、2Nサンプルの時系列信号を出力する。
【０１４０】
[逆正規化の説明]
図２９および図３０は、逆正規化部２５３による逆正規化を説明する図である。なお、図２９および図３０において、横軸は、周波数スペクトルのインデックスを表し、縦軸は、周波数スペクトルのパワーを表す。
【０１４１】
図２９は、逆正規化部２５３に入力される正規化情報idsf’の例を示す図である。なお、図２９において、点線は、オーディオ符号化装置２００に入力されたオーディオ信号の周波数スペクトルmdspecを表し、太線は、正規化情報idsf’に対応する量子化ユニット単位の周波数スペクトルのパワーを表している。
【０１４２】
図２９の正規化情報idsf’は、図２６で説明したゲイン調整後の正規化情報idsf’が符号列復号化部２５１により復元されたものである。
【０１４３】
図３０は、図２９の正規化情報idsf’を用いて逆正規化された結果得られる周波数スペクトルmdspec’’の例を示す図である。なお、図３０において、点線は、オーディオ符号化装置２００に入力されたオーディオ信号の周波数スペクトルmdspecを表し、実線は、逆正規化部２５３から出力される周波数スペクトルmdspec’’を表している。
【０１４４】
図３０に示すように、逆正規化により、図２９に示した正規化情報idsf’に対応する量子化ユニット単位の周波数スペクトルのパワーは、周波数スペクトルごとに、その周波数スペクトルの正規化周波数スペクトルnspecによって変化される。但し、各量子化ユニット単位に含まれる周波数スペクトルmdspec’’のパワーは、その量子化ユニット単位の正規化情報idsf’に対応する周波数スペクトルのパワー以内にされる。
【０１４５】
従って、オーディオ符号化装置２００における正規化情報idsfのゲイン調整による効果は、周波数スペクトルmdspecの量子化ユニットごとのゲイン調整による効果と等しい。
【０１４６】
[オーディオ復号装置の処理の説明]
図３１は、図２８のオーディオ復号装置２５０による復号処理を説明するフローチャートである。この復号処理は、例えば、オーディオ符号化装置２００により出力された符号列がオーディオ復号装置２５０に入力されたとき、開始される。
【０１４７】
図３１のステップＳ１２１において、オーディオ復号装置２５０の符号列復号化部２５１は、オーディオ符号化装置２００により出力された符号列に対して復号化を行い、正規化情報idsf’、量子化情報idwl、量子化周波数スペクトルqspecを得て、出力する。
【０１４８】
ステップＳ１２２において、逆量子化部２５２は、符号列復号化部２５１から出力される量子化周波数スペクトルqspecに対して、所定の処理単位ごとに、符号列復号化部２５１から出力される量子化情報idwlに対応した逆量子化係数を用いて逆量子化を行う。逆量子化部２５２は、その結果得られる正規化周波数スペクトルnspecを出力する。
【０１４９】
ステップＳ１２３において、逆正規化部２５３は、逆量子化部２５２から出力される正規化周波数スペクトルnspecに対して、所定の処理単位ごとに、符号列復号化部２５１から出力される正規化情報idsf’に対応した逆正規化係数を用いて逆正規化を行う。逆正規化部２５３は、その結果得られる周波数スペクトルmdspec’’を出力する。
【０１５０】
ステップＳ１２４において、周波数時間変換部２５４は、逆正規化部２５３から出力される周波数スペクトルmdspec’’に対して周波数時間変換を行い、その結果得られる時系列信号であるオーディオ信号を出力する。そして、処理は終了する。
【０１５１】
以上のように、オーディオ復号装置２５０は、オーディオ符号化装置２００から出力された符号列を復号化し、その結果得られる正規化情報idsf'に対応する逆正規化係数を用いて正規化周波数スペクトルnspecに対して逆正規化を行う。これにより、正規化情報idsf’が、可聴帯域外の高域成分が減衰されたものである場合、逆正規化の結果、可聴帯域外の高域成分が減衰された周波数スペクトルmdspec’’を得ることができる。その結果、PDM信号特有のノイズが存在する可聴帯域外の高域成分が減衰された、高精度のマルチbit PCM信号を出力させることができる。
【０１５２】
なお、図示は省略するが、オーディオ符号化装置５０およびオーディオ符号化装置１５０から出力される符号列を復号化するオーディオ復号装置も、オーディオ復号装置２５０と同様に構成され、同様の処理を行う。その結果、オーディオ符号化装置５０（１５０）においてPDM信号特有のノイズが検出されている場合には、オーディオ復号装置２５０と同様に、可聴帯域外の高域成分が減衰された周波数スペクトルを得ることができる。
【０１５３】
また、上述した図１１および図２２の例では、入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数が96kHzであるものとしたが、サンプリング周波数はこれに限定されず、可聴帯域外の高域成分の周波数スペクトルの個数もN/2個に限定されない。例えば、サンプリング周波数は192kHzであってもよい。この場合には、インデックス0乃至N-1のN個の周波数スペクトルのうち、例えばN/4乃至N-1の3N/4個の周波数スペクトルが可聴帯域外の高域成分の周波数スペクトルとなる。
【０１５４】
さらに、本実施の形態では、PDM信号特有のノイズが検出されたが、ノイズ検出部により検出されるノイズは、所定の帯域に存在するノイズであれば、他のノイズであってもよい。この場合、ゲイン調整の対象となる帯域は、ノイズ検出部により検出されるノイズが存在する帯域である。
【０１５５】
＜第４実施の形態＞
[本発明を適用したコンピュータの説明]
次に、上述した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
【０１５６】
そこで、図３２は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
【０１５７】
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としての記憶部３０８やROM（Read Only Memory）３０２に予め記録しておくことができる。
【０１５８】
あるいはまた、プログラムは、リムーバブルメディア３１１に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブルメディア３１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。ここで、リムーバブルメディア３１１としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto Optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。
【０１５９】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブルメディア３１１からドライブ３１０を介してコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵する記憶部３０８にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。
【０１６０】
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)３０１を内蔵しており、CPU３０１には、バス３０４を介して、入出力インタフェース３０５が接続されている。
【０１６１】
CPU３０１は、入出力インタフェース３０５を介して、ユーザによって、入力部３０６が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM３０２に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU３０１は、記憶部３０８に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)３０３にロードして実行する。
【０１６２】
これにより、CPU３０１は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU３０１は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース３０５を介して、出力部３０７から出力、あるいは、通信部３０９から送信、さらには、記憶部３０８に記録等させる。
【０１６３】
なお、入力部３０６は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部３０７は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。
【０１６４】
ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含む。
【０１６５】
また、プログラムは、１のコンピュータ（プロセッサ）により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【０１６６】
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
１１  時間周波数変換部，  １２  正規化部，  １３  ビット配分計算部，  １４  量子化部，  ５０  オーディオ符号化装置，  ５１  ノイズ検出部，  ５２  ゲイン調整部，  ６１  HPF部，  ６２  検出部，  ７１  LPF部，  １０１  時間周波数変換部，  １０２  検出部，  １１１  調整部，  １１２  周波数時間変換部  １５０  オーディオ符号化装置，  １５１  ノイズ検出部，  １５２  ゲイン調整部，  ２００  オーディオ符号化装置，  ２０１  ノイズ検出部，  ２０２  ゲイン調整部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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