(57)【要約】【課題】ＩＣＰパラメータを送信するのに必要な情報を圧縮しながら、高い予測利得を達成すること。【解決手段】モノラル信号合成部１０１は、左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとを用いてモノラル信号Ｍを生成する。モノラル符号化部１０２は、モノラルコーデックによってモノラル信号Ｍを符号化する。ローカル復号部１０３は、モノラル信号Ｍの符号化データを復号してモノラル再生成信号Ｍ’を得る。ＩＣＰ分析部１０４は、左チャネル信号Ｌとモノラル再生成信号Ｍ’とのＩＣＰ分析を行い、左チャネルＩＣＰパラメータを生成する。ＩＣＰ分析部１０５は、右チャネル信号Ｒとモノラル再生成信号Ｍ’とのＩＣＰ分析を行い、右チャネルＩＣＰパラメータを生成する。ここでＩＣＰ分析部１０４、１０５は、入力された過去の複数サンプルをグループ化して生成されたそれぞれのサンプル列に対するフィルタ係数を用いたフィルタ処理によりＩＣＰプロセスを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ信号の第１チャネル信号および第２チャネル信号を用いてモノラル再生信号を生成するモノラル再生信号生成手段と、
過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を用いた第１フィルタ処理により得られた信号と前記第１チャネル信号とを用いて生成された第１フィルタ係数を第１のチャネル間予測パラメータとする、第１チャネル間予測分析を行う第１チャネル間予測分析手段と、
過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を用いた第２フィルタ処理により得られた信号と前記第２チャネル信号とを用いて生成された第２フィルタ係数を第２のチャネル間予測パラメータとする、第２チャネル間予測分析を行う第２チャネル間予測分析手段と、
を具備する符号化装置。
【請求項２】
前記モノラル再生信号生成手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号を合成してモノラル信号を生成するモノラル信号生成手段と、
前記モノラル信号を符号化して符号化データを生成するモノラル符号化手段と、
前記符号化データを復号して前記モノラル再生信号を生成するモノラル復号手段と、
を具備する請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記第１チャネル間予測分析手段は、
前記第１フィルタ処理により得られた信号と前記第１チャネル信号との間の平均二乗誤差が最小となる前記第１フィルタ係数を生成し、
前記第２チャネル間予測分析手段は、
前記第２フィルタ処理により得られた信号と前記第２チャネル信号との間の平均二乗誤差が最小となる前記第２フィルタ係数を生成する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項４】
前記第１チャネル間予測分析手段は、
過去に入力された前記モノラル再生信号のサンプル列である第３サンプル列を用いた第３フィルタ処理により得られた信号と前記第１チャネル信号とを用いて生成された第３フィルタ係数を第３のチャネル間予測パラメータとする第３チャネル間予測分析を行い、前記第１チャネル間予測分析と前記第３チャネル間予測分析とのうち予測利得が高い方のチャネル間予測パラメータを、第１符号化用チャネル間予測パラメータとして選択し、
前記第２チャネル間予測分析手段は、
前記第３サンプル列を用いた第４フィルタ処理により得られた信号と前記第２チャネル信号とを用いて生成された第４フィルタ係数を第４のチャネル間予測パラメータとする第４チャネル間予測分析を行い、前記第２チャネル間予測分析と前記第４チャネル間予測分析とのうち予測利得が高い方のチャネル間予測パラメータを、第２符号化用チャネル間予測パラメータとして選択する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項５】
符号化装置で生成されたモノラル信号の符号化データを復号してモノラル再生信号を生成するモノラル復号手段と、
前記符号化装置においてなされた、符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第１サンプル列と符号化側ステレオ信号の第１チャネル信号とを用いた、第１チャネル間予測分析により生成された第１チャネル間予測パラメータを、第１フィルタ係数として用いることが可能な第１合成フィルタを有し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を、入力した前記第１チャネル間予測パラメータを用いた前記第１合成フィルタによってフィルタリングすることによりステレオ再生信号の第１チャネル再生信号を生成する第１チャネル間予測合成手段と、
前記符号化装置においてなされた、前記符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第２サンプル列と前記符号化側ステレオ信号の第２チャネル信号とを用いた、第２チャネル間予測分析により生成された第２チャネル間予測パラメータを、第２フィルタ係数として用いることが可能な第２合成フィルタを有し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を、入力した前記第２チャネル間予測パラメータを用いた前記第２合成フィルタによってフィルタリングすることにより前記ステレオ再生信号の第２チャネル再生信号を生成する第２チャネル間予測合成手段と、
を具備する復号装置。
【請求項６】
前記第１チャネル間予測合成手段は、
前記符号化装置においてなされた、前記符号化側モノラル再生信号のサンプル列である符号化側第３サンプル列と前記符号化側ステレオ信号の第１チャネル信号とを用いた、第３チャネル間予測分析により生成された第３チャネル間予測パラメータを、第３フィルタ係数として用いることが可能な第３合成フィルタをさらに有し、
前記第１サンプル列を前記第１合成フィルタによってフィルタリングする代わりに、
前記第１合成フィルタと前記第３合成フィルタとのうち、前記符号化装置により指示された方の合成フィルタによって前記第１サンプル列または前記第３サンプル列をフィルタリングすることにより、前記ステレオ再生信号の第１チャネル再生信号を生成し、
前記第２チャネル間予測合成手段は、
前記符号化装置においてなされた、前記符号化側第３サンプル列と前記符号化側ステレオ信号の第２チャネル信号とを用いた、第４チャネル間予測分析により生成された第４チャネル間予測パラメータを、第４フィルタ係数として用いることが可能な第４合成フィルタをさらに有し、
前記第２サンプル列を前記第２合成フィルタによってフィルタリングする代わりに、
前記第２合成フィルタと前記第４合成フィルタとのうち、前記符号化装置により指示された方の合成フィルタによって前記第２サンプル列または前記第３サンプル列をフィルタリングすることにより、前記ステレオ再生信号の第２チャネル再生信号を生成する、
請求項５記載の復号装置。
【請求項７】
ステレオ信号の第１チャネル信号および第２チャネル信号を用いてモノラル再生信号を生成するモノラル再生信号生成工程と、
過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を用いた第１フィルタ処理により得られた信号と前記第１チャネル信号とを用いて生成された第１フィルタ係数を第１のチャネル間予測パラメータとする、第１チャネル間予測分析を行う第１チャネル間予測分析工程と、
過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を用いた第２フィルタ処理により得られた信号と前記第２チャネル信号とを用いて生成された第２フィルタ係数を第２のチャネル間予測パラメータとする、第２チャネル間予測分析を行う第２チャネル間予測分析工程と、
を有する符号化方法。
【請求項８】
符号化装置で生成されたモノラル信号の符号化データを復号してモノラル再生信号を生成するモノラル復号工程と、
前記符号化装置においてなされた、符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第１サンプル列と符号化側ステレオ信号の第１チャネル信号とを用いた、第１チャネル間予測分析により生成された第１チャネル間予測パラメータを、第１フィルタ係数として用いることが可能な第１合成フィルタを準備し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を、入力した前記第１チャネル間予測パラメータを用いた前記第１合成フィルタによってフィルタリングすることによりステレオ再生信号の第１チャネル再生信号を生成する第１チャネル間予測合成工程と、
前記符号化装置においてなされた、前記符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第２サンプル列と前記符号化側ステレオ信号の第２チャネル信号とを用いた、第２チャネル間予測分析により生成された第２チャネル間予測パラメータを、第２フィルタ係数として用いることが可能な第２合成フィルタを準備し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を、入力した前記第２チャネル間予測パラメータを用いた前記第２合成フィルタによってフィルタリングすることにより前記ステレオ再生信号の第２チャネル再生信号を生成する第２チャネル間予測合成工程と、
を有する復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネル間予測を用いたスケーラブルなステレオ符号化を実現する符号化装置、復号装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声符号化は、電話帯域（２００Ｈｚ〜３．４ｋＨｚ）の狭帯域音声を使用する通信用途に用いられる。モノラル音声の狭帯域音声コーデックは、移動電話、遠隔会議機器や最近ではパケットネットワーク（たとえば、インターネット）上での音声通信などの通信用途に広く使用されている。
【０００３】
より臨場感のある音声通信システムに向けたステップの一つは、モノラル音声表現からステレオ音声表現への移行である。広帯域ステレオ音声通信は、より自然な音響環境を提供する。スケーラブルステレオ音声符号化は、高音質で有用性の高い音声通信を実現するためのコア技術である。
【０００４】
ステレオ音声信号を符号化する１つの一般的な方法は、モノラル音声に基づく信号予測手法を使用することによる。すなわち、基本チャネル信号を公知のモノラル音声コーデックを使用して送信し、この基本チャネル信号から、追加の情報およびパラメータを使用して左チャネルまたは右チャネルを予測する。多くのアプリケーションでは、基本チャネル信号として、ミックスされたモノラル信号が選択される。
【０００５】
従来、ステレオ信号を符号化する方法として強度ステレオ符号化、バイノーラル・キュー符号化、およびチャネル間予測（inter-channel prediction；以下、「ＩＣＰ」と省略する）などがある。これらのパラメトリックなステレオ符号化方式は、それぞれ異なる長所および短所を持ち、それぞれ異なる音源（source materials）の符号化に適している。
【０００６】
非特許文献１には、これらの符号化方法を用いて、モノラル信号に基づきステレオ信号を予測する技術が開示されている。具体的には、ステレオ信号を構成するチャネル信号、例えば、左チャネル信号と右チャネル信号とを用いてモノラル信号を生成し、得られるモノラル信号を公知の音声コーデックを使用して符号化／復号し、さらに予測パラメータを用いてモノラル信号から左チャネルと右チャネルの差信号（サイド信号（side signal））を予測する。このような符号化方法において、符号化側は、モノラル信号とサイド信号との関係を時間依存性の適応フィルタを使用してモデル化し、フレーム毎に算出されたフィルタ係数を復号側に送信する。復号側では、モノラル音声コーデックによって送信された高品質なモノラル信号をフィルタリングすることによって、差信号を再生成し、再生成した差信号とモノラル信号から、左チャネル信号および右チャネル信号を算出する。
【０００７】
また、非特許文献２には、チャネル間相関キャンセラー（Cross-Channel Correlation Canceller）と呼ばれる符号化方法が開示されており、ＩＣＰ方式の符号化方法においてチャネル間相関キャンセラーの技術を適用する場合、一方のチャネルから他方のチャネルを予測することができる。
【０００８】
ＩＣＰでは、チャネル間に固有なチャネル間相関を利用する。図９は、ＩＣＰの一般的なブロック図を示している。図９におけるｘ（ｎ）およびｙ（ｎ）は、それぞれ、入力信号および参照信号を表している。図１０は、適応フィルタＨ（ｚ）の構造を示す。この図において、Ｈ（ｚ）は、Ｈ（ｚ）＝ｂ０＋ｂ１ｚ−１＋ｂ２ｚ−２＋…＋ｂｋｚ−ｋであり、適応フィルタ、この図ではＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタのモデル（伝達関数）を示す。これらの入力信号および参照信号を使用し、フィルタパラメータに関するｅ（ｎ）の平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小化することによって、ＩＣＰパラメータを求めることができる。
【０００９】
適応フィルタは、下記の式（１）に従って、予測信号と参照信号との平均二乗誤差（ＭＳＥ）が最小となるような、適応フィルタパラメータ（ＩＣＰパラメータ）ｂ＝［ｂ０，ｂ１，…，ｂｋ］を求めて出力する。なお、式（１）において、ｋはフィルタ次数、Ｅは統計的期待演算子(statistical expectation operator)を表し、Ｅ｛．｝はアンサンブル平均演算（ensemble average operation）、ｅ（ｎ）は予測誤差を示す。
【数１】
2009134187.tif 000003
【００１０】
非特許文献１および非特許文献２では、図１０に示した従来のＦＩＲフィルタが使用されている。
【００１１】
また、線形予測（ＬＰ：Linear Prediction）は、さまざまな音声処理において幅広く使用されてきた。音声シーケンスからスペクトル包絡（spectrum envelope）を抽出するとき、ＬＰ分析を使用する。このスペクトル包絡は、ＬＰ係数によって表される。従来のＬＰ分析は、音声信号のｎ番目のサンプルｘ（ｎ）を、それ以前のｋ個のサンプルからｋ個の係数を用いて予測する。このとき、線形予測誤差（ＬＰ残差信号とも称する）のエネルギを最小にすることによって、ＬＰ係数を求める。
【００１２】
最近の音声コーデックでは、符号化の処理においてこのＬＰ残差信号を使用する。これまで、過去２０年の間に、従来のＬＰ分析の変更形態が考案されてきた。非特許文献３では、線形外挿を用いた線形予測（ＬＰＬＥ：linear prediction with linear extrapolation）と呼ばれる方法を使用して、有声音声（voiced speech）のスペクトルをより良好にモデル化する。
【００１３】
ｘ（ｎ）より過去の２ｋ個のサンプルをグループ化し外挿を行うこの方法では、次数２ｋの全極フィルタを生成し、その正規方程式における未知の係数はｋ個のみである。このＬＰＬＥ方式では、フィルタの次数が高いため、音声スペクトル（特に最も低い周波数ののフォルマント）に対して、従来のＬＰよりも正確な全極モデルを得ることができる。さらに、このＬＰＬＥでは、フィルタの次数が高いため、スペクトルのより多くの共鳴をモデル化することができる。非特許文献３によると、興味深い点として、ＬＰＬＥを使用したときのＬＰ残差信号の低周波数部分におけるエネルギが、従来のＬＰ分析の場合よりも小さい。
【非特許文献１】Extended AMR - Wideband  (AMR-WB+) codec; Transcoding functions, 3GPP TS 26.290 V6.3.0 (2005-06), pp.44-46.
【非特許文献２】S. Minami and O. Okada, “Stereophonic ADPCM voice coding method,” in Proc. ICASSP’90, Apr. 1990.
【非特許文献３】Susanna Varho and Paavo Alku, “A new predictive method for all-pole modeling of speech spectra with a compressed set of parameters,” in Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, ISCAS '99, May 1999.
【非特許文献４】AMR Wideband Speech Codec; General Description, 3GPP TS 26.171 V5.0.0 (2001-03), pp.5-7.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
モノラル信号を使用して左右のチャネルの信号を個別にＩＣＰにより予測する構成を考える。モノラル信号は、通常は以下の式（２）によって計算される。
【数２】
2009134187.tif 000004
【００１５】
この式（２）において、Ｌ（ｎ）は左チャネルの信号、Ｒ（ｎ）は右チャネルの信号を表す。ｎは時間インデックス（time index）である。ＩＣＰの有効性を表す指標は、以下の式（３）のように定義できる予測利得である。
【数３】
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【００１６】
この式（３）において、ｅ（ｎ）＝ｙ（ｎ）−ｙ’（ｎ）であり、ｙ（ｎ）は参照信号、ｙ’（ｎ）は予測された信号を表す。予測利得が高いほど予測性能が良好であることを意味する。
【００１７】
従来のＩＣＰプロセスでは、２つのチャネル間の相関が高いときには、ＩＣＰのパフォーマンスは満足のいくものである。しかしながら、相関が非常に低いときには、同等のＩＣＰの性能を提供するのにより多くの次数の適応フィルタ係数が必要であり、場合によっては、予測利得を高めるためのコスト（適応フィルタ情報の送信に必要な情報量、さらにはフィルタ情報の算出に必要な演算量）が大きくなりすぎる。したがって、ＩＣＰのパフォーマンスを向上させることができる方法を採用する必要がある。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＩＣＰパラメータを送信するのに必要な情報を圧縮しながら、高い予測利得を達成するとともに、高品質なステレオ信号を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の符号化装置は、ステレオ信号の第１チャネル信号および第２チャネル信号を用いてモノラル再生信号を生成するモノラル再生信号生成手段と、過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を用いた第１フィルタ処理により得られた信号と前記第１チャネル信号とを用いて生成された第１フィルタ係数を第１のチャネル間予測パラメータとする、第１チャネル間予測分析を行う第１チャネル間予測分析手段と、過去に入力された前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を用いた第２フィルタ処理により得られた信号と前記第２チャネル信号とを用いて生成された第２フィルタ係数を第２のチャネル間予測パラメータとする、第２チャネル間予測分析を行う第２チャネル間予測分析手段と、を具備する構成を採る。
【００２０】
本発明の復号装置は、符号化装置で生成されたモノラル信号の符号化データを復号してモノラル再生信号を生成するモノラル復号手段と、前記符号化装置においてなされた、符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第１サンプル列と符号化側ステレオ信号の第１チャネル信号とを用いた、第１チャネル間予測分析により生成された第１チャネル間予測パラメータを、第１フィルタ係数として用いることが可能な第１合成フィルタを有し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第１サンプル列を、入力した前記第１チャネル間予測パラメータを用いた前記第１合成フィルタによってフィルタリングすることによりステレオ再生信号の第１チャネル再生信号を生成する第１チャネル間予測合成手段と、前記符号化装置においてなされた、前記符号化側モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した符号化側第２サンプル列と前記符号化側ステレオ信号の第２チャネル信号とを用いた、第２チャネル間予測分析により生成された第２チャネル間予測パラメータを、第２フィルタ係数として用いることが可能な第２合成フィルタを有し、前記モノラル再生信号の複数サンプルをグループ化した第２サンプル列を、入力した前記第２チャネル間予測パラメータを用いた前記第２合成フィルタによってフィルタリングすることにより前記ステレオ再生信号の第２チャネル再生信号を生成する第２チャネル間予測合成手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＩＣＰパラメータを送信するのに必要な情報を圧縮しながら、高い予測利得を達成することができるとともに、高品質なステレオ信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明は、ＩＣＰを使用してのスケーラブルなステレオ符号化を行う中でなされるものであって、すべての情報およびパラメータはフレーム単位で生成される。また、以下の説明において、左チャネル信号、右チャネル信号、モノラル信号をそれぞれ、Ｌ、Ｒ、Ｍ、およびそれらの再生成信号をそれぞれ、Ｌ’、Ｒ’、Ｍ’として表す。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示す符号化装置１００には、例えばＰＣＭ（Pulse Code Modulation）形式における左チャネル信号と右チャネル信号とからなるステレオ信号がフレーム毎に入力される。また、図１に示す符号化装置１００からは、モノラル信号および左右のチャネルのＩＣＰパラメータに対する符号化データのビットストリームが出力される。
【００２４】
モノラル信号合成部１０１は、たとえば上記式（２）により、左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとを用いてモノラル信号Ｍを生成し、モノラル符号化部１０２にモノラル信号Ｍを出力する。
【００２５】
モノラル符号化部１０２は、モノラル音声コーデック（例えば、ＡＭＲ−ＷＢ、非特許文献４参照）によってモノラル信号Ｍを符号化し、得られた符号化データをローカル復号部１０３および多重化部１０８に出力する。
【００２６】
ローカル復号部１０３は、モノラル信号Ｍの符号化データを復号し、得られたモノラル再生成信号Ｍ’をＩＣＰ分析部１０４、１０５に出力する。
【００２７】
ＩＣＰ分析部１０４は、図９に示した適応フィルタからなり、左チャネル信号Ｌとモノラル再生成信号Ｍ’とを用いたＩＣＰ分析を行い、左チャネルＩＣＰパラメータを生成し、これをＩＣＰパラメータ量子化部１０６に出力する。ＩＣＰ分析部１０５は、図９に示した適応フィルタからなり、右チャネル信号Ｒとモノラル再生成信号Ｍ’とを用いたＩＣＰ分析を行い、右チャネルＩＣＰパラメータを生成し、これをＩＣＰパラメータ量子化部１０７に出力する。
【００２８】
ＩＣＰパラメータ量子化部１０６は、左チャネルＩＣＰパラメータを量子化し、得られた左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを多重化部１０８に出力する。ＩＣＰパラメータ量子化部１０７は、右チャネルＩＣＰパラメータを量子化し、得られた右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを多重化部１０８に出力する。
【００２９】
多重化部１０８は、モノラル信号Ｍの符号化データ、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データおよび右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを多重し、得られたビットストリームを出力する。
【００３０】
図２は、ＩＣＰ分析部１０４、１０５の適応フィルタＨ（ｚ）の構造を示す図である。図２の例では、入力信号ｘ（ｎ）を２サンプルずつグループ化してｘ’（ｎ）を生成する。適応フィルタパラメータの算出は、ｘ（ｎ）がｘ’（ｎ）に置き換わることを除いて上記式（１）と同一である。
【００３１】
また、図３は、入力サンプルをグループ化する方法を示す図である。図３に示す例では、Ｓｐ（１≦ｐ≦ｋ）それぞれにおいて、次の式（４）により、２つの隣接する入力サンプルをグループ化して１つのｘ’（ｎ）を生成する。
【数４】
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【００３２】
このように、ＩＣＰ分析部１０４、１０５は、入力された過去の複数サンプルをグループ化し、複数サンプルがグループ化されたサンプル列に対するフィルタ係数を用いたフィルタ処理によりＩＣＰプロセス（以下、「サンプルグループ化手法を伴うＩＣＰプロセス」という）を実行する。なお、入力サンプルをグループ化する方法は複数あり、図２、図３に示す方法は一例に過ぎない。
【００３３】
図４は、本実施の形態に係る復号装置の構成を示すブロック図である。図１に示した符号化装置１００から送信されたビットストリームは、図４に示す復号装置４００に受信される。
【００３４】
分離部４０１は、復号装置に受信されたビットストリームを分離し、モノラル信号Ｍの符号化データをモノラル復号部４０２に、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データをＩＣＰパラメータ復号部４０３に、右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データをＩＣＰパラメータ復号部４０４に、それぞれ出力する。
【００３５】
モノラル復号部４０２は、モノラル信号Ｍの符号化データを復号し、得られたモノラル再生成信号Ｍ’をＩＣＰ合成フィルタ４０５、４０６に出力する。ＩＣＰパラメータ復号部４０３は、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを復号し、復号された左チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰ合成フィルタ４０５に出力する。ＩＣＰパラメータ復号部４０４は、右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを復号し、復号された右チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰ合成フィルタ４０６に出力する。
【００３６】
ＩＣＰ合成フィルタ４０５は、ＩＣＰ分析部１０４の適応フィルタＨ（ｚ）と同一の構造を有し、左チャネルＩＣＰパラメータで構成されるＩＣＰ合成フィルタによってモノラル再生成信号Ｍ’をフィルタリングする（式（５））。これにより左チャネル再生成信号Ｌ’を得ることができる。
【数５】
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【００３７】
ＩＣＰ合成フィルタ４０６は、ＩＣＰ分析部１０５の適応フィルタＨ（ｚ）と同一の構造を有し、右チャネルＩＣＰパラメータで構成されるＩＣＰ合成フィルタによってモノラル再生成信号Ｍ’をフィルタリングする（式（６））。これにより右チャネル再生成信号Ｒ’を得ることができる。
【数６】
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【００３８】
ここで、式（５）のｂｉＬ（ｎ）および式（６）のｂｉＲ（ｎ）は、それぞれ左チャネルおよび右チャネルのＩＣＰパラメータの要素である。また、上記式（５）、（６）におけるｘ’（ｎ）は、ｘ（ｎ）をＭ’（ｎ）に置き換えた上で式（４）によって計算される。
【００３９】
このように、本実施の形態では、ＩＣＰプロセスが含まれるステレオ音声コーデックにおいて、サンプルグループ化手法を伴うＩＣＰプロセスによってＩＣＰパラメータを計算する。これにより、従来のＩＣＰでは（ｋ＋１）個のＩＣＰ係数を使用してｋ次の分析／合成フィルタを構築するのに対し、本実施の形態のＩＣＰでは（ｋ＋１）個のＩＣＰ係数を使用してより高い次数（例：２ｋ）の分析／合成ＩＣＰフィルタを構築することができる。したがって、ＩＣＰフィルタの予測次数を実質的に拡張することができ、より高い予測利得を達成することができると共に、より高い次数のＩＣＰパラメータを送信するのに必要な情報を圧縮することが可能となる。また、予測する対象である現在のサンプルと相関を持つ、時間的により古いサンプルも更に使用することによって、ＩＣＰの予測利得を高めることができる。そして、より高い予測利得が得られることにより、復号装置において、高品質なステレオ／モノラル信号が得られ、音質の良好な音声を得ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態のサンプルグループ化手法を伴うＩＣＰプロセスを使用することにより、所定のＩＣＰ予測利得を達成するのに必要なＩＣＰパラメータの次数を少なくすることができる。言い換えれば、サンプルグループ化手法を伴うＩＣＰは、ビットレートを低減することができる。
【００４１】
従来のＩＣＰでは、適応フィルタの係数は、フィルタ出力信号と参照信号との間の平均二乗誤差を最小にすることによって決定する。サンプルグループ化手法を追加することによる有効性の評価として、従来のＩＣＰと本実施の形態のＩＣＰとを比較するためのシミュレーション結果を以下に示す。この例においては、各チャネルに対して次数が６次のＩＣＰパラメータを使用する。図５に、左右のチャネルの音声信号の１フレームの波形を示す。対応するモノラル信号を式（２）によって計算し、その信号を使用して左右のチャネルを予測する。従来のＩＣＰを使用した場合、左チャネルおよび右チャネルの予測利得は、それぞれ、１９．４６ｄＢおよび９．７２ｄＢである。一方、本実施の形態のＩＣＰを使用した場合、左チャネルおよび右チャネルの予測利得は、それぞれ、２０．４８ｄＢおよび１０．７４ｄＢである。このように、本実施の形態のサンプルグループ化手法を伴うＩＣＰプロセスを使用することにより、従来よりも、それぞれのチャネルの予測利得を１ｄＢ高めることができ、より良好な予測利得を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１に示したＩＣＰと従来のＩＣＰの２種類のＩＣＰを使用する場合について説明する。具体的には、符号化装置が、これら２つのＩＣＰのうち予測利得が高い方のＩＣＰパラメータと、使用されたＩＣＰの種類を示す副情報とを復号装置に送り、復号装置が、副情報に基づいてＩＣＰ方法を選択し、ＩＣＰ合成フィルタを構築する。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係る符号化装置の構成を示すブロック図である。なお、図６に示す符号化装置６００において、図１に示した符号化装置１００と共通する部分には、同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図６に示す符号化装置６００は、図１に示した符号化装置１００と比較して、ＩＣＰ分析部１０４、１０５を削除し、ＩＣＰパラメータ選択部６０４、６０５を追加した構成を採る。
【００４４】
モノラル信号合成部１０１は、生成したモノラル信号Ｍをモノラル符号化部１０２およびＩＣＰパラメータ選択部６０４、６０５に出力する。ローカル復号部１０３は、モノラル再生成信号Ｍ’をＩＣＰパラメータ選択部６０４、６０５に出力する。
【００４５】
ＩＣＰパラメータ選択部６０４は、実施の形態１に示したＩＣＰによる分析と従来のＩＣＰによる分析を行い、それぞれのＩＣＰにおける予測利得を算出し、予測利得が高い方の左チャネルＩＣＰパラメータを選択し、選択した左チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰパラメータ量子化部１０６に出力し、使用されたＩＣＰの種類を示す副情報を多重化部１０８に出力する。
【００４６】
ＩＣＰパラメータ選択部６０５は、実施の形態１に示したＩＣＰによる分析と従来のＩＣＰによる分析を行い、それぞれのＩＣＰにおける予測利得を算出し、予測利得が高い方の右チャネルＩＣＰパラメータを選択し、選択した右チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰパラメータ量子化部１０７に出力し、使用されたＩＣＰの種類を示す副情報を多重化部１０８に出力する。
【００４７】
多重化部１０８は、モノラル信号Ｍの符号化データ、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データ、右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データ、左チャネルで使用されたＩＣＰの種類を示す副情報および右チャネルで使用されたＩＣＰの種類を示す副情報を多重し、得られたビットストリームを出力する。
【００４８】
図７は、ＩＣＰパラメータ選択部６０４の内部構成を示すブロック図である。第１ＩＣＰ分析部７０１および第２ＩＣＰ分析部７０２に入力される信号は、左チャネル信号Ｌとモノラル信号Ｍである。
【００４９】
第１ＩＣＰ分析部７０１は、図１０に示した従来のＦＩＲフィルタを使用して第１左チャネルＩＣＰパラメータを計算し、得られた第１左チャネルＩＣＰパラメータをローカル復号部７０３および決定部７０８に出力する。
【００５０】
第２ＩＣＰ分析部７０２は、図２および図３に示したようなＦＩＲフィルタを使用してサンプルグループ化手法を伴うＩＣＰにより第２左チャネルＩＣＰパラメータを計算し、得られた第２左チャネルＩＣＰパラメータをローカル復号部７０４および決定部７０８に出力する。
【００５１】
ローカル復号部７０３は、第１左チャネルＩＣＰパラメータとモノラル再生成信号Ｍ’とに基づいて第１左チャネル信号Ｌ’を再構築し、利得計算部７０５に出力する。利得計算部７０５は、再構築された第１左チャネル信号Ｌ’と原信号の左チャネル信号Ｌとを使用し、式（３）を用いて、従来のＩＣＰにおける予測利得Ｇａｉｎである第１予測利得Ｇｔｒを計算する。
【００５２】
ローカル復号部７０４は、第２左チャネルＩＣＰパラメータとモノラル再生成信号Ｍ’とに基づいて第２左チャネル信号Ｌ’を再構築し、利得計算部７０６に出力する。利得計算部７０６は、再構築された第２左チャネル信号Ｌ’と原信号の左チャネル信号Ｌとを使用し、式（３）を用いて、実施の形態１に示したＩＣＰにおける予測利得Ｇａｉｎである第２予測利得Ｇｓｇを計算する。
【００５３】
比較部７０７は、第１予測利得Ｇｔｒと第２予測利得Ｇｓｇとを比較し、大きい方の予測利得を有するＩＣＰの種類を示す副情報を生成し、決定部７０８及び多重化部１０８に出力する。
【００５４】
決定部７０８は、副情報に基づいて予測利得が高い方の左チャネルＩＣＰパラメータを選択し、ＩＣＰパラメータ量子化部１０６に出力する。
【００５５】
なお、ＩＣＰパラメータ選択部６０５の内部構成は、入力される左チャネル信号が右チャネル信号に置き換わることを除いて、ＩＣＰパラメータ選択部６０４のブロック図である図７と同一となる。
【００５６】
図８は、本実施の形態に係る復号装置の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す復号装置８００において、図４に示した復号装置４００と共通する部分には、同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図８に示す復号装置８００は、ＩＣＰ合成フィルタ８０５、８０６の作用が、図４に示した復号装置４００のＩＣＰ合成フィルタ４０５、４０６と異なる。
【００５７】
分離部４０１は、符号化装置６００から送信されて復号装置８００で受信されたビットストリームを分離し、モノラル信号Ｍの符号化データをモノラル復号部４０２に、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データをＩＣＰパラメータ復号部４０３に、右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データをＩＣＰパラメータ復号部４０４に、左チャネルで使用されたＩＣＰの種類を示す副情報をＩＣＰ合成フィルタ８０５に、右チャネルで使用されたＩＣＰの種類を示す副情報をＩＣＰ合成フィルタ８０６に、それぞれ出力する。
【００５８】
モノラル復号部４０２は、モノラル信号Ｍの符号化データを復号し、得られたモノラル再生成信号Ｍ’をＩＣＰ合成フィルタ８０５、８０６に出力する。ＩＣＰパラメータ復号部４０３は、左チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを復号し、復号された左チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰ合成フィルタ８０５に出力する。ＩＣＰパラメータ復号部４０４は、右チャネルＩＣＰパラメータの符号化データを復号し、復号された右チャネルＩＣＰパラメータをＩＣＰ合成フィルタ８０６に出力する。
【００５９】
ＩＣＰ合成フィルタ８０５、８０６は、内部にそれぞれ、第１ＩＣＰ分析部７０１の適応フィルタと同一の構造のフィルタおよび第２ＩＣＰ分析部７０２の適応フィルタと同一の構造のフィルタを有する。
【００６０】
ＩＣＰ合成フィルタ８０５は、使用するフィルタを副情報に基づいて決定し、左チャネルＩＣＰパラメータでＩＣＰ合成フィルタを構成し、このフィルタによってモノラル信号Ｍ’をフィルタリングする。これにより、左チャネルの合成信号Ｌ’が得られる。同様に、ＩＣＰ合成フィルタ８０６は、使用するフィルタを副情報に基づいて決定し、右チャネルＩＣＰパラメータでＩＣＰ合成フィルタを構成し、このフィルタによってモノラル信号Ｍ’をフィルタリングする。これにより、右チャネルの合成信号Ｒ’が得られる。
【００６１】
なお、符号化装置６００においてサンプルグループ化手法を伴うＩＣＰが選択された場合、上記式（５）、（６）におけるｘ’（ｎ）は、ｘ（ｎ）をＭ’（ｎ）に置き換えた上で式（４）によって計算される。また、符号化装置６００において従来のＩＣＰが選択された場合、上記式（５）、（６）におけるｘ’（ｎ）はＭ’（ｎ）に等しい。
【００６２】
このように、本実施の形態では、実施の形態１に示したＩＣＰと従来のＩＣＰの２種類のＩＣＰのうち予測利得が高い方のＩＣＰパラメータを選択する。これにより、対象の現在のサンプルと時間的により古い過去のサンプルとの間の相関が低いが、対象の現在のサンプルと時間的により新しい過去のサンプルとの相関が高い場合には、従来のＩＣＰによる予測利得の方が高くなるので、この場合に、従来のＩＣＰによるＩＣＰパラメータを使用することにより、ＩＣＰの性能を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態において、図７において、第１ＩＣＰ分析部７０１および第２ＩＣＰ分析部７０２に入力されるモノラル信号Ｍを、再構築されたモノラル信号Ｍ’に置き換えることができる。図８の復号装置８００のＩＣＰ合成フィルタ８０５、８０６には再構築されたモノラル信号Ｍ’が使用されるため、この場合には、符号化装置６００内の第１ＩＣＰ分析部７０１および第２ＩＣＰ分析部７０２への入力と復号装置８００のＩＣＰ合成フィルタ８０５、８０６への入力とが一致し、より予測性能を高めることができる。また、この場合、図６のＩＣＰパラメータ選択部６０４、６０５の入力信号としてモノラル信号Ｍは必要なくなる。
【００６４】
また、本実施の形態において、ＩＣＰに別の選択方法を適用することができる。この代替選択方法は、ＩＣＰの入力シーケンスと参照シーケンスとの間の相関を計算することに基づく。入力信号と参照信号との間の相関が高い、例えば所定のしきい値Ｔｈｒ（一例としてＴｈｒ＝０．７；ただし正規化された相関値に対するしきい値）より大きい場合、入力信号から参照信号の予測が比較的高精度に行えることを意味し、第１ＩＣＰ分析部７０１および第２ＩＣＰ分析部７０２は、従来のＩＣＰを選択する。
【００６５】
一方、入力信号と参照信号との間の相関が低い場合、所定の予測性能を得るためには、より高い次数のＩＣＰフィルタが必要である。そのような場合、第１ＩＣＰ分析部７０１および第２ＩＣＰ分析部７０２は、サンプルグループ化手法を伴うＩＣＰを選択する。この適応的な選択方法は、実施の形態２で示した方法に比べ計算量が少なくて済み、ＩＣＰの予測性能を維持しつつ計算の複雑さ（所要計算量）を低減することができる。
【００６６】
（その他の実施の形態）
上記各実施の形態で説明した符号化方式は、モノラル信号を使用して左右の信号を予測するタイプ（Ｍ−ＬＲタイプと呼ぶ）である。本発明では、この方式とは別に、Ｍ−Ｓタイプと呼ばれる符号化方式を採用することもできる。この代替方式では、モノラル信号を使用してサイド信号を予測することができる。サイド信号Ｓ（ｎ）は、次の式（７）によって計算することができる。このプロセスは、左チャネル信号がサイド信号に置き換わることを除いて、上記実施の形態１、２に示したＭ−ＬＲタイプのプロセスとほぼ同じである。復号装置では、次の式（８）、（９）に示すように、再構築されたサイド信号とモノラル信号とを使用することによって、左右のチャネルの合成音声信号を計算することができる。
【数７】
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【数８】
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【数９】
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【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００６８】
なお、上記各実施の形態において、復号装置４００、８００は、それぞれ、符号化装置１００、６００から送信されたビットストリームを受信するとしたが、それぞれ同様の構成を有するビットストリームを生成可能な異なる符号化装置により送信されたビットストリームを受信しても良い。
【００６９】
また、上記各実施の形態において、ＩＣＰ分析部１０４とＩＣＰ分析部１０５は、それぞれ同じ構造の適応フィルタを有するとしたが、本発明では、異なる構成の適応フィルタを用いることも可能である。すなわち、異なるＩＣＰ分析を行っても良い。また、上記各実施の形態では、ＩＣＰ分析部１０４とＩＣＰ分析部１０５において、入力するモノラル再生成信号Ｍ’の複数サンプルをグループ化する方法は、それぞれ同じ方法であるとしたが、本発明では、異なるグループ化方法を用いても良い。これらは、ＩＣＰパラメータ選択部６０４とＩＣＰパラメータ選択部６０５においても同様である。
【００７０】
また、上記各実施の形態において、ＩＣＰパラメータは、予測信号と参照信号との平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小化することによって求めるとしたが、本発明は、これに限定されない。
【００７１】
また、上記各実施の形態において、ステレオ／モノラル信号は、音声信号であるとして説明したが、本発明は、オーディオ信号等にも適用することができる。
【００７２】
また、本発明は、ＬＰ残差信号領域においても使用することができる。この場合、入力信号および参照信号としてＬＰ残差信号を使用しＩＣＰプロセスを実行することにより、本発明を使用することができる。
【００７３】
以上の説明は、本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明は、符号化装置、復号装置を有するシステムであればどのような場合にも適用することができる。
【００７４】
また、本発明に係る符号化装置および復号装置は、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。
【００７５】
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、本発明に係る符号化装置／復号装置と同様の機能を実現することができる。
【００７６】
また、上記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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る符号化装置および復号装置等は、携帯電話、ＩＰ電話、テレビ会議等に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る符号化装置のＩＣＰ分析部の適応フィルタＨ（ｚ）の構造を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る符号化装置のＩＣＰ分析部における入力サンプルをグループ化する他の方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る復号装置の構成を示すブロック図
【図５】ステレオ音声信号の１フレームの波形を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る符号化装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２に係るＩＣＰパラメータ選択部の内部構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２に係る復号装置の構成を示すブロック図
【図９】ＩＣＰの一般的なブロック図
【図１０】従来のＩＣＰにおけるフィルタ構造を示す図
【符号の説明】
【００８２】
１００、６００  符号化装置
１０１  モノラル信号合成部
１０２  モノラル符号化部
１０３  ローカル復号部
１０４、１０５  ＩＣＰ分析部
１０６、１０７  ＩＣＰパラメータ量子化部
１０８  多重化部
４００、８００  復号装置
４０１  分離部
４０２  モノラル復号部
４０３、４０４  ＩＣＰパラメータ復号部
４０５、４０６、８０５、８０６  ＩＣＰ合成フィルタ
６０４、６０５  ＩＣＰパラメータ選択部
７０１  第１ＩＣＰ分析部
７０２  第２ＩＣＰ分析部
７０３、７０４  ローカル復号部
７０５、７０６  利得計算部
７０７  比較部
７０８  決定部
【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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