(57)【要約】復号信号の音質の劣化を防ぎつつ、符号化ビットレートを低減することができるステレオ音声符号化装置を開示する。この装置において、空間情報分析部（１０１）は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報を分析する。類似度向上部（１０２）は、空間情報分析部（１０１）の分析結果に従って、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報の違いを補正し、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の類似度を向上させる。チャネル信号符号化部（１０３）は、両チャネル共通の音源を用いて、類似度を向上させた後のＬチャネル信号およびＲチャネル信号をそれぞれ符号化し、得られる単一の符号化情報を出力する。空間情報符号化部（１０４）は、空間情報分析部（１０１）の分析結果を符号化し、得られた符号化情報を出力する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正手段と、
類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化手段と、
前記補正手段における補正に関する情報を符号化する第２の符号化手段と、
を具備するステレオ符号化装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号に含まれる空間情報の双方または一方を補正し、
前記第２の符号化手段は、
前記空間情報の補正に関する情報を符号化する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項３】
前記空間情報は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のエネルギーおよび遅延時間の双方または一方を含む、
請求項２記載のステレオ符号化装置。
【請求項４】
前記第１の符号化手段は、
１組の適応符号帳および固定符号帳を具備する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項５】
前記第１の符号化手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号の双方の符号化歪みの和を最小とする前記音源を求める、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項６】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号の空間情報と前記第２チャネル信号の空間情報との差を求め、当該差を前記第１チャネル信号または前記第２チャネル信号のいずれか一方から除去する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項７】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、情報量の多いチャネル信号をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、当該サブチャネル信号の波形を前記メインチャネル信号の波形に近付ける補正を行う、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項８】
前記情報量の多いチャネル信号は、
エネルギーのより大きい方のチャネル信号である、
請求項７記載のステレオ符号化装置。
【請求項９】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、メインチャネル信号の空間情報とサブチャネル信号の空間情報との差を求め、当該差をサブチャネル信号から除去し、
前記第１の符号化手段は、
当該差が除去されたサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とする、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、メインチャネル信号の空間情報とサブチャネル信号の空間情報との差を求め、当該差をサブチャネル信号から除去し、
前記第１の符号化手段は、
当該差が除去される前のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とし、
当該差が除去されたサブチャネル信号から生成される合成信号を用いて符号化を行う、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項１１】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方に対して施された補正に関する情報を復号する第１の復号手段と、
前記補正が施され、類似度が高まった第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報を復号する第２の復号手段と、
前記補正に関する情報と、前記第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報とを用いて、前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号を復元する復元手段と、
を具備するステレオ復号装置。
【請求項１２】
請求項１記載のステレオ符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のステレオ復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項１４】
請求項１記載のステレオ符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項１５】
請求項１１記載のステレオ復号装置を具備する基地局装置。
【請求項１６】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正ステップと、
類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化ステップと、
前記補正ステップにおける補正に関する情報を符号化する第２の符号化ステップと、
を具備するステレオ符号化方法。
【請求項１７】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方に対して施された補正に関する情報を復号する第１の復号ステップと、
前記補正が施され、類似度が高まった第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報を復号する第２の復号ステップと、
前記補正に関する情報と、前記第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報とを用いて、前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号を復元する復元ステップと、
を具備するステレオ復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ステレオ信号に対し符号化を施すステレオ符号化装置、これに対応するステレオ復号装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  携帯電話機による通話のように、移動体通信システムにおける音声通信では、現在、モノラル方式による通信（モノラル通信）が主流である。しかし、今後、第４世代の移動体通信システムのように、伝送レートのさらなる高ビットレート化が進めば、複数チャネルを伝送するだけの帯域を確保できるようになるため、音声通信においてもステレオ方式による通信（ステレオ通信）が普及することが期待される。【０００３】  例えば、音楽をＨＤＤ（ハードディスク）搭載の携帯オーディオプレーヤに記録し、このプレーヤにステレオ用のイヤホンやヘッドフォン等を装着してステレオ音楽を楽しむユーザが増えている現状を考えると、将来、携帯電話機と音楽プレーヤとが結合し、ステレオ用のイヤホンやヘッドフォン等の装備を利用しつつ、ステレオ方式による音声通信を行うライフスタイルが一般的になることが予想される。また、最近普及しつつあるＴＶ会議等の環境において、臨場感ある会話を可能とするため、やはりステレオ通信が行われるようになることが予想される。【０００４】  一方、移動体通信システム、有線方式の通信システム等においては、システムの負荷を軽減するため、伝送される音声信号を予め符号化することにより伝送情報の低ビットレート化を図ることが一般的に行われている。【０００５】  そのため、最近、ステレオ音声信号を符号化する技術が注目を浴びている。例えば、ｃｒｏｓｓ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎを使って、ステレオ音声信号のＣＥＬＰ符号化の重み付けされた予測残差信号の符号化効率を高める符号化技術がある（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｓ．Ａ．Ｒａｍｐｒａｓｈａｄ、“Ｓｔｅｒｅｏｐｈｏｎｉｃ  ＣＥＬＰ  ｃｏｄｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｃｒｏｓｓ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，”、Ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ２０００  ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、ｐｐ．１３６−１３８、２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、非特許文献１に開示の技術は、２つチャネルの音声信号に対し、それぞれ別個に適応符号帳、固定符号帳等を有しており、各チャネルごとに別々の駆動音源信号を発生させ、合成信号を生成している。すなわち、各チャネルごとに音声信号のＣＥＬＰ符号化を行い、得られた各チャネルの符号化情報を復号側に出力している。そのため、符号化情報がチャネル数分だけ生成されることとなり、符号化情報量（符号化ビットレート）が増大するという問題がある。【０００７】  よって、本発明の目的は、復号信号の音質の劣化を防ぎつつ、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができるステレオ符号化装置、ステレオ復号装置、およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明のステレオ符号化装置は、第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正手段と、類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化手段と、前記補正手段における補正に関する情報を符号化する第２の符号化手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、復号信号の音質の劣化を防ぎつつ、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るステレオ符号化装置の機能ブロック図
【図２】同一発生源からの音を異なる位置で収音した信号の波形スペクトルの一例を示した図
【図３】実施の形態１に係るステレオ復号装置の機能ブロック図
【図４】実施の形態１に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係る音声符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る空間情報処理部内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】実施の形態２に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係る音声符号化部の主要な構成を示すブロック図
【図９】実施の形態３に係る空間情報付与部内部の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、２チャネルからなるステレオ信号を符号化する場合を例にとって説明する。【００１２】  （実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るステレオ符号化方法のコンセプトを説明するための図、すなわち本実施の形態に係るステレオ符号化装置の機能ブロック図である。【００１３】  本実施の形態に係るステレオ符号化装置において、まず、符号化対象であるステレオ信号のＬチャネル信号およびＲチャネル信号の相互間の特性の違いが補正される。この補正処理により、両チャネル信号間の類似度は向上する。そして、後続の符号化処理において、両チャネルに共通な単一の音源を用いて補正後の両チャネル信号の符号化を行い、単一の符号化パラメータ（単一の音源が複数の符号化パラメータで表現される場合には、一組の符号化パラメータ）を得る。両チャネル信号が互いに良く類似している状態となっているため、両チャネル共通の音源を用いて符号化を行うことが可能となる。【００１４】  一般的に、同一発生源からの音であっても、マイクロフォンの置かれている位置、すなわち、収音位置によって、信号波形が異なる特性を示すようになる。簡単な例としては、発生源からの距離に応じて、ステレオ信号のエネルギーは減衰すると共に、到達時間に遅延も生じ、収音位置によって異なる波形スペクトルを示すようになる。このように、ステレオ信号は、収音環境という空間的な因子によって大きな影響を受ける。【００１５】  この収音環境の違いによるステレオ信号の特性をより詳細に説明するために、図２に、同一発生源からの音を異なる２つの位置で収音した信号（Ｌチャネル信号ＳＬ、Ｒチャネル信号ＳＲ）の波形スペクトルの一例を示す。【００１６】  この図から、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号がそれぞれ異なる特性を示すことが見てとれる。この異なる特性を示す現象は、元の信号の波形に、収音位置によって異なる新たな空間的な特性が加えられた後に、マイクロフォン等の収音機器により音が収音された結果と捉えることができる。この特性を本明細書では空間情報（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ぶこととする。例えば、図２の例では、Ｌチャネル信号ＳＬを時間Δｔだけ遅延するとＬチャネル信号ＳＬ’となる。次に、Ｌチャネル信号ＳＬ’の振幅を一定の割合で減じて振幅差ΔＡを消滅させれば、Ｌチャネル信号ＳＬ’は同一発生源からの信号であるため、理想的にはＲチャネル信号ＳＲと一致することが期待できる。すなわち、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の特性の違いは、両チャネルの空間情報の差をなくすことにより、補正することができると考えられる。【００１７】  そこで、本実施の形態では、上記のＬチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報の双方または一方に適当な補正を加えることにより、２つのチャネル信号の波形を近付け、これらの信号の類似度を向上させる。これにより、符号化処理で使用される音源を共有することができ、また、符号化パラメータとしても両チャネル信号に対しそれぞれの符号化パラメータを生成しなくとも、単一の（または一組の）符号化パラメータを生成することによって精度の良い符号化情報を得ることができる。【００１８】  空間情報についてより詳細に説明するならば、空間情報は、音の発生源と各集音機器との間の空間に関する情報である。例えば、集音機器の位置によって各チャネル信号の振幅が変化したり位相が変化したりすることから、各チャネル信号は、音源から各集音機器に至るまでの空間に関する情報を含んでいると考えることができる。そして、この空間情報により、ステレオ信号は人間の聴感に広がり感を与えるようになる。また、各チャネル間についても同様に考えることができ、例えば、Ｌチャネル信号には、ＬチャネルとＲチャネルの各集音機器間の空間に関する情報が含まれていると考えることもできる。よって、各チャネル信号に含まれる空間情報を操作することにより、各チャネル信号を互いに類似させたり、各チャネル信号を音源信号に類似させたり、または各チャネル信号をある仮想チャネルの信号に類似させることもできる。この点に本発明者は注目し、本発明をするに至った。【００１９】  なお、両チャネルの類似度が向上していれば、Ｌチャネル信号とＲチャネル信号とで音源を共有することができる。よって、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号に対する補正としては、空間情報を補正するだけでなく、空間情報以外の他の特性を補正することによって両チャネルの類似度を向上させることもできる。【００２０】  図１に示した空間情報分析部１０１、類似度向上部１０２、およびチャネル信号符号化部１０３は、以下の動作を行うことによって、上記の処理を実現する。【００２１】  空間情報分析部１０１は、Ｌチャネル信号（ＳＬ）およびＲチャネル信号（ＳＲ）の各空間情報を分析し、分析結果を類似度向上部１０２および空間情報符号化部１０４に出力する。類似度向上部１０２は、空間情報分析部１０１から出力された分析結果に従って、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報の違いを補正することによって、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の類似度を向上させる。類似度向上部１０２は、類似度を向上させた後のＬチャネル信号（ＳＬ”）およびＲチャネル信号（ＳＲ”）をチャネル信号符号化部１０３に出力する。チャネル信号符号化部１０３は、両チャネル共通の音源を用いて、このＳＬ”およびＳＲ”をそれぞれ符号化し、得られる一組の符号化情報（チャネル信号符号化パラメータ）を出力する。空間情報符号化部１０４は、空間情報分析部１０１から出力された空間情報の分析結果を符号化し、得られた符号化情報（空間情報符号化パラメータ）を出力する。【００２２】  なお、上記の説明では、ＳＬおよびＳＲの双方の波形を補正し、これにより類似度を向上させた２つの信号（ＳＬ”、ＳＲ”）を類似度向上部１０２から出力する場合を例にとって説明したが、ＳＬおよびＳＲのいずれか一方の波形を、他方の波形に近付けるように補正しても良い。かかる場合、例えばＳＬに補正を加えたとすると、類似度向上部１０２の出力は、ＳＬ”、ＳＲとなる。すなわち、ＳＲが類似度向上部１０２を経由せずにチャネル信号符号化部１０３に直接入力される構成と実質的に同一となる。【００２３】  また、上記の空間情報の具体例としては、以下のものがある。【００２４】  例えば、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差という２つのパラメータを空間情報として使用することができる。これらは定量化のし易いパラメータである。また、バリエーションとして周波数帯域ごとの伝播特性、例えば、位相差、振幅比等を使用することもできる。【００２５】  図３は、上記のステレオ符号化装置に対応する本実施の形態に係るステレオ復号装置の機能ブロック図である。【００２６】  空間情報復号部１５１は、空間情報符号化パラメータを復号し、得られた空間情報をチャネル信号復元部１５３に出力する。チャネル信号復号部１５２は、チャネル信号符号化パラメータを復号し、特定のチャネル信号を得る。このチャネル信号は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の両チャネルの空間情報を補正し、ＬチャネルおよびＲチャネルに共通の両チャネル間の類似度を高めたチャネル信号となっている。このＬチャネルおよびＲチャネル共通のチャネル信号は、チャネル信号復元部１５３に出力される。チャネル信号復元部１５３は、チャネル信号復号部１５２から出力されたチャネル信号を、空間情報復号部１５１から出力される空間情報を用いてＬチャネル信号およびＲチャネル信号にそれぞれ復元し、出力する。【００２７】  このように、本実施の形態に係るステレオ符号化方法およびステレオ復号方法によれば、ステレオ信号の各チャネル信号を補正することによって各チャネル信号の類似度を高めてから、各チャネル信号を各チャネル共通の音源を用いて符号化するので、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。また、符号化側は、各チャネルの空間情報の差も符号化して出力するため、復号側では、これを用いて各チャネル信号を精度良く再生することができる。【００２８】  なお、上記の説明においては、各チャネル信号の類似度を高めた後、各チャネル共通の音源を用いて各チャネルに対し符号化を施す場合を例にとって説明したが、両チャネルの類似度は高まっているので、一方のチャネルのみを選択して符号化対象とし、この選択チャネルのみの符号化情報を出力しても良い。かかる場合でも、復号側では、選択チャネルの符号化情報を復号して、この選択チャネルの信号を再生することができると共に、符号化側で選択されなかった非選択チャネルについても、符号化側から出力された空間情報を用いて選択チャネルからこの非選択チャネルを大きく品質を低下させることなく再生することができる。【００２９】  また、類似度向上部１０２における両チャネル信号の空間情報の補正の仕方には種々の方法がある。例えば、両チャネル信号から完全に空間情報を除去し、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号を音源信号（音源で生成された音声信号）に戻したり、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の算術平均［（Ｌ＋Ｒ）／２］をモノラル信号と擬制し、両チャネル信号からそれぞれ所定の空間情報を除去して、擬制モノラル信号に変換する方法がある。しかし、理論的には、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号を上記の音源信号や擬制モノラル信号に変換することは可能であっても、実際に音が取得されるのは実際に２つのマイクロフォン（ＬチャネルおよびＲチャネル）が設置されている場所のみであって、符号化装置が取得できるのはＬチャネル信号およびＲチャネル信号のみである。【００３０】  そこで、本実施の形態のより詳細な実施例においては、Ｌチャネル信号またはＲチャネル信号の一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、サブチャネル信号から所定の空間情報を除去することにより、この信号をメインチャネル信号に類似させる。符号化装置は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の双方を取得しているので、両チャネル信号を比較分析することにより、上記の所定の空間情報、すなわち、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の空間情報の差を求めることができる。【００３１】  次いで、図４および図５を用いて、本実施の形態に係るステレオ符号化方法について更に詳細に説明する。【００３２】  図４は、本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置、すなわち、図１に示したステレオ符号化方法のコンセプトを具現化したステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図である。ここで、以下に示す第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号とは、それぞれＬチャネル音声信号およびＲチャネル音声信号、またはその逆のチャネルの音声信号のことを示す。【００３３】  本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置は、音声符号化部１００、ＭＣ選択部１０５、およびＭＣ選択情報符号化部１０６を備える。音声符号化部１００が、図１に示した機能ブロック全体に対応した構成である。【００３４】  ＭＣ選択部１０５は、入力される第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号の一方をメインチャネル、他方をサブチャネルとし、メインチャネル信号（ＭＣ）およびサブチャネル信号（ＳＣ）を音声符号化部１００に出力する。【００３５】  音声符号化部１００は、まず、メインチャネル信号とサブチャネル信号とを比較分析し、両チャネルの空間情報の差を求める。次に、音声符号化部１００は、サブチャネル信号から、この求まった空間情報の差を除去してメインチャネル信号に類似させた後、両チャネルに共通の音源を用いて、メインチャネル信号およびメインチャネル信号に類似させたサブチャネル信号の符号化を行い、得られる符号化情報（チャネル信号符号化パラメータ）を出力する。また、音声符号化部１００は、求まった空間情報の差に対しても符号化を行い、この符号化情報（空間情報符号化パラメータ）も出力する。【００３６】  ＭＣ選択情報符号化部１０６は、ＭＣ選択部１０５でいずれのチャネルをメインチャネルとしたのかを示すＭＣ選択情報を符号化し、この符号化情報（ＭＣ選択情報符号化パラメータ）を出力する。このＭＣ選択情報符号化パラメータは、音声符号化部１００で生成されたチャネル信号符号化パラメータおよび空間情報符号化パラメータと共に、符号化情報として復号装置に伝送される。【００３７】  図５は、上記の音声符号化部１００内部の主要な構成を示すブロック図である。ここでは、音声信号の符号化方法としてＣＥＬＰ符号化を用いる場合を例にとって説明する。【００３８】  この音声符号化部１００は、大きく分けて、メインチャネル信号（ＭＣ）を符号化するＭＣ符号化部１１０−１、サブチャネル信号（ＳＣ）を符号化するＳＣ符号化部１１０−２、空間情報処理部１２３、および両チャネルに共通の適応符号帳、固定符号帳等を備えている。また、空間情報処理部１２３が、図１に示した機能ブロックのうちの空間情報分析部１０１、類似度向上部１０２、および空間情報符号化部１０４に対応している。【００３９】  なお、ＭＣ符号化部１１０−１とＳＣ符号化部１１０−２とは、符号化対象の信号は異なるものの内部の基本的構成は同様である。よって、同一の構成要素に対しては、同一の符号にＭＣ符号化部１１０−１、ＳＣ符号化部１１０−２の別を示す番号１、２をハイフンの後に付して示す。そして、ＭＣ符号化部１１０−１側の構成の説明のみを行い、ＳＣ符号化部１１０−２側については基本的にその説明を省略する。【００４０】  音源符号化部１００は、声道情報と音源情報とからなるメインチャネル信号、サブチャネル信号を、声道情報については、ＬＰＣパラメータ（線形予測係数）を求めることにより符号化し、音源情報については、予め記憶されている音声モデルのいずれを用いるかを特定するインデックス、すなわち、適応符号帳１１７および固定符号帳１１８でどのような音源ベクトルを生成するかを特定するインデックスを求めることにより、音源情報を符号化する。【００４１】  具体的には、音声符号化部１００の各部は以下の動作を行う。【００４２】  ＬＰＣ分析部１１１−１は、メインチャネル信号に対して線形予測分析を施し、スペクトル包絡情報であるＬＰＣパラメータを求め、ＬＰＣ量子化部１１２−１および聴覚重み付け部１１５−１へ出力する。なお、ＳＣ符号化部１１０−２のＬＰＣ分析部１１１−２は、空間情報処理部１２３によって所定の処理を施されたサブチャネル信号に対し、上記の処理を行う。空間情報処理部１２３の処理については後述する。【００４３】  ＬＰＣ量子化部１１２−１は、ＬＰＣ分析部１１１−１で得られるＬＰＣパラメータを量子化し、得られる量子化ＬＰＣパラメータをＬＰＣ合成フィルタ１１３−１へ出力し、量子化ＬＰＣパラメータのインデックス（ＬＰＣ量子化インデックス）を符号化パラメータとして出力する。【００４４】  一方、適応符号帳１１７は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１およびＬＰＣ合成フィルタ１１３−２の双方で共通に使用された過去の駆動音源を記憶しており、歪み最小化部１１６から指示されたインデックスに対応する適応符号帳ラグに従って、記憶している駆動音源から１サブフレーム分の音源ベクトルを生成する。この音源ベクトルは、適応符号帳ベクトルとして乗算器１２０へ出力される。【００４５】  固定符号帳１１８は、所定形状の音源ベクトルを複数個予め記憶しており、歪み最小化部１１６から指示されたインデックスに対応する音源ベクトルを、固定符号帳ベクトルとして乗算器１２１へ出力する。【００４６】  なお、上記の適応符号帳１１７は、有声音のように周期性の強い成分を表現するために使われ、一方、固定符号帳１１８は、白色雑音のように周期性の弱い成分を表現するために使われる。【００４７】  ゲイン符号帳１１９は、歪み最小化部１１６からの指示に従って、適応符号帳１１７から出力される適応符号帳ベクトル用のゲイン（適応符号帳ゲイン）、および固定符号帳１１８から出力される固定符号帳ベクトル用のゲイン（固定符号帳ゲイン）を生成し、それぞれ乗算器１２０、１２１へ出力する。【００４８】  乗算器１２０は、ゲイン符号帳１１９から出力される適応符号帳ゲインを、適応符号帳１１７から出力される適応符号帳ベクトルに乗じ、加算器１２２へ出力する。【００４９】  乗算器１２１は、ゲイ���符号帳１１９から出力される固定符号帳ゲインを、固定符号帳１１８から出力される固定符号帳ベクトルに乗じ、加算器１２２へ出力する。【００５０】  加算器１２２は、乗算器１２０から出力される適応符号帳ベクトルと、乗算器１２１から出力される固定符号帳ベクトルとを加算し、加算後の音源ベクトルを駆動音源としてＬＰＣ合成フィルタ１１３−１およびＬＰＣ合成フィルタ１１３−２に出力する。【００５１】  ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１は、ＬＰＣ量子化部１１２−１から出力される量子化ＬＰＣパラメータをフィルタ係数とし、適応符号帳１１７および固定符号帳１１８で生成される音源ベクトルを駆動音源としたフィルタ関数、すなわち、ＬＰＣ合成フィルタを用いて合成信号を生成する。この合成信号は、加算器１１４−１へ出力される。【００５２】  加算器１１４−１は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１で生成される合成信号をメインチャネル信号（加算器１１４−２では、空間情報除去後のサブチャネル信号）から減ずることによって誤差信号を算出し、この誤差信号を聴覚重み付け部１１５−１へ出力する。なお、この誤差信号が符号化歪みに相当する。【００５３】  聴覚重み付け部１１５−１は、ＬＰＣ分析部１１１−１から出力されるＬＰＣパラメータをフィルタ係数とする聴覚重み付けフィルタを用いて、加算器１１４−１から出力される符号化歪みに対して聴覚的な重み付けを施し、歪み最小化部１１６へ出力する。【００５４】  歪み最小化部１１６は、聴覚重み付け部１１５−１および聴覚重み付け部１１５−２から出力される符号化歪みの双方を考慮し、双方の符号化歪みの和が最小となるような、適応符号帳１１７、固定符号帳１１８、およびゲイン符号帳１１９の各インデックス（符号帳インデックス）をサブフレームごとに求め、これらのインデックスを符号化情報として出力する。【００５５】  具体的には、符号化歪みは、符号化対象となる元の信号と合成信号との差の２乗によって表される。そのため、聴覚重み付け部１１５−１から出力される符号化歪みをａ２とし、聴覚重み付け部１１５−２から出力される符号化歪みをｂ２とすると、歪み最小化部１１６は、これら符号化歪みの和ａ２＋ｂ２を最小とする、適応符号帳１１７、固定符号帳１１８、およびゲイン符号帳１１９の各インデックス（符号帳インデックス）を求める。【００５６】  なお、上記の適応符号帳１１７および固定符号帳１１８に基づいて合成信号を生成し、この信号の符号化歪みを求める一連の処理は、閉ループ（帰還ループ）となっており、歪み最小化部１１６は、各符号帳に指示するインデックスを１サブフレーム内において様々に変化させることによって各符号帳を探索し、最終的に得られる、両チャネルの符号化歪みを最小とする各符号帳のインデックスを出力する。【００５７】  また、符号化歪みが最小となる際の駆動音源は、サブフレームごとに適応符号帳１１７へフィードバックされる。適応符号帳１１７は、このフィードバックにより、記憶されている駆動音源を更新する。【００５８】  図６は、空間情報処理部１２３内部の主要な構成を示すブロック図である。この空間情報処理部１２３には、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の双方が入力される。【０���５９】  空間情報分析部１３１は、メインチャネル信号とサブチャネル信号とを比較分析することによって、両チャネル信号の空間情報の差を求め、得られた分析結果を空間情報量子化部１３２に出力する。【００６０】  空間情報量子化部１３２は、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差に対し量子化を行い、得られる空間情報の符号化パラメータ（空間情報量子化インデックス）を出力する。また、空間情報量子化部１３２は、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差を量子化した空間情報量子化インデックスに対して逆量子化を施して空間情報除去部１３３に出力する。【００６１】  空間情報除去部１３３は、空間情報量子化部１３２から出力された逆量子化された空間情報量子化インデックス、すなわち、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差を量子化して逆量子化した信号を、入力されたサブチャネル信号から減じることにより、サブチャネル信号をメインチャネル信号に類似した信号に変換する。この空間情報が除去されたサブチャネル信号は、ＬＰＣ分析部１１１−２に出力される。【００６２】  次に、空間情報処理部１２３の各部の処理を、数式を用いて詳細に説明する。まず、空間情報として、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差を使用する場合を例にとって説明する。【００６３】  空間情報分析部１３１は、２チャネル間のフレーム単位のエネルギー比を算出する。まず、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の１フレーム内のエネルギーＥＭＣおよびＥＳＣが、次の式（１）および式（２）に従って求められる。
【数１】
2006059567.tif 000002
【数２】
2006059567.tif 000003
ここで、ｎはサンプル番号、ＦＬは１フレームのサンプル数（フレーム長）である。また、ｘＭＣ（ｎ）およびｘＳＣ（ｎ）は、各々メインチャネル信号およびサブチャネル信号の第ｎサンプルの振幅を示す。【００６４】  そして、空間情報分析部１３１は、メインチャネル信号およびサブチャネル信号のエネルギー比の平方根Ｃを次の式（３）に従って求める。
【数３】
2006059567.tif 000004
【００６５】  また、空間情報分析部１３１は、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する２チャネル間の信号の時間的ずれの量である遅延時間差を、以下のように、２チャネルの信号間で相互相関が最も高くなるような値として求める。具体的には、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の相互相関関数Φが次の式（４）に従って求められる。
【数４】
2006059567.tif 000005
ここで、ｍはあらかじめ定めたｍｉｎ＿ｍからｍａｘ＿ｍまでの範囲の値をとるものとし、Φ（ｍ）が最大となるときのｍ＝Ｍをサブチャネル信号のメインチャネル信号に対する遅延時間差とする。【００６６】  なお、上記のエネルギー比および遅延時間差を以下の式（５）によって求めても良い。式（５）では、メインチャネル信号と、メインチャネル信号に対する空間情報を除去したサブチャネル信号と、の誤差Ｄを最小にするようなエネルギー比の平方根Ｃおよび遅延時間差ｍを求める。
【数５】
2006059567.tif 000006
【００６７】  空間情報量子化部１３２は、上記Ｃおよびｍを予め定めたビット数で量子化し、量子化値をそれぞれ、ＣＱおよびＭＱとする。【００６８】  空間情報除去部１３３は、サブチャネル信号から以下の式（６）の変換式に従って空間情報を除去する。
【数６】
2006059567.tif 000007
【００６９】  以上説明したように、本実施の形態によれば、ステレオ信号の各チャネル信号を補正することによって各チャネル信号の類似度を高めてから、各チャネル信号を各チャネル共通の音源を用いて符号化するので、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。【００７０】  また、各チャネル信号を共通の音源を用いて符号化するので、各チャネル用に、適応符号帳、固定符号帳、およびゲイン符号帳のセットを２セット設置する必要がなく、１セットの各符号帳で音源を生成することができる。すなわち、回路規模を削減することができる。【００７１】  また、以上の構成において、歪み最小化部１１６は、メインチャネル信号だけでなくサブチャネル信号も考慮し、双方のチャネルの符号化歪みが最小となるような制御を行う。よって、符号化性能が高まり、復号信号の音質を向上させることができる。【００７２】  なお、本実施の形態の図５では、ステレオ音声信号の符号化にＣＥＬＰ符号化が用いられる場合を例にとって説明したが、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の類似度を高める補正を行い、事実上、単一のチャネル信号と擬制される状態にすることができれば、符号化情報量を削減することができるので、必ずしもＣＥＬＰ符号化のように予め定められた音源情報を符号帳として有する符号化方法でなくても良い。【００７３】  また、本実施の形態においては、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差という２つのパラメータの双方を空間情報とする場合を例にとって説明したが、空間情報としていずれか一方のパラメータだけを使用するようにしても良い。１つのパラメータのみを使用する場合は、２つのパラメータを用いる場合と比較して２つのチャネルの類似性を向上させる効果が減少するが、逆に符号化ビット数をさらに削減できるという効果がある。【００７４】  例えば、空間情報として２チャネル間のエネルギー比のみを用いる場合、サブチャネル信号の変換は、上記式（３）で求まるエネルギー比の平方根Ｃを量子化した値ＣＱを用いて、以下の式（７）に従って行う。
【数７】
2006059567.tif 000008
【００７５】  例えば、空間情報として２チャネル間の遅延時間差のみを用いる場合、サブチャネル信号の変換は、上記式（４）で求まるΦ（ｍ）を最大とするｍ＝Ｍを量子化した値ＭＱを用いて、以下の式（８）に従って行う。
【数８】
2006059567.tif 000009
【００７６】  （実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図である。このステレオ音声符号化装置は、実施の形態１に示したステレオ音声符号化装置（図４参照）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】  本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置は、第１チャネルおよび第２チャネルの双方の音声信号のエネルギーを算出し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルとして選択する。ここで、エネルギーは各フレームごとに算出され、メインチャネルの選択も各フレームごとに行われる。以下、詳細に説明する。【００７８】  エネルギー算出部２０１は、第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号のフレームごとのエネルギーＥ１およびＥ２を以下の式（９）および（１０）に従って求め、ＭＣ選択部１０５ａに出力する。
【数９】
2006059567.tif 000010
【数１０】
2006059567.tif 000011
【００７９】  ＭＣ選択部１０５ａは、第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号のうち、いずれの信号をメインチャネル信号とするかを決定する。具体的には、２チャネルのフレーム単位のエネルギーＥ１とＥ２とを比較し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルとし、小さい方のチャネルをサブチャネルとする。すなわち、以下の式（１１）が示す条件の場合は、第１チャネルをメインチャネル、第２チャネルをサブチャネルとする。
【数１１】
2006059567.tif 000012
また、以下の式（１２）が示す条件の場合は、第２チャネルをメインチャネル、第１チャネルをサブチャネルとする。
【数１２】
2006059567.tif 000013
【００８０】  ＭＣ選択情報符号化部１０６は、フレーム毎にメインチャネルおよびサブチャネルの選択が行われているため、いずれのチャネルがメインチャネルに選択されたかの情報（ＭＣ選択情報）を符号化する。【００８１】  このように、本実施の形態によれば、両チャネルのフレーム毎のエネルギーを算出し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルに選択する。ここで、一般的に、エネルギーの大きい信号の方がより多くの情報量を含んでいると推測される。よって、本実施の形態では、より情報量の多い方のチャネルをメインチャネルとすることにより、符号化誤差を小さくすることができる。【００８２】  なお、本実施の形態では、各チャネルのエネルギーを算出し、これを基準としてメインチャネルを選択する場合を例にとって説明したが、直接的に各チャネルの情報量を認識し、情報量の多い方のチャネルをメインチャネルと選択するようにしても良い。【００８３】  また、本実施の形態では、単にフレーム単位のエネルギーをメインチャネルの選択基準とする場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば、エネルギーを平滑化した値を使用するようにしても良い。これにより、エネルギーの変動に伴ってメインチャネルおよびサブチャネルが過度に切り換えられることを抑えることができる。ここで、エネルギーを平滑化するためには、例えば、次の式（１３）および（１４）を用いて、平滑化されたエネルギーＥ１ＳおよびＥ２Ｓを求める。
【数１３】
2006059567.tif 000014
【数１４】
2006059567.tif 000015
ここで、α１Ｓおよびα２Ｓは、次の式（１５）を満足する定数である。
【数１５】
2006059567.tif 000016
【００８４】  （実施の形態３）
本発明の実施の形態１、２では、ＳＣ符号化部１１０−２の実際の符号化対象は、空間情報処理部１２３によって空間情報が除去された後のサブチャネル信号である。具体的には、ＳＣ符号化部１１０−２は、空間情報除去後のサブチャネル信号から合成信号を生成し、この合成信号と、元の空間情報除去後のサブチャネル信号との間の符号化歪みが最小となるように符号化パラメータの最適化ループを回し、符号化を行っている。換言すると、実施の形態１、２は、サブチャネルの符号化において、空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化対象とし、この空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行っている。【００８５】  本発明の実施の形態３では、サブチャネルの符号化において、空間情報が除去される前のサブチャネル信号、すなわち空間情報を含んだままのサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行う。【００８６】  なお、本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置の基本的構成は、実施の形態１に示したステレオ音声符号化装置（図４参照）と同様であるので、その説明は省略し、実施の形態１に示した音声符号化部１００（図５参照）と異なる構成である音声符号化部３００について以下説明する。【００８７】  図８は、上記の音声符号化部３００の主要な構成を示すブロック図である。実施の形態１に示した音声符号化部１００と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。【００８８】  ＳＣ符号化部３１０は、空間情報処理部１２３によって空間情報が除去されたサブチャネル信号に対し、空間情報付与部３０１によって再度空間情報を付加する。すなわち、空間情報付与部３０１は、空間情報処理部１２３からサブチャネル信号についての空間情報が与えられ、これをＬＰＣ合成フィルタ１１３−２から出力される合成信号に付加し、加算器１１４−２に出力する。【００８９】  加算器１１４−２は、空間情報付与部３０１から出力される空間情報付与後の合成信号をサブチャネル信号から減ずることによって符号化歪みを算出し、この符号化歪みを聴覚重み付け部１１５−２を介して歪み最小化部１１６へ出力する。【００９０】  歪み最小化部１１６は、ＭＣ符号化部１１０−１およびＳＣ符号化部３１０から出力される符号化歪みに対し、前述の通り、双方の符号化歪みの和が最小となるような各符号帳のインデックスをサブフレームごとに求め、これらのインデックスを符号化情報として出力する。【００９１】  また、ＳＣ符号化部３１０は、サブチャネル信号に対する聴覚重み付けを、サブチャネル信号に基づいて生成されるＬＰＣ係数によって行うために、ＬＰＣ分析部１１１−２とは別個にＬＰＣ分析部３０２を備える。【００９２】  ＬＰＣ分析部３０２は、サブチャネル信号を入力としてＬＰＣ分析を行い、得られるＬＰＣ係数を聴覚重み付け部１１５−２に出力する。【００９３】  聴覚重み付け部１１５−２は、ＬＰＣ分析部３０２から出力されるＬＰＣ係数を用いて、加算器１１４−２から出力される符号化歪みに対して聴覚重み付けを行う。【００９４】  図９は、上記空間情報付与部３０１内部の主要な構成を示すブロック図である。【００９５】  空間情報逆量子化部３２１は、空間��報処理部１２３から出力された空間情報量子化インデックスを逆量子化し、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する空間情報の差を空間情報復号部３２２に出力する。【００９６】  空間情報復号部３２２は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−２から出力される合成信号に対し、空間情報逆量子化部３２１から出力される空間情報の差を適用し、空間情報付与後の合成信号を生成し、加算器１１４−２に出力する。【００９７】  次に、空間情報付与部３０１における空間情報を付与したサブチャネル信号を生成するための処理を、数式を用いて説明する。【００９８】  まず、空間情報として、メインチャネル信号とサブチャネル信号との間のエネルギー比および遅延時間差を使用する場合について説明する。実施の形態１と同様に、空間情報量子化インデックスであるエネルギー比と遅延時間差の量子化値をそれぞれＣＱ、ＭＱとすると、空間情報逆量子化部３２１は、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する空間情報の差、すなわちエネルギー比Ｃ’および遅延時間差Ｍ’を求める。そして、空間情報復号部３２２は、以下の式（１６）によって空間情報付与後のサブチャネル信号を求める。
【数１６】
2006059567.tif 000017
【００９９】  また、空間情報として、２チャネル間のエネルギー比のみを用いる場合は、空間情報付与後のサブチャネル信号は、以下の式（１７）によって求まる。
【数１７】
2006059567.tif 000018
【０１００】  さらに、空間情報として、２チャネル間の遅延時間差のみを用いる場合、空間情報付与後のサブチャネル信号は、以下の式（１８）によって求まる。
【数１８】
2006059567.tif 000019
【０１０１】  このように、本実施の形態によれば、サブチャネルの符号化において、空間情報が除去される前のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行うので、以下の理由により実施の形態１、２よりもさらに符号化性能を向上させることができる。【０１０２】  すなわち、実施の形態１、２では、空間情報除去後のサブチャネル信号を実際の符号化対象とし、この符号化歪みを最小化している。しかし、復号信号として最終的に出力されるべき信号はサブチャネル信号であり、空間情報除去後のサブチャネル信号ではない。すると、空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とすると、最終的な復号信号であるサブチャネル信号に含まれる符号化歪みは充分に最小化されていない可能性がある。例えば、サブチャネル信号の振幅がメインチャネル信号の振幅よりも大きい場合であっても、歪み最小化部１１６に入力されるサブチャネル信号の符号化歪みは、メインチャネル信号とのエネルギー差を除去した後の信号に基づいて算出されるものである。ところが、復号装置においては、復号後のサブチャネル信号に別途復号された空間情報を付与して合成信号を生成することになる。そうすると、空間情報付与により、サブチャネル信号の振幅が増幅されることとなるので、これに元々含まれる符号化歪みも増幅されてしまうことになる。【０１０３】  一方、本実施の形態では、空間情報が除去されていないサブチャネル信号そのものを符号化対象とし、最終的な復号信号を得る際に含まれ得る符号化歪みを対象に歪み最小化の処理を行う。よって、より符号化性能を向上させることができる。【０１０４】  また、以上の構成において、聴覚重み付け処理に用いるＬＰＣ係数は、ＳＣ符号化部３１０の入力信号であるサブチャネル信号を別途ＬＰＣ分析して求める。すなわち、最終的な復号信号であるべきサブチャネル信号そのものを反映した聴覚重みによって聴覚重み付けを行う。よって、より聴覚的に歪みの小さい符号化パラメータを得ることができる。【０１０５】  以上、本発明の各実施の形態について説明した。【０１０６】  本発明に係るステレオ符号化装置およびステレオ符号化方法は、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。【０１０７】  本発明に係るステレオ符号化装置は、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および基地局装置を提供することができる。また、本発明に係るステレオ符号化装置およびステレオ符号化方法は、有線方式の通信システムにおいても利用可能である。【０１０８】  なお、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、本発明に係るステレオ符号化方法の処理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、本発明のステレオ符号化装置と同様の機能を実現することができる。【０１０９】  また、適応符号帳（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｃｏｄｅｂｏｏｋ）は適応音源符号帳と呼ばれることがあり、固���符号帳（ｆｉｘｅｄ  ｃｏｄｅｂｏｏｋ）は固定音源符号帳と呼ばれることがある。さらに、固定符号帳は、確率符号帳（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｃｏｄｅｂｏｏｋ）または乱数符号帳（ｒａｎｄｏｍ  ｃｏｄｅｂｏｏｋ）と呼ばれることがある。【０１１０】  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チップ化されていても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されていても良い。【０１１１】  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。【０１１２】  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。【０１１３】  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。【０１１４】  本明細書は、２００４年１１月３０日出願の特願２００４−３４７２７３および２００５年３月３１日出願の特願２００５−１００８５０に基づく。これらの内容はすべてここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】  本発明に係るステレオ符号化装置、ステレオ復号装置、およびこれらの方法は、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できる。
【図１】
2006059567.tif 000020
【図２】
2006059567.tif 000021
【図３】
2006059567.tif 000022
【図４】
2006059567.tif 000023
【図５】
2006059567.tif 000024
【図６】
2006059567.tif 000025
【図７】
2006059567.tif 000026
【図８】
2006059567.tif 000027
【図９】
2006059567.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月29日(2007.5.29)
【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】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正手段と、
類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化手段と、
前記補正手段における補正に関する情報を符号化する第２の符号化手段と、
を具備するステレオ符号化装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号に含まれる空間情報の双方または一方を補正し、
前記第２の符号化手段は、
前記空間情報の補正に関する情報を符号化する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項３】
前記空間情報は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のエネルギーおよび遅延時間の双方または一方を含む、
請求項２記載のステレオ符号化装置。
【請求項４】
前記第１の符号化手段は、
１組の適応符号帳および固定符号帳を具備する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項５】
前記第１の符号化手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号の双方の符号化歪みの和を最小とする前記音源を求める、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項６】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号の空間情報と前記第２チャネル信号の空間情報との差を求め、当該差を前記第１チャネル信号または前記第２チャネル信号のいずれか一方から除去する、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項７】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、情報量の多いチャネル信号をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、当該サブチャネル信号の波形を前記メインチャネル信号の波形に近付ける補正を行う、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項８】
前記情報量の多いチャネル信号は、
エネルギーのより大きい方のチャネル信号である、
請求項７記載のステレオ符号化装置。
【請求項９】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、メインチャネル信号の空間情報とサブチャネル信号の空間情報との差を求め、当該差をサブチャネル信号から除去し、
前記第１の符号化手段は、
当該差が除去されたサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とする、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、
前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号のうち、一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、メインチャネル信号の空間情報とサブチャネル信号の空間情報との差を求め、当該差をサブチャネル信号から除去し、
前記第１の符号化手段は、
当該差が除去される前のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とし、
当該差が除去されたサブチャネル信号から生成される合成信号を用いて符号化を行う、
請求項１記載のステレオ符号化装置。
【請求項１１】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方に対して施された補正に関する情報を復号する第１の復号手段と、
前記補正が施され、類似度が高まった第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報を復号する第２の復号手段と、
前記補正に関する情報と、前記第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報とを用いて、前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号を復元する復元手段と、
を具備するステレオ復号装置。
【請求項１２】
請求項１記載のステレオ符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のステレオ復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項１４】
請求項１記載のステレオ符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項１５】
請求項１１記載のステレオ復号装置を具備する基地局装置。
【請求項１６】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正ステップと、
類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化ステップと、
前記補正ステップにおける補正に関する情報を符号化する第２の符号化ステップと、
を具備するステレオ符号化方法。
【請求項１７】
第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方に対して施された補正に関する情報を復号する第１の復号ステップと、
前記補正が施され、類似度が高まった第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報を復号する第２の復号ステップと、
前記補正に関する情報と、前記第１チャネル信号および第２チャネル信号に関する情報とを用いて、前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号を復元する復元ステップと、
を具備するステレオ復号方法。
【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、ステレオ信号に対し符号化を施すステレオ符号化装置、これに対応するステレオ復号装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機による通話のように、移動体通信システムにおける音声通信では、現在、モノラル方式による通信（モノラル通信）が主流である。しかし、今後、第４世代の移動体通信システムのように、伝送レートのさらなる高ビットレート化が進めば、複数チャネルを伝送するだけの帯域を確保できるようになるため、音声通信においてもステレオ方式による通信（ステレオ通信）が普及することが期待される。
【０００３】
例えば、音楽をＨＤＤ（ハードディスク）搭載の携帯オーディオプレーヤに記録し、このプレーヤにステレオ用のイヤホンやヘッドフォン等を装着してステレオ音楽を楽しむユーザが増えている現状を考えると、将来、携帯電話機と音楽プレーヤとが結合し、ステレオ用のイヤホンやヘッドフォン等の装備を利用しつつ、ステレオ方式による音声通信を行うライフスタイルが一般的になることが予想される。また、最近普及しつつあるＴＶ会議等の環境において、臨場感ある会話を可能とするため、やはりステレオ通信が行われるようになることが予想される。
【０００４】
一方、移動体通信システム、有線方式の通信システム等においては、システムの負荷を軽減するため、伝送される音声信号を予め符号化することにより伝送情報の低ビットレート化を図ることが一般的に行われている。
【０００５】
そのため、最近、ステレオ音声信号を符号化する技術が注目を浴びている。例えば、cross-channel predictionを使って、ステレオ音声信号のＣＥＬＰ符号化の重み付けされた予測残差信号の符号化効率を高める符号化技術がある（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】S. A. Ramprashad、“Stereophonic CELP coding using cross channel prediction,”、In Proc. of the 2000 IEEE Workshop、pp. 136-138、2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示の技術は、２つチャネルの音声信号に対し、それぞれ別個に適応符号帳、固定符号帳等を有しており、各チャネルごとに別々の駆動音源信号を発生させ、合成信号を生成している。すなわち、各チャネルごとに音声信号のＣＥＬＰ符号化を行い、得られた各チャネルの符号化情報を復号側に出力している。そのため、符号化情報がチャネル数分だけ生成されることとなり、符号化情報量（符号化ビットレート）が増大するという問題がある。
【０００７】
よって、本発明の目的は、復号信号の音質の劣化を防ぎつつ、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができるステレオ符号化装置、ステレオ復号装置、およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のステレオ符号化装置は、第１チャネル信号および第２チャネル信号の双方または一方を補正することによって前記第１チャネル信号および前記第２チャネル信号間の類似度を高める補正手段と、類似度が高まった前記第１チャネル信号および第２チャネル信号を単一の音源で符号化する第１の符号化手段と、前記補正手段における補正に関する情報を符号化する第２の符号化手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、復号信号の音質の劣化を防ぎつつ、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。なお、ここでは、２チャネルからなるステレオ信号を符号化する場合を例にとって説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るステレオ符号化方法のコンセプトを説明するための図、すなわち本実施の形態に係るステレオ符号化装置の機能ブロック図である。
【００１２】
本実施の形態に係るステレオ符号化装置において、まず、符号化対象であるステレオ信号のＬチャネル信号およびＲチャネル信号の相互間の特性の違いが補正される。この補正処理により、両チャネル信号間の類似度は向上する。そして、後続の符号化処理において、両チャネルに共通な単一の音源を用いて補正後の両チャネル信号の符号化を行い、単一の符号化パラメータ（単一の音源が複数の符号化パラメータで表現される場合には、一組の符号化パラメータ）を得る。両チャネル信号が互いに良く類似している状態となっているため、両チャネル共通の音源を用いて符号化を行うことが可能となる。
【００１３】
一般的に、同一発生源からの音であっても、マイクロフォンの置かれている位置、すなわち、収音位置によって、信号波形が異なる特性を示すようになる。簡単な例としては、発生源からの距離に応じて、ステレオ信号のエネルギーは減衰すると共に、到達時間に遅延も生じ、収音位置によって異なる波形スペクトルを示すようになる。このように、ステレオ信号は、収音環境という空間的な因子によって大きな影響を受ける。
【００１４】
この収音環境の違いによるステレオ信号の特性をより詳細に説明するために、図２に、同一発生源からの音を異なる２つの位置で収音した信号（Ｌチャネル信号ＳＬ、Ｒチャネル信号ＳＲ）の波形スペクトルの一例を示す。
【００１５】
この図から、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号がそれぞれ異なる特性を示すことが見てとれる。この異なる特性を示す現象は、元の信号の波形に、収音位置によって異なる新たな空間的な特性が加えられた後に、マイクロフォン等の収音機器により音が収音された結果と捉えることができる。この特性を本明細書では空間情報（Spatial Information）と呼ぶこととする。例えば、図２の例では、Ｌチャネル信号ＳＬを時間Δｔだけ遅延するとＬチャネル信号ＳＬ’となる。次に、Ｌチャネル信号ＳＬ’の振幅を一定の割合で減じて振幅差ΔＡを消滅させれば、Ｌチャネル信号ＳＬ’は同一発生源からの信号であるため、理想的にはＲチャネル信号ＳＲと一致することが期待できる。すなわち、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の特性の違いは、両チャネルの空間情報の差をなくすことにより、補正することができると考えられる。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、上記のＬチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報の双方または一方に適当な補正を加えることにより、２つのチャネル信号の波形を近付け、これらの信号の類似度を向上させる。これにより、符号化処理で使用される音源を共有することができ、また、符号化パラメータとしても両チャネル信号に対しそれぞれの符号化パラメータを生成しなくとも、単一の（または一組の）符号化パラメータを生成することによって精度の良い符号化情報を得ることができる。
【００１７】
空間情報についてより詳細に説明するならば、空間情報は、音の発生源と各集音機器との間の空間に関する情報である。例えば、集音機器の位置によって各チャネル信号の振幅が変化したり位相が変化したりすることから、各チャネル信号は、音源から各集音機器に至るまでの空間に関する情報を含んでいると考えることができる。そして、この空間情報により、ステレオ信号は人間の聴感に広がり感を与えるようになる。また、各チャネル間についても同様に考えることができ、例えば、Ｌチャネル信号には、ＬチャネルとＲチャネルの各集音機器間の空間に関する情報が含まれていると考えることもできる。よって、各チャネル信号に含まれる空間情報を操作することにより、各チャネル信号を互いに類似させたり、各チャネル信号を音源信号に類似させたり、または各チャネル信号をある仮想チャネルの信号に類似させることもできる。この点に本発明者は注目し、本発明をするに至った。
【００１８】
なお、両チャネルの類似度が向上していれば、Ｌチャネル信号とＲチャネル信号とで音源を共有することができる。よって、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号に対する補正としては、空間情報を補正するだけでなく、空間情報以外の他の特性を補正することによって両チャネルの類似度を向上させることもできる。
【００１９】
図１に示した空間情報分析部１０１、類似度向上部１０２、およびチャネル信号符号化部１０３は、以下の動作を行うことによって、上記の処理を実現する。
【００２０】
空間情報分析部１０１は、Ｌチャネル信号（ＳＬ）およびＲチャネル信号（ＳＲ）の各空間情報を分析し、分析結果を類似度向上部１０２および空間情報符号化部１０４に出力する。類似度向上部１０２は、空間情報分析部１０１から出力された分析結果に従って、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の各空間情報の違いを補正することによって、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の類似度を向上させる。類似度向上部１０２は、類似度を向上させた後のＬチャネル信号（ＳＬ”）およびＲチャネル信号（ＳＲ”）をチャネル信号符号化部１０３に出力する。チャネル信号符号化部１０３は、両チャネル共通の音源を用いて、このＳＬ”およびＳＲ”をそれぞれ符号化し、得られる一組の符号化情報（チャネル信号符号化パラメータ）を出力する。空間情報符号化部１０４は、空間情報分析部１０１から出力された空間情報の分析結果を符号化し、得られた符号化情報（空間情報符号化パラメータ）を出力する。
【００２１】
なお、上記の説明では、ＳＬおよびＳＲの双方の波形を補正し、これにより類似度を向上させた２つの信号（ＳＬ”、ＳＲ”）を類似度向上部１０２から出力する場合を例にとって説明したが、ＳＬおよびＳＲのいずれか一方の波形を、他方の波形に近付けるように補正しても良い。かかる場合、例えばＳＬに補正を加えたとすると、類似度向上部１０２の出力は、ＳＬ”、ＳＲとなる。すなわち、ＳＲが類似度向上部１０２を経由せずにチャネル信号符号化部１０３に直接入力される構成と実質的に同一となる。
【００２２】
また、上記の空間情報の具体例としては、以下のものがある。
【００２３】
例えば、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差という２つのパラメータを空間情報として使用することができる。これらは定量化のし易いパラメータである。また、バリエーションとして周波数帯域ごとの伝播特性、例えば、位相差、振幅比等を使用することもできる。
【００２４】
図３は、上記のステレオ符号化装置に対応する本実施の形態に係るステレオ復号装置の機能ブロック図である。
【００２５】
空間情報復号部１５１は、空間情報符号化パラメータを復号し、得られた空間情報をチャネル信号復元部１５３に出力する。チャネル信号復号部１５２は、チャネル信号符号化パラメータを復号し、特定のチャネル信号を得る。このチャネル信号は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の両チャネルの空間情報を補正し、ＬチャネルおよびＲチャネルに共通の両チャネル間の類似度を高めたチャネル信号となっている。このＬチャネルおよびＲチャネル共通のチャネル信号は、チャネル信号復元部１５３に出力される。チャネル信号復元部１５３は、チャネル信号復号部１５２から出力されたチャネル信号を、空間情報復号部１５１から出力される空間情報を用いてＬチャネル信号およびＲチャネル信号にそれぞれ復元し、出力する。
【００２６】
このように、本実施の形態に係るステレオ符号化方法およびステレオ復号方法によれば、ステレオ信号の各チャネル信号を補正することによって各チャネル信号の類似度を高めてから、各チャネル信号を各チャネル共通の音源を用いて符号化するので、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。また、符号化側は、各チャネルの空間情報の差も符号化して出力するため、復号側では、これを用いて各チャネル信号を精度良く再生することができる。
【００２７】
なお、上記の説明においては、各チャネル信号の類似度を高めた後、各チャネル共通の音源を用いて各チャネルに対し符号化を施す場合を例にとって説明したが、両チャネルの類似度は高まっているので、一方のチャネルのみを選択して符号化対象とし、この選択チャネルのみの符号化情報を出力しても良い。かかる場合でも、復号側では、選択チャネルの符号化情報を復号して、この選択チャネルの信号を再生することができると共に、符号化側で選択されなかった非選択チャネルについても、符号化側から出力された空間情報を用いて選択チャネルからこの非選択チャネルを大きく品質を低下させることなく再生することができる。
【００２８】
また、類似度向上部１０２における両チャネル信号の空間情報の補正の仕方には種々の方法がある。例えば、両チャネル信号から完全に空間情報を除去し、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号を音源信号（音源で生成された音声信号）に戻したり、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の算術平均［（Ｌ＋Ｒ）／２］をモノラル信号と擬制し、両チャネル信号からそれぞれ所定の空間情報を除去して、擬制モノラル信号に変換する方法がある。しかし、理論的には、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号を上記の音源信号や擬制モノラル信号に変換することは可能であっても、実際に音が取得されるのは実際に２つのマイクロフォン（ＬチャネルおよびＲチャネル）が設置されている場所のみであって、符号化装置が取得できるのはＬチャネル信号およびＲチャネル信号のみである。
【００２９】
そこで、本実施の形態のより詳細な実施例においては、Ｌチャネル信号またはＲチャネル信号の一方をメインチャネル信号とし、他方をサブチャネル信号とし、サブチャネル信号から所定の空間情報を除去することにより、この信号をメインチャネル信号に類似させる。符号化装置は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の双方を取得しているので、両チャネル信号を比較分析することにより、上記の所定の空間情報、すなわち、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の空間情報の差を求めることができる。
【００３０】
次いで、図４および図５を用いて、本実施の形態に係るステレオ符号化方法について更に詳細に説明する。
【００３１】
図４は、本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置、すなわち、図１に示したステレオ符号化方法のコンセプトを具現化したステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図である。ここで、以下に示す第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号とは、それぞれＬチャネル音声信号およびＲチャネル音声信号、またはその逆のチャネルの音声信号のことを示す。
【００３２】
本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置は、音声符号化部１００、ＭＣ選択部１０５、およびＭＣ選択情報符号化部１０６を備える。音声符号化部１００が、図１に示した機能ブロック全体に対応した構成である。
【００３３】
ＭＣ選択部１０５は、入力される第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号の一方をメインチャネル、他方をサブチャネルとし、メインチャネル信号（ＭＣ）およびサブチャネル信号（ＳＣ）を音声符号化部１００に出力する。
【００３４】
音声符号化部１００は、まず、メインチャネル信号とサブチャネル信号とを比較分析し、両チャネルの空間情報の差を求める。次に、音声符号化部１００は、サブチャネル信号から、この求まった空間情報の差を除去してメインチャネル信号に類似させた後、両チャネルに共通の音源を用いて、メインチャネル信号およびメインチャネル信号に類似させたサブチャネル信号の符号化を行い、得られる符号化情報（チャネル信号符号化パラメータ）を出力する。また、音声符号化部１００は、求まった空間情報の差に対しても符号化を行い、この符号化情報（空間情報符号化パラメータ）も出力する。
【００３５】
ＭＣ選択情報符号化部１０６は、ＭＣ選択部１０５でいずれのチャネルをメインチャネルとしたのかを示すＭＣ選択情報を符号化し、この符号化情報（ＭＣ選択情報符号化パラメータ）を出力する。このＭＣ選択情報符号化パラメータは、音声符号化部１００で生成されたチャネル信号符号化パラメータおよび空間情報符号化パラメータと共に、符号化情報として復号装置に伝送される。
【００３６】
図５は、上記の音声符号化部１００内部の主要な構成を示すブロック図である。ここでは、音声信号の符号化方法としてＣＥＬＰ符号化を用いる場合を例にとって説明する。
【００３７】
この音声符号化部１００は、大きく分けて、メインチャネル信号（ＭＣ）を符号化するＭＣ符号化部１１０−１、サブチャネル信号（ＳＣ）を符号化するＳＣ符号化部１１０−２、空間情報処理部１２３、および両チャネルに共通の適応符号帳、固定符号帳等を備えている。また、空間情報処理部１２３が、図１に示した機能ブロックのうちの空間情報分析部１０１、類似度向上部１０２、および空間情報符号化部１０４に対応している。
【００３８】
なお、ＭＣ符号化部１１０−１とＳＣ符号化部１１０−２とは、符号化対象の信号は異なるものの内部の基本的構成は同様である。よって、同一の構成要素に対しては、同一の符号にＭＣ符号化部１１０−１、ＳＣ符号化部１１０−２の別を示す番号１、２をハイフンの後に付して示す。そして、ＭＣ符号化部１１０−１側の構成の説明のみを行い、ＳＣ符号化部１１０−２側については基本的にその説明を省略する。
【００３９】
音源符号化部１００は、声道情報と音源情報とからなるメインチャネル信号、サブチャネル信号を、声道情報については、ＬＰＣパラメータ（線形予測係数）を求めることにより符号化し、音源情報については、予め記憶されている音声モデルのいずれを用いるかを特定するインデックス、すなわち、適応符号帳１１７および固定符号帳１１８でどのような音源ベクトルを生成するかを特定するインデックスを求めることにより、音源情報を符号化する。
【００４０】
具体的には、音声符号化部１００の各部は以下の動作を行う。
【００４１】
ＬＰＣ分析部１１１−１は、メインチャネル信号に対して線形予測分析を施し、スペクトル包絡情報であるＬＰＣパラメータを求め、ＬＰＣ量子化部１１２−１および聴覚重み付け部１１５−１へ出力する。なお、ＳＣ符号化部１１０−２のＬＰＣ分析部１１１−２は、空間情報処理部１２３によって所定の処理を施されたサブチャネル信号に対し、上記の処理を行う。空間情報処理部１２３の処理については後述する。
【００４２】
ＬＰＣ量子化部１１２−１は、ＬＰＣ分析部１１１−１で得られるＬＰＣパラメータを量子化し、得られる量子化ＬＰＣパラメータをＬＰＣ合成フィルタ１１３−１へ出力し、量子化ＬＰＣパラメータのインデックス（ＬＰＣ量子化インデックス）を符号化パラメータとして出力する。
【００４３】
一方、適応符号帳１１７は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１およびＬＰＣ合成フィルタ１１３−２の双方で共通に使用された過去の駆動音源を記憶しており、歪み最小化部１１６から指示されたインデックスに対応する適応符号帳ラグに従って、記憶している駆動音源から１サブフレーム分の音源ベクトルを生成する。この音源ベクトルは、適応符号帳ベクトルとして乗算器１２０へ出力される。
【００４４】
固定符号帳１１８は、所定形状の音源ベクトルを複数個予め記憶しており、歪み最小化部１１６から指示されたインデックスに対応する音源ベクトルを、固定符号帳ベクトルとして乗算器１２１へ出力する。
【００４５】
なお、上記の適応符号帳１１７は、有声音のように周期性の強い成分を表現するために使われ、一方、固定符号帳１１８は、白色雑音のように周期性の弱い成分を表現するために使われる。
【００４６】
ゲイン符号帳１１９は、歪み最小化部１１６からの指示に従って、適応符号帳１１７から出力される適応符号帳ベクトル用のゲイン（適応符号帳ゲイン）、および固定符号帳１１８から出力される固定符号帳ベクトル用のゲイン（固定符号帳ゲイン）を生成し、それぞれ乗算器１２０、１２１へ出力する。
【００４７】
乗算器１２０は、ゲイン符号帳１１９から出力される適応符号帳ゲインを、適応符号帳１１７から出力される適応符号帳ベクトルに乗じ、加算器１２２へ出力する。
【００４８】
乗算器１２１は、ゲイン符号帳１１９から出力される固定符号帳ゲインを、固定符号帳１１８から出力される固定符号帳ベクトルに乗じ、加算器１２２へ出力する。
【００４９】
加算器１２２は、乗算器１２０から出力される適応符号帳ベクトルと、乗算器１２１から出力される固定符号帳ベクトルとを加算し、加算後の音源ベクトルを駆動音源としてＬＰＣ合成フィルタ１１３−１およびＬＰＣ合成フィルタ１１３−２に出力する。
【００５０】
ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１は、ＬＰＣ量子化部１１２−１から出力される量子化ＬＰＣパラメータをフィルタ係数とし、適応符号帳１１７および固定符号帳１１８で生成される音源ベクトルを駆動音源としたフィルタ関数、すなわち、ＬＰＣ合成フィルタを用いて合成信号を生成する。この合成信号は、加算器１１４−１へ出力される。
【００５１】
加算器１１４−１は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−１で生成される合成信号をメインチャネル信号（加算器１１４−２では、空間情報除去後のサブチャネル信号）から減ずることによって誤差信号を算出し、この誤差信号を聴覚重み付け部１１５−１へ出力する。なお、この誤差信号が符号化歪みに相当する。
【００５２】
聴覚重み付け部１１５−１は、ＬＰＣ分析部１１１−１から出力されるＬＰＣパラメータをフィルタ係数とする聴覚重み付けフィルタを用いて、加算器１１４−１から出力される符号化歪みに対して聴覚的な重み付けを施し、歪み最小化部１１６へ出力する。
【００５３】
歪み最小化部１１６は、聴覚重み付け部１１５−１および聴覚重み付け部１１５−２から出力される符号化歪みの双方を考慮し、双方の符号化歪みの和が最小となるような、適応符号帳１１７、固定符号帳１１８、およびゲイン符号帳１１９の各インデックス（符号帳インデックス）をサブフレームごとに求め、これらのインデックスを符号化情報として出力する。
【００５４】
具体的には、符号化歪みは、符号化対象となる元の信号と合成信号との差の２乗によって表される。そのため、聴覚重み付け部１１５−１から出力される符号化歪みをａ２とし、聴覚重み付け部１１５−２から出力される符号化歪みをｂ２とすると、歪み最小化部１１６は、これら符号化歪みの和ａ２＋ｂ２を最小とする、適応符号帳１１７、固定符号帳１１８、およびゲイン符号帳１１９の各インデックス（符号帳インデックス）を求める。
【００５５】
なお、上記の適応符号帳１１７および固定符号帳１１８に基づいて合成信号を生成し、この信号の符号化歪みを求める一連の処理は、閉ループ（帰還ループ）となっており、歪み最小化部１１６は、各符号帳に指示するインデックスを１サブフレーム内において様々に変化させることによって各符号帳を探索し、最終的に得られる、両チャネルの符号化歪みを最小とする各符号帳のインデックスを出力する。
【００５６】
また、符号化歪みが最小となる際の駆動音源は、サブフレームごとに適応符号帳１１７へフィードバックされる。適応符号帳１１７は、このフィードバックにより、記憶されている駆動音源を更新する。
【００５７】
図６は、空間情報処理部１２３内部の主要な構成を示すブロック図である。この空間情報処理部１２３には、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の双方が入力される。
【００５８】
空間情報分析部１３１は、メインチャネル信号とサブチャネル信号とを比較分析することによって、両チャネル信号の空間情報の差を求め、得られた分析結果を空間情報量子化部１３２に出力する。
【００５９】
空間情報量子化部１３２は、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差に対し量子化を行い、得られる空間情報の符号化パラメータ（空間情報量子化インデックス）を出力する。また、空間情報量子化部１３２は、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差を量子化した空間情報量子化インデックスに対して逆量子化を施して空間情報除去部１３３に出力する。
【００６０】
空間情報除去部１３３は、空間情報量子化部１３２から出力された逆量子化された空間情報量子化インデックス、すなわち、空間情報分析部１３１で得られた両チャネルの空間情報の差を量子化して逆量子化した信号を、入力されたサブチャネル信号から減じることにより、サブチャネル信号をメインチャネル信号に類似した信号に変換する。この空間情報が除去されたサブチャネル信号は、ＬＰＣ分析部１１１−２に出力される。
【００６１】
次に、空間情報処理部１２３の各部の処理を、数式を用いて詳細に説明する。まず、空間情報として、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差を使用する場合を例にとって説明する。
【００６２】
空間情報分析部１３１は、２チャネル間のフレーム単位のエネルギー比を算出する。まず、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の１フレーム内のエネルギーＥＭＣおよびＥＳＣが、次の式（１）および式（２）に従って求められる。
【数１】
2006059567.tif 000029
【数２】
2006059567.tif 000030
ここで、ｎはサンプル番号、ＦＬは１フレームのサンプル数（フレーム長）である。また、ｘＭＣ（ｎ）およびｘＳＣ（ｎ）は、各々メインチャネル信号およびサブチャネル信号の第ｎサンプルの振幅を示す。
【００６３】
そして、空間情報分析部１３１は、メインチャネル信号およびサブチャネル信号のエネルギー比の平方根Ｃを次の式（３）に従って求める。
【数３】
2006059567.tif 000031
【００６４】
また、空間情報分析部１３１は、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する２チャネル間の信号の時間的ずれの量である遅延時間差を、以下のように、２チャネルの信号間で相互相関が最も高くなるような値として求める。具体的には、メインチャネル信号およびサブチャネル信号の相互相関関数Φが次の式（４）に従って求められる。
【数４】
2006059567.tif 000032
ここで、ｍはあらかじめ定めたｍｉｎ＿ｍからｍａｘ＿ｍまでの範囲の値をとるものとし、Φ（ｍ）が最大となるときのｍ＝Ｍをサブチャネル信号のメインチャネル信号に対する遅延時間差とする。
【００６５】
なお、上記のエネルギー比および遅延時間差を以下の式（５）によって求めても良い。式（５）では、メインチャネル信号と、メインチャネル信号に対する空間情報を除去したサブチャネル信号と、の誤差Ｄを最小にするようなエネルギー比の平方根Ｃおよび遅延時間差ｍを求める。
【数５】
2006059567.tif 000033
【００６６】
空間情報量子化部１３２は、上記Ｃおよびｍを予め定めたビット数で量子化し、量子化値をそれぞれ、ＣＱおよびＭＱとする。
【００６７】
空間情報除去部１３３は、サブチャネル信号から以下の式（６）の変換式に従って空間情報を除去する。
【数６】
2006059567.tif 000034
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステレオ信号の各チャネル信号を補正することによって各チャネル信号の類似度を高めてから、各チャネル信号を各チャネル共通の音源を用いて符号化するので、符号化情報量（符号化ビットレート）を削減することができる。
【００６９】
また、各チャネル信号を共通の音源を用いて符号化するので、各チャネル用に、適応符号帳、固定符号帳、およびゲイン符号帳のセットを２セット設置する必要がなく、１セットの各符号帳で音源を生成することができる。すなわち、回路規模を削減することができる。
【００７０】
また、以上の構成において、歪み最小化部１１６は、メインチャネル信号だけでなくサブチャネル信号も考慮し、双方のチャネルの符号化歪みが最小となるような制御を行う。よって、符号化性能が高まり、復号信号の音質を向上させることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態の図５では、ステレオ音声信号の符号化にＣＥＬＰ符号化が用いられる場合を例にとって説明したが、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号の類似度を高める補正を行い、事実上、単一のチャネル信号と擬制される状態にすることができれば、符号化情報量を削減することができるので、必ずしもＣＥＬＰ符号化のように予め定められた音源情報を符号帳として有する符号化方法でなくても良い。
【００７２】
また、本実施の形態においては、２チャネル間のエネルギー比および遅延時間差という２つのパラメータの双方を空間情報とする場合を例にとって説明したが、空間情報としていずれか一方のパラメータだけを使用するようにしても良い。１つのパラメータのみを使用する場合は、２つのパラメータを用いる場合と比較して２つのチャネルの類似性を向上させる効果が減少するが、逆に符号化ビット数をさらに削減できるという効果がある。
【００７３】
例えば、空間情報として２チャネル間のエネルギー比のみを用いる場合、サブチャネル信号の変換は、上記式（３)で求まるエネルギー比の平方根Ｃを量子化した値ＣＱを用いて、以下の式（７）に従って行う。
【数７】
2006059567.tif 000035
【００７４】
例えば、空間情報として２チャネル間の遅延時間差のみを用いる場合、サブチャネル信号の変換は、上記式（４）で求まるΦ（ｍ）を最大とするｍ＝Ｍを量子化した値ＭＱを用いて、以下の式（８）に従って行う。
【数８】
2006059567.tif 000036
【００７５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図である。このステレオ音声符号化装置は、実施の形態１に示したステレオ音声符号化装置（図４参照）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。
【００７６】
本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置は、第１チャネルおよび第２チャネルの双方の音声信号のエネルギーを算出し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルとして選択する。ここで、エネルギーは各フレームごとに算出され、メインチャネルの選択も各フレームごとに行われる。以下、詳細に説明する。
【００７７】
エネルギー算出部２０１は、第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号のフレームごとのエネルギーＥ１およびＥ２を以下の式（９）および（１０）に従って求め、ＭＣ選択部１０５ａに出力する。
【数９】
2006059567.tif 000037
【数１０】
2006059567.tif 000038
【００７８】
ＭＣ選択部１０５ａは、第１チャネル音声信号および第２チャネル音声信号のうち、いずれの信号をメインチャネル信号とするかを決定する。具体的には、２チャネルのフレーム単位のエネルギーＥ１とＥ２とを比較し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルとし、小さい方のチャネルをサブチャネルとする。すなわち、以下の式（１１）が示す条件の場合は、第１チャネルをメインチャネル、第２チャネルをサブチャネルとする。
【数１１】
2006059567.tif 000039
また、以下の式（１２）が示す条件の場合は、第２チャネルをメインチャネル、第１チャネルをサブチャネルとする。
【数１２】
2006059567.tif 000040
【００７９】
ＭＣ選択情報符号化部１０６は、フレーム毎にメインチャネルおよびサブチャネルの選択が行われているため、いずれのチャネルがメインチャネルに選択されたかの情報（ＭＣ選択情報）を符号化する。
【００８０】
このように、本実施の形態によれば、両チャネルのフレーム毎のエネルギーを算出し、エネルギーの大きい方のチャネルをメインチャネルに選択する。ここで、一般的に、エネルギーの大きい信号の方がより多くの情報量を含んでいると推測される。よって、本実施の形態では、より情報量の多い方のチャネルをメインチャネルとすることにより、符号化誤差を小さくすることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、各チャネルのエネルギーを算出し、これを基準としてメインチャネルを選択する場合を例にとって説明したが、直接的に各チャネルの情報量を認識し、情報量の多い方のチャネルをメインチャネルと選択するようにしても良い。
【００８２】
また、本実施の形態では、単にフレーム単位のエネルギーをメインチャネルの選択基準とする場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば、エネルギーを平滑化した値を使用するようにしても良い。これにより、エネルギーの変動に伴ってメインチャネルおよびサブチャネルが過度に切り換えられることを抑えることができる。ここで、エネルギーを平滑化するためには、例えば、次の式（１３）および（１４）を用いて、平滑化されたエネルギーＥ１ＳおよびＥ２Ｓを求める。
【数１３】
2006059567.tif 000041
【数１４】
2006059567.tif 000042
ここで、α１Ｓおよびα２Ｓは、次の式（１５）を満足する定数である。
【数１５】
2006059567.tif 000043
【００８３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態１、２では、ＳＣ符号化部１１０−２の実際の符号化対象は、空間情報処理部１２３によって空間情報が除去された後のサブチャネル信号である。具体的には、ＳＣ符号化部１１０−２は、空間情報除去後のサブチャネル信号から合成信号を生成し、この合成信号と、元の空間情報除去後のサブチャネル信号との間の符号化歪みが最小となるように符号化パラメータの最適化ループを回し、符号化を行っている。換言すると、実施の形態１、２は、サブチャネルの符号化において、空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化対象とし、この空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行っている。
【００８４】
本発明の実施の形態３では、サブチャネルの符号化において、空間情報が除去される前のサブチャネル信号、すなわち空間情報を含んだままのサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行う。
【００８５】
なお、本実施の形態に係るステレオ音声符号化装置の基本的構成は、実施の形態１に示したステレオ音声符号化装置（図４参照）と同様であるので、その説明は省略し、実施の形態１に示した音声符号化部１００（図５参照）と異なる構成である音声符号化部３００について以下説明する。
【００８６】
図８は、上記の音声符号化部３００の主要な構成を示すブロック図である。実施の形態１に示した音声符号化部１００と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。
【００８７】
ＳＣ符号化部３１０は、空間情報処理部１２３によって空間情報が除去されたサブチャネル信号に対し、空間情報付与部３０１によって再度空間情報を付加する。すなわち、空間情報付与部３０１は、空間情報処理部１２３からサブチャネル信号についての空間情報が与えられ、これをＬＰＣ合成フィルタ１１３−２から出力される合成信号に付加し、加算器１１４−２に出力する。
【００８８】
加算器１１４−２は、空間情報付与部３０１から出力される空間情報付与後の合成信号をサブチャネル信号から減ずることによって符号化歪みを算出し、この符号化歪みを聴覚重み付け部１１５−２を介して歪み最小化部１１６へ出力する。
【００８９】
歪み最小化部１１６は、ＭＣ符号化部１１０−１およびＳＣ符号化部３１０から出力される符号化歪みに対し、前述の通り、双方の符号化歪みの和が最小となるような各符号帳のインデックスをサブフレームごとに求め、これらのインデックスを符号化情報として出力する。
【００９０】
また、ＳＣ符号化部３１０は、サブチャネル信号に対する聴覚重み付けを、サブチャネル信号に基づいて生成されるＬＰＣ係数によって行うために、ＬＰＣ分析部１１１−２とは別個にＬＰＣ分析部３０２を備える。
【００９１】
ＬＰＣ分析部３０２は、サブチャネル信号を入力としてＬＰＣ分析を行い、得られるＬＰＣ係数を聴覚重み付け部１１５−２に出力する。
【００９２】
聴覚重み付け部１１５−２は、ＬＰＣ分析部３０２から出力されるＬＰＣ係数を用いて、加算器１１４−２から出力される符号化歪みに対して聴覚重み付けを行う。
【００９３】
図９は、上記空間情報付与部３０１内部の主要な構成を示すブロック図である。
【００９４】
空間情報逆量子化部３２１は、空間情報処理部１２３から出力された空間情報量子化インデックスを逆量子化し、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する空間情報の差を空間情報復号部３２２に出力する。
【００９５】
空間情報復号部３２２は、ＬＰＣ合成フィルタ１１３−２から出力される合成信号に対し、空間情報逆量子化部３２１から出力される空間情報の差を適用し、空間情報付与後の合成信号を生成し、加算器１１４−２に出力する。
【００９６】
次に、空間情報付与部３０１における空間情報を付与したサブチャネル信号を生成するための処理を、数式を用いて説明する。
【００９７】
まず、空間情報として、メインチャネル信号とサブチャネル信号との間のエネルギー比および遅延時間差を使用する場合について説明する。実施の形態１と同様に、空間情報量子化インデックスであるエネルギー比と遅延時間差の量子化値をそれぞれＣＱ、ＭＱとすると、空間情報逆量子化部３２１は、サブチャネル信号のメインチャネル信号に対する空間情報の差、すなわちエネルギー比Ｃ’および遅延時間差Ｍ’を求める。そして、空間情報復号部３２２は、以下の式（１６）によって空間情報付与後のサブチャネル信号を求める。
【数１６】
2006059567.tif 000044
【００９８】
また、空間情報として、２チャネル間のエネルギー比のみを用いる場合は、空間情報付与後のサブチャネル信号は、以下の式（１７）によって求まる。
【数１７】
2006059567.tif 000045
【００９９】
さらに、空間情報として、２チャネル間の遅延時間差のみを用いる場合、空間情報付与後のサブチャネル信号は、以下の式（１８）によって求まる。
【数１８】
2006059567.tif 000046
【０１００】
このように、本実施の形態によれば、サブチャネルの符号化において、空間情報が除去される前のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号として符号化を行うので、以下の理由により実施の形態１、２よりもさらに符号化性能を向上させることができる。
【０１０１】
すなわち、実施の形態１、２では、空間情報除去後のサブチャネル信号を実際の符号化対象とし、この符号化歪みを最小化している。しかし、復号信号として最終的に出力されるべき信号はサブチャネル信号であり、空間情報除去後のサブチャネル信号ではない。すると、空間情報除去後のサブチャネル信号を符号化処理のターゲット信号とすると、最終的な復号信号であるサブチャネル信号に含まれる符号化歪みは充分に最小化されていない可能性がある。例えば、サブチャネル信号の振幅がメインチャネル信号の振幅よりも大きい場合であっても、歪み最小化部１１６に入力されるサブチャネル信号の符号化歪みは、メインチャネル信号とのエネルギー差を除去した後の信号に基づいて算出されるものである。ところが、復号装置においては、復号後のサブチャネル信号に別途復号された空間情報を付与して合成信号を生成することになる。そうすると、空間情報付与により、サブチャネル信号の振幅が増幅されることとなるので、これに元々含まれる符号化歪みも増幅されてしまうことになる。
【０１０２】
一方、本実施の形態では、空間情報が除去されていないサブチャネル信号そのものを符号化対象とし、最終的な復号信号を得る際に含まれ得る符号化歪みを対象に歪み最小化の処理を行う。よって、より符号化性能を向上させることができる。
【０１０３】
また、以上の構成において、聴覚重み付け処理に用いるＬＰＣ係数は、ＳＣ符号化部３１０の入力信号であるサブチャネル信号を別途ＬＰＣ分析して求める。すなわち、最終的な復号信号であるべきサブチャネル信号そのものを反映した聴覚重みによって聴覚重み付けを行う。よって、より聴覚的に歪みの小さい符号化パラメータを得ることができる。
【０１０４】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【０１０５】
本発明に係るステレオ符号化装置およびステレオ符号化方法は、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。
【０１０６】
本発明に係るステレオ符号化装置は、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および基地局装置を提供することができる。また、本発明に係るステレオ符号化装置およびステレオ符号化方法は、有線方式の通信システムにおいても利用可能である。
【０１０７】
なお、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、本発明に係るステレオ符号化方法の処理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、本発明のステレオ符号化装置と同様の機能を実現することができる。
【０１０８】
また、適応符号帳（adaptive codebook）は適応音源符号帳と呼ばれることがあり、固定符号帳（fixed codebook）は固定音源符号帳と呼ばれることがある。さらに、固定符号帳は、確率符号帳（stochastic codebook）または乱数符号帳（random codebook）と呼ばれることがある。
【０１０９】
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チップ化されていても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されていても良い。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本明細書は、２００４年１１月３０日出願の特願２００４−３４７２７３および２００５年３月３１日出願の特願２００５−１００８５０に基づく。これらの内容はすべてここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係るステレオ符号化装置、ステレオ復号装置、およびこれらの方法は、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できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施の形態１に係るステレオ符号化装置の機能ブロック図
【図２】同一発生源からの音を異なる位置で収音した信号の波形スペクトルの一例を示した図
【図３】実施の形態１に係るステレオ復号装置の機能ブロック図
【図４】実施の形態１に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係る音声符号化部内部の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る空間情報処理部内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】実施の形態２に係るステレオ音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係る音声符号化部の主要な構成を示すブロック図
【図９】実施の形態３に係る空間情報付与部内部の主要な構成を示すブロック図
【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】
2006059567.tif 000047
【図２】
2006059567.tif 000048
【図３】
2006059567.tif 000049
【図４】
2006059567.tif 000050
【図５】
2006059567.tif 000051
【図６】
2006059567.tif 000052
【図７】
2006059567.tif 000053
【図８】
2006059567.tif 000054
【図９】
2006059567.tif 000055
【国際調査報告】
2006059567.tif 000056
2006059567.tif 000057
2006059567.tif 000058
2006059567.tif 000059