CN110709927B - 编码装置、解码装置、平滑化装置、逆平滑化装置、其方法及记录介质 - Google Patents

编码装置、解码装置、平滑化装置、逆平滑化装置、其方法及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明的编码装置，得到作为与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN‑1及其包络码。通过对于量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN‑1，将从Lk为正值的^Xk的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，按照预先决定的规则，将对Lk为负值的^Xk的最下位的位仅追加了‑Lk位的数值的值设为～Xk，在Lk为0的情况下，将^Xk设为～Xk，得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN‑1，将该各样本以固定长度编码而得到信号码。

Description

编码装置、解码装置、平滑化装置、逆平滑化装置、其方法及记 录介质
技术领域
本发明涉及声音信号等时间序列信号的编码技术等信号处理技术，特别涉及将来自声音信号等时间序列信号的频谱的样本串根据其频谱包络值进行平滑化或者逆平滑化的技术。
背景技术
一般来说，在将时间序列信号等样本串进行压缩编码的情况下，对该样本串进行线性预测分析，根据由此得到的线性预测系数适当地分配码长。由此，以较少的码量进行解码信号的失真小那样的效率高的压缩编码。作为压缩编码语音音频信号的样本串的现有技术，有非专利文献1的技术。
图9A是非专利文献1的编码装置1011的功能结构图。非专利文献1的编码装置1011包括：频域变换单元1111，将输入的语音音频信号的样本序列变换为频谱序列X0,X1,…,XN-1(其中，N是正整数)；线性预测分析单元1112，由频谱序列X0,X1,…,XN-1得到线性预测系数α1,α2,…,αp(其中，p是线性预测的次数，2以上的整数)和与该线性预测系数α1,α2,…,αp对应的规定比特数的线性预测系数码Cα；频谱包络生成单元1113，得到与线性预测系数α1,α2,…,αp对应的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1；量化单元1115，得到将基于频谱序列X0,X1,…,XN-1的序列的各样本除以量化宽度的结果的整数部分的序列即量化频谱序列，根据与该样本对应的频谱包络的值，对量化频谱序列的各样本分配码长进行编码，得到信号码CX，得到与量化宽度对应的码即规定比特数的量化宽度码CQ；以及复用单元1117，将线性预测系数码Cα、信号码CX和量化宽度码CQ复用，得到编码装置1011的输出码。
图9B是非专利文献1的解码装置1012的功能结构图。非专利文献1的解码装置1012包括：复用分离单元1127，得到编码装置1011输出的输出码作为输入码，将输入码中包含的量化宽度码CQ输出到逆量化单元1125，将输入码中包含的线性预测系数码Cα输出到频谱包络生成单元1123，将输入码中包含的信号码CX输出到逆量化单元；频谱包络生成单元1123，得到与线性预测系数码Cα(表示频谱包络的码)对应的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1；逆量化单元1125，将与频谱包络序列H0,H1,…,HN-1中的各样本的值相应的码长的信号码CX解码，得到量化频谱序列的各样本的值，将量化宽度码CQ解码，得到量化宽度，从对量化频谱序列的各样本的值乘以量化宽度而得到的序列得到频谱序列X0,X1,…,XN-1；以及时域变换单元1121，将频谱序列X0,X1,…,XN-1变换为作为时域的样本串的输出信号。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：T.Backstrom and C.R.Helmrich,“Arithmetic coding of
speech and audio spectra using tcx based on linear predictivespectral envelopes,”in Proc.ICASSP 2015,Apr.2015,pp.5127-5131.
发明内容
发明要解决的课题
如非专利文献1的技术那样，对各样本分配的码长依赖于频谱包络那样的编码方式，在编码装置输出的输出码作为完全没有错误的输入码被输入到解码装置那样的条件下是有用的。但是，在非专利文献1的技术中存在以下课题，即若在编码装置输出的输出码中包含的线性预测系数码Cα(表示频谱包络的码)在直至被输入到解码装置为止的期间一旦产生错误，则在与信号码中包含的各样本对应的码的码长中产生错误，通过解码得到的样本数完全改变，由此解码处理自身失败的课题，或者，虽然通过解码得到的样本数偶然正确，但是输出与输入信号完全不同的输出信号的课题。这样的课题不仅在使用线性预测系数码Cα作为“表示频谱包络的码”的情况下，而且更一般地在将对与频谱包络对应的信息编码后的码作为“表示频谱包络的码”，在直至编码装置输出的输出码输入到解码装置为止的期间，输出码中包含的“表示频谱包络的码”中产生了错误的情况下也是同样的。
本发明的目的是，即使在直至编码装置输出的码被输入到解码装置为止的期间，在表示频谱包络的码中存在产生错误的可能性的条件下，也能够进行兼顾了以下两种情况的编码以及解码，即，运用频谱包络的信息高效地压缩信号，即，以较少的码量使得解码信号的失真减小；以及即使在输入到解码装置的码中的表示频谱包络的码中包含错误，也保证通过解码得到的样本数与输入到编码装置的样本数相同，尽可能减小错误的影响。
用于解决课题的手段
在本发明中，首先，得到作为与对应于规定时间区间的时间序列信号的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、以及作为能够确定该对数频谱包络序列的码的包络码。接着，通过对于将时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，对于与^Xk(k为样本号且k∈{0,…,N-1})对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，将得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本以固定长度编码而得到信号码。其中，预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
发明的效果
由此，即使在编码装置输出的码被输入到解码装置为止的期间表示频谱包络的码中存在产生错误的可能性的条件下，也可以灵活运用频谱包络的信息，高效地压缩信号。
附图说明
图1A是第一实施方式的编码装置的功能结构图，图1B是信号平滑化单元的功能结构图的例示。
图2A是第一实施方式的解码装置的功能结构图，图2B是信号逆平滑化单元的功能结构图的例示。
图3A至图3C是用于例示第一实施方式的平滑化单元的处理的概念图。
图4A至图4C是用于例示第一实施方式的逆平滑化单元的处理的概念图。
图5A至图5C是用于例示第一实施方式中得到的输出码中发生了码错误的情况的影响的概念图。
图6A是第二实施方式的编码装置的功能结构图，图6B是第二实施方式的解码装置的功能结构图。
图7A是第三实施方式的编码装置的功能结构图，图7B是第三实施方式的解码装置的功能结构图。
图8A是第四实施方式的平滑化装置的功能结构图，图8B是第四实施方式的逆平滑化装置的功能结构图。
图9A是非专利文献1的编码装置的功能结构图，图9B是非专利文献1的解码装置的功能结构图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
[原理]
即使在若对各样本分配预先决定的码长，则在编码装置输出的码被输入到解码装置为止的期间在线性预测系数码中存在产生错误的可能性的条件下，也保证通过解码得到的样本的样本数与在编码装置中编码的样本的样本数相同。特别是，通过将输入到编码装置的时间序列信号的频谱序列的各频谱值除以该时间序列信号的频谱包络序列的各频谱包络值(即进行平滑化)得到的平滑化频谱序列，序列中包含的平滑化频谱的振幅值大多收敛在大致一定范围内。因此，可以对平滑化频谱序列的各样本分配短的码长的固定长度的码。在该情况下，需要进行对在解码装置中将码解码而得到的平滑化频谱序列的各平滑化频谱值乘以频谱包络序列的各频谱包络值的处理(即逆平滑化)。
虽然不是公知技术，但是能够在将频谱平滑化后量化，对量化后的样本分配码。在该情况下，在编码装置中成为以下结构，即，对通过将频谱序列的各频谱值除以时间序列信号的频谱包络序列的各频谱包络值而得到的平滑化频谱序列的各平滑化频谱值量化而得到的样本序列的各样本分配码。若设为该结构，则在解码装置中，量化误差因乘以频谱包络而被扩大，导致复原时间序列信号的精度降低。
另一方面，虽然不是公知技术，但能够在将频谱量化后平滑化，对平滑化后的样本分配码。在该情况下，成为以下结构，即将频谱序列的各频谱值量化，得到基于量化后的值的序列即量化频谱序列，将量化频谱序列的各量化频谱值除以频谱包络序列的各频谱包络值，得到平滑化量化频谱序列，对平滑化量化频谱序列的各样本分配码。但是，因为作为除法的结果的平滑化量化频谱序列的各样本一般来说不成为有限精度的值，所以若对平滑化量化频谱序列的各样本分配短的码长的固定长度的码，则量化误差变大。
因此在本发明的各实施方式中，利用频谱包络序列中包含的各频谱包络值的对数值的和近似地为0，实现平滑化和逆平滑化，该平滑化和逆平滑化可以兼顾对由于将频谱序列的各频谱值量化而成为了整数值的量化频谱序列的在频谱包络序列的整数区域中的除法和乘法、以及可逆性。进而，通过进行对通过该除法将量化频谱序列平滑化而得到的平滑化频谱序列的各样本分配固定长度的码的编码和解码，在保证通过解码而得到的样本数与输入到编码装置的样本数相同的情况下，实现信号的压缩和复原。
以下叙述在各实施方式中实现的基于频谱包络的可逆的除法以及乘法的原理。对于将频谱序列X0,X1,…,XN-1的各频谱值标量量化而得到的N点的整数值的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，表示其频谱包络的形状的频谱包络序列的各频谱包络值H0,H1,…,HN-1使用从频谱序列X0,X1,…,XN-1得到的线性预测系数α1,α2,…,αp如以下那样表示。
Figure GDA0003811087170000051
其中，N是正整数，p是2以上的整数。将·设为实数，exp(·)是以纳皮尔数为底的指数函数，j是虚数单位。已知该频谱包络值H0,H1,…,HN-1的对数值的合计近似为0，频谱包络值Hk的以2为底的对数值Lk(＝log2(Hk),k＝0,…,N-1)的合计也大致为0。而且，在频谱包络值的对数值Lk为整数值的情况下，对于量化频谱序列的各量化频谱值的频谱包络值中的除法^Xk/Hk相当于在量化频谱值^Xk的2进制数记述中增加或者减少位的操作。利用上述两个性质，实现编码装置的信号平滑化单元中的无信息的欠缺的除法，以及与该除法可逆的、解码装置的信号逆平滑化单元中的无信息的欠缺的乘法。
＜第一实施方式＞
本发明的第一实施方式的系统包含编码装置以及解码装置。编码装置将以帧为单位输入的时域的时间序列信号，例如语音或音乐等声音信号(音频信号)编码，得到并输出码。编码装置输出的码被输入到解码装置。解码装置将输入的码解码，输出以帧为单位的时域的时间序列信号，例如声音信号。以下，说明时间序列信号为声音信号的情况的编码装置和解码装置。而且，输入到编码装置的声音信号例如是，以麦克风拾音语音或音乐等音，进行AD变换而得到的时间序列信号。而且，解码装置输出的声音信号例如通过DA变换，以扬声器再现而能够被收听。
《编码装置11》
参照图1A以及图1B，说明第一实施方式的编码装置11的功能结构、以及编码装置11执行的编码方法的处理过程。
如图1A中例示的那样，编码装置11包括：频域变换单元111；线性预测分析单元112(包络编码单元)；频谱包络生成单元113；对数包络生成单元114；量化单元115；信号平滑化单元116；以及复用单元117。而且，线性预测分析单元112、频谱包络生成单元113、以及对数包络生成单元114被包含在“对数频谱包络生成单元”中。
在编码装置11输入时域的声音信号(作为时间序列信号的输入信号)。声音信号例如是语音信号或者音频信号。输入到编码装置的时域的声音信号被输入到频域变换单元111。
[频域变换单元111]
在频域变换单元111中，输入被输入到编码装置11的时域的声音信号。频域变换单元111以规定的时间长度的帧(规定时间区间)为单位，将输入的时域的声音信号例如通过改进离散余弦变换(MDCT)等，变换为作为频域的N点的样本的序列的频谱序列X0,X1,…,XN-1并输出。N是正整数，例如为N＝1024等。作为至频域的变换方法，也可以使用不是MDCT的各种公知的变换方法等(例如，离散傅里叶变换，短时傅里叶变换等)。在使用了MDCT的情况下，频谱序列是MDCT系数列。频域变换单元111将通过变换得到的频谱序列X0,X1,…,XN-1输出到线性预测分析单元112以及量化单元115。而且，频域变换单元111也可以对通过变换得到的频谱序列施以用于听觉性加权的滤波器处理或压伸处理，将滤波器处理后或压伸处理后的序列作为频谱序列X0,X1,…,XN-1输出。
[线性预测分析单元112]
在线性预测分析单元112中，输入频域变换单元111输出的频谱序列X0,X1,…,XN-1。线性预测分析单元112得到并输出与输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1对应的线性预测系数α1,α2,…,αp、和与该线性预测系数α1,α2,…,αp对应的线性预测系数码Cα(包络码CL)。线性预测系数码Cα的例子是与线性预测系数α1,α2,…,αp对应的LSP(Line Spectrum Pairs，线谱对)参数列所对应的码即LSP码。p是线性预测的次数，为2以上的整数。线性预测分析单元112将线性预测系数α1,α2,…,αp输出到频谱包络生成单元113，将线性预测系数码Cα输出到复用单元117。
线性预测分析单元112例如通过对将输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1的各值的平方的序列进行傅里叶逆变换后的结果进行Levinson-Durbin算法，得到线性预测系数，将得到的线性预测系数编码而得到并输出线性预测系数码Cα，同时得到并输出与得到的线性预测系数码Cα对应的线性预测系数的量化值作为线性预测系数α1,α2,…,αp。
基于线性预测分析单元112的线性预测系数码Cα的生成例如通过现有的编码技术来进行。现有的编码技术例如是，将与线性预测系数本身对应的码设为线性预测系数码Cα的编码技术；将线性预测系数变换为LSP参数，将与LSP参数对应的码设为线性预测系数码Cα的编码技术；将线性预测系数变换为PARCOR系数，将与PARCOR系数对应的码设为线性预测系数码Cα的编码技术等。
而且，线性预测分析单元112也可以不是频域变换单元111输出的频谱序列X0,X1,…,XN-1，而是由输入到编码装置11的时域的声音信号得到并输出线性预测系数α1,α2,…,αp和与该线性预测系数α1,α2,…,αp对应的线性预测系数码Cα。
[频谱包络生成单元113]
在频谱包络生成单元113中，输入线性预测分析单元112输出的线性预测系数α1,α2,…,αp。频谱包络生成单元113使用输入的线性预测系数α1,α2,…,αp，得到通过以下的式(1)求的基于频谱包络值H0,H1,…,HN-1的频谱包络序列即规定时间区间的时间序列信号的频谱包络序列，输出到对数包络生成单元114。
Figure GDA0003811087170000081
其中，k＝0,...,N-1，将·设为实数，exp(·)是以纳皮尔数为底的指数函数，j是虚数单位。
而且，频谱包络生成单元113也可以由频域变换单元111输出的频谱序列X0,X1,…,XN-1或输入到编码装置11的时域的声音信号得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1。在该情况下，也可以不具有线性预测分析单元112，只要频谱包络生成单元113得到并输出与频谱包络序列H0,H1,…,HN-1对应的码作为包络码CL即可。而且，由频谱包络生成单元113的操作可知，线性预测分析单元112得到的与线性预测系数α1,α2,…,αp对应的线性预测系数码Cα是与对应于频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的码即包络码CL等效的码，是对应于频谱包络的码。
[对数包络生成单元114]
在对数包络生成单元114中，输入频谱包络生成单元113输出的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1。对数包络生成单元114从频谱包络序列H0,H1,…,HN-1得到并输出对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。其中，对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1是与频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的各样本值即频谱包络值Hk(其中，k＝0,1,...,N-1)的以2为底的对数对应的整数值列，且为总和为0的整数值列。例如对数包络生成单元114进行以下的步骤I～IV的各处理，得到并输出对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。
步骤I：对数包络生成单元114求输入的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的各频谱包络值H0,H1,…,HN-1的以2为底的对数值log2Hk(其中，k＝0,1,...,N-1)。
步骤II：对数包络生成单元114将在步骤I中求出的各对数值log2Hk化整为整数值，得到化整后的各整数值的序列作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。将各对数值log2Hk化整为整数值的处理，例如是通过将各对数值log2Hk的小数点第一位四舍五入而得到整数值的处理。即，这里得到的对数频谱包络序列是与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列。
步骤III：对数包络生成单元114求在步骤II中得到的对数频谱包络序列的各样本值即对数频谱包络值L0,L1,…,LN-1的总和。即，求与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列中包含的值的总和。
步骤IV：若在步骤III中求出的总和为0(即，与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列中包含的值的总和为0的情况下)，则对数包络生成单元114将步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1输出到信号平滑化单元116。另一方面，若在步骤III中求出的总和不为0(即，与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列中包含的值的总和不为0的情况下)，对数包络生成单元114通过预先决定的规则，得到使总和为0那样调整后的序列，例如如以下的(a)、(b)那样调整后的序列，作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，输出到信号平滑化单元116。
(a)若在步骤III中求出的总和大于0，则从对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中最大的值开始依次将每次减去1的值的结果设为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，使得对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中包含的对数频谱包络值的总和为0。即，若在步骤III中求出的整数值列中包含的值的总和大于0，则从整数值列中最大的值开始将每次减去1的值的结果设为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，使得整数值列中包含的值的总和为0。例如，将表示在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1包含的对数频谱包络值Lk(其中，k＝0,1,...,N-1)的值的顺序(从较大一方开始的顺序)的指标设为
Figure GDA0003811087170000091
其中，越大的值的Lk，
Figure GDA0003811087170000092
的值越小。对数包络生成单元114将i初始化为i＝0(步骤a-1)，将从
Figure GDA0003811087170000093
的调整对象的Lk(i)(其中，k(i)＝0,…,N-1)减去了1的值Lk(i)-1设为新的Lk(i)(步骤a-2)，判定L0,L1,…,LN-1的总和是否为0(步骤a-3)，若L0,L1,…,LN-1的总和不为0，则将i+1设为新的i，返回步骤a-2(步骤a-4)，若L0,L1,…,LN-1的总和为0，则将该L0,L1,…,LN-1的序列作为对数频谱包络序列输出到信号平滑化单元116(步骤a-5)。而且，也可以在步骤a-4中i+1超过了N-1的情况下返回步骤a-1。
(b)若在步骤III中求出的总和小于0，则从对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中最小的值开始依次将每次加上1的值的结果设为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，使得对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中包含的对数频谱包络值的总和为0。即，若在步骤III中求出的整数值列中包含的值的总和小于0，则从整数值列中最小的值开始依次将每次加上1的值的结果设为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，使得整数值列中包含的值的总和为0。例如，将表示在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1包含的对数频谱包络值Lk(其中，k＝0,1,...,N-1)的值的顺序(从较小一方开始的顺序)的指标设为μ(Lk)＝0,…,N-1。其中，越小的值的Lk(绝对值|Lk|越大)则μ(Lk)的值越小。对数包络生成单元114将i初始化为i＝0(步骤b-1)，将对μ(Lk(i))＝i的调整对象的Lk(i)(其中，k(i)＝0,…,N-1)加上1的值Lk(i)+1设为新的Lk(i)(步骤b-2)，判定L0,L1,…,LN-1的总和是否为0(步骤b-3)，若L0,L1,…,LN-1的总和不为0，则将i+1作为新的i返回步骤b-2(步骤b-4)，若L0,L1,…,LN-1的总和为0，则将该L0,L1,…,LN-1作为对数频谱包络序列输出到信号平滑化单元116(步骤b-5)。而且，也可以在步骤b-4中i+1超过了N-1的情况下返回步骤b-1。
若按照上述的(a)、(b)，可以保证乘除的可逆性。即，通过上述的(a)、(b)，在后述的平滑化单元116a的处理中，在从各量化频谱值的位的削除(除算)和至各量化频谱值的位的追加(乘算)中，可以使得数值不多不少。但是，上述的(a)、(b)是一例子，不本限定发明。在步骤III中求出的总和不为0的情况下，也可以通过其它的基准(例如，将调整前后的对数频谱包络序列的距离最小化的基准)进行调整，使得对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的总和为0，总和为0的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1被输出到信号平滑化单元116。在步骤III中求出的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的总和不为0的情况下，以什么样的顺序调整对数频谱包络的值使得总和为0是任意的，从调整对象的对数频谱包络值减去或加上什么样的值也是任意的。即，对数包络生成单元114只要调整L0,L1,…,LN-1的至少一部分的值，使得在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的总和为0，将由此得到的L0,L1,…,LN-1输出到信号平滑化单元116即可。换言之，在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1(整数值列)中包含的值的总和为0的情况下，对数包络生成单元114将在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1输出到信号平滑化单元116。另一方面，在步骤II中得到的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1(整数值列)中包含的值的总和不为0的情况下，通过预先决定的规则，调整该整数值列中包含的至少一部分的整数值，使得调整后的整数值列中包含的值的总和为0，将调整后的整数值列作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1输出到信号平滑化单元116。
而且，希望进行总和为0那样最小限度的调整，使得尽量不改变对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中包含的对数频谱包络值L0,L1,…,LN-1，不希望进行较大地改变对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中包含的对数频谱包络值L0,L1,…,LN-1那样的调整。而且，不是进行将全部L0,L1,…,LN-1设为0的调整，而是需要调整对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的至少一部的值，使得在对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中，作为负值的对数频谱包络值，负值中的至少任意一个对数频谱包络值为负值，并且作为正值的对数频谱包络值中的至少任意一个对数频谱包络值为正值。
[量化单元115]
在量化单元115中，被输入频域变换单元111输出的频谱序列X0,X1,…,XN-1。量化单元115得到将输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1的各频谱值除以量化宽度的结果的整数部分的值所形成的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，将其输出到信号平滑化单元116。该量化宽度通过以往的方法确定即可，例如，量化单元115将与输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1的能量或振幅的最大值成比例的值确定作为量化宽度即可。
量化单元115得到与确定的量化宽度的值对应的码，将得到的码作为量化宽度码CQ输出到复用单元117。而且，量化单元115也可以在可用预先决定的比特数表现信号平滑化单元116中量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1的量化宽度中，用二分探索方式求出最小的值，确定量化宽度的值。在该情况下，多次进行量化单元115得到量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1和量化宽度的处理和如后所述的信号平滑化单元116的处理，量化单元115将与最终确定的量化宽度对应的量化宽度码CQ输出到复用单元117，信号平滑化单元116将与最终确定的与输入了量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1时的平滑化频谱序列对应的信号码CX输出到复用单元117。
[信号平滑化单元116]
如图1B中例示的那样，信号平滑化单元116例如包括平滑化单元116a和平滑化序列编码单元116b。在信号平滑化单元116中被输入量化单元115输出的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1、以及对数包络生成单元114输出的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。首先，信号平滑化单元116的平滑化单元116a根据输入的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，将输入的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1平滑化，得到并输出平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。接着，信号平滑化单元116的平滑化序列编码单元116b将通过信号平滑化单元116的平滑化单元116a的平滑化得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，例如对每个样本各4比特等那样，得到以预先决定的比特数的固定长度码表现的信号码CX，输出到复用单元117。
信号平滑化单元116的平滑化单元116a进行的平滑化通过至少根据对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中的对应的对数频谱包络值，对量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1的各量化频谱值的二进制数记述的下位的位进行操作来进行。
说明信号平滑化单元116的平滑化单元116a进行的平滑化处理的具体例子。平滑化单元116a对于各样本号k(其中，k＝0,…,N-1)，在与量化频谱值^Xk对应的对数频谱包络值Lk为正值的情况下，将从量化频谱值^Xk的二进制数记述的最下位的位开始仅去除了Lk位(即，与对数频谱包络值Lk相同的位数)的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，在对数频谱包络值Lk为负值的情况下，将从量化频谱值^Xk的二进制数记述的最下位的位开始仅追加了-Lk位(即，与对数频谱包络值Lk的绝对值相同的位数)的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，在对数频谱包络值Lk为0的情况下，将量化频谱值^Xk直接设为平滑化频谱值～Xk，这时，按照预先决定的规则Rs，通过设为不多不少地追加去除了的数值的数值，得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。即，平滑化单元116a通过对于与^Xk(k为样本号，k∈{0,…,N-1})对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则Rs，将在^Xk的二进制数记述的最下位的位追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。该预先决定的规则Rs是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值为不多不少地追加的数值。这里“去除了的数值”是从与^Xk对应Lk为正值的^Xk去除了的数值，“追加的数值”是对与^Xk对应的Lk为负值的^Xk追加的数值。预先决定的规则Rs是按照预先决定的步骤，将从与作为正值的对数频谱包络值Lk’对应的^Xk’的二进制数记述的最下位的位被去除的Lk’位的数值的任意数值，设为从与作为负值的任意对数频谱包络值Lk”对应的^Xk的二进制数记述的最下位的位对-Lk位追加的任意的位的数值的规则。其中，k”,k’∈{0,…,N-1}，且k”≠k’。从对与作为正值的对数频谱包络值Lk’对应的^Xk’被去除的二进制数记述的位的数值的个数，和对与作为负值的对数频谱包络值Lk”对应的^Xk”追加的二进制数记述的位的数值的个数相同。被去除的数值与追加的数值一一对应。即，从与作为正值的对数频谱包络值Lk’对应的^Xk’被去除的全部数值，被设为对与作为负值的任意对数频谱包络值Lk对应的^Xk追加的任意位的数值。
使用图3A至图3C说明预先决定的规则Rs的一例子。从图3A至图3C中例示的预先决定的规则Rs，在量化频谱序列中，将从分别与作为正值的对数频谱包络值(图3A的例子中为L0、L1、L2)对应的量化频谱值(图3A的例子中为^X0、^X1、^X2)被去除的位的数值，对与作为负值的对数频谱包络值对应的量化频谱值(图3A中为^X3、^X4)追加，使得按照从该量化频谱序列中大的位开始的顺序，对相同的位按照样本号k(其中，k＝0,…,4)小到大的顺序的值，成为与作为负值的对数频谱包络值(图3A的例子中为L3、L4)对应的位移动前的平滑化频谱值(在图3B中为～X3’、～X4’)中从小的位开始的顺序，对于相同的位按照样本号k由小到大的顺序。而且，使用图3A至图3C说明的预先决定的规则Rs是一例，不限定本发明。即，本例对于本发明来说是任意的(可选的)例子。
详细说明从图3A至图3C的例子。在该例中N＝5，量化频谱序列的各量化频谱值为^X0＝13,^X1＝52,^X2＝21,^X3＝2,^X4＝1，对数频谱包络序列的各对数频谱包络值为L0＝1,L1＝3,L2＝1,L3＝-2，L4＝-3。对于量化频谱值^X0＝13，对应的对数频谱包络值L0＝1，所以去除量化频谱值^X0的二进制数记述0,0,1,1,0,1的最下位的位的数值1。对于量化频谱值^X1＝52，对应的对数频谱包络值L1＝3，所以从量化频谱值^X1的二进制数记述1,1,0,1,0,0的最下位开始去除3位的数值1,0,0。对于量化频谱值^X2＝21，对应的对数频谱包络值L2＝1，所以去除量化频谱值^X2的二进制数记述0,1,0,1,0,1的最下位的位的数值1。对于量化频谱值^X3＝2，对应的对数频谱包络值L3＝-2，所以对比量化频谱值^X3的二进制数记述0,0,0,0,1,0的最下位的位更下位追加2位的数值。对于量化频谱值^X4＝1，对应的对数频谱包络值L4＝-3，所以对比量化频谱值^X4的二进制数记述0,0,0,0,0,1的最下位的位更下位追加3位的数值。
这时，在上述的预先决定的规则Rs中，被去除的数值的顺序，从量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0的最下位开始第3位的数值1是第1顺序(1)，从量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0的最下位开始第2位的数值0是第2顺序(2)，量化频谱值^X0＝13的二进制数记述0,0,1,1,0,1的最下位的位的数值1是第3顺序(3)，量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0的最下位的位的数值0是第4顺序(4)，量化频谱值^X2＝21的二进制数记述0,1,0,1,0,1的最下位的位的数值1是第5顺序(5)(图3A)。在被追加的一侧，位移动前的平滑化频谱值～X4’的二进制数记述的最下位的位的顺序是第1个(1)，所以将量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0中的从最下位开始起第3位的数值1追加到该位(图3A以及图3B)。而且，位移动前的平滑化频谱值～X3’的二进制数记述的最下位的位的顺序为第2个(2)，所以将从量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0中的最下位起第2个数值0追加到该位。而且，从位移动前的平滑化频谱值～X4’的二进制数记述的最下位起第2位的顺序是第3个(3)，所以将量化频谱值^X0＝13的二进制数记述0,0,1,1,0,1中的最下位的位的数值1追加到该位。而且，从位移动前的平滑化频谱值～X3’的二进制数记述的最下位起第2位的顺序是第4个(4)，所以将量化频谱值^X1＝52的二进制数记述1,1,0,1,0,0中的最下位的位的数值0追加到该位。而且，从位移动前的平滑化频谱值～X4’的二进制数记述的最下位起第3位的顺序为第5个(5)，将量化频谱值^X2＝21的二进制数记述0,1,0,1,0,1中的最下位的位的数值1追加到该位。之后，得到对齐了这样得到的位移动前的平滑化频谱值的序列～X0’,…,～X4’(图3B)的二进制数记述的最下位的位的序列，作为平滑化频谱序列～X0,…,～X4(图3C)。
信号平滑化单元116的平滑化单元116a进行的平滑化处理是兼顾了将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1的各量化频谱值^Xk除以对应的对数频谱包络值Lk的处理、以及使得量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1中包含的信息全部包含在平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1中的处理的处理。
若为上述的图3A至图3C的例子，则相对于原来的量化频谱序列^X0,…,^X4为6比特精度的值域，平滑化频谱序列～X0,…,～X4实质上以4比特的值域表现。由此，信号平滑化单元116的平滑化序列编码单元116b可以将通过平滑化得到的平滑化频谱序列～X0,…,～X4的各平滑化频谱值～Xk以4比特的固定长度编码而得到信号码CX。
而且，信号平滑化单元116的平滑化序列编码单元116b也可以不是将平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的全部平滑化频谱值～Xk以相同的比特数编码而得到信号码CX的结构，而是将平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值～Xk对每个样本位置(即，每个样本号k)以预先决定的比特数编码而得到信号码CX的结构。而且，也可以是将平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值对每个样本位置的范围(即，每个样本号k的范围)以预先决定的比特数编码而得到信号码CX的结构。
[复用单元117]
复用单元117接受线性预测分析单元112或者频谱包络生成单元113输出的表示频谱包络的码即线性预测系数码Cα或者包络码CL(可确定对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的码即包络码CL)、量化单元115输出的量化宽度码CQ、和信号平滑化单元116输出的信号码CX，输出包含全部这些码的输出码(例如使全部码连接而得到的输出码)。
《解码装置12》
参照图2A以及图2B，说明第一实施方式的解码装置12的功能结构、以及解码装置12执行的解码方法的处理过程。
如图2A中例示的那样，解码装置12包括：时域变换单元121、频谱包络生成单元123、对数包络生成单元124、逆量化单元125、信号逆平滑化单元126、以及复用分离单元127。频谱包络生成单元123以及对数包络生成单元124被包含在“对数频谱包络解码单元”中。
在解码装置12中，输入编码装置11输出的输出码作为输入码。解码装置12中输入的输入码被输入到复用分离单元127。
[复用分离单元127]
在复用分离单元127中，输入被输入到解码装置12的输入码。复用分离单元127对每帧接受输入码，分离输入码，将作为输入码中包含的表示频谱包络的码即线性预测系数码Cα或者包络码CL输出到频谱包络生成单元123，将输入码中包含的量化宽度码CQ输出到逆量化单元125，将输入码中包含的信号码CX输出到信号逆平滑化单元126。
[频谱包络生成单元123]
在频谱包络生成单元123中输入复用分离单元127输出的线性预测系数码Cα(包络码CL)。频谱包络生成单元123通过与编码装置11的线性预测分析单元112进行的编码方法对应的例如以往的解码技术，解码线性预测系数码Cα而得到线性预测系数α1,α2,…,αp。进而，频谱包络生成单元123使用得到的线性预测系数α1,α2,…,αp，通过与编码装置11的频谱包络生成单元113相同的步骤生成频谱包络序列H0,H1,…,HN-1(即，解码包络码而得到频谱包络序列)，输出到对数包络生成单元124。这里，以往的解码技术例如是，在线性预测系数码Cα是与被量化的线性预测系数对应的码的情况下，将线性预测系数码Cα解码而得到与被量化的线性预测系数相同的线性预测系数的技术、在线性预测系数码Cα为与被量化的LSP参数对应的码的情况下，将线性预测系数码Cα解码而得到与被量化的LSP参数相同的LSP参数的技术等。而且，众所周知，线性预测系数与LSP参数可相互变换，只要根据输入的线性预测系数码Cα和后段中的处理中需要的信息，进行线性预测系数和LSP参数之间的变换处理即可。由以上，包含上述的线性预测系数码Cα的解码处理和根据需要进行的上述的变换处理的技术称为“基于以往的解码技术的解码”。而且，在编码装置11的频谱包络生成单元113由频谱序列X0,X1,…,XN-1或时域的声音信号得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1和与该频谱包络序列对应的码作为包络码CL的情况下，编码装置11的频谱包络生成单元113通过与得到包络码CL的方法对应的解码方法，将包络码CL解码而得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1。
而且，在编码装置11的频谱包络生成单元113的说明位置中，如上所述，线性预测系数码Cα与包络码CL等效，包络码CL是与频谱包络对应的码，所以上述的两个处理，即，将线性预测系数码Cα解码而得到线性预测系数，由得到的线性预测系数得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的处理、将包络码CL解码而得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的处理，总而言之，都是由作为与频谱包络对应的码的包络码CL得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的处理。因此，频谱包络生成单元123是由作为与频谱包络对应的码的包络码CL得到频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的单元。
[对数包络生成单元124]
在对数包络生成单元124中被输入频谱包络生成单元123输出的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1。对数包络生成单元124使用被输入的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1，通过与编码装置11的对数包络生成单元114相同的步骤，得到对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，输出到信号逆平滑化单元126。即，对数包络生成单元124得到与作为频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的各样本值的频谱包络值Hk(其中，k＝0,1,...,N-1)的以2为底的对数对应的整数值列，在该整数值列中包含的值的总和为0的情况下，将该整数值列设为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，在该整数值列中包含的值的总和不为0的情况下，按照预先决定的规则，调整与频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列中包含的至少一部分的整数值，使得调整后的整数值列中包含的值的总和为0，得到调整后的整数值列作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。如前所述，对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1是与作为频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的各样本值的频谱包络值Hk(其中，k＝0,1,...,N-1)的以2为底的对数对应的整数值列，并且是总和为0的整数值列。
[信号逆平滑化单元126]
如图2B中例示的那样，信号逆平滑化单元126例如包括平滑化序列解码单元126b和逆平滑化单元126a。在信号逆平滑化单元126中被输入复用分离单元127输出的信号码CX、对数包络生成单元124输出的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。首先，信号逆平滑化单元126的平滑化序列解码单元126b将输入的信号码CX解码，得到并输出平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。这里，信号码CX是与编码装置11的信号平滑化单元116输出的信号码CX相同的结构，即，为与平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本～Xk对应的以预先决定的比特数的固定长度码表现的序列。因此，平滑化序列解码单元126b通过对信号码CX进行固定长度的解码，可以得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本值即平滑化频谱值～Xk。
接着，信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a根据由信号逆平滑化单元126的平滑化序列解码单元126b的解码得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1和输入的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，如以下那样进行逆平滑化，得到量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1并输出到逆量化单元125。
信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a进行的逆平滑化通过至少根据对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1中的对应的对数频谱包络值对平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值的二进制数记述的下位的位进行操作来进行。
说明信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a进行的逆平滑化处理的具体例子。逆平滑化单元126a对于各样本号k(k＝0,…,N-1)，在与平滑化频谱值～Xk对应的对数频谱包络值Lk为负值的情况下，将从平滑化频谱值～Xk的二进制数记述的最下位的位开始取了-Lk位(即，与对数频谱包络值Lk的绝对值相同的位数)的数值的结果设为量化频谱值^Xk，在对数频谱包络值Lk为正值的情况下，将从平滑化频谱值～Xk的二进制数记述的最下位的位开始追加了Lk位(即，与对数频谱包络值Lk相同的位数)的数值的结果设为量化频谱值^Xk，在对数频谱包络值Lk为0的情况下，直接将平滑化频谱值～Xk设为量化频谱值^Xk，此时，按照与编码装置11的信号平滑化单元116的平滑化单元116a的平滑化处理对应的方式预先决定的规则Rr，通过将去除了的数值不多不少地设为追加的数值，得到量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。即，逆平滑化单元126a对于与～Xk对应的Lk为负值的^Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位开始去除了-Lk位的数值的结果设为量化频谱值^Xk，对于与～Xk对应的Lk为正值的^Xk，按照与平滑化单元116a的平滑化处理对应的方式预先决定的规则Rr，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位追加了Lk位的数值的结果设为量化频谱值^Xk，在与～Xk对应的Lk为0的情况下，通过将～Xk设为量化频谱值^Xk，得到量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。预先决定的规则Rr是根据样本号顺序和位号顺序确定的规则，使得去除了的数值成为不多不少地追加的数值。这里“去除了的数值”是从与^Xk对应的Lk为负值的^Xk去除的数值，“追加的数值”是对与^Xk对应的Lk为正值的^Xk追加的数值。预先决定的规则Rr是按照预先决定的步骤，将从与作为负值的对数频谱包络值Lk’对应的～Xk’的二进制数记述的最下位的位去除的-Lk’位的数值的任意数值，设为对与作为正值的任意的对数频谱包络值Lk”对应的～Xk”的二进制数记述的最下位的位起Lk”位追加的任意的位的数值的规则。其中，k”,k’∈{0,…,N-1}，并且，k”≠k’。预先决定的规则Rr必须与前述的预先决定的规则Rs对应。换言之，信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a按照预先决定的规则Rr进行的逆平滑化，必须是前述的信号平滑化单元116的平滑化单元116a按照预先决定的规则Rs进行的平滑化的逆处理。从与作为负值的对数频谱包络值Lk’对应的～Xk’去除的二进制数记述的位的数值的个数，与对于与作为正值的对数频谱包络值Lk”对应的～Xk”追加的二进制数记述的位的数值的个数相同。被去除的数值和追加的数值一一对应。即，从与作为负值的对数频谱包络值Lk’对应的～Xk’去除的全部数值，被设为对与作为正值的任意的对数频谱包络值Lk”对应的～Xk追加的任意的位的数值。
使用图4A至图4C说明预先决定的规则Rr的一例。图4A至图4C中例示的预先决定的规则Rr，是与图3A至图3C中例示的编码装置11的信号平滑化单元116的平滑化单元116a的平滑化处理对应的预先决定的规则。预先决定的规则Rr是如下规则，即在平滑化频谱序列中，将从分别与作为负值的对数频谱包络值(图4A的例子中为L3、L4)对应的平滑化频谱值(图4A的例子中为～X3、～X4)去除的位的数值，追加到与作为正值的对数频谱包络值对应的平滑化频谱值(图4A的例子中为～X0,～X1,～X2)，使得将从该平滑化频谱序列中小的位开始的顺序、对相同的位按样本号k从大到小的顺序的数值，设为位移动前的量化频谱值(图4B中为^X0’,^X1’,^X2’)中按照从大的位开始的顺序、对相同的位按照样本号k从小到大的顺序。而且，使用图4A至图4C说明的预先决定的规则Rr是一例，不限定本发明。即，该例对于本发明来说是任意的。
详细说明图4A至图4C的例子。在该例中N＝5，平滑化频谱序列的各平滑化频谱值为～X0＝6,～X1＝6,～X2＝10,～X3＝8,～X4＝15，对数频谱包络序列的各对数频谱包络值为L0＝1,L1＝3,L2＝1,L3＝-2，L4＝-3。对于平滑化频谱值～X0＝6，对应的对数频谱包络值为L0＝1，所以对平滑化频谱值～X0的二进制数记述0,0,0,1,1,0的最下位的更下位追加1位的数值。对于平滑化频谱值～X1＝6，对应的对数频谱包络值为L1＝3，所以对平滑化频谱值～X1的二进制数记述0,0,0,1,1,0的最下位的更下位追加3位的数值。对于平滑化频谱值～X2＝10，对应的对数频谱包络值为L2＝1，所以对平滑化频谱值～X2的二进制数记述0,0,1,0,1,0的最下位的更下位追加1位的数值。对于平滑化频谱值～X3＝8，对应的对数频谱包络值为L3＝-2，所以从平滑化频谱值～X3的二进制数记述0,0,1,0,0,0的最下位起去除2位的数值0,0。对平滑化频谱值～X4＝15，对应的对数频谱包络值为L4＝-3，所以从平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1的最下位起去除3位的数值1,1,1。
这时，在上述的预先决定的规则Rr中，被去除的数值的顺序是，平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1的最下位的位的数值值1是第1个顺序(1)，平滑化频谱值～X3的二进制数记述0,0,1,0,0,0的最下位的位的数值0是第2个顺序(2)，从平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1的最下位起第2位的数值1是第3个顺序(3)，从平滑化频谱值～X3的二进制数记述0,0,1,0,0,0的最下位起第2位的数值0是第4个顺序(4)，从平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1的最下位起第3位的数值1是第5个顺序(5)。在追加的一侧，由于量化频谱值^X1的二进制数记述的最下位起第3位的顺序是第1个(1)，所以将平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1中的最下位的位的数值值1追加到该位。而且，从量化频谱值^X1的二进制数记述的最下位起第2位的顺序是第2个(2)，所以将平滑化频谱值～X3的二进制数记述0,0,1,0,0,0中的最下位的位的数值值0追加到该位。而且，量化频谱值^X0的二进制数记述的最下位的位的顺序是第3个(3)，所以将从平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1中的最下位起第2位的数值1追加到该位。而且，量化频谱值^X1的二进制数记述的最下位的位的顺序是第4个(4)，所以将从平滑化频谱值～X3的二进制数记述0,0,1,0,0,0中的最下位起第2位的数值0追加到该位。而且，量化频谱值^X2的二进制数记述的最下位的位的顺序是第5个(5)，所以将从平滑化频谱值～X4的二进制数记述0,0,1,1,1,1中的最下位起第3位的数值1追加到该位。
信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a进行的逆平滑化处理是兼顾将与平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值～Xk对应的对数频谱包络值Lk相乘的处理、和使得平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1中包含的信息全部包含于量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1中的处理的处理，是与编码装置11的信号平滑化单元116的平滑化单元116a进行的平滑化处理对应的处理。
而且，信号逆平滑化单元126的平滑化序列解码单元126b只要进行与编码装置11的信号平滑化单元116的平滑化序列编码单元116b对应的解码处理即可。即，信号逆平滑化单元126的平滑化序列解码单元126b可以是对全部样本以相同的比特数解码信号码CX而得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值～Xk的结构，也可以是对每个样本位置以预先决定的比特数解码信号码CX而得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值～Xk的结构，也可以是对每个样本位置的范围以预先决定的比特数解码信号码CX而得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各平滑化频谱值～Xk的结构。
[逆量化单元125]
在逆量化单元125中被输入复用分离单元127输出的量化宽度码CQ、信号逆平滑化单元126输出的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。逆量化单元125将输入的量化宽度码CQ解码而得到量化宽度。而且，逆量化单元125得到将输入的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1的各量化频谱值与通过解码得到的量化宽度相乘的样本的序列即解码频谱序列X0,X1,…,XN-1，输出到时域变换单元121。即，逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化而得到解码频谱序列X0,X1,…,XN-1(频域频谱序列)，输出到时域变换单元121。即，逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化而得到规定时间区间的解码后的频域频谱的序列即解码频谱序列X0,X1,…,XN-1(频域频谱序列)，输出到时域变换单元121。
[时域变换单元121]
在时域变换单元121中被输入逆量化单元125输出的解码频谱序列X0,X1,…,XN-1。时域变换单元121对每帧，使用与编码装置11的频域变换单元111对应的逆变换例如逆MDCT，将频域的N点的样本的序列即解码频谱序列X0,X1,…,XN-1变换为时域的信号，得到以帧为单位的声音信号(解码声音信号)，作为输出信号输出。而且，在编码装置11中的频域变换单元111中，对通过变换得到的频谱序列施以用于听觉的加权的滤波器处理或压伸处理的情况下，时域变换单元121首先对解码频谱序列X0,X1,…,XN-1进行与编码装置11进行的滤波器处理或压伸处理对应的逆变换，将逆变换后的序列变换为时域的信号并输出。即，时域变换单元121将频域频谱序列变换为时域，得到规定时间区间的解码后的时间序列信号。
《产生了错误的情况》
使用图5A至图5C说明第一实施方式的编码装置11输出的输出码在直至被输入到解码装置12期间产生了错误的情况的例子。在该例子中，虽然在输入码中包含的信号码CX中不包含错误，通过信号码CX的解码得到了正确的平滑化频谱序列～X0＝6,～X1＝6,～X2＝10,～X3＝8,～X4＝15，但是在输入码中包含的线性预测系数码Cα(表示频谱包络的码)中包含错误，假设正确的是对数频谱包络序列L0＝1,L1＝3,L2＝1,L3＝-2,L4＝-3，但将线性预测系数码Cα解码而得到的对数频谱包络序列为L0＝2,L1＝2,L2＝0,L3＝-2,L4＝-2。在该情况下，对于平滑化频谱值～X0＝6，对应的对数频谱包络值为L0＝2，所以追加2位的数值。对于平滑化频谱值～X1＝6，对应的对数频谱包络值为L1＝2，所以追加2位的数值。对于平滑化频谱值～X2＝10，对应的对数频谱包络值为L2＝0，所以不进行位的追加或删除。对于平滑化频谱值～X3＝8，对应的对数频谱包络值为L3＝-2，所以从最下位起去除2位的数值0,0。对于平滑化频谱值～X4＝15，对应的对数频谱包络值为L4＝-2，所以从最下位起去除2位的数值1,1(图5A)。被去除的4个数值按照上述的预先决定的规则Rr，对平滑化频谱值～X0以及平滑化频谱值～X1追加(图5B)，得到量化频谱值^Xo＝24,^X1＝27,^X2＝10,^X3＝2,^X4＝3(图5C)。得到的量化频谱值虽然不正确，但是在量化频谱值仅发生与对数频谱包络值的错误同程度的错误。例如，在对数频谱包络的值由于错误增加1的情况下，相当于与其对应的频谱包络值成为2倍。在以该错误的包络进行了逆平滑化的情况下，通过解码得到的量化频谱值以本来的值的2倍程度的错误收敛。而且例如，对数频谱包络的值由于错误减1的情况下，相当于与其对应的频谱包络值成为1/2倍。在以该错误的包络进行了逆平滑化的情况下，通过解码得到的量化频谱值以本来的值的1/2倍程度的错误收敛。而且，即使在线性预测系数码Cα中产生若干错误，在量化频谱序列的样本数中也绝对不产生错误。
虽然未例示，但是在输入码中包含的信号码CX中包含了错误的情况下，在通过信号码CX的解码而得到的平滑化频谱序列中，在码中产生了错误的平滑化频谱的值中产生错误，但是在码中不产生错误的平滑化频谱的值中不产生错误。即，信号码CX的错误，仅对信号码CX中产生了错误的比特对应的平滑化频谱的值产生影响。而且，即使在信号码CX中产生若干错误，在量化频谱序列的样本数上也绝对不产生错误。
＜第二实施方式＞
在帧足够短的情况，在上述N小的情况(例如，N＝32的情况)中，与从频谱序列求线性预测系数，求与求出的线性预测系数对应的对数频谱包络序列相比，从频谱序列直接求对数频谱包络序列可以用较少的运算量来实现。在第二实施方式中，作为从频谱序列直接求对数频谱包络序列的方法，说明通过向量量化得到对数频谱包络序列的编码装置、以及与该编码装置对应的解码装置。
《编码装置21》
参照图6A，说明第二实施方式的编码装置21执行的编码方法的处理过程。第二实施方式的编码装置21除了取代第一实施方式的编码装置11中的线性预测分析单元112、频谱包络生成单元113、以及对数包络生成单元114而具有对数包络编码单元214以外，为与第一实施方式的编码装置11相同的结构。以下，说明与第一实施方式的编码装置11不同的点。以下，对与第一实施方式共同的部分，使用与第一实施方式相同的参照标号而简化说明。
[对数包络编码单元214]
在对数包络编码单元214被输入频域变换单元111输出的频谱序列X0,X1,…,XN-1。对数包络编码单元214根据输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1中包含的频谱值求对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，将对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1输出到信号平滑化单元116，将与对数频谱包络序列对应的码即包络码CL输出到复用单元117。
作为对数包络编码单元214得到对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的方法，例示进行向量量化的方法。在对数包络编码单元214内未图示的存储单元中，预先对总和为0的N个整数构成的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的多个候选，存储各候选的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、将各候选的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的各对数频谱包络值设为指数的2取幂的序列即频谱包络序列H0,H1,…,HN-1、与各候选的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1对应的码构成的组。即，在对数包络编码单元214内未图示的存储单元中，预先存储多组对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选、与该对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选对应的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的候选、可确定该对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选的码构成的组。对数包络编码单元214在该存储单元中预先存储的多个组中，选择频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的候选与被输入了的频谱序列X0,X1,…,XN-1(规定时间区间的时间序列信号)对应的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1所对应的组，得到该选择的组的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，得到该选择的组的码作为包络码CL(表示频谱包络的码)并输出。例如，对数包络编码单元214对于该存储单元内存储的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1的每一个，求输入的频谱序列X0,X1,…,XN-1中的各频谱值Xk和频谱包络序列H0,H1,…,HN-1中的对应的频谱包络值Hk的比的序列的能量，输出与能量最小的频谱包络序列H0,H1,…,HN-1对应的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1和包络码CL。
[复用单元117]
复用单元117除了作为表示频谱包络的码，使用对数包络编码单元214输出的包络码CL取代第一实施方式的线性预测分析单元112或者频谱包络生成单元113输出的线性预测系数码Cα或者包络码CL以外，进行与第一实施方式的复用单元117相同的操作。
《解码装置22》
参照图6B，说明第二实施方式的解码装置22的功能结构、以及解码装置22执行的解码方法的处理过程。第二实施方式的解码装置22除了具有对数包络解码单元224取代第一实施方式的解码装置12中的频谱包络生成单元123以及对数包络生成单元124以外，与第一实施方式的解码装置12为同样的结构。以下，说明与第一实施方式的解码装置12不同的点。
[复用分离单元127]
在复用分离单元127中输入被输入到解码装置22的输入码。复用分离单元127对每帧接受输入码，分离输入码，将输入码中包含的表示频谱包络的码即包络码CL输出到对数包络解码单元224，将输入码中包含的量化宽度码CQ输出到逆量化单元125，将输入码中包含的信号码CX输出到信号逆平滑化单元126。
[对数包络解码单元224]
在对数包络解码单元224内的未图示的存储单元中，与对应的编码装置21的对数包络编码单元214的未图示的存储单元中存储的内容相同，对于总和为0的N个整数构成的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的多个候选，预先存储各候选的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1和与各序列对应的码构成的组。即，在对数包络解码单元224内的未图示的存储单元中，预先存储多组对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选、可确定该对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1的候选的码所构成的组。在对数包络解码单元224中被输入复用分离单元127输出的包络码CL。对数包络解码单元224从存储单元得到与输入的包络码CL对应的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，输出到信号逆平滑化单元126。即，对数包络解码单元224从该存储单元中预先存储的多个组中，选择码与包络码CL对应的组，得到该选择的组的对数频谱包络序列的候选作为对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，输出到信号逆平滑化单元126。
＜第三实施方式＞
如以上说明的那样，第一实施方式的编码装置11和第二实施方式的编码装置21总而言之都相当于图7A所示的编码装置31。编码装置31包括：频域变换单元111、对数频谱包络生成单元314、量化单元115、信号平滑化单元116、以及复用单元117。对数频谱包络生成单元314得到作为与规定时间区间的时间序列信号对应的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数所对应的整数值列、且总和为0的整数值列的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、以及则可确定该对数频谱包络序列的码的包络码CL并输出。在第一实施方式的编码装置11中，包含线性预测分析单元112(包络编码单元)、频谱包络生成单元113、以及对数包络生成单元114的功能结构相当于对数频谱包络生成单元314。在第二实施方式的编码装置21中，包含对数包络编码单元214的功能结构相当于对数频谱包络生成单元314。而且，信号平滑化单元116对于将时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，通过对与^Xk(k是样本号，k∈{0,…,N-1})对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位去除了Lk位的数值的结果设为平滑化频谱值～Xk，对与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，将按照预先决定的规则，对^Xk的二进制数记述的最下位的位追加了-Lk位的数值的结果设为平滑化频谱值～Xk，在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，将得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本以固定长度进行编码，得到信号码CX。该预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值成为不多不少地追加的数值。
同样，第一实施方式的解码装置12和第二实施方式的解码装置22都相当于图7B所示的解码装置32。解码装置32包括：时域变换单元121、对数频谱包络解码单元324、逆量化单元125、信号逆平滑化单元126、以及复用分离单元127。对数频谱包络解码单元324对输入的包络码CL解码，得到作为与频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列的、且总和为0的整数值列的对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。在第一实施方式的解码装置12中，包含频谱包络生成单元123以及对数包络生成单元124的功能结构相当于对数频谱包络解码单元324。在第二实施方式的解码装置22中，包含对数包络解码单元224的功能结构相当于对数频谱包络解码单元324。信号逆平滑化单元126将固定长度的码的信号码CX解码，得到规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，对于平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，对与～Xk(k为样本号，k∈{0,…,N-1})对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位去除了-Lk位的数值的结果设为量化频谱值^Xk，对与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位追加了Lk位的数值的结果设为量化频谱值^Xk，在与～Xk对应的Lk为0的情况下，通过将～Xk设为量化频谱值^Xk，得到规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化，得到并输出频域频谱序列X0,X1,…,XN-1。即，逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化，得到规定时间区间的被解码的频域频谱的序列即频域频谱序列X0,X1,…,XN-1。时域变换单元121将频域频谱序列X0,X1,…,XN-1变换为时域，得到并输出规定时间区间的被解码的时间序列信号即输出信号。
＜第四实施方式＞
如图8A中例示的那样，可以构成平滑化装置41，将作为声音信号的信号等时间序列信号的输入信号作为输入，输出在第一实施方式的编码装置11、第二实施方式的编码装置21、或者第三实施方式的编码装置31的信号平滑化单元116的平滑化单元116a中得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。平滑化装置41包含频域变换单元111、对数频谱包络生成单元414、量化单元115、以及平滑化单元116a。对数频谱包络生成单元414得到并输出作为与规定时间区间的时间序列信号对应的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。对数频谱包络生成单元414既可以是与第三实施方式的对数频谱包络生成单元314相同的结构，也可以是从对数频谱包络生成单元314的功能结构去除了得到并输出包络码CL的功能结构的结构。平滑化单元116a对于将时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，对于与^Xk(k是样本号且k∈{0,…,N-1})对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位数值的值设为平滑化频谱值～Xk，对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，在与^Xk对应的Lk为0的情况下，通过将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，得到并输出平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1。预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值成为不多不少地追加的数值。若对数频谱包络生成单元414输出包络码CL，则平滑化装置41也可以输出包络码CL。
如图8B中例示的那样，也可以构成将从平滑化装置41输出的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1设为输入，进行平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的逆平滑化的逆平滑化装置42。逆平滑化装置42包含逆平滑化单元126a、逆量化单元125、以及时域变换单元121。被输入从平滑化装置41输出的包络码CL的逆平滑化装置42进一步包含前述的对数频谱包络解码单元324。逆平滑化装置42能够取得对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，在从平滑化装置41输出平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的情况下，该平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1被输入到逆平滑化单元126a。在从平滑化装置41输出平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1以及包络码CL的情况下，平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1被输入到逆平滑化单元126a，包络码CL被输入到对数频谱包络解码单元324。输入了包络码CL的对数频谱包络解码单元324，如前述那样，通过解码包络码CL而得到对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1，将该对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1输入到逆平滑化单元126a。逆平滑化单元126a将平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1以及对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1作为输入，如前述那样使用对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1进行平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的逆平滑化，得到并输出量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。即，逆平滑化单元126a将作为规定时间区间的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、以及规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1作为输入，对于平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，通过对于与～Xk(k是样本号且k∈{0,…,N-1})对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，对于与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，在与～Xk对应的Lk为0的情况下，将～Xk设为量化频谱值^Xk，得到并输出规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1。预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化，得到并输出频域频谱序列X0,X1,…,XN-1。即，逆量化单元125将量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1逆量化，得到规定时间区间的被解码的频域频谱的序列即频域频谱序列X0,X1,…,XN-1。时域变换单元121将频域频谱序列X0,X1,…,XN-1变换为时域，得到并输出规定时间区间的被解码的时间序列信号即输出信号。
＜变形例等＞
而且，本发明不限于上述的实施方式。例如，在上述的各实施方式的编码装置11、21、31的信号平滑化单元116的平滑化序列编码单元116b中，将通过平滑化得到的平滑化频谱序列的各样本以固定长度编码而得到信号码CX，但是也可以进行可变长度编码而得到信号码CX的结构。在这时，在解码装置12、22、32的信号逆平滑化单元126的平滑化序列解码单元126b中，只要将信号码CX可变长度解码而得到平滑化频谱序列即可。在该变形例中，在解码装置的输入码中包含的信号码CX中含有错误的情况下，有时在信号码CX中的错误产生的比特对应的平滑化频谱的值以外，还产生错误的影响，但是无论在解码装置12、22、32的输入码中包含的包络码CL中产生多少错误，在量化频谱序列的样本数中也不产生错误，这与上述的各实施方式是同样的。
而且，在上述的实施方式中，例示了作为输入到编码装置11、21、31、以及平滑化装置41中的声音信号(时间序列信号)，将语音或音乐等的音通过麦克风拾音，将表示由此得到的音的模拟信号AD变换后的数字信号。但是，这只是例示，不限定本发明。例如，也可以将表示通过其它的单元得到的音的模拟信号被AD变换为数字信号的声音信号输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41。也可以将作为与表示音的模拟信号对应的数字信号的声音信号输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41。也可以将作为表示音的数字信号的声音信号输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41。即，得到声音信号的方法是任意的。也可以将表示音的模拟信号输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41中。在该情况下，可以将在编码装置11、21、31、或者平滑化装置41中AD变换该模拟信号而得到的数字信号作为声音信号使用。即，将数字信号输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41中也是任意的。
在上述的实施方式中，在编码装置11、21、31、或者平滑化装置41中输入时域的声音信号，该时域的声音信号被变换为频谱序列X0,X1,…,XN-1。但是，这只是例示，不限定本发明。例如，频谱序列X0,X1,…,XN-1也可以被输入到编码装置11、21、31、或者平滑化装置41中。在该情况下，编码装置11、21、31、或者平滑化装置41也可以不具有频域变换单元111。即，频域变换单元111对于编码装置11、21、31、或者平滑化装置41来说是任意的元件。
在上述的实施方式中，解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42将解码频谱序列X0,X1,…,XN-1变换为时域的信号，得到以帧为单位的声音信号，将其作为输出信号输出。但是，这只是例示，不限定本发明。例如，解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42也可以将解码频谱序列X0,X1,…,XN-1作为输出信号输出。在该情况下，解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42也可以不具有时域变换单元121。即，时域变换单元121对于解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42来说是任意的元件。解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42也可以将解码频谱序列X0,X1,…,XN-1的函数值作为输出信号输出。从解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42输出的输出信号也可以不从扬声器再生，而被设为其它处理的输入信号。即，从解码装置12、22、32、或者逆平滑化装置42输出的输出信号从扬声器再生也是任意的。
而且，希望信号平滑化单元116的平滑化单元116a或者平滑化装置41的平滑化单元116a对于与^Xk对应的Lk为正值的全部^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，对于与^Xk对应的Lk为负值的全部^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk。其中，信号平滑化单元116的平滑化单元116a或者平滑化装置41的平滑化单元116a也可以对于与^Xk对应的Lk为正值的一部分^Xk，不从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除Lk位的数值而原样设为平滑化频谱值～Xk，对于与^Xk对应的Lk为负值的一部分^Xk，按照预先决定的规则，不对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加-Lk位的数值而原样设为平滑化频谱值～Xk。同样，希望信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a或者逆平滑化装置42的逆平滑化单元126a对于与～Xk对应的Lk为负值的全部～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，对于与～Xk对应的Lk为正值的全部～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk。其中，也可以信号逆平滑化单元126的逆平滑化单元126a或者逆平滑化装置42的逆平滑化单元126a对于与～Xk对应的Lk为负值的一部分～Xk，不从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除-Lk位的数值而原样设为量化频谱值^Xk，对于与～Xk对应的Lk为正值的一部分～Xk，按照预先决定的规则，不对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加Lk位的数值而原样设为量化频谱值^Xk。
时间序列信号也可以是声音信号以外的时间序列信号(例如，运动图像信号、地震波信号、生物体信号等)。即，时间序列信号为声音信号的情况也是任意的。
上述的各种处理不仅可以按照记载时间序列地执行，还可以根据执行处理的装置的处理能力或者需要并行地或者单独地执行。此外，不言而喻，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当变更。
上述的各装置例如通过具有CPU(central processing unit)等处理器(硬件、处理器)以及RAM(random-access memory)、ROM(read-only memory)等存储器等的通用或者专用的计算机执行规定的程序而构成。该计算机既可以具有1个处理器或存储器，也可以具有多个处理器或存储器。该程序既可以安装在计算机中，也可以预先记录在ROM等中。而且，也可以不是CPU那样通过读入程序实现功能结构的电子电路(circuitry)，而是利用不使用程序而实现处理功能的电子电路构成一部分或者全部处理单元。构成1个装置的电子电路也可以包含多个CPU。
在通过计算机实现上述的结构的情况下，各装置应有的功能的处理内容通过程序记述。通过计算机执行该程序，在计算机上实现上述处理功能。记述了该处理内容的程序可以记录在计算机可读取的记录介质中。计算机可读取的记录介质的例子是非暂时的(non-transitory)记录介质。这样的记录介质的例子是：磁记录装置、光盘、光磁记录介质、半导体存储器等。
该程序的流通例如通过销售、转让、租借等记录了该程序的DVD、CD-ROM等可拆装型记录介质来进行。进而，也可以设为将该程序存储在服务器计算机的存储装置中，经由网络，通过将该程序从服务器计算机转发到其它计算机，使该程序流通的结构。
执行这样的程序的计算机例如首先将可拆装型记录介质中记录的程序或者从服务器计算机转发的程序暂时存储在自己的存储装置中。然后，在执行处理时，该计算机读取自己的存储装置中存储的程序，执行按照读取的程序的处理。而且，作为该程序其它执行方式，计算机也可以从可拆装型记录介质直接读取程序，执行按照该程序的处理，进而，也可以在每次从服务器计算机对该计算机转发程序时，逐次执行按照接受的程序的处理。而且，也可以设为通过不进行从服务器计算机向该计算机的程序的转发，仅通过该执行指令和结果取得来实现处理功能的、所谓ASP(Application Service Provider，应用服务提供商)型的服务，执行上述的处理的结构。
也可以不在计算机上执行规定的程序而实现本装置的处理功能，而是通过硬件实现这些处理功能的至少一部分。
标号说明
11，21，31，1011 编码装置
12，22，32，1012 解码装置
41 平滑化装置
42 逆平滑化装置

Claims (16)

1.一种编码装置，包括：
对数频谱包络生成单元，得到作为与对应于规定时间区间的时间序列信号的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、和作为可确定该对数频谱包络序列的码的包络码；以及
信号平滑化单元，通过对于将所述时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
对于与^Xk对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，
在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，
得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
将得到的所述平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本以固定长度编码而得到信号码，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
2.如权利要求1所述的编码装置，
所述对数频谱包络生成单元，
将所述对数频谱包络序列的候选、与该对数频谱包络序列的候选对应的频谱包络序列的候选、可确定该对数频谱包络序列的候选的码形成的组预先存储多个组，
所述编码装置包括：对数包络编码单元，在预先存储的所述多个组中，选择频谱包络序列的候选对应于与所述规定时间区间的时间序列信号对应的频谱包络序列的组，得到该选择出的组的对数频谱包络序列的候选作为所述对数频谱包络序列，得到该选择出的组的码作为包络码。
3.如权利要求1所述的编码装置，
所述对数频谱包络生成单元，
得到与所述时间序列信号对应的频谱包络序列、与该频谱包络序列对应的包络码，
所述对数频谱包络生成单元，
得到与所述频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列，
在所述整数值列中包含的值的总和为0的情况下，将所述整数值列设为所述对数频谱包络序列，
在所述整数值列中包含的值的总和不为0的情况下，通过预先决定的规则，调整所述整数值列中包含的至少一部分的整数值，使得调整后的整数值列中包含的值的总和为0，得到调整后的整数值列作为所述对数频谱包络序列。
4.一种解码装置，包括：
对数频谱包络解码单元，将输入的包络码解码，得到作为与规定时间区间的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1；以及
信号逆平滑化单元，通过将作为固定长度的码的信号码解码，得到所述规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于所述平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于与～Xk对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，
在与～Xk对应的Lk为0的情况下，将～Xk设为量化频谱值^Xk，
得到所述规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
5.如权利要求4的所述的解码装置，
所述对数频谱包络解码单元，
将所述对数频谱包络序列的候选、可确定该对数频谱包络序列的候选的码形成的组预先存储多个组，
所述解码装置包括：对数包络解码单元，从预先存储的所述多个组中，选择码与所述包络码对应的组，得到该选择出的组的对数频谱包络序列的候选作为所述对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1。
6.如权利要求4所述的解码装置，
所述对数频谱包络解码单元包括：
频谱包络生成单元，将所述包络码解码，得到所述频谱包络序列；以及
对数包络生成单元，得到与所述频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列，
在所述整数值列中包含的值的总和为0的情况下，将所述整数值列设为所述对数频谱包络序列，
在所述整数值列中包含的值的总和不为0的情况下，按照预先决定的规则，调整所述整数值列中包含的至少一部分的整数值，使得调整后的整数值列中包含的值的总和为0，得到调整后的整数值列作为所述对数频谱包络序列。
7.一种平滑化装置，包括：
对数频谱包络生成单元，得到作为与对应于规定时间区间的时间序列信号的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1；以及
平滑化单元，通过对于将所述时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
对于与^Xk对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，
在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，
得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
8.一种逆平滑化装置，包括：
逆平滑化单元，通过将作为与规定时间区间的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、与所述规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1作为输入，
对于所述平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于与～Xk对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，
在与～Xk对应的Lk为0的情况下，将～Xk设为量化频谱值^Xk，
得到所述规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
9.一种编码方法，包括：
对数频谱包络生成步骤，得到作为与对应于规定时间区间的时间序列信号的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、和作为可确定该对数频谱包络序列的码的包络码；以及
通过对于将所述时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
对于与^Xk对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，
在与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，
得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
将所述得到的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的各样本以固定长度编码而得到信号码的步骤，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
10.一种解码方法，包括：
对数频谱包络解码步骤，将输入的包络码解码，得到作为与规定时间区间的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1；以及
通过将作为固定长度的码的信号码解码而得到所述规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于所述平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于与～Xk对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，
在与～Xk对应的Lk为0的情况下，将～Xk设为量化频谱值^Xk，
得到作为所述规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1的步骤，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
11.一种平滑化方法，包括：
对数频谱包络生成步骤，得到作为与对应于规定时间区间的时间序列信号对应的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列，即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1；以及
通过对于将所述时间序列信号的频域频谱序列的各样本值量化而得到的量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
对与^Xk对应的Lk为正值的^Xk，将从^Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对与^Xk对应的Lk为负值的^Xk，按照预先决定的规则，将对^Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了-Lk位的数值的值设为平滑化频谱值～Xk，
与^Xk对应的Lk为0的情况下，将^Xk设为平滑化频谱值～Xk，
得到平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1的步骤，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
12.一种逆平滑化方法，包括：
逆平滑化步骤，通过将作为与规定时间区间的频谱包络序列的各样本值的以2为底的对数对应的整数值列、并且总和为0的整数值列即对数频谱包络序列L0,L1,…,LN-1、与所述规定时间区间的平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1作为输入，
对于所述平滑化频谱序列～X0,～X1,…,～XN-1，
对于与～Xk对应的Lk为负值的～Xk，将从～Xk的二进制数记述的最下位的位仅去除了-Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，其中k为样本号，k∈{0,…,N-1}，
对于与～Xk对应的Lk为正值的～Xk，按照预先决定的规则，将对～Xk的二进制数记述的最下位的位仅追加了Lk位的数值的值设为量化频谱值^Xk，
在与～Xk对应的Lk为0的情况下，将～Xk设为量化频谱值^Xk，
得到所述规定时间区间的被量化的频谱的序列即量化频谱序列^X0,^X1,…,^XN-1，
所述预先决定的规则是根据样本号顺序和位号顺序决定的规则，使得去除了的数值不多不少地成为追加的数值。
13.一种计算机可读取的记录介质，存储了用于使计算机具有作为权利要求1至3的任意一项的编码装置的功能的程序。
14.一种计算机可读取的记录介质，存储了用于使计算机具有作为权利要求4至6的任意一项的解码装置的功能的程序。
15.一种计算机可读取的记录介质，存储了用于使计算机具有作为权利要求7的平滑化装置的功能的程序。
16.一种计算机可读取的记录介质，存储了用于使计算机具有作为权利要求8的逆平滑化装置的功能的程序。
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