CN1708908A - 数字信号处理方法、处理器、程序及存储了该程序的记录介质 - Google Patents

Abstract

从当前帧的样本S_FC中取出与其开头、样本列、末尾样本列类似的样本列ΔS，作为代用样本列AS连接到当前帧的前面或后面，进行滤波处理或者预测编码，得到当前帧的处理结果S_OU。在预测码的情况下还输出表示使用了哪个部分的辅助信息。由此，仅通过当前帧可以完成例如插补滤波那样需要跨过前后帧的处理的滤波处理、自回授式预测编码、解码处理而基本上不使连续性和效率降低。

Description

数字信号处理方法、处理器、程序及存储了该程序的记录介质

技术领域

本发明涉及数字信号的帧单位的编码和解码自身，以及与之相关联的处理方法、其处理器及其程序、以及存储了该程序的记录介质。

背景技术

在对于声音、图像等的数字信号的以帧单位的处理中，频繁进行预测或滤波等跨越帧的处理。通过使用前后帧的样本(sample)，可以提高连续性和效率。但是，在分组传送中，有时不能得到前面帧的样本和后续的样本，或者有时仅要求来自指定的帧的处理。在这些情况下，连续性和压缩效率降低。

首先，参照附图1，对将可以应用本发明的数字信号处理方法的数字信号处理作为在一部分中利用的例子考虑的编码方法、其解码方法进行说明(而且，该例子不是公知常识)。

由输入端子11输入的第一采样频率的数字信号通过帧分割部12例如对每1024样本分割帧单位，每帧的数字信号通过向下采样部13从第一采样频率的数字信号被变换为比其低的第二采样频率的数字信号。这时，通过低通滤波处理除去高频分量，使得通过该第二采样频率的采样不产生返回信号。

第二采样频率的数字信号通过编码部14进行非可逆或者可逆的压缩编码，作为主码Im被输出。该主码Im通过局部解码部15解码，被解码的局部信号通过向上采样部16从第二采样频率的局部信号变换为第一采样频率的局部信号。这时，当然进行插值处理。该第一采样频率的局部信号和由帧分割部12被分支的第一采样频率的数字信号的时间区域中的误差信号通过误差计算部17被计算。

该误差信号被提供给预测误差生成部51，产生误差信号的预测误差信号。

该预测误差信号在压缩编码部18中进行位列的排列调换，原样或者进而被可逆(无损失)压缩编码而作为误差码Pe输出。来自编码部14的主码Im和误差码Pe在合成部19中被合成，被分组化后由输出端子21输出。

而且，对于前述位列的排列调换，以及可逆压缩编码例如请参照日本专利特开2001-144847号公报(第6～8页，图3)，对于其分组化，例如请参照T.Moriya和其他4人著的“Sampling Rate Scalable Lossless Audio coding”2002IEEE Speech Coding Workshop proceedings 2002，10月。

在解码器30中，来自输入端子31的码在分离部32中被分离为主码Im和误差码Pe，主码Im在解码部33中通过与编码器10的编码部14对应的解码处理被非可逆或者可逆解码，从而得到第二采样频率的解码信号。该第二采样频率的解码信号通过向上采样部34被向上采样，从而被变换为第一采样频率的解码信号。这时，当然进行向上采样频率的插值处理。

被分离的误差码Pe通过解码部35进行再现预测误差信号的处理。关于该解码部35的具体结构和处理例如显示在前述公报中。被再现的预测误差信号的采样频率是第一采样频率。

该预测误差信号通过预测合成部63被预测合成，从而再现误差信号。该预测合成部63是与编码器10的预测误差生成部51的结构对应的部件。

该再现的误差信号的采样频率是第一采样频率，该误差信号和来自向上采样部34的第一采样频率的解码信号通过加法部36被相加，从而再现数字信号，提供给帧合成部37。帧合成部37依次对每帧被再现的数字信号进行接合后输出到输出端子38。

在图1中的向上采样部16、34中，对于解码信号的样本列，每隔规定的采样数插入一个至多个0值的样本，使其成为第一采样频率的样本列，将该插入0值样本的样本列例如设为通过图2A所示的FIR滤波器构成的插值滤波器(一般为低通滤波器)，将0值样本通过其前后的一个至多个样本进行插值的值的样本。即，在该串联连接的一端输入被填充零的样本列x(n)，在各个乘法部22₁～22_m，各输入与对于各延迟部D的输出的滤波器系数h₁、h₂、…，h_m相乘，将这些相乘结果在加法器23中相加，作为滤波器输出y(n)。

其结果，对于例如图2B所示的实线的解码信号样本列，插入的0值样本，成为具有虚线所示的被线性插值的值的样本。

在这样的FIR滤波器的处理中，如图2C所示，将L样本构成的帧内的各样本x(n)，(n＝0，…，L-1)使它和它前后各T点的样本的合计2T+1＝m的样本与系数h_n进行卷积的处理，即实现下式的运算，得到输出y(n)。

$y\left(n\right)=\underset{i=-T}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{n-i}x\left(i\right)---\left(1\right)$

因此，当前帧的先头的输出样本y(0)依赖于前一帧的x(-T)到x(-1)的T个样本。同样，当前帧的最后的输出样本y(L-1)依赖于下一帧的x(L)到x(L+T-1)的T个值。而且，将图2A中的乘法部称为滤波器的抽头，而且将乘法部221～22m的数量m称为抽头数。

在图1所示的编码解码系统中，基本是也知道前后的帧的样本的情况，但是由于传输路径中的分组消失和随机存取(声音、图像信号从途中的再现)，有时要求在帧内信息结束。这时，可以将前后的样本的未知的值全都假设为0，但是连续性和效率降低。

而且，图1中的编码器10的预测误差生成部51在自回授式线性预测中，例如图3A所示的被输入的样本列x(n)(在该例子中为来自误差计算部17的误差信号)被输入到将该样本间隔作为延迟量的延迟部D的串联连接的一端，同时被输入到预测系数决定部53，预测系数决定部53根据过去的多个输入样本和输出预测误差y(n)，对每个样本决定线性预测系数的组{α1，…，α_p}，使得预测误差能(energy)为最小，这些预测系数α1，…，α_p与延迟部D的各对应输出，在乘法部24₁～24_p中分别相乘，这些相乘的结果在加法部25中相加而生成预测值，在该例子中，在整数化部56中取整数值，在减法部57中，从被输入的样本中减去该整数值的预测信号，得到预测误差信号y(n)。

在这样的自回授式预测处理中，通过将图3B所示的L样本构成的帧内的各样本x(n)，(n＝0，…，L-1)之前的p点的样本与预测系数α_i进行卷积来求出预测值，从样本x(n)减去该预测值，即执行下式的运算而得到预测误差信号y(n)。

$y\left(n\right)=x\left(n\right)-\left[\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{i}x(n-i)\right]---\left(2\right)$

这里，〔*〕表示值^*的整数化，例如进行小数部分的去除。因此，当前帧的开头的预测误差信号y(0)依赖于到前一帧的x(-p)～x(-1)为止的p个输入样本。而且，在允许失真的编码中不需要整数化。而且，也可以在运算中进行整数化。

图1的解码器30的预测合成部63在自回授式预测合成中，例如如图4A所示，被输入的样本列y(n)(在该例中是通过解码部35再现的预测误差信号)被输入到加法部65中，如在后被理解的那样，从加法部65输出预测合成信号x(n)，该预测合成信号x(n)被输入到将该样本列的样本周期设为延迟量的延迟部D的串联连接的一端，同时被输入到预测系数决定部66。预测系数决定部66决定预测系数α₁，…，α_p，使得预测信号x’(n)和预测合成信号x(n)的预测误差能为最小，延迟部D的输出对应的预测系数α1，…，α_p，在乘法部26₁～26_p中相乘，这些相乘的结果在加法部27中相加而生成预测信号。该预测信号在整数化部67中取整数值，整数值的预测信号x(n)’通过加法部65与预测误差信号y(n)相加，输出预测合成信号x(n)。

在这样的自回授式预测合成处理中，对于图4B所示的L样本构成的帧内的各输入样本y(n)，(n＝0，…，L-1)，将通过使其之前的p点的预测合成样本与预测系数α_i进行卷积而求出的预测值进行相加，即执行下式的运算而得到预测合成信号x(n)。

$x\left(n\right)=y\left(n\right)+\left[\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{i}x(n-i)\right]---\left(3\right)$

因此，当前帧的开头的预测合成样本x(0)依赖于前一帧的x(-p)到x(-1)的p个预测合成样本。

在这样的自回授式的预测处理和预测合成处理中，因为需要前帧的输入样本和前帧的预测合成样本，所以例如在图1所示的编码解码系统中，因为分组消失或者随机存取，需要在帧内信息完成的情况下，虽然可以前面的样本的未知值全部假设为0，但是连续性和预测效率降低。

以往，在日本专利申请公开2000-307654号中提出了以下技术：仅在有声区间分组发送声音信号，在无声区间不进行分组发送，在接收端在无声区间插入伪背景噪声的声音分组传送系统中，对有声和无声区间的电平的不连续性进行修正，从而在会话开始和结束中不产生不适感。这种方法在接收端在有声区间的被解码的声音帧和模拟背景噪声帧之间插入插补帧，作为该插补帧，在混合编码方式的情况下，滤波系数，噪声码本索引(code book index)使用有声区间者，增益系数为取背景噪声增益的中间值者。

上述申请公开2000-307654所示的是仅有声区间发送，该有声区间的开始和结束分别在原来前一帧和后一帧不存在的状态下进行处理。

在每帧的处理中，使用通过利用当前帧的前一帧和当前帧的后一帧的样本来处理现有帧，提高连续性、品质和效率的处理方式的情况下，在接收端(解码端)，希望即使没有得到前一帧和后一帧的状态下，也抑制连续性、品质、效率的降低，或者即使只有一帧，与其他帧独立处理，从而得到与前一帧和后一帧存在的情况的接近相同程度的连续性、品质、效率。这样的信号处理不限于被用于对每帧编码数字信号，从而进行传送或者存储时的编码处理的一部分处理、以及传送接收的码和从存储装置读出的码的编码处理的一部分的处理中，一般来说，本发明还可以应用于在数字信号的帧单位的处理中，通过还利用前一帧和后一帧的样本，使品质和效率提高的处理中。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字信号处理方法、处理器及其程序，使以帧单位进行的对数字信号的处理，仅利用该帧的样本，得到与还利用前和/或后一帧的样本的情况相同程度的性能(连续性、品质、效率等)。

技术方案1的发明的一种以帧单位对数字信号进行处理的方法，包括：

(a)在帧的开头样本的近旁和/或所述帧的末尾的样本的近旁，根据上述帧内的一部分连续的样本列，形成赋予了变形的样本列的步骤；以及

(b)跨过被赋予了上述变形的样本列，进行所述帧的一连串的样本列的处理的步骤。

技术方案2的发明的数字信号处理方法，是在技术方案1的方法中上述步骤(a)还包括：通过在所述帧的开头样本之前和/或所述帧的末尾样本之后对利用所述一连串的样本列而形成的代用样本列进行配置，在所述开头样本和/或末尾样本的近旁形成被赋予了所述变形的样本列的步骤。

技术方案3的发明的数字信号处理方法，是在技术方案2的方法中，上述步骤(a)还包括：将所述一部分连续的样本列逆反其顺序，从而作为所述代用样本列的步骤。

技术方案4的发明的数字信号处理方法，是在技术方案1、2或3的任意一个方法中，上述步骤(a)还包括：将所述帧内的包括开头帧的部分样本列和/或包含末尾样本的部分样本列通过与所述帧内的所述一部分连续的样本列的运算而变形，形成所述赋予了变形的样本列的步骤。

技术方案5的发明的数字信号处理方法，所述步骤(a)还包括：在所述帧的开头样本之前和/或在上述末尾样本之后，设置预先决定的固定样本列的步骤。

技术方案8的发明的数字信号处理方法，是在技术方案2或3所述的方法中，包括将所述一部分连续的样本列作为所述代用样本列的多个方法中的任意一个，和/或将表示所述一部分连续的样本列的位置的辅助信息作为对于所述帧的数字信号的码的一部分的步骤。

技术方案9的发明的数字信号处理方法，是在技术方案1所述的方法中，

所述步骤(a)包括：对与所述帧的开头的样本列，或者末尾的样本列类似的样本列进行检索，从而作为所述一部分连续样本列的步骤；以及通过在所述类似样本列中乘以增益，并从所述开头样本列或者末尾样本列中减去，形成赋予了所述变形的样本列的步骤，

所述步骤(b)包括：作为所述处理，求出所述帧的数字信号的预测误差的步骤；以及

将所述类似样本列的帧内的位置和表示所述增益的辅助信息作为所述帧的码的一部分的步骤。

技术方案10的发明的数字信号处理方法，是在技术方案1所述的方法中，所述步骤(a)包括：

(a-1)根据由码得到的预测误差信号，通过自回授式预测合成处理而再现所述帧的样本系列，对所述帧内作为所述码的一部分而被赋予的辅助信息所指定的位置的所述一部分连续的样本列进行复制的步骤；以及

(a-2)通过在该复制的样本系列上乘以所述复制信息中的增益后与所述帧的开头或者末尾的样本列相加来赋予变形的步骤。

技术方案11的发明的一种以帧单位对数字信号进行滤波处理和预测处理的数字信号处理方法，包括：

(a)不使用帧的开头样本之前的样本和/或所述帧的末尾样本之后的样本，以仅依赖于在所述帧内可使用的样本的抽头数和预测次数来进行所述数字信号的处理的步骤。

技术方案15的发明的数字信号处理方法，是在技术方案14所述的方法中，所述自回授式线性预测误差生成处理是使用了偏自己相关系数的运算处理。

技术方案16的发明的一种数字信号处理方法，应用在原来数字信号的帧单位中的编码中，利用前面和/或后面的帧的样本进行处理，包括：

对帧的开头的样本系列，或者前面帧的末尾的样本系列以与对所述帧进行编码的方式不同的方式来编码，将其辅助码作为该帧的码的一部分的步骤。

技术方案19的发明的一种数字信号处理方法，应用在对原来数字信号的编码码以帧单位进行的解码中，利用前面和/或后面的帧的样本进行处理，包括：

(a)对所述帧的辅助码进行解码，从而求出帧的开头的样本系列或者前面帧的末尾的样本系列的步骤；

(b)将所述开头或者末尾的样本系列作为前帧的末尾的解码样本系列，从而对所述帧进行处理的步骤。

技术方案22的发明的一种以帧单位对数字信号进行处理的处理器，包括：

使用帧内的一部分连续的样本列，在所述帧的开头样本和/或末尾样本的近旁形成被变形的样本列的部件；以及

跨过所述被变形的样本列，对所述数字信号进行处理的部件。

技术方案23的发明的数字信号处理器，是在技术方案22的信号处理器中，形成所述被变形的样本列的部件包括：生成帧内的一部分连续的样本列作为代用样本的部件；以及将所述代用样本与该帧的数字信号的开头帧的前面或者末尾样本的后面的至少一方连接的部件，

所述处理部件包括将所述代用样本连接的数字信号进行所述线性耦合处理的部件。

技术方案24的发明的数字信号处理器，是在技术方案22的信号处理器中，所述形成被变形的样本列的部件包括：对帧的开头样本系列或者末尾样本系列和该帧内的类似的一部分连续样本系列进行选择的部件，以及在所述选择的一部分连续样本系列中乘以增益的部件，以及

将乘以了所述增益的连续样本系列从该帧的开头样本系列或者末尾样本系列部件中扣除的部件，

所述处理的部件包括：通过自回授式的预测，生成所述被扣除的帧的数字信号的预测误差的部件；以及将所述一部分连续样本系列的帧内的位置和表示所述增益的辅助信息作为该帧的码的一部分的部件。

技术方案25的发明的数字信号处理器，是在技术方案22的信号处理器中，包括：

通过自回授式合成滤波器，使由码得到的预测误差信号再现一帧的样本系列的部件；根据作为所述帧的码的一部分的辅助信息中的位置信息，从所述再现样本系列中取出一部分连续样本列的部件；在所述被取出的连续的样本列中乘以所述辅助信息中的增益的部件；通过将被乘以了所述增益的连续的样本系列与所述再现样本系列的开头或者末尾的系列相加，形成被赋予了所述变形的样本列的部件，

所述处理的部件是跨过被赋予了所述变形的样本列，从而对数字信号进行自回授式的预测合成处理的部件。

本发明还包括一种计算机程序，使计算机执行本发明的数字信号处理方法的各步骤。

本发明还包括一种可读取的记录介质，记录了可以通过计算机执行本发明的数字信号处理方法的程序。

按照技术方案1和22的发明，通过进行跨过赋予了变形的样本列的处理，可以缓和由于帧开头或者末尾中的样本的急剧变化产生的不连续性，可以改善再现信号的品质。

按照技术方案2和23的发明，通过仅利用目前帧的样本，附加代用样本列，可以进行与跨过前后帧的数字处理相同的处理。

按照技术方案3的发明，通过将样本的顺序反向而作为代用样本列，可以提高帧开头或者末尾中的对称性，提高连续性。

按照技术方案4的发明，将帧内的样本列作为可靠性高的数据使用，从而可以通过对开头样本列或者末尾样本列进行运算来变形。

按照技术方案5的发明，通过将固定样本列作为代用样本列使用，可以简化处理。

按照技术方案8的发明，通过最佳代用样本列做成方法的选择和/或发送使用样本列的位置信息，可以在接收端进行更少失真的再现。

按照技术方案9和24的发明，通过使用与开头或者末尾样本列类似的样本列来变形，可以使先端部或者末尾部平坦，从而提高连续性。

按照技术方案10和25的发明，通过在解码端使用由辅助信息指定的位置的样本列，以被指定的增益对先端样本列或者末尾样本列进行变形处理，从而可以进行与发送端的处理对应的处理，提高再现信号的品质。

按照技术方案11的发明，通过在帧内的各样本位置根据可使用的样本数改变抽头数或者预测次数而进行数字处理，可以进行帧内的处理。

按照技术方案15的发明，通过使用偏自己相关系数，可以减少运算处理。

按照技术方案16的发明，通过将开头样本列或者末尾样本列作为其他方式的辅助信息来准备，在接收端存在帧欠缺时，可以改用作为辅助方法得到的样本列作为代用样本列。

按照技术方案19的发明，通过改用作为辅助信息接受的开头样本列或者前一帧的末尾样本列作为代用样本列，可以容易地对帧进行随机存取。

附图说明

图1是表示包含可应用本发明的数字处理器的实施例的部分的编码器和解码器的例子的功能结构图。

图2A是表示需要与前后的帧有关的处理的滤波器的功能结构例的图。

图2B是表示插补滤波器的处理例的图，图2C是用于说明处理跨过前后帧的图。

图3A是表示自回授式预测误差生成部的功能结构例的图。

图3B的用于说明该处理的图。

图4A是表示自回授式预测合成部的功能结构例的图。

图4B是用于说明该处理的图。

图5A是表示第一实施方式的功能结构例的图。

图5B是用于说明该处理的图。

图6A是表示实施例1的数字处理器的功能结构例的图。

图6B是用于说明该处理的图。

图7是表示实施例1的数字处理方法的步骤的例子的图。

图8A是表示实施例2的处理中的信号的各例的图。

图8B是表示图8A的变形例的图。

图9A是表示实施例3的数字处理器的功能结构例的图。

图9B的表示该类似度运算部的功能结构例的图。

图10是表示实施例3的数字处理方法的步骤的例子的流程图。

图11是表示实施例4的数字处理器的功能结构例的图。

图12是表示实施例4的处理的各信号例的图。

图13是表示实施例4的数字处理方法的步骤的例子的流程图。

图14是表示实施例5的功能结构例图。

图15是表示实施例5的处理中的各信号的例子的图。

图16是表示实施例5的数字处理方法的步骤的例子的流程图。

图17是用于说明实施例6的图。

图18是表示实施例6的数字处理方法的步骤的例子的流程图。

图19是表示实施例6中的预测系数的设定的表。

图20是用于说明实施例7的图。

图21A是表示进行实施例9的预测误差信号生成处理的滤波器结构图。

图21B是表示进行与图21A对应的预测合成处理的滤波器结构图。

图22是表示实施例9的系数的设定的表。

图23是表示滤波器的另一结构例的图。

图24是表示滤波器的再一结构例的图。

图25是表示滤波器的再一结构例的图。

图26是表示不使用延迟部的滤波器的结构图。

图27是表示进行图26的滤波器的逆处理的滤波器的结构图。

图28A是用于说明实施例10的图。

图28B的表示实施例10中的滤波器系数的设定的表。

图29是表示实施例10的处理步骤的流程图。

图30是用于说明实施例11的图。

图31是用于说明实施例11的处理的图。

图32是表示实施例11的处理步骤的流程图。

图33是用于说明实施例12的图。

图34是用于说明实施例12的处理的图。

图35是表示实施例12的处理步骤的流程图。

图36是表示实施例13的功能结构例的图。

图37是用于说明实施例13的图。

图38是表示实施例14的功能结构例的图。

图39是用于说明实施例14的图。

图40是表示发送信号帧结构的例子的图。

图41A是用于说明应用实施例1的编码侧处理部的图。

图41B的用于说明与图41A对应的解码侧处理部的图。

图42A是用于说明应用实施例2的编码侧处理部的图。

图42B的用于说明与图42A对应的解码侧处理部的图。

图43是应用说明本发明的另一实施例的图。

图44是图43所示的实施例的功能结构图。

具体实施方式

第一实施方式

本发明的第一实施方式如图5A、5B所示，例如存储于缓存器100等内的一帧数字信号(样本列)S_FC内的一部分连续的样本列ΔS，即不消除缓存器100内的样本列ΔS而通过代用样本列生成部110读出，将该样本列ΔS原样，或者根据需要处理生成为代用样本列AS，将该代用样本列AS通过样本列连接部120分别连接在缓存器100内的当前帧FC的开头样本的前面或者当前帧FC的末尾样本的后面，该被连接的样本列PS(＝AS+S_FC+AS，以下称为处理样本列)从代用样本列AS的开头被提供给FIR滤波器那样的线性耦合处理部130而进行线性耦合处理。当然，代用样本列AS不需要预先直接连接到缓存器100内的当前帧而预先形成一连串的处理样本列，作为连接到当前帧FC的代用样本列AS，可以存储于独立的缓存器100内，在读出时，按照样本列AS、S_FC、AS的顺序连续读出，从而提供给FIR滤波器。

如图5B中的虚线所示，作为连接到帧的末尾样本后的代用样本列AS，可以利用与当前帧数字信号S_FC内的部分样本ΔS不同部分的连续样本列ΔS’来作为代用样本列AS’连接。也可以提供线性耦合处理部130的处理内容，仅将代用样本列AS连接到开头样本的前面或者末尾样本的后面。

在线性耦合处理部130中，需要前面的帧的样本和后续的帧的样本，但是取代前、后的帧的所必需的样本列，可以通过复制当前帧内的一部分样本列，将其作为代用样本列使用，从而不使用前后帧的样本，仅通过当前帧的样本列S_FC而得到一帧的被处理的数字信号(样本列)S_OU。这时，由于从当前帧的样本列S_FC中的部分样本列生成代用样本列，所以，与简单地将帧前、后的代用样本列的部分设为0进行处理的情况相比，连续性、品质和效率提高。

实施例1

对在图2A所示的FIR滤波处理中应用了第一实施方式的实施例1进行说明。

图6A的缓存器100中存储图6B所示的当前一帧的数字信号(样本列)S_FC。将该数字信号S_FC的各样本设为x(n)，(n＝0，…，L-1)。如果代用样本列生成连接部140中的读出部141，将从该当前帧FC的开头的第二个样本x(1)到x(T)的T个样本从缓存器100读出，作为一部分连续的样本列ΔS，该T个样本列ΔS在逆顺序排列部142中被生成为与其排列顺序反向的样本列x(T)，…，x(2)，x(1)，作为代用样本列AS。该代用样本列AS通过写入部143被存储到缓存器100中，使其连接到缓存器100内的数字信号S_FC的帧FC的开头样本x(0)的前面。

而且，通过读出部141从缓存器100读出从末尾样本x(L-1)起T-1个前面的样本x(L-T-1)开始到x(L-1)的前一个样本x(L-2)为止的T个，作为一部分的连续样本列ΔS’，该样本列ΔS’在逆顺序排列部142中排列顺序被反向，生成x(L-2)，x(L-3)，…，x(L-T-1)作为代用样本列AS’，代用样本列AS’通过写入部143被存储，使其连接到缓存器100内的当前帧的末尾样本x(L-1)的后面。

之后，通过读出部141从缓存器100读出n＝-T到n＝L+T-1的处理样本列x(-T)，…，x(-1)，x(0)，x(1)，…，x(L-2)，x(L-1)，x(L)，…，x(L+T-1)，提供给FIR滤波器150。输出该滤波处理的结果y(0)，…，y(L-1)。在该例子中，代用样本列AS对于开头样本x(0)，帧FC内的样本对称地配置，同样，代用样本列AS’对于末尾样本x(L-1)，帧FC内的样本对称地配置，这些部分将开头样本x(0)、末尾样本x(L-1)分别作为中心，波形为对称，所以其前后的频率特性类似，因此，与将AS、AS’设为0的情况相比，频率特性的混乱减少，仅此可以得到对于前后帧存在的情况误差减少的滤波处理输出y(0)，…，y(L-1)。

而且，通过图6A的虚线所示的窗帘部144，例如从开头样本x(0)越靠前，越使用将权重变小的窗函数ω(n)乘以代用样本AS而钝化者，同样从末尾样本x(L-1)越靠后，越使用将权重变小的窗函数ω(n)’乘以代用样本AS’而钝化者。

而且，关于代用样本AS’，如果对将窗函数对逆顺序排列的样本列ΔS’进行，则可以利用ω(n)作为窗函数。

图6A的结构表示以下情况：对于缓存器100内的当前帧，在缓存器100内生成附加了代用样本列AS、AS’的处理样本列PS，将被生成的处理样本列PS从其开头依次读出后提供给FIR滤波器150。但是，从前面的说明可知，主要因为只要将由当前帧内的部分样本列生成的代用样本列AS、AS’和当前帧样本列S_FC按照AS、S_FC、AS’的顺序依次连接后进行FIR滤波处理就可以，所以即使在缓存器100内不生成附加了代用样本列AS、AS’的处理样本列PS，也可以按照部分样本列ΔS，当前帧样本列S_FC、部分样本列ΔS’的顺序，从当前帧FC中一个一个地取出样本，提供给FIR滤波器150。

即，例如图7所示，初始设定n＝-T(S1)，将x(-n)从缓存器100读出，原样或者根据需要乘以窗函数ω(n)，作为x(n)提供给FIR滤波器150(S2)，调查是否n＝-1(S3)，如果不是，则将n加1后返回步骤S2(S4)。如果n＝-1，则n加1(S5)，将x(n)从缓存器100读出，将其提供给FIR滤波器150(S6)，调查是否n＝L-1，如果不是，则返回步骤S5(S7)，如果n＝L-1，则将n加1(S8)，从缓存器100读出x(2L-n-2)，原样或者根据需要乘以窗函数ω(n)’，作为x(n)提供给FIR滤波器150(S9)，调查是否n＝L+T-1，如果不是，则返回步骤S8，如果n＝L+T-1，则结束(S10)。

实施例2

对在图2A中应用了第一实施方式的实施例2进行说明。这是利用当前帧FC内的一部分连续样本列ΔS，分别连接到帧FC的开头样本x(0)的前面和末尾样本x(L-1)的后面。

即，如图8A所示，从图6A的缓存器100中读出帧FC内的一部分连续样本列x(τ)，…，x(τ+T-1)，将该样本列ΔS作为代用样本列AS存储到缓存器100，使其连接到开头样本x(0)的前面，而且，将样本列ΔS’作为代用样本列AS’存储到缓存器100，使其连接到末尾样本x(L-1)的后面。即，在图6A的代用样本列生成连接部140中，读出部141的输出如虚线所示那样，直接被提供给写入部143。该方法将部分样本列ΔS的复制仅向前方移动τ+T+1作为代用样本列AS，将ΔS的复制仅向后移动L-τ作为代用样本列AS’。这时，也可以利用窗帘部144，在代用样本列AS上乘以窗函数ω(n)，在代用样本列AS’上乘以窗函数ω(n)’来使用。被连接了代用样本列AS、AS’的帧FC的样本列S_FC从代用样本列AS的开头读出并提供给FIR滤波器150，得到滤波处理结果y(0)，…，y(L-1)。

如图8B所示，与图8A所示相同，可以将代用样本列AS连接到开头样本x(0)的前面以后，将与帧FC内的x(τ₁)，…，x(τ₁+T-1)不同部分的一部分连续样本列x(τ₂)，…，x(τ₂+T-1)作为代用样本列ΔS’取出，将其作为代用样本列AS’连接到末尾样本x(L-1)的后面。这时，也可以使用在代用样本列AS’上乘以窗函数ω(n)’者。

在该实施例2的情况下，也可以从缓存器100每次取出一个样本提供给FIR滤波器150。例如可以在图7的步骤S2中，如虚框内写明的那样，作为x(n)，在图8A的情况下使用x(n+τ)，在图8B的情况下使用x(n+τ₁)，在步骤S9中，作为x(n)，如在虚框内显示的那样，在图8A的情况下，使用x(n+τ₁)，在图8B的情况下，使用x(n+τ₂)。

这样，在实施例1、2中，可以仅使用一个帧的样本列S_FC，对其前、后的帧的一部分的样本进行需要的数字处理，连续性、品质、效率提高。

实施例3

第一实施方式的实施例3输出以下辅助信息：表示预先决定的各种代用样本列的生成方法，或者在实施例2的情况下变更部分样本列ΔS(或者ΔS、ΔS’)的取出位置，生成最佳的代用样本的方法中的一个的辅助信息，和/或表示样本列ΔS的取出位置的辅助信息。该实施例例如应用于图1所示的编码解码系统中。对于位置的选择方法在后叙述。

作为代用样本列的生成方法，例如考虑以下方面：

1、在实施例2的图8A中，改变τ，没有窗函数

2、在实施例2的图8A中，改变τ，没有窗函数，反顺序排列

3、在实施例2的图8A中，改变τ，有窗函数

4、在实施例2的图8A中，改变τ，有窗函数，反顺序排列

5、在实施例2的图8B中，改变τ₁、τ₂，没有窗函数

6、在实施例2的图8B中，改变τ₁、τ₂，没有窗函数，反顺序排列

7、在实施例2的图8B中，改变τ₁、τ₂，有窗函数

8、在实施例2的图8B中，改变τ₁、τ₂，有窗函数，反顺序排列

9、在实施例1中，没有窗函数

10、在实施例1中，有窗函数

11、在实施例2的图8A中，τ固定，没有窗函数，

12、在实施例2的图8A中，τ固定，没有窗函数，反顺序排列

13、在实施例2的图8A中，τ固定，有窗函数，

14、在实施例2的图8A中，τ固定，有窗函数，反顺序排列

15、在实施例2的图8B中，τ₁、τ₂固定，没有窗函数

16、在实施例2的图8B中，τ₁、τ₂固定，没有窗函数，反顺序排列

17、在实施例2的图8B中，τ₁、τ₂固定，有窗函数

18、在实施例2的图8B中，τ₁、τ₂固定，有窗函数，反顺序排列

由于该方法9和10分别被包含于方法6和8，所以方法9、10和方法6、8不能同时作为选择对象。而且，一般来说，与方法11～14相比，方法1～4能够求出好的代用脉冲列，所以不能将它们同时作为选择对象。同样，不能将方法5～8和方法15～18同时作为选择对象。因此，例如将方法1～8中的一个或者多个作为选择对象，或者将方法1～4中的一个或者多个，以及方法9和10的任意一个作为选择对象等多种方法作为方法1，…，M而预先决定。有时，也仅将方法1～8中的任意一个作为选择对象。

预先将这些预定的生成方法存储于图9A的生成法存储部160中，通过选择控制部170的控制，从生成法存储部160读出一个代用样本列生成方法后设定在代用样本列生成部110中，代用样本列生成部110开始动作，按照该被设定的生成方法，从缓存器100读出当前帧FC内的一部分连续的样本列ΔS，生成代用样本列(候补)，将该候补代用样本列提供给选择控制部170。

选择控制部170通过类似度运算部171运算当前帧FC中的候补代用样本列与相对应的前帧FB中的样本列或者下一帧FF中的样本列的类似度。如图9B所示，在类似度运算部171中，跨过当前帧FC的样本，将FIR滤波处理(例如图1的向上采样部16内执行的FIR处理)中使用的前一帧FB中的末尾样本列x(-T)，…，x(-1)从缓存器100预先存储到寄存器172中，并且，跨过下一帧FF中的当前帧FC的样本，将FIR滤波处理中使用的开头样本列x(L)，…，x(L+T-1)从缓存器100预先存储到寄存器173中。

被输入的候补代用样本列如果是对于前一帧的样本列AS，则存储于寄存器174，通过失真运算部175计算该样本列AS和寄存器172内的样本列x(-T)，…，x(-1)的平方误差。被输入的候补代用样本列如果是对于下一帧的样本列AS’，则存储于寄存器176，通过失真运算部175计算该样本列AS’和寄存器173内的样本列x(L)，…，x(L+T-1)的平方误差。

运算的平方误差(或者加权平方误差)越小，则候补代用样本列的失真越小，即对应前一帧的末尾样本列或者下一帧的开头样本列的类似度越高。类似度的判断可以求出各候补代用样本列的与当前帧对应的样本列向量的内积(或者余弦等)，该值越大则类似度越高。在方法1～8的其中之一的情况下，将位置τ1、τ2按照τ＝0，…，L-1变化，从而将类似度最大位置的样本列按照该方法作为类似度最大的候补代用样本列。在方法1～8中使用多个进行选择的情况下，在按照这些选择的方法的各个类似度最大的候补代用样本列中，选择最大的类似度的候补代用样本列。

这样，将用各种方法求出的代用样本列中的类似度最高的代用样本列AS、AS’连接到当前帧FC的样本列S_FC的前面和后面，从而提供给FIR滤波器150。而且，通过辅助信息生成部180生成表示在该采用的代用样本列AS、AS’的生成中使用的方法的信息AI_AS、在方法1～8的情况下表示取出的样本列ΔS(或者样本列ΔS和ΔS’)的位置τ(或者τ₁和τ₂)的信息AI_P构成的辅助信息AI、在仅使用方法1～8的其中之一的情况的信息AI_P，根据需要将辅助信息AI通过辅助信息编码部190编码为辅助码C_AI。例如在图1所示的编码器10中，在生成的该帧FC的码的一部分中加上辅助信息AI，进行传送或者记录。

而且，在实施例1或实施例2中τ(或者τ₁、τ₂)固定的情况下，如果预先在解码侧知道该情况下，则不需要输出辅助信息。

参照图10说明图9A所示的处理方法的处理步骤。

首先，将指定生成方法的参数m初始化为1(S1)，从生成法存储部160读出该方法并设定在代用样本列生成部110中(S2)，生成代用样本列(候补)AS、AS’(S3)。求出这些样本列AS、AS’与前一帧样本列、下一帧样本列的类似度E_m(S4)，调查该类似度E_m是否比此前的最大类似度E_M高(S5)，如果高，则将E_M更新为E_m(S6)，并且以该代用样本列(候补)对存储器177中(图9A)保存的代用样本列AS(或者AS和AS’)进行更新保存(S7)。在存储器177中还保存到此为止的最大的类似度E_M。

在步骤S5中，类似度E_m不比E_M大的情况下，以及在步骤S7后面调查是否m＝M(S8)，如果不是，则在步骤S9中将m加1后返回步骤S3，转移到通过下一个方法的代用样本列的生成。如果在步骤S8中m＝M，则将这时保存的代用样本列AS(或者AS和AS’)连接到当前帧FC的样本列S_FC的前后(S10)，对其进行FIR滤波处理(S11)，生成表示该采用的代用样本列的生成方法的信息AI_AS和/或表示位置信息AI_P的辅助信息AI(S12)。

在使位置τ或者τ₁、τ₂变化的方法1～8中，可以与图10所示的步骤S1～S9一样求出类似度最高的代用样本列的生成。例如方法1～4的情况下，对于各m，如图10中的虚框所示，在步骤S1中进行初始设定τ＝0，在步骤S2中设定m，在步骤S3中，生成代用样本列，在步骤S4中运算类似度E_τ，在步骤S5中调查是否比E_τM大，如果大，则在步骤S6中用E_τ更新E_τM，并且在步骤S7中更新保存代用样本列，在步骤S8中调查是否τ＝L-T-1，如果不是，则在步骤S10中将τ加1后返回步骤S3，如果在步骤S8中τ＝L-T-1，则在步骤S10中M＝1的情况下采用保存的代用样本列AS，在M有多个时，将这时保存的E_τM作为该方法m的类似度E_m。

这样，从当前帧FC的样本列S_FC中生成最佳代用样本列，将其辅助信息AI作为该帧FC的码的一部分输出，所以在解码该帧时，在该解码所需要的数字信号的处理中，在需要前(过去)、后(未来)的帧的样本的情况下(例如图1中的解码器30的向上采样部34)，从在解码中得到的该帧FC的样本列S_FC(解码后)内，通过辅助信息AI指示的方法取出一部分连续样本列，从而生成代用样本列AS、AS’，将其连接到解码后的样本列S_FC的前面和后面，进行该数字信号的处理，从而可以仅以一帧的码对一帧的数字信号进行解码(再现)，而且，可以得到良好的连续性、品质、效率。

实施例4

该实施例例如用语数字信号的编码的一部分中，将与帧内的开头部分(开头样本列)类似的样本列从该帧内取出，在该类似样本列上乘以增益(包含增益1)后从开头样本列中减去，通过将该帧的样本列用自回授方式预测中生成预测误差信号，防止不连续产生的预测效率低下。而且，预测误差越小，预测效率越高。

实施例4例如适用于图1的编码器10中的预测误差生成部51。将该功能结构例在图11中表示，各处理过程的样本列的例子在图12中表示，将处理的流程的例子在图13中表示。

处理对象的一帧FC的数字信号(ybl)S_FC＝{x(0)，…，x(L-1)}例如被存储于图11的缓存器100中，通过类似样本列选择部210，将与帧FC内的开头样本列x(0)，…，x(p-1)类似的样本列x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)从缓存器100内的帧FC的样本列S_FC中读出(S1)。将该类似的样本列x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)如图1所示那样移动到帧FC内的开头位置，成为类似样本列u(0)，…，u(p-1)，通过增益赋予部220在该类似样本列u(n)中乘以增益β(0＜β≤1)，成为样本列u(n)’＝βu(n)(S2)，通过减法部230从该帧FC的样本列x(0)，…，x(L-1)减去该样本列u(n)’，其结果图图12所示那样成为样本列v(0)，…，v(L-1)(S3)。即

n＝0，…，p-1时，v(n)＝x(n)＝u(n)’

n＝p，…，L-1时，v(n)＝x(n)

在x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)中乘以增益β以后，将该样本列移动到帧内的开头位置作为样本列u(n)’也可以。

如图12所示那样，用代用样本列附加部240将p个(预测次数个)代用样本列v(-p)，…，v(-1)连接到开头样本v(0)的前面(S4)。作为代用样本列v(-p)，…，v(-1)，可以是0，…，0，或者固定值d，…，d，或者与在第一实施方式中求出的代用样本列AS相同的方法求出的p个样本列。

将连接了代用样本列的样本列v(-p)，…，v(L-1)输入到预测误差生成部51，通过自回授式预测生成预测误差信号y(0)，…，y(L-1)(S5)。

类似样本列x(n+τ)，…，(x(n+τ+p-1)的决定、增益β的决定例如决定τ和β，使得预测误差信号y(0)，…，y(L-1)的能量(power)最小。该误差的能量的计算，在成为将v(p)以后的p个样本用于预测值的运算的状态后，该预测误差能量与从那个部分中选择出x(n+τ)，…，(x(n+τ+p-1)无关，所以在τ、β的决定中，误差能量使用到预测误差信号y(2p)为止就可以。而且，其决定方法与参照图10说明的代用样本列AS的决定方法相同，这时，一边使τ变化，一边用误差能计算部250(图11)计算其每次误差能量，在比此前的误差能量的最小值p_EM小时，将误差能量作为最小值p_EM保存更新在存储器265中，并且将这时的类似样本列更新保存在存储器265中。进而，τ←τ+1并变为下一个τ，从而求出误差能量，如果误差能量不小，则将这时的类似样本列更新保存到存储器265，采用结束使τ从1变化到L-1-p时保存的类似样本列。接着，对于该类似样本列使β变化，每次计算误差能量，采用误差能量最小时的β。这样，根据选择决定控制部260(图11)的控制进行这样的τ、β的决定。

生成对于利用这样决定的τ、β生成的样本列v(-p)，…，v(L-1)的预测误差信号，通过辅助信息生成部270生成表示这时使用的τ和β的辅助信息AI(S6)，进而根据需要通过辅助信息编码部280将辅助信息AI编码为码C_AI。在编码器产生的对于帧FC的输入信号的被编码的码的一部分中加上辅助信息AI或者码C_AI。

上述τ的值大于预测次数p较好，类似样本列u(n)的长度ΔU和τ的和ΔU+τ小于或等于L-1，即x(τ+ΔU)在不与该帧FC脱离的范围内决定τ较好。类似样本列u(n)的长度ΔU小于或等于τ就可以，与预测次数p无关，虽然可以小于或等于p或者大于或等于p，但大于或等于p/2较好。而且，不一定使类似样本列u(n)的开头位置与帧FC内的开头位置一致也可以，即u(n)例如可以设为n＝3，…，3+ΔU。与类似样本列u(n)相乘的增益β也可以附带依赖于样本的权重，即，可以在u(n)上乘以预定的窗函数ω(n)，这时，辅助信息只要表示τ就可以。

实施例5

将与实施例4对应的预测合成处理方法的实施例作为实施例5进行说明。该预测合成处理方法用于对每帧的数字信号的被编码的码进行解码处理的一部分，例如图1中的解码器30内的预测合成部63中，特别是从中间的帧开始解码的情况下可以得到连续性、品质好的解码信号。图14表示该实施例5的功能结构例，图15表示处理过程中的样本列的例子，图16表示处理步骤的例子。

通过自回授式预测，应进行预测合成处理的数字信号(预测误差信号)的当前帧FC的样本列y(0)，…，y(L-1)例如被存储于缓存器100内，通过读出写入部310读出y(0)，…，y(L-1)。

另一方面，由代用样本列生成部320生成与预测次数p相同长度p的代用样本列AS＝{v(-p)，…，v(-1)}(S1)。作为代用样本列使用0，…，0，固定值d，…，d，其他的预定的样本列等被决定的样本列。将该代用样本列v(-p)，…，v(-1)作为当前帧FC之前的帧的预测误差信号的末尾p个样本的代用，从其开头样本v(-p)依次提供给预测合成部63(S2)。接着，将应被预测合成处理的样本列y(0)，…，y(L-1)从开头依次提供给预测合成部63而进行预测合成处理，生成预测合成信号v(n)(n＝0，…，L-1)(S3)。将该预测合成信号v(n)’暂时存储于缓存器100。

通过辅助信息解码部330，对作为当前帧FC的一部分的辅助码C_AI进行解码，通过求出辅助信息而得到τ和β(S4)。在辅助信息解码部330中有时输入辅助信息自身。通过样本列取出部340使用τ，根据合成信号(样本)列v(n)对预定的数，在本例中为p个的连续样本构成的样本列v(τ)，…，v(τ+p)进行复制，即将预测合成信号列v(n)原样作为v(τ)，…，v(τ+p)取得(S5)，将该样本列作为样本列u(n)，使其开头位于帧FC的开头位置，并且通过增益赋予部350在其上乘以基于辅助信息的增益β，从而生成辅助样本列u(n)’＝βu(n)(S6)。

将该修正样本列u(n)’与预测合成样本(信号)列v(n)相加，从而作为正规的预测合成信号x(n)(n＝0，…，L-1)输出(S7)。预测合成样本列x(n)如下：

在n＝0，…，p-1时，x(n)＝v(n)+u(n)’

在n＝p，…，L-1时，x(n)＝v(n)

处理部300的控制部370进行控制，以便如上述那样对各部执行处理。

这样，即使仅从帧FC也可以得到连续性、品质优良的预测合成信号。因为该实施例5与实施例4对应，所以修正样本列u(n)’的长度ΔU不限于p，即其为与预测次数无关的预定的值，而且，不一定使修正样本列u(n)’的开头样本的位置与合成信号v(n)的开头样本v(0)一致，它也是预先确定的。而且，有时增益不包含在辅助信号中，而通过预定的窗函数ω(n)对每个样本u(n)赋权。

第二实施方式

在本发明的第二实施方式中，不使用该帧的开头样本x(0)之前(过去)的样本x(1)，x(2)，…，或者该帧的末尾样本x(L-1)之后(未来)的样本x(L)，x(L-1)，…，利用仅依赖于可使用的样本(该帧内)的滤波器抽头数和预测次数来对该帧的数字信号进行处理。

实施例6

对在进行自回授式预测的情况下应用了第二实施方式的实施例6进行说明。首先，对于求出如图3A所示的预测误差的处理，参照附图17说明应用该实施例6的情况。

预测系数决定部53使用帧内的当前帧的样本x(0)，…，x(L-1)，预先对一次的预测系数{α⁽¹⁾ ₁}，二次的预测系数{α⁽¹⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂}，…，p次的预测系数{α^(p) ₁，…，α^(p) _p}进行计算。

当前帧FC的开头样本x(0)原样作为预测误差信号y(0)被输出。

对应下一个样本x(1)，使用来自预测系数决定部53的预测系数α⁽¹⁾ ₁，通过运算部M₁求出它和x(0)的积作为预测值，将该预测值从x(1)减去，从而求出预测误差信号y(1)。

如果输入下一个样本x(2)，则使用来自预测系数决定部53的二次预测系数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂，通过运算部M₂进行它和x(0)，x(1)的卷积运算α⁽²⁾ ₁x(1)+α⁽²⁾ ₂x(0)而求出预测值，将该预测值从x(2)中减去，求出预测误差信号y(2)。

以下，在每次输入样本时，使用在其之前的利用了过去的所有样本而使预测次数一个一个增加的预测系数，将该预测系数和过去的样本进行卷积运算来求出预测值，将该预测值从这时的输入样本中减去，从而求出预测误差信号。

即，在编码侧(发送端)，尽管该帧FC的前一帧FB存在，也不使用前一帧的样本，不对当前帧FC的最初(n＝0)的样本x(0)进行线性预测，而作为原样y(0)＝x(0)输出。从第二号的样本x(1)到第p号的样本x(p-1)，将样本x(0)，…，x(n)(n＝1，…，p-1)和n次的预测系数α⁽ⁿ⁾ ₁，…，α⁽ⁿ⁾ _n，进行卷积运算，从而求出预测值x(n)’。对于当前帧的第p+1个样本x(p)以后p个样本x(n-p)，…，x(n-1)(n＝p+1，p+2，…，L-1)，使用p次的预测系数α^(p) ₁，…α^(p) _p进行卷积运算而求出预测值x(n)’。即，通过与以往相同的方法求出预测值。而且，预先在用虚线块表示的步骤S0中进行步骤S7的p次的预测系数α^(p) ₁，…α^(p) _p的计算，在步骤S4中，根据该p次的预测系数计算n次的预测系数也可以。或者，在步骤S0中计算p次预测系数的过程中，分别计算n次(n＝1，…，p-1)的预测系数也可以。而且，计算的p次的预测系数编码后作为辅助信息被发送到接收端。

在图18中表示该处理的步骤的例子。首先，将n初始化为0(S1)，将样本x(0)设为预测误差信号y(0)(S2)，将n加1(S3)，根据过去的样本x(0)，…，x(n-1)求出次数n的预测系数α⁽ⁿ⁾ _n，…，α⁽ⁿ⁾ _n(S4)，将该预测系数与过去的样本x(0)，…，x(n-1)进行卷积运算，将其结果从取入的当前帧x(n)中减去，从而求出预测误差信号y(n)(S5)。即，进行以下的运算。

$y\left(n\right)=x\left(n\right)-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{\α}}_i}^{\left(n\right)}x(n-i)$

调查n是否等于p(S6)，如果不等于，则返回步骤S3，如果等于，则根据所有样本x(0)，…，x(L-1)求出次数p的预测系数α^(p) ₁，…，α^(p) _p(S7)，将该预测系数与之前的p个过去的样本x(n-p)，…，x(n-1)进行卷积运算而求出预测值，将该预测值从当前样本x(n)中减去，求出预测误差信号y(n)(S8)。即运算式(2)。调查应处理的样本是否结束(S9)，如果没有结束，则将n加1后返回步骤S8(S10)，如果结束，则结束处理。

图19用表来表示在图3A中应用实施例6时，对应使用的当前帧的各样本号n＝0，…，L-1生成的预测系数α⁽ⁿ⁾ ₁，…，α⁽ⁿ⁾ _n。对于当前帧的开头样本号码n＝0的样本x(0)不进行预测。对于下一个样本号码n＝1到n＝p-1的各样本x(n)，设定n次的预测系数α⁽ⁿ⁾ ₁，…，α⁽ⁿ⁾ _n，将剩余的(p-n)个系数设定为α⁽ⁿ⁾ _n+2＝α⁽ⁿ⁾ _n+3＝…＝α⁽ⁿ⁾ _n＝0。对于n＝p，…，L-1的各样本x(n)，计算并设定p次的预测系数α^(p) ₁，…，α^(p) _p。

为了进行p次的线性预测，需要过去p个样本，所以对于帧的开头的样本，为了预测处理需要前一帧的后端样本，但是如该实施例6那样，从样本号n＝0到n＝p-1，使预测次数从0到p-1依次增加，样本号n＝p以后进行p次的预测(因此，即使不使用前一帧的样本而进行预测处理)，从而可以降低前一帧和当前帧的预测信号的不连续性。

实施例7

图20表示与图17对应的预测合成处理(图4A中应用实施例4)的实施例7。预测系数解码部66D根据接收的辅助信息对p次的预测系数进行解码，进而根据p次的预测系数对n次的预测系数(n＝1，…，p-1)进行计算。由当前帧FC的预测误差信号y(0)，…，y(L-1)，首先输入预测误差信号y(0)时，将其原样作为预测合成信号x(0)，如果输入下一个预测误差信号y(1)，则通过运算部M1，根据来自预测系数解码部66D的1次的预测系数α⁽¹⁾ ₁和y(0)来计算α⁽¹⁾ ₁y(0)，求出预测值，将其与y(1)进行相加作为合成信号x(1)。

如果输入下一个预测误差信号y(2)，则通过运算部M2将来自预测系数解码部66D的2次预测系数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂与y(0)，y(1)进行卷积运算，求出预测值，将该预测值和y(2)相加求出合成信号x(2)。以下同样，直到n＝p，输入y(n)时，将n次的预测系数α⁽ⁿ⁾ ₁，…，α⁽ⁿ⁾ _n，与y(0)，…，y(n-1)进行以下卷积运算来求出预测值，

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i^{\left(n\right)}y(n-i)$

将该预测值与y(n)相加生成预测合成信号x(n)。在n＝p以后与以往相同，即，将之前的n个的预测误差信号y(n-p)，…，y(n-1)与p次的预测系数通过式(3)进行卷积运算，与y(n)相加并求出预测合成信号x(n)。即使在该预测合成中，预测系数对于当前帧的样本y(n)，n＝0，…，L-1，的输入，通过设定用图19的表所表示的预测系数，不跨过前后帧，也可以进行当前帧内的预测合成。即使在该预测合成中，预测系数对于当前帧的样本y(n)，n＝0，…，L-1，的输入，通过设定与图19的表所示相同的预测系数，不跨过前一帧而在当前帧内进行预测合成处理，也可以在帧之间降低预测合成信号的不连续性。

实施例8

线性预测系数的次数q的第i个系数α^(q) _i根据次数q的值而成为不同的值。因此，在上述实施例7中，如前所述，例如在图3A中，输入样本x(1)时，作为预测系数α₁使用1次预测系数α⁽¹⁾ ₁，在输入样本x(2)时，作为预测系数α₁、α₂使用2次预测系数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂(其他的α为0)，在输入样本x(3)时，作为预测系数α₁、α₂、α₃使用3次预测系数α⁽³⁾ ₁，α⁽³⁾ ₂，α⁽³⁾ ₃(其他的α为0)，这样，对于每个样本x(n)的输入，需要变更对各乘法部24₁，…，24_p中过去的样本进行相乘的预测系数值。

另一方面，偏自己相关(PARCOR)系数即使次数q的值不同，第i个系数也一样。即，偏自己相关系数k₁，k₂，…，k_p是依赖于次数的系数。已知偏自己相关系数和线性预测系数可相互进行可逆变换。因此，根据输入样本求出偏自己相关系数k₁，k₂，…，k_p，根据该系数k₁求出1次预测系数α⁽¹⁾ ₁，根据系数k₁，k₂求出2次预测系数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂，以下同样，可以根据系数k₁，…，k_p-1，求出(p-1)次的预测系数α^(p-1) ₁，…，α^(p-1) _p-1。该计算可以如下那样表示。

对于i＝1，α⁽¹⁾ ₁＝k₁

对于i＝2，…，p，α⁽ⁱ⁾ _i＝-k₁

α⁽ⁱ⁾ _j＝α^(i-1) _j-k_iα^(i-1) _i-j，j＝1，…，i-1

该计算可以对于上述的实施例7说明的样本号n＝1，…，p-1，依次通过线性预测在短时间内高效地求出{α⁽¹⁾ ₁}，{α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂，}，{α⁽³⁾ ₁，α⁽³⁾ ₂，α⁽³⁾ ₃}，…，{α^(p-1) ₁，α^(p-1) ₂，…，α^(p-1) _p-1}。

因此，在实施例8中，在图3A中通过预测系数决定部53根据偏自己相关系数计算并使用线性预测系数α₁，…，α_p。

预测系数决定部53根据当前帧的所有样本S_FC＝{x(0)，…，x(L-1)}通过线性预测分析，计算p次的偏自己相关系数k₁，k₂，…，k_p，它们另外编码后作为辅助信息C_A被发送。

对于输入样本x(0)，预测系数决定部53原样作为y(0)输出。

如果输入x(1)，则预测系数决定部53根据k₁计算α⁽¹⁾ ₁后设定在乘法器中。由此，输出1次的预测误差y(1)＝x(1)-〔α⁽¹⁾ ₁x(0)〕。

如果输入x(2)，则预测系数决定部53根据k₁和k₂，计算2次的预测系数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂后设定在乘法器中。由此输出2次的预测误差y(2)＝x(2)-〔α⁽²⁾ ₁x(0)+α⁽²⁾ ₂x(1)〕。

如果输入x(3)，则预测系数决定部53根据k₁、k₂和k₃，计算3次的预测系数α⁽³⁾ ₁，α⁽³⁾ ₂、α⁽³⁾ ₃后设定在乘法器中。由此输出3次的预测误差y(3)＝x(3)-〔α⁽³⁾ ₁x(0)+α⁽³⁾ ₂x(1)+α⁽³⁾ ₃x(2)〕。

同样，增加预测次数直到样本x(p)，在其以后使用p次的预测系数α^(p) ₁，…，α^(p) _p。

实施例9

在上述的实施例8中，作为预测误差生成部51使用图3A所示的自回授式线性预测器，根据偏自己相关系数求出线性预测系数并设定时应用本发明，但是图21A表示例如作为图1的预测误差生成部51使用偏自己相关滤波器的结构。如图21A所示，应用本发明的p次的偏自己相关滤波器为公知的基本网格(lattice)结构连接p级级联(cascade)的结构。第j级的基本网格结构由以下部件构成：延迟部D；在延迟部D的延迟输出中乘以偏自己相关系数k_j后生成向前预测信号的乘法器24B_j；将该向前预测信号从来自前级的输入信号中减去后输出向前预测误差信号的减法器25A_j；将输入信号和偏自己相关系数k_j相乘后生成向后预测信号的乘法器24A_j；以及将该向后预先信号从延迟输出中减去后输出信号预测误差信号的减法器25B_j。向前和向后预测误差信号被提供给下一级。从最终级(第p级)的减法器25Ap输出p次的偏自己相关滤波器的预测误差信号y(n)。系数决定部201根据输入样本列x(n)计算偏自己相关系数k₁，…，k_p，设定到乘法器24A1，…，24Ap和24B1，…，24Bp。这些偏自己相关系数在辅助信息编码部202中被编码，作为辅助码C_A被输出。

图22用表表示为了仅根据当前帧的样本实现预测处理而在图21A的p次的偏自己相关滤波器中设定的系数k。从该表可知，对于样本号n＝0到n＝p的各输入样本号n，与图19中表示的相同，在设定n个系数k₁，…，k_n的同时，剩余的系数设定为k_n+1＝k_n+2＝…＝k_p＝0。应注意的是对于该范围的各样本x(n)，必须重新计算的系数仅为k_n，系数k₀，k₁，…，k_n-1可以原样使用已经计算的系数。

在这样使用偏自己相关系数k的p次的偏自己相关滤波处理的情况下，从样本号n＝0到n＝p-1也使预测次数从0到p-1依次增加，在样本号n＝p以后，通过进行p次的预测，可以降低前一帧和当前帧的预测误差信号的不连续性。

图21B表示通过偏自己相关滤波器实现与图21A的预测误差生成处理对应的预测合成处理的结构。与图21A的滤波器相同，基本网格结构为连接p级级联的结构。第j级的基本网格包括以下结构：延迟部D；在延迟部D的延迟输出中乘以系数k_j后生成预测信号的乘法器26B_j；将该预测信号中加上来自前级(j+1)的预测合成信号后输出被更新的预测合成信号的减法器27A_j；将该被更新的预测合成信号和系数k_j相乘后得到预测值的乘法器26A_j；以及将该预测值从延迟部的输出中减去后将预测误差提供给前级(j+1)的延迟部D的减法器27B_j。辅助信息解码部203对被输入的辅助码C_A进行解码后得到偏自己相关系数k₁，…，k_p，提供给对应的乘法器26A1，…，26Ap和26B1，…，26Bp。

向初级(j＝p)的减法器27Ap依次输入预测误差信号样本y(n)，使用设定的偏自己相关系数k1，…，kp，进行处理，从而在最终级(j＝1)的减法器27A1的输出中得到预测合成信号样本x(n)。在使用了偏自己相关滤波器进行预测合成的该实施例中，作为偏自己相关系数k1，…，kp，设定图22所示的系数就可以。

以下，对通过运算执行图21A的滤波处理的步骤进行说明。

最初的样本x(0)原样作为预测误差信号样本y(0)使用。

y(0)←x(0)

输入第二个样本x(1)时，仅用1次的预测求出误差信号y(1)。

y(1)←x(1)-k₁x(0)

x(1)←x(0)-k₁x(1)

输入第三个样本x(2)时，通过以下的运算求出预测误差信号y(2)。其中x(1)在以下的步骤中用于求出y(3)。

t₁←x(2)-k₁x(1)

y(2)←t₁-k₂x(0)

x(0)←x(0)-k₂t₁

x(1)←x(1)-k₁x(2)

输入第四个样本x(3)时，通过以下的运算求出y(3)。其中x(1)、x(2)在以下的步骤中用于求出y(4)。

t₁←x(3)-k₁x(2)

t₂←t₁-k₂x(1)

y(3)←t₂-k₃x(0)

x(0)←x(0)-k₃t₂

x(1)←x(1)-k₂t₁

x(2)←x(2)-k₁x(3)

以下同样继续。这样，仅根据当前帧的样本，可以进行预测的处理。而且，k参数到输入p+1个样本x(n)为止，原样使用已经使用的参数，并且新求出一个参数后使次数增加1就可以，在p个系数决定后，从下一个开始每输入样本，增加一个系数就可以。

同样，可以通过以下所示的运算来执行图21B所示的偏自己相关滤波器的预测合成处理。该处理是与上述的编码侧的预测误差生成处理相反的处理。

最初的合成样本x(0)原样使用输入预测误差样本y(0)。

x(0)←y(0)

第二个预测合成样本x(1)，仅用1次的预测合成。

x(1)←y(1)+k₁x(0)

x(0)←x(0)-k₁x(1)

第三个预测合成样本x(2)，通过以下的运算求出。其中x(0)、x(1)在以下的步骤中用于求出x(3)、不输出。

t₁←y(2)+k₂x(0)

x(2)←t₁+k₁x(1)

x(0)←x(0)-k₂t₁

x(1)←x(1)-k₁x(2)

x(3)通过以下的运算求出。其中x(0)、x(1)、x(2)在以下的步骤中用于求出x(4)，不输出。

t₂←x(3)-k₃x(0)

t₁←t₂+k₂x(1)

x(3)←t₁-k₁x(2)

x(0)←x(0)-k₃t₂

x(1)←x(1)-k₂t₁

x(2)←x(2)-k₁x(3)以下同样继续。

在图21A，图21B中表示进行编码侧的线性预测处理的偏自己相关滤波器和作为其逆处理的进行解码侧的预测合成处理的偏自己相关滤波器的结构例，但是，考虑多种进行与其等价的不同结构的偏自己相关滤波器，以下表示这些例子。但是，如前所述，线性预测处理和预测合成处理互为逆处理，偏自己相关滤波器的结构也是相互对称的关系，所有以下对解码侧的偏自己相关滤波器进行例示。

在图23的偏自己相关滤波器中，不设置位于信号的向前路径和向后路径间的系数乘法器，在向前路径中插入系数乘法器。

在图24的偏自己相关滤波器中，在各段的向前路径和向后路径中分别插入系数乘法器，在向前路径和向后路径之间也插入系数乘法器。

在图25的偏自己相关滤波器中，虽然结构与图24相同，但是系数的设定不同。

图26表示不使用延迟D而构成的偏自己相关滤波器的例子，通过在平行的向前路径中分别插入的减法器来求出路径间的信号的误差。

图27表示进行与图26对应的逆处理的偏自己相关滤波器的结构。

实施例10

在上述的实施例9中，表示了在自回授式线性预测滤波处理中，不使用过去的帧的样本，从帧的开始样本到规定数的样本为止，依次使线性预测的次数增加的情况，但是在本实施例10中，在FIR滤波处理中，不使用过去的帧的样本，依次使抽头数增加。

图28A表示例如在图1的向上采样部16中，在FIR滤波处理中应用了本发明时的实施例。在缓存器100中存储当前帧FC的样本x(0)，…，x(L-1)。如参照图2A、2B、2C说明的那样，原来在进行FIR滤波处理时，对于各时刻n的样本x(n)，将该样本以及其前后各T个样本共计2T+1个样本与系数h₁，…，h_2T+1进行卷积运算，但在应用了本发明的情况下，不使用前帧的样本，如图28B的表所示，从当前帧的开头x(0)到样本x(T)为止，对每个样本使FIR滤波器的抽头数增加，在样本x(T)以后进行规定的抽头数的滤波处理。

图28A、图28B为了方便，表示设T＝2时的滤波处理的例子。预测系数决定部101被提供x(0)，x(1)，…，并据此对每个样本号n，如图28B所示计算预测系数h₀，h₁，…。对于从缓存器100读出的当前帧的样本x(0)，通过乘法器22₀乘以系数h₀，得到输出样本y(0)。接着，通过乘法器22₀，22₁，22₂和加法器23₁进行样本x(0)，x(1)，x(2)与系数h₀，h₁，h₂的卷积运算，得到输出y(1)。接着通过乘法器22₀，…，22₄和加法器23₂进行样本x(0)，…，x(4)与系数h₀，…，h₄的卷积运算，得到输出y(2)。以后到n＝L-3为止，样本x(n)及其前后4个共5个样本与系数h₀，…，h₄进行卷积运算，得到输出y(n)。进而，此后的当前帧的剩余的样本数小于T，所以，依次减少滤波处理的抽头数。

这样，在图28B的例子中，在与帧的开始侧对称的帧的结束侧，在样本号L-2中使用系数h0，h1，h2，在样本号L-1中仅使用系数h0。即，进行处理，使得向帧的前端和后端抽头数对称地减少。但是，不一定需要是对称。而且，在本例中，作为成为滤波处理的对象的样本，使用各样本以及其前后对称的相同数量的样本，所以，从样本x(0)到x(T)，使滤波处理的抽头数增加为1，3，5，…，2T+1。但是，滤波处理的对象样本不一定需要对样本x(n)前后对称地选择。

图29表示上述的实施例10的FIR滤波处理的步骤。

步骤S1：将样本号n和变量t初始化设定为0。

步骤S2：用下式执行对于输入样本的卷积运算，输出y(n)。

$y\left(n\right)=\underset{i=-t}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{n+i}x(n+i)$

步骤S3：将t和n分别加1。

步骤S4：判断是否n＝T，如不是，则返回步骤S2，再次执行步骤S3，S3，S4。由此增加n，同时以被增加的抽头数进行卷积处理。

步骤S5：如果n＝T，则通过下式进行卷积运算，输出y(n)。

$y\left(n\right)=\underset{i=-T}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{n+i}x(n+i)$

步骤S6：将n加1。

步骤S7：判断是否n＝L-T，如果不是，则返回步骤S5，再次执行步骤S5，S6，S7。由此，到n＝L-T之前反复执行抽头数2T+1的滤波处理。

步骤S8：如果n＝L-T，则通过下式进行卷积处理，输出y(n)。

$y\left(n\right)=\underset{i=-T}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{n+i}x(n+i)$

步骤S9：判断是否n＝L-1，如果不是则结束处理。

步骤S10：如果不是n＝L-1，则使n加1并使T减1，返回步骤S8，再次执行步骤S8、S9。由此，执行向帧的后端增加n，同时抽头数依次减少的滤波处理。

实施例11

实施例11是在实施例4中不使用代用样本列，而应用实施例10的使预测次数依次增加的方法，以下参照图30，31，32进行说明。

如图30所示，处理部200是从图11所示的结构中除去代用样本列附加部240的结构。而且，预测误差生成部51执行图17、图18或者图21A中说明的预测误差信号生成处理。

与图11、图12、图13中说明的相同，处理对象的一帧FC的数字信号(样本列)S_FC(＝[x(0)，…，x(L-1)])例如存储于缓存器100中，通过类似样本列选择部210将与帧FC内的开头样本列x(0)，…，x(p-1)类似的样本列x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)从缓存器100内的该帧FC的样本列S_FC中读出(S1)。将该类似样本列x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)移动到帧FC的开头位置，使得如图31所示那样成为类似样本列u(0)，…，u(p-1)，通过增益赋予部220在该类似样本列u(n)上乘以增益β(0＜β≤1)，作为样本列u(n)’＝βu(n)(S2)，通过减法器230从该帧FC的样本列x(0)，…，x(L-1)减去该样本列u(n)’，将其结果如图12所示那样设为样本列v(0)，…，v(L-1)(S3)。即

n＝0，…，p-1时，v(n)＝x(n)-u(n)’

n＝p，…，L-1时，v(n)＝x(n)

也可以在x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)中乘以增益β后，将该样本列移动到帧内的开头位置成为样本列u(n)’。

将样本列v(0)，…，v(L-1)输入到预测误差生成部51，通过图17、图18或者图21A中说明的自回授式预测而生成预测误差信号y(0)，…，y(L-1)(S5)。

类似样本列x(n+τ)，…，x(n+τ+p-1)的位置τ和增益β的决定与实施例4中说明的一样，基于选择决定控制部260的控制来进行。

生成对于用这样决定的τ、β生成的样本列v(p)，…，v(L-1)的预测误差信号(S4)，通过辅助信息生成部270生成表示这时使用的τ和β的辅助信息AI(S5)，进而根据需要通过辅助信息编码部280将辅助信息AI编码为码C_AI。在对于编码器的帧FC的输入数字信号的被编码的码的一部分中加上辅助信息AI或者码C_AI。

在上述中，τ的值大于预测次数p较好，类似样本列u(n)的长度ΔU和τ的和ΔU+τ小于或等于L-1，即x(τ+ΔU)在不超出该帧FC的范围内决定τ就可以。类似样本列u(n)的长度ΔU小于或等于τ就可以，与预测次数p无关，可以大于或等于p也可以小于或等于p，最好大于或等于p/2。而且，不一定使类似样本列u(n)的开头位置与帧FC内的开头位置一致，即u(n)例如可以作为n＝3，…3+ΔU。与类似样本列u(n)相乘的增益β可以赋予依赖于样本的权重，即可以预先在u(n)上乘以窗函数ω(n)，这时辅助信息可仅表示τ。

实施例12

参照图33、图34、图35说明与实施例11对应的预测合成处理方法。该预测合成处理方法与图14、图15、图16中说明的实施例4的情况相同，例如用于图1中的解码器30内的预测合成部63，特别是即使从中间的帧开始解码时，也可以得到连续性、品质好的解码信号。

图33所示的功能结构例与在图14的结构中除去了处理部300中的代用样本列生成部320的结构相同。但是预测合成部63进行与实施例4的图20或者21B中说明的相同的预测合成处理。

通过自回授式预测，将应进行预测合成处理的数字信号(预测误差信号)的当前帧FC的样本列y(0)，…，y(L-1)例如存储于缓存器100内，通过读出写入部310读出样本列y(0)，…，y(L-1)。

将样本列y(0)，…，y(L-1)从其开头依次提供给预测合成部63(S1)，进行预测合成处理后生成预测合成信号v(n)’(n＝0，…，L-1)(S2)。将该预测合成信号v(n)’暂时存储于缓存器100。在预测合成中使用图20或者21B中说明的方法。

通过辅助信息解码部330，将作为当前帧FC的码的一部分的辅助码C_AI解码，通过求出辅助信息得到τ和β(S3)。有时辅助信息自身也被输入辅助信息解码部330。通过样本列取出部340利用τ，从合成信号(样本)列v(n)中复制预定数目，在本例中为p个的连续样本构成的样本列v(τ)，…v(τ+p)，即将预测合成信号列v(n)原样作为v(τ)，…v(τ+p)取得(S4)，移动该样本列，使其开头位于帧FC的开头位置而作为样本列u(n)，并且通过增益赋予部350在其上乘以根据辅助信息的增益β后生成修正样本列u(n)’＝βu(n)(S5)。

将该修正样本列u(n)’加到预测合成样本(信号)列后作为正规的预测合成信号x(n)(n＝0，...，L-1)输出(S6)。预测合成样本列x(n)

在n＝0，...，p-1时，x(n)＝v(n)+u(n)’

在n＝p，...，L-1时，x(n)＝v(n)

该实施例12与实施例11对应，所以修正样本列u(n)’的长度ΔU不限于p，即与预测次数无关，所以是预定的值，而且，不一定使修正样本列u(n)’的开头样本的位置与合成信号v(n)的开头样本v(0)一致，这也是预定的值。而且，增益β也可以不包含于辅助信息，有时通过预定的窗函数ω(n)对每个样本u(n)赋权。

实施方式3

本发明的第三实施方式例如以帧为单位将原数字信号编码时，作为其一部分的处理，进行生成自回授式预测误差信号的处理时，或者进行插补滤波处理等时，对当前帧的之前(过去)的帧的末尾的样本系列或者当前帧的开头的样本系列进行不同编码，将该码(辅助码)加到原数字信号的当前帧的被编码的码的一部分上。在解码侧对前述预测误差信号进行预测合成时，或者在进行插补滤波处理等时，在不存在该帧的之前(过去)的帧的码时，将辅助码解码，将该解码样本列作为前帧的末尾合成信号用于该帧的预测合成中。

实施例13

参照图36和图37对第三实施方式的实施例13进行说明。该实施例13是在编码器例如图1的编码器10中的预测误差生成部51中应用了第三实施方式的情况。原数字信号S_M通过编码器10对每帧编码，对每帧输出码。在该编码处理的一部分中的预测误差生成部51中，例如参照图3A、图3B说明的那样，将该输入样本列x(n)通过自回授式预测生成其预测误差信号y(n)，按每帧输出。

将该输入样本列x(n)分支后，通过辅助样本列取得部410将当前帧FC的之前(过去)的帧的末尾样本x(-p)，...，x(-1)在预测误差生成部51中取得预测次数p个，作为辅助样本列。通过辅助信息编码部420将该辅助样本列x(-p)，...，x(-1)编码，生成辅助码C_A，将该辅助码C_A作为当前帧FC的原数字信号的被编码的码的一部分。在该例子中，通过合成部19将主码Im，误差码Pe和辅助码C_A合成后作为当前帧FC的码的组输出、传输或记录。

辅助信息编码部420不一定编码，将x(-p)，...，x(-1)(一般为PCM码)附加表示辅助样本列的码后输出就可以。最好是通过例如差分PCM码，预测码(预测误差+预测系数)，向量量化码等进行压缩编码。

也可以不使用前帧的末尾样本，如图37中虚线所示那样，通过辅助样本列取得部410将当前帧FC中的开头样本的预测次数的x(0)，...，x(p-1)作为辅助样本列取得。将这时的辅助码在图37中表示为C_A’。

实施例14

参照图38、图39说明与实施例13的预测误差生成对应的预测合成处理的实施例14。按每帧将原数字信号S_M编码后的码的组例如被输入图1所示的解码器30等的解码器30中，使得可以区别各帧。在解码器30内，每帧的码的组被分离为各码，用其进行解码处理。在该解码处理的一部分中，将预测信号y(n)在预测合成部63中通过自回授式进行预测合成数字处理。该预测合成处理例如参照图4A、图4B说明的那样进行。即在当前帧FC的预测误差信号y(n)的开头部y(0)，...，y(p-1)的预测合成中，需要之前(过去)的帧的预测合成信号中的末尾样本x(-p)，...，x(-1)。

但是，由于在传输途中分组欠缺，不能得到前帧的码组(Im、Pe、C_A)时，以及由于随机存取，从连续的多个帧的码组的中间的帧的码组开始进行解码处理等情况下，在前(过去)帧的码组不存在的情况下，通过欠缺检测部450检测该情况，通过辅助信息解码部460对分离部32分离的辅助码C_A(或者C_A’)(在实施例13中说明的辅助码C_A或者C_A’)进行解码后生成辅助样本列x(-p)，...，x(-1)(或者x(0)，...，x(p-1))，将该辅助样本列作为前帧的预测合成末尾样本列x(-p)，...，x(-1)输入预测合成部63，之后，将当前帧的预测误差信号y(0)，...，y(L-1)依次输入预测合成部63，进行预测合成处理，生成合成信号x(0)，...，x(L-1)。辅助码CA(CA’)为二重冗长，但是不依赖于前帧，得到连续性、品质良好的预测合成信号。辅助信息解码部460中的解码处理方法利用与图36的辅助信息编码部420的编码处理方法对应者。

在上述图36～图39中，对于例如图1中的编码器10内的预测误差生成部51和解码器30内的预测合成器63相关联的数字信号处理进行了说明，但是也可以将同样的方法应用于与图1的向上采样部16和34内使用的图2A所示的FIR滤波器修改的数字信号处理中。这时取得图36的预测误差生成部51和图38的预测合成部63，如虚线内所示那样，分别使用图2A的FIR滤波器。信号处理步骤和图36～图39中说明的处理完全相同。

图36～图39的实施例的最大的特征是在图1的编码、解码系统中，将编码处理的中间阶段的信号的例如预测误差生成部51的输入信号，即误差信号的前帧的末尾样本列(或者当前帧的开头样本列)作为当前帧的辅助信号C_A与其他的码Im、Pe一起送出，所以有在接收端检测到帧的欠缺时，在下一帧中，可以在预测合成部63中将从当前帧收到的辅助码中得到的样本列附加到当前帧的误差信号的开头，马上开始预测合成处理的优点。

作为辅助码可以如前所述那样使用各种码，但是辅助样本列例如仅为预测次数的样本，所以作为辅助码C_A，例如在使用样本列的PCM码时，在解码侧检测到帧欠缺后，可以将当前帧的辅助码C_A原样作为原始的辅助样本列数据使用，马上开始解码。将该方法应用于向上变换部的FIR滤波时也具有相同的效果。

应用实施例1

例如在因特网上分配视频、声音时，利用者不是从哪个帧开始都可以进行随机存取，一般地，仅在构成图40所示的超帧SF的帧列的开始帧FH的开头P_H可以随机存取。在各帧中除了受到了前述的数字信号处理的预测误差信号的预测误差码Pe外，还插入主码Im和辅助码C_A，这些帧构成的超帧FS例如被存储在分组中传送。

接收端在随机存取了开始帧的时刻，不具有此前的帧的信息，所以仅在该开始帧内的样本中结束处理。这时，还通过在前述的各实施例中说明的预先将该发明的数字信号处理施加到该帧，可以从随机存取时刻开始迅速提高线性预测的精度，可以在短时间内开始高品质的接收。

仅使用随机存取的开始帧，不使用过去的帧的样本，仅在开始帧内的样本中结束数字处理。因此，可以进行时间上从前开始的线性预测处理和时间上从后开始的预测处理的任意一个。另一方面，在各帧边界P_F中，可以开始利用了之前的帧的样本的线性预测处理。

图41A表示可应用在图17、图21A、图30中说明的实施例中的应用实施例。在该实施例中，编码器10的处理部500具有预测误差生成部51、向后预测部511、判定部512、选择部513、辅助信息编码部514。而且，虽然未图示，但编码器10具有生成主码的编码器，对预测误差信号y(n)进行编码后生成预测误差码Pe的编码器等。码Im、Pe、C_A被存储在合成部19中被输出。

在该应用实施例中，通过向后预测部511从开始帧的开头样本向过去方向进行线性预测处理。预测误差生成部51对于所有帧的样本进行向前线性预测处理。判断部512通过预测误差生成部51对开始帧的样本进行向前线性预测处理后对得到的预测误差进行编码，而且，通过向后预测部511对开始帧的样本进行信号线性预测后对得到的预测误差进行编码，比较它们的码量，将选择小的一个的选择信息SL赋予选择部513。选择部513对于开始帧选择输出码量小的一个的预测误差信号y(n)，对于以后的帧，选择传输预测误差生成部51的输出。选择信息SL通过辅助信息编码部514被编码，作为辅助码C_A被输出。

图41B表示与图41A的编码器10对应的解码器30，可以应用于图20、图21B、图33的实施例中。通过分离部32从分组中被分离的主码Im和预测误差码Pe通过未图示的解码器被解码。处理600具有预测合成部63、向后预测合成部631、辅助信息解码部632、6解码部33。从预测误差码Pe解码的预测误差信号y(n)对应所有帧的样本通过预测合成部63被预测合成处理。另一方面，向后预测合成部631仅对于开始帧进行向后预测合成。通过辅助信息解码部632解码辅助信息C_A后得到选择信息SL，由此控制选择部633，对开始帧选择预测合成部63的输出或者向后预测合成部631的输出。对于以后的帧全部选择预测合成部63的输出。

应用实施例2

如前所述，通过图17和图21A的实施例在编码侧催样本列进行预测误差生成处理时，帧的开头样本x(0)原样作为预测误差样本y(0)输出，对于以后的样本x(1)，x(2)，...，x(p-1)，进行一次的预测处理、二次的预测处理、...、p次的预测处理。即，图40中表示的随机存取开始帧的开头样本具有与原来的样本x(0)相同的振幅，随着第二个预测值，第三个预测值和预测次数的增加，预测精度变高，其预测误差的振幅变小。利用这种情况，通过调整熵(entropy)编码的参数，可以减少码量。图42A表示可以调整这样的熵编码的参数的编码器10及其处理部500的结构，图42B表示与图42A对应的编码器30及其处理部600的结构。

如图42A所示，处理部500包括预测误差生成部51、编码部520、编码表530和辅助信息编码部540。预测误差生成部51对于样本x(n)进行前述图17或者图21A的预测误差生成处理，生成预测误差信号样本y(n)。编码部520例如参照编码表530进行赫夫曼编码。在本例中，对于帧的振幅大的开头样本x(0)和第二个样本x(1)使用专用的表T1进行编码，对第三个以后的样本x(2)，x(3)，...预定的多个样本的每个求出最大振幅值，根据该值，对多个表，这里对两个表T2、T3选择一个，将该多个样本分别编码后生成误差码Pe。而且，对该多个样本的每一个输出表示选择了哪个编码表的选择信息ST。选择信息ST通过辅助信息编码部54作为被编码的辅助信息C_A输出。多个帧的码Pe、C_A与主码Im一起通过合成部19被存储于分组中发送。

图42B所示的解码器30的处理部600包括辅助信息解码部632、解码部640、解码表641、和预测合成部63。辅助信息解码部632对来自分离部32的辅助码CA进行解码后将选择信息ST赋予解码部640。解码表641使用与图42A的编码器10中的编码表530相同者。解码部640对于开始帧的开头和接着的两个预测误差码Pe使用解码表T1并解码，输出预测误差信号y(0)、y(1)。对于以后的预测误差码Pe通过对每个前述多个码选择由选择信息ST指定的表T2或者T3之一来进行解码，输出预测误差样本y(n)。预测合成部63应用了前述的图20或者图21B的预测合成处理，对预测误差信号y(n)进行预测合成处理后输出预测合成信号x(n)。

其他变形例

第二实施方式和第三实施方式不限于使用自回授式滤波器的情况，与第一实施方式相同，一般也可以应用于FIR滤波器那样的处理。进而在上述的各实施例中，作为代用样本列AS，AS’，可以仅使用各样本的上位位(比特)，或者可以仅使用作为AS，AS’的基础的从当前帧取出的样本列ΔS，ΔS’的各样本的上位位(比特)，求出AS，AS’。

在上述中，在当前帧的处理中，作为前和/或后帧的样本列的代用，利用了当前帧内的样本列，但是，也可以不使用这样的代用样本列，仅以当前帧内的样本来完成。

例如，在抽头数少并短的滤波器中，例如在向上采样(up sampling)等以后，在使样本值平滑或者进行插补的情况下，也可以进行简单的外插。即，例如在图43和图44中，在缓存器中存储当前帧的样本列S_FC(＝x(1)，x(3)，x(5)，...)，将该采样频率向上采样为2倍时，根据控制部的控制，如图43A所示，将当前帧FC的开头样本x(0)从当前帧的距其较近的样本x(1)，x(3)等通过外插部进行外插，通过内插部求出样本x(2)，作为两个相邻的样本x(1)和x(3)的平均值(内插)，样本x(4)以后通过滤波处理插补推断。例如样本x(4)根据x(1)、x(3)、x(5)和x(7)通过7抽头FIR滤波器推断。这时，每隔一个的三个抽头的抽头系数(滤波器系数)设为零。将这些推断的样本x(0)、x(2)以及输入样本x(1)和x(3)通过合成部对滤波器输出进行合成，以便成为图43A所示的样本列。

样本x(0)的外插方法为如图43B所示那样，原样使用最接近的样本x(1)。或者如图43C所示，将连接接近的两个样本x(1)和x(3)的直线91延长后将样本x(0)时刻的值设为样本x(0)的值(两点直线外插)。或者如图43D所示那样，将与邻近的三个样本x(1)，x(3)，x(5)接近的直线(最小二乘直线)92延长后将样本x(0)时刻的值作为样本x(0)(三点直线外插)。或者如图43E所示那样，将与邻近的三个样本x(1)，x(3)，x(5)接近的二次曲线延长后将样本x(0)时刻的值作为样本x(0)(三点二次函数外插)。

上述的处理对象数字信号一般以帧单位进行处理，但是如果是需要跨过该帧之前和/或之后的帧进行处理的滤波处理的信号，则哪样的信号都可以，反过来说，本发明是将需要那样的滤波处理的处理作为对象，而不限于编码处理和解码处理的一部分的处理，在应用于编码处理、解码处理时，还可以利用于可逆编码、可逆解码、非可逆编码、非可逆解码的各处理的任意一个中。

上述的本发明的数字处理器(在图中有时也作为处理部显示)也可以是通过使计算机执行程序而使其具有功能。即，可以将用于使计算机执行上述的本发明的各种数字信号处理方法的各步骤的程序从CD-ROM、磁盘等的记录介质中，或者通过通信线路安装到计算机内，执行该程序。

按照上述的本发明的实施例，例如用于编码的本发明的数字信号处理方法也可以是以下的结构。

(A)一种滤波器的处理方法，用于对每帧编码数字信号的编码方法，将当前帧至少和之前的p(p为大于或等于1的整数)个样本和之后的Q(Q为大于或等于1的整数)个样本中的任意一个进行线性耦合，这里，所谓样本可以是输入信号或者预测误差信号等中间信号。

其特征在于，作为当前帧的开头样本的之前的p个样本，配置使用了当前帧内的一部分连续的p个样本的p个代用样本，

通过前述滤波器将开头样本和被配置在其之前的所述代用样本的至少一部分进行线性耦合，或者作为当前帧的末尾样本之后的Q个样本，配置使用了当前帧内的一部分连续的Q个样本的Q个代用样本，

通过前述滤波器将末尾样本和被配置在其之后的代用样本的至少一部分进行线性耦合。

而且，例如用于解码中的本发明的数字信号处理方法也可以是以下的结构。

(B)一种滤波器的处理方法，用于对每帧再现数字信号的解码方法，将当前样本至少和之前的p(p为大于或等于1的整数)个样本和之后的Q(Q为大于或等于1的整数)个样本中的任意一个进行线性耦合，这里，所谓样本可以是预测误差信号等中间信号，其特征在于，

在之前的帧不存在的情况下，

作为当前帧的开头样本的之前的p个代用样本，使用当前帧内的一部分连续的p个样本，通过前述滤波器将开头样本和代用样本的至少一部分进行线性耦合，

在之后的帧不存在的情况下，

作为当前帧的末尾样本的之后的Q个代用样本，使用当前帧内的一部分连续的Q个样本，通过前述滤波器将末尾样本和代用样本的至少一部分进行线性耦合。

本发明的发明效果是：如上所述，按照本发明，可以基本原样维持前和/或后帧存在时的连续性和效率，在帧内完成处理。因此，可以改善需要以帧为单位的随机存取时以及分组损失时的性能。

Claims (27)

1、一种以帧单位对数字信号进行处理的方法，包括：

(a)在帧的开头样本的近旁和/或所述帧的末尾的样本的近旁，根据所述帧内的一部分连续的样本列，形成赋予了变形的样本列的步骤；以及

(b)跨过被赋予了所述变形的样本列，进行所述帧的一连串的样本列的处理的步骤。

2、如权利要求1所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)还包括：

通过在所述帧的开头样本之前和/或所述帧的末尾样本之后对利用所述一连串的样本列而形成的代用样本列进行配置，在所述开头样本和/或末尾样本的近旁形成被赋予了所述变形的样本列的步骤。

3、如权利要求2所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)还包括：

将所述一部分连续的样本列逆反其顺序，从而作为所述代用样本列的步骤。

4、如权利要求1、2或3的任意一个所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)还包括：

将所述帧内的包括开头帧的部分样本列和/或包含末尾样本的部分样本列通过与所述帧内的所述一部分连续的样本列的运算而变形，形成所述赋予了变形的样本列的步骤。

5、如权利要求4所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)还包括：

在所述帧的开头样本之前和/或在所述末尾样本之后，设置预先决定的固定样本列的步骤。

6、如权利要求1、2或3的任意一项所述的数字信号处理方法，所述步骤(b)的处理是对于样本列的线性预测误差生成处理。

7、如权利要求1、2或3的任意一项所述的数字信号处理方法，所述步骤(b)的处理是对于样本列的FIR滤波处理。

8、如权利要求2或3所述的数字信号处理方法，包括将所述一部分连续的样本列作为所述代用样本列的多个方法中的任意一个，和/或将表示所述一部分连续的样本列的位置的辅助信息作为对于所述帧的数字信号的码的一部分的步骤。

9、如权利要求1所述的数字信号处理方法，

所述步骤(a)包括：对与所述帧的开头的样本列，或者末尾的样本列类似的样本列进行检索，从而作为所述一部分连续样本列的步骤；以及通过在所述类似样本列中乘以增益，并从所述开头样本列或者末尾样本列中减去，形成赋予了所述变形的样本列的步骤，

所述步骤(b)包括：作为所述处理，求出所述帧的数字信号的预测误差的步骤；以及

将所述类似样本列的帧内的位置和表示所述增益的辅助信息作为所述帧的码的一部分的步骤。

10、如权利要求1所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)包括：

(a-1)根据由码得到的预测误差信号，通过自回授式预测合成处理而再现所述帧的样本系列，对所述帧内作为所述码的一部分而被赋予的辅助信息所指定的位置的所述一部分连续的样本列进行复制的步骤；以及

(a-2)通过在该复制的样本系列上乘以所述复制信息中的增益后与所述帧的开头或者末尾的样本列相加来赋予变形的步骤。

11、一种以帧单位对数字信号进行滤波处理和预测处理的数字信号处理方法，包括：

(a)不使用帧的开头样本之前的样本和/或所述帧的末尾样本之后的样本，以仅依赖于在所述帧内可使用的样本的抽头数和预测次数来进行所述数字信号的处理的步骤。

12、如权利要求11所述的数字信号处理方法，所述步骤(a)包括：

(a-1)从所述帧的开头样本到预先决定的第一位置的样本依赖于依次经过的样本数，使抽头数或者预测次数依次增加，从而进行所述数字信号的处理的步骤，以及从所述帧的所述第一位置之后的预先确定的第二位置的样本到末尾样本为止，对于每个样本依次减少所述抽头数或预测次数，从而进行所述数字信号的处理的步骤中的至少一个；

(a-2)对于所述步骤(a)的处理对象以外的样本，将抽头数或预测次数保持为一定，从而进行所述数字信号的处理的步骤。

13、如权利要求11或者12所述的数字信号处理方法，所述处理是FIR滤波处理。

14、如权利要求11或者12所述的数字信号处理方法，所述处理是自回授式线性预测误差生成处理。

15、如权利要求14所述的数字信号处理方法，所述自回授式线性预测误差生成处理是使用了偏自己相关系数的运算处理。

16、一种数字信号处理方法，应用在原来数字信号的帧单位中的编码中，利用前面和/或后面的帧的样本进行处理，包括：

对帧的开头的样本系列，或者前面帧的末尾的样本系列以与对所述帧进行编码的方式不同的方式来编码，将其辅助码作为该帧的码的一部分的步骤。

17、如权利要求16所述的数字信号处理方法，所述处理是对输入信号进行线性预测处理而生成预测误差信号的处理。

18、如权利要求16所述的数字信号处理方法，所述处理是输入信号的FIR滤波处理。

19、一种数字信号处理方法，应用在对原来数字信号的编码码以帧单位进行的解码中，利用前面和/或后面的帧的样本进行处理，包括：

(a)对所述帧的辅助码进行解码，从而求出帧的开头的样本系列或者前面帧的末尾的样本系列的步骤；

(b)将所述开头或者末尾的样本系列作为前帧的末尾的解码样本系列，从而对所述帧进行处理的步骤。

20、如权利要求19所述的数字信号处理方法，所述步骤(b)的所述处理是将输入误差信号进行线性预测合成，从而生成预测合成信号的处理。

21、如权利要求19所述的数字信号处理方法，所述步骤(b)的所述处理是FIR滤波处理。

22、一种以帧单位对数字信号进行处理的处理器，包括：

使用帧内的一部分连续的样本列，在所述帧的开头样本和/或末尾样本的近旁形成被变形的样本列的部件；以及

跨过所述被变形的样本列，对所述数字信号进行处理的部件。

23、如权利要求22所述的数字信号处理器，形成所述被变形的样本列的部件包括：生成帧内的一部分连续的样本列作为代用样本的部件；以及将所述代用样本与该帧的数字信号的开头帧的前面或者末尾样本的后面的至少一方连接的部件，

所述处理部件包括将所述代用样本连接的数字信号进行所述线性耦合处理的部件。

24、如权利要求22的数字信号处理器，

所述形成被变形的样本列的部件包括：对帧的开头样本系列或者末尾样本系列和该帧内的类似的一部分连续样本系列进行选择的部件，以及在所述选择的一部分连续样本系列中乘以增益的部件，以及

将乘以了所述增益的连续样本系列从该帧的开头样本系列或者末尾样本系列部件中扣除的部件，

所述处理的部件包括：通过自回授式的预测，生成所述被扣除的帧的数字信号的预测误差的部件；以及将所述一部分连续样本系列的帧内的位置和表示所述增益的辅助信息作为该帧的码的一部分的部件。

25、如权利要求22所述的数字信号处理器，包括：

通过自回授式合成滤波器，使由码得到的预测误差信号再现一帧的样本系列的部件；根据作为所述帧的码的一部分的辅助信息中的位置信息，从所述再现样本系列中取出一部分连续样本列的部件；在所述被取出的连续的样本列中乘以所述辅助信息中的增益的部件；通过将被乘以了所述增益的连续的样本系列与所述再现样本系列的开头或者末尾的系列相加，形成被赋予了所述变形的样本列的部件，

所述处理的部件是跨过被赋予了所述变形的样本列，从而对数字信号进行自回授式的预测合成处理的部件。

26、一种计算机程序，使计算机执行如权利要求1至21的任意一项所述的数字信号处理方法的各步骤。

27、一种可读取的记录介质，记录了可以通过计算机执行的权利要求1至21的任意一项所述的数字信号处理方法的程序。

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