JP2002076904A - 符号化されたオーディオ信号の復号化方法、及び符号化されたオーディオ信号の復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーディオ信号を一般調和解析法により
効率的に周波数分析し、生成された符号化効率の高いビ
ットストリームを、高品質のまま復号する装置を構成す
ることにある。 【解決手段】 供給されるデジタルオーディオ信号を適
応的にフレーム期間を設定し、聴覚心理上知覚されやす
い信号に対しては小さな周波数間隔により高い精度で、
知覚され難い信号に対しては一般調和解析結果より得ら
れる残差信号のレベルが低下したことにより検出して低
い精度の一般調和解析を行い、ビットストリームを生成
して伝送し、伝送されたビットストリームの復号は、適
応的に設定されるフレーム期間情報及び一般調和解析結
果を得て、高音質で符号化効率の高いデジタルオーディ
オ信号を再生する復号化装置を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般調和解析法に
より圧縮符号化されたオーディオ信号を得て、復号化す
る符号化されたオーディオ信号の復号化方法、及び符号
化されたオーディオ信号の復号化装置に係り、その一般
調和解析により符号化されるオーディオ信号は、特に複
数種類の周波数間隔を有する周波数値を基にしてオーデ
ィオ信号の優勢周波数成分を抽出し、その抽出された周
波数成分を基にして圧縮符号化を行うものであり、その
圧縮符号化された信号を符号化ビットストリームの信号
形式で伝送するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、符号化されたオーディオ信号
の復号化装置に供給される圧縮符号化オーディオ信号の
符号化方法、オーディオ信号の符号化装置には時間周波
数変換の手法が用いられている。

【０００３】この手法は、時間領域で供給される信号を
周波数領域の信号に変換し、符号化を行う方法で、人間
の周波数領域における聴覚特性を利用して行う符号化方
式であり、それは人間の聴覚心理が、周波数により検知
できる音圧レベルが異なる、信号レベルの大きな周波数
の近傍にある小レベルの周波数成分の検知力が低いなど
の聴覚上のマスキング効果を利用して信号の圧縮を行う
符号化方式に適した信号処理が出来るからである。

【０００４】その従来用いられる時間周波数変換手法
は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：FastFourier Transfor
m）、変形離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified Disc
reteCosine Transform）などであり、これらの手法は、
オーディオ信号を所定の観測区間ごとに区切り、その区
切られた信号を周波数分析することにより伝送する周波
数とそのレベルを求める方法である。

【０００５】この様にして求められた周波数分析結果よ
り、聴覚上必要な情報を選択し、符号化して伝送するよ
うなオーディオ信号の符号化方法、及びオーディオ信号
の符号化装置も実現されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この時間周
波数変換方式による符号化方式で用いられる高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ）や変形離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）
等の周波数分析手法は、周期的で調和的な信号を分析す
る手法であり、信号を観測した観測区間の外では、観測
区間内の信号が周期的に繰り返すことを仮定している。

【０００７】その符号化の対称となるオーディオ信号
が、例えば音階に基づいた周波数成分を有し周期的で連
続的な形態を取る場合と、打楽器などから発せられる単
発的で不連続的な信号である場合とで、また、さらにそ
れらが複合されている場合など、千差万別であり、その
ように複雑に構成されるオーディオ信号の周波数分析
を、オーディオ信号の周期と関連のない観測区間を定め
て行うときは、オーディオ信号の波形と観測する区間の
位置関係が異なる場合などでは、異なった周波数とレベ
ルの分析結果が得られるなど、周波数領域の信号に誤差
が含まれ易い。

【０００８】さらにまた、単発的で過渡的なオーディオ
信号を符号化して再現するには、高い周波数分解能での
信号分析が必要であるが、そのためには観測区間を長く
とる必要がある。しかし、観測区間を長くすると、実際
とは異なる多数の周波数成分も抽出されてしまうなどに
より符号化効率が低下するなど、観測区間の設定が困難
な状況にある。

【０００９】このように、従来の周波数分析法を用いる
符号化方式は、観測区間の設定により誤差を伴った周波
数領域信号が得られる、過渡的なオーディオ信号に対す
る周波数分解能が不足である、そして観測区間外の波形
予測が困難であるなどの課題を有しており、さらに予測
残差の符号化による符号化効率の向上が困難であるなど
により、高能率で良好なオーディオ信号の符号化方法、
オーディオ信号の符号化装置を提供できない欠点を有し
ており、そのようにして符号化されたオーディオ信号を
復号化する復号装置と組み合わせてなるオーディオ信号
の符号化、及び復号化を行う場合も同じ課題を有してい
た。

【００１０】そこで、これらの課題を解決するための手
法として、調和的でない信号に拡張したフーリエ解析の
手法を用いてオーディオ信号を符号化し、復号化する手
法がある。その手法は一般調和解析（Generalized Harm
onic Analysis: ＧＨＡ）と呼ばれ、例えば牛山聡外に
よる「一般調和解析による波形分析」、信学技法ＥＡ９
３−１０３（１９９４−０３）、及び山崎芳男による
「音響信号の時間周波数分析」、日本音響学会誌５３巻
2号（１９９７）などで知られている。

【００１１】そのＧＨＡは、観測区間内で原信号から残
差信号電力が最小となる最も優勢な正弦波を抽出し、抽
出した信号成分を除いた残差信号に対しても同様の処理
を繰り返し行う様にする解析手法で、定常的でない僅か
な周波数変動に対しても正確な周波数分析が可能であ
り、さらに観測区間長と周波数分解能は互いに独立に自
由な設定が可能であるため、観測区間を超えた信号の予
測が可能であるなど、多くの特長を有している。

【００１２】このようにして、本発明はＦＦＴやＭＤＣ
Ｔ等の調和解析よりも精度の高い分析を行うＧＨＡを符
号化装置に用いて、精度の高い周波数分析を行ってオー
ディオ信号の符号化を行うとともに、その符号化された
信号を復号装置に供給して復号化することによりオーデ
ィオ信号の伝送を行うための復号化方法、及びその装置
に関するものである。

【００１３】すなわち、その符号化装置に用いられるＧ
ＨＡは、オーディオ信号の周波数分析を符号化に適した
形に処理を行い、且つＦＦＴなどを用いる場合に比し、
抽出した周波数成分の精度が高く、抽出した周波数成分
を符号化するのに必要な符号量が、入力信号によっては
増大するという課題を解決し、符号化効率を向上させる
ようにしたものであり、そのようなオーディオ信号符号
化装置と組み合わせて用いる復号方法、及び復号装置の
構成を提供するようにし、安価で高品質なデジタルオー
ディオ信号の符号化、及び復号化を行うシステム構築が
なされるようにするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の１）、２）の手段より成るものであ
る。すなわち、

【００１５】供給されるデジタルオーディオ信号を所定
の観測区間毎の観測区間信号に分割し、その分割された
観測区間信号に対して周波数間隔が小、又は中である第
１の周波数テーブルを用いて周波数分析を行って周波数
値を求め、その求められた周波数成分を前記観測区間信
号より減じて残差信号電力が最小となる最も優勢な正弦
波の周波数成分を抽出処理し、その抽出された残差信号
に対して前記第１の周波数テーブル、又はその第１の周
波数テーブルよりも周波数間隔が大である第２の周波数
テーブルを用いて残差信号電力が最小となる優勢な正弦
波の周波数成分を抽出処理し、その抽出処理して得られ
る残差信号電力が所定値以下となるまでその残差信号よ
り優勢な正弦波の周波数成分抽出処理を繰り返し行う一
般調和解析（ＧＨＡ）法により抽出された複数の優勢周
波数抽出成分の値を用いて前記デジタルオーディオ信号
の圧縮符号化を行うとともに、その圧縮符号化された符
号化データはそのデータの内容を識別するためのヘッダ
ー信号とともに圧縮符号化信号ビットストリームとして
供給され、その供給された圧縮符号化信号ビットストリ
ームより前記デジタルオーディオ信号を復号するオーデ
ィオ信号の復号化方法において、前記圧縮符号化信号ビ
ットストリームより、前記観測区間信号を得て復号され
たオーディオ信号のサンプル値を配置するための時間位
置を設定する第１のステップ（２２）と、前記圧縮符号
化信号ビットストリームより、前記抽出された複数の優
勢な周波数抽出成分に対応する複数の正弦波データの波
形信号を生成する第２のステップ（２３）と、その第２
のステップにより生成された波形信号を、前記第１のス
テップにより設定された時間位置に配置するようにして
前記デジタルオーディオ信号を生成するようになすこと
を特徴とするオーディオ信号の復号化方法。

【００１６】供給されるデジタルオーディオ信号を所定
の観測区間毎の観測区間信号に分割し、その分割された
観測区間信号に対して周波数間隔が小、又は中である第
１の周波数テーブルを用いて周波数分析を行って周波数
値を求め、その求められた周波数成分を前記観測区間信
号より減じて残差信号電力が最小となる最も優勢な正弦
波の周波数成分を抽出処理し、その抽出された残差信号
に対して前記第１の周波数テーブル、又はその第１の周
波数テーブルよりも周波数間隔が大である第２の周波数
テーブルを用いて残差信号電力が最小となる優勢な正弦
波の周波数成分を抽出処理し、その抽出処理して得られ
る残差信号電力が所定値以下となるまでその残差信号よ
り優勢な正弦波の周波数成分抽出処理を繰り返し行う一
般調和解析（ＧＨＡ）法により抽出された複数の優勢周
波数抽出成分の値を用いて前記デジタルオーディオ信号
の圧縮符号化を行うとともに、その圧縮符号化された符
号化データはそのデータの内容を識別するためのヘッダ
ー信号とともに圧縮符号化信号ビットストリームとして
供給され、その供給された圧縮符号化信号ビットストリ
ームより前記デジタルオーディオ信号を復号するオーデ
ィオ信号の復号化装置において、前記圧縮符号化信号ビ
ットストリームより、前記観測区間信号を得て復号され
たオーディオ信号のサンプル値を配置するための時間位
置を設定する時間位置設定手段（２２）と、前記圧縮符
号化信号ビットストリームより、前記抽出された複数の
優勢な周波数抽出成分に対応する複数の正弦波データの
波形信号を生成する波形信号生成手段（２３）と、その
波形信号生成手段により生成された波形信号を、前記時
間位置設定手段により設定された時間位置に配置するよ
うにして前記デジタルオーディオ信号を得るように構成
することを特徴とするオーディオ信号の復号化装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の符号化されたオー
ディオ信号の復号化方法、及び符号化されたオーディオ
信号の復号化装置の実施の形態につき、好ましい実施例
により説明する。図１は、その実施例に関わるオーディ
オ信号の符号化装置と、その復号化装置の概略構成であ
る。

【００１８】同図において、オーディオ信号符号化装置
１はフレーム化回路１１、周波数成分抽出回路１２、及
びフレーム選択回路１４で構成される一般調和解析部１
０と、ビットストリーム生成回路１５で構成され、オー
ディオ信号復号化装置２はビットストリーム復号回路２
１と、フレーム設定回路２２と、波形サンプル生成回路
２３とにより構成される。

【００１９】この様に構成されるオーディオ信号符号化
装置、及びオーディオ信号復号化装置の動作について述
べる。まず、オーディオ信号符号化装置１への入力信号
である符号化の対象とされるデジタルオーディオ信号は
フレーム化回路１１に供給され、ここではそのデジタル
オーディオ信号は所定の観測区間ごとのフレーム信号に
分割され、分割されたオーディオ信号は周波数成分抽出
回路１２に供給される。

【００２０】その周波数成分抽出回路１２に供給された
フレーム信号は、周波数精度選択回路１４により指定さ
れる周波数間隔の精度で一般調和解析（ＧＨＡ）がなさ
れて、前記分割されたオーディオ信号の周波数成分が抽
出され、その抽出された周波数成分はビットストリーム
生成回路１５に供給される。

【００２１】ビットストリーム生成回路１５に供給さ
れ、抽出された周波数成分の信号、およびフレーム化信
号のフレーム長に関る信号は、所定の信号フォーマット
形式によるビットストリームの信号として生成され、生
成されたビットストリームの信号は伝送路を介してオー
ディオ信号復号化装置２のビットストリーム復号回路２
１に供給される。

【００２２】そのビットストリーム復号回路２１では、
供給されたビットストリームの信号を所定の信号フォー
マットに従って復号し、フレーム長に関る信号、及び符
号化されたオーディオ信号の優勢周波数成分を得る。

【００２３】その得られたフレーム長の信号はフレーム
設定回路２２に供給されて所定のフレーム長信号を得、
得られた信号により波形サンプル生成回路のフレーム期
間を設定するとともに、ビットストリーム復号回路で復
号された優勢周波数成分の信号は波形サンプル生成回路
２３に供給され、優勢周波数成分に基づいたオーディオ
信号波形が生成され、生成された波形信号は波形サンプ
ル生成回路より供給され、オーディオ信号復号化装置２
より出力される。

【００２４】次に、図２を用いて前述した周波数成分抽
出回路１２の動作につき説明する。同図はその動作を示
すフローチャートである。まず、ステップ１で１フレー
ム分のデジタルオーディオ信号を周波数成分抽出回路１
２に供給し、ステップ２でその周波数成分を抽出する。

【００２５】ステップ３では周波数成分抽出のされてな
い残差信号のレベルをチェックし、残差信号レベルが所
定値以下でないときは、再びステップ２に戻り次の周波
数成分を抽出する。残差信号レベルが所定値以下のとき
はステップ４に進み分析結果を出力し、一般調和解析の
ステップを終了する。

【００２６】図３は、図２の要部であるステップ２の周
波数成分抽出の動作を詳細に説明するフローチャートで
あり、さらに詳細に説明する。まず、ステップ１１で抽
出すべき複数の周波数の中の１つを選択し、ステップ１
２でその周波数の信号成分を抽出し、ステップ１３で抽
出した信号成分を除く残差信号を算出し、ステップ１４
で抽出すべき全ての周波数成分の抽出が行われたかどう
かをチェックする。

【００２７】抽出処理を行った周波数が最後の周波数で
ないときはステップ１１に戻り、最後の周波数であると
きはステップ１５に進む。ステップ１５では、複数の抽
出された信号成分の中で最も信号レベルの大きい最優勢
信号成分を選択し、ステップ１６で原信号より最優勢信
号の周波数成分を除去し、前述のステップ３に進む。

【００２８】次に、上述のフレーム選択回路１４の動作
について述べる。一般調和解析（ＧＨＡ）は、従来の周
波数分析に用いられる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や適
応型離散余弦変換（ＭＤＣＴ）等のいわゆる調和解析よ
りも、精度の高い分析を行えるため、高能率な符号化方
法、符号化装置に使用できるが、その反面、精度が高く
得られる周波数分析結果は、場合によって符号量が増大
し符号化効率を低下させることがあるが、聴覚心理の特
性に合わせてその周波数分析結果を変換して符号化処理
を行い、少ない符号量で高品質の音質を得るオーディオ
信号の符号化方法を実現するものである。

【００２９】図４に人が知覚できる周波数に対する音圧
レベルの特性を示す。同図において曲線は人が知覚でき
る周波数に対する音圧レベルの特性を示しており、この
曲線以下の音圧レベルは知覚することができない。従っ
て、これらの音圧を伝送するときは、とは伝送する
必要がなく、の周波数と音圧のみを伝送すればよい。

【００３０】ここで、で示す音圧が、周波数値が少し
異なる２つの音圧スペクトラムにより構成されている場
合では、２つの周波数で構成される信号の音圧レベル
が、可聴限界に近い音圧であるときは２つの周波数は弁
別して聞くことが出来なく、１つの周波数の音として知
覚される。また、その２つの周波数の音圧レベルが異な
るときは、大きな音圧レベルの周波数は知覚できるがレ
ベルの小さな音は知覚できない。

【００３１】図５に、音圧レベルの異なる２つの周波数
の知覚レベルの関係を示す。同図においてで示す大き
な音圧の信号に対し、それと小さな周波数差があり、音
圧レベルの小さな信号の知覚レベルに関するものであ
る。

【００３２】同図に太い点線で示す曲線が音圧に対す
るマスキング曲線であり、周波数が多少異なる音圧レベ
ルの信号はこのマスキング曲線より大きな音圧レベル
の場合は知覚できるが、この曲線以下のレベルの信号は
知覚することができない。

【００３３】この様に、所定レベル以下の小さな音圧の
信号は知覚出来ないので、音声の圧縮符号化において
は、知覚出来ない信号を除いて符号化を行うことにより
符号化の効率を高めるようにする。

【００３４】以上は、音響信号の知覚の面から見たマス
キング効果の関係であるが、マスキング曲線の近くにあ
る音圧信号については、その信号が単音であるか、複
数の周波数からなる合成音であるかにより知覚のされ方
が異なり、複数の周波数から構成される合成音について
は、それらの１つ１つの周波数の音を知覚することは難
しく、このような聴覚心理の特性を用いて音響信号の効
率的な符号化を行なうようにする。

【００３５】図６に、一般的に使用が可能であるＧＨＡ
の周波数成分抽出回路１２での抽出周波数に対する、そ
の周波数と隣接する周波数との周波数間隔について示
す。周波数間隔は小、中、大の三つの場合について示し
たもので、小は知覚されやすい音響信号の周波数分析
に、中は一般的な音響信号に、大は比較的知覚され難い
音響信号に対する周波数分析に用いる周波数間隔を示し
たものである。

【００３６】周波数間隔が小、中、大いずれの場合も、
周波数成分抽出回路１２が行なう信号分析の周波数間隔
は低域周波数では小さな値であり、高域周波数、特に高
域可聴限界に近い周波数では大きな周波数間隔として周
波数分析を行うにしている。

【００３７】図７に、一般的な周波数分析に用いられる
周波数間隔の周波数値のそれぞれについて示す。ここに
示す周波数は、周波数間隔が中の場合の周波数値につい
て低い周波数より順に示したもので、前述の図３に示す
周波数の選定ステップＳ１１において、この数値が順に
選定され、その選定された周波数に対する信号成分を一
般調和解析により抽出するものである。

【００３８】ここに示されている数値からわかる様に、
これらの周波数は例えば１２、２４、３６、４８、６
０、７２、８４、・・・・のような１２を基本周波数と
し、その２倍、３倍、４倍、５倍、・・・・であるよう
な調和関係の数値により構成されてなく、それぞれの周
波数はあくまでも聴覚心理による知覚の度合いにより求
めた、すなわち隣り合う周波数同士がほぼ同じ聴覚の周
波数弁別能力の値であるように選定されている。

【００３９】図８に、前述の図７で示したような一般調
和解析に用いられる解析用周波数の順とその周波数値に
ついて示す。周波数軸は対数メモリとされているが、可
聴周波数より低い周波数では粗い間隔とされており、分
析周波数ごとの周波数の増加率が大きく、曲線の傾斜が
急になっている。

【００４０】すなわち、可聴周波数帯における周波数間
隔はほぼ対数的に等間隔であり、それに低域、中域、高
域周波数に対する聴覚上の特性が加味されて周波数間隔
が定められている。

【００４１】しかるに、この周波数間隔は、聴覚で知覚
されやすい条件の音に対して求められたものであるが、
ここに示した周波数値を基として音圧レベルが小さく検
地限に近い音、あるいはその周波数の近くにレベルが大
きな周波数の音があり、マスキング効果があるようなと
きは、それぞれの条件によって異なった値とする。

【００４２】この様にして行う、周波数間隔を適応的に
可変しながら行う周波数成分抽出の方法について述べ
る。図８は、その周波数成分抽出ステップの構成につい
て示したもので、その信号処理のフローについて説明す
る。

【００４３】同図に示す処理ステップの最初は、調和解
析を行うための周波数間隔を小に設定するためのステッ
プ２１であり、周波数間隔を小に設定した周波数成分抽
出手段により、供給される前述の図２のステップ１でフ
レーム構成とされたデジタルオーディオ信号の周波数成
分分析処理が開始される。

【００４４】すなわち、ステップ１１で抽出すべき複数
の周波数の中の１つを選択し、ステップ１２でその周波
数の信号成分を抽出し、ステップ１３で抽出した信号成
分を除く残差信号を算出し、ステップ１４で抽出すべき
全ての周波数成分の抽出が行われたかどうかをチェック
する。

【００４５】抽出処理を行った周波数が最後の周波数で
ないときはステップ１１に戻り、最後の周波数であると
きはステップ１５に進む。ステップ１５では、複数の抽
出された信号成分の中で最も信号レベルの大きい最優勢
信号成分を選択し、ステップ１６では原信号より最優勢
信号の周波数成分を除去し、ステップ１７で残差信号レ
ベルを算出しステップ２２に進む。

【００４６】ステップ２２では優勢抽出成分を除去した
あとの残差信号レベルを調べ、残差信号レベルが大きい
ときはステップ１１にもどり、ステップ２１で設定され
た小の周波数間隔でステップ１１からステップ１７の周
波数分析の動作を継続するが、残差信号成分が、マスキ
ングレベルに近いと判断される所定値以下となったとき
は周波数間隔を１段階広くし、小であったときは中に、
中であったときは大に変更し、次のステップである前述
の図２におけるステップ４に進む。

【００４７】このようにして、複数の周波数間隔で設定
される周波数による周波数成分抽出処理は、分析する音
響信号の周波数成分ごとに、適正な周波数間隔を設定し
て周波数分析を行うため、聴覚心理上知覚されやすい信
号に対しては精度の高い周波数成分の抽出が出来、知覚
され難い信号に対しては広い周波数間隔により低い周波
数精度による周波数成分の抽出が出来、それらの分析結
果をもとに符号化効率の高い音響信号の圧縮符号化処理
を行なうものである。

【００４８】すなわち、最適なオーディオ信号の圧縮符
号化は、前述のような符号化される信号の周波数と信号
レベルに対する知覚の度合いにより分析する周波数間隔
を異ならしめ、その周波数間隔を基に供給される音響信
号の周波数値とレベルの関係を分析し、総符号量に対し
て聴覚上バランスの取れた圧縮オーディオ信号が得られ
るように音響信号の符号化を行うようにする。

【００４９】このようにして、一般調和解析部１０にお
けるオーディオ信号の周波数成分抽出は、供給されるオ
ーディオ信号に対して適応的に周波数間隔を設定しなが
ら周波数成分の抽出を行う。その周波数間隔の設定は、
最初は小、次に中、そして大と切り換えながら行うが、
オーディオ信号の周波数分布によっては中より開始し、
次に大に切り換えるように適応的に設定されるものであ
る。

【００５０】そして、その周波数成分の抽出を、狭い周
波数間隔で行うときは多くのオーディオサンプルを用い
て演算するため、比較的長いフレーム間隔のデータに対
して行われ、反対に広い（粗い）周波数間隔により行う
ときは短いフレーム間隔の少ないサンプルを用いて抽出
処理を行なうことになる。

【００５１】このようにしてフレーム選択回路１４によ
り、符号化されるオーディオ入力信号に応じて適応的に
フレーム長が設定され、そのフレーム長の信号に対する
周波数成分抽出処理がなされるが、そのときに設定され
たフレーム長の情報はフレーム化回路１１に供給される
とともにビットストリーム生成回路１５に供給され、フ
レーム長の情報を含むビットストリームが生成される。

【００５２】そして生成されたビットストリームは復号
装置２のビットストリーム復号回路２１に供給され、ビ
ットストリーム復号回路２１は供給されたフレーム長情
報と圧縮符号化されたオーディオデータを復号し、復号
されたフレーム間隔情報はフレーム設定回路２２に供給
される。

【００５３】そのフレーム設定回路２２では、そのフレ
ーム間隔をフレーム間隔選択回路１４が選択したと同じ
値に設定すると共に、圧縮符号化されたデータは波形サ
ンプル生成回路２３に供給され、そこでは周波数成分抽
出回路１２で抽出された周波数成分に対応する信号の波
形が生成され、復号器２の出力信号として供給される。

【００５４】以上のようにして、この一般調和解析を用
いるオーディオ信号の圧縮符号化方式は、入力されるオ
ーディオ信号の優勢な周波数成分を、フレーム選択回路
により適当なフレーム間隔を選択しながら行うため、そ
の抽出された優勢な周波数成分を復号するために、符号
化器と同一のフレーム間隔を設定する必要があり、その
フレーム間隔の情報をビットストリーム信号に時分割多
重により伝送し、復号器はビットストリームに時分割多
重されるフレーム間隔信号を復号し、その復号したフレ
ーム間隔信号を基に抽出されたオーディオ信号の波形を
生成するようにするものである。

【００５５】なお、ここで周波数間隔が小、中、大であ
る複数種類のテーブルを用いて一般調和解析を行う場合
について述べたが、周波数間隔が大であるテーブルは、
周波数間隔が小であるテーブルの周波数値を１個おきに
読み出すものを代りに用いることができる。

【００５６】同様にして、周波数間隔が小であるものと
中であるものの両者の周波数値により１つのテーブルを
作成し、例えば周波数間隔が小であるものは１つおき
に、中のものは２つおきに、大のものは３つおきにテー
ブルより周波数値を得て、その周波数値をもとに周波数
分析を行い、優勢周波数成分を抽出するようにすること
もできる。

【００５７】このようにして一般調和解析がなされる
が、その一般調和解析により抽出された信号は、多数の
正弦波の集合として表せるが、その正弦波による当該フ
レーム内の信号x(t) の構成を図１０に示す。

【００５８】同図において示すように、抽出される信号
x(t)は、その正弦波の周波数がf_1,f _2,…,f_NのＮ個の信
号の重ね合わせで表される。ただし、ＦＦＴによる解析
結果とは異なり、これらの正弦波は基本波の整数倍の周
波数の関係にある調和的な関係とは異なった非調和な周
波数の関係となっている。

【００５９】以上、オーディオ信号の符号化を行い、ビ
ットストリーム信号を生成するオーディオ信号符号化装
置１、及びそのビットストリームの復号を行うオーディ
オ信号復号化装置２の構成を前述の図１により、回路ブ
ロックによる構成として示し、説明したが、これらの回
路は例えばＤＳＰ（Digital signal processor）を用い
てソフトウエアにより実現することが出来る。

【００６０】ＤＳＰは、供給される信号の信号処理をソ
フト的に行うものであり、上述の符号化回路、及び復号
回路を信号処理プログラムにより記述し、回路によりハ
ードウエアとして実現したと同様の動作を、所定のソフ
トウエアによるステップ処理により、符号化、復号化の
信号処理を行うことができる。

【００６１】以上のように本実施例の装置によれば、供
給されるオーディオ信号を、一般調和解析（ＧＨＡ）に
より知覚されやすい信号に対しては小さい周波数間隔の
周波数により高い周波数精度で周波数分析を行い、音響
信号を出きるだけ忠実に伝送するようにし、信号レベル
が小さく、あるいは他の優勢な周波数成分によりマスキ
ングされるような残差成分が小さな信号に対しては周波
数間隔を広げて低い周波数精度による周波数分析を行な
うようにしている。

【００６２】このようにして周波数分析を行うため、分
析結果としての情報量を少なくでき、この方法に基づい
て抽出したレベルを用いて行うオーディオ信号の符号化
では、符号量をあまり増加させずに、信号品質が良く、
効率の高い符号化ストリームを得ることができるととも
に、そのようにして生成され、伝送されたビットストリ
ームの信号を、符号化と同一のフレーム期間を設定して
なる復号器によりそのままの品質で復号する復号器を構
成することができる特徴を有している。

【００６３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、供給され
るデジタルオーディオ信号を、一般調和解析（ＧＨＡ）
により知覚されやすい信号に対しては小さな周波数の間
隔で、知覚され難い信号に対しては大きな周波数間隔の
周波数により、所定のフレーム間隔のオーディオ信号に
対して適応的に周波数分析を行うため、この方法に基づ
いて抽出したレベルを用いて行うオーディオ信号の符号
化では、符号量の増加が少なく、信号品質が良く、効率
の高い符号化ビットストリームを得ることができ、その
ようにして得られたビットストリームの信号を符号化と
同じフレーム期間を設定した波形サンプル生成方法によ
り信号品質のよいオーディオ信号を復号するビットスト
リーム復号化方法を提供することができる効果がある。

【００６４】また、請求項２記載の発明によれば、供給
されるデジタルオーディオ信号を、一般調和解析（ＧＨ
Ａ）により知覚されやすい信号に対しては小さな周波数
の間隔で周波数分析を行い、知覚され難い信号に対して
は大きな周波数間隔の周波数により適応的に周波数分析
を行うため、この方法に基づいて抽出したレベルを用い
て行うオーディオ信号の符号化では、符号量をあまり増
加させないで、信号品質が良く、効率の高い符号化ビッ
トストリームを得ることができるとともに、そのように
して得られたビットストリームの信号を符号化と同じフ
レーム期間を設定した波形サンプル生成手段により信号
品質のよいオーディオ信号を復号する符号化装置を構成
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るオーディオ信号の符号
化、及び復号化装置の概略ブロック図である。

【図２】本発明の実施例に係るオーディオ信号の符号化
方法に用いられる周波数成分抽出方法の概略フローを示
す図である。

【図３】本発明の実施例に係るオーディオ信号の符号化
方法に用いられる周波数成分抽出方法のフローを示す図
である。

【図４】知覚できる最低音圧レベルの周波数特性を説明
するための図である。

【図５】近接する周波数の音圧に対する知覚できる最低
音圧レベルの特性を説明するための図である。

【図６】本発明の実施例に関る一般調和解析に用いられ
る周波数間隔を３っつのレベルで示した表である。

【図７】本発明の実施例に関る一般調和解析に用いられ
る中レベルにおける周波数値［Ｈｚ］を周波数順に示し
た表である。

【図８】本発明の実施例に関る一般調和解析に用いられ
る周波数の順と周波数の関係を示す図である。

【図９】本発明の実施例に係るオーディオ信号の符号化
方法に用いられる周波数成分抽出方法のフローを示す図
である。

【図１０】一般調和解析により得られる解析結果を示す
数式である。

【符号の説明】

１ オーディオ信号符号化装置 ２ オーディオ信号復号化装置 １０ 一般調和解析部 １１ フレーム化回路 １２ 周波数成分抽出回路 １４ フレーム選択回路 １５ ビットストリーム生成回路 ２１ ビットストリーム復号回路 ２２ フレーム設定回路 ２３ 波形サンプル生成回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給されるデジタルオーディオ信号を所定
   の観測区間毎の観測区間信号に分割し、その分割された
   観測区間信号に対して周波数間隔が小、又は中である第
   １の周波数テーブルを用いて周波数分析を行って周波数
   値を求め、その求められた周波数成分を前記観測区間信
   号より減じて残差信号電力が最小となる最も優勢な正弦
   波の周波数成分を抽出処理し、その抽出された残差信号
   に対して前記第１の周波数テーブル、又はその第１の周
   波数テーブルよりも周波数間隔が大である第２の周波数
   テーブルを用いて残差信号電力が最小となる優勢な正弦
   波の周波数成分を抽出処理し、その抽出処理して得られ
   る残差信号電力が所定値以下となるまでその残差信号よ
   り優勢な正弦波の周波数成分抽出処理を繰り返し行う一
   般調和解析（ＧＨＡ）法により抽出された複数の優勢周
   波数抽出成分の値を用いて前記デジタルオーディオ信号
   の圧縮符号化を行うとともに、その圧縮符号化された符
   号化データはそのデータの内容を識別するためのヘッダ
   ー信号とともに圧縮符号化信号ビットストリームとして
   供給され、その供給された圧縮符号化信号ビットストリ
   ームより前記デジタルオーディオ信号を復号するオーデ
   ィオ信号の復号化方法において、 前記圧縮符号化信号ビットストリームより、前記観測区
   間信号を得て復号されたオーディオ信号のサンプル値を
   配置するための時間位置を設定する第１のステップと、 前記圧縮符号化信号ビットストリームより、前記抽出さ
   れた複数の優勢な周波数抽出成分に対応する複数の正弦
   波データの波形信号を生成する第２のステップと、 その第２のステップにより生成された波形信号を、前記
   第１のステップにより設定された時間位置に配置するよ
   うにして前記デジタルオーディオ信号を生成するように
   なすことを特徴とするオーディオ信号の復号化方法。
2. 【請求項２】供給されるデジタルオーディオ信号を所定
   の観測区間毎の観測区間信号に分割し、その分割された
   観測区間信号に対して周波数間隔が小、又は中である第
   １の周波数テーブルを用いて周波数分析を行って周波数
   値を求め、その求められた周波数成分を前記観測区間信
   号より減じて残差信号電力が最小となる最も優勢な正弦
   波の周波数成分を抽出処理し、その抽出された残差信号
   に対して前記第１の周波数テーブル、又はその第１の周
   波数テーブルよりも周波数間隔が大である第２の周波数
   テーブルを用いて残差信号電力が最小となる優勢な正弦
   波の周波数成分を抽出処理し、その抽出処理して得られ
   る残差信号電力が所定値以下となるまでその残差信号よ
   り優勢な正弦波の周波数成分抽出処理を繰り返し行う一
   般調和解析（ＧＨＡ）法により抽出された複数の優勢周
   波数抽出成分の値を用いて前記デジタルオーディオ信号
   の圧縮符号化を行うとともに、その圧縮符号化された符
   号化データはそのデータの内容を識別するためのヘッダ
   ー信号とともに圧縮符号化信号ビットストリームとして
   供給され、その供給された圧縮符号化信号ビットストリ
   ームより前記デジタルオーディオ信号を復号するオーデ
   ィオ信号の復号化装置において、 前記圧縮符号化信号ビットストリームより、前記観測区
   間信号を得て復号されたオーディオ信号のサンプル値を
   配置するための時間位置を設定する時間位置設定手段
   と、 前記圧縮符号化信号ビットストリームより、前記抽出さ
   れた複数の優勢な周波数抽出成分に対応する複数の正弦
   波データの波形信号を生成する波形信号生成手段と、 その波形信号生成手段により生成された波形信号を、前
   記時間位置設定手段により設定された時間位置に配置す
   るようにして前記デジタルオーディオ信号を得るように
   構成することを特徴とするオーディオ信号の復号化装
   置。