JP2003216190A - 符号化装置および復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い圧縮率で符号化し、広帯域な周波数スペ
クトル情報を復号化できる符号化装置および復号化装置
を提供する。 【解決手段】 符号化装置２００は、時間軸上の入力信
号を周波数スペクトルに変換するＭＤＣＴ部２０２と、
変換された周波数スペクトルに含まれる低域周波数スペ
クトルを参照することで、それよりも高い周波数におけ
る高域周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成する
ＢＷＥエンコード部２０４と、前記低域周波数スペクト
ルと前記拡張情報とを符号化して出力する符号化列生成
部２０５とを備え、ＢＷＥエンコード部２０４は、ＭＤ
ＣＴ部２０２で得られた低域周波数スペクトルを構成す
る複数の低域サブバンドの中から高域周波数スペクトル
として複製する元となる低域サブバンドを特定する第１
パラメータと、複製後における低域サブバンドのゲイン
を特定する第２パラメータとを拡張情報として生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号や音楽信
号などのオーディオ信号に対して、直交変換等の手法を
用いて、時間領域から周波数領域に変換した信号を、よ
り少ない符号化列で符号化することで情報圧縮する符号
化装置と、符号化列を入力として情報を伸長する復号化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ信号の符号化方法、および、
復号化方法は現在までに非常に多くの方式が開発されて
いる。特に昨今では、それらの中でもＩＳＯ／ＩＥＣで
国際標準化されたＩＳ１３８１８−７が認知され、高音
質で高効率な符号化方法として、評価されている。この
符号化方式はＡＡＣと呼ばれている。近年、前記ＡＡＣ
がＭＰＥＧ４と呼ばれる標準化にも採用され、前記ＩＳ
１３８１８−７に対して、いくつかの拡張機能を具備し
たＭＰＥＧ４−ＡＡＣと呼ばれる方式が策定されてい
る。符号化過程の一例として、INFORMATIVE PARTにその
記述がある。

【０００３】ここで図１３を用いて、従来の符号化方法
を用いたオーディオ符号化装置について説明する。図１
３は、従来の符号化装置１００の構成を示すブロック図
である。この符号化装置１００は、スペクトル増幅部１
０１、スペクトル量子化部１０２、ハフマン符号化部１
０３、符号化列転送部１０４を含んで構成される。アナ
ログオーディオ信号を所定の周波数でサンプリングする
ことによって得られた時間軸上のオーディオ離散信号列
は、一定時間間隔で一定サンプル数ずつに切り出され、
図示しない時間周波数変換部を経て、周波数軸上のデー
タに変換された後、符号化装置１００の入力信号として
スペクトル増幅部１０１に与えられる。スペクトル増幅
部１０１は、あらかじめ決められた帯域ごとにある１つ
のゲインをもって、前記帯域に含まれるスペクトルを増
幅する。スペクトル量子化部１０２は、前出の増幅され
たスペクトルを決められた変換式で量子化をおこなう。
ＡＡＣ方式の場合は、浮動小数で表現されている周波数
スペクトル情報を整数値に丸めをおこなうことで量子化
をおこなっている。ハフマン符号化部１０３は、前記量
子化されたスペクトル情報を何個かずつまとめてハフマ
ン符号化した上、スペクトル増幅部１０１における前記
所定帯域ごとのゲインおよび量子化の変換式を特定する
情報などをハフマン符号化し、その符号を符号化転送部
１０４に送る。ハフマン符号化された符号化列は、符号
化列転送部１０４から伝送路または記録媒体などを介し
て復号化装置に転送され、復号化装置によって時間軸上
のオーディオ信号に再生される。従来の符号化装置はこ
のようにして動作する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の符号化装置１００では、情報量の圧縮能力がハフマ
ン符号化部１０３などの性能に委ねられており、高い圧
縮率で、つまり、少ない情報量で符号化を行う際には、
前記スペクトル増幅部１０１で十分にゲインを小さく
し、前記スペクトル量子化部１０２で得られる量子化ス
ペクトル列が前記ハフマン符号化部１０３で少ない情報
量となるように符号化する必要がある。このような方法
に従って、少ない情報量となるように符号化を行うと、
再生される音声および音楽の周波数帯域が狭くなってし
まう。このため、聴感上こもった感じが否めず、十分な
音質が確保できないという問題が生じる。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑み、符号化装置で
はオーディオ信号を高い圧縮率で符号化し、復号化装置
では広帯域な周波数スペクトル情報を復号化できる符号
化装置および復号化装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の符号化装置は、入力信号を符号化する装置
であって、時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変
換する時間周波数変換手段と、変換された前記周波数ス
ペクトルに含まれる第１周波数スペクトルを参照するこ
とで、当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数にお
ける第２周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成す
る帯域拡張手段と、前記時間周波数変換手段で得られた
第１周波数スペクトルと前記帯域拡張手段で得られた拡
張情報とを符号化して出力する符号化手段とを備え、前
記帯域拡張手段は、前記時間周波数変換手段で得られた
第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトル
の中から前記第２周波数スペクトルとして複製する元と
なる部分スペクトルを特定する第１パラメータと、複製
後における部分スペクトルのゲインを特定する第２パラ
メータとを、前記拡張情報として生成することを特徴と
する。

【０００７】また、本発明の復号化装置は、符号化信号
を復号化する装置であって、前記符号化信号には、第１
周波数スペクトルと、当該第１周波数スペクトルよりも
高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する第
１及び第２パラメータを含む拡張情報とが含まれ、前記
復号化装置は、前記符号化信号を復号化することによっ
て前記第１周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成す
る復号化手段と、前記第１周波数スペクトルと前記第１
及び第２パラメータとから前記第２周波数スペクトルを
生成する帯域拡張手段と、生成された第２周波数スペク
トルと前記第１周波数スペクトルとを合成して得られる
周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する周波数時
間変換手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記第１周
波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち
前記第１パラメータによって特定される部分スペクトル
を複製し、複製後における部分スペクトルのゲインを前
記第２パラメータによって決定し、得られた部分スペク
トルを前記第２周波数スペクトルとして生成することを
特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る符号化装置および復号化装置について図面（図１〜図
１２）を用いて説明する。 （実施の形態１）まず、符号化装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における符号化装置２０
０の構成を示すブロック図である。符号化装置２００
は、低域部スペクトルを一定周波数幅のサブバンドに分
割し、高域部に複写されるべきサブバンドを特定するた
めの情報を音響符号化ビットストリームに含めて出力す
る符号化装置であって、プリプロセス部２０１、ＭＤＣ
Ｔ部２０２、量子化部２０３、ＢＷＥエンコード部２０
４および符号化列生成部２０５を備える。

【０００９】プリプロセス部２０１は、入力されたオー
ディオ信号列が、符号化復号化に伴う量子化による量子
化歪により音質が変化することを考慮して、時間分解能
を優先して２０４８サンプルよりもさらに細かなフレー
ム単位（ＳＨＯＲＴ窓）での量子化を行った方がよい
か、２０４８サンプルサイズ（ＬＯＮＧ窓）のまま量子
化を行った方がよいかの判定を行う。

【００１０】ＭＤＣＴ部２０２は、プリプロセス部２０
１の出力である時間軸上のオーディオ離散信号列を変形
離散余弦変換（ＭＤＣＴ変換：Modified Discrete Cosi
ne Transform）して、周波数軸上の周波数スペクトルを
出力する。量子化部２０３は、ＭＤＣＴ部２０２から出
力された周波数スペクトルの低域部を量子化しハフマン
符号化して出力する。

【００１１】ＢＷＥエンコード部２０４は、ＭＤＣＴ部
２０２で得られたＭＤＣＴ係数を入力とし、入力された
うちの低域部スペクトルを一定周波数幅のサブバンドに
区切り、ＭＤＣＴ部２０２から出力された周波数スペク
トルの高域部に基づいて、高域部スペクトルの代わりに
高域部に複写されるべき低域部サブバンドを特定する。

【００１２】ＢＷＥエンコード部２０４は、特定された
低域部サブバンドを示す拡張周波数スペクトル情報を高
域部サブバンドごとに生成して、必要であれば生成され
た拡張周波数スペクトル情報を量子化し、ハフマン符号
化して拡張オーディオ符号化列を出力する。符号化列生
成部２０５は、量子化部２０３からの出力である低域部
オーディオ符号化列と、ＢＷＥエンコード部２０４から
の出力である拡張オーディオ符号化列とを、それぞれ、
ＡＡＣの規格により定められた音響符号化ストリームの
オーディオ符号化列部と拡張オーディオ符号化列部とに
記録して外部に出力する。

【００１３】以下では、上記のように構成された符号化
装置２００の動作について説明する。まず、プリプロセ
ス部２０１に、例えば、４４．１ｋＨｚのサンプリング
周波数でサンプリングされたオーディオ離散信号列が、
フレーム単位で２０４８サンプルずつ入力される。１フ
レームのオーディオ信号列は、２０４８サンプルに限る
ものではないが、後述の符号化装置の説明を容易にする
ために、２０４８サンプルの場合について言及する。プ
リプロセス部２０１は、入力されたオーディオ信号列に
基づいて、この入力オーディオ信号列をＬＯＮＧ窓で符
号化するか、ＳＨＯＲＴ窓で符号化するかを判定する。
以下では、プリプロセス部２０１において、ＬＯＮＧ窓
で量子化を行うと判定された場合について述べる。

【００１４】プリプロセス部２０１から出力されたオー
ディオ離散信号列は、ＭＤＣＴ部２０２の時間周波数変
換によって、ある時間間隔毎に時間軸上の離散信号から
周波数スペクトル情報に変換され出力される。時間周波
数変換としては、ＭＤＣＴ変換が一般的である。時間間
隔としては、一般に１２８、２５６、５１２、１０２
４、２０４８サンプル毎のいずれかが用いられる。ＭＤ
ＣＴ変換の場合は、時間軸上の離散信号と、変換後の周
波数スペクトル情報のサンプル数とを同数にして扱うこ
とができる。ＭＤＣＴ変換は当業者には明らかな技術で
ある。ここでは、プリプロセス部２０１から出力される
２０４８サンプルのオーディオ信号は、ＭＤＣＴ部２０
２に入力され、ＭＤＣＴ変換がなされるものとする。ま
た、ＭＤＣＴ部２０２は、過去フレーム（２０４８サン
プル）と新たに入力されたフレーム（２０４８サンプ
ル）とを用いてＭＤＣＴ変換を行い、２０４８サンプル
のＭＤＣＴ係数を出力する。ＭＤＣＴ変換は、一般式と
して（数１）などで与えられる。

【００１５】

【数１】

【００１６】一般に符号化の過程では、上記のように得
られた周波数スペクトル情報を完全に可逆、もしくは情
報圧縮に相当するハフマン符号のような非可逆な符号で
表現し、符号化列を生成する。ここでは、量子化部２０
３には、低域成分から高域成分へと周波数の順に並んだ
２０４８サンプルのＭＤＣＴ係数のうち、低域側半分の
０番目から１０２３番目までの低域部ＭＤＣＴ係数が入
力される。量子化部２０３は、入力されたＭＤＣＴ係数
をＡＡＣ方式などの量子化方法を用いて量子化し、低域
部オーディオ符号化列を生成する。一般にＡＡＣ方式な
どの量子化方法では、量子化されるべきＭＤＣＴ係数の
数は規定されていない。従って、量子化部２０３は、入
力される低域部ＭＤＣＴ係数（１０２４係数）の全てを
量子化してもよいし、一部のみを量子化してもよい。

【００１７】ここでは、量子化部２０３は、ＭＤＣＴ係
数のうち、０番目から（maxline−１）番目までの計（m
axline）個の係数を量子化し符号化する。ただし、maxl
ineは、従来の符号化装置によって量子化および符号化
されるＭＤＣＴ係数の上限周波数である。一方、ＢＷＥ
エンコード部２０４には、ＭＤＣＴ部２０２から出力さ
れたすべてのＭＤＣＴ係数（２０４８係数）が入力され
る。

【００１８】以下、図１に示したＢＷＥエンコード部２
０４における拡張オーディオ符号化列の生成処理につい
て図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いてさらに詳細に説明す
る。図２（ａ）は、ＭＤＣＴ部２０２によって出力され
るＭＤＣＴ係数列を示す図である。図２（ｂ）は、図２
（ａ）に示したＭＤＣＴ係数のうち、量子化部２０３で
符号化される０番目から（maxline−１）番目までのＭ
ＤＣＴ係数を示す図である。図２（ｃ）は、図１に示し
たＢＷＥエンコード部２０４における拡張オーディオ符
号化列の生成方法の一例を示す図である。

【００１９】なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）において、
横軸は周波数を示し、各ＭＤＣＴ係数の番号が低域から
高域へ順に０番目から２０４７番目まで付されている。
縦軸はＭＤＣＴ係数の値を表している。また、同図にお
いて、周波数スペクトルを周波数方向に連続する波形で
示しているが、実際には、連続した波形ではない。図２
（ａ）に示すように、ＭＤＣＴ部２０２から出力される
２０４８個のＭＤＣＴ係数は、一定時間サンプリングさ
れた原音を、最大帯域幅では、サンプリング周波数の半
分の周波数帯域で表すことができる。

【００２０】一般に従来の符号化装置では、図２（ａ）
に示したＭＤＣＴ係数のうち、聴覚的に重要な、例え
ば、maxline までの低域部ＭＤＣＴ係数のみが量子化お
よび符号化されて、復号化装置に伝送される場合が多
い。このため、ＢＷＥエンコード部２０４では、maxlin
e 以上の高域部を、図２（ａ）に示したＭＤＣＴ係数そ
のものではなく、高域部ＭＤＣＴ係数に代わって高域部
ＭＤＣＴ係数を表す拡張周波数スペクトル情報を生成す
る。すなわち、ＢＷＥエンコード部２０４では、ＭＤＣ
Ｔ係数のうち、０番目から（maxline−１）番目まで
は、量子化部２０３で予め符号化されるので、図２
（ｃ）に示したように、（maxline）番目から（targetl
ine−１）番目までのＭＤＣＴ係数を符号化することを
目的としている。

【００２１】まず、ＢＷＥエンコード部２０４は、復号
化装置においてオーディオ信号として再生させたい高域
部の範囲（具体的には、maxline から targetline まで
の周波数範囲）を想定し、想定した範囲を一定周波数間
隔のサブバンドに区切る。さらに、ＢＷＥエンコード部
２０４は、入力されたＭＤＣＴ係数のうち、０番目から
（maxline−１）番目までのＭＤＣＴ係数からなる低域
部の一部または全部を、高域サブバンドと同じ周波数幅
の等間隔サブバンドに区切り、（maxline）番目から２
０４７番目までのＭＤＣＴ係数からなる高域部におい
て、各サブバンドに代替しうる低域部サブバンドを特定
する。高域部各サブバンドに対して代替しうる低域部サ
ブバンドとして、例えば、高域部サブバンドと低域部サ
ブバンドとのエネルギー差が最小となる低域部サブバン
ドが特定される。または、高域部と低域部との各サブバ
ンド内で、絶対値が最大となるＭＤＣＴ係数の周波数軸
上の位置が最も近い低域部サブバンドが特定されるとし
てもよい。

【００２２】図２（ｃ）のＢＷＥエンコード部２０４の
場合、ＭＤＣＴ係数の番号を表すstartline，targetlin
e，endline，sbwの間には、（数２）の関係があるとす
る。

【００２３】

【数２】

【００２４】ここで、shiftlenは予め設定された値でも
よいし、入力されるＭＤＣＴ係数の変化に応じてshiftl
enを計算し、その値を示す情報をＢＷＥエンコード部２
０４で符号化してもよい。

【００２５】図２（ｃ）では、高域部を、ＭＤＣＴ係数
sbw個のサンプルからなる周波数幅で、８つのサブバン
ドＭＤＣＴ係数列ｈ０〜ｈ７に区分した場合、低域部で
は、startlineからendlineまでに、sbw個のサンプルか
らなるサブバンドＭＤＣＴ係数サブバンドを４つ構成で
き、各々をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとした例を示している。な
お、ここでは便宜上、startlineからendlineまでを４つ
のサブバンドに、maxlineからtargetlineを８つのサブ
バンドに分けるとしたが、これらの数や１サブバンドあ
たりのサンプル数は必ずしもこれらの値に限らない。Ｂ
ＷＥエンコード部２０４では、周波数幅sbwを有する各
高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数列を代替す
る、同じ周波数幅sbwを有する低域サブバンドＡ、Ｂ，
Ｃ，Ｄを特定し、特定された低域代替サブバンドを示す
拡張周波数スペクトル情報を生成し、符号化する。ここ
で代替とは、得られるＭＤＣＴ係数の一部、この場合は
低域サブバンドＡ〜ＤのＭＤＣＴ係数を、高域サブバン
ドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数としてコピーすることをい
う。また、代替の意味には、さらに前記代替されたＭＤ
ＣＴ係数に対してゲインを制御することも含むものとす
る。

【００２６】上記ＢＷＥエンコード２０４の場合、いず
れの低域部サブバンドで高域部サブバンドを代替するか
を表現するのに必要な情報量は、高域サブバンドｈ０〜
ｈ７の１つあたり、高々２ビットである。それは、高域
サブバンド１つあたり、低域部サブバンドＡ〜Ｄの４種
類から１つを特定できればよいためである。この様にし
てＢＷＥエンコード部２０４では、高域サブバンドｈ０
〜ｈ７が、低域サブバンドＡ〜Ｄのいずれで代替される
かを示す拡張周波数スペクトル情報を符号化し、その符
号列をもって拡張オーディオ符号化列を生成する。

【００２７】さらにＢＷＥエンコード部２０４では、生
成された拡張オーディオ符号化列の振幅調整を行う。
図３（ａ）は、原音のＭＤＣＴ係数列を表す波形図であ
る。図３（ｂ）は、ＢＷＥエンコード部２０４による代
替によって生成されたＭＤＣＴ係数列を表す波形図であ
る。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示したＭＤＣＴ係数列
にゲイン制御を施した場合のＭＤＣＴ係数列を表す波形
図である。図３（ａ）に示すように、ＢＷＥエンコード
部２０４はmaxlineからtargetlineまでの高域部ＭＤＣ
Ｔ係数を複数の帯域に分割し、帯域毎のゲイン情報を符
号化する。ゲイン情報の符号化のためのmaxlineからtar
getlineまでの帯域の分割方法は、図２に示した高域部
サブバンドｈ０〜ｈ７と同様の分割方法でもよいし、別
の分割方法でもよい。ここでは、図２と同様の分割方法
の場合について図３を用いて説明する。

【００２８】図３（ａ）に示すように、高域部サブバン
ドｈ０に含まれている原音のＭＤＣＴ係数を、x(0)，x
(1)，...，x(sbw-1)とし、図３（ｂ）の高域部サブバン
ドｈ０における代替によるＭＤＣＴ係数を、r(0)，r
(1)，...，r(sbw-1)とする。また図３（ｃ）におけるサ
ブバンドｈ０のＭＤＣＴ係数をy(0)，y(1)，...，y(sbw
-1)とし、配列x，r，yの間で、（数３）となるゲインg0
を求め、それを符号化する。

【００２９】

【数３】

【００３０】高域サブバンドｈ１〜ｈ７も同じように、
ゲイン情報を算出し符号化する。これらゲイン情報ｇ０
〜ｇ７も、拡張オーディオ符号化列に所定のビット数で
符号化する。

【００３１】このように符号化された拡張オーディオ符
号化列は、図４に模式的に示すように、符号化装置２０
０の出力である音響符号化ビットストリーム中に記述さ
れる。図４（ａ）は、通常の音響符号化ビットストリー
ムの一例を示す図である。図４（ｂ）は、本実施の形態
の符号化装置２００によって出力される音響符号化ビッ
トストリームの一例を示す図である。図４（ｃ）は、図
４（ｂ）に示した拡張オーディオ符号化列部に記述され
る拡張オーディオ符号化列の一例を示す図である。図４
（ａ）に示すように、音響符号化ビットストリームがス
トリーム１のように、フレーム毎に形成されている場
合、符号化装置２００では、図４（ｂ）に示すストリー
ム２のように、各フレームの一部（例えば図中の斜線
部）を拡張オーディオ符号化列部として使用する。

【００３２】この拡張オーディオ符号化列部は、例え
ば、ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣおよびＭＰＥＧ−４ ＡＡＣ
記載のｄａｔａ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｅｌｅｍｅｎｔの領域
である。このｄａｔａ＿ｓｔｒｅａｍ＿ｅｌｅｍｅｎｔ
は、従来の符号化方式の機能を拡張した際に拡張用のデ
ータを記述するための予備的な領域であって、この領域
にどのようなデータが記録されていても、従来の復号化
装置にはオーディオ符号化列とは認識されない領域であ
る。また、例えば、オーディオ符号化列のデータ長を揃
えるために「０」などの無意味なデータを充填する領
域、例えば、ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣおよびＭＰＥＧ−４
ＡＡＣでいうFill Elementなどの領域である。拡張オ
ーディオ符号化列を音響符号化ビットストリーム中のこ
のような領域に記述しておけば、従来の復号化装置を用
いて本発明の音響符号化ビットストリームを復号化した
場合でも、拡張オーディオ符号化列をオーディオ信号と
して再生することによる雑音を生じることなく、従来と
同様の帯域のオーディオ信号を再生することができる。

【００３３】また、図４（ｃ）に示すように、拡張オー
ディオ符号化列は、直前フレームの拡張オーディオ符号
化列と同じ方法で分割された低域サブバンドＡ〜Ｄを使
用するか否かを示す項目と、各高域サブバンドｈ０〜ｈ
７のＭＤＣＴ係数を表す項目とが記述される。各高域サ
ブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を表す項目には、そ
れぞれ、特定された低域サブバンドＡ〜Ｄを示すデータ
と、そのゲイン情報とが記述される。直前フレームの拡
張オーディオ符号化列と同じ低域サブバンドＡ〜Ｄを使
用するか否かを示す項目には、例えば、直前フレームと
同じ方法で区切られた低域サブバンドＡ〜Ｄの１つを使
用して高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を代替
する場合には「１」、そうでない場合、すなわち、直前
フレームとは異なる分割方法で新たに分割された低域サ
ブバンドＡ〜Ｄの１つを使用して代替する場合には
「０」で示される１ビットの値が記述される。

【００３４】低域サブバンドＡ〜Ｄのうち、特定された
低域サブバンドを示す項目には、４つの低域サブバンド
Ａ〜Ｄの１つを特定する２ビットのデータが記述され
る。また、ゲイン情報は例えば、４ビットで記述され
る。このようにすれば、直前フレームと同じ方法で区切
られた低域サブバンドＡ〜Ｄを使用して高域サブバンド
ｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を代替する場合、１フレーム
の高域部ＭＤＣＴ係数を、１＋８＊（２＋４）＝４９ビ
ットの拡張オーディオ符号化列で表すことができる。ま
た、直前フレームと同じ低域サブバンドＡ〜Ｄを使用す
るフレームでは、拡張オーディオ符号化列は、例えば、
そのことを示す値「１」の１ビットだけで表すことがで
きる。

【００３５】この様にして本発明の符号化装置２００に
よるオーディオ信号符号化方法が従来の符号化方式に適
用された場合、データ量の少ない拡張オーディオ符号化
列を用いて高域部を表現し、高音域の豊かな広帯域オー
ディオ再生音を得ることが可能となる。

【００３６】＜復号化装置＞一方、復号化の過程では、
入力されたオーディオ符号化列を復号化し、周波数スペ
クトル情報を得て、その周波数スペクトルを周波数時間
変換することによって、時間軸上のオーディオ信号を再
生する。

【００３７】図５は、図１の符号化装置２００から出力
された音響符号化ビットストリームを復号化する復号化
装置６００の構成を示すブロック図である。復号化装置
６００は、拡張オーディオ符号化列を含む音響符号化ビ
ットストリームを復号化して、広帯域な周波数スペクト
ル情報を出力する復号化装置であって、符号化列分離部
６０１、逆量子化部６０２、ＩＭＤＣＴ（Inversed Mod
ified Discrete Cosine Transform）部６０３、ノイズ
生成部６０４、ＢＷＥデコード部６０５および拡張ＩＭ
ＤＣＴ部６０６を備える。

【００３８】符号化列分離部６０１は、入力された音響
符号化ビットストリームから、低域部を表すオーディオ
符号化列と、高域部を表す拡張オーディオ符号化列とを
分離し、分離されたオーディオ符号化列を逆量子化部６
０２に、分離された拡張オーディオ符号化列をＢＷＥデ
コード部６０５に出力する。逆量子化部６０２は、音響
符号化ビットストリームから分離されたオーディオ符号
化列を逆量子化して、低域部ＭＤＣＴ係数を出力する。

【００３９】なお、逆量子化部６０２は、オーディオ符
号化列と拡張オーディオ符号化列の双方を入力としても
よい。また、逆量子化部６０２は、量子化部２０３での
量子化方法としてＡＡＣ方式が使用されたのなら、ＡＡ
Ｃ方式の逆量子化を用いてＭＤＣＴ係数の復元を行う。
これにより、逆量子化部６０２では、０番目から（maxl
ine−１）番目までの低域部ＭＤＣＴ係数が復元され出
力される。

【００４０】ＩＭＤＣＴ部６０３は、逆量子化部６０２
から出力された低域部ＭＤＣＴ係数を、ＩＭＤＣＴを用
いて周波数時間変換を行い、時間軸上の低域部オーディ
オ信号を出力する。すなわち、逆量子化部６０２の出力
をＩＭＤＣＴ部６０３の入力とした場合、１フレームあ
たり１０２４サンプルのオーディオ出力が得られる。こ
こでＩＭＤＣＴ部６０３は、１０２４サンプルのＩＭＤ
ＣＴ演算を行う。ＩＭＤＣＴ演算の一般式は、（数４）
などで与えられる。

【００４１】

【数４】

【００４２】一方、符号化列分離部６０１において音響
符号化ビットストリームから分離された拡張オーディオ
符号化列は、ＢＷＥデコード部６０５に出力される。併
せて、逆量子化部６０２の出力である０番目から（maxl
ine−１）番目までの低域ＭＤＣＴ係数およびノイズ発
生部６０４の出力は、ＢＷＥデコード部６０５へと入力
される。ＢＷＥデコード部６０５の動作の詳細について
は後述するが、分離された拡張オーディオ符号化列を復
号化して得られた拡張周波数スペクトル情報に基づい
て、（maxline）番目から２０４７番目までに相当する
高域部ＭＤＣＴ係数の復号化および逆量子化を行い、逆
量子化部６０２で得られる０番目から（maxline−１）
番目までの低域部ＭＤＣＴ係数に加算して、０番目から
２０４７番目までに相当する広帯域ＭＤＣＴ係数を出力
する。拡張ＩＭＤＣＴ部６０６では、ＩＭＤＣＴ部６０
３の２倍のサンプル数のＩＭＤＣＴ演算を行うことによ
り、１フレームあたり２０４８サンプルの広帯域な出力
オーディオ信号を得る。

【００４３】以下では、ＢＷＥデコード部６０５のより
詳細な動作について説明する。ＢＷＥデコード部６０５
では、逆量子化部６０２によって得られるＭＤＣＴ係数
０番目から（maxline−１）番目と、拡張オーディオ符
号化列を用いて、maxline番目からtargetline番目まで
のＭＤＣＴ係数を復元する。startline，endline，maxl
ine，targetline，sbw，shiftlenはいずれも符号化装置
２００側のＢＷＥエンコード部２０４で用いたものと同
じ値である。拡張オーディオ符号化列には、図４（ｃ）
に示したように、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ
係数が低域サブバンドＡ〜Ｄのいずれのサブバンドで代
替されるかを示した情報が符号化されているので、その
情報に基づいて、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ
係数を、指定された低域サブバンドＡ〜ＤのＭＤＣＴ係
数で各々代替する。

【００４４】その結果、ＢＷＥデコード部６０５では、
０番目から（targetline）番目までのＭＤＣＴ係数を得
る。さらにＢＷＥデコード部６０５では、拡張オーディ
オ符号化列にあるゲイン情報をもとにゲイン制御を行
う。図３（ｂ）に示すように、ＢＷＥデコード部６０５
は、maxlineからtargetlineまでの各高域サブバンドｈ
０〜ｈ７に、低域部サブバンドＡ〜Ｄによって代替され
るＭＤＣＴ係数列を生成する。さらに、ＢＷＥデコード
部６０５は、高域サブバンドｈ０における代替ＭＤＣＴ
係数がr(0)，r(1)，...，r(sbw-1)で、拡張オーディオ
符号化列から得られるゲイン情報が高域サブバンドｈ０
についてｇ０である時、（数５）で与えられる関係式に
より、図３（ｃ）に示すゲイン制御を施したＭＤＣＴ係
数列を得ることができる。すなわち、高域サブバンドｈ
０におけるＭＤＣＴ係数をy(0)，y(1)，...，y(sbw-1)
とすると、ゲイン制御を施したｉ番目のＭＤＣＴ係数ｙ
（ｉ）の値は以下の数５で表される。

【００４５】

【数５】

【００４６】同様に、高域サブバンドｈ１〜ｈ７も、各
々の高域サブバンドに対するゲイン情報ｇ１〜ｇ７を、
代替によるＭＤＣＴ係数列に乗じることによりゲイン制
御したＭＤＣＴ係数列を得ることができる。さらに、ノ
イズ生成部６０４は、ホワイトノイズ、ピンクノイズ、
または低域部ＭＤＣＴ係数列の全部または一部をランダ
ムに組み合わせたノイズなどを生成し、生成されたノイ
ズをゲイン制御されたＭＤＣＴ係数列に付加する。その
際、加算されるノイズと低域から複製されるスペクトル
で合成されるスペクトルのエネルギーを、（数５）で表
されるスペクトルのエネルギーに補正することも可能で
ある。

【００４７】本実施の形態１では、（数５）のように、
代替されたＭＤＣＴ係数に乗じるゲイン情報を符号化す
ることについて述べたが、ゲイン情報としては相対的な
ゲインではなく、ＭＤＣＴ係数のエネルギーや平均振幅
など絶対的な値を用いて符号化、復号化してもよい。

【００４８】この様にして構成されたＢＷＥデコード部
６０５を用いることにより、図４（ｃ）に示したよう
な、少ないデータ量で表された拡張オーディオ符号化列
を用いた場合でも、高域部の豊かな広帯域なオーディオ
再生音を得ることができる。

【００４９】なお、以上ではＡＡＣ方式に従う符号化装
置２００および復号化装置６００について説明したが、
本発明の符号化装置および復号化装置は、これに限定さ
れず、他の符号化方式を用いたものであってもよい。

【００５０】また、符号化装置２００では、ＭＤＣＴ部
２０２からＢＷＥエンコード部２０４に、０番目から２
０４７番目までのＭＤＣＴ係数列が出力されるとした
が、ＢＷＥエンコード部２０４では、さらに、量子化部
２０３で量子化されたＭＤＣＴ係数を逆量子化して得ら
れる、量子化歪を含んだＭＤＣＴ係数も併せて入力とし
てもよい。また、ＢＷＥエンコード部２０４は、０番目
から（maxline−１）番目までの低域部については、量
子化部２０３の出力を逆量子化して得られるＭＤＣＴ係
数列を入力とし、（maxline）番目から（targetline−
１）番目までの高域部については、ＭＤＣＴ部２０２の
出力を入力とするようにしてもよい。

【００５１】なお、上記実施の形態１では、拡張周波数
スペクトル情報を場合に応じて量子化し、符号化すると
説明したが、符号化すべき情報（拡張周波数スペクトル
情報）をハフマン符号などの可変長符号化を用いて表現
したものを拡張オーディオ符号化列として用いてもよい
ことは言うまでもない。これに対応して、復号化装置で
は、拡張オーディオ符号化列を逆量子化せず、ハフマン
符号などの可変長符号を復号化するとしてもよい。

【００５２】また、実施の形態１では、本発明の符号化
方法および復号化方法を、ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣおよび
ＭＰＥＧ−４ ＡＡＣに適用する場合について説明した
が、これに限らず、ＭＰＥＧ−１ ＡｕｄｉｏやＭＰＥ
Ｇ−２ Ａｕｄｉｏなどの他の符号化方式に適用しても
よい。ＭＰＥＧ−１ ＡｕｄｉｏやＭＰＥＧ−２ Ａｕ
ｄｉｏに用いる際は、拡張オーディオ符号化列を、規格
書記載のａｎｃｉｌｌａｒｙ＿ｄａｔａに適用する。

【００５３】なお、上記実施の形態１では、入力される
オーディオ信号を時間周波数変換して得られる周波数ス
ペクトル（ＭＤＣＴ係数）の範囲内で、高域部サブバン
ドを低域サブバンドの周波数スペクトルによって代替す
ると説明したが、本発明はこれに限定されず、時間周波
数変換によって出力される周波数スペクトルの周波数上
限を越える領域にまで代替するとしてもよい。ただし、
この場合、原音を表す高域周波数スペクトル（ＭＤＣＴ
係数）に基づいて代替に用いる低域サブバンドを特定す
ることはできない。

【００５４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
おいて、実施の形態１と異なる点は、実施の形態１のＢ
ＷＥエンコード部２０４では、startlineからendlineま
での低周波帯域のＭＤＣＴ係数列を、Ａ〜Ｄまでの４つ
のサブバンドに分割したが、実施の形態２のＢＷＥエン
コード部では、startlineからendlineまでの同じ帯域
を、重複を許してＡ〜Ｇまでの７つのサブバンドに分割
したことである。

【００５５】なお、実施の形態２における符号化装置お
よび復号化装置は、実施の形態１における符号化装置２
００および復号化装置６００と基本的には同様の構成で
あり、符号化装置においてはＢＷＥエンコード部７０１
の処理、復号化装置においてはＢＷＥデコード部７０２
の処理が異なるのみである。従って、本実施の形態２に
おいては、ＢＷＥエンコード部７０１およびＢＷＥデコ
ード部７０２のみ参照符号を変更して説明し、実施の形
態１において符号化装置２００および復号化装置６００
に関し、すでに説明した各構成要素については同一の参
照符号を付して説明を省略する。なお、以下の実施の形
態においても、既に説明した部分と異なる点についての
み説明し、既に説明した部分については省略する。

【００５６】以下では、図６を用いて、実施の形態２の
ＢＷＥエンコード部７０１について説明する。図６は、
実施の形態２のＢＷＥエンコード部７０１による拡張周
波数スペクトル情報生成方法を示す図である。同図にお
いて、低域サブバンドＥ、Ｆ，Ｇは、実施の形態１と同
様に分割された低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄのうち、
低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃを高域側に、sbw/2シフトし
て得られるサブバンドである。

【００５７】ここでは、低域サブバンドＡ，Ｂ，Ｃを高
域方向にsbw/2ずつシフトするとしているが、重複を許
す帯域の分割方法や、シフトの周波数幅、および分割の
個数などは必ずしもこれに限定されない。ＢＷＥエンコ
ード部７０１では、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣ
Ｔ係数列を代替する、Ａ〜Ｇまでの７つの低域サブバン
ドの１つを特定する情報を、高域サブバンドｈ０〜ｈ７
の各々について生成および符号化し、拡張オーディオ符
号化列として出力する。

【００５８】一方、本実施の形態２における復号化装置
では、実施の形態２の符号化装置（符号化装置２００に
おけるＢＷＥエンコード部２０４の代わりにＢＷＥエン
コード部７０１を備えたもの）によって符号化された拡
張オーディオ符号化列を入力として、高域サブバンドｈ
０〜ｈ７が、低域サブバンドＡ〜Ｇのいずれのサブバン
ドのＭＤＣＴ係数で代替されたかを特定する情報を復号
化し、高域サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を、低
域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数で代替する。

【００５９】また、低域サブバンドＡ〜Ｇのいずれか１
つを特定する情報を、例えば３ビットの符号情報を用い
て表す場合、符号情報として「０」から「６」までの整
数値が、それぞれ低域サブバンドＡ〜Ｇを表すとする
と、符号情報の値が「７」となる符号情報を作成した場
合、復号化装置では、Ａ〜Ｇのいずれを用いても代替し
ないという制御を行うとしてもよい。なお、ここでは符
号情報として３ビットの情報を用い、符号情報の値とし
て「７」の場合について述べたが、符号情報のビット数
や、符号情報の値は他の値でも構わない。

【００６０】実施の形態１で用いたゲイン制御および／
またはノイズの重畳は、本発明の実施の形態２でも同様
に用いる。この様にして作成された符号化装置、復号化
装置を用いれば、情報量として大きくない拡張オーディ
オ符号化列を用いて、広帯域な再生音を得ることができ
る。

【００６１】（実施の形態３）実施の形態３において、
実施の形態２と異なる点は、実施の形態２のＢＷＥエン
コード部７０１では、startlineからendlineまでの低域
部ＭＤＣＴ係数を、周波数軸方向の重複を許してＡ〜Ｇ
までの７つの低域サブバンドに分割したが、実施の形態
３のＢＷＥエンコード部では、startlineからendlineま
での帯域を、Ａ〜Ｇまでの７つのサブバンドに分割し、
かつ、低域サブバンド内のＭＤＣＴ係数の順序を反転し
たものと、低域サブバンド内のＭＤＣＴ係数の正負の符
号を反転したものとを定義したことである。

【００６２】実施の形態３においても実施の形態２と同
様、実施の形態１の符号化装置２００および復号化装置
６００と、構成上異なる点は、符号化装置におけるＢＷ
Ｅエンコード部８０１と、復号化装置におけるＢＷＥデ
コード部８０２のみである。以下では、図７を用いて本
実施の形態３のＢＷＥエンコード部について説明する。

【００６３】図７は、実施の形態３のＢＷＥエンコード
部８０１による拡張周波数スペクトル情報生成方法を示
す図である。図７（ａ）は、実施の形態２と同様に分割
された低域部および高域部のサブバンドを示す図であ
る。図７（ｂ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列
の一例を示す図である。図７（ｃ）は、低域サブバンド
ＡのＭＤＣＴ係数列の順序を反転させて得られるサブバ
ンドＡｓのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。

【００６４】また、図７（ｄ）は、低域サブバンドＡの
ＭＤＣＴ係数列の符号を反転させて得られるサブバンド
Ａｒを示す図である。例えば、低域サブバンドＡのＭＤ
ＣＴ係数列を（p0，p1，...，pN）で表す。これにおい
て、例えば、p0は、サブバンドＡの０番目のＭＤＣＴ係
数の値を表している。サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の
順序を周波数方向に反転させて得られるサブバンドＡｓ
のＭＤＣＴ係数列は(pN，p（N-1），...，p0)である。
低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の符号を反転させて
得られるサブバンドＡｒのＭＤＣＴ係数は(-p0，-p
1，...，-pN)で表される。サブバンドＡだけでなく、サ
ブバンドＢ〜Ｇも同様に、順序の反転したサブバンドＢ
ｓ〜Ｇｓと、負号を反転して得られるサブバンドＢｒ〜
Ｇｒとを定義する。

【００６５】この様にして、本実施の形態３におけるＢ
ＷＥエンコード部８０１では、高域サブバンドｈ０〜ｈ
７の各々について、Ａ〜Ｇまでの７つの低域サブバンド
のいずれか、または７つの低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤ
ＣＴ係数列の順番や符号を反転して得られるそれぞれ７
つの低域サブバンドＡｓ〜Ｇｓおよび低域サブバンドＡ
ｒ〜Ｇｒのうちからいずれか、高域サブバンドｈ０〜ｈ
７のＭＤＣＴ係数を代替する１つを特定する。

【００６６】ＢＷＥエンコード部８０１は、特定された
低域サブバンドを用いて高域部ＭＤＣＴ係数列を表すた
めの情報を符号化し、図４(ｃ)に示したような拡張オー
ディオ符号化列を生成する。この場合、拡張周波数スペ
クトル情報として、各高域サブバンドにつき、高域サブ
バンドのＭＤＣＴ係数を代替する低域サブバンドを特定
する情報と、特定された低域サブバンドのＭＤＣＴ係数
の順序を反転するか否かを示す情報と、特定された低域
サブバンドＭＤＣＴ係数の正負の符号を反転するか否か
を示す情報とを符号化する。

【００６７】一方、本実施の形態３における復号化装置
では、上記のように本実施の形態３における符号化装置
によって符号化された拡張オーディオ符号化列を入力と
して、高域サブバンドｈ０〜ｈ７が、低域サブバンドＡ
〜ＧのいずれのＭＤＣＴ係数で代替されているか、ＭＤ
ＣＴ係数の順序を反転するか否か、およびＭＤＣＴ係数
の正負の符号を反転させるか否かを示した拡張周波数ス
ペクトル情報を復号化する。次いで、復号化された拡張
周波数スペクトル情報に従って、特定された低域サブバ
ンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数を、ＭＤＣＴ係数の順序を反
転したり、正負の符号を反転したりして、高域サブバン
ドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係数を生成する。

【００６８】さらに、本実施の形態３では、低域サブバ
ンドのＭＤＣＴ係数の順序と正負の符号とについてのみ
の拡張ではなく、低域サブバンドのＭＤＣＴ係数をフィ
ルタ処理したものによる代替を含む。なお、フィルタ処
理とは、例えばＩＩＲフィルタおよびＦＩＲフィルタな
どであり、当業者では明らかな技術であるので説明を省
略する。このようなフィルタ処理を行う場合、符号化装
置側で、拡張オーディオ符号化列の中にフィルタの係数
を符号化しておくことにより、復号化装置側では、特定
された低域サブバンドのＭＤＣＴ係数に、復号化された
フィルタ係数で示されるＩＩＲフィルタやＦＩＲフィル
タを施し、フィルタリングが施されたＭＤＣＴ係数を用
いて高域サブバンドを代替することができる。

【００６９】なお、実施の形態１で用いたゲイン制御
は、実施の形態３でも同様に用いることができる。以上
のように構成された符号化装置、復号化装置を用いれ
ば、情報量として大きくない拡張オーディオ符号化列を
用いて、広帯域な再生音を得ることができる。

【００７０】（実施の形態４）本実施の形態４におい
て、実施の形態３と異なる点は、本実施の形態４の復号
化装置では、高域部サブバンドｈ０〜ｈ７のＭＤＣＴ係
数を、特定された低域サブバンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数
だけを用いて代替するのではなく、特定された低域サブ
バンドＡ〜ＧのＭＤＣＴ係数に併せて、ノイズ生成部に
よって生成されたＭＤＣＴ係数を用いて代替する点であ
る。従って、本実施の形態４における復号化装置は、実
施の形態１の復号化装置６００と、ノイズ生成部９０１
およびＢＷＥデコード部９０２の構成が異なるのみであ
る。

【００７１】以下、本実施の形態４の復号化装置におけ
る拡張オーディオ符号化列の復号化処理について、例え
ば、ＢＷＥデコードされる高域サブバンドｈ０が、低域
サブバンドＡを用いて代替される場合について図８を用
いて説明する。図８（ａ）は、高域サブバンドｈ０に対
して特定された低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数の一例
を示す図である。図８（ｂ）は、ノイズ生成部９０１に
よって生成される低域サブバンドＡと同数のＭＤＣＴ係
数の一例を示す図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）に
示した低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数と、図８（ｂ）
に示したノイズ生成部９０１によるＭＤＣＴ係数とを用
いて生成される、高域サブバンドｈ０を代替するＭＤＣ
Ｔ係数の一例を示す図である。ここで、低域サブバンド
ＡのＭＤＣＴ係数列を、Ａ＝(p0，p1，...，pN)とす
る。

【００７２】また、ノイズ生成部９０１では、低域サブ
バンドＡと同じ数Ｎのノイズ信号ＭＤＣＴ係数列、Ｍ＝
(n0,n1, ...,nN)が得られるとする。ＢＷＥデコード部
９０２では、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列Ａと、
ノイズ信号ＭＤＣＴ係数列Ｍとを、重み係数α、βを用
いて調整し、高域サブバンドｈ０のＭＤＣＴ係数を代替
する代替ＭＤＣＴ係数列Ａ'を生成する。代替係数列Ａ'
は、以下の数式（数６）で表される。

【００７３】

【数６】

【００７４】なお、重み係数α、βは本実施の形態４に
おける復号化装置において、予め設定された値でもよい
し、符号化装置側で、重み係数α、βの値を示す制御情
報を拡張オーディオ符号化列中に符号化しておき、復号
化装置において復元したものを用いるとしてもよい。

【００７５】ここでは、ＢＷＥデコード部９０２で出力
されるサブバンドｈ０を例にとって説明したが、他の高
域サブバンドｈ１〜ｈ７についても同様の処理を行う。
また、代替される低域サブバンドとして低域サブバンド
Ａを例に説明したが、逆量子化部から得られる他の低域
サブバンドであってもよく、その場合の処理も同様であ
る。また、重み係数α、βとしては、一方が「０」のと
き他方が「１」となるような値をとってもよいし、「α
＋β」が「１」となるような値をとってもよい。

【００７６】この場合、例えば、α＝０のとき、高域サ
ブバンドのＭＤＣＴ係数列とノイズ情報のＭＤＣＴ係数
列のエネルギー比を求め、得られたエネルギー比を、ノ
イズ情報のＭＤＣＴ係数列に対するゲイン情報として拡
張オーディオ符号化列に符号化するものとする。さら
に、重み係数αと重み係数βとの比を表す値を符号化し
てもよい。また、ＢＷＥデコード部９０２によってコピ
ーされる１つの低域サブバンドのＭＤＣＴ係数が全て
「０」である場合には、αの値によらずβの値を「１」
に設定するなどの制御を行うとしてもよい。

【００７７】ノイズ生成部９０１は、予め用意されたテ
ーブルを内部に保持しておき、そのテーブルにある値を
ノイズ信号ＭＤＣＴ係数列として出力する構成でもよい
し、時間領域のノイズ信号をＭＤＣＴ変換することによ
って得られるノイズ信号ＭＤＣＴ係数列を毎フレーム作
成する構成でもよい。また、時間領域のノイズ信号に対
して時間領域でゲインコントロールし、ゲインコントロ
ールされた信号列をＭＤＣＴ変換して得られるＭＤＣＴ
係数列の全部または一部を用いてノイズ信号ＭＤＣＴ係
数列を出力する構成でもよい。

【００７８】特に、時間領域のノイズ信号を時間領域で
ゲインコントロールし、ＭＤＣＴ変換して得られるＭＤ
ＣＴ係数列を用いる場合には、再生音のプリエコーを抑
圧する効果を期待することができる。その際、ノイズ信
号に対して時間領域でゲインコントロールするためのゲ
インの制御情報は、実施の形態４における符号化装置側
で予め符号化しておき、復号化装置側ではそれを復号化
して用いるとしてもよい。この様にして構成された復号
化装置を用いれば、低域サブバンドのＭＤＣＴ係数によ
って、ＢＷＥデコードされる高域サブバンドのＭＤＣＴ
係数を、十分に表現できない場合においても、ノイズ信
号のＭＤＣＴ係数を用いることで、極端にトナリティー
を上げることなく、広帯域化を図れる効果が期待され
る。

【００７９】（実施の形態５）本実施の形態５におい
て、実施の形態４と異なる点は、複数の時間フレームを
１つにまとめて制御可能するように機能を拡張した点で
ある。本発明の実施の形態５の符号化装置および復号化
装置におけるＢＷＥエンコード部１００１およびＢＷＥ
デコード部１００２の動作に付いて、図９および図１０
を用いて説明する。

【００８０】図９（ａ）は、時刻t0における１フレーム
のＭＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｂ）は、時刻t1
における次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。
図９（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレームのＭ
ＤＣＴ係数を示す図である。時刻t0，t1，t2は連続する
時間であり、フレームに同期した時刻であるとする。実
施の形態１から実施の形態４では、各々の時刻t0，t1，
t2においてそれぞれ拡張オーディオ符号化列を生成した
が、実施の形態５の符号化装置においては、複数の連続
するフレームの拡張オーディオ符号化列を共通に生成す
る。同図では、連続するフレームの数が３つの場合を示
したが、連続するフレームの数はいくつでもでよい。

【００８１】実施の形態１の図４（ｃ）では、拡張オー
ディオ符号化列の先頭部に、直前フレームの拡張オーデ
ィオ符号化列と同じ方法で分割された低域サブバンドＡ
〜Ｄを使用するか否かを示す項目を備えたが、本実施の
形態５のＢＷＥエンコード部１００１は、これと同様
に、各フレームの拡張オーディオ符号化列の先頭部に、
直前フレームと同じの拡張オーディオ符号化列を使用す
るか否かを示す項目を設ける。以下では、例えば、時刻
t0，t1，t2の各フレームにおいて、各フレームの高域サ
ブバンドを、時刻t0フレームの拡張オーディオ符号化列
を用いて復号化する場合について説明する。

【００８２】実施の形態５の復号化装置では、複数の連
続するフレームに共通に生成された拡張オーディオ符号
化列を入力として、各フレームのＢＷＥデコードを行
う。例えば、ＢＷＥデコード部１００２は、時刻t0フレ
ームにおける高域サブバンドｈ０が、同じ時刻t0フレー
ムの低域サブバンドＣで代替されている場合、時刻t1フ
レームにおける高域サブバンドｈ０も時刻t1フレームの
低域サブバンドＣを用いて復号化し、同様に時刻t2フレ
ームにおける高域サブバンドｈ０も時刻t2フレームの低
域サブバンドＣを用いて復号化する。

【００８３】ＢＷＥデコード部１００２は、他の高域サ
ブバンドｈ１〜ｈ７についても同様の処理を行う。この
様にして構成された符号化装置および復号化装置を用い
れば、同じ拡張オーディオ符号化列を使用する複数フレ
ームに対して、全体的に、オーディオ符号化ビットスト
リーム中に拡張オーディオ符号化列が占める領域を小さ
く抑えることができ、より効率的な符号化および復号化
を実現することができる。

【００８４】また、以下では、本実施の形態５における
符号化装置および復号化装置の他の例について、図１０
を用いて説明する。この例において、前述の例と異なる
点は、ＢＷＥエンコード部１１０１は、複数の連続フレ
ームにおいて同じ拡張オーディオ符号化列を用いて復号
化される高域部ＭＤＣＴ係数列を、フレームごとに異な
るゲインでゲインコントロールするためのゲイン情報
を、拡張オーディオ符号化列に符号化する点である。

【００８５】図１０も、図９と同様に、時刻t0，t1，t2
において連続する複数のフレームにおけるＭＤＣＴ係数
列を示す図である。実施の形態５における他の符号化装
置では、複数フレームにおいてＢＷＥデコードされる高
域部ＭＤＣＴ係数のゲインの相対値を、拡張オーディオ
符号化列に生成する。例えば、ＢＷＥデコードされる帯
域（maxline から targetlineまでの高域部）のＭＤＣ
Ｔ係数の平均振幅を、時刻t0，t1，t2フレームに対して
各々G0，G1，G2とする。

【００８６】まず、時刻t0，t1，t2フレームの中で、レ
ファレンスとなるフレームを決定する。レファレンスと
なるフレームは、例えば、最初の時刻t0フレームなどに
予め決定しておいてもよいし、また、例えば、最大の平
均振幅を与えるフレームをレファレンスとして決定して
おき、最大の平均振幅を与えるフレームの位置を示す情
報を拡張オーディオ符号化列中に別途、符号化しておい
てもよい。

【００８７】ここでは、例えば、時刻t0フレームにおけ
る平均振幅G0が、同じ拡張オーディオ符号化列を用いて
高域部ＭＤＣＴ係数列が復号化される連続フレームにお
ける、最大の平均振幅であるとする。この場合、時刻t1
フレームにおける高域部平均振幅は、レファレンスであ
る時刻t0フレームに対して、G1 / G0で表され、時刻t2
フレームにおける高域部平均振幅は、時刻t0フレームに
対してG2 / G0で表される。ＢＷＥエンコード部１１０
１は、これら、高域部平均振幅の相対値G1 / G0，G2 /
G0などを量子化して拡張オーディオ符号化列に符号化す
る。

【００８８】一方、実施の形態５における他の復号化装
置では、ＢＷＥデコード部１１０２は、拡張オーディオ
符号化列を入力として、レファレンスとなるフレームを
拡張オーディオ符号化列から特定して復号化し、もしく
は予め決定されているフレームを復号化し、レファレン
スとなるフレームの平均振幅値を復号化する。さらに、
ＢＷＥデコードされる高域部ＭＤＣＴ係数列のレファレ
ンスフレームに対する相対的な平均振幅値を復号化し、
共通の拡張オーディオ符号化列に従って復号化された各
フレームの高域部ＭＤＣＴ係数列をゲインコントロール
する。

【００８９】このように、図１０に示したＢＷＥデコー
ド部１１０２によれば、共通の拡張オーディオ符号化列
を使用して復号化された複数フレームに対して、ＭＤＣ
Ｔ係数の平均振幅の補正を容易に行うことができる。こ
れによって、少ないデータ量で、より原音に忠実な広帯
域オーディオ信号を再生できるオーディオ符号化列を符
号化し、復号化することができる。

【００９０】（実施の形態６）本実施の形態６におい
て、実施の形態５と異なる点は、本実施の形態５の符号
化装置および復号化装置は、時間軸上のオーディオ信号
を、ポリフェーズＱＭＦ（Quadrature Mirror Filter）
フィルタを用いて、周波数スペクトルの時間変化を表す
時間周波数信号に変換および逆変換する点である。

【００９１】例えば、サンプリング周波数４４．１ｋＨ
ｚでサンプリングされたオーディオ信号の１フレーム、
１０２４サンプルのうち、連続する毎３２サンプルを約
０．７３ｍｓｅｃごとに周波数変換して、それぞれ３２
サンプルからなる周波数スペクトルを得る。１フレー
ム、１０２４サンプルでは、約０．７３ｍｓｅｃずつ時
間差のあるこの周波数スペクトルが、全部で３２個得ら
れる。

【００９２】この周波数スペクトルは、それぞれ３２サ
ンプルで０ｋＨｚから最大２２．０５ｋＨｚまでの再生
帯域を表している。この周波数スペクトルのうち、同一
周波数のスペクトルデータの値を時間方向につないで得
られる波形が、ＱＭＦフィルタの出力である時間周波数
信号である。本実施の形態の符号化装置は、ＱＭＦフィ
ルタの出力である時間周波数信号のうち、例えば、低域
部０番目〜１５番目の時間周波数信号を、従来の符号化
装置と同様にして、量子化および可変長符号化する。

【００９３】一方、高域部１６番目〜３１番目の時間周
波数信号については、それぞれを代替する低域部０番目
〜１５番目の時間周波数信号の１つを特定し、特定され
た低域部０番目〜１５番目の時間周波数信号を示す情報
と、特定された低域時間周波数信号の振幅を調整するた
めのゲイン情報とからなる拡張時間周波数信号を生成す
る。

【００９４】なおここで、例えば、パラメータに応じて
処理または特性の異なるフィルタを用いる場合には、フ
ィルタの処理内容または特性を特定するためのパラメー
タを、拡張時間周波数信号に記述しておく。次いで、符
号化装置は、低域時間周波数信号を量子化及び可変長符
号化して得られた低域部オーディオ符号化列と、拡張時
間周波数信号を可変長符号化して得られた高域部符号化
列とを、オーディオ符号化ビットストリームに記述して
出力する。

【００９５】図１１は、ＱＭＦフィルタを用いて符号化
されたオーディオ符号化ビットストリームから広帯域時
間周波数信号を復号化する復号化装置１２００の構成を
示すブロック図である。復号化装置１２００は、高域部
の時間周波数信号を表す拡張時間周波数信号を可変長符
号化して得られた符号化列と、低域時間周波数信号を量
子化および符号化して得られた符号化列とからなる入力
オーディオ符号化ビットストリームから、広帯域時間周
波数信号を復号化する復号化装置であって、核復号化部
１２０１、拡張復号化部１２０２およびスペクトル加算
部１２０３を備える。

【００９６】核復号化部１２０１は、入力されたオーデ
ィオ符号化ビットストリームを復号化し、量子化された
低域時間周波数信号と、高域時間周波数信号を表す拡張
時間周波数信号とを分離する。核復号化部１２０１は、
さらに、オーディオ符号化ビットストリームから分離さ
れた低域時間周波数信号を、逆量子化してスペクトル加
算部１２０３に出力する。スペクトル加算部１２０３
は、核復号化部１２０１によって復号化および逆量子化
された低域時間周波数信号と、拡張復号化部１２０２に
よって生成された高域時間周波数信号とを加算して、全
再生帯域例えば、再生帯域０ｋＨｚ〜２２．０５ｋＨｚ
の時間周波数信号を出力する。この出力時間周波数信号
は、例えば、後段の図示しないＱＭＦ逆変換フィルタに
よって時間軸上のオーディオ信号に変換され、さらに後
段のスピーカなどにより音声および音楽などの可聴音に
変換される。

【００９７】拡張復号化部１２０２は、核復号化部１２
０１によって復号化された低域時間周波数信号と、拡張
時間周波数信号とを入力とし、分離された拡張時間周波
数信号に基づいて、高域時間周波数信号を代替する低域
時間周波数信号を特定して高域部にコピーし、さらにそ
の振幅を調整して高域時間周波数信号を生成する処理部
であって、さらに、代替制御部１２０４およびゲイン調
整部１２０５を備える。

【００９８】代替制御部１２０４は、復号化された拡張
時間周波数信号に従って、例えば、１６番目の高域時間
周波数信号を代替する０番目〜１５番目の低域時間周波
数信号の１つを特定し、特定された低域時間周波数信号
を１６番目の高域時間周波数信号としてコピーする。ゲ
イン調整部１２０５は、高域部に１６番目の高域時間周
波数信号としてコピーされた低域時間周波数信号を、拡
張時間周波数信号に記述されているゲイン情報に従って
増幅し、振幅を調整する。拡張復号化部１２０２は、さ
らに、代替制御部１２０４とゲイン調整部１２０５とに
よる上記処理を、１７番目〜３１番目の各高域時間周波
数信号についても行う。０番目〜１５番目の低域時間周
波数信号の１つを特定するためには４ビット、コピーさ
れた低域時間周波数信号の振幅を調整するためのゲイン
情報に４ビットを使用することにすると、１６番目〜３
１番目までの高域時間周波数信号は、高々、（４＋４）
＊３２＝２５６ビットで表すことができる。

【００９９】図１２は、実施の形態６の復号化装置１２
００によって復号化される時間周波数信号の一例を示す
図である。例えば、ｋ（ｋは、０≦ｋ≦１５の整数）番
目の低域時間周波数信号のスペクトル列を、Ｂｋ＝(pk
(t0)，pk(t1)，...，pk(t31))と表すと、図のように、
本実施の形態６の図示しない符号化装置によって生成さ
れたオーディオ符号化ビットストリームには、例えば、
０番目〜１５番目の低域時間周波数信号Ｂ０〜Ｂ１５
が、量子化および符号化されて記述されている。

【０１００】一方、１６番目〜３１番目の高域時間周波
数信号Ｂ１６〜Ｂ３１に対しては、それぞれを代替する
０番目〜１５番目の低域時間周波数信号Ｂ０〜Ｂ１５の
１つを特定する情報と、高域にコピーされたそれぞれの
低域時間周波数信号の振幅を調整するためのゲイン情報
とが記述されている。例えば、１６番目の高域時間周波
数信号Ｂ１６を表すために、拡張時間周波数信号には、
１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６を代替する１０番
目の低域時間周波数信号Ｂ１０を示す情報と、１６番目
の高域時間周波数信号Ｂ１６として高域部にコピーされ
た低域時間周波数信号Ｂ１０の振幅を調整するためのゲ
イン情報Ｇ０とが記述される。

【０１０１】これに従って、核復号化部１２０１によっ
て復号化および逆量子化が施された１０番目の低域時間
周波数信号Ｂ１０が、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ
１６として高域部にコピーされ、ゲイン情報Ｇ０の分だ
け増幅され、１６番目の高域時間周波数信号Ｂ１６が生
成される。１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７につい
ても同様で、拡張時間周波数信号に記述されている１１
番目の低域時間周波数信号Ｂ１１が代替制御部１２０４
によって１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７としてコ
ピーされ、ゲイン情報Ｇ１で示されるゲインで増幅さ
れ、１７番目の高域時間周波数信号Ｂ１７が生成され
る。これと同様の処理を、１８番目〜３１番目の高域時
間周波数信号Ｂ１８〜３１について繰り返すことによっ
て、すべての高域時間周波数信号を得ることができる。

【０１０２】以上のように、本実施の形態６によれば、
符号化装置では、ＱＭＦフィルタの出力である時間周波
数信号についても、本発明の低域時間周波数信号による
高域時間周波数信号の代替を適用して、広帯域なオーデ
ィオ時間周波数信号を比較的少ないデータ量の増加だけ
で符号化することができ、また、復号化装置では高域の
豊かなオーディオ信号を復号化することができる。

【０１０３】なお、本実施の形態６では、高域時間周波
数信号のそれぞれを低域時間周波数信号のそれぞれが代
替すると説明したが、本発明はこれに限定されず、例え
ば、低域部と高域部とを同数（例えば、４個）の時間周
波数信号からなる複数（例えば、８個）のグループに分
け、高域の各グループを低域のグループの１つの時間周
波数信号で代替するようにしてもよい。

【０１０４】また、３２個のスペクトル値からなるノイ
ズを生成して重畳し、高域にコピーされた低域時間周波
数信号の振幅を調整するとしてもよい。また、本実施の
形態６では、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、１フ
レーム１０２４サンプル、１時間周波数信号を構成する
サンプル数２２および１フレームを構成する時間周波数
信号３２個として説明したが、本発明はこれに限定され
ず、サンプリング周波数および１フレームを構成するサ
ンプル数は、他の数値であってもよい。

【０１０５】なお、本発明に係る符号化装置は、ＢＳお
よびＣＳを含む衛星放送の放送局に備えられる音響符号
化装置として、またインターネットなどの通信ネットワ
ークを介してコンテンツを配信するコンテンツ配信サー
バの音響符号化装置として、さらに、汎用のコンピュー
タによって実行される音響信号符号化用のプログラムと
して有用である。

【０１０６】また、本発明に係る復号化装置は、家庭の
ＳＴＢに備えられる音響復号化装置としてだけでなく、
汎用のコンピュータによって実行される音響信号復号化
用のプログラムとして、またＳＴＢまたは汎用のコンピ
ュータに備えられる音響信号復号化用の専用の回路基
板、ＬＳＩなどとして、さらにＳＴＢまたは汎用のコン
ピュータに挿入されるＩＣカードとして有用である。

【０１０７】

【発明の効果】上記課題を解決するために、本発明の符
号化装置は、入力信号を符号化する装置であって、時間
軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間周波
数変換手段と、変換された前記周波数スペクトルに含ま
れる第１周波数スペクトルを参照することで、当該第１
周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波数
スペクトルを特定する拡張情報を生成する帯域拡張手段
と、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペ
クトルと前記帯域拡張手段で得られた拡張情報とを符号
化して出力する符号化手段とを備え、前記帯域拡張手段
は、前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペ
クトルを構成する複数の部分スペクトルの中から前記第
２周波数スペクトルとして複製する元となる部分スペク
トルを特定する第１パラメータと、複製後における部分
スペクトルのゲインを特定する第２パラメータとを、前
記拡張情報として生成することを特徴とする。

【０１０８】以上のように、本発明の符号化装置によれ
ば、低いビットレートで、広帯域なオーディオ符号化列
を提供することが可能となる。本発明の符号化装置は、
低域周波数成分は、その周波数の微細構造をハフマン符
号化などの圧縮技術を用いて符号化するが、高域周波数
成分は、その微細構造を符号化せず、主に低域スペクト
ルを高域スペクトルとして代替複製する情報だけを符号
化しているので、高域周波数成分を表す符号化列によっ
て消費される情報量を極小化することができるという効
果がある。

【０１０９】また、本発明の復号化装置は、符号化信号
を復号化する装置であって、前記符号化信号には、第１
周波数スペクトルと、当該第１周波数スペクトルよりも
高い周波数における第２周波数スペクトルを特定する第
１及び第２パラメータを含む拡張情報とが含まれ、前記
復号化装置は、前記符号化信号を復号化することによっ
て前記第１周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成す
る復号化手段と、前記第１周波数スペクトルと前記第１
及び第２パラメータとから前記第２周波数スペクトルを
生成する帯域拡張手段と、生成された第２周波数スペク
トルと前記第１周波数スペクトルとを合成して得られる
周波数スペクトルを時間軸上の信号に変換する周波数時
間変換手段とを備え、前記帯域拡張手段は、前記第１周
波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち
前記第１パラメータによって特定される部分スペクトル
を複製し、複製後における部分スペクトルのゲインを前
記第２パラメータによって決定し、得られた部分スペク
トルを前記第２周波数スペクトルとして生成することを
特徴とする。

【０１１０】従って、本発明の復号化装置によれば、復
号化の過程では、高域周波数成分を、低域周波数成分の
複製にゲイン調整などの加工を加えて生成するので、デ
ータ量の少ない符号化列から広帯域な再生音を得ること
ができるという効果がある。

【０１１１】また、前記帯域拡張手段は、生成した前記
第２周波数スペクトルにノイズスペクトルを加算し、前
記周波数時間変換手段は、前記ノイズスペクトルが加算
された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペクト
ルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上の
信号に変換するとしてもよい。

【０１１２】従って、本発明の復号化装置によれば、前
記第２周波数スペクトルにノイズスペクトルを加算し
て、複製された低域周波数成分にゲイン調整を施すの
で、前記第２周波数スペクトルのトナリティーを極端に
上げることなく、広帯域化を図ることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における符号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図２（ａ）は、ＭＤＣＴ部によって出力される
ＭＤＣＴ係数列を示す図である。図２（ｂ）は、図２
（ａ）に示したＭＤＣＴ係数のうち、量子化部で符号化
される０番目から（maxline−１）番目までのＭＤＣＴ
係数を示す図である。図２（ｃ）は、図１に示したＢＷ
Ｅエンコード部における拡張オーディオ符号化列の生成
方法の一例を示す図である。

【図３】図３（ａ）は、原音のＭＤＣＴ係数列を表す波
形図である。図３（ｂ）は、ＢＷＥエンコード部による
代替によって生成されたＭＤＣＴ係数列を表す波形図で
ある。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示したＭＤＣＴ係数
列にゲイン制御を施した場合のＭＤＣＴ係数列を表す波
形図である。

【図４】図４（ａ）は、通常の音響符号化ビットストリ
ームの一例を示す図である。図４（ｂ）は、本実施の形
態の符号化装置によって出力される音響符号化ビットス
トリームの一例を示す図である。図４（ｃ）は、図４
（ｂ）に示した拡張オーディオ符号化列部に記述される
拡張オーディオ符号化列の一例を示す図である。

【図５】図１の符号化装置から出力された音響符号化ビ
ットストリームを復号化する復号化装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】実施の形態２のＢＷＥエンコード部による拡張
周波数スペクトル情報生成方法を示す図である。

【図７】図７（ａ）は、実施の形態２と同様に分割され
た低域部および高域部のサブバンドを示す図である。図
７（ｂ）は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の一例
を示す図である。図７（ｃ）は、低域サブバンドＡのＭ
ＤＣＴ係数列の順序を反転させて得られるサブバンドＡ
ｓのＭＤＣＴ係数列の一例を示す図である。図７（ｄ）
は、低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数列の符号を反転さ
せて得られるサブバンドＡｒを示す図である。

【図８】図８（ａ）は、高域サブバンドｈ０に対して特
定された低域サブバンドＡのＭＤＣＴ係数の一例を示す
図である。図８（ｂ）は、ノイズ生成部によって生成さ
れる低域サブバンドＡと同数のＭＤＣＴ係数の一例を示
す図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示した低域サ
ブバンドＡのＭＤＣＴ係数と、図８（ｂ）に示したノイ
ズ生成部によるＭＤＣＴ係数とを用いて生成される、高
域サブバンドｈ０を代替するＭＤＣＴ係数の一例を示す
図である。

【図９】図９（ａ）は、時刻t0における１フレームのＭ
ＤＣＴ係数を示す図である。図９（ｂ）は、時刻t1にお
ける次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図である。図９
（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレームのＭＤＣ
Ｔ係数を示す図である。

【図１０】図１０（ａ）は、時刻t0における１フレーム
のＭＤＣＴ係数を示す図である。図１０（ｂ）は、時刻
t1における次のフレームのＭＤＣＴ係数を示す図であ
る。図１０（ｃ）は、時刻t2におけるさらに次のフレー
ムのＭＤＣＴ係数を示す図である。

【図１１】ＱＭＦフィルタを用いて符号化されたオーデ
ィオ符号化ビットストリームから広帯域時間周波数信号
を復号化する復号化装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図１２】実施の形態６の復号化装置によって復号化さ
れる時間周波数信号の一例を示す図である。

【図１３】従来の符号化装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

２００ 符号化装置 ２０１ プリプロセス部 ２０２ ＭＤＣＴ部 ２０３ 量子化部 ２０４ ＢＷＥエンコード部 ２０５ 符号化列生成部 １２００ 復号化装置 １２０１ 核復号化部 １２０２ 拡張復号化部 １２０３ スペクトル加算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 孝祐 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田中 直也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J064 AA02 BA16 BB12 BC02 BC11 BC15 BC16 BC18 BD01

Claims (43)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を符号化する装置であって、 時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間
   周波数変換手段と、 変換された前記周波数スペクトルに含まれる第１周波数
   スペクトルを参照することで、当該第１周波数スペクト
   ルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特
   定する拡張情報を生成する帯域拡張手段と、 前記時間周波数変換手段で得られた第１周波数スペクト
   ルと前記帯域拡張手段で得られた拡張情報とを符号化し
   て出力する符号化手段とを備え、 前記帯域拡張手段は、前記時間周波数変換手段で得られ
   た第１周波数スペクトルを構成する複数の部分スペクト
   ルの中から前記第２周波数スペクトルとして複製する元
   となる部分スペクトルを特定する第１パラメータと、複
   製後における部分スペクトルのゲインを特定する第２パ
   ラメータとを、前記拡張情報として生成することを特徴
   とする符号化装置。
2. 【請求項２】 前記第１周波数スペクトルを構成する複
   数の部分スペクトルのうち、少なくとも２つのスペクト
   ルは、その周波数帯域の一部が重複していることを特徴
   とする請求項１記載の符号化装置。
3. 【請求項３】 前記第１周波数スペクトルを構成する複
   数の部分スペクトルは、重複した周波数帯域を有する２
   つの周波数帯域それぞれを複数の周波数帯域に分割して
   得られるスペクトルであることを特徴とする請求項２記
   載の符号化装置。
4. 【請求項４】 前記第２周波数スペクトルは、複数の部
   分スペクトルから構成され、 前記帯域拡張手段は、前記第２周波数スペクトルを構成
   する複数の部分スペクトルそれぞれについて、前記第１
   及び第２パラメータを生成することを特徴とする請求項
   １記載の符号化装置。
5. 【請求項５】 前記帯域拡張手段は、前記第１周波数ス
   ペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち、最も
   低い周波数成分を含む部分スペクトルの周波数位置を特
   定する第３パラメータを、前記拡張情報として、さらに
   生成することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
6. 【請求項６】 前記帯域拡張手段は、前記第１周波数ス
   ペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち、最も
   高い周波数成分を含む部分スペクトルの周波数位置を特
   定する第４パラメータを、前記拡張情報として、さらに
   生成することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
7. 【請求項７】 前記帯域拡張手段は、前記複製において
   前記部分スペクトルに施すフィルタ処理を特定する第５
   パラメータを、前記拡張情報として、さらに生成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
8. 【請求項８】 前記帯域拡張手段は、前記複製の対象と
   なった部分スペクトルの位相を反転したものを前記第２
   周波数スペクトルとするか、又は、前記複製の対象とな
   った部分スペクトルの位相を反転しないものを前記第２
   周波数スペクトルとするかを示す第６パラメータを、前
   記拡張情報として、さらに生成することを特徴とする請
   求項１記載の符号化装置。
9. 【請求項９】 前記帯域拡張手段は、前記複製の対象と
   なった部分スペクトルを周波数軸上で反転したものを前
   記第２周波数スペクトルとするか、又は、前記複製の対
   象となった部分スペクトルを周波数軸上で反転しないも
   のを前記第２周波数スペクトルとするかを示す第７パラ
   メータを、前記拡張情報として、さらに生成することを
   特徴とする請求項１記載の符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記第１パラメータには、前記第１周
    波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのいず
    れをも複製元として採用しない旨を示す情報が含まれる
    ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
11. 【請求項１１】 前記第２パラメータは、複製される部
    分スペクトルのゲインに対して乗じる係数であることを
    特徴とする請求項１記載の符号化装置。
12. 【請求項１２】 前記第２パラメータは、複製後の部分
    スペクトルのゲインの絶対値であることを特徴とする請
    求項１記載の符号化装置。
13. 【請求項１３】 前記帯域拡張手段は、前記第１及び第
    ２パラメータによって特定される第２周波数スペクトル
    に加算するノイズスペクトルのエネルギーを特定する第
    ８パラメータを、前記拡張情報として、さらに生成する
    ことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
14. 【請求項１４】 前記第８パラメータは、前記第２周波
    数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギ
    ー比であることを特徴とする請求項１３記載の符号化装
    置。
15. 【請求項１５】 前記符号化装置は、一定の時間フレー
    ムごとに、前記入力信号の符号化を繰り返し、 前記帯域拡張手段は、連続する複数の時間フレームにつ
    いて、複製後における部分スペクトルのゲインを特定す
    る共通の第２パラメータを生成することを特徴とする請
    求項１記載の符号化装置。
16. 【請求項１６】 前記符号化装置は、一定の時間フレー
    ムごとに、前記入力信号の符号化を繰り返し、 前記帯域拡張手段は、連続する複数の時間フレームのう
    ち前記第２周波数スペクトルのゲインが最大となる時間
    フレームを特定する第９パラメータを、前記拡張情報と
    して、さらに生成するとともに、ゲインが最大となる時
    間フレーム以外の時間フレームにおける第２パラメータ
    については、前記最大値に対する相対値で表現した値と
    して生成することを特徴とする請求項１記載の符号化装
    置。
17. 【請求項１７】 前記符号化手段は、前記第１周波数ス
    ペクトルと前記拡張情報との全部又は一部をハフマン符
    号化することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
18. 【請求項１８】 符号化信号を復号化する復号化装置で
    あって、 前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第
    １周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波
    数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む
    拡張情報とが含まれ、 前記復号化装置は、 前記符号化信号を復号化することによって前記第１周波
    数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化手段
    と、 前記第１周波数スペクトルと前記第１及び第２パラメー
    タとから前記第２周波数スペクトルを生成する帯域拡張
    手段と、 生成された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペ
    クトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸
    上の信号に変換する周波数時間変換手段とを備え、 前記帯域拡張手段は、前記第１周波数スペクトルを構成
    する複数の部分スペクトルのうち前記第１パラメータに
    よって特定される部分スペクトルを複製し、複製後にお
    ける部分スペクトルのゲインを前記第２パラメータによ
    って決定し、得られた部分スペクトルを前記第２周波数
    スペクトルとして生成することを特徴とする復号化装
    置。
19. 【請求項１９】 前記拡張情報には、第３パラメータが
    含まれ、 前記帯域拡張手段は、前記第３パラメータに特定される
    フィルタ処理を前記複製の対象となる部分スペクトルに
    施し、得られたフィルタ処理後の部分スペクトルを前記
    第２周波数スペクトルとして生成することを特徴とする
    請求項１８記載の復号化装置。
20. 【請求項２０】 前記拡張情報には、第４パラメータが
    含まれ、 前記帯域拡張手段は、前記第４パラメータに従って、前
    記複製の対象となった部分スペクトルの位相を反転した
    もの、あるいは、前記複製の対象となった部分スペクト
    ルそのものを前記第２周波数スペクトルとして生成する
    ことを特徴とする請求項１８記載の復号化装置。
21. 【請求項２１】 前記拡張情報には、第５パラメータが
    含まれ、 前記帯域拡張手段は、前記第５パラメータに従って、前
    記複製の対象となった部分スペクトルを周波数軸上で反
    転したもの、あるいは、前記複製の対象となった部分ス
    ペクトルそのものを前記第２周波数スペクトルとして生
    成することを特徴とする請求項１８記載の復号化装置。
22. 【請求項２２】 前記帯域拡張手段は、生成した前記第
    ２周波数スペクトルにノイズスペクトルを加算し、 前記周波数時間変換手段は、前記ノイズスペクトルが加
    算された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペク
    トルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸上
    の信号に変換することを特徴とする請求項１８記載の復
    号化装置。
23. 【請求項２３】 前記拡張情報には、第６パラメータが
    含まれ、 前記帯域拡張手段は、生成した前記第２周波数スペクト
    ルに、前記第６パラメータによって特定されるエネルギ
    ーを有するノイズスペクトルを加算することを特徴とす
    る請求項２２記載の復号化装置。
24. 【請求項２４】 前記第６パラメータは、前記第２周波
    数スペクトルに対する前記ノイズスペクトルのエネルギ
    ー比であり、 前記帯域拡張手段は、生成した前記第２周波数スペクト
    ルに、当該第２周波数スペクトルのエネルギーに対して
    前記第６パラメータが示すエネルギー比を乗じて得られ
    るエネルギーを有するノイズスペクトルを加算すること
    を特徴とする請求項２３記載の復号化装置。
25. 【請求項２５】 前記復号化装置は、さらに、時間軸上
    のノイズ信号に対して時間周波数変換を施すことによっ
    て得られたノイズスペクトルを生成するノイズスペクト
    ル生成手段を備え、 前記帯域拡張手段は、前記ノイズスペクトル生成手段に
    よって生成されたノイズスペクトルを前記第２周波数ス
    ペクトルに加算することを特徴とする請求項２２記載の
    復号化装置。
26. 【請求項２６】 前記ノイズスペクトル生成手段は、前
    記ノイズスペクトルのデータを予め格納した記憶テーブ
    ルを有し、前記記憶テーブルに格納されたデータを読み
    出すことによって、前記ノイズスペクトルを生成するこ
    とを特徴とする請求項２５記載の復号化装置。
27. 【請求項２７】 前記帯域拡張手段は、生成した前記第
    ２周波数スペクトルを構成する全てのスペクトルデータ
    の値が０である場合であって、前記第２パラメータによ
    って決定される前記第２周波数スペクトルの絶対ゲイン
    が０でない場合には、予め用意されたノイズスペクトル
    を用いて前記第２周波数スペクトルを生成することを特
    徴とする請求項１８記載の復号化装置。
28. 【請求項２８】 前記符号化信号には、一定の時間フレ
    ームごとに入力信号を符号化して得られる前記第１周波
    数スペクトルと前記拡張情報とが含まれ、 前記第２パラメータは、連続する複数の時間フレームに
    ついて、複製後における部分スペクトルのゲインを特定
    する共通のパラメータであり、 前記帯域拡張手段は、連続する複数の時間フレームにつ
    いて、複製後における部分スペクトルのゲインを前記第
    ２パラメータによって決定することを特徴とする請求項
    １８記載の復号化装置。
29. 【請求項２９】 前記符号化信号には、一定の時間フレ
    ームごとに入力信号を符号化して得られる前記第１周波
    数スペクトルと前記拡張情報とが含まれ、 前記拡張情報には、連続する複数の時間フレームのうち
    前記第２周波数スペクトルのゲインが最大となる時間フ
    レームを特定する第７パラメータが含まれ、 ゲインが最大となる時間フレーム以外の時間フレームに
    おける第２パラメータは、前記最大値に対する相対値で
    表現された値であり、 前記帯域拡張手段は、連続する複数の時間フレームのう
    ち前記第７パラメータが示す時間フレーム以外の時間フ
    レームにおける第２周波数スペクトルのゲインについて
    は、前記第７パラメータが示す時間フレームにおける第
    ２周波数スペクトルのゲインに対して前記第２パラメー
    タが示す相対値を乗じて得られるゲインに決定すること
    を特徴とする請求項１８記載の復号化装置。
30. 【請求項３０】 前記復号化手段は、前記符号化信号の
    全部又は一部をハフマン復号化することにより、前記第
    １周波数スペクトルと前記拡張情報とを生成することを
    特徴とする請求項１８記載の復号化装置。
31. 【請求項３１】 入力信号を符号化する方法であって、 時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間
    周波数変換ステップと、変換された前記周波数スペクト
    ルに含まれる第１周波数スペクトルを参照することで、
    当該第１周波数スペクトルよりも高い周波数における第
    ２周波数スペクトルを特定する拡張情報を生成する帯域
    拡張ステップと、 前記時間周波数変換ステップで得られた第１周波数スペ
    クトルと前記帯域拡張ステップで得られた拡張情報とを
    符号化して出力する符号化ステップとを含み、 前記帯域拡張ステップでは、前記時間周波数変換ステッ
    プで得られた第１周波数スペクトルを構成する複数の部
    分スペクトルの中から前記第２周波数スペクトルとして
    複製する元となる部分スペクトルを特定する第１パラメ
    ータと、複製後における部分スペクトルのゲインを特定
    する第２パラメータとを、前記拡張情報として生成する
    ことを特徴とする符号化方法。
32. 【請求項３２】 符号化信号を復号化する方法であっ
    て、 前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第
    １周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波
    数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む
    拡張情報とが含まれ、 前記復号化方法は、 前記符号化信号を復号化することによって前記第１周波
    数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化ステッ
    プと、 前記第１周波数スペクトルと前記第１及び第２パラメー
    タとから前記第２周波数スペクトルを生成する帯域拡張
    ステップと、 生成された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペ
    クトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸
    上の信号に変換する周波数時間変換ステップとを含み、 前記帯域拡張ステップでは、前記第１周波数スペクトル
    を構成する複数の部分スペクトルのうち前記第１パラメ
    ータによって特定される部分スペクトルを複製し、複製
    後における部分スペクトルのゲインを前記第２パラメー
    タによって決定し、得られた部分スペクトルを前記第２
    周波数スペクトルとして生成することを特徴とする復号
    化方法。
33. 【請求項３３】 入力信号を符号化するためのプログラ
    ムであって、 時間軸上の入力信号を周波数スペクトルに変換する時間
    周波数変換ステップと、 変換された前記周波数スペクトルに含まれる第１周波数
    スペクトルを参照することで、当該第１周波数スペクト
    ルよりも高い周波数における第２周波数スペクトルを特
    定する拡張情報を生成する帯域拡張ステップと、 前記時間周波数変換ステップで得られた第１周波数スペ
    クトルと前記帯域拡張ステップで得られた拡張情報とを
    符号化して出力する符号化ステップとを含み、 前記帯域拡張ステップでは、前記時間周波数変換ステッ
    プで得られた第１周波数スペクトルを構成する複数の部
    分スペクトルの中から前記第２周波数スペクトルとして
    複製する元となる部分スペクトルを特定する第１パラメ
    ータと、複製後における部分スペクトルのゲインを特定
    する第２パラメータとを、前記拡張情報として生成する
    ことを特徴とするプログラム。
34. 【請求項３４】 符号化信号を復号化するためのプログ
    ラムであって、 前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第
    １周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波
    数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む
    拡張情報とが含まれ、 前記プログラムは、 前記符号化信号を復号化することによって前記第１周波
    数スペクトルと前記拡張情報とを生成する復号化ステッ
    プと、 前記第１周波数スペクトルと前記第１及び第２パラメー
    タとから前記第２周波数スペクトルを生成する帯域拡張
    ステップと、 生成された第２周波数スペクトルと前記第１周波数スペ
    クトルとを合成して得られる周波数スペクトルを時間軸
    上の信号に変換する周波数時間変換ステップとを含み、 前記帯域拡張ステップでは、前記第１周波数スペクトル
    を構成する複数の部分スペクトルのうち前記第１パラメ
    ータによって特定される部分スペクトルを複製し、複製
    後における部分スペクトルのゲインを前記第２パラメー
    タによって決定し、得られた部分スペクトルを前記第２
    周波数スペクトルとして生成することを特徴とするプロ
    グラム。
35. 【請求項３５】 符号化信号が記録されたコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体であって、 前記符号化信号には、第１周波数スペクトルと、当該第
    １周波数スペクトルよりも高い周波数における第２周波
    数スペクトルを特定する第１及び第２パラメータを含む
    拡張情報とが含まれ、 前記第１パラメータは、前記第１周波数スペクトルを構
    成する複数の部分スペクトルの中から前記第２周波数ス
    ペクトルとして複製する元となる部分スペクトルを特定
    するパラメータであり、 前記第２パラメータは、前記複製後における部分スペク
    トルのゲインを特定するパラメータであることを特徴と
    する記録媒体。
36. 【請求項３６】 前記第１周波数スペクトルを構成する
    複数の部分スペクトルのうち、少なくとも２つのスペク
    トルは、その周波数帯域の一部が重複していることを特
    徴とする請求項３５記載の記録媒体。
37. 【請求項３７】 前記拡張情報には、前記第１周波数ス
    ペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち、最も
    低い周波数成分を含む部分スペクトルの周波数位置を特
    定する第３パラメータが含まれることを特徴とする請求
    項３５記載の記録媒体。
38. 【請求項３８】 前記拡張情報には、前記第１周波数ス
    ペクトルを構成する複数の部分スペクトルのうち、最も
    高い周波数成分を含む部分スペクトルの周波数位置を特
    定する第４パラメータが含まれることを特徴とする請求
    項３５記載の記録媒体。
39. 【請求項３９】 前記拡張情報には、前記複製において
    前記部分スペクトルに施すフィルタ処理を特定する第５
    パラメータが含まれることを特徴とする請求項３５記載
    の記録媒体。
40. 【請求項４０】 前記拡張情報には、前記複製の対象と
    なった部分スペクトルの位相を反転したものを前記第２
    周波数スペクトルとするか、又は、前記複製の対象とな
    った部分スペクトルの位相を反転しないものを前記第２
    周波数スペクトルとするかを示す第６パラメータが含ま
    れることを特徴とする請求項３５記載の記録媒体。
41. 【請求項４１】 前記拡張情報には、前記複製の対象と
    なった部分スペクトルを周波数軸上で反転したものを前
    記第２周波数スペクトルとするか、又は、前記複製の対
    象となった部分スペクトルを周波数軸上で反転しないも
    のを前記第２周波数スペクトルとするかを示す第７パラ
    メータが含まれることを特徴とする請求項３５記載の記
    録媒体。
42. 【請求項４２】 前記第１パラメータには、前記第１周
    波数スペクトルを構成する複数の部分スペクトルのいず
    れをも複製元として採用しない旨を示す情報が含まれる
    ことを特徴とする請求項３５記載の記録媒体。
43. 【請求項４３】 前記拡張情報には、前記第１及び第２
    パラメータによって特定される第２周波数スペクトルに
    加算するノイズスペクトルのエネルギーを特定する第８
    パラメータが含まれることを特徴とする請求項３５記載
    の記録媒体。