JP4759078B2 - ディジタル信号処理方法、そのプログラム、及びそのプログラムを格納した記録媒体 - Google Patents

Description

この発明はディジタル信号のフレーム単位での符号化や復号化自体やこれと関連する処理の方法、そのプログラム、及びそのプログラムを格納した記録媒体に関する。

音声、画像などのディジタル信号に対するフレーム単位での処理には、予測やフィルタなどフレームをまたがる処理が頻繁に行われる。前後のフレームのサンプルを使うことで連続性や、効率を高めることができる。しかしながらパケット伝送では、前のフレームのサンプルや後続するサンプルが得られない場合があり、また指定したフレームだけからの処理が要求される場合がある。これらの場合は連続性や圧縮効率が低下する。
まず、この発明のディジタル信号処理方法を適用することができるディジタル信号処理を一部に利用している例として考えられる符号化方法、その復号化方法を図１を参照して説明する。（なおこの例は公知ではない。）
入力端子１１よりの第１標本化周波数のディジタル信号はフレーム分割部１２でフレーム単位、例えば１０２４サンプルごとに分割され、フレームごとのディジタル信号はダウンサンプリング部１３で第１標本化周波数のディジタル信号からこれよりも低い第２標本化周波数のディジタル信号に変換される。この場合、その第２標本化周波数の標本化により折り返し信号が生じないように低域通過フィルタ処理により高域成分が除去される。

第２標本化周波数のディジタル信号は、符号化部１４で非可逆又は可逆の圧縮符号化が行われ、主符号Ｉｍとして出力される。この主符号Ｉｍは局部復号部１５で復号され、復号された局部信号はアップサンプリング部１６で第２標本化周波数の局部信号から第１標本化周波数の局部信号に変換される。その際、当然のことであるが補間処理が行われる。この第１標本化周波数の局部信号と、フレーム分割部１２よりの分岐された第１標本化周波数のディジタル信号との時間領域での誤差信号が誤差算出部１７で算出される。
その誤差信号は予測誤差生成部５１に供給され、誤差信号の予測誤差信号が作られる。

この予測誤差信号は圧縮符号化部１８において、ビット列の並び替えを行い、そのまま、または更に可逆（ロスレス）圧縮符号化されて誤差符号Ｐｅとして出力される。符号化部１４よりの主符号Ｉｍと誤差符号Ｐｅとが合成部１９で合成され、パケット化されて出力端子２１より出力される。
なお、前記ビット列の並び替え、及び可逆圧縮符号化については例えば特許文献１の第６〜８頁、第３図を、そのパケット化については例えば、非特許文献１をそれぞれ参照されたい。

復号化器３０においては入力端子３１よりの符号は分離部３２において主符号Ｉｍと誤差符号Ｐｅとに分離され、主符号Ｉｍは復号部３３で符号化器１０の符号化部１４と対応した復号処理により非可逆又は可逆復号されて第２標本化周波数の復号信号が得られる。この第２標本化周波数の復号信号はアップサンプリング部３４でアップサンプリングされて第１標本化周波数の復号信号に変換される。この際、当然のことであるが標本化周波数を高くするために補間処理が行われる。
分離された誤差符号Ｐｅは復号化部３５で予測誤差信号を再生する処理が行われる。この復号化部３５の具体的構成及び処理については例えば前記公報に示されている。再生された予測誤差信号の標本化周波数は第１の標本化周波数である。

この予測誤差信号は予測合成部６３で予測合成されて誤差信号が再生される。この予測合成部６３は符号化器１０の予測誤差生成部５１の構成と対応したものとされる。
この再生した誤差信号の標本化周波数は第１標本化周波数であり、この誤差信号とアップサンプリング部３４よりの第１標本化周波数の復号信号とが加算部３６で加算されてディジタル信号が再生され、フレーム合成部３７へ供給される。フレーム合成部３７ては順次フレームごとに再生されたディジタル信号をつなぎ合わせて出力端子３８へ出力する。
図１中のアップサンプリング部１６，３４においては復号信号のサンプル列に対し、第１標本化周波数のサンプル列になるように所定のサンプル数ごとに０値のサンプルを１乃至複数挿入し、この０値サンプルを挿入したサンプル列を例えば図２Ａに示すＦＩＲフィルタによりなる補間フィルタ（一般に低域通過フィルタ）に通して、０値サンプルをその前後の１乃至複数のサンプルにより補間した値のサンプルとする。つまり第１標本化周波数の周期を遅延量とする遅延部Ｄが直列に接続され、この直列接続の一端に零詰めされたサンプル列x(n)が入力され、その各入力と、各遅延部Ｄの出力に対しそれぞれ乗算部22₁
〜22_mでフィルタ係数ｈ₁ , ｈ₂ , …, ｈ_m が乗算され、これら乗算結果が加算部２３で
加算されてフィルタ出力y(n)とされる。

この結果、例えば図２Ｂに示す実線の復号信号サンプル列に対し、挿入した０値サンプルは、破線に示すように線形補間された値をもつサンプルとなる。
このようなＦＩＲフィルタの処理においては図２Ｃに示すようにＬサンプルからなるフレーム内の各サンプルx(n), (n=0, ..., L-1)を、これとその前後の各Ｔ点のサンプルの
計2T+1=mサンプルに対し係数h_nを畳み込む処理、つまり次式の演算を実現して、出力y(n)を得ている。

従って現フレームの先頭の出力サンプルy(0)は一つ前のフレームのx(-T)からx(-1)までのＴ個のサンプルに依存している。同様に現フレームの最後の出力サンプルy(L-1)は次のフレームのx(L)からx(L+T-1)までのＴ個の値に依存している。なお、図２Ａ中の乗算部をフィルタのタップと称し、また乗算部２２₁〜２２_mの数ｍをタップ数という。
図１に示したような符号化復号化システムで、前後のフレームのサンプルもわかっている場合がほとんどであるが、伝送路におけるパケット消失やランダムアクセス（音声、画像信号の途中からの再生）のために、フレーム内で情報が完結することが要求されることがある。この場合前後のサンプルの不明な値はすべて０と仮定することもできるが、連続性や効率が低下する。

また図１中の符号化器１０の予測誤差生成部５１は自己回帰型線形予測では例えば図３Ａに示すように入力されたサンプル列x(n)（この例では誤差算出部１７からの誤差信号）が、そのサンプル間隔を遅延量とする遅延部Ｄの直列接続の一端に入力されると共に予測係数決定部５３に入力され、予測係数決定部５３は過去の複数の入力サンプルと出力予測誤差y(n)とからその予測誤差エネルギーが最小になるように、線形予測係数の組｛α₁，
…，α_p｝がサンプルごとに決定され、これら予測係数α₁，…，α_pが、遅延部Ｄの各対応する出力に対し、乗算部２４₁〜２４_pでそれぞれ乗算され、これら乗算結果が加算部２５で加算されて予測値が生成され、この例では整数化部５６で整数値とされ、この整数値の予測信号が入力されたサンプルから減算部５７で減算されて、予測誤差信号y(n)が得られる。

このような自己回帰型予測処理では図３Ｂに示すようにＬサンプルからなるフレーム内の各サンプルx(n), (n=0, ..., L-1)の前のｐ点のサンプルに対し予測係数α_iを畳み込んで予測値を求め、その予測値をサンプルx(n)から減算して、つまり次式の演算を実行して予測誤差信号y(n)を得ている。

ただし、[＊]は値＊の整数化を表し、例えば端数切捨てを行う。従って、現フレームの先頭の予測誤差信号y(0)は一つ前のフレームのｘ(-p)〜x(-1)までのｐ個の入力サンプル
に依存している。なお、歪を許す符号化では整数化は不要である。また、演算途中で整数化を行ってもよい。
図１中の復号化器３０の予測合成部６３は自己回帰型予測合成では例えば図４Ａに示すように、入力されたサンプル列y(n)（この例では非圧縮符号化部３５で再生された予測誤差信号）は加算部６５に入力され、後で理解されるように加算部６５から予測合成信号x(n)が出力され、この予測合成信号x(n)はそのサンプル列のサンプル周期を遅延量とする遅延部Ｄの直列接続の一端に入力されると共に予測係数決定部６６に入力される。予測係数決定部６６は予測信号x'(n)と予測合成信号x(n)との誤差エネルギーが最小になるように予測係数α₁，…，α_pを決定し、各遅延部Ｄの出力に対応するα₁，…，α_pが乗算部２６₁〜２６_pで乗算され、これら乗算結果が加算部２７で加算されて予測信号が生成される。この予測信号は整数化部６７で整数値とされ、整数値の予測信号x(n)'が加算部６５で入力された予測誤差信号y(n)に加算されて、予測合成信号x(n)が出力される。

このような自己回帰型予測合成処理では図４Ｂに示すようにＬサンプルからなるフレーム内の各入力サンプルy(n)，(n=0, ..., L-1)について、その前のｐ点の予測合成サンプ
ルに対し予測係数α_iを畳み込んで求めた予測値を加算して、つまり次式の演算を実行し
て予測合成信号x(n)を得ている。

従って、現フレームの先頭の予測合成サンプルx(0)は一つ前のフレームのx(-p）からx(-1)までのｐ個の予測合成サンプルに依存している。
このように自己回帰型の予測処理や予測合成処理では前フレームの入力サンプルや前フレームの予測合成サンプルを必要とするため、例えば図１に示したような符号化復号化システムで、パケット消失やランダムアクセスのために、フレーム内で情報が完結することが要求される場合、前のサンプルの不明な値をすべて０と仮定することもできるが、連続性や予測効率が低下する。

従来において有音区間のみ、音声信号をパケット送信し、無音区間ではパケット送信を行わず、受信側では無音区間に擬似背景雑音を挿入する音声パケット伝送システムにおいて、有音区間と無音区間のレベルの不連続性を補正して会話の始まりや終わりに違和感が生じないようにする技術が特許文献２で提案されている。この手法は受信側で有音区間の復号された音声フレームと擬似背景雑音フレームとの間に補間フレームを挿入し、その補間フレームとしてハイブリッド符号化方式の場合、フィルタ係数、雑音符号帳インデックスは有音区間のものを用い、ゲイン係数は背景雑音ゲインの中間値を取るものである。
上記特許文献２に示すものは有音区間のみ送信し、その有音区間の始めおよび終りは、それぞれもともと前フレームおよび後フレームが存在しない状態で処理されたものである。

特開2001-144847公報 特開2000-307654公報

T.Moriya 他４名著"Sampling Rate Scalable Lossless Audio coding"2002 IEEE Speech Coding Workshop proceedings 2002，10月

フレームごとの処理において、現フレームの前のサンプルや現フレームの後のサンプルを用いて現フレームを処理することにより連続性、品質や効率を高める処理方式を使用する場合に、受信側（復号側）で前フレームや後のフレームが得られない状態でも連続性、品質、効率の低下を抑えるようにし、あるいは１フレームだけでも、他のフレームから独立に処理しても前フレームや後のフレームが存在している場合と同程度に近い連続性、品質、効率が得られるようにすることが望まれる。このような信号処理はフレームごとにディジタル信号を符号化して伝送あるいは記憶を行う場合の符号化処理の一部の処理、また伝送受信された符号や記憶装置から読み出した符号の復号化処理の一部の処理に用いられる場合に限らず、一般にディジタル信号のフレーム単位の処理で前のフレームや後のフレームのサンプルも利用することにより、品質や効率を向上させるようにした処理にこの発明は適用できるものである。

つまりこの発明の目的はディジタル信号をフレーム単位で行う処理を、そのフレームのサンプルのみを用いて、前の又は／及び後のフレームのサンプルも用いた場合と同程度の性能（連続性、品質、効率など）を得ることを可能とするディジタル信号処理方法、そのプログラムを提供することにある。

請求項１の発明によるディジタル信号処理方法は、
ディジタル信号のフレーム単位での符号化に用いられ、当該フレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの前のフレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの後ろのフレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、のうち少なくとも１つのサンプル系列を用いて当該フレームの上記ディジタル信号についてフィルタリング又は予測処理をするディジタル信号処理方法であって、
当該フレームの上記ディジタル信号を符号化して当該フレームの主符号を生成するステップと、上記少なくとも１つのサンプル系列を、当該フレームの上記ディジタル信号とは別に符号化して得た補助符号を生成するステップと、上記主符号と上記補助符号とを当該フレームの符号に含むステップを含む。
請求項２の発明によるディジタル信号処理方法は、
フレーム単位の復号化に用いられるディジタル信号処理方法であって、
当該フレームの符号から主符号と補助符号とを分離するステップと、
当該フレームの主符号を復号して当該フレームのサンプル系列を得るステップと、
当該フレームの補助符号を復号して当該フレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの前のフレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの後ろのフレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、の少なくとも１つのサンプル系列を求めるステップと、
上記少なくとも１つのサンプル系列を、当該フレームの前のフレームの末尾の補助サンプル系列又は当該フレームの後ろのフレームの先頭の補助サンプル系列として当該フレームの上記サンプル系列についてフィルタリング又は予測するステップ、
とを含む。

この発明による上記ディジタル信号処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムもこの発明に含まれる。
この発明による上記ディジタル信号処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した記録媒体もこの発明に含まれる。

この発明に共通する効果として、前又は／及び後のフレームに存在していた場合における連続性や効率をほとんど維持したまま、フレーム内で処理を完結することができる。このためフレーム単位でのランダムアクセスが必要な場合やパケット損失時の性能を改善することができる。
請求項１の発明によれば、先頭サンプル列又は末尾サンプル列を別途補助情報として用意することにより、受信側でフレーム欠落があった際に、補助方法として得たサンプル列を代用サンプル列として直ちに使用することができる。
請求項２の発明によれば、補助情報として受けた先頭サンプル列又は前フレームの末尾サンプル列を直ちに代用サンプル列として使用することで、フレームに対するランダムアクセスを容易にする。

ディジタル処理器の参考例を適用可能な部分を含む符号化器及び復号化器の例を示す機能構成図。 Ａは前後のフレームにわたる処理を必要とするフィルタの機能構成例を示す図、Ｂは補間フィルタの処理例を示す図、Ｃは処理が前後のフレームにまたがる説明のための図。 Ａは自己回帰型予測誤差生成部の機能構成例を示す図、Ｂはその処理を説明するための図。 Ａは自己回帰型予測合成部の機能構成例を示す図、Ｂはその処理を説明するための図。 Ａは第１参考形態の機能構成例を示す図、Ｂはその処理を説明するための図。 Ａは参考例１のディジタル処理器の機能構成例を示す図、Ｂはその処理を説明するための図。 参考例１のディジタル処理方法の手順の例を示す図。 Ａは参考例２の処理における信号の各例を示す図、ＢはＡの変形例を示す図。 Ａは参考例３のディジタル処理器の機能構成例を示す図、Ｂはその類似度演算部の機能構成例を示す図。 参考例３のディジタル処理方法の手順の例を示す流れ図。 参考例４のディジタル処理器の機能構成例を示す図。 参考例４の処理における各信号例を示す図。 参考例４のディジタル処理方法の手順の例を示す流れ図。 参考例５の機能構成例を示す図。 参考例５の処理における各信号の例を示す図。 参考例５のディジタル処理方法の手順の例を示す流れ図。 参考例６の説明のための図。 参考例６のディジタル処理方法の手順の例を示す流れ図。 参考例６における予測係数の設定を示す表。 参考例７の説明のための図。 Ａは参考例９の予測誤差信号生成処理を行うフィルタ構成を示す図、Ｂは図２１Ａに対応した予測合成処理を行うフィルタ構成を示す図。 参考例９における係数の設定を示す表。 フィルタの他の構成例を示す図。 フィルタの更に他の構成を示す図。 フィルタの更に他の構成を示す図。 遅延部を使用しないフィルタの構成を示す図。 図２６のフィルタの逆処理を行うフィルタの構成を示す図。 Ａは参考例１０の説明のための図、Ｂは参考例１０におけるフィルタ係数の設定を示す表。 参考例１０の処理手順を示す流れ図。 参考例１１の説明のための図。 参考例１１の処理を説明するための図。 参考例１１の処理手順を示す流れ図。 参考例１２の説明のための図。 参考例１２の処理を説明するための図。 参考例１２の処理手順を示す流れ図。 この発明の実施例１の機能構成例を示す図。 この発明の実施例１の説明のための図。 この発明の実施例２の機能構成例を示す図。 この発明の実施例２の説明のための図。 送信信号フレーム構成の例を示す図。 Ａは応用参考例１の符号化側処理部の説明のための図、Ｂは図４１Ａに対応する復号化側処理部の説明のための図。 Ａは応用参考例２の符号化側処理部の説明のための図、Ｂは図４２Ａに対応する復号化側処理部の説明のための図。 他の参考例を説明するための図。 図４３に示す参考例の機能構成図。

第１参考形態
本発明を説明する前に、本発明に関連したディジタル信号処理方法の参考例を説明する。
第１参考形態は図５Ａ、図５Ｂに示すように、例えばバッファ１００などに格納されている１フレームのディジタル信号（サンプル列）Ｓ_FC内の一部の連続するサンプル列ΔＳが、つまりバッファ１００内のサンプル列ΔＳが消去されることなく代用サンプル列生成部１１０により読み出され、そのサンプル列ΔＳはそのまま、あるいは必要に応じて処理され、代用サンプル列ＡＳとして生成され、この代用サンプル列ＡＳはサンプル列接続部１２０により、バッファ１００内の現フレームＦＣの先頭サンプルの前及び現フレームＦＣの末尾サンプルの後にそれぞれつなげられ、このつなげられたサンプル列ＰＳ（＝ＡＳ＋Ｓ_FC＋ＡＳ、以下処理サンプル列と呼ぶ）は代用サンプル列ＡＳの先頭から、ＦＩＲフィルタのような線形結合処理部１３０に供給されて線形結合処理される。勿論、代用サンプル列ＡＳはバッファ１００内の現フレームに予め直接つなげて一連の処理サンプル列を形成しておく必要はなく、現フレームＦＣにつなげる代用サンプル列ＡＳとして、独立してバッファ１００内に格納し、読み出し時にサンプル列ＡＳ，Ｓ_FC，ＡＳの順に連続して読み出してＦＩＲフィルタに供給してもよい。

図５Ｂ中に破線で示すようにフレームの末尾サンプルの後につなげる代用サンプル列ＡＳとしては、現フレームディジタル信号Ｓ_FC内の部分サンプルΔＳとは異なる部分の連続するサンプル列ΔＳ′を用いて代用サンプル列ＡＳ′としてつなげてもよい。線形結合処理部１３０の処理内容によっては代用サンプル列ＡＳを、先頭サンプルの前にのみ、または末尾サンプルの後にのみつなげるだけでもよい。
線形結合処理部１３０で前のフレームのサンプルや後続するフレームのサンプルを必要とするが、前、後のフレームのその必要とするサンプル列の代わりに現フレーム内の一部のサンプル列を複製し、これを代用サンプル列として用いることにより、前後フレームのサンプルを使用しないで現フレームのサンプル列Ｓ_FCのみで１フレーム分の処理されたディジタル信号（サンプル列）Ｓ_OUを得ることができる。この場合、代用サンプル列を現フレームのサンプル列Ｓ_FC中の部分サンプル列から生成しているため、単にフレーム前、後の代用サンプル列の部分を０として処理する場合より、連続性、品質、効率が向上する。

第１参考形態を図２Ａに示したＦＩＲフィルタ処理に適用した参考例１を説明する。
図６Ａ中のバッファ１００には図６Ｂに示す現１フレーム分のディジタル信号（サンプル列）Ｓ_FCが格納されてある。このディジタル信号Ｓ_FCの各サンプルをx(n)，(n=0,...,L-1)とする。代用サンプル列生成接続部１４０中の読出し部１４１により、この現フレームＦＣの先頭より２番目のサンプルｘ(1)からx(T)までのＴ個のサンプルが一部の連続するサンプル列ΔＳとしてバッファ１００から読み出され、このＴ個のサンプル列ΔＳは逆順配列部１４２でその配列順が逆とされたサンプル列x(T), ..., x(2), x(1)が代用サンプル列ＡＳとして生成される。この代用サンプル列ＡＳが、バッファ１００内のディジタル信号Ｓ_FCのフレームＦＣの先頭サンプルx(0)の前につなげるようにバッファ１００に書込み部１４３により格納される。

また読出し部１４１により末尾サンプルx(L-1)よりT-1個前のサンプルx(L-T-1)からx(L-1)の１つ前のサンプルx(L-2)までのＴ個が一部の連続サンプル列ΔＳ′としてバッファ１００から読み出され、このサンプル列ΔＳは逆順配列部１４２で配列順が逆とされ、x(L-2), x(L-3), …, x(L-T-1)が代用サンプル列ＡＳ′として生成され、代用サンプル列ＡＳ′は書込み部１４３によりバッファ１００内の現フレームの末尾サンプルx(L-1)の後につながるように格納される。
その後、バッファ１００から読出し部１４１によりn=-Tからn=L+T-1までの処理サンプル列x(-T), …, x(-1), x(0), ｘ(1), …, x(L-2), x(L-1), x(L), …, x(L+T-1)が読み出されてＦＩＲフィルタ１５０へ供給される。そのフィルタ処理の結果y(0), …, y(L-1)が出力される。この例では代用サンプル列ＡＳは先頭サンプルx(0)に対し、フレームＦＣ内のサンプルが対称に配され、同様に代用サンプル列ＡＳ′は末尾サンプルx(L-1)に対し、フレームＦＣ内のサンプルが対称に配され、これらの部分は先頭サンプルx(0)、末尾サンプルx(L-1)をそれぞれ中心として波形が対称になるため、その前後の周波数特性が類似し、よってＡＳ，ＡＳ′を０とする場合より、周波数特性の乱れが少なく、それだけ前後にフレームが存在している場合に対する誤差が少ないフィルタ処理出力y(0), …, y(L-1)が得られる。

なお、図６Ａ中に破線で示す窓掛け部１４４により、例えば先頭サンプルx(0)より先方になる程、重みが小さくなる窓関数ω(n)を代用サンプルＡＳに掛け算してなまらせたも
のを用い、同様に末尾サンプルx(L-1)より後の方になる程、重みが小さくなる窓関数ω(n)′を代用サンプルＡＳ′に掛算してなまらせたものを用いてもよい。
なお代用サンプルＡＳ′については窓関数を逆順配列する前のサンプル列ΔＳ′に対して行えば窓関数としてω(n)を用いることができる。
図６Ａの構成は、バッファ１００内の現フレームに対し、代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ’を付加した処理サンプル列ＰＳをバッファ１００内に生成し、生成された処理サンプル列ＰＳをその先頭から順次読み出してＦＩＲフィルタ１５０に供給する場合を示した。しかしながら、前述の説明から明らかなように、要は現フレーム内の部分サンプル列から生成した代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′と現フレームサンプル列Ｓ_FCを、ＡＳ，Ｓ_FC，ＡＳ’の順に順次連続してＦＩＲフィルタ処理すればよいのであるから、バッファ１００内に代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ’を付加した処理サンプル列ＰＳを生成しないでも、部分サンプル列ΔＳ、現フレームサンプル列Ｓ_FC、部分サンプル列ΔＳ’の順に現フレームＦＣからサンプルを１つずつ取り出して、ＦＩＲフィルタ１５０へ供給してもよい。

即ち例えば図７に示すようにｎ＝−Ｔを初期設定し（Ｓ１），x(-n)をバッファ１００
から読み出し、そのまま、又は必要に応じて窓関数ω(n)を掛けてx(n)としてＦＩＲフィ
ルタ１５０へ供給し（Ｓ２）、n=-1となったかを調べ（Ｓ３）、なってなければｎを＋１してステップＳ２に戻る（Ｓ４）。n=-1であれば、ｎを＋１して（Ｓ５）、x(n)をバッファ１００から読み出し、これをＦＩＲフィルタ１５０へ供給し（Ｓ６）、n=L-1になったかを調べ、なってなければステップＳ５に戻り（Ｓ７）、n=L-1であればｎを＋１し（Ｓ８）、x(2L-n-2)をバッファ１００から読み出し、そのまま、または必要に応じて窓関数ω(n)′を掛けてx(n)としてＦＩＲフィルタ１５０へ供給し（Ｓ９）、n=L+T-1になったかを調べ、なってなければステップＳ８に戻り、n=L+T-1であれば終了する（Ｓ１０）。

第１参考形態を図２Ａに適用した参考例２を説明する。これは現フレームＦＣ内の一部の連続するサンプル列ΔＳを用いて、フレームＦＣの先頭サンプルx(0)の前と末尾サンプルx(L-1)の後にそれぞれつなげる。
即ち図６Ａのバッファ１００から図８Ａに示すようにフレームＦＣ内の一部の連続するサンプル列x(τ), …, x(τ+T-1)を読み出し、このサンプル列ΔＳを代用サンプル列ＡＳとして先頭サンプルx(0)の前につながるようにバッファ１００に格納し、またサンプル列ΔＳを代用サンプル列ＡＳ′として末尾サンプルx(L-1)の後につながるようにバッファ１００に格納する。つまり図６Ａの代用サンプル列生成接続部１４０では読出し部１４１の出力が破線で示すように書込み部１４３へ直ちに供給される。この方法は部分サンプル列ΔＳの複製をτ+T+1だけ前方にシフトして代用サンプル列ＡＳとし、ΔＳの複製を後方へＬ−τだけシフトして代用サンプルＡＳ′としていると云える。この場合も窓掛け部１４４を利用して代用サンプル列ＡＳには窓関数ω(n)を、代用サンプル列ＡＳ′には窓関数ω(n)′を掛算して用いてもよい。代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′がつなげられたフレームＦＣのサンプル列Ｓ_FCは代用サンプル列ＡＳの先頭からＦＩＲフィルタ１５０へ読み出し供給されて、フィルタ処理結果y(0), …, y(L-1)を得る。

図８Ｂに示すように、図８Ａに示したと同様にして代用サンプル列ＡＳを先頭サンプルx(0)の前につなげた後、フレームＦＣ内のx(τ₁), …, x(τ₁+T-1)とは異なる部分の一部の連続するサンプル列x(τ₂), …, x(τ₂+T-1)をサンプル列ΔＳ′として取り出し、これを代用サンプル列ＡＳ′として末尾サンプルx(L-1)の後につなげてもよい。この場合も代用サンプル列ＡＳ′に窓関数ω(n)′を掛けたものを用いてもよい。
この参考例２の場合もバッファ１００から１サンプルづつ取り出してＦＩＲフィルタ１５０へ供給することもできる。例えば図７のステップＳ２において括弧書きで示すように、x(n)として図８Ａの場合はx(n+τ)、図８Ｂの場合はx(n+τ₁)を使用し、ステップＳ９においてx(n)として括弧書きで示すように図８Ａの場合はx(n+τ₁)を、図８Ｂの場合はx(n+τ₂)を使用すればよい。

このように参考例１、２では１つのフレームのサンプル列Ｓ_FCのみを用いて、その前、後のフレームの一部のサンプルを必要とするディジタル処理を行うことができ、連続性、品質、効率が向上する。

第１参考形態の参考例３は、予め決めた各種の代用サンプル列の生成方法、あるいは参考例２の場合に部分サンプル列ΔＳ（又はΔＳ，ΔＳ′）の取り出し位置を変更して最も好ましい代用サンプルを生成する方法のいずれかを表す補助情報、または／およびサンプル列ΔＳの取り出し位置を示す補助情報を出力する。この参考例は例えば図１に示した符号化復号化システムに適用されるものである。位置の選択方法については後述する。
代用サンプル列の生成方法としては例えば次のものが考えられる。
１．参考例２の図８Ａでτを変化、窓関数なし
２．参考例２の図８Ａでτを変化、窓関数なし、逆順配列
３．参考例２の図８Ａでτを変化、窓関数あり
４．参考例２の図８Ａでτを変化、窓関数あり、逆順配列
５．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ を変化、窓関数なし
６．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ を変化、窓関数なし、逆順配列
７．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ を変化、窓関数あり
８．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ を変化、窓関数あり、逆順配列
９．参考例１で窓関数なし
１０．参考例１で窓関数あり
１１．参考例２の図８Ａでτ固定、窓関数なし
１２．参考例２の図８Ａでτ固定、窓関数なし、逆順配列
１３．参考例２の図８Ａでτ固定、窓関数あり
１４．参考例２の図８Ａでτ固定、窓関数あり、逆順配列
１５．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ 固定、窓関数なし
１６．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ 固定、窓関数なし、逆順配列
１７．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ 固定、窓関数あり
１８．参考例２の図８Ｂでτ₁ ，τ₂ 固定、窓関数あり、逆順配列
この方法９および１０はそれぞれ方法６および８に含まれるから、方法９、１０と方法６、８は同時に選択対象とすることはない。また一般に方法１１〜１４よりも方法１〜４の方が良い代用パルス列を求めることができるから、これらを同時に選択対象とすることはない。同様に方法５〜８と方法１５〜１８を同時に選択対象とすることはない。従って例えば方法１〜８の１乃至複数を選択対象とし、あるいは方法１〜４の１乃至複数と、９および１０の何れかとを選択対象とするなど、複数種類の方法を方法１，…，Ｍとして予め決めておく。方法１〜８のいずれかの１つのみを選択対象とする場合もある。

これら予め決めた生成方法を図９Ａ中の生成法記憶部１６０に格納しておき、選択制御部１７０の制御により、生成法記憶部１６０から代用サンプル列生成方法の１つが読み出されて代用サンプル列生成部１１０に設定され、代用サンプル列生成部１１０が動作を開始して、その設定された生成方法に従って、バッファ１００から現フレームＦＣ内の一部の連続するサンプル列ΔＳを取り出し、代用サンプル列（候補）を生成し、その候補代用サンプル列を選択制御部１７０へ供給する。
選択制御部１７０は現フレームＦＣ中の候補代用サンプル列と対応する前フレームＦＢ中のサンプル列又は次フレームＦＦ中のサンプル列との類似度を類似度演算部１７１で演算する。類似度演算部１７１では例えば図９Ｂに示すように、現フレームＦＣのサンプルとまたがって、ＦＩＲフィルタ処理（例えば図１におけるアップサンプリング部１６内で実行されるＦＩＲ処理）に使用する前フレームＦＢ中の末尾サンプル列x(-T)，…，x(-1)をバッファ１００から予めレジスタ１７２に格納しておき、また次フレームＦＦ中の現フレームＦＣのサンプルとまたがってＦＩＲフィルタ処理に使用する先頭サンプル列x(L), …, x(L+T-1)をバッファ１００から予めレジスタ１７３に格納しておく。

入力された候補代用サンプル列が前フレームのサンプル列に対するものＡＳであればレジスタ１７４に格納し、このサンプル列ＡＳとレジスタ１７２内のサンプル列x(-T), …,
x(-1)との自乗誤差を歪演算部１７５で演算する。入力された候補代用サンプルが次フレームのサンプル列に対するものＡＳ′であればレジスタ１７６に格納し、このサンプル列ＡＳ′とレジスタ１７３内のサンプル列x(L), …, x(L+T-1)との自乗誤差を歪演算部１７５で演算する。
演算した自乗誤差（又は重み付け自乗誤差）が小さい程、候補代用サンプル列の歪が小さく、つまり対応前フレームの末尾サンプル列又は次フレームの先頭サンプル列との類似度が高いと云える。類似度の判断は各候補代用サンプル列の現フレームに対応するサンプル列ベクトルの内積（又は余弦が）を求め、この値が大きい程、類似度が高いとしてもよい。方法１〜８のいずれの場合も、位置τ₁、τ₂を例えばτ=0, …, L-1とと変化されて
類似度が最大となる位置のサンプル列がその方法による類似度最大の候補代用サンプル列となる。方法１〜８のうち複数を使用する方法として選択している場合は、それら選択した方法によるそれぞれの類似度が最大となる候補代用サンプル列のうち、最大の類似度の候補代用サンプル列を選択する。

このようにして各種方法で求めた代用サンプル列中の類似度が最も高い代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′を現フレームＦＣのサンプル列Ｓ_FCの前、後につなげてＦＩＲフィルタ１５０へ供給する。またその採用した代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′の生成に用いる方法を示す情報AI_AS、方法１〜８の場合は取り出したサンプル列ΔＳ（またはこれとΔＳ′）の位置τ（またはτ₁ とτ₂ ）を示す情報AI_Pよりなる補助情報AI、方法１〜８の何れか１つのみを用いる場合は情報AI_Pのみを補助情報生成部１８０で生成し、必要に応じて補助情報ＡＩを補助情報符号化部１９０で補助符号Ｃ_AIに符号化する。例えば図１に示した符号化器１０において生成した当該フレームＦＣの符号の一部に補助情報ＡＩ又は補助符号Ｃ_AIを加わえて、伝送又は記録を行う。

なお参考例１や参考例２でτ（又はτ₁ ，τ₂ ）が固定の場合は、予め復号側でこれらのことを知らせておけば補助情報を出力する必要はない。
図９Ａに示した処理方法の処理手順を図１０を参照して説明する。
まず生成方法を指定するパラメータｍを１に初期化し（Ｓ１）、その方法ｍを記憶部１６０から読み出して代用サンプル列生成部１１０に設定して（Ｓ２）、代用サンプル列（候補）ＡＳ，ＡＳ′を生成する（Ｓ３）。これら代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′の前フレームサンプル列、次フレームサンプル列との類似度Ｅ_m を求め（Ｓ４）、その類似度Ｅ_m がそれまでの最大の類似度Ｅ_M より高いかを調べ（Ｓ５）、高ければそのＥ_m にＥ_Mを更新し（Ｓ６）、またメモリ１７７（図９Ａ）に保存してある代用サンプル列ＡＳ（又はこれとＡＳ′）をその代用サンプル列（候補）で更新保存する（Ｓ７）。メモリ１７７にはそれまでの最大の類似度Ｅ_M も保存されている。

ステップＳ５でＥ_m がＥ_M より大きくない場合、およびステップＳ７の後にｍ＝Ｍとなったかを調べ（Ｓ８）、なっていなければステップＳ９でｍを＋１してステップＳ３に戻り、次の方法による代用サンプル列の生成に移る。ステップＳ８でｍ＝Ｍであれば、その時保存している代用サンプル列ＡＳ（又はＡＳとＡＳ′）を現フレームＦＣのサンプル列Ｓ_FCの前、後につなげ（Ｓ１０）、これをＦＩＲフィルタ処理し（Ｓ１１）、またその採用した代用サンプル列の生成方法を示す情報ＡＩ_AS又は／及び位置情報ＡＩ_P を示す補助情報ＡＩを生成する（Ｓ１２）。

位置τ又はτ₁, τ₂を変化させる方法１〜８において、最も類似度が高い代用サンプル列の生成は図１０に示すステップＳ１〜Ｓ９と同様にして求めることができる。例えば方法１〜４の場合は各ｍについて図１０中に括弧書きで示すようにステップＳ１でτ＝０と初期設定し、ステップＳ２でｍを設定し、ステップＳ３で代用サンプル列を生成し、ステップＳ４で類似度Ｅτを演算し、ステップＳ５でＥτ_M より大きいかを調べ、大きければステップＳ６でＥτ_M をＥτで更新し、かつステップＳ７で代用サンプル列を更新保存し、ステップＳ８でτ=L-T-1かを調べ、そうでなければステップＳ９でτを＋１してステップＳ３に戻り、ステップＳ８でτ=L-T+1であればステップＳ１０でＭ＝１の場合は保存してある代用サンプル列ＡＳを採用し、Ｍが複数の場合はその時保存してあるＥτ_M をその方法ｍの類似度Ｅ_m とする。

このようにして現フレームＦＣのサンプル列Ｓ_FC中から、最も好ましい代用サンプル列を生成し、その補助情報ＡＩを当該フレームＦＣの符号の一部として出力するため、このフレームの符号を復号化する際に、その復号に必要なディジタル信号の処理で前（過去）、後（未来）のフレームのサンプルを必要とする場合（例えば図１中の復号器３０のアップサンプリング部３４）復号途中で得られた当該フレームＦＣのサンプル列Ｓ_FC（復号した）内から補助情報ＡＩで指示された方法により一部の連続サンプル列を取り出して代用サンプル列ＡＳ，ＡＳ′を生成し、これを復号したサンプル列Ｓ_FCの前、後につなげて、当該ディジタル信号処理を行うことにより、１フレームの符号のみで１フレームのディジタル信号を復号（再生）することができ、しかも連続性、品質、効率の良いものとなる。

この参考例は例えばディジタル信号の符号化の一部に用いられ、フレーム内の先頭部分（先頭サンプル列）と類似するサンプル列を当該フレーム内から取り出し、この類似サンプル列に利得（利得１を含む）を掛けたものを先頭サンプル列から差し引いて、そのフレームのサンプル列を自己回帰型予測で予測誤差信号を生成することにより不連続による予測効率の低下を防ぐ。なお予測誤差が小さい程、予測効率が良いという。
参考例４は、例えば図１の符号化器１０中の予測誤差生成部５１に適用したものである。その機能構成例を図１１に各処理経過におけるサンプル列の例を図１２に、処理の流れの例を図１３にそれぞれ示す。

処理対象の１フレームＦＣのディジタル信号（サンプル列）Ｓ_FC=｛x(0), …, x(L-1)｝は例えば図１１中のバッファ１００に格納されてあり、類似サンプル列選択部２１０により、フレームＦＣ内の先頭サンプル列x(0), …, x(p-1)と類似するサンプル列x(n+τ),…, x(n+τ+p-1)を、バッファ１００内のそのフレームＦＣのサンプル列Ｓ_FCから読み出
す（Ｓ１）。この類似サンプル列x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)を図１２に示すように類似サンプル列u(0), …, u(p-1)となるようにフレームＦＣ内の先頭位置にずらし、この類似サンプル列u(n)に利得付与部２２０で利得β（０＜β≦１）を掛け算して、サンプル列u(n)′＝βu(n)とし（Ｓ２）、このサンプル列u(n)'を当該フレームＦＣのサンプル列x(0),
…, x(L-1)より減算部２３０で減算し、その結果を図１２に示すようにサンプル列v(0), …, v(L-1)とする（Ｓ３）。つまり
n=0, …, p-1でv(n)＝x(n)−u(n)′
n=p, …, L-1でv(n)＝x(n)
とする。x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)に利得βを掛け算した後、このサンプル列をフレーム内の先頭位置にずらしてサンプル列ｕ(n)′としてもよい。

ｐ個（予測次数個）の代用サンプル列v(-p), …, v(-1)を先頭サンプルv(0)の前に、代用サンプル列付加部２４０で図１２に示すようにつなげる（Ｓ４）。代用サンプル列v(-p), …, v(-1)としては0, …, 0や、固定値d, …, d、あるいは第１参考形態で求めた代用サンプル列ＡＳと同様な手法で求めたｐ個のサンプル列でもよい。
代用サンプルをつなげたサンプル列v(-p), …, v(L-1)を予測誤差生成部５１へ入力し
て、自己回帰型予測により予測誤差信号y(0), …, y(L-1)を生成する（Ｓ５）。
類似サンプル列x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)の決定、利得βの決定は、例えば予測誤差信号y(0), …, y(L-1)のパワーが最小となるようにτとβを決定する。この誤差のパワーの計算は、v(p)以後のｐ個のサンプルを予測値の演算に用いる状態になった後はこの予測誤差パワーはx(n+τ), …, x(n+τ+p-1)をどの部分から選択したかに関係しないから、τ，βの決定には誤差パワーは予測誤差信号y(2p)までのものを用いればよい。またその決定
方法は、図１０を参照して説明した代用サンプル列ＡＳの決定方法と同様に、この場合はτを変化させながらその都度誤差パワーを誤差パワー計算部２５０（図１１）で計算し、それまでの誤差パワーの最小値ｐ_EMより小さい時は誤差パワーを最小値ｐ_EMとしてメモリ２６５に保存更新し、かつその時の類似サンプル列をメモリ２６５に更新保存する。更に、τ←τ+1と次のτに変えて誤差パワーを求め、誤差パワーが小さくなければその時の類似サンプル列をメモリ２６５に更新保存することを行い、τを１からL-1-pまで変化させることを終了した時に保存している類似サンプル列を採用する。次に、この類似サンプル列に対しβを変化させ、その都度、誤差パワーを計算し、誤差パワー最小の時のβを採用する。このようなτ，βの決定は選択決定制御部２６０（図１１）による制御のもとに行う。

このようにして決定されたτ，βを用いて生成したサンプル列v(-p), …, v(L-1)に対
する予測誤差信号を生成し、またその時用いたτとβを表わす補助情報ＡＩを補助情報生成部２７０で生成し（Ｓ６）、更に必要に応じて補助情報ＡＩを補助情報符号化部２８０で符号Ｃ_AIに符号化する。符号化器によるフレームＦＣの入力ディジタル信号に対する符号化符号の一部に補助情報ＡＩ又は符号Ｃ_AIを加える。
上述においてτの値は、予測次数ｐより大きい方がよく、類似サンプル列u(n)の長さΔＵとτとの和ΔＵ＋τがL-1以下、つまりx(τ+ΔU)が当該フレームＦＣから外れない範囲でτを決めればよい。類似サンプル列u(n)の長さΔＵはτ以下であればよく、予測次数ｐに関係しない、ｐ以下でも以上でもよいがp/2以上が好ましい。更に類似サンプル列u(n)
の先頭位置をフレームＦＣ内の先頭位置と必ずしも一致させなくてもよい、つまりu(n)は例えばn=3, …, 3+ΔUとしてもよい。類似サンプル列u(n)に掛ける利得βはサンプルに依存した重みをつけてもよい、つまりu(n)に予め決めた窓関数ω(n)を掛けてもよく、この
場合は補助情報はτを表すものだけでよい。

参考例４と対応する予測合成処理方法の参考例を参考例５として説明する。この予測合成処理方法は、フレームごとのディジタル信号の符号化符号を、復号化する処理の一部、例えば図１中の復号化器３０内の予測合成部６３に用いられるものであり、特に途中のフレームから復号する場合でも連続性、品質がよい復号信号が得られる。この参考例５の機能構成例を図１４に、処理経過中のサンプル列の例を図１５に、処理手順の例を図１６にそれぞれ示す。
自己回帰型予測により予測合成処理を行うべきディジタル信号（予測誤差信号）の現フレームＦＣのサンプル列y(0)，…，y(L-1)が例えばバッファ１００内に格納されてあり、読出書込部３１０によりサンプル列y(0), …, y(L-1)が読み出される。

一方代用サンプル列生成部３２０より予測次数ｐと同じ長さｐの代用サンプル列AS=｛v(-p), …, v(-1)｝を生成する（Ｓ１）。代用サンプル列としては0, …, 0、固定値d, …, d、その他の予め決められたサンプル列などの決められたものが用いられる。この代用
サンプル列v(-p), …, v(-1)をその先頭サンプルv(-p)から順次予測合成部６３に現フレ
ームＦＣの直前のフレームの予測誤差信号の末尾ｐ個のサンプルの代用として供給し（Ｓ２）、引き続き、予測合成処理されるべきサンプル列y(0), …, y(L-1)をその先頭より順次、予測合成部６３へ供給して予測合成処理を行い、予測合成信号v(n)(n=0, ..., L-1)
を生成する（Ｓ３）。この予測合成信号v(n)'をバッファ１００に一時格納する。

補助情報復号化部３３０により、現フレームＦＣの符号の一部としての補助符号Ｃ_AIを復号し、補助情報を求めこれよりτとβを得る（Ｓ４）。補助情報復号化部３３０には補助情報自体が入力される場合もある。サンプル列取得部３４０によりτを用いて、合成信号（サンプル）列v(n)から予め決められた数、この例ではｐ個の連続するサンプルよりなるサンプル列v(τ), …, v(τ+p)を複製し、つまり予測合成信号列v(n)をそのままとしてv(τ), …, v(τ+p)を取得し（Ｓ５）、このサンプル列をその先頭がフレームＦＣの先頭位置になるようにシフトしてサンプル列u(n)とし、かつこれに補助情報よりの利得βを利得付与部３５０で掛け算して補正サンプル列u(n)′＝βu(n)を生成する（Ｓ６）。

この補正サンプル列u(n)′を予測合成サンプル（信号）列v(n)に加算して正規の予測合成信号x(n)(n=0, ..., L-1)として出力する（Ｓ７）。予測合成サンプル列x(n)は
n=0, …, p-1 で x(n)＝v(n)＋u(n)′
n=p, …, L-1 で x(n)＝v(n)
である。処理部３００の制御部３７０は上述したように各部に対し処理を実行させる制御を行う。
このようにして、フレームＦＣのみからでも連続性、品質の優れた予測合成信号を得ることができる。この参考例５は参考例４と対応するものであるから、補正サンプル列u(n)′の長さΔＵはｐに限らず、つまり予測次数とは無関係のもので、予め決められたものであり、また補正サンプル列u(n)′の先頭サンプルの位置は合成信号v(n)の先頭サンプルv(0)と必ずしも一致させるものでなく、これも予め決められたものである。更に利得βは補助情報に含まれることなく、予め決められた窓関数ω(n)によりサンプルu(n)ごとに重み付けする場合もある。
第２参考形態
この発明の第２参考形態では当該フレームの先頭サンプルx(0)より前（過去）のサンプルx(1), x(2), …、または当該フレームの末尾サンプルx(L-1)より後（未来）のサンプルx(L), x(L+1), …を使わず、使用可能なサンプル（当該フレーム内）のみに依存するフィルタタップ数や予測次数を用いて当該フレームのディジタル信号を処理する。

第２参考形態を自己回帰予測を行う場合に適用した参考例６について説明する。まず図３Ａに示した予測誤差を求める処理に対し、この参考例６を適用する場合を図１７を参照して説明する。
予測係数推定部５３はバッファ内の現フレームのサンプルx(0), …, x(L-1)を使って予め１次の予測係数｛α⁽¹⁾ ₁｝，２次の予測係数｛α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂｝，…，ｐ次の予測係数｛α^(p) ₁，…，α^(p) _p｝を計算しておく。
現フレームＦＣの先頭サンプルx(0)はそのまま予測誤差信号y(0)として出力される。

次のサンプルx(1)に対し、予測係数推定部５３からの１次の予測係数α⁽¹⁾ ₁を使って、これとx(0)との積を演算部Ｍ₁ で求めて予測値とし、この予測値をx(1)から減算して予測誤差信号y(1)を求める。
次のサンプルx(2)が入力されると、予測係数推定部５３からの２次の予測係数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂を使って、これらとx(0)，x(1)との畳み込み演算α⁽²⁾ ₁x(1)＋α⁽²⁾ ₂x(0)を演算部Ｍ₂ で行って予測値を求め、この予測値をx(2)から減算して予測誤差信号y(2)を求める。
以下、サンプルが入力されるごとに予測次数を１つずつ増加させた予測係数を使って、この予測係数と過去のサンプルとの畳み込み演算を行って予測値を求め、その予測値をその時の入力サンプルから差し引いて予測誤差信号を求める。

つまり符号化側（送信側）においては、当該フレームＦＣの前フレームＦＢが存在するにもかかわらず、前フレームのサンプルは使用せず、現フレームＦＣの最初(n=0)のサン
プルx(0)に対しては線形予測を行わずそのままy(0)=x(0)として出力する。２番目のサン
プルx(1)からp番目のサンプルx(p-1)まではサンプルx(0), …, x(n)（n=1, ..., p-1）に対しｎ次の予測係数α⁽ⁿ⁾ ₁, ..., α⁽ⁿ⁾ _nを畳み込み演算して予測値x(n)'を求める。現フレームのp+1番目のサンプルx(p)以後ｐ個のサンプルx(n-p) , …, x(n-1)（n=p+1, p+2, ..., L-1）に対しｐ次の予測係数α^(p) ₁, …, α^(p) _pを使って、畳み込み演算して予測値x(n)'を求める。つまり従来と同様の手法により予測値を求める。なお、ステップＳ７の
ｐ次の予測係数α^(ｐ) ₁, ..., α^(ｐ) _ｐの計算を破線ブロックで示すステップＳ０で行っておき、ステップＳ４ではこのｐ次の予測係数からｎ次の予測係数を計算してもよい。あるいはステップＳ０でｐ次の予測係数を計算する過程でそれぞれｎ次（n=1, ..., p-1）
の予測係数を計算しておいてもよい。また、計算したｐ次の予測係数は符号化して補助情報として受信側に送信される。

この処理手順の例を図１８に示す。まずｎを０に初期化し（Ｓ１）、サンプルx(0)を予測誤差信号y(0)とし（Ｓ２）、ｎを＋１し（Ｓ３）、現フレームの全サンプルx(0), …, x(L-1)より次数ｎの予測係数α⁽ⁿ⁾ ₁, …, α ⁽ⁿ⁾ _nを求め（Ｓ４）、その予測係数をサン
プルx(0), …, x(n-1)に畳み込み演算を行い、その結果を取り込んだ現サンプルx(n)から減算して予測誤差信号y(n)を求める（Ｓ５）。つまり下記の演算を行う。

ｎがｐになったかを調べ（Ｓ６）、なっていなければステップＳ３に戻りｐになっていれば、全サンプルx(0), …, x(L-1)から次数ｐの予測係数α^(p) ₁, …, α^(p) _pを求め（Ｓ７）、この予測係数を直前のｐ個の過去のサンプルx(n-p), …, x(n-1)に畳み込み演算して予測値を求め、これを現サンプルx(n)から減算して予測誤差信号y(n)を求める（Ｓ８）。つまり式（２）を演算する。処理すべきサンプルが終了したかを調べ（Ｓ９）、終了していなければｎを＋１してステップＳ８に戻り（Ｓ１０）、終了していれば処理を終りにする。

図１９は図３Ａにおいて参考例６を適用する場合に、使用する現フレームの各サンプル番号n=0, ..., L-1に対し生成する予測係数α⁽ⁿ⁾ ₁, ..., α⁽ⁿ⁾ _ｎを表で示す。現フレー
ムの先頭サンプル番号n=0のサンプルx(0)に対して予測は行わない。次のサンプル番号n=1からn=p-1までの各サンプルx(n)に対し、ｎ次の予測係数α⁽ⁿ⁾ ₁, ..., α⁽ⁿ⁾ _nを設定し、残り(p-n)個の係数をα⁽ⁿ⁾ _n+１=α⁽ⁿ⁾ _n+3= ... =α⁽ⁿ⁾ _p＝０に設定する。n=p, ..., L-1
の各サンプルx(n)に対しては、ｐ次の予測係数α^(p) ₁, ..., α^(p) _pを計算し、設定する
。
ｐ次の線形予測を行うためには、過去ｐ個のサンプルを必要とするため、フレームの先頭のサンプルx(0), ..., x(p-1)については、予測処理のために前フレームの後端サンプ
ルを必要とするが、この参考例６のように、サンプル番号n=0からn=p-1までは予測次数を０からp-1に順次増加させ、サンプル番号n=p以降はｐ次の予測を行うことにより（従って、前フレームのサンプルを使用しないで予測処理を行っても）、前フレームと現フレームの予測信号の不連続性を低減することができる。

図１７と対応する予測合成処理（図４Ａに参考例６を適用）の参考例７を図２０に示す。予測係数復号部６６は受信した補助情報からｐ次の予測係数を復号し、更にｐ次の予測係数からｎ次の予測係数（n=1, …, p-1）を計算する。現フレームＦＣの予測誤差信号y(0), …, y(L-1)より、まず先頭の予測誤差信号y(0)が入力されると、これをそのまま予測合成信号x(0)とし、次の予測誤差信号y(1)が入力されると、予測係数復号部６６Ｄから得た１次の予測係数α⁽¹⁾ ₁とx(0)からα⁽¹⁾ ₁x(0)を演算部Ｍ₁ で演算して予測値を求め、これとy(1)を加算して合成信号x(1)とする。

次の予測誤差信号y(2)が入力されると、予測係数復号部６６Ｄからの２次の予測係数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂をx(0), x(1)に演算部Ｍ₂ で畳み込み演算を行って予測値を求め、この予測値とy(2)を加算して合成信号x(2)を求める。以下同様にn=pになるまではy(n)が入力され
ると、ｎ次の予測係数α⁽ⁿ⁾ ₁, …, α⁽ⁿ⁾ _nをx(0), …, x(n-1)に畳み込み演算

を行って予測値を求め、この予測値をy(n)と加算して予測合成信号x(n)を生成する。n=p
以後は従来と同様に、つまり直前のｐ個の予測合成信号x(n-p), …, x(n-1)に対しｐ次の予測係数を式(3)により畳み込み演算し、y(n)と加算して予測合成信号x(n)を求める。こ
の予測合成においても、予測係数は現フレームのサンプルy(n), n=0, ..., L-1, の入力
に対し図１９の表で示した予測係数を設定することにより、前後フレームに跨らず、現フレーム内での予測合成を行うことができる。

線形予測係数は次数ｑのｉ番目の係数α^(q) _iは次数ｑの値に応じて異なる値となる。従って上述の参考例６においては、前述のように例えば図３Ａにおいて、サンプルx(1)が入力された時は、予測係数α₁として１次の予測係数α⁽¹⁾ ₁を使い、サンプルx(2)が入力さ
れた時は、予測係数α₁, α₂として２次の予測係数α⁽²⁾ ₁, α⁽²⁾ ₂を用い（他のαは０）、x(3)が入力された時は予測係数α₁, α₂, α₃として３次の予測係数α⁽³⁾ ₁, α⁽³⁾ ₂,
α⁽³⁾ ₃を用い（他のαは０）というように、各乗算部２４₁, ..., ２４_pにおける過去の
サンプルに対し乗算する予測係数値を、サンプルx(n)の入力ごとに変更する必要がある。

一方パーコール（ＰＡＲＣＯＲ）係数は次数ｑの値が異なってもｉ番目の係数は同一である。つまりパーコール係数k₁, k₂, …, k_pは次数に依存しない係数である。パーコール係数と線形予測係数は相互に可逆変換可能なことはよく知られている。従って入力サンプルからパーコール係数k₁, k₂, ..., k_pを求め、その係数k₁から１次の予測係数α⁽¹⁾ ₁を
求め、係数k₁，k₂から２次の予測係数α⁽²⁾ ₁，α⁽²⁾ ₂を求め、以下同様に係数k₁, …, k_p-1から(p-1)次の予測係数α^(p-1) ₁, …, α^(p-1) _p-1を求めることができる。この計算は
、以下のように表すことができる。
i=1に対し、 α⁽¹⁾ ₁＝k₁i=2, ..., p に対し、α⁽ⁱ⁾ _i＝-k₁
α⁽ⁱ⁾ _j＝α^(i-1) _j−k_iα^(i-1) _i-j, j=1, ..., i-1
この計算は上述の参考例６と７で説明したサンプル番号n=1, ..., p-1に対し順次｛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｝を線形予測により求めるより短時間で効率的に行うことができる。
そこで、参考例８では、図３Ａにおいて線形予測係数α₁, ..., α_pをパーコール係数から予測係数決定部５３により計算して用いる。

予測係数決定部５３は現フレームの全サンプルＳ_FC＝｛x(0), …, x(L-1)｝から線形予測分析によりｐ次のパーコール係数k₁, k₂,…, k_pを計算し、これは別途符号化して補助
情報Ｃ_Aとして送信される。
入力サンプルx(0)に対し予測係数決定部５３はそのままy(0)として出力させる。
ｘ(1)が入力されると予測係数決定部５３はk₁からα⁽¹⁾ ₁を計算して乗算器に設定する
。それにより１次の予測誤差y(1)=x(1)-[α⁽¹⁾ ₁x(0)]が出力される。
x(2)が入力されると予測係数決定部５３はk₁とk₂とから２次の予測係数α⁽²⁾ ₁, α⁽²⁾ ₂を計算して乗算器に設定する。これにより２次の予測誤差y(2)=x(2)-[α⁽²⁾ ₂x(0)+α⁽²⁾ ₁x(1)]が出力される。

x(3)が入力されると予測係数決定部５３はk₁, k₂とk₃とから３次の予測係数α⁽³⁾ ₁, α⁽³⁾ ₂, α⁽³⁾ ₃を計算して乗算器に設定する。これにより３次の予測誤差y(3)=x(3)-[α⁽³⁾ ₃x(0)+α⁽³⁾ ₂x(1)+α⁽³⁾ ₁x(2)]が出力される。
同様にしてサンプルx(p)までは順次予測次数を増加させ、それ以降はｐ次の予測係数α^(p) ₁, ..., α^(p) _pを用いる。

上述の参考例８では図１の予測誤差生成部５１として図３Ａに示した自己回帰型線形予測器を使用し、パーコール係数から線形予測係数を求めて設定する場合にこの発明を適用したが、図２１Ａは例えば図１の予測誤差生成部５１としてパーコールフィルタを用いた構成を示す。図２１Ａに示すように、この発明を適用するｐ次のパーコールフィルタは、周知のように基本ラティス構造がｐ段カスケード接続された構成となっている。ｊ段目の基本ラティス構造は、遅延部Ｄと、その遅延出力にパーコール係数k_jを乗算して前向き予測信号を生成する乗算器24Bjと、その前向き予測信号を前段からの入力信号から減算して前向き予測誤差信号を出力する減算器25Ajと、入力信号とパーコール係数k_jを乗算して後ろ向き予測信号を生成する乗算器24Ajと、その後ろ向き予測信号を遅延出力から減算して後ろ向き予測誤差信号を出力する減算器25Bjとから構成される。前向き及び後ろ向き予測誤差信号はそれぞれ次段に与えられる。最終段（第ｐ段）の減算器25Apからｐ次のパーコールフィルタによる予測誤差信号y(n)が出力される。係数決定部２０１は入力サンプル列x(n)からパーコール係数k₁, ..., k_pを計算し、乗算器24A1, ..., 24Ap及び24B1, ..., 24Bpに設定する。これらパーコール係数は補助情報符号化部２０２で符号化され、補助符
号C_Aとして出力される。

図２２は現フレームのサンプルのみに基づいて予測処理を実現するように図２１Ａのｐ次のパーコールフィルタに設定する係数ｋを表で示す。この表から明らかなように、サンプル番号n=0からn=pまでの各入力サンプル番号ｎに対し、図１９で示したと同様に、ｎ個の係数k₁,..., k_nを設定するとともに、残りの係数はk_n+1=k_n+2=...=k_p=0に設定する。注目すべき点は、この範囲の各サンプルx(n)に対し新たに計算しなければならない係数はk_nだけであり、係数k₀, k₁, ..., k_n-1はすでに計算された係数をそのまま使用できること
である。

このようにパーコール係数ｋを使うｐ次のパーコールフィルタ処理の場合も、サンプル番号n=0からn=p-1までは予測次数を０からp-1に順次増加させ、サンプル番号n=p以降はｐ次の予測を行うことによって前フレームと現フレームの予測誤差信号の不連続性を低減することができる。
図２１Ｂは図２１Ａの予測誤差生成処理に対応する予測合成処理をパーコールフィルタで実現する構成を示す。図２１Ａのフィルタと同様に、基本ラティス構造がｐ段カスケード接続された構成となっている。ｊ段目の基本ラティスは遅延部Ｄと、遅延部Ｄからの出力に係数k_jを乗算して予測信号を生成する乗算器26Bjと、その予測信号に前段（j+1）か
らの予測合成信号を加算して更新された予測合成信号を出力する加算器27Ajと、その更新された予測合成信号に係数k_jを乗算して予測値を得る乗算器26Ajと、その予測値を遅延部Ｄの出力から減算して予測誤差を前段（j+1）の遅延部Ｄに与える減算器27Bjとから構成
されている。補助情報復号化部２０３は入力された補助符号C_Aを復号してパーコール係数k₁, ..., k_pを得て、対応する乗算器26A1, ..., 26Ap及び26B1, ..., 26Bpに与える。

初段（j=p）の加算器27Apに予測誤差信号サンプルy(n)を順次入力し、設定されたパー
コール係数k₁, ..., k_pを使って処理を行うことにより、最終段（j=1）の加算器27A1の出力に予測合成信号サンプルx(n)が得られる。パーコールフィルタを使った予測合成を行うこの参考例においても、パーコール係数k₁, ..., k_pとして図２２に示した係数を設定す
ればよい。

以下に図２１Ａによるフィルタ処理を演算により実行する手順を説明する。
最初のサンプルx(0)はそのまま予測誤差信号サンプルy(0)として使う。
y(0) ← x(0)
２番目のサンプルx(1)が入力されると、１次の予測のみで誤差信号y(1)を求める。
y(1) ← x(1)−k₁x(0)
x(0) ← x(0)−k₁x(1)
３番目のサンプルx(2)が入力されると、次の演算により予測誤差信号y(2)を求める。ただし、x(1)は次のステップでy(3)を求めるのに用いる。
t₁ ← x(2)−k₁x(1)
y(2) ← t₁−k₂x(0)
x(0) ← x(0)−k₂t₁
x(1) ← x(1)−k₁x(2)
４番目のサンプルx(3)が入力されると以下の演算によりy(3)を求める。ただし、x(1)，x(2)は次のステップでy(4)を求めるのに用いる。

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)
以下同様に続ける。このように現在のフレームのサンプルだけから、予測の処理が可能となる。またｋパラメータはサンプルx(n)がp+1個入力されるまでは、既に用いているもの
をそのまま用い、かつパラメータを新たに１つ求めて次数を１つ増加させればよく、ｐ個の係数が決ると、次からはサンプルが入力されるごとに係数を１個づつ更新すればよい。

同様に、図２１Ｂに示したパーコールフィルタによる予測合成処理を以下に示すように演算により実行することができる。この処理は、上述の符号化側における予測誤差生成処理と逆の処理である。
最初の合成サンプルx(0)は入力予測誤差サンプルy(0)をそのまま使う。
x(0) ← y(0)
２番目の予測合成サンプルx(1)は１次の予測のみで合成する。
x(1) ← y(1)＋k₁x(0)
x(0) ← x(0)−k₁x(1)
３番目の予測合成サンプルx(2)は以下の演算で求める。ただし、x(0), x(1)は次のステップでx(3)を求めるために使い、出力しない。

t₁← y(2)＋k₂x(0)
x(2) ← t₁＋k₁x(1)
x(0) ← x(0)−k₂t₁
x(1) ← x(1)−k₁x(2)
x(3)は以下の演算で求める。ただし、x(0), x(1)，x(2)は次のステップでx(4)を求めるために使い、出力しない。
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)
以下同様に続ける。

図２１Ａ，２１Ｂでは符号化側の線形予測処理を行うパーコールフィルタ及びそれと逆処理である復号側の予測合成処理を行うパーコールフィルタの構成例を示したが、これらと等価な処理を行う異なる構成のパーコールフィルタは多数考えられ、以下にそれらの例を示す。ただし、前述のように線形予測処理と予測合成処理は互いに逆処理であり、パーコールフィルタの構成も互いに対称な関係があるので、以下では復号側のパーコールフィルタについて例を示す。
図２３のパーコールフィルタでは、信号の前向き経路と後ろ向き経路間での係数乗算器は設けず、前向き経路に係数乗算器が挿入されている。

図２４のパーコールフィルタでは各段の前向き経路と後ろ向き経路に係数乗算器がそれぞれ挿入されており、前向き経路と後ろ向き経路間にも係数乗算器が挿入されている。
図２５のパーコールフィルタでは図２４と構造は同じであるが係数の設定が異なっている。
図２６は遅延Ｄを使用しないで構成したパーコールフィルタの例を示し、平行な前向き経路にそれぞれ挿入された減算器により経路間の信号の誤差を求めている。
図２７は図２６に対応する逆処理を行うパーコールフィルタの構成を示している。

上述の参考例９では、自己回帰型線形予測フィルタ処理において、過去のフレームのサンプルを使用せず、フレームの開始サンプルから所定数のサンプルまで順次線形予測の次数を増加させる場合を示したが、この参考例１０では、ＦＩＲフィルタ処理において、過去のフレームのサンプルを使用せず、順次タップ数を増加させる。
図２８Ａに例えば図１におけるサンプリング部でＦＩＲフィルタ処理にこの発明を適用した場合の参考例を示す。バッファ１００には現フレームＦＣのサンプルx(0), ..., x(L-1)が格納されている。図２Ａ，２Ｂ，２Ｃを参照して説明したように、本来ＦＩＲフィルタ処理を行う場合、各時点ｎのサンプルx(n)に対しそのサンプルと、その前後Ｔ個ずつの計2T+1個のサンプルと、係数h₁, ..., h_2T+1の畳み込み演算を行うが、この発明を適用した場合、前フレームのサンプルは使用せず、図２８Ｂの表に示すように現フレームの先頭x(0)からサンプルx(T)まではサンプルごとにＦＩＲフィルタのタップ数を増加させ、サンプルx(T)以降は所定のタップ数のフィルタ処理を行う。

図２８Ａ，２８Ｂは簡単のためT=2とした場合のフィルタ処理の例を示している。予測係数決定部１０１はサンプルx(0), x(1), ... が与えられ、それに基づいてサンプル番号ｎ毎に、図２８Ｂの表に示すように予測係数h₀, h₁, ...を算出する。バッファ１００か
ら読み出した現フレームのサンプルx(0)に対し係数h₀が乗算器２２₀により乗算され、出
力サンプルy(0)が得られる。次に乗算器２２₀, ２２₁, ２２₂と加算器２３₁によりサンプルx(0), x(1), x(2)と係数h₀, h₁, h₂の畳み込み演算を行い、出力y(1)が得られる。次に乗算器２２₀, ...,２２₄と加算器２３₂によりサンプルx(0), ..., x(4)と係数h₀, ..., h₄の畳み込み演算を行い、出力y(2)が得られる。以降はn=L-3までサンプルx(n)とその前後４個の合計５つのサンプルが係数h₀, ..., h₄と畳み込み演算され、出力y(n)を得る。更
にこれ以降の現フレームの残りのサンプル数はＴより少なくなるため、フィルタ処理のタップ数を順次減らす。

この様に図２８Ｂの例ではフレームの開始側と対称にフレームの終了側でサンプル番号L-2では係数h₀, h₁, h₂を使用し、サンプル番号L-1では係数h₀のみを使用する。即ち、フレームの先端及び後端に向かってタップ数が対称的に減少するように処理を行っている。しかし、必ずしも対称である必要はない。また、この例ではフィルタ処理の対象となるサンプルとしては、各サンプルx(n)と、その前後対称に同数のサンプルを使用するので、サンプルx(0)からx(T)までは、フィルタ処理のタップ数を1, 3, 5, ..., 2T+1と増加させている。しかしながら、フィルタ処理の対象サンプルは、必ずしもサンプルx(n)に対し前後対称に選択する必要はない。

図２９は上述の参考例１０のＦＩＲフィルタ処理手順を示す。
ステップＳ１：サンプル番号ｎと変数ｔを０に初期設定する。
ステップＳ２：入力サンプルに対する畳み込み演算を次式

で実行し、y(n)を出力する。
ステップＳ３：ｔとｎをそれぞれ１歩進する。
ステップＳ４：n=Tとなったか判定し、なっていなければステップＳ２に戻り、再びステ
ップＳ２，Ｓ３，Ｓ４を実行する。これによりｎの増加とともに増加されたタップ数で畳み込み処理が行われる。
ステップＳ５：n=Tとなっていれば次式

により畳み込み演算を行い、y(n)を出力する。
ステップＳ６：ｎを１歩進する。
ステップＳ７：n=L-Tとなったか判定し、なっていなければステップＳ５に戻って再びス
テップＳ５，Ｓ６，Ｓ７を実行する。これによりn=L-Tまでタップ数2T+1のフィルタ処理
が繰り返し実行される。
ステップＳ８：n=L-Tとなっていれば次式

により畳み込み演算を行い、y(n)を出力する。
ステップＳ９：n=L-1となったか判定し、なっていれば処理を終了する。
ステップＳ１０：n=L-1となっていなければｎを１歩進しTを１減少させ、ステップＳ８に戻り、再びステップＳ８，Ｓ９を実行する。これによりフレームの後端に向かってｎの増加とともにタップ数が漸次減少したフィルタ処理が行われる。

参考例１１は、参考例４において代用サンプル列を使用せずに、参考例１０による予測次数を順次増加させる手法を適用したものであり、以下に図３０、３１、３２を参照して説明する。
図３０に示すように、処理部２００は図１１で示した構成から代用サンプル列付加部２４０を除去した構成となっている。また、予測誤差生成部５１は、図１７、１８あるいは図２１Ａで説明した予測誤差信号生成処理を実行する。
図１１、１２、１３で説明したと同様に、処理対象の１フレームＦＣのディジタル信号（サンプル列）Ｓ_FC(=[x(0), …, x(L-1)])は例えばバッファ１００に格納されてあり、
類似サンプル列選択部２１０により、フレームＦＣ内の先頭サンプル列x(0), …, x(p-1)と類似するサンプル列x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)を、バッファ１００内のそのフレームＦＣのサンプル列Ｓ_FCから読み出す（Ｓ１）。この類似サンプル列x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)を図３１に示すように類似サンプル列u(0), …, u(p-1)となるようにフレームＦＣ内の先頭位置にずらし、この類似サンプル列u(n)に利得付与部２２０で利得β（０＜β≦１）を掛け算して、サンプル列u(n)′＝βu(n)とし（Ｓ２）、このサンプル列u(n)'を当該フ
レームＦＣのサンプル列x(0), …, x(L-1)より減算部２３０で減算し、その結果を図１２に示すようにサンプル列v(0), …, v(L-1)とする（Ｓ３）。つまり
n=0, …, p-1でv(n)＝x(n)−u(n)′
n=p, …, L-1でv(n)＝x(n)
とする。x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)に利得βを掛け算した後、このサンプル列をフレーム内の先頭位置にずらしてサンプル列ｕ(n)′としてもよい。

サンプル列v(0), …, v(L-1)を予測誤差生成部５１へ入力して、図１７、１８または図２１Ａで説明した自己回帰型予測により予測誤差信号y(0), …, y(L-1)を生成する（Ｓ５）。
類似サンプル列x(n+τ), …, x(n+τ+p-1)の位置τ及び利得βの決定は参考例４において説明したと同様に選択決定制御部２６０による制御のもとに行う。
このようにして決定されたτ，βを用いて生成したサンプル列v(p), …, v(L-1)に対する予測誤差信号を生成し（Ｓ４）、またその時用いたτとβを表わす補助情報ＡＩを補助情報生成部２７０で生成し（Ｓ５）、更に必要に応じて補助情報ＡＩを補助情報符号化部２８０で符号Ｃ_AIに符号化する。符号化器によるフレームＦＣの入力ディジタル信号に対する符号化符号の一部に補助情報ＡＩ又は符号Ｃ_AIを加える。

上述においてτの値は、予測次数ｐより大きい方がよく、類似サンプル列u(n)の長さΔＵとτとの和ΔＵ＋τがL-1以下、つまりx(τ+ΔU)が当該フレームＦＣから外れない範囲でτを決めればよい。類似サンプル列u(n)の長さΔＵはτ以下であればよく、予測次数ｐに関係しない、ｐ以下でも以上でもよいがp/2以上が好ましい。更に類似サンプル列u(n)
の先頭位置をフレームＦＣ内の先頭位置と必ずしも一致させなくてもよい、つまりu(n)は例えばn=3, …, 3+ΔUとしてもよい。類似サンプル列u(n)に掛ける利得βはサンプルに依存した重みをつけてもよい、つまりu(n)に予め決めた窓関数ω(n)を掛けてもよく、この
場合は補助情報はτを表すものだけでよい。

参考例１１と対応する予測合成処理方法の参考例を図３３、３４、３５を参照して説明する。この予測合成処理方法は、図１４、１５、１６で説明した参考例４の場合と同様に、例えば図１中の復号化器３０内の予測合成部６３に用いられるものであり、特に途中のフレームから復号する場合でも連続性、品質がよい復号信号が得られる。
図３３に示す機能構成例は図１４の構成において処理部３００中の代用サンプル列生成部３２０を除去した構成と同様である。ただし予測合成部６３は参考例４の図２０又は２１Ｂで説明したと同様の予測合成処理を行う。

自己回帰型予測により予測合成処理を行うべきディジタル信号（予測誤差信号）の現フレームＦＣのサンプル列y(0)，…，y(L-1)が例えばバッファ１００内に格納されてあり、読出書込部３１０によりサンプル列y(0), …, y(L-1)が読み出される。
サンプル列y(0), …, y(L-1)をその先頭より順次、予測合成部６３へ供給し（Ｓ１）、予測合成処理を行って予測合成信号v(n)'(n=0, ..., L-1)を生成する（Ｓ２）。この予測合成信号v(n)'をバッファ１００に一時格納する。この予測合成には図２０又は２１Ｂで
説明した手法を用いる。

補助情報復号化部３３０により、現フレームＦＣの符号の一部としての補助符号Ｃ_AIを復号し、補助情報を求めこれよりτとβを得る（Ｓ３）。補助情報復号化部３３０には補助情報自体が入力される場合もある。サンプル列取得部３４０によりτを用いて、合成信号（サンプル）列v(n)から予め決められた数、この例ではｐ個の連続するサンプルよりなるサンプル列v(τ), …, v(τ+p)を複製し、つまり予測合成信号列v(n)をそのままとしてv(τ), …, v(τ+p)を取得し（Ｓ４）、このサンプル列をその先頭がフレームＦＣの先頭位置になるようにシフトしてサンプル列u(n)とし、かつこれに補助情報よりの利得βを利得付与部３５０で掛け算して補正サンプル列u(n)′＝βu(n)を生成する（Ｓ５）。

この補正サンプル列u(n)′を予測合成サンプル（信号）列v(n)に加算して正規の予測合成信号x(n)(n=0, ..., L-1)として出力する（Ｓ６）。予測合成サンプル列x(n)は
n=0, …, p-1 で x(n)＝v(n)＋u(n)′
n=p, …, L-1 で x(n)＝v(n)
である。
この参考例１２は参考例１１と対応するものであるから、補正サンプル列u(n)′の長さΔＵはｐに限らず、つまり予測次数とは無関係のもので、予め決められたものであり、また補正サンプル列u(n)′の先頭サンプルの位置は合成信号v(n)の先頭サンプルv(0)と必ずしも一致させるものでなく、これも予め決められたものである。更に利得βは補助情報に含まれることなく、予め決められた窓関数ω(n)によりサンプルu(n)ごとに重み付けする
場合もある。
第１実施形態
以下、本発明によるディジタル信号処理方法を説明する。
この発明の第１実施形態は例えば原ディジタル信号をフレーム単位で符号化する場合に、その一部の処理として自己回帰型予測誤差信号を生成する処理をする際に、あるいは補間フィルタ処理などを行う際に、現フレームの直前（過去）のフレームの末尾のサンプル系列または現フレームの先頭のサンプル系列を別に符号化し、その符号（補助符号）を、原ディジタル信号の現フレームの符号化符号の一部に加える。復号側で前記予測誤差信号を予測合成する際に、あるいは補間フィルタ処理などを行う際に、当該フレームの前（過去）のフレームの符号が存在しない場合に、補助符号を復号し、その復号サンプル列を、当該フレームの予測合成に、前フレームの末尾合成信号として用いる。

第１実施形態の実施例１を図３６及び図３７を参照して説明する。この実施例１は符号化器、例えば図１中の符号化器１０中の予測誤差生成部５１に第１実施形態を適用した場合である。原ディジタル信号Ｓ_M は符号化器１０でフレームごとに符号化され、フレームごとに符号を出力する。その符号化処理の一部における予測誤差生成部５１では例えば図３Ａ、図３Ｂを参照して説明したようにして、その入力サンプル列x(n)を自己回帰型で予測してその予測誤差信号y(n)を生成し、１フレームごとに出力する。
この入力サンプル列x(n)を分岐して補助サンプル列取得部４１０により現フレームＦＣの直前（過去）のフレームの末尾サンプルx(-p), …, x(-1)を、予測誤差生成部５１における予測次数ｐ個分取得し、補助サンプル列とする。この補助サンプル列x(-p), …, x(-1)を補助情報符号化部４２０で符号化し、補助符号Ｃ_A を生成し、この補助符号Ｃ_A をその現フレームＦＣの原ディジタル信号の符号化符号の一部とする。この例では主符号Ｉｍ、誤差符号Ｐｅと補助符号Ｃ_A を合成部１９で合成して現フレームＦＣの符号の組として出力し、伝送又は記録する。

補助情報符号化部４２０では必ずしも符号化することなくx(-p), …, x(-1)（一般にはＰＣＭ符号）を、補助サンプル列であることを表わすコードを付加して出力してもよい。好ましくは例えば差分ＰＣＭ符号、予測符号（予測誤差＋予測係数）、ベクトル量子化符号などで圧縮符号化する。
前フレームの末尾サンプルを用いず、図３７中に破線で示すように現フレームＦＣ中の先頭サンプルの予測次数分、x(0), …, x(p-1)を補助サンプル列として補助サンプル列取得部４１０で取得してもよい。この場合の補助符号を図３７ではＣ_A′として示してある。

実施例１の予測誤差生成と対応する予測合成処理の実施例２を図３８、図３９を参照して説明する。原ディジタル信号Ｓ_M をフレームごとに符号化した符号の組が、各フレームを区別できるように例えば図１中に示す復号化器３０などの復号化器３０に入力される。復号化器３０内にフレームごとの符号の組が各符号に分離され、これらを用いて復号化処理がなされる。その復号化処理の一部に予測誤差信号y(n)を予測合成部６３において自己回帰型で予測合成するディジタル処理を行う。この予測合成処理は例えば図４Ａ、図４Ｂを参照して説明したようにして行われる。つまり現フレームＦＣの予測誤差信号y(n)の先頭部y(0), …, y(p-1)の予測合成には前（過去）のフレームの予測合成信号の中の末尾サンプルx(-p), …, x(-1)を必要とする。

しかし、伝送途中であるパケットが欠落して、前フレームの符号組（Im, Pe, C_A）が得られない場合やランダムアクセスによる、連続する複数のフレームの符号組の途中のフレームの符号組から復号化処理を行う場合など、前（過去）フレームの符号組が存在しない場合は、これを欠落検出部４５０で検出し、分離部３２で分離された補助符号Ｃ_A(又はＣ_A′)（実施例１で説明した補助符号Ｃ_A又はＣ_A′）を補助情報復号化部４６０で復号化して補助サンプル列x(-p), …, x(-1)（又はx(0), …, x(p-1)）を生成し、この補助サンプル列を前フレームの予測合成末尾サンプル列x(-p), …, x(-1)として予測合成部６３に入力し、その後、現フレームの予測誤差信号y(0), …, y(L-1)を順次予測合成部６３に入力して、予測合成処理を行い、合成信号x(0), …, x(L-1)を生成する。補助符号Ｃ_A(Ｃ_A′)は２重になり冗長であるが前フレーム依存することなく、連続性、品質の良い予測合成信号が得られる。補助情報復号化部４６０での復号化処理方法は、図３６中の補助情報符号化部４２０の符号化処理方法と対応したものを用いる。

上述図３６〜３９では例えば図１における符号化器１０内の予測誤差生成部５１と復号化器３０内の予測合成器６３とに関連したディジタル信号処理について説明したが、同様の手法を図１のアップサンプリング部１６及び３４内で使用される図２Ａに示したＦＩＲフィルタに関連したディジタル信号処理にも適用することができる。その場合は図３６の予測誤差生成部５１及び図３８の予測合成部６３の代わりに括弧内に示すようにそれぞれ図２ＡのＦＩＲフィルタを使用する。信号処理手順は図３６〜３９で説明した処理とまったく同様である。

図３６〜３９の実施例の最大の特徴は、図１における符号化、復号化システムにおいて、符号化処理の中間段階の信号である例えば予測誤差生成部５１の入力信号、即ち誤差信号の前フレームの末尾サンプル列（または現フレームの先頭サンプル列）を現フレームの補助符号C_Aとして他の符号Im, Peとともに送出するので、受信側ではフレームの欠落が検出された場合、次のフレームにおいて予測合成部６３においては現フレームで入手した補助符号から得たサンプル列を現フレームの誤差信号の先頭に付加して直ちに予測合成処理を開始することができる利点がある。

補助符号としては前述のように各種の符号を使用できるが、補助サンプル列は例えば予測次数程度のわずかな数のサンプルなので、補助符号C_Aとして、例えばサンプル列のＰＣＭ符号を用いた場合には、復号側においてフレーム欠落検出後、現フレームの補助符号C_Aをそのまま生の補助サンプル列データとして使用可能であり復号を直ちに開始できる。この手法をアップコンバート部のＦＩＲフィルタに適用した場合も同様の効果がある。
応用参考例１
例えばインターネット上で映像、音声等が配信される場合、利用者はどのフレームからでもランダムアクセスできるのではなく、一般に図４０に示すスーパーフレームＳＦを構成するフレーム列の開始フレームFHの先頭P_Hでのみランダムアクセスが可能である。各フレームには前述のディジタル信号処理を受けた予測誤差信号の予測誤差符号Peの他、主符号Im、補助符号C_Aが挿入され、これらフレームからなるスーパーフレームFSは、例えばパケットに格納されて伝送される。

受信側が開始フレームをランダムアクセスした時点では、それより過去のフレームの情報を持っていないので、その開始フレーム内のサンプルのみで処理を完結する。その場合にも前述の各参考例で説明したこの発明によるディジタル信号処理をそのフレームに施しておくことにより、ランダムアクセス時点から急速に線形予測の精度を高めることができ、短時間に高品質の受信を開始できる。
ランダムアクセスの開始フレームに限り、過去のフレームのサンプルを使用せずに開始フレーム内のサンプルだけでディジタル処理を完結する。このため、時間的に前から線形予測する処理と、時間的に後から予測する処理のいずれも可能である。一方、各フレーム境界P_Fでは、直前のフレームのサンプルを利用した線形予測処理を開始することができる。

図４１Ａは図１７、２１Ａ、３０で説明した参考例に適用可能な応用参考例を示す。この参考例では、符号化器１０の処理部５００は予測誤差生成部５１と、後ろ向き予測部５１１と、判定部５１２と、選択部５１３と、補助情報符号化部５１４とを有している。また、図示してないが、符号化器１０は主符号を生成する符号化器、予測誤差信号y(n)を符号化して予測誤差符号Peを出力する符号化器などを有している。符号Im, Pe, C_Aは合成部１９でパケットに格納され、出力される。
この応用参考例では、後ろ向き予測部５１１で開始フレームの先頭シンボルから過去の方向に線形予測処理を行う。予測誤差生成部５１は全てのフレームのサンプルに対し前向き線形予測処理を行う。判定部５１２は予測誤差生成部５１により開始フレームのサンプルに対し前向き線形予測処理して得た予測誤差を符号化し、また後ろ向き予測部５１１により開始フレームのサンプルを後ろ向き線形予測処理されて得られた予測誤差と符号化し、これらの符号量を比較し、小さいほうを選択する選択情報SLを選択部５１３に与える。選択部５１３は開始フレームについて符号量の小さいほうの予測誤差信号y(n)を選択出力し、以降のフレームについては予測誤差生成部５１の出力を選択出力する。選択情報SLは補助情報符号化部５１４で符号化され補助符号C_Aとして出力される。

図４１Ｂは図４１Ａの符号化器１０に対応する復号化器３０を示し、図２０、２１Ｂ，３３の参考例に適用可能である。分離部３２でパケットから分離された主符号Im及び予測誤差符号Peは図示してない復号器で復号される。処理部６００は、予測合成部６３と、後ろ向き予測合成部６３１と、補助情報復号部６３２と、選択部６３３とを有している。予測誤差符号Peから復号された予測誤差信号y(n)は全てのフレームのサンプルについて予測合成部６３で予測合成処理される。一方、後ろ向き予測合成部６３１は開始フレームについてのみ後ろ向き予測合成を行う。補助情報復号部６３２により補助情報C_Aが復号されて選択情報SLが得られ、これにより選択部６３３を制御して開始フレームについて予測合成部６３の出力か、または後ろ向き予測合成部６３１の出力かを選択する。以降のフレームについては全て予測合成部６３の出力を選択する。
応用参考例２
前述したように、図１７及び２１Ａの参考例により符号化側においてサンプル列に予測誤差生成処理を行うと、フレームの先頭サンプルx(0)はそのまま予測誤差サンプルy(0)として出力され、以降サンプルx(1), x(2), ..., x(p-1)に対し、１次の予測処理、２次の
予測処理、・・・ｐ次の予測処理が行われる。即ち、図４０で示したランダムアクセス開始フレームの先頭サンプルは元のサンプルx(0)と同じ振幅を有し、２番目の予測値、３番目の予測値と予測次数が増加するにつれ予測精度が高まり、その予測誤差の振幅は小さくなる。このことを利用して、エントロピー符号化のパラメータを調整することにより符号量を減らすことが可能である。図４２Ａはそのようなエントロピー符号化のパラメータを調整可能な符号化器１０とその処理部５００の構成を示し、図４２Ｂは図４２Ａに対応する復号化器３０とその処理部６００の構成を示す。

図４２Ａに示すように、処理部５００は予測誤差生成部５１と、符号化部５２０と、符号化テーブル５３０と、補助情報符号化部５４０とを含んでいる。予測誤差生成部５１はサンプルx(n)に対し前述の図１７又は２１Ａの予測誤差生成処理を行い、予測誤差信号サンプルy(n)を出力する。符号化部５２０は例えば符号化テーブル５３０を参照してハフマン符号化を行う。この例ではフレームの振幅が大きい先頭サンプルx(0)と、２番目のサンプルx(1)に対しては専用のテーブルＴ１を使用して符号化を行い、３番目以降のサンプルx(2), x(3), ...予め決めた複数のサンプル毎に最大振幅値を求め、その値により複数テ
ーブル、ここでは２つのテーブルＴ２，Ｔ３の１つを選択し、その複数のサンプルをそれぞれ符号化して誤差符号Peを出力する。また、その複数のサンプル毎にどの符号化テーブルを選択したかを表す選択情報STを出力する。選択情報STは補助情報符号化部５４により符号化され補助情報C_Aとして出力される。複数フレーム分の符号Pe, C_Aは主符号Imと共に合成部１９でパケットに格納され、送出される。

図４２Ｂに示すように復号化器３０の処理部６００は、補助符号復号化部６３２と、復号部６４０と、復号テーブル６４１と、予測合成部６３とを含んでいる。補助情報復号部６３２は分離部３２からの補助符号C_Aを復号して選択情報STを復号部６４０に与える。復号テーブル６４１は図４２Ａの符号化器１０における符号化テーブル５３０と同じものを使用する。復号部６４０は開始フレームの先頭と次の２つの予測誤差符号Peに対して復号テーブルＴ１を使用して復号し、予測誤差信号サンプルy(0), y(1)を出力する。以降の予測誤差符号Peに対しては前記複数符号毎に選択情報STにより指定されたテーブルT2又はT3の１つを選択して復号を行い、予測誤差信号サンプルy(n)を出力する。予測合成部６３は前述の図２０又は２１Ｂの予測合成処理を適用したものであり、予測誤差信号y(n)を予測合成処理して予測合成信号x(n)を出力する。
他の変形例
第２参考形態及び第１実施形態は自己回帰型フィルタを用いる場合に限らず、第１参考形態と同様に一般にＦＩＲフィルタのような処理にも適用できる。更に、上述した各参考例において代用サンプル列ＡＳ、ＡＳ′としては、その各サンプルの上位桁（ビット）だけを用いてもよく、あるいはＡＳ、ＡＳ′のもととなる現フレームから取り出したサンプル列ΔＳ、ΔＳ′の各サンプルの上位桁（ビット）だけを用いて、ＡＳ、ＡＳ′を求めてもよい。

上述では、現フレームの処理に、前又は／及び後のフレームのサンプル列の代用として、現フレーム内のサンプル列を利用したが、そのような代用サンプル列を用いることなく現フレーム内でのサンプルのみで完結するようにしてもよい。
例えばタップ数が少ない短いフィルタにおいては、例えばアップサンプルなどのあとにサンプル値を平滑化または補間する場合には簡単な外挿も可能である。即ち例えば図４３及び図４４においてバッファに現フレームのサンプル列Ｓ_FC（＝x(1), x(3), x(5), …）が格納され、このサンプリング周波数を２倍にアップサンプリングする場合、制御部の制御のもとに図４３Ａに示すように、現フレームＦＣの先頭サンプルx(0)を、現フレームＦＣのそれに近いサンプルx(1)、x(3)などから外挿部で外挿し、サンプルx(2)は両隣りのサンプルx(1)とx(3)との平均値とし（内挿し）て内挿部により求め、サンプルx(4)以後はフィルタ処理により補間推定する。例えばサンプルx(4)はx(1), x(3), x(5), x(7)から７タップのＦＩＲフィルタにより推定する。この場合１つ置きの３つのタップのタップ係数（フィルタ係数）はゼロとする。これら推定したサンプルx(0)、x(2)、および入力サンプルx(1)x(3)を、図４３Ａに示すサンプル列になるようにフィルタ出力に対し合成部で合成する。

サンプルx(0)の外挿の方法は図４３Ｂに示すように最も近いサンプルｘ(1)をそのまま
用いる。あるいは図４３Ｃに示すように、近くの２つのサンプルx(1)、x(3)を結ぶ直線９１を延長してサンプルx(0)時点の値をサンプルx(0)の値とする（２点直線外挿）。あるいは図４３Ｄに示すように近くの３つのサンプルｘ(1)、x(3)、x(5)に近い直線（最小２乗直線）９２を延長してサンプルx(0)時点の値をサンプルx(0)とする（３点直線外挿）。あるいは図４３Ｅに示すように近くの３つのサンプルｘ(1), x(3), x(5)に近い２次曲線を延長してサンプルx(0)時点の値をサンプルx(0)とする（３点２次関数外挿）。

上述における処理対象ディジタル信号は、一般にフレーム単位での処理であるが、当該フレームの前又は／及び後のフレームにまたがって処理を行うフィルタ処理を必要とする信号であれば、どのようなものでもよく、逆に云えばこの発明はそのようなフィルタ処理を必要とする処理を対象とするものであり、符号化処理や復号化処理の一部の処理に限られるものでない、符号化処理、復号化処理に適用する場合も、可逆符号化、可逆復号化、非可逆符号化、非可逆復号化の各処理の何れにも利用されるものである。
上述したこの発明のディジタル処理器（図には処理部として表示しているものもある）はコンピュータによりプログラムを実行させて機能させることもできる。つまり上述したこの発明の各種ディジタル信号処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスクなどの記録媒体から、あるいは通信回線を介してコンピュータ内にインストールして、そのプログラムを実行させればよい。

上述したこの発明の参考例によれば、例えば符号化に用いるこの発明によるディジタル信号処理方法は次のような構成であるとも云える。
（Ａ）フレーム毎にディジタル信号を符号化する符号化方法に用いられ、現サンプルと、少なくとも直前のｐ（ｐは１以上の整数）個のサンプルと直後のＱ（Ｑは１以上の整数）サンプルのうちいずれかを線形結合するフィルタによる処理方法であって、ここでサンプルとは入力信号でも予測誤差などの中間信号でもよい。
現フレームの先頭サンプルの直前のｐ個のサンプルとして、現フレーム内の一部の連続するｐ個のサンプルを用いたｐ個の代用サンプルを配し、
前記フィルタにより先頭サンプルとその直前に配された前記代用サンプルの少なくとも一部とを線形結合し、又は現フレームの末尾サンプルの直後のＱ個のサンプルとして、現フレーム内の一部の連続するＱ個のサンプルを用いたＱ個の代用サンプルを配し、
前記フィルタにより末尾サンプルとその直後に配された代用サンプルの少なくとも一部とを線形結合することを特徴とする。

また例えば復号化に用いるこの発明によるディジタル信号処理方法は次のような構成であるとも云える。
（Ｂ）フレーム毎にディジタル信号を再生する復号化方法に用いられ、現サンプルと、少なくとも直前のｐ（ｐは１以上の整数）個のサンプルと直後のＱ（Ｑは１以上の整数）サンプルのうちいずれかを線形結合するフィルタによる処理方法であって、ここでサンプルは予測誤差などの中間信号であり、
直前のフレームが存在しない場合、 現フレームの先頭サンプルの直前のｐ個の代用サンプルとして現フレーム内の一部の連続するｐ個のサンプルを用い、前記フィルタにより先頭サンプルと代用サンプルの少なくとも一部とを線形結合し、
直後のフレームが存在しない場合、
現フレームの末尾サンプルの直後のＱ個の代用サンプルとして現フレーム内の一部の連続するＱ個のサンプルを用い、前記フィルタにより末尾サンプルと代用サンプルの少なくとも一部とを線形結合することを特徴とする。

この発明を使用することにより、送信信号に対し任意の時点のフレームでアクセスしても、そのフレームから直ちに再生が可能となる（ランダムアクセスが可能となる）ので、例えばインターネットを介して配信される音声、映像コンテンツの送受信に利用できる。

Claims (4)

1. ディジタル信号のフレーム単位での符号化に用いられ、当該フレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの前のフレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの後ろのフレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、のうち少なくとも１つのサンプル系列を用いて当該フレームの上記ディジタル信号についてフィルタリング又は予測処理をするディジタル信号処理方法であって、
   当該フレームの上記ディジタル信号を符号化して当該フレームの主符号を生成するステップと、
   上記少なくとも１つのサンプル系列を、当該フレームの上記ディジタル信号とは別に符号化して得た補助符号を生成するステップと、
   上記主符号と上記補助符号とを当該フレームの符号に含むステップ、
   とを含むことを特徴とするディジタル信号処理方法。
2. フレーム単位の復号化に用いられるディジタル信号処理方法であって、
   当該フレームの符号から主符号と補助符号とを分離するステップと、
   当該フレームの主符号を復号して当該フレームのサンプル系列を得るステップと、
   当該フレームの補助符号を復号して当該フレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの前のフレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの末尾の連続する一部のサンプル系列、当該フレームの後ろのフレームの先頭の連続する一部のサンプル系列、の少なくとも１つのサンプル系列を求めるステップと、
   上記少なくとも１つのサンプル系列を、当該フレームの前のフレームの末尾の補助サンプル系列又は当該フレームの後ろのフレームの先頭の補助サンプル系列として当該フレームの上記サンプル系列についてフィルタリング又は予測するステップ、
   とを含むことを特徴とするディジタル信号処理方法。
3. 請求項１又は２に記載したディジタル信号処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
4. 請求項１又は２に記載したディジタル信号処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。

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