JP6508551B2 - Decryption apparatus and method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、復号装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、周波数帯域の拡大により、音楽信号をより高音質に再生できるようにする復号装置および方法、並びにプログラムに関する。 The present invention relates to a decoding apparatus and method, and a program, and more particularly to a decoding apparatus and method, and a program that can reproduce music signals with higher sound quality by expanding a frequency band.
近年、インターネット等を介して音楽データを配信する音楽配信サービスが広まりつつある。この音楽配信サービスでは、音楽信号を符号化することで得られる符号化データを音楽データとして配信する。音楽信号の符号化手法としては、ダウンロードの際に時間がかからないように、符号化データのファイル容量を抑えてビットレートを低くする符号化手法が主流となっている。 BACKGROUND In recent years, music distribution services for distributing music data via the Internet etc. are becoming widespread. In this music distribution service, encoded data obtained by encoding a music signal is distributed as music data. As a coding method for music signals, a coding method for reducing the file capacity of coded data and lowering the bit rate has become mainstream so that it does not take time for downloading.
このような音楽信号の符号化手法としては、大別して、MP3(MPEG(Moving Picture Experts Group) Audio Layer3)(国際標準規格ISO/IEC 11172-3)等の符号化手法やHE-AAC(High Efficiency MPEG4 AAC)(国際標準規格ISO/IEC 14496-3)等の符号化手法が存在する。 Encoding methods for such music signals are roughly classified into encoding methods such as MP3 (MPEG (Moving Picture Experts Group) Audio Layer 3) (international standard ISO / IEC 11172-3), and HE-AAC (High Efficiency). There are coding methods such as MPEG4 AAC (international standard ISO / IEC 14496-3).
MP3に代表される符号化手法では、音楽信号のうちの人間の耳には知覚され難い約15kHz以上の高周波数帯域(以下、高域と称する)の信号成分を削除し、残った低周波数帯域(以下、低域と称する)の信号成分を符号化する。このような符号化手法を、以下、高域削除符号化手法と称する。この高域削除符号化手法では、符号化データのファイル容量を抑えることができる。しかしながら、高域の音は、僅かながら人間に知覚可能なので、符号化データを復号することで得られる復号後の音楽信号から、音を生成して出力すると、原音がもつ臨場感が失われていたり、音がこもったりするといった音質の劣化が生じていることがあった。 In the encoding method represented by MP3, the signal component of the high frequency band (hereinafter referred to as high frequency band) of about 15 kHz or more which is hard to be perceived by the human ear in the music signal is deleted and the remaining low frequency band The signal component (hereinafter referred to as the low band) is encoded. Hereinafter, such a coding method is referred to as a high frequency band deletion coding method. In this high frequency band deletion encoding method, the file capacity of encoded data can be suppressed. However, since the sound in the high region is slightly perceptible to humans, when the sound is generated and output from the music signal after decoding obtained by decoding the encoded data, the presence of the original sound is lost. In some cases, the sound quality is degraded, such as the sound being muffled.
これに対して、HE-AACに代表される符号化手法では、高域の信号成分から特徴的な情報を抽出し、低域の信号成分と併せて符号化する。このような符号化手法を、以下、高域特徴符号化手法と称する。この高域特徴符号化手法では、高域の信号成分の特徴的な情報だけを高域の信号成分に関する情報として符号化するので、音質の劣化を抑えつつ、符号化効率を向上させることができる。 On the other hand, in the coding method represented by HE-AAC, characteristic information is extracted from the high frequency band signal component and is encoded together with the low frequency band signal component. Hereinafter, such a coding method is referred to as a high band feature coding method. In this high-frequency feature encoding method, only characteristic information of high-frequency signal components is encoded as information on high-frequency signal components, so it is possible to improve the coding efficiency while suppressing deterioration in sound quality. .
この高域特徴符号化手法で符号化された符号化データの復号においては、低域の信号成分と特徴的な情報を復号し、復号後の低域の信号成分と特徴的な情報から、高域の信号成分を生成する。このように、高域の信号成分を、低域の信号成分から生成することにより、低域の信号成分の周波数帯域を拡大する技術を、以下、帯域拡大技術と称する。 In the decoding of encoded data encoded by this high-frequency feature coding method, the low-frequency signal component and characteristic information are decoded, and the low-frequency signal component after decoding and the characteristic information are high. Generate the signal component of the As described above, a technique for expanding the frequency band of the low band signal component by generating the high band signal component from the low band signal component is hereinafter referred to as a band expansion technology.
帯域拡大技術の応用例のひとつとして、上述した高域削除符号化手法による符号化データの復号後の後処理がある。この後処理においては、符号化で失われた高域の信号成分を、復号後の低域の信号成分から生成することで、低域の信号成分の周波数帯域を拡大する(特許文献1参照)。なお、特許文献1の周波数帯域拡大の手法を、以下、特許文献1の帯域拡大手法と称する。
As one application example of the band expansion technique, there is post-processing after decoding of encoded data by the above-described high frequency band elimination coding technique. In this post-processing, the frequency band of the low frequency band signal component is expanded by generating the high frequency band signal component lost in coding from the low frequency band signal component after decoding (see Patent Document 1). . In addition, the method of frequency band expansion of
特許文献1の帯域拡大手法では、装置は、復号後の低域の信号成分を入力信号として、入力信号のパワースペクトルから、高域のパワースペクトル(以下、適宜、高域の周波数包絡と称する)を推定し、その高域の周波数包絡を有する高域の信号成分を低域の信号成分から生成する。
In the band expansion method of
図1は、入力信号としての復号後の低域のパワースペクトルと、推定した高域の周波数包絡の一例を示している。 FIG. 1 shows an example of a low frequency power spectrum after decoding as an input signal and an estimated high frequency envelope.
図1において、縦軸は、パワーを対数で示し、横軸は、周波数を示している。 In FIG. 1, the vertical axis indicates power in logarithm, and the horizontal axis indicates frequency.
装置は、入力信号に関する符号化方式の種類や、サンプリングレート、ビットレート等の情報(以下、サイド情報と称する)から、高域の信号成分の低域端の帯域(以下、拡大開始帯域と称する)を決定する。次に、装置は、低域の信号成分としての入力信号を複数のサブバンド信号に分割する。装置は、分割後の複数のサブバンド信号、すなわち、拡大開始帯域より低域側(以下、単に、低域側と称する)の複数のサブバンド信号のそれぞれのパワーの、時間方向についてのグループ毎の平均(以下、グループパワーと称する)を求める。図1に示されるように、装置は、低域側の複数のサブバンドの信号のそれぞれのグループパワーの平均をパワーとし、かつ、拡大開始帯域の下端の周波数を周波数とする点を起点とする。装置は、その起点を通る所定の傾きの一次直線を、拡大開始帯域より高域側(以下、単に、高域側と称する)の周波数包絡として推定する。なお、起点のパワー方向についての位置は、ユーザにより調整可能とされる。装置は、高域側の複数のサブバンドの信号のそれぞれを、推定した高域側の周波数包絡となるように、低域側の複数のサブバンドの信号から生成する。装置は、生成した高域側の複数のサブバンドの信号を加算して高域の信号成分とし、さらに、低域の信号成分を加算して出力する。これにより、周波数帯域の拡大後の音楽信号は、本来の音楽信号により近いものとなる。したがって、より高音質の音楽信号を再生することが可能となる。 The apparatus refers to a band at the low band end of a signal component of a high band (hereinafter referred to as an expansion start band) from information such as the type of encoding method regarding the input signal, sampling rate, bit rate etc. (hereinafter referred to as side information). To determine). Next, the apparatus divides the input signal as the low-pass signal component into a plurality of sub-band signals. The apparatus is configured to group, in the time direction, respective powers of a plurality of divided subband signals, that is, a plurality of subband signals on the lower side (hereinafter simply referred to as the lower side) than the expansion start band. An average of the group powers (hereinafter referred to as group power) is calculated. As shown in FIG. 1, the apparatus starts from a point where power is an average of group powers of signals of a plurality of subbands on the lower band side and a frequency at the lower end of the expansion start band is a frequency. . The apparatus estimates a linear line of a predetermined slope passing through the origin as a frequency envelope on the higher side (hereinafter, simply referred to as the higher side) than the expansion start band. The position of the starting point in the power direction is adjustable by the user. The apparatus generates signals of the plurality of sub-bands on the high band side from the signals of the plurality of sub-bands on the low band side so as to be the estimated frequency envelope on the high band side. The apparatus adds the generated signals of the plurality of sub bands on the high band side to generate a high band signal component, and further adds and outputs a low band signal component. Thereby, the music signal after the expansion of the frequency band becomes closer to the original music signal. Therefore, it is possible to reproduce music signals with higher sound quality.
上述した特許文献1の帯域拡大手法は、様々な高域削除符号化手法や様々なビットレートの符号化データについて、その符号化データの復号後の音楽信号についての周波数帯域を拡大することができるという特長を有している。
The band expansion method of
しかしながら、特許文献1の帯域拡大手法は、推定した高域側の周波数包絡が所定の傾きの一次直線となっている点で、すなわち、周波数包絡の形状が固定となっている点で改善の余地がある。
However, there is room for improvement in the band expansion method of
すなわち、音楽信号のパワースペクトルは様々な形状を持っており、音楽信号の種類によっては、特許文献1の帯域拡大手法により推定される高域側の周波数包絡から大きく外れる場合も少なくない。
That is, the power spectrum of the music signal has various shapes, and depending on the type of the music signal, the frequency envelope of the high frequency side estimated by the band expansion method of
図2は、例えば、ドラムを1度強く叩いたときのような、時間的に急激な変化を伴うアタック性の音楽信号(アタック性音楽信号)の本来のパワースペクトルの一例を示している。 FIG. 2 shows an example of the original power spectrum of an attacking music signal (attacking music signal) accompanied by a sudden change in time, such as when the drum is hit hard once.
なお、図2には、特許文献1の帯域拡大手法により、アタック性音楽信号のうちの低域側の信号成分を入力信号として、その入力信号から推定した高域側の周波数包絡についても併せて示されている。
In FIG. 2, with the signal component on the low band side of the attacking music signal as the input signal by the band expansion method of
図2に示されるように、アタック性音楽信号の本来の高域側のパワースペクトルは、ほぼ平坦となっている。 As shown in FIG. 2, the power spectrum on the high frequency side of the attacking music signal is substantially flat.
これに対して、推定した高域側の周波数包絡は、所定の負の傾きを有しており、起点で、本来のパワースペクトルに近いパワーに調節したとしても、周波数が高くなるにつれて本来のパワースペクトルとの差が大きくなる。 On the other hand, the estimated high-frequency side frequency envelope has a predetermined negative slope, and even if the power source is adjusted to a power close to the original power spectrum, the original power is increased as the frequency increases. The difference with the spectrum is large.
このように、特許文献1の帯域拡大手法では、推定した高域側の周波数包絡は、本来の高域側の周波数包絡を高精度に再現することができない。その結果、周波数帯域の拡大後の音楽信号から音を生成して出力すると、聴感上、原音よりも音の明瞭性が失われていることがあった。
As described above, in the band expansion method of
また、前述のHE-AAC等の高域特徴符号化手法では、符号化される高域の信号成分の特徴的な情報として、高域側の周波数包絡が用いられるが、復号側で本来の高域側の周波数包絡を高精度に再現することが求められる。 Further, in the above-described high-frequency feature coding method such as HE-AAC, although the high-frequency side frequency envelope is used as characteristic information of the high-frequency signal component to be coded, the original high frequency is used on the decoding side It is required to reproduce the frequency envelope on the band side with high accuracy.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、周波数帯域の拡大により、音楽信号をより高音質に再生することができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to reproduce music signals with higher sound quality by expanding a frequency band.
本技術の一側面の復号装置は、入力された符号化データを、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化する非多重化手段と、前記低域符号化データを復号した低域信号を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割手段と、前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを算出する特徴量算出手段と、前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれを、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算し、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和を求めることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出手段と、前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域サブバンド信号を生成する高域信号生成手段と、それぞれの前記低域サブバンド信号と、前記高域信号生成手段によって生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とを合成して出力する合成手段とを備える。 A decoding device according to an aspect of the present technology demultiplexes input coded data into low-pass coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high-pass signal, and A low band signal obtained by decoding low band encoded data is divided into a plurality of low band sub-bands, and sub-band dividing means for generating a low band sub-band signal for each low band sub-band; and for each low band sub-band , using said low-frequency subband signal, a feature amount calculating means for calculating a low-frequency sub-band power, each of the estimated coefficients indicated by the index, is multiplied by each of the low frequency sub-band power, the High-frequency sub-band power for calculating high-frequency sub-band power of the high-frequency sub-band signal of the high-frequency signal by calculating the sum of the respective low-frequency sub-band powers multiplied by an estimation coefficient High band signal generation means for generating the high band sub-band signal using the output means, the high band sub-band power, and the low band sub-band signal of the mapping source, and the respective low band sub-band signals And combining means for combining and outputting the high band sub-band signals generated by the high band signal generating means.
本技術の一側面の復号方法またはプログラムは、入力された符号化データを、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化する非多重化ステップと、前記低域符号化データを復号した低域信号を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割ステップと、前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを算出する特徴量算出ステップと、前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれを、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算し、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和を求めることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出ステップと、前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域サブバンド信号を生成する高域信号生成ステップと、それぞれの前記低域サブバンド信号と、前記高域信号生成ステップの処理によって生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とを合成して出力する合成ステップとを含む。 A decoding method or program according to one aspect of the present technology demultiplexes input coded data into low-pass coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high-pass signal. A subband dividing step of dividing the low band signal obtained by decoding the low band encoded data into a plurality of low band sub-bands and generating a low band sub-band signal for each low band sub-band; and the low band sub-band each, using said low-frequency subband signal, a feature amount calculating step of calculating a low frequency sub-band power, each of the estimated coefficients indicated by the index, is multiplied by each of the low frequency sub-band power A high band sub-band power of the high band sub-band signal of the high band signal is obtained by obtaining a sum of the respective low band sub-band powers multiplied by the estimation coefficient. A high band signal generation step of generating the high band sub-band signal using the high band sub-band power calculation step, the high band sub-band power, and the low band sub-band signal of the mapping source; And combining the low-pass sub-band signals and the high-pass sub-band signals generated by the process of the high-pass signal generating step.
本技術の一側面においては、入力された符号化データが、低域符号化データと、高域信号の生成に用いる推定係数を示すインデックスとに非多重化され、前記低域符号化データを復号した低域信号が複数の低域サブバンドに分割され、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号が生成され、前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号が用いられて、低域サブバンドパワーが算出され、前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれが、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算され、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和が求められることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーが算出され、前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とが用いられて、前記高域サブバンド信号が生成され、それぞれの前記低域サブバンド信号と、生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とが合成されて出力される。 In one aspect of the present technology, input coded data is demultiplexed into low band coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high band signal, and the low band coded data is decoded. The low band signal is divided into a plurality of low band sub-bands to generate a low band sub-band signal for each low band sub-band, and the low band sub-band signal is used for each low band sub-band, low frequency sub-band power is calculated, the sum of the each of the estimated coefficients indicated by the index is multiplied to each of the low frequency sub-band power, each of the low frequency sub-band power multiplication of the estimated coefficients By calculating the high band sub-band power of the high band sub-band signal of the high band signal, the high band sub-band power and the low band sub-band signal of the mapping source And it is used, the high frequency sub-band signals are generated, and each of the low frequency sub-band signals, each of said high frequency sub-band signals generated are output after being synthesized.
本発明の一側面によれば、周波数帯域の拡大により、音楽信号をより高音質に再生することができる。 According to one aspect of the present invention, the music signal can be reproduced with higher sound quality by the expansion of the frequency band.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(周波数帯域拡大装置に本発明を適用した場合)
2.第2の実施の形態(符号化装置および復号装置に本発明を適用した場合)
3.第3の実施の形態(係数インデックスを高域符号化データに含める場合)
4.第4の実施の形態(係数インデックスと擬似高域サブバンドパワー差分を高域符号化データに含める場合)
5.第5の実施の形態(評価値を用いて係数インデックスを選択する場合)
6.第6の実施の形態(係数の一部を共通にする場合)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
1. First embodiment (when the present invention is applied to a frequency band expanding device)
2. Second embodiment (when the present invention is applied to a coding apparatus and a decoding apparatus)
3. Third embodiment (when coefficient index is included in high band encoded data)
4. Fourth embodiment (when coefficient index and pseudo high band sub-band power difference are included in high band encoded data)
5. Fifth embodiment (when selecting a coefficient index using an evaluation value)
6. Sixth embodiment (when a part of coefficients is shared)
<1.第1の実施の形態>
第1の実施の形態では、高域削除符号化手法で符号化データを復号することで得られる復号後の低域の信号成分に対して、周波数帯域を拡大させる処理(以下、周波数帯域拡大処理と称する)が施される。
<1. First embodiment>
In the first embodiment, a process of expanding the frequency band to the low-pass signal component after decoding obtained by decoding the encoded data by the high-pass deletion coding method (hereinafter referred to as frequency band expansion processing Is called).
[周波数帯域拡大装置の機能的構成例]
図3は、本発明を適用した周波数帯域拡大装置の機能的構成例を示している。
[Functional Configuration Example of Frequency Band Expansion Device]
FIG. 3 shows a functional configuration example of a frequency band expanding device to which the present invention is applied.
周波数帯域拡大装置10は、復号後の低域の信号成分を入力信号として、その入力信号に対して、周波数帯域拡大処理を施し、その結果得られる周波数帯域拡大処理後の信号を出力信号として出力する。 Frequency band expansion device 10 performs frequency band expansion processing on the input signal using the low-pass signal component after decoding as an input signal, and outputs the signal after frequency band expansion processing obtained as a result as an output signal Do.
周波数帯域拡大装置10は、低域通過フィルタ11、遅延回路12、帯域通過フィルタ13、特徴量算出回路14、高域サブバンドパワー推定回路15、高域信号生成回路16、高域通過フィルタ17、および信号加算器18から構成される。
The frequency band expansion device 10 includes a
低域通過フィルタ11は、入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、フィルタリング後の信号として、低域の信号成分である低域信号成分を遅延回路12に供給する。
The
遅延回路12は、低域通過フィルタ11からの低域信号成分と後述する高域信号成分とを加算する際の同期をとるために、低域信号成分を、一定の遅延時間だけ遅延して信号加算器18に供給する。
The
帯域通過フィルタ13は、それぞれ異なる通過帯域を持つ帯域通過フィルタ13−1乃至13−Nから構成される。帯域通過フィルタ13−i(1≦i≦N)は、入力信号のうちの所定の通過帯域の信号を通過させ、複数のサブバンド信号のうちの1つとして、特徴量算出回路14および高域信号生成回路16に供給する。
The
特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号と、入力信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、高域サブバンドパワー推定回路15に供給する。ここで、特徴量とは、入力信号の、信号としての特徴を表す情報である。
The feature
高域サブバンドパワー推定回路15は、特徴量算出回路14からの、1または複数の特徴量に基づいて、高域のサブバンド信号のパワーである高域サブバンドパワーの推定値を高域サブバンド毎に算出し、これらを高域信号生成回路16に供給する。
The high frequency sub-band
高域信号生成回路16は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号と、高域サブバンドパワー推定回路15からの複数の高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、高域の信号成分である高域信号成分を生成し、高域通過フィルタ17に供給する。
The high band
高域通過フィルタ17は、高域信号生成回路16からの高域信号成分を、低域通過フィルタ11における遮断周波数に対応する遮断周波数でフィルタリングし、信号加算器18に供給する。
The
信号加算器18は、遅延回路12からの低域信号成分と、高域通過フィルタ17からの高域信号成分とを加算し、出力信号として出力する。
The
なお、図3の構成においては、サブバンド信号を取得するために帯域通過フィルタ13を適用するようにしたが、これに限らず、例えば、特許文献1に記載されているような帯域分割フィルタを適用するようにしてもよい。
In the configuration of FIG. 3, the
また同様に、図3の構成においては、サブバンド信号を合成するために信号加算器18を適用するようにしたが、これに限らず、例えば、特許文献1に記載されているような帯域合成フィルタを適用するようにしてもよい。
Similarly, although the
[周波数帯域拡大装置の周波数帯域拡大処理]
次に、図4のフローチャートを参照して、図3の周波数帯域拡大装置による周波数帯域拡大処理について説明する。
[Frequency band expansion processing of frequency band expansion device]
Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, the frequency band expansion processing by the frequency band expansion device of FIG. 3 will be described.
ステップS1において、低域通過フィルタ11は、入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、フィルタリング後の信号としての低域信号成分を遅延回路12に供給する。
In step S1, the
低域通過フィルタ11は、遮断周波数として任意の周波数を設定することが可能であるが、本実施の形態では、所定の帯域を後述する拡大開始帯域として、その拡大開始帯域の下端の周波数に対応して遮断周波数が設定される。したがって、低域通過フィルタ11は、フィルタリング後の信号として、拡大開始帯域より低域の信号成分である低域信号成分を、遅延回路12に供給する。
The
また、低域通過フィルタ11は、入力信号の高域削除符号化手法やビットレート等の符号化パラメータに応じて、最適な周波数を遮断周波数として設定することもできる。この符号化パラメータとしては、例えば、特許文献1の帯域拡大手法で採用されているサイド情報を利用することができる。
The
ステップS2において、遅延回路12は、低域通過フィルタ11からの低域信号成分を一定の遅延時間だけ遅延して信号加算器18に供給する。
In
ステップS3において、帯域通過フィルタ13(帯域通過フィルタ13−1乃至13−N)は、入力信号を複数のサブバンド信号に分割し、分割後の複数のサブバンド信号のそれぞれを、特徴量算出回路14および高域信号生成回路16に供給する。なお、帯域通過フィルタ13による入力信号の分割の処理については、その詳細を後述する。
In step S3, the band pass filter 13 (the band pass filters 13-1 to 13-N) divides the input signal into a plurality of sub-band signals, and each of the plurality of divided sub-band signals is a feature
ステップS4において、特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号と、入力信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、高域サブバンドパワー推定回路15に供給する。なお、特徴量算出回路14による特徴量の算出の処理については、その詳細を後述する。
In step S4, the feature
ステップS5において、高域サブバンドパワー推定回路15は、特徴量算出回路14からの、1または複数の特徴量に基づいて、複数の高域サブバンドパワーの推定値を算出し、高域信号生成回路16に供給する。なお、高域サブバンドパワー推定回路15による高域サブバンドパワーの推定値の算出の処理については、その詳細を後述する。
In step S5, the high band sub-band
ステップS6において、高域信号生成回路16は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号と、高域サブバンドパワー推定回路15からの複数の高域サブバンドパワーの推定値とに基づいて、高域信号成分を生成し、高域通過フィルタ17に供給する。ここでいう高域信号成分とは、拡大開始帯域より高域の信号成分である。なお、高域信号生成回路16による高域信号成分の生成の処理については、その詳細を後述する。
In
ステップS7において、高域通過フィルタ17は、高域信号生成回路16からの高域信号成分をフィルタリングすることにより、高域信号成分に含まれる低域への折り返し成分等のノイズを除去し、その高域信号成分を信号加算器18に供給する。
In step S7, the
ステップS8において、信号加算器18は、遅延回路12からの低域信号成分と、高域通過フィルタ17からの高域信号成分とを加算し、出力信号として出力する。
In step S8, the
以上の処理によれば、復号後の低域の信号成分に対して、周波数帯域を拡大させることができる。 According to the above process, the frequency band can be expanded with respect to the low frequency band signal component after decoding.
次に、図4のフローチャートのステップS3乃至S6のそれぞれの処理の詳細について説明する。 Next, details of each processing of steps S3 to S6 in the flowchart of FIG. 4 will be described.
[帯域通過フィルタによる処理の詳細]
まず、図4のフローチャートのステップS3における帯域通過フィルタ13による処理の詳細について説明する。
Details of processing by band pass filter
First, details of processing by the
なお、説明の便宜のため、以下においては、帯域通過フィルタ13の個数NをN=4とする。 In the following, the number N of band pass filters 13 is set to N = 4 for the convenience of description.
例えば、入力信号のナイキスト周波数を16等分に分割することで得られる16個のサブバンドのうちの1つを拡大開始帯域とし、それら16個のサブバンドのうちの拡大開始帯域より低域の4個のサブバンドのそれぞれを、帯域通過フィルタ13−1乃至13−4の通過帯域のそれぞれとする。 For example, one of 16 sub-bands obtained by dividing the Nyquist frequency of the input signal into 16 equal parts is set as the expansion start band, and the lower band than the expansion start band of the 16 sub-bands. Let each of four sub-bands be each of the pass band of the band pass filters 13-1 to 13-4.
図5は、帯域通過フィルタ13−1乃至13−4の各通過帯域それぞれの周波数軸上における配置を示している。 FIG. 5 shows the arrangement on the frequency axis of each of the pass bands of the band pass filters 13-1 to 13-4.
図5に示されるように、拡大開始帯域より低域の周波数帯域(サブバンド)のうちの高域から1番目のサブバンドのインデックスをsb、2番目のサブバンドのインデックスをsb-1、I番目のサブバンドのインデックスをsb-(I-1)とすると、帯域通過フィルタ13−1乃至13−4それぞれは、拡大開始帯域より低域のサブバンドのうち、インデックスがsb乃至sb-3のサブバンドのそれぞれを、通過帯域として割り当てる。 As shown in FIG. 5, the index of the first sub-band from the high frequency side of the frequency band (sub-band) lower than the expansion start band is sb, the index of the second sub-band is sb-1, I Assuming that the index of the second subband is sb- (I-1), each of the band pass filters 13-1 to 13-4 has an index of sb to sb-3 among subbands lower than the expansion start band. Each of the subbands is assigned as a passband.
なお、本実施の形態では、帯域通過フィルタ13−1乃至13−4の通過帯域のそれぞれは、入力信号のナイキスト周波数を16等分することで得られる16個のサブバンドのうちの所定の4個のそれぞれであるものとしたが、これに限らず、入力信号のナイキスト周波数を256等分することで得られる256個のサブバンドのうちの所定の4個のそれぞれであるようにしてもよい。また、帯域通過フィルタ13−1乃至13−4のそれぞれの帯域幅は、それぞれ異なっていてもよい。 In the present embodiment, each of the pass bands of band pass filters 13-1 to 13-4 is a predetermined four of the sixteen subbands obtained by dividing the Nyquist frequency of the input signal into sixteen equal parts. However, the present invention is not limited to this. Each of predetermined four of the 256 sub-bands obtained by equally dividing the Nyquist frequency of the input signal into 256 may be used. . Also, the bandwidths of the band pass filters 13-1 to 13-4 may be different from one another.
[特徴量算出回路による処理の詳細]
次に、図4のフローチャートのステップS4における特徴量算出回路14による処理の詳細について説明する。
[Details of processing by feature amount calculation circuit]
Next, details of the process by the feature
特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号と、入力信号との、少なくともいずれか一方を用いて、高域サブバンドパワー推定回路15が高域サブバンドパワーの推定値を算出するために用いる、1または複数の特徴量を算出する。
The feature
より具体的には、特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13からの4個のサブバンド信号から、サブバンド毎に、サブバンド信号のパワー(サブバンドパワー(以下、低域サブバンドパワーともいう))を特徴量として算出し、高域サブバンドパワー推定回路15に供給する。
More specifically, the feature
すなわち、特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13から供給された、4個のサブバンド信号x(ib,n)から、ある所定の時間フレームJにおける低域サブバンドパワーpower(ib,J)を、以下の式(1)により求める。ここで、ibは、サブバンドのインデックス、nは離散時間のインデックスを表している。なお、1フレームのサンプル数をFSIZEとし、パワーはデシベルで表現されるものとする。
That is, the feature
このようにして、特徴量算出回路14によって求められた低域サブバンドパワーpower(ib,J)は、特徴量として高域サブバンドパワー推定回路15に供給される。
Thus, the low band sub-band power power (ib, J) obtained by the feature
[高域サブバンドパワー推定回路による処理の詳細]
次に、図4のフローチャートのステップS5における高域サブバンドパワー推定回路15による処理の詳細について説明する。
[Details of processing by high band sub-band power estimation circuit]
Next, details of the processing by the high-frequency sub-band
高域サブバンドパワー推定回路15は、特徴量算出回路14から供給された4個のサブバンドパワーに基づいて、インデックスがsb+1であるサブバンド(拡大開始帯域)以降の、拡大しようとする帯域(周波数拡大帯域)のサブバンドパワー(高域サブバンドパワー)の推定値を算出する。
The high band sub-band
すなわち、高域サブバンドパワー推定回路15は、周波数拡大帯域の最高域のサブバンドのインデックスをebとすると、インデックスがsb+1乃至ebであるサブバンドについて、(eb-sb)個のサブバンドパワーを推定する。
That is, assuming that the high-order sub-band
周波数拡大帯域における、インデックスがibであるサブバンドパワーの推定値powerest(ib,J)は、特徴量算出回路14から供給された4個のサブバンドパワーpower(ib,j)を用いて、例えば、以下の式(2)により表される。
The estimated value power est (ib, J) of the subband power whose index is ib in the frequency expansion band is calculated using the four subband powers power (ib, j) supplied from the feature
ここで、式(2)において、係数Aib(kb),Bibは、サブバンドib毎に異なる値を持つ係数である。係数Aib(kb),Bibは、様々な入力信号に対して好適な値が得られるように適切に設定される係数とする。また、サブバンドsbの変更によって、係数Aib(kb),Bibも最適な値に変更される。なお、係数Aib(kb),Bibの導出については後述する。 Here, in the equation (2), the coefficients A ib (kb) and B ib are coefficients having different values for each subband ib. The coefficients A ib (kb) and B ib are coefficients appropriately set so as to obtain suitable values for various input signals. In addition, the coefficients A ib (kb) and B ib are also changed to optimal values by changing the sub-band sb. The derivation of the coefficients A ib (kb) and B ib will be described later.
式(2)において、高域サブバンドパワーの推定値は、帯域通過フィルタ13からの複数のサブバンド信号それぞれのパワーを用いた1次線形結合により算出されているが、これに限らず、例えば、時間フレームJの前後数フレームの複数の低域サブバンドパワーの線形結合を用いて算出されるようにしてもよいし、非線形な関数を用いて算出されるようにしてもよい。
In the equation (2), the estimated value of the high band sub-band power is calculated by first-order linear combination using the power of each of the plurality of sub-band signals from the
このようにして、高域サブバンドパワー推定回路15によって算出された高域サブバンドパワーの推定値は、高域信号生成回路16に供給される。
Thus, the estimated value of the high band sub-band power calculated by the high band sub-band
[高域信号生成回路による処理の詳細]
次に、図4のフローチャートのステップS6における高域信号生成回路16による処理の詳細について説明する。
[Details of processing by high band signal generation circuit]
Next, details of the processing by the high frequency band
高域信号生成回路16は、帯域通過フィルタ13から供給された複数のサブバンド信号から、上述の式(1)に基づいて、それぞれのサブバンドの低域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。高域信号生成回路16は、算出した複数の低域サブバンドパワーpower(ib,J)と、高域サブバンドパワー推定回路15によって上述の式(2)に基づいて算出された高域サブバンドパワーの推定値powerest(ib,J)とを用いて、以下の式(3)によって、利得量G(ib,J)を求める。
The high band
ここで、式(3)において、sbmap(ib)は、サブバンドibを写像先のサブバンドとした場合の写像元のサブバンドのインデックスを示しており、以下の式(4)で表わされる。 Here, in equation (3), sb map (ib) indicates the index of the subband of the mapping source when subband ib is the subband of the mapping destination, and is represented by the following equation (4) .
なお、式(4)において、INT(a)は、値aの小数点以下を切り捨てる関数である。 In Equation (4), INT (a) is a function for rounding off the decimal part of the value a.
次に、高域信号生成回路16は、以下の式(5)を用いて、式(3)によって求めた利得量G(ib,J)を帯域通過フィルタ13の出力に乗じることで、利得調整後のサブバンド信号x2(ib,n)を算出する。
Next, the high band
さらに、高域信号生成回路16は、以下の式(6)によって、インデックスがsb-3であるサブバンドの下端の周波数に対応する周波数から、インデックスがsbであるサブバンドの上端の周波数に対応する周波数へコサイン変調を行うことで、利得調整後のサブバンド信号x2(ib,n)から、コサイン変換された利得調整後のサブバンド信号x3(ib,n)を算出する。
Further, the high frequency band
なお、式(6)において、Πは円周率を表す。この式(6)は、利得調整後のサブバンド信号x2(ib,n)が、それぞれ4バンド分高域側の周波数にシフトされることを意味している。 In equation (6), Π represents the circle ratio. This equation (6) means that the sub-band signal x2 (ib, n) after gain adjustment is shifted to a frequency higher by four bands, respectively.
そして、高域信号生成回路16は、以下の式(7)によって、高域側にシフトした利得調整後のサブバンド信号x3(ib,n)から、高域信号成分xhigh(n)を算出する。
Then, the high band
このようにして、高域信号生成回路16によって、帯域通過フィルタ13からの4個のサブバンド信号に基づいて算出した4個の低域サブバンドパワー、および、高域サブバンドパワー推定回路15からの高域サブバンドパワーの推定値に基づいて、高域信号成分が生成され、高域通過フィルタ17に供給される。
In this manner, the four low band sub-band powers calculated by the high band
以上の処理によれば、高域削除符号化手法による符号化データの復号後に得られた入力信号に対して、複数のサブバンド信号から算出された低域サブバンドパワーを特徴量とし、これと適切に設定された係数とに基づいて、高域サブバンドパワーの推定値が算出され、低域サブバンドパワーと高域サブバンドパワーの推定値とから適応的に高域信号成分が生成されるので、周波数拡大帯域のサブバンドパワーを高精度に推定することができ、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 According to the above processing, for the input signal obtained after decoding of the encoded data by the high-pass deletion coding method, the low-pass sub-band power calculated from the plurality of sub-band signals is used as a feature amount. An estimated value of high band sub-band power is calculated based on appropriately set coefficients, and a high band signal component is adaptively generated from the low band sub-band power and the estimated value of high band sub-band power Therefore, the sub-band power of the frequency expansion band can be estimated with high accuracy, and the music signal can be reproduced with higher sound quality.
以上においては、特徴量算出回路14が、複数のサブバンド信号から算出された低域サブバンドパワーのみを特徴量として算出する例について説明したが、この場合、入力信号の種類によっては、周波数拡大帯域のサブバンドパワーを高精度に推定できないことがある。
In the above, an example has been described in which the feature
そこで、特徴量算出回路14が、周波数拡大帯域のサブバンドパワーの出方(高域のパワースペクトルの形状)と相関の強い特徴量を算出するようにすることで、高域サブバンドパワー推定回路15における周波数拡大帯域のサブバンドパワーの推定を、より高精度に行うこともできる。
Therefore, the high-frequency sub-band power estimation circuit is configured such that the feature-
[特徴量算出回路によって算出される特徴量の他の例]
図6は、ある入力信号において、ボーカルがその大部分を占めるような区間であるボーカル区間の周波数特性の一例と、低域サブバンドパワーのみを特徴量として算出して高域サブバンドパワーを推定することにより得られた高域のパワースペクトルとを示している。
[Another Example of Feature Value Calculated by Feature Value Calculation Circuit]
FIG. 6 estimates high band sub-band power by calculating only low band sub-band power as an example of the frequency characteristic of a vocal section in which a vocal occupies most of an input signal and calculating low band sub-band power only And the power spectrum of the high region obtained by
図6に示されるように、ボーカル区間の周波数特性においては、推定された高域のパワースペクトルが、原信号の高域のパワースペクトルよりも上に位置することが多い。人の歌声の違和感は人の耳に知覚されやすいため、ボーカル区間では高域サブバンドパワーの推定を特に精度良く行う必要がある。 As shown in FIG. 6, in the frequency characteristic of the vocal zone, the estimated high frequency power spectrum is often positioned above the high frequency power spectrum of the original signal. It is necessary to estimate the high-frequency sub-band power with high accuracy in the vocal section since the sense of incongruity of the human singing voice is easily perceived by the human ear.
また、図6に示されるように、ボーカル区間の周波数特性においては、4.9kHzから11.025kHzの間に1つの大きな凹みがあることが多い。 Also, as shown in FIG. 6, in the frequency characteristic of the vocal section, there is often one large recess between 4.9 kHz and 11.025 kHz.
そこで、以下では、ボーカル区間の高域サブバンドパワーの推定に用いられる特徴量として、周波数領域での4.9kHzから11.025kHzにおける凹みの度合いを適用する例について説明する。なお、この凹みの度合いを示す特徴量を、以下、ディップと称する。 So, below, the example which applies the degree of the dent in 4.9 kHz to 11.025 kHz in a frequency domain as a feature-value used for presumption of the high region sub-band power of a vocal section is explained. In addition, the feature-value which shows the degree of this dent is hereafter called dip.
以下、時間フレームJにおけるディップdip(J)の算出例について説明する。 Hereinafter, an example of calculation of the dip dip (J) in the time frame J will be described.
まず、入力信号のうち、時間フレームJを含む前後数フレームの範囲に含まれる2048サンプル区間の信号に対して、2048点FFT(Fast Fourier Transform)を施し、周波数軸上での係数を算出する。算出された各係数の絶対値にdb変換を施すことでパワースペクトルを得る。 First, among the input signals, 2048-point FFT (Fast Fourier Transform) is applied to a signal of a 2048 sample section included in the range of several frames before and after the time frame J, and coefficients on the frequency axis are calculated. A power spectrum is obtained by applying db conversion to the calculated absolute value of each coefficient.
図7は、上述のようにして得られたパワースペクトルの一例を示している。ここで、パワースペクトルの微細な成分を除去するために、例えば、1.3kHz以下の成分を除去するようにリフタリング処理を行う。リフタリング処理によれば、パワースペクトルの各次元を時間系列と見立て、低域通過フィルタにかけることによってフィルタリング処理を行うことで、スペクトルピークの微細な成分を平滑化することができる。 FIG. 7 shows an example of the power spectrum obtained as described above. Here, in order to remove a fine component of the power spectrum, for example, a lifting process is performed to remove a component of 1.3 kHz or less. According to the refilling processing, it is possible to smooth fine components of the spectrum peak by performing filtering processing by applying low-pass filtering to each dimension of the power spectrum as a time series.
図8は、リフタリング後の入力信号のパワースペクトルの一例を示している。図8に示されるリフタリング後のパワースペクトルにおいて、4.9kHzから11.025kHzに相当する範囲に含まれるパワースペクトルの最小値と最大値との差をディップdip(J)とする。 FIG. 8 shows an example of the power spectrum of the input signal after liftering. In the power spectrum after lifter shown in FIG. 8, the difference between the minimum value and the maximum value of the power spectrum included in the range corresponding to 4.9 kHz to 11.025 kHz is taken as dip dip (J).
このようにして、周波数拡大帯域のサブバンドパワーと相関の強い特徴量が算出される。なお、ディップdip(J)の算出例は、上述した手法に限らず、他の手法であってもよい。 In this way, feature quantities that are strongly correlated with the sub-band power of the frequency expansion band are calculated. The calculation example of the dip dip (J) is not limited to the method described above, and may be another method.
次に、周波数拡大帯域のサブバンドパワーと相関の強い特徴量の算出の他の例について説明する。 Next, another example of calculation of a feature quantity strongly correlated with the sub-band power of the frequency expansion band will be described.
[特徴量算出回路によって算出される特徴量のさらに他の例]
ある入力信号に、アタック性音楽信号を含む区間であるアタック区間の周波数特性においては、図2を参照して説明したように高域側のパワースペクトルはほぼ平坦となっていることが多い。低域サブバンドパワーのみを特徴量として算出する手法では、アタック区間を含む入力信号特有の時間変動を表す特徴量を用いずに周波数拡大帯域のサブバンドパワーを推定するため、アタック区間にみられるほぼ平坦な周波数拡大帯域のサブバンドパワーを精度よく推定することは難しい。
[Another Example of Feature Amount Calculated by Feature Amount Calculation Circuit]
In the frequency characteristics of the attack section, which is a section including an attacking music signal in a certain input signal, the power spectrum on the high frequency side is often substantially flat as described with reference to FIG. In the method of calculating only the low band sub-band power as the feature amount, since the sub-band power of the frequency expansion band is estimated without using the feature amount representing the time variation peculiar to the input signal including the attack period, it can be seen in the attack period It is difficult to accurately estimate the sub-band power of the substantially flat frequency expansion band.
そこで、以下では、アタック区間の高域サブバンドパワーの推定に用いられる特徴量として、低域サブバンドパワーの時間変動を適用する例について説明する。 So, below, the example which applies the time change of low-pass sub-band power as a feature-value used for presumption of the high-pass sub-band power of an attack section is explained.
ある時間フレームJにおける低域サブバンドパワーの時間変動powerd(J)は、例えば、以下の式(8)により求められる。 The time variation power d (J) of the low band sub-band power in a certain time frame J is obtained, for example, by the following equation (8).
式(8)によれば、低域サブバンドパワーの時間変動powerd(J)は、時間フレームJにおける4個の低域サブバンドパワーの和と、時間フレームJの1フレーム前の時間フレーム(J-1)における4個の低域サブバンドパワーの和との比を表しており、この値が大きい程、フレーム間のパワーの時間変動が大きく、すなわち、時間フレームJに含まれる信号はアタック性が強いと考えられる。 According to the equation (8), the time variation power d (J) of the low band sub-band power is the sum of the four low band sub-band powers in time frame J and the time frame one frame before time frame J It represents the ratio to the sum of the four low-frequency sub-band powers in J-1), and the larger this value, the greater the time variation of power between frames, ie, the signal contained in time frame J is an attack It is thought that sex is strong.
また、図1で示された統計的に平均的なパワースペクトルと、図2で示されたアタック区間(アタック性音楽信号)のパワースペクトルとを比較すると、アタック区間のパワースペクトルは中域では右上がりとなっている。アタック区間では、このような周波数特性を示すことが多い。 In addition, comparing the statistically average power spectrum shown in FIG. 1 with the power spectrum of the attack section (attack music signal) shown in FIG. It is rising. In the attack section, such frequency characteristics are often shown.
そこで、以下では、アタック区間の高域サブバンドパワーの推定に用いられる特徴量として、その中域における傾斜を適用する例について説明する。 So, below, the example which applies the inclination in the middle region as a feature-value used for estimation of the high region sub-band power of an attack section is explained.
ある時間フレームJにおける中域の傾斜slope(J)は、例えば、以下の式(9)により求められる。 The slope slope (J) of the middle region in a certain time frame J is determined, for example, by the following equation (9).
式(9)において、係数w(ib)は、高域サブバンドパワーに重み付けするように調整された重み係数である。式(9)によれば、slope(J)は、高域に重み付けされた4個の低域サブバンドパワーの和と、4個の低域サブバンドパワーの和との比を表している。例えば、4個の低域サブバンドパワーが中域のサブバンドに対するパワーになっている場合、slope(J)は、中域のパワースペクトルが右上がりのときは大きい値を、右下がりのときは小さい値を取る。 In equation (9), the coefficient w (ib) is a weighting coefficient adjusted to weight the high band sub-band power. According to equation (9), slope (J) represents the ratio of the sum of the four low band sub-band powers weighted in the high band to the sum of the four low band sub-band powers. For example, if four low band sub-band powers are for the middle band sub-bands, slope (J) is large when the middle band power spectrum is rising to the right, and it is falling when falling to the right. Take a small value.
また、アタック区間の前後で中域の傾斜は大きく変動する場合が多いので、以下の式(10)で表わされる傾斜の時間変動sloped(J)を、アタック区間の高域サブバンドパワーの推定に用いられる特徴量とするようにしてもよい。 In addition, since the slope of the midrange often fluctuates largely before and after the attack interval, the time variation of slope d (J) expressed by the following equation (10) can be used to estimate the high frequency sub-band power of the attack interval. It may be used as a feature amount used for
また同様に、以下の式(11)で表わされる、上述したディップdip(J)の時間変動dipd(J)を、アタック区間の高域サブバンドパワーの推定に用いられる特徴量とするようにしてもよい。 Similarly, the time variation dip d (J) of the above-mentioned dip dip (J) expressed by the following equation (11) is made to be the feature amount used for estimation of the high band sub-band power of the attack section. May be
以上の手法によれば、周波数拡大帯域のサブバンドパワーと相関の強い特徴量が算出されるので、これらを用いることで、高域サブバンドパワー推定回路15における周波数拡大帯域のサブバンドパワーの推定を、より高精度に行うことができるようになる。
According to the above-described method, since the feature amount having a strong correlation with the sub-band power of the frequency expansion band is calculated, estimation of the sub-band power of the frequency expansion band in the high band sub-band
以上においては、周波数拡大帯域のサブバンドパワーと相関の強い特徴量を算出する例について説明してきたが、以下では、このようして算出された特徴量を用いて高域サブバンドパワーを推定する例について説明する。 In the above, an example of calculating a feature quantity that is strongly correlated with the sub-band power of the frequency expansion band has been described, but in the following, the high band sub-band power is estimated using the feature quantity calculated in this way An example will be described.
[高域サブバンドパワー推定回路による処理の詳細]
ここでは、図8を参照して説明したディップと、低域サブバンドパワーとを特徴量として用いて、高域サブバンドパワーを推定する例について説明する。
[Details of processing by high band sub-band power estimation circuit]
Here, an example in which the high-frequency sub-band power is estimated using the dip described with reference to FIG. 8 and the low-frequency sub-band power as feature amounts will be described.
すなわち、図4のフローチャートのステップS4において、特徴量算出回路14は、帯域通過フィルタ13からの4個のサブバンド信号から、サブバンド毎に、低域サブバンドパワーと、ディップとを特徴量として算出し、高域サブバンドパワー推定回路15に供給する。
That is, in step S4 of the flowchart of FIG. 4, the feature
そして、ステップS5において、高域サブバンドパワー推定回路15は、特徴量算出回路14からの4個の低域サブバンドパワーおよびディップに基づいて、高域サブバンドパワーの推定値を算出する。
Then, in step S5, the high band sub-band
ここで、サブバンドパワーとディップでは、取りうる値の範囲(スケール)が異なるため、高域サブバンドパワー推定回路15は、ディップの値に対して、例えば、以下のような変換を行う。
Here, since the range (scale) of possible values is different between the sub-band power and the dip, the high-frequency sub-band
高域サブバンドパワー推定回路15は、予め大量の数の入力信号について、4個の低域サブバンドパワーのうちの最高域のサブバンドパワーと、ディップの値とを算出し、それぞれについて平均値と標準偏差を求めておく。ここで、サブバンドパワーの平均値をpowerave、サブバンドパワーの標準偏差をpowerstd、ディップの平均値をdipave、ディップの標準偏差をdipstdとする。
The high band sub-band
高域サブバンドパワー推定回路15は、これらの値を用いてディップの値dip(J)を、以下の式(12)のように変換し、変換後のディップdips(J)を得る。
The high band sub-band
式(12)で示される変換を行うことで、高域サブバンドパワー推定回路15は、ディップの値dip(J)を、統計的に低域サブバンドパワーの平均と分散に等しい変数(ディップ)dips(J)に変換することができ、ディップの取りうる値の範囲を、サブバンドパワーの取りうる値の範囲とほぼ同じにすることが可能となる。
By performing the conversion represented by the equation (12), the high band sub-band
周波数拡大帯域における、インデックスがibであるサブバンドパワーの推定値powerest(ib,J)は、特徴量算出回路14からの4個の低域サブバンドパワーpower(ib,J)と、式(12)で示されたディップdips(J)との線形結合を用いて、例えば、以下の式(13)により表される。
The estimated value power est (ib, J) of the subband power whose index is ib in the frequency expansion band is the four lower subband powers power (ib, J) from the feature
ここで、式(13)において、係数Cib(kb),Dib,Eibは、サブバンドib毎に異なる値を持つ係数である。係数Cib(kb),Dib,Eibは、様々な入力信号に対して好適な値が得られるように適切に設定される係数とする。また、サブバンドsbの変更によって、係数Cib(kb),Dib,Eibも最適な値に変更される。なお、係数Cib(kb),Dib,Eibの導出については後述する。 Here, in the equation (13), the coefficients C ib (kb), D ib and E ib are coefficients having different values for each subband ib. The coefficients C ib (kb), D ib and E ib are appropriately set so as to obtain suitable values for various input signals. Also, the coefficients C ib (kb), D ib and E ib are also changed to optimal values by changing the sub-band sb. The derivation of the coefficients C ib (kb), D ib and E ib will be described later.
式(13)において、高域サブバンドパワーの推定値は、1次線形結合により算出されているが、これに限らず、例えば、時間フレームJの前後数フレームの複数の特徴量の線形結合を用いて算出されるようにしてもよいし、非線形な関数を用いて算出されるようにしてもよい。 In the equation (13), the estimated value of the high band sub-band power is calculated by first-order linear combination, but not limited to this, for example, linear combination of a plurality of feature quantities of several frames before and after the time frame J It may be calculated using or may be calculated using a non-linear function.
以上の処理によれば、高域サブバンドパワーの推定に、ボーカル区間特有のディップの値を特徴量として用いることにより、低域サブバンドパワーのみを特徴量とする場合に比べ、ボーカル区間での高域サブバンドパワーの推定精度が向上し、低域サブバンドパワーのみを特徴量とする手法で、高域のパワースペクトルが原信号の高域パワースペクトルよりも大きく推定されることによって生じる、人の耳に知覚されやすい違和感が低減されるので、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 According to the above process, by using the value of dip specific to the vocal section as the feature quantity to estimate the high-frequency sub-band power, compared to the case where only the low-frequency sub-band power is used as the feature quantity, The estimation accuracy of the high band sub-band power is improved, and a method that uses only the low band sub-band power as a feature amount, and is caused by the high band power spectrum being estimated larger than the high band power spectrum of the original signal Since the sense of incongruity which is easily perceived by the user's ear is reduced, it is possible to reproduce the music signal with higher sound quality.
ところで、上述で説明した手法において特徴量として算出されたディップ(ボーカル区間の周波数特性における凹みの度合い)について、サブバンドの分割数が16の場合、周波数分解能が低いため、低域サブバンドパワーだけで、この凹みの度合いを表現することはできない。 By the way, with regard to the dip (degree of depression in the frequency characteristic of the vocal zone) calculated as the feature amount in the method described above, when the number of subbands is 16 divisions, the frequency resolution is low, so only the low band subband power So, we can not express the degree of this dent.
そこで、サブバンドの分割数を増やし(例えば16倍の256分割)、帯域通過フィルタ13による帯域分割数を増やし(例えば16倍の64個)、特徴量算出回路14により算出される低域サブバンドパワーの数を増やす(例えば16倍の64個)ことにより、周波数分解能を上げ、低域サブバンドパワーのみで凹みの度合いを表現することが可能となる。
Therefore, the number of divisions of subbands is increased (for example, 16 times by 256 divisions), the number of band divisions by the
これにより、低域サブバンドパワーのみで、上述したディップを特徴量として用いた高域サブバンドパワーの推定とほぼ同等の精度で、高域サブバンドパワーを推定することが可能であると考えられる。 Thus, it is considered possible to estimate the high-frequency sub-band power with almost the same accuracy as the estimation of the high-frequency sub-band power using the above-described dip as the feature amount with only the low-frequency sub-band power. .
しかしながら、サブバンドの分割数、帯域分割数、および低域サブバンドパワーの数を増やすことにより計算量は増加する。いずれの手法とも同等の精度で高域サブバンドパワーを推定できることを考えると、サブバンドの分割数は増やさず、ディップを特徴量として用いて高域サブバンドパワーを推定する手法の方が、計算量の面で効率的であると考えられる。 However, the amount of calculation increases by increasing the number of subband divisions, the number of band divisions, and the number of lower band subband powers. Considering that the high band sub-band power can be estimated with the same accuracy by any of the methods, the number of sub-band divisions is not increased, and the method of estimating the high band sub-band power using dip as a feature amount is more It is considered to be efficient in terms of quantity.
以上においては、ディップと、低域サブバンドパワーとを用いて高域サブバンドパワーを推定する手法について説明してきたが、高域サブバンドパワーの推定に用いる特徴量としては、この組み合わせに限らず、上述で説明した特徴量(低域サブバンドパワー、ディップ、低域サブバンドパワーの時間変動、傾斜、傾斜の時間変動、およびディップの時間変動)のうちの1または複数を用いるようにしてもよい。これにより、高域サブバンドパワーの推定において、さらに精度を向上させるようにできる。 In the above, the method of estimating the high band sub-band power using the dip and the low band sub-band power has been described, but the feature quantity used for the high band sub-band power estimation is not limited to this combination. Alternatively, one or more of the feature quantities described above (low-frequency subband power, dip, low-frequency subband power temporal variation, slope, slope temporal variation, and dip temporal variation) may be used. Good. Thus, the accuracy can be further improved in the estimation of the high band sub-band power.
また、上述で説明したように、入力信号において、高域サブバンドパワーの推定が困難な区間に特有のパラメータを、高域サブバンドパワーの推定に用いる特徴量として用いることにより、その区間の推定精度を向上させることができる。例えば、低域サブバンドパワーの時間変動、傾斜、傾斜の時間変動、およびディップの時間変動は、アタック区間に特有のパラメータであり、これらのパラメータを特徴量として用いることで、アタック区間での高域サブバンドパワーの推定精度を向上させることができる。 In addition, as described above, in the input signal, by using a parameter specific to a section where high band sub-band power estimation is difficult as a feature quantity used for high band sub-band power estimation, the section estimation Accuracy can be improved. For example, time variation of low frequency sub-band power, time variation of slope, time variation of slope, and time variation of dip are parameters specific to the attack section, and using these parameters as feature quantities, the high value in the attack section The estimation accuracy of the region subband power can be improved.
なお、低域サブバンドパワーとディップ以外の特徴量、すなわち、低域サブバンドパワーの時間変動、傾斜、傾斜の時間変動、およびディップの時間変動を用いて高域サブバンドパワーの推定を行う場合についても、上述で説明した手法と同じ手法で高域サブバンドパワーを推定することができる。 Note that high-frequency subband power is estimated using feature quantities other than low-frequency subband power and dip, that is, temporal fluctuation of low-frequency subband power, inclination, temporal fluctuation of inclination, and temporal fluctuation of dip. The high band sub-band power can be estimated by the same method as the method described above.
なお、ここで示した特徴量のそれぞれの算出手法は、上述で説明した手法に限らず、他の手法を用いるようにしてもよい。 In addition, each calculation method of the feature-value shown here may be made to use not only the method demonstrated above but another method.
[係数Cib(kb),Dib,Eibの求め方]
次に、上述した式(13)における係数Cib(kb),Dib,Eibの求め方について説明する。
[How to find coefficients C ib (kb), D ib , E ib ]
Next, how to obtain the coefficients C ib (kb), D ib and E ib in the above-described equation (13) will be described.
係数Cib(kb),Dib,Eibの求め方として、係数Cib(kb),Dib,Eibが、周波数拡大帯域のサブバンドパワーを推定する上で様々な入力信号に対して好適な値であるようにするために、予め広帯域な教師信号(以下、広帯域教師信号と称する)により学習を行い、その学習結果に基づいて決定する手法を適用する。 Coefficient C ib (kb), D ib , as Determination of E ib, the coefficient C ib (kb), D ib , E ib is for various input signals in estimating the sub-band power of the frequency extension band In order to obtain suitable values, learning is performed in advance using a wide-band teacher signal (hereinafter, referred to as a wide-band teacher signal), and a method of determining based on the learning result is applied.
係数Cib(kb),Dib,Eibの学習を行う際には、拡大開始帯域よりも高域に、図5を参照して説明した帯域通過フィルタ13−1乃至13−4と同じ通過帯域幅を持つ帯域通過フィルタを配置した係数学習装置を適用する。係数学習装置は、広帯域教師信号が入力されると学習を行う。 When learning the coefficients C ib (kb), D ib and E ib , the same pass as the band pass filters 13-1 to 13-4 described with reference to FIG. A coefficient learning apparatus in which a band pass filter having a bandwidth is arranged is applied. The coefficient learning device performs learning when the broadband teacher signal is input.
[係数学習装置の機能的構成例]
図9は、係数Cib(kb),Dib,Eibの学習を行う係数学習装置の機能的構成例を示している。
[Functional Configuration Example of Coefficient Learning Device]
FIG. 9 shows an example of a functional configuration of a coefficient learning device that performs learning of the coefficients C ib (kb), D ib and E ib .
図9の係数学習装置20に入力される広帯域教師信号の、拡大開始帯域よりも低域の信号成分は、図3の周波数帯域拡大装置10に入力される帯域制限された入力信号が、符号化の際に施された符号化方式と同じ方式で符号化された信号であると好適である。 The signal component lower than the expansion start band of the wide band teacher signal input to the coefficient learning device 20 of FIG. 9 is encoded with the band-limited input signal input to the frequency band expansion device 10 of FIG. It is preferable that the signal is encoded in the same manner as the encoding performed in the above.
係数学習装置20は、帯域通過フィルタ21、高域サブバンドパワー算出回路22、特徴量算出回路23、および係数推定回路24から構成されている。
The coefficient learning apparatus 20 includes a
帯域通過フィルタ21は、それぞれ異なる通過帯域を持つ帯域通過フィルタ21−1乃至21−(K+N)から構成される。帯域通過フィルタ21−i(1≦i≦K+N)は、入力信号のうちの所定の通過帯域の信号を通過させ、複数のサブバンド信号のうちの1つとして、高域サブバンドパワー算出回路22または特徴量算出回路23に供給する。なお、帯域通過フィルタ21−1乃至21−(K+N)のうちの帯域通過フィルタ21−1乃至21−Kは、拡大開始帯域より高域の信号を通過させる。
The
高域サブバンドパワー算出回路22は、帯域通過フィルタ21からの高域の複数のサブバンド信号に対して、ある一定の時間フレーム毎に、サブバンド毎の高域サブバンドパワーを算出し、係数推定回路24に供給する。
The high band sub-band
特徴量算出回路23は、高域サブバンドパワー算出回路22によって高域サブバンドパワーが算出される一定の時間フレームと同じ時間フレーム毎に、図3の周波数帯域拡大装置10の特徴量算出回路14によって算出される特徴量と同じ特徴量を算出する。すなわち、特徴量算出回路23は、帯域通過フィルタ21からの複数のサブバンド信号と、広帯域教師信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、係数推定回路24に供給する。
The feature
係数推定回路24は、一定の時間フレーム毎の、高域サブバンドパワー算出回路22からの高域サブバンドパワーと、特徴量算出回路23からの特徴量とに基づいて、図3の周波数帯域拡大装置10の高域サブバンドパワー推定回路15で用いられる係数(係数データ)を推定する。
The
[係数学習装置の係数学習処理]
次に、図10のフローチャートを参照して、図9の係数学習装置による係数学習処理について説明する。
[Coefficient learning process of coefficient learning device]
Next, coefficient learning processing by the coefficient learning device in FIG. 9 will be described with reference to the flowchart in FIG.
ステップS11において、帯域通過フィルタ21は、入力信号(広帯域教師信号)を(K+N)個のサブバンド信号に分割する。帯域通過フィルタ21−1乃至21−Kは、拡大開始帯域よりも高域の複数のサブバンド信号を、高域サブバンドパワー算出回路22に供給する。また、帯域通過フィルタ21−(K+1)乃至21−(K+N)は、拡大開始帯域よりも低域の複数のサブバンド信号を、特徴量算出回路23に供給する。
In step S11, the
ステップS12において、高域サブバンドパワー算出回路22は、帯域通過フィルタ21(帯域通過フィルタ21−1乃至21−K)からの高域の複数のサブバンド信号に対して、ある一定の時間フレーム毎に、サブバンド毎の高域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。高域サブバンドパワーpower(ib,J)は、上述の式(1)により求められる。高域サブバンドパワー算出回路22は、算出した高域サブバンドパワーを、係数推定回路24に供給する。
In step S12, the high-frequency sub-band
ステップS13において、特徴量算出回路23は、高域サブバンドパワー算出回路22により高域サブバンドパワーが算出される一定の時間フレームと同じ時間フレーム毎に、特徴量を算出する。
In step S13, the feature
なお、以下では、図3の周波数帯域拡大装置10の特徴量算出回路14において、低域の4個のサブバンドパワーとディップとが特徴量として算出されることを想定し、係数学習装置20の特徴量算出回路23においても同様に、低域の4個のサブバンドパワーとディップとが算出されるものとして説明する。
In the following, assuming that the four sub-band powers and dips in the low band are calculated as feature amounts in the feature
すなわち、特徴量算出回路23は、帯域通過フィルタ21(帯域通過フィルタ21−(K+1)乃至21−(K+4))からの、周波数帯域拡大装置10の特徴量算出回路14に入力される4個のサブバンド信号とそれぞれ同じ帯域の4個のサブバンド信号を用いて、4個の低域サブバンドパワーを算出する。また、特徴量算出回路23は、広帯域教師信号からディップを算出し、上述の式(12)に基づいてディップdips(J)を算出する。特徴量算出回路23は、算出した4個の低域サブバンドパワーとディップdips(J)とを、特徴量として係数推定回路24に供給する。
That is, the feature
ステップS14において、係数推定回路24は、高域サブバンドパワー算出回路22と特徴量算出回路23とから同一時間フレームに供給された(eb-sb)個の高域サブバンドパワーと特徴量(4個の低域サブバンドパワーおよびディップdips(J))との多数の組み合わせに基づいて、係数Cib(kb),Dib,Eibの推定を行う。例えば、係数推定回路24は、ある高域のサブバンドの1つについて、5つの特徴量(4個の低域サブバンドパワーおよびディップdips(J))を説明変数とし、高域サブバンドパワーのpower(ib,J)を被説明変数として、最小二乗法を用いた回帰分析を行うことで、式(13)における係数Cib(kb),Dib,Eibを決定する。
In step S14, the
なお、当然の如く、係数Cib(kb),Dib,Eibの推定手法は、上述の手法に限らず、一般的な各種パラメータ同定法を適用してもよい。 As a matter of course, the estimation method of the coefficients C ib (kb), D ib , and E ib is not limited to the above-described method, and various general parameter identification methods may be applied.
以上の処理によれば、予め広帯域教師信号を用いて、高域サブバンドパワーの推定に用いられる係数の学習を行うようにしたので、周波数帯域拡大装置10に入力される様々な入力信号に対して好適な出力結果を得ることが可能となり、ひいては、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 According to the above processing, learning of the coefficients used for estimation of the high band sub-band power is performed in advance using the wide band teacher signal, and therefore, various input signals input to the frequency band expanding apparatus 10 are obtained. It is possible to obtain a suitable output result, which in turn makes it possible to reproduce the music signal with higher sound quality.
なお、上述の式(2)における係数Aib(kb),Bibも、上述した係数学習方法によって求めることが可能である。 The coefficients A ib (kb) and B ib in the above equation (2) can also be determined by the above-described coefficient learning method.
以上においては、周波数帯域拡大装置10の高域サブバンドパワー推定回路15において、高域サブバンドパワーの推定値のそれぞれは、4個の低域サブバンドパワーとディップとの線形結合により算出されることを前提とした係数学習処理について説明してきた。しかしながら、高域サブバンドパワー推定回路15における高域サブバンドパワーの推定の手法は、上述した例に限らず、例えば、特徴量算出回路14が、ディップ以外の特徴量(低域サブバンドパワーの時間変動、傾斜、傾斜の時間変動、およびディップの時間変動)のうちの1または複数を算出することで、高域サブバンドパワーを算出してもよいし、時間フレームJの前後複数フレームの複数の特徴量の線形結合を用いたり、非線形な関数を用いるようにしてもよい。すなわち、係数学習処理において、係数推定回路24は、周波数帯域拡大装置10の高域サブバンドパワー推定回路15によって高域サブバンドパワーが算出される際に用いられる特徴量、時間フレーム、および関数についての条件と同様の条件で、係数を算出(学習)することができればよい。
In the above, in the high band sub-band
<2.第2の実施の形態>
第2の実施の形態では、符号化装置および復号装置によって、高域特徴符号化手法における符号化処理および復号処理が施される。
<2. Second embodiment>
In the second embodiment, the encoding device and the decoding device perform the encoding process and the decoding process in the high band feature encoding method.
[符号化装置の機能的構成例]
図11は、本発明を適用した符号化装置の機能的構成例を示している。
[Example of Functional Configuration of Encoding Device]
FIG. 11 shows an example of a functional configuration of a coding device to which the present invention is applied.
符号化装置30は、低域通過フィルタ31、低域符号化回路32、サブバンド分割回路33、特徴量算出回路34、擬似高域サブバンドパワー算出回路35、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36、高域符号化回路37、多重化回路38、および低域復号回路39から構成される。
The encoding device 30 includes a
低域通過フィルタ31は、入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、フィルタリング後の信号として、遮断周波数より低域の信号(以下、低域信号と称する)を、低域符号化回路32、サブバンド分割回路33、および特徴量算出回路34に供給する。
The
低域符号化回路32は、低域通過フィルタ31からの低域信号を符号化し、その結果得られる低域符号化データを、多重化回路38および低域復号回路39に供給する。
The low
サブバンド分割回路33は、入力信号および低域通過フィルタ31からの低域信号を、所定の帯域幅を持つ複数のサブバンド信号に等分割し、特徴量算出回路34または擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。より具体的には、サブバンド分割回路33は、低域信号を入力として得られる複数のサブバンド信号(以下、低域サブバンド信号と称する)を、特徴量算出回路34に供給する。また、サブバンド分割回路33は、入力信号を入力として得られる複数のサブバンド信号のうち、低域通過フィルタ31で設定されている遮断周波数より高域のサブバンド信号(以下、高域サブバンド信号と称する)を、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。
The
特徴量算出回路34は、サブバンド分割回路33からの低域サブバンド信号のうちの複数のサブバンド信号と、低域通過フィルタ31からの低域信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路35に供給する。
The feature
擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、特徴量算出回路34からの、1または複数の特徴量に基づいて、擬似高域サブバンドパワーを生成し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。
The pseudo high frequency sub-band power calculation circuit 35 generates pseudo high frequency sub-band power based on the one or more feature amounts from the feature
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33からの高域サブバンド信号と、擬似高域サブバンドパワー算出回路35からの擬似高域サブバンドパワーとに基づいて、後述する擬似高域サブバンドパワー差分を計算し、高域符号化回路37に供給する。
The pseudo high frequency sub-band power
高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36からの擬似高域サブバンドパワー差分を符号化し、その結果得られる高域符号化データを多重化回路38に供給する。
The high
多重化回路38は、低域符号化回路32からの低域符号化データと、高域符号化回路37からの高域符号化データとを多重化し、出力符号列として出力する。
The multiplexing
低域復号回路39は、低域符号化回路32からの低域符号化データを、適宜復号し、その結果得られる復号データをサブバンド分割回路33および特徴量算出回路34に供給する。
The low
[符号化装置の符号化処理]
次に、図12のフローチャートを参照して、図11の符号化装置30による符号化処理について説明する。
[Coding Process of Coding Device]
Next, the encoding process by the encoding device 30 of FIG. 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS111において、低域通過フィルタ31は、入力信号を所定の遮断周波数でフィルタリングし、フィルタリング後の信号としての低域信号を、低域符号化回路32、サブバンド分割回路33、および特徴量算出回路34に供給する。
In step S111, the
ステップS112において、低域符号化回路32は、低域通過フィルタ31からの低域信号を符号化し、その結果得られる低域符号化データを多重化回路38に供給する。
In step S112, the low
なお、ステップS112における低域信号の符号化に関しては、符号化効率や求められる回路規模に応じて適切な符号化方式が選択されればよく、本発明はこの符号化方式に依存するものではない。 In addition, regarding the encoding of the low-pass signal in step S112, an appropriate encoding method may be selected according to the encoding efficiency and the required circuit scale, and the present invention does not depend on this encoding method. .
ステップS113において、サブバンド分割回路33は、入力信号および低域信号を、所定の帯域幅を持つ複数のサブバンド信号に等分割する。サブバンド分割回路33は、低域信号を入力として得られる低域サブバンド信号を、特徴量算出回路34に供給する。また、サブバンド分割回路33は、入力信号を入力として得られる複数のサブバンド信号のうち、低域通過フィルタ31で設定された、帯域制限の周波数よりも高い帯域の高域サブバンド信号を、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。
In step S113, the
ステップS114において、特徴量算出回路34は、サブバンド分割回路33からの低域サブバンド信号のうちの複数のサブバンド信号と、低域通過フィルタ31からの低域信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路35に供給する。なお、図11の特徴量算出回路34は、図3の特徴量算出回路14と基本的に同様の構成および機能を有しており、ステップS114における処理は、図4のフローチャートのステップS4における処理と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In step S114, the feature
ステップS115において、擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、特徴量算出回路34からの、1または複数の特徴量に基づいて、擬似高域サブバンドパワーを生成し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。なお、図11の擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、図3の高域サブバンドパワー推定回路15と基本的に同様の構成および機能を有しており、ステップS115における処理は、図4のフローチャートのステップS5における処理と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In step S115, the pseudo high band sub-band power calculation circuit 35 generates pseudo high band sub-band power based on one or more feature quantities from the feature
ステップS116において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33からの高域サブバンド信号と、擬似高域サブバンドパワー算出回路35からの擬似高域サブバンドパワーとに基づいて、擬似高域サブバンドパワー差分を計算し、高域符号化回路37に供給する。
In step S116, the pseudo high band sub-band power
より具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33からの高域サブバンド信号について、ある一定の時間フレームJにおける(高域)サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。なお、本実施の形態では、低域サブバンド信号のサブバンドと高域サブバンド信号のサブバンドの全てを、インデックスibを用いて識別することとする。サブバンドパワーの算出手法は、第1の実施の形態と同様の手法、すなわち、式(1)を用いた手法を適用することができる。
More specifically, the pseudo high band sub-band power
次に、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と、時間フレームJにおける擬似高域サブバンドパワー算出回路35からの擬似高域サブバンドパワーpowerlh(ib,J)との差分(擬似高域サブバンドパワー差分)powerdiff(ib,J)を求める。擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)は、以下の式(14)によって求められる。
Next, the pseudo high band sub-band power
式(14)において、インデックスsb+1は、高域サブバンド信号における最低域のサブバンドのインデックスを表している。また、インデックスebは、高域サブバンド信号において符号化される最高域のサブバンドのインデックスを表している。 In equation (14), the index sb + 1 represents the index of the lowest subband in the highband subband signal. Also, the index eb represents the index of the highest band sub-band to be encoded in the high band sub-band signal.
このようにして、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36によって算出された擬似高域サブバンドパワー差分は高域符号化回路37に供給される。
Thus, the pseudo high band sub-band power difference calculated by the pseudo high band sub-band power
ステップS117において、高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36からの擬似高域サブバンドパワー差分を符号化し、その結果得られる高域符号化データを多重化回路38に供給する。
In step S117, the high
より具体的には、高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36からの擬似高域サブバンドパワー差分をベクトル化したもの(以下、擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルと称する)が、予め設定された擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間での複数のクラスタのうち、どのクラスタに属するかを決定する。ここで、ある時間フレームJにおける擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルは、インデックスib毎の擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)の値をベクトルの各要素として持つ、(eb-sb)次元のベクトルを示している。また、擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間も同様に(eb-sb)次元の空間となっている。
More specifically, the high
そして、高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間において、予め設定された複数のクラスタの各代表ベクトルと、擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルとの距離を測定し、距離が最も短いクラスタのインデックス(以下、擬似高域サブバンドパワー差分IDと称する)を求め、これを高域符号化データとして、多重化回路38に供給する。
Then, the high
ステップS118において、多重化回路38は、低域符号化回路32から出力された低域符号化データと、高域符号化回路37から出力された高域符号化データとを多重化し、出力符号列を出力する。
In step S118, the multiplexing
ところで、高域特徴符号化手法における符号化装置としては、特開2007−17908号公報に、低域サブバンド信号から擬似高域サブバンド信号を生成し、擬似高域サブバンド信号と、高域サブバンド信号のパワーをサブバンド毎に比較し、擬似高域サブバンド信号のパワーを高域サブバンド信号のパワーと一致させるためにサブバンド毎のパワーの利得を算出し、これを高域特徴の情報として符号列に含めるようにする技術が開示されている。 By the way, as a coding apparatus in the high band feature coding method, a pseudo high band sub-band signal is generated from the low band sub-band signal in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-17908, and a pseudo high band sub-band signal The power of the subband signal is compared for each subband, and the gain of the power for each subband is calculated in order to match the power of the pseudo high band subband signal with the power of the high band subband signal, and this is used as the high band feature Discloses a technique for including in a code string as information of.
一方、以上の処理によれば、復号の際に高域サブバンドパワーを推定するための情報として、出力符号列に擬似高域サブバンドパワー差分IDのみを含めるだけでよい。すなわち、例えば、予め設定したクラスタの数が64の場合、復号装置において高域信号を復元するための情報としては、1つの時間フレームあたり、6ビットの情報を符号列に追加するだけでよく、特開2007−17908号公報に開示された手法と比較して、符号列に含める情報量を低減することができるので、符号化効率をより向上させることができ、ひいては、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 On the other hand, according to the above processing, it is only necessary to include only the pseudo high band sub-band power difference ID in the output code string as information for estimating the high band sub-band power at the time of decoding. That is, for example, when the number of clusters set in advance is 64, it is only necessary to add 6 bits of information per time frame to the code string as information for recovering the high frequency signal in the decoding apparatus, As compared with the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-17908, the amount of information included in the code string can be reduced, so that the coding efficiency can be further improved, and consequently, the music signal has a higher sound quality. It is possible to play
また、以上の処理において、計算量に余裕があれば、低域復号回路39が、低域符号化回路32からの低域符号化データを復号することによって得られる低域信号を、サブバンド分割回路33および特徴量算出回路34へ入力するようにしてもよい。復号装置による復号処理においては、低域符号化データを復号した低域信号から特徴量を算出し、その特徴量に基づいて高域サブバンドのパワーを推定する。そのため、符号化処理においても、復号した低域信号から算出した特徴量に基づいて算出される擬似高域サブバンドパワー差分IDを符号列に含める方が、復号装置による復号処理において、より精度良く高域サブバンドパワーを推定できる。したがって、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。
Further, in the above processing, if there is room in the amount of calculation, the low
[復号装置の機能的構成例]
次に、図13を参照して、図11の符号化装置30に対応する復号装置の機能的構成例について説明する。
[Example of Functional Configuration of Decoding Device]
Next, with reference to FIG. 13, a functional configuration example of the decoding device corresponding to the encoding device 30 of FIG. 11 will be described.
復号装置40は、非多重化回路41、低域復号回路42、サブバンド分割回路43、特徴量算出回路44、高域復号回路45、復号高域サブバンドパワー算出回路46、復号高域信号生成回路47、および合成回路48から構成される。
The decoding apparatus 40 includes a
非多重化回路41は、入力符号列を高域符号化データと低域符号化データに非多重化し、低域符号化データを低域復号回路42に供給し、高域符号化データを高域復号回路45に供給する。
The
低域復号回路42は、非多重化回路41からの低域符号化データの復号を行う。低域復号回路42は、復号の結果得られる低域の信号(以下、復号低域信号と称する)を、サブバンド分割回路43、特徴量算出回路44、および合成回路48に供給する。
The low
サブバンド分割回路43は、低域復号回路42からの復号低域信号を、所定の帯域幅を持つ複数のサブバンド信号に等分割し、得られたサブバンド信号(復号低域サブバンド信号)を、特徴量算出回路44および復号高域信号生成回路47に供給する。
The
特徴量算出回路44は、サブバンド分割回路43からの復号低域サブバンド信号のうちの複数のサブバンド信号と、低域復号回路42からの復号低域信号との、少なくともいずれか一方を用いて、1または複数の特徴量を算出し、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。
The feature
高域復号回路45は、非多重化回路41からの高域符号化データの復号を行い、その結果得られる擬似高域サブバンドパワー差分IDを用いて、予めID(インデックス)毎に用意されている、高域サブバンドのパワーを推定するための係数(以下、復号高域サブバンドパワー推定係数と称する)を、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。
The high
復号高域サブバンドパワー算出回路46は、特徴量算出回路44からの、1または複数の特徴量と、高域復号回路45からの復号高域サブバンドパワー推定係数とに基づいて、復号高域サブバンドパワーを算出し、復号高域信号生成回路47に供給する。
The decoded high band sub-band
復号高域信号生成回路47は、サブバンド分割回路43からの復号低域サブバンド信号と、復号高域サブバンドパワー算出回路46からの復号高域サブバンドパワーとに基づいて、復号高域信号を生成し、合成回路48に供給する。
The decoded high band
合成回路48は、低域復号回路42からの復号低域信号と、復号高域信号生成回路47からの復号高域信号とを合成し、出力信号として出力する。
The
[復号装置の復号処理]
次に、図14のフローチャートを参照して、図13の復号装置による復号処理について説明する。
[Decryption process of decryption device]
Next, the decoding processing by the decoding device in FIG. 13 will be described with reference to the flowchart in FIG.
ステップS131において、非多重化回路41は、入力符号列を高域符号化データと低域符号化データに非多重化し、低域符号化データを低域復号回路42に供給し、高域符号化データを高域復号回路45に供給する。
In step S131, the
ステップS132において、低域復号回路42は、非多重化回路41からの低域符号化データの復号を行い、その結果得られた復号低域信号を、サブバンド分割回路43、特徴量算出回路44、および合成回路48に供給する。
In step S132, the low
ステップS133において、サブバンド分割回路43は、低域復号回路42からの復号低域信号を、所定の帯域幅を持つ複数のサブバンド信号に等分割し、得られた復号低域サブバンド信号を、特徴量算出回路44および復号高域信号生成回路47に供給する。
In step S133, the
ステップS134において、特徴量算出回路44は、サブバンド分割回路43からの復号低域サブバンド信号のうちの複数のサブバンド信号と、低域復号回路42からの復号低域信号との、少なくともいずれか一方から、1または複数の特徴量を算出し、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。なお、図13の特徴量算出回路44は、図3の特徴量算出回路14と基本的に同様の構成および機能を有しており、ステップS134における処理は、図4のフローチャートのステップS4における処理と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In step S 134, the
ステップS135において、高域復号回路45は、非多重化回路41からの高域符号化データの復号を行い、その結果得られる擬似高域サブバンドパワー差分IDを用いて、予めID(インデックス)毎に用意されている復号高域サブバンドパワー推定係数を、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。
In step S135, the high
ステップS136において、復号高域サブバンドパワー算出回路46は、特徴量算出回路44からの、1または複数の特徴量と、高域復号回路45からの復号高域サブバンドパワー推定係数とに基づいて、復号高域サブバンドパワーを算出し、復号高域信号生成回路47に供給する。なお、図13の復号高域サブバンドパワー算出回路46は、図3の高域サブバンドパワー推定回路15と基本的に同様の構成および機能を有しており、ステップS136における処理は、図4のフローチャートのステップS5における処理と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In step S 136, the decoded high band sub-band
ステップS137において、復号高域信号生成回路47は、サブバンド分割回路43からの復号低域サブバンド信号と、復号高域サブバンドパワー算出回路46からの復号高域サブバンドパワーとに基づいて、復号高域信号を出力する。なお、図13の復号高域信号生成回路47は、図3の高域信号生成回路16と基本的に同様の構成および機能を有しており、ステップS137における処理は、図4のフローチャートのステップS6における処理と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
In step S 137, the decoded high band
ステップS138において、合成回路48は、低域復号回路42からの復号低域信号と、復号高域信号生成回路47からの復号高域信号とを合成し、出力信号として出力する。
In step S138, the
以上の処理によれば、符号化の際に予め算出された擬似高域サブバンドパワーと、実際の高域サブバンドパワーとの差分の特徴に応じた、復号の際の高域サブバンドパワー推定係数を用いることにより、復号の際の高域サブバンドパワーの推定精度を向上させることができ、その結果、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 According to the above process, high frequency sub-band power estimation during decoding according to the feature of the difference between the pseudo high frequency sub-band power calculated in advance during encoding and the actual high frequency sub-band power By using the coefficients, the estimation accuracy of the high band sub-band power at the time of decoding can be improved, and as a result, it is possible to reproduce the music signal with higher sound quality.
また、以上の処理によれば、符号列に含まれる高域信号生成のための情報が、擬似高域サブバンドパワー差分IDのみと少ないので、効率的に復号処理を行うことができる。 Further, according to the above process, the information for high frequency band signal generation included in the code string is as small as only the pseudo high frequency sub-band power difference ID, so that the decoding process can be efficiently performed.
以上においては、本発明を適用した符号化処理および復号処理について説明してきたが、以下においては、図11の符号化装置30の高域符号化回路37において予め設定されている擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間における複数のクラスタそれぞれの代表ベクトルと、図13の復号装置40の高域復号回路45によって出力される復号高域サブバンドパワー推定係数の算出手法について説明する。
Although the encoding process and the decoding process to which the present invention is applied have been described above, the pseudo high band sub-bands preset in the high
[擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間における複数のクラスタの代表ベクトル、および、各クラスタに対応した復号高域サブバンドパワー推定係数の算出手法]
複数のクラスタの代表ベクトルおよび各クラスタの復号高域サブバンドパワー推定係数の求め方として、符号化の際に算出される擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルに応じて、復号の際の高域サブバンドパワーを精度よく推定できるよう係数を用意しておく必要がある。そのため、予め広帯域教師信号により学習を行い、その学習結果に基づいてこれらを決定する手法を適用する。
[Method of calculating representative vectors of a plurality of clusters in the feature space of pseudo high band sub-band power difference and decoded high band sub-band power estimation coefficients corresponding to each cluster]
As a method of obtaining representative vectors of a plurality of clusters and a decoded high band sub-band power estimation coefficient of each cluster, a high band sub in decoding is performed according to a pseudo high band sub-band power difference vector calculated in coding. It is necessary to prepare a coefficient so that the band power can be accurately estimated. Therefore, learning is performed in advance using a broadband teacher signal, and a method of determining these based on the learning result is applied.
[係数学習装置の機能的構成例]
図15は、複数のクラスタの代表ベクトルおよび各クラスタの復号高域サブバンドパワー推定係数の学習を行う係数学習装置の機能的構成例を示している。
[Functional Configuration Example of Coefficient Learning Device]
FIG. 15 illustrates a functional configuration example of a coefficient learning device that performs learning of representative vectors of a plurality of clusters and decoded high band sub-band power estimation coefficients of each cluster.
図15の係数学習装置50に入力される広帯域教師信号の、符号化装置30の低域通過フィルタ31で設定される遮断周波数以下の信号成分は、符号化装置30への入力信号が低域通過フィルタ31を通過し、低域符号化回路32により符号化され、さらに復号装置40の低域復号回路42により復号された復号低域信号であると好適である。
The signal component below the cutoff frequency set by the
係数学習装置50は、低域通過フィルタ51、サブバンド分割回路52、特徴量算出回路53、擬似高域サブバンドパワー算出回路54、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55、擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56、および係数推定回路57から構成される。
The coefficient learning device 50 includes a
なお、図15の係数学習装置50における低域通過フィルタ51、サブバンド分割回路52、特徴量算出回路53、および擬似高域サブバンドパワー算出回路54のそれぞれは、図11の符号化装置30における低域通過フィルタ31、サブバンド分割回路33、特徴量算出回路34、および擬似高域サブバンドパワー算出回路35のそれぞれと、基本的に同様の構成と機能を備えるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55は、図11の擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36と同様の構成および機能を備えるが、計算した擬似高域サブバンドパワー差分を、擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56に供給するとともに、擬似高域サブバンドパワー差分を計算する際に算出する高域サブバンドパワーを、係数推定回路57に供給する。
That is, although the pseudo high band sub-band power
擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55からの擬似高域サブバンドパワー差分から得られる擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルをクラスタリングし、各クラスタでの代表ベクトルを算出する。
The pseudo high band sub-band power
係数推定回路57は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55からの高域サブバンドパワーと、特徴量算出回路53からの1または複数の特徴量とに基づいて、擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56によりクラスタリングされたクラスタ毎の高域サブバンドパワー推定係数を算出する。
The coefficient estimation circuit 57 calculates the pseudo high band sub-band power difference based on the high band sub-band power from the pseudo high band sub-band power
[係数学習装置の係数学習処理]
次に、図16のフローチャートを参照して、図15の係数学習装置50による係数学習処理について説明する。
[Coefficient learning process of coefficient learning device]
Next, coefficient learning processing by the coefficient learning device 50 of FIG. 15 will be described with reference to the flowchart of FIG.
なお、図16のフローチャートにおけるステップS151乃至S155の処理は、係数学習装置50に入力される信号が広帯域教師信号である以外は、図12のフローチャートにおけるステップS111,S113乃至S116の処理と同様であるので、その説明は省略する。 The processes of steps S151 to S155 in the flowchart of FIG. 16 are the same as the processes of steps S111 and S113 to S116 in the flowchart of FIG. 12 except that the signal input to the coefficient learning device 50 is a broadband teacher signal. Therefore, the explanation is omitted.
すなわち、ステップS156において、擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55からの擬似高域サブバンドパワー差分から得られる、多数(大量の時間フレーム)の擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルを、例えば64クラスタにクラスタリングし、各クラスタの代表ベクトルを算出する。クラスタリングの手法の一例としては、例えば、k-means法によるクラスタリングを適用することができる。擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56は、k-means法によるクラスタリングを行った結果得られる、各クラスタの重心ベクトルを、各クラスタの代表ベクトルとする。なお、クラスタリングの手法やクラスタの数は、上述したものに限らず、他の手法を適用するようにしてもよい。
That is, in step S156, the pseudo high band sub-band power
また、擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56は、時間フレームJにおける、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55からの擬似高域サブバンドパワー差分から得られる擬似高域サブバンドパワー差分ベクトルを用いて、64個の代表ベクトルとの距離を測定し、最も距離が短くなる代表ベクトルが属するクラスタのインデックスCID(J)を決定する。なお、インデックスCID(J)は1からクラスタ数(この例では64)までの整数値を取るものとする。擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路56は、このようにして代表ベクトルを出力し、また、インデックスCID(J)を係数推定回路57に供給する。
Also, the pseudo high band sub-band power
ステップS157において、係数推定回路57は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路55および特徴量算出回路53から同一時間フレームに供給された(eb-sb)個の高域サブバンドパワーと特徴量の多数の組み合わせのうち、同じインデックスCID(J)を持つ(同じクラスタに属する)集合毎に、各クラスタでの復号高域サブバンドパワー推定係数の算出を行う。なお、係数推定回路57による係数の算出の手法は、図9の係数学習装置20における係数推定回路24による手法と同様であるものとするが、その他の手法であってももちろんよい。
In step S 157, the coefficient estimation circuit 57 supplies (eb−sb) high-frequency sub-band powers and feature amounts supplied to the same time frame from the pseudo high-frequency sub-band power
以上の処理によれば、予め広帯域教師信号を用いて、図11の符号化装置30の高域符号化回路37において予め設定されている擬似高域サブバンドパワー差分の特徴空間における複数のクラスタそれぞれの代表ベクトルと、図13の復号装置40の高域復号回路45によって出力される復号高域サブバンドパワー推定係数の学習を行うようにしたので、符号化装置30に入力される様々な入力信号、および、復号装置40に入力される様々な入力符号列に対して好適な出力結果を得ることが可能となり、ひいては、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。
According to the above processing, each of a plurality of clusters in the feature space of the pseudo high band sub-band power difference previously set in the high
さらに信号の符号化および復号について、符号化装置30の擬似高域サブバンドパワー算出回路35や復号装置40の復号高域サブバンドパワー算出回路46において高域サブバンドパワーを算出するための係数データは、次のように取り扱うことも可能である。すなわち、入力信号の種類によって異なる係数データを用いることとして、その係数を符号列の先頭に記録しておくことも可能である。
Further, with regard to signal encoding and decoding, coefficient data for calculating high band sub-band power in pseudo high band sub-band power calculating circuit 35 of encoding apparatus 30 and decoded high band sub-band
例えば、スピーチやジャズなどの信号によって係数データを変更することで、符号化効率の向上を図ることができる。 For example, the coding efficiency can be improved by changing the coefficient data in accordance with a signal such as speech or jazz.
図17は、このようにして得られた符号列を示している。 FIG. 17 shows a code string obtained in this manner.
図17の符号列Aは、スピーチを符号化したものであり、スピーチに最適な係数データαがヘッダに記録されている。 The code string A in FIG. 17 is obtained by coding speech, and coefficient data α optimal for speech is recorded in the header.
これに対して、図17の符号列Bは、ジャズを符号化したものであり、ジャズに最適な係数データβがヘッダに記録されている。 On the other hand, the code string B in FIG. 17 is obtained by encoding jazz, and coefficient data β optimal for jazz is recorded in the header.
このような複数の係数データを予め同種の音楽信号で学習することで用意し、符号化装置30では入力信号のヘッダに記録されているようなジャンル情報でその係数データを選択してもよい。あるいは、信号の波形解析を行うことでジャンルを判定し、係数データを選択してもよい。すなわち、このような、信号のジャンル解析手法は特に限定されない。 A plurality of such coefficient data may be prepared in advance by learning with the same music signal, and the encoding device 30 may select the coefficient data according to genre information as recorded in the header of the input signal. Alternatively, the genre may be determined by performing waveform analysis of the signal, and the coefficient data may be selected. That is, such a genre analysis method of a signal is not specifically limited.
また、計算時間が許せば、符号化装置30に上述した学習装置を内蔵させ、その信号専用の係数を用いて処理を行い、図17の符号列Cに示されるように、最後にその係数をヘッダに記録することも可能である。 Further, if the calculation time is allowed, the above-mentioned learning device is built in the encoding device 30, processing is performed using a coefficient dedicated to the signal, and as shown in the code string C of FIG. It is also possible to record in the header.
この手法を用いることによる利点を、以下に説明する。 The advantages of using this approach are described below.
高域サブバンドパワーの形状は、1つの入力信号内で類似している箇所が多数存在する。多くの入力信号が持つこの特徴を利用し、高域サブバンドパワーの推定のための係数の学習を入力信号毎に別個に行うことで、高域サブバンドパワーの類似箇所の存在による冗長度を低減させ、符号化効率を向上させることができる。また、複数の信号で統計的に高域サブバンドパワーの推定のための係数を学習するよりも、より高精度に高域サブバンドパワーの推定を行うことができる。 The shape of the high band sub-band power has many similar parts in one input signal. By using this feature of many input signals and learning the coefficients for high-frequency sub-band power estimation separately for each input signal, the redundancy due to the presence of similar high-frequency sub-band power can be obtained. It is possible to reduce the coding efficiency and to improve the coding efficiency. Further, high-frequency sub-band power estimation can be performed with higher accuracy than learning of coefficients for high-frequency sub-band power estimation statistically with a plurality of signals.
また、このように、符号化の際に入力信号から学習される係数データを数フレームに1回挿入するような形態をとることも可能である。 As described above, it is also possible to adopt a form in which coefficient data learned from an input signal at the time of encoding is inserted into several frames once.
〈3.第3の実施の形態〉
[符号化装置の機能的構成例]
なお、以上においては、擬似高域サブバンドパワー差分IDが高域符号化データとして、符号化装置30から復号装置40に出力されると説明したが、復号高域サブバンドパワー推定係数を得るための係数インデックスが、高域符号化データとされてもよい。
<3. Third embodiment>
[Example of Functional Configuration of Encoding Device]
Although it has been described above that the pseudo high band sub-band power difference ID is output from the encoding device 30 to the decoding device 40 as high band encoded data, in order to obtain the decoded high band sub-band power estimation coefficient The coefficient index of {circumflex over (f)} may be used as high-pass encoded data.
そのような場合、符号化装置30は、例えば、図18に示すように構成される。なお、図18において、図11における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。 In such a case, the encoding device 30 is configured, for example, as shown in FIG. In FIG. 18, parts corresponding to the case in FIG. 11 are assigned the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図18の符号化装置30は、図11の符号化装置30と低域復号回路39が設けられていない点で異なり、その他の点では同じである。
The encoding device 30 of FIG. 18 is different in that the encoding device 30 of FIG. 11 and the low-
図18の符号化装置30では、特徴量算出回路34は、サブバンド分割回路33から供給された低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを特徴量として算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路35に供給する。
In the encoding device 30 of FIG. 18, the feature
また、擬似高域サブバンドパワー算出回路35には、予め回帰分析により求められた、複数の復号高域サブバンドパワー推定係数と、それらの復号高域サブバンドパワー推定係数を特定する係数インデックスとが対応付けられて記録されている。 Also, the pseudo high band sub-band power calculation circuit 35 includes a plurality of decoded high band sub-band power estimation coefficients obtained in advance by regression analysis, and a coefficient index for specifying those decoded high band sub-band power estimation coefficients. Are associated and recorded.
具体的には、復号高域サブバンドパワー推定係数として、上述した式(2)の演算に用いられる各サブバンドの係数Aib(kb)と係数Bibのセットが、予め複数用意されている。例えば、これらの係数Aib(kb)と係数Bibは、低域サブバンドパワーを説明変数とし、高域サブバンドパワーを被説明変数とした、最小二乗法を用いた回帰分析により、予め求められている。回帰分析では、低域サブバンド信号と高域サブバンド信号からなる入力信号が広帯域教師信号として用いられる。 Specifically, a plurality of sets of the coefficients A ib (kb) and the coefficients B ib of each subband used in the calculation of the above-described equation (2) are prepared in advance as the decoded high band sub-band power estimation coefficients . For example, these coefficients A ib (kb) and B ib are obtained in advance by regression analysis using the least squares method, using the low band sub-band power as an explanatory variable and the high band sub-band power as an explained variable It is done. In regression analysis, an input signal composed of a low band sub-band signal and a high band sub-band signal is used as a wide band teacher signal.
擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、記録している復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、復号高域サブバンドパワー推定係数と、特徴量算出回路34からの特徴量とを用いて、高域側の各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーを算出し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。
The pseudo high band sub-band power calculation circuit 35 uses the decoded high band sub-band power estimation coefficient and the feature quantity from the feature
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33から供給された高域サブバンド信号から求まる高域サブバンドパワーと、擬似高域サブバンドパワー算出回路35からの擬似高域サブバンドパワーとを比較する。
The pseudo high frequency sub-band power
そして、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、比較の結果、複数の復号高域サブバンドパワー推定係数のうち、最も高域サブバンドパワーに近い擬似高域サブバンドパワーが得られた復号高域サブバンドパワー推定係数の係数インデックスを高域符号化回路37に供給する。換言すれば、復号時に再現されるべき入力信号の高域信号、つまり真値に最も近い復号高域信号が得られる、復号高域サブバンドパワー推定係数の係数インデックスが選択される。
Then, the pseudo high band sub-band power
[符号化装置の符号化処理]
次に、図19のフローチャートを参照して、図18の符号化装置30により行なわれる符号化処理について説明する。なお、ステップS181乃至ステップS183の処理は、図12のステップS111乃至ステップS113の処理と同様であるため、その説明は省略する。
[Coding Process of Coding Device]
Next, the encoding process performed by the encoding device 30 of FIG. 18 will be described with reference to the flowchart of FIG. In addition, since the process of step S181 thru | or step S183 is the same as the process of step S111 thru | or step S113 of FIG. 12, the description is abbreviate | omitted.
ステップS184において、特徴量算出回路34は、サブバンド分割回路33からの低域サブバンド信号を用いて特徴量を算出し、擬似高域サブバンドパワー算出回路35に供給する。
In step S 184, the feature
具体的には、特徴量算出回路34は、上述した式(1)の演算を行って、低域側の各サブバンドib(但し、sb-3≦ib≦sb)について、フレームJ(但し、0≦J)の低域サブバンドパワーpower(ib,J)を特徴量として算出する。すなわち、低域サブバンドパワーpower(ib,J)は、フレームJを構成する低域サブバンド信号の各サンプルのサンプル値の二乗平均値を、対数化することにより算出される。
Specifically, the feature
ステップS185において、擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、特徴量算出回路34から供給された特徴量に基づいて、擬似高域サブバンドパワーを算出し、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36に供給する。
In step S185, the pseudo high frequency sub-band power calculating circuit 35 calculates the pseudo high frequency sub-band power based on the feature amount supplied from the feature
例えば、擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、復号高域サブバンドパワー推定係数として予め記録している係数Aib(kb)および係数Bibと、低域サブバンドパワーpower(kb,J)(但し、sb-3≦kb≦sb)とを用いて上述した式(2)の演算を行い、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)を算出する。 For example, the pseudo high frequency sub-band power calculation circuit 35 calculates the low frequency sub-band power power (kb, J) with the coefficient A ib (kb) and the coefficient B ib recorded in advance as the decoded high frequency sub-band power estimation coefficient. (However, sb−3 ≦ kb ≦ sb) is used to calculate the above equation (2) to calculate the pseudo high band sub-band power power est (ib, J).
すなわち、特徴量として供給された低域側の各サブバンドの低域サブバンドパワーpower(kb,J)に、サブバンドごとの係数Aib(kb)が乗算され、係数が乗算された低域サブバンドパワーの和に、さらに係数Bibが加算されて、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)とされる。この擬似高域サブバンドパワーは、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて算出される。 That is, the low band obtained by multiplying the low band subband power power (kb, J) of each low band on the low band side supplied as the feature amount by the coefficient A ib (kb) for each subband and multiplying the coefficient A coefficient B ib is further added to the sum of the subband powers, and a pseudo high band subband power power est (ib, J) is obtained. The pseudo high frequency sub-band power is calculated for each high frequency side sub-band whose index is sb + 1 to eb.
また、擬似高域サブバンドパワー算出回路35は、予め記録している復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに擬似高域サブバンドパワーの算出を行なう。例えば、係数インデックスが1乃至K(但し、2≦K)のK個の復号高域サブバンドパワー推定係数が予め用意されているとする。この場合、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーが算出されることになる。 Also, the pseudo high frequency sub-band power calculation circuit 35 calculates the pseudo high frequency sub-band power for each decoded high frequency sub-band power estimation coefficient recorded in advance. For example, it is assumed that K decoded high band sub-band power estimation coefficients having a coefficient index of 1 to K (where 2 ≦ K) are prepared in advance. In this case, the pseudo high band sub-band power of each sub band is calculated for each of the K decoded high band sub-band power estimation coefficients.
ステップS186において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33からの高域サブバンド信号と、擬似高域サブバンドパワー算出回路35からの擬似高域サブバンドパワーとに基づいて、擬似高域サブバンドパワー差分を算出する。
In step S 186, the pseudo high band sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33からの高域サブバンド信号について、上述した式(1)と同様の演算を行ない、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。なお、本実施の形態では、低域サブバンド信号のサブバンドと高域サブバンド信号のサブバンドの全てを、インデックスibを用いて識別することとする。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
次に、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、上述した式(14)と同様の演算を行なって、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,J)との差分を求める。これにより、復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)が得られる。
Next, the pseudo high band sub-band power
ステップS187において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、次式(15)を計算し、擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を算出する。
In step S187, the pseudo high band sub-band power
なお、式(15)において、差分二乗和E(J,id)は、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数について求められた、フレームJの擬似高域サブバンドパワー差分の二乗和を示している。また、式(15)において、powerdiff(ib,J,id)は、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数について求められた、インデックスがibであるサブバンドのフレームJの擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)を示している。差分二乗和E(J,id)は、K個の各復号高域サブバンドパワー推定係数について、算出される。 In equation (15), the sum of squared differences E (J, id) is the square of the pseudo high band sub-band power difference of frame J obtained for the decoded high band sub-band power estimation coefficient whose coefficient index is id It shows the sum. Also, in equation (15), power diff (ib, J, id) is a pseudo of frame J of the subband whose index is ib, which is obtained for the decoded high frequency subband power estimation coefficient whose coefficient index is id The high band sub-band power difference power diff (ib, J) is shown. The sum of squared differences E (J, id) is calculated for each of the K decoded high band sub-band power estimation coefficients.
このようにして得られた差分二乗和E(J,id)は、実際の高域信号から算出された高域サブバンドパワーと、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて算出された擬似高域サブバンドパワーとの類似の度合いを示している。 The difference square sum E (J, id) obtained in this way uses the high band sub-band power calculated from the actual high band signal and the decoded high band sub-band power estimation coefficient whose coefficient index is id It shows the degree of similarity with the pseudo high band sub-band power calculated.
つまり、高域サブバンドパワーの真値に対する推定値の誤差を示している。したがって、差分二乗和E(J,id)が小さいほど、復号高域サブバンドパワー推定係数を用いた演算により、実際の高域信号により近い復号高域信号が得られることになる。換言すれば、差分二乗和E(J,id)が最小となる復号高域サブバンドパワー推定係数が、出力符号列の復号時に行なわれる周波数帯域拡大処理に最も適した推定係数であるといえる。 That is, it shows the error of the estimated value with respect to the true value of the high frequency sub-band power. Therefore, as the difference square sum E (J, id) is smaller, a decoded high band signal closer to the actual high band signal can be obtained by the calculation using the decoded high band sub-band power estimation coefficient. In other words, it can be said that the decoded high band sub-band power estimation coefficient that minimizes differential sum of squares E (J, id) is the estimation coefficient most suitable for frequency band expansion processing performed at the time of decoding of the output code string.
そこで、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の差分二乗和E(J,id)のうち、値が最小となる差分二乗和を選択し、その差分二乗和に対応する復号高域サブバンドパワー推定係数を示す係数インデックスを、高域符号化回路37に供給する。
Therefore, the pseudo high band sub-band power
ステップS188において、高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36から供給された係数インデックスを符号化し、その結果得られた高域符号化データを多重化回路38に供給する。
In step S188, the high
例えば、ステップS188では、係数インデックスに対してエントロピー符号化などが行なわれる。これにより、復号装置40に出力される高域符号化データの情報量を圧縮することができる。なお、高域符号化データは、最適な復号高域サブバンドパワー推定係数が得られる情報であれば、どのような情報であってもよく、例えば、係数インデックスがそのまま高域符号化データとされてもよい。 For example, in step S188, entropy coding or the like is performed on the coefficient index. Thereby, the amount of information of the high band encoded data output to the decoding device 40 can be compressed. The high band encoded data may be any information as long as it can obtain an optimal decoded high band sub-band power estimation coefficient. For example, the coefficient index is directly used as the high band encoded data. May be
ステップS189において、多重化回路38は、低域符号化回路32から供給された低域符号化データと、高域符号化回路37から供給された高域符号化データとを多重化し、その結果得られた出力符号列を出力し、符号化処理は終了する。
In step S189, the multiplexing
このように、低域符号化データとともに、係数インデックスを符号化して得られた高域符号化データを出力符号列として出力することで、この出力符号列の入力を受ける復号装置40では、周波数帯域拡大処理に最も適した、復号高域サブバンドパワー推定係数を得ることができる。これにより、より高音質な信号を得ることができるようになる。 Thus, by outputting the high-pass encoded data obtained by encoding the coefficient index together with the low-pass encoded data as an output code string, the decoding apparatus 40 that receives the input of the output code string has a frequency band Decoded high band sub-band power estimation coefficients that are most suitable for the enlargement process can be obtained. This makes it possible to obtain a higher quality signal.
[復号装置の機能的構成例]
また、図18の符号化装置30から出力された出力符号列を、入力符号列として入力し、復号する復号装置40は、例えば、図20に示すように構成される。なお、図20において、図13における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
[Example of Functional Configuration of Decoding Device]
Also, a decoding device 40 that receives and decodes the output code string output from the encoding device 30 in FIG. 18 as an input code string is configured as shown in FIG. 20, for example. In FIG. 20, parts corresponding to the case in FIG. 13 are assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
図20の復号装置40は、非多重化回路41乃至合成回路48から構成される点では、図13の復号装置40と同じであるが、低域復号回路42からの復号低域信号が特徴量算出回路44には供給されない点で、図13の復号装置40と異なる。
The decoding device 40 of FIG. 20 is the same as the decoding device 40 of FIG. 13 in that it comprises the
図20の復号装置40では、高域復号回路45は、図18の擬似高域サブバンドパワー算出回路35が記録している復号高域サブバンドパワー推定係数と同じ復号高域サブバンドパワー推定係数を予め記録している。すなわち、予め回帰分析により求められた復号高域サブバンドパワー推定係数としての係数Aib(kb)と係数Bibのセットが、係数インデックスと対応付けられて記録されている。
In the decoding device 40 of FIG. 20, the high
高域復号回路45は、非多重化回路41から供給された高域符号化データを復号し、その結果得られた係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数を、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。
The high
[復号装置の復号処理]
次に、図21のフローチャートを参照して、図20の復号装置40により行なわれる復号処理について説明する。
[Decryption process of decryption device]
Next, the decoding process performed by the decoding device 40 of FIG. 20 will be described with reference to the flowchart of FIG.
この復号処理は、符号化装置30から出力された出力符号列が、入力符号列として復号装置40に供給されると開始される。なお、ステップS211乃至ステップS213の処理は、図14のステップS131乃至ステップS133の処理と同様であるので、その説明は省略する。 This decoding process is started when the output code string output from the encoding device 30 is supplied to the decoding device 40 as an input code string. Note that the processes in steps S211 to S213 are the same as the processes in steps S131 to S133 in FIG.
ステップS214において、特徴量算出回路44は、サブバンド分割回路43からの復号低域サブバンド信号を用いて特徴量を算出し、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。具体的には、特徴量算出回路44は、上述した式(1)の演算を行って、低域側の各サブバンドibについて、フレームJ(但し、0≦J)の低域サブバンドパワーpower(ib,J)を特徴量として算出する。
In step S 214, the feature
ステップS215において、高域復号回路45は、非多重化回路41から供給された高域符号化データの復号を行い、その結果得られた係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数を、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。すなわち、高域復号回路45に予め記録されている複数の復号高域サブバンドパワー推定係数のうち、復号により得られた係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数が出力される。
In step S215, the high
ステップS216において、復号高域サブバンドパワー算出回路46は、特徴量算出回路44から供給された特徴量と、高域復号回路45から供給された復号高域サブバンドパワー推定係数とに基づいて、復号高域サブバンドパワーを算出し、復号高域信号生成回路47に供給する。
In step S 216, the decoded high band sub-band
すなわち、復号高域サブバンドパワー算出回路46は、復号高域サブバンドパワー推定係数としての係数Aib(kb)および係数Bibと、特徴量としての低域サブバンドパワーpower(kb,J)(但し、sb-3≦kb≦sb)とを用いて上述した式(2)の演算を行い、復号高域サブバンドパワーを算出する。これにより、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、復号高域サブバンドパワーが得られる。
That is, the decoded high band sub-band
ステップS217において、復号高域信号生成回路47は、サブバンド分割回路43から供給された復号低域サブバンド信号と、復号高域サブバンドパワー算出回路46から供給された復号高域サブバンドパワーとに基づいて、復号高域信号を生成する。
In step S 217, the decoded high band
具体的には、復号高域信号生成回路47は、復号低域サブバンド信号を用いて上述した式(1)の演算を行ない、低域側の各サブバンドについて低域サブバンドパワーを算出する。そして、復号高域信号生成回路47は、得られた低域サブバンドパワーと復号高域サブバンドパワーとを用いて上述した式(3)の演算を行なって、高域側のサブバンドごとの利得量G(ib,J)を算出する。
Specifically, the decoded high band
さらに、復号高域信号生成回路47は、利得量G(ib,J)と、復号低域サブバンド信号とを用いて上述した式(5)および式(6)の演算を行なって、高域側の各サブバンドについて、高域サブバンド信号x3(ib,n)を生成する。
Furthermore, the decoded high band
すなわち、復号高域信号生成回路47は、低域サブバンドパワーと復号高域サブバンドパワーとの比に応じて、復号低域サブバンド信号x(ib,n)を振幅変調し、その結果、得られた復号低域サブバンド信号x2(ib,n)を、さらに周波数変調する。これにより、低域側のサブバンドの周波数成分の信号が、高域側のサブバンドの周波数成分の信号に変換され、高域サブバンド信号x3(ib,n)が得られる。
That is, the decoded high band
このように各サブバンドの高域サブバンド信号を得る処理は、より詳細には、以下のような処理である。 The process of obtaining the high-frequency sub-band signal of each sub-band in this way is, more specifically, the following process.
周波数領域において連続して並ぶ4つのサブバンドを、帯域ブロックと呼ぶこととし、低域側にあるインデックスがsb乃至sb-3である4つのサブバンドから、1つの帯域ブロック(以下、特に低域ブロックと称する)が構成されるように、周波数帯域を分割したとする。このとき、例えば、高域側のインデックスがsb+1乃至sb+4であるサブバンドからなる帯域が、1つの帯域ブロックとされる。なお、以下、高域側、すなわちインデックスがsb+1以上であるサブバンドからなる帯域ブロックを、特に高域ブロックと呼ぶこととする。 Four subbands arranged in series in the frequency domain are referred to as band blocks, and one band block (hereinafter, particularly the low band) from four subbands on the low band side whose index is sb to sb-3 It is assumed that the frequency band is divided so as to constitute a block). At this time, for example, a band composed of sub-bands whose high-frequency side indexes are sb + 1 to sb + 4 is taken as one band block. Hereinafter, a band block on the high band side, that is, a sub-band whose index is sb + 1 or more will be particularly referred to as a high band block.
いま、高域ブロックを構成する1つのサブバンドに注目し、そのサブバンド(以下、注目サブバンドと称する)の高域サブバンド信号を生成するとする。まず、復号高域信号生成回路47は、高域ブロックにおける注目サブバンドの位置と同じ位置関係にある、低域ブロックのサブバンドを特定する。
Now, it is assumed that one sub-band constituting a high-pass block is focused and a high-pass sub-band signal of the sub-band (hereinafter, referred to as a target sub-band) is generated. First, the decoded high band
例えば、注目サブバンドのインデックスがsb+1であれば、注目サブバンドは、高域ブロックのうちの最も周波数が低い帯域であるので、注目サブバンドと同じ位置関係にある低域ブロックのサブバンドは、インデックスがsb-3であるサブバンドとなる。 For example, if the index of the sub-band of interest is sb + 1, the sub-band of interest is the lowest frequency band of the high band block, and so the sub-bands of the low band block having the same positional relationship as the sub-band of interest Is a sub-band whose index is sb-3.
このようにして、注目サブバンドと同じ位置関係にある低域ブロックのサブバンドが特定されると、そのサブバンドの低域サブバンドパワーおよび復号低域サブバンド信号と、注目サブバンドの復号高域サブバンドパワーとが用いられて、注目サブバンドの高域サブバンド信号が生成される。 In this way, when a low band block subband in the same positional relationship as the target subband is identified, the low band subband power of the subband and the decoded low band subband signal, and the decoded high band of the target subband are identified. The sub-band power is used to generate a high-frequency sub-band signal of the sub-band of interest.
すなわち、復号高域サブバンドパワーと低域サブバンドパワーが、式(3)に代入されて、それらのパワーの比に応じた利得量が算出される。そして、算出された利得量が復号低域サブバンド信号に乗算され、さらに利得量が乗算された復号低域サブバンド信号が、式(6)の演算により周波数変調されて、注目サブバンドの高域サブバンド信号とされる。 That is, the decoded high band sub-band power and the low band sub-band power are substituted into equation (3), and the amount of gain according to the ratio of those powers is calculated. Then, the decoded low band sub-band signal is multiplied by the calculated gain amount, and the decoded low band sub-band signal multiplied by the gain amount is frequency-modulated by the calculation of equation (6), and the high of the noted sub-band Region sub-band signal.
以上の処理で、高域側の各サブバンドの高域サブバンド信号が得られる。すると、復号高域信号生成回路47は、さらに上述した式(7)の演算を行なって、得られた各高域サブバンド信号の和を求め、復号高域信号を生成する。復号高域信号生成回路47は、得られた復号高域信号を合成回路48に供給し、処理はステップS217からステップS218に進む。
By the above processing, high band sub-band signals of each high band sub-band can be obtained. Then, the decoded high band
ステップS218において、合成回路48は、低域復号回路42からの復号低域信号と、復号高域信号生成回路47からの復号高域信号とを合成し、出力信号として出力する。そして、その後、復号処理は終了する。
In step S218, the
以上のように、復号装置40によれば、入力符号列の非多重化により得られた高域符号化データから係数インデックスを得て、その係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて復号高域サブバンドパワーを算出するので、高域サブバンドパワーの推定精度を向上させることができる。これにより、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 As described above, according to the decoding apparatus 40, the coefficient index is obtained from the high band encoded data obtained by the demultiplexing of the input code string, and the decoded high band sub-band power estimation coefficient indicated by the coefficient index is obtained. Since the decoded high band sub-band power is calculated using this, the estimation accuracy of the high band sub-band power can be improved. This makes it possible to reproduce music signals with higher sound quality.
〈4.第4の実施の形態〉
[符号化装置の符号化処理]
また、以上においては、高域符号化データに係数インデックスのみが含まれる場合を例として説明したが、他の情報が含まれるようにしてもよい。
<4. Fourth Embodiment>
[Coding Process of Coding Device]
Further, although the case where only the coefficient index is included in the high-pass encoded data has been described above as an example, other information may be included.
例えば、係数インデックスが高域符号化データに含まれるようにすれば、実際の高域信号の高域サブバンドパワーに最も近い復号高域サブバンドパワーが得られる、復号高域サブバンドパワー推定係数を、復号装置40側において知ることができる。 For example, if the coefficient index is included in the high band encoded data, the decoded high band sub-band power estimation coefficient that provides the decoded high band sub-band power closest to the high band sub-band power of the actual high band signal Can be known on the decoding device 40 side.
しかしながら、実際の高域サブバンドパワー(真値)と、復号装置40側で得られる復号高域サブバンドパワー(推定値)とには、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36で算出された擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)とほぼ同じ値だけ差が生じる。 However, the actual high frequency sub-band power (true value) and the decoded high frequency sub-band power (estimated value) obtained on the decoding device 40 side are calculated by the pseudo high frequency sub-band power difference calculation circuit 36 A difference occurs by approximately the same value as the pseudo high band sub-band power difference power diff (ib, J).
そこで、高域符号化データに、係数インデックスだけでなく、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワー差分も含まれるようにすれば、復号装置40側において、実際の高域サブバンドパワーに対する復号高域サブバンドパワーのおおよその誤差を知ることができる。そうすれば、この誤差を用いて、さらに高域サブバンドパワーの推定精度を向上させることができる。 Therefore, if high frequency encoded data includes not only the coefficient index but also the pseudo high frequency sub-band power difference of each sub-band, the decoding apparatus 40 can decode high relative to the actual high frequency sub-band power. It is possible to know the approximate error of the sub-band power. Then, this error can be used to further improve the estimation accuracy of the high band sub-band power.
以下、図22および図23のフローチャートを参照して、高域符号化データに擬似高域サブバンドパワー差分が含まれる場合における符号化処理と復号処理について説明する。 The encoding process and the decoding process in the case where the high frequency band encoded data includes the pseudo high frequency sub-band power difference will be described below with reference to the flowcharts of FIGS. 22 and 23.
まず、図22のフローチャートを参照して、図18の符号化装置30により行なわれる符号化処理について説明する。なお、ステップS241乃至ステップS246の処理は、図19のステップS181乃至ステップS186の処理と同様であるので、その説明は省略する。 First, the encoding process performed by the encoding device 30 of FIG. 18 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the processes of steps S241 to S246 are the same as the processes of steps S181 to S186 of FIG. 19, and thus the description thereof will be omitted.
ステップS247において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、上述した式(15)の演算を行なって、復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、差分二乗和E(J,id)を算出する。
In step S247, the pseudo high band sub-band power
そして、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、差分二乗和E(J,id)のうち、値が最小となる差分二乗和を選択し、その差分二乗和に対応する復号高域サブバンドパワー推定係数を示す係数インデックスを、高域符号化回路37に供給する。
Then, the pseudo high frequency sub-band power
さらに、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、選択された差分二乗和に対応する復号高域サブバンドパワー推定係数について求めた、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワー差分powerdiff(ib,J)を高域符号化回路37に供給する。
Furthermore, the pseudo high band sub-band power
ステップS248において、高域符号化回路37は、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36から供給された、係数インデックスおよび擬似高域サブバンドパワー差分を符号化し、その結果得られた高域符号化データを多重化回路38に供給する。
In step S248, the high
これにより、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドの擬似高域サブバンドパワー差分、つまり高域サブバンドパワーの推定誤差が高域符号化データとして、復号装置40に供給されることになる。 As a result, the pseudo high band sub-band power difference of each high band side index whose index is sb + 1 to eb, that is, the estimation error of the high band sub-band power is supplied to the decoding device 40 as high band encoded data. It will be done.
高域符号化データが得られると、その後、ステップS249の処理が行われて符号化処理は終了するが、ステップS249の処理は、図19のステップS189の処理と同様であるため、その説明は省略する。 After the high band encoded data is obtained, the process of step S249 is performed to end the encoding process. However, the process of step S249 is the same as the process of step S189 of FIG. I omit it.
以上のように、高域符号化データに擬似高域サブバンドパワー差分が含まれるようにすれば、復号装置40において、高域サブバンドパワーの推定精度をさらに向上させることができ、より高音質な音楽信号を得ることができるようになる。 As described above, if the pseudo high band sub-band power difference is included in the high band encoded data, the estimation accuracy of the high band sub-band power can be further improved in the decoding apparatus 40, and the sound quality can be further improved. Music signal can be obtained.
[復号装置の復号処理]
次に、図23のフローチャートを参照して、図20の復号装置40により行なわれる復号処理について説明する。なお、ステップS271乃至ステップS274の処理は、図21のステップS211乃至ステップS214の処理と同様であるので、その説明は省略する。
[Decryption process of decryption device]
Next, the decoding process performed by the decoding device 40 of FIG. 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the processes of steps S 271 to S 274 are the same as the processes of steps S 211 to S 214 of FIG. 21, and thus the description thereof will be omitted.
ステップS275において、高域復号回路45は、非多重化回路41から供給された高域符号化データの復号を行なう。そして、高域復号回路45は、復号により得られた係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数と、復号により得られた各サブバンドの擬似高域サブバンドパワー差分とを、復号高域サブバンドパワー算出回路46に供給する。
In step S275, the high frequency
ステップS276において、復号高域サブバンドパワー算出回路46は、特徴量算出回路44から供給された特徴量と、高域復号回路45から供給された復号高域サブバンドパワー推定係数とに基づいて、復号高域サブバンドパワーを算出する。なお、ステップS276では、図21のステップS216と同様の処理が行われる。
In step S 276, the decoded high band sub-band
ステップS277において、復号高域サブバンドパワー算出回路46は、復号高域サブバンドパワーに、高域復号回路45から供給された擬似高域サブバンドパワー差分を加算して、最終的な復号高域サブバンドパワーとし、復号高域信号生成回路47に供給する。すなわち、算出された各サブバンドの復号高域サブバンドパワーに、同じサブバンドの擬似高域サブバンドパワー差分が加算される。
In step S277, the decoded high band sub-band
そして、その後、ステップS278およびステップS279の処理が行われて、復号処理は終了するが、これらの処理は図21のステップS217およびステップS218と同様であるので、その説明は省略する。 Thereafter, the processes of steps S278 and S279 are performed, and the decoding process ends. However, since these processes are similar to steps S217 and S218 of FIG. 21, the description thereof is omitted.
以上のようにして、復号装置40は、入力符号列の非多重化により得られた高域符号化データから係数インデックスと、擬似高域サブバンドパワー差分を得る。そして、復号装置40は、係数インデックスにより示される復号高域サブバンドパワー推定係数と、擬似高域サブバンドパワー差分とを用いて復号高域サブバンドパワーを算出する。これにより、高域サブバンドパワーの推定精度を向上させることができ、音楽信号をより高音質に再生することが可能となる。 As described above, the decoding device 40 obtains the coefficient index and the pseudo high band sub-band power difference from the high band encoded data obtained by the demultiplexing of the input code string. Then, the decoding device 40 calculates the decoded high frequency sub-band power using the decoded high frequency sub-band power estimation coefficient indicated by the coefficient index and the pseudo high frequency sub-band power difference. As a result, the estimation accuracy of the high band sub-band power can be improved, and the music signal can be reproduced with higher sound quality.
なお、符号化装置30と、復号装置40との間で生じる高域サブバンドパワーの推定値の差、すなわち擬似高域サブバンドパワーと復号高域サブバンドパワーの差(以下、装置間推定差と称する)が考慮されるようにしてもよい。 Note that the difference between estimated values of high band sub-band power occurring between encoding device 30 and decoding device 40, that is, the difference between pseudo high band sub-band power and decoded high band sub-band power (hereinafter referred to as inter-device estimated difference) ) May be considered.
そのような場合、例えば、高域符号化データとされる擬似高域サブバンドパワー差分が、装置間推定差で補正されたり、高域符号化データに装置間推定差が含まれるようにし、復号装置40側で、装置間推定差により、擬似高域サブバンドパワー差分が補正されたりする。さらに、予め復号装置40側で、装置間推定差を記録しておくようにし、復号装置40が、擬似高域サブバンドパワー差分に装置間推定差を加算して、補正を行なうようにしてもよい。これにより、実際の高域信号に、より近い復号高域信号を得ることができる。 In such a case, for example, the pseudo high band sub-band power difference to be high band encoded data is corrected with the inter-device estimated difference, or the high band encoded data includes the inter-device estimated difference, On the device 40 side, the pseudo high band sub-band power difference is corrected by the inter-device estimated difference. Furthermore, the inter-apparatus estimated difference is recorded in advance on the decoding apparatus 40 side, and the inter-apparatus estimated difference is added to the pseudo high frequency sub-band power difference to perform the correction. Good. This makes it possible to obtain a decoded high band signal closer to the actual high band signal.
〈5.第5の実施の形態〉
なお、図18の符号化装置30では、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36が、差分二乗和E(J,id)を指標として、複数の係数インデックスから最適なものを選択すると説明したが、差分二乗和とは異なる指標を用いて係数インデックスを選択してもよい。
<5. Fifth Embodiment>
In the encoding device 30 of FIG. 18, the pseudo high band sub-band power
例えば、係数インデックスを選択する指標として、高域サブバンドパワーと擬似高域サブバンドパワーの残差の二乗平均値、最大値、および平均値等を考慮した評価値を用いるようにしてもよい。そのような場合、図18の符号化装置30は、図24のフローチャートに示す符号化処理を行う。 For example, as an index for selecting a coefficient index, an evaluation value may be used in consideration of the root mean square value, the maximum value, the average value, and the like of the residuals of the high band sub-band power and the pseudo high band sub-band power. In such a case, the encoding device 30 of FIG. 18 performs the encoding process shown in the flowchart of FIG.
以下、図24のフローチャートを参照して、符号化装置30による符号化処理について説明する。なお、ステップS301乃至ステップS305の処理は、図19のステップS181乃至ステップS185の処理と同様であるので、その説明は省略する。ステップS301乃至ステップS305の処理が行われると、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーが算出される。 Hereinafter, the encoding process by the encoding device 30 will be described with reference to the flowchart in FIG. The processes in steps S301 to S305 are the same as the processes in steps S181 to S185 in FIG. 19, and thus the description thereof will be omitted. When the processes of steps S301 to S305 are performed, the pseudo high band sub-band power of each sub band is calculated for each of the K decoded high band sub-band power estimation coefficients.
ステップS306において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、処理対象となっている現フレームJを用いた評価値Res(id,J)を算出する。
In step S306, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33から供給された各サブバンドの高域サブバンド信号を用いて、上述した式(1)と同様の演算を行ない、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。なお、本実施の形態では、低域サブバンド信号のサブバンドと高域サブバンド信号のサブバンドの全てを、インデックスibを用いて識別することとする。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
高域サブバンドパワーpower(ib,J)が得られると、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(16)を計算し、残差二乗平均値Resstd(id,J)を算出する。
When the high-frequency sub-band power power (ib, J) is obtained, the pseudo high-frequency sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、フレームJの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められ、それらの差分の二乗和が残差二乗平均値Resstd(id,J)とされる。なお、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)は、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数について求められた、インデックスがibであるサブバンドのフレームJの擬似高域サブバンドパワーを示している。 That is, for each subband on the high band side whose index is sb + 1 to eb, the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of frame J And the sum of squares of the differences is taken as the residual mean square value Res std (id, J). The pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) is a pseudo band J of the sub band whose index is ib, which is obtained for the decoded high band sub-band power estimation coefficient whose coefficient index is id. The high band sub-band power is shown.
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(17)を計算し、残差最大値Resmax(id,J)を算出する。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
なお、式(17)において、maxib{|power(ib,J)−powerest(ib,id,J)|}は、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分の絶対値のうちの最大のものを示している。したがって、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分の絶対値の最大値が残差最大値Resmax(id,J)とされる。 In equation (17), max ib {| power (ib, J) -power est (ib, id, J) |} is the high-frequency sub-band power of each subband whose index is sb + 1 to eb The largest one of the absolute values of the difference between power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power est (ib, id, J) is shown. Therefore, the maximum absolute value of the difference between the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) in frame J is the residual maximum value Res max (id, J).
また、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(18)を計算し、残差平均値Resave(id,J)を算出する。
Also, the pseudo high frequency sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、フレームJの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められ、それらの差分の総和が求められる。そして、得られた差分の総和を高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算して得られる値の絶対値が残差平均値Resave(id,J)とされる。この残差平均値Resave(id,J)は、符号が考慮された各サブバンドの推定誤差の平均値の大きさを示している。 That is, for each subband on the high band side whose index is sb + 1 to eb, the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of frame J The differences of are calculated and the sum of the differences is calculated. Then, the absolute value of the value obtained by dividing the sum of the obtained differences by the number of subbands on the high frequency side (eb−sb) is taken as the residual average value Res ave (id, J). The residual average value Res ave (id, J) indicates the magnitude of the average value of the estimation error of each subband in which the code is considered.
さらに、残差二乗平均値Resstd(id,J)、残差最大値Resmax(id,J)、および残差平均値Resave(id,J)が得られると、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(19)を計算し、最終的な評価値Res(id,J)を算出する。
Furthermore, when the residual mean square value Res std (id, J), the residual maximum value Res max (id, J), and the residual mean value Res ave (id, J) are obtained, the pseudo high band sub-band power The
すなわち、残差二乗平均値Resstd(id,J)、残差最大値Resmax(id,J)、および残差平均値Resave(id,J)が重み付き加算されて、最終的な評価値Res(id,J)とされる。なお、式(19)において、WmaxおよびWaveは、予め定められた重みであり、例えばWmax=0.5、Wave=0.5などとされる。 That is, the residual mean square value Res std (id, J), the residual maximum value Res max (id, J), and the residual mean value Res ave (id, J) are weighted and added, and the final evaluation is performed. The value Res (id, J) is taken. In Equation (19), W max and W ave are predetermined weights, for example, W max = 0.5, W ave = 0.5, and the like.
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、以上の処理を行って、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、すなわちK個の係数インデックスidごとに、評価値Res(id,J)を算出する。
The pseudo high band sub-band power
ステップS307において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、求めた係数インデックスidごとの評価値Res(id,J)に基づいて、係数インデックスidを選択する。
In step S307, the pseudo high frequency sub-band power
以上の処理で得られた評価値Res(id,J)は、実際の高域信号から算出された高域サブバンドパワーと、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて算出された擬似高域サブバンドパワーとの類似の度合いを示している。つまり、高域成分の推定誤差の大きさを示している。 The evaluation value Res (id, J) obtained by the above processing is calculated using the high band sub-band power calculated from the actual high band signal and the decoded high band sub-band power estimation coefficient whose coefficient index is id. It shows the degree of similarity with the calculated pseudo high band sub-band power. That is, it indicates the magnitude of the estimation error of the high frequency component.
したがって、評価値Res(id,J)が小さいほど、復号高域サブバンドパワー推定係数を用いた演算により、実際の高域信号により近い復号高域信号が得られることになる。そこで、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の評価値Res(id,J)のうち、値が最小となる評価値を選択し、その評価値に対応する復号高域サブバンドパワー推定係数を示す係数インデックスを、高域符号化回路37に供給する。
Therefore, as the evaluation value Res (id, J) is smaller, a decoded high band signal closer to the actual high band signal can be obtained by the calculation using the decoded high band sub-band power estimation coefficient. Therefore, the pseudo high frequency sub-band power
係数インデックスが高域符号化回路37に出力されると、その後、ステップS308およびステップS309の処理が行われて符号化処理は終了するが、これらの処理は図19のステップS188およびステップS189と同様であるので、その説明は省略する。
After the coefficient index is output to the high
以上のように、符号化装置30では、残差二乗平均値Resstd(id,J)、残差最大値Resmax(id,J)、および残差平均値Resave(id,J)から算出された評価値Res(id,J)が用いられて、最適な復号高域サブバンドパワー推定係数の係数インデックスが選択される。 As described above, the encoding device 30 calculates the residual square average value Res std (id, J), the residual maximum value Res max (id, J), and the residual average value Res ave (id, J). The estimated value Res (id, J) is used to select the coefficient index of the optimal decoded high band sub-band power estimation coefficient.
評価値Res(id,J)を用いれば、差分二乗和を用いた場合と比べて、より多くの評価尺度を用いて高域サブバンドパワーの推定精度を評価できるので、より適切な復号高域サブバンドパワー推定係数を選択することができるようになる。これにより、出力符号列の入力を受ける復号装置40では、周波数帯域拡大処理に最も適した、復号高域サブバンドパワー推定係数を得ることができ、より高音質な信号を得ることができるようになる。 By using the evaluation value Res (id, J), it is possible to evaluate the estimation accuracy of the high band sub-band power using more evaluation scales than in the case of using the difference square sum, and hence a more appropriate decoded high band Subband power estimation coefficients can be selected. As a result, the decoding device 40 receiving the input of the output code string can obtain the decoded high band sub-band power estimation coefficient most suitable for the frequency band expansion processing, so that a higher quality sound signal can be obtained. Become.
〈変形例1〉
また、以上において説明した符号化処理を入力信号のフレームごとに行うと、入力信号の高域側の各サブバンドの高域サブバンドパワーの時間的な変動が少ない定常部では、連続するフレームごとに異なる係数インデックスが選択されてしまうことがある。
Modified Example 1
In addition, when the encoding process described above is performed for each frame of the input signal, in the stationary part where the temporal variation of the high band sub-band power of each sub band of the high band side of the input signal is small In some cases, different coefficient indexes may be selected.
すなわち、入力信号の定常部を構成する、連続するフレームでは、各フレームの高域サブバンドパワーは殆ど同じ値となるので、それらのフレームでは継続して同じ係数インデックスが選択されるべきである。ところが、これらの連続するフレームの区間において、フレームごとに選択される係数インデックスが変化し、その結果、復号装置40側において再生される音声の高域成分が定常ではなくなってしまうことがある。そうすると、再生された音声には、聴感上違和感が生じてしまう。 That is, since high frequency sub-band powers of the respective frames have almost the same value in successive frames constituting a stationary part of the input signal, the same coefficient index should be continuously selected in those frames. However, in the section of these continuous frames, the coefficient index selected for each frame changes, and as a result, the high frequency component of the sound reproduced on the decoding device 40 side may not be steady. As a result, the reproduced sound is unnatural in hearing.
そこで、符号化装置30において係数インデックスを選択する場合に、時間的に前のフレームでの高域成分の推定結果も考慮されるようにしてもよい。そのような場合、図18の符号化装置30は、図25のフローチャートに示す符号化処理を行う。 Therefore, when the coefficient index is selected in the encoding device 30, the estimation result of the high-frequency component in the temporally previous frame may be considered. In such a case, the encoding device 30 of FIG. 18 performs the encoding process shown in the flowchart of FIG.
以下、図25のフローチャートを参照して、符号化装置30による符号化処理について説明する。なお、ステップS331乃至ステップS336の処理は、図24のステップS301乃至ステップS306の処理と同様であるので、その説明は省略する。 Hereinafter, the encoding process by the encoding device 30 will be described with reference to the flowchart in FIG. The processes in steps S331 to S336 are the same as the processes in steps S301 to S306 in FIG. 24, and thus the description thereof will be omitted.
ステップS337において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、過去フレームと現フレームを用いた評価値ResP(id,J)を算出する。
In step S337, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、処理対象のフレームJよりも時間的に1つ前のフレーム(J−1)について、最終的に選択された係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて得られた、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーを記録している。ここで、最終的に選択された係数インデックスとは、高域符号化回路37により符号化されて、復号装置40に出力された係数インデックスである。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
以下では、特にフレーム(J−1)において選択された係数インデックスidをidselected(J-1)とする。また、係数インデックスidselected(J-1)の復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて得られた、インデックスがib(但し、sb+1≦ib≦eb)であるサブバンドの擬似高域サブバンドパワーをpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)として説明を続ける。 In the following, in particular, the coefficient index id selected in the frame (J-1) is set as id selected (J-1). Also, the pseudo high band sub of the sub-band whose index is ib (where sb + 1 ≦ ib ≦ eb) obtained using the decoded high band sub-band power estimation coefficient of the coefficient index id selected (J−1) We will continue to explain band power as power est (ib, id selected (J-1), J-1).
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、まず次式(20)を計算し、推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)を算出する。
The pseudo high frequency sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、フレーム(J−1)の擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、フレームJの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められる。そして、それらの差分の二乗和が推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)とされる。なお、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)は、係数インデックスがidである復号高域サブバンドパワー推定係数について求められた、インデックスがibであるサブバンドのフレームJの擬似高域サブバンドパワーを示している。 That is, the pseudo high band sub-band power power est (ib, id selected (J-1), J-1) of the frame (J-1) for each high band sub-band whose index is sb + 1 to eb And the difference between the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of the frame J is obtained. Then, the sum of squares of these differences is taken as the estimated residual mean square value ResP std (id, J). The pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) is a pseudo band J of the sub band whose index is ib, which is obtained for the decoded high band sub-band power estimation coefficient whose coefficient index is id. The high band sub-band power is shown.
この推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)は、時間的に連続するフレーム間の擬似高域サブバンドパワーの差分二乗和であるから、推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)が小さいほど、高域成分の推定値の時間的な変化が少ないことになる。 Since this estimated residual mean square value ResP std (id, J) is the difference square sum of pseudo high band sub-band powers between temporally consecutive frames, the estimated residual mean square value ResP std (id, J) The smaller the), the smaller the temporal change of the estimated value of the high-frequency component.
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(21)を計算し、推定残差最大値ResPmax(id,J)を算出する。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
なお、式(21)において、maxib{|powerest(ib,idselected(J-1),J-1)−powerest(ib,id,J)|}は、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分の絶対値のうちの最大のものを示している。したがって、時間的に連続するフレーム間の擬似高域サブバンドパワーの差分の絶対値の最大値が推定残差最大値ResPmax(id,J)とされる。 In equation (21), max ib {| power est (ib, id selected (J-1), J-1) -power est (ib, id, J) |} has an index of sb + 1 to eb. Absolute value of the difference between the pseudo high band sub-band power power est (ib, id selected (J-1), J-1) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of each sub-band being It shows the largest of them. Therefore, the maximum value of the absolute value of the difference between the pseudo high band sub-band powers between temporally consecutive frames is taken as the estimated residual maximum value ResP max (id, J).
推定残差最大値ResPmax(id,J)は、その値が小さいほど、連続するフレーム間の高域成分の推定結果が近いことになる。 The smaller the value of the estimated residual maximum value ResP max (id, J), the closer the estimation result of the high-frequency component between consecutive frames is.
推定残差最大値ResPmax(id,J)が得られると、次に擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(22)を計算し、推定残差平均値ResPave(id,J)を算出する。
When the estimated residual maximum value ResP max (id, J) is obtained, the pseudo high frequency sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、フレーム(J−1)の擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、フレームJの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められる。そして、各サブバンドの差分の総和が高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算されて得られた値の絶対値が、推定残差平均値ResPave(id,J)とされる。この推定残差平均値ResPave(id,J)は、符号が考慮されたフレーム間のサブバンドの推定値の差の平均値の大きさを示している。 That is, the pseudo high band sub-band power power est (ib, id selected (J-1), J-1) of the frame (J-1) for each high band sub-band whose index is sb + 1 to eb And the difference between the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of the frame J is obtained. Then, the absolute value of the value obtained by dividing the sum of the differences of each subband by the number of subbands on the high frequency side (eb−sb) is taken as the estimated residual average value ResP ave (id, J). . The estimated residual average value ResP ave (id, J) indicates the magnitude of the average value of the difference between estimated values of subbands between frames in which the code is considered.
さらに、推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)、推定残差最大値ResPmax(id,J)、および推定残差平均値ResPave(id,J)が得られると、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(23)を計算し、評価値ResP(id,J)を算出する。
Furthermore, when the estimated residual mean square value ResP std (id, J), the estimated residual maximum value ResP max (id, J), and the estimated residual mean value ResP ave (id, J) are obtained, the pseudo high region is obtained. The subband power
すなわち、推定残差二乗平均値ResPstd(id,J)、推定残差最大値ResPmax(id,J)、および推定残差平均値ResPave(id,J)が重み付き加算されて、評価値ResP(id,J)とされる。なお、式(23)において、WmaxおよびWaveは、予め定められた重みであり、例えばWmax=0.5、Wave=0.5などとされる。 That is, the estimated residual mean square value ResP std (id, J), the estimated residual maximum value ResP max (id, J), and the estimated residual average value ResP ave (id, J) are weighted and added, and evaluation is performed. The value ResP (id, J) is taken. In equation (23), W max and W ave are predetermined weights, for example, W max = 0.5, W ave = 0.5, and the like.
このようにして、過去フレームと現フレームを用いた評価値ResP(id,J)が算出されると、処理はステップS337からステップS338へと進む。 Thus, when the evaluation value ResP (id, J) using the past frame and the current frame is calculated, the process proceeds from step S337 to step S338.
ステップS338において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(24)を計算して、最終的な評価値Resall(id,J)を算出する。
In step S338, the pseudo high frequency sub-band power
すなわち、求めた評価値Res(id,J)と評価値ResP(id,J)が重み付き加算される。なお、式(24)において、Wp(J)は、例えば次式(25)により定義される重みである。 That is, the obtained evaluation value Res (id, J) and the evaluation value ResP (id, J) are weighted and added. In equation (24), W p (J) is, for example, a weight defined by the following equation (25).
また、式(25)におけるpowerr(J)は、次式(26)により定まる値である。 Further, power r (J) in equation (25) is a value determined by the following equation (26).
このpowerr(J)は、フレーム(J−1)とフレームJの高域サブバンドパワーの差分の平均を示している。また、式(25)からWp(J)は、powerr(J)が0近傍の所定の範囲内の値であるときは、powerr(J)が小さいほど1に近い値となり、powerr(J)が所定の範囲の値より大きいときは0となる。 This power r (J) indicates the average of the difference between the high frequency sub-band powers of the frame (J-1) and the frame J. Further, W p (J) from formulas (25), when power r (J) is a value within the predetermined range near 0 becomes a value close to about 1 power r (J) is small, power r When (J) is larger than a predetermined range of values, it becomes zero.
ここで、powerr(J)が0近傍の所定範囲内の値である場合、連続するフレーム間の高域サブバンドパワーの差分の平均はある程度小さいことになる。換言すれば、入力信号の高域成分の時間的な変動が少なく、入力信号の現フレームは定常部であることになる。 Here, in the case where power r (J) is a value within a predetermined range near 0, the average of differences in high band sub-band powers between consecutive frames will be small to some extent. In other words, the temporal variation of the high frequency component of the input signal is small, and the current frame of the input signal is a steady part.
重みWp(J)は、入力信号の高域成分が定常であるほど、より1に近い値となり、逆に高域成分が定常でないほどより0に近い値となる。したがって、式(24)に示される評価値Resall(id,J)では、入力信号の高域成分の時間的変動が少ないほど、より直前のフレームでの高域成分の推定結果との比較結果を評価尺度とした評価値ResP(id,J)の寄与率が大きくなる。 The weight W p (J) has a value closer to 1 as the high frequency component of the input signal is more steady, and conversely, the value becomes closer to 0 when the high frequency component is not steady. Therefore, in the evaluation value Res all (id, J) shown in the equation (24), the smaller the temporal variation of the high-pass component of the input signal, the comparison result with the estimation result of the high-pass component in the immediately preceding frame The contribution rate of the evaluation value ResP (id, J) with the above as the evaluation scale is increased.
その結果、入力信号の定常部では、直前のフレームにおける高域成分の推定結果に近いものが得られる復号高域サブバンドパワー推定係数が選択されることになり、復号装置40側において、より自然で高音質な音声を再生できるようになる。逆に、入力信号の非定常部では、評価値Resall(id,J)における評価値ResP(id,J)の項は0となり、実際の高域信号により近い復号高域信号が得られる。 As a result, in the stationary part of the input signal, a decoded high band sub-band power estimation coefficient that can obtain an approximation close to the estimation result of the high band component in the immediately preceding frame is selected. Can play high quality voices. Conversely, in the non-stationary part of the input signal, the term of the evaluation value ResP (id, J) in the evaluation value Res all (id, J) is 0, and a decoded high band signal closer to the actual high band signal is obtained.
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、以上の処理を行って、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、評価値Resall(id,J)を算出する。
The pseudo high frequency sub-band power
ステップS339において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、求めた復号高域サブバンドパワー推定係数ごとの評価値Resall(id,J)に基づいて、係数インデックスidを選択する。
In step S339, the pseudo high frequency sub-band power
以上の処理で得られた評価値Resall(id,J)は、重みを用いて評価値Res(id,J)と評価値ResP(id,J)を線形結合したものである。上述したように、評価値Res(id,J)は、値が小さいほど、実際の高域信号により近い復号高域信号が得られる。また、評価値ResP(id,J)は、その値が小さいほど、直前のフレームの復号高域信号により近い復号高域信号が得られる。 The evaluation value Res all (id, J) obtained by the above processing is a linear combination of the evaluation value Res (id, J) and the evaluation value ResP (id, J) using weights. As described above, as the evaluation value Res (id, J) is smaller, a decoded high band signal closer to the actual high band signal can be obtained. In addition, as the evaluation value ResP (id, J) decreases, a decoded high band signal closer to the decoded high band signal of the immediately preceding frame can be obtained.
したがって、評価値Resall(id,J)が小さいほど、より適切な復号高域信号が得られることになる。そこで、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の評価値Resall(id,J)のうち、値が最小となる評価値を選択し、その評価値に対応する復号高域サブバンドパワー推定係数を示す係数インデックスを、高域符号化回路37に供給する。
Therefore, as the evaluation value Res all (id, J) is smaller, a more appropriate decoded high band signal can be obtained. Therefore, the pseudo high frequency sub-band power
係数インデックスが選択されると、その後、ステップS340およびステップS341の処理が行われて符号化処理は終了するが、これらの処理は図24のステップS308およびステップS309と同様であるので、その説明は省略する。 After the coefficient index is selected, the processes of steps S340 and S341 are performed to end the encoding process. However, since these processes are similar to steps S308 and S309 of FIG. I omit it.
以上のように、符号化装置30では、評価値Res(id,J)と評価値ResP(id,J)を線形結合して得られる評価値Resall(id,J)が用いられて、最適な復号高域サブバンドパワー推定係数の係数インデックスが選択される。 As described above, in the encoding device 30, the evaluation value Res all (id, J) obtained by linear combination of the evaluation value Res (id, J) and the evaluation value ResP (id, J) is used to perform an optimum. The coefficient index of the proper decoded high band sub-band power estimation coefficient is selected.
評価値Resall(id,J)を用いれば、評価値Res(id,J)を用いた場合と同様に、より多くの評価尺度により、より適切な復号高域サブバンドパワー推定係数を選択することができる。しかも、評価値Resall(id,J)を用いれば、復号装置40側において、再生しようとする信号の高域成分の定常部における時間的な変動を抑制することができ、より高音質な信号を得ることができる。 If evaluation value Res all (id, J) is used, as in the case where evaluation value Res (id, J) is used, more evaluation measures are used to select more appropriate decoded high band sub-band power estimation coefficients be able to. Moreover, by using the evaluation value Res all (id, J), it is possible to suppress temporal fluctuation in the steady part of the high frequency component of the signal to be reproduced on the decoding device 40 side, and a signal with higher sound quality You can get
〈変形例2〉
ところで、周波数帯域拡大処理では、より高音質な音声を得ようとすると、より低域側のサブバンドほど聴感上重要となる。すなわち、高域側の各サブバンドのうち、より低域側に近いサブバンドの推定精度が高いほど、より高音質な音声を再生することができる。
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By the way, in frequency band expansion processing, in order to obtain voice with higher sound quality, the lower band side becomes more important for hearing. That is, the higher the estimation accuracy of the sub-band closer to the low band side among the high band side sub-bands, the higher the sound quality can be reproduced.
そこで、各復号高域サブバンドパワー推定係数についての評価値が算出される場合に、より低域側のサブバンドに重きが置かれるようにしてもよい。そのような場合、図18の符号化装置30は、図26のフローチャートに示す符号化処理を行う。 Therefore, when the evaluation value of each decoded high band sub-band power estimation coefficient is calculated, the lower band may be weighted. In such a case, the encoding device 30 of FIG. 18 performs the encoding process shown in the flowchart of FIG.
以下、図26のフローチャートを参照して、符号化装置30による符号化処理について説明する。なお、ステップS371乃至ステップS375の処理は、図25のステップS331乃至ステップS335の処理と同様であるので、その説明は省略する。 Hereinafter, the encoding process by the encoding device 30 will be described with reference to the flowchart in FIG. Note that the processes of step S371 to step S375 are the same as the processes of step S331 to step S335 of FIG. 25, and thus the description thereof will be omitted.
ステップS376において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、処理対象となっている現フレームJを用いた評価値ResWband(id,J)を算出する。
In step S 376, the pseudo high band sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33から供給された各サブバンドの高域サブバンド信号を用いて、上述した式(1)と同様の演算を行ない、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
高域サブバンドパワーpower(ib,J)が得られると、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(27)を計算し、残差二乗平均値ResstdWband(id,J)を算出する。
When the high band sub-band power power (ib, J) is obtained, the pseudo high band sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、フレームJの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められ、それらの差分にサブバンドごとの重みWband(ib)が乗算される。そして、重みWband(ib)が乗算された差分の二乗和が残差二乗平均値ResstdWband(id,J)とされる。 That is, for each subband on the high band side whose index is sb + 1 to eb, the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) of frame J The differences of are calculated, and the differences W are multiplied by the weight W band (ib) for each subband. Then, the sum of squares of differences multiplied by the weight W band (ib) is taken as the residual mean square value Res std W band (id, J).
ここで、重みWband(ib)(但し、sb+1≦ib≦eb)は、例えば次式(28)で定義される。この重みWband(ib)の値は、より低域側のサブバンドほど大きくなる。 Here, the weight W band (ib) (where sb + 1 ≦ ib ≦ eb) is defined by, for example, the following equation (28). The value of this weight W band (ib) increases in the lower side subbands.
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、残差最大値ResmaxWband(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分に、重みWband(ib)が乗算されたもののうちの絶対値の最大値が、残差最大値ResmaxWband(id,J)とされる。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
また、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、残差平均値ResaveWband(id,J)を算出する。
Further, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドについて、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて重みWband(ib)が乗算され、重みWband(ib)が乗算された差分の総和が求められる。そして、得られた差分の総和を高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算して得られる値の絶対値が残差平均値ResaveWband(id,J)とされる。 Specifically, for each subband having an index of sb + 1 to eb, the difference between the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) is obtained The weight W band (ib) is multiplied, and the sum of the differences multiplied by the weight W band (ib) is obtained. Then, the absolute value of the value obtained by dividing the obtained sum of differences by the number of sub-bands on the high frequency side (eb−sb) is taken as the residual average value Res ave W band (id, J).
さらに、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、評価値ResWband(id,J)を算出する。すなわち、残差二乗平均値ResstdWband(id,J)、重みWmaxが乗算された残差最大値ResmaxWband(id,J)、および重みWaveが乗算された残差平均値ResaveWband(id,J)の和が評価値ResWband(id,J)とされる。
Furthermore, the pseudo high frequency sub-band power
ステップS377において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、過去フレームと現フレームを用いた評価値ResPWband(id,J)を算出する。
In step S377, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、処理対象のフレームJよりも時間的に1つ前のフレーム(J−1)について、最終的に選択された係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて得られた、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーを記録している。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、まず推定残差二乗平均値ResPstdWband(id,J)を算出する。すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて重みWband(ib)が乗算される。そして、重みWband(ib)が乗算された差分の二乗和が推定残差二乗平均値ResPstdWband(id,J)とされる。
The pseudo high frequency sub-band power
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差最大値ResPmaxWband(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分に、重みWband(ib)が乗算されたもののうちの絶対値の最大値が、推定残差最大値ResPmaxWband(id,J)とされる。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
次に、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差平均値ResPaveWband(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドについて、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて、重みWband(ib)が乗算される。そして、重みWband(ib)が乗算された差分の総和が高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算されて得られた値の絶対値が、推定残差平均値ResPaveWband(id,J)とされる。
Next, the pseudo high frequency subband power
さらに、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差二乗平均値ResPstdWband(id,J)、重みWmaxが乗算された推定残差最大値ResPmaxWband(id,J)、および重みWaveが乗算された推定残差平均値ResPaveWband(id,J)の和を求め、評価値ResPWband(id,J)とする。
Further, the pseudo high band sub-band power
ステップS378において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、評価値ResWband(id,J)と、式(25)の重みWp(J)が乗算された評価値ResPWband(id,J)とを加算して、最終的な評価値ResallWband(id,J)を算出する。この評価値ResallWband(id,J)は、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに算出される。
In step S378, the pseudo high frequency sub-band power
そして、その後、ステップS379乃至ステップS381の処理が行われて符号化処理は終了するが、これらの処理は図25のステップS339乃至ステップS341の処理と同様であるので、その説明は省略する。なお、ステップS379では、K個の係数インデックスのうち、評価値ResallWband(id,J)が最小となるものが選択される。 Then, after that, the processing of step S379 to step S381 is performed and the encoding processing ends, but these processing is the same as the processing of step S339 to step S341 of FIG. In step S379, among the K coefficient indexes, the one with the smallest evaluation value Res all W band (id, J) is selected.
このように、より低域側のサブバンドに重きが置かれるように、サブバンドごとに重みを付けることで、復号装置40側において、さらに高音質な音声を得ることができるようになる。 As described above, by weighting each subband so that the lower subbands are weighted, it is possible to obtain higher quality voice at the decoding device 40 side.
なお、以上においては、評価値ResallWband(id,J)に基づいて、復号高域サブバンドパワー推定係数の選択が行なわれると説明したが、復号高域サブバンドパワー推定係数が、評価値ResWband(id,J)に基づいて選択されるようにしてもよい。 Although it has been described above that the selection of the decoded high band sub-band power estimation coefficient is performed based on the evaluation value Res all W band (id, J), the decoded high band sub-band power estimation coefficient is It may be selected based on the value ResW band (id, J).
〈変形例3〉
さらに、人間の聴覚は、振幅(パワー)の大きい周波数帯域ほどよく知覚するという特性を有しているので、よりパワーが大きいサブバンドに重きが置かれるように、各復号高域サブバンドパワー推定係数についての評価値が算出されてもよい。
<
Furthermore, since human auditory sense has a characteristic that the higher the amplitude (power) frequency band is perceived well, each decoded high band sub-band power estimation is carried out so that the higher power sub-band is emphasized. An evaluation value for the coefficient may be calculated.
そのような場合、図18の符号化装置30は、図27のフローチャートに示す符号化処理を行う。以下、図27のフローチャートを参照して、符号化装置30による符号化処理について説明する。なお、ステップS401乃至ステップS405の処理は、図25のステップS331乃至ステップS335の処理と同様であるので、その説明は省略する。 In such a case, the encoding device 30 of FIG. 18 performs the encoding process shown in the flowchart of FIG. The coding process by the coding device 30 will be described below with reference to the flowchart in FIG. The processes of steps S401 to S405 are the same as the processes of steps S331 to S335 of FIG. 25, and thus the description thereof is omitted.
ステップS406において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに、処理対象となっている現フレームJを用いた評価値ResWpower(id,J)を算出する。
In step S406, the pseudo high band sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、サブバンド分割回路33から供給された各サブバンドの高域サブバンド信号を用いて、上述した式(1)と同様の演算を行ない、フレームJにおける高域サブバンドパワーpower(ib,J)を算出する。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
高域サブバンドパワーpower(ib,J)が得られると、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、次式(29)を計算し、残差二乗平均値ResstdWpower(id,J)を算出する。
When the high frequency sub-band power power (ib, J) is obtained, the pseudo high frequency sub-band power
すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められ、それらの差分にサブバンドごとの重みWpower(power(ib,J))が乗算される。そして、重みWpower(power(ib,J))が乗算された差分の二乗和が残差二乗平均値ResstdWpower(id,J)とされる。 That is, for each subband on the high frequency side having an index of sb + 1 to eb, the difference between the high frequency sub-band power power (ib, J) and the pseudo high frequency sub-band power power est (ib, id, J) is These differences are then multiplied by the per-subband weight W power (power (ib, J)). Then, the sum of squares of differences multiplied by the weight W power (power (ib, J)) is taken as the residual mean square value Res std W power (id, J).
ここで、重みWpower(power(ib,J))(但し、sb+1≦ib≦eb)は、例えば次式(30)で定義される。この重みWpower(power(ib,J))の値は、そのサブバンドの高域サブバンドパワーpower(ib,J)が大きいほど、大きくなる。 Here, the weight W power (power (ib, J)) (where sb + 1 ≦ ib ≦ eb) is defined by the following equation (30), for example. The value of the weight W power (power (ib, J)) increases as the high band sub-band power power (ib, J) of the sub-band increases.
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、残差最大値ResmaxWpower(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分に、重みWpower(power(ib,J))が乗算されたもののうちの絶対値の最大値が、残差最大値ResmaxWpower(id,J)とされる。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
また、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、残差平均値ResaveWpower(id,J)を算出する。
Further, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドについて、高域サブバンドパワーpower(ib,J)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて重みWpower(power(ib,J))が乗算され、重みWpower(power(ib,J))が乗算された差分の総和が求められる。そして、得られた差分の総和を高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算して得られる値の絶対値が残差平均値ResaveWpower(id,J)とされる。 Specifically, for each subband having an index of sb + 1 to eb, the difference between the high band sub-band power power (ib, J) and the pseudo high band sub-band power power est (ib, id, J) is obtained are by weight W power (power (ib, J )) is multiplied by the weight W power (power (ib, J )) there is obtained the sum of the multiplied difference. Then, the absolute value of the value obtained by dividing the sum of the obtained differences by the number of subbands on the high frequency side (eb−sb) is taken as the residual average value Res ave W power (id, J).
さらに、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、評価値ResWpower(id,J)を算出する。すなわち、残差二乗平均値ResstdWpower(id,J)、重みWmaxが乗算された残差最大値ResmaxWpower(id,J)、および重みWaveが乗算された残差平均値ResaveWpower(id,J)の和が評価値ResWpower(id,J)とされる。
Furthermore, the pseudo high frequency sub-band power
ステップS407において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、過去フレームと現フレームを用いた評価値ResPWpower(id,J)を算出する。
In step S407, the pseudo high frequency sub-band power
具体的には、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、処理対象のフレームJよりも時間的に1つ前のフレーム(J−1)について、最終的に選択された係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数を用いて得られた、各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーを記録している。
Specifically, the pseudo high frequency sub-band power
擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、まず推定残差二乗平均値ResPstdWpower(id,J)を算出する。すなわち、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドについて、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて重みWpower(power(ib,J))が乗算される。そして、重みWpower(power(ib,J))が乗算された差分の二乗和が推定残差二乗平均値ResPstdWpower(id,J)とされる。
The pseudo high frequency sub-band power
続いて、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差最大値ResPmaxWpower(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドの擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分に、重みWpower(power(ib,J))が乗算されたもののうちの最大値の絶対値が、推定残差最大値ResPmaxWpower(id,J)とされる。
Subsequently, the pseudo high frequency sub-band power
次に、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差平均値ResPaveWpower(id,J)を算出する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである各サブバンドについて、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,idselected(J-1),J-1)と、擬似高域サブバンドパワーpowerest(ib,id,J)の差分が求められて、重みWpower(power(ib,J))が乗算される。そして、重みWpower(power(ib,J))が乗算された差分の総和が高域側のサブバンド数(eb−sb)で除算されて得られた値の絶対値が、推定残差平均値ResPaveWpower(id,J)とされる。
Next, the pseudo high frequency subband power
さらに、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、推定残差二乗平均値ResPstdWpower(id,J)、重みWmaxが乗算された推定残差最大値ResPmaxWpower(id,J)、および重みWaveが乗算された推定残差平均値ResPaveWpower(id,J)の和を求め、評価値ResPWpower(id,J)とする。
Further, the pseudo high band sub-band power
ステップS408において、擬似高域サブバンドパワー差分算出回路36は、評価値ResWpower(id,J)と、式(25)の重みWp(J)が乗算された評価値ResPWpower(id,J)とを加算して、最終的な評価値ResallWpower(id,J)を算出する。この評価値ResallWpower(id,J)は、K個の復号高域サブバンドパワー推定係数ごとに算出される。
In step S408, the pseudo high band sub-band power
そして、その後、ステップS409乃至ステップS411の処理が行われて符号化処理は終了するが、これらの処理は図25のステップS339乃至ステップS341の処理と同様であるので、その説明は省略する。なお、ステップS409では、K個の係数インデックスのうち、評価値ResallWpower(id,J)が最小となるものが選択される。 Then, after that, the processing of step S409 to step S411 is performed and the encoding processing ends, but these processing is the same as the processing of step S339 to step S341 of FIG. In step S409, the one with the smallest evaluation value Res all W power (id, J) is selected from the K coefficient indexes.
このように、パワーが大きいサブバンドに重きが置かれるように、サブバンドごとに重みを付けることで、復号装置40側において、さらに高音質な音声を得ることができるようになる。 As described above, by weighting each sub-band so that emphasis is placed on the sub-bands with high power, it is possible to obtain higher quality sound at the decoding device 40 side.
なお、以上においては、評価値ResallWpower(id,J)に基づいて、復号高域サブバンドパワー推定係数の選択が行なわれると説明したが、復号高域サブバンドパワー推定係数が、評価値ResWpower(id,J)に基づいて選択されるようにしてもよい。 Although it has been described above that the selection of the decoded high band sub-band power estimation coefficient is performed based on the evaluation value Res all W power (id, J), the decoded high band sub-band power estimation coefficient is It may be selected based on the value ResW power (id, J).
〈6.第6の実施の形態〉
[係数学習装置の構成]
ところで、図20の復号装置40には、復号高域サブバンドパワー推定係数としての係数Aib(kb)と係数Bibのセットが、係数インデックスに対応付けられて記録されている。例えば、復号装置40に128個の係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数が記録されると、それらの復号高域サブバンドパワー推定係数を記録するメモリ等の記録領域として、大きな領域が必要となる。
<6. Sixth embodiment>
[Configuration of coefficient learning apparatus]
By the way, in the decoding device 40 of FIG. 20, a set of the coefficient A ib (kb) as the decoded high band sub-band power estimation coefficient and the coefficient B ib is recorded in association with the coefficient index. For example, when decoded high band sub-band power estimation coefficients of 128 coefficient indexes are recorded in the decoding device 40, a large area is required as a recording area such as a memory for recording those decoded high band sub-band power estimation coefficients It becomes.
そこで、いくつかの復号高域サブバンドパワー推定係数の一部を共通な係数とし、復号高域サブバンドパワー推定係数の記録に必要な記録領域をより小さくするようにしてもよい。そのような場合、復号高域サブバンドパワー推定係数を学習により求める係数学習装置は、例えば図28に示すように構成される。 Therefore, a part of several decoded high frequency sub-band power estimation coefficients may be used as a common coefficient to make the recording area necessary for recording the decoded high frequency sub-band power estimation coefficients smaller. In such a case, a coefficient learning apparatus for obtaining the decoded high band sub-band power estimation coefficient by learning is configured, for example, as shown in FIG.
係数学習装置81は、サブバンド分割回路91、高域サブバンドパワー算出回路92、特徴量算出回路93、および係数推定回路94から構成される。
The coefficient learning device 81 includes a
この係数学習装置81には、学習に用いられる楽曲データ等が広帯域教師信号として複数供給される。広帯域教師信号は、高域の複数のサブバンド成分と、低域の複数のサブバンド成分とが含まれている信号である。 A plurality of music data or the like used for learning is supplied to the coefficient learning device 81 as a wide-band teacher signal. The wide band teacher signal is a signal including a plurality of high frequency sub-band components and a low frequency sub-band component.
サブバンド分割回路91は、帯域通過フィルタなどからなり、供給された広帯域教師信号を、複数のサブバンド信号に分割し、高域サブバンドパワー算出回路92および特徴量算出回路93に供給する。具体的には、インデックスがsb+1乃至ebである高域側の各サブバンドの高域サブバンド信号が高域サブバンドパワー算出回路92に供給され、インデックスがsb−3乃至sbである低域側の各サブバンドの低域サブバンド信号が特徴量算出回路93に供給される。
The
高域サブバンドパワー算出回路92は、サブバンド分割回路91から供給された各高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出し、係数推定回路94に供給する。特徴量算出回路93は、サブバンド分割回路91から供給された各低域サブバンド信号に基づいて、低域サブバンドパワーを特徴量として算出し、係数推定回路94に供給する。
The high frequency sub-band
係数推定回路94は、高域サブバンドパワー算出回路92からの高域サブバンドパワーと、特徴量算出回路93からの特徴量とを用いて回帰分析を行なうことで復号高域サブバンドパワー推定係数を生成し、復号装置40に出力する。
The
[係数学習処理の説明]
次に、図29のフローチャートを参照して、係数学習装置81により行なわれる係数学習処理について説明する。
[Description of coefficient learning process]
Next, coefficient learning processing performed by the coefficient learning device 81 will be described with reference to the flowchart in FIG.
ステップS431において、サブバンド分割回路91は、供給された複数の広帯域教師信号のそれぞれを、複数のサブバンド信号に分割する。そして、サブバンド分割回路91は、インデックスがsb+1乃至ebであるサブバンドの高域サブバンド信号を高域サブバンドパワー算出回路92に供給し、インデックスがsb−3乃至sbであるサブバンドの低域サブバンド信号を特徴量算出回路93に供給する。
In step S431, the
ステップS432において、高域サブバンドパワー算出回路92は、サブバンド分割回路91から供給された各高域サブバンド信号について、上述した式(1)と同様の演算を行なって高域サブバンドパワーを算出し、係数推定回路94に供給する。
In step S432, the high frequency sub-band
ステップS433において、特徴量算出回路93は、サブバンド分割回路91から供給された各低域サブバンド信号について、上述した式(1)の演算を行なって低域サブバンドパワーを特徴量として算出し、係数推定回路94に供給する。
In step S 433, the feature
これにより、係数推定回路94には、複数の広帯域教師信号の各フレームについて、高域サブバンドパワーと低域サブバンドパワーが供給されることになる。
Thereby, the high frequency sub-band power and the low frequency sub-band power are supplied to the
ステップS434において、係数推定回路94は、最小二乗法を用いた回帰分析を行なって、インデックスがsb+1乃至ebである高域側のサブバンドib(但し、sb+1≦ib≦eb)ごとに、係数Aib(kb)と係数Bibを算出する。
In step S 434, the
なお、回帰分析では、特徴量算出回路93から供給された低域サブバンドパワーが説明変数とされ、高域サブバンドパワー算出回路92から供給された高域サブバンドパワーが被説明変数とされる。また、回帰分析は、係数学習装置81に供給された全ての広帯域教師信号を構成する、全てのフレームの低域サブバンドパワーと高域サブバンドパワーが用いられて行なわれる。
In the regression analysis, the low band sub-band power supplied from the feature
ステップS435において、係数推定回路94は、求めたサブバンドibごとの係数Aib(kb)と係数Bibを用いて、広帯域教師信号の各フレームの残差ベクトルを求める。
In step S 435, the
例えば、係数推定回路94は、フレームJのサブバンドib(但し、sb+1≦ib≦eb)ごとに、高域サブバンドパワーpower(ib,J)から、係数Aib(kb)が乗算された低域サブバンドパワーpower(kb,J)(但し、sb−3≦kb≦sb)の総和と係数Bibとの和を減算して残差を求める。そして、フレームJの各サブバンドibの残差からなるベクトルが残差ベクトルとされる。
For example, the
なお、残差ベクトルは、係数学習装置81に供給された全ての広帯域教師信号を構成する、全てのフレームについて算出される。 The residual vector is calculated for all the frames that constitute all the broadband teacher signals supplied to the coefficient learning device 81.
ステップS436において、係数推定回路94は、各フレームについて求めた残差ベクトルを正規化する。例えば、係数推定回路94は、各サブバンドibについて、全フレームの残差ベクトルのサブバンドibの残差の分散値を求め、その分散値の平方根で、各残差ベクトルにおけるサブバンドibの残差を除算することで、残差ベクトルを正規化する。
In step S436, the
ステップS437において、係数推定回路94は、正規化された全フレームの残差ベクトルを、k-means法などによりクラスタリングする。
In step S437, the
例えば、係数Aib(kb)と係数Bibを用いて、高域サブバンドパワーの推定を行なったときに得られた、全フレームの平均的な周波数包絡を平均周波数包絡SAと呼ぶこととする。また、平均周波数包絡SAよりもパワーの大きい所定の周波数包絡を周波数包絡SHとし、平均周波数包絡SAよりもパワーの小さい所定の周波数包絡を周波数包絡SLとする。 For example, let us call the average frequency envelope of all the frames obtained when estimation of the high band sub-band power is performed using the coefficient A ib (kb) and the coefficient B i b as the average frequency envelope SA . Further, a predetermined frequency envelope whose power is greater than the average frequency envelope SA is taken as a frequency envelope SH, and a predetermined frequency envelope whose power is less than the average frequency envelope SA is taken as a frequency envelope SL.
このとき、平均周波数包絡SA、周波数包絡SH、および周波数包絡SLに近い周波数包絡が得られた係数の残差ベクトルのそれぞれが、クラスタCA、クラスタCH、およびクラスタCLに属すように、残差ベクトルのクラスタリングが行なわれる。換言すれば、各フレームの残差ベクトルが、クラスタCA、クラスタCH、またはクラスタCLの何れかに属すように、クラスタリングが行なわれる。 At this time, residual vectors of coefficients such that the average frequency envelope SA, the frequency envelope SH, and the residual vector of the coefficients for which the frequency envelope close to the frequency envelope SL is obtained belong to the cluster CA, the cluster CH, and the cluster CL. Clustering is performed. In other words, clustering is performed such that the residual vector of each frame belongs to either cluster CA, cluster CH, or cluster CL.
低域成分と高域成分の相関に基づいて高域成分を推定する周波数帯域拡大処理では、その特性上、回帰分析により得られた係数Aib(kb)と係数Bibを用いて残差ベクトルを算出すると、より高域側のサブバンドほど残差が大きくなる。そのため、残差ベクトルをそのままクラスタリングすると、高域側のサブバンドほど重きが置かれて処理が行われることになる。 In frequency band expansion processing that estimates the high frequency component based on the correlation between the low frequency component and the high frequency component, the residual vector is obtained by using the coefficient A ib (kb) and the coefficient B ib obtained by regression analysis in terms of its characteristics Is calculated, the higher the frequency band is, the larger the residual becomes. Therefore, if the residual vector is clustered as it is, processing is performed with emphasis placed on higher subbands.
これに対し、係数学習装置81では、残差ベクトルを、各サブバンドの残差の分散値で正規化することで、見かけ上各サブバンドの残差の分散を等しいものとし、各サブバンドに均等な重みを付けてクラスタリングを行なうことができる。 On the other hand, the coefficient learning device 81 normalizes the residual vector with the dispersion value of the residual of each subband to make the dispersion of the residual of each subband apparent and equal to each subband. Clustering can be performed with equal weighting.
ステップS438において、係数推定回路94は、クラスタCA、クラスタCH、またはクラスタCLのうちの何れか1つのクラスタを処理対象のクラスタとして選択する。
In step S438, the
ステップS439において、係数推定回路94は、処理対象のクラスタとして選択したクラスタに属す残差ベクトルのフレームを用いて、回帰分析により各サブバンドib(但し、sb+1≦ib≦eb)の係数Aib(kb)と係数Bibを算出する。
In step S439, the
すなわち、処理対象のクラスタに属す残差ベクトルのフレームを、処理対象フレームと呼ぶこととすると、全ての処理対象フレームの低域サブバンドパワーと高域サブバンドパワーが、説明変数および被説明変数とされて、最小二乗法を用いた回帰分析が行なわれる。これにより、サブバンドibごとに係数Aib(kb)と係数Bibが得られる。 That is, assuming that a frame of a residual vector belonging to a cluster to be processed is called a frame to be processed, the low band sub-band power and the high band sub-band power of all processing target frames are an explanatory variable and an explanatory variable Then, regression analysis using the least squares method is performed. Thereby, the coefficient A ib (kb) and the coefficient B ib are obtained for each subband ib.
ステップS440において、係数推定回路94は、全ての処理対象フレームについて、ステップS439の処理により得られた係数Aib(kb)と係数Bibを用いて、残差ベクトルを求める。なお、ステップS440では、ステップS435と同様の処理が行なわれて、各処理対象フレームの残差ベクトルが求められる。
In step S440, the
ステップS441において、係数推定回路94は、ステップS440の処理で求めた各処理対象フレームの残差ベクトルを、ステップS436と同様の処理を行なって正規化する。すなわち、サブバンドごとに、残差が分散値の平方根で除算されて残差ベクトルの正規化が行なわれる。
In step S441, the
ステップS442において、係数推定回路94は、正規化された全処理対象フレームの残差ベクトルを、k-means法などによりクラスタリングする。ここでのクラスタ数は、次のようにして定められる。例えば、係数学習装置81において、128個の係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数を生成しようとする場合には、処理対象フレーム数に128を乗算し、さらに全フレーム数で除算して得られる数がクラスタ数とされる。ここで、全フレーム数とは、係数学習装置81に供給された全ての広帯域教師信号の全フレームの総数である。
In step S 442, the
ステップS443において、係数推定回路94は、ステップS442の処理で得られた各クラスタの重心ベクトルを求める。
In step S443, the
例えば、ステップS442のクラスタリングで得られたクラスタは、係数インデックスに対応しており、係数学習装置81では、クラスタごとに係数インデックスが割り当てられて、各係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数が求められる。 For example, the clusters obtained by the clustering in step S 442 correspond to the coefficient index, and the coefficient learning device 81 assigns a coefficient index to each cluster, and the decoded high band sub-band power estimation coefficient of each coefficient index is Desired.
具体的には、ステップS438においてクラスタCAが、処理対象のクラスタとして選択され、ステップS442におけるクラスタリングにより、F個のクラスタが得られたとする。いま、F個のクラスタのうちの1つのクラスタCFに注目すると、クラスタCFの係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数は、ステップS439でクラスタCAについて求められた係数Aib(kb)が線形相関項である係数Aib(kb)とされる。また、ステップS443で求められたクラスタCFの重心ベクトルに対してステップS441で行なった正規化の逆処理(逆正規化)を施したベクトルと、ステップS439で求めた係数Bibとの和が、復号高域サブバンドパワー推定係数の定数項である係数Bibとされる。ここでいう逆正規化とは、例えばステップS441で行なった正規化が、サブバンドごとに残差を分散値の平方根で除算するものであった場合、クラスタCFの重心ベクトルの各要素に対して正規化時と同じ値(サブバンドごとの分散値の平方根)を乗算する処理となる。 Specifically, it is assumed that cluster CA is selected as a processing target cluster in step S438, and F clusters are obtained by clustering in step S442. Now, focusing on one cluster CF out of F clusters, the decoded high band sub-band power estimation coefficient of the coefficient index of cluster CF is linear in the coefficient A ib (kb) obtained for cluster CA in step S439. The coefficient A ib (kb) is a correlation term. Also, the sum of the vector obtained by applying the inverse process (inverse normalization) of the normalization performed in step S441 to the centroid vector of the cluster CF determined in step S443 and the coefficient B ib determined in step S439 are The coefficient B ib is a constant term of the decoded high band sub-band power estimation coefficient. The inverse normalization mentioned here is, for example, for each element of the barycentric vector of the cluster CF when the normalization performed in step S 441 is to divide the residual by the square root of the variance for each subband. The processing is to multiply the same value as in normalization (the square root of the variance value for each subband).
つまり、ステップS439で得られた係数Aib(kb)と、上述のようにして求めた係数Bibとのセットが、クラスタCFの係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数となる。したがって、クラスタリングで得られたF個のクラスタのそれぞれは、復号高域サブバンドパワー推定係数の線形相関項として、クラスタCAについて求められた係数Aib(kb)を共通して持つことになる。 In other words, the coefficient A ib (kb) obtained in step S439, sets the coefficient B ib obtained as described above, the decoded high frequency sub-band power estimation coefficients of the coefficient index cluster CF. Therefore, each of the F clusters obtained by clustering has a coefficient A i b (kb) obtained for the cluster CA in common as a linear correlation term of the decoded high band sub-band power estimation coefficient.
ステップS444において、係数学習装置81は、クラスタCA、クラスタCH、およびクラスタCLの全てのクラスタを処理対象のクラスタとして処理したか否かを判定する。ステップS444において、まだ全てのクラスタを処理していないと判定された場合、処理はステップS438に戻り、上述した処理が繰り返される。すなわち、次のクラスタが処理対象として選択され、復号高域サブバンドパワー推定係数が算出される。 In step S444, the coefficient learning device 81 determines whether all clusters of the cluster CA, the cluster CH, and the cluster CL have been processed as a processing target cluster. If it is determined in step S444 that all clusters have not been processed yet, the process returns to step S438, and the above-described process is repeated. That is, the next cluster is selected as a processing target, and the decoded high band sub-band power estimation coefficient is calculated.
これに対して、ステップS444において、全てのクラスタを処理したと判定された場合、求めようとする所定数の復号高域サブバンドパワー推定係数が得られたので、処理は
ステップS445に進む。
On the other hand, if it is determined in step S444 that all clusters have been processed, a predetermined number of decoded high band sub-band power estimation coefficients to be obtained have been obtained, so the process proceeds to step S445.
ステップS445において、係数推定回路94は、求めた係数インデックスと、復号高域サブバンドパワー推定係数とを復号装置40に出力して記録させ、係数学習処理は終了する。
In step S445, the
例えば、復号装置40に出力される復号高域サブバンドパワー推定係数のなかには、線形相関項として同じ係数Aib(kb)をもつものがいくつかある。そこで、係数学習装置81は、これらの共通する係数Aib(kb)に対して、その係数Aib(kb)を特定する情報である線形相関項インデックス(ポインタ)を対応付けるとともに、係数インデックスに対して、線形相関項インデックスと定数項である係数Bibを対応付ける。 For example, among the decoded high band sub-band power estimation coefficients output to the decoding device 40, there are some that have the same coefficient A ib (kb) as a linear correlation term. Therefore, the coefficient learning device 81 associates a linear correlation term index (pointer) which is information for specifying the coefficient A ib (kb) with the common coefficient A ib (kb), and Thus, the linear correlation term index is associated with the coefficient B ib which is a constant term.
そして、係数学習装置81は、対応付けられた線形相関項インデックス(ポインタ)と係数Aib(kb)、並びに対応付けられた係数インデックスと線形相関項インデックス(ポインタ)および係数Bibを、復号装置40に供給して、復号装置40の高域復号回路45内のメモリに記録させる。このように、複数の復号高域サブバンドパワー推定係数を記録しておくにあたり、各復号高域サブバンドパワー推定係数のための記録領域に、共通する線形相関項については、線形相関項インデックス(ポインタ)を格納しておけば、記録領域を大幅に小さくすることができる。
Then, the coefficient learning device 81 decodes the associated linear correlation term index (pointer) and coefficient A ib (kb), and the associated coefficient index, linear correlation term index (pointer) and coefficient B ib 40 to be recorded in the memory in the high
この場合、高域復号回路45内のメモリには、線形相関項インデックスと係数Aib(kb)とが対応付けられて記録されているので、係数インデックスから線形相関項インデックスと係数Bibを得て、さらに線形相関項インデックスから係数Aib(kb)を得ることができる。
In this case, since the linear correlation term index and the coefficient A ib (kb) are associated with each other and recorded in the memory in the high
なお、本出願人による解析の結果、複数の復号高域サブバンドパワー推定係数の線形相関項を3パターン程度に共通化しても、周波数帯域拡大処理した音声の聴感上の音質の劣化は殆どないことが分かっている。したがって、係数学習装置81によれば、周波数帯域拡大処理後の音声の音質を劣化させることなく、復号高域サブバンドパワー推定係数の記録に必要な記録領域をより小さくすることができる。 In addition, as a result of analysis by the present applicant, even if the linear correlation terms of a plurality of decoded high band sub-band power estimation coefficients are made common to about three patterns, there is almost no deterioration of the sound quality on the audibility of the speech subjected to frequency band expansion processing. I know that. Therefore, according to the coefficient learning device 81, it is possible to further reduce the recording area necessary for recording the decoded high band sub-band power estimation coefficient without deteriorating the sound quality of the voice after the frequency band expansion processing.
以上のようにして、係数学習装置81は、供給された広帯域教師信号から、各係数インデックスの復号高域サブバンドパワー推定係数を生成し、出力する。 As described above, the coefficient learning device 81 generates and outputs the decoded high frequency sub-band power estimation coefficient of each coefficient index from the supplied wide band teacher signal.
なお、図29の係数学習処理では、残差ベクトルを正規化すると説明したが、ステップS436またはステップS441の一方または両方において、残差ベクトルの正規化を行なわないようにしてもよい。 In the coefficient learning process of FIG. 29, although it has been described that the residual vector is normalized, normalization of the residual vector may not be performed in one or both of step S436 and step S441.
また、残差ベクトルの正規化は行なわれるようにし、復号高域サブバンドパワー推定係数の線形相関項の共通化は行なわれないようにしてもよい。そのような場合、ステップS436における正規化処理後、正規化された残差ベクトルが、求めようとする復号高域サブバンドパワー推定係数の数と同数のクラスタにクラスタリングされる。そして、各クラスタに属す残差ベクトルのフレームが用いられて、クラスタごとに回帰分析が行なわれ、各クラスタの復号高域サブバンドパワー推定係数が生成される。 In addition, normalization of the residual vector may be performed, and sharing of the linear correlation term of the decoded high band sub-band power estimation coefficient may not be performed. In such a case, after the normalization process in step S436, the normalized residual vector is clustered into clusters in the same number as the number of decoded high band sub-band power estimation coefficients to be obtained. Then, frames of residual vectors belonging to each cluster are used, regression analysis is performed for each cluster, and decoded high band sub-band power estimation coefficients of each cluster are generated.
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等に、プログラム記録媒体からインストールされる。 The series of processes described above can be performed by hardware or software. When a series of processes are executed by software, various functions are executed by installing a computer in which a program configuring the software is incorporated in dedicated hardware or various programs. Can be installed, for example, on a general-purpose personal computer from the program storage medium.
図30は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。 FIG. 30 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a computer that executes the series of processes described above according to a program.
コンピュータにおいて、CPU101,ROM(Read Only Memory)102,RAM(Random Access Memory)103は、バス104により相互に接続されている。
In the computer, a
バス104には、さらに、入出力インタフェース105が接続されている。入出力インタフェース105には、キーボード、マウス、マイクロホン等よりなる入力部106、ディスプレイ、スピーカ等よりなる出力部107、ハードディスクや不揮発性のメモリ等よりなる記憶部108、ネットワークインタフェース等よりなる通信部109、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等のリムーバブルメディア111を駆動するドライブ110が接続されている。
Further, an input /
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU101が、例えば、記憶部108に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース105及びバス104を介して、RAM103にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
In the computer configured as described above, for example, the
コンピュータ(CPU101)が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等)、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等よりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア111に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、ディジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
The program executed by the computer (CPU 101) is, for example, a magnetic disk (including a flexible disk), an optical disk (CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), etc.), a magneto-optical disk, or a semiconductor It is recorded on a
そして、プログラムは、リムーバブルメディア111をドライブ110に装着することにより、入出力インタフェース105を介して、記憶部108にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部109で受信し、記憶部108にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM102や記憶部108に、あらかじめインストールしておくことができる。
The program can be installed in the
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。 Note that the program executed by the computer may be a program that performs processing in chronological order according to the order described in this specification, in parallel, or when necessary, such as when a call is made. It may be a program to be processed.
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10 周波数帯域拡大装置, 11 低域通過フィルタ, 12 遅延回路, 13,13−1乃至13−N 帯域通過フィルタ, 14 特徴量算出回路, 15 高域サブバンドパワー推定回路, 16 高域信号生成回路, 17 高域通過フィルタ, 18 信号加算器, 20 係数学習装置, 21,21−1乃至21−(K+N) 帯域通過フィルタ, 22 高域サブバンドパワー算出回路, 23 特徴量算出回路, 24 係数推定回路, 30 符号化装置, 31 低域通過フィルタ, 32 低域符号化回路, 33 サブバンド分割回路, 34 特徴量算出回路, 35 擬似高域サブバンドパワー算出回路, 36 擬似高域サブバンドパワー差分算出回路, 37 高域符号化回路, 38 多重化回路, 40 復号装置, 41 非多重化回路, 42 低域復号回路, 43 サブバンド分割回路, 44 特徴量算出回路, 45 高域復号回路, 46 復号高域サブバンドパワー算出回路, 47 復号高域信号生成回路, 48 合成回路, 50 係数学習装置, 51 低域通過フィルタ, 52 サブバンド分割回路, 53 特徴量算出回路, 54 擬似高域サブバンドパワー算出回路, 55 擬似高域サブバンドパワー差分算出回路, 56 擬似高域サブバンドパワー差分クラスタリング回路, 57 係数推定回路, 101 CPU, 102 ROM, 103 RAM, 104 バス, 105 入出力インタフェース, 106 入力部, 107 出力部, 108 記憶部, 109 通信部, 110 ドライブ, 111 リムーバブルメディア Reference Signs List 10 frequency band expanding apparatus, 11 low pass filter, 12 delay circuit, 13, 13-1 to 13-N band pass filter, 14 feature amount calculating circuit, 15 high band sub-band power estimating circuit, 16 high band signal generating circuit , 17 high pass filters, 18 signal adders, 20 coefficient learning devices, 21 21-1 to 21-(K + N) band pass filters, 22 high band sub-band power calculation circuits, 23 feature quantity calculation circuits, 24 coefficients estimation Circuit, 30 encoder, 31 low pass filter, 32 low pass encoding circuit, 33 sub-band division circuit, 34 feature quantity calculation circuit, 35 pseudo high band sub-band power calculation circuit, 36 pseudo high band sub-band power difference Calculation circuit, 37 high-band coding circuit, 38 multiplexing circuit, 40 decoding device, 41 non-multiple , Low-pass decoding circuit, 43 sub-band division circuit, 44 feature amount calculation circuit, 45 high-pass decoding circuit, 46 decoded high-pass sub-band power calculation circuit, 47 decoded high-pass signal generation circuit, 48 synthesis circuit, 50 Coefficient learning device, 51 low pass filter, 52 sub-band division circuit, 53 feature quantity calculation circuit, 54 pseudo high band sub-band power calculation circuit, 55 pseudo high band sub-band power difference calculation circuit, 56 pseudo high band sub-band power Differential clustering circuit, 57 coefficient estimation circuit, 101 CPU, 102 ROM, 103 RAM, 104 bus, 105 input / output interface, 106 input unit, 107 output unit, 108 storage unit, 109 communication unit, 110 drives, 111 removable media
Claims (3)
前記低域符号化データを復号した低域信号を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割手段と、
前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを算出する特徴量算出手段と、
前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれを、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算し、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和を求めることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出手段と、
前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域サブバンド信号を生成する高域信号生成手段と、
それぞれの前記低域サブバンド信号と、前記高域信号生成手段によって生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とを合成して出力する合成手段と
を備える復号装置。 Demultiplexing means for demultiplexing the input coded data into lower band coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high band signal;
Subband dividing means for dividing a low band signal obtained by decoding the low band encoded data into a plurality of low band sub-bands and generating a low band sub-band signal for each low band sub-band;
Feature amount calculating means for calculating low band sub-band power using the low band sub-band signal for each of the low band sub-bands;
The high band signal is obtained by multiplying each of the low band sub-band powers by each of the estimated coefficients indicated by the index, and calculating a sum of the low band sub-band powers of the respective estimated coefficients multiplied. High band sub-band power calculating means for calculating high band sub-band power of the high band sub-band signal of
High band signal generation means for generating the high band sub-band signal using the high band sub-band power and the low band sub-band signal of the mapping source;
A decoding device comprising: combining means for combining each of the low band sub-band signals and each of the high band sub-band signals generated by the high band signal generating means.
前記低域符号化データを復号した低域信号を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割ステップと、
前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを算出する特徴量算出ステップと、
前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれを、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算し、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和を求めることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出ステップと、
前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域サブバンド信号を生成する高域信号生成ステップと、
それぞれの前記低域サブバンド信号と、前記高域信号生成ステップの処理によって生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とを合成して出力する合成ステップと
を含む復号方法。 A demultiplexing step of demultiplexing input coded data into low band coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high band signal;
A subband dividing step of dividing a low band signal obtained by decoding the low band encoded data into a plurality of low band sub-bands and generating a low band sub-band signal for each low band sub-band;
A feature amount calculating step of calculating low band sub-band power using the low band sub-band signal for each of the low band sub-bands;
The high band signal is obtained by multiplying each of the low band sub-band powers by each of the estimated coefficients indicated by the index, and calculating a sum of the low band sub-band powers of the respective estimated coefficients multiplied. High band sub-band power calculating step of calculating high band sub-band power of the high band sub-band signal of
A high band signal generation step of generating the high band sub-band signal using the high band sub-band power and the low band sub-band signal of the mapping source;
And a combining step of combining and outputting the low band sub-band signals and the high band sub-band signals generated by the high band signal generating step.
前記低域符号化データを復号した低域信号を複数の低域サブバンドに分割し、前記低域サブバンドごとの低域サブバンド信号を生成するサブバンド分割ステップと、
前記低域サブバンドごとに、前記低域サブバンド信号を用いて、低域サブバンドパワーを算出する特徴量算出ステップと、
前記インデックスにより示される前記推定係数のそれぞれを、それぞれの前記低域サブバンドパワーに乗算し、前記推定係数の乗算されたそれぞれの前記低域サブバンドパワーの和を求めることで、前記高域信号の高域サブバンド信号の高域サブバンドパワーを算出する高域サブバンドパワー算出ステップと、
前記高域サブバンドパワーと、写像元の前記低域サブバンド信号とを用いて、前記高域サブバンド信号を生成する高域信号生成ステップと、
それぞれの前記低域サブバンド信号と、前記高域信号生成ステップの処理によって生成されたそれぞれの前記高域サブバンド信号とを合成して出力する合成ステップと
を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。 A demultiplexing step of demultiplexing input coded data into low band coded data and an index indicating an estimated coefficient used to generate a high band signal;
A subband dividing step of dividing a low band signal obtained by decoding the low band encoded data into a plurality of low band sub-bands and generating a low band sub-band signal for each low band sub-band;
A feature amount calculating step of calculating low band sub-band power using the low band sub-band signal for each of the low band sub-bands;
The high band signal is obtained by multiplying each of the low band sub-band powers by each of the estimated coefficients indicated by the index, and calculating a sum of the low band sub-band powers of the respective estimated coefficients multiplied. High band sub-band power calculating step of calculating high band sub-band power of the high band sub-band signal of
A high band signal generation step of generating the high band sub-band signal using the high band sub-band power and the low band sub-band signal of the mapping source;
A program that causes a computer to execute a process including a combining step of combining each of the low band sub-band signals and each of the high band sub-band signals generated by the process of the high band signal generating step.
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Family Cites Families (10)
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JP2003255973A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Nec Corp | Speech band expansion system and method therefor |
US8082156B2 (en) * | 2005-01-11 | 2011-12-20 | Nec Corporation | Audio encoding device, audio encoding method, and audio encoding program for encoding a wide-band audio signal |
JP4876574B2 (en) * | 2005-12-26 | 2012-02-15 | ソニー株式会社 | Signal encoding apparatus and method, signal decoding apparatus and method, program, and recording medium |
DE602007013026D1 (en) * | 2006-04-27 | 2011-04-21 | Panasonic Corp | AUDIOCODING DEVICE, AUDIO DECODING DEVICE AND METHOD THEREFOR |
JP5141180B2 (en) * | 2006-11-09 | 2013-02-13 | ソニー株式会社 | Frequency band expanding apparatus, frequency band expanding method, reproducing apparatus and reproducing method, program, and recording medium |
JP4733727B2 (en) * | 2007-10-30 | 2011-07-27 | 日本電信電話株式会社 | Voice musical tone pseudo-wideband device, voice musical tone pseudo-bandwidth method, program thereof, and recording medium thereof |
JP2010079275A (en) * | 2008-08-29 | 2010-04-08 | Sony Corp | Device and method for expanding frequency band, device and method for encoding, device and method for decoding, and program |
JP5928539B2 (en) * | 2009-10-07 | 2016-06-01 | ソニー株式会社 | Encoding apparatus and method, and program |
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