JPWO2010150767A1 - 符号化方法、復号方法、それらの方法を用いた装置、プログラム、記録媒体 - Google Patents

Abstract

復号信号を高品質に合成する。本発明の符号化方法は、ローカルデコード係数探索ステップを有す。ローカルデコード係数探索ステップは、複製判定サブステップ、複製シフト候補信号列生成サブステップ、距離計算サブステップ、距離最小シフト量検出サブステップを有す。複製判定サブステップは、符号化対象信号列ごとに、復号信号列から複製シフト候補信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する。複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補に対して、複製シフト候補信号列を生成する。距離計算サブステップは、あらかじめ定めた信号列同士の距離を示すパラメータを計算する。距離最小シフト量検出サブステップは、距離が最小となる信号シフト量を求める。

Description

本発明は、音声などの音響信号の符号化方法、復号方法、それらの方法を用いた装置、プログラムに関する。特に、符号化および情報の伝送の際に失われる情報を補完するための技術であって、伝送する符号に対して、損失する情報の一部を利用して得られる符号を付加することにより、復号時に損失した情報を復元する技術に関する。

少ないビットレートで入力信号を符号化する際や符号化したデータを伝送した際にデータの欠落が生じた場合に、ビット数の不足やビットの欠落により、入力信号と復号信号の誤差（符号化歪）が極端に大きくなる場合がある。符号化歪が大きい場合には、これが耳障りなノイズとして知覚される原因となる。伝送によりデータの欠落が生じた場合のノイズを隠蔽するための従来技術として、ある特徴量に着目し、復号信号の特徴量に近い値を持つ過去の復号信号をコピーする手法がある（特許文献１）。

特許文献１の音声信号送信装置１の機能構成例を図１に、音声信号受信装置２の機能構成例を図２にそれぞれ示す。送信装置１において、入力音声信号は入力バッファ１０に蓄えられ、音声信号をフレームと呼ばれる一定の時間ごとに区切って、つまりフレーム分割して音声波形符号化部３０に送る。音声波形符号化部３０では、入力音声信号を音声符号に変換する。音声符号はパケット構成部７０に送られる。音声特徴量計算部４０では、入力バッファ１０に蓄えられた音声信号を用いて、当該フレームにおけるその音声信号の音声特徴量を計算する。音声特徴量とは、ピッチ周期（音声の基本周波数に相当）、パワなどを指し、これらの特徴量のいずれかのみを利用することもあるし、全部を利用することもある。

音声特徴量符号化部５０では、前記音声特徴量を決められたビット数で表すことができるように量子化した後、符号に変換する。符号化された音声特徴量は、シフトバッファ６０に送られる。シフトバッファ６０では、あらかじめ指定された数のフレームにわたって音声特徴量の符号を保持する。そして、シフトバッファ６０では、後述する遅延量制御情報が入力されると、遅延量制御情報で指定されたフレーム数だけ前、つまり過去のフレームの音声信号の音声特徴量の符号（「補助情報」ともいう。）をパケット構成部７０に送る。また、バッファ残量符号化部２０は、バッファ残量が入力されると、バッファ残量を符号化する。そのバッファ残量符号もパケット構成部７０に送られる。パケット構成部７０では、前記音声信号波形を符号化した符号と、音声特徴量の符号と、遅延量制御情報と、バッファ残量符号を用いてパケットを構成する。パケット送出部８０は、パケット構成部７０で作成されたパケットの情報を受け取り、音声パケットとしてパケット通信網に送出する。

音声信号受信装置２のパケット受信部８１は、パケット通信網から音声パケットを受信し、受信バッファ７１に蓄積する。受信した音声パケットに含まれる音声信号波形を符号化した符号は、音声パケット復号部３１に送られ、音声信号波形に復号される。パケットロスが発生していないフレームでは、音声パケット復号部３１の出力信号が切替スイッチ３２を通じて出力音声信号として出力される。バッファ残量復号部２１では、受信した音声パケットに含まれるバッファ残量符号から、補助情報を何フレームまでずらしてパケットにつけるかを指定する遅延量制御情報を求める。求められた遅延量制御情報は、図１中のシフトバッファ６０とパケット構成部７０に送られる。受信した音声パケットに含まれる遅延量制御情報は、紛失処理制御部で利用される。受信バッファ残量判定部２２は、受信バッファ７１に蓄積されているパケットのフレーム数を検出する。このバッファ残量は、図１中のバッファ残量符号化部２０に送られる。

紛失検出部９０はパケットロス（紛失）を検出する。パケット受信部８１で受信されたパケットはそのパケット番号にしたがって、つまりフレーム番号の順に受信バッファ７１に格納される。受信バッファ７１からは、格納されたパケットが読み出されるが、読み出される際に読み出すパケットがない場合には、その読み出し動作の直前に、パケットロス（紛失）が発生したと紛失検出部９０が判定し、切替スイッチ３２を紛失処理制御部の出力側に切替える。特許文献１の発明は、このような処理によって伝送によりデータの欠落が生じた場合のノイズを隠蔽する。

なお、紛失処理制御部は、以下のように動作する。フレームｎにおいて、パケットロスが発生したとする。パケットロスが発生した場合は、受信バッファ探索部１００が受信バッファ７１に蓄積された受信パケットを探索し、フレームｎ＋１以降で受信されているパケットの中で、紛失フレームｎに時間の近い（タイムスタンプが直近の）パケットを探索する。パケットに含まれる音声信号波形を符号化した符号は、先読み音声波形復号部３２で復号され、音声信号波形が得られる。さらに受信バッファ探索部１００において受信バッファ７１に蓄積されたパケットの中から、紛失フレームｎの音声信号に対応する補助情報が付加されたパケットを探索する。このパケット探索で見つかれば、探索された紛失フレームｎの音声信号に対応する補助情報は、音声特徴量復号部５１において紛失フレームｎの音声信号のピッチ情報とパワ情報に復号され、紛失信号生成部１１０に送られる。一方、出力音声信号は出力音声バッファ１３０に蓄えられ、パケット検索により見つからなければ出力音声バッファ１３０の出力音声信号はピッチ抽出部１２０においてピッチ周期の分析が行われる。ピッチ抽出部１２０において抽出されるピッチは、紛失フレームの直前フレームｎ−１の音声信号に対応するピッチである。直前フレームｎ−１の音声信号に対応するピッチは、紛失信号生成部１１０に送られる。紛失信号生成部１１０は、音声特徴量復号部５１あるいはピッチ抽出部１２０から送られたピッチ情報を用いて、出力音声バッファ中の音声波形をピッチ単位で抽出し、紛失したパケットに対応する音声波形とする。紛失したパケットの直前パケットのピッチ単位で波形を繰り返すのではなく、紛失したパケットに対応する音声波形のピッチ単位で波形を繰り返すことにより、パケットが紛失しても、より自然な復号音声を得ることができる。

国際公開第２００５／１０９４０１号

特許文献１の発明の場合、ピッチやパワーといった特徴量を符号化し、時間的にずらして伝送するため、復号対象のパケットが紛失しても、符号化された特徴量を復号し、この特徴量に近い値を持つ信号を受信側のバッファから求めることにより、紛失した信号に近い信号を合成することができる。しかし、何らかの特徴量を符号化して伝送する必要があること、受信側のバッファに関する情報について送り側との通信が必要となることなど、高品質な復号音声を生成するための演算を符号化器・復号器のみで行うことができないなどの課題がある。

本発明の符号化方法は、符号化対象信号列生成ステップ、信号符号化ステップ、信号復号ステップ、ローカルデコード係数探索ステップ、符号多重化ステップを有す。符号化対象信号列生成ステップは、音響信号から、あらかじめ定められた数の信号からなる信号列を、符号化対象信号列として生成し、出力する符号化対象信号列とする。例えば、音響信号をあらかじめ定めた数ごとに分割して１つのフレームを形成し、フレームを構成する信号列を符号化対象信号列として出力する。もしくは、フレームをさらに細かく分割したサブフレームを構成する信号列を符号化対象信号列として出力してもよい。または、そのフレーム単位、あるいは近傍数フレーム単位で周波数変換した周波数領域信号列を符号化対象信号列として出力する。さらには、周波数領域信号列をいくつかのサブバンドに分割し、サブバンドを構成する周波数領域信号を符号化対象信号列として出力する。信号符号化ステップは、符号化対象信号列ごとに信号列を符号化し、符号インデクスを出力する。信号復号ステップは、符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する。ローカルデコード係数探索ステップは、符号化対象信号列と復号信号列から、複製シフト情報を出力する。符号多重化ステップは、少なくとも符号インデクスと複製シフト情報を多重化して送信信号を生成する。

ローカルデコード係数探索ステップは、複製判定サブステップ、複製シフト候補信号列生成サブステップ、距離計算サブステップ、距離最小シフト量検出サブステップを有す。複製判定サブステップは、符号化対象信号列ごとに、復号信号列から複製シフト候補信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する。例えば、複製判定サブステップは、復号信号列のパワーが閾値以下の場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力すればよい。あるいは、複製判定サブステップは、符号化対象信号列と復号信号列の誤差のパワーが閾値より大きい場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力すればよい。もしくは、信号復号ステップで、符号化対象信号列ごとに割り当てるビット数を計算して割当ビット情報として出力しておき、複製判定サブステップが、符号化対象信号列に割り当てるビット数が閾値以下の場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力してもよい。

複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補に対して、複製シフト候補信号列を生成する。例えば、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］（ただし、ｋ＝０，…，Ｌ−１、Ｌは符号化対象信号列の信号の数）を、復号信号列Ｓ＾［ｋ］から求めればよい。さらに、符号化対象信号列が、周波数領域信号列を周波数帯域で分割したサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ただし、ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１、Ｗは分割した数、Ｌ’は１つのサブバンド周波数領域信号列に含まれる信号の数）の場合は、複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を、同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列に対する復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を用いて求めればよい。

距離計算サブステップは、あらかじめ定めた信号列同士の距離を示すパラメータを計算する。あらかじめ定めた信号列同士の距離を示すパラメータとは、複製シフト候補信号列と符号化対象信号列との距離を示すパラメータでもよいし、複製シフト候補信号列と復元信号列とを加算した補完復号候補信号列と、符号化対象信号列との距離を示すパラメータでもよい。また、信号列同士の距離を示すパラメータは、信号列をベクトルと考え、各要素の差の２乗和（ユークリッド距離）としてもよいし、２つの信号列同士の内積としてもよい。距離最小シフト量検出サブステップは、距離計算サブステップの計算結果（距離を示すパラメータ）から、距離が最小となる信号シフト量を求める。どの信号シフト量を選択するかは、距離計算サブステップの計算方法（距離を示すパラメータ）によって決めればよく、距離を示すパラメータがユークリッド距離の場合には距離を示すパラメータが最小となる信号シフト量を選べばよく、距離を示すパラメータが内積の場合には距離を示すパラメータが最大となる信号シフト量を選べばよい。

本発明の復号方法は、符号分離ステップ、信号復号ステップ、ローカルデコード係数複製ステップ、復元信号生成ステップを有す。符号分離ステップは、受信信号から符号インデクスと複製シフト情報とを読み出し、出力する。なお、受信信号に複製判定フラグも含まれている場合は、複製判定フラグも出力する。信号復号ステップは、符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する。ローカルデコード係数複製ステップは、復号信号列と複製シフト情報から補完復号信号列を生成する。復元信号生成ステップは、補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する。符号化方法の説明中で、符号化対象信号列の例を示したが、補完復号信号列は、符号化対象信号列に対応している。つまり、補完復号信号列としては、例えば、フレームを構成する信号列、サブフレームを構成する信号列、周波数領域信号列、サブバンドを構成する信号列などがある。復元信号生成ステップは、これらの補完復号信号列を元の音響信号に復元するステップであり、補完復号信号列がどのような信号列かによって適宜処理を決めればよい。

ローカルデコード係数複製ステップは、複製判定サブステップ、複製シフト信号列生成サブステップ、補完復号信号列生成サブステップを有す。複製判定サブステップは、復号信号列、あるいは第一復号信号を用いてビット割当を行った結果から複製シフト信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する。なお、受信信号に複製判定フラグも含まれている場合は、複製判定サブステップは不要である。

複製シフト信号列生成サブステップは、複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する。例えば、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を、復号信号列Ｓ＾［ｋ］と複製シフト情報が示すシフト量τから求めればよい。さらに、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］が、周波数領域信号列を周波数帯域で分割したサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］に対応する信号列の場合には、複製シフト信号列生成サブステップは、複製シフト信号列Ｓ^・（ｗ）［ｋ］を、同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列に対する復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を用いて求めればよい。

補完復号信号列生成サブステップは、複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には複製シフト信号列を補完復号信号列とし、複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合には復号信号列を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する。複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合に、復号信号列と複製シフト信号列の和を補完復号信号列としてもよい。

本発明の符号化方法、復号方法によれば、復号信号を時間領域あるいは周波数領域でシフトして得られる信号を、復号信号にコピーあるいは加算することにより符号化歪を低減し、聴感的な雑音を低減する。

まず、コピー元の信号を、復号信号を時間領域あるいは周波数領域でシフトさせて得られる信号としたことで、次の効果が得られる。コピー元の信号を送るためのビットが必要なくなるため、雑音低減のために必要なビット数を節約できる。特に、周波数帯域を等間隔な複数の周波数帯域（以下、「サブバンド」と呼ぶ。）に分割した際、各サブバンドに対応する信号同士には相関が存在するため、特に４〜１４ｋＨｚといった高域では近隣のサブバンドの信号をコピーあるいは加算して当該サブバンドの信号とすることにより、聴感上の雑音を低減することができる。また、時間領域の信号についても、フレームを一定の間隔（以下、「サブフレーム」と呼ぶ。）に分割した際、各サブフレームに対応する信号間には相関が存在するため、近傍のサブフレームの信号をコピーあるいは加算して当該サブフレームの信号とすることにより、聴感上の雑音を低減することができる。

さらに、復号信号に対してコピーあるいは加算する信号を、復号信号を時間領域あるいは周波数領域でシフトさせて作成し、もとの復号信号と作成した信号からできる新たな復号信号と入力信号とが最短の距離となる際のシフト量を少ないビット数で符号化して伝送するので、符号化歪を低減させるために、復号信号に加算あるいはコピーする信号を少ないビット数で指定することができる。

したがって、少ないビット数で、符号化歪が大きい周波数帯域あるいは時間的範囲から生じる聴覚的雑音の低減を行い復号信号の主観品質を向上できる。

従来の音声信号送信装置の機能構成例を示す図。 従来の音声信号受信装置の機能構成例を示す図。 実施例１の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例１のローカルデコード係数探索部の構成例とローカルデコード係数複製部の構成例を示す図。 実施例１の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 時間領域信号列を周波数領域信号列に変換する場合のイメージを示す図。 複製シフト候補信号列を生成する方法を示す図。 実施例１変形例の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例１変形例の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 実施例２の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例２のローカルデコード係数探索部の構成例とローカルデコード係数複製部の構成例を示す図。 実施例２の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 補完復号候補信号列を生成する方法を示す図。 実施例３の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例３のローカルデコード係数探索部の構成例とローカルデコード係数複製部の構成例を示す図。 実施例３の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 周波数領域信号列をサブバンド周波数領域信号列に変換する場合のイメージ、およびサブバンド補完復号信号列を補完復号信号列に変換する場合のイメージを示す図。 復号信号列とサブバンド復号信号列とサブバンド複製シフト候補信号列の関係を示す図。 サブバンド複製シフト信号列の生成方法を示す図。 実施例３変形例の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例３変形例の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 実施例４の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例４の信号符号化部の構成例と信号復号部の構成例を示す図。 実施例４のローカルデコード係数探索部の構成例とローカルデコード係数複製部の構成例を示す図。 実施例４の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 サブバンド割当ビット情報の算出方法を示す図。 ビット割当テーブルとコードブックの関係を示す図。 符号インデクスを選択する方法を示す図。 実施例４変形例の符号化装置の構成例と復号装置の構成例を示す図。 実施例４変形例の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 実施例５と実施例５変形例１の符号化装置の構成例を示す図。 実施例５と実施例５変形例１の復号装置の構成例を示す図。 実施例５の信号符号化部の構成例を示す図。 実施例５の信号復号部の構成例を示す図。 実施例５と実施例５変形例１の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 符号インデクスの生成方法とデータセットの構成を示す図。 実施例５変形例１の信号符号化部の構成例を示す図。 実施例５変形例１の信号復号部の構成例を示す図。 動的ビット再割当部９０６０の処理手順を示す図。 実施例５変形例２の信号符号化部の構成例を示す図。 実施例５変形例２の信号復号部の構成例を示す図。 実施例５変形例２の符号化装置の処理フロー例と復号装置の処理フロー例を示す図。 コンピュータの機能構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。また、以下の説明で「信号列」と言うときは、符号化や復号のために所定の数ごとに分割された信号の組を指している。信号列は所定の数の要素を持つベクトルと考えることもでき、この場合は個々の信号をベクトルの要素と考えることになる。また、単に「信号」と言うときは所定の数ごとに分割されていない信号の並びや単独の信号を指している。

図３〜図７は実施例１を説明するための図である。図３Ａは符号化装置の構成例、図３Ｂは復号装置の構成例を示している。図４Ａはローカルデコード係数探索部の構成例、図４Ｂはローカルデコード係数複製部の構成例を示している。図５Ａは符号化装置の処理フロー例、図５Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。図６は、時間領域信号列を周波数領域信号列に変換する場合のイメージを示す図である。図７は複製シフト候補信号列を生成する方法を示す図である。

符号化装置
符号化装置１００は、フレーム構成部１０１０、信号符号化部１０３０、信号復号部１０３１、ローカルデコード係数探索部１０００、符号多重化部１０４０を備える。フレーム構成部１０１０は、マイクロフォンなどのセンサを用いて収録した音響信号を、デジタル形式にした音響信号サンプルにし、一定数Ｌの音響信号サンプルを纏めてフレームを構成する。そして、フレーム単位で時間周波数変換を行い、一定数Ｌの音響信号サンプルに対応する周波数領域信号列Ｓ［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を出力する（Ｓ１０１０）。時間周波数変換として、離散フーリエ変換や離散コサイン変換、修正離散コサイン変換（以下、「ＭＤＣＴ」と呼ぶ。）などを用いる。図６はこれらの時間周波数変換のイメージを示している。本実施例では周波数領域信号列が、符号化の対象となる信号列（以下、「符号化対象信号列」と呼ぶ。）である。したがって、本実施例ではフレーム構成部１０１０が符号化対象信号列生成部１０１２に相当する。

信号符号化部１０３０は、符号化対象信号列ごとに信号列を符号化し、符号インデクスを出力する（Ｓ１０３０）。例えば、信号符号化部１０３０は、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）をＬ次元ベクトルとみなした周波数領域信号ベクトルに対して、ベクトル量子化を行い、符号インデクスＩ_ｃを出力する。ベクトル量子化の際にはコードブック中から、周波数領域信号ベクトルとの距離が最小となるようなコードベクトルが選択され、選ばれたコードベクトルのインデクスが符号インデクスＩ_ｃとして出力される。距離を示すパラメータの定義としてユークリッド距離を用いた場合、次（１）に従いコードベクトルが選択される。

距離を示すパラメータの定義としてベクトル間の内積を用いる場合は、式（２）に従い、コードベクトルが選択される。

ここで、コードブックに格納されたp番目のコードベクトルをＣ^（ｐ）＝（Ｃ_０ ^（ｐ），Ｃ_１ ^（ｐ），…，Ｃ_Ｌ−１ ^（ｐ））とする。Ｃ_ｋ ^（ｐ）はｐ番目のベクトルの第ｋ次元の要素を表している。

信号復号部１０３１は、符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する（Ｓ１０３１）。例えば、信号復号部１０３１は、符号インデクスＩ_ｃに対応するコードベクトルＣ^（ｃ）＝（Ｃ_０ ^（ｃ），Ｃ_１ ^（ｃ），…，Ｃ_Ｌ−１ ^（ｃ））をコードブック中から読み出し、復号信号列Ｓ＾［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を出力する。なお、復号信号列Ｓ＾［ｋ］はコードベクトルＣ^（ｃ）を用いて、Ｓ＾［０］＝Ｃ_０ ^（ｃ），Ｓ＾［１］＝Ｃ_１ ^（ｃ），…，Ｓ＾［Ｌ−１］＝Ｃ_Ｌ−１ ^（ｃ）のように求められる。

ローカルデコード係数探索部１０００は、符号化対象信号列に相当する周波数領域信号列Ｓ［ｋ］と復号信号列Ｓ＾［ｋ］から、複製シフト情報τ_ｒを出力する（Ｓ１０００）。ローカルデコード係数探索部１０００は、図４Ａに示すように、複製判定部１００１、複製シフト候補信号列生成部１００２、距離計算部１００３、距離最小シフト量検出部１００４を具備する。複製判定部１００１は、復号信号列Ｓ＾［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）から複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］（τ＝τ_０,…,τ_Ｍ、Ｍは信号シフト量τの候補の数）を生成するかを判定し、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを出力する（Ｓ１００１）。例えば、複製判定部１００１は、復号信号列Ｓ＾［ｋ］のパワーＰが閾値以下の場合に複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成することを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ＝１）を出力し、閾値よりも大きい場合には複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成しないことを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ＝０）を出力すればよい。なお、復号信号列Ｓ＾［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）のパワーは、例えば式（３）に従って計算すればよい。

複製シフト候補信号列生成部１００２は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ＝０の場合）には、処理を行わない。そして、複製シフト候補信号列生成部１００２は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ＝１の場合）には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補τ＝τ_０,…,τ_Ｍに対して、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成する（Ｓ１００２）。例えば、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を、
Ｓ^・ _τ［ｋ］＝Ｓ＾［−Ｌ−τ＋ｋ］
のように求めればよい（図７参照）。

距離計算部１００３は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］と周波数領域信号列Ｓ［ｋ］との距離を示すパラメータ（以下、「距離パラメータ」という。）を計算する（Ｓ１００３）。この距離パラメータは、各信号列をベクトルと考え、ベクトル間の距離パラメータｄ［τ］（τ＝τ_０,…,τ_Ｍ）を式（４）や式（５）に示す方法などで求めればよい。なお、式（４）はユークリッド距離を示しており、式（５）は内積を示しているが、これらの式に限定する必要はない。

距離最小シフト量検出部１００４は、式（４）によって距離パラメータを求めた場合は、距離パラメータｄ［τ］が最小となる信号シフト量τを求め、複製シフト情報τ_ｒとして出力する（Ｓ１００４）。すなわち、式（６）にしたがって複製シフト情報τ_ｒを求める。

また、式（５）によって距離パラメータを求めた場合は、距離最小シフト量検出部１００４は、距離パラメータｄ［τ］が最大となる信号シフト量τを求め、複製シフト情報τ_ｒとして出力する（Ｓ１００４）。すなわち、式（７）にしたがって複製シフト情報τ_ｒを求める。

符号多重化部１０４０は、符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒを多重化して送信信号を生成する（Ｓ１０４０）。具体的には、符号多重化部１０４０は、符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒを入力として、所定の順序に並べて一つのデータセットを生成する。また、ＩＰ網などを利用して伝送を行う場合には、必要なヘッダ情報を付加してパケットを生成する。

復号装置
復号装置２００は、符号分離部２０４１、信号復号部２０３１、ローカルデコード係数複製部２１００、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１を備える。なお、周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１をあわせて、復元信号生成部２０１２と呼ぶ。符号分離部２０４１は、受信信号から符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒとを読み出し、出力する（Ｓ２０４１）。信号復号部２０３１は、符号インデクスＩ_ｃを復号し、復号信号列Ｓ＾［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を出力する（Ｓ２０３１）。

ローカルデコード係数複製部２１００は、復号信号列Ｓ＾［ｋ］と複製シフト情報τ_ｒから補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を生成する（Ｓ２１００）。ローカルデコード係数複製部２１００は、図４Ｂに示すように、複製判定部２００１、複製シフト信号列生成部２００２、補完復号信号列生成部２００６を備える。複製判定部２００１は、復号信号列Ｓ＾［ｋ］から複製シフト信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成するかを判定し、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを出力する（Ｓ２００１）。複製判定部２００１の処理は、符号化装置１００の複製判定部１００１と同じである。

複製シフト信号列生成部２００２は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ＝１の場合）には、複製シフト情報τ_ｒが示すシフト量τに基づいて複製シフト信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成する（Ｓ２００２）。例えば、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を、復号信号列Ｓ＾［ｋ］と複製シフト情報が示すシフト量τから、
Ｓ^・ _τ［ｋ］＝Ｓ＾［−Ｌ−τ＋ｋ］
のように求めればよい。

補完復号信号列生成部２００６は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ＝１の場合）には複製シフト信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］とし、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ＝０の場合）には復号信号列Ｓ＾［ｋ］を補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］とし、補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］を出力する（Ｓ２００６）。つまり、

のように補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］を求める。

復元信号生成部２０１２は、補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する（Ｓ２０１２）。本実施例では、符号化対象信号列は周波数領域信号列Ｓ［ｋ］である。つまり、補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］は、周波数領域の信号である。そこで、復元信号生成部２０１２は、周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１から構成されている。周波数時間変換部２０２１は、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］をＬサンプルの時間領域の信号列に変換する（Ｓ２０２１）。そして、重畳加算部２０１１は、時間領域の信号列に窓関数を掛けて得られる信号をフレーム長の半分ずつ重ねて加算することにより復元信号を計算し、これを復元信号とする（Ｓ２０１１）。

実施例１の符号化装置、復号装置によれば、復号信号を時間領域あるいは周波数領域でシフトして得られる信号を、復号信号にコピーあるいは加算することにより符号化歪を低減し、聴感的な雑音を低減する。したがって、少ないビット数で、聴覚的雑音の低減を行い復号信号の主観品質を向上できる。
［変形例］
図８、９に、符号化対象信号列をフレーム単位の時間領域の信号列とした場合の機能構成と処理フローを示す。図８Ａは符号化装置の機能構成例、図８Ｂは復号装置の機能構成例、図９Ａは符号化装置の処理フロー例、図９Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。

符号化装置１００’と復号装置２００’は、符号化対象信号列が符号化装置１００と復号装置２００と異なるだけである。したがって、構成部の処理としては、符号化対象信号列生成部１０１２’と復元信号生成部２０１２’だけが異なる。

符号化対象信号列生成部１０１２’は、フレーム構成部１０１０’から構成される。フレーム構成部１０１０’は、マイクロフォンなどのセンサを用いて収録した音響信号を、デジタル形式にした音響信号サンプルにし、一定数Ｌの音響信号サンプルを纏めてフレームを構成する。そして、フレーム単位の信号列（以下、「フレーム信号列」という。）ｓ［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を出力する（Ｓ１０１０’）。符号化装置１００’のその他の構成部の処理は符号化装置１００と同じである。

復号装置２００’においては、補完復号信号列ｓ^〜［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）はフレーム信号列ｓ［ｋ］に対応している。つまり、本変形例では、補完復号信号列ｓ^〜［ｋ］は時間領域の信号列である。したがって、復元信号生成部２０１２’には周波数時間変換部は不要であり、重畳加算部２０１１のみで構成される。重畳加算部２０１１は、時間領域の信号列に窓関数を掛けて得られる信号をフレーム長の半分ずつ重ねて加算することにより復元信号を計算し、これを復元信号とする（Ｓ２０１１）。

このような構成なので、本変形例の符号化装置、復号装置も実施例１と同様の効果が得られる。

図１０〜図１３は実施例２を説明するための図である。図１０Ａは符号化装置の構成例、図１０Ｂは復号装置の構成例を示している。図１１Ａはローカルデコード係数探索部の構成例、図１１Ｂはローカルデコード係数複製部の構成例を示している。図１２Ａは符号化装置の処理フロー例、図１２Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。図１３は、補完復号候補信号列を生成する方法を示す図である。なお、実施例２の符号化対象信号列は、周波数領域信号列（実施例１と同じ）である。

符号化装置
符号化装置１５０は、フレーム構成部１０１０、信号符号化部１０３０、信号復号部１０３１、ローカルデコード係数探索部１５００、符号多重化部１５４０を備える。フレーム構成部１０１０、信号符号化部１０３０、信号復号部１０３１は、実施例１の符号化装置１００と同じである。

ローカルデコード係数探索部１５００は、符号化対象信号列に相当する周波数領域信号列Ｓ［ｋ］と復号信号列Ｓ＾［ｋ］から、複製シフト情報τ_ｒと複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを出力する（Ｓ１５００）。ローカルデコード係数探索部１５００は、図１１Ａに示すように、複製判定部１５０１、複製シフト候補信号列生成部１００２、距離計算部１５０３、距離最小シフト量検出部１００４を具備する。複製判定部１５０１は、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）と復号信号列Ｓ＾［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）との誤差信号のパワーから複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］（τ＝τ_０,…,τ_Ｍ、Ｍは信号シフト量τの候補の数）を生成するかを判定し、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを出力する（Ｓ１５０１）。例えば、複製判定部１５０１は、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］と復号信号列Ｓ＾［ｋ］の誤差信号（Ｓ［ｋ］−Ｓ＾［ｋ］）のパワーＰが閾値を上回る場合に複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成することを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ＝１）を出力し、閾値以下の場合には複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成しないことを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ＝０）を出力すればよい。なお、誤差信号（Ｓ［ｋ］−Ｓ＾［ｋ］）のパワーは、例えば式（９）に従って計算すればよい。

複製シフト候補信号列生成部１００２は、実施例１と同じである。距離計算部１５０３は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］と復号信号列Ｓ＾［ｋ］とを加算した補完復号候補信号列Ｓ〜τ［ｋ］と、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］との距離パラメータを計算する（Ｓ１５０３）。この距離パラメータは、各信号列をベクトルと考え、ベクトル間の距離パラメータｄ［τ］（τ＝τ_０,…,τ_Ｍ）を式（１０）や式（１１）に示す方法などで求めればよい。なお、式（１０）はユークリッド距離を示しており、式（１１）は内積を示しているが、これらの式に限定する必要はない。

距離最小シフト量検出部１００４は、実施例１と同じである。

符号多重化部１５４０は、符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒと複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを多重化して送信信号を生成する（Ｓ１０４０）。具体的には、符号多重化部１５４０は、符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒと複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを入力として、所定の順序に並べて一つのデータセットを生成する。また、ＩＰ網などを利用して伝送を行う場合には、必要なヘッダ情報を付加してパケットを生成する。

復号装置
復号装置２５０は、符号分離部２５４１、信号復号部２０３１、ローカルデコード係数複製部２５００、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１を備える。なお、周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１をあわせて、復元信号生成部２０１２と呼ぶ。符号分離部２５４１は、受信信号から符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒと複製判定フラグＦｌａｇ_ｄを読み出し、出力する（Ｓ２５４１）。信号復号部２０３１は、実施例１と同じである。

ローカルデコード係数複製部２５００は、復号信号列Ｓ＾［ｋ］と複製シフト情報τ_ｒと複製判定フラグＦｌａｇ_ｄから補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を生成する（Ｓ２５００）。ローカルデコード係数複製部２５００は、図１１Ｂに示すように、複製シフト信号列生成部２００２、補完復号信号列生成部２５０６を備える。本実施例の場合、受信信号内に複製判定フラグＦｌａｇ_ｄが含まれているので、複製判定部は必要ない。複製シフト信号列生成部２００２は、実施例１と同じである。

補完復号信号列生成部２５０６は、図１３に示すように、複製シフト信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］と復号信号列Ｓ＾［ｋ］とを加算することにより、補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］を生成し、出力する（Ｓ２００６）。つまり、

のように補完復号信号列Ｓ^〜［ｋ］を求める。

復元信号生成部２０１２は、実施例１と同じである。
以上のような構成により、復号信号列と符号化対象信号列の誤差が大きい場合に符号化歪の低減を行うことができる。

図１４〜図１９は実施例３を説明するための図である。図１４Ａは符号化装置の構成例、図１４Ｂは復号装置の構成例、図１５Ａはローカルデコード係数探索部の構成例、図１５Ｂはローカルデコード係数複製部の構成例、図１６Ａは符号化装置の処理フロー例、図１６Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。図１７Ａは、周波数領域信号列をサブバンド周波数領域信号列に変換する場合のイメージ、図１７Ｂはサブバンド補完復号信号列を補完復号信号列に変換する場合のイメージを示す図である。図１８は復号信号列とサブバンド復号信号列とサブバンド複製シフト候補信号列の関係を示す図である。図１９はサブバンド複製シフト信号列の生成方法を示す図である。本実施例では、周波数領域信号列をいくつかの周波数帯ごとに分割したサブバンドの信号列を、符号化対象信号列としている点が実施例２と異なる。

符号化装置
符号化装置３００は、フレーム構成部１０１０、サブバンド分割部３０５０、信号符号化部３０３０、信号復号部３０３１、ローカルデコード係数探索部３０００、符号多重化部１５４０を備える。フレーム構成部１０１０、符号多重化部１５４０は、実施例２の符号化装置１５０と同じである。サブバンド分割部３０５０は、図１７Ａに示すように、周波数領域信号列Ｓ［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ−１）を複数のサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）に分割する（Ｓ３０５０）。Ｗは分割する数、Ｌ’はサブバンド周波数領域信号列に含まれる信号の数を示している。図１７Ａは、Ｗ＝４，Ｌ＝４Ｌ’の例を示している。また、以下では、Ｓ^（ｗ）［ｋ］を何番目のサブバンド周波数領域信号列であるかを示したいときには「第ｗサブバンド周波数領域信号列」と呼び、何番目なのかを特定する必要がないときには単に「サブバンド周波数領域信号列」と呼ぶ。本実施例では、サブバンド周波数領域信号列が符号化対象信号列である。

信号符号化部３０３０は、符号化対象信号列を周波数領域信号列からサブバンド周波数領域信号列に変更しただけで、処理自体は実施例１の信号符号化部１０３０と同じである。そして、信号符号化部３０３０は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］に対する符号インデクスＩ_ｃ ^（ｗ）を出力する（Ｓ３０３０）。

信号復号部３０３１も、符号インデクスＩ_ｃ ^（ｗ）に対する符号化対象信号列が周波数領域信号列からサブバンド周波数領域信号列に変更しただけで、処理自体は実施例１の信号復号部１０３１と同じである。そして、信号復号部３０３１は、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）を出力する（Ｓ３０３１）。

ローカルデコード係数探索部３０００は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］と復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］から、複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）と複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）を出力する（Ｓ３０００）。ローカルデコード係数探索部３０００は、図１５Ａに示すように、複製判定部３００１、複製シフト候補信号列生成部３００２、距離計算部３００３、距離最小シフト量検出部３００４を具備する。

複製判定部３００１は、符号化対象信号列に含まれる信号の数が変わっただけで、実施例２と同じである。つまり、複製判定部３００１は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］と復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］との誤差信号のパワーから複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］（τ＝τ_０,…,τ_Ｍ、Ｍは信号シフト量τの候補の数）を生成するかを判定し、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）を出力する（Ｓ３００１）。例えば、複製判定部３００１は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］と復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］の誤差信号（Ｓ^（ｗ）［ｋ］−Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］）のパワーＰが閾値を上回る場合に複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成することを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝１）を出力し、閾値以下の場合には複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成しないことを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝０）を出力すればよい。なお、誤差信号（Ｓ^（ｗ）［ｋ］−Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］）のパワーは、例えば式（９）に従って計算すればよい。

複製シフト候補信号列生成部３００２は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）が複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝０の場合）には、処理を行わない。そして、複製シフト候補信号列生成部３００２は、複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）が複製シフト候補信号列を生成することを示す場合（Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝１の場合）には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補τ＝τ_０,…,τ_Ｍに対して、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成する（Ｓ３００２）。例えば、

のように近傍サブバンドの復号信号列からサブバンド複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成する。式（１４）のように複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成すれば、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］は、もともと同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列に対する復号信号列から生成される。通常、同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列は互いに相関関係が強いため、距離の近いサブバンド複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を得ることができる。図１８は、Ｓ^・ _τ ^（２）［ｋ］を生成する例を示している。

距離計算部３００３、距離最小シフト量検出部３００４は、信号列内の信号の数が変わっただけで、実施例１や実施例２と同じである。また、符号多重化部１５４０は、実施例２と同じである。

復号装置
復号装置４００は、符号分離部４０４１、信号復号部４０３１、ローカルデコード係数複製部４１００、サブバンド結合部４０５１、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１を備える。なお、サブバンド結合部４０５１と周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１をあわせて、復元信号生成部４０１２と呼ぶ。符号分離部４０４１は、受信信号から符号インデクスＩ_ｃ ^（ｗ）と複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）と複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）を読み出し、出力する（Ｓ４０４１）。信号復号部４０３１は、符号インデクスＩ_ｃ ^（ｗ）を復号し、サブバンド復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ’−１）を出力する（Ｓ４０３１）。

ローカルデコード係数複製部４１００は、サブバンド復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］と複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）と複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）からサブバンド補完復号信号列Ｓ^〜（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を生成する（Ｓ４１００）。ローカルデコード係数複製部４１００は、図１５Ｂに示すように、複製シフト信号列生成部４００２、補完復号信号列生成部４００５を備える。

複製シフト信号列生成部４００２は、複製シフト候補信号列生成部３００２の方法と同じ方法で、サブバンド複製シフト信号列Ｓ^・（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）を出力する（Ｓ４００２）。例えば、複製シフト候補信号列生成部３００２が式（１４）にしたがって複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を生成したのであれば、複製シフト信号列生成部４００２は、式（１５）にしたがってサブバンド複製シフト信号列Ｓ^・（ｗ）［ｋ］を生成すればよい。

なお、図１９は、式（１５）の処理を表している。

補完復号信号列生成部４００５は、サブバンド複製シフト信号列Ｓ^・（ｗ）［ｋ］と復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］とを加算することにより、サブバンド補完復号信号列Ｓ^〜（ｗ）［ｋ］を生成し、出力する（Ｓ４００５）。

サブバンド結合部４０５１は、図１７Ｂに示すように、複数のサブバンド補完復号信号列を結合し、補完復号信号列を生成する（Ｓ４０５１）。周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１は、実施例１や実施例２と同じである。

以上の構成により、実施例３の符号化装置、復号装置も実施例１や実施例２と同様の効果が得られる。また、符号化によるひずみの大きい周波数帯域の誤差を低減できるため、さらに聴感上の雑音を低減できる。

［変形例］
図２０、２１に、符号化対象信号列をサブフレーム単位の時間領域の信号列とした場合の機能構成と処理フローを示す。図２０Ａは符号化装置の機能構成例、図２１Ｂは復号装置の機能構成例、図２１Ａは符号化装置の処理フロー例、図２１Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。

符号化装置３００’と復号装置４００’は、符号化対象信号列が符号化装置３００と復号装置４００と異なるだけである。したがって、構成部の処理としては、符号化対象信号列生成部３０１２’と復元信号生成部４０１２’だけが異なる。

符号化対象信号列生成部３０１２’は、フレーム構成部１０１０’とサブフレーム分割部３０５０’から構成される。フレーム構成部１０１０’は、マイクロフォンなどのセンサを用いて収録した音響信号を、デジタル形式にした音響信号サンプルにし、一定数Ｌの音響信号サンプルを纏めてフレームを構成する。そして、フレーム単位の信号列（以下、「フレーム信号列」という。）ｓ［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を出力する（Ｓ１０１０’）。サブフレーム分割部３０５０’は、フレーム信号列をいくつかに分割し、サブフレーム信号列ｓ^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）を生成する（Ｓ３０５０’）。符号化装置３００’のその他の構成部の処理は符号化装置３００と同じである。

復号装置４００’においては、サブフレーム補完復号信号列ｓ^〜（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）はサブフレーム信号列ｓ^（ｗ）［ｋ］に対応している。つまり、本変形例では、サブフレーム補完復号信号列ｓ^〜（ｗ）［ｋ］は時間領域の信号列である。したがって、復元信号生成部４０１２’には周波数時間変換部は不要であり、サブフレーム結合部４０５１’と重畳加算部２０１１で構成される。サブフレーム結合部４０５１’は、サブフレーム補完復号信号列ｓ^〜（ｗ）［ｋ］を結合し、補完復号信号列ｓ^〜［ｋ］を生成する（Ｓ４０５１’）。重畳加算部２０１１は、補完復号信号列ｓ^〜［ｋ］に窓関数を掛けて得られる信号をフレーム長の半分ずつ重ねて加算することにより復元信号を計算し、これを復元信号とする（Ｓ２０１１）。

このような構成なので、本変形例の符号化装置、復号装置も実施例３と同様の効果が得られる。

図２２〜図２８は実施例４を説明するための図である。図２２Ａは符号化装置の構成例、図２２Ｂは復号装置の構成例を示している。図２３Ａは信号符号化部の構成例、図２３Ｂは信号復号部の構成例を示している。図２４Ａはローカルデコード係数探索部の構成例、図２４Ｂはローカルデコード係数複製部の構成例を示している。図２５Ａは符号化装置の処理フロー例、図２５Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。図２６は、サブバンド割当ビット情報の算出方法を示す図、図２７は、ビット割当テーブルとコードブックの関係を示す図、図２８は符号インデクスを選択する方法を示す図である。なお、本実施例の符号化対象信号列は、サブバンド周波数領域信号列（実施例３と同じ）である。

符号化装置
符号化装置５００は、フレーム構成部１０１０、サブバンド分割部３０５０、信号符号化部５０３０、信号復号部５０３１、ローカルデコード係数探索部５０００、符号多重化部５０４０を備える。フレーム構成部１０１０とサブバンド分割部３０５０は、実施例３の符号化装置３００と同じである。

信号符号化部５０３０は、図２３Ａに示すように、パラメータ計算部５０３２、第一符号化部５０３３、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二符号化部５０３６、ローカル符号多重化部５０３７を備える。パラメータ計算部５０３２は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）から、第ｗサブバンド第一パラメータを算出する。第ｗサブバンド第一パラメータとして、例えば、第ｗサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］の平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）（以下、「第ｗサブバンド平均振幅指標」と呼ぶ。）などを利用することができる。第ｗサブバンド平均振幅指標は次式にしたがって算出する。

なお、第ｗサブバンド平均振幅指標を用いて、次式により第ｗサブバンド平均振幅Ａ’［ｗ］を算出することができる。

次に、第一符号化部５０３３が、第ｗサブバンド第一パラメータ（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を量子化し、第一信号符号インデクスＩ_Ａを出力する。第ｗサブバンド第一パラメータとして第ｗサブバンド平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を利用する場合には、例えば、第ｗサブバンド平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］をＷ次元ベクトルとみなしてベクトル量子化を行い、選ばれたコードベクトルのインデクスを第一信号符号インデクスＩ_Ａとして出力する。なお、第ｗサブバンド第一パラメータを、バイナリ符号化やハフマン符号化によりサブバンド毎に符号化してもよい。
第一ローカル復号部５０３４は、第一信号符号インデクスＩ_Ａを復号し、第ｗサブバンド第一復号パラメータ（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を出力する。例えば、第一符号化部５０３３で第ｗサブバンド平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］を符号化した場合、第一ローカル復号部５０３４は、第ｗサブバンド第一復号パラメータとして第ｗサブバンド復号平均振幅指標Ａ＾［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を出力する。

動的ビット割当部５０３５は、第ｗサブバンド第一復号パラメータから各サブバンドに割り当てるビット数を計算し、第ｗサブバンド割当ビット情報を出力する。例えば、第ｗサブバンド第一復号パラメータとして第ｗサブバンド復号平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］を利用した場合、以下のような手順で第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を算出する。まず、第ｗサブバンド平均振幅指標Ａ^＾［ｗ］から次式で決まる第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を算出する。

ｉｐ［ｗ］＝Ａ＾［ｗ］／２
次に第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］とビット割当テーブルＲを利用した二分探索法により、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］を出力する。動的ビット割当では、“ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ”を以下の式に基づく二分探索により選択し、“ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ λ”と第ｗサブバンド聴覚的重要度ｉｐ［ｗ］を利用して次式の第ｗサブバンド割当ビット情報Ｂ［ｗ］を算出する。

具体的には、例えば図２６に示す方法で算出すればよい。まず、パラメータ（ｍａｘＩＰ，ｍｉｎＩＰ，λ，ｉ）を初期値に設定する（Ｓ５０３５１）。一時的なＢ［ｗ］の値として、Ｂｔ［ｗ］を計算し、既に計算済のＢｔ［ｗ］との合計Ｓｕｍ＿Ｂｔを求める（Ｓ５０３５２）。Ｓｕｍ＿Ｂｔが割当可能な総ビット数（total_bit_budget）を越えるかを確認する（Ｓ５０３５３）。ステップＳ５０３５３がＹｅｓの場合、パラメータ（ｍｉｎＩＰ，λ，ｉ）を変更する（Ｓ５０３５４）。ステップＳ５０３５３がＮｏの場合、Ｂｔ［ｗ］をＢ^ｉ［ｗ］とし、パラメータ（ｍａｘＩＰ，λ，ｉ）を変更する（Ｓ５０３５５）。ｉが事前に定めた定数未満かを確認する（Ｓ５０３５６）。ステップＳ５０３５６がＹｅｓの場合、ステップＳ５０３５２に戻る。ステップＳ５０３５６がＮｏの場合、Ｂ^ｉ［ｗ］を、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］として出力する。また、事前に決定した回数の反復探索が終了した時点で上記のＢ［ｗ］の式の評価を行う。反復処理を終了する収束条件を別途定義して処理を終了してもよい。例えば、割当ビット数の合計が割当可能な総ビット数（total_bit_budget）に等しくなるような場合に処理を終了するなどの方法が考えられる。最終的なビット数の合計が割当可能な総ビット数を越える場合には、例えばip[w]が小さいサブバンドから順に、上式で選択したビット数よりテーブル一つ分小さいビットを割り当てることにより削減し、割当ビット数の合計が総ビット数の合計よりも小さくなるように調整し、最終的な第ｗサブバンド割当ビット情報を決定する。

第二符号化部５０３６は、割当ビット情報Ｂ［ｗ］を用いて、第ｗサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］を量子化し、第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）（ｗ＝０，…，Ｗ−１）を出力する。ここで、図２７Ａと図２７Ｂに示したように、ビット割当テーブル中のビット数とコードブックの探索範囲は１対１に対応付けられているものとする。なお、この探索範囲同士は重なりを持っていてもよい。図２７Ａは探索範囲同士が重なりを持っていない場合の例を示しており、図２７Ｂは探索範囲同士が重なりを持っている場合の例を示している。第二符号化部５０３６は、図２８に示した手順により、第ｗサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］を量子化し、第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を出力する。まず、割当ビット情報Ｂ［ｗ］を用いて、第二符号化部５０３６におけるコードブック探索の範囲を決定する。ここで、B[w]が閾値以下のときには、符号化を行わない。次に、第ｗサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］をベクトルとみなした第ｗサブバンド周波数領域信号ベクトルとの距離が最小となるようなコードベクトルを、割当ビット情報Ｂ［ｗ］から決定したコードブック探索範囲から選択し、選ばれたコードベクトルのインデクスが第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）として出力される。距離を示すパラメータとしてユークリッド距離を用いた場合、式（１７）にしたがってコードベクトルが選択される。

また、距離を示すパラメータとしてベクトル間の内積を用いる場合は、式（１８）にしたがってコードベクトルが選択される。

ここで、コードブックに格納されたp番目のコードベクトルをＣ^（ｐ）＝（Ｃ_０ ^（ｐ），Ｃ_１ ^（ｐ），…，Ｃ_Ｌ’−１ ^（ｐ））とする。Ｃ_ｋ ^（ｐ）はｐ番目のベクトルの第ｋ次元の要素を表している。

ローカル符号多重化部５０３７は、第ｗサブバンド第一信号符号インデクスＩ_Ａ ^（ｗ）と第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）とを所定の順番に並べてデータセットとし、符号インデクスＩ_Ｃとして出力する。

信号復号部５０３１は、符号インデクスＩ_Ｃを復号し、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ’−１）と割当ビット情報Ｂ［ｗ］を出力する（Ｓ５０３１）。信号復号部５０３１は、ローカル符号分離部５０３８、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二復号部５０３９、復号パラメータ処理部５０４４を備える。ローカル符号分離部５０３８は、符号インデクスＩ_Ｃから、所定の位置にあるビット数を読み出すことにより、第ｗサブバンド第一信号符号インデクスＩ_Ａ ^（ｗ）と第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を出力する。

第一ローカル復号部５０３４は、第ｗサブバンド第一信号符号インデクスＩ_Ａ ^（ｗ）を復号し、第ｗサブバンド第一復号パラメータを出力する。第一ローカル復号部５０３４の動作は、信号符号化部５０３０における第一ローカル復号部５０３４と同じである。動的ビット割当部５０３５は、第ｗサブバンド第一復号パラメータから、各サブバンドに割当てるビット数を計算し、第ｗサブバンドの割当ビット情報として出力する。動的ビット割当部５０３５の動作は、信号符号化部５０３０における動的ビット割当部５０３５と同一である。

第二復号部５０３９は、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］を用いて、第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を復号し、第ｗサブバンド第二復号パラメータを出力する。なお、信号符号化部５０３０における第二符号化部５０３６と同じように、ビット割当テーブル中のビット数とコードブックの探索範囲は１対１に対応付けられているものとする。復号の手順は次のとおりである。まず、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］を用いて、コードブック探索の範囲を決定する。次に、第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）に対応するコードベクトルを、割当ビット情報Ｂ［ｗ］から決まるコードブック探索範囲から選択し、選ばれたコードベクトルに対応するコードベクトルＣ^（ｐ）＝（Ｃ_０ ^（ｐ），Ｃ_１ ^（ｐ），…，Ｃ_Ｌ’−１ ^（ｐ））を第ｗサブバンド第二復号パラメータとして出力する。

復号パラメータ処理部５０４４は、第ｗサブバンド第一復号パラメータと第ｗサブバンド第二復号パラメータを用いて、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を出力する。例えば、第ｗサブバンド第一復号パラメータとして第ｗサブバンドの平均振幅指標Ａ^〜［ｗ］を、第ｗサブバンド第二復号パラメータとして平均振幅が１になるよう正規化したコードベクトルを用いている場合には、第ｗサブバンド平均振幅指標から算出される第ｗサブバンド平均振幅を第ｗサブバンド第二復号パラメータの各係数に乗算するなどの処理を行い、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を算出する。

ローカルデコード係数探索部５０００は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］と復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］から、複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を出力する（Ｓ５０００）。ローカルデコード係数探索部５０００は、図２４Ａに示すように、複製判定部５００１、複製シフト候補信号列生成部３００２、距離計算部３００３、距離最小シフト量検出部３００４を具備する。複製判定部５００１は、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値以下の場合は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成することを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝１）を出力する。一方、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値より大きい場合は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成しないことを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝０）を出力する。

複製シフト候補信号列生成部３００２、距離計算部３００３、距離最小シフト量検出部３００４は、実施例３の符号化装置３００と同じである。

符号多重化部５０４０は、符号インデクスＩ_Ｃと複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を多重化して送信信号を生成する（Ｓ５０４０）。具体的には、符号多重化部５０４０は、符号インデクスＩ_Ｃと複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を入力として、所定の順序に並べて一つのデータセットを生成する。また、ＩＰ網などを利用して伝送を行う場合には、必要なヘッダ情報を付加してパケットを生成する。

復号装置
復号装置６００は、符号分離部６０４１、信号復号部６０３１、ローカルデコード係数複製部６１００、サブバンド結合部４０５１、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１を備える。なお、サブバンド結合部４０５１と周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１をあわせて、復元信号生成部４０１２と呼ぶ。符号分離部６０４１は、受信信号から符号インデクスＩ_ｃと複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を読み出し、出力する（Ｓ６０４１）。信号復号部６０３１は、符号インデクスＩ_ｃを復号し、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ’−１）と割当ビット情報Ｂ［ｗ］を出力する（Ｓ６０３１）。信号復号部６０３１の処理手順は、信号復号部５０３１と同じである。

ローカルデコード係数複製部６１００は、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］と複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）からサブバンド補完復号信号列Ｓ^〜（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０,…,Ｌ−１）を生成する（Ｓ６１００）。ローカルデコード係数複製部６１００は、図２４Ｂに示すように、複製判定部６００１、複製シフト信号列生成部４００２、補完復号信号列生成部４００５を備える。複製判定部６００１は、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値以下の場合は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成することを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝１）を出力する。一方、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値より大きい場合は、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ［ｋ］を生成しないことを示す複製判定フラグＦｌａｇ_ｄ ^（ｗ）（例えば、Ｆｌａｇ_ｄ ^（ｗ）＝０）を出力する（Ｓ６００１）。

複製シフト信号列生成部４００２、補完復号信号列生成部４００５は、実施例３の復号装置４００と同じである。また、サブバンド結合部４０５１、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１も、実施例３の復号装置４００と同じである。
以上の構成により、本本実施例の符号化装置、復号装置も実施例３と同様の効果が得られる。

［変形例］
図２９、３０に、符号化対象信号列をサブフレーム単位の時間領域の信号列とした場合の機能構成と処理フローを示す。図２９Ａは符号化装置の機能構成例、図２９Ｂは復号装置の機能構成例、図３０Ａは符号化装置の処理フロー例、図３０Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。

符号化装置５００’と復号装置６００’は、符号化対象信号列が符号化装置５００と復号装置６００と異なるだけである。したがって、構成部の処理としては、符号化対象信号列生成部３０１２’と復元信号生成部４０１２’だけが異なる。符号化対象信号列生成部３０１２’は実施例３変形例の符号化装置３００’と同じであり、復元信号生成部４０１２’は実施例３変形例の復号装置４００’と同じである。

このような構成なので、本変形例の符号化装置、復号装置も実施例４と同様の効果が得られる。

図３１〜図３６を用いて、実施例５について説明する。図３１は符号化装置の構成例、図３２は復号装置の構成例を示している。図３３は信号符号化部の構成例、図３４Ａは符号化装置内の信号復号部の構成例、図３４Ｂは復号装置内の信号復号部の構成例を示している。図３５Ａは符号化装置の処理フロー例、図３５Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。図３６は、符号インデクスの生成方法とデータセットの構成を示す図である。なお、本実施例の符号化対象信号列は、サブバンド周波数領域信号列（実施例３、４と同じ）である。

符号化装置
符号化装置７００は、フレーム構成部１０１０、サブバンド分割部３０５０、信号符号化部７０３０、信号復号部７０３１、ローカルデコード係数探索部５０００、符号多重化部７０４０を備える。フレーム構成部１０１０とサブバンド分割部３０５０は、実施例３の符号化装置３００や実施例４の符号化装置５００と同じである。

信号符号化部７０３０は、図３３に示すように、パラメータ計算部５０３２、第一符号化部５０３３、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二符号化部５０３６を備え、ローカル符号多重化部５０３７がない点が実施例４の信号符号化部５０３０と異なる。パラメータ計算部５０３２、第一符号化部５０３３、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二符号化部５０３６は信号符号化部５０３０と同じである。信号符号化部７０３０は、サブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１）を入力とし、第一信号符号インデクスＩ_Ａと第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を出力する（Ｓ７０３０）。

信号復号部７０３１は、第一信号符号インデクスＩ_Ａと第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を復号し、復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ’−１）と割当ビット情報Ｂ［ｗ］を出力する（Ｓ７０３１）。信号復号部７０３１は、図３４（Ａ）に示すように、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二復号部５０３９、復号パラメータ処理部５０４４を備える。第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二復号部５０３９、復号パラメータ処理部５０４４は、実施例４の符号化装置５００と同じである。

ローカルデコード係数探索部５０００は、実施例４の符号化装置５００と同じである。符号多重化部７０４０は、第一信号符号インデクスＩ_Ａと第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）と割当ビット情報Ｂ［ｗ］と複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を多重化して送信信号を生成する（Ｓ７０４０）。例えば、図３６に示すように、符号多重化部７０４０は、第一信号符号インデクスＩ_Ａを一定ビット数のビット列からなるデータセットとして出力する（Ｓ７０４１）。次に、割当ビット情報Ｂ［ｗ］を閾値と比較し（Ｓ７０４２）、閾値より大きい場合は第ｗサブバンドの第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）をＢ［ｗ］ビットのビット列としてデータセットの最後に追加する（Ｓ７０４３）。一方、割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値以下の場合には、第wサブバンドの複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）をＢ［ｗ］ビットのビット列としてデータセットの最後に追加する（Ｓ７０４４）。ステップＳ７０４２〜Ｓ７０４４の処理を、ｗ＝０，…，Ｗ−１に対しておこない（Ｓ７０４５，Ｓ７０４６）、送信信号を出力する。

復号装置
復号装置８００は、符号分離部８０４１、信号復号部８０３２、ローカルデコード係数複製部６１００、サブバンド結合部４０５１、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１を備える。なお、サブバンド結合部４０５１と周波数時間変換部２０２１と重畳加算部２０１１をあわせて、復元信号生成部４０１２と呼ぶ。符号分離部８０４１は、受信信号から第一信号符号インデクスＩ_Ａと第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を読み出し、出力する（Ｓ８０４１）。

信号復号部８０３２は、第一信号符号インデクスＩ_Ａと第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を復号し、サブバンドの復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］（ｋ＝０，…，Ｌ’−１）と割当ビット情報Ｂ［ｗ］と複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を出力する（Ｓ８０３２）。信号復号部８０３２は、第一ローカル復号部８０４３、動的ビット割当部５０３５、第二復号部８０４２、復号パラメータ処理部５０４４を備える。まず、第一ローカル復号部８０４３は、第一信号符号インデクスＩ_Ａを復号し、第ｗサブバンド第一復号パラメータを出力する。動的ビット割当部５０３５はサブバンド第一パラメータから割当ビット情報を出力する。動的ビット割当部５０３５は、実施例４の復号装置６００と同じである。第二復号部８０４２は、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］を用いて、第ｗサブバンド第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）を復号し、第ｗサブバンド第二復号パラメータと複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を出力する。例えば、第二復号部８０４２は、全てのｗ（ｗ＝０，…，Ｗ−１）について、第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値以下の場合は、第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）から、Ｂ［ｗ］ビットのビット列を読み出して復号することにより、サブバンド複製シフト情報τ_ｒ ^（ｗ）を出力する。第ｗサブバンドの割当ビット情報Ｂ［ｗ］が閾値より大きい場合は、第二信号符号インデクスＩ_Ｂ ^（ｗ）から、Ｂ［ｗ］ビットのビット列を読み出して復号することにより、サブバンド第二復号パラメータを出力する。復号パラメータ処理部５０４４は、実施例４の復号装置６００と同じである。

ローカルデコード係数複製部６１００、サブバンド結合部４０５１、周波数時間変換部２０２１、重畳加算部２０１１は、実施例４の復号装置６００と同じである。
以上の構成により、本実施例の符号化装置、復号装置も実施例４と同様の効果が得られる。

［変形例１］
本変形例では、動的ビット割当部５０３５に動的ビット再割当部９０６０を組合せる。符号化装置の構成例を図３１、復号装置の構成例を図３２、符号化装置の処理フローを図３５Ａ、復号装置の処理フローを図３５Ｂに示す。図３７は信号符号化部の構成例、図３８Ａは符号化装置内の信号復号部の構成例、図３８Ｂは復号装置内の信号復号部の構成例を示している。図３９は動的ビット再割当部９０６０の処理手順を示す図である。

信号符号化部９０３０は、図３７に示すように、パラメータ計算部５０３２、第一符号化部５０３３、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、動的ビット再割当部９０６０、第二符号化部５０３６を備える。パラメータ計算部５０３２、第一符号化部５０３３、第一ローカル復号部５０３４、動的ビット割当部５０３５、第二符号化部５０３６は、実施例５の信号符号化部７０３０と同じである。

動的ビット再割当部９０６０は、図３９に示すように、以下の手順で割当ビット情報を生成する。動的ビット割当部５０３５の出力（本変形例内では、「第一割当ビット情報Ｂ［ｗ］」と呼ぶ。）と閾値を比較し、閾値以下の場合、サブバンドの割当ビット情報をＢ［ｗ］＝ｂ_ｍｉｎとする。閾値以下のサブバンドに対してビットを与えた残りのビット数をｂ_{ｔｏｔａｌ}とする。残りのサブバンドに対して、動的ビット割当部５０３５と同様の動作によって残ったビットｂ_{ｔｏｔａｌ}を割当て、第ｗサブバンドの割当ビット情報の値を全てのｗについて決定し、出力する。

このような構成なので、本本実施例の符号化装置、復号装置も実施例５と同様の効果が得られる。また、サブバンドに割り当てられるビット数をさらに適切なものにできるので、さらに主観品質を向上できる。

［変形例２］
図４０〜図４２に、符号化対象信号列をサブフレーム単位の時間領域の信号列とした場合の機能構成と処理フローを示す。図４０は符号化装置の機能構成例、図４１は復号装置の機能構成例、図４２Ａは符号化装置の処理フロー例、図４２Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。

符号化装置７００’と復号装置８００’は、符号化対象信号列が符号化装置７００と復号装置８００と異なるだけである。したがって、構成部の処理としては、符号化対象信号列生成部３０１２’と復元信号生成部４０１２’だけが異なる。符号化対象信号列生成部３０１２’は実施例３変形例の符号化装置３００’と同じであり、復元信号生成部４０１２’は実施例３変形例の復号装置４００’と同じである。

このような構成なので、本変形例の符号化装置、復号装置も実施例５と同様の効果が得られる。

図４３に、コンピュータの機能構成例を示す。なお、本発明の符号化方法や復号方法は、コンピュータ２０００の記録部２０２０に、本発明の各ステップをコンピュータ２０００に実行させるプログラムを読み込ませ、処理部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などを動作させることで実現できる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。

１００、１５０、３００、５００、７００、９００ 符号化装置
２００、２５０、４００、６００、８００、９５０ 復号装置
１０００、１５００、３０００、５０００ ローカルデコード係数探索部
１００１、１５０１、２００１、３００１、５００１、６００１ 複製判定部
１００２、３００２ 複製シフト候補信号列生成部
１００３、１５０３、３００３ 距離計算部
１００４、３００４ 距離最小シフト量検出部
１０１０ フレーム構成部
１０１２、３０１２ 符号化対象信号列生成部
１０３０、３０３０、５０３０、７０３０、９０３０ 信号符号化部
１０３１、２０３１、３０３１、４０３１、５０３１、６０３１、７０３１、８０３２ 信号復号部
１０４０、１５４０、５０４０、７０４０ 符号多重化部
２００２、４００２ 複製シフト信号列生成部
２００６、２５０６、４００５ 補完復号信号列生成部
２０１１ 重畳加算部
２０１２、４０１２ 復元信号生成部
２０２１ 周波数時間変換部
２０４１、２５４１、４０４１、６０４１、８０４１ 符号分離部
２１００、２５００、４１００、６１００ ローカルデコード係数複製部
３０５０ サブバンド分割部 ４０５１ サブバンド結合部
５０３２ パラメータ計算部 ５０３３ 第一符号化部
５０３４、８０４３ 第一ローカル復号部 ５０３５ 動的ビット割当部
５０３６ 第二符号化部 ５０３７ ローカル符号多重化部
５０３８ ローカル符号分離部 ５０３９、８０４２ 第二復号部
５０４４ 復号パラメータ処理部 ９０６０ 動的ビット再割当部

本発明は、音声などの音響信号の符号化方法、復号方法、それらの方法を用いた装置、プログラム、記録媒体に関する。特に、符号化および情報の伝送の際に失われる情報を補完するための技術であって、伝送する符号に対して、損失する情報の一部を利用して得られる符号を付加することにより、復号時に損失した情報を復元する技術に関する。

本発明の第１の態様によれば、符号化方法は、各サブバンドに対して割当ビット数を算出するステップと、割当ビット数が所定の閾値以下でない各サブバンドについて、上記各サブバンドのサブバンド周波数領域信号列に対応する符号インデクスと、その符号インデクスに対応する復号信号列とを出力するステップと、割当ビット数が所定の閾値以下である各サブバンドについて、予め定められた複数の信号シフト量の候補のうち、上記各サブバンド以外のサブバンドの復号信号列を信号シフト量の候補でシフトして得られる信号列と上記各サブバンドのサブバンド周波数領域信号列との相関が最大又は距離が最小となる信号シフト量の候補を複製シフト情報として出力するステップと、を有する。

本発明の第２の態様によれば、符号化方法は、各サブフレームに対して割当ビット数を算出するステップと、割当ビット数が所定の閾値以下でない各サブフレームについて、上記各サブフレームの時間領域のサブフレーム信号列に対応する符号インデクスと、その符号インデクスに対応する復号信号列とを出力するステップと、割当ビット数が所定の閾値以下である各サブフレームについて、予め定められた複数の信号シフト量の候補のうち、上記各サブフレーム以外のサブフレームの復号信号列を信号シフト量の候補でシフトして得られる信号列と上記各サブフレームのサブフレーム信号列との相関が最大又は距離が最小となる信号シフト量の候補を複製シフト情報として出力するステップと、を有する。

本発明の第３の態様によれば、復号方法は、各サブバンドの符号インデクスを復号し、上記各サブバンドのサブバンド復号信号列を出力するステップと、上記各サブバンドのサブバンド複製シフト信号列を生成する場合には、上記各サブバンドの複製シフト情報が示すシフト量に基づいて、上記各サブバンド以外のサブバンドのサブバンド復号信号列をシフトして得られる信号列を上記各サブバンドのサブバンド複製シフト信号列として生成するステップと、上記各サブバンドについてサブバンド複製シフト信号列を生成する場合には、上記生成されたサブバンド複製シフト信号列を上記各サブバンドのサブバンド補完復号信号列として出力し、上記各サブバンドについてサブバンド複製シフト信号列を生成しない場合には、上記各サブバンドのサブバンド復号信号列を上記各サブバンドのサブバンド補完復号信号列として出力するステップと、各サブバンドのサブバンド補完復号信号列を結合して周波数領域の補完復号信号列を生成し、この周波数領域の補完復号信号列を時間領域に変換して、復号音響信号を生成するステップと、を有する。

本発明の第４の態様によれば、復号方法は、各サブフレームの符号インデクスを復号し、上記各サブフレームのサブフレーム復号信号列を出力するステップと、上記各サブフレームのサブフレーム複製シフト信号列を生成する場合には、上記各サブフレームの複製シフト情報が示すシフト量に基づいて、上記各サブフレーム以外のサブフレームのサブフレーム復号信号列をシフトして得られる信号列を上記各サブフレームのサブフレーム複製シフト信号列として生成するステップと、上記各サブフレームについてサブフレーム複製シフト信号列を生成する場合には、上記生成されたサブフレーム複製シフト信号列を上記各サブフレームのサブフレーム補完復号信号列として出力し、上記各サブフレームについてサブフレーム複製シフト信号列を生成しない場合には、上記各サブフレームのサブフレーム復号信号列を上記各サブフレームのサブフレーム補完復号信号列として出力するステップと、各サブフレームのサブフレーム補完復号信号列を結合して、復号音響信号を生成するステップと、を有する。

まず、コピー元の信号を、復号信号を時間領域あるいは周波数領域でシフトさせて得られる信号としたことで、次の効果が得られる。特に、周波数帯域を等間隔な複数の周波数帯域（以下、「サブバンド」と呼ぶ。）に分割した際、各サブバンドに対応する信号同士には相関が存在するため、特に４〜１４ｋＨｚといった高域では近隣のサブバンドの信号をコピーあるいは加算して当該サブバンドの信号とすることにより、聴感上の雑音を低減することができる。また、時間領域の信号についても、フレームを一定の間隔（以下、「サブフレーム」と呼ぶ。）に分割した際、各サブフレームに対応する信号間には相関が存在するため、近傍のサブフレームの信号をコピーあるいは加算して当該サブフレームの信号とすることにより、聴感上の雑音を低減することができる。

［変形例］
図２０、２１に、符号化対象信号列をサブフレーム単位の時間領域の信号列とした場合の機能構成と処理フローを示す。図２０Ａは符号化装置の機能構成例、図２０Ｂは復号装置の機能構成例、図２１Ａは符号化装置の処理フロー例、図２１Ｂは復号装置の処理フロー例を示している。

このような構成なので、本変形例の符号化装置、復号装置も実施例５と同様の効果が得られる。また、サブバンドに割り当てられるビット数をさらに適切なものにできるので、さらに主観品質を向上できる。

Claims (15)

1. 音響信号から、あらかじめ定められた数の信号からなる信号列を、符号化対象信号列として生成し、出力する符号化対象信号列とする符号化対象信号列生成ステップと、
   前記符号化対象信号列ごとに該符号化対象信号列に対応する符号インデクスを出力する信号符号化ステップと、
   前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号ステップと、
   前記符号化対象信号列と前記復号信号列から、複製シフト情報を出力するローカルデコード係数探索ステップと、
   少なくとも前記符号インデクスと前記複製シフト情報を多重化して送信信号を生成する符号多重化ステップと
   を有し、
   前記ローカルデコード係数探索ステップは、
   前記符号化対象信号列ごとに、前記復号信号列を用いて複製シフト候補信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する複製判定サブステップと、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補に対して、複製シフト候補信号列を生成する複製シフト候補信号列生成サブステップと、
   各複製シフト候補信号列もしくは各複製シフト候補信号列を用いて生成した信号列と前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータを計算する距離計算サブステップと、
   前記距離計算サブステップの計算結果から距離が最小となる信号シフト量を求める距離最小シフト量検出サブステップと
   を有する
   ことを特徴とする符号化方法。
2. 請求項１記載の符号化方法であって、
   前記複製判定サブステップは、前記復号信号列のパワーが閾値以下の場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力し、
   前記複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列を前記復号信号列から求め、
   前記距離計算サブステップで計算する距離を示すパラメータとは、前記複製シフト候補信号列と前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータである
   ことを特徴とする符号化方法。
3. 請求項１記載の符号化方法であって、
   前記複製判定サブステップは、前記符号化対象信号列と前記復号信号列の誤差のパワーが閾値より大きい場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力し、
   前記複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列を前記復号信号列から求め、
   前記距離計算サブステップで計算する距離を示すパラメータは、前記複製シフト候補信号列と前記復元信号列とを加算した補完復号候補信号列と、前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータである
   ことを特徴とする符号化方法。
4. 請求項１記載の符号化方法であって、
   前記信号復号ステップは、さらに、符号化対象信号列ごとに割り当てるビット数を計算して割当ビット情報として出力し、
   前記複製判定サブステップは、前記符号化対象信号列に割り当てるビット数が閾値以下の場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力し、
   前記複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列を前記復号信号列から求め、
   前記距離計算サブステップで計算する距離を示すパラメータとは、前記複製シフト候補信号列と前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータである
   ことを特徴とする符号化方法。
5. 請求項１記載の符号化方法であって、
   前記信号復号ステップは、さらに、符号化対象信号列ごとに割り当てるビット数を計算して割当ビット情報として出力し、
   前記複製判定サブステップは、前記符号化対象信号列に割り当てるビット数が閾値以下の場合に複製シフト候補信号列を生成することを示す複製判定フラグを出力し、
   前記複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列を前記復号信号列から求め、
   前記距離計算サブステップで計算する距離を示すパラメータは、前記複製シフト候補信号列と前記復元信号列とを加算した補完復号候補信号列と、前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータである
   ことを特徴とする符号化方法。
6. 請求項２から５のいずれかに記載の符号化方法であって、
   前記符号化対象信号列が、周波数領域信号列を周波数帯域で分割したサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ただし、ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１、Ｗは分割した数、Ｌ’は１つのサブバンド周波数領域信号列に含まれる信号の数）であり、
   前記複製シフト候補信号列生成サブステップは、複製シフト候補信号列Ｓ^・ _τ ^（ｗ）［ｋ］を、同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列に対する前記復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を用いて求める
   ことを特徴とする符号化方法。
7. 受信信号から符号インデクスと複製シフト情報とを読み出し、出力する符号分離ステップと、
   前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号ステップと、
   前記復号信号列と前記複製シフト情報から補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製ステップと、
   前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成ステップと
   を有し、
   前記ローカルデコード係数複製ステップは、
   前記復号信号列を用いて複製シフト信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する複製判定サブステップと、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成サブステップと、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には前記複製シフト信号列を補完復号信号列とし、前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合には前記復号信号列を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成サブステップと
   を有する
   ことを特徴とする復号方法。
8. 受信信号から符号インデクスと複製シフト情報と複製判定フラグを読み出し、出力する符号分離ステップと、
   前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号ステップと、
   前記復号信号列と前記複製シフト情報と複製判定フラグから補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製ステップと、
   前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成ステップと
   を有し、
   前記ローカルデコード係数複製ステップは、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成サブステップと、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には前記複製シフト信号列を補完復号信号列とし、前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合には前記復号信号列を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成サブステップと
   を有する
   ことを特徴とする復号方法。
9. 受信信号から符号インデクスと複製シフト情報とを読み出し、出力する符号分離ステップと、
   前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号ステップと、
   前記復号信号列と前記複製シフト情報から補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製ステップと、
   前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成ステップと
   を有し、
   前記ローカルデコード係数複製ステップは、
   前記復号信号列から複製シフト信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する複製判定サブステップと、
   前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成サブステップと、
   前記復号信号列と前記複製シフト信号列の和を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成サブステップと
   を有する
   ことを特徴とする復号方法。
10. 受信信号から符号インデクスと複製シフト情報と複製判定フラグを読み出し、出力する符号分離ステップと、
    前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号ステップと、
    前記復号信号列と前記複製シフト情報と複製判定フラグから補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製ステップと、
    前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成ステップと
    を有し、
    前記ローカルデコード係数複製ステップは、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成サブステップと、
    前記復号信号列と前記複製シフト信号列の和を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成サブステップと
    を有する
    ことを特徴とする復号方法。
11. 請求項７から１０のいずれかに記載の復号方法であって、
    前記復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］が、周波数領域信号列を周波数帯域で分割したサブバンド周波数領域信号列Ｓ^（ｗ）［ｋ］（ただし、ｗ＝０，…，Ｗ−１、ｋ＝０，…，Ｌ’−１、Ｗは分割した数、Ｌ’は１つのサブバンド周波数領域信号列に含まれる信号の数）に対応する信号列であり、
    前記複製シフト信号列生成サブステップは、複製シフト信号列Ｓ^・（ｗ）［ｋ］を、同一の周波数領域信号列から分割されたサブバンド周波数領域信号列に対する前記復号信号列Ｓ＾^（ｗ）［ｋ］を用いて求める
    ことを特徴とする復号方法。
12. 音響信号から、あらかじめ定められた数の信号からなる信号列を、符号化対象信号列として生成し、出力する符号化対象信号列する符号化対象信号列生成部と、
    前記符号化対象信号列ごとに該符号化対象信号列に対応する符号インデクスを出力する信号符号化部と、
    前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号部と、
    前記符号化対象信号列と前記復号信号列から、複製シフト情報を出力するローカルデコード係数探索部と、
    少なくとも前記符号インデクスと前記複製シフト情報を多重化して送信信号を生成する符号多重化部と
    を備え、
    前記ローカルデコード係数探索部は、
    前記符号化対象信号列ごとに、前記復号信号列を用いて複製シフト候補信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する複製判定手段と、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、あらかじめ定めたすべての信号シフト量の候補に対して、複製シフト候補信号列を生成する複製シフト候補信号列生成手段と、
    各複製シフト候補信号列もしくは各複製シフト候補信号列を用いて生成した信号列と前記符号化対象信号列との距離を示すパラメータを計算する距離計算手段と、
    前記距離計算手段の計算結果から距離が最小となる信号シフト量を求める距離最小シフト量検出手段と
    を有する
    ことを特徴とする符号化装置。
13. 受信信号から少なくとも符号インデクスと複製シフト情報とを読み出し、出力する符号分離部と、
    前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号部と、
    前記復号信号列と前記複製シフト情報から補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製部と、
    前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成部と
    を備え、
    前記ローカルデコード係数複製部は、
    前記復号信号列を用いて複製シフト信号列を生成するかを判定し、複製判定フラグを出力する複製判定手段と、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成手段と、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には前記複製シフト信号列を補完復号信号列とし、前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合には前記復号信号列を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する、または、前記復号信号列と前記複製シフト信号列の和を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成手段と
    を有する
    ことを特徴とする復号装置。
14. 受信信号から少なくとも符号インデクスと複製シフト情報と複製判定フラグを読み出し、出力する符号分離部と、
    前記符号インデクスを復号し、復号信号列を出力する信号復号部と、
    前記復号信号列と前記複製シフト情報と複製判定フラグから補完復号信号列を生成するローカルデコード係数複製部と、
    前記補完復号信号列から元の音響情報を示す信号である復元信号を生成する復元信号生成部と
    を備え、
    前記ローカルデコード係数複製部は、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には、前記複製シフト情報が示すシフト量に基づいて複製シフト信号列を生成する複製シフト信号列生成手段と、
    前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成することを示す場合には前記複製シフト信号列を補完復号信号列とし、前記複製判定フラグが複製シフト候補信号列を生成しないことを示す場合には前記復号信号列を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する、または、前記復号信号列と前記複製シフト信号列の和を補完復号信号列とし、当該補完復号信号列を出力する補完復号信号列生成手段と
    を有する
    ことを特徴とする復号装置。
15. 請求項１から１１のいずれかに記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。

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