KR100817424B1 - 부호화 장치 및 복호 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프리 에코 및 포스트 에코의 발생이 억압되도록 부호화할 수 있도록 하는 부호화 장치에 관한 것이다. 국소적 시간에 발생하는 고주파수 성분을 포함하는 저주파수 성분의 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 파형 분석이 행하여지고, 그 분석 결과에 근거하여, 도 9a에 도시하는 저주파수 성분 시계열 신호가 생성된다. 입력 시계열 신호로부터 저주파수 성분 시계열 신호가 제거되고, 도 9b에 도시하는 잔차 시계열 신호가 생성된다. 잔차 시계열 신호의 진폭이 부호화의 단위인 블록 내에서 거의 일정해지는 진폭 조작이 행해져, 도 9c에 도시하는 양자화 대상 시계열 신호가 생성된다. 양자화 대상 시계열 신호가 양자화되고, 부호화된다. 본 발명은 음성 기록 재생 장치에 적용할 수 있다.
Figure 112002026256120-pct00010
시계열 신호, 저주파수 성분 신호, 주파수 분석, 파형 정보, 잔차 신호, 진폭 조작

Description

부호화 장치 및 복호 장치{Encoder and decoder}
본 발명은 부호화 장치 및 복호 장치에 관한 것으로, 프리 에코(pre-echo) 및 포스트 에코(post-echo)의 발생을 억압할 수 있는 부호화 장치 및 복호 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 부호화 장치(1) 및 복호 장치(2)의 구성예를 도시하고 있다.
부호화 장치(1)에 공급된 음향 시계열 신호(SS)는 진폭 조작부(11)에 입력된다.
진폭 조작부(11)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)를 부호화의 단위인 블록(고정 길이)마다 구분하는 동시에, 그 블록을 복수로 분할하여 서브 블록을 생성하고, 그 서브 블록마다 음향 시계열 신호(SS)의 진폭을 분석한다. 진폭 조작부(11)는 그 진폭 분석 결과에 근거하여, 블록 내의 진폭을 거의 일정하게 하기 위한 진폭 조작에서 이용되는 진폭 조작 정보(G)를 생성한다. 예를 들면, 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)가, 도 2a에 도시하는 바와 같은, 국소적으로 발생하고 있는 고주파수 성분을 포함하고 있는 경우, 진폭 조작부(11)는 시각 t0에 있어서, 진폭(H1)으로부터 진폭(H2)으로, 시각 t1에 있어서, 진폭(H2)으로부터 진폭(H1 )으로 크게 변화한 것을 인지하고, 그 취지를 나타내는 진폭 조작 정보(G)를 생성한다.
진폭 조작부(11)는 생성한 진폭 조작 정보(G)를 부호열 생성부(14)로 출력하는 동시에, 그 진폭 조작 정보(G)에 근거하여, 음향 시계열 신호(SS)의 진폭을 각 서브 블록마다 조작한다. 즉, 진폭 조작부(11)는 블록 내의 진폭이 거의 일정하게 된 시계열 신호(GS)를 생성하고, 그것을 스펙트럼 변환부(12)로 출력한다.
도 2의 예의 경우, 진폭 조작부(11)는 도 2a에 도시하는 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)에 대하여, 시각 t0까지의 진폭(H1), 및 시각 t1으로부터의 진폭(H1)을 진폭(H2)으로 증폭하는 진폭 조작을 행하고, 그 결과 얻은, 도 2b에 도시하는 바와 같은, 블록 내의 진폭이 거의 일정해진 시계열 신호(GS)를 스펙트럼 변환부(12)로 출력한다.
스펙트럼 변환부(12)는 MDCT(변형 이산 코사인 변환) 등에 따라 진폭 조작부(11)로부터의 시계열 신호(GS)를 주파수 성분인 스펙트럼(F)으로 분해하고, 이 스펙트럼(F)을 정규화/양자화부(13)로 출력한다.
정규화/양자화부(13)는 스펙트럼 변환부(12)로부터의 스펙트럼(F)을 분석하고, 정규화 정보(N)를 생성한다. 정규화/양자화부(13)는 생성한 정규화 정보(N)를 부호열 생성부(14)로 출력하는 동시에, 그 정규화 정보(N)에 근거하여 스펙트럼(F)을 정규화한다.
정규화/양자화부(13)는 또한 소정의 양자화 정보(Q)를 부호열 생성부(14)로 출력하는 동시에, 그 양자화 정보(Q)에 근거하여, 정규화된 스펙트럼(F)을 양자화 하고, 그 결과 얻은 스펙트럼 정보(QF)를 부호열 생성부(14)로 출력한다.
부호열 생성부(14)는 진폭 조작부(11)로부터의 진폭 조작 정보(G), 및 정규화/양자화부(13)로부터의 정규화 정보(N), 양자화 정보(Q), 및 스펙트럼 정보(QF)를 부호화하여 부호열(CD)을 생성한다. 생성된 부호열(CD)은 복호 장치(2)에 공급된다.
복호 장치(2)에 공급된 부호열(CD)은 부호열 분해부(21)에 입력된다.
부호열 분해부(21)는 입력된 부호열(CD)을 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 정규화 정보(N), 및 진폭 조작 정보(G)로 분해하는 동시에 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 및 정규화 정보(N)를 역양자화/역정규화부(21)로, 진폭 조작 정보(G)를 역진폭 조작부(24)로 출력한다.
역양자화/역정규화부(22)는 부호열 분해부(21)로부터 입력된 스펙트럼 정보(QF)를 양자화 정보(Q)에 근거하여 역양자화하고, 또한, 정규화 정보(N)에 근거하여 역정규화하는 동시에, 그 결과 얻은, 부호화 장치(1)(스펙트럼 변환부(12))에서 생성된 스펙트럼(F)에 대응하는 스펙트럼(F')을 역스펙트럼 변환부(23)로 출력한다.
역스펙트럼 변환부(23)는 IMDCT(Inverse MDCT : 역변형 이산 코사인 변환) 등에 따라 역양자화/역정규화부(22)로부터의 스펙트럼(F')을 시계열 신호로 역스펙트럼 변환하고, 그 결과 얻은, 부호화 장치(1)(진폭 조작부(11))에서 생성된 시계열 신호(GS)에 대응하는 시계열 신호(GS')를 역진폭 조작부(24)로 출력한다.
예를 들면, 도 2b에 도시한 시계열 신호(GS)에 대응한 시계열 신호(GS')가 생성되어, 역진폭 조작부(24)로 출력된다.
역진폭 조작부(24)는 역스펙트럼 변환부(23)로부터의 시계열 신호(GS')에 대하여, 부호열 분해부(21)로부터의 진폭 조작 정보(G)에 근거하여 진폭 조작, 즉, 부호화 장치(1)(진폭 조작부(11))에서 행해진 진폭 조작의 경우와는 반대로 진폭이 조작되는 진폭 조작을 행하고, 그 결과 얻은, 부호화 장치(1)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)에 대응하는 음향 시계열 신호(SS')를 외부로 출력한다.
예를 들면, 도 2a에 도시한 음향 시계열 신호(SS)에 대응한 음향 시계열 신호(SS')가 생성되어, 외부로 출력된다.
이와 같이, 부호화 장치(1)에 있어서, 음향 시계열 신호(SS)의 소진폭 부분(예를 들면, 도 2a의 음향 시계열 신호(SS)에서의 진폭(H1)의 부분)을 증폭하고, 블록 내의 진폭을 거의 일정하게 하는 진폭 조작(예를 들면, 도 2b)을 행하여 부호화하고, 복호 장치(2)에 있어서, 증폭된 부분을 원래로 되돌리는 진폭 조작을 행하도록 하여 부호열을 복호하도록 하였기 때문에, 양자화 잡음이 소진폭의 신호로 마스크되지 않고 들리는 에코 및 포스트 에코의 발생이 억제된다.
그렇지만, 예를 들면, 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)가 도 3b에 도시하는 바와 같은, 국소적 시간에 발생하는 고주파수 성분을 포함하는, 도 3a에 도시하는 바와 같은, 큰 진폭(H11)의 저주파수 성분 시계열 신호인 경우, 부호화 장치(1)(진폭 조작부(11))는 그 음향 시계열 신호(SS)에 대한 진폭 분석에 의해, 블록 내의 진폭은 진폭(H11)으로 일정하다고 검출한다.
즉, 부호화 장치(1)에서는 소진폭 부분을 증폭하는 진폭 조작이 행해지지 않고, 음향 시계열 신호(SS)(도 3a 및 도 3c)와 같은 시계열 신호(GS)가 생성되고, 그것이 스펙트럼 변환, 정규화, 양자화, 그리고 부호화되기 때문에, 또한 복호 장치(2)에서도 진폭을 원래로 되돌리는 진폭 조작이 행해지지 않고 부호열이 복호되기 때문에, 결국, 도 3d에 도시하는 바와 같은 확산된 고주파수 성분의 양자화 잡음을 포함하는, 도 3c에 도시하는 음향 시계열 신호(SS')가 생성되고, 예를 들면, 도 3c 중 점선으로 둘러싸여 있는 부분에서, 마스킹되지 않고 프리 에코 및 포스트 에코가 들려 버린다.
이상과 같이, 종래의 부호화 장치(1) 및 복호 장치(2)에서는 프리 에코 및 포스트 에코의 억압이 적절히 행해지지 않는다는 과제가 있었다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 프리 에코 및 포스트 에코의 억압이 적절히 행해지도록, 음향 시계열 신호(SS)를 부호화하고, 그것을 복호할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 부호화 장치는 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 수단과, 블록 내의 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과, 블록 내의 입력 시계열 신호로부터 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차(殘差, residual) 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 수단과, 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 진폭 조작 수단과, 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 수단과, 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
양자화 수단에는 양자화 대상 신호를 주파수 성분으로 변환하고, 주파수 성분 신호를 생성하는 주파수 성분 생성 수단과, 주파수 성분 신호를 정규화하는 동시에 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 수단을 설치할 수 있다.
주파수 성분 생성 수단은 양자화 대상 신호를 스펙트럼 변환하는 것으로, 주파수 성분 신호를 생성할 수 있다.
저주파수 성분 신호 생성 수단은 일반 조화 해석법에 근거하여 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성할 수 있다.
저주파수 성분 신호 생성 수단은 파형 정보를 양자화하여 양자화 파형 정보를 생성하고, 양자화 파형 정보를 역양자화하여 역양자화 파형 정보를 생성하고, 역양자화 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하고, 부호열 생성 수단은 양자화 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성할 수 있다.
구분 수단은 입력 시계열 신호를 입력 시계열 신호의 일부가 중복되도록 하여 블록으로 구분하고, 저주파수 성분 신호 생성 수단은 해당 블록의 저주파수 성분 신호와, 앞 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호와, 다음 블록의 해 당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호를 시간축 상에서 합성하여 저주파수 성분 신호를 생성할 수 있다.
저주파수 성분 신호 생성 수단은 저주파수 성분 신호에 윈도우 함수를 곱할 수 있다.
또한, 본 발명의 부호화 장치는 입력 시계열 신호를 M개의 대역 신호로 분할하고, 대역 신호를 소정의 블록으로 구분하고, 적어도 1개의 대역 신호의 블록 내의 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과, 이 저주파수 성분 신호를 상기 대역 신호로부터 제거하여 잔차 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 수단과, 이 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 부호화 방법은 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 단계와, 블록 내의 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와, 블록 내의 입력 시계열 신호로부터 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 단계와, 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 양자화 대상 신호 생성 단계와, 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 단계와, 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 프로그램은, 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 단계와, 블록 내의 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와, 블록 내의 입력 시계열 신호로부터 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 단계와, 잔차 신호의 진폭을 분석하는 동시에, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 양자화 대상 신호 생성 단계와, 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 단계와, 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복호 장치는, 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해 수단과, 양자화 신호를 역양자화하는 수단과, 역양자화된 신호에 대하여, 진폭 조작 정보에 따라 부호화시와는 반대의 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 수단과, 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과, 진폭 조작된 신호와 저주파수 성분 신호에 근거하여, 시계열 신호를 생성하는 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
파형 정보가 양자화되어 있는 경우, 저주파수 성분 신호 생성 수단은 양자화 되어 있는 파형 정보를 역양자화하고, 그 결과 얻은 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성할 수 있다.
저주파수 성분 생성 수단은 블록의 일부가 중복되도록 구분되어 있는 경우, 해당 블록의 저주파수 성분 신호와, 앞 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호와, 다음 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호를 시간축 상에서 합성하여 저주파수 성분 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 복호 방법은, 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해 단계와, 양자화 신호를 역양자화하는 단계와, 역양자화된 신호에 대하여, 진폭 조작 정보에 따라 부호화시에 있어서의 경우와는 반대로 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 단계와, 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와, 진폭 조작된 신호와 저주파수 성분 신호에 근거하여, 시계열 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 프로그램은, 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해 단계와, 양자화 신호를 역양자화하는 단계와, 역양자화된 신호에 대하여, 진폭 조작 정보에 따라 부호화시와는 반대의 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 단계와, 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와, 진폭 조작된 신호와 저주파수 성분 신호에 근거하여, 부호화된 시계열 신호에 대한 시계열 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 부호화 장치 및 복호 장치의 구성예를 도시하는 블록도.
도 2a는 진폭 조작을 설명하는 도면.
도 2b는 진폭 조작을 설명하는 다른 도면.
도 3a는 종래의 부호화 장치 및 복호 장치의 동작을 설명하는 도면.
도 3b는 종래의 부호화 장치 및 복호 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 3c는 종래의 부호화 장치 및 복호 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 3d는 종래의 부호화 장치 및 복호 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 4는 본 발명을 적용한 부호화 장치의 구성예를 도시하는 블록도.
도 5는 도 4의 저주파수 성분 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 6은 도 4의 저주파수 성분 시계열 신호 생성부의 동작을 설명하는 흐름도.
도 7a는 도 6의 단계 S2의 처리를 설명하는 도면.
도 7b는 도 6의 단계 S2의 처리를 설명하는 다른 도면.
도 8은 파형 정보(E)의 예를 도시하는 도면.
도 9a는 본 발명을 적용한 부호화 장치의 동작을 설명하는 도면.
도 9b는 본 발명을 적용한 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 9c는 본 발명을 적용한 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 10은 파형 정보(E)의 다른 예를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명을 적용한 복호 장치의 구성예를 도시하는 블록도.
도 12는 도 11의 음향 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 13은 본 발명을 적용한 부호화 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 14는 도 13의 잔차 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 15는 본 발명을 적용한 복호 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 16은 도 15의 음향 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 17a는 도 4의 부호화 장치의 동작을 설명하는 도면.
도 17b는 도 4의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 17c는 도 4의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 18은 본 발명을 적용한 부호화 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 19는 도 18의 잔차 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 20a는 도 18의 부호화 장치의 동작을 설명하는 도면.
도 20b는 도 18의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 20c는 도 18의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 20d는 도 18의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 20e는 도 18의 부호화 장치의 동작을 설명하는 다른 도면.
도 21은 본 발명을 적용한 복호 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 22는 도 21의 음향 시계열 신호 생성부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 23은 본 발명을 적용한 부호화 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 24는 본 발명을 적용한 복호 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 25는 컴퓨터의 구성예를 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명을 적용한 부호화 장치(31)의 구성예를 도시하고 있다. 이 부호화 장치(31)는, 도 1의 부호화 장치(1)의 진폭 조작부(11)의 전단(前段)에, 잔차 시계열 신호 생성부(32)가 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 1에 있어서의 경우와 동일하고, 이하에서는 그 설명을 적시 생략한다.
잔차 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(32)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)를 부호화의 단위인 블록마다 분할하는 동시에, 그 블록마다 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 파형 정보(E)를 생성한다.
생성부(32)는 생성한 파형 정보(E)를 부호열 생성부(14)로 출력하는 동시에, 그것에 근거하여 생성한 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 음향 시계열 신호(SS)로부터 빼어(제거하여), 잔차 시계열 신호(RS)를 생성하고, 그것을 진폭 조작부(11)로 출력한다. 즉, 음향 시계열 신호(SS)의 저주파수 성분이 제거되고, 잔차 시계열 신호(RS)로서 진폭 조작부(11)에 공급된다.
진폭 조작부(11)는 생성부(32)로부터의 잔차 시계열 신호(RS)의 진폭을 서브 블록마다 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여, 블록 내의 진폭을 거의 일정하게 유지하기 위한 진폭 조작 정보(G)를 생성한다.
진폭 조작부(11)는 생성한 진폭 조작 정보(G)를 부호열 생성부(14)로 출력하는 동시에, 그것에 근거하여, 잔차 시계열 신호(RS)의 진폭을 각 서브 블록마다 조작하고, 그 결과 얻은 블록 내의 진폭이 거의 일정하게 된 시계열 신호(GS)를 스펙 트럼 변환부(12)로 출력한다.
부호열 생성부(14)에는 생성부(32)로부터의 파형 정보(E), 진폭 조작부(11)로부터의 진폭 조작 정보(G), 및 정규화/양자화부(13)로부터의 정규화 정보(N), 양자화 정보(Q), 및 스펙트럼 정보(QF)가 공급되고, 부호화 생성부(14)는 그것들의 정보를 부호화하여 부호열(CD)을 생성한다. 생성된 부호화(CD)는 후술하는 복호 장치(51)(도 11)에 공급된다.
도 5는 생성부(32)의 구성예를 도시하고 있다. 음향 시계열 신호(SS)는 주파수 분석부(41) 및 감산기(43)에 입력된다.
주파수 분석부(41)는 도시하지 않은 구분부에 의해 블록으로 구분된 음향 시계열 신호(SS)에 대하여 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여, 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 생성하기 위한 파형 정보(E)를 생성하고, 저주파수 성분 시계열 신호 생성부(42) 및 부호열 생성부(14)(도 4)로 출력한다.
저주파수 성분 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(42)는 주파수 분석부(41)로부터의 파형 정보(E)에 근거하여, 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 생성하여, 감산기(43)로 출력한다.
감산기(43)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)로부터, 생성부(42)로부터의 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 시간축 상에서 빼고, 그 결과 얻은 잔차 시계열 신호(RS)를 진폭 조작부(11)로 출력한다.
다음으로, 생성부(32)의 동작을 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다. 단계 S1에 있어서, 주파수 분석부(41)는 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)에 대하여 FFT 분석을 행하고, 단계 S2에 있어서, 그 분석 결과에 근거하여, 파형 정보(E)의 생성에 이용할 주파수의 범위를 결정한다.
예를 들면, 도 7a에 도시하는 바와 같은, 큰 진폭의 음향 시계열 신호(SS)에 대하여, FFT 분석이 이루어지면, 도 7b에 도시하는 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 주파수 분석부(41)는 그 분석 결과로서, 2개의 피크가 존재하고, 최초(첫번째)의 피크와 두번째의 피크 사이의 극소치를 나타내는 주파수가 fm인 분포가 얻어진 것을 검출한다. 주파수 분석부(41)는 그 검출 결과로부터 0 내지 주파수 fm(도 7b 중 좌우의 화살표로 표시되는 범위)을 파형 정보(E)의 생성에 이용하는 주파수의 범위로서 결정한다.
단계 S3에 있어서, 주파수 분석부(41)는 식 (1)을 연산하여, 단계 S2에서 결정한 주파수의 범위 내의 처리 대상 주파수(fp)의 순음 파형(Q(t))을 산출하는 동시에, 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)를 처리 대상 시계열 신호(x(t))로서 식 (2)를 연산하고, 잔차 성분(RS(t))을 산출한다.
Q(t)=Ssin(2π×fp×t)-Ccos(2π×fp×t) (1)
RS(t)=x(t)-Q(t) (2)
식 (1) 중 fp는 처리 대상 주파수이고, 순음 파형의 sin항의 진폭인 S는 식 (3)에서 구해지는 값이고, 순음 파형의 cos항의 진폭인 C는 식 (4)에서 구해지는 값이며, L은 블록의 길이이다.
Figure 112002026256120-pct00001
(3)
Figure 112002026256120-pct00002
(4)
다음으로, 단계 S4에 있어서, 주파수 분석부(41)는 식 (5)를 연산하고, 단계 S3에서 산출한 잔차 성분(RS(t))의 에너지(이하, 잔차 에너지라고 함)(R)를 산출한다.
Figure 112002026256120-pct00003
(5)
단계 S5에 있어서, 주파수 분석부(41)는 단계 S3에서 산출한 잔차 성분(RS(t)), 그 때 이용한 처리 대상 주파수(fp), 진폭(S), 진폭(C), 및 단계 S4에서 산출한 잔차 에너지(R)를 각각 대응지어 기억한다.
다음으로, 단계 S6에 있어서, 주파수 분석부(41)는 모든 처리 대상 주파수(fp)의 순음 파형에 대해서, 처리 대상 시계열 신호(x(t))에 대한 잔차 에너지(R)가 산출되었는지의 여부를 판정하고, 모든 처리 대상 주파수(fp)의 순음 파형에 대해서 산출되어 있지 않다고 판정한 경우, 단계 S3으로 되돌아가 다음 처리 대상 주파수(fp)의 순음 파형에 대해서 단계 S3 내지 단계 S5의 처리를 실행한다.
단계 S6에서, 모든 처리 대상 주파수(fp)의 순음 파형에 대해서, 잔차 에너지(R)가 산출되었다고 판정된 경우, 단계 S7로 진행하고, 주파수 분석부(41)는 단 계 S4에서 산출한(단계 S5에서 기억한) 잔차 에너지(R) 중 최소치(이하, 잔차 에너지(Rmin)라고 함)를 검출하고, fmin, Smin, 및 Cmin을 기억한다. 여기서 fmin은 잔차 에너지(Rmin)가 산출되었을 때의 처리 대상 주파수(fp)이고, Smin은 식 (6)에서 구해지는 값이고, Cmin은 식 (7)에서 구해지는 값이다. 식 (6) 및 식 (7) 중 x(t)는 "현재의 x(t)"이다.
Figure 112002026256120-pct00004
(6)
Figure 112002026256120-pct00005
(7)
다음으로, 단계 S8에 있어서, 주파수 분석부(41)는 단계 S7에서 검출한 잔차 에너지(Rmin)가 소정의 임계치(W)보다 작은지의 여부를 판정하고, 작지 않다고 판정한 경우, 단계 S9로 진행하여 식 (8)을 연산하고, 다음의 처리 대상 시계열 신호(x(t))를 산출한다.
다음의 x(t)
= 현재의 x(t)-Sminsin(2π×fmin×t)-Cminsin(2π×fmin×t) (8)
그 후, 단계 S3으로 되돌아가, 주파수 분석부(41)는 그 이후의 처리를 실행한다.
단계 S8에서, 잔차 에너지(Rmin)가 임계치(W)보다 작다고 판정된 경우, 단계 S10으로 진행하고, 주파수 분석부(41)는 단계 S7에서 기억한 도 8에 도시하는 데이 터, 즉, 처리 대상 주파수(fn), 진폭(Sn), 및 진폭(Cn)을 파형 정보(E)로서, 생성부(42)로 출력한다.
또, 주파수 분석부(41)가 행하는 단계 S1 내지 단계 S10의 처리는 Wiener가 제안한 일반 조화 해석법에 따른 것이다. 일반 조화 해석법은 N. Weiner, "The Fourier integral and certain of its applications", Dover Publications, Inc., (1958)에 기술되어 있다.
다음으로, 단계 S11에 있어서, 생성부(42)는 주파수 분석부(41)로부터의 파형 정보(E)를 이용하여 식 (9)를 연산하고, 저주파수 성분 시계열 신호(ES(t))를 생성하는 동시에, 그것을 감산기(43)로 출력한다.
Figure 112002026256120-pct00006
(9)
예를 들면, 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)가 도 7a에 도시하는 저주파수 성분으로 이루어지는 신호인 경우, 주파수 분석부(41)에 의해 단계 S1 내지 단계 S11이 실행된 결과 얻은 파형 정보(E)에 따르면, 도 9a에 도시하는 바와 같은 저주파수 성분 시계열 신호(ES(t))가 생성된다.
단계 S12에 있어서, 감산기(43)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)로부터, 생성부(42)로부터의 저주파수 성분 시계열 신호(ES(t))를 시간축 상에서 빼어, 잔차 시계열 신호(RS(t))를 생성하고, 진폭 조작부(11)로 출력한다. 즉, 예를 들면, 도 7a에 도시하는 음향 시계열 신호(SS)로부터 도 9a에 도시하는 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 빼고, 그 결과 얻은, 도 9b에 도시하는 바와 같은, 잔차 시계열 신 호(RS(t))가 조작 진폭부(11)로 출력된다.
이와 같이 고주파수 성분만으로 이루어지는 잔차 시계열 신호(RS)가 진폭 조작부(11)에 공급되기 때문에, 진폭 조작부(11)에 있어서는 잔차 시계열 신호(RS)에 대하여, 잔차 시계열 신호(RS)의 소진폭 부분을 증폭하여 블록 내의 진폭이 거의 일정해지는 진폭 조작이 행해지고, 그 결과, 도 9c에 도시하는 바와 같은, 블록 내의 진폭이 거의 일정해진 시계열 신호(GS)가 생성된다.
또, 주파수 분석부(41)는 단계 S5에서, 단계 S3 내지 단계 S6의 처리의 반복마다 데이터를 축적하지만, 단계 S6에서 YES의 판단이 이루어지고, 단계 S9를 경유하여 단계 S5에서의 처리를 다시 실행하는 경우, 그때까지 기억하고 있는 데이터를 한번 소거한 후, 데이터를 기억하도록 이루어져 있다.
또한, 이상에 있어서는 처리 대상 주파수(fn), 진폭(Sn), 및 진폭(Cn)이 파형 정보(E)로서 생성부(42)로 출력되었지만, 식 (10) 및 식 (11)을 연산하여, 진폭(A) 및 위상(P)을 산출하고, 도 10에 도시하는 바와 같이, 처리 대상 주파수(fn), 진폭(An), 및 위상(Pn)을 파형 정보(E)로서 생성부(42)에 공급할 수도 있다. 또, 이 경우, 단계 S12에 있어서, 생성부(42)는 식 (9) 대신 식 (12)를 연산하고, 저주파수 성분 시계열 신호(ES(t))를 산출한다.
Figure 112002026256120-pct00007
(10)
Figure 112002026256120-pct00008
(11)
Figure 112002026256120-pct00009
(12)
또한, 이상에 있어서는 단계 S8에서, 잔차 에너지(Rmin)가 임계치(W)보다 작다고 판정된 경우, 단계 S10으로 진행하도록 하였지만, 즉, 주파수 분석을 종료하도록 하였지만, 잔차 에너지(Rmin)가 임계치(W)보다 작아지지 않더라도, 예를 들면, 잔차 에너지(Rmin)의 계산을 소정의 회수 반복한 경우에, 주파수 분석을 종료하도록 할 수도 있다.
도 11은 본 발명을 적용한, 즉, 도 4의 부호화 장치(31)에 의해 생성된 부호열(CD)을 복호하는 복호 장치(51)의 구성예를 도시하고 있다. 이 복호 장치(51)에는 도 1의 복호 장치(2)의 역진폭 조작부(24)의 후단(後段)에, 음향 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(52)가 더 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 1에 있어서의 경우와 같다.
복호 장치(51)에 공급된 부호화 장치(31)에서 생성된 부호열(CD)은 부호열 분해부(21)에 공급된다.
부호열 분해부(21)는 입력된 부호열(CD)을 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 정규화 정보(N), 진폭 조작 정보(G), 및 파형 정보(E)로 분해하는 동시에, 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 및 정규화 정보(N)를 역양자화/역정규화부(22)에, 진폭 조작 정보(G)를 역진폭 조작부(24)에, 그리고 파형 정보(E)를 생성부(52)에 각각 공급한다. 즉, 예를 들면, 부호화 장치(31)(생성부(32)의 주파수 분석부(41)(도 5))에서 생성된 도 9a에 도시한 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 생성하기 위한 파형 정보(E)가 생성부(52)에 공급된다.
역양자화/역정규화부(22)는 부호열 분해부(21)로부터 입력된 스펙트럼 정보(QF)를 양자화 정보(Q)에 근거하여 역양자화하고, 또한, 정규화 정보(N)에 근거하여 역정규화하고, 그 결과 얻은 스펙트럼(F')을 역스펙트럼 변환부(23)로 출력한다.
역스펙트럼 변환부(23)는 역양자화/역정규화부(22)로부터의 스펙트럼(F')을 시계열 신호로 역스펙트럼 변환한다. 즉, 그 결과, 예를 들면, 부호화 장치(31)(진폭 조작부(11))에서 생성된 도 9c에 도시한 시계열 신호(GS)에 대응하는 시계열 신호(GS')가 생성된다.
역스펙트럼 변환부(23)는 생성한 시계열 신호(GS')를 역진폭 조작부(24)로 출력한다.
역진폭 조작부(24)는 역스펙트럼 변환부(23)로부터의 시계열 신호(GS')에 대하여, 부호열 분해부(21)로부터의 진폭 조작 정보(G)에 근거하여 진폭 조작, 즉, 부호화 장치(31)(진폭 조작부(11))에서 행해진 진폭 조작의 경우와는 반대로 진폭이 조작되는 진폭 조작을 행한다. 그 결과, 예를 들면, 부호화 장치(31)(생성부(32))에서 생성된 도 9b에 도시한 잔차 시계열 신호(RS)에 대응하는 잔차 시계열 신호(RS')가 생성된다.
역진폭 조작부(24)는 생성한 잔차 시계열 신호(RS')를 생성부(52)로 출력한다.
생성부(52)는, 예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이 구성되고, 부호열 분해부(21)로부터의 파형 정보(E)는 저주파수 성분 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(61)에 입력되고, 역진폭 조작부(24)로부터의 잔차 시계열 신호(RS')는 가산기(62)에 공급된다.
생성부(61)는 입력된 파형 정보(E)에 근거하여, 부호화 장치(31)(생성부(32)의 생성부(42)(도 5))에서 생성된 저주파수 성분 시계열 신호(ES)에 대응하는 저주파수 성분 시계열 신호(ES')를 생성하여 가산기(62)로 출력한다.
가산기(62)는 생성부(61)로부터의 저주파수 성분 시계열 신호(ES')와, 역진폭 조작부(24)로부터의 잔차 시계열 신호(RS')를 가산한다. 즉, 그 결과, 예를 들면, 부호화 장치(31)에 입력된 도 7a에 도시한 음향 시계열 신호(SS)에 대응하는 음향 시계열 신호(SS')가 생성된다.
가산기(62)는 생성한 음향 시계열 신호(SS')를 외부의 장치로 출력한다.
그런데, 상술한 부호화 장치(31)(도 4)에서는 파형 정보(E)가 부호열 생성부(14)에서 부호화되어 있었지만, 파형 정보(E)를 정규화 및 양자화하여 부호화할 수도 있다. 그렇지만, 파형 정보(E)를 정규화, 양자화하여 부호화하면, 양자화 오차를 포함하는 양자화된 파형 정보(이하, 파형 정보(QE)라고 함)가 복호 장치(51)(도 11)에 공급되게 된다. 즉, 복호 장치(51)에서 파형 정보(QE)에 근거하여 저주파수 성분 시계열 신호(ES')가 생성되기 때문에, 그 저주파수 성분 시계열 신호(ES')는 파형 정보(QE)에 포함된 양자화 오차에 의해, 부호화 장치(31)에서 생성된 저주파수 성분 시계열 신호(ES)와 다르게 된다. 즉, 이 경우, 음향 시계열 신호(SS)와 동등한 음향 시계열 신호(SS')를 복호할 수 없고, 청감상의 문제가 발생하는 경우가 있다.
그래서, 부호화 장치(31)를, 예를 들면, 도 13에 도시하는 바와 같이, 그리고 복호 장치(51)를, 예를 들면, 도 15에 도시하는 바와 같이 구성하는 것으로, 파형 정보(E)를 양자화하여 부호화하더라도, 적절한 음향 시계열 신호(SS')가 생성되도록 할 수 있다.
도 13의 부호화 장치(31)에는 도 4의 부호화 장치(31)의 생성부(32) 대신에 잔차 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(71)가 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 4에 있어서의 경우와 동일하다.
생성부(71)는, 예를 들면, 도 14에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 도 5의 생성부(32)의 주파수 분석부(41)와 생성부(42) 사이에, 정규화/양자화부(81)와 역양자화/역정규화부(82)가 설치되어 있다.
정규화/양자화부(81)는 주파수 분석부(41)로부터의 파형 정보(E)를 정규화하는 동시에 양자화하고, 그 결과 얻은 파형 정보(QE)를 역양자화/역정규화부(82) 및 부호열 생성부(14)로 출력한다.
역양자화/역정규화부(82)는 정규화/양자화부(81)로부터의 파형 정보(QE)를 역양자화하는 동시에 역정규화하고, 그 결과 얻은, 주파수 분석부(41)에서 생성된 파형 정보(E)에 대응하는 파형 정보(E')를 생성부(42)로 출력한다. 파형 정보(E')에는 양자화 오차가 포함된다.
생성부(42)는 역양자화/역정규화부(82)로부터의 파형 정보(E')에 근거하여, 저주파수 성분 시계열 신호(ES)를 생성하여 감산기(43)로 출력한다.
감산기(43)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)로부터, 생성부(42)로부터의 저주파수 성분 시계열 신호(ES)(양자화 오차를 간접적으로 포함함)를 차감하여 잔차 시계열 신호(RS)를 생성하여 진폭 조작부(11)로 출력한다.
이 잔차 시계열 신호(RS)가 진폭 조작, 스펙트럼 변환, 정규화, 그리고 양자화되어, 스펙트럼 정보(QF)가 생성된다. 생성된 스펙트럼 정보(QF)는 파형 정보(QE) 등과 함께 부호화되어, 복호 장치(51)에 공급된다.
도 15는 도 13의 부호화 장치(31)에 의해 생성된 부호열(CD)을 복호하는 복호 장치(51)의 구성예를 도시하고 있다. 이 복호 장치(51)에는 도 11의 복호 장치(51)의 생성부(52) 대신에 음향 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(91)가 설치되어 있다. 그 밖의 부분은 도 11에 있어서의 경우와 같다.
부호열 분해부(21)는, 입력된, 도 13의 부호화 장치(31)로부터 공급된 부호열(CD)을 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 정규화 정보(N), 진폭 조작 정보(G), 및 파형 정보(QE)로 분해하는 동시에, 스펙트럼 정보(QF), 양자화 정보(Q), 및 정규화 정보(N)를 역양자화/역정규화부(22)에, 진폭 조작 정보(G)를 역진폭 조작부(24)에, 그리고 파형 정보(QE)를 생성부(91)에 각각 공급한다.
부호열 분해부(21)에 의해, 부호열(CD)로부터 분리된 스펙트럼 정보(QF)가 역양자화, 역정규화, 역스펙트럼 변환, 그리고 역진폭 조작되어 잔차 시계열 신호(RS')를 얻을 수 있다.
생성부(91)는 부호열 분해부(21)로부터의 파형 정보(QE)를 역양자화하는 동 시에, 역양자화하여 파형 정보(E')를 복호한다. 그리고 생성부(91)는 이 파형 정보(E')에 근거하여 저주파수 성분 시계열 신호(ES')를 생성하는 동시에, 그것을 잔차 시계열 신호(RS')에 가산하여 음향 시계열 신호(SS')를 생성한다.
여기서 생성되는 저주파수 성분 시계열 신호(ES')는 부호화 장치(31)에 있어서의 파형 정보(E')에 근거하여 생성되기 때문에, 저주파수 성분 시계열 신호(ES')를 부호화 장치와 같은 것으로 할 수 있다.
즉, 부호화 장치와 복호 장치에서 같은 저주파 성분 시계열 신호를 사용할 수 있기 때문에, 적절한 음향 시계열 신호(SS')가 생성된다.
도 16은 생성부(91)의 구성예를 도시하고 있다. 이 생성부(91)에는 도 12의 생성부(52)의 생성부(61)의 전단에, 역양자화/역정규화부(101)가 설치되어 있다.
역양자화/역정규화부(101)는 부호열 분해부(21)로부터의 파형 정보(QE)를 역양자화, 역정규화하고, 그 결과 얻은, 부호화 장치(31)에서 생성된 파형 정보(E)에 대응하는 파형 정보(E')를 생성부(61)로 출력한다.
생성부(61)는 역양자화/역정규화부(101)로부터의 파형 정보(E')에 근거하여 저주파수 성분 시계열 신호(ES')를 생성한다.
또한, 상술한 도 4의 부호화 장치(31)에서는 도 17a에 도시하는 음향 시계열 신호(SS)가 입력된 경우, 생성부(32)는, 예를 들면, 도 17b에 도시하는 바와 같이, 시각 t1으로부터 시간 T의 사이(시각 t1으로부터 시각 t2까지)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)를 1개의 블록(블록(A))으로서 구분하고, 그리고 도 17c에 도시하는 바와 같이, 시각 t2으로부터 시간 T의 사이(시각 t2으로부터 시각 t3까지)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)를 1개의 블록(블록 B)으로서 구분하도록 이루어지고 있었다. 즉, 음향 시계열 신호(SS)는 중복되지 않도록 구분되어 있다.
그렇지만, 상술한 바와 같이, 저주파수 성분 시계열 신호(ES)의 생성에 이용하는 처리 대상 주파수(fp)는 유한수, 즉, 그 순음 파형도 유한수이기 때문에 상술한 바와 같이 중복되지 않도록 구분된 음향 시계열 신호(SS)에 대한 주파수 분석 결과에 의해서, 인접하는 블록 사이에서 불연속인 저주파수 성분 시계열 신호(ES)가 생성되는 경우가 있다. 즉, 복호 장치(51)에서 적절한 음향 시계열 신호(SS')가 생성되지 않는 경우가 있다.
그래서, 부호화 장치(31)를, 예를 들면, 도 18에 도시하는 바와 같이, 그리고 복호 장치(51)를 도 21에 도시하는 바와 같이 구성하는 것으로, 보다 적절한 음향 시계열 신호(SS')가 생성되도록 할 수 있다.
도 18의 부호화 장치(31)에는 도 4의 부호화 장치(31)의 생성부(32) 대신에 음향 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(111)가 설치되어 있다.
생성부(111)는, 예를 들면, 도 19에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 이 생성부(111)에는 도 5의 생성부(32)의 주파수 분석부(41) 및 생성부(42) 사이에, 파형 정보 보유부(121)가 설치되어 있다.
이 경우, 도시하지 않은 구분부에 의해, 음향 시계열 신호(SS)가 음향 시계열 신호(SS)의 일부가 중복되도록 블록으로 구분된다.
예를 들면, 도 20a에 도시하는 바와 같은 음향 시계열 신호(SS)에 대해서, 시각 t11로부터 시간 T의 사이(시각 t11로부터 시각 t13까지)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)에서는 블록(A)으로 구분되고, 시각 t11과 시각 t13의 중간의 시각인 시각 t12로부터 시간 T의 사이(시각 t12로부터 시각 t14까지)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)는 블록(B)으로 구분되고, 또한 시각 t12와 시각 t14의 중간의 시각인 시각 t13으로부터 시간 T의 사이(시각 t13으로부터 시각 t15까지)에 입력된 음향 시계열 신호(SS)는 블록(C)으로 구분된다.
주파수 분석부(41)는, 이와 같이, 일부가 중복되도록 구분된 블록 내의 음향 시계열 신호(SS)에 대하여 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 파형 정보(E)를 각각 생성하여, 파형 정보 보유부(121)로 순차 출력한다.
파형 정보 보유부(121)는 주파수 분석부(41)로부터의 파형 정보(E)를 3블록분 기억하고, 그것을 정리하여 생성부(42)로 출력한다.
구체적으로는, 파형 정보 보유부(121)는 1블록분의 파형 정보(E)가 주파수 분석부(41)로부터 입력되었을 때, 그 때까지 기억하고 있는 3블록분의 파형 정보(E)(이하, 파형 정보 보유부(121)에 기억되어 있는 3개의 파형 정보(E) 중 가장 먼저 기억된 파형 정보(E)를 파형 정보(E1)로, 그 다음에 기억된 파형 정보(E)를 파형 정보(E2)로, 그리고 가장 나중에 기억된 파형 정보(E)를 파형 정보(E3)라고 함)의 각각을 생성부(42)로 출력한다.
그리고 파형 정보 보유부(121)는 보유하고 있는 파형 정보(E1)를 삭제하는 동시에, 파형 정보(E2)로서 기억한 파형 정보를 파형 정보(E1)로 하고, 파형 정보(E3)로서 기억한 파형 정보(E)를 파형 정보(E2)로 하고, 그리고 주파수 분석부(41)로부터 입력된 파형 정보를 파형 정보(E3)로서 각각 기억한다.
파형 정보 보유부(121)는 주파수 분석부(41)로부터 파형 정보(E)가 입력될 때마다 같은 동작을 반복한다. 즉, 생성부(42)에는 각각 일부분이 중복되는 음향 시계열 신호(SS)로부터 생성된 파형 정보(E1 내지 E3)가 공급된다.
생성부(42)는, 처음에, 파형 정보(E1 내지 E3)의 각각에 근거하여, 예를 들면, 도 20b 내지 도 20d에 도시하는 저주파수 성분 시계열 신호(ES1 내지 ES3)를 생성한다.
그리고 생성부(42)는 생성한 저주파수 성분 시계열 신호(ES2)(도 20c)에, 저주파수 시계열 신호(ES2)와 시간축 상에서 겹치는 저주파수 성분 시계열 신호(ES1)의 부분(도 20b에서 실선으로 도시되어 있는 부분)과, 저주파수 시계열 신호(ES2)와 시간축 상에서 겹치는 저주파수 성분 시계열 신호(ES3)의 부분(도 20d에서 실선으로 도시되어 있는 부분)을 합쳐 합성하고, 그 합성 결과에, 식 (13)에 나타내는 윈도우 함수 W(t)를 곱함으로써, 도 20e의 실선으로 도시하는 바와 같이, 저주파수 시계열 신호(ES)를 생성하여 감산기(43)로 출력한다.
W(t)=0.5×(1-cos(2πt/L)) (13)
이렇게 하여 생성된 저주파수 성분 시계열 신호(ES)는 블록간에서 불연속이 되지 않는다.
도 21은 도 18의 부호화 장치(31)에서 생성된 부호열(CD)을 복호하는 복호 장치(51)의 구성예를 도시하고 있다.
이 복호 장치에는 도 11의 복호 장치(51)의 생성부(52) 대신에 음향 시계열 신호 생성부(이하, 생성부라고 함)(131)가 설치되어 있다. 그 밖의 부분은 도 11에 있어서의 경우와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.
생성부(131)는, 예를 들면, 도 22에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 생성부(131)에는 도 12의 생성부(61)의 전단에 파형 정보 보유부(141)가 설치되어 있다.
파형 정보 보유부(141)는 부호화 장치(31)의 생성부(111)의 파형 정보 보유부(121)와 마찬가지로 동작하여, 3블록분의 파형 정보(E1 내지 E3)를 보유하는 동시에, 그것들을 생성부(61)로 출력한다.
생성부(61)는 부호화 장치(31)의 생성부(111)의 생성부(42)와 마찬가지로 동작하고, 파형 정보 보유부(141)로부터 얻은 3개의 파형 정보(E1 내지 E3)에 근거하여, 저주파수 성분 시계열 신호(ES1 내지 ES3)를 각각 생성하는 동시에, 생성한 저주파수 성분 시계열 신호(ES1 내지 ES3)를 도 20을 참조하여 설명한 바와 같이 합성하고, 식 (l3)에 나타내는 윈도우 함수 W(t)를 곱하여, 그 결과 얻은 최종적인 저 주파수 성분 시계열 신호(ES)를 가산기(62)로 출력한다.
또한, 상술한 도 4의 부호화 장치(31)에서는 음향 시계열 신호(SS)를 대역 분할하지 않고 부호화했었지만, 대역 분할하는 것으로, 부호화 효율을 더욱 높일 수 있다.
그래서, 부호화 장치(31)를, 예를 들면, 도 23에 도시하는 바와 같이, 그리고 복호 장치(51)를, 예를 들면, 도 24에 도시하는 바와 같이 구성함으로써, 음향 시계열 신호(SS)를 대역 분할하여 부호화할 수 있다.
도 23의 부호화 장치(31)는 잔차 시계열 생성부(32), 진폭 조작부(11-1 내지 11-4), 스펙트럼 변환부(12-1 내지 12-4), 정규화/양자화부(13-1 내지 13-4), 및 부호열 생성부(14), 및 생성부(32)의 전단에 설치된 대역 분할 필터(151)로 구성되어 있다.
대역 분할 필터(151)는 입력된 음향 시계열 신호(SS)를, 예를 들면, PQF(Polyphase Quadrature Filter)나 QMF(Quadrature Mirror Filter)를 사용하여 4개의 대역으로 분할하여 대역 신호(FS1 내지 FS4)를 생성하고, 대역 신호(FS1 )를 생성부(32)에, 대역 신호(FS2)를 진폭 조작부(11-2)에, 대역 신호(FS3)를 진폭 조작부(11-3)에, 그리고 대역 신호(FS4)를 진폭 조작부(11-4)에 각각 출력한다.
생성부(32), 진폭 조작부(11-1 내지 11-4), 스펙트럼 변환부(12-1 내지 12-4), 정규화/양자화부(13-1 내지 13-4), 및 부호열 생성부(14)는 도 4에 있어서의 경우와 동일하게 동작하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략하지만, 진폭 조작부(11- 1)는 생성부(32)로부터의 잔차 시계열 신호(RS)에 대하여 진폭 조작을 행하고, 진폭 조작부(11-2 내지 11-4)는 대역 신호(FS2 내지 FS4)에 대하여 진폭 조작을 행한다.
부호열 생성부(14)에는 생성부(32)로부터의 파형 정보(E), 진폭 조작부(11-1 내지 11-4)로부터의 진폭 조작 정보(G1 내지 G4), 및 정규화/양자화부(13-1 내지 13-4)로부터의 스펙트럼 정보(QF1 내지 QF4), 양자화 정보(Q1 내지 Q4 ), 및 정규화 정보(N1 내지 N4)가 각각 공급되고, 부호열 생성부(14)는 그것들을 순차 부호화하여 부호열을 생성한다.
도 24의 복호 장치(51)는 도 11의 복호 장치(51)의 1개의 부호열 분해부(21), 4개의 역양자화/역정규화부(22-1 내지 22-4), 4개의 역스펙트럼 변환부(23-1 내지 23-4), 4개의 역진폭 조작부(24-1 내지 24-4), 및 1개의 생성부(52), 및 1개의 대역 합성 필터(161)에 의해 구성되어 있다.
부호열 분해부(21)는 입력된 부호열(CD)을 4개의 스펙트럼 정보(QF1 내지 QF4), 4개의 양자화 정보(Q1 내지 Q4), 4개의 정규화 정보(N1 내지 N4), 및 진폭 조작 정보(G1 내지 G4), 그리고 1개의 파형 정보(E)로 분해하고, 스펙트럼 정보(QF1 내지 QF4), 양자화 정보(Q1 내지 Q4), 및 정규화 정보(N1 내지 N4)를 역양자화/역정규화부(22-1 내지 22-4)에, 4개의 진폭 조작 정보(G1 내지 G4)를 반대 진폭 조작부(24-1 내지 24-4)에, 그리고 파형 정보(E)를 생성부(52)에 각각 출력한다.
역양자화/역정규화부(22-1 내지 22-4), 역스펙트럼 변환부(23-1 내지 23-4), 역진폭 조작부(24-1 내지 24-4), 및 생성부(52)는 도 11에 있어서의 경우와 동일하게 동작하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략하지만, 생성부(52)는 음향 시계열 신호(SS')를, 역진폭 조작부(24-2 내지 24-4)는 시계열 신호(GS2' 내지 GS4'(각각 부호화 장치(31)에 있어서의 대역 신호(FS2 내지 FS4)에 유사한 신호))를 각각 대역 합성 필터(161)로 출력한다.
대역 합성 필터(161)는, 예를 들면, IPQF(Inverse Polyphase Quadrature Filter)나 IQMF(Inverse Quadrature Filter)를 사용하여 합성하고 최종적인 음향 시계열 신호(SS')를 생성하여 외부의 장치로 출력한다.
이상과 같이, 특정한 대역 신호(예를 들면, 상술한 실시예에서는 대역 신호(FS1))에 대하여, 부호화 장치(31)의 생성부(32)에서의 처리를 실시하여 진폭 조작이 행해지도록 하고, 다른 대역 신호(예를 들면, 대역 신호(FS2 내지 FS4))에 대해서는 종래와 같이 부호화할 수 있어, 효율적으로 음향 시계열 신호(SS)를 부호화할 수 있다. 또, 본 발명은 음성 기록 재생 장치에 적용할 수 있다.
상술한 일련의 처리는 하드웨어에 의해 실현될 수도 있지만, 소프트웨어에 의해 실현될 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실현하는 경우에는 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이 컴퓨터에 인스톨되고, 그 프로그램이 컴퓨터에서 실행됨으로써, 상술한 부호화 장치(31) 및 복호 장치(51)가 기능적으로 실현된 다.
도 25는 상술한 바와 같은 부호화 장치(31) 및 복호 장치(51)로서 기능하는 컴퓨터(501)의 일 실시예의 구성을 도시하는 블록도이다. CPU(Central Processing Unit)(511)에는 버스(515)를 통해 입출력 인터페이스(516)가 접속되어 있고, CPU(511)는 입출력 인터페이스(516)를 통해 사용자로부터 키보드, 마우스 등으로 이루어지는 입력부(518)로부터 지령이 입력되면, 예를 들면, ROM(Read Only Memory)(512), 하드디스크(514), 또는 드라이브(520)에 장착되는 자기 디스크(531), 광디스크(532), 광자기 디스크(533), 혹은 반도체 메모리(534) 등의 기록 매체에 격납되어 있는 프로그램을 RAM(Random Access Memory)(513)에 로드하여 실행한다. 이것에 의해, 상술한 각종의 처리가 행하여진다. 또한, CPU(511)는 그 처리 결과를, 예를 들면, 입출력 인터페이스(516)를 통해, LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 이루어지는 표시부(517)에 필요에 따라 출력한다. 또, 프로그램은 하드디스크(514)나 ROM(512)에 미리 기억하고 두고, 컴퓨터(501)와 일체적으로 사용자에게 제공하거나 자기 디스크(531), 광디스크(532), 광자기 디스크(533), 반도체 메모리(534) 등의 패키지 미디어로서 제공하거나, 위성, 네트워크 등으로부터 통신부(519)를 통해서 하드디스크(514)에 제공할 수 있다.
또, 본 명세서에 있어서, 기록 매체에 의해 제공되는 프로그램을 기술하는 단계는 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않더라도, 병렬적 혹은 개별로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
본 발명에 의하면 프리 에코 및 포스트 에코의 발생을 억압할 수 있다.

Claims (15)

  1. 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 수단과,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호로부터 상기 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차(殘差) 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 수단과,
    상기 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 상기 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여, 양자화 대상 신호를 생성하는 진폭 조작 수단과,
    상기 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 수단과,
    상기 파형 정보, 상기 진폭 조작 정보, 및 상기 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자화 수단은,
    상기 양자화 대상 신호를 주파수 성분으로 변환하여 주파수 성분 신호를 생 성하는 주파수 성분 생성 수단과,
    상기 주파수 성분 신호를 정규화하는 동시에 양자화하여 상기 양자화 신호를 생성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주파수 성분 생성 수단은 상기 양자화 대상 신호를 스펙트럼 변환함으로써 상기 주파수 성분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 일반 조화 해석법에 근거하여 상기 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 상기 파형 정보에 따라 상기 저주파수 성분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 상기 파형 정보를 양자화하여 양자화 파형 정보를 생성하고, 상기 양자화 파형 정보를 역양자화하여 역양자화 파형 정보를 생성하고, 상기 역양자화 파형 정보에 따라 상기 저주파수 성분 신호를 생성하고,
    상기 부호열 생성 수단은 상기 양자화 파형 정보, 상기 진폭 조작 정보, 및 상기 양자화 신호를 부호화하여 상기 부호열을 생성하는 것을 특징으로 하는, 부호 화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구분 수단은 상기 입력 시계열 신호를 상기 입력 시계열 신호의 일부가 중복되도록 하여 상기 블록으로 구분하고,
    상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 해당 블록의 저주파수 성분 신호와, 앞 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호와, 다음 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호를 시간축 상에서 합성하여 저주파수 성분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 상기 저주파수 성분 신호에 윈도우 함수를 곱하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  8. 입력 시계열 신호를 M개의 대역 신호로 분할하고, 상기 대역 신호를 소정의 블록으로 구분하여 부호화하는 부호화 장치에 있어서,
    적어도 1개의 대역 신호의 블록 내의 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과,
    상기 저주파수 성분 신호를 상기 대역 신호로부터 제거하여 잔차 신호를 생 성하는 잔차 신호 생성 수단과,
    상기 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 상기 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 진폭 조작 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 부호화 장치.
  9. 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 단계와,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호로부터 상기 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 단계와,
    상기 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 상기 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 진폭 조작 단계와,
    상기 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 단계와,
    상기 파형 정보, 상기 진폭 조작 정보, 및 상기 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부호화 방법.
  10. 입력 시계열 신호를 소정의 길이의 블록으로 구분하는 구분 단계와,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호에 대하여 소정의 주파수 분석을 행하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와,
    상기 블록 내의 상기 입력 시계열 신호로부터 상기 저주파수 성분 신호를 제거하여 잔차 신호를 생성하는 잔차 신호 생성 단계와,
    상기 잔차 신호의 진폭을 분석하고, 그 분석 결과에 근거하여 소정의 진폭 조작 정보에 따라 상기 잔차 신호에 대하여 소정의 진폭 조작을 행하여 양자화 대상 신호를 생성하는 진폭 조작 단계와,
    상기 양자화 대상 신호를 양자화하여 양자화 신호를 생성하는 양자화 단계와,
    상기 파형 정보, 상기 진폭 조작 정보, 및 상기 양자화 신호를 부호화하여 부호열을 생성하는 부호열 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록 매체.
  11. 시계열 신호를 블록마다 부호화하여 생성한 부호열을 받아들여 복호하는 복호 장치에 있어서,
    상기 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해수단과,
    상기 양자화 신호를 역양자화하는 수단과,
    상기 역양자화된 신호에 대하여, 상기 진폭 조작 정보에 따라 부호화시와는 반대의 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 수단과,
    상기 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 수단과,
    상기 진폭 조작된 신호와 상기 저주파수 성분 신호에 근거하여 시계열 신호를 생성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 복호 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 파형 정보가 양자화되어 있는 경우, 상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 양자화되어 있는 상기 파형 정보를 역양자화하고, 그 결과 얻은 정보에 따라 상기 저주파수 성분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 복호 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 저주파수 성분 신호 생성 수단은 상기 블록의 일부가 중복되도록 구분되어 있는 경우, 해당 블록의 저주파수 성분 신호와, 앞 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호와, 다음 블록의 해당 블록과 겹치는 저주파수 성분 신호를 시간축 상에서 합성하여 저주파수 성분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 복호 장치.
  14. 시계열 신호를 블록마다 부호화하여 생성한 부호열을 받아들여 복호하는 복 호 방법에 있어서,
    상기 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해 단계와,
    상기 양자화 신호를 역양자화하는 단계와,
    상기 역양자화된 신호에 대하여, 상기 진폭 조작 정보에 따라 부호화시와는 반대의 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 단계와,
    상기 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와,
    상기 진폭 조작된 신호와 상기 저주파수 성분 신호에 근거하여 시계열 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복호 방법.
  15. 시계열 신호를 블록마다 부호화하여 생성한 부호열을 받아들여 복호하는 복호 장치의 프로그램으로서,
    상기 부호열을 파형 정보, 진폭 조작 정보, 및 양자화 신호로 분해하는 분해 단계와,
    상기 양자화 신호를 역양자화하는 단계와,
    상기 역양자화된 신호에 대하여, 상기 진폭 조작 정보에 따라 부호화시와는 반대의 진폭 조작을 행하여 진폭 조작된 신호를 생성하는 역진폭 조작 단계와,
    상기 파형 정보에 따라 저주파수 성분 신호를 생성하는 저주파수 성분 신호 생성 단계와,
    상기 진폭 조작된 신호와 상기 저주파수 성분 신호에 근거하여, 부호화된 시계열 신호에 대응하는 시계열 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록 매체.
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