KR20100134580A - 부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법 - Google Patents

부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법 Download PDF

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Abstract

복호 신호의 저역으로부터 고역을 추정하는 대역 확장에 있어서 복호 신호의 품질을 향상시키는 것. 제1 레이어 부호화부(202)는, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화해서 제1 레이어 부호화 정보를 생성하고, 제1 레이어 복호부(203)는, 제1 레이어 부호화 정보를 복호하여 제1 레이어 복호 신호를 생성하고, 제2 레이어 부호화부(206)는, 입력 신호의 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 입력 신호 또는 제1 레이어 복호 신호로부터 복수의 서브밴드의 각각을, 저역측으로 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정하고, 이 복수의 서브밴드의 추정 결과를 포함하는 제2부호화 정보를 생성한다.

Description

부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법 {ENCODING DEVICE, DECODING DEVICE, AND METHOD THEREOF}
본 발명은, 신호를 부호화하여 전송하는 통신 시스템에 이용되는 부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법에 관한 것이다.
인터넷 통신으로 대표되는 패킷 통신 시스템이나, 이동통신 시스템 등으로 음성·악음신호를 전송하는 경우, 음성·악음 신호의 전송 효율을 높이기 위해, 압축·부호화 기술이 자주 사용된다. 또, 최근에는, 단순하게 저비트 레이트(低 bit rate)로 음성·악음 신호를 부호화하는 한편으로, 보다 광대역의 음성·악음 신호를 부호화하는 기술에 대한 니즈가 높아지고 있다.
이러한 니즈(needs)에 대해서, 부호화 후의 정보량을 큰폭으로 증가시키는 일 없이 광대역의 음성·악음 신호를 부호화하는 여러가지 기술이 개발되어 오고 있다. 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 일정시간분의 입력 음향 신호를 변환하여 얻어지는 스펙트럼 데이터 중, 주파수의 고역부(高域部)의 특징을 보조 정보로서 생성하고, 이것을 저역부(低域部)의 부호화 정보와 합쳐서 출력하고 있다. 구체적으로는, 주파수의 고역부의 스펙트럼 데이터를 복수의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 있어서, 해당 그룹의 스펙트럼과 가장 근사(近似)하는 저역부의 스펙트럼을 특정하는 정보를 보조 정보로 하고 있다. 또, 특허 문헌 2에서는, 고역신호를 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 서브밴드마다, 서브밴드내의 신호와 저역 신호와의 유사도를 판정하고, 그 판정 결과에 따라, 보조 정보의 구성(서브밴드내의 진폭 파라미터, 유사한 저역 신호의 위치 파라미터, 고역·저역간의 잔차신호 파라미터)을 변경한다고 하는 기술을 들 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 특허 공개 2003－140692호 공보 [특허 문헌 2] 일본국 특허 공개 2004－4530호 공보
그렇지만 상기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는, 고역신호 (고역부의 스펙트럼 데이터)를 생성하기 위해, 고역부와 유사한 저역 신호의 판정을, 고역신호의 각 서브밴드(그룹)마다 각각 독립적으로 행하고 있어, 부호화 효율은 충분하다고는 할 수 없다. 특히 저비트 레이트로 보조 정보를 부호화하는 경우에는 산출한 보조 정보를 이용해 생성되는 복호 음성의 품질이 불충분하고, 경우에 따라서는 이음(異音)이 발생할 가능성도 있다.
본 발명의 목적은, 광대역 신호의 저역부의 스펙트럼 데이터에 기초하여 고역부의 스펙트럼 데이터를 효율적으로 부호화하여, 복호 신호의 품질을 개선할 수 있는 부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 부호화 장치는, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 제1부호화 정보를 생성하는 제1부호화 수단과, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 복호 신호를 생성하는 복호 수단과, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호 또는 상기 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정함으로써 제2부호화 정보를 생성하는 제2부호화 수단을 구비하는 구성을 취한다.
본 발명의 복호 장치는, 부호화 장치에 있어서 생성된, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 얻어지는 제1부호화 정보와, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호, 또는, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 얻어지는 제1 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정하여 얻어지는 제2부호화 정보를 수신하는 수신 수단과, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 제2 복호 신호를 생성하는 제1 복호 수단과, 상기 제2부호화 정보를 이용하여 얻어지는, 인접하는 서브밴드의 복호 결과를 이용하여, 상기 제2 복호 신호로부터 상기 입력 신호의 고역부분을 추정함으로써 제3 복호 신호를 생성하는 제2 복호 수단을 구비하는 구성을 취한다.
본 발명의 부호화 방법은, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 제1부호화 정보를 생성하는 스텝과, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 복호 신호를 생성하는 스텝과, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호 또는 상기 복호 신호로부터, 상기 복수 서브밴드의 각각을, 인접한 서브밴드의 추정 결과를 이용하여 추정함으로써 제2부호화 정보를 생성하는 스텝을 구비하도록 했다.
본 발명의 복호 방법은, 부호화 장치에 있어서 생성된, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 얻어지는 제1부호화 정보와, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호, 또는, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 얻어지는 제1 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정하여 얻어지는 제2부호화 정보를 수신하는 스텝과, 상기 제1부호화 정보를 복호하여 제2 복호 신호를 생성하는 스텝과, 상기 제2부호화 정보를 이용하여 얻어지는, 인접한 서브밴드의 복호 결과를 이용해, 상기 제2 복호 신호로부터 상기 입력 신호의 고역부분을 추정함으로써 제3 복호 신호를 생성하는 스텝을 구비하도록 했다.
본 발명에 의하면, 부호화 대상이 되는 신호의 고역부의 스펙트럼 데이터를 저역부의 스펙트럼 데이터에 기초하여 생성할 때, 고역 서브밴드간의 상관을 이용해, 인접한 서브밴드의 부호화 결과에 기초한 부호화를 행함으로써, 광대역 신호의 고역부의 스펙트럼 데이터를 효율적으로 부호화할 수 있어, 복호 신호의 품질을 개선할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 따른 부호화에 포함되는 탐색 처리의 개요를 설명하기 위한 도면
[도 2] 본 발명의 실시형태 1에 따른 부호화 장치 및 복호 장치를 가지는 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도
[도 3] 도2에 나타낸 부호화 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 4] 도3에 나타낸 제2 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 5] 도4에 나타낸 필터링부에 있어서의 필터링 처리의 상세한 것에 대해 설명하기 위한 도면
[도 6] 도4에 나타낸 탐색부에 있어서 서브밴드 SBp에 대해서 최적 피치 계수 Tp＇를 탐색하는 처리의 절차를 나타내는 흐름도
[도 7] 도2에 나타낸 복호 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 8] 도7에 나타낸 제2 레이어 복호부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 9] 본 발명의 실시형태 2에 따른 부호화 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 10] 본 발명의 실시형태 2에 따른 복호 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 11] 본 발명의 실시형태 3에 따른 부호화 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 12] 도11에 나타낸 제2 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 13] 본 발명의 실시형태 3에 따른 복호 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 14] 도13에 나타낸 제2 레이어 복호부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 15] 본 발명의 실시형태 4에 따른 부호화 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 16] 도15에 나타낸 제1 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 17] 도15에 나타낸 제2 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 18] 본 발명의 실시형태 4에 따른 복호 장치의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 19] 도18에 나타낸 제1 레이어 복호부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 20] 도18에 나타낸 제2 레이어 복호부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 21] 본 발명의 실시형태 5에 따른 제2 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 22] 본 발명의 실시형태 6에 따른 제2 레이어 부호화부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
[도 23] 본 발명의 실시형태 6에 따른 제2 레이어 복호부의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명에 따른 부호화 장치 및 복호 장치로서 음성 부호화 장치 및 음성 복호 장치를 예로 들어 설명한다.
우선, 도1을 이용해 본 발명에 따른 부호화에 포함되는 탐색 처리의 개요를 설명한다. 도1(a)은 입력 신호의 스펙트럼을 나타내며, 도1(b)는 입력 신호의 저역부의 부호화 데이터를 복호하여 얻어지는 스펙트럼(제1 레이어 복호 스펙트럼)을 나타낸다. 또, 여기서는, 전화(電話) 대역(0~3.4 kHz)의 신호를 광대역(0~7 kHz)의 신호로 대역 확장하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 입력 신호의 샘플링 주파수는 16 kHz이고, 또 저역 부호화부로부터 출력되는 복호 신호의 샘플링 주파수는 8 kHz이다. 여기서, 입력 신호의 고역부를 부호화할 때에, 입력 신호 스펙트럼의 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고(도1에서는 1st에서 5th까지의 5개의 서브밴드 구성으로 한다), 서브밴드마다, 제1 레이어 복호 스펙트럼에 대해서 고역부의 스펙트럼에 가장 근사(近似)하는 부분의 탐색을 행한다.
도1에 있어서, 제1 탐색 범위 및 제2 탐색 범위는 제1 서브밴드(1 st) 및 제2 서브밴드(2nd) 각각과 유사한 복호 저역 스펙트럼(후술하는 제1 레이어 복호 스펙트럼)의 일부(대역)를 탐색하는 범위를 나타낸다. 여기서, 제1 탐색 범위는 예를 들면 Tmin(0 kHz)부터 Tmax까지의 범위를 취한다. 주파수 A는, 탐색에 의해 발견된, 제1 서브밴드와 유사한 복호 저역 스펙트럼의 일부 대역 1st' 개시 위치를 나타내고, 주파수 B는, 대역 1st' 종단부를 나타낸다. 이어서, 제2 서브밴드(2nd)에 대응한 탐색을 행할 때는, 이미 탐색이 끝난 제1 서브밴드(1st)의 탐색 결과를 이용한다. 구체적으로는, 제1 서브밴드(1 st)에 가장 근사하는 부분 1st' 종단부 부근 범위, 즉 제2 탐색 범위에 있어서, 제2 서브밴드(2nd)에 근사하는 복호 저역 스펙트럼의 일부 대역의 탐색을 행한다. 제2 서브밴드에 대응하는 탐색을 행한 결과, 예를 들면 제2 서브밴드와 유사한(類似) 복호 저역 스펙트럼의 일부 대역 2nd＇의 개시 위치는 C가 되고, 종단부는 D가 된다. 제3 서브밴드, 제4 서브밴드, 및 제5 서브밴드의 각각에 대응하는 탐색도 마찬가지로 인접하는 1개전(前)의 서브밴드에 대응하는 탐색 결과를 이용해서 행한다. 이에 의해, 서브밴드간의 상관을 이용한 효율좋은 근사부분(近似部分) 탐색을 행할 수 있어, 고역부의 스펙트럼의 부호화 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 도1에서는, 입력 신호의 샘플링 주파수가 16 kHz인 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 입력 신호의 샘플링 주파수가 8 kHz, 혹은 32 kHz등인 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은 입력 신호의 샘플링 주파수에 의해 제한되지 않는다.
(실시형태 1)
도2는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 부호화 장치 및 복호 장치를 가지는 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도2에 있어서, 통신 시스템은, 부호화 장치와 복호 장치를 구비하고, 각각 전송로를 경유해 통신할 수 있는 상태로 되어 있다. 또한, 부호화 장치 및 복호 장치는 어느것도, 통상, 기지국 장치 또는 통신단말장치 등에 탑재되어 이용된다.
부호화 장치(101)는, 입력 신호를 N샘플씩 단락지어(N은 자연수), N샘플을 1 프레임으로 하여 프레임마다 부호화를 행한다. 여기서, 부호화의 대상이 되는 입력 신호를 xn(n=0,…, N－1)이라고 나타내는 것으로 한다. N은, N샘플씩 단락지어진 입력 신호 중, 신호 요소의 n＋1번째를 나타낸다. 부호화된 입력 정보(부호화 정보)는 전송로(102)를 경유하여 복호 장치(103)에 부호화 정보를 송신한다.
복호 장치(103)는, 전송로(102)를 경유하여 부호화 장치(101)로부터 송신된 부호화 정보를 수신하고, 이것을 복호하여 출력 신호를 얻는다.
도3은, 도2에 나타낸 부호화 장치(101)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 입력 신호의 샘플링 주파수를 SRinput라고 하면, 다운 샘플링 처리부(201)는, 입력 신호의 샘플링 주파수를 SRinput로부터 SRbase까지 다운 샘플링하고(SRbase＜SRinput), 다운 샘플링한 입력 신호를 다운샘플링 후 입력 신호로서 제1 레이어 부호화부(202)에 출력한다.
제1 레이어 부호화부(202)는, 다운 샘플링 처리부(201)로부터 입력되는 다운샘플링 후 입력 신호에 대해서, 예를 들면 CELP(Code Excited Linear Prediction) 방식의 음성 부호화 방법을 이용해 부호화를 행하여 제1 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제1 레이어 부호화 정보를 제1 레이어 복호부(203) 및 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다.
제1 레이어 복호부(203)는, 제1 레이어 부호화부(202)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보에 대해서, 예를 들면 CELP 방식의 음성 복호 방법을 이용해 복호를 행하여 제1 레이어 복호 신호를 생성하고, 생성한 제1 레이어 복호 신호를 업 샘플링 처리부(204)에 출력한다.
업 샘플링 처리부(204)는, 제1 레이어 복호부(203)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 신호의 샘플링 주파수를 SRbase로부터 SRinput까지 업 샘플링 하고, 업샘플링 한 제1 레이어 복호 신호를 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호로서 직교변환 처리부(205)에 출력한다.
직교변환 처리부(205)는, 버퍼 buf1n 및 buf2n(n=0,…, N－1)을 내부에 가지고, 입력 신호 xn 및 업 샘플링 처리부(204)로부터 입력되는 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호 yn을 수정 이산 코사인 변환(MDCT：Modified Discrete Cosine Transform) 한다.
다음에, 직교변환 처리부(205)에 있어서의 직교변환 처리에 대해서, 그 계산 절차와 내부 버퍼로의 데이터 출력에 관해서 설명한다.
우선, 직교변환 처리부(205)는, 아래의 식(1) 및 식(2)를 이용하여 버퍼 buf1n 및 buf2n 각각을, 「0」을 초기값으로서 초기화한다.
[수 1]
Figure pct00001
[수 2]
Figure pct00002
그 다음에, 직교변환 처리부(205)는, 입력 신호 xn, 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호 yn에 대해서 아래의 식(3) 및 식(4)에 따라 MDCT하고, 입력 신호의 MDCT 계수(이하, 입력 스펙트럼이라고 부름) S2(k) 및 업샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호 yn의 MDCT 계수(이하, 제1 레이어 복호 스펙트럼이라고 부름) S1(k)를 구한다.
[수 3]
Figure pct00003
[수 4]
Figure pct00004
여기서, k는 1 프레임에 있어서의 각 샘플의 인덱스를 나타낸다. 직교변환 처리부(205)는, 입력 신호 xn과 버퍼 buf1n을 결합시킨 벡터인 xn＇를 아래의 식(5)을 이용하여 구한다. 또, 직교변환 처리부(205)는, 업샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호 yn과 버퍼 buf2n을 결합시킨 벡터인 yn＇를 아래의 식(6)을 이용하여 구한다.
[수 5]
Figure pct00005
[수 6]
Figure pct00006
다음에, 직교변환 처리부(205)는, 식(7) 및 식(8)을 이용하여 버퍼 buf1n 및 buf2n을 갱신한다.
[수 7]
Figure pct00007
[수 8]
Figure pct00008
그리고, 직교변환 처리부(205)는, 입력 스펙트럼 S2(k) 및 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 제2 레이어 부호화부(206)에 출력한다.
제2 레이어 부호화부(206)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k) 및 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 이용해 제2 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제2 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또한, 제2 레이어 부호화부(206)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
부호화 정보 통합부(207)는, 제1 레이어 부호화부(202)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보와, 제2 레이어 부호화부(206)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보를 통합하고, 통합된 정보원(源) 부호에 대해서, 필요하면 전송오류 부호 등을 부가한 다음 이것을 부호화 정보로서 전송로(102)에 출력한다.
다음에, 도3에 나타낸 제2 레이어 부호화부(206)의 내부의 주요한 구성에 대해 도4를 이용해 설명한다.
제2 레이어 부호화부(206)는, 대역 분할부(260), 필터 상태 설정부(261), 필터링부(262), 탐색부(263), 피치 계수 설정부(264), 게인 부호화부(265) 및 다중화부(266)를 구비하고, 각 부는 이하의 동작을 행한다.
대역 분할부(260)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)를 P개의 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)로 분할한다. 그리고, 대역 분할부(260)는, 분할한 각 서브밴드의 밴드폭 BWp(p=0, 1,…, P－1) 및 선두 인덱스 BSp(p=0, 1,…, P－1)(FL≤BSp＜FH)를 대역 분할 정보로서 필터링부(262), 탐색부(263) 및 다중화부(266)에 출력한다. 이하, 입력 스펙트럼 S2(k) 중, 서브밴드 SBp에 대응하는 부분을 서브밴드 스펙트럼 S2p(k)(BSp≤k＜ BSp＋BWp)라고 적는다.
필터 상태 설정부(261)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)(0≤k＜FL)을, 필터링부(262)에서 이용하는 필터 상태로서 설정한다. 필터링부(262)에 있어서의 전(全)주파수 대역 0≤k＜FH의 스펙트럼 S(k)의 0≤k＜FL의 대역에, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)가 필터의 내부 상태(필터 상태)로서 저장된다.
필터링부(262)는, 멀티탭(Multi-Tap)의 피치 필터를 구비하고, 필터 상태 설정부(261)에 의해 설정된 필터 상태와, 피치 계수 설정부(264)로부터 입력되는 피치 계수와, 대역 분할부(260)로부터 입력되는 대역 분할 정보에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼을 필터링하여, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)(이하, 「서브밴드 SBp의 추정 스펙트럼」이라고 부름)를 산출한다. 필터링부(262)는, 서브밴드 SBp의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)를 탐색부(263)에 출력한다. 또한, 필터링부(262)에 있어서의 필터링 처리의 상세한 것에 대해서는 후술한다. 또한, 멀티탭의 탭 수는 1이상의 임의의 값(정수)을 취할 수 있는 것으로 한다.
탐색부(263)는, 대역 분할부(260)로부터 입력되는 대역 분할 정보에 기초하여, 필터링부(262)로부터 입력되는 서브밴드 SBp의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)와, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)에 있어서의 각 서브밴드 스펙트럼 S2p(k)의 유사도를 산출한다. 이 유사도 산출은, 예를 들면 상관 연산등에 의해 행해진다. 또, 필터링부(262), 탐색부(263) 및 피치 계수 설정부(264)의 처리는, 서브밴드마다 폐루프의 탐색 처리를 구성하고, 각 폐루프에 있어서, 탐색부(263)는, 피치 계수 설정부(264)로부터 필터링부(262)에 입력되는 피치 계수 T를 여러 가지로 변화시킴으로써, 각 피치 계수에 대응하는 유사도를 산출한다. 탐색부(263)는, 서브밴드 마다의 폐루프에 있어서, 예를 들면, 서브밴드 SBp에 대응하는 폐루프에 있어서 유사도가 최대가 되는 최적 피치 계수 Tp＇(단 Tmin~Tmax의 범위)를 구하고, P개의 최적 피치 계수를 다중화부(266)에 출력한다. 탐색부(263)는, 각 최적 피치 계수 Tp＇를 이용해, 각 서브밴드 SBp와 유사한, 제1 레이어 복호 스펙트럼의 일부 대역을 산출한다. 또, 탐색부(263)는, 각 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)에 대응하는 추정 스펙트럼 S2p＇(k)를 게인 부호화부(265)에 출력한다. 또한, 탐색부(263)에 있어서의 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)의 탐색 처리의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
피치 계수 설정부(264)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 미리 결정된 탐색 범위 Tmin~Tmax내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 또, 피치 계수 설정부(264)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여, 피치 계수 T를, 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(264)는, 아래의 식(9)에 나타내는 피치 계수 T를 필터링부(262)에 출력한다. 식(9)에 있어서, SEARCH는 서브밴드 SBp에 대응하는 피치 계수 T의 탐색 범위(탐색 엔트리 수)를 나타낸다.
[수 9]
Figure pct00009
식(9)에 나타내는 것처럼, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대응하는 피치 계수 T의 탐색 범위는, 서브밴드 SBp －1의 최적 피치 계수 Tp －1＇로부터 서브밴드 SBp －1의 밴드폭 BWp －1분만큼 고역측에 존재하는 인덱스(Tp －1＇＋BWp －1)의 주변(±SEARCH/2부분)이 된다. 이것은, 서브밴드 SBp －1에 인접한 서브밴드 SBp와 유사한 부분은, 서브밴드 SBp －1과 유사한 제1 레이어 복호 스펙트럼의 일부 대역과 인접하는 경향이 있다고 하는 이유에 기초하는 것이다. 서브밴드 SBp －1과 서브밴드 SBp 사이에 존재하는 이러한 상관을 이용해 탐색을 행함으로써, 각 서브밴드에 대해서 고정적으로 Tmin~Tmax의 탐색 범위에서 탐색을 행하는 방법등과 비교해, 탐색 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이, 인접하는 서브밴드간의 상관을 이용한 탐색 방법을 적응 유사 탐색 방법(ASS：Adaptive Similarity Search Method)이라고 부르기로 한다. 이 명칭은, 편의상 부여하는 것이며, 이 명칭에 의해 본 발명에 있어서의 상기 탐색 방법이 한정되는 것은 아니다.
또, 통상, 스펙트럼의 조파 구조는 고역으로 됨에 따라 서서히 약해지는 경향이 있다. 즉, 서브밴드 SBp는 서브밴드 SBp －1에 비해 조파 구조가 약한 경향이 있다. 따라서, 서브밴드 SBp에 대해서는, 서브밴드 SBp －1과 유사한 제1 레이어 복호 스펙트럼의 부분보다 조파 구조가 약해지는 고역측에서 서브밴드 SBp와 유사한 부분의 탐색을 행하는 편이 탐색 효율을 향상시킬 수 있다. 이 관점으로부터도 본 방식의 탐색 효율성을 설명할 수 있다.
또, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼 대역의 상한값을 초과해 버리는 경우(식(10)에 나타내는 조건에 해당하는 경우), 아래의 식(10)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 식(10)에 있어서, SEARCH＿MAX는 피치 계수 T의 설정값의 상한값을 나타낸다.
[수 10]
Figure pct00010
또, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼 대역의 하한값을 초과해 버리는 경우(식(11)에 나타내는 조건에 해당하는 경우), 아래의 식(11)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 식(11)에 있어서, SEARCH＿MIN는 피치 계수 T의 설정값의 하한값을 나타낸다.
[수 11]
Figure pct00011
위의 식(10) 및 식(11)과 같은 처리를 함으로써, 최적 피치 계수의 탐색에 있어서의 엔트리 수를 줄이는 일 없이 효율적으로 부호화할 수 있다.
게인 부호화부(265)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)에 대한 게인 정보를 산출한다. 구체적으로는, 게인 부호화부(265)는, 주파수 대역FL≤k＜FH를 J개의 서브밴드로 분할하고, 입력 스펙트럼 S2(k)의 서브밴드마다의 스펙트럼 파워를 구한다. 이 경우, 제j＋1 서브밴드의 스펙트럼 파워 Bj는 아래의 식(12)으로 표시된다.
[수 12]
Figure pct00012
식(12)에 있어서, BLj는 제j＋1 서브밴드의 최소 주파수, BHj는 제j＋1 서브밴드의 최대 주파수를 나타낸다. 또, 게인 부호화부(265)는, 탐색부(263)로부터 입력되는 각 서브밴드의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)(p=0, 1,…, P－1)을 주파수 영역에서 연속시켜 입력 스펙트럼의 고역부의 추정 스펙트럼 S2＇(k)를 구성한다. 그리고, 게인 부호화부(265)는, 입력 스펙트럼 S2(k)에 대해서 스펙트럼 파워를 산출했을 경우와 마찬가지로, 추정 스펙트럼 S2＇(k)의 서브밴드마다의 스펙트럼 파워 B＇j를 아래의 식(13)에 따라 산출한다. 그 다음에, 게인 부호화부(265)는, 입력 스펙트럼 S2(k)에 대한 추정 스펙트럼의 S2＇(k)의 서브밴드마다의 스펙트럼 파워의 변동량 Vj를 식(14)에 따라 산출한다.
[수 13]
Figure pct00013
[수 14]
Figure pct00014
그리고, 게인 부호화부(265)는, 변동량 Vj를 부호화하고, 부호화 후의 변동량 VQj에 대응하는 인덱스를 다중화부(266)에 출력한다.
다중화부(266)는, 대역 분할부(260)로부터 입력되는 대역 분할 정보와, 탐색부(263)로부터 입력되는 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)에 대한 최적 피치 계수 Tp＇와, 게인 부호화부(265)로부터 입력되는 변동량 VQj의 인덱스를 제2 레이어 부호화 정보로서 다중화하여, 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또한, Tp＇와 VQj의 인덱스를 직접, 부호화 정보 통합부(207)에 입력시켜, 부호화 정보 통합부(207)에서 제1 레이어 부호화 정보와 다중화해도 좋다.
그 다음에, 도4에 나타낸 필터링부(262)에 있어서의 필터링 처리의 상세한 것에 대하여, 도5를 이용해 설명한다.
필터링부(262)는, 필터 상태 설정부(261)로부터 입력되는 필터 상태와, 피치 계수 설정부(264)로부터 입력되는 피치 계수 T와, 대역 분할부(260)로부터 입력되는 대역 분할 정보를 이용하여, 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)에 대해서, 대역 BSp≤k＜BSp＋BWp(p=0, 1,…, P－1)에 있어서의 추정 스펙트럼을 생성한다. 필터링부(262)에 있어서 이용하는 필터의 전달 함수 F(z)는 아래의 식(15)으로 표시된다.
이하, 서브밴드 SBp를 예로 들어, 서브밴드 스펙트럼 S2p(k)의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)를 생성하는 처리를 설명한다.
[수 15]
Figure pct00015
식(15)에 있어서, T는 피치 계수 설정부(264)로부터 주어지는 피치 계수, βi는 미리 내부에 기억되어 있는 필터 계수를 나타내고 있다. 예를 들면, 탭 수가 3일 경우, 필터 계수의 후보는(β－1,β0,β1)=(0.1, 0.8, 0.1)를 예로서 들 수 있다. 이 외에(β－1,β0,β1)=(0.2, 0.6, 0.2), (0.3, 0.4, 0.3) 등의 값도 적당하다. 또, (β－1,β0,β1)=(0.0, 1.0, 0.0)의 값이어도 좋고, 이 경우에는 대역 0≤k＜FL의 제1 레이어 복호 스펙트럼의 일부 대역을 그 형상을 변화시키지 않고 그대로 BSp≤k＜BSp＋BWp의 대역에 복사하는 것을 의미한다. 또, 식(15)에 있어서 M=1이라고 한다. M은 탭 수에 관한 지표이다.
필터링부(262)에 있어서의 전주파수 대역의 스펙트럼 S(k)의 0≤k＜FL의 대역에는, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)가 필터의 내부 상태(필터 상태)로서 저장된다.
S(k)의 BSp≤k＜BSp＋BWp 대역에는, 이하의 절차의 필터링 처리에 의해 서브밴드 SBp의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)가 저장된다. 즉, S2p＇(k)에는, 기본적으로, 이 k보다 T만큼 낮은 주파수의 스펙트럼 S(k－T)가 대입된다. 단, 스펙트럼의 원활성을 높이기 위해, 실제로는, 스펙트럼 S(k－T)로부터 i만큼 떨어진 근방의 스펙트럼 S(k－T＋i)에 소정의 필터 계수 βi를 곱한 스펙트럼 βi·S(k－T＋i)를, 모든 i에 대해서 가산한 스펙트럼을 S2p＇(k)에 대입한다. 이 처리는 아래의 식(16)으로 표시된다.
[수 16]
Figure pct00016
상기 연산을, 주파수가 낮은 k=BSp부터 차례로, k를 BSp≤k＜BSp＋BWp의 범위에서 변화시켜 행함으로써, BSp≤k＜BSp＋BWp에 있어서의 추정 스펙트럼 S2p＇(k)를 산출한다.
이상의 필터링 처리는, 피치 계수 설정부(264)로부터 피치 계수 T가 주어질 때마다, BSp≤k＜BSp＋BWp의 범위에 있어서, 그때마다 S(k)를 제로 클리어 하여 행해진다. 즉, 피치 계수 T가 변화할 때마다 S(k)는 산출되어, 탐색부(263)에 출력된다.
도6은, 도4에 나타낸 탐색부(263)에 있어서 서브밴드 SBp에 대해서 최적 피치 계수 Tp＇를 탐색하는 처리의 절차를 나타내는 흐름도이다. 또한, 탐색부(263)는, 도6에 나타낸 절차를 반복함으로써, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)에 대응하는 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)를 탐색한다.
우선, 탐색부(263)는, 유사도의 최소값을 보존하기 위한 변수인 최소 유사도 Dmin를 「＋∞」로 초기화한다(ST2010). 그 다음에, 탐색부(263)는, 아래의 식(17)에 따라, 어느 피치 계수에 있어서의 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)와, 추정 스펙트럼 S2p＇(k)와의 유사도 D를 산출한다(ST2020).
[수 17]
Figure pct00017
식(17)에 있어서, M＇는, 유사도 D를 산출할 때의 샘플수를 나타내며, 각 서브밴드의 밴드폭 이하의 임의의 값으로 좋다. 또한, 식(17) 중에는 S2p＇(k)가 존재하지 않지만, 이것은 BSp와 S2＇(k)를 이용하여 S2p＇(k)를 나타내고 있기 때문이다.
그 다음에, 탐색부(263)는 산출한 유사도 D가 최소 유사도 Dmin보다 작은지 아닌지를 판정한다(ST2030). ST2020에 있어서 산출된 유사도가 최소 유사도 Dmin보다 작은 경우(ST2030：「YES」)에는, 탐색부(263)는, 유사도 D를 최소 유사도 Dmin에 대입한다(ST2040). 한편, ST2020에 있어서 산출된 유사도가 최소 유사도 Dmin 이상인 경우 (ST2030：「NO」)에는, 탐색부(263)는, 탐색 범위에 걸친 처리가 종료했는지 아닌지를 판정한다. 즉, 탐색부(263)는, 탐색 범위내의 모든 피치 계수 각각에 대해서, ST2020에 있어서 상기의 식(17)에 따라 유사도를 산출했는지 아닌지를 판정한다(ST2050). 탐색 범위에 걸쳐서 처리가 종료해 있지 않았을 경우(ST2050：「NO」)에는, 탐색부(263)는 처리를 다시 ST2020으로 되돌린다. 그리고, 탐색부(263)는, 전회 ST2020의 절차에 있어서 식(17)에 따라 유사도를 산출한 경우와는 다른 피치 계수에 대해서, 식(17)에 따라 유사도를 산출한다. 한편, 탐색 범위에 걸친 처리가 종료한 경우(ST2050：「YES」)에는, 탐색부(263)에는, 최소 유사도 Dmin에 대응하는 피치 계수 T를 최적 피치 계수 Tp＇로서 다중화부(266)에 출력한다(ST2060).
그 다음에, 도2에 나타낸 복호 장치(103)에 대해 설명한다.
도7은, 복호 장치(103)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도7에 있어서, 부호화 정보 분리부(131)는, 입력된 부호화 정보중에서 제1 레이어 부호화 정보와 제2 레이어 부호화 정보를 분리하여, 제1 레이어 부호화 정보를 제1 레이어 복호부(132)에 출력하고, 제2 레이어 부호화 정보를 제2 레이어 복호부(135)에 출력한다.
제1 레이어 복호부(132)는, 부호화 정보 분리부(131)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보에 대해서 복호를 행하고, 생성된 제1 레이어 복호 신호를 업 샘플링 처리부(133)에 출력한다. 여기서, 제1 레이어 복호부(132)의 동작은, 도3에 나타낸 제1 레이어 복호부(203)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
업 샘플링 처리부(133)는, 제1 레이어 복호부(132)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 신호에 대해서 샘플링 주파수를 SRbase로부터 SRinput까지 업 샘플링 하는 처리를 행하고, 얻어지는 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호를 직교변환 처리부(134)에 출력한다.
직교변환 처리부(134)는, 업 샘플링 처리부(133)로부터 입력되는 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호에 대해서 직교변환 처리(MDCT)를 실시하고, 얻어지는 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호의 MDCT 계수(이하, 제1 레이어 복호 스펙트럼이라고 부름) S1(k)를 제2 레이어 복호부(135)에 출력한다. 여기서, 직교변환 처리부(134)의 동작은, 도3에 나타낸 직교변환 처리부(205)의 업 샘플링 후 제 1 레이어 복호 신호에 대한 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
제2 레이어 복호부(135)는, 직교변환 처리부(134)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k), 부호화 정보 분리부(131)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보를 이용해, 고역성분을 포함한 제2 레이어 복호 신호를 생성하여 출력 신호로서 출력한다.
도8은, 도7에 나타낸 제2 레이어 복호부(135)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
분리부(351)는, 부호화 정보 분리부(131)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보를, 각 서브밴드의 밴드폭 BWp(p=0, 1,…, P－1), 선두 인덱스 BSp(p=0, 1,…, P－1)(FL≤BSp＜FH)를 포함한 대역 분할 정보와, 필터링에 관한 정보인 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, 게인에 관한 정보인 부호화 후 변동량 VQj(j=0, 1,…, J－1)의 인덱스로 분리한다. 또, 분리부(351)는, 대역 분할 정보 및 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)를 필터링부(353)에 출력하고, 부호화 후 변동량 VQj(j=0, 1,…, J－1)의 인덱스를 게인 복호부(354)에 출력한다. 또한, 부호화 정보 분리부(131)에 있어서, 대역 분할 정보와, Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, VQj(j=0, 1,…, J－1)의 인덱스를 분리종료한 경우는, 분리부(351)를 배치하지 않아도 좋다.
필터 상태 설정부(352)는, 직교변환 처리부(134)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)(0≤k＜FL)을, 필터링부(353)에서 이용하는 필터 상태로서 설정한다. 여기서, 필터링부(353)에 있어서의 전주파수 대역 0≤k＜FH의 스펙트럼을 편의상 S(k)라고 부르는 경우, S(k)의 0≤k＜FL의 대역에, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)가 필터의 내부 상태(필터 상태)로서 저장된다. 여기서, 필터 상태 설정부(352)의 구성 및 동작은, 도4에 나타낸 필터 상태 설정부(261)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
필터링부(353)는, 멀티탭(탭 수가 1보다 많음)의 피치 필터를 구비한다. 필터링부(353)는, 분리부(351)로부터 입력되는 대역 분할 정보와, 필터 상태 설정부(352)에 의해 설정된 필터 상태와, 분리부(351)로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, 미리 내부에 저장되어 있는 필터 계수에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 필터링하고, 상기의 식(16)에 나타내는, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 산출한다. 필터링부(353)에서도, 상기의 식(15)에 나타낸 필터 함수가 이용된다. 다만, 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp＇로 대체한 것으로 한다.
여기서, 필터링부(353)는, 제1 서브밴드에 대해서는 피치 계수 T1＇를 그대로 이용하여 필터링 처리를 행한다. 또, 필터링부(353)는, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇를 고려해 서브밴드 SBp의 피치 계수 Tp”를 새로이 설정하고, 이 피치 계수 Tp”를 이용해 필터링을 행한다. 구체적으로는, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대한 필터링을 행할 때는, 필터링부(353)는, 분리부(351)로부터 얻어진 피치 계수에 대해서, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp－1＇와 서브밴드폭 BWp －1을 이용하여, 아래의 식(18)에 따라, 필터링에 이용하는 피치 계수 Tp”를 산출한다. 이 경우의 필터링 처리는, 식(16)에 있어서, T를 Tp”로 대체한 식에 따르는 것으로 한다.
[수 18]
Figure pct00018
식(18)에 있어서는, 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇에 서브밴드 SBp －1의 밴드폭 BWp －1을 가산하고, 탐색 범위 SEARCH의 절반(半)값을 감산한 인덱스에 Tp＇를 가산하여, 피치 계수 Tp”로 한다.
게인 복호부(354)는, 분리부(351)로부터 입력되는, 부호화 후 변동량 VQj의 인덱스를 복호하고, 변동량 Vj의 양자화값인 변동량 VQj를 구한다.
스펙트럼 조정부(355)는, 필터링부(353)로부터 입력되는 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 주파수 영역에서 연속시켜 입력 스펙트럼의 추정 스펙트럼 S2＇(k)를 구한다. 또, 스펙트럼 조정부(355)는, 아래의 식(19)에 따라, 추정 스펙트럼 S2＇(k)에 게인 복호부(354)로부터 입력되는 서브밴드 마다의 변동량 VQj를 곱한다. 이것에 의해, 스펙트럼 조정부(355)는, 추정 스펙트럼 S2＇(k)의 주파수 대역FL≤k＜FH에 있어서의 스펙트럼 형상을 조정하고, 복호 스펙트럼 S3(k)를 생성해서 직교변환 처리부(356)에 출력한다.
[수 19]
Figure pct00019
여기서, 복호 스펙트럼 S3(k)의 저역부(0≤k＜FL)는 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)로 되어있고, 복호 스펙트럼 S3(k)의 고역부(FL≤k＜FH)는 스펙트럼 형상 조정 후의 추정 스펙트럼 S2＇(k)로 되어있다.
직교변환 처리부(356)는, 스펙트럼 조정부(355)로부터 입력되는 복호 스펙트럼 S3(k)를 시간 영역의 신호로 직교변환하고, 얻어지는 제2 레이어 복호 신호를 출력 신호로서 출력한다. 여기에서는, 필요에 따라 적절한 창함수 및 겹쳐서 가산 등의 처리를 행하여, 프레임 간에 발생하는 불연속을 회피한다.
이하, 직교변환 처리부(356)에 있어서의 구체적인 처리에 대해 설명한다.
직교변환 처리부(356)는, 버퍼 buf＇(k)를 내부에 가지고 있으며, 아래의 식(20)에 나타내는 것처럼 버퍼 buf＇(k)를 초기화한다.
[수 20]
Figure pct00020
또, 직교변환 처리부(356)는, 스펙트럼 조정부(355)로부터 입력되는 제2 레이어 복호 스펙트럼 S3(k)를 이용해 아래의 식(21)에 따라, 제2 레이어 복호 신호 yn”를 구하여 출력한다.
[수 21]
Figure pct00021
식(21)에 있어서, Z4(k)는, 아래의 식(22)에 나타내는 것처럼, 복호 스펙트럼 S3(k)와 버퍼 buf＇(k)를 결합시킨 벡터이다.
[수 22]
Figure pct00022
다음에, 직교변환 처리부(356)는, 아래의 식(23)에 따라 버퍼 buf＇(k)를 갱신한다.
[수 23]
Figure pct00023
다음에, 직교변환 처리부(356)는, 복호 신호 yn”를 출력 신호로서 출력한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하여, 인접 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 서브밴드마다 부호화를 행한다. 즉, 고역 서브밴드간의 상관을 이용해 효율적인 탐색을 행하기(적응 유사 탐색 방법(ASS： Adaptive Similarity Search Method)) 때문에, 보다 효율적으로 고역 스펙트럼을 부호화/복호할 수 있으며, 복호 신호에 포함되는 부자연스러운 이음을 억제하여, 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명은, 상기 효율적인 고역 스펙트럼의 탐색을 행함으로써, 서브밴드간의 상관을 이용하지 않고 고역 스펙트럼을 부호화/복호하는 방법과 비교해, 동일한 정도의 복호 신호의 품질을 달성하기 위해 필요한 유사부분의 탐색 연산량을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 게인 부호화부(265)에 있어서 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부를 분할하여 얻어지는 서브밴드의 수J가, 탐색부(263)에 있어서 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부를 분할하여 얻어지는 서브밴드의 수P와 다른 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 게인 부호화부(265)에 있어서 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부를 분할하여 얻어지는 서브밴드의 수를 P개로 해도 좋다. 또, 이 경우에, 특허 문헌 2에 명시되어 있는 것처럼, 게인 부호화부(265)는, 식(14)에 나타내는 등의 서브밴드마다의 스펙트럼 파워비의 평방근(平方根) 대신에, 탐색부(263)에 있어서 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)가 탐색되었을 때의 이상(理想)이득을 이용해도 좋다. 또한, 최적 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)가 탐색되었을 때의 이상(理想)이득은, 아래의 식(24)에 의해 구해진다. 다만, 식(24)에 있어서의 M＇는 식(17)로 최적 피치 계수 Tp＇를 산출했을 때의 M＇와 동일한 값을 이용한다.
[수 24]
Figure pct00024
또, 본 실시형태에서는, 피치 계수 설정부(264)에 있어서 식(9)와 같이 피치 계수 T의 탐색 범위를 설정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 아래의 식(25)과 같이 피치 계수 T의 탐색 범위를 설정해도 좋다.
[수 25]
Figure pct00025
식(25)에 있어서, 피치 계수 T는, 서브밴드 SBp －1에 대응하는 최적 피치 계수 Tp －1＇의 근방의 값으로 설정된다. 이것은 서브밴드 SBp －1과 가장 유사한 제1 레이어 복호 스펙트럼의 일부 대역은 서브밴드 SBp하고도 유사할 가능성이 높다고 하는 이유에 기초하는 것이다. 특히 서브밴드 SBp －1과 서브밴드 SBp의 상관이 매우 높은 경우에는, 상기와 같은 피치 계수의 설정 방법에 의해, 보다 효율적으로 탐색을 행할 수 있다. 또한, 피치 계수 설정부(264)에 있어서, 식(25)와 같이 피치 계수 T의 탐색 범위를 설정한 경우에는, 필터링부(353)에 있어서, 식(18) 대신에 식(26)과 같이 하여 필터링에 이용하는 피치 계수 Tp”를 산출한다.
[수 26]
Figure pct00026
또, 상기 각 실시형태에서는, 제2 서브밴드 이후의 모든 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대해서, 인접 서브밴드에 대응하는 탐색 결과에 기초하여 피치 계수의 탐색 범위를 설정하는 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 일부 서브밴드에 대해서는 제1 서브밴드와 동일하게 피치 계수의 탐색 범위를 Tmin~Tmax 범위로 고정시켜도 좋다. 예를 들면, 연속하여 소정 정수 이상의 서브밴드에 대해서, 인접하는 서브밴드에 대응하는 탐색 결과에 기초하여 피치 계수의 탐색 범위를 설정한 경우에는, 다음의 서브밴드에 대해서는, 제1 서브밴드와 동일하게 피치 계수의 탐색 범위를 Tmin~Tmax 범위로 고정한다. 이것에 의해, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 탐색 결과가, 제2 서브밴드 SB1부터 제P서브밴드 SBP －1까지의 모든 탐색에 영향을 미치는 것을 회피할 수 있다. 즉, 어느 서브밴드에 대해서, 유사부분을 탐색하는 대상이 너무 고역으로 치우치게 되는 것을 피할 수 있다. 이것에 의해, 본래 유사부분이 제1 레이어 복호 스펙트럼의 저역 부분에 존재하는 서브밴드에 대해서, 유사부분의 탐색이 제1 레이어 복호 스펙트럼의 고역부분으로 한정됨으로써 발생할 수 있는 이음이나 음질 열화를 억제할 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태 2는, 제1 레이어 부호화부에, 실시형태 1에서 나타낸 CELP 방식의 부호화 방법을 이용하지 않고, MDCT등의 변환 부호화를 이용하는 경우에 대해 설명한다.
실시형태 2에 따른 통신 시스템(도시하지 않음)은, 도2에 나타낸 통신 시스템과 기본적으로 동일하며, 부호화 장치, 복호 장치의 구성 및 동작의 일부에 있어서만, 도2의 통신 시스템의 부호화 장치(101), 복호 장치(103)와 상위하다. 이하, 본 실시형태에 따른 통신 시스템의 부호화 장치 및 복호 장치에 대해 각각 부호 「111」 및 「113」을 붙여서, 설명을 행한다.
도9는, 본 실시형태에 따른 부호화 장치(111)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 본 실시형태에 따른 부호화 장치(111)는, 다운 샘플링 처리부(201), 제1 레이어 부호화부(212), 직교변환 처리부(215), 제2 레이어 부호화부(216) 및 부호화 정보 통합부(207)로 주로 구성된다. 여기서, 다운 샘플링 처리부(201) 및 부호화 정보 통합부(207)는, 실시형태 1의 경우와 동일한 처리를 행하기 때문에, 설명을 생략한다.
제1 레이어 부호화부(212)는, 다운 샘플링 처리부(201)로부터 입력되는 다운 샘플링 후 입력 신호에 대해서, 변환 부호화 방식의 부호화를 행한다. 구체적으로는, 제1 레이어 부호화부(212)는, 입력되는 다운 샘플링 후 입력 신호에 대해서, MDCT등의 수법을 이용해 시간 영역의 신호로부터 주파수 영역의 성분으로 변환하고, 얻어지는 주파수 성분에 대해서 양자화를 행한다. 제1 레이어 부호화부(212)는, 양자화한 주파수 성분을 직접, 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제2 레이어 부호화부(216)에 출력한다. 제1 레이어 부호화부(212)에 있어서의 MDCT 처리는, 실시형태 1에서 나타낸 MDCT 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
직교변환 처리부(215)는, 입력 신호에 대해서 MDCT등의 직교변환을 행하고, 얻어지는 주파수 성분을 고역스펙트럼으로서 제2 레이어 부호화부(216)에 출력한다. 직교변환 처리부(215)에 있어서의 MDCT 처리는, 실시형태 1에서 나타낸 MDCT 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
제2 레이어 부호화부(216)는, 제1 레이어 부호화부(212)로부터 제1 레이어 복호 스펙트럼이 입력되는 점만이 도3에 나타낸 제2 레이어 부호화부(206)와 다르며, 기타 처리에 대해서는 제2 레이어 부호화부(206)의 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
도10은, 본 실시형태에 따른 복호 장치(113)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 본 실시형태에 따른 복호 장치(113)는, 부호화 정보 분리부(131), 제1 레이어 복호부(142) 및 제2 레이어 복호부(145)로 주로 구성된다. 또, 부호화 정보 분리부(131)는, 실시형태 1의 경우와 동일한 처리를 행하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
제1 레이어 복호부(142)는, 부호화 정보 분리부(131)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보를 복호하고, 얻어지는 제1 레이어 복호 스펙트럼을 제2 레이어 복호부(145)에 출력한다. 제1 레이어 복호부(142)에 있어서의 복호 처리로서는, 도9에 나타낸 제1 레이어 부호화부(212)에 있어서의 부호화 방법에 대응하는 일반적인 역양자화 방법을 취하는 것으로 하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
제2 레이어 복호부(145)는, 제1 레이어 복호부(142)로부터 제1 레이어 복호 스펙트럼이 입력되는 점만이 도7에 나타낸 제2 레이어 복호부(135)와 다르며, 기타 처리에 대해서는 제2 레이어 복호부(135)의 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고, 인접 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 서브밴드마다의 부호화를 행한다. 즉, 고역 서브밴드간의 상관을 이용해 효율적인 탐색을 행하기 때문에, 보다 효율적으로 고역스펙트럼을 부호화/복호할 수 있으며, 복호 신호에 포함되는 부자연스러운 이음을 억제하여, 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 제1 레이어의 부호화에, CELP 방식의 부호화/복호 방법이 아니라, 예를 들면 변환 부호화/복호 방법을 채용한 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 제1 레이어 부호화 후에, 별도로 제 1 레이어 복호 신호에 대해서 직교변환을 실시해 제1 레이어 복호 스펙트럼을 산출할 필요가 없어, 그 만큼의 연산량을 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 다운 샘플링 처리부(201)에 의해 입력 신호를 다운 샘플링한 뒤에 제1 레이어 부호화부(212)에 입력시키는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 다운 샘플링 처리부(201)를 생략하고, 직교변환 처리부(215)의 출력인 입력 스펙트럼을 제1 레이어 부호화부(212)에 입력시켜도 좋다. 이 경우에는, 제1 레이어 부호화부(212)에 있어서는 직교변환 처리를 생략하는 것이 가능하게 되어, 그 만큼의 연산량을 삭감할 수 있다.
(실시형태 3)
본 발명의 실시형태 3은, 고역부의 서브밴드간의 상관 정도를 분석하고, 분석 결과에 기초하여, 인접하는 서브밴드의 최적 피치 주기를 이용한 탐색을 행하는지 마는지를 전환하는 구성에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시형태 3에 따른 통신 시스템(도시하지 않음)은, 도2에 나타낸 통신 시스템과 기본적으로 동일하며, 부호화 장치, 복호 장치의 구성 및 동작의 일부에 있어서만, 도2의 통신 시스템의 부호화 장치(101), 복호 장치(103)와 상위하다. 이하, 본 실시형태에 따른 통신 시스템의 부호화 장치 및 복호 장치에 대해 각각 부호 「121」 및 「123」을 붙여서, 설명을 행한다.
도11은, 본 실시형태에 따른 부호화 장치(121)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에 따른 부호화 장치(121)는, 다운 샘플링 처리부(201), 제1 레이어 부호화부(202), 제1 레이어 복호부(203), 업 샘플링 처리부(204), 직교변환 처리부(205), 상관 판정부(221), 제2 레이어 부호화부(226) 및 부호화 정보 통합부(227)로 주로 구성된다. 여기서, 상관 판정부(221), 제2 레이어 부호화부(226) 및 부호화 정보 통합부(227) 이외의 구성요소에 대해서는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
상관 판정부(221)는, 제2 레이어 부호화부(226)로부터 입력되는 대역 분할 정보에 기초하여, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼의 고역부(FL≤k＜FH)의 각 서브밴드간의 상관을 산출하고, 산출한 상관값에 기초하여 판정 정보의 값을 「0」 또는 「1」의 어느것인가로 설정한다. 구체적으로는, 상관 판정부(221)는, P개의 서브밴드 각각에 대해서 스펙트럼 플랫니스 메저(SFM：Spectral Flatness Measure)를 산출하고, 인접한 서브밴드의 SFM값의 차(差)(SFMp－SFMp ＋1)(p=0, 1,…, P－2) 각각을 산출한다. 상관 판정부(221)는, (SFMp－SFMp ＋1)(p=0, 1,…, P－2) 각각의 절대값을 미리 정한 임계값 THSFM과 비교하고, 절대값이 임계값 THSFM보다 낮은 (SFMp－SFMp ＋1)의 수가 소정수 이상인 경우에는, 입력 스펙트럼의 고역부 전체에 있어서, 인접 서브밴드간의 상관이 높다고 판정하고, 판정 정보의 값을 「1」로 한다. 그 이외의 경우에는, 상관 판정부(221)는, 판정 정보의 값을 「0」으로 한다. 상관 판정부(221)는, 설정한 판정 정보를 제2 레이어 부호화부(226) 및 부호화 정보 통합부(227)에 출력한다.
제2 레이어 부호화부(226)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k), 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k) 및 상관 판정부(221)로부터 입력되는 판정 정보를 이용해 제2 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제2 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(227)에 출력한다. 또, 제2 레이어 부호화부(226)는, 내부에서 산출한 대역 분할 정보를 상관 판정부(221)에 출력한다. 제2 레이어 부호화부(226)에 있어서의 대역 분할 정보의 자세한 것은 후술한다.
도12는, 도11에 나타낸 제2 레이어 부호화부(226)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제2 레이어 부호화부(226)에 있어서, 피치 계수 설정부(274), 대역 분할부(275) 이외의 구성요소는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
피치 계수 설정부(274)는, 상관 판정부(221)로부터 입력되는 판정 정보가 「0」인 경우에는, 탐색부(263)의 제어하에, 피치 계수 T를, 미리 결정된 탐색 범위 Tmin~Tmax 내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 즉, 상관 판정부(221)로부터 입력되는 판정 정보가 「0」인 경우에는, 피치 계수 설정부(274)는, 인접한 서브밴드에 대응하는 탐색 결과를 고려하지 않고 피치 계수 T를 설정한다.
또, 피치 계수 설정부(274)는, 상관 판정부(221)로부터 입력되는 판정 정보가 「1」인 경우에는, 실시형태 1에 따른 피치 계수 설정부(264)와 동일한 처리를 행한다. 즉, 피치 계수 설정부(274)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 미리 정해진 탐색 범위 Tmin~Tmax 내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 한편, 피치 계수 설정부(274)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇를 이용하여, 상기 식(9)에 따라, 피치 계수 T를, 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다.
요컨데, 피치 계수 설정부(274)는, 입력되는 판정 정보의 값에 따라, 인접하는 서브밴드에 대응하는 탐색 결과를 이용해 피치 계수를 설정하는지 마는지를 적응적으로 전환한다. 따라서, 프레임내의 서브밴드간의 상관이 소정 레벨 이상인 경우에만, 인접하는 서브밴드에 대응하는 탐색 결과를 이용할 수 있으며, 서브밴드간의 상관이 소정 레벨보다 낮은 경우에는, 인접하는 서브밴드의 탐색 결과의 이용에 의한 부호화 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
대역 분할부(275)는, 직교변환 처리부(205)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)를 P개의 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)로 분할한다. 그리고, 대역 분할부(275)는, 각 서브밴드의 밴드폭 BWp(p=0, 1,…, P－1) 및 선두 인덱스 BSp(p=0, 1,…, P－1)(FL≤BSp＜FH)를 대역 분할 정보로서 필터링부(262), 탐색부(263), 다중화부(266), 및 상관 판정부(221)에 출력한다.
부호화 정보 통합부(227)는, 제1 레이어 부호화부(202)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보와, 상관 판정부(221)로부터 입력되는 판정 정보와, 제2 레이어 부호화부(226)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보를 통합하고, 통합된 정보원(源) 부호에 대해서, 필요하면 전송오류 부호 등을 부가한 다음 이것을 부호화 정보로서 전송로(102)에 출력한다.
도13은, 본 실시형태에 따른 복호 장치(123)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에 따른 복호 장치(123)는, 부호화 정보 분리부(151), 제1 레이어 복호부(132), 업 샘플링 처리부(133), 직교변환 처리부(134), 제2 레이어 복호부(155)로 주로 구성된다. 여기서, 부호화 정보 분리부(151) 및 제2 레이어 복호부(155) 이외의 구성요소에 대해서는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도13에 있어서, 부호화 정보 분리부(151)는, 입력된 부호화 정보중에서 제1 레이어 부호화 정보와 제2 레이어 부호화 정보와 판정 정보를 분리하여, 제1 레이어 부호화 정보를 제1 레이어 복호부(132)에 출력하고, 제2 레이어 부호화 정보 및 판정 정보를 제2 레이어 복호부(155)에 출력한다.
제2 레이어 복호부(155)는, 직교변환 처리부(134)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k), 부호화 정보 분리부(131)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보 및 판정 정보를 이용해, 고역성분을 포함하는 제2 레이어 복호 신호를 생성하여, 출력 신호로서 출력한다.
도14는, 도13에 나타낸 제2 레이어 복호부(155)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도14에 있어서, 필터링부(363) 이외의 구성요소는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
필터링부(363)는, 멀티탭(탭 수가 1보다 많음)의 피치 필터를 구비한다. 필터링부(363)는, 부호화 정보 분리부(151)로부터 입력되는 판정 정보에 따라, 분리부(351)로부터 입력되는 대역 분할 정보와, 필터 상태 설정부(352)에 의해 설정된 필터 상태와, 분리부(351)로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇와, 미리 내부에 저장되어 있는 필터 계수에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 필터링하고, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 산출한다.
여기서, 판정 정보에 따른 필터링부(363)의 처리를 구체적으로 설명한다. 필터링부(363)는, 입력된 판정 정보가 「0」인 경우에는, 서브밴드 SB0부터 서브밴드 SBP －1까지의 전 P개의 각 서브밴드에 대해서, 인접하는 서브밴드의 피치 계수를 고려하지않고 분리부(351) 로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇를 이용해 필터링을 행한다. 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp＇로 대체한 것으로 한다.
또, 필터링부(363)는, 입력된 판정 정보가 「1」인 경우에는, 도8에 나타낸 필터링부(353)와 동일한 처리를 행한다. 즉, 필터링부(363)는, 제1 서브밴드에 대해서는 피치 계수 T1＇를 그대로 이용해 필터링 처리를 행한다. 또, 필터링부(363)는, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇를 고려해서 서브밴드 SBp의 피치 계수 Tp”를 새로이 설정하고, 이 피치 계수 Tp”를 이용하여 필터링을 행한다. 구체적으로는, 제2 서브밴드 이후의 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대한 필터링을 행할 때는, 필터링부(363)는, 분리부(351)로부터 얻어진 피치 계수에 대해서, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇와 서브밴드폭 BWp －1을 이용하여, 상기의 식(18)에 따라, 필터링에 이용하는 피치 계수 Tp”를 산출한다. 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp”로 대체한 것으로 한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고, 프레임마다 서브밴드간의 상관 정도를 분석한 결과에 기초하여, 인접 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 서브밴드마다의 부호화를 행하는지 마는지를 적응적으로 전환한다. 즉, 프레임내의 서브밴드간의 상관이 소정 레벨 이상인 경우에만, 서브밴드간의 상관을 이용해 효율적인 탐색을 행하여, 보다 효율적으로 고역 스펙트럼을 부호화/복호할 수 있으며, 복호 신호에 포함되는 부자연스러운 이음을 억제할 수 있다. 또, 프레임내의 서브밴드간의 상관이 소정 레벨보다 낮은 경우에는, 인접하는 서브밴드의 탐색 결과를 이용하지 않고, 상관이 낮은 인접 서브밴드의 탐색 결과의 이용에 의한 부호화 정밀도 저하를 억제할 수 있어, 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 서브밴드마다 SFM값을 분석하고, 1 프레임에 포함되는 모든 서브밴드의 SFM값을 종합적으로 고려하여, 프레임마다 상관 판정을 행하여 판정 정보의 값을 설정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 서브밴드마다 별개로 상관 판정을 행하여 판정 정보의 값을 설정해도 좋다. 또, SFM값 대신에, 각 서브밴드의 에너지를 산출하여, 서브밴드간의 에너지의 차(差) 또는 비(比) 등에 따라 상관 판정을 행하여 판정 정보의 값을 설정해도 좋다. 또, 각 서브밴드간의 주파수 성분(MDCT 계수등)에 대해서 상관 연산 등에 의해 상관을 산출하고, 그 상관값을 미리 정한 임계값과 비교함으로써, 판정 정보의 값을 설정해도 좋다.
또, 본 실시형태에서는, 판정 정보의 값이 「1」인 경우에, 피치 계수 설정부(274)는, 상기의 식(9)과 같이 피치 계수 T의 탐색 범위를 설정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 상기의 식(25)과 같이 피치 계수 T의 탐색 범위를 설정해도 좋다.
(실시형태 4)
본 발명의 실시형태 4는, 입력 신호의 샘플링 주파수가 32 kHz이며, 제1 레이어 부호화부의 부호화 방식으로서 ITU－T에서 규격화되어 있는 G.729.1 방식을 적용하는 경우의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 실시형태 4에 따른 통신 시스템(도시하지 않음)은, 도2에 나타낸 통신 시스템과 기본적으로 동일하며, 부호화 장치, 복호 장치의 구성 및 동작의 일부에 있어서만, 도2의 통신 시스템의 부호화 장치(101), 복호 장치(103)와 상위하다. 이하, 본 실시형태에 따른 통신 시스템의 부호화 장치 및 복호 장치에 대해 각각 부호 「161」 및 「163」을 붙여, 설명을 행한다.
도15는, 본 실시형태에 따른 부호화 장치(161)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에 따른 부호화 장치(161)는, 다운 샘플링 처리부(201), 제1 레이어 부호화부(233), 직교변환 처리부(215), 제2 레이어 부호화부(236) 및 부호화 정보 통합부(207)로 주로 구성된다. 여기서, 제1 레이어 부호화부(233) 및 제2 레이어 부호화부(236) 이외의 구성요소에 대해서는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제1 레이어 부호화부(233)는, 다운 샘플링 처리부(201)로부터 입력되는 다운 샘플링 후 입력 신호에 대해서, G.729.1 방식의 음성 부호화 방법을 이용해 부호화를 행하여 제1 레이어 부호화 정보를 생성한다. 그리고, 제1 레이어 부호화부(233)는, 생성한 제1 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또, 제1 레이어 부호화부(233)는, 제1 레이어 부호화 정보를 생성하는 과정에서 얻어지는 정보를 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제2 레이어 부호화부(236)에 출력한다. 또한, 제1 레이어 부호화부(233)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
제2 레이어 부호화부(236)는, 직교변환 처리부(215)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 및 제1 레이어 부호화부(233)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼을 이용해, 제2 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제2 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또한, 제2 레이어 부호화부(236)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
도16은, 도15에 나타낸 제1 레이어 부호화부(233)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서는, 제1 레이어 부호화부(233)에 있어서 G.729.1부호화 방식을 적용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도16에 나타내는 제1 레이어 부호화부(233)는, 대역 분할 처리부(281), 하이 패스 필터(282), CELP(Code Excited Linear Prediction) 부호화부(283), FEC(Forward Error Correction：전방오류 정정) 부호화부(284), 가산부(285), 로패스 필터(lowpass filter)(286), TDAC(Time-Domain Aliasing Cancellation：시간 영역 앨리어스(alias) 제거) 부호화부(287), TDBWE(Time-Domain BandWidth Extension：시간 영역 대역 확장) 부호화부(288) 및 다중화부(289)를 구비하고, 각 부는 이하의 동작을 행한다.
대역 분할 처리부(281)는, 다운 샘플링 처리부(201)로부터 입력되는, 샘플링 주파수가 16 kHz인 다운 샘플링 후 입력 신호에 대해서, QMF(Quadrature Mirror Filter) 등에 의한 대역 분할 처리를 행하고, 0~4 kHz 대역의 제1 저역 신호 및 4~8 kHz 대역의 제2 저역 신호를 생성한다. 대역 분할 처리부(281)는, 생성한 제1 저역 신호를 하이패스 필터(282)에 출력하고, 제2 저역 신호를 로패스 필터(286)에 출력한다.
하이패스 필터(282)는, 대역 분할 처리부(281)로부터 입력되는 제1 저역 신호에 대해서 0.05 kHz 이하의 주파수 성분을 억제하고, 주로 0.05 kHz보다 높은 주파수 성분으로 되어있는 신호를 얻어 필터 후 제 1 저역 신호로서 CELP 부호화부(283) 및 가산부(285)에 출력한다.
CELP 부호화부(283)는, 하이패스 필터(282)로부터 입력되는 필터 후 제 1 저역 신호에 대해서 CELP 방식의 부호화를 행하고, 얻어지는 CELP 파라미터를 FEC 부호화부(284), TDAC 부호화부(287) 및 다중화부(289)에 출력한다. 여기서, CELP 부호화부(283)는, FEC 부호화부(284) 및 TDAC 부호화부(287)에 CELP 파라미터의 일부, 또는, CELP 파라미터를 생성하는 과정에서 얻어지는 정보를 출력해도 좋다. 또, CELP 부호화부(283)는, 생성한 CELP 파라미터를 이용해 CELP 방식의 복호를 행하고, 얻어지는 CELP 복호 신호를 가산부(285)에 출력한다.
FEC 부호화부(284)는, CELP 부호화부(283)로부터 입력되는 CELP 파라미터를 이용하여, 복호 장치(163)의 소실 프레임 보상 처리에 이용되는 FEC 파라미터를 산출하고, 산출한 FEC 파라미터를 다중화부(289)에 출력한다.
가산부(285)는, 하이패스 필터(282)로부터 입력되는 필터 후 제 1 저역 신호로부터, CELP 부호화부(283)로부터 입력되는 CELP 복호 신호를 빼고 얻어지는 차분 신호를 TDAC 부호화부(287)에 출력한다.
로패스 필터(286)는, 대역 분할 처리부(281)로부터 입력되는 제2 저역 신호에 대해서 7 kHz보다 큰 주파수 성분을 억제하고, 주로 7 kHz 이하의 주파수 성분으로 되어있는 신호를 얻어 필터 후 제 2 저역 신호로서 TDAC 부호화부(287) 및 TDBWE 부호화부(288)에 출력한다.
TDAC 부호화부(287)는, 가산부(285)로부터 입력되는 차분 신호 및 로패스 필터(286)로부터 입력되는 필터 후 제 2 저역 신호 각각에 대해서 MDCT등의 직교변환을 실시하고, 얻어지는 주파수 영역 신호(MDCT 계수)를 양자화한다. 그리고, TDAC 부호화부(287)는, 양자화하여 얻어지는 TDAC 파라미터를 다중화부(289)에 출력한다. 또, TDAC 부호화부(287)는, TDAC 파라미터를 이용해 복호를 행하고, 얻어지는 복호 스펙트럼을 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제2 레이어 부호화부(236)(도15)에 출력한다.
TDBWE 부호화부(288)는, 로패스 필터(286)로부터 입력되는 필터 후 제 2 저역 신호에 대해서 시간 영역에서의 대역 확장 부호화를 실시하고, 얻어지는 TDBWE 파라미터를 다중화부(289)에 출력한다.
다중화부(289)는, FEC 파라미터, CELP 파라미터, TDAC 파라미터 및 TDBWE 파라미터를 다중화하여, 제1 레이어 부호화 정보로서 부호화 정보 통합부(237)(도15)에 출력한다. 또한, 제1 레이어 부호화부(233)에 다중화부(289)를 설치하지 않고, 이 파라미터들을 부호화 정보 통합부(237)에서 다중화해도 좋다.
도16에 나타낸, 본 실시형태에 따른 제1 레이어 부호화부(233)에 있어서의 부호화는, TDAC 부호화부(287)에 있어서, TDAC 파라미터를 복호한 복호 스펙트럼을 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제2 레이어 부호화부(236)에 출력하는 점이, G.729.1 방식의 부호화와 상위하다.
도17은, 도15에 나타낸 제2 레이어 부호화부(236)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제2 레이어 부호화부(236)에 있어서, 피치 계수 설정부(294) 이외의 구성요소는, 실시형태 1의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또, 이하의 설명에서는, 도17에 나타내는 대역 분할부(260)에 있어서, 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)를 5개의 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, 4)로 분할하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 실시형태 1에 있어서, 서브밴드수P가 P=5일 경우에 대해 설명한다. 단, 본 발명은 입력 스펙트럼 S2의 고역부를 분할하는 서브밴드수를 한정하는 것은 아니고, 서브밴드수P가 P=5이외의 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
피치 계수 설정부(294)는, 복수의 서브밴드 중, 일부 서브밴드에 대해서는 피치 계수의 탐색 범위를 미리 설정하고, 그 이외의 서브밴드에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드에 대응하는 탐색 결과에 기초하여 피치 계수의 탐색 범위를 설정한다.
예를 들면, 피치 계수 설정부(294)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제1 서브밴드 SB0, 제3 서브밴드 SB2 또는 제5 서브밴드 SB4(서브밴드 SBp(p=0, 2, 4))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 미리 정해진 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(294)는, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제1 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin1~Tmax1 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 또, 피치 계수 설정부(294)는, 제3 서브밴드 SB2에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제3 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin3~Tmax3 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 마찬가지로, 피치 계수 설정부(294)는, 제5 서브밴드 SB4에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제5 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin5~Tmax5 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다.
한편, 피치 계수 설정부(294)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제2 서브밴드 SB1 또는 제4 서브밴드 SB3(서브밴드 SBp(p=1, 3))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여, 피치 계수 T를, 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(294)는, 제2 서브밴드 SB1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇에 기초하여, 식(9)에 따라 산출되는 탐색 범위내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 이 경우, 식(9)에 있어서는 P=1이 된다. 마찬가지로, 피치 계수 설정부(294)는, 제4 서브밴드 SB3에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제3 서브밴드 SB2의 최적 피치 계수 T2＇에 기초하여, 식(9)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 이 경우, 식(9)에 있어서 P=3이 된다.
또한, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼 대역의 상한값을 초과해 버리는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(10)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 마찬가지로, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼의 대역의 하한값을 밑도는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(11)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 이와 같이 피치 계수 T의 범위를 수정함으로써, 최적 피치 계수의 탐색에 있어서의 엔트리수를 줄이는 일 없이 효율적으로 부호화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 피치 계수 설정부(294)는, 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드에 대해서, 각각의 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 내에서 피치 계수 T를 조금씩 변화시킨다. 여기서, 피치 계수 설정부(294)는, 복수의 서브밴드 중 고역의 서브밴드일수록, 제1 복호 스펙트럼의 보다 높은 대역(고역부)를 탐색 범위로 하여 피치 계수 T를 설정해도 좋다. 즉, 피치 계수 설정부(294)는, 고역의 서브밴드일수록, 탐색 범위가 제1 복호 스펙트럼의 보다 높은 대역이 되도록, 각 서브밴드의 탐색 범위를 미리 설정한다. 예를 들면, 고역이 될수록 스펙트럼의 조파 구조가 약해지는 경향이 있는 경우에는, 고역의 서브밴드일수록, 서브밴드와 유사한 부분은, 제1 복호 스펙트럼의 고역부에 존재할 가능성이 높다. 그래서, 피치 계수 설정부(294)가 고역 서브밴드일수록 탐색 범위가 보다 고역에 치우치도록 설정함으로써, 탐색부(263)는 각각의 서브밴드에 적합한 탐색 범위에 대해서 탐색을 행할 수 있어, 부호화 효율 향상을 기대할 수 있다.
또, 피치 계수 설정부(294)는, 상술한 설정 방법과는 반대로, 복수의 서브밴드 중 고역의 서브밴드일수록, 제1 복호 스펙트럼의 보다 낮은 대역(저역부)을 탐색 범위로 하여 피치 계수 T를 설정해도 좋다. 즉, 피치 계수 설정부(294)는, 고역의 서브밴드일수록, 탐색 범위가 제1 복호 스펙트럼의 보다 낮은 대역이 되도록, 각 서브밴드의 탐색 범위를 미리 설정한다. 예를 들면, 제1 복호 스펙트럼 중, 0~4 kHz의 스펙트럼과 4~7 kHz의 스펙트럼을 비교하고, 0~4 kHz 스펙트럼의 조파 구조 쪽이 약한 경우, 고역의 서브밴드일수록, 서브밴드와 유사한 부분은, 제1 복호 스펙트럼의 저역부에 존재할 가능성이 높다. 그래서, 피치 계수 설정부(294)가 고역의 서브밴드일수록 탐색 범위가 보다 저역에 치우치도록 설정함으로써, 탐색부(263)는 제1 복호 스펙트럼의 고역부보다도 조파 구조가 약해지는 저역부에 대해서, 고역의 서브밴드와 유사한 부분의 탐색을 행하기때문에, 탐색 효율이 좋아진다. 여기서, 본 실시형태에서는, 제1 복호 스펙트럼으로서, 제1 레이어 부호화부(233)내의 TDAC 부호화부(287)로부터 얻어지는 복호 스펙트럼을 예로 하고 있다. 이 경우, 제1 복호 스펙트럼의 0~4 kHz 부분의 스펙트럼은, 입력 신호로부터 CELP 부호화부(283)에서 산출되는 CELP 복호 신호를 뺀 성분으로 되어 있어, 조파 구조가 비교적 약하다. 이 때문에, 고역의 서브밴드일수록, 탐색 범위가 보다 저역에 치우치도록 설정하는 방법이 유효하다.
또, 피치 계수 설정부(294)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대해서만, 인접하는 1개전의 서브밴드(인접하는 저역측 서브밴드)에 있어서 탐색된 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여 피치 계수 T를 설정한다. 즉, 피치 계수 설정부(294)는, 1 서브밴드만 떨어진 서브밴드에 대해서, 인접하는 1개전의 서브밴드에 있어서 탐색된 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여 피치 계수 T를 설정한다. 이것에 의해, 저역의 서브밴드에 있어서의 탐색 결과가 그 서브밴드보다 고역의 모든 서브밴드에 있어서의 탐색에 주는 영향을 저감할 수 있기때문에, 고역 서브밴드에 대해서 설정되는 피치 계수 T의 값이 너무 커지는 것을 피할 수 있다. 즉, 고역의 서브밴드일수록 유사하는 부분의 탐색을 행하기 위한 탐색 범위가 고역으로 한정되는 것을 피할 수 있다. 이것에 의해, 유사할 가능성이 낮은 대역에서 최적 피치 계수의 탐색을 행하는 것을 회피하여, 부호화 효율이 저하해 복호 신호의 품질이 열화하는 것을 회피할 수 있다.
도18은, 본 실시형태에 따른 복호 장치(163)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에 따른 복호 장치(163)는, 부호화 정보 분리부(171), 제1 레이어 복호부(172), 제2 레이어 복호부(173), 직교변환 처리부(174) 및 가산부(175)로 주로 구성된다.
도18에 있어서, 부호화 정보 분리부(171)는, 입력된 부호화 정보 중에서 제1 레이어 부호화 정보와 제2 레이어 부호화 정보를 분리하여, 제1 레이어 부호화 정보를 제1 레이어 복호부(172)에 출력하고, 제2 레이어 부호화 정보를 제2 레이어 복호부(173)에 출력한다.
제1 레이어 복호부(172)는, 부호화 정보 분리부(171)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보에 대해서, G.729.1 방식의 음성 부호화 방법을 이용해 복호를 행하고, 생성된 제1 레이어 복호 신호를 가산부(175)에 출력한다. 또, 제1 레이어 복호부(172)는, 제1 레이어 복호 신호를 생성하는 과정에서 얻어지는 제1 레이어 복호 스펙트럼을, 제2 레이어 복호부(173)에 출력한다. 또한, 제1 레이어 복호부(172)의 동작의 상세한 설명은 후술한다.
제2 레이어 복호부(173)는, 제1 레이어 복호부(172)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼 및 부호화 정보 분리부(171)로부터 입력되는 제2 레이어 부호화 정보를 이용해, 고역부의 스펙트럼을 복호하고, 생성된 제2 레이어 복호 스펙트럼을 직교변환 처리부(174)에 출력한다. 제2 레이어 복호부(173)의 처리는, 입력되는 신호와 그 신호를 보낸 송신원(元)이 다르다는 점을 제외하면, 도7의 제2 레이어 복호부(135)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제2 레이어 복호부(173)의 동작의 상세한 설명은 후술한다.
직교변환 처리부(174)는, 제2 레이어 복호부(173)로부터 입력되는 제2 레이어 복호 스펙트럼에 대해서 직교변환 처리(IMDCT)를 실시하고, 얻어지는 제2 레이어 복호 신호를 가산부(175)에 출력한다. 여기서, 직교변환 처리부(174)의 동작은, 입력되는 신호와 그 신호를 보낸 송신원(元)이 다르다고 하는 점을 제외하면, 도8에 나타낸 직교변환 처리부(356)의 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
가산부(175)는, 제1 레이어 복호부(172)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 신호와 직교변환 처리부(174)로부터 입력되는 제2 레이어 복호 신호를 가산하고, 얻어지는 신호를 출력 신호로서 출력한다.
도19는, 도18에 나타낸 제1 레이어 복호부(172)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서는, 도15의 제1 레이어 부호화부(233)와 대응시켜, 제1 레이어 복호부(172)가 ITU－T에서 규격화되어 있는 G.729.1 방식의 복호를 행하는 구성을 예로 들어 설명한다. 또한, 도19에 나타내는 제1 레이어 복호부(172)의 구성은 전송시에 프레임 에러가 발생하지않았을 경우의 구성이며, 프레임 에러 보상 처리를 위한 구성요소는 도시하지 않고 그 설명을 생략한다. 다만, 본 발명은 프레임 에러가 발생하는 경우에도 적용할 수 있다.
제1 레이어 복호부(172)는, 분리부(371), CELP 복호부(372), TDBWE 복호부(373), TDAC 복호부(374), 프리/포스트 에코 삭감부(375), 가산부(376), 적응 포스트 처리부(377), 로패스 필터(378), 프리/포스트 에코 삭감부(379), 하이패스 필터(380) 및 대역 합성 처리부(381)를 구비하고, 각 부는 이하의 동작을 행한다.
분리부(371)는, 부호화 정보 분리부(171)(도18)로부터 입력되는 제1 레이어 부호화 정보를, CELP 파라미터, TDAC 파라미터, TDBWE 파라미터로 분리하여, CELP 파라미터를 CELP 복호부(372)에 출력하고, TDAC 파라미터를 TDAC 복호부(374)에 출력하고, TDBWE 파라미터를 TDBWE 복호부(373)에 출력한다. 또한, 분리부(371)를 설치하지 않고 , 부호화 정보 분리부(171)에 있어서 한꺼번에 이러한 파라미터를 분리해도 좋다.
CELP 복호부(372)는, 분리부(371)로부터 입력되는 CELP 파라미터를 이용해 CELP 방식의 복호를 행하고, 얻어지는 복호 신호를 복호 CELP 신호로서 TDAC 복호부(374), 가산부(376) 및 프리/포스트 에코 삭감부(375)에 출력한다. 또한, CELP 복호부(372)는, 복호 CELP 신호 외에, CELP 파라미터로부터 복호 CELP 신호를 생성하는 과정에서 얻어지는 다른 정보를 TDAC 복호부(374)에 출력해도 좋다.
TDBWE 복호부(373)는, 분리부(371)로부터 입력되는 TDBWE 파라미터를 복호하여, 얻어지는 복호 신호를 복호 TDBWE 신호로서 TDAC 복호부(374) 및 프리/포스트 에코 삭감부(379)에 출력한다.
TDAC 복호부(374)는, 분리부(371)로부터 입력되는 TDAC 파라미터, CELP 복호부(372)로부터 입력되는 복호 CELP 신호 및 TDBWE 복호부(373)로부터 입력되는 복호 TDBWE 신호를 이용해, 제1 레이어 복호 스펙트럼을 산출한다. 그리고, TDAC 복호부(374)는, 산출한 제1 레이어 복호 스펙트럼을 제2 레이어 복호부(173)(도18)에 출력한다. 또한, 여기서 얻어지는 제1 레이어 복호 스펙트럼은, 부호화 장치(161)내의 제1 레이어 부호화부(233)(도15)에서 산출되는 제1 레이어 복호 스펙트럼과 동일하다. 또, TDAC 복호부(374)는, 산출한 제1 레이어 복호 스펙트럼의 0~4 kHz 대역과 4~8 kHz 대역에 대해서 각각 MDCT등의 직교변환 처리를 실시하고, 복호 제 1 TDAC 신호(0~4 kHz 대역) 및 복호 제 2 TDAC 신호(4~8 kHz 대역)를 산출한다. TDAC 복호부(374)는, 산출한 복호 제 1 TDAC 신호를 프리/포스트 에코 삭감부(375)에 출력하고, 복호 제 2 TDAC 신호를 프리/포스트 에코 삭감부(379)에 출력한다.
프리/포스트 에코 삭감부(375)는, CELP 복호부(372)로부터 입력되는 복호 CELP 신호 및 TDAC 복호부(374)로부터 입력되는 복호 제 1 TDAC 신호에 대해서, 프리/포스트 에코를 삭감하는 처리를 실시하고, 에코 삭제 후의 신호를 가산부(376)에 출력한다.
가산부(376)는, CELP 복호부(372)로부터 입력되는 복호 CELP 신호 및 프리/포스트 에코 삭감부(375)로부터 입력되는 에코 삭감 후의 신호를 가산하고, 얻어지는 가산 신호를 적응 포스트 처리부(377)에 출력한다.
적응 포스트 처리부(377)는, 가산부(376)로부터 입력되는 가산 신호에 대해서 적응적으로 후처리를 실시하고, 얻어지는 복호 제 1 저역 신호(0~4 kHz 대역)를 로패스 필터(378)에 출력한다.
로패스 필터(378)는, 적응 포스트 처리부(377)로부터 입력되는 복호 제 1 저역 신호에 대해서 4 kHz보다 큰 주파수 성분을 억제하고, 주로 4 kHz 이하의 주파수 성분으로 되어있는 신호를 얻어 필터 후 복호 제 1 저역 신호로서 대역 합성 처리부(381)에 출력한다.
프리/포스트 에코 삭감부(379)는, TDAC 복호부(374)로부터 입력되는 복호 제 2 TDAC 신호 및 TDBWE 복호부(373)로부터 입력되는 복호 TDBWE 신호에 대해서 프리/포스트 에코를 삭감하는 처리를 실시하고, 에코 삭감 후의 신호를 복호 제 2 저역 신호(4~8 kHz 대역)로서 하이패스 필터(380)에 출력한다.
하이패스 필터(380)는, 프리/포스트 에코 삭감부(379)로부터 입력되는 복호 제 2 저역 신호에 대해서 4 kHz 이하의 주파수 성분을 억제하고, 주로 4 kHz보다 높은 주파수 성분으로 되어있는 신호를 얻어 필터 후 복호 제 2 저역 신호로서 대역 합성 처리부(381)에 출력한다.
대역 합성 처리부(381)에는, 로패스 필터(378)로부터 필터 후 복호 제 1 저역 신호가 입력되고, 하이패스 필터(380)로부터 필터 후 복호 제 2 저역 신호가 입력된다. 대역 합성 처리부(381)는, 샘플링 주파수가 공히 8 kHz인 필터 후 복호 제 1 저역 신호(0~4 kHz 대역) 및 필터 후 복호 제 2 저역 신호(4~8 kHz 대역)에 대해서 대역 합성 처리를 실시하고, 샘플링 주파수가 16 kHz(0~8 kHz 대역)인 제1 레이어 복호 신호를 생성한다. 그리고, 대역 합성 처리부(381)는, 생성한 제1 레이어 복호 신호를 가산부(175)에 출력한다.
또한, 대역 합성 처리부(381)를 설치하지않고, 대역 합성 처리를 가산부(175)에서 한꺼번에 행해도 좋다.
도 19에 나타낸, 본 실시형태에 따른 제1 레이어 복호부(172)에 있어서의 복호는, TDAC 복호부(374)에 있어서, TDAC 파라미터로부터 제1 레이어 복호 스펙트럼을 산출한 시점에서 이것을 제2 레이어 복호부(173)에 출력한다고 하는 점만이 G.729.1 방식의 복호와 상위하다.
도20은, 도18에 나타낸 제2 레이어 복호부(173)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도20에 나타내는 제2 레이어 복호부(173)의 내부 구성은, 도8에 나타내는 제2 레이어 복호부(135)에 있어서, 직교변환 처리부(356)를 생략한 구성이다. 제2 레이어 복호부(173)에 있어서, 필터링부(390) 및 스펙트럼 조정부(391) 이외의 구성요소에 대해서는, 제2 레이어 복호부(135)내의 구성요소와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
필터링부(390)는, 멀티탭(탭 수가 1보다 많음)의 피치 필터를 구비한다. 필터링부(390)는, 분리부(351)로부터 입력되는 대역 분할 정보와, 필터 상태 설정부(352)에 의해 설정된 필터 상태와, 분리부(351)로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, 미리 내부에 저장되어 있는 필터 계수에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 필터링하고, 식(16)에 나타내는, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 산출한다. 필터링부(390)에서도, 식(15)에 나타낸 필터 함수가 이용된다. 단, 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp＇로 대체한 것으로 한다.
여기서, 필터링부(390)는, 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드 SBp(p=0, 2, 4)에 대해서는 피치 계수 Tp＇(p=0, 2, 4)를 그대로 이용해 필터링 처리를 행한다. 또, 필터링부(390)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드 SBp(p=1, 3)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇을 고려해 서브밴드 SBp의 피치 계수 Tp”를 새로이 설정하고, 이 피치 계수 Tp”를 이용해 필터링을 행한다. 구체적으로는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드 SBp(p=1, 3)에 대한 필터링을 행할 때는, 필터링부(390)는, 분리부(351)로부터 얻어진 피치 계수에 대해서, 서브밴드 SBp －1(p=1, 3)의 피치 계수 Tp －1＇와 서브밴드폭 BWp －1을 이용하여, 식(18)에 따라, 필터링에 이용하는 피치 계수 Tp”를 산출한다. 이 경우의 필터링 처리는, 식(16)에 있어서, T를 Tp”로 대체한 식에 따르는 것으로 한다.
식(18)에 있어서는, 서브밴드 SBp(p=1, 2,…, P－1)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇에 서브밴드 SBp －1의 밴드폭 BWp －1을 가산하고, 탐색 범위 SEARCH의 반(半) 값을 감산한 인덱스에 Tp＇를 가산하여, 피치 계수 Tp”로 한다.
스펙트럼 조정부(391)는, 필터링부(390)로부터 입력되는 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 주파수 영역에서 연속시켜 입력 스펙트럼의 추정 스펙트럼 S2＇(k)를 구한다. 또, 스펙트럼 조정부(391)는, 식(19)에 따라, 추정 스펙트럼 S2＇(k)에 게인 복호부(354)로부터 입력되는 서브밴드마다의 변동량 VQj를 곱한다. 이것에 의해, 스펙트럼 조정부(391)는, 추정 스펙트럼 S2＇(k)의 주파수 대역FL≤k＜FH에 있어서의 스펙트럼 형상을 조정하고, 복호 스펙트럼 S3(k)를 생성한다. 그 다음에, 스펙트럼 조정부(391)는, 복호 스펙트럼 S3(k)의 저역부(0≤k＜FL)의 값을 0으로 한다. 그리고, 스펙트럼 조정부(391)는, 저역부(0≤k＜FL)의 값을 0으로 한 복호 스펙트럼을 직교변환 처리부(174)에 출력한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고, 일부 서브밴드(본 실시형태에서는 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드)에 대해서는 서브밴드마다 설정된 탐색 범위에 있어서 탐색을 행한다. 또, 그 이외의 서브밴드(본 실시형태에서는 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드)에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 탐색을 행한다. 이것에 의해, 서브밴드간의 상관을 이용해 효율적인 탐색을 행하여, 보다 효율적으로 고역 스펙트럼을 부호화/복호함과 동시에, 탐색 범위가 고역으로 치우침으로 인해 발생하는 이음(異音)을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 5)
본 발명의 실시형태 5는, 실시형태 4와 마찬가지로 입력 신호의 샘플링 주파수가 32 kHz이고, 제1 레이어 부호화부의 부호화 방식으로서 ITU－T에서 규격화되어 있는 G.729.1 방식을 적용하는 경우의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 실시형태 5에 따른 통신 시스템(도시하지않음)은, 도2에 나타낸 통신 시스템과 기본적으로 동일하고, 부호화 장치, 복호 장치의 구성 및 동작의 일부에 있어서만, 도2의 통신 시스템의 부호화 장치(101), 복호 장치(103)와 상위하다. 이하, 본 실시형태에 따른 통신 시스템의 부호화 장치 및 복호 장치에 대해서 각각 부호 「181」 및 「184」를 붙여서, 설명을 행한다.
본 실시형태에 따른 부호화 장치(181)(도시하지않음)는, 도15에 나타낸 부호화 장치(161)와 기본적으로 동일하며, 다운 샘플링 처리부(201), 제1 레이어 부호화부(233), 직교변환 처리부(215), 제2 레이어 부호화부(246) 및 부호화 정보 통합부(207)로 주로 구성된다. 여기서, 제2 레이어 부호화부(246) 이외의 구성요소에 대해서는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제2 레이어 부호화부(246)는, 직교변환 처리부(215)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 및 제1 레이어 부호화부(233)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼을 이용해, 제2 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제2 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또한, 제2 레이어 부호화부(246)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
도21은, 본 실시형태에 따른 제2 레이어 부호화부(246)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제2 레이어 부호화부(246)에 있어서, 피치 계수 설정부(404) 이외의 구성요소는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또, 이하의 설명에서는, 실시형태 4와 마찬가지로, 도21에 나타내는 대역 분할부(260)에 있어서, 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)를 5개의 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, 4)로 분할하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 실시형태 1에 있어서, 서브밴드수P가 P=5일 경우에 대해 설명한다. 단, 본 발명은 입력 스펙트럼 S2의 고역부를 분할하는 서브밴드수를 한정하는 것은 아니며, 서브밴드수P가 P=5이외의 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
피치 계수 설정부(404)는, 복수의 서브밴드 중, 일부의 서브밴드에 대해서는 피치 계수의 탐색 범위를 미리 설정하고, 그 이외의 서브밴드에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드에 대응하는 탐색 결과에 기초하여 피치 계수의 탐색 범위를 설정한다.
예를 들면, 피치 계수 설정부(404)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제1 서브밴드 SB0, 제3 서브밴드 SB2 또는 제5 서브밴드 SB4(서브밴드 SBp(p=0, 2, 4))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 미리 정해진 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(404)는, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제1 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin1~Tmax1 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 또, 피치 계수 설정부(404)는, 제3 서브밴드 SB2에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제3 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin3~Tmax3 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 마찬가지로, 피치 계수 설정부(404)는, 제5 서브밴드 SB4에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제5 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin5~Tmax5 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다.
한편, 피치 계수 설정부(404)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제2 서브밴드 SB1 또는 제4 서브밴드 SB3(서브밴드 SBp(p=1, 3))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여, 피치 계수 T를, 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(404)는, 제2 서브밴드 SB1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행할 때, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우(패턴 1)에는, 피치 계수 T를 식(27)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 한편, 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우(패턴 2)에는, 피치 계수 T를 식(28)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 이 경우, 식(27) 및 식(28)에 있어서는 P=1이 된다. 여기서, 식(27) 및 식(28) 중의 SEARCH1, SEARCH2는 미리 결정된 탐색 피치 계수의 설정 범위를 나타낸다. 또한, 이하에서는, SEARCH1＞SEARCH2인 경우에 대해서 설명한다.
[수 27]
Figure pct00027
[수 28]
Figure pct00028
마찬가지로, 피치 계수 설정부(404)는, 제4 서브밴드 SB3에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행할 때, 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우(패턴 1)에는, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제3 서브밴드 SB2의 최적 피치 계수 T2＇에 기초하여, 피치 계수 T를 식(29)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 한편, 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우(패턴 2)에는, 피치 계수 T를 식(30)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 이 경우, 식(29) 및 식(30)에 있어서는 P=3이 된다.
[수 29]
Figure pct00029
[수 30]
Figure pct00030
또한, 식(27)~식(30)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼 대역의 상한값을 초과해 버리는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(31) 및 식(32)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 이 때, 식(27) 및 식(30)에 대해서는 식(31)이, 식(28) 및 식(29)에 대해서는 식(32)가 각각 대응한다. 마찬가지로, 식(27)~식(30)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼의 대역의 하한값을 밑도는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(33) 및 식(34)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 이 때, 식(27) 및 식(30)에 대해서는 식(33)이, 식(28) 및 식(29)에 대해서는 식(34)가 각각 대응한다. 이와 같이 피치 계수 T의 범위를 수정함으로써, 최적 피치 계수의 탐색에 있어서의 엔트리 수를 줄이는 일 없이 효율적으로 부호화 할 수 있다.
[수 31]
Figure pct00031
[수 32]
Figure pct00032
[수 33]
Figure pct00033
[수 34]
Figure pct00034
피치 계수 설정부(404)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 적응적으로 변화시킨다. 즉, 피치 계수 설정부(404)는, 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇가 미리 설정한 임계값보다 작은 경우에는 제2 서브밴드에 대한 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 많게 하고(패턴 1), 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇가 임계값 이상인 경우에는 제2 서브밴드에 대한 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 적게 한다(패턴 2). 또, 피치 계수 설정부(404)는, 제2 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 패턴(패턴 1 및 패턴 2)에 따라, 제4 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 증감시킨다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(404)는, 패턴 1의 경우에는 제4 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 적게하고, 패턴 2의 경우에는 제4 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 엔트리수를 많게 한다. 이 때, 패턴 1 및 패턴 2의 각각에 대해서, 제2 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 엔트리수와 제4 서브밴드의 최적 피치 탐색시의 엔트리수의 합계를 동일하게 함으로써, 비트 레이트를 고정시킨 채, 보다 효율적인 최적 피치 계수의 탐색을 할 수가 있다.
제1 레이어 복호 스펙트럼에 대해서는, 일반적으로 입력 신호가 음성 신호등인 경우에는, 저역측일수록 주기성(周期性)이 강하다고 하는 특징이 있다. 따라서, 최적 피치 계수를 탐색하는 대역이 저역측일수록, 탐색시의 엔트리수를 증가시킴에 의한 효과가 크다. 그래서, 상기와 같이, 제1 서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치 계수의 값이 작은 경우에는, 제2 서브밴드에 대한 최적 피치의 탐색시의 엔트리수를 크게 함으로써, 제2 서브밴드에 대해서 보다 효과적인 최적 피치 탐색을 할 수 있다. 이 때, 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수를 감소시킨다. 한편, 제1 서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치 계수의 값이 큰 경우에는, 제2 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색의 엔트리수를 많게 해도 그 효과는 작기 때문에, 제2 서브밴드에 대해서는, 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수를 적게하고, 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수를 증가시킨다. 이와 같이, 제1 서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치 계수의 값에 따라, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드간에서 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수(비트 어로케이션(bit allocation))을 조정함으로써, 보다 효율적으로 최적 피치 계수를 탐색할 수 있어, 품질이 좋은 복호 신호를 생성하는 것이 가능하게 된다.
본 실시형태에 따른 복호 장치(184)(도시하지않음)의 내부의 주요한 구성은, 도18에 나타낸 복호 장치(163)와 기본적으로는 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고, 일부의 서브밴드(본 실시형태에서는 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드)에 대해서는 서브밴드마다 설정된 탐색 범위에 있어서 탐색을 행한다. 또, 그 이외의 서브밴드(본 실시형태에서는 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드)에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 탐색을 행한다. 또한, 여기서, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치의 탐색시에, 제1 서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치에 기초하여, 탐색의 엔트리수를 적응적으로 전환한다. 이것에 의해, 서브밴드간의 상관을 이용함과 함께, 서브밴드마다 적응적으로 엔트리수를 변경할 수 있어, 보다 효율적으로 고역스펙트럼을 부호화/복호할 수 있다. 그 결과로서 복호 신호의 품질을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수의 합계가 동일한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수의 합계가 패턴마다 다른 구성에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수가 증감하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 탐색 엔트리수를 많게 함으로써, 탐색 범위가 저역의 전범위가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 계수의 탐색시의 엔트리수가 증감하는 경우의 예로서, 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우(패턴 1)에는, 제2 서브밴드의 최적 피치 계수의 탐색 엔트리수를 많게 하고(탐색 범위를 넓게 함), 제4 서브밴드의 최적 피치 계수의 탐색 엔트리수를 적게하는(탐색 범위를 좁게 함) 구성에 대해 설명했다. 또, 상기 구성은, 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우(패턴 2)에는, 상기와는 반대의 탐색 범위의 설정 방법을 취한다. 그러나, 본 발명은 상기 구성에 한정되지 않으며, 제1 서브밴드의 패턴 1, 패턴 2에 대해서 각각 반대의 탐색 범위 설정 방법을 취하는 구성에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은, 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우(패턴 1)에는, 제2 서브밴드의 최적 피치 계수의 탐색 엔트리수를 적게하고(탐색 범위를 좁게 함), 제4 서브밴드의 최적 피치 계수의 탐색 엔트리수를 많게 하는(탐색 범위를 넓게 함) 구성에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 본 구성은, 제1 서브밴드의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우(패턴 2)에는, 상기와는 반대의 탐색 범위 설정 방법을 취한다. 이 구성에 의해, 저역 부분 중에서도, 저역측과 고역측에서 크게 스펙트럼 특성이 다른 입력 신호에 대해서, 효율적으로 부호화할 수 있다. 구체적으로는, 스펙트럼이 복수의 피크 성분으로 구성되어 있고, 더욱이 피크 성분이 존재하는 밀도가 대역에 따라 크게 다른 등의 특성을 가진 입력 신호에 대해서 효율적으로 양자화할 수 있음이 실험에 의해 확인되어 있다.
(실시형태 6)
본 발명의 실시형태 6은, 실시형태 4와 마찬가지로 입력 신호의 샘플링 주파수가 32 kHz이고, 제1 레이어 부호화부의 부호화 방식으로서 ITU－T에서 규격화되어 있는 G.729.1 방식을 적용하는 경우의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 실시형태 6에 따른 통신 시스템(도시하지않음)은, 도2에 나타낸 통신 시스템과 기본적으로 동일하고, 부호화 장치, 복호 장치의 구성 및 동작의 일부에 있어서만, 도2의 통신 시스템의 부호화 장치(101), 복호 장치(103)와 상위하다. 이하, 본 실시형태에 따른 통신 시스템의 부호화 장치 및 복호 장치에 대해 각각 부호 「191」 및 「193」을 붙여서, 설명을 행한다.
본 실시형태에 따른 부호화 장치(191)(도시하지 않음)는, 도15에 나타낸 부호화 장치(161)와 기본적으로 동일하며, 다운 샘플링 처리부(201), 제1 레이어 부호화부(233), 직교변환 처리부(215), 제2 레이어 부호화부(256) 및 부호화 정보 통합부(207)로 주로 구성된다. 여기서, 제2 레이어 부호화부(256) 이외의 구성요소에 대해서는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제2 레이어 부호화부(256)는, 직교변환 처리부(215)로부터 입력되는 입력 스펙트럼 및 제1 레이어 부호화부(233)로부터 입력되는 제1 레이어 복호 스펙트럼을 이용해, 제2 레이어 부호화 정보를 생성하고, 생성한 제2 레이어 부호화 정보를 부호화 정보 통합부(207)에 출력한다. 또한, 제2 레이어 부호화부(256)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
도22는, 본 실시형태에 따른 제2 레이어 부호화부(256)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제2 레이어 부호화부(256)에 있어서, 피치 계수 설정부(414)이외의 구성요소는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또, 이하의 설명에서는, 실시형태 4와 마찬가지로, 도22에 나타내는 대역 분할부(260)에 있어서, 입력 스펙트럼 S2(k)의 고역부(FL≤k＜FH)를 5개의 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, 4)로 분할하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 실시형태 1에 있어서, 서브밴드수P가 P=5일 경우에 대해 설명한다. 단, 본 발명은 입력 스펙트럼 S2의 고역부를 분할하는 서브밴드수를 한정하는 것은 아니고, 서브밴드수P가 P=5 이외인 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
피치 계수 설정부(414)는, 복수의 서브밴드 중, 일부 서브밴드에 대해서는 피치 계수의 탐색 범위를 미리 설정하고, 그 이외의 서브밴드에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드에 대응하는 탐색 결과에 기초하여 피치 계수의 탐색 범위를 설정한다.
예를 들면, 피치 계수 설정부(414)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제1 서브밴드 SB0, 제3 서브밴드 SB2 또는 제5 서브밴드 SB4(서브밴드 SBp(p=0, 2, 4))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 미리 정해진 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(414)는, 제1 서브밴드 SB0에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제1 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin1~Tmax1내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 또, 피치 계수 설정부(414)는, 제3 서브밴드 SB2에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제3 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin3~Tmax3 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 마찬가지로, 피치 계수 설정부(414)는, 제5 서브밴드 SB4에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 피치 계수 T를, 제5 서브밴드에 대해서 미리 설정된 탐색 범위 Tmin5~Tmax5 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다.
한편, 피치 계수 설정부(414)는, 탐색부(263)의 제어하에, 필터링부(262) 및 탐색부(263)와 함께, 제2 서브밴드 SB1 또는 제4 서브밴드 SB3(서브밴드 SBp(p=1, 3))에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 경우에는, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여, 피치 계수 T를, 조금씩 변화시키면서, 필터링부(262)에 순차적으로 출력한다. 구체적으로는, 피치 계수 설정부(414)는, 제2 서브밴드 SB1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행할 때, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우에는, 피치 계수 T를 식(9)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 여기서, 식(9)에 있어서는 P=1이 된다. 한편, 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우에는, 피치 계수 T를 미리 설정된 탐색 범위 Tmin2~Tmax2내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다.
마찬가지로, 피치 계수 설정부(414)는, 제4 서브밴드 SB3에 대응하는 폐루프의 탐색 처리를 행하는 때, 제1 서브밴드 SB0의 최적 피치 계수 T0＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우에는, 인접하는 1개전의 서브밴드인 제3 서브밴드 SB2의 최적 피치 계수 T2＇에 기초하여, 피치 계수 T를 식(9)에 따라 산출되는 탐색 범위 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다. 여기서, 식(9)에 있어서는 P=3이 된다. 한편, 제3 서브밴드 SB2의 최적 피치 계수 T2＇의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우에는, 피치 계수 T를 미리 설정된 탐색 범위 Tmin4~Tmax4 내에서 조금씩 변화시키면서 설정한다.
또한, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼 대역의 상한값을 초과해 버리는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(10)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 마찬가지로, 식(9)에 따라 설정한 피치 계수 T의 범위가, 제1 레이어 복호 스펙트럼의 대역의 하한값을 밑도는 경우, 실시형태 1과 동일하게, 식(11)에 나타내는 것처럼 하여 피치 계수 T의 범위를 수정한다. 이와 같이 피치 계수 T의 범위를 수정함으로써, 최적 피치 계수의 탐색에 있어서의 엔트리수를 줄이는 일 없이 효율적으로 부호화 할 수 있다.
피치 계수 설정부(414)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치 탐색시의 탐색 범위의 설정을, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대응하는 폐루프의 탐색 처리에 있어서 구해진 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초하여 적응적으로 변경한다. 즉, 피치 계수 설정부(414)는, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대해서 탐색된 최적 피치 계수 Tp －1＇가 임계값 미만이었을 경우에만, 최적 피치 계수 Tp －1＇에 기초한 범위에 대해 최적 피치 계수의 탐색을 행한다. 한편, 피치 계수 설정부(414)는, 인접하는 1개전의 서브밴드 SBp －1에 대해서 탐색된 최적 피치 계수 Tp －1＇가 임계값 이상이었을 경우에는, 미리 설정된 탐색 범위에 대해 최적 피치 계수의 탐색을 행한다. 이러한 구성에 의해, 최적 피치의 탐색 범위가 고역에 치우침으로써 발생하는 이음을 억제할 수 있기때문에, 결과적으로 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 따른 복호 장치(193)(도시하지않음)는, 도18에 나타낸 복호 장치(163)와 기본적으로 동일하며, 부호화 정보 분리부(171), 제1 레이어 복호부(172), 제2 레이어 복호부(183), 직교변환 처리부(174) 및 가산부(175)로 주로 구성된다. 여기서, 제2 레이어 복호부(183)이외의 구성요소는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도23은, 본 실시형태에 따른 제2 레이어 복호부(183)의 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제2 레이어 복호부(183)에 있어서, 필터링부(490) 이외의 구성요소는, 실시형태 4의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
필터링부(490)는, 멀티탭(탭 수가 1보다 많음)의 피치 필터를 구비한다. 필터링부(490)는, 분리부(351)로부터 입력되는 대역 분할 정보와, 필터 상태 설정부(352)에 의해 설정된 필터 상태와, 분리부(351)로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, 미리 내부에 저장되어 있는 필터 계수에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 필터링하고, 식(16)에 나타내는, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 산출한다. 필터링부(490)에서도, 식(15)에 나타낸 필터 함수가 이용된다.
단, 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp＇로 대체한 것으로 한다.
여기서, 필터링부(490)는, 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드 SBp(p=0, 2, 4)에 대해서는 피치 계수 Tp＇(p=0, 2, 4)를 그대로 이용하여 필터링 처리를 행한다. 또, 필터링부(490)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드 SBp(p=1, 3)에 대해서는, 서브밴드 SBp －1의 피치 계수 Tp －1＇를 고려해 서브밴드 SBp의 피치 계수 Tp”를 새로이 설정하고, 이 피치 계수 Tp”를 이용해 필터링을 행한다. 구체적으로는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드 SBp(p=1, 3)에 대한 필터링을 행할 때는, 필터링부(490)는, 분리부(351)로부터 얻어진 피치 계수의 값이 미리 정해진 임계값 THp 미만인 경우에 대해서, 서브밴드 SBp －1(p=1, 3)의 피치 계수 Tp －1＇와 서브밴드폭 BWp －1을 이용해, 식(18)에 따라, 필터링에 이용하는 피치 계수 Tp”를 산출한다. 이 경우의 필터링 처리는, 식(16)에 있어서, T를 Tp”로 대체한 식에 따르는 것으로 한다. 또, 필터링부(490)는, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드 SBp(p=1, 3)에 대한 필터링을 행할 때, 분리부(351)로부터 얻어진 피치 계수의 값이 미리 정해진 임계값 THp 이상인 경우에 대해서는, 분리부(351)로부터 입력되는 피치 계수 Tp＇(p=0, 1,…, P－1)와, 미리 내부에 저장되어 있는 필터 계수에 기초하여, 제1 레이어 복호 스펙트럼 S1(k)를 필터링하여, 식(16)에 나타내는, 각 서브밴드 SBp(p=0, 1,…, P－1)의 추정값 S2p＇(k)(BSp≤k＜BSp＋BWp)(p=0, 1,…, P－1)을 산출한다. 단, 이 경우의 필터링 처리 및 필터 함수는, 식(15), 식(16)에 있어서의 T를 Tp＇로 대체한 것으로 한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 부호화/복호에 있어서, 고역부를 복수의 서브밴드로 분할하고, 일부 서브밴드(본 실시형태에서는 제1 서브밴드, 제3 서브밴드 및 제5 서브밴드)에 대해서는 서브밴드마다 설정된 탐색 범위에 있어서 탐색을 행한다. 또, 그 이외의 서브밴드(본 실시형태에서는 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드)에 대해서는 인접하는 1개전의 서브밴드의 부호화 결과를 이용해 탐색을 행한다. 또한, 여기서, 제2 서브밴드 및 제4 서브밴드에 대한 최적 피치의 탐색시에, 제1 서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치에 기초하여, 탐색 엔트리수를 적응적으로 전환한다. 이것에 의해, 서브밴드간의 상관을 이용함과 함께, 서브밴드마다 적응적으로 엔트리수를 변경할 수 있어, 보다 효율적으로 고역스펙트럼을 부호화/복호할 수 있다. 그 결과로서 복호 신호의 품질을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태 4~6에서는, 제1 레이어 부호화부 및 제1 레이어 복호부에 있어서, G.729.1부호화/복호 방식을 이용하는 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명에 있어서 제1 레이어 부호화부 및 제1 레이어 복호부에서 이용하는 부호화 방식/복호 방식은 G.729.1부호화/복호 방식으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 레이어 부호화부, 및 제1 레이어 복호부에서 이용하는 부호화 방식/복호 방식으로서 G.718등의 다른 부호화/복호 방식을 취하는 구성에 대해서도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태 4~6에서는, 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제1 레이어 부호화부의 내부에서 얻어지는 정보(TDAC 부호화부(287)에서 얻어지는 TDAC 파라미터의 복호 스펙트럼)를 이용하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 제1 레이어 부호화부의 내부에서 산출되는 다른 정보를 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 이용하는 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 제1 레이어 부호화 정보를 복호하여 얻어지는 제1 레이어 복호 신호에 대해서 직교변환등의 처리를 행하고, 산출된 스펙트럼을 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 이용하는 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은 제1 레이어 복호 스펙트럼의 특성에 한정되는 것은 아니고, 제1 레이어 부호화부의 내부에서 산출되는 파라미터, 또는, 제1 레이어 부호화 정보를 복호해서 얻어지는 복호 신호로부터 산출되는 모든 스펙트럼을 제1 레이어 복호 스펙트럼으로서 이용하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시형태 4~6에서는, 일부 서브밴드(본 실시형태에서는, 제1 서브밴드, 제3 서브밴드, 제5 서브밴드)에 미리 설정된 탐색 범위가, 각각의 서브밴드마다 다른 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 모든 서브밴드 또는 일부의 서브밴드군(群)에 대해서 공통된 탐색 범위를 설정해도 괜찮다.
이상, 본 발명의 각 실시형태에 대해서 설명했다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서는, 각 서브밴드 SBp(p=0,…, P－1)에 가장 근사(近似)하는 부분을, 제1 레이어 복호 스펙트럼에 있어서 탐색한 후에, 게인 부호화부(265)에서 서브밴드마다, 입력 스펙트럼과의 스펙트럼 파워 변동량을 부호화하는 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 게인 부호화부(265)에 있어서, 탐색부(263)에서 산출되는 최적 피치 계수 Tp＇에 대응하는 이상(理想) 이득을 부호화해도 좋다. 이 경우에는, 게인 부호화부(265)에서 부호화하는 게인의 서브밴드 구성은, 필터링시의 서브밴드 구성과 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 입력 스펙트럼의 고역부에 보다 근사하는 추정 스펙트럼을 생성할 수 있어, 복호 신호에 포함될 수 있는 잡음감을 감소시킬 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 복호 측에 있어서 항상 제2 레이어의 복호 신호를 출력 신호로 하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 제1 레이어의 복호 신호와 제2 레이어의 복호 신호를 전환하여 출력 신호로 해도 좋다. 예를 들면, 전송로에 있어서 일부의 부호화 정보가 소실하거나 부호화 정보에 전송오류가 발생하거나 하는 경우에는, 제1 레이어의 복호에 의한 복호 신호 밖에 얻지못하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제1 레이어의 복호 신호를 출력 신호로서 출력한다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 부호화 장치/복호 장치로서 각각 2개의 계층으로 되어있는 스케일러블 부호화 장치/복호 장치를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 부호화 장치/복호 장치는 각각 3 계층 이상으로 되어있는 스케일러블 부호화 장치/복호 장치이어도 좋다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 각 서브밴드에 대응하는 최적 피치 계수를 탐색하기 위해서 피치 계수 설정부(264),(274)에서 설정하는 피치 계수의 범위로서 각 서브밴드에 대해서 SEARCH라고 하는 공통된 범위를 이용하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 서브밴드마다 탐색 범위를 별도 SEARCHp(p=0,…, P－1)로 해도 좋다. 예를 들면, 고역부 안에서도 저역에 가까운 서브밴드에 대해서는 탐색 범위를 보다 넓게 설정하고, 고역부 안에서도 보다 고역 서브밴드에 대해서는 탐색 범위를 보다 좁게 설정함으로써, 주파수 대역에 따른 유연한 비트 할당을 실현할 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 각 서브밴드에 대응하는 최적 피치 계수를 탐색하기 위해서 피치 계수 설정부(264),(274),(294),(404),(414) 에서 설정하는 피치 계수의 범위가, 각 서브밴드에 대해서 SEARCH라고 하는 공통된 범위를 이용해, 전(前)서브밴드의 최적 피치 계수에 전(前) 서브밴드폭을 더한 위치의 주변(±SEARCH의 범위)인 구성에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 전(前)서브밴드의 최적 피치 계수에 전(前)서브밴드폭을 더한 위치에 대해서, 비대칭적인 범위를 최적 피치 계수의 탐색 범위로 하는 구성에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 전(前)서브밴드의 최적 피치 계수에 전(前)서브밴드폭을 더한 위치로부터 보다 저역측을 넓게 하고, 고역측은 좁게 탐색 범위를 설정하는 방법이 있다. 이 구성에 의해, 최적 피치 계수의 탐색 범위가 고역측으로 너무 치우치는 경향을 경감시킬 수 있어, 복호 신호의 품질이 향상할 가능성이 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 몇개인가의 서브밴드에 대해서는, 인접한 전(前)서브밴드에 대한 최적 피치 계수에 기초하여 최적 피치 계수를 탐색하는 범위를 설정하는 구성에 대해 설명했다. 상기 방법은, 최적 피치 계수에 대해서 주파수축상의 상관을 이용한 방법이다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 최적 피치 계수에 대해 시간축상의 상관을 이용했을 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 구체적으로는, 동일 서브밴드에 있어서, 시간적으로 전(前)에 처리된 프레임(예를 들면 과거 3 프레임등)에 대해서 탐색된 최적 피치 계수에 기초하여, 그 주변을 최적 피치 계수의 탐색 범위로 설정한다. 이 경우는, 4차 선형 예측에 의해 구해지는 위치의 주변을 탐색한다. 또 상기와 같이 시간축상의 상관과, 상기 각 실시형태에서 설명한 주파수축상의 상관을 병용하는 것도 가능하다. 이 경우, 어느 서브밴드에 대해서, 과거 프레임에서 탐색된 최적 피치 계수와 인접하는 전(前)서브밴드에 대해서 탐색된 최적 피치 계수에 기초하여, 최적 피치 계수의 탐색 범위가 설정된다. 또, 시간축상의 상관을 이용해 최적 피치 계수의 탐색 범위를 설정하는 경우에는, 전송오류가 전파한다고 하는 문제점이 있다. 이 문제점에 대해서는, 일정 이상 연속해서 시간축상의 상관에 기초해 최적 피치 계수의 탐색 범위를 설정한 뒤, 시간축상의 상관에 기초하지않고 최적 피치 계수의 탐색 범위를 설정하는 프레임을 설치함으로써 대처할 수 있다(예를 들면, 4 프레임 처리할 때마다, 시간축상의 상관을 이용하지 않는 프레임을 설정하는 등).
또, 본 발명에 따른 부호화 장치, 복호 장치 및 이러한 방법은, 상기 각 실시형태로 한정되지 않고, 여러 가지 변경해서 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 각 실시형태는, 적절하게 조합해서 실시하는 것이 가능하다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서의 복호 장치는, 상기 각 실시형태에 있어서의 부호화 장치로부터 전송된 부호화 정보를 이용해 처리를 행한다고 했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 필요한 파라미터나 데이터를 포함하는 부호화 정보이면, 반드시 상기 각 실시형태에 있어서의 부호화 장치로부터의 부호화 정보가 아니어도 처리는 가능하다.
또, 신호 처리 프로그램을, 메모리, 디스크, 테이프, CD, DVD등의 기계 판독 가능한 기록 매체에 기록, 기입을 해서, 동작을 행하는 경우에 대해서도, 본 발명은 적용할 수가 있으며, 본 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 본 발명을 하드웨어로 구성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 소프트웨어로 실현되는 것도 가능하다.
또, 상기 각 실시형태의 설명에 이용한 각 기능 블록은, 전형적으로는 집적회로인 LSI로서 실현된다. 이들은 개별적으로 1 칩화되어도 좋고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1 칩화되어도 좋다. 여기에서는, LSI라고 했지만, 집적도의 차이에 의해, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI라고 호칭되는 일도 있다.
또, 집적회로화의 수법은 LSI에 한정하는 것은 아니고, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 좋다. LSI 제조 후에, 프로그램하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성 가능한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 좋다.
또, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개의 기술에 의해 LSI에 대체되는 집적회로화의 기술이 등장하면, 당연히, 그 기술을 이용해 기능 블록의 집적화를 실시해도 좋다. 바이오 기술의 적용등이 가능성으로서 있을 수 있다.
2008년 3월 14일에 출원한 특허출원 2008－66202, 2008년 5월 30일에 출원한 특허출원 2008－143963 및 2008년 11월 21일에 출원한 특허출원 2008－298091의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 따른 부호화 장치, 복호 장치 및 이들의 방법은, 저역부의 스펙트럼을 이용해 대역 확장을 행하여 고역부의 스펙트럼을 추정하는 때에, 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있으며, 예를 들면, 패킷 통신 시스템, 이동 통신 시스템 등에 적용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 제1부호화 정보를 생성하는 제1부호화 수단과,
    상기 제1부호화 정보를 복호하여 복호 신호를 생성하는 복호 수단과,
    상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호 또는 상기 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정함으로써 제2부호화 정보를 생성하는 제2부호화 수단을 구비하는 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2부호화 수단은,
    상기 입력 신호의 상기 고역부분을 N(N은 1보다 큰 정수)개의 서브밴드로 분할하고, 상기 N개의 서브밴드 각각의 개시 위치와 대역폭을 대역 분할 정보로서 얻는 분할 수단과,
    상기 복호 신호를 필터링하여, 제1 추정 신호로부터 제N추정 신호까지의 N개의 제n(n=1, 2,…, N) 추정 신호를 생성하는 필터링 수단과,
    상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를 변화시키면서 설정하는 설정 수단과,
    상기 피치 계수 중, 상기 제n추정 신호와, 제n서브밴드와의 유사 정도를 가장 크게 하는 것을 제n최적 피치 계수로서 탐색하는 탐색 수단과,
    제1 최적 피치 계수부터 제N최적 피치 계수까지의 N개의 최적 피치 계수와, 상기 대역 분할 정보를 다중화하여 상기 제2부호화 정보를 얻는 다중화 수단을 구비하고,
    상기 설정 수단은,
    제1 서브밴드를 추정하기 위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를, 소정 범위에서 변화시키면서 설정하고, 제2 서브밴드 이후의 제m(m=2, 3,…, N) 서브밴드를 추정하기 위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를, 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위, 또는 상기 소정의 범위에서 변화시키면서 설정하는, 부호화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제m－1 최적 피치 계수를 포함하는 소정폭의 범위를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위로 하여 상기 피치 계수를 설정하는, 부호화 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제m－1 최적 피치 계수에 상기 제m－1 서브밴드의 대역폭을 가산한 피치 계수를 포함한 소정폭의 범위를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위로 하여 상기 피치 계수를 설정하는, 부호화 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제2 서브밴드 이후의 모든 제m서브밴드 각각을 추정하기 위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위에서 변화시키면서 설정하는, 부호화 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제2 서브밴드 이후의 제m서브밴드 중, 소정수 걸러 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를, 상기 소정 범위에서 변화시키면서 설정하고, 그 외의 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위에서 변화시키면서 설정하는, 부호화 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 복수의 서브밴드 중, 고역의 서브밴드일수록 상기 복호 신호의 보다 낮은 대역을 상기 소정의 범위로 하여 상기 피치 계수를 설정하는, 부호화 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 복수의 서브밴드 중, 고역의 서브밴드일수록 상기 복호 신호의 보다 높은 대역을 상기 소정의 범위로 하여 상기 피치 계수를 설정하는, 부호화 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제m서브밴드와 제m－1 서브밴드와의 상관을 제m상관으로서 산출하고, N－1개의 상기 제m상관 각각이 소정 레벨 이상인지 아닌지를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고,
    상기 설정 수단은,
    상기 판정 수단에 있어서 상기 제m상관이 소정 레벨 이상이라고 판정된 상기 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 상기 피치 계수를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위에서 변화시키면서 설정하고,
    상기 판정 수단에 있어서 상기 제m상관이 소정 레벨보다 낮다고 판정된 상기 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 상기 피치 계수를, 상기 소정의 범위에서 변화시키면서 설정하는, 부호화 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제m서브밴드와 상기 제m－1 서브밴드와의 상관을 제m상관으로서 산출하고, N－1개의 상기 제m상관 중, 소정 레벨 이상이 되는 상기 제m상관의 수가 소정수이상인지 아닌지를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고,
    상기 설정 수단은,
    상기 판정 수단에 있어서 상기 소정 레벨 이상이 되는 상기 제m상관의 수가 소정수이상이라고 판정한 경우에는, 상기 제2 서브밴드 이후의 모든 상기 제m서브밴드 각각을 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 상기 피치 계수를, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위에서 변화시키면서 설정하고,
    상기 판정 수단에 있어서, 상기 소정 레벨 이상이 되는 상기 제m상관의 수가 소정수보다 작다고 판정한 경우에는, 상기 제2 서브밴드 이후의 모든 상기 제m서브밴드 각각을 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 상기 피치 계수를, 상기 소정의 범위에서 변화시키면서 설정하는, 부호화 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 판정 수단은,
    상기 N개의 서브밴드 각각의 SFM(Spectral Flatness Measure)를 산출하고, 상기 제m서브밴드와 상기 제m－1 서브밴드의 SFM의 차(差) 또는 비(比)의 절대치의 역수(逆數)를 상기 제m상관으로서 산출하는, 부호화 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 판정 수단은,
    상기 N개의 서브밴드 각각의 에너지를 산출하여, 상기 제m서브밴드와 상기 제m－1 서브밴드와의 상기 에너지의 차 또는 비의 절대치의 역수를 상기 제m상관으로서 산출하는, 부호화 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제m－1 최적 피치 계수의 값을 미리 설정한 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라, 상기 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수를 탐색할 때의 엔트리수를 증가 또는 감소시키는, 부호화 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 제m－1 최적 피치 계수의 값을 미리 설정한 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라, 상기 제m서브밴드를 추정하기위해 상기 필터링 수단에 이용되는 피치 계수의 설정 방법을 전환하는, 부호화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 설정 수단은,
    상기 소정의 범위에서 변화시키면서 설정하는 방법과, 상기 제m－1 최적 피치 계수에 따른 범위에서 변화시키면서 설정하는 방법을 전환하는, 부호화 장치.
  16. 청구항 1 기재의 부호화 장치를 구비하는 통신 단말장치.
  17. 청구항 1 기재의 부호화 장치를 구비하는 기지국 장치.
  18. 부호화 장치에 있어서 생성된, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화해서 얻어지는 제1부호화 정보와, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호, 또는, 상기 제1부호화 정보를 복호해서 얻어지는 제1 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정하여 얻어지는 제2부호화 정보를 수신하는 수신 수단과,
    상기 제1부호화 정보를 복호해 제2 복호 신호를 생성하는 제1 복호 수단과,
    상기 제2부호화 정보를 이용해 얻어지는, 인접하는 서브밴드의 복호 결과를 이용해, 상기 제2 복호 신호로부터 상기 입력 신호의 고역부분을 추정함으로써 제3 복호 신호를 생성하는 제2 복호 수단을 구비하는 복호 장치.
  19. 청구항 18 기재의 복호 장치를 구비하는 통신 단말장치.
  20. 청구항 18 기재의 복호 장치를 구비하는 기지국 장치.
  21. 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화 해 제1부호화 정보를 생성하는 스텝과,
    상기 제1부호화 정보를 복호해 복호 신호를 생성하는 스텝과,
    상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호 또는 상기 복호 신호로부터, 상기 복수의 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정함으로써 제2부호화 정보를 생성하는 스텝을 구비하는 부호화 방법.
  22. 부호화 장치에 있어서 생성된, 입력 신호의 소정 주파수 이하의 저역 부분을 부호화하여 얻어지는 제1부호화 정보와, 상기 입력 신호의 상기 소정 주파수보다 높은 고역부분을 복수의 서브밴드로 분할하고, 상기 입력 신호, 또는, 상기 제1부호화 정보를 복호해서 얻어지는 제1 복호 신호로부터, 상기 복수 서브밴드의 각각을, 인접하는 서브밴드의 추정 결과를 이용해 추정해서 얻어지는 제2부호화 정보를 수신하는 스텝과,
    상기 제1부호화 정보를 복호해서 제2 복호 신호를 생성하는 스텝과,
    상기 제2부호화 정보를 이용해 얻어지는, 인접하는 서브밴드의 복호 결과를 이용해, 상기 제2 복호 신호로부터 상기 입력 신호의 고역부분을 추정함으로써 제3 복호 신호를 생성하는 스텝을 구비하는 복호 방법.
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