KR20120008537A - 복호화 장치 및 복호화 방법, 및 복호화 장치를 구비하는 통신 단말 장치 및 기지국 장치 - Google Patents

복호화 장치 및 복호화 방법, 및 복호화 장치를 구비하는 통신 단말 장치 및 기지국 장치 Download PDF

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Abstract

어떤 대역의 스펙트럼을 다른 대역의 스펙트럼으로 치환하는 기술에 있어서, 삽입되는 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있는 부호화 장치를 개시한다. 이 장치에 있어서, 스펙트럼 변형부(112)는, 대역 0≤k<FL인 제 1 스펙트럼 S1(k)을 여러가지로 변형시켜 다이내믹 레인지를 변화시켜, 적절한 다이내믹 레인지가 되는 변형 방법에 대해 조사한다. 이 변형에 관한 정보는 부호화되어 다중화부(115)에 주어진다. 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)는, 유효 신호 대역이 0≤k<FH인 제 2 스펙트럼 S2(k)을 참조 신호로 하여, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 고역(FL≤k<FH)에 포함시켜야 할 스펙트럼(확장 대역 스펙트럼)을, 변형 후의 제 1 스펙트럼 S1'(k)에 기초하여 추정하고, 이 추정 스펙트럼에 관한 정보를 부호화하여 다중화부(115)에 준다.

Description

복호화 장치 및 복호화 방법, 및 복호화 장치를 구비하는 통신 단말 장치 및 기지국 장치{DECODING DEVICE AND METHOD THEREOF, AND COMMUNICATION TERMINAL APPARATUS AND BASE STATION APPARATUS COMPRISING DECODING DEVICE}
본 발명은, 음성 신호, 오디오 신호 등을 부호화/복호화하는 부호화 장치, 복호화 장치 및 이러한 방법에 관한 것이다.
음성 신호를 낮은 비트 레이트(bit rate)로 압축하는 음성 부호화 기술은, 이동 통신에 있어서의 전파 등의 유효 이용을 위해서 중요하다. 또 최근의 경향으로서 통화 음성의 품질 향상에 대한 기대가 높아지고 있어, 현장감이 높은 통화 서비스의 실현이 희망되고 있다. 여기서 말하는 현장감이란, 말하는 사람을 둘러싼 소리 환경(이를 테면 BGM)을 의미하며, 그 때문에 오디오 등의 음성 이외의 신호도 고품질로 부호화할 수 있는 것이 바람직하다.
음성 신호를 부호화하는 음성 부호화에, ITU－T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)에서 규격화되어 있는 G726, G729 등의 방식이 존재한다. 이러한 방식은, 협대역 신호(300 ㎐ ~ 3.4 ㎑)를 대상으로 하여, 8 kbit/s ~ 32 kbit/s로 부호화가 행해진다. 이들 방식은 낮은 비트 레이트로 부호화할 수는 있지만, 대상으로 하고 있는 협대역 신호는 주파수 대역이 최대 3.4 ㎑까지로 좁기 때문에, 그 품질은 틀어박히는 감이 있어, 현장감이 부족한 경향이다.
또, ITU－T나 3 GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에는, 신호 대역이 50 ㎐ ~ 7 ㎑의 음성을 부호화하는 표준 방식(G.722, G.722.1, AMR－WB 등)이 존재한다. 이러한 방식은, 비트 레이트가 6.6kbit/s ~ 64 kbit/s로 광대역 음성 신호의 부호화를 행할 수 있기는 하지만, 광대역 음성을 고품질로 부호화하기 위해서는 비교적 비트 레이트를 높게 할 필요가 있다. 또 음질의 관점에서는, 광대역 음성은 협대역 음성에 비해 고음질이긴 하지만, 높은 현장감이 요구되는 서비스에 대해서는 충분하다고는 말하기 어렵다.
일반적으로, 신호의 최대 주파수가 10~15 ㎑ 정도까지 있으면 FM 라디오 상당하는 현장감을 얻을 수 있고, 20 ㎑ 정도까지라면 CD에 버금가는 수준의 품질을 얻을 수 있다. 이러한 대역을 가지는 신호에 대해서는, MPEG(Moving Picture Expert Group)에서 규격화되어 있는 레이어 3 방식이나 AAC 방식 등으로 대표되는 오디오 부호화가 적합하다. 그렇지만, 이들 오디오 부호화 방식을 음성 통신의 부호화 방식으로서 적용할 경우에는, 음성을 품질 좋게 부호화하기 위해서 비트 레이트를 높게 설정할 필요가 있다. 그 외에 부호화 지연이 커지는 등의 문제가 있다.
주파수 대역이 넓은 신호를 낮은 비트 레이트로 고품질로 부호화하는 방법으로서, 입력 신호의 스펙트럼을 저역부(低域部)와 고역부(高域部)의 2개의 스펙트럼으로 분할하여, 고역 스펙트럼은 저역 스펙트럼을 복제하여 이것과 치환(置換)(고역 스펙트럼을 저역 스펙트럼으로 대용함)함으로써, 전체의 비트 레이트를 저감시키는 기술이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 기술은, 저역 스펙트럼의 부호화에 많은 비트를 배분하여 고품질로 부호화하는 한편, 고역 스펙트럼은 부호화 후의 저역 스펙트럼을 복제(複製)하는 것을 기본적인 처리로 하여, 적은 비트 배분으로 부호화가 행해진다.
또, 이 기술에 유사한 기술로서, 부호화 비트를 충분히 배분할 수 없는 대역에 대해서는, 다른 소정의 부분 대역 스펙트럼 정보를 이용해 근사(近似)함으로써 품질을 향상시키는 기술(예를 들면, 특허 문헌 2 참조)이나, 부가 정보없이 협대역 신호를 광대역 신호로 대역 확장하기 위해, 협대역 신호의 저역 스펙트럼을 고역 스펙트럼에 복제하는 것을 기본적인 처리로 하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 3 참조)이 있다.
또한, 전부의 기술에 있어서도, 스펙트럼 보충을 행하고 싶은 대역에, 다른 대역의 스펙트럼을 복제해 와서, 스펙트럼 포락을 평활하게 하기 위한 게인 조정을 행한 후에, 이 복제 스펙트럼을 삽입하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공표 제2001－521648호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허 공개 평성9－153811호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허 공개 평성9－90992호 공보
그렇지만, 음성 신호 또는 오디오 신호의 스펙트럼에 있어서는, 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지(Dynamic Range)(스펙트럼 진폭의 절대값(절대 진폭)의 최대값과 최소값의 비(比))가, 고역 스펙트럼의 다이내믹 레인지보다 커지는 현상을 자주 볼 수 있다. 도 1은, 이 현상을 설명하기 위한 도면으로, 오디오 신호의 스펙트럼의 일례를 나타내는 것이다. 이 스펙트럼은, 표본화 주파수 32 ㎑의 오디오 신호를 30 ms의 길이로 주파수 분석했을 때의 대수(對數) 스펙트럼이다.
이 도면에서 나타나는 바와 같이, 주파수 0~8000 ㎐인 저역 스펙트럼은 피크성이 강하고(예민한 피크가 다수 존재하고), 이 대역에서의 스펙트럼의 다이내믹 레인지는 커진다. 한편, 주파수 8000 ~ 15000 ㎐인 고역 스펙트럼의 다이내믹 레인지는 작아진다. 이러한 스펙트럼 특성을 가지는 신호에 대해서, 종래의 저역 스펙트럼을 고역 스펙트럼에 복제하는 방법에서는, 비록 고역 스펙트럼의 게인 조정을 했다 하더라도, 이하에 나타내는 바와 같이, 고역 스펙트럼에는 불필요한 피크 형상이 나타난다.
도 2는, 도 1에 나타낸 스펙트럼의 저역 스펙트럼(1000 ~ 7000 ㎐)을 복제하여, 에너지 조정함으로써, 고역 스펙트럼(10000 ~ 16000 ㎐)을 얻은 경우의 전대역의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
상기의 처리를 행하면, 이 도면과 같이, 10000 ㎐ 이상의 대역 R1에 불필요한 피크 형상이 나타난다. 이 피크는 오리지널의 고역 스펙트럼에는 볼 수 없었던 것이다. 그리고, 이 스펙트럼을 시간 영역으로 변환하여 얻어지는 복호 신호에는, 방울이 울리는 듯이 들리는 노이즈가 발생하여, 주관적 품질이 저하한다는 문제가 발생한다. 이와 같이, 어떤 대역의 스펙트럼을 다른 대역의 스펙트럼으로 대용하는 기술에 있어서는, 삽입되는 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 어떤 대역의 스펙트럼을 다른 대역의 스펙트럼으로 대용(치환)하는 기술에 있어서, 삽입되는 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정하여, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있는 부호화 장치, 복호화 장치, 및 이러한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 부호화 장치는, 입력 신호의 고역 스펙트럼부의 부호화를 행하는 부호화 수단과, 상기 입력 신호의 저역 스펙트럼부를 부호화한 신호를 복호화한 제 1 저역 스펙트럼의 진폭을 동일하게 제한한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 수단을 구비하고, 상기 부호화 수단은, 상기 제 2 저역 스펙트럼에 기초하여 상기 고역 스펙트럼부의 부호화를 행하는 구성을 취한다.
또, 본 발명의 복호화 장치는, 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 수단과, 상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하는 복호화 수단과, 상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 스펙트럼 변형 정보에 따라 상기 제 1 저역 스펙트럼의 진폭을 동일하게 제한한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 수단을 구비하고, 상기 복호화 수단은, 상기 제 2 저역 스펙트럼에 기초하여 상기 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하는 구성을 취한다.
또, 본 발명의 복호화 장치는, 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 수단과, 상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하는 복호화 수단과, 상기 제 1 저역 스펙트럼의 진폭을 동일하게 제한한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 수단을 구비하고, 상기 제한 수단은, 상기 제 1 저역 스펙트럼에 기초하여 제한 방법에 관한 정보를 추정하고, 추정된 정보를 이용해 상기 제 2 저역 스펙트럼을 생성하고, 상기 복호화 수단은, 상기 제 2 저역 스펙트럼에 기초하여 상기 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하는 구성을 취한다.
본 발명에 의하면, 어떤 대역의 스펙트럼을 다른 대역의 스펙트럼으로 대용하는 기술에 있어서, 삽입되는 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절하게 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 오디오 신호의 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면,
도 2는 저역의 스펙트럼을 복제하여, 에너지 조정을 함으로써 고역 스펙트럼을 얻은 경우의 전대역의 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 3은 실시예 1에 따른 부호화 장치의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 실시예 1에 따른 스펙트럼 부호화부 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 실시예 1에 따른 스펙트럼 변형부 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 실시예 1에 따른 변형부 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 실시예 1에 따른 변형부를 이용하여 얻어지는 변형 스펙트럼의 예를 나타내는 도면,
도 8은 실시예 1에 따른 변형부의 다른 변형의 구성을 나타내는 블록도,
도 9는 실시예 1에 따른 계층 복호화 장치의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 10은 실시예 1에 따른 스펙트럼 복호화부 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 11은 실시예 2에 따른 스펙트럼 부호화부를 설명하기 위한 블록도,
도 12는 실시예 2에 따른 스펙트럼 부호화부의 다른 변형의 구성을 나타내는 블록도,
도 13은 실시예 2에 따른 스펙트럼 복호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 14는 실시예 3에 따른 스펙트럼 부호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 15는 실시예 3에 따른 변형 정보 추정부의 설명을 행하는 도면,
도 16은 실시예 3에 따른 변형부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 17은 실시예 3에 따른 스펙트럼 복호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 18은 실시예 4에 따른 계층 부호화 장치의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 19는 실시예 4에 따른 스펙트럼 부호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 20은 실시예 4에 따른 계층 복호화 장치의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 21은 실시예 4에 따른 스펙트럼 복호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 22는 실시예 5에 따른 스펙트럼 부호화부의 주요한 구성을 나타내는 도면,
도 23은 실시예 5에 따른 변형 정보 추정부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 24는 실시예 5에 따른 스펙트럼 복호화부의 주요한 구성을 나타내는 도면,
도 25는 실시예 6에 따른 스펙트럼 변형 방법을 설명하기 위한 도면,
도 26은 실시예 6에 따른 스펙트럼 변형부 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도,
도 27은 변형 스펙트럼의 생성 방법을 설명하기 위한 도면,
도 28은 변형 스펙트럼의 생성 방법을 설명하기 위한 도면,
도 29는 실시예 6에 따른 스펙트럼 변형부 내부의 주요한 구성을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 첨부 도면을 참조해 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 3은, 본 발명의 실시예 1에 따른 계층 부호화 장치(100)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 여기서는, 부호화 정보가 복수의 레이어(layer)로 되는 계층 구조를 가지는 경우, 즉, 계층 부호화(스케러블(Scalable) 부호화)를 행하는 경우를 예로 들어 설명한다.
계층 부호화 장치(100)의 각 부는, 신호의 입력에 수반하여 이하의 동작을 행한다.
다운 샘플링부(101)는, 입력 신호로부터 샘플링 레이트가 낮은 신호를 생성하여 제 1 레이어 부호화부(102)에 준다. 제 1 레이어 부호화부 (102)는, 다운 샘플링부(101)로부터 출력된 신호를 부호화한다. 제 1 레이어 부호화부(102)에서 얻어진 부호화 코드는, 다중화부(103)에 주어짐과 동시에, 제 1 레이어 복호화부(104)에 주어진다. 제 1 레이어 복호화부(104)는, 제 1 레이어 부호화부(102)로부터 출력된 부호화 코드로부터 제 1 레이어의 복호 신호(S1)를 생성한다.
한편, 지연부(105)는, 입력 신호에 소정 길이의 지연을 부여한다. 이 지연은, 다운 샘플링부(101), 제 1 레이어 부호화부(102) 및 제 1 레이어 복호화부(104)에서 생기는 시간 지연을 보정하기 위한 것이다. 스펙트럼 부호화부(106)는, 제 1 레이어 복호화부(104)에서 생성된 제 1 레이어 복호 신호(S1)를 이용하여, 지연부(105)로부터 출력된 소정 시간 지연된 입력 신호(S2)의 스펙트럼 부호화를 행하여, 생성된 부호화 코드를 다중화부(103)에 출력한다.
다중화부(103)는, 제 1 레이어 부호화부(102)에서 구해지는 부호화 코드와 스펙트럼 부호화부(106)에서 구해지는 부호화 코드를 다중화하고, 이것을 출력 부호화 코드로서 부호화 장치(100)의 외부로 출력한다.
도 4는, 상기의 스펙트럼 부호화부(106) 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
이 스펙트럼 부호화부(106)는, 주파수 영역 변환부(111), 스펙트럼 변형부(112), 주파수 영역 변환부(113), 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114), 및 다중화부(115)로 주로 구성된다.
스펙트럼 부호화부(106)에는, 제 1 레이어 복호화부(104)로부터 유효 신호 대역이 0≤k<FL (k는 각 서브밴드의 주파수)인 제 1 신호(S1)가 입력되고, 또, 지연부(105)로부터 유효 신호 대역이 0≤k<FH (단, FL＜FH) 인 제 2 신호(S2)가 입력된다. 스펙트럼 부호화부(106)는, 제 1 신호(S1)의 대역 0≤k<FL의 스펙트럼을 이용해, 제 2 신호(S2)의 대역 FL≤k<FH의 스펙트럼을 추정하고, 이 추정 정보를 부호화하여 출력한다.
주파수 영역 변환부(111)는, 입력되는 제 1 신호(S1)에 주파수 변환을 행하여, 저역 스펙트럼인 제 1 스펙트럼 S1(k)을 산출한다. 한편, 주파수 영역 변환부(113)는, 입력되는 제 2 신호(S2)에 주파수 변환을 행하여, 광대역인 제 2 스펙트럼 S2(k)을 산출한다. 여기서 주파수 변환의 방법은, 이산 푸리에 변환(DFT), 이산 코사인 변환(DCT), 변형 이산 코사인 변환(MDCT) 등을 적용한다. 또, S1(k)는, 제 1 스펙트럼 주파수(k)의 서브밴드 스펙트럼이며, S2(k)는, 제 2 스펙트럼 주파수(k)의 서브밴드 스펙트럼이다.
스펙트럼 변형부(112)는, 제 1 스펙트럼 S1(k)을 여러가지로 변형시킴으로써 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변화시켜, 적절한 다이내믹 레인지가 되는 변형 방법에 대해 조사한다. 그리고, 이 변형에 관한 정보(변형 정보)를 부호화하여 다중화부(115)에 준다. 이 스펙트럼 변형 처리의 상세한 것에 대해서는 잠시 후에 상세하게 설명한다. 또, 스펙트럼 변형부(112)는, 적절한 다이내믹 레인지가 된 제 1 스펙트럼 S1(k)을 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)에 출력한다.
확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)는, 제 2 스펙트럼 S2(k)을 참조 신호로 하여, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 고역(FL≤k<FH)에 포함시켜야 할 스펙트럼(확장 대역 스펙트럼)을 추정하고, 이 추정 스펙트럼에 관한 정보(추정 정보)를 부호화하여 다중화부(115)에 준다. 여기서, 확장 대역 스펙트럼의 추정은, 변형 후의 제 1 스펙트럼 S1'(k) 에 기초하여 행해진다.
다중화부(115)는, 스펙트럼 변형부(112)로부터 출력된 변형 정보의 부호화 코드와, 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)로부터 출력된 확장 대역 스펙트럼에 관한 추정 정보의 부호화 코드를 다중화하여 출력한다.
도 5는, 상기의 스펙트럼 변형부(112) 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
스펙트럼 변형부(112)는, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 다이내믹 레인지가 제 2 스펙트럼 S2(k)의 고역 스펙트럼(FL≤k<FH)의 다이내믹 레인지에 가장 가까워질만한 변형을 제 1 스펙트럼 S1(k)에 가한다. 그리고, 이때의 변형 정보를 부호화하여 출력한다.
버퍼(121)는, 입력된 제 1 스펙트럼 S1(k)을 일시 보존하고, 필요에 따라 제 1 스펙트럼 S1(k)을 변형부(122)에 준다.
변형부(122)는, 하기의 절차에 따라, 제 1 스펙트럼 S1(k)을 여러가지로 변형하여 변형 제 1 스펙트럼 S'(j, k)을 생성하고, 이것을 서브밴드 에너지 산출부(123)에 준다. 여기서, j는 각 변형 처리를 식별하기 위한 인덱스이다.
서브밴드 에너지 산출부(123)는, 변형 제 1 스펙트럼 S'(j, k)의 주파수 대역을 복수의 서브밴드로 분할하고, 소정 범위의 서브밴드의 에너지(서브밴드 에너지)를 구한다. 예를 들면, 서브밴드 에너지를 구하는 범위를 F1L≤k<F1H 라고 정했을 때, 이 대역폭을 N분할했을 때의 서브밴드폭 BWS은 다음의 (식 1)과 같이 표시된다.
BWS = (F1H - F1L + 1)/N (식 1)
따라서, 제 n 서브밴드의 최소 주파수 F1L(n) 및 최대 주파수 F1H(n)는, 각각 (식 2) 및 (식 3)으로 표시된다.
F1L(n) = F1L + n?BWS (식 2)
F1H(n) = F1L + (n+1)?BWS-1 (식 3)
여기서 n은 0 ~ N - 1의 값을 취한다. 이때, 서브밴드 에너지 P1(j, n)는 다음의 (식 4)와 같이 산출된다.
[수 1]
Figure pat00001
(식 4)
또는, 다음의 (식 5)와 같이 서브밴드에 포함되는 스펙트럼의 평균값으로서 구해도 좋다.
[수 2]
Figure pat00002
(식 5)
이와 같이 하여 구해진 서브밴드 에너지 P1(j, n)가 분산 산출부(124)에 주어진다.
분산 산출부(124)는, 서브밴드 에너지 P1(j, n)의 격차 정도를 나타내기 위해, 분산 σ12(j)을 다음의 (식 6)에 따라 산출한다.
[수 3]
Figure pat00003
(식 6)
여기서, P1mean(j)는 서브밴드 에너지 P1(j, n)의 평균값을 나타내며, 다음의 (식 7)과 같이 산출된다.
[수 4]
Figure pat00004
(식 7)
이와 같이 하여 산출된, 변형 정보 j에 있어서의 서브밴드 에너지의 격차 정도를 나타내는 분산 σ12(j)은 탐색부(125)에 주어진다.
서브밴드 에너지 산출부(126) 및 분산 산출부(127)는, 상기의 서브밴드 에너지 산출부(123) 및 분산 산출부(124)에서 행해지는 일련의 처리와 마찬가지로, 입력되는 제 2 스펙트럼 S2(k)에 대해서, 서브밴드 에너지의 격차 정도를 나타내는 분산 σ22(j)을 산출한다. 단, 서브밴드 에너지 산출부(126) 및 분산 산출부(127)의 처리는, 이하의 점에서 상기와 다르다. 즉, 제 2 스펙트럼 S2(k)의 서브밴드 에너지를 산출하는 소정의 범위를, F2L≤k<F2H로 정한다. 여기서, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 제 2 스펙트럼의 고역 스펙트럼의 다이내믹 레인지에 가깝게 할 필요가 있는 점에서, FL≤F2L<F2H의 조건을 만족시키는 F2L을 설정한다. 또, 제 2 스펙트럼에 대한 서브밴드수는, 제 1 스펙트럼의 서브밴드수 N와 일치시킬 필요는 없다. 다만, 제 1 스펙트럼의 서브밴드폭과 제 2 스펙트럼의 서브밴드폭이 거의 일치하도록, 제 2 스펙트럼의 서브밴드수는 설정된다.
탐색부(125)는, 제 1 스펙트럼의 서브밴드의 분산 σ12(j)과 제 2 스펙트럼의 서브밴드의 분산 σ22(j)이 가장 가까워질 때의 제 1 스펙트럼의 서브밴드의 분산 σ12(j)을 탐색하여 결정한다. 구체적으로는, 탐색부(125)는, 모든 변형 후보 0≤j<J에 대해서 제 1 스펙트럼의 서브밴드의 분산 σ12(j)을 산출하고, 이 산출값과 제 2 스펙트럼의 서브밴드의 분산 σ22(j)을 비교하여, 양쪽이 가장 가까워질 때의 j의 값(최적 변형 정보 jopt)을 결정하고, 이 jopt를 스펙트럼 변형부(112)의 외부 및 변형부(128)에 출력한다.
변형부(128)는, 이 최적 변형 정보 jopt에 대응하는 변형 제 1 스펙트럼 S'(jopt, k)을 생성하여, 스펙트럼 변형부(112)의 외부로 출력한다. 또한, 최적 변형 정보 jopt는 다중화부(115)에, 변형 제 1 스펙트럼 S1'(jopt, k)은 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)에 보내진다.
도 6은, 상기의 변형부(122) 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 변형부(128) 내부의 구성도 기본적으로 변형부(122)와 같다.
양호(陽號)/음호(陰號) 추출부(131)는, 제 1 스펙트럼의 각 서브밴드의 부호 정보 sign (k)를 구해 양호/음호 부여부(134)에 출력한다.
절대값 산출부(132)는, 제 1 스펙트럼의 각 서브밴드에 대해, 진폭의 절대값을 산출하고, 이 값을 지수값(指數値) 산출부(133)에 준다.
지수(指數) 변수 테이블(135)은, 제 1 스펙트럼의 변형에 이용되는 지수 변수 α(j)를 기록하고 있다. 이 테이블에 포함되는 변수 중 j에 대응하는 값이, 지수 변수 테이블(135)로부터 출력된다. 구체적으로는, 지수 변수 테이블(135)에는, 예를 들면, 지수 변수 α(j) = {1.0, 0.8, 0.6, 0.4}의 4개로 되는 지수 변수의 후보가 기록되어 있으며, 탐색부(125)로부터 지정된 인덱스 j에 기초하여 1개의 지수 변수 α(j)가 선택되어, 지수값 산출부(133)에 주어진다.
지수값 산출부(133)는, 지수 변수 테이블(135)로부터 출력된 지수 변수를 이용하여, 절대값 산출부(132)로부터 출력되는 스펙트럼(절대값)의 지수값, 즉, 각 서브밴드의 진폭의 절대값을 α(j)로 거듭제곱(累乘)한 값을 산출한다.
양호/음호 부여부(134)는, 지수값 산출부(133)로부터 출력되는 지수값에 대해, 양호/음호 추출부(131)에서 먼저 구해놓은 부호 정보 sign (k)를 부여하여, 변형 제 1 스펙트럼 S1'(j, k)으로서 출력한다.
따라서 변형부(122)로부터 출력되는 변형 제 1 스펙트럼 S1'(j, k)은, 다음의 (식 8)과 같이 표시된다.
[수 5]
Figure pat00005
(식 8)
도 7은, 상기의 변형부(122)(또는 변형부(128))에 의해 얻어지는 변형 스펙트럼의 예를 나타내는 도면이다.
또한, 여기에서는, 지수 변수 α(j) = {1.0, 0.6, 0.2}의 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 또, 여기서는, 각 스펙트럼의 비교가 용이해지도록, α(j) = 1.0인 경우의 스펙트럼 S71을 윗쪽으로 40 dB, α(j) = 0.6의 경우인 스펙트럼 S72를 윗쪽으로 20 dB만큼 시프트시켜 표시를 하고 있다. 이 도면으로, 지수 변수 α(j)를 이용하여 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변화시키는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 부호화 장치(스펙트럼 부호화부(106))에 의하면, 제 1 신호(0≤k<FL)로부터 구해지는 제 1 스펙트럼을 사용하여, 제 2 신호(0≤k<FH)로부터 구해지는 제 2 스펙트럼의 고역부(FL≤k<FH)를 추정하고, 추정 정보를 부호화할 때에, 제 1 스펙트럼을 그대로 이용하지 않고, 제 1 스펙트럼에 변형을 가한 후에 상기 추정을 행하도록 한다. 이때, 어떻게 변형했는지를 나타내는 정보(변형 정보)도 아울러 부호화하여, 복호화 측에 전송한다.
제 1 스펙트럼에 가하는 변형의 구체적인 방법은, 제 1 스펙트럼을 서브밴드로 분할하고, 각 서브밴드내에 포함되는 스펙트럼의 절대 진폭의 평균(서브밴드 평균 진폭)을 서브밴드마다 구하고, 이러한 서브밴드 평균 진폭을 통계 처리하여 구해지는 분산이, 제 2 스펙트럼의 고역부의 스펙트럼으로부터 동일하게 하여 구하여지는 서브밴드 평균 진폭의 분산에 가장 가까워지도록, 제 1 스펙트럼을 변형한다. 즉, 제 1 스펙트럼의 절대 진폭의 평균적인 진폭과 제 2 스펙트럼의 고역 스펙트럼의 절대 진폭의 평균적인 진폭이 동등한 값이 되도록 제 1 스펙트럼을 변형한다. 또, 이 구체적인 변형 방법을 나타내는 변형 정보를 부호화한다. 또한, 서브밴드 평균 진폭 대신에, 각 서브밴드에 포함되는 스펙트럼 에너지를 이용해도 좋다.
상기의 구체적인 변형 방법의 더 자세한 것은, 제 1 스펙트럼의 스펙트럼을 α승(0≤α≤1)함으로써, 서브밴드내의 스펙트럼의 절대 진폭의 격차(진동)를 제어한다. 그리고, 사용된 α에 관한 정보를 복호화측에 전송한다.
상기의 구성을 취함으로써, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지와 제 2 스펙트럼의 고역부의 다이내믹 레인지가 크게 다른 경우에서도, 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수가 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
또, 이상의 구성에 있어서, 제 1 스펙트럼 전체를 α승(0≤α≤1)함으로써, 스펙트럼의 진폭에 대해 똑같은 제한을 가하고 있다. 이로 인해, 예민한(급격한) 피크를 둔화시킬 수 있다. 또, 예를 들면, 그저 단순히 소정값 이상의 피크를 피크컷(Peak-cut)하는 변형을 행했을 경우, 스펙트럼이 불연속하게 되어 이음(異音)이 발생할 우려가 있지만, 상기의 구성을 취함으로써, 스펙트럼은 평활한 채로 있어, 이음의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스펙트럼의 절대 진폭의 격차의 정도(진폭)를 나타내는 지표로서 분산을 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한하지 않으며, 예를 들면 표준편차 등 다른 지표를 적용해도 좋다.
또, 본 실시예에서는, 부호화 장치(100) 내의 변형부(122)(또는 변형부(128))에 있어서, 지수함수를 사용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이하에 나타내는 등의 방법을 이용해도 좋다.
도 8은, 변형부의 다른 변형(변형부(122a))의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 변형부(122)(또는 변형부(128))와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며 그 설명을 생략한다.
상기의 변형부(122)(또는 변형부(128)) 에서는, 지수함수를 사용하고 있기 때문에 연산량이 커지는 경향이 된다. 그래서, 지수함수를 사용하지 않고 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변화시키도록 함으로써 연산량의 증대를 회피한다.
절대값 산출부(132)는, 입력된 제 1 스펙트럼 S1(k)의 각 스펙트럼의 절대값을 산출하여, 평균값 산출부(142) 및 변형 스펙트럼 산출부(143)에 출력한다. 평균값 산출부(142)는, 다음의 (식 9)에 따라 스펙트럼의 절대값의 평균값 S1mean을 산출한다.
[수 6]
Figure pat00006
(식 9)
승수(乘數) 테이블(144)에는, 변형 스펙트럼 산출부(143)에서 사용되는 승수의 후보가 기록되어 있으며, 탐색부(125)로부터 지정된 인덱스에 기초하여 1개의 승수가 선택되어, 변형 스펙트럼 산출부(143)에 출력된다. 여기서는, 승수 테이블에, 승수 g(j) = {1.0, 0.9, 0.8, 0.7}의 4개 후보가 기록되어 있는 것으로 한다.
변형 스펙트럼 산출부(143)는, 절대값 산출부(132)로부터 출력된 제 1 스펙트럼의 절대값과, 승수 테이블(144)로부터 출력된 승수 g(j)를 이용하여, 변형 스펙트럼 S1'(k)의 절대값을 다음의 (식 10)에 따라 산출하여, 양호/음호 부여부(134)에 출력한다.
[수 7]
Figure pat00007
(식 10)
양호/음호 부여부(134)는, 변형 스펙트럼 산출부(143)로부터 출력된 변형 스펙트럼 S1'(k)의 절대값에, 양호/음호 추출부(131)에서 얻어진 부호 정보 sign (k)를 부여하고, 다음의 (식 11)로 표시되는 최종적인 변형 스펙트럼 S1'(k)을 생성하여 출력한다.
[수 8]
Figure pat00008
(식 11)
또, 본 실시예에서는, 변형부가, 양호/음호 추출부, 절대값 산출부, 양호/음호 부여부를 구비하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 입력되는 스펙트럼이 항상 플러스(+)인 경우에는, 이러한 구성은 필요없다.
이어서, 상기의 계층 부호화 장치(100)에서 생성된 부호화 코드를 복호화할 수 있는 계층 복호화 장치(150)의 구성에 대해 이하에서 상세하게 설명한다.
도 9는, 본 실시예에 따른 계층 복호화 장치(150)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
분리부(151)는, 입력된 부호화 코드에 분리 처리를 가하고, 제 1 레이어 복호화부(152) 용의 부호화 코드(S51)와 스펙트럼 복호화부(153) 용의 부호화 코드(S52)를 생성한다. 제 1 레이어 복호화부(152)는, 분리부(151)에서 얻어진 부호화 코드를 이용하여 신호 대역 0≤k<FL의 복호 신호를 복호하고, 이 복호 신호(S53)를 스펙트럼 복호화부(153)에 준다. 또, 제 1 레이어 복호화부(152)의 출력은, 복호화 장치(150)의 출력 단자에도 접속되어 있다. 이로 인해, 제 1 레이어 복호화부(152)에서 생성되는 제 1 레이어 복호 신호를 출력할 필요가 생겼을 경우에는, 이 출력 단자를 경유하여 출력시킬 수 있다.
스펙트럼 복호화부(153)에는, 분리부(151)에서 분리된 부호화 코드(S52)와 제 1 레이어 복호화부(152)로부터 출력되는 제 1 레이어 복호 신호(S53)가 주어진다. 스펙트럼 복호화부(153)는, 후술하는 스펙트럼 복호화를 행하여, 신호 대역 0≤k<FH인 광대역의 복호 신호를 생성하고, 이를 출력한다. 스펙트럼 복호화부(153)에서는, 제 1 레이어 복호화부(152)로부터 주어지는 제 1 레이어 복호 신호(S53)를 제 1 신호로 간주하고 처리를 행하게 된다.
도 10은, 상기의 스펙트럼 복호화부(153) 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
이 스펙트럼 복호화부(153)에는, 부호화 코드(S52) 및 제 1 레이어 복호 신호(S53)(유효 주파수대역이 0≤k<FL인 제 1 신호)가 입력된다.
분리부(161)는, 입력된 부호화 코드(S52)로부터, 상기의 부호화 측의 스펙트럼 변형부(112)에서 생성된 변형 정보와, 확장 대역 스펙트럼 부호화 정보를 분리하고, 변형 정보는 변형부(162)에, 확장 대역 스펙트럼 부호화 정보는 확장 대역 스펙트럼 생성부(163)에 출력한다.
주파수 영역 변환부(164)는, 입력된 시간 영역 신호인 제 1 레이어 복호 신호(S53)에 대해 주파수 변환을 가하여, 제 1 스펙트럼 S1(k)을 산출한다. 이 주파수 변환법은, 이산 푸리에 변환(DFT), 이산 코사인 변환(DCT), 변형 이산 코사인 변환(MDCT) 등을 사용한다.
변형부(162)는, 분리부(161)로부터 주어지는 변형 정보에 기초하여, 주파수 영역 변환부(164)로부터 주어지는 제 1 스펙트럼 S1(k)에 변형을 가하여, 변형 제 1 스펙트럼 S1'(k)을 생성한다. 또한, 이 변형부(162) 내부의 구성은, 이미 설명한 부호화측의 변형부(122)(도 6 참조)와 동일하므로, 설명을 생략한다.
확장 대역 스펙트럼 생성부(163)는, 변형 후의 제 1 스펙트럼 S1'(k)을 이용하여, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 확장 대역 FL≤k<FH에 포함해야 할 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 생성하고, 이 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 스펙트럼 구성부(165)에 준다.
스펙트럼 구성부(165)는, 주파수 영역 변환부(164)로부터 주어지는 제 1 스펙트럼 S1(k)과 확장 대역 스펙트럼 생성부(163)로부터 주어지는 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 결합하여, 복호 스펙트럼 S3(k)을 생성한다. 이 복호 스펙트럼 S3(k)은 다음의 (식 12)과 같이 표시된다.
[수 9]
Figure pat00009
(식 12)
이 복호 스펙트럼 S3(k)은, 시간 영역 변환부(166)에 주어진다.
시간 영역 변환부(166)는, 복호 스펙트럼 S3(k)을 시간 영역의 신호로 변환한 후, 필요에 따라서 적절한 창함수 설치(windowing) 및 중첩 가산 등의 처리를 행하여 프레임 사이에 생기는 불연속을 회피하고, 최종적인 복호 신호를 출력한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 복호화 장치(스펙트럼 복호화부(153))에 의하면, 본 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화된 신호를 복호화할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2에서는, 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 피치 필터(pitch filter)를 이용하여 제 2 스펙트럼을 추정하고, 이 피치 필터의 특성을 부호화한다.
본 실시예에 따른 계층 부호화 장치의 구성은, 실시예 1에 나타낸 계층 부호화 장치와 동일하므로, 다른 구성인 스펙트럼 부호화부(201)를 도 11의 블록도를 이용해 설명한다. 또한, 실시예 1에 나타낸 스펙트럼 부호화부(106)(도 4 참조)와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 그 설명을 생략한다.
내부 상태 설정부(203)는, 스펙트럼 변형부(112)에서 생성된 변형 제 1 스펙트럼 S1'(k)을 사용하여 필터링부(204)에서 이용되는 필터의 내부 상태 S(k)를 설정한다.
필터링부(204)는, 내부 상태 설정부(203)에서 설정된 필터의 내부 상태 S(k)와, 래그(lag) 계수 설정부(206)로부터 주어지는 래그 계수 T에 기초하여 필터링을 행하여, 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 산출한다. 또한, 본 실시예에서는, 필터를 다음의 (식 13)으로 표시되는 것을 사용했을 경우에 대해 설명한다.
[수 10]
Figure pat00010
(식 13)
여기서, T는, 래그 계수 설정부(206)로부터 주어지는 계수를 나타낸다. 또, 여기에서는 M=1로 한다. 필터링부(204)에 있어서의 필터링 처리는, 다음의 (식 14)에 나타내는 바와 같이, 주파수가 낮은 쪽에서부터 차례로, 주파수 T만큼 낮은 스펙트럼을 중심으로 대응하는 계수 βi를 곱하여 가산함으로써 추정값을 산출한다.
[수 11]
Figure pat00011
(식 14)
이 식에 따르는 처리를, FL≤k<FH 사이에서 행한다. 여기서 S(k)는, 필터의 내부 상태를 나타낸다. 이때 산출되는 S(k)(단, FL≤k<FH)가, 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)으로서 이용된다.
탐색부(205)는, 주파수 영역 변환부(113)로부터 주어지는 제 2 스펙트럼 S2(k)과, 필터링부(204)로부터 주어지는 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)의 유사도를 산출한다.
또한, 이 유사도에는 여러가지 정의가 존재하지만, 본 실시예에서는, 우선 필터 계수 β-1 및 β1을 0으로 간주하여 최소 2승 오차에 기초하여 정의되는 다음의 (식 15)에 따라 산출되는 유사도를 사용한다.
[수 12]
Figure pat00012
(식 15)
이 방법에서는, 최적의 래그 계수 T를 산출한 후에 필터 계수 βi를 결정하는 것이 된다. 여기서, E는 S2(k)와 S2"(k) 사이의 2승 오차를 나타낸다. 또, 상기 (식 15)의 우변 제 1 항은, 래그 계수 T에 관계없이 고정값이 되므로, (식 15)의 우변 제 2 항을 최대로 하는 S2"(k)를 생성하는 래그 계수 T가 탐색되는 것이 된다. 본 실시예에서는, (식 15)의 우변 제 2 항을 유사도라고 부르기로 한다.
래그 계수 설정부(206)는, 미리 정해진 탐색 범위 TMIN~TMAX에 포함되는 래그 계수 T를 순차적으로 필터링부(204)에 출력한다. 그 때문에, 필터링부(204)에서는, 래그 계수 설정부(206)로부터 래그 계수 T가 주어질 때마다, FL≤k<FH의 범위의 S(k)를 제로 클리어 한 후의 필터링이 행해지고, 탐색부(205)에서는, 그때마다 유사도가 산출된다. 탐색부(205)는, 산출되는 유사도가 최대가 되는 때의 계수 Tmax를 TMIN~TMAX의 사이에서 결정하고, 그 계수 Tmax를 필터 계수 산출부(207), 스펙트럼 개형 부호화부(208), 및 다중화부(115)에 준다.
필터 계수 산출부(207)는, 탐색부(205)로부터 주어지는 계수 Tmax를 이용해 필터 계수 βi를 구한다. 여기서, 필터 계수 βi는, 다음의 (식 16)에 따르는 2승 오차 E를 최소로 하도록 구해진다.
[수 13]
Figure pat00013
(식 16)
필터 계수 산출부(207)는, 복수개의 βi의 조합을 미리 테이블로서 가지고 있으며, 상기 (식 16)의 2승 오차 E를 최소로 하는 βi의 조합을 결정하여, 그 코드를 다중화부(115)에 출력함과 동시에, 필터 계수 βi를 스펙트럼 개형(槪形) 부호화부(208)에 준다.
스펙트럼 개형 부호화부(208)는, 내부 상태 설정부(203)로부터 주어지는 내부 상태 S(k)와, 탐색부(205)로부터 주어지는 래그 계수 Tmax와, 필터 계수 산출부(207)로부터 주어지는 필터 계수 βi를 이용하여 필터링을 행하고, 대역 FL≤k<FH의 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 구한다. 그리고, 스펙트럼 개형 부호화부(208)는, 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)과 제 2 스펙트럼 S2(k)을 이용하여 스펙트럼 개형의 조정 계수의 부호화를 행한다.
또한, 본 실시예에서는, 이 스펙트럼 개형 정보를 서브밴드 별 스펙트럼 파워로 나타내는 경우에 대해 설명한다. 이때, 제 j 서브밴드의 스펙트럼 파워는 다음의 (식 17)으로 표시된다.
[수 14]
Figure pat00014
(식 17)
여기서, BL(j)는 제 j 서브밴드의 최소 주파수, BH(j)는 제 j 서브밴드의 최대 주파수를 나타낸다. 이와 같이 하여 구해진 제 2 스펙트럼의 서브밴드의 스펙트럼 파워를 제 2 스펙트럼의 스펙트럼 개형 정보로 간주한다.
마찬가지로, 스펙트럼 개형 부호화부(208)는, 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)의 서브밴드의 스펙트럼 파워 B"(j)를 다음의 (식 18)에 따라 산출하여, 서브밴드 별 변동량 V(j)을 다음의 (식 19)에 따라 산출한다.
[수 15]
Figure pat00015
(식 18)
[수 16]
Figure pat00016
(식 19)
다음에, 스펙트럼 개형 부호화부(208)는, 변동량 V(j)을 부호화하여 그 코드를 다중화부(115)에 보낸다.
다중화부(115)는, 스펙트럼 변형부(112)로부터 얻어지는 변형 정보와, 탐색부(205)로부터 얻어지는 최적 래그 계수 Tmax의 정보와, 필터 계수 산출부(207)로부터 얻어지는 필터 계수의 정보와, 스펙트럼 개형 부호화부(208)로부터 얻어지는 스펙트럼 개형 조정 계수의 정보를 다중화하여 출력한다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 피치 필터를 이용하여 제 2 스펙트럼을 추정하므로, 이 피치 필터의 특성만을 부호화하면 좋아, 낮은 비트 레이트화가 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 주파수 영역 변환부를 구비하는 경우를 설명했지만, 이들은 시간 영역 신호를 입력으로 할 경우에 필요한 구성요소로서, 직접 스펙트럼이 입력될 경우에는 주파수 영역 변환부는 필요없다.
또, 본 실시예에서는, 상기 (식 13)에 있어서 M=1인 경우를 예로 들어 설명했지만, M의 값은 1에 한정되는 것은 아니며, 0 이상의 정수를 이용하는 것이 가능하다.
또, 본 실시예에서는, 피치 필터가 상기 (식 13)의 필터 함수(전달 함수)를 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 피치 필터는 1차의 피치 필터여도 좋다.
도 12는, 본 실시예에 따른 스펙트럼 부호화부(201)의 다른 변형 (스펙트럼 부호화부(201a))의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 스펙트럼 부호화부(201)와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 그 설명을 생략한다.
필터링부(204)에서 이용되는 필터는, 다음의 (식 20)과 같이 간략화한 것을 이용한다.
[수 17]
Figure pat00017
(식 20)
이 식은, 상기 (식 13) 에 있어서, M = 0, β0 = 1이라고 했을 경우의 필터 함수로 되어 있다. 이 필터에 의해 생성되는 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)은, 이하의 (식 21)을 이용하여, T만큼 떨어진 내부 상태 S(k)의 저역 스펙트럼을 순차적으로 복사함으로써 구할 수 있다.
[수 18]
Figure pat00018
(식 21)
또, 탐색부(205)는, 이미 설명한 것과 마찬가지로, 최적인 계수 Tmax를 상기 (식 15)를 최소로 하는 래그 계수 T를 탐색하여 결정한다. 이와 같이 하여 구해진 계수 Tmax는 다중화부(115)에 주어진다.
상기의 구성을 취함으로써, 필터링부(204)에서 이용하는 필터의 구성이 간단하고 쉽기 때문에, 필터 계수 산출부(207)가 불필요하게 되어, 적은 연산량으로 제 2 스펙트럼의 추정을 행할 수 있다. 즉, 이 구성에 의하면, 부호화 장치의 구성이 간단하고 쉬워, 부호화 처리의 연산량을 삭감할 수 있다.
이어서, 상기의 스펙트럼 부호화부(201)(또는 스펙트럼 부호화부(201a))에서 생성된 부호화 코드를 복호화할 수 있는 복호측의 스펙트럼 복호화부(251)의 구성에 대해 이하에서 상세하게 설명한다.
도 13은, 본 실시예에 따른 스펙트럼 복호화부(251)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 이 스펙트럼 복호화부(251)는, 실시예 1에 나타낸 스펙트럼 복호화부(153)(도 10 참조)와 동일한 기본적 구성을 가지고 있어, 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 그 설명을 생략한다. 다른 점은 확장 대역 스펙트럼 생성부(163a)의 내부 구성이다.
내부 상태 설정부(252)는, 변형부(162)로부터 출력되는 변형 후의 제 1 스펙트럼 S1'(k)을 사용하여 필터링부(253)에서 이용되는 필터의 내부 상태 S(k)를 설정한다.
필터링부(253)는, 부호화 측의 스펙트럼 부호화부(201)(201a)에서 생성된 부호화 코드로부터, 분리부(161)를 경유하여 필터에 관한 정보를 얻는다. 구체적으로는, 스펙트럼 부호화부(201)의 경우는, 래그 계수 Tmax 및 필터 계수 βi가 얻어지고, 스펙트럼 부호화부(201a)의 경우에는, 래그 계수 Tmax만이 얻어진다. 그리고, 필터링부(253)는, 변형부(162)에서 생성된 변형 제 1 스펙트럼 S1'(k)을 필터의 내부 상태 S(k)로서, 취득한 필터 정보에 기초하여 필터링을 행하고, 복호 스펙트럼 S"(k)을 산출한다. 이 필터링 방법은, 부호화 측의 스펙트럼 부호화부(201)(201a)에서 이용된 필터 함수에 의존하며, 스펙트럼 부호화부(201)의 경우는, 복호측에서도 상기 (식 13)에 따라 필터링이 행해지고, 스펙트럼 부호화부(201a)의 경우에는, 복호측에서도 상기 (식 20)에 따라 필터링이 행해진다.
스펙트럼 개형 복호화부(254)는, 분리부(161)로부터 주어진 스펙트럼 개형 정보에 기초하여 스펙트럼 개형 정보를 복호한다. 본 실시예에서는, 서브밴드 마다의 변동량의 양자화값 Vq(j)을 이용하는 경우를 예로 들어 설명을 한다.
스펙트럼 조정부(255)는, 필터링부(253)로부터 얻어지는 스펙트럼 S"(k)에, 스펙트럼 개형 복호화부(254)로부터 얻어지는 서브밴드 마다의 변동량의 양자화값 Vq(j)을 다음의 (식 22)에 따라 곱함으로써, 스펙트럼 S"(k)의 주파수 대역 FL≤k<FH의 스펙트럼 형상을 조정하고, 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 생성한다.
[수 19]
Figure pat00019
(식 22)
여기서, BL(j) 및 BH(j)는, 각각 제 j 서브밴드의 최소 주파수, 최대 주파수를 나타낸다. 상기 (식 22)에 따라 산출된 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)은, 스펙트럼 구성부(165)에 주어진다.
스펙트럼 구성부(165)는, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 제 1 스펙트럼 S1(k)과 제 2 스펙트럼의 추정값 S2"(k)을 결합하여 복호 스펙트럼 S3(k)을 생성하여, 시간 영역 변환부(166)에 준다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 복호화 장치(스펙트럼 복호화부(251))에 의하면, 본 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화된 신호를 복호화할 수 있다.
(실시예 3)
도 14는, 본 발명의 실시예 3에 따른 스펙트럼 부호화부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 14에 있어서, 도 4와 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 블록은 동일 기능을 가지므로 설명을 생략한다. 본 실시예 3에서는, 부호화측, 복호화측에서 공통된 정보를 기초로 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 조정한다. 이로 말미암아, 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 조정하는 다이내믹 레인지 조정 계수를 나타내는 부호화 코드를 출력할 필요가 없다. 다이내믹 레인지 조정 계수를 나타내는 부호화 코드를 출력할 필요가 없기 때문에, 비트 레이트를 저감시킬 수 있다.
도 14에 있어서의 스펙트럼 부호화부(301)는, 주파수 영역 변환부(111)와 확장 대역 스펙트럼 부호화부(114)의 사이에, 도 4에 있어서의 스펙트럼 변형부(112) 대신에, 다이내믹 레인지 산출부(302), 변형 정보 추정부(303), 및 변형부(304)를 가진다. 실시예 1에 있어서의 스펙트럼 변형부(112)는, 제 1 스펙트럼 S1(k)을 여러가지로 변형시킴으로써 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변화시켜, 적절한 다이내믹 레인지가 되는 변형의 방법(변형 정보)에 대해 조사하여, 이 변형 정보를 부호화하여 출력한다. 한편, 본 실시예 3에서는, 부호화측 및 복호화측에서 공통된 정보에 기초하여 이 변형 정보의 추정을 행하고, 추정 변형 정보에 따라 제 1 스펙트럼 S1(k)의 변형을 행한다.
따라서 본 실시예 3에서는, 스펙트럼 변형부(112) 대신에, 다이내믹 레인지 산출부(302)와, 변형 정보 추정부(303)와, 그 추정 변형 정보에 기초하여 제 1 스펙트럼을 변형하는 변형부(304)를 가진다. 또한, 변형 정보는 스펙트럼 부호화부 및 후술하는 스펙트럼 복호화부의 각각 내부에서 추정에 의해 구해지기 때문에, 스펙트럼 부호화부(301)로부터 변형 정보를 부호화 코드로서 출력할 필요가 없으며, 이때문에, 도 4의 스펙트럼 부호화부(106)에 배치되어 있는 다중화부(115)는 필요로 하지 않는다.
주파수 영역 변환부(111)로부터 제 1 스펙트럼 S1(k)이 출력되어 다이내믹 레인지 산출부(302)와 변형부(304)에 주어진다. 다이내믹 레인지 산출부(302)는, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 다이내믹 레인지를 정량화하고, 그 결과를 다이내믹 레인지 정보로서 출력한다. 다이내믹 레인지의 정량화 수법으로서는, 실시예 1과 마찬가지로, 제 1 스펙트럼의 주파수 대역을 복수의 서브밴드로 분할하고, 소정 범위의 서브밴드의 에너지(서브밴드 에너지)를 구하고, 해당 서브밴드 에너지의 분산값을 산출하여, 이 분산값을 다이내믹 레인지 정보로서 출력한다.
다음에, 도 15를 이용해 변형 정보 추정부(303)의 설명을 한다. 변형 정보 추정부(303)에는, 다이내믹 레인지 산출부(302)로부터 다이내믹 레인지 정보가 입력되어 전환부(305)에 주어진다. 전환부(305)는, 상기 다이내믹 레인지 정보를 기초로 변형 정보 테이블(306) 내에 기록되어 있는 추정 변형 정보의 후보 중에서 1개의 추정 변형 정보를 선택하여 출력한다. 변형 정보 테이블(306)에는 0 ~ 1의 사이의 값을 취하는 복수의 추정 변형 정보의 후보가 기록되어 있으며, 이 후보는 다이내믹 레인지 정보와 대응하도록 미리 학습에 의해 결정해 둔다.
도 16은 변형부(304)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6과 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 블록은 동일한 기능을 가지므로 설명을 생략한다. 도 16의 변형부(304)에 있어서의 지수값 산출부(307)는, 변형 정보 추정부(303)로부터 주어지는 추정 변형 정보(0 ~ 1의 사이를 취함)에 따라, 절대값 산출부(132)로부터 출력되는 스펙트럼의 절대 진폭의 지수값, 즉, 추정 변형 정보로 거듭제곱한 값을, 양호/음호 부여부(134)에 출력한다. 양호/음호 부여부(134)는, 지수값 산출부(307)로부터 출력되는 지수값에 대해, 양호/음호 추출부(131)에서 먼저 구해 둔 부호 정보를 부여하여, 변형 제 1 스펙트럼으로서 출력한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 부호화 장치(스펙트럼 부호화부(301))에 의하면, 제 1 신호로부터 구해지는 제 1 스펙트럼(0≤k<FL)을 사용하여, 제 2 신호로부터 구해지는 제 2 스펙트럼(0≤k<FH)의 고역부(FL≤k<FH)를 추정하고, 추정 정보를 부호화할 때에, 제 1 스펙트럼을 그대로 이용하지 않고, 제 1 스펙트럼에 변형을 가한 후에 상기 추정을 행하도록 함으로써, 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다. 이때, 어떻게 변형했는지를 나타내는 정보(변형 정보)는, 부호화측, 복호화측에서 공통된 정보(본 실시예 3에서는 제 1 스펙트럼)를 기초로 변형 정보를 확정하기 때문에, 변형 정보에 관한 부호화 코드를 복호화부에 전송할 필요가 없어, 비트 레이트를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 변형 정보 추정부(303)에 있어서, 변형 정보 테이블(306)을 이용한, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지 정보와 추정 변형 정보의 대응화를 행하는 대신에, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지 정보를 입력값, 추정 변형 정보를 출력값으로 하는 매핑 함수를 사용해도 좋다. 이 경우, 함수의 출력값인 추정 변형 정보는 0 ~ 1의 사이의 값을 취하도록 제한된다.
도 17은, 본 실시예 3에 따른 스펙트럼 복호화부(353)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 이 구성에 있어서, 도 10과 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 블록은 동일한 기능을 가지기 때문에 설명을 생략한다. 주파수 영역 변환부(164)와 확장 대역 스펙트럼 생성부(163)의 사이에, 다이내믹 레인지 산출부(361), 변형 정보 추정부(362), 및 변형부(363)을 가진다. 도 10에 있어서의 변형부(162)는, 부호화측의 스펙트럼 변형부(112)에서 생성된 변형 정보가 입력하며, 이 변형 정보에 기초하여, 주파수 영역 변환부(164)로부터 주어지는 제 1 스펙트럼 S1(k)에 변형을 가한다. 이에 대해 본 실시예 3은, 상기 스펙트럼 부호화부(301)와 마찬가지로, 부호화측 및 복호화측에서 공통적인 정보에 기초하여 이 변형 정보의 추정을 행하고, 추정 변형 정보에 따라 제 1 스펙트럼 S1(k)의 변형을 행한다.
따라서, 본 실시예 3에서는, 다이내믹 레인지 산출부(361), 변형 정보 추정부(362), 및 변형부(363)를 가진다. 또한, 상기 스펙트럼 부호화부(301)와 마찬가지로, 변형 정보는, 스펙트럼 복호화부의 내부에서 추정에 의해 구해지기 때문에, 입력되는 부호화 코드에는 변형 정보가 포함되어 있지 않기 때문에, 도 10의 스펙트럼 복호화부(153)에 배치되어 있는 분리부(161)는 필요로 하지 않는다.
주파수 영역 변환부(164)로부터 제 1 스펙트럼 S1(k)이 출력되어 다이내믹 레인지 산출부(361)와 변형부(363)에 주어진다. 이후, 다이내믹 레인지 산출부(361), 변형 정보 추정부(362), 및 변형부(363)의 동작에 대해서는, 이미 설명한 부호화측의 스펙트럼 부호화부(301)(도 14 참조) 내의 다이내믹 레인지 산출부(302), 변형 정보 추정부(303), 및 변형부(304)와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 변형 정보 추정부(362) 내의 변형 정보 테이블은, 스펙트럼 부호화부(301)에 있어서의 변형 정보 추정부(303) 내의 변형 정보 테이블(306)과 동일한 추정 변형 정보의 후보가 기록되어 있다.
또, 확장 대역 스펙트럼 생성부(163), 스펙트럼 구성부(165), 시간 영역 변환부(166)의 동작은, 실시예 1의 도 10에 기재된 것과 동일하므로, 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 복호화 장치(스펙트럼 복호화부(353))에 의하면, 본 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화된 신호를 복호화함으로써, 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 변형 정보 추정부(303)에 있어서 추정 변형 정보가 구해지지만, 이 추정 변형 정보를 실시예 1의 도 4에 기재한 스펙트럼 부호화부(106)에 적용하여 스펙트럼 변형부(112)에 해당 추정 변형 정보를 주고, 스펙트럼 변형부(112)에서는 변형 정보 추정부(303)로부터 주어지는 추정 변형 정보를 기준으로 그 근방의 변형 정보를 지수 변수 테이블(135)로부터 선택하고, 그 한정된 변형 정보 중에서 가장 적절한 변형 정보를 탐색부(125)로 결정한다. 이 구성에서는, 최종적으로 선택된 변형 정보의 부호화 코드는, 상기 기준이 되는 추정 변형 정보로부터의 상대값으로서 표시된다. 이와 같이 정확한 변형 정보를 부호화하여 복호화부로 전송할 수 있기 때문에, 복호 신호의 주관적 품질을 유지하면서, 변형 정보를 나타내는 비트수를 줄일 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4에서는, 제 1 레이어 부호화부로부터 주어지는 피치 게인에 기초하여 스펙트럼 부호화부내의 변형부에 출력되는 추정 변형 정보를 결정한다.
도 18은, 본 실시예에 따른 계층 부호화 장치(400)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 18에 있어서 도 3과 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 블록은, 동일한 기능을 가지기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시예 4에 있어서의 계층 부호화 장치(400)에서는, 제 1 레이어 부호화부(402)에서 구해진 피치 게인을 스펙트럼 부호화부(406)에 준다. 구체적으로는, 제 1 레이어 부호화부(402)에 있어서, 제 1 레이어 부호화부(402)에 내재하는 적응 코드북(도시하지 않음)으로부터 출력되는 적응 코드 벡터에 곱해지는 적응 코드 벡터 게인이, 피치 게인으로서 출력되어, 스펙트럼 부호화부(406)에 입력된다. 이 적응 코드 벡터 게인은, 입력 신호의 주기성(周期性)이 강한 경우에 큰 값을 취하며, 입력 신호의 주기성이 약한 경우에 작은 값을 취한다고 하는 특징이 있다.
도 19는, 본 실시예 4에 따른 스펙트럼 부호화부(406)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 19에 있어서 도 14와 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 블록은, 동일 기능을 가지므로 설명을 생략한다. 변형 정보 추정부(411)는 제 1 레이어 부호화부(402)로부터 주어지는 피치 게인을 사용해 추정 변형 정보를 출력한다. 변형 정보 추정부(411)는 전술한 도 15의 변형 정보 추정부(303)와 동일한 구성이 된다. 다만, 변형 정보 테이블은 피치 게인에 대해서 설계된 것을 적용한다. 또, 본 실시예에 있어서도, 변형 정보 테이블을 이용하는 구성 대신에 매핑 함수를 이용하는 구성이어도 좋다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 부호화 장치(스펙트럼 부호화부(406))에 의하면, 입력 신호의 주기성도 고려하여 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
다음에, 상기 계층 부호화 장치(400)에서 생성된 부호화 코드를 복호화할 수 있는 계층 복호화 장치(450)의 구성에 대해, 이하에서 설명한다.
도 20은, 본 실시예에 관계되는 계층 복호화 장치(450)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 도 20에 있어서, 제 1 레이어 복호화부(452)로부터 출력되는 피치 게인이 스펙트럼 복호화부(453)에 주어지고 있다. 제 1 레이어 복호화부(452)에 있어서, 제 1 레이어 복호화부(452)에 내재하는 적응 코드북(도시하지 않음)으로부터 출력되는 적응 코드 벡터에 곱해지는 적응 코드 벡터 게인이, 피치 게인으로서 출력되어, 스펙트럼 복호화부(453)에 입력된다.
도 21은, 본 실시예 4에 따른 스펙트럼 복호화부(453)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 변형 정보 추정부(461)는 제 1 레이어 복호화부(452)로부터 주어지는 피치 게인을 사용해 추정 변형 정보를 출력한다. 변형 정보 추정부(461)는 전술한 도 15의 변형 정보 추정부(303)와 동일한 구성이 된다. 다만, 변형 정보 테이블은 변형 정보 추정부(411) 내의 것과 같은 것이며, 피치 게인에 대해서 설계된 것을 적용한다. 또, 본 실시예에 있어서도, 변형 정보 테이블을 이용하는 구성 대신에 매핑 함수를 이용하는 구성이어도 좋다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 복호화 장치(스펙트럼 복호화부(453))에 의하면, 본 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화된 신호를 복호화함으로써, 입력 신호의 주기성도 고려하여 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 피치 게인과 함께 피치 주기(제 1 레이어 부호화부(402)에 내재하는 적응 코드북 탐색의 결과 얻어지는 래그)를 이용해 변형 정보를 추정하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 피치 주기를 이용함으로써, 피치 주기가 짧은 음성(예를 들면 여성)과 피치 주기가 긴 음성(예를 들면 남자 목소리)에 각각 적합한 변형 정보의 추정을 행할 수 있어, 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 변형 정보 추정부(411)에 있어서 추정 변형 정보가 구해지지만, 실시예 3과 마찬가지로, 이 추정 변형 정보를 실시예 1의 도 4에 기재한 스펙트럼 부호화부(106)에 적용하여 스펙트럼 변형부(112)에 해당 추정 변형 정보를 주어, 스펙트럼 변형부(112)에서는 변형 정보 추정부(411)로부터 주어지는 추정 변형 정보를 기초로 그 근방의 변형 정보를 지수 변수 테이블(135)로부터 선택하고, 그 한정된 변형 정보 중에서 가장 적절한 변형 정보를 탐색부(125)로 결정한다. 이 구성에서는, 최종적으로 선택된 변형 정보의 부호화 코드는, 상기 기준이 되는 추정 변형 정보로부터의 상대값으로서 표시된다. 이와 같이 정확한 변형 정보를 부호화하여 복호화부에 전송할 수 있기 때문에, 복호 신호의 주관적 품질을 유지하면서, 변형 정보를 나타내는 비트수를 줄일 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 5)
본 발명의 실시예 5에서는, 제 1 레이어 부호화부로부터 주어지는 LPC 계수에 기초하여 스펙트럼 부호화부 내의 변형부에 출력되는 추정 변형 정보를 결정한다.
본 실시예 5에 있어서의 계층 부호화 장치의 구성은 전술한 도 18과 동일하게 된다. 다만, 제 1 레이어 부호화부(402)로부터 스펙트럼 부호화부(406)에 대해서 출력되는 파라미터가 피치 게인이 아니라 LPC 계수이다.
본 실시예에 따른 스펙트럼 부호화부(406)의 주요한 구성은, 도 22에 나타내는 것이 된다. 전술한 도 19와의 차이는, 변형 정보 추정부(511)에 주어지는 파라미터가 피치 게인이 아니라 LPC 계수인 점과, 변형 정보 추정부(511) 내의 구성이다.
도 23은, 본 실시예에 따른 변형 정보 추정부(511)의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다. 변형 정보 추정부(511)는, 판정 테이블(512), 유사도 판정부(513), 변형 정보 테이블(514), 및 전환부(515)로 구성된다. 변형 정보 테이블(514)은, 도 15에 있어서의 변형 정보 테이블(306)과 마찬가지로 추정 변형 정보의 후보가 기록되어 있다. 다만, 이 추정 변형 정보의 후보는, LPC 계수에 대해서 설계된 것을 적용한다. 판정 테이블(512)에는 LPC 계수의 후보가 격납되어 있으며, 판정 테이블(512)과 변형 정보 테이블(514)과는 대응화가 되어 있다. 즉, 판정 테이블(512)로부터 제 j 번째의 LPC 계수의 후보가 선택되었을 때, 그 LPC 계수 후보에 적절한 추정 변형 정보는 변형 정보 테이블(514)의 제 j 번째에 격납되어 있다. LPC 계수는 스펙트럼의 개형(스펙트럼 포락)을 적은 파라미터로 정밀도 좋게 표현할 수 있다고 하는 특징이 있어, 이 스펙트럼 개형과 다이내믹 레인지를 제어하는 추정 변형 정보를 대응화할 수 있다. 본 실시예는, 이 특징을 이용해 구성한 것이다.
유사도 판정부(513)는, 제 1 레이어 부호화부(402)로부터 주어지는 LPC 계수와 가장 유사한 LPC 계수를 판정 테이블(512) 중에서 구한다. 이 유사성의 판정에는, LPC 계수끼리의 거리(오차), 또는 LPC 계수를 LSP(Line Spectrum Pair) 계수 등의 다른 파라미터로 변환한 후의 양쪽의 오차을 구해, 그 오차가 최소가 되는 때의 LPC 계수를 판정 테이블(512)로부터 구한다.
오차를 최소(즉 가장 유사도가 높은)로 할 때의 판정 테이블(512) 내의 LPC 계수의 후보를 나타내는 인덱스가 유사도 판정부(513)로부터 출력되어, 전환부(515)에 주어진다. 전환부(515)는, 이 인덱스가 나타내는 추정 변형 정보의 후보를 선택하여, 변형 정보 추정부(511)로부터 출력된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 부호화 장치(스펙트럼 부호화부(406))에 의하면, 입력 신호의 스펙트럼 개형도 고려하여 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절하게 조정할 수가 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 실시예 5에 있어서의 계층 부호화 장치에서 생성된 부호화 코드를 복호화할 수 있는 계층 복호화 장치의 구성에 대해, 이하에서 설명한다.
본 실시예 5에 있어서의 계층 복호화 장치의 구성은 전술한 도 20과 동일하게 된다. 다만, 제 1 레이어 복호화부(452)로부터 스펙트럼 복호화부(453)에 대해서 출력되는 파라미터는, 피치 게인이 아니라 LPC 계수이다.
본 실시예에 따른 스펙트럼 복호화부(453)의 주요한 구성은, 도 24에 나타내는 것이 된다. 전술한 도 21과의 차이는, 변형 정보 추정부(561)에 주어지는 파라미터가 피치 게인이 아니라 LPC 계수인 점과, 변형 정보 추정부(561) 내의 구성이다.
변형 정보 추정부(561) 내의 구성은, 도 22에 있어서의 스펙트럼 부호화부(406) 내의 변형 정보 추정부(511), 즉 도 23에 기재된 것과 동일하게 되며, 판정 테이블(512) 및 변형 정보 테이블(514)에 기록된 정보도, 부호화측과 복호화측에서 공통적인 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 복호화 장치(스펙트럼 복호화부(453))에 의하면, 본 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화된 신호를 복호화함으로써, 입력 신호의 스펙트럼 개형도 고려하여 추정 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 적절히 조정할 수 있어, 복호 신호의 주관적 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 변형 정보 추정부(511)에 있어서 추정 변형 정보가 구해지지만, 실시예 4와 마찬가지로, 이 추정 변형 정보를 실시예 1의 도 4에 기재한 스펙트럼 부호화부(106)에 적용하여 스펙트럼 변형부(112)에 해당 추정 변형 정보를 주고, 스펙트럼 변형부(112)에서는 변형 정보 추정부(511)로부터 주어지는 추정 변형 정보를 기초로 그 근방의 변형 정보를 지수 변수 테이블(135)로부터 선택하고, 그 한정된 변형 정보 중에서 가장 적절한 변형 정보를 탐색부(125)로 결정한다. 이 구성에서는, 최종적으로 선택된 변형 정보의 부호화 코드는, 상기 기준이 되는 추정 변형 정보로부터의 상대값으로서 표시된다. 이와 같이 정확한 변형 정보를 부호화하여 복호화부로 전송할 수 있기 때문에, 복호 신호의 주관적 품질을 유지하면서, 변형 정보를 나타내는 비트수를 줄일 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
본 발명의 실시예 6에 따른 계층 부호화 장치의 기본적 구성은, 실시예 1에 나타낸 계층 부호화 장치와 동일하므로, 그 설명을 생략하며, 스펙트럼 변형부(112)와 다른 구성인 스펙트럼 변형부(612)에 대해 이하에서 설명한다.
스펙트럼 변형부(612)는, 제 1 스펙트럼 S1(k) [0≤k<FL]의 다이내믹 레인지가, 제 2 스펙트럼 S2(k)의 고역부 [FL≤k<FH]의 다이내믹 레인지에 가까워지도록, 제 1 스펙트럼 S1(k)에 이하의 변형을 가한다. 스펙트럼 변형부(612)는, 이 변형에 관한 변형 정보를 부호화하여 출력한다.
도 25는, 본 실시예에 따른 스펙트럼 변형 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이 도면은, 제 1 스펙트럼 S1(k)의 진폭의 분포를 나타내고 있다. 제 1 스펙트럼 S1(k)은, 주파수 k [0≤k<FL]의 값에 따라 다른 진폭을 나타낸다. 그래서, 가로축에 진폭을 취하고, 세로축에 그 진폭에 있어서의 출현 확률을 취하면, 진폭의 평균값 m1을 중심으로 하여 도면에 나타내는 바와 같은 정규 분포에 가까운 분포가 나타난다.
본 실시예에서는, 우선, 이 분포를, 평균값 m1에 가까운 그룹(도면 안의 영역 B)과 평균값 m1으로부터 먼 그룹(도면 안의 영역 A)으로 크게 나눈다. 다음에, 이 2개 그룹의 진폭의 대표값, 구체적으로는, 영역 A에 포함되는 스펙트럼의 진폭의 평균값과, 영역 B에 포함되는 스펙트럼의 진폭의 평균값을 구한다. 여기서, 진폭은, 평균값 m1을 제로(0)로 재환산한 (각 값에서 평균값 m1을 뺀) 경우의 진폭의 절대값을 이용한다. 예를 들면, 영역 A는, 평균값 m1보다도 진폭이 큰 영역과, 평균값 m1보다 진폭이 작은 영역의 2개의 영역으로 되지만, 평균값 m1을 제로로 재환산함으로써, 2개의 영역에 포함되는 스펙트럼의 진폭의 절대값은, 같은 값을 가지게 된다. 따라서, 예를 들면 영역 A의 평균값은, 제 1 스펙트럼 중에서 환산 후의 진폭(절대값)이 비교적 큰 스펙트럼을 1개의 그룹으로 하여, 이 그룹의 진폭의 대표값을 구한 것에 상당하며, 영역 B의 평균값은, 제 1 스펙트럼 중에서 환산 후의 진폭이 비교적 작은 스펙트럼을 1개의 그룹으로 하여, 이 그룹의 진폭의 대표값을 구한 것에 상당한다. 따라서, 이들 2개의 대표값은, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 개략적으로 표현한 파라미터가 된다.
다음에, 본 실시예에서는, 제 2 스펙트럼에 대해, 제 1 스펙트럼에서 행한 것과 동일한 처리를 행하여, 제 2 스펙트럼의 각 그룹에 대응하는 대표값을 구한다. 그리고, 영역 A에 있어서의 제 1 스펙트럼의 대표값과 제 2 스펙트럼의 대표값의 비(比)(구체적으로는, 제 2 스펙트럼 대표값의 제 1 스펙트럼 대표값에 대한 비), 및 영역 B에 있어서의 제 1 스펙트럼의 대표값과 제 2 스펙트럼의 대표값의 비를 구한다. 따라서, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지와 제 2 스펙트럼의 다이내믹 레인지의 비를 개산(槪算)적으로 구할 수 있다. 본 실시예에 따른 스펙트럼 변형부는, 이 비(比)를 스펙트럼의 변형 정보로서 부호화하여 출력한다.
도 26은, 스펙트럼 변형부(612) 내부의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
스펙트럼 변형부(612)는, 제 1 스펙트럼의 상기 각 그룹에 대한 대표값을 산출하는 계통과, 제 2 스펙트럼의 상기 각 그룹에 대한 대표값을 산출하는 계통과, 이들 2개의 계통으로 산출된 대표값에 기초하여 변형 정보를 결정하는 변형 정보 결정부(626)와, 이 변형 정보에 기초하여 변형 스펙트럼을 생성하는 변형 스펙트럼 생성부(627)로 대별된다.
제 1 스펙트럼의 대표값을 산출하는 계통은, 구체적으로는, 격차도(格差度) 산출부(621-1)와, 제 1 임계값 설정부(622-1)와, 제 2 임계값 설정부(623-1)와, 제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)와, 제 2 평균 스펙트럼 산출부(625-1)로 된다. 제 2 스펙트럼의 대표값를 산출하는 계통도, 기본적으로는, 제 1 스펙트럼의 대표값을 산출하는 계통과 동일한 구성으로 되며, 도면 안에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 부호의 뒤에 계속되는 지번에 의해 처리 계통의 다름을 나타낸다. 그리고, 동일한 구성요소에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
격차도 산출부(621-1)는, 입력되는 제 1 스펙트럼 S1(k)의 진폭의 분포로부터, 제 1 스펙트럼의 평균값 m1으로부터의 「격차도」를 산출하여, 제 1 임계값 설정부(622-1) 및 제 2 임계값 설정부(623-1)에 출력한다. 「격차도」란, 구체적으로는, 제 1 스펙트럼의 진폭 분포의 표준 편차 σ1이다.
제 1 임계값 설정부(622-1)는, 격차도 산출부(621-1)에서 구해진 제 1 스펙트럼의 표준 편차 σ1를 이용하여 제 1 임계값 TH1를 구한다. 여기서, 제 1 임계값 TH1이란, 제 1 스펙트럼 중에서, 상기 영역 A에 포함되는 비교적 절대 진폭이 큰 스펙트럼을 특정하기 위한 임계값으로서, 표준 편차 σ1에 소정의 정수 a를 곱한 값이 사용된다.
제 2 임계값 설정부(623-1)의 동작도, 제 1 임계값 설정부(622-1)의 동작과 동일하지만, 구하는 제 2 임계값 TH2은, 제 1 스펙트럼 중의 영역 B에 포함되는 비교적 절대 진폭이 작은 스펙트럼을 특정하기 위한 임계값으로서, 표준 편차 σ1에 소정의 정수 b (＜a)를 곱한 값이 사용된다.
제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)는, 제 1 임계값 TH1보다도 바깥쪽에 위치하는 스펙트럼, 즉, 영역 A에 포함되는 스펙트럼 진폭의 평균값(이하, 제 1 평균값이라고 함)을 구해, 변형 정보 결정부(626)에 출력한다.
구체적으로는, 제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)는, 제 1 스펙트럼의 각 서브밴드의 스펙트럼의 진폭(단, 환산전의 값)을, 제 1 스펙트럼의 평균값 m1에 제 1 임계값 TH1를 더한 값 (m1＋TH1)과 비교하여, 이 값보다 큰 진폭을 가지는 스펙트럼을 특정한다(스텝 1). 다음에, 제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)는, 제 1 스펙트럼의 각 서브밴드의 스펙트럼의 진폭값을, 제 1 스펙트럼의 평균값 m1으로부터 제 1 임계값 TH1을 뺀 값 (m1－TH1)과 비교하고, 이 값보다 작은 진폭을 가지는 스펙트럼을 특정한다(스텝 2). 그리고, 스텝 1 및 스텝 2의 양쪽에서 구해진 스펙트럼의 진폭에 대해, 상기의 평균값 m1을 제로로 하는 환산을 행하고, 얻어진 환산값의 절대값의 평균값을 구해, 변형 정보 결정부(626)에 출력한다.
제 2 평균 스펙트럼 산출부는, 제 2 임계값 TH2보다 안쪽에 위치하는 스펙트럼, 즉, 영역 B에 포함되는 스펙트럼의 진폭의 평균값(이하, 제 2 평균값이라고 함)을 구해, 변형 정보 결정부(626)에 출력한다. 구체적인 동작은, 제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)와 동일하다.
상기 처리로 구해진 제 1 평균값 및 제 2 평균값이, 제 1 스펙트럼의 영역 A 및 영역 B에 대한 대표값이다.
제 2 스펙트럼의 대표값을 구하는 처리도 기본적으로는 상기와 동일하다. 다만, 제 1 스펙트럼과 제 2 스펙트럼은 다른 스펙트럼이므로, 제 1 임계값 TH1에 준하는 제 3 임계값 TH3은, 제 2 스펙트럼의 표준 편차 σ2에 소정의 정수 c를 곱한 값이 사용되며, 제 2 임계값 TH2에 준하는 제 4 임계값 TH4은, 제 2 스펙트럼의 표준 편차 σ2에 소정의 정수 d (＜c)를 곱한 값이 사용된다.
변형 정보 결정부(626)는, 제 1 평균 스펙트럼 산출부(624-1)에서 얻어지는 제 1 평균값, 제 2 평균 스펙트럼 산출부(625-1)에서 얻어지는 제 2 평균값, 제 3 평균 스펙트럼 산출부(624-2)에서 얻어지는 제 3 평균값, 및 제 4 평균 스펙트럼 산출부(625-2)에서 얻어지는 제 4 평균값를 이용해, 이하와 같이 변형 정보를 결정한다.
즉, 변형 정보 결정부(626)는, 제 1 평균값과 제 3 평균값의 비(이하, 제 1 게인이라고 부름), 및 제 2 평균값과 제 4 평균값의 비(이하, 제 2 게인이라고 부름)를 산출한다. 그리고, 변형 정보 결정부(626)는, 변형 정보의 복수의 부호화 후보가 미리 기억된 데이터 테이블을 내부에 준비하고 있으므로, 제 1 게인 및 제 2 게인을 이들 부호화 후보와 비교하고, 가장 유사한 부호화 후보를 선택하여, 이 부호화 후보를 나타내는 인덱스를 변형 정보로서 출력한다. 또, 이 인덱스는, 변형 스펙트럼 생성부(627)에도 보내진다.
변형 스펙트럼 생성부(627)는, 입력 신호인 제 1 스펙트럼, 제 1 임계값 설정부(622-1)에서 얻어지는 제 1 임계값 TH1, 제 2 임계값 설정부(623-1)에서 얻어지는 제 2 임계값 TH2, 및 변형 정보 결정부(626)로부터 출력되는 변형 정보를 이용하여, 제 1 스펙트럼의 변형을 행하고, 생성된 변형 스펙트럼을 출력한다.
도 27 및 도 28은, 변형 스펙트럼의 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
변형 스펙트럼 생성부(627)는, 변형 정보를 이용하여 제 1 평균값과 제 3 평균값의 비의 복호값(이하, 복호 제 1 게인이라고 부름) 및 제 2 평균값과 제 4 평균값의 비의 복호값(이하, 복호 제 2 게인이라고 부름)을 생성한다. 이러한 대응 관계는 도 27에 나타내는 바와 같다.
다음에, 변형 스펙트럼 생성부(627)는, 제 1 스펙트럼의 진폭값과 제 1 임계값 TH1을 비교함으로써, 영역 A에 속하는 스펙트럼을 특정하고, 이들 스펙트럼에 복호 제 1 게인을 곱한다. 마찬가지로, 변형 스펙트럼 생성부(627)는, 제 1 스펙트럼의 진폭값과 제 2 임계값 TH2을 비교함으로써, 영역 B에 속하는 스펙트럼을 특정하고, 이들 스펙트럼에 복호 제 2 게인을 곱한다.
한편, 도 28에 나타내는 바와 같이, 제 1 스펙트럼 중에서, 제 1 임계값 TH1과 제 2 임계값 TH2에 끼인 영역(이하, 영역 C)에 속하는 스펙트럼에 대해서는, 부호화 정보가 존재하지 않는다. 그래서, 변형 스펙트럼 생성부(627)는, 복호 제 1 게인과 복호 제 2 게인의 중간적인 값을 가지는 게인을 사용한다. 예를 들면, 도 28에 표시되는 등의, 복호 제 1 게인과, 복호 제 2 게인과, 제 1 임계값 TH1과, 제 2 임계값 TH2에 기초하는 특성 곡선으로부터, 어떤 진폭 x에 대응하는 복호 게인 y을 구하고, 이 게인을 제 1 스펙트럼의 진폭에 곱하면 좋다. 즉, 복호 게인 y 은, 복호 제 1 게인 및 복호 제 2 게인의 선형 보간(linear interpolation) 값으로 되어 있다.
도 29는, 복호화 장치에서 사용되는 스펙트럼 변형부(662) 내부의 주요한 구성을 나타낸 블록도이다. 또한, 이 스펙트럼 변형부(662)는, 실시예 1에서 나타낸 변형부(162)에 대응하는 것이다.
기본적 동작은 상기의 스펙트럼 변형부(612)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하지만, 이 스펙트럼 변형부(662)는, 제 1 스펙트럼만을 처리 대상으로 하므로, 처리 계통이 1개로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1 스펙트럼의 진폭의 분포 및 제 2 스펙트럼의 진폭의 분포를 각각 파악하여, 비교적 절대 진폭이 큰 그룹과 비교적 절대 진폭이 작은 그룹으로 나누고, 각 그룹의 진폭의 대표값을 구한다. 그리고, 제 1 스펙트럼과 제 2 스펙트럼의 각 그룹의 진폭의 대표값의 비를 취함으로써, 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼간의 다이내믹 레인지의 비, 즉 스펙트럼의 변형 정보를 얻어, 이것을 부호화한다. 이에 의해, 지수함수와 같은 연산량이 많은 함수를 이용하는 일 없이 변형 정보를 구할 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼의 진폭의 분포로부터 표준 편차를 구해, 이 표준 편차에 기초하여 제 1 임계값 ~ 제 4 임계값을 구한다. 따라서, 실제의 스펙트럼에 기초한 임계값이 설정되므로, 변형 정보의 부호화 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 복호 제 1 게인 및 복호 제 2 게인을 이용해 제 1 스펙트럼의 게인 조정을 행함으로써 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 제어한다. 그리고, 복호 제 1 게인 및 복호 제 2 게인은, 제 1 스펙트럼이 제 2 스펙트럼의 고역부에 가까워지도록 결정된다. 따라서, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지는, 제 2 스펙트럼의 고역부의 다이내믹 레인지에 가까워진다. 또한, 복호 제 1 게인 및 복호 제 2 게인의 산출에는, 지수함수와 같은 연산량이 많은 함수를 사용할 필요가 없다.
또한, 본 실시예에서는, 복호 제 1 게인이 복호 제 2 게인보다 큰 경우를 예로 들어 설명했지만, 음성 신호의 성질에 따라서는, 복호 제 1 게인보다도 복호 제 2 게인이 큰 경우가 있다. 즉, 제 1 스펙트럼의 다이내믹 레인지보다도 제 2 스펙트럼의 고역부의 다이내믹 레인지가 큰 경우가 있다. 이러한 현상은, 입력 음성 신호가 마찰음 같은 소리의 경우에 생기는 일이 많다. 이러한 경우에도 본 실시예에 따른 스펙트럼 변형 방법은 적용할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 스펙트럼을 절대 진폭이 비교적 큰 그룹과 비교적 작은 그룹의 2개의 그룹으로 나누는 경우를 예로 들어 설명했지만, 다이내믹 레인지의 재현성을 높이기 위해서, 보다 많은 그룹으로 나누도록 해도 좋다.
또, 본 실시예에서는, 평균값을 기준으로 하여 진폭을 환산하고, 이 환산 후의 진폭에 기초하여, 스펙트럼을 진폭이 비교적 큰 그룹과 비교적 작은 그룹으로 나누는 경우를 예로 들어 설명했지만, 원래의 진폭값을 그대로 이용하여, 이 진폭에 기초하여 스펙트럼의 그룹을 나누어도 좋다.
또, 본 실시예에서는, 스펙트럼의 절대 진폭의 격차도를 산출하는데 표준 편차를 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 표준 편차와 동일한 통계적 파라미터로서 분산을 사용할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 각 그룹의 스펙트럼 진폭의 대표값으로서 각 그룹에 있어서의 스펙트럼의 절대 진폭의 평균값을 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 각 그룹에 있어서의 스펙트럼의 절대 진폭의 중앙값 등을 이용해도 좋다.
또, 본 실시예에서는, 다이내믹 레인지의 조정에 각 스펙트럼의 진폭값을 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 진폭값 대신에 스펙트럼의 에너지값을 이용해도 좋다.
또, 각 그룹에 대응하는 대표값을 구할 때에, 예를 들면 MDCT 계수와 같이, 처음부터 스펙트럼의 진폭에 양(+) 또는 음(-)의 부호를 가지는 경우에는, 평균값을 제로(0)로 환산할 필요는 없고, 단지 스펙트럼의 진폭의 절대값을 이용하여 각 그룹에 대응하는 대표값을 구하면 좋다.
이상, 본 발명의 각 실시예에 대해서 설명했다.
본 발명에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치는, 상기 각 실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치는, 이동 통신 시스템에 있어서의 통신 단말장치 및 기지국 장치에 탑재하는 일도 가능하며, 이로 말미암아 상기와 같은 작용 효과를 가지는 통신 단말 장치 및 기지국 장치를 제공할 수 있다.
또한, 여기에서는, 본 발명을 스케러블 부호화 방식에 적용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 다른 부호화 방식에도 적용 가능하다.
또, 여기에서는, 본 발명을 하드웨어로 구성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 소프트웨어로 실현되는 것도 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 따른 부호화 방법(복호화 방법)의 알고리즘을 프로그램 언어를 이용하여 기술하고, 이 프로그램을 메모리에 기억해 두고 정보 처리 수단을 이용하여 실행시킴으로써, 본 발명에 따른 부호화 장치(복호화 장치)와 동일한 기능을 실현할 수 있다.
또, 상기 각 실시예의 설명에 이용한 각 기능 블록은, 전형적으로는 집적회로인 LSI로서 실현된다. 이들은 개별적으로 1칩화되어 있어도 좋고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1칩화되어 있어도 좋다.
또, 여기에서는 LSI라고 했지만, 집적도의 차이에 따라, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI 등으로 호칭되는 일도 있다.
또, 집적 회로화의 수법은 LSI에 한하는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현되어도 좋다. LSI 제조 후에, 프로그램화하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속 혹은 설정을 재구성 가능한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 좋다.
또한, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개의 기술에 의해, LSI에 대체되는 집적 회로화의 기술이 등장하면, 당연히 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행하여도 좋다. 바이오 기술의 적응 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
본 명세서는, 일본에서 2004년 5월 14일에 출원한 특허 출원 2004－145425, 2004년 11월 5일에 출원한 특허 출원 2004－322953, 및 2005년 4월 28일에 출원한 특허 출원 2005－133729에 기초하고 있는 것이다. 이들 내용은 모두 여기에 포함시켜 놓는다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명에 따른 부호화 장치, 복호화 장치, 및 이러한 방법은, 스케러블 부호화/복호화 등에 적용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 수단과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하여 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 생성하는 복호화 수단과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 스펙트럼 변형 정보에 따라, 상기 부호화 장치에 입력된 신호의 고역 스펙트럼부의 다이내믹 레인지(Dynamic Range)에 가까워지도록 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 수단
    을 구비하되,
    상기 복호화 수단은,
    상기 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 상기 제 2 저역 스펙트럼에 적용하여 고역 스펙트럼부의 추정 스펙트럼을 생성하는
    복호화 장치.
  2. 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 수단과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하여 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 생성하는 복호화 수단과,
    상기 부호화 장치에 입력된 신호의 고역 스펙트럼부의 다이내믹 레인지에 가까워지도록 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 수단
    을 구비하되,
    상기 제한 수단은,
    상기 제 1 저역 스펙트럼에 기초하여 상기 변형의 방법에 관한 정보를 추정하고, 추정된 정보를 이용해 상기 제 2 저역 스펙트럼을 생성하고,
    상기 복호화 수단은,
    상기 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 상기 제 2 저역 스펙트럼에 적용하여 고역 스펙트럼부의 추정 스펙트럼을 생성하는
    복호화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 제 2 저역 스펙트럼의 진폭의 평균적인 진폭과, 상기 고역 스펙트럼부의 진폭의 평균적인 진폭이 동등해지도록, 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형시키는 복호화 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 제 1 저역 스펙트럼의 진폭을 0에서 1까지의 범위 내의 소정값으로 동일하게 거듭제곱함으로써 상기 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 복호화 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은,
    상기 제 2 저역 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 피치 필터와,
    상기 피치 필터를 이용해 상기 고역 스펙트럼부를 추정하는 추정 수단을 구비하고,
    상기 추정 수단의 추정 결과에 대응하는 상기 피치 필터의 특성을 복호화하는 복호화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피치 필터의 특성은 다음의 전달 함수에 의해 표시되는 복호화 장치.
    (수 1)
    Figure pat00020

    단,
    P(z)：피치 필터의 전달 함수
    z ： z 변환 계수
    T： 래그 계수
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 제 1 저역 스펙트럼을 이용하여 다이내믹 레인지 정보를 구하는 다이내믹 레인지 산출 수단과,
    상기 다이내믹 레인지 정보를 이용하여, 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하기 위한 변형 정보를 추정하는 변형 정보 추정 수단과,
    추정된 상기 변형 정보를 이용하여 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하는 변형 수단을 구비하는 복호화 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 입력 신호의 주기성을 나타내는 피치 정보를 이용해, 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하기 위한 변형 정보를 추정하는 변형 정보 추정 수단과,
    추정된 상기 변형 정보를 이용해 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하는 변형 수단을 구비하는 복호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피치 정보는,
    피치 게인과 피치 주기의 적어도 한쪽을 이용하여 구성되어 있는 복호화 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 입력 신호의 스펙트럼 개형 정보(spectrum outline information)를 이용하여, 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하기 위한 변형 정보를 추정하는 변형 정보 추정 수단과,
    추정된 상기 변형 정보를 이용해 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형하는 변형 수단을 구비하는 복호화 장치.
  11. 청구항 1에 기재한 복호화 장치를 구비하는 통신 단말 장치.
  12. 청구항 1에 기재한 복호화 장치를 구비하는 기지국 장치.
  13. 청구항 2에 기재한 복호화 장치를 구비하는 통신 단말 장치.
  14. 청구항 2에 기재한 복호화 장치를 구비하는 기지국 장치.
  15. 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 스텝과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하여 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 생성하는 복호화 스텝과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 스펙트럼 변형 정보를 취득하는 취득 스텝과,
    상기 스펙트럼 변형 정보에 따라, 상기 부호화 장치에 입력된 신호의 고역 스펙트럼부의 다이내믹 레인지에 가까워지도록 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 스텝
    을 구비하되,
    상기 복호화 스텝은,
    상기 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 상기 제 2 저역 스펙트럼에 적용하여 고역 스펙트럼부의 추정 스펙트럼을 생성하는
    복호화 방법.
  16. 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 저역 스펙트럼부의 부호를 복호화한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 제 1 저역 스펙트럼을 생성하는 변환 스텝과,
    상기 부호화 장치에서 생성된 부호에 포함되는 고역 스펙트럼부의 부호를 복호화하여 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 생성하는 복호화 스텝과,
    상기 부호화 장치에 입력된 신호의 고역 스펙트럼부의 다이내믹 레인지에 가까워지도록 상기 제 1 저역 스펙트럼의 다이내믹 레인지를 변형한 제 2 저역 스펙트럼을 생성하는 제한 스텝
    을 구비하되,
    상기 제한 스텝은,
    상기 제 1 저역 스펙트럼에 기초하여 상기 변형의 방법에 관한 정보를 추정하고, 추정된 정보를 이용해 상기 제 2 저역 스펙트럼을 생성하고,
    상기 복호화 스텝은,
    상기 고역 스펙트럼부의 추정 정보를 상기 제 2 저역 스펙트럼에 적용하여 고역 스펙트럼부의 추정 스펙트럼을 생성하는
    복호화 방법.
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