WO2010101190A1 - 音信号符号化方法、音信号復号方法、符号化装置、復号装置、音信号処理システム、音信号符号化プログラム、及び、音信号復号プログラム - Google Patents

音信号符号化方法、音信号復号方法、符号化装置、復号装置、音信号処理システム、音信号符号化プログラム、及び、音信号復号プログラム Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a sound signal encoding method, a sound signal decoding method, an encoding device, a decoding device, a sound signal processing system, a sound signal encoding program, and a sound signal decoding program.
  • Encoding technology for compressing voice / music signals (sound signals) to a low bit rate is important for reducing the cost required for communication / broadcasting / storage of voice / music signals.
  • a composite encoding method that switches between an encoding method suitable for audio signals and an encoding method suitable for music signals is effective. is there.
  • a composite coding method by switching the coding method in the middle of a speech sequence, it is possible to efficiently code even when the characteristics of the input signal change with time.
  • the composite coding method usually includes, as a constituent element, coding of a CELP method (CELP: Code Excited Linear Prediction Coding, code-excited linear predictive coding) suitable for coding a speech signal.
  • CELP Code Excited Linear Prediction Coding, code-excited linear predictive coding
  • CELP encoders internally store information on past residual signals as an adaptive codebook in order to encode a residual signal obtained by applying a linear prediction inverse filter to an input signal. Since this adaptive codebook is used for encoding, high encoding efficiency is achieved.
  • Patent Document 1 describes an encoding algorithm for encoding both an audio signal and a music signal.
  • the technique of Patent Document 1 uses a common linear prediction (LP) synthesis filter for both speech signals and music signals.
  • the LP synthesis filter switches between the voice excitation generator and the conversion excitation generator, respectively, according to the encoding of the voice signal or the music signal.
  • a conventional CELP technique is used for encoding the audio signal, and a novel asymmetric overlap addition conversion technique is applied for encoding the music signal.
  • common LP synthesis filtering is performed, LP coefficient interpolation is performed on the signal in the overlapping addition operation region.
  • the AMR-WB + encoder obtains a residual signal obtained by performing linear predictive inverse filter processing on the input signal, and then switches between the two coding methods of the CELP method and the TransformCoded Excitation (TCX) method. Thus, the residual signal is encoded.
  • the AMR-WB + encoder updates the adaptive codebook in the CELP system using the excitation signal in the TCX system.
  • 3GPP TS 26.290 "Audio codec processing functions; Extended AdaptiveMulti-Rate-Wideband (AMR-WB +) codec; Transcoding functions". [Online]. [Retrieved on 5 March 2009] Retrieved fromthe Internet: ⁇ URL: http: // www. 3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26290.htm>.
  • An object of the present invention is to perform an internal state of an encoding unit or a decoding unit of an encoding method based on linear prediction encoding when switching from an encoding method not using linear prediction to an encoding method based on linear prediction encoding. Is set to an appropriate value to improve the voice quality in the frame immediately after switching.
  • the sound signal encoding method of the present invention uses a first encoding unit based on a linear predictive encoding method and a second encoding unit based on an encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • a sound signal encoding method for encoding a sound signal consisting of a plurality of frames, immediately after the first frame of the sound signal is encoded by the second encoding means, immediately after the first frame.
  • a switching step of switching the encoding means for encoding a second frame from the second encoding means to the first encoding means, and an internal state of the first encoding means after the switching step And an initialization step for initializing the data by a predetermined method.
  • the first frame before the second frame to be encoded by the linear predictive encoding method is encoded by an encoding method different from the linear predictive encoding method. Even in this case, by initializing the internal state of the first encoding means based on the linear predictive encoding method, the second frame can be encoded by the linear predictive encoding method. Therefore, it is possible to realize an encoding process including a linear predictive encoding method and another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the internal state of the first encoding means is preferably a value held by a delay element of a linear prediction synthesis filter for obtaining the contents of an adaptive codebook or a zero input response
  • the initialization step it is preferable to initialize the internal state of the first encoding unit using the first frame, and in the initialization step, the encoding unit before the encoding by the second encoding unit is performed.
  • the first encoding unit is initialized, and in the initialization step, the first encoding unit performs encoding on a third frame preceding the first frame.
  • the linear prediction coefficient When Using the linear prediction coefficient, the first frame before encoding by the second encoding means, or the first frame obtained by decoding after encoding by the second encoding means, it is preferable to apply the linear prediction inverse filter to any of them.
  • the linear prediction coefficient included in the code of the second frame is used.
  • the linear prediction inverse is applied to either the first frame before encoding by the second encoding unit or the first frame obtained by decoding after encoding by the second encoding unit. It is preferable to apply a filter.
  • the internal state of the first encoding unit when the first encoding unit performs encoding on a frame preceding the first frame May be used to initialize the internal state of the first encoding means.
  • a linear prediction coefficient in a linear prediction synthesis filter for obtaining a zero-input response when encoding by the first encoding unit is performed on a third frame preceding the first frame Or the linear prediction coefficient in the first frame is calculated when the second frame is encoded, if the linear prediction coefficient in the first frame is included in the code of the second frame. It is desirable to use prediction coefficients or those obtained by applying an auditory weighting filter to them.
  • the sound signal decoding method of the present invention uses a first decoding unit based on a linear predictive coding method and a second decoding unit based on a coding method different from the linear predictive coding method, and uses a plurality of frames.
  • a sound signal decoding method for decoding an encoded sound signal comprising: a second signal immediately after the first frame after the first frame of the encoded sound signal is decoded by the second decoding means;
  • the sound signal decoding method of the present invention when the first frame before the second frame to be decoded using the linear predictive encoding method is decoded by an encoding method different from the linear predictive encoding method. Even so, by initializing the internal state of the first decoding means based on the linear predictive coding method, the second frame can be decoded by the linear predictive coding method. Accordingly, a decoding process including a linear predictive coding method and another coding method different from the linear predictive coding method can be realized.
  • the internal state of the first decoding means is a value held in the adaptive codebook content or a delay element of the linear prediction synthesis filter.
  • the linear prediction inverse filter is applied to the first frame after decoding by the second decoding means. It is preferable to initialize the first decoding unit using a residual signal obtained by applying, and in the initialization step, the first frame is added to a third frame preceding the first frame.
  • the linear prediction inverse filter is applied to the first frame after decoding by the second decoding means, using a linear prediction coefficient obtained when decoding by one decoding means is performed.
  • the linear prediction coefficient in the first frame when the linear prediction coefficient in the first frame is included in the code of the second frame, the linear prediction coefficient included in the code of the second frame is used.
  • the linear prediction inverse filter is preferably applied to the first frame after being decoded by the second decoding means.
  • an internal state of the first decoding unit when the first decoding unit performs decoding on a frame preceding the first frame is used.
  • the internal state of the first decoding means may be initialized.
  • An encoding apparatus includes a first encoding unit based on a linear predictive encoding method, and a second encoding unit based on another encoding method different from the linear predictive encoding method,
  • An encoding device that encodes a sound signal by using one encoding means and the second encoding means, wherein the encoding target frame included in the sound signal and to be encoded is
  • a first code determination unit that determines which one of the first encoding unit and the second encoding unit encodes; and the first encoding unit encodes the first frame when the encoding target frame is encoded by the first encoding unit.
  • the immediately preceding frame immediately before the encoding target frame is encoded by the first encoding unit or encoded by the second encoding unit.
  • the encoding result of the frame immediately before the code is Code internal state calculation means for decoding and calculating the internal state of the first encoding means using the decoding result, and the first code using the internal state calculated by the code internal state calculation means
  • Code initialization means for initializing the internal state of the encoding means, wherein the first encoding means encodes the encoding target frame after the initialization of the internal state by the code initialization means.
  • the encoding immediately before the encoding target frame encoded by the first encoding unit based on the linear predictive encoding method is different from the linear predictive encoding method. Even if it is a case where it encodes by the 2nd encoding means based on (2), by encoding the internal state of a 1st encoding means, encoding of a encoding object frame can be performed by a linear prediction encoding system. Therefore, it is possible to realize an encoding process including a linear predictive encoding method and another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the decoding apparatus of the present invention includes a first decoding unit based on a linear predictive coding method, and a second decoding unit based on another coding method different from the linear predictive coding method, and the first decoding And a decoding apparatus for decoding an encoded sound signal using the second decoding means, wherein the decoding target frame included in the encoded sound signal and to be decoded is the first decoding means.
  • first decoding determination unit that determines whether to decode by the second decoding unit, and a case where the first decoding determination unit determines that the decoding target frame is decoded by the first decoding unit
  • Second decoding determining means for determining whether the immediately preceding decoding frame immediately before the decoding target frame is decoded by the first decoding means or the second decoding means
  • Recovery Decoding for calculating the internal state of the first decoding unit using the decoding result of the immediately preceding decoding frame when the second decoding determining unit determines that the immediately preceding frame has been decoded by the second decoding unit
  • An internal state calculation means and a decoding initialization means for initializing an internal state of the first decoding means using the internal state calculated by the decoding internal state calculation means, the first decoding means Is characterized in that the decoding target frame is decoded after the internal state is initialized by the decoding initialization means.
  • a frame immediately before decoding before a decoding target frame to be decoded using the first decoding unit based on the linear predictive encoding method is based on an encoding method different from the linear predictive encoding method. Even when it is decoded by the second decoding means, the decoding target frame can be decoded by the linear predictive coding method by initializing the internal state of the first decoding means. Accordingly, a decoding process including a linear predictive coding method and another coding method different from the linear predictive coding method can be realized.
  • the sound signal processing system of the present invention includes the encoding device and the decoding device, and the decoding device decodes the encoded sound signal encoded by the encoding device.
  • the encoding immediately before the encoding target frame encoded by the first encoding means based on the linear predictive encoding scheme is different from the linear predictive encoding scheme. Even when the encoding is performed by the second encoding unit based on the scheme, the encoding target frame can be encoded by the linear predictive encoding scheme by initializing the internal state of the first encoding unit. .
  • the immediately preceding frame before the decoding target frame to be decoded using the first decoding unit based on the linear predictive encoding method was decoded by the second decoding unit based on an encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the decoding target frame can be decoded by the linear predictive coding method. Therefore, it is possible to realize an encoding process and a decoding process including a linear predictive encoding method and another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the sound signal encoding program of the present invention uses a first encoding unit based on a linear predictive encoding method and a second encoding unit based on another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the computer apparatus encodes the encoding target frame included in the sound signal and to be encoded by either the first encoding unit or the second encoding unit.
  • a first code determination unit for determining whether to encode the frame, and when the first code determination unit determines that the encoding target frame is encoded by the first encoding unit, immediately before the encoding target frame Second code determination means for determining whether a frame immediately preceding a code has been encoded by the first encoding means or by the second encoding means; When the second code determining means determines that the frame is encoded by the second encoding means, the encoding result of the immediately preceding frame is decoded, and the decoding result is used to Code internal state calculating means for calculating the internal state of the first encoding means, code initializing for initializing the internal state of the first encoding means using the internal state calculated by the code internal state calculating means And the first encoding unit functions as an encoding unit that encodes the encoding target frame after the internal state is initialized by the code initializing unit. .
  • the code immediately before the encoding target frame encoded by the first encoding unit based on the linear predictive encoding method is different from the linear predictive encoding method. Even when the encoding is performed by the second encoding unit based on the encoding method, the internal state of the first encoding unit is initialized so that the encoding target frame is encoded by the linear predictive encoding method. Yes. Therefore, it is possible to realize an encoding process including a linear predictive encoding method and another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the sound signal decoding program uses a first decoding unit based on a linear predictive coding method and a second decoding unit based on another coding method different from the linear predictive coding method.
  • the computer apparatus determines whether the first decoding unit or the second decoding unit decodes the decoding target frame included in the encoded sound signal and to be decoded.
  • First decoding determining means for determining, and when the decoding target frame is decoded by the first decoding means, if the first decoding determining means determines that the frame immediately before decoding is immediately before the decoding target frame, Second decoding determination means for determining whether the first decoding means has decoded or the second decoding means has decoded, and the frame immediately before decoding is the second decoding means
  • Decoding internal state calculation means for calculating the internal state of the first decoding means using the decoding result of the frame immediately before decoding when it is determined by the second decoding determination means that the decoding internal state is decoded
  • the decoding internal state Decoding initialization means for initializing the internal state of the first decoding means using the internal state calculated by the calculating means, and after the internal state is initialized by the decoding initialization means,
  • the first decoding means functions as decoding means for decoding the decoding target frame.
  • an encoding scheme in which a frame immediately before a decoding target frame to be decoded using the first decoding unit based on the linear predictive encoding scheme is different from the linear predictive encoding scheme. Even when the decoding is performed by the second decoding unit based on the above, by decoding the internal state of the first decoding unit, the decoding target frame can be decoded by the linear predictive coding method. Accordingly, a decoding process including a linear predictive coding method and another coding method different from the linear predictive coding method can be realized.
  • the internal state of the encoding means or decoding means of the encoding method based on linear prediction encoding can be set to an appropriate value to improve the voice quality in the frame immediately after switching.
  • the sound signal processing system includes an encoding device 10 that encodes an input sound signal and a decoding device 20 that decodes the encoded sound signal encoded by the encoding device 10.
  • FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows the structure of the encoding apparatus 10 which concerns on embodiment.
  • the encoding device 10 encodes and outputs an input voice / music signal (sound signal). It is assumed that the speech / music signal is input to the encoding device 10 after being divided into frames having a finite length in advance.
  • the encoding device 10 performs encoding based on the first encoding method when the speech / music signal is an audio signal, and based on the second encoding method when the audio / music signal is a music signal.
  • the first coding scheme is a CELP scheme such as ACELP based on linear predictive coding with an adaptive codebook.
  • the second encoding method is different from the first encoding method and is an encoding method that does not use linear prediction.
  • transform encoding such as AAC is assumed.
  • the encoding device 10 physically has a computer device including a CPU 10a, a ROM 10b, a RAM 10c, a storage device 10d, a communication device 10e, etc., and these CPU 10a to communication device 10e are connected to a bus 10f.
  • the CPU 10a performs encoding by loading a predetermined computer program (for example, a sound signal encoding program for executing the processing of the flowchart shown in FIG. 3) stored in the internal memory such as the ROM 10b into the RAM 10c and executing it.
  • the apparatus 10 is comprehensively controlled.
  • the storage device 10d is a memory that can be freely written and read, and includes various computer programs, various data necessary for executing the computer programs, and the like (for example, an adaptive codebook and linear codes used for encoding of the first encoding method). Prediction coefficients, other various parameters necessary for encoding using the first and second encoding schemes, a predetermined number of frames before and after encoding, and the like are stored.
  • the storage device 10d stores a voice / music signal of one frame encoded at least last (immediately before).
  • the encoding device 10 functionally includes an encoding method switching unit 12 (first code determination unit, second code determination unit), a first encoding unit 13 (first encoding unit), A second encoding unit 14 (second encoding unit), a code multiplexing unit 15, an internal state calculation unit 16 (code internal state calculation unit), and an internal state initialization method specifying unit 17 (code initialization unit) .
  • the CPU 10a executes the computer program stored in the built-in memory of the encoding device 10 such as the ROM 10b, and the encoding device 10 shown in FIG. This is a function realized by operating each of the components.
  • the CPU 10a executes the process shown in the flowchart of FIG. 3 by executing the sound signal encoding program (using the encoding method switching unit 12 to the internal state initialization method specifying unit 17).
  • the speech / music signal is assumed to be input to the communication device 10e of the encoding device 10 after being divided into frames having a finite length in advance.
  • the encoding method switching unit 12 converts the encoding target frame (frame to be encoded) of the audio / music signal into the encoding target frame. Based on the above, it is determined whether the first encoding method or the second encoding method is used for encoding, and the speech / music signal is encoded by the first encoding method according to the determination result.
  • the encoding target frame is transmitted to either the first encoding unit 13 that performs encoding or the second encoding unit 14 that encodes the speech / music signal by the second encoding method (step S11; first switching step) ).
  • step S11 when the encoding target frame is an audio signal, the encoding scheme switching unit 12 performs encoding using the first encoding scheme, and when the encoding target frame is a music signal, the encoding scheme switching unit 12 performs the second encoding scheme.
  • the internal state of the first encoding unit 13 (the contents of the adaptive codebook or the values held by the delay elements of the linear prediction synthesis filter for obtaining the zero input response, etc.) ) Is initialized (steps S12 to S18).
  • the encoding scheme switching unit 12 When the encoding target frame is a music signal and it is determined in step S11 that the encoding target frame is encoded by the second encoding method (step S11; second encoding unit), the encoding scheme switching unit 12 The frame is transmitted to the second encoding unit 14, and the second encoding unit 14 encodes the encoding target frame transmitted from the encoding scheme switching unit 12 by the second encoding scheme, and the encoded code
  • the target frame (encoded speech / music signal) is output via the communication device 10e (step S18).
  • the encoding scheme switching unit 12 stores the storage device.
  • the frame immediately before the encoding target frame (the frame immediately before encoding) has been encoded by the first encoding unit 13 or the second encoding unit 14 (see FIG. Step S12).
  • the encoding result of a predetermined number of frames (including the immediately preceding frame) before the encoding target frame and the pre-encoding frame itself are both stored in the storage device 10d.
  • step S12 When it is determined in step S12 that the immediately preceding frame has been encoded by the first encoding unit 13 (step S12; YES), the encoding scheme switching unit 12 transmits the encoding target frame to the first encoding unit 13, The first encoding unit 13 encodes the encoding target frame transmitted from the encoding scheme switching unit 12 by the first encoding scheme, and communicates the encoded encoding target frame (encoded speech / music signal). The data is output via the device 10e (step S17).
  • the encoding method switching unit 12 determines in step S12 that the immediately preceding frame has been encoded by the second encoding unit 14 (step S12; NO)
  • the internal state calculation unit 16 is stored in the storage device 10d.
  • the encoding result of the immediately preceding frame is decoded, and the decoding result of the immediately preceding frame is obtained (step S13).
  • the decoding result used by the encoding device 10 is obtained by a decoder (not shown) built in the encoding device 10 or a decoding device 20 described later.
  • a frame immediately before encoding by the second encoding unit 14 may be used instead of the decoding result obtained by decoding the encoding result of the frame immediately before encoding.
  • the pre-code frame before encoding is stored in the storage device 10d.
  • the internal state calculation unit 16 calculates the internal state of the first encoding unit 13 using the decoding result of the immediately preceding frame (step S14).
  • the internal state calculation processing of the first encoding unit 13 performed by the internal state calculation unit 16 is an example of calculating the internal state by processing the decoding result of the frame immediately before the code.
  • a linear prediction coefficient is obtained using a method such as a covariance method from a frame immediately before coding by the coding unit 14), and a linear prediction inverse filter is applied to the decoding result using the obtained linear prediction coefficient. There is a process for obtaining a residual signal.
  • the internal state calculation unit 16 does not obtain the linear prediction coefficient from the decoding result of the frame immediately before the code, but in the vicinity of the frame immediately before the code.
  • the linear prediction coefficient (stored in the storage device 10d) in the frame encoded by the first encoding scheme (the frame preceding the immediately preceding frame) is processed as described above (internal state of the first encoding unit 13). Or a value obtained by interpolating the linear prediction coefficient between frames as a linear prediction coefficient of the above process (calculation process of the internal state of the first encoding unit 13). It may be used.
  • the internal state calculation unit 16 converts the values obtained by extrapolation using the linear prediction coefficients in the frame encoded by the first encoding method in the vicinity of the immediately preceding frame, or these linear prediction coefficients into the frame.
  • a value obtained by extrapolation using a value interpolated between them may be used as a linear prediction coefficient in the above processing (internal state calculation processing of the first encoding unit 13).
  • the internal state calculation unit 16 may extrapolate the value obtained by converting the linear prediction coefficient into the line spectrum frequency, and reconvert the result of the extrapolation into the linear prediction coefficient.
  • the internal state calculation unit 16 performs the above-described processing (the first code) on the linear prediction coefficient included in the code of the code target frame. It may be used as a linear prediction coefficient in the calculation process of the internal state of the conversion unit 13. Further, the internal state calculation unit 16 may use the decoding result of the frame immediately before the code as a substitute for the residual signal without calculating the linear prediction coefficient. Furthermore, an internal state (information indicating this internal state is obtained in the process of encoding a frame that is in the vicinity of the frame immediately before the code and is encoded by the first encoding method (the frame that precedes the frame immediately before the code).
  • the internal state of the first encoding unit 13 may be initialized using (stored in the storage device 10d). Further, the process of applying the linear prediction inverse filter to the decoding result of the frame immediately before the code may not be for the entire frame but only for a part of the frame.
  • the internal state initialization method specifying unit 17 initializes the internal state of the first encoding unit 13 using the internal state calculated by the internal state calculation unit 16, or is “0”. Any one of predetermined initialization methods such as initialization is specified based on the encoding target frame or based on the decoding result of the frame immediately before encoding (step S15). . Then, the internal state initialization method specifying unit 17 initializes the internal state of the first encoding unit 13 by the initialization method specified in step S15 (step S16). The initialization of the internal state of the first encoding unit 13 performed by the internal state initialization method specifying unit 17 uses the internal state calculated by the internal state calculation unit 16 to change the internal state of the first encoding unit 13.
  • a process of initializing, a process of initializing the internal state (value held by the delay element) of the linear prediction synthesis filter of the first encoding unit 13 used for calculating the residual signal in the first encoding method. May be included.
  • the internal state initialization method specifying unit 17 specifies the initialization method of the internal state of the first encoding unit 13, for example, using a plurality of initialization methods including the above two initialization methods, It is also possible to try encoding with the first encoding method for the encoding target frame and, as a result, select an initialization method with a small square error or auditory weighted error.
  • the first encoding unit 13 encodes the encoding target frame by the first encoding method.
  • the encoded target frame (encoded speech / music signal) is output via the communication device 10e (step S17).
  • the code multiplexing unit 15 multiplexes the information on the initialization method selected by the internal state initialization method specifying unit 17 in step S15 into the encoding result of the first encoding method as auxiliary information. May be. Also, based on information (see below) obtained in common between the first encoding unit 13 and the second encoding unit 14 and the decoder (decoder or decoding device 20 incorporated in the encoding device 10). The internal state initialization method of the first encoding unit 13 may be specified, and in this case, the code multiplexing unit 15 may assist the internal state initialization method of the first encoding unit 13. Do not multiplex information into encoding results.
  • the internal state initialization method specifying unit 17 sets the internal state The internal state of the first encoding unit 13 can be initialized using the internal state calculated by the calculation unit 16.
  • the internal state initialization method specifying unit 17 is omitted, and the first encoding unit 13 always initializes its internal state using the internal state calculated by the internal state calculation unit 16. Good. Further, immediately after the coding method switching unit 12 switches from the second coding method to the first coding method (after the first switching step), the internal state calculation unit 16 and the internal state initialization method specifying unit 17 is configured to perform the above-described processing (first initialization step) on the encoding target frame. However, the present invention is not limited to this, and the encoding method switching unit 12 changes the second encoding method to the first encoding method.
  • the internal state calculation unit 16 and the internal state initialization method specifying unit 17 may perform the above-described processing when the immediately preceding frame immediately before switching to (before the encoding target frame) is encoded. Moreover, although the configuration in which switching is performed between the two encoding methods of the first encoding method (first encoding unit 13) and the second encoding method (second encoding unit 14), There may be a configuration in which there are a plurality of encoding methods different from the first encoding method, and switching between three or more encoding methods is performed.
  • the decoding device 20 physically has a computer device including a CPU 20a, ROM 20b, RAM 20c, storage device 20d, communication device 20e, etc., and these CPU 20a to communication device 20e are connected to a bus 20f.
  • the CPU 20a loads a predetermined computer program (for example, a sound signal decoding program for executing the processing of the flowchart shown in FIG. 5) stored in a built-in memory such as the ROM 20b into the RAM 20c, and executes the decoding apparatus 20 Overall control.
  • a predetermined computer program for example, a sound signal decoding program for executing the processing of the flowchart shown in FIG. 5
  • the storage device 20d is a readable / writable memory, and includes various computer programs, various data necessary for executing the computer programs (for example, an adaptive codebook and linear prediction used for decoding of the first encoding method). Coefficients, other parameters necessary for decoding by the first and second encoding schemes, a predetermined number of frames before and after decoding, and the like are stored.
  • the storage device 20d stores at least the speech / music signal of one frame decoded last (immediately before).
  • the decoding device 20 has a coding scheme determination unit 22 (first decoding determination unit, second decoding determination unit), a code separation unit 23, a first decoding unit 24 (first decoding unit). ), A second decoding unit 25 (second decoding unit), an internal state initialization method specifying unit 26 (decoding initialization unit), and an internal state calculation unit 27 (decoding internal state calculation unit).
  • the CPU 20a executes the computer program stored in the built-in memory of the decoding device 20 such as the ROM 20b, and each component of the decoding device 20 shown in FIG. This is a function realized by operating.
  • the CPU 20a executes the process shown in the flowchart of FIG. 5 by executing the sound signal decoding program (using the encoding method determination unit 22 to the internal state calculation unit 27).
  • the encoding method determination unit 22 encodes the decoding target frame of the encoded speech / music signal that is encoded and input through the communication device 20e using either the first encoding method or the second encoding method. In accordance with the determination result, decoding is performed by either the first decoding unit 24 that performs decoding using the first encoding method or the second decoding unit 25 that performs decoding using the second encoding method.
  • the target frame is transmitted (step S21; second switching step).
  • step S21 when the decoding target frame is encoded by the first encoding method, the encoding scheme determination unit 22 performs decoding by the first decoding unit 24, and the decoding target frame is encoded by the second encoding. If it is encoded by the method, the second decoding unit 25 determines to decode. Then, after this second switching step, the first decoding unit 24 initializes the internal state (the contents of the adaptive codebook or the values held by the delay elements of the linear prediction synthesis filter, etc., and so on). Two initialization steps (steps S22 to S27) are performed.
  • the encoding method determination unit 22 determines in step S21 that the decoding target frame is encoded by the second encoding method (that is, decoded by the second decoding unit 25) (step S21; second decoding unit). ), The decoding target frame is transmitted to the second decoding unit 25, and the second decoding unit 25 decodes the decoding target frame transmitted from the encoding scheme determination unit 22 by the second encoding scheme, and performs the decoding.
  • the decoding target frame (decoded speech / music signal) is output via the communication device 20e (step S27).
  • the encoding scheme determination unit 22 determines in step S21 that the decoding target frame has been encoded by the first encoding scheme (that is, decoded by the first decoding unit 24) (step S21; first decoding unit). ), Referring to the contents of the storage device 20d, whether the frame immediately before the decoding target frame (the frame immediately before decoding) was encoded by the first encoding method (that is, was decoded by the first decoding unit 24), Or it is determined whether it was encoded by the second encoding method (that is, it was decoded by the second decoding unit 25) (step S22).
  • the decoding result of a predetermined number of frames (including the frame immediately before decoding) before the decoding target frame and the frames before and after decoding are both stored in the storage device 20d.
  • the encoding method determination unit 22 determines in step S22 that the frame immediately before decoding has been encoded by the first encoding method (that is, has been decoded by the first decoding unit 24) (step S22; YES).
  • the decoding target frame is transmitted to the first decoding unit 24, and the first decoding unit 24 decodes the decoding target frame transmitted from the encoding scheme determination unit 22 by the first encoding scheme, and performs the decoded decoding
  • the target frame (decoded speech / music signal) is output via the communication device 20e (step S26).
  • the encoding method determination unit 22 determines in step S22 that the frame immediately before decoding has been encoded by the second encoding method (that is, has been decoded by the second decoding unit 25) (step S22; NO).
  • the frame immediately before decoding is transmitted to the code separation unit 23, and the code separation unit 23 initializes the multiplexed code of the frame immediately before decoding with the code according to the first encoding method and the internal state of the first decoding unit 24.
  • Auxiliary information indicating a method for example, an initializing method of the internal state of the first encoding unit 13 specified by the internal state initializing method specifying unit 17, which is used to encode the frame immediately before decoding And information indicating the conversion method).
  • the internal state calculation unit 27 calculates the internal state of the first decoding unit 24 using the decoding result of the frame immediately before decoding (step S23).
  • the internal state calculation processing of the first decoding unit 24 performed by the internal state calculation unit 27 is an example of calculating the internal state by processing the decoding result of the frame immediately before encoding.
  • the internal state calculation unit 27 does not obtain the linear prediction coefficient from the decoding result of the frame immediately before decoding, but instead near the frame immediately before decoding.
  • Linear prediction coefficient (a linear prediction coefficient when decoded by the first decoding unit 24) in a frame (a frame preceding a frame immediately before decoding) encoded by a certain first encoding method, and stored in the storage device 20d Stored) may be used as a linear prediction coefficient in the above process (internal state calculation process of the first decoding unit 24), or a value obtained by interpolating the linear prediction coefficient between frames may be It may be used as a linear prediction coefficient in the calculation process of the internal state of one decoding unit 24. Furthermore, the internal state calculation unit 27 calculates values obtained by extrapolation using linear prediction coefficients in a frame encoded by the first encoding method in the vicinity of the frame immediately before decoding, or these linear prediction coefficients.
  • a value obtained by extrapolation using a value interpolated between frames may be used as a linear prediction coefficient in the above process (internal state calculation process of the first decoding unit 24).
  • the internal state calculation unit 27 may extrapolate the value obtained by converting the linear prediction coefficient into the line spectrum frequency, and reconvert the result of the extrapolation into the linear prediction coefficient.
  • the internal state calculation unit 27 performs the above-described processing (first decoding unit) on the linear prediction coefficient included in the code of the decoding target frame. It may be used as a linear prediction coefficient of 24 internal state calculation processing).
  • the calculation of the linear prediction coefficient may be omitted by omitting the application of the linear prediction inverse filter.
  • an internal state obtained in the process of decoding a frame (a frame preceding the frame immediately before decoding) that is in the vicinity of the frame immediately before decoding and is encoded by the first encoding method (information indicating the internal state is stored)
  • the internal state of the first decoding unit 24 may be initialized using a device stored in the device 20d.
  • the process of applying the linear prediction inverse filter to the decoding result of the frame immediately before decoding may not be for the entire frame but only for a part of the frame.
  • the internal state initialization method specifying unit 26 initializes the internal state of the first decoding unit 24 using the internal state calculated by the internal state calculation unit 27, or is initialized with “0”. Any one of the predetermined initialization methods is included in the auxiliary information included in the multiplexed code of the frame immediately before decoding and indicating the initialization method of the internal state of the first decoding unit 24. Based on this (step S24). Then, the internal state initialization method specifying unit 26 initializes the internal state of the first decoding unit 24 by the initialization method specified in step S24 (step S25).
  • the initialization of the internal state of the first decoding unit 24 performed by the internal state initialization method specifying unit 26 initializes the internal state of the first decoding unit 24 using the internal state calculated by the internal state calculation unit 27. Including initializing the internal state of the linear prediction synthesis filter of the first decoding unit 24 that calculates the output signal from the residual signal in the first encoding scheme (value held by the delay element). You may go out.
  • the first decoding unit 24 decodes the decoding target frame by the first encoding method, and performs this decoding.
  • the decoding target frame (decoded speech / music signal) is output via the communication device 20e (step S26).
  • the auxiliary information indicating the initialization method of the internal state of the first decoding unit 24 is not multiplexed with the code of the frame immediately before decoding, and the fixed codebook gain of the target encoded frame in the first encoding scheme, or decoding Using the result of analyzing the periodicity of the decoding result in the immediately preceding frame, etc. (the first decoding unit 24 and the second decoding unit 25 and the encoder (the encoder incorporated in the decoding device 20 or the first encoding unit 13)
  • the method for initializing the internal state of the first decoding unit 24 may be specified using information obtained in common between the first decoding unit 24 and the second decoding unit 24.
  • the internal state initialization method specifying unit 26 may be omitted, and the first decoding unit 24 may always initialize its own internal state using the internal state calculated by the internal state calculation unit 27. .
  • the initialization method is shown, and it is not necessary to use auxiliary information multiplexed on the code of the frame immediately before decoding.
  • the operation of the internal state calculation unit 27 and the operation of the internal state initialization method specifying unit 26 are as follows: a frame immediately before decoding is encoded by the second encoding method, and a decoding target frame is encoded by the first encoding method.
  • the present invention is not limited to this, and the decoding target frame is encoded by the second encoding method, and the frame immediately after the decoding target frame is encoded by the first encoding method.
  • the internal state calculation unit 27 and the internal state initialization method specifying unit 26 calculate the internal state and select the internal state initialization method for the first decoding unit 24, respectively. May be performed based on the pre-read information.
  • the configuration in which switching is performed between the two encoding methods of the first encoding method and the second encoding method is exemplified, there are a plurality of encoding methods different from the first encoding method, The configuration may be such that switching is performed between three or more encoding methods.
  • the encoding apparatus 10 includes a first encoding unit 13 based on a linear predictive encoding method, and a second encoding unit 14 based on another encoding method different from the linear predictive encoding method, and includes a first encoding unit 13 and the second encoding unit 14 are used to encode the sound signal.
  • the encoding device 10 further includes an encoding method switching unit 12, an internal state calculation unit 16, and an internal state initialization method specifying unit 17.
  • the encoding method switching unit 12 determines whether the first encoding unit 13 or the second encoding unit 14 encodes the encoding target frame included in the sound signal and to be encoded.
  • the encoding scheme switching unit 12 determines that the encoding target frame is encoded by the first encoding unit 13, the immediately preceding encoding frame immediately before the encoding target frame is encoded by the first encoding unit 13. Or whether it is encoded by the second encoding unit 14.
  • the internal state calculation unit 16 decodes the encoding result of the immediately preceding frame when the encoding scheme switching unit 12 determines that the immediately preceding frame has been encoded by the second encoding unit 14, and performs this decoding.
  • the internal state of the first encoding unit 13 is calculated using the result.
  • the internal state initialization method specifying unit 17 initializes the internal state of the first encoding unit 13 using the internal state calculated by the internal state calculation unit 16.
  • the first encoding unit 13 encodes the encoding target frame after the internal state is initialized by the internal state initialization method specifying unit 17.
  • a frame immediately before the encoding target frame encoded by the first encoding unit 13 based on the linear predictive encoding method is based on an encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the encoding target frame can be encoded by the linear predictive encoding method. Therefore, it is possible to realize an encoding process including a linear predictive encoding method and another encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the decoding device 20 includes a first decoding unit 24 based on a linear predictive coding method and a second decoding unit 25 based on another coding method that is different from the linear predictive coding method.
  • the encoded sound signal is decoded using the decoding unit 25.
  • the decoding device 20 further includes an encoding method determination unit 22, an internal state calculation unit 27, and an internal state initialization method specifying unit 26.
  • the encoding method determination unit 22 determines whether the first decoding unit 24 or the second decoding unit 25 decodes a decoding target frame that is included in the encoded sound signal and is a decoding target.
  • the encoding method determination unit 22 determines that the decoding target frame is decoded by the first decoding unit 24 determines that the immediately preceding decoding frame immediately before the decoding target frame is the first decoding unit. Whether the data has been decrypted by the second decryption unit 25 or by the second decryption unit 25 is determined.
  • the encoding scheme determination unit 22 determines that the frame immediately before decoding has been decoded by the second decoding unit 25
  • the internal state of the first decoding unit 24 is calculated using the decoding result of the frame immediately before decoding.
  • the internal state of the first decoding unit 24 is initialized using the internal state calculated by the internal state calculation unit 27. Then, the first decoding unit 24 decodes the decoding target frame after the internal state is initialized by the internal state initialization method specifying unit 26.
  • the frame immediately before decoding before the decoding target frame to be decoded using the first decoding unit 24 based on the linear predictive encoding method is the second based on an encoding method different from the linear predictive encoding method.
  • the decoding target frame can be decoded by the linear predictive coding method. Accordingly, a decoding process including a linear predictive coding method and another coding method different from the linear predictive coding method can be realized.
  • the initial value of the internal state of the encoding means or decoding means of the encoding method based on linear prediction encoding is appropriately set. Set to a value to improve audio quality in the frame immediately after switching.

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Abstract

　線形予測符号化方式に基づく第１符号化部１３によって符号化される符号対象フレームの前の符号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２符号化部１４によって符号化された場合、第１符号化部１３の内部状態を初期化することによって、符号対象フレームの符号化を線形予測符号化方式によって行う。これにより、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理が実現できる。

Description

音信号符号化方法、音信号復号方法、符号化装置、復号装置、音信号処理システム、音信号符号化プログラム、及び、音信号復号プログラム
　本発明は、音信号符号化方法と、音信号復号方法と、符号化装置と、復号装置と、音信号処理システムと、音信号符号化プログラムと、音信号復号プログラムとに関する。
　音声・音楽信号（音信号）を低ビットレートに圧縮する符号化技術は、音声・音楽信号の通信・放送・蓄積に必要となるコストを下げるために重要である。音声信号と音楽信号の双方を効率的に符号化するためには、音声信号に適した符号化方式と音楽信号に適した符号化方式とを切り替えて利用する複合型の符号化方式が有効である。複合型の符号化方式を用いる場合、音声系列の途中で符号化方式の切り替えを行うことによって、入力信号の性質が時間的に変化する場合にも効率的に符号化できる。
　複合型の符号化方式は、通常、音声信号の符号化に適したＣＥＬＰ方式（CELP：Code Excited Linear Prediction Coding、コード励振線形予測符号化）の符号化を構成要素として含む。一般に、ＣＥＬＰ方式の符号器は、入力信号に線形予測逆フィルタを適用することによって得られる残差信号を符号化するために、過去の残差信号に関する情報を適応符号帳として内部に保持する。この適応符号帳が符号化に利用されるので、高い符号化効率が達成される。
　音声信号及び音楽信号を符号化する技術は、例えば特許文献１等に記載されている。特許文献１には、音声信号及び音楽信号の両方を符号化する符号化アルゴリズム等が記載されている。特許文献１の技術は、音声信号及び音楽信号の両方に共通の線形予測（ＬＰ）合成フィルタを用いる。ＬＰ合成フィルタは、音声信号又は音楽信号の符号化に応じて、それぞれ音声励振ジェネレータと変換励振ジェネレータとを切り替える。音声信号の符号化には、従来のＣＥＬＰ技術を使用し、音楽信号の符号化には、新規の非対称重複加算変換技術を応用する。共通のＬＰ合成フィルタリングを行う際に、重複加算操作領域の信号にＬＰ係数の補間を行う。
　ＣＥＬＰ方式以外の別の符号化方式からＣＥＬＰ方式に基づく符号化方式への切り替えが音声系列の途中で行われる場合、切り替え前の音声に対応する残差信号の情報が適応符号帳として符号器に保持されていないので、符号化方式の切り替え直後のフレームにおいて符号化効率が低下し、よって、音声品質の劣化を招くという問題が生じ得る。ＣＥＬＰ方式以外の別の符号化方式による符号化結果を利用してＣＥＬＰ方式における符号器の内部状態を初期化する方法に関する先行技術として、3rd Generation Partnership Project（3GPP）において標準化された音声符号化方式であるAdaptive MultiRate Wideband plus（AMR-WB+、非特許文献１）が知られている。AMR-WB+の符号器は、入力信号に線形予測逆フィルタ処理を行って得られる残差信号を求め、その後、ＣＥＬＰ方式とTransformCoded Excitation（TCX）方式との二つの符号化方式を切り替えて利用することによって、残差信号の符号化を行う。AMR-WB+の符号器は、ＴＣＸ方式からＣＥＬＰ方式への切り替えが行われる場合、ＴＣＸ方式における励起信号を用いてＣＥＬＰ方式における適応符号帳を更新する。
特開２００３－４４０９７号公報
3GPP TS 26.290 "Audio codec processing functions; Extended AdaptiveMulti-Rate - Wideband (AMR-WB+) codec; Transcoding functions". [online].[retrieved on 5 March 2009] Retrieved fromthe Internet:<URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26290.htm>.
　しかし、ＣＥＬＰ方式に基づく符号化方式と、線形予測符号化を用いない符号化方式とを切り替えて利用する複合型の符号化方式を用いる場合、線形予測符号化を用いない符号化方式による符号化の過程において励起信号を得るのは困難である。このため、線形予測符号化を用いない符号化方式からＣＥＬＰ方式に基づく符号化方式への切り替えを行う場合に、ＣＥＬＰ方式における適応符号帳を、切り替え前の音声に対応する励起信号によって初期化することが困難となる。本発明の目的は、線形予測を用いない符号化方式から線形予測符号化に基づく符号化方式への切り替えを行う場合に、線形予測符号化に基づく符号化方式の符号手段または復号手段の内部状態の初期値を適切な値に設定し、切り替え直後のフレームにおける音声品質を改善することである。
　本発明の音信号符号化方法は、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の符号化手段と、を用いて、複数のフレームから成る音信号を符号化する音信号符号化方法であって、前記音信号の第１のフレームが前記第２の符号化手段によって符号化された後に、該第１のフレームの直後にある第２のフレームを符号化する符号化手段を前記第２の符号化手段から前記第１の符号化手段に切り替える切替ステップと、前記切替ステップの後に、前記第１の符号化手段の内部状態を所定の方法によって初期化する初期化ステップとを備える、ことを特徴とする。
　本発明の音信号符号化方法によれば、線形予測符号化方式によって符号化する第２のフレームの前の第１のフレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式で符号化された場合であっても、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段の内部状態を初期化することによって、第２のフレームの符号化を線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理が実現できる。
　更に、本発明において、前記第１の符号化手段の前記内部状態は、適応符号帳の内容又は零入力応答を求めるための線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値であるのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームを用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化するのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用して得られる残差信号を用いて、前記第１の符号化手段の初期化を行うのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にある第３のフレームに前記第１の符号化手段による符号化が行われたときの線形予測係数を用いて、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用するのが好ましい。もしくは、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームにおける線形予測係数が前記第２のフレームの符号に含まれる場合は、該第２のフレームの符号に含まれている線形予測係数を用いて、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用するのが好ましい。そして、本発明において、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にあるフレームに前記第１の符号化手段による符号化が行われたときの前記第１の符号化手段の内部状態を用いて、該第１の符号化手段の内部状態を初期化してもよい。また、零入力応答を求めるための線形予測合成フィルタにおける線形予測係数としても、前記第１のフレームよりも前にある第３のフレームに前記第１の符号化手段による符号化が行われたときの線形予測係数、または前記第１のフレームにおける線形予測係数が前記第２のフレームの符号に含まれる場合は、該第２のフレームの符号化の際に計算される前記第１のフレームにおける線形予測係数、またはそれらに聴覚重み付けフィルタを適用したものを用いることが望ましい。
　本発明の音信号復号方法は、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の復号手段と、を用いて、複数のフレームから成る符号化音信号を復号する音信号復号方法であって、前記符号化音信号の第１のフレームが前記第２の復号手段によって復号された後に、該第１のフレームの直後にある第２のフレームを復号する復号手段を前記第２の復号手段から前記第１の復号手段に切り替える切替ステップと、前記切替ステップの後に、前記第１の復号手段の内部状態を所定の方法によって初期化する初期化ステップとを備える、ことを特徴とする。
　本発明の音信号復号方法によれば、線形予測符号化方式を用いて復号する第２のフレームの前の第１のフレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式によって復号された場合であっても、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段の内部状態を初期化することによって、第２のフレームの復号が線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む復号処理が実現できる。
　更に、本発明において、前記第１の復号手段の前記内部状態は、適応符号帳の内容又は線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値であるのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームを用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化するのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用して得られる残差信号を用いて、前記第１の復号手段の初期化を行うのが好ましく、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にある第３のフレームに前記第１の復号手段による復号が行われたときの線形予測係数を用いて、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用するのが好ましい。もしくは、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームにおける線形予測係数が前記第２のフレームの符号に含まれている場合は、該第２のフレームの符号に含まれている線形予測係数を用いて、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用するのが好ましい。そして、本発明において、前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にあるフレームに前記第１の復号手段による復号が行われたときの前記第１の復号手段の内部状態を用いて、該第１の復号手段の内部状態を初期化してもよい。
　本発明の符号化装置は、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の符号化手段とを備え、前記第１の符号化手段及び前記第２の符号化手段を用いて音信号を符号化する符号化装置であって、前記音信号に含まれており符号化の対象となる符号対象フレームを、前記第１の符号化手段又は前記第２の符号化手段の何れで符号化するかを判定する第１の符号判定手段と、前記符号対象フレームを前記第１の符号化手段によって符号化すると前記第１の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号対象フレームの直前にある符号直前フレームが前記第１の符号化手段によって符号化されているか、又は、前記第２の符号化手段によって符号化されているか、を判定する第２の符号判定手段と、前記符号直前フレームが前記第２の符号化手段によって符号化されていると前記第２の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号直前フレームの符号化結果を復号し、この復号結果を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を算出する符号内部状態計算手段と、前記符号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化する符号初期化手段とを備え、前記第１の符号化手段は、前記符号初期化手段による前記内部状態の初期化後に前記符号対象フレームを符号化する、ことを特徴とする。
　本発明の符号化装置によれば、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段によって符号化される符号対象フレームの前の符号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の符号化手段によって符号化された場合であっても、第１の符号化手段の内部状態を初期化することによって、符号対象フレームの符号化を線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理が実現できる。
　本発明の復号装置は、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の復号手段とを備え、前記第１の復号手段及び前記第２の復号手段を用いて符号化音信号を復号する復号装置であって、前記符号化音信号に含まれており復号の対象となる復号対象フレームを、前記第１の復号手段又は前記第２の復号手段の何れで復号するかを判定する第１の復号判定手段と、前記復号対象フレームを前記第１の復号手段によって復号すると前記第１の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号対象フレームの直前にある復号直前フレームが前記第１の復号手段によって復号されたか、又は、前記第２の復号手段によって復号されたか、を判定する第２の復号判定手段と、前記復号直前フレームが前記第２の復号手段によって復号されたと前記第２の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号直前フレームの復号結果を用いて前記第１の復号手段の内部状態を算出する復号内部状態計算手段と、前記復号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化する復号初期化手段と、を備え、前記第１の復号手段は、前記復号初期化手段による前記内部状態の初期化後に前記復号対象フレームを復号する、ことを特徴とする。
　本発明の復号装置によれば、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段を用いて復号する復号対象フレームの前の復号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の復号手段によって復号された場合であっても、第１の復号手段の内部状態を初期化することによって、復号対象フレームの復号が線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む復号処理が実現できる。
　本発明の音信号処理システムは、前記符号化装置と前記復号装置とを備え、前記復号装置は、前記符号化装置によって符号化された符号化音信号を復号する、ことを特徴とする。
　本発明の音信号処理システムによれば、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段によって符号化される符号対象フレームの前の符号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の符号化手段によって符号化された場合であっても、第１の符号化手段の内部状態を初期化することによって、符号対象フレームの符号化を線形予測符号化方式によって行える。線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段を用いて復号する復号対象フレームの前の復号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の復号手段によって復号された場合であっても、第１の復号手段の内部状態を初期化することによって、復号対象フレームの復号が線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理及び復号処理が実現できる。
　本発明の音信号符号化プログラムは、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の符号化手段とを用いて音信号を符号化するために、コンピュータ装置を、前記音信号に含まれており符号化の対象となる符号対象フレームを前記第１の符号化手段又は前記第２の符号化手段の何れで符号化するかを判定する第１の符号判定手段、前記符号対象フレームを前記第１の符号化手段によって符号化すると前記第１の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号対象フレームの直前にある符号直前フレームが前記第１の符号化手段によって符号化されているか、又は、前記第２の符号化手段によって符号化されているか、を判定する第２の符号判定手段、前記符号直前フレームが前記第２の符号化手段によって符号化されていると前記第２の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号直前フレームの符号化結果を復号し、この復号結果を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を算出する符号内部状態計算手段、前記符号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化する符号初期化手段、及び、前記符号初期化手段によって前記内部状態の初期化が行われた後に前記第１の符号化手段が前記符号対象フレームを符号化する符号化手段、として機能させることを特徴とする。
　本発明の音信号符号化プログラムによれば、線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段によって符号化される符号対象フレームの前の符号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の符号化手段によって符号化された場合であっても、第１の符号化手段の内部状態を初期化することによって、符号対象フレームの符号化を線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理が実現できる。
　本発明の音信号復号プログラムは、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の復号手段とを用いて符号化音信号を復号するために、コンピュータ装置を、前記符号化音信号に含まれており復号の対象となる復号対象フレームを前記第１の復号手段又は前記第２の復号手段の何れで復号するかを判定する第１の復号判定手段、前記復号対象フレームを前記第１の復号手段によって復号すると前記第１の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号対象フレームの直前にある復号直前フレームが前記第１の復号手段によって復号されたか、又は、前記第２の復号手段によって復号されたか、を判定する第２の復号判定手段、前記復号直前フレームが前記第２の復号手段によって復号されたと前記第２の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号直前フレームの復号結果を用いて前記第１の復号手段の内部状態を算出する復号内部状態計算手段、前記復号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化する復号初期化手段、及び、前記復号初期化手段によって前記内部状態の初期化が行われた後に前記第１の復号手段が前記復号対象フレームを復号する復号手段、として機能させることを特徴とする。
　本発明の音信号復号プログラムによれば、線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段を用いて復号する復号対象フレームの前の復号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の復号手段によって復号された場合であっても、第１の復号手段の内部状態を初期化することによって、復号対象フレームの復号が線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む復号処理が実現できる。
　本発明によれば、線形予測を用いない符号化方式から線形予測符号化に基づく符号化方式への切り替えを行う場合に、線形予測符号化に基づく符号化方式の符号手段または復号手段の内部状態の初期値を適切な値に設定し、切り替え直後のフレームにおける音声品質を改善できる。
実施形態に係る符号化装置及び復号装置の構成を示す図である。 実施形態に係る符号化装置の構成を示す図である。 実施形態に係る符号化装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態に係る復号装置の構成を示す図である。 実施形態に係る復号装置の動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。実施形態に係る音信号処理システムは、入力した音信号を符号化する符号化装置１０と、符号化装置１０によって符号化された符号化音信号を復号する復号装置２０とを備える。図１及び図２は、実施形態に係る符号化装置１０の構成を示す図である。符号化装置１０は、入力された音声・音楽信号（音信号）を符号化して出力する。音声・音楽信号は、有限の長さを持つフレームに予め分割された後に、符号化装置１０に入力されるものとする。符号化装置１０は、音声・音楽信号が音声信号の場合に、第１の符号化方式に基づいて符号化し、音声・音楽信号が音楽信号の場合には、第２の符号化方式に基づいて符号化する。第１の符号化方式は適応符号帳を有する線形予測符号化に基づくＡＣＥＬＰなどのＣＥＬＰ方式である。第２の符号化方式は第１の符号化方式と異なっており、線形予測を利用しない符号化方式である。第２の符号化方式は、例えばＡＡＣなどの変換符号化を想定する。
　符号化装置１０は、物理的にはＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、ＲＡＭ１０ｃ、記憶装置１０ｄ及び通信装置１０ｅ等を含むコンピュータ装置を有しており、これらＣＰＵ１０ａ～通信装置１０ｅは、バス１０ｆに接続されている。ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂ等の内蔵メモリに格納された所定のコンピュータプログラム（例えば、図３に示すフローチャートの処理を実行するための音信号符号化プログラム）をＲＡＭ１０ｃにロードして実行することにより、符号化装置１０を統括的に制御する。記憶装置１０ｄは、書き込み／読み出しが自在なメモリであって、各種コンピュータプログラムや、コンピュータプログラムの実行に必要な各種データ等（例えば、第１の符号化方式の符号化に用いる適応符号帳及び線形予測係数や、他に第１の符号化方式及び第２の符号化方式による符号化に必要な様々なパラメータ、所定数の符号化前後のフレーム等）を格納する。記憶装置１０ｄは、少なくとも最後に（直前に）符号化された一のフレームの音声・音楽信号を格納する。
　また、符号化装置１０は、機能的には、符号化方式切替部１２（第１の符号判定手段、第２の符号判定手段）、第１符号化部１３（第１の符号化手段）、第２符号化部１４（第２の符号化手段）、符号多重化部１５、内部状態計算部１６（符号内部状態計算手段）及び内部状態初期化法特定部１７（符号初期化手段）を有する。これらの符号化方式切替部１２～内部状態初期化法特定部１７は、ＣＰＵ１０ａがＲＯＭ１０ｂ等の符号化装置１０の内蔵メモリに格納された上記コンピュータプログラムを実行し、図１に示す符号化装置１０の各構成部を動作させることによって実現される機能である。ＣＰＵ１０ａは、上記音信号符号化プログラムを実行することによって（符号化方式切替部１２～内部状態初期化法特定部１７を用いて）、図３のフローチャートに示す処理を実行する。
　次に、図３を参照して、符号化装置１０の動作を説明する。音声・音楽信号は、有限の長さを持つフレームに予め分割された後に、符号化装置１０の通信装置１０ｅに入力されるものとする。符号化方式切替部１２は、音声・音楽信号が通信装置１０ｅを介して入力されると、この音声・音楽信号の符号対象フレーム（符号化の対象となっているフレーム）を、この符号対象フレームに基づき、第１の符号化方式又は第２の符号化方式の何れの符号化方式によって符号化するのかを判定し、この判定結果に従って、第１の符号化方式によって音声・音楽信号を符号化する第１符号化部１３、又は、第２の符号化方式によって音声・音楽信号を符号化する第２符号化部１４、の何れかに符号対象フレームを送信する（ステップＳ１１；第１切替ステップ）。ステップＳ１１において、符号化方式切替部１２は、符号対象フレームが音声信号の場合には、第１の符号化方式によって符号化し、符号対象フレームが音楽信号の場合には、第２の符号化方式によって符号化すると判定する。そして、この第１切替ステップの後、第１符号化部１３の内部状態（適応符号帳の内容又は零入力応答を求めるための線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値等であり、以下同様）を初期化するための第１初期化ステップ（ステップＳ１２～Ｓ１８）が行われる。
　符号化方式切替部１２は、符号対象フレームが音楽信号であり、第２の符号化方式によって符号対象フレームを符号化するとステップＳ１１において判定した場合（ステップＳ１１；第２符号化部）、符号対象フレームを第２符号化部１４に送信し、第２符号化部１４は、この符号化方式切替部１２から送信された符号対象フレームを第２の符号化方式によって符号化し、この符号化した符号対象フレーム（符号化音声・音楽信号）を通信装置１０ｅを介して出力する（ステップＳ１８）。符号化方式切替部１２は、符号対象フレームが音声信号であり、第１の符号化方式によって符号対象フレームを符号化するとステップＳ１１において判定した場合（ステップＳ１１；第１符号化部）、記憶装置１０ｄの内容を参照し、符号対象フレームの直前のフレーム（符号直前フレーム）が第１符号化部１３によって符号化されたか、又は、第２符号化部１４によって符号化されたか、を判定する（ステップＳ１２）。符号対象フレームの前にある所定数のフレーム（符号直前フレームを含む）の符号化結果、及び、符号化前のフレーム自体は、何れも記憶装置１０ｄに格納されている。
　符号化方式切替部１２は、符号直前フレームが第１符号化部１３によって符号化されたとステップＳ１２において判定した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、符号対象フレームを第１符号化部１３に送信し、第１符号化部１３は、この符号化方式切替部１２から送信された符号対象フレームを第１の符号化方式によって符号化し、この符号化した符号対象フレーム（符号化音声・音楽信号）を通信装置１０ｅを介して出力する（ステップＳ１７）。符号化方式切替部１２は、符号直前フレームが第２符号化部１４によって符号化されたとステップＳ１２において判定した場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、内部状態計算部１６は、記憶装置１０ｄに格納されている符号直前フレームの符号化結果を復号し、符号直前フレームの復号結果を得る（ステップＳ１３）。符号化装置１０が用いる復号結果は、符号化装置１０に内蔵された復号器（図示略）又は後述の復号装置２０によって得られる。なお、復号に必要となる演算を省略するために、符号直前フレームの符号化結果を復号した復号結果に替えて、第２符号化部１４による符号化前の符号直前フレームを用いてもよい。この符号化前の符号直前フレームは、記憶装置１０ｄに格納されている。
　ステップＳ１３の後、内部状態計算部１６は、符号直前フレームの復号結果を用いて第１符号化部１３の内部状態を算出する（ステップＳ１４）。内部状態計算部１６が行う第１符号化部１３の内部状態の算出処理は、符号直前フレームの復号結果を処理して内部状態を算出する例として、符号直前フレームの復号結果（又は、第２符号化部１４による符号化前の符号直前フレーム）から共分散法などの方法を用いて線形予測係数を求め、そして、この求めた線形予測係数を用いて復号結果に線形予測逆フィルタを適用することによって残差信号を求める処理がある。
　なお、符号直前フレームの復号結果から線形予測係数を求める処理は演算量が大きいので、内部状態計算部１６は、線形予測係数を符号直前フレームの復号結果から求めるかわりに、符号直前フレームの近隣において第１の符号化方式によって符号化されたフレーム（符号直前フレームよりも前にあるフレーム）における線形予測係数（記憶装置１０ｄに格納されている）を上記処理（第１符号化部１３の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよく、または、この線形予測係数をフレーム間で内挿した値を上記処理（第１符号化部１３の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。さらに、内部状態計算部１６は、符号直前フレームの近隣の第１の符号化方式によって符号化されたフレームにおける線形予測係数を用いて外挿によって得られる値、又は、これらの線形予測係数をフレーム間で内挿した値を用いて外挿によって得られる値を、上記処理（第１符号化部１３の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。内部状態計算部１６は、線形予測係数を線スペクトル周波数に変換した値に対して外挿を施し、この外挿結果を線形予測係数に再変換してもよい。また、内部状態計算部１６は、符号直前フレームにおける線形予測係数が、符号対象フレームの符号に含まれる場合は、この符号対象フレームの符号に含まれている線形予測係数を上記処理（第１符号化部１３の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。また、内部状態計算部１６は、線形予測係数を計算せず、符号直前フレームの復号結果をそのまま残差信号の代用として用いてもよい。さらに、符号直前フレームの近隣にあり第１の符号化方式によって符号化されたフレーム（符号直前フレームの前にあるフレーム）に対する符号化の過程で得られた内部状態（この内部状態を示す情報は記憶装置１０ｄに格納されている）を用いて、第１符号化部１３の内部状態を初期化してもよい。また、符号直前フレームの復号結果に対し線形予測逆フィルタを適用する処理は、フレーム全体に対するものでなく、フレームの一部分のみに対するものであってもよい。
　ステップＳ１４の後、内部状態初期化法特定部１７は、内部状態計算部１６によって算出された内部状態を用いて第１符号化部１３の内部状態を初期化するか、または、“０”で初期化するか、等の予め定められた初期化方法のうち何れか一の初期化方法を、符号対象フレームに基づいて、又は、符号直前フレームの復号結果に基づいて、特定する（ステップＳ１５）。そして、内部状態初期化法特定部１７は、ステップＳ１５において特定した初期化方法によって、第１符号化部１３の内部状態を初期化する（ステップＳ１６）。内部状態初期化法特定部１７によって行われる第１符号化部１３の内部状態の初期化は、内部状態計算部１６によって算出された内部状態を用いて、第１符号化部１３の内部状態を初期化する処理であるが、第１の符号化方式における残差信号の算出に用いる第１符号化部１３の線形予測合成フィルタの内部状態（遅延要素の保持する値）を初期化する処理を含んでいてもよい。また、内部状態初期化法特定部１７は、第１符号化部１３の内部状態の初期化方法を特定する場合、例えば、上記二つの初期化方法を含む複数の初期化方法を用いて、それぞれ符号対象フレームに対し第１の符号化方式による符号化を試み、その結果、二乗誤差、または聴覚重みつき誤差の小さい初期化方法を選択してもよい。
　ステップＳ１６において内部状態初期化法特定部１７が第１符号化部１３の内部状態を初期化した後に、第１符号化部１３は、第１の符号化方式によって符号対象フレームを符号化し、この符号化した符号対象フレーム（符号化音声・音楽信号）を通信装置１０ｅを介して出力する（ステップＳ１７）。
　なお、内部状態初期化法特定部１７がステップＳ１５において選択した初期化方法の情報を、符号多重化部１５が、補助情報として第１の符号化方式による符号化結果に多重化する構成であってもよい。また、第１符号化部１３及び第２符号化部１４と復号器（符号化装置１０に内蔵される復号器又は復号装置２０）との間で共通に得られる情報（下記参照）に基づいて、第１符号化部１３の内部状態の初期化方式を特定する構成であってもよく、この場合、符号多重化部１５は、第１符号化部１３の内部状態の初期化方法を示す補助情報を符号化結果に多重化しない。例えば、第１の符号化方式における符号対象フレームの適応符号帳ゲインが大きい場合、又は、符号直前フレームにおける復号結果の周期性が高い場合等に、内部状態初期化法特定部１７は、内部状態計算部１６によって算出された内部状態を用いて第１符号化部１３の内部状態を初期化することができる。
　また、内部状態初期化法特定部１７を省略し、常に、内部状態計算部１６によって算出された内部状態を用いて第１符号化部１３が自身の内部状態を初期化する構成であってもよい。また、符号化方式切替部１２によって第２の符号化方式から第１の符号化方式に切り替えられた直後に（第１切替ステップの後に）、内部状態計算部１６と内部状態初期化法特定部１７とが符号対象フレームに対し上記した処理（第１初期化ステップ）を行う構成としているが、これに限らず、符号化方式切替部１２によって第２の符号化方式から第１の符号化方式に切り替えられる直前（符号対象フレームの直前）の符号直前フレームが符号化される際に内部状態計算部１６と内部状態初期化法特定部１７とが上記した処理を行う構成であってもよい。また、第１の符号化方式（第１符号化部１３）と第２の符号化方式（第２符号化部１４）の二つの符号化方式の間で切り替えが行われる構成を例示したが、第１の符号化方式と異なる符号化方式が複数存在し、三つ以上の符号化方式の間で切り替えが行われる構成であってもよい。
　図１及び図４は、実施形態に係る復号装置２０の構成を示す図である。復号装置２０は、物理的にはＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ、記憶装置２０ｄ及び通信装置２０ｅ等を含むコンピュータ装置を有しており、これらＣＰＵ２０ａ～通信装置２０ｅは、バス２０ｆに接続されている。ＣＰＵ２０ａは、ＲＯＭ２０ｂ等の内蔵メモリに格納された所定のコンピュータプログラム（例えば、図５に示すフローチャートの処理を実行するための音信号復号プログラム）をＲＡＭ２０ｃにロードして実行することにより、復号装置２０を統括的に制御する。記憶装置２０ｄは、書き込み／読み出しが自在なメモリであって、各種コンピュータプログラムや、コンピュータプログラムの実行に必要な各種データ等（例えば、第１の符号化方式の復号に用いる適応符号帳及び線形予測係数や、他に第１の符号化方式及び第２の符号化方式による復号に必要な様々なパラメータ、所定数の復号前後のフレーム等）を格納する。記憶装置２０ｄは、少なくとも最後に（直前に）復号された一のフレームの音声・音楽信号を格納する。
　また、復号装置２０は、機能的には、符号化方式判定部２２（第１の復号判定手段、第２の復号判定手段）、符号分離部２３、第１復号部２４（第１の復号手段）、第２復号部２５（第２の復号手段）、内部状態初期化法特定部２６（復号初期化手段）及び内部状態計算部２７（復号内部状態計算手段）を有する。これらの符号化方式判定部２２～内部状態計算部２７は、ＣＰＵ２０ａがＲＯＭ２０ｂ等の復号装置２０の内蔵メモリに格納された上記コンピュータプログラムを実行し、図１に示す復号装置２０の各構成部を動作させることによって実現される機能である。ＣＰＵ２０ａは、上記音信号復号プログラムを実行することによって（符号化方式判定部２２～内部状態計算部２７を用いて）、図５のフローチャートに示す処理を実行する。
　次に、図５を参照して、復号装置２０の動作を説明する。符号化方式判定部２２は、符号化され通信装置２０ｅを介して入力された符号化音声・音楽信号の復号対象フレームが第１の符号化方式と第２の符号化方式のいずれを用いて符号化されているかを判定し、この判定結果に従って、第１の符号化方式によって復号する第１復号部２４、又は、第２の符号化方式によって復号する第２復号部２５、の何れかに復号対象フレームを送信する（ステップＳ２１；第２切替ステップ）。ステップＳ２１において、符号化方式判定部２２は、復号対象フレームが第１の符号化方式によって符号化されている場合には、第１復号部２４によって復号し、復号対象フレームが第２の符号化方式によって符号化されている場合には、第２復号部２５によって復号すると判定する。そして、この第２切替ステップの後、第１復号部２４の内部状態（適応符号帳の内容又は線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値等であり、以下同様）を初期化するための第２初期化ステップ（ステップＳ２２～Ｓ２７）が行われる。
　符号化方式判定部２２は、復号対象フレームが第２の符号化方式によって符号化されている（すなわち第２復号部２５によって復号する）とステップＳ２１において判定した場合（ステップＳ２１；第２復号部）、復号対象フレームを第２復号部２５に送信し、第２復号部２５は、この符号化方式判定部２２から送信された復号対象フレームを第２の符号化方式によって復号し、この復号した復号対象フレーム（復号音声・音楽信号）を通信装置２０ｅを介して出力する（ステップＳ２７）。符号化方式判定部２２は、復号対象フレームが第１の符号化方式によって符号化されている（すなわち第１復号部２４によって復号する）とステップＳ２１において判定した場合（ステップＳ２１；第１復号部）、記憶装置２０ｄの内容を参照し、復号対象フレームの直前のフレーム（復号直前フレーム）が第１の符号化方式によって符号化されていたか（すなわち第１復号部２４によって復号されていたか）、又は、第２の符号化方式によって符号化されていたか（すなわち第２復号部２５によって復号されていたか）、を判定する（ステップＳ２２）。復号対象フレームの前にある所定数のフレーム（復号直前フレームを含む）の復号結果、及び、復号前後のフレーム自体は、何れも、記憶装置２０ｄに格納されている。
　符号化方式判定部２２は、復号直前フレームが第１の符号化方式によって符号化されていた（すなわち第１復号部２４によって復号されていた）とステップＳ２２において判定した場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、復号対象フレームを第１復号部２４に送信し、第１復号部２４は、この符号化方式判定部２２から送信された復号対象フレームを第１の符号化方式によって復号し、この復号した復号対象フレーム（復号音声・音楽信号）を通信装置２０ｅを介して出力する（ステップＳ２６）。
　符号化方式判定部２２は、復号直前フレームが第２の符号化方式によって符号化されていた（すなわち第２復号部２５によって復号されていた）とステップＳ２２において判定した場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、復号直前フレームを符号分離部２３に送信し、符号分離部２３は、復号直前フレームの多重化された符号を第１の符号化方式による符号と、第１復号部２４の内部状態の初期化方法を示す補助情報（例えば、内部状態初期化法特定部１７によって特定された第１符号化部１３の内部状態の初期化方法であって、復号直前フレームを符号化する際に用いられた初期化方法を示す情報）とに分離する。そして、内部状態計算部２７は、復号直前フレームの復号結果を用いて第１復号部２４の内部状態を計算する（ステップＳ２３）。内部状態計算部２７が行う第１復号部２４の内部状態の算出処理は、符号直前フレームの復号結果を処理して内部状態を算出する例として、復号直前フレームの復号結果から共分散法などの方法で線形予測係数を求め、そして、この求めた線形予測係数を用いて復号結果に線形予測逆フィルタを適用することによって、残差信号を求める処理がある。
　なお、復号直前フレームの復号結果から線形予測係数を求める処理は演算量が大きいので、内部状態計算部２７は、線形予測係数を復号直前フレームの復号結果から求めるかわりに、復号直前フレームの近隣にある第１の符号化方式によって符号化されたフレーム（復号直前フレームよりも前にあるフレーム）における線形予測係数（第１復号部２４によって復号されたときの線形予測係数であり、記憶装置２０ｄに格納されている）を上記処理（第１復号部２４の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよく、又は、この線形予測係数をフレーム間で内挿した値を上記処理（第１復号部２４の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。さらに、内部状態計算部２７は、復号直前フレームの近隣にある第１の符号化方式によって符号化されたフレームにおける線形予測係数を用いて外挿によって得られる値、又は、これらの線形予測係数をフレーム間で内挿した値を用いて外挿によって得られる値を、上記処理（第１復号部２４の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。内部状態計算部２７は、線形予測係数を線スペクトル周波数に変換した値に対して外挿を施し、この外挿結果を線形予測係数に再変換してもよい。また、内部状態計算部２７は、復号直前フレームにおける線形予測係数が、復号対象フレームの符号に含まれる場合、この復号対象フレームの符号に含まれている線形予測係数を上記処理（第１復号部２４の内部状態の算出処理）の線形予測係数として用いてもよい。又は、線形予測逆フィルタの適用を省略することによって線形予測係数の計算を省略してもよい。さらに、復号直前フレームの近隣にあり第１の符号化方式によって符号化されたフレーム（復号直前フレームの前にあるフレーム）に対する復号の過程で得られた内部状態（この内部状態を示す情報は記憶装置２０ｄに格納されている）を用いて、第１復号部２４の内部状態を初期化してもよい。また、復号直前フレームの復号結果に対し線形予測逆フィルタを適用する処理は、フレーム全体に対するものでなく、フレームの一部分のみに対するものであってもよい。
　ステップＳ２３の後、内部状態初期化法特定部２６は、内部状態計算部２７によって算出された内部状態を用いて第１復号部２４の内部状態を初期化するか、または、“０”で初期化する、等の予め決められた方法のうち何れか一の初期化方法を、復号直前フレームの多重化された符号に含まれ第１復号部２４の内部状態の初期化方法を示す補助情報に基づいて特定する（ステップＳ２４）。そして、内部状態初期化法特定部２６は、ステップＳ２４において特定した初期化方法によって、第１復号部２４の内部状態を初期化する（ステップＳ２５）。内部状態初期化法特定部２６によって行われる第１復号部２４の内部状態の初期化は、内部状態計算部２７によって算出された内部状態を用いて、第１復号部２４の内部状態を初期化する処理であるが、第１の符号化方式における残差信号から出力信号を算出する第１復号部２４の線形予測合成フィルタの内部状態（遅延要素の保持する値）を初期化する処理を含んでいてもよい。
　ステップＳ２５において内部状態初期化法特定部２６が第１復号部２４の内部状態を初期化した後に、第１復号部２４は、第１の符号化方式によって復号対象フレームを復号し、この復号した復号対象フレーム（復号音声・音楽信号）を通信装置２０ｅを介して出力する（ステップＳ２６）。
　なお、第１復号部２４の内部状態の初期化方法を示す補助情報を復号直前フレームの符号に多重化せずに、第１の符号化方式における対象符号化フレームの固定符号帳ゲイン、または復号直前フレームにおける復号結果の周期性を分析した結果等を用いて（第１復号部２４及び第２復号部２５と符号器（復号装置２０に内蔵される符号器又は第１符号化部１３）との間で共通に得られる情報を用いて）、第１復号部２４の内部状態の初期化方法を特定してもよい。また、内部状態初期化法特定部２６を省略し、常に、内部状態計算部２７によって算出された内部状態を用いて第１復号部２４が自身の内部状態を初期化する構成であってもよい。この場合、初期化方法を示しており復号直前フレームの符号に多重化された補助情報を用いる必要はない。また、内部状態計算部２７の動作と内部状態初期化法特定部２６の動作とは、復号直前フレームが第２の符号化方式によって符号化され、復号対象フレームが第１の符号化方式によって符号化された場合の動作としているが、これに限らず、復号対象フレームが第２の符号化方式によって符号化され、復号対象フレームの直後のフレームが第１の符号化方式によって符号化されていることが先読みによって既に決定されている場合に、内部状態計算部２７と内部状態初期化法特定部２６とは、それぞれ、第１復号部２４についての内部状態の算出と内部状態初期化方法の選択とを先読み情報に基づいて行ってもよい。また、第１の符号化方式と第２の符号化方式の二つの符号化方式の間で切り替えが行われる構成を例示したが、第１の符号化方式と異なる符号化方式が複数存在し、三つ以上の符号化方式の間で切り替えが行われる構成であってもよい。
　次に、実施形態に係る符号化装置１０の作用効果を説明する。符号化装置１０は、線形予測符号化方式に基づく第１符号化部１３と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２符号化部１４とを備え、第１符号化部１３及び第２符号化部１４を用いて音信号を符号化する。符号化装置１０は更に、符号化方式切替部１２、内部状態計算部１６及び内部状態初期化法特定部１７を備える。符号化方式切替部１２は、音信号に含まれており符号化の対象となる符号対象フレームを、第１符号化部１３又は第２符号化部１４の何れで符号化するかを判定する。また、符号化方式切替部１２は、符号対象フレームを第１符号化部１３によって符号化すると判定した場合に、符号対象フレームの直前にある符号直前フレームが第１符号化部１３によって符号化されているか、又は、第２符号化部１４によって符号化されているか、を判定する。内部状態計算部１６は、符号直前フレームが第２符号化部１４によって符号化されていると符号化方式切替部１２によって判定された場合に、符号直前フレームの符号化結果を復号し、この復号結果を用いて第１符号化部１３の内部状態を算出する。内部状態初期化法特定部１７は、内部状態計算部１６によって算出された内部状態を用いて第１符号化部１３の内部状態を初期化する。そして、第１符号化部１３は、内部状態初期化法特定部１７による内部状態の初期化後に符号対象フレームを符号化する。
　符号化装置１０によれば、線形予測符号化方式に基づく第１符号化部１３によって符号化される符号対象フレームの前の符号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２符号化部１４によって符号化された場合であっても、第１符号化部１３の内部状態を初期化することによって、符号対象フレームの符号化を線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む符号化処理が実現できる。
　次に、実施形態に係る復号装置２０の作用効果を説明する。復号装置２０は、線形予測符号化方式に基づく第１復号部２４と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２復号部２５とを備え、第１復号部２４及び第２復号部２５を用いて符号化音信号を復号する。復号装置２０は更に、符号化方式判定部２２、内部状態計算部２７及び内部状態初期化法特定部２６を備える。符号化方式判定部２２は、符号化音信号に含まれており復号の対象となる復号対象フレームを、第１復号部２４又は第２復号部２５の何れで復号するかを判定する。また、符号化方式判定部２２は、復号対象フレームを第１復号部２４によって復号すると符号化方式判定部２２によって判定された場合に、復号対象フレームの直前にある復号直前フレームが第１復号部２４によって復号されたか、又は、第２復号部２５によって復号されたか、を判定する。復号直前フレームが第２復号部２５によって復号されたと符号化方式判定部２２によって判定された場合に、復号直前フレームの復号結果を用いて第１復号部２４の内部状態を算出する。内部状態計算部２７によって算出された内部状態を用いて第１復号部２４の内部状態を初期化する。そして、第１復号部２４は、内部状態初期化法特定部２６による内部状態の初期化後に復号対象フレームを復号する。
　復号装置２０によれば、線形予測符号化方式に基づく第１復号部２４を用いて復号する復号対象フレームの前の復号直前フレームが、この線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２復号部２５によって復号された場合であっても、第１復号部２４の内部状態を初期化することによって、復号対象フレームの復号が線形予測符号化方式によって行える。従って、線形予測符号化方式と、線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式とを含む復号処理が実現できる。
　線形予測を用いない符号化方式から線形予測符号化に基づく符号化方式への切り替えを行う場合に、線形予測符号化に基づく符号化方式の符号手段または復号手段の内部状態の初期値を適切な値に設定し、切り替え直後のフレームにおける音声品質を改善すること。
　１０…符号化装置、１０ａ，２０ａ…ＣＰＵ、１０ｂ，２０ｂ…ＲＯＭ、１０ｃ，２０ｃ…ＲＡＭ、１０ｄ，２０ｄ…記憶装置、１０ｅ，２０ｅ…通信装置、１０ｆ，２０ｆ…バス、１２…符号化方式切替部、１３…第１符号化部、１４…第２符号化部、１５…符号多重化部、１６，２７…内部状態計算部、１７，２６…内部状態初期化法特定部、２０…復号装置、２２…符号化方式判定部、２３…符号分離部、２４…第１復号部、２５…第２復号部

Claims (19)

  1. 　線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の符号化手段と、を用いて、複数のフレームから成る音信号を符号化する音信号符号化方法であって、
    　前記音信号の第１のフレームが前記第２の符号化手段によって符号化された後に、該第１のフレームの直後にある第２のフレームを符号化する符号化手段を前記第２の符号化手段から前記第１の符号化手段に切り替える切替ステップと、
    　前記切替ステップの後に、前記第１の符号化手段の内部状態を所定の方法によって初期化する初期化ステップと
    　を備える、ことを特徴とする音信号符号化方法。
  2. 　前記第１の符号化手段の前記内部状態は、適応符号帳の内容又は線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値である、ことを特徴とする請求項１に記載の音信号符号化方法。
  3. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームを用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音信号符号化方法。
  4. 　前記初期化ステップでは、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用して得られる残差信号を用いて、前記第１の符号化手段の初期化を行う、ことを特徴とする請求項３に記載の音信号符号化方法。
  5. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にある第３のフレームに前記第１の符号化手段による符号化が行われたときの線形予測係数を用いて、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用する、ことを特徴とする請求項４に記載の音信号符号化方法。
  6. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームの線形予測係数が前記第２のフレームの符号に含まれる場合には、該第２のフレームの符号に含まれている線形予測係数を用いて、前記第２の符号化手段による符号化前の前記第１のフレーム、又は、前記第２の符号化手段による符号化後に復号して得られる前記第１のフレーム、の何れかに前記線形予測逆フィルタを適用する、ことを特徴とする請求項４に記載の音信号符号化方法。
  7. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にあるフレームに前記第１の符号化手段による符号化が行われたときの前記第１の符号化手段の内部状態を用いて、該第１の符号化手段の内部状態を初期化する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音信号符号化方法。
  8. 　線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、線形予測符号化方式と異なる符号化方式に基づく第２の復号手段と、を用いて、複数のフレームから成る符号化音信号を復号する音信号復号方法であって、
    　前記符号化音信号の第１のフレームが前記第２の復号手段によって復号された後に、該第１のフレームの直後にある第２のフレームを復号する復号手段を前記第２の復号手段から前記第１の復号手段に切り替える切替ステップと、
    　前記切替ステップの後に、前記第１の復号手段の内部状態を所定の方法によって初期化する初期化ステップと
    　を備える、ことを特徴とする音信号復号方法。
  9. 　前記第１の復号手段の前記内部状態は、適応符号帳の内容又は線形予測合成フィルタの遅延要素の保持する値である、ことを特徴とする請求項８に記載の音信号復号方法。
  10. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームを用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の音信号復号方法。
  11. 　前記初期化ステップでは、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用して得られる残差信号を用いて、前記第１の復号手段の初期化を行う、ことを特徴とする請求項１０に記載の音信号復号方法。
  12. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にある第３のフレームに前記第１の復号手段による復号が行われたときの線形予測係数を用いて、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用する、ことを特徴とする請求項１１に記載の音信号復号方法。
  13. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームの線形予測係数が前記第２のフレームの符号に含まれる場合には、該第２のフレームの符号に含まれている線形予測係数を用いて、前記第２の復号手段による復号後の前記第１のフレームに前記線形予測逆フィルタを適用する、ことを特徴とする請求項１１に記載の音信号復号方法。
  14. 　前記初期化ステップでは、前記第１のフレームよりも前にあるフレームに前記第１の復号手段による復号が行われたときの前記第１の復号手段の内部状態を用いて、該第１の復号手段の内部状態を初期化する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の音信号復号方法。
  15. 　線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の符号化手段とを備え、前記第１の符号化手段及び前記第２の符号化手段を用いて音信号を符号化する符号化装置であって、
    　前記音信号に含まれており符号化の対象となる符号対象フレームを、前記第１の符号化手段又は前記第２の符号化手段の何れで符号化するかを判定する第１の符号判定手段と、
    　前記符号対象フレームを前記第１の符号化手段によって符号化すると前記第１の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号対象フレームの直前にある符号直前フレームが前記第１の符号化手段によって符号化されているか、又は、前記第２の符号化手段によって符号化されているか、を判定する第２の符号判定手段と、
    　前記符号直前フレームが前記第２の符号化手段によって符号化されていると前記第２の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号直前フレームの符号化結果を復号し、この復号結果を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を算出する符号内部状態計算手段と、
    　前記符号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化する符号初期化手段と
    　を備え、
    　前記第１の符号化手段は、前記符号初期化手段による前記内部状態の初期化後に前記符号対象フレームを符号化する、ことを特徴とする符号化装置。
  16. 　線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の復号手段とを備え、前記第１の復号手段及び前記第２の復号手段を用いて符号化音信号を復号する復号装置であって、
    　前記符号化音信号に含まれており復号の対象となる復号対象フレームを、前記第１の復号手段又は前記第２の復号手段の何れで復号するかを判定する第１の復号判定手段と、
    　前記復号対象フレームを前記第１の復号手段によって復号すると前記第１の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号対象フレームの直前にある復号直前フレームが前記第１の復号手段によって復号されたか、又は、前記第２の復号手段によって復号されたか、を判定する第２の復号判定手段と、
    　前記復号直前フレームが前記第２の復号手段によって復号されたと前記第２の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号直前フレームの復号結果を用いて前記第１の復号手段の内部状態を算出する復号内部状態計算手段と、
    　前記復号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化する復号初期化手段と、
    　を備え、
    　前記第１の復号手段は、前記復号初期化手段による前記内部状態の初期化後に前記復号対象フレームを復号する、ことを特徴とする復号装置。
  17. 　請求項１５に記載の符号化装置と、請求項１６に記載の復号装置とを備え、
    　前記復号装置は、前記符号化装置によって符号化された符号化音信号を復号する、ことを特徴とする音信号処理システム。
  18. 　線形予測符号化方式に基づく第１の符号化手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の符号化手段とを用いて音信号を符号化するために、コンピュータ装置を、
    　前記音信号に含まれており符号化の対象となる符号対象フレームを前記第１の符号化手段又は前記第２の符号化手段の何れで符号化するかを判定する第１の符号判定手段、
    　前記符号対象フレームを前記第１の符号化手段によって符号化すると前記第１の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号対象フレームの直前にある符号直前フレームが前記第１の符号化手段によって符号化されているか、又は、前記第２の符号化手段によって符号化されているか、を判定する第２の符号判定手段、
    　前記符号直前フレームが前記第２の符号化手段によって符号化されていると前記第２の符号判定手段によって判定された場合に、前記符号直前フレームの符号化結果を復号し、この復号結果を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を算出する符号内部状態計算手段、
    　前記符号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の符号化手段の内部状態を初期化する符号初期化手段、及び、
    　前記符号初期化手段によって前記内部状態の初期化が行われた後に前記第１の符号化手段が前記符号対象フレームを符号化する符号化手段、
    　として機能させることを特徴とする音信号符号化プログラム。
  19. 　線形予測符号化方式に基づく第１の復号手段と、前記線形予測符号化方式と異なる他の符号化方式に基づく第２の復号手段とを用いて符号化音信号を復号するために、コンピュータ装置を、
    　前記符号化音信号に含まれており復号の対象となる復号対象フレームを前記第１の復号手段又は前記第２の復号手段の何れで復号するかを判定する第１の復号判定手段、
    　前記復号対象フレームを前記第１の復号手段によって復号すると前記第１の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号対象フレームの直前にある復号直前フレームが前記第１の復号手段によって復号されたか、又は、前記第２の復号手段によって復号されたか、を判定する第２の復号判定手段、
    　前記復号直前フレームが前記第２の復号手段によって復号されたと前記第２の復号判定手段によって判定された場合に、前記復号直前フレームの復号結果を用いて前記第１の復号手段の内部状態を算出する復号内部状態計算手段、
    　前記復号内部状態計算手段によって算出された前記内部状態を用いて前記第１の復号手段の内部状態を初期化する復号初期化手段、及び、
    　前記復号初期化手段によって前記内部状態の初期化が行われた後に前記第１の復号手段が前記復号対象フレームを復号する復号手段、
    　として機能させることを特徴とする音信号復号プログラム。
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