JP4019824B2 - 波形生成装置及び方法並びに復号装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正弦波信号等の波形を生成するための波形生成装置及び方法並びに復号装置に関するものであり、例えば、正弦波テーブルを読み出すためのモジュロアドレッシングを行わずに正弦波等の周期的波形を生成するような波形生成装置及び方法並びに復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル的に正弦波等の波形を生成する技術は、信号符号化や信号合成等の種々の分野において用いられている。例えば、正弦波を決定する特徴量が周期的に与えられて一定長Ｎ_１サンプルの正弦波を生成する技術として、予め正弦波の波高値が記憶されたテーブルを作成しておき、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理装置）を用いて、上記特徴量に基づきモジュロアドレッシングを行いながらテーブルを読み込み、振幅補正を行う方法が知られている。
【０００３】
以下、周期的に変化する正弦波生成装置の従来の構成例について、図面を参照しながら説明する。図１３は従来の正弦波生成装置のブロック図、図１４は該正弦波生成装置の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【０００４】
図１３において、周期的に変化する特徴量s101が入力手段１０１により取り込まれ、特徴量検出手段１０２へ渡される。特徴量検出手段１０２では、図１４のステップＳ１１に示すように、渡された特徴量をもとに正弦波テーブル読み込み方法特徴量s102と正弦波振幅補正量s103が算出される。例えば、読み込み方法特徴量s102は、Ω_１、Ω_２の関係とΦにより、読み込み開始点、及び何点置きにテーブルを読み込むかが算出される。同様に振幅補正量s103もＡ_１、Ａ_２の割合より算出される。特徴量検出手段１０２で算出される読み込み方法特徴量とは、生成する正弦波と正弦波テーブルの間の「位相のずれ」、「周波数の関係」などである。
【０００５】
特徴量検出手段１０２で算出された読み込み方法特徴量s2が読み込み位置算出手段１０３に送られて正弦波テーブル読み込み開始位置が指示され、読み込み位置算出手段１０３により正弦波テーブル読み込み位置信号s104として正弦波テーブル読み込み手段１０４に送られ、ステップＳ１２に示すように、正弦波テーブルより値を読み込む。
【０００６】
正弦波テーブルより読み込んだ値（読み込み信号s105）を正弦波振幅補正手段１０５に渡し、ステップＳ１３において、正弦波振幅補正手段１０５は、正弦波テーブル読み込み手段４より渡された読み込み信号s105と特徴量検出手段１０２より指示される正弦波振幅補正量s103により出力する正弦波の振幅を補正する。また、ステップＳ１４で、得られた正弦波信号を蓄積する。
【０００７】
ステップＳ１５では、処理すべき全データの読み込みが完了したか否かを判別し、ＮＯのときはステップＳ１６に進んで読み込み位置（readIndex）を更新した後、上記ステップＳ１２に戻る。
【０００８】
ここで、上記読み込み位置（readIndex）の更新は、一時点前の読み込み位置信号s104(readIndex)に、特徴量検出手段１０２より指示される読み込み位置更新量(readInc)をモジュロ加算し、新たな読み込み位置信号s104(readIndex)を算出することにより行われ、これは、上記正弦波テーブルの読み込み位置最大値をindexMaxとするとき、
readIndex＝ (readIndex＋readInc)％indexMax(1)
の式により表される。なお、ａ％ｂは、ａをｂで割った余り（剰余）を示す。この更新された新たな読み込み位置（readIndex）は、読み込み位置算出手段１０３へ渡される。すなわち、読み込み位置信号s104は、一時点前の読み込み位置信号s104と読み込み更新量と正弦波テーブルのサンプル数Ｎ_１より、算出される。
【０００９】
図１４に戻って、上記ステップＳ１２からＳ１４までの操作を、出力正弦波のサンプル数Ｎ_２が揃うまで、すなわちステップＳ１５でＹＥＳ（全データ読み込み完了）と判別されるまで繰り返し行う。出力サンプル数が揃った時点で出力手段６へ正弦波信号をわたす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような方法により正弦波を生成する場合、テーブルの読み込みを行うためにモジュロアドレッシングを行う必要、すなわちアドレス計算のためにモジュロ演算を行う必要がある。しかしながら、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）には種々の仕様のものが提供されており、モジュロアドレッシングを行うのに制限があるデジタル信号処理装置も存在している。このようなモジュロアドレッシングを行うのに制限があるデジタル信号処理装置であっても、他の機能が優れているために採用されることも多い。
【００１１】
例えば、上述のような正弦波生成装置は、オーディオ信号の復号装置等に用いられることが多く、上記ＤＳＰは、正弦波生成のみに用いられるよりも、復号処理全体に用いられることが多い。このような復号装置において、例えば高い積和演算の処理能力が求められる場合、積和演算能力が優れたＤＳＰであれば、他の例えばモジュロアドレッシングの能力に制限があっても採用されることは十分考えられる。
【００１２】
このような場合には、モジュロアドレッシングを行わずに正弦波生成を行うことが必要とされる。
【００１３】
本発明は、上述のような実情に鑑みて提案されたものであって、デジタルオーディオ信号処理装置等において例えば周期的に正弦波等の周期的波形を決定する特徴量が与えられる場合に、正弦波テーブルを参照する際のモジュロアドレッシングを行わずに正弦波等の周期的波形の生成を行うこと可能とするような波形生成装置及び方法、並びにこのような波形生成が適用される復号装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る波形生成装置及び方法は、上述の課題を解決するために、入力された特徴量に基づいて周期的波形を生成する際に、上記入力された特徴量を検出し、検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生し、発生された上記周期的波形を出力するものであり、上記特徴量として、複数の波形に対応する複数の特徴量が与えられ、各特徴量ごとに周期的波形の信号を生成してそれらを加算したものを最終出力波形として出力し、上記複数の特徴量のうち、上記最終出力波形への寄与分が少ないと判断された波形の生成、加算を行わないことを特徴としている。
【００１５】
ここで、上記周期的波形は正弦波であり、任意のｎ時点の正弦波信号の値をｙ_［ｎ］とするとき、上記特徴量として出力正弦波の位相Φ及び周波数Ω_２が与えられるとき、初期値ｙ_［０］、ｙ_［１］として、
ｙ_［０］＝Ａsin(Φ)
ｙ_［１］＝Ａsin(Ω_２＋Φ)
を用い、ｎ＋２の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋２］}を、ｎ＋１の時点の正弦波信号の値 ｙ_{［ｎ＋１］}と、ｎ時点の正弦波信号の値 ｙ_［ｎ］とにより、
ｙ_{［ｎ＋２］}＝2×Ａcos(Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］
と表される式を上記漸化式として用いることが挙げられる。
【００１６】
また、時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置の正弦波合成に適用される波形生成において、上記特徴量は上記符号化フレーム毎に周期的に与えられ、上記生成された正弦波信号を蓄積手段に上記１フレーム分蓄積し、蓄積された正弦波信号を上記出力手段を介して出力することが挙げられる。
【００１７】
また、本発明に係る復号装置は、時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置において、上記符号化データ中の特徴量を分離する分離手段と、上記分離された特徴量を検出する検出手段と、上記検出手段により検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生する発振手段と、上記発振手段から発生された上記周期的波形を出力する出力手段とを備える波形合成部を有し、上記特徴量として、複数の波形に対応する複数の特徴量が与えられ、各特徴量ごとに周期的波形の信号を生成してそれらを加算したものを最終出力波形として出力し、上記複数の特徴量のうち、上記最終出力波形への寄与分が少ないと判断された波形の生成、加算を行わないことを特徴とする。
【００１８】
ここで、本発明によれば、周期的に正弦波を決定する特徴量が変化する正弦波を生成する際に、特徴量を取り込み、取り込まれた特徴量を検出し、検出された正弦波の特徴量と、上記特徴量を初期設定として発振器（正弦波生成手段）を用いて正弦波信号を生成し、生成された正弦波信号を蓄積し、蓄積された正弦波を出力する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、図１に示す正弦波生成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２１】
先ず、図１に示す入力手段１により、周期的に変化する特徴量s1が取り込まれ、特徴量検出手段２へ送られて、図２のステップＳ２１に示すように、特徴量検出が行われる。この特徴量検出手段２に渡された特徴量s1をもとに、生成する正弦波の振幅、位相及び周波数が算出され、これらの振幅、位相及び周波数を示す信号s2が初期設定手段３に送られる。初期設定手段３では、特徴量検出手段２より指示された振幅、位相及び周波数により正弦波の最初の２点を算出し、上記指示された値と併せて、初期値（発振器初期化信号s4）として発振器（正弦波生成手段）４に送られることにより、ステップＳ２２に示す初期値設定がなされる。この初期値設定は、例えば、正弦波テーブルを参照することにより行われる。またこのとき、出力波形のサンプル点の位置を示す変数ｎが初期化（ｎ＝０）される。
【００２２】
発振器（正弦波生成手段）４は、ステップＳ２３にて、初期設定手段３より指示される初期値に従い正弦波信号を生成する。この正弦波信号の生成は、後述するように、例えばＩＩＲフィルタ演算を行うことにより、モジュロアドレッシングを行わずに実現している。
【００２３】
発振器（正弦波生成手段）４により生成された出力信号は、正弦波信号s5として正弦波蓄積手段５に送られる。正弦波蓄積手段５は、ステップＳ２４において、発振器（正弦波生成手段）４からの正弦波信号s5を蓄積する。
【００２４】
次のステップＳ２５では、上記変数ｎが出力正弦波信号のサンプル点数Ｎ_２以上となったか否かを判別しており、ＮＯと判別されたときは、ステップＳ２６で上記変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）した後にステップＳ２３に戻り、上記ステップＳ２３、Ｓ２４の処理をｎがＮ_２になるまで（生成波形データが一定長Ｎ_２サンプル集まるまで）繰り返す。ステップＳ２５でＹＥＳ（ｎがＮ_２になった）と判別されると、正弦波蓄積手段５により蓄積された正弦波信号s6を出力手段６より出力する。
【００２５】
次に、発振器（正弦波生成手段）４によるモジュロアドレッシングを行わない正弦波生成の一例について説明する。以下の説明では、出力正弦波信号のｎ時点（ｎサンプル目）の値をｙ_［ｎ］と表す。
【００２６】
図３は、発振器（正弦波生成手段）４の構成例としてのＩＩＲによる正弦波生成回路を示す。すなわち、例えば、２次のＩＩＲフィルタ処理を用いるとき、出力正弦波信号の初期値ｙ_［０］、ｙ_［１］として、
ｙ_［０］＝Ａsin(Φ) (2)
ｙ_［１］＝Ａsin(Ω_２＋Φ) (3)
が指示される。これらの式(2)、(3)において、Φは出力正弦波の位相、Ω_２は出力正弦波の周波数であり、上記特徴量として例えば符号化フレーム周期毎に与えられる。また、ｎ＋２の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋２］}は、ｎ＋１の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋１］}と、ｎ時点の正弦波信号の値ｙ_［ｎ］とを用いて、
ｙ_{［ｎ＋２］}＝2×Ａcos(Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］ (4)
の漸化式により表され、この式(4)により正弦波信号の各サンプル点の値が逐次算出される。算出された信号は正弦波信号s5として正弦波蓄積手段５に渡される。
【００２７】
上記式(4)は以下のように導かれる。先ず、sin関数のｚ変換は、次の式(5)のように与えられる。
【００２８】
【数１】

【００２９】
この(5)式を展開して、逆ｚ変換を行うと、
ｙ_{［ｎ＋２］}−２cos(ω_２T)×ｙ_{［ｎ＋１］}＋ｙ_［ｎ］
＝２sin(ω_２T)×ｘ_［ｎ］ (6)
ここで、図３のＩＩＲフィルタには入力がないことから、ｘ_［ｎ］の項は常に０となり、これを整理すると、上記式(4)が導かれる。
【００３０】
次に、上述したような正弦波合成装置が用いられる信号復号装置の例について説明する。この復号装置の例は、オーディオ信号の少なくとも一部を正弦波合成により復号するものであり、符号化側では、例えばＧＨＡ（Generalized Harmonic Analysis：一般調和解析）により符号化を行うものである。以下、符号化装置、復号装置の順に説明する。
【００３１】
図４は、ＧＨＡ（Generalized Harmonic Analysis：一般調和解析）を用いたオーディオ信号（音響時系列信号）の符号化装置の構成例を示すブロック図である。この図４において、ステレオオーディオ信号の左右チャンネル（Ｌch、Ｒch）の信号が入力端子１２１Ｌ、１２１Ｒにそれぞれ入力されている。これらの左右チャンネルの構成は同様であるため、左チャンネルについて説明し、右チャンネルの説明を省略する。入力端子１２１Ｌ（あるいは１２１Ｒ）に供給された左（あるいは右）チャンネルのオーディオ信号は、所定の符号化フレーム周期（例えば２０４８サンプル）毎に符号化処理が行われる。
【００３２】
入力端子１２１Ｌ（あるいは１２１Ｒ）からの入力信号は、例えば16-band帯域分割部１２２に送られて、１６のバンド（周波数帯域）に周波数分割され、それぞれの帯域の信号（上記符号化フレーム周期毎に例えば１バンド当たり１２８サンプル）がＧＨＡ分析部１２３に送られる。各バンドのＧＨＡ分析部１２３では、音声の母音部やドラム等のように周期性の強い信号を抽出・分離して、別途符号化を行い、特徴量（例えば周波数、振幅、位相等）の情報を適応ビットアロケーション／ステレオコーディング部１２６に送っている。また、各バンド（周波数帯域）のＧＨＡ分析部１２３で抽出された周期性の強い信号を、16-band帯域分割部１２２からの対応するバンドの信号から減算しており、その残差信号を、ゲイン制御部１２４を介してＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform：変形離散コサイン変換）部１２５に送ってＭＤＣＴ処理している。各バンドのＭＤＣＴ部１２５からの出力（ＭＤＣＴ係数データ）は、適応ビットアロケーション／ステレオコーディング部１２６に送られ、この適応ビットアロケーション／ステレオコーディング部１２６においては、上記各バンドのＧＨＡ分析部１２３からの特徴量情報と共に、上記左右チャンネルのそれぞれ１６バンドについて、適応ビット割り当てを伴うステレオコーディング処理が施される。適応ビットアロケーション／ステレオコーディング部１２６からの出力は、量子化／符号化部１２７に送られて、量子化及び符号化が施され、出力端子１２８を介してエンコード出力信号（符号列）が取り出される。
【００３３】
図５は、上記図４に示したような符号化装置からのエンコード出力信号を復号（デコード）する復号装置の構成例を示すブロック図である。この図５の入力端子１３１には、上記図４の出力端子１２８からのエンコード出力信号（符号列）が入力されているものとする。
【００３４】
図５の入力端子１３１からの信号は、復号化／逆量子化部１３２に送られて、上記図４の量子化／符号化部１２７における処理の逆処理となる復号処理及び逆量子化処理が施される。復号化／逆量子化部１３２からは、上述したステレオ左右チャンネルの各バンド毎に、上記特徴量及びＭＤＣＴ係数が取り出され、上記特徴量は各バンドのＧＨＡ合成部１３３に、上記ＭＤＣＴ係数は各バンドのＩＭＤＣＴ（逆ＭＤＣＴ）部１３４にそれぞれ送られる。ＧＨＡ合成部１３３では、上記特徴量（例えば周波数、振幅、位相等）に応じた正弦波を生成し、当該バンド内で複数組の特徴量が与えられて複数の正弦波が生成される場合にはこれらを合成し、出力する。ＩＭＤＣＴ部１３４では、上記ＭＤＣＴ係数を逆変換して上記図４のＭＤＣＴ部１２５の入力に相当する信号を出力し、ゲイン補償部１３５に送って上記図４のゲイン制御部１２４の逆の処理を施して出力する。各バンドのゲイン制御部１２４からの出力（上記残差信号）と当該バンドの上記ＧＨＡ合成部１３３からの正弦波出力とを加算し、各バンド毎に得られた加算出力の１６バンド分を16-band帯域合成部１３６に送って合成することにより、左チャンネル（あるいは右チャンネル）のオーディオ信号を出力端子１３７Ｌ（あるいは１３７Ｒ）から取り出している。
【００３５】
本発明に係る波形生成装置及び方法は、例えば図５の復号装置のＧＨＡ部１３３に適用することができる。なお、この他、正弦波等の周期的波形の合成を伴う種々の復号装置の波形合成部等に本発明に係る波形生成装置及び方法を適用することができることは勿論である。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図であり、図７は図６の装置の動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施の形態では、複数（例えばｋ個）の発振器（正弦波生成手段）を用いて並列処理により正弦波生成を行っている。
【００３７】
図６の入力手段１から特徴量s1が入力され、特徴量検出手段２へ渡されて、図７のステップＳ３１に示す特徴量検出が行われる。特徴量検出手段２により、生成する正弦波の振幅、位相及び周波数が算出され、信号s2として初期設定手段３へと渡される。初期設定手段３は、特徴量検出手段２より指示された振幅、位相及び周波数により、正弦波の最初の（２×ｋ）点を算出し、上記指示された値と併せて発振器に初期値s4として渡す。ここでｋは並列化する本数である（ステップＳ３２）。
【００３８】
例えば、２並列（ｋ＝２）で処理を行う場合は、最初の(2×2)＝４点を正弦波テーブルより参照する。
【００３９】
次に、初期設定手段３より指示される上記初期値に従い、複数（例えばｋ個）の発振器（正弦波生成手段）４を発振させて正弦波信号を生成する（ステップＳ３３）。ここで、複数の各発振器４からは、１つの正弦波信号の時系列順の各サンプル点が順次発生される。
【００４０】
例えば、２次のＩＩＲフィルタ処理を２並列で用いるとき初期値として
ｙ_［０］＝Ａsin(Φ) (7)
ｙ_［１］＝Ａsin(Ω_２＋Φ) (8)
ｙ_［２］＝Ａsin(２×Ω_２＋Φ) (9)
ｙ_［３］＝Ａsin(３×Ω_２＋Φ) (10)
が指示され
ｙ_{［ｎ＋４］}＝2×Ａcos(２×Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋２］}−ｙ_［ｎ］ (11)
ｙ_{［ｎ＋５］}＝2×Ａcos(２×Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋３］}−ｙ_{［ｎ＋１］} (12)
と２並列で生成される。ここでは生成される正弦波を入れ子で作成したが特にこのようにする必要はない。理論的には上記式(5)において、ｚ＝ｅ^ｊωＴであることを考慮して、ｚ→ｚ^２、ω_２→２×ω_２ の変換を行うことにより、sin関数のｚ変換式は、次の式(13)のように与えられる。
【００４１】
【数２】

【００４２】
この(13)式を展開して、逆ｚ変換を行うと、
ｙ_{［ｎ＋４］}−２cos(2ω_２T)×ｙ_{［ｎ＋２］}＋ｙ_［ｎ］
＝２sin(2ω_２T)×ｘ_{［ｎ＋２］} (14)
ここで、入力がないことから、ｘ_{［ｎ＋２］}の項は常に０となり、これを整理すると上記式(11)が導かれる。また、ｎを１進めると上記式(12)が導かれる。算出された信号は正弦波信号s5として正弦波蓄積手段５に渡される。
【００４３】
次に、図７のステップＳ３４では、発振器（正弦波生成手段）４により指示された正弦波信号s5を正弦波蓄積手段により蓄積する。
【００４４】
次のステップＳ３５では、上記変数ｎが出力正弦波信号のサンプル点数Ｎ_２以上となったか否かを判別し、ＮＯのときはステップＳ３６でｎをｋだけインクリメント（ｎ＝ｎ＋ｋ）した後にステップＳ３３に戻り、上記ステップＳ３３、Ｓ３４の処理をｎがＮ_２になるまで（生成波形データが一定長Ｎ_２サンプル集まるまで）繰り返す。ステップＳ３５でＹＥＳ（ｎがＮ_２になった）と判別されると、ステップＳ３７に進んで、正弦波蓄積手段５により蓄積された正弦波信号s7を正弦波合成手段７に送り、一つ或いは複数の正弦波に合成する。合成した正弦波信号s6は出力手段６より出力する。
【００４５】
この第２の実施の形態に示すような正弦波生成装置は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理装置）が複数の積和演算部を有している場合に、各積和演算部で各発振器の動作を行わせることによって容易に実現でき、処理量や処理速度を向上できるのみならず、漸化式で次のサンプル点を順次算出することによる蓄積誤差を小さくできるという利点もある。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図であり、図９は図８の装置の動作を説明するためのフローチャートである。この第３の実施の形態では、発振器（正弦波生成手段）を時分割的に用いて複数種類（複数本）の正弦波を生成し、合成している。
【００４７】
図８の構成において、正弦波生成部２０は、上述した図１に示すような正弦波生成装置と同様な動作を行うものであり、対応する部分に同じ指示符号を付している。
【００４８】
図８の入力手段１から特徴量s1が入力され、特徴量検出手段２へ渡されて、図９のステップＳ４１に示す特徴量検出が行われる。特徴量検出手段２により、生成する正弦波の振幅、位相及び周波数が算出され、信号s2として正弦波生成部２０の初期設定手段３へと渡される。正弦波生成部２０において、発振器（正弦波生成手段）４で生成された正弦波信号s5は、正弦波蓄積手段５に蓄積され、正弦波信号s6として出力される。正弦波生成部２０としては、上記図１（あるいは図６）に示した構成の装置を用いることができるため、詳細な説明を省略する。また、ここまでの動作は、図９のステップＳ４１からＳ４６までに相当し、これは、上記図２のステップＳ２１からＳ２６までと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４９】
ここで、この第３の実施の形態の場合には、生成する正弦波の本数（種類数）が複数（Ｎ_３）の場合を想定しており、図９の特徴量検出のステップＳ４１に先行して、生成する正弦波の本数を示す変数ｎ’を初期化（ｎ’＝０）するステップＳ４０を設けている。また、図８の正弦波蓄積手段５に蓄積された正弦波信号s6は、波形合成手段８に送られ、波形合成手段８からの出力が波形蓄積手段９に送られると共に、波形蓄積手段９からの出力が波形合成手段８に送られるようになっている。すなわち、波形合成手段８は、正弦波生成部２０の正弦波蓄積手段５からの正弦波信号s6と、波形蓄積手段９より渡される蓄積合成波信号s9とを、適当な合成法により合成し、得られた合成波信号s8を波形蓄積手段９に送っている。波形合成手段８において、例えば、重み付け無しに合成する場合は、合成波形出力ｚ_［ｋ］を、
ｚ_［ｋ］＝ｚ_［ｋ］＋ｙ_［ｋ］ （０≦ｋ＜Ｎ_２）
の式により求めればよい。図９のステップＳ４７は、これらの波形合成手段８及び波形蓄積手段９による波形合成・蓄積の動作を示している。
【００５０】
次のステップＳ２５では、上記変数ｎ’が上記生成する正弦波の本数Ｎ_３以上か（ｎ'≧Ｎ_３）否かを判別し、ＮＯと判別されたときは、ステップＳ４９で上記変数ｎ'をインクリメント（ｎ'＝ｎ'＋１）した後にステップＳ４１に戻り、上記ステップＳ４１〜Ｓ４７の処理を、上記変数ｎ'がＮ_３になるまで（生成された正弦波が上記Ｎ_３本揃うまで）繰り返す。ステップＳ４８でＹＥＳ（ｎ'がＮ_３に達した）と判別されると、正弦波蓄積手段９により蓄積された合成正弦波を出力手段６より出力する。
【００５１】
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第４の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図であり、図１１は図１０の装置の動作を説明するためのフローチャートである。この第４の実施の形態は、上記図８及び図９と共に説明した第３の実施の形態の一部を変更したものであり、複数種類（複数本）の正弦波を生成し、合成する場合に、合成波形の振幅に比べて充分小さい振幅の正弦波については、当該正弦波の生成・合成を省略している。
【００５２】
すなわち、図１０において、上記図８の構成に比べて、特徴量検出手段２と正弦波生成部２０の初期設定手段３との間に特徴量判別手段１０が設けられている点が異なっており、この特徴量判別手段１０による判別結果により正弦波生成部２０での動作を制御している。また、図１１のフローチャートにおいては、上記ず９のフローチャートと比べて、ステップＳ４１の特徴検出とステップＳ４２の初期値設定との間に、現時点で生成しようとする正弦波の寄与が充分小さいか否かを判別するステップＳ５０が挿入され、ＮＯのときはステップＳ４２に進み、ＹＥＳのときはステップＳ４８に飛ぶ点が異なっている。図１０、図１１の他の部分は、上記図８、図９と同様であり、対応する部分には同じ指示符号を付して説明を省略する。
【００５３】
このような構成の第４の実施の形態において、複数の正弦波を生成して合成する場合に、図１０の特徴量判別手段１０は、特徴量に基づく特徴量検出手段２からの１つの正弦波についての振幅、位相、周波数情報の信号s2を分析し、図１１のステップＳ５０に示すように当該正弦波を生成・合成するかしないかを判別して、信号s2'を正弦波生成部２０の初期設定手段３に送っている。これは、当該正弦波が、合成して得られる最終的な合成波への寄与が充分小さい場合、例えば合成波の振幅に比べて当該正弦波の振幅が充分小さい場合には、当該正弦波の生成・合成を行わない。このとき、特徴量判別手段１０としては、特徴量検出手段２からの上記信号s2を正弦波生成部２０の初期設定手段３に送らないようにしたり、あるいは正弦波生成部２０での正弦波生成動作を停止させるように制御すること等が挙げられる。図１１においては、ステップＳ５０でＹＥＳ（当該正弦波を生成・合成しない）と判別されたとき、ステップＳ４２からＳ４７までの正弦波生成動作を飛ばして、ステップＳ４８に進んでいる。
【００５４】
このような第４の実施の形態によれば、不要な処理を省略できるため、処理能力に余裕が生じ、速度の向上や他の部分への処理パワーの振り分け等が可能となる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態において、発振器（正弦波生成手段）４は一定長Ｎ_２を出力する間に充分な精度が保証されるものであれば任意のものを用いることが可能である。例えば、長さ１２８点、振幅１、初期位相０で１ｋHzの正弦波を上記図３に示したような２次のＩＩＲフィルタ処理を用いて求めると、初期値はそれぞれ
ｙ_［０］＝sin(０)
ｙ_［１］＝sin(2π/128)
となり、求める正弦波は、
ｙ_{［ｎ＋２］}＝２cos(2π/128)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］
と求められる。この方法で求めた正弦波を図１２に示す。なお、sin関数を用いてテーブル参照等により算出された正弦波も、図１２の正弦波曲線に略々重なって示され、実用上充分な上記２次のＩＩＲフィルタ処理を用いて求めた正弦波は、実用上充分な精度が得られている。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、正弦波以外の各種周期的波形の生成にも容易に本発明を適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、入力された特徴量に基づいて周期的波形を生成する際に、上記入力された特徴量を検出し、検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生し、発生された上記周期的波形を出力することにより、モジュロアドレッシングをすることなく正弦波等の周期的波形を円滑に生成することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置において、上記符号化データ中の特徴量を分離する分離手段と、上記分離された特徴量を検出する検出手段と、上記検出手段により検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生する発振手段と、上記発振手段から発生された上記周期的波形を出力する出力手段とを備える波形合成部を有することにより、復号装置を実現するためのＤＳＰ等の能力に制限があっても、特にモジュロアドレッシング能力が低くても、正弦波等の周期的波形の生成が円滑に行えるため、モジュロアドレッシングを不得意とする装置においてモジュロアドレッシングをすることなく正弦波の生成を実現でき、復号装置全体の機能実現に好適なＤＳＰを採用することができ、設計の自由度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】発振器（正弦波生成手段）の構成例を示すブロック図である。
【図４】オーディオ信号（音響時系列信号）の符号化装置の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態が適用される復号装置の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態となる正弦波生成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】発振器（正弦波生成手段）により生成される正弦波を示す図である。
【図１３】従来の正弦波生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】従来の正弦波生成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 入力手段、 ２ 特徴量検出手段、 ３ 初期設定手段、 ４ 発振器（正弦波生成手段）、 ５ 正弦波蓄積手段、 ６ 出力手段、 ７ 正弦波合成手段、 ８ 波形合成手段、 ９ 波形蓄積手段、 ２０ 正弦波生成部、 １３３ ＧＨＡ合成部

Claims (9)

1. 入力された特徴量に基づいて周期的波形を生成する波形生成装置において、
   上記入力された特徴量を検出する検出手段と、
   上記検出手段により検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生する発振手段と、
   上記発振手段から発生された上記周期的波形を出力する出力手段とを有し、
   上記特徴量として、複数の波形に対応する複数の特徴量が与えられ、各特徴量ごとに周期的波形の信号を生成してそれらを加算したものを最終出力波形として出力し、上記複数の特徴量のうち、上記最終出力波形への寄与分が少ないと判断された波形の生成、加算を行わないことを特徴とする波形生成装置。
2. 上記周期的波形は正弦波であり、任意のｎ時点の正弦波信号の値をｙ_［ｎ］とするとき、上記特徴量として出力正弦波の位相Φ及び周波数Ω_２が与えられるとき、初期値ｙ_［０］、ｙ_［１］として、
   ｙ_［０］ ＝ Ａsin(Φ)
   ｙ_［１］ ＝ Ａsin(Ω_２＋Φ)
   を用い、ｎ＋２の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋２］}を、ｎ＋１の時点の正弦波信号の値 ｙ_{［ｎ＋１］}と、ｎ時点の正弦波信号の値 ｙ_［ｎ］とにより、
   ｙ_{［ｎ＋２］} ＝ 2×Ａcos(Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］
   と表される式を上記漸化式として用いることを特徴とする請求項１記載の波形生成装置。
3. 時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置の正弦波合成に用いられる波形生成装置であって、
   上記特徴量は上記符号化フレーム毎に周期的に与えられ、上記発振手段からの正弦波信号を蓄積手段に上記１フレーム分蓄積し、蓄積された正弦波信号を上記出力手段を介して出力することを特徴とする請求項１記載の波形生成装置。
4. 上記発振手段を複数用い、上記周期的波形の時系列順の各サンプル点を順次上記複数の発振手段により発生させることを特徴とする請求項１記載の波形生成装置。
5. 入力された特徴量に基づいて周期的波形を生成する波形生成方法において、
   上記入力された特徴量を検出する検出工程と、
   上記検出手段により検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生する波形生成工程と、
   上記波形生成工程により発生された上記周期的波形を出力する出力工程とを有し、
   上記特徴量として、複数の波形に対応する複数の特徴量が与えられ、各特徴量ごとに周期的波形の信号を生成してそれらを加算したものを最終出力波形として出力し、上記複数の特徴量のうち、上記最終出力波形への寄与分が少ないと判断された波形の生成、加算を行わないことを特徴とする波形生成方法。
6. 上記周期的波形は正弦波であり、任意のｎ時点の正弦波信号の値をｙ_［ｎ］とするとき、上記特徴量として出力正弦波の位相Φ及び周波数Ω_２が与えられるとき、初期値ｙ_［０］、ｙ_［１］として、
   ｙ_［０］ ＝ Ａsin(Φ)
   ｙ_［１］ ＝ Ａsin(Ω_２＋Φ)
   を用い、ｎ＋２の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋２］}を、ｎ＋１の時点の正弦波信号の値 ｙ_{［ｎ＋１］}と、ｎ時点の正弦波信号の値 ｙ_［ｎ］とにより、
   ｙ_{［ｎ＋２］} ＝ 2×Ａcos(Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］
   と表される式を上記漸化式として用いることを特徴とする請求項５記載の波形生成方法。
7. 時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置の正弦波合成に用いられる波形生成方法であって、
   上記特徴量は上記符号化フレーム毎に周期的に与えられ、上記波形生成工程からの正弦波信号を上記１フレーム分蓄積し、蓄積された正弦波信号を出力することを特徴とする請求項５記載の波形生成方法。
8. 時系列信号を符号化フレーム毎に正弦波分析することで得られた特徴量を含む符号化データが供給される復号装置において、
   上記符号化データ中の特徴量を分離する分離手段と、
   上記分離された特徴量を検出する検出手段と、
   上記検出手段により検出された上記特徴量に基づき少なくとも２点のサンプル点を初期値として漸化式を演算することにより上記周期的波形を発生する発振手段と、
   上記発振手段から発生された上記周期的波形を出力する出力手段と
   を備える波形合成部を有し、
   上記特徴量として、複数の波形に対応する複数の特徴量が与えられ、各特徴量ごとに周期的波形の信号を生成してそれらを加算したものを最終出力波形として出力し、上記複数の特徴量のうち、上記最終出力波形への寄与分が少ないと判断された波形の生成、加算を行わないことを特徴とする復号装置。
9. 上記周期的波形は正弦波であり、任意のｎ時点の正弦波信号の値をｙ_［ｎ］とするとき、上記特徴量として出力正弦波の位相Φ及び周波数Ω_２が与えられるとき、初期値ｙ_［０］、ｙ_［１］として、
   ｙ_［０］ ＝ Ａsin(Φ)
   ｙ_［１］ ＝ Ａsin(Ω_２＋Φ)
   を用い、ｎ＋２の時点の正弦波信号の値ｙ_{［ｎ＋２］}を、ｎ＋１の時点の正弦波信号の値 ｙ_{［ｎ＋１］}と、ｎ時点の正弦波信号の値 ｙ_［ｎ］とにより、
   ｙ_{［ｎ＋２］} ＝ 2×Ａcos(Ω_２)×ｙ_{［ｎ＋１］}−ｙ_［ｎ］
   と表される式を上記漸化式として用いることを特徴とする請求項８記載の復号装置。

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