JP2000221998A - 音声符号化方法及び音声符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計算量を殆ど増加させずに、音声符号化処理
にノイズキャンセラ機能を追加することでハードウェア
規模のを小型化や、消費電力量を低減できる音声符号化
装置、及びこのような音声符号化装置を実現できる音声
符号化方法を提供する。 【解決手段】 入力信号をフレーム化するフレーム分割
ステップ１００と、線形予測分析を行う線形予測パラメ
ータ計算ステップ１０１と、重み付き入力信号を求める
重み付け処理ステップ１０２と、ピッチ周期及び利得を
求める適応コードブックパラメータ探索ステップ１０３
と、固定コードブック探索を行う固定コードブックパラ
メータ探索ステップ１０６と、固定コードブック寄与分
利得を求める固定コードブック利得計算ステップ１０７
と、固定コードブック寄与分利得を雑音レベルとして記
憶する雑音レベル記憶ステップ１０８と、残差信号のレ
ベルを調整する残差信号レベル調整ステップ１０５と、
励振信号から適応コードブックベクトルを減じて残差信
号を生成する減算ステップ１０４と、を備える音声符号
化方法Ａとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話や
パーソナルハンディホンシステム（ＰＨＳ）等のディジ
タル音声通信装置に用いられる音声符号化方法及び音声
符号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等のディジタル音声通信装置で
は、一般にＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉ
ｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）方式などの低ビット
レートの音声符号化方式が使用されている。しかしこれ
らの低ビットレート音声符号化方式を使用した場合、高
背景雑音環境下では符号化音声品質が著しく低下する。

【０００３】そこで背景雑音を除去して音声のみを符号
化するためのノイズキャンセラに関する様々な研究が行
われている。その一つとして、例えば特開平８−２６５
２０８号公報に開示されている、ノイズキャンセラに関
する方法がある。

【０００４】図１０は、この例に示されるノイズキャン
セラ機能を備えた音声符号化装置Ｘの概要を示すブロッ
ク図である。図１０を参照しつつ、この音声符号化装置
Ｘの動作について簡単に説明する。この音声符号化装置
Ｘに入力された音声フレームはピッチ分析手段１００１
でピッチ分析が行われる。ＬＰＣ係数分析１００２で
は、ＬＰＣ予測フィルタ１００６に用いる係数が計算さ
れ、得られた係数をＬＰＣ予測フィルタ１００６に送
る。ＬＰＣ予測フィルタ１００６では、この得られた係
数を用いて、入力音声フレームから相関の強い予測信号
と、入力信号と予測信号の差分である相関の低い残差信
号が生成される。入力レベル計算器１００３では、入力
音声フレームのレベル計算が行われ、入力音声フレーム
レベルＲが算出される。ここでレベルの計算方法は、フ
レーム内の電力に相当するものなら何でも良い。雑音レ
ベル検出部１００４では、入力音声フレームレベルＲを
用いて雑音レベルＮを決定される。

【０００５】雑音レベルＮを決定する方法の一例を図１
１のフローチャートに示す。このフローチャートの詳細
な説明は省くが、このフローチャートの処理方法に従う
ことにより、入力音声フレームＬ個の長さの時間中で最
も小さいフレームのレベルを、雑音レベルＮと決定す
る。

【０００６】レベル決定部１００５では、検出された雑
音レベルＮ及び入力音声フレームレベルＲを用いて、Ｌ
ＰＣ予測フィルタ１００６で生成された残差信号に対す
る決定レベルＲ１' 、及び予測信号に対する決定レベル
Ｒ２' を計算する。また、予測信号に対する決定レベル
Ｒ２' を用いて予測ゲイン操作手段１００７で予測ゲイ
ンを操作する。

【０００７】ここで、残差信号に対する決定レベルＲ
１' 、及び予測信号に対する決定レベルＲ２' の計算方
法の一例を図１２のフローチャートに示す。この図１２
に示したフローチャートについて簡単に説明すると、ま
ず、入力音声フレームレベルＲが入力されると、雑音レ
ベルＮを用いて最大値を定数Ｂ１とするレベル最大下げ
幅Ｄを決定する。

【０００８】次に入力音声フレームレベルＲが（Ｎ＋Ｂ
１）よりも小さい場合には、レベル下げ幅を「Ｄ」と
し、入力音声フレームレベルＲが（Ｎ＋Ｂ２＋（Ｄ／Ｂ
３））よりも大きい場合には、レベル下げ幅を「０」と
し、これらの値の中間である場合には、（Ｎ＋Ｂ２＋
（Ｄ／Ｂ３））から雑音レベルＮを引いた値に比例した
値をレベル下げ幅とする。そして入力音声フレームレベ
ルＲ、及び上述のようにして決定したレベル下げ幅Ｄを
用いて決定レベルＲ' を計算し、Ｒ１' ＝Ｒ' とする。

【０００９】入力音声フレームレベルＲが十分に大きい
とき及び入力音声フレームレベルＲが雑音レベルＮより
小さいときはＲ２' ＝Ｒ' とし、中間域では入力音声フ
レームレベルＲの値に応じてＲ２' ＞Ｒ１' となるよう
に決定レベルを定める。

【００１０】このようにしてＬＰＣ予測フィルタ１００
６で生成された残差信号に対する決定レベルＲ１' 、及
び予測信号に対する決定レベルＲ２' を決定した後、入
力信号をＬＰＣ予測フィルタ１００６に通し、減算を行
い予測信号及び残差信号を生成する。

【００１１】レベル操作１００８、レベル操作１００９
では、予測信号及び残差信号に対するレベル操作を行
い、加算してノイズキャンセル後の信号とする。これを
駆動信号コードサーチ１０１０の参照信号として用い
る。

【００１２】このように、雑音レベル検出部において使
用する入力信号レベルの計算等を音声符号化処理と共通
化するなど、音声符号化処理の一部と組み合わせたノイ
ズキャンセルを行うことにより、音声符号化処理とノイ
ズキャンセラを個別に用意する場合と比較して計算量を
抑えることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、こ
のような音声符号化装置は携帯電話等の携帯端末に使用
されることが多いが、最近では携帯電話等の携帯端末の
小型・軽量化や低消費電力化が望まれているので、この
ような音声符号化装置もハードウェア規模の小型化や低
消費電力化されることが望まれている。

【００１４】しかし、上述した従来のノイズキャンセラ
機能付き音声符号化装置であれば、ノイズキャンセル処
理の一部を音声符号化処理と組み合わせることにより、
ノイズキャンセル及び音声符号化処理を個別に行う場合
と比較して計算量を抑え、ハードウェアの規模の増大を
抑えてはいるものの、入力信号から雑音レベルを検出し
たり、検出した雑音レベル及び入力信号よりキャンセル
量を計算する処理は音声符号化処理とは別の処理となる
ため、音声符号化装置全体として行う計算量が増加して
しまい、ひいてはハードウェア規模が増加したり、本装
置をＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｏｒ）等で実現する場合に、動作周波数の低減が
困難となり、消費電力量が増加する、など問題であっ
た。

【００１５】そこで本発明はこのような状況に鑑みてな
されたものであり、その目的は、このような音声符号化
装置において、計算量をほとんど増加させることなし
に、音声符号化処理にノイズキャンセラ機能を追加する
ことで、ハードウェア規模の小型化や、消費電力量を低
減できる音声符号化装置、またそのような音声符号化装
置を実現できる音声符号化方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の音声符号化方法では、入力信号を一定長ごとにフレー
ム化するフレーム分割ステップと、前記フレーム分割ス
テップにより分割された各フレームごとの前記入力信号
に対し線形予測分析を行い、線形予測パラメータを計算
する線形予測パラメータ計算ステップと、前記線形予測
パラメータを用いて前記入力信号に対し所定の重み付け
を行い、重み付き入力信号を計算する重み付け処理ステ
ップと、前記重み付き入力信号に対しピッチ分析を行
い、ピッチ周期及び利得を計算する適応コードブックパ
ラメータ探索ステップと、前記重み付き入力信号から前
記適応コードブックパラメータ寄与分を減じた残差信号
を生成する減算ステップと、前記残差信号より、固定コ
ードブックパラメータの探索を行う固定コードブックパ
ラメータ探索ステップと、前記固定コードブックパラメ
ータ寄与分の利得を計算する固定コードブック利得計算
ステップと、前記固定コードブック利得計算ステップで
計算された固定コードブックパラメータ寄与分の利得
を、雑音レベルパラメータとして記憶する雑音レベル記
憶ステップと、前記雑音レベル記憶ステップで記憶され
た雑音レベルパラメータを基に、前記残差信号のレベル
を調整する残差信号レベル調整ステップと、を備えるこ
とを特徴とする。

【００１７】ここで、請求項２に記載のように、請求項
１に記載の音声符号化方法において、前記線形予測パラ
メータ計算ステップにて計算された線形予測パラメータ
より前記入力信号が有声部か雑音部かを判定する有声部
／雑音部判定ステップをさらに備え、前記有声部／雑音
部判定ステップによる判定結果が雑音部である場合に
は、前記雑音レベル記憶ステップにて、前記固定コード
ブック利得計算ステップで計算された固定コードブック
パラメータ寄与分の利得を雑音レベルパラメータとして
記憶するように構成することは好ましい実施の形態であ
る。

【００１８】また、請求項３に記載のように、請求項１
又は請求項２に記載の音声符号化方法において、前記残
差信号レベル調整ステップにて前記残差信号のレベルを
調整するために使用する前記雑音レベルパラメータが、
過去複数の固定コードブックパラメータ寄与分利得の最
小値であるように構成することも好ましい実施の形態で
ある。

【００１９】また、請求項４に記載のように、請求項２
に記載の音声符号化方法において、前記有声部／雑音部
判定ステップにて前記入力信号が有声部か雑音部かを判
定するために使用する線形予測パラメータが線スペクト
ル対であり、前記線スペクトル対の間隔の最小値が任意
のしきい値より大きい場合に前記入力信号を雑音部と判
定するように構成することも好ましい実施の形態であ
る。

【００２０】さらに、請求項５に記載のように、請求項
１或いは請求項２記載の音声符号化方法において、前記
残差信号レベル調整ステップにおける残差信号のレベル
調整量を制御する残差信号レベル調整制御ステップをさ
らに備え、入力信号の音声品質や背景雑音の状況によっ
て任意に前記残差信号のレベル調整量を制御可能とする
ことも好ましい実施の形態である。

【００２１】そして、請求項６に記載のように、請求項
１或いは請求項２或いは請求項５記載の音声符号化方法
において、前記音声符号化処理起動後のある任意の時間
を計測する音声符号化処理時間計測ステップと、前記音
声符号化処理時間計測ステップで計測された時間情報よ
り音声符号化処理後の符号語の出力を制御する符号語出
力制御ステップと、を更に備え、前記残差信号レベル調
整ステップにおけるレベル調整量が収束していない音声
符号化処理起動時に、前記音声処理時間計測ステップで
計測した時間内は前記符号語出力制御ステップにより音
声符号化処理後の符号語の出力を停止するように構成す
ることもまた好ましい実施の形態である。

【００２２】本発明の請求項７に記載の音声符号化装置
では、入力信号を一定長ごとにフレーム化するフレーム
分割手段と、前記フレーム分割手段により分割された各
フレームごとの前記入力信号に対し線形予測分析を行
い、線形予測パラメータを計算する線形予測パラメータ
計算手段と、前記線形予測パラメータを用いて前記入力
信号に対し所定の重み付けを行い、重み付き入力信号を
計算する重み付け処理手段と、前記重み付き入力信号に
対しピッチ分析を行い、ピッチ周期及び利得を計算する
適応コードブックパラメータ探索手段と、前記重み付き
入力信号から前記適応コードブックパラメータ寄与分を
減じた残差信号を生成する減算手段と、前記残差信号よ
り、固定コードブックパラメータの探索を行う固定コー
ドブックパラメータ探索手段と、前記固定コードブック
パラメータ寄与分の利得を計算する固定コードブック利
得計算手段と、前記固定コードブック利得計算手段で計
算された固定コードブックパラメータ寄与分の利得を、
雑音レベルパラメータとして記憶する雑音レベル記憶手
段と、前記雑音レベル記憶手段で記憶された雑音レベル
パラメータを基に、前記残差信号のレベルを調整する残
差信号レベル調整手段と、を備えることを特徴とする。

【００２３】ここで、請求項８に記載のように、請求項
７に記載の音声符号化装置において、前記線形予測パラ
メータ計算手段にて計算された線形予測パラメータより
前記入力信号が有声部か雑音部かを判定する有声部／雑
音部判定手段をさらに備え、前記有声部／雑音部判定手
段による判定結果が雑音部である場合には、前記雑音レ
ベル記憶手段にて、前記固定コードブック利得計算手段
で計算された固定コードブックパラメータ寄与分の利得
を雑音レベルパラメータとして記憶すること、は好まし
い実施の形態である。

【００２４】また、請求項９に記載のように、請求項７
又は請求項８に記載の音声符号化装置において、前記残
差信号レベル調整手段にて前記残差信号のレベルを調整
するために使用する前記雑音レベルパラメータが、過去
複数の固定コードブックパラメータ寄与分利得の最小値
であること、もまた好ましい実施の形態である。

【００２５】また、請求項１０に記載のように、請求項
８に記載の音声符号化装置において、前記有声部／雑音
部判定手段にて前記入力信号が有声部か雑音部かを判定
するために使用する線形予測パラメータが線スペクトル
対であり、前記線スペクトル対の間隔の最小値が任意の
しきい値より大きい場合に前記入力信号を雑音部と判定
すること、もまた、好ましい実施の形態である。

【００２６】さらに、請求項１１に記載のように、請求
項７或いは請求項８記載の音声符号化装置において、前
記残差信号レベル調整手段における残差信号のレベル調
整量を制御する残差信号レベル調整制御手段をさらに備
え、入力信号の音声品質や背景雑音の状況によって任意
に前記残差信号のレベル調整量を制御可能であること、
も好ましい実施の形態である。

【００２７】そして、請求項１２に記載のように、請求
項７或いは請求項８或いは請求項１１記載の音声符号化
装置において、前記音声符号化処理起動後のある任意の
時間を計測する音声符号化処理時間計測手段と、前記音
声符号化処理時間計測手段で計測された時間情報より音
声符号化処理後の符号語の出力を制御する符号語出力制
御手段と、を更に備え、前記残差信号レベル調整手段に
おけるレベル調整量が収束していない音声符号化処理起
動時に、前記音声処理時間計測手段で計測した時間内は
前記符号語出力制御手段により音声符号化処理後の符号
語の出力を停止すること、も好ましい実施の形態であ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明に係る音声符号化方法Ａに
おける基本的な入力信号の処理方法は図１のフローチャ
ートに示した通りである。即ち、この音声符号化方法Ａ
は、入力信号をフレーム化するフレーム分割ステップ１
００と、フレーム毎の入力信号に対し線形予測分析を行
う線形予測パラメータ計算ステップ１０１と、入力信号
に対し所定の重み付けを行い重み付き入力信号を求める
重み付け処理ステップ１０２と、重み付け処理ステップ
１０２で求められた重み付き入力信号に対しピッチ分析
を行い、ピッチ周期及び利得を求める適応コードブック
パラメータ探索ステップ１０３と、重み付け処理ステッ
プ１０２で求められた重み付き入力信号から適応コード
ブック寄与分を減じた残差信号より、固定コードブック
探索を行う固定コードブックパラメータ探索ステップ１
０６と、固定コードブック寄与分利得を求める固定コー
ドブック利得計算ステップ１０７と、固定コードブック
寄与分利得を雑音レベルとして記憶する雑音レベル記憶
ステップ１０８と、雑音レベルを基に残差信号のレベル
を調整する残差信号レベル調整ステップ１０５と、現フ
レームの励振信号から適応コードブックベクトルを減じ
て残差信号を生成する減算ステップ１０４と、を備え
る。

【００２９】このように音声符号化方法Ａを構成するこ
とで、音声符号化処理にノイズキャンセラ機能を追加し
ても、ノイズキャンセル処理に要するハードウェアの殆
どが音声符号化処理に要するハードウェアと共用可能な
ので、ノイズキャンセラ機能を加えてもハードウェア規
模が増大しない。また、この音声符号化方法Ａであれ
ば、音声符号化処理にノイズキャンセラ機能を追加して
も、音声符号化処理そのものに対しての計算量の増加を
伴うことがなく、その結果、簡易的なノイズキャンセラ
機能を実現できる。さらに音声符号化装置にこのような
音声符号化方法Ａを用いることで、音声符号化装置の小
型・軽量化を実現できる。以下、この音声符号化方法Ａ
に関して、より具体的な実施の形態を図面を参照しなが
ら説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一
例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００３０】（実施の形態１）まず、上述した本発明に
係る音声符号化方法Ａの一例である、ハードウェア規模
の削減を可能とする音声符号化方法Ａ１を第１の実施の
形態として、図面を参照しつつ説明する。図２は音声符
号化方法Ａ１の処理方法を示すフローチャートである。
この音声符号化方法Ａ１は、ディジタル化された入力音
声信号を所定のフレーム長に分割するフレーム分割ステ
ップ２００と、フレーム分割ステップ２００でフレーム
分割された入力信号より線形予測分析を行い、Ｎ次の線
形予測係数を計算して線スペクトル対（Ｌｉｎｅ Ｓｐ
ｅｃｔｒａｌ Ｐａｉｒ、以下「ＬＳＰ」とする。）に
変換し、これを量子化する線形予測パラメータ計算ステ
ップ２０１と、聴感上の音声品質を向上させるために、
フレーム分割ステップ２００でフレーム分割された入力
信号に対し、線形予測パラメータ計算ステップ２０１で
計算された線形予測係数によって構成された聴覚重み付
けフィルタを適用して重み付き入力信号を生成する重み
付け処理ステップ２０２と、線形予測パラメータ計算ス
テップ２０１で計算された線形予測係数と前フレームの
励振信号より、前フレームが現フレームに与える影響で
あるゼロ入力応答信号を生成するゼロ入力応答計算ステ
ップ２０３と、重み付け処理ステップ２０２で生成され
た重み付き入力信号より、ゼロ入力応答計算ステップ２
０３で生成されたゼロ入力応答信号を減じて、現フレー
ムの励振信号を生成する減算ステップ２０４と、減算ス
テップ２０４で生成された現フレームの励振信号に対し
ピッチ分析を行って求められたピッチ周期と前フレーム
の励振信号より、適応コードブックベクトル、及びその
利得を計算する適応コードブックパラメータ探索ステッ
プ２０５と、減算ステップ２０４で生成された現フレー
ムの励振信号から、適応コードブックパラメータ探索ス
テップ２０５で計算された適応コードブックベクトルを
減じて、残差信号を生成する減算ステップ２０６と、雑
音レベル記憶ステップ２１０に記憶された雑音レベルパ
ラメータを基に残差信号のレベルを調整する残差信号レ
ベル調整ステップ２０７と、残差信号レベル調整ステッ
プ２０７においてレベル調整された残差信号をコードブ
ックに登録された雑音ベクトルで近似するために、固定
コードブックの探索を行う固定コードブックパラメータ
探索ステップ２０８と、レベル調整後の残差信号を基
に、固定コードブック寄与分の利得を計算する、固定コ
ードブック利得計算ステップ２０９と、固定コードブッ
ク利得計算ステップ２０９において計算された固定コー
ドブック寄与分の利得を、残差信号レベル調整ステップ
２０７において残差信号レベルの調整のために使用する
雑音レベルパラメータとして記憶する雑音レベル記憶ス
テップ２１０と、線形予測パラメータ計算ステップ２０
１で計算された量子化済みＬＳＰと、適応コードブック
パラメータ探索ステップ２０５で計算されたピッチ周期
及び利得と、固定コードブックパラメータ探索ステップ
２０８で選択された雑音コードと、固定コードブック利
得計算ステップ２０９で計算された固定コードブック寄
与分利得を、所定の方法でパッキングし符号語を生成す
る符号語生成ステップ２１１と、を有している。

【００３１】次に、このようなステップを有する音声符
号化方法Ａ１による音声符号化方法を説明する。まず、
ここでは図示しないマイクロホン等から入力された音声
信号を、アナログ／デジタル変換器で所定のサンプリン
グ周波数及び量子化ビット数でデジタル化し、これを入
力信号とする。フレーム分割ステップ２００では、この
入力信号を一定長ずつに区切って、フレーム化された入
力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，Ｋ−１）とする。
ここではフレーム長Ｋを２４０サンプルに設定したもの
とする。なおフレーム分割ステップ２００でフレーム化
された入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）
は、以降の処理内容に応じてさらにサブフレーム化され
てもよい。

【００３２】線形予測パラメータ計算ステップ２０１で
は、フレーム化された入力信号の自己相関関数を計算
し、レビンソン・ダービンアルゴリズムによりＮ次の線
形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，Ｎ）を求め
る。ここではＮ＝１０とする。そして、この線形予測係
数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は符号語生成ス
テップ２１１での符号語生成のためＬＳＰに変換、量子
化される。なお、線形予測係数の計算及び線形予測係数
からＬＳＰへの変換、ＬＳＰの量子化方法の一例が、Ｉ
ＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２
３．１の２．４及び２．５項に詳細に記載されている。

【００３３】このようにして計算された線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は、次段の重み付け
処理ステップ２０２で使用する聴覚重み付けフィルタ係
数を計算するため重み付け処理ステップ２０２へ、また
ＬＳＰの量子化データは符号語の生成のために符号語生
成ステップ２１１へ転送される。

【００３４】重み付け処理ステップ２０２では、聴感上
の音声品質を向上させるために、入力信号ｘ［ｋ］（ｋ
＝０，１，・・，２３９）に対し、聴覚重み付けフィル
タＷ（ｚ）を適用し、重み付き入力信号ｗ［ｋ］（ｋ＝
０，１，・・，２３９）を生成する。聴覚重み付けフィ
ルタＷ（ｚ）は、例えば以下に示す式（１）で与えられ
る係数を持つ。ここではγ１及びγ２は定数とし、それ
ぞれ０．９、０．５とする。なおγ１及びγ２は入力信
号のスペクトル特性に応じて適応的に変化させてもよ
い。

【００３５】

【数１】

【００３６】ゼロ入力応答計算ステップ２０３では、前
フレームの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）、及び線形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・
・，１０）を用いて、前フレームが現フレームに与える
影響であるゼロ入力応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）を計算する。

【００３７】この計算式は、線形予測係数ａ［ｉ］（ｉ
＝０，１，・・，１０）を用いて、式（２）のように表
現できる。この計算式は、合成フィルタＡ（ｚ）の遅延
子ｚ−ｉ（ｉ＝１，２，・・，１０）に、前フレームの
励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝２３０，２３１，・・，２３
９）を初期値として与え、合成フィルタＡ（ｚ）に入力
値０を２４０サンプル入力したときに得られる出力信号
をゼロ入力応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）としている。

【００３８】

【数２】

【００３９】減算ステップ２０４では、重み付き入力信
号ｗ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）からゼロ入力
応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じ
て、現フレームの励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）を生成する。適応コードブックパラメータ
探索ステップ２０５では、励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）に対してピッチ分析を行い、ピッチ
周期、及び前フレームの励振信号と前記ピッチ周期より
得られる適応コードブックベクトルの利得を計算する。

【００４０】この計算について簡単に説明すると、ま
ず、音声信号は通常周期性を有しているので、現フレー
ムの励振信号は過去の複数のサンプルを繰り返すことに
より近似できる。このときの周期をピッチ周期と呼ぶ。
そして、前フレームの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）の一部を用いて現フレームの励振信
号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を近似するた
めの処理を行い、ピッチ周期を求める。

【００４１】次に、求められたピッチ周期及び前フレー
ムの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）
より、現フレームの励振信号を近似した信号である適応
コードブックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）を生成し、その利得が計算される。

【００４２】ここで求められたピッチ周期及び適応コー
ドブックベクトル利得は符号語の生成のため符号語生成
ステップ２１１へ転送される。なおピッチ周期や適応コ
ードブックベクトル利得の計算方法の一例が、ＩＴＵ−
Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２３．１の
２．１４項に詳細に記載されている。

【００４３】減算ステップ２０６では、励振信号ｓ
［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）から適応コードブ
ックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を
減じて、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）を生成する。残差信号レベル調整ステップ２０７で
は、雑音レベル記憶ステップ２１０によって与えられる
雑音レベルパラメータを基に、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝
０，１，・・，２３９）に対してレベル調整を行う。

【００４４】ここでレベル調整の最も簡単な一例のフロ
ーチャートを、図３に示す。このフロートチャートの詳
細な説明は省くが、この図３に示したフローチャートに
従いレベル調整を行えば、雑音レベルパラメータをＬと
した場合、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）≧０の場合にはレベル調整後の残差信号はｕ［ｋ］
＝ｔ［ｋ］−Ｌ（ｋ＝０，１，・・，２３９）に、残差
信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）＜０の場合
にはレベル調整後の残差信号はｕ［ｋ］＝ｔ［ｋ］＋Ｌ
（ｋ＝０，１，・・，２３９）となる。

【００４５】固定コードブックパラメータ探索ステップ
２０８では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝
０，１，・・，２３９）を、固定コードブックに登録さ
れた雑音ベクトルｖj ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９、ｊ＝０，１，・・，Ｊ）で近似するために固定コー
ドブック探索が行われ、そして適当な雑音コードｊが選
択される。

【００４６】通常、この固定コードブック探索では残差
信号と雑音ベクトルの二乗誤差が最小となるような雑音
コードが選択される。ここで選択された雑音コードｊは
符号語を生成するため符号語生成ステップ２１１へ転送
される。なお固定コードブックの形式や探索手法の一例
が、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．
７２３．１の２．１５や２．１６項に詳細に記載されて
いる。

【００４７】固定コードブック利得計算ステップ２０９
では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，
・・，２３９）の利得が計算される。この利得の計算、
及び計算により得られた値の扱いについて簡単に説明す
る。まずレベル修正後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）及び前記聴覚重み付けフィルタＷ
（ｚ）と合成フィルタＡ（ｚ）の結合フィルタＨ（ｚ）
のインパルス応答ｈ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）を用いて、式（３）に示す相関関数ｄ［ｍ］（ｍ＝
０，１，・・，２３９）を計算する。

【００４８】

【数３】

【００４９】そしてその相関関数ｄ［ｍ］（ｍ＝０，
１，・・，２３９）及び前記インパルス応答ｈ［ｋ］
（ｋ＝０，１，・・，２３９）を用いて、式（４）に示
す利得推測値Ｇｍａｘを計算する。なお式（４）におい
て、ｍａｘ｛ｆ｝はｆの最大値を示す。

【００５０】

【数４】

【００５１】続いて、利得推定値Ｇｍａｘと、テーブル
として用意されている量子化利得値Ｇｙ（ｙ＝０，１，
・・，Ｙ−１）と、を用いて｜Ｇｍａｘ−Ｇｙ｜が最小
となるコードｙを選択する。ここではＹ＝２４とする。
そして選択された利得Ｇｙは固定コードブック寄与分利
得として雑音レベル記憶ステップ２１０へ、またコード
ｙは符号語を生成するために符号語生成ステップ２１１
へ転送される。

【００５２】雑音レベル記憶ステップ２１０では、固定
コードブック利得計算ステップ２０９で選択された利得
Ｇｙより、残差信号レベル調整ステップ２０７で残差信
号のレベル調整に使用する雑音レベルパラメータを計算
し、記憶する。

【００５３】雑音レベルパラメータの計算方法の一例と
して図４にそのフローチャートを示す。このフロートチ
ャートの詳細な説明は省くが、この計算方法によれば、
音声符号化処理起動時に雑音レベルパラメータＬを初期
値Ｌ０、フレームカウンタＣを０に設定し、利得Ｇｙが
入力された場合、雑音レベルパラメータＬと利得Ｇｙを
比較し、Ｌ＞Ｇｙである場合にはＬ＝Ｇｙとなる。そし
てフレームカウンタＣをインクリメントした後、設定し
たフレーム数Ｃｍａｘと比較し、Ｃ＞Ｃｍａｘである場
合にはフレームカウンタＣ＝０、雑音レベルパラメータ
Ｌ＝Ｌ０となる。

【００５４】符号語生成ステップ２１１では、線形予測
パラメータ計算ステップ２０１、適応コードブックパラ
メータ探索ステップ２０５、固定コードブックパラメー
タ探索ステップ２０８、固定コードブック利得計算ステ
ップ２０９より転送された各パラメータを所定の方法に
よりパッキングし、符号語を生成して出力する。

【００５５】ここで、低ビットレート符号化方式である
ＣＥＬＰ系音声符号化では、一般に、この第１の実施の
形態で示した、フレーム分割ステップ２００、線形予測
パラメータ計算ステップ２０１、重み付け処理ステップ
２０２、ゼロ入力応答計算ステップ２０３、適応コード
ブックパラメータ探索ステップ２０５、固定コードブッ
クパラメータ探索ステップ２０８、固定コードブック利
得計算ステップ２０９、符号語生成ステップ２１１は、
もともと従来より存在する符号化処理中に含まれている
ものであり、背景雑音を抑圧するノイズキャンセラ機能
を追加するために新たに加えたステップは、計算量の極
めて少ない雑音レベル記憶ステップ２１０及び残差信号
レベル調整ステップ２０７のみである。

【００５６】以上のように第１の実施の形態に示した音
声符号化方法Ａ１よれば、ＣＥＬＰ系音声符号化処理に
ノイズキャンセラ機能を追加する場合に、ノイズキャン
セル処理のほとんどを音声符号化処理と共用することに
より、元の音声符号化処理に対し計算量の増加を伴わず
に簡易的なノイズキャンセラを実現することが可能とな
るので、好ましい。

【００５７】（実施の形態２）次に、上述した音声符号
化方法Ａ１に対して、さらに有声部／雑音部判定ステッ
プを加えた音声符号化方法Ａ２を第２の実施の形態とし
て、図面を参照しつつ説明する。図５は音声符号化方法
Ａ２の処理方法を示すフロートチャートである。この音
声符号化処理方法Ａ２は、ディジタル化された入力音声
信号を所定のフレーム長に分割するフレーム分割ステッ
プ５００と、フレーム分割ステップ５００でフレーム分
割された入力信号より線形予測分析を行い、Ｎ次の線形
予測係数を計算してＬＳＰに変換し、これを量子化する
線形予測パラメータ計算ステップ５０１と、聴感上の音
声品質を向上させるために、フレーム分割ステップ５０
０でフレーム分割された入力信号に対し、線形予測パラ
メータ計算ステップ５０１により計算された線形予測係
数により構成された聴覚重み付けフィルタを適用し、重
み付き入力信号を生成する重み付け処理ステップ５０２
と、線形予測パラメータ計算ステップ５０１により計算
された線形予測係数と、前フレームの励振信号より、前
フレームが現フレームに与える影響であるゼロ入力応答
信号を生成するゼロ入力応答計算ステップ５０３と、重
み付け処理ステップ５０２で生成された重み付き入力信
号より、ゼロ入力応答計算ステップ５０３で生成された
ゼロ入力応答信号を減じて、現フレームの励振信号を生
成する減算ステップ５０４と、減算ステップ５０４で生
成された現フレームの励振信号に対しピッチ分析を行い
求められたピッチ周期と、前フレームの励振信号より、
適応コードブックベクトル及びその利得を計算する適応
コードブックパラメータ探索ステップ５０５と、減算ス
テップ５０４で生成された現フレームの励振信号から、
適応コードブックパラメータ探索ステップ５０５で計算
された適応コードブックベクトルを減じて残差信号を生
成する減算ステップ５０６と、雑音レベル記憶ステップ
５１０に記憶された雑音レベルパラメータを基に残差信
号のレベルを調整する残差信号レベル調整ステップ５０
７と、残差信号レベル調整ステップ５０７においてレベ
ル調整された残差信号を、コードブックに登録された雑
音ベクトルで近似するために、固定コードブックの探索
を行う固定コードブックパラメータ探索ステップ５０８
と、レベル調整後の残差信号を基に、固定コードブック
寄与分の利得を計算する固定コードブック利得計算ステ
ップ５０９と、有声部／雑音部判定ステップ５１２によ
り入力信号が雑音部であると判定された場合に、固定コ
ードブック利得計算ステップ５０９において計算された
固定コードブック寄与分の利得を、残差信号レベル調整
ステップ５０７において残差信号レベルの調整のために
使用する雑音レベルパラメータとして記憶する雑音レベ
ル記憶ステップ５１０と、線形予測パラメータ計算ステ
ップ５０１で計算された量子化済みＬＳＰと、適応コー
ドブックパラメータ探索ステップ５０５で計算されたピ
ッチ周期及び利得と、固定コードブックパラメータ探索
ステップ５０８で選択された雑音コードと、固定コード
ブック利得計算ステップ５０９で計算された固定コード
ブック寄与分利得と、を所定の方法でパッキングし、符
号語を生成する符号語生成ステップ５１１と、線形予測
パラメータ計算ステップ５０１において計算されたＬＳ
Ｐ情報を基に入力信号が有声部か雑音部かを判定する有
声部／雑音部判定ステップ５１２と、を備えている。

【００５８】次に、このようなステップを有する音声符
号化方法Ａ２による音声符号化方法を説明する。まず、
ここでは図示しないマイクロホン等から入力された音声
信号を、Ａ／Ｄ変換器で所定のサンプリング周波数及び
量子化ビット数でディジタル化し、これを入力信号とす
る。

【００５９】フレーム分割ステップ５００では、この入
力信号を一定長ずつに区切って、フレーム化された入力
信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，Ｋ−１）とする。こ
こではフレーム長Ｋを２４０サンプルに設定したものと
する。なおフレーム分割ステップ５００でフレーム化さ
れた入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）
は、以降の処理内容に応じてさらにサブフレーム化され
てもよい。

【００６０】線形予測パラメータ計算ステップ５０１で
は、フレーム化された入力信号の自己相関関数を計算
し、レビンソン・ダービンアルゴリズムによりＮ次の線
形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，Ｎ）を求め
る。ここではＮ＝１０とする。そして線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は符号語生成ステッ
プ５１１での符号語生成のためＬＳＰに変換、量子化さ
れる。なお、線形予測係数の計算及び線形予測係数から
ＬＳＰへの変換、ＬＳＰの量子化方法の一例が、前記Ｉ
ＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２
３．１の２．４及び２．５項に詳細に記載されている。

【００６１】このようにして計算された線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は、次段の重み付け
処理ステップ５０２において使用する聴覚重み付けフィ
ルタ係数を計算するため重み付け処理ステップ５０２
へ、またＬＳＰの量子化データは符号語の生成のために
符号語生成ステップ５１１へ転送される。

【００６２】またＬＳＰを量子化する際には、ＬＳＰの
間隔に応じた重み付けを行うためにＬＳＰの間隔を計算
する。そしてここで計算されたＬＳＰの間隔に関する情
報は、有声部／雑音部判定ステップ５１２において有声
部／雑音部の判定に使用されるため転送される。

【００６３】重み付け処理ステップ５０２では、聴感上
の音声品質を向上させるために、入力信号ｘ［ｋ］（ｋ
＝０，１，・・，２３９）に対し聴覚重み付けフィルタ
Ｗ（ｚ）を適用し、重み付き入力信号ｗ［ｋ］（ｋ＝
０，１，・・，２３９）を生成する。尚、この聴覚重み
付けフィルタＷ（ｚ）は、第１の実施の形態で説明し
た、音声符号化方法Ａ１の聴覚重み付けフィルタＷ
（ｚ）と同じでよい。

【００６４】ゼロ入力応答計算ステップ５０３では、前
フレームの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）、及び線形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・
・，１０）を用いて、前フレームが現フレームに与える
影響であるゼロ入力応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）を計算する。この計算については、第１の
実施の形態で説明した、音声符号化方法Ａ１のゼロ入力
応答計算ステップ２０３と同様でよい。

【００６５】減算ステップ５０４では、重み付き入力信
号ｗ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）からゼロ入力
応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じ
て、現フレームの励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）を生成する。

【００６６】適応コードブックパラメータ探索ステップ
５０５では、励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）に対してピッチ分析を行い、ピッチ周期、及び前
フレームの励振信号と前記ピッチ周期より得られる適応
コードブックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）の利得を計算する。そしてここで求められたピッ
チ周期及び適応コードブックベクトル利得は、符号語の
生成のため符号語生成ステップ５１１へ転送される。な
おピッチ周期や適応コードブックベクトル利得の計算方
法の一例は、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏ
ｎ Ｇ．７２３．１の２．１４項に詳細に記載されてい
る。

【００６７】減算ステップ５０６では、励振信号ｓ
［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）から適応コードブ
ックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を
減じて、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）を生成する。

【００６８】残差信号レベル調整ステップ５０７では、
雑音レベル記憶ステップ５１０より与えられる雑音レベ
ルパラメータを基に、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，
・・，２３９）に対しレベル調整を行い、レベル調整後
の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を生
成する。レベル調整方法は、第１の実施の形態で説明し
た、音声符号化方法Ａ１の残差信号レベル調整ステップ
２０７と同様でよい。

【００６９】固定コードブックパラメータ探索ステップ
５０８では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝
０，１，・・，２３９）を、固定コードブックに登録さ
れた雑音ベクトルｖj ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９、ｊ＝０，１，・・，Ｊ）で近似するために、固定コ
ードブック探索が行われ、適当な雑音コードｊが選択さ
れる。通常この固定コードブック探索では、残差信号と
雑音ベクトルの二乗誤差が最小となるような雑音コード
が選択される。ここで選択された雑音コードｊは符号語
を生成するため符号語生成ステップ５１１へ転送され
る。なお固定コードブックの形式や探索手法の一例は、
ＩＴＵ−Ｔ ＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ．７２
３．１の２．１５や２．１６項に詳細に記載されてい
る。

【００７０】固定コードブック利得計算ステップ５０９
では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，
・・，２３９）の利得Ｇｙが計算される。この計算につ
いては、第１の実施の形態の音声符号化方法Ａ１の固定
コードブック利得計算ステップ２０９と同様でよい。そ
して選択された利得Ｇｙを固定コードブック寄与分利得
として、有声部／雑音部判定ステップ５１２へ、またコ
ードｙは符号語を生成するために符号語生成ステップ５
１１へ転送される。

【００７１】有声部／雑音部判定ステップ５１２では、
線形予測パラメータ計算ステップ５０１で計算されたＬ
ＳＰの間隔に関する情報を基に、前記ＬＳＰの間隔の最
小値がある任意のしきい値よりも大きい場合に入力信号
は雑音部であると判定し、固定コードブック利得計算ス
テップ５０９で計算された固定コードブック寄与分利得
Ｇｙを雑音レベル記憶ステップ５１０に転送する。そし
て雑音レベル記憶ステップ５１０において、有声部／雑
音部判定ステップ５１２より固定コードブック寄与分利
得Ｇｙが転送された場合に限り、転送された利得Ｇｙを
残差信号レベル調整ステップ５０７で残差信号のレベル
調整に使用する雑音レベルパラメータとして記憶する。

【００７２】符号語生成ステップ５１１では、線形予測
パラメータ計算ステップ５０１と、適応コードブックパ
ラメータ探索ステップ５０５と、固定コードブックパラ
メータ探索ステップ５０８と、固定コードブック利得計
算ステップ５０９と、より転送された各パラメータを所
定の方法によりパッキングし、符号語を生成して出力す
る。

【００７３】ここで、低ビットレート符号化方式である
ＣＥＬＰ系音声符号化では、一般にこの第２の実施の形
態で示した、フレーム分割ステップ５００、線形予測パ
ラメータ計算ステップ５０１、重み付け処理ステップ５
０２、ゼロ入力応答計算ステップ５０３、適応コードブ
ックパラメータ探索ステップ５０５、固定コードブック
パラメータ探索ステップ５０８、固定コードブック利得
計算ステップ５０９、符号語生成ステップ５１１は、従
来より存在する音声符号化処理方法に含まれており、背
景雑音を抑圧するノイズキャンセラ機能を追加するため
に加えた処理は、計算量の極めて少ない雑音レベル記憶
ステップ５１０及び残差信号レベル調整ステップ５０
７、有声部／雑音部判定ステップ５１２のみである。

【００７４】以上のように、この第２の実施の形態に示
した音声符号化方法Ａ２によれば、ＣＥＬＰ系音声符号
化処理にノイズキャンセラ機能を追加する場合に、ノイ
ズキャンセル処理のほとんどを音声符号化処理と共用す
ることにより、元の音声符号化処理に対し計算量の増加
を伴わずに簡易的なノイズキャンセラを実現することが
容易となるので、好ましい。

【００７５】（実施の形態３）次に、上述した音声符号
化方法Ａ２に、さらに残差信号レベル調整制御ステップ
を備えた音声符号化方法Ａ３を第３の実施の形態とし
て、図面を参照しつつ説明する。図６は音声符号化方法
Ａ３の処理方法を示すフロートチャートである。この音
声符号化処理方法Ａ３は、ディジタル化された入力音声
信号を所定のフレーム長に分割するフレーム分割ステッ
プ６００と、フレーム分割ステップ６００でフレーム分
割された入力信号より線形予測分析を行いＮ次の線形予
測係数を計算し、さらにそれをＬＳＰに変換、量子化す
る線形予測パラメータ計算ステップ６０１と、聴感上の
音声品質を向上させるために、フレーム分割ステップ６
００でフレーム分割された入力信号に対し、線形予測パ
ラメータ計算ステップ６０１で計算された線形予測係数
より構成された聴覚重み付けフィルタを適用し重み付き
入力信号を生成する重み付け処理ステップ６０２と、線
形予測パラメータ計算ステップ６０１で計算された線形
予測係数と、前フレームの励振信号より、前フレームが
現フレームに与える影響であるゼロ入力応答信号を生成
するゼロ入力応答計算ステップ６０３と、重み付け処理
ステップ６０２で生成された重み付き入力信号より、ゼ
ロ入力応答計算ステップ６０３で生成されたゼロ入力応
答信号を減じて、現フレームの励振信号を生成する減算
ステップ６０４と、減算ステップ６０４で生成された現
フレームの励振信号に対しピッチ分析を行って求めたピ
ッチ周期と前フレームの励振信号より適応コードブック
ベクトル及びその利得を計算する適応コードブックパラ
メータ探索ステップ６０５と、減算ステップ６０４で生
成さ れた現フレームの励振信号から、適応コードブッ
クパラメータ探索ステップ６０５で計算された適応コー
ドブックベクトルを減じて残差信号を生成する減算ステ
ップ６０６と、残差信号レベル調整制御ステップ６１３
より出力される修正後雑音レベルパラメータを基に残差
信号のレベルを調整する残差信号レベル調整ステップ６
０７と、残差信号レベル調整ステップ６０７においてレ
ベル調整された残差信号をコードブックに登録された雑
音ベクトルで近似するために固定コードブックの探索を
行う固定コードブックパラメータ探索ステップ６０８
と、レベル調整後の残差信号を基に固定コードブック寄
与分の利得を計算する固定コードブック利得計算ステッ
プ６０９と、有声部／雑音部判定ステップ６１２により
入力信号が雑音部であると判定された場合に、固定コー
ドブック利得計算ステップ６０９において計算された固
定コードブック寄与分の利得を、残差信号レベル調整ス
テップ６０７において残差信号レベルの調整のために使
用する雑音レベルパラメータとして記憶する雑音レベル
記憶ステップ６１０と、線形予測パラメータ計算ステッ
プ６０１で計算された量子化済みＬＳＰと、適応コード
ブックパラメータ探索ステップ６０５で計算されたピッ
チ周期及び利得と、固定コードブックパラメータ探索ス
テップ６０８で選択された雑音コードと、固定コードブ
ック利得計算ステップ６０９で計算された固定コードブ
ック寄与分利得と、を所定の方法でパッキングし符号語
を生成する符号語生成ステップ６１１と、線形予測パラ
メータ計算ステップ６０１において計算されたＬＳＰ情
報を基に入力信号が有声部か雑音部かを判定する有声部
／雑音部判定ステップ６１２と、線形予測パラメータ計
算ステップ６０１で線形予測分析を行う際に計算された
入力信号のエネルギーを基に雑音レベル記憶ステップ６
１０に記憶された雑音レベルパラメータを修正し、修正
後の雑音レベルパラメータを残差信号レベル調整ステッ
プ６０７に転送する残差信号レベル調整制御ステップ６
１３と、を備えている。

【００７６】次に、このようなステップを有する音声符
号化方法Ａ３による音声符号化方法を説明するが、この
音声符号化方法Ａ３では、フレーム分割ステップ６０
０、重み付け処理ステップ６０２、ゼロ入力応答計算ス
テップ６０３、減算ステップ６０４、６０６、適応コー
ドブックパラメータ探索ステップ６０５、固定コードブ
ックパラメータ探索ステップ６０８、固定コードブック
利得計算ステップ６０９、雑音レベル記憶ステップ６１
０、符号語生成ステップ６１１、有声部／雑音部判定ス
テップ６１２における各処理は、先述した音声符号化方
法Ａ２と同様でよいので、その説明を省略する。

【００７７】線形予測パラメータ計算ステップ６０１で
は、音声符号化方法Ａ２における線形予測パラメータ計
算ステップ５０１の処理に加えて、残差信号レベル調整
ステップ６０７において残差信号のレベル調整量を制御
するために、線形予測分析における自己相関関数計算時
に得た入力信号のエネルギー情報を残差信号レベル調整
制御ステップ６１３へ転送する。

【００７８】残差信号レベル調整制御ステップ６１３で
は、雑音レベル記憶ステップ６１０より与えられる雑音
レベルパラメータに対し、線形予測パラメータ計算ステ
ップ６０１で計算された入力信号のエネルギーを基に修
正する。

【００７９】ここでは、雑音レベルパラメータの修正方
法として、入力信号のエネルギーをＥ、雑音レベルパラ
メータをＬとした場合、修正後の雑音レベルパラメータ
Ｌ'を、Ｌ' ＝α×Ｅ×Ｌ（αは正数）とする方法を一
例として挙げておくが、必ずしもこの方法に限定される
ものではない。

【００８０】残差信号レベル調整ステップ６０７では、
雑音レベル調整制御ステップ６１３で計算された修正後
の雑音レベルパラメータを用いて残差信号ｔ［ｋ］（ｋ
＝０，１，・・，２３９）のレベル調整を行い、レベル
調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）を生成する。レベル調整方法は、音声符号化方法Ａ
１における残差信号レベル調整ステップ２０７の方法と
同様でよい。

【００８１】以上のようにこの音声符号化方法Ａ３によ
れば、入力信号のエネルギーを基にノイズキャンセル量
を制御することにより、背景雑音が小さい場合にはキャ
ンセル量を小さくして音声品質の劣化を抑制し、逆に背
景雑音が大きい場合にはキャンセル量を大きくして通話
品質を向上させることが可能となり、好ましい。

【００８２】（実施の形態４）次に、本発明に係る音声
符号化方法を用いた音声符号化装置Ｂ１を、第４の実施
の形態として、図面を参照しつつ説明する。図７は音声
符号化装置Ｂ１の構成を示すブロック図である。この音
声符号装置Ｂ１は、ディジタル化された入力音声信号を
所定のフレーム長に分割するフレーム分割手段７０１
と、フレーム分割手段７０１によりフレーム分割された
入力信号より線形予測分析を行い、Ｎ次の線形予測係数
を計算してＬＳＰに変換し、これを量子化する線形予測
パラメータ計算手段７０２と、聴感上の音声品質を向上
させるために、フレーム分割された入力信号に対し、線
形予測パラメータ計算手段７０２により計算された線形
予測係数より構成された聴覚重み付けフィルタを適用
し、重み付き入力信号を生成する重み付け処理手段７０
３と、線形予測パラメータ計算手段７０２により計算さ
れた線形予測係数と前フレームの励振信号より、前フレ
ームが現フレームに与える影響であるゼロ入力応答信号
を生成するゼロ入力応答計算手段７０４と、重み付け処
理手段７０３で生成された重み付き入力信号より、ゼロ
入力応答計算手段７０４で生成されたゼロ入力応答信号
を減じて、現フレームの励振信号を生成する減算手段７
０５と、減算手段７０５で生成された現フレームの励振
信号に対し、ピッチ分析を行って求められたピッチ周期
と前フレームの励振信号より、適応コードブックベクト
ル及びその利得を計算する適応コードブックパラメータ
探索手段７０６と、減算手段７０５で生成された現フレ
ームの励振信号から適応コードブックベクトルを減じて
残差信号を生成する減算手段７０７と、雑音レベル記憶
ステップ７１１に記憶された雑音レベルパラメータを基
に、減算手段７０７で生成された残差信号のレベルを調
整する残差信号レベル調整手段７０８と、残差信号レベ
ル調整手段７０８でレベル調整された残差信号をコード
ブックに登録された雑音ベクトルで近似するために、固
定コードブックの探索を行う固定コードブックパラメー
タ探索手段７０９と、レベル調整後の残差信号を基に、
固定コードブック寄与分の利得を計算する固定コードブ
ック利得計算手段７１０と、固定コードブック利得計算
手段７１０で計算された固定コードブック寄与分の利得
を、残差信号レベル調整手段７０８において残差信号レ
ベルの調整のために使用する雑音レベルパラメータとし
て記憶する雑音レベル記憶手段７１１と、線形予測パラ
メータ計算手段７０２で計算された量子化済みＬＳＰ
と、適応コードブックパラメータ探索手段７０６で計算
されたピッチ周期及び利得と、固定コードブックパラメ
ータ探索手段７０９で選択された雑音コードと、固定コ
ードブック利得計算手段７１０で計算された固定コード
ブック寄与分利得と、を所定の方法でパッキングし符号
語を生成する符号語生成手段７１２と、を備えている。

【００８３】次に、このように構成される音声符号化装
置Ｂ１の動作を説明する。まず、ここでは図示しないマ
イクロホン等から入力された音声信号をＡ／Ｄ変換器で
所定のサンプリング周波数及び量子化ビット数でディジ
タル化し、これを入力信号とする。フレーム分割手段７
０１では、この入力信号を一定長ずつに区切って、フレ
ーム化された入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，Ｋ
−１）を生成する。ここでフレーム長Ｋは２４０サンプ
ルに設定したものとする。なおフレーム分割手段７０１
でフレーム化された入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）は、以降の処理内容に応じてさらにサブフ
レーム化されてもよい。

【００８４】線形予測パラメータ計算手段７０２では、
フレーム化された入力信号の自己相関関数を計算し、レ
ビンソン・ダービンアルゴリズムによりＮ次の線形予測
係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，Ｎ）を求める。ここ
ではＮ＝１０とする。そして、この線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は符号語生成手段７
１２での符号語生成のためＬＳＰに変換、量子化され
る。線形予測係数の計算及び線形予測係数からＬＳＰへ
の変換、ＬＳＰの量子化方法の一例が、ＩＴＵ−ＴＲｅ
ｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２３．１の２．４及
び２．５項に詳細に記載されている。

【００８５】このようにして計算された線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は、次段の重み付け
処理手段７０３において使用する聴覚重み付けフィルタ
係数を計算するため重み付け処理手段７０３へ、またＬ
ＳＰの量子化データは符号語の生成のために符号語生成
手段７１２へ転送される。

【００８６】重み付け処理手段７０３では、聴感上の音
声品質を向上させるために入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）に対し、聴覚重み付けフィルタＷ
（ｚ）を適用し、重み付き入力信号ｗ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）を生成する。この聴覚重み付けフィ
ルタＷ（ｚ）は、第１の実施の形態である、音声符号化
方法Ａ１の聴覚重み付けフィルタＷ（ｚ）で説明したも
のと同様である。

【００８７】ゼロ入力応答計算手段７０４では、前フレ
ームの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）、及び線形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，
１０）を用いて、前フレームが現フレームに与える影響
であるゼロ入力応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，
２３９）を計算する。この計算方法は、第１の実施の形
態において説明した、音声符号化方法Ａ１のゼロ入力応
答計算ステップ２０３と同様でよい。

【００８８】減算手段７０５では、重み付き入力信号ｗ
［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）からゼロ入力応答
信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じて、
現フレームの励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）を生成する。

【００８９】適応コードブックパラメータ探索手段７０
６では、励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）に対してピッチ分析を行い、ピッチ周期、及び前フ
レームの励振信号と前記ピッチ周期より得られる適応コ
ードブックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）の利得を計算する。この計算については、第１の実
施の形態において説明した、音声符号化方法Ａ１の適応
コードブックパラメータ探索ステップ２０５で説明した
ものと同様である。そしてここで求められたピッチ周期
及び適応コードブックベクトル利得は符号語の生成のた
め符号語生成手段７１２へ転送される。なおピッチ周期
や適応コードブックベクトル利得の計算方法の一例は、
前記ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．
７２３．１の２．１４項に詳細に記載されている。

【００９０】減算手段７０７では、励振信号ｓ［ｋ］
（ｋ＝０，１，・・，２３９）から適応コードブックベ
クトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じ
て、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を
生成する。

【００９１】残差信号レベル調整手段７０８では、雑音
レベル記憶手段７１１より与えられる雑音レベルパラメ
ータを基に残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）に対しレベル調整を行い、レベル調整後の残差信号
ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を生成する。レ
ベル調整方法は、第１の実施の形態と同様でよい。

【００９２】固定コードブックパラメータ探索手段７０
９では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）を固定コードブックに登録された雑
音ベクトルｖj ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９、ｊ
＝０，１，・・，Ｊ）で近似するために、固定コードブ
ック探索が行われ、適当な雑音コードｊが選択される。

【００９３】通常、この固定コードブック探索では、残
差信号と雑音ベクトルの二乗誤差が最小となるような雑
音コードが選択される。ここで選択された雑音コードｊ
は符号語を生成するため符号語生成手段７１２へ転送さ
れる。なお固定コードブックの形式や探索手法の一例
は、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．
７２３．１の２．１５や２．１６項に詳細に記載されて
いる。

【００９４】固定コードブック利得計算手段７１０で
は、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）の利得が計算される。その概要は、第１の
実施の形態と同様である。選択された利得Ｇｙは、固定
コードブック寄与分利得として雑音レベル記憶手段７１
１へ、またコードｙは符号語を生成するために符号語生
成手段７１２へ転送される。

【００９５】雑音レベル記憶手段７１１では、固定コー
ドブック利得計算手段７１０で選択された利得Ｇｙよ
り、残差信号レベル調整手段７０８で残差信号のレベル
調整に使用する雑音レベルパラメータを計算し、記憶す
る。雑音レベルパラメータの計算方法は、第１の実施の
形態における、音声符号化方法Ａ１の場合と同様でよ
い。

【００９６】符号語生成手段７１２では、線形予測パラ
メータ計算手段７０２、適応コードブックパラメータ探
索手段７０６、固定コードブックパラメータ探索手段７
０９、固定コードブック利得計算手段７１０より転送さ
れた各パラメータを所定の方法によりパッキングし、符
号語を生成して出力する。

【００９７】ここで、低ビットレート符号化方式である
ＣＥＬＰ系音声符号化装置では、一般に、この第４の実
施の形態で示した、フレーム分割手段７０１、線形予測
パラメータ計算手段７０２、重み付け処理手段７０３、
ゼロ入力応答計算手段７０４、適応コードブックパラメ
ータ探索手段７０５、固定コードブックパラメータ探索
手段７０９、固定コードブック利得計算手段７１０、符
号語生成手段７１２、は符号化処理中に含まれており、
背景雑音を抑圧するノイズキャンセラ機能を追加するた
めに加えた手段は、計算量の極めて少ない雑音レベル記
憶手段７１１、及び残差信号レベル調整手段７０８のみ
である。

【００９８】以上のように、第４の実施の形態に示した
音声符号化装置Ｂ１によれば、ＣＥＬＰ系音声符号化処
理装置にノイズキャンセラ機能を追加する場合に、ノイ
ズキャンセル処理のほとんどを音声符号化処理装置と共
用することにより、元の音声符号化処理装置に対し計算
量の増加を伴わずに簡易的なノイズキャンセラを実現す
る音声符号化装置を提供することが可能となる。

【００９９】（実施の形態５）次に、上述した音声符号
化装置Ｂ１に、さらに有声部／雑音部判定手段を設けた
音声符号化装置Ｂ２を第５の実施の形態として、図面を
参照しながら説明する。図８は音声符号化装置Ｂ２の形
態を示すブロック図である。この音声符号化装置Ｂ２
は、ディジタル化された入力音声信号を所定のフレーム
長に分割するフレーム分割手段８０１と、フレーム分割
手段８０１でフレーム分割された入力信号より線形予測
分析を行い、Ｎ次の線形予測係数を計算してＬＳＰに変
換し、量子化する線形予測パラメータ計算手段８０２
と、聴感上の音声品質を向上させるために、フレーム分
割手段８０１でフレーム分割された入力信号に対し、線
形予測パラメータ計算手段８０２で計算された線形予測
係数より構成された聴覚重み付けフィルタを適用し、重
み付き入力信号を生成する重み付け処理手段８０３と、
線形予測パラメータ計算手段８０２で計算された線形予
測係数と、前フレームの励振信号より、前フレームが現
フレームに与える影響であるゼロ入力応答信号を生成す
るゼロ入力応答計算手段８０４と、重み付け処理手段８
０３で生成された重み付き入力信号より、ゼロ入力応答
計算手段８０４で生成されたゼロ入力応答信号を減じ
て、現フレームの励振信号を生成する減算手段８０５
と、減算手段８０５で生成された現フレームの励振信号
に対しピッチ分析を行って求めたピッチ周期と前フレー
ムの励振信号より、適応コードブックベクトル及びその
利得を計算する適応コードブックパラメータ探索手段８
０６と、減算手段８０５で生成された現フレームの励振
信号から、適応コードブックパラメータ探索手段８０６
で計算された適応コードブックベクトルを減じて残差信
号を生成する減算手段８０７と、雑音レベル記憶手段８
１１に記憶された雑音レベルパラメータを基に残差信号
のレベルを調整する残差信号レベル調整手段８０８と、
残差信号レベル調整手段８０８においてレベル調整され
た残差信号を、コードブックに登録された雑音ベクトル
で近似するために固定コードブックの探索を行う固定コ
ードブックパラメータ探索手段８０９と、レベル調整後
の残差信号を基に固定コードブック寄与分の利得を計算
する固定コードブック利得計算手段８１０と、有声部／
雑音部判定手段８１３により入力信号が雑音部であると
判定された場合に、固定コードブック利得計算手段８１
０で計算された固定コードブック寄与分の利得を、残差
信号レベル調整手段８０８において残差信号レベルの調
整のために使用する雑音レベルパラメータとして記憶す
る雑音レベル記憶手段８１１と、線形予測パラメータ計
算手段８０２で計算された線形予測係数と、適応コード
ブックパラメータ探索手段８０６で計算されたピッチ周
期及び利得と、固定コードブックパラメータ探索手段８
０９で選択された雑音コードと、固定コードブック利得
計算手段８１０で計算された固定コードブック寄与分利
得と、を所定の方法でパッキングし符号語を生成する符
号語生成手段８１２と、線形予測パラメータ計算手段８
０２において計算されたＬＳＰ情報を基に、入力信号が
有声部か雑音部かを判定する有声部／雑音部判定手段８
１３と、を備えている。

【０１００】次に、この音声符号化装置Ｂ２の動作につ
いて説明する。まず、ここでは図示しないマイクロホン
等から入力された音声信号を、Ａ／Ｄ変換器で所定のサ
ンプリング周波数及び量子化ビット数でディジタル化
し、これを入力信号とする。

【０１０１】フレーム分割手段８０１では、この入力信
号を一定長ずつに区切って、フレーム化された入力信号
ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，Ｋ−１）を生成する。こ
こでフレーム長Ｋは２４０サンプルに設定したものとす
る。なおフレーム分割手段８０１でフレーム化された入
力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）は、以降
の処理内容に応じてさらにサブフレーム化されてもよ
い。

【０１０２】線形予測パラメータ計算手段８０２では、
フレーム化された入力信号の自己相関関数を計算し、レ
ビンソン・ダービンアルゴリズムによりＮ次の線形予測
係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，Ｎ）を求める。ここ
ではＮ＝１０とする。そして、この線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は符号語生成手段８
１２での符号語生成のためＬＳＰに変換、量子化され
る。なお、線形予測係数の計算及び線形予測係数からＬ
ＳＰへの変換、ＬＳＰの量子化方法の一例が、ＩＴＵ−
Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２３．１の
２．４及び２．５項に詳細に記載されている。

【０１０３】このようにして計算された線形予測係数ａ
［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１０）は、次段の重み付け
処理手段８０３において使用する聴覚重み付けフィルタ
係数を計算するため重み付け処理手段８０３へ、またＬ
ＳＰの量子化データは符号語の生成のために符号語生成
手段８１２へ転送される。

【０１０４】ここで、ＬＳＰを量子化する際には、ＬＳ
Ｐの間隔に応じた重み付けを行うためにＬＳＰの間隔を
計算する。そしてここで計算されたＬＳＰの間隔に関す
る情報は、有声部／雑音部判定手段８１３において有声
部／雑音部の判定に使用されるため転送される。

【０１０５】重み付け処理手段８０３では、聴感上の音
声品質を向上させるために入力信号ｘ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）に対し聴覚重み付けフィルタを適用
し、重み付き入力信号ｗ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）を生成する。ここで聴覚重み付けフィルタＷ
（ｚ）は、第１の実施の形態で述べた、音声符号化方法
Ａ１における聴覚重み付けフィルタＷ（ｚ）と同様でよ
い。

【０１０６】ゼロ入力応答計算手段８０４では、前フレ
ームの励振信号ｓ' ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）及び線形予測係数ａ［ｉ］（ｉ＝０，１，・・，１
０）を用いて前フレームが現フレームに与える影響であ
るゼロ入力応答信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）を計算する。その計算方法は、第１の実施の形態で
延べた、音声符号化方法Ａ１におけるゼロ入力応答計算
ステップ２０３と同様でよい。

【０１０７】減算手段８０５では、重み付き入力信号ｗ
［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）からゼロ入力応答
信号ｚ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じて、
現フレームの励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２
３９）を生成する。

【０１０８】適応コードブックパラメータ探索手段８０
６では、励振信号ｓ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）に対してピッチ分析を行い、ピッチ周期、及び前フ
レームの励振信号と前記ピッチ周期より得られる適応コ
ードブックベクトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）の利得を計算する。なおピッチ周期や適応コードブ
ックベクトル利得の計算方法の一例が、ＩＴＵ−Ｔ Ｒ
ｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２３．１の２．１
４項に詳細に記載されている。そしてここで求められた
ピッチ周期及び適応コードブックベクトル利得は符号語
の生成のため符号語生成手段８１２へ転送される。

【０１０９】減算手段８０７では、励振信号ｓ［ｋ］
（ｋ＝０，１，・・，２３９）から適応コードブックベ
クトルｐ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を減じ
て、残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を
生成する。

【０１１０】残差信号レベル調整手段８０８では、雑音
レベル記憶手段８１１より与えられる雑音レベルパラメ
ータを基に残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３
９）に対しレベル調整を行い、レベル調整後の残差信号
ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を生成する。レ
ベル調整方法は、第１の実施の形態で述べた、音声符号
化方法Ａ１におけるレベル調整方法と同様でよい。

【０１１１】固定コードブックパラメータ探索手段８０
９では、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）を固定コードブックに登録された雑
音ベクトルｖj ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９、ｊ
＝０，１，・・，Ｊ）で近似するために、固定コードブ
ック探索が行われ、適当な雑音コードｊが選択される。

【０１１２】通常、この固定コードブック探索では、残
差信号と雑音ベクトルの二乗誤差が最小となるような雑
音コードが選択される。ここで選択された雑音コードｊ
は符号語を生成するため符号語生成手段８１２へ転送さ
れる。なお固定コードブックの形式や探索手法の一例
が、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．
７２３．１の２．１５や２．１６項に詳細に記載されて
いる。

【０１１３】固定コードブック利得計算手段８１０で
は、レベル調整後の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・
・，２３９）の利得Ｇｙが計算される。その概要は、第
１の実施の形態と同様である。そして選択された利得Ｇ
ｙを固定コードブック寄与分利得として有声部／雑音部
判定手段８１３へ、またコードｙは符号語を生成するた
めに符号語生成手段８１２へ転送される。

【０１１４】有声部／雑音部判定手段８１３では、線形
予測パラメータ計算手段８０２で計算されたＬＳＰの間
隔に関する情報を基に、前記ＬＳＰの間隔の最小値があ
る任意のしきい値よりも大きい場合に入力信号は雑音部
であると判定し、固定コードブック利得計算手段８１０
で計算された固定コードブック寄与分利得Ｇｙを雑音レ
ベル記憶手段８１１に転送する。

【０１１５】雑音レベル記憶手段８１１では、有声部／
雑音部判定手段８１３より固定コードブック寄与分利得
Ｇｙが転送された場合に限り、転送された利得Ｇｙを残
差信号レベル調整手段８０８で残差信号のレベル調整に
使用する雑音レベルパラメータとして記憶する。

【０１１６】符号語生成手段８１２では、線形予測パラ
メータ計算手段８０２、適応コードブックパラメータ探
索手段８０６、固定コードブックパラメータ探索手段８
０９、固定コードブック利得計算手段８１０より転送さ
れた各パラメータを所定の方法によりパッキングし、符
号語を生成して出力する。

【０１１７】ここで、低ビットレート符号化方式である
ＣＥＬＰ系音声符号化装置では、一般に、この第５の実
施の形態で示した、フレーム分割手段８０１、線形予測
パラメータ計算手段８０２、重み付け処理手段８０３、
ゼロ入力応答計算手段８０４、適応コードブックパラメ
ータ探索手段８０６、固定コードブックパラメータ探索
手段８０９、固定コードブック利得計算手段８１０、符
号語生成手段８１２、は符号化処理装置中に含まれてお
り、背景雑音を抑圧するノイズキャンセラ機能を追加す
るために加えた手段は、計算量の極めて少ない雑音レベ
ル記憶手段８１１、及び残差信号レベル調整手段８０
９、有声部／雑音部判定手段８１３のみである。

【０１１８】以上のように本実施の形態によれば、ＣＥ
ＬＰ系音声符号化処理装置にノイズキャンセラ機能を追
加する場合に、ノイズキャンセル処理のほとんどを音声
符号化処理装置と共用することにより、元の音声符号化
処理装置に対し計算量の増加を伴わずに簡易的なノイズ
キャンセラを実現する音声符号化装置を提供することが
可能となる。

【０１１９】（実施の形態６）次に、上述の音声符号化
装置Ｂ２に、さらに残差信号レベル調整制御手段を加え
た音声符号化装置Ｂ３を第６の実施の形態として、図面
を参照しながら説明する。図９は音声符号化装置Ｂ３の
構造を示すブロック図である。この音声符号化装置Ｂ３
は、ディジタル化された入力音声信号を所定のフレーム
長に分割するフレーム分割手段９０１と、フレーム分割
手段９０１でフレーム分割された入力信号より線形予測
分析を行い、Ｎ次の線形予測係数を計算してＬＳＰに変
換し、量子化する線形予測パラメータ計算手段９０２
と、聴感上の音声品質を向上させるために、フレーム分
割手段９０１でフレーム分割された入力信号に対し、線
形予測パラメータ計算手段９０２で計算した線形予測係
数より構成された聴覚重み付けフィルタを適用し、重み
付き入力信号を生成する重み付け処理手段９０３と、線
形予測パラメータ計算手段９０２で計算した線形予測係
数と、前フレームの励振信号より、前フレームが現フレ
ームに与える影響であるゼロ入力応答信号を生成するゼ
ロ入力応答計算手段９０４と、重み付け処理手段９０３
で生成した重み付き入力信号より、ゼロ入力応答計算手
段９０４で生成したゼロ入力応答信号を減じて、現フレ
ームの励振信号を生成する減算手段９０５と、減算手段
９０５で生成した現フレームの励振信号に対しピッチ分
析を行って求めたピッチ周期と、前フレームの励振信号
より、適応コードブックベクトル及びその利得を計算す
る適応コードブックパラメータ探索手段９０６と、減算
手段９０５で生成した現フレームの励振信号から、適応
コードブックパラメータ探索手段９０６で計算した適応
コードブックベクトルを減じて残差信号を生成する減算
手段９０７と、残差信号レベル調整制御手段９１４より
出力される修正後雑音レベルパラメータを基に残差信号
のレベルを調整する残差信号レベル調整手段９０８と、
残差信号レベル調整手段９０８においてレベル調整され
た残差信号を、コードブックに登録された雑音ベクトル
で近似するために固定コードブックの探索を行う固定コ
ードブックパラメータ探索手段９０９と、レベル調整後
の残差信号を基に、固定コードブック寄与分の利得を計
算する固定コードブック利得計算手段９１０と、有声部
／雑音部判定手段９１３により入力信号が雑音部である
と判定された場合に、固定コードブック利得計算手段９
１０で計算された固定コードブック寄与分の利得を、残
差信号レベル調整手段９０８において残差信号レベルの
調整のために使用する雑音レベルパラメータとして記憶
する雑音レベル記憶手段９１１と、線形予測パラメータ
計算手段９０２で計算された量子化済みＬＳＰと、適応
コードブックパラメータ探索手段９０６で計算されたピ
ッチ周期及び利得と、固定コードブックパラメータ探索
手段９０９で選択された雑音コードと、固定コードブッ
ク利得計算手段９１０で計算された固定コードブック寄
与分利得と、を所定の方法でパッキングし符号語を生成
する符号語生成手段９１２と、線形予測パラメータ計算
手段９０２において計算されたＬＳＰ情報を基に入力信
号が有声部か雑音部かを判定する有声部／雑音部判定手
段９１３と、線形予測パラメータ計算手段９０２で線形
予測分析を行う際に計算された入力信号のエネルギーを
基に雑音レベル記憶手段９１１に記憶された雑音レベル
パラメータを修正し、修正後の雑音レベルパラメータを
残差信号レベル調整手段９０８に転送する残差信号レベ
ル調整制御手段９１４と、を備えている。

【０１２０】次に、この音声符号化装置Ｂ３の動作につ
いて説明するが、この音声符号化装置Ｂ３を構成する、
フレーム分割手段９０１、重み付け処理手段９０３、ゼ
ロ入力応答計算手段９０４、減算手段９０５、９０７、
適応コードブックパラメータ探索手段９０６、固定コー
ドブックパラメータ探索手段９０９、固定コードブック
利得計算手段９１０、雑音レベル記憶手段９１１、符号
語生成手段９１２、有声部／雑音部判定手段９１３にお
ける各処理は、第５の実施の形態で説明した音声符号化
装置Ｂ２と同様であるので、ここではその説明を省略す
る。

【０１２１】線形予測パラメータ計算手段９０２では、
音声符号化装置Ｂ２における処理に加えて、残差信号レ
ベル調整手段９０８において残差信号のレベル調整量を
制御するために、自己相関関数計算時に得た入力信号の
エネルギー情報を残差信号レベル調整制御手段９１４へ
転送する。

【０１２２】残差信号レベル調整制御手段９１４では、
雑音レベル記憶手段９１１より与えられる雑音レベルパ
ラメータに対し、線形予測パラメータ計算手段９０２で
計算された入力信号のエネルギーを基に修正する。

【０１２３】雑音レベルパラメータの修正方法の一例と
して、入力信号のエネルギーをＥ、雑音レベルパラメー
タをＬとした場合、修正後の雑音レベルパラメータＬ'
を、Ｌ' ＝α×Ｅ×Ｌ（αは正数）とする。

【０１２４】残差信号レベル調整手段９０８では、雑音
レベル調整制御手段９１４で計算された修正後の雑音レ
ベルパラメータを用いて残差信号ｔ［ｋ］（ｋ＝０，
１，・・，２３９）のレベル調整を行い、レベル調整後
の残差信号ｕ［ｋ］（ｋ＝０，１，・・，２３９）を生
成する。レベル調整方法は、第１の実施の形態で延べた
音声符号化方法Ａ１の場合と同様でよい。

【０１２５】以上のように本実施の形態によれば、入力
信号のエネルギーを基にノイズキャンセル量を制御する
ことにより、背景雑音が小さい場合にはキャンセル量を
小さくして音声品質の劣化を抑制し、逆に背景雑音が大
きい場合にはキャンセル量を大きくして通話品質を向上
させることが可能となる。

【０１２６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る音声符号化
方法によれば、ＣＥＬＰ系音声符号化処理装置にノイズ
キャンセラ機能を追加する場合に、ノイズキャンセル処
理のほとんどを音声符号化処理装置と共用することとな
るので、元の音声符号化処理装置に対し計算量の増加を
伴わずに簡易的なノイズキャンセラを実現する音声符号
化方法を実現できるので、この音声符号化方法を用いれ
ばハードウェア規模の削減が容易となり、非常に好まし
い。

【０１２７】また、本発明に係る音声符号化装置であれ
ば、ＣＥＬＰ系音声符号化処理装置にノイズキャンセラ
機能を追加する場合に、ノイズキャンセル処理のほとん
どを音声符号化処理装置と共用したままでノイズキャン
セラ機能を追加できるので、元の音声符号化処理装置に
対し計算量の増加を伴わずに簡易的なノイズキャンセラ
を実現し、また音声符号化装置自体の小型化が容易とな
り、非常に好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的な構成を示すフロートチャー
トである。

【図２】 本発明に係る第１の実施の形態を示すフロー
トチャートである。

【図３】 本発明に係る第１の実施の形態における残差
信号レベル調整方法の一例を示すフロートチャートであ
る。

【図４】 本発明に係る第１の実施の形態における雑音
レベルパラメータ計算方法の一例を示すフロートチャー
トである。

【図５】 本発明に係る第２の実施の形態を示すフロー
トチャートである。

【図６】 本発明に係る第３の実施の形態を示すフロー
トチャートである。

【図７】 本発明に係る第４の実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【図８】 本発明に係る第５の実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【図９】 本発明に係る第６の実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【図１０】 従来のノイズキャンセラ機能付き音声符号
化装置の概略を示すブロック図である。

【図１１】 従来例における雑音レベル計算方法を示す
フローチャートである。

【図１２】 従来例における決定レベル計算方法を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

Ａ 音声符号化方法 １００ フレーム分割ステップ １０１ 線形予測パラメータ計算ステップ １０２ 重み付け処理ステップ １０３ 適応コードブックパラメータ探索ステップ １０４ 減算ステップ １０５ 残差信号レベル調整ステップ １０６ 固定コードブックパラメータ探索ステップ １０７ 固定コードブック利得計算ステップ １０８ 雑音レベル記憶ステップ Ａ１ 音声符号化方法 ２００ フレーム分割ステップ ２０１ 線形予測パラメータ計算ステップ ２０２ 重み付け処理ステップ ２０３ ゼロ入力応答計算ステップ ２０４ 減算ステップ ２０５ 適応コードブックパラメータ探索ステップ ２０６ 減算ステップ ２０７ 残差信号レベル調整ステップ ２０８ 固定コードブックパラメータ探索ステップ ２０９ 固定コードブック利得計算ステップ ２１０ 雑音レベル記憶ステップ ２１１ 符号語生成ステップ Ａ２ 音声符号化方法 ５００ フレーム分割ステップ ５０１ 線形予測パラメータ計算ステップ ５０２ 重み付け処理ステップ ５０３ ゼロ入力応答計算ステップ ５０４ 減算ステップ ５０５ 適応コードブックパラメータ探索ステップ ５０６ 減算ステップ ５０７ 残差信号レベル調整ステップ ５０８ 固定コードブックパラメータ探索ステップ ５０９ 固定コードブック利得計算ステップ ５１０ 雑音レベル記憶ステップ ５１１ 符号語生成ステップ ５１２ 有声部／雑音部判定ステップ Ａ３ 音声符号化方法 ６００ フレーム分割ステップ ６０１ 線形予測パラメータ計算ステップ ６０２ 重み付け処理ステップ ６０３ ゼロ入力応答計算ステップ ６０４ 減算ステップ ６０５ 適応コードブックパラメータ探索ステップ ６０６ 減算ステップ ６０７ 残差信号レベル調整ステップ ６０８ 固定コードブックパラメータ探索ステップ ６０９ 固定コードブック利得計算ステップ ６１０ 雑音レベル記憶ステップ ６１１ 符号語生成ステップ ６１２ 有声部／雑音部判定ステップ ６１３ 残差信号レベル調整制御ステップ Ｂ１ 音声符号化装置 ７０１ フレーム分割手段 ７０２ 線形予測パラメータ計算手段 ７０３ 重み付け処理手段 ７０４ ゼロ入力応答計算手段 ７０５ 減算手段 ７０６ 適応コードブックパラメータ探索手段 ７０７ 減算手段 ７０８ 残差信号レベル調整手段 ７０９ 固定コードブックパラメータ探索手段 ７１０ 固定コードブック利得計算手段 ７１１ 雑音レベル記憶手段 ７１２ 符号語生成手段 Ｂ２ 音声符号化装置 ８０１ フレーム分割手段 ８０２ 線形予測パラメータ計算手段 ８０３ 重み付け処理手段 ８０４ ゼロ入力応答計算手段 ８０５ 減算手段 ８０６ 適応コードブックパラメータ探索手段 ８０７ 減算手段 ８０８ 残差信号レベル調整手段 ８０９ 固定コードブックパラメータ探索手段 ８１０ 固定コードブック利得計算手段 ８１１ 雑音レベル記憶手段 ８１２ 符号語生成手段 ８１３ 有声部／雑音部判定手段 Ｂ３ 音声符号化装置 ９０１ フレーム分割手段 ９０２ 線形予測パラメータ計算手段 ９０３ 重み付け処理手段 ９０４ ゼロ入力応答計算手段 ９０５ 減算手段 ９０６ 適応コードブックパラメータ探索手段 ９０７ 減算手段 ９０８ 残差信号レベル調整手段 ９０９ 固定コードブックパラメータ探索手段 ９１０ 固定コードブック利得計算手段 ９１１ 雑音レベル記憶手段 ９１２ 符号語生成手段 ９１３ 有声部／雑音部判定手段 ９１４ 残差信号レベル調整制御手段 Ｘ 音声符号化装置 １００１ ピッチ分析手段 １００２ ＬＰＣ係数分析 １００３ 入力レベル計算器 １００４ 雑音レベル検出部 １００５ レベル決定部 １００６ ＬＰＣ予測フィルタ １００７ 予測ゲイン操作手段 １００８ レベル操作 １００９ レベル操作 １０１０ 駆動信号コードサーチ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を一定長ごとにフレーム化する
   フレーム分割ステップと、 前記フレーム分割ステップにより分割された各フレーム
   ごとの前記入力信号に対し線形予測分析を行い、線形予
   測パラメータを計算する線形予測パラメータ計算ステッ
   プと、 前記線形予測パラメータを用いて前記入力信号に対し所
   定の重み付けを行い、重み付き入力信号を計算する重み
   付け処理ステップと、 前記重み付き入力信号に対しピッチ分析を行い、ピッチ
   周期及び利得を計算する適応コードブックパラメータ探
   索ステップと、 前記重み付き入力信号から前記適応コードブックパラメ
   ータ寄与分を減じた残差信号を生成する減算ステップ
   と、 前記残差信号より、固定コードブックパラメータの探索
   を行う固定コードブックパラメータ探索ステップと、 前記固定コードブックパラメータ寄与分の利得を計算す
   る固定コードブック利得計算ステップと、 前記固定コードブック利得計算ステップで計算された固
   定コードブックパラメータ寄与分の利得を、雑音レベル
   パラメータとして記憶する雑音レベル記憶ステップと、 前記雑音レベル記憶ステップで記憶された雑音レベルパ
   ラメータを基に、前記残差信号のレベルを調整する残差
   信号レベル調整ステップと、 を備えることを特徴とする音声符号化方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音声符号化方法におい
   て、 前記線形予測パラメータ計算ステップにて計算された線
   形予測パラメータより前記入力信号が有声部か雑音部か
   を判定する有声部／雑音部判定ステップをさらに備え、 前記有声部／雑音部判定ステップによる判定結果が雑音
   部である場合には、前記雑音レベル記憶ステップにて、
   前記固定コードブック利得計算ステップで計算された固
   定コードブックパラメータ寄与分の利得を雑音レベルパ
   ラメータとして記憶すること、 を特徴とする音声符号化方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の音声符号
   化方法において、 前記残差信号レベル調整ステップにて前記残差信号のレ
   ベルを調整するために使用する前記雑音レベルパラメー
   タが、過去複数の固定コードブックパラメータ寄与分利
   得の最小値であること、 を特徴とする音声符号化方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の音声符号化方法におい
   て、 前記有声部／雑音部判定ステップにて前記入力信号が有
   声部か雑音部かを判定するために使用する線形予測パラ
   メータが線スペクトル対であり、 前記線スペクトル対の間隔の最小値が任意のしきい値よ
   り大きい場合に前記入力信号を雑音部と判定すること、 を特徴とする音声符号化方法。
5. 【請求項５】 請求項１或いは請求項２記載の音声符号
   化方法において、 前記残差信号レベル調整ステップにおける残差信号のレ
   ベル調整量を制御する残差信号レベル調整制御ステップ
   をさらに備え、 入力信号の音声品質や背景雑音の状況によって任意に前
   記残差信号のレベル調整量を制御可能であること、 を特徴とする音声符号化方法。
6. 【請求項６】 請求項１或いは請求項２或いは請求項５
   記載の音声符号化方法において、 前記音声符号化処理起動後のある任意の時間を計測する
   音声符号化処理時間計測ステップと、 前記音声符号化処理時間計測ステップで計測された時間
   情報より音声符号化処理後の符号語の出力を制御する符
   号語出力制御ステップと、 を更に備え、 前記残差信号レベル調整ステップにおけるレベル調整量
   が収束していない音声符号化処理起動時に、前記音声処
   理時間計測ステップで計測した時間内は前記符号語出力
   制御ステップにより音声符号化処理後の符号語の出力を
   停止すること、 を特徴とする音声符号化方法。
7. 【請求項７】 入力信号を一定長ごとにフレーム化する
   フレーム分割手段と、 前記フレーム分割手段により分割された各フレームごと
   の前記入力信号に対し線形予測分析を行い、線形予測パ
   ラメータを計算する線形予測パラメータ計算手段と、 前記線形予測パラメータを用いて前記入力信号に対し所
   定の重み付けを行い、重み付き入力信号を計算する重み
   付け処理手段と、 前記重み付き入力信号に対しピッチ分析を行い、ピッチ
   周期及び利得を計算する適応コードブックパラメータ探
   索手段と、 前記重み付き入力信号から前記適応コードブックパラメ
   ータ寄与分を減じた残差信号を生成する減算手段と、 前記残差信号より、固定コードブックパラメータの探索
   を行う固定コードブックパラメータ探索手段と、 前記固定コードブックパラメータ寄与分の利得を計算す
   る固定コードブック利得計算手段と、 前記固定コードブック利得計算手段で計算された固定コ
   ードブックパラメータ寄与分の利得を、雑音レベルパラ
   メータとして記憶する雑音レベル記憶手段と、 前記雑音レベル記憶手段で記憶された雑音レベルパラメ
   ータを基に、前記残差信号のレベルを調整する残差信号
   レベル調整手段と、 を備えることを特徴とする音声符号化装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の音声符号化装置におい
   て、 前記線形予測パラメータ計算手段にて計算された線形予
   測パラメータより前記入力信号が有声部か雑音部かを判
   定する有声部／雑音部判定手段をさらに備え、 前記有声部／雑音部判定手段による判定結果が雑音部で
   ある場合には、前記雑音レベル記憶手段にて、前記固定
   コードブック利得計算手段で計算された固定コードブッ
   クパラメータ寄与分の利得を雑音レベルパラメータとし
   て記憶すること、 を特徴とする音声符号化装置。
9. 【請求項９】 請求項７又は請求項８に記載の音声符号
   化装置において、 前記残差信号レベル調整手段にて前記残差信号のレベル
   を調整するために使用する前記雑音レベルパラメータ
   が、過去複数の固定コードブックパラメータ寄与分利得
   の最小値であること、を特徴とする音声符号化装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の音声符号化装置にお
    いて、 前記有声部／雑音部判定手段にて前記入力信号が有声部
    か雑音部かを判定するために使用する線形予測パラメー
    タが線スペクトル対であり、 前記線スペクトル対の間隔の最小値が任意のしきい値よ
    り大きい場合に前記入力信号を雑音部と判定すること、 を特徴とする音声符号化装置。
11. 【請求項１１】 請求項７或いは請求項８記載の音声符
    号化装置において、 前記残差信号レベル調整手段における残差信号のレベル
    調整量を制御する残差信号レベル調整制御手段をさらに
    備え、 入力信号の音声品質や背景雑音の状況によって任意に前
    記残差信号のレベル調整量を制御可能であること、 を特徴とする音声符号化装置。
12. 【請求項１２】 請求項７或いは請求項８或いは請求項
    １１記載の音声符号化装置において、 前記音声符号化処理起動後のある任意の時間を計測する
    音声符号化処理時間計測手段と、 前記音声符号化処理時間計測手段で計測された時間情報
    より音声符号化処理後の符号語の出力を制御する符号語
    出力制御手段と、 を更に備え、 前記残差信号レベル調整手段におけるレベル調整量が収
    束していない音声符号化処理起動時に、前記音声処理時
    間計測手段で計測した時間内は前記符号語出力制御手段
    により音声符号化処理後の符号語の出力を停止するこ
    と、 を特徴とする音声符号化装置。