JP2000322097A - 音源ベクトル生成装置及び音声符号化/復号化装置 - Google Patents

音源ベクトル生成装置及び音声符号化/復号化装置

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JP2000322097A JP11314271A JP31427199A JP2000322097A JP 2000322097 A JP2000322097 A JP 2000322097A JP 11314271 A JP11314271 A JP 11314271A JP 31427199 A JP31427199 A JP 31427199A JP 2000322097 A JP2000322097 A JP 2000322097A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 雑音符号帳のサイズを削減することがで
き、無声部や定常雑音部に対する品質を改善することが
でき、しかも無声音声や背景雑音に対する符号化性能を
改善して、モード判定誤り時の品質劣化を抑えること。 【解決手段】 代数符号帳から生成される雑音符号ベク
トルに制限を加えることにより代数符号帳の総エントリ
数を削減し、削減部にパルス数の多いランダム符号帳の
エントリを割り当てる。さらにモードによって前記削減
部のエントリ数を適応的に切替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号を符号化
して伝送する移動通信システムなどにおける低ビットレ
ート音声符号化装置、特に音声信号を声道情報と音源情
報とに分離して表現するようなCELP(Code Excited
Linear Prediction)型音声符号化装置などに関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル移動通信や音声蓄積の分野に
おいては、電波や記憶媒体の有効利用のために音声情報
を圧縮し、高能率で符号化するための音声符号化装置が
用いられている。中でもCELP(Code Excited Linea
r Prediction:符号励振線形予測符号化)方式をベース
にした方式が中・低ビットレートにおいて広く実用化さ
れている。CELPの技術については、M.R.Schroeder
and B.S.Atal:"Code-Excited Linear Prediction (CEL
P):High-quality Speech at Very Low Bit Rates",Pr
oc.ICASSP-85, 25.1.1, pp.937-940, 1985" に示され
ている。
【0003】CELP型音声符号化方式は、音声をある
一定のフレーム長(5ms〜50ms程度)に区切り、
各フレーム毎に音声の線形予測を行い、フレーム毎の線
形予測による予測残差(励振信号)を、既知の波形から
なる適応符号ベクトルと雑音符号ベクトルを用いて符号
化するものである。適応符号ベクトルは、過去に生成し
た駆動音源ベクトルを格納している適応符号帳から選択
されて使用され、雑音符号ベクトルは、予め用意された
定められた数の定められた形状を有するベクトルを格納
している雑音符号帳から選択されて使用される。雑音符
号帳に格納される雑音符号ベクトルには、ランダムな雑
音系列のベクトルや何本かのパルスを異なる位置に配置
することによって生成されるベクトルなどが用いられ
る。
【0004】数本のパルスを異なる位置に配置するタイ
プの雑音符号帳の代表的なものの一つに代数符号帳があ
る。代数符号帳については「ITU−T勧告G.72
9」などに具体的内容が示されている。
【0005】代数符号帳を用いた雑音符号ベクトル生成
器の従来例を図40を参照して以下に具体的に説明す
る。
【0006】図40は、代数符号帳を用いた雑音符号ベ
クトル生成器の基本的なブロック図である。図におい
て、第1のパルス発生器1,第2のパルス発生器2から
発生されたパルスを加算器3で加算して、2本のパルス
を異なる位置に立てることによって雑音符号ベクトルを
生成している。代数符号帳の具体例を図41及び図42
に示す。図41は、80サンプルの中に2本のパルスを
立てる一例、図42は80サンプルの中に3本のパルス
を立てる一例、をそれぞれ示している。なお、図41及
び図42において、表の下部に記載されている数はパル
ス位置の組み合わせの数である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の代数符号帳を用いた雑音符号ベクトル生成器におい
ては、各音源パルスの探索位置が独立しており、ある音
源パルスと別の音源パルスとの相対的位置関係を利用す
ることはない。このため、様々な形状の雑音符号ベクト
ルを生成することが可能である一方、十分なパルス位置
を表現するために多くのビット数が必要となり、生成さ
れるべき雑音符号ベクトルの形状に偏りが見られる場合
には、必ずしも効率的な符号帳ではないという問題があ
る。また、代数符号帳に必要なビット数を減らすため
に、音源パルス数を減らす手法が考えられるが、この場
合は音源パルスが少ないために無声部や定常雑音部での
主観的品質が大きく劣化するという問題がある。また、
無声部や定常雑音部の主観的品質を改善するために、音
源のモード切換えを行うという手法があるが、モード判
定誤りが生じた場合の問題がある。
【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、雑音符号帳のサイズを削減することができ、無声
部や定常雑音部に対する品質を改善することができ、し
かもモード判定誤り時の品質劣化を抑えつつ、無声音声
や背景雑音に対する符号化性能を改善することができる
音源ベクトル生成装置及び音声符号化/復号化装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の音源ベクトル生
成装置は、所定のパルス位置候補から第1のパルス位置
を選択するパルス位置選択手段と、前記第1のパルス位
置を基準として前記第1のパルス位置に近接する第2の
パルス位置を決定するパルス位置決定手段と、前記第1
及び第2のパルス位置に基づいて雑音符号ベクトルを生
成する少なくとも2つのベクトル生成手段と、前記少な
くとも2つのベクトル生成手段により生成された第1の
雑音符号ベクトルを得る雑音符号ベクトル生成手段と、
を具備する構成を採る。
【0010】この構成によれば、互いに近接する少なく
とも2つのパルスを有する雑音符号ベクトルを生成する
ことにより、代数符号帳サイズを効率的に削減すること
ができる。
【0011】本発明の音源ベクトル生成装置は、上記構
成において、前記パルス位置選択手段及び前記パルス位
置決定手段により選択及び決定されたパルス位置が伝送
フレーム外にならないように前記パルス位置選択手段を
制御する制御手段を具備する構成を採る。
【0012】この構成によれば、パルス位置選択手段及
びパルス位置決定手段により選択及び決定されたパルス
位置が伝送フレーム外にならないパルス位置範囲で探索
を行って、雑音符号ベクトルを生成することができる。
【0013】本発明の音源ベクトル生成装置は、上記構
成において、互いに近接しない複数のパルスを含む第2
の雑音符号ベクトルを格納するランダム符号帳を具備
し、前記雑音符号ベクトル生成手段は、前記第1及び第
2の雑音符号ベクトルから雑音符号ベクトルを生成する
構成を採る。
【0014】この構成によれば、無声音声や定常雑音信
号に対応したランダム符号帳を部分的代数符号帳と併用
することにより、無声部や定常雑音部に対する主観的品
質を改善することができる。
【0015】本発明の音源ベクトル生成装置は、上記構
成において、音声モードを判定するモード判定手段と、
判定された音声モードに応じて前記所定のパルス位置候
補の数を増減させるパルス位置候補数制御手段を具備す
る構成を採る。
【0016】この構成によれば、モード判定により代数
符号帳とランダム符号帳の利用割合を変化させることに
より、モード判定誤り時の品質劣化を抑えつつ、無声音
声や背景雑音に対する符号化性能を改善することができ
る。
【0017】本発明の音源ベクトル生成装置は、上記構
成において、音源信号のパワを算出するパワ算出手段
と、判定された音声モードがノイズモードである場合に
平均パワを算出する平均パワ算出手段と、を具備し、前
記パルス位置候補数制御手段は、前記平均パワに基づい
て前記所定のパルス位置候補の数を増減させ構成を採
る。
【0018】この構成によれば、モード判定誤り時の品
質劣化をより効率良く抑えつつ、無声音声や背景雑音に
対する符号化性能を改善することができる。
【0019】本発明の音声符号化装置は、上記構成の音
源ベクトル生成装置を備えたことを特徴とする。
【0020】本発明の音声符号化装置は、励振ベクトル
を格納した適応符号帳から出力された適応符号ベクトル
と請求項1記載の音源ベクトル生成装置により得られた
雑音符号ベクトルを格納した部分的代数符号帳から出力
された雑音符号ベクトルとから新しい励振ベクトルを生
成する励振ベクトル生成手段と、適応符号帳に格納され
た励振ベクトルを前記新しい励振ベクトルに更新する励
振ベクトル更新手段と、前記新しい励振ベクトル及び量
子化された線形予測分析結果を用いて音声合成信号を生
成する音声合成信号生成手段と、を具備する構成を採
る。
【0021】この構成によれば、互いに近接する少なく
とも2つのパルスを有する雑音符号ベクトルを生成する
ことにより、代数符号帳サイズを効率的に削減すること
ができ、ビットレート及び演算量の小さい音声符号化装
置を実現することができる。
【0022】本発明の音声復号化装置は、適応符号ベク
トルの位置情報及び雑音符号ベクトルを指定するインデ
ックス情報を含む音源パラメータを復号する音源パラメ
ータ復号手段と、前記適応符号ベクトルの位置情報から
得られた適応符号ベクトル及び前記インデックス情報か
ら得られる互いに近接する少なくとも2本のパルスを有
する雑音符号ベクトルを用いて励振ベクトルを生成する
励振ベクトル生成手段と、適応符号帳に格納された励振
ベクトルを前記励振ベクトルに更新する励振ベクトル更
新手段と、前記励振ベクトル及び復号化された量子化線
形予測分析結果を用いて音声合成信号を生成する音声合
成信号生成手段と、を具備する構成を採る。
【0023】この構成によれば、互いに近接する少なく
とも2つのパルスを有する雑音符号ベクトルを用いてい
るので、代数符号帳サイズを効率的に削減することがで
き、ビットレートの小さい音声復号化装置を実現するこ
とができる。
【0024】本発明の音声符号化復号化装置は、3つの
音源パルスで構成された音源ベクトルを生成し、この音
源ベクトルを格納する部分的代数符号帳と、前記音源ベ
クトルのうち少なくとも1組の音源パルス間隔が比較的
狭い音源ベクトルを生成するように制限を行う制限手段
と、前記部分的代数符号帳のサイズに応じて適応的に使
用するランダム符号帳と、を具備する構成を採る。
【0025】この構成によれば、音源パルスを3パルス
に設定して部分的代数符号帳を構成するので、基本性能
の高い音声符号化復号化装置を実現することができる。
【0026】本発明の音声符号化復号化装置は、上記構
成において、制限手段が、前記音源パルスの位置(イン
デックス)により分類を行う構成を採る。
【0027】この構成によれば、規則的な音源パルス位
置探索を行うことができるので、探索に要する演算量を
必要最小限に抑えることができる。
【0028】本発明の音声符号化復号化装置は、上記構
成において、部分的代数符号帳を分割し、前記部分的代
数符号帳のサイズを削減した分だけランダム符号帳の割
合を大きくする構成を採る。
【0029】この構成によれば、モード情報などによっ
てランダム符号帳サイズを変化させても共通部分のイン
デックスを共用することが可能であり、モード情報など
の誤りの影響を抑えることができる。
【0030】本発明の音声符号化復号化装置は、上記構
成において、ランダム符号帳が、複数のチャネルで構成
されており、チャネル間で音源パルスが重なることを防
止するようにして前記音源パルスの位置を制限する構成
を採る。
【0031】この構成によれば、音源領域において各チ
ャネルから生成されるベクトル間の直交性を保証するこ
とができるので、効率の良いランダム符号帳を構成する
ことができる。
【0032】本発明の音声符号化復号化装置は、音源ベ
クトルを格納する代数符号帳と、音声データにおけるノ
イズ区間のパワに応じて拡散パタンを生成する拡散パタ
ン生成手段と、前記代数符号帳から出力された音源ベク
トルのパタンを前記拡散パタンにしたがって拡散するパ
タン拡散手段と、を具備する構成を採る。
【0033】この構成によれば、ノイズパワに応じて拡
散パタンの雑音性を制御することができるので、雑音レ
ベルに対してロバストな音声符号化復号化装置を実現す
ることができる。
【0034】本発明の音声符号化復号化装置は、上記構
成において、拡散パタン生成手段が、平均ノイズパワが
大きい場合に、雑音性が高い拡散パタンを生成し、パワ
が小さい場合に、雑音性が低い拡散パタンを生成する構
成を採る。
【0035】この構成によれば、雑音レベルが高い場合
はより雑音的な信号を、雑音レベルが低い場合はよりク
リーンな信号を表現することができる。
【0036】本発明の音声符号化復号化装置は、上記構
成において、拡散パタン生成手段は、音声データのモー
ドに応じて拡散パタンを生成する構成を採る。
【0037】この構成によれば、モードに応じて、音声
区間(有声区間)では拡散パタンの雑音性を中程度以下
にすることも可能となり、ノイズ中の音声品質を改善す
ることができる。
【0038】本発明の基地局装置は、上記構成の音声符
号化装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の通
信端末装置は、上記構成の音声符号化装置を備えたこと
を特徴とする。
【0039】本発明の音源ベクトル生成方法は、所定の
パルス位置候補から第1のパルス位置を選択するパルス
位置選択工程と、前記第1のパルス位置を基準として前
記第1のパルス位置に近接する第2のパルス位置を決定
するパルス位置決定工程と、前記第1及び第2のパルス
位置に基づいて雑音符号ベクトルを生成する少なくとも
2つのベクトル生成工程と、前記少なくとも2つのベク
トル生成手段により生成された第1の雑音符号ベクトル
を得る雑音符号ベクトル生成工程と、を具備する。
【0040】この方法によれば、互いに近接する少なく
とも2つのパルスを有する雑音符号ベクトルを生成する
ことにより、代数符号帳サイズを効率的に削減すること
ができる。
【0041】
【発明の実施の形態】本発明の骨子は、部分的代数符号
帳を用いて雑音符号ベクトルを生成することにより、す
なわち代数符号帳から生成される複数の音源パルスのう
ち、少なくとも2本は近接するような組合わせのみを生
成する雑音符号ベクトルを用いることにより、代数符号
帳サイズを効率的に削減する。また、無声音声や定常雑
音信号に対応したランダム符号帳を部分的代数符号帳と
併用することにより、すなわち無声部や定常雑音部に有
効な音源ベクトルを格納することによって、無声部や定
常雑音部に対する主観的品質を改善する。さらに、モー
ド判定結果によって、部分的代数符号帳サイズと、併用
するランダム符号帳のサイズとの比率を切換えることに
より、モード判定誤り時の品質劣化を抑えつつ、無声音
声や背景雑音に対する符号化性能を改善して主観的品質
を改善する。
【0042】ここで、近接するパルスとは、あるパルス
からの距離が1.25ms以下、すなわち8kHzサン
プリングのディジタル信号において、10サンプル程度
以下であるパルスのことをいう。
【0043】以下、本発明の実施の形態について、添付
図面を参照して詳細に説明する。
【0044】(実施の形態1)図1は、本発明に係る音
声符号化及び/又は復号化装置を備えた音声信号送信機
及び/又は受信機を示すブロック図である。
【0045】図1に示す音声信号送信機では、音声信号
101が音声入力装置102によって電気的アナログ信
号に変換され、A/D変換器103に出力される。アナ
ログ音声信号は、A/D変換器103によってディジタ
ル音声信号に変換され、音声符号化装置104に出力さ
れる。音声符号化装置104は、音声符号化処理を行
い、符号化した情報をRF変調装置105に出力する。
RF変調装置105においては、符号化された音声信号
に対して、変調・増幅・符号拡散などの電波として送出
するための処理を行い、符号化された音声信号を送信ア
ンテナ1106に出力する。最後に送信アンテナ106
から電波(RF信号)が送出される。
【0046】一方、受信機においては、電波(RF信
号)を受信アンテナ107で受信する。受信信号は、R
F復調装置108に送られる。RF復調器108は、符
号逆拡散・復調など電波信号を符号化情報に変換するた
めの処理を行い、符号化情報を音声復号化装置109に
出力する。音声復号化装置109は、符号化情報の復号
処理を行ってディジタル復号音声信号をD/A変換器1
10へ出力する。D/A変換器110は、音声復号化装
置109から出力されたディジタル復号音声信号をアナ
ログ復号音声信号に変換して音声出力装置111に出力
する。最後に音声出力装置111が電気的アナログ復号
音声信号を復号音声に変換して出力する。
【0047】次に、上記構成を有する音声信号送信機及
び/又は受信機における雑音符号ベクトル生成器につい
て説明する。図2は、実施の形態1に係る雑音符号ベク
トル生成器を備えた音声符号化装置を示すブロック図で
ある。同図に示す音声符号化装置は、前処理器201、
LPC分析器202、LPC量子化器203、適応符号
帳204、乗算器205、部分的代数符号帳206、乗
算器207、加算器208、LPC合成フィルタ20
9、加算器210、聴覚重みづけ器211、誤差最小化
器212を備える。
【0048】この雑音符号ベクトル生成器においては、
入力音声データは、音声信号をA/D変換して得られる
ディジタル信号であり、処理単位時間(フレーム)毎に
前処理器201に入力される。前処理器201は、入力
音声データを主観的に高品質化したり符号化に適した状
態の信号に変換するための処理を行うもので、例えば直
流成分をカットするためのハイパスフィルタ処理や音声
信号の特徴を強調するようなプリエンファシス処理など
を行う。
【0049】前処理後の信号は、LPC分析器202と
加算器210とに出力される。LPC分析器202は、
前処理器201から入力した信号を用いてLPC分析
(線形予測分析)を行い、得られたLPC(線形予測係
数)をLPC量子化器203に出力する。LPC量子化
器203は、LPC分析器202から入力したLPCの
量子化を行い、量子化LPCをLPC合成フィルタ20
9へ出力し、量子化LPCの符号化データを伝送路を通
じて復号器側へ出力する。
【0050】適応符号帳204は、過去に生成した励振
ベクトル(加算器208から出力されるベクトル)のバ
ッファであり、誤差最小化器212によって指定された
位置から適応符号ベクトルを切り出して乗算器205へ
出力する。乗算器205は適応符号帳204から出力さ
れた適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて
加算器208へ出力する。適応符号ベクトル利得は、誤
差最小化器によって指定される。部分的代数符号帳20
6は、後述する図4や図10又はこれに類する構成を有
する符号帳であり、少なくとも2本のパルスの位置が近
接している数本のパルスから成る雑音符号ベクトルを乗
算器207へ出力する。
【0051】乗算器207は、部分的代数符号帳206
から出力された雑音符号ベクトルに雑音符号ベクトル利
得を乗じて加算器208へ出力する。加算器208は、
乗算器205から出力された適応符号ベクトル利得乗算
後の適応符号ベクトルと乗算器207から出力された雑
音符号ベクトル利得乗算後の雑音符号ベクトルとのベク
トル加算を行うことにより励振ベクトルを生成し、適応
符号帳204とLPC合成フィルタ209とに出力す
る。
【0052】適応符号帳204へ出力された励振ベクト
ルは、適応符号帳204を更新する場合に用いられ、L
PC合成フィルタ209に出力された励振ベクトルは、
合成音声を生成するために用いられる。LPC合成フィ
ルタ209は、LPC量子化器203から出力された量
子化LPCを用いて構成される線形予測フィルタであっ
て、加算器208から出力された励振ベクトルを用いて
LPC合成フィルタを駆動し、合成信号を加算器210
に出力する。
【0053】加算器210は、前処理器201から出力
された前処理後の入力音声信号とLPC合成フィルタ2
09から出力された合成信号との差分(誤差)信号を計
算し、聴覚重みづけ器211に出力する。聴覚重みづけ
器211は、加算器210から出力される差分信号を入
力として、聴覚的な重みづけを行い、誤差最小化器21
2へ出力する。誤差最小化器212は、聴覚重みづけ器
211から出力された聴覚重みづけ後の差分信号を入力
として、例えばその2乗和が最小となるように適応符号
帳204から適応符号ベクトルを切り出す位置と、部分
的代数符号帳206から生成する雑音符号ベクトルと、
乗算器205で乗じる適応符号ベクトル利得と、乗算器
207で乗じる雑音符号ベクトル利得との値を調整し、
各々を符号化し音源パラメータ符号化データとして伝送
路を通じて復号器側に出力する。
【0054】図3は、実施の形態1に係る雑音符号ベク
トル生成器を備えた音声復号化装置を示すブロック図で
ある。同図に示す音声復号化装置は、LPC復号器30
1、音源パラメータ復号器302、適応符号帳303、
乗算器304、部分的代数符号帳305、乗算器30
6、加算器307、LPC合成フィルタ308、後処理
器309を備える。
【0055】伝送路を通じてLPC符号化データと音源
パラメータ符号化データがフレーム単位でLPC復号器
301と音源パラメータ復号器302とにそれぞれ入力
される。LPC復号器301は、量子化LPCを復号し
てLPC合成フィルタ308に出力する。後処理器30
9で量子化LPCを使用する場合は、後処理器309に
も同時に出力される。音源パラメータ復号器302は、
適応符号ベクトルを切り出す位置情報と、適応符号ベク
トル利得と、雑音符号ベクトルを指定するインデックス
情報と、雑音符号ベクトル利得とを、適応符号帳303
と、乗算器304と、部分的代数符号帳305と、乗算
器306とにそれぞれ出力する。
【0056】適応符号帳303は、過去に生成した励振
ベクトル(加算器307から出力されるベクトル)のバ
ッファであり、音源パラメータ復号器302から入力し
た切り出し位置から適応符号ベクトルを切り出して乗算
器304に出力する。乗算器304は、適応符号帳30
3から出力された適応符号ベクトルに、音源パラメータ
復号器302から入力した適応符号ベクトル利得を乗じ
て加算器307へ出力する。
【0057】部分的代数符号帳305は、後述する図4
や図10又はこれに類する構成を有する図2の206に
示したものと同一の部分的代数符号帳であり、音源パラ
メータ復号器304から入力したインデックスで指定さ
れる少なくとも2本のパルスの位置が近接している数本
のパルスから成る雑音符号ベクトルを乗算器306へ出
力する。
【0058】乗算器306は、部分的代数符号帳から出
力された雑音符号ベクトルに、音源パラメータ復号器3
02から入力される雑音符号ベクトル利得を乗じて、加
算器307へ出力する。加算器307は、乗算器306
から出力される適応符号ベクトル利得乗算後の適応符号
ベクトルと、乗算器306から出力された雑音符号ベク
トル利得乗算後の雑音符号ベクトルとのベクトル加算を
行うことにより励振ベクトルを生成し、適応符号帳30
3とLPC合成フィルタ308とに出力する。
【0059】適応符号帳303へ出力された励振ベクト
ルは、適応符号帳303を更新する場合に用いられ、L
PC合成フィルタ308に出力された励振ベクトルは、
合成音声を生成するために用いられる。LPC合成フィ
ルタ308は、LPC復号器301から出力された量子
化LPCを用いて構成される線形予測フィルタであっ
て、加算器307から出力された励振ベクトルを用いて
LPC合成フィルタを駆動し、合成信号を後処理器30
9に出力する。
【0060】後処理器309は、LPC合成フィルタ3
08から出力される合成音声に対して、ホルマント強調
処理やピッチ強調処理やスペクトル傾斜補正処理などか
ら成るポストフィルタ処理や定常的な背景雑音を聞きや
すくするための処理など主観的品質を改善するための処
理を行い、復号音声データとして出力する。
【0061】次に、本発明に係る雑音符号ベクトル生成
器について詳細に説明する。図4は、本発明の実施の形
態1に係る雑音符号ベクトル生成装置の構成を示すブロ
ック図である。
【0062】第1のパルス発生器401は、例えば図5
(a)のパルス番号1の欄に示されるような予め定めら
れた位置候補の一つに第1のパルスを立て、加算器40
4に出力する。また同時に、第1のパルス発生器401
は、第1のパルスを立てた位置情報をパルス位置限定器
402に出力する。パルス位置限定器402は、第1の
パルス発生器401から第1のパルス位置を入力し、そ
の位置を基準にして第2のパルスの位置候補を決定す
る。
【0063】第2のパルスの位置候補は、例えば図5
(a)のパルス番号2の欄に示されるように第1のパル
スの位置(=P1)からの相対表現で表される。パルス
位置限定器402は、第2のパルスの位置候補を第2の
パルス発生器403へ出力する。第2のパルス発生器4
03は、パルス位置限定器402から入力された第2の
パルスの位置候補の一つに第2のパルスを立て、加算器
404に出力する。
【0064】加算器404は、第1のパルス発生器40
1から出力された第1のパルスと第2のパルス発生器4
03から出力された第2のパルスとを入力して2本のパ
ルスから成る第1の雑音符号ベクトルを切換えスイッチ
409に出力する。
【0065】一方、第2のパルス発生器407は、例え
ば図5(b)のパルス番号2の欄に示されるような予め
定められた位置候補の一つに第2のパルスを立て、加算
器408に出力する。また同時に、第2のパルス発生器
407は、第2のパルスを立てた位置情報をパルス位置
限定器406に出力する。パルス位置限定器406は、
第2のパルス発生器407から第2のパルス位置を入力
し、その位置を基準にして第1のパルスの位置候補を決
定する。
【0066】第1のパルスの位置候補は、例えば図5
(b)のパルス番号1の欄に示されるように第2のパル
スの位置(=P2)からの相対表現で表される。パルス
位置限定器406は、第1のパルスの位置候補を第1の
パルス発生器405へ出力する。第1のパルス発生器4
05は、パルス位置限定器406から入力された第1の
パルスの位置候補の一つに第1のパルスを立て、加算器
408に出力する。
【0067】加算器408は、第1のパルス発生器40
5から出力された第1のパルスと第2のパルス発生器4
07から出力された第2のパルスとを入力して2本のパ
ルスから成る第2の雑音符号ベクトルを切換えスイッチ
409に出力する。
【0068】切換えスイッチ409は、加算器404か
ら出力される第1の雑音符号ベクトルと、加算器408
から出力される第2の雑音符号ベクトルのどちらか一方
を選択して最終的な雑音符号ベクトル410として出力
する。この選択は外部からの制御によって指定される。
【0069】なお、2本のパルスのうち一方を上記のよ
うに絶対位置で表し、他方を上記のように相対位置で表
現した場合、絶対位置で表されるパルスがフレーム末尾
付近にある場合に相対位置で表現されるパルスがフレー
ム外にはみ出す場合がある。このため、実際の探索アル
ゴリズムにおいては、はみ出す組合わせが生じる部分の
み別パターンとし、図5に示すように3種類の探索位置
パターン(a〜c)に分けて探索することが考えられ
る。図5はフレーム長を80サンプル(0〜79)と
し、1フレームの中に2本のパルスを立てる場合の一例
を示す。図5に示した符号帳からは、図40に示す従来
の代数符号帳から生成できる雑音符号ベクトルの総エン
トリの一部のみを生成できる。この意味で、図5に示す
ような本発明の代数符号帳を部分的代数符号帳と呼ぶこ
ととする。
【0070】以下に図6〜図8を参照して図5の符号帳
を用いた上記実施の形態における雑音符号ベクトル生成
方法(符号化方法、雑音符号帳探索方法)の処理の流れ
について説明する。図6では、パルスの極性(+、−)
は別途符号化されること想定してパルスの位置のみを符
号化する場合について具体的に示している。
【0071】まず、ステップ(以下、STと省略する)
601において、ループ変数i、誤差関数最大値Ma
x、インデックスidx、出力インデックスinde
x、第1のパルス位置position1、第2のパル
ス位置position2の初期化が行われる。
【0072】ここで、ループ変数iは、絶対位置で表現
されるパルスのループ変数として使われ、初期値は0で
ある。誤差関数最大値Maxは、表現可能な最小値(例
えば「−10^32」)に初期化され、探索ループで計
算される誤差評価関数の最大化を行うために用いられ
る。インデックスidxは、本雑音符号ベクトル生成方
法によって生成されるコードベクトルの各々に付与され
るインデックスで、初期値は0であり、パルスの位置を
一つ変えるたびにインクリメントされる。index
は、最終的に出力される雑音符号ベクトルのインデック
ス、position1は、最終的に決定される第1の
パルスの位置、position2は、最終的に決定さ
れる第2のパルスの位置である。
【0073】次に、ST602において、第1のパルス
位置(p1)をpos1a[j]にセットする。pos
1a[ ]は、図5(a)のパルス番号1の欄に示され
る位置(0、2、・・、72)である。ここでは、第1
のパルスが絶対位置で表現されるパルスである。
【0074】次に、STプ603においてループ変数j
の初期化が行われる。ループ変数jは相対位置で表現さ
れるパルスのループ変数で、初期値は0である。ここで
は、第2のパルスが相対位置で表現される。
【0075】次に、ST604において、第2のパルス
位置(p2)をp1+pos2a[j]にセットする。
p1は既にST602においてセットされている第1の
パルス位置であり、pos2a[4]={1、3、5、
7}である。pos2a[]の要素数を減らすことによ
り部分的代数符号帳のサイズ(雑音符号ベクトルの総エ
ントリ数)を減らすことができる。この場合、減らした
数に応じて図5(c)の内容を変更する必要がある。ま
た、増やす場合も同様である。
【0076】次に、ST605において、セットされた
2本のパルス位置にパルスを立てた場合の誤差評価関数
Eの計算を行う。誤差評価関数は、ターゲットとなるベ
クトルと雑音符号ベクトルから合成されるベクトルとの
誤差を評価するためのもので、例えば下記式(1)が用
いられる。なお、CELP符号化器で一般的によく用い
られるように、適応符号ベクトルに対して雑音符号ベク
トルを直交化する場合には式(1)を変形した式を用い
ることになる。式(1)の値が最大になるときにターゲ
ットとしているベクトルと雑音符号ベクトルで合成フィ
ルタを駆動して得られる合成ベクトルとの誤差が最小と
なる。
【数1】
【0077】次に、ST606において、誤差評価関数
Eの値が誤差評価関数最大値Maxを越えているかどう
かの判定を行う。E値が最大値Maxを越えていれば、
ST607に進み、越えていなければST607をスキ
ップしてST608に進む。
【0078】ST607では、indexとMaxとp
osition1とposition2の更新が行われ
る。即ち、誤差評価関数最大値MaxをST605にて
計算された誤差評価関数Eに更新し、indexをid
xに更新し、position1を第1のパルスの位置
p1に更新し、position2を第2のパルスの位
置p2に更新する。
【0079】次に、ST608において、ループ変数j
とインデックス番号idxをそれぞれインクリメントす
る。ループ変数jをインクリメントすることによって第
2のパルスの位置を動かし、次のインデックス番号の雑
音符号ベクトルを評価することになる。
【0080】次に、ST609において、ループ変数j
が第2のパルスの位置候補の総数NUM2a未満かどう
かのチェックを行う。図5に示す部分的代数符号帳で
は、NUM2a=4である。ループ変数jがNUM2a
未満の場合はjのループを繰り返すためにST604に
戻る。ループ変数jがNUM2aに達していれば、jの
ループは終了しST610に進む。
【0081】ST610では、ループ変数iのインクリ
メントが行われる。ループ変数iをインクリメントする
ことによって第1のパルスの位置を動かし、次のインデ
ックス番号の雑音符号ベクトルを評価することになる。
【0082】次に、ST611において、ループ変数i
が第1のパルスの位置候補の総数NUM1a未満かどう
かのチェックを行う。図5に示す部分的代数符号帳で
は、NUM1a=37である。ループ変数iがNUM1
a未満の場合はiのループを繰り返すためにST602
に戻る。ループ変数iがNUM1aに達していれば、i
のループは終了し、図7のST701に進む。ST61
2に進んだ時点で図5(a)の探索は終了し、図5
(b)の探索ループが開始される。
【0083】次に、ST701では、ループ変数iがク
リアされて0になる。ST702において、第2のパル
ス位置(p2)をpos2b[i]にセットする。po
s2b[ ]は図5(b)のパルス番号2の欄に示され
る位置(1、3、・・、61)である。ここでは第2の
パルスが絶対位置で表現されるパルスである。
【0084】次に、ST703においてループ変数jの
初期化が行われる。ループ変数jは相対位置で表現され
るパルスのループ変数で、初期値は0である。ここで
は、第1のパルスが相対位置で表現される。
【0085】次に、ST704において第1のパルス位
置(p1)をp2+pos1b[j]にセットする。p
2は既にST702においてセットされている第2のパ
ルス位置、pos1b[4]={1、3、5、7}であ
る。pos1b[ ]の要素数を減らすことにより部分
的代数符号帳のサイズ(雑音符号ベクトルの総エントリ
数)を減らすことができる。この場合、減らした数に応
じて図5(c)の内容を変更する必要がある。また、p
os1b[ ]の要素数を増やす場合も同様である。
【0086】次に、ST705において、セットされた
2本のパルス位置にパルスを立てた場合の誤差評価関数
Eの計算を行う。誤差評価関数は、ターゲットとなるベ
クトルと雑音符号ベクトルから合成されるベクトルとの
誤差を評価するためのもので、例えば式(1)に示され
るような式が用いられる。なお、CELP符号化器で一
般的によく用いられるように、適応符号ベクトルに対し
て雑音符号ベクトルを直交化する場合には式(1)を変
形した式を用いることになる。式(1)の値が最大にな
るときにターゲットとしているベクトルと雑音符号ベク
トルで合成フィルタを駆動して得られる合成ベクトルと
の誤差が最小となる。
【0087】次に、ST706において、誤差評価関数
Eの値が誤差評価関数最大値Maxを越えているかどう
かの判定を行う。E値が最大値Maxを越えていればS
T707に進み、越えていなければST707をスキッ
プしてST708に進む。
【0088】ST707では、indexとMaxとp
osition1とposition2の更新が行われ
る。即ち、誤差評価関数最大値MaxをST705にて
計算された誤差評価関数Eに更新し、indexをid
xに更新し、position1を第1のパルスの位置
p1に更新し、position2を第2のパルスの位
置p2に更新する。
【0089】次に、ST708において、ループ変数j
とインデックス番号idxをそれぞれインクリメントす
る。ループ変数jをインクリメントすることによって第
1のパルスの位置を動かし、次のインデックス番号の雑
音符号ベクトルを評価することになる。
【0090】次に、ST709において、ループ変数j
が第1のパルスの位置候補の総数NUM1b未満かどう
かのチェックを行う。図5に示す部分的代数符号帳で
は、NUM1b=4である。ループ変数jがNUM1b
未満の場合は、jのループを繰り返すためにST704
に戻る。ループ変数jがNUM1bに達していれば、j
のループは終了しST710に進む。
【0091】ST701では、ループ変数iのインクリ
メントが行われる。ループ変数iをインクリメントする
ことによって第2のパルスの位置を動かし、次のインデ
ックス番号の雑音符号ベクトルを評価することになる。
【0092】次に、ST711において、ループ変数i
が第2のパルスの位置候補の総数NUM2b未満かどう
かのチェックを行う。図5に示す部分的代数符号帳で
は、NUM2b=36である。ループ変数iがNUM2
b未満の場合は、iのループを繰り返すためにST70
2に戻る。ループ変数iがNUM2bに達していれば、
iのループは終了し、図8のST801に進む。ST8
01に進んだ時点で図5(b)の探索は終了し、図5
(c)の探索ループが開始される。
【0093】ST801では、ループ変数iがクリアさ
れて0になる。次に、ST802において第1のパルス
位置(p1)をpos1c[i]にセットする。pos
1c[ ]は図5(c)のパルス番号1の欄に示される
位置(74、76、78)である。ここでは第1第2双
方のパルスが絶対位置で表現される。
【0094】次に、ST803においてループ変数jの
初期化が行われる。ループ変数jは第2のパルスのルー
プ変数で、初期値は0である。
【0095】次に、ST804において、第2のパルス
位置(p2)をpos2c[j]にセットする。pos
2c[ ]は図5(c)のパルス番号2の欄に示される
位置{73、75、77、79}である。
【0096】次に、ST805において、セットされた
2本のパルス位置にパルスを立てた場合の誤差関数Eの
計算を行う。誤差関数は、ターゲットとなるベクトルと
雑音符号ベクトルから合成されるベクトルとの誤差を評
価するためのもので、例えば式(1)に示されるような
式が用いられる。なお、CELP符号化器で一般的によ
く用いられるように、適応符号ベクトルに対して雑音符
号ベクトルを直交化する場合には、式(1)を変形した
式を用いることになる。式(1)の値が最大になるとき
にターゲットとしているベクトルと雑音符号ベクトルで
合成フィルタを駆動して得られる合成ベクトルとの誤差
が最小となる。
【0097】次に、ST806において、誤差評価関数
Eの値が誤差評価関数最大値Maxを越えているかどう
かの判定を行う。越えていればST807に進み、越え
ていなければST807をスキップしてST808に進
む。ST807では、indexとMaxとposit
ion1とposition2の更新が行われる。即
ち、誤差評価関数最大値MaxをST805にて計算さ
れた誤差評価関数Eに更新し、indexをidxに更
新し、position1を第1のパルスの位置p1に
更新し、position2を第2のパルスの位置p2
に更新する。
【0098】次に、ST808において、ループ変数j
とインデックス番号idxをそれぞれインクリメントす
る。ループ変数jをインクリメントすることによって第
2のパルスの位置を動かし、次のインデックス番号の雑
音符号ベクトルを評価することになる。
【0099】次に、ST809において、ループ変数j
が第2のパルスの位置候補の総数NUM2c未満かどう
かのチェックを行う。図5に示す部分的代数符号帳で
は、NUM2c=4である。ループ変数jがNUM2c
未満の場合はjのループを繰り返すためにST804に
戻る。ループ変数jがNUM2cに達していれば、jの
ループは終了しST810に進む。
【0100】ST810では、ループ変数iのインクリ
メントが行われる。ループ変数iをインクリメントする
ことによって第1のパルスの位置を動かし、次のインデ
ックス番号の雑音符号ベクトルを評価することになる。
【0101】次に、ST811において、ループ変数i
が第1のパルスの位置候補の総数NUM1c未満かどう
かのチェックを行う。図5に示した部分的代数符号帳で
は、NUM1c=3である。ループ変数iがNUM1c
未満の場合はiのループを繰り返すためにST802に
戻る。ループ変数iがNUM1cに達していれば、iの
ループは終了しST812に進む。ST812に進んだ
時点で図5(c)の探索は終了し、全ての探索が終了す
る。
【0102】最後に、ST812において、探索結果で
あるindexが出力される。indexに対応する2
本のパルス位置position1とposition
2は出力する必要はないが、局部復号用に使用すること
ができる。なお、各パルスの極性(+か−か)は、式
(1)におけるベクトルxHと合わせることにより(式
(1)におけるxHとcの相関が正のときのみを考える
ことにより)、予め決定しておくことが可能であるの
で、上記実施の形態では省略している。
【0103】以下に図9を参照して図5の符号帳を用い
た上記実施の形態における雑音符号ベクトル生成方法
(復号化方法)の処理の流れを説明する。図9では、パ
ルスの極性(+、−)は別途復号化されること想定して
パルスの位置のみを復号化する場合について具体的に示
している。
【0104】まず、ST901において、符号器から受
け取った雑音符号ベクトルのインデックスindexが
IDX1未満かどうかをチェックする。IDX1は図5
の符号帳における(a)の部分の符号帳サイズで、図6
のST601における時点でのidxの値である。より
具体的にはIDX1=32×4=128である。ind
exがIDX1未満であれば、2本のパルス位置は図5
(a)で表現される部分であるので、ST602に進
む。indexがIDX1以上である場合は、図5
(b)又は(c)の部分になるのでさらにチェックを行
うため、ST905に進む。
【0105】ST902では、indexをNum2a
で割った商idx1を求める。idx1は第1のパルス
のインデックス番号となる。ST902においてint
()は( )内の整数部を求める関数である。
【0106】次に、ST903において、indexを
Num2aで割った余りidx2を求める。idx2は
第2のパルスのインデックス番号となる。
【0107】次に、ST904において、ST902で
求められたidx1を用いた第1のパルスの位置pos
ition1を、ST903で求められたidx2を用
いて第2のパルスの位置position2を、それぞ
れ図5(a)の符号帳を用いて決定する。決定されたp
osition1とposition2はST914で
用いられる。
【0108】ST901でindexがIDX1以上で
ある場合は、ST905に進む。ST905では、in
dexがIDX2未満かどうかをチェックする。IDX
2は図5の符号帳における(a)の部分と(b)の部分
を合わせた符号帳サイズで、図6のST801における
時点でのidxの値である。より具体的にはIDX2=
32×4+31×4=252である。indexがID
X2未満であれば、2本のパルス位置は図5(b)で表
現される部分であるので、ST906に進む。inde
xがIDX2以上である場合は、図5(c)で表現され
る部分であるので、ST910に進む。
【0109】ST906では、indexからIDX1
を減じて、ST907に進む。ST907では、IDX
1減算後のindexをNum1bで割った商idx2
を求める。このidx2は第2のパルスのインデックス
番号となる。ST907においてint( )は( )
内の整数部を求める関数である。
【0110】次に、ST908において、IDX1減算
後のindexをNum1bで割った余りidx1を求
める。このidx1は第1のパルスのインデックス番号
となる。
【0111】次に、ST909において、ST907で
求められたidx2を用いた第2のパルスの位置pos
ition2を、ST908で求められたidx1を用
いて第1のパルスの位置position1を、それぞ
れ図5(b)の符号帳を用いて決定する。決定されたp
osition1とposition2はST914で
用いられる。
【0112】ST905でindexがIDX2以上で
ある場合は、ST910に進む。ST910では、in
dexからIDX2を減じて、ST911に進む。ST
911では、IDX2減算後のindexをNum2c
で割った商idx1を求める。このidx1は第1のパ
ルスのインデックス番号となる。ST911においてi
nt( )は( )内の整数部を求める関数である。
【0113】次に、ST912において、IDX2減算
後のindexをNum2cで割った余りidx2を求
める。このidx2は第2のパルスのインデックス番号
となる。
【0114】次に、ST913において、ST911で
求められたidx1を用いた第1のパルスの位置pos
ition1を、ST912で求められたidx2を用
いて第2のパルスの位置position2を、それぞ
れ図5(c)の符号帳を用いて決定する。決定されたp
osition1とposition2はST914で
用いられる。
【0115】ST914では、第1のパルスの位置po
sition1と第2のパルスの位置position
2とを用いて雑音符号ベクトルcode[ ]を生成す
る。即ち、code[position1]とcode
[position2]以外は0であるベクトルを生成
する。code「position1」とcode「p
osition2」は別途復号されている極性sign
1とsign2によって+1又は1となる(sign1
及びsign2は+1又は1の値をとる)。code
[ ]が復号される雑音符号ベクトルである。
【0116】次に、パルス数が3本である部分的代数符
号帳の構成例を図10に示す。
【0117】図10における構成例は、3本のうち少な
くとも2本は近接した位置に配置されるようにパルス探
索位置を限定する構成を採る。この構成に対応する符号
帳を図11に示す。
【0118】図10を用いて以下に説明を加える。第1
のパルス発生器1001は、例えば図11(a)のパル
ス番号1の欄に示されるような予め定められた位置候補
の一つに第1のパルスを立て、加算器1005に出力す
る。また同時に、第1のパルス発生器1001は、第1
のパルスを立てた位置情報をパルス位置限定器1002
に出力する。パルス位置限定器1002は、第1のパル
ス発生器1001から第1のパルスの位置情報を入力
し、その位置を基準にして第2のパルスの位置候補を決
定する。第2のパルスの位置候補は例えば図11(a)
のパルス番号2の欄に示されるように第1のパルスの位
置(=P1)からの相対表現で表される。
【0119】パルス位置限定器1002は、第2のパル
ス位置の候補を第2のパルス発生器1003へ出力す
る。第2のパルス発生器1003は、パルス位置限定器
1002から入力された第2のパルスの位置候補の一つ
に第2のパルスを立て、加算器1005へ出力する。第
3のパルス発生器1004は、例えば図11(a)のパ
ルス番号3の欄に示されるような予め定められた位置候
補の一つに第3のパルスを立て、加算器1005に出力
する。加算器1005は、1001、1003、100
4の各パルス発生器から出力された合計3つのインパル
スベクトルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成
る雑音符号ベクトルを切換スイッチ1031に出力す
る。
【0120】第1のパルス発生器1006は、例えば図
11(d)のパルス番号1の欄に示されるような予め定
められた位置候補の一つに第1のパルスを立て、加算器
1010に出力する。また同時に、第1のパルス発生器
1006は、第1のパルスを立てた位置情報をパルス位
置限定器1007に出力する。パルス位置限定器100
7は、第1のパルス発生器1006から第1のパルスの
位置情報を入力し、その位置を基準として第3のパルス
の位置候補を決定する。第3のパルスの位置候補は例え
ば図11(d)のパルス番号3の欄に示されるように第
1のパルスの位置(=P1)からの相対表現で表され
る。
【0121】パルス位置限定器1007は、第3のパル
ス位置の候補を第3のパルス発生器1008へ出力す
る。第3のパルス発生器1008は、パルス位置限定器
1007から入力された第3のパルスの位置候補の一つ
に第3のパルスを立て、加算器1010へ出力する。第
2のパルス発生器1009は、例えば図11(d)のパ
ルス番号2の欄に示されるような予め定められた位置候
補の一つに第2のパルスを立て、加算器1010に出力
する。加算器1010は、1006、1008、100
9の各パルス発生器から出力された合計3つのインパル
スベクトルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成
る雑音符号ベクトルを切換スイッチ1031に出力す
る。
【0122】第3のパルス発生器1011は、例えば図
11(b)のパルス番号3の欄に示されるような予め定
められた位置候補の一つに第3のパルスを立て、加算器
1015に出力する。第2のパルス発生器1012は、
例えば図11(b)のパルス番号2の欄に示されるよう
な予め定められた位置候補の一つに第2のパルスを立
て、加算器1015に出力する。また同時に、第2のパ
ルス発生器1012は、第2のパルスを立てた位置をパ
ルス位置限定器1013に出力する。パルス位置限定器
1013は、第2のパルス発生器1012から第2のパ
ルスの位置を入力し、その位置を基準として第1のパル
スの位置候補を決定する。第1のパルスの位置候補は例
えば図11(b)のパルス番号1の欄に示されるように
第2のパルスの位置(=P2)からの相対表現で表され
る。
【0123】パルス位置限定器1013は、第1のパル
スの位置候補を第1のパルス発生器1014へ出力す
る。第1のパルス発生器1014は、パルス位置限定器
1013から入力された第1のパルスの位置候補の一つ
に第1のパルスを立て、加算器1015へ出力する。加
算器1015は、1011、1012、1014の各パ
ルス発生器から出力された合計3つのインパルスベクト
ルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成る雑音符
号ベクトルを切換えスイッチ1031に出力する。
【0124】第1のパルス発生器1016は、例えば図
11(g)のパルス番号1の欄に示されるような予め定
められた位置候補の一つに第1のパルスを立て、加算器
1020に出力する。第2のパルス発生器1017は、
例えば図11(g)のパルス番号2の欄に示されるよう
な予め定められた位置候補の一つに第2のパルスを立
て、加算器1020に出力する。また同時に、第2のパ
ルス発生器1017は、第2のパルスを立てた位置をパ
ルス位置限定器1018に出力する。パルス位置限定器
1018は、第2のパルス発生器1017から第2のパ
ルスの位置を入力し、その位置を基準として第3のパル
スの位置候補を決定する。第3のパルスの位置候補は例
えば図11(g)のパルス番号3の欄に示されるように
第2のパルスの位置(=P2)からの相対表現で表され
る。
【0125】パルス位置限定器1018は、第3のパル
スの位置候補を第3のパルス発生器1019へ出力す
る。第3のパルス発生器1019は、パルス位置限定器
1018から入力された第3のパルスの位置候補の一つ
に第3のパルスを立て、加算器1020へ出力する。加
算器1020は、1016、1017、1019の各パ
ルス発生器から出力された合計3つのインパルスベクト
ルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成る雑音符
号ベクトルを切換スイッチ1031に出力する。
【0126】第2のパルス発生器1021は、例えば図
11(e)のパルス番号2の欄に示されるような予め定
められた位置候補の一つに第2のパルスを立て、加算器
1025に出力する。第3のパルス発生器1024は、
例えば図11(e)のパルス番号3の欄に示されるよう
な予め定められた位置候補の一つに第3のパルスを立
て、加算器1025に出力する。また同時に、第3のパ
ルス発生器1024は、第3のパルスを立てた位置をパ
ルス位置限定器1023に出力する。パルス位置限定器
1023は、第3のパルス発生器1024から第3のパ
ルスの位置を入力し、その位置を基準として第1のパル
スの位置候補を決定する。第1のパルスの位置候補は例
えば図11(e)のパルス番号1の欄に示されるように
第3のパルスの位置(=P3)からの相対表現で表され
る。
【0127】パルス位置限定器1023は、第1のパル
スの位置候補を第1のパルス発生器1022へ出力す
る。第1のパルス発生器1022は、パルス位置限定器
1023から入力された第1のパルスの位置候補の一つ
に第1のパルスを立て、加算器1025へ出力する。加
算器1025は、1021、1022、1024の各パ
ルス発生器から出力された合計3つのインパルスベクト
ルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成る雑音符
号ベクトルを切換スイッチ1031に出力する。
【0128】第1のパルス発生器1026は、例えば図
11(h)のパルス番号1の欄に示されるような予め定
められた位置候補の一つに第1のパルスを立て、加算器
1030に出力する。第3のパルス発生器1029は、
例えば図11(h)のパルス番号3の欄に示されるよう
な予め定められた位置候補の一つに第3のパルスを立
て、加算器1030に出力する。また同時に、第3のパ
ルス発生器1029は、第3のパルスを立てた位置をパ
ルス位置限定器1028に出力する。パルス位置限定器
1028は、第3のパルス発生器1029から第3のパ
ルスの位置を入力し、その位置を基準として第2のパル
スの位置候補を決定する。第2のパルスの位置候補は、
例えば図11(h)のパルス番号2の欄に示されるよう
に第3のパルスの位置(=P3)からの相対表現で表さ
れる。
【0129】パルス位置限定器1028は、第2のパル
スの位置候補を第2のパルス発生器1027へ出力す
る。第2のパルス発生器1027は、パルス位置限定器
1028から入力された第2のパルスの位置候補の一つ
に第2のパルスを立て、加算器1030へ出力する。加
算器1030は、1026、1027、1029の各パ
ルス発生器から出力された合計3つのインパルスベクト
ルのベクトル加算を行い、3本のパルスから成る雑音符
号ベクトルを切換スイッチ1031に出力する。
【0130】切換スイッチ1031は、1005、10
10、1015、1020、1025、1030の各加
算器から入力される、合計6種類の雑音符号ベクトルの
中から1つを選び、雑音符号ベクトル1032を出力す
る。この選択は外部からの制御によって指定される。
【0131】なお、図5及び図11においては、相対位
置で表現されるパルスがフレームからはみ出す場合を想
定して、図5(c)や図11(c)(f)(i)を設け
ているが、絶対位置で表現されるパルスの位置候補の範
囲がフレームの前方に偏っているために相対位置で表現
されるパルスがフレームからはみ出すことが有り得ない
場合には、これらの部分(図5(c)など)は省略可能
である。
【0132】(実施の形態2)図12は、実施の形態2
に係る雑音符号ベクトル生成器を備えた音声符号化装置
を示すブロック図である。同図に示す音声符号化装置
は、前処理器1201、LPC分析器1202、LPC
量子化器1203、適応符号帳1204、乗算器120
5、部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成る雑音
符号帳1206、乗算器1207、加算器1208、L
PC合成フィルタ1209、加算器1210、聴覚重み
づけ器1211、誤差最小化器1212を備える。
【0133】この音声符号化装置において、入力音声デ
ータは、音声信号をA/D変換して得られるディジタル
信号であり、処理単位時間(フレーム)毎に前処理器1
201に入力される。前処理器1201は、入力音声デ
ータを主観的に高品質化したり符号化に適した状態の信
号に変換するための処理を行うもので、例えば直流成分
をカットするためのハイパスフィルタ処理や音声信号の
特徴を強調するようなプリエンファシス処理などを行
う。
【0134】前処理後の信号は、LPC分析器1202
と加算器1210とに出力される。LPC分析器120
2は、前処理器1201から入力した信号を用いてLP
C分析(線形予測分析)を行い、得られたLPC(線形
予測係数)をLPC量子化器1203に出力する。LP
C量子化器1203は、LPC分析器1202から入力
したLPCの量子化を行い、量子化LPCをLPC合成
フィルタ1209へ出力し、量子化LPCの符号化デー
タを伝送路を通じて復号器側へ出力する。
【0135】適応符号帳1204は、過去に生成した励
振ベクトル(加算器1208から出力されるベクトル)
のバッファであり、誤差最小化器1212によって指定
された位置から適応符号ベクトルを切り出して乗算器1
205へ出力する。乗算器1205は、適応符号帳12
04から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクト
ル利得を乗じて加算器1208へ出力する。適応符号ベ
クトル利得は、誤差最小化器によって指定される。
【0136】部分的代数符号帳とランダム符号帳から成
る雑音符号帳1206は、後述する図14に示す構成を
有した符号帳であり、少なくとも2本のパルスの位置が
近接している数本のパルスから成る雑音符号ベクトル又
はスパース率(フレーム全体のサンプル数に対する振幅
ゼロのサンプル数の割合)90%程度以下の雑音符号ベ
クトルのいずれかを乗算器1207へ出力する。
【0137】乗算器1207は、部分的代数符号帳とラ
ンダム符号帳とから成る雑音符号帳1206から出力さ
れた雑音符号ベクトルに雑音符号ベクトル利得を乗じて
加算器1208へ出力する。加算器1208は、乗算器
1205から出力された適応符号ベクトル利得乗算後の
適応符号ベクトルと乗算器1207から出力された雑音
符号ベクトル利得乗算後の雑音符号ベクトルとのベクト
ル加算を行うことにより励振ベクトルを生成し、適応符
号帳1204とLPC合成フィルタ1209とに出力す
る。
【0138】適応符号帳1204へ出力された励振ベク
トルは、適応符号帳1204を更新するのに用いられ、
LPC合成フィルタ1209に出力された励振ベクトル
は合成音声を生成するために用いられる。LPC合成フ
ィルタ1209は、LPC量子化器1203から出力さ
れた量子化LPCを用いて構成される線形予測フィルタ
であって、加算器1208から出力された励振ベクトル
を用いてLPC合成フィルタを駆動し、合成信号を加算
器1210に出力する。加算器1210は、前処理器1
201から出力された前処理後の入力音声信号とLPC
合成フィルタ1209から出力された合成信号との差分
(誤差)信号を計算し、聴覚重みづけ器1211に出力
する。
【0139】聴覚重みづけ器1211は、加算器121
0から出力される差分信号を入力として、聴覚的な重み
づけを行い、誤差最小化器1212へ出力する。誤差最
小化器1212は、聴覚重みづけ器1211から出力さ
れた聴覚重みづけ後の差分信号を入力として、例えばそ
の2乗和が最小となるように適応符号帳1204から適
応符号ベクトルを切り出す位置と部分的代数符号帳とラ
ンダム符号帳とから成る雑音符号帳1206から生成す
る雑音符号ベクトルと乗算器1205で乗じる適応符号
ベクトル利得と乗算器1207で乗じる雑音符号ベクト
ル利得との値を調整し、各々を符号化し音源パラメータ
符号化データ1214として伝送路を通じて復号器側に
出力する。
【0140】図13は、実施の形態2にかかる雑音符号
ベクトル生成器を備えた音声復号化装置を示すブロック
図である。同図に示す音声復号化装置は、LPC復号器
1301、音源パラメータ復号器1302、適応符号帳
1303、乗算器1304、部分的代数符号帳とランダ
ム符号帳とから成る雑音符号帳1305、乗算器130
6、加算器1307、LPC合成フィルタ1308、後
処理器1309を備える。
【0141】この音声復号化装置において、伝送路を通
じてLPC符号化データと音源パラメータ符号化データ
がフレーム単位でLPC復号器1301と音源パラメー
タ復号器1302とにそれぞれ入力される。LPC復号
器1301は、量子化LPCを復号してLPC合成フィ
ルタ1308に出力する。後処理器1309で量子化L
PCを使用する場合は、後処理器1309にも同時に量
子化LPCがLPC復号器1301から出力される。音
源パラメータ復号器1302は、適応符号ベクトルを切
り出す位置情報と、適応符号ベクトル利得と、雑音符号
ベクトルを指定するインデックス情報と、雑音符号ベク
トル利得とを、適応符号帳1303と、乗算器1304
と、部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成る雑音
符号帳1305と、乗算器1306とにそれぞれ出力す
る。
【0142】適応符号帳1303は、過去に生成した励
振ベクトル(加算器1307から出力されるベクトル)
のバッファであり、音源パラメータ復号器1302から
入力した切り出し位置から適応符号ベクトルを切り出し
て乗算器1304に出力する。乗算器1304は、適応
符号帳1303から出力された適応符号ベクトルに、音
源パラメータ復号器1302から入力した適応符号ベク
トル利得を乗じて加算器1307へ出力する。
【0143】部分的代数符号帳とランダム符号帳とから
成る雑音符号帳1305は、図14に示す構成を有した
雑音符号帳であり、図12の1206に示したものと同
一の雑音符号帳であり、音源パラメータ復号器1302
から入力したインデックスで指定される少なくとも2本
のパルスの位置が近接している数本のパルスから成る雑
音符号ベクトル又はスパース率90%程度以下の雑音符
号ベクトルのいずれかを乗算器1306へ出力する。
【0144】乗算器1306は、部分的代数符号帳から
出力された雑音符号ベクトルに、音源パラメータ復号器
1302から入力される雑音符号ベクトル利得を乗じ
て、加算器1306へ出力する。加算器1307は、乗
算器1304から出力される適応符号ベクトル利得乗算
後の適応符号ベクトルと、乗算器1306から出力され
た雑音符号ベクトル利得乗算後の雑音符号ベクトルとの
ベクトル加算を行うことにより励振ベクトルを生成し、
適応符号帳1303とLPC合成フィルタ1308とに
出力する。
【0145】適応符号帳1303へ出力された励振ベク
トルは、適応符号帳1303を更新する場合に用いら
れ、LPC合成フィルタ1308に出力された励振ベク
トルは、合成音声を生成するために用いられる。LPC
合成フィルタ1308は、LPC復号器1301から出
力された量子化LPCを用いて構成される線形予測フィ
ルタであって、加算器1307から出力された励振ベク
トルを用いてLPC合成フィルタを駆動し、合成信号を
後処理器1309に出力する。
【0146】後処理器1309は、LPC合成フィルタ
1308から出力される合成音声に対して、ホルマント
強調処理やピッチ強調処理やスペクトル傾斜補正処理な
どから成るポストフィルタ処理や定常的な背景雑音を聞
きやすくするための処理など主観的品質を改善するため
の処理を行い、復号音声データとして出力する。
【0147】図14に本発明の実施の形態2にかかる雑
音符号ベクトル生成装置の構成を示す。同図に示す雑音
符号ベクトル生成装置は、実施の形態1に示した部分的
代数符号帳1401とランダム符号帳1402を備え
る。
【0148】部分的代数符号帳1401は、2本以上の
単位パルスから構成される少なくとも2本のパルスが近
接している雑音符号ベクトルを生成し、切換えスイッチ
1403に出力する。部分的代数符号帳1401の雑音
符号ベクトルの生成方法は実施の形態1に具体的に示さ
れている。
【0149】ランダム符号帳1402は、部分的代数符
号帳1401から生成される雑音符号ベクトルよりも多
いパルス本数から成る雑音符号ベクトルを格納してお
り、格納している雑音符号ベクトルの中から一つのベク
トルを選んで切換スイッチ1403に出力する。
【0150】ランダム符号帳1402は、複数のチャン
ネルから構成する方が単独の符号帳を用いるよりも演算
量、メモリ量の面で有利である。また、2本のパルスが
接近しているような雑音符号ベクトルは部分的代数符号
帳1401によって生成できるため、全てのパルスが接
近していないようなフレーム全体に均などにパルスが立
っている雑音符号ベクトルをランダム符号帳1402に
格納することによって、無声子音や定常雑音に対する性
能を改善することができる。
【0151】また、ランダム符号帳1401が格納する
雑音符号ベクトルのパルス本数は、フレーム長が80サ
ンプルの場合で、演算量を少なくするためには、8〜1
6本程度にすることが好ましい。この場合、ランダム符
号帳1401を2チャンネル構成にすると、各チャンネ
ル4〜8本程度のパルスから成るベクトルを格納すれば
良い。また、この様なスパースベクトルにおいて各パル
スの振幅を+1か−1にすることにより、さらに演算
量、メモリ量の節約を図ることも可能である。
【0152】切換スイッチ1403は、外部からの制御
によって(例えば本雑音符号ベクトルを符号化器に用い
る場合はターゲットとの誤差最小化を行うブロックから
制御を受け、復号化器に用いる場合は復号した雑音符号
ベクトルのインデックスによって制御される)部分的代
数符号帳1401から出力された雑音符号ベクトルとラ
ンダム符号帳1402から出力された雑音符号ベクトル
とのどちらかを選択して、雑音符号ベクトル生成器の出
力雑音符号ベクトル1404として出力する。
【0153】ここで、ランダム符号帳1402から出力
される雑音符号ベクトルと、部分的代数符号帳1401
から出力される雑音符号ベクトルの割合(ランダム:代
数)は、1:1〜2:1、すなわちランダム50〜66
%、代数34〜50%であることが望ましい。
【0154】以下に図15を参照して上記実施の形態に
おける雑音符号ベクトル生成方法(符号化方法、雑音符
号帳探索方法)の処理の流れについて説明する。まず、
ST1501において部分的代数符号帳の探索を行う。
具体的な探索方法の詳細については実施の形態1に示さ
れるように、式(1)の最大化を行うことによって実現
される。部分的代数的符号帳のサイズはIDXaであ
り、本ステップでは、部分的代数符号帳の中からの最適
候補のインデックスindex(0≦index<ID
Xa)が決定される。
【0155】次に、ST1502においてランダム符号
帳の探索を行う。ランダム符号帳の探索はCELP符号
化器で一般に行われてる方法を用いて行う。具体的に
は、式(1)に示される評価式をランダム符号帳に格納
されている全ての雑音符号ベクトルに対して計算し、最
大となるベクトルに対するインデックスindexを決
定する。ただし、既にST1501において、式(1)
の最大化が行われているので、ST1501で決定され
た式(1)の最大値を上回る雑音符号ベクトルが存在す
る場合のみ、ST1501で決定されたindexを新
たなインデックスindex(IDXa≦index<
(IDXa+IDXr))に更新する。ST1501で
決定された式(1)の最大値を上回る雑音符号ベクトル
がランダム符号帳に格納されていない場合は、ST15
01で決定された符号化データ(インデックスinde
x)を雑音符号ベクトルの符号化情報として出力する。
【0156】以下に図16を参照して上記実施の形態に
おける雑音符号ベクトル生成方法(復号化方法)の処理
の流れを説明する。
【0157】まずST1601において、符号器から伝
送され復号された雑音符号ベクトルの符号化情報ind
exがIDXa未満かどうかを判定する。IDXaは部
分的雑音符号帳のサイズである。本雑音符号ベクトル生
成器は、サイズIDXaの部分的代数符号帳とサイズI
DXrのランダム符号帳とから成る雑音符号帳から雑音
符号ベクトルを生成しており、本雑音符号帳はインデッ
クスが0〜(IDXa−1)に部分的代数符号帳を、I
DXa〜(IDXa+IDXr−1)にランダム符号帳
を備えている。したがって、受け取ったindexがI
DXa未満であれば部分的代数符号帳によって雑音符号
ベクトルが生成され、IDXa以上((IDXa+ID
Xr)未満)であればランダム符号帳によって雑音符号
ベクトルが生成されることになる。本ステップでind
exがIDXa未満であれば、ST1602に進み、I
DXa以上であればST1604に進む。
【0158】ST1602では、部分的代数符号帳パラ
メータの復号が行われる。具体的な復号方法は、実施の
形態1に示されている。例えばパルスが2本の場合はイ
ンデックスindexから第1のパルスの位置posi
tion1と第2のパルスの位置position2と
が復号される。また、パルスの極性情報もindexに
含まれる場合は、第1のパルスの極性sign1と第2
のパルスの極性sign2も併せて復号される。ここで
sign1及びsign2は+1か−1である。
【0159】次にST1603において、復号した部分
的代数符号帳パラメータから雑音符号ベクトルが生成さ
れる。具体的には、例えばパルスが2本の場合はpos
ition1の位置に極性がsign1で振幅が1のパ
ルスを立て、position2の位置に極性がsig
n2で振幅が1のパルスを立て、それ以外の点は全て0
としたベクトルcode[0〜Num−1]を雑音符号ベク
トルとして出力する。ここで、Numはフレーム長又は
雑音符号ベクトル長(サンプル)である。
【0160】一方、ST1601において、index
がIDXa以上であった場合は、ST1604に進む。
ST1604において、indexからIDXaを減じ
る。これは単にindexを0〜IDXr−1の範囲に
変換するためである。ここでIDXrはランダム符号帳
のサイズである。
【0161】次にST1605において、ランダム符号
帳パラメータの復号が行われる。具体的には、例えば2
チャンネル構成のランダム符号帳の場合第1チャンネル
のランダム符号帳インデックスindexR1と第2チ
ャンネルのランダム符号帳インデックスindexR2
をindexから復号する。また、indexに各チャ
ンネルの極性情報が含まれる場合は第1チャンネルの極
性sign1と第2チャンネルの極性sign2も併せ
て復号される。sign1及びsign2は+1又は1
である。
【0162】次にST1606において、復号したラン
ダム符号帳パラメータから雑音符号ベクトルが生成され
る。具体的には、例えばランダム符号帳が2チャンネル
構成の場合は第1チャンネルRCB1からRCB1[i
ndexR1][0〜Num−1]を、第2チャンネル
RCB2からRCB2[indexR2][0〜Num
−1]をそれぞれ取り出し、2つのベクトルを加算した
ものを雑音符号ベクトルcode[0〜Num−1]と
して出力する。ここで、Numはフレーム長又は雑音符
号ベクトル長(サンプル)である。
【0163】(実施の形態3)図17は、実施の形態3
に係る雑音符号ベクトル生成器を備えた音声符号化装置
を示したブロック図である。同図に示す音声符号化装置
は、前処理器1701、LPC分析器1702、LPC
量子化器1703、適応符号帳1704、乗算器170
5、部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成る雑音
符号帳1706、乗算器1707、加算器1708、L
PC合成フィルタ1709、加算器1710、聴覚重み
づけ器1711、誤差最小化器1712、モード判定器
1713を備える。
【0164】この音声符号化装置においては、入力音声
データは、音声信号をA/D変換して得られるディジタ
ル信号であり、処理単位時間(フレーム)毎に前処理器
1701に入力される。前処理器1701は、入力音声
データを主観的に高品質化したり符号化に適した状態の
信号に変換するための処理を行うもので、例えば直流成
分をカットするためのハイパスフィルタ処理や音声信号
の特徴を強調するようなプリエンファシス処理などを行
う。
【0165】前処理後の信号は、LPC分析器1702
と加算器1710とに出力される。LPC分析器170
2は、前処理器1701から入力した信号を用いてLP
C分析(線形予測分析)を行い、得られたLPC(線形
予測係数)をLPC量子化器1703に出力する。LP
C量子化器904は、LPC分析器903から入力した
LPCの量子化を行い、量子化LPCをLPC合成フィ
ルタ1709及びモード判定器1713へ出力し、量子
化LPCの符号化データを伝送路を通じて復号器側へ出
力する。
【0166】モード判定器1713は、入力した量子化
LPCの動的及び静的特徴を利用するなどして音声区間
と非音声区間あるいは有声区間と無声区間の切り分け
(モード判定)を行い、判定結果を部分的代数符号帳と
ランダム符号帳とから成る雑音符号帳1716に出力す
る。より具体的には、量子化LPCの動的特徴を用いる
ことにより音声区間/非音声区間の切り分けを行い、量
子化LPCの静的特徴を用いることにより有声/無声区
間の切り分けを行う。量子化LPCの動的特徴としては
フレーム間の変動量や過去に非音声区間と判定された区
間における平均的な量子化LPCと現フレームにおける
量子化LPCとの距離(差)などを用いることができ
る。また、量子化LPCの静的特徴としては1次の反射
係数などを用いることができる。
【0167】なお、量子化LPCはLSPや反射係数や
LPC予測残差パワなど他の領域のパラメータに変換す
ることによってより有効に利用できる。また、モード情
報を伝送することが可能な場合は、量子化LPCのみか
らモード判定を行うのではなく、入力音声データを分析
して得られる様々なパラメータを利用してより正確かつ
細かいモード判定を行うこともできる。この場合、モー
ド情報は符号化されてLPC符号化データ1714及び
音源パラメータ符号化データ1715とともに伝送路を
通じて復号器側に出力される。
【0168】適応符号帳1704は、過去に生成した励
振ベクトル(加算器1708から出力されるベクトル)
のバッファであり、誤差最小化器1712によって指定
された位置から適応符号ベクトルを切り出して乗算器1
705へ出力する。乗算器1705は、適応符号帳17
04から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクト
ル利得を乗じて加算器1708へ出力する。
【0169】適応符号ベクトル利得は、誤差最小化器に
よって指定される。部分的代数符号帳とランダム符号帳
から成る雑音符号帳1706は、モード判定器1713
から入力したモード情報によって部分的代数符号帳とラ
ンダム符号帳の比率が切り替わる雑音符号帳であり、図
9に示すように、モード情報によって部分的代数符号帳
のエントリ数とランダム符号帳のエントリ数が適応的に
制御される(切換えられる)構成を有しており、少なく
とも2本のパルスの位置が近接している数本のパルスか
ら成る雑音符号ベクトル又はスパース率(フレーム全体
のサンプル数に対する振幅ゼロのサンプル数の割合)9
0%程度以下の雑音符号ベクトルのいずれかを乗算器1
707へ出力する。
【0170】乗算器1707は、部分的代数符号帳とラ
ンダム符号帳とから成る雑音符号帳1706から出力さ
れた雑音符号ベクトルに雑音符号ベクトル利得を乗じて
加算器1708へ出力する。加算器1708は、乗算器
1705から出力された適応符号ベクトル利得乗算後の
適応符号ベクトルと乗算器1707から出力された雑音
符号ベクトル利得乗算後の雑音符号ベクトルとのベクト
ル加算を行うことにより励振ベクトルを生成し、適応符
号帳1704とLPC合成フィルタ1709とに出力す
る。
【0171】適応符号帳1704へ出力された励振ベク
トルは、適応符号帳1704を更新するのに用いられ、
LPC合成フィルタ1709に出力された励振ベクトル
は合成音声を生成するために用いられる。LPC合成フ
ィルタ1709は、LPC量子化器1703から出力さ
れた量子化LPCを用いて構成される線形予測フィルタ
であって、加算器1708から出力された励振ベクトル
を用いてLPC合成フィルタを駆動し、合成信号を加算
器1710に出力する。
【0172】加算器1710は、前処理器1701から
出力された前処理後の入力音声信号とLPC合成フィル
タ1709から出力された合成信号との差分(誤差)信
号を計算し、聴覚重みづけ器1711に出力する。聴覚
重みづけ器1711は、加算器1710から出力される
差分信号を入力として、聴覚的な重みづけを行い、誤差
最小化器1712へ出力する。
【0173】誤差最小化器1712は、聴覚重みづけ器
1711から出力された聴覚重みづけ後の差分信号を入
力として、例えばその2乗和が最小となるように適応符
号帳1704から適応符号ベクトルを切り出す位置と部
分的代数符号帳とランダム符号帳とから成る雑音符号帳
1706から生成する雑音符号ベクトルと、乗算器17
05で乗じる適応符号ベクトル利得と、乗算器1707
で乗じる雑音符号ベクトル利得との値を調整し、各々を
符号化し音源パラメータ符号化データとして伝送路を通
じて復号器側に出力する。
【0174】図18は、実施の形態3にかかる雑音符号
ベクトル生成器を備えた音声復号化装置を示す。同図に
示す音声復号化装置は、LPC復号器1801、音源パ
ラメータ復号器1802、適応符号帳1803、乗算器
1804、部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成
る雑音符号帳1805、乗算器1806、加算器180
7、LPC合成フィルタ1808、後処理器1809、
モード判定器1810を備える。
【0175】この音声復号化装置において、伝送路を通
じてLPC符号化データと音源パラメータ符号化データ
がフレーム単位でLPC復号器1801と音源パラメー
タ復号器1802とにそれぞれ入力される。LPC復号
器1801は、量子化LPCを復号してLPC合成フィ
ルタ1808及びモード判定器1810に出力する。後
処理器1809で量子化LPCを使用する場合は、後処
理器1809にも同時に量子化LPCがLPC復号器1
801から出力される。モード判定器1810は、図1
7のモード判定器1713と同一の構成であり、入力し
た量子化LPCの動的及び静的特徴を利用するなどして
音声区間と非音声区間あるいは有声区間と無声区間の切
り分け(モード判定)を行い、判定結果を部分的代数符
号帳とランダム符号帳とから成る雑音符号帳1805及
び後処理器1809に出力する。
【0176】より具体的には、量子化LPCの動的特徴
を用いることにより音声区間/非音声区間の切り分けを
行い、量子化LPCの静的特徴を用いることにより有声
/無声区間の切り分けを行う。量子化LPCの動的特徴
としてはフレーム間の変動量や過去に非音声区間と判定
された区間における平均的な量子化LPCと現フレーム
における量子化LPCとの距離(差)などを用いること
ができる。また、量子化LPCの静的特徴としては1次
の反射係数などを用いることができる。
【0177】なお、量子化LPCはLSPや反射係数や
LPC予測残差パワなど他の領域のパラメータに変換す
ることによってより有効利用できる。また、モード情報
を別情報として伝送することが可能な場合は、別途伝送
されるモード情報を復号し、復号モード情報を雑音符号
帳1805及び後処理器1809に出力する。
【0178】音源パラメータ復号器1802は、適応符
号ベクトルを切り出す位置情報と、適応符号ベクトル利
得と、雑音符号ベクトルを指定するインデックス情報
と、雑音符号ベクトル利得とを、適応符号帳1803
と、乗算器1804と、部分的代数符号帳と、ランダム
符号帳とから成る雑音符号帳1805と、乗算器180
6とにそれぞれ出力する。
【0179】適応符号帳1803は、過去に生成した励
振ベクトル(加算器1807から出力されるベクトル)
のバッファであり、音源パラメータ復号器1802から
入力した切り出し位置から適応符号ベクトルを切り出し
て乗算器1804に出力する。乗算器1804は、適応
符号帳1803から出力された適応符号ベクトルに、音
源パラメータ復号器1802から入力した適応符号ベク
トル利得を乗じて加算器1807へ出力する。
【0180】部分的代数符号帳とランダム符号帳とから
成る雑音符号帳1807は、図9に示す構成を有した雑
音符号帳であり、図17の1706に示したものと同一
の雑音符号帳であり、音源パラメータ復号器1802か
ら入力したインデックスで指定される少なくとも2本の
パルスの位置が近接している数本のパルスから成る雑音
符号ベクトル又はスパース率90%程度以下の雑音符号
ベクトルのいずれかを乗算器1806へ出力する。
【0181】乗算器1806は、部分的代数符号帳から
出力された雑音符号ベクトルに、音源パラメータ復号器
1802から入力される雑音符号ベクトル利得を乗じ
て、加算器1806へ出力する。加算器1807は、乗
算器1804から出力される適応符号ベクトル利得乗算
後の適応符号ベクトルと乗算器1806から出力された
雑音符号ベクトル利得乗算後の雑音符号ベクトルとのベ
クトル加算を行うことにより励振ベクトルを生成し、適
応符号帳1803とLPC合成フィルタ1808とに出
力する。
【0182】適応符号帳1803へ出力された励振ベク
トルは、適応符号帳1803を更新するのに用いられ、
LPC合成フィルタ1808に出力された励振ベクトル
は合成音声を生成するために用いられる。LPC合成フ
ィルタ1808は、LPC復号器1801から出力され
た量子化LPCを用いて構成される線形予測フィルタで
あって、加算器1807から出力された励振ベクトルを
用いてLPC合成フィルタを駆動し、合成信号を後処理
器1809に出力する。
【0183】後処理器1809は、LPC合成フィルタ
1808から出力される合成音声に対して、ホルマント
強調処理やピッチ強調処理やスペクトル傾斜補正処理な
どから成るポストフィルタ処理や定常的な背景雑音を聞
きやすくするための処理など主観的品質を改善するため
の処理を行い、復号音声データ1810として出力す
る。これらの後処理は、モード判定器1808から入力
するモード情報を用いて適応的に行われる。即ち、モー
ド毎に適した後処理を切替えて適用したり、後処理の強
弱を適応的に変化させる。
【0184】図19は、本発明の実施の形態3にかかる
雑音符号ベクトル生成装置の構成を示すブロック図であ
る。同図に示す雑音符号ベクトル生成器は、パルス位置
限定器制御器1901、部分的代数符号帳1902、ラ
ンダム符号帳エントリ数制御器1903、ランダム符号
帳1904を備える。
【0185】パルス位置限定器制御器1901は、外部
から入力されるモード情報に応じてパルス位置限定器の
制御信号を部分的代数符号帳1902に出力する。この
制御は部分的代数符号帳のサイズを(モードに応じて)
増減させるために行うもので、例えばモードが無声/定
常雑音モードのような場合は限定を強くする(パルス位
置の候補数を少なくする)ことによって部分的代数符号
帳のサイズを小さくする(その代わりにランダム符号帳
1904のサイズが大きくなるようにランダム符号帳エ
ントリ数制御器1903で制御を行う)。
【0186】このようにすることによって、無声部や定
常雑音部など数本のパルスから成る雑音符号ベクトルを
用いると主観的品質が劣化するような信号に対して性能
改善を図ることが可能となる。パルス位置限定器は部分
的代数符号帳1902に組み込まれており、その具体的
動作は実施の形態1に示されている。
【0187】部分的代数符号帳1902は、パルス位置
限定器制御器1901から入力した制御信号によって内
部に組み込まれたパルス位置限定器の動作が制御される
部分的代数符号帳であり、パルス位置限定器によるパル
ス位置候補の限定度合いにより符号帳サイズが増減す
る。部分的代数符号帳の具体的動作については実施の形
態1に示されている。本符号帳から生成される雑音符号
ベクトルは切換スイッチ1905に出力される。
【0188】ランダム符号帳エントリ数制御器1903
は、外部から入力されたモード情報に応じてランダム符
号帳1904のサイズを増減する制御を行う。本制御
は、パルス位置限定器制御器1901の制御と連動して
行われる。即ち、パルス位置限定器制御器1901によ
って部分的代数符号帳1902のサイズを増加させた場
合は、ランダム符号帳エントリ数制御器1903は、ラ
ンダム符号帳1904のサイズを減少させ、パルス位置
限定器制御器1901によって部分的代数符号帳190
2のサイズを減少させた場合は、ランダム符号帳エント
リ数制御器1903は、ランダム符号帳1904のサイ
ズを増加させるような制御を行う。そして、部分的代数
符号帳1902とランダム符号帳1904を合わせた総
エントリ数(本雑音符号ベクトル生成器における全符号
帳サイズ)は常に一定の値に保たれる。
【0189】ランダム符号帳1904は、ランダム符号
帳エントリ数制御器1903からの制御信号を入力して
指定されたサイズのランダム符号帳を用いて雑音符号ベ
クトルを生成し、切換スイッチ1905に出力する。こ
こで、ランダム符号帳1904は、複数の異なるサイズ
のランダム符号帳から構成されていても良いが、共用す
る1種類のある定められたサイズのランダム符号帳のみ
から構成されていてこれを部分的に使用することによっ
て複数サイズのランダム符号帳として使用する方がメモ
リ量の面から有効である。
【0190】また、ランダム符号帳1904は、1チャ
ンネル単独の符号帳でも良いが、2チャンネル以上の複
数チャンネルから構成される符号帳を用いた方が演算量
やメモリ量の面から有利である。
【0191】切換スイッチ1905は、外部からの制御
(本雑音符号ベクトル生成器を符号化器に用いる場合は
ターゲットベクトルとの誤差を最小化するブロックから
の制御信号、復号化器に用いる場合は復号した雑音符号
帳のパラメータ情報など)により、部分的代数符号帳1
902又はランダム符号帳1904から出力される雑音
符号ベクトルのどちらか一方を選択して、本雑音符号ベ
クトル生成器の出力雑音符号ベクトル1906として出
力する。
【0192】ここで、ランダム符号帳1904から出力
される雑音符号ベクトルと、部分的代数符号帳1902
から出力される雑音符号ベクトルの割合(ランダム:代
数)は、有声モードにおいては、0:1〜1:2、すな
わちランダム0〜34%、代数66〜100%であるこ
とが望ましい。また、上記割合(ランダム:代数)は、
非有声モードにおいては、2:1〜4:1、すなわちラ
ンダム66〜80%、代数20〜34%であることが望
ましい。
【0193】以下に図20を参照して上記実施の形態に
おける雑音符号ベクトル生成方法(符号化方法)の処理
の流れについて説明する。
【0194】まず、ST2001において、別途入力し
たモード情報に基づいて部分的代数符号帳とランダム符
号帳のサイズの設定を行う。このとき、部分的代数符号
帳のサイズの設定は実施の形態1に示される相対位置表
現されるパルスの位置候補数を増減することによって行
われる。
【0195】この相対位置表現されるパルスの増減は機
械的に行うことができ、相対位置が離れる部分から削減
することによって減少させる。より具体的には、相対位
置が{1、3、5、7}である場合{1、3、5}、
{1、3}、{1}というように位置候補数を減らす。
逆に増やす場合は{1}から{1、3}、{1、3、
5}というように増やす。
【0196】また、部分的代数符号帳とランダム符号帳
のサイズの総和が一定値になるように部分的代数符号帳
とランダム符号帳のサイズの設定が行われる。より具体
的には、有声(定常)部に対応するようなモードにおい
ては部分的代数符号帳のサイズ(比率)が大きく、無声
部や雑音部に対応するようなモードにおいてはランダム
符号帳のサイズ(比率)が大きくなるように、両符号帳
のサイズの設定を行う。
【0197】本ブロックにおいて、modeは入力した
モード情報、IDXaは部分的代数符号帳のサイズ(雑
音符号ベクトルエントリ数)、IDXrはランダム符号
帳サイズ(雑音符号ベクトルエントリ数)であり、ID
Xa+IDXr=一定値、である。また、ランダム符号
帳のエントリ数の設定は例えば参照するランダム符号帳
の範囲を設定することで実現できる。例えば2チャンネ
ルのランダム符号帳のサイズを128×128=163
84と64×64=4096とで切換えて使用するよう
な制御においては、各チャンネル128種類のベクトル
を格納する(インデックス0〜127)ランダム符号帳
をそれぞれ備え、探索するインデックスの範囲を0〜1
27と0〜63の2種類で切換えることにより簡単に実
現できる。
【0198】なお、この場合インデックス0〜127の
ベクトルが存在するベクトル空間とインデックス0〜6
3のベクトルが存在するベクトル空間とはできるだけ一
致していることが望ましく、インデックス0〜63のベ
クトルでインデックス64〜127のベクトルを全く表
現できない、即ちインデックス0〜63のベクトル空間
とインデックス64〜127のベクトル空間とが全く異
なると、上記のようなランダム符号帳サイズの変更はラ
ンダム符号帳の符号化性能を大きく劣化させる場合があ
るので、そのようなことを考慮してランダム符号帳を作
成する必要がある。
【0199】なお、部分的代数符号帳とランダム符号帳
のエントリ数の総和を一定に保つ場合は必然的に両符号
帳のサイズ設定の仕方(組合わせ)は数種類に限定され
るため、サイズ設定の制御とはこれら数種類の設定を切
換えることとなど価となる。本STにおいて、入力され
たモード情報modeから部分的代数符号帳サイズID
Xaとランダム符号帳サイズIDXrとが設定される。
【0200】次に、ST2002において、部分的代数
符号帳(サイズIDXa)とランダム符号帳(IDX
r)の中からターゲットベクトルとの誤差を最も小さく
する雑音符号ベクトルが選択され、そのインデックスを
求める。インデックスindexは例えば部分的代数符
号帳から雑音符号ベクトルが選択されれば0〜(IDX
a−1)、ランダム符号帳から選択されれば(IDXa
−1)〜(IDXa+IDXr−1)の範囲になるよう
に定められる。
【0201】次に、ST2003において、求められた
インデックスindexを符号化データとして出力す
る。indexはさらに必要に応じて伝送路に出力され
る形に符号化される。
【0202】以下に図21を参照して上記実施の形態に
おける雑音符号ベクトル生成方法(復号化方法)の処理
の流れについて説明する。
【0203】まず、ST2101において、別途復号さ
れたモード情報modeに基づいて部分的代数符号帳と
ランダム符号帳のサイズの設定を行う。具体的な設定の
方法は、図20を参照して説明した前述の通りである。
モード情報modeから部分的代数符号帳のサイズID
Xa及びランダム符号帳のサイズIDXrが設定され
る。
【0204】次に、ST2102において、部分的代数
符号帳又はランダム符号帳を用いて雑音符号ベクトルが
復号される。どちらの符号帳を用いて復号されるかは、
別途復号された雑音符号ベクトルのインデックスind
exの値によって決定され、0≦index<IDXa
の場合は、部分的代数符号帳から、IDXa≦inde
x<(IDXa+IDXr)の場合は、ランダム符号帳
から復号される。具体的には例えば実施の形態3にて図
16を参照して説明したようにして復号される。
【0205】なお、上記のようなインデックスの付与を
行うと、異なるモードで共有される雑音符号ベクトルの
エントリに対して異なるインデックスが付与され(即
ち、全く同じ形状を有する雑音符号ベクトルでもモード
が異なると異なるインデックスになってしまう)、伝送
路誤りが生じたときの影響を受けやすくなるので、これ
を回避するために異なるモードで共有される雑音符号ベ
クトルのエントリに対しては同じインデックスが付与さ
れるようにすると誤り耐性のある前記雑音符号ベクトル
生成装置を実現できる。一例を図22及び図23に示
す。
【0206】図22は、雑音符号帳サイズ32、(サ
ブ)フレーム長11サンプル以上、パルス数2の部分的
代数符号帳と2チャンネルランダムCBを組合わせた例
であり、(サブ)フレーム末尾においてパルスが近接す
るベクトルは考慮しないタイプである。
【0207】一方、図23は、雑音符号帳サイズ16、
(サブ)フレーム長8サンプル、パルス数2の部分的代
数符号帳と2チャンネルランダムCBを組合わせた例で
あり、(サブ)フレーム末尾においてパルスが近接する
ベクトルも考慮されているタイプである。
【0208】図22及び図23の両図において、1列目
の欄は第1のパルス又はランダム符号帳の第1チャンネ
ルを、2列目の欄は第2のパルス又はランダム符号帳の
第2チャンネルを、3列目の欄はそれぞれの組合わせに
対する雑音符号帳インデックスをそれぞれ示している。
【0209】また、両図の(a)はランダム符号帳の比
率が低く(エントリ数が多く)部分的代数符号帳の比率
が高い(エントリ数が多い)場合を、(b)はランダム
符号帳の比率が高く(エントリ数が多く)部分的代数符
号帳の比率が低い(エントリ数が少ない)場合をそれぞ
れ示しており、斜線の網掛けされたインデックスに対応
する雑音符号ベクトルのみが(a)と(b)で異なるよ
うになっている。
【0210】図22及び図23において、表中の数字
(インデックスを除く)は部分的代数符号帳におけるパ
ルス位置を、P1,P2は第1及び第2のパルス位置
を、Ra,Rbはランダム符号帳の第1及び第2チャン
ネルを、Ra,Rbに付した数字は両チャンネルに格納
されているランダム符号ベクトルの番号を、それぞれ示
している。図5の部分的代数符号帳に対応させると、図
23のインデックス0〜5及び図22のインデックス0
〜7が図5(a)に、図23のインデックス6〜9及び
図23のインデックス8〜15が図5(b)に、図23
のインデックス10〜11が図5(c)に、それぞれ対
応する(図22において図5(c)に対応する部分はな
い)。
【0211】図22及び図23の両図において、斜線で
網掛けされたインデックスは限定された範囲内で規則的
に並んでいることから、例えば復号する場合、図23
(a)のインデックス11以下では、図9を用いて説明
したように、復号し(IDX1=6,IDX2=1
0)、図23(b)ではインデックスが11以下でかつ
偶数である場合のみ図23(a)の場合と同じ復号を行
い、奇数である場合はインデックスを2で割った商をラ
ンダム符号帳に対応するインデックスと見立ててランダ
ム符号帳の各チャンネルのベクトル番号を復号すること
が可能である。
【0212】同様のことは図22においても言え、定め
られたインデックスの範囲内において規則的にインデッ
クスとランダム符号帳のベクトル番号を対応させること
ができる。また、符号化する場合も同様に考えてモード
の変化によってランダム符号帳と部分的代数符号帳とが
切り替わるインデックスの部分のみ別扱いして符号化す
ることが可能である。
【0213】このようにすることによって、一部のイン
デックスに対応する雑音符号ベクトルのみがモードの切
替えの影響を受けるようにできるので、伝送路誤りによ
ってモードが誤った場合の影響を最小限に抑えることも
可能である。この様な場合は、上記フロー図(図6、
9、15、16、20、21)を参照して説明した場合
と比べるとインデックスindexの付け方が変わる
が、基本的な符号帳探索方法は同じである。
【0214】このように、モード判定により代数符号帳
とランダム符号帳の利用割合を変化させることにより、
モード判定誤り時の品質劣化を抑えつつ、無声音声や背
景雑音に対する符号化性能を改善することができる。
【0215】(実施の形態4)本実施の形態では、音源
信号のパワを算出し、音声モードがノイズモードである
場合に音源信号のパワから平均パワを算出して、この平
均パワに基づいて所定のパルス位置候補の数を増減させ
る場合について説明する。
【0216】図24は、本発明の実施の形態4に係る音
声符号化装置の構成を示すブロック図である。図24に
示す音声符号化装置は、図17に示す音声符号化装置と
ほぼ同じ構成を有する。図24に示す構成においては、
音源信号から現パワを算出する現パワ算出器2402
と、モード判定器1713からのモード判定情報及び現
パワ算出器2402からの現パワに基づいて、音声モー
ドがノイズモードである場合に音源信号のパワから平均
パワを算出するノイズ区間平均パワ算出器2401とを
備える。
【0217】モード判定器1713は、実施の形態3で
説明したように、入力した量子化LPCの動的及び静的
特徴を利用するなどして音声区間と非音声区間あるいは
有声区間と無声区間の切り分け(モード判定)を行い、
判定結果を部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成
る雑音符号帳1716に出力する。また、モード判定器
1713からのモード情報は、ノイズ区間平均パワ算出
器2401に送られる。
【0218】一方、現パワ算出器2402では、音源信
号のパワを算出する。このようにして音源信号のパワを
監視する。この現パワ算出結果は、ノイズ区間平均パワ
算出器2401に送られる。
【0219】ノイズ区間平均パワ算出器2401では、
現パワ算出器2402からの算出結果とモード判定結果
に基づいてノイズ区間の平均パワを算出する。ノイズ区
間平均パワ算出器2401には、現パワ算出器2402
から逐次現パワの算出結果が入力される。そして、ノイ
ズ区間平均パワ算出器2401では、モード判定器17
13からノイズ区間であるとの情報が入力されたとき
に、入力された現パワの算出結果を用いてノイズ区間の
平均パワを算出する。
【0220】この平均パワの算出結果は、可変型部分代
数符号帳/ランダム符号帳1706に送られる。可変型
部分代数符号帳/ランダム符号帳1706では、平均パ
ワの算出結果に基づいて代数符号帳とランダム符号帳の
利用比率を制御する。この制御の方法については、実施
の形態3と同じである。
【0221】なお、ノイズ区間平均パワ算出器2401
では、算出されたノイズ区間平均パワと逐次入力される
現パワとの比較を行う。そして、ノイズ区間の平均パワ
が現パワよりも大きい場合には、平均パワ値に問題があ
ると考えられるので、ノイズ区間の平均パワを現パワに
更新する。これにより、より精度良く代数符号帳とラン
ダム符号帳の利用比率を制御することができる。
【0222】また、図25は、本発明の実施の形態4に
係る音声復号化装置の構成を示すブロック図である。図
25に示す音声復号化装置は、図18に示す音声復号化
装置とほぼ同じ構成を有する。図25に示す構成におい
ては、音源信号から現パワを算出する現パワ算出器25
02と、モード判定器1810からのモード判定情報及
び現パワ算出器2502からの現パワに基づいて、音声
モードがノイズモードである場合に音源信号のパワから
平均パワを算出するノイズ区間平均パワ算出器2501
とを備える。
【0223】モード判定器1810は、実施の形態3で
説明したように、入力した量子化LPCの動的及び静的
特徴を利用するなどして音声区間と非音声区間あるいは
有声区間と無声区間の切り分け(モード判定)を行い、
判定結果を部分的代数符号帳とランダム符号帳とから成
る雑音符号帳1805及び後処理器1809に出力す
る。また、モード判定器1810からのモード情報は、
ノイズ区間平均パワ算出器2501に送られる。
【0224】一方、現パワ算出器2502では、音源信
号のパワを算出する。このようにして音源信号のパワを
監視する。この現パワ算出結果は、ノイズ区間平均パワ
算出器2501に送られる。
【0225】ノイズ区間平均パワ算出器2501では、
現パワ算出器2502からの算出結果とモード判定結果
に基づいてノイズ区間の平均パワを算出する。ノイズ区
間平均パワ算出器2501には、現パワ算出器2502
から逐次現パワの算出結果が入力される。そして、ノイ
ズ区間平均パワ算出器2501では、モード判定器18
10からノイズ区間であるとの情報が入力されたとき
に、入力された現パワの算出結果を用いてノイズ区間の
平均パワを算出する。
【0226】この平均パワの算出結果は、可変型部分代
数符号帳/ランダム符号帳1805に送られる。可変型
部分代数符号帳/ランダム符号帳1805では、平均パ
ワの算出結果に基づいて代数符号帳とランダム符号帳の
利用比率を制御する。この制御の方法については、実施
の形態3と同じである。
【0227】なお、ノイズ区間平均パワ算出器2501
では、算出されたノイズ区間平均パワと逐次入力される
現パワとの比較を行う。そして、ノイズ区間の平均パワ
が現パワよりも大きい場合には、平均パワ値に問題があ
ると考えられるので、ノイズ区間の平均パワを現パワに
更新する。これにより、より精度良く代数符号帳とラン
ダム符号帳の利用比率を制御することができる。
【0228】ここで、ランダム符号帳から出力される雑
音符号ベクトルと、部分的代数符号帳から出力される雑
音符号ベクトルの割合(ランダム:代数)は、ノイズ区
間のレベルが大きい場合に、有声モードにおいては、
2:1、すなわちランダム約66%、代数約34%であ
ることが望ましい。また、上記割合(ランダム:代数)
は、非有声モードにおいては、ランダム約98%、代数
約2%であることが望ましい。
【0229】このように、ノイズ区間を監視してモード
判定により代数符号帳とランダム符号帳の利用割合を変
化させることにより、モード判定誤り時の品質劣化を抑
えつつ、無声音声や背景雑音に対する符号化性能を向上
させることができる。
【0230】なお、図24及び図25においては、音源
信号から現パワを算出する場合について説明している
が、本発明においては、LPC合成後の合成信号のパワ
を用いて現パワを算出するようにしても良い。
【0231】上記音声符号化装置及び/又は音声復号化
装置は、携帯電話などの移動通信機器の移動機などの通
信端末装置又は基地局装置に利用することが可能であ
る。なお、情報を伝送する媒体は本実施の形態に示した
ような電波に限らず、光信号などを利用することも可能
であり、さらには有線の伝送路を使用することも可能で
ある。
【0232】なお、上記実施の形態に示した音声符号化
/復号化装置は、磁気ディスク、光磁気ディスク、RO
Mカートリッジなどの記録媒体にソフトウェアとして記
録して実現することも可能である。その記録媒体を使用
することにより、このような記録媒体を使用するパーソ
ナルコンピュータなどにより音声符号化装置/復号化装
置及び送信装置/受信装置を実現するとができる。
【0233】(実施の形態5)本実施の形態では、音源
パルスが3本である代数符号帳を雑音符号帳として用い
る場合について説明する。ここでは、雑音符号帳には、
サブフレーム当り16ビットを割り当てた場合について
説明する。なお、本実施の形態においては、代数符号帳
と音源パルスをサブフレーム全体に均一に配置したラン
ダム符号帳とを併用する。
【0234】この場合、雑音符号帳全体のビット数を変
えずにランダム符号帳を併用するため、代数符号帳のサ
イズの削減が必要となる。単純に代数符号帳サイズを削
減すると、各パルスの探索位置候補を減らさなければな
らず、広範囲の探索が難しくなる。そこで、音源パルス
の探索範囲を維持したまま、代数符号帳サイズを削減す
る。
【0235】具体的には、代数符号帳から生成される音
源ベクトルの形状に着目し、使用頻度の低い形状を有す
る音源ベクトルは代数符号帳から生成されないように制
限を加えることにより、代数符号帳のサイズを削減す
る。音源ベクトルの形状を示す特徴量として、各音源パ
ルスの相対的位置関係を用いる。すなわち、図26に示
すように、3本の音源パルス2601〜2603によっ
て構成された音源ベクトルの先頭のパルス2601と2
番目のパルス2602の間隔Aと、2番目のパルス26
02と3番目のパルス2603の間隔Bを用いる。この
ような特徴量に基づいて使用頻度の低いベクトルを決定
し、代数符号帳のサイズを削減して、ランダム符号帳を
併用する。このようにしてサイズを削減した代数符号帳
は、代数符号帳を部分的に使用していることから、部分
的代数符号帳と呼ぶこととする。
【0236】部分的代数符号帳の構成法を検討するた
め、図26に示す間隔A及び間隔Bを用いて使用頻度の
低いベクトル形状を調査した。間隔Aと間隔Bを有する
音源ベクトルは複数存在するため、部分的代数符号帳か
ら生成され得る組合せの数で正規化した。また、有声部
と非有声部とでは傾向が異なることが考えられるので、
1次の反射係数などを利用して有声部と非声部とを分類
し、それぞれについて使用頻度分布を調べた。
【0237】調査の結果、音声部では間隔A又は間隔B
の少なくとも一方が狭いベクトルの使用傾度が高いこ
と、及び非有声部では有声部に比べて全体的に均一な頻
度分布となることが分かった。この調査結果より、少な
くとも1組の音源パルス間隔が狭いベクトルのみを生成
するように制限を加えることによって、部分的代数符号
帳を構成した。
【0238】少なくとも1組の音源パルス間隔が狭いベ
クトルのみを生成する方法としては、以下の2つの方法
が挙げられる。 (方法1)部分的代数符号帳において、全探索を行い、
探索ループの中で現在探索中の音源パルス間隔が所定の
距離より狭いかどうかを判定し、狭いもののみを探索対
象とする。 (方法2)部分的代数符号帳において、各音源パルスの
インデックスの差が所定の範囲内(K)になるような組
合せのみを探索する。具体的には、図27(a)〜
(c)に示すような3種類のパターン(図27(a):
3パルスとも近い場合、図27(b):前の2パルスが
近い場合、図27(c):後の2パルスが近い場合)に
分類して部分的代数符号帳の探索を行う。ただし、図2
7(a)〜(c)では、パルス2601〜2603の順
に並ぶ場合のみを示しており、実際にはこれら3本のパ
ルスが並ぶ順番として考え得る全て組合せが考慮され
る。
【0239】方法1を用いた場合は、厳密にパルス間隔
の距離による制限が可能であるが、探索ループ内で毎
回、条件分岐が必要となる。一方、方法2では不均一な
探索位置候補の場合には、厳密なパルス間隔距離による
制限ではなくなるが、代数符号帳の必要な部分のみを規
則的に探索することが可能となり、探索ループ内での条
件分岐が不要となる。
【0240】このようにして音源パルスを3パルスに設
定して部分的代数符号帳を構成することにより、基本性
能の高い部分的代数符号帳を実現することができる。
【0241】次に、上記部分的代数符号帳と併用するラ
ンダム符号帳について説明する。このランダム符号帳
は、サブフレーム全体にパワが分散しているようなベク
トルの表現性を良くするため、なるべく音源パルスがサ
ブフレーム全体に均などに配置されるように構成する。
このランダム符号帳では、パルス振幅は±1とし、各チ
ャネル(ch)間で音源パルスが重ならないようにパル
ス位置を制限している。また、音源パルスの位置と振幅
(極性)は乱数によって生成する。図28に、音源パル
ス数が合計で8本で2ch構成のランダム符号帳を示
す。
【0242】このランダム符号帳は、チャネル数及びパ
ルス数の設定を行い、各パルスの配置範囲の設定を行
い、各パルスの位置/極性の決定を行うことにより作成
する。このランダム符号帳の作成方法において、まず、
チャネル数及びパルス数の設定を行った後に各パルスの
配置範囲の設定する。すなわち、各パルスが配置される
範囲長(N_Range[i][j])を設定する。こ
の設定は図29に示すようにして行う。
【0243】まず、サブフレーム長をパルス数(1チャ
ネル分)で分割してN_Range0を求め、剰余はN
_Restとして保存する(ST2901)。次いで、
N_Range0をチャネル数で分割してN_Rang
e[i][j]を設定する(ST2902)。ここで、
iはチャネル番号を示し、jはパルス番号を示す。この
とき、N_Range0がチャネル数(N_ch)で割
り切れない場合には、その余りをチャネル番号の若い方
から順番に割り当てる(ST2902)。
【0244】次いで、N_Restをサブフレーム最後
尾に配置されるパルスのN_Range[N_ch−
1][N_Pulse−1]から順番に割り当てる(S
T2903)。これにより、N_Range[i]
[j]の設定を完了する。
【0245】各パルスの配置範囲の設定においては、N
_Range[i][j]の開始点(S_Range
[i][j])の設定を行う。すなわち、N_Rang
e[i][j]をサブフレーム先頭から順に配置した場
合に、それぞれの先頭位置を求める。この開始点の設定
は、図30に示すようにして行う。まず、各チャネルの
先頭パルスのS_Range[i][0]を決定する。
この場合、パルス番号の若い方から順番に行う(ST3
001)。次いで、残りのS_Range[i][0]
を同様に決定する(ST3002)。このようにしてS
_Range[i][j]の設定を完了する。
【0246】上述したように各パルスの配置範囲の設定
を行った後に、各パルスの位置/極性の決定を行う。こ
の各パルスの位置/極性は、図31に示すようにして行
う。まず、チャネルのループカウンタをリセットする
(ST3101)。次いで、ループカウンタiがN_c
hより小さいかどうかを判断する(ST3102)。ル
ープカウンタiがN_chより小さければ、カウンタと
閾値をリセットする(ST3103)。すなわち、決定
したランダム符号ベクトルの数(counter)、ラ
ンダム符号ベクトルの生成を繰り返した数(count
er_r)、及び位置が異なることを許すパルス数(t
hresh)をリセットする。一方、ループカウンタi
がN_chより小さくなければ、ランダム符号帳の作成
を終了する。
【0247】次いで、ランダム符号ベクトルの生成を繰
り返した数(counter_r)が最大値MAX_r
であるかどうかを判断する(ST3104)。coun
ter_rがMAX_rでなければ、コードベクトルの
生成や乱数によるパルス位置及び極性の生成を行い(S
T3106)、counter_rがMAX_rであれ
ば、閾値(thresh)をインクリメントし、繰り返
しカウンタ(counter_r)をリセットする(S
T3105)。そして、コードベクトルの生成や乱数に
よるパルス位置及び極性の生成を行う(ST310
6)。なお、乱数によるパルス位置及び極性の生成にお
いて、rand( )は整数乱数生成関数を表す。
【0248】次いで、パルス位置及び極性を生成した後
に、コードベクトルをチェックする(ST3107)。
ここでは、生成したコードベクトルと既にランダム符号
帳に登録したすべてのコードベクトルとを比較し、パル
ス位置が重なるコードベクトルが存在しないかをチェッ
クする。そして、コードベクトル毎に位置が重なってい
るパルス数をカウントする。
【0249】次いで、ランダム符号帳内に、位置の重な
るパルス数が閾値を越えたコードベクトルがあるかどう
かを判断する(ST3108)。位置の重なるパルス数
が閾値を越えたコードベクトルがあれば、繰り返すカウ
ンタ(counter_r)をインクリメントし(ST
3109)、その後、ST3104に進む。一方、位置
の重なるパルス数が閾値を越えたコードベクトルがなけ
れば、そのコードベクトルをランダム符号帳に登録する
(ST3110)。すなわち、乱数により生成したコー
ドベクトルをランダム符号帳に格納し、カウンタ(co
unter)をインクリメントする。
【0250】次いで、カウンタ(counter)がラ
ンダム符号帳のサイズ以上かどうかを判断する(ST3
111)。カウンタ(counter)が作成するラン
ダム符号帳のサイズ以上であれば、チャネルのループカ
ウンタをインクリメントし(ST3112)、ST31
02に進む。カウンタ(counter)がランダム符
号帳のサイズ以上でなければ、ST3104に進む。
【0251】このランダム符号帳の作成においては、乱
数により、コードベクトルのパルス位置及び極性を決定
し、既に決定済みのパルスと位置が重ならないようにチ
ェックする。このようにして、初めは全く位置が重なら
ないものを生成し、順次位置が重なるパルス数を増加さ
せてゆく。
【0252】また、ランダム符号帳の作成においては、
サブフレーム全体を均などに分割し、完全に均など分割
できない場合は、ch2からch1の範囲を広くし、ま
たサブフレーム末尾の方から範囲を広くする。例えば、
図32を用いて説明する。図32において、数字は各パ
ルス(パルス番号j)の配置範囲(N_Range
[i][j])と開始点(S_Range[i]
[j])を示しており、上から下に向ってサブフレーム
の末尾に向うように記載している。図32(a)では、
4パルスであるので、サブフレーム全体の80サンプル
を均などに分割することができる。図32(b)では、
6パルスであるので、サブフレーム全体の80サンプル
を均などに分割することができない。この場合には、c
h1(7)をch2(6)より広くし、しかもサブフレ
ーム末尾(ch1:8、ch2:7)を広くしている。
ch1の範囲をch2より広くしているのは、ch1の
コードベクトル数(符号帳サイズ)をch2のコードベ
クトル数より多くすることを想定しているためである。
なお、ch1とch2のN_Range[i][j]の
値はなどしくなるようにし、半端な部分はサブフレーム
後半に各チャネル均などに割り当てることも考えられ
る。
【0253】このようにしてランダム符号帳を作成する
ことにより、サブフレーム全体に音源パルスが分布する
ランダム符号帳を効率的に作成することができる。ま
た、符号帳の後半になるほど重なる音源パルスが多くな
るので、符号帳サイズを小さくする場合は後半部から削
減することにより、望ましい符号帳を作成することがで
きる。
【0254】次に、部分的代数符号帳とランダム符号帳
の併用において、モード切換えを適用する場合について
説明する。この場合、部分的代数符号帳を音源パルス形
状にしたがってブロック分けして、そのブロックに対応
して段階的に削減を行い、それにランダム符号帳を段階
的に(適応的に)増加させる。
【0255】図33は、部分的代数符号帳をブロック分
けした状態を示す図である。ブロック分けは、音源パル
スの形状と対応して行われている。このブロックは、図
34(a)に示す音源パルスのパルス間の間隔(より正
しくはインデックスの差)A,Bにより決定される。す
なわち、ブロックX〜Zは、図34(b)に示す領域に
対応している。
【0256】このようにしてブロック分けして部分的代
数符号帳のサイズを削減することにより、サイズの制御
を容易に行うことができる。具体的には、該当するブロ
ックの探索ループをOFFにするだけで良い。
【0257】このように部分的代数符号帳をブロックに
分割すると共に、ランダム符号帳を段階分けする。ここ
では、図35(a)に示すように、ch1,ch2で3
段階に段階分けする。具体的には、第1段階はa,bと
し、第2段階はc,dとし、第3段階はe,fとする。
これらを利用して部分的代数符号帳をブロック単位で削
減し、その分だけランダム符号帳を段階的に増加してラ
ンダム符号帳の割合を大きくする。部分的代数符号帳の
削減及びランダム符号帳の増加に対応してモードが決定
される。具体的には、図33(a)〜(c)に示すモー
ドが決定される。なお、このモード数については例示で
あり、図33より粗くモード設定する場合には、2モー
ドを用いても良く、図33より細かくモード設定する場
合には、4以上のモードを用いても良い。
【0258】このモード毎に用いるランダム符号帳につ
いて、図33及び図35を用いて説明する。ランダム符
号帳サイズが最も小さいモードを(a)、最も大きいモ
ードを(c)、中間のモードを(b)とする。モード
(a)→(b)→(c)と変化させる場合、図35にお
いて、ch1のランダム符号帳はa→(a+c)→(a
+c+e)、ch2のランダム符号帳はb→(b+d)
→(b+d+f)というようにサイズが増える。このと
き、各モードで共通のコードベクトルに対してはどのモ
ードでも同じインデックスが付与されるようにするた
め、以下のようなインデックスの割り当て方を用いる。
【0259】まず、a×bにより生成されるベクトルの
インデックスを割り当てる。続いてc×b及び(a+
c)×dにより生成されるベクトルのインデックスを割
り当てる。最後に(a+c+e)×f及びe×(b+
d)により生成されるベクトルのインデックスを割り当
てる。この割当て法の一例を図33に示す。
【0260】したがって、部分的段数符号帳とランダム
符号帳を併用する場合において、部分的代数符号帳がブ
ロックX,Y,Zからなるとき、ランダム符号帳は、図
33(a)に示すように、ランダム符号帳の図35
(b)に示す部分となる。また、部分的代数符号帳がブ
ロックX,Yから成る場合、ランダム符号帳は、図33
(b)に示すように、ランダム符号帳の図35(b)〜
(d)に示す部分となる。また、部分的代数符号帳がブ
ロックXからなる場合、ランダム符号帳は、図33
(c)に示すように、ランダム符号帳の図35(b)〜
(f)に示す部分となる。
【0261】このモード切換えは、モード判定器からの
制御信号であるモード情報にしたがって行われる。この
モード情報は、符号器側から送信されてくる種々の情報
(LPCパラメータ、ゲインパラメータなど)を復号
し、その情報に応じて生成しても良く、符号器側から送
信されたモード情報を用いても良い。
【0262】このように、部分的代数符号帳をブロック
単位で削減し、ランダム符号帳を段階的に増加すること
により、部分的代数符号帳とランダム符号帳のサイズを
容易に制御できる。さらに、異なるモードにおいても共
有コードベクトルインデックスを同じにできるのでモー
ド誤りの影響を抑えることができる。
【0263】ここで、モードが有声/無声/定常雑音の
3種類のモードから構成される場合を例として、それぞ
れのモードにおける部分的代数符号帳とランダム符号帳
の構成比の具体例を示す。ビット配分によってこの最適
比率は変わりうるが、16ビットのランダム符号帳の例
においては、有声モードで(部分的代数符号帳:ランダ
ム符号帳=約50%:約50%)、無声モードで(同=
約10%:約90%)、定常雑音モードで(同=約10
%:約90%、モード誤りが極めて少なければ同=約0
%:約100%までランダム符号帳の比率を上げてもよ
い)といった比率であることが望ましい。なお、復号器
側で定常雑音信号の主観品質を高めるような後処理が加
えられる場合は、定常雑音モードにおけるランダム符号
帳の比率を特に高くする必要がなくなる場合もある。
【0264】(実施の形態6)本実施の形態において
は、ノイズパワ(過去のノイズモード区間における平均
パワ)の高低によって、拡散パタンの雑音性を切換え
る、あるいはノイズパワの高低によって、拡散パタンの
1サンプル目のサンプル値を操作する場合について説明
する。
【0265】図36は、本発明の実施の形態6に係る音
声符号化装置の構成を示すブロック図であり、図37
は、本発明の実施の形態6に係る音声復号化装置の構成
を示すブロック図である。図36において、図24と同
じ部分については、図24と同じ符号を付して、詳細な
説明は省略する。また、図37において、図25と同じ
部分については、図25と同じ符号を付して、詳細な説
明は省略する。
【0266】図36に示す音声符号化装置においては、
可変型部分的代数符号帳/ランダム符号帳3601を有
しており、この可変型部分的代数符号帳/ランダム符号
帳3601から出力された音源ベクトルのパルスを拡散
するパルス拡散器3602を備えている。この音源ベク
トルのパルスの拡散は、拡散パタン生成器3603にお
いて生成された拡散パタンにしたがって行われる。この
拡散パタンは、ノイズ区間平均パワ算出器2401で求
められたノイズ区間平均パワの高低や、モード判定器1
713からのモード情報により決定する。
【0267】図37に示す音声復号化装置においては、
図36に示す音声符号化装置に対応して可変型部分的代
数符号帳/ランダム符号帳3701を有しており、この
可変型部分的代数符号帳/ランダム符号帳3701から
出力された音源ベクトルのパルスを拡散するパルス拡散
器3702を備えている。この音源ベクトルのパルスの
拡散は、拡散パタン生成器3703において生成された
拡散パタンにしたがって行われる。この拡散パタンは、
ノイズ区間平均パワ算出器2501で求められたノイズ
区間平均パワの高低や、モード判定器1810からのモ
ード情報により決定する。
【0268】図36に示す音声符号化装置及び図37に
示す音声復号化装置における拡散パタン生成器360
3,3703では、図38及び図39に示すようにして
拡散パタンを生成する。
【0269】まず、音声符号化装置においては、過去に
ノイズ区間と判定された(サブ)フレームのパワを用い
てノイズ区間平均パワ算出器2401でノイズ区間平均
パワを算出する。過去のノイズ区間パワは、現パワ算出
器2402により出力されたパワを用いて逐次更新され
る。ここで算出されたノイズ区間の平均パワが拡散パタ
ン生成器3603に出力される。拡散パタン生成器36
03では、ノイズ区間の平均パワに基づいて拡散パタン
の雑音性を切換える。すなわち、図38に示すように、
拡散パタン生成器3603では、ノイズ区間の平均パワ
の高低に対応して複数の雑音性が設定されており、平均
パワの高低に応じて雑音性が選択される。具体的には、
ノイズ区間の平均パワが大きい場合には、拡散パタンの
雑音性が高い(強い)ものを選択し、ノイズ区間の平均
パワが小さい場合には、拡散パタンの雑音性が低い(弱
い)ものを選択する。
【0270】また、ノイズ区間と音声区間とで拡散パタ
ンの雑音性を切換えるようにしても良い。なお、音声区
間は、さらに有声区間と無声区間に分けても良い。この
場合、切換えは、ノイズ区間では拡散パタンの雑音性が
高く、音声区間では拡散パタンの雑音性が低くなるよう
に行われる。なお、音声区間を有声区間と無声区間に分
けた場合は、有声区間では拡散パタンの雑音性が低く、
無声区間では拡散パタンの雑音性が高くなるように行わ
れる。ノイズ区間、音声区間(有声区間、無声区間)の
分類は別途モード判定器1713などによって行われ、
拡散パタンの選択はモード判定器1713から出力され
たモード情報によって拡散パタン生成器3603で行
う。
【0271】すなわち、モード判定器1713で判定さ
れたモードがモード情報として拡散パタン生成器360
3に出力され、拡散パタン生成器3603では、モード
情報に基づいて拡散パタンの雑音性を切換える。この場
合、図38に示すように、拡散パタン生成器3603で
は、モードに対応して複数の雑音性が設定されており、
モードに応じて雑音性の強弱が選択される。具体的に
は、ノイズモードの場合には、拡散パタンの雑音性が強
いものを選択し、音声(有声)モードの場合には、拡散
パタンの雑音性が弱いものを選択する。
【0272】また、別の構成の拡散パタン生成器360
3では、拡散パタンは、ノイズ区間の平均パワの高低に
対応して拡散パタンの1サンプル目の振幅値を変えるこ
とにより、前記の切換えに相当する操作を連続的に行
う。具体的には、図39に示すように、ノイズ区間の平
均パワが大きい場合には、1サンプルめの振幅値を小さ
くする係数が乗ぜられ、ノイズ区間の平均パワが小さい
場合には、1サンプルめの振幅値を大きくする係数が乗
ぜられる。これらの係数については、ノイズ区間の平均
パワの値を用いて決定できるように予め変換関数や変換
ルールを定めておく。なお、振幅値を変えるサンプルに
ついては、1サンプルに限定されない。また、係数を乗
じた後の拡散パタンは、係数を乗じる前のパタンと同じ
ベクトルパワとなるように正規化される。
【0273】次に、音声復号化装置においては、過去に
ノイズ区間と判定された(サブ)フレームのパワを用い
てノイズ区間平均パワ算出器2501でノイズ区間平均
パワを算出する。過去のノイズ区間パワは、現パワ算出
器2502から出力されたパワを用いて逐次更新され
る。ここで算出されたノイズ区間の平均パワが拡散パタ
ン生成器3703に出力される。拡散パタン生成器37
03では、ノイズ区間の平均パワに基づいて拡散パタン
の雑音性を切換える。すなわち、図38に示すように、
拡散パタン生成器3703では、ノイズ区間の平均パワ
の高低に対応して複数の雑音レベルが設定されており、
平均パワの高低に応じて雑音性が選択される。具体的に
は、ノイズ区間の平均パワが大きい場合には、拡散パタ
ンの雑音性が高い(強い)ものを選択し、ノイズ区間の
平均パワが小さい場合には、拡散パタンの雑音性が低い
(弱い)ものを選択する。
【0274】また、この場合にも、ノイズ区間と音声区
間とで拡散パタンの雑音性を切換えるようにしても良
い。なお、音声区間は、さらに有声区間と無声区間に分
けても良い。この場合、切換えは、ノイズ区間では拡散
パタンの雑音性が高く、音声区間では拡散パタンの雑音
性が低くなるように行われる。なお、音声区間を有声区
間と無声区間に分けた場合は、有声区間では拡散パタン
の雑音性が低く、無声区間では拡散パタンの雑音性が高
くなるように行われる。ノイズ区間、音声区間(有声区
間、無声区間)の分類は、別途モード判定器1810な
どによって行われ、拡散パタンの選択はモード判定器1
810から出力されたモード情報によって拡散パタン生
成器3703で行う。
【0275】すなわち、モード判定器1810で判定さ
れたモードがモード情報として拡散パタン生成器370
3に出力され、拡散パタン生成器3703では、モード
情報に基づいて拡散パタンの雑音性を切換える。この場
合、図38に示すように、拡散パタン生成器3703で
は、モードに対応して複数の雑音性が設定されており、
モードに応じて雑音性の強弱が選択される。具体的に
は、ノイズモードの場合には、拡散パタンの雑音性の強
いものを選択し、音声(有声)モードの場合には、拡散
パタンの雑音性の弱いものを選択する。
【0276】また、別の構成の拡散パタン生成器370
3では、拡散パタンは、ノイズ区間の平均パワの高低に
対応して拡散パタンの1サンプル目の振幅値を変えるこ
とによって連続的に拡散パタンの雑音性を変化させる。
具体的には、図39に示すように、ノイズ区間の平均パ
ワが大きい場合には、1サンプル目の振幅値が小さくす
る係数を乗じ、ノイズ区間の平均パワが小さい場合に
は、1サンプルめの振幅値が大きくなる係数を乗じる。
この係数とノイズ区間の平均パワとの間には、予め定め
られた変換関数や変換ルールが介在し、平均パワの情報
から振幅変換係数を求めることができるようになってい
る。なお、振幅値を変えるサンプルについては、1サン
プルに限定されない。また、振幅値が変えられた拡散パ
タンは、振幅値を変える前の拡散パタンと同じベクトル
パワとなるように正規化される。
【0277】ノイズ区間の平均パワによる拡散パタンの
雑音性の切換えについては、モード情報によって複数種
類用意するなどして、モード情報と平均ノイズパワ情報
との双方を組合わせて拡散パタンの切換えを行えば、ノ
イズパワが大きい場合でも、音声区間(有声区間)では
拡散パタンの雑音性を中程度以下にすることなどが可能
となり、ノイズ中の音声品質を改善することができる。
【0278】本実施の形態においては、ノイズ区間のパ
ワの高低に関係なく、ノイズ区間と音声区間とで拡散パ
タンの雑音性を切換えるようにしても良い。この場合、
切換えは、上記と同様に、雑音区間では拡散パタンの雑
音性が高く、音声区間では拡散パタンの雑音性が低くな
るように行われる。なお、音声区間をさらに有声区間と
無声区間に分けた場合は、切換えは、有声区間では拡散
パタンの雑音性を低く、無声区間では拡散パタンの雑音
性が高くなるように行われる。
【0279】上記実施の形態6においては、可変型部分
的代数符号帳/ランダム符号帳を用いた場合について説
明しているが、本発明においては、一般的な代数符号帳
を用いた場合にも適用することができる。
【0280】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
代数符号帳から生成される複数の音源パルスのうち少な
くとも2本は近接するような組合わせのみを生成するこ
とによって雑音符号帳のサイズを削減できる。特に、削
減したサイズの部分に無声部や定常雑音部に有効な音源
ベクトルを格納することによって、無声部や定常雑音部
に対する品質を改善することを可能とした音声符号化装
置及び音声復号化装置を提供できる。
【0281】また、無声部や定常雑音部に対応したモー
ドとそれ以外の部分(例えば有声部)に対応したモード
との切り分けを行う系においては、前記削減するサイズ
を適応的に切替えることによって無声部や定常雑音部に
対する品質の改善度をより高めることを可能とした音声
符号化装置及び音声復号化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る音声信号送信装置及
び音声信号受信装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係る音声符号化装置の
構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態1に係る音声復号化装置の
構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクトル
生成装置の構成を示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態1に係る部分的代数符号帳
の一例を示す図
【図6】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクトル
符号化処理の流れの前段半を示すフロー図
【図7】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクトル
符号化処理の流れの中段を示すフロー図
【図8】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクトル
符号化処理の流れの後段を示すフロー図
【図9】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクトル
復号化処理の流れを示すフロー図
【図10】本発明の実施の形態1に係る雑音符号ベクト
ル生成装置の他の構成を示すブロック図
【図11】本発明の実施の形態1に係る部分的代数符号
帳の他の例を示す図
【図12】本発明の実施の形態2に係る音声符号化装置
の構成を示すブロック図
【図13】本発明の実施の形態2に係る音声復号化装置
の構成を示すブロック図
【図14】本発明の実施の形態2に係る雑音符号ベクト
ル生成装置の構成を示すブロック図
【図15】本発明の実施の形態2に係る雑音符号ベクト
ル符号化処理の流れを示すフロー図
【図16】本発明の実施の形態2に係る雑音符号ベクト
ル復号化処理の流れを示すフロー図
【図17】本発明の実施の形態3に係る音声符号化装置
の構成を示すブロック図
【図18】本発明の実施の形態3に係る音声復号化装置
の構成を示すブロック図
【図19】本発明の実施の形態3に係る雑音符号ベクト
ル生成装置の構成を示すブロック図
【図20】本発明の実施の形態3に係る雑音符号ベクト
ル符号化処理の流れを示すフロー図
【図21】本発明の実施の形態3に係る雑音符号ベクト
ル復号化処理の流れを示すフロー図
【図22】本発明の実施の形態3に係る雑音符号ベクト
ルとインデックスの対応表の一例を示す図
【図23】本発明の実施の形態3に係る雑音符号ベクト
ルとインデックスの対応表の他の例を示す図
【図24】本発明の実施の形態4に係る音声符号化装置
の構成を示すブロック図
【図25】本発明の実施の形態4に係る音声復号化装置
の構成を示すブロック図
【図26】本発明の実施の形態5において使用する3パ
ルス音源ベクトルを示す図
【図27】図26に示す3パルス音源ベクトルの態様を
説明するための図
【図28】実施の形態5における2chのランダム符号
ベクトルを示す図
【図29】ランダム符号帳の作成における各パルスの配
置範囲を設定する処理を説明するためのフロー図
【図30】ランダム符号帳の作成における各パルスの配
置範囲を設定する処理を説明するためのフロー図
【図31】ランダム符号帳の作成におけるパルス位置及
び極性を決定する処理を説明するためのフロー図
【図32】ランダム符号帳におけるサンプル間隔及びパ
ルス位置を示す図
【図33】部分的代数符号帳とランダム符号帳を併用し
た場合の態様を示す図
【図34】部分的代数符号帳のブロック化を説明するた
めの図
【図35】ランダム符号帳の段階的増加を説明するため
の図
【図36】本発明の実施の形態6に係る音声符号化装置
の構成を示すブロック図
【図37】本発明の実施の形態6に係る音声復号化装置
の構成を示すブロック図
【図38】実施の形態6に係る音声符号化装置及び音声
復号化装置に使用される拡散パルス生成器を説明するた
めの図
【図39】実施の形態6に係る音声符号化装置及び音声
復号化装置に使用される拡散パルス生成器を説明するた
めの図
【図40】従来の音声符号化装置の構成を示すブロック
【図41】従来の2チャンネル代数符号帳の一例を示す
【図42】従来の3チャンネル代数符号帳の一例を示す
【符号の説明】
201 前処理器 202 LPC分析器 203 LPC量子化器 204,303 適応符号帳 206,305 部分的代数符号帳 209,308 LPC合成フィルタ 211 聴覚重みづけ器 212 誤差最小化器 301 LPC復号器 302 音源パラメータ復号器 309 後処理器 401,405 第1のパルス発生器 402,406 パルス位置限定器 403,407 第2のパルス発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5D045 CA03 DA11 5J064 AA01 BA13 BB07 BB12 BC02 BC06 BC07 BC08 BC21 BD02 9A001 EE04 GG01 HH15

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のパルス位置候補から第1のパルス
    位置を選択するパルス位置選択手段と、前記第1のパル
    ス位置を基準として前記第1のパルス位置に近接する第
    2のパルス位置を決定するパルス位置決定手段と、前記
    第1及び第2のパルス位置に基づいて雑音符号ベクトル
    を生成する少なくとも2つのベクトル生成手段と、前記
    少なくとも2つのベクトル生成手段により生成された第
    1の雑音符号ベクトルを得る雑音符号ベクトル生成手段
    と、を具備することを特徴とする音源ベクトル生成装
    置。
  2. 【請求項2】 前記パルス位置選択手段及び前記パルス
    位置決定手段により選択及び決定されたパルス位置が伝
    送フレーム外にならないように前記パルス位置選択手段
    を制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項
    1記載の音源ベクトル生成装置。
  3. 【請求項3】 互いに近接しない複数のパルスを含む第
    2の雑音符号ベクトルを格納するランダム符号帳を具備
    し、前記雑音符号ベクトル生成手段は、前記第1及び第
    2の雑音符号ベクトルから雑音符号ベクトルを生成する
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の音源ベク
    トル生成装置。
  4. 【請求項4】 音声モードを判定するモード判定手段
    と、判定された音声モードに応じて前記所定のパルス位
    置候補の数を増減させるパルス位置候補数制御手段を具
    備することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれ
    かに記載の音源ベクトル生成装置。
  5. 【請求項5】 音源信号のパワを算出するパワ算出手段
    と、判定された音声モードがノイズモードである場合に
    平均パワを算出する平均パワ算出手段と、を具備し、前
    記パルス位置候補数制御手段は、前記平均パワに基づい
    て前記所定のパルス位置候補の数を増減させることを特
    徴とする請求項4記載の音源ベクトル生成装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
    の音源ベクトル生成装置を備えたことを特徴とする音声
    符号化装置。
  7. 【請求項7】 励振ベクトルを格納した適応符号帳から
    出力された適応符号ベクトルと請求項1記載の音源ベク
    トル生成装置により得られた雑音符号ベクトルを格納し
    た部分的代数符号帳から出力された雑音符号ベクトルと
    から新しい励振ベクトルを生成する励振ベクトル生成手
    段と、適応符号帳に格納された励振ベクトルを前記新し
    い励振ベクトルに更新する励振ベクトル更新手段と、前
    記新しい励振ベクトル及び量子化された線形予測分析結
    果を用いて音声合成信号を生成する音声合成信号生成手
    段と、を具備することを特徴とする音声符号化装置。
  8. 【請求項8】 適応符号ベクトルの位置情報及び雑音符
    号ベクトルを指定するインデックス情報を含む音源パラ
    メータを復号する音源パラメータ復号手段と、前記適応
    符号ベクトルの位置情報から得られた適応符号ベクトル
    及び前記インデックス情報から得られる互いに近接する
    少なくとも2本のパルスを有する雑音符号ベクトルを用
    いて励振ベクトルを生成する励振ベクトル生成手段と、
    適応符号帳に格納された励振ベクトルを前記励振ベクト
    ルに更新する励振ベクトル更新手段と、前記励振ベクト
    ル及び復号化された量子化線形予測分析結果を用いて音
    声合成信号を生成する音声合成信号生成手段と、を具備
    することを特徴とする音声復号化装置。
  9. 【請求項9】 3つの音源パルスで構成された音源ベク
    トルを生成し、この音源ベクトルを格納する部分的代数
    符号帳と、前記音源ベクトルのうち少なくとも1組の音
    源パルス間隔が比較的狭い音源ベクトルを生成するよう
    に制限を行う制限手段と、前記部分的代数符号帳のサイ
    ズに応じて適応的に使用するランダム符号帳と、を具備
    することを特徴とする音声符号化復号化装置。
  10. 【請求項10】 制限手段は、前記音源パルスの位置に
    より分類を行うことを特徴とする請求項9記載の音声符
    号化復号化装置。
  11. 【請求項11】 部分的代数符号帳を分割し、前記部分
    的代数符号帳のサイズを削減した分だけランダム符号帳
    の割合を大きくすることを特徴とする請求項9又は請求
    項10記載の音声符号化復号化装置。
  12. 【請求項12】 ランダム符号帳は、複数のチャネルで
    構成されており、チャネル間で音源パルスが重なること
    を防止するようにして前記音源パルスの位置を制限する
    ことを特徴とする請求項9から請求項11のいずれかに
    記載の音声符号化復号化装置。
  13. 【請求項13】 音源ベクトルを格納する代数符号帳
    と、音声データにおけるノイズ区間のパワに応じて拡散
    パタンを生成する拡散パタン生成手段と、前記代数符号
    帳から出力された音源ベクトルのパタンを前記拡散パタ
    ンにしたがって拡散するパタン拡散手段と、を具備する
    ことを特徴とする音声符号化復号化装置。
  14. 【請求項14】 拡散パタン生成手段は、平均ノイズパ
    ワが大きい場合に、雑音性が高い拡散パタンを生成し、
    平均ノイズパワが小さい場合に、雑音性が低い拡散パタ
    ンを生成することを特徴とする請求項13記載の音声符
    号化復号化装置。
  15. 【請求項15】 拡散パタン生成手段は、音声データの
    モードに応じて拡散パタンを生成することを特徴とする
    請求項13又は請求項14記載の音声符号化復号化装
    置。
  16. 【請求項16】 請求項7記載の音声符号化装置を備え
    たことを特徴とする基地局装置。
  17. 【請求項17】 請求項9から請求項15のいずれかに
    記載の音声符号化復号化装置を備えたことを特徴とする
    基地局装置。
  18. 【請求項18】 請求項7記載の音声符号化装置を備え
    たことを特徴とする通信端末装置。
  19. 【請求項19】 請求項9から請求項15のいずれかに
    記載の音声符号化復号化装置を備えたことを特徴とする
    通信端末装置。
  20. 【請求項20】 所定のパルス位置候補から第1のパル
    ス位置を選択するパルス位置選択工程と、前記第1のパ
    ルス位置を基準として前記第1のパルス位置に近接する
    第2のパルス位置を決定するパルス位置決定工程と、前
    記第1及び第2のパルス位置に基づいて雑音符号ベクト
    ルを生成する少なくとも2つのベクトル生成工程と、前
    記少なくとも2つのベクトル生成手段により生成された
    第1の雑音符号ベクトルを得る雑音符号ベクトル生成工
    程と、を具備することを特徴とする音源ベクトル生成方
    法。
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