JP2000511653A - 音声送信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音声符号器（４）では、音声サンプルのフレーム（１００）が、ＬＰＣ係数の組と励起係数の組を有するデータフレーム（１０４）に符号化される。符号化音声信号のビット速度を低減するためには、実際のＬＰＣ係数と、音声サンプルの前のフレームと次のフレームのＬＰＣ係数を内挿して得られるＬＰＣ係数との差に応じて、ＬＰＣ係数がデータフレームに導入されるだけである。復号遅延を減らすためには、本発明によると、現フレームのＬＰＣ係数が送信されない場合には次のフレームからＬＰＣパラメータを送信することが提案されている。現音声フレームのＬＰＣパラメータを得るための内挿は、現データフレームの始めに実行可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 音声送信システム 本発明は、音声信号サンプルのフレームからそれらのフレームを表す係数をも つデータフレームを取り出す音声符号器を備えた送信器を有し、前記音声符号器 は完全なデータフレームと不完全なデータフレームを組み立てるフレーム組立て 手段を有し、前記不完全なデータフレームはそれらの音声信号サンプルのフレー ムを表す不完全な係数の組を有し、さらに、前記送信器は送信媒体を介して前記 データフレームを受信器に送信する送信手段を有し、前記受信器は音声復号器を 有し、前記音声復号器は、前記不完全なデータフレームに対応する音声信号サン プルのフレームの周囲の複数の音声信号サンプルのフレームに対応する係数から 獲得された補間係数により不完全な係数の組を完成させる完成手段を有する送信 システムに関する。 本発明は、送信器、受信器、符号器、復号器、音声符号化方法および符号化音 声信号にも関する。 上述した送信システムは米国特許第4379949号に開示されている。 こうした送信システムが使用されるのは、送信容量が限られている送信媒体を 介して音声信号を送信する必要のある分野や、記憶容量が限られている記憶媒体 に音声信号を記憶する必要のある分野である。こうした適用分野の例としては、 インターネットを介した音声信号の送信、移動電話から基地局へおよびその逆の 音声信号の送信、ＣＤ−ＲＯＭ、固体メモリまたはハードディスクへの音声信号 の記憶などが挙げられる。 音声符号器は、複数の音声サンプルの１フレームから、音声信号サンプルのフ レームを表す複数の係数を含む複数のデータフレームを取り出す。これらの係数 は分析係数と励起係数を有する。これらの分析係数の一群は音声信号の短時間の スペクトルを描く。分析係数の他の例は、音声信号のピッチを表す係数である。 分析係数は送信媒体を介して受信器に送信され、受信器ではこうした分析係数は 合成フィルタの係数として使用される。 分析パラメータの他には、音声符号器は、音声サンプルのフレーム当りの励起 列の数（たとえば、４）も定める。こうした励起列によりカバーされる時間間隔 はサブフレームと呼ばれる。音声復号器は、合成フィルタが上記の分析係数を用 いて前記励起列で励起されるときに音声の品質が最良になる励起信号を見つける ように構成されている。前記励起列の表現はデータフレームの係数として送信チ ャンネルを介して受信器に送信される。受信器では、励起列は受信信号から回復 されて、合成フィルタの入力端に送られる。合成フィルタの出力端では、合成音 声信号が利用可能である。 一定の品質を持つ音声信号を表現するのに必要なビット速度は音声の内容によ り左右される。複数のデータフレームにより伝送される係数には一定時間以上に わたってほぼ一定のもの、たとえば持続音声がある。この特性は、不完全なデー タフレームが不完全な係数の組を有するような場合に、伝送を行うことにより利 用されうる。 この可能性は上記の米国特許による送信システムで使用される。この特許では 、分析係数が各フレームごとに伝送されるわけではないような音声符号器を備え た送信システムを説明している。これらの分析係数は、データフレームにおける 実際の分析係数の少なくとも一つと、隣接する複数のデータフレームから分析係 数を補間することで得られた対応する分析係数との差が所定のしきい値を越える 場合にのみ送信される。この結果として音声信号を送信するのに必要なビット速 度が小さくなる。 上記の米国特許による送信システムの欠点は、内挿法が実行されるので音声信 号が常に複数のフレームで遅延されることである。 本発明の目的は、上記の送信システムにおいて、音声信号の遅延を抑制するこ とにある。 この目的のため、本発明による送信システムは、組立手段が不完全なデータフ レームの少なくとも一つに導入されるように配置され、付加係数が前記不完全な データフレームに対応する音声信号サンプルのフレームよりも時間的に遅れた音 声信号サンプルのフレームを表し、完成手段が前記付加係数を用いて不完全な係 数の組を完成するように構成されることを特徴とする。 不完全データフレームにおける音声信号サンプルの後のフレームを表す付加係 数を送信することで、これらの付加係数は復号器において少なくとも１フレーム 間隔前に利用できる。これらの付加係数は、内挿法により不完全な係数の組を完 成させるのに使用されるので、この内挿法は少なくとも１フレーム間隔前に実行 可能である。結果として、再構成された音声信号は早い段階で合成され、信号遅 延は少なくとも１フレーム間隔、短くなる。 本発明の実施例は、フレーム組立フレームが不完全なデータフレームであるか 否かを 本発明の実施例は、フレーム組立て手段が、フレームが不完全なデータフレー ムであるか否かを示し、かつ、データフレームが音声サンプルの対応するフレー ムとは異なる音声サンプルのフレームを表す係数を伝送するか否かを示す指標を データフレームに導入するよう構成されていることを特徴とする。 第１および第２の指標を導入することで、受信器の復号は極めて容易になる。 受信器の完成手段は入力信号から不完全なフレームを容易に抽出でき、付加係数 を伝達する不完全なフレームが利用されるとすぐ（内挿法による）完成化を始め る。一つしか指標がない場合には、音声復号器は、信号を復号可能な以前のデー タフレームに対応する指標を必要とする。このためには、データフレーム内のエ ラーや損失を防ぐために極めて信頼性の高い通信が必要となる。 本発明は以下に図面を参照しながら説明される。 図１は、本発明を適用可能な送信システムを示す。 図２は、本発明で使用可能な符号化音声信号のフレームを配送する符号化手段 の実施例を示す。 図３は、図２による符号化手段で使用される制御手段３０の実施例を示す。 図４は、入力音声フレームの列と、そこから引き出されたデータフレームと、 受信器で前記データフレームから再構成された音声フレームを示す構成図である 。 図５は、マルチプレクサ６の処理を行うプログラム可能なプロセッサのプログ ラムの流れ図である。 図６は、デマルチプレクサ１６の処理を行うプログラム可能なプロセッサのプ ログラムの流れ図である。 図７は、図６の命令１３８の代替実施例を示す流れ図である。 図８は、図１に示す送信システムで使用される音声復号手段１８を示す図であ る。 図１に示す送信システムでは、符号化される音声信号は送信器２の音声符号器 ４の入力端に送られる。分析係数を表す出力信号ＬＰＣを伝送する音声復号器２ の第１出力はマルチプレクサ６の第１入力端に接続される。出力信号Ｆを伝送す る音声復号器４の第２出力はマルチプレクサ６の第２入力端に接続される。信号 Ｆは、信号ＬＰＣを送信する必要があるかどうかを示すフラグを表す。信号ＥＸ を伝送する音声符号器４の第３出力はマルチプレクサ６の第３入力端に接続され る。信号ＥＸは音声復号器の合成フィルタの励起信号を表す。ビット速度制御信 号Ｒは音声復号器４の第２入力端に入力される。 マルチプレクサ６の出力は送信手段８の入力端に接続される。送信手段８の出 力端は送信媒体１０を介して受信器１２に接続される。 受信器１２では、送信媒体１０の出力端は受信手段１４の入力端に接続される 。受信手段１４の出力端はデマルチプレクサ１６の入力端に接続される。信号Ｌ ＰＣを伝送するデマルチプレクサ１６の第１出力は、音声復号手段１８の第１入 力端に接続される。信号ＥＸを伝送するデマルチプレクサ１６の第２出力は、音 声デコード手段１８の第２入力端に接続される。音声復号手段１８の出力端では 、再構成音声信号が利用できる。デマルチプレクサ１６と音声復号手段１８を組 み合わせることにより、本件発明の概念による音声デコーダを構成できる。 本発明による送信システムの動作は、ＣＥＬＰ型の音声符号器が使用されてい るという仮定に基づいて説明される。ただし、本発明の範囲がそれに制限されて いないことは明らかである。 音声符号器４は、音声信号のサンプルのフレームから符号化音声信号を取り出 すように構成される。音声符号器は、音声信号の、たとえば短期間スペクトルを 表す分析係数を取り出す。一般に、ＬＰＣ係数またはその変形した表現が用いら れる。ログエリア比（ＬＡＲ）、反射係数の逆下弦、または線スペクトル対（Ｌ ＳＰ）とも呼ばれている線スペクトル周波数（ＬＳＦ）が有益な表現である。分 析係数の表現は音声符号器４の第１出力端で信号ＬＰＣとして利用できる。 音声符号器４では、励起信号は、一つまたは複数の固定コードブックと一つの 適応コードブックの重み付け出力信号の総和に等しい。固定コードブックの出力 信号は固定コードブック指標により指示され、固定コードブックの重みづけ要因 は固定コードブック利得により示されている。適応コードブックの出力信号は適 応コードブック指標により示されており、適応コードブックの重みづけ要因は適 応コードブック利得により示されている。 コードブック指標と利得は合成方法による分析により判定される。すなわち、 元の音声信号と、励起係数および分析係数に基づいて合成された音声信号との測 定差が最小になるようにコードブック指標と利得が決定される。信号Ｆは、音声 信号サンプルの現フレームに対応する分析パラメータが送信されるかどうかを示 している。これらの係数は現データフレームまたは以前のデータフレームで送信 可能である。 マルチプレクサ６は、ヘッダと音声信号を表すデータを用いてデータフレーム を組み立てる。ヘッダは、現データフレームが不完全なデータフレームかどうか を示す第１指標（フラグＦ）を含む。ヘッダは、現データフレームが分析パラメ ータを伝送するかどうかを示す第２指標（フラグＬ）をオプションとして含むこ ともできる。フレームは複数のサブフレームの励起パラメータをさらに含んでい る。サブフレームの数は音声符号器４の制御入力端で信号Ｒにより選択されたビ ット速度に依存している。フレーム当りのサブフレームの数とフレーム長はフレ ームのヘッダで符号化することもできる。ただし、フレーム当りのサブフレーム の数とフレーム長は接続構成中に折り合いがつく場合もある。マルチプレクサ６ の出力端で、音声信号を表す完成フレームが利用できる。 送信手段８において、マルチプレクサ6の出力端からのフレームは、送信媒体 １０を介して送信可能な信号に変形される。送信手段で実行される動作にはエラ ー訂正符号化、インターリーブ、および変調が含まれる。 受信器１２は、送信媒体１０からの送信器２により送信された信号を受信する ように構成されている。受信手段１４は、復調、インターリーブ解除、およびエ ラー訂正復号ができるように構成されている。デマルチプレクサは信号ＬＰＣ、 ＦおよびＥＸを受信手段１４の出力信号から抽出する。必要なら、デマルチプレ クサ１６は、連続して受信した係数の２つの組の間で内挿を実行する。係数ＬＰ ＣとＥＸの完成された組は音声復号手段１８に送られる。音声復号手段１８の出 力端では、再構成音声信号が利用できる。 図２による音声符号器では、入力信号はフレーム化手段２０の入力端に送られ る。出力信号ＳK+1を伝送するフレーム化手段２０の出力は、分析手段の入力端 、 本実施例では線形予測分析器２２の入力端と遅延素子２８の入力端に接続される 。 信号αK+1を伝送する線形予測分析器２２の出力は量子化器２４の入力端に接続 される。出力信号ＣK-1を伝送する量子化器２４の第１出力は、遅延素子２６の 入力端と音声符号器６の第１出力端に接続される。出力信号ＣKを伝送する遅延 素子２６の出力は音声符号器の第２出力端に接続される。 信号αK+1を伝送する量子化器２４の第２出力は制御手段３０の入力端に接続 される。ビット速度設定を表す入力信号Ｒは制御手段３０の第２入力端に入力さ れる。出力信号Ｆを伝送する制御手段３０の第１出力は音声復号器４の出力端に 接続される。 出力信号α’Kを伝送する制御手段３０の第３出力は内挿器３２に接続される 。出力信号α’K［ｍ］を伝送する内挿器３０の出力は知覚重みづけフィルタ３ ２の制御入力端に接続される。 フレーム化手段２０の出力は遅延素子２８の入力端にも接続される。信号ＳK を伝送する遅延素子２８の出力は知覚重みづけフィルタ３４の第２入力端に接続 される。信号ｒｓ［ｍ］を伝送する知覚重みづけフィルタ３４の出力は励起探索 手段３６の入力端に接続される。励起探索手段３６の出力では、固定コードブッ ク指標、固定コードブック利得、適応コードブック指標および適応コードブック 利得を含む励起信号ＥＸの表示が励起探索手段３６の出力端で利用可能である。 フレーム化手段は音声符号器４の入力信号から複数の入力サンプルを含むフレ ームを取り出す。１フレーム内のサンプルの数はビット速度設定Ｒに応じて変化 可能である。線形予測分析器２２は、入力サンプルのフレームから予測係数αK+ 1［ｐ］を含む複数の分析係数を取り出す。これらの予測係数は周知のレビンソ ン−ダービン（Levinson-Durbin）アルゴリズムにより見つけることができる。 量子化器２４は係数αK+1［ｐ］を他の表現に変換して、変形した予測係数を量 子化係数ＣK+1［ｐ］に量子化する。量子化係数は遅延素子２６を介して係 数ＣK［ｐ］として出力される。遅延素子の目的は、音声入力サンプルの同じフ レームに対応した係数ＣK［ｐ］と励起信号ＥＸがマルチプレクサ６に同時に到 来することを確認することである。量子化器２４は信号αK+1を制御手段３０に 送る。信号αK+1は量子化係数ＣK+1の逆変換により得られる。逆変換は受信器の 音声復号器で実行されるのと同じである。量子化係数の逆変換は音声符号器で実 行され、これにより、音声符号器は、受信器内の復号器が利用可能な係数と全く 同一の係数を用いて合成を行う。 制御手段３０は、他のフレームよりも分析係数についての情報が多く送信され るフレームの部分を取り出すよう構成されている。本実施例による音声符号器４ では、フレームが分析係数についての完全な情報を伝送するか、または分析係数 の情報をまったく伝送しないかである。制御装置３０は、マルチプレクサ６が現 フレームの信号ＬＰＣを導入しなければならないかどうかを示す出力信号Ｆを供 給する。しかし、各フレームにより伝送される分析パラメータの数は変動可能で あることが観察されている。 制御装置３０は内挿器３２に予測係数α’Kを供給する。現フレームの前記Ｌ ＰＣ係数が送信される場合にはα’Kの値は最も最近に決定された（量子化され た）予測係数に等しい。現フレームのＬＣＰ係数が送信されない場合には、α’ Kの値はα’K-1とα’K+1の値を内挿することで発見される。 内挿器３２は、現フレームのサブフレームそれぞれに対してα’K-1とα’Kか ら線形に値α’K［ｍ］を内挿する。α’K［ｍ］の値は知覚重みづけフィルタ３ ４に入力され、入力信号ＳKの現サブフレームｍから「残留信号」ｒｓ［ｍ］を 取り出す。探索手段３６は、固定コードブック指標と、固定コードブック利得と 、適応コードブック指標と、適応コードブック利得を見いだして、その結果、励 起信号は、「残留信号」ｒｓ［ｍ］の現サブフレームｍと最も適合するようにな る。各サブフレームｍでは、励起パラメータ固定コードブック、固定コードブッ ク利 得、適応コードブック指標および適応コードブック利得が音声符号器４の出力Ｅ Ｘで利用できる。 図２による例示音声符号器は、13.6kbit/sから24kbit/sまで可変するビット速 度で、かつ、７ｋＨｚの帯域幅で音声信号を符号化する広帯域音声符号器である 。この音声符号器は、４つの所謂アンカービット速度に設定可能である。これら のアンカービット速度は開始値であり、その値から、予測パラメータを伝送する フレームの一部を削除することでビット速度を低減することができる。以下の表 には、４つのアンカービット速度とフレーム期間の対応値、一つのフレーム内の サンプルの数、フレーム当りのサブフレームの数が示してある。 ＬＰＣ係数のあるフレームの数を減らすことで、数少ないステップにてビット 速度を制御可能である。ＬＰＣ係数を伝送するフレームの部分が０．５から１ま で変動し、１フレーム当りＬＰＣ係数を送信するのに必要なビットの数が６６で ある場合には、取得可能な最大のビット速度減少を計算可能である。フレームサ イズが10msの場合、ＬＰＣ係数のビット速度は3.3kbit/sから6.6kbit/sまで変動 可能である。フレームサイズが15msの場合、ＬＰＣ係数のビット速度は2.2kbit/ sから4.4kbit/sまで変動可能である。以下の表では、４つのアンカービット速度 のそれぞれに対して、最大ビット速度減少と最低ビット速度が示されている。 図３による制御手段３０では、信号αK+1を伝送する第１入力が遅延素子６０ の入力端と変換器６４の入力端に接続される。信号αKを伝送する遅延素子６０ の出力は遅延素子６２の入力端と変換器７０の入力端に接続される。出力信号ｉ k+1を伝送する変換器６４の出力は、内挿器６８の第１入力端に接続される。出 力信号ｉk-1を伝送する変換器６６の出力は、内挿器６８の第２入力端に接続さ れる。出力信号ｉkを伝送する変換器６８の出力は、距離計算機７２の第１入力 端と選択器８０の第１入力端に接続される。出力信号ｉKを伝送する変換器７０ の出力は距離計算器７２の第２入力端と選択器８０の第２入力端に接続される。 制御手段３０の入力信号Ｒは計算手段７４の入力端に接続される。計算手段７ ４の第１出力は制御装置７６に接続される。計算手段７４の第１出力端の信号は 、ＬＰＣパラメータを伝送するフレームの一部ｒを表す。したがって、前記信号 はビット速度を設定するための信号である。 計算手段の第２および第２出力は、信号Ｒに応じて設定されたアンカービット 速度を表す信号を伝送する。しきい値信号ｔを伝送する制御装置７６の出力は、 比較器７８の第１入力端に接続される。距離計算器７２の出力は比較器７８の第 ２入力端に接続される。比較器７８の出力は選択器８０の制御入力端と、制御装 置７６の入力端と、制御手段３０の出力端に接続される。 図３による制御手段において、遅延素子６０と６２は、反射係数αK+1の組か ら、遅延された反射係数αKとαK-1の組を形成する。変換器６４、７０と６６は 係数ｉK+1、ｉKおよびｉK-1を計算する。これらの係数は、係数αK+1、αKおよ びαK-1よりも内挿に適合している。内挿器６８は、値ｉK+1とｉK-1から内挿値 ｉKを取り出す。 距離計算器７２は、ｉK+1とｉK-1から内挿された予測パラメータｉKの組と予 測パラメータｉKの組の間の距離測定値ｄを判定する。適切な距離測定値ｄは以 下の式により求められる。 式（１）において、Ｈ（ω）は係数ｉKにより表現されるスペクトルであり、 Ｈ（ω）は係数ｉKにより表現されるスペクトルである。測定値ｄは共通に使用 されるが、より容易に計算可能なＬ１を基準にしても同様の結果が得られること が実験から判明している。このため、Ｌ１基準は以下のように表記できる。 式（２）では、Ｐは分析手段２２により決定された予測係数の数である。距離 測定値ｄは、比較器７８によりしきい値ｔと比較される。距離ｄがしきい値ｔよ り大きい場合、比較器７８の出力信号ｃは現フレームのＬＰＣ係数が送信可能な ことを示している。距離測定値ｄがしきい値ｔより小さい場合、比較器７８の出 力信号ｃは、現フレームのＬＰＣ係数が送信されないことを示している。所定の 時間間隔にわたって（たとえば、ｋフレームにわたって、ただしｋは通常１００ ）信号ｃがＬＰＣ係数の送信を示している時間ａの数を係数することで、ＬＰＣ パ ラメータを含むフレームの実際の部分の測定値ａが得られる。選択されたアンカ ービット速度に対応するパラメータが付与されると、この測定値ａも実際のビッ ト速度の測定値である。 制御手段３０は、実際のビット速度の測定値とビット速度設定の測定値を比較 し、必要なら実際のビット速度を調整するように構成されている。計算手段７４ は信号Ｒからアンカービット速度と部分ｒを決定する。２つの異なるアンカービ ット速度から開始して、あるビット速度Rを決定する場合には、最高の音声品質 を有するアンカービット速度が選択される。アンカービット速度の値を信号Ｒと 同様にして表に記憶すれば都合がよい。アンカービット速度が選択されると、Ｌ ＰＣ係数を伝送するフレームの部分が判定できる。 最初に、フレーム当りのビットの数の最高値と最小値を表す値ＢMAXとＢMINは 以下の式に応じて判定される。 ＢMAX ＝ ｂHEADER ＋ ｂEXCITATION ＋ ｂLPC …((4) ＢMIN ＝ ｂHEADER ＋ ｂEXCITATION …((5) 式（４）と（５）では、ｂHEADERは１フレーム内のヘッダビット数であり、ｂ EXCITATIONは励起信号を表すビットの数であり、ｂLPCは分析係数を表すビット の数である。信号Ｒが、要求されたビット速度ＢREQを表している場合、ＬＰＣ パラメータを伝送するフレームの一部ｒは、以下のように記述される。 本実施例では、ｒの最小値が０．５であるのは明らかである。 制御装置７６は、ＬＰＣパラメータを伝送するフレームの一部ｒとａの差異を 判定する。ビット速度設定と実際のビット速度の差に応じたビット速度を調整す るために、しきい値ｔが増減される。しきい値ｔを増加させる場合、差測定値ｄ は少数のフレームに対する前記しきい値を越えることになり、実際のビット速度 は減少することになる。しきい値ｔを減少させる場合、差測定値ｄは多数のフレ ームに対する前記しきい値を越えることになり、実際のビット速度は増加するこ とになる。ビット速度設定の測定値ｔと実際のビット速度の測定ｈに応じたしき い値ｔを以下の式に応じて制御装置７６により更新する。 式（３）において、ｔ’はしきい値の元の値であり、ｃ１とｃ２は定数である 。 図４において、グラフ１００は、音声信号サンプルを含むフレーム１....８の 列を示す。グラフ１０１はグラフ１００の音声信号のフレームに対応する係数を 備えたフレームを示す。音声信号サンプルのフレーム１....８の各フレームに対 して、ＬＰＣ係数Ｌと励起係数ＥＸが決定される。 グラフ１０２は、従来技術の送信システムにより送信されるときのデータフレ ームを示す。平均して、データフレームの半分は、ＬＰＣと対応する音声信号サ ンプルフレームの励起係数とを伝送する完全なデータフレームであると仮定され る。グラフ１０２の例では、データフレーム１、３、４および７は完全なデータ フレームである。残りの（不完全な）データフレーム０、２、４および６は、音 声サンプルのフレームに対応する励起係数のみしか伝送しない。グラフ１０１と グラフ１０２によるデータフレーム間の遅延により、送信すべきデータフレーム が完全か不完全かを判断することができる。この判断を行うために、音声信号サ ンプルの次のフレームのＬＰＣ係数が利用可能でなければならない。 ヘッダＨｉは、フレーム同期化信号を含むことが可能であり、さらに、上記で 説明したように第１および第２指標を含む。 グラフ１０３では、グラフ１０２のデータフレームから復号された音声信号サ ンプルのフレーム列が示されている。音声信号サンプルの送信フレームと受信フ レームの間に３より大きいフレーム間隔の遅延があることが分かる。受信器では 、不完全なデータフレームに対応する複数の音声サンプルの１フレームは、ＬＰ Ｃ係数を伝送する次のフレームが受信される前には再構成できないので上記の遅 延が引き起こされる。グラフ１０３では、音声信号サンプルのフレーム０は、音 声フレーム１に対応するＬＰＣパラメータＬ１が受信される前には再構成できな い。同じことが音声フレーム２と４に当てはまる。 本発明による送信システムでは、データフレームはグラフ１０４で示されてい るように送信される。不完全フレーム０、２、４がそれぞれ次の完全フレーム１ 、３、５からのＬＰＣ係数を伝送する。次の完全フレームのＬＰＣ係数の前段階 での送信で、内挿が実行されて、１フレーム間隔前に始められる不完全なフレー ムのＬＰＣ係数を得る。グラフ１０４では、音声フレーム０の再構成は、（音声 フレーム１のＬＰＣパラメータを含む）フレーム０に対応するデータフレームが 受信されるときにはすでに開始されている。グラフ１０５から分かるように、こ の結果として、音声信号サンプルのフレームの遅延がかなり削減される。 図５の流れ図では、番号付けられた命令には以下の表に応じた意味がある。 番号 ラベル 意味 110 START プログラムが起動し使用変数が初期化される。 112 WRITE F[K] フラグF[K]を現データフレームのヘッダに書き込む。 114 F[K]=1? フラグF[K]の値を「１」と比較する。 115* WRITE L[K]=1 フラグL[K]が１に設定され現データフレームに書き込ま れる。 116 F[K-1]=1? フラグF[K-1]の値を「１」と比較する。 117* WRITE L[K]=1 フラグL[K]が１に設定され現データフレームに書き込まれ る。 118 WRITE LPC[K+1] 次の音声フレームに対応するＬＰＣ係数が現データフレ ームに書き込まれる。 119* WRITE L[K]=0 フラグL[K]が０に設定され現データフレームに書き込ま れる。 120 WRITE LPC[K] 現音声フレームに対応するＬＰＣ係数が現データフレー ムに書き込まれる。 122 WRITE EX[K] 励起係数が現データフレームに書き込まれる。 124 STORE F[K] フラグF[K]の値が記憶される。 126 STOP プログラムが終了する。 図５の流れ図のプログラムはフレーム間隔当りに１度実行され、音声符号器４ により送られた出力信号からデータフレームを組み立てる。音声サンプルのＫ＋ １thのＬＰＣ係数がすでに利用可能な場合には、プログラムはｋthデータフレ− ムの組立てを開始することが明らかになっている。現フレームが完全フレームか どうかを示すためにはフラグＦだけしかないと仮定されている。現フレームが任 意のＬＰＣ係数を伝送するかどうかを示すためにフラグＬも使用しなければなら ない場合には、＊で示された命令１１５、１１７および１１９を追加しなければ ならない。 命令１１０では、プログラムが起動して、使用変数が、必要なら、初期値に設 定される。命令１１２では、音声符号器６から受信したフラグF[K]が現データフ レームのヘッダに書き込まれる。 命令１１４では、フラグF[K]の値が１と比較される。F[K]=1の場合、現データ フレームは不完全データフレームである。この場合には、命令１１８では、音声 信号サンプルの次のフレームのＬＰＣパラメータLPC[K+1]が現データフレームに 書き込まれる。フラグＬを含まなければならない場合、命令１１５では、フラグ Ｌは１に設定され、現データフレームのヘッダに書き込まれて、現データフレー ムのＬＰＣ係数の存在が示される。その後、命令１２２でプログラムが継続する 。 F[K]=0の場合、現データフレームは完全データフレームである。命令１１６で 、F[K-1]の値が１と比較される。F[K-1]の値は、前のデータフレームが不完全デ ータフレームであったことを示している。この場合には、現完全データフレーム のＬＰＣ係数が前記の前の（不完全な）データフレームですでに送信されている 。その結果、現データフレームではＬＰＣ係数は送信されることはない。フラグ Ｌを含めなければならない場合には、命令１１９では、フラグＬが０に設定され 、現データフレームのヘッダに書き込まれて、現データフレームにはＬＰＣ係数 がないことが示される。その後、命令１２２でプログラムが継続する。 F[K-1]の値が０の場合、現（完全）データフレームのＬＰＣ係数はまだ送信さ れておらず、命令１２０において現データフレームに書き込まれる。フラグＬを 含まなければならない場合、命令１１７では、フラグＬが１に設定され、現デー タフレームのヘッダに書き込まれて、現データフレームにＬＰＣ係数があること が示される。 命令１２２では、励起係数EX[K]が現データフレームに書き込まれる。命令１ ２４では、プログラムが次に実行されるときにフラグF[K]の値が記憶されてF[K- 1]として使用される。命令１２６では、プログラムが終了する。 図６の流れ図では、番号付けられた命令の意味は以下に示す表のとおりである 。 番号 ラベル 意味 130 START プログラムを起動する。 132 READ F[K] フラグF[K]を現データフレームから読み込む。 134 F[K]=1? フラグF[K]の値を１と比較する。 136 F[K-1]=1? フラグF[K-1]の値を１と比較する。 138 LOAD LPC[K] 現フレームのＬＰＣ係数の組をメモリから読み込む。 140 READ LPC[K] 現フレームのＬＰＣ係数の組を現データフレームから読み 込む。 142 STORE LPC[K] データフレームから読み込まれたＬＰＣ係数の組をメモ リに記憶する。 144 READ LPC[K+1] 次のフレームのＬＰＣ係数の組を現データフレームから 読み込む。 146 CALC LPC[K] 現フレームのＬＰＣ係数の値を計算する。 148 STORE LPC[K+1] 次のフレームのＬＰＣ係数の値をメモリに記憶する。 150 READ EX[K] 現フレームの励起信号を現データフレームから読み込む 。 152 STORE F[K] フラグF[K]をメモリに記憶する。 154 STOP プログラムの実行を終了する。 図６の流れ図のプログラムは、フラグＦしか使用されない場合のデマルチプレ クサの機能を実現することを意図している。さらにフラグＬを処理するのに必要 な変更を以下に説明する。 命令１３０で、プログラムが起動する。命令１３２で、フラグF[K]の値を現デ ータフレームから読み取る。命令１３４で、フラグF[K]の値を１と比較する。 フラグF[K]が０の場合、現フレームが完全フレームであることを示し、命令１ ３６で、F[K-1]の値を１と比較する。F[K-1]が１の場合、前のデータフレームは 、現フレームのＬＰＣ係数を伝送する不完全データフレームであった。これらの 係数は、以前プログラムが実行されたときにメモリに記憶されたものである。そ の後、命令１３８では、係数LPC[K]がメモリからロードされ、音声復号手段１８ に 渡される。命令１３８の実行後、プログラムは命令１５０で継続される。 フラグF[K-1]が０の場合、以前のデータフレームは完全データフレームであり 、現フレームのＬＰＣ係数は現データフレームで伝送される。その後、命令１４ ２で、係数LPC[K]が現データフレームから読み込まれる。命令１４２では、プロ グラムが次のデータフレームを実行する際に使用する目的で、命令１４２で得ら れた係数LPC[K]をメモリに書き込む。さらに、係数LPC[K]が音声復号手段１８に 渡される。その後、プログラムは命令１５０で継続する。 命令１３４でフラグF[K]の値が１の場合、現データフレームは次のデータフレ ームに対応する係数LPC[K+1]を伝送する不完全なデータフレームである。命令１ ４６では、係数LPC[K]は、以下の式に応じて係数LPC[K-1]とLPC[K+1]から計算さ れる。 式（４）では、Ｉは実行パラメータで、Ｐは送信した予想係数の数である。命 令１４８では、命令１４６で計算された係数LPC[K]をメモリに記憶して、次のデ ータフレームで使用する。 命令１５０では、励起係数EX[K]が現データフレームから読み取られて、音声 復号手段１８に送られる。命令１５２では、フラグF[K]がメモリに記憶されて、 次のデータフレームで使用される。命令１５４では、プログラムの実行が終了す る。 図７は、フラグＬを処理するために図６のプログラムにおける命令１３６を変 形した例を示す。フラグF[K]に加えてフラグL[K]を使用する利点は、フラグＦだ けしか使用されていない場合のように前のフレームからのフラグ値が不必要なの で、一つ以上のデータフレームが送信エラーのために誤りとなったり完全に失わ れた後でデータフレームの復号を再開することが可能なことである。図７の番号 付けられた命令の意味は以下に示す表の通りである。 番号 ラベル 意味 131 READ L[K] フラグL[K]を現データフレームから読み込む。 133 L[K]=1? フラグL[K]を値１と比較する。 命令１３１では、値L[K]が現データフレームから読み込まれ、命令１３３では 、値L[K]を１と比較する。値L[K]が１の場合、現データフレームがＬＰＣ係数を 伝送することを意味する。プログラムは命令１４０で継続して、データフレーム からＬＰＣ係数を読み込む。値L[K]が0の場合、現データフレームがどのＬＰＣ 係数も伝送しないことを意味している。したがって、プログラムは命令１３８で 継続して、以前受け取ったＬＰＣ係数をメモリからロードする。 図８の復号手段１８では、信号ＬＰＣを伝送する入力がサブフレーム内挿器８ ７の入力端に接続される。サブフレーム内挿器８７の出力は合成フィルタ８８の 入力端に接続される。 入力信号ＥＸを伝送する音声復号手段１８の入力はデマルチプレクサ８９の入 力端に接続される。固定コードブック指標を表す信号ＦＩを伝送するデマルチプ レクサ８９の第１出力は固定コードブック９０の入力端に接続される。固定コー ドブック９０の出力は乗算器９２の第１入力端に接続される。信号ＦＣＢＧ（固 定コードブック利得）を伝送するデマルチプレクサの第２出力は乗算器９２の第 ２入力端に接続される。 適応コードブック指標を表す信号ＡＩを伝送するデマルチプレクサ８９の第３ 出力は、適応コードブック９１の入力端に接続される。適応コードブック９１の 出力は乗算器９３の第１入力端に接続される。信号ＡＣＢＧ（適応コードブック 利得）を伝送するデマルチプレクサ８９の第２出力は乗算器９３の第２入力端に 接続される。乗算器９２の出力は加算器９４の第１入力端に接続され、乗算器９ ３の出力は加算器９４の第２入力端に接続される。加算器９４の出力は適応コー ドブックの入力端と合成フィルタ８８の入力端に接続される。 図８の音声復号手段では、サブフレーム内挿器８７はサブフレームそれぞれに 対して予測係数を内挿して、これらの予測係数を合成フィルタ８８に送る。 合成フィルタの励起信号は固定コードブック９０と適応コードブック９１の出 力信号の重みづけ総和に等しい。重みづけは乗算器９２と９３により実行される 。コードブック指標ＦＩとＡＩはデマルチプレクサ８９により信号ＥＸから抽出 される。重みづけ因数ＦＣＢＧ（固定コードブック利得）とＡＣＢＧ（適応コー ドブック利得）もデマルチプレクサ８９により信号ＥＸから抽出される。加算器 ９４の出力信号は適応コードブックに伝送されて、適応づけが行われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 音声信号サンプルのフレームから前記音声信号サンプルのフレームを表 す係数をもつデータフレームを取り出す音声符号器を備えた送信器を有し、前記 音声符号器は完全データフレームと不完全データフレームを組み立てる組立て手 段を有し、前記不完全データフレームはそれらの音声信号サンプルのフレームを 表す不完全な係数の組を有し、前記送信器はさらに送信媒体を介して受信器に前 記データフレームを送信する送信手段を有し、前記受信器は音声復号器を有し、 前記音声復号器は、前記不完全データフレームに対応する音声信号サンプルのフ レームを囲む音声信号サンプルのフレームに対応する係数から得られた内挿係数 により、不完全な係数の組を完成させる完成手段を有する送信システムであって 、前記組立て手段は前記不完全データフレームに対応する前記音声信号サンプル のフレームより後の音声信号サンプルのフレームを表す付加係数を、前記不完全 データフレームの少なくとも一つに導入するように構成され、前記完成手段は前 記付加係数を用いて不完全な前記係数の組を完成させるよう構成されていること を特徴とする前記送信システム。 ２． 前記フレーム組立て手段は、前記フレームが不完全データフレームであ るかどうか、および前記データフレームが対応する音声サンプルフレームとは異 なる音声サンプルフレームを表す係数を伝えているかどうかを示す指標を前記デ ータフレームに導入するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の送信 システム。 ３． 音声信号サンプルフレームから前記音声信号サンプルフレームを表す係 数をもつデータフレームを取り出す音声符号器を備え、前記音声符号器は、完全 データフレームと不完全データフレームを組み立てるフレーム組立て手段を有し 、前記不完全データフレームはそれらの音声信号サンプルフレームを表す不完全 な 係数の組を有し、 さらに、前記データフレームを送信する送信手段を備え、 前記組立て手段は、前記不完全なデータフレームに対応する音声信号フレーム より後の音声信号フレームを表す付加係数を、前記不完全なデータフレームの少 なくとも一つに導入するよう構成されることを特徴とする前記送信器。 ４． 音声信号サンプルの対応するフレームを表す係数をもつデータフレーム を有する信号を受信し、前記信号は複数の不完全データフレームを有し、前記不 完全データフレームは対応する音声信号サンプルのフレームを表す不完全な係数 の組を有し、前記不完全データフレームにより表された音声信号サンプルフレー ムを囲む音声信号サンプルフレームに対応する係数から得られた内挿係数で不完 全な係数の組を完成させる完成手段を有する音声復号器を備えた受信器であって 、 前記不完全データフレームには、前記不完全データフレームに対応する音声信 号サンプルフレームより後の音声信号サンプルフレームを表す付加係数を有する ものもあり、前記完成手段は前記付加係数を用いて不完全な前記係数の組を完成 させるよう構成されていることを特徴とする前記受信器。 ５． 音声信号サンプルフレームから前記音声信号サンプルフレームを表す係 数をもつ複数のデータフレームを取り出し、完全データフレームと不完全データ フレームを組み立てるフレーム組立て手段を有し、前記不完全データフレームは 音声信号サンプルフレームを表す不完全な係数の組を有する音声復号器であって 、前記組立て手段は前記不完全データフレームに対応する音声信号サンプルフレ ームより後の音声信号サンプルのフレームを表す付加係数を前記不完全データフ レームの少なくとも一つに導入するよう構成されることを特徴とする前記音声符 号器。 ６． 音声信号サンプルの対応するフレームを表す係数をもつデータフレーム を有する信号を復号し、前記信号は不完全データフレームを有し、前記不完全デ ータフレームは音声信号サンプルフレームを表す不完全な係数の組を有し、前記 音声復号器は、前記不完全データフレームにより表された前記音声信号サンプル のフレームを囲む音声信号サンプルのフレームに対応する係数から得られた内挿 係数により不完全な係数の組を完成させる完成手段を有する音声復号器であって 、前記不完全データフレームは、前記不完全データフレームに対応する音声信号 のフレームより後の音声信号サンプルのフレームを表す複数の付加係数を備えて おり、 前記完成手段は、前記付加係数を用いて不完全な係数の組を完成させるよう構 成されることを特徴とする前記音声符号器。 ７． 音声信号サンプルの対応するフレームを表す係数の組をもつデータフレ ームを有し、対応する音声信号サンプルを表す不完全な係数の組をもつ不完全デ ータフレームを有する信号であって、 前記不完全データフレームの少なくとも一部は、前記不完全データフレームに 対応する音声信号サンプルの前記フレームより後の音声信号サンプルのフレーム を表す付加係数を有することを特徴とする前記信号。 ８． 前記データフレームは、前記フレームが不完全なデータフレームである かどうかと、前記データフレームが対応する音声サンプルのフレームとは異なる 音声サンプルのフレームを表す係数を伝送するかどうかを示す指標を有すること を特徴とする請求項７に記載の信号。 ９． 音声信号サンプルのフレームから、前記音声信号サンプルのフレームを 表す係数をもつデータフレームを取り出す工程を有し、前記データフレームは完 全データフレームと不完全データフレームを有し、前記不完全データフレームは 音声信号サンプルを表す不完全な係数の組を有し、さらに、送信媒体を介して前 記データフレームを送信し、前記不完全フレームに対応する前記音声信号サンプ ルのフレームを囲む音声信号サンプルのフレームに対応する係数から得られた内 挿係数により不完全な前記係数の組を完成させる工程とを有する音声送信方法で あって、 前記方法は、前記不完全データフレームに対応する音声信号サンプルのフレー ムの後の音声信号サンプルのフレームを表す付加係数を導入する工程と、前記付 加係数を用いて不完全な前記係数の組を完成させる工程とを有することを特徴と する前記音声送信方法。 １０． 音声信号サンプルのフレームから、前記音声信号サンプルのフレーム を表し、かつ、完全データフレームおよび不完全データフレームを生成する係数 をもったデータフレームを取り出すように構成され、前記不完全データフレーム は、音声信号サンプルのフレームを表す不完全な係数の組を有する音声符号化方 法であって、 前記音声符号化方法は、前記不完全データフレームに対応する音声信号サンプ ルのフレームより後の音声信号サンプルのフレームを表す付加係数を導入する工 程を有することを特徴とする前記音声符号化方法。