JP2001034300A - ボコーダの動作方法 - Google Patents
ボコーダの動作方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/40—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
- H03M7/42—Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code using table look-up for the coding or decoding process, e.g. using read-only memory
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/12—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a code excitation, e.g. in code excited linear prediction [CELP] vocoders
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- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビットフレーム内のビット位置の数が制限さ
れた状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固
定コードブック応答をより正確に表現することができる
ボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法を実現
する。 【解決手段】 ボコーダ５０は、信号フレームの残差信
号と比較するためのパルス列の複数のエントリを有する
固定コードブック５２を有する。固定コードブック５２
のエントリは、符号化される信号フレームに合わせて設
定される。ノイズ信号が、送信ボコーダ５０に記憶され
る。符号化中、ノイズ信号は、信号フレームまたはサブ
フレームを特徴づける決定されたパラメータに依存する
フィルタリングにより整形される。整形されたノイズ信
号をしきい値フィルタに通してパルス列を得る。固定コ
ードブック応答は、パルス列のうち、信号フレームまた
はサブフレームの残差信号に最もよく一致する部分（エ
ントリ）として選択される。
れた状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固
定コードブック応答をより正確に表現することができる
ボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法を実現
する。 【解決手段】 ボコーダ５０は、信号フレームの残差信
号と比較するためのパルス列の複数のエントリを有する
固定コードブック５２を有する。固定コードブック５２
のエントリは、符号化される信号フレームに合わせて設
定される。ノイズ信号が、送信ボコーダ５０に記憶され
る。符号化中、ノイズ信号は、信号フレームまたはサブ
フレームを特徴づける決定されたパラメータに依存する
フィルタリングにより整形される。整形されたノイズ信
号をしきい値フィルタに通してパルス列を得る。固定コ
ードブック応答は、パルス列のうち、信号フレームまた
はサブフレームの残差信号に最もよく一致する部分（エ
ントリ）として選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボコーダに関し、
特に、ボコーダによって生成される固定コードブック応
答の表現に関する。
特に、ボコーダによって生成される固定コードブック応
答の表現に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１および図２に、従来技術による符号
励振線形予測（ＣＥＬＰ）ボコーダの送信および受信ユ
ニットを示す。図１において、送信ユニットは第１ボコ
ーダ１である。第１ボコーダ１は、線形予測符号化（Ｌ
ＰＣ）フィルタ２を有する。ＬＰＣフィルタ２は、ジャ
ンクション（接合点）４を介して知覚荷重フィルタ３に
接続される。知覚荷重フィルタ３は、誤差最小化フィル
タ５に接続される。誤差最小化フィルタ５は、第１適応
コードブック６および第１固定コードブック７に接続さ
れる。第１適応コードブック６は、第１適応コードブッ
ク利得ユニット８に接続される。第１固定コードブック
７は、第１固定コードブック利得ユニット９に接続され
る。第１適応コードブック利得ユニット８および第１固
定コードブック利得ユニット９の出力はジャンクション
１０で接続される。ジャンクション１０はジャンクショ
ン４に接続される。
励振線形予測（ＣＥＬＰ）ボコーダの送信および受信ユ
ニットを示す。図１において、送信ユニットは第１ボコ
ーダ１である。第１ボコーダ１は、線形予測符号化（Ｌ
ＰＣ）フィルタ２を有する。ＬＰＣフィルタ２は、ジャ
ンクション（接合点）４を介して知覚荷重フィルタ３に
接続される。知覚荷重フィルタ３は、誤差最小化フィル
タ５に接続される。誤差最小化フィルタ５は、第１適応
コードブック６および第１固定コードブック７に接続さ
れる。第１適応コードブック６は、第１適応コードブッ
ク利得ユニット８に接続される。第１固定コードブック
７は、第１固定コードブック利得ユニット９に接続され
る。第１適応コードブック利得ユニット８および第１固
定コードブック利得ユニット９の出力はジャンクション
１０で接続される。ジャンクション１０はジャンクショ
ン４に接続される。
【０００３】一般に、第１ボコーダ１は、ディジタル音
声入力の時間セグメントを順次分析する。各時間セグメ
ントを信号フレームという。ボコーダ１は、各信号フレ
ームを特徴づけるパラメータを推定する。これらのパラ
メータは、ビットパターンで表され、１つのビットフレ
ームにまとめられる。ビットフレームは、それが表す信
号フレームよりも高速に送信されることが可能であり、
より少ないメモリに記憶することが可能である。
声入力の時間セグメントを順次分析する。各時間セグメ
ントを信号フレームという。ボコーダ１は、各信号フレ
ームを特徴づけるパラメータを推定する。これらのパラ
メータは、ビットパターンで表され、１つのビットフレ
ームにまとめられる。ビットフレームは、それが表す信
号フレームよりも高速に送信されることが可能であり、
より少ないメモリに記憶することが可能である。
【０００４】次に、図１を参照して、公知のＩＳ１２７
ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ型符号器（ボコーダ１）の動作の
一般的な説明を行う。ボコーダ１の動作についてさらに
詳細には、ディジタル音声符号化に関する教科書に記載
されている。ボコーダ１はマルチレートボコーダであ
り、毎秒８キロビット（ｋｂｐｓ）に対応するフルレー
トの動作と、４ｋｂｐｓに対応するハーフレートの動作
がある。ディジタル音声入力は、２０ｍｓｅｃの信号フ
レームに分割される。各信号フレームはさらに、約６．
６ｍｓｅｃの第１、第２、および第３のサブフレームに
分割される。
ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ型符号器（ボコーダ１）の動作の
一般的な説明を行う。ボコーダ１の動作についてさらに
詳細には、ディジタル音声符号化に関する教科書に記載
されている。ボコーダ１はマルチレートボコーダであ
り、毎秒８キロビット（ｋｂｐｓ）に対応するフルレー
トの動作と、４ｋｂｐｓに対応するハーフレートの動作
がある。ディジタル音声入力は、２０ｍｓｅｃの信号フ
レームに分割される。各信号フレームはさらに、約６．
６ｍｓｅｃの第１、第２、および第３のサブフレームに
分割される。
【０００５】ボコーダ１がフルレートで動作するとき、
信号フレームはＬＰＣフィルタ２を通る。ＬＰＣフィル
タ２は、信号フレーム全体を特徴づけるＬＰＣパラメー
タを抽出し、そのＬＰＣパラメータを、２８ビットのＬ
ＰＣビットの形で出力する。信号フレームは、ＬＰＣフ
ィルタを出て、ジャンクション４、知覚荷重フィルタ
３、および誤差最小化フィルタ５を通る。知覚荷重フィ
ルタ３および誤差最小化フィルタ５は、信号フレームか
らパラメータビットを抽出しないが、この信号フレーム
を後の処理のために準備する。
信号フレームはＬＰＣフィルタ２を通る。ＬＰＣフィル
タ２は、信号フレーム全体を特徴づけるＬＰＣパラメー
タを抽出し、そのＬＰＣパラメータを、２８ビットのＬ
ＰＣビットの形で出力する。信号フレームは、ＬＰＣフ
ィルタを出て、ジャンクション４、知覚荷重フィルタ
３、および誤差最小化フィルタ５を通る。知覚荷重フィ
ルタ３および誤差最小化フィルタ５は、信号フレームか
らパラメータビットを抽出しないが、この信号フレーム
を後の処理のために準備する。
【０００６】次に、信号フレームは、第１適応コードブ
ック６に入力される。第１適応コードブック６は、フレ
ーム全体のピッチを推定し、フレーム全体のピッチを特
徴づける７ビットのＡＣＢビットを出力する。次に、第
１適応コードブック利得ユニット８が、第１サブフレー
ム、第２サブフレーム、および第３サブフレームの適応
コードブック利得を推定する。３ビットのＡＣＢＧビッ
トが、第１サブフレームの適応コードブック利得を推定
する。さらに３ビットのＡＣＢＧビットが、第２サブフ
レームの適応コードブック利得を推定する。さらに３ビ
ットのＡＣＢＧビットが、第３サブフレームの適応コー
ドブック利得を推定する。
ック６に入力される。第１適応コードブック６は、フレ
ーム全体のピッチを推定し、フレーム全体のピッチを特
徴づける７ビットのＡＣＢビットを出力する。次に、第
１適応コードブック利得ユニット８が、第１サブフレー
ム、第２サブフレーム、および第３サブフレームの適応
コードブック利得を推定する。３ビットのＡＣＢＧビッ
トが、第１サブフレームの適応コードブック利得を推定
する。さらに３ビットのＡＣＢＧビットが、第２サブフ
レームの適応コードブック利得を推定する。さらに３ビ
ットのＡＣＢＧビットが、第３サブフレームの適応コー
ドブック利得を推定する。
【０００７】次に、信号は、ジャンクション１０、ジャ
ンクション４、知覚荷重フィルタ３、および誤差最小化
フィルタ５を通り、第１固定コードブック７に入力され
る。第１固定コードブック７は、第１サブフレーム、第
２サブフレーム、および第３サブフレームのランダムな
無声音特性を推定する。３５ビットのＦＣＢビットが、
第１サブフレームの固定コードブック応答を表す。さら
に３５ビットのＦＣＢビットが、第２サブフレームの固
定コードブック応答を表す。さらに３５ビットのＦＣＢ
ビットが、第３サブフレームの固定コードブック応答を
表す。
ンクション４、知覚荷重フィルタ３、および誤差最小化
フィルタ５を通り、第１固定コードブック７に入力され
る。第１固定コードブック７は、第１サブフレーム、第
２サブフレーム、および第３サブフレームのランダムな
無声音特性を推定する。３５ビットのＦＣＢビットが、
第１サブフレームの固定コードブック応答を表す。さら
に３５ビットのＦＣＢビットが、第２サブフレームの固
定コードブック応答を表す。さらに３５ビットのＦＣＢ
ビットが、第３サブフレームの固定コードブック応答を
表す。
【０００８】次に、第１固定コードブック利得ユニット
９が、第１サブフレーム、第２サブフレーム、および第
３サブフレームの固定コードブック利得を推定する。５
ビットのＦＣＢＧビットが、第１サブフレームの固定コ
ードブック利得を推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧ
ビットが、第２サブフレームの固定コードブック利得を
推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧビットが、第３サ
ブフレームの固定コードブック利得を推定する。
９が、第１サブフレーム、第２サブフレーム、および第
３サブフレームの固定コードブック利得を推定する。５
ビットのＦＣＢＧビットが、第１サブフレームの固定コ
ードブック利得を推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧ
ビットが、第２サブフレームの固定コードブック利得を
推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧビットが、第３サ
ブフレームの固定コードブック利得を推定する。
【０００９】この時点で、すべてのビットパターン（Ｌ
ＰＣ、ＡＣＢ、ＡＣＢＧ、ＦＣＢ、ＦＣＢＧ）がビット
フレームにまとめられる。このビットフレーム（信号フ
レームを表す）は完全であり、合成のために第２ボコー
ダ１１に送信するか、または、後で取り出すためにメモ
リに記憶することが可能である。上記のプロセスは、デ
ィジタル音声入力の各信号フレームについて順次繰り返
される。
ＰＣ、ＡＣＢ、ＡＣＢＧ、ＦＣＢ、ＦＣＢＧ）がビット
フレームにまとめられる。このビットフレーム（信号フ
レームを表す）は完全であり、合成のために第２ボコー
ダ１１に送信するか、または、後で取り出すためにメモ
リに記憶することが可能である。上記のプロセスは、デ
ィジタル音声入力の各信号フレームについて順次繰り返
される。
【００１０】図２に、ビットフレームを合成する第２ボ
コーダ１１の復号セクションを示す。第２ボコーダ１１
は、第２適応コードブック１２、第２固定コードブック
１３、第２適応コードブック利得ユニット１４、第２固
定コードブック利得ユニット１５、および合成フィルタ
１６を有する。第２ボコーダ１１は、ＬＰＣビット、Ａ
ＣＢＧビット、ＡＣＢビット、ＦＣＢビット、およびＦ
ＣＢＧビットを受信する。これらのビットは、第２ボコ
ーダ１１によって、当業者に周知のように、もとの信号
フレームの推定値を再構成するために使用される。
コーダ１１の復号セクションを示す。第２ボコーダ１１
は、第２適応コードブック１２、第２固定コードブック
１３、第２適応コードブック利得ユニット１４、第２固
定コードブック利得ユニット１５、および合成フィルタ
１６を有する。第２ボコーダ１１は、ＬＰＣビット、Ａ
ＣＢＧビット、ＡＣＢビット、ＦＣＢビット、およびＦ
ＣＢＧビットを受信する。これらのビットは、第２ボコ
ーダ１１によって、当業者に周知のように、もとの信号
フレームの推定値を再構成するために使用される。
【００１１】上記のようなさまざまなパラメータに割り
当てられるビットフレーム内のビット位置の総数は、８
ｋｂｐｓのフルレートで動作するボコーダ１（ＩＳ１２
７ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器）に関係する。要約する
と、ビットフレームは、２８ビットのＬＰＣビット、７
ビットのＡＣＢビット、３＋３＋３＝９ビットのＡＣＢ
Ｇビット、３５＋３５＋３５＝１０５ビットのＦＣＢビ
ット、および５＋５＋５＝１５ビットのＦＣＢＧビット
を含む。従って、ビットフレーム内の全ビット数は１６
４ビットとなる。
当てられるビットフレーム内のビット位置の総数は、８
ｋｂｐｓのフルレートで動作するボコーダ１（ＩＳ１２
７ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器）に関係する。要約する
と、ビットフレームは、２８ビットのＬＰＣビット、７
ビットのＡＣＢビット、３＋３＋３＝９ビットのＡＣＢ
Ｇビット、３５＋３５＋３５＝１０５ビットのＦＣＢビ
ット、および５＋５＋５＝１５ビットのＦＣＢＧビット
を含む。従って、ビットフレーム内の全ビット数は１６
４ビットとなる。
【００１２】上記のように、ボコーダ１はマルチレート
ボコーダであり、ボコーダ１のハーフレートは４ｋｂｐ
ｓである。ボコーダ１がハーフレートで動作するとき、
リアルタイムで、到来するディジタル音声入力に依然と
して追随しながら、サイズが１６４ビットのビットフレ
ームを送信することはもはや不可能である。その代わり
に、フレームサイズを縮小して約８０ビット位置にしな
ければならない。
ボコーダであり、ボコーダ１のハーフレートは４ｋｂｐ
ｓである。ボコーダ１がハーフレートで動作するとき、
リアルタイムで、到来するディジタル音声入力に依然と
して追随しながら、サイズが１６４ビットのビットフレ
ームを送信することはもはや不可能である。その代わり
に、フレームサイズを縮小して約８０ビット位置にしな
ければならない。
【００１３】ボコーダ１（ＩＳ１２７ ＥＶＲＣ ＣＤ
ＭＡ符号器）がハーフレート（４ｋｐｂｓ）で動作する
とき、ビット位置は次のように割り当てられる。 ＬＰＣビット： ２２ ＡＣＢビット： ７ ＡＣＢＧビット： ３＋３＋３＝９ ＦＣＢビット： １０＋１０＋１０＝３０ ＦＣＢＧビット： ４＋４＋４＝１２ 従って、ビットフレーム内の全ビット数は８０ビットと
なる。わかるように、ＦＣＢビットが、ビットフレーム
のサイズ縮小の支配的な負担を被っている。
ＭＡ符号器）がハーフレート（４ｋｐｂｓ）で動作する
とき、ビット位置は次のように割り当てられる。 ＬＰＣビット： ２２ ＡＣＢビット： ７ ＡＣＢＧビット： ３＋３＋３＝９ ＦＣＢビット： １０＋１０＋１０＝３０ ＦＣＢＧビット： ４＋４＋４＝１２ 従って、ビットフレーム内の全ビット数は８０ビットと
なる。わかるように、ＦＣＢビットが、ビットフレーム
のサイズ縮小の支配的な負担を被っている。
【００１４】本発明は固定コードブックに関係するた
め、ボコーダ１における固定コードブック計算の動作に
ついて簡単にまとめる。フルレート（８ｋｂｐｓ）で
は、フレームの固定コードブック応答を表すために割り
当てられる１０５ビット位置が、３個のサブフレームの
それぞれに８個の推定パルスを入れることができる。図
形的にこれを図３に示す。
め、ボコーダ１における固定コードブック計算の動作に
ついて簡単にまとめる。フルレート（８ｋｂｐｓ）で
は、フレームの固定コードブック応答を表すために割り
当てられる１０５ビット位置が、３個のサブフレームの
それぞれに８個の推定パルスを入れることができる。図
形的にこれを図３に示す。
【００１５】図３において、第１信号ライン１７は、推
定のために固定コードブック７に入力される第２残差信
号を表す。第１サブフレーム１８は５３個のサンプル点
に分割され、第２サブフレーム１９も５３個のサンプル
点に分割され、第３サブフレーム２０は５４個のサンプ
ル点に分割される。
定のために固定コードブック７に入力される第２残差信
号を表す。第１サブフレーム１８は５３個のサンプル点
に分割され、第２サブフレーム１９も５３個のサンプル
点に分割され、第３サブフレーム２０は５４個のサンプ
ル点に分割される。
【００１６】信号ライン１７上の第２残差信号の特性を
最もよく推定するために、正負のパルス２１が、サンプ
ル点のうちの選択点に配置される。例えば、第２信号ラ
イン２２は、第１信号ラインの第２残差信号を推定する
際の、パルス２１の極性（正負）および配置を例示す
る。配置および極性は、サブフレーム１８、１９、２０
のそれぞれに対するＦＣＢビットによって特徴づけられ
るデータである。すなわち、各サブフレームに対して、
固定コードブック７は、第１信号ライン１７の第２残差
信号を表すために８〜１０個のパルス２１の最良の配置
を推定し、そのサブフレームに対するＦＣＢビットは、
パルス２１の配置および極性を指定する。
最もよく推定するために、正負のパルス２１が、サンプ
ル点のうちの選択点に配置される。例えば、第２信号ラ
イン２２は、第１信号ラインの第２残差信号を推定する
際の、パルス２１の極性（正負）および配置を例示す
る。配置および極性は、サブフレーム１８、１９、２０
のそれぞれに対するＦＣＢビットによって特徴づけられ
るデータである。すなわち、各サブフレームに対して、
固定コードブック７は、第１信号ライン１７の第２残差
信号を表すために８〜１０個のパルス２１の最良の配置
を推定し、そのサブフレームに対するＦＣＢビットは、
パルス２１の配置および極性を指定する。
【００１７】第２ボコーダ１１がＦＣＢビットを受信す
ると、第１信号ライン１７の第２残差信号の推定を行う
ために、正負のパルス２１の配置に基づいてエンベロー
プ（包絡）２３を数学的に構成することができる。図形
的には、これは第３信号ライン２４に例示される。もち
ろん、各サブフレームのＦＣＢＧビットが、それぞれの
サブフレーム内のエンベロープ２３の山および谷の振幅
に影響を及ぼし、エンベロープ２３の山および谷の振幅
が第２残差信号内の実際の山および谷の平均振幅に一致
するようにされる。
ると、第１信号ライン１７の第２残差信号の推定を行う
ために、正負のパルス２１の配置に基づいてエンベロー
プ（包絡）２３を数学的に構成することができる。図形
的には、これは第３信号ライン２４に例示される。もち
ろん、各サブフレームのＦＣＢＧビットが、それぞれの
サブフレーム内のエンベロープ２３の山および谷の振幅
に影響を及ぼし、エンベロープ２３の山および谷の振幅
が第２残差信号内の実際の山および谷の平均振幅に一致
するようにされる。
【００１８】ボコーダ１がフルレート（８ｋｂｐｓ）で
動作するとき、固定コードブック応答に割り当てられ
る、ビットフレーム内の１０５ビット位置は、第２信号
ライン２２および第３信号ライン２４によって例示され
るように、サブフレームあたり８個のパルスの位置およ
び極性を表すことができる。ボコーダ１がハーフレート
（４ｋｂｐｓ）で動作するとき、固定コードブック応答
に割り当てられる、フレーム内の３０ビット位置は、サ
ブフレームあたり３個のパルスの位置および極性しか表
すことができない。
動作するとき、固定コードブック応答に割り当てられ
る、ビットフレーム内の１０５ビット位置は、第２信号
ライン２２および第３信号ライン２４によって例示され
るように、サブフレームあたり８個のパルスの位置およ
び極性を表すことができる。ボコーダ１がハーフレート
（４ｋｂｐｓ）で動作するとき、固定コードブック応答
に割り当てられる、フレーム内の３０ビット位置は、サ
ブフレームあたり３個のパルスの位置および極性しか表
すことができない。
【００１９】第４信号２５は、ボコーダ１がハーフレー
トで動作するときの正負のパルス２１′の配置と、パル
ス２１′の配置に従って数学的に構成されるエンベロー
プ２３′を例示する。明らかにわかるように、ハーフレ
ート動作中に得られるエンベロープ２３′は、第１信号
ライン１７の第２残差信号を近似していないし、またほ
とんど同様に、ボコーダ１がフルレートで動作するとき
に得られるエンベロープ２３をも近似していない。
トで動作するときの正負のパルス２１′の配置と、パル
ス２１′の配置に従って数学的に構成されるエンベロー
プ２３′を例示する。明らかにわかるように、ハーフレ
ート動作中に得られるエンベロープ２３′は、第１信号
ライン１７の第２残差信号を近似していないし、またほ
とんど同様に、ボコーダ１がフルレートで動作するとき
に得られるエンベロープ２３をも近似していない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】観察されるように、第
１ボコーダ１および第２ボコーダ１１は、ビットフレー
ムの送信中に中ないし高ビットレート（例えば、４．８
ｋｂｐｓ〜１６ｋｂｐｓ）を使用するときには、十分な
再生品質でディジタル音声を処理する。しかし、ビット
レートが（ハーフレートに対応する４ｋｂｐｓのレート
のように）４．８ｋｂｐｓを下回ると、合成される音声
の品質は大幅に悪化する。この悪い品質は主に、図３の
第４信号ライン２５によって例示されるように、サブフ
レームの固定コードブック応答の不正確な表現によるも
のである。
１ボコーダ１および第２ボコーダ１１は、ビットフレー
ムの送信中に中ないし高ビットレート（例えば、４．８
ｋｂｐｓ〜１６ｋｂｐｓ）を使用するときには、十分な
再生品質でディジタル音声を処理する。しかし、ビット
レートが（ハーフレートに対応する４ｋｂｐｓのレート
のように）４．８ｋｂｐｓを下回ると、合成される音声
の品質は大幅に悪化する。この悪い品質は主に、図３の
第４信号ライン２５によって例示されるように、サブフ
レームの固定コードブック応答の不正確な表現によるも
のである。
【００２１】不正確な表現は、すべてのサブフレームの
固定コードブック応答を表すためにビットフレーム内に
割り当てられるビット数が制限されている（例えば３０
ビット）結果である。ビットレートが低いときにビット
フレームサイズを増大させることはできないため、従来
技術では、ビットフレーム内のビット位置の数が制限さ
れた状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固
定コードブック応答をより正確に表現することができる
ボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法が必要
とされている。
固定コードブック応答を表すためにビットフレーム内に
割り当てられるビット数が制限されている（例えば３０
ビット）結果である。ビットレートが低いときにビット
フレームサイズを増大させることはできないため、従来
技術では、ビットフレーム内のビット位置の数が制限さ
れた状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固
定コードブック応答をより正確に表現することができる
ボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法が必要
とされている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明によるボコーダ
は、信号フレームまたはサブフレームの残差信号と比較
するためのパルス列の複数のエントリを有する固定コー
ドブックを有する。固定コードブックのエントリは、符
号化される信号フレームまたはサブフレームに合わせて
設定される。ノイズ信号が、送信ボコーダに記憶され
る。符号化中、ノイズ信号は、信号フレームまたはサブ
フレームを特徴づける決定されたパラメータに依存する
フィルタリングにより整形（シェーピング）される。整
形されたノイズ信号をしきい値フィルタに通してパルス
列を得る。固定コードブック応答は、パルス列のうち、
信号フレームまたはサブフレームの残差信号に最もよく
一致する部分（すなわちエントリ）として選択される。
この部分のインデックス付けされた位置が、ビットフレ
ーム内に含まれる固定コードブックビットとして指定さ
れる。同一のノイズ信号が、復号ボコーダにも記憶され
る。同じアクティブフィルタリングおよびしきい値フィ
ルタリングをこの同一のノイズ信号に適用して同じパル
ス列を得る。従って、ビットフレームの固定コードブッ
クビットは、合成中に使用される固定コードブック応答
を表すパルス列の正しい部分をインデックス付けするこ
とになる。
は、信号フレームまたはサブフレームの残差信号と比較
するためのパルス列の複数のエントリを有する固定コー
ドブックを有する。固定コードブックのエントリは、符
号化される信号フレームまたはサブフレームに合わせて
設定される。ノイズ信号が、送信ボコーダに記憶され
る。符号化中、ノイズ信号は、信号フレームまたはサブ
フレームを特徴づける決定されたパラメータに依存する
フィルタリングにより整形（シェーピング）される。整
形されたノイズ信号をしきい値フィルタに通してパルス
列を得る。固定コードブック応答は、パルス列のうち、
信号フレームまたはサブフレームの残差信号に最もよく
一致する部分（すなわちエントリ）として選択される。
この部分のインデックス付けされた位置が、ビットフレ
ーム内に含まれる固定コードブックビットとして指定さ
れる。同一のノイズ信号が、復号ボコーダにも記憶され
る。同じアクティブフィルタリングおよびしきい値フィ
ルタリングをこの同一のノイズ信号に適用して同じパル
ス列を得る。従って、ビットフレームの固定コードブッ
クビットは、合成中に使用される固定コードブック応答
を表すパルス列の正しい部分をインデックス付けするこ
とになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図４に、本発明による送信側の第
１ボコーダ５０を示す。ボコーダ５０は、ＬＰＣフィル
タ２、知覚荷重フィルタ３、誤差最小化フィルタ５、第
１適応コードブック６、第１適応コードブック利得ユニ
ット８、および第１固定コードブック利得ユニット９を
有する。特に注目すべきなのは、本発明による、第１固
定コードブック整形ユニット５１と、改良された第１固
定コードブック５２である。第１固定コードブック整形
ユニット５１は、第１固定コードブック５２に接続さ
れ、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビッ
トを含む入力を受け取る。
１ボコーダ５０を示す。ボコーダ５０は、ＬＰＣフィル
タ２、知覚荷重フィルタ３、誤差最小化フィルタ５、第
１適応コードブック６、第１適応コードブック利得ユニ
ット８、および第１固定コードブック利得ユニット９を
有する。特に注目すべきなのは、本発明による、第１固
定コードブック整形ユニット５１と、改良された第１固
定コードブック５２である。第１固定コードブック整形
ユニット５１は、第１固定コードブック５２に接続さ
れ、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビッ
トを含む入力を受け取る。
【００２４】第１ボコーダ５０の動作方法は、固定コー
ドブック応答推定に関連するところを除いては、上記の
方法に対応する。第１サブフレーム１８が推定されてい
るとき、３個のパルス２１′の最良の配置を決定する代
わりに、第２残差信号（信号ライン１７）は、複数の可
能パルス列と比較され、第２残差信号に最もよく一致す
るのはどのパルス列であるかが決定される。
ドブック応答推定に関連するところを除いては、上記の
方法に対応する。第１サブフレーム１８が推定されてい
るとき、３個のパルス２１′の最良の配置を決定する代
わりに、第２残差信号（信号ライン１７）は、複数の可
能パルス列と比較され、第２残差信号に最もよく一致す
るのはどのパルス列であるかが決定される。
【００２５】図形的には、この比較は図５に示される。
与えられたサブフレームの固定コードブック応答を表す
ために１０ビット位置が割り当てられるため、第１固定
コードブック５２は、第２残差信号と比較するために１
０２４（２10＝１０２４）個の可能なパルス列を有する
ことになる。比較が行われ、最良一致列が決定される
と、最良一致列のアドレスがそのサブフレームに対する
ＦＣＢビットとみなされる。これについてさらに詳細に
以下で説明する。
与えられたサブフレームの固定コードブック応答を表す
ために１０ビット位置が割り当てられるため、第１固定
コードブック５２は、第２残差信号と比較するために１
０２４（２10＝１０２４）個の可能なパルス列を有する
ことになる。比較が行われ、最良一致列が決定される
と、最良一致列のアドレスがそのサブフレームに対する
ＦＣＢビットとみなされる。これについてさらに詳細に
以下で説明する。
【００２６】１，０２４個だけの相異なるパルス列が第
１固定コードブック５２によって比較されるため、これ
らの列を注意深く選択し、できるだけ近い一致が見出さ
れるようにすることが重要である。本発明によれば、与
えられたサブフレームの固定コードブック応答は、その
サブフレームを特徴づけるＬＰＣビット、ＡＣＢビッ
ト、およびＡＣＢＧビットとの対応関係を有することが
発見された。この発見に基づいて、本発明は、サブフレ
ームの固定コードブック応答の推定の前に、第１固定コ
ードブック５２の可能な列を生成する第１固定コードブ
ック整形ユニット５１を実現する。
１固定コードブック５２によって比較されるため、これ
らの列を注意深く選択し、できるだけ近い一致が見出さ
れるようにすることが重要である。本発明によれば、与
えられたサブフレームの固定コードブック応答は、その
サブフレームを特徴づけるＬＰＣビット、ＡＣＢビッ
ト、およびＡＣＢＧビットとの対応関係を有することが
発見された。この発見に基づいて、本発明は、サブフレ
ームの固定コードブック応答の推定の前に、第１固定コ
ードブック５２の可能な列を生成する第１固定コードブ
ック整形ユニット５１を実現する。
【００２７】次に、第１固定コードブック整形ユニット
５１の動作について、図６および図７を参照して説明す
る。第１固定コードブック整形ユニット５１は、信号ラ
イン５３上に例示するような、一様分布ランダムノイズ
ｆ（ｎ）を記憶している。このランダムノイズｆ（ｎ）
（例えば、ガウス分布ランダムノイズ）は、平坦なスペ
クトルを有する。ランダムノイズｆ（ｎ）は、線形予測
（ＬＰ）荷重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ
５５に通される。フィルタ５４および５５はアクティブ
フィルタである。すなわち、信号に対するコレラの作用
は入力により制御される。フィルタ５４および５５は、
ランダムノイズｆ（ｎ）を修正して、信号ライン５６上
に例示するような出力信号ｆｓ（ｎ）を生成する。出力
信号ｆｓ（ｎ）は、低減されたピークを有する。すなわ
ち、ランダムノイズｆ（ｎ）は、ＬＰＣフィルタ２、第
１適応コードブック６、および第１適応コードブック利
得ユニット８によって決定されるパラメータに従って、
フィルタ５４および５５によりスペクトル整形されてい
る。
５１の動作について、図６および図７を参照して説明す
る。第１固定コードブック整形ユニット５１は、信号ラ
イン５３上に例示するような、一様分布ランダムノイズ
ｆ（ｎ）を記憶している。このランダムノイズｆ（ｎ）
（例えば、ガウス分布ランダムノイズ）は、平坦なスペ
クトルを有する。ランダムノイズｆ（ｎ）は、線形予測
（ＬＰ）荷重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ
５５に通される。フィルタ５４および５５はアクティブ
フィルタである。すなわち、信号に対するコレラの作用
は入力により制御される。フィルタ５４および５５は、
ランダムノイズｆ（ｎ）を修正して、信号ライン５６上
に例示するような出力信号ｆｓ（ｎ）を生成する。出力
信号ｆｓ（ｎ）は、低減されたピークを有する。すなわ
ち、ランダムノイズｆ（ｎ）は、ＬＰＣフィルタ２、第
１適応コードブック６、および第１適応コードブック利
得ユニット８によって決定されるパラメータに従って、
フィルタ５４および５５によりスペクトル整形されてい
る。
【００２８】ＬＰ荷重フィルタ５４およびピッチ先鋭化
フィルタ５５の動作は、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、
およびＡＣＢＧビットに関連する式によって支配され
る。式は、図６に示されている。Ａ（ｚ）は、ＬＰＣフ
ィルタ２の出力を表す。ｇaは、量子化されたＡＣＢ利
得である。Ｐは、ピッチ遅延（適応コードブック６によ
り決定される）である。本質的に、ＬＰ荷重フィルタ５
４は、γ1倍およびγ2倍に極を広げる（ブロードニン
グ）。
フィルタ５５の動作は、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、
およびＡＣＢＧビットに関連する式によって支配され
る。式は、図６に示されている。Ａ（ｚ）は、ＬＰＣフ
ィルタ２の出力を表す。ｇaは、量子化されたＡＣＢ利
得である。Ｐは、ピッチ遅延（適応コードブック６によ
り決定される）である。本質的に、ＬＰ荷重フィルタ５
４は、γ1倍およびγ2倍に極を広げる（ブロードニン
グ）。
【００２９】ＬＰ荷重フィルタ５４およびピッチ先鋭化
フィルタ５５は、広く使用されているフィルタである。
これらのフィルタの式および動作特性は既知である。し
かし、本発明に開示されるような組合せでＬＰ荷重フィ
ルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５を使用するこ
とはこれまで知られていない。ＬＰ荷重フィルタ５４お
よびピッチ先鋭化フィルタ５５についてさらに詳細に
は、この問題に関する教科書、例えば、W. B. Kleijn e
t al., "Speech Coding and Synthesis", Elsevier Pre
ss, 1995, pp.89-90、に記載されている。
フィルタ５５は、広く使用されているフィルタである。
これらのフィルタの式および動作特性は既知である。し
かし、本発明に開示されるような組合せでＬＰ荷重フィ
ルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５を使用するこ
とはこれまで知られていない。ＬＰ荷重フィルタ５４お
よびピッチ先鋭化フィルタ５５についてさらに詳細に
は、この問題に関する教科書、例えば、W. B. Kleijn e
t al., "Speech Coding and Synthesis", Elsevier Pre
ss, 1995, pp.89-90、に記載されている。
【００３０】ピッチ先鋭化フィルタ５５の出力ｆｓ
（ｎ）は、非線形しきい値フィルタ５７を通され、信号
ライン５８上に例示するような、パルス列Ｐ（ｎ）を得
る。しきい値フィルタ５７は、調整可能な上方しきい値
および下方しきい値を有する。これらのしきい値の間に
信号ｆｓ（ｎ）が現れるとすべて０に等しくセットされ
る。所定期間上方しきい値より上に信号ｆｓ（ｎ）が現
れると正パルス２１″となり、同様に、所定期間下方し
きい値より下に信号ｆｓ（ｎ）が現れると負パルス２
１″となる。
（ｎ）は、非線形しきい値フィルタ５７を通され、信号
ライン５８上に例示するような、パルス列Ｐ（ｎ）を得
る。しきい値フィルタ５７は、調整可能な上方しきい値
および下方しきい値を有する。これらのしきい値の間に
信号ｆｓ（ｎ）が現れるとすべて０に等しくセットされ
る。所定期間上方しきい値より上に信号ｆｓ（ｎ）が現
れると正パルス２１″となり、同様に、所定期間下方し
きい値より下に信号ｆｓ（ｎ）が現れると負パルス２
１″となる。
【００３１】パルス２１″のまばらさは、しきい値フィ
ルタ５７の上方および下方しきい値の設定によって制御
することができる。例えば、これらのしきい値が互いに
近い（すなわち、０に近い）場合、多くのパルス２１″
がパルス列Ｐ（ｎ）に現れる。これらのしきい値が比較
的遠く離れている（すなわち、０から遠く離れている）
場合、非常に少ないパルス２１″がパルス列Ｐ（ｎ）に
現れることになる。本発明によれば、まばらさは、約８
５％〜９３％の範囲に設定するのが好ましい。すなわ
ち、サンプルのうちの８５％〜９０％を０に等しくし、
サブフレームあたり４〜７個程度のパルスを残すのが好
ましい。
ルタ５７の上方および下方しきい値の設定によって制御
することができる。例えば、これらのしきい値が互いに
近い（すなわち、０に近い）場合、多くのパルス２１″
がパルス列Ｐ（ｎ）に現れる。これらのしきい値が比較
的遠く離れている（すなわち、０から遠く離れている）
場合、非常に少ないパルス２１″がパルス列Ｐ（ｎ）に
現れることになる。本発明によれば、まばらさは、約８
５％〜９３％の範囲に設定するのが好ましい。すなわ
ち、サンプルのうちの８５％〜９０％を０に等しくし、
サブフレームあたり４〜７個程度のパルスを残すのが好
ましい。
【００３２】本発明が、図３に例示したように、サブフ
レームあたり５３〜５４個のサンプル固定コードブック
整形ユニット５１に記憶されているランダムノイズｆ
（ｎ）は５４＋１０２４＝１０７８サンプルの間継続
し、６．７ｍｓｅｃのサブフレームでは、これは約１３
３ｍｓｅｃの継続時間となる。可能な固定コードブック
応答は、パルス列Ｐ（ｎ）の上をシフトされる、幅５４
サンプルのウィンドウ（ベクトルともいう）によって決
定される。
レームあたり５３〜５４個のサンプル固定コードブック
整形ユニット５１に記憶されているランダムノイズｆ
（ｎ）は５４＋１０２４＝１０７８サンプルの間継続
し、６．７ｍｓｅｃのサブフレームでは、これは約１３
３ｍｓｅｃの継続時間となる。可能な固定コードブック
応答は、パルス列Ｐ（ｎ）の上をシフトされる、幅５４
サンプルのウィンドウ（ベクトルともいう）によって決
定される。
【００３３】ウィンドウのゼロの位置を参照符号６０で
示す。ウィンドウ６０の直上のパルス列は、第１固定コ
ードブック５２（図５参照）によって、インデックス付
けされたエントリ（０）により表される。第１のシフト
されたウィンドウの配置を参照符号６１で示す。ウィン
ドウ６１の直上のパルス列は、第１固定コードブック５
２によって、インデックス付けされたエントリ（１）に
より表される。第２のシフトされたウィンドウの配置を
参照符号６２で示す。ウィンドウ６２の直上のパルス列
は、第１固定コードブック５２によって、インデックス
付けされたエントリ（２）により表される。このウィン
ドウシフトプロセスは、インデックス付けされたエント
リ（１０２３）を表す最後のシフトされたウィンドウ６
３が第１固定コードブック５２によって決定されるまで
繰り返される。
示す。ウィンドウ６０の直上のパルス列は、第１固定コ
ードブック５２（図５参照）によって、インデックス付
けされたエントリ（０）により表される。第１のシフト
されたウィンドウの配置を参照符号６１で示す。ウィン
ドウ６１の直上のパルス列は、第１固定コードブック５
２によって、インデックス付けされたエントリ（１）に
より表される。第２のシフトされたウィンドウの配置を
参照符号６２で示す。ウィンドウ６２の直上のパルス列
は、第１固定コードブック５２によって、インデックス
付けされたエントリ（２）により表される。このウィン
ドウシフトプロセスは、インデックス付けされたエント
リ（１０２３）を表す最後のシフトされたウィンドウ６
３が第１固定コードブック５２によって決定されるまで
繰り返される。
【００３４】２１５６サンプル期間のランダムノイズｆ
（ｎ）を有することも可能である。この場合、ウィンド
ウ（ベクトル）は、２サンプルの増分でシフトされ、固
定コードブックの１，０２４個の可能な列を得る。実
際、ランダムノイズの継続時間を延長し、ウィンドウの
増分ステップを増大させることによって、このパターン
をさらに続けることが可能である。
（ｎ）を有することも可能である。この場合、ウィンド
ウ（ベクトル）は、２サンプルの増分でシフトされ、固
定コードブックの１，０２４個の可能な列を得る。実
際、ランダムノイズの継続時間を延長し、ウィンドウの
増分ステップを増大させることによって、このパターン
をさらに続けることが可能である。
【００３５】第１サブフレーム１８に対する固定コード
ブック応答は、第１サブフレームの第２残差信号に最も
良く一致するパルス列であると決定される。このエント
リのインデックス（これは、パルス列Ｐ（ｎ）に沿って
ウィンドウの位置をシフトさせた個数に等しい）は、第
１サブフレーム１８に対するＦＣＢビットとなる。次
に、第１固定コードブック５２の新たなパルス列を形成
し、第２サブフレーム１９の固定コードブック応答が決
定される。次に、再び第１固定コードブック５２の新た
なパルス列を形成し、第３サブフレーム２０の固定コー
ドブック応答が決定される。
ブック応答は、第１サブフレームの第２残差信号に最も
良く一致するパルス列であると決定される。このエント
リのインデックス（これは、パルス列Ｐ（ｎ）に沿って
ウィンドウの位置をシフトさせた個数に等しい）は、第
１サブフレーム１８に対するＦＣＢビットとなる。次
に、第１固定コードブック５２の新たなパルス列を形成
し、第２サブフレーム１９の固定コードブック応答が決
定される。次に、再び第１固定コードブック５２の新た
なパルス列を形成し、第３サブフレーム２０の固定コー
ドブック応答が決定される。
【００３６】なお、本発明の変形例として、第１固定コ
ードブック５２の新たなパルス列を単に周期的に決定す
ることも可能である。例えば、新たなパルス列は、新た
なパルス列を、新たなサブフレームごとに（これはつま
り本発明の好ましい実施例である）ではなく、新たな信
号フレームごとにのみ形成することも可能である。ある
いは、１つおきの信号フレームごとに、新たなエントリ
を形成することなども可能である。固定コードブックの
パルス列の再形成を信号フレームごとや１つおきの信号
フレームごとに制限することにより、関連する計算は簡
略化される。さらに、固定コードブックのパルス列の再
使用は、固定コードブック応答を推定する際に通常は十
分な精度である。音声は、関連する短時間に大幅に変動
することはあまりないからである。
ードブック５２の新たなパルス列を単に周期的に決定す
ることも可能である。例えば、新たなパルス列は、新た
なパルス列を、新たなサブフレームごとに（これはつま
り本発明の好ましい実施例である）ではなく、新たな信
号フレームごとにのみ形成することも可能である。ある
いは、１つおきの信号フレームごとに、新たなエントリ
を形成することなども可能である。固定コードブックの
パルス列の再形成を信号フレームごとや１つおきの信号
フレームごとに制限することにより、関連する計算は簡
略化される。さらに、固定コードブックのパルス列の再
使用は、固定コードブック応答を推定する際に通常は十
分な精度である。音声は、関連する短時間に大幅に変動
することはあまりないからである。
【００３７】図８に、受信側の第２ボコーダ６４の復号
セクションを示す。第２ボコーダ６４は、第２適応コー
ドブック１２、第２適応コードブック利得ユニット１
４、第２固定コードブック利得ユニット１５、および合
成フィルタ１６を有する。特に注目すべきなのは、本発
明による、第２固定コードブック整形ユニット６５と、
改良された第２固定コードブック６６である。
セクションを示す。第２ボコーダ６４は、第２適応コー
ドブック１２、第２適応コードブック利得ユニット１
４、第２固定コードブック利得ユニット１５、および合
成フィルタ１６を有する。特に注目すべきなのは、本発
明による、第２固定コードブック整形ユニット６５と、
改良された第２固定コードブック６６である。
【００３８】第２固定コードブック整形ユニット６５の
動作は、第１ボコーダ５０の第１固定コードブック整形
ユニット５１と同一である。第２固定コードブック整形
ユニット６５内には、図７の信号ライン５３上に例示さ
れる、ランダムノイズｆ（ｎ）と同一のコピーが記憶さ
れる。第２固定コードブック整形ユニット６５は、同一
のアクティブフィルタ５４および５５を有するととも
に、第１固定コードブック整形ユニット５１内のしきい
値フィルタ５７の上方および下方しきい値に等しく設定
された上方および下方しきい値を有する同一のしきい値
フィルタ５７を有する。従って、第２固定コードブック
整形ユニット６５は、前に第１固定コードブック整形ユ
ニット５１で生成されたパルス列Ｐ（ｎ）と同一の、図
７の信号ライン５８上に示した、１，０７８サンプルの
サンプル期間を有するパルス列Ｐ（ｎ）を生成すること
ができる。
動作は、第１ボコーダ５０の第１固定コードブック整形
ユニット５１と同一である。第２固定コードブック整形
ユニット６５内には、図７の信号ライン５３上に例示さ
れる、ランダムノイズｆ（ｎ）と同一のコピーが記憶さ
れる。第２固定コードブック整形ユニット６５は、同一
のアクティブフィルタ５４および５５を有するととも
に、第１固定コードブック整形ユニット５１内のしきい
値フィルタ５７の上方および下方しきい値に等しく設定
された上方および下方しきい値を有する同一のしきい値
フィルタ５７を有する。従って、第２固定コードブック
整形ユニット６５は、前に第１固定コードブック整形ユ
ニット５１で生成されたパルス列Ｐ（ｎ）と同一の、図
７の信号ライン５８上に示した、１，０７８サンプルの
サンプル期間を有するパルス列Ｐ（ｎ）を生成すること
ができる。
【００３９】パルス列Ｐ（ｎ）が生成されると、第２固
定コードブック６６は、パルス列Ｐ（ｎ）に沿って、Ｆ
ＣＢビットによって表されるインデックスに等しい位置
の個数だけ、長さ５４サンプルのウィンドウをシフトす
ることにより、固定コードブック応答を決定することが
できる。パルス列Ｐ（ｎ）のうち、シフトされたウィン
ドウの直上にある部分は、第１ボコーダ５０によって決
定された固定コードブック応答の正しい推定値である。
第２ボコーダによる信号フレームの合成のその他のすべ
ての点については、図２に示した従来技術の復号ボコー
ダ１１と同様である。
定コードブック６６は、パルス列Ｐ（ｎ）に沿って、Ｆ
ＣＢビットによって表されるインデックスに等しい位置
の個数だけ、長さ５４サンプルのウィンドウをシフトす
ることにより、固定コードブック応答を決定することが
できる。パルス列Ｐ（ｎ）のうち、シフトされたウィン
ドウの直上にある部分は、第１ボコーダ５０によって決
定された固定コードブック応答の正しい推定値である。
第２ボコーダによる信号フレームの合成のその他のすべ
ての点については、図２に示した従来技術の復号ボコー
ダ１１と同様である。
【００４０】なお、第２残差信号を推定するために利用
可能な、第１固定コードブック５２内のパルス列エント
リは、それぞれ、４〜７個程度のパルスを含むことが可
能である。これは、従来技術においては第２残差信号の
サブフレーム推定値あたり３個のパルスであったことよ
りも大幅な改善である。この改善により、再生される音
声の品質における顕著な改善が実現される。
可能な、第１固定コードブック５２内のパルス列エント
リは、それぞれ、４〜７個程度のパルスを含むことが可
能である。これは、従来技術においては第２残差信号の
サブフレーム推定値あたり３個のパルスであったことよ
りも大幅な改善である。この改善により、再生される音
声の品質における顕著な改善が実現される。
【００４１】第１固定コードブック５２において列あた
り４〜７個のパルスを配置することを可能にする本発明
の重要な１つの特徴は、パルス列Ｐ（ｎ）（これからエ
ントリがとられる）が、モデル化される信号の他の決定
されたパラメータに従って構成されることである。本発
明によれば、ＬＰＣパラメータ、ＡＣＢパラメータ、お
よびＡＣＢＧパラメータのような他の決定されたパラメ
ータは、予想される固定コードブック応答とある相関関
係を有する。従って、これらのパラメータを用いて、制
限されたサイズの固定コードブックに利用可能なパルス
列を整形することが可能であり、これにより、可能なパ
ルス列は、分析を行うときに第２残差信号に一致する可
能性が比較的高くなる。
り４〜７個のパルスを配置することを可能にする本発明
の重要な１つの特徴は、パルス列Ｐ（ｎ）（これからエ
ントリがとられる）が、モデル化される信号の他の決定
されたパラメータに従って構成されることである。本発
明によれば、ＬＰＣパラメータ、ＡＣＢパラメータ、お
よびＡＣＢＧパラメータのような他の決定されたパラメ
ータは、予想される固定コードブック応答とある相関関
係を有する。従って、これらのパラメータを用いて、制
限されたサイズの固定コードブックに利用可能なパルス
列を整形することが可能であり、これにより、可能なパ
ルス列は、分析を行うときに第２残差信号に一致する可
能性が比較的高くなる。
【００４２】仮に、４〜７個のパルスのパルス列が単に
ランダムに生成される場合には、制限されたサイズの固
定コードブック（１０２４個の可能な列）は、連続変化
する第２残差信号の大多数に一致する適当なパルス列を
提供するには統計的に不十分である。すなわち、１０２
４個の可能なパルス列のそれぞれが、列に沿ってランダ
ムに位置する４〜７個のパルスを有する場合、固定コー
ドブックによって決定される、第２残差信号への最良一
致パルス列の一致は悪くなる可能性が高く、そのフレー
ムまたはサブフレームに対して再生される音声は不正確
になる。
ランダムに生成される場合には、制限されたサイズの固
定コードブック（１０２４個の可能な列）は、連続変化
する第２残差信号の大多数に一致する適当なパルス列を
提供するには統計的に不十分である。すなわち、１０２
４個の可能なパルス列のそれぞれが、列に沿ってランダ
ムに位置する４〜７個のパルスを有する場合、固定コー
ドブックによって決定される、第２残差信号への最良一
致パルス列の一致は悪くなる可能性が高く、そのフレー
ムまたはサブフレームに対して再生される音声は不正確
になる。
【００４３】なお、注意すべき点であるが、第２ボコー
ダ６４は、第１固定コードブック５２によって使用され
るパルス列Ｐ（ｎ）を再構成するために、別のデータを
受信する必要はないという点で有利である。パルス列Ｐ
（ｎ）の再構成に用いられるＬＰＣビット、ＡＣＢビッ
ト、およびＡＣＢＧビットは、音声信号を再構成するた
めに第２ボコーダ６４によって既に必要とされているた
め、別のデータはビットフレームに含まれない。
ダ６４は、第１固定コードブック５２によって使用され
るパルス列Ｐ（ｎ）を再構成するために、別のデータを
受信する必要はないという点で有利である。パルス列Ｐ
（ｎ）の再構成に用いられるＬＰＣビット、ＡＣＢビッ
ト、およびＡＣＢＧビットは、音声信号を再構成するた
めに第２ボコーダ６４によって既に必要とされているた
め、別のデータはビットフレームに含まれない。
【００４４】以上の説明および図面では、サブフレーム
内のサンプル点に位置するパルスに関して説明してい
る。直ちに明らかなように、このような説明は、数学的
演算および数式の単なる図形的表現である。この図形的
表現は、従来技術と本発明との相違点の説明を単純化す
るものである。実際には、固定コードブック５２および
６６、ならびに固定コードブック整形ユニット５１およ
び６５は、図形的表現の基礎となる数学的演算および数
式を処理する。
内のサンプル点に位置するパルスに関して説明してい
る。直ちに明らかなように、このような説明は、数学的
演算および数式の単なる図形的表現である。この図形的
表現は、従来技術と本発明との相違点の説明を単純化す
るものである。実際には、固定コードブック５２および
６６、ならびに固定コードブック整形ユニット５１およ
び６５は、図形的表現の基礎となる数学的演算および数
式を処理する。
【００４５】また、以上の記載では、本発明の第１固定
コードブック整形ユニット５１および第２固定コードブ
ック整形ユニット６５は、第１固定コードブック５２お
よび第２固定コードブック６６とは別個のコンポーネン
トとして説明した。別個としての説明は、本発明の説明
を単純化するためである。実際には、固定コードブック
整形ユニットおよび固定コードブックは、単一の物理コ
ンポーネントに組み込むことが可能である。さらに、そ
の他の点でも、ボコーダ５０および６４内の「ブラック
ボックス」コンポーネントを組み合わせて、１つの物理
コンポーネントが、例示したいくつかの「ブラックボッ
クス」コンポーネントの作業や動作を実行することが可
能である。例えば、荷重フィルタ５４をピッチ先鋭化フ
ィルタ５５およびしきい値フィルタ５７と組み合わせて
単一のコンポーネントを形成し、説明のために別個に例
示した動作を実行することが可能である。
コードブック整形ユニット５１および第２固定コードブ
ック整形ユニット６５は、第１固定コードブック５２お
よび第２固定コードブック６６とは別個のコンポーネン
トとして説明した。別個としての説明は、本発明の説明
を単純化するためである。実際には、固定コードブック
整形ユニットおよび固定コードブックは、単一の物理コ
ンポーネントに組み込むことが可能である。さらに、そ
の他の点でも、ボコーダ５０および６４内の「ブラック
ボックス」コンポーネントを組み合わせて、１つの物理
コンポーネントが、例示したいくつかの「ブラックボッ
クス」コンポーネントの作業や動作を実行することが可
能である。例えば、荷重フィルタ５４をピッチ先鋭化フ
ィルタ５５およびしきい値フィルタ５７と組み合わせて
単一のコンポーネントを形成し、説明のために別個に例
示した動作を実行することが可能である。
【００４６】比較の目的で、従来技術としてＩＳ１２７
ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器について説明したが、認識
されるように、本発明は、ボコーダで使用されるコンポ
ーネントやボコーダの動作にかかわらず、任意のボコー
ダの性能を改善するために使用可能である。さらに、本
発明は、低ビットレートで動作するときに、ボコーダの
性能を改善する際に特に有用であるが、認識されるよう
に、本発明は中ないし高ビットレートで動作するボコー
ダの推定値精度を改善するためにも使用可能である。
ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器について説明したが、認識
されるように、本発明は、ボコーダで使用されるコンポ
ーネントやボコーダの動作にかかわらず、任意のボコー
ダの性能を改善するために使用可能である。さらに、本
発明は、低ビットレートで動作するときに、ボコーダの
性能を改善する際に特に有用であるが、認識されるよう
に、本発明は中ないし高ビットレートで動作するボコー
ダの推定値精度を改善するためにも使用可能である。
【００４７】上記の説明で用いた特定の値は本発明を限
定するものと解釈してはならない。これらの特定の値
は、単に、本発明の一実施例の完全な理解を容易にする
ためのものである。認識されるように、本発明は、実施
例で特に用いた以外の値で動作するボコーダにも有益で
ある。例えば、信号フレームの継続時間は２０ｍｓｅｃ
より長いことも短いことも可能である。信号フレームの
サブフレームの数は３個より多いことも少ないことも可
能であり、全くサブフレームがないことも可能である。
１つのサブフレームにおいて、５３または５４以外の任
意の個数のサンプルをとることが可能である。
定するものと解釈してはならない。これらの特定の値
は、単に、本発明の一実施例の完全な理解を容易にする
ためのものである。認識されるように、本発明は、実施
例で特に用いた以外の値で動作するボコーダにも有益で
ある。例えば、信号フレームの継続時間は２０ｍｓｅｃ
より長いことも短いことも可能である。信号フレームの
サブフレームの数は３個より多いことも少ないことも可
能であり、全くサブフレームがないことも可能である。
１つのサブフレームにおいて、５３または５４以外の任
意の個数のサンプルをとることが可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ビ
ットフレーム内のビット位置の数が制限された状態で、
信号フレーム（またはサブフレーム）の固定コードブッ
ク応答をより正確に表現することができるボコーダ、お
よびそのようなボコーダの動作方法が実現される。
ットフレーム内のビット位置の数が制限された状態で、
信号フレーム（またはサブフレーム）の固定コードブッ
ク応答をより正確に表現することができるボコーダ、お
よびそのようなボコーダの動作方法が実現される。
【図１】従来技術による送信ボコーダの図である。
【図２】従来技術によるボコーダの復号セクションの図
である。
である。
【図３】従来技術による固定コードブック応答に関連す
るさまざまな信号の図である。
るさまざまな信号の図である。
【図４】本発明による送信ボコーダの図である。
【図５】固定コードブック応答を決定するために第２残
差信号をさまざまなパルス列と比較する図である。
差信号をさまざまなパルス列と比較する図である。
【図６】可能な固定コードブック応答のうちから選択す
るために使用される固定コードブック整形ユニットの図
である。
るために使用される固定コードブック整形ユニットの図
である。
【図７】固定コードブック整形ユニットに関連するさま
ざまな信号の図である。
ざまな信号の図である。
【図８】本発明によるボコーダの復号セクションの図で
ある。
ある。
１ 第１ボコーダ ２ 線形予測符号化（ＬＰＣ）フィルタ ３ 知覚荷重フィルタ ４ ジャンクション（接合点） ５ 誤差最小化フィルタ ６ 第１適応コードブック ７ 第１固定コードブック ８ 第１適応コードブック利得ユニット ９ 第１固定コードブック利得ユニット １０ ジャンクション １１ 第２ボコーダ １２ 第２適応コードブック １３ 第２固定コードブック １４ 第２適応コードブック利得ユニット １５ 第２固定コードブック利得ユニット １６ 合成フィルタ １７ 第１信号ライン １８ 第１サブフレーム １９ 第２サブフレーム ２０ 第３サブフレーム ２１ パルス ２２ 第２信号ライン ２３ エンベロープ ２４ 第３信号ライン ２５ 第４信号ライン ５０ 第１ボコーダ ５１ 第１固定コードブック整形ユニット ５２ 第１固定コードブック ５３ 信号ライン ５４ 線形予測（ＬＰ）荷重フィルタ ５５ ピッチ先鋭化フィルタ ５６ 信号ライン ５７ 非線形しきい値フィルタ ５８ 信号ライン ６０ ウィンドウ ６１ ウィンドウ ６２ ウィンドウ ６３ ウィンドウ ６４ 第２ボコーダ ６５ 第２固定コードブック整形ユニット ６６ 第２固定コードブック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 エンジン エリツィン アメリカ合衆国、08820 ニュージャージ ー、エジソン、ヒドゥン バレー サイド 107 (72)発明者 マイケル チャールズ レッキオン アメリカ合衆国、07110 ニュージャージ ー、ナタリー、パサイック アベニュー 565
Claims (20)
- 【請求項１】 固定コードブック、所定信号、および少
なくとも１つのパラメータ抽出ユニットを用意するステ
ップと、 ボコーダによって処理される入力信号を受け取るステッ
プと、 前記少なくとも１つのパラメータ抽出ユニットを用い
て、前記入力信号を特徴づける少なくとも１つのパラメ
ータを抽出するステップと、 前記少なくとも１つのパラメータにより前記所定信号を
修正して修正信号を得る修正ステップと、 前記修正信号のうち、前記入力信号の少なくとも一部に
対する固定コードブック応答を表す部分を決定するステ
ップとを有することを特徴とする、ボコーダの動作方
法。 - 【請求項２】 前記決定するステップは、 前記入力信号の少なくとも一部の残差信号を前記修正信
号の複数の部分と比較するステップと、 前記複数の部分のうちのいずれが前記残差信号に最も良
く一致するかを決定するステップとを有することを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記所定信号はガウシアンランダムノイ
ズ信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記修正信号の部分のインデックス付け
された位置が、ビットパターンにより特徴づけられ、前
記入力信号を表すビットフレームに含まれることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記方法は、知覚荷重フィルタを用意す
るステップをさらに有し、 前記修正ステップは、前記所定信号を前記知覚荷重フィ
ルタに通すステップを含むことを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項６】 前記知覚荷重フィルタは、前記入力信号
の少なくとも一部を特徴づける線形予測符号化出力によ
って影響されるアクティブフィルタであることを特徴と
する請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記方法は、ピッチ先鋭化フィルタを用
意するステップをさらに有し、 前記修正ステップは、前記所定信号を前記ピッチ先鋭化
フィルタに通すステップを含むことを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項８】 前記ピッチ先鋭化フィルタは、前記入力
信号の少なくとも一部をそれぞれ特徴づける適応コード
ブック出力および適応コードブック利得出力によって影
響されるアクティブフィルタであることを特徴とする請
求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記決定するステップの前に、前記修正
信号をしきい値フィルタでフィルタリングするステップ
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記方法は、知覚荷重フィルタ、ピッ
チ先鋭化フィルタ、およびしきい値フィルタを用意する
ステップをさらに有し、 前記修正ステップは、前記所定信号を前記知覚荷重フィ
ルタ、ピッチ先鋭化フィルタ、およびしきい値フィルタ
に通すステップを含むことを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項１１】 前記少なくとも１つのパラメータ抽出
ユニットは、線形予測符号化ユニットを含み、 前記少なくとも１つのパラメータは、線形予測符号化ビ
ットによって表されることを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項１２】 前記少なくとも１つのパラメータ抽出
ユニットは、適応コードブックユニットを含み、 前記少なくとも１つのパラメータは、適応コードブック
ビットによって表されることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項１３】 前記少なくとも１つのパラメータ抽出
ユニットは、適応コードブック利得ユニットを含み、 前記少なくとも１つのパラメータは、適応コードブック
利得ビットによって表されることを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記少なくとも１つのパラメータ抽出
ユニットは、線形予測符号化ユニット、適応コードブッ
クユニット、および適応コードブック利得ユニットを含
み、 前記少なくとも１つのパラメータは、線形予測符号化ビ
ット、適応コードブックビット、および適応コードブッ
ク利得ビットによって表されることを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１５】 ボコーダによって処理されるビットフ
レームを受け取るステップと、 前記フレーム内の第１ビット群により所定信号を修正し
て修正信号を得るステップと、 前記フレーム内の第２ビット群を用いて前記修正信号の
部分をインデックス付けするステップと、 前記ビットフレームの少なくとも一部に対する固定コー
ドブック応答を表す、インデックス付けされた部分を決
定するステップとを有することを特徴とする、ボコーダ
の動作方法。 - 【請求項１６】 前記第１ビット群は、前記ビットフレ
ームの少なくとも一部に対する線形予測符号化応答を表
すことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記第１ビット群は、前記ビットフレ
ームの少なくとも一部に対する線形予測符号化応答、適
応コードブック応答および適応コードブック利得応答を
表すことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記インデックス付けされた部分はパ
ルス列であることを特徴とする請求項１５に記載の方
法。 - 【請求項１９】 前記パルス列は、複数のゼロエントリ
および複数のパルスエントリを有し、ゼロエントリのパ
ルスエントリに対する比は８５ないし９５パーセントの
範囲にあることを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記ビットフレームはサブフレームを
含み、 前記インデックス付けされた部分は、ビットフレームの
サブフレームのうちの１つに対する固定コードブック応
答を表すことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/300,314 US6449313B1 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Shaped fixed codebook search for celp speech coding |
| US09/300314 | 1999-04-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007074674A Division JP4690356B2 (ja) | 1999-04-28 | 2007-03-22 | ボコーダの動作方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001034300A true JP2001034300A (ja) | 2001-02-09 |
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000123010A Abandoned JP2001034300A (ja) | 1999-04-28 | 2000-04-24 | ボコーダの動作方法 |
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| JP2007074674A Expired - Fee Related JP4690356B2 (ja) | 1999-04-28 | 2007-03-22 | ボコーダの動作方法 |
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| US8004436B2 (en) * | 2008-10-09 | 2011-08-23 | Analog Devices, Inc. | Dithering technique for reducing digital interference |
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| US9620134B2 (en) | 2013-10-10 | 2017-04-11 | Qualcomm Incorporated | Gain shape estimation for improved tracking of high-band temporal characteristics |
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| US5694519A (en) * | 1992-02-18 | 1997-12-02 | Lucent Technologies, Inc. | Tunable post-filter for tandem coders |
| JP3232701B2 (ja) * | 1992-10-15 | 2001-11-26 | 株式会社日立製作所 | 音声符号化方法 |
| CA2108623A1 (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-03 | Yi-Sheng Wang | Adaptive pitch pulse enhancer and method for use in a codebook excited linear prediction (celp) search loop |
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| KR100419545B1 (ko) * | 1994-10-06 | 2004-06-04 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 다른코딩원리들을이용한전송시스템 |
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- 2007-03-22 JP JP2007074674A patent/JP4690356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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