JP2003029798A - 音響信号符号化方法、音響信号復号方法、これらの装置、これらのプログラム及びその記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピッチの周期性は必ずしも全帯域に存在せ
ず、局所的に存在する場合は符号化品質が悪い。 【解決手段】 適応符号帳１６からの適応符号帳ベクト
ルはそれぞれ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）４１−１，４
１−２で、１６ｋＨｚサンプリング入力信号に対し、１
０Ｈｚ〜７ｋＨｚ，５０Ｈｚ〜５．５ｋＨｚに帯域制限
し、フィルタ４１−１を通した適応符号帳ベクトルに対
し、入力信号をターゲットとして歪最小化により適応符
号帳１４を探索し、フィルタ４１−２を通した適応符号
帳ベクトルに対し、入力信号をフィルタ４１−２と同一
特性のフィルタ５１を通じた信号をターゲットとして歪
最小化により適応符号帳１６を探索し、この探索結果の
ベクトルの入力信号に対する歪を求め、これと先の探索
結果の歪との小さい歪と対応するベクトルを周期符号Ｃ
_P とし、そのベクトルが通されたフィルタ４１−１又は
４１−２を示す帯域符号Ｃ_F1を符号化出力とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、音声、音楽など
の音響信号を入力し、入力された音響信号と合成された
再生信号の間の歪みを定められた距離尺度で最小にする
ことにより、少ない情報量でディジタル符号化する高能
率音響信号符号化方法、その復号方法、これら装置、そ
のプログラムおよびその記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル移動体通信において電波を効
率的に利用したり、音声または音楽蓄積サービス等で通
信回線や記録媒体を効率的に利用するために、高能率音
響信号符号化方法が用いられる。現在、入力された音響
信号と合成された再生信号の間の歪みを、定められた距
離尺度で最小にするような高能率符号化方式には、周波
数領域、時間領域の符号化がある。たとえば時間領域の
符号化では、原音響信号をフレームまたはサブフレーム
と呼ばれる５〜５０ｍｓ程度の一定間隔の区分に分割
し、その１フレームの音響信号を周波数スペクトルの包
絡特性を表す線形フィルタの特性と、そのフィルタを駆
動するための駆動音源信号との２つの情報に分離し、そ
れぞれを符号化する手法が提案されている。この手法に
おいて、駆動音源信号を符号化する方法として、音声の
ピッチ周期（基本周波数）に対応すると考えられる周期
成分と、それ以外の成分に分離して符号化する方法が知
られている。

【０００３】この駆動音源情報の符号化法の例として、
符号駆動線形予測符号化（Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ
Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：ＣＥＬＰ）があ
る。上記技術の詳細については、文献Ｍ．Ｒ．Ｓｃｈｒ
ｏｅｄｅｒ ａｎｄ Ｂ．Ｓ．Ａｔａｌ，“Ｃｏｄｅ−
Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
（ＣＥＬＰ）：Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｐｅｅｃ
ｈ ａｔ ＶｅｒｙＬｏｗ Ｂｉｔ Ｒａｔｅｓ”，Ｉ
ＥＥＥ Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ−８５，ｐｐ．９３７
〜９４０，１９８５に記載されている。図１１に上記符
号化方法の機能的構成例を示す。

【０００４】入力端子１１に入力された音響信号（以
下、入力音声を例とす）は、線形予測分析部１２におい
て、入力音声の周波数スペクトル包絡特性を表す線形予
測パラメータＬＰＣが計算される。得られた線形予測パ
ラメータは線形予測パラメータ符号化部１３において符
号化され、同時に復号され、合成フィルタ係数ＬＰＣＩ
ｎｆｏとして合成フィルタ１４に送られる。また、歪み
計算に聴覚特性を考慮するなど、入力音声のスペクトル
情報を利用して歪み計算を行う場合には、線形予測パラ
メータは適応重み付け処理部１５へも送られる。歪み計
算に聴覚特性を考慮する場合に、上記復号された線形予
測パラメータＬＰＣ Ｉｎｆｏを歪み計算に使用するこ
ともできる。なお、線形予測分析の詳細および線形予測
パラメータの符号化例については、例えば古井貞煕著
“ディジタル音声処理”（東海大学出版会）に記載され
ている。ここで、線形予測分析部１２、線形予測パラメ
ータ符号化部１３、および合成フィルタ１４は非線形な
ものに置き換えてもよい。

【０００５】適応符号帳１６では、バッファに記憶され
た直前の過去の駆動音源ベクトル（既に量子化された直
前の１〜数フレーム分の駆動音源ベクトル）ｃ（ｔ−
１）を、ある周期に相当する長さで切り出し、その切り
出したベクトルをフレームの長さになるまで繰り返し配
置することによって、音声の周期成分に対応する時系列
ベクトルの候補（適応符号帳ベクトル）が出力され、合
成フィルタ１４へ供給される。合成フィルタ１４で生成
された合成信号が入力信号から減算部２８で差し引かれ
て適応聴覚重み付け処理部１５へ供給される。上記「あ
る周期」とはピッチ分析部１７において、入力された信
号成分と合成フィルタ１４によって生成される合成信号
の間の歪が、聴覚重み付けされた距離尺度によって最も
小さくなるような周期が選択されるが、選択された周期
は、一般には音声のピッチ周期に相当することが多い。

【０００６】固定符号帳１８からは、音声の非周期成分
または適応符号帳ベクトルによって表現しきれなかった
残差成分を表わす１フレーム分の長さの時系列符号ベク
トル候補（固定符号帳ベクトル）が出力される。これら
の候補（固定符号帳ベクトル）は入力音響信号とは独立
に符号化のためのビット数に応じてあらかじめ指定され
た数の候補ベクトルとして記憶されたものである。固定
符号帳探索部１９では、固定符号帳１８から出力された
固定符号帳ベクトルのうち、入力信号と合成フィルタ１
４からの出力信号の間の歪が適応聴覚重み付け処理部１
５で重み付けされた距離尺度において、最も小さくなる
ようなベクトル候補が選択される。

【０００７】このとき、固定符号帳１８において、周期
符号で指定される周期（前述のように一般にピッチ周期
に相当）で必要に応じて固定符号帳ベクトルが周期化さ
れる場合もある。周期化とは、指定された周期位置にタ
ップを持つ櫛形フィルタをかけるか、適応符号帳と同様
にベクトルの先頭から指定された周期に相当する長さで
切り出したベクトルを繰り返すことをいう。ピッチ分析
部１７で得られた入力信号の周期性の度合いに応じて、
たとえば母音区間など、音声にピッチ成分が多く含まれ
る場合に周期化が行われる。子音区間など音声そのもの
にピッチ成分がないかまたは少ない場合には周期化を行
わない場合もある。

【０００８】適応符号帳１６および固定符号帳１８から
出力された適応符号帳ベクトル及び固定符号帳ベクトル
（時系列ベクトルの候補）は、乗算部２１および２２に
おいて、それぞれ重み決定部２３で生成された重みＧ_P
およびＧ_Cが乗算され、これら乗算されたベクトルは加
算部２４において加算され、駆動音源ベクトルの候補ｃ
となって合成フィルタ１４へ供給される。図１１に示し
た構成例において、適応符号帳１６を用いないで、固定
符号帳１８のみの構成としてもよく、子音部や背景雑音
などのピッチ周期性の少ない信号を符号化するときに
は、符号化ビットを節約するために、適応符号帳１６を
用いない構成にすることも多い。

【０００９】合成フィルタ１４は、線形予測パラメータ
符号化部１３で生成された、符号化歪を含んだ線形予測
係数をフィルタ係数とする線形フィルタで、駆動音源ベ
クトル候補ｃを入力として再生音声の候補ｙを出力す
る。合成フィルタ１４の次数すなわち線形予測分析の次
数は、７ｋＨｚ程度の周波数帯域を含んだ信号を符号化
する場合には、一般に１０〜２０次程度が用いられるこ
とが多い。なお、既に述べたように、合成フィルタ１４
は非線形なフィルタでもよい。ピッチ分析部１７、固定
符号帳探索部１９、重み決定部２３では、合成フィルタ
１４の出力である再生音声の候補ｙの、入力音声ｘに対
する歪みｄが聴覚重み付けされた距離尺度で最小になる
ように再生音声ｙ、つまり適応符号帳ベクトル（ピッチ
遅延）、固定符号帳ベクトル及び重みＧ_P、Ｇ_Cが決定さ
れる。適応聴覚重み付けは、合成フィルタ１４の係数ま
たは量子化していない線形予測係数を考慮に入れて行う
ことが多い。

【００１０】決定された駆動音源符号（周期符号Ｃ_P、
固定（雑音）符号Ｃ_C、重み符号Ｃ_W）と、線形予測パラ
メータ符号化部１３の出力である線形予測パラメータ符
号Ｃ _LPCは、符号情報として符号出力部２５に送られ、
利用の形態に応じて記憶装置に記憶されるか、または通
信路を介して受信側へ送られる。図１２に、上記符号化
方法に対応する復号方法の機能的構成例を示す。伝送路
または記憶媒体から符号受信部３１に受信された符号情
報のうち、線形予測パラメータ符号Ｃ_LPCは線形予測パ
ラメータ復号部３２において合成フィルタ係数に復号さ
れ、合成フィルタ３３および必要に応じて後処理部（ポ
ストフィルタ）３４に送られる。受信された符号情報中
の周期符号Ｃ_Pは適応符号帳３５へ送られ、直前の駆動
音源ベクトルが周期長分取り出され、これが１フレーム
分繰返されて適応符号帳ベクトルとされ、また符号情報
中の固定符号Ｃ_Cが固定符号帳３６へ供給され、これよ
り対応する固定符号帳ベクトルが取出され、これら適応
符号帳ベクトル及び固定符号帳ベクトルはそれぞれ乗算
部３７及び３８で符号情報中の重み符号Ｃ_Wで決る重み
Ｇ_P及びＧ_Cが乗算され、これら重みが乗算された符号帳
ベクトルは加算部３９で加算されて駆動音源ベクトルと
されて合成フィルタ３３へ供給される。合成フィルタ３
３は、駆動音源ベクトルを入力として、音声信号を再生
する。その再生音声信号は後処理部３４へ供給され、再
生された音声信号の雑音感を聴覚的に低下させるような
処理（ポストフィルタリングとも呼ばれる）が行われ
る。後処理部３４は処理量の削減等の関係から用いられ
ないことも多い。合成フィルタ３３に対する駆動音源ベ
クトル（励振ベクトル）は適応符号帳３５に格納され
る。

【００１１】例えばサブフレームごとに駆動音源ベクト
ルを符号化する場合は復号装置において、現サブフレー
ムに対する音声合成を合成フィルタ３３で行い、その最
後のサンプルを出力した時に、合成フィルタ３３の内部
状態はゼロになっていない。従って、この状態で次のサ
ブフレームの駆動音源ベクトルを入力しても歪の少ない
合成音声が得られるように、符号化装置でその処理がな
される。つまり図１１に示すように現サブフレームで得
られた周期符号Ｃ_P 、固定符号Ｃ_C 、重み符号Ｃ_W を励
振ベクトルとして合成フィルタ１４を駆動した際に合成
フィルタ１４がその合成信号の最後のサンプルを出力し
た時に、合成フィルタ１４の内部状態を、合成フィルタ
よりなる自由応答生成部２６に転送し、自由応答生成部
２６にゼロを入力して自由応答を生成し、この自由応答
を入力信号から加算部２７で減算して、加算部２４へ供
給して、次のサブフレームにおけるターゲットベクトル
とする。つまりこのターゲットベクトルに対する歪が最
小になるように処理する。

【００１２】ＣＥＬＰ方式の駆動音源ベクトル探索法の
ひとつとして、ＡｌｇｅｂｒａｉｃＣｏｄｅ−Ｅｘｃｉ
ｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（ＡＣＥ
ＬＰ）という方式が提案されている。この方式は、固定
符号帳を、フレーム長のベクトルパターンとして蓄える
のではなく、高さが１のパルスをフレーム内に数本、例
えば８０サンプルのフレームまたはサブフレームに対し
て、４本、適当な位置に立てることによって、固定符号
ベクトルとする方法であって、この駆動音源方式の採用
と、歪み計算において演算順序を工夫することによっ
て、従来の方式に比べて演算処理とメモリの必要量を減
らすことができる。なお、ＡＣＥＬＰ方式の詳細は、例
えば、文献、Ｒ．Ｓａｌａｍｉ，Ｃ．Ｌａｆｌａｍｍ
ｅ，ａｎｄＪ−Ｐ．Ａｄｏｕｌ，“８ｋｂｉｔ／ｓ Ａ
ＣＥＬＰ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆＳｐｅｅｃｈ ｗｉｔｈ
１０ｍｓ Ｓｐｅｅｃｈ−Ｆｒａｍｅ：ａ Ｃａｎｄ
ｉｄａｔｅ ｆｏｒ ＣＣＩＴＴ Ｓｔａｎｄａｒｄｉ
ｚａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ−
９４，ｐｐ．ＩＩ−９７に記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の符号化
方法では適応符号帳ベクトルと固定符号帳ベクトル、あ
るいは更に周期的固定符号帳ベクトルというモデルを用
いて、入力音響信号を表現しようとするものである。適
応符号帳ベクトルというモデルはそのピッチ遅延（周
期）Ｔ_P が指定されると、そのスペクトルは例えば図１
３Ａに示すように周波数１／Ｔ_P の間隔で、その符号化
装置の周波数帯域Ｆ_A の全体に渡って生じている。また
固定符号帳ベクトルは雑音又はパルスであって、そのス
ペクトルは例えば図１３Ｂに示すように周波数帯域Ｆ_A
に一様に、つまり白色雑音のように生じている。周期的
固定符号帳ベクトルというモデルは繰返し周期Ｔ_P が指
定されると、そのスペクトラムは、例えば図１３Ｃに示
すように雑音の集合が１／Ｔ_Pの間隔で、周波数帯域Ｆ
_A に生じる。

【００１４】しかし、例えば、５〜７ｋＨｚ以上の周波
数帯域を含む広帯域音響信号を符号化する場合には、ピ
ッチ周期性は全ての帯域に存在するわけではなく、局所
的なものである場合が多い。例えば図１３Ａ中に破線で
示すように高域成分にはピッチ周期性がなかったり、ま
た高域成分がゆらいで、図１３Ｄに示すように、明確で
はないが一時的に高い周波数のピッチ成分が現れたり、
逆に図１３Ｅに示すように高域に低い周波数のピッチ成
分が含まれたりする場合もあった。また周期性が無い部
分でも非周期的信号は周波数的には局在している場合が
多い。例えば図１３Ｂ中に破線で示すように高域成分あ
るいは低域成分、もしくはその両者がない場合があっ
た。周期的雑音成分についても同様のことが云える。

【００１５】図１３Ａを参照して述べたように従来法で
は、たとえば適応符号帳ベクトルで実際には周期性が存
在しない周波数の範囲に対しても周期性が生成されるこ
ととなり、かえって歪を増加させ符号化品質が悪くなる
場合があった。このことは他のモデル、つまり固定符号
帳ベクトル及び周期的固定符号帳ベクトルについても云
える。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では、音響信号
の符号化において、入力された音響信号の性質に応じて
モデルの周波数帯域を制限し、つまりそのモデルで表現
すべき信号の存在する周波数の範囲に、あるいは実際に
そのモデルを用いて十分精度良く信号成分を表現可能な
周波数の範囲に、モデルの周波数帯域を適応的に制御し
て符号化する。この発明の符号化方法によれば、適応符
号帳から選択された適応符号帳ベクトルと、固定符号帳
から選択された固定符号帳ベクトルとを合成フィルタの
励振ベクトルとして合成信号を生成し、その合成信号の
入力音響信号に対する歪を最小とする両符号帳ベクトル
を選択して入力音響信号を符号化する方法において、上
記適応符号帳ベクトルの周波数帯域を制限し、その周波
数帯域制限された適応符号帳ベクトルを、上記合成信号
の生成に用い、入力音響信号に応じて上記周波数帯域の
制限を適応的に変化し、その周波数帯域の制限を示す帯
域符号を符号情報に加える。

【００１７】必要に応じて固定符号帳ベクトルの周波数
帯域を、上記残差の表現をよりよくするように制限す
る。この発明の復号方法によればフレームごとに入力さ
れた符号情報中の周期符号により適応符号帳の過去の励
振ベクトルから適応符号帳ベクトルを生成し、上記符号
情報中の固定符号により固定符号帳から固定符号帳ベク
トルを取出し、これら適応符号帳ベクトル及び固定符号
帳ベクトルにより、合成フィルタを励振して音響信号を
合成する方法において、上記符号情報中の帯域符号によ
り上記適応符号帳ベクトルの周波数帯域を制限し、その
周波数帯域制限された適応符号帳ベクトルを上記合成フ
ィルタの励振に用いる。

【００１８】必要に応じて符号情報中の帯域符号により
上記固定符号帳ベクトルの周波数帯域を制限し、その周
波数帯域制限された固定符号帳ベクトルを上記合成フィ
ルタの励振に用いる。更に好ましくは、上記符号化方
法、及び復号方法において、上記符号帳ベクトルの長さ
を、当該フレームの前後に、上記周波数帯域制限に基づ
く遅延時間に相当する時間を付加した長さとする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下この発明の音響信号符号化方
法及びその装置の実施形態を、実施例により、図面を用
いて説明する。この実施例では、１６ｋＨｚのサンプリ
ング周波数でサンプリングされた７ｋＨｚ帯域音声信号
法を対象とする場合である。この発明の符号化装置の実
施例の機能的構成例を図１に示し、図１１と対応する部
分に同一参照番号を付けてある。図１１に示した従来例
と主に異なる点は、適応符号帳ベクトルに対し互いに異
なる周波数帯域を制限する帯域通過フィルタ４１−１お
よび４１−２を設け、適応符号帳ベクトル探索にかかわ
る部分と、同じく固定符号帳ベクトルに対し周波数帯域
を制限する帯域通過フィルタ４２−１および４２−２を
設け、固定符号帳ベクトル探索にかかわる部分とであ
る。

【００２０】入力端子１１から入力された信号は線形予
測（ＬＰＣ）分析部１２において、線形予測分析され、
線形予測係数Ａが計算される。線形予測係数Ａは線形予
測パラメータ（ＬＰＣ）符号化部１３に送られ、例え
ば、多段のベクトル量子化によって符号化される。逆フ
ィルタ４３では線形予測パラメータ符号化部１３で符号
化された線形予測係数を復号したものを用いて、入力信
号に対する線形予測残差を計算し、その線形予測残差を
励振ベクトルとして、前記符号化線形予測係数を復号し
たものをフィルタ係数とする合成フィルタ４４で音声信
号を合成し、この合成信号を歪最小化のためのターゲッ
トベクトルとした場合である。

【００２１】更にその際に従来技術と同様に、各サブフ
レームごとにその最終サンプルを出力した合成フィルタ
１４の内部状態を自由応答生成部２６へ転送し、自由応
答生成部２６をゼロ入力駆動して自由応答を生成し、こ
の自由応答を次サブフレームのターゲットベクトルから
差し引く。その際、この実施例ではその自由応答を低域
通過（又は帯域通過）フィルタ４５によって高域成分を
遮断して、減算部４６において合成フィルタ４４からの
合成信号から差し引いてターゲットベクトルとする。こ
のように高域成分を除去することにより、自由応答にお
ける正しく予測できない成分が除去され、誤った予測に
より返って復号音響信号に歪を与えるおそれがなくな
る。この低域通過フィルタ４５の遮断周波数は、隣接サ
ブフレーム間で入力信号の定常性が保証されない範囲の
周波数成分を除去するように設定され、これは入力信号
の統計的性質から求めることができ、例えば入力信号が
１６ｋＨｚサンプリングの場合、５．５ｋＨｚ〜７ｋＨ
ｚ程度が上限とされる。

【００２２】減算部４６の出力ターゲットベクトルは聴
覚重み付け処理部（図ではＡＰＷ処理部と表示してあ
る）４７で聴覚重み付け処理がなされる。一方、適応符
号帳１６から選出された適応符号帳ベクトルは帯域通過
フィルタ４１−１および４１−２によりそれぞれ周波数
帯域が制限され、これら帯域制限された適応符号帳ベク
トルは乗算部２１−１および２１−２で重みＧ_P1および
Ｇ_P2がそれぞれ与えられ、これら重みが与えられた適応
符号帳ベクトルはそれぞれ聴覚重み付け合成フィルタ
（図ではＰＷＳＦと表示してある）４８−１および４８
−２に励振ベクトルとして入力され、それぞれ音響信号
に合成される。帯域通過フィルタ４１−１，４１−２の
通過周波数帯域は、例えば８ｋＨｚ程度の周波数成分を
含む１６ｋＨｚサンプリング入力信号の場合、それぞれ
１０Ｈｚ〜７ｋＨｚ程度、５０Ｈｚ〜５．５ｋＨｚ程度
とすることができる。聴覚重み付け合成フィルタ４８−
１，４８−２のフィルタ特性は、合成フィルタ４４及び
聴覚重み付け処理部４７の総合フィルタ特性と同一とさ
れている。聴覚重み付け合成フィルタ４８−１よりの合
成信号の、聴覚重み付け処理部４７からのターゲットベ
クトルＴｇ１に対する歪が最小になる適応符号帳ベクト
ルＶｐ１がピッチ分析部４９−１及び１７により選択さ
れる。

【００２３】一方、聴覚重み付け処理部４７の出力は帯
域通過フィルタ４１−２と同一のフィルタ特性の帯域通
過フィルタ５１に通されて、帯域制限され、その出力を
ターゲットベクトルＴｇ２として、聴覚重み付け合成フ
ィルタ４８−２からの合成信号が歪最小となるように、
ピッチ分析部４９−２および１７により適応符号帳ベク
トルＶｐ２が選択される。この歪最小適応符号帳ベクト
ルＶｐ２に対する聴覚重み付け合成フィルタ４８−２の
合成信号のターゲットベクトルＴｇ１に対する歪をピッ
チ分析部４９−２で計算し、この歪と、ピッチ分析部４
９−１で求めた歪最小の適応符号帳ベクトルＶｐ１のタ
ーゲットベクトルＴｇ１に対する歪とを帯域決定部５２
で比較し、歪の小さい方と対応する適応符号帳ベクトル
を採用し、その周期符号Ｃ_P を決定し、また帯域通過フ
ィルタ４１−１と４１−２の何れにより帯域制限したも
のを採用したことを示す。つまり制限した周波数帯域を
表わす帯域符号Ｃ_F1を決定する。

【００２４】例えば帯域通過フィルタ４１−１は、入力
信号に対して帯域制限を行うフィルタと同一特性のもの
とされ、従って、この帯域通過フィルタ４１−１は省略
してもよく、帯域通過フィルタ４１−２は帯域通過フィ
ルタ４１−１よりも高域の遮断周波数が低く設定された
ものであれば、入力信号のピッチスペクトラムが例えば
図１３Ａの破線や図１３Ｄ、Ｅに示す特性の場合は、帯
域通過フィルタ４１−２により帯域制限した適応符号帳
ベクトルが選択され、図１３Ａに示す特性の場合は、帯
域通過フィルタ４１−１により帯域制限された適応符号
帳ベクトルが選択され、つまり適応符号帳ベクトル（モ
デル）は入力信号のピッチの周波数特性の主要部をよく
生成可能な周波数帯域に制限され、不用な成分がなく、
不用な歪を発生するおそれがない。図１３には示してい
ないが、音響信号のピッチ周期性が周波数帯域Ｆ_Aの中
間部でゆらぎが生じ一時的に消えたり、他の周波数のピ
ッチ成分が現われたりする。従って、このような場合は
帯域通過フィルタ４１−２の代りに帯域阻止フィルタを
用いるとよい。同様に帯域通過フィルタ４１−２の代り
に高域通過フィルタを用いるとよい場合もある。またこ
の説明から理解されるように帯域決定部５２は入力信号
の性質、特性に応じて制限する周波数帯域をフレーム又
はサブフレームごとに適応的に決定していることにな
る。

【００２５】従来と同様に、適応符号帳ベクトルの選択
を先づ行い、その後固定符号帳ベクトルの選択を行う。
この場合のターゲットベクトルＴｇｃとして次のように
して求めた場合である。前述のようにして周期符号Ｃｐ
と帯域符号Ｃ_FIが決定されるが、その帯域符号Ｃ_FIを決
定した帯域決定部５２の出力によりスイッチ９１が制御
され、帯域符号Ｃ_FIと対応して聴覚重み付け合成フィル
タ４８−１と４８−２の一方の出力が選択され、その選
択された聴覚重み付け合成フィルタの出力を、ターゲッ
トベクトルＴｇ１から減算部９２で差し引いて、固定符
号帳探索用のターゲットベクトルＴｇｃとする。

【００２６】固定符号帳１８から選択された固定符号帳
ベクトルは帯域通過フィルタ４２−１及び４２−２でそ
れぞれ互いに異なる周波数帯域制限を受ける。これら帯
域制限された固定符号帳ベクトルはスイッチ５５により
一方が選択され、乗算部２２で重みＧ_C が付与され、そ
の重みが与えられた固定符号帳ベクトルは聴覚重み付け
合成フィルタ９３に励振ベクトルとして供給され、その
聴覚重み付け合成フィルタ９３からの合成信号がターゲ
ットベクトルＴｇｃから減算部５４で減算されて固定符
号探索部１９へ供給される。固定符号探索部１９は各固
定符号帳ベクトルのそれぞれ帯域通過フィルタ４２−
１，４２−２で帯域制限されたもののうちで、聴覚重み
付け合成フィルタ９３の合成信号のターゲットベクトル
Ｔｇｃに対する歪が最小となるものを選択してその固定
符号帳ベクトルの固定符号Ｃ_C と、スイッチ５５による
帯域通過フィルタ４２−１，４２−２の何れを選択した
か、つまり固定符号帳ベクトルに対する帯域制限を表わ
す帯域符号Ｃ_F2を決定する。

【００２７】なお乗算部２１−１，２１−２及び２２に
対する重み符号Ｃ_W の決定は従来技術と同様にして行
う。また最終的にはスイッチ５３で選択された重みが与
えられた適応符号帳ベクトルとスイッチ５５で選択さ
れ、かつ重みＧ_Cが与えられた固定符号帳ベクトルとが
加算部９４で加算され、その加算ベクトルが合成フィル
タ１４に励振ベクトルとして入力され、その合成フィル
タ１４で合成された信号が合成フィルタ４４の合成信号
に対して歪が最小になるように制御される。このように
して得られた周期符号Ｃ_P 、固定符号Ｃ_C 、帯域符号Ｃ
_F1，Ｃ_F2、重み符号Ｃ_W 、線形予測パラメータ符号Ｃ
_LPC は符号情報として符号出力部２５から出力される。

【００２８】以上のように固定符号帳ベクトル（モデ
ル）に対して、周波数帯域を制限することにより、適応
符号帳ベクトルにより表現できなかった残差成分の実際
の周波数特性、例えば図１３Ｂの破線で示す特性に近づ
けることができ、固定符号帳ベクトルに不用な成分が含
まれず、それだけ復号信号の歪を小さくすることができ
る。上述において帯域制限フィルタ４１−１，４１−
２，４２−１，４２−２，４５，５１を用いているが、
これらにＦＩＲフィルタを用いると、２Ｎ＋１タップ数
のＦＩＲフィルタ処理によりＮサンプルの遅延が生じ
る。従って、この遅延に悪影響がないようにすることが
好ましい。

【００２９】図２Ａに示すように、線形予測分析部１２
においては各フレームＴ_F ごとに行われるが当該フレー
ムの前後にまたがって窓関数をかけて行い、線形予測パ
ラメータ符号Ｃ_LPC はフレームごとに符号化し、周期符
号Ｃ_P 、固定符号Ｃ_C 、重み符号Ｃ_W 、帯域符号Ｃ_F1，
Ｃ_F2はサブフレームごとに符号化する場合で、図２では
サブフレームの数は４である。前述したように自由応答
生成部２６よりの自由応答成分に対して、フレーム・サ
ブフレーム間で相関がない周波数成分に関しては低域通
過フィルタ４５による帯域制限を行うことで、符号化効
率を上げている。この帯域制限に基づく遅れを補償する
ため、この実施例では図２Ｂに示すように合成フィルタ
１４Ｐにおいて前サブフレームの合成に使用した内部状
態のＮサンプル分（２−１）を用いてサブフレーム長＋
Ｎサンプルの自由応答成分を計算する（２−２）。ここ
で得られたサブフレーム長＋２Ｎのサンプル列（２−
３）に対して、２Ｎ＋１タップのＦＩＲフィルタよりな
る低域通過フィルタ４５を用いて帯域制限がなされる
が、その出力として各サブフレームと位相同期して帯域
制限された自由応答成分が得られることになる。

【００３０】図２Ｃに示すようにこのようにして自由応
答成分による補正がされたターゲットベクトルＴｇ１
_t1s1，Ｔｇ１_t1s2，Ｔｇ１_t1s3…を各サブフレームごと
に聴覚重み付け処理部４７から得られる。このターゲッ
トベクトルＴｇ１に帯域通過フィルタ５１で帯域制限を
行って図２Ｄに示すようにターゲットベクトルＴｇ２_ts
1，Ｔｇ２_ts2，…を求める。この帯域通過フィルタ５１
も片側Ｎタップ・総タップ数２Ｎ＋１のＦＩＲフィルタ
で構成される場合、このフィルタ処理でＮサンプル分の
時間遅れが生じる。これを解決するために、この実施例
では線形予測係数の計算に用いた先読み部分の信号のう
ちＮサンプルを使用してＦＩＲフィルタリングに必要な
だけの先読みを含めた残差信号を逆フィルタ４５で計算
する。先読み信号を用いれば時間遅れを生じることなく
帯域制限されたターゲットベクトルＴｇ２を得ることが
出来る。Ｎサンプル分だけの先読みを含めた残差信号の
計算は近似的に現サブフレームの線形予測係数を使用し
て行う。

【００３１】例えば、線形予測係数の計算を１フレーム
（２０ｍｓ：３２０点）に一度とし、４つのサブフレー
ムごとに過去の線形予測係数との補間によって得られた
係数が用いられる構成では、サブフレームの線形予測係
数は例えば第_tフレームにおいては図３Ａに示すように
現フレームｔで得られた線形予測係数Ａ_tと前フレーム
ｔ−１で得られた線形予測係数Ａ_t-1との補間により各
サブフレームの線形予測係数が求められる。この実施例
では、帯域通過フィルタ５１におけるＦＩＲフィルタ処
理に伴う位相遅れ（時間遅れ）を生じさせないために、
現フレームを第ｔフレームの第１サブフレームとする
と、次サブフレームにあたるＮサンプル分の領域（２−
４）に対しても現サブフレームの線形予測係数Ａ_t-1＋
２（Ａ_t−Ａ_t-1）／４を用いて残差を計算する。過去の
Ｎサンプル分の領域（２−５）に対しては、前サブフレ
ーム（第ｔ−１フレームの最後のサブフレーム）で既に
生成した励振ベクトルを用いる。このようにして得られ
る現サブフレームを次のＮサンプル分の残差信号と、前
サブフレームのＮサンプル分の残差信号とのサブフレー
ム長＋２Ｎサンプル分の残差信号に対し、合成フィルタ
４４、減算部４６、聴覚重み付け処理部４７で順次処理
したサンプル列を帯域通過フィルタ５１で処理すること
により現サブフレームのターゲットベクトルＴｇ２_t1s1
が時間遅れを生じることなく得られる。

【００３２】なお逆フィルタ４３に対する各サブフレー
ムごとの計算領域を図３Ｂに、帯域通過フィルタ５１で
各サブフレームごとに処理する信号領域を図３Ｃにそれ
ぞれ示す。またピッチ分析部４９−１で用いるターゲッ
トベクトルＴｇ１としては、聴覚重み付け処理部４７よ
り得られる各サブフレームのサンプルとその前後の各Ｎ
サンプル中の当該サブフレームのサンプルのみを用いれ
ばよい。領域（２−４）の残差信号は次サブフレームで
正しい線形予測係数Ａ_t-1＋２（Ａ_t−Ａ _t-1）／４を用
いて再度計算される。先読みにあたる領域（１）に対し
ても、同様に線形予測係数Ａ_tを使用して残差を計算し
ている。領域（２−６）に対する残差信号は、次のフレ
ームで得られる線形予測係数Ａ_t+1とＡ_tを用いて補間し
て得られる係数Ａ_t＋（Ａ_t+1−Ａ_t）／４を用いて、次
フレームで再度計算される。

【００３３】候補適応符号帳ベクトル生成課程において
も、例えば図３Ｄに示すように選択された適応符号帳ベ
クトルと対応するピッチ遅延（周期）分の過去の励振ベ
クトルを当該サブフレーム（３−１）分だけではなく、
その次のサブフレームのＮサンプル分の領域（３−２）
まで生成し、かつそのサブフレームの直前のＮサンプル
の領域（３−３）については、前のサブフレーム生成し
た符号化後の励振しベクトルを用いる。これにより、帯
域通過フィルタ４１−２による２Ｎ＋１タップのＦＩＲ
フィルタ処理に基づくＮサンプリングの時間遅れが生
じ、サブフレーム長のベクトルとなり、丁度当該サブフ
レームでフィルタリングの処理を終了することが可能と
なる。

【００３４】図３Ｂ中の残差計算における領域（２−
５）と帯域通過フィルタ４１−２に入力するベクトル中
の図３Ｄに示す領域（３−３）には過去に生成した励振
ベクトルが用いられており、二つの領域（２−５）と
（３−３）の成分は同一である。従って聴覚重み付け合
成フィルタ４８−２の出力合成信号と、帯域通過フィル
タ５１の出力ターゲットベクトルＴｇ２との差が生じる
部分は、図３Ｄ中の領域（３−１）及び（３−３）と図
３Ｂ中のサブフレーム及び領域（２−４）とそれぞれ対
応する部分であるから、これら領域（２−５）と（３−
３）の信号をともに０で置き換えて計算し、演算量を削
減することも可能である。

【００３５】固定符号帳ベクトルを合成して得られる信
号は、実際には、固定符号帳ベクトルを合成フィルタ９
３に通すかわりに、合成フィルタ９３のインパルス応答
ｈを固定符号帳ベクトルに畳み込む形で計算されること
が多い。従って図１に示した実施例において帯域通過フ
ィルタ４２−１，４２−２にあらかじめ合成フィルタ９
３のインパルス応答ｈを畳み込んだものを用いて固定符
号帳ベクトルの探索を行う。探索に使用するインパルス
応答ｈは、通常ならばサブフレーム長さだけ計算される
インパルス応答ｈを、サブフレーム長＋Ｎサンプル分計
算し、さらに先頭にタップ数分の０を補完したものを帯
域通過フィルタ４２−１，４２−２でフィルタ処理する
ことで近似的に得ることができる。合成フィルタ９３で
合成する場合は固定符号帳ベクトルの前後にＮ個の０を
補完したものを帯域通過フィルタ４２−２に通して、サ
ブフレーム長の帯域制限された固定符号帳ベクトルを
得、これを合成フィルタ９３に励振ベクトルとして供給
すればよい。

【００３６】帯域通過フィルタ４１−１，４１−２，５
１の周波数特性は、入力信号をＦＦＴ（高速フーリエ変
換）などにより周波数分析して、その分析結果と対応し
た帯域制限を行うこともできる。この場合は、帯域通過
フィルタ４１−２と５１の通過周波数帯域を別の特性と
することもできる。つまりフィルタ５１の帯域の方を広
くすれば例えば入力信号にレベルが低いか高域成分があ
れば、その部分を考慮しながら適応符号帳ベクトルを決
定することができる。あるいは帯域通過フィルタ４１−
１，４１−２，５１の通過周波数帯域は線形予測分析部
１２で計算可能な反射係数を用い、反射係数はスペクト
ル包絡の働きを表わすから、これが急であれば、ピッチ
の高調波成分がなく、帯域通過フィルタ４１−２の帯域
を狭くしたり、音響信号の定常性をあらわす指標が変化
しなければ各通過周波数帯域を前フレーム又はサブフレ
ームと同一としたり、ピッチ高調波の分析をし、ピッチ
高調波が一様な所を通過周波数帯域にする等によって適
応的に制御することが可能である。また、サブフレーム
単位の急激な変化を抑制するために、帯域通過フィルタ
４１−１と４１−２の通過周波数帯域の変動にヒステリ
シスを持たせることも可能である。たとえばサブフレー
ムごとにＡ〜Ｃのような状態遷移形式にすることもでき
る。ここでＢＰＦ１及びＢＰＦ２はそれぞれ帯域通過フ
ィルタ４１−１及び４１−２を表わす。

【００３７】 Ａ：ＢＰＦ１ １０Ｈｚ〜７ｋＨｚ／ＢＰＦ２ １０Ｈｚ〜６ｋＨｚ Ｂ：ＢＰＦ１ １０Ｈｚ〜６ｋＨｚ／ＢＰＦ２ ５０Ｈｚ〜５．５ｋＨｚ Ｃ：ＢＰＦ１ ５０Ｈｚ〜５．５ｋＨｚ／ＢＰＦ２ ５０Ｈｚ〜５ｋＨｚ つまり、前のサブフレームが状態Ａの場合には、現サブ
フレームはＡまたはＢの状態しかとれない。同様に状態
ＣからはＣまたはＢの状態にしか遷移できない。適応符
号帳ターゲットベクトルの帯域制限されたものＴｇ２と
帯域制限していないものＴｇ１を比較することで入力信
号の高域成分のパワーを知ることが可能である。高域成
分のパワーが大であれば、帯域の広い帯域通過フィルタ
４１−１のみを、パワーが小であれば帯域の狭い帯域通
過フィルタ４１−２のみを通した適応符号帳ベクトルを
探索して演算量を削減することも可能である。このとき
帯域通過フィルタ５１は用いないことも可能である。こ
の場合のターゲットベクトルはＴｇ１である。また、入
力信号のパワーが非常に小さい場合や、無音区間と判断
できる場合にも同様に帯域通過フィルタ４１−１と４１
−２の一方のみを用いて演算量削減を行うことができ
る。

【００３８】このほか、入力される信号の周波数特性が
既知の場合には、その知識（入力信号が入力される際に
入力される）を利用した帯域制限を行うことが可能であ
る。例えば、当該フレームでは電話帯域の信号のみが入
力されるという情報が得られた場合には、帯域通過フィ
ルタ４１−２のみを用いて適応符号帳ベクトルの探索を
行い、帯域通過フィルタ４１−２及び５１の通過周波数
帯域は１００Ｈｚ〜４ｋＨｚ程度にすることも可能であ
る。例えば図４Ａに示すように帯域決定部５２に、入力
信号が電話帯域信号であることの情報が入力され、ある
いは帯域決定部５２において入力信号の高域成分のパワ
ーの大小が検出され、又は入力信号のパワーが非常に小
さい又は無音区間が判断され、これらに応じて帯域決定
部５２がスイッチ５８及び５９を同時に切替えて適応符
号帳１６を帯域通過フィルタ４１−１又は４１−２を通
じて乗算部２１と接続するようにしてもよい。

【００３９】あるいは図４Ｂに示すように適応符号帳１
６を帯域通過フィルタ４１を通じて乗算部２１に接続
し、帯域符号帳６１に予め決められた２つの通過周波数
帯域を決めるフィルタ係数を格納しておき、帯域決定部
５２により、図４Ａにおいてスイッチ５８，５９の切替
えを行う代りに帯域符号帳６１のフィルタ係数の一方を
選択して帯域通過フィルタ４１に設定するようにしても
よい。この場合、帯域決定部５２において用いる判断要
素、つまり入力信号の高域成分のパワー１無音区間、電
話帯域などに応じて、予め決められた異なる通過周波数
帯域をフィルタ４１に設定するようにしてもよい。つま
りこの場合は帯域符号帳６１内には３つ以上の異なる通
過帯域フィルタ係数が格納されることになる。

【００４０】更には帯域決定部５２において、例えば反
射係数など、特に出力しないでも復号装置で求めること
ができる情報により、帯域符号帳６１から予め決められ
た２〜４の帯域通過フィルタ係数にそれぞれについてフ
ィルタ４１に設定し、その時、歪最小の適用符号帳ベク
トルの探索をそれぞれ行って、最適の帯域符号Ｃ_F1と周
期符号Ｃ_P を決定するようにしてもよい。固定符号帳ベ
クトルに対する周波数帯域の制限も、図４Ａ及び図４Ｂ
に示した手法と同様に構成することもできる。このよう
にすれば符号情報のビット数は１又は２増加するが、入
力信号の性質に応じて帯域決定部５２で２つ乃至４つの
通過帯域候補が決定され、それらについて、更に歪最小
化により、適応符号帳ベクトルと通過帯域、つまり周期
符号Ｃ _P と帯域符号Ｃ_F1を決定することができ、適応符
号帳ベクトル（モデル）の周波数特性を、入力信号のピ
ッチ周波数特性に一層近いものとすることができ、復号
信号の歪を小さくすることができる。

【００４１】固定符号帳ベクトル探索・生成時の帯域通
過フィルタ４２−１，４２−２の各通過周波数帯域も入
力、信号成分を分析してその周波数帯域に近づくように
切り替えることも可能であるが、入力信号のビットレー
トに応じて切り替えることも可能である。たとえば、１
２，１６，２０，２４ｋｂｉｔ／ｓの切替を行うような
実装では、ビットレートによって２４ｋｂｐｓでは帯域
制限を行わない全通過フィルタ４２−１を、２０ｋｂｐ
ｓでは１０Ｈｚ〜７ｋＨｚの帯域通過フィルタ４２−２
を、１２・１６ｋｂｐｓでは５０Ｈｚ〜７ｋＨｚの帯域
通過フィルタ４２−２をビットレート毎に固定の係数で
用いることで、各ビットレートで符号化効率の最適化を
図ることが可能である。この制御は図４Ｂに示したよう
帯域決定部と帯域符号帳を用いて行うことができる。

【００４２】６，８ｋｂｉｔ／ｓのような低ビットレー
トのモードでは、適応符号帳ベクトル、固定符号帳ベク
トルに使用する帯域通過フィルタ４１−１，４１−２，
４２−１，４２−２の全てを、１００Ｈｚ〜３．４ｋＨ
ｚ程度の帯域通過フィルタとすることも可能である。図
１に示した例における、周期符号Ｃ_P の決定方法は、図
５に示すようになる。即ち合成フィルタ４４及び聴覚重
み付け処理部４７によりターゲットベクトルＴｇ１を生
成し（Ｓ１）、帯域通過フィルタ４１−１を用いてター
ゲットベクトルＴｇ１に対する歪最小となる適応符号帳
ベクトルＶｐ１を決定し（Ｓ２）、ターゲットベクトル
Ｔｇ１を、帯域通過フィルタ４１−２のそれと同一また
はわずかに広い帯域通過フィルタ５１を用いて、周波数
帯域を制限してターゲットベクトルＴｇ２を生成し（Ｓ
３）、ターゲットベクトルＴｇ２に対する歪最小となる
適応符号帳ベクトルＶｐ２を決定し（Ｓ４）、ステップ
Ｓ２及びＳ４でそれぞれ決定した適応符号帳ベクトルＶ
ｐ１及びＶｐ２のターゲットベクトルＴｇ１に対する各
歪を計算し（Ｓ５）、この歪の小さい方と対応する適応
符号帳ベクトルにより周期符号Ｃ_P を決定し、またその
適応符号ベクトルに対して帯域制限した帯域通過フィル
タを表わすものにより帯域符号Ｃ_F1を決定する（Ｓ
６）。ステップＳ１，Ｓ２とステップＳ３，Ｓ４とは何
れを先に行ってもよい。

【００４３】図１に示した実施例と対応する、この発明
の復号方法及び装置の実施例を図６を参照して説明す
る。図６において図１２と対応する部分に同一符号を付
けてある。図１２と異なる部分は、適応符号帳３５から
の適応符号帳ベクトルは帯域通過フィルタ６３−１及び
６３−２へ供給され周波数帯域が制限され、帯域通過フ
ィルタ６３−１及び６３−２の通過出力がスイッチ６５
により選択されて乗算部３７へ供給される。また同様に
固定符号帳３６よりの固定符号帳ベクトルは帯域通過フ
ィルタ６４−１及び６４−２へ供給されて周波数帯域が
制限され、帯域通過フィルタ６４−１及び６４−２の通
過出力がスイッチ６６により選択されて乗算部３８へ供
給される。

【００４４】帯域通過フィルタ６３−１，６３−２，６
４−１及び６４−２の各通過周波数帯域は図１中の帯域
通過フィルタ４１−１，４１−２，４２−１及び４２−
２のそれと同一とされる。スイッチ６５及び６６はそれ
ぞれ帯域符号Ｃ_F1及びＣ_F2により制御され、符号化装置
において帯域通過フィルタ４１−１を通過した適応符号
帳ベクトルが採用された場合はスイッチ６５は帯域通過
フィルタ６３−１に接続され、帯域通過フィルタ４２−
１を通じた固定符号帳ベクトルが採用された場合はスイ
ッチ６６は帯域通過フィルタ６４−１に接続されるよう
になされる。図４Ｂに示して説明したと同様の手法で、
復号装置においても、適応符号帳ベクトル及び固定符号
帳ベクトルに対する周波数帯域制限を行ってもよい。

【００４５】また帯域通過フィルタ６３−２を通すこと
にもとづく適応符号帳ベクトルの時間遅れを補償するに
は、符号化装置で行ったと同様の手法で行えばよい当該
サブフレームに対する周期符号Ｃ_P の、サブフレーム分
の適応符号帳ベクトルの前に、その次のサブフレームの
周期符号Ｃ_P の適応符号帳ベクトルの後からＮサンプル
分を加え、後に、直前のサブフレームの周期符号Ｃ_P の
適応符号帳ベクトルの前からＮサンプル分を加えたもの
を帯域通過フィルタへ通せばよい。帯域通過フィルタ６
４−２を通すことにもとづく固定符号帳ベクトルの時間
遅れを補償するには、当該サブフレーム分の固定符号帳
ベクトルの両端にＮサンプル分だけ０をしきつめたベク
トルとして帯域通過フィルタ６４−２へ供給すればよ
い。この場合、後につめる０の代りに、直前のサブフレ
ームで用いた固定符号帳ベクトルの前のＮサンプル分を
用いてもよい。また復号装置においても、固定符号帳ベ
クトルに合成フィルタ３３のインパルス応答を畳込んで
得た信号を合成結果として用いることもできる。この場
合は、帯域通過フィルタ６４−１，６４−２にインパル
ス応答を畳み込んでもよい。インパルス応答を選定符号
帳ベクトルに畳み込んで合成した信号を適応符号帳ベク
トルについて合成した信号と加算してポストフィルタ３
４へ供給すればよい。

【００４６】図１中に示したように、低域通過フィルタ
４５を設けて、自由応答成分中のフレーム、サブフレー
ム間で相関がない周波数成分を除去して符号化効率を上
げるようにした場合は、復号装置もこれに応じたものと
する必要がある。例えば各サブフレームごとに、合成フ
ィルタ３３から最終サンプルを出力した時に、その合成
フィルタ３３の内部状態における最後からＮサンプル分
を、合成フィルタよりなる自由応答生成部６８へ転送
し、自由応答生成部６８にゼロ入力して２Ｎ＋サブフレ
ーム長の自由応答成分を生成し、その自由応答成分を低
域通過（又は帯域通過）フィルタを通して高域成分を除
去し、一方、合成フィルタ３３は各サブフレームごとに
内部状態をリセットして加算部３９からの励振ベクトル
を入力する。合成フィルタ３３の合成信号と低域通過フ
ィルタ６９を通過した自由応答成分とを加算部７１で合
成してポストフィルタ３４へ供給する。前記自由応答成
分の生成処理符号化のおけるそれと同様である。

【００４７】図８にこの発明の符号化装置の他の実施例
を示し、図１及び図１１と対応する部分に同一参照符号
を付けてある。図１に対する重要な相違は固定符号帳１
８として、周期性のある成分の周期的固定符号帳１８ｂ
とそれ以外の成分（周期性のない成分）の固定符号帳１
８ａとに分離し、周期的固定符号帳１８ｂでは、適応符
号帳ベクトル探索の結果得られたピッチ周期と前フレー
ムで得られた適応符号帳ゲインを用いて、固定（雑音）
ベクトルをピッチ周期で繰返し並べられて１サブフレー
ム（フレーム）の周期的固定符号帳ベクトルを生成す
る。この実施例ではこの周期的固定符号帳ベクトルに対
し、適応符号帳ベクトルで採択された周波数帯域制限と
同程度に帯域通過フィルタ７３を用いて周波数帯域を制
限する。この帯域制限された周期的固定符号帳ベクトル
を乗算部７４で重みＧ_p-1を与えて加算部２４へ供給す
る。前述と同様にして歪最小の適応符号帳ベクトルと帯
域制限周波数を決定し、その後、その帯域制限された適
応符号帳ベクトルと周期的固定符号帳ベクトルとを加算
したベクトルを励振ベクトルとして合成フィルタ１４へ
供給した合成信号の入力信号に対する歪が最小となる周
期的固定符号帳ベクトルを決定する。次にこれら決定さ
れた適応符号帳ベクトルと周期的固定符号帳ベクトル
に、固定符号帳１８ａの固定符号帳ベクトルを加算し
て、同様にして歪最小となる固定符号帳ベクトルを決定
する。

【００４８】このようにして、固定符号帳ベクトルを、
周期性があるが過去の情報を繰り返して配置しただけで
は表現できない成分を表現するための周期的固定符号帳
ベクトルと、それ以外の周期性の無い成分をあらわす固
定符号帳ベクトルとの合成ベクトルとして、それぞれの
信号が存在する適切な周波数の範囲において効率的に表
現することが可能となる。つまり周期的固定符号帳ベク
トル（モデル）に対し、その周波数帯域を適応符号帳ベ
クトルと固定符号帳ベクトルで表現できない残差成分の
周波数帯域に近い状態にすることができ、それだけ復号
信号の歪を小さくすることができる。特に前述したよう
に適応符号帳ベクトル、周期的固定符号帳ベクトル、固
定符号帳ベクトルの順に歪最小ベクトルを決定する場合
は、入力信号をよく表現する符号化が行える。

【００４９】なお図８に示した例においては、乗算部２
１−１と２１−２の出力をスイッチ７５により切替えて
加算部２４へ供給することにより、帯域通過フィルタ４
１−１を通した適応符号帳ベクトルの探索と帯域通過フ
ィルタ４１−２を通した適応符号帳ベクトルの探索とを
スイッチ７５の切替えにより行うようにし、またターゲ
ットベクトルとして入力端子１１からの入力信号を直接
用いた場合である。固定符号帳１８ａの固定符号帳ベク
トルも、スイッチ５５を切替えて帯域通過フィルタ４２
−１を通したものと、帯域通過フィルタ４２−２を通し
たものを、乗算部２２を通じて加算部２４へ供給し、入
力信号をターゲットベクトルとしてそれぞれ探索するよ
うにした場合である。周期的固定符号帳１８ｂとしては
固定符号帳１８ａから選択した固定符号帳ベクトルを適
応符号帳ベクトル選択で求めた周期分取出し、それをサ
ブフレーム長になるまで繰返し並べて周期的固定符号帳
ベクトルを出力するものでもよい。なお歪最小化により
選択した周期的固定符号帳ベクトルを示す周期的固定符
号Ｃ_CPも符号情報に加える。帯域通過フィルタ７３を通
すことに基づく時間遅れを補償するために、周期的固定
符号帳ベクトルに対し、固定符号帳ベクトルに対して行
ったと同様に処理すればよい。

【００５０】図９に図８に示した符号化装置と対応する
復号装置の実施例を示し、図６と対応する部分に同一符
号を付けてある。この実施例では周期的固定符号帳７６
が設けられ、これより、符号情報中の周期的固定符号Ｃ
_CPにより周期的固定符号帳ベクトルが取出され、帯域通
過フィルタ７７により周波数帯域が制限され、その制限
された周期的固定符号帳ベクトルが乗算部７８で重みが
与えられて加算部３９へ供給される。周期的固定符号帳
７６及び帯域通過フィルタ７７はそれぞれ図８中の周期
的固定符号帳１８ｂ及び帯域通過フィルタ７３と同様の
ものが用いられる。

【００５１】図１０に示すように、たとえばネットワー
ク内のゲートウェイ８１に、入力される信号の周波数特
性に関する情報がネットワークから得られる場合や、入
力信号の周波数特性があらかじめわかっている場合に
は、その得られた周波数特性情報を利用して、ゲートウ
ェイ８１内のこの発明による符号化装置８２における各
モデルとなる符号帳ベクトルの周波数帯域を制限する帯
域通過フィルタの特性を決定することが可能である。例
えば電話で利用される音声信号や、ＩＴＵ（国際電気通
信連合）で定められた周波数特性のフィルタを用いて処
理されている信号では、そのフィルタの特性を考慮して
帯域通過フィルタ４１−１，４１−２，４２−１，４２
−２の各周波数特性を決定することが可能である。周波
数特性に関する情報が得られない場合には、入力信号を
分析することでこれら帯域通過フィルタの特性を決定す
る。

【００５２】上述において符号化、復号の何れにおいて
も適応符号帳ベクトルに対する周波数帯域制限は行わ
ず、固定符号帳ベクトルに対してのみ周波数帯域制限を
行ってもよい。上述した符号化装置、復号装置はそれぞ
れコンピュータによりプログラムを実行させて機能させ
ることもできる。その際、そのプログラムはＣＤ−ＲＯ
Ｍ、可撓性磁気ディスク、その他の記憶装置からコンピ
ュータのプログラムメモリにインストールし、又は通信
回線を介してダウンロードして使用される。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
適応符号帳ベクトルや固定符号帳ベクトルのようなモデ
ルを、入力信号が有する、そのモデルにより表現しよう
とする成分の周波数帯域に合うように周波数帯域を適応
的に制限するため、不用な成分に基づく歪の発生が抑え
られ、復号信号の歪が小さいものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の符号化装置の実施例の機能構成を示
す図。

【図２】この発明の符号化方法における処理の一部を示
すタイムチャート。

【図３】図２の続きを示すタイムチャート。

【図４】適応符号帳ベクトルに対する周波数帯域制限の
変更の他の手法の例を示す図。

【図５】この発明の符号化方法の実施例の一部を示す流
れ図。

【図６】この発明による復号装置の実施例の機能構成を
示す図。

【図７】図６の一部変形を示す図。

【図８】この発明の符号化装置の他の実施例の機能構成
を示す図。

【図９】この発明の復号装置の他の実施例の機能構成を
示す図。

【図１０】この発明の符号化方法における制限周波数帯
域の設定方法を説明するための図。

【図１１】従来の符号化装置の例の機能構成を示す図。

【図１２】従来の復号装置の例の機能構成を示す図。

【図１３】各種モデルの周波数特性の例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間野 一則 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5D045 CA01 DA11 5J064 BA13 BB14 BC11 BC18 BC29 BD03

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適応符号帳から選択された適応符号帳ベ
   クトルと、固定符号帳から選択された固定符号帳ベクト
   ルとを合成フィルタの励振ベクトルとして合成信号を生
   成し、その合成信号の入力音響信号に対する歪を最小と
   する両符号帳ベクトルを選択して入力音響信号を符号化
   する方法において、 上記適応符号帳ベクトルの周波数帯域を制限し、その周
   波数帯域制限された適応符号帳ベクトルを、上記合成信
   号の生成に用い、 入力音響信号に応じて上記周波数帯域の制限を適応的に
   変化し、その周波数帯域の制限を示す帯域符号を符号情
   報に加えることを特徴とする音響信号符号化方法。
2. 【請求項２】 適応符号帳から選択された適応符号帳ベ
   クトルと、固定符号帳から選択され、適応符号帳ベクト
   ルで表現できなかった残差を表現するための固定符号帳
   ベクトルとを合成フィルタの励振ベクトルとして合成信
   号を生成し、その合成信号の入力音響信号に対する歪を
   最小とする両符号帳ベクトルを選択して入力音響信号を
   符号化する方法において、 上記固定符号帳ベクトルの周波数帯域を、上記残差の表
   現をよりよくするように制限することを特徴とする音響
   信号符号化方法。
3. 【請求項３】 上記固定符号帳の固定符号帳ベクトルは
   周期性がないものであり、周期的固定符号帳から選択さ
   れた固定符号帳ベクトルが周期的に繰返す周期的固定符
   号帳ベクトルをも上記励振ベクトルとし、上記歪を最小
   とするその符号帳ベクトルを選択し、 上記周期的固定符号帳ベクトルの周波数帯域を、上記残
   差中の対応する成分をよりよく表現するように制限する
   ことを特徴とする請求項２記載の音響信号符号化方法。
4. 【請求項４】 フレーム又はサブフレーム（以下両者を
   総称してフレームと記す）ごとに符号化を行い、上記符
   号帳ベクトルの生成を、当該フレームの前後に、上記周
   波数帯域制限に基づく遅延時間に相当する時間を付加し
   た長さだけ行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れ
   かに記載の音響信号符号化方法。
5. 【請求項５】 現フレームの最後における上記合成フィ
   ルタの状態に基づく自由応答成分を、減じて次フレーム
   における上記歪最小化のためのターゲットベクトルを生
   成する際に、上記自由応答成分中の高域成分を遮断して
   用いることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載
   の音響信号符号化方法。
6. 【請求項６】 上記適応符号帳ベクトルの周波数帯域の
   制限を複数の異なる帯域に対して行い、上記歪最小化の
   ためのターゲットベクトルに対して同様の周波数帯域を
   制限し、同一の周波数帯域制限した適応符号帳ベクトル
   とターゲットベクトルによりそれぞれ歪最小化の適応符
   号帳ベクトルを求め、 これら歪最小化の適応符号帳ベクトルについて、それぞ
   れ帯域制限されないターゲットベクトルに対する歪を求
   め、これら求めた歪中の最小のものと対応する適応符号
   帳ベクトルを最終的に選択したものとすることを特徴と
   する請求項１乃至５の何れかに記載の音響信号符号化方
   法。
7. 【請求項７】 フレームごとに入力された符号情報中の
   周期符号により適応符号帳の過去の励振ベクトルから適
   応符号帳ベクトルを生成し、上記符号情報中の固定符号
   により固定符号帳から固定符号帳ベクトルを取出し、こ
   れら適応符号帳ベクトル及び固定符号帳ベクトルにより
   合成フィルタを励振して音響信号を合成する方法におい
   て、 上記符号情報中の帯域符号により上記適応符号帳ベクト
   ルの周波数帯域を制限し、その周波数帯域制限された適
   応符号帳ベクトルを上記合成フィルタの励振に用いるこ
   とを特徴とする音響信号復号方法。
8. 【請求項８】 フレームごとに入力された符号情報中の
   周期符号により適応符号帳の過去の励振ベクトルから適
   応符号帳ベクトルを生成し、上記符号情報中の固定符号
   により固定符号帳から固定符号帳ベクトルを取出し、こ
   れら適応符号帳ベクトル及び固定符号帳ベクトルにより
   合成フィルタを励振して音響信号を合成する方法におい
   て、 上記符号情報中の帯域符号により上記固定符号帳ベクト
   ルの周波数帯域を制限し、その周波数帯域制限された固
   定符号帳ベクトルを上記合成フィルタの励振に用いるこ
   とを特徴とする音響信号復号方法。
9. 【請求項９】 上記符号情報中の周期的固定符号により
   周期的固定符号帳から周期的固定符号帳ベクトルを取出
   し、この周期的固定符号帳ベクトルの周波数帯域を上記
   符号情報中の第２帯域符号により制限し、その周波数帯
   域制限された周期的固定符号帳ベクトルも上記合成フィ
   ルタの励振に用いることを特徴とする請求項８記載の音
   響信号復号方法。
10. 【請求項１０】 上記符号帳ベクトルの長さを、当該フ
    レームの前後に、上記周波数帯域制限に基づく遅延時間
    に相当する時間を付加した長さとすることを特徴とする
    請求項７乃至９の何れかに記載の音響信号復号方法。
11. 【請求項１１】 フレームの終りごとに上記合成フィル
    タの内部状態に対する自由応答信号を生成し、その自由
    応答信号の高域成分を遮断し、フレームの始めごとに上
    記合成フィルタの内部状態をクリアし、上記合成フィル
    タよりの合成信号と上記高域成分が遮断された自由応答
    信号を加算して上記合成音響とすることを特徴とする請
    求項７乃至１０の何れかに記載の音響信号復号方法。
12. 【請求項１２】 過去の励振ベクトルが格納された適応
    符号帳から適応符号帳ベクトルを選択生成し、固定符号
    帳から固定符号帳ベクトルを選択し、これら適応符号帳
    ベクトル及び固定符号帳ベクトルにより合成フィルタを
    励振して合成信号を生成し、その合成信号と入力音響信
    号に対する歪が最小となる各符号帳ベクトルを歪最小化
    部により選択する符号化装置において、 上記適応符号帳ベクトルが入力され、その周波数帯域を
    制限して上記合成フィルタへ供給する周波数帯域制限手
    段と、 上記入力音響信号に応じて上記周波数帯域制限手段の制
    限周波数帯域を変更し、その変更を示す帯域符号を出力
    符号情報に加える周波数帯域決定部とを具備することを
    特徴とする音響信号符号化装置。
13. 【請求項１３】 上記固定符号帳ベクトルが入力され、
    その周波数帯域を制限して上記合成フィルタへ供給する
    第２周波数帯域制限手段と、 上記入力音響信号に応じて上記第２周波数帯域制限手段
    の制限周波数帯域を変更し、その変更を示す帯域符号を
    出力符号情報に加える第２周波数帯域決定部とを具備す
    ることを特徴とする請求項１２記載の音響信号符号化装
    置。
14. 【請求項１４】 フレームごとに入力された符号情報中
    の周期符号により適応符号帳の過去の励振ベクトルから
    適応符号帳ベクトルを生成し、上記符号情報中の固定符
    号により固定符号帳から固定符号帳ベクトルを取出し、
    これら適応符号帳ベクトル及び固定符号帳ベクトルによ
    り合成フィルタを励振して音響信号を合成する装置にお
    いて、 上記適応符号帳ベクトルが入力され、その周波数帯域を
    制限して上記合成フィルタへ供給する周波数帯域制限手
    段と、 上記符号情報中の帯域符号により上記周波数帯域制限手
    段の制限周波数帯域を変更する帯域変更手段とを具備す
    ることを特徴とする音響信号復号装置。
15. 【請求項１５】 上記固定符号帳ベクトルが入力され、
    その周波数帯域を制限して上記合成フィルタへ供給する
    第２周波数帯域制限手段と、 上記符号情報中の第２帯域符号により上記第２周波数帯
    域制限手段の制限周波数帯域を変更する第２帯域変更手
    段とを備えることを特徴とする請求項１４記載の音響信
    号復号装置。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至１１の何れかに記載の方
    法をコンピュータに実行させるプログラム。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載のプログラムを記録し
    たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。