JP2004355020A - 音声符号化装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車電話や携帯電話等のデジタル移動無線通信システムにおいて、屋外等の背景雑音が重畳する場合の音声の品質向上を図る。
【解決手段】音声符号化装置であって、送話器から入力される信号が音声を含む音声区間の信号であるか、あるいはそれ以外の雑音区間の信号であるかを判定する検出手段と、該音声区間の信号を符号化する第１の音声符号器と、該雑音区間の信号を符号化する第２の音声符号器とを設け、該検出手段が雑音区間を判定した場合に、受信側で使用される合成フィルタの周波数特性の時間的変動が見られないフィルタ係数を送信することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車電話や携帯電話等のデジタル移動無線通信システムにおいて、屋外等の背景雑音が重畳する場合に符号化品質を向上させ、雑音重畳音声の伝送品質を向上させる技術に関する。

近年では、通信技術の向上により、自動車電話や携帯電話等のようなデジタル移動無線通信システムが普及してきている。これにともない、音声信号を高効率に圧縮する音声信号処理装置が要求されるようになってきている。

デジタル移動無線通信システムでは、無線周波数を有効利用するため、４ｋＨｚ帯域の音声信号を４〜８ｋｂｐｓ程度のビットレートで符号化することが望ましい。これに対応した音声符号化方式としては、ＣＥＬＰ方式が知られている。

ＣＥＬＰ方式は、音声信号を線形予測理論に基づいて分析し、周波数特性を表すパラメータを抽出する。これと共に、駆動音源信号をベクトル量子化により波形的に符号化している。また、受信側では、伝送路上を送信されてくる符号化音声を送信側と逆の手順により復号化している。

ところで、上記のＣＥＬＰ方式では、音声信号を低ビットレートに圧縮すると同時に再生音声品質を維持するため、音声の生成モデルに基づいた符号化（帯域圧縮）を行っているため、背景雑音の重畳された音声信号を符号化する場合に、不自然な再生音を出力することがある。すなわち、従来の方式では、音声とは異なる性質を有する雑音信号に対して、音声と同様の性質を有すると仮定した符号化処理を行っている。このため、背景雑音のみの信号は、周波数の相関性が無いにもかかわらず符号化処理を施され、不自然な有音として再生されてしまう。

また、従来では、音声を符号化する際に、音声の波形に基づいて適応符号帳を参照し、類似する波形パターンのインデックス情報を検出している。しかし、音声に雑音が重畳した場合には、適応符号帳に類似した波形パターンが存在せず、あまり類似していない波形パターンを選出せざるを得なかったため、これを復号化した時に不自然な音声となって出力されるという問題がある。

ここで、背景雑音として空調音を例に挙げると、空調音の原音のスペクトルは図１３に示すように略フラットな特性を示し、時間変動も少ない。これに対し、空調音の再生音は図１４に示すように、スペクトル包絡のピークがフレーム毎に変動している。本発明の発明者は、スペクトル包絡の変動が聴覚上の不自然さを引き起こしていることに着目し、このスペクトル変動の原因を究明した。すなわち、従来の復号器では、適応符号帳と雑音符号帳から励起信号を生成し、この励起信号を合成フィルタを介することにより復号処理を行っているため、発明者は、スペクトル変動の原因が励起信号の生成処理によるものか、あるいは合成フィルタによるものかを解析した。その結果、励起信号のスペクトルには時間的変動が見られなかった。一方、合成フィルタの場合には、図１５に示すような変動が表れた。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、雑音のみを含む信号と音
声を含む信号とを識別して、雑音のみを含む信号の符号化処理あるいは復号化処理を差別化し、雑音のみを復号化する場合に合成フィルタの特性を抑制することにより、聴覚的に自然な再生音を出力する装置を提供することを第１の課題とする。

また、音声に雑音が重畳した信号を符号化する際に、雑音の影響を防止して、質の高い符号化処理を行える技術を提供することを第２の課題とする。

本発明は上記課題を解決するために以下のような手段を採用した。これを図面に沿って説明する。
（第１の課題を解決する手段）
まず、上記第１の課題を解決する手段について図１の原理図に沿って説明する。

本発明の音声復号化システムは、雑音重量区間検出手段１、音声復号化手段２、雑音復号化手段３、及び雑音制御手段４を備えている。雑音重畳区間検出手段１は、送信側で符号化された信号を監視し、音声を含む音声区間であるか、あるいは雑音のみを含む雑音区間であるかを識別する機能を有している。例えば、雑音重畳区間検出手段１は、符号化信号から信号のパワーを検出し、このパワーが予め設定されている閾値以上であるか否かを判別するようにしてもよい。つまり、符号化信号のパワーが閾値以上ならば音声区間と判別し、符号化信号のパワーが閾値未満ならば雑音区間と判別するようにしてもよい。また、パワーの代わりに、符号化信号のゲインを利用するようにしてもよい。

音声復号化手段２は、雑音重畳区間検出手段１が音声区間の符号化信号を判別した際に、この符号化信号を波形信号に復号化する機能を有している。具体的には、インデックス情報毎に波形パターンを登録する符号帳３ａと、この符号帳３ａから読み出された波形パターンを励起する駆動音源３ｂと、この駆動音源３ｂから出力される励起信号にフィルタリング処理を施す合成フィルタ３ｃとを備えている。

雑音復号化手段３は、雑音重畳区間検出手段１が雑音区間の符号化信号を判別した際に、この符号化信号を波形信号へ復号化する機能を有している。具体的には、インデックス情報毎に波形パターンを登録する符号帳３ａと、この符号帳３ａから読み出された波形パターンを励起する駆動音源３ｂと、この駆動音源３ｂから出力される励起信号にフィルタリング処理を施す合成フィルタ３ｃとを備えている。

雑音制御手段４は、雑音重畳区間検出手段１が雑音区間の符号化信号を判別した時に、雑音復号化手段３の合成フィルタ３ｃのフィルタ係数を制御して、雑音の周波数特性を抑制させる機能を有している。具体的には、雑音制御手段４は、フィルタ係数に乗算すべき１以下の正数値を決定する機能を有している。

また、雑音復号化手段３及び音声復号化手段２の後段に、合成フィルタ３ｃから出力される復号信号の振幅を増幅させるポストフィルタ９を備えた場合には、このポストフィルタ９は、雑音復号化手段３から出力される雑音区間の復号信号をそのまま通過させる機能を有している。

次に、本発明の音声符号化システムについて説明する。本発明の音声符号化システムは、雑音重畳区間検出手段５、音声符号化手段６、雑音符号化手段７、及び制御情報生成手段８を備えている。

雑音重畳区間検出手段５は、送信側で符号化された符号化信号を監視して、音声を含む音声区間の信号であるか、あるいは雑音のみを含む雑音区間の信号であるかを識別する機
能を有している。具体的には、符号化信号に含まれる波形特性を分析して、信号のパワーが閾値未満であるか否か、あるいは符号化のゲインが閾値未満であるか否かを判別することにより、雑音区間を識別するようにしてもよい。

また、音声符号化手段６は、雑音重畳区間検出手段５が音声区間を判別した際に、この区間の波形を特定するインデックス情報へ符号化する機能を有している。具体的には、音声符号化手段６は、インデックス情報毎に波形パターンを登録する符号帳を備えている。

雑音符号化手段７は、雑音重畳区間検出手段５が雑音区間を判別した際に、この区間の波形を特定するインデックス情報へ符号化する機能を有している。この符号化手段は、音声符号化手段６と同様に、インデックス情報毎に波形パターンを登録する符号帳を備えている。

制御情報生成手段８は、雑音重畳区間検出手段５が雑音区間を判別した場合に、この雑音区間の復号化処理にかかる制御情報を生成し、この制御情報を雑音区間の符号化信号に付加して受信側へ送信させる機能を有している。具体的には、雑音の波形特性に基づいて復号側で使用される合成フィルタのフィルタ係数を制御する情報である。例えば、フィルタ係数に乗算すべき１以下の正数値を制御情報とする。

（第２の課題を解決するための手段）
次に、上記第２の課題を解決する手段について図２の原理図に沿って説明する。
この手段は、符号化システムに適用されるものであり、雑音重畳区間検出手段１０、逆フィルタ手段１１、雑音除去手段１２、ピッチ周期検出手段１３、及び音声符号化手段１４を備えている。

雑音重畳区間検出手段１０は、送話器から入力される信号を監視し、音声のみを含む音声区間と、雑音のみを含む雑音区間と、音声に雑音が重畳した雑音重畳区間とを識別する機能を有している。

逆フィルタ手段１１は、雑音重畳区間検出手段１０が雑音重畳区間を判別した時に、この雑音重畳区間を線形予測分析して線形予測係数を求め、この線形予測係数をフィルタ係数とする逆フィルタリング処理を施す機能を有している。この逆フィルタ手段１１から出力される予測残差信号は、雑音除去手段１２へ入力される。

雑音除去手段１２は、予測残差信号から雑音部分を除去する機能を有している。この雑音除去手段１２としては、例えば、ローパスフィルタを用いることができる。
ピッチ周期検出手段１３は、雑音除去手段１２から出力される残差信号の自己相関関数を求め、この自己相関関数が最大値となるピッチ周期を検出する機能を有している。すなわち、予測残差信号を特定周期分ずつずらしていき、各予測残差信号と元の予測残差信号との相関が最大となる特定周期をピッチ周期として検出する。

そして、音声符号化手段１４は、ピッチ周期検出手段１３が検出したピッチ周期に基づいて雑音重畳区間の波形を符号化する機能を有している。
本発明の第１の課題を解決するシステムについて説明する。

（第１の課題を解決するシステムの作用）
本発明の音声復号化システムでは、送信側で符号化された符号化信号を受信すると、雑音重畳区間検出手段１が雑音のみを含む雑音区間の符号化信号であるか、音声を含む音声区間の符号化信号であるかを判別する。

ここで、符号化信号が音声区間の符号化信号であれば、この符号化信号は音声復号化手段２へ入力される。音声符号化手段２は、符号化信号を波形信号へ符号化する。
また、符号化信号が雑音区間の符号化信号ならば、この符号化信号は雑音復号化手段３へ入力される。そして、雑音復号化手段３では、符号帳３ａからインデックス情報に対応する波形パターンを検出し、この波形パターンを駆動音源３ｂを介して励起させる。そして、励起信号は、合成フィルタへ３ｃ入力される。これと同時に、雑音制御手段４は、合成フィルタ３ｃのフィルタ係数に１以下の正数値を乗算して合成フィルタ３ｃへ通知する。合成フィルタ３ｃは、雑音制御手段４から通知されたフィルタ係数に基づいて前記励起信号にフィルタリング処理を施し、復号化信号を出力する。これにより、雑音区間の波形は、周波数特性を不自然に強調されることなく再生される。

また、雑音復号化手段３は、雑音区間のゲインを”０”として処理するようにしてもよい。さらに、合成フィルタ３ｃの後段にポストフィルタ９を備えた場合には、ポストフィルタ９は、合成フィルタ３ｃから出力される雑音波形のピークを強調せずに（何も処理せずに）通過させる。

次に、本発明の音声符号化システムでは、送話器から信号が入力されると、雑音重畳区間検出手段５は、入力信号が音声を含む音声区間の信号であるか、あるいは雑音のみを含む雑音区間の信号であるかを識別する。

ここで、入力信号が音声区間の信号であれば、音声符号化手段６は、音声区間の波形と類似する波形パターンを判別し、この波形パターンを特定するインデックス情報へ符号化して受信側へ送信する。

また、入力信号が雑音区間の信号であれば、雑音符号化手段７は、雑音区間の波形と類似する波形パターンを判別し、この波形パターンを特定するインデックス情報へ符号化する。これと同時に、制御情報生成手段８は、雑音区間の復号処理に関する制御情報を生成し、上記インデックス情報に付加する。具体的には、制御情報生成手段８は、雑音区間の入力信号を線形予測分析して周波数特性を判別し、求まったフィルタ係数に１以下の正数値を乗算し、受信側で使用される合成フィルタのフィルタ係数を決定する。そして、このフィルタ係数を制御情報としてインデックス情報と共に受信側へ送信する。

以下、本発明の第２の課題を解決するシステムについて説明する。
（第２の課題を解決するシステムの作用）
本発明の音声符号化システムでは、雑音重畳区間判別手段１０が、送話器から入力される信号を監視し、音声のみを含む音声区間であるか、雑音のみを含む雑音区間であるか、あるいは音声に雑音が重畳した雑音重畳区間であるかを判別する。

ここで、雑音重畳区間が判別されると、逆フィルタ手段１１は、雑音重畳区間の予測係数を求め、この予測係数をフィルタ係数とするフィルタリング処理を施して予測残差信号を出力する。この予測残差信号は、雑音除去手段１２へ入力され、雑音部分を除去される。

雑音除去手段１２により雑音部分を除去された予測残差信号は、ピッチ周期検出手段１３へ入力される。ピッチ周期検出手段１３は、予測残差信号の自己相関関数を求め、この自己相関関数が最大値となるピッチ周期を検出する。

そして、音声符号化手段１４は、ピッチ周期検出手段１３が検出したピッチ周期に基づいて雑音重畳区間の波形と類似する波形パターンを判別し、この波形パターンを特定するインデックス情報へ符号化する。これにより、雑音の影響を受けずに音声信号の符号化を
行える。

本発明によれば、周波数特性の変化が少ない雑音に、不自然な周波数特性が付加することを防止し、再生時の違和感を低下させることができる。
さらに、音声に雑音が重畳した信号を符号化する際に、雑音成分を除去して正確なピッチ周期を検出することにより、質の高い符号化を行える。

従って、本発明によれば、携帯電話や自動車電話等の移動通信システムの音声の品質向上に寄与することができる。

本発明の実施例について図面に沿って説明する。
＜実施例１＞
本発明の第１の実施例について図面に沿って説明する。

図３は、本実施例１における音声復号化システムの構成を示すブロック図である。本実施例１における音声符号化システムは、雑音重畳区間検出手段としての雑音重畳検出判定器１と、音声符号化手段としての音声復号器Ａ（２）と、雑音復号手段としての音声復号器Ｂ（３）と、受信符号分離部１５とを備えている。

尚、音声復号器Ａ（２）と音声復号器Ｂ（３）とは、復号化方式としてＣＥＬＰ方式を採用するものとする。受信符号分離部１５は、送信側から受信した符号化信号をパワー情報、インデックス情報、合成フィルタ係数に分離する機能を有している。

雑音重畳検出判定器１は、受信符号分離部１５が分離したパワー情報と予め設定されている閾値とを比較し、パワー情報が閾値以上ならば符号化信号を音声区間と判定し、パワー情報が閾値未満ならば符号化信号を雑音区間と判定する機能を有している。さらに、雑音重畳検出判定器１は、音声区間の符号化信号を音声復号器Ａ（２）へ入力させると共に雑音区間の符号化信号を音声復号器Ｂ（３）へ入力させる機能とを有している。

音声復号器Ａ（２）は、音声区間の符号化信号を復号化するものである。具体的には、従来のＣＥＬＰ方式の復号器と同様の構成及び機能を有しており、説明は省略する。
音声復号器Ｂ（３）は、雑音区間の符号化信号を復号化するものである。ここで、図４に、音声復号器Ｂ（３）の内部構成と周辺構成とを示す。同図において、音声復号器Ｂ（３）は、適応符号帳３０ａと、雑音符号帳３１ａと、駆動音源３ｂと、合成フィルタ３ｃを備えている。そして、合成フィルタ３ｃには、本発明の雑音制御手段としてのＬＰＣ係数補正部４が接続されている。

適応符号帳３０ａは、周期性を有する波形信号の波形パターンとインデックス情報とを登録するものであり、復号化した波形信号により波形パターンを更新する機能を有している。

雑音符号帳３１ａは、周期性を持たない波形信号の波形パターンとインデックス情報とを登録するものである。適応符号帳３０ａと雑音符号帳３１ａには、それぞれから読み出した波形パターンの増幅率（ゲイン）が規定されており、駆動音源３ｂは、適応符号帳３０ａと雑音符号帳３１ａとから読み出された波形パターンを各々のゲインに従って励起する機能を有している。

合成フィルタ３ｃは、駆動音源３ｂから出力される励起信号に対してフィルタリング処
理を施し、波形信号へ復号化するものである。合成フィルタ３ｃのフィルタ係数は、送信側で決定される。すなわち、送信側では、元の波形信号を線形予測分析して、線形予測係数を算出し、この線形予測係数をフィルタ係数として受信側へ送信する。これにより、音声復号器Ｂ（３）は、符号化信号からフィルタ係数を検出し、このフィルタ係数を合成フィルタ３ｃのフィルタ係数として用いる。

ＬＰＣ係数補正部４は、雑音重畳検出判定器１の判定結果を受けて合成フィルタ３ｃのフィルタ係数を補正する機能を有している。具体的には、以下の数式に示すように、合成フィルタ３ｃのフィルタ係数に、１以下の正数を乗算してフィルタ係数を補正する機能を有している。

α’i＝ｇi×αi （０．０＜ｇ≦１．０）
これにより、合成フィルタ３ｃの周波数特性を略フラットな特性とすることができる（図１２参照）。

以下、音声復号化システムの動作について説明する。音声復号化システムは、送信側で符号化された符号化信号を受信符号分離部１５が受信する。
受信符号分離部１５は、符号化信号を、パワー情報、インデックス情報、フィルタ係数に分離し、パワー情報を雑音重畳検出判定器１へ入力させる。雑音重畳検出判定器１は、パワー情報が閾値以上であるか、あるいは閾値未満であるかを判別する。ここで、パワー情報が閾値以上ならば、雑音重畳検出判定器１は、符号化信号を音声区間の信号と判定し、受信符号分離部１５が分離したパワー情報、インデックス情報、及びフィルタ係数を音声復号器Ａ（２）へ入力させる。音声復号器Ａ（２）は、これらの情報に基づいて符号化信号を音声波形へ復号化する。

一方、パワー情報が閾値未満の場合には、雑音重畳検出判定器１は、符号化信号が雑音区間の信号と判定し、受信符号分離部１５が分離したパワー情報及びインデックス情報を音声復号器Ｂ（３）へ入力させると同時に、フィルタ係数をＬＰＣ係数補正部４へ通知する。

音声復号器Ｂ（３）では、インデックス情報に基づいて適応符号帳３０ａあるいは雑音符号帳３１ａを検索し、該当する波形パターンを検出する。そして、駆動音源３ｂは、波形パターンを各符号帳のゲインに従って励起し、励起信号を合成フィルタ３ｃへ入力させる。

ここで、ＬＰＣ係数補正部４は、フィルタ係数に１以下の正数値を乗算してフィルタ係数を補正する。そして、補正後のフィルタ係数を合成フィルタ３ｃへ通知する。
合成フィルタ３ｃは、ＬＰＣ係数補正部４から通知されたフィルタ係数に従って駆動音源３ｂから出力される励起信号をフィルタリング処理して雑音波形へ復号化する。 以上
、本実施例１によれば、雑音区間の信号を符号化する際に、フィルタ係数を制御することにより、合成フィルタ３ｃのスペクトルを略フラットな特性とすることができ、雑音波形の特性を不自然に強調させることを防止し、聴覚的に耳障りな雑音の再生を抑制することができる。従って、携帯電話や自動車電話等のような携帯移動通信の音声品質を向上させることができる。

＜実施例２＞
本実施例２では、本発明のシステムを符号器に適用した例について説明する。図５は、音声符号化システムの概略構成図である。

同図において、音声符号化システムは、音声符号器Ａ（６）、音声符号器Ｂ（７）、及
び雑音重畳検出判定器５を備えている。雑音重畳検出判定器５は、送話器から入力される波形信号のパワーを検出し、このパワーが閾値以上であれば音声を含む音声区間の波形信号と判定し、パワーが閾値未満ならば雑音のみを含む雑音区間の波形信号と判定する機能を有している。そして、雑音重畳検出判定器５は、音声区間の波形信号を音声符号器Ａ（６）へ入力させ、雑音区間の波形信号を音声符号器Ｂ（７）へ入力させる機能を有している。

音声符号器Ａ（６）は、音声区間の波形信号を符号化する機能を有し、従来のＣＥＬＰ方式の符号器である。音声符号器Ｂ（７）は、雑音区間の波形信号を符号化する機能を有している。

ここで、図６に、音声符号器Ｂ（７）の内部構成と周辺構成を示す。同図において、音声符号器Ｂ（７）は、適応符号帳７０ａ、雑音符号帳７１ａ、駆動音源７ｂ、合成フィルタ７ｃ、ＬＰＣ分析部７ｅ、及び誤差最少化部７ｄを備えている。

適応符号帳７０ａは、周期性を有する波形の波形パターンと、個々の波形パターンを特定するインデックス情報とを登録している。雑音符号帳７１ａは、周期性を持たない波形の波形パターンと、個々の波形パターンを特定するインデックス情報とを登録している。

駆動音源７ｂは、適応符号帳７０ａから検出された波形パターン、及び雑音符号帳７１ａから検出された波形パターンを各符号帳のゲインに従って励起する機能を有している。
合成フィルタ７ｃは、雑音区間の波形信号の線形予測係数をフィルタ係数としたフィルタリング処理を行う機能を有している。誤差最少化部７ｄは、合成フィルタ７ｃから出力される波形信号と、入力された雑音信号の波形とを比較して、インデックス情報と波形パターンの増幅率（ゲイン）を最適化して雑音符号帳７１ａの内容を更新する機能を有している。

ＬＰＣ分析部７ｅは、入力波形を線形予測分析して線形予測係数を算出し、この線形予測係数をフィルタ係数として合成フィルタ７ｃへ入力する機能を有している。
さらに、音声符号器Ｂ（７）には、符号送信部１６とＬＰＣ係数補正部８とが接続されている。符号送信部１６は、音声符号器Ｂ（７）で符号化されたパワー情報、インデックス情報、及びフィルタ係数を受信側へ送信する機能を有している。

ＬＰＣ係数補正部８は、前述の実施例１と同様の機能を有しており、雑音区間の符号化信号を復号化する際に使用される合成フィルタ７ｃのフィルタ係数を補正する機能を有している。具体的には、フィルタ係数に１以下の正数値を乗算して補正を行う。これに対応して、符号送信部１６は、ＬＰＣ係数補正部８が補正したフィルタ係数を他の符号化信号と共に送信するものとする。

以下に、実施例２における音声符号化システムの動作について説明する。送話器から波形信号が入力されると、雑音重畳検出判定器５は、この波形信号のパワーを検出し、閾値以上であるかあるいは閾値未満であるかを判別する。ここで、波形信号のパワーが閾値以上ならば、雑音重畳検出判定器５は、波形信号を音声区間の波形信号と判定し、この波形信号を音声符号器Ａ（６）へ入力させる。

音声符号器Ａ（６）では、符号帳を用いて波形情報をインデックス情報、パワー情報、及びフィルタ係数とに符号化し、受信側へ送信する。また、入力波形のパワーが閾値未満の場合には、雑音重畳検出判定器５は、波形信号が雑音区間の波形信号であると判定し、この波形信号を音声符号器Ｂ（７）へ入力させる。

音声符号器Ｂ（７）では、適応符号帳７０ａと雑音符号帳７１ａとを雑音区間の波形に基づいて検索し、類似する波形パターンを検出する機能を有している。さらに、音声符号器Ｂ（７）は、適応符号帳７０ａあるいは雑音符号帳７１ａから読み出された波形パターンを駆動音源７ｂへ入力させる。

駆動音源７ｂは、波形パターンを励起して合成フィルタ７ｃへ入力させる。ここで、ＬＰＣ分析部７ｅは、入力された波形信号を線形予測分析し、線形予測係数を算出する。そして、ＬＰＣ分析部７ｅは、線形予測係数を合成フィルタ７ｃへ通知する。

合成フィルタ７ｃは、線形予測係数をフィルタ係数とするフィルタリング処理を、駆動音源７ｂから入力された励起信号に対して施す。誤差最少化部７ｄは、合成フィルタ７ｃから出力される復号信号と、入力された波形信号とを比較し、双方の誤差を最少にするために最適なインデックス情報と波形パターンのゲインとを適応符号帳７０ａ及び雑音符号帳７１ａへ通知する。そして、各符号帳は、誤差最少化部７ｄから通知されるインデックス情報とゲインとに基づいて登録内容及びゲインを更新し、更新後のインデックス情報を符号送信部１６へ通知する。さらに、ＬＰＣ係数補正部８は、ＬＰＣ分析部８が算出した線形予測係数（フィルタ係数）に１以下の正数値を乗算してフィルタ係数を補正する。そして、ＬＰＣ係数補正部８は補正後のフィルタ係数を符号送信部１６へ通知する。

符号送信部１６は、音声符号器Ｂ（７）から通知されたインデックス情報及びパワー情報と、ＬＰＣ係数補正部８から通知されたフィルタ係数とを受信側へ通知する。
これにより、受信側では、補正されたフィルタ係数を用いて復号処理を行うことにより、合成フィルタのスペクトルをフラットな特性とすることができ、雑音区間の波形を不自然に復号化することを防止することができる。

以上、本実施例２によれば、雑音区間の復号化処理を行う際に、合成フィルタのスペクトルをフラットな特性にすることができ、雑音区間の周波数特性を不自然にせず、聴覚的にも耳障りな雑音を抑制することができる。

＜実施例３＞
以下に、本発明の第３の実施例について図面に沿って説明する。図７に、本実施例３における音声符号器Ｂの内部構成を示す。

同図において、音声符号器Ｂ（７）は、前述の実施例２の音声符号器Ｂ（７）に対して、適応符号帳７０ａ、雑音符号帳７１ａ、駆動音源７ｂ、合成フィルタ７ｃ、ＬＰＣ分析部７ｅ、及び誤差最少化部７ｄを備えている。さらに、音声符号器Ｂ（７）には、符号送信部１６が接続されている。

符号送信部１６は、雑音区間の符号化信号を送信する際に、適応符号帳７０ａのインデックス情報として”０”を送信する機能を有している。その他の構成及び機能は、前述の実施例２と同様であり説明は、省略する。

図８は、図７の音声符号器Ｂ（７）に対応する音声復号器Ｂ（３）の構成を示すブロック図である。音声復号器Ｂ（３）は、前述の実施例１の構成に対して、適応符号帳３０ａ、雑音符号帳３１ａ、駆動音源３ｂ、合成フィルタ３ｃ、及び適応ポストフィルタ１７を備えている。

適応ポストフィルタ１７は、波形の周期を変更せずに振幅値を増幅させる機能を有している。また、適応符号帳３０ａは、送信側から適応符号帳３０ａのインデックス情報”０”を受信すると、適応符号帳３０ａのゲインを”０”とする。これにより、雑音区間の波
形信号が入力されると、雑音符号帳３１ａのインデックス情報に基づいて雑音符号帳３１ａを検索し、該当する波形パターンを読み出す機能を有している。さらに、適応ポストフィルタ１７は、雑音区間の波形信号が入力されると、この波形信号に対して何も処理を行わずに通過させる。

本実施例３によれば、周期性の無い雑音波形を雑音符号帳で符号化及び復号化することにより、復号処理時には周期性の無いフラットな特性の雑音信号に不自然な周期性を付加することなく、聴覚的に自然な波形信号へ復号化することができる。

＜実施例４＞
図９に、本実施例４における符号化器Ｂの構成を示す。符号化器Ｂ（７）は、適応符号帳分析部１８、雑音符号帳分析部１９、駆動音源生成部２０、開ループピッチ分析部２１を備えている。

適応符号帳分析部１８は、雑音符号帳７１ａから検出された波形信号に対して、長期予測合成フィルタ７２でフィルタリング処理を行い、波形信号のピッチ周期を算出する閉ループ処理を行う機能を有している（図１０参照）。

一方、開ループピッチ分析部２１は、音声波形に雑音波形が重畳した雑音重畳区間を符号化する際に起動されるものであり、短期予測逆フィルタ１１、ローパスフィルタＬＰＦ１２、自己相関検出部１３ｂ、相関最大値検出部１３ｃ、及び遅延部１３ａを備えている（図１１参照）。

短期予測逆フィルタ１１は、波形信号の線形予測係数をフィルタ係数とした逆フィルタリング処理を行い、予測残差信号を出力する機能を有している。ローパスフィルタＬＰＦ１２は、予測残差信号から雑音部分の波形を除去する機能を有している。

遅延部１３ａは、予測残差信号の周期を、特定周期ずつずらしていく機能を有している。自己相関検出部１３ｂは、元の予測残差信号と遅延部１３ａが特定周期分ずらした予測残差信号との相関値を検出する機能を有している。

相関最大値検出部１３ｃは、遅延部１３ａが特定周期ずつずらしていき、最も相関が大きい遅延量（周期）を検出する機能を有している。この遅延量は、ピッチ周期として駆動音源７ｂへ通知される。そして、駆動音源７ｂは、このピッチ周期に基づいて適用符号帳７０ａから読み出された波形パターンを励起する。

以上、本実施例４によれば、雑音が重畳した音声波形のピッチ周期を正確に検出することができ、雑音の有無に左右されない質の高い符号化処理を行うことができ、再生音声の品質を向上させることができる。

本発明の原理図（１） 本発明の原理図（２） 実施例１における音声復号化システムの概略構成図 音声復号器Ｂの内部構成ブロック図 実施例２における音声符号化システムの概略構成図 音声符号器Ｂの内部構成ブロック図 実施例３における音声符号器Ｂの内部構成ブロック図 実施例３における音声復号器Ｂの内部構成ブロック図 実施例４における音声符号化システムの概略構成図 適応符号帳分析部の内部構成を示すブロック図 開ループ分析部の内部構成ブロック図 合成フィルタの周波数特性を示すスペクトル 空調音の源音のスペクトルを示す図 空調音の再生音のスペクトルを示す図 合成フィルタの周波数特性を示すスペクトル

符号の説明

１・・雑音重畳区間検出手段
２・・音声復号化手段
３・・雑音復号化手段
３ａ・・符号帳
３ｂ・・駆動音源
３ｃ・・合成フィルタ
４・・雑音制御手段（ＬＰＣ係数補正部）
５・・雑音重畳区間検出手段（雑音重畳検出判定器）
６・・音声符号化手段
７・・雑音符号化手段
７ｂ・・駆動音源
７ｃ・・合成フィルタ
７ｄ・・誤差最少化部
７ｅ・・ＬＰＣ分析部
８・・制御情報生成手段（ＬＰＣ係数補正部）
９・・ポストフィルタ
１０・・雑音重畳区間検出手段
１１・・逆フィルタ手段（短期予測逆フィルタ）
１２・・雑音除去手段（ローパスフィルタＬＰＦ）
１３・・ピッチ周期検出手段
１３ａ・・遅延部
１３ｂ・・自己相関検出部
１３ｃ・・相関最大値検出部
１４・・音声符号化手段
１５・・受信符号分離部
１６・・符号送信部
１７・・適応ポストフィルタ
１８・・適応符号帳分析部
１９・・雑音符号帳分析部
２０・・駆動音源生成部
２１・・開ループピッチ分析部
３０ａ・・適応符号帳
３１ａ・・雑音符号帳
７０ａ・・適応符号帳
７１ａ・・雑音符号帳
７２・・長期予測合成フィルタ

Claims (4)

1. 送話器から入力される信号が音声を含む音声区間の信号であるか、あるいはそれ以外の雑音区間の信号であるかを判定する検出手段と、
   該音声区間の信号を符号化する第１の音声符号器と、
   該雑音区間の信号を符号化する第２の音声符号器とを設け、
   該検出手段が雑音区間を判定した場合に、受信側で使用される合成フィルタの周波数特性の時間的変動が見られないフィルタ係数を送信することを特徴とする音声符号化装置。
2. 送話器から入力される信号が音声区間の信号であるか、あるいはそれ以外の雑音区間の信号であるかを判定する検出手段と、
   該音声区間の信号を符号化、又は該雑音区間の信号を符号化する音声符号器とを設け、
   該検出手段が雑音区間を判定した場合に、受信側で使用される合成フィルタの周波数特性の時間的変動が見られない略フラットな特性とするフィルタ係数を送信することを特徴とする音声符号化装置。
3. 送話器から入力される信号が音声区間の信号であるか、或いはそれ以外の雑音区間の信号であるかを判定するステップと、
   該音声区間の信号を符号化、又は該雑音区間の信号を符号化するステップと、
   該雑音区間の信号を符号化する際に、受信側で使用される合成フィルタの周波数特性の時間的変動が見られないフィルタ係数を送信するステップとを有することを特徴とする音声符号化方法。
4. 送話器から入力される信号が音声区間の信号であるか、あるいはそれ以外の雑音区間の信号であるかを判定する手段と、
   該音声区間の信号を符号化、又は該雑音区間の信号を符号化する手段と、
   該雑音区間の信号を符号化する際に、受信側で使用される合成フィルタの周波数特性の時間的変動が見られない略フラットな特性とするフィルタ係数を送信する手段とを有することを特徴とする音声符号化装置。

Images