JP2005165342A - Speech coding method and speech coding device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は音声信号をディジタル信号に圧縮符号化復号化する際に使用する音声符号化・復号化方法及び音声符号化・復号化装置に関し、特に低ビットレートで品質の高い音声を再生するための音声符号化方法及び音声復号化方法並びに音声符号化装置及び音声復号化装置に関する。 The present invention relates to a speech encoding / decoding method and speech encoding / decoding device used when compression encoding / decoding an audio signal into a digital signal, and particularly for reproducing high-quality audio at a low bit rate. The present invention relates to a speech encoding method, a speech decoding method, a speech encoding device, and a speech decoding device.
従来、高能率音声符号化方法としては、符号駆動線形予測(Code-Excited Linear Prediction:CELP)符号化が代表的であり、その技術については、「Code-excited linear prediction(CELP):High-quality speech at very low bit rates」(M.R.Shroeder and B.S.Atal著、ICASSP '85, pp.937-940, 1985)に述べられている。 Conventionally, Code-Excited Linear Prediction (CELP) coding has been a typical high-efficiency speech coding method. For the technique, “Code-excited linear prediction (CELP): High-quality speech at very low bit rates "(MRShroeder and BSAtal, ICASSP '85, pp.937-940, 1985).
図6は、CELP音声符号化復号化方法の全体構成の一例を示すもので、図中101は符号化部、102は復号化部、103は多重化手段、104は分離手段である。符号化部101は線形予測パラメータ分析手段105、線形予測パラメータ符号化手段106、合成フィルタ107、適応符号帳108、駆動符号帳109、ゲイン符号化手段110、距離計算手段111、重み付け加算手段138より構成されている。また、復号化部102は線形予測パラメータ復号化手段112、合成フィルタ113、適応符号帳114、駆動符号帳115、ゲイン復号化手段116、重み付け加算手段139より構成されている。
FIG. 6 shows an example of the overall configuration of the CELP speech encoding / decoding method. In FIG. 6, 101 is an encoding unit, 102 is a decoding unit, 103 is multiplexing means, and 104 is separation means. The
CELP音声符号化では、5〜50ms程度を1フレームとして、そのフレームの音声をスペクトル情報と音源情報に分けて符号化する。まず、CELP音声符号化方法の動作について説明する。符号化部101において、線形予測パラメータ分析手段105は入力音声S101を分析し、音声のスペクトル情報である線形予測パラメータを抽出する。線形予測パラメータ符号化手段106はその線形予測パラメータを符号化し、符号化した線形予測パラメータを合成フィルタ107の係数として設定する。
In CELP speech coding, about 5 to 50 ms is defined as one frame, and the speech of the frame is divided into spectrum information and sound source information and coded. First, the operation of the CELP speech encoding method will be described. In the
次に音源情報の符号化について説明する。適応符号帳108には、過去の駆動音源信号が記憶されており、距離計算手段111から入力される適応符号に対応して過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。駆動符号帳109には、例えば学習用音声とその符号化音声との歪みが小さくなるように学習して構成された複数の時系列ベクトルが記憶されており、距離計算手段111から入力される駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。
Next, encoding of sound source information will be described. The
適応符号帳108、駆動符号帳109からの各時系列ベクトルはゲイン符号化手段110から与えられるそれぞれのゲインに応じて重み付け加算手段138で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ107へ供給し符号化音声を得る。距離計算手段111は符号化音声と入力音声S101との距離を求め、距離が最小となる適応符号、駆動符号、ゲインを探索する。上記符号化が終了した後、線形予測パラメータの符号、入力音声と符号化音声との歪みを最小にする適応符号、駆動符号、ゲインの符号を符号化結果として出力する。
The respective time series vectors from the
次にCPEL音声復号化方法の動作について説明する。 Next, the operation of the CPEL speech decoding method will be described.
一方復号化部102において、線形予測パラメータ復号化手段112は線形予測パラメータの符号から線形予測パラメータを復号化し、合成フィルタ113の係数として設定する。次に、適応符号帳114は、適応符号に対応して、過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力し、また駆動符号帳115は駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。これらの時系列ベクトルは、ゲイン復号化手段116でゲインの符号から復号化したそれぞれのゲインに応じて重み付け加算手段139で重み付けして加算され、その加算結果が駆動音源信号として合成フィルタ113へ供給され出力音声S103が得られる。
On the other hand, in the
またCELP音声符号化復号化方法で再生音声品質の向上を目的として改良された従来の音声符号化復号化方法として、「Phonetically-based vector excitation coding of speech at 3.6kbps」(S.Wang and A.Gersho著、ICASSP '89, pp.49-52, 1989)に示されたものがある。図6との対応手段分に同一符号を付けた図7は、この従来の音声符号化復号化方法の全体構成の一例を示し、図中符号化部101において117は音声状態判定手段、118駆動符号帳切替手段、119は第1の駆動符号帳、120は第2の駆動符号帳である。また図中復号化手段102において121は駆動符号帳切替手段、122は第1の駆動符号帳、123は第2の駆動符号帳である。このような構成による符号化復号化方法の動作を説明する。まず符号化手段101において、音声状態判定手段117は入力音声S101を分析し、音声の状態を例えば有声/無声の2つの状態のうちどちらであるかを判定する。駆動符号帳切替手段118はその音声状態判定結果に応じて、例えば有声であれば第1の駆動符号帳119を、無声であれば第2の駆動符号帳120を用いるとして符号化に用いる駆動符号帳を切り替え、また、どちらの駆動符号帳を用いたかを符号化する。
As a conventional speech coding / decoding method improved for the purpose of improving playback speech quality by the CELP speech coding / decoding method, “Phonetically-based vector excitation coding of speech at 3.6 kbps” (S. Wang and A. Gersho, ICASSP '89, pp.49-52, 1989). FIG. 7 in which the same reference numerals are assigned to the means corresponding to FIG. 6 shows an example of the overall configuration of this conventional speech coding / decoding method. In FIG. The code book switching means, 119 is a first drive code book, and 120 is a second drive code book. In the decoding means 102 in the figure, 121 is a drive codebook switching means, 122 is a first drive codebook, and 123 is a second drive codebook. The operation of the encoding / decoding method having such a configuration will be described. First, in the
次に復号化手段102において、駆動符号帳切替手段121は符号化手段101でどちらの駆動符号帳を用いたかの符号に応じて、符号化手段101で用いたのと同じ駆動符号帳を用いるとして第1の駆動符号帳122と第2の駆動符号帳123とを切り替える。このように構成することにより、音声の各状態毎に符号化に適した駆動符号帳を用意し、入力された音声の状態に応じて駆動符号帳を切り替えて用いることで再生音声の品質を向上することができる。
Next, in the decoding means 102, the drive codebook switching means 121 is assumed to use the same drive codebook used in the encoding means 101 according to the code of which drive codebook was used in the
また送出ビット数を増加することなく、複数の駆動符号帳を切り替える従来の音声符号化復号化方法として特開平8−185198号公報に開示されたものがある。これは、適応符号帳で選択したピッチ周期に応じて、複数個の駆動符号帳を切り替えて用いるものである。これにより、伝送情報を増やさずに入力音声の特徴に適応した駆動符号帳を用いることができる。
上述したように図6に示す従来の音声符号化復号化方法では、単一の駆動符号帳を用いて合成音声を生成している。低ビットレートでも品質の高い符号化音声を得るためには、駆動符号帳に格納する時系列ベクトルはパルスを多く含む非雑音的なものとなる。このため、背景雑音や摩擦性子音など雑音的な音声を符号化、合成した場合、符号化音声はジリジリ、チリチリといった不自然な音を発するという問題があった。駆動符号帳を雑音的な時系列ベクトルからのみ構成すればこの問題は解決するが、符号化音声全体としての品質が劣化する。 As described above, in the conventional speech coding / decoding method shown in FIG. 6, synthesized speech is generated using a single drive codebook. In order to obtain high-quality encoded speech even at a low bit rate, the time-series vectors stored in the drive codebook are non-noise including many pulses. For this reason, when noisy speech such as background noise or frictional consonants is encoded and synthesized, the encoded speech has a problem of generating unnatural sounds such as harshness and dust. This problem can be solved if the driving codebook is composed only of noisy time-series vectors, but the quality of the entire encoded speech deteriorates.
また改良された図7に示す従来の音声符号化復号化方法では、入力音声の状態に応じて複数の駆動符号帳を切り替えて符号化音声を生成している。これにより例えば入力音声が雑音的な無声部分では雑音的な時系列ベクトルから構成された駆動符号帳を、またそれ以外の有声部分では非雑音的な時系列ベクトルから構成された駆動符号帳を用いることができ、雑音的な音声を符号化、合成しても不自然なジリジリした音を発することはなくなる。しかし、復号化側でも符号化側と同じ駆動符号帳を用いるために、新たにどの駆動符号帳を使用したかの情報を符号化、伝送する必要が生じ、これが低ビットレート化の妨げになるという問題があった。 In the improved conventional speech encoding / decoding method shown in FIG. 7, a plurality of driving codebooks are switched according to the state of input speech to generate encoded speech. Thus, for example, when the input speech is noisy unvoiced parts, a driving codebook composed of noisy time series vectors is used, and for other voiced parts, a driving codebook composed of non-noisy time series vectors is used. Therefore, even if a noisy voice is encoded and synthesized, an unnatural grim sound is not emitted. However, since the same driving codebook is used on the decoding side as that on the encoding side, it is necessary to newly encode and transmit which driving codebook is used, which hinders the reduction of the bit rate. There was a problem.
また送出ビット数を増加することなく、複数の駆動符号帳を切り替える従来の音声符号化復号化方法では、適応符号帳で選択されるピッチ周期に応じて駆動符号帳を切り替えている。しかし、適応符号帳で選択されるピッチ周期は実際の音声のピッチ周期とは異なり、その値からだけでは入力音声の状態が雑音的か非雑音的かを判定できないので、音声の雑音的な部分の符号化音声が不自然であるという課題は解決されない。 In the conventional speech coding / decoding method for switching a plurality of driving codebooks without increasing the number of transmission bits, the driving codebook is switched according to the pitch period selected in the adaptive codebook. However, the pitch period selected in the adaptive codebook is different from the pitch period of the actual speech, and it is not possible to determine whether the state of the input speech is noisy or non-noisy from its value alone. The problem that the encoded speech is unnatural is not solved.
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、低ビットレートでも品質の高い音声を再生する音声符号化復号化方法及び装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an audio encoding / decoding method and apparatus for reproducing high-quality audio even at a low bit rate.
上述の課題を解決するためにこの発明の音声符号化方法は、スペクトル情報、パワー情報、ピッチ情報のうち少なくとも1つの符号または符号化結果を用いて該符号化区間における音声の雑音性の度合いを評価し、評価結果に応じて複数の駆動符号帳のうち1つを選択するようにした。 In order to solve the above-described problem, the speech coding method of the present invention uses at least one code or coding result of spectrum information, power information, and pitch information to determine the degree of noise of speech in the coding section. Evaluation is performed, and one of a plurality of drive codebooks is selected according to the evaluation result.
さらに次の発明の音声符号化方法は、格納している時系列ベクトルの雑音性の度合いが異なる複数の駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、複数の駆動符号帳を切り替えるようにした。 Furthermore, the speech coding method of the next invention comprises a plurality of drive codebooks having different degrees of noise of stored time-series vectors, and a plurality of drive codes according to the evaluation result of the degree of noise of speech. Changed the book.
さらに次の発明の音声符号化方法は、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動符号帳に格納している時系列ベクトルの雑音性の度合いを変化させるようにした。 Further, in the speech coding method of the next invention, the degree of noise of the time series vector stored in the drive codebook is changed according to the evaluation result of the degree of noise of speech.
さらに次の発明の音声符号化方法は、雑音的な時系列ベクトルを格納している駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動音源の信号サンプルを間引くことにより雑音性の度合いが低い時系列ベクトルを生成するようにした。 Furthermore, the speech coding method of the next invention comprises a drive codebook storing noisy time series vectors, and by thinning out signal samples of the drive sound source according to the evaluation result of the degree of speech noise. A time series vector with a low degree of noise was generated.
さらに次の発明の音声符号化方法は、雑音的な時系列ベクトルを格納している第1の駆動符号帳と、非雑音的なの時系列ベクトルを格納している第2の駆動符号帳とを備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、第1の駆動符号帳の時系列ベクトルと第2の駆動符号帳の時系列ベクトルを重み付けし加算した時系列ベクトルを生成するようにした。 Furthermore, the speech coding method of the next invention includes a first driving codebook storing a noisy time series vector and a second driving codebook storing a non-noisy time series vector. A time series vector is generated by weighting and adding the time series vector of the first driving codebook and the time series vector of the second driving codebook according to the evaluation result of the degree of noise of the voice. .
また次の発明の音声復号化方法は、スペクトル情報、パワー情報、ピッチ情報のうち少なくとも1つの符号または復号化結果を用いて該復号化区間における音声の雑音性の度合いを評価し、評価結果に応じて複数の駆動符号帳のうちの1つを選択するようにした。 The speech decoding method of the next invention evaluates the degree of noise of speech in the decoding section by using at least one code or decoding result among spectrum information, power information, and pitch information, Accordingly, one of a plurality of driving codebooks is selected.
さらに次の発明の音声復号化方法は、格納している時系列ベクトルの雑音性の度合いが異なる複数の駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、複数の駆動符号帳を切り替えるようにした。 Further, the speech decoding method of the next invention comprises a plurality of driving codebooks having different degrees of noise characteristics of stored time-series vectors, and a plurality of driving codes according to the evaluation result of the degree of noise characteristics of speech. Changed the book.
さらに次の発明の音声復号化方法は、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動符号帳に格納している時系列ベクトルの雑音性の度合いを変化させるようにした。 In the speech decoding method of the next invention, the degree of noise of the time series vector stored in the drive codebook is changed according to the evaluation result of the degree of noise of speech.
さらに次の発明の音声復号化方法は、雑音的な時系列ベクトルを格納している駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動音源の信号サンプルを間引くことにより雑音性の度合いが低い時系列ベクトルを生成するようにした。 Furthermore, the speech decoding method of the next invention includes a drive codebook storing a noisy time series vector, and thins out signal samples of the drive sound source according to the evaluation result of the degree of speech noise. A time series vector with a low degree of noise was generated.
さらに次の発明の音声復号化方法は、雑音的な時系列ベクトルを格納している第1の駆動符号帳と、非雑音的な時系列ベクトルを格納している第2の駆動符号帳とを備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、第1の駆動符号帳の時系列ベクトルと第2の駆動符号帳の時系列ベクトルを重み付けし加算した時系列ベクトルを生成するようにした。 The speech decoding method of the next invention further includes a first driving codebook storing a noisy time series vector and a second driving codebook storing a non-noisy time series vector. A time series vector is generated by weighting and adding the time series vector of the first driving codebook and the time series vector of the second driving codebook according to the evaluation result of the degree of noise of the voice. .
さらに次の発明の音声符号化装置は、入力音声のスペクトル情報を符号化し、符号化結果の1要素として出力するスペクトル情報符号化部と、このスペクトル情報符号化部からの符号化されたスペクトル情報から得られるスペクトル情報、パワー情報のうち少なくとも1つの符号または符号化結果を用いて該符号化区間における音声の雑音性の度合いを評価し、評価結果を出力する雑音度評価部と、非雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第1の駆動符号帳と、雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第2の駆動符号帳と、前記雑音度評価部の評価結果により、第1の駆動符号帳と第2の駆動符号帳とを切り替える駆動符号帳切替部と、前記第1の駆動符号帳または第2の駆動符号帳からの時系列ベクトルをそれぞれの時系列ベクトルのゲインに応じて重み付けし加算する重み付け加算部と、この重み付けされた時系列ベクトルを駆動音源信号とし、この駆動音源信号と前記スペクトル情報符号化部からの符号化されたスペクトル情報とに基づいて符号化音声を得る合成フィルタと、この符号化音声と前記入力音声との距離を求め、距離が最小となる駆動符号、ゲインを探索し、その結果を駆動符号,ゲインの符号を符号化結果として出力する距離計算部とを備えた。 Furthermore, a speech encoding apparatus according to the next invention encodes spectrum information of input speech and outputs it as one element of an encoding result, and encoded spectrum information from the spectrum information encoding unit A noise level evaluation unit that evaluates the degree of noise of the speech in the coding section using at least one code or coding result of spectrum information and power information obtained from The first driving codebook storing a plurality of time series vectors, the second driving codebook storing a plurality of noisy time series vectors, and the evaluation result of the noise level evaluation unit, A driving codebook switching unit that switches between the driving codebook and the second driving codebook, and the time-series vectors from the first driving codebook or the second driving codebook, respectively. A weighted adder that weights and adds according to the gain of the signal, and uses the weighted time-series vector as a drive excitation signal, based on the drive excitation signal and the encoded spectrum information from the spectrum information encoding unit A synthesis filter that obtains encoded speech, and a distance between the encoded speech and the input speech, obtains a drive code and gain that minimizes the distance, searches for the result as a drive code, and encodes the gain code As a distance calculation unit.
さらに次の発明の音声復号化装置は、スペクトル情報の符号からスペクトル情報を復号化するスペクトル情報復号化部と、このスペクトル情報復号化部からの復号化されたスペクトル情報から得られるスペクトル情報、パワー情報のうち少なくとも1つの復号化結果または前記スペクトル情報の符号を用いて該復号化区間における音声の雑音性の度合いを評価し、評価結果を出力する雑音度評価部と、非雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第1の駆動符号帳と、雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第2の駆動符号帳と、前記雑音度評価部の評価結果により、第1の駆動符号帳と第2の駆動符号帳とを切り替える駆動符号帳切替部と、前記第1の駆動符号帳または第2の駆動符号帳からの時系列ベクトルをそれぞれの時系列ベクトルのゲインに応じて重み付けし加算する重み付け加算部と、この重み付けされた時系列ベクトルを駆動音源信号とし、この駆動音源信号と前記スペクトル情報復号化部からの復号化されたスペクトル情報とに基づいて復号化音声を得る合成フィルタとを備えた。 Furthermore, the speech decoding apparatus of the next invention includes a spectrum information decoding unit that decodes spectrum information from a code of spectrum information, spectrum information obtained from the decoded spectrum information from the spectrum information decoding unit, and power Using at least one decoding result of the information or the code of the spectrum information to evaluate the degree of noise of the speech in the decoding section, and outputting a noise level evaluation unit that outputs the evaluation result; The first drive codebook in which the time series vectors are stored, the second drive codebook in which a plurality of noisy time series vectors are stored, and the evaluation result of the noise level evaluation unit, the first drive codebook A driving codebook switching unit that switches between a first driving codebook and a second driving codebook, and a time series vector from the first driving codebook or the second driving codebook. A weighted adder for weighting and adding according to the gain of the toll, and using the weighted time-series vector as a drive excitation signal, based on the drive excitation signal and the spectrum information decoded from the spectrum information decoding unit And a synthesis filter for obtaining decoded speech.
この発明に係る音声符号化装置は、符号駆動線形予測(CELP)音声符号化装置において、スペクトル情報、パワー情報、ピッチ情報のうち少なくとも1つの符号または符号化結果を用いて該符号化区間における音声の雑音性の度合いを評価する雑音度評価部と、上記雑音度評価部の評価結果に応じて複数の駆動符号帳を切り替える駆動符号帳切替部とを備えたことを特徴とする。 The speech coding apparatus according to the present invention is a code-driven linear prediction (CELP) speech coding apparatus that uses at least one code or a coding result among spectrum information, power information, and pitch information to perform speech in the coding section. And a drive codebook switching unit that switches a plurality of drive codebooks according to the evaluation result of the noise level evaluation unit.
この発明に係る音声復号化装置は、符号駆動線形予測(CELP)音声復号化装置において、スペクトル情報、パワー情報、ピッチ情報のうち少なくとも1つの符号または復号化結果を用いて該復号化区間における音声の雑音性の度合いを評価する雑音度評価部と、上記雑音度評価部の評価結果に応じて複数の駆動符号帳を切り替える駆動符号帳切替部とを備えたことを特徴とする。 The speech decoding apparatus according to the present invention is a code-driven linear prediction (CELP) speech decoding apparatus that uses at least one code or a decoding result of spectrum information, power information, and pitch information to perform speech in the decoding section. And a drive codebook switching unit that switches a plurality of drive codebooks according to the evaluation result of the noise level evaluation unit.
本発明に係る音声符号化方法及び音声復号化方法並びに音声符号化装置及び音声復号化装置によれば、スペクトル情報、パワー情報、ピッチ情報のうち少なくとも1つの符号または符号化結果を用いて該符号化区間における音声の雑音性の度合いを評価し、評価結果に応じて異なる駆動符号帳を用いるので、少ない情報量で品質の高い音声を再生することができる。 According to the speech encoding method, speech decoding method, speech encoding device, and speech decoding device according to the present invention, the code is encoded using at least one code or encoding result of spectrum information, power information, and pitch information. Since the degree of noise of the voice in the segmentation section is evaluated and a different drive codebook is used according to the evaluation result, high quality voice can be reproduced with a small amount of information.
またこの発明によれば、音声符号化方法及び音声復号化方法で、格納している駆動音源の雑音性の度合いが異なる複数の駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、複数の駆動符号帳を切り替えて用いるので、少ない情報量で品質の高い音声を再生することができる。 According to the present invention, the speech encoding method and speech decoding method further comprise a plurality of drive codebooks having different degrees of noise of the stored driving sound sources, and according to the evaluation result of the degree of speech noise. Since a plurality of drive codebooks are switched and used, high quality audio can be reproduced with a small amount of information.
またこの発明によれば、音声符号化方法及び音声復号化方法で、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動符号帳に格納している時系列ベクトルの雑音性の度合いを変化させたので、少ない情報量で品質の高い音声を再生することができる。 Further, according to the present invention, in the speech encoding method and speech decoding method, the degree of noise of the time-series vector stored in the drive codebook is changed according to the evaluation result of the degree of speech noise. Therefore, it is possible to reproduce high quality sound with a small amount of information.
またこの発明によれば、音声符号化方法及び音声復号化方法で、雑音的な時系列ベクトルを格納している駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、時系列ベクトルの信号サンプルを間引くことにより雑音性の度合いが低い時系列ベクトルを生成したので、少ない情報量で品質の高い音声を再生することができる。 According to the present invention, the speech encoding method and the speech decoding method further include a driving codebook storing a noisy time-series vector, and depending on the evaluation result of the degree of speech noise, the time-series Since a time-series vector having a low noise level is generated by thinning out vector signal samples, it is possible to reproduce high-quality speech with a small amount of information.
またこの発明によれば、音声符号化方法及び音声復号化方法で、雑音的な時系列ベクトルを格納している第1の駆動符号帳と、非雑音的な時系列ベクトルを格納している第2の駆動符号帳とを備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、第1の駆動符号帳の時系列ベクトルと第2の駆動符号帳の時系列ベクトルを重み付け加算した時系列ベクトルを生成したので、少ない情報量で品質の高い音声を再生することができる。 According to the invention, in the speech encoding method and speech decoding method, the first driving codebook storing a noisy time series vector and the first driving code book storing a non-noisy time series vector. A time series vector obtained by weighting and adding the time series vector of the first driving code book and the time series vector of the second driving code book in accordance with the evaluation result of the degree of noise of the speech Therefore, high-quality sound can be reproduced with a small amount of information.
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明による音声符号化方法及び音声復号化方法の実施の形態1の全体構成を示す。図中、1は符号化部、2は復号化部、3は多重化部、4は分離部である。符号化部1は、線形予測パラメータ分析部5、線形予測パラメータ符号化部6、合成フィルタ7、適応符号帳8、ゲイン符号化部10、距離計算部11、第1の駆動符号帳19、第2の駆動符号帳20、雑音度評価部24、駆動符号帳切替部25、重み付け加算部38より構成されている。また、復号化部2は線形予測パラメータ復号化部12、合成フィルタ13、適応符号帳14、第1の駆動符号帳22、第2の駆動符号帳23、雑音度評価部26、駆動符号帳切替部27、ゲイン復号化部16、重み付け加算部39より構成されている。図1中5は入力音声S1を分析し、音声のスペクトル情報である線形予測パラメータを抽出するスペクトル情報分析部としての線形予測パラメータ分析部、6はスペクトル情報であるその線形予測パラメータを符号化し、符号化した線形予測パラメータを合成フィルタ7の係数として設定するスペクトル情報符号化部としての線形予測パラメータ符号化部、19、22は非雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第1の駆動符号帳、20、23は雑音的な複数の時系列ベクトルが記憶された第2の駆動符号帳、24、26は雑音の度合いを評価する雑音度評価部、25、27は雑音の度合いにより駆動符号帳を切り替える駆動符号帳切替部である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the overall configuration of
以下、動作を説明する。まず、符号化部1において、線形予測パラメータ分析部5は入力音声S1を分析し、音声のスペクトル情報である線形予測パラメータを抽出する。線形予測パラメータ符号化部6はその線形予測パラメータを符号化し、符号化した線形予測パラメータを合成フィルタ7の係数として設定するとともに、雑音度評価部24へ出力する。次に、音源情報の符号化について説明する。適応符号帳8には、過去の駆動音源信号が記憶されており、距離計算部11から入力される適応符号に対応して過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部24は、前記線形予測パラメータ符号化部6から入力された符号化した線形予測パラメータと適応符号とから、例えば図2に示すようにスペクトルの傾斜、短期予測利得、ピッチ変動から該符号化区間の雑音の度合いを評価し、評価結果を駆動符号帳切替部25に出力する。駆動符号帳切替部25は前記雑音度の評価結果に応じて、例えば雑音度が低ければ第1の駆動符号帳19を、雑音度が高ければ第2の駆動符号帳20を用いるとして符号化に用いる駆動符号帳を切り替える。
The operation will be described below. First, in the
第1の駆動符号帳19には、非雑音的な複数の時系列ベクトル、例えば学習用音声とその符号化音声との歪みが小さくなるように学習して構成された複数の時系列ベクトルが記憶されている。また、第2の駆動符号帳20には、雑音的な複数の時系列ベクトル、例えばランダム雑音から生成した複数の時系列ベクトルが記憶されており、距離計算部11から入力されるそれぞれ駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。適応符号帳8、第1の駆動音源符号帳19または第2の駆動符号帳20からの各時系列ベクトルは、ゲイン符号化部10から与えられるそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部38で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ7へ供給され符号化音声を得る。距離計算部11は符号化音声と入力音声S1との距離を求め、距離が最小となる適応符号、駆動符号、ゲインを探索する。以上符号化が終了した後、線形予測パラメータの符号、入力音声と符号化音声との歪みを最小にする適応符号、駆動符号,ゲインの符号を符号化結果S2として出力する。以上がこの実施の形態1の音声符号化方法に特徴的な動作である。
The
次に復号化部2について説明する。復号化部2では、線形予測パラメータ復号化部12は線形予測パラメータの符号から線形予測パラメータを復号化し、合成フィルタ13の係数として設定するとともに、雑音度評価部26へ出力する。次に、音源情報の復号化について説明する。適応符号帳14は、適応符号に対応して、過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部26は、前記線形予測パラメータ復号化部12から入力された復号化した線形予測パラメータと適応符号とから符号化部1の雑音度評価部24と同様の方法で雑音の度合いを評価し、評価結果を駆動符号帳切替部27に出力する。駆動符号帳切替部27は前記雑音度の評価結果に応じて、符号化部1の駆動符号帳切替部25と同様に第1の駆動符号帳22と第2の駆動符号帳23とを切り替える。
Next, the
第1の駆動符号帳22には非雑音的な複数の時系列ベクトル、例えば学習用音声とその符号化音声との歪みが小さくなるように学習して構成された複数の時系列ベクトルが、第2の駆動符号帳23には雑音的な複数の時系列ベクトル、例えばランダム雑音から生成した複数の時系列ベクトルが記憶されており、それぞれ駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。適応符号帳14と第1の駆動符号帳22または第2の駆動符号帳23からの時系列ベクトルは、ゲイン復号化部16でゲインの符号から復号化したそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部39で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ13へ供給され出力音声S3が得られる。以上がこの実施の形態1の音声復号化方法に特徴的な動作である。
The first drive codebook 22 includes a plurality of non-noisy time series vectors, for example, a plurality of time series vectors configured by learning so as to reduce the distortion between the learning speech and the encoded speech. The second driving codebook 23 stores a plurality of noisy time series vectors, for example, a plurality of time series vectors generated from random noise, and outputs a time series vector corresponding to each driving code. The time series vectors from the
この実施の形態1によれば、入力音声の雑音の度合いを符号および符号化結果から評価し、評価結果に応じて異なる駆動符号帳を用いることにより、少ない情報量で、品質の高い音声を再生することができる。 According to the first embodiment, the degree of noise of the input speech is evaluated from the code and the encoding result, and a high quality speech is reproduced with a small amount of information by using a different driving codebook according to the evaluation result. can do.
また、上記実施の形態では、駆動符号帳19,20,22,23には、複数の時系列ベクトルが記憶されている場合を説明したが、少なくとも1つの時系列ベクトルが記憶されていれば、実施可能である。
実施の形態2.
上述の実施の形態1では、2つの駆動符号帳を切り替えて用いているが、これに代え、3つ以上の駆動符号帳を備え、雑音の度合いに応じて切り替えて用いるとしても良い。この実施の形態2によれば、音声を雑音/非雑音の2通りだけでなく、やや雑音的であるなどの中間的な音声に対してもそれに適した駆動符号帳を用いることができるので、品質の高い音声を再生することができる。
実施の形態3.
図1との対応部分に同一符号を付けた図3は、この発明の音声符号化方法及び音声復号化方法の実施の形態3の全体構成を示し、図中28、30は雑音的な時系列ベクトルを格納した駆動符号帳、29、31は時系列ベクトルの低振幅なサンプルの振幅値を零にするサンプル間引き部である。
In the above embodiment, the case where a plurality of time series vectors are stored in the
In the first embodiment described above, two drive codebooks are switched and used, but instead of this, three or more drive codebooks may be provided and switched according to the degree of noise. According to the second embodiment, it is possible to use a driving codebook suitable not only for noise / non-noise but also for intermediate sounds such as slightly noisy. High quality sound can be played.
FIG. 3 in which the same reference numerals are assigned to the parts corresponding to those in FIG. 1 shows the overall configuration of
以下、動作を説明する。まず、符号化部1において、線形予測パラメータ分析部5は入力音声S1を分析し、音声のスペクトル情報である線形予測パラメータを抽出する。線形予測パラメータ符号化部6はその線形予測パラメータを符号化し、符号化した線形予測パラメータを合成フィルタ7の係数として設定するとともに、雑音度評価部24へ出力する。次に、音源情報の符号化について説明する。適応符号帳8には、過去の駆動音源信号が記憶されており、距離計算部11から入力される適応符号に対応して過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部24は、前記線形予測パラメータ符号化部6から入力された符号化した線形予測パラメータと適応符号とから、例えばスペクトルの傾斜、短期予測利得、ピッチ変動から該符号化区間の雑音の度合いを評価し、評価結果をサンプル間引き部29に出力する。
The operation will be described below. First, in the
駆動符号帳28には、例えばランダム雑音から生成した複数の時系列ベクトルが記憶されており、距離計算部11から入力される駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。サンプル間引き部29は、前記雑音度の評価結果に応じて、雑音度が低ければ前記駆動符号帳28から入力された時系列ベクトルに対して、例えば所定の振幅値に満たないサンプルの振幅値を零にした時系列ベクトルを出力し、また、雑音度が高ければ前記駆動符号帳28から入力された時系列ベクトルをそのまま出力する。適応符号帳8、サンプル間引き部29からの各時系列ベクトルは、ゲイン符号化部10から与えられるそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部38で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ7へ供給され符号化音声を得る。距離計算部11は符号化音声と入力音声S1との距離を求め、距離が最小となる適応符号、駆動符号、ゲインを探索する。以上符号化が終了した後、線形予測パラメータの符号、入力音声と符号化音声との歪みを最小にする適応符号、駆動符号,ゲインの符号を符号化結果S2として出力する。以上がこの実施の形態3の音声符号化方法に特徴的な動作である。
The drive codebook 28 stores a plurality of time series vectors generated from, for example, random noise, and outputs a time series vector corresponding to the drive code input from the
次に復号化部2について説明する。復号化部2では、線形予測パラメータ復号化部12は線形予測パラメータの符号から線形予測パラメータを復号化し、合成フィルタ13の係数として設定するとともに、雑音度評価部26へ出力する。次に、音源情報の復号化について説明する。適応符号帳14は、適応符号に対応して、過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部26は、前記線形予測パラメータ復号化部12から入力された復号化した線形予測パラメータと適応符号とから符号化部1の雑音度評価部24と同様の方法で雑音の度合いを評価し、評価結果をサンプル間引き部31に出力する。
Next, the
駆動符号帳30は駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。サンプル間引き部31は、前記雑音度評価結果に応じて、前記符号化部1のサンプル間引き部29と同様の処理により時系列ベクトルを出力する。適応符号帳14、サンプル間引き部31からの各時系列ベクトルは、ゲイン復号化部16から与えられるそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部39で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ13へ供給され出力音声S3が得られる。
The
この実施の形態3によれば、雑音的な時系列ベクトルを格納している駆動符号帳を備え、音声の雑音性の度合いの評価結果に応じて、駆動音源の信号サンプルを間引くことにより雑音性の度合いが低い駆動音源を生成することにより、少ない情報量で、品質の高い音声を再生することができる。また、複数の駆動符号帳を備える必要がないので、駆動符号帳の記憶に要するメモリ量を少なくする効果もある。
実施の形態4.
上述の実施の形態3では、時系列ベクトルのサンプルを間引く/間引かないの2通りとしているが、これに代え、雑音の度合いに応じてサンプルを間引く際の振幅閾値を変更するとしても良い。この実施の形態4によれば、音声を雑音/非雑音の2通りだけでなく、やや雑音的であるなどの中間的な音声に対してもそれに適した時系列ベクトルを生成し、用いることができるので、品質の高い音声を再生することができる。
実施の形態5.
図1との対応部分に同一符号を付けた図4は、この発明の音声符号化方法及び音声復号化方法の実施の形態5の全体構成を示し、図中32、35は雑音的な時系列ベクトルを記憶している第1の駆動符号帳、33、36は非雑音的な時系列ベクトルを記憶している第2の駆動符号帳、34、37は重み決定部である。
According to the third embodiment, a drive codebook storing noisy time series vectors is provided, and noise characteristics are obtained by thinning out signal samples of drive sound sources in accordance with the evaluation result of the degree of speech noise. By generating a driving sound source with a low degree of sound, it is possible to reproduce high-quality sound with a small amount of information. In addition, since it is not necessary to provide a plurality of driving codebooks, there is an effect of reducing the amount of memory required for storing the driving codebooks.
Embodiment 4 FIG.
In the above-described third embodiment, the time series vector samples are thinned out / not thinned out, but instead of this, the amplitude threshold at the time of thinning out the samples may be changed according to the degree of noise. According to the fourth embodiment, it is possible to generate and use a time series vector suitable not only for noise / non-noise but also for intermediate sounds such as slightly noisy. Therefore, it is possible to reproduce high quality sound.
FIG. 4 in which the same reference numerals are assigned to corresponding parts as in FIG. 1 shows the overall configuration of the speech encoding method and speech decoding method according to
以下、動作を説明する。まず、符号化部1において、線形予測パラメータ分析部5は入力音声S1を分析し、音声のスペクトル情報である線形予測パラメータを抽出する。線形予測パラメータ符号化部6はその線形予測パラメータを符号化し、符号化した線形予測パラメータを合成フィルタ7の係数として設定するとともに、雑音度評価部24へ出力する。次に、音源情報の符号化について説明する。適応符号帳8には、過去の駆動音源信号が記憶されており、距離計算部11から入力される適応符号に対応して過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部24は、前記線形予測パラメータ符号化部6から入力された符号化した線形予測パラメータと適応符号とから、例えばスペクトルの傾斜、短期予測利得、ピッチ変動から該符号化区間の雑音の度合いを評価し、評価結果を重み決定部34に出力する。
The operation will be described below. First, in the
第1の駆動符号帳32には、例えばランダム雑音から生成した複数の雑音的な時系列ベクトルが記憶されており、駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。第2の駆動符号帳33には、例えば学習用音声とその符号化音声との歪みが小さくなるように学習して構成された複数の時系列ベクトルが記憶されており、距離計算部11から入力される駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。重み決定部34は前記雑音度評価部24から入力された雑音度の評価結果に応じて、例えば図5に従って、第1の駆動符号帳32からの時系列ベクトルと第2の駆動符号帳33からの時系列ベクトルに与える重みを決定する。第1の駆動符号帳32、第2の駆動符号帳33からの各時系列ベクトルは上記重み決定部34から与えられる重みに応じて重み付けして加算される。適応符号帳8から出力された時系列ベクトルと、前記重み付け加算して生成された時系列ベクトルはゲイン符号化部10から与えられるそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部38で重み付けして加算され、その加算結果を駆動音源信号として合成フィルタ7へ供給し符号化音声を得る。距離計算部11は符号化音声と入力音声S1との距離を求め、距離が最小となる適応符号、駆動符号、ゲインを探索する。この符号化が終了した後、線形予測パラメータの符号、入力音声と符号化音声との歪みを最小にする適応符号、駆動符号、ゲインの符号を符号化結果として出力する。
The
次に復号化部2について説明する。復号化部2では、線形予測パラメータ復号化部12は線形予測パラメータの符号から線形予測パラメータを復号化し、合成フィルタ13の係数として設定するとともに、雑音度評価部26へ出力する。次に、音源情報の復号化について説明する。適応符号帳14は、適応符号に対応して、過去の駆動音源信号を周期的に繰り返した時系列ベクトルを出力する。雑音度評価部26は、前記線形予測パラメータ復号化部12から入力された復号化した線形予測パラメータと適応符号とから符号化部1の雑音度評価部24と同様の方法で雑音の度合いを評価し、評価結果を重み決定部37に出力する。
Next, the
第1の駆動符号帳35および第2の駆動符号帳36は駆動符号に対応した時系列ベクトルを出力する。重み決定部37は前記雑音度評価部26から入力された雑音度評価結果に応じて、符号化部1の重み決定部34と同様に重みを与えるとする。第1の駆動符号帳35、第2の駆動符号帳36からの各時系列ベクトルは上記重み決定部37から与えれるそれぞれの重みに応じて重み付けして加算される。適応符号帳14から出力された時系列ベクトルと、前記重み付け加算して生成された時系列ベクトルは、ゲイン復号化部16でゲインの符号から復号化したそれぞれのゲインに応じて重み付け加算部39で重み付けして加算され、その加算結果が駆動音源信号として合成フィルタ13へ供給され出力音声S3が得られる。
The
この実施の形態5によれば、音声の雑音の度合いを符号および符号化結果から評価し、評価結果に応じて雑音的な時系列ベクトルと非雑音的な時系列ベクトルを重み付き加算して用いることにより、少ない情報量で、品質の高い音声を再生することができる。
実施の形態6.
上述の実施の形態1〜5でさらに、雑音の度合いの評価結果に応じてゲインの符号帳を変更するとしても良い。この実施の形態6によれば、駆動符号帳に応じて最適なゲインの符号帳を用いることができるので、品質の高い音声を再生することができる。
実施の形態7.
上述の実施の形態1〜6では、音声の雑音の度合いを評価し、その評価結果に応じて駆動符号帳を切り替えているが、有声の立ち上がりや破裂性の子音などをそれぞれ判定、評価し、その評価結果に応じて駆動符号帳を切り替えても良い。この実施の形態7によれば、音声の雑音的な状態だけでなく、有声の立ち上がりや破裂性子音などさらに細かく分類し、それぞれに適した駆動符号帳を用いることができるので、品質の高い音声を再生することができる。
実施の形態8.
上述の実施の形態1〜6では、図2に示すスペクトル傾斜、短期予測利得、ピッチ変動から、符号化区間の雑音の度合いを評価しているが、適応符号帳出力に対するゲイン値の大小を用いて評価しても良い。
According to the fifth embodiment, the degree of speech noise is evaluated from the code and the encoding result, and a noisy time series vector and a non-noisy time series vector are weighted and added according to the evaluation result. As a result, high-quality sound can be reproduced with a small amount of information.
In the first to fifth embodiments described above, the gain codebook may be changed according to the evaluation result of the degree of noise. According to the sixth embodiment, since a code book having an optimum gain can be used according to the driving code book, high-quality sound can be reproduced.
Embodiment 7 FIG.
In the first to sixth embodiments described above, the degree of noise in the speech is evaluated, and the drive codebook is switched according to the evaluation result, but the voiced rise or bursting consonant is determined and evaluated, The drive codebook may be switched according to the evaluation result. According to the seventh embodiment, not only the noise state of speech but also the voiced rising and bursting consonants can be further classified and the driving codebook suitable for each can be used. Can be played.
In the first to sixth embodiments described above, the degree of noise in the coding section is evaluated from the spectral tilt, the short-term prediction gain, and the pitch variation shown in FIG. 2, but the magnitude of the gain value for the adaptive codebook output is used. May be evaluated.
Claims (5)
選択した駆動符号帳から出力された時系列ベクトルを評価結果に応じた雑音性の度合いを有する時系列ベクトルに変換して出力することを特徴とする音声符号化方法。 In a Code-Excited Linear Prediction (CELP) speech coding method, at least one code of spectrum information, power information, and pitch information or a coding result is used to determine the noise characteristics of speech in the coding interval. The degree is evaluated, and one of a plurality of driving codebooks is selected according to the evaluation result,
A speech coding method comprising: converting a time series vector output from a selected drive codebook into a time series vector having a degree of noise according to an evaluation result and outputting the converted time series vector.
上記雑音度評価部の評価結果に応じて複数の駆動符号帳を切り替える駆動符号切替部と、
上記雑音度評価部が評価した評価結果を入力し、上記駆動符号帳切替部が切り替えた駆動符号帳から出力された時系列ベクトルを評価結果に応じた雑音性の度合を有する時系列ベクトルに変換して出力する雑音度制御部とを備えたことを特徴とする音声符号化装置。 In a code-driven linear prediction (CELP) speech coding apparatus, a noise level for evaluating a noise level of speech in the coding section using at least one code or coding result of spectrum information, power information, and pitch information An evaluation unit;
A drive code switching unit that switches a plurality of drive codebooks according to the evaluation result of the noise level evaluation unit;
The evaluation result evaluated by the noise level evaluation unit is input, and the time series vector output from the driving code book switched by the driving code book switching unit is converted into a time series vector having a degree of noise according to the evaluation result And a noise level control unit for outputting the same.
上記雑音度評価部が評価した評価結果を入力し、駆動符号帳から出力された時系列ベクトルを評価結果に応じた雑音性の度合を有する時系列ベクトルに変換して出力する雑音度制御部とを備えたことを特徴とする音声符号化装置。 In a code-driven linear prediction (CELP) speech coding apparatus, a noise level for evaluating a noise level of speech in the coding section using at least one code or coding result of spectrum information, power information, and pitch information An evaluation unit;
The noise level control unit that inputs the evaluation result evaluated by the noise level evaluation unit, converts the time series vector output from the driving codebook into a time series vector having a degree of noise according to the evaluation result, and A speech encoding apparatus comprising:
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