JP2007171519A - 音声符号化・復号装置 - Google Patents

Abstract

【課題】符号化効率を改善し低ビットレートでも音声劣化を少なくする。
【解決手段】過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳１１１と、周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳１１２と、指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるサブバンドを選択するセレクタ部１１４と、上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサブバンドから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器１１８とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は代数的符号励振線形予測を用いた音声符号化・復号装置に関するものである。

符号励振線形予測（ＣＥＬＰ）を用いる高能率音声符号化方式において、単位パルスで構成される代数符号帳を用いて、励振信号の雑音成分を表現する方式（代数的符号励振線形予測：Algebraic Code-Excited Linear Prediction：ＡＣＥＬＰ）が、例えば、非特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３に示す各種標準方式に採用されている。

従来のＡＣＥＬＰ符号化方式の音声符号化装置における符号化処理について説明する。
入力された音声信号をある一定のフレーム長（通常５ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃ程度）に区切り、各フレーム毎に音声のスペクトル分析（ＬＰＣ分析）を行い、そのスペクトル分析結果を用いて合成フィルタを形成する。同時に、スペクトル分析結果を所定の方式によって量子化を行い、得られた量子化インデックスをスペクトル情報として出力する。

また、音声符号化装置は、複数の既知の波形から成る駆動音源信号を生成する機構を有する。駆動音源信号は、フレーム長分、又はサブフレームと呼ばれる１フレームを時間軸上で複数に分割した区間長分生成する。複数の駆動音源信号全てを合成フィルタ部に通し、合成音声信号を生成する。生成した複数の合成音声信号について、入力された音声信号と比較し、歪みが最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索する。探索の結果、その駆動音源信号に付された駆動音源インデックスを出力する。スペクトル情報及び駆動音源インデックスは符号化データとして多重化されて伝送路へ出力される。

通常、ＡＣＥＬＰ符号化方式において、駆動音源信号を生成する機構は、過去に生成された駆動音源信号を蓄積している適応符号帳、単位パルスで構成され駆動音源信号の雑音成分を生成するための代数符号帳、適応符号帳及び代数符号帳の複数の利得値の候補を格納している利得符号帳を備え、これらの各符号帳の要素の一部又は全部を適宜組み合わせることにより駆動音源信号を生成する。また、これらの各符号帳の要素には、それぞれに駆動音源インデックスが付されている。

生成されたこれらの駆動音源信号全てを合成フィルタ部に通して合成音声信号を生成し、入力された音声信号と比較し、歪みが最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索する。探索されたこの駆動音源信号を生成した適応符号帳、代数符号帳、利得符号帳の駆動音源インデックスは多重化されて伝送路へ出力される。ここで、探索された適応符号帳の駆動音源インデックスは、通常、音声信号のピッチ周期を表現しているピッチ情報で、代数符号帳の駆動音源インデックスは、各単位パルスをそれぞれの位置情報と極性（正負）で表現しているパルス情報で、利得符号帳の駆動音源インデックスは利得値を表現している利得情報である。

従来のＡＣＥＬＰ符号化方式の音声復号装置における復号処理について説明する。
音声復号装置でも音声符号化装置と同様の適応符号帳、代数符号帳、利得符号帳を備えている。音声符号化装置より伝送された符号化データを、スペクトル情報と、駆動音源インデックスとしてのピッチ情報、パルス情報、利得情報に分離する。分離したスペクトル情報を用いて合成フィルタ部の係数に復号して合成フィルタ部を形成する。

分離したピッチ情報を用いて適応符号帳を参照して、駆動音源信号の適応符号帳成分信号を生成し、分離したパルス情報を用いて代数符号帳を参照して、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を生成し、分離した利得情報を用いて利得符号帳を参照して、駆動音源信号の適応符号帳成分信号及び代数符号帳成分信号の利得値を生成する。生成した駆動音源信号の適応符号帳成分信号、代数符号帳成分信号、利得値を用いて駆動音源信号を生成し、合成フィルタ部に通して合成（復号）音声信号を得る。

このＡＣＥＬＰ符号化方式の枠組みを用いて、符号化音声品質をできるだけ維持しつつ、低ビットレート化（電話帯域で８ｋｂｉｔ／ｓ以下、主に４ｋｂｉｔ／ｓ程度、７ｋＨｚ帯域でおよそ１６ｋｂｉｔ／ｓ以下、主に８ｋｂｉｔ／ｓ程度）を図るにあたっては、主にビット感度の観点から、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に示すように、代数符号帳に割り当てられているビット数を削減するのが効果的であることが知られている。

これらの例は主に電話帯域（３００Ｈｚ〜３４００Ｈｚ帯域）の音声信号の符号化を目的になされたものであり、７ｋＨｚ帯域（５０〜７０００Ｈｚ帯域）音声を対象とした低ビットレート化手法としては、非特許文献２に開示されている。

特許第３５８２６９３号公報 特開平１１−２３７８９９号公報 特開２００４−１５７３８１号公報 ITU-T Recommendation G.729,"Coding of Speech at 8kbit/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction(CS-ACELP)"（ＴＴＣ標準ＪＴ−Ｇ７２９、「８ｋｂｉｔ／ｓ ＣＳ−ＡＣＥＬＰを用いた音声符号化方式」（社）情報通信技術委員会、１９９９年制定） ITU-T Recommendation G.722.2,"Wideband coding of speech at around 16kbit/s using Adaptive Multi-Rate Wideband(AMR-WB)"（ＴＴＣ標準ＪＴ−Ｇ７２２．２、「適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）方式を用いた１６ｋｂｉｔ／ｓ程度の広帯域音声符号化」（社）情報通信技術委員会、２００４年制定） 3rd Generation Partnership Project(3GPP), Technical Specification(TS) 26.090,"AMR speech codec;Transcoding functions",Version 4.0.0（２００１−０３） 3rd Generation Partnership Project(3GPP),Technical Report(TR)26.976,"Performance characterization of the Adaptive Multi-Rate Wideband (AMR-WB) speech codec",Version 5.1.0（２００３−０９）

従来の音声符号化・復号装置は、以上のように構成されているので、ＡＣＥＬＰ符号化方式の低ビットレート化を図ることは可能であるが、選択できる単位パルスの本数を減らすか、又はパルスを立てる位置の自由度を少なくする等してビット数の削減を図るため、音声品質の若干の劣化は避けられないという課題があった。その様子は、非特許文献４のＦｉｇ．８．１他に詳しく示されている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、上記例とは異なるアプローチで代数符号帳の単位パルスを定義することにより、符号化効率を改善し低ビットレートでも音声劣化の少ない音声符号化・復号装置を得ることを目的とする。

この発明に係る音声符号化・復号装置は、過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるサブバンドを選択するセレクタ部と、上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサブバンドから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えたものである。

この発明により、符号化効率を改善することができると共に、低ビットレートでも音声劣化を少なくすることができるという効果が得られる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、駆動音源生成部１１、スペクトル分析・量子化部１２、合成フィルタ部１３、加算器１４、聴覚重み付けフィルタ部１５、最小誤差探索部１６及び多重化部１７を備えている。

また、駆動音源生成部１１は、適応符号帳１１１、代数符号帳１１２、利得符号帳１１３、セレクタ部１１４、帯域合成フィルタバンク部１１５、利得乗算器１１６、利得乗算器１１７及び加算器１１８を備え、代数符号帳１１２は、サブバンド１代数符号帳１１２ａ、サブバンド２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド３代数符号帳１１２ｃ、サブバンド４代数符号帳１１２ｄを備えている。

次に音声符号化装置の符号化処理について説明する。
なお、ここでは実数を用いて説明を判りやすくするために、サンプリング周波数１２．８ｋＨｚ、フレーム長２０ｍｓｅｃ、サブフレーム長５ｍｓｅｃ（＝１サブフレームのサンプル数６４サンプル）の音声符号化方式を仮定する。

スペクトル分析・量子化部１２は、入力された音声信号をフレーム長２０ｍｓｅｃに区切り、各フレーム毎に音声信号のスペクトル分析（ＬＰＣ分析）を行い、このスペクトル分析結果を用いて合成フィルタ部１３を形成する。また、スペクトル分析・量子化部１２は、スペクトル分析結果に対して所定の方式によって量子化を行い、得られた量子化インデックスをスペクトル情報として多重化部１７に出力する。

ここで、スペクトル分析・量子化部１２による合成フィルタ１３の形成は以下の手順で行われる。入力された音声信号について自己相関関数を計算し、その自己相関関数を用いて１６次の線形予測係数（ＬＰＣ）を求め、求めた１６次ＬＰＣを１６次の線スペクトル対（ＬＳＰ）に変換する。変換した１６次ＬＳＰについてベクトル量子化を行う。具体的には、変換した１６次ＬＳＰと別途蓄積されたＬＳＰ量子化テーブルとを逐次比較し、自乗誤差が最小となるＬＳＰ量子化テーブル及びそれに付与されたインデックスを抽出する。ここで抽出した量子化テーブルを量子化ＬＳＰとし、この量子化ＬＳＰを１６次ＬＰＣ（量子化ＬＰＣ）に変換する。

駆動音源生成部１１は既知の波形から成る複数の駆動音源信号を生成し、合成フィルタ部１３は生成された駆動音源信号から、量子化ＬＰＣを用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する。加算器１４は入力された音声信号と合成音声信号の差分を算出する。聴覚重み付けフィルタ部１５は加算器１４により算出された差分を聴覚重み付けする。具体的には、聴覚重み付けフィルタ部１５は、ホルマント（声道共鳴）のノイズマスキングの性質を利用し、差分をホルマント周波数に近い帯域には少なく重み付けし、遠い帯域には多く重み付けする。

最小誤差探索部１６は入力された音声信号と合成音声信号の差分が最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索する。すなわち、最小誤差探索部１６は、複数の合成音声信号の候補について、逐一、入力された音声信号との差分を計算し、その差分信号についてエネルギー（歪）を計算し、複数の合成音声信号の候補の中から、この歪みの値が最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索する。

また、最小誤差探索部１６は、歪が最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を構成する適応符号帳１１１のピッチ情報、代数符号帳１１２のパルス情報、利得符号帳１１３の利得情報及びセレクタ部１１４の選択情報に関する駆動音源インデックスを抽出して多重化部１７に出力する。ここで、探索された適応符号帳１１１の駆動音源インデックスは、通常、音声信号のピッチ周期を表現しているピッチ情報で、代数符号帳１１２の駆動音源インデックスは、各単位パルスをそれぞれの位置情報と極性（正負）で表現しているパルス情報で、利得符号帳１１３の駆動音源インデックスは利得値を表現している利得情報で、セレクタ部１１４の駆動音源インデックスは、代数符号帳１１２の各サブバンドを表現している選択情報である。

多重化部１７は量子化インデックスであるスペクトル情報と、駆動音源インデックスであるピッチ情報、パルス情報、利得情報、選択情報とを多重化して符号化データとして伝送路へ出力する。

駆動音源生成部１１において、適応符号帳１１１は過去に生成された駆動音源信号を蓄積している。代数符号帳１１２は、周波数軸上で分割されたサブバンド１代数符号帳１１２ａ、サブバンド２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド３代数符号帳１１２ｃ及びサブバンド４代数符号帳１１２ｄを備え、各サブバンド１〜４代数符号帳１１２ａ〜１１２ｄは駆動音源信号の雑音成分を生成するための複数の単位パルスで構成されている。利得符号帳１２０は複数の利得値の候補を蓄積している。駆動音源信号はこれらの各符号帳の要素を適宜組み合せることによって生成される。

適応符号帳１１１は最小誤差探索部１６により指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分信号を出力する。また、利得符号帳１１３は最小誤差探索部１６により指示された利得情報に基づき利得乗算器１１６，１１７の利得値を出力する。セレクタ部１１４は、最小誤差探索部１６により指示された選択情報に基づき、代数符号帳１１２におけるサブバンド１代数符号帳１１２ａ、サブバンド２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド３代数符号帳１１２ｃ及びサブバンド４代数符号帳１１２ｄの何れか１つを選択し、選択したサブバンド代数符号帳の中の最小誤差探索部１６により指示されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。帯域合成フィルタバンク部１１５は、選択されたサブバンドの代数符号帳成分信号と選択されなかったサブバンドの代数符号帳成分信号とを帯域合成して出力する。ここで、選択されなかったサブバンドの代数符号帳成分信号は零信号として帯域合成される。

利得乗算器１１６は適応符号帳１１１からの適応符号帳成分信号に利得符号帳１１３からの利得値を乗算し、利得乗算器１１７は帯域合成フィルタバンク部１１５からの代数符号帳成分信号に利得符号帳１１３からの利得値を乗算する。加算器１１８は利得値がそれぞれ乗算された適応符号帳成分信号と代数符号帳成分信号を加算して、既知の波形から成る駆動音源信号として合成フィルタ部１３に出力する。ここで、生成された駆動音源信号は、過去に生成された駆動音源信号として適応符号帳１１１に蓄積される。

図２は代数符号帳１１２の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。代数符号帳１１２は周波数軸上で等間隔に複数のサブバンドに分割した構成（図２では４分割）となっている。サブバンド１代数符号帳１１２ａは０Ｈｚ〜１．６ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド２代数符号帳１１２ｂは１．６ｋＨｚ〜３．２ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド３代数符号帳１１２ｃは３．２ｋＨｚ〜４．８ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド４代数符号帳１１２ｄは４．８ｋＨｚ〜６．４ｋＨｚ帯域成分を表現している。

ここでは、各サブバンドが表現する帯域は１．６ｋＨｚ幅に限定されるため、１サブフレーム当たりの各サブバンドのサンプル数は６４サンプルの１／４である１６サンプルで表現することができる。図２では、最小誤差探索部１６によりセレクタ部１１４を介して選択されたサブバンド３の選択情報と、最小誤差探索部１６により選択されたサブバンド３のパルス情報であるパルスとその極性を示している。図２では、サブバンド３の複数のパルスを選択しているが、選択するパルスの数は１つでも良い。

最小誤差探索部１６は、歪みの値が最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索し、この駆動音源信号を構成する適応符号帳１１１のピッチ情報、代数符号帳１１２のパルス情報、利得符号帳１１３の利得情報及びセレクタ部１１４の選択情報に関する駆動音源インデックスを抽出して多重化部１７に出力する。

図３はこの発明の実施の形態１による音声復号装置の構成を示すブロック図である。この音声復号装置は、多重分離部５１、スペクトル情報復号部５２、適応符号帳５３、代数符号帳５４、セレクタ部５５、帯域合成フィルタバンク部５６、利得符号帳５７、利得乗算器５８、利得乗算器５９、加算器６０、合成フィルタ部６１及びポストフィルタ部６２を備えている。

次に音声復号装置の復号処理について説明する。
多重分離部５１は、音声符号化装置から送信された符号化データから、量子化インデックスであるスペクトル情報、並びに駆動音源インデックスであるピッチ情報、パルス情報、利得情報及び選択情報をそれぞれ分離して出力する。スペクトル情報復号部５２は、多重分離部５１により分離されたスペクトル情報を用いて、合成フィルタ部６１の係数に復号して合成フィルタ部６１を形成する。この合成フィルタ部６１の形成は、音声符号化装置の合成フィルタ部１３の形成と同様に行われる。

適応符号帳５３は、音声符号化装置の適応符号帳１１１と同様に、過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、多重分離部５１により分離されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分信号を出力する。

代数符号帳５４は、音声符号化装置の代数符号帳１１２と同様に、周波数軸上で等間隔に分割されたサブバンド１代数符号帳５４ａ、サブバンド２代数符号帳５４ｂ、サブバンド３代数符号帳５４ｃ及びサブバンド４代数符号帳５４ｄを備え、各サブバンド１〜４代数符号帳５４ａ〜５４ｄは駆動音源信号の雑音成分を生成するための複数の単位パルスで構成されている。

セレクタ部５５は、多重分離部５１により分離された選択情報に基づき、代数符号帳５４におけるサブバンド１代数符号帳５４ａ、サブバンド２代数符号帳５４ｂ、サブバンド３代数符号帳５４ｃ及びサブバンド４代数符号帳５４ｄの何れか１つのサブバンド代数符号帳を選択し、選択したサブバンド代数符号帳の中の多重分離部５１により分離されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。帯域合成フィルタバンク部５６は、セレクタ部５５から出力された駆動音源の代数符号帳成分信号と、セレクタ部５５から出力されなかった代数符号帳成分信号とを帯域合成して出力する。ここで、出力されなかった代数符号帳成分信号は零信号として帯域合成される。

利得符号帳５７は、音声符号化装置の利得符号帳１１３と同様に、利得乗算器５８，５９の複数の利得値の候補を蓄積しており、多重分離部５１により分離された利得情報に基づき、利得乗算器５８，５９の利得値、すなわち、駆動音源信号の適応符号帳成分信号及び代数符号帳成分信号の利得値を出力する。

利得乗算器５８は、適応符号帳５３からの駆動音源信号の適応符号帳成分信号に、利得符号帳５７からの利得値を乗算し、利得乗算器５９は、帯域合成フィルタバンク部５６からの駆動音源信号の代数符号帳成分信号に、利得符号帳５７からの利得値を乗算する。加算器６０は利得値が乗算された駆動音源信号の適応符号帳成分信号と利得値が乗算された駆動音源信号の代数符号帳成分信号を加算して駆動音源信号を生成して出力する。ここで、生成された駆動音源信号は、過去に生成された駆動音源信号として適応符号帳５３に蓄積される。合成フィルタ部６１は加算器６０からの駆動音源信号より復号音声信号を生成し、ポストフィルタ部４は復号音声信号のノイズを低減して出力する。

以上のように、この実施の形態１によれば、周波数軸上で等間隔に帯域分割されたサブバンド代数符号帳１１２，５４を用いることにより、１サブフレーム当たりのパルス位置候補が減少する（この実施の形態１では１／４に減少する）ため、駆動音源信号の代数符号帳成分が表現できる帯域は絞られるものの、１パルス当たりの必要ビット数を減らせることができ、符号化効率を改善することができると共に、代数符号帳成分信号を特定の帯域に絞り込み、特に重要なスペクトル成分を重点的に表現することにより、音声品質を改善することができ、低ビットレートでも音声劣化を少なくすることができるという効果が得られる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図１と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

上記実施の形態１では、音声符号化装置において、セレクタ部１１４が代数符号帳１１２の中から１つのサブバンド代数符号帳を選択し、音声復号装置において、セレクタ部５５が送信された選択情報により代数符号帳５４の中から１つのサブバンド代数符号帳を選択している。この実施の形態２では、音声符号化装置において、セレクタ部１１４が代数符号帳１１２の中から複数のサブバンド代数符号帳を選択し、音声復号装置において、セレクタ部５５が送信された選択情報により代数符号帳５４の中から複数のサブバンド代数符号帳を選択するものである。

図４は代数符号帳１１２，５４の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。図４では、最小誤差探索部１６によりセレクタ部１１４を介して選択されたサブバンド１及びサブバンド３と、最小誤差探索部１６により選択されたサブバンド１及びサブバンド３のパルス情報であるパルスとその極性を示している。このとき、選択情報にどのサブバンドを選択したかの情報と選択サブバンド数の情報を盛り込む。このように、セレクタ部１１４，５５が複数のサブバンドを選択することにより、入力された音声信号が特定の帯域に集中せず、スペクトル包絡が広がった音声信号にも対応することができる。

この実施の形態２では、セレクタ部１１４が複数のサブバンドを選択しているが、入力された音声信号に応じて、上記実施の形態１と同様に、セレクタ部１１４が１つのサブバンド代数符号帳を選択したり、複数のサブバンド代数符号帳を選択するように、適応的に切り替える構成としても良い。この場合、例えば最小誤差探索部１６が入力された音声信号の性質を表現している特徴パラメータを抽出し、抽出した特徴パラメータに応じて１つのサブバンド代数符号帳を選択するか、複数のサブバンド代数符号帳を選択するかの指示を与える。このような構成により、入力された音声信号のスペクトル包絡の形状が不安定で、かつ時系列で変化する音声信号にも対応することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、セレクタ部１１４及びセレクタ部５５が複数のサブバンドを選択することにより、スペクトル包絡が広がった音声信号にも対応することができ、セレクタ部１１４及びセレクタ部５５が１つのサブバンド代数符号帳を選択したり、複数のサブバンド代数符号帳を選択するように、適応的に切り替えることにより、スペクトル包絡の形状が不安定で、かつ時系列で変化する音声信号にも対応することができるという効果が得られる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図１と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図５は代数符号帳１１２，５４の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。上記実施の形態１の図２に示す代数符号帳１１２及び代数符号帳５４の各サブバンドは等間隔であるが、分割するサブバンドは等間隔である必要はなく、図５に示すように、例えば対数スケールで非等間隔に分割しても良い。図５に示す例では、サブバンド１代数符号帳は０Ｈｚ〜０．８ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド２代数符号帳は０．８ｋＨｚ〜１．６ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド３代数符号帳は１．６ｋＨｚ〜３．２ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド４代数符号帳は３．２ｋＨｚ〜６．４ｋＨｚ帯域成分を表現している。

各サブバンドで表現する帯域幅が異なるため、各サブバンドのサンプル数もそれぞれ異なる。サブバンド１，２は８サンプル（位置情報３ビット）、サブバンド３は１６サンプル（位置情報４ビット）、サブバンド４は３２サンプル（位置情報５ビット）となる。代数符号帳を２０ビットで表現する場合、符号（正負）情報１ビットを加えるとサブバンド１，２は４ビットで表現でき、２０／４＝５パルス、サブバンド３は５ビットで表現でき、２０／５＝４パルス、サブバンド４は６ビットで表現でき、２０／６＝３パルスまで表現することができる。立てられるパルスの数が多いほど、その帯域の信号をきめ細かく表現することができ、図５の場合には低域の信号をきめ細かく表現することができ、低域の帯域のスペクトル成分が強い音声信号を表現する場合に有効である。

この場合、例えば最小誤差探索部１６が入力された音声信号の性質を表現している特徴パラメータを抽出して、抽出した特徴パラメータに応じてどの帯域のスペクトル成分が強いかを判断し、その判断結果に基づき、セレクタ部１１４にどのサブバンドを選択するかを指示し、代数符号帳１１２にどれだけのパルス数を選択するかを指示する。

以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、代数符号帳１１２及び代数符号帳５４のサブバンドを対数スケール等の非等間隔に分割することにより、特定の帯域のスペクトル成分が強い音声信号にも対応することができるという効果が得られる。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による音声符号化装置の駆動音源生成部１１の構成を示すブロック図である。図６に示す駆動音源生成部１１は上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１に雑音性判定部１１９を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部１１以外の構成については上記実施の形態１の図１と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図６において、雑音性判定部１１９は、入力され音声信号の状態に応じて最小誤差探索部１６の指示により利得符号帳１１３から利得乗算器１１６に出力される利得値と所定のしきい値に基づき、入力され音声信号の雑音性判定を行い、セレクタ部１１４にサブバンド代数符号帳１１２のサブバンド選択数を指示する。この雑音性判定の方法は上記非特許文献２や非特許文献３に示されている。雑音性判定部１１９は、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より大きく非雑音性（有声）区間と判定した場合は、セレクタ部１１４に選択できるサブバンド代数符号帳の数を例えば１と指示する。また、雑音性判定部１１９は、利得乗算器１１６に出力される利得が所定のしきい値より小さく雑音性（無声、無音）区間と判定した場合は、セレクタ部１１４に選択できるサブバンド代数符号帳の数を例えば４と指示する。

このように、非雑音性（有声）区間と雑音性（無声、無音）区間でサブバンド代数符号帳の選択数を変えているのは、一般的に非雑音性（有声）区間はスペクトルパワーが特定の領域に偏っており、雑音性（無声、無音）区間はスペクトルパワーが広がっているためである。このような構成とすることで、多様なスペクトル包絡成分を持つ音声信号にも対応することができる。

図７及び図８は代数符号帳１１２，５４の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。図７ではセレクタ部１１４が雑音性判定部１１９からの指示に基づき例えばサブバンド１を選択し、図８ではセレクタ部１１４が雑音性判定部１１９からの指示に基づきサブバンド１〜４を選択していることを示している。

なお、この実施の形態４では、上記実施の形態２とは異なり、選択サブバンドの数は適応符号帳１１１からの適応符号帳出力信号に乗算する利得符号帳１１３の利得値で決まるため、選択情報に選択サブバンド数情報を盛り込む必要はない。

以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、雑音性判定部１１９が利得乗算器１１６に出力される利得値に基づき雑音性判定を行ってサブバンドの選択数を指示することにより、多様なスペクトル包絡成分を持つ音声信号にも対応することができるという効果が得られる。

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による音声符号化装置の駆動音源生成部１１の構成を示すブロック図である。図９に示す駆動音源生成部１１は上記実施の形態４の図６に示す駆動音源生成部１１に代数符号帳１２０を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態４の図６に示す駆動音源生成部１１と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部１１以外の構成については上記実施の形態１の図１と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図９において、代数符号帳１２０は、代数符号帳１１２のようにサブバンドに分割されておらず、全帯域の代数符号帳である。雑音性判定部１１９は、入力され音声信号の状態に応じて最小誤差探索部１６の指示により利得符号帳１１３から利得乗算器１１６に出力される利得値と所定のしきい値に基づき雑音性判定を行い、セレクタ部１１４にサブバンド代数符号帳１１２を選択するか、又は代数符号帳１２０を選択するかを指示する。すなわち、雑音性判定部１１９は、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より大きく非雑音性（有声）区間と判定した場合は、セレクタ部１１４にサブバンド代数符号帳１１２を選択するよう指示する。また、雑音性判定部１１９は、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より小さく雑音性（無声、無音）区間と判定した場合は、セレクタ部１１４に代数符号帳１２０を選択するよう指示する。このような構成とすることで、多様なスペクトル包絡成分を持つ音声信号にも対応することができる。

なお、この実施の形態５では、代数符号帳１１２又は代数符号帳１２０の選択結果は、利得符号帳１１３から利得乗算器１１６に出力される利得値で決定されるため、選択情報に代数符号帳１１２又は代数符号帳１２０の選択結果を盛り込む必要はない。

以上のように、この実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、雑音性判定部１１９が、利得乗算器１１６に出力される利得値に基づき雑音性判定を行って、代数符号帳１１２又は代数符号帳１２０の選択を指示することにより、多様なスペクトル包絡成分を持つ音声信号にも対応することができるという効果が得られる。

実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による音声符号化装置の駆動音源生成部１１の構成を示すブロック図である。図１０に示す駆動音源生成部１１は上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１に雑音生成部１２１を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部１１以外の構成については上記実施の形態１の図１と同じである。さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図１０において、雑音生成部１２１は、セレクタ部１１４が最小誤差探索部１６の指示に基づき代数符号帳１１２のサブバンドを選択した際に、選択されなかったサブバンドについてセレクタ部１１４からの通知を受けて、例えば白色雑音等の雑音信号を生成して帯域合成フィルタバンク部１１５に出力する。帯域合成フィルタバンク部１１５は、セレクタ部１１４により選択されたサブバンドの代数符号帳成分信号と、雑音生成部１２１により生成された雑音信号を合成して利得乗算器１１７に出力する。

図１１は代数符号帳１１２，５４の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報と雑音生成部１２１により生成された選択されなかったサブバンドにおける雑音信号を示す図である。図１１では、セレクタ部１１４がサブバンド１，４を選択し、雑音生成部１２１が、セレクタ部１１４により選択されなかったサブバンド２，３について、例えば白色雑音等を雑音信号として生成していることを示している。

以上のように、この実施の形態６によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、選択されなかったサブバンドについて、例えば白色雑音等の雑音信号を生成し挿入することで、選択されなかった帯域のスペクトル成分が減衰し、痩せてしまいうのを防ぐことができるという効果が得られる。

実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７による音声符号化装置の駆動音源生成部１１の構成を示すブロック図である。図１２における駆動音源生成部１１は上記実施の形態６の図１０に示す駆動音源生成部１１に雑音性判定部１１９を追加したもので、その他の構成は上記実施の形態６の図１０に示す駆動音源生成部１１と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部１１以外の構成については上記実施の形態１の図１と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図１２において、雑音性判定部１１９は、入力された音声信号の状態に応じて最小誤差探索部１６の指示により利得符号帳１１３から利得乗算器１１６に出力される利得値と所定のしきい値に基づき入力された音声信号の雑音性判定を行い、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より大きい場合には非雑音性（有声）区間と判定し、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より小さく、雑音性（無声、無音）区間と判定する。

雑音生成部１２１は、雑音性判定部１１９が雑音性（無声、無音）区間と判定した場合には、セレクタ部１１４が最小誤差探索部１６の指示に基づき代数符号帳１１２のサブバンドを選択した際に、選択されなかったサブバンドについてセレクタ部１１４からの通知を受けて、例えば白色雑音等の雑音信号を生成し帯域合成フィルタバンク部１１５に出力する。また、雑音生成部１２１は、雑音性判定部１１９が非雑音性（有声）区間と判定した場合には、選択されなかったサブバンドについて、例えば白色雑音等の雑音信号の生成を停止する。

帯域合成フィルタバンク部１１５は、雑音性（無声、無音）区間の場合には、セレクタ部１１４により選択されたサブバンドの代数符号帳成分信号と、雑音生成部１２１により生成された雑音信号を合成して利得乗算器１１７に出力し、非雑音性（有声）区間の場合には、セレクタ部１１４により選択されたサブバンドと、選択されなかったサブバンドについては零信号を合成して利得乗算器１１７に出力する。

以上のように、この実施の形態７によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、雑音性（無声、無音）区間については、選択されなかったサブバンドについて、例えば白色雑音等の雑音信号を生成して挿入することで、選択されなかった帯域のスペクトル成分が減衰し、痩せてしまいうのを防ぐことができ、非雑音性（有声）区間の場合には、選択されなかったサブバンドについて、零信号を合成することにより、雑音挿入によるＳ／Ｎ比の劣化を防ぐことができるという効果が得られる。

実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１を駆動音源生成部３１に置き換えたもので、その他の構成は図１と同じである。図１３に示す駆動音源生成部３１は、図１に示す駆動音源生成部１１の代数符号帳１１２を代数符号帳１３１に置き換え、セレクタ部１１４をセレクタ部１３２，１３３に置き換え、信号加算器１３４，１３５を追加したもので、その他の構成は図１に示す駆動音源生成部１１と同じである。

次に音声符号化装置の符号化処理について説明する。
なお、ここでは実数を用いて説明を判りやすくするため、サンプリング周波数１２．８ｋＨｚ、フレーム長２０ｍｓｅｃ、サブフレーム長５ｍｓｅｃ（＝１サブフレームのサンプル数６４サンプル）の音声符号化方式を仮定する。図１３において、スペクトル分析・量子化部１２、合成フィルタ部１３、加算器１４、聴覚重み付けフィルタ部１５、最小誤差探索部１６及び多重化部１７の処理は上記実施の形態１と同様である。

駆動音源生成部３１において、代数符号帳１３１は、時間軸及び周波数軸上で等間隔に分割されたセグメント１代数符号帳１３１ａ、セグメント２代数符号帳１３１ｂ、セグメント３代数符号帳１３１ｃ及びセグメント４代数符号帳１３１ｄを備え、各セグメント１〜４代数符号帳１３１ａ〜１３１ｄは駆動音源信号の雑音成分を生成するための複数の単位パルスで構成されている。駆動音源信号は適応符号帳１１１、代数符号長１３１、利得符号帳１１３の要素を適宜組み合せることによって生成される。

セレクタ部１３２は、最小誤差探索部１６の指示に基づき、代数符号帳１３１におけるセグメント１代数符号帳１３１ａ、セグメント２代数符号帳１３１ｂの何れかを選択し、選択したサブバンド代数符号帳の中の最小誤差探索部１６により指示されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。セレクタ部１３３は、最小誤差探索部１６の指示に基づき、代数符号帳１３１におけるセグメント３代数符号帳１３１ｃ、セグメント４代数符号帳１３１ｄの何れかを選択し、選択したサブバンド代数符号帳の中の最小誤差探索部１６により指示されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。

信号加算器１３４、１３５はセレクタ部１３２，１３３により選択されなかったセグメントについてそれぞれ零信号を加算する。帯域合成フィルタバンク部１１５は信号加算器１３４、１３５からの信号を帯域合成する。適応符号帳１１１、利得符号帳１１３、利得乗算器１１６，１１７及び加算器１１８の処理は上記実施の形態１と同様である。

最小誤差探索部１６は、歪みの値が最小となる合成音声信号を生成した駆動音源信号を探索し、この駆動音源信号を構成する適応符号帳１１１のピッチ情報、代数符号帳１３１のパルス情報、利得符号帳１１３の利得情報及びセレクタ部１３２，１３３の選択情報に関する駆動音源インデックスを抽出して多重化部１７に出力する。

図１４は代数符号帳１３１の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報を示す図である。代数符号帳１３１は時間軸及び周波数軸上で等間隔に複数のセグメントに分割した構成（図１４では４分割）となっている。セグメント１代数符号帳は０Ｈｚ〜３．２ｋＨｚ帯域／サブフレーム前半成分を表現し、セグメント２代数符号帳は０Ｈｚ〜３．２ｋＨｚ帯域／サブフレーム後半成分を表現し、サブバンド３代数符号帳は３．２ｋＨｚ〜６．４ｋＨｚ帯域／サブフレーム前半成分を表現し、サブバンド４代数符号帳は３．２ｋＨｚ〜６．４ｋＨｚ帯域／サブフレーム後半成分を表現している。

ここでは、各セグメントが表現する帯域は周波数３．２ｋＨｚ幅／時間幅１０ｍｓｅｃに限定されるため、１サブフレーム当たりの各セグメントのサンプル数は、６４サンプルの１／４である１６サンプルで表現することができる。図１４では、最小誤差探索部１６によりセレクタ部１３３を介してセグメント３が選択され、最小誤差探索部１６により選択されたセグメント３のパルス情報であるパルスとその極性を示している。このように時間軸上にもセグメントを設けることで、サブフレーム途中の音声の立ち上がりや終了時の符号化に良い改善効果を示すことが期待される。

図１４では、セグメント１〜４の中から、セレクタ部１３２，１３３により、上記実施の形態１と同様に１つのセグメント３を選択しているが、上記実施の形態２と同様に複数のセグメントを選択しても良い。また、図１４では、セグメント３の複数のパルスを選択しているが、選択するパルスの数は１つでも良い。

駆動音源生成部３１は、適応符号帳１１１、利得符号帳１１３及び代数符号帳１３１の各要素の組合せの一部、又は全てについて駆動音源信号を生成して、合成フィルタ部１３に出力する。

図１５はこの発明の実施の形態８による音声符号化方式の音声復号装置の構成を示すブロック図である。この音声復号装置は、上記実施の形態１の図３に示す代数符号帳５４を代数符号帳７１に置き換え、セレクタ部５５をセレクタ部７２，７３に置き換え、信号加算器７４，７５を追加したものであり、その他の構成は図３と同じである。

次に音声復号装置の復号処理について説明する。
代数符号帳７１は、音声符号化装置の代数符号帳１３１と同様に、時間時及び周波数軸上で等間隔に分割されたセグメント１代数符号帳７１ａ、セグメント２代数符号帳７１ｂ、セグメント３代数符号帳７１ｃ及びセグメント４代数符号帳７１ｄを備え、各セグメント１〜４代数符号帳７１ａ〜７１ｄは駆動音源信号の雑音成分を生成するための複数の単位パルスで構成されている。

セレクタ部７２は、多重分離部５１により分離された選択情報に基づき、代数符号帳７１におけるセグメント１代数符号帳７１ａ、セグメント２代数符号帳７１ｂの何れかのセグメント代数符号帳を選択し、選択したセグメント代数符号帳の中の多重分離部５１により分離されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。また、セレクタ部７３は、多重分離部５１により分離された選択情報に基づき、代数符号帳７１におけるセグメント３代数符号帳７１ｃ、セグメント４代数符号帳７１ｄの何れかのセグメント代数符号帳を選択し、選択したセグメント代数符号帳の中の多重分離部５１により分離されたパルス情報に基づき、駆動音源信号の代数符号帳成分信号（パルス系列）を出力する。

信号加算器７４，７５は、セレクタ部７２，７３により選択されないセグメントについてそれぞれ零信号を加算する。帯域合成フィルタバンク部５６は、信号加算器７４，７５からの駆動音源の代数符号帳成分信号を帯域合成して出力する。

図１５において、その他の多重分離部５１、スペクトル情報復号部５２、適応符号帳５３、利得符号帳５７、利得乗算器５８，５９、加算器６０、合成フィルタ部６１及びポストフィルタ部６２の処理は上記実施の形態１と同じである。

以上のように、この実施の形態８によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、代数符号帳１３１，７１に周波数軸上の他に時間軸上にもセグメントを設ける構成とすることで、サブフレーム途中の音声の立ち上がりや終了時の符号化に良い改善を施すことができるという効果が得られる。

実施の形態９．
図１６はこの発明の実施の形態９による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態８の図１３に示す駆動音源生成部３１に雑音生成部１３６，１３７を追加したものであり、その他の構成は図１３と同じである。また、この発明の実施の形態９による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態８の図１５と同じである。

図１６において、雑音生成部１３６は代数符号帳１３１のセグメント１，２に対応する例えば白色雑音等の雑音信号を生成し、雑音生成部１３７は代数符号帳１３１のセグメント３，４に対応する例えば白色雑音等の雑音信号を生成する。信号加算器１３４，１３５は、最小誤差探索部１６の指示に基づき、セレクタ部１３２，１３３により選択されなかったセグメントについて、雑音生成部１３６，１３７により生成された雑音信号を加算する。帯域合成フィルタバンク部５６は、信号加算器７４，７５からの雑音信号が加算された駆動音源の代数符号帳成分信号を帯域合成して出力する。その他の処理は上記実施の形態８と同様である。

図１７は代数符号帳１３１の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報と信号加算器１３４，１３５により加算された選択されなかったセグメントにおける雑音信号を示す図である。図１７の例では、サブフレームの中間付近で音声信号が入力された場合を想定し、セグメント４が選択されたとし、セグメント４と同じ時間帯の選択されなかったセグメント２の代わりに、信号加算器１３４が雑音生成部１３６により生成されたセグメント２に対応する白色雑音等の雑音信号を追加している。これにより、選択されなかった帯域のスペクトル成分の減衰を防ぐことができる。

以上のように、この実施の形態９によれば、上記実施の形態８と同様の効果が得られると共に、選択されなかった帯域のスペクトル成分の減衰を防ぐことができるという効果が得られる。

実施の形態１０．
図１８はこの発明の実施の形態１０による音声符号化装置の駆動音源生成部３１の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態９の図１６に示す音声符号化装置の駆動音源生成部３１より、信号加算器１３４、雑音生成部１３６を削除したものである。また、この発明の実施の形態１０による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態８の図１５と同じである。

図１９は代数符号帳１３１，７１の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報と信号加算器１３５により加算された選択されなかったセグメントにおける雑音信号を示す図である。図１９において、セグメント１，２は上記実施の形態１の図２に示すサブバンド１，２と同じであり、セグメント３，４は上記実施の形態９の図１７に示すセグメント３，４と同じである。このように、代数符号帳３１の各セグメントは、上記実施の形態９のように、同じ帯域幅で同じ時間幅である必要はなく、図１９に示すように、異なる帯域幅で異なる時間幅で非等間隔に分割されたセグメントが混在した代数符号帳１３１，７１を使用しても良い。

図１９の例では、セグメント１が選択されたとし、選択されなかったセグメント４の代わりに、信号加算器１３５が雑音生成部１３７により生成されたセグメント４に対応する白色雑音等の雑音信号を追加している。

図２０はこの発明の実施の形態１０による音声符号化装置の他の駆動音源生成部３１の構成を示すブロック図である。図２０に示す駆動音源生成部３１は図１８に示す駆動音源生成部３１のセレクタ部１３２、信号加算器１３５、雑音生成部１３７、帯域合成フィルタバンク部１１５を、帯域合成フィルタバンク部１３８、セレクタ部１３９、信号加算器１４０、雑音生成部１４１に置き換えたもので、その他の構成は図１８と同じである。

図２０において、帯域合成フィルタバンク部１３８は、セレクタ部１３３により選択されたセグメントと選択されなかったセグメント（零信号）を帯域合成し、セレクタ部１３９は、最小誤差探索部１６の指示に基づき、代数符号帳１３１のセグメント１，２又は帯域合成フィルタバンク部１３８の出力を選択する。雑音生成部１４１は、代数符号帳１３１のセグメント１〜４に対応する例えば白色雑音等の雑音信号を生成し、信号加算器１４０は、最小誤差探索部１６の指示に基づき、セレクタ部１３３，１３９により選択されなかったセグメントに対応する雑音生成部１４１により生成されて雑音信号を加算する。

図２１は代数符号帳１３１，７１の別の構成を示す図であり、図２０に示す駆動音源生成部３１は図２１に示す代数符号帳１３１を使用して駆動音源信号を生成する。このように、代数符号帳１３１として、各セグメントは同じ帯域幅で同じ時間幅である必要はなく、図２１に示すように、異なる帯域幅で異なる時間幅で非等間隔に分割されたセグメントが混在した代数符号帳１３１を使用しても良い。

以上のように、この実施の形態１０によれば、上記実施の形態９と同様の効果が得られる。

実施の形態１１．
図２２はこの発明の実施の形態１１による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態１の図１に示す音声符号化装置の駆動音源生成部１１に雑音性判定部１１９を追加し、図１に示す最小誤差探索部１６を最小誤差探索部１６ｂとしたもので、その他の構成は図１に示すものと同じである。また、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じである。

図２２において、雑音性判定部１１９は、入力された音声信号の状態に応じて最小誤差探索部１６の指示により利得符号帳１１３から利得乗算器１１６に出力される利得値と所定のしきい値に基づき入力された音声信号の雑音性判定を行い、利得乗算器１１６に出力される利得値が所定のしきい値より大きい場合には非雑音性（有声）区間と判定し、利得乗算器１１６に出力される利得が所定のしきい値より小さい場合には雑音性（無声、無音）区間と判定する。

最小誤差探索部１６ｂは、代数符号帳１１２における各サブバンド１代数符号帳１１２ａ、サブバンド２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド３代数符号帳１１２ｃ、サブバンド４代数符号帳１１２ｄに対する固有の重み付け係数を保持し、雑音性判定部１１９の判定結果に応じて、これらの重み付け係数を適応的に変更して、計算した歪値に変更した重み係数を乗じて探索処理を行う。

すなわち、雑音性判定部１１９が雑音性（無声、無音）区間と判定した場合には、最小誤差探索部１６ｂは、例えば高域のサブバンド４代数符号帳１１２ｄに与えられる重み付け係数の値を、他のサブバンドに与えられる重み付け係数よりも小さくして、計算した歪値に変更した重み係数を乗じることにより、高域のサブバンド４代数符号帳１１２ｄの候補を選択され易いように制御して探索処理を行う。

一方、雑音性判定部１１９が非雑音性（有声）区間と判定した場合には、最小誤差探索部１６ｂは、保持している各サブバンドの重み付け係数を変更せずに、計算した歪値に保持している重み係数をそのまま乗じることにより探索処理を行う。

この実施の形態１１では、上記実施の形態１の図１に示す音声符号化装置の駆動音源生成部１１に雑音性判定部１１９を追加し、図１に示す最小誤差探索部１６を最小誤差探索部１６ｂとしているが、上記実施の形態８の図１３に示す音声符号化装置の駆動音源生成部３１に雑音性判定部１１９を追加し、図１３に示す最小誤差探索部１６を最小誤差探索部１６ｂとして、雑音性判定部１１９が雑音性（無声、無音）区間と判定した場合に、高域側のセグメントが選択されやすくなるよう、高域側のセグメントの誤差評価を甘くしても良い。

以上のように、この実施の形態１１によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、通常選択されにくい高域側のサブバンドも選択されやすくなるよう、高域側のサブバンドの誤差評価を甘くすることでスペクトルを高域に拡散し、雑音性（無声、無音）区間での音声品質を改善することができ、多様なスペクトル包絡成分を持つ音声信号にも対応することができるという効果が得られる。

実施の形態１２．
この発明の実施の形態１２による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図１と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１の図３と同じであるが、この実施の形態１２では、上記実施の形態２と同様に、セレクタ部１１４が複数のサブバンドを選択する。

図２３は代数符号帳１１２，５４の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。上記実施の形態２の例では、図４に示すように、セレクタ部１１４はサブバンド１及びサブバンド３のそれぞれ２個のパルスを選択しているが、この実施の形態１２では、セレクタ部１１４が複数のサブバンド代数符号帳の選択が許容されている場合に、複数のサブバンド代数符号帳毎に割り当てるビット数を変えても良い。

例えば、図２３に示すように、サブバンド２代数符号帳１１２ｂはパルス数１本、サブバンド３代数符号帳１１２ｃはパルス数３本を割り当てることで、合成音声信号と入力音声信号との歪み量が最小になるのであれば、これを許容する。ビット割り当ての情報は、選択情報に盛り込み音声復号装置へ伝送することで、音声復号装置でも同様の代数符号帳成分信号を再生することができる。

この実施の形態１２では、上記実施の形態１の代数符号帳１１２の各サブバンドに割り当てるビット数を変えているが、上記実施の形態８の代数符号帳１３１の各セグメントに割り当てるビット数を変えても良い。

以上のように、この実施の形態１２によれば、上記実施の形態２と同様の効果が得られると共に、異なる周波数成分の駆動音源信号を適応的に配分することができ、音声品質の改善を行うことができるという効果が得られる。

実施の形態１３．
図２４はこの発明の実施の形態１３による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図２４に示す音声符号化装置は、上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１の代数符号帳１１２のサブバンド符号帳１代数符号帳１１２ａ、サブバンド符号帳２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド符号帳３代数符号帳１１２ｃ及びサブバンド符号帳４代数符号帳１１２ｄを、サブバンド符号帳１代数符号帳１１２ｅ及びサブバンド符号帳２代数符号帳１１２ｆに置き換え、セレクタ部１１４を削除し、パルス数配分制御部１２３を追加したものであり、その他の構成は図１と同じである。

上記実施の形態１では代数符号帳１１２を４つのサブバンドで構成しているが、この実施の形態１３では、低域側のサブバンド符号帳１代数符号帳１１２ｅと高域側のサブバンド符号帳２代数符号帳１１２ｆの２つで構成し、最小誤差探索部１６による探索時には、常にこの２つのサブバンドを選択するものとする。そのため、図１のセレクタ部１１４は不要であり、選択情報の送信も不要である。

パルス数配分制御部１２３は、代数符号帳１１２のサブバンド符号帳１代数符号帳１１２ｅ及びサブバンド符号帳２代数符号帳１１２ｆで使用するパルス数を、常に低域側で多くするよう制御し、帯域合成フィルタバンク部１１５からは低域側にパワーの大きい代数符号帳成分信号が出力される。すなわち、上記実施の形態１では、最小誤差探索部１６による探索の際に、各サブバンドの最適なパルス数と最適なパルス位置とその極性を探索しているが、この実施の形態１３では、音声信号パワーが低域側に偏っている特徴を生かして、パルス数配分制御部１２３により常に低域サブバンドのビット割り当てを多くするよう制御し、最小誤差探索部１６による探索では最適なパルス位置と極性のみを探索する。このような構成をとることにより、最小誤差探索部１６による探索の際の演算量を少なくすることができる。

図２５は代数符号帳１１２の構成と最小誤差探索部１６による探索の際に選択されたパルス情報を示す図である。図２５の例では、代数符号帳１１２は周波数軸上で等間隔に複数の２つのサブバンドに分割した構成となっており、サブバンド１代数符号帳１１２ｅは０Ｈｚ〜３．２ｋＨｚ帯域成分を表現し、サブバンド２代数符号帳１１２ｆは３．２ｋＨｚ〜６．４ｋＨｚ帯域成分を表現し、パルス数配分制御部１２３は低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅに３本のパルスを割り当て、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆに１本のパルスを割り当てている。

図２６はこの発明の実施の形態１３による音声復号装置の構成を示すブロック図である。図２６に示す音声復号装置は、上記実施の形態１の図３に示す代数符号帳５４のサブバンド符号帳１代数符号帳５４ａ、サブバンド符号帳２代数符号帳５４ｂ、サブバンド符号帳３代数符号帳５４ｃ及びサブバンド符号帳４代数符号帳５４ｄを、サブバンド符号帳１代数符号帳５４ｅ及びサブバンド符号帳２代数符号帳５４ｆに置き換え、セレクタ部５５を削除し、パルス数配分制御部６３を追加したものであり、その他の構成は図３と同じである。

代数符号帳５４は、音声符号化装置の代数符号帳１１２と同様の構成で、低域側のサブバンド符号帳３代数符号帳５４ｃ及び高域側のサブバンド符号帳４代数符号帳５４ｄを備えている。

パルス数配分制御部６３は、音声符号化装置のパルス数配分制御部１２３と同様に、代数符号帳５４のサブバンド符号帳１代数符号帳５４ｅ及びサブバンド符号帳２代数符号帳５４ｆで使用するパルス数を、常に低域側で多くするよう制御する。すなわち、パルス数配分制御部６３は多重分離部５１により分離されたパルス情報を低域側のサブバンド符号帳３代数符号帳５４ｃに多く割り当て、帯域合成フィルタバンク部５６からは低域側にパワーの大きい代数符号帳成分信号が出力される。

以上のように、この実施の形態１３によれば、上記実施の形態１２と同様の効果が得られると共に、パルス数配分制御部１２３，６３が各サブバンドで使用するパルス数を制御することにより、最小誤差探索部１６による探索の際の演算量を少なくすることができるという効果が得られる。

実施の形態１４．
図２７はこの発明の実施の形態１４による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図２７に示す音声符号化装置は、上記実施の形態１の図１に示す駆動音源生成部１１のセレクタ部１１４を削除し、パルス数配分制御部１２３とパルス数配分計算部１８を追加したものであり、その他の構成は図１と同じである。

パルス数配分計算部１８は、スペクトル分析・量子化部１２により得られた入力された音声信号のスペクトル分析結果に基づき、代数符号帳１１２の各サブバンドで使用するパルス数の配分を、スペクトルパワーの大きいサブバンドのビット割り当てが多くなるように計算する。

パルス数配分制御部１２３は、パルス数配分計算部１８により計算された各サブバンドのパルス数の配分に基づき、代数符号帳１１２のサブバンド符号帳１代数符号帳１１２ａ、サブバンド符号帳２代数符号帳１１２ｂ、サブバンド符号帳３代数符号帳１１２ｃ、サブバンド符号帳４代数符号帳１１２ｄで使用するパルス数を制御し、帯域合成フィルタバンク部１１５からは入力された音声信号のスペクトルに対応した代数符号帳成分信号が出力される。

このように、代数符号帳１１２のどのサブバンドを使用するかは、入力された音声信号のスペクトルにより決定されるので、上記実施の形態１の図１に示すセレクタ部１１４は不要であり、選択情報の送信も不要である。

図２８はこの発明の実施の形態１４による音声復号装置の構成を示すブロック図である。図２８に示す音声復号装置は、上記実施の形態１の図３に示す音声復号装置からセレクタ部５５を削除し、パルス数配分計算部６４とパルス数配分制御部６３を追加したものであり、その他の構成は図３と同じである。

パルス数配分計算部１８は、スペクトル情報復号部５２により得られた音声信号のスペクトルに基づき、代数符号帳５４の各サブバンドで使用するパルス数の配分を、スペクトルパワーの大きいサブバンドのビット割り当てが多くなるように計算する。

パルス数配分制御部６３は、パルス数配分計算部６４により計算された各サブバンドのパルス数の配分に基づき、代数符号帳５４のサブバンド符号帳１代数符号帳５４ａ、サブバンド符号帳２代数符号帳５４ｂ、サブバンド符号帳３代数符号帳５４ｃ、サブバンド符号帳４代数符号帳５４ｄで使用するパルス数を制御し、帯域合成フィルタバンク部５６からは送信された音声信号のスペクトルに対応した代数符号帳成分信号が出力される。

この実施の形態１４では、入力された音声信号のスペクトルにより代数符号帳１１２のどのサブバンドを使用するかを決定しているが、入力された音声信号のスペクトルにより上記実施の形態８の図１３に示す代数符号帳１３１のどのセグメントを使用するかを決定するように構成しても良い。

以上のように、この実施の形態１４によれば、上記実施の形態１３と同様の効果が得られる。

実施の形態１５．
図２９はこの発明の実施の形態１５による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図２９に示す音声符号化装置は、上記実施の形態１の図１に示す音声符号化装置の代数符号帳１１２のサブバンド４代数符号帳１１２ｄを、サブバンド４雑音符号帳１１２ｇに置き換えたもので、その他の構成は図１と同じである。なお、音声復号装置でも、図３の代数符号帳５４のサブバンド４代数符号帳５４ｄの代りにサブバンド４雑音符号帳を備えているものとする。

サブバンド４雑音符号帳１１２ｇは白色雑音等をベースとした雑音符号帳である。音声信号の母音部の駆動音源信号については、低域側はスパース性があるため、パルスをベースとした代数符号帳でモデル化するのが良いとされているが、高域になればなるほどスパース性が薄れる傾向にあり、代数符号帳よりも白色雑音等をベースとした雑音符号帳を使用する方が復号音声品質の改善を行うことができる。

この実施の形態１５では、代数符号帳１１２にサブバンド雑音符号帳を備えているが、上記実施の形態８の図１３に示す代数符号帳１３１にセグメント雑音符号帳を備えるように構成しても良い。

以上のように、この実施の形態１５によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、各サブバンドに最適な形態の符号帳を割り当てることにより、復号音声品質の改善を行うことができるという効果が得られる。

実施の形態１６．
この発明の実施の形態１６による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１３の図２４と同じである。また、この発明の実施の形態１６による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１３の図２６と同じである。上記実施の形態１３では、最適な代数符号帳１１２の探索処理の際に各サブバンドのビット割り当てを制御することにより、探索の際の演算量を少なくしているが、この実施の形態１６では、さらに探索の際の演算量を少なくするものである。

図３０は音声符号化装置の第１段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図で、図３１は音声符号化装置の第２段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図である。
第１段階では、図３０に示すように、最小誤差探索部１６の指示に基づき、低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド１代数符号帳１１２ｅからの代数符号帳成分信号と、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号の零信号とを帯域合成する。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド１代数符号帳１１２ｅの最適なパルス情報１を多重化部１７に出力する。

第２段階では、図３１に示すように、最小誤差探索部１６の指示に基づき、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号と、第１段階で探索されたサブバンド１代数符号帳１１２ｅからの代数符号帳成分信号とを帯域合成する。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド２代数符号帳１１２ｆの最適なパルス情報２を多重化部１７に出力する。

例えば、サブバンド１代数符号帳１１２ｅの候補数がｍ、サブバンド２代数符号帳１１２ｆの候補数がｎとすると、上記実施の形態１３で総当たりで探索を行った場合は、（ｍ×ｎ）の候補について探索を行わねばならないが、この実施の形態１６では、（ｍ＋ｎ）の候補について探索すれば良く、探索の際の演算量を少なくすることができる。

この実施の形態１６では、代数符号帳１１２について、所定のサブバンドについて探索処理を行い、その探索結果を用いて他のサブバンドについて探索処理を行っているが、上記実施の形態８の図１３に示す代数符号帳１３１について、所定のセグメントについて探索処理を行い、その探索結果を用いて他のセグメントについて探索処理を行うよう構成しても良い。

以上のように、この実施の形態１６によれば、上記実施の形態１３と同様の効果が得られると共に、代数符号帳１１２の探索の際に、所定のサブバンドについて探索処理を行い、その探索結果を用いて他のサブバンドについて探索処理を行うことにより、さらに、探索の際の演算量を少なくすることができるという効果が得られる。

実施の形態１７．
図３２はこの発明の実施の形態１７による音声符号化装置の第１段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図で、図３３は音声符号化装置の第２段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図である。また、この発明の実施の形態１７による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１３の図２６と同じである。図３２及び図３３に示す音声符号化装置は、上記実施の形態１３の図２４に示す音声符号化装置に、スペクトルピーク計算部１９とスイッチ１２４を追加したものであり、その他の構成は図２４と同じである。上記実施の形態１６では、低域側のサブバンドから探索を開始しているが、この実施の形態１７では、入力された音声信号のスペクトル包絡情報に基づき探索開始のサブバンドを決定する。

図３２において、スペクトルピーク計算部１９は、スペクトル分析・量子化部１２によるスペクトル分析結果に基づき、入力された音声信号のスペクトルについて、そのエネルギーが最大となる周波数がどのサブバンドに属するかを判定し、スイッチ１２４をエネルギーが最大となる周波数が属するサブバンド側に切り換える。図３２の例では、エネルギーが最大となる周波数がサブバンド１に属している場合であり、スイッチ１２４がサブバンド１代数符号帳１１２ｅ側に切り換えられている。

探索処理の第１段階では、図３２に示すように、最小誤差探索部１６の指示に基づき、低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド１代数符号帳１１２ｅからの代数符号帳成分信号と、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号の零信号とを帯域合成する。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド１代数符号帳１１２ｅの最適なパルス情報１を多重化部１７に出力する。

探索処理の第２段階では、図３３に示すように、スイッチ１２４がサブバンド２代数符号帳１１２ｆ側に切り換えられ、最小誤差探索部１６の指示に基づき、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号と、第１段階で探索されたサブバンド１代数符号帳１１２ｅからの代数符号帳成分信号とを帯域合成する。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド２代数符号帳１１２ｆの最適なパルス情報２を多重化部１７に出力する。

この実施の形態１７では、代数符号帳１１２について、入力された音声信号のスペクトル包絡情報に基づき探索開始のサブバンドを決定しているが、上記実施の形態８の図１３に示す代数符号帳１３１について、入力された音声信号のスペクトル包絡情報に基づき探索開始のセグメントを決定するように構成しても良い。

以上のように、この実施の形態１７によれば、上記実施の形態１６と同様の効果が得られる

実施の形態１８．
図３４はこの発明の実施の形態１８による音声符号化装置の第１段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図で、図３５は音声符号化装置の第２段階の代数符号帳１１２の探索処理を説明する図である。また、この発明の実施の形態１８による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態１３の図２６と同じである。図３４及び図３５に示す音声符号化装置は、上記実施の形態１３の図２４に示す音声符号化装置に、探索パルス情報格納部１２５を追加したもので、その他の構成は図２４と同じである。

探索処理の第１段階では、図３４に示すように、最小誤差探索部１６の指示に基づき、低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド１代数符号帳１１２ｅからの代数符号帳成分信号と、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号の零信号とを帯域合成する。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド１代数符号帳１１２ｅの最適なパルス情報１を多重化部１７に出力すると共に、最適なパルス情報１を含めた歪の小さい順に上位複数分のパルス情報を探索パルス情報格納部１２５に格納する。

探索処理の第２段階では、図３５に示すように、最小誤差探索部１６の指示に基づき、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部１１５はサブバンド２代数符号帳１１２ｆからの代数符号帳成分信号と、第１段階で探索された探索パルス情報格納部１２５に格納されているパルス情報とを帯域合成する。この帯域合成は探索パルス情報格納部１２５に格納されている複数のパルス情報について行われる。最小誤差探索部１６は、探索の結果、サブバンド２代数符号帳１１２ｆの最適なパルス情報２を多重化部１７に出力する。

上記実施の形態１６では、低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅの１つの探索結果に基づき、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆの探索を実行しているが、この実施の形態１８では、低域側のサブバンド１代数符号帳１１２ｅの探索結果について、歪が小さい順に上位複数分残して、高域側のサブバンド２代数符号帳１１２ｆの探索を実行することにより、上記実施の形態１６より若干演算量が増えるものの、上記実施の形態１６で探索から除外してしまっていた有力候補が残る可能性が高くなるため、音声品質の改善が期待できる。

この実施の形態１８では、代数符号帳１１２について、所定のサブバンドの探索を開始し、歪が小さい複数の探索結果を用いて他のサブバンドの探索を行っているが、上記実施の形態８の図１３に示す代数符号帳１３１について、所定のセグメントの探索を開始し、歪が小さい複数の探索結果を用いて他のセグメントの探索を行うよう構成しても良い。

以上のように、この実施の形態１８によれば、上記実施の形態１３と同様の効果が得られると共に、探索処理の第１段階の探索結果を歪が小さい順に上位複数分使用して、第２段階の探索処理を実行することにより、復号音声品質の改善を行うことができるという効果が得られる。

この発明の実施の形態１による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態１による音声復号装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態３による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態４による音声符号化装置の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態４による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態５による音声符号化装置の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６による音声符号化装置の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報と雑音生成部により生成された選択されなかったサブバンドにおける雑音信号を示す図である。 この発明の実施の形態７による音声符号化装置の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態８による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態８による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態８による音声復号装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態９による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態９による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報と信号加算器により加算された選択されなかったセグメントにおける雑音信号を示す図である。 この発明の実施の形態１０による音声符号化装置の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１０による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたセグメントとそのセグメントにおけるパルス情報と信号加算器により加算された選択されなかったセグメントにおける雑音信号を示す図である。 この発明の実施の形態１０による音声符号化装置の他の駆動音源生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１０による音声符号化装置の代数符号帳の別の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１１による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１２による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたサブバンドとそのサブバンドにおけるパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態１３による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１３による音声符号化装置の代数符号帳の構成と最小誤差探索部による探索の際に選択されたパルス情報を示す図である。 この発明の実施の形態１３による音声復号装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１４による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１４による音声復号装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１５による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１６による音声符号化装置の第１段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。 この発明の実施の形態１６による音声符号化装置の第２段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。 この発明の実施の形態１７による音声符号化装置の第１段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。 この発明の実施の形態１７による音声符号化装置の第２段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。 この発明の実施の形態１８による音声符号化装置の第１段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。 この発明の実施の形態１８による音声符号化装置の第２段階の代数符号帳の探索処理を説明する図である。

符号の説明

１１ 駆動音源生成部、１２ スペクトル分析・量子化部、１３ 合成フィルタ部、１４ 加算器、１５ 聴覚重み付けフィルタ部、１６ 最小誤差探索部、１７ 多重化部、１８ パルス数配分計算部、１９ スペクトルピーク計算部、３１ 駆動音源生成部、５１ 多重分離部、５２ スペクトル情報復号部、５３ 適応符号帳、５４ 代数符号帳、５４ａ サブバンド１代数符号帳、５４ｂ サブバンド２代数符号帳、５４ｃ サブバンド３代数符号帳、５４ｄ サブバンド４代数符号帳、５５ セレクタ部、５６ 帯域合成フィルタバンク部、５７ 利得符号帳、５８ 利得乗算器、５９ 利得乗算器、６０ 加算器、６１ 合成フィルタ部、６２ ポストフィルタ部、６３ パルス数配分制御部、６４ パルス数配分計算部、７１ 代数符号帳、７１ａ セグメント１代数符号帳、７１ｂ セグメント２代数符号帳、７１ｃ セグメント３代数符号帳、７１ｄ セグメント４代数符号帳、７２ セレクタ部、７３ セレクタ部、７４ 信号加算器、７５ 信号加算器、１１１ 適応符号帳、１１２ 代数符号帳、１１２ａ サブバンド１代数符号帳、１１２ｂ サブバンド２代数符号帳、１１２ｃ サブバンド３代数符号帳、１１２ｄ サブバンド４代数符号帳、１１２ｅ サブバンド１代数符号帳、１１２ｆ サブバンド２代数符号帳、１１２ｇ サブバンド４雑音符号帳、１１３ 利得符号帳、１１４ セレクタ部、１１５ 帯域合成フィルタバンク部、１１６ 利得乗算器、１１７ 利得乗算器、１１８ 加算器、１１９ 雑音性判定部、１２０ 代数符号帳、１２１ 雑音生成部、１２２ａ サブバンド１誤差重み付け部、１２２ｂ サブバンド２誤差重み付け部、１２２ｃ サブバンド３誤差重み付け部、１２２ｄ サブバンド４誤差重み付け部、１２３ パルス数配分制御部、１２４ スイッチ、１２５ 探索パルス情報格納部、１３１ 代数符号帳、１３１ａ セグメント１代数符号帳、１３１ｂ セグメント２代数符号帳、１３１ｃ セグメント３代数符号帳、１３１ｄ セグメント４代数符号帳、１３２ セレクタ部、１３３ セレクタ部、１３４ 信号加算器、１３５ 信号加算器、１３６ 雑音生成部、１３７ 雑音生成部、１３８ 帯域合成フィルタバンク部、１３９ セレクタ部、１４０ 信号加算器、１４１ 雑音生成部。

Claims (31)

1. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
   周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
   指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるサブバンドを選択するセレクタ部と、
   上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサブバンドから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
2. 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
   上記ピッチ情報、上記パルス情報及び上記選択情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項１記載の音声符号化・復号装置。
3. 入力された音声信号の状態を判定する雑音性判定部を備え、
   上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳の各サブバンドに対する重み付け係数を保持し、上記雑音性判定部により判定された入力された音声信号の状態に応じて、保持している重み付け係数を変更して駆動音源信号を探索することを特徴とする請求項２記載の音声符号化・復号装置。
4. 上記セレクタ部は指示された選択情報に基づき上記代数符号帳における複数のサブバンドを選択し、
   選択された複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部を備えたことを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
5. 代数符号帳は指示されたパルス情報に基づき各サブバンドから出力する単位パルス数を変えることを特徴とする請求項４記載の音声符号化・復号装置。
6. 上記代数符号帳は周波数軸上で非等間隔に分割された複数のサブバンドを有することを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
7. 入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて上記セレクタ部にサブバンドの選択数を指示する雑音性判定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
8. 複数の単位パルスで構成され、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する全帯域の代数符号帳と、
   入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて、上記セレクタ部に上記複数のサブバンドを有する代数符号帳又は上記全帯域の代数符号帳を選択するよう指示する雑音性判定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
9. 選択されないサブバンドについて上記セレクタ部からの通知を受けて雑音信号を生成する雑音生成部と、
   上記セレクタ部により選択されたサブバンドの代数符号帳成分信号と上記雑音生成部により生成された雑音信号を合成する帯域合成フィルタバンク部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
10. 入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて上記雑音生成部に雑音信号の生成を指示する雑音性判定部を備えたことを特徴とする請求項９記載の音声符号化・復号装置。
11. 代数符号帳は所定のサブバンドについて雑音系列を蓄積した雑音符号帳を有することを特徴とする請求項１記載の音声符号化・復号装置。
12. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
    周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
    該代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を低域側で多くなるよう制御するパルス数配分制御部と、
    上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
    上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
13. 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
    上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項１２記載の音声符号化・復号装置。
14. 上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳における所定のサブバンドについて探索を開始し、その探索結果を用いて他のサブバンドについて探索を行うことを特徴とする請求項１３記載の音声符号化・復号装置。
15. 入力された音声信号のスペクトルに基づき、そのエネルギーが最大となる周波数が属する上記代数符号帳におけるサブバンドを判定するスペクトルピーク計算部を備え、
    上記最小誤差探索部は、上記スペクトルピーク計算部により判定された上記代数符号帳におけるサブバンドについて探索を開始することを特徴とする請求項１４記載の音声符号化・復号装置。
16. 上記代数符号帳における所定のサブバンドについての複数の探索結果を格納する探索パルス情報格納部を備え、
    上記最小誤差探索部は、上記探索パルス情報格納部に格納されている複数の探索結果を用いて他のサブバンドについて探索を行うことを特徴とする請求項１４記載の音声符号化・復号装置。
17. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
    周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
    入力された音声信号のスペクトルパワーに基づき代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を計算するパルス数配分計算部と、
    該パルス数配分計算部により計算されたパルス数に基づき、上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を制御するパルス数配分制御部と、
    上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
    上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
18. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
    時間軸及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
    指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるセグメントを選択するセレクタ部と、
    上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサセグメントから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
19. 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
    上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項１８記載の音声符号化・復号装置。
20. 入力された音声信号の状態を判定する雑音性判定部を備え、
    上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳の各セグメントに対する重み付け係数を保持し、上記雑音性判定部により判定された入力された音声信号の状態に応じて、保持している重み付け係数を変更して駆動音源信号を探索することを特徴とする請求項１９記載の音声符号化・復号装置。
21. 上記セレクタ部は指示された選択情報に基づき上記代数符号帳における複数のセグメントを選択し、
    選択された複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部を備えたことを特徴とする請求項１８記載の音声符号化・復号装置。
22. 代数符号帳は指示されたパルス情報に基づき各セグメントから出力する単位パルス数を変えることを特徴とする請求項２１記載の音声符号化・復号装置。
23. 雑音信号を生成する雑音生成部と、
    選択されないセグメントについて上記セレクタ部からの通知を受けて、選択されたセグメントの代数符号帳成分信号と上記雑音生成部により生成された雑音信号を加算する信号加算器とを備えたことを特徴とする請求項１８記載の音声符号化・復号装置。
24. 上記代数符号帳は時間軸上又は周波数軸上で非等間隔に分割された複数のセグメントを有することを特徴とする請求項１８記載の音声符号化・復号装置。
25. 代数符号帳は所定のセグメントについて雑音系列を蓄積した雑音符号帳を有することを特徴とする請求項１８記載の音声符号化・復号装置。
26. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
    時間軸上及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
    該代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を低域側で多くなるよう制御するパルス数配分制御部と、
    上記代数符号帳における複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
    上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
27. 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
    上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項２６記載の音声符号化・復号装置。
28. 上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳における所定のセグメントについて探索を開始し、その探索結果を用いて他のセグメントについて探索を行うことを特徴とする請求項２７記載の音声符号化・復号装置。
29. 入力された音声信号のスペクトルに基づき、そのエネルギーが最大となる周波数が属する上記代数符号帳におけるセグメントを判定するスペクトルピーク計算部を備え、
    上記最小誤差探索部は、上記スペクトルピーク計算部により判定された上記代数符号帳におけるセグメントについて探索を開始することを特徴とする請求項２８記載の音声符号化・復号装置。
30. 上記代数符号帳における所定のセグメントについての複数の探索結果を格納する探索パルス情報格納部を備え、
    上記最小誤差探索部は、上記探索パルス情報格納部に格納されている複数の探索結果を用いて他のセグメントについて探索を行うことを特徴とする請求項２８記載の音声符号化・復号装置。
31. 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
    時間軸上及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
    入力された音声信号のスペクトルパワーに基づき代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を計算するパルス数配分計算部と、
    該パルス数配分計算部により計算されたパルス数に基づき、上記代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を制御するパルス数配分制御部と、
    上記代数符号帳における複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
    上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。

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