JP2585241B2

JP2585241B2 - 無音圧縮音声録音装置

Info

Publication number: JP2585241B2
Application number: JP62008806A
Authority: JP
Inventors: 智一森尾; 好司藤本; 淳悟鬼頭
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-01-17
Filing date: 1987-01-17
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPS63175896A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、音声信号を分析して符号化する際に無音
部分を圧縮して記憶する音声録音装置に関する。

＜従来の技術＞音声信号を合成して表現するには多大な情報量が必要
であり、そのため、分析して符号化した符号を記憶する
メモリは大きな記憶容量を必要とする。一方、音声信号
には発話中に音を発していない無音の休止区間があり、
上記無音区間の情報を圧縮することにより音声符号の高
能率伝送やメモリの記憶容量の縮小化ができる。特に、
普通の発声速度において実際に音声を発している音声区
間は、全発声時間長の68％程度であり、無音区間を圧縮
することで、かなり音声情報の圧縮が可能となる。

最近、本発明者等は無音圧縮録音装置として、第３図
に示すようなものを提案した。この無音圧縮録音装置は
第１アドレスカウンタ２と第２アドレスカウンタ６とを
操作することによって、リアルタイムで無音圧縮を施し
ながら音声を符号化するものである。

上記無音圧縮録音装置は、録音に先だって上記第１ア
ドレスカウンタ2,第２アドレスカウンタ６を、これから
音声符号を録音しようとする音声符号メモリ３のスター
ト位置に初期値化する。

入力端子に音声信号が入力されると、符号化器１は上
記音声信号を分析して符号化し、符号化された音声符号
は第１アドレスカウンタ２の制御に従って音声符号メモ
リ３の所定のアドレスに書き込まれる。ここで、上記第
１アドレスカウンタ２は符号を書き込む毎にその符号ビ
ット長分だけアドレスのカウント数が進むカウンタであ
り、一方第２アドレスカウンタ６は単にアドレス値を保
存するレジスタである。

一方、上記音声信号は有音無音判定器４にも入力され
る。上記有音無音判定器４は入力音声が有音であるか無
音であるかの判定を、ある一定時間長のフレーム単位で
判定するものであり、判定基準として入力音声波形の零
交差数，音声信号のエネルギー，入力波形の一次差分信
号のエネルギー等を用いる。

上記有音無音判定器４が有音が無音かの判定を下すま
で（すなわち１フレームが終了するまで）の間、上記符
号化器１は並行して符号化動作を実行し、音声符号メモ
リ３に符号化結果を出力する。１フレームの符号化が終
了した時点で有音無音判定器４が今符号化を終了した１
フレームが有音であると判定すると、制御信号を出力し
てスイッチ５を端子ｃに接続する。すると今の第１アド
レスカウンタ２の値が第２アドレスカウンタ６にコピー
され、符号化処理はさらに続行される。

すなわち、第４図に示す上記音声符号メモリ３の記憶
状態において、音声が入力されると第１アドレスカウン
タ２に格納されている初期値F₁によって指定される下位
アドレスF₁から上位方向に矢印Ｘのごとく音声符号を書
き込んで行く。１フレーム分の書き込みが終了してF₂に
達したとき、第１アドレスカウンタ２に格納されている
値はF₂となる。一方、第２アドレスカウンタ６は初期値
F₁のままである。

このとき、有音無音判定器４がF₁からF₂まで書き込ま
れた音声符号が有音であると判定すると、スイッチ５は
端子ｃに接続されて、第２アドレスカウンタ６に第１ア
ドレスカウンタ２に格納されている値F₂がコピーされ、
第２アドレスカウンタ６はF₂を格納する。そして、さら
に符号化器１は符号化処理を続行し、矢印Ｙのごとく音
声符号メモリ３に符号が書き込まれる。

一方、上記F₂においてF₁からF₂まで書き込まれた１フ
レームの音声符号が無音であると判定されると、スイッ
チ５がｄの方に接続され、第２アドレスカウンタ６が格
納している値F₁が第１アドレスカウンタ２にコピーされ
る。つまり、符号化終了フレームが無音であったので、
音声符号メモリ３のアドレスを示す第１アドレスカウン
タ２を矢印Ｚのごとく後戻りさせる訳である。さらに、
第１アドレスカウンタ２の後戻りしたアドレス値F₁によ
って指定される音声符号メモリ３のアドレスF₁に、無音
を示す無音マーカーSMを書き込み、続いて無音時間長
（現時点では１フレームの時間長）を示す符号TMを書き
込み、次のアドレスから次のフレームの符号化結果を書
き込むことができるように第１アドレスカウンタ２を設
定し、次のフレームの分析を始める。

もし、次フレームが再び無音と判定されると再度上述
の動作が実行され、再び第１アドレスカウンタ２が第２
アドレスカウンタ６の内容F₁に戻る。この際、無音時間
長を示す符号TMの内容が２フレームの時間長に更新され
る。

さらに、第５図により具体的に動作を説明すると、入
力音声波形の符号は音声符号メモリ３のFa点から書き始
められるが、時点t₃のフレームまでは無音と判定されて
無音マーカーSMがFa点に出力される。続いて時点t₃まで
の無音時間長（ここでは３フレーム長TM（３））が出力
される。時点t₃から時点t₄までは有音と判定されFb点か
らFc点までは音声符号が出力される。以下このようにし
て音声入力が終了するまで音声圧縮と同時に符号化が行
なわれる。

再生においては、音声符号メモリ３から符号を読み取
り、読み取った符号が無音マーカーSMか否かを判定を
し、無音マーカーSMである場合は無音マーカーSMの次の
データTMを無音時間長を示す符号として読み取り、その
時間長の間、再生信号として零を出力する。また、読み
取った符号が無音マーカーSMでない場合は、その符号を
復号化器に入力して合成波形を出力する。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら、上記従来の音声録音再生装置ではフレ
ーム単位で有音無音判定器４で有音か否か判定して無音
圧縮を行うので、無音圧縮した音声符号を再生した場
合、音声の語頭や語尾が欠落してしまうという問題があ
る。また、入力音声信号中における短時間のパワーの弱
い区間（例えば「がっこう」等の促音）が無音区間と判
定されて無音圧縮されてしまい、再生時に促音部が完全
な無音区間として挿入されて（例えば「がこう」）聴
感上違和感を生じてしまうという問題がある。

さらに、この問題を回避するために有音が無音かの判
定を数フレーム単位で行なうシステムも考えられるが、
なお、語頭や語尾の欠落が生じることがある。

そこで、この発明の目的は、音声信号の無音区間をリ
アルタイムで圧縮することができ、かつ語頭や語尾また
は短時間でパワーの弱い区間であっても無音区間として
録音されず、再生時に聴感上違和感を生じない音声符号
を得ることができる無音圧縮音声録音装置を提供するこ
とにある。

＜問題点を解決するための手段＞上記目的を達成するため、この発明は、音声信号を符
号化器によって音声符号に符号化し，上記音声符号を音
声符号メモリに記憶する音声記憶装置において、無音経
過時間を計測する計時手段と、上記符号化器からの音声
符号を書き込むべき上記音声符号メモリのアドレスを指
定するアドレスカウント数を上記音声符号の符号ビット
長だけ進める第１アドレスカウンタと、上記第１アドレ
スカウンタのアドレスカウント数を保持する第２アドレ
スカウンタと、入力された音声信号が有音信号であるか
無音信号であるかを判定すると共に，有音信号であると
判定すると上記計時手段をリセットして上記符号化器の
動作を開始させる一方、無音信号であると判定すると上
記計時手段の動作を開始させ，第１の所定時間が経過す
ると上記第１アドレスカウンタのアドレスカウント数を
上記第２アドレスカウンタに転送させて保持させ、更に
第２の所定時間が経過すると上記計時手段と符号化器と
の動作を停止させて上記第２アドレスカウンタのアドレ
スカウント数を上記第１アドレスカウンタに再転送させ
る有音無音判定器と、入力音声信号の上記符号化器への
入力時点を上記有音無音判定器への入力時点よりも所定
時間だけ遅延させる遅延器を備えたことを特徴としてい
る。

＜作用＞音声信号が入力されると、この音声信号が有音無音信
号判定器に送出される。さらに、遅延器によって所定時
間だけ遅延されて符号化器に送出される。そして、上記
有音無音判定器によって、入力音声は有音信号であると
判定されると計時手段がリセットされて上記符号化器の
動作が開始され、当該入力音声が上記遅延器の遅延時間
だけ遅れて符号化される。そして、当該音声符号の符号
ビット長だけ進む第１アドレスカウンタのアドレスカウ
ント数に従って当該音声符号が音声符号メモリに記憶さ
れる。

こうして、有音信号が検出された場合には上記遅延時
間だけ遡って符号化が開始されて、語頭が欠落すること
なく有音信号が符号化される。

一方、入力音声は無音信号であると判定されると計時
手段の動作が開始され、第１の所定時間が経過すると当
該入力音声は語尾候補であると判断されて、上記第１ア
ドレスカウンタのアドレスカウント数が上記第２アドレ
スカウンタに転送されて保持される。そして、更に第２
の所定時間が経過すると語尾であると確定され、上記計
時手段と符号化器との動作が停止されて上記第２アドレ
スカウンタのアドレスカウント数が上記第１アドレスカ
ウンタに再転送される。

こうして、無音信号が検出された場合には、上記第１
の所定時間から上記遅延時間を差し引いた時間だけ経過
した後に符号化が終了されて、語尾が欠落することなく
有音信号が符号化される。

尚、入力音声は無音信号であると判定されてから上記
第１の所定時間が経過する前に有音信号が判定される
と、上記計時手段がリセットされて符号化が続行され
る。こうして、促音が欠落することなく音声信号が符号
化される。

＜実施例＞以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明す
る。

第１図において、この無音圧縮音声録音装置は遅延器
11,符号化器12,第１アドレスカウンタ13,音声符号メモ
リ14,有音無音判定器15,上記計時手段としての時間カウ
ンタ16,状態記憶回路17および第２アドレスカウンタ19
で概略構成している。上記第１アドレスカウンタ13は上
記音声符号メモリ14のアドレスを指定するカウンタであ
って、音声符号メモリ14に音声符号を書き込む毎に上記
音声符号のビット長分だけアドレスのカウント数が進む
カウンタであり、上記第２アドレスカウンタ19は単にア
ドレス値を格納するレジスタである。また、上記有音無
音判定器15は判定基準として例えば入力音声波形の波高
値と閾値の高低比較で、フレーム単位ではなく毎サンプ
リングごとに判定するものである。

上記構成の無音圧縮録音装置は次のように動作する。

先ず録音に先立って上記第１アドレスカウンタ13およ
び第２アドレスカウンタ19をこれから録音しようとする
音声符号メモリ14のスタート位置に初期値化する。次に
上記時間カウンタ16を初期値化し上記状態記憶回路17を
無音に設定する。状態記憶回路17の状態が無音の場合、
上記符号化器12は停止している。

（イ）語頭検出入力端子に音声波形が入力すると上記音声波形のデー
タは遅延器11に入力すると共に、有音無音判定器15にも
入力される。上記有音無音判定器15が音声信号を有音と
判定するまで、上記時間カウンタ16は無音時間をカウン
トアップする。有音無音判定器15が有音部の波形の波高
値が閾値より高いことを検知して有音と判定すると、状
態記憶回路17を有音に設定する。同時に、第１アドレス
カウンタ13の指示に従って音声符号メモリ14の所定のア
ドレスに、有音と判定されるまでの音声波形が無音であ
ることを表わす符号（無音マーカー）と、時間カウンタ
16の内容すなわち無音時間長とを符号化して記憶する。
次に、時間カウンタ16を初期値化すると共に、符号化器
12にスタート信号を出力する。すると符号化器12は遅延
器11を通過して例えば遅延時間τだけ遅延した音声信号
を符号化する。したがって、上記遅延時間τだけ以前の
音声信号を符号化することになる。上述のようにして音
声波形が有音と判定された時点より、時間τだけ以前の
波形から符号化を開始するので、語頭の欠落（すなわち
語頭を誤って無音として符号化すること）を防ぐことが
できる。

語頭検出のさらに具体的動作を第２図を用いて説明す
る。入力音声波形は時点Ａにおいてその波高値が閾値を
越えて、有音無音判定器15が有音の判定を下し符号化器
12をスタートさせる。したがって、符号化器12は時点Ａ
より符号化を開始するが、符号化器12に入力する音声信
号は時間τだけ遅延されているので、音声信号が符号化
され始めるのはそれより時間τだけ遡った時点Ａ′から
であり、Ａ′Ａ間の閾値以下の音声信号も欠落すること
なく有音信号として符号化される。

有音無音判定器15が一度有音と判定し符号化器12が符
号化動作を行っている最中も、並行して遅延されていな
い（すなわち符号化されている信号より時間τだけ進ん
だ）現在の入力音声が有音か無音かの判定を有音無音判
定器15で行う。そして、有音無音判定器15が現在入力さ
れた音声信号が無音であると判定すると、音声信号が無
音であると判定するための情報の一つである時間カウン
タ16がカウントアップを開始する一方、有音と判定する
と上記時間カウンタ16の内容を初期値化する。したがっ
て、第２図においてA,B間のように有効な有音区間内で
音声波の振動によって時点Ｅのごとく波高値が一時的に
閾値より低くなっても、すぐ次の時点Ｆで波高値が閾値
より高くなり、時間カウンタ16はすぐカウントアップを
停止して有音区間を無音と誤って判定することがない。

（ロ）語尾検出時点Ｂで波高値が閾値より低下して、上述のように入
力音声が無音と判定されて時間カウンタ16が無音時間を
カウントアップし始める。そして、入力波形の波高値が
閾値より低い時間が時間taの間連続すると、有音無音判
定器15は現在の音声信号を語尾の候補として判定して、
上記状態記憶回路17に信号を出力してスイッチ18を端子
ａに接続する。すると現在の第１アドレスカウンタ13の
内容が第２アドレスカウンタ19に退避される。そして、
更に音声信号の判定が続行されて時間tbの間連続して無
音と判定されると、上記有音無音判定器15は時間ta経過
した時点を語尾であったと確定して、時間カウンタ16を
初期値化すると共に、状態記憶回路17を無音に設定して
符号化器12を停止させ、さらにスイッチ18を端子ｂに接
続して第２アドレスカウンタ19に退避していた語尾候補
である時点に対応するアドレス値を第１アドレスカウン
タ13に戻す。

語尾検出のさらに具体的動作を第２図を用いて説明す
る。入力音声波形に対して有音無音判定器15が無音の判
定を下すのは時点Ｂであり、さらに時点Ｂから時間ta経
過後の時点Ｃで語尾候補として第１アドレスカウンタ13
の内容を退避する。この時点で実際に符号化されている
音声は時間τだけ遅延されているので、上記第１アドレ
スカウンタ13の内容は、時点Ｂより時間ta経過後の時点
Ｃの、さらに時間τだけ遅延された時点Ｃ′に対応する
アドレスである。さらに時間tbの間無音判定が連続する
と第１アドレスカウンタ13の内容は時間tb経過した時点
Ｄの時間τだけ遅延された時点Ｄ′に対応するアドレス
まで進む。この時点で上記語尾候補は語尾と確定され
て、第２アドレスカウンタ19の内容を第１アドレスカウ
ンタ13に転送するので、音声符号メモリ14をアクセスす
る第１アドレスカウンタ13の内容が時点Ｃ′に対応する
アドレスに戻る。したがって、音声符号が書き込まれる
上記音声符号メモリ14内のアドレスが、時間（ta＋tb）
経過後の時点Ｄの時間τだけ遅延した時点Ｄ′のアドレ
スから、時点Ｃ′のアドレスに逆戻りする。そして、以
後は語頭検出に移行する。したがって、Ｃ′Ｄ′間の無
音区間をリアルタイムで圧縮することができ、メモリ容
量を小さくしたりメモリを有効に利用することができ
る。また、BC′間の閾値以下の音声信号も欠落すること
がなく有音信号として符号化される。ここで、上述のよ
うにBC′間を欠落することなく符号化する場合は、時間
τおよびtaはta＞τの関係である必要があり、その差ta
−τ（すなわちBC′間の長さ）は語尾の長さを考慮して
設定しなければならない。また、taの設定によって有音
区間に存在する促音部のように短時間でパワーの弱い区
間であっても無音部と判定されることがない。

上記音声符号メモリ14に記憶された音声符号を再生す
る場合は、音声符号メモリ14から符号を読み取り、読み
取った符号が上記無音マーカーか否かを判定をし、もし
無音マーカーであれば次に読み込まれるデータを無音時
間長を示す符号として読み取ってその時間長の間再生信
号として零を出力する。読み取った符号が無音マーカー
でなければその読み取った符号を復号化器に入力して合
成波形を出力する。

したがって、この発明によれば音声符号メモリ14の無
音区間をリアルタイムで圧縮することができ記憶容量を
小さくすることができ、また、パワーの弱い語頭であっ
ても無音区間として棄却されることなく符号化され、音
声符号を再生した場合に聴感上違和感をあたえることが
ない。

上記実施例では、有音無音判定器15が上記遅延器によ
る遅延時間よりも一定時間だけ長い時間無音状態が連続
したときに語尾であると判断するようにしているので、
語尾や促音部であっても無音部として判定されて欠落す
ることがなく有音として符号化することができる。

上記遅延器11は、音声符号メモリ14の一部を循環記憶
装置として共用することで実現でき、これによりハード
ウェアの簡素化を計ることができる。

＜発明の効果＞以上より明らかなように、この発明の無音圧縮音声録
音装置は、有音無音判定器，符号化器，遅延器，計時手
段，第１アドレスカウンタ，第２アドレスカウンタおよ
び音声符号メモリを有して、入力音声が有音信号である
場合には上記計時手段をリセットして上記符号化器を動
作させて、当該入力音声を上記遅延器の遅延時間だけ遡
って符号化し、上記第１アドレスカウンタのアドレスカ
ウント数を符号ビット長だけ進めるので、パワーの弱い
語頭が無音として圧縮されずに符号化されて上記音声符
号メモリに記憶される。

また、入力音声が無音信号である場合には、第１の所
定時間を経過すると上記第１アドレスカウンタのアドレ
スカウント数を上記第２アドレスカウンタに転送して保
持し、更に第２の所定時間が経過すると上記計時手段お
よび符号化器の動作を停止し、上記第２アドレスカウン
タのアドレスカウント数を上記第１アドレスカウンタに
再転送するので、無音信号検出時点から“上記第１の所
定時間−上記遅延時間”後まで符号化が行われて、パワ
ーの弱い語尾が無音として圧縮されず符号化される。

また、入力音声が無音信号であると判定され、上記第
１の所定時間を経過する前に有音信号であると判定され
た場合には、上記計時手段がリセットされて符号化が続
行されるので、促音のように短時間でパワーの弱い区間
が無音として圧縮されず符号化される。

すなわち、この発明によれば、語頭や語尾または短時
間でパワーの弱い区間が無音区間として圧縮されず、再
生時に聴感上違和感を生じない音声符号を得ることがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の無音圧縮音声録音装置の一実施例の
ブロック図、第２図は上記実施例の動作の説明図、第３
図は従来の無音圧縮音声録音装置のブロック図、第４図
は上記従来例における音声符号メモリの記憶状態の説明
図、第５図は上記従来例における入力音声波形と音声符
号メモリとの対応図である。 11……遅延器、12……符号化器、 13……第１アドレスカウンタ、 14……音声符号メモリ、15……有音無音判定器、 16……時間カウンタ、17……状態記憶回路、 19……第２アドレスカウンタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】音声信号を符号化器によって音声符号に符
号化し、上記音声符号を音声符号メモリに記憶する音声
録音装置において、無音経過時間を計測する計時手段と、上記符号化器からの音声符号を書き込むべき上記音声符
号メモリのアドレスを指定するアドレスカウント数を上
記音声符号の符号ビット長だけ進める第１アドレスカウ
ンタと、上記第１アドレスカウンタのアドレスカウント数を保持
する第２アドレスカウンタと、入力された音声信号が有音信号であるか無音信号である
かを判定すると共に、有音信号であると判定すると上記
計時手段をリセットして上記符号化器の動作を開始させ
る一方、無音信号であると判定すると上記計時手段の動
作を開始させ、第１の所定時間が経過すると上記第１ア
ドレスカウンタのアドレスカウント数を上記第２アドレ
スカウンタに転送させて保持させ、更に第２の所定時間
が経過すると上記計時手段と符号化器との動作を停止さ
せて上記第２アドレスカウンタのアドレスカウント数を
上記第１アドレスカウンタに再転送させる有音無音判定
器と、入力音声信号の上記符号化器への入力時点を上記有音無
音判定器への入力時点よりも所定時間だけ遅延される遅
延器を備えたことを特徴とする無音圧縮音声録音装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の無音圧縮音
声録音装置において、上記遅延器として音声符号メモリ
ーの一部を循環記憶装置として使うことを特徴とする無
音圧縮音声録音装置。