JP2765206B2 - マルチパルス型音声符号化装置及び複合化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマルチパルス用音声符号化装置及び復号化装
置に関する。

（従来の技術） 音声波形を例えば16kビット／秒以下というような伝
送情報量で符号化する方法として，マルチパルス型符号
化復号化方式が提案されている。このマルチパルス型音
声符号化復号化方式は，送信側（分析側）においては，
入力音声波形を分析して音声情報を構成するスペクトル
包絡情報および音源情報を抽出し，このスペクトル包絡
情報および音源情報をそれぞれ定められた量子化ビット
割り当て規則に基づいて量子化して伝送する。受信側
（合成側）においては，量子化されたスペクトル包絡情
報および音源情報をそれぞれ復号化し，その復号化され
たスペクトル包絡情報および音源情報から合成音声波形
を得る。ここで，スペクトル包絡情報は，入力音声波形
を発生する声道系のスペクトル分布情報を表すもので，
一般に入力音声波形を分析フレームごとにLPC（線形予
測符号化）法により分析して得られた，分析次数に対応
する個数のLPC係数，例えばαパラメータ,Kパラメータ
などのパラメータが用いられる。また，音源情報は，ス
ペクトル包絡の微細構造を示し，入力音声波形からスペ
クトル包絡情報を除いた，いわゆる残差信号で，分析フ
レームごとにその特徴に対応する発生時間位置と振幅と
を有するあらかじめ定められた数のインパルスの系列か
らなるマルチパルスによって表現される。

（発明が解決しようとする課題） 従来のマルチパルス型音声符号化復合化装置において
は，音源情報の一部であるマルチパルス位置情報はマル
チパルスの隣り合うパルス間の間隔を各パルス間とも固
定の量子化ビット数を用いて表現している。そのため，
隣り合うパルス間の間隔が与えられた量子化ビット数で
表現できる最大間隔を超える場合には，その隣り合うパ
ルス間に振幅ゼロのダミーパルスを設定する。この場
合，分析フレームあたりのパルス数は固定であるため，
ダミーパルスを設定するときには振幅の小さいパルスを
破棄する必要がある。

ところで，ビットレートが高く，分析フレーム内に割
り当てられるマルチパルスの数が十分多い場合には，ダ
ミーパルスの設定によって捨てられるパルスがあって
も，その捨てられる振幅の小さいパルスが音質に大きな
影響を与える可能性は低い。しかし，ビットレートが低
く，分析フレーム内に割り当てられるマルチパルスの数
が少ない場合には，ダミーパルスの設定によって捨てら
れるパルスは振幅が小さくても音質に大きな影響を与え
る重要なパルスである可能性が高い。

この場合には，分析フレーム内に割り当てられるマル
チパルスができるだけダミーパルスの設定によって捨て
られることのないように考慮する必要がある。しかし，
この場合，ビットレートが低いので，マルチパルスの隣
り合うパルス間の間隔の情報に割り当てる量子化ビット
数を各分析フレームにつき十分大きくすることはできな
い。

結果として，マルチパルスの隣り合うパルス間の間隔
がある間隔を超える場合には上記のようにダミーパルス
を設定することにより振幅の小さいパルスを破棄しなけ
ればならず，音質が劣化する不都合がある。

本発明の目的は，ダミーパルスの設定によるマルチパ
ルス中の一部のパルスの欠落がなくなり，音質が向上す
るマルチパルス音声符号化装置及び復号化装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 第１の発明は，送信側（分析側）のマルチパルス型音
声符号化装置に係るもので，入力音声波形を分析フレー
ムごとに線形予測符号化法により分析して前記入力音声
波形のスペクトル包絡情報としてLPC係数を算出するLPC
分析器と，前記スペクトル包絡情報と共に前記入力音声
波形の音声情報を構成する音源情報を前記分析フレーム
ごとにこの音源情報の特徴に対応する発生時間位置と振
幅とを有する定められた数のインパルスの系列からなる
マルチパルスとして決定するマルチパルス分析器と，こ
のマルチパルス分析器からのマルチパルス位置情報から
前記分析フレームごとに前記マルチパルスの隣り合うパ
ルス間の間隔の最大値を検出するパルス間隔最大値検出
器と，その検出された最大値に対応した，前記LPC分析
器からのLPC係数および前記マルチパルス分析器からの
マルチパルス情報に対する最適な量子化ビット数を決定
する量子化パタンを有する量子化パタンファイルと，こ
の量子化パタンファイルからのLPC係数量子化パタンに
基づいて前記LPC分析器からのLPC係数を量子化するLPC
係数量子化器と，前記量子化パタンファイルからのマル
チパルス情報量子化パタンに基づいて前記マルチパルス
分析器からのマルチパルス情報を量子化するパルス量子
化器と，前記量子化されたLPC係数およびマルチパルス
情報と前記量子化パタンファイルから得られた量子化パ
タンラベル情報を多重化して伝送路に送出するマルチプ
レクサとを有する。

第２の発明は，受信側（合成側）のマルチパルス型音
声復号化装置に係るもので，第１の発明のマルチパルス
型音声符号化装置のマルチプレクサから前記伝送路に送
出された前記多重化されたデータを受信して前記量子化
されたLPC係数およびマルチパルス情報と前記量子化パ
タンラベル情報を分離するデマルチプレクサと，その分
離された量子化パタンラベル情報に基づいて前記量子化
されたLPC係数およびマルチパルス情報に対する復号化
パタンを得る復号化パタンファイルと，この復号化パタ
ンファイルからのLPC係数復号化パタンに応じて前記量
子化されたLPC係数を復号化するLPC係数復号化器と，前
記復号化パタンファイルからのマルチパルス情報復号化
パタンに応じて前記量子化されたマルチパルス情報を復
号化するパルス復号化器と，前記復号化されたLPC係数
をフィルタ係数とし，前記復号化されたマルチパルス情
報を入力として，合成音声波形を出力するLPC合成フィ
ルタとを有する。

（作用） 上記のように構成された本発明のマルチパルス型音声
符号化復号化装置においては，送信側（分析側）におい
て，分析フレームごとにマルチパルスの隣り合うパルス
間の間隔の最大値に応じて，その分析フレームのマルチ
パルスの隣り合うパルス間の間隔の情報に対する量子化
ビット数が変えられる。言い換えれば，分析フレームの
マルチパルスの隣り合うパルス間の間隔の最大値が大き
いほど，その分析フレームのマルチパルスの隣り合うパ
ルス間の間隔の情報に対する量子化ビット数が多くされ
ることにより，ダミーパルスの設定によるマルチパルス
中の一部のパルスの欠落がなくなり，音質が向上する。

（実施例） 第１図は本発明によるマルチパルス型音声符号化装置
の一実施例を示す。

この送信側（分析側）には分析フレーム長で切り出さ
れた入力音声波形１が供給され，その入力音声波形１が
波形メモリ２に蓄積される。波形メモリ２から読み出さ
れた入力音声波形３はLPC分析器４に供給され,LPC分析
器４においてLPC分析により入力音声波形３のスペクト
ル包絡情報としてのLPC係数が算出される。その算出さ
れたLPC係数５と波形メモリ２からの入力音声波形３は
マルチパルス分析器６に供給される。マルチパルス分析
器６においては，例えば相関処理に基づくマルチパルス
分析によりマルチパルスの位置情報および振幅情報から
なるマルチパルス情報が決定される。マルチパルス分析
器６で得られたマルチパルス位置情報７はパルス間隔最
大値検出器８に供給される。パルス間隔最大値検出器８
においては，マルチパルス位置情報７からマルチパルス
のそれぞれの隣り合うパルス間の間隔が調べられ，分析
フレームごとにマルチパルスの隣り合うパルス間の間隔
の最大値が検出されて，その最大値の情報９が量子化パ
タンフィルタ10に供給される。

量子化パタンフィルタ10には,LPC分析器４からのLPC
係数５およびマルチパルス分析器６からのマルチパルス
情報11に対する，マルチパルスの隣り合うパルス間の間
隔の最大値に対応した最適な量子化ビット数を決定する
LPC係数量子化パタンおよびマルチパルス情報量子化パ
タンと，量子化パタンラベル情報とがファイルされてい
る。量子化パタンファイル10では最大値情報９に対応し
たLPC係数量子化パタン12（量子化ビット数），マルチ
パルス情報量子化パタン（量子化ビット数）13および量
子化パタンラベル情報14を決定し，そのLPC係数量子化
パタン12をLPC係数量子化器15に供給すると共に，マル
チパルス情報量子化パタン13をパルス量子化器16に供給
し，量子化パタンラベル情報14をマルチプレクサ17に供
給する。LPC係数量子化器15においてはLPC分析器４から
の１フレーム内のLPC係数５のすべてをLPC係数量子化パ
タン12で決まるビット数で量子化し，その量子化したLP
C係数18をマルチプレクサ17に供給する。パルス量子化
器16においては，マルチパルス分析器６からの１フレー
ム内のマルチパルス情報（パルス位置及び振幅情報）11
のすべてをマルチパルス情報量子化パタン13で決まるビ
ット数で量子化し，その量子化されたマルチパルス情報
19をマルチプレクサ17に供給する。

マルチプレクサ17においては,LPC係数量子化器15から
の量子化された係数18,パルス量子化器16からの量子化
されたマルチパルス情報19および量子化パタンファイル
10からの量子化パタンラベル情報14が多重化され，その
多重化されたデータが伝送路に送出される。

第２図は本発明によるマルチパルス型音声復号化装置
の一実施例を示す。

この受信側（合成側）においては，デマルチプレクサ
21が前記の伝送路を介して伝送された前記の多重化され
たデータを受信して量子化されたLPC係数22およびマル
チパルス情報23と量子化パタンラベル情報24に分離す
る。量子化されたLPC係数22はLPC係数復号化器25に供給
され，量子化されたマルチパルス情報23はパルス復号化
器26に供給される。また，量子化パタンラベル情報24は
復号化パタンファイル27に供給される。

復号化パタンファイル27には量子化されたLPC係数22
およびマルチパルス情報23に対する量子化パタンラベル
情報24に応じた復号化パタンがファイルされている。復
号化パタンファイル27は量子化パタンラベル情報24に基
づいてLPC係数復号化パタン28（ビット数）およびマル
チパルス情報復号化パタン（ビット数）29を決定する。
LPC係数復号化パタン28はLPC係数復号化器25に供給さ
れ,LPC係数復号化器25ではデマルチプレクサ21からの量
子化されたLPC係数22をLPC係数復号化パタン28に基づい
て復号化する。一方，マルチパルス情報復号化パタン29
はパルス復号化器６に供給され，パルス復号化器26では
デマルチプレクサ21からの量子化されたマルチパルス情
報23がマルチパルス情報復号化パタン29に基づいて復号
化される。

復号化されたLPC係数30およびマルチパルス情報31は,
LPC合成フィルタ32に供給される。LPC合成フィルタ32
は，復号化されたLPC係数30をフィルタ係数とし，復号
化されたマルチパルス情報31を入力として，合成音声波
形33を出力する。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば，送信側（分析
側）において分析フレームごとにマルチパルスの隣り合
うパルス間の間隔の最大値を検出し，その最大値に応じ
てその分析フレームのマルチパルスの隣り合うパルス間
の間隔の情報に対する量子化ビット数を変える。言い換
えれば，分析フレームのマルチパルスの隣り合うパルス
間の間隔の最大値が大きいほど，その分析フレームのマ
ルチパルスの隣り合うパルス間の間隔の情報に対する量
子化ビット数を多くすることにより，ダミーパルスの設
定によるマルチパルス中の一部のパルスの欠落がなくな
り，音質が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマルチパルス型音声符号化装置の
一実施例を示すブロック図，第２図は本発明によるマル
チパルス型音声復号化装置の一実施例を示すブロック図
である。 図において,1……入力音声波形,2……波形メモリ,3……
入力音声波形,4……LPC分析器,5……LPC係数,6……マル
チパルス分析器,7……マルチパルス位置情報,8……パル
ス間隔最大値検出器,9……最大値情報,10……量子化パ
タンファイル,11……マルチパルス情報,12……LPC係数
量子化パタン,13……マルチパルス情報量子化パタン,14
……量子化パタンラベル情報,15……LPC係数量子化器,1
6……パルス量子化器,17……マルチプレクサ,18……量
子化されたLPC係数,19……量子化されたマルチパルス情
報,21……デマルチプレクサ,22……量子化されたLPC係
数,23……量子化されたマルチパルス情報,24……量子化
パタンラベル情報,25……LPC係数復号化器,26……パル
ス復号化器,27……復号化パタンファイル,28……LPC係
数復号化パタン,29……マルチパルス情報復号化パタン,
30……復号化されたLPC係数,31……復号化されたマルチ
パルス情報,32……LPC合成フィルタ,33……合成音声波
形である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力音声波形を分析フレームごとに線形予
   測符号化法により分析して前記入力音声波形のスペクト
   ル包絡情報としてLPC係数を算出するLPC分析器と， 前記スペクトル包絡情報と共に前記入力音声波形の音声
   情報を構成する音源情報を前記分析フレームごとにこの
   音源情報の特徴に対応する発生時間位置と振幅とを有す
   る定められた数のインパルス系列からなるマルチパルス
   として決定するマルチパルス分析器と， このマルチパルス分析器からのマルチパルス位置情報か
   ら前記分析フレームごとに前記マルチパルスの隣り合う
   パルス間の間隔の最大値を検出するパルス間隔最大値検
   出器と， その検出された最大値に対応した，前記LPC分析器から
   のLPC係数および前記マルチパルス分析器からのマルチ
   パルス情報に対する最適な量子化ビット数を決定する量
   子化パタンを有する量子化パタンファイルと， この量子化パタンファイルからのLPC係数量子化パタン
   に基づいて前記LPC分析器からのLPC係数を量子化するLP
   C係数量子化器と， 前記量子化パタンファイルからのマルチパルス情報量子
   化パタンに基づいて前記マルチパルス分析器からのマル
   チパルス情報を量子化するパルス量子化器と， 前記量子化されたLPC係数およびマルチパルス情報と前
   記量子化パタンファイルから得られた量子化パタンラベ
   ル情報を多重化して伝送路に送出するマルチプレクサと
   を具備することを特徴とするマルチパルス型音声符号化
   装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のマルチパルス音声符号化
   装置の前記マルチプレクサから前記伝送路に送出された
   前記多重化されたデータを受信して前記量子化されたLP
   C係数およびマルチパルス情報と前記量子化パタンラベ
   ル情報を分離するデマルチプレクサと， その分離された量子化パタンラベル情報に基づいて前記
   量子化されたLPC係数およびマルチパルス情報に対する
   復号化パタンを得る復号化パタンファイルと， この復号化パタンファイルからのLPC係数復号化パタン
   に応じて前記量子化されたLPC係数を復号化するLPC係数
   復号化器と， 前記復号化パタンファイルからのマルチパルス情報復号
   化パタンに応じて前記量子化されたマルチパルス情報を
   復号化するパルス復号化器と， 前記復号化されたLPC係数をフィルタ係数とし，前記復
   号化されたマルチパルス情報を入力として，合成音声波
   形を出力するLPC合成フィルタとを具備することを特徴
   とするマルチパルス型音声復号化装置。