JP2778567B2 - 信号符号化装置及び方法 - Google Patents
信号符号化装置及び方法Info
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/10—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a multipulse excitation
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は信号符号化装置に関
し、特に音声信号あるいは音楽信号を低いビットレート
で高品質に符号化する符号化装置に適用して好適な信号
符号化装置及び方法に関する。
し、特に音声信号あるいは音楽信号を低いビットレート
で高品質に符号化する符号化装置に適用して好適な信号
符号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声あるいは音楽信号を周波数軸上で高
能率に符号化する従来の方式として、例えば、Ｔ．Ｍor
iya氏らによる論文（T.Moriya, et al.、“Ｔransform
codingof speech using a weighted vector quantize
r”、IEEE JSAC、vol.6、no.2、pp.425-431、1988、
「文献１」という）や、Ｎ．Ｉwakami氏らによる論文
（N.Iwakami, et al.、“Ｈigh-quality audio-coding
at less than 64 kbit/s byusing transform-domain we
ighted interleave vector quantization（ＴＷＩＮＶ
Ｑ）”、IEEE Proc.ICASSP、pp.3095-3098、1995、「文
献２」という）等が知られている。
能率に符号化する従来の方式として、例えば、Ｔ．Ｍor
iya氏らによる論文（T.Moriya, et al.、“Ｔransform
codingof speech using a weighted vector quantize
r”、IEEE JSAC、vol.6、no.2、pp.425-431、1988、
「文献１」という）や、Ｎ．Ｉwakami氏らによる論文
（N.Iwakami, et al.、“Ｈigh-quality audio-coding
at less than 64 kbit/s byusing transform-domain we
ighted interleave vector quantization（ＴＷＩＮＶ
Ｑ）”、IEEE Proc.ICASSP、pp.3095-3098、1995、「文
献２」という）等が知られている。
【０００３】これらの文献に記載された方法はいずれ
も、音声あるいは音楽信号をＮ点のＤＣＴ（Ｄiscrete
Ｃosine Ｔransform；離散コサイン変換）を用いて直交
変換し、ＤＣＴ係数を予め定められた点数Ｍ（Ｍ≦Ｎ）
毎に分割し、Ｍ点毎にコードブック（符号帳）を用いて
ベクトル量子化している。なお、ベクトル量子化は、周
知の通り、複数のサンプル値（波形又はスペクトル包絡
等）をセットとして１組のベクトルとし、コードブック
に蓄えられている複数個のベクトルの中から歪みが最小
となるコードを選択し、そのコード番号を符号化するも
のである。
も、音声あるいは音楽信号をＮ点のＤＣＴ（Ｄiscrete
Ｃosine Ｔransform；離散コサイン変換）を用いて直交
変換し、ＤＣＴ係数を予め定められた点数Ｍ（Ｍ≦Ｎ）
毎に分割し、Ｍ点毎にコードブック（符号帳）を用いて
ベクトル量子化している。なお、ベクトル量子化は、周
知の通り、複数のサンプル値（波形又はスペクトル包絡
等）をセットとして１組のベクトルとし、コードブック
に蓄えられている複数個のベクトルの中から歪みが最小
となるコードを選択し、そのコード番号を符号化するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法には次のような問題点がある。
来の方法には次のような問題点がある。
【０００５】すなわち、上記従来の方法においては、ビ
ットレートが比較的高い場合には、比較的良好な音質を
提供できるが、伝送ビットレートが低下すると音質が劣
化してくる。この主な原因は、特に、少ない量子化ビッ
ト数のベクトル量子化では、ＤＣＴ係数のハーモニクス
成分（高調波成分）を、良好に表すことができないこと
に起因している。
ットレートが比較的高い場合には、比較的良好な音質を
提供できるが、伝送ビットレートが低下すると音質が劣
化してくる。この主な原因は、特に、少ない量子化ビッ
ト数のベクトル量子化では、ＤＣＴ係数のハーモニクス
成分（高調波成分）を、良好に表すことができないこと
に起因している。
【０００６】次に、ベクトル量子化の性能を上げるため
に、分割点数Ｍを大きくとると、ベクトル量子化器のビ
ット数が増え、ベクトル量子化に必要な演算量が指数的
に増大するという問題がある。
に、分割点数Ｍを大きくとると、ベクトル量子化器のビ
ット数が増え、ベクトル量子化に必要な演算量が指数的
に増大するという問題がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解消し、ビットレートが低い場合にも、比
較的少ない演算量で音質の劣化の少ない信号符号化方式
を提供することにある。
術の問題点を解消し、ビットレートが低い場合にも、比
較的少ない演算量で音質の劣化の少ない信号符号化方式
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、入力した信号又は該信号に由来する信号を直
交変換する第１の直交変換回路と、前記第１の直交変換
回路からの出力係数を用いてピッチ周波数を抽出するピ
ッチ抽出回路と、前記ピッチ周波数を用いて前記出力係
数上での高調波位置を推定する高調波推定回路と、推定
された前記高調波位置における前記出力係数を少なくと
も１つ以上まとめて量子化する高調波量子化回路と、前
記第１の直交変換回路の出力係数から前記高調波量子化
回路の出力を除いた結果を量子化する量子化回路と、を
含むことを特徴とする信号符号化装置を提供する。
本発明は、入力した信号又は該信号に由来する信号を直
交変換する第１の直交変換回路と、前記第１の直交変換
回路からの出力係数を用いてピッチ周波数を抽出するピ
ッチ抽出回路と、前記ピッチ周波数を用いて前記出力係
数上での高調波位置を推定する高調波推定回路と、推定
された前記高調波位置における前記出力係数を少なくと
も１つ以上まとめて量子化する高調波量子化回路と、前
記第１の直交変換回路の出力係数から前記高調波量子化
回路の出力を除いた結果を量子化する量子化回路と、を
含むことを特徴とする信号符号化装置を提供する。
【０００９】
【作用】本発明の原理・作用を以下に詳細に説明する。
【００１０】請求項１に係る発明は、まず入力信号を直
交変換する。以下では、直交変換として好ましくはＤＣ
Ｔ変換を用いることとし、ｉ番目のＤＣＴ係数をＸ(i)
とする。
交変換する。以下では、直交変換として好ましくはＤＣ
Ｔ変換を用いることとし、ｉ番目のＤＣＴ係数をＸ(i)
とする。
【００１１】次に、このＤＣＴ係数を用いてピッチ周波
数を抽出し、抽出されたピッチ周波数を用いてＤＣＴ係
数上の高調波位置を推定する。これには、例えば次式
（１）を用いることができる。
数を抽出し、抽出されたピッチ周波数を用いてＤＣＴ係
数上の高調波位置を推定する。これには、例えば次式
（１）を用いることができる。
【００１２】 Ｌq＝ｑｆ0／Δ， 但し、ｑは整数 …(1)
【００１３】ここで、ｆ0は抽出されたピッチ周波数、
ΔはＤＣＴ係数の周波数軸上の刻み幅を示し、次式
（２）で表される。
ΔはＤＣＴ係数の周波数軸上の刻み幅を示し、次式
（２）で表される。
【００１４】Δ＝ｆs／Ｎ …(2)
【００１５】上式（２）において、ｆsは入力信号の標
本化周波数、ＮはＤＣＴ変換のサンプル点数である。
本化周波数、ＮはＤＣＴ変換のサンプル点数である。
【００１６】例えば、入力信号の標本化周波数ｆsが16k
Ｈz、ＤＣＴ変換のサンプル数Ｎが160のときは、ＤＣＴ
係数の周波数軸上の刻み幅（分解能）Δは50Ｈzとな
る。
Ｈz、ＤＣＴ変換のサンプル数Ｎが160のときは、ＤＣＴ
係数の周波数軸上の刻み幅（分解能）Δは50Ｈzとな
る。
【００１７】そして、上式（１）のＬqが推定されたｑ
番目の高調波位置である。
番目の高調波位置である。
【００１８】次に、この高調波位置でのＤＣＴ係数Ｘ
（Ｌq）の振幅を、少なくとも１つ以上まとめて量子化
し、量子化結果をＸ′（Ｌq）とする。
（Ｌq）の振幅を、少なくとも１つ以上まとめて量子化
し、量子化結果をＸ′（Ｌq）とする。
【００１９】次に、上記ＤＣＴ係数とこの量子化結果と
の差分を求め、この差分を量子化する。
の差分を求め、この差分を量子化する。
【００２０】このように構成したことにより、本発明
は、高調波成分を良好に表すことができる。
は、高調波成分を良好に表すことができる。
【００２１】本発明においては、好ましくは、ピッチ周
波数を、時間軸上の入力信号又は入力信号から由来した
信号から相関分析により求めるものである。
波数を、時間軸上の入力信号又は入力信号から由来した
信号から相関分析により求めるものである。
【００２２】また、本発明は、高調波位置でのＤＣＴ係
数の振幅ではなくて、極性を少なくとも１つ以上まとめ
て量子化するようにしてもよい。
数の振幅ではなくて、極性を少なくとも１つ以上まとめ
て量子化するようにしてもよい。
【００２３】さらに、本発明の第２の視点として、請求
項４に係る発明は、上記請求項１に係る発明において、
入力信号からスペクトル包絡を表すスペクトルパラメー
タを求め量子化する。量子化したスペクトルパラメータ
から聴感重み付けフィルタのインパルス応答を求め、こ
のインパルス応答もしくはこれに由来した信号をもとに
ＤＣＴ変換を施し（第２の直交変換）、係数ωiを求め
る。
項４に係る発明は、上記請求項１に係る発明において、
入力信号からスペクトル包絡を表すスペクトルパラメー
タを求め量子化する。量子化したスペクトルパラメータ
から聴感重み付けフィルタのインパルス応答を求め、こ
のインパルス応答もしくはこれに由来した信号をもとに
ＤＣＴ変換を施し（第２の直交変換）、係数ωiを求め
る。
【００２４】また、量子化したスペクトルパラメータを
用いて入力信号に逆フィルタ処理を施し、入力信号に由
来した信号として逆フィルタ出力信号を求める。さらに
逆フィルタ出力信号をＤＣＴ変換する（第１の直交変
換）。
用いて入力信号に逆フィルタ処理を施し、入力信号に由
来した信号として逆フィルタ出力信号を求める。さらに
逆フィルタ出力信号をＤＣＴ変換する（第１の直交変
換）。
【００２５】そして、第１の直交変換の出力係数（ＤＣ
Ｔ係数）と高調波成分との差分を量子化する際に、ωi
による重み付け距離尺度を用いて量子化を行なう。
Ｔ係数）と高調波成分との差分を量子化する際に、ωi
による重み付け距離尺度を用いて量子化を行なう。
【００２６】この場合、ピッチ周波数は、時間軸上の入
力信号もしくは入力信号から由来した信号から相関分析
により求められる。
力信号もしくは入力信号から由来した信号から相関分析
により求められる。
【００２７】また、本発明は、高調波位置でのＤＣＴ係
数の振幅ではなくて、極性を少なくとも１つ以上まとめ
て量子化する。
数の振幅ではなくて、極性を少なくとも１つ以上まとめ
て量子化する。
【００２８】そして、本発明の第３の視点として、請求
項７に係る発明は、パルス探索回路及び選択回路におい
て、入力信号のＤＣＴ変換係数からピッチ周波数を求
め、このピッチ周波数を用いてパルスを繰り返してたて
ながら（第１のパルス）、予め定められた個数Ｋのパル
スを求めて歪みＤ1を計算し、ピッチ周波数を用いずに
にパルスをたてて（第２のパルス）求めた歪みＤ2とを
比較し、小さい方のパルス列を選択する点を特徴とした
ものである。
項７に係る発明は、パルス探索回路及び選択回路におい
て、入力信号のＤＣＴ変換係数からピッチ周波数を求
め、このピッチ周波数を用いてパルスを繰り返してたて
ながら（第１のパルス）、予め定められた個数Ｋのパル
スを求めて歪みＤ1を計算し、ピッチ周波数を用いずに
にパルスをたてて（第２のパルス）求めた歪みＤ2とを
比較し、小さい方のパルス列を選択する点を特徴とした
ものである。
【００２９】ここで、第１のパルスの場合の歪みＤ1を
次式（３）に示す。次式（３）においては、歪み評価の
距離尺度として２乗距離を用いているが、これ以外にも
別の尺度を用いてもよい。
次式（３）に示す。次式（３）においては、歪み評価の
距離尺度として２乗距離を用いているが、これ以外にも
別の尺度を用いてもよい。
【００３０】
【数１】
【００３１】上式（３）において、Ｍ，Ａk，ｍk，Ｋは
それぞれ、歪みを評価する区間長、ｋ番目のパルスの振
幅、ｋ番目のパルスの位置、評価区間内でのパルスの個
数を示す。
それぞれ、歪みを評価する区間長、ｋ番目のパルスの振
幅、ｋ番目のパルスの位置、評価区間内でのパルスの個
数を示す。
【００３２】第２のパルスの場合の歪みＤ2を次式
（４）に示す。
（４）に示す。
【００３３】
【数２】
【００３４】そして、歪みＤ1とＤ2を比較し、小さい方
を選択する。
を選択する。
【００３５】次に選択されたパルスの振幅Ａkを少なく
とも１つ以上まとめて量子化する。
とも１つ以上まとめて量子化する。
【００３６】なお、本発明は、入力信号もしくは入力信
号に由来した信号から相関関数を求めピッチ周波数を求
める。
号に由来した信号から相関関数を求めピッチ周波数を求
める。
【００３７】請求項９に係る発明は、ピッチを抽出した
際に、入力信号の有声・無声判別を行ない、判別情報を
出力する。パルス探索回路では、判別情報をもとに、有
声の場合は、第１のパルスを探索し、無声の場合は第２
のパルスを探索する。
際に、入力信号の有声・無声判別を行ない、判別情報を
出力する。パルス探索回路では、判別情報をもとに、有
声の場合は、第１のパルスを探索し、無声の場合は第２
のパルスを探索する。
【００３８】本発明は、パルスの振幅ではなく、極性si
gn（Ａk）を少なくとも１つ以上まとめて量子化する。
gn（Ａk）を少なくとも１つ以上まとめて量子化する。
【００３９】次に、請求項１１に係る発明と、請求項７
に係る発明との違いを次に示す。
に係る発明との違いを次に示す。
【００４０】入力信号からスペクトル包絡を表すスペク
トルパラメータを求め量子化する。量子化したスペクト
ルパラメータから聴感重み付けフィルタのインパルス応
答を求め、前記インパルス応答もしくはインパルス応答
に由来した信号をもとにＤＣＴ変換を施し、ω(i)を求
める。
トルパラメータを求め量子化する。量子化したスペクト
ルパラメータから聴感重み付けフィルタのインパルス応
答を求め、前記インパルス応答もしくはインパルス応答
に由来した信号をもとにＤＣＴ変換を施し、ω(i)を求
める。
【００４１】パルス探索を行なう際に、ω(i)による重
み付け距離尺度を用いて量子化を行なう。
み付け距離尺度を用いて量子化を行なう。
【００４２】また、ＤＣＴ係数と高調波成分との差分を
量子化する際に、ω(i)による重み付け距離尺度を用い
て量子化を行なう。
量子化する際に、ω(i)による重み付け距離尺度を用い
て量子化を行なう。
【００４３】請求項１２に係る発明は、請求項１１に係
る発明のピッチ抽出回路において、入力信号もしくは入
力信号に由来した信号から相関関数を求めピッチ周波数
を求める。
る発明のピッチ抽出回路において、入力信号もしくは入
力信号に由来した信号から相関関数を求めピッチ周波数
を求める。
【００４４】請求項１３に係る発明は、請求項１２に係
る発明において、ピッチを抽出した際に、入力信号の有
声・無声判別を行ない、判別情報を出力する。パルス探
索回路では、判別情報をもとに、有声の場合は、第１の
パルスを探索し、無声の場合は第２のパルスを探索す
る。
る発明において、ピッチを抽出した際に、入力信号の有
声・無声判別を行ない、判別情報を出力する。パルス探
索回路では、判別情報をもとに、有声の場合は、第１の
パルスを探索し、無声の場合は第２のパルスを探索す
る。
【００４５】請求項１４に係る発明では、請求項１１に
係る発明において、パルスの振幅ではなく、極性sign
（Ａk）を少なくとも１つ以上まとめて量子化する。
係る発明において、パルスの振幅ではなく、極性sign
（Ａk）を少なくとも１つ以上まとめて量子化する。
【００４６】以上の通り、本発明は、入力信号もしくは
これに由来した信号の直交変換に対して、高調波位置を
予め推定して高調波振幅を量子化するか、あるいは高調
波振幅をパルスで表してパルス振幅を量子化し、これを
前記直交変換から除いた成分を量子化する構成とし、直
交変換係数のハーモニクス成分を良好に表すことを可能
としたものである。
これに由来した信号の直交変換に対して、高調波位置を
予め推定して高調波振幅を量子化するか、あるいは高調
波振幅をパルスで表してパルス振幅を量子化し、これを
前記直交変換から除いた成分を量子化する構成とし、直
交変換係数のハーモニクス成分を良好に表すことを可能
としたものである。
【００４７】そして、本発明によれば、音質的に重要な
ハーモニクス成分を除いた成分を量子化するため、量子
化のビット数の低減を可能とする。このため、ビットレ
ートを低減化しても、従来方式と比べ、良好な音質を提
供することができる。さらに、本発明によれば、量子化
をハーモニクス成分とそれ以外の量子化に分解すること
で、各々の量子化ビット数を比較的少ない値にすること
が可能となり、このため演算量を比較的少ない値に抑え
ることができる。
ハーモニクス成分を除いた成分を量子化するため、量子
化のビット数の低減を可能とする。このため、ビットレ
ートを低減化しても、従来方式と比べ、良好な音質を提
供することができる。さらに、本発明によれば、量子化
をハーモニクス成分とそれ以外の量子化に分解すること
で、各々の量子化ビット数を比較的少ない値にすること
が可能となり、このため演算量を比較的少ない値に抑え
ることができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。
して以下に詳細に説明する。
【００４９】
【実施形態１】図１は、本発明の一実施形態に係る音声
符号化装置の構成を示すブロック図である。
符号化装置の構成を示すブロック図である。
【００５０】図１を参照して、入力端子１００から信号
を入力し、フレーム分割回路１１０は予め定められた点
数Ｎ毎のフレームに分割する。
を入力し、フレーム分割回路１１０は予め定められた点
数Ｎ毎のフレームに分割する。
【００５１】第１の直交変換回路１５０は、フレーム分
割された信号ｘ(n)に対して直交変換を施す。以下で
は、直交変換の一例としてＤＣＴ変換を用いる。なお、
ＤＣＴ変換の詳細については、Ｊ．Ｔriboletらによる
“Ｆrequency domain coding ofspeech”と題した論文
（ＩＥＥＥ Ｔrans. ＡＳＳＰ，vol.ＡＳＳＰ-27，pp.5
12-530, 1979）（文献３）等を参照できるので、説明は
省略する。
割された信号ｘ(n)に対して直交変換を施す。以下で
は、直交変換の一例としてＤＣＴ変換を用いる。なお、
ＤＣＴ変換の詳細については、Ｊ．Ｔriboletらによる
“Ｆrequency domain coding ofspeech”と題した論文
（ＩＥＥＥ Ｔrans. ＡＳＳＰ，vol.ＡＳＳＰ-27，pp.5
12-530, 1979）（文献３）等を参照できるので、説明は
省略する。
【００５２】ピッチ抽出回路２００は、ＤＣＴ係数Ｘ
(i)（ｉ＝0，…，Ｎ1）から、相関関数を求めてピッチ
周波数の抽出を行なう。なお、相関関数は例えば次式
（５）により求められる。
(i)（ｉ＝0，…，Ｎ1）から、相関関数を求めてピッチ
周波数の抽出を行なう。なお、相関関数は例えば次式
（５）により求められる。
【００５３】
【数３】
【００５４】上式（５）において、Ｑ1，Ｑ2は、ピッチ
周波数探索の下限、上限をそれぞれ表す。
周波数探索の下限、上限をそれぞれ表す。
【００５５】そして、Ｒ(j)／Ｒ(0)を最大とするｊがピ
ッチ周波数に相当する周波数間隔となる。
ッチ周波数に相当する周波数間隔となる。
【００５６】ピッチ周波数の抽出において、別の方法と
して、次式（６）を用いることもできる。
して、次式（６）を用いることもできる。
【００５７】
【数４】
【００５８】この場合は、Ｒ(j)を最大とするｊがピッ
チ周波数に相当する周波数間隔となる。なお、ここでは
ｊは整数値として説明したが、小数値をとることもでき
る。
チ周波数に相当する周波数間隔となる。なお、ここでは
ｊは整数値として説明したが、小数値をとることもでき
る。
【００５９】小数ピッチ周波数の求め方は、例えば、
Ｐ．Ｋroonらによる、“Ｐitch predictors with high
temporal resolution”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｐroc.
ＩＣＡＳＳＰ, pp.661-664, 1990年）（文献４）等を
参照することができる。
Ｐ．Ｋroonらによる、“Ｐitch predictors with high
temporal resolution”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｐroc.
ＩＣＡＳＳＰ, pp.661-664, 1990年）（文献４）等を
参照することができる。
【００６０】高調波推定回路２５は、上式（１）におい
て、ｆ0／Δの代わりにｊを用いて高調波位置Ｌqを求め
る。
て、ｆ0／Δの代わりにｊを用いて高調波位置Ｌqを求め
る。
【００６１】高調波量子化回路３００は、高調波位置Ｌ
qにおけるＤＣＴ係数Ｘ（Ｌq）を少なくとも１つ以上ま
とめて量子化する。量子化には、高調波振幅コードブッ
ク３１０を用いる。例えばＫ個の振幅をまとめて量子化
するには、高調波振幅コードブック３１０に予め格納さ
れたコードベクトルに対して次式（７）で与えられる歪
みを計算し、歪みを最小化するコードベクトルｃhkを選
択すれば良い。
qにおけるＤＣＴ係数Ｘ（Ｌq）を少なくとも１つ以上ま
とめて量子化する。量子化には、高調波振幅コードブッ
ク３１０を用いる。例えばＫ個の振幅をまとめて量子化
するには、高調波振幅コードブック３１０に予め格納さ
れたコードベクトルに対して次式（７）で与えられる歪
みを計算し、歪みを最小化するコードベクトルｃhkを選
択すれば良い。
【００６２】
【数５】
【００６３】上式（７）において、βは最適ゲインであ
る。Ｂは高調波振幅コードブックのビット数を示す。な
お、上式（７）では、距離尺度として２乗距離を用いた
が、他の周知な距離尺度を用いることもできる。
る。Ｂは高調波振幅コードブックのビット数を示す。な
お、上式（７）では、距離尺度として２乗距離を用いた
が、他の周知な距離尺度を用いることもできる。
【００６４】量子化の後、次式（８）により高調波を復
元する。
元する。
【００６５】ｖ（Ｌq）＝βｃhk(q) …(8)
【００６６】さらに、選択された高調波振幅コードベク
トルを示すインデクスをマルチプレクサ５００に出力す
る。
トルを示すインデクスをマルチプレクサ５００に出力す
る。
【００６７】減算器３５０は、次式（９）に従い減算処
理を行なう。すなわち、導出された高調波についてはＤ
ＣＴ係数から差分し、他の係数は元のままとする。
理を行なう。すなわち、導出された高調波についてはＤ
ＣＴ係数から差分し、他の係数は元のままとする。
【００６８】ｅ(i)＝Ｘ(i)，(ｉ≠Ｌq) ｅ(Ｌq)＝Ｘ(Ｌq)−βｃhk(q)，(ｉ＝Ｌq) …(9)
【００６９】量子化回路４００は、音源コードブック４
５０及びゲインコードブック４６０を用いて量子化を行
なう。これには、演算量低減化のために、まず、音源コ
ードブック４５０の探索を次式（１０）で与えられる歪
みを最小化するように行なう。
５０及びゲインコードブック４６０を用いて量子化を行
なう。これには、演算量低減化のために、まず、音源コ
ードブック４５０の探索を次式（１０）で与えられる歪
みを最小化するように行なう。
【００７０】
【数６】
【００７１】上式（１０）において、ｃck(i)，γkは、
それぞれ、ｋ番目の音源コードベクトル、最適音源ゲイ
ンを示す。ここで距離尺度としては２乗距離を用いた
が、他の周知な尺度を用いることができる。
それぞれ、ｋ番目の音源コードベクトル、最適音源ゲイ
ンを示す。ここで距離尺度としては２乗距離を用いた
が、他の周知な尺度を用いることができる。
【００７２】次に、選択された音源コードベクトルに対
し、次式（１１）の歪みを最小化するように、ゲインコ
ードブック４６０の探索を行なう。
し、次式（１１）の歪みを最小化するように、ゲインコ
ードブック４６０の探索を行なう。
【００７３】
【数７】
【００７４】上式（１１）において、（β′k，γ′k）
は、ゲインコードブック４６０に格納された２次元ゲイ
ンコードベクトルのｋ番目の要素を示す。
は、ゲインコードブック４６０に格納された２次元ゲイ
ンコードベクトルのｋ番目の要素を示す。
【００７５】量子化回路４００は、選択された音源コー
ドベクトル、ゲインコードベクトルを示すインデクスを
マルチプレクサ５００に出力する。
ドベクトル、ゲインコードベクトルを示すインデクスを
マルチプレクサ５００に出力する。
【００７６】音源コードブック４５０、ゲインコードブ
ック４６０は、好ましくは、多量のトレーニング信号を
用いて予め学習しておく。学習法としては、例えば、Ｌ
inde氏らによる“Ａn algorithm for vector quantizat
ion disign”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｔrans. Ｃommu
n., pp.84-95, Ｊanuary, 1980）（文献４）等を参照で
きる。
ック４６０は、好ましくは、多量のトレーニング信号を
用いて予め学習しておく。学習法としては、例えば、Ｌ
inde氏らによる“Ａn algorithm for vector quantizat
ion disign”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｔrans. Ｃommu
n., pp.84-95, Ｊanuary, 1980）（文献４）等を参照で
きる。
【００７７】
【実施形態２】図２は、本発明の第２の実施形態の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００７８】図２を参照して、本実施形態が、図１に示
した前記第１の実施形態と相違する点は、ピッチ抽出回
路２１０であるので、以下ではピッチ抽出回路２１０に
ついて説明する。本実施形態においては、ピッチ抽出回
路２１０は、フレーム分割回路１１０の出力を直接入力
している。
した前記第１の実施形態と相違する点は、ピッチ抽出回
路２１０であるので、以下ではピッチ抽出回路２１０に
ついて説明する。本実施形態においては、ピッチ抽出回
路２１０は、フレーム分割回路１１０の出力を直接入力
している。
【００７９】ピッチ抽出回路２１０においては、入力信
号ｘ(n)を用いて次式（１２）で与えられる相関関数を
計算する。
号ｘ(n)を用いて次式（１２）で与えられる相関関数を
計算する。
【００８０】
【数８】
【００８１】そして、Ｒ（Ｔ）／Ｒ(0)を最大化するＴ
をピッチ周期として選択する。
をピッチ周期として選択する。
【００８２】ピッチ抽出のための別の方法として次式
（１３）を用いることもできる。
（１３）を用いることもできる。
【００８３】
【数９】
【００８４】そして、上式（１３）のＲ（Ｔ）を最大化
するピッチ周期Ｔを選択する。
するピッチ周期Ｔを選択する。
【００８５】ピッチ周期Ｔを次式（１４）によりピッチ
周波数ｆ0に変換し、高調波推定回路２５０に出力す
る。
周波数ｆ0に変換し、高調波推定回路２５０に出力す
る。
【００８６】ｆ0＝ｆs／Ｔ …(14)
【００８７】
【実施形態３】図３は、本発明の第３の実施形態の構成
を示すブロック図である。図３を参照して、本実施形態
が、図１を参照して説明した前記第１の実施形態と相違
する点は、高調波量子化回路３２０と高調波極性コード
ブック３３０である。
を示すブロック図である。図３を参照して、本実施形態
が、図１を参照して説明した前記第１の実施形態と相違
する点は、高調波量子化回路３２０と高調波極性コード
ブック３３０である。
【００８８】高調波量子化回路３２０は、次式（１５）
の歪みＤkを最小化するように、極性のみからなる高調
波極性コードベクトルｐk(q)を高調波極性コードブック
３３０から探索する。
の歪みＤkを最小化するように、極性のみからなる高調
波極性コードベクトルｐk(q)を高調波極性コードブック
３３０から探索する。
【００８９】
【数１０】
【００９０】上式（１５）において、Ｂは高調波極性コ
ードブック３３０のビット数を示す。
ードブック３３０のビット数を示す。
【００９１】
【実施形態４】図４は、本発明の第４の実施形態の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００９２】図４を参照して、フレーム分割回路１１０
の出力を入力とするスペクトルパラメータ計算回路１６
０は、スペクトルパラメータを予め定められた次数（例
えばＰ＝10次）計算する。スペクトルパラメータの計算
には、周知のＬＰＣ分析や、Ｂurg分析等を用いること
ができる。ここでは、Ｂurg分析を用いる。なお、Ｂurg
分析の詳細については、中溝著による“信号解析とシス
テム同定”と題した単行本（コロナ社1988年刊）の第82
〜87頁（文献５）等に記載されているので説明は略す
る。
の出力を入力とするスペクトルパラメータ計算回路１６
０は、スペクトルパラメータを予め定められた次数（例
えばＰ＝10次）計算する。スペクトルパラメータの計算
には、周知のＬＰＣ分析や、Ｂurg分析等を用いること
ができる。ここでは、Ｂurg分析を用いる。なお、Ｂurg
分析の詳細については、中溝著による“信号解析とシス
テム同定”と題した単行本（コロナ社1988年刊）の第82
〜87頁（文献５）等に記載されているので説明は略す
る。
【００９３】さらに、スペクトルパラメータ計算回路１
６０では、Ｂurg法により計算された線形予測係数α
i（ｉ＝1，…，Ｐ）を、量子化や補間に好適とされるＬ
ＳＰ（線スペクトル対）パラメータに変換する。
６０では、Ｂurg法により計算された線形予測係数α
i（ｉ＝1，…，Ｐ）を、量子化や補間に好適とされるＬ
ＳＰ（線スペクトル対）パラメータに変換する。
【００９４】ここで、線形予測係数からＬＳＰパラメー
タへの変換は、菅村他による“線スペクトル対（ＬＳ
Ｐ）音声分析合成方式による音声情報圧縮”と題した論
文（電子通信学会論文誌、Ｊ64−Ａ、pp.599-606、1981
年）（文献６）を参照することができる。
タへの変換は、菅村他による“線スペクトル対（ＬＳ
Ｐ）音声分析合成方式による音声情報圧縮”と題した論
文（電子通信学会論文誌、Ｊ64−Ａ、pp.599-606、1981
年）（文献６）を参照することができる。
【００９５】スペクトルパラメータ量子化回路１７０
は、ＬＳＰパラメータを効率的に量子化し、次式（１
６）で与えられる歪みＤjを最小化する量子化値を出力
する。
は、ＬＳＰパラメータを効率的に量子化し、次式（１
６）で与えられる歪みＤjを最小化する量子化値を出力
する。
【００９６】
【数１１】
【００９７】上式（１６）において、ＬＳＰ(i)，ＱＬ
ＳＰ(i)j、Ｂ(i)はそれぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳ
Ｐ、量子化後のｊ番目の結果、重み係数である。
ＳＰ(i)j、Ｂ(i)はそれぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳ
Ｐ、量子化後のｊ番目の結果、重み係数である。
【００９８】以下では、量子化法として、ベクトル量子
化を用いるものとする。ベクトル量子化の手法は周知の
手法を用いることができる。具体的な方法としては、例
えば、特開平4-171500号公報（特願平2-297600号）等を
参照できるので、ここでは説明は省略する。
化を用いるものとする。ベクトル量子化の手法は周知の
手法を用いることができる。具体的な方法としては、例
えば、特開平4-171500号公報（特願平2-297600号）等を
参照できるので、ここでは説明は省略する。
【００９９】ベクトル量子化して選択したコードベクト
ルを表すインデクスをマルチプレクサ５００へ出力す
る。
ルを表すインデクスをマルチプレクサ５００へ出力す
る。
【０１００】また、スペクトルパラメータ量子化回路１
７０は、量子化したＬＳＰを線形予測係数α′iに変換
し、インパルス応答計算回路１８０と逆フィルタ回路１
２０へ出力する。
７０は、量子化したＬＳＰを線形予測係数α′iに変換
し、インパルス応答計算回路１８０と逆フィルタ回路１
２０へ出力する。
【０１０１】インパルス応答計算回路１８０は、スペク
トルパラメータ量子化回路１７０から、線形予測係数
α′iを入力し、ｚ変換上の伝達関数が次式（１７）で
表される聴感重み付けフィルタのインパルス応答ｈ(n)
を予め定められた点数だけ計算する。
トルパラメータ量子化回路１７０から、線形予測係数
α′iを入力し、ｚ変換上の伝達関数が次式（１７）で
表される聴感重み付けフィルタのインパルス応答ｈ(n)
を予め定められた点数だけ計算する。
【０１０２】
【数１２】
【０１０３】上式（１７）において、ηは聴感重み付け
量を制御する定数で、０≦η≦1.0に選ぶ。
量を制御する定数で、０≦η≦1.0に選ぶ。
【０１０４】さらに、聴感重み付けフィルタのインパル
ス応答ｈ(n)から次式（１８）に基づき自己相関関数ｒ
(j)を計算する。
ス応答ｈ(n)から次式（１８）に基づき自己相関関数ｒ
(j)を計算する。
【０１０５】
【数１３】
【０１０６】インパルス応答計算回路１８０の出力を入
力とする第２の直交変換回路１９０は、自己相関関数ｒ
(j)（ｊ＝0，…，Ｎ-1）をＮ点ＤＣＴ変換し、ＤＣＴ係
数ω(i)を求め、高調波量子化回路６００、量子化回路
７００に出力する。
力とする第２の直交変換回路１９０は、自己相関関数ｒ
(j)（ｊ＝0，…，Ｎ-1）をＮ点ＤＣＴ変換し、ＤＣＴ係
数ω(i)を求め、高調波量子化回路６００、量子化回路
７００に出力する。
【０１０７】高調波量子化回路６００では、高調波振幅
コードブック６１０を用いて次式（１９）の重み付け距
離尺度Ｄkを最小化するように、コードベクトルを探索
する。
コードブック６１０を用いて次式（１９）の重み付け距
離尺度Ｄkを最小化するように、コードベクトルを探索
する。
【０１０８】
【数１４】
【０１０９】高調波振幅コードブック６１０は、上式
（１９）の距離尺度を用いて、予め学習しておく。
（１９）の距離尺度を用いて、予め学習しておく。
【０１１０】量子化回路７００は、次式（２０）の重み
付け尺度を最小化するように、まず音源コードブック７
１０を探索する。
付け尺度を最小化するように、まず音源コードブック７
１０を探索する。
【０１１１】
【数１５】
【０１１２】次に、選択された音源コードベクトルｃck
に対し、次式（２１）の歪みを最小化するように、ゲイ
ンコードブック７２０の探索を行なう。
に対し、次式（２１）の歪みを最小化するように、ゲイ
ンコードブック７２０の探索を行なう。
【０１１３】
【数１６】
【０１１４】
【実施形態５】図５は、本発明の第５の実施形態の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【０１１５】図５を参照して、本実施形態が、図４を参
照して説明した前記第４の実施形態と相違する点は、フ
レーム分割回路１１０の出力を直接入力するピッチ抽出
回路２１０であり、この動作は図２を参照して説明した
前記第２の実施形態におけるピッチ抽出回路と同一とさ
れ、入力信号からピッチ周期Ｔを選択し、ピッチ周波数
ｆ0を求める。
照して説明した前記第４の実施形態と相違する点は、フ
レーム分割回路１１０の出力を直接入力するピッチ抽出
回路２１０であり、この動作は図２を参照して説明した
前記第２の実施形態におけるピッチ抽出回路と同一とさ
れ、入力信号からピッチ周期Ｔを選択し、ピッチ周波数
ｆ0を求める。
【０１１６】
【実施形態６】図６は、本発明の第６の実施形態の構成
を示すブロック図である。図６を参照して、本実施形態
においては、高調波量子化回路６３０は、第２の直交変
換回路１９０の出力である重み係数ω(i)を用いて、次
式（２２）の歪みを最小化するように、極性のみからな
る高調波極性コードベクトルｐk(q)を高調波極性コード
ブック６４０から探索する。
を示すブロック図である。図６を参照して、本実施形態
においては、高調波量子化回路６３０は、第２の直交変
換回路１９０の出力である重み係数ω(i)を用いて、次
式（２２）の歪みを最小化するように、極性のみからな
る高調波極性コードベクトルｐk(q)を高調波極性コード
ブック６４０から探索する。
【０１１７】
【数１７】
【０１１８】上式（２２）において、Ｂは、高調波極性
コードブックのビット数を示す。
コードブックのビット数を示す。
【０１１９】
【実施形態７】図７は、本発明の第７の実施形態の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【０１２０】第１の直交変換回路１５０とピッチ抽出回
路２００の出力を入力とするパルス探索回路８００は、
ピッチ抽出回路２００からピッチ周波数を入力し、ま
ず、ピッチ周波数だけ離れた位置にパルスを繰り返して
たてながら予め定められた個数Ｋのパルス（第１のパル
ス）を計算する。この探索は、第１のパルスの歪みを表
す上式（３）を最小化するように行なう。このときの歪
みをＤ1とする。
路２００の出力を入力とするパルス探索回路８００は、
ピッチ抽出回路２００からピッチ周波数を入力し、ま
ず、ピッチ周波数だけ離れた位置にパルスを繰り返して
たてながら予め定められた個数Ｋのパルス（第１のパル
ス）を計算する。この探索は、第１のパルスの歪みを表
す上式（３）を最小化するように行なう。このときの歪
みをＤ1とする。
【０１２１】次に、ピッチ周波数を用いずに、個数Ｋの
パルス（第２のパルス）を上式（４）を最小化するよう
に求める。このときの歪みをＤ2とする。
パルス（第２のパルス）を上式（４）を最小化するよう
に求める。このときの歪みをＤ2とする。
【０１２２】なお、この説明では、パルスの位置は予め
限定されていないものとしたが、各パルスの候補位置
を、予め定められた個数を限定することにより、パルス
の探索時の演算量を低減化し、位置を表すインデクスの
伝送情報量を低減することができる。
限定されていないものとしたが、各パルスの候補位置
を、予め定められた個数を限定することにより、パルス
の探索時の演算量を低減化し、位置を表すインデクスの
伝送情報量を低減することができる。
【０１２３】一例として、歪みを評価する区間長Ｍ＝4
0，評価区間内のパルスの個数Ｋ＝5とすると、各パルス
の位置は以下の表１のように限定できる。
0，評価区間内のパルスの個数Ｋ＝5とすると、各パルス
の位置は以下の表１のように限定できる。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】このように限定すると各パルスの位置は３
ビットで表すことができ、５パルス全体で15ビットで表
すことができる。すなわち、表１において３ビットで一
行分について８個の要素（その値がパルス位置を示して
いる）を指示し、全体で５行であるため１５ビットで済
む。
ビットで表すことができ、５パルス全体で15ビットで表
すことができる。すなわち、表１において３ビットで一
行分について８個の要素（その値がパルス位置を示して
いる）を指示し、全体で５行であるため１５ビットで済
む。
【０１２６】選択回路８１０は、歪みＤ1とＤ2とを比較
し、小さい方を選択し、選択した方のパルスの位置をパ
ルス量子化回路８２０に出力する。また、選択回路８１
０はパルスの位置を表すインデクスをマルチプレクサ５
００に出力する。
し、小さい方を選択し、選択した方のパルスの位置をパ
ルス量子化回路８２０に出力する。また、選択回路８１
０はパルスの位置を表すインデクスをマルチプレクサ５
００に出力する。
【０１２７】パルス量子化回路８２０は、パルス振幅コ
ードブック８３０を用いて、次式（２３）を最小化する
ように、パルス振幅コードベクトルｃk(q)を探索し、パ
ルス振幅を量子化する。
ードブック８３０を用いて、次式（２３）を最小化する
ように、パルス振幅コードベクトルｃk(q)を探索し、パ
ルス振幅を量子化する。
【０１２８】
【数１８】
【０１２９】上式（２３）において、ｍqはｑ番目のパ
ルスの位置である。
ルスの位置である。
【０１３０】
【実施形態８】図８は、本発明の第８の実施形態の構成
を示すブロック図である。図８を参照して、本実施形態
は、図７を参照して説明した前記第７の実施形態と、ピ
ッチ抽出回路２１０が相違しており、このピッチ抽出回
路２１０は、図２を参照して説明した前記第２の実施形
態におけるピッチ抽出回路２１０と同一の動作を行な
い、入力信号からピッチ周期Ｔを選択しピッチ周波数ｆ
0を求める。
を示すブロック図である。図８を参照して、本実施形態
は、図７を参照して説明した前記第７の実施形態と、ピ
ッチ抽出回路２１０が相違しており、このピッチ抽出回
路２１０は、図２を参照して説明した前記第２の実施形
態におけるピッチ抽出回路２１０と同一の動作を行な
い、入力信号からピッチ周期Ｔを選択しピッチ周波数ｆ
0を求める。
【０１３１】
【実施形態９】図９は、本発明の第９の実施形態の構成
を示すブロック図である。図９を参照して、ピッチ抽出
・判別回路２６０は、図２のピッチ抽出回路２１０と同
一の方法によりピッチ周期Ｔを抽出した後に、有声・無
声判別を行なうものである。
を示すブロック図である。図９を参照して、ピッチ抽出
・判別回路２６０は、図２のピッチ抽出回路２１０と同
一の方法によりピッチ周期Ｔを抽出した後に、有声・無
声判別を行なうものである。
【０１３２】例えば上式（１２）を用いてピッチ抽出し
た場合は、次式（２４）に従いピッチゲインＧを求め
る。
た場合は、次式（２４）に従いピッチゲインＧを求め
る。
【０１３３】 Ｇ＝Ｒ(0)／［Ｒ(0)−Ｒ2（Ｔ）］ …(24)
【０１３４】また、例えば、上式（１３）を用いてピッ
チ抽出した場合は、次式（２５）に従いピッチゲインＧ
を求める。
チ抽出した場合は、次式（２５）に従いピッチゲインＧ
を求める。
【０１３５】 Ｇ＝Ｒ(0)／［Ｒ(0)−Ｒ（Ｔ）］ …(25)
【０１３６】そして、ピッチゲインＧが予め定められた
しきい値を越える場合に有声と判別し、判別情報をパル
ス探索回路８５０、マルチプレクサ５００に出力する。
また、ピッチ周波数をピッチ間隔に変換した値をパルス
探索回路８５０、マルチプレクサ５００に出力する。
しきい値を越える場合に有声と判別し、判別情報をパル
ス探索回路８５０、マルチプレクサ５００に出力する。
また、ピッチ周波数をピッチ間隔に変換した値をパルス
探索回路８５０、マルチプレクサ５００に出力する。
【０１３７】パルス探索回路８５０は、有声・無声の判
判別情報に従い、有声のときは、ピッチ周波数だけパル
スを繰り返しながら、個数Ｋの第１のパルスを上式
（３）に従い探索し、無声部では、ピッチ周波数を用い
ずに、上式（４）を用いて、個数Ｋの第２のパルスを探
索する。
判別情報に従い、有声のときは、ピッチ周波数だけパル
スを繰り返しながら、個数Ｋの第１のパルスを上式
（３）に従い探索し、無声部では、ピッチ周波数を用い
ずに、上式（４）を用いて、個数Ｋの第２のパルスを探
索する。
【０１３８】さらに、パルス探索回路８５０は、パルス
の位置をパルス量子化回路８２０に出力し、パルスの位
置を示すインデクスをマルチプレクサ５００に出力す
る。
の位置をパルス量子化回路８２０に出力し、パルスの位
置を示すインデクスをマルチプレクサ５００に出力す
る。
【０１３９】
【実施形態１０】図１０は、第１０の実施形態を示すブ
ロック図である。図において、パルス量子化回路８４０
は、パルス極性コードブック８５０を探索し、次式（２
６）を最小化するパルス極性コードベクトルｐk(q)を選
択する。
ロック図である。図において、パルス量子化回路８４０
は、パルス極性コードブック８５０を探索し、次式（２
６）を最小化するパルス極性コードベクトルｐk(q)を選
択する。
【０１４０】
【数１９】
【０１４１】
【実施形態１１】図１１は、本発明の第１１の実施形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【０１４２】パルス探索回路９００は、第２の直交変換
回路１９０から係数ω(i)を入力し、それぞれ次式（２
７）、（２８）を最小化するように、第１のパルス及び
第２のパルスの位置を、あらかじめ定められた個数Ｋだ
け計算する。そのときの歪みＤ1ωとＤ2ω、及び第１の
パルス、第２のパルスの位置を選択回路８１０に出力す
る。
回路１９０から係数ω(i)を入力し、それぞれ次式（２
７）、（２８）を最小化するように、第１のパルス及び
第２のパルスの位置を、あらかじめ定められた個数Ｋだ
け計算する。そのときの歪みＤ1ωとＤ2ω、及び第１の
パルス、第２のパルスの位置を選択回路８１０に出力す
る。
【０１４３】ここで、各パルスのとりうる候補位置をあ
らかじめ限定しておくこともできる。
らかじめ限定しておくこともできる。
【０１４４】
【数２０】
【０１４５】パルス量子化回路９１０は、選択回路８１
０で選択されたパルスの位置と、第２の直交変換回路１
９０から出力された係数ω(i)を用いて、次式（２９）
を最小化するように、パルス振幅コードブック９２０を
探索し、パルス振幅コードベクトルｃk(q)を選択する。
０で選択されたパルスの位置と、第２の直交変換回路１
９０から出力された係数ω(i)を用いて、次式（２９）
を最小化するように、パルス振幅コードブック９２０を
探索し、パルス振幅コードベクトルｃk(q)を選択する。
【０１４６】
【数２１】
【０１４７】
【実施形態１２】図１２は、本発明の第１２の実施形態
の構成を示すブロック図である。図１２において、ピッ
チ抽出回路２１０は、図２を参照して説明した前記第２
の実施形態におけるピッチ抽出回路と同様の動作を行な
い、入力信号からピッチ周期Ｔを抽出し、ピッチ周波数
ｆ0に変換して出力する。
の構成を示すブロック図である。図１２において、ピッ
チ抽出回路２１０は、図２を参照して説明した前記第２
の実施形態におけるピッチ抽出回路と同様の動作を行な
い、入力信号からピッチ周期Ｔを抽出し、ピッチ周波数
ｆ0に変換して出力する。
【０１４８】
【実施形態１３】図１３は、本発明の第１３の実施形態
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【０１４９】図１３を参照して、本実施形態において、
パルス探索回路９３０は、ピッチ抽出・判別回路２６０
から、ピッチ周波数と判別情報を入力し、第２の直交変
換回路１９０から係数ω(i)を入力する。判別情報が有
声のときは、次式（３０）に従い第１のパルスを探索す
る。
パルス探索回路９３０は、ピッチ抽出・判別回路２６０
から、ピッチ周波数と判別情報を入力し、第２の直交変
換回路１９０から係数ω(i)を入力する。判別情報が有
声のときは、次式（３０）に従い第１のパルスを探索す
る。
【０１５０】
【数２２】
【０１５１】一方、判別情報が無声のときは、次式（３
１）に従い第２のパルスを探索する。
１）に従い第２のパルスを探索する。
【０１５２】
【数２３】
【０１５３】
【実施形態１４】図１４は、本発明の第１４の実施形態
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【０１５４】図１４を参照して、本実施形態において
は、パルス量子化回路９５０は、第２の直交変換回路１
９０から係数ω(i)を入力し、パルス極性コードブック
９６０を用いて次式（３２）を最小するように、パルス
極性コードベクトルを探索する。
は、パルス量子化回路９５０は、第２の直交変換回路１
９０から係数ω(i)を入力し、パルス極性コードブック
９６０を用いて次式（３２）を最小するように、パルス
極性コードベクトルを探索する。
【０１５５】
【数２４】
【０１５６】上記実施形態では、高調波位置の探索、高
調波位置の量子化、パルスの探索、パルスの量子化にお
いて、ＤＣＴ変換と同一の長さのＮ点について処理を施
したが、細分化した長さのＭ点（Ｍ≦Ｎ）毎にこれらの
処理を施してもよい。この方が演算量は低減化される。
調波位置の量子化、パルスの探索、パルスの量子化にお
いて、ＤＣＴ変換と同一の長さのＮ点について処理を施
したが、細分化した長さのＭ点（Ｍ≦Ｎ）毎にこれらの
処理を施してもよい。この方が演算量は低減化される。
【０１５７】直交変換としては、ＤＣＴ変換以外に、他
の周知な変換、例えばＭＤＣＴ（Ｍodified ＤＣＴ）変
換等を用いることもできる。
の周知な変換、例えばＭＤＣＴ（Ｍodified ＤＣＴ）変
換等を用いることもできる。
【０１５８】高調波量子化回路、パルス量子化回路、量
子化回路における量子化ビット数は一定としたが、量子
化も細分化したＭ点毎に行なう場合、信号の周波数軸上
のパワに応じて、量子化ビット配分を適応的に割り当て
ることもできる。
子化回路における量子化ビット数は一定としたが、量子
化も細分化したＭ点毎に行なう場合、信号の周波数軸上
のパワに応じて、量子化ビット配分を適応的に割り当て
ることもできる。
【０１５９】適応ビット配分の方法としては、量子化し
てスペクトルパラメータを直交変換しパワスペクトルを
求め、細分化した区間毎のパワの相対比から配分する方
法が知られており、例えば前記文献３等を参照できる。
てスペクトルパラメータを直交変換しパワスペクトルを
求め、細分化した区間毎のパワの相対比から配分する方
法が知られており、例えば前記文献３等を参照できる。
【０１６０】量子化回路には、多段ベクトル量子化を使
用することでさらに演算量を低減化できる。
用することでさらに演算量を低減化できる。
【０１６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号もしくはこれに由来した信号の直交変換に対し
て、高調波位置をあらかじめ推定して高調波振幅を量子
化するか、高調波振幅をパルスで表してパルス振幅を量
子化し、これを前記直交変換から除いた成分を量子化す
る構成としたことにより、直交変換係数のハーモニクス
成分を良好に表すことが可能である。
入力信号もしくはこれに由来した信号の直交変換に対し
て、高調波位置をあらかじめ推定して高調波振幅を量子
化するか、高調波振幅をパルスで表してパルス振幅を量
子化し、これを前記直交変換から除いた成分を量子化す
る構成としたことにより、直交変換係数のハーモニクス
成分を良好に表すことが可能である。
【０１６２】また、本発明によれば、音質的に重要なハ
ーモニクス成分を除いた成分を量子化しているので、量
子化のビット数を低減化することが可能とされ、ビット
レートを低減化しても、従来方式と比べ、良好な音質を
提供することができる。
ーモニクス成分を除いた成分を量子化しているので、量
子化のビット数を低減化することが可能とされ、ビット
レートを低減化しても、従来方式と比べ、良好な音質を
提供することができる。
【０１６３】さらに、本発明によれば、量子化をハーモ
ニクス成分とそれ以外の量子化に分解することで、各々
の量子化ビット数を比較的少ない値にすることが可能と
なり、このため演算量を比較的少ない値に抑えることが
できる。
ニクス成分とそれ以外の量子化に分解することで、各々
の量子化ビット数を比較的少ない値にすることが可能と
なり、このため演算量を比較的少ない値に抑えることが
できる。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明の第６の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の第７の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明の第８の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図９】本発明の第９の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図１０】本発明の第１０の実施形態の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の第１１の実施形態の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の第１２の実施形態の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１３】本発明の第１３の実施形態の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１４】本発明の第１４の実施形態の構成を示す図で
ある。
ある。
１１０ フレーム分割回路 １２０ 逆フィルタ回路 １５０ 第１の直交変換回路 １６０ スペクトルパラメータ計算回路 １７０ スペクトルパラメータ量子化回路 １８０ インパルス応答回路 １９０ 第２の直交変換回路 ２００，２１０ ピッチ抽出回路 ２５０ 高調波推定回路 ２６０ ピッチ抽出・判別回路 ３００，３２０，６００，６３０ 高調波量子化回路 ３１０，６１０ 高調波振幅コードブック ３３０，６４０ 高調波極性コードブック ３５０ 減算器 ４００ 量子化回路 ４５０，７１０ 音源コードブック ４６０，７２０ ゲインコードブック ５００ マルチプレクサ ８００，８５０，９００，９３０ パルス探索回路 ８１０ 選択回路 ８２０，８４０，９１０，９５０ パルス量子化回路 ８３０，９２０ パルス振幅コードブック ８５０，９６０ パルス極性コードブック
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03M 7/30 G10L 7/04 G10L 9/16 G10L 9/18 H03M 1/12
Claims (16)
- 【請求項１】入力した信号又は該信号に由来する信号を
直交変換する第１の直交変換回路と、 前記第１の直交変換回路からの出力係数を用いてピッチ
周波数を抽出するピッチ抽出回路と、 前記ピッチ周波数を用いて前記出力係数上における高調
波位置を推定する高調波推定回路と、 推定された前記高調波位置における前記出力係数を少な
くとも１つ以上まとめて量子化する高調波量子化回路
と、 前記第１の直交変換回路の出力係数から前記高調波量子
化回路からの出力を除いた結果を量子化する量子化回路
と、 を含むことを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項２】前記ピッチ抽出回路が、前記第１の直交変
換回路からの前記出力係数に代わって、前記入力した信
号又は該信号に由来した信号から求めた相関関数を用い
てピッチ周波数を求めることを特徴とする請求項１記載
の信号符号化装置。 - 【請求項３】前記高調波量子化回路が、推定された高調
波位置における前記出力係数の極性を少なくとも１つ以
上まとめて量子化することを特徴とする請求項１記載の
信号符号化装置。 - 【請求項４】入力した信号又は該信号に由来する信号を
直交変換する第１の直交変換回路と、 前記信号からスペクトルパラメータを求めて量子化する
スペクトルパラメータ量子化回路と、 前記量子化したスペクトルパラメータから聴感重み付け
フィルタのインパルス応答を求めるインパルス応答計算
回路と、 前記インパルス応答又は前記インパルス応答に由来する
信号を直交変換する第２の直交変換回路と、 前記第１の直交変換回路からの出力係数を用いてピッチ
周波数を抽出するピッチ抽出回路と、 前記ピッチ周波数を用いて前記出力係数上における高調
波位置を推定する高調波推定回路と、 推定された高調波位置における前記第１の直交変換回路
からの前記出力係数を少なくとも１つ以上まとめ前記第
２の直交変換回路からの出力係数を用いて量子化する高
調波量子化回路と、 前記第１の直交変換回路からの前記出力係数から前記高
調波量子化回路の出力を除いた結果を前記第２の直交変
換回路の出力係数を用いて量子化する量子化回路と、 を含むことを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項５】前記ピッチ抽出回路が、前記第１の直交変
換回路からの前記出力係数に代わって、前記入力した信
号又は該信号に由来した信号から求めた相関関数を用い
てピッチ周波数を求めることを特徴とする請求項４記載
の信号符号化装置。 - 【請求項６】前記高調波量子化回路が、推定された高調
波位置における前記出力係数の極性を少なくとも１つ以
上まとめて量子化することを特徴とする請求項４記載の
信号符号化装置。 - 【請求項７】入力した信号もしくは該信号に由来する信
号を直交変換する第１の直交変換回路と、 前記第１の直交変換回路の出力係数を用いてピッチ周波
数を抽出するピッチ抽出回路と、 前記ピッチ周波数を用いてパルスを繰り返しながら第１
のパルスを探索すると共に、前記ピッチ周波数を用いず
に第２のパルスを探索するパルス探索回路と、 前記第１のパルスと第２のパルスのうち前記第１の直交
変換回路からの出力係数を良好に表すものを選択する選
択回路と、 前記パルスの振幅を少なくとも１つ以上まとめて量子化
するパルス量子化回路と、 前記第１の直交変換回路からの出力係数から前記パルス
量子化回路の出力を除いた結果を量子化する量子化回路
と、 を含むことを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項８】前記ピッチ抽出回路が、前記第１の直交変
換回路からの前記出力係数に代わって、前記入力した信
号又は該信号に由来した信号から求めた相関関数を用い
てピッチ周波数を求めることを特徴とする請求項７記載
の信号符号化装置。 - 【請求項９】前記ピッチ抽出回路が、ピッチを抽出した
際に入力信号の有声無声判別を行ない判別情報を出力
し、 前記パルス探索回路において、前記判別情報に応じて前
記第１のパルスと第２のパルスを切替えて探索すること
を特徴とする請求項８記載の信号符号化装置。 - 【請求項１０】前記パルス量子化回路が、パルスの極性
を少なくとも１つ以上まとめて量子化することを特徴と
する請求項７記載の信号符号化装置。 - 【請求項１１】入力した信号又は前記信号に由来する信
号を直交変換する第１の直交変換回路と、 前記信号からスペクトルパラメータを求めて量子化する
スペクトルパラメータ量子化回路と、 前記量子化したスペクトルパラメータから聴感重み付け
フィルタのインパルス応答を求めるインパルス応答計算
回路と、 前記インパルス応答又は前記インパルス応答に由来する
信号を直交変換する第２の直交変換回路と、 前記第１の直交変換回路の出力係数を用いてピッチ周波
数を抽出するピッチ抽出回路と、 前記ピッチ周波数を用いてパルスを繰り返しながら第１
のパルスを探索しさらに前記ピッチ周波数を用いずに第
２のパルスを探索するパルス探索回路と、 前記第１のパルスと第２のパルスの内で第１の直交変換
回路の出力係数を良好に表すものを選択する選択回路
と、 前記パルスの振幅を少なくとも１つ以上まとめて量子化
する高調波量子化回路と、 前記第１の直交変換回路の出力係数から前記高調波量子
化回路の出力を除いた結果を第２の直交変換回路の出力
係数を用いて量子化する量子化回路と、 を含むことを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項１２】前記ピッチ抽出回路が、前記第１の直交
変換回路からの前記出力係数に変わって、前記入力した
信号もしくは該入力信号に由来する信号から求めた相関
関数を用いてピッチ周波数を求めることを特徴とする請
求項１１記載の信号符号化装置。 - 【請求項１３】前記ピッチ抽出回路が、ピッチを抽出し
た際に入力信号の有声無声判別を行ない判別情報を出力
し、 前記パルス探索回路において、前記判別情報に応じて第
１のパルスと第２のパルスを切替えて探索することを特
徴とする請求項１２記載の信号符号化装置。 - 【請求項１４】前記高調波量子化回路が、パルスの極性
を少なくとも１つ以上まとめて量子化することを特徴と
する請求項１１記載の信号符号化装置。 - 【請求項１５】(a)入力信号を直交変換して得られる出
力係数を用いてピッチ周波数を抽出し、 (b)抽出されたピッチ周波数を用いて前記変換係数上の
高調波位置を推定し、 (c)前記入力信号の前記直交変換による出力係数と、前
記高調波位置での前記出力係数を少なくとも１つ以上を
まとめて量子化した結果と、の差分を求め、 (d)上記差分を量子化する、 ことを特徴とする信号の符号化方法。 - 【請求項１６】(a)入力信号を直交変換して得られる出
力係数からピッチ周波数を抽出し、 (b)抽出されたピッチ周波数を用いてパルスを繰り返し
てたてながら予め定められた個数のパルスを求めて第１
の歪みを計算し、 (c)前記ピッチ周波数を用いずにパルスをたてて第２の
歪みを求め、 (d)前記第１の歪みと前記第２の歪みを比較し小さい方
のパルス列を選択し、 (e)前記パルスの振幅を少なくとも１つ以上まとめて量
子化し、 (f)前記入力信号を直交変換して得られた前記出力係数
から前記パルスを量子化した結果を差分した結果を量子
化する、 ことを特徴とする信号の符号化方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7350138A JP2778567B2 (ja) | 1995-12-23 | 1995-12-23 | 信号符号化装置及び方法 |
| CA002193577A CA2193577C (en) | 1995-12-23 | 1996-12-20 | Coding of a speech or music signal with quantization of harmonics components specifically and then residue components |
| US08/773,523 US5806024A (en) | 1995-12-23 | 1996-12-23 | Coding of a speech or music signal with quantization of harmonics components specifically and then residue components |
| DE69620560T DE69620560T2 (de) | 1995-12-23 | 1996-12-23 | Kodierverfahren eines Sprach- oder Musiksignals mittels Quantisierung harmonischer Komponenten sowie im Anschluss daran Quantisierung der Residuen |
| EP96120797A EP0780831B1 (en) | 1995-12-23 | 1996-12-23 | Coding of a speech or music signal with quantization of harmonics components specifically and then of residue components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7350138A JP2778567B2 (ja) | 1995-12-23 | 1995-12-23 | 信号符号化装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181611A JPH09181611A (ja) | 1997-07-11 |
| JP2778567B2 true JP2778567B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=18408488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7350138A Expired - Fee Related JP2778567B2 (ja) | 1995-12-23 | 1995-12-23 | 信号符号化装置及び方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5806024A (ja) |
| EP (1) | EP0780831B1 (ja) |
| JP (1) | JP2778567B2 (ja) |
| CA (1) | CA2193577C (ja) |
| DE (1) | DE69620560T2 (ja) |
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