JP3111459B2 - 音声データの高能率符号化方法 - Google Patents
音声データの高能率符号化方法Info
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- JP3111459B2 JP3111459B2 JP02149791A JP14979190A JP3111459B2 JP 3111459 B2 JP3111459 B2 JP 3111459B2 JP 02149791 A JP02149791 A JP 02149791A JP 14979190 A JP14979190 A JP 14979190A JP 3111459 B2 JP3111459 B2 JP 3111459B2
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- circuit
- pitch
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力音声データの圧縮符号化を行う音声デ
ータの高能率符号化方法に関するものである。
ータの高能率符号化方法に関するものである。
本発明は、音声データを直交変換して得られる係数デ
ータを、音声データのスペクトルエンベロープ情報及び
係数データの低域成分でのピッチ情報に基づいて量子化
することで、効率的で量子化誤差が少なく良好な復号音
を得ることができる音声データの高能率符号化方法を提
供するものである。
ータを、音声データのスペクトルエンベロープ情報及び
係数データの低域成分でのピッチ情報に基づいて量子化
することで、効率的で量子化誤差が少なく良好な復号音
を得ることができる音声データの高能率符号化方法を提
供するものである。
従来より、入力音声データ等を高能率符号化する手法
として、例えば、入力音声データをブロック化して得ら
れた各ブロック毎に、離散的フーリエ変換（DFT），離
散的余弦変換（DCT）等の直交変換を施し、該直交変換
によって得られた係数データ（DFT係数,DCT係数等）
を、例えば上記入力音声データの性質に応じて適応的に
量子化するいわゆる適応変換符号化（ATC）がある。
として、例えば、入力音声データをブロック化して得ら
れた各ブロック毎に、離散的フーリエ変換（DFT），離
散的余弦変換（DCT）等の直交変換を施し、該直交変換
によって得られた係数データ（DFT係数,DCT係数等）
を、例えば上記入力音声データの性質に応じて適応的に
量子化するいわゆる適応変換符号化（ATC）がある。
この適応変換符号化において、上記入力音声データの
性質を表すパラメータとしては、例えば当該音声データ
のスペクトルエンベロープ情報，ピッチ情報等が挙げら
れる。
性質を表すパラメータとしては、例えば当該音声データ
のスペクトルエンベロープ情報，ピッチ情報等が挙げら
れる。
ここで、第６図に、上記スペクトルエンベロープ情報
及びピッチ情報を用いて適応的な量子化を行う従来の音
声データの高能率符号化装置の概略構成を示す。
及びピッチ情報を用いて適応的な量子化を行う従来の音
声データの高能率符号化装置の概略構成を示す。
この第６図において、入力端子１には、音声信号波形
が所定のサンプリング周波数でサンプリングされた音声
データが供給されている。該音声データはバッファメモ
リ２に送られる。該バッファメモリ２は、上記音声デー
タを所定時間毎に切り出してブロックを形成するための
ものである。該ブロック毎の音声データは、例えば離散
的余弦変換（DCT）による直交変換処理を行うDCT回路３
に送られ、当該DCT回路３で上記ブロック毎のDCT係数デ
ータに変換される。当該DCT係数データは、DCT係数量子
化回路４に送られる。該DCT係数量子化回路４は、後述
する割当て・ステップ算出回路18から供給される適応的
な量子化割当てビット数及び量子化ステップサイズの情
報に基づいて、上記DCT係数データの量子化を行うもの
である。当該DCT係数量子化回路４で量子化されたデー
タは、更に、DCT係数符号化回路５で符号化された後、
マルチプレクサ６を介して出力端子７から符号化データ
として出力される。
が所定のサンプリング周波数でサンプリングされた音声
データが供給されている。該音声データはバッファメモ
リ２に送られる。該バッファメモリ２は、上記音声デー
タを所定時間毎に切り出してブロックを形成するための
ものである。該ブロック毎の音声データは、例えば離散
的余弦変換（DCT）による直交変換処理を行うDCT回路３
に送られ、当該DCT回路３で上記ブロック毎のDCT係数デ
ータに変換される。当該DCT係数データは、DCT係数量子
化回路４に送られる。該DCT係数量子化回路４は、後述
する割当て・ステップ算出回路18から供給される適応的
な量子化割当てビット数及び量子化ステップサイズの情
報に基づいて、上記DCT係数データの量子化を行うもの
である。当該DCT係数量子化回路４で量子化されたデー
タは、更に、DCT係数符号化回路５で符号化された後、
マルチプレクサ６を介して出力端子７から符号化データ
として出力される。
ここで、上記割当て・ステップ算出回路18からの上記
量子化の割当てビット数，ステップサイズの情報は、上
記DCT係数データに基づいて形成されている。すなわ
ち、この適応的な割当てビット数及びステップサイズの
情報を得るため、上記DCT回路３の出力（DCT係数デー
タ）は、２乗演算回路８以降の回路にも送られている。
上記２乗演算回路８では、上記DCT係数データが各々２
乗される。この２乗データは、供給された全ての周波数
帯域のデータの逆高速フーリエ変換（IFFT）処理を行う
全IFFT回路９に送られる。当該全IFFT回路９の出力は、
予測係数演算回路10に送られる。当該予測係数演算回路
10は、上記全IFFT回路９の出力からいわゆるダービンの
アルゴリズムを用いて予測係数（アルファパラメータ）
を求めるものである。当該予測係数は予測係数量子化回
路12に送られて量子化された後、高速フーリエ変換（FF
T）回路14によってFFT処理が施される。このFFT回路14
の出力は、逆数演算回路15に送られて逆数がとられる。
該逆数演算回路15の出力が、第７図に示すような構造の
上記DCT係数のスペクトルエンベロープ情報（包絡情
報）となる。該スペクトルエンベロープ情報は、乗算回
路17に伝送される。
量子化の割当てビット数，ステップサイズの情報は、上
記DCT係数データに基づいて形成されている。すなわ
ち、この適応的な割当てビット数及びステップサイズの
情報を得るため、上記DCT回路３の出力（DCT係数デー
タ）は、２乗演算回路８以降の回路にも送られている。
上記２乗演算回路８では、上記DCT係数データが各々２
乗される。この２乗データは、供給された全ての周波数
帯域のデータの逆高速フーリエ変換（IFFT）処理を行う
全IFFT回路９に送られる。当該全IFFT回路９の出力は、
予測係数演算回路10に送られる。当該予測係数演算回路
10は、上記全IFFT回路９の出力からいわゆるダービンの
アルゴリズムを用いて予測係数（アルファパラメータ）
を求めるものである。当該予測係数は予測係数量子化回
路12に送られて量子化された後、高速フーリエ変換（FF
T）回路14によってFFT処理が施される。このFFT回路14
の出力は、逆数演算回路15に送られて逆数がとられる。
該逆数演算回路15の出力が、第７図に示すような構造の
上記DCT係数のスペクトルエンベロープ情報（包絡情
報）となる。該スペクトルエンベロープ情報は、乗算回
路17に伝送される。
更に、上記全IFFT回路９の出力は、ピッチ演算回路11
にも伝送される。このピッチ演算回路11では、上記全IF
FT回路９の出力からピッチ周期とピッチゲインのピッチ
成分が求められる。これらピッチ成分は、ピッチ成分量
子化回路13で量子化された後、周波数パターン生成回路
16に送られる。該周波数パターン生成回路16からは、第
８図に示すような構造の上記量子化されたピッチ成分に
基づいた上記DCT係数データの周波数パターンすなわち
周期的微細構造の情報（ピッチ情報）が出力される。該
ピッチ情報が上記乗算回路17に送られる。
にも伝送される。このピッチ演算回路11では、上記全IF
FT回路９の出力からピッチ周期とピッチゲインのピッチ
成分が求められる。これらピッチ成分は、ピッチ成分量
子化回路13で量子化された後、周波数パターン生成回路
16に送られる。該周波数パターン生成回路16からは、第
８図に示すような構造の上記量子化されたピッチ成分に
基づいた上記DCT係数データの周波数パターンすなわち
周期的微細構造の情報（ピッチ情報）が出力される。該
ピッチ情報が上記乗算回路17に送られる。
したがって、この乗算回路17では、上記ピッチ情報と
上述のスペクトルエンベロープ情報とが乗算されること
で、第９図中実線で示すような構造の結合パターンが得
られる。当該乗算回路17の出力が割当て・ステップ算出
回路18に送られる。この割当て・ステップ算出回路18で
は、当該ピッチ情報及びスペクトルエンベロープ情報の
結合パターンに基づいて、上記DCT係数量子化回路４で
の量子化ビット割当て数と量子化ステップサイズとの情
報が決定され、この割当てビット数とステップサイズと
を示す情報が上記DCT係数量子化回路４に送られる。こ
れにより、上記DCT係数量子化回路４では、これら割当
てビット数とステップサイズの情報に基づいた適応的な
量子化が行われることになる。
上述のスペクトルエンベロープ情報とが乗算されること
で、第９図中実線で示すような構造の結合パターンが得
られる。当該乗算回路17の出力が割当て・ステップ算出
回路18に送られる。この割当て・ステップ算出回路18で
は、当該ピッチ情報及びスペクトルエンベロープ情報の
結合パターンに基づいて、上記DCT係数量子化回路４で
の量子化ビット割当て数と量子化ステップサイズとの情
報が決定され、この割当てビット数とステップサイズと
を示す情報が上記DCT係数量子化回路４に送られる。こ
れにより、上記DCT係数量子化回路４では、これら割当
てビット数とステップサイズの情報に基づいた適応的な
量子化が行われることになる。
また、上記ピッチ成分量子化回路13からの量子化され
たピッチ成分と、上記予測係数量子化回路12からの量子
化された予測係数とは、補助情報符号化回路19によって
符号化され、補助情報（サイドインフォメーション）と
して上記マルチプレクサ６を介して、上記符号化データ
と共に出力端子７から出力される。
たピッチ成分と、上記予測係数量子化回路12からの量子
化された予測係数とは、補助情報符号化回路19によって
符号化され、補助情報（サイドインフォメーション）と
して上記マルチプレクサ６を介して、上記符号化データ
と共に出力端子７から出力される。
第10図に上記符号化データを復号化する従来の復号化
装置の概略構成を示す。
装置の概略構成を示す。
この第10図において、入力端子31を介した上記符号化
データと補助情報は、デマルチプレクサ32によって符号
化データと補助情報とに分けられる。上記符号化データ
は、DCT復号化回路33によって復号化された後に、DCT係
数逆量子化回路34に送られる。このDCT係数逆量子化回
路34は、後述する割当て・ステップ算出回路45から供給
される逆量子化の適応的な割当てビット数及びステップ
サイズの情報に基づいて上記DCT復号化回路34の出力デ
ータを逆量子化するものである。このDCT係数逆量子化
回路45の出力は、上記離散的余弦変換の逆変換を行うID
CT回路35によって音声データに変換された後、バッファ
メモリ36からシリアルの音声データとして出力される。
この音声データが復号音声データとして出力端子37から
出力されるようになる。
データと補助情報は、デマルチプレクサ32によって符号
化データと補助情報とに分けられる。上記符号化データ
は、DCT復号化回路33によって復号化された後に、DCT係
数逆量子化回路34に送られる。このDCT係数逆量子化回
路34は、後述する割当て・ステップ算出回路45から供給
される逆量子化の適応的な割当てビット数及びステップ
サイズの情報に基づいて上記DCT復号化回路34の出力デ
ータを逆量子化するものである。このDCT係数逆量子化
回路45の出力は、上記離散的余弦変換の逆変換を行うID
CT回路35によって音声データに変換された後、バッファ
メモリ36からシリアルの音声データとして出力される。
この音声データが復号音声データとして出力端子37から
出力されるようになる。
ここで、上記割当て・ステップ算出回路45からの出力
情報は、上記補助情報に基づいて形成されている。すな
わち、上記デマルチプレクサ32からの補助情報は、補助
情報復号化回路38で復号化されると共に、前述した量子
化された予測係数と量子化されたピッチ成分とに分けら
れて出力される。上記量子化されたピッチ成分は、ピッ
チ成分逆量子化回路42で逆量子化された後、周波数パタ
ーン生成回路43によって上記ピッチ情報に変換される。
このピッチ情報は乗算回路44に送られる。また、上記量
子化された予測係数は、予測係数逆量子化回路39によっ
て逆量子化された後、FFT回路40で高速フーリエ変換さ
れ、更に逆数演算回路41に送られる。該逆数演算回路41
で上記FFT回路40の出力の逆数が取られることで上記ス
ペクトルエンベロープ情報とされ、このスペクトルエン
ベロープ情報が上記乗算回路44に送られる。
情報は、上記補助情報に基づいて形成されている。すな
わち、上記デマルチプレクサ32からの補助情報は、補助
情報復号化回路38で復号化されると共に、前述した量子
化された予測係数と量子化されたピッチ成分とに分けら
れて出力される。上記量子化されたピッチ成分は、ピッ
チ成分逆量子化回路42で逆量子化された後、周波数パタ
ーン生成回路43によって上記ピッチ情報に変換される。
このピッチ情報は乗算回路44に送られる。また、上記量
子化された予測係数は、予測係数逆量子化回路39によっ
て逆量子化された後、FFT回路40で高速フーリエ変換さ
れ、更に逆数演算回路41に送られる。該逆数演算回路41
で上記FFT回路40の出力の逆数が取られることで上記ス
ペクトルエンベロープ情報とされ、このスペクトルエン
ベロープ情報が上記乗算回路44に送られる。
したがって、上記割当て・ステップ算出回路45は、こ
れらピッチ情報とスペクトルエンベロープ情報が上記乗
算回路44で乗算されて得られる結合パターンに基づい
て、上記DCT係数逆量子化回路34での割当てビット数と
ステップサイズの情報を生成して出力するようになって
いる。
れらピッチ情報とスペクトルエンベロープ情報が上記乗
算回路44で乗算されて得られる結合パターンに基づい
て、上記DCT係数逆量子化回路34での割当てビット数と
ステップサイズの情報を生成して出力するようになって
いる。
ここで、第６図に示した従来の符号化装置でのDCT係
数データの量子化は、上述したように、第９図中実線で
示すピッチ構造とスペクトルエンベロープ構造の結合パ
ターンに基づいて上記DCT係数データを正規化した後に
成されるようになっている。
数データの量子化は、上述したように、第９図中実線で
示すピッチ構造とスペクトルエンベロープ構造の結合パ
ターンに基づいて上記DCT係数データを正規化した後に
成されるようになっている。
ところで、言葉等の音声のピッチ構造は、通常3kHz〜
4kHz以上では明確に現れない。しかし、上述した第６図
の従来の符号化装置では、音声データの符号化を行う際
に、全ての周波数帯域でピッチ構造（第８図）を求めて
いるので効率的とは言えない。
4kHz以上では明確に現れない。しかし、上述した第６図
の従来の符号化装置では、音声データの符号化を行う際
に、全ての周波数帯域でピッチ構造（第８図）を求めて
いるので効率的とは言えない。
そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案さ
れたものであり、音声の実際のピッチ構造に適合した量
子化処理を行うことで効率的な符号化ができ、更にこの
符号化された音声データを復号すると、良好な復元音が
得られるようになる音声データの高能率符号化方法を提
供することを目的とするものである。
れたものであり、音声の実際のピッチ構造に適合した量
子化処理を行うことで効率的な符号化ができ、更にこの
符号化された音声データを復号すると、良好な復元音が
得られるようになる音声データの高能率符号化方法を提
供することを目的とするものである。
本発明の音声データの高能率符号化装置は、上述の目
的を達成するために提案されたものであり、入力音声デ
ータを直交変換して得られる係数データを上記入力音声
データのスペクトルエンベロープ情報及びピッチ情報に
基づいて量子化して伝送する音声データの高能率符号化
方法において、上記係数データの低域成分に基づいてピ
ッチ成分を得る工程と、このピッチ成分に基づく周期的
微細構造の情報であるピッチ情報を上記スペクトルエン
ベロープ情報の低域成分に対して乗算することにより結
合パターンを得る工程と、得られた結合パターンに基づ
いて、上記係数データを適応的に量子化する工程とを有
することを特徴としている。
的を達成するために提案されたものであり、入力音声デ
ータを直交変換して得られる係数データを上記入力音声
データのスペクトルエンベロープ情報及びピッチ情報に
基づいて量子化して伝送する音声データの高能率符号化
方法において、上記係数データの低域成分に基づいてピ
ッチ成分を得る工程と、このピッチ成分に基づく周期的
微細構造の情報であるピッチ情報を上記スペクトルエン
ベロープ情報の低域成分に対して乗算することにより結
合パターンを得る工程と、得られた結合パターンに基づ
いて、上記係数データを適応的に量子化する工程とを有
することを特徴としている。
本発明によれば、ピッチ構造が明確に現れない高域
で、ピッチ構造を求めるための演算を行わないようにし
ているため、演算量を減らすことができると共に量子化
誤差も減らすことができる。
で、ピッチ構造を求めるための演算を行わないようにし
ているため、演算量を減らすことができると共に量子化
誤差も減らすことができる。
以下、本発明を適用した実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
第１図に本発明の実施例となる音声データの高能率符
号化方法が適用された高能率符号化装置の概略構成のブ
ロック回路図を示す。
号化方法が適用された高能率符号化装置の概略構成のブ
ロック回路図を示す。
この第１図に示す本実施例装置は、入力端子１を介し
て供給される入力音声データを例えば離散的余弦変換
（DCT）処理を行うDCT回路３によって直交変換して得ら
れるDCT係数データを、上記入力音声データのスペクト
ルエンベロープ情報及びピッチ情報に基づいてDCT係数
量子化回路４によって量子化して伝送する音声データの
高能率符号化装置であって、上記ピッチ情報は、上記DC
T係数データの低域成分（例えば4kHz以下或いは0.3kHz
〜3.2kHzの周波数成分）のみを逆高速フーリエ変換（IF
FT）する低域IFFT回路20から得られるデータに基づいて
得るようにしたものである。なお、この第１図におい
て、前述の第６図と同様の構成には同じ指示符号を付し
ている。
て供給される入力音声データを例えば離散的余弦変換
（DCT）処理を行うDCT回路３によって直交変換して得ら
れるDCT係数データを、上記入力音声データのスペクト
ルエンベロープ情報及びピッチ情報に基づいてDCT係数
量子化回路４によって量子化して伝送する音声データの
高能率符号化装置であって、上記ピッチ情報は、上記DC
T係数データの低域成分（例えば4kHz以下或いは0.3kHz
〜3.2kHzの周波数成分）のみを逆高速フーリエ変換（IF
FT）する低域IFFT回路20から得られるデータに基づいて
得るようにしたものである。なお、この第１図におい
て、前述の第６図と同様の構成には同じ指示符号を付し
ている。
すなわち、第１図の本実施例装置は、前述の第６図に
示した従来の符号化装置と同様に、DCT係数データを適
応的な量子化ビット数及び量子化ステップサイズで量子
化するものであって、スペクトルエンベロープ情報につ
いては第６図と同様に求めているのに対し、ピッチ情報
については、音声のデータが通常3kHz〜4kHz以上にピッ
チ構造（周期的微細構造）の現れにくいものであること
を考慮して、例えば4kHz以下のDCT係数データのみから
求めるようにしている。本実施例装置では、このような
ことを行うため、予測係数演算回路10へ供給されるデー
タについては全逆高速フーリエ変換（IFFT）回路９の出
力をそのまま送るようにしているのに対し、ピッチ演算
回路11へ供給されるデータについては、上記低域IFFT回
路20によって２乗演算回路８の出力の低域（本実施例で
は4kHz以下）のみが逆高速フーリエ変換されたデータを
送るようにしている。
示した従来の符号化装置と同様に、DCT係数データを適
応的な量子化ビット数及び量子化ステップサイズで量子
化するものであって、スペクトルエンベロープ情報につ
いては第６図と同様に求めているのに対し、ピッチ情報
については、音声のデータが通常3kHz〜4kHz以上にピッ
チ構造（周期的微細構造）の現れにくいものであること
を考慮して、例えば4kHz以下のDCT係数データのみから
求めるようにしている。本実施例装置では、このような
ことを行うため、予測係数演算回路10へ供給されるデー
タについては全逆高速フーリエ変換（IFFT）回路９の出
力をそのまま送るようにしているのに対し、ピッチ演算
回路11へ供給されるデータについては、上記低域IFFT回
路20によって２乗演算回路８の出力の低域（本実施例で
は4kHz以下）のみが逆高速フーリエ変換されたデータを
送るようにしている。
ここで、第１図の実施例装置においては、入力端子１
に供給される音声データは、音声信号波形が例えば8kHz
でサンプリングされたものとなっている。また、バッフ
ァメモリ２は、当該音声データを所定の窓で切り出して
例えば256サンプルで１ブロックを形成する。なお、こ
のように１ブロックのサンプル数（ポイント数）が256
サンプル必要なのは、後の離散的余弦変換処理により得
られるDCT係数データから周期的微細構造（ピッチ情
報）を得るために必要であるからであり、この256サン
プル以下では該周期的微細構造を得ることが難しい。更
に、後述する復号化装置で行われるブロック毎の接続の
際に良好な接続を行うため、上記１ブロックは、第２図
に示すように隣合うブロックBn-1,Bn,Bn+1の間で８サン
プル分だけオーバーラップするようになされている。
に供給される音声データは、音声信号波形が例えば8kHz
でサンプリングされたものとなっている。また、バッフ
ァメモリ２は、当該音声データを所定の窓で切り出して
例えば256サンプルで１ブロックを形成する。なお、こ
のように１ブロックのサンプル数（ポイント数）が256
サンプル必要なのは、後の離散的余弦変換処理により得
られるDCT係数データから周期的微細構造（ピッチ情
報）を得るために必要であるからであり、この256サン
プル以下では該周期的微細構造を得ることが難しい。更
に、後述する復号化装置で行われるブロック毎の接続の
際に良好な接続を行うため、上記１ブロックは、第２図
に示すように隣合うブロックBn-1,Bn,Bn+1の間で８サン
プル分だけオーバーラップするようになされている。
DCT回路３からのDCT係数データは、DCT係数量子化回
路４に送られると共に、２乗演算回路８以降の回路にも
送られ、当該２乗演算回路８でDCT係数データが各々２
乗されて出力される。この２乗演算回路８を介したデー
タは、全てのDCT係数データを逆高速フーリエ変換（IFF
T）する全IFFT回路９と、上述したように例えば4kHz以
下の低域のDCT係数データのみを逆高速フーリエ変換す
る上記低域IFFT回路20とにそれぞれ送られる。
路４に送られると共に、２乗演算回路８以降の回路にも
送られ、当該２乗演算回路８でDCT係数データが各々２
乗されて出力される。この２乗演算回路８を介したデー
タは、全てのDCT係数データを逆高速フーリエ変換（IFF
T）する全IFFT回路９と、上述したように例えば4kHz以
下の低域のDCT係数データのみを逆高速フーリエ変換す
る上記低域IFFT回路20とにそれぞれ送られる。
上記全IFFT回路９では、上記DCT係数データを逆高速
フーリエ変換することで入力音声データの擬似的な自己
相関係数が求められる。該全IFFT回路９の出力は、予測
係数演算回路10に送られる。上記予測係数演算回路10で
は、いわゆるダービンのアルゴリズムを用いて予測係数
（アルファパラメータ）が求められる。この時、本実施
例では８次までのアルファパラメータを求めていて、例
えば、０次のアルファパラメータを１とし、アルファパ
ラメータの後ろに０値列を挿入している。該アルファパ
ラメータすなわち予測係数は、予測係数量子化回路12に
よって、１〜８次のアルファパラメータをLog Area Ret
ioに変換した後実音声の分布を考慮した範囲で線形に量
子化される。また、この量子化の際は、１〜８次のアル
ファパラメータに割り当てられる量子化ビット数は、ス
ペクトル歪みを最小に抑えることを目的として例えばそ
れぞれ7,5,4,4,4,4,4,3ビットとした。該予測係数量子
化回路12の出力は、高速フーリエ変換（FFT）回路14でF
FT処理された後、逆数演算回路15に送られる。当該逆数
演算回路15は、上記FFT処理の結果の振幅（パワースペ
クトル）の逆数を求めるもので、該逆数演算回路15の出
力が、前述の第７図に示したような構造の上記DCT係数
のスペクトルエンベロープ情報（包絡情報）となる。な
おこの時は、いわゆるFFT Pruningアルゴリズム（J.Mar
kel“FFT Pruning",IEEE Trans.on Audio and Electroa
coustics Vol.AU−19,No.4,Dec.1971参照）を用いるこ
とで高速演算が可能である。該逆数演算回路15の出力
（スペクトルエンベロープ情報）の高域成分は、割当て
・ステップ算出回路18に送られ、低域部分（4kHz以下）
は乗算回路17に伝送される。
フーリエ変換することで入力音声データの擬似的な自己
相関係数が求められる。該全IFFT回路９の出力は、予測
係数演算回路10に送られる。上記予測係数演算回路10で
は、いわゆるダービンのアルゴリズムを用いて予測係数
（アルファパラメータ）が求められる。この時、本実施
例では８次までのアルファパラメータを求めていて、例
えば、０次のアルファパラメータを１とし、アルファパ
ラメータの後ろに０値列を挿入している。該アルファパ
ラメータすなわち予測係数は、予測係数量子化回路12に
よって、１〜８次のアルファパラメータをLog Area Ret
ioに変換した後実音声の分布を考慮した範囲で線形に量
子化される。また、この量子化の際は、１〜８次のアル
ファパラメータに割り当てられる量子化ビット数は、ス
ペクトル歪みを最小に抑えることを目的として例えばそ
れぞれ7,5,4,4,4,4,4,3ビットとした。該予測係数量子
化回路12の出力は、高速フーリエ変換（FFT）回路14でF
FT処理された後、逆数演算回路15に送られる。当該逆数
演算回路15は、上記FFT処理の結果の振幅（パワースペ
クトル）の逆数を求めるもので、該逆数演算回路15の出
力が、前述の第７図に示したような構造の上記DCT係数
のスペクトルエンベロープ情報（包絡情報）となる。な
おこの時は、いわゆるFFT Pruningアルゴリズム（J.Mar
kel“FFT Pruning",IEEE Trans.on Audio and Electroa
coustics Vol.AU−19,No.4,Dec.1971参照）を用いるこ
とで高速演算が可能である。該逆数演算回路15の出力
（スペクトルエンベロープ情報）の高域成分は、割当て
・ステップ算出回路18に送られ、低域部分（4kHz以下）
は乗算回路17に伝送される。
また、上記低域IFFT回路20では、上述したようにDCT
係数データの例えば4kHz（又は3kHz〜4kHz）以下の成分
のみをIFFT処理する。この低域IFFT回路20の出力は、ピ
ッチ演算回路11に送られる。該ピッチ演算回路11は、例
えば、既に求めてある上記擬似的な自己相関係数とスペ
クトルエンベロープ情報を用いて、擬似的な残差信号の
自己相関係数を計算する。なお、この場合、第１図に図
示を省略しているが、例えば予測係数量子化回路12の出
力を、上記ピッチ演算回路11に送るようにする。当該ピ
ッチ演算回路11は、上記擬似的な残差信号の自己相関係
数が最大となるところをピッチ周期、該残差信号の自己
相関係数の値をピッチゲインとして出力する。これらピ
ッチ周期，ピッチゲインのピッチ成分は、ピッチ成分量
子化回路13で量子化された後、周波数パターン生成回路
16に供給される。上記周波数パターン生成回路16から
は、上記量子化されたピッチ成分に基づいて上記DCT係
数データの低域成分のみのピッチ情報すなわち周期的微
細構造の情報が得られるようになる。例えば、ピッチゲ
インが１でピッチ周期番目のタップの係数値にピッチゲ
イン値の負の値をもつFIR（有限インパルス応答）ディ
ジタルフィルタの周波数振幅特性の逆数をとることで、
上記DCT係数データの周期的微細構造を得るようにして
いる。このDCT係数データの低域成分の周期的微細構造
（ピッチ情報）が上記乗算回路17に送られる。なお、本
実施例では図示しないが、上記擬似的な残差信号の０次
自己相関係数をスペクトルゲインとし、このゲインの値
に対して、いわゆるミュー則非線形の量子化を行った後
のデータも、上記乗算回路17に送るようにしている。
係数データの例えば4kHz（又は3kHz〜4kHz）以下の成分
のみをIFFT処理する。この低域IFFT回路20の出力は、ピ
ッチ演算回路11に送られる。該ピッチ演算回路11は、例
えば、既に求めてある上記擬似的な自己相関係数とスペ
クトルエンベロープ情報を用いて、擬似的な残差信号の
自己相関係数を計算する。なお、この場合、第１図に図
示を省略しているが、例えば予測係数量子化回路12の出
力を、上記ピッチ演算回路11に送るようにする。当該ピ
ッチ演算回路11は、上記擬似的な残差信号の自己相関係
数が最大となるところをピッチ周期、該残差信号の自己
相関係数の値をピッチゲインとして出力する。これらピ
ッチ周期，ピッチゲインのピッチ成分は、ピッチ成分量
子化回路13で量子化された後、周波数パターン生成回路
16に供給される。上記周波数パターン生成回路16から
は、上記量子化されたピッチ成分に基づいて上記DCT係
数データの低域成分のみのピッチ情報すなわち周期的微
細構造の情報が得られるようになる。例えば、ピッチゲ
インが１でピッチ周期番目のタップの係数値にピッチゲ
イン値の負の値をもつFIR（有限インパルス応答）ディ
ジタルフィルタの周波数振幅特性の逆数をとることで、
上記DCT係数データの周期的微細構造を得るようにして
いる。このDCT係数データの低域成分の周期的微細構造
（ピッチ情報）が上記乗算回路17に送られる。なお、本
実施例では図示しないが、上記擬似的な残差信号の０次
自己相関係数をスペクトルゲインとし、このゲインの値
に対して、いわゆるミュー則非線形の量子化を行った後
のデータも、上記乗算回路17に送るようにしている。
ここで、一般に、入力信号の擬似的な自己相関係数を
rx（ｋ）:k＝0,1,2,・・・、０次のパラメータを１とた
アルファパラメータ列の自己相関係数をra（ｋ）:k＝0,
1,2,・・・、擬似的な残差信号の自己相関係数をr
e（ｋ）:k＝0,1,2,・・・、及び擬似的な残差信号をｅ
（ｎ）:n＝0,1,2,・・・とすると、 となる。ここで、ｌ＝ｊ−ｉである。
rx（ｋ）:k＝0,1,2,・・・、０次のパラメータを１とた
アルファパラメータ列の自己相関係数をra（ｋ）:k＝0,
1,2,・・・、擬似的な残差信号の自己相関係数をr
e（ｋ）:k＝0,1,2,・・・、及び擬似的な残差信号をｅ
（ｎ）:n＝0,1,2,・・・とすると、 となる。ここで、ｌ＝ｊ−ｉである。
該乗算回路17では、上記DCT係数データの低域成分の
みのピッチ情報と上述した低域のみのスペクトルエンベ
ロープ情報とを乗算することで、低域におけるDCT係数
データの評価値を得る。この評価値と前述した高域のス
ペクトルエンベロープ情報とが割当て・ステップ算出回
路18に送られる。これにより、該割当て・ステップ算出
回路18では、第３図の図中実線で示すDCT係数データの4
kHz以下のピッチ情報と全周波数帯域のスペクトルエン
ベロープ情報との結合パターンが得られるようになる。
みのピッチ情報と上述した低域のみのスペクトルエンベ
ロープ情報とを乗算することで、低域におけるDCT係数
データの評価値を得る。この評価値と前述した高域のス
ペクトルエンベロープ情報とが割当て・ステップ算出回
路18に送られる。これにより、該割当て・ステップ算出
回路18では、第３図の図中実線で示すDCT係数データの4
kHz以下のピッチ情報と全周波数帯域のスペクトルエン
ベロープ情報との結合パターンが得られるようになる。
該割当て・ステップ算出回路18では、上記結合パター
ンに基づいて、上記DCT係数量子化回路４での量子化ビ
ット割当て数と量子化ステップサイズとが決定され、こ
の割当てビット数とステップサイズとを示す情報が、上
記DCT係数量子化回路４に送られる。したがって、上記D
CT係数量子化回路４では、上記結合パターンに基づいて
量子化の適応化制御が行われることになる。すなわち、
本実施例装置のDCT係数量子化回路４によるDCT係数デー
タの量子化は、第３図の結合パターンによって当該DCT
係数データを正規化した後に成されることになる。な
お、このビット割当ての適応化の際には、人間の聴覚特
性のいわゆる聴感マスキング特性を考慮して、ホルマン
ト領域にノイズがある程度集中するように制御すること
もできる。また、ステップサイズは、DCT係数データの
評価値に比例するように制御することもできる。更に、
上記DCT係数量子化回路４は、例えば、ゲインがDCT係数
データの評価値に等しいガウシアン非線形量子化回路で
構成されている。該DCT係数量子化回路４の出力データ
は、符号化回路５で符号化されてマルチプレクサ６を介
して出力端子７から符号化データとして出力される。
ンに基づいて、上記DCT係数量子化回路４での量子化ビ
ット割当て数と量子化ステップサイズとが決定され、こ
の割当てビット数とステップサイズとを示す情報が、上
記DCT係数量子化回路４に送られる。したがって、上記D
CT係数量子化回路４では、上記結合パターンに基づいて
量子化の適応化制御が行われることになる。すなわち、
本実施例装置のDCT係数量子化回路４によるDCT係数デー
タの量子化は、第３図の結合パターンによって当該DCT
係数データを正規化した後に成されることになる。な
お、このビット割当ての適応化の際には、人間の聴覚特
性のいわゆる聴感マスキング特性を考慮して、ホルマン
ト領域にノイズがある程度集中するように制御すること
もできる。また、ステップサイズは、DCT係数データの
評価値に比例するように制御することもできる。更に、
上記DCT係数量子化回路４は、例えば、ゲインがDCT係数
データの評価値に等しいガウシアン非線形量子化回路で
構成されている。該DCT係数量子化回路４の出力データ
は、符号化回路５で符号化されてマルチプレクサ６を介
して出力端子７から符号化データとして出力される。
また、上記ピッチ成分量子化回路13からの量子化され
たピッチ成分と、予測係数量子化回路12からの量子化さ
れた予測係数は、補助情報符号化回路19によって符号化
された後、補助情報（サイドインフォメーション）とし
て、上記マルチプレクサ６を介して、上記符号化データ
と共に出力端子７から出力されるようになっている。
たピッチ成分と、予測係数量子化回路12からの量子化さ
れた予測係数は、補助情報符号化回路19によって符号化
された後、補助情報（サイドインフォメーション）とし
て、上記マルチプレクサ６を介して、上記符号化データ
と共に出力端子７から出力されるようになっている。
すなわち、本発明実施例の符号化装置においては、音
声データをDCT処理したDCT係数データを、このDCT係数
データのスペクトルエンベロープ情報、及び、該DCT係
数データの低域成分でのピッチ情報に基づいて量子化す
ることで、実際の音声のピッチ構造を考慮した効率の良
い量子化が可能となる。また、DCT係数データの量子化
の際の量子化誤差は、該DCT係数データを全帯域でのピ
ッチ情報を用いて量子化する場合に比べて、低域のみの
ピッチ情報を用いた場合の方が少なくなる。したがっ
て、この符号化データを復号化することで得られる復号
音は良好なものとなる。特に広帯域（例えば０〜8kHz）
の音声符号化に適している。
声データをDCT処理したDCT係数データを、このDCT係数
データのスペクトルエンベロープ情報、及び、該DCT係
数データの低域成分でのピッチ情報に基づいて量子化す
ることで、実際の音声のピッチ構造を考慮した効率の良
い量子化が可能となる。また、DCT係数データの量子化
の際の量子化誤差は、該DCT係数データを全帯域でのピ
ッチ情報を用いて量子化する場合に比べて、低域のみの
ピッチ情報を用いた場合の方が少なくなる。したがっ
て、この符号化データを復号化することで得られる復号
音は良好なものとなる。特に広帯域（例えば０〜8kHz）
の音声符号化に適している。
第４図に上記符号化データを復号化する実施例復号化
装置の概略構成を示す。この第４図も第10図と同様の構
成要素には同じ指示符号を付して、説明を省略する。
装置の概略構成を示す。この第４図も第10図と同様の構
成要素には同じ指示符号を付して、説明を省略する。
この第４図においては、第10図の逆数演算回路41の出
力を、高域の成分と低域の成分（4kHz以下）に分け、高
域成分を割当て・ステップ算出回路45に送り、低域成分
を乗算回路44に送るようにしている。このようにするこ
とで、割当て・ステップ算出回路45では、第３図の図中
実線のような結合パターンに基づいたDCT係数逆量子化
回路34での逆量子化割当てビット数とステップサイズの
情報が得られる。この情報に基づいて該DCT係数逆量子
化回路34での逆量子化を適応制御することで、良好な復
号音声を得ることができるようになる。
力を、高域の成分と低域の成分（4kHz以下）に分け、高
域成分を割当て・ステップ算出回路45に送り、低域成分
を乗算回路44に送るようにしている。このようにするこ
とで、割当て・ステップ算出回路45では、第３図の図中
実線のような結合パターンに基づいたDCT係数逆量子化
回路34での逆量子化割当てビット数とステップサイズの
情報が得られる。この情報に基づいて該DCT係数逆量子
化回路34での逆量子化を適応制御することで、良好な復
号音声を得ることができるようになる。
なお、この第４図の復号化装置において、IDCT回路35
の出力データを接続する際には、第１図の装置での８サ
ンプルずつオーバーラップしたブロックBn-1,Bn,Bn+1の
該オーバーラップした部分で、第５図に示すように隣合
うウインドウ（窓）の和が１となるような傾斜を有する
台形窓tpを乗算した後、このオーバーラップ部分を加算
して接続するようにしている。
の出力データを接続する際には、第１図の装置での８サ
ンプルずつオーバーラップしたブロックBn-1,Bn,Bn+1の
該オーバーラップした部分で、第５図に示すように隣合
うウインドウ（窓）の和が１となるような傾斜を有する
台形窓tpを乗算した後、このオーバーラップ部分を加算
して接続するようにしている。
本発明の音声データの高能率符号化方法においては、
音声データを直交変換して得られる係数データを、音声
データのスペクトルエンベロープ情報及び、音声におい
て特有のピッチ構造が現れる係数データの低域成分での
ピッチ情報に基づいて量子化することで、効率の良い量
子化が可能となり、少ない量子化誤差で符号化を行うこ
とができるようになる。したがって、この符号化出力を
復号することにより、良好な復号音を得ることができる
ようになる。また、特に広帯域の音声符号化に適してい
る。
音声データを直交変換して得られる係数データを、音声
データのスペクトルエンベロープ情報及び、音声におい
て特有のピッチ構造が現れる係数データの低域成分での
ピッチ情報に基づいて量子化することで、効率の良い量
子化が可能となり、少ない量子化誤差で符号化を行うこ
とができるようになる。したがって、この符号化出力を
復号することにより、良好な復号音を得ることができる
ようになる。また、特に広帯域の音声符号化に適してい
る。
第１図は本発明実施例の符号化装置の概略構成を示すブ
ロック回路図、第２図は本実施例の符号化装置での音声
データのブロックを説明するための図、第３図は本実施
例装置でDCT係数データの量子化に用いられる結合パタ
ーンの構造を示す図、第４図は本実施例の復号化装置の
概略構成を示すブロック回路図、第５図は本実施例での
復号化の際のブロック接続を説明するための図、第６図
は従来の符号化装置の概略構成を示すブロック回路図、
第７図はスペクトルのエンベロープ構造を示す図、第８
図はピッチ構造を示す図、第９図は従来の符号化装置で
のDCT係数データの量子化に用いられる結合パターンの
構造を示す図、第10図は従来の復号化装置の概略構成を
示すブロック回路図である。 ２……バッファメモリ ３……DCT回路 ４……DCT係数量子化回路 ５……DCT係数符号化回路 ６……マルチプレクサ ９……全IFFT回路 10……予測係数演算回路 11……ピッチ演算回路 12……予測係数量子化回路 13……ピッチ成分量子化回路 14……FFT回路 16……周波数パターン生成回路 17……乗算回路 18……割当て・ステップ算出回路 19……補助情報符号化回路 20……低域IFFT回路
ロック回路図、第２図は本実施例の符号化装置での音声
データのブロックを説明するための図、第３図は本実施
例装置でDCT係数データの量子化に用いられる結合パタ
ーンの構造を示す図、第４図は本実施例の復号化装置の
概略構成を示すブロック回路図、第５図は本実施例での
復号化の際のブロック接続を説明するための図、第６図
は従来の符号化装置の概略構成を示すブロック回路図、
第７図はスペクトルのエンベロープ構造を示す図、第８
図はピッチ構造を示す図、第９図は従来の符号化装置で
のDCT係数データの量子化に用いられる結合パターンの
構造を示す図、第10図は従来の復号化装置の概略構成を
示すブロック回路図である。 ２……バッファメモリ ３……DCT回路 ４……DCT係数量子化回路 ５……DCT係数符号化回路 ６……マルチプレクサ ９……全IFFT回路 10……予測係数演算回路 11……ピッチ演算回路 12……予測係数量子化回路 13……ピッチ成分量子化回路 14……FFT回路 16……周波数パターン生成回路 17……乗算回路 18……割当て・ステップ算出回路 19……補助情報符号化回路 20……低域IFFT回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｇ１０Ｌ 101:027 (56)参考文献 特開 昭58−76891（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−94797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217732（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−31079（ＪＰ，Ｂ２) 仏国特許出願公開2434452（ＦＲ，Ａ １) 米国特許4184049（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開2030428（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 11/00 - 13/08 G10L 19/00 - 21/06 H03M 7/30 H04B 14/00 - 14/08 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (1)
- 【請求項１】入力音声データを直交変換して得られる係
数データを上記入力音声データのスペクトルエンベロー
プ情報及びピッチ情報に基づいて量子化して伝送する音
声データの高能率符号化方法において、 上記係数データの低域成分に基づいてピッチ成分を得る
工程と、 このピッチ成分に基づく周期的微細構造の情報であるピ
ッチ情報を上記スペクトルエンベロープ情報の低域成分
に対して乗算することにより結合パターンを得る工程
と、 得られた結合パターンに基づいて、上記係数データを適
応的に量子化する工程と を有することを特徴とする音声データの高能率符号化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02149791A JP3111459B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 音声データの高能率符号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02149791A JP3111459B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 音声データの高能率符号化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443400A JPH0443400A (ja) | 1992-02-13 |
| JP3111459B2 true JP3111459B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=15482797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02149791A Expired - Lifetime JP3111459B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 音声データの高能率符号化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111459B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4245288B2 (ja) | 2001-11-13 | 2009-03-25 | パナソニック株式会社 | 音声符号化装置および音声復号化装置 |
| CN100524462C (zh) * | 2007-09-15 | 2009-08-05 | 华为技术有限公司 | 对高带信号进行帧错误隐藏的方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4184049A (en) | 1978-08-25 | 1980-01-15 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Transform speech signal coding with pitch controlled adaptive quantizing |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP02149791A patent/JP3111459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4184049A (en) | 1978-08-25 | 1980-01-15 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Transform speech signal coding with pitch controlled adaptive quantizing |
| FR2434452A1 (fr) | 1978-08-25 | 1980-03-21 | Western Electric Co | Procede et circuit pour le traitement d'un signal de parole |
| GB2030428A (en) | 1978-08-25 | 1980-04-02 | Western Electric Co | Speech signal transform coding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443400A (ja) | 1992-02-13 |
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