JP3180786B2 - 音声符号化方法及び音声符号化装置 - Google Patents
音声符号化方法及び音声符号化装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- 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
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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- 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
- G10L19/09—Long term prediction, i.e. removing periodical redundancies, e.g. by using adaptive codebook or pitch predictor
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号を低いビ
ットレートで高品質に符号化するための音声符号化方法
及び音声符号化装置に関するものである。
ットレートで高品質に符号化するための音声符号化方法
及び音声符号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音声信号を高能率に符号化する方式とし
ては、例えば、M. Schroeder and B.Atal氏による"Code
-excited linear prediction: High quality speech at
verylow bit rates" (Proc. ICASSP, pp.937-940, 198
5年）と題した論文（文献１）や、Kleijn氏らによる"Im
proved speech quality and efficient vector quantiz
ation in SELP" (Proc. ICASSP, pp.155-158, 1988年）
と題した論文（文献２）などに記載されているＣＥＬＰ
（Code Excited Linear Predictive Coding）が知られ
ている。
ては、例えば、M. Schroeder and B.Atal氏による"Code
-excited linear prediction: High quality speech at
verylow bit rates" (Proc. ICASSP, pp.937-940, 198
5年）と題した論文（文献１）や、Kleijn氏らによる"Im
proved speech quality and efficient vector quantiz
ation in SELP" (Proc. ICASSP, pp.155-158, 1988年）
と題した論文（文献２）などに記載されているＣＥＬＰ
（Code Excited Linear Predictive Coding）が知られ
ている。
【０００３】ＣＥＬＰでは、送信側では、フレーム毎
（例えば２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ：
Linear Predictive Coding）分析を用いて、音声信号の
スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを抽出す
る。フレームをさらにサブフレーム（例えば５ｍｓ）に
分割し、サブフレーム毎に過去の音源信号を基に適応コ
ードブックにおけるパラメータ（ピッチ周期に対応する
遅延パラメータとゲインパラメータ）を抽出し、適応コ
ードブックにより前記サブフレームの音声信号をピッチ
予測する。ピッチ予測して求めた音源信号に対して、予
め定められた種類の雑音信号からなる音源コードブック
（ベクトル量子化コードブック）から最適な音源コード
ベクトルを選択し、最適なゲインを計算することによ
り、音源信号を量子化する。音源コードベクトルの選択
の仕方は、選択した雑音信号により合成した信号と、前
記残差信号との誤差電力を最小化するように行う。そし
て、選択されたコードベクトルの種類を表すインデクス
とゲインならびに、前記スペクトルパラメータと適応コ
ードブックのパラメータをマルチプレクサ部により組み
合わせて伝送する。
（例えば２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ：
Linear Predictive Coding）分析を用いて、音声信号の
スペクトル特性を表すスペクトルパラメータを抽出す
る。フレームをさらにサブフレーム（例えば５ｍｓ）に
分割し、サブフレーム毎に過去の音源信号を基に適応コ
ードブックにおけるパラメータ（ピッチ周期に対応する
遅延パラメータとゲインパラメータ）を抽出し、適応コ
ードブックにより前記サブフレームの音声信号をピッチ
予測する。ピッチ予測して求めた音源信号に対して、予
め定められた種類の雑音信号からなる音源コードブック
（ベクトル量子化コードブック）から最適な音源コード
ベクトルを選択し、最適なゲインを計算することによ
り、音源信号を量子化する。音源コードベクトルの選択
の仕方は、選択した雑音信号により合成した信号と、前
記残差信号との誤差電力を最小化するように行う。そし
て、選択されたコードベクトルの種類を表すインデクス
とゲインならびに、前記スペクトルパラメータと適応コ
ードブックのパラメータをマルチプレクサ部により組み
合わせて伝送する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣＥＬＰでは、現サブフレームで抽出される適応コー
ドブックの遅延が、前サブフレームで計算された適応コ
ードブックの遅延に対し、整数倍以上あるいは整数の逆
数倍以下となった場合（ここで整数は２以上のある整
数）、前サブフレームと現サブフレームで適応コードブ
ックの遅延が不連続となり、音質が劣化するという問題
点があった。その理由は、現サブフレームで抽出される
適応コードブックの遅延は、ピッチ計算部により音声信
号から計算したピッチ周期付近で探索されるが、このピ
ッチ周期が前サブフレームで計算された適応コードブッ
クの遅延に対し、整数倍以上あるいは整数の逆数倍以下
となった場合、現サブフレームに対する適応コードブッ
クの探索範囲が、前サブフレームの適応コードブックの
遅延付近を含まないので、前サブフレームと現サブフレ
ームで適応コードブックの遅延が時間的に不連続になる
ことである。
たＣＥＬＰでは、現サブフレームで抽出される適応コー
ドブックの遅延が、前サブフレームで計算された適応コ
ードブックの遅延に対し、整数倍以上あるいは整数の逆
数倍以下となった場合（ここで整数は２以上のある整
数）、前サブフレームと現サブフレームで適応コードブ
ックの遅延が不連続となり、音質が劣化するという問題
点があった。その理由は、現サブフレームで抽出される
適応コードブックの遅延は、ピッチ計算部により音声信
号から計算したピッチ周期付近で探索されるが、このピ
ッチ周期が前サブフレームで計算された適応コードブッ
クの遅延に対し、整数倍以上あるいは整数の逆数倍以下
となった場合、現サブフレームに対する適応コードブッ
クの探索範囲が、前サブフレームの適応コードブックの
遅延付近を含まないので、前サブフレームと現サブフレ
ームで適応コードブックの遅延が時間的に不連続になる
ことである。
【０００５】本発明の目的は、上述の問題を解決し、音
質の劣化の少ない音声符号化方法及び装置を提供するこ
とにある。
質の劣化の少ない音声符号化方法及び装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化方法
は、入力された音声信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化する工程と、ピッチ周期に基づき、過去に量
子化された音源信号から適応コードブックにより遅延と
ゲインを求めるとともに音声信号を予測して残差を求め
る工程と、スペクトルパラメータを用いて音声信号の音
源信号を量子化する工程と、音源信号のゲインを量子化
する工程と、過去に求めた適応コードブックの遅延をも
とにピッチ周期の探索の際の探索範囲を制限して、音声
信号からピッチ周期を探索する工程と、を有する。
は、入力された音声信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化する工程と、ピッチ周期に基づき、過去に量
子化された音源信号から適応コードブックにより遅延と
ゲインを求めるとともに音声信号を予測して残差を求め
る工程と、スペクトルパラメータを用いて音声信号の音
源信号を量子化する工程と、音源信号のゲインを量子化
する工程と、過去に求めた適応コードブックの遅延をも
とにピッチ周期の探索の際の探索範囲を制限して、音声
信号からピッチ周期を探索する工程と、を有する。
【０００７】本発明の音声符号化方法では、音声信号か
ら特徴量を抽出してモードを判別する工程をさらに設
け、判別されたモードがあらかじめ定められたモードの
場合にのみピッチ周期の探索の際の探索範囲が制限され
るようにしてもよい。
ら特徴量を抽出してモードを判別する工程をさらに設
け、判別されたモードがあらかじめ定められたモードの
場合にのみピッチ周期の探索の際の探索範囲が制限され
るようにしてもよい。
【０００８】本発明の音声符号化装置は、音声信号を入
力しスペクトルパラメータを求めて量子化し出力するス
ペクトルパラメータ計算部と、音声信号からピッチ周期
を求め出力するピッチ計算部と、ピッチ計算部の出力を
もとに過去に量子化された音源信号から適応コードブッ
クにより遅延とゲインを求め音声信号を予測して残差を
求め遅延とゲインを出力する適応コードブック部と、ス
ペクトルパラメータを用いて音声信号の音源信号を量子
化し出力する音源量子化部と、音源信号のゲインを量子
化し出力するゲイン量子化部と、ピッチ周期を探索する
際に、過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに探
索範囲を制限する制限部とを有し、制限部の出力をもと
にピッチ計算部がピッチ周期を探索し出力する。
力しスペクトルパラメータを求めて量子化し出力するス
ペクトルパラメータ計算部と、音声信号からピッチ周期
を求め出力するピッチ計算部と、ピッチ計算部の出力を
もとに過去に量子化された音源信号から適応コードブッ
クにより遅延とゲインを求め音声信号を予測して残差を
求め遅延とゲインを出力する適応コードブック部と、ス
ペクトルパラメータを用いて音声信号の音源信号を量子
化し出力する音源量子化部と、音源信号のゲインを量子
化し出力するゲイン量子化部と、ピッチ周期を探索する
際に、過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに探
索範囲を制限する制限部とを有し、制限部の出力をもと
にピッチ計算部がピッチ周期を探索し出力する。
【０００９】本発明の音声符号化装置では、適応コード
ブック部が複数の遅延とゲインを求めるようにし、音源
量子化部が、複数の遅延の各々に対し音声信号の音源信
号を量子化し歪の小さい方を選択し出力するようにして
もよい。さらに、音声信号から特徴量を抽出してモード
を判別し出力する判別部を設け、あらかじめ定められた
モードの場合に、ピッチ周期を探索する際の探索範囲が
制限されるようにしてもよい。
ブック部が複数の遅延とゲインを求めるようにし、音源
量子化部が、複数の遅延の各々に対し音声信号の音源信
号を量子化し歪の小さい方を選択し出力するようにして
もよい。さらに、音声信号から特徴量を抽出してモード
を判別し出力する判別部を設け、あらかじめ定められた
モードの場合に、ピッチ周期を探索する際の探索範囲が
制限されるようにしてもよい。
【００１０】（作用）本発明では、制限部で、前サブフ
レームで求めた適応コードブックの遅延を入力し、前サ
ブフレームで求めた適応コードブックの遅延と現在求め
る適応コードブックの遅延が不連続にならないようにピ
ッチ周期探索範囲を制限し、そのピッチ周期探索範囲を
ピッチ計算部に出力する。ピッチ計算部では、聴感重み
付け出力信号と制限部から出力されるピッチ周期探索範
囲を入力し、ピッチ周期を計算し、適応コードブック部
に少なくとも１つのピッチ周期を出力する。適応コード
ブック部では、聴感重み付け信号とゲイン量子化部から
出力される過去の音源信号とインパルス応答計算回路か
ら出力される聴感重み付けインパルス応答とピッチ計算
部から出力されるピッチ周期を入力し、このピッチ周期
近傍を探索して、適応コードブックの遅延を求める。こ
れらの構成により、サブフレーム毎に求められる適応コ
ードブックの遅延が時間的に不連続になることを避ける
ことができる。
レームで求めた適応コードブックの遅延を入力し、前サ
ブフレームで求めた適応コードブックの遅延と現在求め
る適応コードブックの遅延が不連続にならないようにピ
ッチ周期探索範囲を制限し、そのピッチ周期探索範囲を
ピッチ計算部に出力する。ピッチ計算部では、聴感重み
付け出力信号と制限部から出力されるピッチ周期探索範
囲を入力し、ピッチ周期を計算し、適応コードブック部
に少なくとも１つのピッチ周期を出力する。適応コード
ブック部では、聴感重み付け信号とゲイン量子化部から
出力される過去の音源信号とインパルス応答計算回路か
ら出力される聴感重み付けインパルス応答とピッチ計算
部から出力されるピッチ周期を入力し、このピッチ周期
近傍を探索して、適応コードブックの遅延を求める。こ
れらの構成により、サブフレーム毎に求められる適応コ
ードブックの遅延が時間的に不連続になることを避ける
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。
態について、図面を参照して説明する。
【００１２】《第１の実施形態》図１は、本発明の第１
の実施形態の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、本件出願人による特開平
８−３２０７００号公報（文献３）に示す音声符号化装
置とほぼ同様の構成の音声符号化装置に、ピッチ計算回
路４００、遅延回路４１０及び制限回路４１１を付加し
た構成のものである（なお、特開平８−３２０８００号
公報に記載のものでは、ゲインコードブックが２組設け
られているが、ここでは、ゲインコードブックは１つ設
けられている）。
の実施形態の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、本件出願人による特開平
８−３２０７００号公報（文献３）に示す音声符号化装
置とほぼ同様の構成の音声符号化装置に、ピッチ計算回
路４００、遅延回路４１０及び制限回路４１１を付加し
た構成のものである（なお、特開平８−３２０８００号
公報に記載のものでは、ゲインコードブックが２組設け
られているが、ここでは、ゲインコードブックは１つ設
けられている）。
【００１３】この音声符号化装置では、入力端子１００
から入力した音声信号をフレーム（例えば２０ｍｓ）ご
とに分割するフレーム分割回路１１０が設けられ、フレ
ームは、サブフレーム分割回路１２０とスペクトルパラ
メータ計算回路２００に出力される。サブフレーム分割
回路１２０は、フレームの音声信号をフレームよりも短
いサブフレーム（例えば５ｍｓ）に分割する。
から入力した音声信号をフレーム（例えば２０ｍｓ）ご
とに分割するフレーム分割回路１１０が設けられ、フレ
ームは、サブフレーム分割回路１２０とスペクトルパラ
メータ計算回路２００に出力される。サブフレーム分割
回路１２０は、フレームの音声信号をフレームよりも短
いサブフレーム（例えば５ｍｓ）に分割する。
【００１４】スペクトルパラメータ計算回路２００は、
少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対して、サ
ブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）をかけて
音声を切り出し、スペクトルパラメータをあらかじめ定
められた次数（例えばＰ＝１０次）で計算する。ここで
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分析を用いることとする。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82〜87頁（文献
４）等に記載されているので、その説明は省略する。さ
らにスペクトルパラメータ計算回路２００では、Ｂｕｒ
ｇ法により計算された線形予測係数αi（ｉ＝１,…,１
０）が量子化や補間に適したＬＳＰ（線スペクトル対：
line spectrum pair）パラメータに変換される。ここ
で、線形予測係数からＬＳＰへの変換は、菅村他による
“線スペクトル対（ＬＳＰ）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５）を参照することが
できる。例えば、第２，４サブフレームでＢｕｒｇ法に
より求めた線形予測係数をＬＳＰパラメータに変換し、
それによって第１，３サブフレームのＬＳＰを直線補間
により求め、補間によって求めたＬＳＰを逆変換して線
形予測係数に戻し、第１〜４サブフレームの線形予測係
数αil（ｉ＝１,…,１０，ｌ＝１,…,５）を聴感重み付
け回路２３０に出力する。また、第４サブフレームのＬ
ＳＰをスペクトルパラメータ量子化回路２１０へ出力す
る。
少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対して、サ
ブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）をかけて
音声を切り出し、スペクトルパラメータをあらかじめ定
められた次数（例えばＰ＝１０次）で計算する。ここで
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分析を用いることとする。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82〜87頁（文献
４）等に記載されているので、その説明は省略する。さ
らにスペクトルパラメータ計算回路２００では、Ｂｕｒ
ｇ法により計算された線形予測係数αi（ｉ＝１,…,１
０）が量子化や補間に適したＬＳＰ（線スペクトル対：
line spectrum pair）パラメータに変換される。ここ
で、線形予測係数からＬＳＰへの変換は、菅村他による
“線スペクトル対（ＬＳＰ）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５）を参照することが
できる。例えば、第２，４サブフレームでＢｕｒｇ法に
より求めた線形予測係数をＬＳＰパラメータに変換し、
それによって第１，３サブフレームのＬＳＰを直線補間
により求め、補間によって求めたＬＳＰを逆変換して線
形予測係数に戻し、第１〜４サブフレームの線形予測係
数αil（ｉ＝１,…,１０，ｌ＝１,…,５）を聴感重み付
け回路２３０に出力する。また、第４サブフレームのＬ
ＳＰをスペクトルパラメータ量子化回路２１０へ出力す
る。
【００１５】スペクトルパラメータ量子化回路２１０
は、ＬＳＰコードブック２１１を参照することにより、
あらかじめ定められたサブフレームのＬＳＰパラメータ
を効率的に量子化し、下式の歪みＤjを最小化する量子
化値を出力する。
は、ＬＳＰコードブック２１１を参照することにより、
あらかじめ定められたサブフレームのＬＳＰパラメータ
を効率的に量子化し、下式の歪みＤjを最小化する量子
化値を出力する。
【００１６】
【数１】 ここで、ＬＳＰ(ｉ)，ＱＬＳＰ(ｉ)j，Ｗ(ｉ) は、それ
ぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳＰ、量子化後のｊ番目の
結果及び重み係数である。
ぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳＰ、量子化後のｊ番目の
結果及び重み係数である。
【００１７】以下では、量子化法として、ベクトル量子
化を用いるものとし、第４サブフレームのＬＳＰパラメ
ータを量子化するものとする。ＬＳＰパラメータのベク
トル量子化の手法は周知の手法を用いることができる。
具体的な方法は例えば、特開平４−１７１５００号公報
（文献６）、特開平４−３６３０００号公報（文献
７）、特開平５−６１９９号公報（文献８）や、T. Nom
ura氏らによる“LSP Coding Using VQ-SVQ With Interp
olation in 4.075 kbps M-LCELP Speech Coder"と題し
た論文(Proc. Mobile Multimedia Communications, pp.
B.2.5, 1993) （文献９）等を参照できるので、ここで
は説明は省略する。
化を用いるものとし、第４サブフレームのＬＳＰパラメ
ータを量子化するものとする。ＬＳＰパラメータのベク
トル量子化の手法は周知の手法を用いることができる。
具体的な方法は例えば、特開平４−１７１５００号公報
（文献６）、特開平４−３６３０００号公報（文献
７）、特開平５−６１９９号公報（文献８）や、T. Nom
ura氏らによる“LSP Coding Using VQ-SVQ With Interp
olation in 4.075 kbps M-LCELP Speech Coder"と題し
た論文(Proc. Mobile Multimedia Communications, pp.
B.2.5, 1993) （文献９）等を参照できるので、ここで
は説明は省略する。
【００１８】また、スペクトルパラメータ量子化回路２
１０は、第４サブフレームで量子化したＬＳＰパラメー
タをもとに、第１〜第４サブフレームのＬＳＰパラメー
タを復元する。ここでは、現フレームの第４サブフレー
ムの量子化ＬＳＰパラメータと１つ過去のフレームの第
４サブフレームの量子化ＬＳＰパラメータとを用いて直
線補間を行い、（現フレームの）第１〜第３サブフレー
ムのＬＳＰを復元する。ここで、量子化前のＬＳＰと量
子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小化するコードベクト
ルを１種類選択した後に、直線補間により第１〜第４サ
ブフレームのＬＳＰを復元することできる。さらに性能
を向上させるためには、前記誤差電力を最小化するコー
ドベクトルを複数候補選択したのちに、各々の候補につ
いて、累積歪を評価し、累積歪を最小化する候補と補間
ＬＳＰの組を選択するようにすることができる。詳細
は、例えば、特開平６−２２２７９７号公報（文献１
０）を参照すればよい。
１０は、第４サブフレームで量子化したＬＳＰパラメー
タをもとに、第１〜第４サブフレームのＬＳＰパラメー
タを復元する。ここでは、現フレームの第４サブフレー
ムの量子化ＬＳＰパラメータと１つ過去のフレームの第
４サブフレームの量子化ＬＳＰパラメータとを用いて直
線補間を行い、（現フレームの）第１〜第３サブフレー
ムのＬＳＰを復元する。ここで、量子化前のＬＳＰと量
子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小化するコードベクト
ルを１種類選択した後に、直線補間により第１〜第４サ
ブフレームのＬＳＰを復元することできる。さらに性能
を向上させるためには、前記誤差電力を最小化するコー
ドベクトルを複数候補選択したのちに、各々の候補につ
いて、累積歪を評価し、累積歪を最小化する候補と補間
ＬＳＰの組を選択するようにすることができる。詳細
は、例えば、特開平６−２２２７９７号公報（文献１
０）を参照すればよい。
【００１９】スペクトルパラメータ量子化回路２１０
は、以上により復元した第１〜３サブフレームのＬＳＰ
と第４サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフレームごと
に線形予測係数α'il（ｉ＝１,…,１０，ｌ＝１,…,
５）に変換し、インパルス応答計算回路３１０へ出力す
る。また、第４サブフレームの量子化ＬＳＰのコードベ
クトルを表すインデクスをマルチプレクサ６００に出力
する。
は、以上により復元した第１〜３サブフレームのＬＳＰ
と第４サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフレームごと
に線形予測係数α'il（ｉ＝１,…,１０，ｌ＝１,…,
５）に変換し、インパルス応答計算回路３１０へ出力す
る。また、第４サブフレームの量子化ＬＳＰのコードベ
クトルを表すインデクスをマルチプレクサ６００に出力
する。
【００２０】スペクトルパラメータ計算回路２００、ス
ペクトルパラメータ量子化回路２１０及びＬＳＰコード
ブック２１１によって、入力音声信号のスペクトルパラ
メータを求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ
計算部が構成されている。
ペクトルパラメータ量子化回路２１０及びＬＳＰコード
ブック２１１によって、入力音声信号のスペクトルパラ
メータを求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ
計算部が構成されている。
【００２１】また、この音声符号化装置には、聴感重み
付けを行うための聴感重み付け回路２３０が設けられて
いる。聴感重み付け回路２３０は、スペクトルパラメー
タ計算回路２００から、各サブフレーム毎に量子化前の
線形予測係数αil（ｉ＝１,…,１０,ｌ＝１,…,５）を
入力し、前記文献１にもとづき、サブフレームの音声信
号に対して聴感重み付けを行い、聴感重み付け信号Ｘ
w(ｎ)を出力する。
付けを行うための聴感重み付け回路２３０が設けられて
いる。聴感重み付け回路２３０は、スペクトルパラメー
タ計算回路２００から、各サブフレーム毎に量子化前の
線形予測係数αil（ｉ＝１,…,１０,ｌ＝１,…,５）を
入力し、前記文献１にもとづき、サブフレームの音声信
号に対して聴感重み付けを行い、聴感重み付け信号Ｘ
w(ｎ)を出力する。
【００２２】ピッチ計算回路４００は、聴感重み付け回
路２３０の出力信号Ｘw(ｎ)と制限回路４１１から出力
されるピッチ周期探索範囲とを入力とし、このピッチ周
期探索範囲内でピッチ周期Ｔopを計算し、適応コードブ
ック回路５００に少なくとも１つのピッチ周期を出力す
る。ピッチ周期Ｔopは、前記探索範囲において、以下の
式を最大化するものが選択される。
路２３０の出力信号Ｘw(ｎ)と制限回路４１１から出力
されるピッチ周期探索範囲とを入力とし、このピッチ周
期探索範囲内でピッチ周期Ｔopを計算し、適応コードブ
ック回路５００に少なくとも１つのピッチ周期を出力す
る。ピッチ周期Ｔopは、前記探索範囲において、以下の
式を最大化するものが選択される。
【００２３】
【数２】 ここで、Ｌはピッチ分析長を示す。ここでピッチ計算回
路４００は、音声信号からピッチ周期を求めて出力する
ピッチ計算部であり、制限回路４１１は、ピッチ周期を
探索する際に、過去に求めた適応コードブックの遅延を
もとに探索範囲を制限する制限部である。
路４００は、音声信号からピッチ周期を求めて出力する
ピッチ計算部であり、制限回路４１１は、ピッチ周期を
探索する際に、過去に求めた適応コードブックの遅延を
もとに探索範囲を制限する制限部である。
【００２４】遅延回路４１０が適応コードブック回路５
００と制限回路４１１との間に設けられており、この遅
延回路４１０は、適応コードブック回路５００から現サ
ブフレームの適応コードブックの遅延を入力し、その値
を次のサブフレームの処理まで保存し、１つ前のサブフ
レームの適応コードブックの遅延を制限回路４１１に出
力する。
００と制限回路４１１との間に設けられており、この遅
延回路４１０は、適応コードブック回路５００から現サ
ブフレームの適応コードブックの遅延を入力し、その値
を次のサブフレームの処理まで保存し、１つ前のサブフ
レームの適応コードブックの遅延を制限回路４１１に出
力する。
【００２５】制限回路４１１は、遅延回路４１０から出
力される、前サブフレームで求めた適応コードブックの
遅延を入力とし、ピッチ周期探索範囲を出力する。この
制限は、例えば、以下のように行う。
力される、前サブフレームで求めた適応コードブックの
遅延を入力とし、ピッチ周期探索範囲を出力する。この
制限は、例えば、以下のように行う。
【００２６】まず、探索するピッチ周期の範囲を表１で
示すような３つの区間に分割したテーブルを用意する。
示すような３つの区間に分割したテーブルを用意する。
【００２７】
【表１】 例えば、前サブフレームで求められた適応コードブック
の遅延が区間１に属しているならば、探索区間は、区間
１と区間２に制限される。ここで、ピッチ周期探索範囲
の分割テーブルとして表１以外のものを用いること、あ
るいは、テーブルを時間的に変更させることも可能であ
る。
の遅延が区間１に属しているならば、探索区間は、区間
１と区間２に制限される。ここで、ピッチ周期探索範囲
の分割テーブルとして表１以外のものを用いること、あ
るいは、テーブルを時間的に変更させることも可能であ
る。
【００２８】応答信号を計算するための応答信号計算回
路２４０は、スペクトルパラメータ計算回路２００から
各サブフレームごとに線形予測係数αilを入力し、スペ
クトルパラメータ量子化回路２１０から、量子化、補間
して復元した線形予測係数α'ilをサブフレームごとに
入力し、保存されているフィルタメモリの値を用いて、
入力信号を零［ｄ(ｎ)＝０］とした応答信号を１サブフ
レーム分計算し、減算器２３５へ出力する。ここで、応
答信号ｘz(ｎ)は下式で表される。
路２４０は、スペクトルパラメータ計算回路２００から
各サブフレームごとに線形予測係数αilを入力し、スペ
クトルパラメータ量子化回路２１０から、量子化、補間
して復元した線形予測係数α'ilをサブフレームごとに
入力し、保存されているフィルタメモリの値を用いて、
入力信号を零［ｄ(ｎ)＝０］とした応答信号を１サブフ
レーム分計算し、減算器２３５へ出力する。ここで、応
答信号ｘz(ｎ)は下式で表される。
【００２９】
【数３】 ここでＮはサブフレーム長を示す。γは聴感重み付け量
を制御する重み係数であり、下記の式(8)と同一の値で
ある。ｓw(ｎ)，p(ｎ)は、それぞれ、重み付け信号計算
回路３６０の出力信号、後述の式(7)における右辺第１
項のフィルタの分母の項の出力信号をそれぞれ示す。重
み付け信号計算回路３６０については後述する。
を制御する重み係数であり、下記の式(8)と同一の値で
ある。ｓw(ｎ)，p(ｎ)は、それぞれ、重み付け信号計算
回路３６０の出力信号、後述の式(7)における右辺第１
項のフィルタの分母の項の出力信号をそれぞれ示す。重
み付け信号計算回路３６０については後述する。
【００３０】減算器２３５は、下式により、聴感重み付
け回路２３０が出力する聴感重み付け信号Ｘw(ｎ)から
応答信号ｘz(ｎ)を１サブフレーム分減算し、ｘ'w(ｎ)
を適応コードブック回路５００へ出力する。
け回路２３０が出力する聴感重み付け信号Ｘw(ｎ)から
応答信号ｘz(ｎ)を１サブフレーム分減算し、ｘ'w(ｎ)
を適応コードブック回路５００へ出力する。
【００３１】
【数４】 さらに、量子化されたスペクトルパラメータからインパ
ルス応答を計算するインパルス応答計算回路３１０が設
けられている。インパルス応答計算回路３１０は、ｚ変
換が下式で表される聴感重み付けフィルタのインパルス
応答ｈw(ｎ)をあらかじめ定められた点数Ｌだけ計算
し、適応コードブック回路５００及び音源量子化回路３
５０へ出力する。
ルス応答を計算するインパルス応答計算回路３１０が設
けられている。インパルス応答計算回路３１０は、ｚ変
換が下式で表される聴感重み付けフィルタのインパルス
応答ｈw(ｎ)をあらかじめ定められた点数Ｌだけ計算
し、適応コードブック回路５００及び音源量子化回路３
５０へ出力する。
【００３２】
【数５】 適応コードブック回路５００は、ピッチ計算回路４００
の出力をもとに、過去に量子化された音源信号から適応
コードブックをにより遅延Ｔとゲインβを求め、音声信
号を予測して残差（予測残差信号ｅw(ｎ)）を求め、遅
延Ｔ、ゲインβ及び予測残差信号ｅw(ｎ)を出力するも
のである。適応コードブック回路５００には、後述する
ゲイン量子化回路３６５から過去の音源信号ｖ(ｎ)が、
減算器２３５から出力信号ｘ'w(n)が、インパルス応答
計算回路３１０から聴感重み付けインパルス応答ｈ
w(ｎ)が、ピッチ計算回路４００からピッチ周期Ｔopが
それぞれ入力する。そして適応コードブック回路５００
は、このピッチ周期Ｔop近傍を探索して、下式の歪みを
最小化するように適応コードブックの遅延Ｔを求め、適
応コードブックの遅延を表すインデクスをマルチプレク
サ６００に出力する。さらに、適応コードブックの遅延
の値を遅延回路４１０にも出力する。
の出力をもとに、過去に量子化された音源信号から適応
コードブックをにより遅延Ｔとゲインβを求め、音声信
号を予測して残差（予測残差信号ｅw(ｎ)）を求め、遅
延Ｔ、ゲインβ及び予測残差信号ｅw(ｎ)を出力するも
のである。適応コードブック回路５００には、後述する
ゲイン量子化回路３６５から過去の音源信号ｖ(ｎ)が、
減算器２３５から出力信号ｘ'w(n)が、インパルス応答
計算回路３１０から聴感重み付けインパルス応答ｈ
w(ｎ)が、ピッチ計算回路４００からピッチ周期Ｔopが
それぞれ入力する。そして適応コードブック回路５００
は、このピッチ周期Ｔop近傍を探索して、下式の歪みを
最小化するように適応コードブックの遅延Ｔを求め、適
応コードブックの遅延を表すインデクスをマルチプレク
サ６００に出力する。さらに、適応コードブックの遅延
の値を遅延回路４１０にも出力する。
【００３３】
【数６】 式(9)において、記号*は畳み込み演算を表す。次に、適
応コードブック回路５００は、ゲインβを下式に従い求
める。
応コードブック回路５００は、ゲインβを下式に従い求
める。
【００３４】
【数７】 ここで、女性音や、子供の声に対して、適応コードブッ
クの遅延の抽出精度を向上させるために、適応コードブ
ックの遅延を整数サンプルではなく、小数サンプル値で
求めてもよい。具体的な方法は、例えば、P.Kroon氏ら
による、"Pitchpre-dictors with high temporal resol
ution"と題した論文(Proc. ICASSP, pp.661-664, 1990
年)（文献１１）等を参照することができる。
クの遅延の抽出精度を向上させるために、適応コードブ
ックの遅延を整数サンプルではなく、小数サンプル値で
求めてもよい。具体的な方法は、例えば、P.Kroon氏ら
による、"Pitchpre-dictors with high temporal resol
ution"と題した論文(Proc. ICASSP, pp.661-664, 1990
年)（文献１１）等を参照することができる。
【００３５】さらに、適応コードブック回路５００は、
式(10)に従いピッチ予測を行ない、予測残差信号ｅ
w(ｎ)を音源量子化回路３５０へ出力する。
式(10)に従いピッチ予測を行ない、予測残差信号ｅ
w(ｎ)を音源量子化回路３５０へ出力する。
【００３６】
【数８】 音源量子化回路３５０は、スペクトルパラメータを用い
て音声信号の音源信号を量子化し出力するものであっ
て、音源信号としてＭ個のパルスをたてる。また、音源
量子化回路３５０は、パルスの振幅をＭパルス分まとめ
て量子化するための、Ｂビットの振幅コードブック、も
しくは極性コードブックを有している。以下では、極性
コードブックを用いる場合の説明を行なう。この極性コ
ードブックは、音源コードブック３５２に格納されてい
る。
て音声信号の音源信号を量子化し出力するものであっ
て、音源信号としてＭ個のパルスをたてる。また、音源
量子化回路３５０は、パルスの振幅をＭパルス分まとめ
て量子化するための、Ｂビットの振幅コードブック、も
しくは極性コードブックを有している。以下では、極性
コードブックを用いる場合の説明を行なう。この極性コ
ードブックは、音源コードブック３５２に格納されてい
る。
【００３７】音源量子化回路３５０は、音源コードブッ
ク３５２に格納された各極性コードベクトルを読み出
し、各コードベクトルに対して位置をあてはめ、式(12)
を最小化するコードベクトルと位置の組合せを複数セッ
ト選択する。
ク３５２に格納された各極性コードベクトルを読み出
し、各コードベクトルに対して位置をあてはめ、式(12)
を最小化するコードベクトルと位置の組合せを複数セッ
ト選択する。
【００３８】
【数９】 ここで、ｈw(ｎ)は、聴感重み付けインパルス応答であ
る。式(12)を最小化するには、式(13)を最大化する極性
コードベクトルｇikと位置ｍiの組合せを求めればよ
い。
る。式(12)を最小化するには、式(13)を最大化する極性
コードベクトルｇikと位置ｍiの組合せを求めればよ
い。
【００３９】
【数１０】 または、式(14)を最大化するように選択してもよい。こ
の方が、式中の分子の計算に要する演算量が低減化され
る。
の方が、式中の分子の計算に要する演算量が低減化され
る。
【００４０】
【数１１】 ここで、各パルスのとり得る位置は、演算量削減のた
め、文献４に示すように、拘束することができる。一例
として、Ｎ＝４０，Ｍ＝５とすると、各パルスのとり得
る位置は表２のようになる。
め、文献４に示すように、拘束することができる。一例
として、Ｎ＝４０，Ｍ＝５とすると、各パルスのとり得
る位置は表２のようになる。
【００４１】
【表２】 極性コードベクトルの探索終了後、音源量子化回路３５
０は、選択された複数セットの極性コードベクトルと位
置の組み合わせをゲイン量子化回路３６５に出力する。
０は、選択された複数セットの極性コードベクトルと位
置の組み合わせをゲイン量子化回路３６５に出力する。
【００４２】ゲイン量子化回路３６５は、音源信号のゲ
インを量子化して出力するものであり、音源量子化回路
３５０から、複数セットの極性コードベクトルとパルス
位置の組み合わせが入力する。ゲイン量子化回路３６５
は、ゲインコードブック３８０からゲインコードベクト
ルを読み出し、選択された複数セットの極性コードベク
トルと位置の組み合わせに対して、式(16)を最小化する
ようにゲインコードベクトルを探索し、歪みを最小化す
るゲインコードベクトル、極性コードベクトルと位置の
組み合わせを１種類選択する。
インを量子化して出力するものであり、音源量子化回路
３５０から、複数セットの極性コードベクトルとパルス
位置の組み合わせが入力する。ゲイン量子化回路３６５
は、ゲインコードブック３８０からゲインコードベクト
ルを読み出し、選択された複数セットの極性コードベク
トルと位置の組み合わせに対して、式(16)を最小化する
ようにゲインコードベクトルを探索し、歪みを最小化す
るゲインコードベクトル、極性コードベクトルと位置の
組み合わせを１種類選択する。
【００４３】
【数１２】 ここでは、ゲイン量子化回路３６５において、適応コー
ドブックのゲインとパルスで表した音源のゲインの両者
を同時にベクトル量子化する例について示した。ゲイン
量子化回路３６５は、ゲイン選択された極性コードベク
トルを表すインデクス、位置を表す符号、ゲインコード
ベクトルを表すインデクスをマルチプレクサ６００に出
力する。
ドブックのゲインとパルスで表した音源のゲインの両者
を同時にベクトル量子化する例について示した。ゲイン
量子化回路３６５は、ゲイン選択された極性コードベク
トルを表すインデクス、位置を表す符号、ゲインコード
ベクトルを表すインデクスをマルチプレクサ６００に出
力する。
【００４４】なお、複数パルスの振幅を量子化するため
のコードブックを、音声信号を用いてあらかじめ学習し
て格納しておくこともできる。コードブックの学習法
は、例えば、Linde氏らによる"An algorithm for vecto
r quantization design," と題した論文(IEEE Trans. C
ommun., pp.84-95, January, 1980)（文献１２）等を参
照できる。
のコードブックを、音声信号を用いてあらかじめ学習し
て格納しておくこともできる。コードブックの学習法
は、例えば、Linde氏らによる"An algorithm for vecto
r quantization design," と題した論文(IEEE Trans. C
ommun., pp.84-95, January, 1980)（文献１２）等を参
照できる。
【００４５】ここで重み付け信号計算回路３６０につい
て説明する。重み付け信号計算回路３６０は、それぞれ
のインデクスを入力し、インデクスからそれに対応する
コードベクトルを読み出した後、式(17)にもとづき駆動
音源信号ｖ(ｎ)を求める。
て説明する。重み付け信号計算回路３６０は、それぞれ
のインデクスを入力し、インデクスからそれに対応する
コードベクトルを読み出した後、式(17)にもとづき駆動
音源信号ｖ(ｎ)を求める。
【００４６】
【数１３】 この駆動音源信号ｖ(ｎ)は、適応コードブック回路５０
０に出力される。次に、重み付け信号計算回路３６０
は、スペクトルパラメータ計算回路２００の出力パラメ
ータ、スペクトルパラメータ量子化回路２１０の出力パ
ラメータを用いて式(18)により、応答信号ｓw(ｎ)をサ
ブフレーム毎に計算し、応答信号計算回路２４０へ出力
する。
０に出力される。次に、重み付け信号計算回路３６０
は、スペクトルパラメータ計算回路２００の出力パラメ
ータ、スペクトルパラメータ量子化回路２１０の出力パ
ラメータを用いて式(18)により、応答信号ｓw(ｎ)をサ
ブフレーム毎に計算し、応答信号計算回路２４０へ出力
する。
【００４７】
【数１４】 マルチプレクサ６００には、スペクトルパラメータ量子
化回路２１０から第４サブフレームの量子化ＬＳＰのコ
ードベクトルを表すインデクスが入力し、音源量子化回
路３５０から極性コードベクトルと位置との組み合わせ
が入力し、ゲイン量子化回路３６５から極性コードベク
トルを表すインデクス、位置を表す符号、ゲインコード
ベクトルを表すインデクスが入力する。マルチプレクサ
６００は、これらの入力に基づいて、サブフレームに分
割された音声信号に対する符号を組み立てて出力する。
以上により、入力音声信号の音声符号化がなされたこと
になる。
化回路２１０から第４サブフレームの量子化ＬＳＰのコ
ードベクトルを表すインデクスが入力し、音源量子化回
路３５０から極性コードベクトルと位置との組み合わせ
が入力し、ゲイン量子化回路３６５から極性コードベク
トルを表すインデクス、位置を表す符号、ゲインコード
ベクトルを表すインデクスが入力する。マルチプレクサ
６００は、これらの入力に基づいて、サブフレームに分
割された音声信号に対する符号を組み立てて出力する。
以上により、入力音声信号の音声符号化がなされたこと
になる。
【００４８】この音声符号化装置では、制限回路４１１
が、前サブフレームで求めた適応コードブックの遅延を
入力として、前サブフレームで求めた適応コードブック
の遅延と現在求める適応コードブックの遅延が不連続に
ならないようにピッチ周期探索範囲を制限し、そのピッ
チ周期探索範囲をピッチ計算回路４００に出力する。ピ
ッチ計算回路４００は、聴感重み付け回路２３０の出力
信号Ｘw(ｎ)と制限回路４１１から出力されるピッチ周
期探索範囲を入力として、ピッチ周期Ｔopを計算し、適
応コードブック回路５００に少なくとも１つのピッチ周
期Ｔopを出力する。適応コードブック回路５００は、聴
感重み付け信号ｘ'w(ｎ)と、ゲイン量子化回路３６５か
ら出力される過去の音源信号ｖ(ｎ)と、インパルス応答
計算回路３１０から出力される聴感重み付けインパルス
応答ｈw(ｎ)と、ピッチ計算回路４００から出力される
ピッチ周期Ｔopとを入力として、このピッチ周期近傍を
探索して、適応コードブックの遅延を求める。これらの
構成により、サブフレーム毎に求められる適応コードブ
ックの遅延が時間的に不連続になることを避けることが
できる。
が、前サブフレームで求めた適応コードブックの遅延を
入力として、前サブフレームで求めた適応コードブック
の遅延と現在求める適応コードブックの遅延が不連続に
ならないようにピッチ周期探索範囲を制限し、そのピッ
チ周期探索範囲をピッチ計算回路４００に出力する。ピ
ッチ計算回路４００は、聴感重み付け回路２３０の出力
信号Ｘw(ｎ)と制限回路４１１から出力されるピッチ周
期探索範囲を入力として、ピッチ周期Ｔopを計算し、適
応コードブック回路５００に少なくとも１つのピッチ周
期Ｔopを出力する。適応コードブック回路５００は、聴
感重み付け信号ｘ'w(ｎ)と、ゲイン量子化回路３６５か
ら出力される過去の音源信号ｖ(ｎ)と、インパルス応答
計算回路３１０から出力される聴感重み付けインパルス
応答ｈw(ｎ)と、ピッチ計算回路４００から出力される
ピッチ周期Ｔopとを入力として、このピッチ周期近傍を
探索して、適応コードブックの遅延を求める。これらの
構成により、サブフレーム毎に求められる適応コードブ
ックの遅延が時間的に不連続になることを避けることが
できる。
【００４９】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態の音声符号化装置について、図２を参照して説
明する。この音声符号化装置は、図１に示す装置と比較
して、適応コードブック回路と音源量子化回路の動作が
異なっている。図２において図１と同一の番号を付した
ものは、図１に示したものと同一の構成要素である。
実施形態の音声符号化装置について、図２を参照して説
明する。この音声符号化装置は、図１に示す装置と比較
して、適応コードブック回路と音源量子化回路の動作が
異なっている。図２において図１と同一の番号を付した
ものは、図１に示したものと同一の構成要素である。
【００５０】適応コードブック回路５１１は、適応コー
ドブックの遅延を式(8)を最小化するようにして求め、
複数の候補を音源量子化回路３５１に出力する。これら
の候補に対して、音源量子化回路３５１とゲイン量子化
回路３６５において、第１の実施形態と同様に音源とゲ
インの量子化が行なわれ、最終的にすべての候補の中
で、式(16)を最小化する組み合わせが１種類選択され
る。他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
ドブックの遅延を式(8)を最小化するようにして求め、
複数の候補を音源量子化回路３５１に出力する。これら
の候補に対して、音源量子化回路３５１とゲイン量子化
回路３６５において、第１の実施形態と同様に音源とゲ
インの量子化が行なわれ、最終的にすべての候補の中
で、式(16)を最小化する組み合わせが１種類選択され
る。他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００５１】この音声符号化装置においても、過去に求
めた適応コードブックの遅延に基づいてピッチ周期の探
索範囲が制限されるので、サブフレーム毎に求められる
適応コードブックの遅延が時間的に不連続になることを
避けることができる。
めた適応コードブックの遅延に基づいてピッチ周期の探
索範囲が制限されるので、サブフレーム毎に求められる
適応コードブックの遅延が時間的に不連続になることを
避けることができる。
【００５２】《第３の実施形態》次に、本発明の第３の
実施形態の音声符号化装置について、図３を参照して説
明する。この音声符号化装置は、図１に示す装置と比較
して、モード判定回路８００が付加されており、また、
制限回路の動作が異なっている。図３において図１と同
一の番号を付したものは、図１に示したものと同一の構
成要素である。モード判別回路８００を設けて複数のモ
ードを設定することにより、ここでは図示していないが
モードに応じて適応コードブック回路５００の動作条件
を変えることなどが可能になり、モードごとに最適な符
号化を設定できるようになって、低ビットレートでより
高品質な音声符号化を行うことができる。
実施形態の音声符号化装置について、図３を参照して説
明する。この音声符号化装置は、図１に示す装置と比較
して、モード判定回路８００が付加されており、また、
制限回路の動作が異なっている。図３において図１と同
一の番号を付したものは、図１に示したものと同一の構
成要素である。モード判別回路８００を設けて複数のモ
ードを設定することにより、ここでは図示していないが
モードに応じて適応コードブック回路５００の動作条件
を変えることなどが可能になり、モードごとに最適な符
号化を設定できるようになって、低ビットレートでより
高品質な音声符号化を行うことができる。
【００５３】モード判別回路８００は、聴感重み付け回
路２３０の出力信号を用いて、特徴量を抽出し、フレー
ム毎にモードの判別を行う。ここで、特徴量としては、
ピッチ予測ゲインを用いることができる。サブフレーム
毎に求めたピッチ予測ゲインをフレーム全体で平均し、
この値とあらかじめ定められた複数のしきい値を比較
し、あらかじめ定められた複数のモードに分類する。こ
こでは、一例として、モードの種類が４種類であるとす
る。この場合、モード０，１，２，３は、それぞれ、無
声区間、過渡区間、弱い有声区間、強い有声区間にほぼ
対応するものとする。このモードに従って、制限回路４
１２は、例えば、モード０では、ピッチ周期探索範囲の
制限を行わず、モード１，２，３では、ピッチ周期探索
範囲の制限を行うというような探索範囲の切り替えを行
う。なお、判別されたモードを示す情報は、モード判別
回路８００からマルチプレクサ６００にも出力されてい
る。他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
路２３０の出力信号を用いて、特徴量を抽出し、フレー
ム毎にモードの判別を行う。ここで、特徴量としては、
ピッチ予測ゲインを用いることができる。サブフレーム
毎に求めたピッチ予測ゲインをフレーム全体で平均し、
この値とあらかじめ定められた複数のしきい値を比較
し、あらかじめ定められた複数のモードに分類する。こ
こでは、一例として、モードの種類が４種類であるとす
る。この場合、モード０，１，２，３は、それぞれ、無
声区間、過渡区間、弱い有声区間、強い有声区間にほぼ
対応するものとする。このモードに従って、制限回路４
１２は、例えば、モード０では、ピッチ周期探索範囲の
制限を行わず、モード１，２，３では、ピッチ周期探索
範囲の制限を行うというような探索範囲の切り替えを行
う。なお、判別されたモードを示す情報は、モード判別
回路８００からマルチプレクサ６００にも出力されてい
る。他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００５４】《第４の実施形態》次に、本発明の第４の
実施形態の音声符号化装置について、図を参照して説明
する。この音声符号化装置は、図２に示す装置と比較し
て、モード判定回路８００が付加されており、また、制
限回路の動作が異なっている。図４において図２と同一
の番号を付したものは、図２に示したものと同一の構成
要素である。第３の実施形態と同様にモード判別回路８
００を設けて複数のモードを設定することにより、低ビ
ットレートでより高品質な音声符号化を行うことができ
る。
実施形態の音声符号化装置について、図を参照して説明
する。この音声符号化装置は、図２に示す装置と比較し
て、モード判定回路８００が付加されており、また、制
限回路の動作が異なっている。図４において図２と同一
の番号を付したものは、図２に示したものと同一の構成
要素である。第３の実施形態と同様にモード判別回路８
００を設けて複数のモードを設定することにより、低ビ
ットレートでより高品質な音声符号化を行うことができ
る。
【００５５】モード判別回路８００は、聴感重み付け回
路２３０の出力信号を用いて、特徴量を抽出し、フレー
ム毎にモードの判別を行う。ここで、特徴量としては、
ピッチ予測ゲインを用いることができる。サブフレーム
毎に求めたピッチ予測ゲインをフレーム全体で平均し、
この値とあらかじめ定められた複数のしきい値を比較
し、あらかじめ定められた複数のモードに分類する。こ
こでは、一例として、モードの種類が４種類であるとす
る。この場合、モード０，１，２，３は、それぞれ、無
声区間、過渡区間、弱い有声区間、強い有声区間にほぼ
対応するものとする。このモードに従って、制限回路４
１２は、例えば、モード０では、ピッチ周期探索範囲の
制限を行わず、モード１，２，３では、ピッチ周期探索
範囲の制限を行うというような探索範囲の切り替えを行
う。なお、判別されたモードを示す情報は、モード判別
回路８００からマルチプレクサ６００にも出力されてい
る。他の動作は、第２の実施形態の場合と同様である。
路２３０の出力信号を用いて、特徴量を抽出し、フレー
ム毎にモードの判別を行う。ここで、特徴量としては、
ピッチ予測ゲインを用いることができる。サブフレーム
毎に求めたピッチ予測ゲインをフレーム全体で平均し、
この値とあらかじめ定められた複数のしきい値を比較
し、あらかじめ定められた複数のモードに分類する。こ
こでは、一例として、モードの種類が４種類であるとす
る。この場合、モード０，１，２，３は、それぞれ、無
声区間、過渡区間、弱い有声区間、強い有声区間にほぼ
対応するものとする。このモードに従って、制限回路４
１２は、例えば、モード０では、ピッチ周期探索範囲の
制限を行わず、モード１，２，３では、ピッチ周期探索
範囲の制限を行うというような探索範囲の切り替えを行
う。なお、判別されたモードを示す情報は、モード判別
回路８００からマルチプレクサ６００にも出力されてい
る。他の動作は、第２の実施形態の場合と同様である。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、前サブフ
レームの適応コードブックの遅延に基づいてピッチ計算
部でのピッチ周期探索範囲を制限することにより、サブ
フレームごとに求められる適応コードブックの遅延が時
間的に不連続になることが避けられ、従来よりも良好な
音質で符号化できるようになる、という効果がある。
レームの適応コードブックの遅延に基づいてピッチ計算
部でのピッチ周期探索範囲を制限することにより、サブ
フレームごとに求められる適応コードブックの遅延が時
間的に不連続になることが避けられ、従来よりも良好な
音質で符号化できるようになる、という効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の音声符号化装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の音声符号化装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の音声符号化装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の音声符号化装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
１００ 入力端子 １１０ フレーム分割回路 １２０ サブフレーム分割回路 ２００ スペクトルパラメータ計算回路 ２１０ スペクトルパラメータ量子化回路 ２１１ ＬＳＰコードブック ２３０ 聴感重み付け回路 ２３５ 減算器 ２４０ 応答信号計算回路 ３１０ インパルス応答計算回路 ３５０，３５１ 音源量子化回路 ３５２ 音源コードブック ３６０ 重み付け信号計算回路 ３６５ ゲイン量子化回路 ３８０ ゲインコードブック ４１０ 遅延回路 ４１１，４１２ 制限回路 ５００，５１１ 適応コードブック回路 ６００ マルチプレクサ ８００ モード判別回路
フロントページの続き (56)参考文献 特許3003531（ＪＰ，Ｂ２) 特許2746039（ＪＰ，Ｂ２) 特許3089967（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開1005022（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開877355（ＥＰ，Ａ ２) 欧州特許出願公開749110（ＥＰ，Ａ ２) 米国特許5737484（ＵＳ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ 1999 ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ ｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｃ ｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ ｇ，Ｖｏｌ．１，Ｋ．Ｏｚａｗａ，”４ ＫＢ／ｓ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｕｌｓｅ ｂ ａｓｅｄ ＣＥＬＰ Ｓｐｅｅｃｈ Ｃ ｏｄｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｅｘｃｉｔａ ｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”，ｐ. 189−192 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＩＥＥＥ／ＩＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ ｃ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｏｎｌｉｎｅ
Claims (6)
- 【請求項１】 入力された音声信号からスペクトルパラ
メータを求めて量子化する工程と、 ピッチ周期に基づき、過去に量子化された音源信号から
適応コードブックにより遅延とゲインを求めるとともに
音声信号を予測して残差を求める工程と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記音声信号の音源
信号を量子化する工程と、 前記音源信号のゲインを量子化する工程と、 過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに前記ピッ
チ周期の探索の際の探索範囲を制限して、前記音声信号
から前記ピッチ周期を探索する工程と、を有する音声符
号化方法。 - 【請求項２】 入力された音声信号からスペクトルパラ
メータを求めて量子化する工程と、 ピッチ周期に基づき、過去に量子化された音源信号から
適応コードブックにより遅延とゲインを求めるとともに
音声信号を予測して残差を求める工程と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記音声信号の音源
信号を量子化する工程と、 前記音源信号のゲインを量子化する工程と、 前記音声信号から特徴量を抽出してモードを判別する工
程と、 判別されたモードがあらかじめ定められたモードの場合
には過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに前記
ピッチ周期の探索の際の探索範囲を制限して、前記音声
信号から前記ピッチ周期を探索する工程と、を有する音
声符号化方法。 - 【請求項３】 音声信号を入力しスペクトルパラメータ
を求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ計算部
と、 前記音声信号からピッチ周期を求め出力するピッチ計算
部と、 前記ピッチ計算部の出力をもとに過去に量子化された音
源信号から適応コードブックにより遅延とゲインを求め
音声信号を予測して残差を求め遅延とゲインを出力する
適応コードブック部と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記音声信号の音源
信号を量子化し出力する音源量子化部と、 前記音源信号のゲインを量子化し出力するゲイン量子化
部と、 ピッチ周期を探索する際に、過去に求めた適応コードブ
ックの遅延をもとに探索範囲を制限する制限部とを有
し、 前記制限部の出力をもとに前記ピッチ計算部がピッチ周
期を探索し出力する音声符号化装置。 - 【請求項４】 音声信号を入力しスペクトルパラメータ
を求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ計算部
と、 前記音声信号からピッチ周期を求め出力するピッチ計算
部と、 前記ピッチ計算部の出力をもとに過去に量子化された音
源信号から適応コードブックにより複数の遅延とゲイン
を求め音声信号を予測して残差を求め遅延とゲインを出
力する適応コードブック部と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記複数の遅延の各
々に対し前記音声信号の音源信号を量子化し歪の小さい
方を選択し出力する音源量子化部と、 前記音源信号のゲインを量子化し出力するゲイン量子化
部と、 ピッチ周期を探索する際に、過去に求めた適応コードブ
ックの遅延をもとに探索範囲を制限する制限部とを有
し、 前記制限部の出力をもとに前記ピッチ計算部がピッチ周
期を探索し出力する音声符号化装置。 - 【請求項５】 音声信号を入力しスペクトルパラメータ
を求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ計算部
と、 前記音声信号からピッチ周期を求め出力するピッチ計算
部と、 前記ピッチ計算部の出力をもとに過去に量子化された音
源信号から適応コードブックにより遅延とゲインを求め
音声信号を予測して残差を求め遅延とゲインを出力する
適応コードブック部と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記音声信号の音源
信号を量子化し出力する音源量子化部と、 前記音声信号から特徴量を抽出してモードを判別し出力
する判別部と、 前記音源信号のゲインを量子化し出力するゲイン量子化
部と、 前期判別部の出力があらかじめ定められたモードの場合
に、過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに、ピ
ッチ周期を探索する際の探索範囲を制限する制限部と、
を有し、 前記あらかじめ定められたモードの場合に、前記ピッチ
計算部が、前記制限部の出力をもとにピッチ周期を探索
し出力する音声符号化装置。 - 【請求項６】 音声信号を入力しスペクトルパラメータ
を求めて量子化し出力するスペクトルパラメータ計算部
と、 前記音声信号からピッチ周期を求め出力するピッチ計算
部と、 前記ピッチ計算部の出力をもとに過去に量子化された音
源信号から適応コードブックにより複数の遅延とゲイン
を求め音声信号を予測して残差を求め遅延とゲインを出
力する適応コードブック部と、 前記スペクトルパラメータを用いて前記複数の遅延の各
々に対し前記音声信号の音源信号を量子化して歪の小さ
い方を選択し出力する音源量子化部と、 前記音声信号から特徴量を抽出してモードを判別し出力
する判別部と、 前記音源信号のゲインを量子化し出力するゲイン量子化
部と、 前記判別部の出力があらかじめ定められたモードの場合
に、過去に求めた適応コードブックの遅延をもとに、ピ
ッチ周期を探索する際の探索範囲を制限する制限部と、
を有し、 前記あらかじめ定められたモードの場合に、前記ピッチ
計算部が、前記制限部の出力をもとにピッチ周期を探索
し出力する音声符号化装置。
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| CA002435224A CA2435224A1 (en) | 1998-11-27 | 1999-11-25 | Speech encoding method and speech encoding system |
| DE69921066T DE69921066T2 (de) | 1998-11-27 | 1999-11-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Sprachkodierung |
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-
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- 1999-11-29 EP EP99123694A patent/EP1005022B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-29 US US09/450,305 patent/US6581031B1/en not_active Expired - Lifetime
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