JP3197156B2 - ディジタル音声コーダ及びデコーダにおけるスペクトルパラメータを量子化及び逆量子化する方法及び装置 - Google Patents
ディジタル音声コーダ及びデコーダにおけるスペクトルパラメータを量子化及び逆量子化する方法及び装置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
- G10L19/06—Determination or coding of the spectral characteristics, e.g. of the short-term prediction coefficients
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はディジタル音声コーダに関し、よ
り詳細には、これらのコーダにおけるスペクトルパラメ
ータを量子化する方法および装置に関する。低ビット伝
送速度で、高品質のコード化音声を得ることのできる音
声コード化システムは、ますます関心を持たれるように
なっている。ビット伝送速度を低減することによって、
例えば、固定速度伝送での情報保護に必要とされる冗長
度により多くの資源をふり向けたり、あるいは可変速度
伝送での平均速度を低減することが可能になる。この目
的を達成することができる技術は、特に、音声スペクト
ル特性を利用する、線形予測コード化（ＬＰＣ）技術で
ある。
り詳細には、これらのコーダにおけるスペクトルパラメ
ータを量子化する方法および装置に関する。低ビット伝
送速度で、高品質のコード化音声を得ることのできる音
声コード化システムは、ますます関心を持たれるように
なっている。ビット伝送速度を低減することによって、
例えば、固定速度伝送での情報保護に必要とされる冗長
度により多くの資源をふり向けたり、あるいは可変速度
伝送での平均速度を低減することが可能になる。この目
的を達成することができる技術は、特に、音声スペクト
ル特性を利用する、線形予測コード化（ＬＰＣ）技術で
ある。
【０００２】ビット伝送速度を低減するために、すでに
提案されているように、信号フレーム内あるいは連続す
る信号フレーム間の幾つかのスペクトルパラメータ間に
存在する相関を利用して、受信装置で容易に予測でき
る、従って再構成できる情報を伝達しないようにする。
これらの提案の実施例は、チン−チュン クォ（Chin-C
hung Kuo）他による論文「二次元差動コード化を利用す
るＬＳＰパラメータの低ビット伝送速度量子化」（ＩＣ
ＡＳＳＰ−９２、Ｓ．フランシスコ、ＵＳＡ、１９９２
年３月２３〜２６日、Ｉ−９７〜Ｉ−１００ページ）、
およびＣ．Ｓ．シャイデアス（Xideas）とＫ．Ｋ．Ｍ．
ソウ（So）による「ＬＳＰ係数のスカラとベクトル量子
化への長履歴量子化アプローチ」（ＩＣＡＳＳＰ−９
３、ミネアポリス、ＵＳＡ、１９９３年４月２７〜３０
日、II−１〜II−４ページ）に記述されている。
提案されているように、信号フレーム内あるいは連続す
る信号フレーム間の幾つかのスペクトルパラメータ間に
存在する相関を利用して、受信装置で容易に予測でき
る、従って再構成できる情報を伝達しないようにする。
これらの提案の実施例は、チン−チュン クォ（Chin-C
hung Kuo）他による論文「二次元差動コード化を利用す
るＬＳＰパラメータの低ビット伝送速度量子化」（ＩＣ
ＡＳＳＰ−９２、Ｓ．フランシスコ、ＵＳＡ、１９９２
年３月２３〜２６日、Ｉ−９７〜Ｉ−１００ページ）、
およびＣ．Ｓ．シャイデアス（Xideas）とＫ．Ｋ．Ｍ．
ソウ（So）による「ＬＳＰ係数のスカラとベクトル量子
化への長履歴量子化アプローチ」（ＩＣＡＳＳＰ−９
３、ミネアポリス、ＵＳＡ、１９９３年４月２７〜３０
日、II−１〜II−４ページ）に記述されている。
【０００３】第１の論文は、同フレーム内および連続フ
レーム間における線スペクトル組の線形予測に基づいて
おり、従って予測残差のみが量子化され、かつコード化
されることになる。これらの残差についてのスカラある
いはベクトル量子化の可能性が与えられている。量子化
法則は固定しており、従ってそれは、従来の技術に関し
て限られた改善をもたらすような「平均的」相関のみを
考慮することができる。第２の論文は、Ｎの先行フレー
ムに関連するデコードパラメータのＮグループを備える
コードブックを有するあるフレーム、あるいは先行フレ
ームから抽出した１組のＮフレームに関するパラメータ
グループの量子化を開示しており、従って特定グループ
の指標が伝送されることになる。この場合、スカラまた
はベクトル量子化が過度に利用される。この技術の欠点
は、信号デコード結果に基づいた適応コードブックを利
用することで、チャネル誤りに対してコーダを特に感応
しやすくさせることである。
レーム間における線スペクトル組の線形予測に基づいて
おり、従って予測残差のみが量子化され、かつコード化
されることになる。これらの残差についてのスカラある
いはベクトル量子化の可能性が与えられている。量子化
法則は固定しており、従ってそれは、従来の技術に関し
て限られた改善をもたらすような「平均的」相関のみを
考慮することができる。第２の論文は、Ｎの先行フレー
ムに関連するデコードパラメータのＮグループを備える
コードブックを有するあるフレーム、あるいは先行フレ
ームから抽出した１組のＮフレームに関するパラメータ
グループの量子化を開示しており、従って特定グループ
の指標が伝送されることになる。この場合、スカラまた
はベクトル量子化が過度に利用される。この技術の欠点
は、信号デコード結果に基づいた適応コードブックを利
用することで、チャネル誤りに対してコーダを特に感応
しやすくさせることである。
【０００４】発明の目的は、平均的相関だけでなく、有
効な相関を利用し、そしてチャネル誤りに対してほとん
ど感応しない、特定信号分類に基づいた量子化技術を提
供することである。発明が提供する音声信号ディジタル
コード化方法において、信号は変換されて、設定された
サンプル数を持つフレームに分割された１連のディジタ
ル信号になり、そしてスペクトル分析されて、少なくと
も１グループのスペクトルパラメータを発生するが、こ
れらのパラメータは量子化され、第１組の指標に変換さ
れる、さらにこれらのパラメータにおいて、コード化位
相中、高い相関を有する音声期間は第１組の指標から開
始して各フレームで認識され、そしてこれらの期間の
間、前記第１組の指標は、第１組のコード化に必要なそ
れより少数のビットでコード化することができる第２組
に変換される。この第２組の指標は、変換が行われた事
を表す信号表示と共に、コード信号に挿入され、一方、
他の期間の間、第１組の指標がコード信号に挿入され
る。
効な相関を利用し、そしてチャネル誤りに対してほとん
ど感応しない、特定信号分類に基づいた量子化技術を提
供することである。発明が提供する音声信号ディジタル
コード化方法において、信号は変換されて、設定された
サンプル数を持つフレームに分割された１連のディジタ
ル信号になり、そしてスペクトル分析されて、少なくと
も１グループのスペクトルパラメータを発生するが、こ
れらのパラメータは量子化され、第１組の指標に変換さ
れる、さらにこれらのパラメータにおいて、コード化位
相中、高い相関を有する音声期間は第１組の指標から開
始して各フレームで認識され、そしてこれらの期間の
間、前記第１組の指標は、第１組のコード化に必要なそ
れより少数のビットでコード化することができる第２組
に変換される。この第２組の指標は、変換が行われた事
を表す信号表示と共に、コード信号に挿入され、一方、
他の期間の間、第１組の指標がコード信号に挿入され
る。
【０００５】発明はまた、この方法を実現する装置も提
供するが、この装置は、コード化側において、前記第１
組の指標から開始して、音声信号が高い相関を表すフレ
ームを認識し、これらのフレームの間、第１組の指標
を、第１組の指標のコード化に必要なそれより少ないビ
ット数でコード化できる第２組の指標に変換し、そして
変換が行われたことをデコーダに信号表示する手段と、
コード化装置に、高い相関を有するフレームにおける第
１組の代わりに第２組の指標を供給する手段、とを備え
ている。
供するが、この装置は、コード化側において、前記第１
組の指標から開始して、音声信号が高い相関を表すフレ
ームを認識し、これらのフレームの間、第１組の指標
を、第１組の指標のコード化に必要なそれより少ないビ
ット数でコード化できる第２組の指標に変換し、そして
変換が行われたことをデコーダに信号表示する手段と、
コード化装置に、高い相関を有するフレームにおける第
１組の代わりに第２組の指標を供給する手段、とを備え
ている。
【０００６】
【実施例】次に、発明の良好な実施態様を添付の図面を
参照して説明する。図１は、音声信号の短期および長期
スペクトル特性が利用されている、より一般的な事例で
の、ＬＰＣコーダの送信機を示す。例えば、マイクロフ
ォンＭＦによって発声された音声信号は、アナログ／デ
ィジタル変換器ＡＮによって変換されて、１連のディジ
タルサンプルｘ（ｎ）となり、それは次いで、バッファ
ＴＲにおいて設定された長さのフレームに分割される。
このフレームはブロックＡＢＴで示される短期分析回路
に送信されるが、このＡＢＴには、短期スペクトルパラ
メータの推定および量子化装置と、短期予測残差信号を
発生する線形予測フィルタが含まれる。スペクトルパラ
メータは線形予測係数、線形スペクトル対（ＬＳＰ）あ
るいは音声信号短期スペクトル特性を表すその他の変数
組であることができる。利用されるパラメータのタイプ
およびそれらが受ける量子化のタイプは、本発明に対し
て関係は持たない。しかし、１例として、２０msのフレ
ームに対して９または１０係数が発生され、そしてスカ
ラ量子化されると仮定する線形スペクトル対に、言及さ
れるであろう。量子化の結果として、接続１には、第１
グループの指標ｊ1 があり、それは、以下で明らかにな
るように、コード化装置ＣＶに直接与えられるか、また
はさらに処理されることができる。
参照して説明する。図１は、音声信号の短期および長期
スペクトル特性が利用されている、より一般的な事例で
の、ＬＰＣコーダの送信機を示す。例えば、マイクロフ
ォンＭＦによって発声された音声信号は、アナログ／デ
ィジタル変換器ＡＮによって変換されて、１連のディジ
タルサンプルｘ（ｎ）となり、それは次いで、バッファ
ＴＲにおいて設定された長さのフレームに分割される。
このフレームはブロックＡＢＴで示される短期分析回路
に送信されるが、このＡＢＴには、短期スペクトルパラ
メータの推定および量子化装置と、短期予測残差信号を
発生する線形予測フィルタが含まれる。スペクトルパラ
メータは線形予測係数、線形スペクトル対（ＬＳＰ）あ
るいは音声信号短期スペクトル特性を表すその他の変数
組であることができる。利用されるパラメータのタイプ
およびそれらが受ける量子化のタイプは、本発明に対し
て関係は持たない。しかし、１例として、２０msのフレ
ームに対して９または１０係数が発生され、そしてスカ
ラ量子化されると仮定する線形スペクトル対に、言及さ
れるであろう。量子化の結果として、接続１には、第１
グループの指標ｊ1 があり、それは、以下で明らかにな
るように、コード化装置ＣＶに直接与えられるか、また
はさらに処理されることができる。
【０００７】ＡＢＴの出力２における短期予測残差ｒ
（ｎ）は、長期分析回路ＡＬＴに与えられ、このＡＬＴ
は第２グループのパラメータ（より特定すれば、ピッチ
期間に連係した遅延ｄおよび長期予測の係数ｂ）を計算
し、量子化し、そして第２グループの指標ｊ2 を発生
し、それは接続３を介して装置ＣＶに与えられる。最後
に、励起発生装置ＧＥは、接続４を介して装置ＣＶに、
第３グループの指標ｊ3 を送信するが、それは現在のフ
レームの間に利用されるべき励起信号に関する情報を表
す。装置ＣＶは接続５上に、短期および長期分析パラメ
ータと励起に関する情報を含むコード信号
（ｎ）は、長期分析回路ＡＬＴに与えられ、このＡＬＴ
は第２グループのパラメータ（より特定すれば、ピッチ
期間に連係した遅延ｄおよび長期予測の係数ｂ）を計算
し、量子化し、そして第２グループの指標ｊ2 を発生
し、それは接続３を介して装置ＣＶに与えられる。最後
に、励起発生装置ＧＥは、接続４を介して装置ＣＶに、
第３グループの指標ｊ3 を送信するが、それは現在のフ
レームの間に利用されるべき励起信号に関する情報を表
す。装置ＣＶは接続５上に、短期および長期分析パラメ
ータと励起に関する情報を含むコード信号
【数１】 を発生する。周知のように、若干の条件においては、よ
り特定すれば強発声音に対しては、音声のスペクトル特
性は、フレーム周波数より低い速度で変化し、そしてス
ペクトル形状は、幾つかの連続フレームの間、ほとんど
変化しないこともある。この結果、若干の線形スペクト
ル係数のごく僅かの変更が生じる。
り特定すれば強発声音に対しては、音声のスペクトル特
性は、フレーム周波数より低い速度で変化し、そしてス
ペクトル形状は、幾つかの連続フレームの間、ほとんど
変化しないこともある。この結果、若干の線形スペクト
ル係数のごく僅かの変更が生じる。
【０００８】発明によれば、この事実が、短期分析回路
ＡＢＴとコード化装置ＣＶ間に、相関を認識し、かつス
ペクトルパラメータを量子化する装置ＤＱを備えること
によって利用されており、それによって、音声区分が高
い短期相関を表すかどうかに依存して、コーダは異なる
モードで動作することが可能になる。装置ＤＱは指標ｊ
1 を利用して、高相関部分を認識し、そして出力６にフ
ラグＣを発生するが、このフラグは、例えば相関信号の
場合は１にあり、そして受信機にも転送される。相関信
号の場合、指標ｊ1 は指標グループｊ4 に変換され、そ
れは、指標ｊ1のコード化に必要とされるより少ないビ
ット数でコード化することができて、接続７上に示され
る。フラグＣによって制御されるマルチプレクサＭＸ
は、装置ＣＶに、信号が相関していない場合には指標ｊ
1 を、信号が相関している場合には指標ｊ4 を伝送す
る。
ＡＢＴとコード化装置ＣＶ間に、相関を認識し、かつス
ペクトルパラメータを量子化する装置ＤＱを備えること
によって利用されており、それによって、音声区分が高
い短期相関を表すかどうかに依存して、コーダは異なる
モードで動作することが可能になる。装置ＤＱは指標ｊ
1 を利用して、高相関部分を認識し、そして出力６にフ
ラグＣを発生するが、このフラグは、例えば相関信号の
場合は１にあり、そして受信機にも転送される。相関信
号の場合、指標ｊ1 は指標グループｊ4 に変換され、そ
れは、指標ｊ1のコード化に必要とされるより少ないビ
ット数でコード化することができて、接続７上に示され
る。フラグＣによって制御されるマルチプレクサＭＸ
は、装置ＣＶに、信号が相関していない場合には指標ｊ
1 を、信号が相関している場合には指標ｊ4 を伝送す
る。
【０００９】より詳細に云えば、各フレームにおいて、
ＤＱは、指標ｊ1 の各々と、それが前のフレームで持っ
ていた値間の差を計算し、そしてすべての差の絶対値δ
i が設定された閾値ｓより低い場合に、フラグＣを１に
設定する。良好な実施態様において、｜ｓ｜＝２であ
る。もしＣが１である場合、部分集合に適切にグループ
分けされた、値δi のベクトル量子化が実行される。部
分集合における値の数がＰである場合、Ｎ＝（２ｓ＋
１) P の値の組合せが存在し、そして各部分集合に対し
て、特定の組合せに対応する指標がコード化装置ＣＶに
伝送される。同サイズの部分集合を持つものには、最高
の通し番号を有する線形スペクトル対係数に対応する指
標は、差を計算する場合、無視することができる、と特
定されねばならない。例えば、１０の指標ｊ1 を利用す
る場合、最初の９に対してのみ、差が計算される。しか
し、同サイズでない部分集合を持つことは可能である。
ＤＱは、指標ｊ1 の各々と、それが前のフレームで持っ
ていた値間の差を計算し、そしてすべての差の絶対値δ
i が設定された閾値ｓより低い場合に、フラグＣを１に
設定する。良好な実施態様において、｜ｓ｜＝２であ
る。もしＣが１である場合、部分集合に適切にグループ
分けされた、値δi のベクトル量子化が実行される。部
分集合における値の数がＰである場合、Ｎ＝（２ｓ＋
１) P の値の組合せが存在し、そして各部分集合に対し
て、特定の組合せに対応する指標がコード化装置ＣＶに
伝送される。同サイズの部分集合を持つものには、最高
の通し番号を有する線形スペクトル対係数に対応する指
標は、差を計算する場合、無視することができる、と特
定されねばならない。例えば、１０の指標ｊ1 を利用す
る場合、最初の９に対してのみ、差が計算される。しか
し、同サイズでない部分集合を持つことは可能である。
【００１０】考慮中の実施例に関して、指標ｊ1 は分割
され、それぞれ３の指標からなる３部分集合になり、こ
れら部分集合の各々はそれぞれ、指標ｊ（４、０）、ｊ
（４、１）、ｊ（４、２）で表される。考慮中の区間に
は５の値の差が含まれるので、５3 ＝１２５の値のター
ンが可能であり、そして各指標ｊ4 はＣＶにおいて、計
２１ビットの、７ビットでコード化することができる。
７ビットは１２８の値の組合せのコード化が可能である
ことにも注目することができる。別々の値のどんな可能
なターンにも対応しない３つの組合せを受信機で利用す
ることができて、伝送誤りを認識する。
され、それぞれ３の指標からなる３部分集合になり、こ
れら部分集合の各々はそれぞれ、指標ｊ（４、０）、ｊ
（４、１）、ｊ（４、２）で表される。考慮中の区間に
は５の値の差が含まれるので、５3 ＝１２５の値のター
ンが可能であり、そして各指標ｊ4 はＣＶにおいて、計
２１ビットの、７ビットでコード化することができる。
７ビットは１２８の値の組合せのコード化が可能である
ことにも注目することができる。別々の値のどんな可能
なターンにも対応しない３つの組合せを受信機で利用す
ることができて、伝送誤りを認識する。
【００１１】比較の意味で挙げるのであるが、この発明
を利用しない低ビット伝送速度伝送のためのコーダが、
本発明者他による論文「セルアプリケーション用 ５．
８５ｋｂ／ｓ ＣＥＬＰ アルゴリズム」（ＩＣＡＳＳ
Ｐ−９３）に記述されており、それは、各々が３ビット
でコード化される、１０係数を持つ短期分析パラメータ
を表し、次いで、フレームあたり３０ビットを要求す
る。この発明は音声期間の間、フラグＣをコード化する
ために１ビットの伝送を必要としており、この音声期間
では信号は相関していると考えられ（ここで述べる評価
基準に従って）そしてこの音声期間は平均して会話の４
０％を構成する、ということを考慮すると、発明に従っ
て、スペクトルパラメータに対して、２５％以上のビッ
ト伝送速度の低減を可能にしている。従って、平均ビッ
ト伝送速度低減は著しい。これらの期間において、１０
ではなく９のスペクトルパラメータを利用することで、
コード信号の著しい劣化を伴うことはない。
を利用しない低ビット伝送速度伝送のためのコーダが、
本発明者他による論文「セルアプリケーション用 ５．
８５ｋｂ／ｓ ＣＥＬＰ アルゴリズム」（ＩＣＡＳＳ
Ｐ−９３）に記述されており、それは、各々が３ビット
でコード化される、１０係数を持つ短期分析パラメータ
を表し、次いで、フレームあたり３０ビットを要求す
る。この発明は音声期間の間、フラグＣをコード化する
ために１ビットの伝送を必要としており、この音声期間
では信号は相関していると考えられ（ここで述べる評価
基準に従って）そしてこの音声期間は平均して会話の４
０％を構成する、ということを考慮すると、発明に従っ
て、スペクトルパラメータに対して、２５％以上のビッ
ト伝送速度の低減を可能にしている。従って、平均ビッ
ト伝送速度低減は著しい。これらの期間において、１０
ではなく９のスペクトルパラメータを利用することで、
コード信号の著しい劣化を伴うことはない。
【００１２】図２は、上述の数値例に常に関連する、Ｄ
Ｑの可能な回路実施態様である。線１０−１８（全部が
共に接続１を構成する）上にある指標ｊ（１、０）−ｊ
（１、８）は、それぞれの減算器Ｓ０…Ｓ８の正入力に
与えられ、これら減算器はその負入力でメモリ素子Ｍ０
…Ｍ８の出力にある、前のフレームに関連する指標を受
信する。Ｓ０…Ｓ８によって計算された差δ0 …δ
8 は、閾値回路ＣＳ０…ＣＳ８に供給され、そこでは閾
値＋ｓおよび−ｓとの比較が行われ、そして出力信号が
発生されるが、この出力信号の論理値は、入力値が閾値
区間内にあるか否かを表している。例えば、入力値がこ
の区間内であれば、前記信号は１である。次いで、ＣＳ
０…ＣＳ８の出力信号はフラグＣを発生する回路に与え
られるが、この回路はＡＮＤゲートＡＮで表され、その
出力は接続６となっている。差δi はベクトル量子化回
路ＱＶ０…ＱＶ２に送信されるが、この回路の各々は３
つの値δi を受信し、そして出力７０…７２で、指標ｊ
（４、０）…ｊ（４、２）の１つを発生する。回路ＱＶ
は、入力値ターンからアドレスされる、固定記憶装置と
して実現することができる。数値表の記憶を回避するた
めに、差の値の分散を利用することができて、回路ＱＶ
は、簡単なアルゴリズムによって指標を計算する唯一の
演算装置で実現することができる。簡潔にするために、
第１の３つの差に関する数値ターンの表を参照された
い。
Ｑの可能な回路実施態様である。線１０−１８（全部が
共に接続１を構成する）上にある指標ｊ（１、０）−ｊ
（１、８）は、それぞれの減算器Ｓ０…Ｓ８の正入力に
与えられ、これら減算器はその負入力でメモリ素子Ｍ０
…Ｍ８の出力にある、前のフレームに関連する指標を受
信する。Ｓ０…Ｓ８によって計算された差δ0 …δ
8 は、閾値回路ＣＳ０…ＣＳ８に供給され、そこでは閾
値＋ｓおよび−ｓとの比較が行われ、そして出力信号が
発生されるが、この出力信号の論理値は、入力値が閾値
区間内にあるか否かを表している。例えば、入力値がこ
の区間内であれば、前記信号は１である。次いで、ＣＳ
０…ＣＳ８の出力信号はフラグＣを発生する回路に与え
られるが、この回路はＡＮＤゲートＡＮで表され、その
出力は接続６となっている。差δi はベクトル量子化回
路ＱＶ０…ＱＶ２に送信されるが、この回路の各々は３
つの値δi を受信し、そして出力７０…７２で、指標ｊ
（４、０）…ｊ（４、２）の１つを発生する。回路ＱＶ
は、入力値ターンからアドレスされる、固定記憶装置と
して実現することができる。数値表の記憶を回避するた
めに、差の値の分散を利用することができて、回路ＱＶ
は、簡単なアルゴリズムによって指標を計算する唯一の
演算装置で実現することができる。簡潔にするために、
第１の３つの差に関する数値ターンの表を参照された
い。
【００１３】
【表１】 δ0 δ1 δ2 ｊ（４、０） −２ −２ −２ ０ −２ −２ −１ １ −２ −２ ０ ２ −２ −２ ＋１ ３ −２ −２ ＋２ ４ −２ −１ −２ ５ ・・・・・・・・・・・・・・・ ＋２ ＋２ ＋２ １２４
【００１４】値δ2 は行ごとに異なり（５行のグループ
による周期性はあるが）、値δ1 は５行ごとに変化し、
そして値δ0 は２５行ごとに変化する、ということを考
えると、一般ターンの値の指標ｊ（４、０）は下記の関
係を満足させる、 ｊ（４、０）＝２５（δ0 ＋２）＋５（δ1 ＋２）＋（δ2 ＋２）。 （１） 値＋２（即ち、正の閾値）は、全値を正にするためにの
み、全値δi に加算されるが、これによって計算を容易
にするからである。一般に、ｗ＝０、１、２が一般の差
の部分集合を示す場合、次の関係が存在する。
による周期性はあるが）、値δ1 は５行ごとに変化し、
そして値δ0 は２５行ごとに変化する、ということを考
えると、一般ターンの値の指標ｊ（４、０）は下記の関
係を満足させる、 ｊ（４、０）＝２５（δ0 ＋２）＋５（δ1 ＋２）＋（δ2 ＋２）。 （１） 値＋２（即ち、正の閾値）は、全値を正にするためにの
み、全値δi に加算されるが、これによって計算を容易
にするからである。一般に、ｗ＝０、１、２が一般の差
の部分集合を示す場合、次の関係が存在する。
【数２】 これはｗの３つの値に対して、各フレームで計算される
ことになっている。（１）および（２）は、差のどんな
数Ｐを持つ部分集合の事例にも、そしてどんな値の｜ｓ
｜にも、すぐに拡張される。幾つかの差の構造は、あり
そうもないとしても、無視することができて、従って伝
送誤りの認識性能を増すこともまた注目すべきである。
ことになっている。（１）および（２）は、差のどんな
数Ｐを持つ部分集合の事例にも、そしてどんな値の｜ｓ
｜にも、すぐに拡張される。幾つかの差の構造は、あり
そうもないとしても、無視することができて、従って伝
送誤りの認識性能を増すこともまた注目すべきである。
【００１５】図３は受信機ブロック図を示す。受信機は
フィルタ装置あるいは合成装置ＦＳを備えており、それ
は励起信号に長期および短期スペクトル特性を与え、そ
してデコードディジタル信号ｙ（ｎ）を発生する。短期
および長期スペクトル特性ならびに励起を表すパラメー
タは、各自のデコーダＤＪ１、ＤＪ２、ＤＪ３によって
ＦＳに供給されるが、これらデコーダは、接続５のワイ
ヤグループ５ａ、５ｂ、５ｃ上にあるコード信号の適切
なビットグループをデコードする。短期合成パラメータ
を再構成するために、コーダによって伝送される情報
は、それが高相関音声期間に関連するか否かによって異
なることを考慮すべきである。従って、デコーダＤＪ１
は（非相関信号の場合）ＣＶから来る情報を直接受信す
るか、あるいは相関信号の場合、コーダにおいて行われ
る次の量子化を考慮するよう処理された情報を受信しな
ければならない。このために、フラグＣによって制御さ
れる多重分離装置ＤＭは、ワイヤ５ａ上にある信号を、
（Ｃ＝０であれば）ＤＪ１に接続した出力５０に、ある
いは（Ｃ＝１であれば）装置ＤＪ４に接続した出力５１
に与え、装置ＤＪ４は、装置ＱＶ０−ＱＶ２（図２）に
よって実行されたそれに対して、逆量子化を実行し、次
いで差δi を再構成する。装置ＱＶの構造に依存して、
ＤＪ４は適切な表にある数値を読みとる、あるいは上述
のそれに逆アルゴリズムを実行するであろう。この第２
の事例では、差の一般ターンは下記の関係に従って、指
標ｊ（４、ｗ）から得られることはすぐ分かる。
フィルタ装置あるいは合成装置ＦＳを備えており、それ
は励起信号に長期および短期スペクトル特性を与え、そ
してデコードディジタル信号ｙ（ｎ）を発生する。短期
および長期スペクトル特性ならびに励起を表すパラメー
タは、各自のデコーダＤＪ１、ＤＪ２、ＤＪ３によって
ＦＳに供給されるが、これらデコーダは、接続５のワイ
ヤグループ５ａ、５ｂ、５ｃ上にあるコード信号の適切
なビットグループをデコードする。短期合成パラメータ
を再構成するために、コーダによって伝送される情報
は、それが高相関音声期間に関連するか否かによって異
なることを考慮すべきである。従って、デコーダＤＪ１
は（非相関信号の場合）ＣＶから来る情報を直接受信す
るか、あるいは相関信号の場合、コーダにおいて行われ
る次の量子化を考慮するよう処理された情報を受信しな
ければならない。このために、フラグＣによって制御さ
れる多重分離装置ＤＭは、ワイヤ５ａ上にある信号を、
（Ｃ＝０であれば）ＤＪ１に接続した出力５０に、ある
いは（Ｃ＝１であれば）装置ＤＪ４に接続した出力５１
に与え、装置ＤＪ４は、装置ＱＶ０−ＱＶ２（図２）に
よって実行されたそれに対して、逆量子化を実行し、次
いで差δi を再構成する。装置ＱＶの構造に依存して、
ＤＪ４は適切な表にある数値を読みとる、あるいは上述
のそれに逆アルゴリズムを実行するであろう。この第２
の事例では、差の一般ターンは下記の関係に従って、指
標ｊ（４、ｗ）から得られることはすぐ分かる。
【００１６】
【数３】 但し“ｉｎｔ”はかっこ内の量の整数部分を表し、そし
て０．０４と０．０２による乗算は２５と５による除算
の実行を防止する。また、関係（３）は、値の全ターン
に対して、各フレームで計算されなければならない。
（３）で与えられる値に、コーダにおいて導入される基
準化を考慮するために、−２（すなわち−ｓ）を加算す
ることになっている。再構成された差は、加算器ＳＤに
おいて、遅延素子ＲＴの出力にある、前のフレームに関
連する指標ｊ1 の値に加算され、よって現在のフレーム
に関連する指標ｊ1 を発生する。加算器ＳＤの出力は次
に、ワイヤ５０にも接続しているＯＲゲートＰＯを介し
て、ＤＪ１に接続する。
て０．０４と０．０２による乗算は２５と５による除算
の実行を防止する。また、関係（３）は、値の全ターン
に対して、各フレームで計算されなければならない。
（３）で与えられる値に、コーダにおいて導入される基
準化を考慮するために、−２（すなわち−ｓ）を加算す
ることになっている。再構成された差は、加算器ＳＤに
おいて、遅延素子ＲＴの出力にある、前のフレームに関
連する指標ｊ1 の値に加算され、よって現在のフレーム
に関連する指標ｊ1 を発生する。加算器ＳＤの出力は次
に、ワイヤ５０にも接続しているＯＲゲートＰＯを介し
て、ＤＪ１に接続する。
【００１７】これまで説明したことは非限定実施例とし
てのみ述べたのであって、発明の範囲から逸脱すること
なく、種々の変化例が可能なことは明らかである。従っ
て、短期分析パラメータの量子化に言及されるものであ
っても、発明は、代替例として、あるいは他のタイプの
パラメータ、特に長期分析のそれに加えて、たとえそれ
らにおいて相関が余り重要でなく、従ってこの利点が余
り注目されなくても、応用することができる。さらに、
差の量子化表は、差の種々のグループに対して別々であ
ることができる。高相関のある音声期間の特定量子化は
また、音声が有声であるか無声であるかに依存して、異
なるコード化戦略が設けられているコーダにおいても利
用することができる。
てのみ述べたのであって、発明の範囲から逸脱すること
なく、種々の変化例が可能なことは明らかである。従っ
て、短期分析パラメータの量子化に言及されるものであ
っても、発明は、代替例として、あるいは他のタイプの
パラメータ、特に長期分析のそれに加えて、たとえそれ
らにおいて相関が余り重要でなく、従ってこの利点が余
り注目されなくても、応用することができる。さらに、
差の量子化表は、差の種々のグループに対して別々であ
ることができる。高相関のある音声期間の特定量子化は
また、音声が有声であるか無声であるかに依存して、異
なるコード化戦略が設けられているコーダにおいても利
用することができる。
【図１】発明を利用するコーダの送信機の略図である。
【図２】本発明による量子化回路のブロック図である。
【図３】受信機の図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−233499（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280800（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−144598（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/00 - 19/14 H03M 7/30 - 7/38 H04B 14/00 - 14/08
Claims (11)
- 【請求項１】 音声信号が１連のディジタルサンプルに
変換され、これらのディジタルサンプルが予め設定され
た数のサンプルから成るフレームに分割され、そしてス
ペクトル分析を受けて少なくとも１グループのスペクト
ルパラメータを発生し、これらのスペクトルパラメータ
が量子化され且つ第１組の指標（ｊ１）に変換される音
声信号ディジタルコード化方法において、 各フレームにおいては、コード化段階中、高相関のある
音声期間が第１組の指標を用いて認識され、そしてこれ
らの音声期間では、前記第１組の指標（ｊ１）は、第１
組をコード化するのに必要なビット数より少ないビット
数でコード化される第２組の指標（ｊ４）に変換され、
そして第２組の指標（ｊ４）は、変換が行われたことを
表す信号表示と共にコード信号に挿入され、一方、その
他の音声期間では第１組の指標がコード信号に挿入され
ることを特徴とする音声信号ディジタルコード化方法。 - 【請求項２】 現在のフレームに対して発生された第１
組の指標（ｊ１）と前のフレームで発生された第１組の
指標の間の差が計算され、 前記差の絶対値が閾値と比較され、 すべての絶対値が閾値によって限定された値の区間内に
ある場合、前記信号表示を構成し且つ予め設定された論
理値を有するフラグ（Ｃ）が発生され、該論理値は高相
関期間を示し、そして、 高相関のある期間では、これらの差はグループに分けら
れ、そして個々のグループのベクトル量子化が実行され
て、第２組の指標（ｊ４）を発生することを特徴とす
る、請求項１に記載の音声信号ディジタルコード化方
法。 - 【請求項３】 前記スペクトルパラメータは少なくとも
音声信号短期相関の代表パラメータであることを特徴と
する、請求項１または２に記載の音声信号ディジタルコ
ード化方法。 - 【請求項４】 第２組の指標（ｊ４）が、各グループに
おける差の値を用いて各フレームにおいて直接計算され
ることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一
項に記載の音声信号ディジタルコード化方法。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項に記
載の音声信号ディジ タルコード化方法に加えてデコード
段階をも含み、該デコード段階では、前記スペクトルパ
ラメータが再構成され、そしてこれらの再構成パラメー
タがデコード信号を合成する装置に供給され、さらに、 前記フラグ（Ｃ）が設定値の補数である論理値を有する
場合に、スペクトルパラメータは受信したコード信号か
ら直接再構成され、また、フラグ（Ｃ）が設定論理値を
有する場合、受信信号は逆量子化されて、現在のフレー
ムおよび前のフレームにそれぞれ関するパラメータを表
す指標間の差を再構成し、そして第１組の指標はこれら
の差から再構成されることを特徴とする、音声信号ディ
ジタルコード及びデコード化方法。 - 【請求項６】 音声信号を１連のディジタルサンプルに
変換し、そしてこのシーケンスを予め設定された数のサ
ンプルから成るフレームに分割する手段（ＡＮ、ＴＲ）
と、 コード化しようとする音声信号をスペクトル分析し、そ
して分析の結果として得られたパラメータを量子化する
手段（ＡＢＴ、ＡＬＴ）であって、各フレームにおいて
少なくとも、そのフレームのパラメータの値を表す第１
組の指標（ｊ１）を発生する前記手段（ＡＢＴ、ＡＬ
Ｔ）と、 前記パラメータに関する情報を含むコード信号を発生す
る手段（ＣＶ）と、 を備える音声信号ディジタルコード化装置において、コ
ード化側において、 前記第１組の指標（ｊ１）を用いて音声信号が高相関を
示すフレームを認識し、これらのフレームの間、第１組
の指標（ｊ１）を、第１組の指標をコード化するのに必
要なビット数より少ないビット数によってコード化され
る第２組の指標（ｊ４）に変換し、そして変換が行われ
たことを表示する信号を発生し、かつデコーダに送信す
る手段（ＤＱ）と、 これらのフレームにおいて、コード信号を発生する手段
（ＣＶ）に、第１組の指標の代わりに、第２組の指標を
供給する手段（ＭＸ）、 とを備えていることを特徴とする、音声信号ディジタル
コード化装置。 - 【請求項７】 高相関のあるフレームを認識する手段
（ＤＱ）が、 第１組の各指標（ｊ１）と前のフレームにおける同じ指
標によって取られた値との間の差の値を計算する手段
（Ｓ０…Ｓ８）と、 各差の絶対値を閾値と比較して、絶対値が閾値を超えた
か否かをその論理値が表す信号を発生する手段（ＣＳ０
…ＣＳ８）と、 比較手段によって発生された信号を受信しそして、閾値
が越えられていないことを示す同じ論理値を比較手段の
全出力信号が有する場合には、予め設定された論理値を
有するフラグを発生する手段（ＡＮ）であって、前記フ
ラグはコード信号に挿入され且つ前記信号表示を構成す
る、前記手段（ＡＮ）と、 前記フラグが予め設定された論理値を有する場合、該フ
ラグにより使用可能となり、差のグループをベクトル量
子化して、上述の第２組の指標を発生する手段（ＱＶ０
…ＱＶ２）、 とを備えていることを特徴とする、請求項６に記載の音
声信号ディジタルコード化装置。 - 【請求項８】 ベクトル量子化手段（ＱＶ０…ＱＶ２）
が単一の計算装置から構成され、該計算装置は、個々の
差のグループを表す指標を入力値から直接計算すること
を特徴とする、請求項７に記載の音声信号ディジタルコ
ード化装置。 - 【請求項９】 請求項６から８までのいずれか１項に記
載の音声信号ディジタルコード化装置に加えて、デコー
ド化側において、前記フラグによって制御される手段
（ＤＭ）を含み、該手段（ＤＭ）は、前記フラグが予め
設定された論理値を示す場合には、前記パラメータに関
するコード情報を、第１組の指標（ｊ １ ）を再構成し且
つ再構成された第１組の指標をパラメータ再構成装置
（ＤＪ１）に与え、また、フラグが予め設定された論理
値の補数を示す場合には、前記パラメータに関するコー
ド情報を、パラメータ再構成装置（ＤＪ１）に直接与え
ることを特徴とする、音声信号ディジタルコード及びデ
コード化装置。 - 【請求項１０】 第１組の指標を再構成する装置（ＤＪ
４、ＲＴ、ＳＤ）が、現在のフレームに関する第１組の指標と前のフレームに
関する第１組の指標との間の 差を再構成する手段（ＤＪ
４）と、 前のフレームに関する前記第１組の指標を記憶し、そし
てそれらを再構成した差に加算し、現在のフレームに関
する第１組の指標を再構成する手段（ＳＤ、ＲＴ）と か
ら成ることを特徴とする、請求項９に記載の音声信号デ
ィジタルコード及びデコード化装置。 - 【請求項１１】 スペクトル分析手段が線形予測コーダ
の短期分析用手段であることを特徴とする、請求項６か
ら８のいずれか１項に記載の音声信号ディジタルコード
化装置、又は請求項９若しくは１０に記載の音声信号デ
ィジタルコード及びデコード化装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT93A000420 | 1993-06-10 | ||
| ITTO930420A IT1270439B (it) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | Procedimento e dispositivo per la quantizzazione dei parametri spettrali in codificatori numerici della voce |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720897A JPH0720897A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3197156B2 true JP3197156B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=11411550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15057294A Expired - Lifetime JP3197156B2 (ja) | 1993-06-10 | 1994-06-09 | ディジタル音声コーダ及びデコーダにおけるスペクトルパラメータを量子化及び逆量子化する方法及び装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0628946B1 (ja) |
| JP (1) | JP3197156B2 (ja) |
| AT (1) | ATE172046T1 (ja) |
| CA (1) | CA2124645C (ja) |
| DE (2) | DE628946T1 (ja) |
| ES (1) | ES2065872T3 (ja) |
| FI (1) | FI112004B (ja) |
| GR (1) | GR950300012T1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08179796A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Sony Corp | 音声符号化方法 |
| DE69615870T2 (de) * | 1995-01-17 | 2002-04-04 | Nec Corp | Sprachkodierer mit aus aktuellen und vorhergehenden Rahmen extrahierten Merkmalen |
| JP3308764B2 (ja) * | 1995-05-31 | 2002-07-29 | 日本電気株式会社 | 音声符号化装置 |
| AU2001253752A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-07 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for predictively quantizing voiced speech |
| CN105096958B (zh) | 2014-04-29 | 2017-04-12 | 华为技术有限公司 | 音频编码方法及相关装置 |
| EP3125108A1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-02-01 | ARM Limited | Vector processing using loops of dynamic vector length |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0331858B1 (en) * | 1988-03-08 | 1993-08-25 | International Business Machines Corporation | Multi-rate voice encoding method and device |
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-
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- 1993-06-10 IT ITTO930420A patent/IT1270439B/it active IP Right Grant
-
1994
- 1994-05-17 US US08/243,297 patent/US5546498A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-30 CA CA002124645A patent/CA2124645C/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-09 EP EP94108873A patent/EP0628946B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-09 AT AT94108873T patent/ATE172046T1/de active
- 1994-06-09 JP JP15057294A patent/JP3197156B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-09 DE DE0628946T patent/DE628946T1/de active Pending
- 1994-06-09 ES ES94108873T patent/ES2065872T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-09 DE DE69413747T patent/DE69413747T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-10 FI FI942762A patent/FI112004B/fi not_active IP Right Cessation
-
1995
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