JP3265645B2 - 音声符号化装置 - Google Patents
音声符号化装置Info
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- JP3265645B2 JP3265645B2 JP26695092A JP26695092A JP3265645B2 JP 3265645 B2 JP3265645 B2 JP 3265645B2 JP 26695092 A JP26695092 A JP 26695092A JP 26695092 A JP26695092 A JP 26695092A JP 3265645 B2 JP3265645 B2 JP 3265645B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音声符号化装置に関し、
特に音声信号を低ビットレートで高品質に符号化する音
声符号化装置に関する。
特に音声信号を低ビットレートで高品質に符号化する音
声符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、無線回線を用いた自動車電話やコ
ードレス電話等のディジタル化が進展している。無線回
線では使用可能な周波数帯域幅が狭いため、音声信号を
低ビットレートで符号化する方式の開発は重要である。
ードレス電話等のディジタル化が進展している。無線回
線では使用可能な周波数帯域幅が狭いため、音声信号を
低ビットレートで符号化する方式の開発は重要である。
【０００３】従来、音声信号を４〜８Ｋｂ／Ｓ程度の低
ビットレートで符号化する方法としては、例えば、米国
で発行された１９８５年アイキャスプ・プロシーデング
ス（ＩＣＡＳＰ ｐｒｃｃｅｅｄｉｎｇｓ ８５）第９
３７頁〜第９４０頁所載のシュレーダとアタルの論文
「コードエキサイテッド・リニア・プレデイクション：
ハイ・クォリティ・アト・ロウ・ビット・レーツ」
（Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒａｎｄ Ｂ．Ｓ．Ａｔａ
ｌ，″Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒ
ｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｐｅ
ｅｃｈ ａｔ ｌｏｗｂｉｔ ｒａｔｅｓ″）（文献
１）等に示されているＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔ
ｅｄ ＬＰＣ Ｃｏｄｅｉｎｇ）が知られている。上記
ＣＥＬＰにおいて、送信側では次の手順で符号可処理が
行なわれる。まず、フレーム毎（例えば２０ｍＳ）に、
音声信号から音声の周波数特性を表すスペクトルパラメ
ータを抽出す次に、フレームをさらに小区間のサブフレ
ーム（例えば５ｍＳ）に分割する。上記サブフレーム毎
に過去の音源信号から長区間相関（ピッチ相関）を表す
ピッチパラメータを抽出し、上記ピッチパラメータによ
りそのサブフレームの音声信号を長期予測する。次に、
予め用意された種類の雑音信号（コードベクトル）から
抽出した上記コードベクトルによる合成信号と、上記長
期予測により求められた残差信号との誤差電力が最小に
なるような最小コードベクトルとゲインとを決定上記最
小コードベクトルの種類を表すインデクスと上記ゲイン
ならびにスペクトルパラメータとピッチパラメータとを
伝送するというものであった。
ビットレートで符号化する方法としては、例えば、米国
で発行された１９８５年アイキャスプ・プロシーデング
ス（ＩＣＡＳＰ ｐｒｃｃｅｅｄｉｎｇｓ ８５）第９
３７頁〜第９４０頁所載のシュレーダとアタルの論文
「コードエキサイテッド・リニア・プレデイクション：
ハイ・クォリティ・アト・ロウ・ビット・レーツ」
（Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒａｎｄ Ｂ．Ｓ．Ａｔａ
ｌ，″Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒ
ｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｐｅ
ｅｃｈ ａｔ ｌｏｗｂｉｔ ｒａｔｅｓ″）（文献
１）等に示されているＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔ
ｅｄ ＬＰＣ Ｃｏｄｅｉｎｇ）が知られている。上記
ＣＥＬＰにおいて、送信側では次の手順で符号可処理が
行なわれる。まず、フレーム毎（例えば２０ｍＳ）に、
音声信号から音声の周波数特性を表すスペクトルパラメ
ータを抽出す次に、フレームをさらに小区間のサブフレ
ーム（例えば５ｍＳ）に分割する。上記サブフレーム毎
に過去の音源信号から長区間相関（ピッチ相関）を表す
ピッチパラメータを抽出し、上記ピッチパラメータによ
りそのサブフレームの音声信号を長期予測する。次に、
予め用意された種類の雑音信号（コードベクトル）から
抽出した上記コードベクトルによる合成信号と、上記長
期予測により求められた残差信号との誤差電力が最小に
なるような最小コードベクトルとゲインとを決定上記最
小コードベクトルの種類を表すインデクスと上記ゲイン
ならびにスペクトルパラメータとピッチパラメータとを
伝送するというものであった。
【０００４】また、上記長期予測の方法としては、例え
ば、スピーチ・コミュニケーション（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｓｉｏｎ）１９８８年第７巻第３０５
頁〜第３１６頁所載のクレインの論文「アン・エフィシ
ェント・ストキャスティカリ・エキサイテッド・リニア
・プレディクティブ・コーデイング・アルゴリズム・フ
ォー・ハイ・クォリティ・ロゥ・ビットレート・トラン
スミッション・オブ・スピーチ」（Ｗ．Ｋｌｅｉｊ
ｎ，″Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｔｏｃｈａｓｔｉ
ｃａｌｌｙ ｅｘｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｄｉ
ｃｔｅｉｖｅ ｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆ
ｏｒ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｌｏｗｂｉｔ ｒａ
ｔｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ ｏｆ ｓｐｅｅｃｈ″
（文献２）等に示されている適応コードブック探索がよ
く知られている。これは、過去の音源を考えられるピッ
チ周期の範囲、例えば２．５〜１８．２５ｍＳでサンプ
ル毎に遅延させ、重み付け２乗誤差（評価尺度）を最小
にする遅延値と遅延させた上記過去の音源に対するゲイ
ンとを算出するという方法である。上記遅延が上記サブ
フレーム長より短かく、例えば２．５ｍＳの場合は、仮
想音源として遅延させた上記過去の音源をそのまま繰返
して用いているというものであった。
ば、スピーチ・コミュニケーション（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｓｉｏｎ）１９８８年第７巻第３０５
頁〜第３１６頁所載のクレインの論文「アン・エフィシ
ェント・ストキャスティカリ・エキサイテッド・リニア
・プレディクティブ・コーデイング・アルゴリズム・フ
ォー・ハイ・クォリティ・ロゥ・ビットレート・トラン
スミッション・オブ・スピーチ」（Ｗ．Ｋｌｅｉｊ
ｎ，″Ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｔｏｃｈａｓｔｉ
ｃａｌｌｙ ｅｘｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｄｉ
ｃｔｅｉｖｅ ｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆ
ｏｒ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｌｏｗｂｉｔ ｒａ
ｔｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ ｏｆ ｓｐｅｅｃｈ″
（文献２）等に示されている適応コードブック探索がよ
く知られている。これは、過去の音源を考えられるピッ
チ周期の範囲、例えば２．５〜１８．２５ｍＳでサンプ
ル毎に遅延させ、重み付け２乗誤差（評価尺度）を最小
にする遅延値と遅延させた上記過去の音源に対するゲイ
ンとを算出するという方法である。上記遅延が上記サブ
フレーム長より短かく、例えば２．５ｍＳの場合は、仮
想音源として遅延させた上記過去の音源をそのまま繰返
して用いているというものであった。
【０００５】しかし、整数単位で遅延を探索する場合に
は、女性音声のようなピッチ周期の短かい音声では、上
記遅延として倍ピッチや３倍ピッチが最適遅延として探
索される場合が多発し、遅延すなわちピッチ周期が不連
続に変化することにより音質劣化の原因となっている。
この問題の解決のため遅延の単位を整数から小数に拡張
するという方法が知られている。この方法の一つは、例
えば、米国で発行された１９９０年アイキャスプ・プロ
シーデングス（ＩＣＡＳＰ ｐｒｃｃｅｅｄｉｎｇｓ９
０）第６６１頁〜第６６４頁所載のクルーンの論文「ピ
ッチプレディクターズ・ウイズ・ハイテポラル・レゾル
ーション」（Ｐ．Ｋｒｏｏｎ，″Ｐｉｔｃｈ ｐｒｅｄ
ｉｃｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｏｒａｌ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ″）（文献３）等に記載されて
いるように、過去の整数単位の音源を多相フィルタによ
り１／Ｄ（Ｄは整数であり上記音源の分割数を示す）サ
ンプル分シフトすることによる小数点遅延探索法であ
る。上記遅延の小数化により、よりスムーズにピッチ変
化が得られるため音質は向上するというものであった。
は、女性音声のようなピッチ周期の短かい音声では、上
記遅延として倍ピッチや３倍ピッチが最適遅延として探
索される場合が多発し、遅延すなわちピッチ周期が不連
続に変化することにより音質劣化の原因となっている。
この問題の解決のため遅延の単位を整数から小数に拡張
するという方法が知られている。この方法の一つは、例
えば、米国で発行された１９９０年アイキャスプ・プロ
シーデングス（ＩＣＡＳＰ ｐｒｃｃｅｅｄｉｎｇｓ９
０）第６６１頁〜第６６４頁所載のクルーンの論文「ピ
ッチプレディクターズ・ウイズ・ハイテポラル・レゾル
ーション」（Ｐ．Ｋｒｏｏｎ，″Ｐｉｔｃｈ ｐｒｅｄ
ｉｃｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｏｒａｌ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ″）（文献３）等に記載されて
いるように、過去の整数単位の音源を多相フィルタによ
り１／Ｄ（Ｄは整数であり上記音源の分割数を示す）サ
ンプル分シフトすることによる小数点遅延探索法であ
る。上記遅延の小数化により、よりスムーズにピッチ変
化が得られるため音質は向上するというものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の音声符
号化装置は、小数点遅延探索を行なう場合には、探索サ
ンプル数が整数単位の探索に比較して分割数倍に増加す
るために、所要処理ステップ数も上記倍数に増大し、使
用している信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）の性能によっ
ては実時間処理が不可能になるという欠点があった。ま
た、性能上実時間処理が可能な場合でもクロック周波数
の増加のため消費電力が増大し、電池の容量に制約があ
る携帯電話の場合には大きな問題となるいう欠点があっ
た。
号化装置は、小数点遅延探索を行なう場合には、探索サ
ンプル数が整数単位の探索に比較して分割数倍に増加す
るために、所要処理ステップ数も上記倍数に増大し、使
用している信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）の性能によっ
ては実時間処理が不可能になるという欠点があった。ま
た、性能上実時間処理が可能な場合でもクロック周波数
の増加のため消費電力が増大し、電池の容量に制約があ
る携帯電話の場合には大きな問題となるいう欠点があっ
た。
【０００７】本発明の目的は、適応コードブック探索の
演算量と演算時間とを低減することにより上記欠点を解
消し低ビットレートでの音質が良好な音声符号化装置を
提供することにある。
演算量と演算時間とを低減することにより上記欠点を解
消し低ビットレートでの音質が良好な音声符号化装置を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化装置
は、音声信号を分析しスペクトルパラメータを抽出する
スペクトルパラメータ抽出手段と、前記音声信号を予め
定めたサブフレーム長に分割しサブフレーム信号を生成
するサブフレーム分割手段と、前記サブフレーム長の音
源ベクトルである音源信号を格納した音源コードブック
格納手段と、前記音源コードブックから最適音源を決定
する最適音源決定手段と、過去の音源を予め定めたピッ
チ周期の範囲で前記サブフレーム毎に遅延させ評価尺度
である重み付け２乗誤差を最小にする遅延値と遅延させ
た前記過去の音源に対するゲインとを算出する適応コー
ドブック探索を行なう適応コードブック探索手段とを備
える音声符号化装置において、前記適応コードブック探
索手段が、 前記適応コードブック探索手段が、前記遅
延値の探索範囲をそれぞれ予め定めた数の前記サブフレ
ームから成る第一および第二の探索区間に分割し信号の
相関値を用いて前記第一および第二の探索区間毎の前記
遅延値の候補である第一および第二の遅延値候補を設定
する第一および第二の遅延値候補設定手段と、前記第一
および第二の遅延値候補を中心にそれぞれ予め定めた数
の前記サブフレームから成る第一および第二の小数遅延
探索区間をそれぞれ設定する第一および第二の探索区間
設定手段と、それぞれ前記第一および第二の小数遅延探
索区間における前記サブフレームを予め定めた数で分割
した区間である小数サブフレーム区間で前記適応コード
ブック探索を行ないそれぞれ前記評価尺度と前記ゲイン
とを最適とする遅延値である第一および第二の小数遅延
値をクローズドループにより求める第一および第二の小
数遅延適応コードブック探索手段と、前記第一および第
二の小数遅延探索区間における前記評価尺度を比較する
ことにより前記第一および第二の小数遅延値の中から前
記遅延値を決定する最適遅延決定回路とをを備えて構成
されている。
は、音声信号を分析しスペクトルパラメータを抽出する
スペクトルパラメータ抽出手段と、前記音声信号を予め
定めたサブフレーム長に分割しサブフレーム信号を生成
するサブフレーム分割手段と、前記サブフレーム長の音
源ベクトルである音源信号を格納した音源コードブック
格納手段と、前記音源コードブックから最適音源を決定
する最適音源決定手段と、過去の音源を予め定めたピッ
チ周期の範囲で前記サブフレーム毎に遅延させ評価尺度
である重み付け２乗誤差を最小にする遅延値と遅延させ
た前記過去の音源に対するゲインとを算出する適応コー
ドブック探索を行なう適応コードブック探索手段とを備
える音声符号化装置において、前記適応コードブック探
索手段が、 前記適応コードブック探索手段が、前記遅
延値の探索範囲をそれぞれ予め定めた数の前記サブフレ
ームから成る第一および第二の探索区間に分割し信号の
相関値を用いて前記第一および第二の探索区間毎の前記
遅延値の候補である第一および第二の遅延値候補を設定
する第一および第二の遅延値候補設定手段と、前記第一
および第二の遅延値候補を中心にそれぞれ予め定めた数
の前記サブフレームから成る第一および第二の小数遅延
探索区間をそれぞれ設定する第一および第二の探索区間
設定手段と、それぞれ前記第一および第二の小数遅延探
索区間における前記サブフレームを予め定めた数で分割
した区間である小数サブフレーム区間で前記適応コード
ブック探索を行ないそれぞれ前記評価尺度と前記ゲイン
とを最適とする遅延値である第一および第二の小数遅延
値をクローズドループにより求める第一および第二の小
数遅延適応コードブック探索手段と、前記第一および第
二の小数遅延探索区間における前記評価尺度を比較する
ことにより前記第一および第二の小数遅延値の中から前
記遅延値を決定する最適遅延決定回路とをを備えて構成
されている。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１０】図１は本発明の音声符号化装置の第一の実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【００１１】本実施例の音声符号化装置は、図１に示す
ように、入力の音声信号を一時記格納るバッフア回路１
と、バッファ回路１に格納された音声信号を複数のサブ
フレームに分割するサブフレーム分割回路２と、上記音
声信号の聴感重み付けを行なう重み付け回路３と、音声
信号のスペクトルパラメータである線形予測分析（ＬＰ
Ｃ）係数を抽出するＬＰＣ分析回路４と、ＬＰＣ係数を
量子化する量子化回路５と、量子化ＬＰＣ係数を復号化
する逆量子化回路１５と、フレーム単位の補間をする補
間回路１６と、重み付けされた合成フィルタの零入力応
答信号である影響信号を算出し重み付け信号から減算す
る影響信号減算回路６と、オープンループ（相関計算）
により求められる遅延候補により探索範囲を決定し小数
点探索をクローズドループで探索することにより最適小
数点遅延を決定する候補決定型の適応コードブック探索
回路７と、音源信号を表すサブフレーム長の音源ベクト
ルを格納したコードブックである音源コードブックの探
索を行なう音源コードブック１０と、ゲインコードを探
索するゲインコードブック１１と、上記適応コードブッ
クによる音源と音源コードブック１０による音源とを加
算し音源信号を生成する音源生成回路１２と、符号系列
を組合せて出力するマルチプレクサ１３と、音源生成回
路１２の出力を重み付けし影響信号減算回路６に出力す
る重み付け合成回路１４とを備えて構成されている。
ように、入力の音声信号を一時記格納るバッフア回路１
と、バッファ回路１に格納された音声信号を複数のサブ
フレームに分割するサブフレーム分割回路２と、上記音
声信号の聴感重み付けを行なう重み付け回路３と、音声
信号のスペクトルパラメータである線形予測分析（ＬＰ
Ｃ）係数を抽出するＬＰＣ分析回路４と、ＬＰＣ係数を
量子化する量子化回路５と、量子化ＬＰＣ係数を復号化
する逆量子化回路１５と、フレーム単位の補間をする補
間回路１６と、重み付けされた合成フィルタの零入力応
答信号である影響信号を算出し重み付け信号から減算す
る影響信号減算回路６と、オープンループ（相関計算）
により求められる遅延候補により探索範囲を決定し小数
点探索をクローズドループで探索することにより最適小
数点遅延を決定する候補決定型の適応コードブック探索
回路７と、音源信号を表すサブフレーム長の音源ベクト
ルを格納したコードブックである音源コードブックの探
索を行なう音源コードブック１０と、ゲインコードを探
索するゲインコードブック１１と、上記適応コードブッ
クによる音源と音源コードブック１０による音源とを加
算し音源信号を生成する音源生成回路１２と、符号系列
を組合せて出力するマルチプレクサ１３と、音源生成回
路１２の出力を重み付けし影響信号減算回路６に出力す
る重み付け合成回路１４とを備えて構成されている。
【００１２】音源コードブック１０は、従来例で説明し
た文献１の雑音コードブックやベクトル量子化アルゴリ
ズムにより学習された学習コードブック等を用いて実現
できる。
た文献１の雑音コードブックやベクトル量子化アルゴリ
ズムにより学習された学習コードブック等を用いて実現
できる。
【００１３】図２は、本実施例の適応コードブック探索
回路７の構成の一例を示すブロック図である。適応コー
ドブック探索回路７は、図２に示すように、遅延値の３
つの区間Ａ〜Ｃのそれぞれにおける信号の相関値により
それぞれ最適整数遅延Ａ〜Ｃを決定するオープンループ
型の遅延決定回路７１Ａ〜７１Ｃと、それぞれ対応する
最適整数遅延Ａ〜Ｃの前後数サンプルの探索区間Ａ〜Ｃ
を設定する探索区間決定回路７２Ａ〜７２Ｃと、それぞ
れ対応する探索区間Ａ〜Ｃで小数遅延探索を行ないその
区間の最適小数点遅延と評価尺度とを算出する小数遅延
コードブック７３Ａ〜７３Ｃと、小数遅延コードブック
７３Ａ〜７３Ｃで得られた探索区間Ａ〜Ｃの最適遅延に
対応する評価尺度を比較し最適な遅延を決定する最適遅
延決定回路７４とを備えて構成されている。ここで、上
記遅延値の３つの区間はそれぞれ、遅延値２０〜３９を
区間Ａ、遅延値４０〜７９を区間Ｂ、遅延値８０〜１４
６を区間Ｃとするものである。
回路７の構成の一例を示すブロック図である。適応コー
ドブック探索回路７は、図２に示すように、遅延値の３
つの区間Ａ〜Ｃのそれぞれにおける信号の相関値により
それぞれ最適整数遅延Ａ〜Ｃを決定するオープンループ
型の遅延決定回路７１Ａ〜７１Ｃと、それぞれ対応する
最適整数遅延Ａ〜Ｃの前後数サンプルの探索区間Ａ〜Ｃ
を設定する探索区間決定回路７２Ａ〜７２Ｃと、それぞ
れ対応する探索区間Ａ〜Ｃで小数遅延探索を行ないその
区間の最適小数点遅延と評価尺度とを算出する小数遅延
コードブック７３Ａ〜７３Ｃと、小数遅延コードブック
７３Ａ〜７３Ｃで得られた探索区間Ａ〜Ｃの最適遅延に
対応する評価尺度を比較し最適な遅延を決定する最適遅
延決定回路７４とを備えて構成されている。ここで、上
記遅延値の３つの区間はそれぞれ、遅延値２０〜３９を
区間Ａ、遅延値４０〜７９を区間Ｂ、遅延値８０〜１４
６を区間Ｃとするものである。
【００１４】次に、本実施例の動作について説明する。
【００１５】まず、入力の音声信号Ｓはバッファ回路１
に格納される。バッファ回路１からの読出音声信号ＳＢ
は、ＬＰＣ分析回路４によりＬＰＣ分析され、スペクト
ルパラメータであるαパラメータＬが算出される。算出
されたαパラメータＬは量子化回路５でＬＳＰパラメー
タに変換された後量子化され量子化ＬＳＰ係数ＬＱとし
てマルチプレクサ１３に送られるとともに、逆量子化回
路１５で再度復号化され、補間回路１６でフレーム単位
の補間後サブフレーム単位の処理に用いられる。
に格納される。バッファ回路１からの読出音声信号ＳＢ
は、ＬＰＣ分析回路４によりＬＰＣ分析され、スペクト
ルパラメータであるαパラメータＬが算出される。算出
されたαパラメータＬは量子化回路５でＬＳＰパラメー
タに変換された後量子化され量子化ＬＳＰ係数ＬＱとし
てマルチプレクサ１３に送られるとともに、逆量子化回
路１５で再度復号化され、補間回路１６でフレーム単位
の補間後サブフレーム単位の処理に用いられる。
【００１６】また、読出音声信号ＳＢは、サブフレーム
分割回路２により分割され、サブフレーム信号ＳＦが生
成される。各サブフレーム信号ＳＦ毎に次の処理が行な
われる。まず、重み付け回路３により聴感重み付けがな
され重み付け信号ＳＷとして出力される。次に、影響信
号減算回路６で影響信号Ｅが算出され、重み付け信号Ｓ
Ｗから減算され影響減算信号ＳＥとして出力される。影
響減算信号ＳＥは適応コードブック探索回路７で、次の
手順で最適小数点遅延を求める。
分割回路２により分割され、サブフレーム信号ＳＦが生
成される。各サブフレーム信号ＳＦ毎に次の処理が行な
われる。まず、重み付け回路３により聴感重み付けがな
され重み付け信号ＳＷとして出力される。次に、影響信
号減算回路６で影響信号Ｅが算出され、重み付け信号Ｓ
Ｗから減算され影響減算信号ＳＥとして出力される。影
響減算信号ＳＥは適応コードブック探索回路７で、次の
手順で最適小数点遅延を求める。
【００１７】まず、遅延決定回路７１Ａ〜７１Ｃでそれ
ぞれの遅延区間Ａ〜Ｃに対し、それぞれの信号の相関値
を用いて各区間Ａ〜Ｃの区間最適整数遅延Ａ〜Ｃを決定
する。次に、探索区間決定回路７２Ａ〜７２Ｃにより、
それぞれの最適整数遅延Ａ〜Ｃの前後数（例えば２）サ
ンプルで設定される探索区間Ａ〜Ｃを決定する。次に、
小数遅延コードブック７３Ａ〜７３Ｃにより、探索区間
Ａ〜Ｃのそれぞれにおける区間最適小数点遅延をクロー
ズドループにより求める。以上のＡ〜Ｃの各処理は並列
に実行することが可能である。次に、最適遅延決定回路
７４により、各探索区間Ａ〜Ｃの区間最適小数点遅延に
対応する評価尺度を比較し、全体で最適な遅延である最
適遅延を決定し、それに対応する音源信号である適応コ
ード音源ＳＡを生成する。
ぞれの遅延区間Ａ〜Ｃに対し、それぞれの信号の相関値
を用いて各区間Ａ〜Ｃの区間最適整数遅延Ａ〜Ｃを決定
する。次に、探索区間決定回路７２Ａ〜７２Ｃにより、
それぞれの最適整数遅延Ａ〜Ｃの前後数（例えば２）サ
ンプルで設定される探索区間Ａ〜Ｃを決定する。次に、
小数遅延コードブック７３Ａ〜７３Ｃにより、探索区間
Ａ〜Ｃのそれぞれにおける区間最適小数点遅延をクロー
ズドループにより求める。以上のＡ〜Ｃの各処理は並列
に実行することが可能である。次に、最適遅延決定回路
７４により、各探索区間Ａ〜Ｃの区間最適小数点遅延に
対応する評価尺度を比較し、全体で最適な遅延である最
適遅延を決定し、それに対応する音源信号である適応コ
ード音源ＳＡを生成する。
【００１８】次に、適応コード音源ＳＡを音源コードブ
ック１０に入力し音源コードブック探索を行ない、音源
コードブック音源ＳＣＳを出力する。ゲインコードブッ
ク１１は、適応コード音源ＳＡと音源コードブック音源
ＳＣＳとに対するゲイン項Ｇを算出する。次に、音源生
成回路１２は、適応コード音源ＳＡと音源コード音源Ｓ
ＣＳとをゲイン項Ｇを乗算して加算することにより音源
信号を生成し、過去の音源ＳＰとして蓄積する。次に、
マルチプレクサ１３は、量子化ＬＳＰ係数ＬＱと、適応
コード音源ＳＡと、音源コード音源ＳＣＳとの各出力符
号系列を組合せて出力する。以上の処理は各サブフレー
ム毎に実行する。
ック１０に入力し音源コードブック探索を行ない、音源
コードブック音源ＳＣＳを出力する。ゲインコードブッ
ク１１は、適応コード音源ＳＡと音源コードブック音源
ＳＣＳとに対するゲイン項Ｇを算出する。次に、音源生
成回路１２は、適応コード音源ＳＡと音源コード音源Ｓ
ＣＳとをゲイン項Ｇを乗算して加算することにより音源
信号を生成し、過去の音源ＳＰとして蓄積する。次に、
マルチプレクサ１３は、量子化ＬＳＰ係数ＬＱと、適応
コード音源ＳＡと、音源コード音源ＳＣＳとの各出力符
号系列を組合せて出力する。以上の処理は各サブフレー
ム毎に実行する。
【００１９】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。
する。
【００２０】図３は、本発明の第二の実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【００２１】前述の第一の実施例に対する本実施例の相
違点は、音声のスペクトルパラメータとして線形予測分
析（ＬＰＣ）を用いる代りに米国ＴＩＡ技術サブコミッ
テーのディジタルセルラー標準に関する勧告書ＴＲ．４
５．３「ベースライン・テキスト・フオー・スピーチ・
コーダ・アンド・スピーチ・デコーダ」（ＴＩＡ Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌ Ｓｕｂｃｏｍｍｉｔｅｅ ＴＲ．４
５．３ ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ Ｓｔａｎｄ
ａｒｄｓ，Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｔｅｘｔ ｆｏｒ Ｓｐ
ｅｅｃｈ Ｃｏｄｅｒ ａｎｄ Ｓｐｅｅｃｈ ｄｅｃ
ｏｄｅｒ）（文献４）所載の反射係数を算出するＦＬＡ
Ｔ分析を用いるものであり、図１におけるＬＰＣ分析回
路４と量子化回路５と逆量子化回路１５との代りに、Ｆ
ＬＡＴ分析回路１８とαパラメータ変換回路１９とを用
い、図２に示す候補決定型の適応コードブック探索回路
７の代りに図４に示す候補決定型の適応コードブック探
索回路８を用い、音源コードブック１０の代りにベクト
ルサム型の音源コードブック１７を用いるものである。
違点は、音声のスペクトルパラメータとして線形予測分
析（ＬＰＣ）を用いる代りに米国ＴＩＡ技術サブコミッ
テーのディジタルセルラー標準に関する勧告書ＴＲ．４
５．３「ベースライン・テキスト・フオー・スピーチ・
コーダ・アンド・スピーチ・デコーダ」（ＴＩＡ Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌ Ｓｕｂｃｏｍｍｉｔｅｅ ＴＲ．４
５．３ ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ Ｓｔａｎｄ
ａｒｄｓ，Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｔｅｘｔ ｆｏｒ Ｓｐ
ｅｅｃｈ Ｃｏｄｅｒ ａｎｄ Ｓｐｅｅｃｈ ｄｅｃ
ｏｄｅｒ）（文献４）所載の反射係数を算出するＦＬＡ
Ｔ分析を用いるものであり、図１におけるＬＰＣ分析回
路４と量子化回路５と逆量子化回路１５との代りに、Ｆ
ＬＡＴ分析回路１８とαパラメータ変換回路１９とを用
い、図２に示す候補決定型の適応コードブック探索回路
７の代りに図４に示す候補決定型の適応コードブック探
索回路８を用い、音源コードブック１０の代りにベクト
ルサム型の音源コードブック１７を用いるものである。
【００２２】本実施例の適応コードブック探索回路８
は、図４に示すように、オープンループ（相関計算）に
より２０〜１４６サンプルの区間の最適整数遅延を算出
する最適遅延決定回路８１と、上記最適整数遅延からＭ
個の整数遅延候補を求める調波遅延候補決定回路８２
と、上記Ｍ個の整数遅延候補のそれぞれの前後数サンプ
ルの探索区間を設定する区間決定回路８３Ａ〜８３Ｍ
と、上記Ｍ個の探索区間のそれぞれの小数遅延探索を行
なう小数遅延適応コードーブック８４Ａ〜８４Ｍと、第
一の実施例と同様の最適遅延決定回路７４とを備えて構
成されている。
は、図４に示すように、オープンループ（相関計算）に
より２０〜１４６サンプルの区間の最適整数遅延を算出
する最適遅延決定回路８１と、上記最適整数遅延からＭ
個の整数遅延候補を求める調波遅延候補決定回路８２
と、上記Ｍ個の整数遅延候補のそれぞれの前後数サンプ
ルの探索区間を設定する区間決定回路８３Ａ〜８３Ｍ
と、上記Ｍ個の探索区間のそれぞれの小数遅延探索を行
なう小数遅延適応コードーブック８４Ａ〜８４Ｍと、第
一の実施例と同様の最適遅延決定回路７４とを備えて構
成されている。
【００２３】次に、本実施例の動作について説明する。
【００２４】まず、入力の音声信号Ｓはバッファ回路１
に格納される。バッファ回路１からの読出音声信号ＳＢ
は、ＦＬＡＴ分析回路１８によりフレームエネルギを算
出しコード化する。次に音声分析しスペクトルパラメー
タである反射係数Ｒを算出する。算出された反射係数Ｒ
は分析時にスカラ量子化され量子化反射係数ＲＱとして
マルチプレクサ１３に送られる。また、反射係数Ｒはα
パラメータ変換回路１９によりαパラメータに変換され
る。次にこのαパラメータを用いて、パラメータ補間回
路１６によりサブフレーム間の補間が行なわれ、サブフ
レーム単位の処理に用いられる。
に格納される。バッファ回路１からの読出音声信号ＳＢ
は、ＦＬＡＴ分析回路１８によりフレームエネルギを算
出しコード化する。次に音声分析しスペクトルパラメー
タである反射係数Ｒを算出する。算出された反射係数Ｒ
は分析時にスカラ量子化され量子化反射係数ＲＱとして
マルチプレクサ１３に送られる。また、反射係数Ｒはα
パラメータ変換回路１９によりαパラメータに変換され
る。次にこのαパラメータを用いて、パラメータ補間回
路１６によりサブフレーム間の補間が行なわれ、サブフ
レーム単位の処理に用いられる。
【００２５】読出音声信号ＳＢはサブフレーム分割回路
２により分割され、サブフレーム信号ＳＦが生成され、
サブフレーム信号ＳＦ毎に次の処理が行なわれる。ま
ず、重み付け回路３により聴感重み付けがなされ重み付
け信号ＳＷとして出力される。次に、影響信号減算回路
６で影響信号Ｅが算出され、重み付け信号ＳＷから減算
され影響減算信号ＳＥとして出力される。影響減算信号
ＳＥは適応コードブック探索回路８で、次の手順で最適
小数点遅延を求める。
２により分割され、サブフレーム信号ＳＦが生成され、
サブフレーム信号ＳＦ毎に次の処理が行なわれる。ま
ず、重み付け回路３により聴感重み付けがなされ重み付
け信号ＳＷとして出力される。次に、影響信号減算回路
６で影響信号Ｅが算出され、重み付け信号ＳＷから減算
され影響減算信号ＳＥとして出力される。影響減算信号
ＳＥは適応コードブック探索回路８で、次の手順で最適
小数点遅延を求める。
【００２６】まず、最適遅延決定回路８１６により、２
０〜１４６のサンプル値に対し信号の相関値により最適
整数遅延を決定する。次に、調波遅延候補決定回路８２
により、上記最適整数遅延の整数倍と整数分の一倍の遅
延とからなるＭ個の遅延候補を求める。次に、Ｍ個の遅
延候補のそれぞれの前後数（例えば２）サンプルを区間
決定回路８３Ａ〜８３Ｍにより設定し、小数遅延適応コ
ードーブック８４Ａ〜８４Ｍによりそれぞれの区間で小
数遅延探索を行なう。最適遅延決定回路７４により、求
められたＭ個の小数遅延のそれぞれに対応する評価尺度
を比較し、全体で最適な遅延である最適遅延を決定し、
それに対応する音源信号である適応コード音源ＳＡを生
成する。
０〜１４６のサンプル値に対し信号の相関値により最適
整数遅延を決定する。次に、調波遅延候補決定回路８２
により、上記最適整数遅延の整数倍と整数分の一倍の遅
延とからなるＭ個の遅延候補を求める。次に、Ｍ個の遅
延候補のそれぞれの前後数（例えば２）サンプルを区間
決定回路８３Ａ〜８３Ｍにより設定し、小数遅延適応コ
ードーブック８４Ａ〜８４Ｍによりそれぞれの区間で小
数遅延探索を行なう。最適遅延決定回路７４により、求
められたＭ個の小数遅延のそれぞれに対応する評価尺度
を比較し、全体で最適な遅延である最適遅延を決定し、
それに対応する音源信号である適応コード音源ＳＡを生
成する。
【００２７】次に、適応コード音源ＳＡを音源コードブ
ック１７に入力しベクトルの和で表される音源コードブ
ック探索を行ない、音源コードブック音源ＳＣＶを出力
する。ゲインコードブック１１は、適応コード音源ＳＡ
と音源コードブック音源ＳＣＶとに対するゲイン項Ｇを
算出する。次に音源生成回路１２は、適応コード音源Ｓ
Ａと音源コード音源ＳＣＳとをゲイン項Ｇを乗算して加
算することにより音源信号を生成し、過去の音源ＳＰと
して蓄積する。次に、マルチプレクサ１３は、量子化反
射係数ＲＱと、適応コード音源ＳＡと、音源コード音源
ＳＣＶとの各出力符号系列を組合せて出力する。以上の
処理は各サブフレーム毎に実行する。
ック１７に入力しベクトルの和で表される音源コードブ
ック探索を行ない、音源コードブック音源ＳＣＶを出力
する。ゲインコードブック１１は、適応コード音源ＳＡ
と音源コードブック音源ＳＣＶとに対するゲイン項Ｇを
算出する。次に音源生成回路１２は、適応コード音源Ｓ
Ａと音源コード音源ＳＣＳとをゲイン項Ｇを乗算して加
算することにより音源信号を生成し、過去の音源ＳＰと
して蓄積する。次に、マルチプレクサ１３は、量子化反
射係数ＲＱと、適応コード音源ＳＡと、音源コード音源
ＳＣＶとの各出力符号系列を組合せて出力する。以上の
処理は各サブフレーム毎に実行する。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の音声符号
化装置は、遅延値の探索範囲を複数個に分割し、分割し
たそれぞれの範囲に対し相関値を用いて遅延の候補を求
め小数点探索区間を限定することにより小数点探索サン
プル数を減少させ、さらに区間毎に遅延探索を分割する
ことにより、遅延の短い区間では小数点遅延の補間比を
向上する等の遅延に対応した差別化が簡単に実現できる
ので、小数点遅延を行なうことによる演算量と演算時間
を低減することができ、ＤＳＰによる実時間処理と消費
電力の低減が可能となるという効果がある。
化装置は、遅延値の探索範囲を複数個に分割し、分割し
たそれぞれの範囲に対し相関値を用いて遅延の候補を求
め小数点探索区間を限定することにより小数点探索サン
プル数を減少させ、さらに区間毎に遅延探索を分割する
ことにより、遅延の短い区間では小数点遅延の補間比を
向上する等の遅延に対応した差別化が簡単に実現できる
ので、小数点遅延を行なうことによる演算量と演算時間
を低減することができ、ＤＳＰによる実時間処理と消費
電力の低減が可能となるという効果がある。
【図１】本発明の音声符号化装置の第一の実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本実施例の適応コードブック探索回路の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】本発明の音声符号化装置の第二の実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本実施例の適応コードブック探索回路の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ バッファ回路 ２ サブフレーム分割回路 ３ 重み付け回路 ４ ＬＰＣ分析回路 ５ 量子化回路 ６ 影響信号減算回路 ７，８ 適応コードブック探索回路 １０，１７ 音源コードブック １１ ゲインコードブック １２ 音源生成回路 １３ マルチプレクサ １４ 重み付け合成回路 １５ 逆量子化回路 １６ 補間回路 １８ ＦＬＡＴ分析回路 １９ αパラメータ変換回路 ７１Ａ〜７１Ｃ 遅延決定回路 ７２Ａ〜７２Ｃ，８３Ａ〜８３Ｍ 探索区間決定回路 ７３Ａ〜７３Ｃ，８４Ａ〜８４Ｍ 小数遅延適応コー
ドブック ７４，８１ 最適遅延決定回路 ８２ 調波遅延候補決定回路
ドブック ７４，８１ 最適遅延決定回路 ８２ 調波遅延候補決定回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/00 - 19/14 H03M 7/30 H04B 14/04
Claims (4)
- 【請求項１】 音声信号を分析しスペクトルパラメータ
を抽出するスペクトルパラメータ抽出手段と、前記音声
信号を予め定めたサブフレーム長に分割しサブフレーム
信号を生成するサブフレーム分割手段と、前記サブフレ
ーム長の音源ベクトルである音源信号を格納した音源コ
ードブック格納手段と、前記音源コードブックから最適
音源を決定する最適音源決定手段と、過去の音源を予め
定めたピッチ周期の範囲で前記サブフレーム毎に遅延さ
せ評価尺度である重み付け２乗誤差を最小にする遅延値
と遅延させた前記過去の音源に対するゲインとを算出す
る適応コードブック探索を行なう適応コードブック探索
手段とを備える音声符号化装置において、前記適応コードブック探索手段が、 前記遅延値の探索範
囲をそれぞれ予め定めた数の前記サブフレームから成る
第一および第二の探索区間に分割し信号の相関値を用い
て前記第一および第二の探索区間毎の前記遅延値の候補
である第一および第二の遅延値候補を設定する第一およ
び第二の遅延値候補設定手段と、 前記第一および第二の遅延値候補を中心にそれぞれ予め
定めた数の前記サブフレームから成る第一および第二の
小数遅延探索区間をそれぞれ設定する第一および第二の
探索区間設定手段と、 それぞれ前記第一および第二の小数遅延探索区間におけ
る前記サブフレームを予め定めた数で分割した区間であ
る小数サブフレーム区間で前記適応コードブック探索を
行ないそれぞれ前記評価尺度と前記ゲインとを最適とす
る遅延値である第一および第二の小数遅延値をクローズ
ドループにより求める第一および第二の小数遅延適応コ
ードブック探索手段と、前記第一および第二の小数遅延探索区間における前記評
価尺度を比較することにより 前記第一および第二の小数
遅延値の中から前記遅延値を決定する最適遅延決定回路
とを備えることを特徴とする音声符号化装置。 - 【請求項２】 前記第一および第二の遅延値候補設定手
段と前記第一および第二の探索区間設定手段と前記第一
および第二の小数遅延適応コードブック探索手段とのそ
れぞれの処理を並列に実行することを特徴とする請求項
１記載の音声符号化装置。 - 【請求項３】 音声信号を分析しスペクトルパラメータ
を抽出するスペクトルパラメータ抽出手段と、前記音声
信号を予め定めたサブフレーム長に分割しサブフレーム
信号を生成するサブフレーム分割手段と、前記サブフレ
ーム長の音源ベクトルである音源信号を格納した音源コ
ードブック格納手段と、前記音源コードブックから最適
音源を決定する最適音源決定手段と、過去の音源を予め
定めたピッチ周期の範囲で前記サブフレーム毎に遅延さ
せ評価尺度である重み付け２乗誤差を最小にする遅延値
と遅延させた前記過去の音源に対するゲインとを算出す
る適応コードブック探索を行なう適応コードブック探索
手段とを備える音声符号化装置において、 前記適応コードブック探索手段が、前記遅延値の探索範
囲において信号の相関値を用いて前記サブフレーム単位
の前記遅延値である最適整数遅延値を求める最適整数遅
延決定回路と、 前記最適整数遅延値の第一および第二の調波成分にそれ
ぞれ対応する第一および第二の調波遅延値候補を設定す
る第一および第二の調波遅延値候補決定回路と、 前記第一および第二の調波遅延値候補を中心にそれぞれ
予め定めた数の前記サブフレームから成る第一および第
二の調波遅延値探索区間をそれぞれ設定する第一および
第二の調波遅延値探索区間設定手段と、 それぞれ前記第一および第二の調波遅延値探索区間にお
ける前記サブフレームを予め定めた数で分割した区間で
ある小数サブフレーム区間で前記適応コードブック探索
を行ないそれぞれ前記評価尺度と前記ゲインとを最適と
する遅延値である第一および第二の小数調波遅延値を求
める第一および第二の小数調波遅延適応コードブック探
索手段と、前記第一および第二の調波遅延値探索区間における前記
評価尺度を比較することにより 前記第一および第二の小
数調波遅延値の中から前記遅延値を決定する最適遅延決
定回路とを備えることを特徴とする音声符号化装置。 - 【請求項４】 前記第一および第二の調波遅延値探索区
間設定手段と前記第一および第二の小数調波遅延適応コ
ードブック探索手段とのそれぞれの処理を並列に実行す
ることを特徴とする請求項３記載の音声符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26695092A JP3265645B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 音声符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26695092A JP3265645B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 音声符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118992A JPH06118992A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3265645B2 true JP3265645B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=17437945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26695092A Expired - Fee Related JP3265645B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 音声符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265645B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26695092A patent/JP3265645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06118992A (ja) | 1994-04-28 |
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