JP3338885B2 - 音声符号化復号化装置 - Google Patents

音声符号化復号化装置

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JP3338885B2 JP07624894A JP7624894A JP3338885B2 JP 3338885 B2 JP3338885 B2 JP 3338885B2 JP 07624894 A JP07624894 A JP 07624894A JP 7624894 A JP7624894 A JP 7624894A JP 3338885 B2 JP3338885 B2 JP 3338885B2
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宏幸 江原
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  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル移動通信等
に用いる音声符号化復号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ディジタル移動通信の需要の増加
により音声符号化の低ビットレート化が必要とされてお
り、数々の音声符号化装置が開発されている。中でも、
音声信号の線形予測分析を行って得られたパラメータ
と、線形予測逆フィルタによって得られた予測残差信号
とをもちいて音声の符復号化を行う音声符号化装置は、
近年の高能率音声符号化装置の主流となっている。また
一方、線形予測分析を行わずに線スペクトルの和によっ
て音声合成を行うMBE(Multi-Band Excitation)符号
化装置も4.15kbpsのビットレートで高音声品質を実現し
ており(IMBEボコーダ:Improved Multi-Band Exci
tation) 、注目されている。そして、さらに高能率で音
声符号化を行うものとして、線形予測分析とMBEを組
み合わせたMB−LPC(Multi-Band LPC)ボコーダがエ
レクトロニクス・レターズ27-14(1991年)第1287頁から
第1289頁(ELECTRONICS LETTERS Vol.27 No.14 (1991)
P.1287-1289) に発表されている。
【0003】以下に従来のMB−LPCボコーダについ
て説明する。図3は従来のMB−LPCボコーダのブロ
ック図を示している。線形予測分析器1は音声信号Sか
ら線形予測係数aを計算する。逆フィルタ2は線形予測
係数aをもとに構成され、音声信号Sから予測残差信号
Rを計算する。ピッチ周波数計算器3は予測残差信号R
からピッチ周波数Pを計算する。有声・無声判定器4
は、ピッチ周波数Pを用いて求められる高調波帯域毎
に、その周波数帯域の予測残差信号Rが有声か無声かの
判定を行い、判定結果Dを決定する。フレーム振幅計算
器5は予測残差信号Rからフレーム平均振幅値Aを計算
する。多重化器6は線形予測係数aとピッチ周波数Pと
有声・無声判定結果Dとフレーム振幅値Aを多重化して
伝送する。多重分離器7は多重化器6より伝送された情
報を線形予測係数aとピッチ周波数Pとフレーム振幅値
Aと有声・無声判定結果Dに分離する。合成器選択器8
は有声・無声判定結果Dによって有声音合成器9か無声
音合成器10かのどちらかの音声合成器の選択を、分割
された帯域毎に行う。合成器選択器8によって有声音合
成器9が選択された場合に、有声音合成器9は分割され
た帯域毎にピッチ周波数Pとフレーム振幅値Aから音声
合成を行う。このとき、有声音合成器9では、合成音声
の波形がなめらかに連続する様、フレーム毎に各スペク
トルの初期位相を算出している。合成器選択器8によっ
て無声音合成器10が選択された場合に、無声音合成器
10は分割された帯域毎にピッチ周波数Pとフレーム振
幅値Aから音声合成を行う。加算器11は有声音合成器
9と無声音合成器10によって合成された信号の和をと
りMBEモデルによって合成された合成予測残差信号
R’を計算する。合成フィルタ12は多重分離器7によ
って分離された線形予測係数aを用いて構成され、合成
された合成予測残差信号R’から最終的な合成音声信号
S’を計算する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな従来のMB−LPCボコーダでは合成フィルタの位
相特性を考慮せずに線形予測残差信号の合成を行ってい
たため、有声音合成器9の出力信号の波形をなめらかに
連続させるために行っている位相合わせの算出の意味が
なくなってしまうという欠点を持っていた。
【0005】本発明は前記従来の問題を解決するもの
で、従来MB−LPCボコーダで合成フィルタによって
音声合成を行う際に考慮されていなかった合成フィルタ
の位相特性を考慮することによって、合成フィルタの位
相特性に起因する合成音声の波形歪を少くすることを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、合成フィルタの位相特性をキャンセルする
ための位相補正装置を、合成フィルタを通す前に有する
構成となっている。
【0007】
【作用】前記構成によって、合成フィルタにより合成さ
れた合成音声信号は、合成フィルタの位相特性の影響を
受けることがなく、合成音声の波形歪を少くすることが
出来る。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0009】図1において、13は音声信号Sの線形予
測分析を行う線形予測分析器、14は音声信号Sの逆フ
ィルタリングを行う逆フィルタ、15は予測残差信号R
のピッチ周波数Pを計算するピッチ周波数計算器、16
は周波数帯域毎に予測残差信号Rの有声・無声判定Dを
行う有声・無声判定器、17は予測残差信号Rのフレー
ム平均振幅値Aを計算するフレーム振幅計算器、18は
線形予測分析器13の出力である線形予測係数a、ピッ
チ周波数計算器15の出力であるピッチ周波数P、有声
・無声判定器16の判定結果D、フレーム振幅計算器1
7の出力であるフレーム平均振幅値Aの伝送情報の多重
化を行う多重化器、19は伝送されてきた多重化情報で
ある線形予測係数a、ピッチ周波数P、判定結果D、フ
レーム平均振幅値Aの分離を行う多重分離器、20は有
声・無声判定結果Dにより有声音合成器と無声音合成器
の選択を行う合成器選択器、21は有声と判定された周
波数帯の音声合成をピッチ周波数Pとフレーム平均振幅
値Aにより行うための有声音合成器、22は無声と判定
された周波数帯の音声合成をピッチ周波数Pとフレーム
平均振幅値Aにより行うための無声音合成器、23は有
声音合成器21と無声音合成器22により各帯域毎に合
成された合成音声を全帯域で足し合わせる加算器、24
は最終的な合成音声を得るための合成フィルタ25の前
段に挿入した位相補正装置であり、加算器23と線形予
測係数aによりコントロールされ、合成フィルタ25の
位相特性をキャンセルしている。
【0010】前記のように構成された音声符号化復号化
装置について、図1を用いてその動作を説明する。図に
おいて、線形予測分析器13は音声信号Sから線形予測
係数aを計算する。逆フィルタ14は線形予測係数aに
よって構成され、音声信号Sから予測残差信号Rを計算
する。ピッチ周波数計算器15は予測残差信号Rからピ
ッチ周波数Pを計算する。有声・無声判定器16は、ピ
ッチ周波数Pを用いて求められる高調波帯城毎に、その
周波数帯の予測残差信号Rが有声か無声かの判定を行
い、判足結果Dを決定する。フレーム振幅計算器17は
予測残差信号Rからフレーム平均振幅値Aを計算する。
多重化器18は線形予測係数aとピッチ周波数Pと有声
・無声判定結果Dとフレーム平均振幅値Aを多重化して
伝送する。多重分離器19は多重化器18より伝送され
た情報を線形予測係数aとピッチ周波数Pとフレーム平
均振幅値Aと有声・無声判定結果Dに分離する。合成器
選択器20は有声・無声判定結果Dによって有声音合成
器21か無声音合成器22かのどちらかの音声合成器の
選択を、分割された帯域毎に行う。有声音合成器21
は、合成器選択器20によって有声音合成器21が選択
された場合に、分割された帯域毎にピッチ周波数Pとフ
レーム平均振幅値Aから音声合成を行う。このとき、有
声音合成器21では、合成音声の波形がなめらかに連続
する様、フレーム毎にスペクトルの初期位相を算出して
いる。無声音合成器22は、合成器選択器20によって
無声音合成器22が選択された場合に、分割された帯域
毎にピッチ周波数Pとフレーム平均振幅値Aから音声合
成を行う。加算器23は有声音合成器21と無声音合成
器22によって合成された信号の和をとりMBEモデル
によって合成された合成予測残差信号R’を計算する。
位相補正装置24は、多重分離器19によって分離され
た線形予測係数aによって構成される合成フィルタ25
の位相特性を計算し、合成フィルタ25の位相特性をキ
ャンセルするように合成予測残差信号R’の位相をずら
す。合成フィルタ25は線形予測係数aを用いて構成さ
れ、合成された合成予測残差信号R’から最終的な合成
音声信号S’を計算する。
【0011】なお、図2は本発明の第二の実施例を示す
ものであり、第一の実施例における合成フィルタ25の
直前に入れた位相補正装置24の代りに、有声音合成器
の中に位相補正機能を持たせた位相補正機能付有声音合
成器26を用いるものである。その他の構成は第一の実
施例と同じである。位相補正機能付有声音合成器26で
は合成音声の波形がなめらかに連続する様、フレーム毎
に各スペクトルの初期位相を算出すると同時に後段の合
成フィルタで生じる位相遅れを考慮してフレーム毎の各
スペクトルの初期位相および各サンプル点での位相を計
算するようにしている。すなわち、有声音合成器自体に
位相補正機能を備えている。
【0012】このように位相補正装置を取り入れること
により、合成フィルタの位相特性による合成音声信号の
歪を少なくする音声符号化復号化装置を提供するもので
ある。
【0013】
【発明の効果】前記のように本発明は、MB−LPCボ
コーダにおいて、合成フィルタの位相特性をキャンセル
する位相補正装置を組み込むことによって、合成フィル
タの位相特性によって生ずる合成音声信号の波形歪を少
なくすることができる優れた音声符号化復号化装置を実
現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の音声符号化復号化装置の実施例1の構
成を示すブロック図
【図2】本発明の音声符号化復号化装置の実施例2の構
成を示すブロック図
【図3】従来の音声符号化装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 線形予測分析器 2 逆フィルタ 3 ピッチ周波数計算器 4 有声・無声判定器 5 フレーム振幅計算器 6 多重化器 7 多重分離器 8 合成器選択器 9 有声音合成器 10 無声音合成器 11 加算器 12 合成フィルタ 13 線形予測分析器 14 逆フィルタ 15 ピッチ周波数計算器 16 有声・無声判定器 17 フレーム振幅計算器 18 多重化器 19 多重分離器 20 合成器選択器 21 有声音合成器 22 無声音合成器 23 加算器 24 位相補正装置 25 合成フィルタ 26 位相補正機能付有声音合成器 S 音声信号 a 線形予測係数 R 予測残差信号 P ピッチ周波数 D 有声・無声判定結果 A フレーム平均振幅値 R’ 合成予測残差信号 S’ 合成音声信号
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−297892(JP,A) 特開 平5−297895(JP,A) 特開 平5−265486(JP,A) 特開 平3−53300(JP,A) 特開 昭62−289900(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10L 19/00 - 19/06 H03M 7/30 H04B 14/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音声信号の線形予測係数を計算する線形
    予測分析器と、前記線形予測係数をもとにして構成さ
    れ、音声信号の予測残差信号を出力する逆フィルタと、
    前記予測残差信号のピッチ周波数を計算するピッチ周波
    数計算器と、前記予測残差信号の有声・無声判定を、ピ
    ッチ周波数に従って分割された帯域毎に行う有声・無声
    判定器と、前記予測残差信号のフレーム平均振幅値を計
    算するフレーム振幅計算器と、前記線形予測分析器と前
    記ピッチ周波数計算器と前記有声・無声判定器と前記
    レーム振幅計算器の出力情報を多重化し、多重化情報を
    出力する多重化器と、前記多重化情報を分離する多重分
    離器と、前記多重分離器によって分離された有声・無声
    判定結果によって、有声音合成器と無声音合成器のどち
    らかを選択する合成器選択器と、前記多重分離器によっ
    て分離されたピッチ周波数およびフレーム平均振幅値を
    用いて、前記合成器選択器によって有声音合成器が選択
    された場合に帯域毎に音声合成を行う有声音合成器と、
    前記多重分離器によって分離されたピッチ周波数および
    フレーム平均振幅値を用いて、前記合成器選択器によっ
    て無声音合成器が選択された場合に帯域毎に音声合成を
    行う無声音合成器と、前記2種類の音声合成器によって
    帯域毎に合成した出力を足し合わせる加算器と、前記多
    重分離器によって復号された線形予測係数によってコン
    トロールされ、前記加算器の出力信号に対して後続する
    合成フィルタの位相特性をキャンセルする位相補正装置
    、前記線形予測係数をもとに構成され、前記位相補正
    装置の出力から最終的な合成音声を合成する前記合成フ
    ィルタとからなる音声符号化復号化装置。
  2. 【請求項2】 有声音合成器として、合成フィルタによ
    って生じる位相遅れを算出し、前記合成フィルタによっ
    て生じる位相遅れをキャンセルするように位相をずらし
    て音声合成を行う位相補正機能付有声音合成器を用い、
    加算器の出力を直接に前記合成フィルタに加えた請求項
    1記載の音声符号化復号化装置。
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