JP3390923B2 - 音声処理方法 - Google Patents
音声処理方法Info
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Description
せることなく、音声信号の圧縮符号化を可能とする音声
処理方法に関する。音声の符号化方式としては、例え
ば、CELP(Code ExcitedLinear
Predictive Coding)方式が知られ
ており、ベクトル量子化を用いる音声符号化方式の代表
的な方式である。このような音声符号化を行う手段は、
例えば、携帯電話や自動車電話等のディジタル移動体通
信に於いて適用されており、音声品質を維持しながら、
高能率の圧縮符号化を実現する手段の開発が進められて
いる。
式は、人間の声道を全極型フィルタと見做して、声道情
報を表す線形予測係数(LPC係数;Linear P
redictive Coding係数)と音源情報を
表すパラメータとを求めるものである。
すもので、符号ベクトル(音源ベクトル)を格納した符
号帳(コードブック)からの符号ベクトルを、LPC係
数によって構成されたLPC合成フィルタを通すことに
より、音声信号を再合成し、入力信号に対する誤差電力
の評価を行って、最適な符号ベクトル及びゲインを選択
し、この符号ベクトルのインデックスと、符号ベクトル
に対するゲインと、LPC係数とを受信側へ送出する。
このような処理は、合成による分析(A−b−S;An
alysis by Synthesis)と称される
ものである。
え、受信した符号ベクトルのインデックスに従って符号
帳から読出した符号ベクトルと、受信したゲイン及びL
PC係数により、符号化側と逆の処理によって音声信号
を再生することができる。
代表される音声符号化方式は、携帯電話や自動車電話等
のディジタル移動体通信に広く用いられているが、加入
者数の増加による周波数不足が深刻な問題となってい
る。その為に、この種の音声符号化方式に対しては、音
声品質を維持しながら、更に高能率の圧縮符号化を実現
して、周波数資源を有効に利用できるようにすることが
求められている。
化方式に於いては、閉ループ法又は開ループ法によっ
て、入力音声のピッチ周期を求めるものであるが、その
ピッチ周期は、音声信号のサンプリング間隔を単位とす
る整数値である為、真のピッチ周期が非整数である場合
に、真のピッチ周期の近傍の整数値がピッチ周期として
選択されずに、非整数ピッチ周期の整数倍に相当する遅
れがピッチ周期として誤って抽出される、所謂、倍ピッ
チ,半ピッチの問題がしばしば生じる。このようなピッ
チ周期の誤りは、再生音声品質の劣化を招くことになる
から、音声符号化方式に於ける大きな問題となってい
た。
としては、非整数ピッチ周期を考慮した非整数遅れ型の
ピッチ推定法が提案されている。しかしながら、日本の
自動車電話, 携帯電話の標準方式として採用された、V
SELP(Vector Sum Excited L
inear Predictive Coding)符
号化方式のように、非整数ピッチ周期を考慮しない符号
化方式の符号器に対しては、符号器の構成を変更するこ
となしに、非整数遅れ型のピッチ推定法を組み込むこと
はできないことになる。従って、非整数遅れを考慮しな
い符号化方式に対しては、ピッチ誤抽出に基づく再生音
声品質の劣化を解決する有効な手段が存在しないのが現
状である。
決しようとするものであって、入力音声信号から非整数
ピッチ周期を抽出し、その近傍の整数値がピッチ周期に
なるように入力音声信号を加工することを目的とする。
は、入力音声信号をLPC分析して得たLPC係数によ
って構成されたLPC合成フィルタに、符号帳に格納さ
れた音源ベクトルを通すことにより、音声信号を再合成
する過程を含む音声処理方法であって、入力音声信号か
ら非整数ピッチ周期を抽出し、その近傍の整数値がピッ
チ周期になるように入力音声信号を加工する過程を含む
ものである。又この加工した音声信号を音声符号器に入
力する。
C逆フィルタ1を通して得られた残差信号から非整数ピ
ッチ周期を抽出し、この非整数ピッチ周期の近傍の整数
値をピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を持つように
加工された信号を、LPC係数によって定まるLPC合
成フィルタ6を通すことにより、整数ピッチ周期を持つ
音声信号を得る処理過程を含むものである。又この音声
信号を音声符号器に入力することができる。
して、無声と判定した時は無処理とし、有声と判定した
時に、非整数ピッチ周期を抽出して、その近傍の整数値
の整数ピッチ周期を持つ信号に加工処理する。又入力音
声信号に対して高域強調フィルタ等により高域を強調し
て、ピッチ周期についての処理を行い、その結果の出力
音声信号に対して低域強調フィルタ等により低域を強調
する過程を含むことができる。
LPC分析部でLPC係数を求め、このLPC係数によ
って定まるLPC逆フィルタ1によって、音声信号から
残差信号を求め、この残差信号から非整数ピッチ周期を
抽出し、その近傍の整数値のピッチ周期になるように入
力音声信号を加工処理する。その加工処理した信号をL
PC合成フィルタを通すことにより、音声符号器に入力
する整数ピッチ周期の音声信号とすることができる。
て、その非整数ピッチ周期の近傍の整数値のピッチ周期
となるように入力音声信号を加工するもので、図1に於
いては、入力音声信号をLPC逆フィルタ1に通して得
られた残差信号から非整数ピッチ周期を求め、残差信号
をこの非整数ピッチ周期によって定まる非整数遅れ型ピ
ッチ予測逆フィルタ2に通して得た信号に利得g1を乗
じ、減算器3に入力して残差信号から減算し、非整数ピ
ッチ周期成分を取り除き、整数遅れ型ピッチ予測フィル
タ4によって得られた非整数ピッチ周期の近傍の整数値
をピッチ周期とする信号に利得g2を乗じて、加算器5
により加算し、整数ピッチ周期を有するように加工す
る。この信号をLPC合成フィルタ6に通すことによ
り、音声符号器に入力する音声信号とする。
ッチ周期が整数値となるので、非整数遅れ型ピッチ推定
手段を内部に備えていない音声符号器を用いた場合で
も、倍ピッチ,半ピッチ等のピッチ誤抽出の問題がなく
る。
無声判定の場合は、前述の入力音声信号に対する加工処
理を行わず、有声判定の場合のみ加工処理を行うことに
より、入力音声信号に対する処理量を削減することがで
きる。又入力音声信号に対して高域強調を行うことによ
り、LPC分析に必要な演算精度を緩和することができ
る。そして、加工処理を行った出力信号に対して低域強
調を行って元に戻すことができる。
期の近傍の整数値となる整数ピッチ周期の音声信号とな
るように加工処理し、前フレームと現フレームとの整数
値化したピッチ周期の変化を滑らかにすることにより、
再生音声品質を劣化させることなく、符号化を行うこと
ができる。
たLPC係数によって構成されたLPC合成フィルタ
に、符号帳に格納された音源ベクトルを通すことによ
り、音声信号を再合成する過程を含む音声処理方法であ
って、入力音声信号から非整数ピッチ周期を抽出し、そ
の近傍の整数値がピッチ周期になるように入力音声信号
を加工する過程を含み、加工した音声信号を音声符号器
に入力することができるものである。図1に於いては、
入力音声信号をLPC逆フィルタ1に通して得られた残
差信号から非整数ピッチ周期を求め、残差信号をこの非
整数ピッチ周期によって定まる非整数遅れ型ピッチ予測
逆フィルタ2に通した信号に利得g1を乗じて得られた
音声信号の非整数ピッチ周期成分を、減算器3によって
残差信号から減算して、非整数ピッチ周期成分を取り除
く。
よって得られた非整数ピッチ周期の近傍の整数値をピッ
チ周期とする信号に利得g2を乗じて得た整数ピッチ周
期成分を加算器5によって加算する。このようにして、
整数ピッチ周期を持つように加工された信号を、LPC
合成フィルタ6に通すことによって、音声符号器への入
力音声信号とする。この音声信号のピッチ周期は整数値
なので、非整数遅れ型のピッチ推定手段をその内部に持
たない音声符号器を用いた場合でも、倍ピッチ,半ピッ
チの問題を生じることがなく、従って、良好な符号化音
声品質を得ることができる。
て、11はLPC分析部、12はLPC逆フィルタ、1
3はアップサンプリング部、14はピッチ推定部、15
は非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ、16は減算器、
17はダウンサンプリング部、18は整数化部、19は
整数遅れ型ピッチ予測フィルタ、20は加算器、21は
LPC合成フィルタを示す。
…,N−1)から、数10〔ms〕程度の長さのフレー
ムを切り出して、フレーム単位でLPC分析部11で分
析を行い、LPC係数a(n),(n=1,2,…,m)を
求める。そして、次式で表される伝達関数A(z) を有す
るLPC逆フィルタ12によって、音声信号s(n) から
残差信号r(n),(n=0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n) を得る。サンプリ
ング速度を上昇させる手段としては、元の残差信号r
(n) の隣接するサンプル間に、M−1個の零データを等
間隔に挿入して、ローパスフィルタによって帯域制限を
行う方法を用いることもできる。
rM (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,p)
を求める。
予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって構成さ
れる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝達関数
1/P(z))による処理を施した結果を、減算器16によ
って、元のM倍の残差信号r M (n) から減算することに
より、信号wM (n) を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),
(n=0,1,…,N−1)を得る。信号w(n) は、残
差信号から非整数ピッチ周期成分を除いた信号である。
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、
加算器20で元の信号w(n)に加算することによって、
励起信号x(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。励
起信号x(n) のピッチ周期は整数値である。ここで、整
数遅れ型ピッチ予測フィルタ (I(z))は、次式で表され
るものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
むので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、元の入力信号である音声
信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の整数値が
選ばれているから、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。従って、非整数ピ
ッチ周期に対応していない音声符号器の前段で、前述の
処理を施すことにより、音声符号器に一切変更を加える
ことなしに、符号化音声品質を改善することができる。
て、図2と同一符号は同一部分を示し、22は有声/無
声判定部である。この有声/無声判定部22は、入力さ
れた音声信号s(n),(n=0,1,…,N−1)に対し
て、有声部と無声部との判定を行う。ここで有声部と判
定された場合には、図2に示す場合と全く同じ処理を施
すもので、その処理についての重複した説明を省略す
る。又無声部と判定された場合には、入力された音声信
号s(n) に対する加工処理を行わずに、そのまま音声符
号器へ入力する。
は、整数ピッチ周期のみをもつ音声信号y(n) が音声符
号器へ入力されるので、音声符号器では、常に、元の音
声信号s(n) の非整数ピッチ周期の近傍の整数値がピッ
チ周期として選ばれる。これによって、従来の音声符号
化方式で見られたような倍ピッチ, 半ピッチ等のピッチ
誤抽出がなくなり、符号化音声品質を改善することがで
きる。又、無声部に対しては、有声/無声の判定処理を
除いては、他の処理を行わないので、図2に示す場合に
比較して、演算量を削減することができる。
て、図2と同一符号は同一部分を示し、23は高域強調
フィルタ、24は低域強調フィルタを示す。例えば、1
6ビット固定小数点DSP(ディジタル・シグナル・プ
ロセッサ)のような、レジスタ長の短いDSPによって
LPC分析を行う場合に、分析する信号の周波数スペク
トルのダイナミックレンジが大きい場合に対しては、L
PC分析部の演算速度が高いことが必要である。従っ
て、このような場合には、所望の精度を維持する為の演
算量が多くなる。
声信号s(n),(n=0,1,…,N−1)を、例えば、
伝達関数Q(z) =1−μz-1 ,(0<μ<1)を有する
高域強調フィルタ23に入力して、音声信号の高域周波
数成分を強調して、周波数スペクトルのダイナミックレ
ンジを小さくする。これによって、LPC分析に必要な
演算精度が緩和されて、固定小数点DSPによる音声処
理も容易になる。
10〔ms〕程度の長さのフレームを切り出して、この
区間についてLPC分析部11で分析を行い、LPC係
数a(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次
式で表される伝達関数A(z)を有するLPC逆フィルタ
12によって、音声信号s'(n)から残差信号r(n),(n
=0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,
…,M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が
最大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求
め、次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの
係数であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,
p)を求める。
予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって構成さ
れる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝達関数
1/P(z))による処理を施した結果を、減算器16によ
って、元のM倍の残差信号r M (n) から減算して、信号
wM (n),(n=0,1,…,M(N−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せ、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),(n
=0,1,…,N−1)を得る。
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて整数ピッチ周
期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ予
測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、加
算器20で元の信号w(n) に加算することによって、励
起信号x(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。励起
信号x(n) のピッチ周期は整数値である。ここで、整数
遅れ型ピッチ予測フィルタI(z) は、次式で表されるも
のである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
入力して、高域強調フィルタ23によって強調された高
域周波数成分を元のレベルまで戻す。ここで使用する低
域強調フィルタ24は、高域強調フィルタ23の逆特性
を有するフィルタとするもので、伝達関数R(z) =1/
Q(z) で表される。この低域強調フィルタ24の出力音
声信号y'(n)が、音声符号器に対する入力信号となる。
つので、これを音声符号器へ入力することにより、音声
符号器では、ピッチ周期として、常に、元の入力信号で
ある音声信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の
整数値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られ
た倍ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、
符号化音声品質を改善することができる。
て、LPC分析に必要な演算精度を緩和できるから、固
定小数点DSPを用いて、LPC分析部を実現する場合
でも、高品質な符号化音声を得ることができる。
て、図2と同一符号は同一部分を示し、25は記憶バッ
ファ、26はピッチ周期平滑部を示す。入力された音声
信号s(n),(n=0,1,…,N−1)から、数10
〔ms〕程度の長さのフレームを切り出して、このフレ
ーム単位でLPC分析部11で分析を行って、LPC係
数a(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次
式で表される伝達関数A(z) を有するLPC逆フィルタ
12によって、音声信号s(n) から残差信号r(n),(n
=0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にし、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,…,
M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が
最大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求
め、次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの
係数であるピッチ予測係数 pp(n), (n=1,2,…,
p)を求める。
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルとを、それ
ぞれLf (i),ppi とし、これらを記憶バッファ25に記
憶する。
にする為に、以下の処理を行う。先ず、記憶バッファ2
5に記憶されている前フレーム(第(i−1)フレー
ム)の非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係
数ベクトルppi-1 とを読出し、ピッチ周期平滑部26に
入力する。又、非整数ピッチ周期Lf (i) と、ピッチ予
測係数ベクトルppi も、ピッチ周期平滑部26に入力す
る。
f (i) との差が、予め定められた閾値より大きい場合に
は、非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係数
ベクトルppi-1 とを、それぞれピッチ周期平滑部26の
出力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)とする。又、非整数ピ
ッチ周期Lf (i−1)とLf (i) との差が、予め定めら
れた閾値を超えない場合には、非整数ピッチ周期L
f (i)と、ピッチ予測係数ベクトルppi を、それぞれピ
ッチ周期平滑部26の出力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)
とする。即ち、前フレームの整数化されたピッチ周期
と、現フレームの整数化されたピッチ周期との変化を滑
らかにする。
ピッチ予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって
構成される非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝
達関数1/P(z) )による処理を施した結果を、減算器
16によって、元のM倍の残差信号rM (n) から減算す
ることにより、信号wM (n),(n=0,1,…,M(N
−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),
(n=0,1,…,N−1)を得る。
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、
加算器20で元の信号w(n)に加算することにより、励
起信号x(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。励起
信号x(n) のピッチ周期は整数値である。ここで、整数
遅れ型ピッチ予測フィルタ (I(z))は、次式で表される
ものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、元の入力信号である音声
信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の整数値が
選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍ピッ
チ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号化音
声品質を改善することができる。
ーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレーム
間のピッチ周期の急激な変化による復号再生音声品質の
劣化を減少させることができる。
て、図3及び図4と同一符号は同一部分を示す。有声/
無声判定部22は、入力された音声信号s(n),(n=
0,1,…,N−1)に対して、有声部と無声部との判
定を行う。ここで無声部と判定された場合には、入力さ
れた音声信号s(n) は、そのまま音声符号器へ入力さ
れ、以下で説明する有声部の場合の一連の処理は行わな
い。これに対して、有声部と判定された場合には、次の
処理を行う。
信号s(n) を、例えば、伝達関数Q(z) =1−μz-1 ,
(0<μ<1)を有する高域強調フィルタ23に入力し
て、音声信号の高域周波数成分を強調し、周波数スペク
トルのダイナミックレンジを小さくする。これによっ
て、LPC分析に必要な演算精度が緩和されて、固定小
数点DSPによる処理も容易になる。
10〔ms〕程度の長さのフレームを切り出し、フレー
ム単位でLPC分析部11で分析を行い、LPC係数a
(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次式で
表される伝達関数A(z) を有するLPC逆フィルタ12
によって、音声信号s'(n)から残差信号r(n),(n=
0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,
…,M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算し、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,p)
を求める。
予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって構成さ
れる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝達関数
1/P(z))による処理を施した結果を、減算器16によ
り、元のM倍の残差信号rM(n) から減算して、信号w
M (n),(n=0,1,…,M(N−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せ、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),(n
=0,1,…,N−1)を得る。
対して、絶対値で最も近い整数値を求め、整数ピッチ周
期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ予
測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、加
算器20で元の信号w(n) に加算して、励起信号x(n),
(n=0,1,…,N−1)を得る。励起信号x(n)の
ピッチ周期は整数値である。ここで、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ (I(z))は、次式で表されるものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
入力して、高域強調フィルタ23によって強調された高
域周波数成分を元のレベルまで戻す。ここで使用する低
域強調フィルタ24は、高域強調フィルタ23の逆特性
を有するフィルタであって、伝達関数R(z) =1/Q
(z) で表されるものである。低域強調フィルタ24の出
力音声信号y'(n)が、音声符号器に対する入力となる。
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、元の入力信号である音声
信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の整数値が
選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍ピッ
チ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号化音
声品質を改善することができる。
の処理を行わないので、図4に示す場合と比べて、少な
い演算量で同等の効果を得ることができる。更に、高域
強調フィルタ23を用いることにより、LPC分析に必
要な演算精度を緩和できるから、固定小数点DSPによ
って、LPC分析部を実現する場合でも、復号再生音声
品質の劣化を防止することができる。
て、図3及び図5と同一符号は同一部分を示す。前述の
実施例(5)の場合と同様に、有声/無声判定部22
は、入力された音声信号s(n),(n=0,1,…,N−
1)に対して、有声部と無声部との判定を行う。そし
て、無声部と判定された場合には、入力された音声信号
s(n) は、そのまま音声符号器へ入力され、有声部に対
する処理に相当する処理は行わない。
10〔ms〕程度の長さのフレームを切り出し、フレー
ム単位でLPC分析部11で分析を行い、LPC係数a
(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次式で
表される伝達関数A(z) を有するLPC逆フィルタ12
によって、音声信号s(n) から残差信号r(n),(n=
0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,
…,M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算し、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求め、
次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,p)を
求める。
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルとをそれぞ
れLf (i),ppi とし、これらを記憶バッファ25に入力
して記憶する。
かにする為に、以下の処理を行う。先ず、記憶バッファ
25に記憶されている前フレーム(第(i−1)フレー
ム)の非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係
数ベクトルppi-1 とを読出し、ピッチ周期平滑部26に
入力する。又、非整数ピッチ周期Lf (i) と、ピッチ予
測係数ベクトルppi も、ピッチ周期平滑部26に入力す
る。
Lf (i) との差が、予め定められた閾値より大きい場合
には、非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係
数ベクトルppi-1 とを、それぞれピッチ周期平滑部26
の出力Lf ,ピッチ予測係数pp(n)とする。又、非整数
ピッチ周期Lf (i−1)とLf (i) との差が、予め定め
られた閾値を超えない場合には、非整数ピッチ周期Lf
(i)と、ピッチ予測係数ベクトルppi とを、それぞれピ
ッチ周期平滑部26の出力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)
とする。
予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって構成さ
れる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝達関数
1/P(z))による処理を施した結果を、減算器16によ
って、元のM倍の残差信号r M (n) から減算し、信号w
M (n),(n=0,1,…,M(N−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せ、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),(n
=0,1,…,N−1)を出力する。
対して、絶対値で最も近い整数値を求め、整数ピッチ周
期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ予
測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、加
算器20で元の信号w(n) に加算して、励起信号x(n),
(n=0,1,…,N−1)を得る。励起信号x(n)の
ピッチ周期は整数値である。ここで、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ (I(z))は、次式で表されるものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
つので、これを音声符号器へ入力することにより、音声
符号器では、ピッチ周期として、常に、元の入力信号で
ある音声信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の
整数値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られ
た倍ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、
符号化音声品質を改善することができる。
ーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレーム
間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少させ
ることができる。更に、入力信号の無声部に対しては、
一連の処理を行わないので、図5に示す場合と比べて、
少ない演算量で、同等の効果を得ることができる。
て、図4及び図5と同一符号は同一部分を示す。入力さ
れた音声信号s(n),(n=0,1,…,N−1)を、例
えば、伝達関数Q(z) =1−μz-1 ,(0<μ<1)を
有する高域強調フィルタ23に入力して、音声信号の高
域周波数成分を強調し、周波数スペクトルのダイナミッ
クレンジを小さくする。これによって、LPC分析に必
要な演算精度が緩和されて、固定小数点DSPによる実
現も容易になる。
10〔ms〕程度の長さのフレームを切り出し、フレー
ム単位でLPC分析部11で分析を行い、LPC係数a
(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次式で
表される伝達関数A(z) を有するLPC逆フィルタ12
によって、音声信号s'(n)から残差信号r(n),(n=
0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,
…,M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算し、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求め、
次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,p)
を求める。
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルとを、それ
ぞれLf (i),ppi とし、これらを記憶バッファ25に入
力して記憶させる。
かにする為めに、以下の処理を行う。先ず、記憶バッフ
ァ25に記憶されている前フレーム(第(i−1)フレ
ーム)の非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測
係数ベクトルppi-1 とを読出し、ピッチ周期平滑部26
に入力する。又、非整数ピッチ周期Lf (i) と、ピッチ
予測係数ベクトルppi も、ピッチ周期平滑部26に入力
する。
f (i) との差が、予め定められた閾値より大きい場合に
は、非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係数
ベクトルppi-1 を、それぞれピッチ周期平滑部26の出
力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)とする。又、非整数ピッ
チ周期Lf (i−1)とLf (i) との差が、予め定められ
た閾値を超えない場合には、非整数ピッチ周期Lf (i)
と、ピッチ予測係数ベクトルppi を、それぞれピッチ周
期平滑部26の出力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)とす
る。
予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって構成さ
れる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝達関数
1/P(z))による処理を施した結果を、減算器16によ
って、元のM倍の残差信号r M (n) から減算して、信号
wM (n),(n=0,1,…,M(N−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せ、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),(n
=0,1,…,N−1)を生成する。
対して、絶対値で最も近い整数値を求め、整数ピッチ周
期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ予
測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、加
算器20で元の信号w(n) に加算して、励起信号x(n),
(n=0,1,…,N−1)を得る。励起信号x(n)の
ピッチ周期は整数値である。ここで、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ (I(z))は、次式で表されるものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
入力して、高域強調フィルタ23によって強調された高
域周波数成分を元のレベルまで戻す。ここで使用する低
域強調フィルタ24は、高域強調フィルタ23の逆特性
をもつフィルタであって、伝達関数R(z) =1/Q(z)
で表されるものである。低域強調フィルタ24の出力音
声信号y'(n)が、音声符号器に対する入力となる。
つので、これを音声符号器へ入力することにより、音声
符号器では、ピッチ周期として、常に、元の入力信号で
ある音声信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の
整数値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られ
た倍ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、
符号化音声品質を改善することができる。
ーム間のピッチ周期が平滑化されるので、フレーム間の
ピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少させるこ
とができる。更に、高域強調フィルタ23の使用によっ
て、LPC分析に必要な演算精度を緩和できるから、固
定小数点DSPによって、LPC分析部を実現する場合
でも、高品質な符号化音声を得ることができる。
て、図3,図4及び図5と同一符号は同一部分を示す。
前述のように、有声/無声判定部22は、入力された音
声信号s(n),(n=0,1,…,N−1)に対して、有
声部と無声部の判定を行う。ここで無声部と判定された
場合には、入力された音声信号s(n) は、そのまま音声
符号器へ入力され、以下で説明する有声部に対するよう
な一連の処理を行わない。
部22から出力された音声信号s(n) を、例えば、伝達
関数Q(z) =1−μz-1 ,(0<μ<1)を有する高域
強調フィルタ23に入力して、音声信号の高域周波数成
分を強調し、周波数スペクトルのダイナミックレンジを
小さくする。これによって、LPC分析に必要な演算精
度が緩和されて、固定小数点DSPによる処理も容易に
なる。
10〔ms〕程度の長さのフレームを切り出して、フレ
ーム単位でLPC分析部11で分析を行い、LPC係数
a(n),(n=1,2,…,m)を求める。そして、次式
で表される伝達関数A(z) を有するLPC逆フィルタ1
2によって、音声信号s'(n)から残差信号r(n),(n=
0,1,…,N−1)を求める。
て、残差信号r(n) のサンプリング速度をM倍(Mは整
数)にして、M倍の残差信号rM (n),(n=0,1,
…,M(N−1))を得る。
号rM (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が
最大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Lf を求
め、次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの
係数であるピッチ予測係数 pp(n),(n=1,2,…,
p)を求める。
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルとを、それ
ぞれLf (i),ppi とし、これらを記憶バッファ25に入
力して記憶する。
にする為に以下の処理を行う。先ず、記憶バッファ25
に記憶されている前フレーム(第(i−1)フレーム)
の非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係数ベ
クトルppi-1 とを読出し、ピッチ周期平滑部26に入力
する。又、非整数ピッチ周期Lf (i) と、ピッチ予測係
数ベクトルppi も、ピッチ周期平滑部26に入力する。
Lf (i) との差が、予め定められた閾値より大きい場合
には、非整数ピッチ周期Lf (i−1)と、ピッチ予測係
数ベクトルppi-1 とを、それぞれピッチ周期平滑部26
の出力Lf ,ピッチ予測係数pp(n)とする。又、非整数
ピッチ周期Lf (i−1)とLf (i) との差が、予め定め
られた閾値を超えない場合には、非整数ピッチ周期Lf
(i)と、ピッチ予測係数ベクトルppi とを、それぞれピ
ッチ周期平滑部26の出力Lf ,ピッチ予測係数 pp(n)
とする。
ピッチ予測係数 pp(n),非整数ピッチ周期Lf によって
構成される非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ15(伝
達関数1/P(z))による処理を施した結果を、減算器1
6により、元のM倍の残差信号rM (n) から減算して、
信号wM (n),(n=0,1,…,M(N−1))を得る。
て、信号wM (n) のサンプリング速度を1/Mに低下さ
せ、入力信号と同じサンプリング速度の信号w(n),(n
=0,1,…,N−1)を出力する。
対して、絶対値で最も近い整数値を求め、整数ピッチ周
期Lとする。信号w(n) に対して、整数遅れ型ピッチ予
測フィルタ19(伝達関数I(z))を適用した結果を、加
算器20で元の信号w(n) に加算することによって、励
起信号x(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。励起
信号x(n) のピッチ周期は整数値である。ここで、整数
遅れ型ピッチ予測フィルタ (I(z))は、次式で表される
ものである。
ルタ21(伝達関数F(z) =1/A(z))を適用して、音
声信号y(n),(n=0,1,…,N−1)を得る。
入力して、高域強調フィルタ23によって強調された高
域周波数成分を元のレベルまで戻す。ここで使用する低
域強調フィルタ24は、高域強調フィルタ23の逆特性
をもつフィルタであって、伝達関数R(z) =1/Q(z)
で表されるものである。低域強調フィルタ24の出力音
声信号y'(n)が、音声符号器に対する入力となる。
つので、これを音声符号器へ入力することにより、音声
符号器では、ピッチ周期として、常に、元の入力信号で
ある音声信号s(n) に於ける非整数ピッチ周期の近傍の
整数値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られ
た倍ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、
符号化音声品質を改善することができる。
ーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレーム
間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少させ
ることができる。更に、入力信号が無声部の場合は、一
連の処理を行わないので、少ない演算量で、同等の効果
を得ることができる。又、高域強調フィルタ23により
音声信号の高域を強調することにより、LPC分析に必
要な演算精度を緩和できるから、固定小数点DSPによ
りLPC分析部を実現した場合でも、高品質な符号化音
声を得ることができる。
声信号から非整数ピッチ周期を抽出し、その非整数ピッ
チ周期の近傍の整数値のピッチ周期となるように入力音
声信号を加工処理するものであり、従って、音声符号器
により入力音声信号を符号化する場合に、倍ピッチや半
ピッチ等のピッチ誤抽出が発生しないので、音声品質の
劣化を防止することができる利点がある。
有声判定の場合のみ、入力音声信号に対する前述の加工
処理を行い、無声判定の場合はその処理を行わないこと
により、処理量を削減することができる利点がある。又
入力音声信号の高域を強調することにより、LPC分析
に必要な演算精度を緩和できる利点がある。この場合、
低域強調により高域強調によるレベルを元に戻すことが
できる。
に基づいて整数ピッチ周期となるように入力音声信号を
加工処理し、前フレームと現フレームとのピッチ周期を
平滑化することにより、再生音声品質の劣化を防止でき
る利点がある。
図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する過程を含む音声処理方法に於いて、 前記入力音声信号から非整数ピッチ周期を抽出し、その
近傍の整数値がピッチ周期になるように前記入力音声信
号を加工する過程を含むことを特徴とする音声処理方
法。 - 【請求項2】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声処理方法に於いて、 前記入力音声信号から非整数ピッチ周期を抽出し、その
近傍の整数値がピッチ周期となるように前記入力音声信
号を加工して、音声符号器に入力する過程を含むことを
特徴とする音声処理方法。 - 【請求項3】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声処理方法に於いて、 前記入力音声信号をLPC逆フィルタに通して得られた
残差信号から非整数ピッチ周期を抽出し、該非整数ピッ
チ周期の近傍の整数値をピッチ周期とする整数ピッチ周
期成分を持つように加工された信号を、前記LPC係数
によって定まるLPC合成フィルタに通すことにより、
整数ピッチ周期を持つ音声信号を得る過程を含むことを
特徴とする音声処理方法。 - 【請求項4】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声処理方法に於いて、 前記入力音声信号をLPC逆フィルタに通して得られた
残差信号から非整数ピッチ周期を抽出し、該非整数ピッ
チ周期の近傍の整数値をピッチ周期とする整数ピッチ周
期成分を持つように加工された信号を、前記LPC係数
によって定まるLPC合成フィルタに通すことにより、
符号器への入力信号を得る過程を含むことを特徴とする
音声処理方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れか1項に記載の音声
処理方法に於いて、 入力音声信号が有声の時は、該入力音声信号に対して前
記処理を行って音声信号を出力し、入力音声信号が無声
の時は、該入力音声信号に対して前記処理を行わない音
声信号を出力する過程を含むことを特徴とする音声処理
方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れか1項に記載の音声
処理方法に於いて、 入力音声信号に対して音声信号の高域を強調すると共
に、出力音声信号に対して音声信号の低域を強調する過
程を含むことを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項7】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声符号化前の処理を行う音声処理方法
に於いて、 前記入力音声信号からフレーム毎に切り出し、このフレ
ーム単位についてLPC分析部で分析してLPC係数を
求め、該LPC係数によって定まるLPC逆フィルタに
よって、音声信号から残差信号を求め、該残差信号から
非整数ピッチ周期を抽出し、その近傍の整数値がピッチ
周期になるように前記入力音声信号を加工する過程を含
むことを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項8】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声符号化前の処理を行う音声処理方法
に於いて、 前記入力音声信号からフレーム毎に切り出して、このフ
レーム単位についてLPC分析部で分析してLPC係数
を求め、該LPC係数によって定まるLPC逆フィルタ
により、音声信号から残差信号を求め、該残差信号から
非整数ピッチ周期を抽出し、その近傍の整数値がピッチ
周期となるように前記入力音声信号を加工した音声信号
を音声符号器の入力とする過程を含むことを特徴とする
音声処理方法。 - 【請求項9】 入力音声信号をLPC分析して得たLP
C係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符号
帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声信
号を再合成する音声符号化前の処理を行う音声処理方法
に於いて、 前記入力音声信号からフレーム毎に切り出して、このフ
レーム単位についてLPC分析部で分析してLPC係数
を求め、該LPC係数によって定まるLPC逆フィルタ
により、音声信号から残差信号を求め、該残差信号から
非整数ピッチ周期を抽出し、該非整数ピッチ周期の近傍
の整数値をピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を持つ
ように加工された信号を、前記LPC係数によって定ま
るLPC合成フィルタに通すことにより、整数ピッチ周
期をもつ音声信号を得る過程を含むことを特徴とする音
声処理方法。 - 【請求項10】 入力音声信号をLPC分析して得たL
PC係数によって構成されたLPC合成フィルタに、符
号帳に格納された音源ベクトルを通すことにより、音声
信号を再合成する音声符号化前の処理を行う音声処理方
法に於いて、 前記入力音声信号からフレーム毎に切り出して、このフ
レーム単位についてLPC分析部で分析してLPC係数
を求め、該LPC係数によって定まるLPC逆フィルタ
により、音声信号から残差信号を求め、該残差信号から
非整数ピッチ周期を抽出し、該非整数ピッチ周期の近傍
の整数値をピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を持つ
ように加工された信号を、前記LPC係数によって定ま
るLPC合成フィルタに通すことにより、符号器への入
力信号を得る過程を含むことを特徴とする音声処理方
法。 - 【請求項11】 請求項7〜10の何れか1項に記載の
音声処理方法に於いて、入力音声信号が有声の時は、該
入力音声信号に対して前記処理を行い、前記入力音声信
号が無声の時は、該入力音声信号に対して前記処理を行
わずに出力音声信号とする過程を含むことを特徴とする
音声処理方法。 - 【請求項12】 請求項7〜11の何れか1項に記載の
音声処理方法に於いて、入力音声信号に対して音声信号
の高域を強調すると共に、出力音声信号に対して音声信
号の低域を強調する過程を含むことを特徴とする音声処
理方法。 - 【請求項13】 入力音声信号からフレーム毎に切り出
して、このフレーム単位についてLPC分析部で分析し
て、LPC係数を求め、該LPC係数によって定まるL
PC逆フィルタにより、音声信号から残差信号を求め、
該残差信号から非整数ピッチ周期を抽出し、その近傍の
整数値がピッチ周期となるように前記入力音声信号を加
工する過程を含むことを特徴とする音声処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127851A JP3390923B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 音声処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127851A JP3390923B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 音声処理方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15570795A Division JP3390897B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 音声処理装置及びその方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003029800A JP2003029800A (ja) | 2003-01-31 |
JP3390923B2 true JP3390923B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=19194271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002127851A Expired - Lifetime JP3390923B2 (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 音声処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3390923B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110390953B (zh) * | 2019-07-25 | 2023-11-17 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 啸叫语音信号的检测方法、装置、终端及存储介质 |
-
2002
- 2002-04-30 JP JP2002127851A patent/JP3390923B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
H.Chan,W.C.Wong,C.C.Ko ,Comparison of pitch prediction and adaptation algorithms in forward and backward adaptive CELP system,IEE PROCEEDINGS−I,1993年 8月,VOL.140、No.4,240−245 |
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---|---|
JP2003029800A (ja) | 2003-01-31 |
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