JP4287637B2 - 音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム - Google Patents
音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4287637B2 JP4287637B2 JP2002302434A JP2002302434A JP4287637B2 JP 4287637 B2 JP4287637 B2 JP 4287637B2 JP 2002302434 A JP2002302434 A JP 2002302434A JP 2002302434 A JP2002302434 A JP 2002302434A JP 4287637 B2 JP4287637 B2 JP 4287637B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame
- signal
- pitch lag
- speech
- pitch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号を符号化して音声符号化情報を生成しパケット化して伝送する音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット通信に代表されるパケット通信においては、伝送路においてパケット（又はフレーム）が消失するなどして復号器側で符号化情報を受信できない時に、消失補償（隠蔽）処理を行うのが一般的である（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照。）。
【０００３】
従来の音声信号伝送システムとして、図９に示すものがある。図９に示すように、従来の音声信号伝送システムは、音声信号送信装置１及び音声信号受信装置１０を具備している。
【０００４】
音声信号送信装置１は、入力装置２、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換装置３、音声符号化装置４、信号処理装置５、ＲＦ変調装置６、送信装置７及びアンテナ８を有している。
【０００５】
入力装置２は、音声信号を受け、これを電気信号であるアナログ音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換装置３に与える。Ａ／Ｄ変換装置３は、入力装置２からのアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換し音声符号化装置４に与える。音声符号化装置４は、Ａ／Ｄ変換装置３からのディジタル音声信号を符号化して音声符号化情報を生成し信号処理装置５に与える。信号処理装置５は、音声符号化装置４からの音声符号化情報にチャネル符号化処理、多重化処理、パケット化処理及び送信バッファリング処理等を行った後、その音声符号化情報をＲＦ（Radio Frequency）変調装置６に与える。ＲＦ変調装置６は、信号処理装置５からの音声符号化信号を変調して送信装置７に与える。送信装置７は、ＲＦ変調装置６からの音声符号化信号をアンテナ８を介して電波（ＲＦ信号）として送信する。
【０００６】
音声信号受信装置１０は、アンテナ９、受信装置１１、ＲＦ復調装置１２、信号処理装置１３、音声復号化装置１４、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換装置１５及び出力装置１６を有している。
【０００７】
受信装置１１は、アンテナ９を介して音声符号化信号である電波（ＲＦ信号）を受けてアナログ電気信号である受信音声信号を生成し、これをＲＦ復調装置１２に与える。アンテナ９によって受けられた電波（ＲＦ信号）は、伝送路において信号の減衰や雑音の重畳がなければ、音声信号送信装置１から送信された電波（ＲＦ信号）と全く同じものとなる。
【０００８】
ＲＦ復調装置１２は、受信装置１１からの受信音声信号を復調し信号処理装置１３に与える。信号処理装置１３は、ＲＦ復調装置１２からの受信音声信号のジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理、多重分離処理及びチャネル復号化処理等を行った後、その受信音声信号を音声復号化装置１４に与える。
【０００９】
また、信号処理装置１３は、パケットが所定の時間内に到着しない場合は、パケット消失が発生したことを音声復号化装置１４へ知らせる。音声復号化装置１４は、信号処理装置１３からの受信音声信号を復号化して復号音声信号を生成し、これをＤ／Ａ変換装置１５に与える。
【００１０】
なお、音声復号化装置１４は、信号処理装置１３からパケット損失情報を受け取った場合は、該当パケットの受信音声信号を受け取れないため、フレーム消失補償処理を行い、音声信号を生成する。Ｄ／Ａ変換装置１５は、音声復号化装置１４からのディジタル復号音声信号をアナログ復号音声信号に変換して出力装置１６に与える。出力装置１６は、Ｄ／Ａ変換装置１５からのアナログ復号音声信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００１１】
音声復号化装置１４は、音声復号化部５６及びフレーム消失補償部５７を有している。音声復号化部５６は３つの入力端子をもち、１つはフレーム消失補償部５７の出力端子に、残りの２つはそれぞれ信号処理装置の２つの出力端子に接続されている。音声復号化部５６の出力端子は２つあり一方は、Ｄ／Ａ変換装置１５に、他方はフレーム消失補償部５７に、それぞれ接続されている。フレーム消失補償部５７の入力端子と出力端子は、音声復号化部５６の出力端子と入力端子にそれぞれ接続されている。フレーム消失補償部５７は、音声復号化部５６において過去に復号されたパラメータ情報を入力し、受信音声信号のフレームが損失している場合に必要となる音声パラメータを生成して音声復号化部５６へ出力する。
【００１２】
音声復号化部５６は、信号処理装置１３の一方の出力端子からフレーム損失信号を受けていない時に、信号処理装置１３の他方の出力端子からの受信音声信号に通常の復号化処理を施して復号音声信号を生成する。また、音声復号化部５６は、フレーム損失信号を受けている時には、フレーム消失補償部５７から入力される音声パラメータを用いて復号処理を行う。フレーム消失補償処理としては、音声符号化方式に応じて様々なものがあり、例えばＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９などでは復号化アルゴリズムの一部として規定されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０９−１２０２９７号公報
【特許文献２】
特開平０９−１９０１９７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の音声信号伝送システムにおいては、伝送したフレーム（またはパケット）が伝送路上で消失した場合、音声復号化装置１４が過去に受信済みの符号化情報を用いてフレーム（又はパケット）の消失補償処理を行う。このとき音声符号化装置４と音声復号化装置１４との間で内部状態の同期がとれなくなるため、フレームの消失部分のみならずフレーム消失以降のフレームの復号化処理にパケット消失の影響が伝播して復号音声信号の品質を大きく劣化させる場合があるという問題があった。
【００１５】
例えば、音声符号化方式として、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９に示すＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式を用いる場合には、過去の復号駆動音源信号を用いて音声の符号化及び復号化処理が行われることにより、フレーム消失処理によって符号器と復号器とで異なる駆動音源信号が合成されてしまうとその後しばらくの間において符号器と復号器の内部状態が一致せず、復号音声信号の品質が大きく劣化してしまう場合があるという問題がある。内部状態の中でも、過去に生成した音源信号のバッファである適応符号帳の内容の不一致による品質劣化が顕著である。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フレーム消失部およびフレーム消失の直後の復号音声信号の品質を向上させることができる音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の音声符号化装置は、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化手段と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出手段と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出手段と、を具備する音声符号化装置であって、前記ピッチラグ算出手段は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、音声符号化情報とは別に、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００１９】
なお、上記記載の特徴を有する音声符号化装置であって、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報が間欠的に伝送されることを特徴とする構成を採るようにすれば、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報は必要最低限の頻度またはフレームで伝送させることができるので、ビットレートの増加を極力抑えることを可能とすることもできる。
【００２２】
本発明の音声符号化装置は、上記構成において、前記ピッチラグ算出手段が、現在のデータ単位の前記符号化音源信号から、過去に符号化した前記音声信号のピッチ周期の長さを末尾から切り出して得られた終端１ピッチ周期長の信号と、過去の前記符号化音源信号との前記相互相関の演算を行うことにより、前記シフト量を決定する、構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、フレーム消失補償処理を行っても、復号器側で復号した音源信号におけるフレーム内の最後尾の１ピッチ波形と対応する符号器側の音源信号の波形との間の誤差が小さくなることが保証され、また、ピッチラグの連続性も考慮されるため、高性能なフレーム消失補償処理が可能となる。
【００３０】
本発明の移動局装置は、上記音声符号化装置を具備し、基地局装置との間で無線通信を行う構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、基地局装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００３４】
本発明の基地局装置は、上記音声符号化装置を具備し、移動局装置との間で無線通信を行う構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、移動局装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００３８】
本発明の音声符号化方法は、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、を具備する音声符号化方法であって、前記ピッチラグ算出工程は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、ようにした。
【００３９】
この方法によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。また、音声復号化装置において、フレーム消失が発生した際、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を利用して消失フレームの補償処理ができるので、より精度の良いフレーム消失補償処理が可能となる。
【００４０】
本発明のプログラムは、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、を音声符号化装置に実行させるためのプログラムであって、前記ピッチラグ算出工程は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、ようにした。
【００４１】
このプログラムによれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、音声符号化装置において、音声信号のフレーム消失補償処理用ピッチラグを算出し、このピッチラグを表す情報を、符号化された音声信号とともに音声復号化装置に伝送することにより、音声復号化装置において、音声信号の消失フレームが発生した際に、その消失フレームの補償処理をフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に基づいて行うことである。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態１に係る音声信号伝送システムの構成を示すブロック図である。
【００４７】
音声信号伝送システムは、音声信号送信装置１００及び音声信号受信装置１９９を具備している。
【００４８】
音声信号送信装置１００は、入力装置１０２、Ａ／Ｄ変換装置１０３、音声符号化装置１０４、信号処理装置１０５、ＲＦ変調装置１０６、送信装置１０７及びアンテナ１０８を有している。Ａ／Ｄ変換装置１０３は入力装置１０２に接続されている。音声符号化装置１０４の入力端子はＡ／Ｄ変換装置１０３の出力端子に接続されている。信号処理装置１０５の入力端子は、音声符号化装置１０４の出力端子に接続されている。ＲＦ変調装置１０６の入力端子は信号処理装置１０５の出力端子に接続されている。送信装置１０７の入力端子はＲＦ変調装置１０６の出力端子に接続されている。アンテナ１０８は、送信装置１０７の出力端子に接続されている。
【００４９】
入力装置１０２は、音声信号を受けて電気信号であるアナログの音声信号に変換してＡ／Ｄ変換装置１０３に与える。Ａ／Ｄ変換装置１０３は、入力装置１０２からのアナログの音声信号をディジタルの音声信号に変換し音声符号化装置１０４に与える。音声符号化装置１０４は、Ａ／Ｄ変換装置１０３からのディジタルの音声信号を符号化して音声符号化情報を生成して信号処理装置１０５に与える。
【００５０】
信号処理装置１０５は、音声符号化装置１０４からの音声符号化情報にチャネル符号化処理、パケット化処理および送信バッファ処理を行って音声符号化情報をＲＦ変調装置１０６に与える。ＲＦ変調装置１０６は、信号処理装置１０５からの音声符号化信号を変調して送信装置１０７に与える。送信装置１０７は、ＲＦ変調装置１０６からの音声符号化信号をアンテナ１０８を介して音声符号化情報を電波（ＲＦ信号）として送信する。
【００５１】
音声信号送信装置１００においては、入力されるディジタルの音声信号に対して数十ｍｓのフレーム単位で処理が行われ、１フレーム又は数フレームの符号化データを１つのパケットに入れこのパケットがパケット網に送出される。本明細書では、伝送遅延を最小限にするために、１フレームを１パケットで伝送することを想定している。したがって、パケット損失はフレーム消失に相当する。
【００５２】
なお、本発明はパケット交換網に限らず、回線交換網にも適用可能で、その場合は、パケット化処理、ジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理は不要である。
【００５３】
音声信号受信装置１９９は、アンテナ１１０、受信装置１１１、ＲＦ復調装置１１２、信号処理装置１１３、音声復号化装置１１４、Ｄ／Ａ変換装置１１５及び出力装置１１６を有している。受信装置１１１の入力端子は、アンテナ１１０に接続されている。ＲＦ復調装置１１２の入力端子は、受信装置１１１の出力端子に接続されている。信号処理装置１１３の入力端子は、ＲＦ復調装置１１２の出力端子に接続されている。音声復号化装置１１４の２つの入力端子は、信号処理装置１１３の２つの出力端子に一対一接続されている。Ｄ／Ａ変換装置１１５の入力端子は、音声復号化装置１１４の出力端子に接続されている。出力装置１１６の入力端子は、Ｄ／Ａ変換装置１１５の出力端子に接続されている。
【００５４】
受信装置１１１は、アンテナ１１０を介して音声符号化情報である電波（ＲＦ信号）を受けてアナログの電気信号である受信音声符号化信号を生成してＲＦ復調装置１１２に与える。電波（ＲＦ信号）は、伝送路において信号の減衰や雑音の重畳がなければ音声信号送信装置１００から送信された電波（ＲＦ信号）と全く同じものとなる。ＲＦ復調装置１１２は、受信装置１１１からの受信音声符号化信号を復調し信号処理装置１１３に与える。
【００５５】
信号処理装置１１３は、ＲＦ復調装置１１２からの受信音声符号化信号のジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理、パケット消失検出処理、多重分離処理及びチャネル復号化処理を行って符号化音声情報とパケット消失情報とをそれぞれ音声復号化装置１１４に与える。音声復号化装置１１４は、信号処理装置１１３からの符号化音声情報を復号化して復号音声信号を生成してＤ／Ａ変換装置１１５に与える。Ｄ／Ａ変換装置１１５は、音声復号化装置１１４からのディジタルの復号音声信号をアナログの復号音声信号に変換して出力装置１１６に与える。出力装置１１６は、Ｄ／Ａ変換装置１１５からのアナログの復号音声信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００５６】
次に、音声符号化装置１０４について図１、図２および図４を参照して詳細に説明する。図２は音声符号化装置１０４の構成を示すブロック図である。図４は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部を示すブロック図である。
【００５７】
図１に示すように、音声符号化装置１０４は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１、多重化部１５２、音声符号化部１５３及び１フレーム遅延部１５４を有している。音声符号化部１５３の入力端子は、Ａ／Ｄ変換装置１０３の出力端子に接続されている。フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１の入力端子は、音声符号化部１５３の２つの出力端子のうちの一方に接続されている。１フレーム遅延部１５４の入力端子は音声符号化部１５３の２つの出力端子のうちのもう一方に接続されている。多重化部１５２は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１及び１フレーム遅延部１５４の出力端子と信号処理装置１０５の入力端子との間に接続されている。
【００５８】
音声符号化部１５３は、Ａ／Ｄ変換装置１０３から入力したディジタル音声信号の符号化処理を行い、符号化パラメータ情報を１フレーム遅延部１５４へ出力する。同時に、音声符号化部１５３は、後述するピッチパラメータ（量子化ピッチ周期）と適応符号帳に保持されている音源信号とをフレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１へ出力する。フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１は、ピッチパラメータである量子化ピッチ周期情報と過去の音源信号系列と現フレームにおける音源信号とを用いて、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグを検出・符号化し、多重化部１５２へ出力する。
【００５９】
なお、フレーム消失補償処理用ピッチラグPcは、前フレームの末尾２ピッチ周期長の波形を用いて、現フレームの最後尾の音源信号との相互相関を最大化することによって得られるシフト量（S＋L、Lはフレーム長）と、前フレーム末尾におけるピッチ周期（P'）を用いて決定したそのシフト量の間（S+L）に存在すべきピッチ周期の数Npと、を用いて決定される。具体的には、Np＝INT(0.5+(S+L)/P')、Pc＝(S+L)/Np、と表すことができる。（式２および図７参照）
【００６０】
したがって、１フレームが複数のサブフレームに分割されている場合（あるいは１パケットに複数のフレームがパケット化されている場合）は、前フレーム（またはパケット）における最後のサブフレーム（またはフレーム）の末尾から２ピッチ周期長の音源信号波形およびピッチ周期と、現フレーム（またはパケット）における最後のサブフレーム（またはフレーム）末尾から１ピッチ周期長の音源信号と、をそれぞれ用いてフレーム消失補償処理用ピッチラグを算出・符号化する。なお、２ピッチ周期長を用いるのは（前フレームの末尾ではなく）現フレームの末尾としても良い。また、２ピッチ周期長を用いずに１ピッチ周期長の波形を巡回させてシフト量を求める方法も考えられる。フレーム消失補償処理用ピッチラグの符号化方法については特に限定しないが、一般的なピッチ符号化法を用いても良いし、音声符号化情報の一パラメータとして伝送するピッチ周期からの差分を利用した符号化方法を用いてもよい。
【００６１】
また、前記相互相関を最大化しても相関値が低いような場合は、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を伝送する代わりに、周期性が低いことを知らせる符号を伝送するようにしても良い。
【００６２】
なお、音声符号化情報に含まれるピッチ情報と、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報とが、まったく同じピッチ周期を示す場合は、その旨を別途知らせる情報を伝送することによってフレーム消失補償処理用のピッチラグの符号化・伝送を省略することも可能である。
【００６３】
多重化部１５２は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１によって符号化された現フレームのフレーム消失補償処理に用いるべきピッチラグ情報を、１フレーム遅延部１５４から出力される前フレームにおける音声符号化情報と多重化して、信号処理装置１０５へ出力する。この多重化処理は、ごく普通に前記２種類の符号化情報を多重化する処理であっても良いし、あるいは、音声符号化情報の中でも重要度の低い部分をフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に置き換えるような処理でも良い。
【００６４】
次に、音声符号化部１５３について、図２を用いてより詳細に説明する。音声符号化部１５３は、図２に示されるように、前処理部２０１、線形予測分析器２０２、ＬＰＣ量子化器２０３、聴覚重みフィルタ２０４、聴覚重みフィルタ２０５、ＬＰＣ合成フィルタ２０６、加算器２０７、適応符号帳２０８、乗算器２０９、固定符号帳２１０、乗算器２１１、利得量子化器２１２、加算器２１３、音源パラメータ決定部２１４および符号化部２１５とを有している。適応符号帳２０８、固定符号帳２１０及び利得量子化器２１２によって音源符号化部が構成され、この音源符号化部によってＬＰＣ合成フィルタ２０６が駆動される。
【００６５】
前処理部２０１は、Ａ／Ｄ変換装置１０３からディジタル音声信号を入力し、背景雑音抑圧処理やプリエンファシス処理のように音声の品質を改善するための処理やＤＣ成分をカットするためのハイパスフィルタ処理などを行って線形予測分析器２０２と聴覚重みフィルタ２０４とに出力する。線形予測分析器２０２は、前処理部２０１から入力した前処理後のディジタル音声信号の線形予測分析を行って線形予測係数を算出し、ＬＰＣ量子化器２０３と聴覚重みフィルタ２０４と聴覚重みフィルタ２０５とにそれぞれ出力する。
【００６６】
ＬＰＣ量子化器２０３は、線形予測分析器２０２から入力した線形予測係数の量子化・符号化処理を行い、量子化した線形予測係数をＬＰＣ合成フィルタ２０６に出力するとともに符号化結果をパラメータLとして出力する。パラメータLは符号化部２１５に入力され、他の符号化音源パラメータとともにまとめて符号化（ビットストリーム化）される。聴覚重みフィルタ２０４と聴覚重みフィルタ２０５は、線形予測分析器２０２によって算出された線形予測係数を用いたＡＲＭＡ型のディジタルフィルタで、後述する音声符号化部による量子化誤差に対して人間の聴覚特性に合わせた重み付けをするためのものであり、２つの聴覚重みフィルタは同じフィルタ特性を有する。
【００６７】
聴覚重みフィルタ２０４は、前処理部２０１から前処理後のディジタル音声信号を入力し、聴覚重み付けをするＡＲＭＡフィルタ処理を行って加算器２１３へ出力する。聴覚重みフィルタ２０５は、ＬＰＣ合成フィルタ２０６によって合成されたディジタル音声信号を入力し、２０４と同じ聴覚重み付けをするＡＲＭＡフィルタ処理を行って加算器２１３へ出力する。ＬＰＣ合成フィルタ２０６は、ＬＰＣ量子化器２０３によって量子化された線形予測係数を用いて構成されるＡＲ型のディジタルフィルタであり、加算器２０７から入力した音源信号を用いて合成音声信号を生成し、聴覚重みフィルタ２０５へ出力する。
【００６８】
加算器２０７は、適応符号帳２０８から乗算器２０９を介して入力した適応符号帳ベクトルと、固定符号帳２１０から乗算器２１１を介して入力した固定符号帳ベクトルとのベクトル加算を行って、音源ベクトルを生成し、ＬＰＣ合成フィルタ２０６へ出力する。また、生成した音源ベクトルは、適応符号帳２０８へフィードバックされて、適応符号帳２０８の内容が更新される。更新前の適応符号帳の音源信号バッファ（前フレーム以前の符号化音源信号）と現フレームの符号化音源信号は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１へ出力される。
【００６９】
適応符号帳２０８は、加算器２０７によって過去に生成された音源ベクトルを蓄積・保持しているメモリであり、加算器２０７から出力された音源ベクトルによって逐次更新される。また、適応符符号帳２０８は、適正な位置からベクトルを切り出して乗算器２０９へ出力する。有声信号の場合、音源信号が周期性を有することから、過去に生成した音源信号を利用して効率的に音源信号を符号化することができることから、このような適応符号帳が一般に用いられる。適応符号帳ベクトルの切りだし位置はピッチパラメータPによって決定される。
【００７０】
ピッチパラメータPは、音源パラメータ決定部によって決定される。固定符号帳は、雑音系列や少数のパルスの組み合わせなどによって任意のベクトルを生成するもので、予め定められた数のベクトルを格納もしくは生成できるようになっており、各ベクトルには固有の番号が振られており、その番号を指定することで対応する形状の固定符号帳ベクトルが生成される。番号は固定符号帳インデックスCとして、音源パラメータ決定部２１４で決定される。なお、図２では示していないが、固定符号帳は複数のチャンネルや複数のサブセットから構成されていたり、固定符号帳ベクトルに対してピッチ周期化処理が行われたりすることが一般的である。
【００７１】
乗算器２０９は、利得量子化器２１２によって量子化された適応符号帳利得（ピッチ利得）を適応符号帳２０８から出力されたベクトルに乗じて加算器２０７へ出力する。乗算器２１１は、利得量子化器２１２によって量子化された固定符号帳利得を固定符号帳２１０から出力されたベクトルに乗じて加算器２０７へ出力する。
【００７２】
利得量子化器２１２は、音源利得パラメータGで示される量子化適応符号帳利得および量子化固定符号帳利得をそれぞれ乗算器２０９および２１１へ出力する。音源利得パラメータGは音源パラメータ決定部２１４で決定される。音源パラメータ決定部２１４は、加算器２１３から出力される、聴覚重みフィルタ２０４によって聴覚重み付けされた入力音声信号と聴覚重みフィルタ２０５によって聴覚重み付けされたＬＰＣ合成フィルタ２０６の合成音声信号との出力の誤差を最小化するように、適応符号帳パラメータPと固定符号帳パラメータCと利得パラメータGを決定する。
【００７３】
加算器２１３は、聴覚重みフィルタ２０５からの出力ベクトルと聴覚重みフィルタ２０４からの出力ベクトルとの差分ベクトルを算出して音源パラメータ決定部２１４へ出力する。音源パラメータ決定部によって決定された適応符号帳パラメータPと固定符号帳パラメータCと利得符号帳パラメータGと、ＬＰＣ量子化器によって符号化された線形予測パラメータLとは、符号化部２１５により一括して一つの符号としてまとめられ（ビットストリーム化され）、１フレーム遅延部１５４へ出力される。１フレーム遅延部１５４は、符号化部２１５より入力した音声符号化情報を１フレームの時間だけ保持した後、多重化部１５２へ出力する。
【００７４】
次に、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１の動作について、図４および図７を参照してより詳細に説明する。図４に示す通り、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１は、１ピッチ波形抽出部４０１、相互相関最大化位置探索部４０２、ピッチ数算出部４０３、ピッチ周期算出部４０４、およびピッチラグ符号化部４０５とから構成される。
【００７５】
１ピッチ波形抽出部４０１は、現フレームにおける符号化音源信号から、末尾から前フレームにおけるピッチ周期P'の長さを切り出し、これを現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形として相互相関最大化位置探索部４０２へ出力する。
【００７６】
相互相関最大化位置探索部４０２は、前フレームにおける音源信号と、前記１ピッチ波形抽出部４０１によって決定された現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形との相互相関を位置をずらしながら算出する。ここで、現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形を XC[i], i=0,…P'-1 とし、前フレームの音源信号をXC[i], i=-1,-2,…,-2P'とすると、相互相関関数R[n] は、式（１）のように表される。
【００７７】
【数１】
nの範囲は、0≦n＜P' とし、現フレームの末尾から１ピッチ周期長の間とする。R[n]が最大となるnをピッチ数算出部４０３へ出力する（図７におけるS）。なお、相互相関の値を閾値によってチェックし、閾値以下である場合は相関が低いと判断して前フレームから現フレームにかけてのピッチ周期性はないという判定結果を出力するようにしても良い。なお、このような閾値処理を行う場合は、閾値の設定時に（式１）をXC[i]のエネルギで正規化したものを利用する。また、ピッチ数算出部４０３へ出力するSは、整数精度ではなく分数精度としても良い。分数精度とする場合は、R[n]を最大とするnの近傍のR[n]を所望の精度の補間関数によって補間し、補完したR[n]を最大とする補間点をSとしてピッチ数算出部４０３へ出力する。
【００７８】
ピッチ数算出部４０３は、相互相関最大化位置探索部４０２からの出力Sと、ピッチP'とを用い、（式２）によって前フレームの最後のピッチ波形から現フレームの最後部のピッチ波形までの間にピッチ波形がいくつ存在するか（何ピッチ分の長さか）を計算する。
【００７９】
【数２】
ここで、int[X] はX以下の最大の整数を表す演算子である。（式２）で算出されたピッチ数Npを用いて、（式３）のようにフレーム消失補償処理用ピッチラグPcを算出する。
【００８０】
【数３】
このように、フレーム消失補償処理用ピッチラグは、過去に送出された前記音声信号の単位ブロック内の終端におけるピッチ周期と、前記ブロック内の符号化音源信号と、これから送出しようとする単位ブロック内の符号化音源信号の終端１ピッチ長の波形と、を用いて算出されるものであり、現フレーム（またはパケット）における音源波形を用いずに求めたピッチ周期を表すものである。このフレーム補償処理用ピッチラグは、換言すると、現フレーム（またはパケット）の終端１ピッチ周期長の波形を除き、現フレーム（またはパケット）における音源波形を用いずに求めたピッチ周期を表すものである。
【００８１】
なお、PcとP'とを比較し、差が所定の閾値より大きい場合（例えばP'±15%の範囲にPcがない場合など）には、ピッチラグの変化が大きすぎるのでフレーム消失補償処理用ピッチラグとして適切でないと判断し、P'をPcの代わりに出力したり、適切なピッチラグが見つからなかったことをピッチラグ符号化部４０５へ出力したりするようにしても良い。また、現フレームの終端１ピッチ波形を切り出す際に用いるピッチ周期は、前フレームのピッチ周期P'ではなく現フレームのピッチ周期Pを用いても良い。
【００８２】
最後にフレーム消失補償処理用ピッチラグPcをピッチラグ符号化部４０５で符号化して多重化部１５２へ出力する。Pcの符号化は、一般的なピッチの量子化・符号化手法を用いる。多重化する音声符号化情報に含まれるピッチ情報からの差分量子化などを用いて効率的な符号化を行うことも可能である。また、ピッチラグPcではなく相互相関関数R[n]を最大化するシフト量Sを符号化・伝送し、復号器側でPcを計算する構成も可能である。なお、相互相関最大化位置探索部４０２が、相関が低いと判断した場合や、ピッチ周期算出部が適切なピッチが求められないと判断した場合は、有声性が低いフレームであることを示す特別な符号を出力するようにしても良い。
【００８３】
次に、音声復号化装置１１４について図１、図３、図８を参照して詳細に説明する。図３は音声復号化装置１１４の構成を示すブロック図である。図８はフレーム消失補償処理の模式図である。
【００８４】
図１に示すように、音声復号化装置１１４は、多重化情報離部１５５、音声復号化部１５６、１フレーム遅延部１５７、フレーム消失補償部１５８を有している。
【００８５】
多重化情報分離部１５５の入力端子は信号処理装置１１３の２つの出力端子の一方に接続されている。音声復号化部１５６は３つの入力端子を持ち、一つは多重化情報分離部１５５の１つの出力端子に、一つは信号処理装置１１３の１つの出力端子に、一つはフレーム消失補償部１５８に、それぞれ接続されている。また、音声符号化部１５６は２つの出力端子をもち、一方はフレーム消失補償部１５８の２つの入力端子の一方に接続されており、他方はＤ／Ａ変換装置１１５へ接続されている。１フレーム遅延部１５７の入力端子は、多重化情報分離部１５５の出力端子の一つに接続されている。フレーム消失補償部１５８は２つの入力端子をもち、一方は１フレーム遅延部１５７の出力端子に接続されており、他方は音声復号化部１５６の１つの出力端子に接続されている。
【００８６】
多重化情報分離部１５５は、信号処理装置１１３から入力した多重化された符号化情報から、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報と音声符号化情報とを分離し、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を１フレーム遅延部１５７へ、音声符号化情報を音声復号化部１５６に、それぞれ出力する。また、信号処理装置１１３は、フレーム消失情報を音声復号化部１５６へ出力する。音声復号化部１５６は、多重化情報分離部１５５から入力した音声符号化情報を用いて復号処理を行い、復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。また、フレーム消失補償処理において更新が必要なパラメータをフレーム消失補償部１５８へ出力する。
【００８７】
なお、信号処理装置１１３から入力されたフレーム消失補償情報が「現在のフレームは消失している」ことを示す場合は、多重化情報分離部１５５からの情報が入力されないので、フレーム消失補償部１５８から入力されるパラメータ情報を用いて音声信号を生成し、Ｄ／Ａ変換装置１１５へ出力する。このとき、フレーム消失補償処理に必要なパラメータはフレーム消失補償部１５８へ出力される。
【００８８】
１フレーム遅延部１５７は、多重化情報分離部１５５より入力したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を１フレーム分の時間だけ保持してからフレーム消失補償部１５８へ出力する。フレーム消失補償部１５８は、１フレーム遅延部１５７から入力した、現フレーム（１フレーム前に送られてきているフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報は、１フレーム前において１フレーム先のフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報なので、現フレームのフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報である）におけるフレーム消失補償用ピッチラグ情報を入力し、このピッチラグを用いてフレーム消失補償処理を行う。
【００８９】
フレーム消失補償処理は、１フレーム遅延部１５７から入力した現フレームのフレーム消失補償処理用ピッチラグと、音声復号化部１５６から入力した前フレームまでに復号している音声符号化パラメータとを用いて行われる。
【００９０】
次に、音声復号化部１５６について、図３を参照してより詳細に説明する。音声復号化部１５６は、図３に示されるように、パラメータ復号部３０１、利得復号器３０２、切り替えスイッチ３０３、適応符号帳３０４、固定符号帳３０５、ＬＰＣ復号器３０６、乗算器３０７、乗算器３０８、加算器３０９、ＬＰＣ合成フィルタ３１０および後処理部３１１を有する。
【００９１】
パラメータ復号部３０１の入力端子は多重化情報分離部１５５の出力端子に接続している。利得復号器３０２の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子の一つに接続している。ＬＰＣ復号器３０６の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子の一つに接続している。切替スイッチ３０３の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子と利得復号器の出力端子とＬＰＣ復号器３０６の出力端子とフレーム消失補償部の出力端子にそれぞれ接続している。
【００９２】
また、切替スイッチ３０３のフレーム消失情報を受信する端子が、信号処理装置１１３に接続されている。適応符号帳３０４の入力端子は、スイッチ３０３の出力端子と加算器３０９の出力端子に接続している。固定符号帳３０５の入力端子は、切り替えスイッチ３０３の出力端子に接続している。乗算器３０７の２つの入力端子は、一方が適応符号帳３０４の出力端子に、他方が切替スイッチ３０３の出力端子にそれぞれ接続している。
【００９３】
乗算器３０８の２つの入力端子は、一方が固定符号帳３０５に、他方が切り替えスイッチ３０３の出力端子に、それぞれ接続している。加算器３０９の２つの入力端子は、一方が乗算器３０７の出力端子に、他方が乗算器３０８の出力端子に、それぞれ接続している。ＬＰＣ合成フィルタ３１０の２つの入力端子は、一方が加算器３０９に、他方が切り替えスイッチ３０３に、それぞれ接続している。後処理部３１１の入力端子は、ＬＰＣ合成フィルタ３１０の出力端子に接続しており、ディジタル復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【００９４】
パラメータ復号部３０１は、多重化情報分離部１５５から入力した音声符号化情報（ビットストリーム）から音声符号化パラメータ（ピッチ（適応符号帳）パラメータP、固定符号帳パラメータC、線形予測パラメータL、利得パラメータG）を復号し、利得パラメータGを利得復号器３０２へ、線形予測係数パラメータLをＬＰＣ復号器３０６へ、その他のパラメータを切り替えスイッチ３０３へそれぞれ出力する。利得復号器３０２は、パラメータ復号部３０１から入力した利得パラメータGから適応符号帳利得Gpと固定符号帳利得Gcをそれぞれ復号し、切替スイッチ３０３へ出力する。
【００９５】
ＬＰＣ復号器３０６は、パラメータ復号部３０１から入力した線形予測係数パラメータLから復号量子化線形予測係数αを復号し、切り替えスイッチ３０３へ出力する。切り替えスイッチ３０３は、パラメータ復号器３０１、利得復号器３０２およびＬＰＣ復号器３０６から入力されるパラメータ群と、フレーム消失補償部１５８から入力されるパラメータ群との切替を行うためのスイッチで、信号処理装置１１３から受信したフレーム消失情報が「現フレームは消失フレームである」を示す場合にはフレーム消失補償処理部１５８が生成したパラメータ側にスイッチが切り替わり、それ以外の場合はパラメータ復号部３０１、利得復号器３０２およびＬＰＣ復号器３０６から出力されるバラメータ側にスイッチが接続される。
【００９６】
切り替えスイッチ３０３は、適応符号帳パラメータ（ピッチ）PまたはP'を適応符号帳３０４へ、適応符号帳利得GpまたはGp'を乗算器３０７へ、固定符号帳パラメータCまたはC'を固定符号帳３０５へ、固定符号帳利得GcまたはGc'を乗算器３０８へ、復号量子化線形予測係数αまたはα'をＬＰＣ合成フィルタ３１０へ、それぞれ出力する。また、切り替えスイッチ３０３は、適応符号帳３０４、固定符号帳３０５、乗算器３０７、乗算器３０８、ＬＰＣ合成フィルタ３１０へ出力した各パラメータをフレーム消失補償部１５８にも同時に出力する。
【００９７】
適応符号帳３０４は、過去に生成された音源信号をバッファリングしており、加算器３０９から最新の音源信号が入力されるたびに更新される。適応符号帳３０４のバッファリングしている信号長は、最大ピッチ周期長＋フレーム長以上である。切替スイッチ３０３から入力した適応符号帳パラメータ（ピッチ）PまたはP'によって指定される位置から適応符号帳ベクトルを切り出して乗算器３０７へ出力する。
【００９８】
乗算器３０７は、適応符号帳３０４から出力された適応符号ベクトルに、切替スイッチ３０３から入力した適応符号帳利得GpまたはGp'を乗じて加算器３０９へ出力する。固定符号帳３０５は、切替スイッチ３０３から入力した固定符号帳パラメータCまたはC'によって指定される固定符号帳ベクトルを生成し、乗算器３０８へ出力する。乗算器３０８は、固定符号帳３０５から入力した固定符号帳ベクトルに、切り替えスイッチ３０３から入力した固定符号帳利得GcまたはGc'を乗じて加算器３０９へ出力する。
【００９９】
加算器３０９は、乗算器３０７から入力した適応符号帳ベクトルと、乗算器３０８から入力した固定符号帳ベクトルとを加算し、ＬＰＣ合成フィルタ３１０および適応符号帳３０４へ出力する。ＬＰＣ復号器３０６は、パラメータ復号器３０１によって復号された線形予測パラメータLから復号量子化線形予測係数αを切り替えスイッチ３０３に出力する。ＬＰＣ合成フィルタ３１０は、切替スイッチ３０３から入力した復号量子化線形予測係数αまたはα'によって構成されるＡＲ型ディジタルフィルタを、加算器３０９より入力する音源信号によって駆動し、合成音声信号を後処理部３１１へ出力する。後処理部３１１は、音声信号の主観品質を改善するためのホルマント強調ポストフィルタ処理、ピッチ強調ポストフィルタ処理、傾斜補正ポストフィルタ処理、および、背景雑音信号の主観品質を改善するための雑音後処理、等を行い、ディジタル復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【０１００】
次に、フレーム消失補償部１５８について、図３を参照しながら詳細を説明する。フレーム消失補償部１５８は、パラメータバッファ３１２、およびパラメータ生成部３１３を有する。
【０１０１】
パラメータバッファ３１２の入力端子は、音声復号化部１５６内の切り替えスイッチ３０３に接続されている。パラメータ生成部３１３の６つの入力端子は、５つがパラメータバッファ３１２の５つの出力端子に接続されている。
【０１０２】
パラメータバッファは、過去に音声復号化部１５６において、復号音声を生成するために用いられた各種の音声符号化パラメータを記憶しておくバッファであり、復号した適応符号帳パラメータ（ピッチ）P、雑音符号帳パラメータC、適応符号帳利得Gp、固定符号帳利得Gc、復号量子化線形予測係数αが音声符号化部１５６から入力される。また消失フレームにおいては、パラメータ生成部によって生成されたパラメータ（適応符号帳パラメータ（ピッチ）P'、固定符号帳パラメータC'、適応符号帳利得Gp'、固定符号帳利得Gc'、復号量子化線形予測係数α'）が入力される。バッファリングされている各種パラメータは、パラメータ生成部３１３へ出力され、消失フレームにおける各種パラメータを生成する際に使用される。
【０１０３】
パラメータ生成部３１３は、１フレーム遅延部１５７から入力したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報Pcと、パラメータバッファ３１２から入力した前フレームにおける各種復号パラメータを用いて、消失したフレームの音源パラメータを生成する。例えば、１フレーム遅延部１５７から入力した情報が、「現フレームはピッチ周期性を有さないフレームである」ことを示しているような場合は、適応符号帳利得Gp'を0.0とし、ランダムに生成した固定符号帳パラメータC'と前フレームにおいて使用した固定符号帳利得を減衰させた値をGc'として切替スイッチ３０３へ出力する。反対に、ピッチ周期算出器３１４から入力した情報がフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を示している場合は、ピッチパラメータをPcに設定し、適応符号帳利得Gp'を前フレームで復号した適応符号帳利得GpやGpを減衰した値（例えば0.9倍した値）や過去に復号したGpの平均的な値などに設定し、固定符号帳利得Gc'を0.0に設定して、切り替えスイッチ３０３へそれぞれ出力する。
【０１０４】
なお、「現フレームでは適切なピッチラグが求められなかった」ことを示す情報が１フレーム遅延部１５７から入力されているにもかかわらず、別途行われた有声性判定結果が有声フレームであることを示しているような場合は、パラメータバッファ３１２から入力した前フレームのピッチ周期P'をフレーム消失補償処理に用いるようにするなどする。なお、復号量子化線形予測係数α'としては、前フレームにおける復号量子化線形予測係数を繰り返して使用したり、帯域幅を拡張してスペクトル特性を平坦化したものを使用したりする。
【０１０５】
なお、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号器１５１から出力される情報が前記シフト量Sである場合は、前記ピッチ数算出部４０３およびピッチ周期算出部４０４と同様の処理を行ってフレーム消失補償用のピッチラグPcを算出する。この場合、パラメータ生成部３１３は適応符合帳３０４から音源信号を入力する構成となる。
【０１０６】
復号音源信号のフレーム消失補償処理は、Pcが伝送されている場合は、Pcのみを用いて図８のC,Dの様に行う。即ち、通常の適応符号ベクトルの復号と同様にして、ピッチラグPcを用いて音源信号を適応符号帳から生成する（▲２▼）。ただし、この場合、適応符号帳の末尾Sの区間は必ずしも復号フレームの末尾１ピッチ波形との相関が高いことが補償されていないため、例えば適応符号帳の末尾Sの区間にピッチピークが存在した場合に、そのピッチピーク位置と復号フレームの末尾１ピッチ波形におけるピッチピーク位置とが微妙にずれる可能性がある。これを避けるために、適応符号帳の末尾Sの区間は一旦ゼロクリアして、この区間からフレーム消失補償処理（音源復号処理）を行うことも考えられる。また、フレーム消失補償処理用ピッチラグとしてシフト量Sを伝送している場合は、図８のAのように、復号フレーム終端１ピッチ周期をまずシフト量（L+S）を用いて生成し、この１ピッチ周期波形を用いて時間軸を遡る方向に周期化して音源波形を生成する（図８のB）ことによってフレーム消失補償処理を行うことも可能である。この場合、前フレームとの連続性を保つためにA,Bのようにして生成した音源信号▲１▼とC,Dのようにして生成した音源信号▲２▼とを三角窓などを用いて重ね合わせる（オーバーラップ・アッド）方法が考えられる。
【０１０７】
次に、音声符号化装置１０４および音声復号化装置１１４の動作について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、音声符号化装置１０４の動作を説明するためのフローチャートであり、図６は、音声復号化装置１１４の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０８】
図５に示すように、音声符号化装置１０４は、まずステップＳＴ５０１において、音声符号化部１５３により１フレーム分のＣＥＬＰ音声符号化処理を行う。次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０２において、ステップＳＴ５０１にて得られた音声符号化情報を次のフレームの処理が終わるまで保存する。
【０１０９】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０３において、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１により、フレーム消失補償処理用ピッチラグの検出および符号化処理を行う。
【０１１０】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０４において、前フレームのステップＳＴ５０２にて保存された音声符号化情報（前フレームの音声符号化情報）を取り出す。
【０１１１】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０５において、ステップＳＴ５０３にて検出されたピッチピーク位置情報と、取り出された前フレームの音声符号化情報との多重化を行い、音声符号化装置１０４の出力として出力する。
【０１１２】
音声符号化装置１０４は、上記ステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０５の一連の符号化処理を繰り返す。音声符号化装置１０４では、上述したステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０５の処理手順を実行するためのプログラムに基づいて音声復号化処理を実行する。
【０１１３】
続いて音声復号化装置１１４の動作を説明する。図６において、音声復号化装置１１４は、まず、ステップＳＴ５１０において、信号処理装置１１３にて現フレームが消失しているかどうかを判定する。消失していない場合はステップＳＴ５１１に進み、消失している場合はステップＳＴ５１４に進む。
【０１１４】
次に、音声復号化装置１１４は、フレーム消失していない場合は、ステップＳＴ５１１において、多重化情報分離部１５５が受信した符号化情報からフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報と音声符号化情報とを分離する。
【０１１５】
続いて、音声復号化装置１１４は、ステップＳＴ５１２において、音声復号化部１５６内のパラメータ復号部３０１によって、音声符号化情報から音声符号化パラメータを復号する。次に、音声復号化装置１１４は、ステップＳＴ５１３において、音声復号化部１５６の残りの部分が、復号された音声符号化パラメータから音声信号を再合成する処理を行い、復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【０１１６】
フレームが消失している場合は、ステップＳＴ５１４において、フレーム消失補償に用いる音声パラメータの生成が行われる。具体的には、現フレーム（消失フレーム）がピッチ周期性を有するフレームかどうかをチェックした後（ピッチ周期性があるかないかに関する情報は受信したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に含まれている場合はそれを利用し、含まれていない場合は例えばITU-T勧告G.729のフレーム消失補償処理と同様な方法で判定すれば良い）、現フレームがピッチ周期性を有するフレームであると判断された場合は、固定符号帳利得をゼロとし、適応符号帳のみを用いて音声信号を生成する。このとき用いるピッチ周期（適応符号帳パラメータ）は、受信したフレーム消失補償処理用ピッチラグを用いる。現フレームがピッチ周期性をもたないフレームであると判断された場合は、適応符号帳利得をゼロとし、固定符号帳のみで音声信号を生成する。固定符号帳パラメータはランダムに決定する。線形予測係数については、現在フレームのピッチ周期性の有無に関らず、前フレームのものを繰り返し利用するか、帯域幅拡張を行いながら次第に白色化したものを用いる。
【０１１７】
音声復号化装置１１４は、最後に、ステップＳＴ５１５において、パラメータバッファ３１２の内容を更新して、１フレームの復号処理を終了する。音声復号化装置１１４は、上記ステップＳＴ５１０〜ステップＳＴ５１５の一連の復号処理を繰り返す。音声復号化装置１１４では、上述したステップＳＴ５１０〜ステップＳＴ５１５の処理手順を実行するためのプログラムに基づいて音声復号化処理を実行する。
【０１１８】
上記説明したように、本実施の形態によれば、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を追加して伝送することにより、精度良いフレーム消失補償処理が可能となるとともに、消失フレーム後の誤り伝播の影響を軽減することができる。
【０１１９】
なお、上述した音声符号化装置１０４及び音声復号化装置１１４は、その両方又は一方が移動局装置及び又は基地局装置に設けられるような構成を採ることもできる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を伝送するので、消失フレームおよびフレーム消失直後の復号音声品質の劣化を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音声信号送信装置および音声信号受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係る音声符号化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る音声復号化装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係るフレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部のブロック図
【図５】本発明の実施の形態に係る音声符号化処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態に係る音声復号化処理手順を示すフローチャート
【図７】フレーム消失補償処理用ピッチラグを求める方法の一例を示す模式図
【図８】フレーム消失補償処理手順の一例を示す模式図
【図９】従来の音声信号伝送システムを示すブロック図
【符号の説明】
１００ 音声信号送信装置
１９９ 音声信号受信装置
１０２ 入力装置
１０３ Ａ／Ｄ変換装置
１０４ 音声符号化装置
１０５，１１３ 信号処理装置
１０６ ＲＦ変調装置
１０７ 送信装置
１０８，１１０ アンテナ
１１１ 受信装置
１１２ ＲＦ復調装置
１１４ 音声復号化装置
１１５ Ｄ／Ａ変換装置
１１６ 出力装置
１５１ フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部
１５２ 多重化部
１５３ 音声符号化部
１５４，１５７ １フレーム遅延部
１５５ 多重化情報分離部
１５６ 音声復号化部
１５８ フレーム消失補償部
２０２ 線形予測分析部
２０３ ＬＰＣ量子化器
２０６ ＬＰＣ合成フィルタ
２０８ 適応符号帳
２１０ 固定符号帳
２１２ 利得量子化器
３０１ パラメータ復号部
３０２ 利得復号器
３０６ ＬＰＣ復号器
３０３ スイッチ
３１２ パラメータバッファ
３１３ パラメータ生成部
４０１ １ピッチ波形抽出部
４０２ 相互相関最大化位置探索部
４０３ ピッチ数算出部
４０４ ピッチ周期算出部
４０５ ピッチラグ符号化部
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号を符号化して音声符号化情報を生成しパケット化して伝送する音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット通信に代表されるパケット通信においては、伝送路においてパケット（又はフレーム）が消失するなどして復号器側で符号化情報を受信できない時に、消失補償（隠蔽）処理を行うのが一般的である（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照。）。
【０００３】
従来の音声信号伝送システムとして、図９に示すものがある。図９に示すように、従来の音声信号伝送システムは、音声信号送信装置１及び音声信号受信装置１０を具備している。
【０００４】
音声信号送信装置１は、入力装置２、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換装置３、音声符号化装置４、信号処理装置５、ＲＦ変調装置６、送信装置７及びアンテナ８を有している。
【０００５】
入力装置２は、音声信号を受け、これを電気信号であるアナログ音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換装置３に与える。Ａ／Ｄ変換装置３は、入力装置２からのアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換し音声符号化装置４に与える。音声符号化装置４は、Ａ／Ｄ変換装置３からのディジタル音声信号を符号化して音声符号化情報を生成し信号処理装置５に与える。信号処理装置５は、音声符号化装置４からの音声符号化情報にチャネル符号化処理、多重化処理、パケット化処理及び送信バッファリング処理等を行った後、その音声符号化情報をＲＦ（Radio Frequency）変調装置６に与える。ＲＦ変調装置６は、信号処理装置５からの音声符号化信号を変調して送信装置７に与える。送信装置７は、ＲＦ変調装置６からの音声符号化信号をアンテナ８を介して電波（ＲＦ信号）として送信する。
【０００６】
音声信号受信装置１０は、アンテナ９、受信装置１１、ＲＦ復調装置１２、信号処理装置１３、音声復号化装置１４、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換装置１５及び出力装置１６を有している。
【０００７】
受信装置１１は、アンテナ９を介して音声符号化信号である電波（ＲＦ信号）を受けてアナログ電気信号である受信音声信号を生成し、これをＲＦ復調装置１２に与える。アンテナ９によって受けられた電波（ＲＦ信号）は、伝送路において信号の減衰や雑音の重畳がなければ、音声信号送信装置１から送信された電波（ＲＦ信号）と全く同じものとなる。
【０００８】
ＲＦ復調装置１２は、受信装置１１からの受信音声信号を復調し信号処理装置１３に与える。信号処理装置１３は、ＲＦ復調装置１２からの受信音声信号のジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理、多重分離処理及びチャネル復号化処理等を行った後、その受信音声信号を音声復号化装置１４に与える。
【０００９】
また、信号処理装置１３は、パケットが所定の時間内に到着しない場合は、パケット消失が発生したことを音声復号化装置１４へ知らせる。音声復号化装置１４は、信号処理装置１３からの受信音声信号を復号化して復号音声信号を生成し、これをＤ／Ａ変換装置１５に与える。
【００１０】
なお、音声復号化装置１４は、信号処理装置１３からパケット損失情報を受け取った場合は、該当パケットの受信音声信号を受け取れないため、フレーム消失補償処理を行い、音声信号を生成する。Ｄ／Ａ変換装置１５は、音声復号化装置１４からのディジタル復号音声信号をアナログ復号音声信号に変換して出力装置１６に与える。出力装置１６は、Ｄ／Ａ変換装置１５からのアナログ復号音声信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００１１】
音声復号化装置１４は、音声復号化部５６及びフレーム消失補償部５７を有している。音声復号化部５６は３つの入力端子をもち、１つはフレーム消失補償部５７の出力端子に、残りの２つはそれぞれ信号処理装置の２つの出力端子に接続されている。音声復号化部５６の出力端子は２つあり一方は、Ｄ／Ａ変換装置１５に、他方はフレーム消失補償部５７に、それぞれ接続されている。フレーム消失補償部５７の入力端子と出力端子は、音声復号化部５６の出力端子と入力端子にそれぞれ接続されている。フレーム消失補償部５７は、音声復号化部５６において過去に復号されたパラメータ情報を入力し、受信音声信号のフレームが損失している場合に必要となる音声パラメータを生成して音声復号化部５６へ出力する。
【００１２】
音声復号化部５６は、信号処理装置１３の一方の出力端子からフレーム損失信号を受けていない時に、信号処理装置１３の他方の出力端子からの受信音声信号に通常の復号化処理を施して復号音声信号を生成する。また、音声復号化部５６は、フレーム損失信号を受けている時には、フレーム消失補償部５７から入力される音声パラメータを用いて復号処理を行う。フレーム消失補償処理としては、音声符号化方式に応じて様々なものがあり、例えばＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９などでは復号化アルゴリズムの一部として規定されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０９−１２０２９７号公報
【特許文献２】
特開平０９−１９０１９７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の音声信号伝送システムにおいては、伝送したフレーム（またはパケット）が伝送路上で消失した場合、音声復号化装置１４が過去に受信済みの符号化情報を用いてフレーム（又はパケット）の消失補償処理を行う。このとき音声符号化装置４と音声復号化装置１４との間で内部状態の同期がとれなくなるため、フレームの消失部分のみならずフレーム消失以降のフレームの復号化処理にパケット消失の影響が伝播して復号音声信号の品質を大きく劣化させる場合があるという問題があった。
【００１５】
例えば、音声符号化方式として、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９に示すＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式を用いる場合には、過去の復号駆動音源信号を用いて音声の符号化及び復号化処理が行われることにより、フレーム消失処理によって符号器と復号器とで異なる駆動音源信号が合成されてしまうとその後しばらくの間において符号器と復号器の内部状態が一致せず、復号音声信号の品質が大きく劣化してしまう場合があるという問題がある。内部状態の中でも、過去に生成した音源信号のバッファである適応符号帳の内容の不一致による品質劣化が顕著である。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フレーム消失部およびフレーム消失の直後の復号音声信号の品質を向上させることができる音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の音声符号化装置は、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化手段と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出手段と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出手段と、を具備する音声符号化装置であって、前記ピッチラグ算出手段は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、音声符号化情報とは別に、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００１９】
なお、上記記載の特徴を有する音声符号化装置であって、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報が間欠的に伝送されることを特徴とする構成を採るようにすれば、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報は必要最低限の頻度またはフレームで伝送させることができるので、ビットレートの増加を極力抑えることを可能とすることもできる。
【００２２】
本発明の音声符号化装置は、上記構成において、前記ピッチラグ算出手段が、現在のデータ単位の前記符号化音源信号から、過去に符号化した前記音声信号のピッチ周期の長さを末尾から切り出して得られた終端１ピッチ周期長の信号と、過去の前記符号化音源信号との前記相互相関の演算を行うことにより、前記シフト量を決定する、構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、フレーム消失補償処理を行っても、復号器側で復号した音源信号におけるフレーム内の最後尾の１ピッチ波形と対応する符号器側の音源信号の波形との間の誤差が小さくなることが保証され、また、ピッチラグの連続性も考慮されるため、高性能なフレーム消失補償処理が可能となる。
【００３０】
本発明の移動局装置は、上記音声符号化装置を具備し、基地局装置との間で無線通信を行う構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、基地局装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００３４】
本発明の基地局装置は、上記音声符号化装置を具備し、移動局装置との間で無線通信を行う構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、移動局装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００３８】
本発明の音声符号化方法は、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、を具備する音声符号化方法であって、前記ピッチラグ算出工程は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、ようにした。
【００３９】
この方法によれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。また、音声復号化装置において、フレーム消失が発生した際、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を利用して消失フレームの補償処理ができるので、より精度の良いフレーム消失補償処理が可能となる。
【００４０】
本発明のプログラムは、入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、を音声符号化装置に実行させるためのプログラムであって、前記ピッチラグ算出工程は、現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、ようにした。
【００４１】
このプログラムによれば、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグ情報を伝送するため、音声復号化装置側において、フレーム消失補償処理を行った場合でも、本来の復号音源信号と近い波形を生成できるようなピッチラグ情報をフレーム消失補償処理用ピッチラグとして検出・符号化・伝送することによって、送信側の音源信号と受信側の音源信号との間の誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、音声符号化装置において、音声信号のフレーム消失補償処理用ピッチラグを算出し、このピッチラグを表す情報を、符号化された音声信号とともに音声復号化装置に伝送することにより、音声復号化装置において、音声信号の消失フレームが発生した際に、その消失フレームの補償処理をフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に基づいて行うことである。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態１に係る音声信号伝送システムの構成を示すブロック図である。
【００４７】
音声信号伝送システムは、音声信号送信装置１００及び音声信号受信装置１９９を具備している。
【００４８】
音声信号送信装置１００は、入力装置１０２、Ａ／Ｄ変換装置１０３、音声符号化装置１０４、信号処理装置１０５、ＲＦ変調装置１０６、送信装置１０７及びアンテナ１０８を有している。Ａ／Ｄ変換装置１０３は入力装置１０２に接続されている。音声符号化装置１０４の入力端子はＡ／Ｄ変換装置１０３の出力端子に接続されている。信号処理装置１０５の入力端子は、音声符号化装置１０４の出力端子に接続されている。ＲＦ変調装置１０６の入力端子は信号処理装置１０５の出力端子に接続されている。送信装置１０７の入力端子はＲＦ変調装置１０６の出力端子に接続されている。アンテナ１０８は、送信装置１０７の出力端子に接続されている。
【００４９】
入力装置１０２は、音声信号を受けて電気信号であるアナログの音声信号に変換してＡ／Ｄ変換装置１０３に与える。Ａ／Ｄ変換装置１０３は、入力装置１０２からのアナログの音声信号をディジタルの音声信号に変換し音声符号化装置１０４に与える。音声符号化装置１０４は、Ａ／Ｄ変換装置１０３からのディジタルの音声信号を符号化して音声符号化情報を生成して信号処理装置１０５に与える。
【００５０】
信号処理装置１０５は、音声符号化装置１０４からの音声符号化情報にチャネル符号化処理、パケット化処理および送信バッファ処理を行って音声符号化情報をＲＦ変調装置１０６に与える。ＲＦ変調装置１０６は、信号処理装置１０５からの音声符号化信号を変調して送信装置１０７に与える。送信装置１０７は、ＲＦ変調装置１０６からの音声符号化信号をアンテナ１０８を介して音声符号化情報を電波（ＲＦ信号）として送信する。
【００５１】
音声信号送信装置１００においては、入力されるディジタルの音声信号に対して数十ｍｓのフレーム単位で処理が行われ、１フレーム又は数フレームの符号化データを１つのパケットに入れこのパケットがパケット網に送出される。本明細書では、伝送遅延を最小限にするために、１フレームを１パケットで伝送することを想定している。したがって、パケット損失はフレーム消失に相当する。
【００５２】
なお、本発明はパケット交換網に限らず、回線交換網にも適用可能で、その場合は、パケット化処理、ジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理は不要である。
【００５３】
音声信号受信装置１９９は、アンテナ１１０、受信装置１１１、ＲＦ復調装置１１２、信号処理装置１１３、音声復号化装置１１４、Ｄ／Ａ変換装置１１５及び出力装置１１６を有している。受信装置１１１の入力端子は、アンテナ１１０に接続されている。ＲＦ復調装置１１２の入力端子は、受信装置１１１の出力端子に接続されている。信号処理装置１１３の入力端子は、ＲＦ復調装置１１２の出力端子に接続されている。音声復号化装置１１４の２つの入力端子は、信号処理装置１１３の２つの出力端子に一対一接続されている。Ｄ／Ａ変換装置１１５の入力端子は、音声復号化装置１１４の出力端子に接続されている。出力装置１１６の入力端子は、Ｄ／Ａ変換装置１１５の出力端子に接続されている。
【００５４】
受信装置１１１は、アンテナ１１０を介して音声符号化情報である電波（ＲＦ信号）を受けてアナログの電気信号である受信音声符号化信号を生成してＲＦ復調装置１１２に与える。電波（ＲＦ信号）は、伝送路において信号の減衰や雑音の重畳がなければ音声信号送信装置１００から送信された電波（ＲＦ信号）と全く同じものとなる。ＲＦ復調装置１１２は、受信装置１１１からの受信音声符号化信号を復調し信号処理装置１１３に与える。
【００５５】
信号処理装置１１３は、ＲＦ復調装置１１２からの受信音声符号化信号のジッタ吸収バッファリング処理、パケット組みたて処理、パケット消失検出処理、多重分離処理及びチャネル復号化処理を行って符号化音声情報とパケット消失情報とをそれぞれ音声復号化装置１１４に与える。音声復号化装置１１４は、信号処理装置１１３からの符号化音声情報を復号化して復号音声信号を生成してＤ／Ａ変換装置１１５に与える。Ｄ／Ａ変換装置１１５は、音声復号化装置１１４からのディジタルの復号音声信号をアナログの復号音声信号に変換して出力装置１１６に与える。出力装置１１６は、Ｄ／Ａ変換装置１１５からのアナログの復号音声信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００５６】
次に、音声符号化装置１０４について図１、図２および図４を参照して詳細に説明する。図２は音声符号化装置１０４の構成を示すブロック図である。図４は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部を示すブロック図である。
【００５７】
図１に示すように、音声符号化装置１０４は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１、多重化部１５２、音声符号化部１５３及び１フレーム遅延部１５４を有している。音声符号化部１５３の入力端子は、Ａ／Ｄ変換装置１０３の出力端子に接続されている。フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１の入力端子は、音声符号化部１５３の２つの出力端子のうちの一方に接続されている。１フレーム遅延部１５４の入力端子は音声符号化部１５３の２つの出力端子のうちのもう一方に接続されている。多重化部１５２は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１及び１フレーム遅延部１５４の出力端子と信号処理装置１０５の入力端子との間に接続されている。
【００５８】
音声符号化部１５３は、Ａ／Ｄ変換装置１０３から入力したディジタル音声信号の符号化処理を行い、符号化パラメータ情報を１フレーム遅延部１５４へ出力する。同時に、音声符号化部１５３は、後述するピッチパラメータ（量子化ピッチ周期）と適応符号帳に保持されている音源信号とをフレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１へ出力する。フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１は、ピッチパラメータである量子化ピッチ周期情報と過去の音源信号系列と現フレームにおける音源信号とを用いて、フレーム消失補償処理で用いるべきピッチラグを検出・符号化し、多重化部１５２へ出力する。
【００５９】
なお、フレーム消失補償処理用ピッチラグPcは、前フレームの末尾２ピッチ周期長の波形を用いて、現フレームの最後尾の音源信号との相互相関を最大化することによって得られるシフト量（S＋L、Lはフレーム長）と、前フレーム末尾におけるピッチ周期（P'）を用いて決定したそのシフト量の間（S+L）に存在すべきピッチ周期の数Npと、を用いて決定される。具体的には、Np＝INT(0.5+(S+L)/P')、Pc＝(S+L)/Np、と表すことができる。（式２および図７参照）
【００６０】
したがって、１フレームが複数のサブフレームに分割されている場合（あるいは１パケットに複数のフレームがパケット化されている場合）は、前フレーム（またはパケット）における最後のサブフレーム（またはフレーム）の末尾から２ピッチ周期長の音源信号波形およびピッチ周期と、現フレーム（またはパケット）における最後のサブフレーム（またはフレーム）末尾から１ピッチ周期長の音源信号と、をそれぞれ用いてフレーム消失補償処理用ピッチラグを算出・符号化する。なお、２ピッチ周期長を用いるのは（前フレームの末尾ではなく）現フレームの末尾としても良い。また、２ピッチ周期長を用いずに１ピッチ周期長の波形を巡回させてシフト量を求める方法も考えられる。フレーム消失補償処理用ピッチラグの符号化方法については特に限定しないが、一般的なピッチ符号化法を用いても良いし、音声符号化情報の一パラメータとして伝送するピッチ周期からの差分を利用した符号化方法を用いてもよい。
【００６１】
また、前記相互相関を最大化しても相関値が低いような場合は、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を伝送する代わりに、周期性が低いことを知らせる符号を伝送するようにしても良い。
【００６２】
なお、音声符号化情報に含まれるピッチ情報と、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報とが、まったく同じピッチ周期を示す場合は、その旨を別途知らせる情報を伝送することによってフレーム消失補償処理用のピッチラグの符号化・伝送を省略することも可能である。
【００６３】
多重化部１５２は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１によって符号化された現フレームのフレーム消失補償処理に用いるべきピッチラグ情報を、１フレーム遅延部１５４から出力される前フレームにおける音声符号化情報と多重化して、信号処理装置１０５へ出力する。この多重化処理は、ごく普通に前記２種類の符号化情報を多重化する処理であっても良いし、あるいは、音声符号化情報の中でも重要度の低い部分をフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に置き換えるような処理でも良い。
【００６４】
次に、音声符号化部１５３について、図２を用いてより詳細に説明する。音声符号化部１５３は、図２に示されるように、前処理部２０１、線形予測分析器２０２、ＬＰＣ量子化器２０３、聴覚重みフィルタ２０４、聴覚重みフィルタ２０５、ＬＰＣ合成フィルタ２０６、加算器２０７、適応符号帳２０８、乗算器２０９、固定符号帳２１０、乗算器２１１、利得量子化器２１２、加算器２１３、音源パラメータ決定部２１４および符号化部２１５とを有している。適応符号帳２０８、固定符号帳２１０及び利得量子化器２１２によって音源符号化部が構成され、この音源符号化部によってＬＰＣ合成フィルタ２０６が駆動される。
【００６５】
前処理部２０１は、Ａ／Ｄ変換装置１０３からディジタル音声信号を入力し、背景雑音抑圧処理やプリエンファシス処理のように音声の品質を改善するための処理やＤＣ成分をカットするためのハイパスフィルタ処理などを行って線形予測分析器２０２と聴覚重みフィルタ２０４とに出力する。線形予測分析器２０２は、前処理部２０１から入力した前処理後のディジタル音声信号の線形予測分析を行って線形予測係数を算出し、ＬＰＣ量子化器２０３と聴覚重みフィルタ２０４と聴覚重みフィルタ２０５とにそれぞれ出力する。
【００６６】
ＬＰＣ量子化器２０３は、線形予測分析器２０２から入力した線形予測係数の量子化・符号化処理を行い、量子化した線形予測係数をＬＰＣ合成フィルタ２０６に出力するとともに符号化結果をパラメータLとして出力する。パラメータLは符号化部２１５に入力され、他の符号化音源パラメータとともにまとめて符号化（ビットストリーム化）される。聴覚重みフィルタ２０４と聴覚重みフィルタ２０５は、線形予測分析器２０２によって算出された線形予測係数を用いたＡＲＭＡ型のディジタルフィルタで、後述する音声符号化部による量子化誤差に対して人間の聴覚特性に合わせた重み付けをするためのものであり、２つの聴覚重みフィルタは同じフィルタ特性を有する。
【００６７】
聴覚重みフィルタ２０４は、前処理部２０１から前処理後のディジタル音声信号を入力し、聴覚重み付けをするＡＲＭＡフィルタ処理を行って加算器２１３へ出力する。聴覚重みフィルタ２０５は、ＬＰＣ合成フィルタ２０６によって合成されたディジタル音声信号を入力し、２０４と同じ聴覚重み付けをするＡＲＭＡフィルタ処理を行って加算器２１３へ出力する。ＬＰＣ合成フィルタ２０６は、ＬＰＣ量子化器２０３によって量子化された線形予測係数を用いて構成されるＡＲ型のディジタルフィルタであり、加算器２０７から入力した音源信号を用いて合成音声信号を生成し、聴覚重みフィルタ２０５へ出力する。
【００６８】
加算器２０７は、適応符号帳２０８から乗算器２０９を介して入力した適応符号帳ベクトルと、固定符号帳２１０から乗算器２１１を介して入力した固定符号帳ベクトルとのベクトル加算を行って、音源ベクトルを生成し、ＬＰＣ合成フィルタ２０６へ出力する。また、生成した音源ベクトルは、適応符号帳２０８へフィードバックされて、適応符号帳２０８の内容が更新される。更新前の適応符号帳の音源信号バッファ（前フレーム以前の符号化音源信号）と現フレームの符号化音源信号は、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１へ出力される。
【００６９】
適応符号帳２０８は、加算器２０７によって過去に生成された音源ベクトルを蓄積・保持しているメモリであり、加算器２０７から出力された音源ベクトルによって逐次更新される。また、適応符符号帳２０８は、適正な位置からベクトルを切り出して乗算器２０９へ出力する。有声信号の場合、音源信号が周期性を有することから、過去に生成した音源信号を利用して効率的に音源信号を符号化することができることから、このような適応符号帳が一般に用いられる。適応符号帳ベクトルの切りだし位置はピッチパラメータPによって決定される。
【００７０】
ピッチパラメータPは、音源パラメータ決定部によって決定される。固定符号帳は、雑音系列や少数のパルスの組み合わせなどによって任意のベクトルを生成するもので、予め定められた数のベクトルを格納もしくは生成できるようになっており、各ベクトルには固有の番号が振られており、その番号を指定することで対応する形状の固定符号帳ベクトルが生成される。番号は固定符号帳インデックスCとして、音源パラメータ決定部２１４で決定される。なお、図２では示していないが、固定符号帳は複数のチャンネルや複数のサブセットから構成されていたり、固定符号帳ベクトルに対してピッチ周期化処理が行われたりすることが一般的である。
【００７１】
乗算器２０９は、利得量子化器２１２によって量子化された適応符号帳利得（ピッチ利得）を適応符号帳２０８から出力されたベクトルに乗じて加算器２０７へ出力する。乗算器２１１は、利得量子化器２１２によって量子化された固定符号帳利得を固定符号帳２１０から出力されたベクトルに乗じて加算器２０７へ出力する。
【００７２】
利得量子化器２１２は、音源利得パラメータGで示される量子化適応符号帳利得および量子化固定符号帳利得をそれぞれ乗算器２０９および２１１へ出力する。音源利得パラメータGは音源パラメータ決定部２１４で決定される。音源パラメータ決定部２１４は、加算器２１３から出力される、聴覚重みフィルタ２０４によって聴覚重み付けされた入力音声信号と聴覚重みフィルタ２０５によって聴覚重み付けされたＬＰＣ合成フィルタ２０６の合成音声信号との出力の誤差を最小化するように、適応符号帳パラメータPと固定符号帳パラメータCと利得パラメータGを決定する。
【００７３】
加算器２１３は、聴覚重みフィルタ２０５からの出力ベクトルと聴覚重みフィルタ２０４からの出力ベクトルとの差分ベクトルを算出して音源パラメータ決定部２１４へ出力する。音源パラメータ決定部によって決定された適応符号帳パラメータPと固定符号帳パラメータCと利得符号帳パラメータGと、ＬＰＣ量子化器によって符号化された線形予測パラメータLとは、符号化部２１５により一括して一つの符号としてまとめられ（ビットストリーム化され）、１フレーム遅延部１５４へ出力される。１フレーム遅延部１５４は、符号化部２１５より入力した音声符号化情報を１フレームの時間だけ保持した後、多重化部１５２へ出力する。
【００７４】
次に、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１の動作について、図４および図７を参照してより詳細に説明する。図４に示す通り、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１は、１ピッチ波形抽出部４０１、相互相関最大化位置探索部４０２、ピッチ数算出部４０３、ピッチ周期算出部４０４、およびピッチラグ符号化部４０５とから構成される。
【００７５】
１ピッチ波形抽出部４０１は、現フレームにおける符号化音源信号から、末尾から前フレームにおけるピッチ周期P'の長さを切り出し、これを現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形として相互相関最大化位置探索部４０２へ出力する。
【００７６】
相互相関最大化位置探索部４０２は、前フレームにおける音源信号と、前記１ピッチ波形抽出部４０１によって決定された現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形との相互相関を位置をずらしながら算出する。ここで、現フレームにおける音源信号の１ピッチ波形を XC[i], i=0,…P'-1 とし、前フレームの音源信号をXC[i], i=-1,-2,…,-2P'とすると、相互相関関数R[n] は、式（１）のように表される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
ピッチ数算出部４０３は、相互相関最大化位置探索部４０２からの出力Sと、ピッチP'とを用い、（式２）によって前フレームの最後のピッチ波形から現フレームの最後部のピッチ波形までの間にピッチ波形がいくつ存在するか（何ピッチ分の長さか）を計算する。
【００７９】
【数２】
【００８０】
【数３】
【００８１】
なお、PcとP'とを比較し、差が所定の閾値より大きい場合（例えばP'±15%の範囲にPcがない場合など）には、ピッチラグの変化が大きすぎるのでフレーム消失補償処理用ピッチラグとして適切でないと判断し、P'をPcの代わりに出力したり、適切なピッチラグが見つからなかったことをピッチラグ符号化部４０５へ出力したりするようにしても良い。また、現フレームの終端１ピッチ波形を切り出す際に用いるピッチ周期は、前フレームのピッチ周期P'ではなく現フレームのピッチ周期Pを用いても良い。
【００８２】
最後にフレーム消失補償処理用ピッチラグPcをピッチラグ符号化部４０５で符号化して多重化部１５２へ出力する。Pcの符号化は、一般的なピッチの量子化・符号化手法を用いる。多重化する音声符号化情報に含まれるピッチ情報からの差分量子化などを用いて効率的な符号化を行うことも可能である。また、ピッチラグPcではなく相互相関関数R[n]を最大化するシフト量Sを符号化・伝送し、復号器側でPcを計算する構成も可能である。なお、相互相関最大化位置探索部４０２が、相関が低いと判断した場合や、ピッチ周期算出部が適切なピッチが求められないと判断した場合は、有声性が低いフレームであることを示す特別な符号を出力するようにしても良い。
【００８３】
次に、音声復号化装置１１４について図１、図３、図８を参照して詳細に説明する。図３は音声復号化装置１１４の構成を示すブロック図である。図８はフレーム消失補償処理の模式図である。
【００８４】
図１に示すように、音声復号化装置１１４は、多重化情報離部１５５、音声復号化部１５６、１フレーム遅延部１５７、フレーム消失補償部１５８を有している。
【００８５】
多重化情報分離部１５５の入力端子は信号処理装置１１３の２つの出力端子の一方に接続されている。音声復号化部１５６は３つの入力端子を持ち、一つは多重化情報分離部１５５の１つの出力端子に、一つは信号処理装置１１３の１つの出力端子に、一つはフレーム消失補償部１５８に、それぞれ接続されている。また、音声符号化部１５６は２つの出力端子をもち、一方はフレーム消失補償部１５８の２つの入力端子の一方に接続されており、他方はＤ／Ａ変換装置１１５へ接続されている。１フレーム遅延部１５７の入力端子は、多重化情報分離部１５５の出力端子の一つに接続されている。フレーム消失補償部１５８は２つの入力端子をもち、一方は１フレーム遅延部１５７の出力端子に接続されており、他方は音声復号化部１５６の１つの出力端子に接続されている。
【００８６】
多重化情報分離部１５５は、信号処理装置１１３から入力した多重化された符号化情報から、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報と音声符号化情報とを分離し、フレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を１フレーム遅延部１５７へ、音声符号化情報を音声復号化部１５６に、それぞれ出力する。また、信号処理装置１１３は、フレーム消失情報を音声復号化部１５６へ出力する。音声復号化部１５６は、多重化情報分離部１５５から入力した音声符号化情報を用いて復号処理を行い、復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。また、フレーム消失補償処理において更新が必要なパラメータをフレーム消失補償部１５８へ出力する。
【００８７】
なお、信号処理装置１１３から入力されたフレーム消失補償情報が「現在のフレームは消失している」ことを示す場合は、多重化情報分離部１５５からの情報が入力されないので、フレーム消失補償部１５８から入力されるパラメータ情報を用いて音声信号を生成し、Ｄ／Ａ変換装置１１５へ出力する。このとき、フレーム消失補償処理に必要なパラメータはフレーム消失補償部１５８へ出力される。
【００８８】
１フレーム遅延部１５７は、多重化情報分離部１５５より入力したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を１フレーム分の時間だけ保持してからフレーム消失補償部１５８へ出力する。フレーム消失補償部１５８は、１フレーム遅延部１５７から入力した、現フレーム（１フレーム前に送られてきているフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報は、１フレーム前において１フレーム先のフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報なので、現フレームのフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報である）におけるフレーム消失補償用ピッチラグ情報を入力し、このピッチラグを用いてフレーム消失補償処理を行う。
【００８９】
フレーム消失補償処理は、１フレーム遅延部１５７から入力した現フレームのフレーム消失補償処理用ピッチラグと、音声復号化部１５６から入力した前フレームまでに復号している音声符号化パラメータとを用いて行われる。
【００９０】
次に、音声復号化部１５６について、図３を参照してより詳細に説明する。音声復号化部１５６は、図３に示されるように、パラメータ復号部３０１、利得復号器３０２、切り替えスイッチ３０３、適応符号帳３０４、固定符号帳３０５、ＬＰＣ復号器３０６、乗算器３０７、乗算器３０８、加算器３０９、ＬＰＣ合成フィルタ３１０および後処理部３１１を有する。
【００９１】
パラメータ復号部３０１の入力端子は多重化情報分離部１５５の出力端子に接続している。利得復号器３０２の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子の一つに接続している。ＬＰＣ復号器３０６の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子の一つに接続している。切替スイッチ３０３の入力端子はパラメータ復号部３０１の出力端子と利得復号器の出力端子とＬＰＣ復号器３０６の出力端子とフレーム消失補償部の出力端子にそれぞれ接続している。
【００９２】
また、切替スイッチ３０３のフレーム消失情報を受信する端子が、信号処理装置１１３に接続されている。適応符号帳３０４の入力端子は、スイッチ３０３の出力端子と加算器３０９の出力端子に接続している。固定符号帳３０５の入力端子は、切り替えスイッチ３０３の出力端子に接続している。乗算器３０７の２つの入力端子は、一方が適応符号帳３０４の出力端子に、他方が切替スイッチ３０３の出力端子にそれぞれ接続している。
【００９３】
乗算器３０８の２つの入力端子は、一方が固定符号帳３０５に、他方が切り替えスイッチ３０３の出力端子に、それぞれ接続している。加算器３０９の２つの入力端子は、一方が乗算器３０７の出力端子に、他方が乗算器３０８の出力端子に、それぞれ接続している。ＬＰＣ合成フィルタ３１０の２つの入力端子は、一方が加算器３０９に、他方が切り替えスイッチ３０３に、それぞれ接続している。後処理部３１１の入力端子は、ＬＰＣ合成フィルタ３１０の出力端子に接続しており、ディジタル復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【００９４】
パラメータ復号部３０１は、多重化情報分離部１５５から入力した音声符号化情報（ビットストリーム）から音声符号化パラメータ（ピッチ（適応符号帳）パラメータP、固定符号帳パラメータC、線形予測パラメータL、利得パラメータG）を復号し、利得パラメータGを利得復号器３０２へ、線形予測係数パラメータLをＬＰＣ復号器３０６へ、その他のパラメータを切り替えスイッチ３０３へそれぞれ出力する。利得復号器３０２は、パラメータ復号部３０１から入力した利得パラメータGから適応符号帳利得Gpと固定符号帳利得Gcをそれぞれ復号し、切替スイッチ３０３へ出力する。
【００９５】
ＬＰＣ復号器３０６は、パラメータ復号部３０１から入力した線形予測係数パラメータLから復号量子化線形予測係数αを復号し、切り替えスイッチ３０３へ出力する。切り替えスイッチ３０３は、パラメータ復号器３０１、利得復号器３０２およびＬＰＣ復号器３０６から入力されるパラメータ群と、フレーム消失補償部１５８から入力されるパラメータ群との切替を行うためのスイッチで、信号処理装置１１３から受信したフレーム消失情報が「現フレームは消失フレームである」を示す場合にはフレーム消失補償処理部１５８が生成したパラメータ側にスイッチが切り替わり、それ以外の場合はパラメータ復号部３０１、利得復号器３０２およびＬＰＣ復号器３０６から出力されるバラメータ側にスイッチが接続される。
【００９６】
切り替えスイッチ３０３は、適応符号帳パラメータ（ピッチ）PまたはP'を適応符号帳３０４へ、適応符号帳利得GpまたはGp'を乗算器３０７へ、固定符号帳パラメータCまたはC'を固定符号帳３０５へ、固定符号帳利得GcまたはGc'を乗算器３０８へ、復号量子化線形予測係数αまたはα'をＬＰＣ合成フィルタ３１０へ、それぞれ出力する。また、切り替えスイッチ３０３は、適応符号帳３０４、固定符号帳３０５、乗算器３０７、乗算器３０８、ＬＰＣ合成フィルタ３１０へ出力した各パラメータをフレーム消失補償部１５８にも同時に出力する。
【００９７】
適応符号帳３０４は、過去に生成された音源信号をバッファリングしており、加算器３０９から最新の音源信号が入力されるたびに更新される。適応符号帳３０４のバッファリングしている信号長は、最大ピッチ周期長＋フレーム長以上である。切替スイッチ３０３から入力した適応符号帳パラメータ（ピッチ）PまたはP'によって指定される位置から適応符号帳ベクトルを切り出して乗算器３０７へ出力する。
【００９８】
乗算器３０７は、適応符号帳３０４から出力された適応符号ベクトルに、切替スイッチ３０３から入力した適応符号帳利得GpまたはGp'を乗じて加算器３０９へ出力する。固定符号帳３０５は、切替スイッチ３０３から入力した固定符号帳パラメータCまたはC'によって指定される固定符号帳ベクトルを生成し、乗算器３０８へ出力する。乗算器３０８は、固定符号帳３０５から入力した固定符号帳ベクトルに、切り替えスイッチ３０３から入力した固定符号帳利得GcまたはGc'を乗じて加算器３０９へ出力する。
【００９９】
加算器３０９は、乗算器３０７から入力した適応符号帳ベクトルと、乗算器３０８から入力した固定符号帳ベクトルとを加算し、ＬＰＣ合成フィルタ３１０および適応符号帳３０４へ出力する。ＬＰＣ復号器３０６は、パラメータ復号器３０１によって復号された線形予測パラメータLから復号量子化線形予測係数αを切り替えスイッチ３０３に出力する。ＬＰＣ合成フィルタ３１０は、切替スイッチ３０３から入力した復号量子化線形予測係数αまたはα'によって構成されるＡＲ型ディジタルフィルタを、加算器３０９より入力する音源信号によって駆動し、合成音声信号を後処理部３１１へ出力する。後処理部３１１は、音声信号の主観品質を改善するためのホルマント強調ポストフィルタ処理、ピッチ強調ポストフィルタ処理、傾斜補正ポストフィルタ処理、および、背景雑音信号の主観品質を改善するための雑音後処理、等を行い、ディジタル復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【０１００】
次に、フレーム消失補償部１５８について、図３を参照しながら詳細を説明する。フレーム消失補償部１５８は、パラメータバッファ３１２、およびパラメータ生成部３１３を有する。
【０１０１】
パラメータバッファ３１２の入力端子は、音声復号化部１５６内の切り替えスイッチ３０３に接続されている。パラメータ生成部３１３の６つの入力端子は、５つがパラメータバッファ３１２の５つの出力端子に接続されている。
【０１０２】
パラメータバッファは、過去に音声復号化部１５６において、復号音声を生成するために用いられた各種の音声符号化パラメータを記憶しておくバッファであり、復号した適応符号帳パラメータ（ピッチ）P、雑音符号帳パラメータC、適応符号帳利得Gp、固定符号帳利得Gc、復号量子化線形予測係数αが音声符号化部１５６から入力される。また消失フレームにおいては、パラメータ生成部によって生成されたパラメータ（適応符号帳パラメータ（ピッチ）P'、固定符号帳パラメータC'、適応符号帳利得Gp'、固定符号帳利得Gc'、復号量子化線形予測係数α'）が入力される。バッファリングされている各種パラメータは、パラメータ生成部３１３へ出力され、消失フレームにおける各種パラメータを生成する際に使用される。
【０１０３】
パラメータ生成部３１３は、１フレーム遅延部１５７から入力したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報Pcと、パラメータバッファ３１２から入力した前フレームにおける各種復号パラメータを用いて、消失したフレームの音源パラメータを生成する。例えば、１フレーム遅延部１５７から入力した情報が、「現フレームはピッチ周期性を有さないフレームである」ことを示しているような場合は、適応符号帳利得Gp'を0.0とし、ランダムに生成した固定符号帳パラメータC'と前フレームにおいて使用した固定符号帳利得を減衰させた値をGc'として切替スイッチ３０３へ出力する。反対に、ピッチ周期算出器３１４から入力した情報がフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報を示している場合は、ピッチパラメータをPcに設定し、適応符号帳利得Gp'を前フレームで復号した適応符号帳利得GpやGpを減衰した値（例えば0.9倍した値）や過去に復号したGpの平均的な値などに設定し、固定符号帳利得Gc'を0.0に設定して、切り替えスイッチ３０３へそれぞれ出力する。
【０１０４】
なお、「現フレームでは適切なピッチラグが求められなかった」ことを示す情報が１フレーム遅延部１５７から入力されているにもかかわらず、別途行われた有声性判定結果が有声フレームであることを示しているような場合は、パラメータバッファ３１２から入力した前フレームのピッチ周期P'をフレーム消失補償処理に用いるようにするなどする。なお、復号量子化線形予測係数α'としては、前フレームにおける復号量子化線形予測係数を繰り返して使用したり、帯域幅を拡張してスペクトル特性を平坦化したものを使用したりする。
【０１０５】
なお、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号器１５１から出力される情報が前記シフト量Sである場合は、前記ピッチ数算出部４０３およびピッチ周期算出部４０４と同様の処理を行ってフレーム消失補償用のピッチラグPcを算出する。この場合、パラメータ生成部３１３は適応符合帳３０４から音源信号を入力する構成となる。
【０１０６】
復号音源信号のフレーム消失補償処理は、Pcが伝送されている場合は、Pcのみを用いて図８のC,Dの様に行う。即ち、通常の適応符号ベクトルの復号と同様にして、ピッチラグPcを用いて音源信号を適応符号帳から生成する（▲２▼）。ただし、この場合、適応符号帳の末尾Sの区間は必ずしも復号フレームの末尾１ピッチ波形との相関が高いことが補償されていないため、例えば適応符号帳の末尾Sの区間にピッチピークが存在した場合に、そのピッチピーク位置と復号フレームの末尾１ピッチ波形におけるピッチピーク位置とが微妙にずれる可能性がある。これを避けるために、適応符号帳の末尾Sの区間は一旦ゼロクリアして、この区間からフレーム消失補償処理（音源復号処理）を行うことも考えられる。また、フレーム消失補償処理用ピッチラグとしてシフト量Sを伝送している場合は、図８のAのように、復号フレーム終端１ピッチ周期をまずシフト量（L+S）を用いて生成し、この１ピッチ周期波形を用いて時間軸を遡る方向に周期化して音源波形を生成する（図８のB）ことによってフレーム消失補償処理を行うことも可能である。この場合、前フレームとの連続性を保つためにA,Bのようにして生成した音源信号▲１▼とC,Dのようにして生成した音源信号▲２▼とを三角窓などを用いて重ね合わせる（オーバーラップ・アッド）方法が考えられる。
【０１０７】
次に、音声符号化装置１０４および音声復号化装置１１４の動作について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、音声符号化装置１０４の動作を説明するためのフローチャートであり、図６は、音声復号化装置１１４の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０８】
図５に示すように、音声符号化装置１０４は、まずステップＳＴ５０１において、音声符号化部１５３により１フレーム分のＣＥＬＰ音声符号化処理を行う。次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０２において、ステップＳＴ５０１にて得られた音声符号化情報を次のフレームの処理が終わるまで保存する。
【０１０９】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０３において、フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部１５１により、フレーム消失補償処理用ピッチラグの検出および符号化処理を行う。
【０１１０】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０４において、前フレームのステップＳＴ５０２にて保存された音声符号化情報（前フレームの音声符号化情報）を取り出す。
【０１１１】
次に、音声符号化装置１０４は、ステップＳＴ５０５において、ステップＳＴ５０３にて検出されたピッチピーク位置情報と、取り出された前フレームの音声符号化情報との多重化を行い、音声符号化装置１０４の出力として出力する。
【０１１２】
音声符号化装置１０４は、上記ステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０５の一連の符号化処理を繰り返す。音声符号化装置１０４では、上述したステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０５の処理手順を実行するためのプログラムに基づいて音声復号化処理を実行する。
【０１１３】
続いて音声復号化装置１１４の動作を説明する。図６において、音声復号化装置１１４は、まず、ステップＳＴ５１０において、信号処理装置１１３にて現フレームが消失しているかどうかを判定する。消失していない場合はステップＳＴ５１１に進み、消失している場合はステップＳＴ５１４に進む。
【０１１４】
次に、音声復号化装置１１４は、フレーム消失していない場合は、ステップＳＴ５１１において、多重化情報分離部１５５が受信した符号化情報からフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報と音声符号化情報とを分離する。
【０１１５】
続いて、音声復号化装置１１４は、ステップＳＴ５１２において、音声復号化部１５６内のパラメータ復号部３０１によって、音声符号化情報から音声符号化パラメータを復号する。次に、音声復号化装置１１４は、ステップＳＴ５１３において、音声復号化部１５６の残りの部分が、復号された音声符号化パラメータから音声信号を再合成する処理を行い、復号音声信号をＤ／Ａ変換装置１１５へ出力する。
【０１１６】
フレームが消失している場合は、ステップＳＴ５１４において、フレーム消失補償に用いる音声パラメータの生成が行われる。具体的には、現フレーム（消失フレーム）がピッチ周期性を有するフレームかどうかをチェックした後（ピッチ周期性があるかないかに関する情報は受信したフレーム消失補償処理用ピッチラグ情報に含まれている場合はそれを利用し、含まれていない場合は例えばITU-T勧告G.729のフレーム消失補償処理と同様な方法で判定すれば良い）、現フレームがピッチ周期性を有するフレームであると判断された場合は、固定符号帳利得をゼロとし、適応符号帳のみを用いて音声信号を生成する。このとき用いるピッチ周期（適応符号帳パラメータ）は、受信したフレーム消失補償処理用ピッチラグを用いる。現フレームがピッチ周期性をもたないフレームであると判断された場合は、適応符号帳利得をゼロとし、固定符号帳のみで音声信号を生成する。固定符号帳パラメータはランダムに決定する。線形予測係数については、現在フレームのピッチ周期性の有無に関らず、前フレームのものを繰り返し利用するか、帯域幅拡張を行いながら次第に白色化したものを用いる。
【０１１７】
音声復号化装置１１４は、最後に、ステップＳＴ５１５において、パラメータバッファ３１２の内容を更新して、１フレームの復号処理を終了する。音声復号化装置１１４は、上記ステップＳＴ５１０〜ステップＳＴ５１５の一連の復号処理を繰り返す。音声復号化装置１１４では、上述したステップＳＴ５１０〜ステップＳＴ５１５の処理手順を実行するためのプログラムに基づいて音声復号化処理を実行する。
【０１１８】
上記説明したように、本実施の形態によれば、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を追加して伝送することにより、精度良いフレーム消失補償処理が可能となるとともに、消失フレーム後の誤り伝播の影響を軽減することができる。
【０１１９】
なお、上述した音声符号化装置１０４及び音声復号化装置１１４は、その両方又は一方が移動局装置及び又は基地局装置に設けられるような構成を採ることもできる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレーム消失補償処理用のピッチラグ情報を伝送するので、消失フレームおよびフレーム消失直後の復号音声品質の劣化を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音声信号送信装置および音声信号受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係る音声符号化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る音声復号化装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係るフレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部のブロック図
【図５】本発明の実施の形態に係る音声符号化処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態に係る音声復号化処理手順を示すフローチャート
【図７】フレーム消失補償処理用ピッチラグを求める方法の一例を示す模式図
【図８】フレーム消失補償処理手順の一例を示す模式図
【図９】従来の音声信号伝送システムを示すブロック図
【符号の説明】
１００ 音声信号送信装置
１９９ 音声信号受信装置
１０２ 入力装置
１０３ Ａ／Ｄ変換装置
１０４ 音声符号化装置
１０５，１１３ 信号処理装置
１０６ ＲＦ変調装置
１０７ 送信装置
１０８，１１０ アンテナ
１１１ 受信装置
１１２ ＲＦ復調装置
１１４ 音声復号化装置
１１５ Ｄ／Ａ変換装置
１１６ 出力装置
１５１ フレーム消失補償処理用ピッチラグ検出・符号化部
１５２ 多重化部
１５３ 音声符号化部
１５４，１５７ １フレーム遅延部
１５５ 多重化情報分離部
１５６ 音声復号化部
１５８ フレーム消失補償部
２０２ 線形予測分析部
２０３ ＬＰＣ量子化器
２０６ ＬＰＣ合成フィルタ
２０８ 適応符号帳
２１０ 固定符号帳
２１２ 利得量子化器
３０１ パラメータ復号部
３０２ 利得復号器
３０６ ＬＰＣ復号器
３０３ スイッチ
３１２ パラメータバッファ
３１３ パラメータ生成部
４０１ １ピッチ波形抽出部
４０２ 相互相関最大化位置探索部
４０３ ピッチ数算出部
４０４ ピッチ周期算出部
４０５ ピッチラグ符号化部
Claims (6)
- 入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化手段と、
符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出手段と、
現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出手段と、
を具備する音声符号化装置であって、
前記ピッチラグ算出手段は、
現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、
音声符号化装置。 - 前記ピッチラグ算出手段は、
現在のデータ単位の前記符号化音源信号から、過去に符号化した前記音声信号のピッチ周期の長さを末尾から切り出して得られた終端１ピッチ周期長の信号と、過去の前記符号化音源信号との前記相互相関の演算を行うことにより、前記シフト量を決定する、
請求項１記載の音声符号化装置。 - 請求項１または請求項２に記載の音声符号化装置を具備し、基地局装置との間で無線通信を行う移動局装置。
- 請求項１または請求項２に記載の音声符号化装置を具備し、移動局装置との間で無線通信を行う基地局装置。
- 入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、
符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、
現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、
を具備する音声符号化方法であって、
前記ピッチラグ算出工程は、
現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、
音声符号化方法。 - 入力された音声信号を所定のデータ単位で符号化して符号化データ及び前記符号化データに基づく符号化音源信号を生成する音声信号符号化工程と、
符号化される音声信号の消失補償処理用ピッチラグを算出するピッチラグ算出工程と、
現在のデータ単位の前記消失補償処理用ピッチラグを表す情報を、一つ過去のデータ単位の前記符号化データとともに送出する送出工程と、
を音声符号化装置に実行させるためのプログラムであって、
前記ピッチラグ算出工程は、
現在のデータ単位における前記符号化音源信号が、過去の前記符号化音源信号の中で相互相関が最大となる位置までのシフト量を前記消失補償処理用ピッチラグとして決定する、
プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002302434A JP4287637B2 (ja) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | 音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002302434A JP4287637B2 (ja) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | 音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004138756A JP2004138756A (ja) | 2004-05-13 |
| JP4287637B2 true JP4287637B2 (ja) | 2009-07-01 |
Family
ID=32450493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002302434A Expired - Lifetime JP4287637B2 (ja) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | 音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4287637B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008132713A1 (en) | 2007-04-29 | 2008-11-06 | Shemen Industries Ltd. | Nourishing oil composition for infants and young children |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7783480B2 (en) | 2004-09-17 | 2010-08-24 | Panasonic Corporation | Audio encoding apparatus, audio decoding apparatus, communication apparatus and audio encoding method |
| JP2007150737A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Sony Corp | 音声信号ノイズ低減装置及び方法 |
| WO2008007698A1 (fr) * | 2006-07-12 | 2008-01-17 | Panasonic Corporation | Procédé de compensation des pertes de blocs, appareil de codage audio et appareil de décodage audio |
| US8255213B2 (en) | 2006-07-12 | 2012-08-28 | Panasonic Corporation | Speech decoding apparatus, speech encoding apparatus, and lost frame concealment method |
| WO2008007699A1 (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-17 | Panasonic Corporation | Audio decoding device and audio encoding device |
| JP4504389B2 (ja) | 2007-02-22 | 2010-07-14 | 富士通株式会社 | 隠蔽信号生成装置、隠蔽信号生成方法および隠蔽信号生成プログラム |
| US8660195B2 (en) * | 2010-08-10 | 2014-02-25 | Qualcomm Incorporated | Using quantized prediction memory during fast recovery coding |
| CA2886140C (en) | 2012-11-15 | 2021-03-23 | Ntt Docomo, Inc. | Audio coding device, audio coding method, audio coding program, audio decoding device, audio decoding method, and audio decoding program |
| KR102251833B1 (ko) * | 2013-12-16 | 2021-05-13 | 삼성전자주식회사 | 오디오 신호의 부호화, 복호화 방법 및 장치 |
| EP3483879A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Analysis/synthesis windowing function for modulated lapped transformation |
| EP3483883A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Audio coding and decoding with selective postfiltering |
| EP3483882A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Controlling bandwidth in encoders and/or decoders |
| EP3483880A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Temporal noise shaping |
| EP3483884A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Signal filtering |
| WO2019091576A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Audio encoders, audio decoders, methods and computer programs adapting an encoding and decoding of least significant bits |
| EP3483878A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Audio decoder supporting a set of different loss concealment tools |
| EP3483886A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Selecting pitch lag |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6757654B1 (en) * | 2000-05-11 | 2004-06-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Forward error correction in speech coding |
| JP3566931B2 (ja) * | 2001-01-26 | 2004-09-15 | 日本電信電話株式会社 | 音声信号の符号列のパケット組立方法、装置及びパケット分解方法、装置並びにこれらの方法を実行するプログラム、プログラムを記録する記録媒体 |
| JP3628268B2 (ja) * | 2001-03-13 | 2005-03-09 | 日本電信電話株式会社 | 音響信号符号化方法、復号化方法及び装置並びにプログラム及び記録媒体 |
-
2002
- 2002-10-17 JP JP2002302434A patent/JP4287637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008132713A1 (en) | 2007-04-29 | 2008-11-06 | Shemen Industries Ltd. | Nourishing oil composition for infants and young children |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004138756A (ja) | 2004-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4287637B2 (ja) | 音声符号化装置、音声符号化方法及びプログラム | |
| US7016831B2 (en) | Voice code conversion apparatus | |
| US8255210B2 (en) | Audio/music decoding device and method utilizing a frame erasure concealment utilizing multiple encoded information of frames adjacent to the lost frame | |
| US7840402B2 (en) | Audio encoding device, audio decoding device, and method thereof | |
| RU2713605C1 (ru) | Устройство кодирования аудио, способ кодирования аудио, программа кодирования аудио, устройство декодирования аудио, способ декодирования аудио и программа декодирования аудио | |
| JP4263412B2 (ja) | 音声符号変換方法 | |
| US20090016426A1 (en) | Encoder, decoder, and their methods | |
| WO2014051964A1 (en) | Apparatus and method for audio frame loss recovery | |
| KR20060135699A (ko) | 신호 복호화 장치 및 신호 복호화 방법 | |
| JP4331928B2 (ja) | 音声符号化装置、音声復号化装置、及びそれらの方法 | |
| JP4365653B2 (ja) | 音声信号送信装置、音声信号伝送システム及び音声信号送信方法 | |
| JP4414705B2 (ja) | 音源信号符号化装置、及び音源信号符号化方法 | |
| JP3888097B2 (ja) | ピッチ周期探索範囲設定装置、ピッチ周期探索装置、復号化適応音源ベクトル生成装置、音声符号化装置、音声復号化装置、音声信号送信装置、音声信号受信装置、移動局装置、及び基地局装置 | |
| JP4236675B2 (ja) | 音声符号変換方法および装置 | |
| JP5328883B2 (ja) | Ｃｅｌｐ型音声復号化装置およびｃｅｌｐ型音声復号化方法 | |
| JP5111430B2 (ja) | 音声符号化装置、音声復号化装置、及びこれらの方法 | |
| JP4597360B2 (ja) | 音声復号装置及び音声復号方法 | |
| JP2003202898A (ja) | 音声信号送信装置、音声信号受信装置及び音声信号伝送システム | |
| KR20010005669A (ko) | 래그 파라미터의 부호화 방법 및 그 장치, 그리고 부호 리스트 작성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081216 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090202 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090303 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090327 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4287637 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130403 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130403 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140403 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |