JPH01145698A - 音声信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディジタルフィルタを用いた音声信号処理方法
に関するものである。

［従来の技術］ 従来のＰ　ＣＭ　（Ｐｕ１ｓｅ　Ｃｏｄｅｄ　Ｍｏｄｕ
ｌａｔｉｏｎ）音声合成方法においては、まず標本化周
波数（ｆｓ）を決定し、標本化定理に基いて標本化周波
数の１／２以下の遮断周波数特性を有するアナログロー
パスフィルタを用いてアナログ音声信号の高周波成分を
カットし、このフィルタリング後のアナログ音声信号を
標本化周波数ｆｓで標本化し、その結果を任意のビット
レートで量子化してディジタル音声データに変換してい
る。

そしてこのディジタル音声データを記憶回路に記憶させ
、必要に応じてこのデータを読み出し、Ｄ／Ａ変換回路
に供給してアナログ音声信号に変換するものである。

このアナログ音声信号をそのまま増幅して発音素子によ
って再生しても、音声出力を得ることは可能であるが、
このアナログ音声信号には、上記標本化によって発生し
た標本化雑音成分が多分に含まれているため、良好な再
生音を得ることはできない。

そこで良好な再生音を得るために標本化雑音成分を取り
除くには、アナログ音声信号を、標本化周波数ｆｓの１
／２以下の遮断周波数特性を有するアナログローパスフ
ィルタに入力して高周波成分、つまり上記標本化雑音成
分を取り除くようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来−の方法では、アナログ音声信号を標本化する
際に、標本化周波数の１７２以下に遮断周波数特性を有
するアナログローパスフィルタによって高周波成分を取
り除く必要がある。

この高周波成分を取り除く際に、後で行われる標本化に
よって出現する標本化雑音と音声信号の良好な特性を考
えると、アナログローパスフィルタの遮断周波数特性は
第６図−点鎖線で示すように極めて急峻な特性が要求さ
れる。

ところが遮断周波数特性が極めて急峻なアナログローパ
スフィルタは回路構成が極めて複雑であり、また標本化
周波数を変更する場合には、その都度回路定数の設定等
をやり直さなければならず、非常に不都合なものであっ
た。

ところで、一般にＰＣＭ音声合成方法では、ディジタル
音声データの量を少なくするために、標本化波数を可聴
周波数帯域の上限の２倍以上の周波数に設定することは
少なく、音声信号成分の含まれる周波数帯域内で、例え
ば６〜８ＫＨｚ程度に標本化周波数が設定されることが
多い。

こうした場合、標本化周波数の１７２以下の周波数で完
全にゲインが減衰するような遮断周波数特性を有するア
ナログローパスフィルタを使用しないと、標本化雑音が
音声信号帯域に折り返してしまい、音声信号内に高周波
成分ノイズとなって混入するものである。

そのため第６図のような周波数分布になっていれば問題
はないが、第７図のような周波数分布になっていると、
音声信号と標本化雑音とが混じり合った再生音が出力さ
れることになり、良好な再生音が得られないのである。

本発明は、アナログローパスフィルタを不要とし、しか
も少ないデータ量で良好な再生音が可能な音声処理方法
を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、アナログローパスフィルタを介することなく
量子化されたディジタル音声データを有限インパルス応
答型のディジタルフィルタに供給し、ディジタルフィル
タリング乗数と上記ディジタル音声データとの演算処理
を行うことによって得られたデータを記憶回路に記憶さ
せるようにしたものである。

［実施例］ 第１図において、１は量子化回路で、その入力端子ａに
はアナログ音声信号が供給され、これを音声信号の上限
の２倍より高い周波数、例えば約４０ＫＨｚの標本化周
波数によって標本化し、量子化してディジタル音声デー
タに変換するものである。この量子化に際し、アナログ
ローパスフィルタは用いず、アナログ音声信号を直接量
子化回路１に供給している。２はデシメーション回路で
、量子化されたディジタル音声データを間引くもので、
例えばディジタル音声データを５つおきに選択し、それ
以外を間引くことにより標本化周波数ｆｓ　　（８ＫＨ
ｚ）によって標本化されたと同数のディジタル音声デー
タに減らすものである。３は有限インパルス応答型のデ
ィジタルフィルタで、例えば標本化周波数ｆｓの１／２
以下の周波数（例えば、４ＫＨｚ）で遮断周波数特性を
有するディジタルフィルタ乗数を任意の演算次数分だけ
設定したものである。４はＲＯＭ等の記憶回路である。

第２図はディジタルフィルタ３の具体例を示したもので
、任意の次数の遅延素子Ｄ、乗算回路Ｍおよび各乗算結
果を加算する加算回路Ａからなる。

つぎに動作について説明する。量子化回路１には、アナ
ログ音声信号がアナログローパスフィルタを介すること
なく直接供給され、これが約４０ＫＨｚの標本化周波数
によって標本化され、量子化されてディジタル音声デー
タに変換される。このディジタル音声データはデシメー
ション回路２とディジタルフィルタ３のやりとりで、ダ
ウンサンプリング演算が行なわれ、これによって８ＫＨ
２の標本化周波数によって標本化されたと同等のデータ
にダウンサンプリングされる。ディジタルフィルタ３に
は、４ＫＨｚ以下に遮断周波数特性を有するディジタル
フィルタ乗数が任意の演算次数分だけ設定されているた
め、このディジタルフィルタ乗数とデシメーション回路
２からのディジタル音声データが第２図の乗算回路Ｍに
よって演算次数分だけ乗算され、各乗算結果が加算回路
Ａで加算されて出力される。

この出力は第１図の記憶回路４に記憶される。

したがって記憶回路４に記憶されるデータの数は量子化
回路１からのディジタル音声データの１１５となってい
る。

このディジタル音声データの周波数分布を第３図に示す
。この周波数分布によれば、音声信号周波数成分と標本
化雑音成分とが混じり合っておらず、音声合成を行う上
で理想的な周波数分布となっている。

しかしながら実際に音声合成を行う場合に、上記周波数
分布の音声信号周波数成分のみを取り出すためには、従
来のアナログローパスフィルタよりもさらに急峻な遮断
周波数特性を有するアナログローパスフィルタが必要に
なるが、このようなフィルタを構成するのは極めて困難
である。

そこでアナログローパスフィルタに急峻な遮断周波数特
性を要求されない、再生のための回路構成を第４図に示
す。同図において、５はインターポレーション回路で、
有限インパルス応答型のディジタルフィルタ６と周波数
２ｆｓ（本例では１６ＫＨｚ）でスイッチングされるス
イッチング回路７からなる。８はＤ／Ａ変換回路、９は
後述する緩慢な遮断周波数特性を有するアナログローパ
スフィルタである。

つぎに動作について説明する。インターポレーション回
路５は、記憶回路４からのデータとデータの間に新たな
データを内挿補間するもので、ディジタルフィルタ６に
任意に設定された演算次数によって、前後の数データか
ら演算によって求められるものである。これによって標
本化周波数ｆＳの２倍の標本化周波数２ｆｓでオーバー
サンプリングされ、このディジタル音声データがＤ／Ａ
変換回路８によってアナログ信号に変換され、アナログ
ローパスフィルタ９を介して出力される。

ところでインターポレーション回路５から出力されるデ
ィジタル音声データの周波数分布は第５図のようになり
、周波数ｆｓ、３ｆｓ・・・を中心とする標本化雑音周
波数成分は除去されている。したがってアナログローパ
スフィルタ８の遮断周波数特性は一点鎖線で示すように
緩慢なものでよく、簡単な回路で構成することが可能に
なる。

なお上記の実施例では、インターポレーション回路５に
よって２倍のオーバーサンプリングを行って、標本化周
波数２ｆｓで必要となるディジタル音声データ数の１／
２のデータ数で、標本化周波数２ｆｓと同等の再生音を
出力することを可能にしているが、さらにオーバーサン
プリングを４倍、８倍と上げることによって、記憶回路
４に記憶させるデータ量を１／４．１／８と少なくする
ことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、任意の標本化周波数で標本化され、量
子化されたディジタル音声データをディジタルフィルタ
によって演算処理を行った後、記憶手段に記憶させるよ
うにしたので、アナログ音声信号をディジタル化する際
にアナログローパスフィルタが必要なくなる。そのため
標本化周波数を変更する際に、従来必要とされていたア
ナログローパスフィルタの遮断周波数特性の設定変更が
不要となり、ディジタルフィルタの演算乗数を選択する
だけで、極めて容易に遮断周波数特性を設定することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

′第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２
図は第１図要部の具体例を示した回路図、第３図は艶１
図の記憶回路に記憶されたディジタル音声データの周波
数分布を示した特性図、第４図は記憶回路のディジタル
音声データを再生するための回路構成の一例を示したブ
ロック図、第５図は第４図のインターポレーション回路
から出力されるディジタル音声データの周波数分布を示
した特性図、第６図は従来必要とされていたアナログロ
ーパスフィルタの遮断周波数特性を示した特性図、第７
図は標本化雑音周波数成分が音声周波数成分と混入する
場合の周波数分布を示した特性図である。 １・・・量子化回路 ３・・・ディジタルフィルタ ４・・・記憶回路 以　　上 特許出願人　　　日本プレシジョン・サーキッッ株式会
社 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アナログ音声信号を所定の標本化周波数にて標本化し、
   量子化を行って得られたディジタル音声データを、有限
   インパルス応答型のディジタルフィルタに供給し、この
   ディジタルフィルタによって上記ディジタル音声データ
   と予め設定されたディジタルフィルタリング乗数との演
   算を行い、この演算結果を記憶回路に記憶させることを
   特徴とする音声信号処理方法。