JPH0229234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、音声の帯域圧縮通信に用いられるボ
コーダ（VOCODER）に関する。

〔従来技術の説明〕

ボコーダは音声の帯域を通常の電話回線の数分
の１から数10分の１に圧縮し、回線の有効利用を
図る目的で研究され、一部商用化もなされてい
る。近年のデイジタル信号処理技術の発達によ
り、ボコーダもデイジタル化され、最近のものは
2400ビツト／秒から4800ビツト／秒での音声の伝
送が実用化されている。主流となつている方式は
偏自己相関係数（PARCOR係数）をスペクトラ
ム分析情報として用いる線形予測ボコーダと呼ば
れるものである。

線形予測ボコーダでは、送信部にてPARCOR
係数と残差パワーとピツチ周期と有声無声判定結
果とを求めて伝送する。送信部にては、送られて
きたPARCOR係数に基づいて合成フイルタを構
成し、有声時には残差パワーに応じた振幅のパル
スをピツチ周期に従つて入力とし、無声時には残
差パワーに応じた振幅の白雑音を入力して合成音
を生成する構造となつている。

第１図はこのような従来のボコーダのブロツク
構成を示したものである。同図において、スペク
トラム分析回路１にてPARCOR係数が求められ、
ピツチ検出回路２においてピツチが検出される。
有声無声判定回路３の出力は受信側において合成
フイルタ９の励振源として白雑音発生器７の出力
を使うかパルス発生器８の出力を使うか選択する
ために用いられる。白雑音発生器７とパルス発生
器８の出力の大きさはスペクトラム分析回路１に
おいて求められる残差パワーにより制御される。
パルス発生器８の出力パルスの周期はピツチ検出
回路の出力により決められる。

以上のような構成によりボコーダは有声と無声
とをはつきり区別して扱うため、有声無声判定回
路３の判定誤りは合成音の品質劣化を生じさせ
る。しかし人間の音声には有声とも無声とも判定
しにくい中間の声も母音と子音の境界には存在
し、この境界で有声と判定された場合にはピツチ
検出回路２が正確にピツチを検出することが難し
く、また無声と判定された場合には、合成音がか
すれ声に聞こえてしまう。この中間の声の場合、
受信側で白雑音とパルスとを同時に加算して入力
することも考えられているが、前述のように、ピ
ツチ検出回路２が正確にピツチを検出することが
困難な声であるだけに、あまり音質向上には役立
つていない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を解決するものであり、
有声とも無声とも判定しづらい音の受信側での合
成音の品質向上を図つたボコーダを提供すること
を目的とする。

〔発明の目的〕

無声から有声に移る場合、声帯はまだ振動周期
が一定になつておらず、弧立パルスや周期の定ま
らないパルスになることが多い。これがピツチ誤
検出の原因にもなる。したがつて品質を上げるた
めには、ピツチ周期ではなく波形そのものを送る
ことが望ましい。波形伝送方式として、適応予測
符号化（Adaptive Predictive Coding）方式等
においては入力信号を線形予測した後の残り、す
なわち残差信号を伝送し、高品質を確保してい
る。このことから残差波形を送れば品質を向上で
きることが予想される。

前述の適用予測符号化の場合には、伝送レート
が16KB〜24KB／秒とボコーダの数倍であるか
ら、そのままではボコーダに適用することができ
ない。そこで残差波形の概略を送ることである程
度の品質を得ることが考えられる。また残差波形
を送ることで伝送レートを増さないようにするた
めに、無声時にピツチ情報のためのビツトとスペ
クトラム情報の一部とを送る部分を使用してこれ
らの情報に代えて残差波形を送る。もともと過渡
部ではスペクトラム情報よりむしろ時間的な波形
の方が重要であるように思われるため、スペクト
ラム情報を例えば半分にすれば残差波形の概略を
十分に送ることができる。

以上の考察に基づいて、本発明においては無声
と判断された場合には、PARCOR係数を有声時
の半分程度の次数しか送らず、そのビツト割当分
とピツチのためのビツト割当分（ピツチは無声時
には不要）とを残差波形伝送のために使用する。
そのためにスペクトラム分析部で求められた
PARCOR係数を入力して残差波形を求める残差
波形合成回路を備え、求められた残差波形を前述
のビツト割当に入るため送信信号切換回路を使用
する。この切換回路は有声時にはPARCOR係数
とピツチを送り出し、無声時には残差波形を送り
出すように機能する。

また受信部では送られてきた有声無声判定結果
をもとにして受信信号切換回路が切り換わり、こ
れにより有声時であれば従来のボコーダと同じく
PARCOR係数とピツチ情報とをそれぞれ合成フ
イルタおよびパルス発生器に送り、一方、無声時
には残差波形を白雑音発生器の出力に加え合わせ
るように働く。

以上の作用を実現するために、本発明の特徴と
するところは、 送信部には、残差波形生成回路と有声無声判定
回路とピツチ検出回路と第１、第２の送信信号切
換回路とスペクトル分析回路とを備え、上記第
１、第２の送信信号切換回路の制御入力として上
記有声無声判定回路の出力が接続され、上記ピツ
チ検出回路の出力と上記スペクトル分析回路の出
力と上記残差波形合成回路の出力とが上記第１、
第２の送信信号切換回路の入力として接続され、
受信部には、第１、第２の受信信号切換回路と雑
音発生器とパルス発生器と合成フイルタと入力切
換回路と加算器とを備え、上記受信信号切換回路
に上記送信部からの送信信号切換回路の出力が接
続され、上記有声無声判定回路の出力が上記第
１、第２の受信信号切換回路の制御入力および上
記入力切換回路の制御入力に接続され、上記第
１、第２の受信信号切換回路の一方の出力が上記
加算器の入力となり、上記第１の受信信号切換回
路の他方の出力が上記合成フイルタの特性入力と
なり、上記第２の受信信号切換回路の他方の出力
が上記パルス発生器の入力となり、上記雑音発生
器の出力が上記加算器の入力へ接続され、上記加
算器の出力が上記入力切換回路の入力へ接続さ
れ、上記パルス発生器の出力が上記入力切換回路
の入力として接続され、上記入力切換回路の出力
が上記合成フイルタの入力として接続されること
である。

〔実施例による説明〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は本発明実施例装置を示すブロツク構成
図であり、同図において、スペクトラム分析回路
１、ピツチ検出回路２、有声無声判定回路３、白
雑音発生器７、パルス発生器８および合成フイル
タ９は第１図のものと同一である。残差波形合成
回路４はスペクトラム分析回路１からの情報によ
り逆フイルタを構成し、入力信号から残差波形を
生成する。この残差波形は有声時には伝送されな
いが、無声時には、有声無声判定回路３により切
換制御される送信信号切換回路５により
PARCOR係数の一部（例えば３次〜10次の部分）
およびピツチ情報のかわりに伝送される。

受信側では受信信号切換回路６が有声無声判定
結果により駆動され、残差波形は加算器１０へ、
PARCOR係数は合成フイルタ９へ、ピツチ情報
はパルス発生器８へそれぞれ分配される。

第３図は本発明の実施例装置にて用いられる伝
送フオーマツトであり、Ａが有声時の、Ｂが無声
時の１フレームフオーマツトを表わす。３１はフ
レーム同期のためのビツト、３２はPARCOR係
数の１次から10次まで、３３は同じくPARCOR
係数の１次から３次まで、３４は残差波形、３５
はピツチ、３６は残差パワー、３７は有声無声判
定ビツトである。

次に、この実施例装置の動作を説明する。

有声無声判定回路３により入力音声が無声と判
断された場合には、スペクトラム分析回路１によ
り求められるPARCOR係数は有声時の半分程度
の次数（例えば１次〜３次）しか送らず、その残
りの次数のビツト割当分とピツチ検出回路２によ
り検出されるピツチ情報のためのビツト割当分
（ピツチは無声時には不要）とを残差波形合成回
路４で生成された残差波形の伝送のために使用す
る。すなわち、残差波形合成回路により求められ
た残差波形を前述のビツト割当に入れるため送信
信号切換回路５を使用し、この切換回路５の切換
えを有声無声判定回路３の出力に応じて行い、有
声時にはPARCOR係数とピツチ情報を切換回路
５を介して受信部に送り出し、無声時には前述の
ビツト割当で残差波形を送り出すようにする。

また受信部では送られてきた有声無声判定結果
をもとにして受信信号切換回路６が切り換えら
れ、有声時であれば従来のボコーダと同じく
PARCOR係数とピツチ情報とをそれぞれ合成フ
イルタ９およびパルス発生器８に送り、一方、無
声時には残差波形を加算器１０によつて白雑音発
生器７の出力に加え合わせるように働く。

なお、上記の実施例装置では、説明の都合上、
分析パラメータとしてPARCOR係数を例として
用いたが、本発明は他の分析パラメータ、例えば
LSP（線スペクトル対）などを用いた場合でも同
様に適用可能である。

また第３図のフオーマツト例では有声時と無声
時でフレーム長が変わらない固定長フレームを表
わしたが、これは無声時にフレーム長を長くして
残差波形を精度よく送る、つまり可変長フレーム
を使用しても同様の効果が得られることはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては従来
のボコーダが無声時において白雑音しか励振源と
していないために生ずる品質劣化を、過渡期にお
いてはスペクトル情報は細かく送る必要がないと
いうことを利用して励振源に白雑音に加え残差波
形を使用することにより改善でき、これにより飛
躍的に明瞭度を向上させることができる。これは
音頭の区別は母音以外は過渡部に依存する度合が
大きいことから理解できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボコーダを示すブロツク構成
図。第２図は本発明実施例装置を示すブロツク構
成図。第３図は第２図の実施例装置に用いられる
伝送フレームのフオーマツトを示す図。 １…スペクトラム分析回路、２…ピツチ検出回
路、３…有声無声判定回路、４…残差波形合成回
路、５…送信信号切換回路、６…受信信号切換回
路、７…白雑音発生器、８…パルス発生器、９…
合成フイルタ、１０…加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送信部には、入力音声のスペクトラムを分析
   する分析回路と、入力音声のピツチ周期を検出す
   る検出回路と、上記分析回路および検出回路から
   の情報により、入力音声が有声か無声かを判定す
   る判定回路とを備え、 受信部には、上記分析回路からの情報に基づい
   てその出力レベルが変わる雑音発生器と、上記分
   析回路からの情報に基づいてその出力レベルが変
   わり、上記検出回路からのピツチ情報に基づいて
   出力パルスの周期が決まるパルス発生器と、上記
   判定回路からの判定信号により切換え制御されて
   有声時には上記パルス発生器出力を無声時には上
   記雑音発生器出力を選択し出力する切換え回路
   と、上記分析回路からの情報に基づいて決定され
   た特性で上記切換え回路出力を励振源として合成
   音を生成する合成フイルタとを備えたボコーダに
   おいて、 上記送信部には、上記分析回路からの情報に基
   づいて上記入力音声から残差波形信号を生成する
   合成回路を備え、 上記受信部には、上記合成回路から送られてき
   た残差波形信号を上記雑音発生器出力に加える加
   算回路を備え、 上記送信部には上記判定回路が入力音声を無声
   音と判定したときに上記検出回路からのピツチ情
   報に代えて上記残差波形信号情報を上記受信部に
   送信する手段を備え、 上記受信部には上記判定回路が入力音声を無音
   と判定したときにこの残差波形信号を上記加算回
   路の入力に与える手段を含む ことを特徴とするボコーダ。