JPH0244400A - 音声符号化装置及び音声符号化方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は音声信号等を高能率に圧縮する音声符号化方
式に係り、特に伝送情報量を１０　ｋｂ／ｓ以下とする
ような音声符号化方式に関する。

（従来の技術） 音声信号を１０　ｋｂ／ｓ程度以下の伝送情報量で符号
化する効果的な方法として、一定間隔に並んだパルス系
列で合成フィルタの駆動信号を表現する方式が提案され
ている。この詳細については、ＰＥＴＥＲＫＲＯＯＭ等
によるＩＥＥＥ　１９８６年１０月Ｖｏ１．ＡＳＳＰ−
３４，１０５４頁〜１０６３頁に掲載の’　Ｒｅｇｕｌ
ａｒ−Ｐｕｌｓｃ　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　Ａ　Ｎｏｖ
ｅｌ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　Ｅｒｒｅｃｔ−Ｉｖｅ
　ａｎｄ　Ｅｒｒｉａｌａｎｔ　Ｍｕｌｔｆｐｕｌｓｅ
　Ｃｏｄｌｎｇ　ｏｆ’　５ｐｅｅ−ｃ１１゛と題した
論文に説明されている。

この内容を簡単に説明する。第６図と第７図は、前記論
文に記載された符号器と複合器の処理をそれぞれ示すブ
ロック図である。また、第８図は、前記論文に記載され
た駆動信号の例を示している。

第６図において、符号器入力端子５００より、Ａ／Ｄ変
換された音声信号系列ｓ　（ｎ）が入力される。予測フ
ィルタ５１０は、５（ｎ）の過去の系列と予測パラメー
タａ　Ｉ　　（１≦ｉ≦Ｐ）を用い下式により予測残差
信号「（ｎ）を計算し、出力する。

上式（１）でＰは予ｎ１フィルタの次数であり、論文で
はＰ−１２としている。予測フィルタの伝達関数Ａ　（
ｚ）は次のように表される。

駆動信号発生回路５３０は、予め定め、られた間隔で並
んだパルス系列Ｖ　（ｎ）を発生させる。第８図に駆動
パルス系列のパターンの一例を示す。第８図において横
軸は離散的な時刻を示す。また、Ｒはパルス系列の位相
を示し、フレームにおける最初のパルスの位置を表す。

ここでは、１フレームの長さを４０サンプル（サンプリ
ング周波数８ＫＩ（ｚで５１１５）、パルスの間隔を４
サンプルとした場合について示しである。減算器５２０
は、予測残差信号「（ロ）と駆動信号Ｖ　（ｎ）との差
ｅ　（ｎ）を計算し、重み付フィルタ５４０へ主力する
。

５４０は、ｅ　（ｎ）を周波数領域で整形するものであ
る。聴覚のマスキング効果を利用するためのものである
。重み付フィルタの伝達関数Ｗ（ｚ）は次式で与えられ
ている。

Ｗ（ｚ）−１習Ｕ丁 重み付フィルタやマスキング効果に関しては、例えば古
井貞煕著「ディジタル音声処理Ｊ　１９ｇ５年東海大学
出版会発行（文献１）に記述されているので、ここでは
説明を省略する。重み付フィルタ５４０によって重み付
された誤差ｅ″（ｎ）は、最小化回路５５０に出力され
る。誤差最小化回路５５０は、ｅ’（ｎ）の２乗誤差が
最小となるように駆動パルスの振幅と位相を決定し、駆
動信号発生回路５３０に対し、パルス振幅と位相の情報
を与える。この回路５３０は、与えられた振幅と位相の
情報をもとに駆動信号を発生させる。誤差最小化回路５
５０における駆動パルスの振幅と位相の決定手順を論文
の記述に従って簡単に説明する。

まず、フレーム長さをＬサンプル、１フレーム中の駆動
パルス数をＱ個とし、駆動パルスの位置を表すＱＸＬの
行列をＭ　とおく。Ｍ、の要素ｍＩｊは次のように表さ
れる。また、ｋは前述したように駆動パルス列の位相で
ある。

但し、Ｎ−Ｌ／Ｑ 次に、位相にの駆動パルス列の非零の振幅を（ｋ） 要素とする行ベクトルをｂ　　とおくと、位相ｋ（ｋ） り駆動信号を表す行ベクトルＵ　　は次式のように表さ
れる。

（ｋ）（ｋ）（５） ｕ　　−ｂ　　Ｍｋ 重み付フィルタ５４０応答を要素とする次のＬＸＬ行列
をＨとおく。

す、ベクトルは予測残差信号ベクトルである。

（ｋ） 最適な駆動パルスの振幅を表すベクトルｂ　　は、次の
２乗誤差 Ｅ（ｋ）　ｓｗ　ｅ（ｋ）　ｅ（ｋ）ｔ　　　　　　　
　　　（１０）をｂ　（ｋ）で偏微分し、零と、おくこ
とにより、次式のように得られる。

ｂ（ｋ）　、　　（０）　Ｈｔ（ａ　　Ｈｔ］−１ｅｋ
ｋｋ　　　　　　　　（１１） ここでｔは転置を示す。

このとき、重み付誤差ｅ　（ｎ）を要素とする誤差（ｋ
） ベクトルｅ　　は次式で記述される。

ｅ（１）−（０）−ｂ（ｋ）Ｈ，、に−１，、−Ｎ　　
（７）ここで ｅ（Ｏ）−ｅｏ＋ｒＨ（８） Ｈｋ−ＭｋＨ（９） ベクトルｅ０は前フレームにおける重み付フィルタの内
部状態による重み付フィルタの出力であ駆動パルスの位
相には、式（１２）を各ｋについて計（ｋ） 算し、Ｅ　　が最小となるように選ぶ。

以上で駆動パルスの振幅及び位相の決定法の説明を終了
する。次に、複合器側の説明を行う。第７図において、
６００は第６図の駆動信号発生回路５３０と同じもので
あり、符号器から伝送された駆動パルスの振幅と位相の
情報をもとに駆動信号を発生させる駆動信号発生回路で
ある。合成フィルタ６１０は、駆動信号を入力とし、合
成信号ｓ　（ｎ）を出力端子６２０へ出力する。合成フ
ィルタロ１０は、前記予測フィルタ５１０と逆フイルり
の関係にあり、その伝達関数は１／Ａ（，１，）である
。

以上が従来方式（論文）の内容である。

この方式において、伝送すべき情報は合成フィルタのパ
ラメータａ　　　（１≦ｉ≦Ｐ）と駆動／＜ルスの振幅
及び位相であり、駆動ノくルスの間隔Ｎ−Ｌ／Ｑを変え
ることによって伝送レートを自由に設定できる。

しかしながら、この従来方式は、１０　ｋｂ／ｓ以下の
伝送レートで合成音に雑音が目立ち品質が悪くなる。特
に、ピッチ周期の短い女性の音声で品質の劣化が目立つ
。これは、駆動ノくルイ列を常に一定の間隔のパルス列
で表現していることに起因しているためである。音声信
号は、宵声音のとき、ピッチによる周期的な信号となる
ため、その子ｎ１残差信号もピッチ周期ごとにノくワー
が大きくｔぶる周期的な信号となる。このように周期ご
とにノくワーが大きくなる予測残差信号では、１＜ワー
の大きい部分が重要な情報を含んでいる。また、音韻等
の変化に伴って音声信号の相関が変わる部分や、発生の
開始部分等音声信号のパワーが大きくなる部分では、残
差信号のパワーもフレーム内で大きくなる。この場合も
、残差信号のパワーの大きい部分は、音声信号の性質が
変化した部分であるので重要である。従来の方式は、残
差信号のパワーがフレーム内で変化しているにも関らず
、フレーム内で常に一定の間隔をもつ駆動パルス列で合
成フィルタを駆動し合成音を得ている。

このため、合成音の品質が著しく劣化して１．まう。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来方式は、フレーム内で常に一定の
間隔をもつ駆動パルス列で合成フィルタを駆動している
ため、例えば１０　ｋｂ／ｓ以下の伝送レートで合成音
の品質が劣化するという問題点がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、その目的は、１０　ｋｂ／ｓ以下の伝送レートで高品
質の合成音を得ることのできる音声符号化方式を提供す
ることである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の音声符号化方式は１フレームを等長又は不等長
のサブフレームに分割し゛、駆動パルスの間隔をサブフ
レーム毎に計算し、駆動パルスの振幅及び位相をサブフ
レーム毎に計算し、駆動信号を発生するというものであ
る。

（作用） １フレームを駆動パルスの間隔及び振幅を計算する処理
をサブフレーム単位で実行し等長又は不等長のサブフレ
ームに分割する。駆動パルスの間隔をサブフレム−毎に
計算する。駆動パルスの振幅及び位相をサブフレーム毎
に計算する。駆動信号は駆動パルスの間隔と駆動パルス
の振幅及び位相の情報をもとにサブフレーム内では当間
隔で、サブフレーム毎にその間隔が異なるパルス列でも
って発生する。

（実施例） 以下本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る符号器を示すブロック
図である。第１図において、１００は入力端子を示し、
１１０は、入力端子１００から入力さりた音声信号ｓ　
（ｎ）を１フレ一ム分蓄積するバッファメモリ回路であ
る。第１図において、各構成要素は１フレーム毎に以下
の処理を行う。

予測パラメータ計算回路１９０は、バッファメモリ回路
１１０からの音声信号ｓ　（ｎ）を入力し、予め定めら
れたｐ個の予測パラメータ（αパラメータ又はにパラメ
ータ）を自己相関法又は共分散法により計算する。求め
られた予測パラメータは予測パラメータ符号化回路２０
０に入力される。

予測パラメータ符号化回路２００は、予測パラメータを
予め定められた量子化ビット数に基づいて符号化し、こ
の符号を複合回路２０５とマルチプレクサ２３０に出力
する。複合回路２０５は入力した予測パラメータの符号
を複合化し、複合値を予測フィルタ１８０と駆動パルス
計算回路１２０に入力する。予測フィルタ１８０は、音
声信号ｓ　（ｎ）と復合化された予測パラメータとして
例えばαパラメータＴｔを入力し、次式に従って予−Ｐ
１残差信号ｒ　（ｎ）を計算し、ｒ　（ｎ）を駆動パル
ス計算回路１２０に出力する。

駆動パルス計算回路１２０は、入力端子ｓ　（ｎ）と予
測残差信号「（ｎ）とαパラメータの量子化比値ａ１　
（１≦ｉ≦Ｐ）“入力し、予め定められたＭ個のサブフ
レームの各々についてパルスの間隔及び振幅をコト算し
、パルスの間隔を出力端子】δＯから符号化回路２１０
へ出力し、パルスの振幅を出力端子１７０から符号化回
路２２０へ出力する。

符号化回路２１０は、各サブフレームのパルス間隔を予
め定められたビット数で符号化してマルチプレクサ２３
０へ出力する。パルス間隔の符号化法としては種々の方
法が考えられるが、−例として、パルス間隔のとりうる
値として複数個を予め定め、それに番号付けをしておき
、その番号をパルス間隔の符号とする方法が考えられる
。符号化回路２２０は、各サブフレームの駆動パルスの
振幅を予め定められたビット数で符号化してマルチプレ
クサ２３０へ出力する。駆動パルスの振幅の符号化法と
しても種々の方法が考えられるが従来よく知られている
方法を用いることができる。例えば、正規化されたパル
ス振幅の確立分布を予め調べ、その確立分布に対する最
適量子化器（一般にＭＡＸと量子化と呼ばれている）を
用いる方法が考えられる。これについては、前記文献１
等に詳述されているのでここでは、説明を省略する。

また他の方法として、パルス振幅を正規化した後、ベク
トル量子化法により符号化する方法も考えられる。ベク
トル量子化で用いられるコードブックはＬＢＧアルビリ
ズム等により作成することができる。ＬＢＧアルゴリズ
ムについては、ＹＯ３ＥＰＩＩ　ＬＩＮＤＬＥによるＩ
ＥＩＪ　１９８０年１月；ＶＯＩ。

Ｃ０Ｍ−２８，８４頁〜９５頁に掲載の“＾ｎ　ａｌｇ
ｏｌｌｔｈｍ　ｆｏｒＶｅｃｔｏｒ　Ｑｕａｎｔｊｚｅ
ｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　　と題した論文に詳述されているの
でここでは説明を省く。

また、駆動パルス系列の符号化及び予測パラメータの符
号化に関してはここで説明した方法に限らず、周知の方
法を用いることができる。第１図において、マルチプレ
クサ２３０は、予測パラメータ符号化回路２００の出力
符合し符号化回路２１０及び２２０の出力符号を組み合
わせて、符号器出力端子２４０から通信路へ出力する。

次に、駆動パルス計算回路１２０の構成について説明す
る。第２図は、駆動パルス１２０の一構成例を示すブロ
ック図である。図において端子１４０から１フレ一ム分
の予測残差信号が入力され、バッファメモリ回路１４１
に入力される。バッファメモリ回路１４１は、入力した
予測残差信号を予め定められた等長又は不等長のＭ個の
サブフレームに分割し、サブフレーム毎に蓄積する。

パルス間隔計算回路１４２は、バッファメモリ回路１４
１に蓄積された予測残差信号を人力し、各サブフレーム
におけるパルス間隔を予め定められたアルゴリズムに従
って計算し、駆動信号発生回路１４３と出力端子１６０
に出力する。パルス間隔を計算するアルゴリズムとして
は種々考えられる。例えば、パルス間隔として予め２種
類の値Ｎ　とＮ２を設定しておき、サブフレームの予ａ
ｌ残差信号の２乗和がある閾値より大きい場合はサブフ
レームのパルス間隔をＮＩとし、小さい場合はＮ２とす
る方法が考えられる。また、その他の方法として、各サ
ブフレームの予測残差信号の２乗和を計算し、２乗和か
大きい顕に予め定められた個数のサブフレームのパルス
間隔をＮ１とし、残りのサブフレームのパルス間隔をＮ
２とする方法も考えられる。

駆動信号発生回路１４３は、パルス間隔計算回路１４２
から出力されるパルス間隔と誤差最小回路１４８から出
力されるパルス振幅の情報をもとに、等間隔のパルス列
からなる駆動信号Ｖ　（ｎ）をサブフレーム毎に発生し
、合成フィルター４４へ出力する。合成フィルター４４
は駆動信号Ｖ　（ｎ）と、端子１５０から量子化された
予測パラメータａｔ（１≦ｉ≦Ｐ）を入力し、次式に従
って合成信号ｓ　（ｎ）を計算し、ｓ　（ｎ）を減算器
１４５へ出力する。

減ＷＷ１４５は端子１３０から人力された人力音声信号
と合成信号との差ｅ　（ｎ）を計算し、重み付フィルタ
１４６へ出力する。重み付フィルタはｅ　（ｎ）を周波
散散軸上で重み付を行ない２乗誤差計算回路に出力する
。

重み付フィルタの伝達関数は、合成フィルタの予測パラ
メータ１１を用いて次のように表される。

ただしγは重み付フィルタの特性を与えるパラメータで
ある。

この１み付フィルタは、従来例における重み付フィルタ
と同様に聴覚のマスキング効果を利用するものであり、
文献１に詳述されている。２乗誤差計算回路１４７は重
み付けされた誤差ｅ’（ｎ）のサブフレームに渡る２乗
和を計算し、誤差最小化回路１４８へ出力する。誤差最
小回路１４８は、２乗誤差計算回路１４７で計算された
重み付け２乗誤差を蓄積すると共に、駆動バラスの振幅
を調整し、振幅情報を駆動信号発生回路へ出力する。駆
動信号発生回路１４３は、駆動パルスの間隔と振幅の情
報をもとに駆動信号Ｖ　（ｎ）を再び発生させ、合成フ
ィルタに出力する。合成フィルタはこの駆動信号Ｖ　（
ｎ）と予測パラメータＫｉを用いて合成信号？（ｎ）を
計算し、減算器１４５へ出力する。

減算器で計算された入力音声信号ｓ　（ｎ）と合成信号
７（ｎ）との誤差ｅ　（ｎ）は重み付フィルタにより、
周波数軸上で重み付された後、２乗誤差計算回路へ出力
される。２乗誤差計算回路１４７は重み付された誤差の
２乗和を計算し、誤差最小化回路１４８へ出力する。誤
差最小化回路１４８は、重み付された２乗誤差を再び蓄
積すると共に、駆動パルスの振幅を再び調整し、駆動信
号発生回路１４３へ出力する。以上のような駆動信号の
発生から誤差最小化による駆動パルス振幅の調整までの
一連の処理は、駆動パルス振幅のとり得る全ての組み合
せに対してサブフレーム毎に行われ、重み付された２乗
誤差を最小とする駆動パルス振幅が出力端子１７０へ出
力される。なお、以下の一連の処理において、合成フィ
ルタ及び重み付フィルタの内部状態は駆動パルスの振幅
の調整が終わる毎に初期化する必要がある。

駆動パルスを計算する以上の処理はＡ−ｂ−３（Ａｎａ
ｌｙｓｌｓ　ｂｙ　５ｙｓｔｈｅｓｌｓ）の手法により
駆動パルスを計算する方法であるが、その他の方法とし
て、解析的に駆動パルスを計算する方法が考えられる。

この方法を次に説明する。

まず、フレーム長をＮサンプル、サブフレーム数をＭ１
サブフレーム長をＬサンプル、ｍ番目のサブフレームに
おける駆動パルスの間隔をＮｓ　　（１≦ｍ≦Ｍ）、駆
動パルス数をＱｒａｓ駆動（ｍ） パルスの振幅をｇ　　　（１≦ｉ≦Ｑｓ）駆動パルスの
位相をに厘とおく。このとき Ｑｍ−ＬＬ／Ｎ麿Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　（
１Ｂ）の関係がある。ここでＬ・」は切り捨てによる整
数化の演算を示す。

第３図に、Ｍ−５、Ｌ−８、Ｎ　　−Ｎ３−１、Ｎ　　
−Ｎ４−Ｎ５−２、Ｑｌ−Ｑ３−８、Ｑ２−Ｑ４−０５
−４、Ｋ１−に２−に３−に４−１の場合の駆動信号の
例をしめす。ｍ番目のサブフレ（ａ＋） 一ムにおける駆動信号をＶ　　　（ｎ）とおくと、Ｖ（
ｍ　）　ｃ　ｎ　＞は、次式のように表される。

１２　＝　　（１−１）Ｎｓ　　＋Ｋｉ　　、　　１　
≦Ｋｍ　　≦Ｎｍ　　　（１８）ここで、δ（・）はク
ロネッ力デルタ関数である。

次に合成フィルタのインパルス応答をｈ　（ｎ）とおく
と、合成フィルタの出力は駆動１ｇ号とインパルス応答
のたたみ込み和と、前フレームにおける合成フィルタの
内部状態によるフィルタ出力との和として表される。従
って、ｍ番目のサブフレームにおける合成信号ｙ　　　
（ｎ）は、次式で記述することができる。

ただし、＊はたたみ込み和を表す。また、ｙｏ（ｊ）は
前フレームの最後における合成フィルタの内部状態によ
りフィルタ出力であり、前フレ−ムの合成フィルタの出
力をｙＯＬＤ（ｊ）おくと、Ｈｖ（ｚ）−興「・Ｔ筋← なおｙ　の初期状態はｙ。（ｏ）　　０ＬＤ（Ｎ）、ｙ
ｏ（−１）　　”　ｙＯＬＤ（Ｎ−１）ゝ　ｙｏ（−１
）　　″ｙＯＬＤ（Ｎ−１）とする。

また、合成フィルター　／　Ａ　（ｚ）と重み付フィル
タＷ（ｚ）の縦続接続フィルタの伝達関数をＨｖ（ｚ）
、（ｉ） そのインパルス応答をｈｖ（ｚ）とおくと、Ｖ　　　（
ｎ）を駆動信号とした場合の縦続接続フィルタの出力Ａ
（Ｉｍ）（ｎ）は次式のように書ける。

ｙ　”）（ｎ）との重み付票差ｅ　”）（ｎ）は次のよ
うに書ける。

ｅ　　　　（ｎ）　　−９ｖ　　（ｎ　　＋（ｍ−１）
　　Ｌｌ　　−’；ｔ”）　　　（２５）（ｎ） ただし、５ｖ（ｎ）は入力音声信号ｓ　（ｎ）を重み付
フィルタに入力した場合の重み付フィルタの出力である
。

重み付票差のサブフレーム分を２乗和Ｊは式（１７）　
、　（１８）　、　（２１）、　（２５）を用いて次式
のように書くことができる。

また、 ただし　Ｒ＝　（１−１）　Ｎｍ　＋　Ｋｍ　　　　　
　（２７）Ｘ、＝Ｓｖ（Ｄ−ｙｏ（ｊ）　　’　３−’
２・・・Ｎ　　（２８）（ｍ） 次に式（２Ｂ）をｇ　　　で偏微分してＯとおくことに
より次式を導出することができる。

この方程式は、係数行列が対称行列となるＱ＋ｅ次の連
立−次方程式となり、ｃｈｏｌｅｓｋｙ分解によりＱＴ
Ｉｌのオーダーで解くことができる。式（２９）におに
おけるｘ　（ｎ）とｈｖ（ｎ）の自己相関係数を表し、
次のように表される０ψｈｈ（１，Ｄ　　　ｈｈ（１，
Ｄは、ψ 音声信号処理の分野では、共分散係数と呼ばれることが
多いので、ここでもそのように呼ぶ。

Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３０）ψｈｈ（１，ｊ）−Σｈｖ（ｎ−１）ｈｖ（ｎ
−ｊ）：　　１≦ｉ、　Ｊ≦Ｌ位相がＫｌの駆動パルス
の振幅ｇｔ（ｍ）（１≦ｉ≦ＱＩ１１）は式（２９）を
解くことにより得られる。位相Ｋｍは、Ｋ１１のそれぞ
れの値に対しパルスの振幅を求め、その時の重み付２乗
誤差をそれぞれ計算し、それが最小となるように選ぶこ
とができる。

以上のような駆動パルス計算アルゴリズムを用いた駆動
パルス計算回路の一構成例を第４図に示す。図において
、第２図と同一の番号を付した構成要素は同一の働きを
するので、ここでは説明を省略する。

インパルス応答計算回路３２０は、入力端子゛１５０か
ら人力された予測パラメータの量子化値ａ１と予め定め
られた重み付フィルタのパラメータγを用いて、合成フ
ィルタと重み付フィルタの縦続接続フィルタのインパル
ス応答ｈｖ（ｎ）を式（２４）に従って予め定められた
サンプル数分計算する。得られたｈｖ（ｎ）は共分散係
数計算回路３３０と相互相関係数計算回路３００へ出力
される。共分散係数計算回路３３０は、インパルス応答
系列ｈ　ｖ（ｎ’）を入力し、式（３０）と式（３１）
に従ってｈ　ｖ（ｎ）とφ の共分散係数ψｈｈ（１，ｊ）　　　ｈｈ（Ｌｊ）を計
算しパルス振幅計算回路へ出力する。減算器３６０は、
重み付フィルタ１４６の出力Ｓ　ｖ（Ｄと縦続接続フィ
ルタ３５０の出力ｙ　　との差ｘ　（Ｄを式（２８）に
従って１フレーム分計算し、相互相関係数計算回路３０
０へ出力する。相互相関係数計算回路３００は、前記ｘ
　（ｊ）とｈｖ（ｎ）を入力し、式（３２）に従ってＸ
とｈｖの相互相関係数ψ　（″）ｘｈ　　（１）を 計算しパルス振幅計算回路３１０へ出力する。

パルス振幅計算回路３１０は、パルス間隔計算回路１４
２で計算され出力されたパルス間隔Ｎｌと前記相互相関
係数ψｘｈ（Ｉ″） （１）と前記共分散係数 とφ の共分散係数ψｈｈ（１，ｊ）　　　ｈｈ（１，ｊ）を
入力し１予め定められたＬやＫｓのもとで式（２９）の
方程式をＣｈｏｒｅｓｋｙ分解等の方法を用いて解くこ
とにより（ａ＋＞　　　　　　　　　（ｍ） 駆動パルスｇ１　　を計算し、ｇｌ　　　を駆動信号発
生回路１４３と出力端子１７０へ出力すると（ｉ） 共に、パルス間隔Ｎｍと振幅ｇ１　　をメモリに蓄積す
る。駆動信号発生回路１４３は、前述したように、１フ
レ一ム分の駆動パルスの間隔と振（ｍ） 幅の情報Ｎｌ５ｇ１　　　　（１≦ｍ≦Ｍ、１≦ｉ≦Ｑ
ｍ）をもとにサブフレームで一定の間隔をもつパルス列
から構成される駆動信号を発生させ、縦続接続フィルタ
３５０へ出力する。縦続接続フィルタ３５０は、前記駆
動信号を１フレ一ム分メモリに蓄積すると共に、全サブ
フレームのパルス振幅の計算が終了していない場合は、
バッファメモリ回路３４０に蓄積された前フレームの出
力ｙＯＬＤと量子化された予測パラメータ１１及び予め
定められたγを用いて式（２２）に従ってｙ　　を０（
ｊ） 計算し減算器３６０へ出力する。全サブフレームのパル
ス振幅の計算が終了した場合には、１フレ一ム分の駆動
信号Ｖ　Ｕ）を入力信号として次式に従って出力ｙ　　
を計算し、バッファメモリ回路（ｊ） ３４０へ出力する。

バッファメモリ回路３４０は、ｙ　（Ｎ）　、ｙ　（Ｎ
−１）・・・）’　（Ｎ−ＰＨ＞の２個のｙを蓄積する
。

以上の一連の処理を１番目のサブフレーム（ｍ−１）か
ら最後のサブフレーム（ｍ　−Ｍ　）まで行う。

以上で、駆動パルスを解析的に計算するアルゴリズムに
基づく駆動パルス計算回路の構成に関する説明を終了す
る。この構成では、駆動パルス振幅を解析的に求めてい
るので第２図の構成に比べて計算量が大幅に減少する効
果がある。

第３図の構成例では、駆動パルスの位相に１を固定とし
たが、前述したように、Ｋｍをサブフレーム毎に可変に
し、その最適値を求めることができる。この場合、より
良好な品質の合成音が得られる効果がある。

以上で本発明による符号化器の説明を終え、次に、複合
器の説明を行う。第５図は複合器の一構成例を示すブロ
ック図である。図において、４００は複合器の入力端子
であり、符号器から伝送された駆動パルス間隔の符号と
駆動パルス振幅の符号と予測パラメータの符号を組み合
された符号を入力し、これをマルチプレクサ４１０へ出
力する。マルチプレクサ４１０は、入力した符号を駆動
パルス間隔の符号と、駆動パルス振幅の符号と予測パラ
メータの符号に分離し、それぞれの符号を複合化回路４
２０，４３０，４４０へ出、力する。複合化回路４２０
，４３０は入力した符号を駆動パルス間隔Ｎｍ（１≦ｍ
≦Ｍ、ｉ≦ｉ≦Ｑｍ。

Ｑ＋ｇ＝Ｌ／Ｎａ）に複合し駆動信号発生回路４５０へ
出力するが、複合の手順は、第１図の説明で前述した符
号化回路２１０，２２０と逆の手順となる。また、複合
化回路４４０は、予測パラメータの符号を１１　　（１
≦ｉ≦Ｐ）に複合し、合成フィルタ４６０へ出力するが
、複合の手順は、第１図における符号化回路２００と逆
の手順である。駆動信号発生回路４５０は、入力した駆
動パルス間隔及び振幅の情報をもとに、サブフレーム内
で等間隔で、サブフレーム毎に間隔の異なるパルス列か
ら成る駆動信号Ｖ　Ｕ）を発生させ合成フィルタ４６０
に出力する。合成フィルタは、駆動信号Ｖ　（ｊ）と量
子化された予測パラメータ？ｉを用いて、次式に従い合
成信号ｙ　（ｊ）を計算し出力端子４７０へ出力する。

以上が本発明の一実施例の説明であるが、ここで説明し
た実施例の他にも種々の変形例が考えられる。例えば、
上述の実施例においては、１フレーム内の駆動パルス振
幅の符号化は、パルス振幅が全て求まった後に符号化を
行っていたが、符号化をパルス振幅の計算に含めて、パ
ルス振幅を１サブフレ一ム分計算する毎に符号化を行い
、次のサブフレームのパルス振幅を計算するという構成
にすることができる。このような構成をとると、符号化
の誤差をもふくめた誤差を最小にするようなパルス振幅
が求まるので品質が向上するという効果がある。また、
前述の実施例では、予測フィルタは近接の相関を除去す
る線形予測フィルタが用いられていたが、その代りに、
長期の相関を除去するピッチ予測フィルタと前記線形予
測フィルタの縦続接続にする構成にすると共に、駆動パ
ルス振幅の計算ループにピッチ合成フィルタを含める構
成にしてもよい。このような構成により、音声信号に含
まれるピッチ周期ごとの強い相関をも除去できるように
なるので品質が向上する効果がある。さらに、本実施例
では、予測フィルタ及び合成フィルタとしては全極モデ
ルを用いていたが、極例モデルを用いる構成にしてもよ
い。極零モデルは、音声のスペクトルに存在する零点を
も良く表現できるので、さらに品質が向上する。

また、前述の実施例では、駆動パルスの間隔は予測残査
信号のパワーを基に計算していたが、合成フィルタのイ
ンパルス応答と予測残査信号との相互相関係数及びイン
パルス応答の自己相関係数をもとに計算することもでき
る。この場合、合成信号と入力信号との誤差が小さくな
るようにパルスの価格を求めることができるので、品質
が向上する効果がある。

また、前述の実施例で、サブフレーム長は一定としたが
、サブフレーム毎に可変にしてもよい。

可変にすることによって、サブフレーム内の駆動パルス
数を音声信号の統計的性質に応じてきめ細かく制御でき
るようになるので符号化効率が向上する効果がある。ま
た、予測パラメータはαパラメータを用いていたが、α
パラメータの代りに、量子化特性のすぐれた衆知のパラ
メータ例えばにパラメータやＬＳＰパラメータ及びログ
・エリア・レイジオ・パラメータ等を用いてもよい。

また、本実施例におえる駆動パルス振幅の計算式（２９
）においては、式（３ｇ）　、　（３１）に従って共分
散係数を計算したが、これは、次式のような自己相関係
数を計算する構成にしてもよい。

ψｈｈ（ｉ、ｊ）　　　ｈｈ（ｉ、ｊ）冒ψ このような構成にすることによって、ψｈｈの計算に要
する演算量を大幅に減少させることができ、符号化全体
の演算量も低減できる効果がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、駆動信号のパルス間隔を重要な情報又
は多くの情報が含まれるサブフレームでは密に、そうで
ないサブフレームでは粗くというように、サブフレーム
ごとに変えるこができるので合成信号の品質を向上させ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る符号器の一構成例を
示すブロック図、第２図は、第１図に記載の駆動パルス
計算回路の一構成例を示すブロック図、第３図は、本発
明の一実施例における駆動信号の一例を示す図、第４図
は、第１図に記載の駆動パルス計算回路の他の構成例を
示すブロック図、第５図は、本発明の一実施例に係る複
合器の一構成例を示すブロック図、第６図は、従来方式
の符号器の構成を示すブロック図、第７図は従来方式の
複合器の構成を示すブロック図、第８図は従来方式によ
る駆動信号の例を示す図である。 １００．１３０，１４０，１５０，３００，４００・・
・入力端子、１１０．３４０・・・バッファメモリ回路
、１２０・・・駆動パルス計算回路、１８０．５１０・
・・予測フィルタ、１９０・・・予測バラメーア計算回
路、２００・・・予測パラメータ符号化回路、２１０．
２２０　・・・符号化回路、２０５，４２０，４３０゜
４４０・・・複合化回路、２３０．４１０・・・マルチ
プレクサ、１４１・・・バッファメモリ回路、１４２・
・・駆動パルス間隔計算回路、１４３，４５０，５３０
，６００・・・駆動信号発生回路、１４４，４８０，８
１０・・・合成フィルタ、１４５．３６０，５２０・・
・減算器、１４８．５４０・・・重み付フィルタ、１４
７・・・２乗誤差計算回路、１４８，５５０・・・誤差
最小化回路、３００・・・相互相関係数計算回路、３１
０３・・・駆動パルス振幅計算回路、３２０・・・イン
パルス応答計算回路、３３０・・・共分散係数計算回路
、３５０・・・縦続接続フィルタ、１８０，１７０，２
４０，４７０，６２０・・・出力端子不 口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動信号により合成フィルタを駆動し、合成信号を得る
   音声符号化方式において、前記駆動信号のフレームを複
   数の等長または不等長のサブフレームに分割し、駆動信
   号のパルス間隔が予測残差信号のパワーに応じてサブフ
   レームで異なる等間隔のパルス列をもつことを特徴とす
   る音声符号化方式。