JPH03132800A - マルチパルス型音声符号化及び復号化装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、マルチパルス型音声符号復号化装置に関する
。

〔従来の技術］ 入力音声信号を分析して、この入力音声信号の音声情報
を構成するスペクトル包絡情報と音源情報とを分析側で
抽出し、これら音声情報を伝送路を介して合成側に伝送
し、音声を合成するマルチパルス型音声符号復号化装置
は、最近、よく知られてい４゜ スペクトル包絡情報は、入力音声信号を発生する声道系
のスペクトル分布情報を表すもので２通常、線形予ｎＪ
符号化（Ｌ　Ｐ　Ｃ）分析によって得られた分析次数に
対応する個数のＬＰＣ係数、たとえば、αパラメータ、
にパラメータ等が使用される。

一方、音源情報は、スペクトル包絡の微細構造を示すも
ので、入力音声信号からスペクトル包絡情報を除いたい
わゆる残差信号と言われるものであり、振幅と位置に自
由度のある複数のパルス列（マルチパルス）によって表
現される。

マルチパルス型音声符号復号化装置は、このスペクトル
包絡情報および音源情報を求め、それぞれ予め定められ
た量子化ビット割り当て規則に基づいて量子化し、伝送
するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のマルチパルス型音声符号復号化装置には
１次のような問題点がある。従来のマルチパルス型音声
符号復号化装置では２通常、音源情報であるマルチパル
スの数は予め定められた固定数になっている。この音源
情報は、前述したようにスペクトル包絡の微細構造を表
現するものであり、入力音声が有声音の場合にはピッチ
構造を示し、また、無声音の場合には明確なピッチ構造
がなくランダムなパルスに近くなるということが知られ
ている。

入力音声が有声音の場合、マルチパルスの数が固定であ
ると、以下の様な問題が生じる。すなわち、ピッチ周期
は発話者のちがいによって、およそ５０Ｈｚ〜５００Ｈ
ｚ程度の範囲で変化する。つまり、−足固間長の分析フ
レームの中に入るピッチ周期区間の数は変化する。

それにもかかわらず１分析フレーム内のマルチパルス数
を固定にしてしまうと１分析フレーム内の各ピッチ区間
おのおのに割り当てられたマルチパルスの数が同じには
ならないことが起こる。

ビットレートが高く２分析フレーム内に割り当てられる
マルチパルスが十分多い場合には、各ピッチ区間おのお
のに割り当てられたマルチパルスの数が異なってもそれ
ほど問題にはならない。なぜなら、各ピッチ区間とも、
はぼその区間の音声波形をほぼ表現してしまうほどのマ
ルチパルスが割り当てられているからである。

ところが、ビットレートが低く１分析フレーム内に割り
当てられるマルチパルスが少ない場合には、致命的な問
題と言える。なぜならば１分析フレーム内のあるピッチ
区間では、その区間の音声波形の概形をも表現できなく
なり、結果的に、音質を非常に劣化させてしまうことに
なるがらである。

この問題点は１分析フレーム内のマルチパルス数を可変
にして１分析フレーム内の各ピッチ区間のマルチパルス
の数を同じにし、各ピッチ区間の音声波形を同程度にバ
ランスよく表現させることで回避できる。

従って２本発明の目的は１分析フレーム内のマルチパル
スの数を可変し、入力音声が有声音の場合、各ピッチ区
間の音声波形を同程度にバランスよく表現させることに
よって、音質を向上しうるマルチパルス型音声符号復号
化装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ マルチパルス型音声符号復号化装置において。

音源情報であるマルチパルスの振幅と位置を求めるマル
チパルス分析法として、相関処理に基づく手法が知られ
ている。この手法は、入力音声波形に対してノイズシェ
ービングと呼ばれる聴感重み付け処理を施した重み付け
波形とスペクトル包絡を表現するＬＰＣ合成フィルタの
インパルス応答波形の相互相関係数を算出し、その相関
値の絶対値の大きいところにパルスを設定していくもの
である。この場合、パルスが１つ設定されるごとに。

相互相関係数は、インパルス応答波形の自己相関係数を
使って補正される。補正後は、また前と同様に相互相関
係数の絶対値の大きいところを捜し。

パルスを設定していく。このようにしてパルスを順次設
定していくと、相互相関係数の値は、徐々に減少してい
くことになる。最終的に、相互相関係数が十分に小さく
なった時点で、その分析フレームの音声波形を十分に表
現していることになる。

つまり、相互相関係数は、それまでに設定されたマルチ
パルスで、どの程度音声波形を表現しているかの指標と
して利用できることがわかる。

ここで、第ｎパルス設定後の第ｉタップの相互相関係数
をφ（ｎ、ｉ）として、相互相関係数電力Ｐφ（ｎ）を
以下の様に定義する。

（Ｎ：分析フレームデータ数）・・・（１）また、第ｎ
パルス設定後の相互相関係数電力Ｐφ（ｎ）と第（ｎ−
１）パルス設定後の相互相関係数電力Ｐφ（ｎ−１）と
の電力差分Ｄ　（ｎ）を以下の様に定義する。

Ｄ　（ｎ）−Ｐφ（ｎ）−Ｐφ（ｎ−１）（ｎ−１，２
，３，・・・）　　　・・・（２）電力差分Ｄ　（ｎ）
は、パルスを（ｎ−１）パルスからｎパルスにした時の
音質改善度を間接的に表現していると言える。したがっ
て、この電力差分Ｄ　（ｎ）が大きいうちは、まだパル
ス数が十分ではないと言える。前述した様に、入力音声
が有声音の場合、各ピッチ区間の概形を表現するまでは
電力差分Ｄ　（ｎ）が大きい。したがって、この相互相
関係数電力の差分Ｄ　（ｎ）を算出することにより、マ
ルチパルス数を設定することが可能である。

本発明によるマルチパルス型音声符号復号化装置は、（
１）式に従って相互相関係数電力を算出する相互相関係
数電力算出手段と、（２）式に従って電力差分を算出す
る電力差分算出手段と、電力差分に基いてマルチパルス
の最適パルス数を決定するマルチパルス数決定手段とを
備えている。

［実施例］ 次に１図面を参照して本発明について詳細に説明する。

第１図は１本発明の一実施例によるマルチパルス型音声
符号復号化装置の構成を示すブロック図である。第１図
の実施例のマルチパルス型音声符号復号化装置は１分析
側、すなわち、マルチパルス型音声符号化装置と合成側
、すなわち、マルチパルス型音声復号化装置によって構
成されている。

分析側は、波形メモリ１．ＬＰＣ分析器２．　Ｋ／α変
換器３．減衰α算出器４．インパルス応答算出器５．自
己相関係数算出器６．聴感重み付け波形算出器７．相互
相関係数算出器８．相互相関係数補正器９．マルチパル
ス検索器１０．相互相関係数電力算出器１１．差分電力
算出器１２．パルス数決定器１３．ｆｉｔ子化バタン出
力器１４．にパラメータ量子化器１５．パルス量子化器
１６゜及びマルチプレクサ１７から成る。

また２合成側は、デマルチプレクサ１８．復号化パタン
出力器１９．にパラメータ復号化器２０゜パルス復号化
器２１．に／α変換器２２．及びＬＰＣ合成フィルタ２
３から成る。

入力音声波形は１分析フレーム単位、たとえば２０　ａ
＋ｓｅｃの長さで切り出され、波形メモリ１に蓄積され
る。波形メモリ１に蓄積された音声波形は。

ＬＰＣ分析器２に供給され、よく知られているレビンソ
ン法等によってＬＰＣ分析が実施され、にパラメータが
算出される。求められたにパラメータは、に／α変換器
３でαパラメータに変換されたのち、減衰α算出器４に
送られ、減衰αパラメータが算出される。減衰αパラメ
ータは、ノイズシェービングと呼ばれる聴感重み付け処
理のために求められており、いわゆるマスキング効果を
ねらったものである。インパルス応答算出器５では。

減衰αパラメータによって表わされるＬＰＣフィルタの
インパルス応答波形が１例えば５　ｍ５ｅｃ分。

算出される。

聴感重み付け波形算出器７では、αパラメータ。

減衰αパラメータ、および入力音声波形を用いて。

聴感重み付け波形が算出される。相互相関係数算出器８
では、インパルス応答波形と聴感重み付け波形の相互相
関係数が計算される。マルチパルス検索器１０では、相
互相関係数の絶対値の最大の点を捜し、その点にパルス
を設定する。パルスの振幅については、自己相関係数算
出器６で求められたインパルス応答波形の自己相関係数
とパルス設定位置の相互相関係数から算出される。相互
相関係数補正器９は、設定されたパルス振幅・位置と、
自己相関係数を用いて補正量を算出し、相互相関係数算
出器８にある相互相関係数を修正する。

この一連のマルチパルス検索処理は、予め定められた最
大マルチパルス数に対応する回数、実施するものとする
。

一方、相互相関係数電力算出器１１は、パルスが設定さ
れ、′＃目互相関係数が補正する度に、相互相関係数の
２乗和、すなわち、相互相関係数電力を算出する。差分
電力算出器１２は、相互相関係数電力算出器１１で求め
られた電力の隣り同志の差分を算出する。パルス数決定
器１３は、差分電力をもとに、最も適当なパルス数を決
定する。

具体的には、予め定められた最小パルス数と最大パルス
数の間に対応する差分電力を観測し、差分電力か急激に
小さくなったパルス数から１引いたパルス数を最適パル
ス数とする。なぜなら、差分電力が急激に小さくなった
ということは、そのパルスの設定による改善度が減った
ことを意味するからである。

差分電力の急激減少の判定法はいろいろ考えられるが、
ここでは、差分電力があるしきい値以下になったかどう
かで判定している。もし、しきい値以下にならない場合
は、予め定められた最大パルス数とする。

量子化バタン出力器１４は、パルス数決定器１３が決定
したパルス数に対応する予め定められた量子化バタンを
にパラメータ量子化器１５．パルス量子化器１６にそれ
ぞれ出力するとともに。

その量子化パタンに対応するラベルをマルチプレクサ１
７に送出する。

Ｋパラメータ量子化器１５は、ＬＰＣ分析器２で求まっ
たにパラメータを、量子化バタン出力器１４から入力さ
れた量子化規則に基づいて量子化する。パルス量子化器
１６は、設定されたマルチパルスの振幅・位置をにパラ
メータと同様に量子化規則に基づいて量子化する。マル
チプレクサ１７は、量子化されたにパラメータと、マル
チパルス振幅・位置と量子化パタンのラベルとを多重化
し、伝送路に送出する。

一方１合成側では、デマルチプレクサ１８により、多重
化されたデータが量子化バタンラベル。

Ｋパラメータ、及びマルチパルスに分離される。

Ｋパラメータ、マルチパルスは、復号化バタン出力器１
９から出力される復号化バタン規則に基づいて、それぞ
れ、にパラメータ復号化器２０．パルス復号化器２１に
よって復号化される。パルス復号化器２１で復号化され
たマルチパルスは、ＬＰＣ合成フィルタ２３に送られる
。Ｋパラメータ復号化器２０で復号化されたにパラメー
タは、に／α変換器２２でαパラメータに変換され、Ｌ
ＰＣ合成フィルタ２３に送られる。ＬＰＣ合成フィルタ
２３は、αパラメータをフィルタ係数とし。

マルチパルスをフィルタの入力として、音声を合成し出
力する。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、相互相関係数電
力の差分を使って、最適パルス数を決定することにより
、音質を向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマルチパルス型音声符
号復号化装置の構成を示すブロック図である。 １・・・波形メモリ、２・・・ＬＰＣ分析器、３・・・
Ｋ／α変換器、４・・・減衰α算出器、５・・・インパ
ルス応答算出器、６・・・自己相関係数算出器、７・・
・聴感重み付け波形算出器、８・・・相互相関係数算出
器、９・・・相互相関係数補正器、１０・・・マルチパ
ルス検索器、１１・・・相互相関係数電力算出器、１２
・・・差分電力算出器、１３・・・パルス数決定器、１
４・・・量子化バタン出力器、１５・・・Ｋパラメータ
量子化器。 １６・・・パルス量子化器、１７・・・マルチプレクサ
。 １８・・・デマルチプレクサ、１９・・・復号化バタン
出力器、２０・・・Ｋパラメータ復号化器、２１・・・
パルス復号化器、２２・・・Ｋ／α変換器、２３・・・
ＬＰＣ合成フィルタ。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力音声信号を分析フレームごとにＬＰＣ分析して
   抽出したＬＰＣ係数をスペクトル包絡情報とし、このス
   ペクトル包絡情報とともに前記入力音声信号の音声情報
   を構成する音源情報を前記分析フレームごとに該音源情
   報の特徴に対応する発生時間位置と振幅とを有する複数
   個のマルチパルスをもって表現して、前記入力音声信号
   の分析を行なうマルチパルス型音声符号化装置であって
   、前記入力音声信号に対して聴感重み付け処理を施した
   重み付け波形と前記ＬＰＣ係数によって表わされるイン
   パルス応答波形との相互相関係数の電力の差分に基いて
   、前記分析フレームごとに前記マルチパルスの最適パル
   ス数を決定する手段を有し、前記スペクトル包絡情報と
   前記音源情報と前記最適パルス数を表わすパルス数情報
   とを符号化信号として送出することを特徴とするマルチ
   パルス型音声符号化装置。 ２、請求項１記載のマルチパルス型音声符号化装置から
   送出されてくる前記符号化信号から前記入力音声信号の
   合成を行なう合成手段を備えたことを特徴とするマルチ
   パルス型音声復号化装置。