JPH04264597A - 音声符号化装置および音声復号装置 - Google Patents

音声符号化装置および音声復号装置

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JPH04264597A
JPH04264597A JP3026085A JP2608591A JPH04264597A JP H04264597 A JPH04264597 A JP H04264597A JP 3026085 A JP3026085 A JP 3026085A JP 2608591 A JP2608591 A JP 2608591A JP H04264597 A JPH04264597 A JP H04264597A
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periodic
periodic component
signal
sound source
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JP3026085A
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Tomohiko Taniguchi
智彦 谷口
Takashi Ota
恭士 大田
Yoshiaki Tanaka
良紀 田中
Hideaki Kurihara
秀明 栗原
Yoshihiro Sakai
坂井　良広
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
    • G10L19/12—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a code excitation, e.g. in code excited linear prediction [CELP] vocoders
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10L25/93—Discriminating between voiced and unvoiced parts of speech signals

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音声信号の情報圧縮伝
送を行うための音声符号化装置および音声復号装置に関
し、特に、ＣＥＬＰ型の音声符号化装置および音声復号
装置に関する。近年、企業内通信システム、ディジタル
伝送システム、音声蓄積システム等において、情報の高
能率な圧縮を行う音声符号化方式が要望されている。特
に、ディジタル移動無線通信システム等においては、伝
送路エラーに強い音声符号化システムが求められている
。これらのシステムにおいて、音声品質を保ちつつ情報
圧縮を実現するものとして、ＣＥＬＰ型の音声符号化装
置および音声復号装置における技術の進展が期待されて
いる。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のＣＥＬＰ型音声符号化装
置の一般的な構成を示すものである。図４において、１
１は適応（アダプティブ）符号帳、１２はストカスティ
ック符号帳、１３は加算器、１４は重み付け合成フィル
タ、１５は減算器、１６は誤差電力評価回路、１８はフ
レーム遅延回路、そして、２１および２２は乗算器であ
る。
【０００３】図４に示されるように、ＣＥＬＰ型音声符
号化装置は、アダプティブおよびストカスティックの２
つの符号帳１１および１２を有しており、アダプティブ
符号帳１１が出力するピッチベクトルＰ、および、スト
カスティック符号帳１２が出力するコードベクトルＣに
対して、乗算器２１および２２において、それぞれのゲ
イン（ピッチゲインｂおよびコードゲインｇ）を乗じて
、加算器１３にて両者を加算することにより、駆動音源
信号（ｂＰ＋ｇＣ）を発生する。ここで、アダプティブ
符号帳１１が出力するピッチベクトルは、音声信号のピ
ッチ周期性に依存する成分を発生するものであり、他方
、ストカスティック符号帳２１のコードベクトルは、非
周期的な（ランダムな）音源ベクトルを出力するもので
あって、複数のランダムパターンからなるコードベクト
ルのうちの１つを選択して出力する。上記の駆動音源信
号（ｂＰ＋ｇＣ）は重み付け合成フィルタ１４に供給さ
れ、例えば、線型予測等による、短期的予測処理がなさ
れて、再生信号（ｂＡＰ＋ｇＡＣ）が生成される。この
再生信号は、減算器１５において、聴覚重み付け処理が
なされた入力信号Ａ′Ｘに対する誤差Ｅが求められる。 この誤差Ｅは、誤差電力評価回路１６に供給される。誤
差電力評価回路１６は、上記のアダプティブ符号帳１１
の出力Ｐ、ストカスティック符号帳１２の出力Ｃ、およ
び、乗算器２１および２２におけるゲインｂおよびｇを
各フレーム毎に走査することにより、誤差Ｅを最小にす
る駆動音源信号（ｂＰ＋ｇＣ）を最適駆動音源信号（ｂ
０　Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　）として決定する。
【０００４】図４に示されるように、上記のアダプティ
ブ符号帳１１には、前のフレームにおいて求められた最
適駆動音源信号（ｂ０　Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　）が供給
（フィードバック）される。アダプティブ符号帳１１は
、該アダプティブ符号帳１１に入力されるビット列のう
ちあるピッチ周期成分を強調したものに対応するパター
ンを、上記ピッチベクトルとして出力する。こうして、
図４の構成の適応符号帳１１、乗算器２１、加算器１３
、および、フレーム遅延回路１８からなるループによっ
て、駆動音源信号内の、音声信号のピッチ周期性に依存
する成分（周期的成分）が生成されている。
【０００５】上記のように、図４の構成の適応符号帳１
１、乗算器２１、加算器１３、および、フレーム遅延回
路１８からなるループにおいては、駆動音源信号内の、
音声信号のピッチ周期性に依存する成分（周期的成分）
が生成されるので、音声信号の母音のみの部分の再生品
質という観点からは、本来、このループには、真に周期
性のある成分ｂ０　Ｐ０　のみがフィードバックされる
ことが望ましい。しかしながら、もし、アダプティブ符
号帳１１に非周期的成分ｇ０　Ｃ０　が入力されないと
、上記のループには、一度取り込まれた周期的成分は永
遠に保持されることになり、アダプティブ符号帳１１が
、時間と共に変化する音声信号の性質に追随できなくな
る。特に、初期状態では、アダプティブ符号帳１１の入
力はオールゼロであるので、非周期的成分ｇ０　Ｃ０　
が入力されないとアダプティブ符号帳１１の出力はゼロ
のままとなってしまう。したがって、アダプティブ符号
帳１１が、時間と共に変化する音声信号の性質に追随し
て適応的に動作するためには、一般には、上記のような
非周期的成分ｇ０　Ｃ０　をもまた、フィードバックす
ることが必要である。
【０００６】図５は、図４の構成における信号波形を示
す図である。図５において、１９は、入力信号Ｘに対し
て聴覚重み付け処理Ａ′を行う聴覚重み付けフィルタで
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のＣＥＬＰ型音声符号化装置においては、ア
ダプティブ符号帳１１への入力として、常に、最適駆動
音源信号（ｂ０　Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　）が供給（フィ
ードバック）されるため、音声信号のうちピッチ周期性
の強い有声音の再生の際には、上記の非周期的成分が、
音質を劣化させる無用且つ有害な成分として作用すると
いう問題がある。
【０００８】本発明は．音源の周期的成分および非周期
的成分の合成信号を、該音源の周期的成分の発生部分に
フィードバックして、該音源の周期的成分を発生させる
構成を含むＣＥＬＰ型の音声符号化装置および音声復号
装置を含んでなるシステムにおいて、ピッチ周期性の強
い有声音の再生の際に、音質の劣化を防止することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明による音
声符号化装置の基本構成を示すものである。図１におい
て、１は周期的成分発生手段、２は非周期的成分発生手
段、３は合成手段、４は短期的予測フィルタ手段、５は
誤差検出手段、６は誤差評価手段、そして、７は帰還成
分補正手段である。
【００１０】周期的成分発生手段１は、自身の入力信号
に追随して音源信号の周期的成分を発生する。非周期的
成分発生手段２は、音源信号の非周期的成分を発生する
。合成手段３は、上記の音源信号の周期的成分および非
周期的成分を合成する。短期的予測フィルタ手段４は、
短期的予測に基づいて、前記合成された信号から、入力
音声信号を近似する再生信号を発生する。
【００１１】誤差検出手段５は、上記の再生信号の入力
音声信号に対する誤差を検出する。誤差評価手段６は、
上記の周期的成分発生手段１および非周期的成分発生手
段２を制御且つ走査して、前記入力音声信号を最も良く
近似する再生信号を実現するような最適の音源信号の周
期的成分および非周期的成分を、それぞれ発生させる。
【００１２】帰還成分補正手段７は、上記の最適の音源
信号の周期的成分および非周期的成分を入力して、該最
適の音源信号の周期的成分および非周期的成分の相対的
な大きさに基づいて、該周期的成分が相対的に大きいと
きには、より一層非周期的成分を抑圧して、前記最適の
音源信号の周期的成分と共に前記周期的成分発生手段１
への入力信号として供給する。
【００１３】上記の帰還成分補正手段７は、例えば、前
記最適の音源信号における周期的成分および非周期的成
分それぞれのパワーの比に応じて前記非周期的成分を抑
圧するようにすることができる。また、上記の周期的成
分発生手段１は、前記誤差評価手段６の制御の基に、前
記入力信号における所定のピッチ周期の成分を強調して
出力するものとすることができる。
【００１４】図１の音声符号化装置に対応して復号側に
設けられる音声復号装置は、図１の構成から誤差検出手
段５および誤差評価手段６を除いた構成により実現でき
る。尚、ここで、上記の音声符号化装置においては、上
記の最適の音源信号の周期的成分および非周期的成分を
、周期的成分発生手段１および非周期的成分発生手段２
において発生させるように周期的成分発生手段１および
非周期的成分発生手段２を制御するパラメータ、および
、入力音声信号を最も良く近似する再生信号を実現する
ような短期的予測フィルタ手段４のフィルタ係数を、音
声信号の符号化された情報として復号側へ伝送し、復号
側においては、これらのパラメータおよびフィルタ係数
を受信して、上記の音声復号装置内の対応する周期的成
分発生手段１、非周期的成分発生手段２、短期的予測フ
ィルタ手段４、および、帰還成分補正手段７を、これら
のパラメータおよびフィルタ係数に従って動作させるこ
とにより、上記の音声符号化装置において入力音声信号
を最も良く近似する再生信号が再生される。
【００１５】
【作用】図１に示されるように、帰還成分補正手段７に
よって、入力音声信号の周期性が大きいときには、周期
的成分発生手段１にフィードバックされる最適駆動音源
信号のうち、非周期的成分はより抑圧され、入力音声信
号の周期性が小さいときには、従来通りの最適駆動音源
信号により近い信号が周期的成分発生手段１にフィード
バックされる。
【００１６】したがって、入力音声信号の周期性が大き
いときに非周期的成分が周期的成分発生手段１にフィー
ドバックされることによる音質の低下が防止される。
【００１７】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は、本発明の実施例における音声符号
化装置の構成を示す図である。図２において、符号１７
で示され、フレーム遅延回路１８の前段に設けられた帰
還量補正回路以外は、図４の従来の構成と同様である。 図２の帰還量補正回路１７は、図１の帰還成分補正手段
７に対応するものである。帰還量補正回路１７は、前フ
レームにおいて決定された最適な駆動音源信号（ｂ０　
Ｐ０　＋ｇ０Ｃ０　）を定める各パラメータｂ０　，Ｐ
０　，ｇ０　，およびＣ０　を入力して、以下の式（１
）および（２）、または、式（１）および（３）によっ
て定められる演算を行うことにより、フレーム遅延回路
１８を介してアダプティブ符号帳１１に供給する帰還信
号を（ｂ０　Ｐ０　＋ｇ０　′Ｃ０　）として求める。
【００１８】 　　ｇ０　′＝ｋｃ　・ｇ０　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１）　　ｋｃ　＝（｜ｇ０　Ｃ０　
｜２　／（｜ｂ０　Ｐ０　｜２　＋｜ｇ０　Ｃ０　｜２
　））１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０≦ｋｃ　≦１　　　　　　　　　　　　（２）
　　ｋｃ　＝（｜ｇ０　ＡＣ０　｜２　／（｜ｂ０　Ａ
Ｐ０　｜２　＋｜ｇ０　ＡＣ０　｜２　））１／２　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　０≦ｋｃ　≦１　　　　
　　　　　　　　（３）ここで、Ａは、重み付け合成フ
ィルタ１４におけるフィルタ係数である。
【００１９】上記（１）および（２）式からわかるよう
に、図２の帰還量補正回路１７においては、前フレーム
において決定された最適な駆動音源信号（ｂ０　Ｐ０　
＋ｇ０　Ｃ０　）の周期的成分および非周期的成分それ
ぞれのエネルギーをベクトルの内積演算によって算出し
、この内、非周期的成分の割合を、上記の係数ｋｃ　と
して求め、この係数ｋｃ　を、該非周期的成分に更に乗
じたものｇ０　′Ｃ０　を、元の周期的成分ｂ０　Ｐ０
　と合成して、フレーム遅延回路１８を介してアダプテ
ィブ符号帳１１に供給している。この係数ｋｃ　は、必
ず１以下であり、また、前フレームにおいて決定された
最適な駆動音源信号（ｂ０　Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　）に
おいて、非周期的成分のエネルギーの占める割合が小さ
ければ、小さい程、小さくなるので、入力音声信号が、
有声音等のピッチ周期性の強いものであるときには、ア
ダプティブ符号帳１１に供給される帰還信号における非
周期的成分が更に抑圧される。したがって、有声音等の
ピッチ周期性の強い音声信号に対する雑音成分が抑圧さ
れることになり、このような音声信号の符号化音声品質
が向上する。
【００２０】また、前フレームにおいて決定された最適
な駆動音源信号（ｂ０　Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　）におい
て、周期的成分のエネルギーの占める割合が小さく、ア
ダプティブ符号帳１１が入力信号のピッチ周期に追従で
きていないと考えられるとき、あるいは、周期的成分が
占める割合が小さい入力音声信号（無声音等）の場合に
は、上記の係数ｋｃ　の値は大きくなり、したがって、
上記の最適な駆動音源信号（ｂ０Ｐ０　＋ｇ０　Ｃ０　
）における非周期的成分は、あまり抑圧されることなく
、アダプティブ符号帳１１に供給される。これにより、
アダプティブ符号帳１１の出力が、入力信号に追従でき
るようになる。
【００２１】図２の帰還量補正回路１７が上記の（１）
および（３）式による演算を行う場合においても、その
定性的性質は、上記の（１）および（２）式による演算
を行う場合と同様である。図３は、図２の帰還量補正回
路１７において、上記の（１）および（２）式によって
、係数ｋｃ　およびｇ０　′の演算を行う場合の構成例
を示すものである。図３において、７１および７２は乗
算器（増幅器）、７３および７４は乗算器（二乗回路）
、７５は加算器、７６は除算器、７７は平方根演算回路
、そして、７８は乗算器である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＥＬＰ型の音声符号化において、有声音等の周期性の
強い信号の入力時には、駆動音源信号のピッチ周期的成
分を発生するアダプティブ符号帳に対して供給する信号
における非周期的な雑音成分が抑圧されるので、周期性
の強い音声信号に対して符号化音声品質を改善すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音声符号化装置の基本構成を示す
図である。
【図２】本発明の実施例における音声符号化装置の構成
を示す図である。
【図３】図２の帰還量補正回路の構成の１例を示す図で
ある。
【図４】従来の音声符号化装置の構成を示す図である。
【図５】図４の構成における信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１…周期的成分発生手段 ２…非周期的成分発生手段 ３…合成手段 ４…短期的予測フィルタ手段 ５…誤差検出手段 ６…誤差評価手段 ７…帰還成分補正手段 １１…適応（アダプティブ）符号帳 １２…ストカスティック符号帳 １３…加算器 １４…重み付け合成フィルタ １５…減算器 １６…誤差電力評価回路 １７…帰還量補正回路 １７′…帰還量補正回路１７内の係数演算部１８…フレ
ーム遅延回路 １９…聴覚重み付けフィルタ ２１，２２…乗算器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　自らへの入力信号に追随して音源信号
    の周期的成分を発生する周期的成分発生手段（１）と、
    音源信号の非周期的成分を発生する非周期的成分発生手
    段（２）と、前記音源信号の周期的成分および非周期的
    成分を合成する合成手段（３）と、短期的予測に基づい
    て、前記合成された信号から、入力音声信号を近似する
    再生信号を発生する短期的予測フィルタ手段（４）と、
    前記再生信号の入力音声信号に対する誤差を検出する誤
    差検出手段（５）と、前記周期的成分発生手段（１）お
    よび非周期的成分発生手段（２）を制御且つ走査して、
    前記入力音声信号を最も良く近似する再生信号を実現す
    るような最適の音源信号の周期的成分および非周期的成
    分を、それぞれ発生させる誤差評価手段（６）と、前記
    最適の音源信号の周期的成分および非周期的成分を入力
    して、該最適の音源信号の周期的成分および非周期的成
    分の相対的な大きさに基づいて、該周期的成分が相対的
    に大きいときには、より一層非周期的成分を抑圧して、
    前記最適の音源信号の周期的成分と共に前記周期的成分
    発生手段（１）への入力信号として供給する帰還成分補
    正手段（７）とを有してなることを特徴とする音声符号
    化装置。
  2. 【請求項２】　　前記帰還成分補正手段（７）は、前記
    最適の音源信号における周期的成分および非周期的成分
    それぞれのパワーの比に応じて前記非周期的成分を抑圧
    するものである請求項１記載の音声符号化装置。
  3. 【請求項３】　　前記周期的成分発生手段（１）は、前
    記誤差評価手段（６）の制御の下に、前記入力信号にお
    ける所定のピッチ周期の成分を強調して出力するもので
    ある請求項１記載の音声符号化装置。
  4. 【請求項４】　　符号化側から伝送された音声符号化情
    報を復号する音声復号装置において、前記音声符号化情
    報に従って、自身の入力信号に追随して音源信号の周期
    的成分を発生する周期的成分発生手段（１）と、前記音
    声符号化情報に従って、音源信号の非周期的成分を発生
    する非周期的成分発生手段（２）と、前記音源信号の周
    期的成分および非周期的成分を合成する合成手段（３）
    と、前記音声符号化情報に従って、前記合成された信号
    から、短期的予測に基づいて入力音声信号を近似する再
    生信号を発生する短期的予測フィルタ手段（４）と、前
    記音声符号化情報として符号化側から伝送された、最適
    の音源信号の周期的成分および非周期的成分を入力して
    、該最適の音源信号の周期的成分および非周期的成分の
    相対的な大きさに基づいて、該周期的成分が相対的に大
    きいときには、より一層非周期的成分を抑圧して、前記
    最適の音源信号の周期的成分と共に前記周期的成分発生
    手段（１）への入力信号として供給する帰還成分補正手
    段（７）とを有してなることを特徴とする音声復号装置
    。
  5. 【請求項５】　　前記帰還成分補正手段（７）は、前記
    最適の音源信号における周期的成分および非周期的成分
    それぞれのパワーの比に応じて前記非周期的成分を抑圧
    するものである請求項４記載の音声復号装置。
JP3026085A 1991-02-20 1991-02-20 音声符号化装置および音声復号装置 Withdrawn JPH04264597A (ja)

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