JPH04277800A - 音声符号化方式 - Google Patents
音声符号化方式Info
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- JPH04277800A JPH04277800A JP3040082A JP4008291A JPH04277800A JP H04277800 A JPH04277800 A JP H04277800A JP 3040082 A JP3040082 A JP 3040082A JP 4008291 A JP4008291 A JP 4008291A JP H04277800 A JPH04277800 A JP H04277800A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音声符号化方式に関し、
音声信号の高能率符号化を行なう音声符号化方式に関す
る。
音声信号の高能率符号化を行なう音声符号化方式に関す
る。
【０００２】近年、自動車電話等のディジタル移動無線
通信システム、企業内ディジタル通信システム等で、音
声信号をその品質を保持しつつ情報圧縮する高能率音声
符号化が要求されている。
通信システム、企業内ディジタル通信システム等で、音
声信号をその品質を保持しつつ情報圧縮する高能率音声
符号化が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】図４は従来の音声符号化方式の一例のブ
ロック図を示す。この方式はＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘ
ｃｉｔｅｄ ＬＰＣ）と呼ばれる方式である。
ロック図を示す。この方式はＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘ
ｃｉｔｅｄ ＬＰＣ）と呼ばれる方式である。
【０００４】図４において、符号帳１０にはＮサンプル
に対応するＮ次元の白色雑音を用いて生成した残差信号
のベクトルが２ｍ パターンだけ予め設定されている。 各ベクトルはＮ（Ｎは例えば４０）次元の要素の二乗和
が一定値となるよう正規化されている。
に対応するＮ次元の白色雑音を用いて生成した残差信号
のベクトルが２ｍ パターンだけ予め設定されている。 各ベクトルはＮ（Ｎは例えば４０）次元の要素の二乗和
が一定値となるよう正規化されている。
【０００５】符号帳１０から評価回路１６の指示で読出
されたベクトルは乗算器１１でゲインを乗算され、長期
的相関を付与するピッチ予測器１２及び短期的相関を付
与する線型予測器１３を通して再生信号とされる。この
再生信号は、減算器１４において端子１５より入来する
１フレームつまりＮサンプルのディジタル音声信号と比
較され、その誤差が評価回路１６で評価される。
されたベクトルは乗算器１１でゲインを乗算され、長期
的相関を付与するピッチ予測器１２及び短期的相関を付
与する線型予測器１３を通して再生信号とされる。この
再生信号は、減算器１４において端子１５より入来する
１フレームつまりＮサンプルのディジタル音声信号と比
較され、その誤差が評価回路１６で評価される。
【０００６】上記乗算器１１のゲイン及びピッチ予測器
１２のピッチ予測係数は評価回路１６における誤差電力
が最小となるよう可変される。ピッチ予測器１２のピッ
チ周期は例えば４０〜１６７サンプル周期で各ベクトル
についてその全てのサンプル周期の評価を行なう。また
、線型予測器１３の伝達関数は入力音声信号の線型予測
（ＬＰＣ）分析により決定される。
１２のピッチ予測係数は評価回路１６における誤差電力
が最小となるよう可変される。ピッチ予測器１２のピッ
チ周期は例えば４０〜１６７サンプル周期で各ベクトル
についてその全てのサンプル周期の評価を行なう。また
、線型予測器１３の伝達関数は入力音声信号の線型予測
（ＬＰＣ）分析により決定される。
【０００７】評価回路１６は入力音声信号と再生信号と
の間の誤差電力を最小とするよう符号帳１０の探索・決
定し、決定した符号帳１０のインデックス即ち残差ベク
トルの位相と、乗算器１１のゲイン即ち残差信号ベクト
ルの振幅と、ピッチ予測器１２の周期及び係数と、線型
予測器１３の係数とが多重化回路１７で多重化されて伝
送される。
の間の誤差電力を最小とするよう符号帳１０の探索・決
定し、決定した符号帳１０のインデックス即ち残差ベク
トルの位相と、乗算器１１のゲイン即ち残差信号ベクト
ルの振幅と、ピッチ予測器１２の周期及び係数と、線型
予測器１３の係数とが多重化回路１７で多重化されて伝
送される。
【０００８】伝送された多重化信号は多重分離回路１９
で分離されて夫々符号帳２０，乗算器２１，ピッチ予測
器２２，線型予測器２３夫々に供給される。
で分離されて夫々符号帳２０，乗算器２１，ピッチ予測
器２２，線型予測器２３夫々に供給される。
【０００９】符号帳２０は符号帳１０と同一構成で、こ
こからインデックスで指示されたベクトルが読出され、
乗算器２１，ピッチ予測器２２，線型予測器２３により
再生され、得られた再生音声信号が端子２４より出力さ
れる。
こからインデックスで指示されたベクトルが読出され、
乗算器２１，ピッチ予測器２２，線型予測器２３により
再生され、得られた再生音声信号が端子２４より出力さ
れる。
【００１０】従来のピッチ予測方式による分析手法は図
５（Ａ）に示す如く表わされる。同図中、端子４０より
入来する１フレームの入力音声信号の入力ベクトルＳは
減算器４１で前フレーム履歴４２を減算されて前フレー
ムの影響を除いたターゲット・ベクトルＸとされる。符
号帳４３よりの白色雑音の残差信号のベクトルＣを線型
予測器４４で予測し乗算器４５でゲイン（ベクトルの振
幅）ｇを乗じたコード・ベクトルｇＡＣと、先行フレー
ムの残差信号のベクトルをＮサンプル周期以上遅延した
ピッチ周期遅延器４６からのＮ次元の残差信号のベクト
ルＰを線型予測器４７で予測し乗算器４８でピッチ予測
係数（ベクトルの振幅）ｂを与えられたピッチ予測ベク
トルｂＡＰとを加算器４９に供給し、合成ベクトルＸ´
を得て、これとターゲット・ベクトルＸとを減算器５０
で減算し、誤差Ｅを評価回路５１で評価している。同図
（Ｂ）は上記のベクトル演算を図形表示したものである
。ここでＡは、予測フィルタ４４，４７のインパルス応
答をｈ０ ，ｈ１ ，ｈ２ ，…，ｈＮ−１ としたと
き
５（Ａ）に示す如く表わされる。同図中、端子４０より
入来する１フレームの入力音声信号の入力ベクトルＳは
減算器４１で前フレーム履歴４２を減算されて前フレー
ムの影響を除いたターゲット・ベクトルＸとされる。符
号帳４３よりの白色雑音の残差信号のベクトルＣを線型
予測器４４で予測し乗算器４５でゲイン（ベクトルの振
幅）ｇを乗じたコード・ベクトルｇＡＣと、先行フレー
ムの残差信号のベクトルをＮサンプル周期以上遅延した
ピッチ周期遅延器４６からのＮ次元の残差信号のベクト
ルＰを線型予測器４７で予測し乗算器４８でピッチ予測
係数（ベクトルの振幅）ｂを与えられたピッチ予測ベク
トルｂＡＰとを加算器４９に供給し、合成ベクトルＸ´
を得て、これとターゲット・ベクトルＸとを減算器５０
で減算し、誤差Ｅを評価回路５１で評価している。同図
（Ｂ）は上記のベクトル演算を図形表示したものである
。ここでＡは、予測フィルタ４４，４７のインパルス応
答をｈ０ ，ｈ１ ，ｈ２ ，…，ｈＮ−１ としたと
き
【００１１】
【数１】
【００１２】と表わされるＮ×Ｎ行列である。
【００１３】このようにＣＥＬＰでは入力音声のターゲ
ット・ベクトルをピッチ予測ベクトルとコード・ベクト
ルとで固定する処理を行なっている。ここで、白色雑音
列であるコード・ベクトルによる探索処理部について考
えると、図６に示す如く表わされる。
ット・ベクトルをピッチ予測ベクトルとコード・ベクト
ルとで固定する処理を行なっている。ここで、白色雑音
列であるコード・ベクトルによる探索処理部について考
えると、図６に示す如く表わされる。
【００１４】図６において、端子６０からはターゲット
・ベクトルＸにピッチ予測のフィルタリングが施された
ベクトルＡＹ（＝Ｘ−ｂＡＰ）が入来して乗算器６１に
供給される。また符号帳６２から読出された残差ベクト
ルＣは重み付けフィルタ６３で重み付け行列Ａにより重
み付けされ、ここで得られたベクトルＡＣが乗算器６１
，６４夫々に供給される。
・ベクトルＸにピッチ予測のフィルタリングが施された
ベクトルＡＹ（＝Ｘ−ｂＡＰ）が入来して乗算器６１に
供給される。また符号帳６２から読出された残差ベクト
ルＣは重み付けフィルタ６３で重み付け行列Ａにより重
み付けされ、ここで得られたベクトルＡＣが乗算器６１
，６４夫々に供給される。
【００１５】乗算器６１はベクトルＡＹの転置（ＡＹ）
Ｔ とベクトルＡＣとを乗算して評価部６５に供給し、
乗算器６４はベクトルＡＣの転置（ＡＣ）Ｔ とベクト
ルＡＣとを乗算して評価部６５に供給する。
Ｔ とベクトルＡＣとを乗算して評価部６５に供給し、
乗算器６４はベクトルＡＣの転置（ＡＣ）Ｔ とベクト
ルＡＣとを乗算して評価部６５に供給する。
【００１６】評価部６５では次式で表わされる誤差信号
電力｜Ｅ２ ｜が最小となるようゲインｇを決定して以
下に述べる（４） 式で探索を行なう。
電力｜Ｅ２ ｜が最小となるようゲインｇを決定して以
下に述べる（４） 式で探索を行なう。
【００１７】
Ｅ２ ＝｜ＡＹ−ｇＡＣ｜２
（１）ここで、∂Ｅ２ ／∂ｇ＝０
より最適ゲインｇｏｐｔ は次式で表わされる。
（１）ここで、∂Ｅ２ ／∂ｇ＝０
より最適ゲインｇｏｐｔ は次式で表わされる。
【００１８】
ｇｏｐｔ ＝（ＡＹ）Ｔ （ＡＣ）／（ＡＣ）Ｔ
（ＡＣ）
（２）（２） 式を（１） 式に代入して Ｅ２ ＝（ＡＹ）Ｔ （ＡＹ） −｛（ＡＹ）Ｔ （ＡＣ）｝２ ／（ＡＣ
）Ｔ （ＡＣ） （
３）（３）式右辺第１項は各残差ベクトルについて一定
であるから、最適残差ベクトルＣｏｐｔ は次式で表わ
される。
（ＡＣ）
（２）（２） 式を（１） 式に代入して Ｅ２ ＝（ＡＹ）Ｔ （ＡＹ） −｛（ＡＹ）Ｔ （ＡＣ）｝２ ／（ＡＣ
）Ｔ （ＡＣ） （
３）（３）式右辺第１項は各残差ベクトルについて一定
であるから、最適残差ベクトルＣｏｐｔ は次式で表わ
される。
【００１９】
Ｃｏｐｔ ＝ａｒｇ ｍａｘ〔｛（ＡＹ）Ｔ （Ａ
Ｃ）｝／（ＡＣ）Ｔ （ＡＣ）〕 （４）
Ｃ）｝／（ＡＣ）Ｔ （ＡＣ）〕 （４）
【００２
０】
０】
【発明が解決しようとする課題】図６の重み付けフィル
タ６３ではＮ次元の残差ベクトルＣとＮ×Ｎの正方行列
Ａとの乗算を行なっており、この乗算は符号帳６２の２
ｍ パターンの残差ベクトルに対して行なわれるため膨
大な演算量となり、この演算を行なうプロセッサの能力
の制約によりリアルタイムの処理が困難であるという問
題があった。
タ６３ではＮ次元の残差ベクトルＣとＮ×Ｎの正方行列
Ａとの乗算を行なっており、この乗算は符号帳６２の２
ｍ パターンの残差ベクトルに対して行なわれるため膨
大な演算量となり、この演算を行なうプロセッサの能力
の制約によりリアルタイムの処理が困難であるという問
題があった。
【００２１】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
演算量を軽減してリアルタイムの処理を可能とする音声
符号化方式を提供することを目的とする。
演算量を軽減してリアルタイムの処理を可能とする音声
符号化方式を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化方式
は、先行フレームの残差信号を遅延した信号ベクトルに
対して線形予測の重み付けフィルタリングを施したベク
トルと、符号帳より読出された残差信号ベクトルに対し
て線形予測の重み付けフィルタリングを施したベクトル
とによって入力音声のターゲット・ベクトルを同定する
音声符号化方式において、符号帳の全ての残差信号ベク
トルの同一サンプル位置を強制的に零値とし、残差信号
ベクトルに重み付けフィルタリングを施すとき、残差信
号ベクトルの零値のサンプル位置の演算を省略する。
は、先行フレームの残差信号を遅延した信号ベクトルに
対して線形予測の重み付けフィルタリングを施したベク
トルと、符号帳より読出された残差信号ベクトルに対し
て線形予測の重み付けフィルタリングを施したベクトル
とによって入力音声のターゲット・ベクトルを同定する
音声符号化方式において、符号帳の全ての残差信号ベク
トルの同一サンプル位置を強制的に零値とし、残差信号
ベクトルに重み付けフィルタリングを施すとき、残差信
号ベクトルの零値のサンプル位置の演算を省略する。
【００２３】
【作用】本発明においては、符号帳の全ての残差信号ベ
クトルが同一サンプル位置で零値とされているため、残
差信号ベクトルに重み付けフィルタリングを施す際に上
記零値とされたサンプル位置の乗算結果は零であり、こ
のサンプル位置の演算を省略しても良く、その分だけ演
算量を削減できる。
クトルが同一サンプル位置で零値とされているため、残
差信号ベクトルに重み付けフィルタリングを施す際に上
記零値とされたサンプル位置の乗算結果は零であり、こ
のサンプル位置の演算を省略しても良く、その分だけ演
算量を削減できる。
【００２４】
【実施例】図１は本発明方式の第１実施例のブロック図
を示す。同図中、図５と同一部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
を示す。同図中、図５と同一部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
【００２５】図１において、符号帳７０にはＮ（Ｎは例
えば４０）サンプルに対応するＮ次元の白色雑音を用い
て生成した残差信号ベクトルが２ｍ （ｍは例えば１０
）パターンだけ予め設定されている。
えば４０）サンプルに対応するＮ次元の白色雑音を用い
て生成した残差信号ベクトルが２ｍ （ｍは例えば１０
）パターンだけ予め設定されている。
【００２６】この符号帳７０の全ての残差信号ベクトル
は図２（Ａ），（Ｂ）に示す如く、同一サンプル位置ｉ
，ｉ＋３，ｊ，ｊ＋３の値が強制的に零とされている。 この零値のサンプル位置は不規則であるが、位置情報格
納部７１にこの零値のサンプル位置ｉ，ｉ＋３，ｊ，ｊ
＋３等が全て格納されており、この零値のサンプル位置
は重み付けフィルタ６３に供給される。
は図２（Ａ），（Ｂ）に示す如く、同一サンプル位置ｉ
，ｉ＋３，ｊ，ｊ＋３の値が強制的に零とされている。 この零値のサンプル位置は不規則であるが、位置情報格
納部７１にこの零値のサンプル位置ｉ，ｉ＋３，ｊ，ｊ
＋３等が全て格納されており、この零値のサンプル位置
は重み付けフィルタ６３に供給される。
【００２７】重み付けフィルタ６３では符号帳７０から
読出された残差ベクトルＣと重み付け行列Ａとの乗算を
行なうとき、位置情報格納部７１からの零値のサンプル
位置ｉ，ｉ＋３，ｊ，ｊ＋３等では乗算を行なうことな
く、乗算結果を零として出力する。
読出された残差ベクトルＣと重み付け行列Ａとの乗算を
行なうとき、位置情報格納部７１からの零値のサンプル
位置ｉ，ｉ＋３，ｊ，ｊ＋３等では乗算を行なうことな
く、乗算結果を零として出力する。
【００２８】これによって重み付けフィルタ６３におけ
る演算量は零値のサンプル位置の数に応じて減少する。 ところで、乗算器６１，６４夫々ではＮ次元のベクトル
とＮ次元のベクトルとの乗算であるため、演算量は重み
付けフィルタ６３に比して少なく、上記重み付けフィル
タ６３の演算量を減少させることによって装置全体の演
算量を大きく軽減できる。
る演算量は零値のサンプル位置の数に応じて減少する。 ところで、乗算器６１，６４夫々ではＮ次元のベクトル
とＮ次元のベクトルとの乗算であるため、演算量は重み
付けフィルタ６３に比して少なく、上記重み付けフィル
タ６３の演算量を減少させることによって装置全体の演
算量を大きく軽減できる。
【００２９】図３は、本発明方式の第２実施例のブロッ
ク図を示す。同図中、符号帳７３にはＮ（Ｎは例えば４
０）サンプルに対応するＮ次元の白色雑音を用いて生成
した残差信号ベクトルが２ｍ （ｍは例えば１０）パタ
ーンだけ予め設定されており、全ての残差信号ベクトル
の偶数番目のサンプル位置の値が強制的に零とされてい
る。位置情報格納部７４には偶数番目を示す情報が格納
されており、重み付けフィルタ６３では残差ベクトルＣ
の偶数番目のサンプル位置では乗算を行なうことなく乗
算結果を零として出力する。
ク図を示す。同図中、符号帳７３にはＮ（Ｎは例えば４
０）サンプルに対応するＮ次元の白色雑音を用いて生成
した残差信号ベクトルが２ｍ （ｍは例えば１０）パタ
ーンだけ予め設定されており、全ての残差信号ベクトル
の偶数番目のサンプル位置の値が強制的に零とされてい
る。位置情報格納部７４には偶数番目を示す情報が格納
されており、重み付けフィルタ６３では残差ベクトルＣ
の偶数番目のサンプル位置では乗算を行なうことなく乗
算結果を零として出力する。
【００３０】この場合にも第１実施例と同様にして演算
量が軽減され、重み付けフィルタ６３では偶数番目のサ
ンプル位置で規則的に零を出力するだけで、位置情報格
納部７４を参照して零値のサンプル位置を認識する必要
がないので、第１実施例よりも優れた高速性が得られる
。しかし、この零値のサンプル位置の規則性によって特
定の周波数成分が強調又は減衰するため、符号化音声の
品質としては第１実施例が優れている。
量が軽減され、重み付けフィルタ６３では偶数番目のサ
ンプル位置で規則的に零を出力するだけで、位置情報格
納部７４を参照して零値のサンプル位置を認識する必要
がないので、第１実施例よりも優れた高速性が得られる
。しかし、この零値のサンプル位置の規則性によって特
定の周波数成分が強調又は減衰するため、符号化音声の
品質としては第１実施例が優れている。
【００３１】なお、符号帳７３の零値のサンプル位置は
偶数番目に限らず奇数番目又はｌ（ｌは３以上の整数）
番目毎であっても良く上記実施例に限定されない。
偶数番目に限らず奇数番目又はｌ（ｌは３以上の整数）
番目毎であっても良く上記実施例に限定されない。
【００３２】また、符号帳７０又は７３の残差ベクトル
は、白色雑音に限らず、この白色雑音の各サンプルのう
ち所定の閾値未満のものを零としたスパースベクトルを
用い、全ての残差ベクトルの同一位置を規則的又は不規
則に強制的に零としたものであっても良い。
は、白色雑音に限らず、この白色雑音の各サンプルのう
ち所定の閾値未満のものを零としたスパースベクトルを
用い、全ての残差ベクトルの同一位置を規則的又は不規
則に強制的に零としたものであっても良い。
【００３３】
【発明の効果】上述の如く、本発明の音声符号化方式に
よれば、演算量を軽減でき、リアルタイムの処理が可能
となり、実用上きわめて有用である。
よれば、演算量を軽減でき、リアルタイムの処理が可能
となり、実用上きわめて有用である。
【図１】本発明方式の第１実施例のブロック図である。
【図２】符号帳を説明するための図である。
【図３】本発明方式の第２実施例のブロック図である。
【図４】音声符号化方式の一例のブロック図である。
【図５】従来方式による分析手法を示す図である。
【図６】従来方式の一例のブロック図である。
６１，６４ 乗算器
６３ 重み付けフィルタ
７０，７３ 符号帳
７２，７４ 位置情報格納部
Claims (3)
- 【請求項１】 先行フレームの残差信号を遅延した信
号ベクトルに対して線形予測の重み付けフィルタリング
を施したベクトルと、符号帳（７０，７３）より読出さ
れた残差信号ベクトルに対して線形予測の重み付けフィ
ルタリングを施したベクトルとによって入力音声のター
ゲット・ベクトルを同定する音声符号化方式において、
該符号帳（７０，７３）の全ての残差信号ベクトルの同
一サンプル位置を強制的に零値とし、該残差信号ベクト
ルに重み付けフィルタリングを施すとき、該残差信号ベ
クトルの零値のサンプル位置の演算を省略することを特
徴とする音声符号化方式。 - 【請求項２】 該符号帳（７０）の全ての残差信号ベ
クトルの零値とするサンプル位置を不規則に設定したこ
とを特徴とする請求項１記載の音声符号化方式。 - 【請求項３】 該符号帳（７３）の全ての残差信号ベ
クトルの零値とするサンプル位置を規則的に設定したこ
とを特徴とする請求項１記載の音声符号化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3040082A JPH04277800A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 音声符号化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3040082A JPH04277800A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 音声符号化方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04277800A true JPH04277800A (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12570982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3040082A Withdrawn JPH04277800A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 音声符号化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04277800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444635B1 (ko) * | 1995-09-19 | 2005-02-02 | 에이티 앤드 티 코포레이션 | 개량형 음성 코딩 방법 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3040082A patent/JPH04277800A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444635B1 (ko) * | 1995-09-19 | 2005-02-02 | 에이티 앤드 티 코포레이션 | 개량형 음성 코딩 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |