JPH04284500A - 低遅延符号駆動型予測符号化方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は二つの励振源からそれ
ぞれ選択した励振候補で合成フィルタを駆動し、その合
成フィルタのフィルタ係数をそれまでに復号した波形で
線形予測し、その合成フィルタを用いて上記励振候補を
決定し、その決定した励振候補を符号化出力して少ない
遅延で音声を符号化する低遅延符号駆動型予測符号化法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル移動通信などの分野では、電
波の有効利用などを計るため、種々の高能率符号化法が
用いられている。８ｋｂｉｔ／ｓ程度の情報量で符号化
する方法としては、ＣＥＬＰ（符号駆動型線形予測）、
ＶＳＥＬＰ（ベクトル加算駆動型線形予測）、マルチパ
ルス符号化などが知られている。

【０００３】これらの方式では図６に示すように、複数
サンプルの入力音声からフィルタ係数決定部１１で予測
係数を計算してフィルタ係数を決定し、そのフィルタ係
数を合成フィルタ１２に設定する。Ａ（Ｚ）は合成フィ
ルタ１１の伝達関数である。ピッチ励振源１３の複数の
ピッチ周期成分（励振候補）から取出したピッチ周期と
、符号帳励振源１４の複数の雑音波形ベクトル（例えば
乱数ベクトル、励振候補）から取出した候補とをそれぞ
れ利得部１５，１６で適当な利得を与えた後加算して合
成フィルタ１２に駆動信号として供給して音声を合成し
、その合成音声の入力音声に対する歪が最も小になるよ
うにパワー計算部１７で両励振源１３，１４中の各励振
候補を選び、かつ利得部１５，１６の各利得を設定する
。符号出力部１８では予測係数、ピッチ周期成分候補と
符号帳の候補それぞれに対して選ばれたコード番号と利
得などが符号として出力される。

【０００４】合成フィルタ１２のフィルタ係数を決定す
る予測係数は入力音声の分析によって求める。２０〜３
０ｍｓ程度（通常、サンプル数で１２８又は２５６）を
１フレームとして処理が行われる。このように符号化し
ようとするサンプルより先の１フレーム分から予測係数
を求める前方予測型であるため符号化出力は少くとも１
フレーム分の遅れが生じる。これらの方法では、１フレ
ームが長いため、大きな遅延が生じてしまう。

【０００５】現在は、パーソナル通信などの用途におい
て、音声符号化法に対しては遅延の少ない方法が求めら
れており、上記のような大きな遅延を生じる方法は望ま
しくない。低遅延の音声符号化法としては、１６ｋｂｉ
ｔ／ｓでＬＤ−ＣＥＬＰ（低遅延符号駆動型線形予測）
符号化方式が知られている。この方法では後方予測型の
ピッチ予測と近接予測とを用いている。すなわち予測係
数の算出に現在量子化しようとするフレーム内の信号を
使わずに、図６に破線で示すように符号化出力を記憶復
号部１９に記憶しておき、この過去の符号を復号化し、
フィルタ係数決定部１１でこの復号音声に窓をかけ、相
関関数を経由してピッチの周期性も含めた線形予測をお
こなう。この処理の流れを図７を示す。つまり過去のフ
レームの波形を復号して、その波形から合成フィルタ１
２のフィルタ係数を求め、その合成フィルタ１／Ａ０　
（Ｚ）を用いて、ピッチ励振源１３中のピッチのパラメ
ータ候補を求めると共に、符号帳励振源１４中の形状ベ
クトル（雑音成分）候補を求め、これら求めた両候補の
符号を伝送する。

【０００６】この方法では符号器と復号器との双方で過
去に復号化された音声は共通に利用できるので、予測係
数や周期性（ピッチ）の情報を伝送する必要がない。従
って１フレーム当りのサンプル数を少なく、例えば５〜
１０サンプル数とすることができ、フレーム長を短くす
ることができ、遅延の少ない符号化が実現されている。

【０００７】しかし、ＬＤ−ＣＥＬＰは現在のフレーム
の予測を過去の復号化された系列のみから行うので、予
測誤差が従来の前方予測型に比べて大きい。そのため、
８ｋｂｉｔ／ｓ程度の符号化では急激に波形歪が増大し
、品質が低下する。８ｋｂｉｔ／ｓ程度の情報量で、低
遅延での音声符号化を実現するため、ＬＤ−ＣＥＬＰの
ようにピッチの周期性を線形予測に含めず、ピッチ周期
成分も復号化された音声から抽出する手法が提案されて
いる。

【０００８】しかし、これらの手法においても過去の復
号化された音声より、現フレームを予測するため、入力
音声が急激な変化をする時には、追従性が劣化し、波形
歪が増大し、品質が低下すると言う問題があった。この
発明の目的は過去の復号化された音声から予測して、次
のフレームを処理して低遅延で符号化でき、しかも入力
音声に対する追従性がよく、高品質な音声符号化を実現
することが可能な低遅延符号駆動型予測符号化方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明によれば二つの
合成フィルタ１／Ａ０　と１／Ａ１　とが用いられ、１
フレーム前までに復号化した音声波形から予測して一方
の合成フィルタ１／Ａ０　を求め、その合成フィルタ１
／Ａ０　を用いて一方の励振源、例えばピッチ励振源中
の励振候補をまず決定し、この決定した励振候補（例え
ばピッチ周期成分）によって、合成フィルタ１／Ａ０　
を用いて現入力音声に対応する復号音声を合成する。次
にその復号化した音声と過去の復号音声とを分析して、
改めて予測係数を求め、他方の合成フィルタ１／Ａ１　
のフィルタ係数を求め、この合成フィルタ１／Ａ１　を
用いて他方の励振源中の励振候補（例えば符号帳の形状
ベクトル）の検索を行い励振候補を決定する。

【００１０】合成フィルタ１／Ａ０　と１／Ａ１　との
内の正規化予測誤差の小さい方（予測利得が大きい方）
又は入力音声に対する歪が小さくなる方を選択するよう
にし、その選択した合成フィルタを用いて他方の励振源
中の励振候補の決定を行ってもよい。

【００１１】

【実施例】この発明の実施例を図１に示し、図６と対応
する部分には同一符号を付けてある。この発明では二つ
の合成フィルタ１／Ａ０　（Ｚ）２１と１／Ａ１　（Ｚ
）２２とが用いられ、この実施例では励振源１３として
各種ピッチのパラメータが記憶されたピッチ励振源が用
いられ、その選択されたピッチ成分が利得部１５を通じ
て駆動信号として合成フィルタ２１へ供給される。また
励振源１４として各種雑音波形ベクトルの符号が記憶さ
れた符号帳励振源が用いられ、その選択された波形ベク
トル利得部１６を通じて加算され、その加算出力は入力
音声信号との差がとられてパワー計算部１７へ供給され
る。

【００１２】合成フィルタ２１，２２の両出力は加算回
路２３で駆動信号として合成フィルタ２２ヘ供給される
。図２に示すようにまず記憶復号部１９に記憶されてい
る過去のフレームの波形を復号化して、フィルタ係数決
定部１１でその過去に復号した音声から予測係数を求め
て合成フィルタ１／Ａ０　（Ｚ）２１のフィルタ係数を
更新し、その合成フィルタ１／Ａ０　（Ｚ）２１を用い
て励振源１３中のピッチ候補を決定する。次に、決定し
たピッチ周期成分の候補を駆動信号として合成フィルタ
１／Ａ０　（Ｚ）２１へ供給して現フレームの音声を例
に合成する。その後その例に合成した現フレーム波形と
過去の復号音声とから、新たに予測係数をフィルタ係数
決定部１１で求め、その結果に応じて合成フィルタ１／
Ａ１　（Ｚ）２２のフィルタ係数を更新する。この合成
フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２２を用いて励振源１４中の
波形ベクトル候補の決定を行う。この決定された波形ベ
クトル候補と選ばれたピッチ周期成分候補と（これらの
利得部１５，１６の利得を含む）を符号出力部１８から
符号化出力する。

【００１３】このように合成フィルタ１／Ａ０　（Ｚ）
２１から得られる仮りの合成音声は、現フレームの入力
音声と対応し、この仮りの合成音声には過去の復号音声
のみからでは予測できなかった入力音声の変化に関する
情報が含まれており、この仮りの合成音声と過去の復号
音声とから、合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２２に対す
る予測係数を決定しているため、過去の復号音声のみか
ら予測係数を求める場合より、入力音声の変化によりよ
く追従して正しく予測係数を求めることができる。

【００１４】なお、図１において合成フィルタ１／Ａ１
　（Ｚ）２２に対する予測係数の演算に現フレームの入
力音声を直接利用しないのは、送信側と受信側とで同一
の復号器を用いる必要があるが、受信側の復号では現フ
レームの入力音声を利用できないからである。この図１
に示した方法では、ピッチ周期成分に良い候補が無いと
きなど、新たに求めた合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２
２が、過去の復号音声から求めた合成フィルタ１／Ａ０
　（Ｚ）２１より必ずしも望ましいとは限らない。その
ため、図３に示すように合成フィルタ１／Ａ０　（Ｚ）
２４が更に設けられ、利得部１６の出力がスイッチ２５
で合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２２と１／Ａ０　（Ｚ
）２４とに切り替え供給される。合成フィルタ１／Ａ０
　（Ｚ）２４の出力も加算回路２３へ供給される。

【００１５】合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２２と１／
Ａ０　（Ｚ）２４との何れを選択使用するかは次の２通
りがある。その１つは正規化予測誤差ｄが小さい方を選
択する。つまり合成フィルタの予測の正確さを表わす基
準として、次式で表わされる正規化予測誤差ｄがある。 ｄ＝Π（１−ｋｉ　２　） ただし、ｋｉ　はＰＡＲＣＯＲ係数 ｉは合成フィルタの次数 この正規化予測誤差ｄが小さい方が、合成フィルタとし
て望ましい。従って図４に示すように符号帳励振源１４
中の形状ベクトルの検索については、合成フィルタ１／
Ａ０　（Ｚ）と合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）との各正
規化予測誤差ｄを計算し、その値が小さい方の合成フィ
ルタにスイッチ２５を切り替えて用いる。正規化予測誤
差は予測係数から求められるため、どちらの合成フィル
タを用いたかの情報を伝送する必要はない。

【００１６】合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）２２と１／
Ａ０　（Ｚ）２４との何れを選択するかの基準としては
図５に示すように合成フィルタ１／Ａ１　（Ｚ）と１／
Ａ０　（Ｚ）２４とにそれぞれ励振源１４から選択した
波形ベクトルを通して波形を合成し、その合成波形の入
力音声波形に対する歪を計算し、最終的に合成フィルタ
を用いる。この場合、どちらの合成フィルタを用いたか
を示す補助情報１ビットを受信側へ送る。

【００１７】上述では二つの励振源１３，１４としてピ
ッチ周期成分と、波形ベクトルとを用いたが、二つの符
号帳励振源を用いてもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば過去
のクレームの復号音声により予測するため、入力音声の
１フレームとしては例えば５〜１０サンプル程度でもよ
く遅延時間を小さくすることができ、しかも一方の励振
源の励振候補を決定後に、その候補とその合成フィルタ
とを用いて現フレームの音声と対応した仮りの合成音声
を、これと過去の復号音声とを用いて合成フィルタの予
測係数を決定しているため、その仮りの合成音声には過
去の復号音声では予測できない入力音声の変化に関する
情報が期待でき、それだけ入力音声の過渡的な変化に対
して、追従性が良くなるため、符号化音声の品質が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】図１の処理を示す流れ図。

【図３】条件によって、符号帳励振源に対する合成フィ
ルタを切り換える場合のこの発明の実施例の要部を示す
図。

【図４】図３の具体的処理例を示す流れ図。

【図５】図３の具体的処理の他の例を示す流れ図。

【図６】一般的なＣＥＬＰ符号化方法を示すブロック図
。

【図７】従来の符号化方法の処理を示す流れ図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　音声信号を比較的短かいサンプル数を
   １フレームとして、フレーム単位で二つの励振源Ｂ，Ｃ
   と合成フィルタとを用いて予測符号化する方法において
   、１フレーム前までに復号化した音声波形から予測して
   合成フィルタ１／Ａ０　を求め、その合成フィルタ１／
   Ａ０　を用いて、現在のフレームに対する上記励振源Ｂ
   中の励振候補を決定し、その決定された励振源Ｂの励振
   候補を上記合成フィルタ１／Ａ０　に入力して現在のフ
   レームの音声波形を仮に合成し、１フレーム前までに復
   号化した波形とその仮に合成した現在のフレームの波形
   とから予測して合成フィルタ１／Ａ１　を求め、その合
   成フィルタ１／Ａ１　を用いて現在のフレームに対する
   上記励振源Ｃ中の励振候補を決定することを特徴とする
   低遅延符号駆動型予測符号化方法。
2. 【請求項２】　　上記合成フィルタ１／Ａ０　と１／Ａ
   １　との内、正規化予測誤差の小さいものを選択して、
   上記励振源Ｃ中の励振候補を決定するための合成フィル
   タに用いることを特徴とする請求項１記載の低遅延符号
   駆動型予測符号化方法。
3. 【請求項３】　　上記合成フィルタ１／Ａ０　と１／Ａ
   １　との内、最終的に歪の小さくなる方を選択して上記
   励振源Ｃ中の励振候補を決定するための合成フィルタに
   用い、その選択符号を符号化出力の一部とすることを特
   徴とする請求項１記載の低遅延符号駆動型予測符号化方
   法。