JPH043879B2

JPH043879B2 -

Info

Publication number: JPH043879B2
Application number: JP59128730A
Authority: JP
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1992-01-24
Also published as: JPS617900A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は音声信号のマルチパルス型符号化復号
化装置に関し、特に符号化側で分析、処理すべき
音源パルスの振幅または位置、もしくは振幅なら
びに位置に関する決定を動的計画法（Dynamic
Programming、以下DPと略称する）にもとづく
最適決定を介して実施する音声信号のマルチパル
ス型符号化装置に関する。

〔従来技術〕

入力音声信号を分析し巨視的特徴としてのスペ
クトル包絡とともに微視的特徴としての音源情報
を抽出しこれらを符号化する場合に、音源情報を
複数のインパルス系列いわゆるマルチパルスとし
て構成しこれをスペクトル包絡情報のLPC
（Linear Prediction Coefficient、線形予測係数）
とともに符号化側から復号化側に伝送して入力音
声信号を再生するマルチパルス型符号化復号化装
置は近時よく知られつつある。

このマルチパルス型符号化復号化装置は、音源
パルスに近似せしめたマルチパルスを音源情報と
してスペクトル包絡情報とともに符号化側から復
号化側に分析フレームごとに伝送するものであ
り、音源波形に関する情報も復号化側に伝送さ
れ、通常のボコーダに比して優れた再生音質が比
較的低ビツトレートで得られるといつた特徴があ
る。

マルチパルスを求める手法に関してはB.S.Atal
等によるＡ−ｂ−Ｓ（Analysis−by−Synthesis）
処理手法と小沢、荒関、小野等による相関関数処
理手法とがよく知られた二つの手法となつてい
る。これら二つの手法のうち前者は入力音声信号
のスペクトル領域評価による分析と合成の繰返し
を介してマルチパルスを求めるのに対し、後者は
入力音声信号と分析処理における合成フイルタの
インパルスレスポンスとの相互相関を求め、これ
と前記インパルスポンスの自己相関を利用してマ
ルチパルスたるべき音源パルスをいわゆるフオワ
ード的に決定する相関領域評価であり、Ａ−ｂ−
Ｓ処理よりも効率的な処理手法として知られてい
る。

しかしながら、上述した従来の二つの手法に関
してはそれぞれ次のような欠点がある。

すなわちＡ−ｂ−Ｓ処理手法はマルチパルス１
個ごとに分析と合成とを繰返しつつ所望のマルチ
パルス系列を求めるものであり、入力音声信号と
再生音声信号との差を最小としうる最適音源パル
ス検索手段ではあるが、反面マルチパルスとすべ
き音源パルスには最大パルス間隔の制限がないた
め分析フレームごとの音源パルス位置の伝送効率
が低下し易く、すなわちパルス位置量子化データ
におけるビツト数を固定できないため伝送効率の
低下を招き易い。しかもこのＡ−ｂ−Ｓ処理手法
はマルチパルス１個ずつを対象として繰返し複雑
な演算を実施するためその演算量も膨大なものと
なつてしまうという欠点がある。

またフオワード的処理手法は演算量はＡ−ｂ−
Ｓ処理手法に比し大幅に改善しうるものの、マル
チパルスとすべき音源パルスの検索はＡ−ｂ−Ｓ
処理手法と同様な最適性を有するとは言えず、さ
らに最大パルス間隔の制限がないため伝送効率の
低下も避けられないという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した欠点を除去し、マルチ
パルス型符号化復号化装置において、マルチパル
スとすべき音源パルス振幅の量子化処理を含む最
適パルス検索と、音源パルスの最大間隔を制限し
つつ実施する最適パルス検索とをそれぞれ単独も
しくは併用してDP手法を利用して実施すること
によつて演算量を大幅に減少せしめるとともに伝
送効率を著しく改善しうるマルチパルス型符号化
復号化装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の装置は、マルチパルス型符号化復号化
装置において、マルチパルスとして構成すべき音
源パルス振幅量子化を入力音声信号との誤差電力
を評価関数とする動的計画法にもとづいて決定す
る音源パルス振幅決定手段あるいは最大パルス間
隔を制限し前記誤差電力を評価関数とする動的計
画法にもとづいて音源パルス位置を決定する音源
パルス位置決定手段もしくは前記音源パルス振幅
決定手段と音源パルス位置決定手段とを併用しつ
つ音源パルス位置と振幅に関する量子化レベルを
同時に算出する音源パルス位置・振幅決定手段の
うちのいずれかの決定手段を備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における符号化
側(A)および復号化側(B)の構成を示すブロツク図で
ある。

第１図Ａ，Ｂに示す本発明の第１の実施例を各
パルス位置の各音源パルスの振幅量子化値をDP
手法によつて決定しつつ最適パルス検索を実施す
る前記音源パルス振幅決定手段を利用する一実施
例であり、符号化側(A)はLPC分析器１、ノイズ
重み付け器２、符号化器３、相互相関関数算出器
４、自己相関関数算出器５、マルチパルス検索器
６、DP演算処理器７およびマルチプレクサ８を
備えて構成され、また第１図Ｂに示す復号化側は
デマルチプレクサ９、復号化器(1)１０、復号化器
(2)１１、LPC合成器１２およびLPF（Low Pass
Filter）１３を備えて構成される。

第１図Ａ，Ｂによつて示す第１の実施例におい
ては、マルチパルスは前述した相関領域評価によ
るフオワード処理によつて求める場合を例として
いるが、これは他のＡ−ｂ−Ｓ処理手法等によつ
て求める場合と置換しても一向に差支えない。

入力端子１０１を介して入力した入力音声信号
はLPC分析器１およびノイズ重み付け器２に供
給される。

LPC分析器１は入力音声信号をLPC分析して
得られるＰ次のＫパラメータ（偏自己相関関数）
の如きLPC係数を抽出しこれを符号化器３に送
出するとともに、LPC係数および次数等をノイ
ズ重み付け器２に供給する。

ノイズ重み付け器２は伝達関数Ｗ（Ｚ）のノイ
ズフイルタを有し入力音声信号をこのノイズフイ
ルタを通すことによつてこれら２入力の畳み込み
積分を実施する。伝達関数Ｗ（Ｚ）はLPC係数と
その次数のほか、予め音声資料等にもとづいて決
定され、またここでＺはexp（jλ）でλ＝2πΔT、
ΔTは分析フレームの標本化サンプリング周期、
は周波数である。

LPC分析器１から出力したLPC係数はまた符
号化器３によつてLPC係数を量子化したうえさ
らにこれを符号化して出力ライン301に送出する
とともに、量子化したLPC係数を復号化して音
声フイルタのインパルスレスポンスを求めこれを
出力ライン302に送出する。

相互相関関数算出器４は、こうして供給された
インパルスレスポンスとノイズ重み付けを付与し
た入力音声信号との畳み込み積分を行なつて相互
相関関数を算出しマルチパルス検索器６に供給す
る。

ノイズ重み付けを付与した入力音声信号はまた
DP演算処理器７にも供給される。DP演算処理器
７には符号化器３からのインパルスレスポンスも
供給される。

自己相関関数算出器５は、符号化器３からのイ
ンパルスレスポンスを受けるとこの自己相関関数
を計算しこれをマルチパルス検索器６に供給す
る。

マルチパルス検索器６は、こうして分析フレー
ムごとに供給される相互相関関数と自己相関関数
とを利用し下記に示す(1)式による相関領域評価に
もとづくフオワード的音源パルス検索を実施す
る。

(1)式において、m_iは分析フレーム内のｉ番目
のパルスのフレーム端からの時間位置、g_iはその
振幅、hx（m_i）は時間遅れm_iにおける相互相関
関数、glは分析フレーム内のｌ番目のパルスの振
幅、Rhh（1m_l−m_i１）はインパルスレスポンスの
自己相関関数である。(1)式の意味するところは、
ある音源パルスに着目し種種の時間位置で(1)式に
よつて計算した振幅の絶対値を最大とするものが
最も音源パルスと近似したパルスとして得られた
この操作を繰返して得られる複数個の音源パルス
をマルチパルスとして決定するということであ
る。これを符号化してマルチプレクサ８に供給す
るのが通常のマルチパルス符号化の手段である
が、本実施例にあつてDP演算処理器７によつて
次のように音源パルス振幅の最適量子化を実行し
ている。

第２図は第１図ＡのDP演算処理器７の部分を
詳細に示すブロツク図、第３図は第２図に示す
DP演算処理器７による音源パルス振幅量子化の
DP処理の内容を説明するための音源パルス振幅
DP処理説明図である。以下に第３図を参照しな
がら第２図のDP演算処理器７の動作を説明する。

第２図に示すDP演算処理器７は、波形RAM
（Random Access Memory）７１、DPパス
RAM７２、演算制御部７３、マルチパルス仮量
子化データRAM７４およびインパルスレスポン
スRAM７５等を備えて構成され、また符号化器
３、ノイズ重み付け器２、マルチパルス検索器６
およびマルチプレクサ８を併記して示す。

波形RAMはノイズ重み付け器２の内蔵するノ
イズ重み付けフイルタの出力波形をストアするも
のであり配列変数Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓの格納領域エリ
アＡ（Ｐ，Ｑ，R.S）を確保する。

本実施例にあつてはＰ＝３，Ｑ＝３でＲは
160W（ワード）、Ｓは12b（ビツト）分を用意して
いる。ここで160ワードは分析フレームあたりの
サンプル数（１分析フレームは20mSEC、サンプ
リング周波数は8KHz）に、また12ビツトは各サ
ンプルの量子化数に対応するものである。

このような波形RAM７１のＡ（１，１，160，
12）、Ａ（１，２，160，12）、Ａ（１，３，160，
12）の各エリアにノイズ重み付けフイルタの出力
をストアする。またマルチパルス検索器６から演
算制御部７３に供給される音源パルスは、そのう
ちの最大振幅のものを基準として各パルスを仮量
子化したのちバスラインを介してマルチパルス仮
量子化データRAM７４にストアする。DP演算
処理器７にはまた符号化器３からLPC係数によ
るインパルスレスポンスを受けこれをインパルス
レスポンスRAM７５にストアしまたDPパス
RAM７２に確保された所定の配列変数の格納エ
リアはクリア（clear）状態としてDP演算処理器
７の初期設定がなされる。

このように初期設定が行なわれたあと、インパ
ルスレスポンスRAM75にストアされている波形
に対しマルチパルス仮量子化データRAM７４に
ストアされている最大パルスの仮量子化レベルに
対応する重みを付与し各音源パルス位置に対応す
る位相で波形RAM７１のＡ（１，２，160，12）
のエリアにストアされている内容から前記インパ
ルスレスポンスを減算する方法で(1)式の演算を実
行する。さらに、仮量子化レベルよりも１量子化
レベルだけ小さい量子化レベルに対応する重みを
インパルスレスポンスに付与し音源パルス位置に
対応する位相で波形RAM７１のエリアＡ（１，
３，160，12）の内容から前記インパルスレスポ
ンスを減算するようにして最大音源パルスに対す
る処理を演算制御部７の演算制御のもとに実施す
る。

第３図は１分析フレーム当り４ビツト、16個で
構成されるマルチパルスを最大振幅パルスから振
幅順に分類して第16振幅パルスまで配列した場合
にこれらに付与すべき量子化ベルを最適なものと
して各音源パルスに割当てるDP手法を説明する
ものであり、第３図中の，，−１のうちは
16個の各音源パルスに対する仮量子化レベルで他
のおよび−１はそれぞれのに対してDPのた
めに適用した相対量子化ベル差である。つまり、
一般的なマルチパルスの量子化ベルがであり
と−１とはそれぞれ量子化レベルが１レベル大き
いかもしくは小さいものに対応する。第３図は16
個を振幅順に配列してDP手法を適用する場合を
対象としているが、これは時間順に配列したもの
として考えてもほぼ同様に次に述べるDP手法を
適用しうるし、また相対量子化レベルも，−１
のほか一般的には任意に設定しうる。

さて、上述した如き初期設定ならびに最大音源
パルス処理を実施したあと次に２振幅パルスに対
する処理を実施する。なお前述の最大振幅パルス
に対しての配慮は必要でなく従つてと−１の
みが設定され、第２振幅パルス以下は，およ
び−１の３量子化相対レベルが設定される。

マルチパルス仮量子化データRAM７４にスト
アされている第２番目に振幅の大きな第２振幅パ
ルスの仮量子化レベルよりも１量子化レベルだけ
大きい量子化レベルに対応する重みをインパルス
レスポンスRAM７５にストアされているインパ
ルスレスポンスに付与したうえ、波形RAM７１
にストアされているＡ（１，２，160，12）の内容
は他のエリアに保存しつつこれから上記重み付け
インパルスレスポンスを減算しその結果をＡ（２，
２，160，12）にストアする。また上記重み付け
インパルスレスポンスをＡ（１，３，160，12）の
内容は保存しつつこれからも減算しその結果をＡ
（２，３，160，12）のエリアにストアする。

このようにして波形RAM７１のエリアＡ（２，
２，160，12）およびＡ（２，３，160，12）にス
トアされた波形のうち最小電力のもの、すなわち
誤差電力が最小であり従つてＳ／Ｎ（Signal／
Noise）が最大となるものＡ（２，i₁，160，12）
を選択する。ここにi₁は選択された２もしくは３
を意味する。このＡ（２，i₁，160，12）をＡ（３，
１，160，12）にストアするとともにDPパルス
RAM７２に確保したエリアDP（３，17）のうち
DP（２，１）にi₁をまたDP（１，２）に１をスト
アしかくしてレベルについての処理を終える。

次にマルチパルスの仮量子化ベルに対応する重
みを前記インパルス応答に付与し、前記レベル
についての処理と同様な内容の処理をレベルに
ついて実施しこの場合選択された誤差電力最小な
Ａ（２，i₂，160，12）のストア内容をＡ（３，２，
160，12）にストアするとともにDPパスRAM７
２のエリアDP（２，１）にはi₂を、またDP（２，
２）には２をそれぞれストアし０レベルについて
の処理を終了する。

さらに、仮量子化レベルよりも１量子化レベル
だけ小さい−１レベルについて上述した，レ
ベルと同様な処理内容を実行し誤差電力最小とし
て選択されたＡ（２，i₃，160，12）をエリアＡ
（３，３，160，12）にストアするとともにDPパ
スRAM７２のエリアDP（３，１）にはi₃を、DP
（３，２）には３を書込みストアせしめ、かくし
て−１レベルについての処理を終了し、このあと
Ａ（３，１，160，12）の内容はＡ（１，１，160，
12）に、Ａ（３，２，160，12）の内容はＡ（１，
２，160，12）に、またＡ（３，３，160，12）の
内容はＡ（１，３，160，12）のエリアにそれぞれ
シフトしストアせしめ第２振幅パルスに対する処
理を終了する。

このあと第３振幅パルスについても第２振幅パ
ルスとほぼ同様にして実行しこれを最終音源パル
スのひとつ前の第15振幅まで繰返し実行するが、
最後の第16振幅パルスについては第２〜第16振幅
パルスの如くＡ（３，１，160，12）をＡ（１，１，
160，12）に、Ａ（３，２，160，12）はＡ（１，
２，160，12）に、Ａ（３，３，160，12）はＡ
（１，３，160，12）のエリアにシフトストアする
ことなく、かくして得られたＡ（３，１，160，
12）、Ａ（３，２，160，12）、Ａ（３，３，160，
12）のうち最小電力のＡ（３，ｋ，160，12）を選
択する。求める量子化レベルはDPパルスRAM
７２にストアされたDPパスの連続として得られ
る。

このようにして互いに隣接する第１〜第16振幅
パルスのそれぞれに説定した量子化レベル，
および−１のそれぞれについて誤差電力を評価関
数とするDPを実施し各音源パルス振幅について
誤差電力が最小となるパスが前述した如くDPパ
スRAM７２に次次にストアされてその連続が
DPパスとして得られ、このことは第３図に矢印
にその一例を示す如く最適振幅量子化DPパスと
して求められ、最適従つて最効率化を図つた振幅
量子化データの伝送が可能となる。

このようにして得られた振幅量子化データを有
するマルチパルスはLPC係数とともにマルチプ
レクサ８によつて多重化された伝送路を介してデ
マルチプレクサ９に送出される。デマルチプレク
サ９は、こうして送出されたマルチパルスに関す
るデータとLPC係数に関するデータの多重化を
分離したうえマルチパルスデータは復号化器(1)１
０で、またLPC係数データは復号化器(2)１１で
それぞれ量子化データの復号化を実施したのちマ
ルチパルスはｐ次の全極型デジタルフイルタ構成
の合成フイルタを有するLPC合成器１２の駆動
用音源情報として、またLPC係数は合成フイル
タの係数として供給されてデジタル量の入力音声
信号を再生しこれをLPF１３に送出する。

LPF１３は内蔵のＤ／Ａ（デジタル／アナロ
グ）コンバータによつて入力をアナログ化したう
え所定の高域遮断周波数のLPFを通して出力再
生信号として出力端子１３１に送出する。

なお前述した如く第１図の実施例はマルチパル
スが前述した相関領域評価、いわゆるフオワード
的処理によつて求める場合を例として本発明によ
る音源パルス振幅決定手段を適用した一実施例で
あり、従つて予め音源パルス位置が符号化側にお
ける合成フイルタのインパルスレスポンスと入力
音声信号との相関領域評価にもとづくフオワード
的評価によつて決定されたものであり、さらにマ
ルチパルス最大値も予めフオワード的に決定され
たものであるが、このような音源パルス決定手段
は特にフオワード的処理によつて予め決定された
パルス位置と最大値とを有する音源パルスのみを
対象として限定する必要はなく、このフオワード
処理の代りに他の音源パルス決定手法、たとえば
Ａ−ｂ−Ｓ法等によつて決定された音源パルスを
対象としてもほぼ同様に実施できることは明らか
であり、この場合第１図Ａに示す符号化側は、相
互相関関数算出器４、自己相関関数算出器５、マ
ルチパルス検索器６等の代りにＡ−ｂ−Ｓ手法に
より入力音声信号のスペクトル分析を介してマル
チパルス推定を実施するスペクトル領域評価マル
チパルス決定回路と置換すればよい。

また、第１図Ａ，Ｂによつて示す第１の実施例
では、分析フレームごとに形成されるべきマルチ
パルスの個数は16個の構成としているがこれは所
望に応じ任意に設定しても差支えないことは明ら
かである。

なお、この第１の実施例においては、予めフオ
ワード的に処理され予備的に決定されたマルチパ
ルスの最大値に対応してその量子化範囲を限定し
てデータビツトレートの削減を図つたものとして
いるが、フオワード的処理によらない手法、たと
えばＡ−ｂ−Ｓ処理手法によつても同様に実施し
ゆることは明らかである。

第４図は本発明の第２の実施例における符号化
側の構成を示すブロツク図である。

第２の実施例は本発明による音源パルス位置決
定手段を利用するマルチパルス型符号化復号化装
置のうちの符号化側の一実施例を示すものであ
り、復号化側は第１図Ｂに示す第１の実施例にお
ける復号化側と基本的に同一構成であり、また第
４図と第１図Ａとの同一記号のものは同一内容で
あるのでこれらに関する詳細な説明は省略する。

第４図に示す第２の実施例の符号化側は、
LPC分析器１、ノイズ重み付け器２、符号化器
３、マルチプレクサ８およびDP演算処理器１４
を備えて構成される。

DP演算処理器１４は、波形RAM１４１、DP
パスRAM１４２、演算制御部143、インパルス
レスポンスRAM１４４等を備えて構成される。
このDP演算処理器１４は、第１図Ａに示すマル
チパルス決定関連回路、すなわち相互相関関数算
出器４、自己相関関数算出器５、マルチパルス検
索器６等に代えて次に述べるように予め制限され
た時間長の最大パルス間隔の制限を設けたうえ誤
差電力を評価関数とするDP手法を実施して音源
パルス位置が決定されるマルチパルスを発生する
ものである。

第５図は第４図に示す第２の実施例における音
源パルス位置決定のDP処理の内容を説明するた
めの音源パルス位置DP処理説明図である。以下、
第５図を参照しながら第４図の第２の実施例につ
いて説明する。

DP演算処理器１４は、ノイズ重み付け器２か
ら供給を受ける入力音声信号のノイズ重み付け出
力波形を演算制御部１４３の制御のもとに波形
RAM１４１に分析フレームごとに次次にストア
せしめ、また符号化器３から出力ライン302を介
してインパルスレスポンスを分析フレームごとに
受けるとこれを次次にインパルスレスポンス
RAM１４４にストアせしめる。

符号化器３から出力される符号化LPC係数デ
ータは出力ライン301を介してマルチプレクサ８
に供給され、これはDP演算処理器１４から、後
述する処理によつて出力ライン1401を介して出力
される符号化マルチパルスデータとともにマルチ
プレクサ８によつて多重化された復号化側に伝送
される。

なお第４図に示す第２の実施例においても分析
フレーム単位は第１図Ａの第１の実施例と同様に
20mSEC、サンプリング周波数は8KHzであり従
つてサンプル数は160個である。またマルチパル
スも分析フレーム当り４ビツト、16個としてい
る。

前述した如く、第４図に示す第２の実施例は最
大音源パルス間隔を制限した状態でDP手法によ
つて入力音声信号との誤差が最も少ないインパル
ス系列を16個のインパルスによつて代表せしめて
これをマルチパルスとするものである。つまり、
マルチパルスによるインパルスレスポンス出力と
入力信号波形との差、いわゆる残留波形成分が最
小となるマルチパルス系列を最大パルス間隔を制
限した状態でDP手法によつて求めるものである。

第２の実施例においてマルチパルスとすべき音
源パルスの最大パルス間隔の制限は予め次のよう
に設定しているが、これは分析、合成すべき入力
音声信号の種類、再生所望音質、所要データビツ
トレートの低減程度等の条件によつて所望に応じ
任意に設定しうるものである。

本実施例にあつては１分析フレームを等時間間
隔の160個のタイムスロツトに分割し４ビツト16
個のマルチパルスのそれぞれについての存在しう
るタイムスロツト領域、従つてパルス相互間の最
大間隔を次のようにして設定している。つまり、
観点を変えると最大パルス間隔を制限した16個の
マルチパルスによつて160サンプルの音源パルス
を代表せしめマルチパルスによる音源近似にもと
づくデータビツトレートの削減効果を確保するも
のである。またこのような最大パルス幅の制限自
体は殆んど再生音質に影響しないことが種種の音
声資料等からもよく知られている。

第５図において、マルチパルス＃１〜＃16はマ
ルチパルスとして設定すべき16個の音源パルスを
意味し、存在タイムスロツトはこれら16個のマル
チパルスの＃１から＃16までが存在しうるそれぞ
れのタイムスロツト領域を示すもので、たとえば
＃１のパルスはタイムスロツト１〜16のうちいず
れかひとつに、また＃２のパルスはタイムスロツ
ト２〜32のうちのいずれかひとつに存在し、この
ようにして＃16のパルスはタイムスロツト16〜
160のうちいずれかに存在しうることとなる。こ
のようなマルチパルスの＃１から＃16までそれぞ
れに存在しうるタイムスロツトが各マルチパルス
相互の最大間隔を制限する量として非量子化もし
くは量子化値として設定される。

第４図において、インパルスレスポンスRAM
１４４から読出されたインパルスレスポンスと、
波形RAM１４１から読出された入力音声信号の
ノイズ重み付け波形とは演算制御１４３の制御の
もとに、マルチパルスの第１パルス候補から第16
パルス候補までの各マルチパルス候補のそれぞれ
に設定されたタイムスロツトにおいて下記の如き
演算思想にもとづき相互関演算をとるか、あるい
はそれぞれの電力値を演算したうえ、たとえば電
力値の場合にはインパルスレスポンス波形の電力
値をノイズ重み付け波形の電力値から減算すると
いう第１の実施例と同様な手段で誤差電力を得
る。この誤差電力は前述した如く入力音声信号と
の差である残留波形成分であり、この残留波形成
分であり、この残留波形成分が小さい程入力音声
信号の音源情報に近似したマルチパルスとなる。
本実施例もこの誤差電力を評価関数としてDP手
法を実施しパルス位置を設定するものである。

第５図においてマルチパルスの第１パルス候補
は前述した如くタイムスロツト１からタイムスロ
ツト16までのいずれかの位置をとり得ることを示
し、また第２パルス候補は第１パルス候補がタイ
ムスロツト１を占位した場合を考慮してタイムス
ロツト２からタイムスロツト32までのいずれかが
存在タイムスロツトとなり、以下同様にして第16
パルス候補はタイムスロツト16からタイムスロツ
ト160までのいずれかが存在タイムスロツトとな
ることを示している。

いまタイムスロツト１からタイムスロツト16の
各位置においてのインパルスレスポンス波形をノ
イズ重み付けしたそれぞれ同じパルス位置での入
力音声信号波形から減算するという演算を実施し
て得られる16個の誤差電力データを第１パルス候
補選定用データとして波形RAM１４１の波形ス
トアエリアと異なるエリアにストアして置く。

次に第２パルス候補選定用データを得るために
次のような演算を実施する。

すなわち、タイムスロツト２のパルス位置にお
いてはタイムスロツト１に第１パルスが設定され
た仮定のもとで前述した誤差電力を求める。次に
タイムスロツト３のパルス位置ではこの位置に第
２パルスが存在するとしたとき考えられる第１パ
ルスの存在可能タイムスロツト１もしくは２に第
１パルスが設定された仮定のもとで２通りの誤差
電力を求めこの誤差電力の小なる方の第１、第２
パルス組合せに関するデータをDPパスRAM１
４２にストアするとともに誤差電力に関するデー
タは波形RAM１４１にストアせしめる。第２パ
ルス候補とするものがタイムスロツト４に設定さ
れたと仮定するときには第１パルスがタイムスロ
ツト１〜３のいずれかに設定されたとして求める
３個の誤差電力について同様な処理を実施し、以
下タイムスロツト32に対応する処理まで行なわれ
る。第５図に示す第１パルス候補の存在タイムス
ロツト１〜16と、第２パルス候補の存在タイムス
ロツト２〜32とを結ぶ実線はこのような処理内容
を示すものである。第３パルス候補から第16パル
ス候補につても同様な思想での演算が次次に実施
され、第16パルス候補に関して求められた最後の
誤差電力最小のパルス候補組合せ情報ならびに
DPパスRAM１４２と波形RAM１４１にストア
された上記データから誤差電力を最小とする最適
パルス位置としてのタイムスロツトが最大パルス
間隔制限のもとで第１〜第16のパルス候補に対し
て設定され、このようなタイムスロツトに対応す
る音源パルスがマルチパルスとして決定され出力
ライン1401を介してマルチプレクサ８に供給され
る。

第６図は本発明の第３の実施例における符号化
側の構成を示すブロツク図である。第３の実施例
における復号化側は第１図Ｂに示す第１の実施例
の復号化側とほぼ同一の内容であり、また第６図
に示す符号化側の構成内容中、第１図Ａに示すも
のと同一記号のものは同一内容であるのでこれら
に関する詳細な説明は省略する。

第６図に示す第３の実施例は前述した第１の実
施例の音源パルス振幅決定手段と音源パルス位置
決定手段とを併用しつつ、最大パルス間隔を制限
された条件のもとでDP手法により音源パルス位
置と音源パルス振幅に関する量子化レベルを同時
に算出する音源パルス位置・振幅決定手段を利用
するものであり、LPC分析器１、ノイズ重み付
け器２、符号化器３、マルチプレクサ８のほか
DP演算処理器１５を備えて構成される。

DP演算処理器１５は、音源パルス振幅決定回
路１５１および音源パルス位置決定回路１５２を
備えて構成される。

音源パルス位置決定回路１５１は、第１図Ａに
示す相互相関関数算出器４、自己相関関数算出器
５、マルチパルス検索器６およびDP演算処理器
７等とほぼ同様な内容を備えて構成され、また音
源パルス位置決定回路１５２は第４図に示すDP
演算処理器１４とほぼ同様な内容を備えて構成さ
れる。

音源パルス位置決定回路１５２は第４図に示す
第２の実施例におけるDP処理手段とほぼ同様に
して最大パルス間隔を制限した条件のもとでDP
手法を利用した音源パルス位置を分析フレームご
とに決定しつつ、この音源パルス位置情報を出力
ライン1521を介して音源パルス振幅決定回路１５
１に供給する。

音源パルス振幅決定回路１５１は音源パルス位
置情報を受けつつこのパルス位置に対応する音源
パルスの量子化を第１図Ａに示す第１の実施例に
おける内容とほぼ同様なDP手法で決定する。本
実施例においても１分析フレームあたりのマルチ
パルスの数は４ビツト16個としている。従つて16
個のマルチパルス位置情報に対応して得られる音
源パルスを振幅順に配列し、これに対し第３図に
よつて示したような内容DP手法を適用して最適
量子化を図り、かくして音源パルス位置と振幅に
関する量子化レベルを同時に算出し、これら算出
データは符号化されたのち出力ライン1511を介し
てマルチプレクサ８に供給される。

なお、上述した第３の実施例によつて示した音
源パルス位置・振幅決定手段、あるいは前述した
第１の実施例によつて示した音源パルス振幅決定
手段における振幅量子化はいずれもマルチパルス
検索された音源パルスそのものの量子化を実施し
ている。従つて量子化ひずみはパルスごとに独立
して発生する。この量子化ひずみの最適化を目的
とし、予めフオワード的処理にもとづいて予備的
に決定された音源パルス振幅の前もしくは後いず
れかのパルス振幅レベルに着目してこれらに量子
化値を設定して振幅量子化を実施することも容易
に実施でき、これによつてマルチパルス列全体に
わたつて量子化ひずみの最小化を図ることもでき
る。これも本発明の実施例である。これはフオワ
ード的に予備決定される音源パルスの振幅そのも
のが、その前後のパルス振幅によつて影響され、
従つて音源パルス全体にわたつての量子化ひずみ
を考えた場合にはむしろこのような前後の振幅レ
ベルに量子化値を設定する方がより望ましいと言
えるからである。

本発明はパルス間隔を制限しつつ、すなわちパ
ルス位置量子化のビツト数を固定しての最適パル
ス検索、もしくは最適振幅量子化処理、あるいは
これらの併用をDP手法によつて実施してマルチ
パルスとしての最適音源パルスを少ない演算量で
求める点に基本的特徴を有するものでめり、上述
した第１〜第３の実施例の変形も種種考えられ
る。

たとえば、各実施例はいずれもマルチパルスを
１分析フレーム当り16個としているが、これは何
個と設定してもよく、さらに制限すべき最大パル
ス間隔も任意に設定しうることは明らかである。

また、各実施例におけるノイズ重み付け器はこ
れを利用しなくとも差支えなく、またLPC係数
は他のαパラメータ等を利用するものとしてもよ
く、以上は本発明の主旨を損なうことなく容易に
実施しうるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、マルチパル
ス型符号化復号化装置において、音源パルス振幅
の量子化処理を含む最適パルス検索と、音源パル
スの最大間隔を制限しつつ実施する最適パルス検
索とをそれぞれ単独もしくは併用してDP手法を
利用して実施することによつて演算量を大幅に減
少せしめ、従つて伝送効率も大幅に改善しうる最
適マルチパルス検索が実行できるマルチパルス符
号化が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の第１の実施例における符号
化側の構成を示すブロツク図、第１図Ｂは本発明
の第１の実施例における復号化側の構成を示すブ
ロツク図、第２図は第１図ＡにおけるDP演算処
理器７の部分を詳細に示すブロツク図、第３図は
第２図の実施例における音源パルス振幅量子化の
DP（Dynamic Programming）処理の内容を説
明するための音源パルスDP処理説明図、第４図
は本発明の第２の実施例における符号化側の構成
を示すブロツク図、第５図は第４図の実施例にお
ける音源パルス位置決定のDP処理の内容を説明
するための音源パルス位置DP処理説明図、第６
図は本発明の第３の実施例における符号化側の構
成を示すブロツク図である。１……LPC分析器、２……ノイズ重み付け器、
３……符号化器、４……相互相関関数算出器、５
……自己相関関数算出器、６……マルチパルス検
索器、７……DP演算処理器、８……マルチプレ
クサ、９……デマルチプレクサ、１０……復号化
器(1)、１１……復号化器(2)、１２……LPC合成
器、１３……LPF、１４……DP演算処理器、１
５……DP演算処理器、７１……波形RAM、７
２……DPパスRAM、７３……演算制御部、７
４……マルチパルス仮量子化データRAM、７５
……インパルスレスポンスRAM、１４１……波
形RAM、１４２……DPパスRAM、１４３……
演算制御部、１４４……インパルスレスポンス
RAM、１５１……音源パルス振幅決定回路、１
５２……音源パルス位置決定回路。

Claims

【特許請求の範囲】１音源パルス情報をマルチパルスとして伝送す
るマルチパルス型符号化装置において、抽出され
たマルチパルスを基に合成された音声信号と入力
音声信号との誤差電力を評価関数とする動的計画
法に基づいて伝送されるマルチパルスを決定する
動的計画法決定手段を具備することを特徴とする
音声信号のマルチパルス型符号化装置。２前記動的計画法決定手段がマルチパルスの振
幅量子化レベルを動的計画法に基づいて決定する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音
声信号のマルチパルス型符号化装置。３前記動的計画法決定手段がマルチパルスのパ
ルス位置を動的計画法に基づいて決定することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音声信号
のマルチパルス型符号化装置。４前記動的計画法決定手段が、予めフオーワド
的に予備的に決定されたマルチパルスの最大値に
基づいて振幅量子化レベルを決定することを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の音声信号のマ
ルチパルス型符号化装置。５前記動的計画法決定手段で決定されるマルチ
パルス位置が予め合成フイルタのインパルスレス
ポンスと入力音声信号との相関領域評価に基づく
フオワード的処理で決定されたものであることを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の音声信号
のマルチパルス型符号化装置。６前記動的計画法決定手段が、予めフオーワド
的処理に基づいて予備決定されたマルチパルス振
幅の前後いずれかのパルス振幅レベルに量子化レ
ベルを設定することを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の音声信号のマルチパルス型符号化装
置。