JPH05136697A - 音声符号化方式 - Google Patents

音声符号化方式

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JPH05136697A
JPH05136697A JP32508291A JP32508291A JPH05136697A JP H05136697 A JPH05136697 A JP H05136697A JP 32508291 A JP32508291 A JP 32508291A JP 32508291 A JP32508291 A JP 32508291A JP H05136697 A JPH05136697 A JP H05136697A
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lpc
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JP32508291A
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Inventor
Osamu Watanabe
治 渡辺
Masashi Naito
昌志 内藤
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】LPCボコーダの音声符号化方式の再生音声品
質を向上する。 【構成】2つの分析フレームを1組とし、その第一フレ
ームを通常フレームとしてLPC係数(チ),第一ピッ
チパルス間隔(ト)と振幅(ナ),有声無声の判定結果
(ノ)の各情報を伝送し、第二フレームを差分フレーム
として通常フレームの振幅(ナ),有声無声判定結果
(ノ)と、通常フレームのLPC係数,パルス間隔との
差分(ツ,ニ)と、第二ピッチパルス間隔(ヌ)/振幅
(ネ)の各情報を伝送するように構成した。 【効果】再生音声品質を従来と等しいとすると伝送ビッ
トレートを低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】一般に、音声情報の効率的な伝送
のため音声符復号化器1台当たりのビットレートが少な
い方が有利である。又、音声をデジタル化すること自
体、通信の秘匿性を確保できる。本発明は、このような
音声符号化方式に関し、特に、線形予測符号化(LP
C:linear predictive coding)ボコーダの音声符号化
方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】分析合成系の音声符号化方式は一般にボ
コーダと呼ばれ、分析合成モデルは、有声音に対する周
期的パルス系列と無音声に対する白色雑音で構成される
音源モデルと、合成フィルタで構成される声道モデルで
表わされる。送信側では音声信号を分析して、有声/無
声判定,ピッチ,振幅,合成パラメータの情報を伝送す
る。この合成パラメータとして線形予測係数を用いた方
式をLPCボコーダという。
【0003】LPCボコーダは、LPC分析の結果得ら
れる周波数特性を表わすLPC係数と、有声音又は無声
音に対応する音源情報を伝送し、受信側で、有声音の場
合には音源情報として1ピッチあたり1本のパルスで近
似し、無声音の場合には音源情報として雑音信号で近似
し、これらを有声無声に応じてLPC合成フィルタの駆
動音源として用いて合成音声を生成する。
【0004】図3は従来のLPCボコーダの構成例図で
ある。デジタル化および分析のためにフレーム化された
音声信号(ア)はLPC分析部31において分析され、
LPC係数(イ)が出力される。このLPC係数(イ)
は伝送パラメータとして送出される一方、LPC分析フ
ィルタ32に入力される。LPC分析フィルタ32で
は、入力信号のスペクトラム包絡を平坦にすようなフィ
ルタリング処理が行なわれ、結果的に、音源情報に近似
した信号であるLPC残差信号(ウ)が得られる。ピッ
チパルス間隔/振幅算出部33では、LPC残差信号
(ウ)から自己相関等の手法によりピッチ周期(エ)が
検出され、同時にLPC残差信号(ウ)から1つのピッ
チ周期内でその信号のエネルギに相当するピッチパルス
の振幅(オ)が決定される。更に、LPC残差信号
(ウ)は、有声無声判定部34において有声フレームか
無声フレームかの判断に使用される結果(カ)が出力さ
れる。多重化器35は、LPC係数(イ),ピッチパル
ス間隔(エ),振幅情報(オ),有声無声判定結果
(カ)を多重化し伝送する。
【0005】ここで、サンプリング周波数8kHz,1
分析フレーム20ms,ビットレート2.4kbpsの
ときの1分析フレーム当たりの各パラメータに対するビ
ット配分の一例を次の表1に示す。
【表1】
【0006】受信側では、多重分離器36によって各パ
ラメータを分離する。ピッチパルス間隔情報(キ)か
ら、パルス発生部37によってピッチ間隔のパルス
(ク)を発生させる。雑音発生部38からは常に雑音
(ケ)が出力されている。有声無声判定情報(コ)によ
って、有声フレームではパルス信号(ク)を選択し、無
声フレームでは雑音信号(ケ)を選択するようにスイッ
チ(SW)39を制御する。選択された信号(サ)は、
乗算器40において、振幅情報(シ)でそれぞれパワー
制御されてLPC合成フィルタ41の駆動音源(ス)と
なる。一方LPC合成フィルタ41にはLPC係数
(セ)が入力されており、フィルタの出力(ソ)は再生
音声となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式で
は、有声フレーム中常に1ピッチ1本のパルスでLPC
残差信号を近似しているため音声品質があまりよくない
という欠点がある。又、このままの構成では、音声品質
を保ちながらビットレートを削減することが難しいとい
う欠点もある。本発明の目的は、前記の欠点を解決し、
音声品質を保ちながらビットレートを削減したLPCボ
コーダの音声符号化方式、又ビットレートを保ちながら
音声品質をより向上させたLPCボコーダの音声符号化
方式を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化方式
は、線形予測符号化ボコーダの音声符号化方式におい
て、再生音声品質を向上するために、2つの分析フレー
ムを第1フレームと第2フレームの1組とし、前記第1
フレームでは、通常フレームとしてLPC係数と、LP
C残差情報から得られる第1ピッチパルス間隔と振幅、
および有声無声判定結果の各情報を伝送し、前記第2フ
レームでは、差分フレームとして前記通常フレームの振
幅,有声無声判定結果と、前記通常フレームの前記LP
C係数との差分、LPC残差情報から得られる前記第1
ピッチパルス間隔との差分、および該第1ピッチパルス
間隔との差分が得られたときピッチパルスを増加させる
ための第2ピッチパルス間隔と振幅の各情報を伝送する
ように構成したことを特徴とするものである。
【0009】
【実施例】図1,図2は本発明の実施例を示す構成図で
ある。図1は送信側の符号化器を示し、図2は受信側の
復号器を示す。サンプリング周波数8kHz,1分析フ
レーム長20ms,ビットレート2.4kbpsとし従
来の構成と同じ条件で説明する。
【0010】図1において、デジタル化及び分析のため
フレーム化された音声信号(タ)は、LPC分析部11
で分析されてLPC係数(チ)が出力される。LPC係
数(チ)は、係数差分算出部12において、前のフレー
ムのLPC係数との差分(ツ)が計算されると同時にL
PC分析フィルタ13にも入力され、LPC分析フィル
タ13では、入力信号(タ)のフィルタリングが行なわ
れてLPC残差信号(テ)が出力される。第一ピッチ間
隔/振幅算出部14では、このLPC残差信号(テ)か
ら、第一ピッチパルス間隔(ト)と振幅情報(ナ)を算
出し出力する。第一ピッチパルス間隔の差分算出部15
では、このパラメータ(ト)に対する前のフレームとの
差分(ニ)を算出する。又、第二ピッチパルス間隔/振
幅算出部16においては、LPC残差信号(テ)及び第
一ピッチパルス間隔情報(ト)から、1ピッチ周期内で
2番目に大きな振幅を持つサンプル値を第二ピッチパル
スとして、第一ピッチパルスからの距離(ヌ)と振幅
(ネ)を計算し出力する。有声無声判定部17において
は、LPC残差信号(テ)より、有声フレームか無声フ
レームかの判定を行いその判定結果(ノ)を出力する。
【0011】ここで、分析フレームの長さは20msで
あるが、これを1つのサブフレームとして捕らえ、2つ
のサブフレームを一つのフレーム(40ms)として扱
い、最初の第一サブフレームを通常フレームとして、従
来と同じ情報(チ,ト,ナ,ノ)を伝送し、次の第二サ
ブフレームを差分フレームとして、通常フレームと同一
の情報(ナ,ノ)と、通常フレームと差分フレームとの
パラメータの差分(ツ,ニ)と、第二ピッチパルス情報
(ヌ,ネ)を伝送する。これは多重化器18内で選択さ
れる。次の表2は各フレームでの伝送パラメータに対す
るビット配分を次の表2に示す。
【0012】
【表2】 LPC係数とピッチ間隔に対して差分を計算して伝送す
る理由としては、音声信号のスペクトル包絡とピッチ周
期は、連続するフレーム間では急激に変化しないという
特性が挙げられる。スペクトラム包絡はLPC係数が表
わすものである。
【0013】次に、図2の受信側では、多重分離器21
によって各パラメータが分析される。フレーム識別器2
8は同期信号(モ)によりフレーム識別を行い、通常フ
レームか差分フレームかの識別信号(ヤ)を出力する。
パルス情報選択部27では、入力されるピッチパルス情
報からフレーム識別信号(ヤ)によって、通常フレーム
では第一ピッチパルス間隔(ト)、差分フレームでは第
一ピッチパルス間隔(ニ)、第二ピッチパルスの第一ピ
ッチパルスからの距離(ヌ)、第二ピッチパルスの振幅
情報(ネ)を選択する。パルス発生器22では、選択さ
れたピッチパルス情報(ハ)によってパルス(ヒ)を発
生させる。又雑音発生器23からは常に雑音信号(フ)
が出力されている。有声無声判定結果(ヘ)によって、
有声フレームのときはパルス信号(ヒ)を選択し、無声
フレームのときは雑音信号(ヘ)を選択するようにスイ
ッチ(SW)24を制御する。選択された信号(ホ)
は、乗算器25で第一ピッチパルスの振幅情報(マ)に
よって振幅制御されLPC合成フィルタ26に駆動音源
(ミ)として入力される。一方LPC合成フィルタ26
にはLPC係数(ム)が入力されており、LPC合成フ
ィルタ26の出力(メ)は再生音声となる。この場合、
LPC係数(ム)は、通常フレームのときにはLPC係
数(チ)であり、差分フレームのときには、LPC係数
の差分(ツ)と前フレームのLPC係数(チ)とを加算
器29を用いて加算した結果のLPC係数(ユ)になっ
ている。この係数の切替えは、フレーム識別信号(ヤ)
によってスイッチ(SW)30を用いて切替えられてい
る。
【0014】ここで、有音区間における従来のLPCボ
コーダのパルス発生器37が発生するパルスと、本発明
のLPCボコーダのパルス発生器22が発生するパルス
とを比較するため、図4にそれぞれの波形を示す。図に
おいて、(ウ,テ)はLPC残差波形、(ク)は従来の
LPCボコーダのパルス発生器37の出力波形、(ヒ)
は本発明のLPCボコーダのパルス発生器22の出力波
形である。図より、本発明のパルス発生器により発生さ
れたパルスの方が、従来のそれよりもLPC残差波形を
より近似しているのは一目瞭然である。
【0015】このように、差分フレームを用いることに
よって生じた剰余ビットでピッチパルスの数を増加させ
ることによって半数のフレームに対して、1ピッチ当た
りのLPC残差波形を1本をこえるパルスで近似でき
る。よってビットレートを増やさずに音声品質を向上さ
せることができる。又、2サブフレームが1組のフレー
ム構成となっているが、受信側で通常フレームのデータ
を1サブフレーム分だけバッファに溜めておけばいいだ
けで、処理遅延時間は従来の構成と同じである。又、処
理遅延時間が許されれば、第二ピッチパルス情報を伝送
しないだけで従来のボコーダと同一の音声品質でビット
レートを削減することができる。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を実
施することにより、半数以上のフレームに対して複数の
ピッチパルス情報を与えることができるため、ビットレ
ートの増加無しに音声品質を向上させることができると
いう1つの利点と、第二以降のピッチパルスの情報を伝
送しないとすれば、処理遅延時間をある程度増加させる
だけで音声品質の劣化無しに容易にビットレートを削減
できるというもう一つの利点とがあり、デジタル音声伝
送上での効果が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す送信側の構成図である。
【図2】本発明の実施例を示す受信側の構成図である。
【図3】従来のLPCボコーダの構成例図である。
【図4】従来と本発明のパルス発生器の出力波形比較図
である。
【符号の説明】
11 LPC分析部 12 係数差分算出部 13 分析フィルタ 14 第一ピッチパルス間隔/振幅算出部 15 第一ピッチパルス間隔の差分算出部 16 第二ピッチパルス間隔/振幅算出部 17 有声無声判定部 18 多重化器 21 多重分離器 22 パルス発生部 23 雑音発生部 24 スイッチ 25 乗算器 26 合成フィルタ 27 パルス情報選択部 28 フレーム識別部 29 加算器 30 スイッチ 31 LPC分析部 32 分析フィルタ 33 ピッチパルス間隔/振幅算出部 34 有声無声判定部 35 多重化器 36 多重分離器 37 パルス発生器 38 雑音発生部 39 スイッチ 40 乗算器 41 合成フィルタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 線形予測符号化ボコーダの音声符号化方
    式において、 再生音声品質を向上するために、 2つの分析フレームを第1フレームと第2フレームの1
    組とし、 前記第1フレームでは、通常フレームとしてLPC係数
    と、LPC残差情報から得られる第1ピッチパルス間隔
    と振幅、および有声無声判定結果の各情報を伝送し、 前記第2フレームでは、差分フレームとして前記通常フ
    レームの振幅,有声無声判定結果と、前記通常フレーム
    の前記LPC係数との差分、LPC残差情報から得られ
    る前記第1ピッチパルス間隔との差分、および該第1ピ
    ッチパルス間隔との差分が得られたときピッチパルスを
    増加させるための第2ピッチパルス間隔と振幅の各情報
    を伝送するように構成したことを特徴とする音声符号化
    方式。
JP32508291A 1991-11-14 1991-11-14 音声符号化方式 Pending JPH05136697A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388488B1 (ko) * 2000-12-27 2003-06-25 한국전자통신연구원 유성음 구간에서의 고속 피치 탐색 방법
GB2370479B (en) * 2000-09-28 2004-07-21 Roke Manor Research A method of processing data packets

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