JPH0634196B2 - マルチパルス符号化装置のマルチパルス位置量子化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチパルス符号化装置のマルチパルス位置
量子化法に係る。

〔従来の技術〕

マルチパルス符号化装置における分析側ではフレーム毎
に標本化された音声信号から声道伝送特性に相等する線
形予測係数と声帯振動波等、云わゆる音源信号に対応し
た時間位置と振幅とが自由な１フレーム分の音声サンプ
ル数の1/10以下程度の数の複数のパルス（マルチパル
ス）が生成され、これら線形予測係数とマルチパルスが
特徴パラメータとして合成側に伝送される。音声の高能
率伝送を目的とするマルチパルス符号化装置では線形予
測係数の量子化と並んでマルチパルスの効率的な量子化
法が極めて重要となる。

しかしながら、マルチパルス数はフレームの総サンプル
数より極端に少なく、マルチパルス列を予測残差波形の
一種と考えて予測残差波形の全サンプルを量子化するこ
とは情報の存在しないサンプルにも量子化ビットを割当
てることとなり得索でない。

従来マルチパルス符号化装置に於いては１フレームの予
測残差波形に相当する総サンプルを量子化する代りに相
隣接するマルチパルスの間隔と、マルチパルスの振幅と
を量子化し、量子化効率の向上を計っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、通常発せられる音声では、音声の有音部分と
無音部分、そして有音部分から無音部分、無音部分から
有音部分に移り変わる過渡部分の３パターンで構成され
ている。また、多くの場合、有音、無音ともその持続時
間は、フレーム周期例えば２０ｍsecよりはるかに長い
のでフレーム周期２０ｍsec（８KHzサンプルにおいて１
６０サンプル）で切出された音声では、無音を挟んだ有
音、有音を狭んだ無音という音声発生パターンは殆んど
無いことが知られている。

そこで無音から有音、有音から無音に移り変わる過渡部
分の音声が切出された場合、マルチパルスは音声の大電
力部分により多くのパルスが生成されるため有音部分即
ち有声音又は無声音と無音部分を共に含むフレームでは
必然的に電力の大きな有音部分に殆んどのパルスが生成
され、電力の小さな無音部分にはごく少数しか、あるい
は一つもパルスが生成されない。

よって、一般的な、位置量子化ビット、たとえば４bit
（０〜１５）で表現できないパルス間隔が過渡部分のフ
レームの無音区間で頻繁に発生する。したがって従来の
等間隔による位置量子化法では表現不可能なパルス間隔
即ち、パルス間隔が１６以上では中間に振幅“０”のパ
ルスを設定することにより、この問題を回避しその代償
として本来発生しているパルスを削除しパルス総数を一
定としながら量子化を行なうため、音声の過渡部分を含
むフレームでは、実質的なマルチパルス数の減少が多く
なる欠点があった。

本発明は、このような欠点を緩和し高能率なマルチパル
ス位置量子化法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、音声信号を一定フレーム毎に切出し、このフ
レームを線形予測係数と、時間位置と振幅が自由な複数
のパルス、即ちマルチパルスとで表現するマルチパルス
符号化装置におけるパルス位置の量子化方法であって、
前記フレームの時間的に最も、過去あるいは現在に生成
されたパルスに位置量子化ビットを多く割りあてる位置
量子化手段を有するマルチパルス位置量子化法である。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第２図はマルチパルス符号化装置を示すブロック図であ
る。入力ライン１を介して入力した入力音声信号はＡ／
Ｄ変換器１０に供給され、マルチパルス分析器１１に出
力される。マルチパルス分析器１１は、標本化された音
声信号を、線形予測係数と時間位置と振幅が自由な複数
のパルスであるマルチパルスを算出し、量子化器１２に
出力する。また、復号器２２により復号されたマルチパ
ルスと線形予測係数はマルチパルス合成器２１に入力さ
れる。マルチパルス合成器２１より合成された音声信号
はＤ／Ａ変換器２０に出力され、音声が再現される。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
入力ライン４０を介して入力した第２図のマルチパルス
分析器１１より一定フレーム毎に切出したマルチパルス
は、パルス位置計測器３０に供給され、マルチパルスの
パルス間隔を計測しパルス選択器３１に出力される。パ
ルス選択器３１は計測されたパルス間隔のうち時間的に
最も、過去あるいは現在の各パルスの間隔を比較し間隔
の長い方のパルスを選択する。その選択されたパルスの
情報と全てのパルス間隔情報をそれぞれ量子化器３２に
送る。

さて、パルスの位置は以下のようにして量子化可能であ
る。

(イ)分析フレームの時間的に過去側の端から、最も時間
的に過去側に位置するパルスまでの間隔を量子化する。

(ロ)このパルスと、第二番目に時間的に過去側に位置す
るパルスとの間隔を量子化する。

(ハ)次々に、相隣接するパルスの間隔を量子化する。

しかしながら、例えばフレームの前半が無音、後半が有
音（即ち、有声音、又は無声音）の場合、一般的な位置
量子化ビットでは表現できない場合があることは前述の
通りである。

一つの改善方法として、分析フレームの時間的に過去側
の端から、最も時間的に過去側に位置するパルスまでの
間隔を量子化するための量子化ビットを常に、他の間隔
の量子化のための量子化ビットより例えば１ビット多く
割り当てることが考えられる。

しかしながら、この改善方法では、「分析フレームの区
間が語尾の場合、音声のエネルギーが徐々に減少し、無
音となる。そのため、急激にエネルギーが増加する語頭
と異なり、語尾の無音に近い部分ほどパルスの間隔が広
くなる経口がある。」という問題に対しては効果がな
い。

そこで本発明では次のように問題を解決している。

量子化器３２は選択されたパルスが分析フレームの時間
的に過去側の端に最も近いパルスの場合、このパルスと
分析フレームの過去側の端との間隔を量子化するビット
数を５bit（０〜３０を表わす）とし、他のパルスの間
隔を量子化するペット数を４bit（０〜１５を表わす）
とし、前記(イ)〜(ハ)の手順でパルス位置を量子化する。

量子化器３２は又、選択されたパルスが分析フレームの
時間的に現在側の端に最も近いパルスの場合、このパル
スと、このパルスに隣接するパルス、即ち、分析フレー
ムの時間的に現在側の端に二番目に近いパルスとの間隔
を量子化するビット数を５bitとし、他の量子化ビット
を４bitとして、前記(イ)〜(ハ)の手順でパルス位置を量
子化する。

尚、これら２種類の量子化ビットの割当状況は、特別の
ビットを使用しなくても、次のようにして判断できる。

(a)先行するフレームが無音であれば、現分析フレーム
は、無音、又は、無音から有音に変化するフレームであ
り、有音から無音に変化するフレームでないため、他よ
り多くの量子化ビットを割当てられているのは、時間的
に最過去のパルスである。

(b)先行するフレームが有音で、且つ現フレームの音声
エネルギーが大である場合、マルチパルスはピッチ繰返
し性を持つことから、複号化結果から判断可能である。

(c)先行するフレームが有音で、且つ現フレームの音声
エネルギーが減少傾向の場合、他より多くの量子化ビッ
トを割り当てられているのは、時間的に最現在のパルス
である。

無論、これら２種類の量子化ビットの割当状況を表現す
るのに、特別のビット（１ビット）を使用してもよい。

例えばフレームの先端より１６サンプル以内にパルスが
存在しない場合、従来方法では少なくとも１ケの振幅
“０”のパルスを設定していた。従って従来方法ではパ
ルス位置量子化に関するbitのみでも少なくとも４bitの
消費を必要としていた。無論、振幅“０”のパルスは振
幅値の量子化も必要とする。

一方、本発明による方法では、高々１bitの増加でよ
い。

このように従来方法では均等の量子化ビットを与え量子
化していた。本発明においてはマルチパルスの偏りに対
応してそれらのパルスに量子化ビットを多く割り当てて
いる。これにより位置量子化におけるマルチパルス数の
減少を緩和しより効率のよい量子化法が実現される。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明は、時間位置と振幅が自由なマル
チパルスで表現された一定フレーム内の時間的に最も、
過去あるいは現在に生成されたパルスに位置量子化ビッ
トを多く割り当てる位置量子化手段を有することによる
マルチパルス符号化装置のパルス間隔の符号化方法にお
いてより効率のよい符号化を実施うる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図はマ
ルチパルス符号化装置を示すブロック図である。 １０……Ａ／Ｄ変換器、１１……マルチパルス分析器、
１２……量子化器、２０……Ｄ／Ａ変換器、２１……マ
ルチパルス合成器、２２……復号器、３０……パルス位
置計測器、３１……パルス選択器、３２……量子化器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声信号を一定フレーム毎に切出し、この
   フレームを線形予測係数と、時間位置と振幅が自由な複
   数のパルス、即ちマルチパルスとで表現するマルチパル
   ス符号化装置におけるパルス位置の量子化方法であっ
   て、前記フレームの時間的に最も、過去あるいは、現在
   に生成されたパルスに位置量子化ビットを多く割りあて
   る位置量子化手段を有することを特徴とするマルチパル
   ス符号化装置のマルチパルス位置量子化方法。