JPH0650440B2 - Ｌｓｐ型パタンマツチングボコ−ダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は音声信号を低速度の符号列に変換するＬＳＰ型
パタンマッチングボコーダに関する。

（従来の技術） 入力音声信号のスペクトル包絡に最近似するスペクトク
包絡を、予め音声資料を分析して得られた標準パタンと
照合して選択し、これを入力音声信号に関する有声およ
び無声ならびに無声に関する情報のほか、ピッチ周期お
よび音の強さ等の音源情報とともに分析側から合成側に
伝送して入力音声信号の波形を再生するパタンマッチン
グボコーダは近時よく知られており、またこのようなパ
タンマッチングボコーダの分析側と合成側とにおける分
析および合成パラメータとしてＬＳＰ係数を利用するＬ
ＳＰ型パタンマッチングボコーダもまたよく知られてい
る。

このＬＳＰ係数は線形予測係数、ＰＡＲＣＯＲ（偏自己
相関）係数等とともに声道の共振特性を表わすパラメー
タとして利用されるものであり、声門を仮想的に完全開
放および完全閉塞した場合の声道伝達関数の線スペクト
ル周波数によるパラメータであることはよく知られてい
る。

このようなＬＳＰ係数は周波数領域で表わされるパラメ
ータであり、αパラメータ等が時間領域で表わされるパ
ラメータであるのに対してより直観的に扱い得る量であ
るうえ、少ない情報量でしかも合成すべき入力音声信号
の音質も高い精度のものが得られるといったさまざまな
特徴を有し、従ってこのＬＳＰ係数を声道フィルタの伝
達関数を決定する分析および合成パラメータとして利用
し入力音声信号の分析、合成を行なうＬＳＰ型ボコーダ
も上述したような特徴を有するものとして構成される。

このＬＳＰ型ボコーダを利用するＬＳＰ型パターンマッ
チングボコーダは、ＬＳＰ分析器で分析されたＬＳＰ係
数と、予め音声資料をＬＳＰ分析して得られる音声の標
準的なＬＳＰ係数の分布内容に関する標準パタンとを照
合することによって両者の類似度が最大となる最近似標
準パタンを選択し、これを合成側に音源情報とともに伝
送して入力音声信号の合成を図るものであり、スペクト
ル包絡を１０ビット前後の低情報量で分析、合成しうる
方法として近時よく知られつつあり、ＬＰＣボコーダに
パタン照合、復号を行なう機能を付加することによって
容易に構成しうるものである。

このようなＬＳＰ型パタンマッチングボコーダにおける
ＬＳＰボコーダは、通常ＬＰＣ(Linear Prediction Coe
fficient,線形予測係数) 分析器によって得られたＬＰ
Ｃ係数からＬＳＰ係数を誘導するという手段によってＬ
ＳＰ係数を得ている。

さて、パタンマッチングの単位としては入力音声のスペ
クトル包絡の如く音声の物理的特徴に着目した物理単位
と、音声の言語的特徴に着目した言語単位とがあり、い
ずれを利用するかはパタンマッチングボコーダの構成内
容等に対応して効率のいいものが選択され、またこれら
の単位をマッチングの尺度として行なうパタン照合によ
る標準パタンの選択にはパラメータの空間距離による方
法と言語的な要素との対応による方法とがある。従っ
て、たとえばＬＳＰ型パタンマッチングボコーダの如
く、ＬＰＣボコーダの機能を内蔵するものにあっては、
ＬＰＣボコーダの機能との親和性を考慮し、マッチング
単位には物理単位、選択方法にはパラメータ空間距離を
利用することが望ましいと言える。

ＬＳＰ型パタンマッチングボコーダにおけるパタンマッ
チング尺度として利用されるパラメータ空間距離は、Ｌ
ＳＰ係数もＬＰＣ，ＰＡＲＣＯＲ係数と同様に空間ベク
トルと見做すことができ、この空間ベクトル間の距離を
尺度としてその大小比較によって入力音声信号のＬＳＰ
係数に最も近い標準パタンを選択するために利用され
る。このような空間ベクトルであるＬＳＰ係数間の距離
は次の(1)式に示すスペクトル距離Ｄijによって示され
る。

(1)式はまた次の(2)式の如く近似等式に変換しうる。

(1)および(2)式において、ｉは入力音声信号データ、ｊ
は標準パタンデータ、Ｓｉ(ω)，Ｓｊ(ω)は角周波数ω
の関数としてのｉおよびｊの対数スペクトル包絡、Ｐ_K
⁽ⁱ⁾，Ｐ_K ^(j)はｉおよびｊのＮ次ＬＳＰ係数、Ｗ_KはＮ次
ＬＳＰ係数のスペクトル感度である。

ＬＳＰ係数の次数は、ＬＳＰ係数によって実現すべき声
道フィルタを構成するための全極型デジタルフィルタの
次数と対応し、Ｎ次の全極型デジタルフィルタにあって
は、通常ＬＳＰ周波数と呼ばれるＮ個の線スペクトルω
₁,ω₂,ω₃……ω_Ｎを示す。またＮ次のＬＳＰスペクト
ル感度ＷｋはＮ次のＬＳＰ係数の微少変化によって起る
スペクトル変化の程度を示すものであって、通常ＬＳＰ
周波数に対応して決定されるＬＳＰ周波数スペクトル感
度が用いられる。

さて、入力音声信号のスペクトル包絡に最も近似した標
準パタンを、予め登録された標準パタン群から選択する
には(1)式によるスペクトル距離の計算を入力音声信号
の全フレームにわたって全標準パタンとの間で実行すれ
ばよいことになるが、この演算量は極めて膨大なものと
なるため、一般的には(2)式の近似等式を利用していわ
ゆる簡易スペクトル距離を計測する。これは、分析され
た入力音声信号の空間特徴スペクトルであるＮ次のＬＳ
Ｐ係数Ｐk⁽ⁱ⁾と、標準パタンに登録されている空間特徴
ベクトルＰk^(j)との内積を各次数のＬＳＰ係数ごとに求
めたうえ、ＬＳＰ係数の次数に対応するＬＳＰ周波数ご
とに予め設定する重みづけ係数としてのＷｋを乗じた簡
易スペクトル距離計測を行なうものである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のこの種のＬＳＰ型パタンマッチングボコーダは、
(2)式に示す重みづけ係数ＷｋにＬＳＰ周波数に対応す
るＬＳＰ周波数スペクトル感度を利用しているが、この
ＬＳＰ周波数スペクトル感度はＬＳＰ周波数間隔によっ
て異なるため、単純にこのようなスペクトル感度を用い
て計測したスペクトル距離をパタンマッチングの尺度と
して標準パタンを選択した場合には合成すべき音声を大
きく劣化することが多いという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、少数の標準パタ
ンを予備選択し、前記選択された標準パタンと入力音声
信号とのスペクトル包絡との差を直接比較する手段を備
えることにより、音質の劣化を大幅に改善し得るＬＳＰ
型パタンマッチングボコーダを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のボコーダは、音声資料のＬＳＰ（Line Spectru
m Pair）係数の分布を考慮して作成された標準パタンと
入力音声信号をＬＳＰ分析して得られるＬＳＰ係数に関
するパタンとを照合して入力音声信号の合成を行なうＬ
ＳＰ型パタンマッチングボコーダにおいて、前記標準パ
タンのＬＳＰ係数と前記入力音声信号のＬＳＰ係数との
重みづけ内積によるスペクトル距離を計測して少数の標
準パタンを予備選択し、前記選択された標準パタンより
スペクトル包絡を算出し、算出されたスペクトル包絡と
入力音声信号を分析して求められたスペクトル包絡との
差を計測し、前記計測された差が最小となる標準パタン
を代表パタンとして選択する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
(A)，(B)は本発明の第一の実施例を示すブロック図であ
り第１図(A)は分析側、第１図(B)は合成側の構成を示す
ブロック図である。

第１図(A)に示す分析図１は、ＬＰＦ(Low Pass Filter)
１１，Ａ／Ｄコンバータ１２，窓関数処理器１３，自己
相関係数計測器１４，ＬＰＣ分析器１５，有声／無声／
無音判別器１６，ピッチ抽出器１７，ＬＳＰ分析器１
８，スペクトル距離計測器１９，標準パタンメモリ２
０，周波数スペクトル感度メモリ２１，標準パタン選択
器２２および符号化器２３を備えて構成され、また第１
図(B)に示す合成側２は、復号器２４，パタン復号器２
５，標準パタンメモリ２６，ＬＳＰ合成器２７，可変利
得増幅器２８，切替器２９，パルス発生器３０，雑音発
生器３１，Ｄ／Ａコンバータ３２およびＬＰＦ３３を備
えて構成される。

第１図(A)において、入力ライン１１１を介して入力す
る入力音声信号はＬＰＦ１１によって所定の分析帯域の
周波数成分がフィルタリングされ、出力ライン１１２を
介してＡ／Ｄコンバータ１２に送出されて所定のビット
数でデジタル化されたのち量子化音声信号として出力ラ
イン１２１を介して窓関数処理器１３に送出される。

窓関数処理器１３は、入力した音声信号の30ｍＳＥＣず
つにハミング関数を乗算する窓関数処理を行なうがこの
窓関数処理は10ｍＳＥＣ周期で繰返されこれを基本フレ
ーム周期としている。

こうして窓関数処理された入力音声信号の音声波形デー
タは基本フレームごとに出力ライン131 を介して自己相
関係数計測器１４に送出される。

自己相関係数計測器１４は、入力した音声波形データを
乗算回路等を利用して各遅れ時間における自己相関係数
を必要な遅れ時間内で計測し、この自己相関係数データ
を出力ライン１５１を介してＬＰＣ分析器１５に、また
出力ライン１５２を介して有声／無声／無音判別器１６
およびピッチ抽出器１７に送出するとともに、遅れ時間
零における自己相関係数をとりこれを基本フレームあた
りの短時間音声電力データとして出力ライン153 を介し
て符号化器２３に送出する。

有声／無声／無音判別器１６は入力した自己相関係数デ
ータを利用し、各基本フレームごとに含まれる音声信号
の有声あるいは無声、もしくは無音状態を判別しこれを
有声／無声／無音判別データとして出力ライン１６１を
介して符号化器２３に送出、またピッチ抽出器１７は入
力した自己相関係数データを利用して各基本フレームご
とに含まれる音声信号のピッチデータを抽出、これを出
力ライン１７１を介して符号化器２３に送出する。ＬＰ
Ｃ分析器１５は、後述するＬＰＳ分析器18とともに可変
長フレームＬＳＰ分析回路を構成するものであり、本実
施例においてはＬＳＰ分析器１８において、有声／無声
／無音判別器１６から出力ライン１６２を介して受ける
有声／無声／無音判別データにもとづきフレームを、有
声および無声に対応する有音区間と、それ以外の無音区
間とに分けこれら２つの区間にそれぞれ予め設定する可
変長伝送フレームを設定している。この場合、ＬＰＣ分
析器１５はよく知られたレビンソン法によって、入力し
たフレームごとの自己相関係数を利用して線形予測係数
を予め定める次数、本実施例の場合は１０次まで算出
し、これを出力ライン１５４を介してＬＳＰ分析器１８
に送出し、ＬＳＰ分析器１８はこの線形予測係数をＮew
ton の反復法を利用する高次方程式によって１０次のＬ
ＳＰ係数に変換し、さらに基本フレームごとの一定周期
をもったこのＬＳＰ係数列を、出力ライン162 を介して
入力する有声／無声／無音判別データによる情報を利用
しながら予め設定する近似関数による最適近似法によっ
て可変長周期化した可変フレーム長に変換する。

また、このようなＬＳＰ分析の前処理として、入力音声
データの高域強調を行なうために波形の１次差分を利用
し波形領域における高域成分の事前強調を行なうプリエ
ンファシス（Pre−Emphasis）処理、および自己相関係
数領域におけるLag 関数によるLag ウインド処理が行な
われるが、これらの前処理はＬＳＰ係数間の最小間隔を
広げ、後述する合成側２におけるＬＳＰ合成器２７の全
極形デジタルフィルタの安定性を増大させるためＬＳＰ
量子化感度の低域を図って行なわれるものである。

さて、このように得られた１０次のＬＳＰ係数は出力ラ
イン１８１を介してスペクトル距離計測器１９に送出さ
れる。またＬＳＰ分析器１８からは可変長フレームを形
成する際に基本フレーム長を伸縮したフレーム変化率情
報、いわゆるレピートビットデータを出力ライン１８２
を介して符号化器２３に送出する。

ＬＳＰ分析器１８から出力ライン１８１を介してスペク
トル距離計測器１９に送出された１０次ＬＳＰ係数は、
スペクトル距離計測器１９において(2)式の近似等式に
より、いわゆる簡易スペクトル距離を演算する。

(2)式による簡易スペクトル演算における入力音声信号
の特徴ベクトル、すなわちＰk⁽ⁱ⁾に相当する１０次ＬＳ
Ｐ係数と、標準パタンメモリ２０に登録された標準パタ
ンの特徴ベクトル、すなわちＰk^(j)に相当する標準１０
次ＬＳＰ係数との内積が(2)式の如くまず演算され、こ
の内積に対して周波数スペクトル感度Ｗｋが重みづけ係
数として乗算されたものが１次のＬＳＰ係数から１０次
のＬＳＰ係数まで、入力音声信号の可変長フレームのお
のおのについて標準パターンメモリ２０に登録されたＬ
ＳＰ係数の各パターンとの間で実行され、スペクトル距
離Ｄijが決定し、可変長フレームのおのおのについてこ
のスペクトル距離Ｄijが最も小さいものがそれぞれ標準
パターンとして選択される。このような標準パターン
は、標準パタンメモリ２０における標準パタン登録アド
レスコードを指定する標準パタン指定コードデータとし
て次次に出力ライン１９１を介して符号化２３に送出さ
れる。

標準パタンメモリ２０に登録され、ストアされている標
準パタンは、本実施例の場合、次のようにして予め別な
コンピュータによるオフライン処理で作成されるが、こ
れを本実施例によるボコーダを利用して予め作成してお
いても一向に差支えない。

まず、予め設定した音声資料を利用しＬＰＣ分析等の手
法によって無音区間の除去、不要な近接フレームの除
去、有声、無音、無音による分類等の前処理を実施す
る。

この場合、フレーム周期は10ｍＳＥＣとし、この各フレ
ームごとに有声、無声、無音および有声の無声との境界
音いずれに属するかのタグコードを与える。次に無音フ
レームを除去し残りのフレームを有声と無声とに分離
し、このとき境界音は有声と無声とのいずれか又は双方
に含ませるものとする。

さらに、時間的に接近しスペクトル距離の小さいフレー
ムを除去し、このようにして必要とするサンプル数の削
減を図ったうえこれらを従来から知られている標準パタ
ン選択手法によって、予め設定する各スペクトル距離ご
とに分類して標準パタンとして登録、ストアしておくも
のである。

上述した標準パタン手法は、本実施例の場合10次元ＬＳ
Ｐ係数の空間ＵがＮ個のパタンから成るものとし、この
Ｎ個のパタンのおのおのについて(2)式によってスペク
トル距離を計測し、これが予じめ設定するスペクトル距
離域値θdB²をもつものをＮ個のパタンすべてについて
求め、このパタン数Ｍi＝（i＝１，２，……Ｎ）のうち
最大のＭｉをもつパタンＰ_Lを決定したうえ、パタンＰ_L
におけるスペクトル距離が、予め設定する値θdB^２以下
のパタンを１０次元ＬＳＰ係数の空間Ｕから除去したの
ちＰ_Lを標準パタンとして登録し、このような操作を空
間Ｕに含まれるパタンがなくなるまで繰返して実施して
標準パタとして登録するものである。

また、周波数スペクトル感度メモリ２１にそれぞれスト
アされている内容は次のようにして決定される。

音声資料を(1)式によって実測して得られるＬＳＰのＫ
番目（Ｋ次）の要素Ｐｋのスペクトル感度は、次の(3)
式によって求められる。

(3)式においてΔＰｋはＰkの微少変化であり、Ｓｉ(ω)
はこの場合Ｐ₁，Ｐ₂，……Pk……Ｐ_L等から求めたスペ
クトル包絡、Ｓj(ω)はＰ₁,Ｐ₂,……Ｐk＋ΔＰk……Ｐ_L
から求めたスペクトル包絡を用いている。

従って(3)式によって、ΔＰkを予め設定する値θラジア
ンとした場合、１０次のＬＳＰ係数の各周波数に関する
ＬＳＰ周波数スペクトル感度が得られる。

パタン照合においては、こうして得られた周波数スペク
トル感度を重みづけ係数として入力音声信号のＬＳＰ分
析データと標準パタンとのスペクトル距離を(2)式によ
って演算し、スペクトル距離が最小となるものから小い
さい順に所望の数の標準パタンを可変長フレーム毎に検
索し、これらの標準パタンデータ（１０次ＬＳＰ）と標
準パタン指定コードデータとを出力ライン１９１を介し
て標準パタン選択器２２へ出力する。

標準パタン選択器２２は本発明の最も重要な部分であ
り、その詳細な動作は後述するが、概略、以下の機能を
有する。標準パタン選択器２２はスペクトル距離計測器
１９により予備選択された所望の数の標準パタンからス
ペクトル包絡を算出し、これとスペクトル距離計測器，
ＬＳＰ分析器を介してＬＰＣ分析器より供給される線形
予測係数から算出されるスペクトル包絡の差を算出し、
前記差が最小となる標準パタンに対応する標準パタン指
定コードデータを符号化器２３へ出力する。

符号化器２３は、このようにして供給された各データを
予め設定する符号形式によって符号化しこれを伝送路２
３１を介して合成側２に伝送する。

合成側２では伝送路２３１を介して入力した各種符号化
情報の復号化を行ない、標準パタン指定コードデータは
入力ライン２５１を介してパタン復号器２５、レピート
ビットデータは入力ライン２７１を介してＬＳＰ合成器
２７、短時間音声電力データは入力ライン２８１を介し
て可変利得増幅器２８、有声／無声／無音判別データお
よびピッチデータはそれぞれ入力ライン２９１および３
０１を介して切替器２９およびパルス発生器３０に供給
する。

パタン復号器２５は、入力した標準パタン指定コードデ
ータによって指定される標準パタンを標準パタンメモリ
２６から出力ライン２６１を介して読出し、これを出力
ライン２５２を介してＬＳＰ合成器２７に送出する。標
準パタンメモリ２６は分析側１における標準パタンメモ
リ２０とほぼ同一のものであり、パタン復号器２５によ
ってＬＳＰ合成器２７に供給されるデータは分析側のパ
タン照合の結果入力音声信号の内容に対応して可変長フ
レームごとに選択された標準パタンによるＬＳＰ係数
列、すなわちＬＳＰ周波数列である。

ＬＳＰ合成器２７は、こうして入力したＬＳＰ係数列を
含む可変長フレームを、入力ライン２７１ を介して受
けるレピートビットデータによってもとの基本フレーム
ごとに復元し、これを予め設定する近似関数を利用して
入力音声信号の標本化間隔、すなわち合成側１の窓関数
処理器１４における標本化周期でＬＳＰ係数を補間す
る。こうして補間処理を受けた基本フレームごとのＬＳ
Ｐ係数は全極形モデルによる１０次のＬＳＰ音声合成デ
ジタルフィルタのフィルタ係数として供給される。

ＬＳＰ音声合成デジタルフィルタはこのようにして入力
するフィルタ係数と、可変利得増幅器２８から出力ライ
ン２８２を介して入力する音源励振電力とによって音声
合成デジタルフィルタとしての演算を行ない、デジタル
形式の合成音声出力を得てこれを出力ライン２７２を介
してＤ／Ａコンバータ３２に送信する。

上述した音源励振電力は、入力音声信号からスペクトル
包絡成分を除いたいわゆる残差電力に対応するものであ
り、入力音声信号を再現する場合にスペクトル包絡成分
としてのＬＳＰ係数とともに必要な音源情報を付与する
ものでこれは次のようにして発生する。

入力ライン２８１を介して入力した各基本フレームごと
の短時間音声電力データは可変利得増幅器２８に供給さ
れる。

一方、パルス発生器３０は入力ライン３０１を介してピ
ッチデータを受け、このピッチデータに対応し予め設定
された周波数のパルスをピッチパルスとして発生しこれ
を出力ライン３０２を介して切替器２９に送出する。

切替器２９は、入力ライン２９１を介して受ける有声／
無声／無音判別データが有声を指定するときは上述した
ピッチパルスを選択し、また無声もしくは無音を指定す
るときには雑音発生器３１の出力する白色雑音を出力ラ
イン３１１を介して入力するように切替える動作を行な
う。切替器２９によって選択出力されるパルス発生器３
０もしくは雑音発生器３１の出力は、出力ライン２９２
を介して可変利得増幅器２８に供給され、入力ライン２
８１を介して入力した短時間音声電力データの大きさに
対応する重みづけを受けるように可変増幅されて音源励
振電力として出力ライン２８２に送出される。

こうしてＬＳＰ合成器２７から出力したデジタル形式の
合成音声信号は次にＤ／Ａコンバータ32によってアナロ
グ化され、ＬＰＦ33によって所要の帯域をフィルタリン
グして合成音声信号として出力ライン３３１に送出され
る。

このようにしてＬＳＰ周波数間隔スペクトル感度を重み
づけ係数として計測したスペクトル距離によるパタン照
合を介して行なう入力音声信号の分析、合成が容易に実
施できる。

次に標準パタン選択器２２の動作を詳細に説明する。第
２図は標準パタン選択器２２の動作を詳細に説明するた
めのブロック図である。

スペクトル距離計測器１９により予備選択された所望の
数の標準パタンデータは出力ライン１９１を介してω／
α変換器４０へ、標準パタン指定コードデータはラベル
メモリ４１へ各々供給される。尚、標準パタンデータは
スペクトル距離計測器１９での計測結果に基づき、前記
距離の最小のものより順々に、前記距離を昇べきに出力
される。ω／α変換器４０マイクロプロセッサであり、
スペクトル距離が昇べきとなる順序で入力される標準パ
タンデータを所定の番地に記録する。ω／α変換器は更
に記録した標準パタンデータ（１０次ＬＳＰ）を１０次
のαパラメータに変換し、前記スペクトル距離が昇べき
となる順序で変換結果をαパラメータメモリ４２へ出力
する。尚、ＬＳＰ係数をαパラメータへ変換する方法は
次の通りである。ＬＳＰ係数は下記(4)式におけるωｉ
であることが板倉氏らにより示されている。（音声研究
会資料Ｓ79−４６第１０式） ここに αi：αパラメータ ｉ＝１，２…10 従がって下記〜の手順に従ってＬＳＰよりαパラメ
ータへ変換される。

P_p(Z)＝(1−Z^-1)(1−2cos ω₂Z^-1＋Z^-2)(1−2cos ω₄Z^-1＋Z^-2)……(1−2cos ω₁₀Z^-1＋Z^-2) ＝(1−Z^-1)(1＋p₁Z^-1＋p₂Z^-2＋…＋ p₁₀Z^-10) (7) ただしp₁＝p₁₀、p₂＝p₉、p₅＝p₆ でありｐｉはP_p(Z)／(1−Z^-1)を展開したときの係数 Qp(Z)＝(1＋Z^-1)(1−2cos ω₁Z^-1＋Z^-2)(1−2cos ω₃Z^-1＋Z^-2)……(1−2cos ω₉Z^-1＋Z^-2) ＝(1＋Z^-1)(1＋q₁Z^-1＋q₂Z^-2＋…＋q₁₀＋Z^-10)
(8) ただしq₁＝q₁₀ q₂＝q₉ … q₅＝q₆ でありｑｉはQ_p(Z)／(1＋Z^-1)を展開したときの係数 ここにZ^-1の係数がαパラメータαｉである。

再び第２図に於いてスペクトル距離計測器１９，ＬＳＰ
分析器１８を介してＬＰＣ分析器１５より供給される線
形予測係数（ai，i＝1，2…10）はスペクトル包絡算出
器４３へ入力される。スペクトル包絡算出器４３はマイ
クロプロセッサであり公知の方法により離散的スペクト
ル包絡データＰi(N)（Ｎ＝0,1,…,100）を算出する。な
お、この手法は斉藤，中田両氏の共著“音声情報処理の
基礎”オーム社、昭和５６年１１月の第７章“スペクト
ル推定”ページ９６に述べられている。算出された は出力ライン４３１を介してスペクトル包絡メモリ４４
へ供給される。スペクトル包絡メモリ４４は前記 を記録し必要に応じてスペクトル包絡差算出器４５へ出
力する。αパラメータメモリはスペクトル距離計測器１
９に於けるスペクトル距離の昇べきにαパラメータを順
々にスペクトル包絡算出器４３へ出力する。スペクトル
包絡算出器４３は離散的スペクトル包絡データ （ただしｌ＝１，２…，でありαパラメータの供給順番
と一致する）を算出し出力ライン４３２を介してスペク
トル包絡差算出器４５へ出力する。スペクトル包絡差算
出器４５は とＰj^(l)（Ｎ）とから下記スペクトル距離Ｄ_lを を算出し最小距離パタン検索器４６へ出力する。最小距
離パタン検索器４６はｍｉｎ{D_l}となるｌ（αパラメー
タの供給順序）を決定し、データｌをラベルメモリ４１
へ出力する。ラベルメモリ４１はデータｌによりスペク
トル距離計測器１９により予備選択された標準パタンの
うちスペクトル距離がｌ番目に小いさい標準パタンの標
準パタン指定コードデータを符号化器２３へ出力する。

尚、予備選択するパタン数を所望の数として説明した
が、これは固定数でも可変数でも差しつかえない。可変
数とする場合には入力音声信号を分析して得られるＬＳ
Ｐパラメータの最小間隔、予備選択でのスペクトル距離
等を利用して予備選択パタン数を決定できる。

上述した各実施例における分析側で、ＬＳＰ分析器１８
によって得られるＬＳＰ係数は高次方程式法によって演
算しているが、これは高次方程式法とともによく知られ
た零点探索法によって実施してもよく、またこのＬＳＰ
係数は可変長フレームごとに分析抽出しているが、この
可変長フレームは所望に応じ固定長フレームとしても差
支えない。

また、ＬＳＰ係数分析の前処理として行なわれるプリエ
ンファシス処理およびＬag関数処理は分析および合成す
べき入力音声信号の特徴、音声合成デジタルフィルタの
内容、データビット数の配分等を勘案し所望に応じて実
施の有無を選択しうることは明らかである。

さらに、上述した各実施例においては１０次のＬＳＰ係
数を利用して分析および合成を実施しているが、ＬＳＰ
係数の次数を他の次数としても何様に実施しうることは
明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ＬＳＰ型パタンマ
ッチングボコーダにおいて、標準パタンのＬＳＰ係数と
入力音声信号のＬＳＰ係数とのスペクトル距離をＬＳＰ
係数のスペクトル感度を介して算出し、複数の標準パタ
ン候補を予定選択し、更に予備選択された標準パタン候
補から、実際のスペクトル包絡データを介して算出され
るスペクトル距離に基づいて最良の標準パタンを選択す
ることにより、ＬＳＰ周波数間隔によりＬＳＰ周波数ス
ペクトル感度が異なるために必ずしも最適な標準パタン
が選択されない欠点を解決し、且つ、予備選択によりパ
タン候補を限定することにより演算量の増加を最小限に
とどめるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図(A)，(B)は本発明の第一の実施例によるＬＳＰ型
パタンマッチングボコーダの分析側(A)および合成側(B)
の構成を示すブロック図、第２図は本発明に於いて特に
重要な標準パタン選択器２２を詳細に説明するためのブ
ロック図である。 １……分析側、２……合成側、１１……ＬＰＦ、１２…
…Ａ／Ｄコンバータ、１３……窓関数処理器、１４……
自己相関係数計測器、１５……ＬＰＣ分析器、１６……
有声／無声／無音判別器、１７……ピッチ抽出器、１８
……ＬＳＰ分析器、１９……スペクトル距離計測器、２
０……標準パタンメモリ、２１……周波数間隔スペクト
ル感度メモリ、２２……標準パタン選択器、２３……符
号化器、２４……復号器、２５……パタン復号器、２６
……標準パタンメモリ、２７……ＬＳＰ合成器、２８…
…可変利得増幅器、２９……切替器、３０……パルス発
生器、３１……雑音発生器、３２……Ｄ／Ａコンバー
タ、３３……ＬＰＦ、４０……ω／α変換器、４１……
ラベルメモリ、４２……パラメータメモリ、４３……ス
ペクトル包絡算出器、４４……スペクトル包絡メモリ、
４５……スペクトル包絡差算出器、４６……最小距離パ
タン検索器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声資料のＬＳＰ(Line Spectrum Pair)係
   数の分布に関する標準パタンと入力音声信号をＬＳＰ分
   析して得られるＬＳＰ係数に関するパタンとを照合して
   入力音声信号の合成を行なうＬＳＰ型パタンマッチング
   ボコーダにおいて、前記標準パタンのＬＳＰ係数と前記
   入力音声信号のＬＳＰ係数との重みづけ内積によるスペ
   クトル距離を計測して少数の標準パタンを予備選択する
   手段と、前記予備選択された標準パタンから算出される
   スペクトル包絡信号と入力音声信号を分析して得られる
   スペクトル包絡信号とから算出されるスペクトル距離を
   用いて標準パタンを選択する手段とを有することを特徴
   とするＬＳＰ型パタンマッチングボコーダ。