JPH07110699A - 音声信号の符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＭＰＣ方式を用いて音声信号を符号化する方
法において、演算時間を短縮化し、パラメータに必要な
パルス検出のもれを防止する。 【構成】 音声信号を一定時間間隔でサンプリングして
自己相関ｘ（ｉ）（ｉ＝１・・・Ｎ）を求めた後、合成
フィルタのインパルス応答ｈ（ｉ）（ｉ＝１・・・τ）
と、音声信号との相互相関 （ｎ＝１・・・Ｎ）を求め、ついで１ピッチの区切り近
傍τ±△τあるいはその中間点τ／２±△τにおけるパ
ルス位置ｍ１，ｍ２’，ｍｉ・・・と、パルス振幅ｇ
（ｍ１），ｇ（ｍ２’），ｇ（ｍｉ）を算出して、音声
信号のパラメータとして抽出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＭＰＣ方式を用いて音
声信号を符号化する方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号を符号化する方式として、ＭＰ
Ｃ方式（Ｍｕｌｔｉ ＰｕｌｓｅＣｏｄｉｎｇ）が知ら
れているが、この方式は、線形予測分析を応用して音声
信号を符号化するものである。一般に線形予測分析方法
は、音声信号をフレームと呼ばれる一定時間毎に区切っ
て、各フレーム内の音声信号を、いくつかのパラメータ
で表現するものであるが、人間の喉は、一種の音響フィ
ルタと考えられるため、模擬的な合成フィルタを考え、
そのフィルタ係数を利用することによって音声信号は再
現することができ、したがって、フィルタの係数だけ残
しておけば、再生時には、これらの係数でフィルタを再
現し、音源に掛ければ元の音声が再現される。

【０００３】ところで、線形とは、一般的には、時刻ｔ
ｏの音声信号ｙが、時刻ｔｏ−△ｔ，ｔｏ−２△ｔ・・
・のときに音声信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・であれば、
ｙ＝ａＸ１＋ｂＸ２＋ｃＸ３＋・・・によって表現出来
ることを意味し、この式におけるａ，ｂ，ｃが合成フィ
ルタの係数に相当する。しかしながら、このような線形
予測分析では、１００％音質を損なうことなく、音声信
号を圧縮することはできず、そのため、線形予測分析で
再現される波形と、元の音声波形との差（残差）をと
り、この残差から特徴的なパラメータを抽出し、合成フ
ィルタのフィルタ係数から音声を再現するときに、これ
らのパラメータを加味することが一般的に採られてい
る。

【０００４】ＭＰＣ方式は、そのような方法として良く
知られたものであり、求めた残差をパルス信号列に置き
換え、このパルス位置ｈ（フレーム内における時刻），
パルスの振幅ｇをパラメータとして抽出し、符号化する
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＭＰＣ方式では、１フレームの残差信号の最初から終わ
りまで探索して、振幅の大きいパルスをすべて抽出して
いるため演算に時間を要するという問題点があり、簡易
でかつ再現性の良い音声符号化方法が求められている。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、演算時間が短縮できる上に、パルス抜けのな
いＭＰＣ方式を利用した簡易な音声信号の符号化方法を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
上記目的を達成するために提案されるのもので、音声信
号の周期性に鑑み、その１周期内において、最も特徴的
な１ピッチ周期の区切り近傍と、その中間点に着目し
て、その部分におけるパルスの位置と、パルス振幅を算
出して、音声信号のパラメータとして抽出しており、こ
のため、本発明では、音声信号を一定時間間隔でサンプ
リングして自己相関を求めた後、合成フィルタのインパ
ルス応答と、音声信号との相互相関を求め、ついで１ピ
ッチの区切り近傍と、その中間点におけるパルス位置
と、パルス振幅を算出して、音声信号のパラメータとし
て抽出することを特徴としている。

【０００８】

【実施例】以下、本発明における音声信号の符号化方法
を説明する。図１の（ａ）はサンプリングされる音声信
号、（ｂ）は合成フィルタのインパルス応答、（ｃ）は
合成フィルタのインパルス応答と音声信号との相互相
関、（ｄ）は抽出されたパルスを示している。

【０００９】本発明では、音声信号は、従来の１フレー
ムよりも短い１ピッチ周期τに注目する。まず、その１
フレームの区間をサンプリングして、更にＡＤ変換し、
量子化をおこなって自己相関ｘ（ｉ）（ｉ＝１，・・・
Ｎ）が求められる。Ｎは、１フレーム内のサンプリング
数である。ついで、１ピッチ区間τの合成フィルタのイ
ンパルス応答ｈ（ｉ）（ｉ＝１・・・τ）と、音声信号
ｘ（ｉ）（ｉ＝１・・・Ｎ）との相互相関ｃ（ｎ）

【００１０】かくして、求められた相互相関ｃ（ｎ）
（ｎ＝１・・・Ｎ）のうちから、１ピッチ周期τの区切
近傍τ±△τと、その中間点τ／２±△τにおける最大
値を与えるパルス位置ｍ１，ｍ２，ｍｉ・・・が算出さ
れ、最後にこのようにして算出されたパルスの振幅ｇ
（ｍ１），ｇ（ｍ２），ｇ（ｍｉ）・・・が、最小２乗
法によって算出される。すなわち、１ピッチ周期内にお
いて、パルス位置ｍ１，ｍ２’，ｍｉ・・・の求められ
た各パルスについて、 このようにして、本発明では、１ピッチ周期τの区切り
近傍あるいはその中間位置におけるパルス位置ｍ１，ｍ
２，ｍｉ・・・と、そのようにして算出されたパルス位
置のパルス振幅ｇ（ｍ１），ｇ（ｍ２），ｇ（ｍｉ）・
・・が順次算出され、このようにして算出されたパルス
位置ｍ１，ｍ２，ｍｉ・・・と、パルス振幅ｇ（ｍ
１），ｇ（ｍ２），ｇ（ｍｉ）・・・がパラメータとし
て抽出される。τの近傍の位置ｍ２での相関ｃ（ｍ２）
と、τ／２の近傍での位置ｍ２’での相関ｃ（ｍ２’）
とを比較し、ｃ（ｍ２）がｃ（ｍ２’）より大きけれ
ば、パルス位置ｍ２及びその振幅ｇ（ｍ２）をデータと
して採用し、ｃ（ｍ２）がｃ（ｍ２’）より小さければ
パルス位置ｍ２’及びその振幅ｇ（ｍ２’）をデータと
して採用し、符号化がなされる。

【００１１】図２は、本発明方法を実行するためのマル
チパルス符号化回路をブロック図として示す。図におい
て、１は音声分析回路で音声信号が入力され、合成フィ
ルタのフィルタ係数が算出される。２はパルス探索回路
で、前述した手法によって１ピッチ毎にパルス位置とパ
スル振幅が算出される。３はマルチプレクサで、４はデ
マルチプレクサである。５は、算出された振幅と位置に
合致したパルスを発生させるパスル発生回路であり、６
は、デマルチプレクサ４よりフィルタ係数を受け、パル
ス発生回路によって生成されたパルスを入力することに
よって、合成音声を再現出力する合成フィルタである。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、ＭＰＣ方式を用いて音
声信号からパラメータとなるパルスを抽出する場合、検
索区間を１ピッチ周期毎に、ピッチ周期の区切近傍と、
その中間点に注目して、パルス探索を行うようにしてい
るので、演算時間を短縮できるとともに、ピッチ周期の
判断を誤った場合にも、パルス抜けによる音質劣化を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は音声信号の波形図、（ｂ）は合成フィ
ルタのインパルス応答の説明図、（ｃ）は合成フィルタ
のインパルス応答と音声信号の相互相関の説明図、
（ｄ）は抽出されるパルスの説明図である。

【図２】本発明方法を実施するためのＭＰＣ符号化回路
を示したブロック図である。

【符号の説明】

１・・・音声分析回路 ２・・・パルス探索回路 ３・・・マルチプレクサ ４・・・デマルチプレクサ ５・・・パルス発生回路 ６・・・合成フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声信号を一定時間間隔でサンプリングし
   て自己相関を求めた後、合成フィルタのインパルス応答
   と、音声信号との相互相関を求め、ついで１ピッチの区
   切り近傍と、その中間点におけるパルス位置と、パルス
   振幅を算出して、音声信号のパラメータとして抽出する
   ことを特徴とする音声信号の符号化方法。