JPH0756600A - 音声符号化復号化誤り制御方法及びその装置 - Google Patents

音声符号化復号化誤り制御方法及びその装置

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JPH0756600A
JPH0756600A JP5207442A JP20744293A JPH0756600A JP H0756600 A JPH0756600 A JP H0756600A JP 5207442 A JP5207442 A JP 5207442A JP 20744293 A JP20744293 A JP 20744293A JP H0756600 A JPH0756600 A JP H0756600A
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JP
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sound source
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gain
error
parameter
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JP5207442A
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English (en)
Inventor
卓 ▲高▼島
Taku Takashima
Yoshiaki Asakawa
吉章 淺川
Hidetoshi Sekine
英敏 関根
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】誤り検出時のパラメータ反復で、統計音源ゲイ
ンと適応音源ゲインを独立に短時間毎に調整を行う。 【効果】反復処理の長時間化が生じた場合の音質劣化を
低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル音声符号化復
号化方法の誤り制御方法に係り、特に、移動無線通信に
適用するデジタル音声符号化復号化方法における伝送路
誤りによる音質劣化抑止のための誤り制御方法およびそ
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車・携帯電話等の無線通信用
の低ビットレートデジタル音声符号化技術として、CE
LP系音声符号化技術が用いられている。CELP系音
声符号化を無線通信に用いる場合には、伝送路誤りによ
る音質劣化を抑さえるため、誤り訂正のみならず、聴覚
的に最重要なパラメータビットに対する誤り検出と、誤
り検出時のパラメータ反復等の誤り制御技術が用いられ
ることが多い。このような誤り制御技術としては、(財)
電波システム開発センター策定デジタル方式自動車電話
システム標準規格RCR STD27 (平成3年4月)で用いら
れている方法や、プロシーディングズ オブ アイシー
エイエスエスピー−89(Proc.ICASSP−89(1989.5))
に記された方法(ROBUST CELP CODERS FOR NOISY BACKG
ROUND ANDNOISY CHANNELS:Richard V.Cox, W.Bastian K
leijin and Peter Kroon)などの公知例がある。
【0003】本発明の説明の準備として、CELP系音
声符号化復号化方法及び、その誤り検出時のパラメータ
反復手法について説明する。
【0004】CELP系音声符号化の原理を図1に示
す。図中の11は原音声からのスペクトル情報計算、1
2はスペクトル情報による合成フィルタ、13は聴覚重
み付けフィルタ、14は、原音声と符号化音声の二乗誤
差計算、15は既復号音源の繰り返しである適応音源、
16は適応音源のゲイン、17はコードブック化された
音源波形である統計音源、18は統計音源のゲインを表
す。CELP系音声符号化では、音声はスペクトル情報
と音源情報に分けて符号化される。スペクトル情報は数
十ms程度のフレームと呼ばれる短時間毎に計算され、
音源情報はフレームをさらに細かく分割したサブフレー
ムと呼ばれる時間単位で近似される。音源は、原音声と
符号化音声の二乗誤差を最小化するものが選択される。
また、音源情報は、既復号音源波形の繰り返しにより周
期的な成分を近似する適応音源とそのゲイン、その他の
成分を近似する統計音源とそのゲインに分けて符号化さ
れる。この適応音源と統計音源では、音質への寄与が大
きく異なり、適応音源の方が重要度が高いことが知られ
ている。
【0005】このようなCELP系音声符号化での聴覚
的に最重要なパラメータは、スペクトル情報,適応音
源、及び音源のゲインとなる。そして、これらのパラメ
ータの復号結果中に誤りが存在する場合に、誤りの存在
しないフレームの値を繰り返す事で聴覚上の劣化の抑制
を図るのがパラメータ反復手法である。
【0006】このパラメータ反復手法において、反復時
の音源を周期成分である適応音源のみで構成すること
で、聴覚上の劣化が抑えられることが知られている。こ
れは、統計音源は音質への寄与が小さいため、異なった
音源を用いるよりも使用しないほうが音質の劣化が小さ
くなるという事と考えられる。
【0007】この手法は、パラメータ反復時に、適応音
源のゲインに対しては1より若干小さな値に固定(もし
くは誤り無しフレームでの値を減衰させて反復)の処理
を行い、統計音源のゲインを0とする、という操作を施
す事で実現される。適応音源ゲインの値の制限は、音量
が過大とならない様にするためのものである。
【0008】図2にこの手法のフローチャートを示す。
図中、βは適応音源ゲイン、γは統計音源ゲイン、β0
は誤りのない最後のフレームでの適応音源ゲイン、nは
サブフレームインデックス、Nsは1フレーム当りのサ
ブフレーム数、t1は誤り検出フレームの連続数、δ
(t1)は誤り検出フレーム連続数がt1の場合のβの
減衰率のゲイン調整ファクタを表し、入力ブロック20
はβ,γ、誤り情報の入力、判断ブロック21は誤り検
出、ブロック22はサブフレームインデックス初期化、
ブロック23はβ,γの計算、ブロック24はサブフレ
ームインデックスの加算、判断ブロック25はサブフレ
ーム終了条件判定、ブロック26は誤りフレーム連続数
加算、ブロック27は誤りフレーム連続数初期化、出力
ブロック28はβ,γの出力を表す。ゲイン調整ファク
タ関数δ(t)は次の条件を満たす関数である。
【0009】
【数1】
【0010】本フローチャートから明らかなように従来
方式では、ゲイン調整ファクタの変更はフレーム単位で
行われる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】適応音源のみにて音源
を構成する様にゲインの調節を行う従来のパラメータ反
復手法は、反復回数の増加に伴い、聴覚上不自然な劣化
を生じる。これは、既復号音源波形の繰り返し成分のみ
で構成される音源では、反復処理が長時間にわたると、
反復される周期成分が過度に強調されることによる聴覚
的な劣化が生じるためである。
【0012】本発明の目的は、反復回数が増加した場合
にも聴覚上の劣化を抑制するような音源ゲインの調整を
行うパラメータ反復手法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、ゲイン調整ファクタの変更をフレーム単位で
はなくサブフレーム単位で行うという方法と、繰り返し
が長くなるに従い非繰り返し成分である統計音源の寄与
を高めるという方法を伴わせて用いる。
【0014】図3に本発明の手法のフローチャートを示
す。図中、βは適応音源ゲイン、γは統計音源ゲイン、
γ0は誤りのない最後のフレームでの統計音源ゲイン、
nはサブフレームインデックス、Nsは1フレーム当り
のサブフレーム数、t2はパラメータ反復処理サブフレ
ーム連続数、a(t2),b(t2)はパラメータ反復
処理サブフレーム連続数がt2の時点のβ及びγのゲイ
ン調整ファクタを表し、入力ブロック20はβ,γ、誤
り情報の入力、判断ブロック21は誤り検出、ブロック
22はサブフレームインデックス初期化、ブロック33
はβ,γの計算、ブロック24はサブフレームインデッ
クスの加算、ブロック36はパラメータ反復処理サブフ
レーム連続数加算、判断ブロック25はサブフレーム終
了条件判定、ブロック37はパラメータ反復処理サブフ
レーム連続数初期化、出力ブロック28はβ,γの出力
を表す。ここで、a(t)は数2、b(t)は数3の条
件を満たす関数である。
【0015】
【数2】
【0016】
【数3】
【0017】数2は、適応音源ゲインは、反復初期には
1に近い値で、その後減衰するように調整されることを
意味する。数3は、統計音源ゲインは、反復初期に0、
その後単調増加して1以下の最大値をとった後に単調減
少する関数に従う比率を誤りの無いフレームでの統計音
源ゲインに乗ずるという調整方法が適用されることを表
す。また、これらの調整ファクタはサブフレーム毎に更
新される。
【0018】
【作用】上記の方法により、反復処理が連続する場合に
も、聴覚上の劣化が少ないパラメータ反復手法が得られ
る。本手法によると、パラメータ反復初期には従来手法
と同様に音源波形は適応音源波形のみにて構成される
が、サブフレーム毎に音源波形に対する適応音源の寄与
が減少し統計音源の占める比率が増加する。これによ
り、同じ周期成分の繰り返しが長時間化した場合の影響
が低減され、長時間の反復処理においても聴覚上の音質
劣化が抑えられることになる。
【0019】
【実施例】図4は、本発明のゲインを調整するパラメー
タ反復手法を適用した音声符号化復号化装置の構成図で
ある。図中、40は音声符号化器、41は誤り検出符号
器、42は誤り訂正符号器、43は伝送路、44は誤り
訂正符号復号器、45は誤り検出符号復号器、46は音
声パラメータ復号器、49はパラメータ反復器使用/不
使用モード切り替えスイッチ、47は図2と同様なゲイ
ン調節器を含むパラメータ反復器、48は音声パラメー
タから音声を復号する音声復号器である。
【0020】入力された音声は音声符号化器40で符号
ビットに符号化される。音声符号化器40は、図5に示
すようなCELP型音声符号器であり、フレーム長40
ms、サブフレーム長10ms、ビットレートは3.7k
bps である。符号ビットとして、短期予測係数(LPC
係数)28ビット/フレーム,統計音源コード11ビッ
ト/サブフレーム,統計音源ゲイン5ビット/サブフレ
ーム,適応音源コード10ビット/サブフレーム,適応
音源ゲイン4ビット/サブフレームが出力される。
【0021】図4に戻り、音声符号器40から出力され
たビットの中で聴覚的に最重要なビット401は誤り検
出符号器41に入力されて符号化される。ここで、最重
要ビットとは具体的には、短期予測係数,適応音源コー
ドの上位ビット,適応音源ゲインの上位ビット,統計音
源ゲインのの上位ビットである。また誤り検出器41の
構成は、公知のCRC(Cyclic Redundancy Check)方式
により、CRCの検査ビット数は7ビットである。そし
て、その他のビットと共に誤り訂正符号器42で誤り訂
正符号化され伝送符号系列となる。誤り訂正符号器42
は、公知の畳み込み符号器であり、ここでは拘束長6、
符号化率1/2のものを用いている。この伝送符号系列
は、伝送路43に送出され、誤り系列が付加される。そ
の後、伝送符号系列は、復号器側にて誤り訂正符号復号
器44に入力され訂正可能な誤りが訂正される。誤り訂
正復号器44は、公知のヴィタビ復号器を採用してい
る。誤りが訂正された受信符号系列は、パラメータ復号
器46に送られ、音声パラメータが復号される。
【0022】ここで、音声パラメータの復号とは、誤り
訂正された符号系列(シリアルデータ)を、音声パラメ
ータ(パラレルデータ)に変換することであり、図6に
示すようなCELP型音声復号器のパラメータ復号部6
0の処理である。また、図4で誤り訂正後の受信系列の
うち誤り検出符号化されているビット402は、誤り検
出符号復号器45に送られ、聴覚的に最重要なビット中
に訂正不能な誤りが存在するかどうかが検査される。誤
り検出器45は、CRCの成立を判定し、ビット誤りの
有無を検査する。その結果がパラメータ反復器使用/不
使用モード切り替えスイッチ49に送られ、ビット誤り
検出時には、パラメータ反復器47によりゲインを調整
するパラメータ反復処理を行う。パラメータ反復器の機
能は図3のフローチャートに示した通りである。ここ
で、Ns=4であり、ゲイン調整ファクタの具体的な数
値は表1に示す通りである。
【0023】
【表1】
【0024】なお、表1に示した数値は上述のフレーム
長,サブフレーム長に適するように定めた一例であり、
フレーム長,サブフレーム長に応じてa(t2),b
(t2)の値は最適な値を実験により設定すれば良い。そ
の後、反復処理されたパラメータ、もしくは、現在のフ
レームでの復号パラメータが図4の音声復号器48に送
られ、音声が復号される。音声復号器48は、図6に示
すようなCELP型音声復号器の音声復号部61であ
る。この、音声符号化復号化装置によれば、従来のパラ
メータ反復手法を用いる場合よりも、伝送路誤りが存在
する場合の音質劣化が低減できる。
【0025】次に本発明の別の実施例を示す。
【0026】図7は、本発明の音声符号化復号化誤り制
御装置を組み込んだ携帯電話端末のブロック図である。
符号化側では入力音声がデジタル化され、音声符号器8
1に入力される。音声符号器81の出力は、誤り検出及
び誤り訂正符号器82に入力され、5.6kbps の伝送符
号が無線部83に送られる。復号側では、伝送路上で誤
りが付加された受信ビット系列が無線部から誤り訂正・
検出復号器84に入力される。誤り訂正・検出復号器8
4は、第一の実施例を示す図4における誤り訂正符号復
号器44,誤り検出器45,音声パラメータ復号器4
6,モード切り替えスイッチ49,パラメータ反復器4
7を含んだものである。復号パラメータが音声復号器8
5に入力され、デジタル音声が復号され、アナログ信号
に変換されて出力される。本実施例によれば、伝送路上
でビット誤りが付加された場合にも音質劣化が少ない通
話を行うことができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、CELP系音声符号化
復号化方法において、聴覚的に最重要なビットが誤った
時にパラメータ反復手法を適用する場合の、音質の劣化
を低減することができる。聴覚的に最重要なパラメータ
のビットに誤りが存在する場合のパラメータ反復手法
は、音質劣化抑制の効果を持つが、反復処理が連続する
場合には、同じ音源波形の繰り返しの連続による劣化が
顕著となってしまう。これに対し、本発明の方法では、
短時間毎に音源波形の構成が変化するため、従来手法の
ような問題点が発生しにくくなる。なお、本発明では、
ゲイン調整ファクタの調整をサブフレーム単位に行う必
要があるため、処理量が若干増加するが、ごく僅かであ
り問題とならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】CELP方式の原理を示すブロック図。
【図2】パラメータ反復におけるゲイン調整手法(従来
方式)のフローチャート。
【図3】本発明の原理のフローチャート。
【図4】本発明の一実施例のブロック図。
【図5】CELP型音声符号器のブロック図。
【図6】CELP型音声復号器のブロック図。
【図7】本発明の第二の実施例のブロック図。
【符号の説明】
20…ゲイン及び誤り検出情報入力、21…誤り検出、
22…サブフレームインデックス初期化、24…サブフ
レームインデックスの加算、25…サブフレーム終了判
定、28…ゲイン出力、36…パラメータ反復処理サブ
フレーム連続数加算、37…パラメータ反復処理サブフ
レーム連続数初期化。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音声をスペクトル情報と音源情報に分離
    し、前記音源情報を既復号音源情報の反復により近似さ
    れる周期成分音源情報と、前記周期成分音源情報の利得
    と、前記音源情報を前記周期成分音源情報により近似し
    た時の誤差を近似する非周期音源情報と前記非周期音源
    情報の利得に分けて符号化し復号する音声符号化復号化
    方法において、符号が正しく復号出来なかった事を検出
    した場合に行うパラメータ反復手法で、前記周期成分音
    源情報の利得と前記非周期成分音源情報の利得を独立に
    短時間に調整することを特徴とする音声符号化復号化誤
    り制御方法。
  2. 【請求項2】音声をスペクトル情報と音源情報に分離す
    る手段、前記スペクトル情報を符号化する手段、前記音
    源情報を既復号音源情報の反復により近似される周期成
    分音源情報による概周期成分音源情報の利得と、前記音
    源情報を前記周期成分音源情報により近似した時の誤差
    を近似する非周期成分音源情報と前記非周期成分音源情
    報の利得に分けて符号化する手段、前記スペクトル情報
    と前記周期成分音源情報と前記周期成分音源情報の利得
    と、前記非周期成分音源情報と前記非周期成分音源情報
    の利得から音声を復号する手段を有する音声符号化復号
    化装置において、符号誤り検出手段と前記符号誤り検出
    手段において符号誤りが検出された場合にパラメータを
    反復するパラメータ反復手段を有し、前記パラメータ反
    復手段において、前記周期成分音源情報の利得と前記非
    周期成分音源情報の利得を独立に短時間毎に調整するこ
    とを特徴とする音声符号化復号化誤り制御装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の前記音声符号化復号化誤
    り制御装置を具備するデジタル方式携帯端末。
JP5207442A 1993-08-23 1993-08-23 音声符号化復号化誤り制御方法及びその装置 Pending JPH0756600A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6799161B2 (en) * 1998-06-19 2004-09-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Variable bit rate speech encoding after gain suppression

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6799161B2 (en) * 1998-06-19 2004-09-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Variable bit rate speech encoding after gain suppression

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