JPH08101699A

JPH08101699A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH08101699A
Application number: JP6235719A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Otsuka; 則幸大塚
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】音声の遷移区間において歪みを低減化して良
好な音声を得ることが可能な音源符号化装置を提供す
る。【構成】まずパルスコードブック探索、次に適応コー
ドブック探索を行い、入力音声信号のリファレンス信号
に対する双方の最小二乗誤差を比較する。そして、最小
二乗誤差の小さい方のインデックスを固定し、他方のイ
ンデックスを更新して得られる加算合成音声信号のリフ
ァレンス信号に対する最小二乗誤差を求めて、他方のイ
ンデックスも決定する。つまり、パルスコードブックと
適応コードブックの最小二乗誤差を与えるインデックス
の探索をそれぞれ行い、双方の最小二乗誤差を比較する
ことにより、２つのコードブックの探索順序を決定する
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声符号化装置に関
し、特にはＣＥＬＰ（コード駆動音源符号化方式;Code-
Excited Linear Prediction)を採用した音声符号化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号をディジタル変換して符号化
し、通信やメモリの有効活用をはかることが必要とされ
ており、中でもマルチパルス方式（ＭＰＣ）やＣＥＬＰ
等のA-b-S(合成による分析;Analysis-by-Synthesis) を
利用したハイブリッド符号化が盛んに研究されている。
ＣＥＬＰについては、M.R.Schroeder and B.S.Atal,"Co
de-excited linear prediction（ＣＥＬＰ）:High qual
ity speech at very lowbit rates"(Proc. ＩＣＡＳ
ＳＰ, pp.937-940,1985)に示されているように、音声
を線形予測分析してＬＰＣ（線形予測係数;Line Predic
tive Coding)係数を算出し、音声をコードブック内の白
色雑音と長期予測器から抽出されたピッチから構成され
たものを音源として合成音声を求め、合成音声と入力音
声の二乗誤差が最小となるインデックスをピッチとＬＰ
Ｃ係数と共に転送している。これにより入力された音声
と最も距離の小さいインデックスとピッチとＬＰＣ係数
を得るものである。

【０００３】また、最近はピッチ周期をより良く表現す
るために長期予測器の代わりに適応コードブックを使用
するということが一般的で、その例が"Federal Standar
d 1016;Telecommunications:Analog to digital conver
sion of radio voice by 4,800 bit/second code excit
ed linear prediction（ＣＥＬＰ）" に詳しく述べられ
ている。

【０００４】しかしながら、適応コードブックは過去の
音源から構成されているため、音声が無音状態から有声
状態へ遷移する区間では、適応コードブックの内容が雑
音となっており明確なパルス成分が含まれていないこと
が多い。そのため、適応コードブックを探索してしまう
と、音声の遷移区間のパルス特性を再現できず、音声の
歪みが増加する場合がある。これを克服するため、パル
スからなるパルスコードブックを新たに設け、パルスコ
ードブックと適応コードブックを音声の特徴に合わせて
切り替えるという方法が、特開平４−５８２９９におい
て開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、音声の状態を常に監視する処理が必要となり、音声
状態の判定が適切でないと、音質がかえって悪化すると
いう欠点を有していた。本発明は、パルスコードブック
と適応コードブックを有した音声符号化装置における上
記の欠点を克服し、音声の遷移区間において歪みを低減
化して良好な音声を得ることが可能な音声符号化装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願発明は、パルスコードブックと適応コードブ
ックとを有する音声符号化装置において、パルスコード
ブックに基づいて生成した合成音声信号と、入力音声信
号との誤差を求める第１の誤差算出手段と、適応コード
ブックに基づいて生成した合成音声信号と、入力音声信
号との誤差を求める第２の誤差算出手段と、前記第１の
誤差算出手段と前記第２の誤差算出手段との出力を比較
する比較手段とを有し、前記比較手段における比較結果
に応じて、パルスコードブックと適応コードブックの探
索順序を決定することを特徴としている。

【０００７】

【作用】パルスコードブックのみに基づいて合成された
合成音声信号と入力音声信号との誤差信号、および適応
コードブックのみに基づいて合成された合成音声信号と
入力音声信号との誤差信号が求められ、この２つの誤差
信号の比較の結果に基づいて、パルスコードブックと適
応コードブックのいずれのコードブックの探索を先に行
うかを決定する。

【０００８】

【実施例】

（第一実施例）図１に本発明の音声符号化装置の第一の
実施例を示す。８ｋHzでサンプリングされ、２０〜３０
ms程度のフレームに分割された入力音声信号が、端子１
００からＬＰＣ分析器１０１および聴覚重み付けフィル
タ１０４に入力される。ＬＰＣ分析器１０１では各フレ
ーム毎に１０〜１２次程度でＬＰＣ分析され、ＬＰＣ係
数としてＬＰＣ量子化器１０２に出力される。ＬＰＣ量
子化器１０２はＬＰＣ分析器１０１より受け取ったＬＰ
Ｃ係数に量子化処理を施し、転送に必要なビット数まで
削減したうえで、ＬＰＣ係数のインデックスｃｉとして
多重化器１２４とＬＰＣ逆量子化器１０３に供給する。
ＬＰＣ逆量子化器１０３ではＬＰＣ係数のインデックス
ｃｉを逆量子化し、逆量子化されたＬＰＣ係数を聴覚重
み付けフィルタ１０４、零入力フィルタ１０５、および
重み付け合成フィルタ１０６に供給する。同時に、端子
１００から入力された音声信号は、フレームの４分の１
からなるサブフレームごとに聴覚重み付けフィルタ１０
４によって聴覚的に重み付けを施された後、零入力フィ
ルタ１０５に入力され、リファレンス信号として減算器
１２０に入力される。

【０００９】他方、合成音声信号は以下のように生成さ
れる。まず、パルスコードブックの探索が実行される。
すなわち、評価器１０７からパルスコードブック１０９
に対して適当なインデックスの初期値が与えられ、この
インデックスの初期値に対応するコードがパルスコード
ブック１０９から乗算器１１３に出力される（ここで、
図３を参照してパルスコードブックについて説明する。
パルスコードブック１０９には１フレームの４分の１に
相当するサブフレーム単位でコードが格納されている。
例えばサブフレームのサンプル数がＮ個であったとする
と、このコードは図３に示すようにサンプリング位置の
うちの一箇所だけにパルスが立っているＮ種類のコード
からなっている）。

【００１０】また、インデックスの初期値はパルスゲイ
ンコードブック１１６にも与えられ、これに対応するゲ
インがパルスゲインコードブック１１６から出力されて
乗算器１１３に供給される。乗算器１１３ではパルスコ
ードブック１０９からのコードとパルスゲインコードブ
ック１１６からのゲインとの乗算が行われ、乗算結果は
加算器１１８および加算器１１９を介して重み付け合成
フィルタ１０６に入力される（なおこの時は、確率コー
ドブック１１０と適応コードブック１０８からの出力は
ないので、乗算器１１３の出力のみが重み付けフィルタ
１０６へ入力される）。

【００１１】重み付け合成フィルタ１０６に入力された
信号は重み付き合成音声信号として合成され、零入力フ
ィルタ１０５から出力されたリファレンス信号との間で
減算器１２０によって減算処理が施され、誤差信号とし
て評価器１０７に入力される。評価器１０７は、パルス
コードブック１０９およびパルスゲインコードブック１
１６に与えるインデックスをそれぞれ更新しつつ、前記
の誤差信号から求めた二乗誤差を最小にするパルスコー
ドブックとパルスゲインコードブックのインデックスを
それぞれ求める。

【００１２】そして、二乗誤差を最小にするインデック
スが求まれば、このインデックスをパルスコードブック
１０９とパルスゲインコードブック１１６にそれぞれ出
力し、上述工程と同様にして、リファレンス信号との二
乗誤差を最小にするときの誤差信号を求めてバッファ１
２３に格納する。すなわち、バッファ１２３にはパルス
コードブックおよびパルスゲインコードブックの探索に
よって得られた最小の二乗誤差を与える誤差信号が格納
されることになる。以下ではこのパルスコードブックの
探索段階で求められた最小の二乗誤差を二乗誤差Ａと言
うことにする。

【００１３】次に、適応コードブックの探索が実行され
る。すなわち、評価器１０７から適応コードブック１０
８および適応ゲインコードブック１１７に対して適当な
インデックスの初期値がそれぞれ与えられ、このインデ
ックスの初期値に対応するコードが適応コードブック１
０８から、ゲインが適応ゲインコードブック１１７から
それぞれ乗算器１１４に出力される（この時、パルスコ
ードブック１０９、パルスゲインコードブック１１６、
確率コードブック１１０、確率ゲインコードブック１１
５の出力は零にする）。乗算器１１４では適応コードブ
ック１０８からのコードと適応ゲインコードブック１１
７からのゲインとの乗算が行われ、乗算結果は加算器１
１９を通って重み付け合成フィルタ１０６に入力され
る。

【００１４】重み付け合成フィルタ１０６に入力された
信号は重み付き合成音声信号として合成され、零入力フ
ィルタ１０５から出力されたリファレンス信号との間で
減算器１２０によって減算処理が施され、誤差信号とし
て評価器１０７に入力される。評価器１０７は、適応コ
ードブック１０８および適応ゲインコードブック１１７
に与えるインデックスをそれぞれ更新しつつ、この誤差
信号から求めた二乗誤差を最小にする適応コードブック
のインデックス、および、適応ゲインコードブックのイ
ンデックスを求める。以下では、このような適応コード
ブックおよび適応ゲインコードブックの探索によって得
られた最小の二乗誤差を、二乗誤差Ｂと言うことにす
る。

【００１５】一方、この適応コードブックと適応ゲイン
コードブックの探索動作中に、重み付け合成フィルタ１
０６の出力である重み付き合成音声信号は減算器１２２
にも入力される。減算器１２２のもう一方の入力には、
バッファ１２３からのパルスコードブック探索で得られ
た二乗誤差Ａを与える誤差信号が加えられる。したがっ
て、減算器１２２では、二乗誤差Ａを与える誤差信号か
ら適応コードブックに基づく合成音声信号を減算した誤
差信号が得られる。この誤差信号は、評価器１０７に与
えられる。評価器１０７は、前述の適応コードブック探
索においてインデックスの更新に伴って出力されてくる
重み付き合成音声信号の中から、この誤差信号の二乗誤
差が最小となるものを決定し、その合成音声信号の適応
コードブックと適応ゲインコードブックのインデックス
をそれぞれ求める。結局、適応コードブックと適応ゲイ
ンコードブックの探索動作の終了時に、二乗誤差Ｂおよ
び二乗誤差Ｂに対応するコードとゲインのインデックス
が求まるだけでなく、パルスコードブック探索で得られ
た二乗誤差Ａを与える誤差信号から適応コードブックに
基づく合成音声信号を減算することで得られる誤差信号
の二乗誤差の最小値（以下、二乗誤差Ｃと言う）と、二
乗誤差Ｃに対応する適応コードブックと適応ゲインコー
ドブックのそれぞれのインデックスとが求められる。

【００１６】次に、バッファ１２３の更新動作を行う。
評価器１０７は、二乗誤差Ａに対応するインデックスを
パルスコードブック１０９、パルスゲインコードブック
１１６に与える。また、二乗誤差Ｃに対応するインデッ
クスを適応コードブック１０８、適応ゲインコードブッ
ク１１７に与える（なお、このとき確率コードブック１
１０、確率ゲインコードブック１１５からの出力はな
い）。パルスコードブック１０９、パルスゲインコード
ブック１１６、適応コードブック１０８、適応ゲインコ
ードブック１１７からは各々のインデックスに応じた出
力が得られ、乗算器１１３、１１４、加算器１１８、１
１９を介して、重み付け合成フィルタ１０６で重み付き
合成音声信号が出力される。重み付き合成音声信号は減
算器１２１において、零入力フィルタ１０５からのリフ
ァレンス信号から減算される。この減算信号、すなわち
二乗誤差Ｃに対応する誤差信号はバッファ１２３に与え
られ、格納値を更新する。

【００１７】次に、評価器１０７は、二乗誤差Ａと二乗
誤差Ｂとの比較を行う。そして、その比較結果に基づい
て、パルスコードブックと適応コードブックとの最終的
なインデックス、さらに確率コードブックのインデック
スを決定する。（１）二乗誤差Ａ＜二乗誤差Ｂの場合比較の結果、パルスコードブック探索で得られた二乗誤
差Ａが小さい場合は、まず、適当なインデックス初期値
を確率コードブックと確率ゲインコードブックに与え
る。出力されるコードとゲインが乗算器１１２で乗算さ
れ、加算器１１８、１１９を通って重み付け合成フィル
タ１０６に入力される。このとき、パルスコードブック
とパルスゲインコードブック、適応コードブックと適応
ゲインコードブックは駆動されず、出力はない。したが
って、乗算器１１２の出力のみが重み付け合成フィルタ
１０６に入力される。重み付け合成フィルタ１０６から
の重み付き合成音声信号は減算器１２２に入り、バッフ
ァ１２３の出力との差が得られる。なお、このときのバ
ッファ１２３の出力は二乗誤差Ｃに対応する誤差信号で
ある（このときの二乗誤差Ｃに対応するパルスコードブ
ック，パルスゲインコードブック，適応コードブック，
適応ゲインコードブックの各インデックスをそれぞれｉ
ｐ、ｉｇｐ、ｉａ、ｉｇａと呼ぶことにする）。つま
り、バッファ１２３の出力は二乗誤差Ａに対応するイン
デックスｉｐ、ｉｇｐをパルスコードブックとパルスゲ
インコードブックに与えたまま固定して、適応コードブ
ック１０８、適応ゲインコードブック１１７を探索した
時に得られる加算合成音声信号と、入力音声信号との誤
差信号の最小値である。減算器１２２の出力は評価器１
０７に送られ、評価器１０７において確率コードブック
と確率ゲインコードブックのインデックスの更新に伴っ
て得られる、減算器１２２の複数の出力の内の二乗誤差
の最小値（二乗誤差Ｄ）が求められ、評価器１０７には
二乗誤差Ｄに対応するインデックス（インデックスｉ
ｓ、ｉｇｓと呼ぶ）が記憶される。

【００１８】結果的には、この動作は、まず、パルスコ
ードブックとパルスゲインコードブックのみで合成音声
信号を作るときに、入力音声信号との二乗誤差が最小値
となるインデックスｉｐ、インデックスｉｇｐを探索す
る。そして、インデックスｉｐ、ｉｇｐをパルスコード
ブック１０９とパルスゲインコードブック１１６に与え
た状態で、次に、インデックスを更新しながら適応コー
ドブックと適応ゲインコードブックの乗算信号も加算し
て合成音声信号を作る。この時に入力音声信号との二乗
誤差が最小値となるインデックスｉａ、インデックスｉ
ｇａを探索し、インデックスｉｐ、ｉｇｐをパルスコー
ドブック１０９とパルスゲインコードブック１１６に与
え、且つインデックスｉａ、ｉｇａを適応コードブック
１０８と適応ゲインコードブック１１７に与えた状態
で、確率コードブックと確率ゲインコードブックのイン
デックスを更新しながら合成音声信号を作るときの、入
力音声信号との二乗誤差が最小値となるインデックスｉ
ｓ、ｉｇｓを探索する動作と等価である。

【００１９】最後に、インデックスの多重化が行われ
る。上記動作の結果、コードブックのインデックスｉ
ｐ、ｉｇｐ、ｉａ、ｉｇａ、ｉｓ、ｉｇｓが得られた。
さらに、ＬＰＣ量子化器１０２ではＬＰＣ係数のインデ
ックスｃｉが得られている。これらのインデックスは、
多重化器１２４で多重化され、図示していない記録媒体
や通信路へと伝送される。

【００２０】また、インデックスｉｐ、ｉｇｐ、ｉａ、
ｉｇａ、ｉｓ、ｉｇｓを各コードブックに与えることに
よって加算器１１９から出力される音源信号は、シフト
レジスタ１１１で１サブフレーム分（＝１／４フレー
ム）だけずらした過去の音源信号として適応コードブッ
ク１０８に入力され、適応コードブック１０８のコード
を再構成する。

【００２１】この様な（１）の場合での適応コードブッ
ク探索においては、適応コードブック１０８と適応ゲイ
ンコードブック１１７へのインデックスを更新して二乗
誤差Ｂを求めている際に、合わせて、二乗誤差Ａを与え
るパルスコードブックに基づく固定された音源信号と、
探索中の適応コードブックに基づく音源信号とを加算し
た合成音声信号の、入力音声信号に対する最小誤差信号
とそれに対応するインデックスの探索を行っている。よ
って、二乗誤差Ａ＜二乗誤差Ｂとなった場合は、二乗誤
差Ａと二乗誤差Ｂを比較してから、再度、適応コードブ
ックと適応ゲインコードブックへのインデックスを更新
して適応コードブック探索を行うという手間が省ける。（２）二乗誤差Ａ≧二乗誤差Ｂの場合比較の結果、適応コードブックの探索で得られた二乗誤
差Ｂが小さい場合は、評価器１０７は、まず、適応コー
ドブックと適応ゲインコードブックのインデックスを二
乗誤差Ｂに対応する値に設定する（以下、上記と同様
に、両インデックスはｉａ、ｉｇａと書く）。

【００２２】この状態で、パルスコードブックとパルス
ゲインコードブックの探索を行う。すなわち、（１）の
場合と同様に、インデックス初期値を与え、パルスコー
ドブック１０９とパルスゲインコードブック１１６から
コードとゲインを取り出す。乗算器１１３で両者の乗算
を行い、加算器１１９でインデックスｉａ、ｉｇａに対
応するコードとゲインが乗算されたものに加えられ、重
み付け合成フィルタ１０６で重み付き合成音声信号とし
て出力される。重み付き合成音声信号は、減算器１２０
で零入力フィルタ１０５の出力から減算され、誤差信号
として評価器１０７に加えられる。評価器１０７は、パ
ルスコードブックとパルスゲインコードブックのインデ
ックスを更新しながら、誤差信号を順次取り出し、その
二乗誤差の最小値および二乗誤差の最小値を与えるイン
デックスを記憶する（以下、上記と同様に、記憶される
両インデックスは、ｉｐ、ｉｇｐと書く）。

【００２３】この状態で、確率コードブックと確率ゲイ
ンコードブックの探索が行われる。この探索も、他のコ
ードブックの探索と同様である。まず、適当なインデッ
クス初期値を確率コードブックと確率ゲインコードブッ
クに与える。出力されるコードとゲインが乗算器１１２
で乗算され、加算器１１８、１１９を介して重み付け合
成フィルタ１０６に入力される。このとき、加算器１１
８、１１９には、インデックスはｉｐ、ｉｇｐ、ｉａ、
ｉｇａに対応した乗算器１１３、１１４の出力が得られ
ているので、重み付け合成フィルタ１０６には３つの乗
算結果の総和が入力されることになる。重み付け合成フ
ィルタ１０６からの重み付き合成音声信号は、減算器１
２０で零入力フィルタ１０５の出力から減算され、誤差
信号として評価器１０７に加えられる。評価器１０７
は、確率コードブックと確率ゲインコードブックのイン
デックスをそれぞれ更新しながら、誤差信号を順次取り
出し、その二乗誤差の最小値および二乗誤差の最小値を
与えるインデックスを記憶する（以下、記憶される両イ
ンデックスは、ｉｓ、ｉｇｓと書く）。

【００２４】最後に、インデックスの多重化が行われ
る。上記動作の結果、コードブックのインデックスｉ
ｐ、ｉｇｐ、ｉａ、ｉｇａ、ｉｓ、ｉｇｓが得られた。
さらに、ＬＰＣ量子化器１０２ではＬＰＣ係数のインデ
ックスｃｉが得られる。これらのインデックスは、多重
化器１２４で多重化され、図示していない記録媒体や通
信路へと伝送される。

【００２５】また、コードブックを利用して加算器１１
９から出力された音源信号は、シフトレジスタ１１１で
１サブフレーム分（＝１／４フレーム）だけずらした過
去の音源信号として適応コードブック１０８に入力さ
れ、適応コードブック１０８のコードを再構成する。次
に評価器１０７の構成を図２に基づいて説明する。二乗
誤差算出器２００は減算器１２０または減算器１２２か
らの出力の二乗誤差を算出する。算出された二乗誤差
は、二乗誤差比較器Ａ２０１で過去に算出された二乗誤
差を蓄積する二乗誤差メモリＡ、二乗誤差メモリＢ、お
よび二乗誤差メモリＣのいずれか出力と比較される。比
較出力は、インデックス制御部２０６へと伝送される。
一方、二乗誤差メモリＡと二乗誤差メモリＢの出力は、
二乗誤差比較器Ｂ２０５で比較され、比較出力がインデ
ックス制御部２０６へと伝送される。（ａ）パルスコード探索時の動作このとき、二乗誤差算出器２００は減算器１２０の出力
の二乗誤差を求める。求められた二乗誤差の最初の値は
二乗誤差メモリＡ２０２に格納し、この二乗誤差に対応
するパルスコードブック１０９およびパルスゲインコー
ドブック１１６にそれぞれ与えられたインデックスをイ
ンデックス制御部２０６に記憶する。

【００２６】次に求められる二乗誤差からは、二乗誤差
比較器Ａ２０１での比較結果に応じて、二乗誤差が小さ
い方を二乗誤差メモリＡ２０２に残すように、格納値を
更新していく。また、二乗誤差比較器Ａ２０１での比較
結果はインデックス制御部２０６へ伝送されており、二
乗誤差算出器２００の出力のほうが小さければ、インデ
ックス制御部２０６で記憶するインデックスを、この二
乗誤差を与えるインデックスに更新する。また、二乗誤
差メモリＡの記憶値の方が小さければ、記憶するインデ
ックスの更新は行わない。そして、インデックス制御部
２０６は、二乗誤差比較器Ａ２０１での比較結果が入力
されるごとに、インデックス制御部２０６からパルスコ
ードブック１０９およびパルスゲインコードブック１１
６へと出力する各々のインデックスの値を更新してい
く。

【００２７】このように、インデックス制御部２０６が
出力するインデックスの値を、用意している最終の値と
なるまで更新しながら、その都度、減算器１２０から入
力してくる新しい誤差信号の二乗誤差に対して比較を行
い、最終的に最小の二乗誤差（二乗誤差Ａ）を二乗誤差
メモリＡ２０２に記憶し、その最小の二乗誤差に対応す
るインデックスをインデックス制御部２０６に記憶す
る。（ｂ）適応コード探索時の動作基本的な動作はパルスコード探索時と同じであるが、適
応コード探索の場合は、減算器１２０からの誤差信号か
ら二乗誤差算出器２００によって得られた二乗誤差と、
二乗誤差メモリＢ２０３での格納値との比較を行うと同
時に、減算器１２２からの誤差信号の二乗誤差と二乗誤
差メモリＣ２０４での格納値との比較も行う。（ｃ）二乗誤差Ａと二乗誤差Ｂとの比較二乗誤差Ａと二乗誤差Ｂを二乗誤差比較器Ｂ２０５で比
較し、比較結果をインデックス制御部２０６へと伝送す
る。二乗誤差Ａと二乗誤差Ｂの大小に応じて、確率コー
ドブック探索とパルスコードブック探索のいずれを先に
行うかを選択する。

【００２８】以上の実施例ではパルスコードブック、パ
ルスゲインコードブック、適応コードブック、適応ゲイ
ンコードブック以外に、確率コードブック、確率ゲイン
コードブックも使って音声符号化を行っている。しか
し、本発明はパルスコードブック、パルスゲインコード
ブックの探索によって得られる最小二乗誤差と、適応コ
ードブック、適応ゲインコードブックの探索によって得
られる最小二乗誤差とを比較し、より小さい最小二乗誤
差を与えるコードブック、ゲインコードブックの探索を
先に行うことを本質的な構成とするものである。そのた
め、確率コードブック、確率ゲインコードブックに関係
する構成は省略可能である。どちらの構成においても、
音声の遷移区間において歪みを低減し、良好な合成音声
信号を得ることが可能となる。

【００２９】また、音声の遷移区間においては、上述
（１）の場合がほとんどであるので、本実施例において
は、再度適応コードブック探索を行う際に、大幅に演算
量を低減することができる。なお、以上の例ではパルス
コードブックに、パルスが一本たっているものとした
が、これは、複数本たてていてもよいし、構造が例えば
ピッチ同期であっても構わない。また、音声の特徴分析
としてＬＰＣ分析について述べたが、他の音声の特徴を
抽出する手段であってもよい。（第二実施例）図４、図５に基づいて本発明の第二実施
例について説明する。第一実施例との主な構成の差異
は、図１においてバッファ１２３を除いただけであり、
構成を簡素化しただけであるから、同一の作用を示す構
成には同一番号を付し、説明を省略する。

【００３０】まず、端子１００からの入力音声信号から
第一実施例と同様にＬＰＣ係数のインデックスｃｉが求
められる。次に、パルスコードブック探索を行う。すな
わち、評価器１５０から適当なインデックスの初期値が
パルスコードブック１０９とパルスゲインコードブック
１１６にそれぞれ与えられる。これらのインデックスに
基づいてパルスコードブック１０９とパルスゲインコー
ドブック１１６からそれぞれコードとゲインが出力さ
れ、乗算器１１３によって乗算が施される。この信号
は、そのまま重み付け合成フィルタ１０６に入力されて
重み付き合成音声信号として合成された後、減算器１２
０に入力される。減算器１２０で零入力フィルタからの
リファレンス信号との誤差信号が算出され、これに基づ
いて評価器１５０内の二乗誤差算出器３００によって二
乗誤差が求められ、二乗誤差比較器Ａ３０１に出力され
る（図５）。

【００３１】二乗誤差比較器Ａ３０１では、この二乗誤
差とそれまでのパルスコードブック探索において得られ
た最小の二乗誤差が格納されている二乗誤差メモリＡ３
０２の内容と比較する。二乗誤差メモリＡ３０２の格納
値より今回求めた二乗誤差が小さければ、二乗誤差メモ
リＡ３０２に今回求めた二乗誤差を格納し、この二乗誤
差を得るのにパルスコードブック１０９およびパルスゲ
インコードブック１１６に与えた各々のインデックスを
インデックス制御部３０５に格納してから、インデック
スの更新を行う。一方、今回求めた二乗誤差より二乗誤
差メモリＡ３０２ＮＯ格納値が小さければ、インデック
スの更新のみを行う。この処理をインデックスの最終値
まで行うことによって、二乗誤差の最小値とこれを与え
るインデックスを求めることができる。

【００３２】次に、適応コードブック探索を行う。この
探索はパルスコードブック探索と同様に行われる。すな
わち、評価器１５０からインデックスの初期値が適応コ
ードブック１０８と適応ゲインコードブック１１７に与
えられ、これに対応する合成音声信号が求められた後、
減算器１２０よってリファレンス信号との誤差信号が求
められる。この誤差信号に基づいて、評価器１５０内の
二乗誤差算出器３００において二乗誤差を求める。この
ように求められる二乗誤差に対して、適応コードブック
１０８と適応ゲインコードブック１１７に与えるインデ
ックスを更新しつつ、二乗誤差メモリＢ３０３に格納さ
れているそれまでの最小の二乗誤差の値と比較すること
によって、最小二乗誤差とこれを与えるインデックスを
求め、最小二乗誤差を二乗誤差メモリＢ３０３に、イン
デックスをインデックス制御部３０５に格納する。この
最小二乗誤差を求める処理はパルスコードブック探索と
同様である。

【００３３】次に、二乗誤差メモリＡ３０２と二乗誤差
メモリＢ３０３の格納値を二乗誤差比較器Ｂ３０４で比
較する。（１）二乗誤差Ａ＜二乗誤差Ｂの場合二乗誤差メモリＡ３０２に格納された最小二乗誤差を与
えるパルスコードブックのインデックス（以下、ｉｐと
呼ぶ。）とパルスゲインコードブックのインデックス
（以下、ｉｇｐと呼ぶ。）を、それぞれパルスコードブ
ック１０９とパルスゲインコードブック１１６に与え、
それぞれからコードとゲインが出力されている状態で適
応コードブック１０８および適応ゲインコードブック１
１７の探索を行い、上述と同様に最小二乗誤差を与える
適応コードブックと適応ゲインコードブックのインデッ
クスを求める（これらのインデックスを以下、それぞれ
ｉａ、ｉｇａと呼ぶ。）。ｉａとｉｇａが求められた
ら、ｉｐ、ｉｇｐ、ｉａ、ｉｇａをそれぞれのコードブ
ックに与え、対応するコード、ゲインを出力させる。そ
して、最後に確率コードブック探索を行い、最小二乗誤
差を与える確率コードブックと確率ゲインコードブック
のインデックスを求める（これらのインデックスをそれ
ぞれ、ｉｓ、ｉｇｓと呼ぶ）。

【００３４】これらのインデックス、すなわちｉａ、ｉ
ｇａ、ｉｐ、ｉｇｐ、ｉｓ、ｉｇｓ、およびＬＰＣ係数
のインデックスｃｉが多重化器１２４を介して、符号化
された音声として、図示しない記録媒体あるいは通信路
に出力される。そして、第一実施例と同様に適応コード
ブック１０８の再構成も行う。（２）二乗誤差Ａ≧二乗誤差Ｂの場合二乗誤差メモリＢ３０３に格納された二乗誤差を与える
適応コードブックのインデックスと適応ゲインコードブ
ックのインデックス（これらのインデックスをそれぞれ
ｉａ、ｉｇａと呼ぶ）をそれぞれ適応コードブック１０
８と適応ゲインコードブック１１７に与え、対応するコ
ード、ゲインが出力された状態でパルスコードブック１
０９およびパルスゲインコードブック１１６の探索を行
い、上述と同様に、最小二乗誤差を与えるパルスコード
ブックとパルスゲインコードブックのインデックスを求
める（これらのインデックスをそれぞれｉｐ、ｉｇｐと
呼ぶ）。この後、ｉａ、ｉｇａ、ｉｐ、ｉｇｐを各コー
ドブックに出力し、対応するコード、ゲインの出力され
た状態で、最後に確率コードブック探索を行い、最小の
二乗誤差を与える確率コードブックと確率ゲインコード
ブックのインデックスを求める（これらのインデックス
をそれぞれｉｓ、ｉｇｓと呼ぶ）。

【００３５】そして、上記したのと同様にｉａ、ｉｇ
ａ、ｉｐ、ｉｇｐ、ｉｓ、ｉｇｓ、およびＬＰＣ係数の
インデックスｃｉが多重化器１２４を介して、符号化さ
れた音声として、図示しない記録媒体あるいは通信路に
出力される。そして、適応コードブック１０８の再構成
も行われる。以上詳細に説明したように、パルスコード
ブック、パルスゲインコードブックの探索によって得ら
れる最小二乗誤差と適応コードブック、適応ゲインコー
ドブックの探索によって得られる最小二乗誤差とを比較
し、より小さい最小二乗誤差を与えるコードブック、ゲ
インコードブックの探索を先に行って、合成音声信号を
得るようにしたので、音声の遷移区間において歪みを低
減し、良好な音声を得ることが可能となる。また、本実
施例においては誤差信号を格納するバッファがないの
で、構成が簡単になるという効果を奏する。

【００３６】以上の実施例では、確率コードブックは最
後に探索するように限定されているが、以下に記載する
ように、確率コードブックの探索順序を変更することも
可能である。上述の二乗誤差メモリＡ３０２と二乗誤差
メモリＢ３０３の内容の比較において、二乗誤差メモリ
Ａ３０２の格納値の方が小さい場合、パルスコードブッ
クを最初に探索することを決定する。そして、インデッ
クスｉｐ、ｉｇｐをそれぞれパルスコードブック１０
９、パルスゲインコードブック１１６に与え、パルスコ
ードブックを駆動させた状態で、二乗誤差メモリＡ３０
２を書き直して適応コードブックの探索、二乗誤差メモ
リＢ３０３を書き直して確率コードブックの探索をそれ
ぞれ行う。そして、両探索によって求められた最小二乗
誤差（二乗誤差メモリＡ、二乗誤差メモリＢに格納され
ている）を比較し、最小二乗誤差の小さい方のコードブ
ックの探索を二番目に行うことを決定する（この場合は
上述探索により、パルスコードブックを駆動させた状態
での最小二乗誤差を与えるインデックスが求まっている
ので、続いて最後のコードブックの探索を二つのコード
ブックを駆動させた状態で行うだけでよい）。そして、
残りのコードブックの探索を最後に行う。

【００３７】一方、最初の比較において二乗誤差メモリ
Ｂ３０３の格納値の方が小さければ、適応コードブック
の探索に続いてパルスコードブック、確率コードブック
の順で探索を行う。このように構成することによって、
各コードブックの探索順序は１．パルスコードブック、適応コードブック、確率コー
ドブック２．パルスコードブック、確率コードブック、適応コー
ドブック３．適応コードブック、パルスコードブック、確率コー
ドブックの内のいずれか最適なものが選択されることになり、よ
り歪みが低減された良好な音質の符号化装置が得られ
る。

【００３８】また、上記の例では、パルスコードブック
が探索すべき最先のコードブックであるとして選択され
たときに、次に適応コードブック、確率コードブックの
順で探索を行う例と適応コードブックと確率コードブッ
クの内から最適なものを選択して探索順序を適応的に変
える例について述べたが、パルスコードブックが探索す
べき最初のコードブックである場合には、続いて確率コ
ードブック、適応コードブックの順に探索を行うように
固定してもよい。

【００３９】（第三実施例）図６に本発明の第三実施例
に係る音声符号化装置を示す。前述の実施例と同じ構成
の部分は、同一の番号で記し、説明を省略する。また、
評価器１５０は第二実施例と同様の構成である。この実
施例では、ＬＰＣ逆量子化器１０３からのＬＰＣ係数に
基づいて音声信号を合成し、この合成音声信号とリファ
レンス信号との間で１サブフレームごとに残差信号を求
める分析フィルタ１３０と、この１サブフレームごとの
残差信号からパルス成分を抽出し、抽出されたパルス位
置にパルスをたててパルスコードブックに格納すべきコ
ードを生成するパルス抽出器１３１と、を第二実施例に
比較してさらに備えている。以下に、作用を説明する。

【００４０】第一実施例、第二実施例と同様の処理で求
められたＬＰＣ逆量子化器１０３からのＬＰＣ係数は分
析フィルタ１３０に入力され、零入力フィルタ１０５か
らのリファレンス信号との間で、１サブフレームごとに
残差信号が求められる。この残差信号はパルス抽出器１
３１に入力され、パルス成分が抽出されるとともに、残
差信号の絶対値が最大となるパルス位置にパルスをたて
たコードが生成され、パルスコードブック１０９に格納
される。

【００４１】次に、パルスコードブック１０９から出力
されるコードをパルス抽出器１３１から与えられたコー
ドに固定し、パルスゲインコードブック１１６のみの探
索が行われる。コードおよびゲインに基づいて合成され
た合成音声信号とリファレンス信号との二乗誤差が最小
になるパルスゲインコードブックのインデックスが求め
られ、これに対応する最小二乗誤差が評価器１５０内の
二乗誤差メモリＡ３０２に格納される。

【００４２】次に、適応コードブック１０８および適応
ゲインコードブック１１７の探索が行われ、これらのコ
ードブックにより合成された合成音声信号とリファレン
ス信号の二乗誤差を最小にする適応コードブックのイン
デックスと適応ゲインコードブックのインデックスがそ
れぞれ求められ、対応する最小二乗誤差が評価器１５０
内の二乗誤差メモリＢ３０３に格納される。

【００４３】そして、二乗誤差メモリＡ３０２と二乗誤
差メモリＢ３０３の内容を比較する。（１）二乗誤差メモリＡの格納値＜二乗誤差メモリＢの
格納値の場合パルスコードブックのコードとパルスゲインコードブッ
クのインデックスを前述の最小二乗誤差を与える値に固
定したまま、適応コードブック探索を行う。つまり、パ
ルスコードブック、パルスゲインコードブック、適応コ
ードブック、適応ゲインコードブックに基づいて合成さ
れた合成音声信号とリファレンス信号との二乗誤差を最
小にする適応コードブックと適応ゲインコードブックの
各々インデックスを求める。次に、パルスコードブッ
ク、パルスゲインコードブック、適応コードブック、適
応ゲインコードブックに上述で求まったインデックスを
与えて駆動させた状態で、確率コードブック探索を行
う。（２）二乗誤差メモリＡの格納値≧二乗誤差メモリＢの
格納値の場合適応コードブック、適応ゲインコードブックに与えるイ
ンデックスを、最小二乗誤差を与えるインデックスにそ
れぞれ固定して、パルスコードブック、パルスゲインコ
ードブックの探索を行い、最小の二乗誤差を与えるパル
スコードブック、パルスゲインコードブックのインデッ
クスをそれぞれ求める。しかる後に、適応コードブッ
ク、適応ゲインコードブック、パルスコードブック、パ
ルスゲインコードブックに上述で求まったインデックス
を与えて駆動させた状態で、確率コードブック探索を行
う。

【００４４】このような構成によれば、パルスコードブ
ックを残差から開ループで求めているので、演算量の大
幅な低減化をはかることができる。なお、分析フィルタ
１３０は零入力フィルタ１０５の出力であるリファレン
ス信号との残差を求めるようにしているが、これは聴覚
重み付けフィルタ１０４の出力信号との残差であっても
良い。また聴覚重み付けフィルタ１０４に入力される入
力音声信号そのもの、あるいは、入力音声信号に窓掛け
を行って変形させたものでも良い。また、この処理は、
必ずしも１サブフレームに限ったことではなく、例えば
分析単位が１フレームや数サブフレームにまたがってい
れば、１フレームでも良いし複数サブフレームでも良
い。

【００４５】（第四実施例）第四実施例の構成を図７、
図８に示す。前述の実施例と同一の部分は同一の番号を
付し、説明は省略する。この実施例での主要な構成とし
て、図７において重み付け合成フィルタ１０６から得ら
れる合成音声信号を各インデックス毎に保存しておく合
成信号バッファ１４０が設けられている。

【００４６】次に、評価器１６０の構成を図８に基づい
て説明する。図８の上半分の構成は、減算器１２０に接
続された二乗誤差算出器３００、二乗誤差比較器３０
１、二乗誤差メモリ３０２、インデックス制御部３０５
よりなるが、上述実施例と同様の働きをするので説明は
省略する。相関算出器３１０は重み付け合成フィルタ１
０６、零入力フィルタ１０５、バッファ１７０、合成信
号バッファ１４０からの出力の相関比を数式４に基づき
算出する。算出された相関比は、相関比較器Ａ３１１で
過去に算出された相関比を格納する相関メモリＡ３１
２、相関メモリＢ３１３の格納値と比較される。比較結
果は、インデックス制御部３０５へと転送される。一
方、相関メモリＡ３１２、相関メモリＢ３１３の格納値
は、相関比較器Ｂ３１４で比較され、比較結果がインデ
ックス制御部３０５へと伝送される。

【００４７】まず、相関について説明する。リファレン
ス信号のｎ番目の成分をｐ（ｎ）、コードブック（パル
スコードブックまたは適応コードブック）のインデック
スｉに対応するコードから合成された合成音声信号のｎ
番目の成分をｑｉ（ｎ）、γをゲインとすると、リファ
レンス信号とコードブックとの二乗誤差ｅは次の数式１
で求められる。

【００４８】

【数１】

【００４９】これをγについて微分してから、γについ
て解くと数式２が得られる。

【００５０】

【数２】

【００５１】数式２を数式１に代入すると次の数式３が
得られる。

【００５２】

【数３】

【００５３】ここで、二乗誤差ｅは正であり、数式３の
右辺において第一項は定数なので第二項が最大となるイ
ンデックスｉを探索すれば二乗誤差ｅの最小値が求めら
れる。そして、パルスコードブックの成分が減算された
リファレンス信号のｎ番目の成分をｐ´（ｎ）とする
と、二乗誤差ｅを最小にするには、以下の数式４によっ
て求められる相互相関の二乗と自己相関との相関比を最
大にするインデックスｉ及びｉ´を求めればよい。

【００５４】

【数４】

【００５５】以下に、作用について説明する。まず、パ
ルスコードブック探索を行う。評価器１６０から適当な
インデックスがパルスコードブック１０９に与えられ、
コードが出力される。この信号は、そのまま重み付け合
成フィルタ１０６に入力されて重み付き合成音声信号
（ｑｉ（ｎ））として合成された後、評価器１６０に入
力される。そして、このｑｉ（ｎ）は、評価器１６０内
の相関算出器３１０において、数式４に基づきリファレ
ンス信号ｐ（ｎ）との相互相関の二乗と、自己相関との
相関比が求められ、相関比較器Ａ３１１に出力される。

【００５６】相関比較器Ａ３１１では、この相関比と、
それまでのパルスコードブック探索において得られた最
大の相関比が格納されている相関メモリＡ３１２の格納
値とを比較する。そして、相関メモリＡの格納値より今
回求めた相関比が大きければ、相関メモリＡ３１２に今
回求めた相関比を格納し、この相関比を得るのにパルス
コードブック１０９に与えたインデックスをインデック
ス制御部３０５に格納する。また、インデックス制御部
３０５では数式２に基づき今回のゲインを求め、このゲ
インに対応するパルスゲインコードブック１１６のイン
デックスも格納する。そして、最後にインデックスの更
新を行い、次のインデックスをパルスコードブック１０
９に与える。一方、今回求めた相関比が相関メモリＡ３
１２の格納値より小さい場合は、相関メモリＡ３１２の
格納値はそのままで、次にパルスコードブック１０９に
与えるインデックスのみを更新する。この様な処理をイ
ンデックスの最終値まで行うことにより、相関比の最大
値（相関比Ａ）と、これを与えるパルスコードブックと
パルスゲインコードブックのインデックスを求めること
ができる。

【００５７】次に、適応コードブック探索を行う。この
探索はパルスコードブック探索と同様に行われ、最終的
に、適応コードブック１０８の出力のみによる合成音声
信号ｑｉ（ｎ）とリファレンス信号ｐ（ｎ）との相互相
関の二乗と、合成音声信号ｑｉ（ｎ）の自己相関との相
関比の最大値（相関比Ｂ）と、この相関比Ｂに対応する
適応コードブック１０８と適応ゲインコードブック１１
７のインデックスとが求まる。この場合の相関比の最大
値（相関比Ｂ）は相関メモリＢ３１３に格納されてい
る。さらに、この適応コードブック探索時においては、
ｑｉ（ｎ）をインデックスごとに合成信号バッファ１４
０に格納しておく。

【００５８】次に、相関メモリＡ３１２と相関メモリＢ
３１３の格納値を相関比較器Ｂ３１４で比較する。（１）相関比Ａ＞相関比Ｂの場合まず、相関比Ａを与えるパルスコードブックとパルスゲ
インコードブックのインデックスをそれぞれ与え、コー
ドとゲインが出力される。コードとゲインは乗算器１１
３で乗算され、加算器１１８、加算器１１９をそのまま
通過し、重み付け合成フィルタ１０６に入力される。そ
して、その出力である重み付き合成音声信号は減算器１
７１でリファレンス信号から減算され、ｐ´（ｎ）（入
力音声信号からパルスコードブックとパルスゲインコー
ドブックに基づく合成音声信号を減算した誤差信号）と
してバッファ１７０に格納される。

【００５９】ここで、上述した如く合成信号バッファ１
４０に格納された適応コードブックのみに基づく合成音
声信号ｑｉ（ｎ）を順次取り出し、バッファ１７０に格
納されたｐ´（ｎ）との相関比を数式４に基づき評価器
１６０で算出し、その最大値を与える適応コードブック
１０８と適応ゲインコードブック１１７のインデックス
を求め、このインデックスを評価器１６０内のインデッ
クス制御部３０５に格納する。

【００６０】そして、上述で求まったインデックスをパ
ルスコードブック１０９、パルスゲインコードブック１
１６、適応コードブック１０８、適応ゲインコードブッ
ク１１７にそれぞれ与えた状態で、第一実施例、第二実
施例の場合と同様に確率コードブック探索を行う。以下
の作用も第一実施例、第二実施例と同様である。（２）相関比Ａ≦相関比Ｂの場合まず、相関比Ｂを与える適応コードブックと適応ゲイン
コードブックのインデックスをそれぞれ与えた状態で、
第一実施例、第二実施例と同様に、パルスコードブック
の探索を行い、続いて確率コードブックの探索を行う。
以下の動作も第一実施例、第二実施例の場合と同様であ
る。

【００６１】ところで、コードブックのインデックスｉ
からの合成音声信号ｑｉ（ｎ）は、コードブックのイン
デックスｉの要素を重み付け合成フィルタ１０６を通し
て得られるので、ｎが通常４０〜６０次迄であり、重み
付け合成フィルタ１０６が巡回型フィルタ、すなわち無
限インパルスを持つため、この部分の畳み込み演算の量
は膨大なものとなる。また、音声の遷移区間においては
上記（１）になる場合がほとんどであるので、この様
に、適応コードブック探索を行ったときに、ｑｉ（ｎ）
をインデックス毎に合成信号バッファ１４０に格納して
おけば、再度、適応コードブック探索を行う際には、合
成信号バッファ１４０の内容を読み出して演算すること
により、コードとＬＰＣ係数との畳み込みという処理を
省くことができ、演算量の大幅な節約ができる。

【００６２】また、別途メモリを設けてｑｉ（ｎ）のエ
ネルギーを表す部分（数式４の分母に相当）をインデッ
クス毎に持っておくことで、更に演算量の低減化が可能
となる。（第五実施例）図９に基づいて本発明におけるインデッ
クスの多重化について説明する。図９は本実施例におい
て、パルスコードブックのインデックス多重化器４００
の構成の一例を示す図である。パルスコードブックのイ
ンデックス多重化器４００は、バッファＡ４０１、バッ
ファＢ４０２に接続されてその内容をＮ倍する乗算器４
０３、およびバッファＡ４０１の出力と乗算器４０３に
接続されて双方の出力を加算する加算器４０４から構成
されている。ここで、パルスコードブックのサブフレー
ムのサンプル数がＮ個、すなわち、パルスコードブック
がＮ種類のコードからなっているとする。

【００６３】次に、本実施例の作用を説明する。パルス
コードブックの探索で、例えば、２個のインデックスｉ
ｐ１、ｉｐ２が求まったとす、ｉｐ１がバッファＡ４０
１に、ｉｐ２がバッファＢ４０２にそれぞれ入力され
る。インデックスｉｐ２は乗算器４０３でＮ倍され、バ
ッファＡ４０１の出力すなわちｉｐ１と乗算器の出力す
なわちｉｐ２×Ｎとが加算器４０４で加えあわせられ、
ｉｐ１＋ｉｐ２×Ｎとして多重化される。

【００６４】例えば、１サブフレームが４０次元からな
っているとすると、図３で示されたＮはサブフレームの
次元数と同じ４０（すなわち、コードブックの要素数が
Ｎ）となる。これを１サブフレーム毎に送るとすると、
６ビット（２⁶＝６４）必要であり、これを各フレーム
毎に送るとすると、１フレームあたり６ビット×４サブ
フレーム＝２４ビット／フレーム必要となる。しかし、
これを本実施例のような方法で２サブフレーム毎に送る
ようにすると、３９＋３９×４０＝１５５９となり、２
サブフレームあたり１１ビット（２０４８）あれば十分
であり、１フレームあたり１１ビット×２＝２２ビット
／フレームで良いから、１フレームあたり２ビットの節
約となる。このような効果を奏するサブフレームのイン
デックスの種類Ｎは、この場合、Ｎ−１＋（Ｎ−１）×
Ｎ≦２０４８を満たすＮであれば良いからＮ≦４５とな
り、Ｎ＝４５迄であれば増やすことができる。

【００６５】ここで、Ｎ＝４０の場合について詳細に説
明する。まずサブフレーム毎の探索で、パルスコードの
インデックスをｉｐ１，ｉｐ２と求めたとすると、多重
化の際には、ｉｐ１＋ｉｐ２×４０の形に加工してその
値を転送する。例えば、ｉｐ１，ｉｐ２がそれぞれ３０
と２０であった場合、３０＋２０×４０＝８３０として
転送される。

【００６６】そして復号化の際には、符号化と逆の処
理、即ち送られてきた符号を４０で割った時の余りがｉ
ｐ１、商がｉｐ２と表すことができる。符号化側から８
３０という符号が送られてきたとすると、８３０を４０
で割って商が２０、余りが３０、すなわち、ｉｐ１＝３
０，ｉｐ２＝２０と分解できる。以上は、２サブフレー
ムずつ、すなわち２個のインデックスをまとめて送る場
合を示したが、３個以上のインデックス（ｉｐ１、ｉｐ
２、ｉｐ３…）をまとめて送る場合においても、コード
ブックの要素数がＮであるとすると、ｉｐ１＋ｉｐ２×Ｎ＋ｉｐ３×Ｎ²…… の形、つまりｉｐ１、ｉｐ２、ｉｐ３、…をそれぞれＮ
進数の１の位、Ｎの位、Ｎ²の位…と見做してその値を
転送すれば、上記の如くビットレートを節約できる。そ
して復号化においては、この値をＮ進数化して各位を求
めることにより、ｉｐ１、ｉｐ２、ｉｐ３…をそれぞれ
得ることができる。

【００６７】ここで、従来コードブックの要素数は２の
べき乗であるものが多く、上述の比較からも明らかなよ
うにコードブックの要素数Ｎが２のべき乗の場合は、ビ
ットレートを低減することはできない。これに対し、パ
ルスコードブックの要素数はサブフレームのサンプル数
であり、一般的に２の乗数ではないので、複数のインデ
ックスをまとめて符号化することがビットレートの低減
になり有効である。この様に、要素数が２のべき乗でな
いコードブックにおいては、本実施例の多重化を適用す
ることができる。

【００６８】以上の多重化および復号化を行なうことに
より、音質には全く影響無くビットレートを低減でき、
圧縮率を高めることができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、適応コードブックとパ
ルスコードブックの探索の順序を適宜変更できるので、
音声の遷移区間において歪みを低減化して良好な音声を
得ることが可能な音声符号化装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る音声符号化装置の概
略構成図。

【図２】本発明の第一実施例に係る評価器の概略構成
図。

【図３】パルスコードブックの概念図。

【図４】本発明の第二実施例に係る音声符号化装置の概
略構成図。

【図５】本発明の第二実施例に係る評価器の概略構成
図。

【図６】本発明の第三実施例に係る音声符号化装置の概
略構成図。

【図７】本発明の第四実施例に係る音声符号化装置の概
略構成図。

【図８】本発明の第四実施例に係る評価器の概略構成
図。

【図９】本発明の第五実施例に係る多重化器の概略構成
図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスコードブックと適応コードブック
とを有する音声符号化装置において、パルスコードブックに基づいて生成した合成音声信号
と、入力音声信号との誤差を求める第１の誤差算出手段
と、適応コードブックに基づいて生成した合成音声信号と、
入力音声信号との誤差を求める第２の誤差算出手段と、前記第１の誤差算出手段と前記第２の誤差算出手段との
出力を比較する比較手段と、前記比較手段における比較結果に応じて、パルスコード
ブックと適応コードブックの探索順序を決定する制御手
段とを有することを特徴とする音声符号化装置。
【請求項２】パルスコードブックと適応コードブック
とを有する音声符号化装置において、パルスコードブックの駆動において、入力音声信号との
誤差が最小となる合成音声信号を生成するパルスコード
ブックのインデックスを求める第１のインデックス決定
手段と、適応コードブックの駆動において、入力音声信号との誤
差が最小となる合成音声信号を生成する適応コードブッ
クのインデックスを求める第２のインデックス決定手段
と、パルスコードブックに基づいて生成された合成音声信号
と、入力音声信号との誤差を求める第１の誤差算出手段
と、適応コードブックに基づいて生成された合成音声信号
と、入力音声信号との誤差を求める第２の誤差算出手段
と、前記第１の誤差算出手段と前記第２の誤差算出手段との
出力を比較する比較手段と、パルスコードブックと適応コードブックの両方の駆動に
おいて、入力音声信号との誤差が最小となる合成音声信
号を生成するパルスコードブックと適応コードブックの
インデックスを求める場合に、前記比較手段における比
較結果に応じて、前記第１のインデックス決定手段と前
記第２のインデックス決定手段のいずれを駆動するかを
決定する制御手段とを有することを特徴とする音声符号
化装置。
【請求項３】入力される各々のインデックスに対応し
たコード信号を出力するパルスコードブック及び適応コ
ードブックと、パルスコードブック及び／又は適応コードブックのコー
ド信号に基づいた合成音声信号を生成する合成音声信号
生成手段と、前記合成音声信号と入力音声信号との誤差信号を算出す
る誤差算出手段と、前記パルスコードブックのみから、各々のインデックス
を更新しながらコード信号を出力したときに前記合成音
声信号生成手段より得られる合成音声信号に対して、前
記誤差算出手段において誤差信号の最小値Ａを求める最
小値Ａ決定手段と、前記適応コードブックのみから、各々のインデックスを
更新しながらコード信号を出力したときに前記合成音声
信号生成手段より得られる合成音声信号に対して、前記
誤差算出手段において誤差信号の最小値Ｂを求める最小
値Ｂ決定手段と、前記最小値Ａと前記最小値Ｂとを比較する比較手段と、前記パルスコードブックのコード信号を前記最小値Ａが
得られたときの値に固定し、前記適応コードブックから
のコード信号を変化させながら、前記合成音声信号生成
手段によりパルスコードブックと適応コードブックとの
合成音声信号を生成し、この合成音声信号に対する前記
誤差算出手段からの誤差信号が最小となるときの前記適
応コードブックのインデックスを求める適応コードブッ
クのインデックス決定手段と、前記適応コードブックのコード信号を前記最小値Ｂが得
られたときの値に固定し、前記パルスコードブックから
のコード信号を変化させながら、前記合成音声信号生成
手段によりパルスコードブックと適応コードブックとの
合成音声信号を生成し、この合成音声信号に対する前記
誤差算出手段からの誤差信号が最小となるときの前記パ
ルスコードブックのインデックスを求めるパルスコード
ブックのインデックス決定手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて、前記パルスコー
ドブックのインデックス決定手段と前記適応コードブッ
クのインデックス決定手段とのいずれを駆動するかを決
定する制御手段とを備えたことを特徴とする音声符号化
装置。
【請求項４】パルスコードブックと適応コードブック
とを有する音声符号化装置において、パルスコードブックに基づいて生成した合成音声信号と
入力音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己相
関との比を求める第１の相関算出手段と、適応コードブックに基づいて生成した合成音声信号と入
力音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己相関
との比を求める第２の相関算出手段と、前記第１の相関算出手段と前記第２の相関算出手段との
出力を比較する比較手段と、前記比較手段における比較結果に応じて、パルスコード
ブックと適応コードブックの探索順序を決定する制御手
段とを有することを特徴とする音声符号化装置。
【請求項５】パルスコードブックと適応コードブック
とを有する音声符号化装置において、パルスコードブックの駆動において、合成音声信号と入
力音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己相関
との比が最大となる合成音声信号を生成するパルスコー
ドブックのインデックスを求める第１のインデックス決
定手段と、適応コードブックの駆動において、合成音声信号と入力
音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己相関と
の比が最大となる合成音声信号を生成する適応コードブ
ックのインデックスを求める第２のインデックス決定手
段と、パルスコードブックに基づいて生成された合成音声信号
と入力音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己
相関との比を求める第１の相関算出手段と、適応コードブックに基づいて生成された合成音声信号と
入力音声信号との相関の二乗と、合成音声信号の自己相
関との比を求める第２の相関算出手段と、前記第１の相関算出手段と前記第２の相関算出手段との
出力を比較する比較手段と、前記比較手段における比較結果に応じて、前記第１のイ
ンデックス決定手段と前記第２のインデックス決定手段
のいずれを駆動するかをを決定する制御手段とを有する
ことを特徴とする音声符号化装置。
【請求項６】入力される各々のインデックスに対応し
たコード信号を出力するパルスコードブック及び適応コ
ードブックと、パルスコードブック及び／又は適応コードブックのコー
ド信号に基づいた合成音声信号を生成する合成音声信号
生成手段と、前記合成音声信号と入力音声信号との相関の二乗と、合
成音声信号の自己相関との相関比を算出する相関算出手
段と、前記パルスコードブックのみから、インデックスを更新
しながらコード信号を出力したときに前記合成音声信号
生成手段より得られる合成音声信号に対して、前記相関
算出手段において相関比の最大値Ａを求める最大値Ａ決
定手段と、前記適応コードブックのみから、インデックスを更新し
ながらコード信号を出力したときに前記合成音声信号生
成手段より得られる合成音声信号に対して、前記相関算
出手段において相関比の最大値Ｂを求める最大値Ｂ決定
手段と、前記最大値Ａと前記最大値Ｂとを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて、パルスコードブ
ックと適応コードブックの探索順序を決定する制御手段
とを有することを特徴とする音声符号化装置。
【請求項７】前記適応コードブックのコードのみに基
づく合成音声信号を格納する第１の記憶手段、をさらに有することを特徴とする請求項４から請求項６
のいずれか１つに記載の音声符号化装置。
【請求項８】確率コードブックをさらに有し、パルスコードブックおよび適応コードブックの探索の次
に、確率コードブック探索を行うよう前記制御手段が制
御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
か１つに記載の音声符号化装置。
【請求項９】入力される各々のインデックスに対応し
たコード信号を出力する適応コードブック、パルスコー
ドブック及び確率コードブックと、適応コードブック及び／又はパルスコードブック及び／
又は確率コードブックのコード信号に基づいた合成音声
信号を生成する合成音声信号生成手段と、入力音声信号と前記合成音声信号との誤差信号を検出す
る誤差検出手段と、前記適応コードブックのみからコード信号を出力し、こ
のコード信号を変化させたときに得られる前記誤差検出
手段からの誤算信号の最小値Ａを求める最小値Ａ決定手
段と、前記最小値Ａを与える前記適応コードブックのインデッ
クスを格納する第一記憶手段と、前記パルスコードブックのみからコード信号を出力し、
このコード信号を変化させたときに得られる前記誤差検
出手段からの誤算信号の最小値Ｂを求める最小値Ｂ決定
手段と、前記最小値Ｂを与える前記パルスコードブックのインデ
ックスを格納する第二記憶手段と、前記最小値Ａと前記最小値Ｂとを比較する比較手段と、前記適応コードブックのインデックスを前記最小値Ａが
得られたときの値に固定した状態で前記パルスコードブ
ックからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段か
らの誤算信号が最小となるときの前記パルスコードブッ
クのインデックスを求めるパルスコードブックのインデ
ックス決定手段と、前記パルスコードブックのインデックスを前記最小値Ｂ
が得られたときの値に固定した状態で前記適応コードブ
ックからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段か
らの誤算信号が最小となるときの前記適応コードブック
のインデックスを求める適応コードブックのインデック
ス決定手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて、前記パルスコー
ドブックのインデックス決定手段と適応コードブックの
インデックス決定手段とのいずれを駆動するかを決定す
る制御手段と、前記最小値Ａに対応する前記適応コードブックのインデ
ックスと前記パルスコードブックのインデックス決定手
段が求めた前記パルスコードブックのインデックスとを
与えた状態、あるいは前記最小値Ｂに対応する前記パル
スコードブックのインデックスと前記適応コードブック
のインデックス決定手段が求めた前記適応コードブック
のインデックスとを与えた状態で、前記確率コードブッ
クからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段から
の誤算信号が最小となるときの前記確率コードブックの
インデックスを求める確率コードブックのインデックス
決定手段とを備えたことを特徴とする音声符号化装置。
【請求項１０】入力される各々のインデックスに対応
したコード信号を出力する適応コードブック、パルスコ
ードブック及び確率コードブックと、適応コードブック及び／又はパルスコードブック及び／
又は確率コードブックのコード信号に基づいた合成音声
信号を生成する合成音声信号生成手段と、入力音声信号と前記合成音声信号との誤差信号を検出す
る誤差検出手段と、前記適応コードブックのみからコード信号を出力し、こ
のコード信号を変化させたときに得られる前記誤差検出
手段からの誤算信号の最小値Ａを求める最小値Ａ決定手
段と、前記最小値Ａを与える前記適応コードブックのインデッ
クスを記憶する第一記憶手段と、前記パルスコードブックのみからコード信号を出力し、
このコード信号を変化させたときに得られる前記誤差検
出手段からの誤算信号の最小値Ｂを求める最小値Ｂ決定
手段と、前記最小値Ｂを与える前記パルスコードブックのインデ
ックスを記憶する第二記憶手段と、前記最小値Ａと前記最小値Ｂとを比較する第一比較手段
と、前記適応コードブックのインデックスを前記最小値Ａが
得られたときの値に固定した状態で前記パルスコードブ
ックからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段か
らの誤算信号が最小となるときの前記パルスコードブッ
クのインデックスを求めるパルスコードブックのインデ
ックス決定手段と、前記パルスコードブックのインデックスを前記最小値Ｂ
が得られたときの値に固定した状態で前記適応コードブ
ックからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段か
らの誤算信号が最小となるときの前記適応コードブック
のインデックスを求める適応コードブックのインデック
ス決定手段と、前記パルスコードブックからのコード信号を前記最小値
Ａが得られたときの値に固定した状態で前記確率コード
ブックからのコード信号を変化させ、前記誤差検出手段
からの誤算信号が最小となるときの前記確率コードブッ
クのインデックスを求める確率コードブックのインデッ
クス決定手段と、前記適応コードブックのインデックス決定手段と前記確
率コードブックのインデックス決定手段が求めた誤差信
号同士を比較する第二比較手段と、前記第一比較手段と前記第二比較手段での比較結果に基
づいて、前記最小値Ｂに対応する前記パルスコードブッ
クのインデックスと前記確率コードブックのインデック
ス決定手段が求めた前記確率コードブックのインデック
スとを与えた第一状態で、前記適応コードブックからの
コード信号を変化させ、前記誤差検出手段からの誤算信
号が最小となるときの前記適応コードブックの最終イン
デックスを求める動作か、あるいは前記最小値Ｂに対応
する前記パルスコードブックのインデックスと前記適応
コードブックのインデックス決定手段が求めた前記適応
コードブックのインデックスとを与えた第二状態で、前
記確率コードブックからのコード信号を変化させ、前記
誤差検出手段からの誤算信号が最小となるときの前記確
率コードブックの最終インデックスを求める動作を行わ
せるかを決定する制御手段とを備えたことを特徴とする
音声符号化装置。
【請求項１１】パルスコードブックのみに基づく合成
音声信号を入力音声信号から減算した誤差信号を格納す
る第２の記憶手段を、さらに有することを特徴とする請求項１から請求項１０
のいずれか１つに記載の音声符号化装置。
【請求項１２】入力音声信号から得られたＬＰＣ係数
に基づいて合成音声信号を生成し、この合成音声信号と
入力音声信号との残差信号を求める分析手段と、前記分析手段からの残差信号に含まれるパルス成分を抽
出するパルス抽出手段とをさらに有し、前記制御手段は、前記パルス抽出手段で得られたパルス
成分をパルスコードブックのコードとしてパルスコード
ブックに格納するよう制御することを特徴とする請求項
１から請求項１１のいずれか１つに記載の音声符号化装
置。
【請求項１３】コードブックの要素数をＮとしたとき
に、コードブックの複数のインデックスをそれぞれＮ進
数の各位と見なし、この値を出力する多重化手段をさら
に有するをことを特徴とする請求項１から請求項１２の
いずれか１つに記載の音声符号化装置。