JPH08137496A

JPH08137496A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH08137496A
Application number: JP6273819A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ozawa; 一範小澤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1996-05-31
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3144244B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低ビットレートでも良好な音質の得られる音
声符号化装置の提供。【構成】音声信号を入力し、前記音声信号からスペク
トルパラメータとピッチを求めるスペクトルパラメータ
計算回路２００、ピッチ抽出回路２３２と、スペクトル
パラメータとピッチを入力し重み付けフィルタのインパ
ルス応答を求めるインパルス応答計算回路３１０と、複
数種類のコードベクトルからなるコードブックを有し、
前記コードベクトルを探索するときに少なくとも一つの
コードベクトルに対して前記インパルス応答を用いて探
索する音源探索回路３５０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音声信号を低いビットレ
ート、特に４．８ｋｂ／ｓ以下で高品質に符号化するた
めの音声符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号を４．８ｋｂ／ｓの低いビット
レートで符号化する方式としては、例えば、Ｍ．Ｓｃｈ
ｒｏｅｄｅｒａｎｄＢ．Ａｔａｌ氏による“Ｃｏｄ
ｅ−ｅｘｃｉｔｅｄｌｉｎｅａｒｐｒｅｄｉｃｔｉ
ｏｎ：Ｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｓｐｅｅｃｈａ
ｔｖｅｒｙｌｏｗｂｉｔｒａｔｅｓ”（Ｐｒｏ
ｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．９３７−９４０，１９８５
年）と題した論文（文献１）や、Ｋｌｅｉｊｎ氏らによ
る“Ｉｍｐｒｏｖｅｄｓｐｅｅｃｈｑｕａｌｉｔｙ
ａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｑｕａ
ｎｔｉｚａｔｉｏｎｉｎＳＥＬＰ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣ
ＡＳＳＰ，ｐｐ．１５５−１５８，１９８８年）と題し
た論文（文献２）等に記載されているＣＥＬＰ（Ｃｏｄ
ｅＥｘｃｉｔｅｄＬＰＣＣｏｄｉｎｇ）が知られ
ている。この方法では、送信側では、フレーム毎（例え
ば２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ）分析を
用いて、音声信号のスペクトル特性を表すスペクトルパ
ラメータを抽出し、フレームをさらにサブフレーム（例
えば５ｍｓ）に分割し、サブフレーム毎に過去の音源信
号をもとに適応コードブックにおけるパラメータ（ピッ
チ周期に対応する遅延パラメータとゲインパラメータ）
を抽出し、適応コードブックにより前記サブフレームの
音声信号をピッチ予測し、ピッチ予測して求めた残差信
号に対して、予め定められた種類の雑音信号からなる音
源コードブック（ベクトル量子化コードブック）から最
適音源コードベクトルを選択し最適なゲインを計算する
ことにより、音源信号を量子化する。音源コードベクト
ルの選択の仕方は、選択した雑音信号により合成した信
号と、前記残差信号との誤差電力を最小化するように行
う。そして選択されたコードベクトルの種類を表すイン
デクスとゲインならびに、前記スペクトルパラメータと
適応コードブックのパラメータをマルチプレクサ部によ
り組み合わせて伝送する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、ビッ
トレートを４．８ｋｂ／ｓ以下程度に低減化すると、音
源コードブックのビット数が不十分となり、特にピッチ
の短い女性音や、子供の声に対して音質が急激に劣化し
ていた。

【０００４】これらの問題に対して音質を改善する方法
として、音源コードブックあるいは適応コードブックを
探索する際に、ピッチを用いた重み付けフィルタにより
重み付けを行いながら探索することにより、音質が改善
される。この方法はハーモニックウエイティングと呼ば
れている。この方法の詳細は、Ｇｅｒｓｏｎ氏らによる
“Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＣＥＬＰ
−ｔｙｐｅｓｐｅｅｃｈｃｏｄｅｒｓ”と題した論
文（文献３）等に記載されている。この方法の概略を以
下に示す。ここでは、簡単のために、ピッチ重み付けフ
ィルタの次数が１次の場合について示す。

【０００５】Ｈｃ（ｚ）＝１−εβｚ^-T （１）ここで、β、Ｔ、εは、それぞれ、ピッチゲイン、ピッ
チ周期あるいは適応コードブックで求めた遅延、重み係
数を示す。ただし、０≦ε≦１である。

【０００６】前記従来法では、音源コードブックを探索
する際に、コードベクトルに対して、（１）式のフィル
タを通しながら探索を行っていたので、演算量が多いと
いう問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、比較的少ない演算量により、４．８ｋｂ／ｓ以下で
音質の良好な音声符号化装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明によれば、音
声信号を入力し、前記音声信号からスペクトルパラメー
タとピッチを求めるパラメータ計算手段と、前記スペク
トルパラメータとピッチ周期を入力し重み付けフィルタ
のインパルス応答を求めるインパルス応答計算手段と、
複数種類のコードベクトルからなるコードブックを有
し、前記コードベクトルを探索するときに少なくとも一
つのコードベクトルに対して前記インパルス応答を用い
て探索するベクトル量子化手段を有することを特徴とす
る音声符号化装置が得られる。

【０００９】第２の発明によれば、音声信号を入力し、
前記音声信号からスペクトルパラメータとピッチを求め
るパラメータ計算手段と、ピッチに対応する遅延を求め
る適応コードブック手段と、パラメータ計算手段により
求めたスペクトルパラメータとピッチを入力し重み付け
フィルタのインパルス応答を求めるインパルス応答計算
手段と、前記インパルス応答もしくは前記重み付けフィ
ルタのいずれかを用いて前記適応コードブックを探索
し、複数種類のコードベクトルからなるコードブックを
有し、前記コードベクトルを探索するときに少なくとも
一つのコードベクトルに対して前記インパルス応答を用
いて探索するベクトル量子化手段を有することを特徴と
する音声符号化装置が得られる。

【００１０】第３の発明によれば、音声信号を入力し、
前記音声信号からスペクトルパラメータを求めるスペク
トルパラメータ計算手段と、適応コードブックを用いて
ピッチに対応する遅延を求める適応コードブック手段
と、前記スペクトルパラメータと遅延を入力し重み付け
フィルタのインパルス応答を求めるインパルス応答計算
手段と、複数種類のコードベクトルからなるコードブッ
クを有し、前記コードベクトルを探索するときに少なく
とも一つのコードベクトルに対して前記インパルス応答
を用いて探索するベクトル量子化手段を有することを特
徴とする音声符号化装置が得られる。

【００１１】

【作用】本発明による音声符号化装置の作用を示す。

【００１２】第１の発明では、音声信号をフレーム（例
えば４０ｍｓ）に分割し、さらにサブフレーム（８ｍ
ｓ）に分割する。前記音声信号から、スペクトルパラメ
ータとピッチ周期を抽出する。下式の伝達特性を有す
る、ピッチ・スペクトルによる重み付けフィルタを構成
し、そのインパルス応答ｈ_cw（ｎ）をあらかじめ定めら
れた点数Ｌだけ計算する。

【００１３】Ｈ_cw（ｚ）＝Ｈ_w（ｚ）Ｈ_c（ｚ）（２）ここで

【００１４】

【数１】

【００１５】である。また、ａ_iは、スペクトルパラメ
ータから求めた線形予測係数であり、γ₁、γ₂は、そ
れぞれ、重み付けを制御する重み係数である。

【００１６】サブフレーム毎に音声信号あるいは音源信
号を量子化するためのベクトル量子化コードブックをあ
らかじめ有しておき、あらかじめ定められた個数
（２^B：ここでＢはベクトル量子化コードブックのビッ
ト数）のコードベクトルが格納されている。少なくとも
一つのコードベクトルｃ_j（ｎ）に対して、下式の歪み
尺度を用いてコードベクトルを探索する。

【００１７】

【数２】

【００１８】ここで、

【００１９】

【数３】

【００２０】である。また、Ｌ≦Ｎであり、通常、Ｌ＜
Ｎにとる。Ｎはサブフレーム長を示す。但し、

【００２１】

【数４】

【００２２】ただし、ｃ_j（ｎ）はｊ番目のコードベク
トルを示す。

【００２３】第２の発明では、適応コードブックの探索
には、音声信号から求めたスペクトルとピッチを用いて
計算したピッチ・スペクトル重み付けフィルタのインパ
ルス応答ｈ_cw（ｎ）を使用する。

【００２４】適応コードブックの動作を簡単に説明す
る。適応コードブックは下式を最小にするように遅延、
ゲインを計算する。

【００２５】

【数５】

【００２６】ここで、β、Ｔは、適応コードブックのゲ
イン、遅延をそれぞれ示す。ｘ_w（ｎ）は、聴感重み付
け信号である。

【００２７】次に、音源コードブックの探索を行う。こ
のときには、少なくとも一つのコードベクトルに対し
て、（４）〜（７）式を用いて探索する。

【００２８】第３の発明では、下式を最小化するように
適応コードブックの遅延、ゲインを探索する。

【００２９】

【数６】

【００３０】ここで、ｈ_w（ｎ）は、前記（３）式の伝
達特性を有する重み付けフィルタのインパルス応答であ
る。

【００３１】適応コードブックにより遅延とゲインを求
めた後に、遅延、ゲインとスペクトルパラメータを用い
て、（１）〜（３）式により、ピッチ・スペクトルによ
る重み付けフィルタのインパルス応答を計算する。その
後、第１の発明と同様の方法で音源コードブックを探索
する。

【００３２】以上で本発明の作用の説明を終える。

【００３３】

【実施例】図１は第１の発明による音声符号化装置の一
実施例を示すブロック図である。

【００３４】図において、入力端子１００から音声信号
を入力し、フレーム分割回路１１０では音声信号をフレ
ーム（例えば４０ｍｓ）毎に分割し、サブフレーム分割
回路１２０では、フレームの音声信号をフレームよりも
短いサブフレーム（例えば８ｍｓ）に分割する。

【００３５】スペクトルパラメータ分析回路２００で
は、少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対し
て、サブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）を
かけて音声を切り出してスペクトルパラメータをあらか
じめ定められた次数（例えばＰ＝１０次）計算する。ス
ペクトルパラメータは、特に子音、母音間での過渡区間
では時間的に大きく変化するので、短い時間毎に分析す
る方が望ましいが、そのようにすると分析に必要な演算
量が増大するため、ここでは、フレーム中のいずれかＱ
個（Ｑ＞１）のサブフレーム（例えばＱ＝３とし、第
１、３、５サブフレーム）に対してスペクトルパラメー
タを計算することにする。そして、分析をしなかったサ
ブフレーム（ここでは第２、４サブフレーム）では、そ
れぞれ、第１と第３サブフレーム、第３と第５サブフレ
ームのスペクトルパラメータを後述のＬＳＰ上で直線補
間したものをスペクトルパラメータとして使用する。こ
こでスペクトルパラメータの計算には、周知のＬＰＣ分
析や、Ｂｕｒｇ分析等を用いることができる。ここで
は、Ｂｕｒｇ分析を用いることとする。Ｂｕｒｇ分析の
詳細については、中溝著による“信号解析とシステム同
定”と題した単行本（コロナ社１９８８年刊）の８２〜
８７頁（文献４）に記載されているので説明は省略す
る。

【００３６】さらにスペクトルパラメータ分析回路で
は、Ｂｕｒｇ法により計算された線形予測係数αｉ（ｉ
＝１〜１０）を量子化や補間に適したＬＳＰパラメータ
に変換する。ここで、線形予測係数からＬＳＰへの変換
は、菅村他による“線スペクトル対（ＬＳＰ）音声分析
合成方式による音声情報圧縮”と題した論文（電子通信
学会論文誌、Ｊ６４−Ａ、ｐｐ．５９９−６０６、１９
８１年）（文献５）を参照することができる。つまり、
第１、３、５サブフレームでＢｕｒｇ法により求めた線
形予測係数を、ＬＳＰパラメータに変換し、第２、４サ
ブフレームのＬＳＰを直線補間により求めて、第２、４
サブフレームのＬＳＰを逆変換して線形予測係数に戻
し、第１〜５サブフレームの線形予測係数α_i ^l（ｉ＝
１〜１０、ｌ＝１〜５）を聴感重み付け回路２３０に出
力する。また、第１〜５サブフレームのＬＳＰをスペク
トルパラメータ量子化回路２１０へ出力する。

【００３７】スペクトルパラメータ量子化回路２１０で
は、あらかじめ定められたサブフレームのＬＳＰパラメ
ータを効率的に量子化する。以下では、量子化法とし
て、ベクトル量子化を用いるものとし、第５サブフレー
ムのＬＳＰパラメータを量子化するものとする。ＬＳＰ
パラメータのベクトル量子化の手法は周知の手法を用い
ることができる。具体的な方法は例えば、特開平４−１
７１５００号公報（文献６）や特開平４−３６３０００
号公報（文献７）や、特開平５−６１９９号公報（文献
８）や、Ｔ．Ｎｏｍｕｒａｅｔａｌ．，による“Ｌ
ＳＰＣｏｄｉｎｇＵｓｉｎｇＶＱ−ＳＶＱＷｉ
ｔｈＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｉｎ４．０７５
ｋｂｐｓＭ−ＬＣＥＬＰＳｐｅｅｃｈＣｏｄｅ
ｒ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．ＭｏｂｉｌｅＭｕｌ
ｔｉｍｅｄｉａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐ
ｐ．Ｂ．２．５，１９９３）（文献９）等を参照できる
のでここでは説明は略する。

【００３８】また、スペクトルパラメータ量子化回路２
１０では、第５サブフレームで量子化したＬＳＰパラメ
ータをもとに、第１〜第４サブフレームのＬＳＰパラメ
ータを復元する。ここでは、現フレームの第５サブフレ
ームの量子化ＬＳＰパラメータと１つの過去のフレーム
の第５サブフレームの量子化ＬＳＰを直線補間して、第
１〜第４サブフレームのＬＳＰを復元する。ここで、量
子化前のＬＳＰと量子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小
化するコードベクトルを１種類選択した後に、直線補間
により第１〜第４サブフレームのＬＳＰを復元できる。
さらに性能を向上させるためには、前記誤差電力を最小
化するコードベクトルを複数候補選択したのちに、各々
の候補について、累積歪を評価し、累積歪を最小化する
候補と補間ＬＳＰの組を選択することができるようにす
る。詳細は、例えば、特願平５−８７３７号明細書（文
献１０）を参照することができる。

【００３９】以上により復元した第１〜第４サブフレー
ムのＬＳＰと第５サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフ
レーム毎に線形予測係数α′_i ^l（ｉ＝１〜１０，ｌ＝
１〜５）に変換し、インパルス応答計算回路３１０へ出
力する。また、第５サブフレームの量子化ＬＳＰのコー
ドベクトルを表すインデクスをマルチプレクサ４００に
出力する。

【００４０】上記において、直線補間のかわりに、ＬＳ
Ｐの補間パラメータをあらかじめ定められたビット数
（例えば２ビット）分用意しておき、これらのパターン
の各々に対して１〜４サブフレームのＬＳＰを復元して
累積歪を最小化するコードベクトルと補間パターンの組
を選択するようにしてもよい。このようにすると補間パ
ターンのビット数だけ伝送情報が増加するが、ＬＳＰの
フレーム内での時間的な変化をより精密に表すことがで
きる。ここで、補間パターンは、トレーニング用のＬＳ
Ｐデータを用いてあらかじめ学習して作成してもよい
し、あらかじめ定められたパターンを格納しておいても
よい。あらかじめ定められたパターンとしては、例え
ば、Ｔ．Ｔａｎｉｇｕｃｈｉｅｔａｌによる“Ｉｍ
ｐｒｏｖｅｄＣＥＬＰｓｐｅｅｃｈｃｏｄｉｎｇ
ａｔ４ｋｂ／ｓａｎｄｂｅｌｏｗ”と題した論文
（Ｐｒｏｃ．ＩＣＳＬＰ，ｐｐ．４１−４４．１９９
２）（文献１１）等に記載のパターンを用いることがで
きる。

【００４１】また、さらに性能を改善するためには、補
間パターンを選択した後に、あらかじめ定められたサブ
フレームにおいて、ＬＳＰの真の値とＬＳＰの補間値と
の誤差信号を求め、前記誤差信号をさらに誤差コードブ
ックで表すようにしてもよい。詳細は、前記文献９等を
参照できる。

【００４２】聴感重み付け回路２３０は、まず、スペク
トルパラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎
に量子化前の線形予測係数α_i ^l（ｉ＝１〜１０，ｌ＝
１〜５）を入力し、サブフレームの音声信号に対して
（３）式により、スペクトルに対して重み付けを行い、
重み付け信号ｘ_w（ｎ）をピッチ抽出回路に一旦出力す
る。

【００４３】ピッチ抽出回路２３２は、重み付け信号ｘ
_w（ｎ）から下式を最小化するように、ピッチ周期Ｔ、
ゲインβを計算する。

【００４４】

【数７】

【００４５】応答信号計算回路２４０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に線形
予測係数α_i ^lを入力し、スペクトルパラメータ量子化
回路２１０から、量子化、補間して復元した線形予測係
数α′_i ^lをサブフレーム毎に入力し、保存されている
フィルタメモリの値を用いて、入力信号ｄ（ｎ）＝０と
した応答信号を１サブフレーム分計算し、減算器２３５
へ出力する。

【００４６】減算器２３５は、ｘ_w（ｎ）から応答信号
を１サブフレーム分減算し、ｘ′_w（ｎ）を適応コード
ブック回路３００へ出力する。

【００４７】インパルス応答計算回路３１０は、ｚ変換
が前記（１）式で表される重み付けフィルタのインパル
ス応答ｈ_cw（ｎ）と、ｚ変換が（）式で表されるインパ
ルス応答ｈ_w（ｎ）を、それぞれあらかじめ定められた
点数だけ計算し、ｈ_w（ｎ）を適応コードブック回路３
００へ、ｈ_cw（ｎ）を音源探索回路３５０へ出力する。

【００４８】適応コードブック回路３００は、ピッチパ
ラメータを求める。求めた遅延値に対応するインパルス
をマルチプレクサ４００に出力する。また、適応コード
ブックによりピッチ予測を下式に従い行い、適応コード
ブック予測算差信号ｚ（ｎ）を出力する。

【００４９】ｚ（ｎ）＝ｘ′_w（ｎ）−ｂ（ｎ）（１１）ここで、ｂ（ｎ）は、適応コードブック出力信号であ
り、下式で表せる。

【００５０】ｂ（ｎ）＝β・ｖ（ｎ−Ｔ）＊ｈ_w（ｎ）（１２）ここで、β、Ｔは、それぞれ、適応コードブックのゲイ
ン、遅延を示す。ｖ（ｎ）は適応コードベクトルであ
る。

【００５１】ピッチ重み付け回路３１５は、ｂ（ｎ）に
対して、前記（１）式によるピッチ重み付けを行い、音
源探索回路３５０へ出力する。

【００５２】音源探索回路３５０では、音源コードブッ
ク３５１に格納された音源コードベクトルの一部あるい
は全部に対して、ｈ_cw（ｎ）を用いて、（４）〜（７）
式に従い音源コードベクトルの探索を行う。

【００５３】ゲイン量子化回路３６５は、ゲインコード
ブック３６６からゲインコードベクトルを読みだし、選
択された音源コードベクトルに対して、（１３）式を最
小化するように、音源コードベクトルとゲインコードベ
クトルの組み合わせを選択する。

【００５４】

【数８】

【００５５】ここで、β′_k、γ′_kは、ゲインコード
ブック３６６に格納された２次元ゲインコードブックに
おけるｋ番目のコードベクトルである。

【００５６】選択された音源コードベクトルとゲインコ
ードベクトルを表すインデクスをマルチプレクサ４００
に出力する。

【００５７】重み付け信号計算回路３６０は、スペクト
ルパラメータ計算回路の出力パラメータ及び、それぞれ
のインデクスを入力し、インデクスからそれに対応する
コードベクトルを読みだし、駆動音源信号ｖ（ｎ）を求
める。

【００５８】次に、スペクトルパラメータ分析回路２０
０の出力パラメータ、スペクトルパラメータ量子化回路
２１０の出力パラメータを用いて重み付け信号ｓｗ
（ｎ）をサブフレーム毎に計算し、応答信号計算回路２
４０へ出力する。

【００５９】以上により、第１の発明に対応する実施例
の説明を終える。

【００６０】図２は第２の発明の実施例を示すブロック
図である。図２において、図１と同一の番号を付した構
成要素は、図１と同一の働きをするので、説明は省略す
る。

【００６１】ピッチ重み付け回路５１０は、重み付け信
号ｘ_w（ｎ）に対して、前記（１）式によるピッチ重み
付けを行い、ピッチ・スペクトル重み付け信号ｘ
_cw（ｎ）を出力する。

【００６２】応答信号計算回路５２０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に線形
予測係数α_i ^lを入力し、スペクトルパラメータ量子化
回路２１０から、量子化、補間して復元した線形予測係
数α′_i ^lをサブフレーム毎に入力し、さらに、ピッチ
抽出回路２３２からＴ、βを入力し、（２）式の伝達特
性で表されるフィルタを構成し、保存されているフィル
タメモリの値を用いて、入力信号ｄ（ｎ）＝０とした応
答信号を１サブフレーム分計算し、減算器５３５へ出力
する。

【００６３】減算器５３５は、ｘ_cw（ｎ）から応答信号
を１サブフレーム分減算し、ｘ′_cw（ｎ）を適応コード
ブック回路５４０へ出力する。

【００６４】インパルス応答計算回路５５０は、ｚ変換
が前記（１）式で表される重み付けフィルタのインパル
ス応答ｈ_cw（ｎ）を、あらかじめ定められた点数だけ計
算し、適応コードブック回路５４０、音源探索回路３５
０へ出力する。

【００６５】適応コードブック回路５４０は、ピッチパ
ラメータを求める。求めた遅延値に対応するインパルス
をマルチプレクサ４００に出力する。また、適応コード
ブックによりピッチ予測を下式に従い行い、適応コード
ブック予測算差信号ｚ（ｎ）を出力する。

【００６６】ｚ（ｎ）＝ｘ′_cw（ｎ）−ｂ′（ｎ）（１４）ここで、ｂ′（ｎ）は、適応コードブック出力信号であ
り、下式で表せる。

【００６７】ｂ′（ｎ）＝β・ｖ（ｎ−Ｔ）＊ｈ_cw（ｎ）（１５）ここで、β、Ｔは、それぞれ、適応コードブックのゲイ
ン、遅延を示す。ｖ（ｎ）は適応コードベクトルであ
る。

【００６８】ゲイン量子化回路５６０は、ゲインコード
ブック３６６からゲインコードベクトルを読みだし、選
択された音源コードベクトルに対して、（１６）式を最
小化するように、音源コードベクトルとゲインコードベ
クトルの組み合わせを選択する。

【００６９】

【数９】

【００７０】ここで、β′_k、γ′_kは、ゲインコード
ブック３６６に格納された２次元ゲインコードブックに
おけるｋ番目のコードベクトルである。

【００７１】選択された音源コードベクトルとゲインコ
ードベクトルを表すインパルスをマルチプレクサ４００
に出力する。

【００７２】図３は第３の発明の実施例を示すブロック
図である。図３において、図１と同一の番号を付した構
成要素は、図１と同一の働きをするので、説明は省略す
る。

【００７３】インパルス応答計算回路６３０は、ｚ変換
が（３）式で表されるインパルス応答ｈ_w（ｎ）を、あ
らかじめ定められた点数だけ計算し、ｈ_w（ｎ）を適応
コードブック回路３００へ、ｈ_cw（ｎ）を音源探索回路
３５０へ出力する。

【００７４】ピッチ重み付け回路６２０は、適応コード
ブック回路３００からＴ、βを入力し、適応コードブッ
ク出力信号ｂ（ｎ）に対して、前記（１）式によるピッ
チ重み付けを行い、音源探索回路３５０へ出力する。

【００７５】インパルス応答計算回路６３０は、適応コ
ードブック回路３００からＴ、βを入力し、ｚ変換が
（２）式で表されるインパルス応答ｈ_cw（ｎ）を、あら
かじめ定められた点数だけ計算し、音源探索回路３５０
へ出力する。

【００７６】本発明の意向を損なうことなく、上述した
実施例以外にも種々の変形が可能である。

【００７７】スペクトルパラメータはＬＳＰ以外にも他
の周知なパラメータを用いることができる。

【００７８】スペクトルパラメータ計算回路ではフレー
ム中で少なくとも１つのサブフレームでスペクトルパラ
メータを計算するときに、前のサブフレームと現在のサ
ブフレームとのＲＭＳの変化あるいはパワの変化を測定
し、これらの変化が大きな複数個のサブフレームに対し
てスペクトルパラメータを計算するようにしてもよい。
このようにすると、音声の変化点では必ずスペクトルパ
ラメータを分析することになり、分析するサブフレーム
数を低減しても性能の劣化を防ぐことができる。

【００７９】スペクトルパラメータの量子化には、ベク
トル量子化、スカラ量子化、ベクトル−スカラ量子化な
ど周知な方法を用いることができる。

【００８０】スペクトルパラメータ量子化回路における
補間パターンの選択には、他の周知な距離尺度を用いる
ことができる。

【００８１】適応コードブック回路における遅延の探索
では、インパルス応答を用いずに、フィルタリングで行
うこともできる。

【００８２】音源量子化回路において、コードブックが
１段の場合について説明したが、２段、あるいは多段構
成にすることもできる。

【００８３】また、音源コードブックの探索、ならびに
学習のときの距離尺度は、あるいは、学習法は、他の周
知な尺度を用いることができる。

【００８４】ゲインコードブックは、伝送ビット数より
も全体で数倍大きなサイズのコードブックをあらかじめ
学習し、あらかじめ定められたモード毎に前記コードブ
ックの一部の領域を使用領域としてアサインしておき、
符号化するときは、モードに応じて使用領域を切り替え
て使用することもできる。

【００８５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スペ
クトルパラメータとピッチを用いてインパルス応答を計
算し、適応コードブックと音源コードブックの少なくと
も一方の探索において、また、音源コードベクトルの少
なくとも一つに対して、前記インパルス応答を用いてコ
ードベクトルを探索するので、ビットレートが低い場合
に、特にピッチの短い女性音や子供の声を改良すること
が可能で、劣化の少ない再生音声を提供できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例のブロック図。

【図２】第２の発明の一実施例のブロック図。

【図３】第３の発明の一実施例のブロック図。

【符号の説明】

１１０フレーム分割回路１２０サブフレーム分割回路２００スペクトルパラメータ分析回路２１０スペクトルパラメータ量子化回路２１１ＬＳＰコードブック２３０聴感重み付け回路２３２ピッチ抽出回路２３５，５３５減算回路２４０，５２０応答信号計算回路３００，５４０適応コードブック回路３１０，５５０，６３０インパルス応答計算回路３１５，５１０，６２０ピッチ重み付け回路３５０音源探索回路３５１音源コードブック３６５，５６０ゲイン量子化回路３６６ゲインコードブック３６０，５３０重み付け信号計算回路４００マルチプレクサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音声信号を入力し、前記音声信号からスペ
クトルパラメータとピッチを求めるパラメータ計算手段
と、前記スペクトルパラメータとピッチを入力し重み付
けフィルタのインパルス応答を求めるインパルス応答計
算手段と、複数種類のコードベクトルからなるコードブ
ックを有し、前記コードベクトルを探索するときに少な
くとも一つのコードベクトルに対して前記インパルス応
答を用いて探索するベクトル量子化手段を有することを
特徴とする音声符号化装置。
【請求項２】音声信号を入力し、前記音声信号からスペ
クトルパラメータとピッチを求めるパラメータ計算手段
と、ピッチに対応する遅延を求める適応コードブック手
段と、パラメータ計算手段により求めたスペクトルパラ
メータとピッチを入力し重み付けフィルタのインパルス
応答を求めるインパルス応答計算手段と、前記インパル
ス応答もしくは前記重み付けフィルタのいずれかを用い
て前記適応コードブックを探索し、複数種類のコードベ
クトルからなるコードブックを有し、前記コードベクト
ルを探索するときに少なくとも一つのコードベクトルに
対して前記インパルス応答を用いて探索するベクトル量
子化手段を有することを特徴とする音声符号化装置。
【請求項３】音声信号を入力し、前記音声信号からスペ
クトルパラメータを求めるスペクトルパラメータ計算手
段と、適応コードブックを用いてピッチに対応する遅延
を求める適応コードブック手段と、前記スペクトルパラ
メータと遅延を入力し重み付けフィルタのインパルス応
答を求めるインパルス応答計算手段と、複数種類のコー
ドベクトルからなるコードブックを有し、前記コードベ
クトルを探索するときに少なくとも一つのコードベクト
ルに対して前記インパルス応答を用いて探索するベクト
ル量子化手段を有することを特徴とする音声符号化装
置。