JPH08272395A - 音声符号化装置 - Google Patents

音声符号化装置

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JPH08272395A
JPH08272395A JP7075109A JP7510995A JPH08272395A JP H08272395 A JPH08272395 A JP H08272395A JP 7075109 A JP7075109 A JP 7075109A JP 7510995 A JP7510995 A JP 7510995A JP H08272395 A JPH08272395 A JP H08272395A
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gain
quantization
codebook
energy
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JP7075109A
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Keiichi Funaki
慶一 舟木
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Original Assignee
NEC Corp
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
    • G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
    • G10L19/083—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being an excitation gain
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L2019/0001—Codebooks
    • G10L2019/0013—Codebook search algorithms

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゲイン量子化の効率を向上させ、低ビットレー
トでも良好な音質を実現する。 【構成】ゲインコードブック探索回路１９Ａが、遅延符
号ＣＤ対応の遅延値の一定値に対し短い場合と長い場合
との各々に対応する適応コードベクトルと音源ベクトル
の各々のゲインを表すパラメータをそれぞれ蓄積してい
るゲインコードブック１８１，１８２と、遅延符号ＣＤ
を用いてゲインコードブック１８１，１８２のいずれか
一方を選択するゲインコードブック選択部１９４とを備
え、ゲイン算出回路２４Ａが、遅延符号ＣＤとゲイン符
号ＣＧを用いて適応コードベクトルと音源ベクトルのゲ
インを算出するゲインデコード処理部２４２と、ゲイン
コードブック１８１，１８２と、ゲインコードブック選
択部１９４とを備える。

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、
特に音声信号を低いビットレートで高品質に符号化する
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、無線電波を媒体とした自動車電話
やコードレス電話のディジタル化が急激に進展してい
る。無線電波ではこの種の電話に使用可能な周波数帯域
が少ないため、占有帯域を低減するために低ビットレー
トの音声信号の符号化方式の開発は重要である。ビット
レートが８〜４ｋｂ／ｓ程度のこの種の符号化方式とし
て、例えば、１９８５年アメリカで出版されたアイキャ
スプ・プロシーディング８５，（ＩＣＡＳＳＰ ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ８５）第９３７〜９４０頁所載の論
文シュローダおよびアタル，コードエキサイテッド・リ
ニア・プレディクション：ハイクオリティスピーチ・ア
ト・ロウビットレーツ（Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ ａｎ
ｄ Ｂ．Ｓ．Ａｔａｌ，”Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ
ｌｉｅａｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌ
ｉｔｙ ｓｐｅｅｃｈ ａｔ ｌｏｗｂｉｔ ｒａｔｅ
ｓ”）（文献１）等に記載されているＣＥＬＰ（Ｃｏｄ
ｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ ＬＰＣ Ｃｏｄｉｎｇ）が知られ
ている。
【０００３】この文献１記載の従来の音声符号化装置で
あるＣＥＬＰにおいて、送信側では次の手順で符号化処
理を行う。まず、フレーム毎（例えば２０ｍｓ）に、符
号化対象の音声信号から音声の周波数特性を表す短期予
測符号を抽出する（短期予測）。次に上記フレームをさ
らに小区間のサブフレーム（例えば５ｍｓ）に分割す
る。上記サブフレーム毎に、過去の音源信号から長区間
相関（ピッチ相関）を表すピッチパラメータを抽出し、
上記ピッチパラメータによりそのサブフレームの音声信
号を長期予測する。この長期予測は、上記過去の音源信
号を各遅延符号に対応する遅延サンプル分遅延させたサ
ブフレーム長の音源信号すなわち適応コードベクトルか
ら成る適応コードブックを用いて、上記ピッチ相関を表
す遅延符号を次の手順で決定することによりなされる。
すなわち、上記遅延符号を適応コードブックのサイズ分
変化させ、各遅延符号に対応する適応コードベクトルを
抽出する。抽出された上記適応コードベクトルを用いて
合成信号を生成し上記音声信号との誤差電力を算出す
る。算出した上記誤差電力が最小になる最適遅延符号
と、この最適遅延符号に対応する適応コードベクトルと
そのゲインとを決定する。
【０００４】次に、予め用意した種類の量子化符号であ
る雑音信号すなわち音源コードブックから抽出した音源
ベクトルより生成した合成信号と、上記長期予測して求
めた残差信号との誤差電力が最小になる音源ベクトルと
そのゲインとを決定する。この処理を音源コードブック
探索と呼ぶ。この場合、ゲインコードブックは１種類の
みであり、この１種類のゲインコードブックの中から１
つのゲイン符号を決定する。
【０００５】このようにして決定された適応コードベク
トルならびに音源ベクトルの種類を表すインデックスと
各々の音源信号のゲインならびにスペクトルパラメータ
の種類を表すインデックスとを伝送する。
【０００６】適応コードベクトルと音源ベクトルとの各
々のゲインｇａ，ｇｅをそれぞれのゲイン毎にスカラ量
子化する場合の所要ビット長は、両方合計で１１ビット
程度となる。この量子化ビット長の低減のため、ゲイン
量子化としてｇａ，ｇｅを２次元のベクトルとみなし７
ビット程度の２次元ベクトル量子化により行うことが一
般的である。この場合、既に決定された適応コードベク
トルａＬ［ｎ］と音源ベクトルｅｊ［ｎ］を用いて、次
式Ｅｉを最小化するゲイン符号ｉを決定する。
【０００７】
【０００８】
【０００９】ここで、Ｎｓはサブフレーム長を、Ｈは合
成フィルタを実現する行列を、Ｌは遅延符号を、ｊは量
子化符号を、ｎはサンプル値を、ａＬ［ｎ］は遅延符号
Ｌの適応コードベクトルを、ｅｊ［ｎ］は量子化符号ｊ
の音源ベクトルを、ｇａｉはインデックスｉの適応コー
ドベクトルのゲインを、ｇｅｉはインデックスｉの音源
ベクトルのゲインをそれぞれ表す。
【００１０】一般的なＣＥＬＰ方式の従来の音声符号化
装置をブロックで示す図４を参照すると、この図に示す
従来の音声符号化装置は、音声入力信号を符号化する符
号化部１と、符号化信号を復号化する復号化部２と、符
号化部１と復号化部２とを接続する伝送路３とを備え
る。
【００１１】符号化部１は、入力端子ＴＩから入力した
音声信号を記憶するバッファ回路１１と、音声のスペク
トルパラメータであるＬＰＣ係数を抽出するＬＰＣ分析
回路１２と、ＬＰＣ係数を量子化するパラメータ量子化
回路１３と、音声信号に対し聴感重み付けを行う重み付
け回路１４と、過去の音源を蓄えておく適応コードブッ
ク１５と、ピッチ相関を表す遅延符号ならびに遅延符号
に対応する適応コードベクトルを探索する長期予測回路
１６と、長期予測残差を表すサブフレーム長の音源ベク
トルが蓄えられたコードブックである音源コードブック
１７と、音源ブック１７から最適な量子化符号ならびに
量子化符号に対応する音源ベクトルを決定する音源探索
回路１８と、ゲインコードブック１８０を含み適応コー
ドベクトルと音源ベクトルの量子化ゲインをゲインコー
ドブック１８０から決定するゲインコードブック探索回
路１９と、符号系列を組み合わせて出力するマルチプレ
クサ４１とを備える。
【００１２】復号化部２は、供給を受けた伝送符号を所
定の各符号系列にデコードするデマルチプレクサ２１
と、適応コードブック１５と同一の適応コードブック２
２と、音源コードブック１７と同一の音源ブック２３
と、適応コードベクトルと音源ベクトルのゲインを算出
するゲイン算出回路２４と、生成された音源と音声合成
フィルタより音声信号を再生し出力端子ＴＯに出力する
合成フィルタ２５とを備える。
【００１３】ゲインコードブック探索回路１９とゲイン
算出回路２４との詳細をそれぞれ示す図５（Ａ），
（Ｂ）を参照すると、従来のゲインコードブック探索回
路１９は、適応コードベクトルと音源ベクトルの各々の
ゲインをベクトルで蓄積するベクトル量子化コードブッ
クであるゲインコードブック１８０と、選択したゲイン
コードブック上でゲイン符号をコードブックサイズ分変
化させる（試行）処理を行うゲイン符号試行処理部１９
１と、ゲインコードブック１８０とゲイン符号試行処理
部１９１で設定したゲイン符号とを用いて式（１）で表
される評価関数を算出する評価関数算出処理部１９２
と、全試行ゲイン符号に対応する評価関数から最適なゲ
イン符合を決定する最適ゲイン決定処理部１９３とを備
え、ゲイン算出回路２４は、符号化部１のゲインコード
ブック１８０と同一のゲインコードブック１８０と、ゲ
イン符号を用いてゲインデコード処理を行うゲインデコ
ード処理部２４１とを備える。
【００１４】次に、図４および図５を参照して、従来の
音声符号化回路の処理の流れについて説明すると、まず
符号化部１は、入力端子ＴＩより、音声信号を入力しバ
ッファ回路１１に格納する。このバッファ回路１１に蓄
えられた一定サンプルの音声信号を用いてＬＰＣ分析回
路１２で短期予測分析し、この音声信号のＬＰＣ係数を
算出する。ＬＰＣ分析回路１２で求めた上記ＬＰＣ係数
はパラメータ量子化回路１３で量子化され、上記ＬＰＣ
係数の量子化符号ＣＬがマルチプレクサ４１に送られる
と共に、逆量子化され以後の符号化処理に用いられる。
【００１５】一方、バッファ回路１１に蓄えられた音声
信号は量子化／逆量子化されたＬＰＣ係数を用いて重み
付け回路１４で聴感上の重み付けをされた信号ＳＷとし
て長期予測回路１６、音源探索回路１８、およびゲイン
コードブック探索回路１９にそれぞれ供給され、以降の
コードブック探索に用いられる。
【００１６】次に、適応コードブック１５、音源コード
ブック１７、およびゲインコードブック１８０の各々を
用いて信号ＳＷのそれぞれのコードブック探索を行う。
まず、最初に長期予測回路１６は長期予測を行い、ピッ
チ相関を表す最適の遅延符号ＣＤを決定し、その遅延符
号ＣＤをマルチプレクサ４１に転送するとともに、対応
の適応コードベクトルａＬ［ｎ］の生成を行なう。次
に、上記適応コードベクトルの影響を減算後、音源探索
回路１８で音源コードブック探索を行い、量子化符号Ｃ
Ｓを決定し、音源ベクトルｅｊ［ｎ］を生成するととも
にこの量子化符号ＣＳをマルチプレクサ４１に転送す
る。
【００１７】適応コードベクトルａＬ［ｎ］と音源ベク
トルｅｊ［ｎ］とを求めた後、ゲインコードブック探索
回路１９は、ゲイン符号試行処理部１９１でゲイン符号
を試行させ、評価関数算出処理部１９２で各ゲイン符号
に対応する評価関数を算出し、最適ゲイン決定処理部１
９３で全評価関数の中からこれら２つの音源の最適なゲ
イン符号ｇａｉ，ｇｅｉを算出し、その符号ＣＧをマル
チプレクサ４１に転送する。マルチプレクサ４１では、
これら符号ＣＬ，ＣＤ，ＣＳ，およびＣＧを組み合わせ
て伝送符号ＣＴに変換し、この符号ＣＴを伝送路３を経
由して復号化部２に転送する。
【００１８】復号化部２は、デマルチプレクサ２で、伝
送路３から入力された伝送符号ＣＴを符号ＣＬ，ＣＤ，
ＣＳ，およびＣＧの各々に分解する。ＬＰＣ係数対応の
符号ＣＬよりフィルタ係数をデコードし、合成フィルタ
２５に転送する。遅延符号ＣＤより適応コードブック１
５を用いて適応コードベクトルａＬ［ｎ］を生成する。
音源対応の量子化符号ＣＳより音源コードブック１７を
用いて音源ベクトルｅｊ［ｎ］を生成する。
【００１９】ゲイン算出回路２４では、ゲインデコード
回路２４１が供給を受けたゲイン符号ＣＧよりゲインコ
ードブック１８０を参照して適応コードベクトルａＬ
［ｎ］と音源ベクトルｅｊ［ｎ］の各々のゲインｇａ
ｉ，ｇｅｉを算出し、各音源にゲイン項を掛け合わせて
合成フィルタの入力信号を生成する。合成フィルタ２５
は上記入力信号の供給に応答して音声信号の合成を行な
い端子ＴＯから出力する。
【００２０】ここで、適応コードベクトルａＬ［ｎ］の
ゲインｇａｉは入力音声信号のダイナミックレンジの分
変動するが、音源ベクトルｅｊ［ｎ］のゲインｇｅｉの
変化幅は小さいことが既に確かめられている。両ゲイン
ｇａｉ，ｇｅｉのダイナミックレンジには相当の隔たり
があるため、これら両ゲインｇａｉ，ｇｅｉを１つのベ
クトルとみなし量子化しても両者のダイナミックレンジ
の差異を吸収できない。したがって、ゲイン量子化を小
さいビット長で行うと、音声信号のダイナミックレンジ
が大きい場合に量子化効率が低下し、音質の劣化要因と
なる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の音声符
号化装置は、適応コードベクトルと音源ベクトルとの各
々のゲインのダイナミックレンジの差異が大きいため、
これら両ゲインを１つのベクトルとみなし量子化しても
上記差異を吸収できないので、小ビット長でのゲイン量
子化では音声信号のダイナミックレンジが大きい場合に
量子化効率が低下し、音質の劣化要因となるという欠点
があった。
【００２２】また、音質の劣化の回避のため量子化用ビ
ット長を低減しない場合には、ビットレートやゲインコ
ードブック用ＲＯＭ容量ならびにゲインコードブック探
索の演算量等が増大するという欠点があった。
【００２３】本発明の目的は、ゲイン量子化の効率を向
上させ、低ビットレートでも良好な音質を実現する音声
符号化装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化装置
は、予め定めたフレーム長の音声信号を分析しこの音声
信号の周波数特性を表す短期予測符号を生成する音声分
析手段と、前記音声信号の周期性を表す遅延符号とこの
遅延符号に対応する適応コードベクトルを探索する長期
予測を行う長期予測手段と、前記長期予測後の残差信号
を示す量子化符号である音源ベクトルを蓄積した音源コ
ードブックから最適量子化符号およびこの最適量子化符
号に対応する音源ベクトルを決定する音源探索手段と、
前記適応コードベクトルおよび音源ベクトルの各々のゲ
インをベクトル化および量子化した量子化ゲインを蓄積
したゲインコードブックを有しこの量子化ゲインを決定
するゲインコードブック探索手段とを備える音声符号化
装置において、前記ゲインコードブック探索手段が、前
記量子化ゲインを予め定めた探索パラメータの第１およ
び第２の値にそれぞれ対応する第１および第２の探索範
囲毎に区分した第１および第２の量子化ゲインをそれぞ
れ蓄積する第１，第２のゲインコードブックと、前記探
索パラメータの第１および第２の値に対応して前記第
１，第２のゲインコードブックのいずれか一方を選択す
るゲインコードブック選択手段とを備えて構成されてい
る。
【００２５】
【実施例】次に、本発明の第１の実施例を特徴ずけるゲ
インコードブック探索回路１９Ａとゲイン算出回路２４
Ａとをそれぞれ図５と共通の構成要素には共通の参照文
字／数字を付して同様にブロックで示す図１（Ａ），
（Ｂ）を参照すると、この図に示す本実施例のゲインコ
ードブック探索回路１９Ａは従来と共通のゲイン符号試
行処理部１９１と、評価関数算出処理部１９２と、最適
ゲイン決定処理部１９３とに加えて、長期予測回路１６
で決定された遅延符号ＣＤを用いてゲインコードブック
１８１，１８２のいずれか一方を選択するゲインコード
ブック選択部１９４と、ゲインコードブック１８０の代
りに遅延符号ＣＤ対応の遅延値の一定値に対し短い場合
と長い場合との各々に対応する適応コードベクトルと音
源ベクトルの各々のゲインを表すパラメータをベクトル
の形でそれぞれ蓄積しているゲインコードブック１８
１，１８２とを備え、ゲイン算出回路２４Ａはゲインデ
コード処理部２４１の代りに遅延符号ＣＤとゲイン符号
ＣＧを用いて適応コードベクトルと音源ベクトルのゲイ
ンを算出するゲインデコード処理部２４２と、ゲインゲ
インコードブック探索回路１９Ａと同一のゲインコード
ブック１８１，１８２と、ゲインコードブック選択部１
９４とを備える。
【００２６】図１および図４を参照して本実施例の動作
について説明すると、まず、符号化部１のゲインコード
ブック探索回路１９Ａは、ゲインコードブック選択部１
９４で長期予測回路１６から供給された遅延符号ＣＤの
遅延値の長短に対応してゲインコードブック１８２，１
８１のいずれか一方を探索対象ゲインコードブックとし
て選択する。この例では、遅延符号ＣＤの遅延値が短い
場合にはゲインコードブック１８１を、長い場合にはゲ
インコードブック１８２をそれぞれ選択する。次に、従
来と同様に、ゲイン符号試行処理部１９１でゲイン符号
処理を試行させ、評価関数算出処理部１９２で各ゲイン
符号に対応する評価関数を算出する。最後に、最適ゲイ
ン決定処理部１９３で全評価関数の中から最適なゲイン
符号ＣＧ（ｇａｉ，ｇｅｉ対応の）を決定する。
【００２７】次に、復号化部２のゲイン算出回路２４Ａ
は、まず、ゲインコードブック探索回路１９Ａと同様
に、ゲインコードブック選択部１９４で遅延符号ＣＤの
遅延値の長短に対応してゲインコードブック１８２，１
８１のいずれか一方を探索対象ゲインコードブックとし
て選択する。次に、ゲインデコード処理部２４２で遅延
符号ＣＤとゲイン符号ＣＧを用いて適応コードベクトル
と音源ベクトルのゲインｇａｉ，ｇｅｉを算出する。
【００２８】次に、本発明の第２の実施例を図１と共通
の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様にブ
ロックで示す図２（Ａ），（Ｂ）を参照すると、この図
に示す本実施例のゲインコードブック探索回路１９Ｂ及
びゲイン算出回路２４Ｂの第１の実施例との相違点は、
ゲインコードブック探索回路１９Ｂがゲインコードブッ
ク１８１，１８２の代りにエネルギ符号ＣＥの示すエネ
ルギ値の一定値に対する小，大の各々に対応する適応コ
ードベクトルと音源ベクトルのゲインを表すパラメータ
をベクトルの形でそれぞれ蓄積しているゲインコードブ
ック１８３，１８４と、重み付け音声信号ＳＷのエネル
ギを量子化しエネルギ符号ＣＥを出力するエネルギ量子
化部１９５と、ゲインコードブック選択部１９４の代り
にエネルギ符号ＣＥに対応するゲインコードブック１８
３，１８４のいずれか一方を選択するゲインコードブッ
ク選択部１９６とを備えることと、ゲイン算出回路２４
Ｂがゲインコードブック１８１，１８２の代りにゲイン
コードブック１８３，１８４と、ゲインコードブック選
択部１９４の代りにゲインコードブック選択部１９６
と、ゲインデコード処理部２４２の代りにエネルギ符号
ＣＥとゲイン符号ＣＧを用いて適応コードベクトルと音
源ベクトルのゲインを算出するゲインデコード処理部２
４３とを備えることとである。
【００２９】図２を参照して本実施例の動作について説
明すると、まず、符号化部１のゲインコードブック探索
回路１９Ｂは、エネルギ量子化部１９５で音声信号ＳＷ
のエネルギの量子化を行いエネルギ符号ＣＥを発生し、
ゲインコードブック選択部１９６とマルチプレクサ４
１，伝送路３，およびデマルチプレクサ２１を経由して
ゲイン算出回路２４Ｂの各々に供給する。次に、ゲイン
コードブック選択部１９６で、供給を受けたエネルギ符
号ＣＥのエネルギ値の上記一定値に対する大小に対応し
てゲインコードブック１８４，１８３のいずれか一方を
探索対象ゲインコードブックとして選択する。この例で
は、エネルギ符号ＣＥのエネルギ値が小さい場合にはゲ
インコードブック１８３を、大きい場合にはゲインコー
ドブック１８４をそれぞれ選択する。次に、第１の実施
例と同様の処理を行い最適なゲイン符号ＣＧを決定す
る。
【００３０】次に、復号化部２のゲイン算出回路２４Ｂ
は、まず、ゲインコードブック探索回路１９Ｂと同様
に、ゲインコードブック選択部１９６で供給を受けたエ
ネルギ符号ＣＥのエネルギ値の大小に対応してゲインコ
ードブック１８４，１８３のいずれか一方を探索対象ゲ
インコードブックとして選択する。次に、ゲインデコー
ド処理部２４３でエネルギ符号ＣＥとゲイン符号ＣＧを
用いて適応コードベクトルと音源ベクトルのゲインｇａ
ｉ，ｇｅｉを算出する。
【００３１】次に、本発明の第３の実施例を図２と共通
の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様にブ
ロックで示す図３を参照すると、この図に示す本実施例
のゲインコードブック探索回路１９Ｃ及びゲイン算出回
路２４Ｃの第２の実施例との相違点は、ゲインコードブ
ック探索回路１９Ｃがゲインコードブック１８３，１８
４の代りに遅延符号ＣＤの遅延値の短，長の各々および
エネルギ符号ＣＥのエネルギ値の小，大の各々にそれぞ
れ対応する適応コードベクトルと音源ベクトルのゲイン
を表すパラメータをベクトルの形でそれぞれ蓄積してい
るゲインコードブック１８５，１８６と、ゲインコード
ブック選択部１９６の代りに遅延符号ＣＤおよびエネル
ギ符号ＣＥにそれぞれ対応してゲインコードブック１８
５，１８６のいずれか一方を選択するゲインコードブッ
ク選択部１９７とを備えることと、ゲイン算出回路２４
Ｃがゲインコードブック１８３，１８４の代りにゲイン
コードブック１８５，１８６と、ゲインコードブック選
択部１９６の代りにゲインコードブック選択部１９７
と、ゲインデコード処理部２４３の代りに遅延符号ＣＤ
とエネルギ符号ＣＥとゲイン符号ＣＧとを用いて適応コ
ードベクトルと音源ベクトルのゲインを算出するゲイン
デコード処理部２４４とを備えることとである。
【００３２】図３を参照して本実施例の動作について説
明すると、まず、ゲインコードブック探索回路１９Ｃ
は、第２の実施例と同様に、エネルギ量子化部１９５で
エネルギ符号ＣＥを発生する。次に、ゲインコードブッ
ク選択部１９７で、それぞれ供給を受けた遅延符号ＣＧ
の遅延値の長短およびエネルギ符号ＣＥのエネルギ値の
大小に対応してゲインコードブック１８６，１８５のい
ずれか一方を探索対象ゲインコードブックとして選択す
る。この例では、遅延符号ＣＤの遅延値が短くエネルギ
符号ＣＥのエネルギ値が小さい場合にはゲインコードブ
ック１８５を、その他の場合にはゲインコードブック１
８６をそれぞれ選択する。次に、第１，第２の実施例と
同様の処理を行い最適なゲイン符号ＣＧを決定する。
【００３３】次に、復号化部２のゲイン算出回路２４Ｃ
は、まず、ゲインコードブック探索回路１９Ｃと同様
に、ゲインコードブック選択部１９７で供給を受けた遅
延符号ＣＤの遅延値の長短およびエネルギ符号ＣＥのエ
ネルギ値の大小に対応してゲインコードブック１８５，
１８６のいずれか一方を探索対象ゲインコードブックと
して選択する。次に、ゲインデコード処理部２４４で遅
延符号ＣＤとエネルギ符号ＣＥとゲイン符号ＣＧとを用
いて適応コードベクトルと音源ベクトルのゲインｇａ
ｉ，ｇｅｉを算出する。
【００３４】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限られることなく種々の変形が可能で
ある。
【００３５】例えば、式（１）の評価関数として２乗誤
差を用いる代りに展開した形で算出してもよい。また、
選択対象ゲインコードブックを２個の代りに３個以上に
してもよい。また、適応コードベクトルを１次とする代
りに２次以上としこれに対応してゲインベクトルの次数
を高くしても同様の効果が得られる。また、音源探索回
路を１段構成とする代りに多段構成にして、ゲインベク
トルの次数を上げても同様の効果が得られることも明白
である。また、ゲインの量子化では非正規化ゲインをそ
のまま用いる代りに正規化ゲインを用いてもよい。ま
た、２個の分割したコードブックを用いる代りに１個の
統合コードブックを備え、コード選択範囲を限定する方
法でもよい。
【００３６】さらに、実施例では音源探索法として音源
コードブック探索を用いているが、マルチパルス探索や
インパルス、波形符号化を用いても同様の効果が得られ
る。また、復号化にポストフィルタやピッチフィルタを
用いてもよい。また、実施例では音源コードブックを具
体的に規定していないが、文献１記載の雑音コードブッ
クや、ベクトル量子化（ＶＱ）アルゴリズムにより学習
された学習コードブックを用いてもよい。また、ＬＰＣ
分析回路を用いる代りに、スペクトルパラメータを抽出
するＢＵＲＧ法等の他の分析法を用いてもよい。さら
に、ＬＰＣ係数を用いる代りに、ＰＡＲＣＯＲ係数のよ
うな他のスペクトルパラメータでも同様な効果が得られ
ることは明白である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の音声符号
化装置は、ゲインコードブック探索手段が、量子化ゲイ
ンを複数の探索範囲毎に区分した複数の量子化ゲインを
それぞれ蓄積する複数のゲインコードブックと、探索パ
ラメータの値に対応して複数のゲインコードブックのい
ずれか一方を選択するゲインコードブック選択手段とを
備え、遅延符号やエネルギ符号等の適応コードベクトル
ゲインと相関がある探索パラメータ符号を用いてゲイン
コードブックを切替えることにより、各ゲインコードブ
ック毎の適応コードベクトルのダイナミックレンジを抑
制できるため、ゲイン量子化効率を向上できるという効
果がある。その結果、長期予測や音源探索の効率も向上
するため、音質が向上するという効果がある。
【００３８】また、ゲイン量子化用のビット長を低減し
ても音質の劣化を抑圧できため、ビットレートやゲイン
コードブック用ＲＯＭ容量ならびにゲインコードブック
探索の演算量の各々の低減が実現できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音声符号化装置の第１の実施例を示す
ゲインコードブック探索回路とゲイン算出回路のブロッ
ク図である。
【図２】本発明の音声符号化装置の第２の実施例を示す
ゲインコードブック探索回路とゲイン算出回路のブロッ
ク図である。
【図３】本発明の音声符号化装置の第２の実施例を示す
ゲインコードブック探索回路とゲイン算出回路のブロッ
ク図である。
【図４】ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置を示すブロック
図である。
【図５】従来の音声符号化装置のゲインコードブック探
索回路とゲイン算出回路のブロック図である。
【符号の説明】
１ 符号化部 ２ 復号化部 ３ 伝送路 １１ バッファ回路 １２ ＬＰＣ分析回路 １３ パラメータ量子化回路 １４ 重み付け回路 １５，２２ 適応コードブック １６ 長期予測回路 １７，２３ 音源コードブック １８ 音源探索回路 １８０〜１８６ ゲインコードブック １９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ ゲインコードブック
探索回路 ４１ マルチプレクサ ２１ デマルチプレクサ ２５ 合成フィルタ ２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ ゲイン算出回路 １９１ ゲイン符号試行処理部 １９２ 評価関数算出処理部 １９３ 最適ゲイン符号決定処理部 １９４，１９６，１９７ ゲインコードブック選択部 １９５ エネルギ量子化部 ２４１，２４２，２４３，２４４ ゲインデコード処
理部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め定めたフレーム長の音声信号を分析
    しこの音声信号の周波数特性を表す短期予測符号を生成
    する音声分析手段と、前記音声信号の周期性を表す遅延
    符号とこの遅延符号に対応する適応コードベクトルを探
    索する長期予測を行う長期予測手段と、前記長期予測後
    の残差信号を示す量子化符号である音源ベクトルを蓄積
    した音源コードブックから最適量子化符号およびこの最
    適量子化符号に対応する音源ベクトルを決定する音源探
    索手段と、前記適応コードベクトルおよび音源ベクトル
    の各々のゲインをベクトル化および量子化した量子化ゲ
    インを蓄積したゲインコードブックを有しこの量子化ゲ
    インを決定するゲインコードブック探索手段とを備える
    音声符号化装置において、 前記ゲインコードブック探索手段が、 前記量子化ゲインを予め定めた探索パラメータの第１お
    よび第２の値にそれぞれ対応する第１および第２の探索
    範囲毎に区分した第１および第２の量子化ゲインをそれ
    ぞれ蓄積する第１，第２のゲインコードブックと、 前記探索パラメータの第１および第２の値に対応して前
    記第１，第２のゲインコードブックのいずれか一方を選
    択するゲインコードブック選択手段とを備えることを特
    徴とする音声符号化装置。
  2. 【請求項２】 前記探索パラメータが前記遅延符号であ
    り、前記ゲインコードブック探索手段が、前記遅延符号
    に対応する符号遅延値の予め定めた値に対して短い場合
    および長い場合にそれぞれ対応する前記第１および第２
    の量子化ゲインをそれぞれ蓄積する前記第１，第２のゲ
    インコードブックと、 前記符号遅延値に対応して前記第１，第２のゲインコー
    ドブックのいずれか一方を選択する前記ゲインコードブ
    ック選択手段とを備えることを特徴とする請求項１記載
    の音声符号化装置。
  3. 【請求項３】 前記探索パラメータが前記音声信号のエ
    ネルギを量子化したエネルギ量子化符号であり、前記ゲ
    インコードブック探索手段が、前記音声信号のエネルギ
    を量子化して前記エネルギ量子化符号を発生するエネル
    ギ量子化手段と、 前記エネルギ量子化符号に対応する符号化エネルギ値の
    予め定めた値に対して小さい場合および大きい場合にそ
    れぞれ対応する前記第１および第２の量子化ゲインをそ
    れぞれ蓄積する前記第１，第２のゲインコードブック
    と、 前記符号化エネルギ値に対応して前記第１，第２のゲイ
    ンコードブックのいずれか一方を選択する前記ゲインコ
    ードブック選択手段とを備えることを特徴とする請求項
    １記載の音声符号化装置。
  4. 【請求項４】 予め定めたフレーム長の音声信号を分析
    しこの音声信号の周波数特性を表す短期予測符号を生成
    する音声分析手段と、前記音声信号の周期性を表す遅延
    符号とこの遅延符号に対応する適応コードベクトルを探
    索する長期予測を行う長期予測手段と、前記長期予測後
    の残差信号を示す量子化符号である音源ベクトルを蓄積
    した音源コードブックから最適量子化符号およびこの最
    適量子化符号に対応する音源ベクトルを決定する音源探
    索手段と、前記適応コードベクトルおよび音源ベクトル
    の各々のゲインをベクトル化および量子化した量子化ゲ
    インを蓄積したゲインコードブックを有しこの量子化ゲ
    インを決定するゲインコードブック探索手段とを備える
    音声符号化装置において、 前記ゲインコードブック探索手段が、 前記音声信号のエネルギを量子化して前記エネルギ量子
    化符号を発生するエネルギ量子化手段と、 前記遅延符号に対応する符号遅延値の予め定めた値に対
    して短い場合および長い場合と前記エネルギ量子化符号
    に対応する符号化エネルギ値の予め定めた値に対して小
    さい場合および大きい場合との第１および第２の組合せ
    にそれぞれ対応する第１および第２の量子化ゲインをそ
    れぞれ蓄積する第１，第２のゲインコードブックと、 前記第１および第２の組合せに対応して前記第１，第２
    のゲインコードブックのいずれか一方を選択するゲイン
    コードブック選択手段とを備えることを特徴とする音声
    符号化装置。
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