JPH0830300A - 音声符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピッチ周期の選択に要する計算量を効率的に削
減できる音声符号化装置を提供する。 【構成】Ｎ個のピッチ周期候補の集合から選択された長
ピッチ周期のＭ個のピッチ周期候補（Ｍ＜Ｎ）で構成さ
れる第１の部分集合を基にピッチ周期の評価を行い、そ
の評価結果に基づいて該第１の部分の集合から長ピッチ
周期のＬ個のピッチ周期候補（１≦Ｌ＜＜Ｍ）で構成さ
れる第２の部分集合を得る長ピッチ選択部１０と、第２
の部分集合の中のピッチ周期候補を１／ｎ（ｎは２以上
の自然数）倍した値に基づいて指定された短ピッチ周期
のピッチ周期候補を第３の部分集合として構成する短ピ
ッチ周期指定部２０と、第２および第３の部分集合から
符号化パラメータとなるピッチ周期を選択するピッチ周
期選択部３０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音声を少ない情報量で高
能率に符号化する低ビットレート音声符号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】低ビットレートで音声を高能率に符号化
することが出来る方法として、ＣＥＬＰ（Code Excited
Linear Prediction）方式が知られている。ＣＥＬＰ方
式の詳細は、例えば「M.R.Schroeder and Atal,"Code-E
xcited Linear Prediction (CELP):high quality speec
h at very low bit rates",in Proc. ICASSP'85, pp.93
7-939,1985」に示されている。

【０００３】ＣＥＬＰ方式に代表される音声符号化で
は、ピッチ予測（または適応コードブック）と雑音コー
ドブックを用いたベクトル量子化により、駆動信号のピ
ッチ成分の形状と雑音成分の形状をそれぞれ表現し、こ
れにより得られた駆動信号を合成フィルタに通過させる
ことによって合成音声を生成する。また、合成音声を高
品質なものにするために、駆動信号の符号化では合成音
声の歪を最小化することを指標に、ピッチ予測（または
適応コードブック）に用いるピッチ周期の選択・符号化
および雑音コードブックからの雑音コードの選択を行う
方法を採用している。このため、従来のＣＥＬＰ方式は
低ビットレートでも高品質の合成音声を提供できるが、
ピッチ周期と雑音コードの探索に多くの計算量を要する
ため、安価で実時間動作する音声符号化装置を実現する
ためには、計算量の削減が必須となっている。

【０００４】従来のＣＥＬＰ方式では、上で述べた最適
なピッチ周期と雑音コードの選択処理が合成音声の品質
を決定づけるポイントであることはよく知られている。
また、音声符号化装置全体の中でピッチ周期の選択処理
に要する計算量の比重が非常に大きいことも、当該技術
者の間で周知である。

【０００５】ピッチ周期の選択処理に関しては、入力さ
れる音声の区間や種類によっては次にどのような長さの
ピッチ周期が来るかある程度予測できる音声もあるが、
電話などで入力される実音声では通常どの程度の長さの
ピッチ周期が来るか予測できない場合が多いため、従来
法では設定する全ての範囲のピッチ周期をカバーするよ
うなピッチ周期候補に対してピッチ周期の探索が行われ
る。通常、８ｋＨｚサンプリングで入力した音声データ
に対しては、最も短いピッチ周期の値は１６程度、最も
長いピッチ周期の値は１４０程度である。もし、１６か
ら１４０までの整数ピッチ周期候補だけを全探索すると
仮定しても、１４０−１６＋１＝１２５個のピッチ周期
候補に対して何らかの評価値を計算する必要がある。通
常、この評価値の計算には、自己相関値や相互相関値、
またはブロック毎にピッチ周期の符号化を行う場合はブ
ロック長の次元を持つベクトルの内積値などの比較的計
算量の多い処理を伴う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
法では長短を含めた全ピッチ周期の範囲をカバーするよ
うなピッチ周期候補に対してピッチ周期の評価を行って
いたため、ピッチ周期の選択に要する計算量を効率的に
削減することが難しく、結果的に、安価で実時間動作す
る音声符号化装置の実現を困難なものとしているという
問題があった。

【０００７】本発明は、ピッチ周期の選択処理に要する
計算量を効率的に削減できる音声符号化装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は長ピッチ周期のピッチ周期候補を少数に
絞って選択した後、選択した長ピッチ周期のピッチ周期
候補を１／ｎ倍した値を基に短ピッチ周期のピッチ周期
候補を指定し、これら長ピッチ周期および短ピッチ周期
のピッチ周期候補から、音声の符号化パラメータとなる
ピッチ周期を選択することを骨子とする。

【０００９】すなわち、本発明はＮ個のピッチ周期候補
の集合から選択されたピッチ周期を符号化パラメータと
して音声を符号化する音声符号化装置において、(a) Ｎ
個のピッチ周期候補の集合から選択された長ピッチ周期
のＭ個のピッチ周期候補（Ｍ＜Ｎ）で構成される第１の
部分集合を基にピッチ周期の評価を行い、その評価結果
に基づいて第１の部分集合から長ピッチ周期のＬ個のピ
ッチ周期候補（１≦Ｌ＜＜Ｍ）で構成される第２の部分
集合を得る第１の手段と、(b) 第２の部分集合の中のピ
ッチ周期候補を１／ｎ倍した値（ｎは２以上の自然数）
に基づいて指定される短ピッチ周期のピッチ周期候補を
第３の部分集合として構成する第２の手段と、(c) 第２
および第３の部分集合から符号化パラメータとなるピッ
チ周期を選択する第３の手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１０】Ｎ個のピッチ周期候補の集合は、予め定め
られた方法で設定される。また、第１の部分集合に基づ
くピッチ周期の評価は、例えば自己相関のピーク探索
法、適応コードブック探索法、または公知の予備選択法
を用いて行うことができる。

【００１１】また、本発明はこのような構成の音声符号
化装置において、第１の部分集合を構成するＭ個のピッ
チ周期候補のピッチ周期の最大値がＴｍａｘのとき、該
Ｍ個のピッチ周期候補のピッチ周期の最小値がほぼＴｍ
ａｘ／２となるように第１の部分集合を構成することを
特徴とする。

【００１２】さらに、本発明はＮ個のピッチ周期候補の
集合から選択されたピッチ周期を符号化パラメータとし
て音声を符号化する音声符号化装置において、(a) Ｎ個
のピッチ終期候補の集合から間引いて選択された長ピッ
チ周期のＭ個のピッチ周期候補（Ｍ＜Ｎ）で構成される
第１の部分集合を基にピッチ周期の評価を行い、その評
価結果に基づいて該第１の部分集合からＬ個のピッチ周
期候補（１≦Ｌ＜＜Ｍ）で構成される第２の部分集合を
得る第１の手段と、(b) 第２の部分集合の中のピッチ周
期候補および該ピッチ周期候補を１／ｍ倍した値（ｍは
自然数）とこれらの近傍のピッチ周期候補を第３の部分
集合として構成する第２の手段と、(c) 第３の部分集合
から符号化パラメータとなるピッチ周期を選択する第３
の手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】このように本発明では、Ｎ個のピッチ周期候補
のうち第１の部分集合を構成する長ピッチ周期のＭ個の
ピッチ周期候補を第１の部分集合についてのピッチ周期
の評価結果に基づいてＬ個に絞り、これを第２の部分集
合とする。

【００１４】次に、第２の部分集合を構成する長ピッチ
周期のピッチ周期候補を１／ｎ倍した値を基に、短ピッ
チ周期のピッチ周期候補を指定して第３の部分集合を構
成する。具体的には、例えば第２の部分集合の中のピッ
チ周期候補を１／ｎ倍した値に近いピッチ周期候補を短
ピッチ周期のピッチ周期候補としてＮ個のピッチ周期候
補から選択して第３の部分集合を構成する。第２の部分
集合として選択された長ピッチ周期のピッチ周期候補が
短ピッチ周期のピッチ周期候補のピッチ周期のｎ倍であ
る可能性が高いため、このような方法で短ピッチ周期の
ピッチ周期候補を簡単に指定することができる。

【００１５】ここで、Ｌ＜＜Ｍであるから、第２の部分
集合と第３の部分集合に含まれるピッチ周期候補の総数
はＮより遥かに少ない。そこで、これら第２の部分集合
および第３の部分集合から、音声の符号化パラメータと
なるピッチ周期を選択することにより、少ない計算量に
もかかわらず高品質の音声を合成することが可能な音声
符号化を行うことができる。

【００１６】また、第１の部分集合を構成するＭ個のピ
ッチ周期候補のピッチ周期の最大値がＴｍａｘのとき、
該Ｍ個のピッチ周期候補のピッチ周期の最小値をＴｍａ
ｘ／２程度の値となるようにすれば、Ｔｍａｘ／２以下
の全てのピッチ周期のｎ倍のピッチ周期を第２の部分集
合として選択することができる。これにより、ピッチ周
期を選択する際の探索対象のピッチ周期候補の個数を減
少させたことによるピッチ周期の探索漏れが最小限に抑
えられる。

【００１７】さらに、長ピッチ周期のピッチ周期候補の
全てを第１の部分集合とするのではなく、長ピッチ周期
のピッチ周期候補を例えば一つおきに間引いて第１の部
分集合の要素とすれば、第１の部分集合の要素数Ｍがよ
り小さくなり、計算量はさらに減少する。この場合、第
３の部分集合として第２の部分集合の中のピッチ周期候
補およびこれを１／ｍ倍（ｍは自然数）した値とこれら
の近傍のピッチ周期候補を用いることによって、第１の
部分集合を選択する際に間引かれた長ピッチ周期のピッ
チ周期候補も第３の部分集合の要素として選ばれ得るた
め、ピッチ周期の探索漏れは抑えられる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】図１は、本発明による音声符号化装置にお
けるピッチ周期探索手順を説明するための図である。同
図に示されるように、まず所定の方法で定められたＮ個
のピッチ周期候補の集合から、ピッチ周期の長い方のピ
ッチ周期（長ピッチ周期）のＭ個のピッチ周期候補で構
成される第１の部分集合を選択して長ピッチ周期選択部
１０に入力する。この長ピッチ周期選択部１０では、第
１の部分集合の中のピッチ周期候補を基にピッチ周期の
評価を行い、その評価結果に基づいて第１の部分集合か
らさらにＬ個の長ピッチ周期のピッチ周期候補を絞り込
んで選択し、これを第２の部分集合とする。

【００２０】次に、長ピッチ周期選択部１０で選択され
たピッチ周期候補を短ピッチ周期指定部２０に入力す
る。この短ピッチ周期指定部２０では、第２の部分集合
を構成する長ピッチ周期のＬ個のピッチ周期候補を１／
ｎ倍した値を基に、比較的短いピッチ周期（短ピッチ周
期）のピッチ周期候補を指定し、これを第３の部分集合
として構成する。このようにして、短ピッチ周期指定部
２０で簡単に短ピッチ周期のピッチ周期候補を指定でき
るのは、長ピッチ周期選択部１０で選択されたＬ個の長
ピッチ周期のピッチ周期候補（例えばピッチ周期が１０
０の候補）が、短ピッチ周期のピッチ周期候補（例え
ば、ピッチ周期が５０または３３．３または２５または
２０の候補）のｎ倍のピッチ周期（ｎは２以上の自然
数）を持つ可能性を有するからである。

【００２１】そして、長ピッチ周期選択部１０と短ピッ
チ周期指定部２０により得られる少ないピッチ周期のピ
ッチ周期候補をピッチ周期選択部３０に入力し、符号化
パラメータとして用いるピッチ周期を選択する。このよ
うにすることにより、少数のピッチ周期候補からピッチ
周期を選択することで計算量が大幅に削減されるにもか
かわらず、高品質な合成音声を生成することのできるピ
ッチ周期を選択することが可能となる。

【００２２】次に、上述したピッチ周期探索法を用いた
音声符号化装置の実施例について説明する。

【００２３】図２は、本発明の第１の実施例に係る音声
符号化装置のブロック図である。本実施例は、入力音声
から、合成フィルタ情報、ピッチ周期情報、雑音コード
情報およびゲイン情報の４種類の情報を抽出／符号化す
る構成で、かつ、合成音声の歪が小さくなるようにピッ
チ周期情報、雑音コード情報およびゲイン情報の符号化
を行うＣＥＬＰ方式に代表される音声符号化法による音
声符号化装置に本発明を適用した例を示している。

【００２４】この音声符号化装置は、入力音声から少数
の長ピッチ周期のピッチ周期候補を求める長ピッチ周期
選択部１１０と、長ピッチ周期選択部１１０で選択され
たピッチ周期候補を入力として短ピッチ周期のピッチ周
期候補を指定する短ピッチ周期指定部１２０、指定され
た短ピッチ周期を評価して、短ピッチ周期のピッチ周期
候補数を減少させる短ピッチ周期評価部１２５、雑音コ
ードに対応したコードベクトルを格納した雑音コードブ
ック２００、過去の駆動信号を格納し、指定されたピッ
チ周期からコードベクトルを生成する適応コードブック
１９０、これらのコードブック２００，１９０から得ら
れるコードベクトルを線形結合して駆動信号を生成する
ゲイン回路２２０、２３０および加算器２４０、駆動信
号を入力として合成音声を得る合成フィルタ１６０、入
力音声から合成フィルタ１６０のフィルタ情報を分析す
る合成フィルタ情報分析部１４０、入力音声と合成フィ
ルタ情報から目標ベクトルを生成する目標ベクトル作成
部１５０、目標ベクトルと合成フィルタ情報を用いて、
合成フィルタ１６０で得られた合成音声の歪を評価する
歪評価部１７０、および符号選択部１８０からなる。な
お、合成フィルタ情報分析部１４０は、入力音声を分析
して音声のスペクトラムの外形を表す合成フィルタの情
報を抽出・符号化し、これを合成フィルタ情報として出
力するとともに、合成フィルタのパラメータを合成フィ
ルタ１６０に与える。合成フィルタ情報の分析法として
は、例えばＬＰＣ(Linear Prediction Coding)法を用い
ることができる。

【００２５】次に、本実施例におけるピッチ周期の選択
手順について述べる。

【００２６】入力音声のピッチ周期は、時間軸を分割し
たブロック単位に求める。ピッチ周期を求めるために、
長ピッチ周期選択部１１０、短ピッチ周期指定部１２
０、短ピッチ周期評価部１２５、適応コードブック１９
０を用いた探索ループ２７０を使用する。

【００２７】図３に、ピッチ周期の選択過程を示す。同
図において、集合２００は選択前のピッチ周期の全ピッ
チ周期候補の集合を表す。この図では、Ｎ個のピッチ周
期候補が周期の長い順に左から右に並べられている。長
ピッチ周期選択部１１０は、集合２００の中から長い方
のＭ個のピッチ周期候補（第１の部分集合１０５）につ
いて後で述べるピッチ周期の評価を行い、Ｌ個（図３で
は２個）の長ピッチ周期のピッチ周期候補（第２の部分
集合１１５）を選択する。

【００２８】次に、このＬ個のピッチ周期候補を短ピッ
チ周期指定部１２０に入力し、少数（図３では４個）の
短ピッチ周期のピッチ周期候補（第３の集合１２２）を
求める。ここでの短ピッチ周期の指定方法は、例えば、
入力される長ピッチ周期のピッチ周期候補を１／ｎ倍し
た値に近い短ピッチ周期のピッチ周期候補を元のピッチ
周期の集合２００から選ぶことにより実現できる。具体
的なｎの範囲は、設定されるピッチ周期の範囲に依存し
て決めることができるが、通常ｎは２〜４程度の値をと
る。

【００２９】短ピッチ周期のピッチ周期候補としては、
長ピッチ周期を１／ｎ倍した値に最も近い予め設定され
るピッチ周期の量子化値を用いるか、必要なときはさら
にその近傍の量子化値も用いることが出来る。１個の長
ピッチ周期のピッチ周期候補に対し、その１／ｎ倍の値
に近い近傍の短ピッチ周期のピッチ周期候補を何個まで
指定するかは、予め用意される短ピッチ周期のピッチ周
期候補と長ピッチ周期のピッチ周期候補の解像度を考慮
して決めることが出来る。短ピッチ周期の方が長ピッチ
周期よりも高い解像度を持つように設定されている場合
は、１／ｎ倍に近いピッチ周期候補を複数個指定するこ
とで短ピッチ周期のピッチ周期候補の探索漏れを防ぐこ
とができるという効果がある。

【００３０】こうして指定された短ピッチ周期のピッチ
周期候補は、必要に応じてさらに短ピッチ周期選択部１
２５で行われるピッチ周期の評価により候補数が絞られ
る。図３では、４個から２個に絞られている。短ピッチ
周期のピッチ周期候補の指定個数を十分少なくできる構
成の場合は、短ピッチ周期選択部１２５を用いる必要は
ない。

【００３１】最後に、以上の選択処理で残った少数個
（図３では４個）のピッチ周期候補に対し、ピッチ周期
選択部１３２で詳細なピッチ周期の評価を行い、最終的
に符号化パラメータとして用いるピッチ周期（図３では
ピッチ周期候補１３４）を選択する。

【００３２】図２に戻って、ピッチ周期の選択方法につ
いて説明する。長ピッチ周期選択部１１０は、例えば入
力音声を基に求めた自己相関関数を評価関数として、長
ピッチ周期のピッチ周期候補を選択する。短ピッチ周期
指定部１２０は、上述した方法で短ピッチ周期のピッチ
周期候補を指定する。指定された短ピッチ周期のピッチ
周期候補は、短ピッチ周期選択部１２５で行われるピッ
チ周期の評価により候補数を絞られる。ここでの評価
は、例えば入力音声から求められる自己相関関数を基に
行うことができる。

【００３３】長ピッチ周期選択部１１０において、ピッ
チ周期候補の最大値がＴｍａｘのとき、入力となるピッ
チ周期候補の最小値をＴｍａｘ／２程度の値になるよう
にすることにより、Ｔｍａｘ／２以下の短ピッチ周期の
ピッチ周期候補のｎ倍ピッチ周期を長ピッチ周期選択部
だけで探索することが出来るようになるため、ピッチ周
期候補を減少させたことによるピッチ周期の探索漏れを
最小限に抑えることができるようになる。

【００３４】図２では、上述したピッチ周期選択部１３
２の機能を適応コードブック探索によって実現する構成
を示している。適応コードブック探索では、過去の駆動
信号を格納する適応コードブック１９０を用い、探索ル
ープ２７０に従って、長ピッチ周期と短ピッチ周期のそ
れぞれのピッチ周期候補の中から、符号化パラメータと
して用いる最終的なピッチ周期を選択する。

【００３５】すなわち、適応コードブック１９０にピッ
チ周期候補を与えて得られるコードベクトルを合成フィ
ルタ１６０で合成して得られる合成ベクトル候補と、目
標ベクトル作成部１５０で生成される目標ベクトルとの
歪が小さくなることを評価の基準として、符号選択部１
８０で最適なピッチ周期を選択する。具体的な方法とし
ては、実際に合成ベクトル候補と目標ベクトルとの距離
歪を計算する方法もあるが、歪計算の数式の変形により
合成ベクトルと目標ベクトルを用いた内積値やパワー値
を組み合わせることにより、どのようなピッチ周期候補
に対しても固定値となるような値を重複して計算するこ
とを回避して、より少ない計算量で歪の大小を判定する
方法を用いることによって、最適なピッチ周期を選択で
きる。

【００３６】適応コードブック１９０の探索には、ゲイ
ン回路２２０のゲインを例えば通常のＣＥＬＰ方式で用
いられるような最適ゲインに設定するのと等価なコード
ブック探索法を用いることが出来る。また、このとき雑
音コードブック２００からの駆動信号の影響は零である
として、ピッチ周期の探索が行われる。もし、雑音コー
ドの候補数が非常に少ない数に限定できるときは、雑音
コードブック２００からの駆動信号の影響を考慮してピ
ッチ周期探索を行うと、さらに歪の少ない合成音声を生
成可能なピッチ周期と雑音コードを探索することが出来
るという効果も期待できる。

【００３７】次に、雑音コード探索の方法について説明
する。

【００３８】雑音コード探索は、雑音コードブック２０
０を含む探索ループ２６０に関して行われる。まず、符
号選択部１８０から探索ループ２６０を用いて雑音コー
ドブック２００に雑音コードの候補を与え、雑音コード
に対応するコードベクトルを取り出す。次に、このコー
ドベクトルを合成フィルタ１６０で合成して得られる合
成ベクトル候補と、目標ベクトル作成部１５０で生成さ
れる目標ベクトルとの歪が小さくなることを指標とし
て、雑音コードブック２００から雑音コードを探索す
る。具体的な方法としては、実際にベクトルの距離歪を
計算する方法もあるが、歪計算の数式の変形により合成
ベクトルと目標ベクトルを用いた内積値やパワー値を組
み合わせることにより、どのような雑音コード候補に対
しても固定値となるような値を重複して計算することを
回避して、より少ない計算量で歪の大小を判定する方法
を用いることによって、最適な雑音コードを選択でき
る。

【００３９】雑音コード探索は、ゲイン回路２３０のゲ
インを例えば公知のＣＥＬＰ方式で用いられるような最
適ゲインに設定するのと等価なコードブック探索法を用
いることが出来る。雑音コードの探索に当たっては、適
応コードブック探索で選択されたコードベクトルと組み
合わせた駆動信号で合成音声を生成することを考慮し
て、トータル的に歪の少ない雑音コードを探索するよう
にする。もし、適応コードブック１９０から選択された
コードベクトルが雑音コード探索に与える影響が無視で
きるような構成で探索が行えるような歪尺度またはコー
ドブックまたはベクトルの直交化等の方法を用いる場合
は、雑音コードの探索をピッチ周期の探索と独立に行う
ことができる。

【００４０】ゲイン情報の符号化は、この実施例ではゲ
イン情報によって特定のゲインを指定することのできる
ゲインコードブック２１０と、探索ループ２５０を用い
て行う。ゲイン情報の探索に当たっては、合成音声と入
力音声との歪が少なくなるように探索を行うようにす
る。

【００４１】次に、上述した音声符号化装置によって生
成された符号情報から、符号化音声を生成する音声復号
化装置の一実施例について説明する。図４は、音声復号
化装置の一実施例を示すブロック図である。同図では、
図２に示した音声符号化装置で符号化されたパラメータ
であるところの合成フィルタ情報、ピッチ周期情報、雑
音コード情報およびゲイン情報を入力し、これらの情報
から合成音声を生成する構成を示している。

【００４２】まず、駆動信号の再生方法について説明す
る。適応コードブック３００において、音声符号化装置
から伝送されたピッチ周期情報を基に、過去の駆動信号
から適応コードベクトル３０５を得る。この適応コード
ベクトル３０５に対して、音声符号化装置から伝送され
たゲイン情報を基にゲインコードブック３２０から得ら
れる適応コードベクトル用のゲインを用い、ゲイン回路
３４０で適切なゲインを乗じて第１のベクトルを作成す
る。

【００４３】一方、音声符号化装置から伝送された雑音
コードを基に雑音コードブック３１０から雑音コードベ
クトル３１５を取り出し、これにゲインコードブック３
２０から得られる雑音コードベクトル用のゲインを用
い、ゲイン回路３５０で適切なゲインを乗じて第２のベ
クトルを生成する。

【００４４】そして、加算器３６０で第１のベクトルと
第２のベクトルを加算したものを駆動信号として再生す
る。最後に、この駆動信号を音声符号化装置から伝送さ
れた合成フィルタ情報を基に構成される合成フィルタ３
３０に入力して音声合成を行い、得られた合成音声を出
力端子３９０より得る。

【００４５】次に、本発明の第２の実施例を説明する。

【００４６】図５は、本発明の第２の実施例に係る音声
符号化装置のブロック図である。本実施例は、ピッチ周
期の選択に入力音声から求めた自己相関関数を用いず
に、適応コードブック探索を簡略化した方法で長ピッチ
周期と短ピッチ周期の評価を行う点が第１の実施例と異
なっている。それ以外の部分は、第１の実施例と同様の
構成で実現できるため、ここでは第１の実施例と共通部
分の説明は省略する。

【００４７】図５において、長ピッチ周期選択部１１１
０は適応コードブックからの過去の駆動信号を用いて、
探索する長ピッチ周期に対応する適応コードベクトルと
合成フィルタ情報を基に生成される合成ベクトルと、目
標ベクトル作成部１１５０からの目標ベクトルに対する
歪量を指標に、長ピッチ周期のピッチ周期候補を選択す
る。歪量の具体的な評価方法としては、合成ベクトルと
目標ベクトルとの内積値に相当する値の大きさを用いる
方法や、この内積値に適応コードベクトル毎のパワーの
逆数を指標に指定される重みを乗じて得られる重み付き
内積値に相当する値の大きさを用いる方法等を使用する
ことができる。特に後者の方法は、計算量的な負担が前
者とあまり変わらない程度で、動的にパワーが変化する
過去の駆動信号を用いて構成される適応コードベクトル
の予備的な選択を効率よく行えるという利点がある。

【００４８】短ピッチ周期指定部１１２０は、第１の実
施例で述べた方法と同様の方法で長ピッチ周期のピッチ
周期候補から短ピッチ周期のピッチ周期候補を指定す
る。指定された短ピッチ周期のピッチ周期候補は、さら
に短ピッチ周期選択部１１２５で行われるピッチ周期の
評価により候補数を絞られる。ここでのピッチ周期の評
価も重み付き内積値の計算等の方法を用いることができ
る。

【００４９】第２の実施例に関しても、長ピッチ周期選
択部１１１０において、ピッチ周期候補の最大値がＴｍ
ａｘのとき、入力となるピッチ周期候補の最小値をＴｍ
ａｘ／２程度の値になるようにすることにより、Ｔｍａ
ｘ／２以下の短ピッチ周期のピッチ周期候補のｎ倍ピッ
チ周期を長ピッチ周期選択部だけで探索することが出来
るようになるため、ピッチ周期候補を減少させたことに
よるピッチ周期の探索漏れを最小限に抑えることができ
るようになる。

【００５０】適応コードブック探索は、過去の駆動信号
を格納する適応コードブック１１９０を用い、探索ルー
プ１２７０に従って、上述の方法で求めた長ピッチ周期
と短ピッチ周期のそれぞれのピッチ周期候補の中から符
号化に用いる最終的なピッチ周期を選択する。

【００５１】次に、本発明による音声符号化装置におけ
る他のピッチ周期探索手順を図６を参照して説明する。
このピッチ周期探索手順は、長ピッチ周期のピッチ周期
候補の全てを第１の部分集合とするのではなく、例えば
長ピッチ周期のピッチ周期候補を一つおきに間引いて第
１の部分集合の要素とし、第３の部分集合としては第２
の部分集合の中のピッチ周期候補およびこれを１／ｍ倍
（ｍは自然数）した値とこれらの近傍の候補を用いる点
が図１で説明した手順と異なる。

【００５２】すなわち、本実施例ではまず所定の方法で
定められたＮ個のピッチ周期候補の集合から、ピッチ周
期の長い方から一つおきに間引いて得られたＭ個のピッ
チ周期候補で構成される第１の部分集合を選択して長ピ
ッチ周期選択部６１０に入力する。この長ピッチ周期選
択部６１０では、第１の部分集合の中のピッチ周期候補
を基にピッチ周期の評価を行い、その評価結果に基づい
て第１の部分集合からさらにＬ個の長ピッチ周期のピッ
チ周期候補を絞り込んで選択し、これを第２の部分集合
とする。

【００５３】次に、長ピッチ周期選択部６１０で選択さ
れたピッチ周期候補をピッチ周期指定部６２０に入力す
る。このピッチ周期指定部６２０では、第２の部分集合
を構成する長ピッチ周期のＬ個のピッチ周期候補および
これを１／ｍ倍した値とこれらの近傍のピッチ周期候補
を指定し、これらを第３の部分集合として構成する。こ
の場合、第２の部分集合の要素は必ず第３の部分集合に
含まれる。ここで、ｍ＝１の場合は、ピッチ周期指定部
６２０で第２の部分集合を構成するピッチ周期候補の近
傍のピッチ周期候補が指定され、第１の部分集合を構成
する際に間引かれた長ピッチ周期のピッチ周期候補も第
３の部分集合の要素として選択され得るため、ピッチ周
期の探索漏れは抑えられる。

【００５４】そして、ピッチ周期指定部６２０により得
られる少ないピッチ周期のピッチ周期候補をピッチ周期
選択部６３０に入力し、符号化パラメータとして用いる
ピッチ周期を選択する。このようにすることにより、第
１の部分集合の要素数Ｍが減少して、計算量がさらに削
減される。

【００５５】図７は、図６のピッチ周期探索法を用いた
本発明の第３の実施例に係る音声符号化装置のブロック
図であり、図２に示した第１の実施例に係る音声符号化
装置とは長ピッチ周期選択部２１１０、ピッチ周期指定
部２１２０およびピッチ周期評価部２１２５の構成が異
なる。これらは図６の長ピッチ周期選択部６１０、ピッ
チ周期指定部６２０およびピッチ周期評価部６３０と同
様の処理を行う。その他の点は、第１の実施例と同様で
あるため、図２と同一部分に同一符号を付して説明を省
略する。

【００５６】以上、本発明を音声符号化装置に適用した
実施例について述べたが、本発明によるピッチ周期の選
択方法は、音声合成等で用いられる音声波形の素片編集
に適用することも可能である。音声波形の素片として入
力音声からピッチ周期分の音声信号波形または上述の駆
動信号に相当する予測残差波形を切り出すために、ピッ
チ周期の抽出は必要不可欠な技術である。

【００５７】本発明によるピッチ周期の選択方法を用い
ると、このピッチ周期抽出に要する計算量を従来の半分
程度にすることができる。例えば、入力音声を基に自己
相関を計算し、そのピーク値を探索してピーク値を有す
る時間ラグからピッチ周期を抽出する方法においても、
本発明を用いると短ピッチ周期に対応する自己相関値の
計算は、非常に少ない候補数の短ピッチ周期に関してだ
け行えばよいので、全てのピッチ周期候補に対して自己
相関値を計算する従来法に比べ、大幅に計算量を少なく
できるという効果がある。

【００５８】また、本発明を用いた自己相関のピーク値
探索法で探索されたピッチ周期に対応する時間遅れの正
規化自己相関値の大きさでピッチ周期性の強弱を判定す
ることが可能であるため、本発明はピッチ周期性の強弱
を判定して音声波形の分類を行うために適用することも
可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば少
ない計算量にもかかわらず高品質な合成音声を生成可能
なピッチ周期を選択でき、結果として安価な構成で実時
間動作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】 本発明におけるピッチ周期探索手順を示す模
式図

【図２】 本発明の第１の実施例に係る音声符号化装置
のブロック図

【図３】 同実施例におけるピッチ周期選択過程を示す
模式図

【図４】 本発明の第１の実施例に係る音声復号化装置
のブロック図

【図５】 本発明の第２の実施例に係る音声符号化装置
のブロック図

【図６】 本発明における他のピッチ周期探索手順を示
す模式図

【図７】 本発明の第３の実施例に係る音声符号化装置
のブロック図

【符号の説明】

１０…長ピッチ周期選択部 ２０…短ピッチ周期指定部 ３０…ピッチ周期選択部 ６１０…長ピッチ周期選択部 ６２０…ピッチ周期指定部 ６３０…ピッチ周期選択部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 押切 正浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 赤嶺 政巳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎ個のピッチ周期候補の集合から選択され
   たピッチ周期を符号化パラメータとして音声を符号化す
   る音声符号化装置において、 前記Ｎ個のピッチ周期候補の集合から選択された長ピッ
   チ周期のＭ個のピッチ周期候補（Ｍ＜Ｎ）で構成される
   第１の部分集合を基にピッチ周期の評価を行い、その評
   価結果に基づいて該第１の部分集合から長ピッチ周期の
   Ｌ個のピッチ周期候補（１≦Ｌ＜＜Ｍ）で構成される第
   ２の部分集合を得る第１の手段と、 前記第２の部分集合の中のピッチ周期候補を１／ｎ倍し
   た値（ｎは２以上の自然数）に基づいて指定される短ピ
   ッチ周期のピッチ周期候補を第３の部分集合として構成
   する第２の手段と、 前記第２および第３の部分集合から前記符号化パラメー
   タとなるピッチ周期を選択する第３の手段とを備えるこ
   とを特徴とする音声符号化装置。
2. 【請求項２】前記第１の部分集合は、該第１の部分集合
   を構成する前記Ｍ個のピッチ周期候補のピッチ周期の最
   大値がＴｍａｘのとき、該Ｍ個のピッチ周期候補のピッ
   チ周期の最小値がほぼＴｍａｘ／２となるように構成さ
   れ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】前記第２の手段は、前記第２の部分集合の
   中のピッチ周期候補を１／ｎ倍した値に近いピッチ周期
   候補を前記短ピッチ周期のピッチ周期候補として前記Ｎ
   個のピッチ周期候補から選択して前記第３の部分集合を
   構成することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化
   装置。
4. 【請求項４】Ｎ個のピッチ周期候補の集合から選択され
   たピッチ周期を符号化パラメータとして音声を符号化す
   る音声符号化装置において、 前記Ｎ個のピッチ終期候補の集合から間引いて選択され
   た長ピッチ周期のＭ個のピッチ周期候補（Ｍ＜Ｎ）で構
   成される第１の部分集合を基にピッチ周期の評価を行
   い、その評価結果に基づいて該第１の部分集合からＬ個
   のピッチ周期候補（１≦Ｌ＜＜Ｍ）で構成される第２の
   部分集合を得る第１の手段と、 前記第２の部分集合の中のピッチ周期候補および該ピッ
   チ周期候補を１／ｍ倍した値（ｍは自然数）とこれらの
   近傍のピッチ周期候補を第３の部分集合として構成する
   第２の手段と、 前記第３の部分集合から前記符号化パラメータとなるピ
   ッチ周期を選択する第３の手段とを備えることを特徴と
   する音声符号化装置。