JPH0850500A - 音声エンコーダ及び音声デコーダ、並びに音声符号化方法及び音声復号化方法 - Google Patents

音声エンコーダ及び音声デコーダ、並びに音声符号化方法及び音声復号化方法

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JPH0850500A
JPH0850500A JP7020671A JP2067195A JPH0850500A JP H0850500 A JPH0850500 A JP H0850500A JP 7020671 A JP7020671 A JP 7020671A JP 2067195 A JP2067195 A JP 2067195A JP H0850500 A JPH0850500 A JP H0850500A
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 音声信号の符号化及び復号化に関し、質の高
い音声信号の復号化を容易に実現することを目的とす
る。 【構成】 符号化される音声信号だけでなく、復号化さ
れる音声信号、即ち合成された音声信号にも基づいて音
声生成モデルによるパラメータ化を実行する。合成され
た信号のパラメトリック表示207 が、元の音声信号のパ
ラメトリック表示203 と比較され、その差分により符号
化関数を制御する。まず、符号化に用いられる音声生成
モデルによるパラメータ化205 が、復号化される音声信
号を基に実行される。次に、合成された各音声信号から
形成されるパラメータ値が、符号化される音声信号から
計算された各パラメータ値203 と比較される。この比較
動作には公知の距離測定が使用可能である。符号化関数
は、距離測定により示される差分が可能な限り小さくな
るように整形ブロック202 内で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダ内に於ける
音声信号の符号化に関するものであり、エンコーダ内に
於いて音声生成モデルが合成フィルタの励振と音声チャ
ネルの各パラメータとを計算するために用いられる音声
信号の符号化に関する。受信機のデコーダ内に於いては
合成された音声信号が、引き起こされる励振によって発
生される。
【0002】
【従来の技術】デジタル移動電話システムにおいて、各
電話器は、送信されるべき音声を符号化したり、受信さ
れる音声を復号化したりするための音声符号器/復号器
(CODEC)を備えている。このような符号化方式
は、波形符号化と音声符号化とが組み合わされており、
信号を量子化する前に適応予測を用いて信号の圧縮が行
われ、幾つかの音声サンプルから短ターム及び長ターム
の冗長さを取り除いている。
【0003】GSMシステムの符号器は、RPE−LT
P(正則パルス励振/長ターム予測:Rebular Pulse Ex
citation - Long Term Prediction )と呼ばれる。この
符号器は、短ターム予測、及び、基本周波数の予測、即
ち長ターム予測(LTP)のためにLPC手法(線形予
測符号化)を使用する。後者は、音声信号に於いて使用
されると共に短ターム予測残留信号に於いて用いられ、
時間レベルで知覚され得る発声された長タームの相関性
を取り除く。このような符号器に於いては、サンプリン
グが8KHzの周波数で行われ、そのアルゴリズムは入
力フレーム信号が13ビット線形PCMとなるように見
なしている。各サンプルは、各々のフレームが20ms
の持続時間をもつ160のフレーム内に区分化される。
この符号化動作は、特定フレームを基礎にして行われる
か、又は、それらのサブフレーム(40サンプルの各ブ
ロックに於けるサブフレーム)を基にして行われる。符
号器による符号化の結果として、1つのフレームから2
60ビットが得られ、これら各ビットはチャネル符号化
及び変調された後、受信端に送られる。そして受信端で
復号化されて、160の復号化された音声サンプルを生
成する。符号器の動作は当業者には既知であり、且つ、
GSMシステムに関する明細書に詳細に記述されてい
る。
【0004】更に、符号励振線形予測(CELP:Code
Excited Linear Prediction )に基づいた符号化方式を
用いる符号器も良く知られており、確率的符号化 ( sto
chastic coding )としても知られているる。これらCE
LPタイプの方法に於いて、実際の音声信号、又は音声
信号から濾波された残留信号は励振として用いられない
が、この機能は、例えばガウス形雑音 ( Gaussian nois
e ) によって引き継がれ、(そのスペクトルを整形する
ことにより)濾波されて音声を生成する。ランダムなサ
各ンプルから構成される一定数の所定長さの励振ベクト
ルは、コードブック内に格納される。これらは長ターム
/短ターム合成フィルタを通じて濾波され、これにより
得られた再構成された音声信号が元の音声信号から差し
引かれる。このフィルタ係数は、元の音声フレームをL
PC分析で分析することにより得られ、LTPに対して
は基本周波数を規定することにより得られる。コードブ
ックの全てのベクトルが調査され、そして最小加重誤差
をもつ1つのベクトルが選択される。このベクトルのコ
ード文字指標(アドレス)が、フィルターパラメータと
供に復号器に送られる。復号器は、符号器と同じコード
ブックをもち、複合器内では、上記アドレスを基に、そ
の指標によって指示された励振ベクトルに対して調査が
行われる。その励振ベクトルは符号器内と同様、対応す
る手法で濾波されて音声を合成する。これにより、フィ
ルターパラメータ及びコードブック指標以外の実際の音
声信号は何も送信されることはない。
【0005】北米のデジタル移動電話システムに於いて
は、音声符号器内にVSELP方式(ベクトル合計励振
線形予測: Vector Sum Excited Linear Production )
が使用されており、この方法はそれ自体、上記CELP
タイプの方式に含まれるが、そのコードブックに於いて
は非常に特殊であり、上記CELPタイプの一般的符号
器に於ける、例えばガウス形雑音の励振を許容しない。
【0006】上述のように、音声符号化システムは、典
型的に、適当な音声生成モデルの使用に基づかれてい
る。音声生成モデルによる各パラメータは、このタイプ
の符号化システムの送信側で実行されるべき符号化にお
いて音声信号から計算される。音声生成モデルの各パラ
メータの値は量子化されて受信機に送信される。受信機
内で実行されるべき復号化に於いて、音声信号は、上記
音声生成モデルを用いて合成され、符号器から得られる
パラメータを用いて制御される。音声符号化に於いて、
最も一般的に用いられる音声生成のパラメトリックモデ
ルは、上述したように線形予測に基づかれており、つま
り所謂LPCモデル(線形予測符号化)の利用に基づか
れる。これにより連続するサンプル間の音声信号内の依
存性をモデル化することができ、加えて、所謂LTPモ
デル(長ターム予測)が用いられ、音声に於いて、各サ
ンプル間の長ターム依存性のモデル化を可能にする。
【0007】LPC及びLTPモデル化だけに基づいて
音声信号を完全にモデル化する手段は存在しない。これ
は、符号化動作において良質の音声信号を維持するため
には、受信機に上記2つのモデルに於けるパラメータだ
けでなく、符号化されるべき上記各パラメータや音声信
号から形成される音声生成モデルから生成される音声信
号間の差、つまりモデル化誤差も送信する必要があるこ
とを意味する。パラメトリック音声符号化システムに於
いて、量子化されて復号器に送信されるべき音声信号の
表示は、これにより、音声生成モデルによるパラメータ
グループ(例えば、LPCモデルのパラメータやLTP
モデルのパラメータ)だけでなく、上記パラメータグル
ープのために合成される音声信号と元の音声信号との間
の差、つまりモデル化誤差からも形成される。パラメー
タ化された表示は、モデル化誤差から形成されてサンプ
ル毎に量子化され得る。
【0008】このように公知の音声符号化方法において
は量子化誤差が起き、音声信号の質を弱める。従って音
声符号化に於いては、送信機に有効な符号化を提供する
ことができるシステムを開発する必要性が大いにある。
他方では、復号化の間に受信される音声信号の特質を改
善することができるシステムを開発する必要がある。
【0009】音声の符号化を実行するために、多数の方
法が提案されており、これらは量子化の前に、例えば低
いビットレートを用いて誤差信号を送信することでパラ
メトリックモデルの誤差信号を処理し、効率的符号化を
提供するようにしている。このような方法の1つが米国
特許第4752956号に開示されている。この方法
は、サンプル周波数を低くする(デシメーション)ロー
パスフィルタに残留信号が供給される残留励振線形予測
(RELP: Residual Excitation Linear Prediction
)タイプの符号器を扱うものである。デシメーション
は、まさにビットレートを減少させるために機能する
が、復号化された音声内に「調音的雑音 ( tonal noise
)」とも呼ばれる可聴的な「メタリック」背景雑音を引
き起こす。これを取り除くために上記特許は、符号器に
対して復号器の幾つかの機能を付加することを提案して
いる。つまり、音声信号を合成するために使用される音
声生成モデルに従い、その入力が、付加された音声生成
モデルによって合成される音声信号となる第2のLPC
分析器の機能を付加することを提案している。このよう
に付加されたLPC分析器は、復号される音声信号の短
タームスペクトルの特性を示す他の予測パラメータを生
成する。音声帯域の残留信号の周波数特性は、各予測パ
ラメータに対して計算された第2の集合により、例えば
残留信号に対して効率的な量子化が提供されるように整
形される。復号器に対する更なる付加要素はLPC分析
器であり、符号器から得られる一次予測パラメータと共
に、復号される信号の周波数特性を整形する予測パラメ
ータの第3の集合を計算する。その構成は、厄介なメタ
リック背景雑音、又は調音雑音を取り除き、ビットレー
トの低減を可能にする。
【0010】また他方では、符号化に於いて、所謂分析
/合成処理を用いることにより、モデル化誤差に対する
効率的な量子化表示のための調査を行う音声符号化方法
が開発されている。このような方法は、CELPタイプ
の符号器として意図される。その一例が、米国特許第4
817157号であり、主に、コードブックにより形成
され得る全ての励振ベクトルを通過することなく励振ベ
クトルが如何に形成され得るかに主眼が置かれている。
【0011】また、復号器内に於いては種々の測定が実
行される。復号化を改善するためには、受信機内の離散
的エンティティとして復号器の出力に接続され得るシス
テムを開発して、その音声信号の質が向上するように音
声信号を整形することが特に重要である。復号器に接続
され且つ音声特性を向上させるこのようなシステムは、
伝送路上で送信されるパラメータを変更することがな
く、ビットレートを上昇させることもないので容易に利
用され得る。復号される音声の特性を改善するために所
謂ピッチ濾波方法が開発されており、これにより、復号
される音声信号を整形してその音声信号を一層向上させ
ている。国際特許出願WOー91/06093号は、そ
の1つの方法を開示している。これには、従来の技術に
よって復号器から得られる復号音声信号が2つのフィル
タに送られ、これらがタンデム内で第1のピッチフィル
タと接続され、その後、第1のフィルタから各フィルタ
ーパラメータが与えられる第2の適応スペクトルフィル
タに接続されることが説明されている。適応フィルタの
変換関数のノミネータ多項式は、復号器のLPCフィル
タの各パラメータに比例し、そしてデノミネータ多項式
は、それ自体既知のスペクトル均等化技術を用いるノミ
ネータ多項式の関数として開発されている。その目的
は、デノミネータ多項式ができる限りノミネータ多項式
を追跡し、そのときにフィルタースペクトルの特定な曲
線が異常な突然の上昇を含まずに下降し、フィルタを
「塞ぐ ( plug up )」ことにある。追跡がまずい場合に
は、復号される音声内に時間依存の変調が引き起こさ
れ、これによりその音声が明瞭にならなくなる。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の形態
に於いては、入力された音声信号に対応する第1の予測
パラメータを決定する第1のパラメータ化モジュール
と;上記音声信号と第1の予測パラメータとに対応する
モデル化誤差を決定する分析フィルターモジュールと;
上記モデル化誤差と第1の予測パラメータとに対応する
再構成された音声信号を形成する合成フィルターモジュ
ールと;上記再構成された音声信号に対応する第2の予
測パラメータ集合を決定する第2のパラメータ化モジュ
ールと;上記第1及び第2の予測パラメータ間の差分を
示す比較信号を形成する比較モジュールと;上記第1及
び第2の予測パラメータ間の差分が減少されるように上
記モデル化誤差を整形する整形モジュールとを備えた音
声符号器が提供される。また、本発明に係る第2の形態
に於いては、音声信号と第1の合成音声信号との間の差
分を示す誤差信号から第2の音声信号を合成して第2の
合成音声信号を生成する段階と;上記第2の合成音声信
号を示す第2の音声パラメータ集合を形成する段階と;
上記音声信号を表す第1のセットの音声パラメータ集合
と上記第2の音声パラメータ集合と比較して、上記第1
及び第2の音声パラメータ集合間の差分を示す差分信号
を形成する段階と;上記差分に対応する誤差信号を適用
して上記第1及び第2の音声パラメータ集合間の差分を
低減する段階とを有する音声符号化方法が提供される。
【0013】本発明に係る第3の形態においては、音声
信号を示す第1の各予測パラメータを形成する第1のパ
ラメータ化モジュールと;コードブック内に格納された
各サンプルから励振を形成する励振発声器と;上記励振
と第1の予測パラメータとに対応する再構成された音声
信号を形成する各合成フィルタと;上記再構成された音
声信号に対応する第2の予測パラメータ集合を形成する
第2のパラメータ化モジュールと、上記第1及び第2の
予測パラメータ間の差分を示す比較信号を形成する比較
モジュールと;上記励振発生器のためのコントロール信
号を形成し、上記第1及び第2の予測パラメータが互い
に可能な限り接近するように上記励振形成を制御するコ
ントロールモジュールとを備えるる符号器が提供され
る。また、本発明に係る第4の形態に於いては、複数の
コードをもつコードブックから選択可能な符号と、音声
信号を表す第1の音声パラメータ集合とから音声信号を
合成して合成音声信号を生成する段階と;上記合成音声
信号を示す第2の音声パラメータ集合を形成する段階
と;上記第1及び第2の音声パラメータ集合を比較し、
これらの間の差分を示す差分信号を形成する段階と;上
記差分信号に従って上記コードブックから上記符号を選
択し、上記第1及び第2の音声パラメータ集合間の差分
を低減する段階とを有する音声符号化方法が提供され
る。
【0014】これらは、送信の前に効率的に音声信号を
符号化するので、このような各音声信号の高質復号化を
容易にするという利点を有する。好適な形態において
は、第1及び第2の予測パラメータが実質的に等しい場
合、第1の予測パラメータが、受信機内に配置された復
号器に送信されないので、受信される音声信号から計算
される各パラメータ値の復号器による使用を容易にし、
その代わり、符号器から復号器に送信されるこのような
各パラメータを必要とする。
【0015】更に、本発明に係る第5の形態に於いて
は、入力される各予測パラメータとモデル化誤差とに対
応する再構成された第1の音声を形成する合成フィルタ
ーモジュールと;上記再構成された音声を示す第2の予
測パラメータ集合を形成するパラメータ化モジュール
と;上記第1の予測パラメータと第2の予測パラメータ
との間の差分を示す差分信号を形成する比較モジュール
と;上記再構成された音声信号を処理する整形モジュー
ルとを備える音声復号器が提供される。また、本発明に
係る第の形態に於いては、音声信号を示す第1の音声パ
ラメータ集合をもつ各信号から合成音声信号を形成する
段階と;上記合成音声信号を示す第2の音声パラメータ
集合を規定する段階と;上記第1の音声パラメータ集合
と上記第2の音声パラメータ集合とを比較して、これら
の間の差分を示す差分信号を形成する段階と;上記差分
信号に対応する上記合成音声信号を適用して上記第1及
び第2の音声パラメータ集合間の差分を低減する段階と
を有する音声復号方法が提供される。
【0016】上記各形態は、音声のためにモデル化され
るべき各パラメータに加え、モデル化誤差もまた受信機
に送信されるパラメトリック音声符号器に実際に使用で
き、モデル化誤差を送信する方法に関係なく適用するこ
とができる。
【0017】本発明は、音声生成モデルによるパラメー
タ化が、符号化されるべき音声信号に対して実行される
だけでなく、復号化されるべき音声信号、即ち、合成さ
れた音声信号に対しても実行される新規なパラメトリッ
ク音声符号化システムである。合成された信号のパラメ
トリック表示は、元の音声信号のパラメトリック表示と
比較され、符号化のための各関数は、これらの間の差分
に従って制御される。
【0018】本発明は、まず、符号化に於いて用いられ
る音声生成モデルにより、パラメータ化が、復号化され
る音声信号に基づいて実行されるような方法に適用され
る。次に、合成される音声信号から形成される各パラメ
ータ値が、符号化されるべき音声信号を基に符号器内で
計算される各パラメータ値と比較される。この比較の
際、ある既知の距離測定、例えば周波数距離間の「 Ita
kura- Saito 測定」が用いられる。これら符号化関数
は、距離測定によって表示される差分ができる限り小さ
くなるように整形ブロックにて制御される。概略的に本
発明に係る形態は3つのブロックから構成され、パラメ
ータ化ブロック,比較ブロック,そして整形ブロックか
ら構成される。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係る幾つかの実施例につい
て、その例示として添付図面を参照しながら詳細に記述
する。
【0020】図1は、公知のパラメトリック音声符号化
システムの符号器(送信側)を示しており、図2は、復
号器(受信側)を示している。この音声符号化システム
は、文献に於いて一般にRELP符号器(残留励振線形
予測)として言及されるクラスを代表するハイブリッド
符号器である。図1の符号器に於いて、音声信号100
は、符号化のために入力されてサンプル化され、そのサ
ンプルは、例えば20msの一定長のブロック、又はフ
レーム内に挿入される。これにより音声信号は、使用さ
れる音声生成モデルの各パラメータ値の計算を経る。こ
れはパラメータブロック104で実行される。図1に於
けるパラメトリック音声符号化システムの特徴は、音声
信号を表わす各パラメータの計算が約20ms長の各音
声フレーム毎に一回実行されることである。このモデル
によるパラメータ値は、量子化ブロック105において
量子化される。各フレーム間で音声信号をモデル化する
パラメータ値106の量子化された集合は、各フレーム
毎に一回、復号器に送信される。
【0021】ブロック101に於いて、音声信号は、音
声生成の逆モデル化を受ける。これは、使用されるモデ
ルに従い、合成される信号と元の音声信号との差分、即
ちモデル化の際に発生したモデル化誤差を形成する役目
をする。音声信号をモデル化するために、適当なモデル
が用いられ、例えば上述のLPCやLTPモデルが用い
られる。本発明は、使用されるべきモデルに制限を与え
ない。ブロック101にて実行されるモデル化誤差を計
算するために、量子化されたパラメータ値がブロック1
05で使用され、これにより、このモデルの各パラメー
タに基づいた量子化の作用も更に考慮される。
【0022】パラメトリック音声符号化を用いることに
より受信機内で高質音声信号を生成可能にするために、
モデルを使用した結果として生じるモデル化誤差もま
た、受信機に必ず送信される。ブロック101内で形成
されるモデル化誤差がブロック102で量子化され、量
子化されたモデル化誤差103が復号器に送信される。
【0023】図2は、既知パラメトリック音声符号化シ
ステムの復号器の構成を示す。この復号器に於いて、変
換チャネルを通じて受信される音声生成モデルの各パラ
メータ値112は、音声生成モデル111に供給され
る。音声生成モデル11に於いて、その構成は原理的に
は音声信号を合成するフィルター群であり、その群にの
逆フィルタは符号器の「逆音声生成モデル」ブロックで
ある。元の音声信号113は、変換チャネルを通じて受
信される量子化されたモデル化誤差110を音声生成モ
デル111に送ることにより形成される。このように図
1の符号器、及び図2の復号器は、量子化されたモデル
化誤差103が励振110として符号器に運ばれ、そし
て、符号器で計算された音声生成モデルの各パラメータ
値106が、音声生成モデルに従って音声信号を合成す
るのに使用されるパラメータ値112として復号器に運
ばれる符号化システムを形成する。
【0024】図3は、図2に於ける公知の復号器に本発
明に係る方法を適用した形態を示したものである。本発
明に係るシステムは、上記公知の音声復号器から分離さ
れてブロック206を形成する。公知の復号化システム
と比較した場合の相違は、本発明に係るシステムにおい
てパラメータ化が復号化される音声信号に基づいて実行
されることにあり、即ち、音声生成モデルに係る各パラ
メータ値の計算もまた復号される音声信号に基づいて実
行され、合成される音声信号、及び復号化された音声信
号から計算された各パラメータ値が、音声生成モデルか
ら得られる合成音声信号を整形するために使用されるこ
とにある。この復号される音声信号は、複合音声を合成
するために使用され、且つ、それ自体、元の音声信号と
同一であるべきであることが知られている音声生成モデ
ルから得られ、整形ブロック202を通じてパラメータ
化ブロック205に運ばれる。このパラメータ化は、例
えばLPC及びLTPモデル等、音声信号の既知のパラ
メトリックモデルに基づかれ得る。ブロック205の動
作は、図1のブロック104の動作と同一である、即
ち、両方とも各音声フレームの時間に対し、そこに運ば
れた信号のパラメトリック表示を形成する。
【0025】計算されたパラメータの2つの集合は、比
較ブロック204で比較される。そこには、符号器内で
計算されて送信チャネルを通して受信された元の各パラ
メータの集合203と、パラメータ化ブロック205で
計算された後、音声生成モデル201によって生成され
た合成音声信号から計算された各パラメータの集合とが
存在する。比較ブロック204で実行される各パラメー
タの集合の比較結果により整形ブロック202が制御さ
れる。その制御は、その目的が、復号器で形成される合
成音声信号の各パラメータ値と、符号器から得られる各
パラメータ値203とが同じように最大可能なエクステ
ントになることを保証する整形動作であるように行われ
る。同一性を計算する場合、幾つかの方法を用いること
ができ、例えば「Itakura- Saito距離測定」を用いるこ
とができる。これにより各パラメータは、演算される距
離基準によって指示される距離が可能な限り小さい場
合、互いに接近する。
【0026】本発明は、整形ブロック202に対して特
に条件を設けるものではない。そのブロック内で実行さ
れる各動作は、例えば、合成される音声信号のスペクト
ルの包絡線やその細部構造を整形して、上記距離測定に
よって指示される距離をできる限り最小にする濾波作
用、又はこれと同等な作用等に適用可能とされる。上記
距離測定の最小化は実験的に実行され、例えば、復号化
される1つの音声フレームに対して種々の整形動作が試
行され、その試行錯誤により、比較の際に用いられる距
離測定をできる限り大きく最小化する整形動作の調査が
行われる。
【0027】図4は、本発明に係るシステムを符号器内
で適応させた形態を示している。この符号器は、REL
Pタイプの符号器とすることができ、図3の復号器と適
切に動作ことができる。図4の符号器は、図1の符号器
と比べた場合、ブロック310に於いて異なり、その部
分が破線で示されている。パラメータ化ブロック304
に於いて、適当な音声生成モデルによる各パラメータの
集合は、符号化されるべき音声信号300から計算され
る。この音声信号は、逆モデル化ブロック301に送ら
れ、そこで予測誤差が計算される。即ち、そのモデルに
従って合成される音声信号と、符号化されるべき音声信
号との間の差分が計算される。この誤差信号はブロック
302で量子化され、量子化された誤差信号303は、
復号器に向って送信される。音声生成モデルによる各パ
ラメータ値は、ブロック305内で量子化され、その量
子化された各パラメータ値はブロック301で利用され
る。
【0028】本発明に係る符号化のために音声生成モデ
ルによる各パラメータ値が、合成された音声信号から更
に計算される。そのためにブロック310は、音声生成
モデル306,パラメータ化ブロック307,比較ブロ
ック308,及び整形ブロック309を備えている。
【0029】ブロック310の動作は次の通りである。
まず、量子化された誤差信号303を音声生成モデル3
06の実行ブロック(ブロック301の逆動作)に送る
ことにより、再構成された音声信号が音声生成モデル3
06内で再び形成される。この再構成に於いては、上記
量子化された各パラメータ値311が用いられる。
【0030】ブロック307に於いて、再構成又は合成
された音声信号に基づいてパラメータ化が再び実行され
る。パラメータ化ブロック307は、ブロック304,
205,104と同様の動作を実行する。図3の復号器
と同様、図4に於ける符号器では、比較ブロック308
に於いて、元の音声信号、即ち符号化されるべき信号か
ら計算された各パラメータ値と、合成された音声信号か
ら計算された各パラメータ値とから比較が行われる。こ
の比較ブロックに於いて、上記計算された各パラメータ
の2つの集合間の差分を示す測定値が形成され、ブロッ
ク301内でコントロール信号が形成される。このコン
トロール信号は、ブロック309に供給され、形成され
たモデル化誤差を整形する。ブロック309は、例え
ば、濾波等の適当な動作を実行する。比較ブロックから
得られるコントロール信号により、逆音声生成モデル化
ブロック301からのモデル化誤差に基づいて実行され
る各動作が形成される。これは、例えば、合成された音
声信号から計算される音声生成モデルの各パラメータ
(ブロック307によって供給される各パラメータ)
が、元の音声信号から計算された各パラメータ(ブロッ
ク304によって供給される各パラメータ)に従って、
できる限り大きなエクステントとなるように形成され
る。
【0031】整形ブロック309は、各濾波動作に加
え、送信されるべきサンプルの総量を減らす幾つかの動
作を備える。本発明によれば、上記誤差信号はブロック
309で整形される。これは、例えば、量子化された誤
差信号,及び音声生成モデル306とを用いることによ
り、音声信号に於けるできる限り多くのパラメトリック
表示が合成されて元の音声信号、即ち符号化されるべき
信号に対応するように行われる。比較ブロック308に
於いて、ブロック304及び307内で形成される各パ
ラメトリック表示間の距離測定に対して符号器で演算が
行われる。そしてその距離基準は、符号化の際に起きる
誤差信号の符号化をコントロールするために用いられ
る。これは、例えば、できる限り適切に使用される音声
生成モデルに従って誤差信号が起こるように、即ち、そ
のモデルに対応するパラメトリック表示が、符号化され
る音声信号及び合成された音声信号にできる限り類似す
るように用いられる。ブロック310の動作は、1つの
音声フレームに対して数回実行される。これは、例え
ば、最良の整形動作が試行錯誤により見いだされるよう
に実行される。これにより見い出された最良の整形動作
の結果として得られた各サンプル値は量子化され、これ
ら量子化されたサンプル値(303)は復号器に向けて
送信される。
【0032】本実施例に於いて、音声信号に基づいて実
行される符号化が復号器内で最適に制御される。これ
は、例えば、合成された音声信号と、符号化されるべき
音声信号との間から計算された各パラメトリック表示の
差分が非常に小さくなるように制御される。これによ
り、音声生成モデルの各パラメータ値が全て量子化され
る必要がなく、復号器に送信される必要もない。但し、
復号器内で使用される音声生成モデルについては、復号
器内で形成される合成音声信号から計算される各パラメ
ータ値が使用され得る。このようなシステムに於いて
は、量子化された各パラメータ値の集合311が全く復
号器に転送されることはない。
【0033】図5は、本発明に係る符号化システムの他
の実施例を示したものである。図5は、分析/合成タイ
プの音声符号器と組合わせた形態を示している。その符
号器はCELPタイプの符号器とすることができる。こ
のタイプの符号化システムに於いてモデル化誤差信号の
量子化は、所謂分析/合成方式によって実行される。こ
の方式に於いて符号化は、音声信号を合成するすること
により、量子化されたモデル化誤差の表示を見い出すこ
とを意味する。即ち、音声生成モデルを用いることを意
味する。この符号化システムでは、量子化されたモデル
化誤差のどの表示も、例えばコードブック内に格納され
得る。そして合成濾波動作が符号化の重要な部分とな
る。
【0034】このタイプのシステムの動作原理は、モデ
ル化誤差信号の最適な表示のために調査を行うことにあ
り、例えば、コードブック409内に格納される各々予
想される量子化されたモデル化誤差に対応する合成音声
信号が、音声生成モデル404内で形成され、これによ
り、合成された音声信号と、符号化される元の音声信号
400との間の差分が減算ブロック403内で形成され
るようにすることにある。コントロールブロック408
は、各信号間の最小ベクトル401を選択する。これは
差分信号を生成したものであり、復号器に転送するため
にコードブック内に格納される。符号化のために入力さ
れた音声信号400のパラメータ化は、ブロック402
で実行される。音声生成モデルに従うこのように形成さ
れたパラメータ集合は、ブロック410で量子化され、
量子化された各パラメータ値は、音声生成モデル404
で使用される。符号化されるべき信号に最もよく似てお
り、合成される音声信号を形成してコードブック内に格
納されている表示401が選択されて受信機に転送され
る。
【0035】本発明に係るシステムが公知の分析/合成
符号器内で実際に使用される場合、上記符号器の構成で
実施される合成動作は、図5に破線で記したブロック4
12に示されるように利用され得る。ブロック412に
おいて、まず、パラメータ化がブロック407の音声信
号を基に実行される。パラメータ化ブロック407の動
作は、ブロック402の動作と同じであり、その中で音
声生成モデルに従って形成されるパラメータ集合が、パ
ラメータ化ブロック402で符号化されるべき音声信号
から形成されたパラメータ集合と比較される。その比較
は、比較ブロック405内にて行われ、音声生成モデル
の各パラメトリック表示間の距離測定、(例えば「 Ita
kura- Saito 」測定)を演算することにより実行され
る。比較ブロック405の動作は、図3のブロック20
4の動作と同様、図4のブロック308の動作に対応す
る。
【0036】図4の符号器のように、図5に示される符
号器に於いては、誤差信号の符号化は、合成された音声
信号から計算される音声生成モデルの各パラメータが元
の音声信号から計算される各パラメータと可能な限り一
致するように比較した結果として形成されるコントロー
ル信号によって制御される。分析/合成システムに於い
ては、誤差信号の量子化が、量子化されたモデル化誤差
の量子化された表示に対応する異なる各音声信号を合成
することによって実行されるので、その誤差信号である
モデルと元の音声信号との間の差分は符号器内で全く形
成されない。そのため、ブロック309により図4の符
号器で行われるように、対応する整形動作がモデル化誤
差を基に実行されることはない。従って、本発明に係る
誤差信号の量子化制御は、符号化されるべき信号のパラ
メトリック表示と、コードブック内で行われる調査を制
御する、コントロールブロック406による合成信号と
によって実行される。
【0037】図4の符号器のように、図5の符号器に於
いても、音声信号を基に実行されるべき符号化は、上記
エクステントに対して制御が行われ、比較ブロック30
8で形成される差分、即ち、合成される音声信号から形
算される各パラメトリック表示と、符号化されるべき音
声信号との差分が非常に小さくなるエクステントに対し
て制御され得る。この場合、音声生成モデルの各パラメ
ータ値は、量子化されて復号器に転送される必要が全く
ないが、その代り、復号器内で形成される合成音声信号
から計算される各パラメータ値が復号器内で使用され得
る。このようなシステムにおいては、量子化されたパラ
メータ値411の集合は、復号器に全く転送されない。
【0038】
【発明の効果】本発明は、特許請求の範囲によって規定
される範囲を逸脱しない限り、公知の符号器や復号器へ
の付属物として様々な方法で実現可能である。比較ブロ
ックの制御により実行されるべき各整形動作は、コード
ブックを制御するためのコントロール方式が使用できる
限り、どの様な動作にも適用可能である。
【0039】本発明により、パラメトリック音声符号化
に基づかれた符号化システムによって生成される音声信
号の音質は、まず、本発明に係るシステムを復号化と組
み合わせることによる受信機で改良され得る。また、本
発明は、送信側に基づいて符号化を実行する場合にも適
用可能であり、これにより音声生成モデルの観点から効
率的である誤差信号の符号化を達成することができる。
【0040】データ通信システムに於いて、本発明に係
るシステムは、送信側を基に実行される符号化、又は、
受信側を基に実行される復号化、あるいは又その両方で
の何れでも使用可能である。受信端に於いて、パラメト
リック音声符号化に基づいた音声符号化システムによっ
て生成される音声信号の音質は、本発明に係るシステム
を復号化と組合せることにより向上させ得る。また、送
信側に於いて、本発明に係る一形態は、上記符号化を実
行する場合にも適用され得る。これにより、パラメトリ
ックモデルの誤差信号の効率的な符号化を実現すること
ができる。一般にデジタルデータ通信システムに於い
て、本発明に係るシステムは、送信側を基に実行される
符号化、又は、受信側を基に実行される復号化、あるい
はその両方での何れにおいても使用可能である。
【0041】本開示の範囲は、これが特許請求の範囲に
規定された発明に関係するか否か、、又は、本発明が対
象とする各課題の一部又は全てを解決するか否かに係わ
りなく、その中に明白に、又は暗黙的に、あるいは概略
的開示される新規な各特徴、又はその組合せを包含する
ものである。尚、出願人は、本出願の継続中、上記特徴
に対して更なる請求項を案出したり、本出願から更なる
分割出願が行われるかも知れないことを付記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の音声符号化システムの符号器を示すブロ
ック図である。
【図2】従来の音声符号化システムの復号器を示すブロ
ック図である。
【図3】本発明に係る音声復号化システムの一実施例を
示す概略的なブロック図である。
【図4】本発明に係る音声符号化システムの実施例を示
すブロック図である。
【図5】本発明に係る分析/合成原理に基づいて動作す
る音声符号化システムの実施例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
101…逆音声生成モデル 102…誤差量子化ブロック 103…モデル化誤差 104…パラメータ表示 105…パラメータ量子化ブロック 106…モデルのパラメータ 202…整形ブロック 204…比較ブロック 205…パラメータ表示 403…減算ブロック 406…コントロールブロック 408…コントロールブロック 409…コードブック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カリ ユハニ イェールビネン フィンランド国,エフアイエヌ−33100 タムペレ,カーリカツ 1ビー23

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された音声信号に対応する第1の予
    測パラメータを決定する第1のパラメータ化モジュール
    (304)と、 前記音声信号と第1の予測パラメータとに対応するモデ
    ル化誤差を決定する分析フィルターモジュール(30
    1)と、 前記モデル化誤差と第1の予測パラメータとに対応する
    再構成された音声信号を形成する合成フィルターモジュ
    ール(306)と、 前記再構成された音声信号に対応する第2の予測パラメ
    ータ集合を決定する第2のパラメータ化モジュール(3
    07)と、 前記第1及び第2の予測パラメータ間の差分を示す比較
    信号を形成する比較モジュール(308)と、 前記第1及び第2の予測パラメータ間の差分が減少され
    るように前記モデル化誤差を整形する整形モジュール
    (309)と、 を具備する音声エンコーダ。
  2. 【請求項2】 前記第1の予測パラメータ及び前記モデ
    ル化誤差が量子化される請求項1に記載の音声エンコー
    ダ。
  3. 【請求項3】 前記整形モジュール(309)が、各音
    声信号に対して幾つかの異なる整形動作を実行する請求
    項1又は2に記載の音声エンコーダ。
  4. 【請求項4】 前記比較モジュール(308)が、それ
    自体既知である距離測定を用いて比較信号を生成する請
    求項1乃至3のいずれか1項に記載の音声エンコーダ。
  5. 【請求項5】 前記距離測定が、各入力信号の周波数表
    示間に於ける「 Itakura- Saito 」測定である請求項4
    に記載の音声エンコーダ。
  6. 【請求項6】 前記整形部分が、前記量子化ブロック
    (302)内で前記モデル化誤差の量子化を行う請求項
    1乃至5のいずれか1項に記載の音声エンコーダ。
  7. 【請求項7】 前記整形モジュール(309)が、非線
    形的な信号処理を実行すると共に、各サンプルの総量を
    低減する処理をも含み得る請求項1乃至6のいずれか1
    項に記載の音声エンコーダ。
  8. 【請求項8】 前記第2のパラメータ化モジュール(3
    07)が、前記第1のパラメータ化モジュール(30
    4)と同じアルゴリズムを利用する請求項1乃至7のい
    ずれか1項に記載の音声エンコーダ。
  9. 【請求項9】 入力される各予測パラメータとモデル化
    誤差とに対応する再構成された第1の音声を形成する合
    成フィルターモジュール(201)と、 前記再構成された音声を示す第2の予測パラメータ集合
    を形成するパラメータ化モジュール(205)と、 前記第1の予測パラメータと第2の予測パラメータとの
    間の差分を示す差分信号を形成する比較モジュール(2
    04)と、 前記再構成された音声信号を処理する整形モジュール
    (202)と、 を具備する音声デコーダ。
  10. 【請求項10】 前記整形モジュール(202)が、各
    音声信号に対して複数の形成動作を実行して、前記差分
    信号を最小にする整形動作を決定する請求項9に記載の
    音声デコーダ。
  11. 【請求項11】 音声信号を示す第1の各予測パラメー
    タを形成する第1のパラメータ化モジュール(402)
    と、 コードブック(409)内に格納された各サンプルから
    励振を形成する励振発声器と、 前記励振と第1の予測パラメータとに対応する再構成さ
    れた音声信号を形成する各合成フィルタ(404)と、 前記再構成された音声信号に対応する第2の予測パラメ
    ータ集合を形成する第2のパラメータ化モジュール(4
    07)と、 前記第1及び第2の予測パラメータ間の差分を示す比較
    信号を形成する比較モジュール(405)と、 前記励振発生器のためのコントロール信号を形成し、前
    記第1及び第2の予測パラメータが互いに可能な限り接
    近するように前記励振形成を制御するコントロールモジ
    ュール(406)と、 を具備するエンコーダ。
  12. 【請求項12】 前記再構成された音声信号と元の音声
    信号との間の重み付けされた差分を形成し、前記励振及
    び前記第1の予測パラメータが最小差分を与えるように
    最小差分を調査する手段(403,408)を更に具備
    する請求項11に記載の音声エンコーダ。
  13. 【請求項13】 前記第1及び第2の予測パラメータが
    実質的に等しい時に前記第1の予測パラメータが受信機
    内に配置されたデコーダに送信されないように構成した
    請求項1,11,12のいずれか1項に記載の音声エン
    コーダ。
  14. 【請求項14】 前記第2のパラメータ化モジュール
    (407)が、前記第1のパラメータ化モジュール(4
    02)と同じアルゴリズムを利用する請求項11乃至1
    3の何れか1項に記載の音声エンコーダ。
  15. 【請求項15】 音声信号と第1の合成音声信号との間
    の差分を示す誤差信号から第2の音声信号を合成して第
    2の合成音声信号を生成する段階と、 前記第2の合成音声信号を示す第2の音声パラメータ集
    合を形成する段階と、 前記音声信号を表す第1のセットの音声パラメータ集合
    と前記第2の音声パラメータ集合と比較して、前記第1
    及び第2の音声パラメータ集合間の差分を示す差分信号
    を形成する段階と、 前記差分に対応する誤差信号を適用して前記第1及び第
    2の音声パラメータ集合間の差分を低減する段階と、 を具備する音声符号化方法。
  16. 【請求項16】 音声信号を示す第1の音声パラメータ
    集合をもつ各信号から合成音声信号を形成する段階と、 前記合成音声信号を示す第2の音声パラメータ集合を規
    定する段階と、 前記第1の音声パラメータ集合と前記第2の音声パラメ
    ータ集合とを比較して、これらの間の差分を示す差分信
    号を形成する段階と、 前記差分信号に対応する前記合成音声信号を適用して前
    記第1及び第2の音声パラメータ集合間の差分を低減す
    る段階と、 を具備する音声復号化方法。
  17. 【請求項17】 複数のコードをもつコードブックから
    選択可能な符号と、音声信号を表す第1の音声パラメー
    タ集合とから音声信号を合成して合成音声信号を生成す
    る段階と、 前記合成音声信号を示す第2の音声パラメータ集合を形
    成する段階と、 前記第1及び第2の音声パラメータ集合を比較し、これ
    らの間の差分を示す差分信号を形成する段階と、 前記差分信号に従って前記コードブックから前記符号を
    選択し、前記第1及び第2の音声パラメータ集合間の差
    分を低減する段階と、 を具備する音声符号化方法。
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