JPH0851368A

JPH0851368A - 音声符号化復号化方式

Info

Publication number: JPH0851368A
Application number: JP6208012A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Saito; 彰利斉藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】音質を殆ど低下させずに、ハードウェアのコ
スト低減及び小型化を図る。【構成】入力音声信号は、長期予測部２でピッチ、パ
ーコール係数、ゲイン等の長期予測係数と、これを除い
た長期予測残差成分とに分離される。漸化式データ列発
生部７は、初期値スイープ部８から出力される種々の初
期値Ｉｓによってプリセットされ、初期値Ｉｓで決まる
種々の漸化式データ列を発生させる。長期予測残差成分
をフレーム分割して得られた予測誤差ベクトルと、漸化
式データ列発生部７で発生された漸化式データ列とは、
ベクトル距離計算部６に供給され、両者のベクトル距離
が算出される。最小距離検出部９は、最小距離を与える
漸化式データ列を発生させる初期値Ｉｓを長期予測係数
と共に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＥＬＰ（Code-Exc
ited Linear Prediction）等のシステムにおいて音声信
号の予測残差成分をベクトル量子化して伝送又は記録す
る音声符号化復号化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、音声の符号化方式の一つとし
てＣＥＬＰ方式が知られている。ＣＥＬＰ方式では、音
声の予測残差成分をサブフレームと呼ばれる４０サンプ
ル程のデータに分割し、この各サブフレームに対してコ
ードブックの参照によりベクトル量子化を施す。

【０００３】一方、より簡易な音声符号化方式として、
音声信号の原波形と、漸化式に初期値を与えることによ
り生成されたデータ列とを比較して両者の距離が最小と
なる漸化式の初期値を出力することにより、音声信号を
符号化するものも知られている（特開平４−２１２９９
９号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の音声符号化復号化装置のうち、前者の方式で
は、符号化装置及び復号化装置にそれぞれＲＯＭ等の大
容量メモリからなるコードブックを用いる必要があるた
め、ＲＯＭの分だけコストがアップしたり、チップ面積
が増大するという問題がある。また、後者の方式では、
音声信号と漸化式によるデータ列とをそのまま比較して
いるため、処理の効率が悪い上、音声信号に含まれる相
関係数などの特徴的な部分が符号化処理の際に切り捨て
られてしまい、音質が著しく低下するという問題点があ
る。

【０００５】この発明は、このような問題点に鑑みなさ
れたもので、音質を殆ど低下させずに、ハードウェアの
コスト低減及び小型化を図ることができる音声符号化復
号化方式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】この発明に係る音声符号
化復号化方式は、与えられた初期値に基づいて同一の手
順によって漸化式データ列を発生する漸化式データ列発
生手段を符号化装置及び復号化装置の双方に設け、前記
符号化装置では、入力音声信号から予測係数及びその残
差成分を求めると共に、前記残差成分を所定長のフレー
ムに分割し、前記漸化式データ列発生手段に種々の初期
値を順次供給して種々の漸化式データ列を発生させなが
ら、前記各フレームの残差成分と前記漸化式データ列と
のベクトル距離が最小となる漸化式データ列を与える前
記初期値を求め、この初期値を前記予測係数と共に出力
し、前記復号化装置では、前記符号化装置から出力され
る初期値を前記漸化式データ列発生手段に与えて漸化式
データ列を発生させると共に、この漸化式データ列と前
記符号化装置から出力される予測係数とに基づいて前記
入力音声信号を復号化することを特徴とする。

【０００７】

【作用】入力音声信号からピッチ、パーコール係数、ゲ
イン等の予測係数を除いた残差成分は、音声信号そのも
のに比べて弱い相関を持つ信号であり、殆どノイズ成
分、即ち乱数に近い。この発明は、この点に着目し、前
記残差成分と漸化式データ列発生手段で発生された漸化
式データ列とを比較して両者が最小距離となる漸化式デ
ータ列を与える初期値をベクトル量子化結果として出力
するようにしているので、音声信号の特徴的な部分は、
予測係数として保持されたまま、乱数に近い残差成分に
ついてのみ、漸化式データ列発生手段を用いたベクトル
量子化が行われる。ベクトル量子化にはコードブックを
使用せず、漸化式データ列発生手段を使用するため、コ
スト低減及びチップ面積の縮小を図ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係るＣＥＬＰ
方式によるベクトル量子化を含む音声信号の符号化装
置、図２は同じく復号化装置を示すブロック図である。
図１において、符号化装置に入力される音声信号は、Ａ
／Ｄ変換器１でＡ／Ｄ変換されたのち、長期予測器２に
供給される。長期予測器２では、入力されたディジタル
音声信号を、例えば１６０サンプル毎のフレームに分割
し、各フレーム毎に分析して、パーコール係数、ゲイ
ン、ピッチ等の長期予測係数を符号化・多重化器３に出
力する。また、長期予測器２は、入力されたディジタル
音声信号から長期予測係数によって線形予測された信号
を差し引いて長期予測残差成分を求め、これをフレーム
分割部４に出力する。フレーム分割部４では、フレーム
タイマ５を用いて、この１６０サンプルの長期予測残差
成分を、例えば４０サンプル毎のサブフレームに分割
し、４０次元の予測残差ベクトルとしてベクトル距離計
算部６に出力する。この予測誤差ベクトルは、その性質
上ホワイトノイズに非常に近いものとなる。

【０００９】一方、ベクトル距離計算部６の他方の入力
には、漸化式データ列発生部７からの漸化式データ列系
列が供給されている。漸化式データ列発生部７は、初期
値スイープ部８からフレームタイマ５のリセット信号Ｒ
ｅｓに同期して供給される初期値Ｉｓをプリセットし、
この初期値Ｉｓで決定される漸化式データ列系列を、予
測誤差ベクトルの次元数に合わせて、例えば４０サンプ
ル分出力する。漸化式データ列発生部７は、その周期性
を極力排除するため、周期の長いデータ列を生成し、且
つベクトル空間に一様に分布する漸化式データ列系列を
生成するものであることが望ましい。このような観点か
ら、この漸化式データ列発生部７は、例えば図３に示す
ように、Ｍ系列系（最大周期列系）の乱数発生器等によ
り構成することができる。この回路において、１６ビッ
トのシフトレジスタ３０，３１，…，４３，４４，４５
には、初期値スイープ部８からの初期値Ｉｓがプリセッ
トされる。シフトレジスタ３０と３１との間、及び４４
と４５との間には、それぞれ排他的論理和ゲート４６，
４７が挿入され、１ビットのシフト動作の度に差分方程
式ｘ¹⁶＋ｘ¹⁵＋ｘ＋１に基づく漸化式データ列系列を発
生する。４０ビット分のシフト動作によって予測誤差ベ
クトルに対応する１組の漸化式データ列系列が生成され
る。

【００１０】初期値スイープ部８は、４０サンプル分の
漸化式データ列系列が生成される毎に次の初期値Ｉｓで
漸化式データ列発生部７をプリセットする。ベクトル距
離計算部６は、予測誤差ベクトルと漸化式データ列発生
部７からの漸化式データ列とをベクトルの大きさが１と
なるように正規化すると共に、正規化後の両者のベクト
ル距離を計算する。このベクトル間距離の計算は、例え
ばユークリッド距離を用いても良い。求められたベクト
ル間距離は、最小距離検出部９に供給され、ここでその
最小距離が検出される。最小距離検出部９には、初期値
スイープ部８からの初期値Ｉｓも与えられており、予測
誤差ベクトルと最小距離となった漸化式データ列を発生
させた初期値Ｉｓと正規化係数とをベクトル量子化結果
として符号化・多重化部３に供給する。符号化・多重化
部３は、フレームタイマ５からのサブフレーム分割信号
に同期して、長期予測係数、初期値Ｉｓ、及び正規化係
数を符号化及び多重化して伝送路に送信又は記録媒体に
記録する。

【００１１】一方、復号化装置側では、図２に示すよう
に、受信又は読み出した信号は、逆符号化・逆多重化部
２１に供給され、逆符号化・逆多重化されることによ
り、長期予測係数及び正規化係数と、初期値Ｉｓとに分
割される。長期予測係数及び正規化係数は、長期予測合
成部２２に供給される。また、復号化装置側にも符号化
装置と同一内容の漸化式データ列発生部２３が備えられ
ており、この漸化式データ列発生部２３は、供給された
初期値Ｉｓからフレームタイマ２４の出力に同期して漸
化式データ列系列を生成し、その漸化式データ列系列を
長期予測合成部２２に出力する。漸化式データ列発生部
７，２３が同一構成であれば、符号化装置側から供給さ
れた初期値Ｉｓによって同一の漸化式データ列が生成さ
れる。長期予測合成部２２は、漸化式データ列発生部２
３から供給された漸化式データ列系列を正規化係数によ
って元の信号レベルに戻し、この信号と長期予測係数か
ら線形予測して求められた信号とを合成する。この合成
信号がＤ／Ａ変換器２５でＤ／Ａ変換されて音声信号と
して出力される。

【００１２】このように、このシステムによれば、音声
信号から長期予測係数を除いた予測誤差ベクトルが、乱
数系列に近いという点に基づき、従来のコードブックの
代わりに漸化式データ列発生部を用いて予測誤差ベクト
ルをベクトル量子化するようにしているので、ハード構
成が極めて簡単になり、コスト低減を図ることができ
る。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
入力音声信号から予測係数を除いた残差成分と漸化式デ
ータ列発生手段で発生された漸化式データ列とを比較し
て両者が最小距離となる漸化式データ列を与える初期値
をベクトル量子化結果として出力するようにしているの
で、コスト低減及びチップ面積の縮小を図ることがで
き、しかも音質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るベクトル量子化に
よる符号化装置のブロック図である。

【図２】同ベクトル量子化による復号化装置のブロッ
ク図である。

【図３】同符号化装置及び復号化装置における漸化式
データ列発生部の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…Ａ／Ｄ変換器、２…長期予測部、３…符号化・多重
化部、４…フレーム分割部、５，２４…フレームタイ
マ、６…ベクトル距離計算部、７，２３…漸化式データ
列発生部、８…初期値スイープ部、９…最小距離検出
部、２１…逆符号化・逆多重化部、２２…長期予測合成
部、２３…主ベクトル逆量子化部、２５…Ｄ／Ａ変換
器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】与えられた初期値に基づいて同一の手順
によって漸化式データ列を発生する漸化式データ列発生
手段を符号化装置及び復号化装置の双方に設け、前記符号化装置では、入力音声信号から予測係数及びそ
の残差成分を求めると共に、前記残差成分を所定長のフ
レームに分割し、前記漸化式データ列発生手段に種々の
初期値を順次供給して種々の漸化式データ列を発生させ
ながら、前記各フレームの残差成分と前記漸化式データ
列とのベクトル距離が最小となる漸化式データ列を与え
る前記初期値を求め、この初期値を前記予測係数と共に
出力し、前記復号化装置では、前記符号化装置から出力される初
期値を前記漸化式データ列発生手段に与えて漸化式デー
タ列を発生させると共に、この漸化式データ列と前記符
号化装置から出力される予測係数とに基づいて前記入力
音声信号を復号化することを特徴とする音声符号化復号
化方式。
【請求項２】入力音声信号から予測係数及びその残差
成分を求める予測手段と、この予測手段で求められた残差成分を所定長のフレーム
に分割するフレーム分割手段と、このフレーム分割手段で分割された各フレームの残差成
分に相当する漸化式データ列を発生するための種々の初
期値を発生する初期値発生手段と、この初期値発生手段から与えられた初期値に基づいて漸
化式データ列を発生する漸化式データ列発生手段と、前記各フレームの残差成分と前記漸化式データ列発生手
段から出力される漸化式データ列とのベクトル距離を計
算するベクトル距離計算手段と、このベクトル距離計算手段でのベクトル距離が最小とな
る漸化式データ列を検出する最小距離検出手段と、前記予測手段で求められた予測係数及び前記最小距離検
出手段で検出された漸化式データ列を与える初期値を出
力する出力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３】復号化すべき音声信号の予測係数、及び
その残差成分を与える乱数発生のための初期値を入力す
る入力手段と、この入力手段を介して入力された初期値に基づいて漸化
式データ列を発生する漸化式データ列発生手段と、前記入力手段を介して入力された予測係数と前記漸化式
データ列発生手段から発生された漸化式データ列とに基
づいて前記入力音声信号の復号化信号を合成する予測合
成手段とを備えたことを特徴とする音声復号化装置。