JPH09134196A - 音声符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声符号化装置、特にピッチ抽出装置、適応
符号帳、符号ベクトル生成器に関し、適応符号帳の符号
ベクトルを符号化対象データ列の前半と後半のピッチラ
グを用いて作成し、符号化対象データ列内でピッチ周期
が変化する場合においても、データ列の前半と後半の双
方に適する符号ベクトルが得られるようにする。 【解決手段】 符号ベクトル生成器１０５は、自己相関
関数の大きくなる複数のピッチラグ（Ｐｉ２）をピッチ
ラグ候補として選出し、それぞれのＰｉ２と過去の（直
前の時間長Ｌのデータ列で出力された）ピッチラグＰｉ
を用いて適応符号帳１０９から時間長Ｌの適応符号ベク
トルを２種類取り出し、取り出された２種類の適応符号
ベクトルを用いて１つの符号ベクトルを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声符号化装置、
特にピッチ抽出装置、適応符号帳、適応符号ベクトル生
成器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタル移動通信の需要の増加
により音声符号化の低ビットレート化が必要とされてお
り、数々の音声符号化装置が開発されている。その中
で、音声信号を声道情報と音源情報に分離し、声道情報
を線形予測係数から構成されるディジタルフィルタによ
り表現し、音源情報を数百〜数千種類程度の波形パター
ンから構成されている音源符号帳を用いてベクトル量子
化するＣＥＬＰ方式が、低ビットレート（４ｋｂ／ｓ〜
８ｋｂ／ｓ）においても高品質の音声を実現できる方式
として広く用いられている。このようなＣＥＬＰ方式の
音声符号化方式として、特開昭６２−１０２２９４号公
報等が知られており、また文献として「TheRCELP Speec
h-Coding Algorithm 」ETT Vol.5,No.5 September-Octo
ber 1994 pp39/573-48/582 等が知られている。

【０００３】ＣＥＬＰ方式の音源は、適応符号帳と固定
符号帳（確立的符号帳、雑音符号帳）の２種類の符号帳
から選ばれる音源ベクトルから構成される。このうち、
適応符号帳は、音源信号（特に母音部）に含まれる周期
的成分を表現するもので、過去に合成した音源信号波形
を蓄えたものである。一方、固定符号帳は、音源信号か
ら周期的成分を取り除いた後のランダムな波形（音源信
号のランダム成分）を表現するために予め容易されてい
るものである。固定符号帳は、乱数によって作成された
ものや、多数の音声データを用いて学習して作成したも
の、パルス列によって構成されるものなど、多くの種類
のものが提案され、用いられている。一般に、ＣＥＬＰ
方式の音声符号化装置においては、音声信号を一定の時
間長に区切って処理を行なう（フレーム処理）。このた
め音源波形の符号化も、ある一定時間長毎に行なわれ
る。しかし、この一定時間長が長くなるとその時間内に
音源信号の周期性が変化してしまい、適応符号帳で音源
信号の周期成分を十分に取り除くことができなくなる。

【０００４】以下にＣＥＬＰ方式に基づく従来の音声符
号化装置における代表的なピッチ抽出装置の構成を図６
を参照して説明する。図６において、入力音声信号ベク
トル１０は、一般には聴覚的な重み付けを行なった後の
入力音声信号で、一定時間長Ｌの信号列である。入力音
声信号ベクトル１０は、零入力応答除去器１１により、
フィルタ係数１２により構成される声道特性を表すディ
ジタルフィルタの零入力応答成分が除去される。零入力
応答成分を除去された入力音声信号ベクトルは、ターゲ
ットベクトルと呼ばれ、適応符号帳探索時のターゲット
になる。一方、適応符号帳１３からは、位置Ｐｉを先頭
とした時間長Ｌの信号列が符号ベクトルとして取り出さ
れる。インパルス応答畳み込み器１４は、この符号ベク
トルに声道特性を表すディジタルフィルタのインパルス
応答ベクトル１５を畳み込むことにより、声道特性を表
すディジタルフィルタの零状態応答ベクトルが求められ
る。零状態応答ベクトルは、ピッチ探索範囲に含まれる
全ての適応符号帳符号ベクトルに対して算出され、探索
範囲に含まれる全てのＰｉについて時間長Ｌの符号ベク
トルが取り出される。この零状態応答ベクトルとターゲ
ットベクトルの正規化相互相関関数を正規化相互相関算
出器１６によって算出し、ピッチ探索器（最大値探索
器）１７によって相互相関関数が最大となる零状態応答
ベクトルを出力する適応符号帳符号ベクトルの先頭位置
Ｐｉがピッチ周期（ラグ）１８として出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の適応符号帳では、一定時間長Ｌのデータ列の中でピ
ッチ周期が変化すると、一定時間長Ｌのデータ列の前半
と後半とで最適なピッチラグが異なってしまうため、デ
ータ列の前半と後半の双方に適する符号ベクトルを得る
ことが難しくなるという問題を有していた。

【０００６】上記従来の問題を解決するために、本発明
の第１および第２の目的は、適応符号帳の符号ベクトル
を符号化対象データ列の前半と後半のピッチラグを用い
て作成し、符号化対象データ列内でピッチ周期が変化す
る場合においても、データ列の前半と後半の双方に適す
る符号ベクトルが得られるようにすることにある。

【０００７】また、本発明の第３の目的は、符号化対象
データ列の前半と後半でピッチ周期が変化している場
合、適応符号帳探索時に符号化対象データ列のピッチ周
期の候補を少なくとも２つ以上出力し、それぞれのピッ
チ周期に基づいて適応符号帳から取り出された適応符号
ベクトルを用いて固定符号帳探索を行ない、最終的に得
られる復号音声が最も入力音声（符号化対象データ列）
に近くなるものを少なくとも２つ以上のピッチ周期の硬
派の中から最終的に決定することにより、符号化対象デ
ータ列の中でピッチ周期が変化する場合において、ピッ
チ周期を一定するこによる影響を最小限にすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１および第２の目
的を達成するために、第１および第２の発明は、前フレ
ームまたは前サブフレームのピッチ周期と現フレームま
たは現サブフレームのピッチ周期を用いて作成される適
応符号ベクトルを用いて現フレームまたは現サブフレー
ムのピッチ周期を決定するようにしたものである。

【０００９】上記第３の目的を達成するために、第３の
発明は、入力信号の持つ周期性の特徴によって、ディレ
ードディシジョンを適用するようにしたものである。

【００１０】上記構成によって、第１および第２の発明
においては、適応符号ベクトルを２つ以上のピッチ周期
を用いて生成するため、一定時間長のデータ列（１フレ
ームまたは１サブフレーム）の前半と後半でピッチ周期
が変化している場合においても、データ列全体にわたっ
て最適な適応符号ベクトルを得ることが可能となる。

【００１１】また上記構成によって、第３の発明におい
ては、一定時間長のデータ列（１フレームまたは１サブ
フレーム）の前半と後半でピッチ周期が変化している場
合においては、ディレードディシジョンを適用すること
によって、ピッチ周期を１つにしてしまうことの影響を
最小限に抑えることがきる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、前フレームまたは前サブフレームのピッチ周期と現
フレームまたは現サブフレームのピッチ周期を用いて作
成される適応符号ベクトルを用いて現フレームまたは現
サブフレームのピッチ周期を決定する音声符号化装置に
おけるピッチ抽出装置であり、符号化対象データ列内で
ピッチ周期が変化する場合においても、データ列の前半
と後半の双方に適する符号ベクトルが得られる。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載のピッチ抽出装置によって決定された現フレーム
または現サブフレームのピッチ周期と前フレームまたは
前サブフレームのピッチ周期を用いて作成される適応符
号ベクトルを用いて作成される励振音源から構成される
音声符号化装置における適応符号帳であり、符号化対象
データ列内でピッチ周期が変化する場合においても、デ
ータ列の前半と後半の双方に適する符号ベクトルが得ら
れる。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載のピッチ抽出装置と請求項２記載の適応符号帳を
有する音声符号化装置であり、符号化対象データ列内で
ピッチ周期が変化する場合においても、データ列の前半
と後半の双方に適する符号ベクトルが得られる。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１記載の適応符号ベクトルを、少なくとも２以上の短い
データ列をつなぎ合わせることによって形成する音声符
号化装置における適応符号ベクトル生成器であり、符号
化対象データ列内でピッチ周期が変化する場合において
も、データ列の前半と後半の双方に適する符号ベクトル
が得られる。

【００１６】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
４記載の短いデータ列を各データ列毎に決定されたピッ
チ周期に基づいて過去の音源信号を蓄えた適応符号帳の
中から選択する音声符号化装置における適応符号ベクト
ル生成器であり、符号化対象データ列内でピッチ周期が
変化する場合においても、データ列の前半と後半の双方
に適する符号ベクトルが得られる。

【００１７】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５記載の各データ列毎に決定されたピッチ周期を、前フ
レームまたは前サブフレームの最後のデータ列のピッチ
周期と現フレームまたは現サブフレームの後のデータ列
のピッチ周期を用いた補間処理によって決定する音声符
号化装置における適応符号ベクトル生成器であり、符号
化対象データ列内でピッチ周期が変化する場合において
も、データ列の前半と後半の双方に適する符号ベクトル
が得られる。

【００１８】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
６記載の現フレームまたは現サブフレームの最後のデー
タ列のピッチ周期を、最後のデータ列のみを用いるので
はなく、ピッチ周期が補間によって決定されるデータ列
をすべて用いて決定する音声符号化装置におけるピッチ
抽出装置であり、符号化対象データ列内でピッチ周期が
変化する場合においても、データ列の前半と後半の双方
に適する符号ベクトルが得られる。

【００１９】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
４または請求項５または請求項６記載の適応符号ベクト
ル生成器または請求項７記載のピッチ抽出装置を有する
音声符号化装置であり、符号化対象データ列内でピッチ
周期が変化する場合においても、データ列の前半と後半
の双方に適する符号ベクトルが得られる。

【００２０】本発明の請求項９に記載の発明は、入力信
号の持つ周期性の特徴によって、ディレードディシジョ
ンを適用する音声符号化装置におけるピッチ抽出装置で
あり、符号化対象データ列の中でピッチ周期が変化する
場合において、ピッチ周期を一定することによる影響を
最小限にすることができる。

【００２１】本発明の請求項１０に記載の発明は、フレ
ーム長またはサブフレーム長よりも短いデータ列を用い
て自己相関関数の算出を行ない、この自己相関関数を請
求項９記載のディレードディシジョンを行なうか否かの
判断基準として用いる音声符号化装置におけるピッチ抽
出装置であり、符号化対象データ列の中でピッチ周期が
変化する場合において、ピッチ周期を一定することによ
る影響を最小限にすることができる。

【００２２】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項９または請求項１０記載のピッチ抽出装置を有する音
声符号化装置であり、符号化対象データ列の中でピッチ
周期が変化する場合において、ピッチ周期を一定するこ
とによる影響を最小限にすることができる。

【００２３】（実施の形態１）以下本発明の第１の実施
の形態について、図１を参照しながら説明する。ここで
は、ＣＥＬＰ音声符号化装置のピッチ抽出装置について
説明する。図１において、１００は入力音声ベクトルで
あり、１０１は一定時間長Ｌの入力音声ベクトル１００
とフィルタ係数１０２を入力として零入力応答除去後の
入力音声ベクトル（ターゲットベクトル）を自己相関算
出器１０３および正規化相互相関算出器１０４に出力す
る零入力応答除去器である。１０２は適応符号帳探索に
先立って行なわれる線形予測分析によって得られた声道
特性を表すディジタルフィルタのフィルタ係数である。
１０３は零入力応答除去器１０１から出力されたターゲ
ットベクトルの自己相関関数を算出して符号ベクトル生
成器１０５に出力する自己相関算出器である。１０４は
零入力応答除去器１０１から出力されたターゲットベク
トルとインパルス応答畳み込み器１０６から出力された
零状態応答ベクトルの正規化相互相関関数を算出し、ピ
ッチ探索器１０７に出力する正規化相互相関算出器であ
る。１０５は自己相関算出器１０３から出力された自己
相関関数と遅延器１０８から出力された直前の一定時間
長Ｌにおけるピッチ周期と適応符号帳１０９から取り出
された時間長Ｌの符号ベクトルを用いて、現在の時間長
Ｌの音声ベクトルに対応する適応符号ベクトルを生成
し、インパルス応答畳み込み器１０６に出力する符号ベ
クトル生成器である。１０６は符号ベクトル生成器１０
５から出力された符号ベクトルにインパルス応答ベクト
ル１１０を畳み込んで、正規化相互相関算出器１０４に
出力するインパルス応答畳み込み器である。１０７は正
規化相互相関算出器１０４から出力された正規化自己相
関関数を最大とするピッチラグを探索しピッチラグとし
て出力するピッチ探索器である。なお、このとき出力さ
れるピッチラグは遅延器１０８にも出力される。１０８
はピッチ探索器１０７から出力されたピッチラグを後続
の時間長Ｌの適応符号帳探索時に用いるため、時間長Ｌ
の分だけピッチラグを保持し、時間長Ｌ経過後に符号ベ
クトル生成器１０５に出力する遅延器である。１０９は
過去に生成された励振音源ベクトルのバッファによって
構成される適応符号帳である。１１０は適応符号帳探索
に先立って算出される声道を表すディジタルフィルタの
インパルス応答ベクトルである。

【００２４】以上のように構成されたピッチ抽出装置に
ついて、以下にその動作を説明する。図１において、入
力音声信号ベクトル１００は、一般には聴覚的な重み付
けを行なった後の入力音声信号で、一定時間長Ｌの信号
列である。入力音声信号ベクトル１００は、零入力応答
除去器１０１により、フィルタ係数１０２（適応符号帳
探索に先立ち、線形予測分析によって算出される。）に
より構成される声道特性を表すディジタルフィルタの零
入力応答成分が除去される。零入力応答成分を除去され
た入力音声信号ベクトルはターゲットベクトルと呼ば
れ、適応符号帳探索時のターゲットになる。ターゲット
ベクトルは、まず自己相関算出器１０３に出力され、自
己相関関数が符号ベクトル生成器１０５に出力される。

【００２５】符号ベクトル生成器１０５は、自己相関関
数の大きくなる複数のピッチラグ（Ｐｉ２）をピッチラ
グ候補として選出し、それぞれのＰｉ２と過去の（直前
の時間長Ｌのデータ列で出力された）ピッチラグＰｉを
用いて適応符号帳１０９から時間長Ｌの適応符号ベクト
ルを２種類取り出す。取り出された２種類の適応符号ベ
クトルを用いて１つの符号ベクトルを生成し、インパル
ス応答畳み込み器１０６に出力する。

【００２６】インパルス応答畳み込み器１０６は、符号
ベクトル生成器１０５で算出された符号ベクトルにイン
パルス応答ベクトル１１０（適応符号帳探索に先立って
算出される。）を畳み込み、声道特性を表すディジタル
フィルタの零状態応答ベクトルを算出し、正規化自己相
関算出器１０４に出力する。正規化自己相関算出器１０
４では、零入力応答除去器１０１で算出されたターゲッ
トベクトルとインパルス応答畳み込み器１０６で算出さ
れた零状態応答ベクトルの正規化自己相関関数を算出
し、ピッチ探索器（最大値探索器）１０７に出力する。

【００２７】ピッチ探索器１０７は、正規化自己相関関
数を最大とするＰｉ２をピッチラグとして出力する。ま
た、ピッチ探索器１０７で出力されるピッチラグは、遅
延器１０８にも出力され、後続の時間長Ｌのデータ列に
対する適応符号帳探索時に用いられる。

【００２８】図２は第１の実施の形態における符号ベク
トル生成器１０５の構成を示す。図２において、２００
は自己相関算出器１０３から自己相関関数を入力し、ピ
ッチ候補を符号ベクトル２０１に出力するピッチ候補選
択器である。２０１はピッチ候補選択器からＰｉ２を入
力し、Ｐｉ２に基づいて適応符号帳１０９から適応ベク
トルを取り出して、窓掛処理器２０２に出力する符号ベ
クトル取得器である。２０２は符号ベクトル取得器２０
１から入力した符号ベクトルに窓掛処理を行なって、加
算器２０５に出力する窓掛処理器である。２０３は遅延
器１０８から過去のピッチラグＰｉを入力し、Ｐｉに基
づいて適応符号帳１０９から適応ベクトルを取り出し
て、窓掛処理器２０４に出力する符号ベクトル取得器で
ある。２０４は符号ベクトル取得器２０３から入力した
符号ベクトルに窓掛処理を行なって、加算器２０５に出
力する窓掛処理器である。２０５は窓掛処理器２０２お
よび２０４から入力した窓掛後の符号ベクトルを加算し
て出力する加算器である。

【００２９】以上のように構成された符号ベクトル生成
器１０５について、以下にその動作を説明する。図２に
おいて、ピッチ候補選択器２００は、自己相関算出器１
０３で算出された自己相関関数が大きくなるラグをピッ
チラグの候補として、予め定められた数（例えばＫ個）
だけ選択し、Ｐｉ２として符号ベクトル取得器２０１に
出力する。符号ベクトル取得器２０１は、選択されたＫ
個のＰｉ２に対応する符号ベクトルを適応符号帳１０９
からＫベクトルを取り出し、窓掛処理器２０２に出力す
る。窓掛処理器２０２は、符号ベクトル取得器２０１か
ら出力されたＫベクトルに窓掛を行ない、加算器２０５
に出力する。ここで、窓掛処理器２０２および２０４が
有する窓は下記式（１）の性質を有し（時間軸上で反転
した窓関数となる。）、窓掛処理器２０２の窓関数は符
号ベクトルの後半に重みを持ち、窓掛処理器２０４の窓
関数は符号ベクトルの前半に重みを持つ。式（１）にお
いて、Ｗ１［ｉ］、Ｗ２［ｉ］はそれぞれ、窓掛処理器
２０２の窓関数、窓掛処理器２０４の窓関数を表す。具
体的な例としては、三角窓、正弦窓（余弦窓）などが挙
げられる。 Ｗ１［ｉ］＋Ｗ２［ｉ］＝１．０，ｉ＝０，…，Ｌ−１ ・・・（１）

【００３０】一方、符号ベクトル取得器２０３では、遅
延器１０８から出力された過去の（一定時間長Ｌだけ過
去の）ピッチラグＰｉに基づいた符号ベクトルを適応符
号帳１０９から取り出す。符号ベクトル取得器２０３か
ら出力された符号ベクトル（１ベクトル）は、窓掛処理
器２０４で窓掛処理が行なわれ、加算器２０５に出力さ
れる。加算器２０５では、窓掛処理器２０２から出力さ
れたＫベクトルのコードベクトルと、窓掛処理器２０４
から出力された１ベクトルのコードベクトルとの加算を
行ない、Ｋベクトルのコードベクトルおよび各コードベ
クトルに対応するＰｉ２をインパルス応答畳み込み器１
０６に出力する。

【００３１】このように、上記第１の実施の形態によれ
ば、前フレームまたは前サブフレームのピッチ周期と現
フレームまたは現サブフレームのピッチ周期を用いて作
成される適応符号ベクトルを用いて現フレームまたは現
サブフレームのピッチ周期を決定するようにしたので、
符号化対象データ列内でピッチ周期が変化する場合にお
いても、データ列の前半と後半の双方に適する符号ベク
トルを得ることができる。

【００３２】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態について説明する。第２の実施の形態は第１の
実施の形態における符号ベクトル生成器１０５の構成を
除いては第１の実施の形態と同じである。図３は本実施
例における符号ベクトル生成器１０５の構成を示す。こ
の符号ベクトル生成器１０５は、時間長Ｌの符号ベクト
ルを、少なくとも２つ以上の符号ベクトルをつなぎ合わ
せることにより生成する。図３では、時間長Ｌの符号ベ
クトルを４つの短い符号ベクトル（時間長Ｌ／４）をつ
なぎ合わせて生成するものを示している。

【００３３】図３において、３００は自己相関器１０３
から自己相関関数を入力し、ピッチ候補を決定してピッ
チ候補器３０１に出力するピッチ候補選択器である。３
０１はピッチ候補選択器１０３からピッチ候補を入力
し、時間長Ｌだけ過去のピッチラグを遅延器１０８から
入力し、２つのピッチラグを補間して得られるピッチラ
グを符号ベクトル取得器３０２、３０３、３０４、３０
５にそれぞれ出力するピッチ補間器である。３０２はピ
ッチ補間器３０１から入力されたピッチラグに基づい
て、適応符号帳１０９から適応符号ベクトルを取り出
し、符号ベクトル取得器３０３と符号ベクトル連結器３
０６に出力する符号ベクトル取得器である。３０３はピ
ッチ補間器３０１から入力されたピッチラグに基づい
て、適応符号帳１０９および符号ベクトル取得器３０２
から適応符号ベクトルを取り出し、符号ベクトル取得器
３０４と符号ベクトル連結器３０６に出力する符号ベク
トル取得器である。３０４はピッチ補間器３０１から入
力されたピッチラグに基づいて、適応符号帳１０９およ
び符号ベクトル取得器３０３から適応符号ベクトルを取
り出し、符号ベクトル取得器３０５と符号ベクトル連結
器３０６に出力する符号ベクトル取得器である。３０５
はピッチ補間器３０１から入力されたピッチラグに基づ
いて、適応符号帳１０９および符号ベクトル取得器３０
４から適応符号ベクトルを取り出し、符号ベクトル取得
器３０５と符号ベクトル連結器３０６に出力する符号ベ
クトル取得器である。３０６は符号ベクトル取得器３０
２、３０３、３０４、３０５から出力された符号ベクト
ルを連結して、時間長Ｌの符号ベクトルを出力する符号
ベクトル連結器である。

【００３４】以上のように構成された符号ベクトル生成
器１０５について、以下にその動作を説明する。図３に
おいて、自己相関算出器１０３は、ピッチ探索範囲の最
小ピッチラグ値Ｌ２（例えば２０サンプル）程度または
それ以下のデータ列（以下これを単位ベクトルと呼
ぶ。）を、最新の時間長Ｌのターゲットベクトルの最後
尾から取り出し、この単位ベクトルを用いて自己相関関
数を算出して、ピッチ候補選択器３００に出力する。ピ
ッチ候補選択器３００は、自己相関算出器１０３で算出
された自己相関関数が大きくなるラグをピッチラグの候
補として、予め定められた数（例えばＫ個）だけ選択
し、Ｐｉ２としてピッチ補間器３０１に出力する。ピッ
チ補間器３０１は、遅延器１０８から出力された時間長
Ｌだけ過去におけるピッチラグと、ピッチ補間器３０１
から出力されたＫ個のＰｉ２を用いて、最新のターゲッ
トベクトルの最後尾の単位ベクトル（最小ピッチラグ値
以下の時間長）と時間長Ｌだけ過去のターゲットベクト
ルの最後尾の単位ベクトル（最小ピッチラグ値以下の時
間長）との間に存在する複数個（図３においては３個
（４個目は最後尾の単位ベクトル））の単位ベクトルタ
ーゲットベクトルに対応するピッチラグを補間処理によ
って決定し、得られたピッチラグ値を符号ベクトル取得
器３０２、３０３、３０４、３０５にＫ個ずつそれぞれ
出力する。ここで、符号ベクトル取得器３０２に出力さ
れるピッチラグは、最新のターゲットベクトルの先頭の
単位ベクトルに対するもので、時間的には最も過去の単
位ベクトルに対応するピッチラグである。以下、符号ベ
クトル取得器３０３、３０４、３０５の順に時間的に新
しい単位ベクトルに対応するピッチラグが出力される。

【００３５】符号ベクトル取得器３０２では、ピッチ補
間器３０１から出力されたピッチラグに基づいて、適応
符号帳１０９から時間長Ｌ２の単位適応符号ベクトルが
取り出され、符号ベクトル取得器３０３および符号ベク
トル連結器３０６に出力される（Ｋ個のピッチラグそれ
ぞれについて符号ベクトルは出力される。）。

【００３６】符号ベクトル取得器３０３では、ピッチ補
間器３０１から出力されたピッチラグに基づいて、適応
符号帳１０９から時間長Ｌ２の単位適応符号ベクトルが
取り出され、符号ベクトル取得器３０４および符号ベク
トル連結器３０６に出力される（Ｋ個のピッチラグそれ
ぞれについて符号ベクトルは出力される。）。なお、符
号ベクトル取得器３０２から（符号ベクトル取得器３０
３に）入力される適応符号ベクトルは、ピッチ補間器３
０１から（符号ベクトル取得器３０３に）入力されたピ
ッチラグ値が時間長Ｌより短い場合に用いられる。

【００３７】符号ベクトル取得器３０４では、ピッチ補
間器３０１から出力されたピッチラグに基づいて、適応
符号帳１０９から時間長Ｌ２の単位適応符号ベクトルが
取り出され、符号ベクトル取得器３０５および符号ベク
トル連結器３０６に出力される（Ｋ個のピッチラグそれ
ぞれについて符号ベクトルは出力される。）。なお、符
号ベクトル取得器３０３から（符号ベクトル取得器３０
４に）入力される適応符号ベクトルは、ピッチ補間器３
０１から（符号ベクトル取得器３０４に）入力されたピ
ッチラグ値が時間長Ｌより短い場合に用いられる。

【００３８】符号ベクトル取得器３０５では、ピッチ補
間器３０１から出力されたピッチラグに基づいて、適応
符号帳１０９から時間長Ｌ２の単位適応符号ベクトルが
取り出され、符号ベクトル連結器３０６に出力される
（Ｋ個のピッチラグそれぞれについて符号ベクトルは出
力される。）。なお、符号ベクトル取得器３０４から
（符号ベクトル取得器３０５に）入力される適応符号ベ
クトルは、ピッチ補間器３０１から（符号ベクトル取得
器３０５に）入力されたピッチラグ値が時間長Ｌより短
い場合に用いられる。

【００３９】符号ベクトル取得器３０６では、符号ベク
トル取得器３０２、３０３、３０４、３０５から出力さ
れた時間長Ｌ２の単位適応符号ベクトルを連結して、時
間長Ｌの適応符号ベクトルを出力する（Ｋ個のピッチラ
グそれぞれについて符号ベクトルは出力され、それぞれ
の符号ベクトルに対応する最後尾の単位ベクトルに対す
るピッチラグ情報も合わせて出力される。）。

【００４０】このように、上記第２の実施の形態によれ
ば、適応符号ベクトルをターゲットベクトルの前半のピ
ッチと後半のピッチを用いて生成することによって、タ
ーゲットベクトル内でピッチが変化してしまう場合にお
いても、有効な適応ベクトルを得ることができる。

【００４１】なお、図２、図３のピッチ候補選択器２０
０、３００において、倍ピッチ等のピッチが候補として
出力された場合においても、選択された候補の中に適切
なピッチ候補が１つ以上含まれていれば、有効な適応符
号ベクトルがピッチ探索器１０７で選択されるので、ピ
ッチ候補選択器２００、３００では、十分な数のピッチ
候補を出力していれば、ピッチの連続性等をチェックす
る必要はない。

【００４２】（実施の形態３）次に、本発明の第３の実
施の形態について、図４を参照しながら説明する。ここ
では、ＣＥＬＰ音声符号化装置のピッチ抽出装置のみに
ついて説明する。図４において、４００は入力部ベクト
ルであり、４０１は一定時間長Ｌの入力音声ベクトル４
００とフィルタ係数４０２を入力として零入力応答除去
後の入力音声ベクトル（ターゲットベクトル）をディレ
ードディシジョン判定器４０３および正規化相互相関算
出器４０４に出力する零入力応答除去器である。４０２
は適応符号帳探索に先立って行なわれる線形予測分析に
よって得られた声道特性を表すディジタルフィルタのフ
ィルタ係数である。４０３は零入力応答除去器４０１か
ら出力されたターゲットベクトルを用いて、ディレード
ディシジョンを行なうか否かを判定し、判定結果をピッ
チ探索器４０５に出力するディレードディシジョン判定
器である。４０４は零入力応答除去器４０１から出力さ
れたターゲットベクトルとインパルス応答畳み込み器４
０６から出力された零状態応答ベクトル正規化相互相関
関数を算出し、ピッチ探索器４０５に出力する正規化相
互相関算出器である。４０５は正規化相互相関算出器４
０４から出力された正規化相関関数を最大とするピッチ
ラグを探索し、ピッチラグ４０９として出力するピッチ
探索器である。４０６は適応符号帳４０７からピッチラ
グＰｉを先頭とする時間長Ｌの適応符号ベクトルとイン
パルス応答ベクトル４０８を入力とし、適応符号ベクト
ルにインパルス応答ベクトルを畳み込んで、正規化相互
相関算出器４０４に出力するインパルス応答畳み込み器
である。４０７は過去に生成された励振音源ベクトルの
バッファによって構成される適応符号帳である。４０８
は適応符号帳探索に先立って算出される声道特性を表す
ディジタルフィルタのインパルス応答ベクトルである。

【００４３】以上のように構成されたピッチ抽出装置に
ついて、以下にその動作を説明する。図１において、入
力音声信号ベクトル４００は、一般には聴覚的な重み付
けを行なった後の入力音声信号で、一定時間長Ｌの信号
列である。入力音声信号ベクトル４０１は、零入力応答
除去器４０２により、フィルタ係数４０２（適応符号帳
探索に先立ち、線形予測分析によって算出される。）に
より構成される声道特性を表すディジタルフィルタの零
入力応答成分が除去される。零入力応答成分を除去され
た入力音声信号ベクトルは、ターゲットベクトルと呼ば
れ、適応符号帳探索時のターゲットになる。ターゲット
ベクトルを用いて、ディレードディシジョン判定器４０
３は、適応符号帳の最終決定をディレードディシジョン
によって行なうか否かを判定し、判定結果をピッチ探索
器に出力する。ここで、ディレードディシジョンを行な
うべきであるとの判定結果が得られた場合には、ピッチ
探索器４０５は、ピッチラグの候補を少なくとも２候補
以上選択し、固定符号帳（ランダム符号帳）探索部に出
力する。そして、複数の適応符号ベクトルに対して固定
符号帳探索を行なった結果、最終的な合成音声ベクトル
が入力音声ベクトルが入力音声ベクトルに最も近くなる
組み合わせを最終結果（ピッチラグ、固定符号帳インデ
クス、ゲインインデクス）として選択する。

【００４４】一方、適応符号帳４０７からは位置Ｐｉを
先頭とした時間長Ｌの信号列が符号ベクトルとして取り
出される。インパルス応答畳み込み器４０６は、この符
号ベクトル声道特性を表すディジタルフィルタのインパ
ルス応答ベクトル４０８を畳み込むことにより、声道特
性を表すディジタルフィルタの零状態応答ベクトルが求
められる。零状態応答ベクトルは、ピッチ探索値に含ま
れる全ての適応符号帳符号ベクトルに対して算出される
（探索範囲に含まれる全てのＰｉについて時間長Ｌの符
号ベクトルが取り出される。）。この零状態応答ベクト
ルとターゲットベクトルの正規化相互相関関数を正規化
相互相関算出器４０４によって算出し、最大値探索器４
０５によって相互相関関数が最大となる零状態対応ベク
トルを出力する適応符号帳符号ベクトルの先頭位置Ｐｉ
がピッチラグ４０９として出力される。ここで、前述の
ようにディレードディシジョン判定器４０３の結果によ
っては、ピッチラグ４０９は少なくとも２つ以上出力さ
れ、後段の固定符号帳（ランダム符号帳）探索を行なっ
た後に、ディレードディシジョンによって最終的な最適
ピッチラグが決定される。

【００４５】図５は第３の実施の形態におけるディレー
ドディシジョン判定器４０３の構成を示す。図５におい
て、５００は零入力応答除去器４０１から出力されたタ
ーゲットベクトルを少なくとも２つ以上（図においては
４つ）の時間的に連続するサンプルデータ列（ベクト
ル）に分割し、自己相関算出器５０１、５０２、５０
３、５０４に出力するベクトル分割器である。５０１は
ベクトル分割器５００により分割されたベクトルの中
で、時間的に先頭のベクトルと、バッファ５１３のデー
タ列を入力として、自己相関関数を算出し、最大値検出
器５０５に出力する自己相関算出器である。５０２はベ
クトル分割器５００により分割されたベクトルの中で、
時間的に先頭および２番目のベクトルと、バッファ５１
３のデータ列を入力として、自己相関関数を算出し、最
大値検出器５０６に出力する自己相関算出器である。５
０３はベクトル分割器５００により分割されたベクトル
の中で、時間的に先頭および２番目および３番目のベク
トルと、バッファ５１３のデータ列を入力として、自己
相関関数を算出し、最大値検出器５０７に出力する自己
相関算出器である。５０４はベクトル分割器５００によ
り分割されたベクトルの中で、時間的に先頭および２番
目および３番目および最後のベクトルを用いて自己相関
関数を算出し、最大値検出器５０８に出力する自己相関
算出器である。５０５は自己相関算出器５０１から出力
された自己相関関数の最大値を検出して、比較器５０９
に出力する最大値検出器である。５０６は自己相関算出
器５０２から出力された自己相関関数の最大値を検出し
て、比較器５０９、５１０に出力する最大値検出器であ
る。５０７は自己相関算出器５０３から出力された自己
相関関数の最大値を検出して、比較器５１０、５１１に
出力する最大値検出器である。５０８は自己相関算出器
５０４から出力された自己相関関数の最大値を検出し
て、比較器５１１に出力する最大値検出器である。５０
９は最大値検出器５０５と最大値検出器５０６の出力を
比較し、両者の値が予め定められた範囲内に存在するか
否かの判定結果を判定器５１２に出力する比較器であ
る。５１０は最大値検出器５０６と最大値検出器５０７
の出力を比較し、両者の値が予め定められた範囲内に存
在するか否かの判定結果を判定器５１２に出力する比較
器である。５１１は最大値検出器５０７と最大値検出器
５０８の出力を比較し、両者の値が予め定められた範囲
内に存在するか否かの判定結果を判定器５１２に出力す
る比較器である。５１２は比較器５０９、５１０、５１
１から出力された結果から、ディレードディシジョンを
行なうか否かを判定し、ピッチ探索器４０５に出力する
判定器である。５１３は零入力応答除去器４０１からタ
ーゲットベクトルを入力し、有限時間保持し、自己相関
算出器５０１、５０２、５０３、５０４に出力するバッ
ファである。

【００４６】以上のように、構成されたディレードディ
シジョン判定器４０３について、以下にその動作を説明
する。ベクトル分割器５００は、零入力応答除去器４０
１から入力されたターゲットベクトルを時間的に連続し
たサンプル列からなる少なくとも２つ以上（図５におい
ては４つ）のベクトルに分割し、自己相関算出器５０
１、５０２、５０３、５０４に出力する。ここで、ター
ゲットベクトルを分割して得られたベクトルのうち、時
間的に先頭のベクトル（第１のベクトルとする。）が自
己相関算出器５０１に、時間的に先頭および２番目（第
２のベクトルとする。）のベクトルが自己相関算出器５
０２に、時間的に先頭および２番目および３番目（第３
のベクトルとする。）のベクトルが自己相関算出器５０
３に、時間的に先頭および２番目および３番目および最
後（第４のベクトルとする。）のベクトルが自己相関算
出器５０４に出力される。また、零入力応答除去器４０
１から出力されたターゲットベクトルは、バッファ５１
３にも入力され、バッファ５１３内に存在する有限時間
長ＢＬのデータ列は、ターゲットベクトルの時間長Ｌだ
けシフトされ（このとき、バッファのデータ列の先頭の
時間長Ｌのデータは捨てられる。）、有限時間長のデー
タ列の最後の部分（時間長Ｌ）に、新たに入力されたタ
ーゲットベクトルが格納される。そして、新たに入力さ
れたターゲットベクトルの部分を除いた有限時間長（Ｂ
Ｌ−Ｌ）のデータ列が、自己相関算出器５０１、５０
２、５０３、５０４に出力される。

【００４７】自己相関算出器５０１では、ベクトル分割
器５００から出力される第１のベクトルを用いて、この
ベクトルよりも時間的に過去のデータ列との自己相関関
数を計算する。ここで、時間的に過去のデータ列とは、
バッファ５１３のデータ列そのものである。

【００４８】自己相関算出器５０２では、ベクトル分割
器５００から出力される第２のベクトルを用いて、この
ベクトルよりも時間的に過去のデータ列との自己相関関
数を計算する。ここで、時間的に過去のデータ列とは、
バッファ５１３と第１のベクトルを合わせたものであ
る。

【００４９】自己相関算出器５０３では、ベクトル分割
器５００から出力される第３のベクトルを用いて、この
ベクトルよりも時間的に過去のデータ列との自己相関関
数を計算する。ここで、時間的に過去のデータ列とは、
バッファ５１３と第１および第２のベクトルを合わせた
ものである。

【００５０】自己相関算出器５０４では、ベクトル分割
器５００から出力される第４のベクトルを用いて、この
ベクトルよりも時間的に過去のデータ列との自己相関関
数を計算する。ここで、時間的に過去のデータ列とは、
バッファ５１３と第１および第２および第３のベクトル
を合わせたものである。

【００５１】最大値検出器５０５、５０６、５０７、５
０８では、それぞれ自己相関算出器５０１、５０２、５
０３、５０４で算出された自己相関関数の最大値を検出
し、そのときのラグ値を比較器５０９、５１０、５１１
に出力する。

【００５２】比較器５０９、５１０、５１１では、それ
ぞれ入力された２つのラグ値が予め定められた範囲内に
存在する（具体的には２つのラグ値が等しいか非常に近
い値となっているか、または、２つのラグ値が倍数か約
数の関係にあるか非常に近い関係になっている。）場合
にはディレードディシジョンの必要がないと判定し、そ
れ以外の場合はディレードディシジョンの必要があるあ
と判定し、判定結果を判定器５１２に出力する。

【００５３】判定器５１２では、比較器５０９、５１
０、５１１の判定結果が全てディレードディシジョンの
必要なしである場合のみ、ディレードディシジョンを行
なわない判定結果をピッチ探索器４０５に出力、それ以
外の場合はディレードディシジョンを行なう判定結果を
ピッチ探索器４０５に出力する。

【００５４】なお、ベクトル分割器５００から出力され
る第１のベクトルと第４のベクトル（分割したベクトル
の中で時間的に最後のベクトル）のみに対して自己相関
関数を算出し、それぞれを最大とするラグ値を比較器に
よって比較するだけでも、ターゲットベクトルの先頭と
最後尾のピッチ変化を判定できる。

【００５５】このように、上記第３の実施の形態によれ
ば、ターゲットベクトルを細分化してピッチ探索を行な
うことによって、ターゲットベクトル内でピッチ周期が
変動することを適応符号帳探索時に予め発見しておき、
ターゲットベクトル内でピッチ周期が変動している場合
は、ディレードディシジョンを適応符号帳探索に適用す
ることで、ターゲットベクトル内でピッチ周期を一定と
仮定してしまうことの影響を最小限に抑えることができ
る。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明は、ＣＥＬＰ音声符
号化方式において、１フレームまたは１サブフレーム内
でピッチ周期が変動している場合においても、２種類以
上のピッチ周期を持たせた適応符号ベクトルを適用した
り、ディレードディシジョンを適用するなどして、１フ
レームまたはサブフレーム内におけるピッチ周期の変動
の影響を解消あるいは最小限に抑えることができる優れ
た音声符号化装置、ピッチ抽出装置、適応符号帳、適応
符号ベクトル生成器を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１および第２の実施の形態における
ピッチ抽出装置のブロック図

【図２】本発明の第１の実施の形態における適応符号ベ
クトル生成器のブロック図

【図３】本発明の第２の実施の形態における適応符号ベ
クトル生成器のブロック図

【図４】本発明の第３の実施の形態におけるピッチ抽出
装置のブロック図

【図５】本発明の第３の実施の形態におけるディレード
ディシジョン判定器のブロック図

【図６】従来のＣＥＬＰ音声符号化装置におけるピッチ
抽出装置のブロック図

【符号の説明】

１００ 入力音声ベクトル １０１ 零入力応答除去器 １０２ フィルタ係数 １０３ 自己相関算出器 １０４ 正規化相互相関算出器 １０５ 符号ベクトル生成器 １０６ インパルス応答畳み込み器 １０７ ピッチ探索器 １０８ 遅延器 １０９ 適応符号帳 １１０ インパルス応答ベクトル ２００ ピッチ候補選択器 ２０１、２０３ 符号ベクトル取得器 ２０２、２０４ 窓掛け処理器 ２０５ 加算器 ３０１ ピッチ補間器 ３０２、３０３、３０４、３０５ 符号ベクトル取得器 ３０６ 符号ベクトル連結器 ４０１ 入力音声ベクトル ４０２ 零入力応答除去器 ４０３ ディレードディシジョン判定器 ４０４ 正規化相互相関算出器 ４０５ ピッチ探索器 ４０６ インパルス応答畳み込み器 ４０７ 適応符号帳 ４０８ インパスル応答ベクトル ４０９ ピッチ周期（ラグ） ５００ ベクトル分割器 ５０１、５０２、５０３、５０４ 自己相関算出器 ５０５、５０６、５０７、５０８ 最大値検出器 ５０９、５１０、５１１ 比較器 ５１２ 判定器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前フレームまたは前サブフレームのピッ
   チ周期と現フレームまたは現サブフレームのピッチ周期
   を用いて作成される適応符号ベクトルを用いて現フレー
   ムまたは現サブフレームのピッチ周期を決定する音声符
   号化装置におけるピッチ抽出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のピッチ抽出装置によって
   決定された現フレームまたは現サブフレームのピッチ周
   期と前フレームまたは前サブフレームのピッチ周期を用
   いて作成される適応符号ベクトルを用いて作成される励
   振音源から構成される音声符号化装置における適応符号
   帳。
3. 【請求項３】 請求項１記載のピッチ抽出装置と請求項
   ２記載の適応符号帳を有する音声符号化装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の適応符号ベクトルを、少
   なくとも２以上の短いデータ列をつなぎ合わせることに
   よって形成する音声符号化装置における適応符号ベクト
   ル生成器。
5. 【請求項５】 請求項４記載の短いデータ列を各データ
   列毎に決定されたピッチ周期に基づいて過去の音源信号
   を蓄えた適応符号帳の中から選択する音声符号化装置に
   おける適応符号ベクトル生成器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の各データ列毎に決定され
   るピッチ周期を、前フレームまたは前サブフレームの最
   後のデータ列のピッチ周期と現フレームまたは現サブフ
   レームの最後のデータ列のピッチ周期を用いた補間処理
   によって決定する音声符号化装置における適応符号ベク
   トル生成器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の現フレームまたは現サブ
   フレームの最後のデータ列のピッチ周期を、最後のデー
   タ列のみを用いるのではなく、ピッチ周期が補間によっ
   て決定されるデータ列をすべて用いて決定する音声符号
   化装置におけるピッチ抽出装置。
8. 【請求項８】 請求項４または請求項５または請求項６
   記載の適応符号ベクトル生成器または請求項７記載のピ
   ッチ抽出装置を有する音声符号化装置。
9. 【請求項９】 入力信号の持つ周期性の特徴によって、
   ディレードディシジョンを適用する音声符号化装置にお
   けるピッチ抽出装置。
10. 【請求項１０】 フレーム長またはサブフレーム長より
    も短いデータ列を用いて自己相関関数の算出を行ない、
    この自己相関関数を請求項９記載のディレードディシジ
    ョンを行なうか否かの判断基準として用いる音声符号化
    装置におけるピッチ抽出装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０記載のピッ
    チ抽出装置を有する音声符号化装置。