JPH0955665A

JPH0955665A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH0955665A
Application number: JP7207155A
Authority: JP
Inventors: Michiko Noguchi; 美智子野口; Yuji Okuda; 裕二奥田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-08-14
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】有音区間または有声区間のクラス分けを効果
的に行ない、これにより符号化品質を高く保持した上で
平均伝送レートのより一層の低下を図る。【解決手段】パラメータ抽出部（Ｃ）１３において、
入力信号の有音区間からフレームごとのパワー値を求め
てその複数フレーム分のパワー値を基に予測平均パワー
値を求めるとともに、上記入力信号の有音区間からピッ
チ周期を求めている。そして、クラス分け部（Ｃ）２３
において、これらの予測平均パワー値およびピッチ周期
をそれぞれしきい値と比較することにより最適な有声用
コーデック４３，４４を判定し、この判定結果に応じて
切替スイッチ３３を切替制御して、入力信号を切替情報
とともに最適な有声用コーデック４３，４４に供給して
音声符号化を行なうようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばデジタル
移動通信装置に設けられる音声符号化装置に係わり、特
に入力信号の音声区間をクラス分けして伝送レートの異
なる複数の音声コーデックに振り分ける機能を備えた装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル移動通信システムでは、ＣＤＭ
Ａ（code division multiple access）方式が標準化さ
れたことに伴い、可変レート音声コーデックの利用が可
能になった。可変レート音声コーデックは、伝送レート
の異なる複数のコーデックを用いて符号化するため、長
時間の平均レートを下げつつ一定の音質を維持する工夫
が可能である。品質のよい可変レートコーデックとする
ためには、各コーデックの性質にあった適切な音声クラ
ス分けを行なう必要がある。

【０００３】音声を無音区間と有音区間とにクラス分け
した場合、一般に有音区間の割合が大きいため、無音区
間に低いレートを割り当てただけでは平均レートを低く
することは難しい。また、無音区間、無声区間、有声区
間の各区間にクラス分けした場合も、無音区間および無
声区間に低いレートを割り当てただけでは平均レートを
低くすることは難しい。このため、平均レートを低くす
るには、有音区間または有声区間用にレートの違う複数
のコーデックを用意する必要がある。

【０００４】この種の従来の技術としては、母音区間を
定常的区間と過渡的区間に分けて各々に適したコーデッ
クを用意している例がある。これは、大室、間野、守
谷、“ＰＳＩ−ＣＥＬＰ音声符号化の可変ビットレート
化に関する検討、”信学技報、ＳＰ９３−１３９（１９
９４−０２），１９９４．などに述べられている。これ
らは、いずれも入力音声の特性に応じてアルゴリズムの
違う複数のコーデックを用いて符号化するものである。

【０００５】しかし、ＣＤＭＡ方式では伝送容量上の制
約からフルレートが使えず、ハーフレートに制限される
場合がある。このため、通常時にはフルレートのコーデ
ックを用いて処理している音声をハーフレートのコーデ
ックで符号化する場合でも、基本的に同じアルゴリズム
を用いて符号化できる方式の方が音声の特性にあった符
号化が可能となり、品質を維持し易い。また、フルレー
ト時にはアルゴリズムの違う複数のコーデックを用い、
ハーフレートに制限された場合のみフルレートのコーデ
ックに代わってアルゴリズムが基本的に同じハーフレー
トコーデックで符号化する例もある。しかし、コーデッ
クの構成を簡単にするには、有声あるいは有音区間に、
アルゴリズムが基本的に同じでありレートの異なるコー
デックを用意する方式が必要である。このような方式は
ハーフレートに制限されない場合においても平均レート
を低くすることができる。

【０００６】有音区間または有声区間を、レートが異な
りアルゴリズムがほぼ同じであるような複数のコーデッ
クで符号化する場合には、入力音声の特徴の中で参照す
べきものを見つけ、それに応じて高いレートあるいは低
いレートのコーデックで符号化する必要がある。しか
し、どのようなクラス分けが効果的であるかについて
は、まだ十分な検討が行なわれていないのが現状であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来では、有
音区間または有声区間をどのようにクラス分けするのが
効果的であるかの検討がまだ十分になされておらず、有
効な提案が待望されていた。

【０００８】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、有音区間または有声区
間のクラス分けを効果的に行ない、これにより符号化品
質を高く保持した上で平均伝送レートのより一層の低下
を図り得る音声符号化装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の音声符号化装置は、１フレーム内のサブフ
レーム数および伝送レートが互いに異なる複数の有声用
符号化手段を設けるとともに、これらの有声用符号化手
段に対する入力信号の供給路に供給経路切替手段を設
け、かつ特徴パラメータ抽出手段と、上記供給経路切替
手段を切替制御する切替制御手段とを設けている。そし
て、上記特徴パラメータ抽出手段により、入力信号中の
音声に対応する信号から少なくとも１種類の特徴パラメ
ータを抽出し、この抽出された特徴パラメータに基づい
て、上記切替制御手段により上記供給経路切替手段を切
替制御して、上記入力信号中の音声に対応する信号を対
応する最適な有声用符号化手段に供給せしめるようにし
たものである。

【００１０】すなわち、この発明は、無音・背景雑音以
外の属性の音声をサブフレーム数および伝送レートが異
なる複数のコーデックを選択的に使用して符号化する場
合に、入力信号の有音区間または有声区間の信号から例
えばピッチ周期、パワー値、一次相関係数、ピッチゲイ
ンおよびピッチ周期の変化の絶対値などの特徴パラメー
タを選択的に抽出し、この抽出した特徴パラメータをし
きい値で判定することにより有音区間または有声区間の
信号のクラス分けを行なって、その結果を基に音声信号
を供給すべきコーデックを切り替えるようにしたことを
特徴としている。

【００１１】このような構成であれば、次のような作用
効果が奏せられる。すなわち、平均レートと信号対雑音
比（ＳＮＲ）との関係は、クラス分けの方式が基本的に
同じであれば、通常平均レートの増加に従ってＳＮＲは
ほぼ線形に増加する。この発明のように有音区間または
有声区間の信号の特徴パラメータに基づいてクラス分け
を行なうと、レートの異なる複数のコーデックを規則的
に順番に切り替えた場合に比べてＳＮＲが向上する。

【００１２】また、パワー値に対するしきい値を過去の
パワー値から導出した可変しきい値とする場合およびピ
ッチ周期を用いた場合では、パワー値のしきい値を任意
の定数に設定し、この固定しきい値に対するパワー値の
評価式を用いて切り替える場合に比べて、入力音声のレ
ベル変動に対して平均レートおよびＳＮＲが安定するほ
か、パワー値に対して前記可変しきい値を用いた場合
や、パワー値とピッチ周期とをともに用いた場合、パワ
ー値以外のパラメータもともに用いた場合では、ＳＮＲ
もより高くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）この実施の形態は、入力信号から
パワー値およびピッチ周期を求め、これらのパラメータ
を用いて、無音・有音判定および無声・有声判定によっ
て有声と判定された信号を、伝送レートおよび１フレー
ムのサブフレーム数が異なる２個の有声用コーデックの
どちらかを用いて符号化するかを判定し、決定した有声
用コーデックで上記有音信号を符号化するよう切替スイ
ッチを切り替えるようにしたものである。

【００１４】図１は、その構成を示す回路ブロック図で
ある。この実施の形態の音声符号化装置は、クラス分け
ユニット１ａと、コーデックユニット４ａと、このコー
デックユニット４ａに対する入力信号の供給路に設けら
れた３個の切替スイッチ３１，３２，３３とを備えてい
る。

【００１５】コーデックユニット４ａは、無音・背景雑
音用コーデック４１と、無声用コーデック４２と、２個
の有声用コーデック４３，４４とを備えている。このう
ち２個の有声用コーデック４３，４４は、伝送レートお
よび１フレーム中のサブフレーム数がそれぞれ異なるよ
うに構成されたもので、有声用コーデック４３の伝送レ
ートよりも有声用コーデック４４の伝送レートのほうが
高く設定され、また有声用コーデック４３のサブフレー
ム数よりも有声用コーデック４４のサブフレーム数のほ
うが多く設定されている。

【００１６】クラス分けユニット１ａは、３個のパラメ
ータ抽出部１１，１２，１３と、これらのパラメータ抽
出部１１，１２，１３に対応して設けられた３個のクラ
ス分け部２１，２２，２３とを有しており、このうちパ
ラメータ抽出部１３とクラス分け部２３とにより有声用
クラス分けユニット２ａが構成される。

【００１７】パラメータ抽出部（Ａ）１１は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から無音・背景雑音区
間と有音区間とを識別するためのパラメータを抽出し、
このパラメータをクラス分け部（Ａ）２１に供給する。
クラス分け部（Ａ）２１は供給されたパラメータを基に
無音・背景雑音区間と有音区間とを識別し、この識別結
果に応じて切替スイッチ３１を切り替えるとともに、切
替情報を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００１８】パラメータ抽出部（Ｂ）１２は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から有声と有音とを識
別するためのパラメータを抽出し、このパラメータをク
ラス分け部（Ｂ）２２に供給する。クラス分け部（Ｂ）
２２は、供給されたパラメータを基に有声と有音とを識
別し、その識別結果に応じて切替スイッチ３２を切り替
えるとともに、切替情報を入力信号とともにコーデック
へ伝達する。

【００１９】パラメータ抽出部（Ｃ）１３は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から高伝送レートを必
要とする音声と低伝送レートも十分な音声とを識別する
ためのパラメータを抽出し、このパラメータをクラス分
け部（Ｃ）２３に伝達する。クラス分け部（Ｃ）２３は
伝達されたパラメータを基に入力信号フレームが高伝送
レートを必要とする音声であるか低伝送レートでも十分
な音声であるかを判定し、この判定結果に応じて切替ス
イッチ３３を切り替えるとともに、切替情報を入力信号
とともにコーデックへ伝達する。

【００２０】切替スイッチ３１は、入力信号の伝達方向
を無音・背景雑音用コーデック４１とそれ以外のコーデ
ック４２，４３，４４との間で切り替える。切替スイッ
チ３２は、切替スイッチ３１からの入力信号の伝達方向
を、無声用コーデック４２と有声用コーデック４３，４
４との間で切り替える。切替スイッチ３３は、切替スイ
ッチ３２からの入力信号の伝達方向を、有声用コーデッ
ク（Ｉ）４３と有声用コーデック（Ｉ）４４との間で切
り替える。

【００２１】上記パラメータ抽出部（Ｃ）１３およびク
ラス分け部（Ｃ）２３の機能についてさらに詳しく説明
する。パラメータ抽出部（Ｃ）１３は、高伝送レートが
必要な音声と低伝送レートでも十分な音声とを識別する
ためのパラメータとして、入力信号の各フレームごとに
パワー値およびピッチ周期を求める。クラス分け部
（Ｃ）２３は、（ｂn+1)フレーム〜（ｂn+b)フレームま
での各フレームのパワー値からｂ個のフレームの平均パ
ワー値Ｐn を求め、さらにこの様なｂフレームにおける
平均パワー値を別のｍ個のｂフレームにおいてそれぞれ
Ｐn-1 〜Ｐn-m として求める。そして、予測係数Ａ1 〜
Ａm でｎ番目のｂ個のフレームの平均パワー値Ｐn を線
形予測し、線形予測によって得られた予測平均パワー値
をｐn とし、定数（Ｃ）倍した値ＣＰn をしきい値とす
る。しきい値はｂフレームごとに求める。

【００２２】クラス分け部２３は、ピッチ周期τに対し
しきい値τ0 を有し、ｉ番目のフレームのパワー値Ｐi
がしきい値ＣＰn 以上でかつピッチ周期τがしきい値τ
0 より大きい場合に高伝送レートの有声用コーデック４
４を選択して入力信号を伝達し、それ以外の場合には低
伝送レートの有声用コーデック４３を選択して入力信号
を伝達するように、切替スイッチ３３を切替制御する。

【００２３】上記のパラメータを求めるための式を以下
に示す。いまｉ番目のフレーム内のｊ番目のサンプルの
入力信号をｘj ⁽ⁱ⁾ とし、１フレーム内のサンプル数は
Ｎ0 としたとする。そうすると、パワー値Ｐi 、平均パ
ワー値Ｐn および予測平均パワー値Ｐn ＾はそれぞれ次
のように算出される。

【００２４】

【数１】

【００２５】以上のようにこの実施の形態では、パラメ
ータ抽出部（Ｃ）１３において、入力信号の有音区間か
らフレームごとのパワー値を求めてその複数フレーム分
のパワー値を基に予測平均パワー値を求めるとともに、
上記入力信号の有音区間からピッチ周期を求めている。
そして、クラス分け部（Ｃ）２３において、これらの予
測平均パワー値およびピッチ周期をそれぞれしきい値と
比較することにより最適な有声用コーデック４３，４４
を判定し、この判定結果に応じて切替スイッチ３３を切
替制御して、入力信号を切替情報とともに最適な有声用
コーデック４３，４４に供給して音声符号化を行なうよ
うにしている。

【００２６】したがって、有音区間の音声信号の特徴に
応じて、高伝送レートの有声用コーデック４４と低伝送
レートの有声用コーデックとを適切に選択して符号化を
行なうことができ、これにより音声信号の品質を高く保
持した上で平均伝送レートをさらに低下させることがで
きる。

【００２７】なお、しきい値τ0 やしきい値ＣＰn の係
数Ｃ、予測係数Ａi は、要求される平均伝送レートに応
じて決定すればよく、これらを任意に変えることによっ
て平均伝送レートを調節することができる。

【００２８】なお、以上述べた実施の形態は次のような
各種変形が可能である。すなわち、上記実施の形態では
無音・背景雑音と有音を切り替えるために用いるパラメ
ータと、有音と有声を切り替えるためのパラメータと、
有声用コーデック４３，４４を切り替えるためのパラメ
ータとを、独立したパラメータ抽出部（Ａ）１１、パラ
メータ抽出部（Ｂ）１２、パラメータ抽出部（Ｃ）１３
で求めたが、どれか一つのパラメータ抽出部で求めたパ
ラメータを別のクラス分け部で共通に使用することも可
能である。また、これらパラメータ抽出部を共通化する
ことも可能である。

【００２９】また、前記実施の形態ではｂフレームごと
に平均パワー値Ｐn-1 〜Ｐn-m をそれぞれ求め、これら
の平均パワー値Ｐn-1 〜Ｐn-m を基に線形予測によって
予測平均パワー値Ｐn ＾を求めたが、平均パワー値Ｐn-
1 と予測係数Ａ1 とを用いた非線形和を予測平均パワー
値Ｐn ＾の代わりとすることもできる。

【００３０】さらに、前記実施の形態ではパワー値とピ
ッチ周期を両方を用いてクラス分けを行なったが、パワ
ー値のみを用いてクラス分けを行なってもよい。さら
に、前記実施の形態ではしきい値としてＣＰn ＾をその
ままの値で用いたが、代わりに１つまたは複数の候補値
を用意しておき、これらの候補値の中からしきい値を選
択することもできる。

【００３１】また、前記実施の形態においてはパラメー
タを１フレームに１個だけ求めたが、サブフレームごと
に１個求め、複数のサブフレームで求めた各パラメータ
を組み合わせて条件を満たすかどうかを判定することに
よりクラス分けを行なってもよい。例えば、１種類のパ
ラメータについて得られた、１フレーム中の複数のパラ
メータ値のうちのすべてまたはどれか１つがしきい値に
対して大きい場合に、高い伝送レートの有声用コーデッ
クを選択するように判定を行なってもよいし、１フレー
ムに得られた複数のパラメータ値を平均した値をパラメ
ータ値として判定を行なってもよい。

【００３２】また、前記実施の形態においてしきい値の
候補値を用意する代わりに、ＣＰn＾の有効数字を制限
することによりしきい値を量子化することもできる。（第２の実施の形態）この実施の形態は、前記第１の実
施の形態がコーデックとして無音・背景雑音用コーデッ
ク４１、無声用コーデック４２および２個の有声用コー
デック（Ｉ）４３，４４を備えているのに対し、コーデ
ックとして無音・背景雑音用コーデックおよび２個の有
音用コーデックのみを備え、入力信号から抽出した特徴
パラメータによりこれらのコーデックを切り替えて使用
するようにしたものである。

【００３３】図２は、この実施の形態に係わる音声符号
化装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、同図
において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳し
い説明は省略する。

【００３４】コーデックユニット４ｂには、無音・背景
雑音用コーデック４１および２個の有音用コーデック
（Ｊ）４５，４６が備えられている。このうち有音用コ
ーデック（Ｊ）４５，４６は、どちらも有音という属性
の音声から得られた信号を符号化するコーデックであ
り、有音用コーデック（Ｊ）４５は有音用コーデック
（Ｊ）４６よりも高い伝送レートで符号化を行なうよう
に構成され、かつ１フレーム中のサブフレーム数が多く
構成されている。

【００３５】一方、クラス分けユニット１ｂは、２個の
パラメータ抽出部１１，１３′と、これらのパラメータ
抽出部１１，１３′に対応して設けられた２個のクラス
分け部２１，２３′とを有しており、パラメータ抽出部
１１とクラス分け部２１とにより無音と有音とを分ける
ためのクラス分けユニットが構成され、またパラメータ
抽出部１３′とクラス分け部２３′とにより有音用クラ
ス分けユニット２ｂが構成される。

【００３６】このうちパラメータ抽出部（Ｃ）１３′
は、図示しない受信部から伝達された入力信号から高伝
送レートを必要とする音と低伝送レートも十分な音とを
識別するためのパラメータを抽出し、このパラメータを
クラス分け部（Ｃ）２３′に伝達する。クラス分け部
（Ｃ）２３′は伝達されたパラメータを基に入力信号フ
レームが高伝送レートを必要とする音であるか低伝送レ
ートでも十分な音であるかを判定し、この判定結果に応
じて切替スイッチ３３を切り替えるとともに、切替情報
を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００３７】このとき、上記パラメータ抽出部（Ｃ）１
３′で抽出されるパラメータは、前記パラメータ抽出部
（Ｃ）１３と同様にパワー値およびピッチ周期である
が、クラス分け部（Ｃ）２３′ではこれらのパラメータ
を前記クラス分け部（Ｃ）２３で用いたしきい値とは異
なる値のしきい値を用いてクラス分けの判定が行なわれ
る。すなわち、前記クラス分け部（Ｃ）２３は音声を判
定したのに対し、この実施の形態のクラス分け部（Ｃ）
２３′は音の判定を行なう。

【００３８】このような構成であるから、入力信号が有
音フレームである場合に、有音用クラス分けユニット２
ｂにおいてその音のピッチ周期およびパワー値に応じて
クラス分けが行なわれる。そして、その判定結果に応じ
て切替スイッチ３３が切り替わり、これにより上記入力
信号の有音フレームは２個の有音用コーデック（Ｊ）４
５，４６のうちの一方に供給され符号化される。

【００３９】このため、入力信号の有音フレームはその
性質に応じてクラス分けされて、適当な伝送レートのコ
ーデックにより符号化されて伝送されることになる。し
たがって、有音フレームの符号化品質を保持した上で平
均伝送レートを低下させることができる。

【００４０】（第３の実施の形態）この実施の形態は、
コーデックとして無音・背景雑音用コーデックおよび無
声用コーデックに加えて、３個の有声用コーデックを備
え、入力信号が有声フレームである場合に、その属性を
判定して第１の属性である場合には上記３個の有声用コ
ーデックのうちの１つを選択し、第２の属性である場合
にはその性質に応じて他の２個の有声用コーデックのい
ずれかを選択して使用するようにしたものである。

【００４１】図３は、この実施の形態に係わる音声符号
化装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、同図
において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳し
い説明は省略する。

【００４２】コーデックユニット４ｃには、無音・背景
雑音用コーデック４１および無音用コーデック４２に加
えて、有声用コーデック（Ｇ）４７および有声用コーデ
ック（Ｈ）４８，４９が備えられている。有声用コーデ
ック（Ｇ）４７と有声用コーデック（Ｈ）４８，４９と
は、異なる属性の有声信号を符号化するためのもので、
このうちの有声用コーデック（Ｈ）４９は有声用コーデ
ック（Ｈ）４８に比べて高い伝送レートで符号化を行な
うように構成され、かつ１フレーム中のサブフレーム数
が多く設定されている。

【００４３】一方、クラス分けユニット１ｃは、４個の
パラメータ抽出部１１，１２，１４，１５と、これらの
パラメータ抽出部１１，１２，１４，１５に対応して設
けられた４個のクラス分け部２１，２２，２４，２５と
を有している。

【００４４】パラメータ抽出部（Ｄ）１４は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から有声信号の属性を
判定するためのパラメータを抽出し、このパラメータを
クラス分け部（Ｄ）２４に伝達する。クラス分け部
（Ｄ）２４は伝達されたパラメータを基に入力信号の有
声フレームの属性を判定し、この判定結果に応じて切替
スイッチ３４を切り替えるとともに、切替情報を入力信
号とともにコーデックへ伝達する。

【００４５】パラメータ抽出部（Ｅ）１５は、図示しな
い受信部から伝達された第２の属性の入力有声信号から
高伝送レートを必要とする音声と低伝送レートも十分な
音声とを識別するためのパラメータを抽出し、このパラ
メータをクラス分け部（Ｅ）２５に伝達する。クラス分
け部（Ｅ）２５は伝達されたパラメータを基に入力信号
フレームが高伝送レートを必要とする音声であるか低伝
送レートでも十分な音声であるかを判定し、この判定結
果に応じて切替スイッチ３５を切り替えるとともに、切
替情報を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００４６】この様な構成であるから、入力信号が有声
フレームであった場合には、まずパラメータ抽出部
（Ｄ）１４およびクラス分け部（Ｄ）２４によりその属
性が判定され、この属性に応じて有声用コーデック
（Ｇ）４７と有声用コーデック（Ｈ）４８，４９との間
が切り替えられる。そして、有声用コーデック（Ｈ）４
８，４９が選択された場合には、パラメータ抽出部
（Ｅ）１５およびクラス分け部（Ｅ）２５において有声
フレームの性質がさらに判定されて、高伝送レートが必
要な場合には有声用コーデック（Ｈ）４９が選択され、
一方低伝送レートでも十分な場合には有声用コーデック
（Ｈ）４８が選択される。

【００４７】したがってこの実施の形態によれば、有声
フレームの性質ばかりでなく属性によってもそれに適し
たコーデックが切り替えられることになり、これによっ
てより一層平均的な伝送レートを下げることができる。

【００４８】（第４の実施の形態）この実施の形態は、
第１の属性の有声フレームを符号化するためのコーデッ
クを２個設けるとともに、第２の属性の有声フレームを
符号化するためのコーデックを１個設け、入力信号が有
声フレームである場合に、その属性を判定して第２の属
性である場合には上記第２の属性用の有声用コーデック
を選択し、第１の属性である場合にはその性質に応じて
上記第１の属性用の２個の有声用コーデックのいずれか
を選択して使用するようにしたものである。

【００４９】図４は、この実施の形態に係わる音声符号
化装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、同図
において前記図１および図３と同一部分には同一符号を
付して詳しい説明は省略する。

【００５０】コーデックユニット４ｄには、無音・背景
雑音用コーデック４１および無音用コーデック４２に加
えて、有声用コーデック（Ｇ）４７，５０および有声用
コーデック（Ｈ）４８が備えられている。有声用コーデ
ック（Ｇ）４７，５０と有声用コーデック（Ｈ）４８と
は、異なる属性の有声信号を符号化するためのもので、
このうちの有声用コーデック（Ｇ）５０は有声用コーデ
ック（Ｇ）４７に比べて高い伝送レートで符号化を行な
うように構成され、かつ１フレーム中のサブフレーム数
が多く設定されている。

【００５１】一方、クラス分けユニット１ｄは、４個の
パラメータ抽出部１１，１２，１４，１６と、これらの
パラメータ抽出部１１，１２，１４，１６に対応して設
けられた４個のクラス分け部２１，２２，２４，２６と
を有している。

【００５２】パラメータ抽出部（Ｄ）１４は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から有声信号の属性を
判定するためのパラメータを抽出し、このパラメータを
クラス分け部（Ｄ）２４に伝達する。クラス分け部
（Ｄ）２４は伝達されたパラメータを基に入力信号の有
声フレームの属性を判定し、この判定結果に応じて切替
スイッチ３４を切り替えるとともに、切替情報を入力信
号とともにコーデックへ伝達する。

【００５３】パラメータ抽出部（Ｆ）１６は、図示しな
い受信部から伝達された第１の属性の入力有声信号から
高伝送レートを必要とする音声と低伝送レートも十分な
音声とを識別するためのパラメータを抽出し、このパラ
メータをクラス分け部（Ｆ）２６に伝達する。クラス分
け部（Ｆ）２６は伝達されたパラメータを基に入力信号
フレームが高伝送レートを必要とする音声であるか低伝
送レートでも十分な音声であるかを判定し、この判定結
果に応じて切替スイッチ３６を切り替えるとともに、切
替情報を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００５４】この様な構成であるから、入力信号が有声
フレームであった場合には、まずパラメータ抽出部
（Ｄ）１４およびクラス分け部（Ｄ）２４によりその属
性が判定され、この属性に応じて有声用コーデック
（Ｇ）４７，５０と有声用コーデック（Ｈ）４８との間
が切り替えられる。そして、有声用コーデック（Ｇ）４
７，５０が選択された場合には、パラメータ抽出部
（Ｆ）１６およびクラス分け部（Ｆ）２６において有声
フレームの性質がさらに判定されて、高伝送レートが必
要な場合には有声用コーデック（Ｇ）５０が選択され、
一方低伝送レートでも十分な場合には有声用コーデック
（Ｇ）４７が選択される。

【００５５】したがってこの実施の形態によっても、有
声フレームの性質ばかりでなく属性により最も適したコ
ーデックが切り替えられることになり、これによってよ
り一層平均的な伝送レートを下げることができる。

【００５６】（第５の実施の形態）この実施の形態は、
コーデックとして無音・背景雑音用コーデックおよび無
声用コーデックに加えて、第１の属性用の２個の有声用
コーデックと、第２の属性用の２個の有声用コーデック
とを備え、入力信号が有声フレームである場合にその属
性を判定して、第１の属性である場合にはその性質に応
じて上記第１の属性用の２個の有声用コーデックのうち
のいずれかを選択して使用し、第２の属性である場合に
はその性質に応じて上記第２の属性用の２個の有声用コ
ーデックのいずれかを選択して使用するようにしたもの
である。

【００５７】図５は、この実施の形態に係わる音声符号
化装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、同図
において前記図１、図３および図４と同一部分には同一
符号を付して詳しい説明は省略する。

【００５８】コーデックユニット４ｅには、無音・背景
雑音用コーデック４１および無音用コーデック４２に加
えて、第１の属性用の２個の有声用コーデック（Ｇ）４
７，５０と、第２の属性用の２個の有声用コーデック
（Ｈ）４８，４９とが備えられている。有声用コーデッ
ク（Ｇ）４７，５０と有声用コーデック（Ｈ）４８，４
９とは、互いに異なる属性の有声信号を符号化するため
のもので、このうち有声用コーデック（Ｇ）５０、有声
用コーデック（Ｈ）４９は、それぞれ有声用コーデック
（Ｇ）４７、有声用コーデック（Ｈ）４８に比べて高い
伝送レートで符号化を行なうように構成され、かつ１フ
レーム中のサブフレーム数が多く設定されている。

【００５９】一方、クラス分けユニット１ｅは、５個の
パラメータ抽出部１１，１２，１４，１５，１６と、こ
れらのパラメータ抽出部１１，１２，１４，１５，１６
に対応して設けられた５個のクラス分け部２１，２２，
２４，２５，２６とを有している。

【００６０】パラメータ抽出部（Ｄ）１４は、図示しな
い受信部から伝達された入力信号から有声信号の属性を
判定するためのパラメータを抽出し、このパラメータを
クラス分け部（Ｄ）２４に伝達する。クラス分け部
（Ｄ）２４は伝達されたパラメータを基に入力信号の有
声フレームの属性を判定し、この判定結果に応じて切替
スイッチ３４を切り替えるとともに、切替情報を入力信
号とともにコーデックへ伝達する。

【００６１】パラメータ抽出部（Ｅ）１５は、図示しな
い受信部から伝達された第２の属性の入力有声信号から
高伝送レートを必要とする音声と低伝送レートも十分な
音声とを識別するためのパラメータを抽出し、このパラ
メータをクラス分け部（Ｅ）２５に伝達する。クラス分
け部（Ｅ）２５は伝達されたパラメータを基に入力信号
フレームが高伝送レートを必要とする音声であるか低伝
送レートでも十分な音声であるかを判定し、この判定結
果に応じて切替スイッチ３５を切り替えるとともに、切
替情報を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００６２】パラメータ抽出部（Ｆ）１６は、図示しな
い受信部から伝達された第１の属性の入力有声信号から
高伝送レートを必要とする音声と低伝送レートも十分な
音声とを識別するためのパラメータを抽出し、このパラ
メータをクラス分け部（Ｆ）２６に伝達する。クラス分
け部（Ｆ）２６は伝達されたパラメータを基に入力信号
フレームが高伝送レートを必要とする音声であるか低伝
送レートでも十分な音声であるかを判定し、この判定結
果に応じて切替スイッチ３６を切り替えるとともに、切
替情報を入力信号とともにコーデックへ伝達する。

【００６３】この様な構成であるから、入力信号が有声
フレームであった場合には、まずパラメータ抽出部
（Ｄ）１４およびクラス分け部（Ｄ）２４によりその属
性が判定され、第１の属性であれば有声用コーデック
（Ｇ）４７，５０が切替スイッチ３４により切り替えら
れて選択され、第２の属性であれば有声用コーデック
（Ｈ）４８，４９が切替スイッチ３４により切り替えら
れて選択される。

【００６４】そして、有声用コーデック（Ｇ）４７，５
０が選択された場合には、パラメータ抽出部（Ｆ）１６
およびクラス分け部（Ｆ）２６において有声フレームの
性質がさらに判定されて、高伝送レートが必要な場合に
は有声用コーデック（Ｇ）５０が選択され、一方低伝送
レートでも十分な場合には有声用コーデック（Ｇ）４７
が選択される。

【００６５】また、有声用コーデック（Ｈ）４８，４９
が選択された場合には、パラメータ抽出部（Ｅ）１５お
よびクラス分け部（Ｅ）２５において有声フレームの性
質がさらに判定されて、高伝送レートが必要な場合には
有声用コーデック（Ｈ）４９が選択され、一方低伝送レ
ートでも十分な場合には有声用コーデック（Ｈ）４８が
選択される。

【００６６】したがってこの実施の形態によれば、有声
フレームの属性と、その各々の属性における有声信号の
性質とに応じて、最も適したコーデックが切り替え選択
されて使用されることになる。すなわち、さらに細かな
クラス分けが行なわれることになり、これにより平均的
な伝送レートをさらに下げることが可能となる。

【００６７】なお、以上の各実施の形態は次のような各
種変形が可能である。すなわち、上記第５の実施の形態
において、２種類の有声用コーデック（Ｇ），（Ｈ）に
対し、それぞれ伝送レートの異なる２個のコーデックを
用意したが、有声用コーデックとして３種類以上のコー
デックを用意し、これらのコーデックのそれぞれについ
て伝送レートの異なる２個以上のコーデックを用意し
て、これらを選択的に使用するようにしてもよい。

【００６８】また、前記第５の実施の形態において、パ
ラメータ抽出部１１，１２，１４，１５，１６およびク
ラス分け部２１，２２，２４，２５，２６は、それぞれ
一部または全部を１個または小数個のパラメータ抽出部
およびクラス分け部に統合することもできる。また、入
力信号の伝達路を切り替る切替スイッチについても、そ
の一部または全部を１個の切替スイッチにより構成し、
上記統合したクラス分け部によって制御するように構成
してもよい。

【００６９】さらに、前記第３、第４および第５の各実
施の形態において、無声用コーデック、有声用コーデッ
ク（Ｇ），（Ｈ）の代わりに、有音用コーデック（Ｊ）
を用いてもよい。

【００７０】（第６の実施の形態）以上述べた第１乃至
第５の各実施の形態では、各パラメータ抽出部において
入力信号の特徴パラメータとしてピッチ周期およびパワ
ー値を抽出し、これらのパラメータをもとにクラス分け
を行なう場合について述べたが、その他のパラメータを
抽出してクラス分けを行なってもよい。

【００７１】以下、その一例を図１の構成を用いて説明
する。パラメータ抽出部（Ｃ）１３は、入力信号からパ
ラメータとして、一次の自己相関ｋ、ピッチゲインｇお
よびピッチ周期τの変化の絶対値ｄをそれぞれ抽出す
る。これらのパラメータをもとにクラス分け部（Ｃ）２
３は、無音／有音判定および無声／有声判定によって有
声と判定された信号を有声用コーデック（Ｉ）４３，４
４のどちらを用いて符号化するかを判定し、決定したコ
ーデックで信号を符号化するよう切替スイッチ３３を切
り替える。

【００７２】なお、第１の実施の形態で述べたように有
声用コーデック（Ｉ）４４は、有声用コーデック（Ｉ）
４３よりも高い伝送レートで符号化し、また１フレーム
中のサブフレーム数がより多く設定されている。

【００７３】上記パラメータ抽出部（Ｃ）１３における
パラメータの抽出、およびクラス分け部（Ｃ）２３にお
けるクラス分け判定は、それぞれ次のように行なわれ
る。すなわち、いま仮にｉ番目のフレームに対する一次
の自己相関をｋi 、ピッチゲインをｇi 、ｉフレームと
（ｉ−１）フレームとのピッチ周期τの差の絶対値、つ
まりピッチの変化の絶対値をｄi とする。そして、フレ
ームのサンプル数をＮ0 とし、ｉ番目のフレーム内のｊ
番目のサンプルの入力信号ｘj ⁽ⁱ⁾ が入力されたとする
と、上記一次の自己相関ｋi 、ピッチゲインｇi 、ピッ
チ周期τの変化の絶対値ｄi は、それぞれ次の計算式に
より求められる。

【００７４】

【数２】

【００７５】この実施の形態によっても、先に述べた第
１の実施の形態と同様に、入力有声信号を高伝送レート
が必要な信号と低伝送レートでも十分な信号とにクラス
分けし、これにより伝送レートの異なる２個の有声用コ
ーデック（Ｉ）４３，４４を選択的に使い別けて符号化
を行なうことができる。

【００７６】なお、上記クラス分け判定において使用す
る各しきい値は、要求される平均伝送レートに応じて決
定すればよく、これらを任意に変えることによって平均
伝送レートを調節することができる。

【００７７】なお、上記第６の実施の形態は次のような
種々変形が可能である。すなわち、ピッチゲインを求め
るときに使うｘj ⁽ⁱ⁾ は、入力信号をＬＰＣ分析から求
まる予測残差信号としてもよい。

【００７８】また、前記一次の自己相関ｋi およびピッ
チゲインｇi の分析区間は、１フレームに限ることはな
く、それよりも広い区間または狭い区間としたり、さら
にはフレームと共通部分をもった区間とすることもでき
る。

【００７９】また、前記一次の自己相関ｋi およびピッ
チゲインｇi は、１フレームに１回分析を行なって算出
する以外に、サブフレームに１回あるいはフレーム内を
Ｎiサンプル×Ｎs 区間にわけてこの区間毎に計算を行
なって求めるようにしてもよい。

【００８０】さらに、コーデックユニットに設けるコー
デックの種類や数、パラメータ抽出部、クラス分け部お
よび切替スイッチの構成は、前記第１乃至第５の各実施
の形態の場合と同様に変更することが可能である。

【００８１】また、パラメータ抽出部が入力信号から得
たパラメータをさらに計算して、別パラメータを求める
とき、その働きをクラス分け部ではなくパラメータ抽出
部に持たせることもできる。

【００８２】さらに、前記各実施の形態では、コーデッ
クユニットにおいて伝送レートが異なりかつ１フレーム
中のサブフレーム数の異なる有声用コーデックまたは有
音用コーデックを設けたが、１フレームのサブフレーム
数は同一で伝送レートのみが異なる有声用コーデックま
たは有音用コーデックを設けるようにしてもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の音声符号化
装置では、無音・背景雑音以外の属性の音声をサブフレ
ーム数および伝送レートが異なる複数のコーデックを選
択的に使用して符号化する場合に、入力信号の有音区間
または有声区間の信号から例えばピッチ周期、パワー
値、一次相関係数、ピッチゲインおよびピッチ周期の変
化の絶対値などの特徴パラメータを選択的に抽出し、こ
の抽出した特徴パラメータをしきい値で判定することに
より有音区間または有声区間の信号のクラス分けを行な
って、その結果を基に音声信号を供給すべきコーデック
を切り替えるようにしている。

【００８４】したがって本発明によれば、有音区間また
は有声区間のクラス分けを効果的に行なうことができ、
これにより符号化品質を高く保持した上で平均伝送レー
トのより一層の低下を図ることができる音声符号化装置
を提供することができる。

【００８５】すなわち、本発明によれば、予測平均パワ
ー値を用いた可変しきい値およびピッチ周期等によりク
ラス分けを行なうようにしたことによって、音声波形の
特徴を考えずに有声区間と判断された場合には単純に各
フレーム毎に有声用コーデックを規則的に切り換える従
来の方式に比べて、平均レートを低く抑えつつ信号対雑
音比（ＳＮＲ）を高めることができ、これにより入力音
声のレベルの違いに対しても安定なクラス分けを行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる音声符号化
装置の構成を示す回路ブロック図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる音声符号化
装置の構成を示す回路ブロック図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる音声符号化
装置の構成を示す回路ブロック図。

【図４】本発明の第５の実施の形態に係わる音声符号化
装置の構成を示す回路ブロック図。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる音声符号化
装置の構成を示す回路ブロック図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…クラス分けユニット２ａ…有声用クラス分けユニット２ｂ…有音用クラス分けユニット１１，１２，１３，１４，１５，１６…パラメータ抽出
部２１，２２，２３，２４，２５，２６…クラス分け部３１，３２，３３，３４，３５，３６…切替スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ…コーデックユニット４１…無音・背景雑音用コーデック４２…無声用コーデック４３，４４，４７，４８，４９，５０…有音用コーデッ
ク４５，４６…有音用コーデック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号中の音声に対応する信号から少
なくとも１種類の特徴パラメータを抽出するための特徴
パラメータ抽出手段と、１フレーム内のサブフレーム数および伝送レートが互い
に異なり、前記音声に対応する信号を符号化するための
複数の有声用符号化手段と、前記複数の有声用符号化手段に対する前記入力信号の供
給路に配置された供給経路切替手段と、前記特徴パラメータ抽出手段により抽出された特徴パラ
メータに基づき前記供給経路切替手段を切替制御して、
前記入力信号中の音声に対応する信号を対応する前記有
声用符号化手段に供給せしめる切替制御手段とを具備し
たことを特徴とする音声符号化装置。
【請求項２】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号中
の音声に対応する信号から少なくともピッチ周期を抽出
し、かつ切替制御手段は、前記ピッチ周期に基づき供給
経路切替手段を切替制御して前記入力信号中の音声に対
応する信号を対応する複数の有声用符号化手段に供給せ
しめることを特徴とする請求項１記載の音声符号化装
置。
【請求項３】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号中
の音声に対応する信号から少なくともパワー値を抽出
し、かつ切替制御手段は、前記パワー値に基づき供給経
路切替手段を切替制御して前記入力信号中の音声に対応
する信号を対応する複数の有声用符号化手段に供給せし
めることを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項４】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号中
の音声に対応する信号から少なくともパワー値およびピ
ッチ周期を抽出し、かつ切替制御手段は、前記パワー値
およびピッチ周期の両方に基づき供給経路切替手段を切
替制御して前記入力信号中の音声に対応する信号を対応
する複数の有声用符号化手段に供給せしめることを特徴
とする請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項５】複数の有声用符号化手段は、所定のサブ
フレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符号
化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフレ
ーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符号
化手段を備え、前記切替制御手段は、ピッチ周期が所定のしきい値より
大きい場合に入力信号を前記第１の有声用符号化手段に
供給させ、ピッチ周期がしきい値以下の場合に入力信号
を前記第２の有声用符号化手段に供給せしめることを特
徴とする請求項２記載の音声符号化装置。
【請求項６】複数の有声用符号化手段は、所定のサブ
フレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符号
化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフレ
ーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符号
化手段を備え、前記切替制御手段は、パワー値が所定のしきい値より大
きい場合に入力信号を前記第１の有声用符号化手段に供
給させ、ピッチ周期がしきい値以下の場合に入力信号を
前記第２の有声用符号化手段に供給せしめることを特徴
とする請求項３記載の音声符号化装置。
【請求項７】複数の有声用符号化手段は、所定のサブ
フレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符号
化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフレ
ーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符号
化手段を備え、前記切替制御手段は、ピッチ周期が所定のしきい値より
大きくかつパワー値が所定のしきい値より大きい場合に
入力信号を前記第１の有声用符号化手段に供給させ、そ
れ以外の場合に入力信号を前記第２の有声用符号化手段
に供給せしめることを特徴とする請求項４記載の音声符
号化装置。
【請求項８】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号中
の音声に対応する信号から、近接するサンプル間の相関
を表わすパラメータ、ピッチ性の強さを表わすパラメー
タ、およびピッチ周期の変化の度合いを表わすパラメー
タを抽出し、かつ切替制御手段は、前記特徴パラメータ
抽出手段により抽出された各パラメータのうちの少なく
とも一つに基づき供給経路切替手段を切替制御して前記
入力信号中の音声に対応する信号を対応する複数の有声
用符号化手段に供給せしめることを特徴とする請求項１
記載の音声符号化装置。
【請求項９】複数の有声用符号化手段は、所定のサブ
フレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符号
化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフレ
ーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符号
化手段を備え、前記切替制御手段は、近接するサンプル間の相関を表わ
すパラメータが所定のしきい値より大きい場合に入力信
号を前記第１の有声用符号化手段に供給させ、前記近接
するサンプル間の相関を表わすパラメータがしきい値以
下の場合に入力信号を前記第２の有声用符号化手段に供
給せしめることを特徴とする請求項８記載の音声符号化
装置。
【請求項１０】複数の有声用符号化手段は、所定のサ
ブフレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符
号化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフ
レーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符
号化手段を備え、前記切替制御手段は、ピッチの強さを表わすパラメータ
が所定のしきい値より大きい場合には、前記近接するサ
ンプル間の相関を表わすパラメータの値によらず入力信
号を前記第１の有声用符号化手段に供給せしめることを
特徴とする請求項８または９記載の音声符号化装置。
【請求項１１】複数の有声用符号化手段は、所定のサ
ブフレーム数および伝送レートを有する第１の有声用符
号化手段と、この第１の有声用符号化手段よりもサブフ
レーム数が少なくかつ伝送レートが低い第２の有声用符
号化手段を備え、前記切替制御手段は、ピッチ周期の変化の度合いを表わ
すパラメータが所定のしきい値より大きい場合には、前
記近接するサンプル間の相関を表わすパラメータの値お
よび前記ピッチの強さを表わすパラメータの値によらず
入力信号を前記第１の有声用符号化手段に供給せしめる
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の
音声符号化装置。
【請求項１２】入力信号中の音声に対応する信号から
少なくとも１種類の特徴パラメータを抽出するための特
徴パラメータ抽出手段と、互いに異なる伝送レートを有し、前記入力信号中の音声
に対応する信号を符号化するための複数の有声用符号化
手段と、前記複数の有声用符号化手段に対する前記入力信号の供
給路に配置された供給経路切替手段と、前記特徴パラメータ抽出手段により抽出された特徴パラ
メータに基づき前記供給経路切替手段を切替制御して、
前記入力信号中の音声に対応する信号を対応する前記有
声用符号化手段に供給せしめる切替制御手段とを具備し
たことを特徴とする音声符号化装置。
【請求項１３】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号
中の音声に対応する信号から少なくともパワー値を抽出
し、かつ切替制御手段は、前記パワー値に基づき供給経
路切替手段を切替制御して前記音声に対応する信号を対
応する複数の有声用符号化手段に供給せしめることを特
徴とする請求項１２記載の音声符号化装置。
【請求項１４】複数の有声用符号化手段は、所定の伝
送レートを有する第１の有声用符号化手段と、この第１
の有声用符号化手段よりも伝送レートの低い第２の有声
用符号化手段を備え、前記切替制御手段は、特徴パラメータ抽出手段により抽
出されたパワー値が所定のしきい値より大きい場合に入
力信号を前記第１の有声用符号化手段に供給させ、パワ
ー値がしきい値以下の場合に入力信号を前記第２の有声
用符号化手段に供給せしめることを特徴とする請求項１
３記載の音声符号化装置。
【請求項１５】複数の有声用符号化手段は、所定の伝
送レートを有する第１の有声用符号化手段と、この第１
の有声用符号化手段よりも伝送レートの低い第２の有声
用符号化手段を備え、前記切替制御手段は、特徴パラメータ抽出手段により抽
出されたピッチ周期が所定のしきい値より大きい場合に
入力信号を前記第１の有声用符号化手段に供給させ、ピ
ッチ周期がしきい値以下の場合に入力信号を前記第２の
有声用符号化手段に供給せしめることを特徴とする請求
項１２記載の音声符号化装置。
【請求項１６】特徴パラメータ抽出手段は、入力信号
のフレームを所定数の区間にわけ、これらの区間毎に少
なくとも一つの特徴パラメータを抽出することを特徴と
する請求項１、２、３、４、８、１２または１３記載の
音声符号化装置。
【請求項１７】特徴パラメータ抽出手段は、過去の入
力信号のパワー値から現在の入力信号の平均的パワー値
を予測する手段を有し、切替制御手段は前記予測された
平均的パワー値を基にパワー値のしきい値を可変設定す
ることを特徴とする請求項６、７、１３または１４記載
の音声符号化装置。
【請求項１８】切替制御手段は、過去の入力信号のパ
ワー値から予測した複数の平均的パワー値を基に現在の
入力信号の平均的パワー値を線形予測によって求めるこ
とを特徴とする請求項１７記載の音声符号化装置。