JPH096398A - 音声処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】音声信号の情報圧縮を行なうための符号化方式
に関し、音声符号化のために入力音声のピッチ周期を求
める際に、ピッチの誤抽出を生じないようにするための
符号化前の処理を行なう、音声処理装置を提供すること
を目的とする。 【構成】入力音声信号を、この入力音声信号をＬＰＣ分
析して得たＬＰＣ係数によって定まるＬＰＣ逆フィルタ
１に通して得られた残差信号から非整数ピッチ周期を求
めるとともに、残差信号をこの非整数ピッチ周期によっ
て定まる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ２に通すこ
とにより、非整数ピッチ周期成分を残差信号から除去す
ることによって得られた信号に、整数遅れ型ピッチ予測
フィルタ４によって非整数ピッチ周期の近傍の整数値を
ピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を加えて得られた
励起信号を、上述のＬＰＣ係数によって定まるＬＰＣ合
成フィルタ６に通すことによって、整数ピッチ周期をも
つ出力音声信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声信号の情報圧縮を
行なうための符号化方式に関し、特にＣＥＬＰ（Code E
xcited Linear Predictive Coding ）符号化方式に代表
されるような、ベクトル量子化を用いる音声符号化方式
に関するものである。

【０００２】音声符号化装置は、携帯電話や自動車電話
等のディジタル移動体通信において広く用いられてお
り、音声品質を維持しながら、高能率の音声情報圧縮を
実現するための開発が進められている。

【０００３】音声符号化方式においては、音声符号化の
ために入力音声のピッチ周期を求める際に、ピッチの誤
抽出を生じないようにすることが必要であり、そのため
の符号化前の処理を行なう、音声処理装置が要求されて
いる。

【０００４】

【従来の技術】ＣＥＬＰ方式に代表される音声符号化方
式においては、人間の声道を全極型フィルタとみなし、
声道情報を表す線形予測係数（ Linear Predictive Cod
ing 係数：ＬＰＣ係数）と音源情報を表すパラメータと
を、効率よく伝送することを特徴としている。

【０００５】図１０は、従来の音声符号化方式の原理を
示すブロック図である。この種の音声符号化方式におい
ては、種々の音源パタンからなる符号帳（コードブッ
ク）を用意しておき、Ａ−ｂ−Ｓ（ Analysis by Synth
esis：合成による分析）によってベクトル符号化を行な
う。

【０００６】すなわち、ＬＰＣ係数によって構成された
ＬＰＣ合成フィルタに、符号帳に格納されている符号ベ
クトル（音源ベクトル）を通すことによって、音声信号
を再合成し、入力信号との誤差評価によって、最適な符
号ベクトルを決定するとともに、この符号ベクトルに対
する最適なゲインを決定する。

【０００７】符号器からは、最適な符号ベクトルのイン
デックスと、符号ベクトルに対するゲインおよびＬＰＣ
係数が復号器側へ伝送される。一方、復号器側では、符
号器側と同じ符号帳を持ち、符号器から伝送されたＬＰ
Ｃ係数と符号ベクトルのインデックスおよびゲインか
ら、音声信号を再生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＣＥＬＰ方式に代表さ
れる音声符号化方式は、携帯電話や自動車電話等のディ
ジタル移動体通信に広く用いられているが、近年におい
て、これらの移動体通信においては、加入者数の増加に
よる周波数不足が深刻な問題となっている。そのため、
この種の音声符号化方式に対しては、音声品質を維持し
ながら、高能率の音声情報圧縮を実現して、周波数資源
を有効に利用できるようにすることが求められている。

【０００９】ＣＥＬＰ方式に代表される音声符号化方式
においては、閉ループ法または開ループ法によって、入
力音声のピッチ周期を求めるが、ピッチ周期は、音声信
号のサンプリング間隔を単位とする整数値であるため、
真のピッチ周期が非整数である場合に、真のピッチ周期
の近傍の整数値がピッチ周期として選択されずに、非整
数ピッチ周期の整数倍に相当する遅れがピッチ周期とし
て誤って抽出される、いわゆる、倍ピッチ，半ピッチの
問題がしばしば生じる。ピッチ周期の誤りは、再生音声
品質の劣化につながるため、この種の音声符号化方式に
おいては、大きな問題となっていた。

【００１０】倍ピッチ，半ピッチの問題を解決するため
の方法としては、非整数ピッチ周期を考慮した、非整数
遅れ型のピッチ推定法が提案されている。しかしなが
ら、日本の自動車電話, 携帯電話の標準方式として採用
された、ＶＳＥＬＰ（Vector Sum Excited Linear Pred
ictive Coding ）符号化方式のように、非整数ピッチ周
期を考慮しない符号化方式の符号器に対しては、符号器
の構成を変更することなしに、非整数遅れ型のピッチ推
定法を組み込むことはできない。

【００１１】従って、非整数遅れを考慮しない符号化方
式に対しては、ピッチ誤抽出に基づく再生音声品質の劣
化を解決するための、有効な手段が存在しないのが現状
である。

【００１２】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、音声処理装置によって、
入力音声信号から非整数ピッチ周期を抽出し、その近傍
の整数値がピッチ周期になるように入力信号を加工し
て、この音声信号を音声符号器の入力とすることによっ
て、音声符号器の構成に変更を加えることなく、かつ、
伝送情報を増加させることなく、符号化音声の品質を改
善する、音声処理装置を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

(1) 入力音声信号を、該入力音声信号をＬＰＣ分析して
得たＬＰＣ係数によって定まるＬＰＣ逆フィルタ１に通
して得られた残差信号から非整数ピッチ周期を求めると
ともに、該残差信号を、該非整数ピッチ周期によって定
まる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ２に通すことに
より、非整数ピッチ周期成分を前記残差信号から除去す
ることによって得られた信号に、整数遅れ型ピッチ予測
フィルタ４によって前記非整数ピッチ周期の近傍の整数
値をピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を加えて得ら
れた励起信号を、前記ＬＰＣ係数によって定まるＬＰＣ
合成フィルタ６に通すことによって、整数ピッチ周期を
もつ出力音声信号を得る。

【００１４】(2) (1) の場合に、入力音声信号の有声／
無声を判定する有声／無声判定部２２を備え、入力音声
が有声のときは、入力音声信号に対して(1) の処理を行
なって出力音声信号を得るとともに、入力音声信号が無
声のときは、入力音声信号に対して(1) の処理を行なわ
ずに出力音声信号を得る。

【００１５】(3) (1) の場合に、入力音声信号に対して
音声信号の高域を強調する高域強調フィルタ２３を備え
るとともに、出力音声信号に対して音声信号の低域を強
調する低域強調フィルタ２４を備える。

【００１６】(4) (1) の場合に、前処理フレームのピッ
チ周期を記憶する記憶バッファ２５と、記憶された前処
理フレームのピッチ周期と現処理フレームのピッチ周期
との変化を滑らかにするピッチ周期平滑部２６とを設け
る。

【００１７】(5) (1) の場合に、入力音声信号の有声／
無声を判定する有声／無声判定部２２を備え、入力音声
が有声のときは、入力音声信号に対して(1) の処理を行
なって出力音声信号を得、入力音声信号が無声のとき
は、入力音声信号に対して(1)の処理を行なわずに出力
音声信号を得るとともに、入力音声信号に対して音声信
号の高域を強調する高域強調フィルタ２３を備え、出力
音声信号に対して音声信号の低域を強調する低域強調フ
ィルタ２４を備える。

【００１８】(6) (1) の場合に、入力音声信号の有声／
無声を判定する有声／無声判定部２２を備え、入力音声
が有声のときは、入力音声信号に対して(1) の処理を行
なって出力音声信号を得、入力音声信号が無声のとき
は、入力音声信号に対して(1)の処理を行なわずに出力
音声信号を得るとともに、前処理フレームのピッチ周期
を記憶する記憶バッファ２５と、記憶された前処理フレ
ームのピッチ周期と現処理フレームのピッチ周期との変
化を滑らかにするピッチ周期平滑部２６とを設ける。

【００１９】(7) (1) の場合に、入力音声信号に対して
音声信号の高域を強調する高域強調フィルタ２３を備
え、出力音声信号に対して音声信号の低域を強調する低
域強調フィルタ２４を備えるとともに、前処理フレーム
のピッチ周期を記憶する記憶バッファ２５と、この記憶
された前処理フレームのピッチ周期と現処理フレームの
ピッチ周期との変化を滑らかにするピッチ周期平滑部２
６とを設ける。

【００２０】(8) (1) の場合に、入力音声信号の有声／
無声を判定する有声／無声判定部２２を備え、入力音声
が有声のときは、入力音声信号に前記処理を行なって出
力音声信号を得、入力音声信号が無声のときは、入力音
声信号に前記処理を行なわずに出力音声信号を得るとと
もに、入力音声信号に対して音声信号の高域を強調する
高域強調フィルタ２３を備え、出力音声信号に対して音
声信号の低域を強調する低域強調フィルタ２４を備え、
さらに前処理フレームのピッチ周期を記憶する記憶バッ
ファ２５と、この記憶された前処理フレームのピッチ周
期と現処理フレームのピッチ周期との変化を滑らかにす
るピッチ周期平滑部２６とを設ける。

【００２１】

【作用】図１は、本発明の原理的構成を示したものであ
る。本発明の音声処理装置においては、図示のように、
入力音声信号から求められたＬＰＣ係数によって構成さ
れるＬＰＣ逆フィルタ１と、ＬＰＣ合成フィルタ６とを
音声符号器の前段に設ける。

【００２２】入力音声信号をＬＰＣ逆フィルタ１に通し
て得られた残差信号から非整数ピッチ周期を求め、残差
信号をこの非整数ピッチ周期によって定まる非整数遅れ
型ピッチ予測逆フィルタ２に通して得た信号に利得ｇ１
を乗じて得られた、入力音声信号がもつ非整数ピッチ周
期成分を、減算器３によって残差信号から減算して、非
整数ピッチ周期成分を取り除く。

【００２３】次に、この出力に対して、整数遅れ型ピッ
チ予測フィルタ４によって得られた、非整数ピッチ周期
の近傍の整数をピッチ周期とする信号に利得ｇ２を乗じ
て得た、整数ピッチ周期成分を加算器５によって加算す
る。このようにして、整数ピッチ周期をもつように加工
された信号を、ＬＰＣ合成フィルタ６に通すことによっ
て、符号器への入力信号を得る。

【００２４】この信号のピッチ周期は整数値なので、非
整数遅れ型のピッチ推定手段をその内部にもたない符号
器においても、倍ピッチ，半ピッチの問題を生じること
がなく、従って良好な符号化音声品質を得ることができ
る。

【００２５】実施例(1) の発明の作用 実施例(1) の場合は、音声符号器に入力される音声信号
が、非整数ピッチ周期を有する場合に、その近傍の整数
値がピッチ周期となるように音声信号を加工することに
よって、非整数ピッチ周期に対応できない音声符号器に
おいて、しばしば生じる倍ピッチ, 半ピッチの問題を、
音声符号器の構成と処理に変更を加えることなく、か
つ、伝送する情報を増加させることなく解決して、符号
化音声の品質を改善することができる。

【００２６】実施例(2) の発明の作用 実施例(2) の場合は、実施例(1) の音声処理装置におい
て、入力信号の有声／無声を判定する有声／無声判定部
を備えたので、入力信号が無声の場合には、実施例(1)
の装置の処理を行なわずに、入力信号をそのまま音声符
号器の入力とすることによって、整数ピッチ周期化のた
めの処理量を削減することできる。

【００２７】実施例（２）によれば、装置の処理量を削
減できるので、携帯電話等のように、電源電力容量に限
りがある装置の場合、装置の連続使用可能時間を長くす
る上で有効である。

【００２８】実施例(3) の発明の作用 実施例(3) の場合は、実施例(1) の装置において、ＬＰ
Ｃ分析部の前段で入力信号の高域周波数成分を強調して
スペクトルを平坦にすることによって、レジスタ長の短
い固定小数点ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で
も、ＬＰＣ係数を精度よく求めることができ、これによ
って、精度よくピッチ周期を抽出することが可能とな
る。

【００２９】また、入力信号の周波数スペクトルの傾き
を変えたまま処理された信号を符号器に入力すると、符
号器内部の符号帳探索に影響を与えることになる。そこ
で、ＬＰＣ合成フィルタの後段または前段において、高
域強調フィルタの逆特性をもつフィルタによって、信号
の周波数スペクトルの傾きを、高域強調以前と同じにす
ることによって、符号化音声品質の劣化を防止すること
ができる。

【００３０】従来、１６ビット固定小数点ＤＳＰのよう
な、レジスタ長の短い固定小数点ＤＳＰによってＬＰＣ
分析部を構成した場合、演算精度不足のために、ＬＰＣ
係数を求められなかったり、求めたＬＰＣ係数によって
構成されたＬＰＣ合成フィルタが発振する等の問題があ
ったが、実施例(3) によれば、レジスタ長の短い固定小
数点ＤＳＰでも、ＬＰＣ係数を精度よく求めることがで
きるので、このような問題の発生を回避することができ
る。

【００３１】実施例(4) の発明の作用 実施例(4) の場合は、実施例(1) の装置において、現在
処理しているフレームの整数ピッチ周期と、一つ前のフ
レームの整数ピッチ周期とが大きく異なる場合に、フレ
ーム間のピッチ周期の変化を滑らかにすることによっ
て、符号化音声の品質の劣化を防止することができる。

【００３２】実施例(1) の発明では、入力音声信号は一
定長のフレームに区切られて、各フレーム単位で処理が
行なわれるため、ピッチ周期も、フレーム単位で算出さ
れる。一般に、有声音のピッチ周期は、緩やかに変化す
ることが知られており、実施例(1) の装置では、現在処
理しているフレームの整数ピッチ周期と、一つ前のフレ
ームの整数ピッチ周期とが大きく異なると、符号化音声
の品質が劣化するが、実施例(4) によれば、フレーム間
のピッチ周期の変化を滑らかにするので、このような問
題の発生を回避することができる。

【００３３】実施例(5) の発明の作用 実施例(5) の場合は、実施例(1) の装置において、入力
音声信号の有声／無声を判定する有声／無声判定部を設
けて、入力信号が無声の場合は、実施例(1) の装置の処
理を行なわずに、入力信号をそのまま音声符号器へ入力
するようにしたので、整数ピッチ周期化のための処理量
を削減することができる。

【００３４】またＬＰＣ分析部の前段に高域強調フィル
タをもつとともに、ＬＰＣ合成フィルタの後段または前
段に、高域強調フィルタの逆特性をもつフィルタをもつ
ことによって、ＬＰＣ分析部の前段で入力信号の高域周
波数成分を強調して、スペクトルを平坦にするので、１
６ビット固定小数点ＤＳＰのような、レジスタ長の短い
固定小数点ＤＳＰでも、ＬＰＣ係数を精度よく求めるこ
とができ、これによってピッチ周期を精度よく抽出する
ことが可能となる。

【００３５】また、ＬＰＣ合成フィルタの後段または前
段において、高域強調フィルタの逆特性をもつフィルタ
によって、信号の周波数スペクトルの傾きを、高域強調
以前と同じにするので、符号化音声品質の劣化を防止す
ることができる。

【００３６】実施例(6) の発明の作用 実施例(6) の場合、実施例(1) の装置において、有声／
無声判定部を備えたので、入力信号が無声の場合、実施
例(1) の装置の処理を行なわずに、入力信号をそのまま
音声符号器へ入力することによって、整数ピッチ周期化
のための処理量を削減することができる。また、前フレ
ームの整数化されたピッチ周期と、現フレームの整数化
されたピッチ周期との変化を滑らかにすることによっ
て、符号化音声品質の劣化を防止することができる。

【００３７】実施例(7) の発明の作用 実施例(7) の場合、実施例(1) の装置において、ＬＰＣ
分析部の前段で、高域強調フィルタによって、入力周期
の高域周波数成分を強調して、スペクトルを平坦にす
る。これによって、１６ビット固定小数点ＤＳＰのよう
な、レジスタ長の短い固定小数点ＤＳＰでも、ＬＰＣ係
数を精度よく求めることができ、その結果、ピッチ周期
を精度よく抽出することが可能となる。

【００３８】また、ＬＰＣ合成フィルタの後段または前
段において、高域強調フィルタの逆特性をもつフィルタ
によって、信号の周波数スペクトルの傾きを高域強調前
と同じにするので、符号化音声品質の劣化を防止するこ
とができる。

【００３９】また、前フレームの整数化されたピッチ周
期と、現フレームの整数化されたピッチ周期との変化を
滑らかにすることによって、符号化音声品質の劣化を防
止することができる。

【００４０】実施例(8) の発明の作用 実施例(8) の場合、実施例(1) の装置において、入力音
声周期の有声／無声を判定する有声／無声判定部を備え
ることによって、入力信号が無声の場合に、実施例(1)
の装置の処理を行なわずに、入力信号をそのまま音声符
号器へ入力することによって、整数ピッチ周期化のため
の処理量を削減することが可能である。

【００４１】また、ＬＰＣ分析部の前段に高域強調フィ
ルタをもつとともに、ＬＰＣ合成フィルタの後段または
前段に、高域強調フィルタの逆特性を有するフィルタを
もつことによって、ＬＰＣ分析部の前段で入力周期の高
域周波数成分を強調して、スペクトルを平坦にすること
ができ、従って、１６ビット固定小数点ＤＳＰのよう
な、レジスタ長の短い固定小数点ＤＳＰでも、ＬＰＣ係
数を精度よく求めることができ、これによって、ピッチ
周期を精度よく抽出することが可能である。

【００４２】さらに、ＬＰＣ合成フィルタの後段または
前段において、高域強調フィルタの逆特性をもつフィル
タによって、周期の周波数スペクトルの傾きを、高域強
調以前と同じにするので、符号化音声品質の劣化を防止
することができる。

【００４３】また、前フレームの整数化されたピッチ周
期と、現フレームの整数化されたピッチ周期との変化を
滑らかにすることによって、符号化音声品質の劣化を防
止することができる。

【００４４】

【実施例】

実施例(1) 図２は、本発明の実施例(1) の構成を示したものであっ
て、１１はＬＰＣ分析部、１２はＬＰＣ逆フィルタ、１
３はアップサンプリング部、１４はピッチ推定部、１５
は非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ、１６は減算器、
１７はダウンサンプリング部、１８は整数化部、１９は
整数遅れ型ピッチ予測フィルタ、２０は加算器、２１は
ＬＰＣ合成フィルタである。

【００４５】入力された音声信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，
…，Ｎ−１）から、数十[ms]程度の長さのフレームを切
り出して、この区間についてＬＰＣ分析部１１で分析を
行なって、ＬＰＣ係数ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を
求める。そして、次式で表される伝達関数Ａ(z) を有す
るＬＰＣ逆フィルタ１２によって、音声信号ｓ(n) から
残差信号ｒ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数１】

【００４６】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) を得る。サンプリ
ング速度を上昇させる手段としては、もとの残差信号ｒ
(n) の隣接するサンプル間に、Ｍ−１個の零データを等
間隔に挿入して、ローパスフィルタによって帯域制限を
行なう方法を用いることもできる。

【００４７】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n)，（ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数２】

【００４８】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n) を得る。

【００４９】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。信号ｗ(n) は、残
差信号から非整数ピッチ周期成分を除いた信号である。

【００５０】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数３】

【００５１】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００５２】音声信号ｙ(n) は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。従って、非整数ピ
ッチ周期に対応していない音声符号器の前段で本発明を
用いれば、音声符号器に一切変更を加えることなしに、
符号化音声品質を改善することができる。

【００５３】実施例(2) 図３は、本発明の実施例(2) の構成を示したものであっ
て、図２の場合と同じものを同じ番号で示し、２２は有
声／無声判定部である。

【００５４】有声／無声判定部２２は、入力された音声
信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して、有声
部と無声部の判定を行なう。ここで有声部と判定された
場合には、実施例(1) の場合と全く同じ処理が行なわれ
るので、ここでは、詳細な説明を省略する。無声部と判
定された場合には、入力された音声信号ｓ(n) は、その
まま音声符号器へ入力され、有声部の場合に行なうよう
な一連の処理は行なわれない。

【００５５】従って、音声の有声部が入力された場合に
は、整数ピッチ周期のみをもつ音声信号ｙ(n) が音声符
号器へ入力されるので、音声符号器では、常に、もとの
音声信号ｓ(n) の非整数ピッチ周期の近傍の整数値がピ
ッチ周期として選ばれる。これによって、従来の音声符
号化方式で見られたような、倍ピッチ, 半ピッチ等のピ
ッチ誤抽出がなくなり、符号化音声品質を改善すること
ができる。また、無声部に対しては、有声／無声の判定
を除いては、なんら操作が行なわれないので、実施例
(1) の場合と比較して、演算量を削減することができ
る。

【００５６】実施例(3) 図４は、本発明の実施例(3) の構成を示したものであっ
て、図２の場合と同じものを同じ番号で示し、２３は高
域強調フィルタ、２４は低域強調フィルタである。

【００５７】１６ビット固定小数点ＤＳＰのような、レ
ジスタ長の短いＤＳＰによってＬＰＣ分析を行なう場合
には、分析する信号の周波数スペクトルのダイナミック
レンジが大きい場合には、ＬＰＣ分析部の演算速度が高
いことが必要である。従って、このような場合には、精
度を保つために、多くの演算量が必要になる。

【００５８】そこで、実施例(3) に示すように、入力さ
れた音声信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を、例
えば伝達関数Ｑ(z) ＝１−μｚ^-1 ,（０＜μ＜１）を有
する高域強調フィルタ２３に入力して、音声信号の高域
周波数成分を強調して、周波数スペクトルのダイナミッ
クレンジを小さくする。これによって、ＬＰＣ分析に必
要な演算精度が緩和されて、固定小数点ＤＳＰによる実
現も容易になる。

【００５９】高域強調フィルタ２３の出力ｓ'(n)から数
十[ms]程度の長さのフレームを切り出して、この区間に
ついてＬＰＣ分析部１１で分析を行なって、ＬＰＣ係数
ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を求める。そして、次式
で表される伝達関数Ａ(z) を有するＬＰＣ逆フィルタ１
２によって、音声信号ｓ'(n)から残差信号ｒ(n),（ｎ＝
０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数４】

【００６０】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【００６１】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n)，（ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数５】

【００６２】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【００６３】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００６４】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタＩ(z) は、次式で表
されるものである。

【数６】

【００６５】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００６６】音声信号ｙ(n) を低域強調フィルタ２４に
入力して、高域強調フィルタによって強調された高域周
波数成分をもとのレベルまで戻す。ここで使用する低域
強調フィルタ２４は、高域強調フィルタ２３の逆特性を
もつフィルタであって、伝達関数Ｒ(z) ＝１／Ｑ(z) で
表されるものである。低域強調フィルタ２４の出力音声
信号ｙ'(n)が、音声符号器に対する入力となる。

【００６７】音声信号ｙ'(n)は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【００６８】また、高域強調フィルタ２３の使用によっ
て、ＬＰＣ分析に必要な演算精度を緩和しているので、
固定小数点ＤＳＰによって、ＬＰＣ分析部を実現する場
合でも、高品質な符号化音声を得ることができる。

【００６９】実施例(4) 図５は、本発明の実施例(4) の構成を示したものであっ
て、図２の場合と同じものを同じ番号で示し、２５は記
憶バッファ、２６はピッチ周期平滑部である。

【００７０】入力された音声信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，
…，Ｎ−１）から、数十[ms]程度の長さのフレームを切
り出して、この区間についてＬＰＣ分析部１１で分析を
行なって、ＬＰＣ係数ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を
求める。そして、次式で表される伝達関数Ａ(z) を有す
るＬＰＣ逆フィルタ１２によって、音声信号ｓ(n) から
残差信号ｒ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数７】

【００７１】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【００７２】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n), （ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数８】

【００７３】ここで、現フレーム（第ｉフレーム）の非
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルをそれぞれ
Ｌ_f (i),pp_i とし、これらを記憶バッファ２５に記憶す
る。

【００７４】フレーム間のピッチ周期の連続性を滑らか
にするために、以下の操作を行なう。まず、記憶バッフ
ァ２５に記憶されている前フレーム（第ｉ−１フレー
ム）の非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と、ピッチ予測係
数ベクトルpp_i-1 を読み出し、ピッチ周期平滑部２６に
入力する。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i) と、ピッチ
予測係数ベクトルpp_i も、ピッチ周期平滑部２６に入力
する。

【００７５】次に、ピッチ周期平滑部２６において、非
整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）とＬ_f(i) の差が、予め定
められた閾値より大きい場合には、非整数ピッチ周期Ｌ
_f (i−１）と、ピッチ予測係数ベクトルpp_i-1 を、それ
ぞれピッチ周期平滑部２６の出力Ｌ_f ，ピッチ予測係数
pp(n)とする。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と
Ｌ_f (i) の差が、予め定められた閾値を超えない場合に
は、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i）と、ピッチ予測係数ベク
トルpp_i を、それぞれピッチ周期平滑部２６の出力
Ｌ_f ，ピッチ予測係数 pp(n)とする。

【００７６】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z) ）を施した結果を、減算器１６によって、
もとのＭ倍の残差信号ｒ_M (n) から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【００７７】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００７８】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数９】

【００７９】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００８０】音声信号ｙ(n) は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【００８１】また、ピッチ周期平滑部２６によって、フ
レーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレー
ム間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少さ
せることができる。

【００８２】実施例(5) 図６は、本発明の実施例(5) の構成を示したものであっ
て、図３および図４の場合と同じものを同じ番号で示し
ている。

【００８３】有声／無声判定部２２は、入力された音声
信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して、有声
部と無声部の判定を行なう。ここで無声部と判定された
場合には、入力された音声信号ｓ(n) は、そのまま音声
符号器へ入力され、以下で説明する有声部の場合の一連
の処理は行なわれない。以下においては、有声部と判定
された場合の処理を説明する。

【００８４】有声／無声判定部２２から出力された音声
信号ｓ(n) を、例えば伝達関数Ｑ(z) ＝１−μｚ^-1 ,
（０＜μ＜１）を有する高域強調フィルタ２３に入力し
て、音声信号の高域周波数成分を強調して、周波数スペ
クトルのダイナミックレンジを小さくする。これによっ
て、ＬＰＣ分析に必要な演算精度が緩和されて、固定小
数点ＤＳＰによる実現も容易になる。

【００８５】高域強調フィルタ２３の出力ｓ'(n)から数
十[ms]程度の長さのフレームを切り出して、この区間に
ついてＬＰＣ分析部１１で分析を行なって、ＬＰＣ係数
ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を求める。そして、次式
で表される伝達関数Ａ(z) を有するＬＰＣ逆フィルタ１
２によって、音声信号ｓ'(n)から残差信号ｒ(n),（ｎ＝
０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数１０】

【００８６】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【００８７】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n)，（ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数１１】

【００８８】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【００８９】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００９０】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数１２】

【００９１】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【００９２】音声信号ｙ(n) を低域強調フィルタ２４に
入力して、高域強調フィルタによって強調された高域周
波数成分をもとのレベルまで戻す。ここで使用する低域
強調フィルタ２４は、高域強調フィルタ２３の逆特性を
もつフィルタであって、伝達関数Ｒ(z) ＝１／Ｑ(z) で
表されるものである。低域強調フィルタ２４の出力音声
信号ｙ'(n)が、音声符号器に対する入力となる。

【００９３】音声信号ｙ'(n)は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【００９４】また、入力信号が無声部の場合は、一連の
処理を行なわないので、実施例(3)の場合と比べて、少
ない演算量で、同等の効果を得ることができる。

【００９５】さらに、高域強調フィルタ２３の使用によ
って、ＬＰＣ分析に必要な演算精度を緩和しているの
で、固定小数点ＤＳＰによって、ＬＰＣ分析部を実現す
る場合でも、高品質な符号化音声品質を得ることができ
る。

【００９６】実施例(6) 図７は、本発明の実施例(6) の構成を示したものであっ
て、図３および図５の場合と同じものを同じ番号で示し
ている。

【００９７】有声／無声判定部２２は、入力された音声
信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して、有声
部と無声部の判定を行なう。ここで無声部と判定された
場合には、入力された音声信号ｓ(n) は、そのまま音声
符号器へ入力され、以下で説明する有声部の場合の一連
の処理は行なわれない。以下においては、有声部と判定
された場合の処理を説明する。

【００９８】有声／無声判定部２２の出力ｓ(n) から数
十[ms]程度の長さのフレームを切り出して、この区間に
ついてＬＰＣ分析部１１で分析を行なって、ＬＰＣ係数
ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を求める。そして、次式
で表される伝達関数Ａ(z) を有するＬＰＣ逆フィルタ１
２によって、音声信号ｓ(n) から残差信号ｒ(n),（ｎ＝
０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数１３】

【００９９】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【０１００】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n),(ｎ＝１，２，…，ｐ）を
求める。

【数１４】

【０１０１】ここで、現フレーム（第ｉフレーム）の非
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルをそれぞれ
Ｌ_f (i),pp_i とし、これらを記憶バッファ２５に入力す
る。

【０１０２】フレーム間のピッチ周期の連続性を滑らか
にするために、以下の操作を行なう。まず、記憶バッフ
ァ２５に記憶されている前フレーム（第ｉ−１フレー
ム）の非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と、ピッチ予測係
数ベクトルpp_i-1 を読み出し、ピッチ周期平滑部２６に
入力する。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i) と、ピッチ
予測係数ベクトルpp_i も、ピッチ周期平滑部２６に入力
する。

【０１０３】次に、ピッチ周期平滑部２６において、非
整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）とＬ_f(i) の差が、予め定
められた閾値より大きい場合には、非整数ピッチ周期Ｌ
_f (i−１）と、ピッチ予測係数ベクトルpp_i-1 を、それ
ぞれピッチ周期平滑部２６の出力Ｌ_f ，ピッチ予測係数
pp(n)とする。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と
Ｌ_f (i) の差が、予め定められた閾値を超えない場合に
は、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i）と、ピッチ予測係数ベク
トルpp_i を、それぞれピッチ周期平滑部２６の出力
Ｌ_f ，ピッチ予測係数 pp(n)とする。

【０１０４】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【０１０５】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を作成する。

【０１０６】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数１５】

【０１０７】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【０１０８】音声信号ｙ(n) は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【０１０９】また、ピッチ周期平滑部２６によって、フ
レーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレー
ム間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少さ
せることができる。

【０１１０】さらに、入力信号が無声部の場合は、一連
の処理を行なわないので、実施例(4) の場合と比べて、
少ない演算量で、同等の効果を得ることができる。

【０１１１】実施例(7) 図８は、本発明の実施例(7) の構成を示したものであっ
て、図４および図５の場合と同じものを同じ番号で示し
ている。

【０１１２】入力された音声信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，
…，Ｎ−１）を、例えば伝達関数Ｑ(z) ＝１−μｚ^-1 ,
（０＜μ＜１）を有する高域強調フィルタ２３に入力し
て、音声信号の高域周波数成分を強調して、周波数スペ
クトルのダイナミックレンジを小さくする。これによっ
て、ＬＰＣ分析に必要な演算精度が緩和されて、固定小
数点ＤＳＰによる実現も容易になる。

【０１１３】高域強調フィルタ２３の出力ｓ'(n)から数
十[ms]程度の長さのフレームを切り出して、この区間に
ついてＬＰＣ分析部１１で分析を行なって、ＬＰＣ係数
ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を求める。そして、次式
で表される伝達関数Ａ(z) を有するＬＰＣ逆フィルタ１
２によって、音声信号ｓ'(n)から残差信号ｒ(n),（ｎ＝
０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数１６】

【０１１４】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【０１１５】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で示される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n)，（ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数１７】

【０１１６】ここで、現フレーム（第ｉフレーム）の非
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルをそれぞれ
Ｌ_f (i),pp_i とし、これらを記憶バッファ２５に入力す
る。

【０１１７】フレーム間のピッチ周期の連続性を滑らか
にするために、以下の操作を行なう。まず、記憶バッフ
ァ２５に記憶されている前フレーム（第ｉ−１フレー
ム）の非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と、ピッチ予測係
数ベクトルpp_i-1 を読み出し、ピッチ周期平滑部２６に
入力する。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i) と、ピッチ
予測係数ベクトルpp_i も、ピッチ周期平滑部２６に入力
する。

【０１１８】次に、ピッチ周期平滑部２６において、非
整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）とＬ_f(i) の差が、予め定
められた閾値より大きい場合には、非整数ピッチ周期Ｌ
_f (i−１）と、ピッチ予測係数ベクトルpp_i-1 を、それ
ぞれピッチ周期平滑部２６の出力Ｌ_f ，ピッチ予測係数
pp(n)とする。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と
Ｌ_f (i) の差が、予め定められた閾値を超えない場合に
は、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i）と、ピッチ予測係数ベク
トルpp_i を、それぞれピッチ周期平滑部２６の出力
Ｌ_f ，ピッチ予測係数 pp(n)とする。

【０１１９】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【０１２０】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を作成する。

【０１２１】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数１８】

【０１２２】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【０１２３】音声信号ｙ(n) を低域強調フィルタ２４に
入力して、高域強調フィルタによって強調された高域周
波数成分をもとのレベルまで戻す。ここで使用する低域
強調フィルタ２４は、高域強調フィルタ２３の逆特性を
もつフィルタであって、伝達関数Ｒ(z) ＝１／Ｑ(z) で
表されるものである。低域強調フィルタ２４の出力音声
信号ｙ'(n)が、音声符号器に対する入力となる。

【０１２４】音声信号ｙ'(n)は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【０１２５】また、ピッチ周期平滑部２６によって、フ
レーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレー
ム間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少さ
せることができる。

【０１２６】さらに、高域強調フィルタ２３の使用によ
って、ＬＰＣ分析に必要な演算精度を緩和しているの
で、固定小数点ＤＳＰによって、ＬＰＣ分析部を実現す
る場合でも、高品質な符号化音声を得ることができる。

【０１２７】実施例(8) 図９は、本発明の実施例(8) の構成を示したものであっ
て、図３，図４および図５の場合と同じものを同じ番号
で示している。

【０１２８】有声／無声判定部２２は、入力された音声
信号ｓ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して、有声
部と無声部の判定を行なう。ここで無声部と判定された
場合には、入力された音声信号ｓ(n) は、そのまま音声
符号器へ入力され、以下で説明する有声部の場合の一連
の処理は行なわれない。以下においては、有声部と判定
された場合の処理を説明する。

【０１２９】有声／無声判定部２２から出力された音声
信号ｓ(n) を、例えば伝達関数Ｑ(z) ＝１−μｚ^-1 ,
（０＜μ＜１）を有する高域強調フィルタ２３に入力し
て、音声信号の高域周波数成分を強調して、周波数スペ
クトルのダイナミックレンジを小さくする。これによっ
て、ＬＰＣ分析に必要な演算精度が緩和されて、固定小
数点ＤＳＰによる実現も容易になる。

【０１３０】高域強調フィルタ２３の出力ｓ'(n)から数
十[ms]程度の長さのフレームを切り出して、この区間に
ついてＬＰＣ分析部１１で分析を行なって、ＬＰＣ係数
ａ(n),（ｎ＝１，２，…，ｍ）を求める。そして、次式
で表される伝達関数Ａ(z) を有するＬＰＣ逆フィルタ１
２によって、音声信号ｓ'(n)から残差信号ｒ(n),（ｎ＝
０，１，…，Ｎ−１）を求める。

【数１９】

【０１３１】次に、アップサンプリング部１３によっ
て、残差信号ｒ(n) のサンプリング速度をＭ倍（Ｍは整
数）にして、Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n),（ｎ＝０，１，
…，Ｍ（Ｎ−１))を得る。

【０１３２】次にピッチ推定部１４で、Ｍ倍の残差信号
ｒ_M (n) の自己相関関数を計算して、自己相関関数が最
大になる遅れによって、非整数ピッチ周期Ｌ_f を求め、
次式で表される非整数遅れ型ピッチ予測フィルタの係数
であるピッチ予測係数 pp(n)，（ｎ＝１，２，…，ｐ）
を求める。

【数２０】

【０１３３】ここで、現フレーム（第ｉフレーム）の非
整数ピッチ周期と、ピッチ予測係数ベクトルをそれぞれ
Ｌ_f (i),pp_i とし、これらを記憶バッファ２５に入力す
る。

【０１３４】フレーム間のピッチ周期の連続性を滑らか
にするために、以下の操作を行なう。まず、記憶バッフ
ァ２５に記憶されている前フレーム（第ｉ−１フレー
ム）の非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と、ピッチ予測係
数ベクトルpp_i-1 を読み出し、ピッチ周期平滑部２６に
入力する。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i) と、ピッチ
予測係数ベクトルpp_i も、ピッチ周期平滑部２６に入力
する。

【０１３５】次に、ピッチ周期平滑部２６において、非
整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）とＬ_f(i) の差が、予め定
められた閾値より大きい場合には、非整数ピッチ周期Ｌ
_f (i−１）と、ピッチ予測係数ベクトルpp_i-1 を、それ
ぞれピッチ周期平滑部２６の出力Ｌ_f ，ピッチ予測係数
pp(n)とする。また、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i−１）と
Ｌ_f (i) の差が、予め定められた閾値を超えない場合に
は、非整数ピッチ周期Ｌ_f (i）と、ピッチ予測係数ベク
トルpp_i を、それぞれピッチ周期平滑部２６の出力
Ｌ_f ，ピッチ予測係数 pp(n)とする。

【０１３６】Ｍ倍の残差信号ｒ_M (n) に対して、ピッチ
予測係数 pp(n)，非整数ピッチ周期Ｌ_f によって構成さ
れる、非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ１５（伝達関
数１／Ｐ(z))を施した結果を、減算器１６によって、も
とのＭ倍の残差信号ｒ_M (n)から減算することによっ
て、信号ｗ_M (n),（ｎ＝０，１，…，Ｍ（Ｎ−１))を得
る。

【０１３７】次に、ダウンサンプリング部１７によっ
て、信号ｗ_M (n) のサンプリング速度を１／Ｍに低下さ
せて、入力信号と同じサンプリング速度の信号ｗ(n),
（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を作成する。

【０１３８】整数化部１８で、非整数ピッチ周期Ｌ_f に
対して、絶対値で最も近い整数値を求めて、整数ピッチ
周期Ｌとする。信号ｗ(n) に対して、整数遅れ型ピッチ
予測フィルタ１９（伝達関数Ｉ(z))を適用した結果を、
加算器２０でもとの信号ｗ(n) に加算することによっ
て、励起信号ｘ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得
る。励起信号ｘ(n) のピッチ周期は整数値である。ここ
で、整数遅れ型ピッチ予測フィルタ (Ｉ(z))は、次式で
表されるものである。

【数２１】

【０１３９】励起信号ｘ(n) に対して、ＬＰＣ合成フィ
ルタ２１（伝達関数Ｆ(z) ＝１／Ａ(z))を適用して、音
声信号ｙ(n),（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を得る。

【０１４０】音声信号ｙ(n) を低域強調フィルタ２４に
入力して、高域強調フィルタによって強調された高域周
波数成分をもとのレベルまで戻す。ここで使用する低域
強調フィルタ２４は、高域強調フィルタ２３の逆特性を
もつフィルタであって、伝達関数Ｒ(z) ＝１／Ｑ(z) で
表されるものである。低域強調フィルタ２４の出力音声
信号ｙ'(n)が、音声符号器に対する入力となる。

【０１４１】音声信号ｙ'(n)は整数ピッチ周期のみをも
つので、これを音声符号器へ入力すれば、音声符号器で
は、ピッチ周期として、常に、もとの入力信号である音
声信号ｓ(n) における、非整数ピッチ周期の近傍の整数
値が選ばれるので、従来の音声符号化方式で見られた倍
ピッチ, 半ピッチ等のピッチ誤抽出がなくなって、符号
化音声品質を改善することができる。

【０１４２】また、ピッチ周期平滑部２６によって、フ
レーム間のピッチ周期が平滑化されているので、フレー
ム間のピッチ周期の急激な変化による音質劣化を減少さ
せることができる。

【０１４３】さらに、入力信号が無声部の場合は、一連
の処理を行なわないので、実施例(7) の場合と比べて、
少ない演算量で、同等の効果を得ることができる。

【０１４４】また、高域強調フィルタ２３の使用によっ
て、ＬＰＣ分析に必要な演算精度を緩和しているので、
固定小数点ＤＳＰによって、ＬＰＣ分析部を実現する場
合でも、高品質な符号化音声を得ることができる。

【０１４５】

【発明の効果】

(1) 本発明の実施例(1) に示された音声処理装置によれ
ば、音声符号器の構成と処理内容に変更を加えることな
く、倍ピッチ, 半ピッチの問題を解決して、符号化音声
の品質改善を図ることができる。

【０１４６】(2) 本発明の実施例(2) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、整数ピッ
チ周期化のための演算量を削減することができる。

【０１４７】(3) 本発明の実施例(3) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、レジスタ
長の短い固定小数点ＤＳＰを用いても、ＬＰＣ係数を精
度よく求めることができる。

【０１４８】(4) 本発明の実施例(4) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、フレーム
間のピッチ周期の変化を滑らかにすることによって、符
号化音声の品質の劣化を防止することができる。

【０１４９】(5) 本発明の実施例(5) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、入力音声
が無声部の場合に、整数ピッチ周期化のための処理量を
削減することができ、また、レジスタ長の短い固定小数
点ＤＳＰを用いても、ＬＰＣ係数を精度よく求めること
ができる。

【０１５０】(6) 本発明の実施例(6) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、入力音声
が無声部の場合に、整数ピッチ周期化のための処理量を
削減することができ、また、フレーム間のピッチ周期の
変化を滑らかにすることによって、符号化音声の品質の
劣化を防止することができる。

【０１５１】(7) 本発明の実施例(7) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、レジスタ
長の短い固定小数点ＤＳＰを用いても、ＬＰＣ係数を精
度よく求めることができ、また、フレーム間のピッチ周
期の変化を滑らかにすることによって、符号化音声の品
質の劣化を防止することができる。

【０１５２】(8) 本発明の実施例(8) に示された音声処
理装置によれば、実施例(1) の装置において、入力音声
が無声部の場合に、整数ピッチ周期化のための処理量を
削減することができ、また、レジスタ長の短い固定小数
点ＤＳＰを用いても、ＬＰＣ係数を精度よく求めること
ができ、さらに、フレーム間のピッチ周期の変化を滑ら
かにすることによって、符号化音声の品質の劣化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例(1) の構成を示す図である。

【図３】本発明の実施例(2) の構成を示す図である。

【図４】本発明の実施例(3) の構成を示す図である。

【図５】本発明の実施例(4) の構成を示す図である。

【図６】本発明の実施例(5) の構成を示す図である。

【図７】本発明の実施例(6) の構成を示す図である。

【図８】本発明の実施例(7) の構成を示す図である。

【図９】本発明の実施例(8) の構成を示す図である。

【図１０】従来の音声符号化方式の原理を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ ＬＰＣ逆フィルタ ２ 非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタ ４ 整数遅れ型ピッチ予測フィルタ ６ ＬＰＣ合成フィルタ ２２ 有声／無声判定部 ２３ 高域強調フィルタ ２４ 低域強調フィルタ ２５ 記憶バッファ ２６ ピッチ周期平滑部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力音声信号を、該入力音声信号をＬＰ
   Ｃ分析して得たＬＰＣ係数によって定まるＬＰＣ逆フィ
   ルタに通して得られた残差信号から非整数ピッチ周期を
   求めるとともに、該残差信号を、該非整数ピッチ周期に
   よって定まる非整数遅れ型ピッチ予測逆フィルタに通す
   ことにより非整数ピッチ周期成分を前記残差信号から除
   去することによって得られた信号に、整数遅れ型ピッチ
   予測フィルタによって前記非整数ピッチ周期の近傍の整
   数値をピッチ周期とする整数ピッチ周期成分を加えて得
   られた励起信号を、前記ＬＰＣ係数によって定まるＬＰ
   Ｃ合成フィルタに通すことによって、整数ピッチ周期を
   もつ出力音声信号を得ることを特徴とする音声処理装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号の有声／無声を判定する有声／無声判
   定部を備え、入力音声が有声のときは、入力音声信号に
   対して前記処理を行なって出力音声信号を得るととも
   に、入力音声信号が無声のときは、入力音声信号に対し
   て前記処理を行なわずに出力音声信号を得ることを特徴
   とする音声処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号に対して音声信号の高域を強調する高
   域強調フィルタを備えるとともに、出力音声信号に対し
   て音声信号の低域を強調する低域強調フィルタを備えた
   ことを特徴とする音声処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、前処理フレームのピッチ周期を記憶する記憶バッフ
   ァと、該記憶された前処理フレームのピッチ周期と現処
   理フレームのピッチ周期との変化を滑らかにするピッチ
   周期平滑部とを設けたことを特徴とする音声処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号の有声／無声を判定する有声／無声判
   定部を備え、入力音声が有声のときは、入力音声信号に
   対して前記処理を行なって出力音声信号を得、入力音声
   信号が無声のときは、入力音声信号に対して前記処理を
   行なわずに出力音声信号を得るとともに、入力音声信号
   に対して音声信号の高域を強調する高域強調フィルタを
   備え、出力音声信号に対して音声信号の低域を強調する
   低域強調フィルタを備えたことを特徴とする音声処理装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号の有声／無声を判定する有声／無声判
   定部を備え、入力音声が有声のときは、入力音声信号に
   対して前記処理を行なって出力音声信号を得、入力音声
   信号が無声のときは、入力音声信号に対して前記処理を
   行なわずに出力音声信号を得るとともに、前処理フレー
   ムのピッチ周期を記憶する記憶バッファと、該記憶され
   た前処理フレームのピッチ周期と現処理フレームのピッ
   チ周期との変化を滑らかにするピッチ周期平滑部とを設
   けたことを特徴とする音声処理装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号に対して音声信号の高域を強調する高
   域強調フィルタを備え、出力音声信号に対して音声信号
   の低域を強調する低域強調フィルタを備えるとともに、
   前処理フレームのピッチ周期を記憶する記憶バッファ
   と、該記憶された前処理フレームのピッチ周期と現処理
   フレームのピッチ周期との変化を滑らかにするピッチ周
   期平滑部とを設けたことを特徴とする音声処理装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の音声処理装置におい
   て、入力音声信号の有声／無声を判定する有声／無声判
   定部を備え、入力音声が有声のときは、入力音声信号に
   前記処理を行なって出力音声信号を得、入力音声信号が
   無声のときは、入力音声信号に前記処理を行なわずに出
   力音声信号を得るとともに、入力音声信号に対して音声
   信号の高域を強調する高域強調フィルタを備え、出力音
   声信号に対して音声信号の低域を強調する低域強調フィ
   ルタを備え、さらに前処理フレームのピッチ周期を記憶
   する記憶バッファと、該記憶された前処理フレームのピ
   ッチ周期と現処理フレームのピッチ周期との変化を滑ら
   かにするピッチ周期平滑部とを設けたことを特徴とする
   音声処理装置。