JPH10293600A - 音声符号化方法、音声復号化方法、エンコーダ及びデコーダ - Google Patents
音声符号化方法、音声復号化方法、エンコーダ及びデコーダInfo
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Abstract
して頑強なビットストリームに符号化する音声符号化方
法及びエンコーダと、上記ビットストリームから高品質
な音声を復号化する音声復号化方法及びデコーダを提供
する。 【解決手段】 音声符号化方法は、音声信号を、複数の
サブフレームに分割されるデジタル音声サンプルにデジ
タル化し、上記各サブフレームに対する複数のデータ値
を検出し、2つの連続サブフレームを1つのブロックに
合成し、それらの上記複数のデータ値の一部であるスペ
クトルレベル値を合同量子化する。当該合同量子化は、
スペクトルレベル値を前のスペクトルレベル値から予測
し、残余値を両者の差として計算し、両サブフレームか
らの残余値を合成し、複数のベクトル量子化器を用いて
合成残余値をスペクトルビットに量子化する。冗長エラ
ー制御ビットを当該スペクトルビットに加え、加えられ
たビットはビットフレームに合成される。
Description
音声復号化方法、エンコーダ及びデコーダに関し、特に
スペクトルレベルのデュアルサブフレーム量子化を行う
音声符号化方法、音声復号化方法、エンコーダ及びデコ
ーダに関する。
符号化及び復号化には多数のアプリケーションがあり、
幅広い研究が行われている。一般的に、音声圧縮と称さ
れるある1つの音声符号化のタイプは、音声の品質又は
了解度を実質的に減少することなく音声信号を表すため
に必要とされるデータレートを減少することを探求す
る。音声圧縮技術は音声コーダによって実施される。
ーダを含むものとされている。エンコーダは、マイクロ
フォンによって生成されるアナログ信号をアナログ/デ
ジタル変換器を使用して変換することによって生成され
るような、音声のデジタル表現から圧縮されたビットス
トリームを生成する。デコーダは、その圧縮されたビッ
トストリームをデジタル/アナログ変換器及びスピーカ
を介して再生に適した音声のデジタル表現に変換する。
多くのアプリケーションにおいて、エンコーダとデコー
ダは物理的に分離され、ビットストリームは通信チャネ
ルを用いて両者間で伝送される。
が達成する圧縮の量であり、その圧縮の量はエンコーダ
によって生成されるビットストリームのビットレートに
よって測定される。エンコーダのビットレートは一般的
に、所望される忠実度(即ち、音声の品質)と使用され
る音声コーダのタイプとの関数である。異なるタイプの
音声コーダは、ハイレート(8kbpsより大きい)、
ミドルレート(3乃至8kbps)及びローレート(3
kbpsより小さい)でそれぞれ動作するようにが設計
されている。最近では、幅広い移動通信アプリケーショ
ン(例えば、セルラー電話、衛星電話、陸上移動無線及
び機内電話等)に関連してミドルレート及びローレート
の音声コーダが注目されている。これらのアプリケーシ
ョンは典型的に、高品質の音声と、音響ノイズ及びチャ
ネルノイズ(例えば、ビットエラー)によって生じる人
為的産物に対する頑健性とを必要とする。
あることが明らかな音声コーダの1種である。ボコーダ
は、短い時間間隔にわたる駆動に対するシステムの応答
として音声をモデル化する。ボコーダシステムの例とし
ては、線形予測ボコーダ、ホモモルフィック(準同形)
ボコーダ、チャネルボコーダ、サイン(正弦波)変換コ
ーダ(“STC”)、マルチバンド駆動(“MBE”)
ボコーダ及び改善されたマルチバンド駆動(“IMBE
(商標)”)ボコーダ等がある。これらのボコーダにお
いては、音声は短いセグメント(典型的に10乃至40
ミリ秒である。)に分割され、各セグメントは一連のモ
デルパラメータで特徴づけられる。これらのパラメータ
は一般的に、セグメントのピッチ、有声化の状態及びス
ペクトル包絡線のような各音声セグメントの幾つかの基
本的要素を表す。ボコーダは、これらのパラメータの各
々について、幾つかの公知の表現法のうちの1つを使用
する。例えば、上記ピッチはピッチ周期、基本周波数又
は長期予測遅延として表されることができる。同様に有
声化の状態は、1つ又は複数の有声化/無声化の決定、
有声化確率尺度、又は確率的エネルギーに対する周期的
エネルギーの比率によって表される。スペクトル包絡線
はしばしば全極型のフィルタ応答によって表されるが、
1組のスペクトルレベル又は他のスペクトル測定値で表
されてもよい。
コーダは一般に、少ないパラメータだけを用いて音声セ
グメントを表現できることからミドルデータレート乃至
ローデータレートで動作することが可能である。しかし
ながら、モデルを基礎とするシステムの品質は、基礎と
なるモデルの精度に依存する。従って、これらの音声コ
ーダが音声の高品質を達成しようとするなら、高忠実性
モデルが使用されなければならない。
ト乃至ロービットレートで良好に動作することが示され
ている音声モデルの1つに、グリフィン(Griffin)と
リム(Lim)によって開発されたマルチバンド駆動(M
BE)音声モデルがある。このモデルは、より自然に聞
こえる音声の生成を可能にして音響的背景ノイズの存在
に対する耐性を強化する柔軟な有声化構造を使用する。
これらの性質によってMBE音声モデルは幾つかの商業
的移動通信アプリケーションに採用されている。
バイナリ有声化/無声化(V/UV)尺度及び1組のス
ペクトルレベルを用いて音声のセグメントを表示する。
従来のモデルに比べてMBEモデルの主要な利点は、有
声化表現にある。MBEモデルは、従来の1セグメント
当たり1つのV/UVの決定を、各々が特定の周波数帯
域内の有声化状態を表す1組の決定に一般化する。有声
化モデルに付加されたこの柔軟性によって、MBEモデ
ルは幾つかの有声化された摩擦音のような混合された有
声化音声をより容易に提供することができる。さらに、
この付加された柔軟性によって、音響的背景ノイズによ
って悪化された音声をより正確に表現することができ
る。多数のテストは、当該一般化が、改善された音声の
品質及び了解度を生じることを示している。
ダは、各音声セグメントに対する1組のモデルパラメー
タを検出する。MBEモデルのパラメータは、基本周波
数(ピッチ周期の逆数)と、有声化状態を特徴付ける1
組のV/UV計量値又は検出値又は1組の決定データ
と、スペクトル包絡線の特性を表す一連のスペクトルレ
ベルを含む。各セグメントに対するMBEモデルのパラ
メータを検出した後に、エンコーダはパラメータを量子
化してビットフレームを生成する。エンコーダは、ビッ
トストリームをインタリーブし、その結果のビットスト
リームを対応するデコーダに送信する前に、エラー補正
/検出コードを用いてこれらのビットでエラーコードを
オプションで防止してもよい。
元の個々のフレームに変換する。この変換の一部とし
て、デコーダは逆インターリーブやエラー制御復号化を
行ってビットエラーを補正又は検出する。次いで、デコ
ーダはビットフレームを使用してMBEモデルのパラメ
ータを再構成し、当該デコーダは、再構成されたこのM
BEモデルのパラメータを使用して知覚的にオリジナル
音声に極めて類似した音声信号を合成する。デコーダ
は、分離された有声化及び無声化コンポーネントを合成
し、次いでこの有声化及び無声化コンポーネントを合わ
せて最終的な音声信号を生成する。
コーダは、検出された基本周波数の各高調波でのスペク
トル包絡線をスペクトルレベルを用いて表す。典型的
に、各高調波は、対応する高調波を含む周波数帯域が有
声化とされているか、あるいは無声化とされているかに
よって、有声化又は無声化として分類される。次いで、
エンコーダは各高調波周波数のスペクトルレベルを検出
する。高調波周波数が有声化と分類される場合は、エン
コーダは高調波周波数が無声化と分類されている場合に
使用するスペクトルレベルの検出値とは異なるスペクト
ルレベルの検出値を使用する。デコーダでは、有声化さ
れた高調波及び無声化された高調波が識別され、別々に
有声化コンポーネント及び無声化コンポーネントは異な
る手順を用いて合成される。無声化コンポーネントは、
白色雑音信号をろ波するための荷重(重み付け)オーバ
ーラップ加算法を使用して合成されることができる。フ
ィルタは、有声化と明示された全周波数領域については
ゼロに設定され、その他の場合は無声化と分類されたス
ペクトルレベルに適合する。有声化コンポーネントは、
ある1つの発振器が有声化と分類された各高調波に割り
当てられるように、同調された発振器バンクを使用して
合成される。瞬間的な振幅、周波数及び位相は、隣接す
るセグメントでの対応するパラメータを適合して補間さ
れる。
E(商標)音声コーダ及びAMBE(登録商標)音声コ
ーダを含む。AMBE(登録商標)音声コーダは、初期
のMBEを基礎とする技術の改善型として開発された。
これは、実際の音声の中に見い出される変化やノイズを
良好に追跡することのできる、駆動パラメータ(基本周
波数とV/UVの決定データ)を検出する頑健な方法を
含む。AMBE(登録商標)音声コーダは典型的にはフ
ィルタバンクを使用し、当該フィルタバンクは、16チ
ャネルと非線形性とを使用し、信頼性の高い駆動パラメ
ータが検出される1組のチャネル出力を生成する。チャ
ネル出力は、基本周波数を検出するために合成されて処
理され、次いで、幾つかの(例えば8つの)有声化帯域
の各々内におけるチャネルが処理され、各有声化帯域に
対するV/UVの決定データ(又は他の有声化計量値又
は検出値)が検出される。
有声化の決定とは別にスペクトルレベルを検出する。こ
れを行うためには、音声コーダは窓又は窓関数を用いて
処理された音声の各サブフレームの高速フーリエ変換
(“FFT”)を計算し、次いで、検出された基本周波
数の倍数である周波数領域にわたるエネルギーを平均化
する。このアプローチはさらに、検出されたスペクトル
レベルからFFTのサンプリンググリッドによって導入
される人為的産物を除去する補償を含む。
位相情報をエンコーダからデコーダに明示的に転送する
ことなく、有声音声の合成に使用される位相情報を再生
する位相合成コンポーネントを含む。IMBE(商標)
音声コーダの場合のように、V/UVの決定データを基
礎とするランダム位相合成が用いられる場合もある。あ
るいは代わって、デコーダは、平滑化カーネルを再構成
されたスペクトルレベルに実行して、ランダムに生成さ
れた位相情報よりもオリジナル音声のものに知覚的に近
接した位相情報を生成することができる。
(Flanagan),“音声の解析、合成及び知覚”,Springer
-Verlag,pp.378-386,1972(周波数を基礎とした音声の
解析−合成システムについて記述している。)」、従来
技術文献「ジャイアントほか(Jayant et al.),“波形
のデジタル符号化”,Prentice-Hall,1984(一般的な音
声符号化を記述している。)」、従来技術文献「米国特
許第4,885,790号(正弦波処理法を記述してい
る。)」、従来技術文献「米国特許第5,054,07
2号(正弦波符号化法を記述している。)」、従来技術
文献「アルマイダほか(Almeida et al.),“有声音声
の非定常モデル化",IEEE TASSP,Vol.ASSP-31,June 198
3,pp664-677(高調波モデル化と関連するコーダを記述
している。)」、従来技術文献「アルマイダほか(Alme
ida et al.),“可変周波数合成:改善されたハーモニ
ック符号化方法”,IEEE Proc. ICASSP 84,pp27.5.1-27.
5.4(多項式有声音声合成法を記述している。)」、従
来技術文献「クオティエリほか(Quatieri et al.),
“正弦波表現に基づく音声変換”,IEEE TASSP,Vol.ASSP
34,Dec.1986,pp.1449-1986(正弦波表現に基づく解析−
合成技術を記述している。)」、従来技術文献「マッコ
ーレイほか(McAulay et al.),“正弦波表現に基づく
音声の中速符号化”,Proc.ICASSP 85,pp.945-948,Tamp
a,FL,March 26-29,1985(正弦波変換音声コーダを記述
している。)」、グリフィン(Griffin),“マルチバン
ド駆動ボコーダ”,Ph.D. Thesis, M.I.T,1987(マルチ
バンド駆動(MBE)音声モデルと8000bpsのM
BE音声コーダを記述している。)」、従来技術文献
「ハードウィック(Hardwick),“4.8kbpsマル
チバンド駆動音声コーダ”,SM.Thesis, M.I.T,May 1988
(4800bpsのマルチバンド駆動音声コーダを記述
している。)」、従来技術文献「テレコミュニケーショ
ンズ・インダストリー・アソシエーション(Telecommun
ication Industry Association),“APCOプロジェ
クト25ボコーダの説明書”,Version 1.3,July 15, 1
993, IS102BABA(APCOプロジェクト25規格のため
の7.2kbpsのIMBE(商標)音声コーダを記述
している。)」、従来技術文献「米国特許第5,08
1,681号(IMBE(商標)ランダム位相合成を記
述している。)」、従来技術文献「米国特許第5,24
7,579号(MBEを基礎とする音声コーダのための
チャネルエラー低減方法及びフォーマットの改善方法を
記述している。)」、従来技術文献「米国特許第5,2
26,084号(MBEを基礎とする音声コーダのため
の量子化方法及びエラー低減方法を記述してい
る。)」、従来技術文献「米国特許第5,517,51
1号(MBEを基礎とする音声コーダのためのビット優
先順位化方法及びFECエラー制御方法を記述してい
る。)」に記述される。
声を、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して伝
送されかつ背景ノイズ及びチャネルエラーに対して頑強
であるビットストリームに符号化する音声符号化方法及
びエンコーダと、音声符号化方法及びエンコーダによっ
て符号化されたビットストリームから高品質な音声を復
号化する音声復号化方法及びデコーダとを提供すること
にある。
載の音声符号化方法は、衛星通信チャネルを介して伝送
するために音声を90ミリ秒のビットフレームに符号化
する音声符号化方法であって、音声信号をデジタル音声
サンプルのシーケンスにデジタル化するステップと、上
記デジタル音声サンプルを、各サブフレームがそれぞれ
複数のデジタル音声サンプルを含む当該サブフレームの
シーケンスに分割するステップと、上記サブフレームの
各々に対する1組のモデルパラメータを検出するステッ
プとを含み、上記モデルパラメータは上記サブフレーム
のスペクトル情報を表す1組のスペクトルレベルパラメ
ータを備え、上記サブフレームのシーケンスからの2つ
の連続したサブフレームを1つのブロックに合成するス
テップと、上記ブロック内の両方のサブフレームからの
上記スペクトルレベルパラメータを合同で量子化するス
テップとを含み、当該合同で量子化するステップは、前
のブロックからの上記量子化されたスペクトルレベルパ
ラメータから予測されるスペクトルレベルパラメータを
形成することと、残余パラメータを上記スペクトルレベ
ルパラメータと上記予測されたスペクトルレベルパラメ
ータとの差として計算することと、上記ブロック内の両
方のサブフレームからの上記残余パラメータを合成する
ことと、複数のベクトル量子化器を用いて上記合成され
た残余パラメータを1組の符号化されたスペクトルビッ
トに量子化することとを含み、各ブロックからの上記符
号化されたスペクトルビットに冗長エラー制御ビットを
加えることにより、当該ブロック内の上記符号化された
スペクトルビットの少なくとも幾つかでビットエラーを
防止するステップと、衛星通信チャネルを介して伝送す
るために、上記付加された冗長エラー制御ビットと、2
つの連続したブロックからの符号化されたスペクトルビ
ットとを90ミリ秒の1つのビットフレームに合成する
ステップとを含むことを特徴とする。
請求項1記載の音声符号化方法において、上記ブロック
内の上記両方のサブフレームからの上記残余パラメータ
を合成することは、上記サブフレームの各々からの上記
残余パラメータを複数の周波数ブロックに分割すること
と、上記各周波数ブロック内の残余パラメータに対して
線形変換を実行して、上記サブフレームの各々に対する
1組の変換された残余係数を生成することと、上記全て
の周波数ブロックからの少数の変換された残余係数を予
測残余ブロック平均ベクトルにグループ化し、当該周波
数ブロックの各々に対する残りの上記変換された残余係
数を当該周波数ブロックに対する高次係数ベクトルにグ
ループ化することと、上記予測残余ブロック平均ベクト
ルを変換して変換された予測残余ブロック平均ベクトル
を生成し、上記ベクトルの和及び差を計算して上記両方
のサブフレームからの上記2つの変換された予測残余ブ
ロック平均ベクトルを合成することと、上記各周波数ブ
ロックの高次係数ベクトルの和及び差を計算し、当該周
波数ブロックに対する上記両方のサブフレームからの上
記2つの高次係数ベクトルを合成することとをさらに含
むことを特徴とする。
は、請求項1又は2記載の音声符号化方法において、上
記スペクトルレベルパラメータはマルチバンド駆動(M
BE)音声モデルに対して検出された対数スペクトルレ
ベルを表すことを特徴とする。
請求項3記載の音声符号化方法において、上記スペクト
ルレベルパラメータは有声化状態とは独立に計算された
スペクトルから検出されることを特徴とする。
は、請求項1又は2記載の音声符号化方法において、上
記予測されたスペクトルレベルパラメータは、上記前の
ブロックにおける最後のサブフレームからの上記量子化
されたスペクトルレベルの直線補間に対して1未満の利
得を使用することによって形成されたことを特徴とす
る。
請求項1又は2記載の音声符号化方法において、上記各
ブロックに対する上記冗長エラー制御ビットは、ゴーレ
イコード及びハミングコードを含む複数のブロックコー
ドによって形成されたことを特徴とする。
は、請求項6記載の音声符号化方法において、上記複数
のブロックコードは、1つの拡張された[24,12]
拡張ゴーレイコードと、3つの[23,12]ゴーレイ
コードと、2つの[15,11]ハミングコードとから
構成されたことを特徴とする。
請求項2記載の音声符号化方法において、上記各周波数
ブロックに対する上記変換された残余係数は、離散コサ
イン変換(DCT)と、それに続く、最も低い2つの次
数のDCT係数に対する線形2×2変換とを用いて計算
することを特徴とする。
は、請求項8記載の音声符号化方法において、4つの周
波数ブロックが用いられ、当該各周波数ブロックの長さ
は上記サブフレーム内のスペクトルレベルパラメータの
個数に実質的に比例することを特徴とする。
は、請求項2記載の音声符号化方法において、上記複数
のベクトル量子化器は、上記予測残余ブロック平均ベク
トルの和に適用される8ビットと6ビットと7ビットと
からなる合計21ビットを用いる3分割ベクトル量子化
器と、上記予測残余ブロック平均ベクトルの差に適用さ
れる8ビットと6ビットとからなる合計14ビットを用
いる2分割ベクトル量子化器とを含むことを特徴とす
る。
は、請求項10記載の音声符号化方法において、上記ビ
ットフレームは、上記ベクトル量子化器によって付加さ
れた上記変換された残余係数におけるエラーを表す付加
ビットを含むことを特徴とする。
は、請求項1又は2記載の音声符号化方法において、上
記サブフレームのシーケンスは、1つのサブフレーム当
たり22.5ミリ秒間隔で発生することを特徴とする。
は、請求項12記載の音声符号化方法において、上記ビ
ットフレームは、ハーフレートモードにおいては312
ビットから構成され、フルレートモードにおいては62
4ビットから構成されたことを特徴とする。
は、衛星通信チャンネルを介して受信される90ミリ秒
のビットフレームから音声を復号化する音声復号化方法
であって、上記ビットフレームを、各ビットブロックは
音声の2つのサブフレームを表す2つの当該ビットブロ
ックに分割するステップと、上記各ビットブロック内に
含まれる冗長エラー制御ビットを用いてエラー制御復号
化を当該ビットブロックに対して行い、少なくとも一部
分はビットエラーを防止されたエラー復号化ビットを生
成するステップと、上記エラー復号化ビットを用いて1
つのビットブロック内の上記両方のサブフレームに対す
るスペクトルレベルパラメータを合同で再構成するステ
ップとを含み、上記合同再構成ステップは、上記両方の
サブフレームに対する個々の残余パラメータが計算され
る1組の合成された残余パラメータを複数のベクトル量
子化器のコードブックを用いて再構成することと、前の
ビットブロックからの上記再構成されたスペクトルレベ
ルパラメータから予測されるスペクトルレベルパラメー
タを形成することと、上記個々の残余パラメータを上記
予測されたスペクトルレベルパラメータに加えて上記ビ
ットブロック内の上記各サブフレームに対する上記再構
成されたスペクトルレベルパラメータを形成することと
を含み、各サブフレームに対する上記再構成されたスペ
クトルレベルパラメータを用いて当該サブフレームに対
する複数のデジタル音声サンプルを合成するステップを
含むことを特徴とする。
は、請求項14記載の音声復号化方法において、上記両
方のサブフレームに対する上記個々の残余パラメータ
を、上記ビットブロックに対する上記合成された残余パ
ラメータから計算することは、上記ビットブロックから
の上記合成された残余パラメータを複数の周波数ブロッ
クに分割するステップと、上記ビットブロックに対する
変換された予測残余ブロック平均和及び差ベクトルを形
成するステップと、上記周波数ブロックの各々に対する
高次係数和及び差ベクトルを上記合成された残余パラメ
ータから形成するステップと、音声符号化を行った時の
和及び差演算処理とは逆の処理である逆演算処理と、音
声符号化を行った時の変換処理とは逆の処理である逆変
換処理とを上記変換された予測残余ブロック平均和及び
差ベクトルに対して行い、上記両方のサブフレームに対
する予測残余ブロック平均ベクトルを形成するステップ
と、上記高次係数和及び差ベクトルに対して上記逆変換
処理を行い、上記周波数ブロックの各々に対する上記両
方のサブフレームの高次係数ベクトルを形成するステッ
プと、上記サブフレームの各々に対する上記周波数ブロ
ックの各々の上記予測残余ブロック平均ベクトルと上記
高次係数ベクトルとを合成し、上記ビットブロック内の
上記両方のサブフレームの上記個々の残余パラメータを
形成するステップとをさらに含むことを特徴とする。
は、請求項14又は15記載の音声復号化方法におい
て、上記再構成されたスペクトルレベルパラメータは、
マルチバンド駆動(MBE)音声モデルにおいて用いら
れる上記対数スペクトルレベルを表すことを特徴とす
る。
は、請求項14又は15記載の音声復号化方法におい
て、上記再構成されたスペクトルレベルパラメータを用
いて1組の位相パラメータを合成するデコーダをさらに
備えたことを特徴とする。
は、請求項14又は15記載の音声復号化方法におい
て、上記予測されたスペクトルレベルパラメータは、上
記前のビットブロックの最後のサブフレームからの上記
量子化されたスペクトルレベルの直線補間に対して1未
満の利得を使用することによって形成されたことを特徴
とする。
は、請求項14又は15記載の音声復号化方法におい
て、上記各ビットブロックに対する上記エラー制御ビッ
トは、ゴーレイコード及びハミングコードを含む複数の
ブロックコードによって形成されたことを特徴とする。
は、請求項19記載の音声復号化方法において、上記複
数のブロックコードは、1つの拡張された[24,1
2]拡張ゴーレイコードと、3つの[23,12]ゴー
レイコードと、2つの[15,11]ハミングコードと
を含むことを特徴とする。
は、請求項15記載の音声復号化方法において、上記周
波数ブロックの各々に対する上記変換された残余係数
は、離散コサイン変換(DCT)と、次いで、最も低い
2つの次数のDCT係数に対する線形2×2変換とを用
いて計算されたことを特徴とする。
は、請求項21記載の音声復号化方法において、4つの
周波数ブロックが用いられ、当該各周波数ブロックの長
さは上記サブフレーム内のスペクトルレベルパラメータ
の個数に比例することを特徴とする。
は、請求項15記載の音声復号化方法において、上記複
数のベクトル量子化器のコードブックは、上記予測残余
ブロック平均和ベクトルに適用される8ビットと6ビッ
トと7ビットとからなる合計21ビットを用いる3分割
ベクトル量子化器のコードブックと、上記予測残余ブロ
ック平均差ベクトルに適用される8ビットと6ビットと
からなる合計14ビットを用いる2分割ベクトル量子化
器のコードブックとを含むことを特徴とする。
は、請求項23記載の音声復号化方法において、上記ビ
ットフレームは、上記ベクトル量子化器のコードブック
によって付加される上記変換された残余係数におけるエ
ラーを表す付加ビットを含むことを特徴とする。
は、請求項14又は25記載の音声復号化方法におい
て、上記サブフレームは公称22.5ミリ秒の持続期間
を有することを特徴とする。
は、請求項25記載の音声復号化方法において、上記ビ
ットフレームはハーフレートモードにおいては312ビ
ットから構成され、フルレートモードにおいては624
ビットから構成されたことを特徴とする。
衛星通信チャンネルを介して伝送するために音声を90
ミリ秒のビットフレームに符号化するエンコーダであっ
て、音声信号をデジタル音声サンプルのシーケンスに変
換するように構成されたデジタイザと、上記デジタル音
声サンプルを、各サブフレームが複数の上記デジタル音
声サンプルを備える当該サブフレームに分割されるよう
に構成されたサブフレーム生成器と、上記サブフレーム
の各々に対する1組のモデルパラメータを検出するよう
に構成されたモデルパラメータ検出器を備え、上記モデ
ルパラメータは、上記サブフレームに対するスペクトル
情報を表す1組のスペクトルレベルパラメータを備え、
上記サブフレームのシーケンスからの2つの連続したサ
ブフレームを1つのブロックに合成するように構成され
た合成器と、上記ブロック内の上記両方のサブフレーム
からのパラメータを合同で量子化するように構成された
デュアルフレームスペクトルレベル量子化器とを備え、
上記合同量子化は、前のブロックからの上記量子化され
たスペクトルレベルパラメータから予測されるスペクト
ルレベルパラメータを形成することと、残余パラメータ
を上記スペクトルレベルパラメータと上記予測されたス
ペクトルレベルパラメータとの差として計算すること
と、上記ブロック内の両方のサブフレームからの上記残
余パラメータを合成することと、複数のベクトル量子化
器を用いて上記合成された残余パラメータを1組の符号
化されたスペクトルビットに量子化することとを含み、
上記各ブロックからの上記符号化されたスペクトルビッ
トに冗長エラー制御ビットを加えることにより、上記ブ
ロック内の上記符号化されたスペクトルビットの少なく
とも幾つかでビットエラーを防止するように構成された
エラーコードエンコーダと、衛星通信チャンネルを介し
て伝送するために、上記加えられた冗長エラー制御ビッ
トと、上記2つの連続したブロックからの上記符号化さ
れたスペクトルビットとを90ミリ秒のビットフレーム
に合成するように構成された合成器とを備えたことを特
徴とする。
求項27記載のエンコーダにおいて、上記デュアルフレ
ームスペクトルレベル量子化器は、上記サブフレームの
各々からの上記残余パラメータを複数の周波数ブロック
に分割することと、上記各周波数ブロック内の上記残余
パラメータに対して直線変換を実行し、上記サブフレー
ムの各々に対する1組の変換された残余係数を生成する
ことと、全ての周波数ブロックからの少数の変換された
残余係数を予測残余ブロック平均ベクトルにグループ化
し、当該周波数ブロックの各々に対する残りの上記変換
された残余係数を当該周波数ブロックに対する高次係数
ベクトルとしてグループ化することと、上記予測残余ブ
ロック平均ベクトルを変換して変換された予測残余ブロ
ック平均ベクトルを生成し、上記ベクトルの和及び差を
計算して上記両方のサブフレームからの上記2つの変換
された予測残余ブロック平均ベクトルを合成すること
と、上記各周波数ブロックに対する上記高次係数ベクト
ルの和及び差を計算して当該周波数ブロックに対する上
記両方のサブフレームからの上記2つの高次係数ベクト
ルを合成することとによって、上記ブロック内の上記両
方のサブフレームからの上記残余パラメータを合成する
ように構成されたことを特徴とする。
通信チャンネルを介して受信される90ミリ秒のビット
フレームから音声を復号化するデコーダであって、上記
ビットフレームを、各ビットブロックは2つの音声サブ
フレームを表す当該2つのビットブロックに分割するよ
うに構成されたディバイダと、上記ビットブロック内に
含まれる冗長エラー制御ビットを用いて当該ビットブロ
ックのエラー復号化を行い、少なくとも一部分はビット
エラーを防止するエラー復号化ビットを生成するように
構成されたエラー制御デコーダと、1つのビットブロッ
ク内の上記両方のサブフレームに対する上記スペクトル
レベルパラメータを合同で再構成するように構成された
デュアルフレームスペクトルレベル再構成器とを備え、
上記合同再構成は、上記両方のサブフレームに対する個
々の残余パラメータが計算される1組の合成された残余
パラメータを複数のベクトル量子化器のコードブックを
用いて再構成することと、前のブロックからの上記再構
成されたスペクトルレベルパラメータから予測されるス
ペクトルレベルパラメータを形成することと、上記個々
の残余パラメータを上記予測されたスペクトルレベルパ
ラメータに加えて上記ビットブロック内の上記各サブフ
レームに対する上記再構成されたスペクトルレベルパラ
メータを形成することとを含み、各サブフレームに対す
る上記再構成されたスペクトルレベルパラメータを用
い、当該サブフレームに対する複数のデジタル音声サン
プルを合成するように構成された合成器とを含むことを
特徴とする。
求項29記載のデコーダにおいて、上記デュアルフレー
ムスペクトルレベル量子化器は、上記ビットブロックか
らの上記合成された残余パラメータを複数の周波数ブロ
ックに分割することと、上記ビットブロックに対する変
換された予測残余ブロック平均和及び差ベクトルを形成
することと、上記各周波数ブロックの高次係数和及び差
ベクトルを上記合成された残余パラメータから形成する
ことと、音声符号化を行った時の和及び差演算処理とは
逆の処理である逆演算処理と、音声符号化を行った時の
変換処理とは逆の処理である逆変換処理とを上記変換さ
れた予測残余ブロック平均和及び差ベクトルに行い、上
記両方のサブフレームに対する予測残余ブロック平均ベ
クトルを形成することと、上記高次係数和及び差ベクト
ルに対して上記変換処理を行い、上記周波数ブロックの
各々に対する上記両方のサブフレームの高次係数ベクト
ルを形成することと、上記サブフレームの各々に対する
上記周波数ブロックの各々の上記予測残余ブロック平均
ベクトルと上記高次係数ベクトルとを合成し、上記ビッ
トブロック内の上記両方のサブフレームに対する上記個
々の残余パラメータを形成することとによって、上記両
方のサブフレームに対する上記個々のスペクトルレベル
パラメータを上記合成された残余パラメータから計算す
るように構成されたことを特徴とする。
ャネルを介して伝送されるビットストリームから高品質
の音声を生成する、衛星通信システムにおいて使用され
るための新しいAMBE(登録商標)音声コーダを特徴
とする。本発明の音声コーダは、ローデータレートと、
高品質の音声と、背景ノイズ及びチャネルエラーに対す
る頑強性を組み合わせている。これによって、移動衛星
通信のための音声符号化の技術分野の状況を確実に進歩
させる。新規の音声コーダは、2つの連続するサブフレ
ームから検出されるスペクトルレベルを合同に量子化す
る新たなデュアルサブフレームスペクトルレベル量子化
器によって高い性能を達成する。この量子化器は、先行
技術よりも少ないビット数を使用してスペクトルレベル
のパラメータを量子化し、先行技術に匹敵する忠実度を
達成する。AMBE(登録商標)音声コーダは、199
4年4月4日に出願された“駆動パラメータの検出”と
題された米国特許出願第08/222,119号と、1
995年2月22日に出願された“マルチバンド駆動音
声コーダのためのスペクトル表現”と題された米国特許
出願第08/392,188号と、1995年2月22
日に出願された“再生された位相情報を使用した音声合
成”と題する米国特許出願第08/392,099号に
おいて記述され、すべては参照によってここに組み込ま
れる。
発明は、衛星通信チャネルを介して伝送するために音声
を90ミリ秒のビットフレームに符号化する方法を特徴
とする。音声信号はデジタル音声サンプルのシーケンス
にデジタル化され、デジタル音声サンプルは、公称2
2.5ミリ秒の間隔で発生するサブフレームのシーケン
スに分割され、1組のモデルパラメータはサブフレーム
の各々に対して検出される。サブフレームに対するモデ
ルパラメータは、当該サブフレームのスペクトル情報を
表す1組のスペクトルレベルのパラメータを含む。サブ
フレームのシーケンスからの2つの連続したサブフレー
ムは1つのブロックに合成され、当該ブロック内の両サ
ブフレームからのスペクトルレベルのパラメータは合同
に量子化される。この合同量子化は、前のブロックから
の量子化されたスペクトルレベルのパラメータから予測
されるスペクトルレベルのパラメータを形成すること
と、当該ブロックに対するスペクトルレベルのパラメー
タと予測されたスペクトルレベルのパラメータとの差と
して残余パラメータを計算することと、当該ブロック内
の両サブフレームからの残余パラメータを合成すること
と、ベクトル量子化器を使用して合成された残余パラメ
ータを1組の符号化されたスペクトルビットに量子化す
ることとを含む。次いで、冗長エラー制御ビットが、各
ブロックからの符号化されたスペクトルのビットに加え
られ、ブロック内の符号化されたスペクトルビットでビ
ットエラーを防止する。次いで、加えられた冗長エラー
制御ビットと2つの連続したブロックからの符号化され
たスペクトルのビットは、衛星通信チャネルを介した伝
送のための90ミリ秒のビットフレームに合成される。
を含む。ブロック内の両サブフレームからの残余パラメ
ータの合成は、サブフレームの各々からの残余パラメー
タを周波数ブロックに分割することと、各周波数ブロッ
ク内の残余パラメータに対して線形変換を実行して各サ
ブフレームの残余係数を生成することと、全ての周波数
ブロックからの少数の変換された残余係数を予測残余ブ
ロック平均(PRBA:Prediction Residual Block Av
erage)ベクトルとしてグループ化することと、各周波
数ブロックに対するその他の変換された残余係数を当該
周波数ブロックの高次係数ベクトルとしてグループ化す
ることとを含む。各サブフレームに対する予測残余ブロ
ック平均ベクトルは変換されて、変換された予測残余ブ
ロック平均ベクトルを生成し、1つのブロックのサブフ
レームに対する変換された予測残余ブロック平均ベクト
ルの和及び差は変換された予測残余ブロック平均ベクト
ルを合成するために計算される。同様に、各周波数ブロ
ックに対する高次係数ベクトルの和及び差は、その周波
数ブロックに対する2つのサブフレームからの2つの高
次係数ベクトルを合成するために計算される。
バンド駆動(“MBE”)音声モデルに対して検出され
た対数スペクトルレベルを表す。スペクトルレベルのパ
ラメータは、有声化状態とは独立に計算されたスペクト
ルから検出される。予測されたスペクトルレベルのパラ
メータは、前のブロックの最終サブフレームからの量子
化されたスペクトルレベルの直線補間に対して1未満の
利得を用いることによって形成される。
ゴーレイコード及びハミングコードを含むブロックコー
ドを使用して形成することができる。例えば、コード
は、1つの拡張された[24,12]拡張ゴーレイコー
ド、3つの[23,12]ゴーレイコード及び2つの
[15,11]ハミングコードを含む。
(“DCT”)と、それに続く2つの最低次DCT係数
の線形2×2変換とを用いて、周波数ブロックの各々に
対して計算される。この計算には4つの周波数ブロック
がこの計算のために使用され、各周波数ブロックの長さ
は、サブフレーム内のスペクトルレベルのパラメータの
個数にほぼ比例する。
均ベクトルの和を表すために使用される8ビットと6ビ
ットと7ビットとを加えた21ビットを用いる3分割ベ
クトル量子化器と、予測残余ブロック平均ベクトルの差
を表すために使用される8ビットと6ビットとを加えた
14ビットを用いる2分割ベクトル量子化器とを含む。
ビットフレームは、ベクトル量子化器によって付加され
る変換された残余係数におけるエラーを表す付加ビット
を含む。
チャネルを介して伝送するために音声を90ミリ秒のビ
ットフレームに符号化するシステムを特徴とする。当該
システムは、音声信号をデジタル音声サンプルのシーケ
ンスに変換するデジタイザと、サブフレームの各々が多
数のデジタル音声サンプルを含む当該サブフレームのシ
ーケンスにデジタル音声サンプルを分割するサブフレー
ム生成器とを含む。モデルパラメータ検出器は、各サブ
フレームに対する1組のスペクトルレベルのパラメータ
を含む1組のモデルパラメータを検出する。合成器は、
サブフレームのシーケンスからの2つの連続したサブフ
レームを1つのブロックに合成する。デュアルフレーム
スペクトルレベル量子化器は、当該ブロック内の両サブ
フレームからのパラメータを合同に量子化する。この合
同量子化は、前のブロックからの量子化されたスペクト
ルレベルのパラメータから予測されるスペクトルレベル
のパラメータを形成することと、残余パラメータをスペ
クトルレベルのパラメータと予測されたスペクトルレベ
ルのパラメータとの差として計算することと、ブロック
内の両サブフレームからの残余パラメータを合成するこ
とと、合成された残余パラメータを符号化された1組の
スペクトルビットにベクトル量子化器を用いて量子化す
ることとを含む。当該システムはまた、各ブロックから
の符号化されたスペクトルビットに冗長エラー制御ビッ
トを加えることによって、ブロック内の少なくとも幾つ
かの符号化されたスペクトルビットでビットエラーを防
止するエラーコードエンコーダと、加えられた冗長エラ
ー制御ビットと2つの連続するブロックからの符号化さ
れたスペクトルビットとを、衛星通信チャネルを介して
伝送するために90ミリ秒のビットフレームに合成する
合成器とを含む。
上述のように符号化された90ミリ秒の1つのフレーム
から音声を復号化することを特徴とする。上記復号化
は、ビットフレームを、2つの音声サブフレームを表す
2つのビットブロックに分割することを含む。エラー制
御復号化は、ビットブロック内に含まれる冗長エラー制
御ビットを用いて各ビットブロックに対して行われ、エ
ラーコードを少なくとも一部分は防止されたエラー復号
化ビットを生成する。エラー復号化ビットは、ビットブ
ロック内の両サブフレームのスペクトルレベルのパラメ
ータを合同的に再構成するために使用される。この合同
再構成は、両サブフレームに対する個々の残余パラメー
タが計算される1組の合成された残余パラメータをベク
トル量子化器のコードブックを使用して再構成すること
と、前のブロックからの再構成されたスペクトルレベル
のパラメータから予測されるスペクトルレベルのパラメ
ータを形成することと、予測されたスペクトルレベルの
パラメータに個々の残余パラメータを加えて当該ブロッ
ク内の各サブフレームに対する再構成されたスペクトル
レベルのパラメータを形成することとを含む。次いで、
各サブフレームに対するデジタル音声サンプルは、再構
成されたサブフレームのスペクトルレベルのパラメータ
を使用して合成される。
衛星通信チャネルを介して受信される90ミリ秒のビッ
トフレームから音声を復号化するデコーダを特徴とす
る。当該デコーダは、1つのビットフレームを2つのビ
ットブロックに分割する分割器を含む。各ビットブロッ
クは2つの音声サブフレームを表す。エラー制御デコー
ダは、ビットブロック内に含まれる冗長エラー制御ビッ
トを使用して、各ビットブロックのエラーを復号化し、
少なくとも一部分はビットエラーを防止されたエラー復
号化ビットを生成する。デュアルフレームスペクトルレ
ベル再構成器は、1つのビットブロック内の両サブフレ
ームのスペクトルレベルのパラメータを合同して再構成
し、ここで、当該合同再構成は、両サブフレームに対す
る個々の残余パラメータが計算される1組の合成された
残余パラメータをベクトル量子化器のコードブックを用
いて再構成することと、前のブロックからの再構成され
たスペクトルレベルのパラメータから予測されるスペク
トルレベルのパラメータを形成することと、上記予測さ
れたスペクトルレベルのパラメータに上記個々の残余パ
ラメータを加えて上記ビットブロック内の各サブフレー
ムに対する上記再構成されたスペクトルレベルのパラメ
ータを形成することとを含む。合成器は、上記サブフレ
ームに対する上記再構成されたスペクトルレベルのパラ
メータを使用して各サブフレームのデジタル音声サンプ
ルを合成する。
以下の説明及び特許請求の範囲から明らかとなるであろ
う。
1記載の音声符号化方法によれば、衛星通信チャネルを
介して伝送するために音声を90ミリ秒のビットフレー
ムに符号化する音声符号化方法であって、音声信号をデ
ジタル音声サンプルのシーケンスにデジタル化するステ
ップと、上記デジタル音声サンプルを、各サブフレーム
がそれぞれ複数のデジタル音声サンプルを含む当該サブ
フレームのシーケンスに分割するステップと、上記サブ
フレームの各々に対する1組のモデルパラメータを検出
するステップとを含み、上記モデルパラメータは上記サ
ブフレームのスペクトル情報を表す1組のスペクトルレ
ベルパラメータを備え、上記サブフレームのシーケンス
からの2つの連続したサブフレームを1つのブロックに
合成するステップと、上記ブロック内の両方のサブフレ
ームからの上記スペクトルレベルパラメータを合同で量
子化するステップとを含み、当該合同で量子化するステ
ップは、前のブロックからの上記量子化されたスペクト
ルレベルパラメータから予測されるスペクトルレベルパ
ラメータを形成することと、残余パラメータを上記スペ
クトルレベルパラメータと上記予測されたスペクトルレ
ベルパラメータとの差として計算することと、上記ブロ
ック内の両方のサブフレームからの上記残余パラメータ
を合成することと、複数のベクトル量子化器を用いて上
記合成された残余パラメータを1組の符号化されたスペ
クトルビットに量子化することとを含み、各ブロックか
らの上記符号化されたスペクトルビットに冗長エラー制
御ビットを加えることにより、当該ブロック内の上記符
号化されたスペクトルビットの少なくとも幾つかでビッ
トエラーを防止するステップと、衛星通信チャネルを介
して伝送するために、上記付加された冗長エラー制御ビ
ットと、2つの連続したブロックからの符号化されたス
ペクトルビットとを90ミリ秒の1つのビットフレーム
に合成するステップとを含む。従って、上記音声符号化
方法は、音声を、ローデータレートで移動衛星チャネル
を介して伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに
対して頑強であるビットストリームに符号化することが
可能であり、また、音声復号化方法によって上記ビット
ストリームから高品質な音声を復号化できるように当該
音声を符号化することができる。
れば、請求項1記載の音声符号化方法において、上記ブ
ロック内の上記両方のサブフレームからの上記残余パラ
メータを合成することは、上記サブフレームの各々から
の上記残余パラメータを複数の周波数ブロックに分割す
ることと、上記各周波数ブロック内の残余パラメータに
対して線形変換を実行して、上記サブフレームの各々に
対する1組の変換された残余係数を生成することと、上
記全ての周波数ブロックからの少数の変換された残余係
数を予測残余ブロック平均ベクトルにグループ化し、当
該周波数ブロックの各々に対する残りの上記変換された
残余係数を当該周波数ブロックに対する高次係数ベクト
ルにグループ化することと、上記予測残余ブロック平均
ベクトルを変換して変換された予測残余ブロック平均ベ
クトルを生成し、上記ベクトルの和及び差を計算して上
記両方のサブフレームからの上記2つの変換された予測
残余ブロック平均ベクトルを合成することと、上記各周
波数ブロックの高次係数ベクトルの和及び差を計算し、
当該周波数ブロックに対する上記両方のサブフレームか
らの上記2つの高次係数ベクトルを合成することとをさ
らに含む。従って、上記音声符号化方法は、音声を、ロ
ーデータレートで移動衛星チャネルを介して伝送され、
かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑強であるビ
ットストリームに符号化することが可能であり、また、
音声復号化方法によって上記ビットストリームから高品
質な音声を復号化できるように当該音声を符号化するこ
とができる。
よれば、請求項1又は2記載の音声符号化方法におい
て、上記スペクトルレベルパラメータはマルチバンド駆
動(MBE)音声モデルに対して検出された対数スペク
トルレベルを表す。従って、上記音声符号化方法は、音
声を、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して伝
送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑強
であるビットストリームに符号化することが可能であ
り、また、音声復号化方法によって上記ビットストリー
ムから高品質な音声を復号化できるように当該音声を符
号化することができる。
れば、請求項3記載の音声符号化方法において、上記ス
ペクトルレベルパラメータは有声化状態とは独立に計算
されたスペクトルから検出される。従って、上記音声符
号化方法は、音声を、ローデータレートで移動衛星チャ
ネルを介して伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラ
ーに対して頑強であるビットストリームに符号化するこ
とが可能であり、また、音声復号化方法によって上記ビ
ットストリームから高品質な音声を復号化できるように
当該音声を符号化することができる。
よれば、請求項1又は2記載の音声符号化方法におい
て、上記予測されたスペクトルレベルパラメータは、上
記前のブロックにおける最後のサブフレームからの上記
量子化されたスペクトルレベルの直線補間に対して1未
満の利得を使用することによって形成される。従って、
上記音声符号化方法は、音声を、ローデータレートで移
動衛星チャネルを介して伝送され、かつ背景ノイズやチ
ャネルエラーに対して頑強であるビットストリームに符
号化することが可能であり、また、音声復号化方法によ
って上記ビットストリームから高品質な音声を復号化で
きるように当該音声を符号化することができる。
れば、請求項1又は2記載の音声符号化方法において、
上記各ブロックに対する上記冗長エラー制御ビットは、
ゴーレイコード及びハミングコードを含む複数のブロッ
クコードによって形成される。従って、上記音声符号化
方法は、音声を、ローデータレートで移動衛星チャネル
を介して伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに
対して頑強であるビットストリームに符号化することが
可能であり、また、音声復号化方法によって上記ビット
ストリームから高品質な音声を復号化できるように当該
音声を符号化することができる。
よれば、請求項6記載の音声符号化方法において、上記
複数のブロックコードは、1つの拡張された[24,1
2]拡張ゴーレイコードと、3つの[23,12]ゴー
レイコードと、2つの[15,11]ハミングコードと
から構成される。従って、上記音声符号化方法は、音声
を、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して伝送
され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑強で
あるビットストリームに符号化することが可能であり、
また、音声復号化方法によって上記ビットストリームか
ら高品質な音声を復号化できるように当該音声を符号化
することができる。
れば、請求項2記載の音声符号化方法において、上記各
周波数ブロックに対する上記変換された残余係数は、離
散コサイン変換(DCT)と、それに続く、最も低い2
つの次数のDCT係数に対する線形2×2変換とを用い
て計算する。従って、上記音声符号化方法は、音声を、
ローデータレートで移動衛星チャネルを介して伝送さ
れ、かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑強であ
るビットストリームに符号化することが可能であり、ま
た、音声復号化方法によって上記ビットストリームから
高品質な音声を復号化できるように当該音声を符号化す
ることができる。
よれば、請求項8記載の音声符号化方法において、4つ
の周波数ブロックが用いられ、当該各周波数ブロックの
長さは上記サブフレーム内のスペクトルレベルパラメー
タの個数に実質的に比例する。従って、上記音声符号化
方法は、音声を、ローデータレートで移動衛星チャネル
を介して伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに
対して頑強であるビットストリームに符号化することが
可能であり、また、音声復号化方法によって上記ビット
ストリームから高品質な音声を復号化できるように当該
音声を符号化することができる。
よれば、請求項2記載の音声符号化方法において、上記
複数のベクトル量子化器は、上記予測残余ブロック平均
ベクトルの和に適用される8ビットと6ビットと7ビッ
トとからなる合計21ビットを用いる3分割ベクトル量
子化器と、上記予測残余ブロック平均ベクトルの差に適
用される8ビットと6ビットとからなる合計14ビット
を用いる2分割ベクトル量子化器とを含む。従って、上
記音声符号化方法は、音声を、ローデータレートで移動
衛星チャネルを介して伝送され、かつ背景ノイズやチャ
ネルエラーに対して頑強であるビットストリームに符号
化することが可能であり、また、音声復号化方法によっ
て上記ビットストリームから高品質な音声を復号化でき
るように当該音声を符号化することができる。
によれば、請求項10記載の音声符号化方法において、
上記ビットフレームは、上記ベクトル量子化器によって
付加された上記変換された残余係数におけるエラーを表
す付加ビットを含む。従って、上記音声符号化方法は、
音声を、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して
伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑
強であるビットストリームに符号化することが可能であ
り、また、音声復号化方法によって上記ビットストリー
ムから高品質な音声を復号化できるように当該音声を符
号化することができる。
よれば、請求項1又は2記載の音声符号化方法におい
て、上記サブフレームのシーケンスは、1つのサブフレ
ーム当たり22.5ミリ秒間隔で発生する。従って、上
記音声符号化方法は、音声を、ローデータレートで移動
衛星チャネルを介して伝送され、かつ背景ノイズやチャ
ネルエラーに対して頑強であるビットストリームに符号
化することが可能であり、また、音声復号化方法によっ
て上記ビットストリームから高品質な音声を復号化でき
るように当該音声を符号化することができる。
によれば、請求項12記載の音声符号化方法において、
上記ビットフレームは、ハーフレートモードにおいては
312ビットから構成され、フルレートモードにおいて
は624ビットから構成される。従って、上記音声符号
化方法は、音声を、ローデータレートで移動衛星チャネ
ルを介して伝送され、かつ背景ノイズやチャネルエラー
に対して頑強であるビットストリームに符号化すること
が可能であり、また、音声復号化方法によって上記ビッ
トストリームから高品質な音声を復号化できるように当
該音声を符号化することができる。
よれば、衛星通信チャンネルを介して受信される90ミ
リ秒のビットフレームから音声を復号化する音声復号化
方法であって、上記ビットフレームを、各ビットブロッ
クは音声の2つのサブフレームを表す2つの当該ビット
ブロックに分割するステップと、上記各ビットブロック
内に含まれる冗長エラー制御ビットを用いてエラー制御
復号化を当該ビットブロックに対して行い、少なくとも
一部分はビットエラーを防止されたエラー復号化ビット
を生成するステップと、上記エラー復号化ビットを用い
て1つのビットブロック内の上記両方のサブフレームに
対するスペクトルレベルパラメータを合同で再構成する
ステップとを含み、上記合同再構成ステップは、上記両
方のサブフレームに対する個々の残余パラメータが計算
される1組の合成された残余パラメータを複数のベクト
ル量子化器のコードブックを用いて再構成することと、
前のビットブロックからの上記再構成されたスペクトル
レベルパラメータから予測されるスペクトルレベルパラ
メータを形成することと、上記個々の残余パラメータを
上記予測されたスペクトルレベルパラメータに加えて上
記ビットブロック内の上記各サブフレームに対する上記
再構成されたスペクトルレベルパラメータを形成するこ
ととを含み、各サブフレームに対する上記再構成された
スペクトルレベルパラメータを用いて当該サブフレーム
に対する複数のデジタル音声サンプルを合成するステッ
プを含む。従って、上記音声復号化方法は、ローデータ
レートで移動衛星チャネルを介して送信される音声符号
化方法によって符号化されたビットストリームから高品
質な音声を復号化することが可能である。
によれば、請求項14記載の音声復号化方法において、
上記両方のサブフレームに対する上記個々の残余パラメ
ータを、上記ビットブロックに対する上記合成された残
余パラメータから計算することは、上記ビットブロック
からの上記合成された残余パラメータを複数の周波数ブ
ロックに分割するステップと、上記ビットブロックに対
する変換された予測残余ブロック平均和及び差ベクトル
を形成するステップと、上記周波数ブロックの各々に対
する高次係数和及び差ベクトルを上記合成された残余パ
ラメータから形成するステップと、音声符号化を行った
時の和及び差演算処理とは逆の処理である逆演算処理
と、音声符号化を行った時の変換処理とは逆の処理であ
る逆変換処理とを上記変換された予測残余ブロック平均
和及び差ベクトルに対して行い、上記両方のサブフレー
ムに対する予測残余ブロック平均ベクトルを形成するス
テップと、上記高次係数和及び差ベクトルに対して上記
逆変換処理を行い、上記周波数ブロックの各々に対する
上記両方のサブフレームの高次係数ベクトルを形成する
ステップと、上記サブフレームの各々に対する上記周波
数ブロックの各々の上記予測残余ブロック平均ベクトル
と上記高次係数ベクトルとを合成し、上記ビットブロッ
ク内の上記両方のサブフレームの上記個々の残余パラメ
ータを形成するステップとをさらに含む。従って、上記
音声復号化方法は、ローデータレートで移動衛星チャネ
ルを介して送信される音声符号化方法によって符号化さ
れたビットストリームから高品質な音声を復号化するこ
とが可能である。
よれば、請求項14又は15記載の音声復号化方法にお
いて、上記再構成されたスペクトルレベルパラメータ
は、マルチバンド駆動(MBE)音声モデルにおいて用
いられる上記対数スペクトルレベルを表す。従って、上
記音声復号化方法は、ローデータレートで移動衛星チャ
ネルを介して送信される音声符号化方法によって符号化
されたビットストリームから高品質な音声を復号化する
ことが可能である。
によれば、請求項14又は15記載の音声復号化方法に
おいて、上記再構成されたスペクトルレベルパラメータ
を用いて1組の位相パラメータを合成するデコーダをさ
らに備える。従って、上記音声復号化方法は、ローデー
タレートで移動衛星チャネルを介して送信される音声符
号化方法によって符号化されたビットストリームから高
品質な音声を復号化することが可能である。
よれば、請求項14又は15記載の音声復号化方法にお
いて、上記予測されたスペクトルレベルパラメータは、
上記前のビットブロックの最後のサブフレームからの上
記量子化されたスペクトルレベルの直線補間に対して1
未満の利得を使用することによって形成される。従っ
て、上記音声復号化方法は、ローデータレートで移動衛
星チャネルを介して送信される音声符号化方法によって
符号化されたビットストリームから高品質な音声を復号
化することが可能である。
によれば、請求項14又は15記載の音声復号化方法に
おいて、上記各ビットブロックに対する上記エラー制御
ビットは、ゴーレイコード及びハミングコードを含む複
数のブロックコードによって形成される。従って、上記
音声復号化方法は、ローデータレートで移動衛星チャネ
ルを介して送信される音声符号化方法によって符号化さ
れたビットストリームから高品質な音声を復号化するこ
とが可能である。
よれば、請求項19記載の音声復号化方法において、上
記複数のブロックコードは、1つの拡張された[24,
12]拡張ゴーレイコードと、3つの[23,12]ゴ
ーレイコードと、2つの[15,11]ハミングコード
とを含む。従って、上記音声復号化方法は、ローデータ
レートで移動衛星チャネルを介して送信される音声符号
化方法によって符号化されたビットストリームから高品
質な音声を復号化することが可能である。
によれば、請求項15記載の音声復号化方法において、
上記周波数ブロックの各々に対する上記変換された残余
係数は、離散コサイン変換(DCT)と、次いで、最も
低い2つの次数のDCT係数に対する線形2×2変換と
を用いて計算される。従って、上記音声復号化方法は、
ローデータレートで移動衛星チャネルを介して送信され
る音声符号化方法によって符号化されたビットストリー
ムから高品質な音声を復号化することが可能である。
よれば、請求項21記載の音声復号化方法において、4
つの周波数ブロックが用いられ、当該各周波数ブロック
の長さは上記サブフレーム内のスペクトルレベルパラメ
ータの個数に比例する。従って、上記音声復号化方法
は、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して送信
される音声符号化方法によって符号化されたビットスト
リームから高品質な音声を復号化することが可能であ
る。
によれば、請求項15記載の音声復号化方法において、
上記複数のベクトル量子化器のコードブックは、上記予
測残余ブロック平均和ベクトルに適用される8ビットと
6ビットと7ビットとからなる合計21ビットを用いる
3分割ベクトル量子化器のコードブックと、上記予測残
余ブロック平均差ベクトルに適用される8ビットと6ビ
ットとからなる合計14ビットを用いる2分割ベクトル
量子化器のコードブックとを含む。従って、上記音声復
号化方法は、ローデータレートで移動衛星チャネルを介
して送信される音声符号化方法によって符号化されたビ
ットストリームから高品質な音声を復号化することが可
能である。
よれば、請求項23記載の音声復号化方法において、上
記ビットフレームは、上記ベクトル量子化器のコードブ
ックによって付加される上記変換された残余係数におけ
るエラーを表す付加ビットを含む。従って、上記音声復
号化方法は、ローデータレートで移動衛星チャネルを介
して送信される音声符号化方法によって符号化されたビ
ットストリームから高品質な音声を復号化することが可
能である。
によれば、請求項14又は25記載の音声復号化方法に
おいて、上記サブフレームは公称22.5ミリ秒の持続
期間を有する。従って、上記音声復号化方法は、ローデ
ータレートで移動衛星チャネルを介して送信される音声
符号化方法によって符号化されたビットストリームから
高品質な音声を復号化することが可能である。
よれば、請求項25記載の音声復号化方法において、上
記ビットフレームはハーフレートモードにおいては31
2ビットから構成され、フルレートモードにおいては6
24ビットから構成される。従って、上記音声復号化方
法は、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して送
信される音声符号化方法によって符号化されたビットス
トリームから高品質な音声を復号化することが可能であ
る。
れば、衛星通信チャンネルを介して伝送するために音声
を90ミリ秒のビットフレームに符号化するエンコーダ
であって、音声信号をデジタル音声サンプルのシーケン
スに変換するように構成されたデジタイザと、上記デジ
タル音声サンプルを、各サブフレームが複数の上記デジ
タル音声サンプルを備える当該サブフレームに分割され
るように構成されたサブフレーム生成器と、上記サブフ
レームの各々に対する1組のモデルパラメータを検出す
るように構成されたモデルパラメータ検出器を備え、上
記モデルパラメータは、上記サブフレームに対するスペ
クトル情報を表す1組のスペクトルレベルパラメータを
備え、上記サブフレームのシーケンスからの2つの連続
したサブフレームを1つのブロックに合成するように構
成された合成器と、上記ブロック内の上記両方のサブフ
レームからのパラメータを合同で量子化するように構成
されたデュアルフレームスペクトルレベル量子化器とを
備え、上記合同量子化は、前のブロックからの上記量子
化されたスペクトルレベルパラメータから予測されるス
ペクトルレベルパラメータを形成することと、残余パラ
メータを上記スペクトルレベルパラメータと上記予測さ
れたスペクトルレベルパラメータとの差として計算する
ことと、上記ブロック内の両方のサブフレームからの上
記残余パラメータを合成することと、複数のベクトル量
子化器を用いて上記合成された残余パラメータを1組の
符号化されたスペクトルビットに量子化することとを含
み、上記各ブロックからの上記符号化されたスペクトル
ビットに冗長エラー制御ビットを加えることにより、上
記ブロック内の上記符号化されたスペクトルビットの少
なくとも幾つかでビットエラーを防止するように構成さ
れたエラーコードエンコーダと、衛星通信チャンネルを
介して伝送するために、上記加えられた冗長エラー制御
ビットと、上記2つの連続したブロックからの上記符号
化されたスペクトルビットとを90ミリ秒のビットフレ
ームに合成するように構成された合成器とを備える。従
って、上記エンコーダは、音声を、ローデータレートで
移動衛星チャネルを介して伝送され、かつ背景ノイズや
チャネルエラーに対して頑強であるビットストリームに
符号化することが可能であり、また、デコーダによって
上記ビットストリームから高品質な音声を復号化できる
ように当該音声を符号化することができる。
ば、請求項27記載のエンコーダにおいて、上記デュア
ルフレームスペクトルレベル量子化器は、上記サブフレ
ームの各々からの上記残余パラメータを複数の周波数ブ
ロックに分割することと、上記各周波数ブロック内の上
記残余パラメータに対して直線変換を実行し、上記サブ
フレームの各々に対する1組の変換された残余係数を生
成することと、全ての周波数ブロックからの少数の変換
された残余係数を予測残余ブロック平均ベクトルにグル
ープ化し、当該周波数ブロックの各々に対する残りの上
記変換された残余係数を当該周波数ブロックに対する高
次係数ベクトルとしてグループ化することと、上記予測
残余ブロック平均ベクトルを変換して変換された予測残
余ブロック平均ベクトルを生成し、上記ベクトルの和及
び差を計算して上記両方のサブフレームからの上記2つ
の変換された予測残余ブロック平均ベクトルを合成する
ことと、上記各周波数ブロックに対する上記高次係数ベ
クトルの和及び差を計算して当該周波数ブロックに対す
る上記両方のサブフレームからの上記2つの高次係数ベ
クトルを合成することとによって、上記ブロック内の上
記両方のサブフレームからの上記残余パラメータを合成
するように構成される。従って、上記エンコーダは、音
声を、ローデータレートで移動衛星チャネルを介して伝
送され、かつ背景ノイズやチャネルエラーに対して頑強
であるビットストリームに符号化することが可能であ
り、また、デコーダによって上記ビットストリームから
高品質な音声を復号化できるように当該音声を符号化す
ることができる。
ば、衛星通信チャンネルを介して受信される90ミリ秒
のビットフレームから音声を復号化するデコーダであっ
て、上記ビットフレームを、各ビットブロックは2つの
音声サブフレームを表す当該2つのビットブロックに分
割するように構成されたディバイダと、上記ビットブロ
ック内に含まれる冗長エラー制御ビットを用いて当該ビ
ットブロックのエラー復号化を行い、少なくとも一部分
はビットエラーを防止するエラー復号化ビットを生成す
るように構成されたエラー制御デコーダと、1つのビッ
トブロック内の上記両方のサブフレームに対する上記ス
ペクトルレベルパラメータを合同で再構成するように構
成されたデュアルフレームスペクトルレベル再構成器と
を備え、上記合同再構成は、上記両方のサブフレームに
対する個々の残余パラメータが計算される1組の合成さ
れた残余パラメータを複数のベクトル量子化器のコード
ブックを用いて再構成することと、前のブロックからの
上記再構成されたスペクトルレベルパラメータから予測
されるスペクトルレベルパラメータを形成することと、
上記個々の残余パラメータを上記予測されたスペクトル
レベルパラメータに加えて上記ビットブロック内の上記
各サブフレームに対する上記再構成されたスペクトルレ
ベルパラメータを形成することとを含み、各サブフレー
ムに対する上記再構成されたスペクトルレベルパラメー
タを用い、当該サブフレームに対する複数のデジタル音
声サンプルを合成するように構成された合成器とを含
む。従って、上記デコーダは、ローデータレートで移動
衛星チャネルを介して送信されるエンコーダによって符
号化されたビットストリームから高品質な音声を復号化
することが可能である。
ば、請求項29記載のデコーダにおいて、上記デュアル
フレームスペクトルレベル量子化器は、上記ビットブロ
ックからの上記合成された残余パラメータを複数の周波
数ブロックに分割することと、上記ビットブロックに対
する変換された予測残余ブロック平均和及び差ベクトル
を形成することと、上記各周波数ブロックの高次係数和
及び差ベクトルを上記合成された残余パラメータから形
成することと、音声符号化を行った時の和及び差演算処
理とは逆の処理である逆演算処理と、音声符号化を行っ
た時の変換処理とは逆の処理である逆変換処理とを上記
変換された予測残余ブロック平均和及び差ベクトルに行
い、上記両方のサブフレームに対する予測残余ブロック
平均ベクトルを形成することと、上記高次係数和及び差
ベクトルに対して上記変換処理を行い、上記周波数ブロ
ックの各々に対する上記両方のサブフレームの高次係数
ベクトルを形成することと、上記サブフレームの各々に
対する上記周波数ブロックの各々の上記予測残余ブロッ
ク平均ベクトルと上記高次係数ベクトルとを合成し、上
記ビットブロック内の上記両方のサブフレームに対する
上記個々の残余パラメータを形成することとによって、
上記両方のサブフレームに対する上記個々のスペクトル
レベルパラメータを上記合成された残余パラメータから
計算するように構成されたことを特徴とする。従って、
上記デコーダは、ローデータレートで移動衛星チャネル
を介して送信されるエンコーダによって符号化されたビ
ットストリームから高品質な音声を復号化することが可
能である。
て示されるように、イリジウム(IRIDIUM(登録
商標))移動衛星通信システム30で使用される新しい
AMBE音声コーダ又はボコーダとの関連において説明
する。イリジウム(登録商標)は、低地球軌道上の66
個の衛星40で構成される全地球的な移動衛星通信シス
テムである。イリジウム(登録商標)は、ハンドヘルド
型又は車輌ベースのユーザ端末45(即ち、携帯電話)
を介して音声通信を提供する。
は、マイクロフォン60を介して受信される音声50を
8kHzの周波数で音声をサンプリングするアナログ−
デジタル(A/D)変換器70を用いてデジタル化する
ことによって、音声通信を達成する。デジタル化された
音声信号は、音声エンコーダ80を通過し、そこで下記
のように処理される。次いで、当該信号は送信機90に
よって通信リンクを介して送信される。通信リンクの受
信側では、受信機100は当該信号を受信し、デコーダ
110に送信する。デコーダ110は、信号を合成デジ
タル音声信号に変換する。次に、デジタル−アナログ
(D/A)変換器120は合成デジタル音声信号をアナ
ログ音声信号に変換し、これをスピーカ130が可聴音
声(合成された音声)140に変換する。
を有するバースト伝送時分割多元接続(TDMA)を使
用する。サポートされる音声用データレートは、346
7bps(90ミリ秒フレーム当たり312ビット)の
ハーフレートモードと6933bps(90ミリ秒フレ
ーム当たり624ビット)のフルレートモードの2種類
である。各フレームのビットは音声符号化とフォワード
エラーコレクション(“FEC”)符号化の間で分割さ
れ、衛星通信チャネルに通常発生するビットエラーの確
率を低減する。
ーダはエンコーダ80とデコーダ110を含む。エンコ
ーダ80は、3つの主要な機能を実行する音声解析部2
00と、パラメータの量子化部210と、エラー補正符
号化(FEC符号化)部220とを含み、これらはデジ
タル計算機で構成される。同様に図4において示される
ように、デコーダ90はエラー補正復号化(FEC復号
化)部230と、パラメータ再構成部240(即ち逆量
子化部)と、音声合成250とのような機能実行部に分
割され、これらもデジタル計算機で構成される。
トと2289bpsのハーフレートの2種類の明白なデ
ータレートで操作可能である。これらのデータレート
は、音声ビット又はソースビットを表し、FECビット
を除外する。FECビットは、上述されたように、フル
レート及びハーフレートボコーダのデータレートをそれ
ぞれ6933bps及び3467bpsに上昇させる。
当該システムは、4つの22.5ミリ秒のサブフレーム
に分割された90ミリ秒の音声フレームのサイズを使用
する。音声の解析と合成はサブフレームベースで実行さ
れ、一方、量子化とFEC符号化は2つのサブフレーム
を含む1つの45ミリ秒の量子化ブロックで実行され
る。量子化及びFEC符号化に対して45ミリ秒のブロ
ックを使用すると、ハーフレートシステムでは1つのブ
ロック当たり103音声ビット+53FECビットを生
じ、フルレートシステムでは1つのブロック当たり22
2音声ビット+90FECビットを生じる。あるいは代
わって、音声ビット及びFECビットの個数は、性能に
緩慢な影響を与えるだけの範囲内で調整されることがで
きる。ハーフレートシステムにおいて、音声ビットを8
0乃至120ビットの範囲内に、また対応するFECビ
ットを76乃至36ビットの範囲内に調整することがで
きる。同様にフルレートシステムにおいては、音声ビッ
トを180乃至260ビットの範囲内に、また対応する
FECビットを132乃至52ビットの範囲内に調整可
能である。量子化ブロックの音声ビットとFECビット
は90ミリ秒のフレームに合成される。
の処理を実行する。音声解析部200の第1のステップ
は各サブフレームのフィルタバンク処理であり、続いて
各サブフレームのMBEモデルのパラメータの検出処理
である。このことは、解析窓を使用して入力信号を重複
する22.5ミリ秒サブフレームに分割することを含
む。各22.5ミリ秒のサブフレームに対して、MBE
サブフレームのパラメータ検出器は、基本周波数(ピッ
チ周期の逆数)と、有声化/無声化(V/UV)の決定
データと、1組のスペクトルレベルを含む1組のモデル
パラメータを検出する。これらのパラメータは、AMB
E技術を使用して生成される。AMBE(登録商標)音
声コーダは、1994年4月4日に出願された“駆動パ
ラメータの予測”と題された米国特許出願第08/22
2,119号と、1995年2月22日に出願された
“マルチバンド駆動音声コーダのためのスペクトル表
現”と題された米国特許出願第08/392,188号
と、1995年2月22日に出願された“再生された位
相情報を使用した音声の合成”と題された米国特許出願
第08/392,099号において記述されて、全て参
照によってここに組み込まれる。
00に順番通りには到着しないTDMAパケットを識別
することを助けるタイムスロットIDを含み、この情報
を用いて復号化の前に情報を正確な順番に配置する。音
声パラメータは音声信号を完全に表し、エンコーダ80
のパラメータ量子化部210に送信されてさらに処理さ
れる。
つの連続した22.5ミリ秒のサブフレームに対するサ
ブフレームモデルパラメータ300及び305が検出さ
れると、基本周波数と有声化/無声化の決定データの量
子化器310は両サブフレームの検出された基本周波数
を基本周波数ビットシーケンスに符号化し、さらに有声
化/無声化(V/UV)の決定データ(又は他の有声化
の計量値又は検出値)を有声化ビットシーケンスに符号
化する。
トが2つの基本周波数を量子化及び符号化するために使
用される。典型的には、基本周波数は基本的検出によっ
て約[0.008,0.05]の範囲に制限され、ここ
で1.0はナイキスト周波数(8kHz)であり、基本
的な量子化器は同様の範囲に制限される。与えられたサ
ブフレームに対する量子化された基本周波数の逆数は、
一般的に当該サブフレームのスペクトルレベルの個数で
あるL(L=帯域幅/基本周波数)に比例し、基本周波
数の最重要ビットは概してビットエラーに敏感であり、
結果的にFEC符号化において高い優先順位が与えられ
る。
8ビット、フルレートでは16ビットを使用して両サブ
フレームに対する有声化情報を符号化する。有声化/無
声化の決定データの量子化器310の各々は、割当てビ
ットを用いて好ましくは8つの有声化帯域の各々におけ
るバイナリ有声化状態を符号化し(即ち1=有声化、0
=無声化)、ここで、有声化状態は、音声解析の間に検
出された有声化の計量値又は検出値によって決定され
る。これらの有声化データのビットはビットエラーに対
して中位の感度を有し、従ってFEC符号化においては
中程度の優先順位が与えられる。
EC符号化部220内の合成器330においてデュアル
サブフレームスペクトルレベルの量子化器320からの
量子化されたスペクトルレベルビットと合成されて1つ
の45ミリ秒のブロックを形成する。当該45ミリ秒の
ブロックはFEC符号化部220においてFEC符号化
される。次いで、1つの90ミリ秒のフレーム350
は、2つの連続した45ミリ秒の量子化ブロックを合成
する合成器340において形成される。
0に従って、各22.5ミリ秒のサブフレームを音声、
背景ノイズ又はトーンのいずれかとして識別する適応的
音声アクティビティ検出器(VAD)を含む。図6にお
いて示されるように、VADアルゴリズムは、ローカル
な情報を使用して音声サブフレームを背景ノイズと区別
する(ステップ605)。各45ミリ秒のブロック内の
両方のサブフレームがノイズとして識別されると(ステ
ップ610)、エンコーダ80は特別なノイズブロック
として存在する背景ノイズを量子化する(ステップ61
5)。1つの90ミリ秒のフレームを構成する2つの4
5ミリ秒ブロックが両方ともノイズと識別されると、シ
ステムは当該フレームをデコーダに送信しないことを選
択し、当該デコーダは失ったフレームの代わりに先に受
信したノイズデータを使用する。この音声アクティビテ
ィの送信技術は、送信されるべき音声フレームと時折の
ノイズフレームだけを必要とすることによってシステム
の性能を向上する。
コールプログレス信号(ダイアルトーン、話中音及び呼
び出し音等)及び単一トーンのサポートにおけるトーン
検出及び送信を特徴とする。エンコーダ80は、各2
2.5ミリ秒のサブフレームをチェックして現在のサブ
フレームが有効なトーン信号を含むかどうかを決定す
る。1つのトーンが45ミリ秒のブロックの2つのサブ
フレームのいずれかにおいて検出されると(ステップ6
20)、エンコーダ80は、表1において示されるよう
に、検出されたトーンパラメータ(スペクトルレベル及
びインデックス)を特別なトーンブロックに量子化し
(ステップ625)、後の音声合成のために当該ブロッ
クをデコーダに送信する前にFEC符号化を行う。トー
ンが検出されないときは、下記のように標準の音声ブロ
ックが量子化される(ステップ630)。
各45ミリ秒のブロックを標準音声ブロック、特別なト
ーンブロック又は特別なノイズブロックの何れかに識別
する。結局、45ミリ秒のブロックが特定のトーンブロ
ックとして識別されなければ、当該ブロックを構成する
1対のサブフレームに対する(VADによって決定され
る)音声情報又はノイズ情報は量子化される。使用可能
なビット(ハーフレートでは156、フルレートでは3
12)が、表2において示されるようにモデルパラメー
タ及びFEC符号化に割り当てられ、ここで、スロット
IDは、無秩序に到着するフレームの正確な順序を確認
するためにフルレートの受信機によって使用される特別
なパラメータである。駆動パラメータ(基本周波数及び
有声化の計量値又は検出値)、FEC符号化及びスロッ
トID用にビットを留保した後に、スペクトルレベルの
ために使用可能なビット数は、ハーフレートシステムで
は85、フルレートシステムでは183である。付加さ
れる複雑性を最小にしてフルレートシステムをサポート
するために、フルレートのスペクトルレベル量子化器
は、ハーフレートシステムと同一の量子化器に加えて、
量子化されていないスペクトルレベルと量子化されたハ
ーフレートのスペクトルレベル量子化器の出力との差を
スカラー量子化を用いて符号化するエラー量子化器を使
用する。
ック平均(Prediction Residual Block Average)ベク
トルを表し、HOCベクトルは高次係数(Higher Order
Coefficient)ベクトルを表す。PRBAベクトルは詳
細後述される。デュアルサブフレームスペクトルレベル
の量子化器320は、スペクトルレベルを量子化するた
めに使用される。このデュアルサブフレームスペクトル
レベルの量子化器320は、対数圧伸と、スペクトル予
測と、離散コサイン変換(DCT)と、ベクトル及びス
カラー量子化とを組み合わせて、適度な複雑性を有して
ビット当たりの忠実度によって想定される高い効率を達
成する。デュアルサブフレームスペクトルレベルの量子
化器320は、二次元予測変換コーダと見なされること
ができる。
ミリ秒のサブフレームに対するMBEパラメータ検出器
から入力信号1a及び1bを受信するデュアルサブフレ
ームスペクトルレベルの量子化器320を図示する。図
7において入力信号1aは奇数番号で番号付けされた2
2.5ミリ秒のサブフレームのスペクトルレベルを表
し、インデックス1を与えられる。サブフレーム番号1
のレベル数はL1で示される。入力信号1bは偶数番号
で番号付けされた22.5ミリ秒のサブフレームのスペ
クトルレベルを表し、インデックス0を与えられる。サ
ブフレーム番号0のレベル数はL0で示される。
対数圧伸器2aは入力信号1aに含まれるL1個のスペ
クトルレベルの各々に対して底を2とする対数演算を行
って次式の数1を用いてL1個の要素を有する他のベク
トルを生成する。
2,…,L1, ここで、y[i]は信号3aを表す。
含まれるL0個のスペクトルレベルの各々に対して底を
2とする対数演算を行い、同様の方法で次式の数2を用
いてL0個の要素による他のベクトルを生成する。
4a及び4bは、各サブフレームに対する平均値(又は
利得値)5a及び5bを計算する。平均値又は利得値5
a及び5bは、当該サブフレームに対する平均音声レベ
ルを表す。各フレーム内において、2つの利得値5a及
び5bは、2つのサブフレームの各々に対する対数スペ
クトルレベルの平均値を計算することと、次いで当該サ
ブフレーム内の高調波の数に依存する1つのオフセット
を加算することによって決定される。
は、次式の数3を用いて行われる。
で次式の数4を用いて行われる。
詳細後述される平均ベクトル量子化器6において量子化
され、ここで、平均値信号5a及び5bは各々、図9に
おいては平均値A1及び平均値A2として参照される。図
9を参照すると、まず最初に、平均化器810は2つの
平均値信号A1及びA2を平均化する。平均化器810の
出力値は、0.5×(平均値A1+平均値A2)である。
次いで、その結果値である平均値は5ビット均一スカラ
ー量子化器820によって量子化される。5ビット均一
スカラー量子化器820の出力は、平均ベクトル量子化
器6の出力ビットの最初の5ビットを形成する。次い
で、5ビット均一スカラー量子化器820の出力ビット
は、5ビット均一スカラー逆量子化器830によって逆
量子化される。次いで、各減算器835はそれぞれ、入
力値である平均値1及び平均値2から5ビット均一スカ
ラー逆量子化器830の出力値を減算し、5ビットベク
トル量子化器840への入力値を生成する。この2つの
入力値は、量子化されるべき二次元ベクトル(z1及び
z2)を構成する。これらのベクトルは各々、本明細書
の発明の詳細な説明の項目における発明の実施の形態の
最後に記載される“A表:利得のためのVQコードブッ
ク値(5ビット)”の表3における(x1(n)とx2
(n)によって構成される)二次元ベクトルと比較され
る。この比較は、次式の数5を用いて計算される二乗距
離eに基づいて行われる。
(n)−z2]2 ここで、n=0,1,…,31である。
(x1(n)及びx2(n))は、A表の表3から選択
され、選択された二次元ベクトル(x1(n)及びx2
(n))に対応するインデックスnのビット値である平
均ベクトル量子化器6の出力ビットの最後の5ビットを
生成する。5ビットベクトル量子化器840の出力から
の5ビットは、5ビット均一スカラー量子化器820の
出力からの5ビットと合成器850によって合成され
る。合成器850の出力は、図7において21cとラベ
ル付けされ、図8における合成器22への入力として用
いられる平均ベクトル量子化器6の出力ベクトル21C
を構成する10ビットである。
スペクトルレベルの量子化器320の主要な信号経路に
ついてさらに言及すると、対数圧伸された入力信号3a
及び3bは合成器7a及び7bを通過し、当該合成器7
a及び7bはデュアルサブフレームスペクトルレベルの
量子化器320のフィードバック部の予測器30の値3
3a及び33bを減算し、Dl(1)信号8a及びD
l(0)信号8bを生成する。
bは、“O表:周波数ブロックのサイズのテーブル”の
表55及び56を用いて4つの周波数ブロックに分割さ
れる。このO表の表55及び56は、分割されるサブフ
レームに対するスペクトルレベルの合計の個数に基づい
て、4つの周波数ブロックの各々に割り当てられるべき
スペクトルレベルの個数を提供する。どのようなサブフ
レームでも含まれるスペクトルレベルの個数は最小値9
から最大値56までの範囲であるために、O表の表55
及び56はこの同一範囲に対応する値を含む。各周波数
ブロックの長さの比がおよそ0.2:0.225:0.
275:0.3に近似し、当該長さの合計が現在のサブ
フレームのスペクトルレベルの個数に等しくなるよう
に、当該各周波数ブロックの長さは調整される。
ックは、離散コサイン変換(DCT)器9a又は9bを
通過し、各周波数ブロック内のデータの相関性を効果的
に喪失する。次に、各周波数ブロックからの最初の2つ
のDCT係数10a又は10bは分離され、2×2回転
演算部12a又は12bを介し、変換されたDCT係数
13a又は13bを生成する。次いで、8点DCT器1
4a及び14bは、変換されたDCT係数13a又は1
3bに対して8点DCTを実行し、PRBA1ベクトル
15a及びPRBA0ベクトル15bが生成される。各
周波数ブロックからの残りのDCT係数11a及び11
bは、1組の4つの不定なHOCベクトルを形成する。
均)ベクトルとは、現在の音声セグメントと前の音声セ
グメントとの間のスペクトルレベル(振幅)に対する予
測残余係数から形成される。まず最初に、前の音声セグ
メントのスペクトルレベルは所定の方法で補間される。
次いで、当該前の音声セグメントの補間されたスペクト
ルレベルは、現在の音声セグメントの基本周波数の倍数
に対応する周波数ポイントで再サンプリングされる。補
間と再サンプリングの組み合わせが、基本周波数におけ
るセグメント間のいかなる変化に対しても補正される1
組の予測されたスペクトルレベルを生成する。PRBA
ベクトルの長さは現在の音声セグメントにおけるブロッ
ク数に等しい。PRBAベクトルの要素は各ブロックに
おける予測残余係数の平均値に対応する。離散コサイン
変換(DCT)の係数は入力の平均値に等しいので、P
RBAベクトルは各ブロックからの第1のDCT係数か
ら形成される。より詳細には、米国特許第5,226,
084号に記述されている。これは引用によってここに
含まれる。
て、各ブロックは、離散コサイン変換器9a又は9bに
よって処理される。DCT器9a及び9bは、入力バイ
ナリ数Wと、各バイナリの値x(0),x(1),…,
x(W−1)とに基づいて次式の数6を用いてDCT処
理を実行する。
別される)y(0)及びy(1)の値は、他の出力値で
ある(11aとして識別される)y(2)乃至y(W−
1)から分離される。
がx(0)及びx(1)に対して実行されて、次式の数
7及び8の回転手順によって2要素入力ベクトル(x
(0),x(1))であるDCT係数10a及び10b
を2要素出力ベクトル(y(0),y(1))であるD
CT係数13a及び13bに変換する。
CT係数13a及び13bからの4つの2要素ベクトル
(x(0),x(1),…,x(7))に対して8点D
CTを実行する。
素を有するPRBA1ベクトル15a又はPRBA0ベク
トル15bである。
予測及びDCT変換が完了すると、両方のPRBA1ベ
クトル15a及びPRBA0ベクトル15bが量子化さ
れる。まず最初に、2つの8個の要素を有するベクトル
であるPRBA1ベクトル15a及びPRBA0ベクトル
15bは、和及び差変換(演算)を実行する和/差演算
部16を使用して1つのPRBA和ベクトル及び1つの
PRBA差ベクトルに合成され、さらに、PRBA和ベ
クトルとPRBA差ベクトルとを合成してPRBA和/
差ベクトル17を生成する。特に、和/差演算部16
は、x及びyでそれぞれ表示される2つの8個の要素を
有するPRBA1ベクトル15a及びPRBA0ベクトル
15bに対して演算を実行し、zによって表される16
個の要素を有するPRBA和/差ベクトル17を次式の
数10及び数11を用いて生成する。
量子化器であるPRBAベクトル量子化器20aを用い
て量子化され、ここで、8、6及び7ビットが各々和ベ
クトルの要素1−2、3−4及び5−7に対して使用さ
れ、8及び6ビットが各々差ベクトルの要素1−3及び
4−7に使用される。各ベクトルの要素0は、別に量子
化された利得と機能的に同等であるので無視される。
かなる16個の要素を有するPRAB和/差ベクトル1
7の量子化は分割ベクトル量子化器であるPRBAベク
トル量子化器20aによって実行され、量子化されたベ
クトル21aを生成する。2つの要素z(1)及びz
(2)は、量子化されるべき1つの二次元ベクトルを構
成する。このベクトルは、“B表:PRBA和ベクトル
Sum[1,2]のためのVQコードブック値(8ビッ
ト)”の表4及至表12の(x1(n)及びx2(n)
で構成される)二次元ベクトルと比較される。この比較
は、次式の数12を用いて計算される二乗距離eに基づ
いて行われる。ここで、Sum[a,b]は、要素z
(a)乃至z(b)からなるPRBA和ベクトルをい
う。また、Dif[a,b]は、要素z(a)乃至z
(b)からなるPRBA差ベクトルをいう。ここで、
a,bはそれぞれ、a<b,1≦a<15,1<b≦1
5の条件を満たす自然数である。
[x2(n)−z(2)]2 ここで、n=0,1,…,255であり、二次元ベクト
ル(x1(n)及びx2(n))は、二乗距離eを最小
にするようにB表の表4乃至表12から選択される。選
択された二次元ベクトル(x1(n)及びx2(n))
に対応するインデックスnをビット表現したビット列
が、出力ベクトル21aの最初の8ビットを形成する。
は、量子化されるべき二次元ベクトルを構成する。この
ベクトルは、“C表:PRBA和ベクトルSum[3,
4]のためのVQコードブック値(6ビット)”の表1
3及び14の(x1(n)及びx2(n)で構成され
る)二次元ベクトルと比較される。この比較は、次式の
数13を用いて計算される二乗距離eに基づいて行われ
る。
[x2(n)−z(4)]2 ここで、n=0,1,…,63であり、二次元ベクトル
(x1(n)及びx2(n))は、二乗距離eを最小に
するようにC表の表13及び14から選択される。選択
された二次元ベクトル(x1(n)及びx2(n))に
対応するインデックスnをビット表現したビット列が、
出力ベクトル21aのその次の6ビットを形成する。
z(7)は量子化されるべき三次元ベクトルを構成す
る。このベクトルは、“D表:PRBA和ベクトルSu
m[5,7]のためのVQコードブック値(7ビッ
ト)”の表15及至19の(x1(n)、x2(n)及
びx3(n)で構成される)三次元ベクトルと比較され
る。この比較は、次式の数14を用いて計算される二乗
距離eに基づいて行われる。
z(6)]2+[x3(n)−z(7)]2 ここで、n=0,1,…,127であり、三次元ベクト
ル(x1(n)、x2(n)及びx3(n))は、二乗
距離eを最小にするようにD表の表15乃至表19から
選択される。選択された三次元ベクトル(x1(n)、
x2(n)及びx3(n))に対応するインデックスn
をビット表現したビット列が、出力ベクトル21aのそ
の次の7ビットを形成する。
びz(11)は量子化されるべき三次元ベクトルを構成
する。このベクトルは、“E表:PRBA差ベクトルD
if[1,3]のためのVQコードブック値(8ビッ
ト)”の表20及至28の(x1(n)、x2(n)及
びx3(n)で構成される)各三次元ベクトルと比較さ
れる。この比較は、次式の数15を用いて計算される二
乗距離eに基づいて行われる。
−z(10)]2+[x3(n)−z(11)]2 ここで、n=0,1,…,255であり、三次元ベクト
ル(x1(n)、x2(n)及びx3(n))は、二乗
距離eを最小にするようにE表の表20乃至表28から
選択される。選択された三次元ベクトル(x1(n)、
x2(n)及びx3(n))に対応するインデックスn
をビット表現したビット列が、出力ベクトル21aのそ
の次の8ビットを形成する。
3)、z(14)及びz(15)は量子化されるべき四
次元ベクトルを構成する。このベクトルは、“F表:P
RBA差ベクトルDif[4,7]のためのVQコード
ブック値(6ビット)”の表29及び30の(x1
(n)、x2(n)、x3(n)及びx4(n)で構成
される)四次元ベクトルと比較される。この比較は、次
式の数16を用いて求める二乗距離eに基づいて行われ
る。
[x2(n)−z(13)]2+[x3(n)−z(1
4)]2+[x4(n)−z(15)] ここで、n=0,1,…,63であり、四次元ベクトル
(x1(n)、x2(n)、x3(n)及びx4
(n))は、二乗距離eを最小にするようにF表の表2
9及び30から選択される。選択された四次元ベクトル
に対応するインデックスnをビット表現したビット列
が、出力ベクトル21aの最後の6ビットを形成する。
以上のように、出力ベクトル21aは形成される。
合と同様に量子化される。まず最初に、4つの周波数ブ
ロックの各々に対して、2つのサブフレームからの対応
する一対のHOCベクトルは、和/差演算部18を用い
てHOC和ベクトルとHOC差ベクトルに合成され、各
周波数ブロックに対する当該HOC和ベクトルとHOC
差ベクトルとからなるHOC和/差ベクトル19を生成
する。
照されるHOCベクトル11a及び11bに対して、各
周波数ブロックで別々に実行され、次式の数17乃至数
21を用いてベクトルzmを生成する。
(i)],1≦i≦K
(i)],0≦i<K
びBm1はそれぞれ、O表の表55及び56に示されるよ
うに、サブフレーム0及び1のm番目の周波数ブロック
の長さであり、zは各周波数ブロックに対して決定され
る(即ち、mは0乃至3と等しい。)。J+K個の要素
を有する和/差ベクトルZmは、4つの周波数ブロック
全て(mは0乃至3と等しい。)に対して合成され、H
OC和/差ベクトル19が形成される。
め、HOC和/差ベクトル19もまた、不定であり、お
そらくは異なる長さを有する。このことは、ベクトル量
子化ステップにおいて各ベクトルの最初の4個の要素を
越えるものを全て無視することによって処理される。残
りの要素は、HOC和ベクトルに対しては7ビット、H
OC差ベクトルに対しては3ビットを用いて量子化され
たベクトルである。ベクトルの量子化が実行されると、
量子化されたHOC和及びHOC差ベクトルについて元
の和及び差変換の逆変換を実行する。この処理は4つの
周波数ブロックの全てについて実行されるため、合計4
0(4×(7+3))ビットが両方のサブフレームに対
応するHOCベクトルをベクトル量子化することに用い
られる。
割ベクトル量子化器であるHOCベクトル量子化器20
bによって4つの周波数ブロック全てについて別々に実
行される。まず最初に、m番目の周波数ブロックを表す
ベクトルzmが分離され、後述の複数の表における対応
する和差コードブックにおける各候補ベクトルと比較さ
れる。コードブックは、対応する周波数ブロックと、そ
れが和のコードであるか差のコードであるかとに基づい
て識別される。従って、表31乃至表35の“G表:H
OC和ベクトルSum0のためのVQコードブック値
(7ビット)”は、0番目の周波数ブロックのHOC和
ベクトルに対応するコードブックを表す。Sumc(c
は、0≦c≦3なる条件を満たす整数である。)は、c
番目の周波数ブロックのHOC和ベクトルをいう。ま
た、Difc(cは、0≦c≦3なる条件を満たす整数
である。)は、c番目の周波数ブロックのHOC差ベク
トルをいう。その他のコードブックは、表36の“H
表:HOC差ベクトルDif0のためのVQコードブッ
ク値(3ビット)”と、表37乃至表41の“I表:H
OC和ベクトルSum1のためのVQコードブック値
(7ビット)”と、表42の“J表:HOC差ベクトル
Dif1のためのVQコードブック値(3ビット)”
と、表43乃至表47の“K表:HOC和ベクトルSu
m2のためのVQコードブック値(7ビット)”と、表
48の“L表:HOC差ベクトルDif2のためのVQ
コードブック値(3ビット)”と、表49乃至表53の
“M表:HOC和ベクトルSum3のためのVQコード
ブック値(7ビット)”と、表54の“N表:HOC差
ベクトルDif3のためのVQコードブック値(3ビッ
ト)”とである。各周波数ブロックに対するベクトルz
mと、対応する和のコードブックからの各候補ベクトル
との比較は、次式の数22を用いて計算される(x1
(n)、x2(n)、x3(n)及びx4(n)で構成
される)各和の候補ベクトルに対する二乗距離e1
nと、次式の数23を用いて計算される(x1(n)、
x2(n)、x3(n)及びx4(n)で構成される)
各差の候補ベクトルに対する二乗距離e2mとに基づい
て行われる。
C和ベクトルのためのコードブックからのHOC和ベク
トルの候補ベクトルのインデックスnは7ビットを用い
て表され、二乗距離e2mを最小化する差の候補ベクト
ルのインデックスmは3ビットを用いて表される。全て
の4つの周波数ブロックからのこれらの10ビットは合
成されて、40HOC出力ビット21bを形成する。
たPRBAベクトル21aと、量子化された平均値21
bと、量子化された平均値21cとを多重化して出力ビ
ットである量子化されたスペクトルレベルのビット23
を生成する。これらの出力ビットである量子化されたス
ペクトルレベルのビット23はデュアルサブフレームス
ペクトルレベルの量子化器320の最終の出力ビットで
あり、量子化器のフィードバック部にもまた供給され
る。
ームスペクトルレベルの量子化器のフィードバック部分
のQ-1でラベル付けされた逆量子化器24は、図7及び
8においてQでラベル付けされた破線のスーパーブロッ
クである量子化器34において実行された機能の逆の機
能を実行する。逆量子化器24は、量子化されたスペク
トルレベルのビット23に応答してDl'(1)及びDl'
(0)である検出値25a及び25bを生成する。Qで
ラベル付けされた量子化器34に量子化エラーがなけれ
ば、これらの検出値Dl'(1)及びDl'(0)は、値D
l(1)及びDl(0)に等しくなる。
等しい予測値33aをDl'(1)である検出値25aに
加算し、Ml'(1)である検出値27を生成する。遅延
器28は、Ml'(1)である検出値27を1フレーム分
(40ミリ秒)時間遅延してMl'(−1)である検出値
29を生成する。
トルレベルを補間(直線補間)し、再サンプリングして
L1個の検出されたスペクトルレベルを生成し、その
後、検出されたスペクトルレベルの平均値はL1個の検
出されたスペクトルレベルの各々から減算され、P
l(1)である出力値31aを生成する。次いで、入力
の検出されるスペクトルレベルは補間(直線補間)さ
れ、再サンプリングされてL0個の検出されたスペクト
ルレベルを生成し、その後、検出されたスペクトルレベ
ルの平均値はL0個の検出されたスペクトルレベルの各
々から減算され、Pl(0)である出力値31bを生成
する。
クトルレベル31aを0.8で乗算して出力ベクトル3
3aを生成し、当該出力ベクトル33aは、フィードバ
ック素子の合成器7aにおいて使用される。同様に、乗
算器32bはPl(1)である各スペクトルレベル31
bを0.8で乗算して出力ベクトル33bを生成し、当
該出力ベクトル33bは、フィードバック素子の合成器
7bにおいて使用される。以上の手順の出力は、量子化
されたスペクトルレベルの出力ベクトル23であり、次
いで、これは上述されたように他の2つのサブフレーム
の出力ベクトルと合成される。
モデルパラメータを量子化すると、量子化されたビット
は、送信の前に優先順位を決定され、FEC符号化され
てインターリーブされる。当該量子化されたビットは、
まず最初に、ビットエラーに対するおよその感度の順に
優先順位を決定される。実験により、PRBA及びHO
C和ベクトルは、典型的にビットエラーに関しては対応
する差ベクトルよりも感度が高いことが分かった。さら
に、PRBA和ベクトルは一般的には、HOC和ベクト
ルより感度が高い。これらの相対的な感度が、優先順位
決定方法において使用され、当該優先準位決定方法は、
一般的には、平均基本周波数及び平均利得ビットに対し
て最も高い優先順位を与え、次いでPRBA和ビット及
びHOC和ビット、次いでPRBA差ビット及びHOC
差ビット、次いでその他の任意のビットの順番で優先順
位を与える。
レイコード、[23,12]ゴーレイコード及び[1
5,11]ハミングコードの混合されたコードが、ハイ
レベルの冗長度を感度の高いビットに加えるために使用
され、また、ローレベルの冗長度を感度の低いビットに
加える又は全く加えないために使用される。ハーフレー
トシステムは、1つの拡張された[24,12]拡張ゴ
ーレイコード、次いで3つの[23,12]ゴーレイコ
ード、次いで2つの[15,11]ハミングコードの順
に使用し、残りの33ビットは防止されない。フルレー
トシステムは、2つの拡張された[24,12]拡張ゴ
ーレイコード、次いで6つの[23,12]ゴーレイコ
ードを使用し、残りの126ビットは防止されない。こ
の割り当ては、FECのために使用可能な限定されたビ
ット数を有効に利用するように設計された。最後のステ
ップは、各45ミリ秒ブロック内のFEC符号化ビット
をインターリーブしてショートエラーバーストの影響を
拡散することである。次いで、2つの連続した45ミリ
秒のブロックからのインターリーブされたビットは、エ
ンコータ80の出力ビットストリームを形成する90ミ
リ秒のフレームに合成される。
ビットストリームがチャネルを介して伝送されて受信さ
れた後に、当該ビットストリームから高品質の音声を再
生するように設計されている。デコーダ110はまず最
初に、各90ミリ秒のフレームを2つの45ミリ秒の量
子化ブロックに分割する。次いで、デコーダ110は各
ブロックを逆インターリーブし、エラー補正復号化を実
行してエラーが見込まれる任意のビットパターンを補正
及び/又は検出する。移動衛星チャネル全体を介して十
分な性能を達成するために、全てのエラー補正コードは
一般的に、そのエラー補正性能いっぱいまで復号化され
る。次に、FEC符号化されたビットはデコーダ110
によって使用され、当該ブロックの量子化ビットを再度
組み立て、この再度組み立てられた量子化ビットから、
当該ブロック内の2つのサブフレームを表すモデルパラ
メータが再構成される。
された対数スペクトルレベルを用いて1組の位相を合成
し、音声合成器は、当該1組の位相を使用して自然な発
音音声を生成する。音声合成された位相情報の使用は、
この情報又はその等化物をエンコーダ80とデコーダ1
10間で直接伝送するシステムに比較して、伝送される
データレートを大幅に低下させる。従って、デコーダ1
10は、再構成されたスペクトルレベルを高め、音声信
号の知覚される品質を改善する。デコーダは、さらにビ
ットエラーをチェックし、ローカルの検出されるチャネ
ル状態が修正不可能なビットエラーの可能性の存在を指
摘すると、再構成されたパラメータを平滑化する。スペ
クトルレベルを高められて平滑化されたモデルパラメー
タ(基本周波数、V/UVの決定データ、スペクトルレ
ベル及び合成された位相)は、音声合成において使用さ
れる。
0の音声合成アルゴリズムへの入力データとなり、当該
音声合成アルゴリズムは、モデルパラメータの連続フレ
ームを平滑な22.5ミリ秒の音声セグメントに補間す
る。音声合成アルゴリズムは、1組の高調波発振器(又
は高周波数でのFFTの等化物)を使用して有声音声を
音声合成する。これは荷重(重み付け)オーバーラップ
加算アルゴリズムの出力値に加えられ、無声音声を音声
合成する。有声音声と無声音声の合成物は、DA変換器
に出力されてスピーカを介して再生される、合成された
音声信号を形成する。この合成された音声信号は、サン
プル毎の単位ではオリジナル音声に近似していないかも
しれないが、人間の傍聴者には同一として知覚される。
する。以下、ベクトル量子化器の複数のコードブックを
記述する。
Qコードブック値(8ビット)(その1) ───────────────── n x1(n) x2(n) ───────────────── 0 −2022 −1333 1 −1734 −992 2 −2757 −664 3 −2265 −953 4 −1609 −1812 5 −1379 −1242 6 −1412 −815 7 −1110 −894 8 −2219 −467 9 −1780 −612 10 −1931 −185 11 −1570 −270 12 −1484 −579 13 −1287 −487 14 −1327 −192 15 −1123 −336 16 −857 −791 17 −741 −1105 18 −1097 −615 19 −841 −528 20 −641 −1902 21 −554 −820 22 −693 −623 23 −470 −557 24 −939 −367 25 −816 −235 26 −1051 −140 27 −680 −184 28 −657 −433 29 −449 −418 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その2) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 30 −534 −286 31 −529 −67 32 −2597 0 33 −2243 0 34 −3072 11 35 −1902 178 36 −1451 46 37 −1305 258 38 −1804 506 39 −1561 460 40 −3194 632 41 −2085 678 42 −4144 736 43 −2633 920 44 −1634 908 45 −1146 592 46 −1670 1460 47 −1098 1075 48 −1056 70 49 −864 −48 50 −972 296 51 −841 159 52 −672 −7 53 −534 112 54 −675 242 55 −411 201 56 −921 646 57 −839 444 58 −700 1442 59 −698 723 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その3) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 60 −654 462 61 −482 361 62 −459 801 63 −429 575 64 −376 −1320 65 −280 −950 66 −372 −695 67 −234 −520 68 −198 −715 69 −63 −945 70 −92 −455 71 −37 −625 72 −403 −195 73 −327 −350 74 −395 −55 75 −280 −180 76 −195 −335 77 −90 −310 78 −146 −205 79 −79 −115 80 36 −1195 81 64 −1659 82 46 −441 83 147 −391 84 161 −744 85 238 −936 86 175 −552 87 292 −502 88 10 −304 89 91 −243 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その4) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 90 0 −199 91 24 −113 92 186 −292 93 194 −181 94 119 −131 95 279 −125 96 −234 0 97 −131 0 98 −347 86 99 −233 172 100 −113 86 101 −6 0 102 −107 208 103 −6 93 104 −308 373 105 −168 503 106 −378 1056 107 −257 769 108 −119 345 109 −92 790 110 −87 1085 111 −56 1789 112 99 −25 113 188 −40 114 60 185 115 91 75 116 188 45 117 276 85 118 194 175 119 289 230 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その5) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 120 0 275 121 136 335 122 10 645 123 19 450 124 216 475 125 261 340 126 163 800 127 292 1220 128 349 −677 129 439 −968 130 302 −358 131 401 −303 132 495 −1386 133 578 −743 134 455 −517 135 512 −402 136 294 −242 137 368 −171 138 310 −11 139 379 −83 140 483 −165 141 509 −281 142 455 −66 143 536 −50 144 676 −1071 145 770 −843 146 642 −434 147 646 −575 148 823 −630 149 934 −989 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その6) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 150 774 −438 151 951 −418 152 592 −186 153 600 −312 154 646 −79 155 695 −170 156 734 −288 157 958 −268 158 836 −87 159 837 −217 160 364 112 161 418 25 162 413 206 163 465 125 164 524 56 165 566 162 166 498 293 167 583 268 168 361 481 169 399 343 170 304 643 171 407 912 172 513 431 173 527 612 174 554 1618 175 606 750 176 621 49 177 718 0 178 674 135 179 688 238 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その7) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 180 748 90 181 879 36 182 790 198 183 933 189 184 647 378 185 795 405 186 648 495 187 714 1138 188 795 594 189 832 301 190 817 886 191 970 711 192 1014 −1346 193 1226 −870 194 1026 −658 195 1194 −429 196 1462 −1410 197 1539 −1146 198 1305 −629 199 1460 −752 200 1010 −94 201 1172 −253 202 1030 58 203 1174 −53 204 1392 −106 205 1422 −347 206 1273 82 207 1581 −24 208 1793 −787 209 2178 −629 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その8) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 210 1645 −440 211 1872 −468 212 2231 −999 213 2782 −782 214 2607 −296 215 3491 −639 216 1802 −181 217 2108 −283 218 1828 171 219 2065 60 220 2458 4 221 3132 −153 222 2765 46 223 3867 41 224 1035 318 225 1113 194 226 971 471 227 1213 353 228 1356 228 229 1484 339 230 1363 450 231 1558 540 232 1090 908 233 1142 589 234 1073 1248 235 1368 1137 236 1372 728 237 1574 901 238 1479 1956 239 1498 1567 ────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その9) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 240 1588 184 241 2092 460 242 1798 468 243 1844 737 244 2433 353 245 3030 330 246 2224 714 247 3557 553 248 1728 1221 249 2053 975 250 2038 1544 251 2480 2136 252 2689 775 253 3448 1098 254 2526 1106 255 3162 1736 ─────────────────
ドブック値(6ビット)(その1) ───────────────── n x1(n) x2(n) ───────────────── 0 −1320 −848 1 −820 −743 2 −440 −972 3 −424 −584 4 −715 −466 5 −1155 −335 6 −627 −243 7 −402 −183 8 −165 −459 9 −385 −378 10 −160 −716 11 77 −594 12 −198 −277 13 −204 −115 14 −6 −362 15 −22 −173 16 −841 −86 17 −1178 206 18 −551 20 19 −414 209 20 −713 252 21 −770 665 22 −433 473 23 −361 818 24 −338 17 25 −148 49 26 −5 −33 27 −10 124 28 −195 234 29 −129 469 30 9 316 ────────────────
Qコードブック値(6ビット)(その2) ──────────────── n x1(n) x2(n) ──────────────── 31 −43 647 32 203 −961 33 184 −397 34 370 −550 35 358 −279 36 135 −199 37 135 −5 38 277 −111 39 444 −92 40 661 −744 41 593 −355 42 1193 −634 43 933 −432 44 797 −191 45 611 −66 46 1125 −130 47 1700 −24 48 143 183 49 288 262 50 307 60 51 478 153 52 189 457 53 78 967 54 445 393 55 386 693 56 819 67 57 681 266 58 1023 273 59 1351 281 60 708 551 61 734 1016 62 983 618 63 1751 723 ────────────────
Qコードブック値(7ビット)(その1) ─────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ─────────────────────── 0 −473 −644 −166 1 −334 −483 −439 2 −688 −460 −147 3 −387 −391 −108 4 −613 −253 −264 5 −291 −207 −322 6 −592 −230 −30 7 −334 −92 −127 8 −226 −276 −108 9 −140 −345 −264 10 −248 −805 9 11 −183 −506 −108 12 −205 −92 −595 13 −22 −92 −244 14 −151 −138 −30 15 −43 −253 −147 16 −822 −308 208 17 −372 −563 80 18 −557 −518 240 19 −253 −548 368 20 −504 −263 160 21 −319 −158 48 22 −491 −173 528 23 −279 −233 288 24 −239 −368 64 25 −94 −563 176 26 −147 −338 224 27 −107 −338 528 28 −133 −203 96 29 −14 −263 32 ───────────────────────
のコードブック値(7ビット)(その2) ─────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ─────────────────────── 30 −107 −98 352 31 −1 −248 256 32 −494 −52 −345 33 −239 92 −257 34 −485 −72 −32 35 −383 153 −82 36 −375 194 −407 37 −205 543 −382 38 −536 379 −57 39 −247 338 −207 40 −171 −72 −220 41 −35 −72 −395 42 −188 −11 −32 43 −26 −52 −95 44 −94 71 −207 45 −9 338 −245 46 −154 153 −70 47 −18 215 −132 48 −709 78 78 49 −316 78 78 50 −462 −57 234 51 −226 100 273 52 −259 325 117 53 −192 618 0 54 −507 213 312 55 −226 348 390 56 −68 −57 78 57 −34 33 19 58 −192 −57 156 59 −192 −12 585 ───────────────────────
Qコードブック値(7ビット)(その3) ─────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ─────────────────────── 60 −113 123 117 61 −57 280 19 62 −12 348 253 63 −12 78 234 64 60 −383 −304 65 84 −473 −589 66 12 −495 −152 67 204 −765 −247 68 108 −135 −209 69 156 −360 −76 70 60 −180 −38 71 192 −158 −38 72 204 −248 −456 73 420 −495 −247 74 408 −293 −57 75 744 −473 −19 76 480 −225 −475 77 768 −68 −285 78 276 −225 −228 79 480 −113 −190 80 0 −403 88 81 210 −472 120 82 100 −633 408 83 180 −265 520 84 50 −104 120 85 130 −219 104 86 110 −81 296 87 190 −265 312 88 270 −242 88 89 330 −771 104 ───────────────────────
Qコードブック値(7ビット)(その4) ─────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ─────────────────────── 90 430 −403 232 91 590 −219 504 92 350 −104 24 93 630 −173 104 94 220 −58 136 95 370 −104 248 96 67 63 −238 97 242 −42 −314 98 80 105 −86 99 107 −42 −29 100 175 126 −542 101 202 168 −238 102 107 336 −29 103 242 168 −29 104 458 168 −371 105 458 252 −162 106 269 0 −143 107 377 63 −29 108 242 378 −295 109 917 525 −276 110 256 588 −67 111 310 336 28 112 72 42 120 113 188 42 46 114 202 147 212 115 246 21 527 116 14 672 286 117 43 189 101 118 57 147 379 119 159 420 527 ───────────────────────
Qコードブック値(7ビット)(その5) ─────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ─────────────────────── 120 391 105 138 121 608 105 46 122 391 126 342 123 927 63 231 124 565 273 175 125 579 546 212 126 289 378 286 127 637 252 619 ───────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その1) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 0 −1153 −430 −504 1 −1001 −626 −861 2 −1240 −846 −252 3 −805 −748 −252 4 −1675 −381 −336 5 −1175 −111 −546 6 −892 −307 −315 7 −762 −111 −336 8 −566 −405 −735 9 −501 −846 −483 10 −631 −503 −420 11 −370 −479 −252 12 −523 −307 −462 13 −327 −185 −294 14 −631 −332 −231 15 −544 −136 −273 16 −1170 −348 −24 17 −949 −564 −96 18 −897 −372 120 19 −637 −828 144 20 −845 −108 −96 21 −676 −132 120 22 −910 −324 552 23 −624 −108 432 24 −572 −492 −168 25 −416 −276 −24 26 −598 −420 48 27 −390 −324 336 28 −494 −108 −96 29 −429 −276 −168 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その2) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 30 −533 −252 144 31 −364 −180 168 32 −1114 107 −280 33 −676 64 −249 34 −1333 −86 −125 35 −913 193 −233 36 −1460 258 −249 37 −1114 473 −481 38 −949 451 −109 39 −639 559 −140 40 −384 −43 −357 41 −329 43 −187 42 −603 43 −47 43 −365 86 −1 44 −566 408 −404 45 −329 387 −218 46 −603 258 −202 47 −511 193 −16 48 −1089 94 77 49 −732 157 58 50 −1482 178 311 51 −1014 −53 370 52 −751 199 292 53 −582 388 136 54 −789 220 604 55 −751 598 389 56 −432 −32 214 57 −414 −53 19 58 −526 157 233 59 −320 136 233 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その3) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 60 −376 304 38 61 −357 325 214 62 −470 388 350 63 −357 199 428 64 −285 −592 −589 65 −245 −345 −342 66 −315 −867 −228 67 −205 −400 −114 68 −270 −97 −570 69 −170 −97 −342 70 −280 −235 −152 71 −260 −97 −114 72 −130 −592 −266 73 −40 −290 −646 74 −110 −235 −228 75 −35 −235 −57 76 −35 −97 −247 77 −10 −15 −152 78 −120 −152 −133 79 −85 −42 −76 80 −295 −472 86 81 −234 −248 0 82 −234 −216 602 83 −172 −520 301 84 −286 −40 21 85 −177 −88 0 86 −253 −72 322 87 −191 −136 129 88 −53 −168 21 89 −48 −328 86 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その4) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 90 −105 −264 236 91 −67 −136 129 92 −53 −40 21 93 −6 −104 −43 94 −105 −40 193 95 −29 −40 344 96 −176 123 −208 97 −143 0 −182 98 −309 184 −156 99 −205 20 −91 100 −276 205 −403 101 −229 615 −234 102 −238 225 −13 103 −162 307 −91 104 −81 61 −117 105 −10 102 −221 106 −105 20 −39 107 −48 82 −26 108 −124 328 −286 109 −24 205 −143 110 −143 164 −78 111 −20 389 −104 112 −270 90 93 113 −185 72 0 114 −230 0 186 115 −131 108 124 116 −243 558 0 117 −212 432 155 118 −171 234 186 119 −158 126 279 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その5) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 120 −108 0 93 121 −36 54 62 122 −41 144 480 123 0 54 170 124 −90 180 62 125 4 162 0 126 −117 558 356 127 −81 342 77 128 52 −363 −357 129 52 −231 −186 130 37 −627 15 131 42 −396 −155 132 33 −66 −465 133 80 −66 −140 134 71 −165 −31 135 90 −33 −16 136 151 −198 −140 137 332 −1023 −186 138 109 −363 0 139 204 −165 −16 140 180 −132 −279 141 284 −99 −155 142 151 −66 −93 143 185 −33 15 144 46 −170 112 145 146 −120 89 146 78 −382 292 147 78 −145 224 148 15 −32 89 149 41 −82 22 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その6) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 150 10 −70 719 151 115 −32 89 152 162 −282 134 153 304 −345 22 154 225 −270 674 155 335 −407 359 156 256 −57 179 157 314 −182 112 158 146 −45 404 159 241 −195 292 160 27 96 −89 161 56 128 −362 162 4 0 −30 163 103 32 −69 164 18 432 −459 165 61 256 −615 166 94 272 −206 167 99 144 −50 168 113 16 −225 169 298 80 −362 170 213 48 −50 171 255 32 −186 172 156 144 −167 173 265 320 −245 174 122 496 −30 175 298 176 −69 176 56 66 45 177 61 145 112 178 32 225 270 179 99 13 225 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その7) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 180 28 304 45 181 118 251 0 182 118 808 697 183 142 437 157 184 156 92 45 185 317 13 22 186 194 145 270 187 260 66 90 188 194 834 45 189 327 225 45 190 189 278 495 191 199 225 135 192 336 −205 −390 193 364 −740 −656 194 336 −383 −144 195 448 −281 −349 196 420 25 −103 197 476 −26 −267 198 336 −128 −21 199 476 −205 −41 200 616 −562 −308 201 2100 −460 −164 202 644 −358 −103 203 1148 −434 −62 204 672 −230 −595 205 1344 −332 −615 206 644 −52 −164 207 896 −205 −287 208 460 −363 176 209 560 −660 0 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その8) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 210 360 −924 572 211 360 −627 198 212 420 −99 308 213 540 −66 154 214 380 99 396 215 500 −66 572 216 780 −264 66 217 1620 −165 198 218 640 −165 308 219 840 −561 374 220 560 66 44 221 820 0 110 222 760 −66 660 223 860 −99 396 224 672 246 −360 225 840 101 −144 226 504 217 −90 227 714 246 0 228 462 681 −378 229 693 536 −234 230 399 420 −18 231 882 797 18 232 1155 188 −216 233 1722 217 −396 234 987 275 108 235 1197 130 126 236 1281 594 −180 237 1302 1000 −432 238 1155 565 108 239 1638 304 72 ──────────────────────
Qコードブック値(8ビット)(その9) ────────────────────── n x1(n) x2(n) x3(n) ────────────────────── 240 403 118 183 241 557 295 131 242 615 265 376 243 673 324 673 244 384 560 183 245 673 501 148 246 365 442 411 247 384 324 236 248 827 147 323 249 961 413 411 250 1058 177 463 251 1443 147 446 252 1000 1032 166 253 1558 708 253 254 692 678 411 255 1154 708 481 ──────────────────────
純化したブロック図である。
ック図である。
コーダ110による処理を示す第1のブロック図であ
る。
コーダ110による処理を示す第2のブロック図であ
る。
般的なブロック図である。
フローチャートである。
ムスペクトルレベルの量子化器320の第1の構成を示
すブロック図である。
ムスペクトルレベルの量子化器320の第2の構成を示
すブロック図である。
ルの量子化器320の平均ベクトル量子化器6を示すブ
ロック図である。
子化器、 320…デュアルサブフレームスペクトルレベルの量子
化器、 330…合成器、 810…平均化器、 820…5ビット均一スカラー量子化器、 830…5ビット均一スカラー逆量子化器、 835…減算器、 840…5ビットベクトル量子化器、 850…合成器。
Claims (30)
- 【請求項1】 衛星通信チャネルを介して伝送するため
に音声を90ミリ秒のビットフレームに符号化する音声
符号化方法であって、 音声信号をデジタル音声サンプルのシーケンスにデジタ
ル化するステップと、 上記デジタル音声サンプルを、各サブフレームがそれぞ
れ複数のデジタル音声サンプルを含む当該サブフレーム
のシーケンスに分割するステップと、 上記サブフレームの各々に対する1組のモデルパラメー
タを検出するステップとを含み、上記モデルパラメータ
は上記サブフレームのスペクトル情報を表す1組のスペ
クトルレベルパラメータを備え、 上記サブフレームのシーケンスからの2つの連続したサ
ブフレームを1つのブロックに合成するステップと、 上記ブロック内の両方のサブフレームからの上記スペク
トルレベルパラメータを合同で量子化するステップとを
含み、当該合同で量子化するステップは、前のブロック
からの上記量子化されたスペクトルレベルパラメータか
ら予測されるスペクトルレベルパラメータを形成するこ
とと、残余パラメータを上記スペクトルレベルパラメー
タと上記予測されたスペクトルレベルパラメータとの差
として計算することと、上記ブロック内の両方のサブフ
レームからの上記残余パラメータを合成することと、複
数のベクトル量子化器を用いて上記合成された残余パラ
メータを1組の符号化されたスペクトルビットに量子化
することとを含み、 各ブロックからの上記符号化されたスペクトルビットに
冗長エラー制御ビットを加えることにより、当該ブロッ
ク内の上記符号化されたスペクトルビットの少なくとも
幾つかでビットエラーを防止するステップと、 衛星通信チャネルを介して伝送するために、上記付加さ
れた冗長エラー制御ビットと、2つの連続したブロック
からの符号化されたスペクトルビットとを90ミリ秒の
1つのビットフレームに合成するステップとを含むこと
を特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項2】 上記ブロック内の上記両方のサブフレー
ムからの上記残余パラメータを合成することは、 上記サブフレームの各々からの上記残余パラメータを複
数の周波数ブロックに分割することと、 上記各周波数ブロック内の残余パラメータに対して線形
変換を実行して、上記サブフレームの各々に対する1組
の変換された残余係数を生成することと、 上記全ての周波数ブロックからの少数の変換された残余
係数を予測残余ブロック平均ベクトルにグループ化し、
当該周波数ブロックの各々に対する残りの上記変換され
た残余係数を当該周波数ブロックに対する高次係数ベク
トルにグループ化することと、 上記予測残余ブロック平均ベクトルを変換して変換され
た予測残余ブロック平均ベクトルを生成し、上記ベクト
ルの和及び差を計算して上記両方のサブフレームからの
上記2つの変換された予測残余ブロック平均ベクトルを
合成することと、 上記各周波数ブロックの高次係数ベクトルの和及び差を
計算し、当該周波数ブロックに対する上記両方のサブフ
レームからの上記2つの高次係数ベクトルを合成するこ
ととをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の音声
符号化方法。 - 【請求項3】 上記スペクトルレベルパラメータはマル
チバンド駆動(MBE)音声モデルに対して検出された
対数スペクトルレベルを表すことを特徴とする請求項1
又は2記載の音声符号化方法。 - 【請求項4】 上記スペクトルレベルパラメータは有声
化状態とは独立に計算されたスペクトルから検出される
ことを特徴とする請求項3記載の音声符号化方法。 - 【請求項5】 上記予測されたスペクトルレベルパラメ
ータは、上記前のブロックにおける最後のサブフレーム
からの上記量子化されたスペクトルレベルの直線補間に
対して1未満の利得を使用することによって形成された
ことを特徴とする請求項1又は2記載の音声符号化方
法。 - 【請求項6】 上記各ブロックに対する上記冗長エラー
制御ビットは、ゴーレイコード及びハミングコードを含
む複数のブロックコードによって形成されたことを特徴
とする請求項1又は2記載の音声符号化方法。 - 【請求項7】 上記複数のブロックコードは、1つの拡
張された[24,12]拡張ゴーレイコードと、3つの
[23,12]ゴーレイコードと、2つの[15,1
1]ハミングコードとから構成されたことを特徴とする
請求項6記載の音声符号化方法。 - 【請求項8】 上記各周波数ブロックに対する上記変換
された残余係数は、離散コサイン変換(DCT)と、そ
れに続く、最も低い2つの次数のDCT係数に対する線
形2×2変換とを用いて計算することを特徴とする請求
項2記載の音声符号化方法。 - 【請求項9】 4つの周波数ブロックが用いられ、当該
各周波数ブロックの長さは上記サブフレーム内のスペク
トルレベルパラメータの個数に実質的に比例することを
特徴とする請求項8記載の音声符号化方法。 - 【請求項10】 上記複数のベクトル量子化器は、上記
予測残余ブロック平均ベクトルの和に適用される8ビッ
トと6ビットと7ビットとからなる合計21ビットを用
いる3分割ベクトル量子化器と、上記予測残余ブロック
平均ベクトルの差に適用される8ビットと6ビットとか
らなる合計14ビットを用いる2分割ベクトル量子化器
とを含むことを特徴とする請求項2記載の音声符号化方
法。 - 【請求項11】 上記ビットフレームは、上記ベクトル
量子化器によって付加された上記変換された残余係数に
おけるエラーを表す付加ビットを含むことを特徴とする
請求項10記載の音声符号化方法。 - 【請求項12】 上記サブフレームのシーケンスは、1
つのサブフレーム当たり22.5ミリ秒間隔で発生する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の音声符号化方
法。 - 【請求項13】 上記ビットフレームは、ハーフレート
モードにおいては312ビットから構成され、フルレー
トモードにおいては624ビットから構成されたことを
特徴とする請求項12記載の音声符号化方法。 - 【請求項14】 衛星通信チャンネルを介して受信され
る90ミリ秒のビットフレームから音声を復号化する音
声復号化方法であって、 上記ビットフレームを、各ビットブロックは音声の2つ
のサブフレームを表す2つの当該ビットブロックに分割
するステップと、 上記各ビットブロック内に含まれる冗長エラー制御ビッ
トを用いてエラー制御復号化を当該ビットブロックに対
して行い、少なくとも一部分はビットエラーを防止され
たエラー復号化ビットを生成するステップと、 上記エラー復号化ビットを用いて1つのビットブロック
内の上記両方のサブフレームに対するスペクトルレベル
パラメータを合同で再構成するステップとを含み、上記
合同再構成ステップは、上記両方のサブフレームに対す
る個々の残余パラメータが計算される1組の合成された
残余パラメータを複数のベクトル量子化器のコードブッ
クを用いて再構成することと、前のビットブロックから
の上記再構成されたスペクトルレベルパラメータから予
測されるスペクトルレベルパラメータを形成すること
と、上記個々の残余パラメータを上記予測されたスペク
トルレベルパラメータに加えて上記ビットブロック内の
上記各サブフレームに対する上記再構成されたスペクト
ルレベルパラメータを形成することとを含み、 各サブフレームに対する上記再構成されたスペクトルレ
ベルパラメータを用いて当該サブフレームに対する複数
のデジタル音声サンプルを合成するステップを含むこと
を特徴とする音声復号化方法。 - 【請求項15】 上記両方のサブフレームに対する上記
個々の残余パラメータを、上記ビットブロックに対する
上記合成された残余パラメータから計算することは、 上記ビットブロックからの上記合成された残余パラメー
タを複数の周波数ブロックに分割するステップと、 上記ビットブロックに対する変換された予測残余ブロッ
ク平均和及び差ベクトルを形成するステップと、 上記周波数ブロックの各々に対する高次係数和及び差ベ
クトルを上記合成された残余パラメータから形成するス
テップと、 音声符号化を行った時の和及び差演算処理とは逆の処理
である逆演算処理と、音声符号化を行った時の変換処理
とは逆の処理である逆変換処理とを上記変換された予測
残余ブロック平均和及び差ベクトルに対して行い、上記
両方のサブフレームに対する予測残余ブロック平均ベク
トルを形成するステップと、 上記高次係数和及び差ベクトルに対して上記逆変換処理
を行い、上記周波数ブロックの各々に対する上記両方の
サブフレームの高次係数ベクトルを形成するステップ
と、 上記サブフレームの各々に対する上記周波数ブロックの
各々の上記予測残余ブロック平均ベクトルと上記高次係
数ベクトルとを合成し、上記ビットブロック内の上記両
方のサブフレームの上記個々の残余パラメータを形成す
るステップとをさらに含むことを特徴とする請求項14
記載の音声復号化方法。 - 【請求項16】 上記再構成されたスペクトルレベルパ
ラメータは、マルチバンド駆動(MBE)音声モデルに
おいて用いられる上記対数スペクトルレベルを表すこと
を特徴とする請求項14又は15記載の音声復号化方
法。 - 【請求項17】 上記再構成されたスペクトルレベルパ
ラメータを用いて1組の位相パラメータを合成するデコ
ーダをさらに備えたことを特徴とする請求項14又は1
5記載の音声復号化方法。 - 【請求項18】 上記予測されたスペクトルレベルパラ
メータは、上記前のビットブロックの最後のサブフレー
ムからの上記量子化されたスペクトルレベルの直線補間
に対して1未満の利得を使用することによって形成され
たことを特徴とする請求項14又は15記載の音声復号
化方法。 - 【請求項19】 上記各ビットブロックに対する上記エ
ラー制御ビットは、ゴーレイコード及びハミングコード
を含む複数のブロックコードによって形成されたことを
特徴とする請求項14又は15記載の音声復号化方法。 - 【請求項20】 上記複数のブロックコードは、1つの
拡張された[24,12]拡張ゴーレイコードと、3つ
の[23,12]ゴーレイコードと、2つの[15,1
1]ハミングコードとを含むことを特徴とする請求項1
9記載の音声復号化方法。 - 【請求項21】 上記周波数ブロックの各々に対する上
記変換された残余係数は、離散コサイン変換(DCT)
と、次いで、最も低い2つの次数のDCT係数に対する
線形2×2変換とを用いて計算されたことを特徴とする
請求項15記載の音声復号化方法。 - 【請求項22】 4つの周波数ブロックが用いられ、当
該各周波数ブロックの長さは上記サブフレーム内のスペ
クトルレベルパラメータの個数に比例することを特徴と
する請求項21記載の音声復号化方法。 - 【請求項23】 上記複数のベクトル量子化器のコード
ブックは、上記予測残余ブロック平均和ベクトルに適用
される8ビットと6ビットと7ビットとからなる合計2
1ビットを用いる3分割ベクトル量子化器のコードブッ
クと、上記予測残余ブロック平均差ベクトルに適用され
る8ビットと6ビットとからなる合計14ビットを用い
る2分割ベクトル量子化器のコードブックとを含むこと
を特徴とする請求項15記載の音声復号化方法。 - 【請求項24】 上記ビットフレームは、上記ベクトル
量子化器のコードブックによって付加される上記変換さ
れた残余係数におけるエラーを表す付加ビットを含むこ
とを特徴とする請求項23記載の音声復号化方法。 - 【請求項25】 上記サブフレームは公称22.5ミリ
秒の持続期間を有することを特徴とする請求項14又は
15記載の音声復号化方法。 - 【請求項26】 上記ビットフレームはハーフレートモ
ードにおいては312ビットから構成され、フルレート
モードにおいては624ビットから構成されたことを特
徴とする請求項25記載の音声復号化方法。 - 【請求項27】 衛星通信チャンネルを介して伝送する
ために音声を90ミリ秒のビットフレームに符号化する
エンコーダであって、 音声信号をデジタル音声サンプルのシーケンスに変換す
るように構成されたデジタイザと、 上記デジタル音声サンプルを、各サブフレームが複数の
上記デジタル音声サンプルを備える当該サブフレームに
分割されるように構成されたサブフレーム生成器と、 上記サブフレームの各々に対する1組のモデルパラメー
タを検出するように構成されたモデルパラメータ検出器
を備え、上記モデルパラメータは、上記サブフレームに
対するスペクトル情報を表す1組のスペクトルレベルパ
ラメータを備え、 上記サブフレームのシーケンスからの2つの連続したサ
ブフレームを1つのブロックに合成するように構成され
た合成器と、 上記ブロック内の上記両方のサブフレームからのパラメ
ータを合同で量子化するように構成されたデュアルフレ
ームスペクトルレベル量子化器とを備え、上記合同量子
化は、前のブロックからの上記量子化されたスペクトル
レベルパラメータから予測されるスペクトルレベルパラ
メータを形成することと、残余パラメータを上記スペク
トルレベルパラメータと上記予測されたスペクトルレベ
ルパラメータとの差として計算することと、上記ブロッ
ク内の両方のサブフレームからの上記残余パラメータを
合成することと、複数のベクトル量子化器を用いて上記
合成された残余パラメータを1組の符号化されたスペク
トルビットに量子化することとを含み、 上記各ブロックからの上記符号化されたスペクトルビッ
トに冗長エラー制御ビットを加えることにより、上記ブ
ロック内の上記符号化されたスペクトルビットの少なく
とも幾つかでビットエラーを防止するように構成された
エラーコードエンコーダと、 衛星通信チャンネルを介して伝送するために、上記加え
られた冗長エラー制御ビットと、上記2つの連続したブ
ロックからの上記符号化されたスペクトルビットとを9
0ミリ秒のビットフレームに合成するように構成された
合成器とを備えたことを特徴とするエンコーダ。 - 【請求項28】 上記デュアルフレームスペクトルレベ
ル量子化器は、 上記サブフレームの各々からの上記残余パラメータを複
数の周波数ブロックに分割することと、 上記各周波数ブロック内の上記残余パラメータに対して
直線変換を実行し、上記サブフレームの各々に対する1
組の変換された残余係数を生成することと、 全ての周波数ブロックからの少数の変換された残余係数
を予測残余ブロック平均ベクトルにグループ化し、当該
周波数ブロックの各々に対する残りの上記変換された残
余係数を当該周波数ブロックに対する高次係数ベクトル
としてグループ化することと、 上記予測残余ブロック平均ベクトルを変換して変換され
た予測残余ブロック平均ベクトルを生成し、上記ベクト
ルの和及び差を計算して上記両方のサブフレームからの
上記2つの変換された予測残余ブロック平均ベクトルを
合成することと、 上記各周波数ブロックに対する上記高次係数ベクトルの
和及び差を計算して当該周波数ブロックに対する上記両
方のサブフレームからの上記2つの高次係数ベクトルを
合成することとによって、上記ブロック内の上記両方の
サブフレームからの上記残余パラメータを合成するよう
に構成されたことを特徴とする請求項27記載のエンコ
ーダ。 - 【請求項29】 衛星通信チャンネルを介して受信され
る90ミリ秒のビットフレームから音声を復号化するデ
コーダであって、 上記ビットフレームを、各ビットブロックは2つの音声
サブフレームを表す当該2つのビットブロックに分割す
るように構成されたディバイダと、 上記ビットブロック内に含まれる冗長エラー制御ビット
を用いて当該ビットブロックのエラー復号化を行い、少
なくとも一部分はビットエラーを防止するエラー復号化
ビットを生成するように構成されたエラー制御デコーダ
と、 1つのビットブロック内の上記両方のサブフレームに対
する上記スペクトルレベルパラメータを合同で再構成す
るように構成されたデュアルフレームスペクトルレベル
再構成器とを備え、上記合同再構成は、上記両方のサブ
フレームに対する個々の残余パラメータが計算される1
組の合成された残余パラメータを複数のベクトル量子化
器のコードブックを用いて再構成することと、前のブロ
ックからの上記再構成されたスペクトルレベルパラメー
タから予測されるスペクトルレベルパラメータを形成す
ることと、上記個々の残余パラメータを上記予測された
スペクトルレベルパラメータに加えて上記ビットブロッ
ク内の上記各サブフレームに対する上記再構成されたス
ペクトルレベルパラメータを形成することとを含み、 各サブフレームに対する上記再構成されたスペクトルレ
ベルパラメータを用い、当該サブフレームに対する複数
のデジタル音声サンプルを合成するように構成された合
成器とを含むことを特徴とするデコーダ。 - 【請求項30】 上記デュアルフレームスペクトルレベ
ル量子化器は、 上記ビットブロックからの上記合成された残余パラメー
タを複数の周波数ブロックに分割することと、 上記ビットブロックに対する変換された予測残余ブロッ
ク平均和及び差ベクトルを形成することと、 上記各周波数ブロックの高次係数和及び差ベクトルを上
記合成された残余パラメータから形成することと、 音声符号化を行った時の和及び差演算処理とは逆の処理
である逆演算処理と、音声符号化を行った時の変換処理
とは逆の処理である逆変換処理とを上記変換された予測
残余ブロック平均和及び差ベクトルに行い、上記両方の
サブフレームに対する予測残余ブロック平均ベクトルを
形成することと、 上記高次係数和及び差ベクトルに対して上記変換処理を
行い、上記周波数ブロックの各々に対する上記両方のサ
ブフレームの高次係数ベクトルを形成することと、 上記サブフレームの各々に対する上記周波数ブロックの
各々の上記予測残余ブロック平均ベクトルと上記高次係
数ベクトルとを合成し、上記ビットブロック内の上記両
方のサブフレームに対する上記個々の残余パラメータを
形成することとによって、上記両方のサブフレームに対
する上記個々のスペクトルレベルパラメータを上記合成
された残余パラメータから計算するように構成されたこ
とを特徴とする請求項29記載のデコーダ。
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