JPH1195799A - 音声符号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法 - Google Patents
音声符号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法Info
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- JPH1195799A JPH1195799A JP9273738A JP27373897A JPH1195799A JP H1195799 A JPH1195799 A JP H1195799A JP 9273738 A JP9273738 A JP 9273738A JP 27373897 A JP27373897 A JP 27373897A JP H1195799 A JPH1195799 A JP H1195799A
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 音声符号化のピッチ予測におけけるＤＳ
Ｐ（ＣＰＵ）における演算量を、ｋパラメータに依存す
ることなく、少なくすること。 【解決手段】 ピッチ再生処理部１で音源パルス列Ｘ
［ｎ］から抽出したピッチ再生音源パルス列Ｙ［ｎ］と
線形予測合成フィルタ２の係数Ｉ［ｎ］とのコンボリュ
ーション処理後のデータｔ'［ｎ］を格納するメモリ９
を具備し、再度コンボリューション処理を繰り返す場合
に、メモリ９上の前コンボリューションデータの一部を
現コンボリューションデータ格納領域に書き込むメモリ
制御を実行し、前記現コンボリューションデータを使用
してピッチ予測処理を実行する。
Ｐ（ＣＰＵ）における演算量を、ｋパラメータに依存す
ることなく、少なくすること。 【解決手段】 ピッチ再生処理部１で音源パルス列Ｘ
［ｎ］から抽出したピッチ再生音源パルス列Ｙ［ｎ］と
線形予測合成フィルタ２の係数Ｉ［ｎ］とのコンボリュ
ーション処理後のデータｔ'［ｎ］を格納するメモリ９
を具備し、再度コンボリューション処理を繰り返す場合
に、メモリ９上の前コンボリューションデータの一部を
現コンボリューションデータ格納領域に書き込むメモリ
制御を実行し、前記現コンボリューションデータを使用
してピッチ予測処理を実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号を少ない
情報量でディジタル符号化する音声符号化装置及び音声
符号化におけるピッチ予測方法に関し、特に、音声符号
化に使用する入力音源波形のピッチ情報を、できるだけ
少ない演算量で求めるピッチ予測方法を採用する音声符
号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法に関す
る。
情報量でディジタル符号化する音声符号化装置及び音声
符号化におけるピッチ予測方法に関し、特に、音声符号
化に使用する入力音源波形のピッチ情報を、できるだけ
少ない演算量で求めるピッチ予測方法を採用する音声符
号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＥＬＰ（Code Excited Linear Pre
diction）方式に代表される音声符号化方法は、音声情
報を音声波形と音源波形とによりモデル化し、フレーム
分割した入力音声情報から抽出した、音声波形に対応す
るスペクトル包絡情報と音源波形に対応するピッチ情報
とを各々符号化することにより行う。
diction）方式に代表される音声符号化方法は、音声情
報を音声波形と音源波形とによりモデル化し、フレーム
分割した入力音声情報から抽出した、音声波形に対応す
るスペクトル包絡情報と音源波形に対応するピッチ情報
とを各々符号化することにより行う。
【０００３】このような音声符号化を低ビットレートで
行う一方法として、近年、ＩＴＵ−Ｔ／Ｇ．７２３．１
が、勧告化された。このＧ．７２３．１の符号化は、線
形予測分析／合成を基本に、聴感重み付けエラー信号を
最小化するようにして行われる。その際に行うピッチ情
報の探索は、音声波形は声帯の振動に応じ母音区間で周
期的になるという性質を利用して行うものであり、これ
をピッチ予測という。
行う一方法として、近年、ＩＴＵ−Ｔ／Ｇ．７２３．１
が、勧告化された。このＧ．７２３．１の符号化は、線
形予測分析／合成を基本に、聴感重み付けエラー信号を
最小化するようにして行われる。その際に行うピッチ情
報の探索は、音声波形は声帯の振動に応じ母音区間で周
期的になるという性質を利用して行うものであり、これ
をピッチ予測という。
【０００４】以下、従来の音声符号化装置で採用される
ピッチ予測方法について、図４を参照しつつ説明する。
図４は、従来の音声符号化装置のピッチ予測部のブロッ
ク図である。
ピッチ予測方法について、図４を参照しつつ説明する。
図４は、従来の音声符号化装置のピッチ予測部のブロッ
ク図である。
【０００５】入力音声信号は、まずフレーム及びサブフ
レーム単位にフレーム分割処理される。直前のサブフレ
ームで生成された音源パルス列Ｘ［ｎ］がピッチ再生処
理部１に入力され、現在の処理対象サブフレームでピッ
チ強調処理される。
レーム単位にフレーム分割処理される。直前のサブフレ
ームで生成された音源パルス列Ｘ［ｎ］がピッチ再生処
理部１に入力され、現在の処理対象サブフレームでピッ
チ強調処理される。
【０００６】線形予測合成フィルタ２は、乗算器３にお
いて、ピッチ再生処理部１の出力音声データＹ［ｎ］に
対して、フォルマント処理、ハーモニックシェイピング
処理等のシステムのフィルタ処理を行う。
いて、ピッチ再生処理部１の出力音声データＹ［ｎ］に
対して、フォルマント処理、ハーモニックシェイピング
処理等のシステムのフィルタ処理を行う。
【０００７】この線形予測合成フィルタ２の係数設定
は、音声入力信号ｙ［ｎ］を、線形予測（ＬＰＣ）分析
して得た線形予測係数Ａ（ｚ）を線スペクトル対（ＬＳ
Ｐ）量子化により正規化した線形予測係数Ａ'（ｚ）
と、音声入力信号ｙ［ｎ］を、聴感重み付け処理する際
の聴感重み付け係数Ｗ［ｚ］と、この聴感重み付け処理
後の信号を波形整形するハーモニックノイズフィルタの
係数Ｐ（ｚ）信号と、により行われる。
は、音声入力信号ｙ［ｎ］を、線形予測（ＬＰＣ）分析
して得た線形予測係数Ａ（ｚ）を線スペクトル対（ＬＳ
Ｐ）量子化により正規化した線形予測係数Ａ'（ｚ）
と、音声入力信号ｙ［ｎ］を、聴感重み付け処理する際
の聴感重み付け係数Ｗ［ｚ］と、この聴感重み付け処理
後の信号を波形整形するハーモニックノイズフィルタの
係数Ｐ（ｚ）信号と、により行われる。
【０００８】ピッチ予測フィルタ４は、乗算器３の出力
データｔ'［ｎ］に対して、設定された係数により、乗
算器５においてフィルタ処理を行う、５タップ構成のフ
ィルタである。この係数設定は、各ピッチ周期に対応す
る適応ベクトルのコードワードを格納する適応コードブ
ック６から、順次コードワードを読み出すことにより行
われる。さらに、このピッチ予測フィルタ４には、符号
化された音声データを復号化する際に、以前（過去）の
音源パルス列から現在の音源パルス列を生成する際に、
人の音声に近い自然なピッチ周期をつくる働きがある。
データｔ'［ｎ］に対して、設定された係数により、乗
算器５においてフィルタ処理を行う、５タップ構成のフ
ィルタである。この係数設定は、各ピッチ周期に対応す
る適応ベクトルのコードワードを格納する適応コードブ
ック６から、順次コードワードを読み出すことにより行
われる。さらに、このピッチ予測フィルタ４には、符号
化された音声データを復号化する際に、以前（過去）の
音源パルス列から現在の音源パルス列を生成する際に、
人の音声に近い自然なピッチ周期をつくる働きがある。
【０００９】更に、加算器７では、ピッチ予測フィルタ
処理後の信号である乗算器５の出力データｐ［ｎ］と、
現在のサブフレームのピッチ残差信号ｔ［ｎ］（フォル
マント処理、ハーモニックシェイピング処理の残差信
号）との誤差を、エラー信号ｒ［ｎ］として出力する。
このエラー信号ｒ［ｎ］が最小となるよう、最小二乗法
により、適応コードブック６のインデックスとピッチ長
とが、最適ピッチ情報として求められる。
処理後の信号である乗算器５の出力データｐ［ｎ］と、
現在のサブフレームのピッチ残差信号ｔ［ｎ］（フォル
マント処理、ハーモニックシェイピング処理の残差信
号）との誤差を、エラー信号ｒ［ｎ］として出力する。
このエラー信号ｒ［ｎ］が最小となるよう、最小二乗法
により、適応コードブック６のインデックスとピッチ長
とが、最適ピッチ情報として求められる。
【００１０】以上のようなピッチ予測方法における演算
処理は、具体的に、以下のように行われる。
処理は、具体的に、以下のように行われる。
【００１１】まず、ピッチ再生処理部２により行われる
ピッチ再生の演算処理について、図５を用いて簡単に説
明する。
ピッチ再生の演算処理について、図５を用いて簡単に説
明する。
【００１２】所定ピッチの音源パルス列Ｘ［ｎ］は、１
４５サンプル入力可能なバッファに順次入力され、次式
（１）（２）により、６４サンプルのピッチ再生音源列
Ｙ［ｎ］が求められる。
４５サンプル入力可能なバッファに順次入力され、次式
（１）（２）により、６４サンプルのピッチ再生音源列
Ｙ［ｎ］が求められる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】 但し、ここで、Ｌａｇは、ピッチ周期を示す。
【００１５】つまり、（１）式（２）式は、現在のピッ
チ情報（声帯振動）を、以前の音源パルス列を用いて疑
似的に生成していることを示している。
チ情報（声帯振動）を、以前の音源パルス列を用いて疑
似的に生成していることを示している。
【００１６】さらに、このピッチ再生音源列Ｙ［ｎ］と
線形予測合成フィルタ２の出力とのコンボリュウション
により、次式（３）に従って、コンボリュウションデー
タ（フィルタ後のデータ）ｔ'［ｎ］が求まる。
線形予測合成フィルタ２の出力とのコンボリュウション
により、次式（３）に従って、コンボリュウションデー
タ（フィルタ後のデータ）ｔ'［ｎ］が求まる。
【００１７】
【数３】 そして、ピッチ予測処理は、５次のＦＩＲ（finitive
impulse response）型のピッチ予測フィルタを使用し
て行うため、現在のピッチ周期をＬａｇとすると、次式
（４）で示すように、Ｌａｇ−２からＬａｇ＋２までの
５つのコンボリュウションデータｔ'［ｎ］が必要にな
る。
impulse response）型のピッチ予測フィルタを使用し
て行うため、現在のピッチ周期をＬａｇとすると、次式
（４）で示すように、Ｌａｇ−２からＬａｇ＋２までの
５つのコンボリュウションデータｔ'［ｎ］が必要にな
る。
【００１８】この処理のため、図５に示すように、ピッ
チ再生音源データＹ［ｎ］は、サブフレーム６０サンプ
ルに対して、４サンプル分（Ｌａｇ−２からＬａｇ＋２
で計４サンプル）多い、６４サンプル分必要になる。
チ再生音源データＹ［ｎ］は、サブフレーム６０サンプ
ルに対して、４サンプル分（Ｌａｇ−２からＬａｇ＋２
で計４サンプル）多い、６４サンプル分必要になる。
【００１９】
【数４】 ここで、ｌは、２次元配列の変数で、処理をが５回繰り
返されることを示す。
返されることを示す。
【００２０】但し、ＤＳＰ等で演算量を削減する手段と
して、ｌ＝４の場合には、上記の（３）式により、ｌ＝
０〜３から場合には、次式（５）により、ｔ'（４）
（ｎ）のコンボリュウションデータを各々求める。
して、ｌ＝４の場合には、上記の（３）式により、ｌ＝
０〜３から場合には、次式（５）により、ｔ'（４）
（ｎ）のコンボリュウションデータを各々求める。
【００２１】
【数５】 この式（５）の処理により、１８３０回必要な積和演算
処理（コンボリュウション）を、６０回の積和演算処理
で行うことができる。
処理（コンボリュウション）を、６０回の積和演算処理
で行うことができる。
【００２２】さらに、エラー信号ｒ（ｎ）を最小にする
ように、ピッチ残差信号ｔ（ｎ）から、ピッチ予測フィ
ルタ４によるコボリュウションデータＰ（ｎ）の最適値
を求める。つまり、コードブック６から５次のＦＩＲ型
ピッチ予測フィルタ４の５つのフィルタ係数に対応する
ピッチの適応コードブックデータを探索して、次式
（６）のエラー信号ｒ（ｎ）を最小化するようにする。
ように、ピッチ残差信号ｔ（ｎ）から、ピッチ予測フィ
ルタ４によるコボリュウションデータＰ（ｎ）の最適値
を求める。つまり、コードブック６から５次のＦＩＲ型
ピッチ予測フィルタ４の５つのフィルタ係数に対応する
ピッチの適応コードブックデータを探索して、次式
（６）のエラー信号ｒ（ｎ）を最小化するようにする。
【００２３】
【数６】 但し、エラーの評価は、最小２乗法を用いて、次式
（７）により求める。
（７）により求める。
【００２４】
【数７】 従って、
【００２５】
【数８】 であり、さらに、
【００２６】
【数９】 となる。
【００２７】上記の式（９）を式（８）に代入すること
により、ピッチの適応コードブックデータ、つまり、エ
ラーを最小にする時のピッチの適応コードブックデータ
のインデックスを求めることができる。
により、ピッチの適応コードブックデータ、つまり、エ
ラーを最小にする時のピッチの適応コードブックデータ
のインデックスを求めることができる。
【００２８】さらに、この時のピッチ周期情報を正確に
求めるために、Ｌａｇ−１からＬａｇ＋１に対して上記
の操作を繰り返して再探索を行い、クローズドループピ
ッチ情報であるピッチ周期とピッチの適応コードブック
データのインデックスを求める。この再探索の回数は、
ｋパラメータの設定により定められる。Ｌａｇ−１、Ｌ
ａｇ、Ｌａｇ＋１の順にピッチ予測を繰り返す場合は、
ｋ＝２（０，１，２）の設定となっている。（ｋ＝２の
場合、繰り返し回数は、３回となる。） さらに、各サブフレームに対して処理が施されて、ピッ
チ周期の再探索幅は、偶数サブフレームでＬａｇ−１か
らＬａｇ＋１ではｋ＝２（繰り返し回数は、３回とな
る。）として、奇数サブフレームでＬａｇ−１からＬａ
ｇ＋２ではｋ＝３（繰り返し回数は、４回となる。）と
して、ピッチ探索処理が行われる。そして、１フレーム
は、４サブフレームから構成されているため、１フレー
ムにおいて、同様な処理が４回繰り返されることにな
る。
求めるために、Ｌａｇ−１からＬａｇ＋１に対して上記
の操作を繰り返して再探索を行い、クローズドループピ
ッチ情報であるピッチ周期とピッチの適応コードブック
データのインデックスを求める。この再探索の回数は、
ｋパラメータの設定により定められる。Ｌａｇ−１、Ｌ
ａｇ、Ｌａｇ＋１の順にピッチ予測を繰り返す場合は、
ｋ＝２（０，１，２）の設定となっている。（ｋ＝２の
場合、繰り返し回数は、３回となる。） さらに、各サブフレームに対して処理が施されて、ピッ
チ周期の再探索幅は、偶数サブフレームでＬａｇ−１か
らＬａｇ＋１ではｋ＝２（繰り返し回数は、３回とな
る。）として、奇数サブフレームでＬａｇ−１からＬａ
ｇ＋２ではｋ＝３（繰り返し回数は、４回となる。）と
して、ピッチ探索処理が行われる。そして、１フレーム
は、４サブフレームから構成されているため、１フレー
ムにおいて、同様な処理が４回繰り返されることにな
る。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術の構成では、ピッチ再生処理を行う度に式（４）で示
したコンボリュウション処理が必要になるため、１フレ
ームにおいては、ｋパラメータで示される総和分の１４
（３＋４＋３＋４）回のコンボリュウション処理が必要
になり、ＤＳＰ（ＣＰＵ）で処理を行う場合には、演算
量が増大するという問題がある。
術の構成では、ピッチ再生処理を行う度に式（４）で示
したコンボリュウション処理が必要になるため、１フレ
ームにおいては、ｋパラメータで示される総和分の１４
（３＋４＋３＋４）回のコンボリュウション処理が必要
になり、ＤＳＰ（ＣＰＵ）で処理を行う場合には、演算
量が増大するという問題がある。
【００３０】また、ピッチ再生処理をｋパタメータにお
ける繰り返し回数分行う必要があるため、ＤＳＰ（ＣＰ
Ｕ）で処理を行う上で演算量が増大するという問題もあ
る。
ける繰り返し回数分行う必要があるため、ＤＳＰ（ＣＰ
Ｕ）で処理を行う上で演算量が増大するという問題もあ
る。
【００３１】本発明は、上述の課題に鑑みて為されたも
ので、ＤＳＰ（ＣＰＵ）における演算量を、ｋパラメー
タに依存することなく、少なくすることができるピッチ
予測方法を採用した音声符号化装置を提供することを目
的とする。
ので、ＤＳＰ（ＣＰＵ）における演算量を、ｋパラメー
タに依存することなく、少なくすることができるピッチ
予測方法を採用した音声符号化装置を提供することを目
的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するため、以下の構成を採る。
解決するため、以下の構成を採る。
【００３３】請求項１記載の発明は、ピッチ再生処理手
段で音源パルス列から抽出したピッチ再生音源パルス列
と線形予測合成フィルタ係数とのコンボリューション処
理後のデータを格納するメモリを具備し、再度コンボリ
ューション処理を繰り返す場合に、前コンボリューショ
ンデータの一部を現コンボリューションデータ格納領域
に書き込むメモリ制御を実行し、前記現コンボリューシ
ョンデータを使用してピッチ予測処理を実行する構成と
した。
段で音源パルス列から抽出したピッチ再生音源パルス列
と線形予測合成フィルタ係数とのコンボリューション処
理後のデータを格納するメモリを具備し、再度コンボリ
ューション処理を繰り返す場合に、前コンボリューショ
ンデータの一部を現コンボリューションデータ格納領域
に書き込むメモリ制御を実行し、前記現コンボリューシ
ョンデータを使用してピッチ予測処理を実行する構成と
した。
【００３４】また、請求項４記載の発明は、方法の発明
であり、ピッチ再生処理手段で音源パルス列から抽出し
たピッチ再生音源パルス列と線形予測合成フィルタ係数
とのコンボリューション処理後のデータをメモリに一時
記憶し、再度コンボリューション処理を繰り返す場合
に、前記メモリに一時記憶された前コンボリューション
データの一部を現コンボリューションデータとして使用
することによりコンボリューション処理回数を削減する
ようにした。
であり、ピッチ再生処理手段で音源パルス列から抽出し
たピッチ再生音源パルス列と線形予測合成フィルタ係数
とのコンボリューション処理後のデータをメモリに一時
記憶し、再度コンボリューション処理を繰り返す場合
に、前記メモリに一時記憶された前コンボリューション
データの一部を現コンボリューションデータとして使用
することによりコンボリューション処理回数を削減する
ようにした。
【００３５】これらの構成により、コンボリューション
データをメモリ上で操作することにより、ｋパラメータ
における繰り返し回数の都度複数回必要であった積和演
算処理（コンボリュウション）を、１回の処理のみで実
現可能になるので、ＣＰＵにおける演算量を削減するこ
とができる。
データをメモリ上で操作することにより、ｋパラメータ
における繰り返し回数の都度複数回必要であった積和演
算処理（コンボリュウション）を、１回の処理のみで実
現可能になるので、ＣＰＵにおける演算量を削減するこ
とができる。
【００３６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の音声符号化装置において、メモリは一回のコンボリ
ューション処理に必要な領域を有して成り、前コンボリ
ューションデータの一部を現コンボリューションデータ
格納領域に書き込むメモリ制御を、各コンボリューショ
ンデータを順次シフトすることにより実行する構成とし
た。
載の音声符号化装置において、メモリは一回のコンボリ
ューション処理に必要な領域を有して成り、前コンボリ
ューションデータの一部を現コンボリューションデータ
格納領域に書き込むメモリ制御を、各コンボリューショ
ンデータを順次シフトすることにより実行する構成とし
た。
【００３７】この構成により、最低限のメモリ容量でコ
ンボリューション処理を繰り返すことができる。
ンボリューション処理を繰り返すことができる。
【００３８】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は請求項２記載の音声符号化装置において、ピッチ再生
処理手段からのピッチ再生音源パルス列を一時記憶する
メモリを具備し、一時記憶されたピッチ再生音源パルス
列を用いてコンボリューション処理を連続的に実行する
構成とした。
は請求項２記載の音声符号化装置において、ピッチ再生
処理手段からのピッチ再生音源パルス列を一時記憶する
メモリを具備し、一時記憶されたピッチ再生音源パルス
列を用いてコンボリューション処理を連続的に実行する
構成とした。
【００３９】また、請求項５記載の発明は、ピッチ再生
処理手段からの再生音源パルス列を第１メモリに一時記
憶し、一時記憶された再生音源パルス列を用いて線形予
測合成フィルタ係数とのコンボリューション処理を連続
的に実行し、前記コンボリューション処理後のデータを
第２メモリに一時記憶し、再度コンボリューション処理
を繰り返す場合に、前記第２メモリに一時記憶された前
コンボリューションデータの一部を現コンボリューショ
ンデータとして使用することによりコンボリューション
処理回数を削減するようにした。
処理手段からの再生音源パルス列を第１メモリに一時記
憶し、一時記憶された再生音源パルス列を用いて線形予
測合成フィルタ係数とのコンボリューション処理を連続
的に実行し、前記コンボリューション処理後のデータを
第２メモリに一時記憶し、再度コンボリューション処理
を繰り返す場合に、前記第２メモリに一時記憶された前
コンボリューションデータの一部を現コンボリューショ
ンデータとして使用することによりコンボリューション
処理回数を削減するようにした。
【００４０】この構成により、同一のピッチ再生処理を
繰り返す必要がなくなるため、演算量を更に削減するこ
とができる。
繰り返す必要がなくなるため、演算量を更に削減するこ
とができる。
【００４１】
（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
形態１に係る音声符号化装置のピッチ予測部の概略ブロ
ック図である。
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
形態１に係る音声符号化装置のピッチ予測部の概略ブロ
ック図である。
【００４２】基本的な符号化処理の流れは、従来と同様
であり、ピッチ再生処理部１は、直前のサブフレームで
生成された音源パルス列Ｘ［ｎ］を入力し、入力音声波
形の自己相関によって求めたピッチ長情報を基準に、現
在の処理対象サブフレームのピッチ強調処理を行う。ま
た、線形予測合成フィルタ２は、乗算器３において、ピ
ッチ再生処理部１の出力のピッチ再生音源データＹ
［ｎ］に対して、フォルマント処理、ハーモニックシェ
イピング処理等のシステムのフィルタ処理を行う。
であり、ピッチ再生処理部１は、直前のサブフレームで
生成された音源パルス列Ｘ［ｎ］を入力し、入力音声波
形の自己相関によって求めたピッチ長情報を基準に、現
在の処理対象サブフレームのピッチ強調処理を行う。ま
た、線形予測合成フィルタ２は、乗算器３において、ピ
ッチ再生処理部１の出力のピッチ再生音源データＹ
［ｎ］に対して、フォルマント処理、ハーモニックシェ
イピング処理等のシステムのフィルタ処理を行う。
【００４３】線形予測合成フィルタ２の係数設定は、Ｌ
ＳＰ量子化により正規化された線形予測係数Ａ'（ｚ）
と、聴感重み付け係数Ｗ［ｚ］と、ハーモニックノイズ
フィルタの係数Ｐ（ｚ）信号と、により行われる。
ＳＰ量子化により正規化された線形予測係数Ａ'（ｚ）
と、聴感重み付け係数Ｗ［ｚ］と、ハーモニックノイズ
フィルタの係数Ｐ（ｚ）信号と、により行われる。
【００４４】ピッチ予測フィルタ４は、乗算器３の出力
データｔ'［ｎ］に対して、設定された係数により、乗
算器５においてフィルタ処理を行う、５タップ構成のフ
ィルタである。この係数設定は、各ピッチ周期に対応す
る適応ベクトルのコードワードを格納する適応コードブ
ック６から、順次コードワードを読み出すことにより行
われる。
データｔ'［ｎ］に対して、設定された係数により、乗
算器５においてフィルタ処理を行う、５タップ構成のフ
ィルタである。この係数設定は、各ピッチ周期に対応す
る適応ベクトルのコードワードを格納する適応コードブ
ック６から、順次コードワードを読み出すことにより行
われる。
【００４５】更に、加算器７では、ピッチ予測フィルタ
処理後の信号である乗算器５の出力データｐ［ｎ］と、
現在のサブフレームのピッチ残差信号ｔ［ｎ］（フォル
マント処理、ハーモニックシェイピング処理の残差信
号）との誤差を、エラー信号ｒ［ｎ］として出力する。
このエラー信号ｒ［ｎ］が最小となるよう、最小二乗法
により、適応コードブック６のインデックスとピッチ長
とが、最適ピッチ情報として求められる。
処理後の信号である乗算器５の出力データｐ［ｎ］と、
現在のサブフレームのピッチ残差信号ｔ［ｎ］（フォル
マント処理、ハーモニックシェイピング処理の残差信
号）との誤差を、エラー信号ｒ［ｎ］として出力する。
このエラー信号ｒ［ｎ］が最小となるよう、最小二乗法
により、適応コードブック６のインデックスとピッチ長
とが、最適ピッチ情報として求められる。
【００４６】また、ピッチ判定処理部８は、入力される
ピッチ長情報からそのピッチ周期（Ｌａｇ）を判定し、
その値が所定値を超えているか否かを判定する。実施の
形態１では、１サブフレームを６０サンプル構成とし、
１周期が１サブフレーム以上であることが必要であり、
かつ、ピッチ予測フィルタを５タップ構成としたので、
Ｌａｇ＋２からサブフレームを１サンプルずつシフト
させて連続的に５サブフレーム分抽出する必要があるた
め、Ｌａｇ＋２＞６４となる。更に、ピッチ再生音源デ
ータＹ［ｎ］の精度向上のため、同様の処理をｋパラメ
ータで設定した回数繰り返すようにする（ｋ＝２の場合
は、３回の処理を繰り返す）。従って、ピッチ判定処理
部８は、Ｌａｇ＋２ ＞６４＋ｋ （Ｌａｇ＞６２＋
ｋ）の判定を行う。
ピッチ長情報からそのピッチ周期（Ｌａｇ）を判定し、
その値が所定値を超えているか否かを判定する。実施の
形態１では、１サブフレームを６０サンプル構成とし、
１周期が１サブフレーム以上であることが必要であり、
かつ、ピッチ予測フィルタを５タップ構成としたので、
Ｌａｇ＋２からサブフレームを１サンプルずつシフト
させて連続的に５サブフレーム分抽出する必要があるた
め、Ｌａｇ＋２＞６４となる。更に、ピッチ再生音源デ
ータＹ［ｎ］の精度向上のため、同様の処理をｋパラメ
ータで設定した回数繰り返すようにする（ｋ＝２の場合
は、３回の処理を繰り返す）。従って、ピッチ判定処理
部８は、Ｌａｇ＋２ ＞６４＋ｋ （Ｌａｇ＞６２＋
ｋ）の判定を行う。
【００４７】また、メモリ９は、ピッチ再生音源データ
Ｙ［ｎ］と線形予測合成フィルタ２の係数Ｉ［ｎ］との
コンボリュウションデータを格納するメモリであり、図
示するように、第１コンボリューションデータ乃至第５
コンボリューションデータを、ｋパラメータで設定され
るピッチ再生とコンボリューションとの繰り返し回数に
応じて、順次格納する。この繰り返し処理は、先回のコ
ンボリューションデータを用いてピッチ予測フィルタ４
の係数とのコンボリューションデータとピッチ残差信号
ｔ［ｎ］とのエラー信号から生成した音源パルス列Ｘ'
［ｎ］を再度ピッチ再生処理部２に帰還させ、また、先
回の処理で取得したピッチ情報を使用して行う。
Ｙ［ｎ］と線形予測合成フィルタ２の係数Ｉ［ｎ］との
コンボリュウションデータを格納するメモリであり、図
示するように、第１コンボリューションデータ乃至第５
コンボリューションデータを、ｋパラメータで設定され
るピッチ再生とコンボリューションとの繰り返し回数に
応じて、順次格納する。この繰り返し処理は、先回のコ
ンボリューションデータを用いてピッチ予測フィルタ４
の係数とのコンボリューションデータとピッチ残差信号
ｔ［ｎ］とのエラー信号から生成した音源パルス列Ｘ'
［ｎ］を再度ピッチ再生処理部２に帰還させ、また、先
回の処理で取得したピッチ情報を使用して行う。
【００４８】以上のように構成された音声符号化装置の
ピッチ予測処理について、更に具体的に説明する。
ピッチ予測処理について、更に具体的に説明する。
【００４９】式（３）及び式（５）により、ｔ'（４）
（ｎ）のコンボリュウションデータを各々求める処理ま
では従来と同様であるが、実施の形態１では、ピッチ周
期の再生精度向上のために、線形予測合成フィルタ２に
よりコンボリューション処理を繰り返して再探索をｋ回
行うに際して、ピッチ周期Ｌａｇが所定値以上である場
合には、以前のピッチ再生処理結果をそのまま使用する
ことにより、演算量の削減を図るようにした。
（ｎ）のコンボリュウションデータを各々求める処理ま
では従来と同様であるが、実施の形態１では、ピッチ周
期の再生精度向上のために、線形予測合成フィルタ２に
よりコンボリューション処理を繰り返して再探索をｋ回
行うに際して、ピッチ周期Ｌａｇが所定値以上である場
合には、以前のピッチ再生処理結果をそのまま使用する
ことにより、演算量の削減を図るようにした。
【００５０】具体的には、まず、ピッチ判定処理部８に
おいて、ピッチ周期Ｌａｇとｋパラメータとが、Ｌａｇ
＞６２＋ｋ を満たす場合には、２回目のピッチ再生
処理を、次式（１０）（１１）に従って、Ｌａｇ＋１、
Ｌａｇ、Ｌａｇ−１の順に行う。ｋ＝２の場合には、２
回目、３回目のピッチ再探索処理を、同様にして行うこ
ととなる。
おいて、ピッチ周期Ｌａｇとｋパラメータとが、Ｌａｇ
＞６２＋ｋ を満たす場合には、２回目のピッチ再生
処理を、次式（１０）（１１）に従って、Ｌａｇ＋１、
Ｌａｇ、Ｌａｇ−１の順に行う。ｋ＝２の場合には、２
回目、３回目のピッチ再探索処理を、同様にして行うこ
ととなる。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
【数１１】 一連のピッチ再生処理でこのコンボリューションは、式
（４）と式（５）により、５回行われるが、それらのコ
ンボリューションデータは、順次メモリ９に格納され
る。このメモリ９に格納された前回のコンボリューショ
ンデータを、今回のコンボリューション処理で利用す
る。
（４）と式（５）により、５回行われるが、それらのコ
ンボリューションデータは、順次メモリ９に格納され
る。このメモリ９に格納された前回のコンボリューショ
ンデータを、今回のコンボリューション処理で利用す
る。
【００５３】つまり、コンボリュウションデータはピッ
チ予測フィルタのタップ構成に合わせて、１サンプルづ
つシフトした形で切り出されるため、前回の第４コンボ
リュウションデータが今回の第５コンボリュウションで
あり、前回の第３コンボリュウションデータが今回の第
４コンボリュウションであり、前回の第２コンボリュウ
ションデータが今回の第３コンボリュウションであり、
前回の第１コンボリュウションデータが今回の第２コン
ボリュウションとなる。従って、今回の処理で新たに必
要なコンボリュウションデータは、式（５）のｌ＝０の
場合の演算のみを行うことで実現できる。
チ予測フィルタのタップ構成に合わせて、１サンプルづ
つシフトした形で切り出されるため、前回の第４コンボ
リュウションデータが今回の第５コンボリュウションで
あり、前回の第３コンボリュウションデータが今回の第
４コンボリュウションであり、前回の第２コンボリュウ
ションデータが今回の第３コンボリュウションであり、
前回の第１コンボリュウションデータが今回の第２コン
ボリュウションとなる。従って、今回の処理で新たに必
要なコンボリュウションデータは、式（５）のｌ＝０の
場合の演算のみを行うことで実現できる。
【００５４】図２（ａ）に示すように、メモリ９上で
は、第２回目の再探索処理において、第１コンボリュー
ションデータのみを新たに演算により算出し、第２コン
ボリューションデータ以降は、第１回目の探索処理で得
た第１コンボリューション乃至第４コンボリューション
データを第２回目の探索データ書込み領域にコピーする
ことにより、演算処理の削減が図られる。
は、第２回目の再探索処理において、第１コンボリュー
ションデータのみを新たに演算により算出し、第２コン
ボリューションデータ以降は、第１回目の探索処理で得
た第１コンボリューション乃至第４コンボリューション
データを第２回目の探索データ書込み領域にコピーする
ことにより、演算処理の削減が図られる。
【００５５】このような処理により、１８３０回必要と
する（４）式の積和演算回数を、１サブフレームにおい
て、１回行うのみで実現することができ、精度の高いコ
ンボリューションデータを少ない演算量で迅速に取得で
きる。
する（４）式の積和演算回数を、１サブフレームにおい
て、１回行うのみで実現することができ、精度の高いコ
ンボリューションデータを少ない演算量で迅速に取得で
きる。
【００５６】また、データ格納領域を一回の探索処理に
必要な、第１コンボリューションデータ乃至第５コンボ
リューションデータ分の領域のみ用意し、図２（ｂ）に
示すように、まず、不要になる第５コンボリュウション
データ格納エリアに、前回の第４コンボリュウションデ
ータを格納し、その後順次溯ってデータをリライトし、
最後に第１コンボリューションデータを演算により算出
することにより、メモリ領域の削減を図ることができ
る。
必要な、第１コンボリューションデータ乃至第５コンボ
リューションデータ分の領域のみ用意し、図２（ｂ）に
示すように、まず、不要になる第５コンボリュウション
データ格納エリアに、前回の第４コンボリュウションデ
ータを格納し、その後順次溯ってデータをリライトし、
最後に第１コンボリューションデータを演算により算出
することにより、メモリ領域の削減を図ることができ
る。
【００５７】つまり、コンボリュウション格納エリアを
ｋパタメータにおける繰り返し回数分であるｋ個分保有
しなくとも、繰り返し処理の中で、常に、５次のＦＩＲ
で必要になる５個分の最低限のコンボリュウションデー
タ格納エリアのみで、ピッチ予測処理を実行することが
できる。
ｋパタメータにおける繰り返し回数分であるｋ個分保有
しなくとも、繰り返し処理の中で、常に、５次のＦＩＲ
で必要になる５個分の最低限のコンボリュウションデー
タ格納エリアのみで、ピッチ予測処理を実行することが
できる。
【００５８】以上のようにして求めたコンボリューショ
ンデータをクローズドループピッチ情報としてピッチ再
生処理部に帰還してピッチ再生処理を行い、再度線形予
測合成フィルタ２に設定されたフィルタ係数でコンボリ
ューション処理する。このような処理をｋパラメータで
設定された回数分繰り返して実行することにより、乗算
器５に入力するピッチ再生音源列ｔ'［ｎ］の精度は向
上する。
ンデータをクローズドループピッチ情報としてピッチ再
生処理部に帰還してピッチ再生処理を行い、再度線形予
測合成フィルタ２に設定されたフィルタ係数でコンボリ
ューション処理する。このような処理をｋパラメータで
設定された回数分繰り返して実行することにより、乗算
器５に入力するピッチ再生音源列ｔ'［ｎ］の精度は向
上する。
【００５９】なお、以上は、Ｌａｇ ＞６２＋ｋ を満
たす場合について説明したが、Ｌａｇ ≦６２＋ｋ の
場合には、ｋパタメータにおける繰り返し回数分である
ｋ＋１回、１８３０回必要とする（４）式の積和演算処
理を毎回、演算する必要がある。
たす場合について説明したが、Ｌａｇ ≦６２＋ｋ の
場合には、ｋパタメータにおける繰り返し回数分である
ｋ＋１回、１８３０回必要とする（４）式の積和演算処
理を毎回、演算する必要がある。
【００６０】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２に係る音声符号化装置を、図３に沿って説明する。
態２に係る音声符号化装置を、図３に沿って説明する。
【００６１】実施の形態２は、ピッチ再生処理部２の後
段にピッチ再生音源列ｔ'［ｎ］を一時記憶するメモリ
１０設けることにより、ｋパタメータの設定回数分の繰
り返しピッチ再生処理を行わないようにした。
段にピッチ再生音源列ｔ'［ｎ］を一時記憶するメモリ
１０設けることにより、ｋパタメータの設定回数分の繰
り返しピッチ再生処理を行わないようにした。
【００６２】実施の形態１と同様に、ピッチ判定処理に
より、Ｌａｇ ＞６２＋ｋ の条件を満たす場合に、次
式（１２）（１３）により、一度に、ｋパラメータにお
ける繰り返し回数分であるｋ＋１個分のピッチ再生音源
列を取得することができる。
より、Ｌａｇ ＞６２＋ｋ の条件を満たす場合に、次
式（１２）（１３）により、一度に、ｋパラメータにお
ける繰り返し回数分であるｋ＋１個分のピッチ再生音源
列を取得することができる。
【００６３】
【数１２】
【００６４】
【数１３】 これにより、ピッチ再生処理部２のピッチ再生処理をｋ
パラメータにおける繰り返し回数分行う必要がなくなる
ため、乗算器３により、第１コンボリューションデータ
乃至第５コンボリューションデータを連続的に生成する
ことができ、演算処理の負担が軽減される。
パラメータにおける繰り返し回数分行う必要がなくなる
ため、乗算器３により、第１コンボリューションデータ
乃至第５コンボリューションデータを連続的に生成する
ことができ、演算処理の負担が軽減される。
【００６５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ピッチ判定処理を行うとともに、コンボリューショ
ンデータをメモリ上で操作することにより、ｋパラメー
タにおける繰り返し回数の都度複数回必要であった積和
演算処理（コンボリュウション）を、１回の処理のみで
実現可能になるので、ＣＰＵにおける演算量を削減する
ことができるという効果を奏する。
は、ピッチ判定処理を行うとともに、コンボリューショ
ンデータをメモリ上で操作することにより、ｋパラメー
タにおける繰り返し回数の都度複数回必要であった積和
演算処理（コンボリュウション）を、１回の処理のみで
実現可能になるので、ＣＰＵにおける演算量を削減する
ことができるという効果を奏する。
【００６６】また、ｋ個分のピッチ再生音源列を格納す
るエリアを保有することにより、ピッチ再生処理をｋパ
ラメータにおける繰り返し回数分行う必要がなくなるの
で、ＣＰＵにおける演算量を削減することができる。
るエリアを保有することにより、ピッチ再生処理をｋパ
ラメータにおける繰り返し回数分行う必要がなくなるの
で、ＣＰＵにおける演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の音声符号化装置の
ピッチ予測部のブロック図
ピッチ予測部のブロック図
【図２】実施の形態１の音声符号化装置のコンボリュー
ションデータを格納するメモリの模式図
ションデータを格納するメモリの模式図
【図３】本発明に係る実施の形態２の音声符号化装置の
ピッチ予測部のブロック図
ピッチ予測部のブロック図
【図４】従来の音声符号化装置のピッチ予測部のブロッ
ク図
ク図
【図５】ピッチ再生音源列生成の状態を示す模式図
【符号の説明】 １ ピッチ再生処理部 ２ 線形予測合成フィルタ（インパルス応答列） ３ 乗算器 ４ ピッチ予測フィルタ ５ 乗算器 ６ コードブック ７ 加算器 ８ ピッチ判定処理部 ９，１０ メモリ
Claims (5)
- 【請求項１】 ピッチ再生処理手段で音源パルス列から
抽出したピッチ再生音源パルス列と線形予測合成フィル
タ係数とのコンボリューション処理後のデータを格納す
るメモリを具備し、再度コンボリューション処理を繰り
返す場合に、前コンボリューションデータの一部を現コ
ンボリューションデータ格納領域に書き込むメモリ制御
を実行し、前記現コンボリューションデータを使用して
ピッチ予測処理を実行することを特徴とする音声符号化
装置。 - 【請求項２】 メモリは一回のコンボリューション処理
に必要な領域を有して成り、前コンボリューションデー
タの一部を現コンボリューションデータ格納領域に書き
込むメモリ制御を、各コンボリューションデータを順次
シフトすることにより実行することを特徴とする請求項
１記載の音声符号化装置。 - 【請求項３】 ピッチ再生処理手段からのピッチ再生音
源パルス列を一時記憶するメモリを具備し、一時記憶さ
れたピッチ再生音源パルス列を用いてコンボリューショ
ン処理を連続的に実行することを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の音声符号化装置。 - 【請求項４】 ピッチ再生処理手段で音源パルス列から
抽出したピッチ再生音源パルス列と線形予測合成フィル
タ係数とのコンボリューション処理後のデータをメモリ
に一時記憶し、再度コンボリューション処理を繰り返す
場合に、前記メモリに一時記憶された前コンボリューシ
ョンデータの一部を現コンボリューションデータとして
使用することによりコンボリューション処理回数を削減
することを特徴とする音声符号化におけるピッチ予測方
法。 - 【請求項５】 ピッチ再生処理手段からの再生音源パル
ス列を第１メモリに一時記憶し、一時記憶された再生音
源パルス列を用いて線形予測合成フィルタ係数とのコン
ボリューション処理を連続的に実行し、前記コンボリュ
ーション処理後のデータを第２メモリに一時記憶し、再
度コンボリューション処理を繰り返す場合に、前記第２
メモリに一時記憶された前コンボリューションデータの
一部を現コンボリューションデータとして使用すること
によりコンボリューション処理回数を削減することを特
徴とする音声符号化におけるピッチ予測方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27373897A JP3263347B2 (ja) | 1997-09-20 | 1997-09-20 | 音声符号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法 |
| US09/153,299 US6243673B1 (en) | 1997-09-20 | 1998-09-15 | Speech coding apparatus and pitch prediction method of input speech signal |
| DE69822579T DE69822579T2 (de) | 1997-09-20 | 1998-09-17 | Vorrichtung zur Sprachcodierung und Langzeitprädiktion eines eingegebenen Sprachsignals |
| EP98117652A EP0903729B1 (en) | 1997-09-20 | 1998-09-17 | Speech coding apparatus and pitch prediction method of input speech signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27373897A JP3263347B2 (ja) | 1997-09-20 | 1997-09-20 | 音声符号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1195799A true JPH1195799A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3263347B2 JP3263347B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=17531887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27373897A Expired - Fee Related JP3263347B2 (ja) | 1997-09-20 | 1997-09-20 | 音声符号化装置及び音声符号化におけるピッチ予測方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6243673B1 (ja) |
| EP (1) | EP0903729B1 (ja) |
| JP (1) | JP3263347B2 (ja) |
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| JP3582589B2 (ja) * | 2001-03-07 | 2004-10-27 | 日本電気株式会社 | 音声符号化装置及び音声復号化装置 |
| JP4245288B2 (ja) * | 2001-11-13 | 2009-03-25 | パナソニック株式会社 | 音声符号化装置および音声復号化装置 |
| ATE500588T1 (de) * | 2008-01-04 | 2011-03-15 | Dolby Sweden Ab | Audiokodierer und -dekodierer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5195168A (en) * | 1991-03-15 | 1993-03-16 | Codex Corporation | Speech coder and method having spectral interpolation and fast codebook search |
| US5396576A (en) * | 1991-05-22 | 1995-03-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Speech coding and decoding methods using adaptive and random code books |
| US5179594A (en) * | 1991-06-12 | 1993-01-12 | Motorola, Inc. | Efficient calculation of autocorrelation coefficients for CELP vocoder adaptive codebook |
| US5265190A (en) * | 1991-05-31 | 1993-11-23 | Motorola, Inc. | CELP vocoder with efficient adaptive codebook search |
| US5495555A (en) * | 1992-06-01 | 1996-02-27 | Hughes Aircraft Company | High quality low bit rate celp-based speech codec |
| FR2700632B1 (fr) * | 1993-01-21 | 1995-03-24 | France Telecom | Système de codage-décodage prédictif d'un signal numérique de parole par transformée adaptative à codes imbriqués. |
| JP3209248B2 (ja) | 1993-07-05 | 2001-09-17 | 日本電信電話株式会社 | 音声の励振信号符号化法 |
| US5784532A (en) | 1994-02-16 | 1998-07-21 | Qualcomm Incorporated | Application specific integrated circuit (ASIC) for performing rapid speech compression in a mobile telephone system |
| WO1997014139A1 (fr) | 1995-10-11 | 1997-04-17 | Philips Electronics N.V. | Methode et dispositif de prediction de signal pour un codeur de parole |
-
1997
- 1997-09-20 JP JP27373897A patent/JP3263347B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-09-15 US US09/153,299 patent/US6243673B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-17 DE DE69822579T patent/DE69822579T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-17 EP EP98117652A patent/EP0903729B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| EP0903729B1 (en) | 2004-03-24 |
| DE69822579T2 (de) | 2004-08-05 |
| EP0903729A2 (en) | 1999-03-24 |
| US6243673B1 (en) | 2001-06-05 |
| DE69822579D1 (de) | 2004-04-29 |
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