JPS597999A - 音声レベル量子化・再生方法およびその装置 - Google Patents
音声レベル量子化・再生方法およびその装置Info
- Publication number
- JPS597999A JPS597999A JP57117965A JP11796582A JPS597999A JP S597999 A JPS597999 A JP S597999A JP 57117965 A JP57117965 A JP 57117965A JP 11796582 A JP11796582 A JP 11796582A JP S597999 A JPS597999 A JP S597999A
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- signal
- power spectrum
- audio
- prediction parameter
- power
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は音声信号のレベルの変化を少ないビット数で表
現するだめの音声レベル量子化再生方法およびその装置
に関する。
現するだめの音声レベル量子化再生方法およびその装置
に関する。
音声信号処理の分野においては、音声信号のパワー、平
均値および包絡線等を表現する必すが生じる。ここでは
、これらの音声信号の大きさを表わすものをレベルと呼
ぶことにする。音声信号の振幅調整や量子化における正
規化を行う場合には音声信号レベルの表現が必要となる
。
均値および包絡線等を表現する必すが生じる。ここでは
、これらの音声信号の大きさを表わすものをレベルと呼
ぶことにする。音声信号の振幅調整や量子化における正
規化を行う場合には音声信号レベルの表現が必要となる
。
信号レベルを表現する従来の方法としては次のようなも
のがある。第１の方法は、音声信号を整流あるいは二乗
して低域沖波し、これを低い周波数でサンプリングし一
〇符号化するものである。また、第２の方法としては、
誉田氏等の「音声の適応ビット割当て予測符号化」（日
本音響学会音声研究会資料５ｓｏ−２，■″Ｐ９−１６
．１９８０年４月）と題する論文に記載されているよう
に、音声ピッチ周期を利用する方法がある。
のがある。第１の方法は、音声信号を整流あるいは二乗
して低域沖波し、これを低い周波数でサンプリングし一
〇符号化するものである。また、第２の方法としては、
誉田氏等の「音声の適応ビット割当て予測符号化」（日
本音響学会音声研究会資料５ｓｏ−２，■″Ｐ９−１６
．１９８０年４月）と題する論文に記載されているよう
に、音声ピッチ周期を利用する方法がある。
このような従来の方法では、音声レベルの変化を忠実に
表わすには相当のビット数を饗し、場合によっては、忠
実に音声レベルを表現するのが難しいという欠点がある
。
表わすには相当のビット数を饗し、場合によっては、忠
実に音声レベルを表現するのが難しいという欠点がある
。
本発明の目的は、音声信号レベルを少ないビット数で効
率良くね号化できる音声量子化再生方法およびその装置
゛を提供することにある。
率良くね号化できる音声量子化再生方法およびその装置
゛を提供することにある。
本発明によれは、送信側において、音声信号を非線形処
理して得られる時系列信号をパワースペクトルと見なし
で線形予測パラメータに変換したあと符号化を行ない、
受信側において、前記符号化された信号を前記線形予測
パラメータに復号したあと前記パワースペクトルと見な
した信号を復元する音声レベル量子化方法が得られ石。
理して得られる時系列信号をパワースペクトルと見なし
で線形予測パラメータに変換したあと符号化を行ない、
受信側において、前記符号化された信号を前記線形予測
パラメータに復号したあと前記パワースペクトルと見な
した信号を復元する音声レベル量子化方法が得られ石。
本発明によれば、さらに、音声信号を非線形処理する非
線形処理手段と、該非線形処理手段の出力を予め定めた
サンプル数毎にまとめこれをパワースペクトルと見なし
て分析し線形予測パラメータに変換する変換手段と、前
記線形予測パラメータを量子化する符号化手段とを備え
た音声レベル量子化装置が得られる。
線形処理手段と、該非線形処理手段の出力を予め定めた
サンプル数毎にまとめこれをパワースペクトルと見なし
て分析し線形予測パラメータに変換する変換手段と、前
記線形予測パラメータを量子化する符号化手段とを備え
た音声レベル量子化装置が得られる。
本発明によれば、さらにまた、音声信号を非線形処理し
たものをパワースペクトルとみなして線形予測パラメー
タに変換したあと量子化された信号が与えられ該信号を
線形予測パラメータに復号する復号手段と、該復号手段
の出力を処理してパワースペクトルと見なされる信号に
変換し出力する変換手段とを備えた音声レベル再生装置
が得られる。
たものをパワースペクトルとみなして線形予測パラメー
タに変換したあと量子化された信号が与えられ該信号を
線形予測パラメータに復号する復号手段と、該復号手段
の出力を処理してパワースペクトルと見なされる信号に
変換し出力する変換手段とを備えた音声レベル再生装置
が得られる。
次に本発明について図面を参照して詳細に酸１明する。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例を示すブ
ロック図である１、 第１図（ａ）において、送信側では、第２図（ａ）に示
すようガ音声アナログ信号をディジタル化した音声信号
Ｘが端子１からパワー変換回路１０に与えられる（信号
Ｘのサンプリング周波数は例えば８ｋＨｚ とする）
。
ロック図である１、 第１図（ａ）において、送信側では、第２図（ａ）に示
すようガ音声アナログ信号をディジタル化した音声信号
Ｘが端子１からパワー変換回路１０に与えられる（信号
Ｘのサンプリング周波数は例えば８ｋＨｚ とする）
。
パワー変換回路１０は信号Ｘを二乗して第２図（ｂ）に
示すようなパワーｙを１フレーム毎に出力する（１フレ
ームは１００〜２００サンプル程度で適当に選ぶ）。便
宜上、パワーｙをパワースペクトルｙと見なすことにす
る。このとき、第２図Φ）の横軸は時間で−２なく周波
数と々る。
示すようなパワーｙを１フレーム毎に出力する（１フレ
ームは１００〜２００サンプル程度で適当に選ぶ）。便
宜上、パワーｙをパワースペクトルｙと見なすことにす
る。このとき、第２図Φ）の横軸は時間で−２なく周波
数と々る。
一般にパワースペクトルの（ω）（ωは角周波数）と自
己相関関数ψ（τ）（τは時間）との間には（１）式お
よび（２）式で表わされるようガフーリエ変換の関係が
ある。
己相関関数ψ（τ）（τは時間）との間には（１）式お
よび（２）式で表わされるようガフーリエ変換の関係が
ある。
Φ（ω）−、／’−双ψ（ｒ）ｅ ””ｄｔ −
−−−−−Ｃ１）したがって、パワースペクトルとみな
した信号ｙを逆フーリエ変換すると自己相関数ψｔが求
まる。信号Ｘが母音の場合は、信号ｙにピッチ周期が現
われる。このようなピッチの繰り返しを表現するために
は相当の数の自己相関係数を使わなければならない。そ
こで、信号ｙを適当な数のブロックに分けそ離散的逆フ
ーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行なうことを考える。信号ｙ
のブロックへの分割方法は種々考えられるが、ここでは
音声のピッチ周期をブロックとすることにする。
−−−−−Ｃ１）したがって、パワースペクトルとみな
した信号ｙを逆フーリエ変換すると自己相関数ψｔが求
まる。信号Ｘが母音の場合は、信号ｙにピッチ周期が現
われる。このようなピッチの繰り返しを表現するために
は相当の数の自己相関係数を使わなければならない。そ
こで、信号ｙを適当な数のブロックに分けそ離散的逆フ
ーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行なうことを考える。信号ｙ
のブロックへの分割方法は種々考えられるが、ここでは
音声のピッチ周期をブロックとすることにする。
ここで、音声のピッチ周期は、Ｎ（Ｎは任意）サンプル
毎（例えば、１２８サンプル毎）のフレームに分割され
た音声信号Ｘにおける各フレームの自己相関係数の最大
値を求めることにより各フレーム毎に得られる。次に、
各フレームにおいて、各ピッチ周期毎に現われる音声パ
ワーの各ピークの位置のうちの最大のピークを持つ位置
（ピッチ相対位置と呼ぶ）を求める。
毎（例えば、１２８サンプル毎）のフレームに分割され
た音声信号Ｘにおける各フレームの自己相関係数の最大
値を求めることにより各フレーム毎に得られる。次に、
各フレームにおいて、各ピッチ周期毎に現われる音声パ
ワーの各ピークの位置のうちの最大のピークを持つ位置
（ピッチ相対位置と呼ぶ）を求める。
有声音の場合には、１フレーム中にピッチ周期かはっき
シと現われるため、１ピッチ周期分のパワーとピッチ周
期とピッチ相対位置とからそのフレーム全体のパワ・−
を表現できる。しかしながら、これは有声音の定常部で
は忠実に表現できるが、音声の過渡部のようにパワーが
変化するようなフレームでは忠実に表現できない。
シと現われるため、１ピッチ周期分のパワーとピッチ周
期とピッチ相対位置とからそのフレーム全体のパワ・−
を表現できる。しかしながら、これは有声音の定常部で
は忠実に表現できるが、音声の過渡部のようにパワーが
変化するようなフレームでは忠実に表現できない。
そこで、本実施例では１フレーム中のピッチ相対位置か
ら１ピンチ周期分の区間（始端ピッチサブフレームと呼
ぶ）におけるパワースペクトルｙ１およびその平均振幅
レベルＰ１ と１フレーム中の最後に現われるピッチ
周期の区間（終端ピッチサブフレームと呼ぶ）のパワー
スペクトルｙ２ とその平均振幅レベルＰ２ とを求
めて、両サブフレーム間を補間している。
ら１ピンチ周期分の区間（始端ピッチサブフレームと呼
ぶ）におけるパワースペクトルｙ１およびその平均振幅
レベルＰ１ と１フレーム中の最後に現われるピッチ
周期の区間（終端ピッチサブフレームと呼ぶ）のパワー
スペクトルｙ２ とその平均振幅レベルＰ２ とを求
めて、両サブフレーム間を補間している。
すなわち、直交変換回路２０は、パワー変換回路１０か
らの信号ｙを複数のフレームに分割し、さらに、各フレ
ームをピッチ周期により検数の区間に分割し、ピッチ相
対位置を求め、始端および終端ピッチサブフレームを決
定し、始端および終端ピッチサブフレームにおけるパワ
ースペクトルｙ およびｙ２の時間方向の伸張または圧
縮を行なっだおとこの２つのサブフレームを、それぞれ
、例えば、第２図（Ｃ）に示すように８個のセクション
に分割してパワーの平均値を求め、これを離散的逆フー
リエ変換（ＩＤＦＴ）して各サブフレームの各セクショ
ンに対応する自己相関係数（ψ１．ψ２．・・・・・・
、ψ８）および（ψ′１．ψ２．・・・・・・、ψ′Ｂ
）を求めるよう動作する。
らの信号ｙを複数のフレームに分割し、さらに、各フレ
ームをピッチ周期により検数の区間に分割し、ピッチ相
対位置を求め、始端および終端ピッチサブフレームを決
定し、始端および終端ピッチサブフレームにおけるパワ
ースペクトルｙ およびｙ２の時間方向の伸張または圧
縮を行なっだおとこの２つのサブフレームを、それぞれ
、例えば、第２図（Ｃ）に示すように８個のセクション
に分割してパワーの平均値を求め、これを離散的逆フー
リエ変換（ＩＤＦＴ）して各サブフレームの各セクショ
ンに対応する自己相関係数（ψ１．ψ２．・・・・・・
、ψ８）および（ψ′１．ψ２．・・・・・・、ψ′Ｂ
）を求めるよう動作する。
Ｌ Ｓ Ｐ （ｌｉｎｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｐａｒｅ
）変換回路３０は直交変換回路２０から与えられる自己
相関係数（ψ１．・・・・・・、ψ８）および（ψ′１
．・・・・・・、ψ′８）をそれぞれ３個の線形予測係
数（α１．α２．α３）および（α′１．α′２゜α′
３）に変換し、さらに各予測係数をそれぞれ３次のＬＳ
Ｐパラメータ（ω１．ω２．ω３）および（ω′１．ω
′２゜ω′３）に変換する（Ｌ８Ｆ変換については、斉
藤収三・中田和男共著、「音声情報処理の基礎」（オー
ム社、１９８１年１１月３０日発行）の第１３７頁−第
１４３頁を参照できる）。ピッチ周期内でのパワースペ
クトルｙ１およびｙ２変化は比較的単純であるため３次
程度のＬ８Ｐパラメータで十分ｙ□を表現できる。
）変換回路３０は直交変換回路２０から与えられる自己
相関係数（ψ１．・・・・・・、ψ８）および（ψ′１
．・・・・・・、ψ′８）をそれぞれ３個の線形予測係
数（α１．α２．α３）および（α′１．α′２゜α′
３）に変換し、さらに各予測係数をそれぞれ３次のＬＳ
Ｐパラメータ（ω１．ω２．ω３）および（ω′１．ω
′２゜ω′３）に変換する（Ｌ８Ｆ変換については、斉
藤収三・中田和男共著、「音声情報処理の基礎」（オー
ム社、１９８１年１１月３０日発行）の第１３７頁−第
１４３頁を参照できる）。ピッチ周期内でのパワースペ
クトルｙ１およびｙ２変化は比較的単純であるため３次
程度のＬ８Ｐパラメータで十分ｙ□を表現できる。
符号化回路４０ではＬＡＰパラメータ（ω１．ω２゜ω
３）を３ピット程度に量子化し、受信側に送出する。
３）を３ピット程度に量子化し、受信側に送出する。
次に第１図の）を参照して再生部について説明する。
復号回路５０は送信側の符号化回路４０が出力した信号
を復号して始端および終端ピッチサブフレームに対応す
るＬＡＰパラメータ（へ、Ａ２Ｑ ）および（公′１．
公′２，８′３）を出力する。、Ｌ８Ｐ逆変換回路６０
では、ＬＳＰパラメータ（’０．Ｑ、 、Ｑ、 ）お△
、△、△。
を復号して始端および終端ピッチサブフレームに対応す
るＬＡＰパラメータ（へ、Ａ２Ｑ ）および（公′１．
公′２，８′３）を出力する。、Ｌ８Ｐ逆変換回路６０
では、ＬＳＰパラメータ（’０．Ｑ、 、Ｑ、 ）お△
、△、△。
よび（ω１．ω２．ω３）を線形予測係数ｃＱ、 Ｑ
、Ｑ３）７０では、線形予測係数（◇１．◇２．◇３）
および（◇′１゜△ △ 理を行い、第３図（ａ）のｙ□およびｙ２て示されるよ
うな始端および終端ピッチサブフレームにおけるパワー
スペクトルに変換される。
、Ｑ３）７０では、線形予測係数（◇１．◇２．◇３）
および（◇′１゜△ △ 理を行い、第３図（ａ）のｙ□およびｙ２て示されるよ
うな始端および終端ピッチサブフレームにおけるパワー
スペクトルに変換される。
本実施例における直交変換、逆泊交変換、ＬＳＰ変換お
よびＬＡＰ逆変換は計算機（例えばマイクロプロセッサ
）によりプログラム処理してもよい。
よびＬＡＰ逆変換は計算機（例えばマイクロプロセッサ
）によりプログラム処理してもよい。
△
ｙ２ との間を補間して、第３図（ｂ）のように後発
する。
する。
パワースペクトルの補間方法は始端ピンチサブフレーム
の各セクションのパワーと始端ピッチサブフレームの対
応する各セクションのパワーとの差分を求め、この差分
を始端と終端のピッチサブフレーム間に存在するピッチ
周期の数に１を加算した数で割ることによってピッチ周
期毎の差分パワースペクトルを求める。次に始端ピッチ
サブフレームよυ前のサンプルを外挿するために差分パ
ワースペクトルを始端ピッチサブフレームに加算してパ
ワースペクトルの基本とする。後は基本のパワースペク
トルから差分パワースペクトルヲ順に減算することによ
って、全体のフレームか４Ｍ 間される。
の各セクションのパワーと始端ピッチサブフレームの対
応する各セクションのパワーとの差分を求め、この差分
を始端と終端のピッチサブフレーム間に存在するピッチ
周期の数に１を加算した数で割ることによってピッチ周
期毎の差分パワースペクトルを求める。次に始端ピッチ
サブフレームよυ前のサンプルを外挿するために差分パ
ワースペクトルを始端ピッチサブフレームに加算してパ
ワースペクトルの基本とする。後は基本のパワースペク
トルから差分パワースペクトルヲ順に減算することによ
って、全体のフレームか４Ｍ 間される。
本実施例では線形予測パラメータとしてＬＳＦパラメー
タを選ぶことにしたが、αパラメータやＰＡＩＦｔＣＯ
Ｒパラメータ（安居院猛・中嶋正之共著「コンピュータ
音声処理」（遊郭出版、１９８０年６月１０日発行）の
第４３頁−第４９頁および第５６頁−第７７頁参照）を
用いてもまた自己相関関数を用いてもパワースペクトル
と見なした信号を復元することは可能である。また、パ
ワースペクトルのピーク位置が常に偏った位置に現われ
るように工夫した場合、ＬＳＰパラメータ等の線形予測
パラメータの量子化範囲は狭めることができるため量子
化ビット数を削減でき伝送量を減らすことができる。
タを選ぶことにしたが、αパラメータやＰＡＩＦｔＣＯ
Ｒパラメータ（安居院猛・中嶋正之共著「コンピュータ
音声処理」（遊郭出版、１９８０年６月１０日発行）の
第４３頁−第４９頁および第５６頁−第７７頁参照）を
用いてもまた自己相関関数を用いてもパワースペクトル
と見なした信号を復元することは可能である。また、パ
ワースペクトルのピーク位置が常に偏った位置に現われ
るように工夫した場合、ＬＳＰパラメータ等の線形予測
パラメータの量子化範囲は狭めることができるため量子
化ビット数を削減でき伝送量を減らすことができる。
さらに、ピッチ周期性のない無音フレーム等ではフレー
ム全体をＬＳＰ分析することによって効率のよいビット
割当てが実現できる。
ム全体をＬＳＰ分析することによって効率のよいビット
割当てが実現できる。
以上、本発明には、信号のレベルを少ないピット数で忠
実に表現できるという効果がある。
実に表現できるという効果がある。
第１図（ａ）およびΦ）は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第２図（ａ）〜（Ｃ）ならびに第３図（ａ）お
よび（ｂ）は本実施例の動作を説明するための図である
。 図において、１・・・・・・送信入力端子、２・・・・
・・送信側出力端子、３・・・・・・受信側入力端子、
４・旧・・受信側出力端子、１０・・・・・・パワー変
換回路、２０・・・・・・直交変換回路、３０・・・・
・・ＬＳＦ変換回路、４０・・・・・・符号化回路、５
０・・・・・・稗号回路、６０・・・・・・ＬＳＰ逆変
換回路、７０・・・・・・逆直交変換回路。 牛ｌ 図 第２図
ック図、第２図（ａ）〜（Ｃ）ならびに第３図（ａ）お
よび（ｂ）は本実施例の動作を説明するための図である
。 図において、１・・・・・・送信入力端子、２・・・・
・・送信側出力端子、３・・・・・・受信側入力端子、
４・旧・・受信側出力端子、１０・・・・・・パワー変
換回路、２０・・・・・・直交変換回路、３０・・・・
・・ＬＳＦ変換回路、４０・・・・・・符号化回路、５
０・・・・・・稗号回路、６０・・・・・・ＬＳＰ逆変
換回路、７０・・・・・・逆直交変換回路。 牛ｌ 図 第２図
Claims (3)
- （１）送信側において、音声信号を非線形処理して得ら
れる時系列信号をパワースペクトルと見なして紳形予測
パラメータに変換したあと符号化を行ない、受信個にお
いて、前記符号化された信号を前ｔＭｅｔｆｆ形予測パ
ラメータに復号したあと前記パワースペクトルと見なし
た信号を復元することを特徴とするキ荀音声レベル量子
化・再生方法。 - （２）音声信号を非線形処理する非線形処理手段と、該
非線形処刑１手段の串力を予め定めたサンプルことを特
徴とする音声レベル量子化装置。 - （３）音声信号を非線形処理したものをパワースペクト
ルとみなして線形予測パラメータに変換したあと量子化
された信号が与えられ該信号を線形予測パラメータに復
号する復号手段と、該ゆ号手段の出力を処理してパワー
スペクトルと見なされる信号に変換し出力する変換手段
とを備えたことを特徴とする音声レベル再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117965A JPS597999A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 音声レベル量子化・再生方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117965A JPS597999A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 音声レベル量子化・再生方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS597999A true JPS597999A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14724642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57117965A Pending JPS597999A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 音声レベル量子化・再生方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6238500A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | 日本電気株式会社 | 高能率音声符号化方式とその装置 |
-
1982
- 1982-07-07 JP JP57117965A patent/JPS597999A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6238500A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | 日本電気株式会社 | 高能率音声符号化方式とその装置 |
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