JPS60239798A - 音声信号符号化／復号化装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は音声波形符号化復号化装置に関し、特にボコー
ダ（Ｖｏｃｏｄｅｒ　）　のデータビットレート領域に
おいて、音声信号のサイドインフォメーションに対して
はＬＳＰバタンマツチングを実施し、音声信号に含まれ
る波形情報としての残差波形情報とともに分析側から合
成側に送出し再び音声信号を再生するという手段によっ
て伝送データビットレートの大幅な低減を図って音声波
形の符号化および復号化を実施しうる音声ＣＯＤ　Ｅ　
Ｃ（ＣＯｄｅｒＤＥＣｏｒｄｅｒ）　としての音声波形
符号化復号化装置に関する。

〔従来技術〕

音声信号の波形符号化を実施して伝送路を介して分析側
から合成側圧送出し、いわゆる波形伝送の形式で音声信
号を伝送したうえ合成側ではこれを復号化してもとの音
声信号を再生する音声Ｃ０ＤＥＣは、再生される音声品
質がボコーダに比してかなり優れたものが得られるため
近時多用されつつある。このような波形符号化を前提と
する音声符号化技術は、ボコーダの如く音声信号の生成
モデル化による分析、合成技術に比して音声波形自体を
符号化しそ送出するため本質的に再生音声品質が優れた
ものが得られるもの９、音声信号の符号化速度すなわち
データビットレートもボコーダの場合に比して著しく増
大するという欠点がある。

波形符号化伝送は、音声波形の巨視的特徴としてのスペ
クトル包絡やピッチ情報等のいわゆるサイドインフォメ
ーション（，５ｉｄｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）とし
て知られる特徴データと、音源情報に関する特徴データ
であシ波形情報でもある残差波形とを分析側から合成側
に伝送し、合成側ではこれらデータを利用してふたたび
原音声波形の再生をはか名のが通常の一般的な手法であ
り、ボコーダが残差波形のモデル化データを伝送するの
に比して本質的に忠実性の高い原音声信号の弗生が図れ
るが。

反面音声信号の符号化データビットレートもボコーダが
たかだか４．８　ｋ　ｂ／ｓ　（キロビット／秒）程度
であるのに比し、マルチパルス型の如くデータビットレ
ートの効率化を図ったものでも９．６ｋｂ／ｓ程度を必
要とし、さらに通常一般の波形伝送の場合Ｋｔｉ　１６
　ｋｂ／ｓ〜３２　ｋｂ／ｓ　といったようにデータビ
ットレートの増大を見込まなければならないという欠点
がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ＬＰＣ分析によ
って得たＬＰＧ係数をそのまま利用することなくこれに
予め設定した減衰係数を乗じたものとしたうえ、さらＫ
このＬＰＧ係数にもとづいて実施するＬ　８　Ｐ　、＜
タンマツチングによって効率的に抽出したサイドインフ
ォメーションを残差波形情報とともに分析側から合成側
に送出するという音声波形符号化手段を備えることによ
ってデータビットレートを大幅に低減し、ボコーダのデ
ータビットレート領域でも音声信号波形の符号化が図れ
る音声波形符号化復号化装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の装置は、音声信号波形を符号化する分析側と伝
送路を介して送出された符号化音声信号波形の復号化を
行なう合成側とを備えて音声信号の伝送を図る音声波形
符号化復号化装置において、音声信号波形ノＬ　Ｐ　Ｃ
（Ｌｉｎｅａｒ　ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｔ、線形予測係数）分析を行なって得られるＬＰ
Ｇ係数に予め設定する減衰係数の乗算を施したうえさら
Ｋ　Ｌ　８　Ｐ　（Ｌｉｎｅ　８ｐｅｃｔｒｕｍＰａｉ
ｒｓ、線スペクトル周波数対）分析によるバタンマツチ
ングを実施して得られる音声信号波形のサイドインフォ
メーションとしてのスペクトル分布情報等の符号化と音
声信号波形の音源情報としての残差波形データの符号化
とを分析側で実施し符号化音声波形データとして送出す
る音声波形符号化手段と、前記符号化音声波形データを
合成側で復号化したうえ音声信号波形を再生する音声波
形復号化手段とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１回内は本発明の第１の実施例における分析側（符号
化側）の構成を示すブロック図、第１図（均は本発明の
第１の実施例における合成側（復号化側）の構成を示す
ブロック図、第２回内は本発明の第２の実施例における
分析側の構成を示すブロック図、第２回申】は本発明の
第２の実施例における合成側の構成を示すブロック図、
第３１四は本発明の第３の実施例における分析側の構成
を示すブロック図、第３図（均は本発明の第３の実施例
における合成側の構成を示すブロック図、第４図面は本
発明の第４の実施例における分析側の構成を示すブロッ
ク図、第４図（Ｂｌは本発明の第４の実施例における合
成側の構成を示すブロック図である。

以下に第１図乃至第４図を参照しつつ本発明を説明する
。

第１図（Ａ）Ｋ示す第１の実施例の分析側は、〜勺コン
バータｌ、ＬＰＧ分析品２．減衰係数乗算器３、減衰係
数テーブルメモ！７４．ＬＳＰ分析器５゜バタンマツチ
ング器６．標準バタンメモリ７、α復号化器３．ＬＰＣ
逆フィルタ９およびマルチプレクサ１０を備えて構成さ
れ、また第１図（Ｂ）Ｋ示す第１の実施例における合成
側は、デマルチプレクサト１．α復号化器１２．ＬＰＣ
合成フィルタ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４等を備えて構
成される。

入力音声信号１０１はＡ／Ｄコンバータ１によってまず
低域フィルタリングされたのち所定のサンプリング周波
数８　Ｋ　ｆ（ｚでデジタル化される。

低域フィルタリングは本実施例の場合３．２ＫＨｚ以上
の高域、を遮断するものであり、これをＢＫＨｚのサン
プリング周波数でサンプリングしつつ所定のビット数の
量子化データとしてＬＰＧ分析器２に供給する。

ＬＰＣ分析器２は、こうして供給された量子化データを
所定サンプル分ずついったんバッファメモリにストアし
たのち、これを読出して所定の基本フレーム周期ごとに
予め設定する窓関数との乗算を実施して極度に鋭いスペ
クトルピークの平滑化を図ったのち、線形予測分析を行
ない基本フレームごとＫｎ次の線形予測係数、本実施例
では１゜次のαパラメータを抽出する。このようにして
行なわれる線形予測分析は入力音声信号１０１を形成す
る特徴パラメータとしてのスペクトル分布情報と前置情
報のうち、スペクトル分布情報としてのスペクトル包絡
を全極型フィルタモデルで近似せしめてめるものであり
、またスペクトル包絡はピッチ情報とともに入力音声信
号の巨視的構造特徴を示す、いわゆるサイドインフォメ
ーションとしてもよく知られている。一般的な波形伝送
手段においては入力音声信号はこのようなサイドイン７
オメーシ冒ンと、入力音声信号の微細構造を示す音源波
形情報、いわゆる残差波形情報とに分解したうえ、符号
化したサイドインフォメーションを符号化残差波形情報
とともに多重化して波形符号化データとして分析側から
合成側に波形伝送し１合成側ではこの波形符号化データ
の復号化を実施して原音声信号を再生するのが波形符号
化および復号化の基本的手段となっているが、このよう
な手段では分析側から合成側に伝送すべきデータのビッ
トレートがボコーダに比して著しく増大してしまうこと
は前述したとおりであり、本実施例では次のようにして
データビットレートの低減を図りボコーダのピットレー
ト領域での波形伝送を可能ならしめている。

すなわち、ＬＰＣ分析器２から出力された１０次のαパ
ラメータは減衰係数乗算器３において予め定めた減衰係
数を乗算することによってデータビットレートの低減を
図るとともに後述するようにＬＡＰ間隔感度の問題が発
生しないように音声信号スペクトル感度の尖鋭度をダウ
ンさせたものとする。波形伝送によりて音声信号を伝送
する場合にはボコーダにおける場合はどサイドインフォ
メーションの完全さは必要とせず、従って線形予測によ
って得られる１０次のαパラメータα１゜α２．α３・
・・・・・α１０は実用上再生音声の品質に殆んど影響
を与えない範囲での減衰を図ってもよい。

減衰係数テーブルメモリ４は音声資料に関する各種の計
測、実験等にもとづいて予め設定した減衰係数テーブル
をαパラメータα１〜α１０のそれぞれについてストア
しておくものであり、これらα１〜α１０それぞれの減
衰係数が読出されてα１〜α１０との乗算が実行され、
パラメータ減衰を受けたのちＬＳＰ分析器５に供給され
る。

ＬＡＰ分析器５はこのようにして入力した減衰αパラメ
ータ群を利用して１０次のＬＳＰ群を分析、抽出しこれ
をバタンマツチング器６に供給する。バタンマツチング
器６は次のようにして標準バタンメモリ７の標準バタン
とのマツチング処理を行ないマツチングが全般的に優れ
ている標線バタンを選択するが、この場合、αパラメー
タには減衰係数が乗算されており、ＬＳＰの周波数間隔
がちまり狭すぎてスペクトルの変化が滑らかでなくなる
、いわゆるスペクトル感度の過剰敏感さを抑止するだめ
の等測的スペクトルＱダンプも実効的に行なわれること
となる。ＬＡＰ分析およびバタンマツチングを詳述すれ
ば次のとおシである。

ＬＳＰ分析器５は、入力した減衰係数乗算後のＬＰＣ係
数を利用してＬＳＰ係数をめる。このＬＡＰ係数はαパ
ラメータやにパラメータ（偏自己相関係数）とともに声
道の共振特性を表わすパラメータとしてしばしば利用さ
れるものであり、声門を仮想的に完全開放および完全閉
塞した場合の声道伝達関数の線スペクトル周波数ペアに
よるパラメータであることはよく知られている。

ＬＳＰ分析器５は、減衰係数乗算器３から入力する減衰
処理後の線形予測係数αパラメータをよく知られたＮｅ
ｗｔｏｎの反復法を利用する高次方程式法によって１０
次のＬ８Ｐ係数に変換する。こうして得られるＬＳＰ係
数は、前述した如く声道フィルタの伝達関数を周波数領
域で表現する線スペクトルω１．ω２・・・・・・ω１
０であり、このＬ８Ｐ変半に先立って実施されるＬＰＣ
係数の減衰係数乗算処理によってＬＡＰ係数の最小周波
数間隔が拡大されて後述するバタンマツチング処理が容
易となり、また合成側に卦ける音声合成用の全権型デジ
タルフィルタの動作安定性も高めている。

なお、本実施例ではＮ　ｅｗ　ｔ　ｏ　ｎの反覆法を利
用する高次方程式を利用してＬ８Ｐ周波数をめているが
、この方法とともによく知られている零点探索法を利用
して実施しても一向に差支えない。

こうして得られたＬＳ？係数は、標準バタンメモリ７に
ストアされている標準バタンとバタンマツチング器６で
照合し、分析したＬＡＰ係数と最も空間ベクトル距離が
近い標準バタンを選択する。

このマツチングはマツチング特性が全般的にすぐれてい
るもの、すなわち全周波数範囲にわたって空間ベクトル
距離、いわゆるスペクトル距離が接近しているものを標
準バタンから選択する。

Ｎ次のＬＡＰ係数のそれぞれはＮ次のパラメータ空間に
おけるひとつの空間ベクトルを表わすものと考えること
ができ、従ってＬＡＰ係数による周波数間の空間ベクト
ルを表わすスペクトル距離は二つのＬＳＰ係数の近似度
を表わすマツチング尺度として利用されることはよく知
られている。

上述した標市バタンは予め音声資料をＬＳＰ分析して得
られる標準的ＬＳＰ係数の分布バタンであり、予め設定
する種類、本実施例では２１２種類を用意し、またスペ
クトル距離は次の（１）式に示すＤｉｊによって基本的
に示される。

（１）式においてｉｅ　ＪはそれぞれＬ８Ｐ分析におけ
る処理単位区間としてのフレーム番号、８１　（ω）。

８ｊ（ω）ハフレームｔｔ　Ｊの対数スペクトルである
。

（１）式は通常次の（２）式の近似式に変換利用される
。

（２）式においてｐＫ（ｉ）、　ｐＫ（ｊ）はフレーム
ｉおよびｊＫおけるＮ次のＬＡＰ係数、ＷＫはＮ次のＬ
８Ｐスペクトル感度である。上述したＮは全極型のＬＰ
Ｇデジタルフィルタの次数、本実施例にあっては１０と
対応し、そのＬ８Ｐ周波数対ω１．ω２゜・・・・・・
ω１ｏを示す。さらにＮ次のスペクトル感度ＷＫは８次
１本実施例の場合は１０次のＬ８Ｐ係数の微少変化によ
って発生するスペクトル変化の程度を示す。

このようにして設定された分析フレームごとのＬＡＰ係
数に対応して選択されたＬＳＰ標準パタン番号は分析フ
レームごとのサイドインフォメーションとしてマルチプ
レクサ１０に送出される。

ＬＡＰバタンマツチングによって決定されるサイドイン
フォメーションはたかだか数１００ビット程度のビット
レートで送出が可能であり、かくしてボコーダにおける
サイドインフォメーション送出に比して大幅に所要ビッ
トレートの低減が図れる。

さて、サイドインフォメーションとともに分析側から送
出される残差波形は入力音声信号の微細構造を示すもの
であり、次のようにして形成される。

ＬＰＧ逆フィルタ９は、第１図（均に示す如き通常のＬ
ＰＧ合成フィルタ１３とは逆特性の周波数応答を有する
ものとして構成され、入力ライン９０１を介してＡ／Ｄ
コンバータ１の出力すなわち量子化された入力音声信号
を受け、また入力ライン９０２を介してはα復号化器８
からαパラメータαｌ−α１０を受ける。α復号化器８
は標準バタン番号のそれぞれに対応する標準バタンテー
ブルを備えバタンマツチング器６から分析フレームごと
の標準バタン番号データを受けるとこれに対応するαパ
ラメータ、αｌ−α１０を読出してＬＰＧ逆フィルタ９
に供給する。

ＬＰＧ逆フィルタ９は入力ライン９０１，９０２を介し
てこれら入力を供給されると入力音声信号からサイドイ
ンフォメーションとしてのスペクトル包絡を除去した残
差波形分のみを量子化して出力し出力ライン９０３を介
してこれをマルチプレクサ１０に送出する。

マルチプレクサ１０はこうして入力した標準バタン番号
データおよび残差波形データな所定の形式で多重化した
うえ波形伝送データとして伝送路１００１を介して第１
図（Ｂ）に示す合成側に伝送される。

第１図（均の合成側はデマルチプレクサ１１．　α復号
止器１２．ＬＰＣ合成フィルタ１３および店値コンバー
１４等を備えて構成される。

デマルチプレクサ１１は、分析側から多重化伝送された
波形伝送データの多重化分離処理を行ないもとの符号化
データに復元する。このうち残差波形データは出力ライ
ス１１０１を介してＬＰＧ合成フィルタ１３に％また標
準バタン番号データは出力ライン１１０２を介してα復
号止器１２に供給される。

α復号止器１２は第１回内に示す分析側と同様にして標
準バタン番号データからαパラメータαｌ〜αｉｏを分
析フレームごとに復号化しこれらを出力ライン１２０１
を介してＬＰＧ合成フィルタ１３に送出する。

ＬＰＧ合成フィルタ１３は、このようにして入力されα
パラメータ群をフィルタ係数とし、残差波形を駆動音源
としてデジタルフィルタを動作し量子化入力音声信号を
再生しこれを出力ライン１３０１を介してＤ／Ａコンバ
ータ１４に送出する。

Ｄ／Ａコンバータ１４は量子化入力音声信号をアナログ
化しＬ　Ｐ　Ｇ　（ＬＯＷ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）
等を介してもとの入力音声信号に復元し出力ライン１４
０１に送出、かくしてサイドインフォメーションに対し
てはＬＡＰを利用したバタンマツチングを実施して残差
波形データとともに符号化して分析側から合成側に低ビ
ットレートで送出しうる符号化復号化処理が可能となる
。

第２図（３）および（５）は本発明の第２の実施例の音
声波形符号化復号化装置の分析側（５）および合成側（
均の構成を示すブロック図であり、第２回置のマルチパ
ルス分析器１５ならびに第２図ＣＢ）の音源再生器１６
を除き他の同一記号のものはいずれもそれぞれ第１図（
Ａ）および（均記載のものと同一であり。

これらに関する詳細な説明は省略する。

第２図（Ｎ、（均によって示す第２の実施例は第１図（
５）、（均による第１の実施例における波形情報の符号
化、すなわち残差波形の抽出ならびに符号化がＬＰＧ逆
フィルタを利用して実施しているのに代えてマルチパル
ス分析にもとづいて実施し、さらに所要データビットレ
ートの低減を図るものである。

マルチパルス分析にもとづいて、入力音声信号に含まれ
る波形情報としての残差波形を抽出、符号化し波形伝送
する手法はデータビットレートを減少しうる等の理由で
近時マルチパルスボコーダ等の分野に多用されつつある
。

このマルチパルス分析は最適な駆動音源信号系列として
の残差波形符号化の１手法であり、残差波形を複数個の
インパルス系列いわゆるマルチ・くルスで表現し、この
マルチパルス駆動音源モデルを利用して得られる合成波
形と原入力音声信号とが最近似するようなインパルス系
列を探索し符号化するもので低い伝送ビットレート領域
でも有効な手段とされている。

入力音声信号の駆動音源信号系列を複数個のインパルス
系列で表現したうえ最適のインパルス系列を探索しこれ
を符号化して波形情報として送出する技術については、
Ｂ、８．　Ａｔａｌ　ｅｔ　ａｌ、　”ＡＮｅｗ　Ｍｏ
ｄｅｌ　ｏｆ　ＬＰＣＥｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　
Ｐｒｏ　−ｄｕｃｉｎｇ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｏｕｎｄ
ｉｎｇ　８ｐｅｅｃｈ　ａｔ　ＬｏｗＢｉｔ　Ｒａｔｅ
ｓ、”　ＰｒｏＣ，ＩＣＡ３８Ｐ　８ＳＬ　ｐｐ６１４
−６１７（１９８２）、　あるいは、「マルチパルス駆
動形音声符号化法の検討」、電気通信学会２通信方式研
究会、１９８３年３月２３日、小澤、荒関他その他に詳
述されている。

第２図（２）のマルチパルス分析器１５はＤ／Ａコンバ
ータ１の出力する量子化入力音声信号とα復号化器８か
ら供給を受けるαパラメータを利用し分析フレームとと
にマルチパルス分析を実施し最適マルチパルス系列を決
定しつつこＪｔにもとづいて所定の波形情報を形成、符
号化したうえ出力ライン１５０１を介してマルチプレク
サ１０に送出されバタンマツチング器６から出力される
符号化標準バタン番号データとともにマルチプレクサ１
０によって所定の形式で多重化した後伝送路１００１を
介して第２図（Ｂ）に示す合成側に伝送される。

第２図（ト）において、デマルチプレクサ１１は分析側
から供給を受けた多重化信号の多重化分離を行ない、波
形情報は出力ライン１１０１を介して音源再生器１６に
、また標準バタン番号データは出力ライン１１０２を介
してα復号比容１２に供給する。

音源再生器１６は、波形情報として代表された音源情報
に基いて分析フレームごとの最適音源パルス系列として
のマルチパルスを再生し、これをＬＰＣ合成フィルタ１
３の駆動音源として出力する。ＬＰＣ合成フィルタ１３
はα復号比容１２から供給されるαパラメータ、α１〜
α１０をフィルタ係数とし量子化入力音声を再生し、か
くして第１図（勾、（均よりもさらに伝送データビット
レートの低減化を図った音声波形符号化復号化が実施で
きる。

第３図（Ａｌ、（Ｂ）はそれぞれ本発明による音声波形
符号化復号化装置の第３の実施例の分析１１（Ａ）、合
成側（均の構成を示すブロック図である。

第３図体）、＠けマルチパルス分析器１７．ピッチ分析
器１８および音源再生器１９がそれぞれ第２図（相、（
均に示す内容と異なっているが他の同一記号の構成品は
全く同一内容であるのでこれらに関する詳細な説明は省
略する。

第３図（〜、（Ｂ）によって示す第３の実施例は第２図
（Ａ）、（Ｂ）Ｋおけるマルチパルス分析、ならびに符
号化の高能率処理化を目的とし次のようにしてピッチ予
測手段を付与するものである。

第３図（５）におけるピッチ分析器１８はＡ／Ｄ　＝ｆ
ｆンバータ１の出力する量子化入力音声信号を受けると
この入力に対する自己相関処理等を介してピッチ分析を
実施しピッチ周期およびひとつ先の予測ピッチに関する
情報としてのピッチゲイン等の分析情報を分析フレーム
ごとに抽出し、これらの分析情報をピッチ予測係数とし
て出力ライン１８０１を介してマルチパルス分析器１７
およびマルチプレクサ１０に送出する。マルチパルス分
析器１７はピッチ予測器を内蔵してピッチ予測を実施し
、このピッチ予測によって伝送不要となる。パルス群を
除去したマルチパルス系列に関する情報、すなわちパル
ス位置、正規化振幅、最大振幅、パルス数に関するデー
タを波形情報として出力ライン１７０１に出力する。

このような予測情報送出手段を介してもピッチ周期の分
析処理が可能である理由は、一般的に言りてたかだか１
０ｍ５ＥＣといった短時間の分析フレームではピッチ周
期の急激な変化はなくさらに音声信号の内容にもよるが
複数の分析フレームにわたってもほぼ一様なピッチ周期
で継続することもしばしばあり、音声区間のかなりの範
囲のピッチ予測が可能となることに起因する。

マルチプレクｖ１０は標準バタン番号データ、ピッチ予
測係数、波形情報の入力群を所定の形式で多重化したう
え伝送路１００１を介して合成側に伝送する。

一方、第３図（Ｂ）に示す合成側ではデマルチプレクサ
１１によって多重化分離されたピッチ予測係数と波形情
報に関するデータはそれぞれ出力ライン１１０１．１１
０３を介し音源再生器１９に供給される。

音源再生器１９はピッチ予測器を備え、これら入力を利
用して分析側で除去したパルス群を含む音源パルスとし
てのマルチパルス系列を再生しこれをＬＰＧ合成フィル
タ１３に供給し、他は第２図（Ａ）、（Ｂ）と同様にし
て入力音声信号を再生し、第２図（Ａ）、（Ｂ）よりも
さらにデータビットレートを低減した波形伝送が図れる
。

第４図（５）、（Ｂ）は本発明による音声波形符号化復
号化装置の第４の実施例における分析側（Ａ）および合
成側の構成を示すブロック図であり、デシメーション器
２０とインタポレーション器２１とを備えているほかは
第３図（５）、（Ｂ）による分析側と合成側とほぼ同一
の構成でありこれらに関する詳細な説明は省略する。

第４図（Ａ）に訃いて、デシメーション器２０は〜勺コ
ンバータ１によって８Ｋ）（ｚのサンプリング周波数で
サンプリングされた入力音声信号の量子化データをいっ
たん２４　Ｋ　Ｈｚで再サンプルを実施したのち、その
１／４ごとのサンプルを利用することによって３　Ｋ　
Ｈｚサンプリングを６ＫＨｚサンプリングに変換して必
要とするデータビットレートの低減を図る、いわゆるデ
シメート（Ｄｅｃｉｍａｔｅ）サンプリングを実施する
。このようなサンプリングレートのデシメート実施にあ
たっては、デシメートによって伝送データの特性が失な
われない配慮が必要である。通常の音声波形の伝送ある
いはボコーダ等では音声信号を３．２〜３．４　Ｋ　Ｈ
ｚ程度の高域遮断周波数のＬＰＦで低域フィルタリング
して利用しており、この通過周波数帯域それ自体は原音
声信号の自然性を保存するのに十分であることは立証さ
れている。本実施例にあっては入力音声の低周波フィル
タリングの遮断周波数は３．２Ｋ）Ｉｚとしており、か
つこの遮断周波数近傍忙おけるＬＰＦの減衰特性の影響
を受けて除去しても差支えないデータ分も考慮すると、
５ＫＨｚのデシメートサンプリングによる音質の劣化は
殆んど問題とはならず、伝送データビットレートの大幅
な改善効果が得られる。

このことは音声信号の低周波フィルタリングの遮断周波
数が３．４ＫＨｚであっても基本的には殆んど変らない
。な訃上述したアップサンプリング周波数２４ＫＨｚは
Ａ／Ｄコンバータ１におけるサンプリング周波数３ＫＨ
ｚと、゛デシノートせんとするサンプリング周波数６Ｋ
Ｈｚとの最小公倍数を選択して設定したものである。

第４図（〜に示す分析側はこのようなサンプリング周波
数デシメーション以外は第３図（５）の場合とほぼ同様
に分析処理を実施したうえマルチプレクサ１０、伝送路
１００１を介して第４図（Ｂ）に示す合成側に波形情報
とサイドインフォメーションとを送出する。

第４図（Ｂ）の合成側では、ＬＰＧ合成フィルタ１３ま
では第３図（Ｂ）に示す合成側とほぼ同じ動作で６ＫＨ
ｚのデシメートサンプリング周波数による量子化入力音
声信号を再生したあと、これをインタボレーション器２
１に供給する。

インタポレーション器２１は５ＫＨｚのサンプリング周
波数によるデータ間を２４　Ｋ　Ｈｚのサンプリング周
波数によるサンプル値にインタボレーション（補間）し
たうえ、さらにその１７３ずつの値をとるようにデシメ
ートサンプリングして３ＫＨｚのサンプル値として８　
Ｋ　Ｈｚ回線としての出力ライン１４０１に送出する。

かくして第３図（Ａ）、（Ｂ）によって示す第３の実施
例よ勺もさらにデータビットレートを低減した音声波形
の符号化復号化が可能となり、この第４の実施例におい
ては４．８ｋｂ／８の音声Ｃ０ＤＥＣとしての波形符号
化が容易に実施できる。

本発明はサイドインフォメーションに対して減衰係数を
乗じたＬＰＧを利用してバタンマツチングを実施し、残
差波形とともに分析側から合成側に送出するとともに、
この場合さらに残差波形に対するマルチパルス符号化手
段、このマルチＩくルス符号化手段九対するピッチ予測
技術の適用１分析側でのデシメーション追加等によって
符号化分析波形情報の伝送データビットレートを大幅に
低減し１通常はボコーダの伝送データビットレート領域
で波形の符号化を実施してこれを合成側で復号化する音
声Ｃ０ＤＥＣとしての音声波形符号化復号化装置を構成
する点に基本的な特徴を有するものであり第１図（Ａ）
、（Ｂ）〜第４図（〜、（均に示す本発明の実施例の変
形も種種考えられる。

たとえば、上記各実施例における合成側のＬＰＧフィル
タは全権型のデジタルフィルタとしているが、これはＮ
ｏｎ　−Ｐｏ１ｅ型のものに変換してもはぼ同様に実施
しうろことは明らかである。

さらにＬＳＰバタンマツチング用の標準メモリは２１２
種類としてい、るがこの種類もマツチング内容を勘案し
任意に選択しうろことは明らかである。

またＬＰ８分析は１０次のαパラメータを分析しておる
が、この次数も分析対象を考慮し任意に決定しうるもの
であり、以上はすべて本発明の主旨を損なうことなくい
ずれも容易に実施しうる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、サイドインフォメー
ションに対しては減衰係数を乗じたＬＰＣ係数を利用す
るＬＳＰバタンマツチングを実施して残差波形情報とと
もに分析側から合成側に送出するとともに、なお残差波
形の伝送手段にはピッチ予測を含むマルチパルス符号化
手段を適用しうるものとし、さらに分析側では分析波形
に対するデシメーション、合成側では合成波形に対する
インタボレーションも実施しうる手段を備えて音声波形
の符号化ならびに復号化を図ることによって大幅にデー
タビットレートの低減を図９約４．８　ｋｂ／ｓのボコ
ーダのデータビットレート領域でも波形伝送が可能な音
声波形符号化復号化装置が実現できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）け本発明の第１の実施例における分析側（
符号化側）の構成を示すブロック図、第１図（Ｂ）は本
発明の第１の実施例における合成側（復号化側）の構成
を示すブロック図、第２図（Ａ）は本発明の第２の実施
例における分析側の構成を示すブロック図、第２図（Ｂ
）は本発明の第２の実施例における合成側の構成を示す
ブロック図、第３図（Ａ）は本発明の第３の実施例にお
ける分析側の構成を示すブロック図、第３図（Ｂ）は本
発明の第３の実施例における合成側の構成を示すフ；ロ
ック図、第４図（５）は本発明の第４の実施例における
分析側の構成を示すブロック図、第４図（Ｂ）は本発明
の第４の実施例における合成側の構成を示すブロック図
である。 １・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、２・・・・・・ＬＰ
Ｃ分析器、３・・・・・・減衰係数乗算器、４・・・・
・・減衰係数テーブルメモリ、５・・・・・Ｌ８Ｐ分析
器、６・・・・・・バタンマツチング器、７・・・・・
・標準バタンメモリ％　８・・・・・・α復号化器、９
・・・・・・ＬＰＣ逆フィルタ、１０・・・・・・マル
チプレクサ、１１・・・・・・デマルチプレクサ、１２
・・・・・・α復号化器、１３・・・・・・ＬＰＣ合成
フィルタ、１４・・・・・・Ｄ／Ａコンバータ、１５・
・・・・・マルチ／＜ルス分析器％１６・・・・・・音
源再生器、１７・−・・・・マルチ？くルス分析器、１
８・・・・・・ピラリ分析器、１９・・・・・・音源再
生器、２０・・・・・・デシメーション器％　２１・・
・・・・インタボレーション器。 手続補正書輸発） １．事件の表示　昭和５９年特　許　願第０９６０３６
号２、発明の名称　音声信号符号化／復号化製置３、′
補正をする者 事件との関係　出　願　人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３）　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三口］
ビル５、補正の対象 願書の「発明の名称」の欄、明細書および図面６、補正
の内容 （Ｄ　願書の「発明の名称」： 「音声波形符号化復号化装置」とあるのを「音声信号符
号化／復号化装置」に訂正する。 〔■〕「明細書」： 全文を別紙のとおり訂正する。 ［１１）　ｒ図　面」： 図面を別添第１図（５）、（Ｂ）〜第８図囚、（Ｂ）と
差し替える。 代理人　弁理士　内　原　晋 ゝ。 明　細　書 １、発明の名称 音声信号符号化／復号化装置 ２、特許請求の範囲 （１）　入力音声信号から線形予測係数（ＬＰＧ）をめ
るＬＰＣ分析手段と；得られたＬＰＧパラメータを所定
量減衰せしめる減衰手段と；前記減衰されたＬＰＣパラ
メータからＬ８Ｐ（Ｌｉｎｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａ
１ｒｓ）パラメータをめ各入力音声パターン毎の入カバ
ターンとして出方するＬＡＰ分析手段と； 予め定めた各種音声信号をＬＳＰ分析して得られたＬＳ
Ｐパラメータから成る標準パターンを各標準パターンに
ラベルを付して記憶する標準パターンメモリと； 前記標準パターンメモリに記憶されている標準パターン
の中から前記入カバターンに最も類似するパターンを選
択し、選択された標準パターンのラベルを符号化して復
号化装置に出力する手段と： 前記入力音声信号の残差信号を発生して符号化する手段
と、を備えることを特徴とする音声信号符号化／復号化
装置 （２、特許請求の範囲第（１）項において、前記復号化
装置は、前記ラベルを受け、このラベルの標準パターン
に対応するＬＰＧバジメータを出力する復号化手段と；
前記残差信号と前記復号されたＬＰＣパラメータとに基
づいて音声信号を合成する合成フィルタと；この合成フ
ィルタの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器とを含むこ
とを特徴とする音声信号符号化／復号化装置。 （３）特許請求の範囲第（１）項において、前記残差信
号発生手段は、前記パターンマツチング手段からのラベ
ルを受け、このラベルの標準パターンに対応するＬＰＧ
パラメータを発生するＬＰＣ復号手段と；前記復号手段
からのＬＰＣパラメータと前記入力音声信号とを受け、
残差信号を発生する手段とを含むことを特徴とする音声
信号符号化／復号化装置。 （４）特許請求の範囲第（１）項において、前記残差信
号発生手段は、前記パターンマツチング手段からのラベ
ルを受け、このラベルが付された標準パターンに対応す
るＬＰＣパラメータを発生するＬＰＣ復号手段と；前記
入力音声信号と前記復号手段からのＬＰＣパラメータと
を受け、複数のパルスの位置と振幅情報から成るマルチ
パルス信号とを発生し、符号化するマルチパルス分析手
段とを含むことを特徴とする音声信号符号化／復号化装
置。 （５）　特許請求の範囲第（４）項において、前記復号
化装置は、前記ラベルを受け、このラベルが付された標
準パターンに対応するＬＰＣパラメータを発生するＬＰ
Ｃ復号手段と；前記符号化されたマルチパルス信号を復
号して音源信号として出力する音源再生手段と、前記復
号手段からのＬＰＣパラメータと、前記音源再生手段か
らの音源信号とに基づいて音声信号を合成する合成フィ
ルタと；この合成フィルタの出力をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器とを含むことを特徴とする音声信号符
号化／復号化装置。 （６）特許請求の範囲第（１）項において、前記残差信
号発生手段は、前記パターンマツチング手段からのラベ
ルを受け、このラベルが付された標準パターンに対応す
るＬＰＧパラメータを発生するＬＰＣ復号手段と；前記
入力音声信号のピッチ周期を分析し、時間的に先向する
ピッチ周期を予測し、ピッチ予測係数を出力する手段と
；前記入力音声信号と、前記ＬＰＣ復号手段からのＬＰ
Ｃパラメータおよび前記ピッチ予測係数とを受け、前記
ピッチ予測により不要になるパルスを除去した複数のパ
ルスの位置および振幅情報から成るマルチパルス信号を
出力するマルチパルス分析手段とを含むことを特徴とす
る音声信号符号化／復号化装置。 （７）特許請求の範囲第（６）項において、前記復号化
装置は、前記ラベルを受け、このラベルが付された標準
パターンに対応するＬＰＣバ２メータを発生するＬＰＣ
復号手段と；前記マルチパルス信号および前記ピッチ予
測係数を受け、前記マルチパルス分析手段で除去された
パルスを本含む複数のパルスの位置および振幅情報信号
を出力する音源再生手段と；前記復号手段からのＬＰＣ
パラメータと、前記音源再生手段からの音源信号とに基
づいて音声信号を合成する合成フィルタと；この合成フ
ィルタの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と
を含むことを特徴とする音声信号符号化／復号化装置。 （８）特許請求の範囲第（１）項において、前記ＬＰＣ
分析手段は入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と；前記Ａ／Ｄ変換器の出力を、前記Ａ／Ｄ
変換のサンプリング周波数よりも高い周波数でサンプリ
ングして得られるサンプリング信号から所定間隔のサン
プリング信号を抽出するデシメーション手段とを含むこ
とを特徴とする音声信号符号化／復号化装置。 （９）特許請求の範囲第（８）項において、前記復号化
装置は、前照２ペルを受け、このラベルの標準パターン
に対応するＬＰＣパラメータを出力する復号化手段と；
前記残差信号と前記復号化手段からのＬＰＣパラメータ
とに基づいて音声信号を合成する合成フィルタと；前記
合成フィルタの出力を前記所定間隔で抽出されたサンプ
リング信号間を、より高い周波数のサンプリング値に補
間した後、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数に一
致したサンプリング信号を出力するインターポレーショ
ン手段と；前記インターポレーション手段からの出力を
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを含むことを特
徴とする音声信号符号化／復号化装置。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声信号の符号化／復号化装置に関し、特にＬ
　８　Ｐ　（Ｌｉｎｅ　８ｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａ１ｒｓ
　）パラメータに基づくパターンマツチングを用いた音
声信号符号化／復号化装置に関する。 〔従来の技術〕 音声信号の符号化伝送に関して社、伝送データビットレ
ートの削減は伝送回線を有効活用する上できわめて大き
な課題である。音声信号をスペクトル情報と音源情報に
分離して伝送し、受信側でこれらの情報を基にして原音
声を再生する方式は低伝送データビットレートを計る目
的で多用されている。 例えばボコーダにおいては、音声信号のスペクトル情報
としてＬＰＣ，ＬＡＰ、ＰＡＲＣＯＲ係数等が、また音
源情報としては有声無声判別、ピッチ。 残差情報等が採用されている。ボコーダによれば、音声
信号の伝送ビットレートは４．８Ｋｂ／ｓ程度を達成で
きるが再生音質は必らずしも満足できるものではない。 これはボコーダが本質的に入力音声波形情報を符号化す
るものでないことに起因するＯ 再生音質を改善するために波形情報として複数のパルス
の位置と振幅を符号化して伝送する例として、マルチパ
ルス型の音声符号化技術がある。 マルチパルス型の音声符号化技術については、例えばＢ
、８．Ａｔａｌ　ｅｔ　ａｌ、著論文’Ａ　Ｎｅｗ　Ｍ
ｏｄｅｌ　ｏｆ　ＬＰＣＥｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ
Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｏｕｎｄｉｎ
ｇ　５ｐｅｅｃｈ　ａｔ　ＬｏｗＢｉｔ　Ｒａｔｅｓ、
” Ｐｒｏｃ、ＩＣＡＳ　Ｓｒ　８２．ｐｐ６１４−６１７
（１９８２）に詳しい。 しかしながら、かかる符号化技術では再生音質は改善さ
れるものの、得られたマルチパルスの符号化に要するビ
ットレートが高く、通常９．６　Ｋ　ｂ／　ｓ程度にも
達してしまう。 そこで、データビットレートの大幅な削減を可能にする
とともに、再生音質を改善するために提案されたのがパ
ターンマツチング方式である。この方式は予め用意した
多情類の標準的なスペクトル包絡情報の各々（標準パタ
ーン）にラベルを付し、入力音声信号を分析して得られ
るスペクトル情報と標準パターンとのパターンマツチン
グを両者の距離をめることにより行ない、入力音声スペ
クトルに最近似（最小距離）の標準パターンの２ベルを
符号化して伝送するものである。上記の如きパターンマ
ツチング方式を用いると、スペクトル情報の伝送に要す
るビットが極端に少なくて済むので全体として伝送ビッ
トレートの大幅な低減が可能であるが、次のような問題
点も含んでいる０ 〔発明が解決しようとする問題点〕 即ち、この方式ではスペクトル情報として使われる特徴
パラメータはパターンマツチング歪の比較的小さいＬＳ
Ｐパラメータであり、入力音声のＬＳＦパラメータパタ
ーン（入カバターン）と標準パターンとの距離は、ＬＳ
Ｐパラメータのスペクトル感度（ＬＳＰパラメータの各
要素に独立に微少変化を与えたときのスペクトル包絡の
歪として定義される）を介した近似式により算出される
。 ところが、スペクトル感度は、Ｌ８Ｐパラメータの各要
素間の周波数間隔△ωが接近してくると、その値は不正
確なものとなることが実験的に確認されている。言い換
えると、Δωが小さくなると、Ｌ８Ｐパラメータの各要
素の微小な変化が全体のスペクトル包絡特性に大きな影
響を与えるために高精度なパターンマツチングが困難に
なる。特に、ＬＳＰ分析して得られるＬＳＰ周波数間隔
Δωけ、一般的に小さい周波数間隔の頻度麩大きい周波
数間隔に比して高いため、この問題が顕著に現われてく
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明になる音声信号符号化／復号化装置は、入力音声
信号から線形予測係数（ＬＰＣ）をめるＬＰＣ分析手段
と；得られたＬＰＣパラメータを所定量減衰せしめる減
衰手段と；前記減衰されたＬＰＣパラメータからＬ　８
　Ｐ　（Ｌｉｎｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａ１ｒｓ）パ
ラメータをめ各入力音声パターン毎の入カバターンとし
て出力するＬＡＰ分析手段と；予め定めた各種音声信号
をＬＡＦ分析して得られたＬ８Ｐパラメータから成る標
準パターンを各標準パターンにラベルを付して記憶する
標準パターンメモリと：前記標準パターンメモリに記憶
されている標準パターンの中から前記入カバターンに最
も類似するパターンを選択し、選択された標準パターン
のラベルを符号化して復号化装置に出力する手段と；前
記入力音声信号の残差信号を発生して符号化する手段と
を備える。 〔実施例〕 第１図を参照すると、入力音声信号ＩｉｎはＬｏｉｖＰ
ａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ　（ＬＰＦ　）を内蔵するＡ／Ｄ
コンバータＩＫよってまず低域フィルタリングされたの
ち所定のサンプリング周波数８ＫＨｚでデジタル化され
る。低域フィルタリングは本実施例の場合３．２　ＫＨ
ｚ以上の高域を遮断するものであシ、これを８ＫＨｚの
サンプリング周波数でサンプリングしつつ所定のビット
数の量子化データとしてＬＰＣ分析器２に供給する。 ＬＰＣ分析器２は、こうして供給された量子化データを
所定サンプル分ずついったんバックアメモリにストアし
たのち、これを読出して所定の基本７レ一ム周期ごとに
予め設定する窓関数との垂算を実施して極度に鋭いスペ
クトルビークの平滑化を図り、線形予測分析を行ない基
本フレームごとにｎ次の線形予測係数、本実施例では１
０次のαパラメータ（αｌ−αｌｏ）を抽出する。この
ようにして行なわれる線形予測分析は入力音声信号Ｉｉ
ｎを形成する特徴パラメータとしてのスペクトル分布情
報と音源情報のうち、スペクトル分布情報としてのスペ
クトル包絡をめるものである。こうして得られたαパラ
メータは、減衰係数乗算器３において、減疑係数テーブ
ルメモリ４から読み出でれた減衰係数γと乗算されてＬ
ＡＦ分析器５に送出される。 ＬＡＦ分析器５は入力された減衰αパラメータ群を利用
して１０次のＬａＦ３を分析、抽出しこれをバタンマツ
チング器６に供給する。ノくタンマツチング器６は次の
ようにして標準バタンメモリ７の標準バタンとのマツチ
ング処理を行ない、スペクトル距離が最小の標準バタン
を選択する。こクトル感度の過剰敏感さを抑止する。Ｌ
ＳＰ分析およびバタンマツチングを詳連すれは次のとお
りである。 ＬＡＦ分析器５は、入力した減衰係数乗算後のＬＰＣ係
数を利用してＬＳＦ係数をめる。このＬ８Ｐ係数はαパ
ラメータやにパラメータ（偏自己相関係数）とともに声
道の共振特性を表わすノくラメータとしてしばしば利用
されるものであり、声門を仮想的に完全開放および完全
閉塞した場合の声道伝達関数の線スペクトル周波数ペア
によるパラメータであることはよく知られている。 ＬＳＰ分析器５は、減衰係数乗算器３から入力する減衰
処理後の線形予測係数αパラメータをよ係数に変換する
。こうして得られるＬ８Ｐ係数は、前述した如く声道フ
ィルタの伝達関数を周波数領域で表現する線スペクトル
ω１．ω２・・・・・・ω１゜である。 このＬＳＰ変換に先立って実施されるＬＰＣ係数の減衰
係数乗算処理によれば、後述するように、ＬＳＰ係数の
最小周波数間隔が拡大されてバタンマツチング処理が容
易となり、また合成側における音声合成用の全極型デジ
タルフィルタの動作安定性も高まる。 上述した標準バタンは予め用意した音声資料をＬ８Ｐ分
析して得られる標準的Ｌ８Ｐ係数の分布バタンであり、
予め設定する種類、本実施例では２１２種類を用意し、
またスペクトル距離は次の（１）式に示すＤｉｊによっ
て基本的に示される。 （１）式においてＳ’ｆ”Ｌ　Ｓｊｉω）はそれぞれ入
カバターンと標準バタンの対数スペクトルである。（１
）式は通常法の（２）式の近似式に変換利用される。 （２）式においてｐＫｔｉ）　、　ｐ　Ｋ（ｊ　）は入
カバターンおよび標準パターンにおけるＮ次のＬＳＰ係
数、”ＫはＮ次のＬ８Ｐスペクトル感度である。上述し
たＮは全極型のＬＰＣデジタルフィルタの次数、本実施
例にあっては１０と対応し、そのＬＡＰ周波数対ω１．
ω２．・・・・・・ω１゜を示す。さらにＮ次のスペク
トル感度Ｗは前述したようにＮ次、本実施例の場合は１
０次のＬＳＰ係数の微少変化によって発生するスペクト
ル変化の程度を示す。 このようにして設定された分析フレームごとのＬ８Ｆ係
数に対応して選択されたＬＳＰ標準バタン番号（ラベル
）はマルチプレクサ９に供給される。以上の説明から明
らかなように、このようＵ。 バタンマツチング方式を採用すれば、各分析フレームの
スペクトル情報はラベルのみの伝送符号化で済むから伝
送ビットレートが大幅に削減芒れる。 ここで本発明の基本的特徴であるＬＰＣ係数（αパラメ
ータ）に減算係数を乗算する（減衰させる）ことの意義
について詳細に説明する。 第２図（５）はＬ８Ｐｌｉｌ波数間隔Δωの統計的頻度
分布を示す。図から明らかなように、αパラメータに減
衰係数γが乗算されていない場合（減衰係数γ＝１．０
が乗算されている場合で実線Ａで示される）には、Δω
の小さい範囲（π／１００〜４π／１００（ｒａｄ））
に頻度が高い。また第２図（Ｂ）には減衰係数γとＬＳ
Ｐパラメータの最小周波数間隔ΔωＭＩＮと一 の関係が示され、γ＝１（減衰されていない）ときには
、Δωヶ□、は小さいことがわかる。一方、第３図には
、１０次ＬＡＰ分析して得られたＬＡＦパラメータωｌ
とω鵞との間隔とパターンマッチング歪の分布範囲との
関係が示されている。ここで距離を示す。 第３図から明らかなことは、Ｌ８Ｐ周波数間隔係数であ
るαパラメータ値から直接にＬＳＰパラメータをめると
、Ｌ８Ｐ周波数間隔は小さい値となる傾向が高く、その
結果、パターンマツチング歪が拡大されてパターンマツ
チング精度が劣化し告生音質の劣化を生起する。 一方、第２図書から、αパラメータに減衰係数γ＝０９
又はγ＝０８を乗算した後にＬＳＦパラメータをめると
、ＬＡＰ周波数間隔Δωは高い値に移行し、高い値のΔ
ωが得られることになる。このことは、第Ｓ図共に示す
減衰係数ｒとΔωＭＩＮとの関係からも明確な傾向とし
、て理解できる。つ首り、αパラメータに減衰係数を乗
算することによってＬＳＰ８＄数間隔Δωが拡大され、
その結果、パターンマツチング歪が低減されてパターン
マツチング精度が向上し、再生音質が向上する。 以上で音声信号のスペクトル情報の符号化、伝送が為さ
れるが、残差情報は残差情報発生回路８にてＡ／Ｄ変換
器１からの入力音声を基にして各種方式で得られ、符号
化されてマルチプレクサ９に供給される。 一方、合成側（受信側）では、こうして多重化伝送され
た音声信号のスペクトル情報（標準パターンのラベル）
と残′差情報とをデマルチプレクサ１０で分離し、残差
情報はＬＰＧ合成フィルタ１２に励振信号として供給さ
れる。またスペクトル情報を示す標準パターンのラベル
けαパラメータ復析側とは逆の操作により標準バタンラ
ベル（番号）からαパラメータα１〜α１ｏを分析７レ
ームごとに復号化しＬＰＣ合成フィルタ１２に送出する
。 ＬＰＣ合成フィルタ１２は、このようにして入力された
αパラメータ群をフィルタ係数とし、残差信号を駆動音
源とするデジタルフィルタであり、量子化された入力音
声信号を再生しＤ／Ａコンバータ１４に送出する。 Ｄ／Ａコンバータ１３は量子化された入力音声信号をア
ナログ化しＬＰＣ（Ｌｏｖｒ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ
　）等を介してもとの入力音声信号に復元する。 次に分析側における残差信号発生回路について説明する
。第５図はその例で最も簡単な例である。 αパラメータ復号器８１は、標準バタンメモリ７と同様
な標準パターンテーブルを備え、第１回置に示すパター
ンマツチング器６で得られた標準パターンラベル（番号
）を受け、当該ラベルに対応するαパラメータα１〜α
１ｏを読み出してＬＰＣ逆フィルタ８２に供給する。Ｌ
ＰＣ逆フィルタ８２は、第１図（１３）に示すＬＰＣ合
成フィルタ１２とは逆の周波数応答特性を有し、Ａ／Ｄ
変換器１からの入力音声信号と、前記αパラメータαｌ
〜α１０とを受け、入力音声信号からスペクトル情報を
除去した残差情報を除去した残差情報を得た後、符号化
してマルチプレクサ９に送出する。 第６図（５）は残差信号発生回路の他の例を示し、前述
したマルチパルスを残差情報として用いることによって
音声の大幅な向上とデータビットレートの低減を計って
いる。このマルチパルス分析は最適な駆動音源信号系列
としての残差波形符号化の１手法であり、残差波形を被
数個のインパルス系列いわゆるマルチパルスで表現し、
このマルチパルス駆動音源モデルを利用して得られる合
成波形と原入力音声信号とが最近似するようなインパル
ス系列を探索し符号化するもので、低伝送ビットレート
を可能とする。 マルチパルス分析器８３はＤ　／　Ａコンバータ１の出
力する量子化入力音声信号とαパラメータ復号化器８１
から供給を受けるαパラメータを受け、分析フレームご
とにマルチパルス分析を実施し最適マルチパルス系列を
決定し、符号化してマルチプレクサ９に供給する。 一方、合成側は第６図（Ｂ）に示す如く、デマルチプレ
クサ１０で分離されたマルチパルス情報が音源再生器１
４に入力畑れ、そとで分析フレーム毎の最適な音源パル
ス系列としてのマルチパルスを再生して合成フィルタ１
２に送出する。 第７図（Ａ＋には第６図（Ａ）におけるマルチパルス分
析と符号化の高能率化を計るためにピッチ予測手段を付
加した例が示さオ］ている。 ピッチ分析器８４はＡ／Ｄコンバータｌの出力する量子
化された入力音声信号を受けると、自己相関処理等によ
ってピンチ分析を実施しピッチ周期およびひとつ先の予
測ピッチに関する情報としてのピッチゲイン等の分析情
報を分析フレームごとに抽出し、これらの分析情報をピ
ッチ予測係数としてマルチパルス分析器８３およびマル
チプレクサ９に送出する。マルチパルス分析器８３はピ
ッチ予測器を内蔵してピッチ予測を実施し、このピッチ
予測によって伝送不要となるパルス群を除去したマルチ
パルス系列に関する情報、すなわちパルス位置、正規化
振幅、最太娠幅、パルス数に関する符号化データをマル
チプレクサ９に出力する。 このような予測情報を介してもピッチ周期の分析処理が
可能である理由は、一般的に言ってたかだか１０ｍ５Ｅ
Ｃといった短時間の分析フレームではピッチ周期の急倣
な変化はなくづらに音声信号の内容にもよるが複数の分
析フレームにわたってもほぼ一様なピッチ周期で継続す
ることもしばしはあり、音声区間のかなりの範囲のピッ
チ予測が可能となることに起因する。 一方、第７図（Ｂ）に示す合成側ではテマルチプレクサ
１０によって多重化分離されたピッチ予測係数と波形情
報に関するデータは音源再生器１５に供給される。音源
再生器１５はピッチ予測器を備え、これら入力を利用し
て分析側で除去したパルス群を含む音源パルスとしての
マルチパルス系列第８図（５）には、第７図（５）の改
良例が示されており、伝送ビットレートの更に大幅な低
減を可能とする例が示されている。 デシメーション器１６はＡ／Ｄコンバータ１によって８
ＫＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされた入力
音声信号の量子化データをいったん２４ＫＨｚで再サン
プルを実施したのち、その１／４ごとのサンプルを利用
することによって８ＫＨｚサンプリングを６ＫＨｚサン
プリングに変換して必要とするデータビットレートの低
減を図る、いわゆるデシメート（Ｄｅｃｉｍａｔｅ　）
サンプリングを実施する。このようなサンプリングレー
トのデシメート実施にあたっては、デシメートによって
伝送データの特性が失なわれない配慮が必要である。通
常の音声波形の伝送あるいはボコーダ等では音声信号を
３，２〜３．４ＫＨｚ程度の高域遮断周波数のＬＰＦで
低域フィルタリングして利用しておシ、この通過周波数
帯域それ自体は原音声信号の自然性を保存するのに十分
であることは立証されている。本実施例にあっては入力
音声の低周波フィルタリングの遮断周波数は３．２ＫＨ
ｚとしており、かつこの遮断周波数近傍におけるＬＰＦ
の減衰特性の影響を受けて除去しても差支えないデータ
分も考慮すると、６ＫＨ２のデシメートサンプリングに
よる音質の劣化は殆んど問題とはならず、伝送データビ
ットレートの大幅な改善効果が得られる。 このことは音声信号の低同波フィルタリングの遮断周波
数が３．４　ＫＨｚであっても基本的には殆んど変らな
い。なお上述したアップサンプリング周波数２４ＫＨｚ
はＡ／Ｄコンバータ１におけるサンプリング周波数８Ｋ
Ｈｚと、デシメートせんとするサンプリング周波数６Ｋ
Ｈｚとの最小公倍数を選択して設定したものである。 第８図（５）に示す分析側はこのようなサンプリング同
波数デシメーション器外は第７図（５）の場合とほぼ同
様に分析処理を実施したうえマルチプレクサ９を介して
合成側に送出される。 第８図ＩＢ）の合成側では、ＬＰＣ合成フィルタ１２ま
では第７図（Ｂ）に示す合成側とほぼ同じ動作で６ＫＨ
ｚのデシメートサンプリング周波数による量子化入力音
声信号を再生したあと、これをインタボレージ甘ン器１
７に供給する。 インタボレーション器１７は６ＫＨｚのサンプリング周
波数によるデータ間を２４ＫＨｚのサンプリング周波数
によるサンプル値にインタボレーション（補間）したう
え、さらにその１／３ずつの値をとるようにデシメート
サンプリングして８ＫＨｚのサンプル値として８ＫＨｚ
　＠　線として出力する。 かくして第７図（Ａ）　、　（Ｂ）に示す実施例よりも
さらにデータビットレートを低減した音声波形の符号化
復号化が可能となり、この実施例においては４、ｇｋｂ
／ｓの音声Ｃ０ＩＪＥＣとしての波形符号化が容易に実
施できる。以上の実施例は第１回置と（Ｂ）に示す実施
例に基本的に適用できることは明らかである。 ４、図面の簡単な説明 第１図（５）と（Ｂ）は本発明の基本的構成ブロック図
であり、それぞれ分析側（伝送側）と合成側（受信側）
のブロック図、第２図Ｗ舎吋はＬＳＰパラメータの周波
数間隔Δωの統計的頻度分布と肯称隼５．−　を示す図
、第 ３図は周波数間隔Δωとパターンマツチング歪との関係
を示す図、第４図は本発明で用いるＬＰＣ係数に乗算さ
れるべき減衰係数と周波数間隔Δωとの関係図、第５図
は第１図ＣＡ）における残差波形発生回路の一例を示す
図で、ＬＰＣ逆フィルタを用いた例を示す図、第６図（
５）と（Ｂ）は残差波形発生回路の他の例を示し、マル
チパルス分析に基づく分析側ブロツク図と合成側ブロツ
ク図、第７図面と（Ｂ）は第６図（５）と（Ｂ）に示す
残差波形発生回路の改良例を示す分析側と合成側のブロ
ック図、第８図（５）と（Ｂ）は第６図（５）と第７図
（５）に示すマルチパルス分析に基づく残差波形発生回
路の改良例を示し、デシメートサンプリングを採用した
分析側と合成側のブロック図である。 １・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、２・・・・・・ＬＰＣ分
析器、３・・・・・・乗算器、４・・・・・・減衰係数
（γ）メモリ、５・旧・・ＬＳＰ分析器、６・・・・・
・パターンマツチング器、７・・・・・・標準パターン
メモリ、８・・・・・・残差電力発生器、９・・・・・
・マルチプレクサ、１ｏ・旧・・テマルチプレクサ、１
１・・・・・・α復号器、１２・・・・・・ＬＰＣ合成
フィルタ、１３・・・・・・Ｄ／Ａ変換器。 代理人　弁理士　内　原　音 Ｌ”ｙｔ 革Ｉ　Ｉ！Ｉ（Ａ） 茅ｌ阿ＣＢ） 井２　閃　＄３１！ａ θ、／　ｏＪ　θ、３ Ａひ〔とｏＬ、／Ｊ 算４ＴＥＪ オｌ酊（Ａ） ノｎ 芽１回（Ｉ３） 芽Ｚ菊（Ａ） 等７囚（ガ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号波形を符号化する分析側と伝送路を介し
   て送出された符号化音声信号波形の復号化を行なう合成
   側とを備えて音声信号の伝送を図る音声波形符号化復号
   化装置において、音声信号波形のＬ　Ｐ　Ｃ（Ｌｉｎｅ
   ａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　Ｃｏｅ　−ｆｆｉｃｉｅ
   ｎｔ、線形予測係数）分析を行なって得られるＬＰＧ係
   数に予め設定する減衰係数の乗算を施したうえ、さらＩ
   ＣＬ　Ｓ　Ｐ　（Ｌｉｎｅ　ＳｐｅｃｔｒｕｍＰａｉｒ
   ｓ、　ｌｌｊスペクトル周波数対）分析によるバタンマ
   ツチングを実施して得られる音声信号波形のサイドイン
   フォメーションとしてのスペクトル分布情報等の符号化
   と音声信号波形の音源情報としての残差波形データの符
   号化とを分析側で実施し符号化音声波形データとして送
   出する音声波形符号化手段と、前記符号化音声波形デー
   タを合成側で復号化したうえ音声信号波形を再生する音
   声波形復号化手段とを備えて成ることを特徴とする音声
   波形符号化復号化装置。
2. （２）　前記残差波形データを分析側から合成側に伝送
   する手段としてマルチパルス符号化を実施することを特
   徴とする特許請求範囲第（１）項記載の音声波形符号化
   復号化装置。
3. （３）前記残差波形データを分析側から合成側に伝送す
   る際にマルチパルス符号化を実施するとと４にこのマル
   チパルス符号化において必要とする音声信号波形のピッ
   チ情報はこれを予測値として供給することを特徴とする
   特許請求範囲第（１）項記載の音声波形符号化復号化装
   置。
4. （４）　前記残差波形データの伝送手段としてピッチ予
   測値を供給しつつマルチパルス符号化を実施するととも
   に分析側では分析波形のデシメーション（ｄｅｃｉｍａ
   ｔｉｏｎ）を実施し合成側では合成波形のインタポレー
   ション（１ｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を実施すること
   を特徴とする特許請求範囲第（１）項記載の音声波形符
   号化復号化装置。