JPS61148500A - 音声信号符号化方法とその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は音声信号を低いビットレイトで高品質に符号化
するだめの音声信号符号化方法とその装置に関する。

（従来技術とその問題点） 音声信号を１６にビット／秒程度以下の伝送情報量で符
号化するための方式として、最近マルチパルス駆動形音
声符号化方式が提案されている。

これは、駆動音源信号系列を表わす複数個のパルス系列
（マルチパルス）を、短時間毎に、符号器側でアナリシ
ス　パイ　シンセシス（ＡＮＡＬＹ８−ＩＳ−ｂＹ−８
ＹＮＴＨＥ８Ｉ８　；Ａ−ｂ−８）の手法を用いて逐次
的に求め、このパルス系列を符号化伝送する方式である
。この方式の詳細については、ビー・ニス・アタール（
Ｂ、Ｓ、ＡＴＡＬ）氏らによるアイ・シー・ニー・ニス
９ニス・ビー（１，Ｃ，Ａ。

ｓ、ｓ、ｐ、）の予稿集、１９８２年６１４〜６１７頁
に掲載の論文「ア会二、−・モデル・オブ・エル・ビー
・シー・エクサイティシ、ン・フォー−フロデ、−シン
グ・ナチュラル・サウンディング・スピーチ・アット・
ロウ・ビット・レイクＪ（ＡＮＥＷ　ＭＯＤＥＬ　ＯＦ
　ＬＰＣＥＸＣＩＴＡＴＩＯＮ　ＦＯ−ＲＰＲＯＤＵＣ
ＩＮＧ　ＮＡＴＵＲＡＬ−８０ＵＮＤＩＮＧ　８−ＰＥ
ＥＣＨＡＴ　ＬＯＷ　ＢＩＴ　ＲＡＴＥＳ）　（文献１
）に説明されている。

第４図はこの文献１に記載された符号器側の処理を示す
゛ブロック図である。図において、４００はＡ／Ｄ変換
された音声信号系列Ｘ　（ｎ）が入力される符号器入力
端子、４１０は音声信号系列を１７レーム（例えば８ｋ
Ｈｚサンプリングの場合でフレーム長を１０ｍ５ｅｃと
すると８０サンプル）分蓄積するバッファメモリ回路で
ある。このバッファメモリ回路４１０の出力値は減算器
４２０と、Ｋパラメータ計算回路４８０とに出力される
。但し、文献１によればにパラメータのかわりにＲＥＦ
ＬＥＣＴＩＯ−Ｎ　Ｃ０ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ８と記載さ
れているが、これはにパラメータと同一のパラメータで
ある。とのにパラメータ計算回路４８０は、バッファメ
モリ回路４１０の出力値を用い、共分散法に従ってフレ
ーム毎の音声信号スペクトルを表わすにパラメータＫを
１６次分（１≦ｌ≦１６）求め、これらを合成フィルタ
４３０へ出力する。４４０は音源パルス発生回路で６！
Ｉ、ｌフレーム内にあらかじめ定められた個数のパルス
系列を発生させる。ここでは、このパルス系列をｄ　ｔ
ｉｌｌと記する。

この音源パルス発生回路４４０によって発生された音源
パルス系列の一例を、第５図に示す。第５図で横軸は離
散的な時刻１に％縦軸は振幅をそれぞれに示す。ここで
は、１フレーム内に８個のパルスを発生させる場合につ
いて示しである。音源パルス発生回路４４０によって発
生されたパルス系列ｄ　（Ｅｌ）は、合成フィルタ４３
０を駆動する。この合成７４ルタ４３０は、ｄ（ｎ）ｔ
−人力して音声信号ｘ　（ｎｌに対応する再生信号ｘ　
（ｎ）を求め、これを減算器４２０へ出力する。こζで
合成フィルタ４３０は、Ｋパラメータに、を入力し、こ
れらを予測パラメータａ、（１≦ｉ≦１６）へ変換し％
”Ｌを用いて再生信号ｘ　（ｎ）を計算する。ｘ　（ｎ
ｌは、ｄ（ｎｌと為を用いて下式のように表わすことが
できる。

との式でＰは合成フィルタの次数を示し、ここではＰ−
１６としている。減算器４２０は、原信号Ｘｔｎ）と再
生信号ｘ　（ｎｌとの差ｅ　（ｎ）を計算して重み付は
回路４９０へ出力し、重み付は回路４９０はｅ　（ｎｌ
を入力し、重み付は関数ｗ　（ｎｌを用いて次式に従っ
て重み付は誤差ｅ　Ｗ　ｔｎ＋ｔ−計算する。

ｅ　Ｗ　ｆｆ１ｌ　＝　Ｗ　ｔｉｌｌ　＊　ｅ　（ｎｌ
　　　　　　　　　　　・・・・−・（２）この式で、
記号＊はたたみこみ積分を表わす。また、重み付は関数
ｗ　（ｎｌは、周波数軸上で重み付けを行なうものであ
シ、その２変換値をＷ■とすると、合成フィルタの予測
パラメータａｌを用いて、次式によ）表わされる。

！＝１ｊ；工 ・・・・・・（３） この式でｒはＯ≦ｒ≦１の定数でｓｂ、ｗ■の周波数特
性を決定する。つまｌ）、ｒ−１とすると、Ｗ■−１と
なシ、その周波数特性は平坦となシ、１　＝ｓ　Ｑとす
ると、Ｗ■は合成フィルタの周波数特性の逆特性となる
。従って、ｒの値によりてＷ（２）の特性を変えること
ができる。また、（３）式で示したようＫＷ■を合成フ
ィルタの周波数特性に依存させて決めているのは、聴感
的なマスク効果を利用しているためである。つまシ、入
力音声信号のスペクトルのパワが大きな箇所では（例え
ばフォルマントの近傍）、再生信号のスペクトルとの誤
差が少々大きくても、その誤差は耳につき難いという聴
感的な性質による。

第６図はあるフレームにおける入力音声信号のスペクト
ルとＷ■の周波数特性の一例とを示した特性図である。

ここではｒｍｏ、ｓとした。図において、横軸は周波数
（最大４ｋＨｚ）を、縦軸は対数振幅（最大６０　ｄＢ
　）をそれぞれ示す。また、上部の曲線は音声信号のス
ペクトルを、下部の曲線は重み付は関数の周波数特性を
表わしている。

第４図へ戻って、重み付は誤差ｅ　、　（ｎ）は、誤差
最小化回路４５０ヘフイードバツクされる。誤差最小化
回路４５０は、Ｃｗ（”）の値を１フレーム分記憶し、
これらを用いて次式に従い、重み付け２乗誤差Ｃを計算
する。

６−Σｅｖ　（”ｌ　”　　　　　　　　　　　　　　
・・・・・・（４）ここで、Ｎは２乗誤差を計算するサ
ンプル数を示す。文献ｌの方式では、この時間長を５ｍ
５ｅｃとしてお）、これは８ｋＨｚサンプリングの場合
にはＮ−４０に相当する。

次に、誤差最小化回路４５０は、この（４）式で計算し
た２乗誤差εを小さくするように音源パルス発生回路４
４０に対し、パルス位置及び振幅情報を与え、音源パル
ス発生回路４４０はこの情報に基づいて音源パルス系列
を発生させる。合成フィルタ４３０は、この音源パルス
系列を駆動源として再生信号ｘ　（ｎｌを計算する。次
に、減算器４２０では、先に計算した原信号と再生信号
との誤差ｅ　（ｎｌから現在求まった再生信号ｘ　（ｎ
ｌを減算して、これを新たな誤差ｅ　（ｎｌとする。重
み付は回路４９０はｅ　（ｎ）を入力し重み付は誤差ｅ
　Ｗ　（ｎｌを計算し、これを誤差最小北回一 路４５０フィードバックする。誤差最小化回路４５０は
、再び２乗誤差を計算し、これを小さくするように音源
パルスの振幅と位置を調整する。こうして音源パルス系
列の発生から誤差最小化による音源パルス系列の調整ま
での一連の処理は、音源パルス系列のパルス数があらか
じめ定められた数に達するまでくシ返され、音源パルス
系列が決定される。

この従来の方式の場合、伝送すべき情報は、合成フィル
タのパラメータに、（１≦ｉ≦１６）と、音源パルス系
列のパルス位置及び振幅であり、１フレーム内にたてる
パルスの数によって任意の伝送レイトを実現できる。こ
の伝送レイトを１６ｋｂｐｓ以下とする領域に対しては
、良好な再生音質が得られ有効な方式と考えられる。

しかしながら、この従来方式は、演算量が非常に多いと
いう欠点がある。これは音源パルス系列におけるパルス
の位置と振幅を計算する際に、そのパルスに基づいて一
旦信号を再生し、原信号と再生信号との誤差及び２乗誤
差を計算し、それらをフィードバックさせて、２乗誤差
を小さくするようにパルス位置と振幅を調整しているこ
とに起因している。

またこの従来方式によれば、伝送レイトを下げるとピッ
チ周波数の高い音声の場合、例えば女性話者の音声を入
力した場合には、再生音質が劣化するという欠点があっ
た。これは、ピッチ周波数が高い場合には、ピッチ周波
数が低い場合に比ベパルスを計算するためのフレームに
よシ多くのピッチ波形が含まれることになシ、このピッ
チ波形を良好に再生するためには、ピッチ周波数が低い
話者の場合と比べて、より多くの個数の音源パルスを必
要とするという理由による。

（発明の目的） 本発明の目的は、比較的少ない演算量で、低い伝送レイ
トにも適用し得る高品質な音声信号符号化方法とその装
置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明の音声信号符号化方法の構成は、送信側では、離
散的な音声信号系列を入力しあらかじめ定められた時間
間隔毎にピッチを表わすピッチパラメータと短時間スペ
クトル包絡を表わすスペクトルパラメータとを抽出し、
前記音声信号系列を表わすための駆動信号を前記ピッチ
に応じて分割した時間区間のうちの一部区間について求
め前記一部区間以外の区間については前記一部区間から
暫定駆動信号を求めさらに補正量を求めて前記音声信号
系列を表わす駆動信号を推定し、前記ピッチパラメータ
と前記スペクトルパラメータと前記駆動信号と前記補正
量とを組み合わせて出力し、受信側では、前記ピッチパ
ラメータと前記スペクトルパラメータと前記駆動信号と
前記補正量とを分離して駆動音源信号を復元し、前記音
声信号系列を再生することを特徴とする。

本発明の音声信号符号化装置の構成は、入力した音声信
号系列からあらかじめ定められた時間間隔毎にピッチを
表わすピッチパラメータと短時間スペクトル包絡を表わ
すスペクトルパラメータを抽出し出力するパラメータ計
算回路と、前記音声信号系列を前記ピッチに応じた時間
区間に分割し前記音声信号系列を表わす駆動信号を前記
時間区間のうちの一部区間について求め前記一部区間以
外の区間については前記一部区間から暫定駆動信号を求
めさらに前記音声信号系列を表わすための補正量を求め
前記駆動信号を表わす符号と前記補正量を表わす符号と
を出力する駆動信号計算回路と、前記パラメータ計算回
路の出力符号と前記駆動信号計算回路の出力符号とを組
み合わせて出力するマルチプレクサ回路とを有すること
を特徴とする。

本発明の音声信号復号化装置の構成は、ピッチパラメー
タを表わす符号とスペクトルパラメータを表わす符号と
駆動信号を表わす符号と補正量を表わす符号とが組み合
わされた符号系列を入力して分離し復号するデマルチプ
レクサ回路と、前記復号されたピッチパラメータと前記
復号された駆動信号と前記復号された補正量をもとく駆
動音源信号を復元する駆動信号復元回路と、前記駆動音
源信号と前記復号されたスペクトルパラメータを用いて
音声信号系列を再生し出力する合成フィルタ回路とを有
することを特徴とする。

（発明の原理） 本発明は、音声信号の周期性を利用して入力音声信号を
ピッチ周期毎のサブフレームに分割し、これらサブフレ
ームのうち一部のサブフレーム区間に対して前記音声信
号を表わすための駆動パルス利金計算し、残りのサブフ
レーム区間に対しては、前記駆動パルス列をくり返すか
または前記駆動パルス列から補間して求めた信号に対し
て、振幅または位置あるいは振幅と位置の両方について
補正を施すための補正量を求め、ピッチ周期を表わすピ
ッチパラメータと、入力音声信号のスペクトル包絡を表
わすスペクトルパラメータと、前記駆動パルス列と、前
記補正量とを伝送し、伝送された情報から音声信号を合
成することを特徴としている。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図ｉり　、　（ｂ）は本発明による音声符号化方式
の符号器側および復号器側の一実施例を示すブロック図
である。第１図（ａｌにおいて、音声信号系列Ｘ（ｎｌ
は、入力端子１００から入力され、あらかじめ定められ
たサンプル数だけ区切られてバッファメモリ回路１１０
に蓄積される。次ににパラメータ計算回路１４０は、バ
ッツァメモリ回路１１０Ｖｃ蓄積されている音声信号の
うち、あらかじめ定められたサンプル数を入力し、入力
信号のスペクトル包絡を表わすＬＰＣパラメータを計算
する。このＬＰＣパラメータとしては種々知られている
が以下ではパーコール係数と同一のパラメータであるに
パラメータを用いるものとして説明を進める。

このにパラメータの計算法としては代表的表方法として
、自己相関法と共分散法とがよく知られているが、ここ
ではフィルタの安定性の判別が容易な自己相関法を用い
ることにする。尚、この方法の詳細は、ジョン・マクホ
ウル（ＪＯＨＮ　ＭＡ−ＫＨＯＵＬ）氏らによるアイ・
イー・イー・イー・トランサクシ、ンズ・オン・ニー・
ニス・ニス・ピー（ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮ８ＡＣＴＩＯ
Ｎ８　　ＯＮ　Ａ、８．Ｓ。

Ｐ、）、１９７５年６月号、３０９〜３２１頁に掲載の
論文「クオンタイゼイシ、ン・プロパティズ・オン・ト
ランスミッション・パラメターズ・イン・リニア・ブリ
ディクチイブ・システムズ」（Ｑ−ＵＡＮＴＩＺＡＴＩ
ＯＮ　ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ　ＯＦ　ＴＲＡＮ−８ＭＩ
ＳＳＩＯＮ　　ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ８ＩＮ　　ＬＩＮＥ
ＡＲＰＲＥＤＩＣＴＩＶＥ　８Ｙ８ＴＥＭ８　）（文献
２）等に述べられているので、ここでは説明を省略する
。

第１図ｆａＫ戻って、Ｋパラメータに１はにパラメータ
符号化回路１６０へ出力され、Ｋパラメータ符号化回路
１６０は、あらかじめ定められた量子化ビット数に基づ
いてに、を符号化し、符号ｉｘ＋をマルチプレクサ２６
０へ出力する。また、Ｋパラメータ符号化回路１６０は
ｓ　　ｆｉＫＩを復号化して得たにパラメータ復号値に
、を用い文献２に記載の方法に従い、予測係数値ａ′１
に変換し、インパルス応答計算回路１７０と重み付は回
路２００と合成フィルタ回路２５０とへ出力する。

次に、ピッチ分析回路１３０は、バッファメモリ回路１
１０の出力である１フレ一ム分の音声信号を用いてピッ
チ周期Ｐｄを計算する。このＰ４の計算法としては１例
えばアール働ブイ・コックス（Ｒ，Ｖ、Ｃ０Ｘ）氏らく
よるアイ・イー・イー・イー・トランサクシ、ンズ・オ
ン・ニー・ニス拳ニス、　ピー（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳ
ＡＣＴＩＯＮ８　　ＯＮ　Ａ、８゜８、Ｐ　）１９８３
年２月号、２５８〜２７２頁に掲載の論文「リプル−タ
イム・インプリメンティジョン・オン・タイム・ドメイ
ン・ハーモニック・スケーリング・オン・スピーチ・フ
ォー・レイト１１そディフィケーション・アンド・コー
ディング」（ＲＥＡＬ−ＴＩＭＥ　ＩＭＰＬＥＭＥＮ’
Ｉ’ＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＴＩ−ＭＥ　ＤＯＭＡＩＮ　Ｈ
ＡＲＭＯＮＩＣ５ＣＡＬＩＮＧ　０Ｆ８ＰＥＥＣＨＦＯ
ＲＲＡＴＥ　ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　Ａ−ＮＤ　Ｃ
０ＤＩＮＧ）（文献３）等に説明されている音声信号の
自己相関々数を用いて計算する方法が知られている。ピ
ッチ符号化回路１５０は、ピッチ周期Ｐ、ｔ−人力し、
あらかじめ定められた量子化ビット数で量子化符号化し
、符号皇、ｔ−マルチプレクサ２６０へ出力する。また
、符号ｌ、を復号化して得たＰ′Ｉを駆動信号計算回路
２２０と駆動信号復元回路２４０へ出力する。

次に、インパルス応答計算回路１７０は、Ｋパラメータ
符号化回路１６０から予測係数値ｄ、を入力し、重み付
けされた合成フィルタの伝達関数を表わすインパルス応
答ｈｖ（”）を計算する。ここで、ｈ　ｗ　（ｎ）の計
算には、例えば特願昭５９−４２３０５号明細書の第４
図（ａｌに記載のインパルス応答計算回路２１０と同一
の方法を用いることができる。このインパルス応答ｈ　
、　（ｎｌは自己相関々数計算回路１８０と相互相関々
数計算回路２１０とへ出力される。

また自己相関々数計算回路１８０は、インパルス応答計
算回路１７０からインパルス応答ｈ　、　ｔｎｚｔ−人
力し、次式に従って自己相関々数Ｒｈｈ（Ｔ）ｔ−６ら
かじめ定められた遅れ時間τだけ計算する。

Ｎ−τ Ｒｈｈ（ｒ）−Σｈｖ（ｎ）・ｈｖ　（ｎ　＋　τ）　
　　−−（ｓ）ｎＩ！＋１ 自己相関々数Ｒ’ｈｂ　（τ）は駆動信号計算回路２２
０へ出力される。

次に１減算器１２０は、バッファメモリ回路１１０に蓄
積された音声信号ｘ　（ｎｌを入力し、ｘ（ｎｌから合
成フィルタ回路２５０の出力系列ｔ−１フレームサンプ
ル分減算し、減算結果ｅ　（ｎ）を重み付は回路２００
へ出力する。

この重み付は回路２００は、波計器１２０から減算結果
ａ　（ｎｌとにパラメータ計算回路１４０から予測係数
値ｄ′１とを入力し、ｅ（ｎ）に対して重み付けを施し
たｅ、（ｎ）を出力する。ここでｅ　、　（ｎ）の計算
には、例えば特願昭５９−４２３０５　の第４図（ａｌ
に記載の重み付は回路４１０と同一の方法を用いること
ができる。

次の相互相関々数計算回路２１０は、重み付は回路２０
０からのｅア（ｎｌとインパルス応答計算回路１７０か
らのインパルス応答ｈ　Ｗ　（ｎ）とを入力し、次式に
従い相互相関々数ψ、！（τ）ｔ−計算する。

ψｈ−（τ）−Σｅｖ（ｎ）・ｈ、　（ｎ　　ｒ　）　
。

ｎ＝１ （１≦τ≦Ｎ）　　　　・・・・・・（６）この相互相
関々数ψｈｚ（τ）は駆動信号計算回路２２０へ出力さ
れる。

次に駆動信号計算回路２２０及び補正情報計算回路１９
０について説明する。ここで駆動信号計算回路２２０で
は音声信号を表わす駆動信号としてパルス系列を計算す
る。この駆動信号計算回路２２０での処理手順を以下に
示す。ここでは２ピッチ区間に対し１ピッチ分のパルス
と補正情報を伝送する場合について説明する。

１）第１番目のパルスを計算し、このパルスの位置とピ
ッチ周期Ｐ′ｄとを用い、フレームをピッチ周期Ｐ　’
、ｉサンプル毎のサブフレームに分割する。

第２図（ａｌに１７Ｌ／−ム区間（ここでは２０　ｔｎ
ｓｅｃに選んだ）の音声波形、第２図（ｂｌにフレーム
をサブフレームに分割した一例を示す。

２）第２図（ｂｌでパルスを伝送するサブフレームは（
＋）　、　（Ｉｌｌ）　、　＆）のサブフレームであシ
、これらのサブフレームに対して次式に従いパルス数を
割り当てる。

Ｌ工＋Ｌ、！＋Ｌ３＝ＬＦ　　　　　　　　・・・・・
・（７）この式でＬｌ、Ｌ２．Ｌ３はそれぞれ（１）　
、　（ｆｉｔ）　、位）のサブフレームに割シ当てるパ
ルス数、ＬＦはフレーム毎に割り当てられるパルス数を
示す。なおり、の値はビットレイトからあらかじめ求め
ておく。

３）次に、サブフレーム（１）に対してパルスをＬ、個
計算する。ここでパルス計算には次式を用いる。

ｇＩ（ｍ＋）＝ Ｒｈｈ（０） （１≦ｉ≦Ｌ工）　　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（８）この式でｇ　（、ｆｆ１Ｉは１番目のパルス
の振幅１位置を示し、ψｈｘ、Ｒｈｈはそれぞれ相互相
関々数。

自己相関々数を示す。このようにして求めたパルスは補
正情報計算回路１９０と符号化回路２３０へ出力される
。

補正情報計算回路１９０では、サブフレーム（１１）の
音声を良好に表わすパルスを、サブフレーム（１）で求
めたパルスとその補正情報（パルスの振幅２位置に対す
る補正）という形で表現し、最良の補正情報を求める。

この補正情報の求め方はいくつか考えられるが、ここで
はあらかじめ補正情報を数種類用意しておき、このなか
から最良なものを選択する方法を用いる。ここであらか
じめ用意されている補正情報の一例を第３図に示す。こ
の図では、補正情報は振幅１位置を含めて１６種類の補
正値をもっており、各々の補正値は４ビツトの符号と対
応している。この補正値のわりおて方としては種々考え
られるが、パルスの位置の変化が振幅に比べ少ないとす
れば、第３図に示すようＫ、パルス位置の補正量として
”＋１’、′０”、′−１”の３種を用意し、各々の位
置補正量に対応する振幅補正量を＠１．２’、＠１．１
”、″１．０’、″″０．９”、０．８”の５種を用意
する。但し、位置補正が１″をとる頻度は他の２種の場
合と比べ大きいと予想されるので、位置補正″″０”の
時のみ振幅補正値を６種用意する。今、補正値として最
上段のパルスが選択された場合は、一つ過去（左隣）の
サブフレームで求まったパルスをピッチ周期だけずらし
てくシ返してパルスに対して、全てのパルス位置ｔ−”
ｌ’サンプルだけ時間正方向くずらし、かつ全てのパル
ス振幅に＠１．２”の値を乗する。そして補正値を表わ
す符号としては”ｏｏｏｏ”の符号を出力する。この補
正値のわシあて方は、例えばパルス振幅１泣置の統計的
な変化から補正値を求めてわシあててもよい。

次に補正情報計算回路１９０における補正情報の選択法
は種々考えられるが、例えばサブフレームの音声信号と
補正されたパルスによって合成される信号とのＳ／Ｎを
用いて、８／Ｎｔ−最大とする補正情報を選択する方法
を用いることができる。

ここで８／Ｎは、補正されたパルスを用いて次式から計
算される。パルスの補正はサブフレーム（１）の全ての
パルスに対して一様に行なわれる。

Ｒ，、（０） （１≦ｉ≦１６）　　　　・・・・・・（９）この式で
　、／　　、　ｍ′１　　は、サブフレーム（１）で求
め１ま たパルスに対して１６種の補正のうち、ｉ番目の補正を
施した後のパルスの振幅９位置を示している。またＲ　
、　、（０）は、信号ｅ　、　（ｎ）に対するサブフレ
ーム０１）の区間での電力を示す。

この方法によシ選択された補正情報は駆動信号計算回路
２２０と駆動信号復元回路２４０へ出力され、ｔた選択
された補正情報を表わす符号がマルチプレクサ２６０へ
出力される。

４）次に駆動信号計算回路２２０は、サブフレーム（ｔ
ｉ＋）のパルスをＬ２個前述の（８）弐に従い計算する
。ここでサブフレーム（１）及びθ１）で求めたパルス
の影響は、相互相関々数からあらかじめ除去しておく。

以上の処理をくり返して、駆動信号計算回路２２０はサ
ブフレーム（１）　、　（Ｉｌｌ）　、　（ｖ）のパル
スを求め、補正情報計算回路１９０はサブフレーム（Ｉ
ｆ）　、　（Ｉｖ）の補正情報を求める。以上で駆動信
号計算回路２２０と補正情報計算回路１９０の説明を終
える。

次に符号化回路２３０は、入力したパルスの振幅。

位置を符号化し、！ルナプレクサ２６０へ出力する。

また、パルスの振幅２位置の復号値ｇ’ｌ　、　ｒｎ’
ｌを駆動信号復元回路２４０へ出力する。ここでパルス
の振幅１位置の符号化法には、例えば特願昭５７−２３
１６０５に記載の符号化回路２５０と同一の方法を用い
ることができる。

次に、駆動信号復元回路２４０は、ピッチ周期Ｐ′４、
パルスの振幅１位置の復号１［ｇ’（＋　”’１及び補
正情報を崩いて、１フレ一ム分のパルスを発生させ、こ
れを駆動音源信号として合成フィルタ回路２５０へ出力
する。

この合成フィルタ回路２５０は、駆動音源信号を入力し
、１フレ一ム分の応答信号ｘ　（ｎｌを計算する。

ここで応答信号ｘ　（ｎｌの計算には、例えば特願昭５
７−２３１６０５に記載の合成フィルタ回路３２０と同
一の方法を用いることができる。

次に、マルチプレクサ２６０は、Ｋパラメータ符号化回
路１６０の符号ｆＬＫ　　とピッチ符号化回路１５０の
符号１．と補正情報計算回路１９０からの補正情報符号
と符号化回路２３０の符号を入力し、これらを組み合わ
せて送信側出力端子２７０から通信路へ出力する。以上
で符号器側の説明を終える。

次に本実施例の復号器側について、第１図＋ｂｉｔ−参
照して説明する。デマルチプレクサ２９０は、受信側入
力端子２８０から入力した符号のうち、Ｋパラメータを
表わす符号と、ピッチ周期を表わす符号と、パルスの振
幅２位置を表わす符号と、補正情報を表わす符号を分離
して、それぞれにパラメータ復号回路３３０．ピッチ復
号回路３２０．パルス復号回路３００　、補正情報復号
回路３１０へ出力する。

次に、Ｋパラメータ復号回路３３０は、Ｋパラメータを
復号し、Ｋパラメータ復号値に′ｉを合成フィルタ回路
３５０へ出力し、ピッチ復号回路３２０はピッチ周期を
復号しピッチ周期復号値Ｐ′、を駆動信号復元回路３４
０へ出力し、パルス復号回路３００は、音源パルス系列
の振幅１位置を復号し、それぞれｇ　’Ｈ、ｆｆｌ’ｌ
として駆動信号復元回路３４０へ出力する。

次に１補正情報後号回路３１０は、符号器側の補正情報
計算回路１９０と同一の補正情報のセットをあらかじめ
もってお）、この補正情報を表わす符号を入力し、符号
に対応する補正情報を選び出し駆動信号復元回路３４０
へ出力する。

この駆動信号復元回路３４０は、符号器側の駆動信号復
元回路２４０と同一の動作をする。つまり、ピッチ周期
復号値Ｐシを用いて、フレームをサブフレームに分割し
、サブフレームに発生させるパルス数を計算する。この
処理には、符号器側の駆動信号計算回路２２０における
方法と同一の方法を用いる。また駆動信号復元回路は、
音源パルス系列の振幅２位置の復号値ｇ　’（、ｒｎ　
；　と補正情報を用いてサブフレームにパルスを発生さ
せる。ここで偶数番目のサブフレームでは、Ｐ、ｌと補
正情報を用いて１つ前（時間的に過去）のサブフレーム
のパルスの全てを補正してパルスを発生させる。このよ
うにして１フレ一ム分のパルスを復元し、これを駆動信
号として合成フィルタ回路３５０へ出力する。

この合成フィルタ回路３５０は、駆動信号を入力し合成
信号Ｘ（ｒｌｌｔ−１フレーム分計算し、これを受信側
出力端子３６０から出力する。ここで合成信号ｘ　（ｎ
ｌの計算には例えば特願昭５９−４２３０５　の合成フ
ィルタ回路５５０と同一の方法を用いることができる。

以上で復号器側の説明を終える。

本実施例においては、パルス探索アルゴリズムとして前
述の（８）式を用いたが、これは他のパルス探索アルゴ
リズムを用いてもよい。例えば従来例として文献１に示
した方式を用いてもよい。また、（８）式の方法ではパ
ルスを１つずつ順番に探索していたが、パルスｔ−１つ
求める毎にこれよシ過去に求まった複数個のパルスの振
幅を再調整するような方法を用いてもよい。また本実施
例では２ピッチ区間に対し、１ピッチ分のパルスと補正
情報を伝送する例について説明したが、３ピッチ以上の
区間に対して１ピッチ分のパルスと補正情報を伝送する
ようにしてもよい。このようにした方がパルスを伝送す
るための情報量を低減することができる。

また本実施例では、駆動信号計算回路２２０において、
フレームをピッチ周期Ｐ′Ｋに応じたサブフレームに分
割すれ際に、第２図（ｂｌ　、　ｆｃ）に示したように
、フレームの左端からＰ′Ｉサンプル毎にサブフレーム
に分割したが、このサブフレームの分割法としては次の
ようにしてもよい。

まず、フレームに対してあらかじめ定められた個数のパ
ルスを計算する。次に求まったパルスのうち、フレーム
の左端に最も近いパルスの近傍を始点Ｔとしてｓａｄサ
ンプル毎にサブフレームに分割する。このようＫした場
合は、始点Ｔの位置を受信側へ伝送する必要がある。こ
れには例えば、フレーム左端から始点Ｔまでの距離Ｔｐ
ｔ”６らかしめ定められた長さの符号で表わして伝送し
てもよいし、ＴＰとピッチ周期Ｐ′ｄとの比をららかじ
め定められた長さの符号で表わして伝送してもよい。

また本実施例では、補正情報として第３図に示したよう
な振幅と位置の両方の補正を行なうセットを用意してお
いた。このセッ□トとしては、位置の補正は行なわずに
、振幅の補正のみを行なうような補正情報のセットを用
意しておいてもよいし、位置および振幅の両方の補正情
報を用意しておく場合、位置の補正の種類は、サブフレ
ームをまびくまひき率に応じて種類を変えるようにして
もよい。具体的にはまびくサブフレーム数が少ない場合
には、位置の補正の種類を減らし、まびくサブフレーム
数が多い場合には、この種類を増すようにしてもよい。

このようにした方が位置の補正を良好に行なうことがで
きる。

また本実施例では、補正情報計算回路１９０における補
正情報の選択法として、（９）式のＳ／Ｎを最大にする
補正情報を選択していたが、これは次のようにしてもよ
い。一つの方法としては、本実施例の方法と等価である
が、補正情報によシ補正したパルスから信号を合成し、
該当するサブフレームの音声との誤差電力を計算し、こ
の誤差電力を最も小さくするような補正情報を選択する
ようにしてもよい。他の方法としては、補正情報を求め
るサブフレームでは−１パルスを求め、このパルスを最
も良好に表わす補正情報を選択するようにしてもよい。

あるいは補正情報を求めるサブフレーム内の原信号の電
力と補正したパルスから合成した信号の電力とが最も近
くなるような補正情報を選択してもよい。更にまた、補
正情報を求めるサブフレーム内の原信号の最大値とパル
スから合成した信号の最大値とが最も近くなるような補
正情報を選択してもよい。以上述べた方法は、補正情報
として振幅のみを補正する場合にも用いることができる
。

また以上述べた実施例では、補正情報を求めるサブフレ
ームよりも１つ過去のサブフレームのバルスに対する補
正値を補正情報として伝送していたが、例えば前後のサ
ブフレームからパルスを補間して求め、このパルスに対
する補正値を補正情報として伝送するようにしてもよい
。また補正情報を用いてパルスを補正する際に、全ての
パルスについて一様に補正を施していたが、一部のパル
ス（例えば振幅の大きなパルス）のみについて補正を施
すようにしてもよい。また補正情報のセットとして、ピ
ッチ周期に応じていくつかの異なるセラ）を用意してお
いてもよい。

また補正情報としてるらかしめ用意されているセットを
使うのではなく、１つ過去のサブフレームからのパルス
の振幅２位置の変化値を用い、この変化値を求め符号化
して伝送するようにしてもよい。またこの場合、量子化
されたパルスの振幅に対して変化値を求めるようにして
もよい。

また本実施例では、ピッチ周期に応じて分割したサブフ
レームが、次のフレームにまたがる際には、現在のフレ
ームの最後のサブフレームではパルスをあらかじめ定め
られた個数だけ新たに求め直して伝送していたが、次の
ようにしてもよい。

サブフレームが次のフレームにまたがる際には、次のフ
レームの信号を入力し、フレームｔ−またいでサブフレ
ームの分割を行ない、２つのフレームＫまたがるサブフ
レームに対しても補正情報を求めるようにしてもよい。

また本実施例では、受信側においてパルスを復元するた
めに用いるピッチ周期Ｐ′、として、送信側で求めたピ
ッチ周期を伝送して用いる構成としたが、ピッチ周期は
伝送せずに、受信側では受信したパルス系列または過去
に合成された合成信号系列ｘ　（ｎ）の周期性からピッ
チ周期Ｐｄ′を抽出し、これをもとにパルスを復元する
ような構成としてもよい。

尚、ディジタル信号処理の分野でよく知られているよう
に１自己相関々数はパワスペクトルから計算してもよく
、また相互相関々数はクロス・パワスペクトルから計算
してもよい。パワスペクトルと自己相関々数との対応関
係、クロスパワスペクトルと相互相関々数との対応関係
については、ニー・ブイ・オッペンハイム（Ａ　、　Ｖ
　、　ＯＰＰＥＮ−ＨＥＩＭ）氏らによる「ディジタル
信号処理（ＤＩ−ＧＩＴＡＬ　　５ＩＧＮＡＬ　　ＰＲ
ＯＣＥＳＳＩＮＧ）Ｊと題した単行本の第８章にて詳細
に説明されているので、ここでは説明を省略する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、数ピツチ区間の
音声’ｔ−１ピッチ分のパルスと少ない情報量の補正情
報とで良好に表わすことが可能であるため、従来方式に
みられた欠点を改善し、伝送レイトが低い場合にも高品
質な音声を合成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ）　、　（ｂｌは本発明の一実施例の符号器
側および復号器側のブロック図、第２図（ａｌ〜、（Ｃ
）は駆動信号計算回路２２０における処理内容の一例を
示す波形図、第３図は第１図ｆａ）の補正情報計算回路
４４０のあらかじめ用意されている補正情報のセットの
一例を示す図、第４図は従来方式の構成を示すブロック
図、第５図は音源パルスの一例を示す図、第６図は音声
信号のあるフレームにおける周波数特性と重み付は回路
の周波数特性の一例を示す特性図である。図において、
１１０，４１０・・・・・・バッファメモリ回路、１２
０，４２０・・・・・・減算回路、２５０゜３５０．４
３０・・・・・・合成フィルタ回路、２００　、４９０
・・・・・・重み付は回路、１７０・・・・・・インパ
ルス応答計算回路、１８０・・・・・・自己相関々数計
算回路、１９０・・・・・・補正情報計算回路、２２０
・・・・・・駆動信号計算回路、２４０．３４０・・・
・・・駆動信号復元回路、１３０・・・・・・ピッチ分
析回路、１４０，４８０・・・・・・Ｋパラメータ計算
回路、１５０・・・・・・ピッチ符号化回路、１６０・
・・・・・Ｋパラメータ符号化回路、２３０・・・・・
・符号化回路、２６０・・・・・・マルチプレクサ、２
９０・・・・・・デマルチプレクサ、３００・・・・・
・パルス復号回路、３１０・・・・・・補正情報復号回
路、３２０・・・・・・ピッチ復号回路、３３０・・・
・・・Ｋパラメータ復号回路、４４０・・・・・・音源
パルス発生回路、４５０・・・・・・誤差最小化回路、
をそれぞれ示す。 ｙ、ｔｉ　Ｏす ？Ｚ伝 （久Ｊ （し） （Ｃ） 一一一τ 牛古１ ￥−２釦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信側では、離散的な音声信号系列を入力しあら
   かじめ定められた時間間隔毎にピッチを表わすピッチパ
   ラメータと短時間スペクトル包絡を表わすスペクトルパ
   ラメータとを抽出し、前記音声信号系列を表わす駆動信
   号を前記ピッチに応じて分割した時間区間のうちの一部
   区間について求め前記一部区間以外の区間については前
   記一部区間から暫定駆動信号を求めさらに補正量を求め
   て前記音声信号系列を表わす駆動信号を推定し、前記ピ
   ッチパラメータと前記スペクトルパラメータと前記駆動
   信号と前記補正量とを組み合わせて出力し、受信側では
   、前記ピッチパラメータと前記スペクトルパラメータと
   前記駆動信号と前記補正量とを分離して駆動音源信号を
   復元し、前記音声信号系列を再生することを特徴とする
   音声信号符号化方法。
2. （２）入力した音声信号系列からあらかじめ定められた
   時間間隔毎にピッチを表わすピッチパラメータと短時間
   スペクトル包絡を表わすスペクトルパラメータを抽出し
   て出力するパラメータ計算回路と、前記音声信号系列を
   前記ピッチに応じた時間区間に分割し前記音声信号系列
   を表わす駆動信号を前記時間区間のうちの一部区間につ
   いて求め前記一部区間以外の区間については前記一部区
   間から暫定駆動信号を求めさらに前記音声信号系列を表
   わす補正量を求め前記駆動信号を表わす符号と前記補正
   量を表わす符号とを出力する駆動信号計算回路と、前記
   パラメータ計算回路の出力符号と前記駆動信号計算回路
   の出力符号とを組み合わせて出力するマルチプレクサ回
   路とを有することを特徴とする音声信号符号化装置。
3. （３）ピッチパラメータを表わす符号とスペクトルパラ
   メータを表わす符号と駆動信号を表わす符号と補正量を
   表わす符号とが組み合わされた符号系列を入力して分離
   し復号するデマルチプレクサ回路と、前記復号されたピ
   ッチパラメータと前記復号された駆動信号と前記復号さ
   れた補正量をもとに駆動音源信号を復元する駆動信号復
   元回路と、前記駆動音源信号と前記復号されたスペクト
   ルパラメータを用いて音声信号系列を再生し出力する合
   成フィルタ回路とを有することを特徴とする音声信号復
   号化装置。