JPS6139100A - Secret talk apparatus - Google Patents

Secret talk apparatus

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JPS6139100A
JPS6139100A JP16049284A JP16049284A JPS6139100A JP S6139100 A JPS6139100 A JP S6139100A JP 16049284 A JP16049284 A JP 16049284A JP 16049284 A JP16049284 A JP 16049284A JP S6139100 A JPS6139100 A JP S6139100A
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csm
frequency
phase reset
variable
window function
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哲 田口
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は音声通信の秘話化を行なう秘話装置、とくにC
BM (Composite 5inusoidal 
Mode−11ng :複合正弦波モデル)の原理に基
ずく秘話装置に関し、秘話性の高いアナログ秘話装置に
係る。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) The present invention relates to a privacy device for polarizing voice communication, particularly
BM (Composite 5inusoidal
The present invention relates to a confidential communication device based on the principle of Mode-11ng (composite sine wave model), and relates to an analog confidential communication device with high communication confidentiality.

(従来技術) 一般に秘話装置として、音声信号をA/D変換によりデ
ィジタル符号に変換し、これに特定のコード変換等を絶
すことにより原音声情報を秘匿して伝送し、受信側にお
いてこの逆コード変換を行なった後D/A変換により原
音声信号を再現するというディジタル秘話装置が広く用
いられている。
(Prior art) In general, as a secret communication device, an audio signal is converted into a digital code by A/D conversion, the original audio information is transmitted in a confidential manner by eliminating specific code conversion, etc., and the receiving side converts the original audio information into a reverse code. Digital secret speech devices that reproduce the original audio signal by D/A conversion after conversion are widely used.

しかしこのようなディジタル方式は、伝送容量、工2−
レート等の伝送路の伝送品質に対する要求度が高いとい
う欠点を有している。
However, such digital methods require limited transmission capacity and
It has the disadvantage that high requirements are placed on the transmission quality of the transmission path, such as rate.

またこれに対し、例えば音声信号のスペクトルを反転し
、あるいはこれを分割して相対位置を入れ替えて伝送す
る等の水沫を用いるアナログ秘話装置もあるが、これは
一般に伝送路の伝送品質に対する要求は低くてすむが、
原音声信号のスペクトル包絡が何等かの形で残存してい
るため一般に秘話性が低いという欠点を有しでいる。
On the other hand, there are analog secret communication devices that use water droplets, such as inverting the spectrum of the audio signal or dividing it and switching the relative positions, but these generally do not meet the requirements for the transmission quality of the transmission path. Although it is low,
Since the spectral envelope of the original audio signal remains in some form, it generally has the disadvantage of low privacy.

(発明の目的) 本発明の目的は、後述するCSMによる音声分析、音声
合成の原理を基すいて秘話性の高い新らしい型のアナロ
グ秘話装置を提供することにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a new type of analog secret speech device with high speech privacy based on the principles of speech analysis and speech synthesis using CSM, which will be described later.

(発明の構成) 本発明の装置は、CSM分析手段と、前記手段により算
出されたCSM周波数データの分布範囲を一定の比率で
変換する手段と、前記変換されたCSMデータによって
指定される周波数と振幅とをもつ複数の正弦波の加算合
成波形を発生するCSMスペクトル発生手段とを有する
送信側と、前記送信側のCSMスペクトル発生手段から
の信号のスペクトル分析を行ない前記加算合成された複
数の各正弦波の周波数および振幅を指定する各パラメー
タを抽出するスペクトルパラメータ抽出手段と、前記抽
出されたパラメータを前記送信側に於ける変換の逆変換
を行なう手段と、前記逆変換されたパラメータの指定す
る各周波数に設定される複数の位相リセット機能付可変
周波数発振器と、これに対応して前記各位相リセット機
能付可変周波数発振器の出力を前記抽出されたパラメー
タの指定する振幅に設定する可変利得増幅器と可変長窓
関数発生器と、乱数発生器とを備え、有声音を合成する
場合にはピッチ周期に対応して前記各位相リセット機能
付可変周波数発振器の位相リセットを行ない、無声音を
合成する場合には前記乱数発生器の出力の乱数より算出
される周期に対応して前記各位相リセット機能付可変周
波数発振器の位相リセットを行ない、前記可変長窓関数
発生器で発生される窓関数の開始時点および終止時点が
上記位相リセットの時点とほぼ一致するようにした受信
側とを有する。
(Structure of the Invention) The device of the present invention includes a CSM analysis means, a means for converting the distribution range of CSM frequency data calculated by the means at a constant ratio, and a frequency specified by the converted CSM data. a transmitting side having CSM spectrum generating means for generating an additively synthesized waveform of a plurality of sine waves having amplitudes; spectral parameter extraction means for extracting each parameter specifying the frequency and amplitude of a sine wave; means for inversely transforming the extracted parameters at the transmitting side; and specifying the inversely transformed parameters. a plurality of variable frequency oscillators with a phase reset function set to respective frequencies; and a variable gain amplifier correspondingly configured to set the output of each of the variable frequency oscillators with a phase reset function to an amplitude specified by the extracted parameter; A variable length window function generator and a random number generator are provided, and when synthesizing voiced sounds, the phase of each variable frequency oscillator with a phase reset function is reset in accordance with the pitch period, and when synthesizing unvoiced sounds, the phases of the variable frequency oscillators with phase reset function are reset. resets the phase of each of the variable frequency oscillators with a phase reset function in accordance with the period calculated from the random number output from the random number generator, and determines the starting point and time of the window function generated by the variable length window function generator. and a receiving side whose end point substantially coincides with the phase reset point.

(原 理) 前述のように本発明の秘話装置はCAMの音声分析、音
声合成の原理に基づいている。
(Principle) As mentioned above, the secret speech device of the present invention is based on the principle of CAM speech analysis and speech synthesis.

そこで最初にCSMの音声分析および音声合成の原理か
ら説明する。
First, the principles of CSM speech analysis and speech synthesis will be explained.

CSMとは、音声信号を、振幅と周波数とを自由に選べ
るパラメータとしてもつ特定の個数の正弦波の和として
、表現するものである。この正弦波の個数としては高々
4〜6個の予め定めた数が用いられる。
CSM expresses an audio signal as a sum of a specific number of sine waves having amplitude and frequency as freely selectable parameters. A predetermined number of 4 to 6 sine waves is used at most.

従ってCAM音声合成を行なう場合には、まず音声信号
をCSM音声分析により、予め定められた個数の正弦波
の和として表現する必要がある。
Therefore, when performing CAM speech synthesis, it is first necessary to express the speech signal as a sum of a predetermined number of sine waves by CSM speech analysis.

CSM音声分析については後に詳述することとし、ここ
ではその要点のみを説明する。
CSM voice analysis will be explained in detail later, and only the main points will be explained here.

CSM分析においてもLPG分析の場合と同様に、位相
情報の無視、音源の影響の平均化、雑音成分による不安
定性の回避等を目的に、中間パラメータとして自己相関
係数を使用する。
In CSM analysis, as in LPG analysis, an autocorrelation coefficient is used as an intermediate parameter for the purpose of ignoring phase information, averaging the influence of sound sources, and avoiding instability due to noise components.

すなわち、CSM分析は、各分析フレーム毎に表現され
るべき音声波形から直接算出される標本自己相関係数の
低次のタップのN個を、合成波の自己相関係数の低次の
タップN個と一致するように、合成すべき各正弦波の周
波数およびその強度(電力振幅)を決定することである
That is, in CSM analysis, N low-order taps of the sample autocorrelation coefficient directly calculated from the speech waveform to be expressed for each analysis frame are used as N low-order taps of the autocorrelation coefficient of the composite wave. The purpose is to determine the frequency of each sine wave to be synthesized and its strength (power amplitude) so that it matches the individual sine waves.

今、合成すべき正弦波の個数をnとし、各正弦波の各周
波数をω1(i=1.2.・・・n)各正弦波の強度な
mi とすると、CBMの合成波ytは、yt−、幻電
内(ωit+φi) となるが、このタップLの自己相関係数γ□はωi、m
iを用いて容易に表わされ、 である。
Now, if the number of sine waves to be combined is n, each frequency of each sine wave is ω1 (i = 1.2...n), and the intensity of each sine wave is mi, then the CBM composite wave yt is yt-, Genden (ωit+φi), but the autocorrelation coefficient γ□ of this tap L is ωi, m
It is easily expressed using i, and is .

一方、表現されるべき音声波形のサンプルをXtとする
とあるフレームにおけるタップtの標本自己相関係数t
ltは として与えられる。
On the other hand, if the sample of the audio waveform to be expressed is Xt, then the sample autocorrelation coefficient t of tap t in a certain frame
lt is given as.

但し、Mは1分析フレームにおけるサンプル数である。However, M is the number of samples in one analysis frame.

さて、CSM分析におりては、上述のrtが与えられた
υ6と低次のN個について等しくなるように各mi、ω
iの値を決定することである。
Now, in the CSM analysis, each mi, ω is set so that the above rt is equal to the given υ6 for N low-order
The purpose is to determine the value of i.

すなわち、 rt”’t’但し、t=0.1,2.・ Nが成立する
ようにm2.町 の値を決定することである。
That is, the value of m2.machi is determined so that rt'''t'where t=0.1, 2.・N holds true.

この具体的な方法については後に詳述することにして、
ここでは、上述のれ個の正弦波のへ およびωtが、与
えられた音声信号に応答して各努析フレームごとに次次
に得られるものとする。
This specific method will be explained in detail later.
Here, it is assumed that the above-mentioned sine waves ω and ωt are obtained one after another for each effort frame in response to a given audio signal.

こうして得られ九〇SMパラメータmi、ωi による
音声特徴ベクトルパターンの一例を第1図に示す。
An example of the speech feature vector pattern obtained in this manner using the 90 SM parameters mi, ωi is shown in FIG.

また、分析7レームの窓長を30m5ECとして分析し
た9次(N、=9)のCAM(正弦波の個数n=5 )
ラインスペクトルと、同一の音声サンプルより求めた9
次のLPCスペクトル包絡(LPC合成フィルタの周波
数伝送特性)との対応例を第2図に示す。
Also, the 9th order (N, = 9) CAM (number of sine waves n = 5) analyzed with the window length of 7 frames analyzed as 30m5EC.
9 obtained from the line spectrum and the same audio sample
FIG. 2 shows an example of correspondence with the following LPC spectrum envelope (frequency transmission characteristics of the LPC synthesis filter).

なお、上述の次数Nと、正弦波の個数nとの間には、後
述するように 1’J= 2n−1 の関係がある。
Note that there is a relationship of 1'J=2n-1 between the above-mentioned order N and the number n of sine waves, as described later.

これらの図よfi、CSMは表現すべき原音声の特徴を
抽出した情報を含んでいることが窺える。
From these figures, it can be seen that fi and CSM contain information extracted from the features of the original speech to be expressed.

しかしながら、こうしてCSM分析の結果得られたn組
のmt、ω、の値を用いて、このmi、ωiで指定され
る強度(実際の振幅は前述のようにσq)および角周波
数をもつn個の正弦波を作シ、これを単純に加算合成し
ただけでは、人間の耳には、単に正弦波が合成された音
として聞える程度で全くもとの音声として聴きとること
はできないという特徴を有してる。
However, using the n sets of mt, ω values obtained as a result of the CSM analysis, we can calculate the If a sine wave is created and the sine waves are simply added and synthesized, the human ear can only hear it as a synthesized sound from the sine wave, and cannot hear it as the original sound at all. I'm doing it.

これは、正弦波を単純加算しても、発生され光信号のス
ペクトルは、離散化されたn個の線スペクトルに過ぎず
、一方、音声信号のスペクトルは連続的なスペクトル包
絡を有し、さらにまた、有声音ではピッチ構造で表揖さ
れ、ま九無声音で唸確率過程で表現される機側なスペク
トル構造を合せもりていて、単純加算したCSMと音声
信号とはスペクトル構造が全く異なっていることに起因
すると考えられる。
This means that even if sine waves are simply added, the spectrum of the generated optical signal is only a discretized n line spectrum, whereas the spectrum of the audio signal has a continuous spectral envelope, and In addition, voiced sounds have a pitch structure, and unvoiced sounds have a mechanical spectral structure expressed by a beat probability process, and the spectral structure is completely different from the simply added CSM and speech signal. This is thought to be due to this.

そζで、CSMを用いて聴きとることができる音声を合
成するには、何らかの特別の方法により、線スペクトル
を連続的なスペクトルへ拡散することが必要上なる。つ
まりCSM音声合成とは、第1図、第2図で示されるよ
うな線スペクトルで表現される音声特徴ベクトルパター
ンを特別な方法で拡散させて、これから音声スペクトル
パターンを発生させることである。そして、このよりな
CSM音声合成を行なわなければCSMで指定される周
波数と振幅とをもつ複数の正弦波の単純加算合成波形は
、もとの音声を再現するに必要な情報を鍛も基本的な形
で含んでiるにもかかわらず、゛全く音声として聴きと
ることができないのである。
Therefore, in order to synthesize audible speech using CSM, it is necessary to spread the line spectrum into a continuous spectrum using some special method. In other words, CSM speech synthesis means that a speech feature vector pattern expressed by a line spectrum as shown in FIGS. 1 and 2 is diffused using a special method to generate a speech spectrum pattern. If this advanced CSM speech synthesis is not performed, the simple addition synthesis waveform of multiple sine waves with the frequency and amplitude specified by CSM will not be able to acquire the information necessary to reproduce the original speech. Even though it is contained in a certain form, it cannot be heard as a sound at all.

本発明の秘話装置は、CSMの単純加算合成波形のもつ
上述の特徴を利用したものである。
The secret speech device of the present invention utilizes the above-mentioned characteristics of the CSM simple addition synthesis waveform.

すなわち、送信側において入力音声信号のCSM分析を
行ない、このCSMの指定する角周波数と振幅とをもつ
複数の正弦波の単純加算合成波形のアナログ信号を生成
してこれを伝送路に送出する。上述のようにこの合成波
形は音声を再現するのに必要な情報を最も基本的な形で
含んでいるにもかかわらず音声としては全く聴きとるこ
とができないという高い秘話性を有している。また、と
くに必要な場合には後に詳述するようにCSMのパラメ
ータに予め定めた特定の変換を施すことによってさらに
その秘匿性を向上することもできる。
That is, the CSM analysis of the input audio signal is performed on the transmitting side, and an analog signal of a simple addition composite waveform of a plurality of sine waves having the angular frequency and amplitude specified by the CSM is generated and sent to the transmission path. As mentioned above, although this synthesized waveform contains the information necessary to reproduce speech in the most basic form, it has a highly confidential nature in that it cannot be heard as speech at all. Furthermore, if particularly necessary, the confidentiality can be further improved by subjecting the CSM parameters to a predetermined specific conversion as will be described in detail later.

さて、受信側においては、特殊なCSM音声合成を行な
って原音声を再現する。本発明の秘話装置の受信側にお
けるスペクトル拡散によるCSM音声合成の手法は下記
のようなものである。
Now, on the receiving side, special CSM speech synthesis is performed to reproduce the original speech. The method of CSM speech synthesis using spread spectrum on the receiving side of the confidential communication device of the present invention is as follows.

すなわち、有声音は明確なピッチ構造を有するため、前
述のようにして指定されるCSMのn個の各正弦波を、
このピッチ周期ごとに位相のリセットを行なう。これに
より、簡単にスペクトル包絡の発生とピッチの微細スペ
クトル構造の発生とが可能になる。
That is, since voiced sounds have a clear pitch structure, each of the n sine waves of the CSM specified as described above is
The phase is reset every pitch period. This makes it possible to easily generate a spectral envelope and a fine pitch spectral structure.

さらにまた、実施例の説明において詳述するような特殊
の時間窓関数処理を上述の位相リセット波形に施すこと
により位相リセット時における合成波形の不連続性を除
き、音声波形のもつ連続性を確保している。
Furthermore, by applying special time window function processing to the above-mentioned phase reset waveform as detailed in the explanation of the embodiment, discontinuity of the synthesized waveform at the time of phase reset is removed and continuity of the audio waveform is ensured. are doing.

以上の実施により第2図に示し九〇SMの2インスペク
トルは、第3図体)に示されるように拡散され、スペク
トル包絡とピッチの微細構造とを有するスペクトルに変
化し、聴覚的にも充分実用に耐える音質が得られること
が実験結果明らかとなっている。
Through the above implementation, the 2-in spectrum of 90SM shown in Figure 2 is diffused as shown in Figure 3) and changed to a spectrum having a spectral envelope and a fine structure of pitch, which is also audible enough. Experimental results have shown that sound quality that can withstand practical use can be obtained.

なお参考のため、上述の処理を行なわず、単純加算をし
ただけのCSMのスペクトルを第3図(均に示す。前述
のように、これが伝送路を介して伝送される信号のスペ
クトルであり、このようなスペクトルをもつ波形では聴
覚的には単に正弦波が合成された音として聞える程度で
、原音声を再現することはできない。
For reference, the spectrum of the CSM that is simply added without performing the above processing is shown in Figure 3 (flatly shown).As mentioned above, this is the spectrum of the signal transmitted via the transmission path, A waveform with such a spectrum can only be heard as a synthesized sound of sine waves, and cannot reproduce the original sound.

以上は有声音の場合であるが、無声音の場合には以下の
ように行なう。すなわち、上述の有声音の場合に、ピッ
チ周期毎に行なった位相のリセットと特殊の時間窓関数
処理とを、無声音の場合にはピッチ周期のかわりに、確
率過程としてランダムKM生するパルスを用い、このパ
ルスの発生時点ごとに上述の処理を実施するようにする
The above is for voiced sounds, but in the case of unvoiced sounds, it is performed as follows. In other words, in the case of voiced sounds mentioned above, the phase reset and special time window function processing performed for each pitch period are performed, whereas in the case of unvoiced sounds, pulses generated randomly by KM are used as a stochastic process instead of pitch periods. , the above-mentioned processing is performed every time this pulse is generated.

以上の手法を用いることにより聴覚的に充分実用に耐え
るCSM合成を行なうことができる。
By using the above method, it is possible to perform CSM synthesis that is auditorily sufficient for practical use.

なお、以上のCSM合成はフィルタを用いない合成法で
あるため、合成側の安定性に対する考慮を必要としない
。このため、mi、ωiの情報を合成側に伝送し、合成
側で音声を再現する本装置のような通信手段に用いる場
合に、回線品質が比較的劣悪なときには、ボコーダより
も良好な音質が得られるという特徴も考えられる。
Note that since the above CSM synthesis is a synthesis method that does not use a filter, there is no need to consider stability on the synthesis side. Therefore, when using a communication means such as this device that transmits mi and ωi information to the synthesis side and reproduces the voice on the synthesis side, when the line quality is relatively poor, it is possible to obtain better sound quality than a vocoder. Another possible feature is that it can be obtained.

ところで上述のごとく正弦波を単純加算しただけでは音
声として知覚されない。本発明の秘話装置は係る原理に
基づくものでToシ、正弦波の分布範囲を変換する手段
により更に秘話性を高めている。
However, as mentioned above, simply adding sine waves will not be perceived as speech. The confidential communication device of the present invention is based on this principle, and further improves the confidentiality by means of converting the distribution range of the sine wave.

(実施例) 次に本発明を実施例を用いて詳細に説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail using examples.

第4図は本発明の一実施例を示すブロック図であ′る。FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

本実施例は送信側1と、受信側2より−eる。In this embodiment, -e is transmitted from the transmitting side 1 and the receiving side 2.

送信側1は、さらにA/D変換器101、ハミング窓処
理器102、自己相関係数計測器103、CSM分析器
104、ピッチ、′v/UV分析器105、パラメータ
変換器10Ln個の可変周波数発振器107−1〜10
7−n、n個の可変利得増幅器108−1〜108−n
、加算合成器109、可変利得増幅器110 、 可変
周波数’Jls振器111 、V/UVx イッチ11
2、および加算合成器113を含む。
The transmitting side 1 further includes an A/D converter 101, a Hamming window processor 102, an autocorrelation coefficient measuring device 103, a CSM analyzer 104, a pitch, 'v/UV analyzer 105, and a parameter converter 10Ln variable frequencies. Oscillators 107-1 to 10
7-n, n variable gain amplifiers 108-1 to 108-n
, addition combiner 109 , variable gain amplifier 110 , variable frequency 'Jls oscillator 111 , V/UVx switch 11
2, and an addition synthesizer 113.

また受信側2は、さらに1スペ゛クトル分析器201、
電力分離器202、パラメータ逆変換器203、n個の
位相リセット機能付可変周波数発振器2Q)4f−1〜
204−nSn個ノ可変利得増幅1)205−1〜20
5−n、加算合成器206、乗算器207、乗算器20
8、V/UV切替器209、可変長窓関数発生器210
、周期算出器211および乱数発生器212を含んでい
る。
In addition, the receiving side 2 further includes a 1-spectrum analyzer 201,
Power separator 202, parameter inverter 203, n variable frequency oscillators with phase reset function 2Q) 4f-1~
204-nSn variable gain amplification 1) 205-1 to 20
5-n, addition combiner 206, multiplier 207, multiplier 20
8, V/UV switch 209, variable length window function generator 210
, a period calculator 211 and a random number generator 212.

さて、本実施例の動作は下記の通シである。伝送される
べき音声波形は、入力ライン1000を介して、A/D
変換器101に供給され、ここで振幅および時間軸が量
子化されたディジタルデータに変換されこの出力はそれ
ぞれ、ノーミンク窓処理器102、およびピッチ・′v
/Uv 分析器105に供給される。
The operation of this embodiment is as follows. The audio waveform to be transmitted is sent to the A/D via input line 1000.
It is supplied to a converter 101, where the amplitude and time axis are converted to quantized digital data, and the outputs are sent to a normink window processor 102 and a pitch/'v
/Uv is supplied to the analyzer 105.

ハミング窓処理器102に供給されたディジタルデータ
は、予め定められている1フレームごとに、公知のハミ
ング窓関数による荷重乗算がなされ、各7レームのデー
タごとに自己相関係数計測器103に供給される。
The digital data supplied to the Hamming window processor 102 is subjected to weight multiplication using a known Hamming window function for each predetermined frame, and is supplied to the autocorrelation coefficient measuring device 103 for each 7 frames of data. be done.

自己相関係数計測器103は、こうして入力された各フ
レームのデータごとに前述した下記の演算により低位の
N個の自己相関係数vt  (但しt=0.1.・・・
・・・、M−1)とすると、の演算処理を行なうことに
より、N個の各Utを求める。
The autocorrelation coefficient measuring device 103 calculates the lowest N autocorrelation coefficients vt (where t=0.1...
. . , M-1), each of N Ut is obtained by performing the calculation process.

こうして求められた各フレーム毎のutO組を次のCS
M分析器104に供給するとともに、こレームにおける
電力情報としてパラメータ変換器106に供給する。
The utO set for each frame obtained in this way is used as the next CS
It is supplied to the M analyzer 104 and also to the parameter converter 106 as power information in this frame.

さて、上述の各フレームごとの自己相関係数UtO組の
供給を受けたCSM分析器104は後に詳述する演算を
行なうことKよって、対応するフレームのCSMのn個
の各正弦波の強度および角周波数を指定するmi、ω、
(但しi=1.z、・・・n)の組を決定し、これをパ
ラメータ変換器106に供給する。
Now, the CSM analyzer 104, which has been supplied with the above-mentioned set of autocorrelation coefficients UtO for each frame, performs calculations K that will be detailed later. mi, ω, specifying the angular frequency
(where i=1.z, . . . n) is determined and supplied to the parameter converter 106.

また、A/D変換器101から原音声信号のディジタル
データの供給を受けたピッチ・V/UV分析器105は
、ピッチ周期と有声音(V)/無声音(UV)に関する
情報を抽出してパラメータ変換器106に供給する。
Further, the pitch/V/UV analyzer 105, which receives the digital data of the original audio signal from the A/D converter 101, extracts information regarding the pitch period and voiced sound (V)/unvoiced sound (UV) and converts it into a parameter. Converter 106 is supplied.

さて、パラメータ変換器106はこれらの情報のパラメ
ータ変換を行なって出力する変換器であるが、説明を分
シやすくす石丸めに、最初はこの変換器が何の変換も行
なわず、入力した信号をそのまま出力するものとする。
Now, the parameter converter 106 is a converter that performs parameter conversion of this information and outputs it, but to simplify the explanation, initially this converter does not perform any conversion, but converts the input signal. shall be output as is.

かくして、CSM分析器104で得られたn個の角周波
数情報ω、は変換器106を介して、可変周波数発振器
107−1〜107−nに供給され、これ等発振器の出
力角周波数をそれぞれ指定され九ωiに設定する。また
、CSM分析器104で得られたn個の強度情報miは
、同様に変換器106を介して可変利得増幅器108−
1〜108−nの利得制御情報として供給され、前記各
発振器107−1〜107−Hの出力をそれぞれ指定さ
れた強度miになるように設定する。
Thus, the n pieces of angular frequency information ω obtained by the CSM analyzer 104 are supplied to the variable frequency oscillators 107-1 to 107-n via the converter 106, and specify the output angular frequency of each of these oscillators. and set it to 9ωi. Further, the n intensity information mi obtained by the CSM analyzer 104 is similarly transmitted to the variable gain amplifier 108-
1 to 108-n, and sets the output of each of the oscillators 107-1 to 107-H to a designated intensity mi.

かくして加算合成器109の出力には、CSMで指定さ
れる振幅および周波数を有する複数の正弦波の単純加算
合成をした波形が得られる。
In this way, the output of the additive synthesizer 109 is a waveform obtained by simple additive synthesis of a plurality of sine waves having amplitudes and frequencies specified by the CSM.

上述の合成波形はさらに可変利得増幅器110により、
その全電力が、相関器103で得られた電カシ。に比例
するよう制御された後合成器113に供給される。
The above composite waveform is further processed by the variable gain amplifier 110.
The total power is the electric power obtained by the correlator 103. After being controlled so that it is proportional to , it is supplied to the synthesizer 113.

一方、分析器105で得られたピッチ周期情報線可変周
波数発振器111に供給され、この発信器111の周波
数が与えられたピッチの基本周波数になるように制御さ
れる。さらに分析器105かbo有声/lt、声(V/
UV)tHH:、V/UVスイッチ112に供給され、
有声音(V)  の場合には発振器111の出力を合成
器113に供給し、無声音(UV)の場合にはこれを断
とするように制御する。
On the other hand, the pitch period information obtained by the analyzer 105 is supplied to the variable frequency oscillator 111, and the frequency of this oscillator 111 is controlled to become the fundamental frequency of the given pitch. Furthermore, analyzer 105 or bo voiced/lt, voice (V/
UV) tHH: is supplied to the V/UV switch 112,
In the case of a voiced sound (V), the output of the oscillator 111 is supplied to the synthesizer 113, and in the case of an unvoiced sound (UV), it is controlled to be turned off.

かくして合成器113に接続された伝送路1200には
、ピッチ情報と電力制御されたCSMの各正弦波の加算
合成波形がアナログ信号の形で伝送されるが、前述のよ
うに、この信号をそのiff響に変換しても何等音声と
して聴きとることができないという点で秘話性を有して
いる。
In this way, the pitch information and the summed composite waveform of each sine wave of the power-controlled CSM are transmitted to the transmission line 1200 connected to the synthesizer 113 in the form of an analog signal, but as described above, this signal is It has a confidential nature in that it cannot be heard as audio even if it is converted to IF sound.

さて、受信側2においては、こうして伝送された信号は
、スペクトル分析器201でスペクトル分析が行なわれ
、前記CSMのラインスペクトルで指定される各角周波
数情報ω、と全電力で荷重された各強度情報mコが得ら
れ、後者は電力分離器202において全電力情報ν。と
、CSMの各正弦波の強度情報mi とに分離される。
Now, on the receiving side 2, the signal thus transmitted is subjected to spectrum analysis by a spectrum analyzer 201, and each angular frequency information ω specified by the line spectrum of the CSM and each intensity weighted by the total power are Information m is obtained, the latter being the total power information ν in the power separator 202. and intensity information mi of each sine wave of the CSM.

さらにまた、前記スペクトル分析器201において、ピ
ッチ周期情報とV/UV  情報とが抽出され、上記各
情報はパラメータ逆変換器203に供給される。
Furthermore, pitch period information and V/UV information are extracted in the spectrum analyzer 201, and each of the above information is supplied to a parameter inverse transformer 203.

さて、パラメータ逆変換器203は、前述の送信側のパ
ラメータ変換器106の逆変換を行なう変換器であるが
、前述と同様に説明を分りやすくするために、まず、送
信側のパラメータ変換器106が何も変換を行なわず入
力信号をそのまま出力するとしたのに対応して、パラメ
ータ逆変換器203も入力した信号をそのまま出力する
ものとする。
Now, the parameter inverse transformer 203 is a converter that performs the inverse transformation of the parameter converter 106 on the transmitting side described above, but in order to make the explanation easier to understand as before, first, the parameter converter 106 on the transmitting side Corresponding to the case where the parameter inverter 203 outputs the input signal as it is without performing any conversion, it is assumed that the parameter inverse transformer 203 also outputs the input signal as it is.

かくして、スペクトル分析器201の出力であるCSM
のn個の缶液の角周波数を指定するωi(W□〜wn 
)は、前記n個の位相リセット機能付可変周波数発振器
204−1〜204−nの周波数制御入力に加えられ、
これらの発振器の出力角周波数を指定された角周波数W
0〜Wn に設定する。
Thus, the output of spectrum analyzer 201, CSM
ωi (W□~wn
) is added to the frequency control input of the n variable frequency oscillators with phase reset function 204-1 to 204-n,
The output angular frequency of these oscillators is the specified angular frequency W
Set to 0 to Wn.

また、CSMのn個の缶液の強度(電力振幅)を指定す
る扉、〜先は、前記n個の可変利得増幅器205−1〜
205−Hの利得制御端子に供給され、これによって各
周波数の発振電力が指定された値になるように制御する
In addition, a door for specifying the strength (power amplitude) of the n can liquids of the CSM is connected to the n variable gain amplifiers 205-1.
The signal is supplied to the gain control terminal of 205-H, thereby controlling the oscillation power of each frequency to a specified value.

こうして得られたn個の出力は、加算合成器206にお
いて加算合成が行なわれた後、次の乗算器207に供給
される。
The n outputs obtained in this manner are subjected to addition and combination in the addition and combination unit 206, and then supplied to the next multiplier 207.

さて、スペクトル分析器201で抽出されたピッチ周期
データと、V/UV情報(有声音/無声音情報)とは、
それぞれパラメータ逆変換器203を介して、v/Uv
切替器209に供給される。
Now, the pitch period data and V/UV information (voiced sound/unvoiced sound information) extracted by the spectrum analyzer 201 are as follows.
v/Uv through the parameter inverse transformer 203, respectively.
The signal is supplied to the switch 209.

一方、乱数発生器212で発生された乱数が、周期算出
器211に供給され、ここで乱数の分布幅およびその下
限値が特定の値になるように変換され、無声音時の位相
リセット時間間隔を決定するデータ列としてV/UV切
替器209に供給される。
On the other hand, the random numbers generated by the random number generator 212 are supplied to the period calculator 211, where they are converted so that the random number distribution width and its lower limit value become specific values, and the phase reset time interval for unvoiced sounds is determined. It is supplied to the V/UV switch 209 as a data string to be determined.

かくして、スペクトル分析器201の前述のV/UV情
報が無声音(V)を指定する場合には、切替器209は
、前述のピッチ周期データ側を選択し、これを可変長窓
関数発生器210に供給する。
Thus, when the above-mentioned V/UV information of the spectrum analyzer 201 specifies an unvoiced sound (V), the switch 209 selects the above-mentioned pitch period data side and sends it to the variable length window function generator 210. supply

またもし前述のV/UV情報が無声音(UV)を指定す
る場合には切替器209は、前述の周期算出器211の
出力の確率過程で発生するランダムな時間間隔を表わす
データ列側を選択し、これを前述のピッチ周期を表わす
ディジタルデータ列のかわシに、窓関数発生器210に
供給する。
Furthermore, if the aforementioned V/UV information specifies unvoiced sound (UV), the switch 209 selects the data string side representing a random time interval generated in the stochastic process of the output of the aforementioned period calculator 211. , which is supplied to the window function generator 210 as a digital data string representing the pitch period described above.

さて、窓関数発生器210は、位相リセットによって出
力波形に生ずる不連続を除き音声波形のもつ連続性を確
保する窓関数を発生するためのもので、またさらにこの
窓関数と奇縁な時間関係を有する位相リセット用パルス
をも発生する。
Now, the window function generator 210 is used to generate a window function that ensures the continuity of the audio waveform by eliminating discontinuities that occur in the output waveform due to phase reset, and also to generate an odd time relationship with this window function. It also generates a phase reset pulse.

前述のように、窓一致発生器210には、切替器209
を介して、次次の位相リセット用パルス間の間隔を指定
するデータ列が入力されるが、窓関数発生器210は、
このデータで指定される時間間隔を有するインパルスを
次次に発生し、これを2イン2101を介して位相リセ
ット機能付可変周波数発振器204−1〜204−Hの
位相リセット端子に供給し、これによってこれら発振器
の位相さて、窓関数発生a21 oは上述の位4fi 
リセットパルスの発生と同期して下記のような可変長の
窓関数−(、)を発生する。
As mentioned above, the window match generator 210 includes a switch 209.
A data string specifying the interval between the next phase reset pulses is inputted via the window function generator 210.
Impulses having time intervals specified by this data are generated one after another, and are supplied to the phase reset terminals of the variable frequency oscillators with phase reset function 204-1 to 204-H through the 2-in 2101. The phase of these oscillators Now, the window function generation a21 o is of the order 4fi mentioned above.
A variable length window function -(,) as shown below is generated in synchronization with the generation of the reset pulse.

すなわち、入力されたデータにより指定された ゛その
時点における位相リセット用ノくシス間間隔の値をTと
し、前の位相リセット用ノくルスが発生してからの経過
時間をXとすると、 W(g)= 0.5 + 0.5 am (π〒)但し
 o<x<’r で表わされるような窓関数を発生する。この窓関数W(
1)を第5図(A)に示す。上述のTの値は、有声音の
場合にはピッチ周期を表わし、無声音の場合には確率過
程で発生する変数を表わすので1、いずれの場合にも時
間とともに変化する。従ってこの窓関数Wωは可変長で
あ如、上述の位相リセット用パルスの発生と第5図(B
)に示すような相対時間関係で同期している(窓関数の
開始時点および終止時点が位相リセット用)くルスの発
生時点こうして発生された窓関数は、ライン2102を
介して、乗算器207に供給される。この結果、乗算器
207において、加算合成器206で合成された各位相
リセット用パルスごとに位相リセットされるn個の正弦
波形と、各位相リセット用パルスに同期して発生される
上述の窓関数W(ロ)との積が得られる。こうして得ら
れる波形は、各正弦波が、位相リセットてれる直前で窓
関数W(ロ)の乗算により連続的に0に収束されており
、また位相リセット時点では各正弦波は0から立ち上る
ので波形の連続性が確保され、かくして窓関数W−の乗
算により位相リセット波形に生ずる不連続性を除くこと
ができる。
In other words, if the value of the interval between phase reset pulses at that point specified by the input data is T, and the elapsed time since the previous phase reset pulse occurs, then W (g) = 0.5 + 0.5 am (π〒) However, a window function as expressed by o<x<'r is generated. This window function W(
1) is shown in FIG. 5(A). The above-mentioned value of T represents the pitch period in the case of a voiced sound, and represents a variable generated in a stochastic process in the case of an unvoiced sound, so it is 1, and changes over time in either case. Therefore, this window function Wω has a variable length, and the above-mentioned phase reset pulse generation and Fig. 5 (B
) The window function thus generated is sent to the multiplier 207 via a line 2102 (the start and end points of the window function are for phase reset). Supplied. As a result, the multiplier 207 generates n sine waveforms whose phases are reset for each phase reset pulse synthesized by the addition synthesizer 206, and the above-mentioned window function generated in synchronization with each phase reset pulse. The product with W(b) is obtained. The waveform obtained in this way is that each sine wave is continuously converged to 0 by multiplication by the window function W (b) immediately before the phase reset, and each sine wave rises from 0 at the time of the phase reset, so the waveform The continuity of is ensured, and thus the discontinuity that occurs in the phase reset waveform by multiplication by the window function W- can be removed.

不連続性を除かれた乗算器207の出力は、次の乗:i
ii、器208に供給され、ここで電力分離器202に
よって分離された、送信側1から送られた各フレームの
電力情報v0 によって加重され、合成音声としてライ
ン2000から出力される。
The output of the multiplier 207 with discontinuities removed is the following power: i
ii, weighted by the power information v0 of each frame sent from the transmitter 1, separated by the power separator 202, and output as synthesized speech on line 2000.

以上に説明したように、本実施例の受信側2においては
、前述した音声合成に必要なCSM音声合成が実行され
、この結果、伝送路1200上では秘匿されていた送信
側1に入力した原音声の再現が良好な音質をもって行な
われることになる。
As explained above, on the receiving side 2 of this embodiment, the CSM speech synthesis necessary for the above-mentioned speech synthesis is executed, and as a result, the original input to the transmitting side 1, which was hidden on the transmission path 1200, is The sound will be reproduced with good sound quality.

なお、以上の説明においては、送信側1のパラメータ変
換器106と、受信側2のパラメータ逆変換器203と
は、入力データをその゛まま出力側に出力し、何等変像
を行なわないものとして説明した。勿論これでも、前述
したように、伝送路上における秘話性は保たれる。
In the above explanation, it is assumed that the parameter converter 106 on the transmitting side 1 and the parameter inverse converter 203 on the receiving side 2 output the input data as is to the output side and do not perform any transformation. explained. Of course, even in this case, confidentiality on the transmission path is maintained as described above.

すなわち、このような、送信側1におけるパラメータ変
換器106と受信側2におけるパラメータ逆変換器20
3とは全く省略して秘話装置を構成することもできる。
That is, such a parameter converter 106 on the transmitting side 1 and a parameter inverse converter 20 on the receiving side 2
3 may be completely omitted to form a confidential communication device.

しかし、さらに高度の秘話性′ft得るためには、パラ
メータ変換器106でパジメータ変換を行ない、パラメ
ータ逆変換器203でこれの逆変換を行なりて、パラメ
ータ変換器106に入力する各データがパラメータ逆変
換器203の出力側で得られるようにすればよい。
However, in order to obtain an even higher degree of confidentiality, the parameter converter 106 performs pagemeter conversion, and the parameter inverse converter 203 performs inverse conversion, so that each data input to the parameter converter 106 has parameters. It is sufficient if it can be obtained on the output side of the inverse transformer 203.

パラメータ変換例としてはCSM周波数データの分布範
囲を一定の比率で変換することを実施する。α、θiを
定数として ωt=α、・町 十〇  (i=1.2.−・・−・N
)といった簡単な変換を用いることができる。なお、O
<a〈1の場合には、音声の帯域圧縮伝送効果もある。
As an example of parameter conversion, the distribution range of CSM frequency data is converted at a constant ratio. With α and θi as constants, ωt=α,・Machi 10 (i=1.2.−・・−・N
) can be used. In addition, O
In the case of <a<1, there is also an audio band compression transmission effect.

受信側での変換は ω、;(町−θ)/α (i=x、2.・・・・・・N
)で行なえる。
The conversion on the receiving side is ω,; (Tachi - θ)/α (i=x, 2...N
).

さらにまた、以上に説明した実施例においては、送信側
1からピッチ周波数情報を伝送するものとしたが、この
かわりに以下のようにして送信側1からのピッチ周波数
情報の伝送を省略することもできる。
Furthermore, in the embodiment described above, the pitch frequency information is transmitted from the transmitting side 1, but instead, the transmission of pitch frequency information from the transmitting side 1 may be omitted as follows. can.

すなわち、音声には、音声エネルギが大きいときにピッ
チ周波数が高くなり、音声エネルギが小さいときにはピ
ッチ周波数が低くなるという性質があるのを利用して、
経験的に音声エネルギとピッチ周波数との対応テーブル
を作成する。そして送信側1から伝送される全音声電力
情報からこの対応テーブルを用いてピッチ周期を生成す
る擬似ピッチ周期発生手段受信側2に設け、これにより
発生された擬似ピッチ周期を受信側2で用いるようにし
て、送信側からのピッチ周波数情報の伝送を省略するこ
ともできる。
In other words, by utilizing the property of voice that when the voice energy is high, the pitch frequency becomes high, and when the voice energy is low, the pitch frequency is low.
A correspondence table between voice energy and pitch frequency is created empirically. A pseudo pitch cycle generating means is provided on the receiving side 2 to generate a pitch period from the total audio power information transmitted from the transmitting side 1 using this correspondence table, and the pseudo pitch period generated thereby is used on the receiving side 2. It is also possible to omit the transmission of pitch frequency information from the transmitting side.

次に、位相リセット機能付可変周波数発振器204の回
路例を第6図に示す。周波数制御端子2041に加わる
電圧によって、定電流電源2o42および2043に流
れる。容量2044に対する充放電電流値を制御し、こ
れによって発振周波数を可変とする。υ点の発振電圧波
形は基準電圧の+Vrと−Vrとの間を直線的に上下す
る三角波形となる位相リセット端子2045にインパル
スを加えると、V点は瞬間的に接地されて、強制的に0
電位に引き戻され、そこから発振を再スタートして位相
リセットが行なわれる。このV点の三角波発振出力を正
弦波変換器2046に入力し正弦波に変換して端子20
47より出力し、これを発振器204の出力として用い
る。正弦波変換器2646は例えばROMに格納したサ
イン関数値を入力波形で読出す等の方法により容易に実
現できる。
Next, a circuit example of the variable frequency oscillator with phase reset function 204 is shown in FIG. A voltage applied to the frequency control terminal 2041 causes a current to flow to the constant current power supplies 2o42 and 2043. The charging/discharging current value for the capacitor 2044 is controlled, thereby making the oscillation frequency variable. The oscillation voltage waveform at point υ is a triangular waveform that linearly rises and falls between +Vr and -Vr of the reference voltage. When an impulse is applied to the phase reset terminal 2045, point V is momentarily grounded and forced to 0
The voltage is pulled back to the potential, and oscillation is restarted from there to perform a phase reset. This triangular wave oscillation output at point V is input to the sine wave converter 2046 and converted to a sine wave.
47 and used as the output of the oscillator 204. The sine wave converter 2646 can be easily realized, for example, by reading out a sine function value stored in a ROM as an input waveform.

またこのような位相リセット機能付可変周波数発振器は
計算器のプログラムを用いて実現することも容易である
Further, such a variable frequency oscillator with a phase reset function can be easily realized using a computer program.

次に可変利得増幅器205の回路例を第7図に示す。増
幅すべき信号を端子2051に加え、制御信号を端子2
052に加えることによりて負帰還量を制御し出力端子
2053に制御された振幅を有する出力を得る。
Next, a circuit example of the variable gain amplifier 205 is shown in FIG. The signal to be amplified is applied to terminal 2051, and the control signal is applied to terminal 2
052 to control the amount of negative feedback and obtain an output having a controlled amplitude at the output terminal 2053.

またこのほかに、アナログ乗算器を用いて実現すること
もできるし、またD/A変換器の基準電圧にアナログ波
形入力を用い、ディジタル入力にディジタル量で表現さ
れた制御情報を用いる等の方法によっても容易に実現す
ることができる。
In addition to this, it can also be realized by using an analog multiplier, or by using an analog waveform input as the reference voltage of the D/A converter and using control information expressed in digital quantities as the digital input. This can also be easily realized by

可変利得増幅器108も同様な方法で実現できる。Variable gain amplifier 108 can also be implemented in a similar manner.

次に乱数発生器212の一回路例を第8図に示す。15
段のシフトレジスタ2121と1個の半加算器2122
とにより21!1 1の周期を有する15次のM系列の
擬似乱数を発生する。必要な時点でクロック端子212
3にシフトパルスを加えることにより次の乱数値が得ら
れる。
Next, an example of a circuit of the random number generator 212 is shown in FIG. 15
stage shift register 2121 and one half adder 2122
A 15th order M-sequence of pseudo-random numbers having a period of 21!11 is generated. clock terminal 212 at the required time.
By adding a shift pulse to 3, the next random value can be obtained.

次に周期算出器211のブロック図を第9図(6)に示
す。これは上述の乱数発生器211から出力される0か
ら2−1の範囲に一様に分布している乱数を、無声音時
の位相リセット用パルスの時間間隔を指定する乱数とし
て用いるのく適した分布に変換するもので、定数乗算器
2121と定数加算器2122よりなる。これによって
、第9図(B)に示すように1乱数の分布幅りと下限値
りとを適当な値に設定することができる。
Next, a block diagram of the period calculator 211 is shown in FIG. 9 (6). This is because the random numbers uniformly distributed in the range from 0 to 2-1 output from the random number generator 211 described above are suitable for use as random numbers to specify the time interval of the phase reset pulse during unvoiced speech. It converts into a distribution, and consists of a constant multiplier 2121 and a constant adder 2122. As a result, the distribution width and lower limit value of one random number can be set to appropriate values as shown in FIG. 9(B).

次に窓関数発生器210の一実施例を第10図に示す。Next, an embodiment of the window function generator 210 is shown in FIG.

これは、レジスタ2101、プリセット可能なダウンカ
ウンタ2102、カウンタ2103、読出し専用メモリ
(ROM)2104を含んでいる。
It includes a register 2101, a presettable down counter 2102, a counter 2103, and a read only memory (ROM) 2104.

切替器209から供給された位相リセット用パルス間隔
を指定するデータTは、レジスタ2101に格納される
。ダウンカウンタ2102は一定周期の高速クロックC
LKをカウントするカウンタで、まず、レジスタ210
1の内容Tをプリセットし、これをクロックCLKを用
いてダウンカウントする。カウンタ2102の内容がO
になると出力端子よりバルスを発生し、これにより再び
レジスタ2101の内容をプリセットしてこの値のダウ
ンカウントを開始する。かくしてダウンカウンタ210
2の出力2102−1 にはTに比例した周期(例えば
T/&)をもつパルス列が発生する。このパルス列はカ
ウンタ2103のクロックとして加えられる。
Data T specifying the phase reset pulse interval supplied from the switch 209 is stored in the register 2101. The down counter 2102 is a high-speed clock C with a constant period.
First, the register 210 is a counter that counts LK.
The content T of 1 is preset and counted down using the clock CLK. The content of the counter 2102 is O
When this happens, a pulse is generated from the output terminal, which presets the contents of the register 2101 again and starts counting down this value. Thus, the down counter 210
A pulse train having a period proportional to T (for example, T/&) is generated at the output 2102-1 of No. 2. This pulse train is added as a clock to counter 2103.

このクロックで歩進されるカウンタ2103のカウント
出力2103−1はROM2104にアドレス指定信号
として加えられ、そこに書き込まれている廖関数W−の
データを順番に読出して2イン2200に出力する。カ
ウンタ2103の内容かに−になると、ROM2104
の最後のデータが読出されてライン2100にリセット
パルスを出力する。このリセットパルスは、発振器20
4−1〜204−Hの位相リセット用端子に供給される
前述の位相リセット用パルスとして用いられるとともに
、レジスタ2101に次の入力データをセットするため
に用いられる。かくして、パルス間間隔がつぎつぎに指
定された値をもつ位相リセット用パルスと、これと第5
図(B)に示すように同期された可変長の窓関数Wωと
が生成される。
The count output 2103-1 of the counter 2103, which is incremented by this clock, is applied to the ROM 2104 as an address designation signal, and the data of the rotation function W- written therein is sequentially read out and output to the 2-in 2200. When the contents of the counter 2103 become negative, the ROM 2104
The last data of is read out and outputs a reset pulse on line 2100. This reset pulse is generated by the oscillator 20
It is used as the above-mentioned phase reset pulse supplied to the phase reset terminals 4-1 to 204-H, and is also used to set the next input data in the register 2101. Thus, the phase reset pulses whose inter-pulse intervals have the specified values one after another, and the fifth
As shown in Figure (B), a synchronized variable length window function Wω is generated.

最後にCSM分析について説明する。Finally, CSM analysis will be explained.

前述のように、CAM分析は、各分析フレーム毎に、表
現されるべき音声波形から直接算出される標本自己相関
係数のN個の低次のタップ値と、合成波(n個の正弦波
の和)のN個の低次のタップ値とが一致するように、合
成すべき各正弦波の角周波数ωi とその強度(電力振
幅)rrLi  とを決定することである。
As mentioned above, CAM analysis uses, for each analysis frame, N low-order tap values of sample autocorrelation coefficients directly calculated from the speech waveform to be represented and a composite wave (n sine waves). The purpose is to determine the angular frequency ωi of each sine wave to be synthesized and its intensity (power amplitude) rrLi so that the N low-order tap values of

今、合成波のタップtの自己相関係数をrt とすると
、前述のように rL=、Σ m6 (Ill Lωi 1閤1 となる。
Now, if the autocorrelation coefficient of tap t of the composite wave is rt, then rL=, Σ m6 (Ill Lωi 1 1) as described above.

一方、表現されるべき音声波形のサンプルXtから、あ
るフレームの、タップtの標本自己相関係数titは である。
On the other hand, from the sample Xt of the audio waveform to be expressed, the sample autocorrelation coefficient tit of tap t of a certain frame is.

これより rt ” ’t             ・・・(2
)t = 0 、1 、2、−・・−・N  但しN 
;2 n−1とすると下記のマトリックス表現が得られ
る。
From this point...(2
) t = 0, 1, 2, -...-N, however, N
;2 n-1, the following matrix expression is obtained.

しかし上式は、町および7ni が未知のため単純な行
列演算では解けない。そこで、 W、;(2)X、           ・・・(4)
とおき、 (Xll” ! ”” (Xli L Co! −”z
 : TI−(” z )    ”’ (5)の置換
を行なう。このT馴 はTchebycheff(チェ
ビシェフ)の多項式である。この置換を行なうと(3)
式は次のように変換される。
However, the above equation cannot be solved by simple matrix operations because the town and 7ni are unknown. Therefore, W, ;(2)X, ...(4)
Toki, (Xll"! "" (Xli L Co! -"z
: TI-("z)"' (5). This T coefficient is a Tchebycheff polynomial. If we perform this substitution, (3)
The expression is converted as follows.

ところが、一般に、1はTO←)、T1に)・・・・・
・T IHの線形結合として表わすことができる。
However, in general, 1 is TO←), T1)...
・T IH can be expressed as a linear combination.

すなわち 係数である。i.e. It is a coefficient.

このB<aを用いて、前述の標本自己相関係数vjコ の線形結合Atを下式のように定義する。Using this B<a, the sample autocorrelation coefficient vj The linear combination At is defined as shown below.

但し/、=0.1,2.・・・・・・、2n−1こうす
ると、(6)式の左辺および右辺にそれぞれ(7)式お
よび(8)式の関係を用いることにより、下記の関係式
が成立する。
However, /, = 0.1, 2. ..., 2n-1 Then, by using the relationships of equations (7) and (8) on the left and right sides of equation (6), respectively, the following relational expression is established.

さて、ここで、xl、x2.・・・・・・、Xイ に零
点をもつn次の多項式 を定義し、このPn (x))を用いて(9)式の左辺
と似た式の を作シこれを検討してみる。上式が0であることは明ら
かであるが、さらにこれは次のように変えることができ
る。
Now, here, xl, x2. ......, define an n-th degree polynomial with a zero point at Xi, and use this Pn (x)) to create an equation similar to the left side of equation (9). . It is clear that the above formula is 0, but it can be further changed as follows.

以上より、A=011,21・・・・・・nとして下式
が得られる。
From the above, the following formula is obtained with A=011, 21...n.

が成立する。左辺のAi でできるマトリクスは一般に
Hankcl (バンケル)行列と呼ばれているもので
ある。前述のように各Aiけ、表現すべき音声波形の標
本自己相関係数vjから(8)式により与−見られるも
ので既知である。
holds true. The matrix formed by Ai on the left side is generally called a Hankcl matrix. As mentioned above, each Ai is given by equation (8) from the sample autocorrelation coefficient vj of the speech waveform to be expressed and is known.

・・・・・・P(n)  の値を求めることができる。...The value of P(n) can be found.

この各P(4)が求めると、n次方程式%式%) の消として(J 1t 22・・・・・・、x4)が求
められる。
When each P(4) is obtained, (J 1t 22..., x4) is obtained as the cancellation of the n-dimensional equation (%).

これより各CSM周波数ωiは(4)式のωi4槙  
−L’s より求められ、またCAM強度mi は(9)式よ抄導
かれる下式を用いて求められる。
From this, each CSM frequency ωi is ωi4 in equation (4).
-L's, and the CAM strength mi is obtained using the following equation derived from equation (9).

なお、上式の左辺の行列は一般にVander Mon
−de(7アレデルモンデ)行列と呼ばれているもので
ある。
Note that the matrix on the left side of the above equation is generally Vander Mon
This is called a -de (7are del monde) matrix.

以上をまとめると、CSM分析の分析アルゴリズムは以
下のようになる。
To summarize the above, the analysis algorithm for CSM analysis is as follows.

(1)標本自己相関係数を計算する。(1) Calculate the sample autocorrelation coefficient.

(2)逆チェビシェフ係数を用いてAtを定義す(3)
  AtによるHankel (/Nンクル)行列方程
式を解いてPjn)を求める。
(2) Define At using the inverse Chebyshev coefficient (3)
Pjn) is obtained by solving the Hankel (/Nk) matrix equation by At.

(4)  pj”を係数としてもつn次代数方程式を解
いてn個のRi  を求める。
(4) Find n Ri by solving an n-dimensional algebraic equation with pj'' as a coefficient.

x”  (”) s”−”  (n) Jn−m + 
、、、、、、+Pn (J) :E  +p、−8  
+pn−2p”’x+p  =。
x” (”) s”-” (n) Jn-m +
, , , , +Pn (J) :E +p, -8
+pn-2p"'x+p=.

(5)  (2)逆変換を行なってCSM角周波数(町
)を求める。
(5) (2) Perform inverse transformation to obtain CSM angular frequency (town).

一1 ωi−槙 xi (6)  N’an d@r Monde (77yデ
ルモンデ)行列方程式を解いてCSM強度(−、)を求
める。
11 ωi-Maki xi (6) N'an d@r Monde (77y Del Monde) Solve the matrix equation to obtain the CSM intensity (-,).

以上の各ステップを実行することによりCSMの各角周
波数(’1 #’!・・・・・・&1In)および缶液
の強度(N t t m x t・・・・・・−)を求
めることができる。
By executing each step above, each angular frequency of the CSM ('1 #'!...&1In) and the strength of the can liquid (N t t m x t...-) are determined. be able to.

なお、上述のHankel (バンケル)行列方程式の
能率的解法として、初期条件を与えて遂次的に解を求め
る方法が知られている。
Note that, as an efficient method for solving the above-mentioned Hankel matrix equation, a method is known in which initial conditions are given and solutions are sequentially obtained.

また、上記n次の代数方程式は実根のみを有することが
証明されて込るため、ニエートン・2プソ/の方法等を
用いて根を求めることができる。
Furthermore, since it has been proven that the above nth-order algebraic equation has only real roots, the roots can be found using the Nieton-2Pso/method or the like.

さらに、上記Vand@r Monde  (77ンデ
ルモンデ)行列方程式の能率的解法として三角行列化を
行なりて1@次に解を求める方法を用いることができる
Further, as an efficient method for solving the Vand@r Monde (77 Nder Monde) matrix equation, it is possible to use a method of performing triangular matrix formation and obtaining a solution in the first order.

以上に述べ九〇SM分析において、本実施例では、標本
自己相関係数とCSMの自己相関係数とを等しいとする
方程式を解く方法を用いたが、このかわシIcXLPC
係数の無損失化による線スペクトル周波数の算出および
音数計算による方法を用いることもできる。
In the 90 SM analysis described above, this example uses a method of solving an equation in which the sample autocorrelation coefficient and the CSM autocorrelation coefficient are equal.
It is also possible to use a method of calculating the line spectrum frequency by making the coefficients lossless and calculating the number of tones.

また本実施例においては、特定の関数形をもつ可変長窓
関数を用いたが、この関数形は一例を示したもので、他
の関数形が用いられることも明らかである。
Further, in this embodiment, a variable length window function having a specific function form is used, but this function form is merely an example, and it is clear that other function forms may be used.

さらに乱数発生器、周期算出器等も一例を示したもので
これに限定される必要はない。
Furthermore, the random number generator, period calculator, etc. are also shown as examples, and there is no need to be limited thereto.

なお、以上の実施例においてはCSMの各正弦波の強度
(電力振幅)を指定する量としてmi  を用いて説明
したが、実際の可変利得増幅器を制御する信号としては
振幅に比例する mi を用いて行なりてもよいことは
明らかである。
In the above embodiments, mi was used as the quantity that specifies the intensity (power amplitude) of each sine wave of the CSM, but mi, which is proportional to the amplitude, is used as the signal that actually controls the variable gain amplifier. It is clear that this may be done.

(発明の効果) 以上述べたように本発明を用いると、CAMによる音声
分析合成の原理に基づいて、アナログ信号伝送を行なう
新らしい型の秘話装置を提供できる。この秘話装置は伝
送路の品質に対する要求が比較的低く、まえ高い秘話性
を付与することが可能であるという特徴を有している。
(Effects of the Invention) As described above, by using the present invention, it is possible to provide a new type of confidential communication device that transmits analog signals based on the principle of speech analysis and synthesis using CAM. This privacy device has relatively low requirements for the quality of the transmission path, and is characterized by being able to provide high privacy.

更にこの秘話装置は音声信号の帯域圧線伝送効果も有し
ている。
Furthermore, this confidential communication device also has the effect of band pressure line transmission of voice signals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はCSMパ2メータによる音声特徴ベクトルパタ
ーンの一例を示す図、第2図はC8Jインスペクトルと
、同一音声サンプルより求めたLPCスペクトル包絡と
の対応例を示す図、第3図(A)は拡散されたCSMの
スペクトル包絡とピッチの微細構造とを示す図、第3図
(B)は単純加算しただけのCSMスペクトルを示す図
、第4図は本発明の一実施例を示すブロック図、第5図
(6)は可変長窓関数の関数形を示す図、第5図(B)
は前記可変長窓関数と位相リセット用パルスとの相対時
間関係を示す図、第6図は位相リセット機能付可変周波
数発根器の一回路例を示す図、第7図は可変利得増幅器
の一回路例を示す図、第8図は乱数発生器の一回路例を
示す図、第9図(A)は周期算出器のブロック図、第9
図(B)は前記周期算出器の出力の乱数分布を示す図お
よび第10図は可変長窓関数発生器の一例を示すブロッ
ク図である。 図において、1・・・・・・送信側、2・・・・・・受
信側、101・・・・・・A/D変換器、工02・・・
・・・ハミング窓処理器、103・・・・・・自己相関
係数計測器、104・・・・・・CSM分析器、105
−−−−−−ピッチ−V/UV分析器、106・・・・
・・パラメータ変換器、107−1〜107−n・・・
・・・可変周波数発振器、108−1〜108−n・・
・・・・可変利得増幅器、109・・・・・・加算合成
器、11o・・・・・・可変利得増幅器、111・・・
・・・可変周波数発振器、112・・・・・・V/UV
スイッチ、113・旧・・加算合成器、2o1・・・・
・・スペクトル分析器、202・・・・・・電力分離器
、203・・・・・・パラメータ逆変換器、204−1
〜204−n・・・・・・位相リセット機能付可変周波
数発振器、205−1〜205−n・・・用可変利得増
幅器、206・・・・・・加算合成器、207・・・・
・・乗算器、208・・・・・・乗算器、209・・・
・・・V/UV切替器、21o・・・・・・可変長窓関
数発生器、21工・・・・・・周期算出器、212・・
・・・・乱数発生器。 第2図 刈]fL数        k虎 司波@       k楡 X□ 鴇日罰□ 第5凹 第6 図 第7別 岑8図 第9 回(A) 尊べ
Fig. 1 is a diagram showing an example of a speech feature vector pattern based on CSM parameters, Fig. 2 is a diagram showing an example of the correspondence between the C8J inspectrum and the LPC spectrum envelope obtained from the same speech sample, and Fig. 3 (A ) is a diagram showing the spread CSM spectral envelope and pitch fine structure, FIG. 3(B) is a diagram showing a CSM spectrum obtained by simple addition, and FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Figure 5 (6) is a diagram showing the functional form of the variable length window function, Figure 5 (B)
is a diagram showing the relative time relationship between the variable length window function and the phase reset pulse, FIG. 6 is a diagram showing an example of a circuit of a variable frequency root generator with a phase reset function, and FIG. 7 is a diagram showing a circuit example of a variable frequency root generator with a phase reset function. FIG. 8 is a diagram showing an example of a circuit of a random number generator. FIG. 9 (A) is a block diagram of a period calculator.
FIG. 10B is a diagram showing the random number distribution of the output of the period calculator, and FIG. 10 is a block diagram showing an example of the variable length window function generator. In the figure, 1... transmitting side, 2... receiving side, 101... A/D converter, 02...
... Hamming window processor, 103 ... Autocorrelation coefficient measuring device, 104 ... CSM analyzer, 105
--------Pitch-V/UV analyzer, 106...
...Parameter converter, 107-1 to 107-n...
...Variable frequency oscillator, 108-1 to 108-n...
...Variable gain amplifier, 109...Summing combiner, 11o...Variable gain amplifier, 111...
...Variable frequency oscillator, 112...V/UV
Switch, 113, old... Addition synthesizer, 2o1...
... Spectrum analyzer, 202 ... Power separator, 203 ... Parameter inverter, 204-1
~204-n... Variable frequency oscillator with phase reset function, variable gain amplifier for 205-1 to 205-n, 206... Addition synthesizer, 207...
... Multiplier, 208 ... Multiplier, 209 ...
...V/UV switch, 21o...Variable length window function generator, 21st...Period calculator, 212...
...Random number generator. Fig. 2 Hari] fL number k Torashiwa @ k Yuru

Claims (1)

【特許請求の範囲】 音声通信の秘話化を行なう秘話装置に於いて、CSM分
析手段と、前記手段により算出されたCSM周波数デー
タの分布範囲を一定の比率で変換する手段と、前記変換
されたCSMデータによって指定される周波数と振幅と
をもつ複数の正弦波の加算合成波形を発生するCSMス
ペクトル発生手段とを有する送信側と、 前記送信側のCSMスペクトル発生手段からの信号のス
ペクトル分析を行ない前記加算合成された複数の各正弦
波の周波数および振幅を指定する各パラトータを抽出す
るスペクトルパラトータ抽出手段と、前記抽出されたパ
ラメータを前記送信側に於ける変換の逆変換を行なう手
段と、前記逆変換されたパラメータの指定する各周波数
に設定される複数の位相リセット機能付可変周波数発振
器と、これに対応して前記各位相リセット機能付可変周
波数発振器の出力を前記抽出されたパラメータの指定す
る振幅に設定する可変利得増幅器と、可変長窓関数発生
器と、乱数発生器とを備え、有声音を合成する場合には
ピッチ周期に対応して前記各位相リセット機能付可変周
波数発振器の位相リセットを行ない、無声音を合成する
場合には前記乱数発生器の出力の乱数より算出される周
期に対応して前記各位相リセット機能付可変周波数発振
器の位相リセットを行ない、前記可変長窓関数発生器で
発生される窓関数の開始時点および終止時点が上記位相
リセットの時点とほぼ一致するようにした受信側と を有することを特徴とする秘話装置。
[Scope of Claims] A privacy device for polarizing voice communication includes: a CSM analysis means; a means for converting a distribution range of CSM frequency data calculated by the means at a constant ratio; A transmitting side comprising a CSM spectrum generating means for generating an additive composite waveform of a plurality of sine waves having a frequency and amplitude specified by CSM data, and performing spectrum analysis of a signal from the CSM spectrum generating means on the transmitting side. spectral paratota extracting means for extracting each paratota specifying the frequency and amplitude of each of the plurality of additively synthesized sine waves; and means for inversely transforming the extracted parameters at the transmitting side; A plurality of variable frequency oscillators with a phase reset function are set to frequencies specified by the inversely converted parameters, and correspondingly outputs of the variable frequency oscillators with a phase reset function are specified by the extracted parameters. a variable gain amplifier, a variable length window function generator, and a random number generator to set the amplitude to When resetting and synthesizing unvoiced sound, the phase of each variable frequency oscillator with a phase reset function is reset in accordance with the period calculated from the random number output from the random number generator, and the variable length window function generator and a reception side, wherein the start and end times of the window function generated in the above-mentioned phase reset substantially coincide with the time of the phase reset.
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