JPS6151200A - 音声信号符号化方式 - Google Patents

音声信号符号化方式

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Publication number
JPS6151200A
JPS6151200A JP59173903A JP17390384A JPS6151200A JP S6151200 A JPS6151200 A JP S6151200A JP 59173903 A JP59173903 A JP 59173903A JP 17390384 A JP17390384 A JP 17390384A JP S6151200 A JPS6151200 A JP S6151200A
Authority
JP
Japan
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phase
signal
code
residual signal
zero
Prior art date
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Pending
Application number
JP59173903A
Other languages
English (en)
Inventor
健弘 守谷
雅彰 誉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to EP85103191A priority patent/EP0163829B1/en
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Publication of JPS6151200A publication Critical patent/JPS6151200A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は音声信号を線形予測分析に基づいて処理し、
例えば101(hps程度以下でも比較的良好な音声品
性ヲ保持する音声信号符号化方式に関するものである。
「従来の技術」 線形予測分析に基づき音声信号を符号化する方式として
、LPCポコークのように、予測係数(特徴パラメータ
)のみを送出し、合成側で有声音の場合は周期パルス列
を、無声音の場合は雑音を用いたものがある。このLP
Cホコータはヒツトレートを大幅に低減できるが、品質
劣下か大きく、ヒットレ−I K G lcb /−’
s程度に上げても品質は飽和して改善されない。
一方、予測係数を送出すると共に、予測残差波形を量゛
子化して送出する適応予測符号化方式(APc)ではヒ
ツトレート りなく近い音声品質が・得られるが、ビットレートを1
6 kb /’ s以下にすると、量子化歪か増大して
音声品質が急激に劣化する。
これらの点より特願昭59−53757号「音声信号処
理方式」、昭和59年3月日本音響学会講演論文集1−
2−24「適応マツチドフィルタを用いた音声の可変レ
ート木符号化」2日本音響学会音声研究会資料584−
05 (1984年4月23日)「位相等化処理を用い
た音声符号化Jで、予測残差波形を位相等化フィルタに
通して、その短時間位相特性における直線位相成分を除
き、零位相化(パルス化)して、この零位相化された情
報により木符号化の各ノードから出る枝の数(ビット数
)と各校に割り当てられる木符号の出力サンプル値とを
制御することにより、例えば16kb/s以下でも比較
的良好な音声品質を保持できる方式を提案した。
この発明の目的は更に少ないビットレートでも比扮的良
好な音声品質を保持できる音声信号符号化方式を提供す
ることにある。
(「問題点を解決するための手段」 撃  。、Vえ1.。よゎ(よいヵ、□っヵ) 611
1□イ8号を求め、その予測残差信号を位相等化フィル
タで零位相化し、その零位相化された予測残差信号のエ
ネルギーの115中した位置を検出し、その検出したエ
ネルギー14中位置を中心とするその近傍の波形を符号
化し、かつその工不ルキー集中位置を符号化し、史1こ
ト)1■記入力音声信号を線形予測分析して予7Ill
I係救を・求め、これら予」り係数、波形符号。
及び位置打上を出力する。更に必要に応じて、零位相化
された予測残差信号と前記符号化されたエネルギー集中
位置の近傍波形との差を符号化して出力する。
「実施例」 第1図はこの発明の実施例を示す。入力端子11から、
標本化された音声信号のサンプル値X(n)が線形予測
分析・パラメータ量子化部12と逆フィルタ・正規化部
13とへ供給される。線形予測分析・パラメータ量子化
部12ては入力された音声信号をフレーム単位で線形予
測分析を行い、予測係数(LPGパラメータ)akが算
出される。そのLPGパラメータは逆フィルタ・正規化
部13のフィルタ係数を設定し、逆フィルタ・正規化部
13で入力音声信号X(→のサンプル値間の相関を除去
した線形予測残差信号が求められ、かつパワー正規化さ
れ、Y(n)として出力される。この正規化された予測
残差信号Y(n)は位相等化フィルタ14へ供給されて
零位相化され、そのピッチパルス付近にエネルギーが集
中化される。この位相等化フィルタ14は前記特願昭5
9−53757号明細書や前記文献に示されている。例
えば第2図に示すように入力音声信号X(n)に対し予
測残差信号Y(n)は図に示すようになり、その予測残
差信号Y(n)を零位相化した信号U(n)はピッチパ
ルス付近にエネルギーが集中し、この信号U(n)はパ
ルスパターン発生部15でそのエネルギーが集中した位
置(パルス位置)を検出し、そのパルス位置付近の複数
サンプル(例えば8サンプル)の波形を符号化、例えば
ベクトル量子化してパルスパターンP (n)を得る。
このパルスパターンP(n)のベクトル量子化符号pc
は合成回路16へ出力される。つまり複数サンプルのベ
クトルで表わされたパルスパターン(波形)P’(n)
は予め用意された同一サンプル数よりなる標準ベクトル
中の最も近いものに近似され、その標準ベクトルを示す
符号pcが出力される。また位相等化によりエネルギー
が集中化されたパルス位置(分析窓内での位置)を示す
情報が符号Tiに符号化されて合成回路16へ供給され
る。この合成回路16でこれらパルスパターンP (n
)の符号pcとパルス位置の符号Tiと、予dla係教
akとが合成されて符号化出力とさ、  ′れ、例えば
伝送路へ送出される。
この実施例では更に零位相化された予測残差信号U (
n) c!:パルスパターン(エネルギー集中位置近傍
、の波形)P(n)との差の信号V (n)をも符号化
して出力するJ:うにした場合である。この例ではその
信号V (n)を・・、り1−ル木符号化している。即
ちベクトル木f=’i弓発生部I7てはパス探索部I8
の指示に従   □]つて木の分岐を示すコードC(n
)を順次選択してそ   ′の復号したヘクトル値V 
(n)を発生し、この差信号V (n) トバルスバク
ー゛ンP (n)とを加q−シて零位相化予測残差信号
の局部復号信号0(n)を作り、その局部復号’(e7
号LJ (n)をLPC合成フィルタ19で音声合成△ して信号S (n)を得る。一方、位相等化予測残差信
号U (n)をLPG合成フィルタ21に通して位相等
化後の音声信号s <n>を得る。これら信号S (n
)とS (n)との2乗誤差あるいは周波数重みつき誤
差をとり、その誤差か最小となるようにパス探索部18
を制御してベクトル木符号C(n)の系列か決められる
。この際、一定時間あとまでの信号S (n)とS (
n)との差か最小となるように符号C(n)の候補を樹
木状に残しておいて探索していく。
このようにして符号化され、例えば伝送されるが、その
復号は例えば第3図に示すように行われる。伝送さ軌た
符号は分離回路23て予測係数ak。
位置符号Ti、波形符号(パルスパターン符号)pc。
差符号C(n)に分離される。その差符号C(n)はベ
クトル値発生部24へ供給され、ベクトル値V (n)
が発生され、符号pcはパルスパターン発生部25へ供
給されてパルスパターンP (n)が発生され、これら
ベクトル値V (n)とパルスパターンP (n)とが
加算されて零位相化予測残差信号U (n)が復号され
、その山型  力はLPC合成フィルタ26へ供給され
る。LPC合成フィルタ26のフィルタ係数は分離され
た予測係数akで制御され、よって位相等化された音声
信号5(n)が合成される。
なお第1[4において点線で示すように入力音声信号を
位相A(−、化フィルタ27に通して信号S (n)を
得て、LPC合成ソイルク21を省略してもよい。
第1図では差信号V (n)をベクl−ル木符号化した
が、周波&M JT・子化してもよい。即ち例えば第4
図1こ第1図と付応する部分に同一符号を付けて示すよ
うに、位tlj等化後の予測残差信号U (n)とパル
スパターンp (n)との差信号V (n)を作り、そ
の差信号V (n)を離散的フー゛リエ変換部28て周
波数領域の信号に変換し、その周波数領域信号を量子化
部29て周波数領域において量子化する。その際に適応
情報割轟部31てLPC係数akからスペクトル包絡を
推定し、これに基づいて適応的に情報を配分して量子化
することが好ましい。この信号V (n) (7>−J
i量子化例えば特願昭57−204850号「音声の適
応変換符号化方式」に詳しく説明されである手法によれ
ばよい。量子化部29で量子化された符号Fcを合成回
路16へ供給する。
この第4図の例1こ対する復号化は例えば第5図に第3
図と対応して示すように、分離回路23で分離された符
号Fcを逆量子化部32で逆量子化し、その出力を逆離
散的フーリエ変換部33で時間領域の信号V (n)に
変換する。その他は第3図の場合と同様である。
第6図はパルスパターンの近傍でベクトル量子化を行な
うときの効果を示す図である。横軸は情報量で縦軸はパ
ルスパターン辞書を作製したときの歪をSN比で示した
ものである。曲線34は位相等化後の予Wll残差信号
をピッチ位置でそろえて17サンプル抽出したものの集
合を対象としくパルスパターンP (n)のサンプル数
が17)、曲線35は位相等化をしない予測残差信号を
対象としている。■線35の場合は予測残差信号はラン
ダムに近い信号であるのに対し、曲線34の場合は正の
パルスを中心にほぼ左右対称のパルスパターンの集合で
ある。
従って、それらの平均パターンを用いればこのパルスパ
ターンは予め知られているため復号側で予め用意してお
けばよく、パルスパターンP (n)の符号Pcを伝送
する必要はない。その場合は情報量が0であり、曲線3
5の場合と比較して歪が小さくなり、約6.4) dB
 SN比が改善される。パルスの位置を示すのに11周
あたり7ビツトとして、つまり符号Tiを7ビツトとす
ると、曲線34は曲勝36に平行移動し、この揚台ても
曲線35よりも高いSN比となる。
すなわち位相等化音声に対して、パルスパターンとその
位置の情報を使う量子化により、全体の歪を小さくてき
る。
「発明の効果」 特、顆昭59−53757号及び前記文献で説明されて
いるように、位:41]’ @化(こよる音声品質の劣
化はわずかである。これに比べ、10 kbps程度の
音声波形符号化における量子化歪による品質劣化は大き
く、位相等化後の音声に対して量子化歪の小さい符号化
を実現することで、符号化音声の品質を改善できる。第
7図は第1図に示した符号化(曲線37)と通常のベタ
1−ル単位の木符号(曲線38)とのSN比の比較を示
す、また第8図は第4図に示した符号化(曲線39)と
従来のヘクトル単位の適応変換符号化(曲+1A114
0 )とのSN比の比較を示したものである。ともに、
横11ql+は全パラメータを含む総合情乾量である。
これらの結果からこの発明の符号化方式により量子化歪
を1〜2dB軽減することができ、符号化音声の量子化
歪感をおさえ品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すフロック図、第2図は
第1図中の各部の波形例を示す図、第3図は第1図の符
号化方式に対する復号方式の例を示すブロック図、第4
図はこの発明の他の実施例を示すフロック図、第5図は
第4図の符号化方式に対する復号方式の例を示すブロッ
ク図、第6図は位相等化の有無によるパルス付近での量
子化性能を比較した図、第7図は第1図の実施例と通常
のベクトル単位の木符号の量子化性能を比較した図、第
8図は第4図の実施例とベクトル量子化を使った通常の
適応変換符号化法の量子化性能を比較した図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力音声信号からその予測残差信号を求め、その
    予測残差信号を位相等化フィルタで零位相化し、その零
    位相化された予測残差信号のエネルギーの集中した位置
    を検出し、その検出されたエネルギー集中位置を中心と
    するその近傍の前記零位相化された予測残差信号の波形
    を符号化し、かつ前記エネルギー集中位置を符号化し、
    更に前記入力音声信号を線形予測分析して予測係数を求
    め前記波形の符号、上記位置の符号及び前記予測係数を
    符号化出力とする音声信号符号化方式。
  2. (2)前記零位相化された予測残差信号と前記符号化さ
    れたエネルギー集中位置の近傍波形との差を符号化して
    出力することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    音声信号符号化方式。
JP59173903A 1984-03-21 1984-08-20 音声信号符号化方式 Pending JPS6151200A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59173903A JPS6151200A (ja) 1984-08-20 1984-08-20 音声信号符号化方式
EP85103191A EP0163829B1 (en) 1984-03-21 1985-03-19 Speech signal processing system
CA000477005A CA1218745A (en) 1984-03-21 1985-03-20 Speech signal processing system
US07/255,566 US4850022A (en) 1984-03-21 1988-10-11 Speech signal processing system

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59173903A JPS6151200A (ja) 1984-08-20 1984-08-20 音声信号符号化方式

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JPS6151200A true JPS6151200A (ja) 1986-03-13

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ID=15969216

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JP (1) JPS6151200A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203641B2 (en) 2000-10-26 2007-04-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Voice encoding method and apparatus
JP2010511917A (ja) * 2006-12-04 2010-04-15 クゥアルコム・インコーポレイテッド 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のためのシステムと方法

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US7203641B2 (en) 2000-10-26 2007-04-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Voice encoding method and apparatus
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