JPS6162100A - マルチパルス型符号化復号化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチパルス型符号化復号化装置におけるマル
チパルス符号化の効率向上に関する。

〔従来技術〕

入力音声信号の音源情報を複数のインパルス系列、いわ
ゆるマルチパルスによってモデル化して特徴パラメータ
の如き他の音声データとともに符号化して分析側から合
成側に送ったうえこれを復号化して入力音声を再生する
マルチパルス型符号化復号化装置はよく知られており、
さらに近時マルチパルス符号化効率の向上を目的として
ピッチ予測手段を備えたマルチパルス型符号化復号化装
置が多用されつつあることもよく知られている。

このようなピッチ予測手段を備えたマルチパルス型符号
化復号化装置は、分析フレームごとに得られるマルチパ
ルスが一般的にはあるピッチ周期で繰返えされる繰返し
性を有するので分析フレームごとにピッチ検索を実施し
、これによって得られるピッチ情報を利用して分析側か
ら合成側に送出すべき符号化音声情報の伝送ビットレー
トの低減を図るものであり、このピッチ予測手段はマル
チパルス符号化の大幅な効率改善の有力な手段となって
いる。

−・２− しかしながら従来のこの種のピッチ予測手段を備えたマ
ルチパルス型符号化復号化装置は処理量が多くなりハー
ドウェアの規模も大型化するという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、マルチパルス型符号化復号化装置にお
いて、１分析フレーム内にこの分析フレーム長よりも短
い最大ピッチ周期に対応する区間を用意しこれに一定個
数のマルチパルスを設定するとともに分析フレーム内の
他の区間は最大ピッチ周期に対応する区間内で類似マル
チパルス特性を有する区間情報でこれを代替表現する手
段を備えることにより処理量を大幅に削減しノー−ドウ
エアの規模も大幅に簡素化しうるマルチパルス符号化復
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、マルチパルス符号化復号化装置におい
て、予め設定した最大ピッチ周期に相当する最大ピッチ
区間を１分析フレーム内に設定したうえこの最大ピッチ
区間に一定個数のマルチパルスを設定しさらに前、記最
大ピッチ区間以外に設定されるべきマルチパルスはこれ
を前記最大ピッチ区間における類似区間の内容で代替表
現するマルチパルス設定手段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図は本発明の一実施例のマルチパルス型符号化復号
化装置における符号化側（分析側）の構成を示すブロッ
ク図、第２図は本発明の一実施例のマルチパルス型符号
化復号化装置における復号化側（合成側）の構成を示す
ブロック図である。

第１図の符号化側はＬＰＣ分析器１．符号化器２、相互
相関関数算出器３、自己相関関数算出器４、マルチパル
ス検索器５、マルチパルス設定器６、符号化器７および
マルチプレクサ８等を備えて構成され、また第２図に示
す復号化側は、デマルチプレクサ９、復号化器１０，１
１．１２マルチパルス再生器１３ＬＰｃ合成器１４およ
びＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）１５等を
備えて構成される。

さて、音源パルス列を表現するマルチパルスを求める通
常の方法には次の如き２通りの方法がある。その一つは
Ｂ、Ｓ、Ａｔａｌ等によるＡ−ｂ−８（Ａｎａｌｙｓｉ
ｓ−ｂｙ−８ｙｎｔｈｅｓｉｓ）処理手法であり、他の
一つは小浜、荒関、小野等による相関関数処理手法であ
る。これら２通り処理手法のうち前者はスペクトル領域
評価であり、後者は入力音声信号と分析段階における合
成フィルタのインパルスポンスとの相互相関ならびに前
、記インパルスレスポンスの自己相関を利用するいわゆ
る相関領域評価であり、第１図ならびに第２図に示す実
施例の符号化ならびに復号化側は後者の相関領域評価を
利用したものがあるが、前者のＡ−ｂ−８処理手法を利
用しても一向に差支えない。

第１図において、ＬＰＣ分析器１は入力端子１０１を介
して入力する入力音声信号を量子化し分析フレームごと
にＬＰＣ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒ＠ｄｉｃｔｉｏｎ　Ｃｏ
ｅ−ｆｆｉｅｉａｎｔ、線形予測係数）分析しｐ次のに
パラメータ（偏自己相関係数）の如きＬＰＣ係数を抽出
、これを符号化器２に供給する。

符号化器２は入力したＬＰＣ係数を量子化して符号化し
たのちこれをマルチプレクサ８に送出するとともに量子
化ＬＰＣ係数をいったん復号化し、後述する声道フィル
タの聴感重み付はインパルスレスポンスを求めこれを相
互相関関数算出器３および自己相関関数算出器４に供給
する。

ＬＰＣ分析器１によって量子化された分析フレームごと
の入力音声信号は相互相関関数算出器３にも供給される
。

相互相関関数発生器３に供給された分析フレームごとの
入力音声信号波形５（Ｚ）は伝達関数Ｗ（Ｚ）のノイズ
フィルタを通すことによって畳み込み積分Ｓ　（Ｚ）　
＊Ｗ（Ｚ）を実施する。この場合、伝達関数Ｗ（Ｚ）は
入力音声信号のＬＰＣ係数ならびにその次数のほか聴感
的な重み付は係数等を利用して設定しうるものであり、
この処理によって入力音声信号は聴感重み付けを付与さ
れ、このあとＨ（Ｚ）＊Ｗ（Ｚ）　ｆｘ　ルインパルス
レスポンスとの相互相関を実施しこれをマルチパルス検
索器５に供給する。

このＨ（Ｚ）＊Ｗ（Ｚ）は声道フィルタの伝達関数Ｈ（
Ｚ）に対しノイズフィルタの伝達関数Ｗ（Ｚ）による畳
み込み積分を介して聰感重み付けを付与したものである
。

自己相関関数算出器４は前述した声道フィルタの重み付
はインパルスレスポンスの自己相関関数を演算しこれを
マルチパルス検索器５に供給する。

マルチパルス検索器５はこうして入力する分析フレーム
ごとの相互相関関数と自己相関関数とを利用し、基本的
には次の（１）式で示す演算を実施してマルチパルスを
決定する。

（１）式において町は分析フレーム内におけるｉ番目の
パルスのフレーム端からの時間位置、ガはその振幅、ψ
ｈＪ：（町）は時間遅れ町における相互相関関数、！ｔ
は分析フレーム内の２番目のパルス振幅、ＲＡＡ（１−
ｚ−−＜１）は自己相関関数である。（１）式の意味す
るところは、振幅！１＜（−＜）は相互相関関数と自己
相関関数の差を求めることによって得られ、また時間位
置町においてかかるパルスを発生せしめると振幅ｇ（（
”＜）が最適なものとして決定することができる。つま
りある音源パルスに着目し檀々の時間位置で（１）式を
利用してその振幅を計算して得られるパルスのうち（１
）式による振幅の絶対値の最大なものが最も音源パルス
と近似したものであり、この処理を繰返して複数個の音
源を得てこれをマルチパルスとして利用する。

本実施例においては１分析フレーム長２２．５ｍ５ＥＣ
にわたって（１）式にもとづくマルチパルス検索を実施
しつつ、この分析フレーム内に設定した入力音声信号の
最大ピッチ周期に対応するフレーム内区間としての１５
ｓｓＥｃの区間内に、予め設定した一定個数のマルチパ
ルス、本実施例の場合は８個のマルチパルスが設定され
るまでフレーム全区間にわ九ってマルチパルス検索を実
施し、かくして得られる分析フレームごとのマルチパル
スはマルチパルス設定器６に供給される。この場合、分
析フレームの７．５ｍ５ＥＣ区間を含む全フレーム区間
はどの分析フレーム本はぼ平均してマルチパルスが設定
されることとなる。

さて、入力音声信号に含まれる最大ピッチ周期はたかだ
か１０数ｍ５Ｅｃで、本実施例の如（１，５２ＢＳＥＣ
も用意すればどのようなピッチ周期もこの区間内に包含
されると考えて差支えない。まえ、分析フレームの他の
区間、本実施例にあっては、２１５ｍＳＥＣ−１５ｍＳ
ＥＣ＝７．５ｍ５ＥＣの区間におけるマルチパルスはｉ
ｓｍｓｇｃの区間に設定されるマルチパルスのどの区間
かと非常によく類似する！ルチパルス特性を有すること
は前述したとおりであり、従って、この区間のマルチパ
ルス情報は１５ｍ５Ｅｃ区間の該類似区間で代替えるこ
とが可能となる。

なお、上述した１５ｍ５ＥＣ区間は各分析フレームとも
一定個数のマルチパルス、本実施例にあっては８個のマ
ルチパルス構成としているがこの個数は符号化側から復
号化側への伝送容量や歪量の条件を勘案し任意に設定し
うるものである。こうして、通常の音声において出現す
る最大のピッチ周期を越える時間長として設定された１
５ｍ５ＥＣの区間では８個によるマルチパルス表現が行
なわれ、この８個のマルチパルスによって最大ピッチ周
期までのすべてのパタンのマルチパルス列カ表現される
。分析フレームの残りの区間７．５ｍ５ＥＣにもマルチ
パルス検索範囲の１部として１５７ｍＳＥＣ区間と同様
にしてマルチパルスが設定されるが、この７．５ｍ５Ｅ
Ｃの区間に設定さるべきマルチパルスは１５？ＪＬＳＥ
Ｃ区間に設定されるマルチパルスがどのようなものであ
れ必らずその１部と類似の特性を有することはマルチパ
ルスにおける繰返し性を考慮すれば明らかなことである
。

マルチパルス検索器５によって検索された分析フレーム
ごとのマルチパルスは次次にマルチパルス設定器６に供
給される。

マｂｆＡＩＬｔス設定器６は分析フレーム長２２に５ｍ
５ＥＣのうちのｔｓｓｓｇｃの区間に設定したマルチパ
ルス列と７．５ｍ５ＥＣの区間に設定したマルチパルス
列との自己相関をとり、１５７ｍＳＥＣ区間中に存在す
る７、５ｊｔｌＳＥＣとの類似区間を見出す処理は内蔵
する相関演算回路を利用し、１５ｙｙｉｓＥｃ区間に対
応せしめた’ｙ、５ｍ５Ｅｃを時間的にシフトするよう
にしながら両者の畳み込み積分を実施して得られる自己
相関係数が最大となるとき、すなわち類似度最大となる
ときの区間情報を７．５ｍ５ＥＣ区間の代替マルチパル
ス情報として利用し、これと前記１５ｍ５Ｅｃ区間のマ
ルチパルス情報とをマルチパルス設定情報として出力ラ
イン６０１を介して符号化器７に供給する。

ｔ’ｈ、１５ｍ５ＥＣ区間と７．５ｍ５ＥＣ区間七の自
己相関をとる場合にはこの過程においてマルチパルス列
のピッチ周期、ならびにピッチ周期と分析フレーム長と
の比、いわゆるピッチゲインの算出も容易に実行するこ
とができ、とれらは等価的ピッチ予測情報として出力ラ
イン６０２を介して符号化器７に供給され、出力ライン
６０１を介して供給された代替マルチパルス情報ととも
に符号化されてそれぞれ出力ライン７０１，７０２を介
してマルチプレクサ８に供給される。

マルチプレクサ８はこのようにして供給を受けたＬＰＣ
係数情報とマルチパルス設定情報ならびに等価的ピッチ
予測情報を組合せ所定の方式の多重化処理を行なったの
ち伝送ｊ１８８０１を介して第２図に示す復号化側に伝
送する。

復号化側ではデマルチブレフサ９によって多重化信号の
多重化分離を図ってＬＰＣ係数情報は復号化器１０に、
等価ピッチ予測情報は復号化器１１に、またマルチパル
ス設定情報は復号化器１２にそれぞれ供給され復号化さ
れる。

マルチパルス再生器１３は復号化された等価ピッチ予測
情報とマルチパルス設定情報にもとづいてマルチパルス
列を分析フレームにわたって再生し、これをＬＰＣ合成
器１４に供給する。

ＬＰＣ合成器１４は全極型のデジタルフィルタであり復
号化器１０から受けたＬＰＣ係数情報によるＬＰＧ係数
をフィルタ係数とし、マルチパルス再生器１３から供給
されるマルチパルスをフィルタ駆動音源として入力音声
信号を再生しこれをＤ／Ａ　（ディジタル／アナログ）
変換したのちＬＰＦ１５に供・給し所定のフィルタリン
グを施したうえこれを出力端子１５０１に出力する。

このようにして処理量とハードウェア規模とを大幅に改
善した高効率の符号化復号化が図れる。

なお、上述した実施例にあっては１分析区間の中から最
大ピッチ周期に対応する区間外の区間におけるマルチパ
ルスを代替し表現する九めに両区間相互間で実施する類
似区間決定には自己相関を利用しているが、これはほぼ
同等な効果をもつ他の手法、たとえばＡ　Ｍ　Ｄ　Ｆ　
（Ａｖａｒａｇｅ　Ｍａｇｎｉ　ｔｕｄｅＤｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）等と置換しても同様
に実施しうろことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、ピッチ予測手段全盲
するマルチパルス型符号化復号化装置において、１分析
フレーム内にこの分析フレーム長よりも短い最大ピッチ
周期に対応する区間を用意しこれに一定個数のマルチパ
・ルスを設定するとともに分析フレーム内の他の区間は
最大ピッチ周期に対応する区間内で類似のマルチパルス
特性を有する区間情報でこれを代替表現する手段を備え
ることにより、処理量を大幅に削減しハードウェアの規
模も大幅に簡素化しうるマルチパルス符号化復号化装置
が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマルチパルス符号化復号化装置の
符号化側、第２図は復号化側の構成を示すブロック図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マルチパルス型符号化復号化装置において、予め設定し
   た最大ピッチ周期に相当する最大ピッチ区間を１分析フ
   レーム内に設定したうえこの最大ピッチ区間に一定個数
   のマルチパルスを設定しさらに前記最大ピッチ区間以外
   に設定されるべきマルチパルスはこれを前記最大ピッチ
   区間における類似区間の内容で代替表現するマルチパル
   ス設定手段を備えて成ることを特徴とするマルチパルス
   型符号化復号化装置。