JPS6254295A - 可変長フレ−ム型パタンマツチングボコ−ダ - 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〕 本発明は可変長フレーム型パタンマツチングボコーダに
関し、特に区分的最適関数近似手法によるフレーム選択
と、標準パタンとの照合によるパタンマツチングとをそ
れぞれの処理歪を介［７て関連つけて実施することによ
り、パタンマツチング歪が大きくなるフレームはこれを
除去することが可能となる可変長フレーム型パタンマツ
チングボコーダに関する。

〔従来の技術〕

入力音声信号を分析して得られるスペクトル包絡パラメ
ータと、スペクトル包絡の標準パタンとを照合１〜て最
適な標準パタンを選択し、スペクトル包絡パラメータの
代りに当該標準パタンの指定コードを分析側から合成側
に伝送することによって、必要とする伝送情報量を大幅
に低減しうるパタンマツチングボコーダはよく知られて
いる。

可変長フレーム型パタンマツチングボコーダは、このよ
うなパタンマツチングボコーダにおいて分析フレームご
とに照合され選択された標準パタンを分析フレームに対
応してすべて送出する代りに、連続するに個の分析フレ
ームから成る区分ごとに抽出されるＬ個の代表分析フレ
ームに対応するＬ個ずつの標準パタンを選定１〜つつ、
とれらＬ個の標準パタンのそれぞれとともにこれら標準
パタンによって代表される分析フレームの数、いわゆる
リピート（ｒｅｐｅａｔ　ｂｉｔ　）を分析側から合成
側に送出するものである。この場合、区分ごとに選択さ
れる標準パタンは、区分ごとに選択された代表分析フレ
ームに最適の標準パタンのラベル、すなわち指定コード
のみが合成側にレビートビットとともに送出される。ま
た、区分ごとに選択される代表分析フレームは区分ごと
の全分析フレームに」：って示されるスペクトル包絡パ
ラメータの分布を最適近似関数で近似ぜしめることによ
って得られ、この最適近似関数は矩形９台形もしくけ直
線叫の近似関数がそれぞれボコーダの運用目的によって
使いわけられ、かつ通常はｌ）　Ｐ手法を介ｌ〜で関数
設定がなされている。

上述の最適近似関数として矩形近似関数を用いる場合、
具体的にＶ、を以下のようにフレーム選択が行なわれる
。

入力音声信号より１０ｍ５ＥＣ程度のフレーム周期で分
析されたスペクトル包絡パラメータ系列を単音節程度の
一定の時間長を持つノ゛口、り（Ｋ個のフレームを含む
）に分割し、各フロック内で一定の個数（Ｌ個）の代表
フレームおよび代表フレームが代表する区間の境界を入
力音声のスペクトル包絡パラメータ系列とのスペクトル
距離の和を最小にするように選択する。すなわち、区分
ごとのに個の分析フレームの内容が矩形関数全構成する
Ｌ個の分析フレームの内容すらひにこれらＬ個の分析フ
レームのそれぞれが代表する分析フレームの数によって
表現されることとなる。

こう１〜てパタンマツチングに加えて可変長フレームに
より所要ビット数の大幅な低減を図っているのが従来の
可変フレーム型パタンマッチングボコータである。

〔発明が解決し７１つとする問題点〕 しか１７ながら従来のこの種の可変長フレー１２型パタ
ンマツチングボコーダは、可変長フレーム構成とする際
に必曹な代表フレームの選択と、パタンマツチングによ
る標準パタンの選択とはそれぞれ独立的に実施されてお
り、従ってパタンマツチングに付随して発生するスペク
トル歪すなわち量子化歪と、ＤＰを利用して行なわれる
可変長フレームの選択に付随して発生するスペクトル歪
、すηわちフレームを代表フレームで代替することによ
って発生するスペクトル距離の差異発生にもとつく、い
わゆる時間歪とがそれぞれ独立的に含まれた状態で分析
２合成されており、とのため合声音質の品質の劣化が避
けられないという欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のボコーダは、入力音声信号を分析して得られる
スペクトル包絡パラメータとスペクトル包絡に関する標
準パタンとを照合１〜でスペクトル距離が最小となる最
適な標準パタンを選択する標準パタン選択手段と、この
標準パタン選択手段による標準パタン選択に付随［−２
で算出されるスペクトル歪とｌ）　Ｐを用いたフレーム
選択に付随１７て算出されるスペクトル歪とのスカラー
加算によって定義される線虫を評価値とするフレーム選
択手段とを備え旧つ、前記１）Ｐによるフレーム選択に
付随して嘗出されるスペクトル歪として選択さ扛た標準
パタンの補間パラメータと分析して得られるスペクトル
包絡パラメータとから算出されるスペクトル歪を使用す
る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図は本発明による可変長フレーム型パタンマツチン
グボコーダの一実施例の構成を示すブロック図である。

第１図に示す実施例の構成は分析側ｌと合成側２とから
構ｈすされ、また分析側ｌけ、パラメータ分析器１１．
音源分析器１２．パタン照合器１３゜標準パタンファイ
ル１４．フレーム選択器１５およびマルチプレクサ１６
を備えて構成され、合成側２は、テマルチブレクサ２１
．パタン読出し器２２、音源発生器２３．標準パタンフ
ァイル２４および音声合成フィルタ２５を備えて構成さ
れる。

入力ライン１００１を介して入力した音声信号はパラメ
ータ分析器１１と音源分析器１２とに供給され、る。

パラメータ分析器１１は入力音声信号のスペクトル包絡
パラメータを分析するもので、本実施例の場合はＬ　８
　Ｐ　（Ｌｉｎｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａ１ｒｓ、線
スペクトル対）を利用しているが、これはパタンマツチ
ングに有効なその他のＩＪＰ　Ｃ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒ
−ｅｄｉｃｔｉｏｎ　Ｃｏｆｆ１ｅｉｅｎｔ　、　＠形
予測係数）を利用１、でも差支えない。

さて、スペクトル包絡パラメータは通常Ｌ　ＰＧ分析を
前提として実施されており、入力音声（ｉ号は先ず１Ｊ
　Ｐ　Ｆ　（ＬＯＷ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ　）で所
要の低域フィルタリングを実施したのちＡｌ１）　（Ａ
ｎａｌｏｇｔｏ　ｌ）ｉｇｊ　ｔａｌ　）コンバータに
よって所定のビット数で量子化されたのち所定の窓関数
による乗嘗ヲ施される。この窓関数による乗算は予め設
定する一定周期ごとに実施され、こうし７て切出される
一定周期ごとの量子化音声信号が分析フレームとなる。

本実施例ではＬ　Ｐ　Ｆの遮断周波数は３．４ＫＨ。

Ａ／ｌ）コンバータの標本化周波数は８　Ｋ　Ｈｚで、
また窓関数処理は量子化音声信号の３０　ｍ　Ｓ　ＥＣ
分ずつを内蔵メモリにストアしつつこれを１０ｍ５ＥＣ
の周期で読出しハミング関数による窓処理を行なってＩ
ＱｍＳＥＣの分析フレームとして出力する。捷だ本実施
例ではこの分析フレームの連続する２０個分、すがわち
２００ｍ５ＥＣ分を１区分と１７でいる。

分析フレームごとの量子化音声信号は次にＬＰＣ分析に
よって所定の次数のαパラメータを抽出したあと、二、
−一トン（Ｎｅｗｔｏｎ　）の反復法を利用する高次方
程式を解く手法、あるいは零点検索法等の公知の手法を
利用して予め設定する次数のＬ　Ｓ　Ｐ係数列を求め、
とのＬ　Ｓ　Ｐをパタン照合器１３に供給する。

パタン照合器１３は区分ごと、かつ分析フレームごとに
入力するスペクトル包絡パラメータとしてのＬＳＰと、
標準パタンファイル１４に予めストアされているｉ、ｓ
ｐによるスペクトル包絡パラメータの標準パタンとは照
合して最適のスペクトル包絡標準パタンを選択する。

パタン照合は、入力する分析フレームごとのＬＳＰによ
るスペクトル包絡パタンとスペクトル包絡標準パタンと
を照合（−て両パタン間のスペクトル距離が最小なもの
を最適のスペクトル包絡標準パタンとして選択する。パ
タン間の最小スペクトル距離は次の（１）式の、、Ｑ（
，１）で定義することができる。

・・・・・・（１） （］）式においてＷＫはＬ　８　Ｐのスペクトル感度、
すなわち、ＷＫはスペクトル包絡パラメータであるＮ次
ｔ、　ｓ　ｐ係数の第に番目の要素の微少な変化に対す
るスペクトル包絡の変形の割合を表現する定数で、スペ
クトル感度と呼ばれるものであり、予め実験的に求めら
れたものを使用する。

々お、スペクトル感度については、Ｙ、Ｔｏｈｋｕ−ｒ
ａ　、　Ｆ、　Ｉｔａｋｕｒａ　、　”５ｐｅｃｔｒａ
ｌ　ＳｍｏｏｔｈｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ　　　ｉｎ
　　ＰＡＲＣＯＲ５ｐｅｅｃｈ　　Ａｎａｌｙｓｉｓ−
８ｙｎｔｈｅｓｉｓ〃ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　
Ａ、Ｓ、８．Ｐ。

Ｖｏｌ、Ａ３８Ｆ−２６，Ｎｏ、５．ｌ）ｅｍ、１９７
８．５８７〜５９６頁のＶｌ、　”Ｓ８Ｔ　ａｎｄ　５
ｐｅｃｔｒａｌ　５ｅｎ−ｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　Ｐ
ａｒａｍｅｔｅｒｓ“およびＦ、Ｉｔａｋｕ−ｒａ、”
Ｏｐｔｉｍａｌ　　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　　ｔｒａｎｓ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ　ＬＰＣ’ｓ　　ｔｏ　ｉｍｐ
ｒｏｖｅ　ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏ−ｐｅｒ
ｔｉｅｓ　”　Ｊ　、Ａ、Ｓ、Ａ、　Ｖｏｌ　、　５６
　（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ）ｐａｐｅｒＨ１４，Ｐ５１
６，１９７４に述べられている。

また、ＮけＬＳＰ分析次数、ＰＫ（Ｑｌは区分ごとに入
力する分析フレームのスペクトル包絡パタンテある。Ｑ
けに個のフレームを包むブロックにおいて、ブロックに
含まれる各フレームの番号であり、Ｑ＝１　、２、−−
−にである。捷た几−１〜Ｍ、Ｍはスペクトル標準パタ
ンの総数で、ＰＫ（ＳＩゝ〜ＰＫ（ＳＭＩけ１−Ｍ番目
までのスペクトル包絡標準パタンである。

（１）式にもとづいてＭ個のスペクトル包絡標準パタン
と、入力した区分ごとの分析フレームのスペクトル包絡
パタンとがＬ　８　Ｐの分布を介してパタン照合され最
小のＩ）　Ｑｆｑゝを示すものが標準パタンとして選択
され、このようにして選択された標準パタンと、標準パ
タンを指定する指定コードならびに１）Ｑ（ｑ′がそれ
ぞれ標準パタンパラメータ、ラベル情報および１′子化
歪としてフレーム選択器１５に供給される。

（１）式によって示されるｌ）　Ｑ（ｑ）は２つのパタ
ン間のスペクトル距離を示すものであり、パタン照合に
おいて発生するパタン照合歪ともいうべきスペクトル歪
、すなわち１゛子化歪である。

さて、フレーム選択器１５にはまたパラメータ分析器１
１からＬ　Ｓ　Ｐが提供されフレーム選択器１５けこれ
ら入力を利用しＤ　Ｉ）手法にもとづいて区分ごとに可
変長フレーム化を行ガうだめの代表分析フレームを選択
する。

本実施例においては可変長フレーム化を矩形近似１つ、
選択されたパラメータ間を零次補間して他のパラメータ
を代替する方法を利用して行なっているが、これは線形
且つ一次補間を用いたものもしくは台形近似１つ一次補
間と零次補間を組合せたもの等の他の最適関数近似を利
用するものとしても差支えかい。

この矩形近似は区分中の分析フレームの中から予め設定
する個数の代表分析フレームを選択し、と扛ら代表分析
フレームによって区分中の全分析フレームを代表せしめ
るものであり、選択される代表分析フレームはＤＰ千手
法利用して次のようにして入力音声信号のスペクトル包
絡パラメータと区分的最適近似する矩形関数を形成する
ものが決定される。

第２図はＪ）　Ｐによるフレーム選択の基本的内容を説
明するためのフレーム選択説明図である。

本実施？１１における可変長フレームの設定は、１０ｍ
５　ＥＣの分析フレーム２０個よシ成る２００ｍ５ＥＣ
の区分ごとに区分的最適関数を設定する形式で実施され
、この区分を５個の代表分析フレームとこれら代表分析
フレームによる繰返し情報とによって表現する。すなわ
ち各区分は選択された５個の代表分析フレームとと扛ら
代表分析フレ−　　　ムのそれぞれを代表とする分析フ
レームの組合せによって表現され、代表分析フレームは
この代表分析フレームによって設定される近似矩形が入
力音声信号のスペクトル包絡パラメータとのスペクトル
距離差を最小とするものがｌ）Ｐによって選択される形
式で打力われる。

上述した区分の長さ９分析フレーム長ならびに代表フレ
ームの数等はボコーダの運用目的等を勘案し任意に設定
１〜うるものである。

第２図に示す第１代表分析フレーム候補−第５代表分析
フレーム候補は２０個の分析フレームから選択される５
個の代表分析フレームの１番目から５番目までのそれぞ
れの候補分析フレームを示したものである。

本実施例においてはこれら第１〜第５の代表外析フレー
ム候補の選択に２つの制限を設けている。

制限の第一は代替フレーム数に関する。代表分析フレー
ム候補のそれぞれが時間的に先行するあるいは時間的に
後続する他のフレームを代替し得る最大数を６フレーム
としている。すなわち、分析フレーム候補は、候補自身
を含む前後各々最大６フレームまでを代表し得る。した
がって、本実施例の場合、分析フレーム候補が代表し得
る連続しはフレームの数は１３　（＝６＋ｌ＋６　）〜
１（＝ｏ＋ｉ＋ｏ）の間の自由である。なお、本実施例
においては、先行または後続フレームの最大代替数を６
としているが、これは合成音声の再現性や所要演算量等
を最適評価し任意に設定し得るものである。

制限の第二は、代表分析フレームの最大間隔である。本
実施例でけ７とｌ〜でいる。最大間隔についても合成音
声の再現性や所要演算１等を最適評価し任意に設定し得
るものである。

さて、第一代表フレーム候補は代替し得る先行フレーム
数がＯ〜６の制限により、分析フレーム（１）（先行フ
レームの代替数０）から分析フレーム（７）（先行フレ
ームのイ（暦数６）が対象と々る。

同様に第５代表フレーム候補は代替し得る稜続フレーム
数がＯ〜６の制限により、分析フレーム（１４）　（ｆ
ｆｌ属フレームの代替数６）から分析フレーム（２ｏ’
）（ａ続フレームの代替数０）が対象となる。

また第一代表フレーム候補に引続いて第二代表フレーム
候補となりうる分析フレームは、以下の理由により分析
フレーム（２）〜（１４）となる。

す々わち、仮に第一代表フレームが分析フレーム（１）
であるとすれば、代表分析フレームの最大間隔に関する
制限と相隣接するフレームが選択される可能性とから、
第二代表フレーム候補となりつる分析フレームは（２）
〜（８）である。また、仮に第一代表フレームが分析フ
レーム（２）であるとすれば、第二代表フレーム候補と
なりうる分析フレームは（３）〜（９）である。同様に
第一代表フレームが分析フレーム（７）であるとすれば
、第二代表フレーム候補となりうる分析フレームは（８
）〜（１４）とガる。故に第二代表フレーム候補となり
うる分析フレームは（２）〜（１４）となる。

同様に第五代表フレーム候補との代表分析フレームの最
大間隔に関する制限から第四代表フレーム候補となりう
る分析フレームは（７）〜（１９）となる。

さて第三代表フレーム候補となシうる分析フレームは、
第二代表フレームの第四代表フレームの双方より拘束さ
れる。すなわち、必ず第二代表フレームと第四代表フレ
ームとの間に存在する必要がある。

本実施例におけるＪ）Ｐを用いたフレーム選択は先ず代
表分析フレームによって代替さ才りる分析フレームの分
析フレーム代替によるスペクトル歪、いわゆる時間歪を
算出したあとさらに谷分析フレームに含まれる量子化歪
すなわちパタンマツチング処理の際のスペクトル重金加
算し、と扛ら時間歪と量子化歪とを加勢した総歪を評価
値と１−で実施している。本実施例でにのように時間歪
を算出したあと量子化歪を加賀して評価値の総歪を計測
しているがこれら２つの歪の加算順序を逆にする処理手
法としても容易に実施しうろことけ明らかである。

さて、第２図において、いま仮に分析フレーム（１）が
第１フレームとして選択された場合を考えてみる。これ
に対して第２フレームと々りうる可能性のある分析フレ
ームは（２）〜（８）である。これら第１および第２フ
レーム候補の組合せを例とし発生する時間歪を考えてみ
ると次のようになる。

分析フレーム代替によるスペクトル歪すなわち時間歪は
、最適な標準パタンに代替された代表分析フレームと代
替される分析フレームとのスペクトル距離によって表わ
すことができ次の（２）式によって示される。

（２）式において１．ｊはスペクトル距１１ｄ＋、３　
の計測を行なう最適な標準パタンに代替された代表分析
フレームと、代表分析フレームに代替される分析フレー
ムのフレーム番号であり　ｐＫ（Ｓ　＋ゝは標準パタン
に代替された代表分析フレームｉのパラメータである。

又、他の記号は（１）式の場合と同じである。（２）の
近似式で示されるｄ、、、は最適な標準パタンにより代
替されたフレームｉとフレームｉに代替されるフレーム
１間のスペクトル距離であり、フレームＪを皿で代替す
る場合に発生するスペクトル歪、すなわち時間歪である
。

さて、分析フレーム（１）と（２）とがそれぞれ第１お
よび第２代表分析フレームとなったような場合はフレ−
ム選択による時間歪は発生せずそれぞれの含む量子化歪
のみが加算されたものが総歪となる。

次に、第２代表分析フレームと１〜で分析フレーム（３
）が選択された場合を考えてみると次の（３）式に示す
１）３ｆｚ）が最小の総歪をして定義される。

（３）式においてＤ３ｔｚ屓第２代表分析フレーム候補
として分析フレーム（３）を選択したときに発生ずる線
型であシ、−１だＤｌｏ）およびＤ２３１ゝけそれぞれ
第１代表分析フレームとして分析フレーム（１）または
（２）を選択したときのそれぞれの線型を表わす。

上述した第２代表分析フレーム候補ｔにおける線型は先
行分析フレームとしての分析フレーム（１）〜（ｔ−１
）と最適な標準パタンに代替されたフレーム（１）間の
各々の時間歪を針側し、且つこれら計測値にそれぞれの
分析フレームの量子化歪を加電して求められる。（４）
式は第１代表分析フレームとして分析フレーム（１）〜
（７）を選択したときのそれぞｎの線型を示す。

（４）式においてＤ１°ゝ〜Ｄ、（’ｌはそれぞれ分析
フレーム（１）〜（７）の線型、Ｄ、（ｑ）〜■）７（
九１分析フレーム（１）〜（７）のそれぞれの量子化歪
、ｄ２．１　は分析フレーム（１）と最適ガ標準パタン
に代替きれた分析フレーム（２）間の時間歪、またΣｄ
３ｉけ分析１＝１ フレーム（１）と最適な標準パタンに代替さｌ、た分析
フレーム（３）間および分析フレーム（２）と最適な標
準パタンに代替された分析フレーム（３）間の時間歪の
和で、　Σｄ７１は最適々標準パタンに代ｌ”−１ 替された分析フレーム（７）と分析フレーム（１）〜（
６）との時間歪の和を示す。

捷だ（３）式にお目る１’）、、　　は、次の（５）式
で定義される如く分析フレーム（１）と（３）とがそＩ
しそれ第１および第２代表分析フレームと々っだ場合分
析フレーム（２）が分析フレーム（１）もしくは（３）
　＋７）いずれによって代表されるかによって異なる２
通シのフレーム代替型すなわち時間歪のうちの小なるも
のを示す。さらにＤ２，３は分析フｌ／−ム（２）と（
３）とがそれぞ扛第１および第２代表分析フレームと々
っだ場合に起りうる時間歪であるが、代２Ｏ−− （ω 表フレーム候補Ｄｘ、３＝ｏとなる。彦お、■）３は分
析フレーム（３）のもつ量子化歪である。

（５）式においてａｔ、Ｚ　は最適な標準パタンに代替
された分析フレーム（１）と分析フレーム（２）との（
２）式によるスペクトル距離、ｄｓ、２は最適な標準パ
タンにより代替された分析フレーム（３）と分析フレー
ム（２）とのスペクトル距離を示す。

（３）式の意味する所は第２代表分析フレームとして分
析フレーム（３）が選択される場合には第１代表分析フ
レームとして分析フレーム（１）のほかに（２）も可能
性がありこれらのいずれかが選ばれる２通りの場合の線
型の小さい方を選定するということである。

さて、次に第２代表分析フレームとして分析フレーム（
４）が選ばれる場合の最小の線型Ｉ）４（２）について
考えてみる。

この場合は第１代表分析フレームとして存在しうる可能
性があるのは分析フレーム（１）のほかに（２）および
（３）があり線型Ｄ４３２ゝは次の（６）式で示される
。

（６）式にのいてり、、４．　Ｄ、、４ならひにり、、
はそれぞれ時間歪を表わし、たとえばり、、、は次の（
７）式で示される。またＤ４（ｑ）は分析フレーム（４
）の量子化歪を示す。

（７）式においてｄｌ、２およびｄ　１，３は最適な標
準パタンにより代替された分析フレーム（１）と同じく
最適な標準パタンに代替された分析フレーム（４）との
間に介在すを分析フレーム（２）と（３）とがいずれも
分析フレーム（１）によって代表されるときに発生する
時間歪、またｄ４２！とｄ４，３　　とは分析フレーム
（２）と（３）とがいずれも分析フレーム（４）によっ
てイ（表されるときの時間歪、さらにｄ６．：は分析フ
レーム（２）は分析フレーム（１）で、またｄ４ｊ　け
分析フレーム（３）が分析フレーム（４）で代表される
ときのそれぞれの時間歪を示す。ｌ）２．。

ならびにｌ）　３．　、についても（７）式と同様な方
針で定義される。前述した（６）式の意味することは、
第２代表分析フレームとして（４）を選択した場合、こ
れによって最小の線虫ケ与える第１代表分析フレームな
らびにこれら第１および第２代表分析フレームによって
代表される分析フレームの組合せが決定さｇるというこ
とである。このようにして第１から第５−！、での各代
表分析フレ・−ム候補を対象として次次に同様な手順で
（３）式や（６）式に示すような線型を第１代表分析フ
レーム候補捷で求めていく。このような線型は入力音声
信号のスペクトル包絡パラメータとの近似処理差いわゆ
る残留歪を最小とする近似矩形関数を設定する尺度とな
るものである。

こうしてたとえば分析フレーム（５）を第２代表分析フ
レームとする場合は第１代表分析フレームとしては先行
の分析フレーム（１）〜（４）が、また分析フレーム（
６）が第２代表分析フレームとなる場合は先行の分析フ
ｌ／−ム（１）〜（５）がそれぞれ第１代表分析フレー
ムとなりうる設定で線型を計算しつつ第５代表分析フレ
ーム候補に及び、この第５代表分析フレーム候補の分析
フレーム（１４）〜（２０）にはさらに次の演算を実施
する。

（８）式によって示されるＤＪは第５代表分析フレーム
とし、て分析フレーム（１４）から（２０）までのいず
れかが選択されたとき、これによって代表される他の分
析フレームによる線型の影智を最小とするものを選択す
ることを示ｂ、Ｉ’）、４”〜Ｄ２゜（５ゝはそれぞれ
第５代表分析フレームと１〜て分析フレーム（１４）〜
（２０）のいずれかが選択されたときそれら分析フレー
ムに発生する線型であり、またΣ　ｄ１４Ｉは最適な標
準パタンによシ代替された１’−ＩＩ！　　　　　’ 分析フレーム（１４）と分析フレーム（１５）からｄ１
５．ムは最適な標準パタンに代替された分析フレーム（
１５）と分析フレーム（１６）から（２０）までのそれ
ぞれとの時間歪の総和を、またｄｌｅ、ｚｏｔｌ’ｉ最
適な標準パタンに代替された分析フレーム（１９）と分
析フレーム（２０）間の時間歪を示す。

（８）式によって決定されるｌ）１が区分ごとに決定］
〜だとき、直ちに第１から第５代表分析フレーム候補の
組合せのうち線型の最小なｌ）　Ｐバスを決定する５個
の代表分析フレームとこれら代表分析フレ・−ムによっ
て代表される分析フｌ／−ムが決定され、こうして区分
的最適矩形近似による可変長フレーム化が容易に実施さ
れる。

こうして、パタン照合における量子化歪とＤＰを用いた
フレーム選択による時間歪とをスカラー加算１７た線型
を評価値とするフレーム選択を行なって選択された５個
の代表分析フレームと、これら代表分析フレームによっ
て代表される分析フレーム数すなわちリピートビットと
が決定され、代表分析フレームは対応するスペクトル包
絡標準パタンを指定するラベル情報で置換し７たうえリ
ピートビット情報とともにマルチプレクサ１６に供給さ
れる。

パタン照合歪としての量子化歪は通常ＤＰＰ２Ｏ設定金
倉り、て行なわれるフレーム選択によるフレーム代替歪
に比し著１．＜大きく、このようにしてパタン照合歪の
大きくガるフレーム排除１．つり設定する可変長フレー
ム形式でパタンマツチング情報を出力することができる
。

次にフレーム選択器１５の具体的な構成および動作を図
を参照１２．て活明する。第３図はフレーム選択器１５
を詳細に説明するためのブロック図である。

＝２６一 第３図に示すフレーム選択器１５けＬ　Ｓ　Ｐパラメー
タメモリ５１．標準パラメータメモリ５２゜量子化歪メ
モリ５３．ラベルメモリ５４．Ｉ）Ｐ制御器５５９時間
歪算出器５６１時間歪一時メモリ５７、フレーム境界決
定器５８．ノード歪メモリ５９、バスメモリ６０．ノー
ド歪算出器６１．ノード歪一時メモリ６２．バス決定器
６３．フレーム決定器６４．線虫算出器６５．およびタ
イマ６６を備えている。

タイマ６６はフレーム同期信号および区分信号を発生す
るものであり、１０ｍ８Ｅｃ毎にフレーム同期信号を出
力ライン６６１′ｆｃ介［２て、また２００ｍ５ＥＣ毎
に区分信号を出力ライン６０２を介１７て１）Ｐ制御器
５５へ出力する。

１）Ｐ符号器５５はマイクロプロセッサであり内温のプ
ログラムにより動作し、フレーム選択器全体を制御する
。ＤＰ制御器５５は区分信号毎にイニシャライズされる
。このイニシャライズによりＬＳＰパラメータメモリ５
１．標準パタンメモリ５２、量子化歪メモリ５３．ラベ
ルメモリ５４゜ノード歪メモリ５９．バスメモリ６０は
クリアされる。

さて、パラメータ分析器１１で分析されたｌＯ次Ｌ　Ｓ
　Ｐバラメークはフレーム周期毎にＬＡＰパラメータメ
モリ５１に供給される。ＬＳＰパラメータメモリ５１は
２５６ＷのＲＡＭである。な於、ＬＳＰパラメータメモ
リ５１の容量は１０次ＬＳＰを１区分長分、すなわち２
０フレ一ム分蓄積可能な容量（最低１０Ｘ２０＝２００
Ｗ）を考慮して決められている。ＬＳＰパラメータメモ
リ５１は区分信号を基準とするフレームの番号に対応し
たアドレス信号をＤＰ制御器５５よりアドレスラインを
介して供給され、所望のアドレスにＬＳＰパラメータを
記憶する。

標準パタンパラメータメモリ５２．量子化歪メモリ５３
．ラベルメモリ５４は各々２５６Ｗ。

３２Ｗ、３２’ＷのＲＡＭであり、パタン照合器１３よ
り供給される標準パタンパラメータＰ、％５Ｒ１（Ｋ−
１、−−−−１０）を量子化歪Ｄｑ（ｑ）、標準パタン
ラベルＲの各情報を各々ＤＰ制御器５５よりアドレスラ
イン５５２．５５３．５５４を介して供給されるアドレ
ス信号により所望のアドレスに記憶する。

いま、区分信号を基準として７ケ目のフレーム周期信号
がタイマ６６よりＩ）Ｐ制御器５５へ供給されたものと
する。Ｄ　Ｉ）制御器５５は以下の手順で第一代表分析
フレーム候補に対応する歪を算出しノード歪メモリ５９
へ記憶する。説明を容易にするために、ノード歪メモリ
５９をサイズ（５゜２０）の二次元メモリエリアとする
。分析フレーム（１）の量子化歪１）　、（ｑ）すなわ
ち（４）式から明らかなようにり、（ｉ）が量子化歪メ
モリ５３よシ読出され、出力ライン５３１．ＤＰ匍ｊ御
器５５．入出カライン５５５を介してノード歪メモリ５
９の番地（ｌ。

１）に記憶される。なお、番地の指定はアドレスライン
５５６を介して供給されるアドレス信号により行々われ
る。次に分析フレーム（２）の量子化歪１）（＋１が量
子化歪メモリ５３より読出され、ＤＰ制御器５５を経由
し、Ｉ°子化歪入カライン５５７を介してノード歪算出
器６１へ供給される。メータは、各々標準パタンメモリ
５２−出力ライン５２１−ＤＰ制御器５５−標準パタン
バラメータ入力ライン５６２、ＬＳＰパラメータメモリ
５１−出力ライン５１１−ＤＰ制御器５５−ＬＳＰパラ
メータ入カシカライン５６１して時間歪算出器５６へ供
給される。時間歪算出器５６は分析フレーム（１）のＬ
ＳＰパラメータを分析フレーム（２）の標準パタンパラ
メータで代替を−た場合に発生する時間歪ｄ２．１　　
を（２）式を用いて算出する。次に時間歪算出器５６は
時間歪ｄ２，１を出力ライン５６３．ＤＰ制御器５５９
時間歪人カライン５５８を介１７てノード歪算出器６１
へ供給する。

ノード歪算出器６１は量子化歪り、（ｑ）と時間歪ｄ２
，１との和Ｉ）２°ゝを（４）式の第２行により算出し
、出力ライン６１１．１）Ｐ制御器を介してこのＤ２（
１）をノード歪メモリ５９へ供給する。ノード歪メモリ
５９はこの、）２（＋）を番地（１，２）に記憶する。

同様に量子化歪Ｄ３（ｉが量子化歪メモリ５３よりノー
ド歪算出器６１へ供給される。次に分析フレーム（３）
の標準パタンパラメータが標準パタンパラメータメモリ
５２よシ時間ｎｌｌ出器に供給され、分析フレーム（１
）のＬ　Ｓ　Ｉ）　パラメータが１ノＳＰパラメータメ
モリ５１より時間歪算出器に供給される。時間歪算出器
５６けこれらのパラメータよシ（２）式によりｄａ、１
　を算出し、ノード歪算出器６１へ出力する。ノード歪
算出器５ＨＪ−量子化歪算出器６１は量子化歪１）３（
ｑｌと時間歪ｄ３，１　を加算し１）ρ＋ｄ３．＋　？
１１−求める。次に分析フレーム（３）の標準パタンパ
ラメータと分析フレーム（２）のＩ、ＳＰパラメータと
の時間歪ｄ３．！　が時間歪算出器５６で算出され、前
記加算結果に累算される。この累（ｉ） 算結果は（４）に示す■）３　である。■）ノｌゝは■
）、。ゝと同様にノード歪メモリ５９０番地（１，３）
に記憶される。

以下同様に１）ν〜１）７（１）がノード歪算出器６１
で累算されノード歪嘗出器６１で累算されノード歪メモ
リ５９の番地（１，４）〜（１，７）に記憶される。

いま、区分信号を基準として１４ケ目のフレーム同期信
号かタイマ６６よりＩ）　Ｐ制御器５５へ供給されたも
のとする。ＤＰ制御器５５は以下の手順で第二代表分析
フレーム候補に対応する歪と、ｌ）Ｐパス、フレーム境
界を算出し、歪をノード歪メモリ５９に、ＤＰパス、フ
レーム境界データをバスメモリ６０に記憶させる。

分析フレーム（２）の量子化歪Ｄ２（ｑ）が量子化歪メ
モリ５３よりノード歪算出器６１に供給される。

第二代表分析フレーム（２）の場合、第一代表分析フレ
ームは（１）以外に存在１７カい。したがってＤＰババ
ス１−２となり、代表分析フレーム間に被、代替フレー
ムは存在し乃いためフレーム境界け１−２間であり、１
歪１）Ｊ２弔■）ツリー１〕ＩＯゝ→−Ｄ　２（Ｑ）に
より簡単に算出される。本実施例でｉＤＰバスｌ　−２
を先行フレーム１で表現し、フレーム境界１−２を先行
フレームが代表する区間Ｉで表現し２ている。説明を容
易にするためにバスメモＩＪ　６０　？ｅササイ（５１
２０１２）の三次元エリアとする。

さて、第一代表分析フレームを（１）とした場合の１歪
１）ｌ（１）がノード歪メモリ５９より人出カライン５
５５．ＤＰ制御器５５．量子化歪入出カライン５５７を
介してノード歪算出器６１へ供給される。ノード歪算出
器６１は量子化歪１）！ｑｌに１）ｌ　　を加算する。

加勢結果１）　４２）はノード歪５９０番地（２，２）
に記憶される。ｌ）Ｐ制御器５５は入出カライン６０１
’ｉ介してバスメモリ６ｏの番地（２゜２、ｌ）にデー
タゝゝ１“を、番地（２，２，２）にデータゝ゛１“を
書込む。なお番地の指定はアドレスライン６０２を介し
て行なわれる。

次に第二代表分析フレームをフレーム（３）とｌ〜だ場
合の１歪Ｄ　３”が以下のように舞出される。

前述の要領で時間歪ｄ３ｊ　、ｄｌｌが時間歪算出器５
６で算出され出力ライン５６４を介して次次と時間歪一
時メモリ５７へ出力される。時間歪一時メモリ５７はサ
イズ（２０，２）の二次元エリアである。ｄａ、２　、
　　ｄｔ、意は各々時間歪一時メモリ５７の番地（２，
１）、（２，２）に記憶される。なお、番地指定はアド
レスラインメモリ５７１を介して実施される。フレーム
境界決定器５８は出力ライン５７２を介して供給される
前述のａ３．ｚ、　　ｄｔ、ｔ　との大小を比較し、小
さい時間歪を選択する。この歪は（３）式に示されるＩ
）　、　、　、であり、ｄａ、ｚ＜ｄｌ、ｚの場合、Ｄ
、、、：Ｄ３．、である。算出されたｌ’）　、　、　
３け歪出力ライン５８１を介してノード歪算出器６１へ
、フレーム境界候補。

ｄａ、＊　＜ｄｌ、！　の場合にはフレーム（２）が（
３）に代替されるため、１“データ境開データ出カライ
ン５８２を介してバスメモリ６ｏへ供給される。

バスメモリ６０けこのデータを番地（２，３，２）に書
込む。次にノード歪メモリ５９より１）１（’）　　が
、量子化歪メモリ５３よりＤ３（ロ）が谷々ノード歪獅
出器６１に供給され、時間歪Ｄ１．３に加算される。

（り この加算結果１）１　　＋　Ｄ＋　、　ｘ　　＋　Ｉ）
？’は出方ライン６１２を介してノード歪一時メモリ６
２へ供給される。ノード歪一時メモリけ２０ＷのＲＡＭ
でありアドレスライン６２１を介して番地指定が行なわ
ねる３、加勢結果１）：”　＋　Ｄ　、　、　３＋　１
）　（ｑ）は（１）番地に記憶される。

次にノード歪メモリ５９より１）２（’）が、量子化歪
メモリ５３より１）ζ）が各々ノード顎算出器６１に供
給され、ｌ）　；”　−４−１）　４ｑｌが算出される
。算出されたｌ）２°）　＋　１）　３（ｑ）けノード
歪一時メモリ６２に供給され、このメモリの（２）番地
に書込まれる。

ノード歪一時メモリ６２に一時的に記憶された２つの歪
量は出力ライン６２２を介してバス決定器６２へ供給さ
れる。バス決定器６３はこの２つの歪１゛を比較し、小
さいものを選択する。選択された歪は（３）式に示すｎ
　Ｊ２）である。バス決定器６３はこの４）３（りを企
出カライン６３１．ＤＰ制御器５５を介し、てノード歪
メモリ５９へ供給する。ノード歪メモリ５９は１）、（
２）を番地（２，３）に記憶する。

バス決定器６３Ｖｉ９’に第二代表フレーム候補である
フレーム（３）に対し最小歪を与えるバスのデータ０１
”またはゝゝ２“をバス出力ライン６３２を介してｌ）
　Ｐ制御器５５へ出力する。Ｉ）Ｐ制御器５５はバスの
データをバスメモリ６０の番地（２，３゜１）に書込む
。また、もしバスのデータが１２″の場合には、バスメ
モリ６０の番地（２，３１２）に書込まれている境界デ
ータを修正するために、データ９２″をバスメモリ６０
へ送出する。

同様に第二代表分析フレームをフレーム（４）とした場
合の総歪Ｄ　４（２）が以下のように算出される。

１ず対応する第一代表分析フレームをフレーム（１）と
仮定したときの総歪が算出され、ノード歪一時メモリｔ
ｉ　２の番地（１）に１込塘れる。またバスデータ５１
″とフレーム境界データゝゝ１　／／　　、　％（２Ｊ
ｌまたは３”とはパスメモ９６００番地（２，４゜ｌ）
、（２，４，２）に書込１れる。次に第二代表分析フレ
ーム候補（４）に対応する第一イ（表分枦フレームをフ
レーム（２）と仮定したときの総歪が算出されノード歪
一時メモリ６２の番地（２）に書込まれる。次に、バス
決定器６３けノード歪一時メモリ６２に一時的に記憶さ
れている２つの歪を比較し、小さい歪を選択する。もし
フレーム（２）に対応する歪が小さい場合には、バスメ
モリ６０の番地（２，４，１）、（２，４，２）は書替
えら扛る３３次にフレーム（３）に対しても同様の処理
を実施する。その結果、バス決定器６３は（６）式に示
すＩ）、ｉ求めることに々る。この１．）　４（２）ｈ
ノード歪メモリ５９０番地（２，４）に記憶さ扛る。

同様の手順で＋）ｊ’）〜、、、、、（２）が次々と求
められ、ノード歪メモリ５９の番地（２，５）〜（２゜
１４）に記を社さｔ【る。またノード歪算出の過程で決
定されたバスおよびフレーム境界データは各々パスメモ
９６００番地（（２，５，１）、（２，５゜２））〜（
（２，１４，１）、（２，１４，２））記憶される。

こうして区分信号を基準として１８ケ目のフレーム同期
信号がタイマ６６よｐ　ｉ）　Ｐ制御器５５へ供給され
た後に第三代表フレーム候補に対応する歪とＤＰババス
フレーム墳、界が算出されノード歪メモリ５９およびバ
スメモリ６０に記憶される。

同様に１９ケ目のフレーム同期信号により第四代表フレ
ーム候補の、２０ケ目のフレーム同期信号により第五代
表フレーム候補の各々対応する歪と１）　Ｐバス、フレ
ーム境界が膨出され、ノード歪メモリ５９およびバスメ
モリ６０に？Ｉｅ憶される。その結果、ノード歪メモリ
５９の番地（５，１４）〜（５，２０）に第五代表フレ
ーム候補として各々分析フレーム（１４）〜（２０）が
選択された場合のフレーム代替の結果化じる時間歪と代
表フレームの量子化歪との総和が記憶される。

しかしながら、例えば、第五代表フレーム候補として分
析フレーム（１４）を選択した場合、分析フレーム（１
５）〜（２０）がフレーム（１４）の標準パタンパラメ
ータにより代替される結果化じる時間歪が１）！４（５
）には含まれていない。そこで（８）式に示す処理が必
要となる。本実施例ではこれを以下のように実施してい
る。

がノード歪入力ライン６５１を介して線虫算出器６５へ
入力される。次に標準パタンパラメータメモリ５２より
フレーム（１４）の標準パタンパラメータが時間歪算出
器５６へ供給される。次にＬ８Ｐ　ハラメータメモリ５
１よりフレーム（１５）のしＳＰパラメータが時間歪算
出器５６へ供給される。

時間歪算出器５６は時間歪ｄ　１４．１５を算出する。

算出されたｄ１４．ｉｓは時間歪入力ライン６５２を介
して線虫算出器６５へ入力される。同様の手順で次々と
ｄ　１４．１４　＋　ｄ１４．Ｉ７−−−　ａ＋１．ｔ
ｏが総歪算出器６５へ入力される。線虫算出器６５は、
とれらの歪の牙゛ヲ出カライン６５３を介してフレーム
決定器６４は２０ＷのＲＡ　Ｍを内転しており、このデ
ータを（１４）番地に書込む。

内のｉｔ　Ａ　Ｍの（１５）番地に書込まれる。以下、
次々と、）、　、（５）＋Σ　ｄ　１Ｇ、！。までかｌ
（Ａ　Ｍの（１９）番地までに書込捷れる。最後に１）
　２ｏ（ｒｉ）がノード歪メモリ５９から線虫洒出器６
５を介して直接フレーム決定器６４へ供給され、ＲＡＭ
の（２０）番地に書込まれる。フレーム決定器６４は（
８）式に基いてＤｓｆｒ決定し、対応するフレーム番号
を出力ライン６４１を介してｌ）Ｐ制御器５５へ出力す
る。

１）　Ｐ制御器は、このフレーム番号とバスメモリ６０
に記憶されているバスデータおよびフレーム境界データ
より２０フレ一ム全体をイ（表する代表フレーム５ケと
この代表フレーム５ケが代表する区間を決定し、区間長
に相当するフレーム数をリピートビットの形式で出力ラ
イン１５１へ出力する。

更にこの代表フレームに対応する標準パタンの番号をラ
ベルメモリ５４へ出力する。ラベルメモリ５４け出力ラ
イン５４１を介してラベルをＤＰ制御器５５へ出力する
。１）Ｐ制御器５５けとれを出力ライン１５２へ出力す
る。

さて、音源分析器１２はパラメータ分析器１１から分析
フレームごとの量子化音声信号を入力１〜公知の手法に
より音源の強さ、有声／無声／無音データならびにピッ
チ周期データを抽出しこれら音源情報をマルチプレクサ
１６に供給する。

、マルチプレクサ１６は諸入力を所定の形式で符号化、
多重化ｊ〜て伝送路１０１を介して合成側２に送出する
。

合成側２ではこうして送出されてくる多重化信号の多重
化を分離１７たのち復号化を行々い、ラベル情報とリピ
ートビット情報とはパタン読出し器２２に、捷た音源情
報は音源発生器２３にそれぞれ供給する。

パタン読出し器２２は標準パタンファイル２４からラベ
ル情報に対応するスペクトル包絡標準パタンを読出し、
これをリピートビットで指定される回数繰返［７つつ音
声合成フィルタに送出する。

標準パタンファイル２４け本実施例においてはパタン照
合器１３と同一内容のものをファイルしておりこうして
スペクトル包絡パラメータが分析フレーム単位で音声合
成フィルタ２５に供給される。

音源発生器２３は音源情報を入力し、有声／無声の有音
に対ｌ〜てはピッチ周期に対応するパルス列で、また無
音のときは白色雑音でモデル化した音源を発生しこれを
音源の強さに対応して増幅しつつ音声合成フィルタ２５
に供給する。

全極型のテジタルフィルタとして構成される音声合成フ
ィルタ２５はパタン読出し器２２から受けるスペクトル
包絡パラメータをフィルタ係数トし、音源発生器２３か
ら受ける音源によって駆動されティジタル量の音声ケ合
成【７、これを１）／Ａ（１）ｉｇｉｔａｌ　　ｔｏ　
Ａｎｌｏｇ　）　：ｌ／バータによってアナログ化した
うえｉ、　Ｐ　Ｆによって不要な高域周波数成分を除去
したうえ出力音声信号として出力うイン２００１に送出
する。

なお、上述した実施例では分析パラメータとしてＬＳＰ
を利用しているが、これはほぼ同様な効率で処理しうる
他のＬＰＣ係数等を利用してもよい。また音源分析発生
はマルチパルス列等音源波形伝送を利用するものを代替
使用しても容易に実施しうる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、可変長フレーム型パ
タンマツチングボコーダにおいて、フレーム選択とパタ
ンマツチングによるそれぞれのスペクトル歪を関連づ０
て処理することによってパタンマツチング企の大きいフ
レームを基本的に除去しつる可変長フレーム型パタンマ
ツチングボコーダが実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変長フレーム型パタンマツチングボ
コーダの一実施例の構成を示すブロック図、第２図は第
１図の実施例におけるフレーム選＝４２− 択の基本的内容を説明するだめのフレーム選択説明図、
第３図は第１図の実施例におけるフレーム選択器の詳細
ブロック図である。 １・・・・・・分析側、２・・・・・・合成側、１１・
・・・・・パラメータ分析器、１２・・・・・・音源分
析器、１３・・・・・・パタン照合器、１４・・・・・
・標準パタンファイル、１５・・・・“フレーム選択Ｗ
、ｌ　６°パ・・°マルチ７ルクサ、２１・・・・・・
デマルチプレクサ、２２・・・・・・パタン読出し器、
２３・・・・・音淘発生器、２４・・・・・・標準パタ
ンファイル、２５・・・・・・音声合成フィルタ。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 図面の浄書（内容に変更なし） ○−−−−−−今折フレーム、（／ジル（２／）　−一
−−−−分オケフＬ−ん称号箭２図 箭３０ 手続補正書（方式） ６１．Ｒ１１ 昭和　　年　　月　　　■ 特許庁長官　殿　　　　　　　　　゛俤１、事件の表示
　　　昭和６１年　特許　願第１０５３７１号２、発明
の名称　　　可変長フレーム型パタンマツチングボコー
ダ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　、ｙ、３゜（４２３）　　　日本電気株
式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 ６　補正の対象 明細書全文 図面全図 Ｌ　補正の内容 明細書全文と図面全図を別紙と差しかえます。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力音声信号を分析して得られるスペクトル包絡パラメ
   ータとスペクトル包絡に関する標準パタンとを照合しス
   ペクトル距離が最小となる最適な標準パタンを選択する
   標準パタン選択手段と、この標準パタン選択手段による
   標準パタン選択に付随して算出されるスペクトル歪とＤ
   Ｐ（ＤｙｎａｍｉｃＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ、動的計画
   法）を用いたフレーム選択に付随して算出されるスペク
   トル歪とのスカラー加算によって定義される総歪を評価
   値とするフレーム選択手段とを備えて成ることを特徴と
   する可変長フレーム型パタンマッチングボコーダ。