JPS63175895A - 無音圧縮音声録音装置 - 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〉 この発明は、音声信号を分析して符号化する際に無音部
分を圧縮して記憶する音声録音装置に関する。

〈従来の技術〉 音声信号を合成して表現するには多大な情報量が必要で
あり、そのため、分析して符号化した符号を記憶するメ
モリは大きな記憶容量を必要とずろ。また、音声信号に
は発話中に音を発していない無音の休止区間かあり、上
記無音区間の情報を圧縮することにより音声符号の高能
率伝送やメモリの記憶容量の縮小化ができる。特に、普
通の発声速度において実際に音声を発している音声区間
は、全発声時間長の６８％程度であり、無音区間を圧縮
することで、かなり音声情報の圧縮が可能となる。

従来より、上記無音圧縮に関しては、音声認識分野にお
ける音声区間の切り出し、通信回線分野におけろ高効率
利用等の研究が行なわれている。

さらに、音声録音再生装置においても、長時間音声を録
音するために、無音圧縮を施して記憶媒体に蓄積する方
法が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、音声録音再生装置において、音声の語頭
や語尾の欠落を生じさせずに、リアルタイムで無音圧縮
を行ないながら音声を分析符号化して録音・再生するこ
とは難しく、従来より提案されている無音圧縮録音装置
は、いずれもハードウェアの規模が大きく、処理量が多
いという問題がある。

そこで、この発明の目的は、入力音声中に含まれる無音
区間を、簡単な構成のハードウェアで、しかも少ない処
理量によってリアルタイムで圧縮することができろ無音
圧縮音声録音装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の無音圧縮音声録音
装置は、音声信号を符号化器によって音声符号に符号化
し、上記音声符号を音声符号メモリに記憶する音声録音
装置において、入力された音声信号が有音信号であるか
無音信号であるかを、少なくとも１以上のフレーム単位
で判定する有音無音判定器と、上記音声符号メモリのア
ドレスを指定すると共に、上記有音無音判定器によって
制御され、記憶しようとしている音声信号が有音信号の
ときは上記音声符号メモリのアドレスを進行　　゛させ
る一方、無音信号のときは上記音声符号メモリのアドレ
スを逆戻りさせて進行させない２種のアドレスカウンタ
とを備えたことを特徴としている。

く作用〉 音声信号が入力されると、上記音声信号は符号化器によ
って音声符号に符号化されると共に、有音無音判定器に
よって有音信号か無音信号かが少なくとら１以上のフレ
ーム単位で判定される。その結果、有音信号であると判
定されると、上記符号化された音声符号は上記判定結果
に基づき、一方のアドレスカウンタによってアドレスが
進行される音声符号メモリに記憶される。一方、無音信
号であると判定されると、音声符号は上記判定結果に基
づき、他方のアドレスカウンタによって音声符号メモリ
のアドレスは逆戻りされ進行されず、符号化された音声
信号は音声符号メモリに記憶されることがなく、非常に
簡単な構成の装置であって、しかも、少ない処理量で音
声符号メモリの無音区間をリアルタイムで圧縮して記憶
容量を小さくすることができる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、この無音圧縮音声録音装置は、第１ア
ドレスカウンタ２と第２アドレスカウンタ６とを操作す
ることによってリアルタイムで無音圧縮を施しながら音
声を符号化するものである。

先ず、録音に先だって上記第■アドレスカウンタ２．第
２アドレスカウンタ６を、これから音声符号を録音しよ
うとする音声符号メモリ３のスタート位置に初期値化す
る。

入力端子に音声信号が入力されると、符号化器Ｉは上記
音声信号を分析して符号化し、符号化された音声符号は
第１アドレスカウンタ２の制御に従って音声符号メモリ
３の所定のアドレスに書き込まれる。ここで、上記第１
アドレスカウンタ２は符号を書き込む毎にその符号ビッ
ト長方だけアドレスのカウント数が進むカウンタであり
、一方、第２アドレスカウンタ６は単にアドレス値を保
存するレジスタである。

一方、上記音声信号は有音無音判定器４にも入力される
。上記有音無音判定器４は入力音声が有音であるか無音
であるかの判定を、ある一定時間長のフレーム単位で判
定するものであり、判定基準として入力音声波形の零交
差数、音声信号のエネルギー、入力波形の一次差分信号
のエネルギー等を用いる。

上記有音無音判定器４が有音か無音かの判定を下すまで
（すなわち、１フレームの処理が終了するまで）の間、
上記符号化器ｌは並行して符号化動作を実行し、音声符
号メモリ３に符号化結果を出力する。ｌフレームの符号
化が終了した時点で有音無音判定器４が現在符号化が終
了したｌフレームを有音であると判定すると、上記有音
無音判定器４は制御信号を出力してスイッチ５を端子ａ
に接続する。そうすると現在の第１アドレスカウンタ２
の値が第２アドレスカウンタ６にコピーされ、符号化処
理はさらに続行される。

すなわち、第２図に示す上記音声符号メモリ３の記憶状
態において、音声符号メモリ３に音声符号が入力される
と第１アドレスカウンタ２に格納されている初期値Ａに
よって指定される下位アドレスＡから上位アドレス方向
に矢印Ｘのごとく音声符号は書き込まれて行く。ｌフレ
ーム分の書き込みか終了してＢに達したとき、第１アド
レスカウンタ２に格納されている値はＢとなる。一方、
第２アドレスカウンタ６は初期値Ａのままである。

このとき、有音無音判定２５４が音声符号メモリ３のＡ
からＢまで書き込まれた音声符号が有音であると判定す
ると、有音無音判定器４は制御信号を出力してスイッチ
５を端子ａに接続して、第１アドレスカウンタ２に格納
されている値Ｂが第２アドレスカウンタ６にコピーされ
、第２アドレスカウンタ６はＢを格納する。そして、さ
らに符号化器ｌは符号化処理を続行し、矢印Ｙのごとく
音声符号メモリ３に符号が書き込まれる。

しかし、上記ＢにおいてＡからＢまで書き込まれた１フ
レームの音声符号が、上記有音無音判定器４によって無
音であると判定されると、有音無音判定器４より出力さ
れる制御信号によって上記スイッチ５が端子すの方に接
続され、第２アドレスカウンタ６が格納している値へが
第１アドレスカウンタ２にコピーされる。つまり、符号
化終了フレームが無音であったので、゛第１アドレスカ
ウンタ２によって指定される音声符号メモリ３のアドレ
スを矢印Ｚのごとく後戻りさせる訳である。

さらに、第１アドレスカウンタ２の後戻りしたアドレス
値Ａによって指定される音声符号メモリ３のアドレス八
に、無音を示す無音マーカーＳＭを書き込み、続いて無
音時間長（現時点では１フレームの時間長）を示す符号
ＴＭを書き込み、続いて次のアドレスから次のフレーム
の符号化結果を書き込むことができるように第１アドレ
スカウンタ２を設定し、次のフレームの分析を始める。

もし、次フレームが再び無音と判定されると再度上述の
動作が実行され、再び第１アドレスカウンタ２が第２ア
ドレスカウンタ６の内容Ａに戻り、音声符号メモリ３の
アドレスＡに、無音を示すマーカーＳＭと無音時間長を
示す符号ＴＭを書き込み、第１アドレスカウンタ２の値
を次のアドレスを示す値に設定する。この際、無音時間
長を示す符号ＴＭの内容は２フレームの時間長を表す符
号に更新される。

さらに、第３図により具体的に動作を説明すると、入力
音声波形を符号化した音声符号は音声符号メモリ３のＰ
ａ点から書き始められるが、時点ｔ３のフレームまでは
無音と判定されて無音マーカーＳＭがＦａ点に出力され
る。続いて時点ｔ３までの無音時間長を表す符号（ここ
では３フレーム長を表す符号ＴＭ（３））が出力される
。次に、時点ｔ３から時点ｔ４までは有音と判定されＦ
ｂ点から２０点までは音声符号が出力される。以下この
ようにして音声入力が終了するまで音声圧縮と同時に符
号化が行なわれる。

上述のようにして符号化された音声符号を再生ずろ場合
は、音声符号メモリ３から符号を読み取り、読み取った
符号が無音マーカーＳＭか否かを判定をし、その結果、
無音マーカーＳＭである場合は無音マーカーＳＭの次の
データＴＭを無音時間長を示す符号として読み取り、そ
の符号ＴＭが表す時間長の間再生信号として零を出力す
る。一方、読み取った符号が無音マーカーＳＭでない場
合はその読み取った符号を復号化器に入力して合成波形
を計算して出力する。

したがって、この実施例によれば簡単なハードウェアで
あって、しかも、少ない処理量で音声符号メモリ３の無
音区間をリアルタイムで圧縮することができる。

また、音声の分析合成方式として差分ＰＣＭ（パルス・
コード・モデュレーション）方式または適応差分ＰＣＭ
方式を用いた実施例のブロック図を第４図に示す。この
実施例の場合、有音無音判定器１４が現在のフレームを
無音と判定したとき、符号化器＋１にリセット信号を送
るようにしている。上記リセット信号によって符号化器
１１の内部の予測値やｍ子化幅（但し、適応差分ＰＣＭ
方式の場合）が初期値化され、合成波形にバイアス等の
悪影響が生じない。

また、上記実施例はｌフレーム単位で有音無音判定器１
４で有音か否かを判定して無音圧縮を行うので、無音圧
縮した音声符号を再生した場合、音声の語頭や語尾がパ
ワーが弱く無音と判定されて欠落してしまう場合がある
。また、入力音声信号中における短時間のパワーの弱い
区間（例えば「かっこう」等の促音）が無音区間と判定
されて無音圧縮されてしまい、再生時に促音部が完全な
無音区間として挿入されて（例えば「か　こう」）聴感
上違和感を生じてしまう場合がある。そこで、第５図に
示す上記実施例とは異なる実施例は、有音無音判定を１
フレーム毎の処理ではなく数フレーム単位で行うことに
よって、語頭や語尾の欠落を低減し、発話中のパワーの
弱い短区間の無音化を防ぐものである。

この無音圧縮音声録音装置は、第１の実施例の無音圧縮
音声録音装置にフレーノ、数カウンタ２５と、状態記憶
回路２６とを設けたちのである。録音に先立って第１ア
ドレスカウンタ２２．第２アドレスカウンタ２８をこれ
から録音しようとする音声符号メモリ２３のスタート位
置に初期値化し、フレーム数カウンタを０に初期値化し
、さらに、状態記憶回路２６を無音に設定する。入力端
子に音声信号が入力されると、符号化器２１は上記音声
信号を分析して符号化して第１アドレスカウンタ２２の
制御にしたがって、音声符号メモリ２３の所定のアドレ
スに音声符号を出力する。また、符号化処理と同時に音
声信号は有音無音判定器２４にも入力される。この有音
無音判定器２４では、入力された音声信号が有音である
か無音であるかの判定をある時間長のフレーム単位で判
定し、その判定結果をフレーム数カウンタ２５に出力す
る。

上記フレーム数カウンタ２５は、有音を示す信号が入力
されるとＯに初期値化する一方、無音を示す信号が入力
されるとカウンタの内容をカウントアツプし、さらに、
そのカウンタの内容がある一定値に達すると、上記記憶
回路２６に無音区間を示す信号１ビを出力し、上記カウ
ンタを０に初期値化する機能を有する。このように、フ
レーム数カウンタ２５により無音フレームがある一定数
以上連続したときに無音区間と判断するようにしている
。

状態記憶回路２６はフレーム数カウンタ２５より信号“
Ｉ”を受けろと、現在の状態記憶回路２６の状態が無音
に設定されているときは、スイッチ２７を端子すに接続
し、第２アドレスカウンタ２８の内容を第１アドレスカ
ウンタ２２にコピーすると共に、音声符号メモリ２３の
上記第２アドレスカウンタ２８の内容に更新された第１
アドレスカウンタ２２によって指定されるアドレスに無
音を示す特殊符号を記憶し、次に無音時間長を示す符号
を記憶する。以下、無音のフレーム数が一定数繰り返さ
れると、上述の動作が再度実行され、再び第１アドレス
カウンク２２の内容が第２アドレスカウンタ２８の内容
に戻る。したがって、促音のように上記一定フレーム数
に満たない短期間のパワーの弱い部分は無音区間と判定
されることはなく、再生された音声は聴感上違和感を感
じさせない。一方、現在の状態記憶回路２６の状態が有
音に設定されているときは、スイッチ２７を端子ａに接
続し、現在の第１アドレスカウンタ２２の内容を第２ア
ドレスカウンタ２８に退避する。

この実施例の無音圧縮音声録音装置において、語頭の検
出に際して上記状態記憶回路２６は、まず、無音状態に
設定されている。語頭が検出されるのは、有音無音判定
器２４が有音信号を出力しｔこときであり、このとき、
フレーム数カウンタ２５はそれまでカウントしていた無
音フレーム数を０に初期値化され、状態記憶回路２６が
有音に設定される。そして、スイッチ２７が端子ａに接
続されて、現在の第１アドレスカウンタ２２の内容か第
２アドレスカウンタ２８に退避さ′れ、そのまま符号化
が続行される。すなわち、語頭が検出された時点よりさ
らにフレーム数カウンタ２５が０に初期値化するまでに
フレーム数カウンタ２５がカウントしていた無音フレー
ム数だけ遡って符号化されるので、語頭の欠落の発生確
率は低減する。

語尾の検出に際して上記状態記憶回路２６はまず、有音
状態に設定されている。有音無音判定器２４が無音と判
定してから無音と判定されたフレームの数がフレーム数
カウンタ２５でカウントされ、そのカウント数が一定数
に達すると、上述のようにフレーム数カウンタ２５が状
態記憶回路２６に信号“ビに出力する。この信号で状態
記憶回路２６は有音から無音に変化する。したがって、
上述のようにスイッ升２７が端子ａに接続され、現在の
第１アドレスカウンタ２２の内容が第２アドレスカウン
タ２８に退避される。すなわち、有音であるにもかかわ
らず、無音と判定された語尾を含んだ一定数連続した無
音フレームが記憶されている音声符号メモリ２３のアド
レスを、逆戻りさせないので語尾も符号化されて音声符
号メモリ２３に記憶され、語尾の欠落の発声確率は低減
する。

このように、この実施例では一定数のフレーム数で無音
区間を判定して、語頭・語尾の欠落の発生確率を低減す
るようにし、また、発話中の短時間のパワーの弱い区間
を無音圧縮されないようにしている。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の無音圧縮音声録音
装置は、音声信号を符号化する符号化器と、音声符号を
記憶する音声符号メモリと、入力された音声信号か有音
信号か無音信号かを、少なくとも１以上のフレーム単位
で判定する有音無音判定器と、上記音声符号メモリのア
ドレスを指定すると共に、上記有音無音判定器によって
制御されて、記憶しようとしている音声信号が有音信号
のときは、音声符号メモリのアドレスを進行させ、無音
信号のききは上記アドレスを逆戻りさせて進行させない
２種のアドレスカウンタとを備えたので、非常に簡単な
構成のハードウェアで、少ない処理量によってリアルタ
イムで音声符号メモリの無音区間を圧縮をしながら音声
の符号化をすることができ、メモリの記憶容量を縮小で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の無音圧縮音声録音装置の一実施例の
ブロック図、第２図は上記実施例における音声符号メモ
リの記憶状態の説明図、第３図は上記実施例における入
力音声波形と音声符号メモリとの対応図、第４図は符号
化器として差分ＰＣＭ方式または適応差分１’ＣＭ方式
を用いた実施例のブロック図、第５図は有音無音判定を
複数フレーム単位で行う実施例のブロック図である。 １、Ｉ＋、２１・・・符号化器、 ２．１２．２２・・・第１アドレスカウンタ、３．１３
．２３・・・音声符号メモリ、４．１４．２４・・・有
音無音判定器、６．１６．２８・・・第２アドレスカウ
ンタ、２５・・・フレーム数カウンタ、２６・・・状態
記憶回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号を符号化器によって音声符号に符号化し
   、上記音声符号を音声符号メモリに記憶する音声録音装
   置において、 入力された音声信号が有音信号であるか無音信号である
   かを、少なくとも１以上のフレーム単位で判定する有音
   無音判定器と、 上記音声符号メモリのアドレスを指定すると共に、上記
   有音無音判定器によって制御され、記憶しようとしてい
   る音声信号が有音信号のときは上記音声符号メモリのア
   ドレスを進行させる一方、無音信号のときは上記音声符
   号メモリのアドレスを逆戻りさせて進行させない２種の
   アドレスカウンタとを備えたことを特徴とする無音圧縮
   音声録音装置。