JPS63220300A - 音声分析合成装置 - 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平均符号長を短縮して
符号化して伝送・保存する音声分析合成装置に関する。

〈従来の技術〉 音声信号を表現するには、多大な情報量が必要であるが
、音声信号には大きな冗長性があり、これを圧縮するこ
とにより高能率伝送や低容量記憶を行うことができる。

音声信号を符号化する場合、各サンプル毎に一定の情報
量（ビット数）を出力するよりも、波形の変化が激しい
場合に多くの情報を出力し、波形の変化が少ない場合に
は少ない情報を出力するという可変長符号化を行なう方
が、平均符号長を短縮することができ、低容量記憶には
適している。

従来、振幅分布に偏り、つまり、各振幅を表す符号の発
生確率に偏りがある場合、量子化結果の出現頻度に応じ
て各符号の情報量が変わる可変長符号に符号化して、平
均符号長を短くするという方法が提案されている。この
方法はエントロピー符号と呼ばれ、具体的アルゴリズム
としてはハフマン符号等が用いられている。また、本発
明者らは、音声を分析して音声符号を出力する際に特定
の符号をマーカー符号として設けることにより、可変長
符号を出力する音声分析合成装置を提案した。

この音声分析合成装置は第３図に示すように、まず、音
声を分析して符号化する場合は、入力端子より入力した
音声波形は、クロック信号ＣＫの制御でＡＤ変換器ｌに
よってディジタル化され、ラッチ２で保持される。符号
化器３は上記ラッチ２に保持されている人力波形のディ
ジタルデータを取り込んで符号化し、音声符号を符号化
結果判定回路４に出力する。ここで、上記符号化器３は
第４図に示す差分ＰＣＭ（パルス・コード・モデュレー
ション）分析合成装置、または、第５図に示す適応差分
ＰＣＭ分析合成装置の符号化器等を用いる。

上記符号化結果判定回路４は人力された音声符号を通信
路７または記憶媒体へ伝送すると共に、上記符号が分析
符号化範囲の両端を示す符号（マーカー符号）であるか
否かを判定する。ここで分析符号化範囲の両端を示す符
号とは、第６図に示すＣ０ＤＥ（コード）３やＣ０ＤＥ
７のことである。

すなわち、人力信号の変化が大き過ぎて量子化（符号化
）範囲を超える場合に符号化器３が出力する符号である
。

上記符号化結果判定回路４が人力された音声符号が両端
符号であると判定した場合は、人力信号の変化が符号化
範囲を超えているため、そのままでは次のサンプルを符
号化することができない。

そのため、上記符号化結果判定回路４は符号化器３をス
タートさ仕て、ラッチ２に保持されているデータを入力
させる。そして、第７図に示すように、符号化器３は前
予測値Ｘに基づいて１回目の符号化を行い、Ａ点におい
て音声波形の変化に追従しきれなくなるので、先ず符号
化範囲の端で音声符号としてＣ０ＤＥ３（マーカー符号
）を出力して一旦予測値をＡ点に更新する。そして、今
度はＡ点を基準にして２回目の符号化を実行すると、波
形の変化量が符号化範囲に入り、音声符号としてＣ０Ｄ
Ｅ２を出力して予測値をＢ点に決定する。

符号化器が計算を終わるのは、符号化結果とじて両端符
号以外を出力したときである。

次に、音声を合成する場合は、第３図において、通信路
７から送られてきた符号に基づき、上記差分ＰＣＭ分析
合成装置、または、適応差分ＰＣＭ分析合成装置の復号
化器等を用いた復号化器１１は合成波形のディジタルデ
ータを計算する。符号化結果判定回路Ｉ４は、現在通信
路７から送られてきた符号が両端符号か否かを判定し、
両端符号である場合は、ラッチ１２は両端符号を復号し
た合成波形のディジタルデータを出力しない。それと同
時に、復号化器１１の予測値を、次の符号の予測値に一
度更新して、次の符号を通信路７から取り込み再度復号
化を行なう。そして、人力符号が両端の符号でなくなる
と、始めてラッチＩ２は合成波形のディジタルデータを
取り込み、Ｄ／Ａ変換されて合成波形として出力端子か
ら出力される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、エントロピー符号化のような従来の可変
長符号化の手法は、入力音声における汚情報の発生確率
等の統計的性質を利用しているため、上記統計的性質を
予め調査して、エントロピー最小となるように符号長を
作成する必要があり、非常に面倒であるという問題があ
る。また、エントロピー符号化は符号化されたコードの
ビット長の変化が大きいため、伝送エラーに対する対処
か難しい。

また、第３図に示したような従来の音声分析合成装置は
、音声波形の変化量が大きい場合、ｌサンプル当たり、
複数符号を出力するので、そのサンプルでの情報量が必
要以上に多くなってしまうという問題がある。

そこで、この発明の目的は、人力音声信号の変化量に応
じて、符号化結果の情報量を簡単な処理で変化させて平
均符号長を短縮し、記憶容量を小さくでき、かつ、エラ
ーの少ない符号化特性か得゛られる音声分析合成装置を
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、この発明の音声分析合成装置
は、符号化器、復号化器、符号化ビノト数制御手段およ
び復号化ビット数制御手段とを備えて、上記符号化ビッ
ト数制御手段により上記符号化器から出力される音声符
号値に基づいて符号化器が次のサンプルを符号化する際
の符号化ビット数を制御すると共に、上記復号化ビット
数制御手段により上記符号化器から出力される音声符号
値に基づいて上記復号化器が次のサンプルを復号する際
の復号化ビット数を制御するようにしたことを特徴とし
ている。

〈作用〉 符号化器が隣接する音声信号の差分値を符号化して音声
符号値を出力すると、この音声符号値は伝送路等に人力
されると共に、符号化ビット数制御手段に入力される。

上記符号化ビット数制御手段は入力された音声符号値に
基づいて、符号化器が次に人力される差分値を符号化す
る際のビット数を制御する。

一方、上記符号化器より出力された音声符号値が復号化
ビット数制御手段に入力されると、上記復号化ビット数
制御手段は人力された音声符号値に基づいて、次に入力
される音声符号値を復号化器が復号化する際の復号化ビ
ット数を制御する。

したがって、隣接する音声信号の差分値の変化量に適応
したビット数で符号化または復号化され、平均符号長が
短縮される。

〈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図にこの発明の音声分析合成装置のブロック図を示
す。サンプリングされた隣接する音声信号の差分値が、
入力端子から差分ＰＣＭ符号化器または適応差分ＰＣＭ
符号化器で構成される符号化器６１に人力される。上記
符号化器６１は入力された上記差分値を音声符号値に符
号化して出力し、出力されたこの音声符号値は伝送路を
介して復号化器に伝送される。差分ＰＣＭ復号化器また
は適応差分ＰＣＭ復号化器で構成される復号化器６３に
は、符号化器６１から伝送路を介して伝送された音声符
号値が入力されて合成音声信号に復号される。

上記符号化器６Ｉで符号化された音声符号値が人力され
る符号化ビット数制御器６２は、現在の符号化器６Ｉの
符号化ビット数を記憶すると共に、符号化器６１より入
力される音声符号値に基づいて、次に上記符号化器６Ｉ
が符号化する差分値の変化を予測し、その差分値の予測
変化が大きくて現在記憶している符号化ビット数では符
号化できないときは、符号化器６１の符号化ビット数を
増加させる信号を符号化器６１に出力して、符号化可能
の範囲を拡大する。逆に差分値の予測変化が少なく、現
在記憶している符号化ビット数では符号化可能の範囲が
広過ぎるときは、符号化器６１の符号化ビット数を減少
させる信号を符号化器６１に出力して情報伝送量を減少
させる。また、復号化ビット数制御器６５は上記符号化
ビット数制御器６２と同様に、上記伝送路より人力され
る音声符号値に基づいて、次に復号化器６３が復号する
音声符号値の変化を予測し、その予測変化の大小によっ
て予測変化が大きい場合は復号化ビット数を増加させ、
予測変化が小さい場合は減少させる信号を復号化器６３
に出力する。

上記符号化器６Ｉが符号化するときの符号化ビット数、
または上記復号化器６３が復号化するときの復号化ビッ
ト数の具体的な例を第２図に示す。

図中左から、３ビツト、４ビツト、５ビツトの符号化ビ
ット数または復号化ビット数を示し、３ビツトの場合は
−３〜＋３の符号範囲に入る差分値が符号化、復号化可
能であり、４ビツトの場合は−７〜＋７の符号範囲に入
る差分値が符号化、復号化可能であり、５ビツトの場合
は−１５〜＋１５の符号範囲に入る差分値が符号化、復
号化可能である。符号化ビット数または復号化ビット数
が３ビツトと４ビツトの場合の符号化・復号化ビット数
制御符号″Ｕ”が付加された符号は、次のサンプルを符
号化、復号化する際の符号化ビット数または復号化ビッ
ト数を！ビット増加させることを指示する符号であり、
符号化ビット数または復号化ビット数が４ビツトと５ビ
ツトの場合の符号化・復号化ビット数制御符号“Ｄ“が
付加された符号は、次のサンプルを符号化、復号化する
際の符号化ビット数または復号化ビット数を１ビツト減
少させることを指示する符号である。

上記音声分析合成装置は、まず、上記符号化ビット数制
御器６２と復号化ビット数制御器６５を、最小の符号化
ビット数または復号化ビット数（すなわち、第２図の３
ビツトに対応）に初期化する。

入力端子に隣接する音声信号の差分値が入力されて符号
化器６１に入力されると、この差分値は符号化器６１で
音声符号値に符号化されて伝送路に出力されると共に、
上記音声符号値は符号化ビット数制御器６２に人力され
る。上記符号化ビット数制御器６２は入力された音声符
号値が、例えば上記符号・復号化ビット数制御符号“Ｕ
”が付加された音声符号値（＋３．−３）である場合は
、次に符号化器６１に人力される差分値の大きさが、３
ビツトの符号化ビット数での符号化範囲を越えると予測
し、次の差分値に対する符号化ビット数を１ビツト増加
する信号を符号化器６Ｉに出力して４ビツトにする。ま
た、符号化ビット数が４ビツトのとき、符号化ビット数
制御器６２に入力された音声符号値が、例えば上記符号
・復号化ビット数制御符号“Ｄ”が付加された音声符号
値（＋ｌ、＋Ｑ。

−０，−１）である場合は、次の差分値に対する符号化
ビット数を１ビツト減少する信号を符号化器６１に出力
して３ビツトにする。

一方、復号化の場合ら符号化の場合と同様に、音声符号
値に付加された符号・復号化ビット数制御符号“Ｕ“ま
たは“Ｄ“に基づいて復号化ビット数が制御される。し
かし、上記符号・復号化ビット数制御符号“Ｕ”または
“Ｄ”は、その制御符号が付加された音声符号値を復号
する際の復号化ビット数を制御する制御符号ではなく、
次に復号化器６３に人力される音声符号値を復号する際
の制御符号である。したがって、現在人力された音声符
号値を復号する場合は、直航に人力された（ｌサンプル
前の）音声符号値に付加された符号・復号化ビット数制
御符号が必要となる。そこで、復号時には上記伝送路に
よって伝送された音声符号値は復号化器６３に入力され
ると共に、遅延器６４に人力される。上記遅延器６４は
人力された現在の音声信号値を１サンプル遅延させ、ｌ
サンプル前の音声信号値を復号ビット数制御器６５に出
力する。

上記復号ビット数制御器６５は、入力された上記ｌサン
プル前の音声符号値に付加された符号・復号化ビット数
制御符号“Ｕ”、“Ｄ”に基づいて、次の音声符号値す
なわち現在復号化器６３に人力された音声符号値の復号
化ビット数を制御する信号を復号化器６３に出力する。

上記復号化器６３は復号化ビット数制御器６５からの制
御信号によって、復号化ビット数を増減して音声符号を
合成音声に復号する。

このように、符号化器６１または復号化器６３が次に符
号化または復号化する際の符号化ビット数または復号化
ビット数を予測して、予め符号化ビット数または復号化
ビット数を適応的に変化することによって、音声信号の
変化量に適応したビット数で符号化または復号化でき、
簡単な処理によって平均符号長を短縮することができる
。

〈発明の効果〉 以上のことから明らがなように、この発明の音声分析合
成装置は、人力された音声信号の変化量を音声符号値に
符号化する符号化器と、上記音声符号値に基づいて上記
符号化器が次に符号化する際の符号化ビット数を制御す
る符号化ビット数制御手段と、入力された上記音声符号
値を合成音声に復号する復号化器と、上記入力された音
声符号値に基づいて上記復号化器が次に復号する際の符
号化ビット数を制御する復号化ビット数制御手段とを備
えたので、簡単な処理で音声信号の変化の大きいときは
多くのビット数で符号化・復号化し、変化の小さいとき
は少ないビット数で符号化・復号化して、平均符号長を
短縮してメモリの低容量化が実現でき、かつ良質な分析
台声音を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である音声分析合成装置の
ブロック図、第２図は符号化範囲と符号化・復号化ビッ
ト数制御符号の対応を示した図、第３図は従来の可変長
の符号を出力する音声分析合成装置のブロック図、第４
図は差分ＰＣＭ分析合成装置のブロック図、第５図は適
応差分ＰＣ＆１分析合成装置のブロック図、第６図は一
様量子化の中間立上りの場合の入出力量子化特性とその
出力符号を示した図、第７図は、第３図における従来例
によって音声波形を符号化する動作および出力される符
号の説明図である。 ６Ｉ・・・符号化器、６２・・・符号化ピット数制御器
、６３・・・復号化器、　６４・遅延器、６５・・・復
号化ビット数制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）サンプリングされた隣接する音声信号の差分値を
   符号化器によって音声符号値に符号化し、符号化された
   音声符号値を復号化器によって合成音声に復号する音声
   分析合成装置において、上記符号化器によって符号化さ
   れたサンプルの音声符号値に基づいて、上記符号化器が
   次のサンプルを符号化する際の符号化ビット数を制御す
   る符号化ビット数制御手段と、 上記符号化器によって符号化されたサンプルの音声符号
   値に基づいて、次のサンプルの音声符号値を復号化する
   際の復号化ビット数を制御する復号化ビット数制御手段
   とを備えたことを特徴とする音声分析合成装置。