KR19980042556A - 음성부호화방법, 음성복호화방법, 음성부호화장치, 음성복호화장치, 전화장치, 피치변환방법 및 매체 - Google Patents

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Abstract

음성신호가 부호화 또는 복호화되는 경우에 있어서, 단순처리 및 구조로 피치제어를 행하는 것이 가능하다. 소정의 부호화부에서 시간축상에서 음성신호를 분할함으로써 얻어지는 각 부호화부에 대하여 음성신호가 사인파분석 부호화를 행하는 경우에 있어서, 음성신호의 선형예측잔차가 얻어지고, 결과의 음성부호화데이터가 처리되고, 사인파 분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 피치변환부에서 소정의 계산처리에 의해 변경된다.

Description

음성부호화방법, 음성복호화방법, 음성부호화장치, 음성복호화장치, 전화장치, 피치변환방법 및 매체
본 발명은 음성신호가 고능률 부호화 또는 복호화되는 경우에 적용되는 부호화방법 및 복호화방법과, 부호화방법과 복호화방법이 적용되는 부호화장치, 복호화장치 및 전화장치와, 부호화 및 복호화의 처리데이터가 기록되는 여러 매체에 관한 것이다.
신호압축이 시간영역과 주파수영역에서 오디오신호(여기서 오디오신호는 음성신호와 음향신호를 포함한다)의 통계적 성질과 사람의 청감상의 성질을 활용함으로써 실행되는 여러 가지 부호화방법이 알려져 있다. 부호화방법은 시간영역에서 부호화, 주파수영역에서 부호화, 분석부호화등으로 넓게 분류된다.
음성신호 등의 고능률부호화의 예로서, MBE(multiband excitation: 멀티밴드여기)부호화, SBE(singleband excitation:싱글밴드여기) 혹은 사인파합성부호화, 하모닉(Harmonic)부호화, SBC(sub-band coding: 대역분할부호화), LPC(linear predictive coding:선형예측부호화), 또는 DCT(이산코사인변환), MDCT(모디파이드 DCT), FFT(고속프리에변환)등이 알려져 있다.
음성신호가 상기 여러 가지 부호화방법을 사용하여 부호화되는 경우 또는 부호화된 음성신호가 복호화되는 경우에, 음성의 음소를 변경하지 않고 음성의 피치를 변화하고자 하는 것이 요구된다.
종래의 음성신호의 고능률 부호화장치 및 고능률 복호화장치에 있어서, 피치변화는 고려되지 않고 분리된 피치제어장치를 연결하고 피치변환을 행하는 것이 필요하고, 복잡한 구조의 불이익을 초래하는 결과를 가져온다.
상기의 점을 고려하여, 본 발명의 목적은 음성신호의 부호화처리와 복호화처리를 실행할 때 음소의 변화없이 간단한 처리와 구조로 원하는 피치제어를 정확하게 실행할수 있게 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음성부호화장치의 일예의 기본 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음성신호 복호화장치의 기본 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 음성신호 부호화장치의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 2의 음성신호 복호화장치의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 무선전화장치의 송신시스템에 응용된 일예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 무선전화장치의 수신시스템에 적용된 일예를 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
110. 제 1부호화부 111. LPC역필터
113. LPC분석·양자화부 114. 사인파분석 부호화부
115. V/UV판정부 119. 피치변환부
120. 제 2부호화부 121. 잡음부호장
122. 가중합성필터 123. 감산기
124. 거리계산회로 125. 청각가중필터
211. 유성음합성회로 212. 역벡터양자화기
215. 피치변환부 270. 데이터변환부
상기 서술한 문제를 해결하기 위해, 소정의 부호화장치에서 시간축상에서 음성신호를 분할하고, 각 부호화부에서 선형예측잔차를 구하고, 선형예측잔차에서 사인파분석부호화를 행할 때, 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 본 발명에 따라서 소정의 계산처리에 의해 변경된다.
본 발명에 따라서, 피치변환은 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 계산처리에서 음소성분을 변경하지 않고 간단히 행할수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 음성부호화장치의 일예의 기본 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 그 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시예의 음성처리의 기본개념을 이하 설명한다. 음성신호의 부호화측에서, 본 발명 등에 의해 전에 제안되고 일본공개번호 6-51800에 서술된 데이터변환의 차원변환의 기술 또는 수가 사용된다. 기술을 사용하는 스펙트럼 엔벌로프의 그키의 양자화시에, 벡터양자화가 일정수 즉, 차원의 일정수에서 유지되는 하모닉스의 수로 실행된다. 스펙트럼 엔벌로프의 형상이 변화되지 않으므로, 음성성분에 포함되는 음소성분은 변화하지 않는다.
기본개념에서, 도 1의 음성신호 부호화장치는 LPC(선형예측부호화)잔차와 같은 단기예측잔차를 구하고 하모닉부호화과 같은 사인파분석부호화를 행하는 제 1부호화부(110), 입력음성신호에 대하여 위상송신으로 파형부호화에 의해 부호화를 행하는 제 2부호화부(120)를 포함한다. 제 1부호화부(110)는 입력신호의 V(유성음)부를 부호화하기 위해 사용되는 반면, 제 2부호화부(120)는 입력신호의 UV(무성음)부를 부호화하기 위해 사용된다.
제 1부호화부(110)에서, LPC잔차에서 예를 들면 하모닉부호화 또는 멀티밴드여기(MBE)부호화와 같은 사인파분석부호화를 행하는 구조가 사용된다. 제 2부호화부(120)에서, 예를 들면 합성에 의한 분석법을 사용하는 최적벡터의 폐루프서치로 벡터양자화에 의해 코드여기 선형예측(CELP)부호화의 구조가 사용된다.
도 1의 예에서, 입력단자(101)에 공급된 음성신호는 LPC역필터(111)와 제 1부호화부(110)의 LPC분석 및 양자화부(113)에 보내진다. LPC분석 및 양자화부(113)에서 얻어진 LPC계수 혹은 소위 α파라미터가 LPC역필터(111)에 보내진다. LPC역필터(111)에 의해, 입력음성신호의 선형예측잔차(LPC예측)가 얻어진다. LPC분석 및 양자화부(113)에서, LSP(선형스펙트럼쌍)의 양자화된 출력이 후술하는 것같이 얻어지고 출력단자(102)에 보내진다. LPC역필터(111)에서 LPC잔차는 사인파분석부호화부(114)에 보내진다.
사인파분석부호화부(1140에서, 피치검출 및 스펙트럼 엔벌로프 크기계산이 실행된다. 또한, V(유성음)/UV(무성음) 판정이 V/UV판정부(115)에 의해 행해진다. 사인파분석부호화부(114)로부터 스텍트럼 엔벌로프 크기데이터는 벡터양자화부(116)에 보내진다. 스펙트럼 엔벌로프의 벡터양자화출력으로서, 벡터양자화부(116)로부터 코드북 인덱스가 스위치(117)를 거쳐서 출력단자(103)에 보내진다. 사인파분석부호화부(114)로부터 공급된 피치성분인 피치데이터는 피치변환부(119) 및 스위치(118)를 거쳐서 출력단자(104)에 보내진다. V/UV판정부(115)로부터 V/UV판정출력이 출력단자(105)에 보내지고, 그 제어신호로서 스위치(117, 118)에 보내진다. 상기 서술한 유성음(V)시에, 상술의 인덱스와 피치가 선택되어 출력단자(103, 104)에서 각각 얻어진다.
피치변환커맨드를 받으면, 피치변환부(119)는 커맨드에 의거하는 계산처리에 의해 피치데이터를 변화시키고 피치변환을 행한다. 그 상세한 처리를 이하 설명한다.
벡터양자화부(116)에서의 벡터양자화의 때에는, 예를 들면 주파수축상의 유효대역 1블록분의 진폭데이터에 대하여, 블록내의 최종의 데이터에서 블록내의 최초의 데이터까지의 값을 보간하는 더미데이터, 또는 최후의 데이터 및 최초의 데이터를 연장하는 더미데이터가 최후와 최초에 적당한 수 부가된다. 데이터개수를 NF개로 확대한다. 그 다음, 대역제한형의 OS배(예를 들면 8배)의 오버샘플링을 실시함으로써 OS배의 개수의 진폭데이터를 구한다. 이 OS배의 개수((mMX+1) X OS)개의 진폭데이터를 직선보간하고 보다 많은 NM개(예를 들면 2048개) 데이터로 확장한다. 이 NM개의 데이터를 솎아내어 상기 일정개수 M(예를 들면 44개)의 데이터로 변환한 후, 벡터양자화되고 있다.
이 예에서는 제 2부호화부(120)는 CELP(부호여기선형예측)부호화구성을 가지고 있고, 잡음부호장(121)으로부터의 출력을 가중합성필터(122)에 의해 합성처리하고, 얻어진 가중음성을 감산기(123)에 보내고, 입력단자(101)에 공급된 음성신호를 청각가중필터(125)를 거쳐서 얻어진 음성과의 오차를 꺼내고, 이 오차를 거리계산회로(124)에 보내서 거리계산을 행하고, 오차가 최소가 되는 벡터를 잡음부호장(121)에서 서치하는 "합성에 의한 분석"(Analysis by Synthesis)법을 이용한 폐루프서치를 이용한 시간축파형의 벡터양자화를 행하고 있다. 이 CELP부호화는 상술한 바와같이 무음성부분의 부호화에 이용되고 있고, 잡음부호장(121)으로부터의 UV데이터로써의 코드북인덱스는 상기 V/UV판정부(115)로부터의 V/UV판정결과가 무음성(UV)일 때 온이 되는 스위치(127)를 거쳐서 출력단자(107)에서 꺼내진다.
다음에, 도 1의 음성신호 부호화장치에서 부호화된 음성부호화데이터를 복호하는 음성신호 복호화장치의 기본구성을 도 2를 참조하여 설명한다.
이 도 2에 있어서, 입력단자(202)에는 도 1에서 설명한 출력단자(102)에서의 LSP(선스펙트럼쌍)의 양자화출력으로서의 코드북인덱스가 입력된다. 입력단자(203, 204 및 205)에는 도 1의 각 출력단자(103, 104 및 105)로부터의 각 출력, 즉 엔벌로프 양자화출력으로써의 인덱스, 피치 및 V/UV판정출력이 각각 입력된다. 또, 입력단자(207)에는, 도 1의 출력단자(107)로부터의 UV(무성음)용의 데이터로써의 인덱스가 입력된다.
입력단자(203)로부터의 LPC잔차의 스펙트럼 엔벌로프 양자화출력으로써의 인덱스는, 역벡터양자화기(212)에 보내져서 역벡터양자화되고, 데이터변환부(270)에 보내진다. 또, 데이터변환부(270)에는 입력단자(204)에서의 피치데이터가 피치데이터변환부(215)를 거쳐서 공급된다. 그리고, 데이터변환부(270)에서는, LPC잔차의 스펙트럼 엔벌로프의 설정피치에 따른 개수의 진폭데이터와, 변경된 피치데이터가 유성음합성부(211)에 보내진다. 여기서, 피치변환부(215)에서는, 피치변환을 행하는 지시가 있을 때, 그 지시에 기초한 연산처리로, 피치데이터의 변경을 행하고, 피치변환을 행할수 있다. 그 상세한 처리에 대하여는 후술한다.
유성음합성부(211)는 사인파합성에 의해 유성음부분의 LPC(선형예측부호화)잔차를 합성하는 것이다. 이 유성음합성부(211)에는 단자(205)로부터의 V/UV판정출력이 공급되어 있다. 유성음합성부(211)로부터의 유성음의 LPC잔차는 LPC합성필터(214)에 보내진다. 또, 입력단자(207)로부터의 UV데이터의 인덱스는 무성음합성부(220)에 보내져서, 잡음부호장을 참조함으로써 무성음부분의 LPC잔차기 꺼내진다. 이 LPC잔차도 LPC합성필터(214)에 보내진다. LPC합성필터(214)에서는 상기 유성음부분의 LPC잔차와 무성음부분의 LPC잔차가 각각 독립으로, LPC합성처리가 실시된다. 혹은 유성음부분의 LPC잔차와 무성음부분의 LPC잔차가 가산된 것에 대해서 LPC합성처리를 실시할수 있다. 여기서 입력단자(202)로부터의 LSP의 인덱스는 LPC파라미터 재생부(213)에 보내져서 LPC의 α파라미터가 꺼내지고, 이것이 LPC합성필터(214)에 보내진다. LPC합성필터(214)에 의해 LPC합성되어서 얻어진 음성신호는 출력단자(201)에서 꺼내진다.
다음에, 도 1에 나타낸 음성신호 부호화장치의 보다 기본적인 구성에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 3에 있어서, 도 1에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.
이 도 3에 나타낸 음성신호 부호화장치에 있어서, 입력단자(101)에 공급된 음성신호는 하이패스필터(HPF)(109)로써 불필요한 대역의 신호를 제거하는 필터처리가 실시된다. 그 다음, LPC(선형예측부호화) 분석·양자화부(113)의 LPC분석회로(132)와, LPC역필터회로(111)와에 보내진다.
LPC분석·양자화부(113)의 LPC분석회로(132)는, 입력신호파형의 256샘플정도의 길이를 1블록으로써 해밍창을 걸어서 자기상관법에 의해 선형예측계수, 소위 α파라미터를 구한다. 데이터출력의 단위가 되는 프레밍의 간격은 160샘플정도로 한다. 샘플링주파수(fs)가 예를 들면 8kHz일 때, 1프레임간격은 160샘플로 20msec가 된다.
LPC분석회로(132)로부터의 α파라미터는, α→LPS변환회로(133)에 보내져서 선스펙트럼쌍(LSP) 파라미터로 변환된다. 이것은 직접형의 필터계수로써 구해진 α파라미터를 예를 들면 10개, 즉 5쌍의 LSP파라미터로 변환한다. 변환은 예를 들면 뉴튼랩슨법 등을 이용하여 행한다. 이 LSP파라미터로 변환하는 것은 α파라미터보다도 보간특성이 뛰어나고 있기 때문이다.
α→LPS변환회로(133)로부터의 LSP파라미터는, LSP양자화기(134)에 의해 매트릭스 혹은 벡터양자화된다. 이때, 프레임간 차분을 취하고서 벡터양자화해도 좋고, 복수프레임분을 모아서 매트릭스양자화해도 좋다. 여기서는 20msec을 1프레임으로 하고, 20msec마다 산출되는 LSP파라미터를 2프레임분 모아서 매트릭스양자화 및 벡터양자화하고 있다.
이 LSP양자화기(134)로부터의 양자화출력, 즉 LSP양자화의 인덱스는 단자(102)를 거쳐서 꺼내진다. 그리고, 양자화가 끝난 LSP벡터는 LSP보간회로(136)에 보내진다.
LSP보간회로(136)는 상기 20msec 혹은 40msec마다 양자화된 LSP의 벡터를 보간하고, 8배의 레이트로 한다. 즉, 2.5msec마다 LSP벡터가 갱신되도록 한다. 이것은 잔차파형을 하모닉스부호화 복호화방법에 의해 분석합성하면, 그 합성파형의 엔벌로프는 상당히 완만하게 경사지고 매끄러운 파형이 된다. 그러므로, LPS개수가 20msec마다 급격하게 변화하면 이음을 발생하기도 하기 때문이다. 2.5msec마다 LPC계수가 서서히 변화하여 감으로써, 이와같은 이음의 발생을 방지할 수 있다.
이와같은 보간이 행해진 2.5msec마다의 LPS벡터를 이용하여 입력음성의 역필터링을 실행하기 위해, LSP→α변환회로(137)에 의해 LSP파라미터를 예를 들면 10차정도의 직접형 필터의 계수인 α파라미터로 변환한다. 이 LSP→α변환회로(137)로부터의 출력은 상기 LPC역필터회로(111)에 보내진다. 이 LPC역필터(111)에서는 2.5msec마다 갱신되는 α파라미터에 의해 역필터링처리를 행하여 매끄러운 출력을 얻도록 하고 있다. 이 LPC역필터(111)로부터의 출력은 사인파분석 부호화부(114), 구체적으로는 예를 들면 하모닉스부호화회로의 직교변환회로(145), 예를 들면 DFT(이산푸리에변환)회로에 보내진다.
LPC분석·양자화부(113)의 LPC분석회로(132)로부터의 α파라미터는, 청각가중필터 산출회로(139)에 보내져서 청각가중을 위한 데이터가 구해지고, 이 가중데이터가 후술하는 청각가중의 벡터양자화기(116)와, 제 2부호화부(120)의 청각가중필터(125) 및 청각가중의 합성필터(122)에 보내진다.
하모닉스부호화회로 등의 사인파분석 부호화부(114)에서는, LPC역필터(111)로부터의 출력을 하모닉스부호화의 방법으로 분석한다. 즉, 피치검출, 각 하모닉스의 진폭(Am)의 산출, 유성음(V)/무성음(UV)의 판별을 행하고, 피치에 의해 변화하는 하모닉스스의 엔벌로프 혹은 진폭(Am)의 개수를 차원변환하여 일정수로 하고 있다.
도 3에 나타내는 사인파분석 부호화부(114)의 구체예에 있어서는, 일반의 하모닉스부호화가 가정된다. 특히 MBE(Multiband Excitation: 멀티밴드여기)부호화의 경우에는, 동시각(동일 블록 혹은 프레임내)의 주파수축영역 소위 밴드마다 유성음(Voiced)부분과 무성음(Unvoiced)부분이 존재한다고 하는 가정으로 모델화하게 된다. 그 이외의 하모닉부호화에서는, 1블록 혹은 프레임내의 음성이 유성음인지 무성음인지의 택일적인 판정이 되게 된다. 또한, 이하의 설명중의 "프레임에 대하여 UV"는 MBE부호화에 적용한 경우에는 전배드가 UV인 것을 의미한다.
도 3의 사인파분석 부호화부(114)의 개루프 피치서치부(141)에는 상기 입력단자(101)로부터의 입력음성신호가, 또 0교차카운터(142)에는 상기 HPF(하이패스필터)(109)로부터의 신호가 각각 공급되어 있다. 사인파분석 부호화부(114)의 직교변환회로(145)에는, LPC역필터(111)로부터의 LPC잔차 혹은 선형예측잔차가 공급되어 있다. 개루프 피치서치부(141)에서는 입력신호의 LPC잔차를 취하여 개루프에 의한 비교적 거친 피치의 서치가 행해지고, 추출된 거친피치데이터는 고정밀도 피치서치(146)에 보내져서 후술하는 바와같은 폐루프에 의한 고정밀도의 피치서치(피치의 정밀서치)가 행해진다. 또, 개루프 피치서치부(141)에서는, 상기 거친피치데이터와 함께 LPC잔차의 자기상관의 최대값을 파워로 정규화한 정규화 자기상관 최대값(r(P))이 꺼내져서, V/UV(유성음/무성음)판정부(115)에 보내지고 있다.
직교변환회로(145)에서는, 예를 들면 DFT(이산푸리에변환) 등의 직교변환처리가 실시되어서, 시간축상의 LPC잔차가 주파수축상의 스펙트럼 진폭데이터로 변환된다. 이 직교변환회로(145)로부터의 출력은, 고정밀도 피치서치부(146) 및 스펙트럼진폭 혹은 엔벌로프를 평가하기 위한 스펙트럼평가부(148)에 보내진다.
고정밀도(fine; 파인) 피치서치부(146)에는, 개루프 피치서치부(141)에서 추출된 비교적 개략적인 거친피치데이터와, 직교변환부(145)에 의해 예를 들면 DFT된 주파수축상의 데이터가 공급되어 있다. 이 고정밀도 피치서치부(146)에서는, 상기 거친피치데이터값을 중심으로, 0.2∼0.5시각으로 ±수샘플씩 흔들어서, 최적한 소수점부(플로팅)의 파인피치데이터의 값에 몰아넣는다. 이때의 파인서치의 방법으로써, 소위 합성에 의한 분석법을 이용하고, 합성된 파워스펙트럼이 원음의 파워스펙트럼에 가장 가깝게 되도록 피치를 선택하고 있다. 이와 같은 폐루프에 의한 고정밀도의 피치서치부(146)로부터의 피치데이터에 대해서는 스위치(118)를 거쳐서 출력단자(104)에 보내고 있다. 그리고, 피치변환이 필요한 경우에는, 피치변환부(119)에서의 후술하는 처리에 의해 피치변환을 행할수 있다.
스펙트럼평가부(148)에서는, LPC잔차의 직교변환 출력으로써의 스펙트럼진폭 및 피치에 의거하여 각 하모닉스의 크기 및 그 집합인 스펙트럼 엔벌로프가 평가되고, 고정밀도 피치서치부(146), V/UV(유성음/무성음)판정부(115) 및 청각가중의 벡터양자화기(116)에 보내진다.
V/UV(유성음/무성음)판정부(115)는, 직교변환회로(145)로부터의 출력과, 고정밀도 피치서치부(146)로부터의 최적피치와, 스펙트럼평가부(148)로부터의 스펙트럼진폭데이터와, 개루프피치서치부(141)로부터의 정규화 자기상관 최대값(r(P))과, 제로클로스카운터(142)로부터의 제로클로스카운트값과에 의거하여 상기 프레임의 V/UV판정이 행해진다. 또한, MBE의 경우의 각 배드마다의 V/UV판정결과의 경계위치도 상기프레임의 V/UV판정의 일조건으로 하여도 좋다. 이 V/UV판정부(115)로부터의 판정출력은 출력단자(105)를 거쳐서 꺼내진다.
그런데, 스펙트럼평가부(148)의 출력부 혹은 벡터양자화기(116)의 입력부에는 데이터수변환(일종의 샘플링레이트변환)부가 설치되어 있다. 이 데이터수변환부는 상기 피치에 따라서 고주파축상에서의 분할대역수가 다르고, 데이터수가 다른 것을 고려하여 엔벌로프의 진폭데이터(|Am|)를 일정의 개수로 하기위한 것이다. 즉, 예를 들면 유효대역을 3400kHz까지로 하면, 이 유효대역이 상기 피치에 따라서, 8밴드∼63밴드로 분할됨으로써, 이들의 각 밴드마다 얻어지는 상기 진폭데이터(|Am|)의 개수(mMX＋1)도 변화하게 된다. 이 때문에 데이터수변환부(119)에서는, 이 가변개수(mMX＋1)의 진폭데이터를 일정개수 M개, 예를 들면 44개의 데이터로 변환하고 있다.
이 스펙트럼평가부(148)의 출력부 혹은 벡터양자화기(116)의 입력부에 설치된 데이터수변환부로부터의 상기 일정개수 M개(예를 들면 44개)의 진폭데이터 혹은 엔벌로프데이터가, 벡터양자화기(116)에 의해 소정개수, 예를 들면 44개의 데이터마다 모아져서 벡터가 되고 가중벡터양자화가 실시된다. 이 가중은 청각가중필터 산출회로(139)로부터의 출력에 의해 부여된다. 벡터양자화기(116)로부터의 상기 엔벌로프의 인덱스는 스위치(117)를 거쳐서 출력단자(103)에서 꺼내진다. 또한, 상기 가중벡터양자화에 앞서서, 소정개수의 데이터에서 이루는 벡터에 대해서 적당한 리크계수를 이용한 프레임간 차분을 취하여 놓도록 해도 좋다.
다음에 제 2부호화부(120)에 대해서 설명한다. 제 2부호화부(120)는 소위 CELP(부호여기선형예측)부호화구성을 가지고 있고, 특히 입력음성신호의 무성음부분의 부호화를 위해 이용되고 있다. 이 무성음부분용의 CELP부호화 구성에 있어서, 잡음부호장, 소위 스토캐스틱 코드북(stochastic code book)(121)으로부터의 대표값 출력인 무성음의 LPC잔차에 상당하는 노이즈출력을 게인회로(126)를 거쳐서 청각가중의 합성필터(122)에 보내고 있다. 가중의 합성필터(122)에서는 입력된 노이즈를 LPC합성처리하고, 얻어진 가중무성음의 신호를 감산기(123)에 보내고 있다. 감산기(123)에는 상기 입력단자(101)에서 HPH(하이패스필터)(109)를 거쳐서 공급된 음성신호를 청각가중필터(125)에서 청각가중한 신호가 입력되어 있고, 합성필터(122)로부터의 신호와의 차분 혹은 오차를 꺼내고 있다. 이 오차를 거리계산회로(124)에 보내서 거리계산을 행하고, 오차가 최소가 되도록 대표값벡터를 잡음부호장(121)에서 서치한다. 이와같은 합성에 의한 분석법을 이용한 폐루프서치를 이용한 시간축파형의 벡터양자화를 행하고 있다.
이 CELP부호화구성을 이용한 제 2부호화부(120)로부터의 UV(무성음)부분용의 데이터로써는, 잡음부호장(121)으로부터의 코드블록의 셰이프인덱스와 게인회로(126)로부터의 코드북의 게인인덱스가 꺼내진다. 잡음부호장(121)으로부터의 UV데이터인 셰이프인덱스는 스위치(127s)를 거쳐서 출력단자(107s)에 보내지고, 게인회로(126)의 UV데이터인 게인인덱스는, 스위치(127g)를 거쳐서 출력단자(107g)에 보내지고 있다.
여기서, 이들의 스위치(127s, 127g) 및 상기 스위치(117, 118)는, 상기 V/UV판정부(115)로부터의 V/UV판정결과에 의해 온/오프제어되고, 스위치(117, 118)는 현재전송하고자 하는 프레임의 음성신호의 V/UV판정결과가 유성음(V)일 때 온이 되고, 스위치(127s, 127g)는 현재 전송하고자 하는 프레임의 음성신호가 무음성(UV)일 때 온이 된다.
다음에, 도 4를 참조하여, 도 2에 나타낸 음성신호 복호화장치의 보다 구체적인 구성을 설명한다. 이 도 4에 있어서, 도 2에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.
이 도 4에 있어서, 입력단자(202)에는, 도 1, 3의 출력단자(102)로부터의 출력에 상당하는 LSP의 벡터양자화출력, 소위 코드북의 인덱스가 공급되고 있다.
이 LSP의 인덱스는, LPC파라미터 재생부(213)의 LSP의 역벡터양자화기(231)에 보내져서 LSP(선스펙트럼쌍)데이터에 역벡터양자화되고, LSP보간회로(232, 233)에 보내져서 LSP의 보간처리가 실시된 후, LSP보간회로(232) 및 LSP→α변환회로(234)는 유성음(V)용이며, LSP보간회로(233) 및 LSP→α변환회로(235)는 무음성(UV)용이다. 또 LPC합성필터(214)는 유성음부분의 LPC합성필터(236)와, 무성음부분의 LPC합성필터(237)와를 분리하고 있다. 즉, 유성음부분과 무성음부분에서 LPC의 계수보간을 독립으로 행하도록 하여, 유성음에서 무성음에의 천이부나, 무성음에서 유성음에의 천이부에서, 전혀 성질이 다른 LSP끼리를 보간하는 것에 의한 악영향을 방지하고 있다.
도 4의 입력단자(203)에서는, 도 1, 도 3의 인코더측의 단자(103)로부터의 출력에 대응하는 스펙트럼 엔벌로프(Am)의 가중벡터양자화된 코드인덱스데이터가 공급된다. 입력단자(204)에는 도 1, 도 3의 단자(104)로부터의 피치의 데이터가 공급되고, 입력단자(205)에서는 도 1, 도 3의 단자(105)로부터의 V/UV판정데이터가 공급되고 있다.
입력단자(203)로부터의 스펙트럼 엔벌로프(Am)의 벡터양자화된 인덱스데이터는, 역벡터양자화기(212)에 보내져서 역벡터양자화가 실시된다. 이 역벡터양자화된 엔벌로프의 진폭데이터의 개수는, 상술한 것같이 일정개수, 예를 들면 44개로 되어 있다. 피치데이터에 따른 개수의 하모닉스가 되는 것같이 데이터수변환한다. 역벡터양자화기(212)에서 데이터수변환부(270)에 보내지는 데이터의 개수는 일정개수로 남아서 데이터수변환될수 있다.
또, 데이터변환부(270)에는, 입력단자(204)에서의 피치데이터가 피치변환부(215)를 거쳐서 공급되고 엔코드된 피치가 공급된다. 여기서, 피치변환이 필요한 경우에는, 피치변환부(215)에서의 후술하는 처리에 의해 피치변환을 행할수 있다. 그리고, 데이터변환부(270)에서의 LPC잔차의 스펙트럼 엔벌로프의 설정피치에 따른 개수의 진폭데이터와, 변경된 피치데이터가 유성음합성부(211)의 사인파합성회로(215)에 보내지고 있다.
여기서, 데이터변환부(270)에서의 LPC잔차의 스펙트럼 엔벌로프의 진폭데이터의 개수를 변환하기에는, 여러 가지의 보간방법이 고려되는바, 예를 들면 주파수축상의 유효대역 1블록분의 진폭데이터에 대하여, 블록내의 최종의 데이터에서 블록내의 최초의 데이터까지의 값을 보간하는 더미데이터를 부가하여 데이터개수를 NF개로 확대한 후, 혹은 블록내의 좌단 및 우단(최초와 최후)의 데이터를 연장하여 더미데이터로서 데이터대역제한형의 OS배(예를 들면 8배)의 오버샘플링을 실시함으로써 OS배의 개수의 진폭데이터를 구하고, 이 OS배의 개수((mMX+1) X OS)개의 진폭데이터를 직선보간하고 다시 많은 NM개(예를 들면 2048개)로 확장하고, 이 NM개의 데이터를 솎아내어 설정하는 피치에 따른 개수 M의 데이터로 변환하여도 좋다.
데이터수변환부(270)에 있어서는, 스펙트럼 엔벌로프의 형상을 변경하지 않으므로, 하모닉스의 세우고 있는 위치만큼을 변경할수 있다. 이 때문에, 음운은 불변이다.
여기서, 데이터수변환부(270)에 있어서의 동작의 일예로서, 피치랙(L)의 때의 주파수 F0=fs/L를 Fx에 변환하는 경우에 대하여 설명한다. fs는 샘플링주파수이고, 예를 들면 fs= 8kHz = 8000Hz로 한다.
이때, 피치주파수F0=8000/L이고, 하모닉스는 4000Hz까지의 사이에 n = L/2개 세워져 있다. 통상의 음성대역의 3400Hz폭에서는, 약 (L/2) x (3400/4000)이다. 이것은 상술한 데이터수변환 혹은 차원변환에 의해 일정의 개수, 예를 들면 44개로 변환한 후, 벡터양자화를 행한다.
또한, 인코드시에 스펙트럼의 벡터양자화에 앞서서 프레임간차분을 취하고 있는 경우에는, 여기서의 역벡터양자화후에 프레임간차분의 복호를 행하므로 데이터수변환을 행하고, 스펙트럼 엔벌로프의 데이터를 얻는다.
사인파합성회로(215)에는, 데이터변환부(270)에서의 LPC잔차의 스펙트럼 엔벌로프 진폭데이터나 피치데이터의 외에도, 입력단자(205)에서의 상기 V/UV판정데이터가 공급되고 있다. 사인파합성회로(215)에서는, LPC잔차데이터가 꺼내지고, 이것이 가산기(218)에 보내지고 있다.
또, 역벡터양자화기(212)로부터의 엔벌로프의 데이터와 입력단자(204, 205)로부터의 피치, V/UV판정데이터란 유성음(V)부분의 노이즈가산을 위한 노이즈 합성회로(216)에 보내지고 있다. 이 노이즈합성회로(216)로부터의 출력은 가중중첩가산회로(217)를 거쳐서 가산기(218)에 보내고 있다. 이것은 사인파합성에 의해 유성음의 LPC합성필터에의 입력이 되는 엑사이테이션(Excitation: 여기, 여진)을 만들면, 남성 등의 낮은 피치의 음으로 코가 막힌 감이 있는 점 및 V(유성음)와 UV(무성음)에서 음질이 급격히 변화하여 부자연하게 느끼는 경우가 있는 점을 고려하고, 유성부분의 LPC합성필터입력 즉 엑사이테이션에 대해서, 음성부호화데이터에 의거하는 파라미터 예를 들면 피치, 스펙트럼 엔벌로프진폭, 프레임내의 최대진폭, 잔차신호의 레벨 등을 고려한 노이즈를 LPC잔차신호의 유성음부분에 가하고 있는 것이다.
가산기(218)로부터의 가산출력은, LPC합성필터(214)의 유성음용의 합성필터(236)에 보내져서 LPC의 합성처리가 실시됨으로써 시간파형데이터가 되고, 또한 유성음용 포스트필터(238v)에서 필터처리된 후, 가산기(239)에 보내진다.
다음에 도 4의 입력단자(207s 및 207g)에는 도 3의 출력단자(107s 및 107g)로부터의 UV데이터로써의 셰이프인덱스 및 게인인덱스가 각각 꺼내져서 무성음합성부(220)에 보내지고 있다. 단자(207s)로부터의 셰이프인덱스는 무성음합성부(220)의 잡음부호장(221)에, 단자(207g)로부터의 게인인덱스는 게인회로(222)에 각각 보내지고 있다. 잡음부호장(221)에서 독출된 대표값 출력은 여기벡터, 즉 무성음의 LPC잔차에 상당하는 노이즈신호성분이며, 이것이 게인회로(222)에서 소정의 게인의 진폭이 되고, 윈도잉회로(223)에 보내져서 상기 유성음부분과의 연결을 원활화하기 위한 윈도잉처리가 실시된다.
윈도잉회로(223)로부터의 출력은, 무성음합성부(220)로부터의 출력으로서, LPC합성필터(214)의 UV(무성음)용의 합성필터(237)에 보내진다. 합성필터(237)에서는 LPC합성처리가 실시됨으로써 무성음부분의 시간파형데이터가 되고, 이 무성음부분의 시간파형데이터는 무성음용 포스트필터(238u)에서 필터처리된 후, 가산기(239)에 보내진다.
가산기(239)에서는, 유성음용 포스트필터(238v)로부터의 유성음부분의 시간파형신호와, 무성음용 포스트필터(230u)로부터의 무성음부분의 시간파형데이터가 가산되어 출력단자(201)에서 꺼내진다.
도 1, 도 3을 참조하여 설명한 음성부호화장치내에 포함되어 있는 피치변환부(119)에서 실행되는 피치변환처리와, 도 2, 도 4를 참조하여 설명한 음성복호화장치내에 포함되어 있는 피치변환부(240)에서 실행되는 피치변환처리에 대하여 설명한다. 본 예는 부호화시와 복호화시 모두 음성의 피치변환을 할수 있도록 구성된다. 부호화시에 피치변환하고자 하는 경우에는, 음성부호화장치내에 포함되는 피치변환부(119)에서 대응하는 처리를 행한다. 복호화시에 피치변환하고자 하는 경우에는, 음성복호화장치내에 포함되는 피치변환부(240)에서 대응하는 처리를 행한다. 따라서, 기본적으로는 음성부호화장치와 음성복호화장치의 어느 한측에 피치변환부가 있으면, 본 예에서 설명하는 피치변환처리를 실행할수 있다. 음성부호화장치에서 부호화시에 피치변환된 음성신호는 음성복호화장치에서의 복호화시에 더 피치변환될수 있다.
이하, 피치변환부에서의 처리의 상세에 대하여 설명한다. 음성부호화장치내에 포함되는 피치변환부(119)에서 실행되는 피치변환처리와, 음성복호화장치내의 피치변환부(215)에서 행해지는 피치변환처리와는 기본적으로 동일하다. 각각의 변환부(119, 240)에서는 공급되는 피치데이터가 변환처리된다. 본 예에서 각 피치변환부(119)에 공급되는 피치데이터는 도 1~도 4를 참조하여 설명한 것같이 피치랙(주기)이다. 피치랙은 연산처리에 의해 다른 데이터로 변환되고, 피치변환이 행해진다.
이 피치변환의 구체적 처리에 대하여 이하에 서술되는 제 1처리에서 제 9의 처리까지 즉, 9개의 처리상태에서 선택될수 있다. 부호화장치 또는 복호화장치내에 포함되는 컨트롤러 등에서 행해지는 제어에 의거하여, 이들 처리상태중의 하나가 설정된다. 이하의 처리의 설명중의 수식으로 나타내는 피치는 그 주기를 나타낸다. 실제의 변환부 내에서의 연산처리에서는, 대응하는 처리가 하모닉스의 개수의 데이터로 행해진다.
제 1처리
이 처리는, 입력피치를 정수배하는 처리이다. 입력피치(pch_in)에 정수(K1)이 곱해져서 출력피치(pch_out)가 산출된다. 그 연산식을 다음 수학식 1에 나타낸다.
pch_out = K1pch_in
여기서, 정수(K1)의 값이 0< K1<1의 관계를 만족하도록 설정하면, 주파수가 높게 되고, 높은 음으로 변화시킬수 있다. K1>1의 관계를 만족하도록 값으로 정수(K1)의 값을 설정하면, 주파수가 낮게 되고, 낮은 음으로 변화시킬 수 있다.
제 2처리
이 처리는, 출력피치를 입력피치에 관계없이 일정하게 하는 처리이다. 미리 설정된 적당한 정수(P2)를 항상 출력피치(pch_out)로 설정한다. 그 연산식을 다음 수학식 2에 나타낸다.
pch_out = P2
이와 같이 일정의 피치로 하는 것으로, 단조로운 인공적인 음으로 변환할 수 있다.
제 3처리
이 처리는, 출력피치(pch_out)를 미리 설정된 적당한 정수(P3)와 적당한 진폭(A3)주파수(F3)를 가지는 정현파의 합과 같게 한다. 그 연산식을 다음 수학식 3에 나타낸다.
pch_out = P3+ A3sin(2πF3t(n))
이 수학식 3의 수학식에 있어서 n은 프레임수이고, t(n)은 그 프레임에서의 이산시간으로 다음 수학식에 의해 설정된다.
t(n)= t(n-1)+ △t
이와 같이 고정된 일정의 피치에 정형파를 더하는 것으로, 인공적인 음에 진동이 가해질수 있다.
제 4처리
이 처리는 입력피치(pch_in)와 동일 모양의 난수 [-A4, A4]를 더한 것을 출력피치(pch_out)로 하는 것이다. 그 연산식을 다음 수학식 5에 나타낸다.
pch_out = pch_in + r(n)
여기서, r(n)은 프레임 n마다 설정되는 난수이다. 각 처리프레임에 대하여, 동일 모양의 난수 [-A4, A4]가 발생되고, 가산처리가 행해진다. 이와 같이 처리하는 것으로, 덜커덕거리는 음과 같은 음으로 변환할수 있다.
제 5처리
이 처리는 입력피치(pch_in)에 적당한 진폭(A5) 및 주파수(F5)의 정현파를 더한 것을 출력피치(pch_out)로 만드는 처리이다. 그 연산식을 다음 수학식 6에 나타낸다.
pch_out = pch_in + A5sin(2πF5t(n))
이 수학식 6에 있어서 또한 n은 프레임수, t(n)은 그 프레임에서의 이산시간이고, 상술한 수학식 4에 의해 설정된다. 이와 같이 처리하는 것으로, 입력음성에 진동이 가해진다. 이 경우, 주파수(F5)를 작은 값으로 하는(즉 주기를 길게 한다) 것으로, 올림과 내림이 있는 음으로의 변환이 실행된다.
제 6처리
이 처리는 적당한 정수(P6)에서 입력피치(pch_in)를 감산한 것을 출력피치(pch_out)로 한다. 그 연산식을 다음 수학식 7에 나타낸다.
pch_out = P6- pch_in
이와 같이 처리하는 것으로, 피치의 변화가 입력음성과는 역으로 된다. 예를 들면 어미의 변화가 통상과는 역으로 되는 음성으로 변환된다.
제 7처리
이 처리는 적당한 시정수(τ7)(여기에서 시정수(τ7)는 0 < τ7< 1의 범위에 있다)로 입력피치(pch_in)를 평활화(평균화)하여 얻어진 avg_pch를 출력피치(pch_out)로 하는 것이다. 그 연산식을 다음 수학식 8에 나타낸다.
여기서, 예를 들면 τ7로서 0.05를 설정하는 것으로, 과거 20프레임의 평균치가 avg_pch가 되고, 그 값이 출력피치가 된다. 이와 같이 처리하는 것으로, 오름과 내림이 없는 축늘어진 감의 음성으로 변환된다.
제 8처리
이 처리는, 적당한 시정수(τ8)(여기에서 시정수(τ8)는 0 < τ8< 1의 범위에 있다)로 입력피치(pch_in)를 평활화(평균화)하여 구해진 avg_pch을 입력피치(pch_in)에서 감산된다. 그 결과의 차에 적당한 팩터(K8)(여기서 K8은 정수)가 곱해진다. 이 결과의 곱이 강조성분으로서 입력피치(pch_in)에 가산되고, 출력피치(pch_out)로 한다. 그 연산식을 다음 수학식 9에 나타낸다.
이와 같이 처리하는 것으로, 입력음성에 강조성분이 가산된 상태로 피치변환된다. 효과상 변조된 음으로 변환되는 것이 실행된다.
제 9처리
이것은 입력피치(pch_in)를 미리 피치변환부에 준비된 피치테이블내에 포함된 가장 근접한 고정피치데이터로 변환하는 매핑처리이다. 이 경우에는, 예를 들면 피치테이블내의 고정피치데이터로서, 음계에 대응하는 주파수간격의 데이터를 준비하고, 입력피치(pch_in)에 가장 근접한 음계의 데이터로 변환하는 것이 고려된다.
이상 설명한 것같은 제 1처리에서 제 9처리까지의 어느 피치변환처리를 부호화장치내의 피치변환부(119) 또는 복호화장치내의 피치변환부(240)에서 실행함으로써, 복호시의 하모닉스의 개수를 제어하는 피치데이터만이 변환된다. 그래서, 음성의 음운을 변화시키지 않고, 피치만을 간단히 변환할수 있다.
이상 설명한 음성부호화장치 및 음성복호화장치를 전화장치에 적용한 예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 먼저, 음성부호화장치를 무선전화장치(휴대전화기세트와 같은)의 송신계에 적용한 예를 도 5에 나타낸다. 마이크로폰(301)에 의해 수집된 음성신호는 증폭기(302)에서 증폭되고, 아날로그/디지털변환기(303)에 의해 디지털신호로 변환디고, 음성부호화부(304)에 보내진다. 이 음성부호화부(304)는, 도 1, 도 3을 참조하여 설명된 음성부호화장치에 상당한다. 필요한 경우가 있으면, 부호화부(304)내에 포함된 피치변환부(도 1, 도 3의 피치변환부(119)에 상당)에서 피치변환처리가 행해진다. 음성부호화부(304)에서 부호화된 각 데이터가 부호화부(304)의 출력신호로서, 송신경로부호화부(305)에 보내진다. 송신경로부호화부(305)에서는, 소위 채널부호화처리가 실시된다. 그 출력신호가 변조회로(306)에 보내져서 변조되고, 디지털/아날로그 변환기(307), 고주파앰프(308)를 거쳐서 안테나(309)에 보내지고, 무선송신된다.
음성복호화장치를 무선전화장치의 송신계에 적용한 예를 도 6에 나타낸다. 안테나(311)에서 수신된 신호는, 고주파증폭기(312)에서 증폭되고, 아날로그/디지털변환기(313)를 거쳐서 복조회로(314)에 보내진다. 복조된 신호가 송신경로복호화부(315)에 보내진다. 이 송신경로복호화부(315)에서 음성은 채널디부호화처리되고 전송된 음성신호가 추출된다. 그 추출된 음성신호가 음성복호화부(316)에 보내진다. 이 음성복호화부(316)는 도 2, 도 4를 참조하여 설명한 음성복호화장치에 상당한다. 필요가 있는 경우에, 그 부호화부(316)내의 피치변환부(도 2, 도 4의 피치변환부(215)에 상당)에서 피치변환처리가 행해진다. 음성복호화부(316)에 의해 복호화된 음성신호가 복호화부(316)의 출력신호로서 디지털/아날로그변환기(317)에 보내지고, 증폭기(318)에서 아날로그 음성처리가 행해진후, 스피커(319)에 보내지고 음성으로서 방사된다.
물론, 이와 같은 무선전화장치이외의 장치에, 본 발명을 적용할수 있다. 즉, 도 1 등에서 설명된 음성부호화장치를 내장하고 음성신호를 다루는 각종 장치와 도 3 등에서 설명된 음성복호화장치를 내장하고 음성신호를 다루는 각종 장치에, 본 발명을 적용할수 있다.
또한, 도 1, 도 3에서 설명한 음성부호화처리를 실행하는 처리프로그램이 기록된 기록매체(광디스크, 광자기디스크, 자기테이프등)에, 본 예의 피치변환부(119)에서의 처리에 상당하는 처리프로그램이 기록되고, 이 매체에서 읽혀진 처리프로그램이 컴퓨터장치등에서 실행되고 부호화하는 경우에, 동일의 피치변환처리가 실행될수 있다. 동일하게, 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한 음성복호화처리를 실행하는 처리프로그램이 기록된 기록매체에 본 예의 피치변환부(240)에서의 처리에 상당하는 처리프로그램이 기록되고, 이 매체로부터 읽혀진 처리프로그램이 컴퓨터장치등에서 실행되어 복호화하는 경우에, 동일의 피치변환처리가 실행될수 있다.
본 발명의 음성부호화방법에 따르면, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 소정의 연산처리로 변경되고 피치변환하도록 한 것이다. 그 결과, 간단한 연산처리로, 입력음성의 음운을 변경하지 않고, 피치만을 정확히 변환하여 복호화할수 있다.
이 경우, 하모닉스의 개수를 소정수로 하는 데이터수변환이 행해진다. 그 결과, 복호화된 데이터에 의거한 피치변환이 간단히 행해진다.
이 데이터수변환을 행하는 경우에, 오버샘플링연산을 사용하는 보간처리로 데이터수변환처리가 행해진다. 그 결과, 오버샘플링연산을 사용하는 간단한 처리로, 데이터수변환이 행해진다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 계수가 승산되고, 피치변환을 행한다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 음색을 변화시키는 피치변환처리가 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 고정된 값으로 변환되고, 항상 일정의 피치로 변환된다. 예를 들면 그러므로 입력음성의 피치가 단조로운 인공적인 음성으로 변환될수 있다.
또, 이 일정의 피치로 변환하는 경우에, 일정의 피치변환된 데이터에 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산된다. 그 결과, 예를 들면 일정의 피치를 중심으로 하여 상하에 진동을 가지는 음성으로 변환할수 있다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 소정의 정수값으로부터 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 감산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 어미의 인토네이션등이 역으로 변화하는 것같은 효과가 얻어지는 피치로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 난수가 가산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 음성의 인토네이션등이 불규칙하게 변화하는 것같은 피치로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화를 사용하여 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 입력음성에 진동을 가함으로써 얻어진 음성으로의 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 이 평균치가 음성부호화데이터로서 사용되어 피치변환된다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 오름과 내림이 감소된 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 음성부호화데이터와 평균치사이의 차가 음성부호화데이터에 가해져서 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 오름과 내림으로 강조되고 효과상 변조된 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 부호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 미리 준비된 피치변환용 테이블의 데이터로 변환되고, 이 피치변환용 테이블에서 설정된 단계의 피치로 변환된다. 그 결고, 예를 들면 입력음성의 피치를 일정의 음계의 피치에 정규화하는 것같은 변환이 가능하게 된다.
본 발명의 음성부호화방법에 의하면, 사인파분석부호화된 피치성분이 소정의 연산처리로 변경된다. 그 결과, 간단한 연산처리로 음성의 음운을 변화하지 않고, 복호화된 음성의 피치만이 정확히 변환될수 있다.
이 경우, 피치성분이 변경된 후, 하모닉스의 개수를 소정수로부터 데이터수변환이 행해진다. 그 결과, 변경된 피치성분에 의한 복호가 간단히 행해진다.
또, 이 데이터수변환을 행하는 경우에, 오버샘플링연산을 사용하는 보간처리로 데이터수변환처리가 행해진다. 오버샘플링연산을 사용하는 간단한 처리로, 데이터수변환이 행해진다.
또, 복호화시에 피치변환을 행하는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 계수를 승산하고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 복호하는 음성의 음색을 변화시키는 것같은 피치변환처리가 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 고정된 값으로 변환되고, 항상 일정의 피치로 변환된다. 예를 들면, 그러므로 복호하는 음성의 피치가 단조로운 인공적인 음성으로 변환될수 있다.
또, 이 일정의 피치로 변환되는 경우에, 일정의 피치로 변환된 데이터에, 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산된다. 그 결과, 예를 들면 일정의 피치를 중심으로 하여 상하에 진동을 가지는 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 소정의 정수값으로부터 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 감산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성의 어미의 인토네이션등이 역으로 변화하는 것같은 효과를 가져오는 피치로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 난수가 가산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성의 인토네이션등이 불규칙하게 변화하는 것같은 피치로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환을 행해지는 경우에, 사인파분석부호화에 의해 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성에 진동에 가함으로써 얻어지는 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환을 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치를 산출하고, 이 평균치를 피치변환된 음성부호화데이터로서 사용된다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성의 억양이 감소된 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
또, 복호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 음성부호화데이터와 평균치와의 차분을 음성부호화데이터에 가산하여 피치변환된다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성의 억양이 강조되고 변조된 효과가 있는 음성으로 변환하는 것이 가능하게 된다.
복호화시에 피치변환이 행해지는 경우에, 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 미리 준비된 피치변환용 테이블의 데이터로 변환하고, 이 피치변환용 테이블에서 설정된 단계의 피치로 변환된다. 그 결과, 예를 들면 복호하는 음성의 피치를 일정의 음계의 피치로 정규화하는 것같은 변환이 가능하게 된다.
본 발명의 음성부호화장치에 의하면, 사인파분석부호화된 피치성분을 소정의 연산처리로 변경하는 피치변환수단을 가진다. 사인파분석부호화된 데이터의 피치성분을 변환처리에 의한 간단한 처리구성으로, 입력음성의 음운을 변화하지 않고, 피치만을 정확히 변환하여 복호화하는 것이 가능하게 된다.
이 경우, 하모닉스의 개수를 소정수로 하는 데이터수변환이 행해진다. 그 결과, 간단한 처리구성으로 부호화가 실행될수 있다. 또한, 부호화된 데이터에 의거한 피치변환이 간단히 행해진다.
또, 이 데이터수변환처리가 대역제한형 오버샘플링필터에 의한 보간처리에 의해 행해진다. 그 결과, 오버샘플링필터를 사용한 간단한 처리구성으로 데이터수변환처리가 행해진다.
본 발명의 음성복호화장치에 의하면, 사인파분석부호화된 데이터의 피치성분이 피치변환수단으로 변환되고, 변환된 사인파분석부호화데이터와 선형예측잔차에 의거한 부호화데이터에 의해 음성복호화수단으로 복호화처리가 행해진다. 그러므로, 간단한 처리구성으로 음성의 음운을 변화시키지 않고, 복호하는 음성의 피치만을 정확히 변환할수 있다.
이 경우, 하모닉스의 개수를 소정수로부터 데이터수변환이 행해진다. 그 결과, 하모닉스의 개수를 변환하는 만큼의 간단한 처리구성으로 변환된 피치의 복호가 행해진다.
또, 이 데이터수변환처리가 대역제한형 오버샘플링필터를 사용하여 보간처리에 의해 행해진다. 그 결과, 오버샘플링필터를 사용한 간단한 처리구성으로, 복호시의 데이터수변환이 행해진다.
또, 본 발명에 따르는 전화장치는 사인파분석부호화 수단에서 분석부호화된 데이터의 피치성분이 변환되는 피치변환수단을 가지고 있다. 그러므로, 간단한 구성으로 송신하는 음성데이터의 피치성분이 소망의 상태로 변환되는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명의 피치변환방법에 따르면, 음성신호를 사인파분석하여 부호화된 피치성분의 데이터에 소정의 계수를 승산하고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 음색을 변화하는 것같은 변환이 간단히 행해진다.
또 본 발명의 피치변환방법에 따르면, 음성신호를 사인파분석하여 부호화된 피치성분의 데이터를 고정된 값으로 변환하여, 항상 일정의 피치로 변환된다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 피치가 단조로운 인공적인 음성으로 변환된다.
또, 본 발명의 피치변환방법에 따르면, 소정의 정수값으로부터, 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터가 감산되고, 피치변환이 행해진다. 그 결과, 예를 들면 입력음성의 어미의 억양등이 역으로 변화하는 것같은 효과가 얻어지는 피치로 변환되는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명의 매체에 따르면, 부호화 프로그램이 기록된 매체에 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분을 변환하는 처리프로그램이 기록된다. 이 처리프로그램을 실행함으로써, 입력음성의 음운을 변화하지 않고, 피치만을 정확히 변환하여 부호화하는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명의 매체에 따르면, 복호화 프로그램이 기록된 매체에 사인파분석복호화된 데이터의 피치성분을 변환하는 피치변환처리프로그램이 기록된다. 그러므로, 이 처리프로그램을 실행함으로써, 입력음성의 음운을 변화하지 않고, 복호화된 음성의 피치만을 정확히 변환하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 서술하였지만, 본 발명은 상술의 실시예에 한정되는 것은 아니고 여러 가지 변화와 변경이 본 기술에서 숙련된 자에 의해 청구범위에서 정의되어 있는 본 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 가능하다.

Claims (36)

  1. 음성신호를 시간축상에서 소정의 부호화단위로 구분하는 단계와,
    각 분할된 부호화단위로 선형예측잔차를 구하는 단계와
    상기 선형예측잔차에 의거하여 사인파분석부호화를 행하는 단계를 포함하는 음성부호화방법에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분을 소정의 연산처리로 변경하는 단계를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    부호화처리가 하모닉스 부호화에 의해 처리되고, 하모닉스의 개수를 소정수로 하는 데이터수변환을 행해지는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 데이터수변환처리가 오버샘플링연산을 사용하는 보간처리에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 계수가 곱해져서 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분을 고정된 값으로 변환하고, 항상 일정의 피치로 변환하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 일정의 피치의 데이터에 소정의 주파수의 정현파의 데이터를 가산하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    소정의 정수값으로부터 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 상기 피치성분이 감산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 난수가 가산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 이 평균치를 피치변환된 음성부호화데이터로 하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 음성부호화데이터와 평균치와의 차분이 음성부호화데이터에 가산되어 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 미리 준비된 피치변환용 테이블의 데이터로 변환되고, 이 피치변환용 테이블에서 설정된 단계의 피치로 변환하는 것을 특징으로 하는 음성부호화방법.
  13. 시간축상의 소정의 부호화단위의 선형예측잔차데이터와, 사인파분석부호화된 데이터에 의거하여 음성신호가 복호화되는 음성복호화방법에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 데이터의 피치성분을 소정의 연산처리에 의해 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 피치성분이 소정의 연산처리로 변경된 후, 하모닉스 부호화를 사용하는 부호화처리에서 하모닉스의 개수를 소정수로 하는 데이터수변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 데이터수변환처리가 오버샘플링연산을 사용하는 보간처리에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 계수가 곱해져서 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분을 고정된 값으로 변환하고, 항상 일정의 피치로 변환하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 일정의 피치의 데이터에 소정의 주파수의 정현파의 데이터를 가산하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    소정의 정수값으로부터 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 상기 피치성분이 감산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 난수가 가산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 음성부호화데이터의 피치성분에 소정의 주파수의 정현파의 데이터가 가산되고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  22. 제 13항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 이 평균치를 피치변환된 음성부호화데이터로 하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  23. 제 13항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화에 의해 부호화된 음성부호화데이터의 피치성분의 평균치가 산출되고, 음성부호화데이터와 평균치와의 차분이 음성부호화데이터에 가산되어 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  24. 제 13항에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분이 미리 준비된 피치변환용 테이블의 데이터로 변환되고, 이 피치변환용 테이블에서 설정된 단계의 피치로 변환하는 것을 특징으로 하는 음성복호화방법.
  25. 입력음성신호를 시간축상의 소정의 부호화단위로 선형예측잔차를 구하는 선형예측잔차검출수단과,
    상기 선형예측잔차검출수단에서 검출된 선형예측잔차를 사인파분석부호화하는 사인파분석부호화수단과,
    상기 사인파분석부호화수단으로 분석부호화된 데이터의 피치성분을 변환하는 피치변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성부호화장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    하모닉스 부호화에 사용되는 하모닉스의 개수를 소정수로 변환하는 데이터수변환이 행해지는 것을 특징으로 하는 음성부호화장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 데이터수변환처리가 대역제한형 오버샘플링필터를 사용하는 보간처리에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 음성부호화장치.
  28. 시간축상의 소정의 부호화단위의 선형예측잔차데이터와, 사인파분석부호화된 데이터와에 의거하여, 음성신호의 복호화를 행하는 음성복호화장치에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 데이터의 피치성분을 변환하는 피치변환수단과,
    상기 피치변환수단에서 변환된 사인파분석부호화데이터와 상기 선형예측잔차데이터에 의해 복호화처리를 행하는 음성복호화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성복호화장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 변환된 피치성분의 데이터에 의거하여 하모닉스의 개수를 소정수로 설정하는 데이터수변환을 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화장치.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 데이터수변환처리를 대역제한형 오버샘플링필터를 사용하는 보간처리로 행하는 것을 특징으로 하는 음성복호화장치.
  31. 입력음성신호를 시간축상의 소정의 부호화단위로 선형예측잔차를 구하는 선형예측잔차검출수단과,
    상기 선형예측잔차검출수단에서 검출된 선형예측잔차를 사인파분석부호화하는 사인파부석부호화수단과,
    상기 사인파분석부호화수단으로 분석부호화된 데이터의 피치성분을 변환하는 피치변환수단과,
    상기 피치변환수단에서 변환된 분석부호화데이터와 상기 선형예측잔차데이터와를 소정의 전송회선에 송신하는 송신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전화장치.
  32. 음성신호를 사인파분석하여 부호화된 피치성분의 데이터에 소정의 계수를 승산하고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 피치변환방법
  33. 음성신호를 사인파분석하여 부호화된 피치성분의 데이터를 고정된 값으로 변환하여, 항상 일정의 피치로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치변환방법
  34. 소정의 정수값으로부터, 사인파분석부호화에 의해 부호화된 피치성분의 데이터를 감산하고, 피치변환을 행하는 것을 특징으로 하는 피치변환방법
  35. 입력음성신호를 시간축상의 소정의 부호화단위로 구분하는 처리와
    상기 구분된 각 부호화단위로 선형예측잔차를 검출하는 처리와,
    상기 선형예측잔차를 사인파분석부호화하는 처리를 행하는 프로그램이 기록된 매체에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 음성부호화데이터의 피치성분을 변환하는 처리프로그램을 기록하는 것을 특징으로 하는 매체
  36. 시간축상의 소정의 부호화단위의 선형예측잔차 데이터와 사인파분석부호화된 데이터와에 의거하여, 음성신호의 복호화를 행하는 처리프로그램이 기록된 매체에 있어서,
    상기 사인파분석부호화된 데이터의 피치성분을 변환하는 피치변환처리프로그램을 기록하는 것을 특징으로 하는 매체
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