JP2007171519A - 音声符号化・復号装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳111と、周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳112と、指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるサブバンドを選択するセレクタ部114と、上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサブバンドから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器118とを備える。
【選択図】図1
Description
入力された音声信号をある一定のフレーム長(通常5msec〜50msec程度)に区切り、各フレーム毎に音声のスペクトル分析(LPC分析)を行い、そのスペクトル分析結果を用いて合成フィルタを形成する。同時に、スペクトル分析結果を所定の方式によって量子化を行い、得られた量子化インデックスをスペクトル情報として出力する。
音声復号装置でも音声符号化装置と同様の適応符号帳、代数符号帳、利得符号帳を備えている。音声符号化装置より伝送された符号化データを、スペクトル情報と、駆動音源インデックスとしてのピッチ情報、パルス情報、利得情報に分離する。分離したスペクトル情報を用いて合成フィルタ部の係数に復号して合成フィルタ部を形成する。
以下、この発明の実施の一形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、駆動音源生成部11、スペクトル分析・量子化部12、合成フィルタ部13、加算器14、聴覚重み付けフィルタ部15、最小誤差探索部16及び多重化部17を備えている。
なお、ここでは実数を用いて説明を判りやすくするために、サンプリング周波数12.8kHz、フレーム長20msec、サブフレーム長5msec(=1サブフレームのサンプル数64サンプル)の音声符号化方式を仮定する。
多重分離部51は、音声符号化装置から送信された符号化データから、量子化インデックスであるスペクトル情報、並びに駆動音源インデックスであるピッチ情報、パルス情報、利得情報及び選択情報をそれぞれ分離して出力する。スペクトル情報復号部52は、多重分離部51により分離されたスペクトル情報を用いて、合成フィルタ部61の係数に復号して合成フィルタ部61を形成する。この合成フィルタ部61の形成は、音声符号化装置の合成フィルタ部13の形成と同様に行われる。
この発明の実施の形態2による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図1と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
この発明の実施の形態3による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図1と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
図6はこの発明の実施の形態4による音声符号化装置の駆動音源生成部11の構成を示すブロック図である。図6に示す駆動音源生成部11は上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11に雑音性判定部119を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部11以外の構成については上記実施の形態1の図1と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
図9はこの発明の実施の形態5による音声符号化装置の駆動音源生成部11の構成を示すブロック図である。図9に示す駆動音源生成部11は上記実施の形態4の図6に示す駆動音源生成部11に代数符号帳120を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態4の図6に示す駆動音源生成部11と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部11以外の構成については上記実施の形態1の図1と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
図10はこの発明の実施の形態6による音声符号化装置の駆動音源生成部11の構成を示すブロック図である。図10に示す駆動音源生成部11は上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11に雑音生成部121を追加したものであり、その他の構成は上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部11以外の構成については上記実施の形態1の図1と同じである。さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
図12はこの発明の実施の形態7による音声符号化装置の駆動音源生成部11の構成を示すブロック図である。図12における駆動音源生成部11は上記実施の形態6の図10に示す駆動音源生成部11に雑音性判定部119を追加したもので、その他の構成は上記実施の形態6の図10に示す駆動音源生成部11と同じである。また、音声符号化装置の駆動音源生成部11以外の構成については上記実施の形態1の図1と同じで、さらに、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
図13はこの発明の実施の形態8による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11を駆動音源生成部31に置き換えたもので、その他の構成は図1と同じである。図13に示す駆動音源生成部31は、図1に示す駆動音源生成部11の代数符号帳112を代数符号帳131に置き換え、セレクタ部114をセレクタ部132,133に置き換え、信号加算器134,135を追加したもので、その他の構成は図1に示す駆動音源生成部11と同じである。
なお、ここでは実数を用いて説明を判りやすくするため、サンプリング周波数12.8kHz、フレーム長20msec、サブフレーム長5msec(=1サブフレームのサンプル数64サンプル)の音声符号化方式を仮定する。図13において、スペクトル分析・量子化部12、合成フィルタ部13、加算器14、聴覚重み付けフィルタ部15、最小誤差探索部16及び多重化部17の処理は上記実施の形態1と同様である。
代数符号帳71は、音声符号化装置の代数符号帳131と同様に、時間時及び周波数軸上で等間隔に分割されたセグメント1代数符号帳71a、セグメント2代数符号帳71b、セグメント3代数符号帳71c及びセグメント4代数符号帳71dを備え、各セグメント1〜4代数符号帳71a〜71dは駆動音源信号の雑音成分を生成するための複数の単位パルスで構成されている。
図16はこの発明の実施の形態9による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態8の図13に示す駆動音源生成部31に雑音生成部136,137を追加したものであり、その他の構成は図13と同じである。また、この発明の実施の形態9による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態8の図15と同じである。
図18はこの発明の実施の形態10による音声符号化装置の駆動音源生成部31の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態9の図16に示す音声符号化装置の駆動音源生成部31より、信号加算器134、雑音生成部136を削除したものである。また、この発明の実施の形態10による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態8の図15と同じである。
図22はこの発明の実施の形態11による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。この音声符号化装置は、上記実施の形態1の図1に示す音声符号化装置の駆動音源生成部11に雑音性判定部119を追加し、図1に示す最小誤差探索部16を最小誤差探索部16bとしたもので、その他の構成は図1に示すものと同じである。また、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じである。
この発明の実施の形態12による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図1と同じであり、音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態1の図3と同じであるが、この実施の形態12では、上記実施の形態2と同様に、セレクタ部114が複数のサブバンドを選択する。
図24はこの発明の実施の形態13による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図24に示す音声符号化装置は、上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11の代数符号帳112のサブバンド符号帳1代数符号帳112a、サブバンド符号帳2代数符号帳112b、サブバンド符号帳3代数符号帳112c及びサブバンド符号帳4代数符号帳112dを、サブバンド符号帳1代数符号帳112e及びサブバンド符号帳2代数符号帳112fに置き換え、セレクタ部114を削除し、パルス数配分制御部123を追加したものであり、その他の構成は図1と同じである。
図27はこの発明の実施の形態14による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図27に示す音声符号化装置は、上記実施の形態1の図1に示す駆動音源生成部11のセレクタ部114を削除し、パルス数配分制御部123とパルス数配分計算部18を追加したものであり、その他の構成は図1と同じである。
図29はこの発明の実施の形態15による音声符号化装置の構成を示すブロック図である。図29に示す音声符号化装置は、上記実施の形態1の図1に示す音声符号化装置の代数符号帳112のサブバンド4代数符号帳112dを、サブバンド4雑音符号帳112gに置き換えたもので、その他の構成は図1と同じである。なお、音声復号装置でも、図3の代数符号帳54のサブバンド4代数符号帳54dの代りにサブバンド4雑音符号帳を備えているものとする。
この発明の実施の形態16による音声符号化装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態13の図24と同じである。また、この発明の実施の形態16による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態13の図26と同じである。上記実施の形態13では、最適な代数符号帳112の探索処理の際に各サブバンドのビット割り当てを制御することにより、探索の際の演算量を少なくしているが、この実施の形態16では、さらに探索の際の演算量を少なくするものである。
第1段階では、図30に示すように、最小誤差探索部16の指示に基づき、低域側のサブバンド1代数符号帳112eの探索処理を実行する。このとき、帯域合成フィルタバンク部115はサブバンド1代数符号帳112eからの代数符号帳成分信号と、高域側のサブバンド2代数符号帳112fからの代数符号帳成分信号の零信号とを帯域合成する。最小誤差探索部16は、探索の結果、サブバンド1代数符号帳112eの最適なパルス情報1を多重化部17に出力する。
図32はこの発明の実施の形態17による音声符号化装置の第1段階の代数符号帳112の探索処理を説明する図で、図33は音声符号化装置の第2段階の代数符号帳112の探索処理を説明する図である。また、この発明の実施の形態17による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態13の図26と同じである。図32及び図33に示す音声符号化装置は、上記実施の形態13の図24に示す音声符号化装置に、スペクトルピーク計算部19とスイッチ124を追加したものであり、その他の構成は図24と同じである。上記実施の形態16では、低域側のサブバンドから探索を開始しているが、この実施の形態17では、入力された音声信号のスペクトル包絡情報に基づき探索開始のサブバンドを決定する。
図34はこの発明の実施の形態18による音声符号化装置の第1段階の代数符号帳112の探索処理を説明する図で、図35は音声符号化装置の第2段階の代数符号帳112の探索処理を説明する図である。また、この発明の実施の形態18による音声復号装置の構成を示すブロック図は上記実施の形態13の図26と同じである。図34及び図35に示す音声符号化装置は、上記実施の形態13の図24に示す音声符号化装置に、探索パルス情報格納部125を追加したもので、その他の構成は図24と同じである。
Claims (31)
- 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるサブバンドを選択するセレクタ部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサブバンドから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。 - 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
上記ピッチ情報、上記パルス情報及び上記選択情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項1記載の音声符号化・復号装置。 - 入力された音声信号の状態を判定する雑音性判定部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳の各サブバンドに対する重み付け係数を保持し、上記雑音性判定部により判定された入力された音声信号の状態に応じて、保持している重み付け係数を変更して駆動音源信号を探索することを特徴とする請求項2記載の音声符号化・復号装置。 - 上記セレクタ部は指示された選択情報に基づき上記代数符号帳における複数のサブバンドを選択し、
選択された複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部を備えたことを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。 - 代数符号帳は指示されたパルス情報に基づき各サブバンドから出力する単位パルス数を変えることを特徴とする請求項4記載の音声符号化・復号装置。
- 上記代数符号帳は周波数軸上で非等間隔に分割された複数のサブバンドを有することを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。
- 入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて上記セレクタ部にサブバンドの選択数を指示する雑音性判定部を備えたことを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。
- 複数の単位パルスで構成され、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する全帯域の代数符号帳と、
入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて、上記セレクタ部に上記複数のサブバンドを有する代数符号帳又は上記全帯域の代数符号帳を選択するよう指示する雑音性判定部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。 - 選択されないサブバンドについて上記セレクタ部からの通知を受けて雑音信号を生成する雑音生成部と、
上記セレクタ部により選択されたサブバンドの代数符号帳成分信号と上記雑音生成部により生成された雑音信号を合成する帯域合成フィルタバンク部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。 - 入力された音声信号の状態を判定し、判定した音声信号の状態に応じて上記雑音生成部に雑音信号の生成を指示する雑音性判定部を備えたことを特徴とする請求項9記載の音声符号化・復号装置。
- 代数符号帳は所定のサブバンドについて雑音系列を蓄積した雑音符号帳を有することを特徴とする請求項1記載の音声符号化・復号装置。
- 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
該代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を低域側で多くなるよう制御するパルス数配分制御部と、
上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。 - 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項12記載の音声符号化・復号装置。 - 上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳における所定のサブバンドについて探索を開始し、その探索結果を用いて他のサブバンドについて探索を行うことを特徴とする請求項13記載の音声符号化・復号装置。
- 入力された音声信号のスペクトルに基づき、そのエネルギーが最大となる周波数が属する上記代数符号帳におけるサブバンドを判定するスペクトルピーク計算部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記スペクトルピーク計算部により判定された上記代数符号帳におけるサブバンドについて探索を開始することを特徴とする請求項14記載の音声符号化・復号装置。 - 上記代数符号帳における所定のサブバンドについての複数の探索結果を格納する探索パルス情報格納部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記探索パルス情報格納部に格納されている複数の探索結果を用いて他のサブバンドについて探索を行うことを特徴とする請求項14記載の音声符号化・復号装置。 - 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のサブバンドを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
入力された音声信号のスペクトルパワーに基づき代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を計算するパルス数配分計算部と、
該パルス数配分計算部により計算されたパルス数に基づき、上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力するパルス数を制御するパルス数配分制御部と、
上記代数符号帳における複数のサブバンドから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。 - 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
時間軸及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
指示された選択情報に基づき上記代数符号帳におけるセグメントを選択するセレクタ部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記代数符号帳における選択されたサセグメントから出力された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。 - 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項18記載の音声符号化・復号装置。 - 入力された音声信号の状態を判定する雑音性判定部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳の各セグメントに対する重み付け係数を保持し、上記雑音性判定部により判定された入力された音声信号の状態に応じて、保持している重み付け係数を変更して駆動音源信号を探索することを特徴とする請求項19記載の音声符号化・復号装置。 - 上記セレクタ部は指示された選択情報に基づき上記代数符号帳における複数のセグメントを選択し、
選択された複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部を備えたことを特徴とする請求項18記載の音声符号化・復号装置。 - 代数符号帳は指示されたパルス情報に基づき各セグメントから出力する単位パルス数を変えることを特徴とする請求項21記載の音声符号化・復号装置。
- 雑音信号を生成する雑音生成部と、
選択されないセグメントについて上記セレクタ部からの通知を受けて、選択されたセグメントの代数符号帳成分信号と上記雑音生成部により生成された雑音信号を加算する信号加算器とを備えたことを特徴とする請求項18記載の音声符号化・復号装置。 - 上記代数符号帳は時間軸上又は周波数軸上で非等間隔に分割された複数のセグメントを有することを特徴とする請求項18記載の音声符号化・復号装置。
- 代数符号帳は所定のセグメントについて雑音系列を蓄積した雑音符号帳を有することを特徴とする請求項18記載の音声符号化・復号装置。
- 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
時間軸上及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
該代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を低域側で多くなるよう制御するパルス数配分制御部と、
上記代数符号帳における複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。 - 上記加算器により生成された駆動音源信号から、量子化線形予測係数を用いてフィルタ演算を行い合成音声信号を生成する合成フィルタ部と、
上記ピッチ情報及び上記パルス情報を順次出力し、入力された音声信号と上記合成フィルタ部により生成された合成音声信号との差分が最小となる駆動音源信号を探索する最小誤差探索部とを備えた請求項26記載の音声符号化・復号装置。 - 上記最小誤差探索部は、上記代数符号帳における所定のセグメントについて探索を開始し、その探索結果を用いて他のセグメントについて探索を行うことを特徴とする請求項27記載の音声符号化・復号装置。
- 入力された音声信号のスペクトルに基づき、そのエネルギーが最大となる周波数が属する上記代数符号帳におけるセグメントを判定するスペクトルピーク計算部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記スペクトルピーク計算部により判定された上記代数符号帳におけるセグメントについて探索を開始することを特徴とする請求項28記載の音声符号化・復号装置。 - 上記代数符号帳における所定のセグメントについての複数の探索結果を格納する探索パルス情報格納部を備え、
上記最小誤差探索部は、上記探索パルス情報格納部に格納されている複数の探索結果を用いて他のセグメントについて探索を行うことを特徴とする請求項28記載の音声符号化・復号装置。 - 過去に生成された駆動音源信号を蓄積し、指示されたピッチ情報に基づき駆動音源信号の適応符号帳成分を出力する適応符号帳と、
時間軸上及び周波数軸上で分割されそれぞれ複数の単位パルスで構成された複数のセグメントを有し、指示されたパルス情報に基づき単位パルスを駆動音源信号の代数符号帳成分信号として出力する代数符号帳と、
入力された音声信号のスペクトルパワーに基づき代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を計算するパルス数配分計算部と、
該パルス数配分計算部により計算されたパルス数に基づき、上記代数符号帳における複数のセグメントから出力するパルス数を制御するパルス数配分制御部と、
上記代数符号帳における複数のセグメントから出力された代数符号帳成分信号を合成する帯域合成フィルタバンク部と、
上記適応符号帳から出力された適応符号帳成分と上記帯域合成フィルタバンク部により合成された代数符号帳成分信号により駆動音源信号を生成する加算器とを備えた音声符号化・復号装置。
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