JP2615862B2 - 音声符号化復号化方法とその装置 - Google Patents
音声符号化復号化方法とその装置Info
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- JP2615862B2 JP2615862B2 JP63147253A JP14725388A JP2615862B2 JP 2615862 B2 JP2615862 B2 JP 2615862B2 JP 63147253 A JP63147253 A JP 63147253A JP 14725388 A JP14725388 A JP 14725388A JP 2615862 B2 JP2615862 B2 JP 2615862B2
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- pulse
- signal
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は音声信号を低いビットレートで効率的に符号
化、復号化するための音声符号化復号化方法及び装置に
関する。
化、復号化するための音声符号化復号化方法及び装置に
関する。
（従来の技術） 音声信号を低いビットレート、例えば16Kb/s程度以下
で伝送する方式としては、マルチパルス符号化法などが
知られている。これらは音源信号を複数個のパルスの組
合せ（マルチパルス）で表し、声道の特徴をデジタルフ
ィルタで表し、音源パルスの情報とフィルタの係数を、
一定時間区間（フレーム）毎に求めて伝送している。こ
の方法の詳細については、例えばAraseki,Ozawa,Ono,Oc
hiai氏による“Multi−pulse Excited Speech Coder Ba
sed on Maximum Cross−correlation Search Algorith
m",（GLOBECOM83,IEEE Global Tele−communication,講
演番号23.3,1983）（文献１）に記載されている。この
方法では、声道情報と音源信号を分離してそれぞれ表現
すること、および音源信号を表現する手段として複数の
パルス列の組合せ（マルチパルス）を用いることによ
り、復号後に良好な音声信号を出力できる。音源信号を
表すパルス列を求める基本的な考え方については第４図
を用いて説明する。図中の入力端子800からはフレーム
毎に分割された音声信号が入力される。合成フィルタ82
0には現フレームの音声信号から求められたスペクトル
パラメータが入力されている。音源計算回路810におい
て初期マルチパルスを発生し、これを前記合成フィルタ
820に入力することによって出力として合成音声波形が
得られる。減算器840では前記入力信号から合成音声波
形を減ずる。この結果を重み付け回路850へ入力し、現
フレームでの重み付け誤差電力を得る。そしてこの重み
付け誤差電力を最小とするように、音源発生回路810に
おいて規定個数のマルチパルスの振幅と位置を求める。
で伝送する方式としては、マルチパルス符号化法などが
知られている。これらは音源信号を複数個のパルスの組
合せ（マルチパルス）で表し、声道の特徴をデジタルフ
ィルタで表し、音源パルスの情報とフィルタの係数を、
一定時間区間（フレーム）毎に求めて伝送している。こ
の方法の詳細については、例えばAraseki,Ozawa,Ono,Oc
hiai氏による“Multi−pulse Excited Speech Coder Ba
sed on Maximum Cross−correlation Search Algorith
m",（GLOBECOM83,IEEE Global Tele−communication,講
演番号23.3,1983）（文献１）に記載されている。この
方法では、声道情報と音源信号を分離してそれぞれ表現
すること、および音源信号を表現する手段として複数の
パルス列の組合せ（マルチパルス）を用いることによ
り、復号後に良好な音声信号を出力できる。音源信号を
表すパルス列を求める基本的な考え方については第４図
を用いて説明する。図中の入力端子800からはフレーム
毎に分割された音声信号が入力される。合成フィルタ82
0には現フレームの音声信号から求められたスペクトル
パラメータが入力されている。音源計算回路810におい
て初期マルチパルスを発生し、これを前記合成フィルタ
820に入力することによって出力として合成音声波形が
得られる。減算器840では前記入力信号から合成音声波
形を減ずる。この結果を重み付け回路850へ入力し、現
フレームでの重み付け誤差電力を得る。そしてこの重み
付け誤差電力を最小とするように、音源発生回路810に
おいて規定個数のマルチパルスの振幅と位置を求める。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来法ではビットレートが充分に
高く音源パルスの数が充分なときは音質が良好であった
が、ビットレートを下げて行くと音質が低下するという
問題点があった。
高く音源パルスの数が充分なときは音質が良好であった
が、ビットレートを下げて行くと音質が低下するという
問題点があった。
この問題点を改善するために、マルチパルス音源のピ
ッチ毎の準周期性（ピッチ相関）を利用したピッチ予測
マルチパルス法が提案されている。この方法の詳細は、
例えば、特願昭58−139022（文献２）に詳しいのでここ
では説明を省略する。しかしながら、マルチパルス音源
のピッチ毎の準周期性は大振幅のパルスでは大きいと考
えられるが、全てのパルスについてこのような周期性が
存在するわけではなく、振幅の小さなパルスはピッチ毎
の周期性は少ないと考えられる。前記文献２のピッチ予
測マルチパルス法では、フレーム内で予め定められたす
べての個数のパルスについてピッチ毎の周期性を仮定し
て全てのパルスをピッチ予測により求めているので、特
に周期性の少ないパルスではピッチ予測によりかえって
特性が悪化するという問題点があった。特にこのこと
は、母音同志の遷移区間や過渡部において顕著であり、
このような部分で音質が劣化するという問題点があっ
た。
ッチ毎の準周期性（ピッチ相関）を利用したピッチ予測
マルチパルス法が提案されている。この方法の詳細は、
例えば、特願昭58−139022（文献２）に詳しいのでここ
では説明を省略する。しかしながら、マルチパルス音源
のピッチ毎の準周期性は大振幅のパルスでは大きいと考
えられるが、全てのパルスについてこのような周期性が
存在するわけではなく、振幅の小さなパルスはピッチ毎
の周期性は少ないと考えられる。前記文献２のピッチ予
測マルチパルス法では、フレーム内で予め定められたす
べての個数のパルスについてピッチ毎の周期性を仮定し
て全てのパルスをピッチ予測により求めているので、特
に周期性の少ないパルスではピッチ予測によりかえって
特性が悪化するという問題点があった。特にこのこと
は、母音同志の遷移区間や過渡部において顕著であり、
このような部分で音質が劣化するという問題点があっ
た。
さらに、前記文献２の方法では、ピッチ情報をインパ
ルス応答に含ませているため非常に時間長の長いインパ
ルス応答（例えば20−32ms）を必要とし、予め定められ
た個数の全てのパルスをピッチ予測により求めているの
で、パルスの探索に要する演算量は非常に多く、現在の
デバイス技術をもってしても装置をコンパクトに実現す
ることはかなり困難であった。
ルス応答に含ませているため非常に時間長の長いインパ
ルス応答（例えば20−32ms）を必要とし、予め定められ
た個数の全てのパルスをピッチ予測により求めているの
で、パルスの探索に要する演算量は非常に多く、現在の
デバイス技術をもってしても装置をコンパクトに実現す
ることはかなり困難であった。
本発明の目的は、ビットレートが高いところでも、下
げていっても従来よりも良好な音声を再生することが可
能で、すくない演算量で実現可能な音声符号化復号化方
法とその装置を提供することにある。
げていっても従来よりも良好な音声を再生することが可
能で、すくない演算量で実現可能な音声符号化復号化方
法とその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） 本発明の音声符号化復号化方法は、送信側では離散的
な音声信号を入力し前記音声信号からフレーム毎にスペ
クトル包絡を表すスペクトルパラメータとピッチを表す
ピッチパラメータとを押出し、前記フレームの音声信号
を前記ピッチパラメータに応じた小区間に分割し、音源
信号として前記小区間のうちの１つの区間について、前
記スペクトルパラメータと前記ピッチパラメータとを用
いてピッチ予測を行いながら第１のマルチパルスを求
め、前記第１のマルチパルスによる影響を前記音声信号
から除去した後に前記フレームにおいて前記スパクトル
パラメータを用いてピッチ予測なしで第２のマルチパル
スを求め、前記スペクトルパラメータと前記ピッチパラ
メータと前記第１のマルチパルスと前記第２のマルチパ
ルスを伝送し、受信側では前記第１のマルチパルスと前
記ピッチパラメータと前記第２のマルチパルスを用いて
音源信号を復元しさらに前記スペクトルパラメータを用
いて合成音声信号を求めることを特徴とする。
な音声信号を入力し前記音声信号からフレーム毎にスペ
クトル包絡を表すスペクトルパラメータとピッチを表す
ピッチパラメータとを押出し、前記フレームの音声信号
を前記ピッチパラメータに応じた小区間に分割し、音源
信号として前記小区間のうちの１つの区間について、前
記スペクトルパラメータと前記ピッチパラメータとを用
いてピッチ予測を行いながら第１のマルチパルスを求
め、前記第１のマルチパルスによる影響を前記音声信号
から除去した後に前記フレームにおいて前記スパクトル
パラメータを用いてピッチ予測なしで第２のマルチパル
スを求め、前記スペクトルパラメータと前記ピッチパラ
メータと前記第１のマルチパルスと前記第２のマルチパ
ルスを伝送し、受信側では前記第１のマルチパルスと前
記ピッチパラメータと前記第２のマルチパルスを用いて
音源信号を復元しさらに前記スペクトルパラメータを用
いて合成音声信号を求めることを特徴とする。
本発明の音声符号化装置は、入力した離散的な音声信
号からフレーム毎にスペクトル包絡を表すスペクトルパ
ラメータとピッチを表すピッチパラメータとを抽出し符
号化するパラメータ計算回路と、前記フレームの音声信
号を前記ピッチパラメータに応じた小区間に分割する分
割回路と、音源信号として前記小区間のうちの１つの区
間について、前記スペクトルパラメータと前記ピッチパ
ラメータとを用いてピッチ予測を行いながら第１のマル
チパルスを求めて符号化し、前記第１のマルチパルスに
よる影響を前記音声信号から除去した後に前記フレーム
において前記スペクトルパラメータを用いてピッチ予測
なしで第２のマルチパルスを求めて符号化する音源計算
回路と、前記パラメータ計算回路の出力符号と前記音源
計算回路の出力符号を組み合わせて出力することを特徴
とする。
号からフレーム毎にスペクトル包絡を表すスペクトルパ
ラメータとピッチを表すピッチパラメータとを抽出し符
号化するパラメータ計算回路と、前記フレームの音声信
号を前記ピッチパラメータに応じた小区間に分割する分
割回路と、音源信号として前記小区間のうちの１つの区
間について、前記スペクトルパラメータと前記ピッチパ
ラメータとを用いてピッチ予測を行いながら第１のマル
チパルスを求めて符号化し、前記第１のマルチパルスに
よる影響を前記音声信号から除去した後に前記フレーム
において前記スペクトルパラメータを用いてピッチ予測
なしで第２のマルチパルスを求めて符号化する音源計算
回路と、前記パラメータ計算回路の出力符号と前記音源
計算回路の出力符号を組み合わせて出力することを特徴
とする。
本発明の音声復号化装置は、離散的な音声信号を入力
し前記音声信号からフレーム毎にスペクトル包絡を表す
スペクトルパラメータとピッチを表すピッチパラメータ
とを抽出し、前記フレームの音声信号を前記ピッチパラ
メータに応じた小区間に分割し、音源信号として前記小
区間のうちの１つの区間について、前記スペクトルパラ
メータと前記ピッチパラメータとを用いてピッチ予測を
行いながら第１のマルチパルスを求め、前記第１のマル
チパルスによる影響を前記音声信号から除去した後に前
記フレームにおいて前記スペクトルパラメータを用いて
ピッチ予測なしで第２のマルチパルスを求め、前記スペ
クトルパラメータと前記ピッチパラメータと前記第１の
マルチパルスと前記第２のマルチパルスを伝送する送信
側からの信号を復号化する音声復号化装置において、 前記スペクトルパラメータを表す符号と前記ピッチパ
ラメータを表す符号と前記第１のマルチパルスを表す符
号と前記第２のマルチパルスを表す符号とを分離して復
号化するデマルチプレクサ回路と、フレーム区間を前記
復号化したピッチパラメータに応じた小区間に分割し前
記小区間の１つについて前記復号化した第１のマルチパ
ルス発生し前記ピッチパラメータを用いてピッチを再生
し、前記ピッチを再生した信号に前記復号化した第２の
マルチパルスを発生させて加算し音源信号を復元する音
源復元回路と、前記復元した音源信号と前記複合化した
スペクトルパラメータを用いて合成音声信号を求め出力
する合成フィルタ回路とを有することを特徴とする。
し前記音声信号からフレーム毎にスペクトル包絡を表す
スペクトルパラメータとピッチを表すピッチパラメータ
とを抽出し、前記フレームの音声信号を前記ピッチパラ
メータに応じた小区間に分割し、音源信号として前記小
区間のうちの１つの区間について、前記スペクトルパラ
メータと前記ピッチパラメータとを用いてピッチ予測を
行いながら第１のマルチパルスを求め、前記第１のマル
チパルスによる影響を前記音声信号から除去した後に前
記フレームにおいて前記スペクトルパラメータを用いて
ピッチ予測なしで第２のマルチパルスを求め、前記スペ
クトルパラメータと前記ピッチパラメータと前記第１の
マルチパルスと前記第２のマルチパルスを伝送する送信
側からの信号を復号化する音声復号化装置において、 前記スペクトルパラメータを表す符号と前記ピッチパ
ラメータを表す符号と前記第１のマルチパルスを表す符
号と前記第２のマルチパルスを表す符号とを分離して復
号化するデマルチプレクサ回路と、フレーム区間を前記
復号化したピッチパラメータに応じた小区間に分割し前
記小区間の１つについて前記復号化した第１のマルチパ
ルス発生し前記ピッチパラメータを用いてピッチを再生
し、前記ピッチを再生した信号に前記復号化した第２の
マルチパルスを発生させて加算し音源信号を復元する音
源復元回路と、前記復元した音源信号と前記複合化した
スペクトルパラメータを用いて合成音声信号を求め出力
する合成フィルタ回路とを有することを特徴とする。
（作用） 本発明による音声符号化復号化方法とその装置は、フ
レーム区間の音声信号の音源信号を、ピッチ予測して求
めたマルチパルス（第１のマルチパルス）と、ピッチ予
測無しで求めたマルチパルス（第２のマルチパルス）と
を用いて表すことを特徴としている。さらに、前記第１
のマルチパルスの計算には、マルチパルス音源のピッチ
毎の準周期性を非常に効率よく利用すると共に演算量を
大きく低減するために、フレームをあらかじめピッチ周
期に応じた小区間（サブフレーム）に分割し、前記サブ
フレームのうちの１つの区間についてのみピッチ予測に
よりマルチパルスを求める。そして前記マルチパルスに
より信号を再生してその影響を除去した後に、前記フレ
ームにおいて前記文献１と同様の方法によりピッチ予測
無しでマルチパルスを求めるわけである。
レーム区間の音声信号の音源信号を、ピッチ予測して求
めたマルチパルス（第１のマルチパルス）と、ピッチ予
測無しで求めたマルチパルス（第２のマルチパルス）と
を用いて表すことを特徴としている。さらに、前記第１
のマルチパルスの計算には、マルチパルス音源のピッチ
毎の準周期性を非常に効率よく利用すると共に演算量を
大きく低減するために、フレームをあらかじめピッチ周
期に応じた小区間（サブフレーム）に分割し、前記サブ
フレームのうちの１つの区間についてのみピッチ予測に
よりマルチパルスを求める。そして前記マルチパルスに
より信号を再生してその影響を除去した後に、前記フレ
ームにおいて前記文献１と同様の方法によりピッチ予測
無しでマルチパルスを求めるわけである。
以下で本方法の基本的な考え方を第２図を用いて説明
する。第２図は、本発明の作用を示すブロック図であ
る。入力端子100から音声信号を入力し、前記音声信号
を予め定められた時間長の（例えば20ms）フレームに分
割する。フレームの音声信号からLPC分析部150はスペク
トル包絡を表す予め定められた次数のLPC係数を衆知のL
PC分析によりもとめる。LPC係数としては、線形予測係
数の他にLSP、ホルマント、LPCケプストラムなど他の良
好なパラメータを用いることもできる。また、LPC以外
の分析法、例えばケプストラムやPSE、ARMA法などを用
いることもできる。以下では線形予測係数を用いるもの
てして説明を行なう。ピッチ計算回路200は、フレーム
の音声信号からピッチ周期Ｍ及びピッチ係数（ゲイン）
ｂを計算する。これには衆知の自己相関法をを用いるこ
とができる。また、ピッチ係数ｂ（ゲイン）の計算には
前記自己相関で時間遅れＭにおける自己相関係数の値を
用いる方法や、音声信号をピッチ周期Ｍ毎の小区間（サ
ブフレーム）に分割し、各サブフレームにおける音声信
号あるいは予測残差信号のrms値を１次回帰直線で近似
したときの傾きの値を用いることもできる。後者の方法
については、Ono氏らによる“2.4Kbps pitch predictio
n multi−pulse speech coding"（proc.IEEE ICASSP88,
S4.9,1988）と題した論文（文献３）などを参照でき
る。
する。第２図は、本発明の作用を示すブロック図であ
る。入力端子100から音声信号を入力し、前記音声信号
を予め定められた時間長の（例えば20ms）フレームに分
割する。フレームの音声信号からLPC分析部150はスペク
トル包絡を表す予め定められた次数のLPC係数を衆知のL
PC分析によりもとめる。LPC係数としては、線形予測係
数の他にLSP、ホルマント、LPCケプストラムなど他の良
好なパラメータを用いることもできる。また、LPC以外
の分析法、例えばケプストラムやPSE、ARMA法などを用
いることもできる。以下では線形予測係数を用いるもの
てして説明を行なう。ピッチ計算回路200は、フレーム
の音声信号からピッチ周期Ｍ及びピッチ係数（ゲイン）
ｂを計算する。これには衆知の自己相関法をを用いるこ
とができる。また、ピッチ係数ｂ（ゲイン）の計算には
前記自己相関で時間遅れＭにおける自己相関係数の値を
用いる方法や、音声信号をピッチ周期Ｍ毎の小区間（サ
ブフレーム）に分割し、各サブフレームにおける音声信
号あるいは予測残差信号のrms値を１次回帰直線で近似
したときの傾きの値を用いることもできる。後者の方法
については、Ono氏らによる“2.4Kbps pitch predictio
n multi−pulse speech coding"（proc.IEEE ICASSP88,
S4.9,1988）と題した論文（文献３）などを参照でき
る。
ピッチ予測マルチパルス計算部250及びマルチパルス
計算部270の動作を第３図を引用して説明する。第３図
（ａ）はフレームの音声信号を表す。ここでは一例とし
てフレーム長を20msとしている。ピッチ予測マルチパル
ス計算部250では、まず、（ｂ）のように、フレームを
ピッチ周期Ｍを用いて小区間（サブフレーム）に分割す
る。ここではサブフレーム長はピッチ周期Ｍと同一して
いる。次に、前記文献２と同一の方法により、ピッチ再
生フィルタと聴感重みずけスペクトル包絡合成フィルタ
との縦続接続フィルタのインパルス応答hw（ｎ）を求め
る。ここでスペクトル包絡合成フィルタ、ピッチ再生フ
ィルタの伝達特性は（１）、（２）式でそれぞれ表され
る。
計算部270の動作を第３図を引用して説明する。第３図
（ａ）はフレームの音声信号を表す。ここでは一例とし
てフレーム長を20msとしている。ピッチ予測マルチパル
ス計算部250では、まず、（ｂ）のように、フレームを
ピッチ周期Ｍを用いて小区間（サブフレーム）に分割す
る。ここではサブフレーム長はピッチ周期Ｍと同一して
いる。次に、前記文献２と同一の方法により、ピッチ再
生フィルタと聴感重みずけスペクトル包絡合成フィルタ
との縦続接続フィルタのインパルス応答hw（ｎ）を求め
る。ここでスペクトル包絡合成フィルタ、ピッチ再生フ
ィルタの伝達特性は（１）、（２）式でそれぞれ表され
る。
Hp（ｚ）＝1/（１−bz−Ｍ） （２） ここではピッチ再生フィルタの次数は１としている。
（１）式、（２）式のインパルス応答をhs（ｎ）、hp
（ｎ）とし、聴感重みずけフィルタのインパルス応答を
ｗ（ｎ）とすると、前記インパルス応答hw（ｎ）は次式
で表される。
（ｎ）とし、聴感重みずけフィルタのインパルス応答を
ｗ（ｎ）とすると、前記インパルス応答hw（ｎ）は次式
で表される。
hw（ｎ）＝hs（ｎ）＊hp（ｎ）＊ｗ（ｎ） （３） また、聴感重みずけを行なったスペクトル包絡合成フ
ィルタのインパルス応答hws（ｎ）は hws（ｎ）＝hs（ｎ）＊ｗ（ｎ） （４） ここで記号“＊”は、畳み込みを表す。
ィルタのインパルス応答hws（ｎ）は hws（ｎ）＝hs（ｎ）＊ｗ（ｎ） （４） ここで記号“＊”は、畳み込みを表す。
次に、前記文献２と統一の方法により、インパルス応
答hw（ｎ）の自己相関数Rhh（ｍ）、聴感重みずけ音声
信号と前記インパルス応答hw（ｎ）と相互相関関数Φhx
（ｍ）を求める。次に、前記サブフレームのうちの予め
定められた１つの区間（例えば第３図（ｂ）の区間に
ついてのみ、予め定められた個数Ｌ（ここでは４として
いる）のマルチパルスの振幅gi、位置miをピッチ予測に
より求める。第３図（ｃ）は求めたマルチパルスを示
す。次に、求めたマルチパルスを（２）式で定義される
ピッチ再生フィルタに通して第３図（ｄ）のように他の
サブフレームでパルスの再生する。次に、この再生パル
スを用いて（１）式で定義されるスペクトル包絡合成フ
ィルタを駆動して再生信号ｘ′（ｎ）を得る。
答hw（ｎ）の自己相関数Rhh（ｍ）、聴感重みずけ音声
信号と前記インパルス応答hw（ｎ）と相互相関関数Φhx
（ｍ）を求める。次に、前記サブフレームのうちの予め
定められた１つの区間（例えば第３図（ｂ）の区間に
ついてのみ、予め定められた個数Ｌ（ここでは４として
いる）のマルチパルスの振幅gi、位置miをピッチ予測に
より求める。第３図（ｃ）は求めたマルチパルスを示
す。次に、求めたマルチパルスを（２）式で定義される
ピッチ再生フィルタに通して第３図（ｄ）のように他の
サブフレームでパルスの再生する。次に、この再生パル
スを用いて（１）式で定義されるスペクトル包絡合成フ
ィルタを駆動して再生信号ｘ′（ｎ）を得る。
減算器260は音声信号ｘ（ｎ）からｘ′（ｎ）を減算
してｅ（ｎ）を得る。次に、マルチパルス計算部270
は、ｅ（ｎ）にたいして、前記文献１と同一の方法を用
いて、ｅ（ｎ）に聴感重みずけをした信号とスペクトル
包絡合成フィルタの重みずけインパルス応答との相互相
関関数と、前記重みずけインパルス応答の自己相関関数
を用いて、フレーム内で予め定められた個数Ｑのマルチ
パルスを求める。これを第３図（ｅ）に示す。図ではＱ
を７としている。
してｅ（ｎ）を得る。次に、マルチパルス計算部270
は、ｅ（ｎ）にたいして、前記文献１と同一の方法を用
いて、ｅ（ｎ）に聴感重みずけをした信号とスペクトル
包絡合成フィルタの重みずけインパルス応答との相互相
関関数と、前記重みずけインパルス応答の自己相関関数
を用いて、フレーム内で予め定められた個数Ｑのマルチ
パルスを求める。これを第３図（ｅ）に示す。図ではＱ
を７としている。
送信側の伝送情報は、スペクトル包絡を表すスペクト
ルパラメータ、ピッチ再生フィルタのピッチ周期Ｍ、ゲ
インｂ、Ｌ個のピッチ予測マルチパルスの振幅と位置、
Ｑ個のマルチパルスの振幅と位置である。
ルパラメータ、ピッチ再生フィルタのピッチ周期Ｍ、ゲ
インｂ、Ｌ個のピッチ予測マルチパルスの振幅と位置、
Ｑ個のマルチパルスの振幅と位置である。
（実施例） 本発明の一実施例を示す第１図において、入力端子50
0から離散的な音声信号ｘ（ｎ）を入力する。スペクト
ル、ピッチパラメータ計算回路520では分割したフレー
ム区間（例えば20ms）の音声信号のスペクトル包絡を表
すスペクトル包絡合成フィルタのスペクトルパラメータ
aiを、衆知のLPC分析法によって求める。また、ピッチ
再生フィルタの係数ｂとピッチ周期Ｍを周知の自己相関
法あるいは前述の文献３に示した方法により求める。
0から離散的な音声信号ｘ（ｎ）を入力する。スペクト
ル、ピッチパラメータ計算回路520では分割したフレー
ム区間（例えば20ms）の音声信号のスペクトル包絡を表
すスペクトル包絡合成フィルタのスペクトルパラメータ
aiを、衆知のLPC分析法によって求める。また、ピッチ
再生フィルタの係数ｂとピッチ周期Ｍを周知の自己相関
法あるいは前述の文献３に示した方法により求める。
求められたスペクトルパラメータ及び係数、ピッチ周
期に対しては、量子化器525において量子化を行なう。
量子化の方法は、特願昭59−272435号明細書（文献４）
に示されているようなスカラー量子化や、あるいはベク
トル量子化を行なってもよい。ベクトル量子化の具体的
な方法については、例えば、Makhoul氏らによる“Vecto
r quantization in speech coding"（Proc.IEEE,pp.155
1−1588,1985）（文献５）などの論文を参照できる。逆
量子化器530は、量子化した結果を用いて逆量子化して
出力する。
期に対しては、量子化器525において量子化を行なう。
量子化の方法は、特願昭59−272435号明細書（文献４）
に示されているようなスカラー量子化や、あるいはベク
トル量子化を行なってもよい。ベクトル量子化の具体的
な方法については、例えば、Makhoul氏らによる“Vecto
r quantization in speech coding"（Proc.IEEE,pp.155
1−1588,1985）（文献５）などの論文を参照できる。逆
量子化器530は、量子化した結果を用いて逆量子化して
出力する。
減算器535はフレームの音声信号から影響信号を減算
して出力する。重み付け回路540は、音声信号と逆量子
化されたスペクトルパラメータを用いて前記信号に聴感
重み付けを行なう。重み付けの方法は、前記文献２の重
み付け回路200を参照することができる。
して出力する。重み付け回路540は、音声信号と逆量子
化されたスペクトルパラメータを用いて前記信号に聴感
重み付けを行なう。重み付けの方法は、前記文献２の重
み付け回路200を参照することができる。
インパルス応答計算回路550は、逆量子化されたスペ
クトルパラメータａ▲′ ｉ▼を用いて聴感重みずけをし
たスペクトル包絡合成フィルタのインパルス応答h
ws（ｎ）と、前記（１）、（２）式の縦続接続からなる
フィルタの重みずけインパルス応答hw（ｎ）とをａ▲′
ｉ▼とピッチ周期Ｍ′、係数ｂ′を用いて計算する。具
体的な方法は前記文献２のインパルス応答計算回路を参
照できる。
クトルパラメータａ▲′ ｉ▼を用いて聴感重みずけをし
たスペクトル包絡合成フィルタのインパルス応答h
ws（ｎ）と、前記（１）、（２）式の縦続接続からなる
フィルタの重みずけインパルス応答hw（ｎ）とをａ▲′
ｉ▼とピッチ周期Ｍ′、係数ｂ′を用いて計算する。具
体的な方法は前記文献２のインパルス応答計算回路を参
照できる。
自己相関関数計算回路560は前記２種類のインパルス
応答に対して２種類の自己相関関数を計算し、それぞれ
音源パルス計算回路580とパルス計算回路586へ出力す
る。自己相関関数の計算法は前記文献２や前記文献４の
自己相関関数計算回路180を参照することができる。
応答に対して２種類の自己相関関数を計算し、それぞれ
音源パルス計算回路580とパルス計算回路586へ出力す
る。自己相関関数の計算法は前記文献２や前記文献４の
自己相関関数計算回路180を参照することができる。
相互相関関数計算回路570は前記聴感重み付けられた
信号と、前記インパルス応答hw（ｎ）との相互相関関数
Φxh（ｍ）を計算する。
信号と、前記インパルス応答hw（ｎ）との相互相関関数
Φxh（ｍ）を計算する。
音源パルス計算回路580では、まず、フレームを逆量
子化したピッチ周期Ｍ′を用いて前記第３図（ｂ）のよ
うにサブフレーム区間に分割する。そして予め定められ
た１つのサブフレーム区間（例えば第３図（ｂ）のサブ
フレーム）について、Φxh（ｍ）とRhh（ｍ）とを用
いて、Ｌ個のマルチパルス列の振幅giと位置miを求め
る。パルス列の計算方法については、前記文献２の音源
パルス計算回路を参照することができる。
子化したピッチ周期Ｍ′を用いて前記第３図（ｂ）のよ
うにサブフレーム区間に分割する。そして予め定められ
た１つのサブフレーム区間（例えば第３図（ｂ）のサブ
フレーム）について、Φxh（ｍ）とRhh（ｍ）とを用
いて、Ｌ個のマルチパルス列の振幅giと位置miを求め
る。パルス列の計算方法については、前記文献２の音源
パルス計算回路を参照することができる。
量子化器585は、前記マルチパルス列の振幅と位置を
量子化して符号を出力する。具体的な方法は前記文献４
などを参照できる。この出力はさらに逆量子化され、ピ
ッチ再生フィルタ605、スペクトル包絡合成フィルタ610
に通すことによって、前記ピッチ予測マルチパルスによ
る合成音声信号ｘ′（ｎ）が求まる。
量子化して符号を出力する。具体的な方法は前記文献４
などを参照できる。この出力はさらに逆量子化され、ピ
ッチ再生フィルタ605、スペクトル包絡合成フィルタ610
に通すことによって、前記ピッチ予測マルチパルスによ
る合成音声信号ｘ′（ｎ）が求まる。
減算器615は、前記音声信号ｘ（ｎ）から合成音声信
号ｘ′（ｎ）を減ずることによって、残差信号ｅ（ｎ）
を得る。
号ｘ′（ｎ）を減ずることによって、残差信号ｅ（ｎ）
を得る。
重みずけ回路600は前記残差信号に対して聴感重みず
けを行なう。
けを行なう。
相互相関関数計算回路603は重みずけ回路600の出力と
前記インパルス応答hws（ｎ）との相互相関関数を計算
する。
前記インパルス応答hws（ｎ）との相互相関関数を計算
する。
パルス計算回路586では、前記相互相関関数とインパ
ルス応答hws（ｎ）の自己相関関数を用いて予め定めら
れた個数のマルチパルスの振幅と位置を求める。
ルス応答hws（ｎ）の自己相関関数を用いて予め定めら
れた個数のマルチパルスの振幅と位置を求める。
電子化器620は前記マルチパルスの振幅、位置を量子
化して出力するとともに、これらを逆量子化して合成フ
ィルタ625へ出力する。
化して出力するとともに、これらを逆量子化して合成フ
ィルタ625へ出力する。
合成フィルタ625は残差信号を合成して出力する。
加算器627は合成フィルタ625と合成フィルタ610の出
力を加算してフレームの再生信号を求めさらに次フレー
ムに対する影響信号をもとめて出力する。この具体的な
方法は前記文献４を参照できる。
力を加算してフレームの再生信号を求めさらに次フレー
ムに対する影響信号をもとめて出力する。この具体的な
方法は前記文献４を参照できる。
マルチプレクサ635は、量子化器585、620の出力であ
るマルチパルス列の振幅、位置を表す符号、パラメータ
量子化器525の出力であるスペクトルパラメータ、ピッ
チ周期、係数を表す符号を組み合せて出力する。
るマルチパルス列の振幅、位置を表す符号、パラメータ
量子化器525の出力であるスペクトルパラメータ、ピッ
チ周期、係数を表す符号を組み合せて出力する。
一方、受信側では、デマルチプレクサ710は、ピッチ
予測マルチパルス（第１のマルチパルス）の振幅、位置
を表す符号、マルチパルス（第２のマルチパルス）の振
幅、位置を表す符号、スペクトルパラメータ、ピッチ周
期、係数を表す符号を分離して出力する。
予測マルチパルス（第１のマルチパルス）の振幅、位置
を表す符号、マルチパルス（第２のマルチパルス）の振
幅、位置を表す符号、スペクトルパラメータ、ピッチ周
期、係数を表す符号を分離して出力する。
第１のパルス復号器720はピッチ予測マルチパルスの
振幅、位置を復号する。第２のパルス復号器725は第２
のマルチパルスの振幅、位置を復号する。スペクトル、
ピッチパラメータ復号器750は、送信側の逆量子化器530
と同じ動きをして、スペクトルパラメータ、ピッチ周期
Ｍ′、係数ｂ′を復号して出力する。
振幅、位置を復号する。第２のパルス復号器725は第２
のマルチパルスの振幅、位置を復号する。スペクトル、
ピッチパラメータ復号器750は、送信側の逆量子化器530
と同じ動きをして、スペクトルパラメータ、ピッチ周期
Ｍ′、係数ｂ′を復号して出力する。
第１のパルス発生器720は、前記第１のマルチパルス
（ピッチ予測マルチパルス）による音源信号をフレーム
長だけ発生させ出力する。第２のパルス発生器725は前
記第２のマルチパルスによる音源信号をフレーム長だけ
発生させる。
（ピッチ予測マルチパルス）による音源信号をフレーム
長だけ発生させ出力する。第２のパルス発生器725は前
記第２のマルチパルスによる音源信号をフレーム長だけ
発生させる。
ピッチ再生フィルタ735は、送信側のピッチ再生フィ
ルタ605と同一の動作を行ない、パルス発生器730の出
力、復号されたピッチ周期Ｍ′及び係数ｂ′を入力し、
フレームでピッチを再生した音源信号を求め加算器740
へ出力する。
ルタ605と同一の動作を行ない、パルス発生器730の出
力、復号されたピッチ周期Ｍ′及び係数ｂ′を入力し、
フレームでピッチを再生した音源信号を求め加算器740
へ出力する。
加算器740は前記音源信号と第２のパルス発生器727の
出力信号を加算してフレームの駆動音源信号を求め、合
成フィルタ回路760を駆動する。
出力信号を加算してフレームの駆動音源信号を求め、合
成フィルタ回路760を駆動する。
合成フィルタ回路760は、前記駆動音源信号及び前記
復号されたスペクトルパラメータを用いて、フレーム毎
に合成音声波形を求めて出力する。
復号されたスペクトルパラメータを用いて、フレーム毎
に合成音声波形を求めて出力する。
以上述べた構成は本発明の一実施例に過ぎず、種々の
変形も可能である。
変形も可能である。
マルチパルスの計算方法としては、前記文献１に示し
た方法の他に、種々の衆知な方法を用いることができ
る。これには、例えば、Ozawa氏らによる“A Study on
Pulse Search Algorithms for Multi−pulse Speech Co
der Realization"（IEEE JSAC,pp.133−141,1986）（文
献６）を参照することができる。
た方法の他に、種々の衆知な方法を用いることができ
る。これには、例えば、Ozawa氏らによる“A Study on
Pulse Search Algorithms for Multi−pulse Speech Co
der Realization"（IEEE JSAC,pp.133−141,1986）（文
献６）を参照することができる。
また、ピッチ周期の計算法としては、前述の実施例で
示した方法の他に、例えば、下記（３）式のように、過
去の音源信号ｖ（ｎ）とピッチ再生フィルタ、スペクト
ル包絡合成フィルタで再生した信号と、現サブフレーム
の入力音声信号ｘ（ｎ）との誤差電力Ｅを最小するよう
な位置Ｍを探索し、そのときの係数ｂを求めることもで
きる。
示した方法の他に、例えば、下記（３）式のように、過
去の音源信号ｖ（ｎ）とピッチ再生フィルタ、スペクト
ル包絡合成フィルタで再生した信号と、現サブフレーム
の入力音声信号ｘ（ｎ）との誤差電力Ｅを最小するよう
な位置Ｍを探索し、そのときの係数ｂを求めることもで
きる。
ここで、hs（ｎ）はスペクトル合成フィルタのインパ
ルス応答、ｗ（ｎ）は聴感重みずけ回路のインパルス応
答を示す。
ルス応答、ｗ（ｎ）は聴感重みずけ回路のインパルス応
答を示す。
また、サブフレームのピッチ周期Ｍに線形のずれτを
許容するようにしてもよい。具体的な方法については、
前記文献３などを参照できる。ただし、このときはピッ
チ情報として、周期Ｍ以外に前記τも伝送する必要があ
る。
許容するようにしてもよい。具体的な方法については、
前記文献３などを参照できる。ただし、このときはピッ
チ情報として、周期Ｍ以外に前記τも伝送する必要があ
る。
また、送信側の合成フィルタ610では重みずけ信号を
再生するようにして、重みずけ回路540からこれを減算
するような構成とすると、重みずけ回路600を省略する
ことができる。
再生するようにして、重みずけ回路540からこれを減算
するような構成とすると、重みずけ回路600を省略する
ことができる。
また、送信側での影響信号の減算を省略することもで
きる。このような構成とすると、合成フィルタ625、加
算器627が不要となる。
きる。このような構成とすると、合成フィルタ625、加
算器627が不要となる。
（発明の効果） 本発明によれば、ピッチ毎の周期性の強いパルスにつ
いては、ピッチ予測により１つのサブフレーム区間のパ
ルスを求めることにより非常に効率的に表し、ピッチ毎
の相関のそれほど強くないパルスについてはピッチ予測
を用いずにマルチパルスをもとめているので、全てのパ
ルスをピッチ予測を用いて求める従来法と比較して母音
遷移部や過渡部など周期性が弱くなる部分で音質を大き
く改善することができるという効果がある。さらに、一
部のマルチパルスのみピッチ予測により求めているの
で、ピッチ予測マルチパルスの探索に必要な演算量を大
幅に低減することが可能で、従来方式と比較して大幅に
演算量を低減できるという大きな効果がある。
いては、ピッチ予測により１つのサブフレーム区間のパ
ルスを求めることにより非常に効率的に表し、ピッチ毎
の相関のそれほど強くないパルスについてはピッチ予測
を用いずにマルチパルスをもとめているので、全てのパ
ルスをピッチ予測を用いて求める従来法と比較して母音
遷移部や過渡部など周期性が弱くなる部分で音質を大き
く改善することができるという効果がある。さらに、一
部のマルチパルスのみピッチ予測により求めているの
で、ピッチ予測マルチパルスの探索に必要な演算量を大
幅に低減することが可能で、従来方式と比較して大幅に
演算量を低減できるという大きな効果がある。
第１図は本発明による音声符号化復号化方法とその装置
の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は本発明の
作用を示すブロック図である。第３図はパルス列探索の
例を表すブロック図である。第４図は従来の方式の例を
示すブロック図である。 図において150……LPC分析部、200……ピッチ計算部、2
50……ピッチ予測マルチパルス計算部、270……マルチ
パルス計算部、520……スペクトル・ピチパラメータ計
算回路、525……パラメータ量子化器、530……逆量子化
器、535、260、615、840……減算器、540、600、850…
…重みずけ回路、550……インパルス応答計算回路、560
……自己相関関数計算回路、570、603……相互相関関数
計算回路、585、620……量子化器、627、740……加算
器、586……パルス計算回路、605、735……ピッチ再生
フィルタ、610、625、760、820……合成フィルタ、635
……マルチプレクサ、710……デマルチプレクサ、720…
…第１のパルス復号器、725……第２のパルス復号器、7
50……スペクトル・ピッチパラメータ復号器、730……
第１のパルス発生器、727……第２のパルス発生器。
の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は本発明の
作用を示すブロック図である。第３図はパルス列探索の
例を表すブロック図である。第４図は従来の方式の例を
示すブロック図である。 図において150……LPC分析部、200……ピッチ計算部、2
50……ピッチ予測マルチパルス計算部、270……マルチ
パルス計算部、520……スペクトル・ピチパラメータ計
算回路、525……パラメータ量子化器、530……逆量子化
器、535、260、615、840……減算器、540、600、850…
…重みずけ回路、550……インパルス応答計算回路、560
……自己相関関数計算回路、570、603……相互相関関数
計算回路、585、620……量子化器、627、740……加算
器、586……パルス計算回路、605、735……ピッチ再生
フィルタ、610、625、760、820……合成フィルタ、635
……マルチプレクサ、710……デマルチプレクサ、720…
…第１のパルス復号器、725……第２のパルス復号器、7
50……スペクトル・ピッチパラメータ復号器、730……
第１のパルス発生器、727……第２のパルス発生器。
Claims (3)
- 【請求項１】送信側では離散的な音声信号を入力し前記
音声信号からフレーム毎にスペクトル包絡を表すスペク
トルパラメータとピッチを表すピッチパラメータとを抽
出し、前記フレームの音声信号をピッチパラメータに応
じた小区間に分割し、音源信号として前記小区間のうち
の１つの区間について、前記スペクトルパラメータと前
記ピッチパラメータとを用いてピッチ予測を行いながら
第１のマルチパルスを求め、前記第１のマルチパルスに
よる影響を前記音声信号から除去した後に前記フレーム
において前記スペクトルパラメータを用いてピッチ予測
なしで第２のマルチパルスを求めた、前記スペクトルパ
ラメータと前記ピッチパラメータと前記第１のマルチパ
ルスと前記第２のマルチパルスを伝送し、受信側では前
記第１のマルチパルスと前記ピッチパラメータと前記第
２のマルチパルスを用いて音源信号を復元しさらに前記
スペクトルパラメータを用いて合成音声信号を求めるこ
とを特徴とする音声符号化復号化方法。 - 【請求項２】入力した離散的な音声信号からフレーム毎
にスペクトル包絡を表すスペクトルパラメータとピッチ
を表すピッチパラメータとを抽出し符号化するパラメー
タ計算回路と、前記フレームの音声信号を前記ピッチパ
ラメータに応じた小区間に分割する分割回路と、音源信
号として前記小区間のうちの１つの区間について、前記
スペクトルパラメータと前記ピッチパラメータとを用い
てピッチ予測を行いながら第１のマルチパルスを求めて
符号化し、前記第１のマルチパルスによる影響を前記音
声信号から除去した後に前記フレームにおいて前記スペ
クトルパラメータを用いてピッチ予測なしで第２のマル
チパルスを求めて符号化する音源計算回路と、前記パラ
メータ計算回路の出力符号と前記音源計算回路の出力符
号を組み合わせて出力することを特徴とする音声符号化
装置。 - 【請求項３】離散的な音声信号を入力し前記音声信号か
らフレーム毎にスペクトル包絡を表すスペクトルパラメ
ータとピッチを表すピッチパラメータとを抽出し、前記
フレームの音声信号を前記ピッチパラメータに応じた小
区間に分割し、音源信号として前記小区間のうちの１つ
の区間について、前記スペクトルパラメータと前記ピッ
チパラメータとを用いてピッチ予測を行いながら第１の
マルチパルスを求め、前記第１のマルチパルスによる影
響を前記音声信号から除去した後に前記フレームにおい
て前記スペクトルパラメータを用いてピッチ予測なしで
第２のマルチパルスを求め、前記スペクトルパラメータ
と前記ピッチパラメータと前記第１のマルチパルスと前
記第２のマルチパルスを伝送する送信側からの信号を復
号化する音声復号化装置において、 前記スペクトルパラメータを表す符号と前記ピッチパラ
メータを表す符号と前記第１のマルチパルスを表す符号
と前記第２のマルチパルスを表す符号とを分離して復号
化するデマルチプレクサ回路と、フレーム区間を前記復
号化したピッチパラメータに応じた小区間に分割し前記
小区間の１つについて前記復号化した第１のマルチパル
スを発生し前記ピッチパラメータを用いてピッチを再生
し、前記ピッチを再生した信号に前記復号化した第２の
マルチパルスを発生させて加算し音源信号を復元する音
源復元回路と、前記復元した音源信号と前記復号化した
スペクトルパラメータを用いて合成音声信号を求め出力
する合成フィルタ回路とを有することを特徴とする音声
復号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147253A JP2615862B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 音声符号化復号化方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147253A JP2615862B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 音声符号化復号化方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01314300A JPH01314300A (ja) | 1989-12-19 |
| JP2615862B2 true JP2615862B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=15426049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63147253A Expired - Lifetime JP2615862B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 音声符号化復号化方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615862B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2884626T3 (es) * | 2014-05-01 | 2021-12-10 | Nippon Telegraph & Telephone | Codificador, descodificador, método de codificación, método de descodificación, programa de codificación, programa de descodificación y soporte de registro |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2844589B2 (ja) * | 1984-12-21 | 1999-01-06 | 日本電気株式会社 | 音声信号符号化方法とその装置 |
| JPS61262800A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | 富士通株式会社 | 音声符号化方式 |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63147253A patent/JP2615862B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01314300A (ja) | 1989-12-19 |
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