JP2940464B2 - 音声復号化装置 - Google Patents

音声復号化装置

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JP2940464B2
JP2940464B2 JP8072089A JP7208996A JP2940464B2 JP 2940464 B2 JP2940464 B2 JP 2940464B2 JP 8072089 A JP8072089 A JP 8072089A JP 7208996 A JP7208996 A JP 7208996A JP 2940464 B2 JP2940464 B2 JP 2940464B2
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    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は音声復号化装置に関
し、特に音声符号が存在しない無音状態の背景雑音の生
成にあたり消費電力を削減することができる音声復号化
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音声符号化装置では、符号化すべき音声
信号が存在しない場合に消費電力の低減を図るために音
声符号化情報の送信を停止する。この場合、受信側の音
声復号化装置では、復号化した復号化音声信号において
有音と無音との不連続感が顕著となるため、それを解消
する目的で擬似的に背景雑音信号を生成して出力すると
いうことが行われている。
【０００３】従来の音声復号化装置の背景雑音生成方式
の構成及び動作は、例えば特開平５−１２２１６５号公
報に詳細に記載されている。
【０００４】また、従来の音声符号化装置及び音声復号
化装置における音声信号の符号化処理及び復号化処理の
詳細については、例えばデジタル方式自動車電話システ
ム標準規格ＲＣＲ ＳＴＤ−２７Ｃ 第１分冊（平成６
年１１月１０日、財団法人電波システム開発センター）
の第５．２．１節音声符号化処理及び第５．２．４節音
声復号化処理に詳細に説明されている。
【０００５】ここでは図５を参照して従来の音声復号化
装置の背景雑音生成方式の構成を簡単に説明する。
【０００６】図５は従来の背景雑音生成方式の構成を示
すブロック図である。
【０００７】図５を参照すると、従来の音声復号化装置
の背景雑音生成方式は、受信情報を入力する入力端子５
１と、受信情報を記憶する受信情報記憶部５２と、復号
化処理に使用する符号を生成する符号生成部５３と、符
号の復号化処理を行う復号化処理部５４と、出力信号を
出力する出力端子５５とにより構成されている。
【０００８】以下、送信側で符号化すべき音声信号が存
在する状態を有音、符号化すべき音声信号が存在しない
状態を無音と呼ぶことにする。また、符号化側で音声信
号を符号化した符号を単に符号と呼ぶことにする。
【０００９】受信情報記憶部５２は、受信符号格納部５
２１と、有音／無音情報格納部５２２とを備えている。
受信符号格納部５２１は、受信した符号を入力端子５１
から入力し、格納する。有音／無音情報格納部５２２
は、現在の状態が有音であるか無音であるかという情報
（以下、有音／無音情報と呼ぶ。）を入力端子５１から
入力し、格納する。
【００１０】符号生成部５３は、背景雑音用符号生成部
５３１と、符号制御部ｃ５３１と、符号切替部ｓ５３１
とを備えている。符号制御部ｃ５３１は有音／無音情報
格納部５２２より入力した有音／無音情報に基づき、背
景雑音用符号生成部５３１及び符号切替部ｓ５３１の動
作を以下のように制御する。
【００１１】有音の場合は受信符号格納部５２１に格納
されている受信符号をそのまま復号化処理部５４に出力
する。無音の場合は背景雑音用符号生成部５３１を駆動
し、受信符号格納部５２１より入力した前記符号から背
景雑音生成用の符号を生成し、復号化処理部５４に出力
する。
【００１２】復号化処理部５４は励振信号生成部５４１
と、合成信号生成部５４２と、ポストフィルタ部５４３
とを備える。
【００１３】符号生成部５３より入力された符号は励振
信号生成部５４１、合成信号生成部５４２、ポストフィ
ルタ部５４３に伝送される。
【００１４】励振信号生成部５４１は符号生成部５３よ
り入力した符号より励振信号を生成し、出力する。
【００１５】合成信号生成部５４２は入力した励振信号
を合成フィルタに通して合成信号を生成し、出力する。
【００１６】ポストフィルタ部５４３は合成信号生成部
５４２で生成された合成信号をポストフィルタに通して
ポストフィルタ出力信号を生成し、出力端子５５より出
力する。
【００１７】ポストフィルタ部は合成音声信号に含まれ
るノイズを抑え、有音部における音声信号の主観品質を
向上させる効果がある。
【００１８】次に、図５及び図６を参照して、従来の音
声復号化装置の背景雑音生成方式の動作について説明す
る。
【００１９】入力端子５１より入力された受信符号は受
信符号格納部５２１に格納される。具体的には、音声の
スペクトル包絡情報、音声信号のレベル、ピッチ情報、
雑音情報、等を表す符号が格納される。入力端子５１よ
り入力された有音／無音情報は有音／無音情報格納部５
２２に格納される。
【００２０】符号制御部ｃ５３１は有音／無音情報格納
部５２２より入力した有音／無音情報に基づき、背景雑
音用符号生成部５３１及び符号切替部ｓ５３１の動作を
以下のように制御する（ステップＢ１）。
【００２１】有音の場合は受信符号格納部５２１に格納
されている受信符号をそのまま復号化処理部５４へ出力
するとともに、前記受信符号を背景雑音用符号生成部５
３１へ出力する。その理由は、背景雑音用符号生成部５
３１が背景雑音生成用の符号を生成する場合に有音の時
の受信符号をもとにして背景雑音生成用の符号を生成す
るためである。受信符号は、具体的には、音声のスペク
トル包絡情報、音声信号のレベル、ピッチ情報、雑音情
報、等を表す符号である。
【００２２】無音の場合は符号制御部ｃ５３１は背景雑
音用符号生成部５３１を駆動する。背景雑音用符号生成
部５３１は受信符号格納部５２１より入力した前記受信
符号のうち、最新の受信符号より背景雑音生成用の符号
を生成し、復号化処理部５４に出力する（ステップＢ
２）。受信符号より背景雑音生成用の符号を生成する具
体的な方法としては、例えば、音声信号のレベルの低減
化、雑音情報の乱数化等がある。
【００２３】励振信号生成部５４１は符号生成部１３か
ら入力した符号のうち、ピッチ情報、雑音情報等を表す
符号より励振信号を生成し、出力する（ステップＢ
３）。
【００２４】具体的な励振信号の生成方法の一例を以下
に述べる。励振信号生成部５４１は、ピッチ情報及び雑
音情報を表す各符号に対するピッチ成分信号及び雑音成
分信号をあらかじめデータベースとして保持しており、
符号生成部５３よりピッチ情報、雑音情報を表す符号を
入力すると、各符号に対応するピッチ成分信号及び雑音
成分信号を各データベースの中から選択し、選択したピ
ッチ成分信号及び雑音成分信号を加算して、励振信号を
生成する。例えば、ピッチ情報を表す符号をＬ、符号Ｌ
に対応して選択されたピッチ成分信号をｂL （ｎ）、雑
音情報を表す符号をＩ、符号Ｉに対応して選択された雑
音成分信号をｕI （ｎ）とすると、励振信号ｅｘ（ｎ）
は次式のように計算することができる。
【００２５】 ｅｘ（ｎ）＝ｂL （ｎ）＋ｕI （ｎ） （１） 合成信号生成部５４２は符号生成部５３より入力した符
号のうちスペクトル包絡情報を表す符号より合成フィル
タを形成し、励振信号生成部５４１より入力した励振信
号を合成フィルタに通して合成信号を生成し、出力する
（ステップＢ４）。具体的な合成フィルタの生成方法の
一例を以下に述べる。スペクトル包絡を表す線形予測符
号をαi と表すと、合成信号生成部５４２における合成
フィルタの伝達関数Ａ（ｚ）は次式のように表すことが
できる。
【００２６】
【数１】
【００２７】ただし、Ｎp は線形予測符号αi の次数
（例えば１０次）とする。
【００２８】ポストフィルタ部５４３は符号生成部５３
より入力した符号のうち、音声信号のスペクトル包絡情
報、ピッチ情報を表す符号よりポストフィルタを形成
し、合成信号生成部５４２より出力される合成信号をポ
ストフィルタに通してポストフィルタ出力信号を生成
し、出力端子５５より出力する（ステップＢ５）。
【００２９】具体的なポストフィルタの生成方法の一例
を以下に述べる。有音区間における合成音声信号の主観
品質を向上させるためのポストフィルタの構成形式とし
ては、例えば、合成音声信号のピッチ成分を強調するピ
ッチ強調フィルタと高域の周波数成分を強調する高域強
調フィルタとスペクトル包絡を強調するスペクトル整形
フィルタとの縦続接続という形が挙げられる。
【００３０】ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタ
の伝達関数Ｐ（ｚ）としては、例えば、次のような形が
挙げられる。
【００３１】
【数２】
【００３２】ただし、ｌａｇを励振信号のピッチ周期の
値（例えば２０〜１４６）とする。また、定数ｇc は重
み付け係数（例えば０．７）とする。
【００３３】高域の周波数成分を強調する高域強調フィ
ルタの伝達関数Ｂ（ｚ）としては、例えば次のような形
が挙げられる。
【００３４】 Ｂ（ｚ）＝１−ｇb ・ｚ-1 （４） ただし、定数ｇb は重み付け係数（例えば０．４）とす
る。
【００３５】スペクトル包絡を強調するスペクトル整形
フィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）としては、例えば次のよう
な形が挙げられる。
【００３６】
【数３】
【００３７】ただし、Ｎp は線形予測パラメータαi の
次数（例えば１０次）とする。また、定数ｇn i 、ｇd
i は重み付け係数（例えばｇn i ＝０．５、ｇd i ＝
０．８）とする。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明したような
従来の音声復号化装置には次のような問題点がある。
【００３９】ポストフィルタ処理を音声復号化処理に組
み込んだ場合、ポストフィルタにおけるフィルタリング
処理には膨大な数の積和演算を必要とするので、その消
費電力が大きくなるという問題がある。
【００４０】また、一方、消費電力を削減するために、
無音時にはポストフィルタを動作させないようにする
と、ポストフィルタの動作を停止している間ポストフィ
ルタの内部状態は更新されないので、無音から有音に変
化した直後の有音の合成音声信号が劣化する問題が発生
する。また、更に有音／無音が切り替わる瞬間にポスト
フィルタの動作／停止を切り替えるため有音時と無音時
における再生信号に不連続感が生じる問題も発生する。
【００４１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る音声復号化
装置は、上述した従来技術の問題点を解決して、無音時
の消費電力を低減し、かつ無音から有音に変化する際の
合成音声信号の品質を劣化させることなく、また不連続
感を与えない背景雑音生成方式を備えた音声復号化装置
である。
【００４２】本発明は、音声スペクトル包絡情報、音声
レベル、ピッチ情報および雑音情報を含む符号に符号化
された音声信号と、音声信号の存在する有音区間と音声
信号の存在しない無音区間とを識別する情報とを入力
し、有音区間では入力した音声信号を復号化して出力
し、無音区間では直前の有音区間で入力した音声信号に
もとづき生成および符号化した背景雑音信号を復号化し
て出力する音声復号化装置において以下の構成要素を有
することを特徴とする。
【００４３】（１）音声信号および背景雑音信号が含む
ピッチ情報および雑音情報を励振し、この励振された信
号と音声信号および背景雑音信号が含む音声スペクトル
包絡情報にもとづき合成信号を生成する合成信号生成手
段 （２）音声信号および背景雑音信号が含む音声スペクト
ル包絡情報とピッチ情報にもとづくポストフィルタを形
成し、前記の合成信号生成手段が生成した合成信号を入
力し、フィルタ処理して出力するポストフィルタ手段 （３）合成信号生成手段が生成した合成信号を通過さ
せ、その通過合成信号情報にもとづきポストフィルタの
内部状態を更新するポストフィルタ状態更新手段 （４）有音区間では合成信号生成手段をポストフィルタ
手段に接続して合成信号を当該ポストフィルタを介して
出力し、無音区間では合成信号生成手段をポストフィル
タ状態更新手段に接続して合成信号をポストフィルタ状
態更新手段を介して出力する。
【００４４】また、この音声復号化装置は、ポストフィ
ルタ手段の出力信号とポストフィルタ状態更新手段の通
過信号をそれぞれ入力、記憶し、両信号の合成信号を出
力する出力信号補間処理手段を更に備え、有音区間と無
音区間との変化時には当該出力信号補間処理手段が出力
する合成信号を出力する。
【００４５】更に、本発明は、以下の構成要素を含む音
声復号化装置でもある。
【００４６】（１）音声信号および背景雑音信号が含む
ピッチ情報および雑音情報を励振して出力する信号励振
手段 （２）音声信号および背景雑音信号が含むピッチ情報に
もとづくプリフィルタを形成し、信号励振手段が出力す
る励振信号を入力し、フィルタ処理して出力するプリフ
ィルタ手段 （３）信号励振手段が出力する励振信号を通過させ、そ
の通過励振信号情報にもとづきプリフィルタの内部状態
を更新するプリフィルタ状態更新手段 （４）プリフィルタ手段およびプリフィルタ状態更新手
段と接続され、入力する信号と音声信号および背景雑音
信号が含む音声スペクトル包絡情報にもとづき合成信号
を生成する合成信号生成手段 （５）音声信号および背景雑音信号が含む音声スペクト
ル包絡情報とピッチ情報にもとづくポストフィルタを形
成し、合成信号生成手段が生成した合成信号を入力し、
フィルタ処理して出力するポストフィルタ手段 （６）合成信号生成手段が生成した合成信号を通過さ
せ、その通過合成信号情報にもとづきポストフィルタの
内部状態を更新するポストフィルタ状態更新手段 （７）有音区間では信号励振手段の出力信号をプリフィ
ルタ手段を介して合成信号生成手段に入力し、更に合成
信号生成手段をポストフィルタ手段に接続して合成信号
を当該ポストフィルタを介して出力する。
【００４７】（８）無音区間では信号励振手段の出力信
号をプリフィルタ状態更新手段を介して合成信号生成手
段に入力し、更に合成信号生成手段をポストフィルタ状
態更新手段に接続して合成信号を当該ポストフィルタ状
態更新手段を介して出力する。
【００４８】また、この音声復号化装置は、ポストフィ
ルタ手段の出力信号とポストフィルタ状態更新手段の通
過信号をそれぞれ入力、記憶し、両信号の合成信号を出
力する出力信号補間処理手段を更に備え、有音区間と無
音区間との変化時にはこの出力信号補間処理手段が出力
する合成信号を出力する。
【００４９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による音声復号化装
置の背景雑音生成方式の第１の実施の形態の構成を示す
ブロック図である。以下、図１を参照して本発明による
音声復号化装置の背景雑音生成方式の第１の実施の形態
の構成を詳細に説明する。
【００５０】図１を参照すると、本発明による音声復号
化装置の背景雑音生成方式の第１の実施の形態は、受信
情報を入力する入力端子１１と、受信情報を記憶する受
信情報記憶部１２と、復号化処理に使用する符号を生成
する符号生成部１３と、符号の復号化処理を行う復号化
処理部１４と、出力信号を出力する出力端子１５とを含
む。
【００５１】受信情報記憶部１２は、受信符号格納部１
２１と、有音／無音情報格納部１２２とを備えている。
受信符号格納部１２１は、受信した符号を入力端子１１
から入力し、格納する。有音／無音情報格納部１２２
は、有音／無音情報を入力端子１１から入力し、格納す
る。尚、受信情報記憶部１２、受信符号格納部１２１、
有音／無音情報格納部１２２の構成は、図５に示した従
来の受信情報記憶部５２、受信符号格納部５２１、有音
／無音情報格納部５２２の構成と同一である。
【００５２】符号生成部１３は、背景雑音用符号生成部
１３１と、符号制御部ｃ１３１と、符号切替部ｓ１３１
とを備えている。符号制御部ｃ１３１は有音／無音情報
格納部１２２より入力した有音／無音情報に基づき、背
景雑音用符号生成部１３１及び符号切替部ｓ１３１の動
作を以下のように制御する。
【００５３】有音の場合は受信符号格納部１２１に格納
されている受信符号をそのまま復号化処理部１４へ出力
する。無音の場合は背景雑音用符号生成部１３１を駆動
し、受信符号格納部１２１より入力した前記符号から背
景雑音生成用の符号を生成し、復号化処理部１４に出力
する。
【００５４】尚、符号生成部１３、背景雑音用符号生成
部１３１、符号制御部ｃ１３１、符号切替部ｓ１３１の
構成は、図５で示した従来の符号生成部５３、背景雑音
用符号生成部５３１、符号制御部ｃ５３１、符号切替部
ｓ５３１の構成と同一である。
【００５５】復号化処理部１４は励振信号生成部１４１
と、合成信号生成部１４２と、ポストフィルタ部１４３
と、ポストフィルタ状態更新部１４４と、ポストフィル
タ制御部ｃ１４４と、ポストフィルタ切替部ｓ１４４
と、出力信号補間処理部１４５と、出力信号制御部ｃ１
４５と、出力信号切替部ｓ１４５とを備える。
【００５６】符号生成部１３より入力された符号は励振
信号生成部１４１、合成信号生成部１４２、ポストフィ
ルタ部１４３に伝送される。
【００５７】励振信号生成部１４１は符号生成部１３よ
り入力した符号より励振信号を生成し、出力する。励振
信号生成部１４１の構成は、図５で示した従来の励振信
号生成部５４１の構成と同一である。
【００５８】合成信号生成部１４２は入力した励振信号
を合成フィルタに通して合成信号を生成し、出力する。
合成信号生成部１４２の構成は、図５で示した従来の合
成信号生成部５４２の構成と同一である。
【００５９】ポストフィルタ制御部ｃ１４４は、有音／
無音情報格納部１２２に格納されている有音／無音情報
により、ポストフィルタ部１４３、ポストフィルタ状態
更新部１４４、ポストフィルタ切替部ｓ１４８の動作を
制御する。
【００６０】有音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４は、ポストフィルタ部１４３を駆動する。ポストフ
ィルタ部５４３は合成信号生成部５４２で生成された合
成信号をポストフィルタに通してポストフィルタ出力信
号を生成し、出力する。ポストフィルタ部１４３の構成
は、図５で示した従来のポストフィルタ部５４３の構成
と同一である。
【００６１】無音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４は、ポストフィルタ状態更新部１４４を駆動する。
ポストフィルタ状態更新部１４４は、合成信号生成部１
４２から出力された無音時の合成信号である背景雑音信
号をそのまま出力すると同時に、前記背景雑音信号によ
りポストフィルタ部１４３のフィルタの内部状態を更新
する。これは、有音／無音でポストフィルタを駆動する
／しないを切り替える際の出力信号の不連続感を軽減す
るためである。
【００６２】出力信号制御部ｃ１４５は有音／無音情報
格納部１２２に格納されている有音／無音情報により、
出力信号補間処理部１４５及び出力信号切替部ｓ１４５
の動作を制御する。
【００６３】有音中はポストフィルタ部１４３から出力
された音声信号を出力端子１５より出力すると同時に前
記音声信号を出力信号補間処理部１４５へも出力する。
無音中はポストフィルタ状態更新部１４４から出力され
た背景雑音信号を出力端子１５より出力すると同時に前
記背景雑音信号を出力信号補間処理部１４５へも出力す
る。
【００６４】有音／無音の変化時には、出力信号制御部
ｃ１４５は、ポストフィルタ部１４３及びポストフィル
タ状態更新部１４４からの出力信号を補間する。これ
は、有音／無音でポストフィルタを駆動する／しないを
切り替える際の出力信号の不連続感をなくすためであ
る。
【００６５】次に、図１及び図２を参照して、本発明に
よる音声復号化装置の背景雑音生成方式の第１の実施の
形態の動作について説明する。
【００６６】入力端子１１より入力された受信符号は受
信符号格納部１２１に格納される。具体的には、音声の
スペクトル包絡情報、音声信号のレベル、ピッチ情報、
雑音情報、等を表す符号が格納される。入力端子１１よ
り入力された有音／無音情報は有音／無音情報格納部１
２２に格納される。
【００６７】符号制御部ｃ１３１は有音／無音情報格納
部１２２より入力した有音／無音情報に基づき、背景雑
音用符号生成部１３１及び符号切替部ｓ１３１の動作を
以下のように制御する（ステップＡ１）。尚、ステップ
Ａ１の動作は、図６に示した従来のステップＢ１の動作
と同一である。
【００６８】有音の場合は受信符号格納部５２１に格納
されている受信符号をそのまま復号化処理部５４へ出力
するとともに、前記受信符号を背景雑音用符号生成部５
３１へ出力する。その理由は、背景雑音用符号生成部５
３１が背景雑音生成用の符号を生成する場合に有音の時
の受信符号をもとにして背景雑音生成用の符号を生成す
るためである。受信符号は、具体的には、音声のスペク
トル包絡情報、音声信号のレベル、ピッチ情報、雑音情
報、等を表す符号である。
【００６９】無音の場合は符号制御部ｃ１３１は背景雑
音用符号生成部１３１を駆動する。背景雑音用符号生成
部１３１は受信符号格納部１２１より入力した過去の受
信符号のうち、最新の受信符号より背景雑音生成用の符
号を生成し、復号化処理部１４に出力する。受信符号よ
り背景雑音生成用の符号を生成する具体的を方法として
は、例えば、音声信号のレベルの低減化、雑音情報の乱
数化等がある（ステップＡ２）。尚、ステップＡ２の動
作は、図６に示した従来のステップＢ２の動作と同一で
ある。
【００７０】励振信号生成部１４１は符号生成部１３か
ら入力した符号のうち、ピッチ情報、雑音情報を表すパ
ラメータから励振信号を生成し、出力する（ステップＡ
３）。尚、ステップＡ３の動作は、図６に示した従来の
ステップＢ３の動作と同一である。
【００７１】具体的な励振信号の生成方法の一例を以下
に述べる。励振信号生成部１４１は、ピッチ情報及び雑
音情報を表す各符号に対するピッチ成分信号及び雑音成
分信号をあらかじめデータベースとして保持しており、
符号生成部１３よりピッチ情報、雑音情報を表す符号を
入力すると、各符号に対応するピッチ成分信号及び雑音
成分信号を各データベースの中から選択し、選択したピ
ッチ成分信号及び雑音成分信号を加算して、励振信号を
生成する。例えば、ピッチ情報を表す符号をＬ、符号Ｌ
に対応して選択されたピッチ成分信号をｂL （ｎ）、雑
音情報を表す符号をＩ、符号Ｉに対応して選択された雑
音成分信号をｕI （ｎ）とすると、励振信号ｅｘ（ｎ）
は次式のように計算することができる。
【００７２】 ｅｘ（ｎ）＝ｂL （ｎ）＋ｕI （ｎ） （６） 尚、（６）式は、従来の励振信号を計算する（１）式と
同一である。
【００７３】合成信号生成部１４２は符号生成部１３よ
り入力した符号のうちスペクトル包絡情報を表す符号よ
り合成フィルタを形成し、励振信号生成部１４１より入
力した励振信号を合成フィルタに通して合成信号を生成
し、出力する（ステップＡ４）。尚、ステップＡ４の動
作は、図６に示した従来のステップＢ４の動作と同一で
ある。
【００７４】具体的な合成フィルタの生成方法の一例を
以下に述べる。スペクトル包絡を表す線形予測符号をα
i と表すとすると、合成信号生成部１４２における合成
フィルタの伝達関数Ａ（ｚ）は次式のように表すことが
できる。
【００７５】
【数４】
【００７６】ただし、Ｎp は線形予測符号αi の次数
（例えば１０次）とする。
【００７７】尚、（７）式は、従来の励振信号を計算す
る（２）式と同一である。
【００７８】ポストフィルタ制御部ｃ１４４は有音／無
音情報格納部１２２に格納されている情報によりポスト
フィルタ部１４３及びポストフィルタ状態更新部１４４
及びポストフィルタ切替部ｓ１４４の動作を制御する
（ステップＡ５）。
【００７９】有音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４はポストフィルタ部１４３を駆動する。ポストフィ
ルタ部１４３は符号生成部１３より入力した符号のう
ち、音声信号のスペクトル包絡情報、ピッチ情報を表す
符号よりポストフィルタを形成し、合成信号生成部１４
２より出力される合成信号をポストフィルタに通してポ
ストフィルタ出力信号を生成し、出力する（ステップＡ
６）。尚、ステップＡ６の動作は、図６に示した従来の
ステップＢ５の動作と同一である具体的なポストフィル
タの生成方法の一例を以下に述べる。有音区間における
合成音声信号の主観品質を向上させるためのポストフィ
ルタの構成形式としては、例えば、合成音声信号のピッ
チ成分を強調するピッチ強調フィルタと高域の周波数成
分を強調する高域強調フィルタとスペクトル包絡を強調
するスペクトル整形フィルタとの縦続接続という形が挙
げられる。
【００８０】ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタ
の伝達関数Ｐ（ｚ）としては、例えば次のような形が挙
げられる。
【００８１】
【数５】
【００８２】ただし、ｌａｇを励振信号のピッチ周期の
値（例えば２０〜１４６）とする。また、定数ｇc は重
み付け係数（例えば０．７）とする。
【００８３】尚、（８）式は、従来の励振信号を計算す
る（３）式と同一である。
【００８４】高域の周波数成分を強調する高域強調フィ
ルタの伝達関数Ｂ（ｚ）としては、例えば次のような形
が挙げられる。
【００８５】 Ｂ（ｚ）＝１−ｇb ・ｚ-1 （９） ただし、定数ｇb は重み付け係数（例えば０．４）であ
る。
【００８６】尚、（９）式は、従来の励振信号を計算す
る（４）式と同一である。
【００８７】スペクトル包絡を強調するスペクトル整形
フィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）としては、例えば次のよう
な形が挙げられる。
【００８８】
【数６】
【００８９】ただし、Ｎp は線形予測パラメータαi の
次数（例えば１０次）とする。また、定数ｇn i 、ｇd
i は重み付け係数（例えばｇn i ＝０．５、ｇd i ＝
０．８）とする。
【００９０】尚、（１０）式は、従来の励振信号を計算
する（５）式と同一である。
【００９１】無音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４は、ポストフィルタ状態更新部１４４を駆動する。
ポストフィルタ状態更新部１４４は、合成信号生成部１
４２から出力された無音時の合成信号である背景雑音信
号をそのまま出力すると同時に、前記背景雑音信号によ
りポストフィルタ部１４３のフィルタの内部状態を更新
する。これは、有音／無音でポストフィルタを駆動する
／しないを切り替える際の出力信号の不連続感を軽減す
るためである。具体的には前記伝達関数Ｐ（ｚ）、Ｂ
（ｚ）、Ｈ（ｚ）の各フィルタのフィルタ状態を更新す
る。尚、各フィルタのフィルタ状態を更新する動作は、
各フィルタの係数を０にして各フィルタを通す動作と等
価である（ステップＡ７）。
【００９２】出力信号制御部ｃ１４５は有音／無音情報
格納部１２２に格納されている有音／無音情報により、
出力信号補間処理部１４５及び出力信号切替部ｓ１４５
の動作を制御する（ステップＡ８）。
【００９３】有音中はポストフィルタ部１４３から出力
された音声信号を出力端子１５より出力すると同時に前
記音声信号を出力信号補間処理部１４５へも出力する。
無音中はポストフィルタ状態更新部１４４から出力され
た背景雑音信号を出力端子１５より出力すると同時に前
記背景雑音信号を出力信号補間処理部１４５へも出力す
る。
【００９４】有音／無音の変化時には、出力信号制御部
ｃ１４５は、ポストフィルタ部１４３及びポストフィル
タ状態更新部１４４からの出力信号を補間する。これ
は、有音／無音でポストフィルタを駆動する／しないを
切り替える際の出力信号の不連続感をなくすためである
（ステップＡ９）。
【００９５】以下、例えば有音から無音への変化時の場
合における具体的な補間方法の一例を述べる。
【００９６】以下、時刻ｔにおけるポストフィルタ部１
４３からの出力信号をＶ（ｔ）、時刻ｔにおけるポスト
フィルタ状態更新部１４４からの出力信号をＵ（ｔ）、
補間を始める時刻、すなわち有音から無音に切り替わる
時刻をＳＴ、補間を終了する時刻をＥＴ、時刻ＳＴから
時刻ＥＴまでの間における出力端子１５への最終的な出
力信号をＯ（ｔ）と表すことにする。
【００９７】時刻ＳＴまでの間、すなわち有音の間は、
出力信号制御部ｃ１４５は、ポストフィルタ部１４３か
ら出力される音声信号をそのまま出力端子１５より出力
する。
【００９８】 Ｏ（ｔ）＝Ｖ（ｔ） （１１） ただし、ｔ≦ＳＴとする。
【００９９】時刻ＳＴ以降、時刻ＥＴまでの間は、出力
信号補間処理部１４５は、まず、合成信号生成部１４２
からの出力信号をポストフィルタ部１４３に通し、ポス
トフィルタ部１４３からの出力信号Ｖ（ｔ）を保存す
る。次に、出力信号補間処理部１４５は、合成信号生成
部１４２からの出力信号をポストフィルタ状態更新部１
４４に通し、ポストフィルタ状態更新部１４４からの出
力信号Ｕ（ｔ）を保存する。次に、時刻ｔにおける出力
信号Ｏ（ｔ）を次式のように計算する。
【０１００】
【数７】
【０１０１】ただし、ＳＴ≦ｔ≦ＥＴとする。
【０１０２】時刻ＥＴ以降、すなわち無音の間は、出力
信号制御部ｃ１４５は、ポストフィルタ状態更新部１４
４から出力される背景雑音信号Ｕ（ｉ）をそのまま出力
端子１５より出力する。
【０１０３】 Ｏ（ｔ）＝Ｕ（ｔ） （１３） ただし、ＥＴ≦ｔとする。
【０１０４】次に、本発明による音声復号化装置の第２
の実施の形態を説明する。
【０１０５】図３は本発明による音声復号化装置の背景
雑音生成方式の第２の実施の形態の構成を示すブロック
図である。以下、図３を参照して本発明による音声復号
化装置の背景雑音生成方式の第２の実施の形態の構成を
説明する。
【０１０６】図３を参照すると、本発明による音声復号
化装置の背景雑音生成方式の第２の実施の形態の構成
は、復号化処理部１４が、図１に示された第１の実施の
形態における復号化処理部１４の構成に加えて、励振信
号生成部１４１と合成信号生成部１４２との間にプリフ
ィルタ部１４６、プリフィルタ状態更新部１４７、プリ
フィルタ制御部ｃ１４７、及びプリフィルタ切替部ｓ１
４７を有する点で異なる。
【０１０７】プリフィルタ制御部ｃ１４７は、有音／無
音情報格納部１２２に格納されている有音／無音情報に
より、プリフィルタ部１４６、プリフィルタ状態更新部
１４７、プリフィルタ切替部ｓ１４７の動作を制御す
る。
【０１０８】有音の場合は、プリフィルタ制御部ｃ１４
７は、プリフィルタ部１４６を駆動する。無音の場合
は、プリフィルタ制御部ｃ１４７は、プリフィルタ状態
更新部１４７を駆動する。
【０１０９】プリフィルタ部１４６の構成は、本発明に
よる音声復号化装置の背景雑音生成方式の第１の実施の
形態の構成におけるポストフィルタ部１４３の構成形式
のうち、ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタの構
成と同一とすることができる。
【０１１０】プリフィルタ状態更新部１４７は励振信号
生成部１４１から出力された励振信号をそのまま合成信
号生成部へ出力すると同時に、前記励振信号によりプリ
フィルタ部１４６のフィルタの内部状態を更新する。
【０１１１】次に、図３及び図４を参照して、本発明に
よる音声復号化装置の背景雑音生成方式の第２の実施の
形態の動作について説明する。
【０１１２】図４におけるステップＡ１〜Ａ３で示され
る第２の実施の形態における受信情報記憶部１２、符号
生成部１３、及び励振信号生成部１４１の動作は、第１
の実施の形態における受信情報記憶部１２、符号生成部
１３、及び励振信号生成部１４１の動作と同一のため、
ここでは説明を省略する。
【０１１３】第１の実施の形態では、励振信号生成部１
４１から出力される励振信号がそのまま合成信号生成部
１４２へ入力されていたが、第２の実施の形態では、第
１の実施の形態におけるポストフィルタ部１４３の構成
要素のうち、ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタ
の構成要素を合成フィルタの前に配置しており、励振信
号生成部１４１から出力された励振信号は、プリフィル
タ部１４６又はプリフィルタ状態更新部１４７のいずれ
かを通った後に合成信号生成部１４２へ入力される。
【０１１４】プリフィルタ制御部ｃ１４７は、有音／無
音情報格納部１２２に格納されている有音／無音情報に
より、プリフィルタ部１４６、プリフィルタ状態更新部
１４７、プリフィルタ切替部ｓ１４７の動作を制御する
（ステップＡ１１）。
【０１１５】有音の場合は、プリフィルタ制御部ｃ１４
７はプリフィルタ部１４６を駆動する。プリフィルタ部
１４６は符号生成部１３より入力した符号のうち、音声
信号のピッチ情報を表す符号よりプリフィルタを形成
し、励振生成部１４１より出力される励振信号をプリフ
ィルタに通してプリフィルタ出力信号を生成し、出力す
る（ステップＡ１２）。
【０１１６】具体的なプリフィルタの生成方法の一例と
しては、第１の実施の形態におけるポストフィルタの構
成形式のうちのピッチ強調フィルタの伝達関数Ｐ（ｚ）
が挙げられるため、ここでは説明を省略する。
【０１１７】無音の場合は、プリフィルタ制御部ｃ１４
７は、プリフィルタ状態更新部１４７を駆動する。プリ
フィルタ状態更新部１４７は、励振信号生成部１４１か
ら出力された励振信号をそのまま出力すると同時に、前
記励振信号によりプリフィルタ部１４６のフィルタの内
部状態を更新する。これは、有音／無音でプリフィルタ
を駆動する／しないを切り替える際の出力信号の不連続
感を軽減するためである。具体的には前記プリフィルタ
の伝達関数Ｐ（ｚ）のフィルタ状態を更新する（ステッ
プＡ１３）。
【０１１８】図４におけるステップＡ４で示される第２
の実施の形態における合成信号生成部１４２の動作は、
第１の実施の形態における合成信号生成部１４２の動作
と同一のものが挙げられるため、ここでは説明を省略す
る。
【０１１９】ポストフィルタ制御部ｃ１４４は有音／無
音情報格納部１２２に格納されている情報によりポスト
フィルタ部１４３及びポストフィルタ状態更新部１４４
及びポストフィルタ切替部ｓ１４４の動作を制御する
（ステップＡ５）。
【０１２０】有音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４はポストフィルタ部１４３を駆動する。ポストフィ
ルタ部１４３は符号生成部１３より入力した符号のう
ち、音声信号のスペクトル包絡情報、ピッチ情報を表す
符号よりポストフィルタを形成し、合成信号生成部１４
２より出力される合成信号をポストフィルタに通してポ
ストフィルタ出力信号を生成し、出力する（ステップＡ
６）。
【０１２１】ここで、ポストフィルタ部１４３の動作は
第１の実施の形態におけるポストフィルタ部１４３の動
作のうち、ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタの
動作以外の動作を行う、という点で異なる。なぜなら、
ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタに相当する動
作は、図４におけるステップＡ１２で示されるプリフィ
ルタ部１４６において既に行われているからである。
【０１２２】具体的なポストフィルタの生成方法の一例
としては、第１の実施の形態におけるポストフィルタの
構成形式のうちの高域の周波数成分を強調する高域強調
フィルタとスペクトル包絡を強調するスペクトル整形フ
ィルタとの縦続接続という形が挙げられる。
【０１２３】第２の実施の形態における高域強調フィル
タの伝達関数Ｂ（ｚ）は、第１の実施の形態における高
域強調フィルタの伝達関数Ｂ（ｚ）と同一のものが挙げ
られるため、ここでは説明を省略する。第２の実施の形
態におけるスペクトル整形フィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）
は、第２の実施の形態におけるスペクトル整形フィルタ
の伝達関数Ｈ（ｚ）と同一のものが挙げられるため、こ
こでは説明を省略する。
【０１２４】無音の場合は、ポストフィルタ制御部ｃ１
４４は、ポストフィルタ状態更新部１４４を駆動する。
ポストフィルタ状態更新部１４４は、合成信号生成部１
４２から出力された無音時の合成信号である背景雑音信
号をそのまま出力すると同時に、前記背景雑音信号によ
りポストフィルタ部１４３のフィルタの内部状態を更新
する。これは、有音／無音でポストフィルタを駆動する
／しないを切り替える際の出力信号の不連続感を軽減す
るためである。具体的には前記第２の実施の形態におけ
る伝達関数Ｂ（ｚ）、Ｈ（ｚ）の各フィルタのフィルタ
状態を更新する。尚、各フィルタのフィルタ状態を更新
する動作は、各フィルタの係数を０にして各フィルタを
通す動作と等価である（ステップＡ７）。
【０１２５】なお、第２の実施の形態におけるポストフ
ィルタ状態更新部１４４の動作は第１の実施の形態にお
けるポストフィルタ状態更新部１４４の動作のうち、ピ
ッチ成分を強調するピッチ強調フィルタの内部状態を更
新する動作以外の動作のみを行う、という点で異なる。
なぜなら、ピッチ成分を強調するピッチ強調フィルタの
内部状態を更新する動作は、図４におけるステップＡ１
３で示されるプリフィルタ状態更新部１４７において既
に行われているからである。
【０１２６】図４におけるステップＡ８〜Ａ１０で示さ
れる第２の実施の形態における出力信号補間処理部１４
５、出力信号制御部ｃ１４５、及び出力信号切替部ｓ１
４５の動作は、第１の実施の形態における出力信号補間
処理部１４５、出力信号制御部ｃ１４５、及び出力信号
切替部ｓ１４５の動作と同一のものが挙げられるため、
ここでは説明を省略する。
【０１２７】また、第１及び第２の実施の形態の他の変
形例としては、第１及び第２の実施の形態において、出
力信号補間処理部１４５、出力信号制御部ｃ１４５、及
び出力信号切替部ｓ１４５を省略した形態が挙げられ
る。
【０１２８】また、第１及び第２の実施の形態の他の変
形例としては、これらを数学的に等価変換したものが挙
げられる。
【０１２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る音声
復号化装置は、無音時には膨大な処理量を必要とするポ
ストフィルタ処理を駆動しないので消費電力を大幅に削
減できる効果がある。
【０１３０】また、無音時にポストフィルタ処理を駆動
しなくても、その間のポストフィルタの内部状態の更新
動作は継続するようにしたので、無音から有音に変化し
た直後であっても、その合成音声信号の品質を劣化させ
ることがない。
【０１３１】また更に、有音時と無音時との間の変化時
には、有音時に出力されるポストフィルタ処理を施した
出力信号と、無音時に出力されるポストフィルタ処理を
施していない出力信号とを補間して出力するようにした
ので、有音時と無音時との間の変化時における再生信号
に不連続感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音声復号化装置の背景雑音生成方
式の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による音声復号化装置の背景雑音生成方
式の第１の実施の形態の動作を示すフローチャートであ
る。
【図３】本発明による音声復号化装置の背景雑音生成方
式の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による音声復号化装置の背景雑音生成方
式の第２の実施の形態の動作を示すフローチャートであ
る。
【図５】従来の音声復号化装置の背景雑音生成方式の構
成を示すブロック図である。
【図６】従来の音声復号化装置の背景雑音生成方式の動
作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１，５１ 入力端子 １２，５２ 受信情報記憶部 １３，５３ 符号生成部 １４，５４ 復号化処理部 １５，５５ 出力端子 １２１，５２１ 受信符号格納部 １２２，５２２ 有音／無音情報格納部 １３１，５３１ 背景雑音用符号生成部 ｃ１３１，ｃ５３１ 符号制御部 ｓ１３１，ｓ５３１ 符号切替部 １４１，５４１ 励振信号生成部 １４２，５４２ 合成信号生成部 １４３，５４３ ポストフィルタ部 １４４ ポストフィルタ状態更新部 ｃ１４４ ポストフィルタ制御部 ｓ１４４ ポストフィルタ切替部 １４５ 出力信号補間処理部 ｃ１４５ 出力信号制御部 ｓ１４５ 出力信号切替部 １４６ プリフィルタ部 １４７ プリフィルタ状態更新部 ｃ１４７ プリフィルタ制御部 ｓ１４７ プリフィルタ切替部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 音声スペクトル包絡情報、音声レベル、
    ピッチ情報および雑音情報を含む符号に符号化された音
    声信号と、音声信号の存在する有音区間と音声信号の存
    在しない無音区間とを識別する情報とを入力し、有音区
    間では入力した音声信号を復号化して出力し、無音区間
    では直前の有音区間で入力した音声信号にもとづき生成
    および符号化した背景雑音信号を復号化して出力する音
    声復号化装置において、 前記音声信号および背景雑音信号が含むピッチ情報およ
    び雑音情報を励振し、当該励振された信号と前記音声信
    号および背景雑音信号が含む音声スペクトル包絡情報に
    もとづき合成信号を生成する合成信号生成手段と、 前記音声信号および背景雑音信号が含む音声スペクトル
    包絡情報とピッチ情報にもとづくポストフィルタを形成
    し、前記合成信号生成手段が生成した合成信号を入力
    し、フィルタ処理して出力するポストフィルタ手段と、 前記合成信号生成手段が生成した合成信号を通過させ、
    当該通過合成信号情報にもとづき前記ポストフィルタの
    内部状態を更新するポストフィルタ状態更新手段とを備
    え、 前記有音区間では前記合成信号生成手段を前記ポストフ
    ィルタ手段に接続して合成信号を当該ポストフィルタを
    介して出力し、前記無音区間では前記合成信号生成手段
    を前記ポストフィルタ状態更新手段に接続して合成信号
    を当該ポストフィルタ状態更新手段を介して出力するこ
    とを特徴とする音声復号化装置。
  2. 【請求項２】 前記音声復号化装置は、前記ポストフィ
    ルタ手段の出力信号と前記ポストフィルタ状態更新手段
    の通過信号をそれぞれ入力、記憶し、両信号の合成信号
    を出力する出力信号補間処理手段を更に備え、前記有音
    区間と無音区間との変化時には当該出力信号補間処理手
    段が出力する合成信号を出力することを特徴とする請求
    項１に記載の音声復号化装置。
  3. 【請求項３】 音声スペクトル包絡情報、音声レベル、
    ピッチ情報および雑音情報を含む符号に符号化された音
    声信号と、音声信号の存在する有音区間と音声信号の存
    在しない無音区間とを識別する情報とを入力し、有音区
    間では入力した音声信号を復号化して出力し、無音区間
    では直前の有音区間で入力した音声信号にもとづき生成
    および符号化した背景雑音信号を復号化して出力する音
    声復号化装置において、 前記音声信号および背景雑音信号が含むピッチ情報およ
    び雑音情報を励振して出力する信号励振手段と、 前記音声信号および背景雑音信号が含むピッチ情報にも
    とづくプリフィルタを形成し、前記信号励振手段が出力
    する励振信号を入力し、フィルタ処理して出力するプリ
    フィルタ手段と、 前記信号励振手段が出力する励振信号を通過させ、当該
    通過励振信号情報にもとづき前記プリフィルタの内部状
    態を更新するプリフィルタ状態更新手段と、 前記プリフィルタ手段および前記プリフィルタ状態更新
    手段と接続され、入力する信号と前記音声信号および背
    景雑音信号が含む音声スペクトル包絡情報にもとづき合
    成信号を生成する合成信号生成手段と、 前記音声信号および背景雑音信号が含む音声スペクトル
    包絡情報とピッチ情報にもとづくポストフィルタを形成
    し、前記合成信号生成手段が生成した合成信号を入力
    し、フィルタ処理して出力するポストフィルタ手段と、 前記合成信号生成手段が生成した合成信号を通過させ、
    当該通過合成信号情報にもとづき前記ポストフィルタの
    内部状態を更新するポストフィルタ状態更新手段とを備
    え、 前記有音区間では前記信号励振手段の出力信号を前記プ
    リフィルタ手段を介して前記合成信号生成手段に入力
    し、更に前記合成信号生成手段を前記ポストフィルタ手
    段に接続して合成信号を当該ポストフィルタを介して出
    力し、 前記無音区間では前記信号励振手段の出力信号を前記プ
    リフィルタ状態更新手段を介して前記合成信号生成手段
    に入力し、更に前記合成信号生成手段を前記ポストフィ
    ルタ状態更新手段に接続して合成信号を当該ポストフィ
    ルタ状態更新手段を介して出力することを特徴とする音
    声復号化装置。
  4. 【請求項４】 前記音声復号化装置は、前記ポストフィ
    ルタ手段の出力信号と前記ポストフィルタ状態更新手段
    の通過信号をそれぞれ入力、記憶し、両信号の合成信号
    を出力する出力信号補間処理手段を更に備え、前記有音
    区間と無音区間との変化時には当該出力信号補間処理手
    段が出力する合成信号を出力することを特徴とする請求
    項３に記載の音声復号化装置。
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