JP3092654B2 - 信号符号化装置 - Google Patents
信号符号化装置Info
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- JP3092654B2 JP3092654B2 JP08164840A JP16484096A JP3092654B2 JP 3092654 B2 JP3092654 B2 JP 3092654B2 JP 08164840 A JP08164840 A JP 08164840A JP 16484096 A JP16484096 A JP 16484096A JP 3092654 B2 JP3092654 B2 JP 3092654B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声や音楽信号を
低いビットレートで高品質に符号化するための信号符号
化装置に関するものである。
低いビットレートで高品質に符号化するための信号符号
化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音声信号を高能率に符号化する方式とし
ては、例えば、Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ ａｎｄ Ｂ．
Ａｔａｌによる“Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅ
ａｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ
ｓｐｅｅｃｈ ａｔ ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｂｉｔ ｒ
ａｔｅｓ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．９３７−
９４０，１９８５年）と題した論文（文献１）や、Ｋｌ
ｅｉｊｎらによる“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｐｅｅｃｈ
ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｅｉｎｔｖｅｃｔ
ｏｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ＳＥＬＰ”
（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．１５５−１５８，１
９８８年）と題した論文（文献２）などに記載されてい
るＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ）が知られてい
る。この従来例では、送信側では、フレーム毎（例えば
２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ）分析を用
いて、音声信号のスペクトル特性を表すスペクトルパラ
メータを抽出する。フレームをさらにサブフレーム（例
えば５ｍｓ）に分割し、サブフレーム毎に過去の音源信
号を基に適応コードブックにおけるパラメータ（ピッチ
周期に対応する遅延パラメータとゲインパラメータ）を
抽出し、適応コードブックにより前記サブフレームの音
声信号をピッチ予測する。ピッチ予測して求めた音源信
号に対して、予め定められた種類の雑音信号からなる音
源コードブック（ベクトル量子化コードブック）から最
適な音源コードベクトルを選択し、最適なゲインを計算
することにより、音源信号を量子化する。音源コードベ
クトルの選択の仕方は、選択した雑音信号により合成し
た信号と、前記残差信号との誤差電力を最小化するよう
に行う。そして、選択されたコードベクトルの種類を表
すインデクスとゲインならびに、前記スペクトルパラメ
ータと適応コードブックのパラメータをマルチプレクサ
部により組み合わせて伝送する。受信側の説明は省略す
る。
ては、例えば、Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ ａｎｄ Ｂ．
Ａｔａｌによる“Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅ
ａｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ
ｓｐｅｅｃｈ ａｔ ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｂｉｔ ｒ
ａｔｅｓ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．９３７−
９４０，１９８５年）と題した論文（文献１）や、Ｋｌ
ｅｉｊｎらによる“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｐｅｅｃｈ
ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｅｉｎｔｖｅｃｔ
ｏｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ＳＥＬＰ”
（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．１５５−１５８，１
９８８年）と題した論文（文献２）などに記載されてい
るＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ）が知られてい
る。この従来例では、送信側では、フレーム毎（例えば
２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ）分析を用
いて、音声信号のスペクトル特性を表すスペクトルパラ
メータを抽出する。フレームをさらにサブフレーム（例
えば５ｍｓ）に分割し、サブフレーム毎に過去の音源信
号を基に適応コードブックにおけるパラメータ（ピッチ
周期に対応する遅延パラメータとゲインパラメータ）を
抽出し、適応コードブックにより前記サブフレームの音
声信号をピッチ予測する。ピッチ予測して求めた音源信
号に対して、予め定められた種類の雑音信号からなる音
源コードブック（ベクトル量子化コードブック）から最
適な音源コードベクトルを選択し、最適なゲインを計算
することにより、音源信号を量子化する。音源コードベ
クトルの選択の仕方は、選択した雑音信号により合成し
た信号と、前記残差信号との誤差電力を最小化するよう
に行う。そして、選択されたコードベクトルの種類を表
すインデクスとゲインならびに、前記スペクトルパラメ
ータと適応コードブックのパラメータをマルチプレクサ
部により組み合わせて伝送する。受信側の説明は省略す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来法では、音源
コードブックから最適な音源コードベクトルを選択する
のに多大な演算量を要するという問題があった。これ
は、文献１や２の方法では、音源コードベクトルを選択
するのに、各コードベクトルに対して一旦フィルタリン
グもしくは畳み込み演算を行ない、この演算をコードブ
ックに格納されているコードベクトルの個数だけ繰り返
すことに起因する。例えば、コードブックのビット数が
Ｂビットで、次元数がＮのときは、フィルタリングある
いは畳み込み演算のときのフィルタあるいはインパルス
応答長をＫとすると、演算量は１秒当たり、Ｎ×Ｋ×２
B ×８０００／Ｎだけ必要となる。一例として、Ｂ＝１
０、Ｎ＝４０、Ｋ＝１０とすると、１秒当たり８１，９
２０，０００回の演算が必要となり、極めて膨大である
という問題点があった。また、この問題点は、入力信号
の帯域が電話帯域よりも広く、標本化周波数が高くなる
ほど、深刻であった。
コードブックから最適な音源コードベクトルを選択する
のに多大な演算量を要するという問題があった。これ
は、文献１や２の方法では、音源コードベクトルを選択
するのに、各コードベクトルに対して一旦フィルタリン
グもしくは畳み込み演算を行ない、この演算をコードブ
ックに格納されているコードベクトルの個数だけ繰り返
すことに起因する。例えば、コードブックのビット数が
Ｂビットで、次元数がＮのときは、フィルタリングある
いは畳み込み演算のときのフィルタあるいはインパルス
応答長をＫとすると、演算量は１秒当たり、Ｎ×Ｋ×２
B ×８０００／Ｎだけ必要となる。一例として、Ｂ＝１
０、Ｎ＝４０、Ｋ＝１０とすると、１秒当たり８１，９
２０，０００回の演算が必要となり、極めて膨大である
という問題点があった。また、この問題点は、入力信号
の帯域が電話帯域よりも広く、標本化周波数が高くなる
ほど、深刻であった。
【０００４】音源コードブック探索に必要な演算量を低
減する方法として、種々のものが提案されている。例え
ば、ＡＣＥＬＰ（Ａｒｇｅｂｒａｉｃ Ｃｏｄｅ Ｅｘ
ｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）方
式が提案されている。これは、例えば、Ｃ．Ｌａｆｌａ
ｍｍｅらによる“１６ ｋｂｐｓ ｗｉｄｅｂａｎｄｓ
ｐｅｅｃｈ ｃｏｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂａ
ｓｅｄ ｏｎ ａｌｇｅｂｒａｉｃ ＣＥＬＰ”と題し
た論文（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．１３−１６，
１９９１）（文献３）等を参照することができる。文献
３の方法によれば、音源信号を複数個のパルスで表し、
各パルスの位置をあらかじめ定められたビット数で表し
伝送する。ここで、各パルスの振幅は＋１．０もしくは
−１．０に限定されているため、パルス探索の演算量を
大幅に低減化できる。
減する方法として、種々のものが提案されている。例え
ば、ＡＣＥＬＰ（Ａｒｇｅｂｒａｉｃ Ｃｏｄｅ Ｅｘ
ｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）方
式が提案されている。これは、例えば、Ｃ．Ｌａｆｌａ
ｍｍｅらによる“１６ ｋｂｐｓ ｗｉｄｅｂａｎｄｓ
ｐｅｅｃｈ ｃｏｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂａ
ｓｅｄ ｏｎ ａｌｇｅｂｒａｉｃ ＣＥＬＰ”と題し
た論文（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．１３−１６，
１９９１）（文献３）等を参照することができる。文献
３の方法によれば、音源信号を複数個のパルスで表し、
各パルスの位置をあらかじめ定められたビット数で表し
伝送する。ここで、各パルスの振幅は＋１．０もしくは
−１．０に限定されているため、パルス探索の演算量を
大幅に低減化できる。
【０００５】しかし、以上述べたいずれの手法も、ピッ
チが一つの音声に対しては比較的良好な音質が得られる
ものの、会議などの用途で、複数話者の声や、複数種の
楽器が混在するためにピッチが複数個含まれる音楽信号
に対しては、低いビットレートでは甚だしく音質が劣化
していた。
チが一つの音声に対しては比較的良好な音質が得られる
ものの、会議などの用途で、複数話者の声や、複数種の
楽器が混在するためにピッチが複数個含まれる音楽信号
に対しては、低いビットレートでは甚だしく音質が劣化
していた。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、ビ
ットレートが低い場合にも、広帯域の音声のみならず音
楽信号に対しても、比較的少ない演算量で音質の劣化の
少ない信号符号化方式を提供することにある。
ットレートが低い場合にも、広帯域の音声のみならず音
楽信号に対しても、比較的少ない演算量で音質の劣化の
少ない信号符号化方式を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、入力信号からスペクトルパラメータを求めて量子
化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号か
ら第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求めピッチ
予測残差信号を求め前記ピッチ予測残差信号から第２の
ピッチ周期に対応する第２の遅延を求め、これら第１及
び第２の遅延を少なくとも含むあらかじめ定められた複
数個の遅延を求めて出力する遅延計算部と、前記複数個
の遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対して音源信
号を求めて量子化して出力する音源量子化部を有するこ
とを特徴とする信号符号化装置が得られる。
れば、入力信号からスペクトルパラメータを求めて量子
化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入力信号か
ら第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求めピッチ
予測残差信号を求め前記ピッチ予測残差信号から第２の
ピッチ周期に対応する第２の遅延を求め、これら第１及
び第２の遅延を少なくとも含むあらかじめ定められた複
数個の遅延を求めて出力する遅延計算部と、前記複数個
の遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対して音源信
号を求めて量子化して出力する音源量子化部を有するこ
とを特徴とする信号符号化装置が得られる。
【０００８】本発明の第２の態様によれば、前記信号の
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
【０００９】本発明の第３の態様によれば、入力信号か
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から特徴量を抽出し
てモードを判別するモード判別部と、あらかじめ定めら
れたモードにおいて前記入力信号から第１のピッチ周期
に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求め
前記ピッチ予測残差信号から第２のピッチ周期に対応す
る第２の遅延を求め、これら第１及び第２の遅延を少な
くとも含むあらかじめ定められた複数個の遅延を求めて
出力する遅延計算部と、前記複数個の遅延を用いてピッ
チ予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化し
て出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号
符号化装置が得られる。
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から特徴量を抽出し
てモードを判別するモード判別部と、あらかじめ定めら
れたモードにおいて前記入力信号から第１のピッチ周期
に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求め
前記ピッチ予測残差信号から第２のピッチ周期に対応す
る第２の遅延を求め、これら第１及び第２の遅延を少な
くとも含むあらかじめ定められた複数個の遅延を求めて
出力する遅延計算部と、前記複数個の遅延を用いてピッ
チ予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化し
て出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号
符号化装置が得られる。
【００１０】本発明の第４の態様によれば、前記信号の
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
【００１１】本発明の第５の態様によれば、入力信号か
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から第１のピッチ周
期に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求
め第１のピッチ予測利得を計算し、前記ピッチ予測残差
信号から第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求め
これらの処理を繰り返すピッチ予測部と、前記ピッチ予
測利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを
判別する判別部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定
められた条件を満たさない場合に前記遅延を用いてピッ
チ予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化し
て出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号
符号化装置が得られる。
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から第１のピッチ周
期に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求
め第１のピッチ予測利得を計算し、前記ピッチ予測残差
信号から第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求め
これらの処理を繰り返すピッチ予測部と、前記ピッチ予
測利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを
判別する判別部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定
められた条件を満たさない場合に前記遅延を用いてピッ
チ予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化し
て出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号
符号化装置が得られる。
【００１２】本発明の第６の態様によれば、前記信号の
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
【００１３】本発明の第７の態様によれば、入力信号か
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から特徴量を抽出し
てモードを判別するモード判別部と、あらかじめ定めら
れたモードにおいて前記入力信号から第１のピッチ周期
に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求め
第１のピッチ予測利得を計算し、前記ピッチ予測残差信
号から第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求めこ
れらの処理を繰り返すピッチ予測部と、前記ピッチ予測
利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを判
別する判別部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定め
られた条件を満たさない場合は前記遅延を用いてピッチ
予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化して
出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号符
号化装置が得られる。
らスペクトルパラメータを求めて量子化するスペクトル
パラメータ計算部と、前記入力信号から特徴量を抽出し
てモードを判別するモード判別部と、あらかじめ定めら
れたモードにおいて前記入力信号から第１のピッチ周期
に対応する第１の遅延を求めピッチ予測残差信号を求め
第１のピッチ予測利得を計算し、前記ピッチ予測残差信
号から第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求めこ
れらの処理を繰り返すピッチ予測部と、前記ピッチ予測
利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを判
別する判別部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定め
られた条件を満たさない場合は前記遅延を用いてピッチ
予測した残差信号に対して音源信号を求めて量子化して
出力する音源量子化部を有することを特徴とする信号符
号化装置が得られる。
【００１４】本発明の第８の態様によれば、前記信号の
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
音源信号が振幅が非零の複数個のパルスから構成される
ことを特徴とする信号符号化装置が得られる。
【００１５】本発明の第１の態様では、入力信号からピ
ッチ周期に相当する遅延の計算とピッチ予測残差信号の
計算を繰り返し、あらかじめ定められた個数の遅延を求
め、前記複数個の遅延を用いてピッチ予測した残差信号
に対して音源信号を求めて量子化して出力する。
ッチ周期に相当する遅延の計算とピッチ予測残差信号の
計算を繰り返し、あらかじめ定められた個数の遅延を求
め、前記複数個の遅延を用いてピッチ予測した残差信号
に対して音源信号を求めて量子化して出力する。
【００１６】本発明の第２の態様では、第１の態様にお
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
【００１７】本発明の第３の態様では、入力信号から特
徴量を抽出してモードを判別し、あらかじめ定められた
モードにおいてのみ、第１の発明と同一の動作を行な
う。
徴量を抽出してモードを判別し、あらかじめ定められた
モードにおいてのみ、第１の発明と同一の動作を行な
う。
【００１８】本発明の第４の態様では、第３の態様にお
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
【００１９】本発明の第５の態様では、入力信号からピ
ッチ周期に相当する遅延の計算とピッチ予測残差信号の
計算とピッチ予測利得の計算を繰り返し、前記ピッチ予
測利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを
判別し前記ピッチ予測利得があらかじめ定められた条件
を満たさない場合に前記遅延を用いてピッチ予測した残
差信号に対して音源信号を求めて量子化して出力する音
源量子化部を有する。
ッチ周期に相当する遅延の計算とピッチ予測残差信号の
計算とピッチ予測利得の計算を繰り返し、前記ピッチ予
測利得があらかじめ定められた条件を満たすかどうかを
判別し前記ピッチ予測利得があらかじめ定められた条件
を満たさない場合に前記遅延を用いてピッチ予測した残
差信号に対して音源信号を求めて量子化して出力する音
源量子化部を有する。
【００２０】本発明の第６の態様では、第５の態様にお
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
【００２１】本発明の第７の態様では、入力信号から特
徴量を抽出してモードを判別し、あらかじめ定められた
モードにおいてのみ、第５の態様と同一の動作を行う。
徴量を抽出してモードを判別し、あらかじめ定められた
モードにおいてのみ、第５の態様と同一の動作を行う。
【００２２】本発明の第８の態様では、第７の態様にお
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
いて、音源信号が個数Ｍの振幅が非零のパルス列から構
成され、パルスの振幅と位置を求めることにより、音源
信号を量子化する。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２４】図１は本発明による音声符号化装置の一実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【００２５】図において、入力端子１００から音声信号
を入力し、フレーム分割回路１１０では音声信号をフレ
ーム（例えば１０ｍｓ）毎に分割し、サブフレーム分割
回路１２０では、フレームの音声信号をフレームよりも
短いサブフレーム（例えば５ｍｓ）に分割する。
を入力し、フレーム分割回路１１０では音声信号をフレ
ーム（例えば１０ｍｓ）毎に分割し、サブフレーム分割
回路１２０では、フレームの音声信号をフレームよりも
短いサブフレーム（例えば５ｍｓ）に分割する。
【００２６】スペクトルパラメータ計算回路２００で
は、少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対し
て、サブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）を
かけて音声を切り出してスペクトルパラメータをあらか
じめ定められた次数（例えばＰ＝１０次）計算する。こ
こでスペクトルパラメータの計算には、周知のＬＰＣ分
析や、Ｂｕｒｇ分析等を用いることができる。ここで
は、Ｂｕｒｇ分析を用いることとする。Ｂｕｒｇ分析の
詳細については、中溝著による“信号解析とシステム同
定”と題した単行本（コロナ社１９８８年刊）の８２〜
８７頁（文献４）等に記載されているので説明は略す
る。さらにスペクトルパラメータ計算部では、Ｂｕｎｇ
法により計算された線形予測係数αi （ｉ＝１，…，１
０）を量子化や補間に適したＬＳＰパラメータに変換す
る。ここで、線形予測係数からＬＳＰへの変換は、菅村
他による“線スペクトル対（ＬＳＰ）音声分析合成方式
による音声情報圧縮”と題した論文（電子通信学会論文
誌、Ｊ６４−Ａ、ｐｐ．５９９−６０６、１９８１年）
（文献５）を参照することができる。例えば、第２サブ
フレームでＢｕｒｇ法により求めた線形予測係数を、Ｌ
ＳＰパラメータに変換し、第１サブフレームのＬＳＰを
直線補間により求めて、第１サブフレームのＬＳＰを逆
変換して線形予測係数に戻し、第１，２サブフレームの
線形予測係数αil（ｉ＝１，…，１０、ｌ＝１，…，
２）を聴感重み付け回路２３０に出力する。また、第２
サブフレームのＬＳＰをスペクトルパラメータ量子化回
路２１０へ出力する。
は、少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対し
て、サブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）を
かけて音声を切り出してスペクトルパラメータをあらか
じめ定められた次数（例えばＰ＝１０次）計算する。こ
こでスペクトルパラメータの計算には、周知のＬＰＣ分
析や、Ｂｕｒｇ分析等を用いることができる。ここで
は、Ｂｕｒｇ分析を用いることとする。Ｂｕｒｇ分析の
詳細については、中溝著による“信号解析とシステム同
定”と題した単行本（コロナ社１９８８年刊）の８２〜
８７頁（文献４）等に記載されているので説明は略す
る。さらにスペクトルパラメータ計算部では、Ｂｕｎｇ
法により計算された線形予測係数αi （ｉ＝１，…，１
０）を量子化や補間に適したＬＳＰパラメータに変換す
る。ここで、線形予測係数からＬＳＰへの変換は、菅村
他による“線スペクトル対（ＬＳＰ）音声分析合成方式
による音声情報圧縮”と題した論文（電子通信学会論文
誌、Ｊ６４−Ａ、ｐｐ．５９９−６０６、１９８１年）
（文献５）を参照することができる。例えば、第２サブ
フレームでＢｕｒｇ法により求めた線形予測係数を、Ｌ
ＳＰパラメータに変換し、第１サブフレームのＬＳＰを
直線補間により求めて、第１サブフレームのＬＳＰを逆
変換して線形予測係数に戻し、第１，２サブフレームの
線形予測係数αil（ｉ＝１，…，１０、ｌ＝１，…，
２）を聴感重み付け回路２３０に出力する。また、第２
サブフレームのＬＳＰをスペクトルパラメータ量子化回
路２１０へ出力する。
【００２７】スペクトルパラメータ量子化回路２１０で
は、あらかじめ定められたサブフレームのＬＳＰパラメ
ータを効率的に量子化する。量子化法として、ベクトル
量子化を用いるものとし、第２サブフレームのＬＳＰパ
ラメータを量子化するものとする。ＬＳＰパラメータの
ベクトル量子化の手法は周知の手法を用いることができ
る。具体的な方法は例えば、特開平４−１７１５００号
公報（特願平２−２９７６００号）（文献６）や特開平
４−３６３００号公報（特願平３−２６１９２５号）文
献７）や、特開平５−６１９９号公報（特願平３−１５
５０４９号）（文献８）や、Ｔ．Ｎｏｍｕｒａ ｅｔ
ａｌ．，による“ＬＳＰ ＣｏｄｉｎｇＵｓｉｎｇ Ｖ
Ｑ−ＡＶＱ Ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ
ｉｎ４．０７５ｋｂｐｓ Ｍ−ＬＣＥＬＰ Ｓｐｅｅｃ
ｈ Ｃｏｄｅｒ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．Ｍｏｂｉｌ
ｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ，ｐｐ．Ｂ．２．５，１９９３）（文献９）等を参
照できる。
は、あらかじめ定められたサブフレームのＬＳＰパラメ
ータを効率的に量子化する。量子化法として、ベクトル
量子化を用いるものとし、第２サブフレームのＬＳＰパ
ラメータを量子化するものとする。ＬＳＰパラメータの
ベクトル量子化の手法は周知の手法を用いることができ
る。具体的な方法は例えば、特開平４−１７１５００号
公報（特願平２−２９７６００号）（文献６）や特開平
４−３６３００号公報（特願平３−２６１９２５号）文
献７）や、特開平５−６１９９号公報（特願平３−１５
５０４９号）（文献８）や、Ｔ．Ｎｏｍｕｒａ ｅｔ
ａｌ．，による“ＬＳＰ ＣｏｄｉｎｇＵｓｉｎｇ Ｖ
Ｑ−ＡＶＱ Ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ
ｉｎ４．０７５ｋｂｐｓ Ｍ−ＬＣＥＬＰ Ｓｐｅｅｃ
ｈ Ｃｏｄｅｒ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．Ｍｏｂｉｌ
ｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ，ｐｐ．Ｂ．２．５，１９９３）（文献９）等を参
照できる。
【００２８】ＬＳＰコードブック２１１を用いて、下記
の数式１で表わされる歪みを最小化するコードベクトル
を選択して出力する。
の数式１で表わされる歪みを最小化するコードベクトル
を選択して出力する。
【００２９】
【数１】 ここで、ＬＳＰ（ｉ），ＱＬＳＰ（ｉ）j ，Ｗ（ｉ）は
それぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳＰ、量子化後のｊ番
目の結果、重み係数である。
それぞれ、量子化前のｉ次目のＬＳＰ、量子化後のｊ番
目の結果、重み係数である。
【００３０】また、スペクトルパラメータ量子化回路２
１０では、第２サブフレームで量子化したＬＳＰパラメ
ータをもとに、第１サブフレームのＬＳＰパラメータを
復元する。ここでは、現フレームの第２サブフレームの
量子化ＬＳＰパラメータと１つ過去のフレームの第２サ
ブフレームの量子化ＬＳＰを直線補間して、第１サブフ
レームのＬＳＰを復元する。ここで、量子化前のＬＳＰ
と量子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小化するコードベ
クトルを１種類選択した後に、直線補間により第１サブ
フレームのＬＳＰを復元できる。
１０では、第２サブフレームで量子化したＬＳＰパラメ
ータをもとに、第１サブフレームのＬＳＰパラメータを
復元する。ここでは、現フレームの第２サブフレームの
量子化ＬＳＰパラメータと１つ過去のフレームの第２サ
ブフレームの量子化ＬＳＰを直線補間して、第１サブフ
レームのＬＳＰを復元する。ここで、量子化前のＬＳＰ
と量子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小化するコードベ
クトルを１種類選択した後に、直線補間により第１サブ
フレームのＬＳＰを復元できる。
【００３１】以上により復元した第１サブフレームのＬ
ＳＰと第２サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフレーム
毎に線形予測係数α′i （ｉ＝１，…，１０）に変換
し、インパルス応答計算回路３１０へ出力する。また、
第２サブフレームの量子化ＬＳＰのコードベクトルを表
すインデクスをマルチプレクサ４００に出力する。
ＳＰと第２サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフレーム
毎に線形予測係数α′i （ｉ＝１，…，１０）に変換
し、インパルス応答計算回路３１０へ出力する。また、
第２サブフレームの量子化ＬＳＰのコードベクトルを表
すインデクスをマルチプレクサ４００に出力する。
【００３２】聴感重み付け回路２３０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に量子
化前の線形予測係数αi （ｉ＝１，…，Ｐ）を入力し、
前記文献１にもとづき、サブフレームの音声信号に対し
て聴感重み付けを行い、聴感重み付け信号を出力する。
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に量子
化前の線形予測係数αi （ｉ＝１，…，Ｐ）を入力し、
前記文献１にもとづき、サブフレームの音声信号に対し
て聴感重み付けを行い、聴感重み付け信号を出力する。
【００３３】応答信号計算回路２４０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に線形
予測係数αi を入力し、スペクトルパラメータ量子化回
路２１０から、量子化、補間して復元した線形予測係数
α′i をサブフレーム毎に入力し、保存されているフィ
ルタメモリの値を用いて、入力信号を零ｄ（ｎ）＝０と
した応答信号を１サブフレーム分計算し、減算器２３５
へ出力する。ここで、応答信号ｘz （ｎ）は下記の数式
２で表される。
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に線形
予測係数αi を入力し、スペクトルパラメータ量子化回
路２１０から、量子化、補間して復元した線形予測係数
α′i をサブフレーム毎に入力し、保存されているフィ
ルタメモリの値を用いて、入力信号を零ｄ（ｎ）＝０と
した応答信号を１サブフレーム分計算し、減算器２３５
へ出力する。ここで、応答信号ｘz （ｎ）は下記の数式
２で表される。
【００３４】
【数２】 但し、ｎ−ｉ≦０のときは ｙ（ｎ−ｉ）＝ｐ（Ｎ＋（ｎ−ｉ）） （３） ｘz （ｎ−ｉ）＝ｓw （Ｎ＋（ｎ−ｉ）） （４） ここでＮはサブフレーム長を示す。γは、聴感重み付け
量を制御する重み係数であり、下記の式（６）と同一の
値である。ｓw （ｎ）、ｐ（ｎ）は、それぞれ、重み付
け信号計算回路の出力信号、後述の式（６）における右
辺第１項のフィルタの分母の項の出力信号をそれぞれ示
す。
量を制御する重み係数であり、下記の式（６）と同一の
値である。ｓw （ｎ）、ｐ（ｎ）は、それぞれ、重み付
け信号計算回路の出力信号、後述の式（６）における右
辺第１項のフィルタの分母の項の出力信号をそれぞれ示
す。
【００３５】ピッチ抽出回路３９０は、聴感重み付け回
路２３０の出力を用いてピッチ周期に対応する遅延とゲ
インを複数個求める。以下ではこの個数を２とする。ピ
ッチ抽出回路３９０の構成を図２に示す。
路２３０の出力を用いてピッチ周期に対応する遅延とゲ
インを複数個求める。以下ではこの個数を２とする。ピ
ッチ抽出回路３９０の構成を図２に示す。
【００３６】図２において、端子３９１から聴感重み付
け信号ｘw （ｎ）を入力する。第１の遅延、ゲイン計算
回路３９２は、下記の数式３によって表わされる式
（５）を最小化するように第１の遅延Ｔ1 を求め、下記
の数式４によって表わされる式（６）から第１のゲイン
β1 を求める。
け信号ｘw （ｎ）を入力する。第１の遅延、ゲイン計算
回路３９２は、下記の数式３によって表わされる式
（５）を最小化するように第１の遅延Ｔ1 を求め、下記
の数式４によって表わされる式（６）から第１のゲイン
β1 を求める。
【００３７】
【数３】
【００３８】
【数４】 さらに、次式に従い第１のピッチ予測信号ｙ1 （ｎ）を
求め減算器３９４に出力する。
求め減算器３９４に出力する。
【００３９】 ｙ1 （ｎ）＝β1 ｘw （ｎ−Ｔ1 ） （７） 減算器３９４は、次式により、第１のピッチ予測残差信
号ｅ1 （ｎ）を求める。
号ｅ1 （ｎ）を求める。
【００４０】 ｅ1 （ｎ）＝ｘw （ｎ）−ｙ1 （ｎ） （８） 第２の遅延、ゲイン計算回路３９３は、ｅ1 （ｎ）から
第２の遅延Ｔ2 （ｎ）、ゲインβ2 を求める。これら
は、式（５），（６）において、ｘw （ｎ）のかわりに
ｅ1 （ｎ）を用いれば良い。
第２の遅延Ｔ2 （ｎ）、ゲインβ2 を求める。これら
は、式（５），（６）において、ｘw （ｎ）のかわりに
ｅ1 （ｎ）を用いれば良い。
【００４１】Ｔ2 ，Ｔ1 は、それぞれ、端子３９７，３
９８から出力される。
９８から出力される。
【００４２】インパルス応答計算回路３１０は、ｚ変換
が下記の数式５で表される聴感重み付けフィルタのイン
パルス応答ｈw （ｎ）をあらかじめ定められた点数Ｌだ
け計算し、適応コードブック回路３００、音源量子化回
路３５０へ出力する。
が下記の数式５で表される聴感重み付けフィルタのイン
パルス応答ｈw （ｎ）をあらかじめ定められた点数Ｌだ
け計算し、適応コードブック回路３００、音源量子化回
路３５０へ出力する。
【００４３】
【数５】 適応コードブック回路３００は、Ｔ1 の近傍のサンプル
において、下記の数式６を最小化する遅延Ｔc1を計算す
る。なお、ここでは、適応コードブックの次数を１とす
る。
において、下記の数式６を最小化する遅延Ｔc1を計算す
る。なお、ここでは、適応コードブックの次数を１とす
る。
【００４４】
【数６】 ここで、 ｙw （ｎ−Ｔc1）＝ｖ1 （ｎ−Ｔc1）＊ｈw （ｎ） （11） であり、記号＊は畳み込み演算を表す。
【００４５】ゲインβc1を下記の数式７に従い求める。
【００４６】
【数７】 ここで、女性音や子供の声に対して、遅延の抽出精度を
向上させるために、遅延を整数サンプルではなく、小数
サンプル値で求めてもよい。具体的な方法は、例えば、
Ｐ．Ｋｒｏｏｎらによる、“Ｐｉｔｃｈ ｐｒｅｄｉｃ
ｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｒ
ｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡ
ＳＳＰ，ｐｐ．６６１−６６４，１９９０年）（文献１
１）等を参照することができる。
向上させるために、遅延を整数サンプルではなく、小数
サンプル値で求めてもよい。具体的な方法は、例えば、
Ｐ．Ｋｒｏｏｎらによる、“Ｐｉｔｃｈ ｐｒｅｄｉｃ
ｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｒ
ｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡ
ＳＳＰ，ｐｐ．６６１−６６４，１９９０年）（文献１
１）等を参照することができる。
【００４７】同様の手法により、Ｔ2 の近傍のサンプル
において、遅延Ｔc2とゲインβc2を探索する。
において、遅延Ｔc2とゲインβc2を探索する。
【００４８】次に、ピッチ予測信号を計算し、音源量子
化回路３５０に出力する。
化回路３５０に出力する。
【００４９】 ｑw1(n) ＝βc1ｖ（ｎ−Ｔc1）＊ｈw (n) ＋βc2ｖ（ｎ−Ｔc2）＊ｈw (n) （13） 遅延Ｔc1，Ｔc2はマルチプレクサ４００に出力される。
【００５０】減算器２３６は、次式の計算を行ない、減
算結果を音源量子化回路３５０へ出力する。
算結果を音源量子化回路３５０へ出力する。
【００５１】 ｚw （ｎ）＝ｘ′w （ｎ）−ｑw （ｎ） （14） 音源量子化回路３５０では、音源信号を、音源コードブ
ック３５１を用いてベクトル量子化する。減算器２３６
の出力と、インパルス応答計算回路３１０の出力を用い
て、下記の数式８を最小化するように、音源コードブッ
ク３５１から音源コードベクトルｃj （ｎ）を探索す
る。
ック３５１を用いてベクトル量子化する。減算器２３６
の出力と、インパルス応答計算回路３１０の出力を用い
て、下記の数式８を最小化するように、音源コードブッ
ク３５１から音源コードベクトルｃj （ｎ）を探索す
る。
【００５２】
【数８】 ここで、記号＊は、畳み込み演算を示す。
【００５３】選択された音源コードベクトルのインデク
スは、マルチプレクサ４００に出力される。
スは、マルチプレクサ４００に出力される。
【００５４】ゲイン量子化回路３６５は、ゲインコード
ブック３５５からゲインコードベクトルを読みだし、選
択された音源コードベクトルに対して、下記の数式９を
最小化するゲインコードベクトルを選択する。
ブック３５５からゲインコードベクトルを読みだし、選
択された音源コードベクトルに対して、下記の数式９を
最小化するゲインコードベクトルを選択する。
【００５５】ここでは、音源コードベクトルのゲインを
ベクトル量子化する例について示す。
ベクトル量子化する例について示す。
【００５６】
【数９】 ここで、Ｇ′t は、ゲインコードブック３５５に格納さ
れたゲインコードブックにおけるｔ番目のコードベクト
ルである。
れたゲインコードブックにおけるｔ番目のコードベクト
ルである。
【００５７】選択されたゲインコードベクトルを表すイ
ンデクスをマルチプレクサ４００に出力する。
ンデクスをマルチプレクサ４００に出力する。
【００５８】重み付け信号計算回路３６０は、それぞれ
のインデクスを入力し、インデクスからそれに対応する
コードベクトルを読みだし、まず下式にもとづき駆動音
源信号ｖ（ｎ）を求める。
のインデクスを入力し、インデクスからそれに対応する
コードベクトルを読みだし、まず下式にもとづき駆動音
源信号ｖ（ｎ）を求める。
【００５９】 ｖ（ｎ）＝ｇ（ｎ）＋Ｇ′t ｃj （ｎ） （19） ｖ（ｎ）を適応コードブック回路３００に出力する。
【００６０】次に、スペクトルパラメータ計算回路２０
０の出力パラメータ、スペクトルパラメータ量子化回路
２１０の出力パラメータを用いて下記の数式１０によ
り、応答信号ｓw （ｎ）をサブフレーム毎に計算し、応
答信号計算回路２４０へ出力する。
０の出力パラメータ、スペクトルパラメータ量子化回路
２１０の出力パラメータを用いて下記の数式１０によ
り、応答信号ｓw （ｎ）をサブフレーム毎に計算し、応
答信号計算回路２４０へ出力する。
【００６１】
【数１０】 以上により、第１の発明に対応する実施例の説明を終え
る。
る。
【００６２】図３は、第２の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図において、図１と異なるのは、音源量子
化回路５００、振幅コードブック５４０、ゲイン量子化
回路５５０、ゲインコードブック５６０である。
ク図である。図において、図１と異なるのは、音源量子
化回路５００、振幅コードブック５４０、ゲイン量子化
回路５５０、ゲインコードブック５６０である。
【００６３】音源量子化回路５００は、Ｍ個の振幅が非
零のパルス列の位置と振幅を計算する。
零のパルス列の位置と振幅を計算する。
【００６４】音源量子化回路５００の構成を示すブロッ
ク図を図４に示す。図４において、相関係数計算回路５
１０は、端子５０１，５０２からそれぞれ、ｘ
w （ｎ），ｈw （ｎ）を入力し、下記の数式１１及び数
式１２に従い、２種の相関係数ｄ（ｎ），φを計算し、
位置計算回路５２０、振幅量子化回路５３０に出力す
る。
ク図を図４に示す。図４において、相関係数計算回路５
１０は、端子５０１，５０２からそれぞれ、ｘ
w （ｎ），ｈw （ｎ）を入力し、下記の数式１１及び数
式１２に従い、２種の相関係数ｄ（ｎ），φを計算し、
位置計算回路５２０、振幅量子化回路５３０に出力す
る。
【００６５】
【数１１】
【００６６】
【数１２】 位置計算回路５２０は、あらかじめ定められた個数Ｍの
非零の振幅のパルスの位置を計算する。これには、文献
３と同様に、各パルス毎に、あらかじめ定められた位置
の候補について、次式を最大化するパルスの位置を求め
る。
非零の振幅のパルスの位置を計算する。これには、文献
３と同様に、各パルス毎に、あらかじめ定められた位置
の候補について、次式を最大化するパルスの位置を求め
る。
【００６７】例えば、位置の候補の例は、サブフレーム
長をＮ＝４０、パルスの個数をＭ＝５とすると、下記の
表１のように表せる。
長をＮ＝４０、パルスの個数をＭ＝５とすると、下記の
表１のように表せる。
【００６８】
【表１】 各パルスについて、位置の候補を調べ、次式を最大化す
る位置を選択する。
る位置を選択する。
【００６９】 Ｄ＝Ｃk 2 ／Ｅk （23） ここで、Ｃk 及びＥk は下記の数式１３及び１４により
表わされる。
表わされる。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
【数１４】 ここで、ｍk は、ｋ番目のパルスの位置を示すｓｇｎ
（ｋ）はｋ番目のパルスの極性である。
（ｋ）はｋ番目のパルスの極性である。
【００７２】Ｍ個のパルスの位置は振幅量子化回路５３
０に出力される。
０に出力される。
【００７３】振幅量子化回路５３０は、パルスの振幅を
振幅コードブック５４０を用いて量子化する。次式を最
大化する振幅コードベクトル選択する。
振幅コードブック５４０を用いて量子化する。次式を最
大化する振幅コードベクトル選択する。
【００７４】 Ｃj 2 ／Ｅj （26） ここで、Ｃj 及びＥj は下記の数式１５及び１６により
表わされる。
表わされる。
【００７５】
【数１５】
【００７６】
【数１６】 ここで、ｇ′kjは、ｉ番目の振幅コードベクトルにおけ
るｋ番目のパルスの振幅を示す。
るｋ番目のパルスの振幅を示す。
【００７７】なお、パルスの振幅を量子化するための振
幅コードブックを、音声信号を用いてあらかじめ学習し
て格納しておくこともできる。コードブックの学習法
は、例えば、Ｌｉｎｄｅ氏らによる“Ａｎ ａｌｇｏｒ
ｉｔｈｍ ｆｏｒ ｖｅｃｔｏｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔ
ｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｐｐ．８４−９５，Ｊａｎ
ｕａｒｙ，１９８０）（文献１２）等を参照できる。
幅コードブックを、音声信号を用いてあらかじめ学習し
て格納しておくこともできる。コードブックの学習法
は、例えば、Ｌｉｎｄｅ氏らによる“Ａｎ ａｌｇｏｒ
ｉｔｈｍ ｆｏｒ ｖｅｃｔｏｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔ
ｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，”と題した論文（ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｐｐ．８４−９５，Ｊａｎ
ｕａｒｙ，１９８０）（文献１２）等を参照できる。
【００７８】振幅コードベクトルのインデクスと位置の
情報は、それぞれ、端子５０３，５０４から出力され
る。
情報は、それぞれ、端子５０３，５０４から出力され
る。
【００７９】ゲイン量子化回路５５０は、ゲインコード
ブック５６０を用いてパルスのゲインを量子化する。下
記の数式１７を最小化するようなゲインコードベクトル
を選択し、インデクスをマルチプレクサ４００へ出力す
る。
ブック５６０を用いてパルスのゲインを量子化する。下
記の数式１７を最小化するようなゲインコードベクトル
を選択し、インデクスをマルチプレクサ４００へ出力す
る。
【００８０】
【数１７】 重み付け信号計算回路５７０は、それぞれのインデクス
を入力し、インデクスからそれに対応するコードベクト
ルを読みだし、まず下式にもとづき駆動音源信号ｖ
（ｎ）を求める。
を入力し、インデクスからそれに対応するコードベクト
ルを読みだし、まず下式にもとづき駆動音源信号ｖ
（ｎ）を求める。
【００８１】 ｖ（ｎ）＝ｇ（ｎ）＋Ｇ′t ｇ′kjｈw （ｎ−ｍk ） （30） ｖ（ｎ）を適応コードブック回路３００に出力する。
【００８２】次に、スペクトルパラメータ計算回路２０
０の出力パラメータ、スペクトルパラメータ量子化回路
２１０の出力パラメータを用いて下記の数式１８によ
り、応答信号ｓw （ｎ）をサブフレーム毎に計算し、応
答信号計算回路２４０へ出力する。
０の出力パラメータ、スペクトルパラメータ量子化回路
２１０の出力パラメータを用いて下記の数式１８によ
り、応答信号ｓw （ｎ）をサブフレーム毎に計算し、応
答信号計算回路２４０へ出力する。
【００８３】
【数１８】 図５は第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【００８４】モード判別回路９００は、聴感重み付け回
路２３０からフレーム単位で聴感重み付け信号を受取
り、モード判別情報をピッチ抽出回路６００、マルチプ
レクサ４００に出力する。
路２３０からフレーム単位で聴感重み付け信号を受取
り、モード判別情報をピッチ抽出回路６００、マルチプ
レクサ４００に出力する。
【００８５】ここでは、モード判別に、現在のフレーム
の特徴量を用いる。特徴量としては、例えば、フレーム
で平均したピッチ予測ゲインを用いる。ピッチ予測ゲイ
ンの計算は、例えば下記の数式１９を用いる。
の特徴量を用いる。特徴量としては、例えば、フレーム
で平均したピッチ予測ゲインを用いる。ピッチ予測ゲイ
ンの計算は、例えば下記の数式１９を用いる。
【００８６】
【数１９】 ここで、Ｌはフレームに含まれるサブフレームの個数で
ある。Ｐi ，Ｅi はそれぞれ、ｉ番目のサブフレームで
の音声パワー、ピッチ予測誤差パワーを示し、下記の数
式２０及び２１により表わされる。
ある。Ｐi ，Ｅi はそれぞれ、ｉ番目のサブフレームで
の音声パワー、ピッチ予測誤差パワーを示し、下記の数
式２０及び２１により表わされる。
【００８７】
【数２０】
【００８８】
【数２１】 ここで、Ｔは予測ゲインを最大化する最適遅延である。
【００８９】フレーム平均ピッチ予測ゲインＧをあらか
じめ定められた複数個のしきい値と比較して複数種類の
モードに分類する。モードの個数としては、例えば４を
用いることができる。
じめ定められた複数個のしきい値と比較して複数種類の
モードに分類する。モードの個数としては、例えば４を
用いることができる。
【００９０】ピッチ抽出回路６００は、モード判別情報
を入力し、あらかじめ定められたモードの場合に図２と
同一の処理を行ない、複数個の遅延を出力する。それ以
外のモードでは、遅延の出力は行なわない。
を入力し、あらかじめ定められたモードの場合に図２と
同一の処理を行ない、複数個の遅延を出力する。それ以
外のモードでは、遅延の出力は行なわない。
【００９１】図６は、第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図５におけるモード判別回路９００を図３
に付加し、ピッチ抽出回路６００を用いたものであるの
で、説明は省略する。
ク図である。図５におけるモード判別回路９００を図３
に付加し、ピッチ抽出回路６００を用いたものであるの
で、説明は省略する。
【００９２】図７は、第５の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図において、図１の構成と異なるのは、ピ
ッチ抽出回路７００、音源量子化回路８５０、第１の音
源コードブック８５１、第２の音源コードブック８５２
であるので、これらを説明する。
ク図である。図において、図１の構成と異なるのは、ピ
ッチ抽出回路７００、音源量子化回路８５０、第１の音
源コードブック８５１、第２の音源コードブック８５２
であるので、これらを説明する。
【００９３】図８はピッチ抽出回路７００の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【００９４】第１のピッチ予測利得計算回路７１０で
は、第１の遅延、ゲイン計算回路３９２で求めた遅延を
用いて第１のピッチ予測利得を下記の数式２２から求め
る。
は、第１の遅延、ゲイン計算回路３９２で求めた遅延を
用いて第１のピッチ予測利得を下記の数式２２から求め
る。
【００９５】
【数２２】 判別回路７３０は、ピッチ予測ゲインＧ1 があらかじめ
定められたしきい値よりも大きい場合は第２の遅延、ゲ
イン計算回路に対して処理を継続させる。
定められたしきい値よりも大きい場合は第２の遅延、ゲ
イン計算回路に対して処理を継続させる。
【００９６】Ｇ1 がしきい値よりも小さい場合は、第２
の遅延、ゲイン計算回路３９３の処理は行なわずに、第
１の遅延Ｔ1 を出力する。
の遅延、ゲイン計算回路３９３の処理は行なわずに、第
１の遅延Ｔ1 を出力する。
【００９７】処理を継続する場合は、第２の遅延、ゲイ
ン計算回路３９３は、減算器３９４に出力に対して、式
（５）及び式（６）のｘw （ｎ）をｅ1 （ｎ）におきか
えて第２の遅延、ゲインを計算する。
ン計算回路３９３は、減算器３９４に出力に対して、式
（５）及び式（６）のｘw （ｎ）をｅ1 （ｎ）におきか
えて第２の遅延、ゲインを計算する。
【００９８】第２のピッチ予測利得計算回路７２０は、
式（３５）においてｘw （ｎ）ｅ1（ｎ）におきかえて
第２のピッチ予測利得Ｇ2 を計算する。
式（３５）においてｘw （ｎ）ｅ1（ｎ）におきかえて
第２のピッチ予測利得Ｇ2 を計算する。
【００９９】判別回路７３０は、Ｇ2 をしきい値と判別
し、あらかじめ定められたしきい値よりも大きいとき
は、第１の遅延と第２の遅延を出力する。あらかじめ定
められたしきい値よりもＧ2 が小さい時は、第１の遅延
のみを出力する。さらに、遅延の個数を端子３９９から
出力する。
し、あらかじめ定められたしきい値よりも大きいとき
は、第１の遅延と第２の遅延を出力する。あらかじめ定
められたしきい値よりもＧ2 が小さい時は、第１の遅延
のみを出力する。さらに、遅延の個数を端子３９９から
出力する。
【０１００】図７にもどって、音源量子化回路８５０
は、まず、ピッチ抽出回路７００から出力される遅延の
個数を調べ、遅延の個数が２であれば、通常のビット数
（Ｂ1ビット）である第１の音源コードブック８５１を
使用して音源信号を量子化するが、遅延の個数が１のと
きは、遅延を表すビット数と同一のビッチ数（Ｂ2 ）の
第２の音源コードブック８５２を音源コードブック８５
１と併用する。
は、まず、ピッチ抽出回路７００から出力される遅延の
個数を調べ、遅延の個数が２であれば、通常のビット数
（Ｂ1ビット）である第１の音源コードブック８５１を
使用して音源信号を量子化するが、遅延の個数が１のと
きは、遅延を表すビット数と同一のビッチ数（Ｂ2 ）の
第２の音源コードブック８５２を音源コードブック８５
１と併用する。
【０１０１】図９は第６の実施例の構成を示すブロック
図である。図３において、図７のピッチ抽出回路７００
を用いたものである。
図である。図３において、図７のピッチ抽出回路７００
を用いたものである。
【０１０２】音源量子化回路８６０は、ピッチ抽出回路
７００から遅延の個数を入力し、遅延の個数により、パ
ルスの個数をＭ1 とＭ2 （Ｍ1 ＜Ｍ2 ）に切替え、さら
に２種のビット数の異なる振幅コードブックを切替え
る。遅延の個数が２個の時はパルスの個数はＭ1 とし、
第１の振幅コードブック８６１を用いる。遅延の個数が
１のときはパルスの個数をＭ2 とし、第２の振幅コード
ブック８６２を用いる。
７００から遅延の個数を入力し、遅延の個数により、パ
ルスの個数をＭ1 とＭ2 （Ｍ1 ＜Ｍ2 ）に切替え、さら
に２種のビット数の異なる振幅コードブックを切替え
る。遅延の個数が２個の時はパルスの個数はＭ1 とし、
第１の振幅コードブック８６１を用いる。遅延の個数が
１のときはパルスの個数をＭ2 とし、第２の振幅コード
ブック８６２を用いる。
【０１０３】図１０は、第７の実施例の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【０１０４】図７において、図５のモード判別回路９０
０を付加し、ピッチ抽出回路８００は、あらかじめ定め
られたモードのときに、図７のピッチ抽出回路７００と
同一の動作を行なう。
０を付加し、ピッチ抽出回路８００は、あらかじめ定め
られたモードのときに、図７のピッチ抽出回路７００と
同一の動作を行なう。
【０１０５】図１１は、第８の実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１１は、図９において、図１０に示し
たモード判別回路９００、ピッチ抽出回路８００を付加
したものであるので、説明を省略する。
ック図である。図１１は、図９において、図１０に示し
たモード判別回路９００、ピッチ抽出回路８００を付加
したものであるので、説明を省略する。
【０１０６】上述した実施例に限らず、種々の変形が可
能である。
能である。
【０１０７】モード情報を用いて、音源量子化回路や、
ゲインコードブックを切替える構成とすることもでき
る。
ゲインコードブックを切替える構成とすることもでき
る。
【０１０８】音源コードブックを用いる場合、式（１
５）で示した歪みの小さい順に、複数個のコードベクト
ルを選択し、ゲイン量子化回路でゲインを量子化しなが
ら、式（１８）を最小化する音源コードベクトルとゲイ
ンコードベクトルの組合せを選択しても良い。
５）で示した歪みの小さい順に、複数個のコードベクト
ルを選択し、ゲイン量子化回路でゲインを量子化しなが
ら、式（１８）を最小化する音源コードベクトルとゲイ
ンコードベクトルの組合せを選択しても良い。
【０１０９】また、パルス列で音源を表す場合、パルス
の振幅を量子化するさいに、パルスの位置を複数セット
求め、これらの各々に対して振幅コードブックを探索
し、式（２６）を最大化する組合せを選択してもよい。
また、これらの組合せを複数種類ゲイン量子化回路に出
力し、ゲイン量子化しながら、式（２９）を最小化する
ような位置、振幅コードベクトル、ゲインコードベクト
ルの組合せを選択してもも良い。
の振幅を量子化するさいに、パルスの位置を複数セット
求め、これらの各々に対して振幅コードブックを探索
し、式（２６）を最大化する組合せを選択してもよい。
また、これらの組合せを複数種類ゲイン量子化回路に出
力し、ゲイン量子化しながら、式（２９）を最小化する
ような位置、振幅コードベクトル、ゲインコードベクト
ルの組合せを選択してもも良い。
【０１１０】振幅コードブック５４０のかわりに、あら
かじめ定められたビット数の極性コードブックを用いて
も良い。
かじめ定められたビット数の極性コードブックを用いて
も良い。
【０１１１】ピッチ抽出回路で求めた複数個の遅延は、
差分符号化することにより量子化ビット数を削減でき
る。
差分符号化することにより量子化ビット数を削減でき
る。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号から複数個の遅延を求めた後に音源信号を計算
することで、複数話者からなる音声や、複数個の楽器か
ら構成される音楽信号に対して、従来よりも良好な音質
が得られるという効果がある。
入力信号から複数個の遅延を求めた後に音源信号を計算
することで、複数話者からなる音声や、複数個の楽器か
ら構成される音楽信号に対して、従来よりも良好な音質
が得られるという効果がある。
【０１１３】さらに、遅延を求めながらピッチ予測利得
を求め、ピッチ予測利得があらかじめ定められた条件を
満たすかどうかを判別することで遅延の個数を可変にし
ているので、入力信号の特徴に応じて遅延の個数を適切
に選ぶことができ、入力信号を良好に符号化することが
できる。
を求め、ピッチ予測利得があらかじめ定められた条件を
満たすかどうかを判別することで遅延の個数を可変にし
ているので、入力信号の特徴に応じて遅延の個数を適切
に選ぶことができ、入力信号を良好に符号化することが
できる。
【図１】本発明の第１の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の信号符号化装置のピッチ抽出回路３９０
のブロック図である。
のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図３の信号符号化装置の音源量子化回路５００
のブロック図である。
のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図８】図７の信号符号装置のピッチ抽出回路７００の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図９】本発明の第６の実施例による信号符号化装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１０】本発明の第７の実施例による信号符号化装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図１１】本発明の第８の実施例による信号符号化装置
のブロック図である。
のブロック図である。
１１０ フレーム分割回路 １２０ サブフレーム分割回路 ２００ スペクトルパラメータ計算回路 ２１０ スペクトルパラメータ量子化回路 ２３０ 聴感重み付け回路 ２３５，２３６ 減算回路 ２４０ 応答信号計算回路 ３００ 適応コードブック回路 ３１０ インパルス応答計算回路 ３５０，５００，８５０，８６０ 音源量子化回路 ３５１ 音源コードブック ３５５，５６０ ゲインコードブック ３６５，５５０ ゲイン量子化回路 ３９０，６００，７００，８００ ピッチ抽出回路 ３９２ 第１の遅延計算回路 ３９３ 第２の遅延計算回路 ４００ マルチプレクサ ５１０ 相関係数計算回路 ５２０ 位置計算回路 ５３０ 振幅量子化回路 ５４０ 振幅コードブック ７１０ 第１のピッチ予測利得計算回路 ７２０ 第２のピッチ予測利得計算回路 ７３０ 判別回路 ８５１ 第１の音源コードブック、 ８５２ 第２の音源コードブック、 ８６１ 第１の振幅コードブック ８６２ 第２の振幅コードブック ９００ モード判別回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 11/00 - 21/06 H03M 7/30 H04B 14/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 入力信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入
力信号から第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求
めピッチ予測残差信号を求め前記ピッチ予測残差信号か
ら第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求め、これ
ら第１及び第２の遅延を少なくとも含む、あらかじめ定
められた複数個の遅延を求めて出力する遅延計算部と、
前記複数個の遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対
して音源信号を求めて量子化して出力する音源量子化部
を有することを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項２】 前記信号の音源信号が振幅が非零の複数
個のパルスから構成されることを特徴とする請求項１記
載の信号符号化装置。 - 【請求項３】 入力信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入
力信号から特徴量を抽出してモードを判別するモード判
別部と、あらかじめ定められたモードにおいて前記入力
信号から第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求め
ピッチ予測残差信号を求め前記ピッチ予測残差信号から
第２のピッチ周期に対応する第２の遅延を求め、これら
第１及び第２の遅延を少なくとも含む、あらかじめ定め
られた複数個の遅延を求めて出力する遅延計算部と、前
記複数個の遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対し
て音源信号を求めて量子化して出力する音源量子化部を
有することを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項４】 前記信号の音源信号が振幅が非零の複数
個のパルスから構成されることを特徴とする請求項３記
載の信号符号化装置。 - 【請求項５】 入力信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入
力信号から第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求
めピッチ予測残差信号を求め第１のピッチ予測利得を計
算し、前記ピッチ予測残差信号から第２のピッチ周期に
対応する第２の遅延を求めこれらの処理を繰り返すピッ
チ予測部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定められ
た条件を満たすかどうかを判別する判別部と、前記ピッ
チ予測利得があらかじめ定められた条件を満たさない場
合に前記遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対して
音源信号を求めて量子化して出力する音源量子化部を有
することを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項６】 前記信号の音源信号が振幅が非零の複数
個のパルスから構成されることを特徴とする請求項５記
載の信号符号化装置。 - 【請求項７】 入力信号からスペクトルパラメータを求
めて量子化するスペクトルパラメータ計算部と、前記入
力信号から特徴量を抽出してモードを判別するモード判
別部と、あらかじめ定められたモードにおいて前記入力
信号から第１のピッチ周期に対応する第１の遅延を求め
ピッチ予測残差信号を求め第１のピッチ予測利得を計算
し、前記ピッチ予測残差信号から第２のピッチ周期に対
応する第第２の遅延を求めこれらの処理を繰り返すピッ
チ予測部と、前記ピッチ予測利得があらかじめ定められ
た条件を満たすかどうかを判別する判別部と、前記ピッ
チ予測利得があらかじめ定められた条件を満たさない場
合は前記遅延を用いてピッチ予測した残差信号に対して
音源信号を求めて量子化して出力する音源量子化部を有
することを特徴とする信号符号化装置。 - 【請求項８】 前記信号の音源信号が振幅が非零の複数
個のパルスから構成されることを特徴とする請求項７記
載の信号符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08164840A JP3092654B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 信号符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08164840A JP3092654B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 信号符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1011093A JPH1011093A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3092654B2 true JP3092654B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=15800927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08164840A Expired - Fee Related JP3092654B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 信号符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3092654B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3319396B2 (ja) | 1998-07-13 | 2002-08-26 | 日本電気株式会社 | 音声符号化装置ならびに音声符号化復号化装置 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP08164840A patent/JP3092654B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1011093A (ja) | 1998-01-16 |
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Legal Events
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