JP3166673B2 - ボコーダ符号化復号装置 - Google Patents
ボコーダ符号化復号装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低ビットレートで音
声信号を効率良く符号化する装置に関する。
声信号を効率良く符号化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、低ビットレートで音声を符号化す
る方法としてボコーダ方式がある。ボコーダ方式では、
入力した音声信号をフレーム単位で符号化する。各フレ
ームでは、入力音声から、そのスペクトル概形を表す線
形予測（ＬＰ）フィルタのＬＰ係数と、その励振信号を
構成するパルス列信号と乱数信号を表す音源パラメータ
とを抽出し、それらを符号化する。音源パラメータはＬ
Ｐフィルタを用いて入力音声を逆フィルタリングして得
た残差信号から抽出する。モデルが簡単なため、２kbit
/s程度と低ビットレートでも了解性の高い音質が得られ
るが、自然性が低いという問題がある。符号化音声の自
然性を高める方法として、例えば、パルス列の代わり
に、P. Hedelinによる“A Glottal LPC-Vocoder,IEEE P
roc. ICASSPpp.1.6, 1984”（文献１）や“High Qualit
y Glottal LPC-Vocoder, IEEEP roc.ICASSP pp.9.9, 19
86”（文献２）に述べられている声帯音源モデルで生成
される声帯音源信号の微分信号を用いる方法がある。こ
れらの方法では、分析合成（Ａ−ｂ−Ｓ）法を用いて声
帯音源モデルのパラメータを符号化することで、パルス
列を用いた場合に比べて音質を向上している。
る方法としてボコーダ方式がある。ボコーダ方式では、
入力した音声信号をフレーム単位で符号化する。各フレ
ームでは、入力音声から、そのスペクトル概形を表す線
形予測（ＬＰ）フィルタのＬＰ係数と、その励振信号を
構成するパルス列信号と乱数信号を表す音源パラメータ
とを抽出し、それらを符号化する。音源パラメータはＬ
Ｐフィルタを用いて入力音声を逆フィルタリングして得
た残差信号から抽出する。モデルが簡単なため、２kbit
/s程度と低ビットレートでも了解性の高い音質が得られ
るが、自然性が低いという問題がある。符号化音声の自
然性を高める方法として、例えば、パルス列の代わり
に、P. Hedelinによる“A Glottal LPC-Vocoder,IEEE P
roc. ICASSPpp.1.6, 1984”（文献１）や“High Qualit
y Glottal LPC-Vocoder, IEEEP roc.ICASSP pp.9.9, 19
86”（文献２）に述べられている声帯音源モデルで生成
される声帯音源信号の微分信号を用いる方法がある。こ
れらの方法では、分析合成（Ａ−ｂ−Ｓ）法を用いて声
帯音源モデルのパラメータを符号化することで、パルス
列を用いた場合に比べて音質を向上している。
【０００３】次に、これらの従来符号化装置において母
音音声信号を符号化する場合の処理を簡単に説明する。
従来装置において、母音音声信号のスペクトル特性を、
声帯音源特性Ｇ（ｚ）と声道特性Ｈａ（ｚ）と***放射
特性Ｒ（ｚ）で表す。声帯音源特性Ｇ（ｚ）は、その傾
き特性Ｇｔ（ｚ）とそれ以外の詳細なスペクトル構造を
表す特性Ｇｆ（ｚ）に分けて考える。典型的な母音音声
ではＧｔ（ｚ）とＲ（ｚ）は各々−１２ｄＢ／オクター
ブ及び６ｄＢ／オクターブ位の傾き特性を持つ。
音音声信号を符号化する場合の処理を簡単に説明する。
従来装置において、母音音声信号のスペクトル特性を、
声帯音源特性Ｇ（ｚ）と声道特性Ｈａ（ｚ）と***放射
特性Ｒ（ｚ）で表す。声帯音源特性Ｇ（ｚ）は、その傾
き特性Ｇｔ（ｚ）とそれ以外の詳細なスペクトル構造を
表す特性Ｇｆ（ｚ）に分けて考える。典型的な母音音声
ではＧｔ（ｚ）とＲ（ｚ）は各々−１２ｄＢ／オクター
ブ及び６ｄＢ／オクターブ位の傾き特性を持つ。
【０００４】ここで、音声信号の特性Ｓ（ｚ）は全体で
Ｔ’（ｚ）＝Ｇｔ（ｚ）Ｒ（ｚ）のスペクトル傾きを持
つ。この傾き特性は次式で近似的に表す。
Ｔ’（ｚ）＝Ｇｔ（ｚ）Ｒ（ｚ）のスペクトル傾きを持
つ。この傾き特性は次式で近似的に表す。
【０００５】 Ｔ’（ｚ）＝１／（１−αｚ）-1 （１） αは０．９５〜１．０程度の固定値を用いる。
【０００６】式（１）の逆フィルタである式（２）の高
域強調フィルタＴ（ｚ）を施した入力音声信号をＬＰ分
析することによって、スペクトル概形特性が平坦な声道
特性Ｈａ（ｚ）を表すＬＰ係数を近似的に抽出すること
ができる。
域強調フィルタＴ（ｚ）を施した入力音声信号をＬＰ分
析することによって、スペクトル概形特性が平坦な声道
特性Ｈａ（ｚ）を表すＬＰ係数を近似的に抽出すること
ができる。
【０００７】 Ｔ（ｚ）＝１−αｚ-1 （２） この時、合成音声信号の特性は次式になる。
【０００８】 Ｓ（ｚ）＝Ｒ（ｚ） Ｈａ（ｚ） Ｇｆ（ｚ） Ｇｔ（ｚ） ＝Ｈａ（ｚ）Ｇｆ（ｚ） Ｔ'（ｚ） （３） ここで改めて、 Ｇｄ（ｚ）＝Ｇｆ（ｚ）Ｔ’（ｚ） （４） とすると次式を得る。
【０００９】 Ｓ（ｚ）＝Ｈａ（ｚ）Ｇｄ（ｚ） （５） Ｇｄ（ｚ）は声帯音源信号に時間領域での微分に対応す
る一回差分フィルタを施した信号であるため、微分声帯
音源信号と呼ばれる。符号化の際、まず、ＬＰフィルタ
Ｈａ（ｚ）のＬＰ係数を量子化する。次に、式（４）で
得られる合成音声信号と入力音声信号との歪みが最小に
なるように、微分声帯音源信号Ｇｄ（ｚ）を生成する微
分声帯音源パラメータを決定し、符号化する。この時、
前記量子化したＬＰ係数を用いて合成を行なう。
る一回差分フィルタを施した信号であるため、微分声帯
音源信号と呼ばれる。符号化の際、まず、ＬＰフィルタ
Ｈａ（ｚ）のＬＰ係数を量子化する。次に、式（４）で
得られる合成音声信号と入力音声信号との歪みが最小に
なるように、微分声帯音源信号Ｇｄ（ｚ）を生成する微
分声帯音源パラメータを決定し、符号化する。この時、
前記量子化したＬＰ係数を用いて合成を行なう。
【００１０】次に、従来のボコーダ方式に基づく音声符
号化装置の構成例を図２（ａ）を用いて説明する。入力
端子１は、入力した音声信号をフレーム分割回路２に渡
す。フレーム分割回路２は、入力端子１から渡された音
声信号を予め定めた長さのフレーム単位（例えば２０mS
ec）に分割し、分割した音声信号をゲイン計算回路３、
Ｕ／Ｖ判定回路４、高域強調回路５、残差計算回路８、
及び誤差検定回路１３に渡す。
号化装置の構成例を図２（ａ）を用いて説明する。入力
端子１は、入力した音声信号をフレーム分割回路２に渡
す。フレーム分割回路２は、入力端子１から渡された音
声信号を予め定めた長さのフレーム単位（例えば２０mS
ec）に分割し、分割した音声信号をゲイン計算回路３、
Ｕ／Ｖ判定回路４、高域強調回路５、残差計算回路８、
及び誤差検定回路１３に渡す。
【００１１】ゲイン計算回路３は、フレーム分割回路２
から渡された音声信号のゲイン（平均パワー）を計算
し、ゲイン符号化回路１８に渡す。
から渡された音声信号のゲイン（平均パワー）を計算
し、ゲイン符号化回路１８に渡す。
【００１２】ゲイン符号化回路１８は、ゲイン計算回路
３から渡されたゲインを符号化し、その符号をマルチプ
レクサ１４に渡す。ゲインの符号化は、例えばゲインを
Ｌｏｇ領域に変換した後にスカラー量子化することでで
きる。
３から渡されたゲインを符号化し、その符号をマルチプ
レクサ１４に渡す。ゲインの符号化は、例えばゲインを
Ｌｏｇ領域に変換した後にスカラー量子化することでで
きる。
【００１３】Ｖ／Ｕ判定回路４は、フレーム分割回路２
から渡された音声信号を用いて入力音声が母音部と子音
部のどちらであるかを判定する。その判定結果を高域強
調回路５に渡し、符号をマルチプレクサ１４に渡す。判
定法は、例えば入力音声から計算した正規化自己相関値
の閾値を用いて判定する方法がある。相関値が閾値（例
えば０．６）よりも小さい場合は子音部と判定できる。
から渡された音声信号を用いて入力音声が母音部と子音
部のどちらであるかを判定する。その判定結果を高域強
調回路５に渡し、符号をマルチプレクサ１４に渡す。判
定法は、例えば入力音声から計算した正規化自己相関値
の閾値を用いて判定する方法がある。相関値が閾値（例
えば０．６）よりも小さい場合は子音部と判定できる。
【００１４】高域強調フィルタ回路５は、Ｖ／Ｕ判定回
路４から渡された判定結果に対応する係数で構成される
式（２）の１次ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ
を用いてフレーム分割回路２から渡された音声信号から
スペクトル傾き成分を除去する。係数αは、例えば母音
部で０．９５、子音部で０である。更に、除去した音声
信号をＬＰ分析回路６に渡す。
路４から渡された判定結果に対応する係数で構成される
式（２）の１次ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ
を用いてフレーム分割回路２から渡された音声信号から
スペクトル傾き成分を除去する。係数αは、例えば母音
部で０．９５、子音部で０である。更に、除去した音声
信号をＬＰ分析回路６に渡す。
【００１５】ＬＰ分析回路６は、高域強調フィルタ回路
５から渡された音声信号を線形予測（ＬＰ）分析して得
たＬＰ係数をＬＰ係数量子化回路７に渡す。
５から渡された音声信号を線形予測（ＬＰ）分析して得
たＬＰ係数をＬＰ係数量子化回路７に渡す。
【００１６】ＬＰ係数量子化回路７は、ＬＰ分析回路６
から渡されたＬＰ係数を量子化し、量子化ＬＰ係数を残
差計算回路８と合成回路１２に渡す。また、量子化で得
た符号をマルチプレクサ１４に渡す。量子化方法とし
て、例えば、線スペクトル対（ＬＳＰ）に変換した後
に、ベクトル量子化する方法がある。量子化方法の詳細
は、例えばK.K.Paliwａl等による“Efficient Vector Q
uantization of LPC Parameters at 24Bits/Frame”
（文献３）を参照できる。
から渡されたＬＰ係数を量子化し、量子化ＬＰ係数を残
差計算回路８と合成回路１２に渡す。また、量子化で得
た符号をマルチプレクサ１４に渡す。量子化方法とし
て、例えば、線スペクトル対（ＬＳＰ）に変換した後
に、ベクトル量子化する方法がある。量子化方法の詳細
は、例えばK.K.Paliwａl等による“Efficient Vector Q
uantization of LPC Parameters at 24Bits/Frame”
（文献３）を参照できる。
【００１７】残差計算回路８は、ＬＰ係数量子化回路７
から渡された量子化ＬＰ係数で構成したフィルタを用い
て、フレーム分割回路２から渡された音声信号を逆フィ
ルタリングして残差信号を計算する。更に計算した残差
信号をピッチ周期抽出回路９と位相抽出回路１０に渡
す。
から渡された量子化ＬＰ係数で構成したフィルタを用い
て、フレーム分割回路２から渡された音声信号を逆フィ
ルタリングして残差信号を計算する。更に計算した残差
信号をピッチ周期抽出回路９と位相抽出回路１０に渡
す。
【００１８】ピッチ周期抽出回路９は、残差計算回路８
から渡された残差信号を用いてピッチ周期を抽出し、ピ
ッチ周期を微分音源生成回路１１と位相抽出回路１０に
渡す。更に、そのピッチ周期に対応する符号をマルチプ
レクサ１４に渡す。ピッチ周期は残差信号の正規化自己
相関が最大となる相関ラグとして抽出することができ
る。
から渡された残差信号を用いてピッチ周期を抽出し、ピ
ッチ周期を微分音源生成回路１１と位相抽出回路１０に
渡す。更に、そのピッチ周期に対応する符号をマルチプ
レクサ１４に渡す。ピッチ周期は残差信号の正規化自己
相関が最大となる相関ラグとして抽出することができ
る。
【００１９】位相抽出回路１０は、残差計算回路８から
渡された残差信号とピッチ周期抽出回路９から渡された
ピッチ周期を用いて、残差信号に含まれているパルス列
成分の初期位相を抽出する。初期位相を抽出する方法に
は、例えば、ピッチ周期で生成したパルス列との相関が
最大となるパルス列の初期位相を用いることができる。
渡された残差信号とピッチ周期抽出回路９から渡された
ピッチ周期を用いて、残差信号に含まれているパルス列
成分の初期位相を抽出する。初期位相を抽出する方法に
は、例えば、ピッチ周期で生成したパルス列との相関が
最大となるパルス列の初期位相を用いることができる。
【００２０】微分音源生成回路１１は、位相抽出回路１
０から渡された初期位相とピッチ周期抽出回路９から渡
されたピッチ周期と誤差検定回路１３から順次渡される
微分声帯音源パラメータを用いて、微分声帯音源信号を
生成し、合成回路１２に渡す。微分声帯音源パラメータ
は使用する声帯モデルによって異なるが、例えば、Klat
tモデルでは声門開放指数（ＯＱ）がある。Klattモデル
の詳細は、例えばd. H. Klattによる“Analysis, Synth
esis, and perception of voice quality variations a
mongfemale and male talkers, J. Acoust. Soc. Ameri
c. vol.82, 1987”を参照できる。
０から渡された初期位相とピッチ周期抽出回路９から渡
されたピッチ周期と誤差検定回路１３から順次渡される
微分声帯音源パラメータを用いて、微分声帯音源信号を
生成し、合成回路１２に渡す。微分声帯音源パラメータ
は使用する声帯モデルによって異なるが、例えば、Klat
tモデルでは声門開放指数（ＯＱ）がある。Klattモデル
の詳細は、例えばd. H. Klattによる“Analysis, Synth
esis, and perception of voice quality variations a
mongfemale and male talkers, J. Acoust. Soc. Ameri
c. vol.82, 1987”を参照できる。
【００２１】合成回路１２は、ＬＰ係数量子化回路７か
ら渡される量子化ＬＰ係数で構成されるフィルタを用い
て、微分音声生成回路１１から渡された微分声帯音源信
号をフィルタリングし、得た合成音声を誤差検定回路１
３に渡す。
ら渡される量子化ＬＰ係数で構成されるフィルタを用い
て、微分音声生成回路１１から渡された微分声帯音源信
号をフィルタリングし、得た合成音声を誤差検定回路１
３に渡す。
【００２２】誤差検定回路１３は、フレーム分析回路２
から渡された音声信号と合成回路１２から渡された合成
音声信号との二乗誤差を計算し、計算した二乗誤差を保
持する。また、予め蓄積している前記微分声帯音源パラ
メータを微分音源生成回路１１に順次渡し、前記二乗誤
差を計算し、誤差が最小となる微分声音源パラメータに
対応する符号をマルチプレクサ１４に渡す。
から渡された音声信号と合成回路１２から渡された合成
音声信号との二乗誤差を計算し、計算した二乗誤差を保
持する。また、予め蓄積している前記微分声帯音源パラ
メータを微分音源生成回路１１に順次渡し、前記二乗誤
差を計算し、誤差が最小となる微分声音源パラメータに
対応する符号をマルチプレクサ１４に渡す。
【００２３】マルチプレクサ１４は、ゲイン計算回路３
とＵ／Ｖ判定回路４とＬＰ係数量子化回路７とピッチ周
期抽出回路９と誤差検定回路１３から渡される前記符号
列を出力端子１５から出力する。
とＵ／Ｖ判定回路４とＬＰ係数量子化回路７とピッチ周
期抽出回路９と誤差検定回路１３から渡される前記符号
列を出力端子１５から出力する。
【００２４】次に、従来のボコーダ方式に基づく音声復
号装置の構成例を図２（ｂ）を用いて説明する。
号装置の構成例を図２（ｂ）を用いて説明する。
【００２５】入力端子３１は、前記符号列を入力し、デ
マルチプレクサ３２に渡す。デマルチプレクサ３２は、
入力端子３１から得た符号から、ゲイン、Ｖ／Ｕ判定結
果、量子化ＬＰ係数、ピッチ周期及び微分声帯音源パラ
メータの符号を分離する。更に、ゲインの符号をゲイン
復号回路３８に、Ｖ／Ｕ判定結果の符号を乱数音源回路
３４と音源合成回路３７に、ＬＰ係数の符号をＬＰ係数
復号回路３６に、ピッチ周期と微分声帯音源パラメータ
の符号を微分音源生成回路３３に、ピッチ周期の符号を
位相制御回路３０に各々渡す。
マルチプレクサ３２に渡す。デマルチプレクサ３２は、
入力端子３１から得た符号から、ゲイン、Ｖ／Ｕ判定結
果、量子化ＬＰ係数、ピッチ周期及び微分声帯音源パラ
メータの符号を分離する。更に、ゲインの符号をゲイン
復号回路３８に、Ｖ／Ｕ判定結果の符号を乱数音源回路
３４と音源合成回路３７に、ＬＰ係数の符号をＬＰ係数
復号回路３６に、ピッチ周期と微分声帯音源パラメータ
の符号を微分音源生成回路３３に、ピッチ周期の符号を
位相制御回路３０に各々渡す。
【００２６】ゲイン復号回路３８は、デマルチプレクサ
から渡されたゲインの符号からゲインを復号し、ゲイン
調整回路３９に渡す。
から渡されたゲインの符号からゲインを復号し、ゲイン
調整回路３９に渡す。
【００２７】ＬＰ係数復号回路３６は、デマルチプレク
サ３２から渡されたＬＰ係数の符号からＬＰ係数を復号
し、合成回路３７に渡す。
サ３２から渡されたＬＰ係数の符号からＬＰ係数を復号
し、合成回路３７に渡す。
【００２８】乱数音源回路３４は、デマルチプレクサ３
２から渡されたＶ／Ｕ判定結果の符号が子音部を示す場
合は、乱数信号を生成し、音源合成回路３５に渡す。
２から渡されたＶ／Ｕ判定結果の符号が子音部を示す場
合は、乱数信号を生成し、音源合成回路３５に渡す。
【００２９】位相制御回路３０は、デマルチプレクサ３
２から渡されるピッチ周期の符号からピッチ周期を復号
する。更に、このピッチ周期を用いて微分声帯音源信号
の位相がフレーム間で連続となる初期位相を計算し、微
分音源生成回路３３に渡す。初期位相を計算する方法と
して、例えば各フレームにおいて初期位相の位置からピ
ッチ周期で複数回切り取っていき、そのフレームを越え
た時の越えた長さを次のフレームの初期位相とする方法
がある。
２から渡されるピッチ周期の符号からピッチ周期を復号
する。更に、このピッチ周期を用いて微分声帯音源信号
の位相がフレーム間で連続となる初期位相を計算し、微
分音源生成回路３３に渡す。初期位相を計算する方法と
して、例えば各フレームにおいて初期位相の位置からピ
ッチ周期で複数回切り取っていき、そのフレームを越え
た時の越えた長さを次のフレームの初期位相とする方法
がある。
【００３０】微分音源生成回路３３は、デマルチプレク
サ３２から渡されるピッチ周期と微分声帯音源パラメー
タの符号からピッチ周期と微分声帯音源パラメータを復
号し、位相制御回路３０から渡される初期位相に従って
微分声帯音源信号を生成し、音源合成回路３５に渡す。
サ３２から渡されるピッチ周期と微分声帯音源パラメー
タの符号からピッチ周期と微分声帯音源パラメータを復
号し、位相制御回路３０から渡される初期位相に従って
微分声帯音源信号を生成し、音源合成回路３５に渡す。
【００３１】音源合成回路３５は、乱数音源回路３４か
ら渡される乱数信号と微分音源生成回路３３から渡され
る微分声帯音源信号とを、デマルチプレクサ３２から渡
されるＶ／Ｕ判定結果の符号に従って切替えることによ
って励振信号を生成する。更に励振信号を合成回路３７
に渡す。
ら渡される乱数信号と微分音源生成回路３３から渡され
る微分声帯音源信号とを、デマルチプレクサ３２から渡
されるＶ／Ｕ判定結果の符号に従って切替えることによ
って励振信号を生成する。更に励振信号を合成回路３７
に渡す。
【００３２】合成回路３７は、ＬＰ係数復号回路３６か
ら渡されるＬＰ係数で構成される合成フィルタを用い
て、音源合成回路３５から渡される励振信号をフィルタ
リングする。更に得た合成信号をゲイン調整回路３９に
渡す。
ら渡されるＬＰ係数で構成される合成フィルタを用い
て、音源合成回路３５から渡される励振信号をフィルタ
リングする。更に得た合成信号をゲイン調整回路３９に
渡す。
【００３３】ゲイン調整回路３９は、ゲイン復号回路３
８から渡されたゲインと合成回路３７から渡された合成
信号のゲインとが一致するように、合成信号のゲインを
調整して再生音声信号を生成する。更に再生音声信号を
出力端子４０に渡す。
８から渡されたゲインと合成回路３７から渡された合成
信号のゲインとが一致するように、合成信号のゲインを
調整して再生音声信号を生成する。更に再生音声信号を
出力端子４０に渡す。
【００３４】出力端子４０は、ゲイン調整回路３９から
渡された再生音声信号を出力する。
渡された再生音声信号を出力する。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
音声符号化装置では、母音音声を符号化する際に、スペ
クトル傾きを補正する高域強調フィルタの係数は固定値
であった。また、高域強調フィルタの係数を可変にする
場合、高域強調回路５の後にＬＰ分析と量子化を行なっ
ているため、各係数でＬＰ分析とＬＰ量子化を行なう必
要があった。従って、高域強調フィルタの係数を変更す
る場合は多くの演算量を必要とするという問題があっ
た。
音声符号化装置では、母音音声を符号化する際に、スペ
クトル傾きを補正する高域強調フィルタの係数は固定値
であった。また、高域強調フィルタの係数を可変にする
場合、高域強調回路５の後にＬＰ分析と量子化を行なっ
ているため、各係数でＬＰ分析とＬＰ量子化を行なう必
要があった。従って、高域強調フィルタの係数を変更す
る場合は多くの演算量を必要とするという問題があっ
た。
【００３６】本発明の目的は、上記問題に関して、ボコ
ーダ符号化復号装置において、音声の母音部でのスペク
トル傾き補正の係数を可変にして符号化する場合の演算
量を削減することにある。
ーダ符号化復号装置において、音声の母音部でのスペク
トル傾き補正の係数を可変にして符号化する場合の演算
量を削減することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本発明の符号化装置は、
従来符号化装置においてＬＰ分析を行なう音声信号を高
域強調する代わりに、微分声帯音源を生成する回路（図
１の１１）と合成回路（図１の１２）の間にスペクトル
傾き補正を行なう補正回路（図１の１６）を具備する。
従来符号化装置においてＬＰ分析を行なう音声信号を高
域強調する代わりに、微分声帯音源を生成する回路（図
１の１１）と合成回路（図１の１２）の間にスペクトル
傾き補正を行なう補正回路（図１の１６）を具備する。
【００３８】本発明の復号装置は、微分音源を生成する
回路（図１の３３）と音源合成回路（図１の３５）の間
にスペクトル傾き補正を行なう補正回路（図１の４１）
を具備する。
回路（図１の３３）と音源合成回路（図１の３５）の間
にスペクトル傾き補正を行なう補正回路（図１の４１）
を具備する。
【００３９】本発明において、母音音声を符号化する際
の作用を説明する。ＬＰ分析では、前述の高域強調を施
さない入力母音音声から次式の特性を得る。
の作用を説明する。ＬＰ分析では、前述の高域強調を施
さない入力母音音声から次式の特性を得る。
【００４０】 Ｈ（ｚ）＝Ｇｔ（ｚ）Ｈａ（ｚ）Ｒ（ｚ） （６） この時、合成音声信号Ｓ（ｚ）は次式で表される。
【００４１】 Ｓ（ｚ）＝Ｈ（ｚ）Ｇｆ（ｚ） （７） 式（４）を式（７）に代入し、Ｔ’（ｚ）＝１／Ｔ
（ｚ）であることを考慮すると次式を得る。
（ｚ）であることを考慮すると次式を得る。
【００４２】 Ｓ（ｚ）＝Ｈ（ｚ）Ｇｄ（ｚ）Ｔ（ｚ） （８） 更に、固定係数を持つフィルタＴ（ｚ）を可変係数を持
つ式（９）の新たなフィルタＦ（ｚ）に置き換えると式
（１０）を得る。
つ式（９）の新たなフィルタＦ（ｚ）に置き換えると式
（１０）を得る。
【００４３】 Ｆ（ｚ）＝１−αｚ-1 （９） Ｓ（ｚ）＝Ｈ（ｚ）Ｇｄ（ｚ）Ｆ（ｚ） （１０） 符号化では、従来装置と同様にできる。まず、ＬＰフィ
ルタＨ（ｚ）のＬＰ係数を量子化する。次に、式（１
０）で得られる合成音声信号と入力音声信号との歪みが
最小になるように、微分声帯音源特性Ｇｄ（ｚ）のパラ
メータとスペクトル傾き特性Ｆ（ｚ）のパラメータを決
定し、符号化する。
ルタＨ（ｚ）のＬＰ係数を量子化する。次に、式（１
０）で得られる合成音声信号と入力音声信号との歪みが
最小になるように、微分声帯音源特性Ｇｄ（ｚ）のパラ
メータとスペクトル傾き特性Ｆ（ｚ）のパラメータを決
定し、符号化する。
【００４４】従って、Ｇａ（ｚ）のパラメータとＦ
（ｚ）のパラメータを変更しても、ＬＰ分析とＬＰ係数
の量子化を改めて行なう必要がない。
（ｚ）のパラメータを変更しても、ＬＰ分析とＬＰ係数
の量子化を改めて行なう必要がない。
【００４５】
【発明の実施の形態】本発明のボコーダ方式に基づく音
声符号化装置の構成例を図１（ａ）を用いて説明する。
従来装置との差分のみを説明する。
声符号化装置の構成例を図１（ａ）を用いて説明する。
従来装置との差分のみを説明する。
【００４６】高域強調回路５は削除し、ＬＰ分析回路６
がフレーム分割回路２から直接音声信号を渡される。微
分音源生成回路１１と合成回路４２の間に前述の補正フ
ィルタＦ（ｚ）からなる補正回路１６を挿入する。
がフレーム分割回路２から直接音声信号を渡される。微
分音源生成回路１１と合成回路４２の間に前述の補正フ
ィルタＦ（ｚ）からなる補正回路１６を挿入する。
【００４７】補正回路１６は、誤差検定回路１７から渡
される傾き補正係数で構成される１次ＩＩＲフィルタを
用いて、微分音源生成回路１１から渡された声帯音源を
フィルタリングし、その出力信号を合成回路１２に渡
す。
される傾き補正係数で構成される１次ＩＩＲフィルタを
用いて、微分音源生成回路１１から渡された声帯音源を
フィルタリングし、その出力信号を合成回路１２に渡
す。
【００４８】誤差検定回路１７は、フレーム分析回路２
から渡された音声信号と合成回路１２から渡された合成
音声信号との二乗誤差を計算し、計算した二乗誤差を保
持する。また、予め蓄積している前記微分声帯音源パラ
メータを微分音源生成回路１１に順次渡し、予め蓄積し
ている前記傾き補正係数を補正回路１６に順次渡す。蓄
積している微分声帯音源パラメータと傾き補正係数の組
み合わせ全てに対し前記二乗誤差を計算し、誤差が最小
となる各符号をマルチプレクサ１４に渡す。
から渡された音声信号と合成回路１２から渡された合成
音声信号との二乗誤差を計算し、計算した二乗誤差を保
持する。また、予め蓄積している前記微分声帯音源パラ
メータを微分音源生成回路１１に順次渡し、予め蓄積し
ている前記傾き補正係数を補正回路１６に順次渡す。蓄
積している微分声帯音源パラメータと傾き補正係数の組
み合わせ全てに対し前記二乗誤差を計算し、誤差が最小
となる各符号をマルチプレクサ１４に渡す。
【００４９】尚、誤差検定回路１７では、フレーム分割
回路２から渡された入力音声信号と合成回路１２から渡
された合成音声信号との誤差を検定しているが、残差計
算回路８から出力される残差信号と補正回路１６から出
力される出力信号との誤差を検定しても良い。
回路２から渡された入力音声信号と合成回路１２から渡
された合成音声信号との誤差を検定しているが、残差計
算回路８から出力される残差信号と補正回路１６から出
力される出力信号との誤差を検定しても良い。
【００５０】次に、本発明のボコーダに基づく音声復号
装置の構成例を図１（ｂ）を用いて説明する。従来装置
との差分のみを説明する。
装置の構成例を図１（ｂ）を用いて説明する。従来装置
との差分のみを説明する。
【００５１】デマルチプレクサ２９は、デマルチプレク
サ３２の動作に加えて、入力された符号列からスペクト
ル傾きパラメータの符号を分離し、補正回路４１に渡
す。
サ３２の動作に加えて、入力された符号列からスペクト
ル傾きパラメータの符号を分離し、補正回路４１に渡
す。
【００５２】補正回路４１は、微分音源生成回路３３と
音源合成回路３５との間に挿入され、デマルチプレクサ
２９から渡された符号からスペクトル傾きパラメータを
復号し、このパラメータを用いて、微分音源生成回路２
９から渡された声帯音源信号のスペクトル傾きを補正
し、補正した信号wを音源合成回路３５に渡す。
音源合成回路３５との間に挿入され、デマルチプレクサ
２９から渡された符号からスペクトル傾きパラメータを
復号し、このパラメータを用いて、微分音源生成回路２
９から渡された声帯音源信号のスペクトル傾きを補正
し、補正した信号wを音源合成回路３５に渡す。
【００５３】
【発明の効果】本発明により、音声の母音部におけるス
ペクトル傾き補正の係数を可変にして符号化する場合の
演算量を削減できる。その理由は、入力信号に高域強調
フィルタの代わりに微分音源信号にスペクトル傾きを補
正するフィルタを入れるため、ＬＰ分析と量子化をスペ
クトル傾きパラメータ毎に行なう必要がないためであ
る。
ペクトル傾き補正の係数を可変にして符号化する場合の
演算量を削減できる。その理由は、入力信号に高域強調
フィルタの代わりに微分音源信号にスペクトル傾きを補
正するフィルタを入れるため、ＬＰ分析と量子化をスペ
クトル傾きパラメータ毎に行なう必要がないためであ
る。
【図１】本発明に基づく符号化装置の構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】従来の復号装置を実現する構成例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１，３１ 入力端子 ２ フレーム分割回路 ３ ゲイン計算回路 ４ Ｖ／Ｕ判定回路 ５ 高域強調回路 ６ ＬＰ分析回路 ７ ＬＰ係数量子化回路 ８ 残差計算回路 ９ ピッチ周期抽出回路 １０ 位相抽出回路 １１，３３ 微分音源生成回路 １２ 合成回路 １３ 誤差検定回路 １４ マルチプレクサ １６，４１ 補正回路 １５，４０ 出力端子 １７ 誤差検定回路 １８ ゲイン符号化回路 ３０ 位相制御回路 ３２，２９ デマルチプレクサ ３４ 乱数音源回路 ３５ 音源合成回路 ３６ ＬＰ係数復号回路 ３７ 合成回路 ３８ ゲイン復号回路 ３９ ゲイン調整回路
Claims (3)
- 【請求項１】入力した音声信号から線形予測係数を抽出
する回路と、前記係数を量子化する回路と、量子化した
前記係数で構成したフィルタを用いて前記音声信号の残
差信号を計算する回路と、前記残差信号から前記音声信
号のピッチ周期を抽出する回路と、前記残差信号からピ
ッチの位相を抽出する回路と、順次渡される微分声帯音
源パラメータと前記位相と前記ピッチ周期とを用いて微
分声帯音源信号を生成する生成回路と、順次渡されるス
ペクトル傾きパラメータを用いて前記声帯音源信号にス
ペクトル傾き補正を施す補正回路と、補正された前記微
分声帯音源信号を前記フィルタでフィルタリングして合
成信号を計算する回路と、予め定めた前記微分声帯音声
パラメータと前記スペクトル傾きパラメータを順次前記
生成回路と前記補正回路に各々渡し前記音声信号と前記
合成音声との歪みを検定し歪みが最小となる前記両パラ
メータの符号を出力する誤差検定回路と、前記ゲインと
量子化した前記線形予測係数と前記両パラメータと前記
ピッチ周期とからなる符号列を出力する回路とを有する
ことを特徴とするボコーダ符号化装置。 - 【請求項２】入力した符号列からピッチ周期を得てピッ
チの位相を計算する回路と、前記ピッチ周期と前記位相
と前記符号列から得た微分声帯音源パラメータとを用い
て微分声帯音源信号を生成する回路と、前記符号列から
得たスペクトル傾きパラメータに従って前記微分声帯音
源信号に傾き補正を行なう補正回路と、乱数信号を生成
する回路と、前記乱数信号と前記微分声帯音源信号を切
替えて励振信号を生成する回路と、前記符号列から得た
線形予測係数で構成したフィルタを用いて前記励振信号
をフィルタリングし合成信号を生成する回路と、前記符
号列から得たゲインを用いて合成信号の振幅を調整して
再生音声信号を生成する回路とを有することを特徴とす
るボコーダ復号装置。 - 【請求項３】ボコーダ符号化装置とボコーダ復号装置と
から構成されるボコーダ符号化復号装置において、 前記ボコーダ符号化装置は、前記入力した音声信号から
線形予測係数を抽出する回路と、前記係数を量子化する
回路と、量子化した前記係数で構成したフィルタを用い
て前記音声信号の残差信号を計算する回路と、前記残差
信号から前記音声信号のピッチ周期を抽出する回路と、
前記残差信号からピッチの位相を抽出する回路と、順次
渡される微分声帯音源パラメータと前記位相と前記ピッ
チ周期とを用いて微分声帯音源信号を生成する生成回路
と、順次渡されるスペクトル傾きパラメータを用いて前
記声帯音源信号にスペクトル傾き補正を施す補正回路
と、補正された前記微分声帯音源信号を前記フィルタで
フィルタリングして合成信号を計算する回路と、予め定
めた前記微分声帯音声パラメータと前記スペクトル傾き
パラメータを順次前記生成回路と前記補正回路に各々渡
し前記音声信号と前記合成音声との歪みを検定し歪みが
最小となる前記両パラメータの符号を出力する誤差検定
回路と、前記ゲインと量子化した前記線形予測係数と前
記両パラメータと前記ピッチ周期とからなる符号列を出
力する回路とを有し、 前記ボコーダ復号装置は、前記符号列からピッチ周期を
得てピッチの位相を計算する回路と、前記ピッチ周期と
前記位相と前記符号列から得た微分声帯音源パラメータ
とを用いて微分声帯音源信号を生成する回路と、前記符
号列から得たスペクトル傾きパラメータに従って前記微
分声帯音源信号に傾き補正を行なう補正回路と、乱数信
号を生成する回路と、前記乱数信号と前記微分声帯音源
信号を切替えて励振信号を生成する回路と、前記符号列
から得た線形予測係数で構成したフィルタを用いて前記
励振信号をフィルタリングし合成信号を生成する回路
と、前記符号列から得たゲインを用いて合成信号の振幅
を調整して再生音声信号を生成する回路とを有すること
を特徴とするボコーダ符号化復号装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24260697A JP3166673B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ボコーダ符号化復号装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24260697A JP3166673B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ボコーダ符号化復号装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1185198A JPH1185198A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3166673B2 true JP3166673B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=17091559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24260697A Expired - Fee Related JP3166673B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ボコーダ符号化復号装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166673B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7395202B2 (en) * | 2005-06-09 | 2008-07-01 | Motorola, Inc. | Method and apparatus to facilitate vocoder erasure processing |
| JP4970371B2 (ja) * | 2008-07-16 | 2012-07-04 | 株式会社東芝 | 情報処理装置 |
| JP7092324B2 (ja) * | 2017-08-17 | 2022-06-28 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 声門流成分推定装置、プログラムおよび方法 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24260697A patent/JP3166673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1185198A (ja) | 1999-03-30 |
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