JP3283152B2 - 音声パラメータ量子化装置およびベクトル量子化装置 - Google Patents
音声パラメータ量子化装置およびベクトル量子化装置Info
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Description
装置およびそれに使用されるベクトル量子化装置に関す
るものである。
により音声符号化の低ビットレート化が必要とされてお
り、数々の音声符号化装置が開発されている。その中
で、音声信号の声道情報を周波数領域で表現するパラメ
ータであるLSPパラメータは、音声信号を高能率で符
号化する上で、重要なパラメータとして広く用いられて
いる。
について説明する。図5は従来の一般的なLSPパラメ
ータ量子化装置の構成を示したものである。図5におい
て、1は入力音声信号、2は入力音声信号1を取り込
み、1フレーム分を格納するバッファ、3はバッファ2
に格納された1フレーム分の音声信号を予め定められた
数のサブフレームに分割して出力するサブフレーム分割
器、4および5はそれぞれ分割されたサブフレームの音
声信号のLPC分析を行うLPC分析器、6および7は
各LPC分析結果を量子化して、それぞれ量子化LSP
パラメータ8および9を出力する量子化器である。な
お、LPC分析の分析窓長がサブフレーム長よりも長い
場合は、サブフレーム間、場合によってはフレーム間で
重なりも生じ、バッファ2はLPC分析窓長分の入力音
声を格納することになる。量子化器6および7は、一般
的には多段ベクトル量子化器や分割次元ベクトル量子化
器などが用いられる。
来のLSPパラメータ量子化装置では、LSPパラメー
タの更新周期は一律であり、また、多段ベクトル量子化
する場合の段数や、分割次元ベクトル量子化する場合の
分割次元数なども一定であった。そのため、以下のよう
な問題があった。
的に重要である部分とそれほど重要でない部分とが同じ
更新周期で更新され、不必要な冗長性が生じる。聴覚的
に重要な部分は、時間的変化に対する追従性をよくする
必要がある一方、聴覚的にそれほど重要でない部分は、
時間的変化に対する追従性を余分に持たせると無駄な情
報を伝達することになる。
て、分割するベクトルの次元数が一定のため、聴覚的に
重要な部分とそれほど重要でない部分とが、一つのコー
ドベクトルに混在する場合があり、聴覚的に重要な部分
の量子化が正確に行われないことがある。
SPパラメータの中でも聴覚的に重要である部分とそれ
ほど重要でない部分とが同じ段数で量子化されるため、
不必要な冗長性が生じる。
るものであり、LSPパラメータの中でも聴覚的に重要
である部分とそれほど重要でない部分とを区別して、そ
れぞれに適した処理を施すことにより、効率的な量子化
を行うことのできる音声パラメータ量子化装置およびそ
れに使用するベクトル量子化装置を提供することを目的
とする。
成するために、第1に、LSPパラメータを聴覚的に重
要な部分とそれほど重要でない部分とに分割する分割器
を備え、重要な部分に分類されたLSPパラメータにつ
いては短い更新周期で更新を行い、それほど重要でない
部分に分類されたLSPパラメータについては更新周期
を長くしたり、前後のパラメータを用いた補間で済ませ
るようにしたものである。
波数軸上で聴覚的に重要な部分とそれほど重要でない部
分とに分割する分割器を備え、重要な部分に分類された
LSPパラメータは、複数種類の次元数のコードブック
を備えたベクトル量子化器により、そのパラメータの個
数に応じてベクトル量子化するようにしたものである。
覚的に重要な部分とそれほど重要でない部分とに分割す
る分割器を備え、重要な部分に分類されたLSPパラメ
ータについては多段のベクトル量子化を行い、それほど
重要でない部分に分類されたLSPパラメータについて
は一段の量子化のみで良好にベクトル量子化を行うよう
にしたものである。
によってLSPパラメータの更新周期を変化させること
ができ、また聴覚的に重要な部分のLSPパラメータを
一つのコードベクトル内に納めることができ、さらに聴
覚的に重要な部分のLSPパラメータのみを多段ベクト
ル量子化により正確に量子化し、一段のみでベクトル量
子化した部分についても、量子化誤差を小さくすること
ができるので、効14な量子化が行えるという効果を有
する。
を参照して説明する。本実施例は、聴覚的な重要度によ
ってLSPパラメータを複数のグループに分割し、聴覚
的に重要なグループのLSPパラメータに関しては短い
周期でパラメータの更新を行い、それほど重要でないグ
ループのLSPパラメータに関しては長い周期でパラメ
ータの更新を行う音声パラメータ量子化装置の例であ
る。
は入力音声信号11を取り込み、1フレーム分を格納す
るバッファ、13はバッファ12から取り出された1レ
ーム分の音声信号を所定の数、本実施例では例として2
つのサブフレームに分割して出力するサブフレーム分割
器、14および15はそれぞれ分割された第1および第
2サブフレームの音声信号のLPC分析を行うLPC分
析器である。16は第1サブフレームのLPC分析器1
4から出力されたLSPパラメータを聴覚的な重要度に
よってグループ分けする分割器、17は第2サブフレー
ムのLPC分析器15から出力されたLSPパラメータ
を聴覚的な重要度によってグループ分けする分割器であ
る。18は分割器16によって分割されたグループの中
から聴覚的に重要なグループのLSPパラメータを選択
する選択器、19は選択器18によって選択された聴覚
的に重要な部分のLSPパラメータを量子化する重要パ
ラメータ量子化器、20は遅延器26の出力と選択器2
5の出力とを用いて、選択器18によって選択されなか
った聴覚的にそれほど重要でない部分のLSPパラメー
タを補間によって決定する補間器である。21は補間器
20の出力と重要パラメータ量子化器19の出力を合わ
せて第1サブフレームにおける全体のLSPパラメータ
を決定し、決定されたLSPパラメータの安定性を判定
して不安定な場合は安定性を保証するように修正を加え
て、第1サブフレームにおける量子化したLSPパラメ
ータ27として出力する修正器である。22は分割器1
7によって分割されたグループのうち聴覚的にそれほど
重要でない部分のLSPパラメータを量子化する量子化
器、23は分割器17によって分割されたグループのう
ち聴覚的に重要である部分のLSPパラメータを量子化
する量子化器、24は量子化器22および23の出力を
合わせて第2サブフレームにおける全体のLSPパラメ
ータを決定し、LSPパラメータの安定性を判定して不
安定な場合は安定性を保証するように修正を加えて、第
2サブフレームにおける量子化したLSPパラメータ2
8として出力する修正器である。25は修正器24の出
力の中から聴覚的にそれほど重要でないグループのLS
Pパラメータを取り出して補間器20と遅延器26に出
力する選択器、26は選択器25によって選択されたL
SPパラメータを1フレームの時間だけ保持し、次のフ
レームの時に補間器20に出力する遅延器である。
図1において、バッファ12は、入力音声信号11を1
フレーム分だけ格納する。バッファ12に格納された音
声信号は、サブフレーム分割器13によって2つのサブ
フレーム分割される。なお、LPC分析の分析窓長がサ
ブフレーム長よりも長い場合は、サブフレーム間、場合
によってはフレーム間で重なりも生じ、バッファ12は
LPC分析窓長分の入力音声を格納することになる。分
割されたサブフレームのうち、第1サブフレームはLP
C分析器14によりLPC分析が行われ、公知のLSP
パラメータとして分割器16に出力される。分割器16
では、LSPパラメータを聴覚的に重要な部分とそれほ
ど重要でない部分とに分割する。本実施例では2つのグ
ループに分割する。2つのグループに分割されたLSP
パラメータは、選択器18によって選別され、聴覚的に
重要なグループのLSPパラメータのみが重要パラメー
タ量子化器19に出力される。重要パラメータ量子化器
19は、例えばベクトル量子化によって聴覚的に重要な
部分のLSPパラメータを量子化する。聴覚的にそれほ
ど重要でない部分のLSPパラメータは、前フレームの
第2サブフレームのパラメータと現フレームのLSPパ
ラメータとを用いて補間器20により算出される。重要
パラメータ量子化器19と補間器20の出力から第1サ
ブフレームにおける全てのLSPパラメータが決定さ
れ、その安定性のチェックおよび修正が修正器21によ
って行われ、第1サブフレームの量子化LSPパラメー
タ27として出力される。
割されたサブフレームのうち第2サブフレームは、LP
C分析器15によりLPC分析が行われ、公知のLSP
パラメータとして分割器17に出力される。分割器17
では、分割器16と同様の処理が行われ、LSPパラメ
ータを聴覚的に重要な部分とそれほど重要でない部分と
に分割する。分割されたLSPパラメータは、重要パラ
メータ量子化器19と同様にして量子化器22および2
3によって別々に量子化される。量子化器22および2
3の出力から第2サブフレームにおける全てのLSPパ
ラメータが決定され、その安定性のチェックおよび修正
が修正器24によって行われ、第2サブフレームの量子
化LSPパラメータ28として出力される。さらに、修
正器24の出力は、第1サブフレームの聴覚的にそれほ
ど重要でない部分のLSPパラメータの補間に用いるた
め、選択器25を経由して遅延器26と補間器20にも
出力される。
ータの変化率に基づいて適応的にフレーム長を制御すれ
ば、より聴覚的に優れた音声品質が得られる。
おいてLPC分析器15の出力を分割器17で分割して
いるが、量子化器がベクトル量子化器である場合、分割
されたLSPパラメータの次元数を予め定めておけば、
重要パラメータ量子化器19と量子化器23で同一のベ
クトル量子化器を用いることが可能となり、さらに、量
子化器22と量子化器23は独立した処理を行える並列
処理も可能である。
ラメータを聴覚的な重要度によって分割し、聴覚的な重
要性が低いものについては、パラメータ更新時に量子化
情報を送らず補間処理などによって簡略化する一方、聴
覚的な重要度の高いものは、更新時毎に正確な量子化情
報を送るようにすることにより、聴覚的な特性に合った
音声パラメータ量子化装置を実現することができる。な
お、聴覚的な重要度の低いものに対して補間処理を行わ
ずに、単に前サブフレームの値をそのまま用いるように
すれば、第2サブフレームの処理を待たずに第1サブフ
レームの情報を伝送することも可能で、この場合は遅延
量を半分にすることができる。また、サブフレームをn
分割する場合は、第1から第n−1サブフレームが上記
第1サブフレームのための構成になり、第nサブフレー
ムが上記第2サブフレームのための構成になる。
について図2を参照して説明する。本実施例は、聴覚的
な重要度によってLSPパラメータを複数のグループに
分割し、聴覚的に重要なグループのLSPパラメータに
関しては多段ベクトル量子化を用いて正確に量子化を行
い、それほど重要でないグループのLSPパラメータに
関しては一段のみのベクトル量子化で良好な量子化を行
う音声パラメータ量子化装置の例である。
よって得られたLSPパラメータ、32はLSPパラメ
ータ31を入力としてベクトル量子化を行う初段ベクト
ル量子化器、33は初段ベクトル量子化器32の出力で
ある量子化LSPパラメータを聴覚的に重要性の高いも
のと低いものとに分割する量子化パラメータ分割器、3
4はLSPパラメータ31を入力として聴覚的に重要性
の高いものと低いものとに分割する入力パラメータ分割
器、35は入力パラメータ分割器34の出力のうち聴覚
的に重要性の高いものを選択する選択器、36は選択器
35の出力と量子化パラメータ分割器33からの聴覚的
に重要度の高いパラメータとから初段ベクトル量子化器
32の量子化残差を算出する残差算出器、37は残差算
出器36によって算出された残差ベクトルをベクトル量
子化する残差ベクトル量子化器、38は残差ベクトル量
子化器37の出力と量子化パラメータ分割器33からの
聴覚的に重要度の高いパラメータとを加算する加算器、
39は加算器38の出力と量子化パラメータ分割器33
からの聴覚的に重要度の低いパラメータとを用いて全て
のLSPパラメータを決定し、安定性の判定および不安
定な場合はLSPパラメータの安定性を保証するように
修正を加えて量子化LSPパラメータ40を出力する修
正器である。
図2において、LSPパラメータ31は、初段ベクトル
量子化器32および入力パラメータ分割器34に入力さ
れる。初段ベクトル量子化器32では、ベクトル量子化
が行われて量子化パラメータ分割器33に出力される。
入力パラメータ分割器34では、聴覚的な重要度の違い
によりLSPパラメータのグループ分けが行われて選択
器35に出力される。量子化パラメータ分割器33は、
初段ベクトル量子化器32によって量子化されたLSP
パラメータを聴覚的な重要度の違いによりグループ分け
し、聴覚的に重要度の高いもののみを多段ベクトル量子
化するために残差算出器36に出力する。このとき、残
差算出器36に出力された聴覚的に重要度の高いパラメ
ータは加算器38にも出力される。量子化パラメータ分
割器33で聴覚的に重要度の低いグループに分類された
LSPパラメータは、そのまま最終的な量子化LSPパ
ラメータ40を決定する修正器39に出力される。選択
器35は、分割器34でグループ分けされたLSPパラ
メータのうち聴覚的に重要なものを選択して、多段ベク
トル量子化のターゲットベクトルを算出するために残差
算出器36に出力する。残差算出器36は、選択器35
と量子化パラメータ分割器33の出力を用いて2段目の
ベクトル量子化のターゲットベクトルとなる残差ベクト
ルを算出し、2段目の残差ベクトル量子化器37に出力
する。残差ベクトル量子化器37は、残差ベクトルを量
子化して加算器38に出力し、加算器38は、量子化残
差ベクトルと初段量子化ベクトルとを加算し、聴覚的に
重要度の高いLSPパラメータの量子化値が算出され
る。加算器38によって算出された聴覚的に重要度の高
いLSPパラメータと、初段ベクトル量子化器32で量
子化された後、量子化パラメータ分割器33で聴覚的に
重要度の低いグループに分類SれたLSPパラメータ
は、修正器39に入力されて、最終的な量子化LSPパ
ラメータ40として出力される。このとき、修正器39
では、量子化LSPパラメータの安定性を判定し、必要
あれば安定性を保証するための修正を行う。
重要度の高いLSPパラメータに対しては多段ベクトル
量子化を適用し、聴覚的に重要度の低いLSPパラメー
タに対しては1段のみのベクトル量子化を適用すること
によって、聴覚的な特性に合った効率的な音声パラメー
タ量子化装置を実現することができる。
について図3を参照して説明する。本実施例は、LSP
パラメータを聴覚的な重要度によってグループ分けし、
聴覚的な重要度の高いグループに対してのみ量子化を行
うようなLSPパラメータ量子化装置において、複数種
類の次元数を持つコードブックを持たせることにより、
聴覚的に重要なグループに含まれるLSPパラメータの
次元数が変化することに対応できるようにしたLSPパ
ラメータのベクトル量子化装置の例である。
よって得られたLSPパラメータ、42はLSPパラメ
ータ41を聴覚的な重要度によってグループ分けする分
割器、43は分割器42の出力のうち聴覚的な重要性の
高いものを選択する選択器、44は選択器43の出力を
コードブック選択器45からのコードブックを基にベク
トル量子化して量子化LSPパラメータ47を出力する
ベクトル量子化器、45は複数種類の次元数のコードブ
ック46の中から一つのコードブックを選択してベクト
ル量子化器44に出力するコードブック選択器である。
48はこれらの要素によって構成されたベクトル量子化
装置である。
図3において、LSPパラメータ41は、分割器42に
よって周波数軸上で聴覚的な重要度の高い部分と低い部
分とに分割される。分割されたLSPパラメータのうち
聴覚的に重要度の高い方が選択器43によって選択さ
れ、ベクトル量子化器44によってベクトル量子化され
る。このとき、分割器42は、LSPパラメータを次元
数に関係なく、周波数軸上で分割するため、選択器43
で選択されたLSPパラメータベクトルの次元数は一定
ではない。このため、コードブック選択器45により、
量子化ターゲットとなるLSPパラメータベクトルの次
元数と同じ次元数のコードブックを選択する。ベクトル
量子化器44は、コードブック選択器45によって選択
されたコードブックを用いて聴覚的な重要度の高いLS
Pパラメータのベクトル量子化を行う。
クトルの次元数を固定しないことによって、聴覚的に重
要なLSPパラメータの個数が変化しても、一つのコー
ドベクトルでベクトル量子化することができ、これによ
って、聴覚的に重要度が高い部分と低い部分とが混在し
たままベクトル量子化することを避けることができ、聴
覚特性に合ったLSPパラメータのベクトル量子化を行
うベクトル量子化装置を実現することができる。
グループに対してのみ量子化を行う実施例1における分
割器16と選択器18と量子化器19との組み合わせの
代わりに、または実施例2における分割器34と選択器
35と量子化器37との組み合わせの代わりに用いるこ
とができる。
について図4を参照して説明する。本実施例は、LSP
パラメータを聴覚的な重要度によってグループ分けし、
聴覚的な重要度の高いグループに対してのみ多段ベクト
ル量子化を行うようなLSPパラメータ量子化装置にお
いて、聴覚的な重要度の低いグループのLSPパラメー
タも一段のみのベクトル量子化で良好に量子化を行うた
めの音声パラメータ量子化装置におけるベクトル量子化
装置の例であり、実施例2における初段ベクトル量子化
器32と量子化パラメータ分割器33の組み合わせの代
わりに用いることができる。
によって得られたLSPパラメータ、52はLSPパラ
メータ51を聴覚的な重要度の高い部分と低い部分とに
分割する分割器、53は分割されたLSPパラメータの
うち聴覚的な重要度の低い部分に対してコードブック5
5を用いて所定の数の候補を選択する予備選択器、54
は予備選択器53から出力された所定の数の予備候補コ
ードブックの中から聴覚的な重要度の高い部分に対して
量子化誤差が最小となる量子化LSPパラメータ56を
2段目のベクトル量子化器への出力とする本選択器であ
る。57はこれらの要素により構成されたベクトル量子
化装置である。
LSPパラメータ51は、分割器52によって聴覚的な
重要度によって分割される。分割されたLSPパラメー
タのうち聴覚的な重要度の低いものは、予備選択器53
に送られる。予備選択器53は、LSPパラメータ51
と同じ次元数のコードベクトルを持つコードブック55
の中から聴覚的な重要度の低い部分の量子化誤差が小さ
くなるコードベクトルを予め定められた数だけ選択して
本選択器54に出力する。このため、本選択器54で
は、初段ベクトル量子化のみで量子化を終了する聴覚的
な重要度の低いLSPパラメータの量子化誤差が少ない
コードベクトルのみを用いてベクトル量子化が行われ
る。本選択器54は、分割器52の出力のうち聴覚的な
重要度の高いLSPパラメータに対して最も量子化誤差
が少なくなるコードベクトルを予備選択器53から出力
されたコードベクトルの中から選択し、初段ベクトル量
子化結果として出力する。
全体に対する量子化誤差ではなく、ベクトル量子化を行
う部分のみに対する量子化誤差を評価基準としてコード
ブックの予備探索を行うことにより、予備探索の対象と
なった部分については一段のみのベクトル量子化で良好
な量子化結果を得ることができる。
ータ量子化装置およびベクトル量子化装置は、聴覚的な
重要度によってLSPパラメータの更新周期を変化させ
ることができ、また聴覚的に重要な部分のLSPパラメ
ータを一つのコードベクトル内に納めることができ、さ
らに聴覚的に重要な部分のLSPパラメータのみを多段
ベクトル量子化により正確に量子化し、1段のみでベク
トル量子化した部分についても、量子化誤差を小さくす
ることができるので、効率的な量子化が行えるという効
果を有する。
量子化装置のブロック図
量子化装置のブロック図
装置のブロック図
装置のブロック図
Claims (6)
- 【請求項1】 入力された音声信号の1フレーム分を複
数のサブフレームに分割するサブフレーム分割器と、前
記サブフレーム分割器から出力されたサブフレームの一
つについて、聴覚的に重要な周波数グループのLSPパ
ラメータを量子化する重要パラメータ量子化器と、聴覚
的に重要でない周波数グループのLSPパラメータを前
後のサブフレームのLSPパラメータを用いて補間する
補間器と、前記重要パラメータ量子化器と前記補間器の
出力を合わせて当該サブフレームにおける量子化LSP
パラメータとするブロックと、前記サブフレーム分割器
から出力されたサブフレームの他の一つについて、聴覚
的に重要な周波数グループのLSPパラメータを量子化
する量子化器と、聴覚的に重要でない周波数グループの
LSPパラメータを量子化する量子化器と、前記2つの
量子化器の出力を合わせて当該サブフレームにおける量
子化LSPパラメータとするブロックと、を具備し、全
LSPパラメータのうち聴覚的に重要な部分は短い周期
で量子化情報を伝送し、聴覚的に重要でない部分は長い
周期で量子化情報を伝送するようにしたことを特徴とす
る音声パラメータ量子化装置。 - 【請求項2】 全周波数帯のLSPパラメータを量子化
する初段ベクトル量子化器と、聴覚的に重要な周波数グ
ループのLSPパラメータに対する初段ベクトル量子化
誤差を算出する残差算出器と、前記残差算出器によって
算出された残差ベクトルを量子化する残差ベクトル量子
化器と、を具備し、聴覚的に重要な周波数グループに属
するLSPパラメータは少なくとも二段構成で量子化を
行ない、聴覚的にそれほど重要でない周波数グループに
属するLSPパラメータは一段で量子化することを特徴
とする音声パラメータ量子化装置。 - 【請求項3】 LSPパラメータを周波数軸上で分割す
る分割器と、前記分割器の出力のうち聴覚的に重要であ
る周波数領域に属するLSPパラメータを選択する選択
器と、前記選択器によって選択されたLSPパラメータ
を選択されたLSPパラメータの個数に応じた次元数の
コードブックを用いてベクトル量子化するベクトル量子
化器と、複数種類の異なる次元数のコードブックを適応
的に選択するコードブック選択器とを備え、聴覚的に重
要な部分のLSPパラメータを適応的にベクトル量子化
することを特徴とする音声パラメータ量子化装置におけ
るベクトル量子化装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載したベクトル量子化装置
を、聴覚的に重要度の高いグループに対してのみ量子化
を行う、分割器と選択器と量子化器との組み合わせの代
わりに用いた請求項1または請求項2に記載の音声パラ
メータ量子化装置。 - 【請求項5】 聴覚的に重要でない周波数グループのL
SPパラメータのみに対する誤差を小さくするコードベ
クトルを複数個選択する予備選択器と、前記予備選択器
により選択されたコードベクトルの中から聴覚的に重要
である周波数グループのLSPパラメータに対する誤差
を最小とするコードベクトルを選択する本選択器とを備
え、聴覚的に重要でない周波数グループに属するLSP
パラメータを一段目のベクトル量子化のみで良好に量子
化することを特徴とする音声パラメータ量子化装置にお
けるベクトル量子化装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載したベクトル量子化装置
を、初段ベクトル量子化器の代わりに用いたことを特徴
とする請求項2に記載の音声パラメータ量子化装置。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03813295A JP3283152B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 音声パラメータ量子化装置およびベクトル量子化装置 |
Publications (2)
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ID=12516918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP03813295A Expired - Lifetime JP3283152B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 音声パラメータ量子化装置およびベクトル量子化装置 |
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1995
- 1995-02-27 JP JP03813295A patent/JP3283152B2/ja not_active Expired - Lifetime
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