JP3328080B2 - コード励振線形予測復号器 - Google Patents

コード励振線形予測復号器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コード励振線形予測
（ＣＥＬＰ）符号化方式に従う復号器に関し、例えば、
いわゆる留守録機能を備えた電話機に適用し得るもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】留守録機能を備えた電話機において、従
来、発呼者又は被呼者のメッセージを記録する記録媒体
としてはカセットテープが多く使われていた。
【０００３】しかしながら、記録媒体としてカセットテ
ープを適用していると、メッセージの記録再生構成に多
くの空間が占有されるという課題があり、また、複数の
メッセージがあった場合において、聞きたいメッセージ
の頭だしに時間がかかる、メッセージ単位の消去が困難
である等の課題がある。
【０００４】そのため、メッセージの記録媒体として、
半導体メモリ（ＩＣメモリ）を適用することも既に提案
されている。このように、ＩＣメモリをメッセージ記録
媒体として用いる場合において、できるだけ簡単な構成
で多くのメッセージの記録を可能にしようとすると、音
声信号を圧縮して記録し、再生時に伸長する圧縮符号化
方式を適用することが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】周知のように、音声信
号に対する高能率圧縮符号化方式として、コード励振線
形予測符号化方式が存在する。コード励振線形予測符号
化方式は、音声信号の狭義の伝送のために考えられたも
のであり、少ない伝送量で復号側において入力音声信号
にできるだけ忠実な音声信号を再生できるようにしたも
のである。
【０００６】しかしながら、留守録機能を備えた電話機
において、メッセージの記録再生用の圧縮符号化方式と
して、既存のコード励振線形予測符号化方式を適用した
場合においては、留守録機能に関連する各種要求を満足
できないことも生じる。
【０００７】そのため、コード励振線形予測符号化方式
が今まで適用されていない留守録機能を備えた電話機等
の装置に対して、適用するのに好適なコード励振線形予
測復号器が求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は、入力された符号化音声信号から励振信号
を形成する励振信号再生手段と、入力された符号化音声
信号から声道予測係数を形成する声道情報再生手段と、
励振信号再生手段からの励振信号と声道情報再生手段か
らの声道予測係数に基づいて、再生音声信号を形成する
再生音声信号形成手段とを有するコード励振線形予測復
号器において、(1)符号化音声信号から音声パワ逆量子
化信号を形成する音声パワ逆量子化信号再生手段と、
(2)再生音声信号形成手段の後段に、再生音声信号に上
記音声パワ逆量子化信号の大きさに応じた白色雑音を加
える白色雑音印加手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【作用】本発明のコード励振線形予測復号器は、低符号
化速度になるに従い、再生音声信号における雑音成分が
ピンク化し易いことを考慮してなされたものである（な
お、白色雑音が変調されて白色雑音と異なる耳障りな音
色に変化することをこの明細書ではピンク化と呼び、こ
の耳障りな雑音を以後ピンク雑音と呼ぶ）。ピンク雑音
に白色雑音を加えるとピンク雑音は目立たなくなり、自
然な音声信号に近くなる。そこで、本発明のコード励振
線形予測復号器は、再生音声信号形成手段の後段に、再
生音声信号に音声パワ逆量子化信号の大きさに応じた白
色雑音を加える白色雑音印加手段を設けている。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【実施例】
（Ａ）コード励振線形予測符号化器の第１実施例 図１は、本発明によるコード励振線形予測符号化器の第
１実施例を示すものであり、符号化音声信号を、例えば
留守録機能付き電話機のＩＣメモリに記憶できるように
したものである。
【００２９】このコード励振線形予測符号化器の第１実
施例及び後述するコード励振線形予測復号器の第１実施
例は、ＩＣメモリに多数のメッセージを格納できるよう
に、低符号化速度（例えば４ｋｂｉｔ／ｓ）を意識した
ものである。
【００３０】図１において、入力端子１００よりフレー
ム単位にまとめられてベクトルとして入力される原音声
ベクトル（原音声信号）Ｓは、フレームパワ量子化部１
０４に入力される。フレームパワ量子化部１０４は、原
音声ベクトルＳのパワを計算して量子化し、そのインデ
ックスＩｏをメモリインタフェース１１６に出力すると
共に、逆量子化値Ｐを計算して利得符号帳１０８に出力
する。
【００３１】また、原音声ベクトルＳは声道分析部１０
１に入力され、声道予測係数（ＬＰＣ係数）ａが計算さ
れ、声道予測係数量子化部１０２に送出される。声道予
測係数量子化部１０２は、ＬＰＣ係数ａをＬＳＰ（Line
Spectrum Pair）係数に変換して量子化し、そのインデ
ックスＩｃをメモリインタフェース１１６に出力する。
さらに、声道予測係数量子化部１０２は、インデックス
ＩｃよりＬＳＰ係数の逆量子化値を計算し、ＬＰＣ係数
ａｑに変換して合成フィルタ１０３及びベクトル変換部
１０９に出力する。
【００３２】ここで、記録符号（符号化音声信号）に含
める声道予測係数としてＬＳＰ係数を用いるようにした
のは、声道の周波数特性に対する補間特性が良くなるこ
と、ＬＳＰ係数は少ない符号化ビット数で符号化しても
ＬＰＣ係数等より声道スペクトルに与える歪みが小さい
こと、ベクトル量子化法との組み合わせによって効率の
良い符号化ができることによる。
【００３３】合成フィルタ１０３は、局部再生のＬＰＣ
係数ａｑと、加算器１１２から出力された励振ベクトル
（励振信号）ｅより合成音声ベクトル（局部再生の合成
音声信号）Ｓｗを計算して重み付き距離計算部１１４に
出力する。
【００３４】この局部再生の合成音声ベクトルＳｗが原
音声ベクトルＳに最も近くなるような最適な励振ベクト
ルｅを探索し、このときの各種符号帳１０５〜１０８の
インデックス等が記録符号に含められる。
【００３５】なお、例えば、声道予測係数やフレームパ
ワは、フレーム毎に求められるのに対して、後述する最
適な励振信号ｅの探索は、１フレームを複数に分割した
サブフレーム単位に実行される。
【００３６】この実施例の場合、符号帳として、適応符
号帳１０５、雑音符号帳１０６、パルス符号帳１０７及
び利得符号帳１０８が設けられている。
【００３７】適応符号帳１０５、雑音符号帳１０６及び
パルス符号帳１０７はそれぞれ、励振信号に係る波形コ
ードベクトル（励振信号である適応励振ベクトル、雑音
励振ベクトル、パルス性励振ベクトル）を格納している
ものであり、利得符号帳１０８は適応励振ベクトル及び
固定励振ベクトル（雑音励振ベクトル及びパルス性励振
ベクトルをまとめてこのように呼ぶ）に関する利得コー
ド（利得ゲイン）を格納しているものである。
【００３８】適応励振ベクトル及び雑音励振ベクトルは
それぞれ、従来と同様に、統計的に周期性の強い有声音
に寄与する波形励振ベクトル、統計的に周期性の弱いラ
ンダム的な無声音に寄与する波形励振ベクトルである。
なお、適応符号帳１０５の適応励振ベクトルは後述する
ように適応的に更新される。パルス性励振ベクトルは、
孤立インパルスよりなる波形励振ベクトルである。パル
ス性励振ベクトルは、周期性の強い有声音の立ち上がり
や、パルス性が明確な有声音の定常部分に寄与すること
を考慮したものである。利得コードは、例えばベクトル
量子化されており、コードの一成分が適応励振ベクトル
の利得に関し、他成分が固定励振ベクトルの利得に関す
るもの（２次元量子化テーブル）となっている。
【００３９】なお、パルス性の音源信号は、周期性を有
する単純な信号であるのでパルス信号発生部が発生する
ことも考えられるが、この実施例のようにコード化して
符号帳１０７から読出すことで発生することが以下の理
由によって好ましい。すなわち、適応符号帳１０５から
の出力と同期させ易く、また、雑音符号帳１０６と同一
のブック構成とすることで後述するように雑音励振ベク
トル又はパルス性励振ベクトルを選択して記録符号にま
とめる際の多重化処理等が容易になるためである。
【００４０】このような各種励振ベクトルを用いて局部
再生した合成音声ベクトルＳｗが原音声ベクトルＳに最
も類似する、各種励振ベクトルについての最適励振ベク
トルを求めてそのインデックスをメモリインタフェース
１１６に与えて、記録符号（符号化音声信号）にまとめ
させて図示しないＩＣメモリに記録させる。この実施例
は、低符号化速度を意識したものであるので、固定励振
ベクトルについては雑音励振ベクトル又はパルス性励振
ベクトルを選択してそのインデックスを記録することと
している。従って、固定励振ベクトルとしていずれを選
択しているかの選択情報も記録符号に含められる。
【００４１】このような最適励振ベクトルの探索（雑音
励振ベクトル又はパルス性励振ベクトルの選択処理を含
む）が、ここでは、適応励振ベクトル、雑音励振ベクト
ル、パルス性励振ベクトル、利得コードの順に実行され
るとして説明する。なお、最適な適応励振ベクトル、雑
音励振ベクトル、パルス性励振ベクトル、利得コードが
得られるならば、その探索順序等は以下に説明するもの
に限定されない。
【００４２】最適な適応励振ベクトルの探索時において
は、雑音符号帳１０６及びパルス性符号帳１０７からの
出力を０とし、また、乗算器１１０が適切な値の利得係
数ｂｋ（例えば１）を乗算するようになされている。こ
のような状態において、適応符号帳１０５に格納されて
いる全ての適応励振ベクトルｅａｉを時間順次に又は並
列的に出力させ、乗算器１１０及び加算器１１２を介し
て合成フィルタ１０３に励振ベクトルとして与える。合
成フィルタ１０３は、ＬＰＣ係数ａｑをタップ係数とし
てこの励振ベクトルｅ（ｅａｉ）対して畳み込み処理を
行ない、音源パラメータとして適応励振ベクトルｅａｉ
の内容だけが反映された合成音声ベクトル（ここではＳ
ｗｉで表す）を、全ての適応励振ベクトルｅａｉ（ｉ＝
１〜ｎ）について求める。
【００４３】重み付き距離計算部１１４は、原音声ベク
トルＳと各候補の合成音声ベクトルＳｗｉとの減算を行
ない、更に周波数的な重みをかけた後、各候補のベクト
ルのそれぞれについて各成分の２乗和ｅｗ（ｅｗｉ）を
計算して符号帳検索部１１５に出力する。符号帳検索部
１１５は、ｎ個の２乗和ｅｗｉの中の最小値に対応する
最小の適応励振ベクトルｅａを最適なものと決定する。
【００４４】次に、最適な雑音励振ベクトルの探索が実
行される。この探索時においては、固定励振ベクトル選
択スイッチ１１３が雑音符号帳１０６側に切換えられ、
適応符号帳１０５の出力を０とし（最適適応励振ベクト
ルを出力しても良い）、また、乗算器１１１が適切な値
の利得係数ｇｋ（例えば１）を乗算するようになされて
いる。このような状態において、雑音符号帳１０６に格
納されている全ての雑音励振ベクトルｅｓｊ（ｊ＝１〜
ｍ）を時間順次に又は並列的に出力させ、固定励振ベク
トル選択スイッチ１１３を介してベクトル変換部（周波
数特性操作部）１０９に入力させる。
【００４５】ベクトル変換部１０９は、ＬＰＣ係数ａｑ
及び最適適応励振ベクトルインデックスＩａに基づい
て、入力された各雑音励振ベクトルｅｓｊの周波数特性
を雑音励振ベクトルの時間的な長さに対応して原音声ベ
クトルＳの周波数特性に近付けるように変換操作する。
このように周波数特性が変換操作された全ての雑音励振
ベクトルｅｖ（ｅｖｊ）が乗算器１１１及び加算器１１
２を介して励振ベクトルｅ（ｅｊ）として合成フィルタ
１０３に与えられる。
【００４６】これ以降は、最適な適応励振ベクトルの探
索と同様に処理され、符号帳検索部１１５が最適な雑音
励振ベクトルｅｓを決定する。
【００４７】ここで、ベクトル変換部１０９を設けるよ
うにしたのは以下の理由による。従来、励振ベクトルの
周波数特性は理論的に白色としてモデル化されてきた
が、実際には白色的でなく、原音声ベクトルＳの周波数
特性に近い特性を有していることが実験的に確認されて
いる。従って、雑音励振ベクトルやパルス性励振ベクト
ルの周波数特性を、原音声ベクトルＳの周波数特性に近
付れば、それだけ高品質な合成音声ベクトルを得ること
ができ、また、励振ベクトルの有効な周波数成分は量子
化誤差信号よりかなり大きくなって量子化誤差信号のマ
スキング効果が得られる。そこで、ベクトル変換部１０
９を設けている。ここで、原音声ベクトルＳの周波数特
性を表す情報としてはＬＰＣ係数ａｃがあり、また、ピ
ッチ予測情報を意味する最適な適応励振ベクトルの情報
（それに対する利得を含む）Ｉａがある。従って、ベク
トル変換部１０９はこれらの情報に基づいて、雑音励振
ベクトルやパルス性励振ベクトルの周波数特性を操作す
る。
【００４８】このようにして最適な雑音励振ベクトルの
探索が終了すると、次には、最適なパルス性励振ベクト
ルの探索を行なう。この探索時においては、固定励振ベ
クトル選択スイッチ１１３がパルス性符号帳１０７側に
切換えられ、適応符号帳１０５が出力を０とし（最適適
応励振ベクトルを出力しても良い）、また、乗算器１１
１が適切な値の利得係数ｇｋ（例えば１）を乗算するよ
うになされている。このような状態において、パルス性
符号帳１０７に格納されている全てのパルス性励振ベク
トルｅｐｋ（ｋ＝１〜ｍ）を時間順次に又は並列的に出
力させる。以降の処理は、最適な雑音励振ベクトルの探
索時と同様であるのでその説明は省略する。
【００４９】このようにして最適なパルス性励振ベクト
ルｅｐが決定されたときには、符号帳検索部１１５は、
最適な雑音励振ベクトルｅｓの２乗和ｅｗと最適なパル
ス性励振ベクトルｅｐの２乗和ｅｗとを比較し、２乗和
ｅｗが小さい方を記録させる固定励振ベクトルの情報に
決定する。
【００５０】この後、最適な利得コードの探索を行な
う。この利得コードの探索時においては、適応符号帳１
０５からは最適な適応励振ベクトルｅａが出力され、固
定励振ベクトル選択スイッチ１１３は選択された雑音符
号帳１０６又はパルス性符号帳１０７側に切換えられ、
選択された固定符号帳１０６又は１０７からは最適な固
定励振ベクトルｅｓ又はｅｐが出力される。利得符号帳
１０８からの１個の利得コードは、適応励振ベクトル用
の利得と固定励振ベクトル用の利得からなり、これらに
フレームパワＰを反映させた後、適応励振ベクトル用の
利得ｂｋ（ｋ＝１〜ｔ）は乗算器１１０に与えられ、固
定励振ベクトル用の利得ｇｋは乗算器１１１に与えられ
る。かくして、利得制御された最適適応励振ベクトル
と、周波数特性操作と利得制御とが施された最適固定励
振ベクトルとが加算器１１２によって加算され、励振ベ
クトルｅとして合成フィルタ１０３に与えられる。この
ような処理は、利得符号帳１０８内の全ての利得コード
に対して時間順次に又は並列的に実行される。重み付き
合成フィルタ１０３以降の探索時の処理は、各種励振ベ
クトルの探索時の処理と同様である。
【００５１】符号帳検索部１１５は、最適適応励振ベク
トル、最適固定励振ベクトル、最適利得コードが得られ
ると、これらのインデックスＩａ、Ｉｓ又はＩｐ、及
び、Ｉｇをメモリインタフェース１１６に与えると共
に、雑音励振ベクトル及びパルス性励振ベクトルのどち
らを選択したかを表す固定コード選択スイッチ情報Ｉｗ
もメモリインタフェース１１６に与える。
【００５２】メモリインタフェース１１６は、これらの
励振源に係る情報Ｉａ、Ｉｓ又はＩｐ、Ｉｇ、及び、Ｉ
ｗと、上述したＬＳＰ係数量子化情報Ｉｃ及びフレーム
パワ情報Ｉｏとを、外部に接続されるＩＣメモリの格納
形式に従う信号Ｍに多重変換して出力端子１１７より出
力する。
【００５３】また、符号帳検索部１１５は、メモリイン
タフェース１１６に与えるインデックス及び固定コード
選択スイッチ情報を、対応する符号帳（１０５及び１０
８と、１０６又は１０７）や固定コード選択スイッチ１
１３に与える。このとき、スイッチ１１３が切換えら
れ、各符号帳から最適励振ベクトルや最適コードが出力
される。これにより、今回のフレーム処理時において最
も原音声ベクトルＳに近い合成音声ベクトルＳｗを形成
できる励振ベクトルｅ（ｅｏ）が加算器１１２から出力
され、これが適応符号帳１０５に与えられる。そして、
適応符号帳１０５は適応励振ベクトルｅａｉの更新処理
を行なう。
【００５４】以上のような符号化処理が、フレーム及び
サブフレーム毎に繰返され、符号化音声信号Ｍが順次Ｉ
Ｃメモリに記録される。
【００５５】なお、このような符号化処理は、留守録機
能付き電話機に対して、その所有者（被呼者）が留守に
する旨のメッセージを記録させる際や、発呼者が留守の
使用者への伝達メッセージを記録させる際に、電話機の
全体を制御する制御部（ＣＰＵ）からの指令に基づいて
実行される。
【００５６】従って、上記第１実施例のコード励振線形
予測符号化器によれば、低符号化速度においても高品質
の再生音声を得ることができ、多数のメッセージをＩＣ
メモリに格納できるようになる。
【００５７】以下、低符号化速度においても高品質の再
生音声を得ることができることを具体的に説明する。
【００５８】(1) 低符号化速度を期した場合、音源パラ
メータ（励振信号）に割当てられる符号化ビット数が少
ないので、用意される固定励振ベクトルも少なくなり、
原音声ベクトルＳに含まれているパルス性雑音を明確に
再生でき難いが、この実施例の場合、パルス性励振ベク
トルを利用しているので、このような場合の音声の再生
品質を高めることができる。
【００５９】また、パルス性励振ベクトルと雑音励振ベ
クトルとを切換えて用いているので、低符号化速度に対
応できると共に、音声の過渡部のようなランダム信号と
パルス的信号が混在する信号に対する再生品質を高める
ことができる。
【００６０】(2) 低符号化速度を期した場合、音源パラ
メータに対する符号化ビット数も少なくなるが、声道パ
ラメータに対する符号化ビット数も少なくなる。この実
施例の場合、少ない符号化ビット数で符号化してもＬＰ
Ｃ係数等より声道スペクトルに与える歪みが小さいＬＳ
Ｐ係数の情報を記録するようにしているので、この点か
ら再生品質を高めることができる。
【００６１】(3) 上述のように、実際の励振信号（励振
ベクトルｅが対応）が入力音声信号（原音声ベクトルＳ
が対応）の周波数特性に近い周波数特性を有することを
考慮してベクトル変換部１０９を設けているので、実際
に即している分だけ再生品質を高めることができると共
に、この変換に伴い量子化誤差信号に対するマスキング
効果が生じて再生品質を高めることができる。
【００６２】 （Ｂ）コード励振線形予測復号器の第１実施例 次に、本発明によるコード励振線形予測復号器の第１実
施例を図面を参照しながら詳述する。この実施例は、図
１に示すコード励振線形予測符号化器の第１実施例に対
応するものであり、図２のブロック図に示す構成を有す
る。
【００６３】図２において、第１実施例のコード励振線
形予測復号器は、メモリインタフェース２０１、声道予
測係数逆量子化部２０２、フレームパワ逆量子化部２０
３、適応符号帳２０４、雑音符号帳２０５、パルス符号
帳２０６、利得符号帳２０７、固定励振ベクトル選択ス
イッチ２０８、ベクトル変換部２０９、乗算器２１０、
２１１、加算器２１２、合成フィルタ２１３及びポスト
フィルタ２１４から構成されている。
【００６４】ＩＣメモリから読み出され入力端子２００
から当該コード励振線形予測復号器に入力された符号化
音声信号Ｍは、メモリインタフェース２０１に入力され
る。メモリインタフェース２０１は、この符号化音声信
号Ｍを、ＬＳＰ係数の量子化情報Ｉｃ、フレームパワ情
報Ｉｏ、最適適応励振ベクトルｅａのインデックスＩ
ａ、最適固定励振ベクトルｅｓ又はｅｐのインデックス
Ｉｓ又はＩｐ、最適利得コードのインデックスＩｇ及び
固定励振ベクトル選択スイッチ情報Ｉｗに分離する。そ
して、ＬＳＰ係数の量子化情報Ｉｃは声道予測係数逆量
子化部２０２に与え、フレームパワ情報Ｉｏはフレーム
パワ逆量子化部２０３に与え、最適適応励振ベクトルｅ
ａのインデックスＩａを適応符号帳２０４及びベクトル
変換部２０９に与え、最適利得コードのインデックスＩ
ｇを利得符号帳２０７に与え、固定励振ベクトル選択ス
イッチ情報Ｉｗを固定励振ベクトル選択スイッチ２０８
に与える。また、最適固定励振ベクトルｅｓ又はｅｐの
インデックスＩｓ又はＩｐを、固定励振ベクトル選択ス
イッチ情報Ｉｗに基づいて定まる雑音符号帳２０５又は
パルス符号帳２０６に与える。
【００６５】声道予測係数逆量子化部２０２は、与えら
れた符号化されているＬＳＰ係数を復号化（例えばベク
トル逆量子化）し、さらにＬＰＣ係数ａｑに変換する。
このように変換されたＬＰＣ係数ａｑが、ベクトル変換
部２０９、合成フィルタ２１３及びポストフィルタ２１
４に声道予測係数情報として与えられる。
【００６６】フレームパワ逆量子化部２０３は、フレー
ムパワ情報Ｉｏに基づいて、フレームパワ逆量子化値
（再生されたフレームパワ）Ｐを求めて利得符号帳２０
７に与える。
【００６７】利得符号帳２０７は、与えられたインデッ
クスＩｇで定まる適応励振ベクトル用と固定励振ベクト
ル用の利得コードにフレームパワＰを反映させ、それぞ
れの利得コードｂ、ｇを適応励振ベクトル用の乗算器２
１０、固定励振ベクトル用の乗算器２１１に与える。
【００６８】適応符号帳２０４は、与えられたインデッ
クスＩａで定まる適応励振ベクトルｅａを出力し、この
適応励振ベクトルｅａが乗算器２１０を介して利得制御
されて加算器２１２に与えられる。
【００６９】雑音符号帳２０５又はパルス符号帳２０６
は、与えられたインデックスＩｓ又はＩｐに対応する雑
音励振ベクトルｅｓ又はパルス性励振ベクトルｅｐを固
定励振ベクトル選択スイッチ２０８を介してベクトル変
換部２０９に与え、ベクトル変換部２０９は、ＬＰＣ係
数ａｑ、適応励振ベクトルｅｓのインデックスＩｓに基
づいてその周波数特性を操作する。このように周波数特
性が操作された固定励振ベクトルｅｖが、利得制御器２
１１で利得制御されて加算器２１２に与えられる。
【００７０】加算器２１２は、与えられた適応励振ベク
トルと固定励振ベクトルを加算してその加算信号を励振
ベクトルｅとして合成フィルタ２１３に与える。合成フ
ィルタ２１３は、この励振ベクトルｅをＬＰＣ係数ａｑ
で畳み込んで合成音声ベクトルＳｗを得てポストフィル
タ２１４に出力する。ポストフィルタ２１４は、合成音
声ベクトルＳｗに対して聴覚特性に応じた周波数的な変
換を施して、再生音声ベクトルＳｐとして出力端子２１
５から出力させる。
【００７１】加算器２１２から出力された励振ベクトル
ｅは、また適応符号帳２０４に与えられる。このとき、
適応符号帳２０４は、この励振ベクトルｅを用いて適応
励振ベクトルの更新を行なう。
【００７２】コード励振線形予測復号器は、以上のよう
な処理を符号化音声信号が与えられる毎に、従ってフレ
ーム毎（励振信号についてはサブフレーム毎）に行な
う。
【００７３】従って、この第１実施例のコード励振線形
予測復号器によれば、与えられたＬＳＰ係数を処理する
構成を有し、音源としてパルス符号帳２０６を有し、入
力音声信号の周波数特性に固定音源の周波数特性を近付
けるベクトル変換部２０９を有するので、これにより、
上述した第１実施例のコード励振線形予測符号化器につ
いての効果が実効あるものとなる。
【００７４】 （Ｃ）コード励振線形予測符号化器の第２実施例 図３は、本発明によるコード励振線形予測符号化器の第
２実施例を示すものであり、符号化音声信号を、例えば
留守録機能付き電話機のＩＣメモリに記憶できるように
したものである。なお、図３において、図１との同一、
対応部分には同一符号を付して示している。
【００７５】第２実施例のコード励振線形予測符号化器
は、復号器として、上述した第１実施例のコード励振線
形予測復号器を適用することを前提としている。
【００７６】第２実施例のコード励振線形予測符号化器
及び後述する第２実施例のコード励振線形予測復号器
は、再生音声ベクトルの周期性（音の高さ）を一定化さ
せることを意図したものである。
【００７７】第２実施例のコード励振線形予測符号化器
は、図３及び図１との比較から明らかなように、第１実
施例の構成にインデックス変換部１２０を追加したもの
である。このインデックス変換部１２０には、音高制御
信号ｃｏｎ１と最適適応励振ベクトルｅａのインデック
スＩａとが入力されている。インデックス変換部１２０
は、音高制御信号ｃｏｎ１が音高の非制御状態を指示し
ているときに、最適適応励振ベクトルｅａのインデック
スＩａをそのまま通過させてメモリインタフェース１１
６に与え、音高制御信号ｃｏｎ１が音高の制御状態を指
示しているときに、最適適応励振ベクトルｅａのインデ
ックスＩａに関係なく固定のインデックスＩａｃを発生
させてメモリインタフェース１１６に与える。
【００７８】ここで、適応符号帳１０５のインデックス
Ｉａは音声信号の周期性（声の高さ）の情報を表わすパ
ラメータである。音声信号の周期は話者によって異な
り、また同一話者でも会話の抑揚等で時間的に変化す
る。固定のインデックスＩａｃを、符号化音声信号Ｍに
含めて、音声信号の周期を常にある一定の値に固定して
しまうことにより、第１実施例のコード励振線形予測復
号器（図２参照）で再生した音声信号は、声の高さが変
わらないロボット的な音声となる。
【００７９】留守録機能付き電話機においても、いたず
ら電話撃退の要請がある。このような要請に答える一方
法として、被呼者のメッセージ音声信号をロボット的な
音声信号とすることは有効である。そのため、このよう
な動作モードの選択操作子を設けておき、この選択操作
子が操作されたときに、電話機の全体を制御する制御部
（ＣＰＵ）が、インデックス変換部１２０に、音高の制
御状態を指示している音高制御信号ｃｏｎ１を与えて、
最適適応励振ベクトルｅａのインデックスＩａに関係な
く固定のインデックスＩａｃを符号化音声信号Ｍに含め
て格納させ、その再生時に音高がほぼ一定の音声信号を
出力させるようにしている。
【００８０】上記第２実施例のコード励振線形予測符号
化器によっても、第１実施例のコード励振線形予測符号
化器と同様な効果を得ることができ、さらに、再生時
に、音高がほぼ一定の音声信号を適宜形成できるという
効果も得ることができる。
【００８１】 （Ｄ）コード励振線形予測復号器の第２実施例 図４は、本発明によるコード励振線形予測復号器の第２
実施例を示すものである。なお、図４において、図２と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。第
２実施例のコード励振線形予測復号器は、符号化器とし
て、上述した図２に示す第１実施例のコード励振線形予
測符号化器を適用することを前提としている。
【００８２】第２実施例のコード励振線形予測復号器
は、図４及び図２との比較から明らかなように、第１実
施例の構成にインデックス変換部２２０を追加したもの
である。このインデックス変換部２２０には、音高制御
信号ｃｏｎ１と、メモリインタフェース２０１が符号化
音声信号Ｍから分離した最適適応励振ベクトルｅａのイ
ンデックスＩａとが入力される。インデックス変換部２
２０は、音高制御信号ｃｏｎ１が音高の非制御状態を指
示しているときに、最適適応励振ベクトルｅａのインデ
ックスＩａをそのまま通過させて適応符号帳２０４及び
ベクトル変換部２０９に与え、音高制御信号ｃｏｎ１が
音高の制御状態を指示しているときに、最適適応励振ベ
クトルｅａのインデックスＩａに関係なく固定のインデ
ックスＩａｃを発生させて適応符号帳２０４及びベクト
ル変換部２０９に与える。
【００８３】従って、第２実施例のコード励振線形予測
復号器は、音高制御信号ｃｏｎ１が音高の非制御状態を
指示しているときには分離された最適適応励振ベクトル
ｅａのインデックスＩａを用いて復号を行ない、音高制
御信号ｃｏｎ１が音高の制御状態を指示しているときに
は分離された最適適応励振ベクトルｅａのインデックス
Ｉａに代えて固定インデックスＩａｃを用いて復号を行
なう。
【００８４】その結果、メッセージ音声信号の記録には
音高が制御されていなくても、その再生時には、第２実
施例のコード励振線形予測符号化器について上述したと
同様な理由により、音高がほぼ一定の音声信号を適宜出
力させることができる。
【００８５】上記第２実施例のコード励振線形予測復号
器によっても、第１実施例のコード励振線形予測復号器
と同様な効果を得ることができ、さらに、音高がほぼ一
定の音声信号を適宜形成できるという効果も得ることが
できる。
【００８６】 （Ｅ）コード励振線形予測符号化器の第３実施例 図５は、本発明によるコード励振線形予測符号化器の第
３実施例を示すものである。なお、図５において、図１
との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【００８７】第３実施例のコード励振線形予測符号化器
は、復号器として、上述した第１実施例のコード励振線
形予測復号器（図２）を適用することを前提としてい
る。
【００８８】第３実施例のコード励振線形予測符号化器
及び後述する第３実施例のコード励振線形予測復号器
は、再生音声ベクトルの再生速度を任意に選定できるよ
うにすることを意図したものである。
【００８９】第３実施例のコード励振線形予測符号化器
は、図５及び図１との比較から明らかなように、第１実
施例の構成に、バッファメモリ１３０、周期性分析部１
３１及び間引き・補間操作部１３２を追加したものであ
る。これら新たな構成１３０〜１３２は、原音声ベクト
ルＳの入力段に設けられており、間引き・補間操作部１
３２から出力された音声ベクトルＳｍを入力音声ベクト
ルとして第１実施例と同様に符号化処理される。
【００９０】ここで、バッファメモリ１３０〜間引き・
補間操作部１３２には、速度制御信号ｃｏｎ２が与えら
れている。この速度制御信号ｃｏｎ２が非制御状態を指
示しているときには、バッファメモリ１３０〜間引き・
補間操作部１３２は動作せず、原音声ベクトルＳがその
まま符号化処理構成に与えられる。一方、速度制御信号
ｃｏｎ２が制御状態を指示しているときには、バッファ
メモリ１３０〜間引き・補間操作部１３２は音声信号の
速度変更動作を行なう。
【００９１】バッファメモリ１３０は、原音声ベクトル
Ｓを数フレーム分格納するものである。周期性分析部１
３１は、バッファメモリ１３０に格納されている原音声
ベクトルＳｆの周期性をフレーム毎に分析し、サンプル
数で表現された周期性情報（ピッチ周期）ｃｃを間引き
・補間操作部１３２に与える。間引き・補間操作部１３
２には、速度制御信号ｃｏｎ２が制御状態を指示してい
るときに、変倍倍率ｓｆも与えられる。間引き・補間操
作部１３２は、この変倍倍率ｓｆから間引く又は補間す
るサンプル数ｄｉを計算する。間引き・補間操作部１３
２は、周期性情報ｃｃの整数倍の中で、計算されたサン
プル数ｄｉに最も近い数ｎ×ｃｃを求め、このサンプル
数ｎ×ｃｃだけサンプルを周期性情報ｃｃの周期単位に
間引き、又は、補間し、さらにフレームの再構成を行な
って、間引かれた又は補間された音声ベクトルＳｍを出
力する。
【００９２】図６は、高速再生の指示時（変倍倍率ｓｆ
＜１）における間引き・補間操作部１３２の動作（間引
き動作）の説明図である。図６に示すように、１フレー
ム分（３２０サンプル）の原音声ベクトルＳからその周
期性（ピッチ周期）ｃｃを求めたところ、５０サンプル
程度であり、また、変倍率ｓｆによって定まるサンプル
数ｄｉから、何周期（ｎ周期）分を間引くかを求めたと
ころ、２周期（ｎ＝２）という結果が得られた。そこ
で、この例の場合には、図６に示すように、フレームの
先頭から２周期分のサンプルを間引くことにした。この
ようにすると、１フレームのサンプル数が所定のサンプ
ル数（３２０）より少ないものとなり、そこで、今回の
間引き処理後のサンプルと、次のフレームについて同様
に間引き処理したサンプルとから１フレームの音声ベク
トルを形成し直して符号化処理構成に与える。
【００９３】図７は、低速再生の指示時（変倍倍率ｓｆ
＞１）における間引き・補間操作部１３２の動作（補間
動作）の説明図である。図７に示すように、１フレーム
分（３２０サンプル）の原音声ベクトルＳからその周期
性（ピッチ周期）ｃｃを求めたところ、８０サンプル程
度であり、また、変倍率ｓｆによって定まるサンプル数
ｄｉから、何周期（ｎ周期）分を補間するかを求めたと
ころ、２周期（ｎ＝２）という結果が得られた。そこ
で、この例の場合には、図７に示すように、フレームの
先頭側の周期（１）のサンプル及び２番目の周期（２）
のサンプルを２回ずつ繰り返して補間することにした。
このようにすると、１フレームのサンプル数が所定のサ
ンプル数（３２０）より多いものとなり、そこで、今回
の補間処理後のサンプル列の内３２０サンプルを１フレ
ームのサンプルとして符号化処理構成に与えると共に、
残りのサンプルと、次のフレームについて同様に補間処
理したサンプルとから１フレームの音声ベクトルを形成
し直して符号化処理構成に与える。
【００９４】留守録機能付き電話機においては、上述し
たようにいたずら電話撃退の要請がある。また、電話が
多くかかってくる使用者（被呼者）の場合、発呼者から
の留守録メッセージも多数となるので、高速再生を望む
場合がある。このような要請や要求に答える一方法とし
て、被呼者や発呼者のメッセージ音声信号の再生速度を
通常速度から変えることは有効である。そのため、この
ような動作モードの選択操作子を設けておき、この選択
操作子が操作されたときに、電話機の全体を制御する制
御部（ＣＰＵ）が、バッファメモリ１３０〜間引き・補
間操作部１３２に、再生速度の制御状態を指示している
速度制御信号ｃｏｎ２や指示された変倍倍率ｓｆを与え
て、符号化段階（記録段階）で再生速度が通常速度と異
なるように符号化させるようにしている。
【００９５】上記第３実施例のコード励振線形予測符号
化器によっても、第１実施例のコード励振線形予測符号
化器と同様な効果を得ることができ、さらに、再生時
に、使用者の指示に応じた再生速度を有する音声信号を
適宜形成できるという効果も得ることができる。
【００９６】なお、周期性を分析して、補間又は間引き
を行なうようにしたので、補間又は間引きを行なっても
再生音声の連続性を維持することができ、また、音高を
維持することができる。
【００９７】 （Ｆ）コード励振線形予測復号器の第３実施例 図８は、本発明によるコード励振線形予測復号器の第３
実施例を示すものである。なお、図８において、図２と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。第
３実施例のコード励振線形予測復号器は、符号化器とし
て、上述した図１に示す第１実施例のコード励振線形予
測符号化器に適用することを前提としている。
【００９８】第３実施例のコード励振線形予測復号器
も、音声信号の再生速度を入力音声自体が有する通常速
度と異なるようにしたものであるが、再生速度の変更を
符号化器側ではなく復号器側での処理で行なうようにし
たものである。
【００９９】第３実施例のコード励振線形予測復号器
は、図８及び図２との比較から明らかなように、第１実
施例における加算器２１２及び合成フィルタ２１３間
に、バッファメモリ２３０、周期性分析部２３１及び間
引き・補間操作部２３２を追加したものであり、また、
合成フィルタ２１３及びポストフィルタ２１４が１フレ
ーム分の所定サンプル数以外のサンプル数にも対応する
ようになされているものである。従って、加算器２１２
までの処理は、第１実施例のコード励振線形予測復号器
と同様である。
【０１００】ここで、バッファメモリ２３０〜間引き・
補間操作部２３２には、速度制御信号ｃｏｎ２が与えら
れている。この速度制御信号ｃｏｎ２が非制御状態を指
示しているときには、バッファメモリ２３０〜間引き・
補間操作部２３２は動作せず、最適励振ベクトルｅをそ
のまま通過させる。一方、速度制御信号ｃｏｎ２が制御
状態を指示しているときには、バッファメモリ２３０〜
間引き・補間操作部２３２は速度変更動作を行なう。
【０１０１】バッファメモリ２３０は、少なくとも１フ
レーム分の最適励振ベクトルｅを蓄える。周期性分析部
２３１は、バッファメモリ２３０に蓄えられた最適励振
ベクトルｅｆにおける周期性の値（ピッチ周期；サンプ
ル数換算）ｃｃを計算する。間引き・補間操作部２３２
は、変速倍率ｓｆから間引く又は補間するサンプル数ｄ
ｉを計算し、この変更分のサンプル数ｄｉに最も近くな
る周期性の値の整数倍ｃｃ×ｎを求め、周期性の値ｃｃ
のサンプル数単位に、最適励振ベクトルｅｆを間引き又
は補間する。第３実施例のコード励振線形予測復号器
は、第３実施例のコード励振線形予測符号化器に比較し
て、間引き・補間対象が音声ベクトルのサンプルか最適
励振ベクトルのサンプルかの違いがあるが、以上までの
処理は同様である。
【０１０２】しかし、第３実施例のコード励振線形予測
復号器における間引き・補間操作部２３２は、さらに、
間引き・補間処理後の最適励振ベクトルｅｍのベクトル
長（サンプル数）ｓｌを求める。そして、間引き・補間
操作部２３２は、間引き・補間処理後の最適励振ベクト
ルｅｍを合成フィルタ２１３に出力すると共に、ベクト
ル長ｓｌを合成フィルタ２１３及びポストフィルタ２１
４に出力する。
【０１０３】合成フィルタ２１３及びポストフィルタ２
１４は、第１実施例のコード励振線形予測復号器と同様
に処理するものであるが、入力ベクトルのベクトル長
が、間引き・補間処理によって本来のベクトル長と異な
っているので、そのベクトル長ｓｌの入力サンプル系列
に対して、声道分析係数ａｑを用いてフィルタリングを
行なう。
【０１０４】上記第３実施例のコード励振線形予測復号
器によっても、第１実施例のコード励振線形予測復号器
と同様な効果を得ることができ、さらに、使用者の指示
に応じた再生速度を有する再生音声信号を適宜形成でき
るという効果も得ることができる。
【０１０５】ここで、周期性を分析して、補間又は間引
きを行なうようにしたので、補間又は間引きを行なって
も再生音声の連続性を維持することができ、また、音高
を維持することができる。
【０１０６】また、間引き・補間操作を最適励振ベクト
ルの段階で行なうようにしているので、より自然な再生
音声信号を得ることが可能となる。すなわち、間引き・
補間による影響が、合成フィルタ２１３及びポストフィ
ルタ２１４のフィルタリングを通じて緩和され、より自
然な再生音声信号を得ることができる。因に、ポストフ
ィルタ２１４からの出力段階で、間引き・補間を行なう
ことも考えられるが、周期性を分析して補間又は間引き
を行なっても、出力音声信号にその影響が入り込む度合
いはこの実施例より大きくなる。
【０１０７】 （Ｇ）コード励振線形予測復号器の第４実施例 図９は、本発明によるコード励振線形予測復号器の第４
実施例を示すものである。なお、図９において、図２と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。第
４実施例のコード励振線形予測復号器は、符号化器とし
て、上述した図１に示す第１実施例のコード励振線形予
測符号化器を適用することを前提としている。
【０１０８】図１に示す第１実施例のコード励振線形予
測符号化器は、上述したように、ＩＣメモリに多数のメ
ッセージを格納できるようにすべく、低符号化速度を有
するように符号化するものであった。符号化速度が低く
なった分だけ、再生音声信号に符号化歪みが入り込むこ
とを避けることができない。実験的に、この符号化歪み
のため、再生音声信号における雑音成分がピンク雑音化
する傾向があることが分かった。第４実施例のコード励
振線形予測復号器は、再生音声信号における雑音成分が
ピンク雑音化する傾向にあるという不都合を解決しよう
としたものである。
【０１０９】第４実施例のコード励振線形予測復号器
は、図８及び図２との比較から明らかなように、第１実
施例の構成に、雑音発生器１４０及び加算器１４１を追
加したものである。
【０１１０】雑音発生部１４０は、フレームパワＰの値
に応じて白色雑音ｎｚを発生する。なお、フレームパワ
に関係なく一定の変化をする雑音を発生するものや、背
景雑音を予め捕捉して格納しておき発生するものは他の
実施例を構成する。加算器１４１は、ポストフィルタ２
１４からの再生音声ベクトルにこの雑音ｎｚを加算し、
その加算後の再生音声ベクトルＳｐを出力端子２１５か
ら外部に出力させる。
【０１１１】ここで、ポストフィルタ２１４からの再生
音声ベクトルにおける雑音成分がピンク雑音化していて
も、雑音発生部１４０からの白色雑音が加えられること
により、加算器１４１からの再生音声ベクトルＳｐの雑
音成分は白色雑音化され、ピンク雑音成分が目立たなく
なり、自然の雑音成分に近くなる。
【０１１２】上記第４実施例のコード励振線形予測復号
器によっても、第１実施例のコード励振線形予測復号器
と同様な効果を得ることができ、さらに、符号化・復号
することによりその背景雑音等が変調を受け耳障りに聞
こえるように変化しても、人為的に生成した雑音を大き
さを適当に定めて加えるので、耳障りな部分をマスクで
き、より自然な再生音声信号を得ることができる。
【０１１３】（Ｈ）他の実施例 上記各実施例においては、声道分析係数を原音声ベクト
ルから得るいわゆるフォワード型のコード励振線形予測
符号化方式に従うものを示したが、第１実施例、第３実
施例及び第４実施例の特徴構成に対しては、声道分析係
数を局部再生の音声ベクトルから得るいわゆるバックワ
ード型のコード励振線形予測符号化方式に従うものに適
用することができる。
【０１１４】上記各実施例においては、励振信号（励振
ベクトル）の発生構成として、適応符号帳、雑音符号
帳、パルス符号帳及び利得符号帳を備えるものであった
が、第２実施例〜第４実施例については、励振信号（励
振ベクトル）の発生構成はこれに限定されず、少なくと
も適応符号帳及び雑音符号帳を備えるものであれば適用
することができる。
【０１１５】上記各実施例は、留守録機能付き電話機の
メッセージの記録再生構成に適用することを意識してな
されたものであるが、その用途はこれに限定されるもの
ではなく、狭義の伝送系に適用することができる。
【０１１６】
【発明の効果】本発明のコード励振線形予測復号器によ
れば、再生音声信号形成手段の後段に再生音声信号に音
声パワ逆量子化信号の大きさに応じた白色雑音を加える
白色雑音印加手段を設けたので、低符号化速度では再生
音声信号の雑音成分がピンク化し易いが、ピンク雑音が
白色雑音に埋もれて目立たなくなり、自然な再生音声信
号を得ることができる。
【０１１７】
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】コード励振線形予測符号化器の第１実施例を示
すブロック図である。
【図２】コード励振線形予測復号器の第１実施例を示す
ブロック図である。
【図３】コード励振線形予測符号化器の第２実施例を示
すブロック図である。
【図４】コード励振線形予測復号器の第２実施例を示す
ブロック図である。
【図５】コード励振線形予測符号化器の第３実施例を示
すブロック図である。
【図６】間引き・補間操作部１３２の動作説明図（その
１）である。
【図７】間引き・補間操作部１３２の動作説明図（その
２）である。
【図８】コード励振線形予測復号器の第３実施例を示す
ブロック図である。
【図９】コード励振線形予測復号器の第４実施例を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
１０１…声道分析部、１０２…声道予測係数量子化部、
１０３、２１３…合成フィルタ、１０４…フレームパワ
量子化部、１０５、２０４…適応符号帳、１０６、２０
５…雑音符号帳、１０７、２０６…パルス符号帳、１０
８、２０７…利得符号帳、１０９、２０９…ベクトル変
換部、１１０、１１１、２１０、２１１…乗算器、１１
２、２１２、２４１…加算器、１１３、２０８…固定励
振ベクトル選択スイッチ、１１４…重み付き距離計算
部、１１５…符号帳検索部、１１６、２０１…メモリイ
ンタフェース、１２０、２２０…インデックス変換部、
１３０、２３０…バッファメモリ、１３１、２３１…周
期性分析部、１３２、２３２…間引き・補間操作部、２
０２…声道予測係数逆量子化部、２０３…フレームパワ
逆量子化部、２１４…ポストフィルタ、２４０…雑音発
生部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−216195（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−165497（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−242796（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−116197（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130994（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−313699（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−106300（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/08 G10L 19/00 G10L 19/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力された符号化音声信号から励振信号
    を形成する励振信号再生手段と、入力された符号化音声
    信号から声道予測係数を形成する声道情報再生手段と、
    上記励振信号再生手段からの励振信号と上記声道情報再
    生手段からの声道予測係数に基づいて、再生音声信号を
    形成する再生音声信号形成手段とを有するコード励振線
    形予測復号器において、 上記符号化音声信号から音声パワ逆量子化信号を形成す
    る音声パワ逆量子化信号再生手段と、 上記再生音声信号形成手段の後段に、再生音声信号に上
    記音声パワ逆量子化信号の大きさに応じた白色雑音を加
    える白色雑音印加手段とを設けたことを特徴とするコー
    ド励振線形予測復号器。
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