JPH0236628A

JPH0236628A - 音声信号の送信方式及び送受信方式

Info

Publication number: JPH0236628A
Application number: JP63187521A
Authority: JP
Inventors: Kimitatsu Satou; 佐藤　仁樹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-02-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、音声信号を有音区間と背景雑音のある無音区
間の存在を考慮して送信することにより、回線の釘効利
用と自然性に優れた音声の再生を可能とした音声信号の
送信方式及び送受信方式に関する。

（従来の技術）音声信号、特に会話音声の信号は有音区間と無音区間と
で構成されており、会話音声としての情報は有音区間の
みに含まれている。そこで、音声信号を符号化して送信
する場合、従来では有音区間の符号のみを送信すること
により、回線の有効利用が図る方式がとられている。

第６図及び第７図はこのような方式に基づ〈従来の音声
信号送受信システムを示したものであり、第６図は送信
側、第７図は受信側の構成をそれぞれ示す。送信側にお
いては、有音検出器６１で入力された音声信号を有音区
間と無音区間とに区別し、符号器６２により有音区間の
みを符号化して送信する。

一方、受信側では受信した符号を復号器７１（；より音
声に復号する。受信側にはさらに白色雑音発生器からな
る雑音合成器７２が備えられている。

切替器７３は復号器７１からの有音区間の音声信号があ
る時は、それをそのまま出力するが、有音区間の音声信
号がない時、すなわち無音区間では雑音合成器７２から
の白色雑音を無音区間の背景雑音として出力する。

しかしながら、この方式では受信側において無音区間に
背景雑音として出力される雑音発生器７２からの白色雑
音は、有音区間に音声信号とともに聞こえる実際の背景
雑音とは異なっているため、有音区間と無音区間とで背
景雑音が大きく変化し、非常に不自然な音声となってし
まう。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の技術では、送信側から雑音情報を送信
せず、受信側において無音区間に白色雑音を背景雑音と
して出力しているため、有音区間と無音区間の背景雑音
が大きく異なって聞こえてしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決し、送信側からの伝送
情報量をあまり増大させることなく、受信側において有
音区間と無音区間との間で背景雑音の変化の少ない再生
音声が得られる音声信号の送信方式及び送受信方式を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明に係る音声信号の送信方式は、有音・無音判定手
段において音声信号を所定長のフレームに区切り、フレ
ーム毎に有音部か無音部かを判定し、有音部と判定され
た有音フレームは有音符号化手段へ、また無音部と判定
された雑音フレームはバッファ手段へそれぞれ出力する
。有音符号化手段では、有音フレームを符号化して符号
ブロックを生成するとともに、各符号ブロックにそれが
有名の符号ブロックであることを示す識別情報を付加す
る。バッファ手段は所定数Ｔの雑音フレ−ムを蓄積する
と、そのＴ個の２１音フレームを雑音符号化手段へ転送
する。雑音符号化手段では、Ｔ個の雑音フレームについ
て所定の基準で選んだ所定のフレームについて符号化を
行なってに個の符号ブロックを生成し、各々の符号ブロ
ックに雑音の符号ブロックであることを示す識別情報を
付加する。そして、有音符号化手段及び雑音符号化手段
により得られた有音及び雑音の符号ブロックを送信する
。

また、本発明に係る音声信号の送受信方式では、上述の
ようにして送信側から有音及び雑音の符号ブロックを送
信する。これを受信する受信側では、まず符号ブロック
分離手段により各符号ブロックを該符号ブロックに付加
されている識別情報に基づいて有音の符号ブロックか雑
音の符号ブロックか判定し、有音の符号ブロックは有音
復号手段へ、２ｉ音の符号ブロックは雑音復号手段へ出
力する。

そして、これら有音復号手段及び雑音復号手段により得
られた自゛音信号及び雑音信号を連結して出力する。

（作　用）本発明では送信側よりを音区間の情報のみでなく、無音
区間における背景雑音の情報も送信されることにより、
受信側において有音区間と無音区間とで背景雑音の変化
のほとんどない自然な再生音声が得られる。

また、送信側において有音フレームはフレーム毎に符号
化されて送信されるが、雑音フレームはバッファ手段に
Ｔ個のフレームが蓄積された時点でまとめて符号化され
、フレーム数より少ないに個の符号ブロックとして送信
される。すなわち、雑音フレームは有音フレームよりも
高い圧縮率で符号化される。

有音区間の情報は会話の自然性を保ち、円滑な会話を進
めるためにも、伝送遅延時間は極力短い方がよいが、本
発明によると有音フレームはフレーム毎に符号化される
ため、伝送遅延時間は極めて少ない。

一方、無音区間の背景雑音は会話内容の情報伝達に重要
な意味を持つわけではないが、自然な会話を行なうため
には必要である。しかし、背景雑音はその雑音の特徴が
受信側で再現できればよいため、本発明のように有音区
間より情報量を圧縮して伝送することが＝１能である。

また、本発明では雑音フレームはＴフレーム分の伝送遅
延を伴なって受信側に伝達されるが、背景雑音は定常的
なものがほとんどであることから、多少の伝送遅延があ
っても自然性を損なうことはない。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る送信側の構成を示すブ
ロックである。同図において、送信すべき音声信号は入
力端子１を介して有音・無音判定器２に入力される。有
音・無音判定器２は入力された音声信号を所定の長さの
フレームに区切り、フレーム毎に有音部か無音部かを判
定して、有音部と判定した有音フレームと無音部と判定
した雑音フレームとを分離して出力する。

有音・無音判定器２から出力された有音フレームは、６
−　ｇ符号器３に入力される。この４音符号器３は入力
された有音フレームを例えばＡＰＣ−ＭＬＱ　（最大量
子化付適応予測符号化）。

ＡＴＣ−ＶＱ　（ベクトル量子化付適応変換符号化）等
の符号化法により符号化し、ある長さの符号列を符号ブ
ロックとするとともに、その符号ブロックの先頭に有音
の符号ブロックであることを示す識別情報を付加して出
力する。また、この符号ブロックを送信回路６を介して
送信する際には、各７１号ブロックの始まりと終わりを
示す情報も付加してもよい。ここで、有音フレームと符
号ブロックとは１；１で対応している必要はなく、例え
ばいくつかのを音フレームを１個の符号ブロックに対応
させてもよいし、１個の４客フレームを複数の符号ブロ
ックに対応させてもよい。また、符号ブロックの長さは
一定でなくともよく、可変長ブロックであってもよい。

一方、有音・無音判定器２から出力された雑音フレーム
は、バッファ４に入力される。バッファ４は入力された
雑音フレームを所定の複数フレ−ム分保持する。バッフ
ァ４には雑音符号器５が接続されている。雑音符号器５
はバッファ４にＴ個の雑音フレームが蓄積された時、バ
ッファ４に転送指令を出し、それによって転送されてき
たＴ個の雑音フレームをまとめて符号化し、ｋ個の符号
ブロックを出力する。なお、Ｔ、には必ずしも一定であ
る必要はない。

有音符号器３及び無音符号器５から得られた有音及び無
音の符号ブロックは、送信部６より出力端子７を経て伝
送路に送出され、送信される。

第２図は雑音符号器５の具体的な構成例を示すブロック
図である。第１図のバッファ４からの雑音フレームは、
端子１１を介してフレーム内特徴検出器１２に人力され
る。この特徴検出器１２は雑音フレーム内の特徴を分析
・検出し、フレーム内時微量を出力する。このフレーム
内時微量は、バッファ１３へ転送されて蓄積される。フ
レーム間特徴検出器１４はバッファ１３に蓄積されたフ
レーム内時微量より、フレーム間特徴量を検出する。判
定器１５はバッファ１３に蓄積されたフレーム内時微量
と、フレーム間特徴検出器１４によって検出されたフレ
ーム開時微量に基づいて、Ｔ個の雑音フレームのうちｊ
個のフレームを符号化することを決定する。この判定器
１５の判定結果は、バッファ１３を介してフレーム内特
徴検出器１２の出力が入力されている符号器１６に与え
られる。符号器１６は判定器１５の判定結果に従って、
ｊ個の雑音フレームのフレーム内時微量を符号化し、端
子１７を経て第１図の送信部６へ出力する。

第２図に示した雑音符号器５の各部をさらに具体的に説
明すると、まずフレーム内特徴検出器１２は例えば１フ
レーム毎に雑音フレーム内のサンプルの電力の和、フー
リエ係数、自己相関係数。

線形予ｕｌ係数等の１個の特徴量を計算する。ｍ番目の
雑音フレームにおけるｉ番目の特徴】をＣＡＩ（ｍ）（
ｍ−１，２，−、Ｔ％ｉ−１，２，−■）とする。こう
して計算されたフレーム内時微量ＣＡｉ（ｍ）は、バッ
ファ１３によりｍ−１〜Ｔまで保持される。

フレーム間特徴検出器１４ではバッファ１３にフレーム
開時ｍｆ；ｋｃ　Ａｉ（ｉ）　（ｍ　−１〜Ｔ）が蓄積
された時点で、Ｔ個のフレーム間での相関ＣＩ　ｉ（ｍ
、ｎ）を検出する。例えばＣＡｉ（ａ＋）をｍ番目の雑
音フレーム内のフーリエ変換とすると、その第１成分Ｃ
Ａ　ｉｆ）はｍ番目のフレームの電力となる。フレーム
間相関としては、例えばＣＡ　ｉ（ｍ）（ｍ−１〜Ｔ）
とＣＡ　Ｉ（１１）との相関ＣＩ　ｉ（ｍ、ｎ）（ｍ−
１〜Ｔ　ｓ　ｎ−１〜Ｔ）等を用いることができる。

判定器１５ではバッファ１３に蓄積されているフレーム
内特徴隘ＣＡ　１（ｉ）と、フレーム間特徴検出器１４
からのフレーム間特徴ゴ（フレーム間相関）　ＣＩ　ｌ
（ｉ、ｎ）より、Ｔ個の雑音フレームのうちの符号化す
べきフレーム数ｊを決定する。例えば判定の閾値Ｔ　ｈ
ｌ、　　Ｔ　ｈ２とすると、ＣＡ　１（１）≧Ｔｂｌな
らば、ｊ　＝ａ＋Ｉｎ　　［ｎ　ｌ　ＣＩ　ｌ（１，ｎ）　ｌ
　＞Ｔｈ２］　　　・＝（１）ＣＡ　１（１）＜　Ｔ　
ｈｌならば、ｊ−０・・・（２）のようにしてｊを決定する。但し、（１）式は［］内の
条件を満たす最小のｎを表わす。

符号器１６では、判定器１５で計算されたｊに基づいて
、バッチ１３内の先頭からｊ個の雑音フレームの特徴量
をに個の符号プロ、ツクとして符号化し、各符号ブロッ
クの先頭に雑音の符号ブロックであることを示す識別情
報を付加して出力する。

また、この符号ブロックを送信回路６を介して送信する
際には、各符号ブロックの始まりと終わりを示す情報も
付加する。このように無音区間の雑音フレームは、雑音
の有意性が大きい場合、換言すれば背景雑音として認識
されるレベル以上の場合のみ符号化されて送信される。

第３図は受信側の構成を示すブロック図である。

同図において、第１図の送信側から送信された信号は入
力端子２０より受信部２１に人力される。

受信部２１で受信された信号は符号ブロック分離器２２
に入力される。符号ブロック分離器２２は人力された符
号ブロックに付加されている識別情報に基づいて何台符
号ブロックと雑音符号ブロックとの識別を行ない、有音
符号ブロックは有音復号器２３へ、無音符号ブロックは
バッファ２４へそれぞれ転送する。有音復号器２３では
、第１図の有音符号器３と逆のプロセスで有音符号ブロ
ックを復号する。

バッファ２４は入力された無音符号ブロックを一時蓄積
し、バッファ監視器２６の指示により蓄積した雑音符号
ブロックをもう一つのバッファ２５へ転送する。バッフ
ァ２５は雑音復号器２７が復号すべき雑音符号ブロック
を蓄積し、バ・ソファ監視器２６の指示により雑音復号
器２７へ転送する。

バッファ監視器２６では、バッファ２４にｋ。

番目の雑音符号ブロックが入った後、ある時間Ｔｂ待っ
ても次の雑音符号ブロックが到来しなかった場合、バッ
ファ２４内のに個の雑音符号ブロックをバッファ２５へ
転送する。この時バッファ２５内に蓄積されている雑音
符号ブロックの数をｋ”とする。バッファ２５内のｉ番
目の雑音符号ブロックが復号された後、バッファ２４内
のｉ番目の雑音符号ブロックをｉ−１〜に゛の順序でバ
ッファ２５へ転送する。ここで、ｋ’　＞ｋ”であって
、バッファ２５内の最後の雑音ブロックを復号し終わっ
てもバッファ２４内に雑音符号ブロックがまだ残ってい
る場合、バッファ２４内の残りの雑音符号ブロックを直
ちにバッファ２５へ転送する。逆に、ｋ’　＜ｋ”の場
合は、バッファ２４内の雑音符号ブロックを全てバッフ
ァ２５へ転送し終わってもバッファ２５内に前の雑音符
号ブロックが残っているので、それは消去する。その後
、ｋ　”−ｋ　’　とする。

雑音復号器２７ではバッファ２５に蓄積された雑音符号
ブロックについて、先頭から第２図の符号器１６と逆の
プロセスで復号を行なうとともに、バッファ監視器２６
からｋ”の情報を知り、ｋ番目の雑音符号ブロックを復
号したら、再び先頭の雑音符号ブロックから復号を行な
う。

有音復号器２３及び雑音復号器２７によりそれぞれ得ら
れた復号結果である有音信号及び雑音信号は、切替器２
８に入力される。切替器２８では有音復号器２３からの
有音信号が入かされている場合は、それをそのまま出力
し、有音復号器２３からの復号結果の入力がない場合は
、雑音復号器２７からの雑音信号を出力する。すなわち
、切替器２８では有音復号器２３の出力と雑音復号器２
７の出力とを連結して出力する。この切替器２８の出力
は、スムージングフィルタ２９に人力される。スムジン
グフィルタ２９では符号器からの１（°°番目の符号ブ
ロックの出力と１番目の符号ブロックの出力との連結部
、及びｑ音復号′ａ２３の出力と雑音復号器２７の出力
との連結部をスムージングの操作により滑らかにする。

このスムージングフィルタ２つの出力は、出力端子３０
より再生音声として出力される。

次に、第４図及び第５図を参照して、第１図における雑
音符号器５の他の構成例を説明する。

第２図に示した例では、符号器１６にフレーム内特徴検
出器１２の出力がバッファ１３を介して入力されている
が、第４図の例では第１図のバッファ４からの雑音フレ
ームが端子１１より直接符号器１６に入力されている。

この場合、符号器１６は人力された雑音フレームの先頭
からｊフレーム分をＤＰＣＭや直交変換符号化等の方法
により符号化し、その初号をに個の符号ブロックに分け
る。そして、前述と同様に各符号ブロックの先頭に雑音
の符号ブロックであることを示す識別情報を付加して出
力する。

また、第２図ではフレーム間特徴検出器１４にフレーム
内特徴検出器１２の出力がバンファ１３を介して人力さ
れているが、第５図では端子１１を介して雑音フレーム
が直接フレーム間特徴検出器１４に人力され、フレーム
内特徴の検出とフレーム間特徴の検出が・ｌｋ行して行
なわれるようになっている。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施が可能である。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば無音区間においても
背景雑音に関する符号化データを送信し、受信側でそれ
に猛づいて背景雑音を再生して無音区間に出力すること
により、有音区間と無音区間とで定常的な背景背景雑音
についてはほとんど変化がなくなるため、自然性に優れ
た再生音声が得られる。

また、背景雑音の情報は有音区間の情報と異なり、あま
り正確な再現は必要なく、しかも時間的に遅れがあって
も定常的な成分がほとんどであるために不自然さを与え
ないという点に着目して、Ｔ個の雑音フレームをまとめ
て、Ｈ音フレームより少ない符号ブロックにして送信す
るため、伝送情報量が増大することがなく、伝送効率の
低下を最少限に止どめるとかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における送信側の構成を示す
ブロック図、第２図は第１図における雑音符号器の具体
的な構成例を示すブロック図、第３図は本発明の一実施
例における受信側の構成を示すブロック図、第４図及び
第５図は本発明における雑音符号器の他の構成例を示す
ブロック図、第６図及び第７図は従来の音声信号の送受
信方式を説明するためのブロック図である。１・・・音声信号入力端子、２・・・有音・無音判定器
、３・・・有音符号器、４・・・バッファ、５・・・雑
音符号器、６・・・送信部、７・・・送信出力端子、２
０・・・受信入力端子、２１・・・受信部、２２・・・
符号ブロック分離器、２３・・・有音復号器、２７・・
・雑音復号器、２８・・・切替器、２９・・・スムージ
ングフィルタ、３０・・・再生音声出力端子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第５図第６図第２図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音声信号を所定長のフレームに区切り、フレーム
毎に有音部か無音部かを判定し、有音部と判定された有
音フレーム及び無音部と判定された雑音フレームを分離
出力する有音・無音判定手段と、この有音・無音判定手段により得られた有音フレームを
符号化して符号ブロックを生成するとともに、各符号ブ
ロックに有音の符号ブロックであることを示す識別情報
を付加する有音符号化手段と、前記有音・無音判定手段により得られた雑音フレームを
保持するバッファ手段と、前記バッファ手段に所定数Ｔの雑音フレームが蓄積され
た時、そのＴ個の雑音フレームに対してｋ個の符号ブロ
ックを生成し、各々の符号ブロックに雑音の符号ブロッ
クであることを示す識別情報を付加する雑音符号化手段
と、前記有音符号化手段及び雑音符号化手段により得られた
有音及び雑音の符号ブロックを送信する手段とを備えた
ことを特徴とする音声信号の送信方式。
（２）音声信号を所定長のフレームに区切り、フレーム
毎に有音部か無音部かを判定し、有音部と判定された有
音フレーム及び無音部と判定された雑音フレームを分離
出力する有音・無音判定手段と、この有音・無音判定手段により得られた有音フレームを
符号化して符号ブロックを生成するとともに、各符号ブ
ロックに有音の符号ブロックであることを示す識別情報
を付加する有音符号化手段と、前記有音・無音判定手段により得られた雑音フレームを
保持するバッファ手段と、前記バッファ手段に所定数Ｔの雑音フレームが蓄積され
た時、そのＴ個の雑音フレームに対してｋ個の符号ブロ
ックを生成し、各々の符号ブロックに雑音の符号ブロッ
クであることを示す識別情報を付加する雑音符号化手段
と、前記有音符号化手段及び雑音符号化手段により得られた
有音及び雑音の符号ブロックを送信する手段と、この手段により送信された各符号ブロックを該符号ブロ
ックに付加されている識別情報に基づいて有音の符号ブ
ロックか雑音の符号ブロックか判定し、有音及び無音の
符号ブロックを分離して出力する符号ブロック分離手段
と、この手段により得られた有音の符号ブロックを復号する
有音復号手段と、前記符号ブロック分離手段により得られた雑音の符号ブ
ロックを復号する雑音復号手段と、前記有音復号手段及
び雑音復号手段により得られた有音信号及び雑音信号を
連結して出力する手段とを備えたことを特徴とする音声
信号の送受信方式。