JPH058839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチパルス型符号化復号化装置にお
けるマルチパルス符号化の効率向上に関する。

〔従来の技術〕

入力音声信号の音源情報を複数のインパルス系
列、いわゆるマルチパルスによつてモデル化して
特徴パラメータの如き他の音声データとともに符
号化して分析側から合成側に送つたうえこれを複
号化して入力音声を再生するマルチパルス型符号
化復号化装置はよく知られており、さらに近時マ
ルチパルス符号化効率の向上を目的としてピツチ
予測手段を備えたマルチパルス型符号化復号化装
置が多用されつつあることもよく知られている。

このようなピツチ予測手段を備えたマルチパル
ス型符号化復号化装置は、分析フレームごとに得
られるマルチパルスが一般的にはあるピツチ周期
で繰返えされる繰返し性を有するので分析フレー
ムごとにピツチ検索を実施し、これによつて得ら
れるピツチ情報を利用して分析側から合成側に送
出すべき符号化音声情報の伝送ビツトレートの低
減を図るものであり、このピツチ予測手段はマル
チパルス符号化の大幅な効率改善の有力な手段と
なつている。

しかしながら従来のこの種のピツチ予測手段を
備えたマルチパルス型符号化復号化装置は処理量
が多くなりハードウエアの規模も大型化するとい
う欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、マルチパルス型符号化復号化
装置において、１分析フレーム内にこの分析フレ
ーム長よりも短い最大ピツチ周期に対応する区間
を用意しこれに一定個数のマルチパルスを設定す
るとともに分析フレーム内の他の区間は最大ピツ
チ周期に対応する区間内で類似マルチパルス特性
を有する区間情報でこれを代替表現する手段を備
えることにより処理量を大幅に削減しハードウエ
アの規模も大幅に簡素化しうるマルチパルス型符
号化復号化装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明のマルチパルス型符号化復号化装置は、
実音声において出現する最大のピツチ周期を超え
る時間長として予め設定した最大ピツチ周期に相
当する最大ピツチ区間を１分析フレーム内に設定
したうえこの最大ピツチ区間に一定個数のマルチ
パルスを設定しさらに前記１分析フレーム内の前
記最大ピツチ区間以外に設定されるべきマルチパ
ルスを前記最大ピツチ区間における類似度最大の
類似区間の内容で代替表現するマルチパルス設定
手段を備える。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例のマルチパルス型符号
化複号化装置における符号化側（分析側）の構成
を示すブロツク図、第２図は本発明の一実施例の
マルチパルス型符号化復号化装置における復号化
側（分析側）の構成を示すブロツク図である。

第１図の符号化側はLPC分析器１、符号化器
２、相互相関関数算出器３、自己相関関数算出器
４、マルチパルス検索器５、マルチパルス設定器
６、符号化器７およびマルチプレクサ８等を備え
て構成され、また第２図に示す復号化側は、デマ
ルチプレクサ９、復号化器１０，１１，１２、マ
ルチパルス再生器１３、LPC合成器１４および
LPF（Low Pass Filter）１５等を備えて構成さ
れる。

さて、音源パルス列を表現するマルチパルスを
求める通常の方法には次の如き２通りの方法があ
る。その一つはB.S.Atal等によるＡ−ｂ−Ｓ
（Analysis−by−Synthqsis）処理手法であり、
他の一つは小沢、荒関、小野等による相関関数処
理手法である。これら２通り処理手法のうち前者
はスペクトル領域評価であり、後者は入力音声信
号と分析段階における合成フイルタのインパルス
レスポンスとの相互相関ならびに前記インパルス
レスポンスの自己相関を利用するいわゆる相関を
利用するいわゆる相関領域評価であり、第１図な
らびに第２図に示す実施例の符号化ならびに復号
化側ほ後者の相関領域評価を利用したものがある
が、前者のＡ−ｂ−Ｓ処理手法を利用しても一向
に差支えない。

第１図において、LPC分析器１は入力端子１
０１を介して入力する入力音声信号量子化し分析
フレームごとにLPC（Linear Prediction Coe−
fficient、線形予測係数）分析しｐ次のＫパラメ
ータ（偏自己相関係数）の如きLPC係数を抽出、
これを符号化器２に供給する。

符号化器２は入力したLPC係数を量子化して
符号化したのちこれをマルチプレクサ８に送出す
るとともに量子化LPC係数をいつたん復号化し、
後述する声道フイルタの聴感重み付けインパルス
レスポンスを求めこれを相互相関関数算出器３お
よび自己相関関数算出器４に供給する。

LPC分析器１によつて量子化された分析フレ
ームごとの入力音声信号は相互相関関数算出器３
にも供給される。

相互相関関数算出器３に供給された分析フレー
ムごとの入力音声信号波形Ｓ（Ｚ）は伝達関数Ｗ
（Ｚ）のノイズフイルタを通すことによつて畳み
込み積分Ｓ（Ｚ）＊Ｗ（Ｚ）を実施する。この場
合、伝達関数Ｗ（Ｚ）は入力音声信号のLPC係数
ならびにその次数のほか聴感的な重み付け係数等
を利用して設定しうるものであり、この処理によ
つて入力音声信号は聴感的な重み付けを付与さ
れ、このあとＨ（Ｚ）＊Ｗ（Ｚ）なるインパルスレ
スポンスとの相互相関を実施しこれをマルチパル
ス検索器５に供給する。このＨ（Ｚ）＊Ｗ（Ｚ）は
声道フイルタの伝達関数Ｈ（Ｚ）に対しノイズフ
イルタの伝達関数Ｗ（Ｚ）による畳み込み積分を
介して聴感重み付けを付与したものである。

自己相関関数算出器４は前述した声道フイルタ
の重み付けインパルスレスポンスの自己相関関数
を演算しこれをマルチパルス検索器５に供給す
る。

マルチパルス検索器５はこうして入力する分析
フレームごとの相互相関関数と自己相関関数とを
利用し、基本的には次の(1)式で示す演算を実施し
てマルチパルスを決定する。

(1)式においてm_iは分析フレーム内におけるｉ
番目のパルスのフレーム端からの時間位置、g_iは
その振幅、_hx（m_i）は時間遅れm_iにおける相互
関関数、g_lは分析フレーム内のｌ番目のパルス振
幅、R_hh（｜m_l−m_i｜）は自己相関関数である。
(1)式の意味するところは、振幅g_i（m_i）は相互相
関関数と自己相関関数の差を求めることによつて
得られ、また時間位置m_iにおいてかかるパルス
を発生せしめると振幅g_i（m_i）が最適なものとし
て決定することができる。つまりある音源パルス
に着目し種々の時間位置で(1)式を利用してその振
幅を計算して得られるパルスのうち(1)式による振
幅の絶対値の最大なものが最も音源パルスと近似
したものであり、この処理を繰返して複数個の音
源を得てこれをマルチパルスとして利用する。

本実施例においては１分析フレーム長22.5ｍ
SECにわたつて(1)式にもとづくマルチパルス検索
を実施しつつ、この分析フレーム内に設定した入
力音声信号の最大ピツチ周期に対応するフレーム
内区間としての15ｍSECの区間内に、予め設定し
た一定個数のマルチパルス、本実施例の場合は８
個のマルチパルスが設定されるまでフレーム全区
間にわたつてマルチパルス検索を実施し、かくし
て得られる分析フレームごとのマルチパルスはマ
ルチパルス設定器６に供給される。この場合、分
析フレームの7.5ｍSEC区間を含む全フレーム区
間はどの分析フレームもほぼ平均してマルチパル
スが設定されることとなる。

さて、入力音声信号に含まれる最大ピツチ周期
はたかだか10数ｍSECで、本実施例の如く15ｍ
SECも用意すればどのようなピツチ周期もこの区
間内に包含されると考えて差支えない。また、分
析フレームの区間、本実施例にあつては、22.5ｍ
SEC−15ｍSEC＝7.5ｍSECの区間におけるマル
チパルスは15ｍSECの区間に設定されるマルチパ
ルスのどの区間かと非常によく類似するマルチパ
ルス特性を有することは前述したとおりであり、
従つて、この区間のマルチパルス情報は15ｍSEC
区間の該類似区間で代替えることが可能となる。

なお、上述した15ｍSEC区間は各分析フレーム
とも一定個数のマルチパルス、本実施例にあつて
は８個のマルチパルス構成としているがこの個数
は符号化側から復号化側への伝送容量や歪量の条
件を勘案し任意に設定しうるものである。こうし
て、通常の音声（実音声）において出現する最大
のピツチ周期を超える時間長として設定された15
ｍSECの区間では８個によるマルチパルス表現が
行なわれ、この８個のマルチパルスによつて最大
ピツチ周期までのすべてのパタンのマルチパルス
列が表現される。分析フレームの残りの区間7.5
ｍSECにもマルチパルス検索範囲の１部として15
ｍSEC区間と同様にしてマルチパルスが設定され
るが、この7.5ｍSECの区間に設定されるべきマ
ルチパルスは15ｍSEC区間に設定されるマルチパ
ルスがどのようなものであれ必らずその１部と類
似の特性を有することはマルチパルスにおける繰
返し性を考慮すれば明らかなことである。

マルチパルス検索器５によつて検索された分析
フレームごとのマルチパルスは次次にマルチパル
ス設定器６に供給される。

マルチパルス設定器６は分析フレーム長22.5ｍ
SECのうちの15ｍSECの区間に設定したマルチパ
ルス列と7.5ｍSECの区間に設定したマルチパル
ス列との自己相関をとり、15ｍSEC区間中に存在
する7.5ｍSECとの類似区間を見出す処理は内蔵
する相関演算回路を利用し、15ｍSEC区間に対応
せしめた7.5ｍを時間的にシフトするようにしな
がら両者の畳み込み積分を実施して得られる自己
相関関数が最大となるとき、すなわち類似度最大
となるときの区間情報を7.5ｍSEC区間の代替マ
ルチパルス情報として利用し、これと前記15ｍ
SEC区間のマルチパルス情報とをマルチパルス設
定情報として出力ライン６０１を介して符号化器
７に供給する。

また、15ｍSEC区間と7.5ｍSEC区間との自己
相関をとる場合にはこの過程においてマルチパル
ス列のピツチ周期、ならびにピツチ周期と分析フ
レーム長との比、いわゆるピツチゲインの算出も
容易に実行することができ、これらは等価的ピツ
チ予測情報として出力ライン６０２を介して符号
化器７に供給され、出力ライン６０１を介して供
給されたマルチパルス設定情報とともに符号化さ
れてそれぞれ出力ライン７０１，７０２を介して
マルチプレクサ８には供給される。

マルチプレクサ８はこのようにして供給を受け
たLPC係数情報とマルチパルス設定情報ならび
に等価的ピツチ予測情報を組合せ所定の方式の多
重化処理を行なつたのち伝送路８０１を介して第
２図に示す復合化側に伝送する。

復合化側ではデマルチプレクサ９によつて多重
化信号の多重化分離を図つてLPC係数情報は復
号化器１０に、等価的ピツチ予測情報は復号化器
１１に、またマルチパルス設定情報は復号化器１
２にそれぞれ供給され復号化される。

マルチパルス再生器１３は復号化たれた等価ピ
ツチ予測情報とマルチパルス設定情報にもとづい
てマルチパルス列を分析フレームにわたつて再生
し、これをLPC合成器１４に供給する。

LPC合成器１４は全極型のデジタルフイルタ
であり復号化器１０から受けたLPC係数情報に
よるLPC係数をフイルタ係数とし、マルチパル
ス再生器１３から供給されるマルチパルスをフイ
ルタ駆動音源として入力音声信号を再生しこれを
Ｄ／Ａ（デイジタル／アナログ）変換したのち
LPF１５に供給し所定のフイルタリングを施し
たうえこれを出力端子１５０１に出力する。

このようにして処理量とハードウエア規模とを
大幅に改善した高効率の符号化復号化が図れる。

なお、上述した実施例にあつては１分析区間の
中から最大ピツチ周期に対応する区間の区間にお
けるマルチパルスを代替し表現するために両区間
相互間で実施する類似区間決定には自己相関を利
用しているが、これはほぼ同等な効果をもつ他の
手法、たとえばAMDF（Average Magnitude
Differrential Function）等と置換しても同様に
実施しうることは明らかである。

〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、ピツチ予測
手段を有するマルチパルス型符号化復号化装置に
おいて、１分析フレーム内にこの分析フレーム長
よりも短い最大ピツチ周期に対応する区間を用意
しこれに一定個数のマルチパルスを設定するとと
もに分析フレーム内の他の区間は最大ピツチ周期
に対応する区間内で類似のマルチパルス特性を有
する区間情報でこれを代替表現する手段を備える
ことにより、処理量を大幅に削減しハードウエア
の規模も大幅に簡素化しうるマルチパルス符号化
復号化装置が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマルチパルス符号化復号
化装置の符号化側、第２図は復号化側の構成を示
すブロツク図である。 １……LPC分析器、２……符号化器、３……
相互相関関数算出器、４……自己相関関数算出
器、５……マルチパルス検索器、６……マルチパ
ルス設定器、７……符号化器、８……マルチプレ
クサ、１０，１１，１２……復号化器、１３……
マルチパルス再生器、１４……LPC合成器、１
５……LPF。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 実音声において出現する最大のピツチ周期を
   超える時間長として予め設定した最大ピツチ周期
   に相当する最大ピツチ区間を１分析フレーム内に
   設定したうえこの最大ピツチ区間に一定個数のマ
   ルチパルスを設定しさらに前記１分析フレーム内
   の前記最大ピツチ区間以外に設定されるべきマル
   チパルスを前記最大ピツチ区間における類似度最
   大の類似区間の内容で代替表現するマルチパルス
   設定手段を備えることを特徴とするマルチパルス
   型符号化復号化装置。