JPH06161498A - 音声信号のディジタルコード化方法およびこの方法を実現するためのエンコーダならびにデコーダ - Google Patents
音声信号のディジタルコード化方法およびこの方法を実現するためのエンコーダならびにデコーダInfo
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- JPH06161498A JPH06161498A JP5109388A JP10938893A JPH06161498A JP H06161498 A JPH06161498 A JP H06161498A JP 5109388 A JP5109388 A JP 5109388A JP 10938893 A JP10938893 A JP 10938893A JP H06161498 A JPH06161498 A JP H06161498A
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
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- Acoustics & Sound (AREA)
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低速伝送速度に於ける音声信号のディジタル
コード化の為の方法と、音声エンコーダと、デコーダを
提供することを目的とする。 【構成】 本発明によるコード化方法は、線形予測を応
用するものであり、本発明による音声エンコーダは、数
個のコーディングブロックから構成される。本発明によ
る音声エンコーダは、簡単なアルゴリスムを使用して、
発声を選択し、高度の音声品質を提供することが出来
る。
コード化の為の方法と、音声エンコーダと、デコーダを
提供することを目的とする。 【構成】 本発明によるコード化方法は、線形予測を応
用するものであり、本発明による音声エンコーダは、数
個のコーディングブロックから構成される。本発明によ
る音声エンコーダは、簡単なアルゴリスムを使用して、
発声を選択し、高度の音声品質を提供することが出来
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は低伝送レートにおける
音声信号のディジタルコード化方法に関する。
音声信号のディジタルコード化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】低伝送レートにおける音声信号のディジ
タルコード化における「合成による分析」手法に関して
は、近年良い結果が得られている。このような手法に基
づくデコーダにおいては、デコーダ処理が事前にエンコ
ーダ中においてシミュレートされ、パラメータの各組合
せに基づく合成の結果が分析され、選択可能な複数の組
合せのうち元の音声信号を最も良く近似するデコード結
果を与える組合せを構成するパラメータが音声信号を表
すものとして選択される。このように、分析−合成法に
よれば、採用されるべき合成パラメータの選択が合成後
の音声信号に基づいて決定される。この方法は、合成パ
ラメータの選択が合成結果に基づいて決定されるので、
閉システム法とも呼ばれる。
タルコード化における「合成による分析」手法に関して
は、近年良い結果が得られている。このような手法に基
づくデコーダにおいては、デコーダ処理が事前にエンコ
ーダ中においてシミュレートされ、パラメータの各組合
せに基づく合成の結果が分析され、選択可能な複数の組
合せのうち元の音声信号を最も良く近似するデコード結
果を与える組合せを構成するパラメータが音声信号を表
すものとして選択される。このように、分析−合成法に
よれば、採用されるべき合成パラメータの選択が合成後
の音声信号に基づいて決定される。この方法は、合成パ
ラメータの選択が合成結果に基づいて決定されるので、
閉システム法とも呼ばれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】音声をコード化するた
めの閉システムにおいては、検索作業が複雑になるの
で、検索は最も確度の高いパラメータに対してのみ行な
われる。これは、例えば、線形予測法を用いてエンコー
ダ中の発声信号をコード化するなどの方法で行なわれ
る。このような低伝送レートにおける音声信号のディジ
タルコード化は、マルチパルス発声コーデイング(MP
EC)処理とコード発声線形予測処理(CELP)とを
含む。これらの処理を実現するためには膨大な計算プロ
セスが必要となり、消費電力が大きくなるので、実用化
には困難が伴う。
めの閉システムにおいては、検索作業が複雑になるの
で、検索は最も確度の高いパラメータに対してのみ行な
われる。これは、例えば、線形予測法を用いてエンコー
ダ中の発声信号をコード化するなどの方法で行なわれ
る。このような低伝送レートにおける音声信号のディジ
タルコード化は、マルチパルス発声コーデイング(MP
EC)処理とコード発声線形予測処理(CELP)とを
含む。これらの処理を実現するためには膨大な計算プロ
セスが必要となり、消費電力が大きくなるので、実用化
には困難が伴う。
【0004】若干の単純化を行なうことにより、ディジ
タルプロセッサを用いて分析−合成プロセスを実時間で
行なうことが最近可能になった。しかしながら、先に述
べた計算負荷や大電力消費の問題は依然として残り、ま
た、それに加えてメモリ消費の問題もあるので、これら
の方法を大々的に行なうことは不都合であり、多くの用
途においては実用化が不可能である。分析−合成法につ
いては、例えば、米国特許第4、472、832号なら
びに第4、817、157号に記載されている。
タルプロセッサを用いて分析−合成プロセスを実時間で
行なうことが最近可能になった。しかしながら、先に述
べた計算負荷や大電力消費の問題は依然として残り、ま
た、それに加えてメモリ消費の問題もあるので、これら
の方法を大々的に行なうことは不都合であり、多くの用
途においては実用化が不可能である。分析−合成法につ
いては、例えば、米国特許第4、472、832号なら
びに第4、817、157号に記載されている。
【0005】発声信号を効率良くコード化するための手
法として、オープンシステムに基づく線形予測コーデイ
ング法も提案されている。この方法においてはデコーダ
によって発信されるべき分析フィルタリング後信号(差
信号)から、サンプル信号の一部が直接選択される。こ
の方法の典型的なものにおいては合成結果の検証が全く
行なわれない。また、先に述べた閉システムの場合と異
なり、最良の合成信号を与えるサンプル信号値の組合せ
に基づいて発声信号サンプル値を決定するという処理が
行なわれない。従って、この方法によって得られる結果
は、フィードバック法によって得られる結果に比べて劣
るものとなる。低伝送レートを実現するためにはサンプ
ルノ数を減らすかサンプルを選択することが必要であ
り、これは例えば、逆フィルタリングされた信号のサン
プリング周波数を減じるなどの方法によって行なうこと
ができる。この種の方法については、例えば、米国特許
第4、752、956号に開示されている。
法として、オープンシステムに基づく線形予測コーデイ
ング法も提案されている。この方法においてはデコーダ
によって発信されるべき分析フィルタリング後信号(差
信号)から、サンプル信号の一部が直接選択される。こ
の方法の典型的なものにおいては合成結果の検証が全く
行なわれない。また、先に述べた閉システムの場合と異
なり、最良の合成信号を与えるサンプル信号値の組合せ
に基づいて発声信号サンプル値を決定するという処理が
行なわれない。従って、この方法によって得られる結果
は、フィードバック法によって得られる結果に比べて劣
るものとなる。低伝送レートを実現するためにはサンプ
ルノ数を減らすかサンプルを選択することが必要であ
り、これは例えば、逆フィルタリングされた信号のサン
プリング周波数を減じるなどの方法によって行なうこと
ができる。この種の方法については、例えば、米国特許
第4、752、956号に開示されている。
【0006】ここで問題となるのは、発声信号が複数の
差信号サンプルから直接的に選択されるような方法を用
いて良好な質の音声を得ることである。発声信号が差信
号のみに依拠して選択され、実際の合成結果が発声の形
成を制御するために用いるような処理が行なわれなかっ
た場合、音声信号はコーデイング処理中に容易に変形さ
れ、その結果音声の質が劣化する。
差信号サンプルから直接的に選択されるような方法を用
いて良好な質の音声を得ることである。発声信号が差信
号のみに依拠して選択され、実際の合成結果が発声の形
成を制御するために用いるような処理が行なわれなかっ
た場合、音声信号はコーデイング処理中に容易に変形さ
れ、その結果音声の質が劣化する。
【0007】以下に、先行技術に対する解決案の一例を
示す図1を参照しつつ先行技術について説明を行なう。
図1は、CELPタイプの分析ー合成システムの公知例
を示すブロック図である。この場合のコーデイングは、
コード発声線形予測コーデイングである。エンコーダに
おいては、いわゆるコードブック100から得られる可
能な発声候補を全て試しかつ合成フィルタ102中にお
いてこれら候補(10ないし30msのブロック)に対
応する音声信号フレームを合成することによって発声信
号の検索が行なわれる。合成された音声信号は、比較手
段104においてコード化されるべき音声信号と比較さ
れ、その結果誤差を表す信号が得られる。この誤差信号
をさらに重み付け手段105に送って人間の聴覚による
特徴を誤差信号に加味するような処理をしても良い。誤
差計算ブロック106は、コードブック100中に含ま
れる各発声ベクトル候補を用いて得られた合成結果を算
出する。このようにして、各試験的な発声により音声品
質に関する情報を得ることができる。誤差を最小にする
ような発声ベクトルが選択され、これが制御ロジック1
01を介してデコーダに送られる。デコーダには、コー
ドブック中の記憶位置、すなわち誤差を最小化する発声
信号が見つかった位置、を表すアドレスも送られる。
示す図1を参照しつつ先行技術について説明を行なう。
図1は、CELPタイプの分析ー合成システムの公知例
を示すブロック図である。この場合のコーデイングは、
コード発声線形予測コーデイングである。エンコーダに
おいては、いわゆるコードブック100から得られる可
能な発声候補を全て試しかつ合成フィルタ102中にお
いてこれら候補(10ないし30msのブロック)に対
応する音声信号フレームを合成することによって発声信
号の検索が行なわれる。合成された音声信号は、比較手
段104においてコード化されるべき音声信号と比較さ
れ、その結果誤差を表す信号が得られる。この誤差信号
をさらに重み付け手段105に送って人間の聴覚による
特徴を誤差信号に加味するような処理をしても良い。誤
差計算ブロック106は、コードブック100中に含ま
れる各発声ベクトル候補を用いて得られた合成結果を算
出する。このようにして、各試験的な発声により音声品
質に関する情報を得ることができる。誤差を最小にする
ような発声ベクトルが選択され、これが制御ロジック1
01を介してデコーダに送られる。デコーダには、コー
ドブック中の記憶位置、すなわち誤差を最小化する発声
信号が見つかった位置、を表すアドレスも送られる。
【0008】マルチパルス発声コーデイング(MPE
C)において用いられる発声信号は、対応する試験手順
によって見付けることができる。この手順においては、
位置および振幅の異なる複数のパルスについて試行が行
なわれ、これらの位置や振幅に応じた音声信号が合成さ
れる。この合成された音声信号がコード化されるべき音
声信号と比較される。上に述べたCELPタイプの場合
とは逆に、MPEC法においては、音声信号が合成され
たときに、事前に形成されコードブックに格納されたベ
クトルの検査評価を行なわず、発声ベクトルの形成は、
異なるパルス位置を一つ一つ試験することによって行な
われる。その結果、発声を形成するものとして選択され
た個々のパルスの位置および振幅がデコーダに送られ
る。この発明の目的は、上に述べたような種々の問題を
解決することができる音声信号のディジタルコード化方
法を提供することを目的とする。
C)において用いられる発声信号は、対応する試験手順
によって見付けることができる。この手順においては、
位置および振幅の異なる複数のパルスについて試行が行
なわれ、これらの位置や振幅に応じた音声信号が合成さ
れる。この合成された音声信号がコード化されるべき音
声信号と比較される。上に述べたCELPタイプの場合
とは逆に、MPEC法においては、音声信号が合成され
たときに、事前に形成されコードブックに格納されたベ
クトルの検査評価を行なわず、発声ベクトルの形成は、
異なるパルス位置を一つ一つ試験することによって行な
われる。その結果、発声を形成するものとして選択され
た個々のパルスの位置および振幅がデコーダに送られ
る。この発明の目的は、上に述べたような種々の問題を
解決することができる音声信号のディジタルコード化方
法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用】この目的を達
成するために、本発明によれば、各ブロックの中で、i
サンプル値が、分析フィルタKiによって供給される信
号からサンプル選択され、サンプル選択ブロックにおい
て部分的発声として使用される複数個のコード化ブロッ
クで発声信号が生成され、各コード化ブロックが、選択
された発声に対応する音声信号を合成フィルタにおいて
生成し、コード化ブロックの動作が先行するコード化ブ
ロックにおいて得られた部分的発声を次のコード化ブロ
ックにおける処理のために送られる前にコード化される
べき音声信号から差し引く事によって制御され、各コー
ド化ブロックにおいて得られた合成結果が全発声の形成
の制御に用いられること、を特徴とする音声信号のディ
ジタルコード化方法が得られる。
成するために、本発明によれば、各ブロックの中で、i
サンプル値が、分析フィルタKiによって供給される信
号からサンプル選択され、サンプル選択ブロックにおい
て部分的発声として使用される複数個のコード化ブロッ
クで発声信号が生成され、各コード化ブロックが、選択
された発声に対応する音声信号を合成フィルタにおいて
生成し、コード化ブロックの動作が先行するコード化ブ
ロックにおいて得られた部分的発声を次のコード化ブロ
ックにおける処理のために送られる前にコード化される
べき音声信号から差し引く事によって制御され、各コー
ド化ブロックにおいて得られた合成結果が全発声の形成
の制御に用いられること、を特徴とする音声信号のディ
ジタルコード化方法が得られる。
【0010】この発明はまた、線形予測を適用した音声
エンコーダにもかかわるもので、形成された部分的発声
に対応する音声信号が発声サンプルの最適化に関連して
合成されるように、発声として用いられる信号がコード
化され、それによって全発声の最適化が部分的発声から
の合成の結果に従って制御される。本発明によるエンコ
ーダは、コード化を実行するN個のコード化ブロックを
有している。各コード化ブロックにおいて部分的発声と
して用いられるべき一組みの差信号が、後に述べるアル
ゴリズムに従って選択され、デコーダに伝送される(分
析段階)。次いで、選択された発声パルスを用いてこれ
らの発声パルスに対応する音声信号が合成され、この音
声信号を用いて全発声の選択が制御される(合成段
階)。この方法は、音声信号の合成が全ての全発声候補
を用いることなく、各部分的発声について行なわれるも
のであるという点において、公知の分析−合成法と異な
るものである。
エンコーダにもかかわるもので、形成された部分的発声
に対応する音声信号が発声サンプルの最適化に関連して
合成されるように、発声として用いられる信号がコード
化され、それによって全発声の最適化が部分的発声から
の合成の結果に従って制御される。本発明によるエンコ
ーダは、コード化を実行するN個のコード化ブロックを
有している。各コード化ブロックにおいて部分的発声と
して用いられるべき一組みの差信号が、後に述べるアル
ゴリズムに従って選択され、デコーダに伝送される(分
析段階)。次いで、選択された発声パルスを用いてこれ
らの発声パルスに対応する音声信号が合成され、この音
声信号を用いて全発声の選択が制御される(合成段
階)。この方法は、音声信号の合成が全ての全発声候補
を用いることなく、各部分的発声について行なわれるも
のであるという点において、公知の分析−合成法と異な
るものである。
【0011】
【実施例】以下に、添付図面を参照しつつ本発明の内容
を詳細に説明するが、図1に関連する説明はすでに行な
った。本発明が、従来技術の問題を如何に解決するのか
について、本発明の一実施例を示す図2ないし図5を参
照しつつ説明する。図2は本発明によるエンコーダのコ
ード化ブロックを示す図である。本発明の方法は、コー
ド化ブロック207における音声信号のコード化に依拠
しており、従って、このブロック207において音声信
号200が分析フィルタリングされ、部分的発声サンプ
ル202が選択され、合成フィルタ203において音声
信号が合成される。分析フィルタリング201と合成フ
ィイング203とは、その両方とも線形フィルタリング
モデルに基づいて行なわれ、そのために最適係数a
(1),...a(M)が音声信号s(n)200から
計算される。
を詳細に説明するが、図1に関連する説明はすでに行な
った。本発明が、従来技術の問題を如何に解決するのか
について、本発明の一実施例を示す図2ないし図5を参
照しつつ説明する。図2は本発明によるエンコーダのコ
ード化ブロックを示す図である。本発明の方法は、コー
ド化ブロック207における音声信号のコード化に依拠
しており、従って、このブロック207において音声信
号200が分析フィルタリングされ、部分的発声サンプ
ル202が選択され、合成フィルタ203において音声
信号が合成される。分析フィルタリング201と合成フ
ィイング203とは、その両方とも線形フィルタリング
モデルに基づいて行なわれ、そのために最適係数a
(1),...a(M)が音声信号s(n)200から
計算される。
【0012】分析部は、音声信号に対して、逆フィルタ
リング処理を行い、その結果、デコーダの合成フィルタ
における合成作業に必要とされる差信号すなわち最適発
声信号が得られる。差信号の全てのサンプル値を送ろう
とすれば大きな伝送容量が必要になるが、本発明によれ
ば、処理がサンプル選択ブロック202の各音声コード
化ブロック207で行なわれるので、デコーダに転送さ
れるべきサンプルの数が少なくなり、そのような問題は
生じない。すなわち、本発明においては、N個の音声コ
ード化ブロックKi(i=1,2,....,N)の各
々において、デコーダに送られるべきパルスが選択され
るので、転送されるサンプルの数が減少するのである。
各コード化ブロック207において選択されたKi個の
発声パルスを用いて形成された音声信号204は、各コ
ード化ブロック207中の合成フィルタ203によって
合成されたものである。その結果、各部分的発声205
によって合成された音声信号部分を得ることができる。
リング処理を行い、その結果、デコーダの合成フィルタ
における合成作業に必要とされる差信号すなわち最適発
声信号が得られる。差信号の全てのサンプル値を送ろう
とすれば大きな伝送容量が必要になるが、本発明によれ
ば、処理がサンプル選択ブロック202の各音声コード
化ブロック207で行なわれるので、デコーダに転送さ
れるべきサンプルの数が少なくなり、そのような問題は
生じない。すなわち、本発明においては、N個の音声コ
ード化ブロックKi(i=1,2,....,N)の各
々において、デコーダに送られるべきパルスが選択され
るので、転送されるサンプルの数が減少するのである。
各コード化ブロック207において選択されたKi個の
発声パルスを用いて形成された音声信号204は、各コ
ード化ブロック207中の合成フィルタ203によって
合成されたものである。その結果、各部分的発声205
によって合成された音声信号部分を得ることができる。
【0013】分析フィルタ201 A(z)は次の形式
のものである。
のものである。
【数3】 また、合成フィルタ203の形式は次の形式のものであ
る。
る。
【数4】 分析フィルタおよび合成フィルタ201、203は、さ
らに、音声信号中の発声された音の周期性をモデリング
する高次フィルタリングを含むことができる。
らに、音声信号中の発声された音の周期性をモデリング
する高次フィルタリングを含むことができる。
【0014】本発明によれば、音声エンコーダは複数の
コード化ブロック207から構成され、各コーディング
ブロック207により合成され各コード化ブロック20
7の合成フィルタ203から得られた音声信号204
は、次段のコード化ブロック207に供給される前に入
力音声信号から差し引かれる。音声信号をコード化ブロ
ック207を用いてコード化することにより、コード化
プロセスを二つの部分に分けることができる。
コード化ブロック207から構成され、各コーディング
ブロック207により合成され各コード化ブロック20
7の合成フィルタ203から得られた音声信号204
は、次段のコード化ブロック207に供給される前に入
力音声信号から差し引かれる。音声信号をコード化ブロ
ック207を用いてコード化することにより、コード化
プロセスを二つの部分に分けることができる。
【0015】すなわち、第1の部分において各音声ブロ
ックにおけるコード化プロセスは内部アルゴリズムを有
しており、このアルゴリズムは、差信号を直接処理し分
析フィルタから供給された信号に対して直接作用し、全
発声Kiのうちの各コード化ブロック207iにおいて
部分的発声205として使用されるべきパルスを上記の
信号から選択する。また第2の部分において、コード化
プロセスは部分的発声205に対応し、全発声の最適化
を制御するための音声信号204を合成フィルタにおい
て合成することを含む。
ックにおけるコード化プロセスは内部アルゴリズムを有
しており、このアルゴリズムは、差信号を直接処理し分
析フィルタから供給された信号に対して直接作用し、全
発声Kiのうちの各コード化ブロック207iにおいて
部分的発声205として使用されるべきパルスを上記の
信号から選択する。また第2の部分において、コード化
プロセスは部分的発声205に対応し、全発声の最適化
を制御するための音声信号204を合成フィルタにおい
て合成することを含む。
【0016】図3は、本発明による音声エンコーダの構
成を示す。コード化されるべき音声信号300はLPC
分析される。すなわち、LPC分析器301において、
I個のサンプルを含み、かつ10ないし30msの長さ
をもつ音声フレームの各々について線形モデルが個別に
計算される。線形予測係数の計算は、当業者に知られる
方法のうちの適当な方法を用いて行なうことができる。
予測係数は量子化ブロック302によって量子化され、
量子化の結果がブロック303において適宜コード化さ
れ、マルチプレクサ318に送られ、そこからさらにデ
コーダに送られる。量子化された係数は、各コード化ブ
ロック304、311、313、...315に供給さ
れ、これらのブロックにおける分析フィルタおよび合成
フィルタのフィルタ係数として使用される。
成を示す。コード化されるべき音声信号300はLPC
分析される。すなわち、LPC分析器301において、
I個のサンプルを含み、かつ10ないし30msの長さ
をもつ音声フレームの各々について線形モデルが個別に
計算される。線形予測係数の計算は、当業者に知られる
方法のうちの適当な方法を用いて行なうことができる。
予測係数は量子化ブロック302によって量子化され、
量子化の結果がブロック303において適宜コード化さ
れ、マルチプレクサ318に送られ、そこからさらにデ
コーダに送られる。量子化された係数は、各コード化ブ
ロック304、311、313、...315に供給さ
れ、これらのブロックにおける分析フィルタおよび合成
フィルタのフィルタ係数として使用される。
【0017】本発明においては、コード化された音声信
号300はN個の音声コード化ブロック304、31
1、313、....,315の各々に供給され、各部
分的発声の結果が、差手段305、312、31
4、...316において、この音声信号から差し引か
れる。部分的発声により決定されコード化ブロック30
4、311、313、....,315から得られた複
数のパルス位置およびパルス振幅はブロック306に送
られる。このブロック306においては、チャネルに対
して量子化ならびにエンコーディングが行なわれ、複数
のパルス位置b(1),...b(L)ならびに複数の
パルス振幅d(1),...,d(L)についてコード
化された全発声の表示を形成し、これがマルチプレクサ
318に送られる。
号300はN個の音声コード化ブロック304、31
1、313、....,315の各々に供給され、各部
分的発声の結果が、差手段305、312、31
4、...316において、この音声信号から差し引か
れる。部分的発声により決定されコード化ブロック30
4、311、313、....,315から得られた複
数のパルス位置およびパルス振幅はブロック306に送
られる。このブロック306においては、チャネルに対
して量子化ならびにエンコーディングが行なわれ、複数
のパルス位置b(1),...b(L)ならびに複数の
パルス振幅d(1),...,d(L)についてコード
化された全発声の表示を形成し、これがマルチプレクサ
318に送られる。
【0018】全てのコード化ブロックの合成フィルタ2
03は、発声として、自然に量子化されたパルス位置お
よびパルス振幅を用いる。従って、エンコーダにおける
部分的発声プロセスは、この量子化された発声を用いる
デコーダにおける合成プロセスに対応する。図面を簡略
化する為に、量子化された発声パラメータがどのように
してコード化ブロックに供給されるかについては特に図
示していない。コード化ブロックにおいてはこれらのパ
ラメータは量子化された部分的発声を形成するために用
いられ、この部分的発声が合成フィルタに送られる。最
後尾の部分的発声を与えるコード化ブロック315の出
力が前段のブロックからこのコード化ブロックに供給さ
れる信号から差し引かれることにより、差手段316か
ら完全コーディングのモデリング誤差が得られる。もし
必要であれば、この信号をベクトル量子化ブロック30
7において量子化ならびにコード化を行い、コード化さ
れた量子化結果308をさらにマルチプレクサ318に
送るようにしても良い。
03は、発声として、自然に量子化されたパルス位置お
よびパルス振幅を用いる。従って、エンコーダにおける
部分的発声プロセスは、この量子化された発声を用いる
デコーダにおける合成プロセスに対応する。図面を簡略
化する為に、量子化された発声パラメータがどのように
してコード化ブロックに供給されるかについては特に図
示していない。コード化ブロックにおいてはこれらのパ
ラメータは量子化された部分的発声を形成するために用
いられ、この部分的発声が合成フィルタに送られる。最
後尾の部分的発声を与えるコード化ブロック315の出
力が前段のブロックからこのコード化ブロックに供給さ
れる信号から差し引かれることにより、差手段316か
ら完全コーディングのモデリング誤差が得られる。もし
必要であれば、この信号をベクトル量子化ブロック30
7において量子化ならびにコード化を行い、コード化さ
れた量子化結果308をさらにマルチプレクサ318に
送るようにしても良い。
【0019】図4は、本発明に従うデコーダを示す図で
ある。デコーダマルチプレクサ409はコード化パラメ
ータを与え、デコーディングブロック403、404、
405に供給される。デコーディングブロック405か
ら得られるパルス位置およびパルス振幅に従って発声信
号が形成され合成フィルタ407に送られる。さらにま
た、オプションとして、システムがエンコーダモデリン
グの全予測誤差401をも送出するようになっている場
合には、ベクトルデコーディングブロック404によっ
て与えられる付加的な発声を、加算手段406におい
て、上記の発声に加えることも可能である。送出された
予測係数400はブロック403でデコードされ、合成
フィルタ407において使用される。合成された音声信
号408が合成フィルタ407の出力として得られる。
ある。デコーダマルチプレクサ409はコード化パラメ
ータを与え、デコーディングブロック403、404、
405に供給される。デコーディングブロック405か
ら得られるパルス位置およびパルス振幅に従って発声信
号が形成され合成フィルタ407に送られる。さらにま
た、オプションとして、システムがエンコーダモデリン
グの全予測誤差401をも送出するようになっている場
合には、ベクトルデコーディングブロック404によっ
て与えられる付加的な発声を、加算手段406におい
て、上記の発声に加えることも可能である。送出された
予測係数400はブロック403でデコードされ、合成
フィルタ407において使用される。合成された音声信
号408が合成フィルタ407の出力として得られる。
【0020】本発明によるエンコーダでは、サーチブロ
ック200において下に示すアルゴリズムを用いて、I
個のサンプルを含む各ブロックにおける発声の選択を行
なうことができる。それにより、各コード化ブロックi
(i=1,2,...,N)は、それぞれの部分的発声
として、分析フィルタ201で与えられるサンプルKi
のうちからコード化されるべきフレームのなかで絶対値
の総和が最大になるような複数のサンプルを選ぶ。換言
すればパルス間の距離、
ック200において下に示すアルゴリズムを用いて、I
個のサンプルを含む各ブロックにおける発声の選択を行
なうことができる。それにより、各コード化ブロックi
(i=1,2,...,N)は、それぞれの部分的発声
として、分析フィルタ201で与えられるサンプルKi
のうちからコード化されるべきフレームのなかで絶対値
の総和が最大になるような複数のサンプルを選ぶ。換言
すればパルス間の距離、
【数5】 が少なくともN(すなわちエンコーダで用いられるブロ
ックの数)となるように以下の項を最大とする。
ックの数)となるように以下の項を最大とする。
【数6】 最大値をとるべき項において、因子e(k)(k =
1,2,...,I)は分析フィルタ201の出力、す
なわち線形モデリングの差信号、である。I個のサンプ
ルを含むこのシーケンスから、上述したアルゴリズムに
従って、部分的発声に用いられるべきKi個のパルスを
えることができる。このような部分的発声の総和として
全発声が得られる。
1,2,...,I)は分析フィルタ201の出力、す
なわち線形モデリングの差信号、である。I個のサンプ
ルを含むこのシーケンスから、上述したアルゴリズムに
従って、部分的発声に用いられるべきKi個のパルスを
えることができる。このような部分的発声の総和として
全発声が得られる。
【0021】発声パルスの検索のためのアルゴリズムに
ローパス型のフィルタを加えることによってこのアルゴ
リズムを改良することができる。そのような改良を行な
えば、最大値をとるべき項が計算される前に差信号がフ
ィルタリングされる。使用されたフィルタの周波数応答
は、音声の平均分布を異なる周波数にシフトする。図5
は、本発明の音声エンコーダの別の実施例を示す図であ
る。この実施例は、コード化されるべき信号のためにさ
らに多数の係数の計算が行なわれるという点において図
3に示される実施例と異なっている。図5に示される実
施例では、各部分的発声が、異なる周波数応答を与える
フィルタで組み合わされる。従って、コード化ブロック
504、508、512...の各々は、これらのブロ
ックに供給される信号に対応して計算される係数を用い
る分析フィルタおよび合成フィルタを有する。
ローパス型のフィルタを加えることによってこのアルゴ
リズムを改良することができる。そのような改良を行な
えば、最大値をとるべき項が計算される前に差信号がフ
ィルタリングされる。使用されたフィルタの周波数応答
は、音声の平均分布を異なる周波数にシフトする。図5
は、本発明の音声エンコーダの別の実施例を示す図であ
る。この実施例は、コード化されるべき信号のためにさ
らに多数の係数の計算が行なわれるという点において図
3に示される実施例と異なっている。図5に示される実
施例では、各部分的発声が、異なる周波数応答を与える
フィルタで組み合わされる。従って、コード化ブロック
504、508、512...の各々は、これらのブロ
ックに供給される信号に対応して計算される係数を用い
る分析フィルタおよび合成フィルタを有する。
【0022】
【発明の効果】このようにして異なる合成フィルタを通
して部分的発声が得られ、このようにして得られた部分
的発声の各々から音声信号のそれぞれの該当部分が合成
される。これに対応してデコーダは,N個の平行な合成
フィルタを使用し、そのフィルタの各々は、それに対応
するデコード後の部分的発声を受け、複数の部分的発声
によって合成された信号の総和として合成音声信号が得
られる。本発明によれば、閉システムにおいて必要とな
る膨大な計算プロセスが不要となり、また大きな電力消
費をさけることができる。さらにまた、メモリの使用量
も小さくてすむ。また、本発明のエンコーダは、例えば
上述したような、比較的簡単な発声選択アルゴリズムを
用いることができ、しかも、全ての可能性のある全発声
にたいして、複雑かつ過重な計算プロセスを用いること
なく高い音声品質を得ることができる。
して部分的発声が得られ、このようにして得られた部分
的発声の各々から音声信号のそれぞれの該当部分が合成
される。これに対応してデコーダは,N個の平行な合成
フィルタを使用し、そのフィルタの各々は、それに対応
するデコード後の部分的発声を受け、複数の部分的発声
によって合成された信号の総和として合成音声信号が得
られる。本発明によれば、閉システムにおいて必要とな
る膨大な計算プロセスが不要となり、また大きな電力消
費をさけることができる。さらにまた、メモリの使用量
も小さくてすむ。また、本発明のエンコーダは、例えば
上述したような、比較的簡単な発声選択アルゴリズムを
用いることができ、しかも、全ての可能性のある全発声
にたいして、複雑かつ過重な計算プロセスを用いること
なく高い音声品質を得ることができる。
【図1】CELP型の公知の分析−合成コード化方法を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図2】本発明によるエンコーダのコード化ブロックを
示す図である。
示す図である。
【図3】本発明によるエンコーダを示す図である。
【図4】本発明によるデコーダを示す図である。
【図5】本発明によるエンコーダの別の実施例を示す図
である。
である。
201…分析フィルタ 203…合成フィルタ 204…音声信号 207…コード化ブロック
Claims (11)
- 【請求項1】 各ブロックにおいて音声信号の低次スペ
クトラムを特徴付ける入力信号に対応する一組の予測パ
ラメーターa(i)が低次分析器の中で形成され、 小数の送出されるべきサンプルを含み、前記予測パラメ
ータに基づいて作動する合成フィルタに供給することに
よって、原音声信号に対応するコード化音声信号の合成
が可能となる発声信号が、コード化ブロックに基づくエ
ンコーダにおいて生成されるディジタル音声コード化方
法であって、 各コード化ブロックの中で、分析フィルタ(201)に
よって供給される信号からサンプル選択されたサンプル
選択信号が部分的発声(205)として使用されるKi
サンプル値を選択し、選択された部分的発声(205)
に対応する音声信号(204)が合成フィルタ(20
3)で生成される、複数個のコード化ブロック(20
7)で発声信号が生成され、 コード化ブロック(207)の動作が,先行するコード
化ブロックにおいて得られた部分的発声(205)の合
成結果(204)を、次のコード化ブロックにおける処
理のために送られる前にコード化されるべき音声信号か
ら差し引く事によって制御され、 各コード化ブロック(207)において得られた合成結
果(204)が,全発声の形成の制御に用いられること
を特徴とするディジタル音声コード化方法。 - 【請求項2】 絶対値の合計が最大となるが、サンプル
は少なくともエンコーダで使用されるコード化ブロック
(207)の数Nの距離に位置づけられるように各コー
ド化ブロックにおいて発声に使用されるパルスが生成さ
れることを特徴とする請求項1に記載のディジタル音声
コード化方法。 - 【請求項3】 発声パルス(205)の選択以前に、分
析フィルタ(201)から得られたサンプルが、周波数
応答が音声の平均周波数分布に対応しているフィルタを
使用してフィルタリングされることを特徴とする請求項
2に記載のディジタル音声コード化方法。 - 【請求項4】 原音声信号と置き換えるために、一般的
には相異する周波数特性を有する合成フィルタに接続さ
れる部分的発声(205)によって生成される合成音声
信号が減算される異なるコード化ブロック(207)に
供給される信号に個々に対応した予測パラメーターa
(i)が計算されることを特徴とする請求項3に記載の
ディジタル音声コード化方法。 - 【請求項5】 入力信号に対応して、各々のブロックに
於いて、音声信号の低次スペクトルにとって特徴的であ
る予測パラメータa(i)の一組を形成する低次分析器
と、伝送されるべき小数のサンプルを含んでいる予測信
号を生成するエンコダと、予測パラメータに従って作動
する合成化フィルタであって、前記予測信号が前記合成
化フィルタに与えられることによって、オリジナルの音
声信号に対応するコード化された音声信号が得られる合
成化フィルタとを有し、各々において、合成化フィルタ
によって与えられる信号からのサンプル選択ブロック
(202)が部分的発声(205)として使用されるべ
きKiサンプル値を選択し、選択された部分的発声(2
05)に対応する音声信号が合成フィルタで生成され作
動が先行するコード化ブロックに於いて得られた部分的
発声(205)の合成結果を次のコード化ブロックにお
いて処理する為に供給される前にコード化されるべき音
声信号から取り去ることによって制御される複数個のコ
ード化ブロックで構成され、かつ、 各々のコード化ブロック(207)で得られる合成結果
(204)が、全体発声の形成を制御する為に使用され
ることとを特徴とするディジタル音声エンコーダ。 - 【請求項6】 LPC分析器(301)と量子化器(3
02、306)と、 コード化ブロック(303)と、 音声コード化ブロック(304、311、31
3、...、315)と、 差手段(305、312、314、....,316)
と、 ベクトル量子化器(307)と、 多重化装置(318)と、で構成され、 LPC分析器がコード化される音声信号(300)に関
してLPC分析を行うことと、 量子化ブロック(302)が予測係数を量子化して、量
子化結果(317)を多重化装置(318)に与え、量
子化結果は、更にデコーダに伝送されることと、 逆量子化器(dequantizer )(303)が、予測係数に
関して逆量子化を実行し、量子化された係数を各々のコ
ード化ブロック(314、311、313、...,3
15)に与え、その量子化された係数は、分析と合成フ
ィルタに於けるフィルタ係数として使用されることと、 コード化されるべき音声信号(300)が、各々のコー
ド化ブロック(304、311、313、...,31
5)に与えられ、その結果、各々の部分的発声の効果
が、差手段(305、312、314、...,31
6)に於いて音声信号から取り去られることと、 部分的発声によって定義され、各々のコード化ブロック
(304、311、313、315)から得られる発声
パルスのパルス位置と振幅とが、量子化器(306)に
与えられることと、 量子化器が多重化装置(318)に与えられるべき全体
発声のパルス位置(309)とパルス振幅(310)の
コード化された表示を行うこととを特徴とする請求項5
に記載の音声エンコーダ。 - 【請求項7】 差手段(316)からの信号がベクトル
量子化ブロック(307)でコード化され、更に、デコ
ーダに伝送されることを特徴とする請求項6に記載の音
声エンコーダ。 - 【請求項8】 分析フィルタ(202) A(z)が、 【数1】 の形式をとり、かつ、合成フィルタ(203) S
(z)が 【数2】 の形式をとるとともに、 更に、音声信号に於ける音声の周期性をモデル化した分
析フィルタ(201)と合成フィルタ(203)がフィ
ルタリングを含むことを特徴とする音声エンコーダ。 - 【請求項9】 コード化されるべき信号に対していくつ
かの予測パラメターが演算され、対応するコード化ブロ
ック(504、508、512、...)が、各々によ
って受信される信号に対応して計算される係数を使用す
る分析及び合成フィルタを有し、デコーダがコード化さ
れた対応する部分的発声によって提供される複数の並列
合成フィルタを使用するように、異なる周波数を実現す
るフィルタ中で部分的発声が結合され、合成音声信号が
部分的発声によって合成された信号の和として得られる
ことを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載
のディジタル音声エンコーダ。 - 【請求項10】 逆多重化装置(409)と、 デコーディングブロック(403)と、 ベクトルデコーディングブロック(404)と、 デコーディングブロック(405)と、 総和手段(406)と、 合成フィルタ(407)と、を有し、 デコーダの逆多重化装置(409)が、デコーディング
(403、404、405)に伝送されるコーディング
パラメータを提供することと、 デコーディングブロック(405)からのパルス位置と
振幅(402)に従って、発声信号が形成され、前記発
声信号はデコーダの合成フィルタ(407)に伝送され
ることと、 伝送された予測係数(400)がデコーディングブロッ
ク(403)に於いてデコーディングされ、合成フィル
タ(407)で使用されることと、 合成された音声信号(408)が合成フィルタ(40
7)の出力で得られることとを特徴とするディジタル音
声デコーダ。 - 【請求項11】 ベクトルデコーディングブロック(4
04)で提供される付加的発声が、総和手段に於いて発
声に加算されることを特徴とする請求項10に記載のデ
ィジタルデコーダ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI922128A FI95085C (fi) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | Menetelmä puhesignaalin digitaaliseksi koodaamiseksi sekä puhekooderi menetelmän suorittamiseksi |
FI922128 | 1992-05-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06161498A true JPH06161498A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=8535271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5109388A Pending JPH06161498A (ja) | 1992-05-11 | 1993-05-11 | 音声信号のディジタルコード化方法およびこの方法を実現するためのエンコーダならびにデコーダ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5579433A (ja) |
EP (1) | EP0570171B1 (ja) |
JP (1) | JPH06161498A (ja) |
DE (1) | DE69329569T2 (ja) |
FI (1) | FI95085C (ja) |
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