JPH06222796A - Audio encoding system - Google Patents
Audio encoding systemInfo
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- JPH06222796A JPH06222796A JP5008736A JP873693A JPH06222796A JP H06222796 A JPH06222796 A JP H06222796A JP 5008736 A JP5008736 A JP 5008736A JP 873693 A JP873693 A JP 873693A JP H06222796 A JPH06222796 A JP H06222796A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、音声信号を低いビット
レート、特に８ｋｂ／ｓ以下のビットレートで、比較的
少ない演算量により高品質に符号化するための音声符号
化方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voice encoding system for encoding a voice signal at a low bit rate, particularly at a bit rate of 8 kb / s or less, with high quality by a relatively small amount of calculation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、励振音源信号を音源コードブック
により、ベクトル量子化する音声符号化方式として、シ
ュレーダ（Ｍ．Ｒ．Ｓｈｒｏｅｄｅｒ）およびアタル
（Ｂ．Ｓ．Ａｔａｌ）による“コード−エキサイテド・
リニア・プレディクション（シーイーエルピー）：ハイ
−クォリティ・スピーチ・アト・ベリ・ロウ・ビット・
レイツ（ＣＯＤＥ−ＥＸＣＩＴＥＤ ＬＩＮＥＡＲ Ｐ
ＲＥＤＩＣＴＩＯＮ（ＣＥＬＰ）：ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬ
ＩＴＹ ＳＰＥＥＣＨ ＡＴ ＶＥＲＹ ＬＯＷＢＩＴ
ＲＡＴＥＳ）”、音響、音声および信号処理に関する
国際会議の議事録（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ）、１９８
５年、９３７ないし９４０ペーシの論文（文献１）に記
載されているＣＥＬＰ方式が知られている。また、適応
コードブックを有するＣＥＬＰ方式として、クレイジン
（Ｗ．Ｂ．Ｋｌｅｉｊｎ）らによる“インプルーブド・
スピーチ・クォリティ・アンド・エフィシェント・ベク
トル・クォンタイゼイション・イン・エスイーエルピー
（ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＳＰＥＥＣＨ ＱＵＡＬＩＴＹＡ
ＮＤ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＶＥＣＴＯＲ ＱＵＡＮＴ
ＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ ＳＥＬＰ）”、音響、音声およ
び信号処理に関する国際会議の議事録（Ｐｒｏｃ．ＩＣ
ＡＳＳＰ）、１９８８年、１５５ないし１５８ページの
論文（文献２）に記載されているＣＥＬＰ方式が知られ
ている。これらのＣＥＬＰ方式は、サブフレーム長ごと
の入力音声信号と符号化音声信号との聴感重み付け二乗
距離を最小にするように、音源コードブックと適応コー
ドブックとゲインコードブックとを探索する方式である
が、サブフレーム毎に符号化するので、ブロック符号化
のブロック境界の歪みが発生しがちで、十分に良好な音
質が得られない。そこで、ブロック符号化のブロック境
界の歪みを軽減するために、音源コードブックを探索す
る際、現サブフレームの入力音声信号に、次のサブフレ
ームの入力音声信号を、オーバーラップ長と呼ばれる予
め定められた長さだけつなげた信号と、符号化音声信号
の後にオーバーラップ長の長さを持つ符号化音声信号の
影響信号を接続した信号との聴感重み付け二乗距離を最
小にするように、音源コードブックを探索する音声符号
化方式が、ルブラン（ＬｅＢｌａｎｃ）らによる“スト
ラクチュアド・コードブック・デザイン・イン・シーイ
ーエルピー（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｃｏｄｅｂｏｏｋ
Ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ＣＥＬＰ）”、国際モービル衛
星会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＭｏｂｉｌｅＳ
ａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）、１９９０
年、６６７ないし６７２ページの論文（文献３）に提案
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a speech coding method for vector-quantizing an excitation sound source signal by a sound source codebook, "code-excited speech coding" by Schroeder (MR Shroder) and Atal (BS Atal) is used.
Linear Prediction (CLP): High-Quality Speech At Veri Low Bit
Rates (CODE-EXCITED LINEAR P
REDITION (CELP): HIGH-QUAL
TY SPEECH AT VERY LOWBIT
RATES) ", Minutes of International Conference on Sound, Speech and Signal Processing (Proc.ICASSP), 198.
The CELP method described in a paper (Reference 1) of 937 to 940 pages for 5 years is known. In addition, as a CELP method having an adaptive codebook, "Improved.
Speech Quality and Efficient Vector Quantization in SLP (IMPROVED SPEECH QUALITY)
ND EFFICIENT VECTOR QUANT
IZATION IN SELP) ", Minutes of International Conference on Sound, Speech and Signal Processing (Proc. IC
(ASSP), 1988, the CELP method described in the paper (Reference 2) on pages 155 to 158 is known. These CELP schemes are schemes for searching an excitation codebook, an adaptive codebook, and a gain codebook so as to minimize the perceptual weighting squared distance between the input speech signal and the encoded speech signal for each subframe length. However, since coding is performed for each subframe, distortion of block boundaries in block coding tends to occur, and sufficiently good sound quality cannot be obtained. Therefore, in order to reduce the distortion of block boundaries in block coding, when searching the excitation codebook, the input speech signal of the next subframe is set in advance as the input speech signal of the current subframe, which is called the overlap length. The source code so as to minimize the perceptual weighted squared distance between the signal connected by the specified length and the signal to which the influence signal of the encoded audio signal having the overlap length after the encoded audio signal is connected. A speech coding method for searching a book is “Structured Codebook Designed in CC” by LeBlanc et al.
Design in CELP, ”International MobileS Conference
Atellite Conference), 1990
Proposed in a paper (Reference 3) on pages 667 to 672.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来方式では、ブロック符号化のブロック境界の歪みは多
少軽減されるが、まだ十分とは言えない。However, in the above-mentioned conventional method, the distortion of the block boundary in the block coding is somewhat reduced, but it cannot be said to be sufficient yet.
【０００４】本発明の目的は、上述した問題を解決し、
比較的少ない演算量により８ｋｂ／ｓ以下のビットレー
トで従来よりも音質の良好な音声符号化方式を提供する
ことにある。The object of the present invention is to solve the above mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a voice coding method having a better sound quality than the conventional one at a bit rate of 8 kb / s or less with a relatively small amount of calculation.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明による音声符号化
方式は、一定間隔ごとにフレームに分割された入力音声
信号のスペクトルパラメータを求める線形予測分析部
と、過去に定められた音源信号を持つ適応コードブック
と、前記入力音声信号の励振音源をベクトル量子化する
ための音源コードブックと、前記適応コードブック並び
に前記音源コードブックのそれぞれのゲインを量子化す
るためのゲインコードブックとを有する音声符号化方式
において、前記フレームをさらに細分割したサブフレー
ム毎に前記適応コードブックと前記音源コードブックと
前記ゲインコードブックとを探索する際に、前記入力音
声信号と前記スペクトルパラメータとを用いて前記サブ
フレームの長さを持つ聴感重み付け音声信号を求め、さ
らに現サブフレームの入力音声信号を初期値として前記
スペクトルパラメータを用いた合成フィルタに与えて得
られる応答信号を予め与えられた長さだけ求め、さらに
前記スペクトルパラメータを用いて重み付けることによ
りオーバーラップ信号を求め、前記聴感重み付け音声信
号の後に前記オーバーラップ信号を接続した信号に応じ
て、前記適応コードブックと前記音源コードブックと前
記ゲインコードブックとを探索することを特徴とする。A speech coding system according to the present invention has a linear predictive analysis unit for obtaining a spectrum parameter of an input speech signal divided into frames at regular intervals, and a sound source signal defined in the past. Speech having an adaptive codebook, a sound source codebook for vector quantizing an excitation sound source of the input speech signal, and a gain codebook for quantizing respective gains of the adaptive codebook and the sound source codebook In the encoding method, when searching the adaptive codebook, the excitation codebook, and the gain codebook for each subframe obtained by further subdividing the frame, using the input speech signal and the spectral parameter, Find perceptually weighted speech signal with subframe length, and The response signal obtained by applying the input speech signal to the synthesis filter using the spectrum parameter as an initial value is obtained for a predetermined length, and the overlap signal is obtained by weighting using the spectrum parameter, The adaptive codebook, the sound source codebook, and the gain codebook are searched according to a signal obtained by connecting the overlap signal after the perceptually weighted speech signal.
【０００６】[0006]
【作用】本発明による音声符号化方式の作用を説明す
る。The operation of the speech coding system according to the present invention will be described.
【０００７】まず、サブフレームに分割された入力音声
信号ｘを、現サブフレームの量子化されていないＬＰＣ
（線形予測符号化）係数を用いた聴感重み付けフィルタ
Ｗにより、重み付け、重み付け入力信号ｘw を作成す
る。First, the input speech signal x divided into subframes is subjected to the unquantized LPC of the current subframe.
A perceptual weighting filter W using a (linear predictive coding) coefficient is used to create a weighted and weighted input signal x w .
【０００８】聴感重み付けフィルタＷの伝達関数Ｗ
（ｚ）は、次式（１）で表されるものとする。Transfer function W of perceptual weighting filter W
(Z) is represented by the following expression (1).
【０００９】 [0009]
【００１０】ここで、αi は、現サブフレームの量子化
されていないＬＰＣ係数β，γは、重み付けの係数，ｐ
はＬＰＣ次数である。Where α i is the unquantized LPC coefficient β and γ of the current subframe, the weighting coefficient p,
Is the LPC order.
【００１１】現サブフレームの入力音声信号ｘw を初期
値として、次のサブフレームの量子化されていないＬＰ
Ｃ係数を用いた合成フィルタＳ’の零入力応答をオーバ
ーラップ長Ｌ0 の長さだけ求め、さらに、次のサブフレ
ームの量子化されていないＬＰＣ係数を用いた聴感重み
付けフィルタＷにより、重み付けることにより、オーバ
ーラップ信号ｖを作成する。ここで、現サブフレーム
が、フレームの最後のサブフレームの場合、次のサブフ
レームの量子化されていないＬＰＣ係数の代わりに、現
サブフレームの量子化されていないＬＰＣ係数を用い
る。With the input speech signal x w of the current subframe as an initial value, the unquantized LP of the next subframe
The zero-input response of the synthesis filter S ′ using the C coefficient is obtained by the length of the overlap length L 0 , and further weighted by the perceptual weighting filter W using the unquantized LPC coefficient of the next subframe. By doing so, the overlap signal v is created. Here, when the current subframe is the last subframe of the frame, the unquantized LPC coefficient of the current subframe is used instead of the unquantized LPC coefficient of the next subframe.
【００１２】文献３に記載されているオーバーラップ信
号は、次のサブフレームの入力音声信号である。しかし
ながら、現サブフレームの適応コードベクトル、音源コ
ードベクトル、ゲインコードベクトルが表現しようとす
る信号は、現サブフレームの入力音声信号と、現サブフ
レームの入力音声信号による次のサブフレームへの影響
信号なので、オーバーラップ信号としては、現サブフレ
ームの入力音声信号による次のサブフレームへの影響信
号を採用した方が、サブフレーム毎に符号化することに
より発生する、ブロック符号化のブロック境界の歪みを
より効果的に軽減できる。The overlap signal described in Document 3 is the input speech signal of the next subframe. However, the signal to be expressed by the adaptive code vector, excitation code vector, and gain code vector of the current subframe is the input speech signal of the current subframe and the influence signal of the input speech signal of the current subframe to the next subframe. Therefore, as the overlap signal, it is better to adopt the influence signal of the input speech signal of the current subframe on the next subframe, which is caused by the coding for each subframe. Can be reduced more effectively.
【００１３】重み付け入力信号ｘw の後にオーバーラッ
プ信号ｖを接続した信号をｘとし、拡張重み付け入力信
号とよぶ。A signal obtained by connecting the overlapped signal v after the weighted input signal x w is referred to as x and is referred to as an extended weighted input signal.
【００１４】前のサブフレームの信号を初期値として、
現サブフレームの量子化されたＬＰＣ係数を用いた合成
フィルタＳの零入力応答をサブフレーム長Ｌs の長さだ
け求め、求められた信号を初期値として、次のサブフレ
ームの量子化されたＬＰＣ係数を用いた合成フィルタ
Ｓ’の零入力応答をオーバーラップ長Ｌ0 の長さだけ求
め、さらに、現サブフレームの量子化されていないＬＰ
Ｃ係数を用いた聴感重み付けフィルタＷにより、サブフ
レーム長の部分を重み付け、次のサブフレームの量子化
されていないＬＰＣ係数を用いた聴感重み付けフィルタ
Ｗ’により、オーバーラップ長の部分を重み付けること
により、重み付け影響信号ｆを求め拡張重み付け入力信
号ｘから、減算する。拡張重み付け入力信号ｘから重み
付け影響信号ｆを減算した信号をｙとする。ここで、現
サブフレームが、フレームの最後のサブフレームの場
合、次のサブフレームの量子化されていないＬＰＣ係数
の代わりに、現サブフレームの量子化されていないＬＰ
Ｃ係数を、また、次のサブフレームの量子化されたＬＰ
Ｃ係数の代わりに、現サブフレームの量子化されたＬＰ
Ｃ係数を、それぞれ用いる。With the signal of the previous subframe as the initial value,
The zero input response of the synthesis filter S using the quantized LPC coefficient of the current subframe is obtained for the length of the subframe length L s , and the obtained signal is used as an initial value to be quantized for the next subframe. The zero-input response of the synthesis filter S ′ using the LPC coefficient is obtained by the length of the overlap length L 0 , and the unquantized LP of the current subframe is further calculated.
The perceptual weighting filter W using the C coefficient is used to weight the subframe length portion, and the perceptual weighting filter W ′ using the non-quantized LPC coefficient of the next subframe is used to weight the overlap length portion. Thus, the weighting influence signal f is obtained and subtracted from the extended weighting input signal x. A signal obtained by subtracting the weighting influence signal f from the extended weighting input signal x is set as y. Here, if the current subframe is the last subframe of the frame, the unquantized LP of the current subframe is used instead of the unquantized LPC coefficient of the next subframe.
The C coefficient and also the quantized LP of the next subframe
Quantized LP of current subframe instead of C coefficient
The C coefficient is used respectively.
【００１５】まず、次式（２）の誤差Ｅa を最小にする
適応コードベクトルを探索する。First, an adaptive code vector that minimizes the error E a in the following equation (2) is searched for.
【００１６】 [0016]
【００１７】ただし、However,
【００１８】 [0018]
【００１９】とする。It is assumed that
【００２０】ここで、ｓａd は、遅れｄの適応コードベ
クトルの後に、０をＬ0 個つなげて作成される拡張適応
コードベクトルａd の、合成フィルタＳ，Ｓ’と聴感重
み付けフィルタＷ，Ｗ’による聴感重み付け合成信号、
ｇa は拡張適応コードベクトルの聴感重み付け合成信号
の最適ゲインとする。Here, sa d is a synthesis filter S, S ′ and a perceptual weighting filter W, W of an extended adaptive code vector a d created by connecting 0 of L 0 after the adaptive code vector of delay d. Perceptually weighted synthesized signal by ',
g a is the optimum gain of the perceptually weighted combined signal of the extended adaptive code vector.
【００２１】拡張適応コードベクトルａd の聴感重み付
け合成信号ｓａd の最適ゲインｇaは、次式で与えられ
る。The optimum gain g a of the perceptually weighted combined signal sa d of the extended adaptive code vector a d is given by the following equation.
【００２２】 [0022]
【００２３】この式を、式（２）に代入して次式を得
る。By substituting this equation into the equation (2), the following equation is obtained.
【００２４】 [0024]
【００２５】ただし、However,
【００２６】 [0026]
【００２７】とする。[0027]
【００２８】次に、選ばれた適応コードベクトルに対し
て、次式（７）の誤差Ｅe を最小にする音源コードベク
トルを探索する。Next, an excitation code vector that minimizes the error E e of the following equation (7) is searched for the selected adaptive code vector.
【００２９】 [0029]
【００３０】ここで、ｓｅi ⊥は、インデックスｉの音
源コードベクトルの後に０をＬ0 個つなげて作成された
拡張音源コードベクトルｅi の、合成フィルタＳ，Ｓ’
と聴感重み付けフィルタＷ，Ｗ’による聴感重み付け合
成信号ｓｅi を、既に選ばれた拡張適応コードベクトル
ａd の聴感重み付け合成信号ｓａd に対して直交化させ
ることにより作成される拡張音源コードベクトルｅi の
直交化聴感重み付け合成信号であり、ｇe は、拡張音源
コードベクトルｅi の直交化聴感重み付け合成信号ｓｅ
i ⊥の最適ゲインである。ｇe は、次式（８）で与えら
れる。Here, se i ⊥ is a synthesis filter S, S'of the extended excitation code vector e i created by connecting 0 of L 0 after the excitation code vector of index i.
And the extension sound source code vector e created by orthogonalizing the perceptual weighting combined signal se i by the perceptual weighting filters W and W ′ to the perceptual weighting combined signal sa d of the already selected extended adaptive code vector a d. i is the orthogonalized perceptually weighted combined signal se, and g e is the orthogonalized perceptually weighted combined signal se of the extended excitation code vector e i.
It is the optimal gain of i ⊥ . g e is given by the following equation (8).
【００３１】 [0031]
【００３２】この式を、式（７）に代入して次式を得
る。By substituting this equation into the equation (7), the following equation is obtained.
【００３３】 [0033]
【００３４】ここで、Here,
【００３５】 [0035]
【００３６】最後に、選択された拡張適応コードベクト
ルａd と、選択された拡張音源コードベクトルｅi に対
して、次式（１２）の誤差Ｅg を最小とするゲインコー
ドベクトルを探索する。Finally, for the selected extended adaptive code vector a d and the selected extended excitation code vector e i , a gain code vector that minimizes the error E g of the following equation (12) is searched for.
【００３７】 [0037]
【００３８】ここで、（Ｇ１k ，Ｇ２k ）は、インデッ
クスｋのゲインコードベクトルである。Here, (G1 k , G2 k ) is the gain code vector of the index k.
【００３９】（Ｇ１k ，Ｇ２k ）として、ゲインコード
ベクトルそのものではなく、例えば、重み付け入力信号
の量子化されたパワーとＬＰＣ係数から推定した残差信
号のパワと、拡張適応コードベクトルのパワーと、拡張
音源コードベクトルのパワーを用いて計算される行列に
より変換したゲインコードベクトルを用いても良い。As (G1 k , G2 k ), not the gain code vector itself but, for example, the quantized power of the weighted input signal and the power of the residual signal estimated from the LPC coefficient and the power of the extended adaptive code vector. , A gain code vector converted by a matrix calculated using the power of the extended sound source code vector may be used.
【００４０】[0040]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【００４１】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【００４２】これ以降の説明では、現サブフレームがフ
レームの最後のサブフレームの場合、次のサブフレーム
の量子化されていないＬＰＣ（線形予測符号化）係数と
は、現サブフレームの量子化されていないＬＰＣ係数の
ことを、また次のサブフレームの量子化されたＬＰＣ係
数とは、現サブフレームの量子化されたＬＰＣ係数のこ
とを、意味する。In the following description, when the current subframe is the last subframe of the frame, the unquantized LPC (linear predictive coding) coefficient of the next subframe is the quantized current subframe. The LPC coefficient that is not present, and the quantized LPC coefficient of the next subframe means the quantized LPC coefficient of the current subframe.
【００４３】図１において、入力端子１からフレーム
（例えば、４０ｍｓ）毎に分割された音声信号を入力
し、線形予測分析回路２とサブフレーム分割回路３とへ
送る。In FIG. 1, an audio signal divided for each frame (for example, 40 ms) is input from an input terminal 1 and sent to a linear prediction analysis circuit 2 and a subframe division circuit 3.
【００４４】線形予測分析回路２では、入力音声信号の
線形予測分析を行い、得られたスペクトルパラメータ
を、重み付けフィルタ４、オーバーラップ信号作成回路
５の合成フィルタ１４および重み付けフィルタ１５、影
響信号演算回路６、適応コードブック探索回路７、音源
コードブック探索回路８、ゲインコードブック探索回路
９、スペクトルパラメータ量子化器１７へ出力する。The linear prediction analysis circuit 2 carries out a linear prediction analysis of the input speech signal, and the obtained spectrum parameters are weighted by the weighting filter 4, the synthesis filter 14 and the weighting filter 15 of the overlap signal generation circuit 5, and the influence signal calculation circuit. 6, output to adaptive codebook search circuit 7, excitation codebook search circuit 8, gain codebook search circuit 9, and spectrum parameter quantizer 17.
【００４５】スペクトルパラメータ量子化器１７では、
線形予測分析回路２から入力されたＬＰＣ係数を、量子
化しようとするスペクトルパラメータに変換し（ＬＰＣ
係数そのものを量子化する場合は、変換しない。）、そ
のスペクトルパラメータを量子化し（例えば、ＬＰＣ係
数をＬＳＰ（線スペクトル対）に変換して、そのＬＳＰ
をスペクトル−スカラ量子化するなど）、量子化された
スペクトルパラメータを、ＬＰＣ係数に変換し、変換さ
れたＬＰＣ係数を、影響信号減算回路６、適応コードブ
ック探索回路７、音源コードブック探索回路８、ゲイン
コードブック探索回路９へ送出し、さらに、量子化され
たスペクトルパラメータのインデックスをマルチプレク
サ１３へ送出する。In the spectral parameter quantizer 17,
The LPC coefficient input from the linear prediction analysis circuit 2 is converted into a spectrum parameter to be quantized (LPC
When quantizing the coefficient itself, no conversion is performed. ), Quantizing its spectral parameters (eg, converting LPC coefficients to LSP (pair of line spectra),
Spectrum-scalar quantization), and the quantized spectral parameters are converted into LPC coefficients, and the converted LPC coefficients are subjected to the influence signal subtraction circuit 6, the adaptive codebook search circuit 7, and the excitation codebook search circuit 8. , The gain codebook search circuit 9 and the quantized spectral parameter index to the multiplexer 13.
【００４６】サブフレーム分割回路３からサブフレーム
長（例えば８ｍｓ）に分割された入力音声信号を受信し
た重み付けフィルタ４では、線形予測分析回路２から入
力された現サブフレームの量子化していないＬＰＣ係数
を用いて、式（１）により、サブフレーム長の入力音声
信号を聴感重み付けし、接続回路１６へ送出する。In the weighting filter 4 which has received the input speech signal divided into subframe lengths (for example, 8 ms) from the subframe division circuit 3, the unquantized LPC coefficient of the current subframe input from the linear prediction analysis circuit 2 is received. By using the expression (1), the input voice signal of the subframe length is perceptually weighted and sent to the connection circuit 16.
【００４７】合成フィルタ１４では、サブフレーム分割
回路３から入力した現サブフレームの入力音声信号を初
期値とし、励振音源は０とし、線形予測分析回路２から
入力された次のサブフレームの量子化されていないＬＰ
Ｃ係数を用いて、合成信号をオーバーラップ長だけ作成
し、重み付けフィルタ１５へ送出する。In the synthesis filter 14, the input speech signal of the current subframe input from the subframe division circuit 3 is used as an initial value, the excitation sound source is set to 0, and the quantization of the next subframe input from the linear prediction analysis circuit 2 is performed. Not LP
Using the C coefficient, a composite signal is created for the overlap length and sent to the weighting filter 15.
【００４８】重み付けフィルタ１５では、合成フィルタ
１４からの入力信号を、線形予測分析回路２から入力さ
れた次のサブフレームの量子化されていないＬＰＣ係数
を用いて、式（１）により、重み付けして、接続回路１
６へ送出する。このとき、量子化されていないＬＰＣ係
数を用いる代わりに、スペクトルパラメータ量子化器１
７から出力される量子化されたＬＰＣ係数を用いてもよ
い。The weighting filter 15 weights the input signal from the synthesizing filter 14 by using the unquantized LPC coefficient of the next subframe input from the linear prediction analysis circuit 2 according to the equation (1). Connection circuit 1
Send to 6. At this time, instead of using the unquantized LPC coefficient, the spectral parameter quantizer 1
You may use the quantized LPC coefficient output from 7.
【００４９】接続回路１６では、重み付けフィルタ４か
らの送出信号の後に重み付けフィルタ１５の送出信号を
接続し、影響信号減算回路６へ送出する。The connection circuit 16 connects the transmission signal from the weighting filter 4 after the transmission signal from the weighting filter 4, and transmits the connection signal to the influence signal subtraction circuit 6.
【００５０】影響信号減算回路６では、スペクトルパラ
メータ量子化器１７から入力した現サブフレームと次の
サブフレームの量子化されたＬＰＣ係数とを用いて、前
のサブフレームからの影響信号を計算し、線形予測分析
回路２から入力された現サブフレームと次のサブフレー
ムの量子化されてないＬＰＣ係数とを用いて、重み付け
ることにより、重み付け影響信号を作成し、接続回路６
から入力した信号から減算し、適応コードブック探索回
路７、音源コードブック探索回路８、ゲインコードブッ
ク探索回路９へ送出する。重み付ける際、量子化されて
いないＬＰＣ係数を用いる代わりに、スペクトルパラメ
ータ量子化回路１７から送出される量子化したＬＰＣ係
数を用いても良い。The influence signal subtraction circuit 6 calculates the influence signal from the previous subframe by using the quantized LPC coefficient of the current subframe and the next subframe input from the spectrum parameter quantizer 17. , A weighting influence signal is created by weighting using the current subframe input from the linear prediction analysis circuit 2 and the unquantized LPC coefficient of the next subframe, and the connection circuit 6
Is subtracted from the input signal and is sent to the adaptive codebook search circuit 7, the excitation codebook search circuit 8, and the gain codebook search circuit 9. When weighting, instead of using the non-quantized LPC coefficient, the quantized LPC coefficient sent from the spectrum parameter quantization circuit 17 may be used.
【００５１】適応コードブック探索回路７では、影響信
号減算回路６から入力された信号と、線形予測分析回路
２から入力した現サブフレームと次のサブフレームとの
量子化されていないＬＰＣ係数と、スペクトルパラメー
タ量子化器１７から入力された現サブフレームと次のサ
ブフレームとの量子化したＬＰＣ係数と、適応コードブ
ック１０から入力した適応コードベクトルとを用いて、
式（５）に従って誤差Ｅa を計算し、誤差Ｅa を最小と
する適応コードベクトルを探索し、選ばれた適応コード
ベクトルを音源コードブック探索回路８とゲインコード
ブック探索回路９へ送出し、さらに選ばれた適応コード
ベクトルの遅れｄをマルチプレクサ１３へ送出する。In the adaptive codebook search circuit 7, the signal input from the influence signal subtraction circuit 6 and the unquantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the linear prediction analysis circuit 2, Using the quantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the spectrum parameter quantizer 17 and the adaptive code vector input from the adaptive codebook 10,
The error E a is calculated according to the equation (5), an adaptive code vector that minimizes the error E a is searched, and the selected adaptive code vector is sent to the excitation codebook search circuit 8 and the gain codebook search circuit 9, Further, the delay d of the selected adaptive code vector is sent to the multiplexer 13.
【００５２】音源コードブック探索回路８では、影響信
号減算回路６から入力された信号と、線形予測分析回路
２から入力した現サブフレームと次のサブフレームとの
量子化されていないＬＰＣ係数と、スペクトルパラメー
タ量子化器１７から入力された現サブフレームと次のサ
ブフレームとの量子化したＬＰＣ係数と、適応コードブ
ック探索回路７から入力した選ばれた適応コードベクト
ルと、音源コードブック１１から入力した音源コードベ
クトルとを用いて、式（９）ないし（１１）に従って誤
差Ｅe を計算し、誤差Ｅe を最小とする音源コードベク
トルを探索し、選ばれた音源コードベクトルをゲインコ
ードブック探索回路９へ送出し、さらに選ばれた音源コ
ードベクトルのインデックスをマルチプレクサ１３へ送
出する。ここで、誤差Ｅe を計算する際、演算量を低減
化するために、拡張音源コードベクトルの重み付け合成
信号ｓｅi の自己相関を、トランコソ（Ｍ．Ｔｒａｎｃ
ｏｓｏ）およびアタル（Ｂ．Ａｔａｌ）による“エフィ
シェント・サーチ・プロセデュア・フォー・セレクティ
ング・ザ・オプティマム・イノベーション・イン・スト
カスティック・コーダーズ（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｓｅ
ａｒｃｈ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｓｅｌｅｃ
ｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｉｎｎｏｖａｔｉ
ｏｎ ｉｎ Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｃｏｄｅｒ
ｓ）”、音響、音声および信号処理に関するアイ・イー
・イー・イー・トランズアクション（ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．Ａｃｏｕｓｔ．，Ｓｐｅｅｃｈ，Ｓｉｇｎａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ｖｏｌ．３８，３８５ないし
３９６ページの論文（文献３）に記載されている自己相
関近似法を用いて、次式（１３）のようにして求めても
良い。In the sound source codebook search circuit 8, the signal input from the influence signal subtraction circuit 6 and the non-quantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the linear prediction analysis circuit 2, The quantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the spectrum parameter quantizer 17, the selected adaptive code vector input from the adaptive codebook search circuit 7, and the excitation codebook 11 are input. Using the generated sound source code vector, the error E e is calculated according to equations (9) to (11), the sound source code vector that minimizes the error E e is searched, and the selected sound source code vector is searched for in the gain codebook. The code is sent to the circuit 9, and the index of the selected sound source code vector is sent to the multiplexer 13. Here, when calculating the error E e , in order to reduce the amount of calculation, the autocorrelation of the weighted combined signal se i of the extended excitation code vector is calculated by using the transcosm (M.
Osso and B. Atal, “Efficient Search Procedure for Selecting the Optimum Innovation in Stochastic Coders”.
arch Procedures for Selec
toning the Optimize Innovati
on in Stochastic Coder
s) ", IeTraTransactions on acoustics, voice and signal processing (IEEE Tra
ns. Accout. , Speech, Signal
Processing), vol. The autocorrelation approximation method described in the paper (Reference 3) on pages 38, 385 to 396 may be used to obtain the value as in the following expression (13).
【００５３】 [0053]
【００５４】ただし、ｈｈは、現サブフレームの量子化
されたＬＰＣ係数を用いた合成フィルタＳと、現サブフ
レームの量子化されていないＬＰＣ係数を用いた重み付
けフィルタＷとから作られる重み付け合成フィルタＷＳ
のインパルス応答の自己相関関数、ｅｅi は、インデッ
クスｉの音源コードベクトルの自己相関関数、ｉｍは、
インパルス応答長である。Here, hh is a weighting synthesis filter made up of a synthesis filter S using the quantized LPC coefficient of the current subframe and a weighting filter W using the non-quantized LPC coefficient of the current subframe. WS
The autocorrelation function of the impulse response of ee, ee i is the autocorrelation function of the source code vector of index i, and im is
It is the impulse response length.
【００５５】また、拡張音源コードベクトルの重み付け
合成信号ｓｅi と任意のベクトルｖとの相互相関を求め
る際、演算量を低減化するために次式（１４）のように
して求めても良い。Further, when the cross-correlation between the weighted synthesized signal se i of the extended excitation code vector and the arbitrary vector v is obtained, it may be obtained by the following equation (14) in order to reduce the calculation amount.
【００５６】 [0056]
【００５７】ただし、Ｈは、重み付け合成フィルタＷＳ
のインパルス応答行列であり、ＨTは、Ｈの転置行列を
表す。However, H is a weighting synthesis filter WS
H T is a transposed matrix of H.
【００５８】拡張適応コードベクトルの重み付け合成信
号ｓａd と任意のベクトルｖとの相互相関を求める際に
も、同様にして、次式（１５）のように求めても良い。Similarly, when the cross-correlation between the weighted combined signal sa d of the extended adaptive code vector and the arbitrary vector v is obtained, the following equation (15) may be used.
【００５９】 [0059]
【００６０】ゲインコードブック探索回路８では、影響
信号減算回路６から入力された信号と、線形予測分析回
路２から入力した現サブフレームと次のサブフレームと
の量子化されていないＬＰＣ係数と、スペクトルパラメ
ータ量子化器１７から入力された現サブフレームと次の
サブフレームとの量子化したＬＰＣ係数と、適応コード
ブック探索回路７から入力した選ばれた適応コードベク
トルと、音源コードブック探索回路８から入力した選ば
れた音源コードベクトルと、ゲインコードブック１２か
ら入力したゲインコードベクトルとを用いて、式（１
２）に従って誤差Ｅg を最小とするゲインコードベクト
ルを探索し、選ばれたゲインコードベクトルをゲインコ
ードブック探索回路９へ送出し、さらに、選ばれたゲイ
ンコードベクトルのインデックスをマルチプレクサ１３
へ送出する。In the gain codebook search circuit 8, the signal input from the influence signal subtraction circuit 6 and the non-quantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the linear prediction analysis circuit 2, The quantized LPC coefficients of the current subframe and the next subframe input from the spectrum parameter quantizer 17, the selected adaptive code vector input from the adaptive codebook search circuit 7, and the excitation codebook search circuit 8 Using the selected sound source code vector input from the above and the gain code vector input from the gain codebook 12,
According to 2), the gain code vector that minimizes the error E g is searched for, the selected gain code vector is sent to the gain code book search circuit 9, and the index of the selected gain code vector is further input to the multiplexer 13.
Send to.
【００６１】本実施例では、適応コードブック探索回路
７、音源コードブック探索回路８、ゲインコードブック
探索回路９における聴感重み付けた、量子化されていな
いＬＰＣ係数を用いているが、その代りにスペクトル量
子化器１７から送出される量子化したＬＰＣ係数を用い
ても良い。In this embodiment, the perceptually weighted, non-quantized LPC coefficients in the adaptive codebook search circuit 7, the excitation codebook search circuit 8 and the gain codebook search circuit 9 are used. Instead, however, the spectrum is used. You may use the quantized LPC coefficient sent from the quantizer 17.
【００６２】また、本実施例では、適応コードブック探
索回路７、音源コードブック探索回路８、ゲインコード
ブック探索回路９に於いて、オーバーラップ長を同一の
ものとしてあるが、それぞれ、異なるオーバーラップ長
を用いても良い。In the present embodiment, the adaptive codebook search circuit 7, the excitation codebook search circuit 8 and the gain codebook search circuit 9 have the same overlap length, but they have different overlap lengths. The length may be used.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上で述べたように、本発明の方式で
は、適応コードブックと音源コードブックとゲインコー
ドブックとを探索する際に、入力音声信号とその線形予
測分析の結果により定まるスペクトルパラメータとを用
いてサブフレーム長の長さを持つ聴感重み付け信号を求
め、さらに、その聴感重み付け信号とスペクトルパラメ
ータとを用いて予め与えられた長さを持つオーバーラッ
プ信号を求め、聴感重み付け信号の後にオーバーラップ
信号を接続した信号を用いて、適応コードブックと音源
コードブックとゲインコードブックとを探索する。As described above, according to the method of the present invention, when searching the adaptive codebook, the excitation codebook, and the gain codebook, the spectral parameter determined by the input speech signal and the result of the linear prediction analysis thereof. Is used to obtain a perceptual weighting signal having a length of the sub-frame length, further, using the perceptual weighting signal and the spectral parameter to obtain an overlap signal having a predetermined length, and after the perceptual weighting signal. The adaptive codebook, the excitation codebook, and the gain codebook are searched using the signals to which the overlapping signals are connected.
【００６４】この結果、現サブフレームの適応コードベ
クトル、音源コードベクトル、およびゲインコードベク
トルが表現する音声信号は、現サブフレームの入力音声
信号と、現サブフレームの入力音声信号による次のサブ
フレームへの影響信号とになるので、オーバーラップ信
号として、現サブフレームの入力音声信号による次のサ
ブフレームへの影響信号を用いることにより、次のサブ
フレームの入力音声信号をオーバーラップ信号とする従
来方式（文献３に記載されている方式）に比べて、サブ
フレーム毎に符号化することにより発生するブロック符
号化のブロック境界の歪みをより効果的に軽減できる。As a result, the speech signal represented by the adaptive code vector, excitation code vector, and gain code vector of the current subframe is the input speech signal of the current subframe and the next subframe of the input speech signal of the current subframe. In the conventional method, the input speech signal of the next subframe is made an overlap signal by using the influence signal of the input speech signal of the current subframe to the next subframe as the overlap signal. As compared with the method (the method described in Document 3), it is possible to more effectively reduce the distortion of the block boundary of the block encoding, which occurs due to the encoding for each subframe.
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
１ 入力端子 ２ 線形予測分析回路 ３ サブフレーム分割回路 ４ 重み付けフィルタ ５ オーバーラップ信号作成回路 ６ 影響信号減算回路 ７ 適応コードブック探索回路 ８ 音源コードブック探索回路 ９ ゲインコードブック探索回路 １０ 適応コードブック １１ 音源コードブック １２ ゲインコードブック １３ マルチプレクサ １４ 合成フィルタ １５ 重み付けフィルタ １６ 接続回路 １７ スペクトルパラメータ量子化器 1 Input Terminal 2 Linear Prediction Analysis Circuit 3 Subframe Division Circuit 4 Weighting Filter 5 Overlap Signal Generation Circuit 6 Influence Signal Subtraction Circuit 7 Adaptive Codebook Search Circuit 8 Excitation Codebook Search Circuit 9 Gain Codebook Search Circuit 10 Adaptive Codebook 11 Sound source codebook 12 Gain codebook 13 Multiplexer 14 Synthesis filter 15 Weighting filter 16 Connection circuit 17 Spectral parameter quantizer
Claims (2)
力音声信号のスペクトルパラメータを求める線形予測分
析部と、過去に定められた音源信号を持つ適応コードブ
ックと、前記入力音声信号の励振音源をベクトル量子化
するための音源コードブックと、前記適応コードブック
並びに前記音源コードブックのそれぞれのゲインを量子
化するためのゲインコードブックとを有する音声符号化
方式において、前記フレームをさらに細分割したサブフ
レーム毎に前記適応コードブックと前記音源コードブッ
クと前記ゲインコードブックとを探索する際に、前記入
力音声信号と前記スペクトルパラメータとを用いて前記
サブフレームの長さを持つ聴感重み付け音声信号を求
め、さらに現サブフレームの入力音声信号を初期値とし
て前記スペクトルパラメータを用いた合成フィルタに与
えて得られる応答信号を予め与えられた長さだけ求め、
さらに前記スペクトルパラメータを用いて重み付けを行
うことによりオーバーラップ信号を求め、前記聴感重み
付け音声信号の後に前記オーバーラップ信号を接続した
信号に応じて、前記適応コードブックと前記音源コード
ブックと前記ゲインコードブックとを探索することを特
徴とする音声符号化方式。1. A linear prediction analysis unit for obtaining a spectrum parameter of an input speech signal divided into frames at regular intervals, an adaptive codebook having a sound source signal determined in the past, and an excitation sound source of the input speech signal. In a speech encoding method having an excitation codebook for vector quantization, and a gain codebook for quantizing the gain of each of the adaptive codebook and the excitation codebook, a sub-divided sub-frame of the frame When searching the adaptive codebook, the excitation codebook, and the gain codebook for each frame, the perceptual weighted audio signal having the length of the subframe is obtained using the input audio signal and the spectrum parameter. , The input speech signal of the current subframe as an initial value The response signal obtained by applying it to the synthesis filter using the meter is obtained for a predetermined length,
Further, an overlap signal is obtained by performing weighting using the spectrum parameter, and in accordance with a signal obtained by connecting the overlap signal after the perceptually weighted audio signal, the adaptive codebook, the sound source codebook, and the gain code. A speech coding method characterized by searching a book.
ブックと前記ゲインコードブックとの探索の際にそれぞ
れ前記聴感重み付け音声信号の後に接続する前記オーバ
ーラップ信号の長さが相異なるよう設定した請求項１記
載の音声符号化方式。2. The lengths of the overlap signals connected after the perceptually weighted audio signal in searching the adaptive codebook, the sound source codebook, and the gain codebook are different from each other. 1. The audio encoding method described in 1.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP5008736A JP2658794B2 (en) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Audio coding method |
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| JP5008736A JP2658794B2 (en) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Audio coding method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06222796A true JPH06222796A (en) | 1994-08-12 |
| JP2658794B2 JP2658794B2 (en) | 1997-09-30 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6917914B2 (en) * | 2003-01-31 | 2005-07-12 | Harris Corporation | Voice over bandwidth constrained lines with mixed excitation linear prediction transcoding |
| US8117028B2 (en) | 2002-05-22 | 2012-02-14 | Nec Corporation | Method and device for code conversion between audio encoding/decoding methods and storage medium thereof |
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| JPH04106599A (en) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | Code-excited linear predictive encoder |
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-
1993
- 1993-01-22 JP JP5008736A patent/JP2658794B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2658794B2 (en) | 1997-09-30 |
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