JPH06259096A

JPH06259096A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH06259096A
Application number: JP5043118A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kawano; 和美川野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ディジタル音声データを圧縮する装置におい
て、その圧縮率が大きい場合でも比較的良好な音質を確
保できる音声符号化装置を提供する。【構成】音声符号化部への入力音声波形が隣接する分
析フレーム間で同一と見なされるかどうかを判断する手
段５０と、ピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測係数お
よび疑似残差信号の平均振幅などの補助情報を遂一記憶
しておく符号化補助情報記憶部５２を設け、同一と見な
された場合にはそのことを示す信号と残差信号のみ量子
化した信号を符号化部４５へ送出し、補助情報は量子化
せず符号化部へは送出しないよう構成した。そして、補
助情報に割り当てられるべき量子化ビット数を残差信号
の量子化ビット数に加えるよう構成した。この際、音声
符号化部の適応予測部３４、３７、量子化ビット数適応
化部５１で用いられる補助情報には、符号化補助情報記
憶部５２に記憶されている補助情報を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ回線やディジ
タル回線を利用し、その回線を通じて入力される音声信
号を予測符号化し、音声情報量を圧縮する音声符号化装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より音声の高能率符号化法として、
たとえば、ＡＰＣ−ＡＢ方式などがあるが、近年多彩な
音声サービスの発達にともない、音声データを符号化情
報として蓄積伝送する音声メール装置などに応用され、
実用段階に入っている。以下に従来のアナログ電話回線
に接続される音声符号化装置において、ＡＰＣ−ＡＢ方
式により音声の高能率符号化を図っている場合について
説明する。

【０００３】図５は従来の音声符号化部のブロック図で
あり、１はアナログ回線に接続され回線の制御や入出力
の分離を行う回線インターフェース部、２はアナログ信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、３は入力
される信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割フィ
ルタ、４は短時間予測フィルタを構成する線形予測係数
を抽出する線形予測係数抽出部、５は前記短時間予測フ
ィルタを用い音声信号の線形予測を行う近接相関にもと
づく予測器、６は音声信号波形のピッチを検出するピッ
チ検出部、７はピッチ検出部６から検出されたピッチ周
期に対する音声信号の相関の大きさを示すピッチゲイン
を導出するピッチゲイン導出部、８はピッチゲイン導出
部７より導出されたピッチゲインを用いて長時間予測フ
ィルタを構成し音声信号の線形予測を行うピッチ相関に
もとづく予測器、９は近接相関にもとづく予測器５とピ
ッチ相関にもとづく予測器８とからなる適応予測部、１
０は帯域分割フィルタ３の出力信号と適応予測部９から
出力される予測信号との差である残差信号を量子化する
残差信号量子化器、１１は前記残差信号に相当する疑似
残差信号を導出する逆フィルタ部、１２はピッチ検出部
６において検出されたピッチ周期を複数個の区間に等分
割する部分区間設定部、１３は逆フィルタ部１１より導
出された疑似残差信号の平均振幅を前記部分区間毎に算
出する平均振幅算出部、１４は平均振幅算出部１３にお
いて算出された平均振幅に応じて残差信号の量子化ビッ
ト数を前記部分区間毎に決定する量子化ビット数適応化
部、１５はピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測係数お
よび平均振幅などの補助情報を量子化する補助情報量子
化器、１６は残差信号量子化器１０において量子化され
た残差信号と補助情報量子化器１５において量子化され
た補助情報とを符号化し符号データとして出力する符号
化部、１７は各帯域における符号化部１６より出力され
た符号データを多重化する多重化部、１８は多重化部１
７から出力されるディジタル信号を格納しておく音声バ
ッファであり、以上が音声符号化部を構成する。

【０００４】次に音声復号化部について図６を参照しな
がら説明する。１９は音声バッファ１８からの符号化デ
ータを各帯域毎に分離する符号系列分離部、２０は符号
系列分離部１９で各帯域毎に分離された符号データをさ
らに残差信号の符号データと、ピッチ情報やピッチゲイ
ンや線形予測係数および平均振幅などの補助情報の符号
データとに分離する情報系列分離部、２１は情報系列分
離部２０において分離された補助情報の符号データをも
との補助情報に復元する補助情報復号化器、２２は補助
情報復号化器２１において復元した平均振幅情報をもと
にして、上記した音声符号化部と同様にして残差信号の
各部分区間毎の量子化ビット数を算出する復号化ビット
数適応化部、２３は残差信号の符号データをもとの残差
信号に復元する残差信号復号化器、２４はピッチゲイン
や線形予測係数の補助情報により構成された予測フィル
タにより、残差信号復号化器２３の出力信号から音声信
号を予測する予測合成部、２５は各帯域毎の予測合成部
２４からの出力信号を融合する帯域合成フィルタ、２６
はディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
器、２７はアナログ回線に接続され回線の制御や入出力
の分離を行う回線インターフェース部であり、以上が音
声復号化部を構成する。

【０００５】以上のように構成された音声符号化装置に
ついて、以下にその動作を説明する。まず図５におい
て、電話回線などを通じて回線インターフェース部１に
入力された音声などのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器２に
よりディジタル信号に変換される。このディジタル信号
は、以後短い時間区間すなわち分析フレーム（たとえば
１６ｍｓｅｃ）毎に区切られ、処理されていくことにな
る。Ａ／Ｄ変換器２によりディジタル化された音声信号
（０〜４ｋＨｚ）はたとえばＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕ
ｒｅＭｉｒｒｏｒＦｉｌｔｅｒ）などで構成される
帯域分割フィルタ３により複数個の帯域、たとえば帯域
Ａ（０〜１ｋＨｚ）、帯域Ｂ（１〜２ｋＨｚ）および帯
域Ｃ（２〜４ｋＨｚ）の３つの周波数帯域に分割され
る。

【０００６】以後帯域Ａについて説明する。帯域Ａの原
信号（帯域分割フィルタ３からの出力信号）に対し線形
予測係数抽出部４で線形予測係数の抽出を行い、たとえ
ば偶数次である４次の線形予測フィルタを構成する。こ
の線形予測フィルタを用いて近接相関にもとづく予測器
５において線形予測を行う。近接相関にもとづく予測器
５では比較的近傍の標本値たとえば現時点から４サンプ
ル過去のデータを用いて予測を行う。またピッチ検出部
６は帯域Ａの原信号のピッチを検出し、検出されたピッ
チ周期に対するピッチゲインがピッチゲイン導出部７に
より導出される。ピッチ相関にもとづく予測器８は導出
されたピッチゲインより構成される予測フィルタにより
ピッチ周期間の予測つまり１ピッチ周期過去のデータか
ら現時点の音声信号を予測するピッチ予測を行う。近接
相関にもとづく予測器５およびピッチ相関にもとづく予
測器８で予測された信号は合成され適応予測部９から出
力される。適応予測部９より出力される予測信号は帯域
Ａの原信号との差が取られ残差信号として残差信号量子
化器１０に入力され量子化されることになる。

【０００７】ここで残差信号量子化器１０の量子化ビッ
ト数は疑似残差信号の平均振幅に応じて適応化される。
そのために疑似残差信号の平均振幅を適応予測部９を動
作させる前に算出する必要がある。まず逆フィルタ部１
１において帯域Ａの原信号から疑似残差信号を求める。
逆フィルタ部１１の内部は近接相関にもとづく予測器５
およびピッチ相関にもとづく予測器８とからなり適応予
測部９と同様である。次にこの疑似残差信号は部分区間
設定部１２に入力される。部分区間は図７に示されるよ
うにピッチ周期Ｔｐを複数個に等分割、たとえば４分割
して得られ、各区間が周期的に反復するように設定され
る。第１番目の部分区間は疑似残差信号の振幅周期性に
基づいて検出され、部分区間の位置Ｔｄはフレームの始
めから第１番目の部分区間の先頭までの時間長によって
指定される。平均振幅算出部１３では各部分区間毎の疑
似残差信号の平均振幅が算出され、量子化ビット数適応
化部１４では前記平均振幅から残差信号の量子化ビット
数を各部分区間毎に割り当てる演算を行う。ｉ帯域ｊ区
間の量子化ビット数Ｒ_ijは次式で与えられる。

【０００８】Ｒ_ij＝Ｒ_i（Ｒ）＋Ｆ（ｌｏｇ₂Ｕ_ij）（１）ｉ＝Ａ、Ｂ、Ｃｊ＝１、…、４ここで、Ｒ_iはｉ帯域の平均ビットレートであり全帯域
の残差信号の量子化に割り当てられるビット数Ｒ（Ｒ＝
Ｒ_A＋Ｒ_B＋Ｒ_C）に比例する。Ｒは情報伝送速度によ
り一意的に決まる定数である。Ｆはｉ帯域ｊ区間擬似残
差信号の平均振幅Ｕ_ijの対数に比例する関数である。こ
のようにして決定された帯域Ａの各部分区間毎の量子化
ビット数の例を図８に示す。この量子化ビット数に従い
残差信号量子化器の１０で量子化された残差信号は符号
化部１６へ送出され符号化されると同時に、適応予測部
９にも帰還されることになる。

【０００９】一方、ピッチ情報、ピッチゲイン、線形予
測係数および擬似残差信号の平均振幅などの補助情報も
補助情報量子化器１５において量子化され、その後符号
化部１６で符号化されることになる。このときの量子化
ビット数は情報伝送速度により一意的に決まっている。
各帯域の符号化部１６から出力される符号データは多重
化部１７で多重化され音声バッファ１８に符号データと
して蓄えられる。

【００１０】上記した信号処理過程は帯域Ｂおよび帯域
Ｃでも同様であるが、ピッチ相関にもとづく予測器８に
おける長時間予測フィルタや部分区間の設定は帯域Ａで
構成されたものを用いているため、ピッチ検出部６、ピ
ッチゲイン導出部７および部分区間設定部１２の動作は
行われない。以上の動作が音声符号化部の説明である。

【００１１】次に図６において、前記音声バッファ１８
から音声信号を復元する例を示す。まず音声バッファ１
８からの符号データを符号系列分離部１９で各帯域毎の
符号データ系列に分離する。さらにこの符号データは各
帯域の情報系列分離部２０において、残差信号の符号デ
ータと、ピッチ情報やピッチゲインや線形予測係数およ
び平均振幅などの補助情報の符号データとに分離され
る。

【００１２】この後は帯域Ａの信号処理について説明す
る。前記補助情報の符号データは補助情報復号化器２１
に入力され、ピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測係数
および平均振幅などのもとの補助情報に復元される。そ
の後、復号化ビット数適応化部２２においては、復元さ
れた平均振幅Ｕ_ijから（１）式にもとづき残差信号の復
号化ビット数Ｒ_ijを算出し、これに基づいて、残差信号
の符号データは残差信号復号化器２３においてもとの残
差信号に復元される。予測合成部２４は前記復号化され
たピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測係数などの補助
情報から構成され、図９に示すように近接相関にもとづ
く予測器２８およびピッチ相関にもとづく予測器２９と
からなり、これはそれぞれ音声符号化部の適応予測部９
における近接相関にもとづく予測器５およびパッチ相関
にもとづく予測器８と同じである。この予測合成部２４
に、前記復号化された残差信号が入力され各帯域毎の音
声信号が再生されることになる。上記した信号処理過程
は帯域Ｂおよび帯域Ｃでも全く同様である。

【００１３】帯域合成フィルタ２５では各帯域毎に再生
された音声信号を融合し、Ｄ／Ａ変換器２６によりディ
ジタル信号をアナログ信号に変換し、再生信号として回
線インターフェース部２７に出力することになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の音声符号化装置
では、上記したような音声符号化処理を行う際、分析フ
レーム当たりの補助情報、残差信号に割り当てられる量
子化ビット数が、情報伝送速度に比例して一意的に決め
られている。したがって、情報伝送速度が小さい場合、
補助情報、残差信号に割り当てられる量子化ビット数も
少なくなる。補助情報の量子化に割り当てられる量子化
ビット数が少なくなると、適応予測部９での予測精度が
落ち、残差信号の量子化誤差を大きくする。加えて残差
信号量子化器１０に割り当てられる量子化ビット数も少
ないため、一層量子化誤差は増大し、音質の劣化が著し
くなるという問題点を有していた。

【００１５】また情報伝送速度が小さい場合、補助情報
の量子化に割り当てられる量子化ビット数を増やして、
適応予測部９での予測精度を向上させても音質改善には
限界があることもわかっている。

【００１６】したがって残差信号量子化器１０に割り当
てられる量子化ビット数を増やして量子化誤差を小さく
する手段を設けた方が音質向上に結びつくということも
分かっている。

【００１７】本発明は上記問題を解決するもので、情報
伝送速度が小さい場合でも比較的良好な音質を確保でき
る音声符号化装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の音声符号化装置は、分析フレーム間で音声
波形は連続的に変化し、したがってその特徴を表す補助
情報も定常的に変化することに着目し、従来例の音声符
号化部の構成に、音声符号化装置への入力音声波形が隣
接する分析フレーム間で同一と見なされるかどうかを判
断する手段と、音声符号化部および音声復号化部に補助
情報を遂一記憶しておく符号化補助情報記憶部および復
号化補助情報記憶部とを設け、同一と見なされた場合に
はそのことを示す信号と残差信号のみ量子化して符号化
部へ送出し、補助情報は量子化せず符号化部へは送出し
ないよう構成した。そして、補助情報に割り当てられる
べき量子化ビット数を残差信号量子化器に割り当てられ
る量子化ビット数に加え、量子化ビット数を増やすよう
構成した。またこの際、適応予測部、量子化ビット数適
応化部などで用いられる補助情報には、前記符号化補助
情報記憶部に記憶されている補助情報を用いる。また、
音声復号化部においては、予測合成部、復号化ビット数
適応化部に使用される補助情報には復号化補助情報記憶
部に記憶されている補助情報を用いる構成とした。

【００１９】

【作用】本発明は上記した構成により、補助情報に割り
当てられるべき量子化ビット数を、全帯域の残差信号の
量子化に割り当てられるビット数Ｒに加算した上で
（１）式の計算を行うことにより、従来よりも多数の量
子化ビット数が残差信号量子化器に割り当てられ、残差
信号を緻密に量子化することができ、量子化誤差は小さ
くなり、より忠実に音声波形を再生できる。また前記し
たように隣接する分析フレーム間では補助情報は定常的
に変化すると考えて良い。したがって同一の音声波形と
判断される限り、同一の補助情報を用いても誤差は少な
い。以上のことから全体的に誤差を抑えることができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照ながら説明する。図１は本発明の一実施例における音
声符号化部のブロック図であり、３０はアナログ回線に
接続され回線の制御や入出力の分離を行う回線インター
フェース部、３１はアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、３２は入力される信号を複数の周
波数帯域に分割する帯域分割フィルタ、３３は短時間予
測フィルタを構成する線形予測係数を抽出する線形予測
係数抽出部、３４は前記短時間予測フィルタを用い音声
信号の線形予測を行う近接相関にもとづく予測器、３５
は音声信号波形のピッチを検出するピッチ検出部、３６
はピッチ検出部から検出されたピッチ周期に対する音声
信号の相関の大きさを示すピッチゲインを導出するピッ
チゲイン導出部、３７はピッチゲイン導出部３６より導
出されたピッチゲインを用いて長時間予測フィルタを構
成し音声信号の線形予測を行うピッチ相関にもとづく予
測器、３８は近接相関にもとづく予測器３４とピッチ相
関にもとづく予測器３７とからなる適応予測部、３９は
帯域分割フィルタ３２の出力信号と適応予測部３８から
出力される予測信号との差である残差信号を量子化する
残差信号量子化器、４０は前記残差信号に相当する疑似
残差信号を導出する逆フィルタ部、４１はピッチ検出部
３５において検出されたピッチ周期を複数個の区間に等
分割する部分区間設定部、４２は逆フィルタ部４０より
導出された疑似残差信号の平均振幅を前記部分区間毎に
算出する平均振幅算出部、４５は残差信号量子化器３９
において量子化された残差信号と後述の量子化ビット数
処理部４３内の補助情報量子化器４４において量子化さ
れた補助情報とを符号化し符号データとして出力する符
号化部、４６は各帯域における符号化部４５より出力さ
れた符号データを多重化する多重化部、４７は多重化部
４６から出力されるディジタル信号を格納しておく音声
バッファであり、以上は従来例と全く同様である。

【００２１】量子化ビット数処理部４３は、図２にその
構成を示す。図２において、５０は音声符号化部への入
力音声波形が一つ前の分析フレームの音声波形と同一と
見なせるかを判断する音声波形判別部、５１は平均振幅
算出部４２において算出された平均振幅に応じて残差信
号の量子化ビット数を前記部分区間毎に決定する量子化
ビット数適応化部、４４はピッチ情報、ピッチゲイン、
線形予測係数および平均振幅などの補助情報を量子化す
る補助情報量子化器、５２は前記補助情報量子化器４４
において量子化された補助情報を遂一記憶しておく符号
化補助情報記憶部である。なお、帯域Ｂ、帯域Ｃには音
声波形判別部５０は無い。以上が音声符号化部を構成す
る。

【００２２】次に図３は本発明の一実施例における音声
復号化部のブロック図であり、６０は音声バッファ４７
からの符号化データを各帯域毎に分離する符号系列分離
部、６１は符号系列分離部６０で各帯域毎に分離された
符号データをさらに残差信号の符号データと、ピッチ情
報やピッチゲインや線形予測係数および平均振幅などの
補助情報の符号データとに分離する情報系列分離部、６
２は情報系列分離部６１において分離された補助情報の
符号データをもとの補助情報に復元する補助情報復号化
器、６３は補助情報復号化器６２において復元した平均
振幅情報をもとにして、上記した音声符号化部と同様に
して残差信号の各部分区間毎の量子化ビット数を算出す
る復号化ビット数適応化部、６４は残差信号の符号デー
タをもとの残差信号に復元する残差信号復号化器、６５
はピッチ情報や線形予測係数の補助情報により構成され
た予測フィルタにより、残差信号復号化器６４の出力信
号から音声信号を予測する予測合成部、６６は各帯域毎
の予測合成部６５からの出力信号を融合する帯域合成フ
ィルタ、６７はディジタル信号をアナログ信号に変換す
るＤ／Ａ変換器、６８はアナログ回線に接続され回線の
制御や入出力の分離を行う回線インターフェース部であ
り、以上は従来例と全く同様である。６９は情報系列分
離部６１、において分離された補助情報を遂一記憶する
復号化補助情報記憶部であり、以上が音声復号化部を構
成している。

【００２３】以上のように構成された音声符号化装置に
ついて、以下にその動作を説明する。まず、電話回線な
どを通じて回線インターフェース部３０に入力された音
声などのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器３１によりディジ
タル信号に変換される。このディジタル信号は、以後短
い時間区間すなわち分析フレーム（たとえば１６ｍｓｅ
ｃ）毎に区切られ、処理されていくことになる。Ａ／Ｄ
変換器３１によりディジタル化された音声信号（０〜４
ｋＨｚ）はたとえばＱＭＦ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＭ
ｉｒｒｏｒＦｉｌｔｅｒ）などで構成される帯域分割
フィルタ３２により複数個の帯域、たとえば帯域Ａ（０
〜１ｋＨｚ）、帯域Ｂ（１〜２ｋＨｚ）および帯域Ｃ
（２〜４ｋＨｚ）の３つの周波数帯域に分割される。

【００２４】以後帯域Ａについての説明を行う。まずピ
ッチ検出部３５において帯域Ａの原信号のピッチを検出
する。このピッチ情報は量子化ビット数処理部４３に送
出され、量子化ビット数処理部４３内の音声波形判別部
５０ではこの値が前の分析フレームにおいて検出された
ピッチの±５％の範囲内に含まれるかを判断する。±５
％の範囲内に含まれるなら現在の分析フレームの音声波
形は一つ前の分析フレームと同一の音声波形と判断し、
それ以外は現在の分析フレームの音声波形は一つ前の分
析フレームの音声波形と同一でないとする。

【００２５】現在の分析フレームの音声波形が一つ前の
分析フレームの音声波形と同一でないと見なされた場合
（図２の（ａ））について述べる。まず、音声波形判別
部５０で同一波形でないと判断されたことを示す信号は
帯域Ｂ、帯域Ｃにも送出されることになる。この状態
で、帯域Ａの原信号（帯域分割フィルタ３２からの出力
信号）に対し線形予測係数抽出部３３で線形予測係数の
抽出を行い、線形予測フィルタを構成する。この線形予
測フィルタを用い近接相関にもとづく予測器３４におい
て線形予測を行う。またピッチ検出部３５により検出さ
れたピッチ情報に基づき、ピッチゲインがピッチゲイン
導出部３６により導出される。ピッチ相関にもとづく予
測器３７は導出されたピッチゲインより構成される予測
フィルタによりピッチ周期間の予測つまり１ピッチ周期
過去のデータから現時点の音声信号を予測するピッチ予
測を行う。近接相関にもとづく予測器３４およびピッチ
相関にもとづく予測器３７で予測された信号は合成され
適応予測部３８から出力される。適応予測部３８より出
力される予測信号は帯域Ａの原信号との差が取られ残差
信号として残差信号量子化器３９に入力され量子化され
る。以上は従来例と全く同様の動作である。

【００２６】また残差信号量子化器３９の量子化ビット
数は疑似残差信号の平均振幅に応じて適応化されるが、
この導出法も従来例と全く同様にして、逆フィルタ部４
０、部分区間設定部４１を通して各部分区間毎の疑似残
差信号の平均振幅が平均振幅算出部４２により算出され
る。その後量子化ビット数適応化部５１では前記平均振
幅から量子化ビット数を各部分区間毎に割り当てる演算
が（１）式により行われる。以後従来例と同様にして、
量子化ビット数適応化部５１において（１）式により決
定された量子化ビット数に従い、残差信号量子化器３９
で量子化された残差信号は符号化部４５へ送出され符号
化されると同時に適応予測部３８にも帰還されることに
なる。一方、ピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測係数
および疑似残差信号の平均振幅などの補助情報も従来例
と同様にして、補助情報量子化器４４において量子化さ
れ、その後、符号化部４５で符号化される。このとき同
時に、量子化された補助情報は符号化補助情報記憶部５
２に記憶される。つまり、符号化補助情報記憶部５２に
は現時点での分析フレームにおける補助情報が常に新規
に書き改められて記憶されている。またこのときの量子
化ビット数は情報伝送速度により一意的に決まってい
る。各帯域の符号化部４５から出力される符号データは
多重化部４６で多重化され音声バッファ４７に符号デー
タとして蓄えられる。

【００２７】上記した信号処理過程は帯域Ｂおよび帯域
Ｃでも同様であるが、ピッチ相関にもとづく予測器３７
における長時間予測フィルタや部分区間の設定は帯域Ａ
で構成されたものを用いているため、ピッチ検出部３
５、ピッチゲイン導出部３６および部分区間設定部４１
の動作は行われない。また、入力音声波形が一つ前の分
析フレームの音声波形と同一と見なされるかどうかの判
断は帯域Ａで行っているため、帯域Ｂ、帯域Ｃにおいて
音声波形判別部５０の動作は行われない。以上の動作が
音声符号化部の説明である。

【００２８】次に、前記音声バッファ４７から音声信号
を復元する場合を図３を参照しながら説明する。まず音
声バッファ４７からの符号データを符号系列分離部６０
で各帯域毎の符号データ系列に分離する。さらにこの符
号データは各帯域の情報系列分離部６１において、残差
信号の符号データと、ピッチ情報やピッチゲインや線形
予測係数および平均振幅などの補助情報の符号データに
分類される。このとき、前記補助情報の符号データは常
に復号化補助情報記憶部６９に記憶されることになる。
つまり、復号化補助情報記憶部６９には現時点での分析
フレームにおける補助情報の符号データが常に新規に書
き改められて記憶されている。その後の動作は従来例と
全く同様である。

【００２９】次に量子化ビット数処理部４３内の音声波
形判別部５０で一つ前の分析フレームの音声波形と同一
と判断された場合（図２の（ｂ））について述べる。ま
ず、量子化ビット数処理部５０で同一波形と判断された
ことを示す信号は帯域Ｂ、帯域Ｃにも送出されることに
なる。この状態で近接相関にもとづく予測器３４におい
て用いられる線形予測フィルタは、符号化補助情報記憶
部５２に記憶されている線形予測係数の情報によって構
成され線形予測を行う。またピッチ相関にもとづく予測
器３７において用いられる予測フィルタは、符号化補助
情報記憶部５２に記憶されているピッチゲインの情報に
よって構成され、ピッチ周期間の予測つまり１ピッチ周
期過去のデータから現時点の音声信号を予測するピッチ
予測を行う。近接相関にもとづく予測器３４およびピッ
チ相関にもとづく予測器３７で予測された信号は合成さ
れ適応予測部３８から出力される。適応予測部３８より
出力される予測信号は帯域Ａの原信号のと差が取られ残
差信号として残差信号量子化器３９に入力され量子化さ
れる。このとき、補助情報は量子化されず、同一音声波
形であるということを表示する信号のみが符号化部４５
へ送出される。

【００３０】また残差信号量子化器３９の量子化ビット
数は疑似残差信号の平均振幅に応じて適応化されるが、
これも符号化補助情報記憶部５２に記憶されている平均
振幅の情報によって、量子化ビット数適応化部５１では
量子化ビット数を各部分区間毎に割り当ている演算が
（２）式により行われる。すなわち残差信号の量子化ビ
ット数Ｒ_ijは次式で与えられる。

【００３１】Ｒ_ij＝Ｒ_j（Ｒ＋Ｒｓ）＋Ｆ（ｌｏｇ₂Ｕ_ij）（２）ここで、Ｒ_iはｉ帯域の平均ビットレートであり、従来
例において示した残差信号を量子化する際に割り当てら
れる全量子化ビット数Ｒと、上記実施例において補助情
報に割り当てられるべきビット数Ｒｓとの合計に比例す
る。Ｆはｉ帯域ｊ区間の擬似残差信号の平均振幅Ｕ_ijの
対数に比例する関数であり従来例と同様である。このよ
うにして決定された帯域Ａの各部分区間毎の量子化ビッ
ト数の例を図４に示す。従来例の図８と比べ各区間それ
ぞれ量子化ビット数が増加することにより大幅に量子化
誤差が抑えられることになる。

【００３２】以後従来例と同様にして、量子化ビット数
適応化部５１において（２）式により決定された量子化
ビット数に従い、残差信号量子化器３９で量子化された
残差信号は符号化部４５へ送出され符号化されると同時
に適応予測部３８にも帰還されることになる。

【００３３】以上より、符号化される情報は同一音声波
形であることを示す信号と残差信号であり、この処理は
同一音声波形が続く限り行われることになる。またこの
処理は帯域Ｂ、帯域Ｃでも同様である。

【００３４】次に、前記音声バッファ４７から音声信号
を復元する場合を図３を参照しながら説明する。まず音
声バッファ４７からの符号データを符号系列分離部６０
で各帯域毎の符号データ系列に分離する。さらにこの符
号データは各帯域の情報系列分離部６１において、残差
信号の符号データと一つ前の分析フレームと同一音声波
形であることを示す信号の符号データに分離される。一
つ前の分析フレームと同一音声波形であることを示す信
号を検知すると、ピッチ情報、ピッチゲイン、線形予測
係数および平均振幅などの補助情報として、復号化補助
情報記憶部６９に記憶されている符号データが読み込ま
れ、これに従い補助情報を復元することになる。つま
り、一つ前の分析フレームと同一音声波形であると判断
される間、補助情報は常に同一の情報が復元されること
になる。その後の動作は従来例と全く同様である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、量子化ビット数
処理部の音声波形制御部において入力音声波形が一つ前
の分析フレームと同一音声波形であるかを検知し、同一
音声波形の場合は補助情報に割り当てられるべきビット
数を残差信号量子化器で利用することにより、残差信号
の量子化誤差を大きく抑えることが可能となり、情報伝
送速度が小さい場合の音質劣化を著しく改善し、信号対
量子化雑音比（Ｓ／Ｎ比）の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における音声符号化装置の音
声符号化部を示すブロック図

【図２】同音声符号化装置における音声符号化部の量子
化ビット数処理部内の構成を示すブロック図

【図３】本発明の一実施例における音声符号化装置の音
声復号化部を示すブロック図

【図４】同音声符号化装置における音声符号化部による
部分区間毎の量子化ビット数を説明する図

【図５】従来の音声符号化装置の音声符号化部を示すブ
ロック図

【図６】従来の音声符号化装置の音声復号化部を示すブ
ロック図

【図７】従来の音声符号化装置の音声符号化部による部
分区間設定法を説明する図

【図８】従来の音声符号化装置の音声符号化部による部
分区間毎の量子化ビット数を説明する図

【図９】従来の音声符号化装置の音声復号化部における
予測合成部の具体的ブロック図

【符号の説明】

３０回線インターフェース部３１Ａ／Ｄ変換器３２帯域分割フィルタ３３線形予測係数抽出部３４近接相関にもとづく予測器３５ピッチ検出部３６ピッチゲイン導出部３７ピッチ相関にもとづく予測器３８適応予測部３９残差信号量子化器４０逆フィルタ部４１部分区間設定部４２平均振幅算出部４３量子化ビット数処理部４４補助情報量化器４５符号化部４６多重化部４７音声バッファ５０音声波形判別部５１量子化ビット数適応化部５２符号化補助情報記憶部６０符号系列分離部６１情報系列分離部６２補助情報復号化器６３復号化ビット数適応化部６４残差信号復号化器６５予測合成部６６帯域合成フィルタ６７Ｄ／Ａ変換器６８回線インターフェース部６９復号化補助情報記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｍ 7/30 8522−5ＪＨ０４Ｂ 14/06 Ｄ 4101−5Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分析フレーム毎に処理される入力音声信
号について、ディジタルフィルタにより適応的に予測す
る予測手段と、前記予測手段により予測された音声信号
と入力音声信号との差である残差信号に対応した疑似残
差信号を発生する手段と、入力音声信号のピッチ周期を
等分割することで部分区間を設定する手段と、前記部分
区間毎に前記疑似残差信号の平均振幅を検出する手段
と、前記残差信号を量子化する手段と、前記残差信号の
量子化に際し量子化ビット数を前記部分区間毎に前記平
均振幅に対応して適応的に割り当てる手段と、前記予測
手段に用いられる情報や前記残差信号の量子化ビット数
を適応的に割り当てる手段に用いられる情報を量子化す
る手段と、入力音声信号が一つ前の分析フレームの入力
音声信号と同一と見なせるかを判別する手段と、同一と
判断された場合、前記予測手段に用いられる情報や前記
残差信号の量子化ビット数を適応的に割り当てる手段に
用いられる情報は量子化せず、その量子化に割り当てら
れるべき量子化ビット数を、前記残差信号の量子化ビッ
ト数を適応的に割り当てる手段にて有効利用する手段と
を備えた音声符号化装置。