JPH07101358B2 - マルチパルス符号化方法および装置 - Google Patents
マルチパルス符号化方法および装置Info
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- JPH07101358B2 JPH07101358B2 JP62233854A JP23385487A JPH07101358B2 JP H07101358 B2 JPH07101358 B2 JP H07101358B2 JP 62233854 A JP62233854 A JP 62233854A JP 23385487 A JP23385487 A JP 23385487A JP H07101358 B2 JPH07101358 B2 JP H07101358B2
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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
- G10L19/10—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a multipulse excitation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声信号のマルチパルス符号化方法および装置
に関し、特に音声信号や合成フィルタのインパルス応答
の相関領域でパルス探索を行うことを特徴とするマルチ
パルス符号化方法および装置に関する。
に関し、特に音声信号や合成フィルタのインパルス応答
の相関領域でパルス探索を行うことを特徴とするマルチ
パルス符号化方法および装置に関する。
音声信号を16キロビット/秒以下の低ビットレートで符
号化し良好な再生品質を得る方式として、マルチパルス
音声符号化法(以下マルチパルス法という)が米国ベル
電話研究所のビー・エス・アタール(B.S.ATAL)氏らに
よって、1982年度のアイ・シー・エー・エス・エス・ピ
ー(ICASSP)の予稿集第617〜617頁“A new model of L
PC excitation for producing natural−sounding spee
ch at low bit rates"に提案されている。
号化し良好な再生品質を得る方式として、マルチパルス
音声符号化法(以下マルチパルス法という)が米国ベル
電話研究所のビー・エス・アタール(B.S.ATAL)氏らに
よって、1982年度のアイ・シー・エー・エス・エス・ピ
ー(ICASSP)の予稿集第617〜617頁“A new model of L
PC excitation for producing natural−sounding spee
ch at low bit rates"に提案されている。
このマルチパルス法は振幅と位置の異なる複数のパルス
からなる音源パルス列によって合成フィルタを駆動する
ことによって音声を合成する方式である。マルチパルス
符号化の原理を第4図を参照して説明する。
からなる音源パルス列によって合成フィルタを駆動する
ことによって音声を合成する方式である。マルチパルス
符号化の原理を第4図を参照して説明する。
音源発生器401に於いてマルチパルス音源v(n)を生
成し、このマルチパルス音源v(n)で合成フィルタ40
2を駆動することによって合成音声(n)を得る。そ
して原音声x(n)と合成音声(n)の誤差e(n)
に聴覚的な補正をするため、誤差e(n)を重み付けフ
ィルタ403通し、その出力である重み付け誤差信号e
w(n)の電力が最小になるように音源発生器401にフィ
ードバックし、最適なマルチパルス音源v(n)を求め
る。
成し、このマルチパルス音源v(n)で合成フィルタ40
2を駆動することによって合成音声(n)を得る。そ
して原音声x(n)と合成音声(n)の誤差e(n)
に聴覚的な補正をするため、誤差e(n)を重み付けフ
ィルタ403通し、その出力である重み付け誤差信号e
w(n)の電力が最小になるように音源発生器401にフィ
ードバックし、最適なマルチパルス音源v(n)を求め
る。
このマルチパルス方法は、音源パルスの探索結果がシス
テム全体の特性を決定する。Atol等は前記文献にパルス
探索法としてA−b−S(Analysis−by−Syuthesis)
法を提案している。ところがこのA−b−S法は前述し
たように原音声信号と再生した音声信号との誤差電力を
小さくするように、音源パルス列を一つづつ決定してい
く方法であるため、極めて膨大な演算量を必要とする。
したがってこの方法を信号処理装置によって実現するの
は困難であった。
テム全体の特性を決定する。Atol等は前記文献にパルス
探索法としてA−b−S(Analysis−by−Syuthesis)
法を提案している。ところがこのA−b−S法は前述し
たように原音声信号と再生した音声信号との誤差電力を
小さくするように、音源パルス列を一つづつ決定してい
く方法であるため、極めて膨大な演算量を必要とする。
したがってこの方法を信号処理装置によって実現するの
は困難であった。
そこで演算量を低減するため小沢らはパルス探索を相関
領域で行なう方法を提案した(“Malfi−pulse Excited
Speech Coder Based on Maximum Crosscorrelation Se
rch Algorithm,"IEEE Global Telecommunications Conf
erence,23.3,Dec.1983)。この方法は信号処理装置によ
ってパルス探索することを可能にした。
領域で行なう方法を提案した(“Malfi−pulse Excited
Speech Coder Based on Maximum Crosscorrelation Se
rch Algorithm,"IEEE Global Telecommunications Conf
erence,23.3,Dec.1983)。この方法は信号処理装置によ
ってパルス探索することを可能にした。
以下この方法について説明する。パルス列を求めるフレ
ームの長さをNサンプルとし、K個のパルス列を求める
と仮定して音源信号v(n)を求めると式(1)のよう
に記述できる。
ームの長さをNサンプルとし、K個のパルス列を求める
と仮定して音源信号v(n)を求めると式(1)のよう
に記述できる。
ここでgiはi番目のパルスの振幅、miはi番目のパルス
の位置、およびδ(n)はクロロネッカー(Kronecke
r)のデルタを示す。合成音声(n)は合成フィルタ
を式(1)の音源信号v(n)で駆動して作成するの
で、合成音声(n)は式(2)のように表わせる。
の位置、およびδ(n)はクロロネッカー(Kronecke
r)のデルタを示す。合成音声(n)は合成フィルタ
を式(1)の音源信号v(n)で駆動して作成するの
で、合成音声(n)は式(2)のように表わせる。
h(n):合成フィルタのインパルス応答 原音声と合成音声の誤差に聴覚的な重み付けをした後の
重み付け誤差ew(n)は式(3−1),(3−2)のよ
うに表わせる。
重み付け誤差ew(n)は式(3−1),(3−2)のよ
うに表わせる。
w(n):聴覚重み付け関数 *:畳み込み演算 また重み付け誤差電力Eは重み付け誤差ew(n)を積分
することによって得られるので式(4−1),(4−
2)のように表わせる。
することによって得られるので式(4−1),(4−
2)のように表わせる。
音源パルス列は重み付け誤差電力Eが最小になるように
求められるので、K番目のパルスの位置mk、振幅gkは式
(4−2)をgkについて偏微分して0とおいて得られる
式から求める。このようにして求められたK番目のパル
スの位置mk,振幅gkを式(5)に示す。
求められるので、K番目のパルスの位置mk、振幅gkは式
(4−2)をgkについて偏微分して0とおいて得られる
式から求める。このようにして求められたK番目のパル
スの位置mk,振幅gkを式(5)に示す。
ただし、 ここでxw(n)は原音声x(m)に聴感重み付けを施し
た重み付け音声、hw(n)は合成フィルタの重み付けイ
ンパルス反応、およびLは重み付けインパルス応答のサ
ンプル長(時間)である。
た重み付け音声、hw(n)は合成フィルタの重み付けイ
ンパルス反応、およびLは重み付けインパルス応答のサ
ンプル長(時間)である。
これらは重み付けフィルタのインパルス応答w(n)を
用いて式(6−3),(6−4)で表わせる。
用いて式(6−3),(6−4)で表わせる。
xw(n)=x(n)*w(n) (6−3) hw(n)=h(n)*w(n) (6−4) 上記hx(m)はxw(n)とhw(n)の相互相関関数、
Rhh(m)はhw(n)の自己相関関数である。
Rhh(m)はhw(n)の自己相関関数である。
相互相関関数とは、二つの信号条例の間の相関関係を示
す関数、自己相関関数とは、ある時間だけずらした信号
波形が元の信号波形とどの程度似ているか(相関がある
か)を示す関数である。
す関数、自己相関関数とは、ある時間だけずらした信号
波形が元の信号波形とどの程度似ているか(相関がある
か)を示す関数である。
ここで前式(5)に基づくパルス探索処理を説明する。
始めに相互相関関数hx(m)と自己相関関数R
hh(m)を求める。式(5)の分子を誤差の評価関数R
(mk)とする。
hh(m)を求める。式(5)の分子を誤差の評価関数R
(mk)とする。
1番目のパルスの位置m1は評価関数R(m1)の絶対値が
最大となるm1である。また振幅はそのm1を式(5)に代
入することによって求められる。次に式(5)に於いて
K=2とし、1番目のパルスの影響を除去した後の評価
関数R(m2)の求める。そして、このR(m2)に対し
て、1番目のパルスを求めたと同様にして2番目のパル
スの位置m2振幅g2を求める。これらの処理をパルスの個
数だけ繰り返せば音源パルス列を求めることができる。
最大となるm1である。また振幅はそのm1を式(5)に代
入することによって求められる。次に式(5)に於いて
K=2とし、1番目のパルスの影響を除去した後の評価
関数R(m2)の求める。そして、このR(m2)に対し
て、1番目のパルスを求めたと同様にして2番目のパル
スの位置m2振幅g2を求める。これらの処理をパルスの個
数だけ繰り返せば音源パルス列を求めることができる。
次に第5図を参照してパルス探索のための一構成を説明
する。
する。
音声信号x(n)を重み付けフィルタ501に入力し、重
み付け音声信号xw(n)を生成する。一方合成フィルタ
係数を重み付けインパルス応答算出器502に入力し、重
み付けインパルス応答hw(n)を求める。次に前記重み
付け音声信号xw(n)と重み付けインパルス反応h
w(n)を相互相関関数算出器503に入力し、それらの相
互相関関数hx(m)を求める。また前記重み付けイン
パルス応答hw(n)を自己相関関数算出器504に入力
し、その自己相関関数Rhh(m)を求める。そして前記
相互相関関数hx(m)と自己相関関数Rhh(m)をパ
ルス探索器505に入力し、パルス探索を行ない、音源パ
ルス列を規定するパラメータとしてパルス位置mkおよび
パルス振幅gkを求める。
み付け音声信号xw(n)を生成する。一方合成フィルタ
係数を重み付けインパルス応答算出器502に入力し、重
み付けインパルス応答hw(n)を求める。次に前記重み
付け音声信号xw(n)と重み付けインパルス反応h
w(n)を相互相関関数算出器503に入力し、それらの相
互相関関数hx(m)を求める。また前記重み付けイン
パルス応答hw(n)を自己相関関数算出器504に入力
し、その自己相関関数Rhh(m)を求める。そして前記
相互相関関数hx(m)と自己相関関数Rhh(m)をパ
ルス探索器505に入力し、パルス探索を行ない、音源パ
ルス列を規定するパラメータとしてパルス位置mkおよび
パルス振幅gkを求める。
音声信号のマルチパルス符号化では、ビットレートを下
げていくとパルス数が減少し音質が劣化する。
げていくとパルス数が減少し音質が劣化する。
そこで音声信号の有声区間でのピッチ周期性を利用し
て、品質劣化を最小限に押さえつつビットレートを低減
する方法を小沢等は提案した(High Quality Multi−pu
lse Speech Coder with Pitch Prediction,Proc ICASS
P,33.3,Apr.1986)。
て、品質劣化を最小限に押さえつつビットレートを低減
する方法を小沢等は提案した(High Quality Multi−pu
lse Speech Coder with Pitch Prediction,Proc ICASS
P,33.3,Apr.1986)。
この方法では合成フィルタを、1ピッチ周期前のパルス
列を用いてパルス列を再生するピッチ再生フィルタと、
音声波形を再生するスペクトル包絡合成フィルタの縦続
接続で表わす。つまりピッチ情報を合成フィルタのイン
パルス応答に含ませるわけである。前述のピッチ情報を
用いないマルチパルス符号化での合成フィルタはスペク
トル包絡合成フィルタのみとなる。このようにすれば、
ピッチ再生フィルタを駆動するのに必要な音源パルスの
数は、ピッチ再生フィルタを用いないときよりも少なく
てすみ、伝送すべきパルスの数を減らすことができる。
列を用いてパルス列を再生するピッチ再生フィルタと、
音声波形を再生するスペクトル包絡合成フィルタの縦続
接続で表わす。つまりピッチ情報を合成フィルタのイン
パルス応答に含ませるわけである。前述のピッチ情報を
用いないマルチパルス符号化での合成フィルタはスペク
トル包絡合成フィルタのみとなる。このようにすれば、
ピッチ再生フィルタを駆動するのに必要な音源パルスの
数は、ピッチ再生フィルタを用いないときよりも少なく
てすみ、伝送すべきパルスの数を減らすことができる。
ここでピッチ情報を用いるマルチパルス符号化の原理を
第6図を参照して説明する。
第6図を参照して説明する。
音源発生器601に於いてマルチパルス音源v(n)を生
成する。ピッチ再生フィルタ602はこのマルチパルス音
源v(n)により駆動され、音源パルス列v′(n)を
出力する。次に、この音源パルス列v′(n)はスペク
トル包絡合成フィルタ603を駆動し合成音声(n)を
得る。そして原音声x(n)と合成音声(n)の誤差
e(n)に聴覚的な補正をするため、誤差e(n)を重
み付けフィルタ604に通す。さらにその出力である重み
付け誤差信号ew(n)の電力が最小になるように前記音
源発生器601にフィードバックし、最適なマルチパルス
音源v(n)を求める。
成する。ピッチ再生フィルタ602はこのマルチパルス音
源v(n)により駆動され、音源パルス列v′(n)を
出力する。次に、この音源パルス列v′(n)はスペク
トル包絡合成フィルタ603を駆動し合成音声(n)を
得る。そして原音声x(n)と合成音声(n)の誤差
e(n)に聴覚的な補正をするため、誤差e(n)を重
み付けフィルタ604に通す。さらにその出力である重み
付け誤差信号ew(n)の電力が最小になるように前記音
源発生器601にフィードバックし、最適なマルチパルス
音源v(n)を求める。
このようにピッチ情報を用いる方法では、合成フィルタ
のインパルス応答にピッチ周期性を表わすため、合成フ
ィルタのインパルス応答長としてピッチ予測を行なわな
い場合の数倍取る必要がある。従ってパルス探索に於け
る合成フィルタのインパルス応答の自己相関演算、合成
フィルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相関
演算の演算量がピッチ予測を行なう場合には、ピッチ予
測を行なわない場合に比べてかなり多くなるという問題
点がある。
のインパルス応答にピッチ周期性を表わすため、合成フ
ィルタのインパルス応答長としてピッチ予測を行なわな
い場合の数倍取る必要がある。従ってパルス探索に於け
る合成フィルタのインパルス応答の自己相関演算、合成
フィルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相関
演算の演算量がピッチ予測を行なう場合には、ピッチ予
測を行なわない場合に比べてかなり多くなるという問題
点がある。
本発明のマルチパルス符号化方法は、音声信号を入力
し、合成フィルタを駆動するパルス情報を求めるパルス
探索を行い、入力音声信号を当該パルス情報、合成フィ
ルタの係数および入力音声のピッチ情報に符号化して出
力するマルチパルス符号化方法において、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
とピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と
の相互相関関数を各ピッチ毎に求め、これらの相互相関
関数を加算してピッチ予測を伴なう合成フィルタのイン
パルス応答の自己相関関数を求める工程と、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
と入力音声信号との相互相関関数を各ピッチ毎に求め、
これらの相互相関関数を加算してピッチ予測を伴なう合
成フィルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相
関関数を求める工程とを有し、 前記各工程により求められた、ピッチ予測を伴なう合成
フィルタのインパルス応答の自己相関関数と、ピッチ予
測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と入力音声信
号との相互相関か数を用いて相関領域上でパルス探索を
行うことを特徴とする。
し、合成フィルタを駆動するパルス情報を求めるパルス
探索を行い、入力音声信号を当該パルス情報、合成フィ
ルタの係数および入力音声のピッチ情報に符号化して出
力するマルチパルス符号化方法において、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
とピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と
の相互相関関数を各ピッチ毎に求め、これらの相互相関
関数を加算してピッチ予測を伴なう合成フィルタのイン
パルス応答の自己相関関数を求める工程と、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
と入力音声信号との相互相関関数を各ピッチ毎に求め、
これらの相互相関関数を加算してピッチ予測を伴なう合
成フィルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相
関関数を求める工程とを有し、 前記各工程により求められた、ピッチ予測を伴なう合成
フィルタのインパルス応答の自己相関関数と、ピッチ予
測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と入力音声信
号との相互相関か数を用いて相関領域上でパルス探索を
行うことを特徴とする。
また、本発明のマルチパルス符号化装置は、音声信号を
入力し、合成フィルタを駆動するパルス情報を求めるパ
ルス探索を行い、入力音声信号を当該パルス情報、合成
フィルタの係数および入力音声のピッチ情報に符号化し
て出力するマルチパルス符号化装置において、 入力音声信号からピッチ周期を抽出するピッチ抽出手
段、 該入力音声信号を線形予測符号化(以下LPCと称す)分
析により合成フィルタの係数を求めるLPC分析器、 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期と前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数からピッチ予測
を伴なう合成フィルタのインパルス応答を求める第1の
インパルス応答算出手段、 前記LPC分析器で求められた合成フィルタの係数からピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答を
求める第2のインパルス応答算出手段、 前記第1のインパルス応答算出手段からのピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答と前記第2のイン
パルス応答算出手段からのピッチ予測を伴なわない合成
フィルタのインパルス応答とからこれらの相互相関関数
を求める第1の相互相関関数算出手段、 該第1の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算し、ピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパ
ルス応答の自己相関関数を求める第1の加算手段、 前記第2のインパルス応答算出手段により求められたピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答と
前記入力音声信号とからこれらの相互相関関数を求める
第2の相互相関関数算出手段、 該第2の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算することにより、ピッチ予測を伴なう合成フィ
ルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相関関数
を求める第2の加算手段、 前記第1の加算手段からの自己相関関数と前記第2の加
算手段からの相互相関関数から合成フィルタを駆動する
複数個のパルスを求めるパルス探索手段、および 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期、前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数および前記パル
ス探索手段で求めた合成フィルタを駆動する複数個のパ
ルスを符号化する符号化手段 を備えたことを特徴とする。
入力し、合成フィルタを駆動するパルス情報を求めるパ
ルス探索を行い、入力音声信号を当該パルス情報、合成
フィルタの係数および入力音声のピッチ情報に符号化し
て出力するマルチパルス符号化装置において、 入力音声信号からピッチ周期を抽出するピッチ抽出手
段、 該入力音声信号を線形予測符号化(以下LPCと称す)分
析により合成フィルタの係数を求めるLPC分析器、 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期と前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数からピッチ予測
を伴なう合成フィルタのインパルス応答を求める第1の
インパルス応答算出手段、 前記LPC分析器で求められた合成フィルタの係数からピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答を
求める第2のインパルス応答算出手段、 前記第1のインパルス応答算出手段からのピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答と前記第2のイン
パルス応答算出手段からのピッチ予測を伴なわない合成
フィルタのインパルス応答とからこれらの相互相関関数
を求める第1の相互相関関数算出手段、 該第1の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算し、ピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパ
ルス応答の自己相関関数を求める第1の加算手段、 前記第2のインパルス応答算出手段により求められたピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答と
前記入力音声信号とからこれらの相互相関関数を求める
第2の相互相関関数算出手段、 該第2の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算することにより、ピッチ予測を伴なう合成フィ
ルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相関関数
を求める第2の加算手段、 前記第1の加算手段からの自己相関関数と前記第2の加
算手段からの相互相関関数から合成フィルタを駆動する
複数個のパルスを求めるパルス探索手段、および 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期、前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数および前記パル
ス探索手段で求めた合成フィルタを駆動する複数個のパ
ルスを符号化する符号化手段 を備えたことを特徴とする。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
まず第2図を参照して本発明の原理を説明する。
第2図のh(n)はピッチ予測を伴なう合成フィルタの
インパルス応答、a(n)はピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインパルス応答、x(n)は入力音声信
号、およびpはピッチ周期である。ここでピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)の自己相
関か数Rhh(k)は、ピッチ予測を伴なう合成フィルタ
のインパルス応答h(n)とピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインワルス応答a(n)との相互相関関数
ha(n)を適宜加算すことによて求めることができ
る。
インパルス応答、a(n)はピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインパルス応答、x(n)は入力音声信
号、およびpはピッチ周期である。ここでピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)の自己相
関か数Rhh(k)は、ピッチ予測を伴なう合成フィルタ
のインパルス応答h(n)とピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインワルス応答a(n)との相互相関関数
ha(n)を適宜加算すことによて求めることができ
る。
以下この求め方について第2図を参照して説明する。
ピッチ予測を伴なうインパルス反応h(n)の自己相関
関数Rhh(k)は式(7)で表わされる。
関数Rhh(k)は式(7)で表わされる。
ここでピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)はピッチの周期性を有するので、ピッチ予測
を伴わない合成フィルタのインパルス応答a(n)を用
いて式(8)のように表わすことができる。
答h(n)はピッチの周期性を有するので、ピッチ予測
を伴わない合成フィルタのインパルス応答a(n)を用
いて式(8)のように表わすことができる。
h(n)=a(n)+a(n−p)+a(n−2p) +a(n−3p)+a(n−4p) (8) 従ってピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は式(9−1),
式(9−2),式(9−3),式(9−4),および式
(9−5)のように表わすことができる。
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は式(9−1),
式(9−2),式(9−3),式(9−4),および式
(9−5)のように表わすことができる。
ここでピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)とピッチ予測を伴わない合成フィルタのイン
パルス応答a(n)との相互相関関数ha(k),ha
(k+p),ha(k+2p),ha(k+3p),ha
(k+4p)は各々式(10−1)式(10−2)式(10−
3)式(10−4)式(10−5)のように表わすことがで
きる。
答h(n)とピッチ予測を伴わない合成フィルタのイン
パルス応答a(n)との相互相関関数ha(k),ha
(k+p),ha(k+2p),ha(k+3p),ha
(k+4p)は各々式(10−1)式(10−2)式(10−
3)式(10−4)式(10−5)のように表わすことがで
きる。
するとピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)との相互相関関数ha(k)を用いて式(11−
1),式(11−2),式(11−3),式(11−4)およ
び式(11−5)のように表わすことができる。
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)との相互相関関数ha(k)を用いて式(11−
1),式(11−2),式(11−3),式(11−4)およ
び式(11−5)のように表わすことができる。
Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p)+ha(k+2
p) +ha(k+3p)+ha(k+4p) (11−1) 0≦k≦p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p)+ha(k +2p)+ha(k+3p) (11−2) p≦k≦2p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p)+ha(k +2p) (11−3) 2p≦k≦3p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p) (11−4) 3p≦k≦4p−1 Rhh(k)=ha(k) (11−5) 4p≦k≦5p−1 従ってピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)との相互相関関数ha(k)を求め、これを加算
することによって求められるので、直接求める場合に比
べて演算量を低減することができる。
p) +ha(k+3p)+ha(k+4p) (11−1) 0≦k≦p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p)+ha(k +2p)+ha(k+3p) (11−2) p≦k≦2p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p)+ha(k +2p) (11−3) 2p≦k≦3p−1 Rhh(k)=ha(k)+ha(k+p) (11−4) 3p≦k≦4p−1 Rhh(k)=ha(k) (11−5) 4p≦k≦5p−1 従ってピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)の自己相関関数Rhh(k)は、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)との相互相関関数ha(k)を求め、これを加算
することによって求められるので、直接求める場合に比
べて演算量を低減することができる。
また同様に、ピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパ
ルス応答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関
関数hx(k)は、ピッチ予測を伴なわない合成フィル
タのインパルス応答a(n)と入力音声信号x(n)と
の相互相関関数ax(n)を用いて式(12−1),式
(12−2),式(12−3),式(12−4)および式(12
−5)のように表わすことができる。
ルス応答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関
関数hx(k)は、ピッチ予測を伴なわない合成フィル
タのインパルス応答a(n)と入力音声信号x(n)と
の相互相関関数ax(n)を用いて式(12−1),式
(12−2),式(12−3),式(12−4)および式(12
−5)のように表わすことができる。
hx(k)=ax(k)+ax(k+p)+ax(k +2p)+ax(k+3p)+ax(k+4p) (12−1) 0≦k≦p−1 hx(k)=ax(k)+ax(k+p)+px(k +2p)+ax(k+3p) (12−2) p≦k≦2p−1 hx(k)=ax(k)+ax(k+p)+ax(k +2p) (12−3) 2p≦k≦3p−1 hx(k)=ax(k)+ax(k+p) (12−4) 3p≦k≦4p−1 hx(k)=ax(k) (12−5) 4p≦k≦5p−1 従ってピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応
答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関関数
hx(n)は、ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのイ
ンパルス応答a(n)と入力音声信号x(n)との相互
相関関数ax(n)を求め、これを加算することによっ
て求められるので、直接求める場合に比べて演算量を低
減すことができる。なお、この説明に於いてはピッチ予
測を伴なう合成フィルタのインパルス応答長は簡単のた
めピッチ周期の整数倍としたが、整数倍でなくてもかま
わない。またピッチ予測を伴なわない合成フィルタのイ
ンパルス応答長も感嘆のためピッチ周期としたが、ピッ
チ周期より長くても短くてもかまわない。さらに入力音
声信号の長さも簡単のためピッチ予測を伴なう合成フィ
ルタのインパルス応答長と等しいとしたが、これより長
くても短くてもかまわない。
答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関関数
hx(n)は、ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのイ
ンパルス応答a(n)と入力音声信号x(n)との相互
相関関数ax(n)を求め、これを加算することによっ
て求められるので、直接求める場合に比べて演算量を低
減すことができる。なお、この説明に於いてはピッチ予
測を伴なう合成フィルタのインパルス応答長は簡単のた
めピッチ周期の整数倍としたが、整数倍でなくてもかま
わない。またピッチ予測を伴なわない合成フィルタのイ
ンパルス応答長も感嘆のためピッチ周期としたが、ピッ
チ周期より長くても短くてもかまわない。さらに入力音
声信号の長さも簡単のためピッチ予測を伴なう合成フィ
ルタのインパルス応答長と等しいとしたが、これより長
くても短くてもかまわない。
上記本発明は第1図および第3図に示す構成により実現
できる。
できる。
第1図を参照すれば、本発明のマルチパルス符号化装置
における入力音声を符号化して出力する符号化側はLPC
分析器101、ピッチ抽出器102、ピッチ予測付きインパル
ス応答算出器103、ピッチ予測なしインパルス応答算出
器104、相互相関関数算出器105、相互相関関数算出器10
6、加算器107、加算器108、パルス探索器109、符号化器
110で構成される。一方、符号化された信号を入力して
音声信号に再生して出力する復号化側は第3図に示すよ
うに復号化器301、合成フィルタ302で構成される。
における入力音声を符号化して出力する符号化側はLPC
分析器101、ピッチ抽出器102、ピッチ予測付きインパル
ス応答算出器103、ピッチ予測なしインパルス応答算出
器104、相互相関関数算出器105、相互相関関数算出器10
6、加算器107、加算器108、パルス探索器109、符号化器
110で構成される。一方、符号化された信号を入力して
音声信号に再生して出力する復号化側は第3図に示すよ
うに復号化器301、合成フィルタ302で構成される。
次に第1図を参照して符号化側の動作を説明する。入力
端子111に加えられた入力音声信号はLPC分析器101、ピ
ッチ抽出器102および相互相関関数算出器106に供給され
る。LPC分析器101に於いては、前記入力音声信号がLPC
分析され、合成フィルタの係数が求められる。この合成
フィルタの係数は、ピッチ予測付きインパルス応答算出
器103とピッチ予測なしインパルス応答算出器104と符号
化器110に供給される。またピッチ抽出器102に於いて
は、入力音声信号からピッチ周期が抽出され、ピッチ予
測付きインパルス応答算出器103と符号化器110に供給さ
れる。そしてピッチ予測付きインパルス応答算出器103
では前記LPC分析器101で求められた合成フィルタの係数
と前記ピッチ抽出器102で求められたピッチ周期からピ
ッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応答h
(a)が求められ、相互相関関数算出器105に供給され
る。またピッチ予測なゑインパルス応答算出器104では
前記合成フィルタの係数からピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインパルス応答a(n)が求められ、相互
相関関数算出器105と相互相関関数算出器106に供給され
る。相互相関関数算出器105に於いては、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)とから、前記式(10−1)〜式(10−5)に記載
した相互相関関数ha(k)〜ha(k+4p)が求めら
れ、加算器107に供給される。加算器107に於いては、供
給される前記各相互相関関数を前記式(11−1)〜式
(11−5)のように加算することによって、ピッチ予測
を伴なう合成フィルタのインパルス応答の自己相関関数
Rhh(k)が求められる。そしてこの自己相関関数R
hh(k)はパルス探索器109に供給される。
端子111に加えられた入力音声信号はLPC分析器101、ピ
ッチ抽出器102および相互相関関数算出器106に供給され
る。LPC分析器101に於いては、前記入力音声信号がLPC
分析され、合成フィルタの係数が求められる。この合成
フィルタの係数は、ピッチ予測付きインパルス応答算出
器103とピッチ予測なしインパルス応答算出器104と符号
化器110に供給される。またピッチ抽出器102に於いて
は、入力音声信号からピッチ周期が抽出され、ピッチ予
測付きインパルス応答算出器103と符号化器110に供給さ
れる。そしてピッチ予測付きインパルス応答算出器103
では前記LPC分析器101で求められた合成フィルタの係数
と前記ピッチ抽出器102で求められたピッチ周期からピ
ッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応答h
(a)が求められ、相互相関関数算出器105に供給され
る。またピッチ予測なゑインパルス応答算出器104では
前記合成フィルタの係数からピッチ予測を伴なわない合
成フィルタのインパルス応答a(n)が求められ、相互
相関関数算出器105と相互相関関数算出器106に供給され
る。相互相関関数算出器105に於いては、ピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答h(n)とピッチ
予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答a
(n)とから、前記式(10−1)〜式(10−5)に記載
した相互相関関数ha(k)〜ha(k+4p)が求めら
れ、加算器107に供給される。加算器107に於いては、供
給される前記各相互相関関数を前記式(11−1)〜式
(11−5)のように加算することによって、ピッチ予測
を伴なう合成フィルタのインパルス応答の自己相関関数
Rhh(k)が求められる。そしてこの自己相関関数R
hh(k)はパルス探索器109に供給される。
また相互相関関数算出器106に於いては、ピッチ予測を
伴なわない合成フィルタのインパルス応答a(n)と入
力音声信号x(n)とから、これらの相互相関関数ax
(k)が求められ、加算器108に供給される。加算器108
に於いては、供給される相互相関関数ax(k)を前記
式(12−1)〜式(12−5)に示すように加算すること
によって、ピッチ予測を伴う合成フィルタのインパルス
応答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関関数
hx(k)が求められる。そしてこの相互相関関数hx
(k)はパルス探索器109に供給される。パルス探索器1
09に於いては、供給される自己相関関数Rhh(k)と相
互相関関数hx(k)から、相関領域上でパルス探索が
行なわれ、合成フィルタを駆動する複数個のパルスが求
められる。このパルス情報は符号化器110に供給され
る。符号化器110に於いては、該パルス情報、前記LPC分
析器101から供給される合成フィルタの係数、および前
記ピッチ抽出器102から供給されるピッチ情報が符号化
され出力端子112に出力される。
伴なわない合成フィルタのインパルス応答a(n)と入
力音声信号x(n)とから、これらの相互相関関数ax
(k)が求められ、加算器108に供給される。加算器108
に於いては、供給される相互相関関数ax(k)を前記
式(12−1)〜式(12−5)に示すように加算すること
によって、ピッチ予測を伴う合成フィルタのインパルス
応答h(n)と入力音声信号x(n)との相互相関関数
hx(k)が求められる。そしてこの相互相関関数hx
(k)はパルス探索器109に供給される。パルス探索器1
09に於いては、供給される自己相関関数Rhh(k)と相
互相関関数hx(k)から、相関領域上でパルス探索が
行なわれ、合成フィルタを駆動する複数個のパルスが求
められる。このパルス情報は符号化器110に供給され
る。符号化器110に於いては、該パルス情報、前記LPC分
析器101から供給される合成フィルタの係数、および前
記ピッチ抽出器102から供給されるピッチ情報が符号化
され出力端子112に出力される。
一方、復号化器側は第3図を参照すれば、入力端子303
に受信した前記符号化された合成フィルタの係数、ピッ
チ情報、パルス情報を複合化器301に供給し、復号化す
る。そして復号化された合成フィルタの係数、ピッチ情
報は合成フィルタ302に供給され、ここで合成フィルタ
を形成する。また復号化されたパルス情報は合成フィル
タ302に供給され、ここで合成フィルタを駆動して音声
信号を再生し、出力端子304に再生音声信号を出力す
る。
に受信した前記符号化された合成フィルタの係数、ピッ
チ情報、パルス情報を複合化器301に供給し、復号化す
る。そして復号化された合成フィルタの係数、ピッチ情
報は合成フィルタ302に供給され、ここで合成フィルタ
を形成する。また復号化されたパルス情報は合成フィル
タ302に供給され、ここで合成フィルタを駆動して音声
信号を再生し、出力端子304に再生音声信号を出力す
る。
以上説明したように本発明は、音声信号やマルチパルス
符号化の中で、相関領域でパルス探索を行なう方法に於
いて、ピッチ予測を行なう場合に、ピッチの周期性を利
用することにより、合成フィルタのインパルス応答の自
己相関演算および合成フィルタのインパルス応答と入力
音声信号との相互相関演算の演算量を低減できる効果が
ある。
符号化の中で、相関領域でパルス探索を行なう方法に於
いて、ピッチ予測を行なう場合に、ピッチの周期性を利
用することにより、合成フィルタのインパルス応答の自
己相関演算および合成フィルタのインパルス応答と入力
音声信号との相互相関演算の演算量を低減できる効果が
ある。
第1図は本発明の一実施例における符号化側のブロック
図、第2図は本発明の原理説明図、第3図は本発明の一
実施例における復号化側のブロック図、第4図はマルチ
パルス符号化の原理を示すブロック図、第5図はパルス
探索の一例を示すブロック図、第6図はピッチ情報を用
いるマルチパルス符号化の原理を示すブロック図であ
る。 101……LPC分析器、102……ピッチ抽出器、103……ピッ
チ予測付きインパルス応答算出器、104……ピッチ予測
なしインパルス応答算出器、105,106……相互相関関数
算出器、107,108……加算器、109……パルス探索器、11
0……符号化器。
図、第2図は本発明の原理説明図、第3図は本発明の一
実施例における復号化側のブロック図、第4図はマルチ
パルス符号化の原理を示すブロック図、第5図はパルス
探索の一例を示すブロック図、第6図はピッチ情報を用
いるマルチパルス符号化の原理を示すブロック図であ
る。 101……LPC分析器、102……ピッチ抽出器、103……ピッ
チ予測付きインパルス応答算出器、104……ピッチ予測
なしインパルス応答算出器、105,106……相互相関関数
算出器、107,108……加算器、109……パルス探索器、11
0……符号化器。
Claims (2)
- 【請求項1】音声信号を入力し、合成フィルタを駆動す
るパルス情報を求めるパルス探索を行い、入力音声信号
を当該パルス情報、合成フィルタの係数および入力音声
のピッチ情報に符号化して出力するマルチパルス符号化
方法において、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
とピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と
の相互相関関数を各ピッチ毎に求め、これらの相互相関
関数を加算してピッチ予測を伴なう合成フィルタのイン
パルス応答の自己相関関数を求める工程と、 ピッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答
と入力音声信号との相互相関関数を各ピッチ毎に求め、
これらの相互相関関数を加算してピッチ予測を伴なう合
成フィルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相
関関数を求める工程とを有し、 前記各工程により求められた、ピッチ予測を伴なう合成
フィルタのインパルス応答の自己相関関数と、ピッチ予
測を伴なう合成フィルタのインパルス応答と入力音声信
号との相互相関関数を用いて相関領域上でパルス探索を
行うことを特徴とするマルチパルス符号化方法。 - 【請求項2】音声信号を入力し、合成フィルタを駆動す
るパルス情報を求めるパルス探索を行い、入力音声信号
を当該パルス情報、合成フィルタの係数および入力音声
のピッチ情報に符号化して出力するマルチパルス符号化
装置において、 入力音声信号からピッチ周期を抽出するピッチ抽出手
段、 該入力音声信号を線形予測符号化(以下LPCと称す)分
析により合成フィルタの係数を求めるLPC分析器、 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期と前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数からピッチ予測
を伴なう合成フィルタのインパルス応答を求める第1の
インパルス応答算出手段、 前記LPC分析器で求められた合成フィルタの係数からピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答を
求める第2のインパルス応答算出手段、 前記第1のインパルス応答算出手段からのピッチ予測を
伴なう合成フィルタのインパルス応答と前記第2のイン
パルス応答算出手段からのピッチ予測を伴なわない合成
フィルタのインパルス応答とからこれらの相互相関関数
を求める第1の相互相関関数算出手段、 該第1の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算し、ピッチ予測を伴なう合成フィルタのインパ
ルス応答の自己相関関数を求める第1の加算手段、 前記第2のインパルス応答算出手段により求められたピ
ッチ予測を伴なわない合成フィルタのインパルス応答と
前記入力音声信号とからこれらの相互相関関数を求める
第2の相互相関関数算出手段、 該第2の相互相関関数算出手段で求められた相互相関関
数を加算することにより、ピッチ予測を伴なう合成フィ
ルタのインパルス応答と入力音声信号との相互相関関数
を求める第2の加算手段、 前記第1の加算手段からの自己相関関数と前記第2の加
算手段からの相互相関関数から合成フィルタを駆動する
複数個のパルスを求めるパルス探索手段、および 前記ピッチ抽出手段で抽出されたピッチ周期、前記LPC
分析器で求められた合成フィルタの係数および前記パル
ス探索手段で求めた合成フィルタを駆動する複数個のパ
ルスを符号化する符号化手段 を備えたことを特徴とするマルチパルス符号化装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61-221307 | 1986-09-18 | ||
JP22130786 | 1986-09-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63239500A JPS63239500A (ja) | 1988-10-05 |
JPH07101358B2 true JPH07101358B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=16764742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62233854A Expired - Lifetime JPH07101358B2 (ja) | 1986-09-18 | 1987-09-18 | マルチパルス符号化方法および装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4873723A (ja) |
JP (1) | JPH07101358B2 (ja) |
CA (1) | CA1305796C (ja) |
GB (1) | GB2195517B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2707564B2 (ja) * | 1987-12-14 | 1998-01-28 | 株式会社日立製作所 | 音声符号化方式 |
US5105464A (en) * | 1989-05-18 | 1992-04-14 | General Electric Company | Means for improving the speech quality in multi-pulse excited linear predictive coding |
US5701392A (en) * | 1990-02-23 | 1997-12-23 | Universite De Sherbrooke | Depth-first algebraic-codebook search for fast coding of speech |
US5754976A (en) * | 1990-02-23 | 1998-05-19 | Universite De Sherbrooke | Algebraic codebook with signal-selected pulse amplitude/position combinations for fast coding of speech |
CA2010830C (en) * | 1990-02-23 | 1996-06-25 | Jean-Pierre Adoul | Dynamic codebook for efficient speech coding based on algebraic codes |
US5293449A (en) * | 1990-11-23 | 1994-03-08 | Comsat Corporation | Analysis-by-synthesis 2,4 kbps linear predictive speech codec |
KR100296409B1 (ko) * | 1993-02-27 | 2001-10-24 | 윤종용 | 다중펄스여기음성부호화방법 |
CN104502980B (zh) * | 2014-12-08 | 2017-07-28 | 中国科学院电子学研究所 | 一种电磁大地冲激响应的辨识方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4486899A (en) * | 1981-03-17 | 1984-12-04 | Nippon Electric Co., Ltd. | System for extraction of pole parameter values |
CA1197619A (en) * | 1982-12-24 | 1985-12-03 | Kazunori Ozawa | Voice encoding systems |
-
1987
- 1987-09-16 US US07/097,524 patent/US4873723A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-17 CA CA000547174A patent/CA1305796C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-18 JP JP62233854A patent/JPH07101358B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-18 GB GB8722002A patent/GB2195517B/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8722002D0 (en) | 1987-10-28 |
CA1305796C (en) | 1992-07-28 |
US4873723A (en) | 1989-10-10 |
GB2195517B (en) | 1990-09-05 |
JPS63239500A (ja) | 1988-10-05 |
GB2195517A (en) | 1988-04-07 |
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