JPH0876793A - 音声符号化装置及び音声符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】符号化過程でピッチ情報が損われても、復号化
器側で十分なピッチ情報が得られ、主観品質が向上する
音声符号化装置を提供する。 【構成】入力信号からピッチ周期Ｔ及びピッチゲインｇ
を求めるピッチ分析手段と、ピッチ周期Ｔとピッチゲイ
ンｇを用いて入力信号のピッチを強調するピッチ強調手
段と、ピッチ強調された信号を用いて符号化を行う符号
化手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声の符号化装置及び
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号を低ビットレートで高能率に符
号化する技術は、自動車電話などの移動体通信や、企業
内通信において、電波の有効利用や通信コストの削減の
ための重要な技術である。８ｋｂｐｓ以下のビットレー
トで品質の優れた音声合成が可能な音声符号化方式とし
て、ＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａ
ｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）方式が知られている。

【０００３】このＣＥＬＰ方式は、ＡＴ＆Ｔベル研の
Ｍ．Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ氏とＢ．Ｓ．Ａｔａｌ氏に
より「Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒ
ｅｄｉｃｔｉｏｎ（ＣＥＬＰ）”Ｈｉｇｈ−Ｑｕａｌｉ
ｔｙ Ｓｐｅｅｃｈ ａｔ Ｖｅｒｙ Ｌｏｗ Ｂｉｔ
Ｒａｔｅｓ”Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ；１９８５，ｐ
ｐ．９３７−９３９」（文献１）で発表されて以来、高
品質の音声が合成できる方式として注目され、品質の改
善や計算量の削減等について、種々の検討がなされてき
た。ＣＥＬＰ方式の特徴は、ＬＰＣ（Ｌｉｎｅａｒ Ｐ
ｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ：線形予測係数）合
成フィルタの駆動信号を駆動信号ベクトルとしてコード
ブックに格納し、入力音声信号に対する合成音声信号の
誤差を評価しながら最適な駆動信号ベクトルをコードブ
ックから探索する点にある。このＣＥＬＰ方式は、入力
音声信号に対する合成信号の誤差が最小になるような最
適の駆動信号ベクトルを求めているので、符号化ビット
レートが８ｋｂｐｓ程度の低レートでも高品質の音声を
合成することができる。しかし、８ｋｂｐｓ以下のさら
に低いビットレートになると合成音声の品質劣化が知覚
され、まだ不十分である。

【０００４】この原因は主に、ビットレートが低いため
駆動信号に割り当てられる量子化ビット数が少なくなっ
てしまい、これによりピッチ周期の変動やピッチ波形の
変化を表すことが困難になるためである。

【０００５】ＣＥＬＰ符号化では適応コードブックとい
うピッチ情報を効率よく表す駆動信号モデルと雑音コー
ドブックという雑音成分を効率よく表す駆動信号モデル
の組み合わせで最終的な駆動信号を表現している。符号
化ビットレートを低くする場合、駆動信号分析単位であ
るサブフレーム長を長くする手法が用いられるが、この
ときサブフレーム内のピッチ周期の変動やピッチ波形の
変動がサブフレーム長が短い場合に比べ大きくなってし
まい、それが原因で適応コードブックが効率よく機能し
なくなり、結果としてピッチ情報が損なわれた合成音声
しか得ることができなかった。

【０００６】このような問題に対し従来は、復号化器の
出力側にポストフィルタを縦属接続し、合成音声のピッ
チ強調を行い品質改善を図っていた。しかし、復号化器
側でピッチ強調を行っても、すでに符号化過程でピッチ
情報が大きく損なわれており、いくらポストフィルタで
ピッチ強調を行おうとしても、ピッチ情報の回復の度合
いにはおのずと限界があり、主観的な劣化は依然残って
いた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＣＥＬＰ符号化においては、符号化ビットレートを下
げると駆動信号に割り当てられる量子化ビット数が少な
くなり、ピッチ周期の変動やピッチ波形の変化を表すこ
とが困難になってしまう。また、符号化過程でピッチ情
報が大きく損なわれているため、復号側でポストフィル
タによるピッチ情報の回復処理を行っても回復の度合い
にも限界がある。

【０００８】本願発明はこの問題を解決するためなされ
たもので、その目的は、復号化側で満足できる合成音声
品質を得るために、符号化側で十分なピッチ情報を得る
ことができるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、入力
信号を分析しピッチ周期とピッチゲインを獲得し、得ら
れたピッチ周期及びピッチゲインを用いて入力信号を強
調した後、符号化処理を行うものである。つまり、符号
化処理の前処理に、入力信号の上記ピッチ分析と、分析
に基づくピッチ強調を行う手段を接続して成ることを特
徴とするものである。

【００１０】

【作用】このように本発明においては、符号化側で十分
なピッチ情報を得ることができるようにするために、符
号化する前にあらかじめ入力信号を用いてピッチ分析を
行い、そこで得られるピッチ周期及びピッチゲインを用
いて入力信号のピッチを強調した後に符号化処理を用い
て符号化を行うことで、ＣＥＬＰ符号化における適応コ
ードブックのようなピッチ情報を表現する機能を有する
部分で十分にピッチ情報を抽出することが可能となり、
結果として合成音声の主観品質が向上することになる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る音声
符号化装置の構成を示すブロック図である。

【００１２】入力端子１から入力される入力信号ａ
（ｎ）に対し、ピッチ強調部１００において、入力信号
ａ（ｎ）がピッチ強調された後、符号化部２００におい
て符号化の処理を行われ出力端子３００から送信される
ものである。つまり、本実施は符号化処理の前処理にお
いて、入力信号のピッチ分析と、分析に基づくピッチ強
調を行うピッチ強調部１００を接続して成ることを特徴
とするものである。

【００１３】ピッチ強調部１００は、図２に記載したよ
うにピッチ分析演算部１０１及びピッチ強調演算部１０
２から成る。なお、ピッチ強調部１００の処理の内容は
図４を用いて説明する。入力信号ａ（ｎ）がピッチ分析
演算部１０１に順次入力され、ピッチ分析演算部１０１
ではある分析間隔でピッチ分析を行いピッチ周期Ｔとピ
ッチゲインｇを出力する。音声の定常性や計算量を考慮
に入れると、分析間隔として５ｍｓ〜１０ｍｓが適当で
ある。

【００１４】ピッチ分析演算部１０１では、時間Ｔサン
プルだけ過去の信号ａ（ｎ−Ｔ）を用いてａ（ｎ）を予
測し、その予測誤差信号のパワーが最小となるときのＴ
をピッチ周期として出力する。すなわち、予測誤差信号
パワーＥは、

【００１５】

【数１】 と表される。ここで、ｇはピッチゲインを表し、Ｎはピ
ッチ分析長を表す。安定したピッチ周期及びピッチゲイ
ンを得るために、Ｎ＝４０〜２５６が適当である。
（１）式をｇで偏微分し、その値が０になるときに予測
誤差信号パワーＥが最小値をとる。これを解くと、

【００１６】

【数２】 となり、（２）式を最小とするＴがピッチ周期を表すこ
とになる。（２）式右辺の第１項は定数を表すので、実
際は第２項が最大となるＴを探索することになる。この
とき、ピッチゲインｇは、

【００１７】

【数３】 と表わされる。また、入力信号ａ（ｎ）が広義定常性を
仮定できる場合、（２）式右辺第２項及び（３）式右辺
の分母を、

【００１８】

【数４】 と表すことができ、この値をピッチ周期Ｔの探索ループ
の外で求めておけば計算量を削減することができる。こ
のようにして、ピッチ分析演算部１０１ではピッチ周期
Ｔ及びピッチゲインｇを求めることができる（ステップ
１０）。

【００１９】この実施例では、１次のピッチ予測フィル
タを用いてピッチ周期及びピッチゲインを求める方法を
説明したが、より次数の高い予測フィルタを用いても構
わない。また別のピッチ分析手段、例えば零交差係数
法、自己相関法及びケプストラム法などを用いて実現す
ることも可能である。

【００２０】次にピッチ強調演算部１０２の説明を行
う。ピッチ強調演算部１０２では、ピッチ分析演算部１
０１で求めたピッチ周期Ｔ及びピッチゲインｇを用いて
入力信号ａ（ｎ）をピッチ強調する。ここでは、極型ピ
ッチフィルタを用いたときの説明を行う。極型ピッチフ
ィルタの伝達関数は、

【００２１】

【数５】 と表すことができる。ここでＡ（ｚ）は入力信号ａ
（ｎ）のｚ変換値、Ｂ（ｚ）は出力信号ｂ（ｎ）のｚ変
換値、Ｇはゲイン、ｇはピッチゲインを表す。そして、
εは０以上１未満の定数であり、ε＝０．８が推奨値で
ある。また発振フィルタとなるのを回避するために、ｇ
とεの積が常に１未満となるよう監視する必要がある。
例えば、ｇとεの積が０．８を越えるような場合、ｇと
εの積を強制的に０．８に抑えるなどの例外処理をつけ
加える必要がある。（５）式を時間領域で表すと、

【００２２】

【数６】 となる。（６）式に従えば、入力信号ａ（ｎ）をピッチ
強調した信号ｂ（ｎ）を得ることができる（ステップ２
０）。

【００２３】ここでは１次のピッチ強調フィルタを用い
て説明を行ったが、必ずしも１次である必要はなく、ピ
ッチ分析演算部１０１の分析次数と同じ次数のピッチ強
調フィルタを用いればよい。また、ここでは極型ピッチ
フィルタを用いた場合について説明を行ったが、例えば
零型ピッチフィルタ、極零型ピッチフィルタなどを用い
ることも当然可能である。

【００２４】このようにして、ピッチ強調された信号ｂ
（ｎ）を生成することができ、この信号を符号化部２０
０に与え符号化処理を行う。そして、符号化部２００で
符号化した結果得られるインデックス情報は、出力端子
３００より出力される。

【００２５】符号化部２００は、図３のブロック図に記
載されているようなＣＥＬＰ方式による構成を採ること
ができる。同図において入力信号ａ（ｎ）をピッチ強調
部１００でピッチ強調された信号ｂ（ｎ）は入力端子２
０１からフレーム単位で入力される。フレームはＬ個の
信号サンプルからなり、サンプリング周波数が８ｋＨｚ
の場合、一般にＬ＝１６０が用いられる。なお、駆動信
号ベクトルに先立ち、ピッチ強調された信号系列ｂ
（ｎ）に対してＬＰＣ分析部２１５でＬＰＣ分析が行わ
れ求めたＬＰＣ係数をＬＰＣ量子化部２１６で量子化
し、量子化されたＬＰＣ係数α_i ｛α_i ，ｉ＝１，２，
…，Ｐ｝とインデックス（番号）が抽出される。このＬ
ＰＣ係数α_i は、ＬＰＣ合成フィルタ２１３に供給され
る。なお、Ｐは予測次数であり、一般にＰ＝１０が用い
られている。ＬＰＣ合成フィルタ２１３の伝達関数は
（７）式で与えられる。

【００２６】

【数７】

【００２７】次に、音声信号を合成しながら最適な駆動
信号ベクトルを探索する過程について説明する。まず、
入力端子２０１に入力された１フレームの音声信号か
ら、減算器２０２で前フレームでの合成フィルタ２１３
の内部状態が現フレームに与える影響が減算される。減
算器２０２から得られた信号系列は４個のサブフレーム
に分割され、各サブフレームの目標信号ベクトルとな
る。

【００２８】ＬＰＣ合成フィルタ２１３の入力信号であ
る駆動信号ベクトルは、適応コードブック２０７から選
択された適応ベクトルに乗算器２０９でゲインコードブ
ック２１７から得られる所定のゲインを乗算したもの
と、白色雑音コードブック２０８から選択された雑音ベ
クトルに乗算器２１０でゲインコードブック２１８から
得られる所定のゲインを乗算したものとを加算器２１２
で加算することで得られる。

【００２９】ここで適応コードブック２０７は文献１に
記載されているピッチ予測分析を閉ループ動作または合
成による分析（Ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｙ Ｓｙｎｔｈｅ
ｓｉｓ）によって行うものであり、詳細は「Ｗ．Ｂ．Ｋ
ｌｅｉｊｉｎ Ｄ．Ｊ．Ｋｒａｓｉｎｓｋｉ ａｎｄ
Ｒ．Ｈ．Ｋｅｔｃｈｕｍ，”Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｐｅ
ｅｃｈ Ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
Ｖｅｃｔｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃ
ＥＬＰ”，Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，１９８８，ｐｐ．
１５５−１５８」（文献２）に述べられている。この文
献２によると、ＬＰＣ合成フィルタ２１３の駆動信号を
ピッチ探索範囲ａ〜ｂ（ａ，ｂは駆動ベクトルのサンプ
ル番号であり、通常、ａ＝２０、ｂ＝１４７）にわたっ
て遅延回路２１１で１サンプルずつ遅延させることによ
り、ａ〜ｂサンプルのピッチ周期に対する適応ベクトル
が作成され、これがコードワードとして適応コードブッ
ク２０７に格納される。

【００３０】最適な適応ベクトルの探索を行う場合、適
応コードブック２０７から各ピッチ周期に対応する適応
ベクトルのコードワードが１個ずつ読み出され、乗算器
２０９でゲインコードブック２１７から得られる所定の
ゲインと乗算される。そして、ＬＰＣ合成フィルタ２１
３によりフィルタ演算が行われ、合成信号ベクトルが生
成される。生成された合成信号ベクトルは、減算器２０
３で目標ベクトルと減算される。この減算器２０３の出
力は聴感重みフィルタ付けフィルタ２０４を経て誤差計
算回路２０５に入力され、平均２乗誤差が求められる。
平均２乗誤差の情報はさらに最小歪探索回路２０６に入
力され、その最小値が検出される。

【００３１】以上の過程は、適応コードブック２０７中
の全ての適応ベクトルの候補について行われ、最小歪探
索回路２０６において平均２乗誤差の最小値を与える候
補のインデックスが求められる。また、乗算器２０９で
乗じられるゲインのインデックスも平均２乗誤差が最小
になるよう決定される。

【００３２】以上の過程より求めた適応ベクトルにゲイ
ンを乗じ、ＬＰＣ合成フィルタ２１３でのフィルタ演算
を経て合成音声信号ベクトルを生成し、このベクトルを
目標ベクトルから減じた結果得られる信号を残音ベクト
ル探索時の目標信号とする。次に、同様な方法で最適な
雑音ベクトルの探索が行われる。すなわち、雑音コード
ブック２０８から雑音ベクトルのコードワードが１個ず
つ読み出され、乗算器２１０でのゲインコードブック２
１８から得られるゲインとの乗算、ＬＰＣ合成フィルタ
２１３でのフィルタ演算を経て、合成音声信号ベクトル
の生成、目標ベクトルとの平均２乗誤差の計算が全ての
雑音ベクトルについて行われる。そして、平均２乗誤差
の最小値を与える雑音ベクトルのインデックスおよびゲ
インのインデックスが求められる。このようにして、決
定された適応コードブック２０７，２０８のインデック
ス、ＬＰＣ量子化部２１６で得られたＬＰＣ係数α_i
｛α_i ，ｉ＝１，２，…，Ｐ｝のインデックス及び上述
の乗算器２０９，２１０に入力されるゲインのインデッ
クスを各々インデックス選択部２１４から送信される。
なお、聴感重み付けフィルタ２０４は減算器２０３から
出力される誤差信号のスペクトルを整形して、人間の耳
に知覚される歪を低減するために用いられる。

【００３３】以上のように、入力信号はピッチを強調さ
れるため、適応コードブックというピッチ情報を表す駆
動信号モデルによく適合するようになる。そのため適応
コードブックの符号化効率が向上し、合成音声の主観品
質が向上すると説明できる。

【００３４】なお、符号化手段としてはＣＥＬＰ方式に
限定されるわけではなく、その他の符号化手段も当然適
用可能である。図１０はＣＥＬＰ方式による音声復号化
部のブロック図である。符号化部から伝送される適応ベ
クトルのインデックスを用いて適応コードブック４０１
から適応ベクトルを取り出し、符号化器から伝送される
インデックスをもとにゲインコードブック４１０からゲ
インを復号し、前記適応ベクトルと前記ゲインとを乗算
器４０２で乗算を行う。同様にして、雑音コードブック
４０７から雑音ベクトルを取り出し、ゲインコードブッ
ク４１１から復号されたゲインと乗算器４０９で乗算を
行う。

【００３５】次に、これらベクトルを加算器４０３で加
算を行い駆動ベクトルを生成し、前記駆動ベクトルを符
号化器から伝送されるＬＰＣ係数を用いて設定されるＬ
ＰＣ合成フィルタ４０４に通し、合成信号を生成する。
さらに、合成信号の主観品質を向上させるため、ポスト
フィルタ４０５に合成信号を通過させて合成音声を得
て、出力端子４０６より出力する。最後に、次の処理に
備えて駆動信号を１サンプルづつ遅延させて適応コード
ブック４０１に格納する。

【００３６】また、第１の実施例ではピッチ強調された
信号ｂ（ｎ）を用いてＬＰＣ分析を符号部２００内で行
っていたが、入力信号ａ（ｎ）を用いてＬＰＣ分析を行
ってもよい。この場合、図１７に示すように符号化部２
００には、ピッチ強調された信号ｂ（ｎ）と共に入力信
号ａ（ｎ）が入力されることになる。

【００３７】そして、図１８に示すように、入力信号ａ
（ｎ）を用いてＬＰＣ分析を行っており、この点で図３
と異なる。この例の利点を図６、図７及び図８、図９を
用いて説明する。図６は入力信号のスペクトル、図７は
入力信号のスペクトル包絡及びスペクトル微細構造を表
し、図８は入力信号をピッチ強調したときのスペクト
ル、図９は入力信号をピッチ強調したときのスペクトル
包絡及びスペクトル微細構造を表している。

【００３８】一般に音声の短時間スペクトルは、音韻情
報を表すスペクトル包絡とピッチ情報を表すスペクトル
微細構造の積とみなすことができる。ＬＰＣ係数はスペ
クトル包絡を表しており、第１の実施例のようにピッチ
強調をした信号ｂ（ｎ）に対してＬＰＣ分析を行うと図
９に示すようにスペクトル微細構造が強調されてしま
い、音声の短時間スペクトル（図８）がスペクトル微細
構造に大きく影響を受けてしまうことがある。このた
め、図９に示すようにピッチ強調された信号からは正確
なＬＰＣ係数を抽出することが困難となる場合があり、
主観品質劣化の原因となる。

【００３９】これに対し、本実施例では、ピッチ強調さ
れる前の入力信号ａ（ｎ）を用いてＬＰＣ分析を行うた
め、図６の入力信号の短時間スペクトルは図７のスペク
トル微細構造に影響を受けにくく、図５に示すようにほ
ぼ正確なスペクトル包絡を表すＬＰＣ係数を抽出するこ
とができる。

【００４０】次に、図５は本発明の第２の実施例に係る
音声符合化装置である。ただし、図５で第１実施例と同
じ名称をもつものは図１のものと同じ機能を有するもの
とする。

【００４１】本実施例と第１の実施例との違いは、入力
信号ａ（ｎ）をノイズキャンセラ４００に通した結果得
られる信号ｃ（ｎ）を用いてピッチ分析及びピッチ強調
を行う点にある。本実施例では、入力信号ａ（ｎ）をノ
イズキャンセラに通すことで背景雑音を減衰させ、ピッ
チ分析部で得られるピッチ周期及びピッチゲインをより
正確に求めることができる。また、前述したようにほぼ
正確なスペクトル概形を表す、ＬＰＣ係数を抽出するた
め、図１９に示すように、ノイズキャンセラ４００を通
して得られる信号ｃ（ｎ）を用いてＬＰＣ分析を行うこ
とができる。

【００４２】次に、図１１を用いて本発明の第３の実施
例に係る音声符合化装置の説明を行う。なお、図１１で
図１と同じ番号を付したものは図１のものと同じ機能を
有すると定義し、ここでは説明を省略する。

【００４３】本実施例と第１の実施例との違いは、入力
信号のピッチを強調したものを符号化するが入力信号を
そのまま符号化するかの判定を、判定部５００において
入力信号ａ（ｎ）から判定する点にある。判定部５００
において判定された結果に基づいて、判定部５００は切
替部５１０に対し指示する。上記実施例のようにあらゆ
る入力信号のピッチを強調するとき、ピッチ情報があま
り含まれていない入力信号が与えられてもピッチゲイン
ｇが０になる場合はほとんどなく、何らかのピッチ周期
Ｔで強調されていしまう。その結果、入力信号に余計な
強調が施されるため、主観品質が低下することがある。
また、背景雑音が混在した入力信号が与えられた場合、
背景雑音の影響で音声のピッチ周期Ｔとは異なるピッチ
周期Ｔ′で信号が強調されることがある。このため、主
観品質が低下してしまう。この問題は、混在する背景雑
音の周期性が高い場合、さらに深刻になる。この問題を
考慮して、以下の実施例ではあらゆる入力信号のピッチ
を強調するのではなく、ある判定条件を設けてその条件
が満足されたときピッチ強調を行うよう構成されてい
る。このため、上記問題を回避することができる。判定
基準として、無音部や無声部のように入力信号にピッチ
情報がそれほど含まれていない場合にはピッチ強調を行
わず、有声部のようにピッチ情報が多く含まれている場
合にはピッチ強調を行うようにする。また、他の判定基
準として、背景雑音のパワーが大きいときにピッチ強調
を行わず、背景雑音パワーが小さいときにピッチ強調を
行う方法もある。さらに、周期性背景雑音が入力信号に
混在する場合にピッチ強調を行わず、非周期背景雑音が
入力信号に混在している場合にピッチ強調を行う方法も
ある。以下に、図１１における判定部５００の３種の動
作を図１３乃至図１５を用いて説明する。

【００４４】まず、符合化部５００の第１の実施例を図
１３を用いて説明する。この例の判定基準として、背景
雑音のパワーか大きいときにピッチ強調を行わず、背景
雑音パワーが小さいときにピッチ強調を行う方法であ
る。

【００４５】入力信号（ブロック）ａ（ｎ）を入力し
（ステップ６００）、入力信号の背景雑音のパワーを分
析する（ステップ６０１）。さらに、ステップ６０２で
は、背景雑音のパワーのしきい値Ｓによって、入力信号
のピッチを強調したピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化す
るか（ステップ６０３）、入力信号ａ（ｎ）をそのまま
符号化するかの判定を行う。すなわち、背景雑音のパワ
ーがしきい値Ｓ（例えば、２０ｄＢが好ましい）より大
きい場合は、入力信号ａ（ｎ）をそのまま符号化するよ
う切替部５１０に指示する。背景雑音のパワーがしきい
値Ｓより小さい場合は、入力信号のピッチを強調したピ
ッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化するよう切替部５１０に
指示する。ピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化するか、入
力信号ａ（ｎ）をそのまま符号化するかをしきい値によ
って判定する理由は、背景雑音のパワーのしきい値Ｓが
大きすぎると背景部分の信号までピッチ強調してしま
い、復号側で雑音部分まで強調した聞き難い復号信号が
復号されてしまうためである。

【００４６】次に、符号化部５００の第２の実施例を図
１４を用いて説明する。この例の判定基準は、周期性背
景雑音が入力信号に混在する場合にピッチ強調を行わ
ず、非周期背景雑音が入力信号に混在している場合にピ
ッチ強調を行う方法である。

【００４７】入力信号（ブロック）ａ（ｎ）を入力し
（ステップ７０１）、入力信号の背景雑音のパワーを分
析する（ステップ７０２）。さらに、ステップ７０３で
は、背景雑音のパワーのしきい値Ｓによって、入力信号
ａ（ｎ）をそのまま符号化するか（ステップ７０７）、
次のステップ７０４に進かを判定する。すなわち、背景
雑音のパワーがしきい値Ｓ（例えば２０ｄＢが好まし
い）より大きい場合は、入力信号ａ（ｎ）をそのまま符
号化するよう切替部５１０に指示する。背景雑音のパワ
ーがしきい値Ｓより小さい場合は、ステップ７０４で背
景部分のピッチゲインを分析し、このピッチゲインがし
きい値Ｇ′より大きいか小さいかで符号化を行う対象を
切り替えている（ステップ７０５）。つまり、ピッチゲ
インがしきい値Ｇ′より大きい場合は、入力信号ａ
（ｎ）をそのまま符号化するよう切替５１０に指示する
（ステップ７０７）。ピッチゲインがしきい値Ｇ′より
小さい場合は、入力信号のピッチを強調したピッチ強調
信号ｂ（ｎ）を符号化するよう切替部５１０に指示する
（ステップ７０６）。ピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化
するか、入力信号ａ（ｎ）をそのまま符号化するかを背
景部分のピッチゲインによって判定する理由は、背景部
分が一定の周期性を有する場合までピッチ強調してしま
うと、復号側で若干聞き難い復号信号が復号されてしま
うためである。

【００４８】次に、符号化部５００の第３の実施例を図
１５を用いて説明する。この実施例の判定基準として、
無音部や無声部のように入力信号にピッチ情報がそれほ
ど含まれていない場合にはピッチ強調を行わず、有声部
のようにピッチ情報が多く含まれている場合にはピッチ
強調を行うようにする方法である。

【００４９】入力信号（ブロック）ａ（ｎ）を入力し
（ステップ８０１）、入力信号の背景雑音のパワーを分
析する（ステップ８０２）。さらに、ステップ８０３で
は、背景雑音のパワーのしきい値Ｓによって、ステップ
８０５に進か、ステップ８０４に進かを判定する。すな
わち、背景雑音のパワーがしきい値Ｓ（例えば、２０ｄ
Ｂが好ましい）より大きい場合は、背景部分以外のピッ
チゲインの分析を行い、背景雑音のパワーがしきい値Ｓ
より小さい場合は、ステップ８０４で背景部分のピッチ
ゲインを分析する。背景部分以外のピッチゲインがしき
い値Ｇ″より小さい場合は、入力信号ａ（ｎ）をそのま
ま符号化するよう切替５１０に指示する（ステップ８１
１）。ピッチゲインがしきい値Ｇ″より大きい場合は、
入力信号のピッチを強調したピッチ強調信号ｂ（ｎ）を
符号化するよう切替部５１０に指示する（ステップ８１
２）。一方、背景部分の分析の結果、ピッチゲインがし
きい値Ｇ″より大きい場合は、入力信号ａ（ｎ）をその
まま符号化するよう切替５１０に指示する（ステップ８
０８）。ピッチゲインがしきい値Ｇ″より小さい場合
は、入力信号のピッチを強調したピッチ強調信号ｂ
（ｎ）を符号化するよう切替部５１０に指示する（ステ
ップ８１０）。ピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化する
か、入力信号ａ（ｎ）をそのまま符号化するかを背景部
分及び背景部分以外のピッチゲインによって判定する理
由は、背景部分が一定の周期性を有する場合までピッチ
強調してしまうと、復号側で若干聞き難い復号信号が復
号されてしまうためである。

【００５０】また、背景雑音がほとんど存在しないこと
があらかじめ分かっている音声に対し、無音部や無声部
のように入力信号にピッチ情報がそれほど含まれていな
い場合にはピッチ強調を行わず、有声部のようにピッチ
情報が多く含まれている場合にはピッチ強調を行うよう
にする方法があり、図２６を用いて説明を行う。この方
法では背景雑音による判定条件が必要なく、より簡単な
手続きで、ピッチ強調を行うもしくは行わないと判定す
ることができるというメリットがある。

【００５１】入力信号（ブロック）ａ（ｎ）を入力し
（ステップ９０１）、入力信号のパワーを分析する（ス
テップ９０２）。さらにステップ９０３では信号パワー
のしきい値Ｓによってステップ９０４に進か、ステップ
９０６進かを判定する。すなわち、背景雑音のパワーが
しきい値Ｓ（例えば、２０ｄＢが好ましい）より大きい
場合はステップ９０４で入力信号のピッチ分析を行い、
背景雑音のパワーがしきい値Ｓより小さい場合は、ステ
ップ９０６で、入力信号ａ（ｎ）を符号化するよう切替
部５１０に指示する。ステップ９０４で求めたピッチゲ
インがしきい値Ｇ′より大きければステップ９０７に進
み、しきい値Ｇ′より小さければステップ９０６に進
む。すなわち、ピッチゲインがしきい値Ｇ′より大きけ
ればステップ９０７でピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化
するよう切替部５１０に指示し、ピッチゲインがしきい
値Ｇ′より小さければ、ステップ９０６で入力信号ａ
（ｎ）を符号化するよう切替部５１０に指示する。

【００５２】図１１の構成を基に、正確なスペクトル包
絡を表すＬＰＣ係数を求めるために入力信号ａ（ｎ）を
用いてＬＰＣ分析を行うときの構成を図２０に示す。さ
らに図１１にノイズキャンセラを組み合せたときの構成
を図２１に、図２０にノイズキャンセラを組み合せたと
きの構成を図２２に示す。

【００５３】次に、図１２を用いて本発明の第４の実施
例に係る音声符号化装置の説明を行う。なお、図１２で
図１と同じ番号を付したものは図１のものと同じ機能を
有すると定義し、ここでは説明を省略する。

【００５４】本実施例と第３の実施例との違いは、入力
信号のピッチを強調したものを符号化するか入力信号を
そのまま符号化するかの判定を、判定部５２０において
ピッチ強調部１００からの信号によって判定する点にあ
る。判定部５２０において判定された結果に基づいて、
判定部５２０は切替部５１０に対し指示する。

【００５５】図１２における判定部５２０の動作を図１
６を用いて説明する。ピッチ強調部１００のピッチ分析
演算部１０１で得られたピッチゲインｇを入力し（ステ
ップ８１３）、ステップ８１４では、ピッチゲインｇが
パワーのしきい値Ｓによって、入力信号のピッチを強調
したピッチ強調信号ｂ（ｎ）を符号化するか（ステップ
８１５）、入力信号ａ（ｎ）をそのまま符号化するか
（ステップ８１６）の判定を行う。

【００５６】図１２の構成をもとに正確なスペクトル包
絡を表すＬＰＣ係数を求めるために入力信号ａ（ｎ）を
用いてＬＰＣ分析を行うときの構成を図２３に示す。さ
らに、図１２にノイズキャンセラを組み合わせたときの
構成を図２４に、図２５にノイズキャンセラを組み合わ
せたときの構成を図２６に示す。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の音声符号
化装置によれば、入力信号を符号化する前にあらかじめ
ピッチ強調を行うために、符号化過程でピッチ情報があ
る程度損われても、復号化器側で十分なピッチ情報が得
られることが可能になり、主観品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図

【図２】 ピッチ強調部の構成を示すブロック図

【図３】 符号化部の構成を示すブロック図

【図４】 ピッチ強調部の処理を示すフローチャート

【図５】 本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図

【図６】 入力信号の短時間スペクトルを表す図

【図７】 入力信号のスペクトル包絡およびスペクトル
微細構造の関係を表す図

【図８】 入力信号をピッチ強調したときの短時間スペ
クトルを表す図

【図９】 入力信号をピッチ強調したときのスペクトル
包絡およびスペクトル微細構造の関係を表す図

【図１０】 音声復号化部の構成を示すブロック図

【図１１】 本発明の第３の実施例の構成を示すブロッ
ク図

【図１２】 本発明の第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図

【図１３】 本発明の第３の実施例の判定部の処理を示
すフローチャート

【図１４】 本発明の第３の実施例の判定部の処理を示
すフローチャート

【図１５】 本発明の第３の実施例の判定部の処理を示
すフローチャート

【図１６】 本発明の第４の実施例の判定部の処理を示
すフローチャート

【図１７】 本発明の第１の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図１８】 符号化部の構成を示すブロック図

【図１９】 本発明の第１の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２０】 本発明の第３の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２１】 本発明の第３の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２２】 本発明の第３の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２３】 本発明の第４の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２４】 本発明の第４の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２５】 本発明の第４の実施例の変形例を示すブロ
ック図

【図２６】 本発明の第４の実施例の変形例の判定部の
処理を示すフローチャート

【符号の説明】

１…入力端子 １００…ピッチ強調部 ２００…符号化部 ３００…出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】符号化すべき入力信号に対し、ピッチ周期
   及びピッチゲインを抽出する手段と、 この手段により抽出されたピッチ周期及びピッチゲイン
   を用いて前記入力信号を強調する手段と、 この手段により強調された入力信号に対し、符号化処理
   を施す手段とを有することを特徴とする音声符号化装
   置。
2. 【請求項２】入力信号からピッチ周期Ｔ及びピッチゲイ
   ンｇを抽出し、 抽出されたピッチ周期Ｔ及びピッチゲインｇを用いて前
   記入力信号を強調する演算を施し、 演算された入力信号を符号化することを特徴とする音声
   符号化方法。