JPH0954600A - 音声符号化通信装置 - Google Patents

音声符号化通信装置

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JPH0954600A
JPH0954600A JP7207154A JP20715495A JPH0954600A JP H0954600 A JPH0954600 A JP H0954600A JP 7207154 A JP7207154 A JP 7207154A JP 20715495 A JP20715495 A JP 20715495A JP H0954600 A JPH0954600 A JP H0954600A
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JP
Japan
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noise
frame
voice
level
communication device
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Application number
JP7207154A
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English (en)
Inventor
Yuriko Tsukahara
由利子 塚原
Shigenobu Minami
重信 南
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0954600A publication Critical patent/JPH0954600A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 雑音フレーム間の歪みを低減して雑音特性向
上を図り、これにより高雑音環境下における通話品質を
さらに高める。 【解決手段】 符号化部17とは別に雑音レベル推定部
13および雑音パワー計算部15を設けると共に、雑音
LPC推定部16を設け、これらにより送話音声の過去
の複数の雑音フレームにおける雑音パーおよび雑音LP
C係数を継続的にそれぞれ算出し、現行雑音フレームを
符号化部17で符号化する際に、上記雑音パーおよび雑
音LPC係数の算出結果を符号化部17に供給して符号
化するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル自動
車・携帯電話装置やディジタルコードレス電話機、ディ
ジタル有線電話装置等のように音声信号を符号化して伝
送する音声符号化通信装置に係わり、特に背景雑音の大
きい環境下で使用する場合に好適な装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル携帯電話装置などの通信装置
では、一般にCELP(Code ExcitedLinear Predictio
n)方式などの低ビットレートの音声符号化方式が使用
されている。この種の符号化方式を使用すると、背景雑
音が比較的大きい環境下でも良好な音声通話を行なうこ
とが可能である。なお、CELP方式の詳細な点につい
ては、M.R.Schroeder 氏とB.S.Atal氏の“Code-Excited
Linear Prediction(CELP):High-Quality Speech At Ve
ry Low Bit Rates”in Proc.ICASSP,1985.pp.937-939に
述べられている。
【0003】しかし、バスや通勤電車内等のような高雑
音環境下では雑音部分の歪みが大きく品質が劣化するた
め、雑音感を和らげる技術が種々研究させている。その
一つとして、「雑音重畳音声に対する符号化」(山崎泰
他、平成6年10月、日本音響学会講演1−P−7)
について説明する。
【0004】従来のCELP方式を採用した復号器は、
例えば受信された音声符号化信号を一定長ごとに区切っ
てフレーム化し、雑音区間検出部においてこれらのフレ
ームが音声フレームであるか雑音フレームであるかを判
定する。そして、雑音フレームであれば、この雑音フレ
ームの音声符号化信号の中の線形予測分析(LPC:li
near predictive coding)係数ai を ai ′=ai *gi (i=1,…,n) のように補正する。ただし0<gi <iである。次に、
適応符号帳と雑音符号帳から励起信号を作成し、LPC
係数を用いて合成フィルタを通すことにより再生音声を
得ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この様な従
来のCELP復号器では、雑音フレームのLPC係数の
補正が行なわれるが、補正がフレームごとに個々に行な
われるため、高雑音レベルにおいて発生しやすいフレー
ム間の歪みが解消されにくい。また、音声の性質に合わ
せて作られている雑音符号帳をそのまま用いているた
め、符号帳が原因となる歪みが解消されない。
【0006】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その第1の目的は、雑音フレーム間の歪みを低減
して雑音特性向上を図り、これにより高雑音環境下にお
ける通話品質をさらに高め得る音声符号化通信装置を提
供することである。またこの発明の第2の目的は、より
自然感の高い雑音を再生することができる音声符号化通
信装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るためにこの発明の音声符号化通信装置は、送信側にお
いて、音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定さ
れたフレームについて、それぞれ雑音レベルを表わす情
報、または雑音のスペクトル分析パラメータを推定し、
上記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
たフレームを符号化する際に、過去の複数の雑音フレー
ムについて各々推定された上記雑音レベルを表わす情報
または上記雑音のスペクトル分析パラメータを参照する
ようにしたものである。
【0008】また、受信側において、音声/雑音判定手
段により雑音フレームと判定されたフレームについて、
それぞれ雑音レベルを表わす情報を推定し、上記音声/
雑音判定手段により雑音フレームと判定されたフレーム
の信号を再生する際に、過去の複数の雑音フレームにつ
いて各々推定された雑音レベルを表わす情報に基づいて
レベル調整するようにしたものである。
【0009】このような構成により、送信信号の雑音フ
レームを符号化する際、あるいは受信信号の雑音フレー
ムを再生する際に、過去の複数の雑音フレームにおいて
推定された雑音レベル情報または雑音スペクトル分析パ
ラメータが参照されることになる。すなわち、雑音部分
の長期的なレベルまたはスペクトル分析パラメータをも
とに雑音フレームの符号化または復号処理が行なわれる
ことになる。このため、雑音フレームごとに単独に補正
を行なう場合に比べて、フレーム間の歪みを効果的に除
去することが可能となり、これにより雑音の歪みは低減
されて通話品質を高めることが可能となる。
【0010】一方、上記第2の目的を達成するためにこ
の発明の音声符号化通信装置は、音声/雑音判定手段に
より雑音フレームと判定されたフレームについてそれぞ
れ雑音レベルを表わす情報または雑音スペクトル分析パ
ラメータを推定し、この推定結果をもとに合成雑音を生
成して、この合成雑音を現行雑音フレームの受信復号信
号に置換、重畳または重み付け加算して出力するように
したものである。
【0011】また、上記のように生成された合成音声を
音声フレームの受信復号信号に重畳または重み付け加算
して出力することも特徴としている。このような構成に
より、パルス波形が含まれる雑音符号帳を用いずに白色
雑音に近い合成雑音を生成することが可能となり、これ
によってより自然感のある雑音を出力することが可能と
なる。
【0012】また、雑音フレームの励起信号に符号帳の
コードを用いる場合でも、復号後の音声信号に白色雑音
をもとに生成した合成音声が重畳または重み付け加算さ
れて出力されることになる。このため、歪みが少なくよ
り自然感の優れた雑音を背景にした、聞き易く品質の良
好な通話を行なうことが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1は、この発明の第1の実施の
形態に係わる音声符号化通信装置の送信系の要部構成を
示す回路ブロック図である。
【0014】同図において、マイクロホン11に入力さ
れた背景雑音を含む送話音声信号は、図示しないアナロ
グ/ディジタル変換器で所定のサンプリング周波数でデ
ィジタル信号に変換され、さらにフレーム分割部12で
一定長ずつ区切られてフレーム化されたのち、符号化部
17に入力されるとともに雑音レベル推定部13および
音声/雑音判定部14にそれぞれ入力される。なお、1
フレーム長は例えば160サンプルに設定される。
【0015】雑音レベル推定部13は、上記フレームご
とにその信号中に含まれる雑音のレベルNを推定するも
ので、推定方法としては例えばフレーム内の分散値の対
数値を用いる方法が採用される。図2はその推定計算の
手順および内容を示すフローチャートである。
【0016】すなわち、雑音レベル推定部13はまずス
テップ2aにおいて、雑音レベルN、フレームカウンタ
のカウント値C、フレームパワーの最小値M1 および二
番目に小さい値M2 をそれぞれN0 、C0 、M0 に初期
設定する。例えば、N0 =20、C0 =95、M0 =6
2に設定する。
【0017】この状態でフレーム信号が入力されると、
雑音レベル推定部13はステップ2bにおいてフレーム
パワーRを計算する。例えば、フレームを前半のサブフ
レームと後半のサブフレームとに分けて各々のパワーを
算出し、その平均値をフレームパワーRとする。パワー
Rの計算式は、 R=5* log(x1 2 +…+xNF2 )/NF) xi ;入力信号値 NF;フレーム長またはサブフレーム長 で表わされる。
【0018】フレームパワーRが算出されると、雑音レ
ベル推定部13は次にステップ2cおよび2dでそれぞ
れR<M2 およびR<M1 を判定し、M2 >R>M1 で
あればステップ2gに移行してM2 =M2 とし、R<M
1 ,M2 であればステップ2eに移行してここでM2 =
M1 ,M1 =Rとする。なお、R>M1 ,M2 であれば
M1 ,M2 の変更は行なわない。そして、これらの変更
処理が終了すると、ステップ2fに移行してここでフレ
ームカウンタCをインクリメントする。すなわち、Rと
M1 ,M2 とを比較し、M1 ,M2 がそれぞれ常にフレ
ームパワーの最小値および二番目に小さい値となるよう
に更新を行なう。
【0019】そうしてM1 ,M2 の更新が終わると、ス
テップ2hでフレームカウンタのカウント値Cが定数L
(例えば100)に達したか否かを判定し、まだ達して
いなければステップ2jに移行してここで従来の雑音レ
ベルNをそのまま出力し、しかるのちステップ2bに戻
って次のフレーム信号について以上の探索処理を繰り返
す。これに対しフレームカウンタのカウント値Cが定数
Lに達すると、ステップ2iに移行してここで雑音レベ
ルNをM2 に更新し、さらにM1 およびM2 を初期値に
戻すとともにフレームカウンタのカウント値Cをリセッ
トしたのち、ステップ2jを経てステップ2bに戻る。
そして、上記ステップ2b〜2jにより、再びLフレー
ムの期間にわたってフレームパワーRの最小値M1 およ
び二番目に小さい値M2 の探索を行なう。なお、以上の
説明ではフレームパワーRの二番目に小さい値M2 を雑
音レベルNとしたが、最小値M1 を雑音レベルとしても
よい。
【0020】音声/雑音判定部14は、上記雑音レベル
推定部13において得られた雑音レベルの推定値Nをも
とに、現行フレームが音声フレームであるか雑音フレー
ムであるか判定する。図3はその判定処理の手順および
内容の一例を示すフローチャートである。
【0021】すなわち、音声/雑音判定部14はまずス
テップ3aで雑音の自己相関係数aa、重み付け係数m
および前サブフレームの判定結果(モード)Preを、そ
れぞれaa=a0 、m=m0 、Pre=0に初期設定す
る。このうち雑音の自己相関係数aaについては例えば
a0 =0.5に設定する。
【0022】この状態でステップ3bでフレーム信号が
入力されると、音声/雑音判定部14はステップ3cで
フレームを前半と後半とに分けて、それぞれのパワーP
1 ,P2 を算出する。このパワーの計算式は先に述べた
雑音レベル推定部13の計算式が使用される。またそれ
とともに音声/雑音判定部14は、上記フレームの前半
および後半の各々について一次自己相関係数a1 ,a2
を算出する。そして、これらの計算が終了すると続いて
ステップ3dにおいて、上記雑音レベル推定部13で算
出された雑音レベルNを用いて補正パワーpを p=pi −N により算出するとともに、上記雑音の自己相関係数aa
を用いて補正自己相関係数aを a=abs(ai −aa) を算出する。
【0023】また、ステップ3eにおいて現在設定中の
モードが雑音モード“0”であるか音声モード“1”で
あるかを判定し、雑音モード0”であればステップ3f
で重み付け係数nをn0 に、また音声モード“1”であ
ればステップ3gで重み付け係数nをn1 にそれぞれ設
定する。そして、この重み付け係数nおよび先に初期設
定した重み付け係数mを用いて、ステップ3hにおいて
判定係数kを計算する。その計算式を次に示す。 k=na+mp−nm なお、n0 およびn1 は例えばn0 =13、n1 =5に
設定され、またmは変数でもよいが定数0.6に設定さ
れる。
【0024】音声/雑音判定部14は、次にステップ3
iに移行してここで上記判定係数kがk<0であるか否
かを判定する。そして、k<0であれば音声モードと判
定してステップ3jでFi =0とし、一方k<0でなけ
れば雑音モードと判定してステップ3kでFi =1とす
る。そして、ステップ3l〜3mによりフレームの前半
および後半がともに雑音モードであると判定されれば、
ステップ3oで現行フレームのモードを雑音モード(M
ode=0)と決定し、雑音自己相関係数aaを更新す
る。これに対しフレームの前半および後半のうちのいず
れか一方でも音声モードであれば、ステップ3pに移行
してここで現行フレームのモードを音声モード(Mod
e=1)と決定する。
【0025】なお、上記雑音の自己相関係数aaは、雑
音モードと判定されたフレームの自己相関係数値をリー
ク積分した値とする。また、自己相関は一次相関に限ら
ずさらに高次の相関であってもよい。
【0026】雑音パワー計算部15では、上記音声/雑
音判定部14により判定された現行フレームのモードに
応じて、現行フレームの雑音パワーの算出が行なわれ
る。図4(a),(b)はその計算方法の2つの例を示
すものである。
【0027】先ず図4(a)に示す方法は、上記雑音レ
ベル推定部13により求められた雑音レベルの推定値N
をもとに雑音パワーPを算出するものである。すなわ
ち、まずステップ4aにおいてカウントフラグhにh0
を初期設定する。例えばh=−22とする。この状態で
ステップ4bにて雑音レベル推定値Nおよび現行フレー
ムのモードModeが入力されると、h<h1 (例えば
h1 =−2)であるか否かの判定(ステップ4c)と、
モードが雑音モードであるか否かの判定(ステップ4
d)と、h>h1 であるか否かの判定(ステップ4e)
とを行なう。そして、モードフレームが雑音モードでか
つh>h1 であればhを1デクリメントし、音声モード
であればh=h2 に設定する。またh<h1 であればモ
ードに関係なくhを2インクリメントしてモードを雑音
モードに変更する。そして、ステップ4iでh<0であ
るか否かを判定し、hが負であればステップ4jで雑音
パワーPを P=N+h とし、hが正であれば雑音パワーPを P=N とする。すなわち、雑音フレームが一定数続いた場合に
は雑音パワーPを雑音レベルNよりも小さい値に設定す
る。
【0028】一方、図4(b)に示す方法は、符号化部
17のフレームパワー計算部71において計算されるフ
レームパワーPowerをもとに雑音パワーPを算出するも
のである。すなわち、先ずステップ4mで雑音パワーP
をP0 に初期設定する。例えばP=0に設定する。この
状態で、ステップ4nにてフレームパワーPowerおよび
現行フレームのモードが入力されると、ステップ4oに
移行してここで現行フレームモードが雑音モードである
ときのみ雑音パワーPを P=P*0.9+Power*0.1 とする。すなわち、雑音フレームのフレームパワーPow
erをリーク積分してこれを雑音パワーPとする。
【0029】雑音LPC推定部16では、現行フレーム
のモードに応じて、符号化部17のLPC係数分析部7
2により得られるLPC係数をもとに雑音LPCの計算
が行なわれる。図5(a),(b)はその計算方法の2
つの例を示すものである。
【0030】先ず図5(a)に示す方法は、ステップ5
aにて雑音LSPLi をLi0(i=1,…,NP)に初
期設定する。例えば、雑音LPC係数Ai (i=1,
…,10)をAi =0.9i としたときのLSP変換値
をLi とする。そして、この状態でステップ5bにより
フレームモードModeおよびフレームのLSP係数l
i (i=1,…,NP)が入力されると、ステップ5c
において現行フレームが雑音モードであるとき、雑音L
SPLi を Li =Li *0.9+li *0.1 (i=1,…,NP) としてステップ5dにて出力する。すなわち、現行フレ
ームが雑音モードであるときのみ、雑音LSPLi をフ
レームLSPのリーク積分値に変更し、これをLPC係
数に変換して出力する。
【0031】一方、図5(b)に示す方法は、LPC係
数を前記雑音レベル推定部13で計算された雑音自己相
関係数aaのべき乗で表わすものである。すなわち、先
ずステップ5eで雑音LPC係数Ai (i=1,…,1
0)の初期値を例えばAi =0.9i とする。そして、
この状態でステップ5fで現行フレームのモードMod
eおよび雑音自己相関係数aaが入力されると、ステッ
プ5gで雑音モードのときのみ雑音LPC係数Ai を Ai =aai (i=1,…,10) とし、このAi を出力する。
【0032】符号化部17は、フレームパワー計算部7
1と、LPC係数分析部72とを備えている。フレーム
パワー計算部71では、前記フレーム分割部12から出
力された現行フレームの信号のフレームパワーが算出さ
れ符号化される。また雑音LPC分析部72では、上記
現行フレームの信号のLPC係数またはLSP係数が計
算され符号化される。これらのフレームパワーの算出値
およびLPC係数またはLSP係数の算出値は、それぞ
れ雑音パワーの計算および雑音LPC係数の計算のため
に先に述べた雑音パワー計算部15および雑音LPC推
定部16に供給される。
【0033】また符号化部17は、一対の切替スイッチ
73,74と、励起信号コードサーチ部75と、ピッチ
分析部76と、ローカルデコーダ77とを備えている。
切替スイッチ73,74は、前記音声/雑音判定部14
の判定結果に応じて、現行フレームが音声フレームであ
ればそれぞれフレームパワー計算部71およびLPC係
数分析部72側に切替わり、これによりその出力である
フレームパワーの計算値およびLPC係数の計算値をそ
れぞれ上記励起信号コードサーチ部75、ピッチ分析部
76およびローカルでコーダ77に供給する。一方、現
行フレームが雑音フレームになると、それぞれ雑音パワ
ー計算部15および雑音LPC推定部16側に切替わ
り、これによりその出力である雑音パワーの計算値およ
び雑音LPC係数の計算値をそれぞれ上記励起信号コー
ドサーチ部75、ピッチ分析部76およびローカルでコ
ーダ77に供給する。
【0034】上記励起信号コードサーチ部75およびピ
ッチ分析部76では、それぞれ上記パワーの計算値およ
びLPC係数の計算値をもとに励起信号のコードサーチ
および送話信号フレームのピッチ分析が行なわれ、その
結果が符号化データとして図示しない送信回路へ出力さ
れる。またローカルでコーダ77では、励起信号の合成
が行なわれて、その結果が次のフレームの符号化に使用
される。すなわち、CELP方式による符号化が行なわ
れる。
【0035】このような構成であるから、送話信号はフ
レーム化されたのち雑音レベル推定部13に入力され、
ここで雑音フレームのレベル推定が行なわれ、さらにこ
のレベル推定値をもとに雑音パワー計算部15において
雑音パワーの算出が行なわれる。このとき、上記雑音レ
ベルの計算では、Lフレームの期間にわたってフレーム
パワーRの最小値M1 および二番目に小さい値M2 の探
索が行なわれるので、1フレーム期間のみではなく長期
間にわたる雑音レベル値が推定されることになる。この
ため雑音パワーの計算値も長期間にわたる値が得られ
る。
【0036】一方、雑音LPC推定部16においては、
符号化部17のLPC係数分析部72により得られるL
PC係数をもとに雑音LPCの計算が行なわれる。この
とき、雑音LPC係数は、雑音LSPLi をフレームL
SPのリーク積分値に変更し、これをLPC係数に変換
したものであるため、この雑音LPC係数についても1
フレーム期間のみではなく長期間にわたる値が得られ
る。
【0037】符号化部17においては、音声/雑音判定
部14の判定結果に応じて、現行フレームが音声フレー
ムであれば切替スイッチ73,74がそれぞれフレーム
パワー計算部71およびLPC係数分析部72に切替わ
る。このため、フレームパワー計算部71およびLPC
係数分析部72において算出されたフレームパワーおよ
びLPC係数をもとに、励起信号コードサーチ部75お
よびピッチ分析部76において励起信号のコードサーチ
とピッチ分析が行なわれて、その結果が符号化データと
して送信に供される。
【0038】一方、現行フレームが雑音フレームだった
とすると、切替スイッチ73,74がそれぞれ雑音パワ
ー計算部15および雑音LPC推定部16に切替わる。
このため、このときには上記雑音パワー計算部15およ
び雑音LPC推定部16により先に求められた雑音パワ
ーおよび雑音LPC係数をもとに、上記励起信号コード
サーチ部75およびピッチ分析部76で励起信号のコー
ドサーチとピッチ分析が行なわれて、その結果が符号化
データとして送信に供されることになる。
【0039】したがって、雑音フレームについては過去
の複数の雑音フレームにわたって推定された長期的な雑
音パワーおよび雑音LPC係数をもとに符号化されて送
信されることになる。このため、雑音フレームごとに単
独に補正を行なう場合に比べて、雑音フレーム間の歪み
を効果的に除去することができ、これにより雑音の歪み
は低減されてフレーム間で違和感のない通話を行なうこ
とができる。
【0040】なお、以上の説明では、雑音レベル推定部
13による雑音レベルの推定値をもとに雑音パワー計算
部15で雑音パワーを計算し、この雑音パワー計算値を
符号化部17に供するようにしたが、雑音レベル推定部
13による雑音レベル推定値をそのまま符号化部17に
供するようにしてもよい。
【0041】また、上記説明では雑音LPC推定部16
で自己相関係数aaをもとに雑音フレームのLPC係数
を推定し、この推定値を符号化部17に供するようにし
たが、雑音フレームのLPC係数を自己相関係数aaを
用いずに固定値(例えばaa=0.8)にしてもよい。
また、雑音パワーおよび雑音LPC係数のリーク積分値
を算出するのではなく、平均値を算出するようにしても
よい。
【0042】さらに、図6に示すごとくフレーム分割部
12と符号化部17との間にノイズキャンセラ18を設
け、このノイズキャンセラ18において送話信号中の雑
音成分をキャンセル処理した後に前記雑音レベル推定部
13、音声/雑音判定部14および符号化部17に供給
するようにしてもよい。なお、ノイズキャンセルの方式
としては、例えば1993年電子情報通信学会秋季大会
B−287「移動通信における背景雑音軽減法の検討」
(三木 他)で発表された方式などを使用することがで
きる。
【0043】このようにすることで、雑音歪みをさらに
低減して通話特性をさらに向上させることができる。ま
た、ノイズキャンセラ18の性能によっては、雑音フレ
ームのパワーが一定もしくは零に抑圧されて、雑音パワ
ーを雑音レベルと一致させることが可能となる。したが
って、この場合には雑音パワー計算部を不要にすること
ができる。
【0044】また、CELP方式において、スペクトル
分析パラメータとしてLPC係数を用いるほかにLSP
係数や反射係数を使用してもよい。これらのパラメータ
はLPC係数を変換することにより得ることができる。
【0045】さらに、第1の実施の形態では1種類の符
号化方式を用いて符号化を行なう装置を例にとって説明
したが、複数の符号化方式を持ち、これらを音声フレー
ムと雑音フレームとで切り替えて動作させるようにして
もよい。図7にその構成の一例を示す。すなわち、符号
化部として雑音部符号化部21と音声部符号化部22と
が設けてあり、これらの符号化部21,22に対し送話
信号を切替スイッチ20を介して切り分けて供給する。
切替スイッチ20の切り替えは、音声/雑音判定部14
の判定結果に応じて行なう。
【0046】(第2の実施の形態)図8は、この発明の
第2の実施の形態に係わる音声符号化通信装置の受信系
の要部構成を示す回路ブロック図である。
【0047】CELP方式などにより符号化された送信
符号化信号は、図示しない受信回路で受信されたのち復
号部3に入力される。復号部30は、パワー復号部31
と、LPC係数復号部32と、ピッチ復号部33と、励
起信号復号部34と、合成フィルタ35とを備えてい
る。そして、上記パワー復号部31、LPC係数復号部
32、ピッチ復号部33および励起信号復号部34でそ
れぞれ復号された信号が、合成フィルタ35においてL
PCフィルタリング処理されるとともにパワー調整され
て受話信号が再生される。
【0048】上記合成フィルタ35から出力された受話
信号は、雑音レベル推定部41および雑音重畳部47に
それぞれ入力される。雑音レベル推定部41では、上記
受話信号の雑音レベルが推定され、その推定値は雑音パ
ワー計算部44に入力される。雑音パワー計算部44で
は、上記雑音レベルの推定値をもとに雑音フレームのパ
ワーが計算され、この雑音フレームのパワー値は合成フ
ィルタ46に入力される。なお、雑音レベルの推定方式
としては図2に示したものと同じ方式が使用され、また
雑音パワーの計算方式としては図4に示したものと同じ
方式が使用される。また、雑音レベル推定部44におい
て計算されるパワーは、受話信号をフレーム分割したう
えで計算してもよいが、復号部30のパワー復号部31
の復号結果をそのまま使用してもよい。
【0049】一方、上記復号部30のLPC係数復号部
32で復号されたLPC係数は、音声/雑音判定部42
および雑音LPC推定部43にそれぞれ入力される。こ
のうち音声/雑音判定部42では、上記雑音レベル推定
部41で求められた雑音レベルの推定値をもとに音声フ
レームと雑音フレームとの判定が行なわれる。その判定
方式には、前記図3に示した方式と同じ方式が使用され
る。なお、判定において使用される自己相関関数には、
LPC復号部32の復号結果が反射係数であればその第
1係数が一次自己相関係数と等しいのでこれを流用でき
る。LPC係数復号部32の復号結果がLSP係数また
はLPC係数であれば、これらの係数を変換して一次自
己相関係数値を算出すればよい。
【0050】雑音LPC推定部43では、上記復号部3
のLPC係数復号部32の復号結果をもとに、雑音LP
C係数が推定される。その推定計算方式としては図5に
示した方法と同じものが使用される。
【0051】白色雑音生成部45では、励起信号の代わ
りとなる白色雑音が生成され、この白色雑音は合成フィ
ルタ46に入力される。合成フィルタ46では、雑音パ
ワー計算部44により算出された雑音パワーおよび雑音
LPC推定部43により推定された雑音LPC係数を用
いて、上記白色雑音に対しLPCフィルタリング処理が
行なわれるとともにパワーが調整されて合成雑音が生成
される。なお、白色雑音の生成方法としては、例えばM
系列を用いた方法や、割り算を行なって余りをランダム
列として出力する方法などが使用される。
【0052】雑音重畳部47は、上記音声/雑音判定部
42の判定結果に応じて、上記復号部30の合成フィル
タ35で生成された受話信号と、上記合成フィルタ46
で生成された合成雑音とを選択的に出力する。図9
(a)は上記雑音重畳部47の構成の一例を示したもの
で、この例は切替スイッチにより受話信号と合成雑音と
を択一的に切り替えて出力するものである。
【0053】このような構成であるから、雑音レベル推
定部41により複数の雑音フレームの期間にわたって雑
音レベルが推定されてその推定値をもとに雑音フレーム
のパワーが均一化されるとともに、雑音LPC推定部4
3により複数の雑音フレームの期間にわたって雑音LP
C係数が推定されてその推定値をもとにLPC係数が平
均化され、さらに白色雑音生成部45により励起信号に
代わって白色雑音が生成され、この白色雑音が上記雑音
フレームのパワーおよび雑音LPC係数もとにフィルタ
リングおよびパワー調整されて合成雑音が生成される。
そして、この合成音声が受話信号の雑音フレームに置換
されて受話出力される。
【0054】すなわち、励起信号として白色雑音が使用
され、さらに過去の複数の雑音フレームにわたって推定
された長期的な雑音パワーおよび雑音LPC係数をもと
に合成音声が生成され、この合成雑音が受話音声の背景
雑音として出力されることになる。
【0055】したがって、音声に適応した符号帳から雑
音用の励起信号を生成することによって発生していた雑
音歪みは解消され、また雑音フレーム間の雑音の変動は
抑制されてフレーム間で違和感が少なく聞き易く、より
自然な背景雑音を再生することができる。
【0056】なお、雑音重畳部47は次のような各種変
形が考えられる。すなわち、図9(b)に示す構成は、
雑音フレームの期間には切替スイッチ81で合成雑音を
選択して出力し、音声フレームの期間には加算器82に
おいて合成音声が加算された受話再生信号を選択して出
力するものである。また図9(c)に示すものは、重み
付けのための乗算器83,84を設け、雑音フレーム/
音声フレームの判定結果に応じて、異なる重み付け係数
r1 ,r2 を合成雑音および受話再生信号に与え、その
出力信号を加算器85で合成して出力するようにしたも
のである。
【0057】なお、この本発明は上記各実施の形態に限
定されるものではない。例えば、上記第1の実施の形態
では送信側のみで雑音対策を行ない、一方第2の実施の
形態では受信側のみで雑音対策を行なった場合について
説明したが、送信側および受信側でそれぞれ上記各実施
の形態で述べた雑音対策を実行するようにしてもよい。
【0058】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明では、送信
側において、音声/雑音判定手段により雑音フレームと
判定されたフレームについて、それぞれ雑音レベルを表
わす情報、または雑音のスペクトル分析パラメータを推
定し、上記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判
定されたフレームを符号化する際に、過去の複数の雑音
フレームについて各々推定された上記雑音レベルを表わ
す情報または上記雑音のスペクトル分析パラメータを参
照するようにしている。
【0059】また、受信側において、音声/雑音判定手
段により雑音フレームと判定されたフレームについて、
それぞれ雑音レベルを表わす情報を推定し、上記音声/
雑音判定手段により雑音フレームと判定されたフレーム
の信号を再生する際に、過去の複数の雑音フレームにつ
いて各々推定された雑音レベルを表わす情報に基づいて
レベル調整するようにしている。
【0060】したがってこの発明によれば、フレーム間
の歪みを低減して雑音特性向上を図り、これにより高雑
音環境下における通話品質をさらに高め得る音声符号化
通信装置を提供することができる。
【0061】一方、他の発明では、音声/雑音判定手段
により雑音フレームと判定されたフレームについてそれ
ぞれ雑音レベルを表わす情報または雑音スペクトル分析
パラメータを推定し、この推定結果をもとに合成雑音を
生成して、この合成雑音を現行雑音フレームの受信復号
信号に置換、重畳または重み付け加算して出力するよう
にしたり、また上記合成音声を音声フレームの受信復号
信号に重畳または重み付け加算して出力するようにして
いる。したがってこの発明によれば、より自然感の高い
雑音および音声を再生することができる音声符号化通信
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係わる音声符号
化通信装置の送信系の要部構成を示す回路ブロック図。
【図2】図1に示した装置の雑音レベル推定部における
推定計算手順およびその内容を示すフローチャート。
【図3】図1に示した装置の音声/雑音判定部における
判定処理手順およびその内容を示すフローチャート。
【図4】図1に示した装置の雑音パワー計算部における
雑音パワーの計算手順およびその内容を示すフローチャ
ート。
【図5】図1に示した装置の雑音LPC推定部における
雑音LPCの計算手順およびその内容を示すフローチャ
ート。
【図6】第1の実施の形態の変形例を示す音声符号化通
信装置の回路ブロック図。
【図7】第1の実施の形態の他の変形例を示す音声符号
化通信装置の回路ブロック図。
【図8】この発明の第2の実施の形態に係わる音声符号
化通信装置の受信系の要部構成を示す回路ブロック図。
【図9】図8に示した装置の雑音重畳部の構成例を示す
図。
【符号の説明】
11…マイクロホン 12…フレーム分割部 13…雑音レベル推定部 14…音声/雑音判定部 15…雑音パワー計算部 16,19…雑音LPC推定部 17…符号化部 18…ノイズキャンセラ 20…符号化部の切替スイッチ 21…雑音部符号化部 22…音声部符号化部 30…復号部 31…パワー復号部 32…LPC係数復号部 33…ピッチ復号部 34…励起信号復号部 35…合成フィルタ 41…雑音レベル推定部 42…音声/雑音判定部 43…雑音LPC推定部 44…雑音パワー計算部 45…白色雑音生成部 46…合成フィルタ 47…雑音重畳部 71…フレームパワー計算部 72…LPC係数分析部 73,74…切替スイッチ 75…励起信号コードサーチ部 76…ピッチ分析部 77…ローカルデコーダ 81…切替スイッチ 82,85…加算器 83,84…重み付け用乗算器

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送話入力信号を一定長ごとにフレーム化
    するフレーム分割手段と、 このフレーム分割手段により分割された各フレームごと
    に、当該フレームが音声フレームであるか雑音フレーム
    であるかを判定するための音声/雑音判定手段と、 この音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームについて、雑音レベルを表わす情報を推定す
    るための雑音レベル推定手段と、 前記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームを、過去の複数の雑音フレームについて前記
    雑音レベル推定手段により各々推定された雑音レベルを
    表わす情報に基づいて符号化するための符号化手段とを
    具備したことを特徴とする音声符号化通信装置。
  2. 【請求項2】 符号化手段は、前記音声/雑音判定手段
    により雑音フレームと判定されたフレームを、過去の複
    数の雑音フレームについて前記雑音レベル推定手段によ
    り各々推定された雑音レベルを表わす情報の平均値およ
    びリーク積分値のいずれか一方に基づいて符号化するこ
    とを特徴とする請求項1記載の音声符号化通信装置。
  3. 【請求項3】 符号化手段は、前記音声/雑音判定手段
    により雑音フレームと判定されたフレームを、過去の複
    数の雑音フレームについて前記雑音レベル推定手段によ
    り各々推定された雑音レベルを表わす値およびこの値か
    ら所定値を引いた値のいずれか一方に調整して符号化す
    ることを特徴とする請求項1記載の音声符号化通信装
    置。
  4. 【請求項4】 符号化手段は、前記音声/雑音判定手段
    により雑音フレームと判定されたフレームが所定数以上
    連続した場合に、現行フレームのレベルを雑音レベル推
    定手段による雑音レベルの推定値から所定値を引いたレ
    ベルに調整すること特徴とする請求項3記載の音声符号
    化通信装置。
  5. 【請求項5】 送話入力信号を一定長ごとにフレーム化
    するフレーム分割手段と、 このフレーム分割手段により分割された各フレームごと
    に、当該フレームが音声フレームであるか雑音フレーム
    であるかを判定するための音声/雑音判定手段と、 この音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームについて、雑音のスペクトル分析パラメータ
    を推定するための雑音スペクトル推定手段と、 前記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームを、過去の複数の雑音フレームについて前記
    雑音スペクトル推定手段により各々推定された雑音のス
    ペクトル分析パラメータに基づいて符号化する符号化手
    段とを具備したことを特徴とする音声符号化通信装置。
  6. 【請求項6】 符号化手段は、前記音声/雑音判定手段
    により雑音フレームと判定されたフレームを、過去の複
    数の雑音フレームについて前記雑音スペクトル推定手段
    により各々推定された雑音スペクトル分析パラメータの
    平均値およびリーク積分値のいずれか一方に基づいて符
    号化することを特徴とする請求項5記載の音声符号化通
    信装置。
  7. 【請求項7】 伝送路を介して伝送された受信符号を復
    号して受信復号信号を出力するための復号手段と、 この復号手段から出力された受信復号信号を一定長ごと
    にフレーム化するフレーム分割手段と、 このフレーム分割手段により分割された各フレームごと
    に、当該フレームが音声フレームであるか雑音フレーム
    であるかを判定するための音声/雑音判定手段と、 この音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームについて、雑音レベルを表わす情報を推定す
    るための雑音レベル推定手段と、 前記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームを、過去の複数の雑音フレームについて前記
    雑音レベル推定手段により各々推定された雑音レベルを
    表わす情報に基づいてレベル調整して出力する雑音再生
    手段とを具備したことを特徴とする音声符号化通信装
    置。
  8. 【請求項8】 伝送路を介して伝送された受信符号を復
    号して受信復号信号を出力するための復号手段と、 この復号手段から出力された受信復号信号を一定長ごと
    にフレーム化するフレーム分割手段と、 このフレーム分割手段により分割された各フレームごと
    に、当該フレームが音声フレームであるか雑音フレーム
    であるかを判定するための音声/雑音判定手段と、 この音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームについて、雑音レベルを表わす情報を推定す
    るための雑音レベル推定手段と、 前記雑音レベル推定手段により過去の複数の雑音フレー
    ムについて各々推定された雑音レベルを表わす情報に基
    づいてレベル調整した合成雑音を生成するための合成雑
    音生成手段と、 この合成雑音生成手段により生成された合成雑音を基
    に、前記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定
    された現行フレームの受信復号信号を可変して出力する
    雑音再生手段とを具備したことを特徴とする音声符号化
    通信装置。
  9. 【請求項9】 伝送路を介して伝送された受信符号を復
    号して受信復号信号を出力するための復号手段と、 この復号手段から出力された受信復号信号を一定長ごと
    にフレーム化するフレーム分割手段と、 このフレーム分割手段により分割された各フレームごと
    に、当該フレームが音声フレームであるか雑音フレーム
    であるかを判定するための音声/雑音判定手段と、 この音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定され
    たフレームについて、雑音のスペクトル分析パラメータ
    を推定するための雑音スペクトル推定手段と、 この雑音スペクトル推定手段により過去の複数の雑音フ
    レームについて各々推定された雑音スペクトル分析パラ
    メータに基づいて合成雑音を生成するための合成雑音生
    成手段と、 この合成雑音生成手段により生成された合成雑音を基
    に、前記音声/雑音判定手段により雑音フレームと判定
    された現行フレームの受信復号信号を可変して出力する
    雑音再生手段とを具備したことを特徴とする音声符号化
    通信装置。
  10. 【請求項10】 雑音再生手段は、前記合成雑音を現行
    フレームの受信復号信号に置換して出力することを特徴
    とする請求項8または9記載の音声符号化通信装置。
  11. 【請求項11】 雑音再生手段は、前記合成雑音を現行
    フレームの受信復号信号に重畳して出力することを特徴
    とする請求項8または9記載の音声符号化通信装置。
  12. 【請求項12】 雑音再生手段は、前記合成音声を現行
    フレームの受信復号信号に重み付け加算して出力するこ
    とを特徴とする請求項8または9記載の音声符号化通信
    装置。
  13. 【請求項13】 合成雑音生成手段は、白色雑音発生手
    段を有し、この白色雑音発生手段により発生された白色
    雑音に、前記雑音スペクトル推定手段で推定された雑音
    スペクトル分析パラメータを与えることにより、合成雑
    音を生成することを特徴とする請求項9記載の音声符号
    化通信装置。
  14. 【請求項14】 前記合成雑音生成手段により生成され
    た合成雑音を基に、前記音声/雑音判定手段により音声
    フレームと判定された現行フレームの受信復号信号を可
    変して出力するための音声再生手段を備えたことを特徴
    とする請求項8または9記載の音声符号化通信装置。
  15. 【請求項15】 音声再生手段は、前記合成雑音を現行
    フレームの受信復号信号に重畳して出力することを特徴
    とする請求項14記載の音声符号化通信装置。
  16. 【請求項16】 音声再生手段は、前記合成音声を現行
    フレームの受信復号信号に重み付け加算して出力するこ
    とを特徴とする請求項14記載の音声符号化通信装置。
  17. 【請求項17】 音声/雑音判定手段は、 雑音フレームのレベル推定値と現行フレームのレベル検
    出値とのレベル差分を求める手段と、 前記雑音フレームの自己相関係数の推定値と現行フレー
    ムの自己相関係数の検出値との自己相関差分の絶対値を
    求める手段と、 前記レベル差分および自己相関差分の絶対値の少なくと
    も一方を用いて、現行フレームが音声フレームであるか
    雑音フレームであるかを判定する手段を備えたことを特
    徴とする請求項1、5、7、8または9のいずれかに記
    載の音声符号化通信装置。
JP7207154A 1995-08-14 1995-08-14 音声符号化通信装置 Pending JPH0954600A (ja)

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