JPS63175896A - 無音圧縮音声録音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、音声信号を分析して符号化する際に無音部
分を圧縮して記憶する音声録音装置に関する。

〈従来の技術〉 音声信号を合成して表現するには多大な情報ｍが必要で
あり、そのため、分析して符号化した符号を記憶するメ
モリは大きな記憶容量を必要とする。一方、音声信号に
は発話中に音を発していない無音の休止区間があり、上
記無音区間の情報を圧縮することにより音声符号の高能
率伝送やメモリの記憶容量の縮小化ができる。特に、普
通の発声速度において実際に音声を発している音声区間
は、全発声時間長の６８％程度であり、無音区間を圧縮
することで、かなり音声情報の圧縮が可能となる。

最近、本発明者等は無音圧縮録音装置として、第３図に
示すようなしのを提案した。この無音圧縮録音装置は第
１アドレスカウンタ２と第２アドレスカウンタ６とを操
作することによって、リアルタイムで無音圧縮を施しな
がら音声を符号化するものである。

上記無音圧縮録音装置は、録音に先だって上記第１アド
レスカウンタ２．第２アドレスカウンタ６を、これから
音声符号を録音しようとする音声符号メモリ３のスター
ト位置に初期値化する。

入力端子に音声信号が人力されると、符号化器１は上記
音声信号を分析して符号化し、符号化された音声符号は
第１アドレスカウンタ２の制御に従って音声符号メモリ
３の所定のアドレスに書き込まれる。ここで、上記第１
アドレスカウンタ２は符号を書き込む毎にその符号ビッ
ト長方だけアドレスのカウント数が進むカウンタであり
、一方第２アドレスカウンタ６は単にアドレス値を保存
するレジスタである。

一方、上記音声信号は有音無音判定器４に６入力される
。上記有音無音判定器４は入力音声が有音であるか無音
であるかの判定を、ある一定時間長のフレーム単位で判
定するものであり、判定基学として入力音声波形の零交
差数、音声信号のエネルギー、人力波形の一次差分信号
のエネルギー等を用いる。

上記有音無音判定器４が有音が無音かの判定を下すまで
（すなわち１フレームが終了するまで）の間、上記符号
化器ｌは並行して符号化動作を実行し、音声符号メモリ
３に符号化結果を出力する。

ｌフレームの符号化が終了した時点モ有音無音判定器４
が今符号化を終了したｌフレームが有音であると判定す
ると、制御信号を出力してスイッチ５を端子Ｃに接続す
る。すると今の第１アドレスカウンタ２の値が第２アド
レスカウンタ６にコピーされ、符号化処理はさらに続行
される。

すなわち、第４図に示す上記音声符号メモリ３の記憶状
態において、音声が人力されると第１アドレスカウンタ
２に格納されている初期値Ｆ１によって指定される下位
アドレスＦ、から上位方向に矢印Ｘのごとく音声符号を
書き込んで行く。ｌフレーム分の書き込みが終了してＦ
ｔに達したとき、第１アドレスカウンタ２に格納されて
いる値はＦ、となる。一方、第２アドレスカウンタ６は
初期値Ｆ、のままである。

このとき、有音無音判定器４がＦ、からＦ、まで書き込
まれた音声符号が有音であると判定すると、スイッチ５
は端子Ｃに接続されて、第２アドレスカウンタ６に第１
アドレスカウンタ２に格納されている値Ｆ、がコピーさ
れ、第２アドレスカウンタ６はＦ２を格納する。そして
、さらに符号化器ｌは符号化処理を続行し、矢印Ｙのご
とく音声符号メモリ３に符号が書き込まれる。

一方、上記Ｆ、においてＦｌからＦ、まで書き込まれた
ｌフレームの音声符号が無音であると判定されると、ス
イッチ５がｄの方に接続され、第２アドレスカウンタ６
が格納している値ＦＩが第１アドレスカウンタ２にコピ
ーされる。つまり、符号化終了フレームが無音であった
ので、音声符号メモリ３のアドレスを示す第１アドレス
カウンタ２を矢印Ｚのごとく後戻りさせる訳である。さ
らに、第１アドレスカウンタ２の後戻りしたアドレス値
Ｆ１によって所定される音声符号メモリ３のアドレスＦ
Ｉに、無音を示す無音マーカーＳＭを書き込み、続いて
無音時間長（現時点ではｌフレームの時間長）を示す符
号ＴＭを書き込み、次のアドレスから次のフレームの符
号化結果を書き込むことができるように第１アドレスカ
ウンタ２を設定し、次のフレームの分析を始める。

もし、次フレームが再び無音と判定されると再度上述の
動作が実行され、再び第１アドレスカウンタ２が第２ア
ドレスカウンタ６の内容Ｆ１に戻る。この際、無音時間
長を示す符号ＴＭの内容が２フレームの時間長に更新さ
れる。

さらに、第５図により具体的に動作を説明すると、入力
音声波形の符号は音声符号メモリ３のＰａ点から書き始
められるが、時点ｔ３のフレームまでは無音と判定され
て無音マーカーＳＭがＰａ点に出力される。続いて時点
ｔ３までの無音時間長（ここでは３フレ一ム長ＴＭ（３
））が出力される。時点ｔ３から時点ｔ４までは有音と
判定されＦｂ点からＦｃ点までは音声符号が出力される
。以下このようにして音声入力が終了するまで音声圧縮
と同時に符号化が行なわれる。

再生においては、音声符号メモリ３から符号を読み取り
、読み取った符号が無音マーカーＳＭか否かを判定をし
、無音マーカーＳＭである場合は無音マーカーＳＭの次
のデータＴＭを無音時間長を示す符号として読み取り、
その時間長の間、再生信号として零を出力する。また、
読み取った符号が無音マーカーＳＭでない場合は、その
符号を、　復号化器に人力して合成波形を出力する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の音声録音再生装置ではフレー
ム単位で有音無音判定器４で有音か否かを判定して無音
圧縮を行うので、無音圧縮した音声符号を再生した場合
、音声の語頭や語尾が欠落してしまうという問題がある
。また、入力音声信号中における短時間のパワーの弱い
区間（例えば「かっこう」等の促音）が無音区間と判定
されて無音圧縮されてしまい、再生時に促音部が完全な
無音区間として挿入されて（例えば「が　こう」）聴感
上違和感を生じてしまうという問題がある。

さらに、この問題を回避するために有音か無音かの判定
を数フレーム単位で行なうシステムら考えられるが、な
お、語頭や語尾の欠落が生じることがある。

そこで、この発明の目的は、音声信号の無音区間をリア
ルタイムで圧縮することができ、かっ語頭や語尾または
短時間でパワーの弱い区間であっても無音区間として録
音されず、再生時に聴感上違和感を生じない音声符号を
得ることができろ無音圧縮音声録音装置を提供すること
にある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の無音圧縮音声録音
装置は、音声信号を分析して符号化する符号化器と、上
記音声信号が有音信号であるか無音信号であるかを判定
する有音無音判定器と、音声符号を記憶する音声符号メ
モリと、上記有音無音判定器によって制御され、音声信
号が有音のときは上記音声符号メモリのアドレスを進行
さける一方、無音のときは上記音声符号メモリのアドレ
スを逆戻りさせて進行させない２種のアドレスカウンタ
とを有する無音圧縮音声録音装置において、上記アドレ
スカウンタによって、音声符号メモリのアドレスが指定
される上記符号化信号を、上記有音無音判定器に入力さ
れる音声信号よりも遅延させる遅延器を設けて、上記有
音無音判定器によって先行する音声信号の音声符号メモ
リへの格納を制御するようにしたことを特徴としている
。

〈作用〉 音声信号が入力されると、上記音声信号が有音信号か無
音信号かが有音無音判定器によって判定され、その結果
、無音信号と判定されると音声符号メモリのアドレスが
逆戻りされ進行されず、符号化された音声信号は音声符
号メモリに録音されることかなく、音声符号メモリの無
音区間をリアルタイムで圧縮して記憶容量を小さくする
ことができる。

また、無音信号に続いて入力された音声信号が上記有音
無音判定器によって有音であると判定されると、上記判
定結果に基づき、遅延器によって上記有音無音判定器に
よって判定された時点よりも遅延されてた音声信号が符
号化器によって符号化され、すなわち、有音と判定され
た時点よりも以前の時点に遡って符号化されて、上記ア
ドレスカウンタによってアドレスを進行される音声符号
メモリに記憶されるので、語頭が欠落することなく録音
することができ音声を再生したとき語頭に聴感上違和感
を生じない。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、この無音圧縮音声録音装置は遅延器１
１．符号化器１２．第１アドレスカウンタ＋３．音声符
号メモリ１４．有音無音判定器１５゜時間カウンタ１６
．状態記憶回路Ｉ７および第２アドレスカウンタＩ９で
概略構成している。上記第１アドレスカウンタ１３は上
記音声符号メモリ１４のアドレスを指定するカウンタで
あって、音声符号メモリ１４に音声符号を書き込む毎に
上記音声符号のビット長方だけアドレスのカウント数が
進むカウンタであり、上記第２アドレスカウンタ１９は
単にアドレス値を格納するレジスタである。また、上記
有音無音判定器１５は判定基準として例えば入力音声波
形の波高値と閾値の高低比較で、フレーム単位ではなく
毎サンプリングごとに判定するものである。

上記溝成の無音圧縮録音装置は次のように動作する。

先ず録音に先立って上記第１アドレスカウンタ１３およ
び第２アドレスカウンタ１９をこれから録音しようとす
る音声符号メモリ１４のスタート位置に初期値化する。

次に上記時間カウンタ１６を初期値化し上記状態記憶回
路Ｉ７を無音に設定する。状態記憶回路１７の状態が無
音の場合、上記符号化器１２は停止している。

（イ）語頭検出 入力端子に音声波形が入力すると上記音声波形のデータ
は遅延器１１に人力すると共に、有音無音判定器１５に
も入力される。上記有音無音判定器１５が音声信号を有
音と判定するまで、上記時間カウンタ１６は無音時間を
カウントアツプする。

有音無音判定器１５が有音部の波形の波高値か閾値上り
高いことを検知して有音と判定すると、状態記憶回路１
７を有音に設定する。同時に、第１アドレスカウンタ１
３の指示に従って音声符号メモリ１４の所定のアドレス
に、有音と判定されるまでの音声波形が無音であること
を表わす符号（無音マーカー）と、時間カウンタ１６の
内容すなわち無音時間長とを符号化して記憶する。次に
、時間カウンタ１６を初期値化すると共に、符号化器　
。

１２にスタート信号を出力する。すると符号化器１２は
遅延器ＩＩを通過して例えば遅延時間τだけ遅延した音
声信号を符号化する。したがって、上記遅延時間τだけ
以前の音声信号を符号化することになる。上述のように
して音声波形が有音と判定された時点より、時間τだけ
以前の波形から符号化を開始するので、語頭の欠落（す
なわち語頭を誤って無音として符号化すること）を防ぐ
ことができる。

語頭検出のさらに具体的動作を第２図を用いて説明する
。人力音声波形は時点へにおいてその波高値が閾値を越
えて、有音無音判定器１５が有音の判定を下し符号化器
１２をスタートさせる。したがって、符号化器１２は時
点Ａより符号化を開始するが、符号化器１２に人力する
音声信号は時間τだけ遅延されているので、音声信号が
符号化され始めるのはそれより時間τだけ遡った時点Ａ
。

からであり、Ａ’　Ａ間の閾値以下の音声信号も欠落す
ることなく有音信号として符号化される。

有音無音判定器１５が一度有音と判定し符号化器１２が
符号化動作を行っている最中も、並行して遅延されてい
ない（すなわち符号化されている信号より時間τだけ進
んだ）現在の入力音声が有音か無音かの判定を有音無音
判定器１５で行う。

そして、有音無音判定器１５が現在入力された音声信号
が無音であると判定すると、音声信号が無音であると判
定するだめの情報の一つである時間カウンタ１６がカウ
ントアツプを開始する一方、有音と判定すると上記時間
カウンタ１６の内容を初期値化する。したがって、第２
図においてＡ。

８間のように有効な有音区間内で音声波の振動によって
時点Ｅのごとく波高値が一時的に閾値上り低くなっても
、すぐ次の時点Ｆで波高値が閾値上り高くなり、時間カ
ウンタ１６はすぐカウントアツプを停止して有音区間を
無音と誤って判定することがない。

（ロ）語尾検出 時点Ｂで波高値が閾値上り低下して、上述のように入力
音声が無音と判定されて時間カウンタ１６が無音時間を
カウントアツプし始める。そして、人力波形の波高値が
閾値上り低い時間が時間ｔａの間連続すると、有音無音
判定器１５は現在の音声信号を語尾の候補として判定し
て、上記状態記憶回路１７に信号を出力してスイッチ１
８を端子ａに接続する。すると現在の第１アドレスカウ
ンタ１３の内容が第２アドレスカウンタ１９に退避され
ろ。そして、更に音声信号の判定が続行されて時間ｔｂ
の間連続して無音と判定されると、上記有音無音判定器
１５は時間ｔａ経過した時点を語尾であったと確定して
、時間カウンタ１６を初期値化すると共に、状態記憶回
路１７を無音に設定して符号化器１２を停止させ、さら
にスイッチ１８を端子すに接続して第２アドレスカウン
タ１９に退避していた語尾候補である時点に対応するア
ドレス値を第１アドレスカウンタ１３に戻す。

語尾検出のさらに具体的動作を第２図を用いて説明する
。入力音声波形に対して有音無音判定器１５が無音の判
定を下すのは時点Ｂであり、さらに時点Ｂから時間ｔａ
経過後の時点Ｃで語尾候補として第１アドレスカウンタ
１３の内容を退避する。

この時点で実際に符号化されている音声は時間τだけ遅
延されているので、上記第１アドレスカウンタ１３の内
容は、時点Ｂより時間ｔａ経過後の時点Ｃの、さらに時
間τだけ遅延された時点Ｃ°に対応するアドレスである
。さらに時間ｔｂの間無音判定が連続すると第１アドレ
スカウンタ１３の内容は時間ｔｂ経過した時点りの時間
τだけ遅延された時点Ｄ°に対応するアドレスまで進む
。この時点で上記語尾候補は語尾と確定されて、第２ア
ドレスカウンタ１９の内容を第１アドレスカウンタ１３
に転送するので、音声符号メモリ１４をアクセスする第
１アドレスカウンタ１３の内容が時点Ｃ。

に対応するアドレスに戻る。したがって、音声符号が書
き込まれる上記音声符号メモリ１４内のアドレスが、時
間Ｑａ＋　Ｌｂ）経過後の時点りの時間τだけ遅延した
時点Ｄ゛のアドレスから、時点Ｃ°のアドレスに逆戻り
する。そして、以後は語頭検出に移行する。したがって
、Ｃ’　Ｄ’間の無音区間をリアルタイムで圧縮するこ
とができ、メモリ容量を小さくしたりメモリを有効に利
用することができる。また、ＢＣ’間の閾値以下の音声
信号ら欠落することがなく打音信号として符号化される
。

ここで、上述のようにＢＣ’間を欠落することなく符号
化する場合は、時間τおよびｔａはｔａ＞ｒの関係であ
る必要があり、その差［ａ−τ（すなわちＢＣ゛間の長
さ）は語尾の長さを考慮して設定しなければならない。

また、ｔａの設定によってａ音区間に存在する促音部の
ように短時間でパワーの弱い区間であっても無音部と判
定されることがない。

上記音声符号メモリ１４に記憶された音声符号を再生す
る場合は、音声符号メモリ１４から符号を読み取り、読
み取った符号が上記無音マーカーか否かを判定をし、も
し無音マーカーであれば次に読み込まれるデータを無音
時間長を示す符号として読み取ってその時間長の間両生
信号として零を出力する。読み取った符号が無音マーカ
ーでなければその読み取った符号を復号化器に入力して
合成波形を出力する。

したがって、この発明によれば音声符号メモリ１４の無
音区間をリアルタイムで圧縮することができ記憶容量を
小さくすることができ、また、パワーの弱い語頭であっ
ても無音区間として棄却されることなく符号化され、音
声符号を再生した場合に聴感上違和感をあたえることが
ない。

上記実施例では、有音無音判定器４が上記遅延器による
遅延時間よりも一定時間だけ長い時間無音状態が連続し
たときに語尾であると判断するようにしているので、語
尾や促音部であっても無音部として判定されて欠落する
ことがなく有音として符号化することができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の無音圧縮音声録音
装置は、有音無音判定器と、音声符号メモリと、上記有
音無音判定器によって制御されて音声信号が有音のとき
は上記音声符号メモリのアドレスを進行させる一方、無
音のときは逆戻りさせるアドレスカウンタとを備えたの
で、無音区間をリアルタイムで圧縮することができる。

また、上記アドレスカウンタによって上記音声符号メモ
リのアドレスが指定される符号化信号を、有音無音判定
器に人力される音声信号よりも遅延させる遅延器を備え
、上記有音無音判定器によって先行する音声信号の音声
符号メモリへの格納を制御するようにしたので、パワー
の弱い語頭であっても有音部として符号化することがで
き、音声に再生しても聴感上違和感をあたえることがな
いという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の無音圧縮音声録音装置の一実施例の
ブロック図、第２図は上記実施例の動作の説明図、第３
図は従来の無音圧縮音声録音装置のブロック図、第４゛
図は上記従来例における音声符号メモリの記憶状態の説
明図、第５図は上記従来例における人力音声波形と音声
符号メモリとの対応図である。 １１・・・遅延器、１２・・・符号化器、１３・・・第
１アドレスカウンタ、 Ｉ４・・・音声符号メモ１ハ　夏５・・・有音無音判定
器、Ｉ６・・・時間カウンタ、１７・・・状態記憶回路
、Ｉ９・・・第２アドレスカウンタ。 特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　　青　山　葆ばか２名手続補正書（自制 特許庁長官殿　　　昭和６３年　２月１６日１、　事件
の表示 昭和６２年特許願第　８８０６　　　　号３、　補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住所大阪府大阪市阿１ｊ′丁野区長池町２２番２２号名
作（５０４）シャープ株式会社 代表者　辻　　　晴　　雄 ４、代理人 自発 ｉ６３．２．’８Ｊ ７、補正の内容 明細書中、下記の箇所を訂正します。 Ｉ、特許請求の範囲の欄 別紙の通り。 ■５発明の詳細な説明の欄 （１）第９頁第５行目 「遅延器を設けて、」とあるを、 「遅延器（これは音声符号メモリの一部を循環記憶装置
として使うことで実現することらできろ）を設けて、」
と訂正します。 （２）第１７頁第１５行目 「有音無音判定器４」とあるを、 「有音無音判定器１５」と訂正します。 （３）第１７頁第２０行目 「できる。」とあるを、 「できろ。 上記遅延器１１は、音声符号メモリＩ４の一部を循環記
憶装置として共用することで実現でき、これによりハー
ドウェアの簡素化を計ることができる。」と訂正します
。 以上 特許請求の範囲 「（１）音声信号を分析して符号化する符号化器と、上
記音声信号が有音信号であるか無音信号であるかを判定
する有音無音判定器と、音声符号を記憶する音声符号メ
モリと、上記有音無音判定器によって制御され、音声信
号が有音のときは上記音声符号メモリのアドレスを進行
させろ一方、無音のときは上記音声符号メモリのアドレ
スを逆戻りさけて進行さ仕ない２種のアドレスカウンタ
とを有する無音圧縮音声録音装置において、上記アドレ
スカウンタによって、音声符号メモリのアドレスが指定
される上記符号化信号を、上記有音無音判定器に入力さ
れる音声信号よりも遅延させろ遅延器を設けて、上記有
音無音判定器によって先行する音声信号の音声符号メモ
リへの格納を制御するようにしたことを特徴とする無音
圧縮音声録音装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号を分析して符号化する符号化器と、上記
   音声信号が有音信号であるか無音信号であるかを判定す
   る有音無音判定器と、音声符号を記憶する音声符号メモ
   リと、上記有音無音判定器によって制御され、音声信号
   が有音のときは上記音声符号メモリのアドレスを進行さ
   せる一方、無音のときは上記音声符号メモリのアドレス
   を逆戻りさせて進行させない２種のアドレスカウンタと
   を有する無音圧縮音声録音装置において、 上記アドレスカウンタによって、音声符号メモリのアド
   レスが指定される上記符号化信号を、上記有音無音判定
   器に入力される音声信号よりも遅延させる遅延器を設け
   て、上記有音無音判定器によって先行する音声信号の音
   声符号メモリへの格納を制御するようにしたことを特徴
   とする無音圧縮音声録音装置。