JPH02280200A - 音声符号化復号化方式 - 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〕 本発明は、音声信号を低いビットレート、特に４．８ｋ
ｂ／ｓ程度で、比較的少ない演算量により高品質に符号
化し復号化するための音声符号化復号化方式に関する。

〔従来の技術〕

音声信号を４．８ｋｂ／ｓ程度の低いピントレートで符
号化する方式としては、例えば特願昭５９−２７２４３
５号明細書（文献１）や特願昭６０−１７８９１１号明
細書（文献２）等に記載されているピッチ補間マルチパ
ルス法が知られている。この方法によれば、送信側では
、フレーム毎の音声信号から音声信号のスペクトル特性
を表すスペクトルパラメータとピッチを表すピンチパラ
メータとを抽出し、音声信号の有声区間では、１フレー
ムの音源信号を、１フレームをピッチ区間毎に分割した
複数個のピッチ区間のうちの一つのピッチ区間（代表区
間）についてマルチパルスで表し、代表区間におけるマ
ルチパルスの振幅１位相と、スペクトル、ピッチパラメ
ータを伝送する。また無声区間では、１フレームの音源
を少数のマルチパルスと雑音信号で表し、マルチパルス
の振幅１位相と、雑音信号のゲイン、インデックスを伝
送する。

受信側においては、有声区間では、現フレームの代表区
間のマルチパルスと隣接フレームの代表区間のマルチパ
ルスとを用いてマルチパルス同士の振幅と位相を補間し
て、代表区間以外のピッチ区間のマルチパルスを復元し
フレームの駆動音源信号を復元す乞。また、無声区間で
は、マルチパルスと雑音信号のインデンクス、ゲインを
用いてフレームの駆動音源信号を復元する。さらに、復
元した駆動音源信号を、スペクトルパラメータを用いた
合成フィルタに入力して合成音声信号を出力する。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来方式によれば、有声区間では代表区間にた
てた少数のマルチパルスと隣接フレームの代表区間にお
けるマルチパルスとを補間して音源信号を表していた。

しかるにマルチパルスの振幅２位相を符号化するのに、
１パルス当り合計で１０ビット程度のビット数が必要で
ある。従って、４．８ｋｂ／ｓ程度のピントレートに適
用するためには代表区間のマルチパルスの個数を通常４
個程度と少なくする必要がある。従ってこのように少な
い個数では音源信号の近似度が十分ではなく、特にピッ
チ周期の長い男性話者では音質が劣化するという問題点
があった。さらに従来方式では、代表区間以外のピッチ
区間は代表区間のパルス同士を線形補間して音源信号を
復元していたが、パルスには振幅と位相の２種のパラメ
ータがあり相互に関係しているため、これらを独立に補
間すると特性が低下するという問題点があった。

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、比較的少な
い演算量により４．８ｋｂ／ｓ程度で音質の良好な音声
符号化復号化方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明である音声符号化復号化方式は、送信側では
、人力した離散的な音声信号から、スペクトル包絡を表
すスペクトルパラメータとピンチを表すピッチパラメー
タとを予め定められた時間長のフレーム毎に求め、前記
フレームのＦ声ｆｆ　号を前記ピッチパラメータから求
めたピッチ周期に応じたピッチ区間毎に分割し、前記ピ
ッチ区間の内の１つのピッチ区間の音源信号を少数のパ
ルスと前記音源信号の特性を表すコードブックとで表し
、前記音声信号と前記パルスと前記コードブックにより
得られる合成信号との誤差を小さくするように前記パル
スの振幅と位相を求め、前記コードブックからΔつのコ
ードワードを選択し、前記ピンチパラメータと前記スペ
クトルパラメータと前記パルスの振幅１位相と前記コー
ドワードを表すインデックスとを出力し、受信側では、
前記バルスの振幅１位相と前記インデックスとを用いて
前記ピッチ区間の音源信号を発生し、さらに補間により
他のピッチ区間の音源信号を復元し、前記スペクトルパ
ラメータを用いて構成した合成フィルタを駆動して合成
音声を求め出力することを特徴とする。

第２の発明である音声符号化復号化方式は、送信側では
、入力した離散的な音声信号から、スペクトル包絡を表
すスペクトルパラメータとピッチを表すピッチパラメー
タとを予め定められた時間長のフレーム毎に求め、前記
フレームの音声信号を前記ピッチパラメータから求めた
ピッチ周期に応じたピッチ区間毎に分割し、前記ピッチ
区間の内の１つのピッチ区間の音源信号を少数のパルス
と前記音源信号の特性を表すコードブックとで表し、さ
らに前記ピッチ区間以外の他のピッチ区間では前記パル
スの振幅１位相の少なくとも一方を補正する補正係数を
求め、前記ピッチパラメータと前記スペクトルパラメー
タと前記パルスの振幅。

位相と前記コードブックの選択されたコードワードを表
すインデックスと前記補正係数を出力し、受信側では、
前記パルスの振幅１位相と前記コードワードのインデッ
クスとを用いて前記ピッチ区間の音源信号を発生し、さ
らに他のピッチ区間では前記ピッチ区間の音源信号と前
記補正係数を用いて音源信号を復元し、前記復元した音
源信号により前記スペクトルパラメータを用いて構成し
た合成フィルタを駆動して合成音声を求めて出力するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明による音声符号化復号化方式は、有声区間におい
て、第３図のブロック図に示すように、フレーム（通常
２０ｍ５程度）内のピッチ区間の音源信号を、振幅及び
位相を与えるための少数のパルスを発生するパルス発生
部７００と、音源信号のスペクトル包絡を表すフィルタ
のインパルス応答、あるいはフィル汐の係数のコードブ
ック７２０から一つを選択して音源信号を形成する音源
信号形成部７１０により表すことを特徴とする。さらに
このようにして表した音源信号により合成フィルタ７３
０を駆動して再生音声を得る。

今、−例として前記パルスの個数を１とする。

コードブックには、音源信号のスペクトル包絡を表すフ
ィルタのインパルス応答の集合からなるコードブックを
用いる。これをｈｉ（ｎ）（Ｊ＝１２Ｍ）とする。この
インパルス応答は種々の方法により求めることができる
。例えば、音声信号をＬＰＧ分析して得た予測残差信号
のフレーム毎の予め定められたサンプル数をＦＦＴ　（
高速フーリエ変換）して絶対値スペクトルを求め、さら
に逆ＦＦＴするとインパルス応答が求まる。別の方法と
しては、前記予測残差信号を周知のＬＰＣ分析して合成
フィルタの係数を求め、このフィルタのインパルス応答
を求める。以上の他、周知の方法を用いることができる
。

前記パルスの振幅ｇ１位相ｍ、コードブックは次のよう
に求める。第４図（ａ）に成るフレームの音声波形を示
す。フレームをピッチ周期Ｔ毎のピンチ区間に区切り、
一つのピッチ区間（代表区間）に着目する（第４図（ｂ
））。この区間での音声信号をｘｋ（ｎ）とする。この
区間におけるパルスの振幅ｇ１位相ｍ、コードブックか
らの最適なコードワードの選択は、次式で示す重みづけ
誤差電力を最小化するように行う。重みづけ誤差電力Ｅ
、は、 Ｅｋ−Σ（（ｘｋ（ｎ）−ｘｋ（ｎ−ｍ）：１＊ｗ　（
ｎ）　）　”　　　　　　　　　　・　・　・（１）た
だし Ｘｋ　（ｎ　−ｍ）　＝ｇ　−ｔｚ　（ｎ　−ｍ）　＊
　ｈｓ　（ｎ）・　・　・（２） ココテ、ｗ　（ｎ）は聴惑重みづけフィルタのインパル
ス応答を示す。具体的な構成例は、Ａｔａ１氏らによる
”Ａ　Ｎｅｗ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＬＰＣＥｘｃｉｔａ
ｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　Ｎａｔｕｒａ
ｌ　Ｓｏｕｎｄｉｎｇ　５ｐｅｅｃｈ　ａｔ　ｌｏｗ　
ＢｉｔＲａｔｅｓ　”　、　Ｐｒｏｃ、　ＩＣＡＳＳＰ
、　ｐｐ、　６１４−６１７．１９８２゜文献３）を参
照することができる。ただ巳、このフィルタはなくても
よい。ｘ−（ｎ）は、パルスとコードブックから選択し
たｊ番目のコードワードとを用いて音源信号を表し、さ
らにこれを合成フィルタに通して再生した再生音声を示
す。またｈ、（ｎ）は音声を合成するための合成フィル
タのインパルス応答を示す。（２）式を（１）式に代入
してｇで偏微分してＯとおき次式を得る。

ｇ　−Σ　Ｘ　ｗｋ　　（ｎ　）　　Ｘ　’　　ｗｋ　
　（ｎ　　　ｍ　）／ΣＸ’　ｗｋ　（ｎ　　ｍ）　Ｘ
’　ｉｉｋ　（ｎ　　ｍ）・・・（３） ここで、 ｘ、ｋ（ｎ）＝ｘｋ（ｎ）＊ｗ　（ｎ）ｘ　”　ｗｋ　
（ｎ　　ｍ）　−ｈ、（ｎ−ｍ）＊ｈ、（ｎ）＊ｗ　（
ｎ）・　・　・（４） である。（１）式を最小化する最適なｇ、　　ｍ、　　
ｈＪの組は次のように求められる。インパルス応答系列
ｈ、としてまず成るコードワードを用いて（３）式を計
算し、（１）式を最小化するようにｇ、　　ｍを求める
。

これには、 ｇ’ΣＸｗｋ　（ｎ）　　ｘ　　、に’　　　（ｎ−ｍ
）／ΣＸ’　ｗｋ　（ｎ　　ｍ）　　Ｘ’　ｗｗ　（ｎ
　　ｍ）を最大化するｇ、　ｍを求めればよい。以上の
処理を全てのｊについて行い、 ｇ・ΣＸｗｋ　（ｎ　）　　Ｘ　’　ｗｋ　（ｎ　　ｍ
）／ΣＸ’　ｗｌｌ（ｎ　　ｍ）Ｘ’　　ｗｋ（ｎ　　
ｍ）の値が最も大きいｇ、　　ｍ、　　ｊの組が求める
組である。

以上の処理により、着目するピッチ区間においてパルス
の振幅１位相、コードワードが求まる。

第４図（Ｃ）、（ｄ）に、求めたパルス、求めたパルス
と選択したコードワードにより発生した代表区間の音源
信号により合成フィルタを駆動して得た合成波形をそれ
ぞれ示す。以上の処理はフレーム内の全てのピンチ区間
で行ってもよいし、つのピッチ区間（代表区間）につい
てのみ行ってもよい。

一方、無声区間では、１フレ一ム全体の音源信号を従来
のマルチパルスや乱数コードブック信号などを用いて表
すことができる。後者の方法に関しては、例えば、シュ
レーダ、アタル氏らによる”Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ
　１ｉｎｅａｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　（ＣＥＬＰ）
：　Ｈ４ｇｈｑｕａｌｉｔｙ　５ｐｅｅｃｈ　ａｔ　ｖ
ｅｒｙ、　ｌｏｗ　ｂｉｔ　ｒａｔｅｓ”　と題した論
文（ＩＣＡＳＳＰ、　９３７−９４０．１９８乳文献４
）等を参照できる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、（ｂ）は、第１の本発明による音声符号
化復号化方式を実施する音声符号化装置および音声復号
化装置をそれぞれ示す。

まず、送信側での音声符号化方式について説明する。第
１図（ａ）において、入力端子１００から音声信号を入
力し、１フレ一ム分（例えば２０ｍ５　）の音声信号ｘ
　（ｎ）をバッファメモ１月１０に格納する。

Ｋパラメータ計算回路１４０は、フレームの音声信号の
スペクトル特性を表すスペクトルパラメータとして、Ｋ
パラメータを前記フレームの音声信号から周知のＬＰＧ
分析を行い、予め定められた次数Ｍだけ計算する。この
具体的な計算方法については前記文献１．２のにパラメ
ータ計算回路を参照することができる。なお、Ｋパラメ
ータはＰＡＲＣＯＲ係数と同一のものである。

Ｋパラメータ符号化回路１６０は、Ｋパラメータを予め
定められた量子化ビット数で量子化して得た符号ｌｋを
マルチプレクサ２６０へ出力するとともに、これを復号
化してさらに線形予測係数ａ。

（ｉ＝１〜Ｍ）に変換して重みづけ回路２００．インパ
ルス応答計算回路１７０へ出力する。Ｋパラメータの符
号化、Ｋパラメータから線形予測係数への変換の方法に
ついては、Ｊ、Ｍａｌｈｏｕ１氏らによる”ｔ、１ｎｅ
ａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　５ｐｅｅｃｈ　”
と題した刊行物（文献５）等や前記文献１．２等を参照
することができる。

ピッチ計算回路１３０は、フレームの音声信号から平均
ピッチ周期Ｔを計算する。この方法としては例えば自己
相関法にもとづく方法が知られており、詳細は前記文献
１．２のピッチ抽出回路を参照することができる。また
、この方法以外にも他の周知な方法（例えば、ケプスト
ラム法、５ＴＦＴ法、変相開法など）を用いる゛ことが
できる。

ピッチ符号化回路１５０は、平均ピッチ周ＢＨ”を予め
定められたビット数で量子化して得た符号をマルチプレ
クサ２６０°へ出力するとともに、これを復号化して得
た復号ピッチ周期Ｔ′をピンチ分別回路２０５．音源信
号計算回路２２０へ出力する。

コードブック１７５は、残差信号のスペクトル包絡を表
すフィルタのインパルス応答の系列ｈ　（ｎ）（ｎ＝１
−Ｌ）の集合（コードブック）を２Ｍ種類格納している
。ここでコードブックは予め多量の音声信号の予測残差
信号から分析した、残差信号のスペクトル包絡を表すフ
ィルタのインパルス応答データから学習により作成して
おく。この学習の方法としては、ベクトル量子化の学習
法が知られており、例えばＭａｋｈｏｕ１氏らによる“
Ｖｅｃ、ｔｏｒ口ｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ　　ｉｎ　　
５ｐｅｅｃｈ　　Ｃｏｄｉｎｇ、　　　　（Ｐｒｏｃ、
　　ＩＥＥＥ。

ｖｏｌ、？３．　ＬＬ　１５５１１５８８．１９８５．
文献６）等を参照することができる。また、残差信号の
スペクトル包絡を表すフィルタの特性の求め方としては
、周知の種々の方法を用いることができる。例えば、残
差信号に対してＬＰＧ分析、共分散分析、改良ケプスト
ラム分析などを用いることができる。ＬＰＧ分析、共分
散分析については、Ｒａｂｉｎｅｒ　ａｎｄＳｃｈａｆ
ｅｒ氏らによる”Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ　ｏｆＳｐｅｅｃｈ　Ｓｉｇｎａｌｓ”と題した刊行
物（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ著１９７８年１文献７
）を参照できる。改良ケプストラム分析については、今
井氏らによる゛改良ケプストラム法によるスペクトル包
絡の抽出”　（電子通信学会論文誌、　Ｊ６２−Ａ、　
２１？−２３３頁、　１９７９年１文献８）等を参照で
きる。コードブック１７５は、２′４個のインパルス応
答系列ｈｊ（ｎ）（ｊ＝１−２’）について、ｊ＝１か
ら順にｊ＝２Ｍまで一つずつインパルス応答計算回路１
７０へ出力する。

インパルス応答計算回路１７０は、Ｋパラメータ符号化
回路１６０からの線形予測係数ａ、′を用いて、聴感重
みづけを行った合成フィルタのインパルス応答ｈｗ（ｎ
）を計算し、さらにコードブック１７５からの出力ｈＪ
（ｎ）と（４）式に従いたたみこみ計算を行って得たイ
ンパルス応答Ｘ′、、ｋ（ｎｍ）を、自己相関関数計算
回路１８０へ出力する。

自己相関関数計算回路１８０ば、インパルス応答ｘｗｋ
’（ｎ−ｍ）の自己相関関数Ｒｈｈ（ｎ）を予め定めら
れた遅れ時間まで計算して出力する。自己相関関数計算
回路１８０の動作は前記文献１，２等を参照することが
できる。

減算器１９０は、フレームの音声信号Ｘ（ｎ）から合成
フィルタ２８１の出力を１フレーム分減算し、減算結果
を重みづけ回路２００へ出力する。

重みづけ回路２００は、前記減算結果をインパルス応答
がｗ　（ｎ）で表される聴感重みづけフィルタに通し、
重みづけ信号ｘ、（ｎ）を得てこれを出力する。重みづ
けの方法は前記文献１．２等を参照できる。

ピッチ分割回路２０５は、フレームの音声信号を復号化
されたピッチ周期Ｔ′を用いてＴ′毎に分割する。

相互相関関数計算回路２１０は、重みづけ信号ｘ、、（
ｎ）とインパルス応答Ｘ’ｗｋ（ｎｍ）を入力して相互
相関間数φ、を予め定められた遅れ時間まで計算し出力
する。この計算法は前記文献１．２等を参照できる。

音源信号計算回路２２０では、フレーム内の代表的なｌ
ピッチ区間（代表区間）について、コードブック出力ｈ
＝（ｎ）を用いたときの１個のパルスの振幅ｇと位相ｍ
を求める。このときｇ、ｍの計算には前記（３）式を用
いる。次に前記作用の項で述べたように、Ｊ　（ｎ）と
して２′″種類についてコードブック１７５から出力し
以上の処理を繰り返し行い、（１）弐の誤差電力を最小
化するｇ、ｍ。

Ｊ　（ｎ）の組を求める。そして選択されたコードブッ
クのインデックスを示す符号をマルチプレクサ２６０に
出力し、ｇ、ｍを符号器２３０へ出力する。

符号器２３０は、代表区間のパルスの振幅ｇ１位相ｍを
予め定められたビット数で符号化して出力する。また、
代表区間のサブフレーム位置を示す情報Ｐ、を予め定め
られたビット数で符号化してマルチプレクサ２６０へ出
力する。さらに、これらを復号化して駆動信号復元回路
２８３へ出力する。

駆動信号復元回路２８３は、代表区間において求めたパ
ルスの振幅１位相、選択したコードワードを用いて代表
区間において音源信号を発生する。

他のピッチ区間においては、前後のフレームの代表区間
におけるパルスの振幅を用いて振幅同士を線形補間して
、他のピッチ区間のパルスを求める。

また、選択したコードワードに対しては、代表区間のコ
ードワード同士を線形補間して、他のピッチ区間におけ
る残差信号のスペクトル包絡を表すインパルス応答を求
める。以上の処理によりフレームの音源信号を復元して
発生する。

合成フィルタ２８１は、前記復元された音源信号を入力
し、Ｋパラメータ符号化回路１６０からの線形予測係数
ａ、′を重みづけ回路２００を介して入力して１フレ一
ム分の合成音声信号を求めると共に、次のフレームへの
影響信号を１フレーム分計算し、これを減算器１９０へ
出力する。なお、影響信号の計算法は特願昭５７−２３
１６０５号明細書（文献９）等を参照できる。

マルチプレクサ２６０は、代表区間におけるパルスの振
幅９位相を表す符号、代表区間の位置を表す符号、Ｋパ
ラメータを表す符号、ピッチ周期を表す符号、選択され
たコードワードを表す符号を組み合わせて出力する。

次に、受信側での音声復号化方式について説明する。第
１図（ｂ）において、受信側では、デマルチプレクサ３
００は受信した信号を分離して出力する。

復号器３１０は代表区間におけるパルスの振幅。

位相を復号して出力する。

パラメータ復号器３２０は、Ｋパラメータを表す符号を
復号し、さらに復号したにパラメータを線形予測係数ａ
ｉ’に変換して出力する。また、ピンチ周期を表す符号
を復号し、復号したピッチ周期Ｔ′を出力する。

駆動信号復元回路３４０は、送信側における駆動信号復
元回路２８３と同一の動作を行い、フレームの音源信号
を復元する。またコードブック３５０は、送信側のコー
ドブック１７５と同一のコードワードを格納している。

合成フィルタ３６０は、フレームの音源信号を入力し合
成音声を求めた端子３８０°から出力する。

以上のように本実施例によれば、送信側では、入力した
離散的な音声信号から、スペクトル包絡を表すスペクト
ルパラメータとピッチを表すピッチパラメータとを予め
定められた時間長のフレーム毎に求め、前記フレームの
音声信号を前記ピッチパラメータから求めたピッチ周期
に応じたピッチ区間毎に分割し、前記ピッチ区間の内の
１つのピッチ区間の音源信号を少数のパルスと前記音源
信号の特性を表すコードブックとで表し、前記音声信号
と前記パルスと前記コードブックにより得られる合成信
号との誤差を小さくするように前記パルスの振幅と位相
を求め、前記コードブックから一つのコードワードを選
択し、前記ピッチパラメータと前記スペクトルパラメー
タと前記パルスの振幅２位相と前記コードワードを表す
インデックスとを出力し、受信側では、前記パルスの振
幅。

位相と前記インデックスとを用いて前記ピッチ区間の音
源信号を発生し、さらに補間により他のピンチ区間の音
源信号を復元し、前記スペクトルパラメータを用いて構
成した合成フィルタを駆動して合成音声を求め出力する
。

第２図（ａ）、（ｂ）は、第２の本発明による音声符号
化復号化方式を実施する音声符号化装置および音声復号
化装置をそれぞれ示す。図において第１図（ａ）、（ｂ
）と同一の参照番号を付した構成要素は第１図（ａ）、
（ｂ）と同様の動作をするので説明は省略する。

第２図（ａ）において、２２５は振幅・位相補正計算回
路である。振幅・位相補正計算回路２２５では、同一フ
レーム内の代表区間以外のビ・ンチ区間において代表区
間のパルスの振幅１位相を補正するための補正係数を各
ピ・ノチ区間毎に計算する。

具体的には次のように求める。第ｉ番目のピ・ソチ区間
における入力音声、振幅補正係数１位相補正係数を、そ
れぞれＸ、（ｎ）、Ｃｔ、ｄ、とする。

第ｉ番目のピッチ区間における入力音声と代表区間のパ
ルスの振幅１位相を補正して合成フィルりに通して再生
した再生信号ｘ＝　（ｎ）との聴感重みづけ誤差電力は
次のように書ける。

Ｅ、、、＝ΣＮＸ、（ｎ）−ｃ、 ｉ６　（ｎ−Ｔ’−ｄ、））＊ｗ　（ｎ）３”・　・　
・（５） 振幅１位相補正係数ｃ；、ｄ＝は上式を最小化するよう
に求めることができる。上式を振幅補正係数Ｃ６で偏微
分して０とおき次式を得る。

Ｃｉ＝ΣＸｗｉ　（ｎ）　Ｍｗｔ　（ｎ　　Ｔ’　　ｄ
Ｈ）　７２Ｍｗｔ　（ｎ　　Ｔ’　　ｄｉ　）　Ｍｗｔ
　（ｎ　　Ｔ’　　ｄｌ・・・（６） 種々の位相補正係数ｄ、について上式を計算し、上式を
最大化するｃ、、ｄ、の組を求めればよい。

以上の処理をフレーム内の代表区間以外の全てのピッチ
区間について行い、各区間の振幅・位相補正係数を符号
器２３０へ出力する。

駆動信号復元回路２８５は、フレームの代表区間ではパ
ルスの振幅８位相及び選ばれたコードワードを用いて音
源信号を発生させる。また同一フレーム内の代表区間以
外のｉ番目のピッチ区間においては、代表区間の音源信
号ｖ　（ｎ）を振幅１位相補正係数ｃ４．ｄ、を用いて
次式に従い補正して音源信号ｄ、（ｎ）を発生させる。

ｄ、（ｎ）＝ｃ、　　・ｖ　（ｎ−Ｔ’−ｄ、）・　・
（７） ただし ｖ　（ｎ）　＝ｇ−ｈ；　（ｎ−ｍ）　　　　　・・・
（８）ここでｈＪ（ｎ）、ｇ＋　　ｍはコードブックの
コードワード、パルスの振幅、パルスの位相である。

第２図（ｂ）に示す受信側の復号化装置において、駆動
信号復元回路３４２は送信側の駆動信号復元回路２８５
と同一の動きを行う。

以上のように本実施例によれば、送信側では、入力した
離散的な音声信号から、スペクトル包絡を表すスペクト
ルパラメータとピッチを表すピッチパラメータとを予め
定められた時間長のフレーム毎に求め、前記フレームの
音声信号を前記ピッチパラメータから求めたピッチ周期
に応じたピッチ区間毎に分割し、前記ピッチ区間の内の
１つのピッチ区間の音源信号を少数のパルスと前記音源
信号の特性を表すコードブックとで表し、さらに前記ピ
ッチ区間以外の他のピッチ区間では前記パルスの振幅１
位相を補正する補正係数を求め、前記ピッチパラメータ
と前記スペクトルパラメータと前記パルスの振幅１位相
と前記コードブックの選択されたコードワードを表すイ
ンデックスと前記補正係数を出力し、受信側では前記パ
ルスの振幅１位相と前記コードワードのインデックスと
を用いて前記ピッチ区間の音源信号を発生し、さらに他
のピッチ区間では前記ピッチ区間の音源信号と前記補正
係数とを用いて音源信号を復元し、前記復元した音源信
号により前記スペクトルパラメータを用いて構成した合
成フィルタを駆動して合成音声を求めて出力する。

上述した各実施例はあくまで本発明の一例に過ぎず、そ
の変形例も種々考えられる。

例えば、パルスの振幅９位相の計算及びコードワードの
選択を代表区間のみではなくフレーム内の全ピッチ区間
において行うようにしてもよい。

このような構成とすると、音源情報の伝送に必要な情報
量は増大するが特性は向上する。

また、代表区間は例えばフレームの中央部というように
フレーム内で固定的に決めてもよいし、最もよい区間を
探索して求めてもよい。後者の具体的な方法については
前記文献１を参照できる。

また、代表区間のパルスの個数は２以上でもよいが、伝
送情報量が増大する。

また、コードワードに関しては代表区間以外の他のピッ
チ区間においては線形補間してもよいし、しなくてもよ
い。

また、コードブックとして、音声信号の予測残差信号の
スペクトル包絡を表すフィルタのインパルス応答とした
が、フィルタの係数としてもよい。

このような構成のときはフィルタ係数からインパルス応
答に変換する必要がある。係数としては具体的には、線
形予測係数、にパラメータ、対数断面積比、ケプストラ
ム、メルケプストラムなど周知の係数を用いることがで
きる。

また、本実施例では、スペクトルパラメータとしてにパ
ラメータを符号化し、その分析法としてＬＰＧ分析を用
いたが、スペクトルパラメータとしては他の周知なパラ
メータ、例えばＬＳＰ、ＬＰＣケプストラム、ケプスト
ラ゛ム、改良ケプストラム、一般化ケプストラム、メル
ケプストラムなどを用いることもできる。また各パラメ
ータに最適な分析法を用いることができる。

また、演算量を低減するために、影響信号の計算を省略
することもできる。これによって、駆動信号復元回路２
８３１合成フ合成フィルタ、減算器１９０は不要となり
演算量低減が可能となるが、音質は低下する。

なお、デジタル信号処理の分野でよく知られているよう
に、自己相関関数は周波数軸上でパワスペクトルに、相
互相関関数はクロスパワスペクトルに対応しているので
、これらから計算することもできる。これらの計算法に
ついては、Ｏｐｐｅｎｈｅｉｍ氏らによる”Ｄｉｇｉｔ
ａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”　（Ｐｒ
ｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、　１９７５）と題した刊行物
を参照できる。

（発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、ｌピッチ区間の音
源信号（代表区間）を、振幅２位相を与える少数のパル
スと音源信号の特性を表すコードブックとを用いて表し
ているので、４．８ｋｂ／ｓ程度のビットレートでは従
来方式に比べ音源信号の近似度が高く良好な合成音声を
得ることができるという大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明による音声符号化復号化方式の一実
施例を説明するための音声符号化装置及び音声復号化装
置のブロック図、 第２図は第２の発明による音声符号化復号化方式の一実
施例を説明するための音声符号化装置及び音声復号化装
置のブロック図、 第３図及び第４図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。 １１０　　・・ １３０　　・・ １４０　　・・ １５０　　・・ １６０　　・・ １７０　　・・ １７５、３５０゜ １８０　　・・ ２０５　　・・ ２１０　　・・ ２２０　　・・ ２２５　　・・ バッファメモリ ピッチ計算回路 にパラメータ計算回路 ピッチ符号化回路 にパラメータ符号化回路 インパルス応答計算回路 ・・・コードブック 自己相関関数計算回路 ピッチ分割回路 相互相関関数計算回路 音源信号計算回路 振幅・位相補正計算回路 ２３０　・　・　・　・　・ ２６０　・　・　・　・　・ ２８Ｌ　　３６０，７３０ ２８３、　２８５．　３４０゜ ３００　・　・　・　・　・ 符号器 マルチプレクサ ・・・合成フィルタ ３４２・・・駆動信号復元回路 デマルチプレクサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信側では、入力した離散的な音声信号から、ス
   ペクトル包絡を表すスペクトルパラメータとピッチを表
   すピッチパラメータとを予め定められた時間長のフレー
   ム毎に求め、前記フレームの音声信号を前記ピッチパラ
   メータから求めたピッチ周期に応じたピッチ区間毎に分
   割し、前記ピッチ区間の内の１つのピッチ区間の音源信
   号を少数のパルスと前記音源信号の特性を表すコードブ
   ックとで表し、前記音声信号と前記パルスと前記コード
   ブックにより得られる合成信号との誤差を小さくするよ
   うに前記パルスの振幅と位相を求め、前記コードブック
   から一つのコードワードを選択し、前記ピッチパラメー
   タと前記スペクトルパラメータと前記パルスの振幅、位
   相と前記コードワードを表すインデックスとを出力し、
   受信側では、前記パルスの振幅、位相と前記インデック
   スとを用いて前記ピッチ区間の音源信号を発生し、さら
   に補間により他のピッチ区間の音源信号を復元し、前記
   スペクトルパラメータを用いて構成した合成フィルタを
   駆動して合成音声を求め出力する音声符号化復号化方式
   。
2. （２）送信側では、入力した離散的な音声信号から、ス
   ペクトル包絡を表すスペクトルパラメータとピッチを表
   すピッチパラメータとを予め定められた時間長のフレー
   ム毎に求め、前記フレームの音声信号を前記ピッチパラ
   メータから求めたピッチ周期に応じたピッチ区間毎に分
   割し、前記ピッチ区間の内の１つのピッチ区間の音源信
   号を少数のパルスと前記音源信号の特性を表すコードブ
   ックとで表し、さらに前記ピッチ区間以外の他のピッチ
   区間では前記パルスの振幅、位相の少なくとも一方を補
   正する補正係数を求め、前記ピッチパラメータと前記ス
   ペクトルパラメータと前記パルスの振幅、位相と前記コ
   ードブックの選択されたコードワードを表すインデック
   スと前記補正係数を出力し、受信側では、前記パルスの
   振幅、位相と前記コードワードのインデックスとを用い
   て前記ピッチ区間の音源信号を発生し、さらに他のピッ
   チ区間では前記ピッチ区間の音源信号と前記補正係数を
   用いて音源信号を復元し、前記復元した音源信号により
   前記スペクトルパラメータを用いて構成した合成フィル
   タを駆動して合成音声を求めて出力する音声符号化復号
   化方式。