JPH0378000B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマルチパス型高能率伝送方式に関し、
特に、マルチパルス型高能率伝送方式における、
音声信号の忠実な表現および再現にかかわる改良
に関する。

一般に、線スペクトル型音声分析合成装置とし
て知られている、音声信号の高能率伝送装置にお
いては、通常、入力音声信号のスペクトル包絡情
報と音源情報とを分析側において分析抽出し、伝
送帯域幅を圧縮して合成側に伝送し、合成側にお
いて、デイジタル・フイルタにより形成される音
声合成フイルタを介して、前記入力音声信号を再
生している。この線スペクトル型音声合成装置に
おいては、入力音声信号の音源情報のモデル化に
対応して、有声音に対しては、そのピツチ周期に
対応するパルス時系列信号によつて近似化して抽
出し、また無声音に対しては、白色雑音を用いて
近似化するというモデル化処理を行つているた
め、入力音声信号の分析および合成の過程におけ
る前記入力音声信号の表現忠実度に一つの改善課
題がある。

最近、上記の改善課題に対処する高能率伝送方
式として、入力音声信号を所定の単位分析区間に
分割し、この単位分析区間のそれぞれ対応して抽
出されるスペクトル包絡情報および音源マルチパ
ルス信号を伝送対象とする、新しいマルチパルス
型高能率伝送方式が提案されている。第１図は、
このマルチパルス型高能率伝送方式における、分
析側と合成側の基本構成を示すブロツク図であ
る。第１図において、分析の対象となる所定の単
位分析区間における入力音声信号１０１は、線形
予測分析器１および相互相関計測器３に入力され
る。ここに、前記単位分析区間の時間長は、一般
に20m・sec（ミリセカンド）程度に選定される。
線形予測分析器１においては、入力音声信号１０
１を入力して、前記単位分析区間ごとに8KHz
（キロ・ヘルツ）の標本化同波数にて標本化し、
所定のビツト数のデイジタル量として量子化して
線形予測分析を行い、所定の線形予測係数１０２
を抽出して符号化器２に送出する。符号化器２に
おいては、入力される線形予測係数１０２を量子
化し符号化して、所定の符号化線形予測計数１０
３として、インパルス応答計測器４に送出する。
インパルス応答計測器４は、符号化線形予測係数
１０３に対するインパルス応答信号を算出する機
能を有しており、ここにおいて生成されるインパ
ルス応答信号１０４は、相互相関計測器３および
自己相関計測器５に送られる。相互相関計測器３
においては、入力音声信号１０１とインパルス応
答信号１０４との相互相関係数が算出され、また
自己相関計測器５においては、インパルス応答信
号１０４の自己相関係数が算出される。これらの
相互相関係数１０５および自己相関係数１０６は
それぞれ音源パルス発生器６に入力され、音源パ
ルス発生器６において、前記単位分析区間に対応
する音源マルチパルス信号の時間位置と振幅とが
算出される。この音源マルチパルス信号１０７
は、符号化器７に入力されて量子化され符号化さ
れて、符号化音源マルチパルス信号１０８として
マルチプレクサ８に送られる。マルチプレクサ８
においては、符号化線形予測計数１０３と符号化
音源マルチパルス信号１０８とを入力して多重化
し、伝送路１０９を介して合成側に送出する。合
成側においては、デマルチプレクサ９を介して受
信される符号化線形予測係数１０３および符号化
音源マルチパルス信号１０８は、それぞれ復号化
器１０および１２に入力されて復号され、線形予
測計数１０２および音源マルチパルス信号１０７
が生成されて合成フイルタ１１に入力される。合
成フイルタ１１は、その係数が線形予測係数１０
２により制御されるデイジタル・フイルタと低域
フイルタとを備えており、音源マルチパルス信号
１０７により駆動されて、入力音声信号１０１に
対応する合成音声信号１０８が生成され、端子５
２を介して出力される。

このマルチパルス型高能率伝送方式は、前述の
ように通常の入力音声信号の忠実な表現および再
現に関しては、従来方式に比して大きな改善が見
られるが、その反面において、前記単位分析区間
の時間長が20m・sec程度に選定されているため
に、例えば破裂音および語頭等の変化の激しい音
声信号に対しては、必ずしも忠実に表現し得る手
法とは言い得ない欠点があり、なお改善の余地が
ある。また、他方において、前記単位分析区間の
相互の境界領域における線形予測係数の不連続性
に起因して、分析側および合成側の双方における
音声合成フイルタに対する動特性上の影響によ
り、合声音声信号の自然性を損なう異状波形を生
起するという欠点も存在している。

本発明の目的は上記の欠点を除去し、単位分析
区間を更にｎ個の小分析区間に再分割し、この小
分析区間ごとに線形予測係数および音源マルチパ
ルス信号を抽出することにより、破裂音および語
頭等の変化の激しい音声信号に対しても、忠実に
音声を表現し、且つ合成することができ、また、
単位分析区間の相互の境界領域における線形補間
作用を介して合成音声信号の劣化を低減すること
のできるマルチパルス型高能率伝送方式を提供す
ることにある。

本発明のマルチパルス型高能率伝送方式は、音
声信号の高能率伝送を目的として、前記音声信号
を所定の単位分析区間に分割し、前記単位分析区
間のそれぞれに対応して抽出されスペクトル包絡
情報および音源マルチパルス信号を伝送対象とし
て、所定の分析側と合成側とを備えて形成される
マルチパルス型高能率伝送方式において、前記単
位分析区間をｎ（１より大きい整数）個の小分析
区間に再分割し、この小分析区間ごとに入力音声
信号の線形予測係数を抽出し、この線形予測係数
に対応する声道フイルタの安定化を計るために、
前記小分析区間ごとに抽出される線形予測係数か
ら、所定の安定性チエツク作用を介してｎ組の安
定化線形予測係数を生成する線形予測分析手段
と、このｎ組の安定化線形予測係数と前記入力音
声信号とを入力して、各組ごとに前記単位分析区
間に対応する音源マルチパルス信号を抽出する音
源パルス生成手段と、前記小分析区間に対応して
抽出されるｎ組の安定化線形予測係数と、これら
の各組ごとに抽出される前記音源マルチパルス信
号とを含む音源分析情報を入力して、各組ごとに
分析対象の単位分析区間に対応する合成音声信号
を生成し、これらのｎ個の合成音声信号の内で、
信号対雑音比の最も高い合成音声信号に対応する
前記小分析区間における音声信号の音源分析情報
を、前記単位分析区間における音声信号の音源分
析情報を代表するものとして、選択し出力する音
源分析情報選択手段とを分析側に備えて構成され
る。

以下、本発明について図面を参照して詳細に説
明する。

第２図は本発明の一実施例における分析側の主
要部を示すブロツク図である。第１図に示される
ように、本発明の分析側は、線形予測分析器１３
および安定化器１４を含む線形予測分析手段２４
と、符号化器１５と、相互相関計測器１６、イン
パルス応答計測器１７、自己相関計測器１８およ
び音源パルス発生器１９を含む音源パルス生成手
段２５と、符号化器２０と、合成フイルタ２１、
信号対雑音比判別器２２および分析情報選択器２
３を含む音源分析情報選択手段２６とを備えてい
る。

第２図において、端子５３から入力される入力
音声信号１０９は、線形予測分析器１３および相
互相関計測器１６に入力される。線形予測分析器
１３においては、入力音声信号１０９を入力し
て、前記単位分析区間の１／ｎに対応する波形切
出し時間の小分析区間ごとに、入力音声信号１０
９の線形予測分析を行い、所定の線形予測係数と
してαパラメータ｛α_i｝（ｉ＝１，２，……，ｐ，
ｐは正の整数）を抽出して安定化器１４に送出す
る。安定化器１４においては、このαパラメータ
１１０を入力して、Ｋパラメータ｛Ki｝に変換
し、対応する声道フイルタの安定性をチエツクす
る。もしも前記αパラメータが不安定である場合
には、前記αパラメータ｛α_i｝を｛α_iγⁱ｝に変換
し、再度Ｋパラメータに変換して安定度をチエツ
クする。上記におけるγの値は通常１よりも小さ
く、0.99程度の値であるが、これにてもなお不安
定である場合には、γの値として（0.99）²程度に
修正して再度その安定性をチエツクし、その結果
得られる安定化されたαパラメータ｛α_iγⁱ｝を所
期の安定化線形予測係数として抽出する。この安
定化線形予測係数は、前述のように、分析対象の
単位分析区間における各小分析区間ごとに抽出さ
れており、これらのｎ組の安定化線形予測係数
は、それぞれ前記単位分析区間における音声信号
の線形予測計数を代表する線形予測係数１１１と
して、逐次符号化器１５および合成フイルタ２１
に送出される。符号化器１５に送られた線形予測
係数１１１は、符号化されて符号化線形予測計数
１１２として出力され、インパルス応答計測器１
７および分析情報選択器２３に送出される。イン
パルス応答計測器１７においては、符号化線形予
測係数１１２を入力して、インパルス応答関数１
１３を算出し、相互相関計測器１６および自己相
関計測器１８に送出する相互相関計測器１６にお
いては、入力音声信号１０９とインパルス応答関
数１１３とを入力して、これらの相互関係数１１
４を抽出し、音源パルス発生器１９に送出する。
また、自己相関計測器１８においては、インパル
ス応答関数１１３を入力して、その自己相関係数
１１５を抽出し音源パルス発生器１９に入力す
る。音源パルス発生器１９においては、相互相関
係数１１４と自己相関係数１１５とを入力して、
前記各小分析区間に対応するｎ組の線形予測係数
を用いて単位分析区間を代表するｎ組の音源マル
チパルス信号１１６を生成し、符号化器２０およ
び合成フイルタ２１に送出する。合成フイルタ２
１においては、安定化器１４から送られてくるｎ
組の線形予測係数１１１と、音源パルス発生器１
９から送られてくるｎ組の音源マルチパルス信号
１１６とを入力して、それぞれの各組に対応する
合成音声信号１１７を生成し、信号対雑音比判別
器２２に出力する。信号対雑音比判別器２２にお
いては、各小分析区間の線形予測係数に対応する
ｎ組の合成音声信号を入力して、所定の基準値と
の比較対応において、最も信号対雑音比の高い合
成音声信号を検出し、この合成信号に対応する小
分析区間における入力音声信号の、安定化線形予
測係数と音源マルチパルス信号とを含む音源分析
情報を選択するための選択制御信号１１９を生成
して分析情報選択器２３に送出する。また、符号
化器２０においては、音源パルス発生器１９から
送られてくるｎ組の音源マルチパルス信号１１６
を入力して、その振幅値とパルス数とを符号化
し、符号化音源マルチパルス信号１１８を生成し
て分析情報選択器２３に送出する。分析情報選択
器２３においては、符号化器１５から送られてく
る符号化予測係数１１２と、符号化器２０から送
られてくる符号化音源マルチパルス信号１１８と
を入力し、信号対雑音比判別器２２から送られて
くる選択制御信号１１９により、最も信号対雑音
比の高い合成音声信号に対応する小分析区間の入
力音声信号の音源分析情報を、前記単位分析区間
に対応する入力音声信号の音源分析情報を代表す
るものとして選択し、それぞれ、所定の単位分析
区間における線形予測係数１２０および所定の単
位分析区間における音源マルチパルス信号１２１
として、端子５４および５５を介してマルチプレ
クサに送出する。

このように、分析側において、分析対象の単位
分析区間をｎ個の小分析区間に再分割し、各小分
析区間ごとに抽出される安定化線形予測係数と音
源マルチパルス信号とにより生成される合成音声
信号の信号対雑音比を選定基準として、特定の小
分析区間における前記安定化線形予測係数と前記
音源マルチパルス信号とを、前記単位分析区間の
代表音源分析情報として選択することにより、入
力音声信号が、破裂音または語頭等の時間的変化
の激しい場合においても、前記入力音声信号を忠
実に表現し、また再現することが可能となる。

なお、第２図に於いて、マルチパルス信号１１
６が直接、音源パルス発生器１９より合成フイル
タ２１へ供給されているが、符号化音源マルチパ
ルス信号１１８を復号化して使用してもさしつか
えない。

次に、第３図を参照して、本発明の他の実施例
について説明する。第３図は本発明の他の実施例
における分析側の主要部を示すブロツク図であ
る。図に示されるように、本発明の分析側は、線
形予測分析器２７、安定化器２８および補間器２
９を含む線形予測分析手段３９と、符号化器３０
と、相互相関計測器３１、インパルス応答計測器
３２、自己相関計測器３３および音源パルス発生
器３４を含む音源パルス生成手段４０と、符号化
器３５と、合成フイルタ３６、信号対雑音比判別
器３７および分析情報選択器３８を含む音源分析
情報選択手段４１とを備えている。

第３図において、端子５６から入力される入力
音声信号１２２は、線形予測分析器２７および相
互相関計測器３１に入力される。線形予測分析器
２７においては、前述の実施例における分析側の
場合と同様に、単位分析区間の１／ｎに対応する
波形切出し時間の小分析区間ごとに、入力音声信
号１２２の線形予測分析を行い、一つの単位分析
区間に対してｎ組のαパラメータを線形予測係数
１２３として抽出し、安定化器２８に入力して、
前述の実施例の場合と同様の動作手順を介して、
ｎ組の安定化線形予測係数を生成する。これらの
ｎ組の安定化線形予測係数は、それぞれ前記単位
分析区間における音声信号の線形予測係数を代表
する線形予測係数１２４として、逐次符号化器３
０に送られる。符号化器３０に入力される線形予
測係数１２４は、符号化されて符号化線形予測係
数１２５および１２６として出力され、それぞれ
補間器２９および分析情報選択器３８に送られ
る。補間器２９においては、各小分析区間に対応
して得られるｎ組の符号化線形予測係数１２５を
入力して、それぞれ前記単位分析区間における音
声信号の線形予測係数を代表する線形予測係数と
して設定し、これらの各線形予測係数ごとに、分
析対象の単位分析区間に関して、一区間前の単位
分析区間における線形予測係数との間の線形補間
を行い、ｎ組の補間線形予測係数１２７および１
２８を生成して、それぞれ合成フイルタ３６およ
びインパルス応答計測器３２に送出する。前述の
入力音声信号１２２と補間線形予測係数１２８と
を入力して、所定の音源マルチパルス信号１３２
および１３３を出力する音源パルス生成手段４０
の動作過程と、この音源パルス生成手段４０から
合成フイルタ３６に入力される、それぞれｎ組の
補間線形予測係数１２７と音源マルチパルス信号
１３３とにより、各小分析区間における音源分析
情報をベースとする合成音声信号１３５が生成さ
れ、信号対雑音比判別器３７を介して選択制御信
号１３６が出力されて、分析情報選択器３８に送
られる動作過程については、前述の実施例におけ
る分析側の場合と同様であり説明を省略する。

分析情報選択器３８においては、符号化器３０
から送られてくるｎ組の符号化線形予測係数１２
６と、符号化器３５から送られてくるｎ組の符号
化音源マルチパルス信号１３４とを入力して、信
号対雑音比判別器３７から送られてくる選択制御
信号１３６により、前述の実施例の場合と同様
に、信号対雑音比を選定基準として、特定の符号
化線形予測係数および対応する符号化音源マルチ
パルス信号を、分析対象の単位分析区間に対する
音源分析情報として選択し、所定の線形予測係数
１３７および音源マルチパルス信号１３８を、そ
れぞれ端子５７および５８を介してマルチプレク
サに送出する。

このように、分析対象の各単位分析区間に対す
る代表値としての線形予測係数に関し、隣接する
単位分析区間の間の境界領域において、所定の線
形補間することにより、各単位分析区間ごとに不
連続の形で抽出され設定されている線形予測係数
を介して、本発明の合成側に備えられている合成
フイルタにおいて生起する異状波形信号に起因す
る、音源マルチパルス信号選択機能の劣化を改善
することができ、本発明の効果が更に増進され
る。

次に、本発明の、その他の実施例について、第
４図を参照して説明する。第４図は、本発明のそ
の他の実施例における合成側の主要部を示すブロ
ツク図である。この場合において、分析側の主要
部の構成例としては、第３図に示される前述の実
施例をもつて適用することも可能である。第４図
に示されるように、本発明の、その他の実施例に
おける合成側は、復号化器４２および４４と、補
間器４３と、合成フイルタ４５と、低域フイルタ
４６とを備えている。

第４図において、分析側から送られてくる符号
化線形予測係数１３９および符号化音源マルチパ
ルス信号１４０は、それぞれ端子５９および６０
を介して復号化器４２および４４に入力されて復
号される。復号された線形予測係数１４１は、補
間器４３に入力され、相互に隣接する単位分析区
間の境界において、それぞれ対応する線形予測係
数間の線形補間が行われ、所定の補間線形予測係
数１４２を出力して合成フイルタ４５に入力す
る。他方、復号化器４４において復号された音源
マルチパルス信号１４８は、そのまま合成フイル
タ４５に入力される。合成フイルタ４５において
は、補間線形予測係数１４２により係数を制御さ
れ、音源マルチパルス信号１４８により駆動され
て、粗の合成音声信号１４４を生成し、低域フイ
ルタ４６を介して不要周波数成分を排除して、所
期の合成音声信号１４５を端子６１を介して出力
する。

このように合成側に線形予測係数に関する補間
手段を備えることにより、分析側および合成側の
双方における線形予測係数に対する補間作用の間
に、特定の相関性を付与することが可能となり、
合成側において再生される音声信号の劣化特性を
緩和することができる。

以上詳細に説明したように、本発明は、マルチ
パルス型高能率伝送方式において、分析対象の単
位分析区間をｎ個の小分析区間に再分割し、この
小分析区間ごとに線形予測係数および音源マルチ
パルス信号を抽出する手法を介して、時間的に変
化の激しい音声信号に対しても、忠実に音声を表
現し、且つ再現することができるという効果があ
り、また、前記線形係数に関する線形補間作用の
適用により、合成音声信号の忠実度は更に一般と
改善されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はマルチパルス型高能率伝送方式の一例
の主要部を示すブロツク図、第２図は本発明の一
実例における分析側の主要部を示すブロツク図、
第３図は本発明の他の実施例における分析側の主
要部を示すブロツク図、第４図は本発明の、その
他の実施例における合成側の主要部を示すブロツ
ク図である。図において、 １，１３，２７……線形予測分析器、２，７，
１５，２０，３０，３５……符号化器、３，１
６，３１……相互相関計測器、４，１７，３２…
…インパルス応答計側器、５，１８，３３……自
己相関計測器、６，１９，３４……音源パルス発
生器、８……マルチプレクサ、９……デマルプレ
クサ、１０，１２，４２，４４……復号化器、１
１，２１，３６，４５……合成フイルタ、１４，
２８……安定化器、２９，４３……補間器、２
２，３７……信号対雑音比判別器、２３，３８…
…分析情報選択器、２４，３９……線形予測分析
手段、２５，４０……音源パルス生成手段、２
６，４１……音源分析情報選択手段、４６……低
域フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音声信号の高能率伝送を目的として、前記音
   声信号を所定の単位分析区間に分割し、前記単位
   分析区間のそれぞれに対応して抽出されるスペク
   トル包絡情報および音源マルチパルス信号を伝送
   対象として、所定の分析側と合成側とを備えて形
   成されるマルチパルス型高能率伝送方式におい
   て、 前記単位分析区間をｎ（１より大きい整数）個
   の小分析区間に再分割し、この小分析区間ごとに
   入力音声信号の線形予測係数を抽出し、この線形
   予測係数に対応する声道フイルタの安定化を計る
   ために、前記小分析区間ごとに抽出される線形予
   測係数から、所定の安定性チエツク作用を介して
   ｎ組の安定化線形予測係数を生成する線形予測分
   析手段と、 このｎ組の安定化線形予測係数と前記入力音声
   信号とを入力して、各組ごとに前記単位分析区間
   に対応する音源マルチパルス信号を抽出する音源
   パルス生成手段と、 前記小分析区間に対応して抽出されるｎ組の安
   定化線形予測係数と、これらの各組ごとに抽出さ
   れる前記音源マルチパルス信号とを含む音源分析
   情報を入力して、各組ごとに分析対象の単位分析
   区間に対応する合成音声信号を生成し、これらの
   ｎ個の合成音声信号の内で、信号対雑音比の最も
   高い合成音声信号に対応する前記小分析区間にお
   ける音源分析情報を、前記単位分析区間における
   音声信号の音源分析情報を代表するものとして、
   選択し出力するとともに、前記信号対雑音比の最
   も高い合成音声信号に対応する前記小分析区間に
   おける安定化線形予測係数を選択し出力する分析
   情報選択手段とを、分析側に備えることを特徴と
   するマルチパルス型高能率伝送方式。 ２ 前記線形予測分析手段が、分析対象の単位分
   析区間と、一区間前の単位分析区間との間の境界
   において、それぞれの単位分析区間に対して設定
   される線形予測係数に対する所定の線形補間手段
   を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のマルチパルス型高能率伝送方式。 ３ 前記合成側において、分析側から単位分析区
   間ごとに送られてくる線形予測係数に関し、合成
   対象の単位分析区間と、一区間前の単位分析区間
   との間の境界において、それぞれの単位分析区間
   に対して設定される線形予測係数に対する所定の
   線形補間手段を備えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項および第２項記載のマルチパルス型
   高能率伝送方式。