JPH0430200A - 音声復号化方法 - Google Patents

音声復号化方法

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JPH0430200A
JPH0430200A JP2135273A JP13527390A JPH0430200A JP H0430200 A JPH0430200 A JP H0430200A JP 2135273 A JP2135273 A JP 2135273A JP 13527390 A JP13527390 A JP 13527390A JP H0430200 A JPH0430200 A JP H0430200A
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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、音声信号を無線伝送路などの誤りの多い伝送
路を通して良好に伝送、復号化するための音声復号化方
式に関する。
〔従来の技術〕
音声信号を８〜４．８ｋｂ／ｓ程度の低いビットレート
で符号化する方式としては、例えば、Ｍ、５ｃｈｒｏｅ
ｄｅｒａｎｄ　Ｂ、Ａｔａ１氏による“Ｃｏｄｅ−ｅｘ
ｃｉｔｅｄ　１ｉｎｅａｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；　
Ｈｉｇｈ　ｑｕａｌｉｔｙ　５ｐｅｅｃｈ　ａｔ　ｖｅ
ｒｙ　ｌ０ＧＩ　ｂｉｔｒａｔｅｓ”　（Ｐｒｏｃ、　
ＩＣＡＳＳＰ、　ｐｐ、９３７−９４０．１９８５年）
と題した論文（文献１）等に記載されているＣＥＬＰ（
Ｃｏｄｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　ＬＰＣＣｏｄｉｎｇ）が知
られている。この方法では、送信側では、フレーム毎（
例えば２０ｓｓ）に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を抽出し、フレームを
さらに小区間サブフレーム（例えば５１ＩＩＳ）に分割
し、サブフレーム毎に過去の音源信号をもとに長時間相
関（ピッチ相関）を表すピッチパラメータを抽出し、ピ
ッチパラメータによりサブフレームの音声信号を長期予
測し、長期予測して求めた残差信号に対して、予め定め
られた種類の雑音信号からなるコードブックから選択し
た信号により合成した信号と、音声信号との誤差電力を
最小化するように一種類の雑音信号を選択するとともに
、最適なゲインを計算する。そして選択された雑音信号
の種類を表すインデクスとゲイン、ならびに、スペクト
ルパラメータとピッチパラメータを伝送する。
受信側では、受信したパラメータを用いて音声を再生す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した文献１の従来方式では、伝送路に誤りの無いと
きは良好な音声信号を再生できるが、無線伝送路などの
ように頻繁に伝送路誤りが発生すると、再生音声の音質
は著しく劣化していた。
例として、自動車電話などでは、フェーディングなどに
起因してバースト誤りが発生し、ビット誤り率は１％か
ら３％と大きく、再生音声の劣化は大きかった。このよ
うに誤りの多い伝送路では、通常、伝送パラメータを保
護するために誤り訂正符号（ＦＥＣ）が用いられる。さ
らにバースト誤りにも対処するために、ＦＥＣの訂正能
力を越えた誤りを受信側で検出するための誤り検出符号
（例えばＣＲＣ符号）が使用される。これらの誤り訂正
符号についての詳細は、例えば、平田氏らによる“誤り
訂正符号及び音声符号化技術の衛星通信システムへの適
用、その動向と今後の技術課題”　（電子情報通信学会
情報理論研究会資料、　ＩｒＯ２−３０，ｐｐ。
１〜８．１９８４年）（文献２）と題した論文に説明さ
れている。
従来音声復号化方式では、誤り検出符号によりＦＥＣの
訂正能力を越えた誤りが受信側で検出されたときは、誤
りを検出したフレームの受信パラメータを、過去の正し
く受信したパラメータに置き換えていた。つまり、その
ようなフレームでは、過去の正しく受信したパラメータ
を繰り返して使用して音声を復号化していた。このよう
な復号化の具体的な方法は、例えば、Ｒ，Ｖ、ＣＯＸ氏
らによる”Ｒｏｂｕｓｔ　ＣＥＬＰ　Ｃｏｄｅｒｓ　ｆ
ｏｒ　Ｎｏ１ｓｙ　Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓａｎｄ　Ｎ
ｏ１ｓｙ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ”　と題した論文（Ｐｒｏ
ｃ、　ＩＣＡＳＳＰ８９．　ｐｐ、７３９−７４２．１
９８９年）（文献３）に述べられている。文献３等に述
べられた音声復号化法は簡便であるが、過去のパラメー
タを繰り返し使用するため、特に過渡部などで音声信号
の特徴が変化しているフレームでは繰り返しにより、か
えって音質が劣化したり、異音が発生するという問題点
があった。
本発明の目的は、このような問題点を解決した音声復号
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の発明は、フィルタ係数に関する符号系列とピッチ
に関するパラメータに関する符号系列と、音声の音源信
号を表すコードブックのインデクスとゲインに関するパ
ラメータの符号系列を受信して復号し音声信号を再生す
る音声復号化方式において、 受信した符号に訂正不可能な伝送路誤りを検出したとき
は、前記パラメータの少なくとも一つに関して過去の正
しいフレームにおけるパラメータと未来の正しいフレー
ムにおけるパラメータとの間で補間を行って現フレーム
のパラメータを復元し音声を再生することを特徴とする
。
さらに第２の発明は、受信した符号系列に訂正不可能な
伝送路誤りを検出したときは、さらに前記誤りを検出し
たフレームから予め定められたフレーム数だけあるいは
予め定められた条件を満足するまでフィルタ係数に重み
付けを施すか、あるいは再生した信号の大きさが予め定
められたしきい値を越えているときに音源信号あるいは
前記再生信号のゲインを前記誤りを検出したフレームか
ら予め定められたフレーム数あるいは予め定められた条
件を満足するまで調整することを特徴とする。
〔作用〕
本発明による音声復号化方式の作用を説明する。
第１の発明では、ＦＥＣの訂正能力以上の誤りを検出し
たフレームにおいて、以下に示す方法により受信したパ
ラメータの補間を行う。ここで文献１のＣＥＬＰ方式を
例にとると、受信したパラメータは、音声信号のスペク
トルを表すフィルタパラメータ、音声のパワを表す情報
、ピッチ周期を表す遅延情報、ピッチゲイン、音源信号
を表すコードブックのインデクス、コードブックのゲイ
ンである。これらのパラメータのうち、特に、フィルタ
パラメータ、遅延情報、音声のパワを表すパラメータは
音質に影響するため、補間により滑らかに変化させるよ
うにする。
今、第Ｌフレームで誤りを検出したとする。Ｌフレーム
の第１番目のフィルタパラメータをＡＮＬ、遅延情報を
ＤＬとすると、Ｌフレームのパラメータを以下のように
補間する。
ＡＩＬ＝δＡ、。−＋＋＋（１−δ）Ａｉ。、、＞　　
　　（ＤＤＬ＝δＤＬ−１＋　（１−δ）ＤＬ−１（２
）ここでδは１よりも小さい正の値をとる。また、音声
のパワＰｔは、（３）式に従い対数上で補間する。
１ｏｇＰＬ＝δｌｏｇＰＬ−＋　＋　（１−δ）　１ｏ
ｇＰ　Ｌ−１（３）以上により、重要なパラメータを過
去、未来のフレームの情報から補間して復元し、音声信
号を再生する。
次に第２の発明では、第１の発明に加えて、誤りの影響
が誤りの発生したフレームよりも将来のフレームに伝搬
するのを防ぐために、フィルタパラメータの重み付けと
、ゲインの調整の少なくとも一つを、誤りを検出したフ
レームから始めて予め定められたフレーム数だけ行うか
あるいは、予め定められた条件を満足するまで行う。
ここでフィルタパラメータの重み付けは下式に従い行う
。
α’　１Ｌ＝Ｔ　”α＝Ｌ（４） ここで、Ｏ＜ｒ＜１であり、０に近いほど大きな重み付
けがかかる。また、αはＬフレームの線形予測係数であ
る。
次にゲイン調整は以下のように行う。第Ｍフレームでの
音源信号をｅ　（ｎ）、再生した再生信号をｓ　（ｎ）
、そのパワをＱとする。音源信号に対してゲイン調整を
行うときのゲインをＧとする。
ｅ’　（ｎ）　＝Ｇ　−ｅ　（ｎ）　　　　　　　　　
　（５）ここでＧは以下のように求める。
また、再生信号に対してゲイン調整を行うときは、５（
ｎ）＝δ５（ｎ−１）＋（１−δ）・Ｇ（７）とすれば
よい。
〔実施例〕
第１図は本発明による音声復号化方式の一実施例に用い
られる音声復号化装置を示すブロック図である。
第１図において、デマルチプレクサ１００が、伝送路か
ら符号系列を受信すると、この符号系列を分離し、誤り
訂正復号化回路１０５に出力する。
誤り訂正復号化回路１０５は、受信符号系列に対して、
誤り訂正復号化を行い、誤りを検出したときは、補間回
路１１０に誤り検出情報を出力する。
補間回路１１０は、誤り訂正復号化回路１０５から誤り
検出情報を入力したときは、ピッチ周期を表す遅延情報
、音声のパワを表す情報、フィルタパラメータに対して
、前記作用の項に述べたように、（１）〜（３）　式ヲ
用いて、過去の正しいフレームのパラメータと未来の正
しいフレームのパラメータとの間で補間を行い、補間し
たパラメータを出力する。
適応コードブック１２０は、遅延情報、ピッチゲインと
遅延回路１６５の出力信号を入力し、予測信号を計算す
る。詳細な計算法は、例えば、Ｋｌｅｉｊｎ氏による“
Ｉａ＋ｐｒｏｖｅｄ　５ｐｅｅｃｈ　ｑｕａｌｉｔｙ　
ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｖｅｃｔｏｒ　ｑｕａｎ
ｔｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　５ＥＬＰ”（Ｐｒｏｃ、　Ｔ
ＣＡＳＳＰ、　ｐｐ、１５５−１５８．１９８８年）と
題した論文（文献４）等を参照できる。
音源コードブック１３０は、コードベクトルインデクス
を入力し、コードブック１３５から対応するコードベク
トルを読みだし、コードベクトルゲインを乗じて音源信
号を出力する。音源コードブッりの動作の詳細は前記文
献１等を参照できる。
加算器１６０は、適応コードブック１２０からの予測信
号と音源コードブック１３０からの音源信号とを加算し
て合成フィルタ１７０に出力する。
合成フィルタ１７０は、補間回路１１０からフィルタパ
ラメータを入力し、加算器１６０から音源信号を入力し
て音声を再生し、端子１８０から出力する。
合成フィルタ１７０の動作の詳細は、前記文献１゜４等
を参照できる。
第２図は、第２の発明の一実施例に用いられる音声復号
化装置を示すブロック図である。第２図において、第１
図と同一の番号を付した構成要素は、第１図と同一の動
作を行うので説明は省略する。
ゲイン調整回路１６８は、補間回路１１０から誤り検出
情報を入力し、この情報が誤りを検出したことを示すと
きは、誤りを検出したフレームから始めて予め定められ
たフレーム数だけ合成フィルタ１７０の入力信号のゲイ
ン調整を行う。ゲイン調整は、作用の項に示した（５）
、　（６）式に従って行う。
パワ計算回路１８５は、誤りを検出してから予め定めら
れたフレーム数だけ、合成フィルタ１７０の出力である
再生信号ｓ　（ｎ）の１フレ一ム分のパワＱを計算して
、ゲイン調整回路１６５へ出力する。
ここでＮは１フレームのサンプル数を示す。
重み付は回路１７５は、誤りを検出してから予め定めら
れたフレーム数だけ、合成フィルタ１７０の係数に対し
て前記（４）式に従い重み付けを行い、重み付けた係数
を合成フィルタ１７０へ出力する。
本発明は、上記実施例に示したＣＥＬＰ方式以外にも他
の周知な方式に適用することができる。
また、伝送情報として、音声のパワ情報の代わりに、音
声信号線形予測残差信号のパワあるいはＲＭＳが伝送さ
れたときは、補間回路１１０における音声のパワ情報の
補間は以下のように行うことができる。今、第（Ｌ−１
）、　　（Ｌ＋１）フレームで受信した残差信号のパワ
をそれぞれＰｄ、、。
ＰｄＬ−＋　とすると、第（Ｌ−１）フレーム音声のパ
ワＰＬ−１は下式により推定する。
ここでに、はｉ吹口のＰＡＲＣＯＲ係数であり、線形予
測係数α、から周知の方法により求めることができる。
（９）式を用いて第（Ｌ＋１）フレームでも同様にして
求める。ＰＬ−１＋　Ｐ　Ｌ＋　＋　の値を前記（３）
式に代入して、第Ｌフレームのパワの補間値を計算する
ことができる。
また、補間回路１１０では、誤りを検出したフレームで
は、上記実施例に記した以外のパラメータ、例えば、ピ
ッチゲイン、音源コードブックのゲイン等についても補
間することができる。
また、第２図の実施例において、ゲイン調整回路１６８
におけるゲイン調整は、音源信号に対してではなく、合
成フィルタ１７０の出力である再生信号ｓ　（ｎ）に対
して行うこともできる。このときはｓ　（ｎ）のゲイン
調整に前記（７）式を用いる。
また、第２図の実施例において、重み付は回路１７５に
おけるフィルタ係数の重み付け、あるいはゲイン調整回
路１６８におけるゲイン調整は、誤りを検出してから、
予め定められた条件を満足するまで行うことができる。
この条件としては、例えば、適応コードブック１２０の
ゲインの値が予め定められたしきい値を下回るとき、あ
るいは、音声パワやＲＭＳの値が予め定められた値を下
回ったときなどを適用することができる。
さらにフィルタ係数の重み付けにおいては、誤りを検出
してから、予測ゲインの大きなフレームに対してのみ、
重み付けを行うようにすることもできる。ここで予測ゲ
インＧｌ、は、 で求められる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、受信側で誤りを検
出したフレームでは、重要な伝送パラメータについて、
過去の正しいフレームのパラメータと、未来の正しいフ
レームのパラメータを用いて補間によりパラメータを復
元し音声を再生しているので、過去の正しいフレームの
パラメータを単純に繰り返す従来法と比べ、誤りによる
音質劣化の少ない良好な再生音声を提供することができ
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の発明による音声復号化方式の一実施例を
実現する音声復号化装置のブロック図、第２回は第２の
発明による音声復号化方式の一実施例を実現する音声復
号化装置のブロック図である。 １００　　・・・・・デマルチプレクサ１０５　　・・
・・・誤り訂正復号化回路１１０　・・・・・補間回路 １２０　　・・・・・適応コードブック回路１３０　　
・・・・・音源コードブック回路１３５　　・・・・・
コードブック １６０　・・・・・加算器 １６５　　・・・・・遅延回路 １６８　　・・・・・ゲイン調整回路 １７０　　・・・・・合成フィルタ ・出力端子 ・パワ計算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）フィルタ係数に関する符号系列とピッチに関する
    パラメータに関する符号系列と、音声の音源信号を表す
    コードブックのインデクスとゲインに関するパラメータ
    の符号系列を受信して復号し音声信号を再生する音声復
    号化方式において、受信した符号に訂正不可能な伝送路
    誤りを検出したときは、前記パラメータの少なくとも一
    つに関して過去の正しいフレームにおけるパラメータと
    未来の正しいフレームにおけるパラメータとの間で補間
    を行って現フレームのパラメータを復元し音声を再生す
    ることを特徴とする音声復号化方式。
  2. （２）請求項１記載の音声復号化方式において、受信し
    た符号系列に訂正不可能な伝送路誤りを検出したときは
    、さらに前記誤りを検出したフレームから予め定められ
    たフレーム数だけあるいは予め定められた条件を満足す
    るまでフィルタ係数に重み付けを施すか、あるいは再生
    した信号の大きさが予め定められたしきい値を越えてい
    るときに音源信号あるいは前記再生信号のゲインを前記
    誤りを検出したフレームから予め定められたフレーム数
    あるいは予め定められた条件を満足するまで調整するこ
    とを特徴とする音声復号化方式。
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