JPH058840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチパルス符号化装置に関し、特に
音声合成フイルタの出力波長に対して利得調整を
施す機能を有するマルチパルス符号化装置の波長
再現性の改善を図つたマルチパルス符号化装置に
関する。

〔従来の技術〕

マルチパルス符号化装置は音源の波形伝送を前
提とする符号化装置であり、通常固定小数点によ
る有限精度演算する音声合成フイルタを備えて音
声波長を合成している。このような符号化装置に
よる音声合成にあつては、合成される音声波長の
品質を高品位のものに保持するためには不十分と
なり勝な音声合成フイルタのダイナミツクレン
ジ、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise）比を補足する目
的から音声合成フイルタの入力側ではなく出力側
で入力音声の音源の強さに対応した利得調整を行
なつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら従来のこの種の音声合成手段には
次の如き問題点がある。

すなわち、音源情報としてマルチパルス列を利
用するマルチパルス符号化装置では、マルチパル
ス列の合成フイルタによるインパルス応答を線形
加算して波形を合成するのが基本手法であり、従
つて合成フイルタの利得調整も各マルチパルスに
よるインパルス応答ごとに行なわれることが波形
伝送を前提として合成すべき音声の品質確保のた
めには基本的条件となる。

しかしながらこのよう処理条件は演算量があま
りにも膨大化し実施が極めて困難であるため通常
行なわれてはおらず、分析側から伝送されてくる
特徴パラメータとしてのスペクトル包絡情報と音
源情報とを利用して連続的に合成処理を行なつて
いる。

スペクトル包絡情報はαパラメータ、Ｋパラメ
ータの如きLPC（Linear Prediction Coefficint、
線形予測係数）もしくはこれらLPCから誘導さ
れた係数であり、また音源情報は音声の有音区間
と無音区間とに対応するピツチパルス列と白色雑
音とでモデル化したモデル化音源と、音源波形を
複数のパルス列で表現するマルチパルスの如く波
形伝送を前提としてより高品質を狙うものとに大
別される。これらスペクトル包絡情報ならびに音
源情報は分析側で分析フレーム単位ごとに分析、
抽出されたのち分析フレーム単位で、もしくは可
変長フレーム等にフレーム変換して合成側に伝送
されるが、いずれにせよ基本的には分析フレーム
ごとに分析された特徴パラメータを利用してもと
の入力音声信号を合成側で再生することが符号化
装置の基本的処理内容となつている。

さて、上述した分析フレームは特徴パラメータ
の分析、伝送上の便宜等を図つて設定される処理
区分であり、忠実な特徴パラメータの伝送とは原
則的に無関係に設定されている。従つて、モデル
化音源信号を含む特徴パラメータを利用する場合
などの如く、ある程度の合成音質の劣化を承知し
て運用する場合は別として、マルチパルス符号化
装置の如く、音源波形伝送を介して合成音質の改
善を意図するような場合には、このようないわば
機械的に設定された分析フレームごとの特徴パラ
メータを合成側で連続的に利用する従来の処理手
法では分析フレーム境界に跨る合成波形の忠実な
連続性が基本的に無視された状態とならざるを得
ず、この分だけ元来期待しうる波形再現性の劣化
が避けられないという問題がある。

本発明の目的も上述した欠点を除去し、分析側
の分析フレーム周期に同期し、分析フレーム間の
連続性を保持しつつマルチパルス列の合成フイル
タによるインパルス応答波形として合成波形をイ
ンパルス応答持続時間を加味しながら再生してい
くという手段を備えることいよつて合成音質の劣
化を大幅に改善したマルチパルス符号化装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のマルチパルス符号化装置は、音声合成
フイルタの出力波形し対して音源の強さに対応す
る利得調整を施す機能を有するマルチパルス符号
化装置であつて、分析側の分析フレーム周期と同
期しかつ相続く分析フレームにおける次の分析フ
レームの時間領域に入り込む前分析フレームのイ
ンタパルス応答持続時間成分を含めて加算する音
声信号の再設定による分析フレーム間の連続性を
保持しつつ分析フレームごとに独立的に合成した
音声波形に最大振幅を付与してそれぞれ利得調整
したのちこれらを線形加算して合成音声波形とす
る音声合成手段を備える。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明によるマルチパルス符号化装置
の一実施例の構成を示すブロツク図である。

第１図ゐ示す実施例は分析側１と合成側２とか
ら成り、さらに分析側１は窓処理器１１、マルチ
パルス分析器１２、LPC分析器、マルチパルス
符号化器１４、LPC符号化器１５およびマルチ
プレクサ１６を備え構成され、また合成側２は、
デマチプレクサ２１、LPC複合化器２２、正規
化マルチパルス複合化器２３、最大振幅複号化器
２４、LPC合成フイルタ２５、乗算器２６およ
び波形接続器２７を備えて構成させる。

第１図において、入力ライン1001を介して入力
した入力音声信号は窓処理器１１によつて窓処理
を受ける。こ窓処理は次のようにして実施され
る。

窓処理器１１は入力音声信号を低域フイルタリ
ングしたのちＡ／Ｄ（Analog to Digital）コン
バータによつて所定のビツト数で量子化を実施す
る。

本実施例の場合、低域フイルタリングは遮断周
波数3.4kHzのLPF（Low Pass Filter）を通して
この周波数以上の周波数成分をカツトし、そのあ
と8kHzのサンプリング周波数で標本化したもの
を１サンプル当り12ビツトで量子化したうえ一旦
内部メモリにストアする。この内部メモリは入力
する量子化信号を予め設定する時間分たとえば30
ｍSECすなわち240サンプルの窓時間分を記憶し
これにハミング関数あるいは矩形関数等の窓関数
を乗算して切出す窓処理を所定の周期、本実施例
では10ｍSEC周期で実施しこれが分析フレーム周
期となる。

このようにして窓処理器１１から出力される分
析フレームごとの量子化信号音声はマルチパルス
分析器１２とLPC分析器１３とに供給される。

マルチパルス分析器１２は分析フレームごとに
公知の抽出処理技術を利用してマルチパルス列を
抽出する。

公知のマルチパルス抽出処理技術としてはスペ
クトル領域評価にもとづくＡ−ｂ−Ｓ（Analysis
−by−Syn［―］thesis）処理技術や、相関領域評
価にもとづく相関関数処理技術等があるが本実施
例では相関領域評価を利用してマルチパルス列の
検索を行なつている。

この相関領域評価は、量子化された入力音声信
号と分析段階における合成フイルタのインパルス
応答との相互相関、およびこのインパルス応答の
自己相関を利用してマルチパルス列を分析、抽出
するものである。分析段階において必要な合成フ
イルタはLPC分析器１３に内蔵されており、マ
ルチパルス分析器１２は入力ライン1201を介して
LPC分析器１３からインパルス応答その他必要
なデータを入手しつつマルチパルス列を検索す
る。ただし、このマルチパルスの検索は最先頭の
分析フレーム分を除き、１分析フレーム長にマル
チパルスによるインパルス応答持続時間を加味し
た予め設立するいわゆる孤立時間で実行し、その
詳細は次のとおりである。

LPC分析器１３は入力した分析フレームごと
の量子化音声信号をLPC分析し所定の次数の
LPC、本実施例では10次のＫバラメータ（部分
自己相関係数）を抽出する。このＫバラメータは
内蔵合成フイルタの係数として利用されつつ声道
フイルタの聴感重みづけインパルス応答が求めら
れこれが入出力ライン1201を介してマルチパルス
分析器１２に供給される。マルチパルス分析器１
２は相互相関ならびに自己相関係数演算回路を内
蔵し、分析フレームごとに入力する量子化音声信
号と聴感重みづけインパルス応答等を利用して求
めた所要の相互相関係数ならびに自己相関係数等
を利用してまず先頭分析フレームに対するマルチ
パルス列を検索する。

さて、こうして得られた先頭分析フレームのマ
ルチパルス列は入出力ライン1201を介してLPC
分析器１３に供給され、内蔵合成フイルタによる
インパルス応答を得て、このインパルス応答によ
る波形を分析フレームと分析フレーム長を超える
インパルス応答接続時間にわたつて入力する。た
だし本実施例では分析フレーム長を超えるこのイ
ンパルス応答接続時間を合成音声の期待品質が実
用上許容しうる程度に抑えうる観点にもとづいて
予め設定する範囲に限定して設定している。マル
チパルス分析器１２は窓処理器１１から受ける次
の分析フレームの量子化音声信号と、次の分析フ
レームの時間領域に入り込む前分析フレームのイ
ンパルス応答波形の量子化データとを極性を含め
加算合成し、分析側１における分析フレーム境界
処理を実施する。すなわちこうして合成された次
の分析フレームは前分析フレームとの連続性をほ
ぼ満足すべき状態に保持した量子化音声信号を有
するものとなる。このようにして相続く分析フレ
ーム間で次次にインパルス応答持続時間を考慮し
た量子化音声信号の再設定を行ないつつ、先頭分
析フレームから最終分析フレームまでマルチパル
ス分析とLPC分析とが実施され、マルチパルス
列はマルチパルス符号化器１４に、またLPCと
してのＫパラメータはLPC符号化器１５にそれ
ぞれ供給される。

マルチパルス符号化器１４はこうして入力した
マルチパルス列を所定の形式で符号化するが、こ
の符号化は１分析フレームに前記インパルス応答
持続時間を加味して再設定した分析フレーム（以
後単に再設定分析フレームと称する）ごとに得ら
れるマルチパルス列中で最大値を有するパルスの
振幅ならびにその時間位置情報を符号化した最大
振幅符号と、再設定分析フレームごとに得られる
マルチパルスを前記最大値振幅のものを基準とし
て正規化した振幅値とその時間単位情報に関する
正規化マルチパルス符号とを出力しこれらをマル
チプレクサ１６に供給する。

本実施例にあつては前述正規化マルチパルス符
号は各再設定分析フレームごとの最大値パルスを
１として正規化されたものの符号化データであ
る。

LPC分析器１３もこうした再設定分析フレー
ムごとの量子化音声信号をマルチパルス分析器１
２から受けつつLPCとしてのＫパラメータを抽
出し、これはLPC符号化器１５に出力され所定
の符号化をうけてLPC符号としてマルチプレイ
サ１６に供給される。

マルチプレイサ１６はこうして供給を受けた入
力を所定の形式で多重化したうえ伝送路101を介
して合成側２に伝送する。

合成側２ではデマルチプレクサ２１によつて入
力の多重化分離を行ない、LPC符号はLPC複合
化器２２に、正規化マルチパルス符号は正規化マ
ルチパルス複号化器２３に、また最大振幅符号は
最大振幅複合器２４にそれぞれ供給され複合化さ
れる。

複号化されたLPCとしてのＫパラメータは
LPC合成フイルタ係数として再設定分析フレー
ムごとにLPC合成フイルタ２５に供給される。

LPC合成フイルタ２５はLPC分析器１３に内
蔵の分析用合成フイルタとほぼ同一の内容のもの
であり、10次の全極型デイジタルフイルタとして
構成されるものを利用し、そのフイルタ係数とし
て複号化したLPCのＫパラメータが提供され、
また複号化した正規化マルチパルスを音源情報と
して再設定分析フレームごとに受けつつ駆動され
デイジタル量の音声信号を出力する。このように
して出力されるデイジタル音声信号は正規化マル
チパルスによつて駆動されたLPC合成フイルタ
２５の出力であり、再設定分析フレームごとのマ
ルチパルス列の振幅情報は利用されていない。波
形伝送を行なわない通常のボコーダ等ではLPC
合成フイルタ２５の入力側で、復号化した最大振
幅データを利用して正規化を解消し実レベル情報
を付与されたマルチパルス列が音源情報として再
生し利用さているが本実施例では後述する如くこ
のような音源情報再生をLPC合成フイルタの出
力側で実施する。

さて、LPC合成フイルタ２５はこうして同一
の正規化基準によつて正規化されたマルチパルス
列を音源情報とし、これとスペクトル包絡情報と
してのＫパラメータとを再設定分析フレームごと
に受けて駆動される。つまり、分析側１の分析フ
レームに同期し、分析フレームごとに次次に独立
して境界部分の不連続性を排除して合成される孤
立波形としての合成音声の形成が可能となり、こ
のあとは分析側から供給を受ける特徴パラメータ
で分析フレーム間の不連続性を無視しつつ連続的
に処理する従来のマルチパルス符号化装置との基
本的相違点である。

さて、LPC合成フイルタ２５の出力に対して
は再設定分析フレームごとに入力する最大振幅デ
ータを乗算器２６によつて乗算しつつ実レベルの
振幅情報を付与したうえこれを波形接続器２７に
供給する。

波形接続器２７はこうして入力するデイジタル
合成音声を時系列的に次次に線形加算したあと
Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータを介し
てアナログ合成音声に変換し、さらにLPFで不
要な高周波成分の除去を行なつたうえ出力音声信
号として出力ライン2001に送出する。

このようにして通常のマルチパルス符号化装置
における分析フレーム境界連続性の保持不可能に
起因する波形再現性の劣化を根本的に排除しうる
マルチパルス符号化装置が容易に実現しうる。

なお、第１図の実施例ではLPCとしてＫパラ
メータを利用しているがこれは他のLPCを利用
してもよく、またマルチパルス分析を送関領域評
価にもとづいて実施しているが、これも他のマル
チパルス検索手段によつて実施しても差支えな
い。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、音声合成フ
イルタの出力波形に対して利得調整を施す機能を
有するマルチパルス符号化装置において、分析側
の分析フレーム周期に同期して分析フレーム間の
接続性を保持しつつ合成した音声波形をそれぞれ
利得調整したのちこれらを線形加算して合成音声
波形とする手段を備えることにより、合成音声波
形の波形再現性の劣化を大幅に改善しうるマルチ
パルス符号化装置が実現できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマルチパルス符号化装置
の一実施例の構成を示すブロツク図である。 １……分析側、２……合成側、１１……窓処理
器、１２……マルチパルス分析器、１３……
LPC分析器、１４……マルチパルス符号化器、
１５……LPC符号化器、１６……マルチプレク
サ、２１……デマルチプレクサ、２２……LPC
復号化器、２３……正規化マルチパルス復号化
器、２４……最大振幅復号化器、２５……LPC
合成フイルタ、２６……加算器、２７……波形接
続器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 音声合成フイルタの出力波形に対して音源の
   強さに対応する利得調整を施す機能を有するマル
   チパルス符号化装置であつて、分析側の分析フレ
   ーム周期と同期しかつ相続く分析フレームにおけ
   る次の分析フレームの時間領域に入り込む前分析
   フレームのインパルス応答持続時間成分を含めて
   加算する音声信号の再設定による分析フレーム間
   の連続性を保持しつつ分析フレームごとに独立的
   に合成した音声波形に最大振幅を付与してそれぞ
   れ利得調整したのちこれらを線形加算して合成音
   声波形とする音声合成手段を備えることを特徴と
   するマルチパルス符号化装置。