JPH0612097A - 音声の予測符号化方法および装置 - Google Patents

音声の予測符号化方法および装置

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JPH0612097A
JPH0612097A JP4170895A JP17089592A JPH0612097A JP H0612097 A JPH0612097 A JP H0612097A JP 4170895 A JP4170895 A JP 4170895A JP 17089592 A JP17089592 A JP 17089592A JP H0612097 A JPH0612097 A JP H0612097A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】利得を伝送することはしない音声予測符号化方
法および装置を提供する 【構成】入力音声を複数サンプリングしたものに基づい
て計算された量子化フィルタ係数の設定された合成フィ
ルタを2個の励振源から時系列ベクトル成分によりフレ
ーム単位毎に駆動して音声を再生することを利用して音
声を符号化する音声の予測符号化方法において、2個の
励振源のベクトル成分に対してそれぞれの利得を同時に
求め、2個の励振源の内の一方である複数の雑音波形ベ
クトル成分を有する符号帳励振源31の選択された雑音
波形ベクトル成分に選択された利得を乗じた残差波形と
それ以前に蓄積されている残差波形とに基づいて次のフ
レームの符号帳励振源31の雑音波形ベクトル成分に与
える利得を予測することにより、パワーの情報を伝送す
ることなく音声を符号化する音声の予測符号化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、音声の予測符号化方
法および装置に関し、特に、2個の励振源からそれぞれ
選択した励振候補により合成フィルタを駆動してより少
ない情報量の音声信号系列ディジタル伝送を実現する音
声の予測符号化方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル移動通信その他の音声の情報
量、伝送周波数帯域を圧縮して伝送する技術を採用する
技術分野においては、種々の高能率符号化法が採用され
ている。8kbit/s程度の情報量により符号化する方法と
しては、CELP(符号駆動型線形予測)、VSELP
(ベクトル加算駆動型線形予測)、マルチパルス符号化
その他の方法が知られている。これらの技術は、M.R.Sc
hroeder and B.S.Atal :" Gode-Excited Linear Predic
tion (CELP): High-quality Speech atVery Low Rates
", Proc.ICASSP'85,25.1.1, pp.937-940,1985、或はI.
A.Gersonand M.A.Jasiuk : "VectorSum Excited Linear
Prediction (VSELP) SpeechCoding at 8 kps", proc.
ICASSP'90, S9.3, pp.461-464,1990 或は、小澤一範、
荒関 卓 ; "ピッチ情報を用いた9.6-4.8kbit/s マルチ
パルス音声符号化方式”,信学誌(D−II),J72−D
−II,8, pp.1125-1132,1989 その他の文献に開示されて
いる。
【0003】これらの方式は、図1に示される通り、入
力音声を複数サンプリングしたものをフィルタ係数決定
部10に供給して、ここにおいてフィルタ係数を計算す
る。計算されたフィルタ係数はフィルタ係数量子化部1
1に供給されて、ここにおいて量子化される。量子化さ
れたフィルタ係数を合成フィルタ12に設定する。A
(z)は合成フィルタ12の伝達関数である。ピッチ励
振源13の複数のピッチ周期成分(励振候補)から選択
されたピッチ周期成分と、符号帳励振源14の複数の雑
音波形ベクトル成分(例えば乱数ベクトル成分、励振候
補)から選択された候補とに対してそれぞれ利得部15
および利得部16において適当な利得を加えた後、これ
らを加算器において加算したものを駆動信号として合成
フィルタ12に供給し、音声を合成する。入力音声パワ
ー量子化部19は入力音声のパワーを計算し、これを量
子化して入力音声とピッチ周期成分を正規化する。合成
音声と正規化された入力音声との間の差である歪が最も
小さくなるように歪パワー計算部17において両励振源
中の各励振候補を選択し、かつ利得部15および利得部
16の各利得を設定する。符号出力部18は予測係数、
入力音声パワー、ピッチ周期成分候補と符号帳の候補そ
れぞれに対して選ばれたコード番号および利得を符号と
して出力する。これらの方式は、上述の通り、入力音声
のパワーを量子化して伝送するものである。この量子化
されたパワー情報が伝送路で誤った場合、復号音声の品
質は著しく劣化する。
【0004】一方、パワー情報を使用しない方式とし
て、16kbit/s程度の情報量を使用したLD−CELP
(低遅延符号駆動型線形予測)符号化方式がある(J.Ch
en ; "High Quality 16 kb/s Speech Coding with a On
e-Way Delay Less Than 2 ms ", Proc. ICASSP'90,33.s
9.1,1990.参照)。この方法はパワーの後方予測を採用
している。図2に示される如く、現在量子化しようとす
るフレーム内のパワーを量子化せず、利得予測部23に
おいて過去の残差波形のパワーから線形予測により次の
フレームのパワー(即ち、利得)を予測している。ま
た、復号波形をフィルタ係数決定部25において50次
の高次の予測を行い、ピッチの周期性も含めた線形予測
を行う。合成フィルタ24にフィルタ係数をセットし、
その合成フィルタ1/A(z)を使用して符号帳励振源
中の形状ベクトル成分(雑音成分)候補を求め、その符
号を伝送する。この方法は符号器と復号器の双方におい
て過去に復号化された音声を共通に利用することができ
るので、音声パワーの情報を伝送する必要がない。
【0005】しかし、LD−CELPは現在のフレーム
の予測を過去の復号化された系列のみから行うものであ
るので、予測誤差が従来の前方予測型と比較して大き
い。そのために、8kbit/s程度の情報量による符号化で
は急激に波形歪が増大し、品質が劣化する。従って、8
kbit/s程度の情報量により高品質の音声符号化を実現す
るには、LD−CELPの如くピッチの周期性を線形予
測に含めるのではなく、ピッチ周期成分も復号化された
音声から抽出する必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、雑音符号
帳を使用する駆動型線形予測符号化方法および装置にお
いて、伝送路誤りが発生したときに復号音声に聴感上の
大きな劣化を与える音声利得に関する情報を伝送するこ
となく、良い品質の音声を復号することができる予測符
号化方法および装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】入力音声を複数サンプリ
ングしたものに基づいて計算された量子化フィルタ係数
の設定された合成フィルタを2個の励振源から時系列ベ
クトル成分によりフレーム単位毎に駆動して音声を再生
することを利用して音声を符号化する音声の予測符号化
方法において、2個の励振源のベクトル成分に対してそ
れぞれの利得を同時に求め、2個の励振源の内の一方で
ある複数の雑音波形ベクトル成分を有する符号帳励振源
31の選択された雑音波形ベクトル成分に選択された利
得を乗じた残差波形とそれ以前に蓄積されている残差波
形とに基づいて次のフレームの符号帳励振源31の雑音
波形ベクトル成分に与える利得を予測することにより、
パワーの情報を伝送することなく音声を符号化する音声
の予測符号化方法を構成し、そして、入力音声を複数サ
ンプリングしたものに基づいて計算された量子化フィル
タ係数の設定された合成フィルタ37を具備し、複数の
ピッチ周期成分を有するピッチ励振源30と複数の雑音
波形ベクトル成分を有する符号帳励振源31とより成る
2個の励振源からフレーム単位毎に時系列ベクトル成分
により合成フィルタ37を駆動して音声を再生すること
を利用して音声を符号化する音声の予測符号化装置にお
いて、2個の励振源30および31のベクトル成分それ
ぞれに対して利得を同時に乗算する利得部33を具備
し、合成音声と入力音声との間の差である歪を最小にす
る様に両励振源中の各励振ベクトル成分を選択すると共
に利得部33の利得を設定する歪パワー計算部38を具
備し、符号帳励振源31の選択された雑音波形ベクトル
成分に選択された利得を乗じた残差波形とそれ以前に蓄
積されている残差波形とに基づいて次のフレームの符号
帳の雑音波形ベクトル成分に与える利得を予測する利得
予測部34を具備する音声の予測符号化装置を構成し、
また、利得部42はピッチ励振源用利得部421および
符号帳励振源用利得部422をそれぞれ分割し、ピッチ
周期成分と符号帳の励振ベクトル成分それぞれを半分ず
つピッチ励振源用利得部421および符号帳励振源用利
得部422に与える音声の予測符号化装置を構成し、更
に、利得部33をピッチ励振源用利得部50と符号帳励
振源利得部51とを縦続接続して構造化した音声の予測
符号化装置をも構成した。
【0008】
【実施例】この発明の実施例を図3を参照して説明す
る。入力音声を複数サンプリングしたものをフィルタ係
数決定部35に供給し、ここにおいてフィルタ係数を計
算する。計算されたフィルタ係数は次いでフィルタ係数
量子化部36に供給され、フィルタ係数はここにおいて
量子化されて、その量子化されたフィルタ係数は合成フ
ィルタ37に設定される。A(z)は合成フィルタ37
の伝達関数である。合成フィルタ37の励振源は2個よ
り成る。その一方はピッチ励振源30の複数のピッチ周
期成分(励振候補)から選択されたピッチ周期成分に利
得部33において適当な利得を乗じた成分であり、他方
は符号帳励振源31の複数の雑音波形ベクトル成分(例
えば乱数ベクトル成分、励振候補)から選択された候補
であって予測利得部32において予測利得倍した候補に
利得部33において適当な利得を乗じた成分である。こ
こで、利得部33における選択されたピッチ周期成分お
よび雑音波形ベクトル成分に対する利得の乗算は符号化
効率を上げるために同時に実施される。歪パワー計算部
38は合成音声と入力音声との間の差である歪が最も小
さくなる様に両励振源中の各励振候補を選択し、かつ利
得部33の利得を設定する。符号出力部39はフィルタ
係数、ピッチ周期成分候補および符号帳の候補のそれぞ
れについて、選択されたコード番号および利得を符号と
して出力する。利得予測部34は、符号帳励振源31の
選択された候補を予測利得部32において予測利得倍し
たものに利得部33において選択された利得を乗じた残
差波形とそれ以前に蓄積されている残差波形とに基づい
て、次のフレームの符号帳の候補に与える利得(パワ
ー)を予測する。
【0009】ところで、利得の情報が伝送路において誤
った場合も復号音声はその影響を蒙る。この影響を少な
くするために図3における利得部33を分割する。これ
を図4を参照して説明するに、利得部42はピッチ励振
源用利得部421および符号帳励振源用利得部422を
それぞれ分割し、ピッチ周期成分と符号帳の励振ベクト
ル成分それぞれを半分ずつピッチ励振源用利得部421
および符号帳励振源用利得部422に与える。全体とし
て合成音声と入力音声との間の差である歪が小さくなる
様に個々の利得はピッチ周期成分と励振ベクトル成分成
分を一括して決定する。この様に利得部を分割すること
により、何れか一方の利得情報が伝送路において誤って
も、他方の利得情報によってこれを補うことができ、伝
送路誤りによる影響を少なくすることができる。
【0010】また、利得の情報が伝送路において誤った
場合の対策として、図3における利得部33を図5に示
される如くに、ピッチ励振源用利得部50と符号帳励振
源用利得部51とを縦続接続して構造化する。ピッチ周
期成分は{gp0〜gpM}の中から選択される。符号帳の
励振ベクトル成分は、例えばピッチ周期成分gp0が選択
された場合は、{gc0〜gcN}の中から選択される。こ
のように構造化しておけば、符号帳の励振ベクトル成分
の利得情報が誤ってもピッチ周期成分の情報はまったく
影響を受けない。逆に、ピッチ周期成分の利得情報が誤
った場合は、符号帳の利得情報も誤るが、符号帳の利得
のコードを適切に並べておくことによりその影響を少な
くすることができる。
【0011】
【発明の効果】従来の音声予測符号化方法および装置法
は、先ず入力音声のパワーを計算し、そのパワーを量子
化する。この量子化されたパワーを用いて入力音声とピ
ッチ成分の正規化を行い、利得を決定する。そのために
量子化されたパワーに関する情報を伝送する必要があ
る。この発明の音声予測符号化方法および装置は、音声
パワーの情報を伝送することなく、過去の符号帳の励振
ベクトル成分に基づいて次のフレームの利得(音声パワ
ー)を予測して符号化することを特徴とするものである
ので、伝送路においてビット誤りが発生しても音声のパ
ワー情報を伝送していないために、復号音声のパワーは
このビット誤りによる大きな影響を蒙ることなく、高品
質の音声の符号化および復号化を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の音声予測符号化装置のブロック図。
【図2】従来の音声予測符号化装置であるLD−CEL
Pのブロック図。
【図3】この発明の音声予測符号化装置のブロック図。
【図4】分割した利得部のブロック図。
【図5】構造化した利得部のブロック図。
【符号の説明】
30 ピッチ励振源 31 符号帳励振源 33 利得部 34 利得予測部 37 合成フィルタ 38 歪パワー計算部 42 利得部 421 ピッチ励振源用利得部 422 符号帳励振源用利得部 50 ピッチ励振源用利得部 51 符号帳励振源用利得部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力音声を複数サンプリングしたものに
    基づいて計算された量子化フィルタ係数の設定された合
    成フィルタを2個の励振源から時系列ベクトル成分によ
    りフレーム単位毎に駆動して音声を再生することを利用
    して音声を符号化する音声の予測符号化方法において、
    2個の励振源のベクトル成分に対してそれぞれの利得を
    同時に求め、2個の励振源の内の一方である複数の雑音
    波形ベクトル成分を有する符号帳励振源の選択された雑
    音波形ベクトル成分に選択された利得を乗じた残差波形
    とそれ以前に蓄積されている残差波形とに基づいて次の
    フレームの符号帳励振源の雑音波形ベクトル成分に与え
    る利得を予測することにより、パワーの情報を伝送する
    ことなく音声を符号化する音声の予測符号化方法。
  2. 【請求項2】 入力音声を複数サンプリングしたものに
    基づいて計算された量子化フィルタ係数の設定された合
    成フィルタを具備し、複数のピッチ周期成分を有するピ
    ッチ励振源と複数の雑音波形ベクトル成分を有する符号
    帳励振源とより成る2個の励振源からフレーム単位毎に
    時系列ベクトル成分により合成フィルタを駆動して音声
    を再生することを利用して音声を符号化する音声の予測
    符号化装置において、2個の励振源およびのベクトル成
    分それぞれに対して利得を同時に乗算する利得部を具備
    し、合成音声と入力音声との間の差である歪を最小にす
    る様に両励振源中の各励振ベクトル成分を選択すると共
    に利得部の利得を設定する歪パワー計算部を具備し、符
    号帳励振源の選択された雑音波形ベクトル成分に選択さ
    れた利得を乗じた残差波形とそれ以前に蓄積されている
    残差波形とに基づいて次のフレームの符号帳の雑音波形
    ベクトル成分に与える利得を予測する利得予測部を具備
    することを特徴とする音声の予測符号化装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載される音声の予測符号化
    装置において、利得部はピッチ励振源用利得部および符
    号帳励振源用利得部をそれぞれ分割し、ピッチ周期成分
    と符号帳の励振ベクトル成分それぞれを半分ずつピッチ
    励振源用利得部および符号帳励振源用利得部に与えるこ
    とを特徴とする音声の予測符号化装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載される音声の予測符号化
    装置において、利得部をピッチ励振源用利得部と符号帳
    励振源用利得部とを縦続接続して構造化したことを特徴
    とする音声の予測符号化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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