JPH079600B2 - 音声信号の符号化及び復号化のための方法及び装置 - Google Patents
音声信号の符号化及び復号化のための方法及び装置Info
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- JPH079600B2 JPH079600B2 JP62258501A JP25850187A JPH079600B2 JP H079600 B2 JPH079600 B2 JP H079600B2 JP 62258501 A JP62258501 A JP 62258501A JP 25850187 A JP25850187 A JP 25850187A JP H079600 B2 JPH079600 B2 JP H079600B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/06—Determination or coding of the spectral characteristics, e.g. of the short-term prediction coefficients
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低ビツトレートの音声信号符号化装置に関
し、特に、パラメータ抽出及びベクトル量子化技術によ
る音声信号の符号化及び復号化のための方法及び装置に
関する。
し、特に、パラメータ抽出及びベクトル量子化技術によ
る音声信号の符号化及び復号化のための方法及び装置に
関する。
通常“ボコーダ”として知られている在来の音声信号の
符号化装置は、合成フイルタが励起(excitation)させ
られる音声合成方法を使用しており、該合成フイルタの
伝達関数は、音声に対してはピツチ周波数(pitch freq
uency)でのパルス列で、そして非音声に対しては白色
雑音で音声域の周波数動作をシミユレートする。
符号化装置は、合成フイルタが励起(excitation)させ
られる音声合成方法を使用しており、該合成フイルタの
伝達関数は、音声に対してはピツチ周波数(pitch freq
uency)でのパルス列で、そして非音声に対しては白色
雑音で音声域の周波数動作をシミユレートする。
上記の励起技術は必ずしも正確ではない。実際、ピツチ
パルスと白色雑音との間の選択は極めて厳重であり、再
生音の質を大きく低下させる。
パルスと白色雑音との間の選択は極めて厳重であり、再
生音の質を大きく低下させる。
しかも、音声−非音声の判定びピツチ値は、共に十分に
正確に決定することが困難である。
正確に決定することが困難である。
これらの不都合の解消を意図した合成フイルタの励起方
法が、B.S.エイタル(Atal)、J.R.レムデ(Remde)に
よる論文“ア・ニユー・モデル・オブ・LPC・エクサイ
テイシヨン・フオー・プロデユーシング・ナチユラル−
サウンデイング・スピーチ・アツト・ロー・ビツト・レ
イツ(A new model of LPC excitation for producing
natural−sounding speech at low bit rates)”、イ
ンターナシヨナル・カンフアレンス・オン・ASSP(Inte
rnational Conference on ASSP)、第614頁〜617頁、パ
リ、1982年に記載されている。
法が、B.S.エイタル(Atal)、J.R.レムデ(Remde)に
よる論文“ア・ニユー・モデル・オブ・LPC・エクサイ
テイシヨン・フオー・プロデユーシング・ナチユラル−
サウンデイング・スピーチ・アツト・ロー・ビツト・レ
イツ(A new model of LPC excitation for producing
natural−sounding speech at low bit rates)”、イ
ンターナシヨナル・カンフアレンス・オン・ASSP(Inte
rnational Conference on ASSP)、第614頁〜617頁、パ
リ、1982年に記載されている。
この方法は、マルチパルス励起、即ちパルス列による励
起を使用しており、パルスの大きさ及び位置は、知覚的
に有意な歪み測度を最小にするように決定される。この
歪み測度は、合成フイルタ出力サンプルとオリジナルの
音声信号との比較と、人間の聴覚が導入された歪みをい
かに評価するかを考慮した関数による加重と、により得
られる。
起を使用しており、パルスの大きさ及び位置は、知覚的
に有意な歪み測度を最小にするように決定される。この
歪み測度は、合成フイルタ出力サンプルとオリジナルの
音声信号との比較と、人間の聴覚が導入された歪みをい
かに評価するかを考慮した関数による加重と、により得
られる。
しかしながら、上記方法は、10Kbit/sより低いビツトレ
ートでは良質な再生を行うことができない。更に、励起
パルス計算アルゴリズムは極めて多量の計算を必要とす
る。
ートでは良質な再生を行うことができない。更に、励起
パルス計算アルゴリズムは極めて多量の計算を必要とす
る。
ベクトル量子化技術を使用する、合成フイルタを励起す
るための他の公知の方法は、M.R.シユレーダ(Schroede
r)、B.S.エイタル(Atal)による論文“コード−エク
サイテイツド・リニア・プレデイクシヨン(CELP):ハ
イ−クオリテイ・スピーチ・アツト・ヴエリ・ロー・ビ
ツト−レイツ(Code-excited linear prediction(CEL
P):high-quality speech at very low bit-rate
s)”、プロシーデイングズ・オブ・インターナシヨナ
ル・カンフアレンス・オン・ASSP(Proceedings of Int
ernational Conference on ASSP)、第937〜940頁、タ
ムパ(Tampa)−フロリダ、1985年3月に記載されてい
る。この技術によると、音声合成フイルタは、励起ベク
トルを形成する、適切な量子化された波形ベクトルによ
つて励起され、該波形ベクトルは、初期の準備段階で一
度だけ生成されるコードブツクから選択されるか、又は
ガウス白色雑音の列で組み立てられる。
るための他の公知の方法は、M.R.シユレーダ(Schroede
r)、B.S.エイタル(Atal)による論文“コード−エク
サイテイツド・リニア・プレデイクシヨン(CELP):ハ
イ−クオリテイ・スピーチ・アツト・ヴエリ・ロー・ビ
ツト−レイツ(Code-excited linear prediction(CEL
P):high-quality speech at very low bit-rate
s)”、プロシーデイングズ・オブ・インターナシヨナ
ル・カンフアレンス・オン・ASSP(Proceedings of Int
ernational Conference on ASSP)、第937〜940頁、タ
ムパ(Tampa)−フロリダ、1985年3月に記載されてい
る。この技術によると、音声合成フイルタは、励起ベク
トルを形成する、適切な量子化された波形ベクトルによ
つて励起され、該波形ベクトルは、初期の準備段階で一
度だけ生成されるコードブツクから選択されるか、又は
ガウス白色雑音の列で組み立てられる。
引用した論文では、オリジナルの音声信号の所定数のサ
ンプルの列は、コードブツク内に含まれる総てのベクト
ルと比較され、そして時変係数を有する、2個のカスケ
ード式線形巡回型デイジタルフイルタを通して波さ
れ、該第1のフイルタはピツチ周期性を生成するための
長時間遅延予測器を有し、該第2のフイルタはスペクト
ル包絡線共鳴を生成するための短時間遅延予測器を有し
ている。
ンプルの列は、コードブツク内に含まれる総てのベクト
ルと比較され、そして時変係数を有する、2個のカスケ
ード式線形巡回型デイジタルフイルタを通して波さ
れ、該第1のフイルタはピツチ周期性を生成するための
長時間遅延予測器を有し、該第2のフイルタはスペクト
ル包絡線共鳴を生成するための短時間遅延予測器を有し
ている。
次いで、比較で得られた差分信号は、導入される誤差が
知覚的に余り有意ではない周波数を弱め、そして、その
反対に導入される誤差が知覚的により有意である周波数
を強めるための加重線形フイルタを通して波され、こ
の結果、加重された誤差が得られる。そして、最も少な
く加重された誤差を生成するコードブツクベクトルが、
音声信号セグメント代表として見なされる。
知覚的に余り有意ではない周波数を弱め、そして、その
反対に導入される誤差が知覚的により有意である周波数
を強めるための加重線形フイルタを通して波され、こ
の結果、加重された誤差が得られる。そして、最も少な
く加重された誤差を生成するコードブツクベクトルが、
音声信号セグメント代表として見なされる。
この方法は、低ビツトレートの音声信号伝送における応
用に対して特に発展させられてきた。何故ならば、それ
は伝送すべき符号化ビツトの数をかなり減少させること
を可能すると共に、音声信号の適切な質の再生を得るこ
とを可能にするからである。
用に対して特に発展させられてきた。何故ならば、それ
は伝送すべき符号化ビツトの数をかなり減少させること
を可能すると共に、音声信号の適切な質の再生を得るこ
とを可能にするからである。
上記方法の最大不都合は、該論文の結論で著者自身によ
つて報告されているように、それが余りにも多量の計算
を必要とするということである。多量の計算は、オリジ
ナルの音声信号の各セグメントについて、総てコードブ
ツクベクトルが考慮されると共に、かなりの数の演算が
それらの各々について実行されなければならないという
ことによる。
つて報告されているように、それが余りにも多量の計算
を必要とするということである。多量の計算は、オリジ
ナルの音声信号の各セグメントについて、総てコードブ
ツクベクトルが考慮されると共に、かなりの数の演算が
それらの各々について実行されなければならないという
ことによる。
これらの理由で、この方法は、引用した論文中で示唆さ
れているように、現在の利用可能な技術では実時間の応
用には使用できない。
れているように、現在の利用可能な技術では実時間の応
用には使用できない。
上記の問題は、音声信号の特性パラメータの抽出、ベク
トル量子化技術及び知覚的主観的歪み測度を使用する音
声信号の符号化方法の本発明によつて克服され、該方法
は符号化される音声信号のセグメントに所定の予備的な
波を実行し、この結果、量子化された波形ベクトルの
コードブツクの十分に小さいサブセツトが誤差コードを
最小にするベクトルを検索することを可能にする、いく
つかの演算を、波された信号の各セグメントについて
実行することが可能になる。
トル量子化技術及び知覚的主観的歪み測度を使用する音
声信号の符号化方法の本発明によつて克服され、該方法
は符号化される音声信号のセグメントに所定の予備的な
波を実行し、この結果、量子化された波形ベクトルの
コードブツクの十分に小さいサブセツトが誤差コードを
最小にするベクトルを検索することを可能にする、いく
つかの演算を、波された信号の各セグメントについて
実行することが可能になる。
上述のように、オリジナルの音声信号の各セグメントに
対して解析されるべきコードブツクベクトル数が劇的に
減少させられるで、実行されるべき演算の総数はかなり
減少し、この結果、知覚的に有意な方法で再生される音
声信号の質を低下させることなく、実時間仕様が可能に
なる。
対して解析されるべきコードブツクベクトル数が劇的に
減少させられるで、実行されるべき演算の総数はかなり
減少し、この結果、知覚的に有意な方法で再生される音
声信号の質を低下させることなく、実時間仕様が可能に
なる。
本発明の主要な目的は、特許請求の範囲第1項及び第2
項に記載されているような、音声信号の符号化及び復号
化のための方法を提供することにある。
項に記載されているような、音声信号の符号化及び復号
化のための方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、特許請求の範囲第3〜6項に記載
されているような、音声信号の符号化及び復号化のため
の装置を提供することにある。
されているような、音声信号の符号化及び復号化のため
の装置を提供することにある。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
する。
先ず、音声信号の符号化段階と、復号化段階即ち音声合
成とを具備する、本発明による方法について説明する。
成とを具備する、本発明による方法について説明する。
第1図に関し、符号化段階では、音声信号はデイジタル
サンプルx(j)のブロツクに変換され、ここでi(1
jJ)はブロツクにおけるサンプルのインデツクス
である。
サンプルx(j)のブロツクに変換され、ここでi(1
jJ)はブロツクにおけるサンプルのインデツクス
である。
デイジタルサンプルx(j)のブロツクは線形予測逆
波(linear-prediction inverse filtering)、又はLPC
逆波の公知技術に従つて波され、その伝達関数H
(z)は、Z変換において、それに限定するものではな
い例として、次の通りである。
波(linear-prediction inverse filtering)、又はLPC
逆波の公知技術に従つて波され、その伝達関数H
(z)は、Z変換において、それに限定するものではな
い例として、次の通りである。
ここで、z-1は1つのサンプリング間隔の遅延を表し、
a(i)は線形予測係数(0iL)のベクトルであ
り、Lはフイルタ位数であると共にベクトルa(i)の
大きさでもあり、a(o)は1に等しい。
a(i)は線形予測係数(0iL)のベクトルであ
り、Lはフイルタ位数であると共にベクトルa(i)の
大きさでもあり、a(o)は1に等しい。
係数ベクトルa(i)はデイジタルサンプルx(j)の
各ブロツクについて決定されねばならない。該ベクトル
は、後述するように、量子化された線形予測係数のベク
トルah(i)のコードブツクから選択され、ここでは
h(1hH)はコードブツクにおけるベクトルイン
デツクスである。
各ブロツクについて決定されねばならない。該ベクトル
は、後述するように、量子化された線形予測係数のベク
トルah(i)のコードブツクから選択され、ここでは
h(1hH)はコードブツクにおけるベクトルイン
デツクスである。
サンプルx(j)の各ブロツクについて選択されたベク
トルは、最適な逆フイルタが組み立てられることを可能
にする。選択されたベクトルインデツクスは、以下h
ottによつて表す。
トルは、最適な逆フイルタが組み立てられることを可能
にする。選択されたベクトルインデツクスは、以下h
ottによつて表す。
波効果により、サンプルx(j)各ブロツクについ
て、残留信号(residual signal)R(j)が得られ、
該残留信号R(j)は伝達関数W(z)を有する波形整
形フイルタによつて波され、該伝達関数W(z)は次
式によつて定義される。
て、残留信号(residual signal)R(j)が得られ、
該残留信号R(j)は伝達関数W(z)を有する波形整
形フイルタによつて波され、該伝達関数W(z)は次
式によつて定義される。
ここで、ah(i)は上述の逆フイルタLPC用のコード
ブツクにおいて選択された係数ベクトルである一方、γ
(0γ1)は実験的に決定される補正係数であり、
該補正係数はホルマント周辺の帯域幅の増加を決定す
る。使用されるインデツクスhはインデツクスhottで
ある。
ブツクにおいて選択された係数ベクトルである一方、γ
(0γ1)は実験的に決定される補正係数であり、
該補正係数はホルマント周辺の帯域幅の増加を決定す
る。使用されるインデツクスhはインデツクスhottで
ある。
波形整形フイルタは、周波数領域において、ランダム雑
音と同様の特性を有する残留信号R(j)を整形するこ
とを意図されており、この結果、以後波された残留信
号S(i)として言及される、実音声と同様な特性を有
する信号が得られる。
音と同様の特性を有する残留信号R(j)を整形するこ
とを意図されており、この結果、以後波された残留信
号S(i)として言及される、実音声と同様な特性を有
する信号が得られる。
波された残留信号S(j)は、以下に述べるようにし
て定義される量子化ベクトルコードブツクにおける最適
ベクトルの検出を容易にする簡単な分類アルゴリズム
の、それへの適用を可能にする特性を有している。
て定義される量子化ベクトルコードブツクにおける最適
ベクトルの検出を容易にする簡単な分類アルゴリズム
の、それへの適用を可能にする特性を有している。
波された残留信号S(j)は波された残留ベクトル
S(k)(1kK)の群に分割され、ここでKはJ
の整数の約数である。以下に述べる演算が波された残
留ベクトルS(k)に実行される。
S(k)(1kK)の群に分割され、ここでKはJ
の整数の約数である。以下に述べる演算が波された残
留ベクトルS(k)に実行される。
第1段階として、次式によつて与えられるゼロ交差周波
数ZCR及びr.m.s.値σが、波された残留ベクトルS
(k)の各々について計算される。
数ZCR及びr.m.s.値σが、波された残留ベクトルS
(k)の各々について計算される。
ここで、(3)式における“sign"は、関連するサンプ
ルの符号ビツト(正のサンプルに対しては“+1"で負の
サンプルに対しては“−1")を表わし、そして、(4)
式におけるβは、実r.m.s.値と推定r.m.s.値との間の最
大の相関を得るように実験的に決定される定数を表す。
ルの符号ビツト(正のサンプルに対しては“+1"で負の
サンプルに対しては“−1")を表わし、そして、(4)
式におけるβは、実r.m.s.値と推定r.m.s.値との間の最
大の相関を得るように実験的に決定される定数を表す。
初期の準備段階の間に、平面(ZCR,σ)のQ個の領域B
q(1qQ)への分割が一度だけ行われる。ZCR及
びσが正であるならば、第1象限のみが考慮される。そ
して、正の平面の半分の軸が、異なつた領域を識別する
適切な間隔に分割される。
q(1qQ)への分割が一度だけ行われる。ZCR及
びσが正であるならば、第1象限のみが考慮される。そ
して、正の平面の半分の軸が、異なつた領域を識別する
適切な間隔に分割される。
符号化段階の間、計算された1対の値ZCR,σが収まる領
域Bqは、一対の値ZCR,σと種々の間隔の境界との一連
の比較を実行することによつて検出される。領域のイン
デツクスqはベクトルS(k)の第1の分類を形成す
る。
域Bqは、一対の値ZCR,σと種々の間隔の境界との一連
の比較を実行することによつて検出される。領域のイン
デツクスqはベクトルS(k)の第1の分類を形成す
る。
次に、r.m.s.値σは、見出されたインデツクスmに基づ
き、M個の量子化されたr.m.s.値σm(1mM)の
コードブツクを使用することによつて量子化される。
き、M個の量子化されたr.m.s.値σm(1mM)の
コードブツクを使用することによつて量子化される。
第2段階として、ベクトルS(k)は、量子化されたr.
m.s.値σmで各成分を除算することにより単位エネルギ
ーで正規化され、この結果、第1の正規化及び波され
た残留ベクトルS′(k)が得られる。次いで、ベクト
ルS′(k)はサブグループS′(y)(1yY)
に分割され、ここでYはKの整数の約数である。
m.s.値σmで各成分を除算することにより単位エネルギ
ーで正規化され、この結果、第1の正規化及び波され
た残留ベクトルS′(k)が得られる。次いで、ベクト
ルS′(k)はサブグループS′(y)(1yY)
に分割され、ここでYはKの整数の約数である。
次に、各ベクトルS′(y)の平均値が計算され、この
結果、X=K/Y個の成分を有する、新しい平均値のベク
トルS′(x)(1xX)が得られ、この平均値の
ベクトルS′(x)はベクトルS′(k)の包絡線の概
念を与え、換言すると、波形の大きな変化に関する情報
を含む。
結果、X=K/Y個の成分を有する、新しい平均値のベク
トルS′(x)(1xX)が得られ、この平均値の
ベクトルS′(x)はベクトルS′(k)の包絡線の概
念を与え、換言すると、波形の大きな変化に関する情報
を含む。
次に、平均値のベクトルS′(x)は、大きさP(1
pP)コードブツクに属する、量子化された平均値の
ベクトルS′(x)の内で最も近いものを選択すること
によつて量子化される。
pP)コードブツクに属する、量子化された平均値の
ベクトルS′(x)の内で最も近いものを選択すること
によつて量子化される。
分割された平面(ZCR,σ)の各領域に対して1個当て
に、Q個のコードブツクが存在する。使用されるコード
ブツクは最初ベクトルS(k)が収められる領域に対応
するものであり、このコードブツクは以前に見出された
インデツクスqよつて識別される。
に、Q個のコードブツクが存在する。使用されるコード
ブツクは最初ベクトルS(k)が収められる領域に対応
するものであり、このコードブツクは以前に見出された
インデツクスqよつて識別される。
上記Q個のコードブツクは、後述するように、準備(tr
aining)音声信号列か抽出され且つ平面(ZCR,σ)内の
同じ領域に属するベクトルS′(x)を使用することに
よつて一度だけ決定される。
aining)音声信号列か抽出され且つ平面(ZCR,σ)内の
同じ領域に属するベクトルS′(x)を使用することに
よつて一度だけ決定される。
従つて、平均値ベクトルS′(x)はq番目の領域に対
応するコードブツクによつて量子化され、この結果、量
子化された平均値ベクトルS′p(x)が得られる。ベ
クトルインデツクスpは、ベクトルS(k)の第2の分
類を形成する。
応するコードブツクによつて量子化され、この結果、量
子化された平均値ベクトルS′p(x)が得られる。ベ
クトルインデツクスpは、ベクトルS(k)の第2の分
類を形成する。
次に、量子化された平均値ベクトルS′p(x)は、ベ
クトルS(k)をも短期間の平均値に正規化するため、
正規化及び波された残留ベクトルS′(k)から減算
され、この結果、第2の正規化及び波された残留ベク
トルS″(k)が得られる。
クトルS(k)をも短期間の平均値に正規化するため、
正規化及び波された残留ベクトルS′(k)から減算
され、この結果、第2の正規化及び波された残留ベク
トルS″(k)が得られる。
次に、ベクトルS″(k)は、それを、大きくN(1
nN)の第2の量子化、正規化及び波された残留ベ
クトルのコードブツクのベクトルS″n(k)と比較す
ることによつて量子化される。Q・P個のコードブツク
が存在する。以前に見出された1対のインデツクスq,
pが、使用されるべき、ベクトルS″n(k)のコード
ブツクを識別する。
nN)の第2の量子化、正規化及び波された残留ベ
クトルのコードブツクのベクトルS″n(k)と比較す
ることによつて量子化される。Q・P個のコードブツク
が存在する。以前に見出された1対のインデツクスq,
pが、使用されるべき、ベクトルS″n(k)のコード
ブツクを識別する。
上記コードブツクの各々は、後述する初期準備段階の間
に、準備音声信号列から得られ且つ同じインデツクス
q,pを有するベクトルS″(k)を使用することによ
つて組み立てられる。ベクトルS″(k)と選択された
コードブツクのベクトルS″n(k)との各比較につい
て、誤差ベクトルEn(k)が生成される。そして、そ
のベクトルの平均二乗値msenが次式に従つて計算され
る。
に、準備音声信号列から得られ且つ同じインデツクス
q,pを有するベクトルS″(k)を使用することによ
つて組み立てられる。ベクトルS″(k)と選択された
コードブツクのベクトルS″n(k)との各比較につい
て、誤差ベクトルEn(k)が生成される。そして、そ
のベクトルの平均二乗値msenが次式に従つて計算され
る。
各ベクトルS″(k)について、msenの最小値を作り
出すベクトルがコードブツクから選択される。上記ベク
トルのインデツクスnminはベクトルS(k)の第3の
分類を形成する。
出すベクトルがコードブツクから選択される。上記ベク
トルのインデツクスnminはベクトルS(k)の第3の
分類を形成する。
サンプルx(j)のオリジナルのブロツクの各々につい
て、音声信号符号化信号が、J個総てのサンプルを変化
させるインデツクスhott、K個総てのサンプルを変化
させるインデツクスp,q,nmin、及びこれも又K個総
てのサンプルを変化させるインデツクスmによつて形成
される。
て、音声信号符号化信号が、J個総てのサンプルを変化
させるインデツクスhott、K個総てのサンプルを変化
させるインデツクスp,q,nmin、及びこれも又K個総
てのサンプルを変化させるインデツクスmによつて形成
される。
特にそれに限定するものではない本方法の応用例におい
て、次の値が使用される。サンプルx(j)を生成する
ためのサンプリング周波数fc=8KHz;J=160;H=1024;
K=40;Q=8;M=64;Y=4;X=10;P=16;N=8。
て、次の値が使用される。サンプルx(j)を生成する
ためのサンプリング周波数fc=8KHz;J=160;H=1024;
K=40;Q=8;M=64;Y=4;X=10;P=16;N=8。
ベクトルS″n(k)のコードブツクにおける調査が減
少するということは明白である。事実、Q・P・N=10
24個のベクトルの総量に対し、調査は128個のコードブ
ツクの内の1個のコードブツク内に含まれる8個のベク
トルに限定される。
少するということは明白である。事実、Q・P・N=10
24個のベクトルの総量に対し、調査は128個のコードブ
ツクの内の1個のコードブツク内に含まれる8個のベク
トルに限定される。
第2図に関し、復号化の間、符号化段階で見出されたイ
ンデツクスq,p,nminは、第2の量子化、正規化及び
波された残留ベクトルのQ・P個のコードブツクの内
の1個において、 に加算される を識別する。
ンデツクスq,p,nminは、第2の量子化、正規化及び
波された残留ベクトルのQ・P個のコードブツクの内
の1個において、 に加算される を識別する。
は、量子化された平均値ベクトルS′p(x)のP個の
コードブツクの内の1個において、同じインデツクス
q,pによつて識別される。従つて、第1の正規化及び
波された が再び得られる。量子化されたr.m.s.値σmのコードブ
ツクにおいて、符号化段階で見出されたインデツクスm
は値σmを検出し、丁度見出された は値σmを乗算されることになる。この結果、波され
た が再び得られる。
コードブツクの内の1個において、同じインデツクス
q,pによつて識別される。従つて、第1の正規化及び
波された が再び得られる。量子化されたr.m.s.値σmのコードブ
ツクにおいて、符号化段階で見出されたインデツクスm
は値σmを検出し、丁度見出された は値σmを乗算されることになる。この結果、波され
た が再び得られる。
は、符号化段階で使用された波形整形フイルタとは逆の
フイルタであるフイルタW-1(z)によつて波され、
この結果、その伝達関数が(1)式によつて定義される
H(z)の逆のものであるLPC合成フイルタを励起する が再生される。
フイルタであるフイルタW-1(z)によつて波され、
この結果、その伝達関数が(1)式によつて定義される
H(z)の逆のものであるLPC合成フイルタを励起する が再生される。
復号化即ち合成によつて再構成される音声信号を与える
量子化されたデイジタルサンプル(j)は、以上のよ
うにして得られ、アナログの形に再変換される。
量子化されたデイジタルサンプル(j)は、以上のよ
うにして得られ、アナログの形に再変換される。
フイルタW-1(z)についての係数及びLPC合成フイルタ
についての係数は、符号化の間に計算されたインデツク
スhottによつて係数ah(i)のコードブツクにおい
て識別されるものである。
についての係数は、符号化の間に計算されたインデツク
スhottによつて係数ah(i)のコードブツクにおい
て識別されるものである。
量子化された線形予測係数ah(i)のベクトルのコー
ドブツクの生成に使用される技術は、利得が正規化され
ている線形予測フイルタ間のスペクトル距離dLRの測定
及び最小化(比率の測定でも同様)による公知のベクト
ル量子化であり、例えば、B.H.ジユアン(Juang)、D.
Y.ウオン(Wong)、A.H.グレイ(Gray)による論文“デ
イストーシヨン・パーフオーマンス・オブ・ベクター・
クオンテイゼイシヨン・フオー・LPC・ヴオイス・コー
デイング(Distortion performance of Vector Quantiz
ation for LPC Voice Coding)”、IEEEトランザクシヨ
ン・オン・ASSP(IEEE Transactions on ASSP)、第30
巻、n・2、第294〜303頁、1982年4月に記載されてい
る。同じ技術は、伝送における符号化段階の間に、コー
ドブツクにおける係数ベクトルah(i)の選択に対し
ても使用される。
ドブツクの生成に使用される技術は、利得が正規化され
ている線形予測フイルタ間のスペクトル距離dLRの測定
及び最小化(比率の測定でも同様)による公知のベクト
ル量子化であり、例えば、B.H.ジユアン(Juang)、D.
Y.ウオン(Wong)、A.H.グレイ(Gray)による論文“デ
イストーシヨン・パーフオーマンス・オブ・ベクター・
クオンテイゼイシヨン・フオー・LPC・ヴオイス・コー
デイング(Distortion performance of Vector Quantiz
ation for LPC Voice Coding)”、IEEEトランザクシヨ
ン・オン・ASSP(IEEE Transactions on ASSP)、第30
巻、n・2、第294〜303頁、1982年4月に記載されてい
る。同じ技術は、伝送における符号化段階の間に、コー
ドブツクにおける係数ベクトルah(i)の選択に対し
ても使用される。
最適のLPC逆フイルタの組み立てを可能にする上記係数
ベクトルah(i)は、次式によつて与えられるスペク
トル距離dLR(h)の最小値を与えるものである。
ベクトルah(i)は、次式によつて与えられるスペク
トル距離dLR(h)の最小値を与えるものである。
ここで、Cx(i)はデイジタルサンプルx(j)のブ
ロツクの自己相関関数のベクトルであり、Ca(i,h)
はコードブツクの包括的なLPCフイルタの係数a
h(i)の自己相関係数のベクトルであり、そしてCa
*(i)は現在のサンプルx(j)を使用することによ
つて計算されるフイルタ係数の自己相関係数のベクトル
である。
ロツクの自己相関関数のベクトルであり、Ca(i,h)
はコードブツクの包括的なLPCフイルタの係数a
h(i)の自己相関係数のベクトルであり、そしてCa
*(i)は現在のサンプルx(j)を使用することによ
つて計算されるフイルタ係数の自己相関係数のベクトル
である。
距離dLR(h)を最小にすることは、(6)式における
分数の分子の最小値を見出すことに等しく、その理由
は、分母は入力サンプルx(j)に依存するのみである
からである。ベクトルCx(i)は各ブロツクの入力サ
ンプルx(j)から計算され、上記サンプルは、公知の
ハミング曲線に従つて、F個のサンプルの長さと、各ブ
ロツクのJ個のサンプルの周囲に中心を有するF個の連
続するサンプルを考慮するような連続窓間の重ね合わせ
によつて前もつて加重をされている。
分数の分子の最小値を見出すことに等しく、その理由
は、分母は入力サンプルx(j)に依存するのみである
からである。ベクトルCx(i)は各ブロツクの入力サ
ンプルx(j)から計算され、上記サンプルは、公知の
ハミング曲線に従つて、F個のサンプルの長さと、各ブ
ロツクのJ個のサンプルの周囲に中心を有するF個の連
続するサンプルを考慮するような連続窓間の重ね合わせ
によつて前もつて加重をされている。
ベクトルCx(i)は次式によつて与えられる。
ベクトルCa(i,h)は、反対に、ベクトルah(i)
のコードブツクと1対1に対応するコードブツクから抽
出される。
のコードブツクと1対1に対応するコードブツクから抽
出される。
ベクトルCa(i,h)は次式から導かれる。
値hの各々について、(6)式における分数の分子は
(7)式及び(8)式を使用して計算される。最小値d
LR(h)を供給するインデツクスhottは、関連するコ
ードブツクからベクトルah(i)を選択するのに使用
される。
(7)式及び(8)式を使用して計算される。最小値d
LR(h)を供給するインデツクスhottは、関連するコ
ードブツクからベクトルah(i)を選択するのに使用
される。
量子化された平均値S′p(x)の各P個のベクトルを
含むQ個コードブツクの生成、並びに各N個の第2の量
子化、正規化及び波された残留ベクトルS″n(k)
を含むQ・P個のコードブツクの生成は、準備音声信号
の使いやすい長さの区分に基づいて予め実行される。一
般化されたロイド(Lloyd)アルゴリズムを使用する反
復方法による重心の計算に基づく公知の技術が使用さ
れ、この技術は、例えば、Y.リンデ(Linde)、A.ブゾ
(Buzo)及びR.グレイ(Gray)による論文“アン・アル
ゴリズム・フオー・ベクター・クオンタイザー・デザイ
ン(Analgorithm for vector quantizer design)”、
(IEEE Trans.on Comm.)第28巻、第84〜95頁、1980
年、1月に記載されている。
含むQ個コードブツクの生成、並びに各N個の第2の量
子化、正規化及び波された残留ベクトルS″n(k)
を含むQ・P個のコードブツクの生成は、準備音声信号
の使いやすい長さの区分に基づいて予め実行される。一
般化されたロイド(Lloyd)アルゴリズムを使用する反
復方法による重心の計算に基づく公知の技術が使用さ
れ、この技術は、例えば、Y.リンデ(Linde)、A.ブゾ
(Buzo)及びR.グレイ(Gray)による論文“アン・アル
ゴリズム・フオー・ベクター・クオンタイザー・デザイ
ン(Analgorithm for vector quantizer design)”、
(IEEE Trans.on Comm.)第28巻、第84〜95頁、1980
年、1月に記載されている。
次に、第3図を参照し、音声信号符号化部の構造につい
て説明するが、その回路ブロツクは、符号化部と復号化
部とを分離する破線の上方に示されている。
て説明するが、その回路ブロツクは、符号化部と復号化
部とを分離する破線の上方に示されている。
FRBは、結線1を介して交信するアナログ音声信号用
の、3.4KHzの遮断周波数を有する低域フイルタを表す。
の、3.4KHzの遮断周波数を有する低域フイルタを表す。
ADは、結線第2を介して低域フイルタFRBから受信し
た、波された信号用のAD変換器を表す。AD変換器AD
は、8KHzのサンプリング周波数fcを使用して音声信号
のデイジタルサンプルx(j)を得、該サンプルx
(j)は又、J=160個のサンプルの、連続するブロツ
クに分割される。これは音声信号を20msの時間間隔に分
割することに対応する。
た、波された信号用のAD変換器を表す。AD変換器AD
は、8KHzのサンプリング周波数fcを使用して音声信号
のデイジタルサンプルx(j)を得、該サンプルx
(j)は又、J=160個のサンプルの、連続するブロツ
クに分割される。これは音声信号を20msの時間間隔に分
割することに対応する。
BF1は、結線3を介してAD変換器ADから受信するF=200
個のサンプル分の容量を有する在来のレジスタを2個含
むブロツクを表す。AD変換器ADによつて識別される各時
間間隔に対応して、ブロツクBF1は、前の時間間隔の最
後の20個のサンプル、現在の時間間隔のサンプル及び次
の時間間隔の最初の20個のサンプルを蓄積する。この大
きなブロツクBF1の容量は、前述した後続するブロツク
間の重ね合わせの技術による、後続のサンプルx(j)
のブロツクの加重に対して必要である。
個のサンプル分の容量を有する在来のレジスタを2個含
むブロツクを表す。AD変換器ADによつて識別される各時
間間隔に対応して、ブロツクBF1は、前の時間間隔の最
後の20個のサンプル、現在の時間間隔のサンプル及び次
の時間間隔の最初の20個のサンプルを蓄積する。この大
きなブロツクBF1の容量は、前述した後続するブロツク
間の重ね合わせの技術による、後続のサンプルx(j)
のブロツクの加重に対して必要である。
各時間間隔において、ブロツクBF1の一方のレジスタは
生成されたサンプルx(j)を蓄積すべくAD変換器ADに
よつて書き込まれ、そして、前の時間間隔のサンプルを
含む他方のレジスタはブロツクRXによつて読み出され
る。次の時間間隔では、2個のレジスタが入れ替わる。
更に、書き込まれているレジスタは、以前に蓄積され
た、置換されるべきサンプルを結線11に供給する。ブロ
ツクBF1のレジスタのF個のサンプルの各列のJ個の中
央のサンプルのみが結線に存在するということは全然価
値がない。
生成されたサンプルx(j)を蓄積すべくAD変換器ADに
よつて書き込まれ、そして、前の時間間隔のサンプルを
含む他方のレジスタはブロツクRXによつて読み出され
る。次の時間間隔では、2個のレジスタが入れ替わる。
更に、書き込まれているレジスタは、以前に蓄積され
た、置換されるべきサンプルを結線11に供給する。ブロ
ツクBF1のレジスタのF個のサンプルの各列のJ個の中
央のサンプルのみが結線に存在するということは全然価
値がない。
RXは、結線4を介してブロツクBF1から受信するサンプ
ルx(j)を重ね合わせ技術に従つて重み付けをすると
共に、(7)式で定義される自己相関係数Cx(j)を
計算して結線7に供給するブロツクを表す。
ルx(j)を重ね合わせ技術に従つて重み付けをすると
共に、(7)式で定義される自己相関係数Cx(j)を
計算して結線7に供給するブロツクを表す。
VOCCは、カウンタCNT1から受信したアドレスに従つて結
線8に供給する、(8)式で定義される自己相関係数C
a(i,h)のベクトルのコードブツクを含むリードオン
リメモリを表す。
線8に供給する、(8)式で定義される自己相関係数C
a(i,h)のベクトルのコードブツクを含むリードオン
リメモリを表す。
CNT1は、ブロツクSYNCから結線5を介して受信する適切
なタイミング信号によつて同期させられるカウンタを表
す。カウンタCNT1は、リードオンリメモリVOCCからの係
数Ca(i,h)の順次的な読み出しのためのアドレスを
結線6に出力する。
なタイミング信号によつて同期させられるカウンタを表
す。カウンタCNT1は、リードオンリメモリVOCCからの係
数Ca(i,h)の順次的な読み出しのためのアドレスを
結線6に出力する。
NINCは、結線8から受信する各係数Ca(i,h)につい
て、結線7に存在する係数Cx(i)を使用し、(6)
式における分数の分子を計算するブロツクを表す。ブロ
ツクMINCは、サンプルx(j)の各ブロツクについて得
られたH個の距離値を互いに比較し、該値の最小値に対
応するインデツクスhottを結線9に供給する。
て、結線7に存在する係数Cx(i)を使用し、(6)
式における分数の分子を計算するブロツクを表す。ブロ
ツクMINCは、サンプルx(j)の各ブロツクについて得
られたH個の距離値を互いに比較し、該値の最小値に対
応するインデツクスhottを結線9に供給する。
VOCAは、ブロツクVOCCに存在する係数Ca(i,h)と1
対1に対応する線形予測係数ah(i)のコードブツク
を含むリードオンリメモリを表す。リードオンリメモリ
VOCAは、結線9を介してブロツクMINCから先に定義され
たインデツクスhottを受信し、該インデツクスh
ottは、ブロツクMINCによつて計算された最小値を生成
した値Ca(i,h)に対応する係数ah(i)の読み出
しアドレスを形成する。
対1に対応する線形予測係数ah(i)のコードブツク
を含むリードオンリメモリを表す。リードオンリメモリ
VOCAは、結線9を介してブロツクMINCから先に定義され
たインデツクスhottを受信し、該インデツクスh
ottは、ブロツクMINCによつて計算された最小値を生成
した値Ca(i,h)に対応する係数ah(i)の読み出
しアドレスを形成する。
次に、線形予測係数ah(i)のベクトルは、各20msの
時間間隔でリードオンリメモリVOCAから読み出され、結
線10を介してブロツクLPCF及びブロツクFTW1に供給され
る。
時間間隔でリードオンリメモリVOCAから読み出され、結
線10を介してブロツクLPCF及びブロツクFTW1に供給され
る。
ブロツクLPCFは、(1)式に従つて、LPC逆フイルタの
公知の機能を実行する。結線11を介してブロツクBF1か
ら受信する音声信号サンプルx(j)の値と、結線10を
介してリードオンリメモリVOCAから受信する係数a
h(i)のベクトルとにより、ブロツクLPCFは、160個
のサンプルのブロツクからなり、結線12を介してブロツ
クFTW1に供給される残留信号R(j)を、各時間間隔で
得る。これは、(2)式で定義される加重関数W(z)
による、公知のブロツク波ベクトルR(j)である。
更に、ブロツクFTM1は、結線10を介してリードオンリメ
モリVOCAから受信するベクトルah(i)から始まる係
数ベクトルγi・ah(i)を前以つて計算する。各ベ
クトルγi・ah(i)は、残留信号R(j)の対応す
るブロツクに対して使用される。
公知の機能を実行する。結線11を介してブロツクBF1か
ら受信する音声信号サンプルx(j)の値と、結線10を
介してリードオンリメモリVOCAから受信する係数a
h(i)のベクトルとにより、ブロツクLPCFは、160個
のサンプルのブロツクからなり、結線12を介してブロツ
クFTW1に供給される残留信号R(j)を、各時間間隔で
得る。これは、(2)式で定義される加重関数W(z)
による、公知のブロツク波ベクトルR(j)である。
更に、ブロツクFTM1は、結線10を介してリードオンリメ
モリVOCAから受信するベクトルah(i)から始まる係
数ベクトルγi・ah(i)を前以つて計算する。各ベ
クトルγi・ah(i)は、残留信号R(j)の対応す
るブロツクに対して使用される。
ブロツクFTW1は、波された残留信号S(i)のブロツ
クを、結線13を介してそれらを一時蓄積するレジスタBF
2に供給する。
クを、結線13を介してそれらを一時蓄積するレジスタBF
2に供給する。
レジスタBF2において、各ブロツクS(j)は、4個の
連続する波された残留ベクトルS(k)に分割され
る。各ベクトルは長さK=40個のサンプルを有してお
り、1度に1個が結線15に、そして適宜遅延されて結線
16に出力される。40個のサンプルは5msの持続時間に相
当する。
連続する波された残留ベクトルS(k)に分割され
る。各ベクトルは長さK=40個のサンプルを有してお
り、1度に1個が結線15に、そして適宜遅延されて結線
16に出力される。40個のサンプルは5msの持続時間に相
当する。
ZCRは、結線15から受信する各ベクトルS(k)につい
てゼロ交差周波数を計算する公知のブロツクを表す。各
ベクトル成分について、ブロツクZCRは、(3)式に従
つて、サインビツトを考慮し、2個の連続する成分のサ
インビツトを掛け、そして加算を行い、その結果を結線
17に出力する。
てゼロ交差周波数を計算する公知のブロツクを表す。各
ベクトル成分について、ブロツクZCRは、(3)式に従
つて、サインビツトを考慮し、2個の連続する成分のサ
インビツトを掛け、そして加算を行い、その結果を結線
17に出力する。
VEFは、(4)式に従つて各ベクトルS(k)のr.m.s.
値を計算し、その結果を結線18に供給する公知のブロツ
クである。
値を計算し、その結果を結線18に供給する公知のブロツ
クである。
CFRは、平面(ZCR,σ)の正の半分の軸が分割されてい
る間隔の境界と、結線17及び結線18に存在する1対の値
との一連の比較を実行するブロツクを表す。入力値の対
が収まるところの間隔の対はインデツクスqによつて表
され、結線19に供給される。
る間隔の境界と、結線17及び結線18に存在する1対の値
との一連の比較を実行するブロツクを表す。入力値の対
が収まるところの間隔の対はインデツクスqによつて表
され、結線19に供給される。
間隔の境界の値及び間隔の対に対応するインデツクスq
は、ブロツクCFR内のメモリに蓄積される。ブロツクCFR
の組立ては、当業者にとつては問題ではない。
は、ブロツクCFR内のメモリに蓄積される。ブロツクCFR
の組立ては、当業者にとつては問題ではない。
結線18上に存在するr.m.s.値は、ブロツクCMF1にも供給
される。
される。
VOCSは、カウンタCNT2によつて供給されるアドレスに従
つて順次的に読み出される量子化されたr.m.s.値σmの
コードブツクを含むリードオンリメモリを表し、上記カ
ウンタCNT2は、ブロツクSYNCによつて供給される信号20
により起動させられる。読み出された値は、結線21を介
してブロツクCFM1に供給される。
つて順次的に読み出される量子化されたr.m.s.値σmの
コードブツクを含むリードオンリメモリを表し、上記カ
ウンタCNT2は、ブロツクSYNCによつて供給される信号20
により起動させられる。読み出された値は、結線21を介
してブロツクCFM1に供給される。
ブロツクCFM1は結線18上に存在する値と、結線21上に存
在する、リードオンリメモリVOCSによつて供給される総
ての値との比較する回路を具備する。それは又、最小の
差異を作り出す量子化されたr.m.s.値σmを結線22に、
そした対応するインデツクスmを結線23に供給する比較
及び記憶回路を具備する。
在する、リードオンリメモリVOCSによつて供給される総
ての値との比較する回路を具備する。それは又、最小の
差異を作り出す量子化されたr.m.s.値σmを結線22に、
そした対応するインデツクスmを結線23に供給する比較
及び記憶回路を具備する。
上述した計算が一旦実行されると、レジスタBF2はベク
トルS(k)の成分を結線16に再び供給し、該ベクトル
S(k)の成分は、除算器DIVにおいて結線22に存在す
る値σmによつて除算され、それらを一時的に蓄積する
レジスタBF3に結線24を介して供給されるベクトルS′
(k)の成分が得られる。
トルS(k)の成分を結線16に再び供給し、該ベクトル
S(k)の成分は、除算器DIVにおいて結線22に存在す
る値σmによつて除算され、それらを一時的に蓄積する
レジスタBF3に結線24を介して供給されるベクトルS′
(k)の成分が得られる。
レジスタBF3において、各ベクトルS′(k)は、それ
ぞれが4個の成分(Y=4)からなる10個の連続するベ
クトルS′(y)に分割される。レジスタBF3は、結線2
4を介してブロツクMEDにベクトルS′(y)を供給す
る。
ぞれが4個の成分(Y=4)からなる10個の連続するベ
クトルS′(y)に分割される。レジスタBF3は、結線2
4を介してブロツクMEDにベクトルS′(y)を供給す
る。
ブロツクMEDは、各ベクトルS′(y)の4個の成分の
平均値を計算し、10個の成分(X=K/Y=10)を有する
平均値のベクトルS′(x)を得、それは内部メモリに
一時的に蓄積される。
平均値を計算し、10個の成分(X=K/Y=10)を有する
平均値のベクトルS′(x)を得、それは内部メモリに
一時的に蓄積される。
レジスタBF3に存在する各ベクトルS′(k)につい
て、ブロツクMEDはベクトルS′(x)を得、結線26を
介してブロツクCFM2の入力に供給する。
て、ブロツクMEDはベクトルS′(x)を得、結線26を
介してブロツクCFM2の入力に供給する。
VOCMは、量子化された平均値S′p(x)のQ個のコー
ドブツクを含むリードオンリメモリを表す。リードオン
リメモリVOCMのアドレス入力は、結線19を介してブロツ
クCFRによつて供給され且つコードブツクをアドレスす
るインデツクスqと、ブロツクSYNCから受信する信号に
よつて起動させられ、コードブツクベクトルを順次的に
アドレスするカウンタCNT3の出力とを受信する。これら
は結線28を介してブロツクCFM2の第2の入力に送られ
る。
ドブツクを含むリードオンリメモリを表す。リードオン
リメモリVOCMのアドレス入力は、結線19を介してブロツ
クCFRによつて供給され且つコードブツクをアドレスす
るインデツクスqと、ブロツクSYNCから受信する信号に
よつて起動させられ、コードブツクベクトルを順次的に
アドレスするカウンタCNT3の出力とを受信する。これら
は結線28を介してブロツクCFM2の第2の入力に送られ
る。
その構造がブロツクCFM1のそれと同様であるブロツクCF
M2は、各ベクトルS′(k)について、結線29に供給す
る量子化された平均値のベクトルS′p(x)と、結線
30に供給する関連するインデツクスpとを決定する。
M2は、各ベクトルS′(k)について、結線29に供給す
る量子化された平均値のベクトルS′p(x)と、結線
30に供給する関連するインデツクスpとを決定する。
ブロツクMED及びブロツクCFM2によつて実行される演算
が一旦終了すると、レジスタBF3は結線25にベクトル
S′(k)を再び供給し、減算器SM1において該ベクト
ルS′(k)から結線29に存在するベクトルS′
p(x)が減算され、この結果、結線31に正規化及び
波された第2の残留ベクトルS″(k)が得られる。
が一旦終了すると、レジスタBF3は結線25にベクトル
S′(k)を再び供給し、減算器SM1において該ベクト
ルS′(k)から結線29に存在するベクトルS′
p(x)が減算され、この結果、結線31に正規化及び
波された第2の残留ベクトルS″(k)が得られる。
VOCRは、ベクトルS″n(k)のQ・P個のコードブツ
クを含むリードオンリメモリを表す。
クを含むリードオンリメモリを表す。
リードオンリメモリVOCRは、アドレス入力で、使用され
るコードブツクをアドレスする、結線19,30に存在する
インデツクスq,pと、ブロツクSYNCによつて供給される
信号32によつて開始させられ、結線33に供給されるコー
ドブツクベクトルを順次的にアドレスするカウンタCNT4
の出力とを受信する。
るコードブツクをアドレスする、結線19,30に存在する
インデツクスq,pと、ブロツクSYNCによつて供給される
信号32によつて開始させられ、結線33に供給されるコー
ドブツクベクトルを順次的にアドレスするカウンタCNT4
の出力とを受信する。
減算器SM2において、ベクトルS″p(k)は結線31に
存在するベクトルS″(k)から減算され、結線34にベ
クトルEn(k)が得られる。
存在するベクトルS″(k)から減算され、結線34にベ
クトルEn(k)が得られる。
MSEは、各ベクトルEn(k)について、(5)式で定
義され平均二乗誤差msenを計算し、それをインデツク
スnに対応して結線35に供給するブロツクを表す。
義され平均二乗誤差msenを計算し、それをインデツク
スnに対応して結線35に供給するブロツクを表す。
ブロツクMINにおいて、ブロツクMSEによつて供給される
値msenの最小値は、オリジナルのベクトルS(k)の
各々について識別される。対応するインデツクスnmin
は結線36に供給される。
値msenの最小値は、オリジナルのベクトルS(k)の
各々について識別される。対応するインデツクスnmin
は結線36に供給される。
BF4は、各ベクトルS(j)について結線37に存在する
インデツクスhottと、各ベクトルS(k)について1
組の、4個のインデツクスq,m,p,nminの組とを蓄
積するレジスタを表す。該インデツクスは、レジスタBF
4において、音声信号の関連する20msの時間間隔を符号
化する語を形成し、該語は結線38に供給される符号器出
力語である。
インデツクスhottと、各ベクトルS(k)について1
組の、4個のインデツクスq,m,p,nminの組とを蓄
積するレジスタを表す。該インデツクスは、レジスタBF
4において、音声信号の関連する20msの時間間隔を符号
化する語を形成し、該語は結線38に供給される符号器出
力語である。
前の時間間隔において結線9に存在したインデツクスh
ottは、遅延回路DL1によつてJ個サンプルの時間間隔分
だけ遅延させられて結線37に存在する。
ottは、遅延回路DL1によつてJ個サンプルの時間間隔分
だけ遅延させられて結線37に存在する。
次に、破線の下方に図示されている回路ブロツクBF5,SM
3,MLT,FTM2,LPC,DAから復号化部の構造について説明す
る。
3,MLT,FTM2,LPC,DAから復号化部の構造について説明す
る。
BF5は、結線40から受信する音声信号符号化語を一時的
に蓄積するレジスタを表す。各J個のサンプルの時間間
隔で、レジスタBF5は、インデツクスhottを結線45に、
そしてK個のサンプルの時間間隔で変化する4個のイン
デツクスnmin,p,q,mの組の1列を結線41,42,43,
44にそれぞれ供給する。レジスタBF5の出力上のインデ
ツクスは、音声信号を再生する量子化されたベクトルを
直接的に選択するため、符号化段階でも使用される種々
のコードブツクを含むリードオンリメモリVOCA,VOCS,VO
CM,VOCRにアドレスとして送られる。
に蓄積するレジスタを表す。各J個のサンプルの時間間
隔で、レジスタBF5は、インデツクスhottを結線45に、
そしてK個のサンプルの時間間隔で変化する4個のイン
デツクスnmin,p,q,mの組の1列を結線41,42,43,
44にそれぞれ供給する。レジスタBF5の出力上のインデ
ツクスは、音声信号を再生する量子化されたベクトルを
直接的に選択するため、符号化段階でも使用される種々
のコードブツクを含むリードオンリメモリVOCA,VOCS,VO
CM,VOCRにアドレスとして送られる。
特に、リードオンリメモリVOCRは、インデツクスq,
p,nminを受信し、且つ量子化、正規化及び波された
第2の のベクトルを結線46に供給する一方、リードオンリメモ
リVOCMは、インデツクスq,pを受信し、且つ量子化さ
れた を結線47に供給する。
p,nminを受信し、且つ量子化、正規化及び波された
第2の のベクトルを結線46に供給する一方、リードオンリメモ
リVOCMは、インデツクスq,pを受信し、且つ量子化さ
れた を結線47に供給する。
結線46,47に存在するベクトルは加算器SM3において加算
され、該加算器SM3は第1の量子化、正規化及び波さ
れた を結線48に供給し、 は、結線44において受信されるインデツクスmによつて
アドレスされるリードオンリメモリVOCSにより結線49を
介して供給される量子化されたr.m.s.値σmを、乗算器
MLTにおいて乗算され、この結果、結線50に量子化及び
波された が得られる。
され、該加算器SM3は第1の量子化、正規化及び波さ
れた を結線48に供給し、 は、結線44において受信されるインデツクスmによつて
アドレスされるリードオンリメモリVOCSにより結線49を
介して供給される量子化されたr.m.s.値σmを、乗算器
MLTにおいて乗算され、この結果、結線50に量子化及び
波された が得られる。
FTM2は、符号化のために使用される波形整形フイルタFT
W1の伝達関数とは逆の伝達関数を有する線形予測デイジ
タルフイルタである。フイルタFTW2は、結線50に存在す
るベクトルを波し、量子化された を結線52に供給する。
W1の伝達関数とは逆の伝達関数を有する線形予測デイジ
タルフイルタである。フイルタFTW2は、結線50に存在す
るベクトルを波し、量子化された を結線52に供給する。
は、線形予測型で、伝達関数H-1(z)を有する合成フ
イルタLPCを励起する。フイルタFTW2及びフイルタLPCの
係数は、結線45を介してレジスタBF5から受信するイン
デツクスhottによつてアドレスされるリードオンリメ
モリVOCAにより結線51を介して供給される線形予測係数
ベクトルahott(i)である。
イルタLPCを励起する。フイルタFTW2及びフイルタLPCの
係数は、結線45を介してレジスタBF5から受信するイン
デツクスhottによつてアドレスされるリードオンリメ
モリVOCAにより結線51を介して供給される線形予測係数
ベクトルahott(i)である。
結線53には、量子化されたデイジタルサンプル(j)
が存在し、該デイジタル(j)はDA変換器DAによつて
アナログの形に再変換され、復号化の間に再構成された
音声信号を形成する。この信号は結線54に存在する。
が存在し、該デイジタル(j)はDA変換器DAによつて
アナログの形に再変換され、復号化の間に再構成された
音声信号を形成する。この信号は結線54に存在する。
SYNCは、第3図に示されている装置の回路に同期信号を
供給するブロツクである。図面を簡単にするため、カウ
ンタCNT1,CNT2,CNT3,CNT4の同期信号のみが示されてい
る。復号化部のレジスタBF5は、より多くの説明を必要
としない通常の技術であり、結線40に存在するライン信
号から得られ得る外部同期をも必要とするであろう。ブ
ロツクSYNCは、サンプルベロツク周波数で結線24を介し
てAD変換器ADから到着する信号によつて同期させられ
る。
供給するブロツクである。図面を簡単にするため、カウ
ンタCNT1,CNT2,CNT3,CNT4の同期信号のみが示されてい
る。復号化部のレジスタBF5は、より多くの説明を必要
としない通常の技術であり、結線40に存在するライン信
号から得られ得る外部同期をも必要とするであろう。ブ
ロツクSYNCは、サンプルベロツク周波数で結線24を介し
てAD変換器ADから到着する信号によつて同期させられ
る。
本発明の範囲から逸脱することなく、上述した実施例に
変更及び変形がなされ得る。
変更及び変形がなされ得る。
例えば、フイルタFTW1,FTW2用の係数γiah(i)の
ベクトルは、その内容が係数ベクトルah(i)のリー
ドオンリメモリVOCAの内容1対1に対応するべつのリー
ドオンリメモリから抽出され得る。この別のリードオン
リメモリ用のアドレスは、ブロツクMINCの出力結線9又
は結線45に存在するインデツクスhottである。この回
路変更により、係数γiah(i)の計算は、回路によ
つて必要とされる全メモリ容量の増大という犠性の下
に、省略され得る。
ベクトルは、その内容が係数ベクトルah(i)のリー
ドオンリメモリVOCAの内容1対1に対応するべつのリー
ドオンリメモリから抽出され得る。この別のリードオン
リメモリ用のアドレスは、ブロツクMINCの出力結線9又
は結線45に存在するインデツクスhottである。この回
路変更により、係数γiah(i)の計算は、回路によ
つて必要とされる全メモリ容量の増大という犠性の下
に、省略され得る。
第1図は本発明による音声信号を符号化する方法に関す
るブロツク図、 第2図は本発明による音声信号を復号化する方法に関す
るブロツク図、及び第3図は本発明による装置のブロツ
ク図である。 FRB……低域フイルタ、 VOCA,VOCC,VOCM,VOCR,VOCS……リードオンリメモリ、LP
C……フイルタ。
るブロツク図、 第2図は本発明による音声信号を復号化する方法に関す
るブロツク図、及び第3図は本発明による装置のブロツ
ク図である。 FRB……低域フイルタ、 VOCA,VOCC,VOCM,VOCR,VOCS……リードオンリメモリ、LP
C……フイルタ。
Claims (4)
- 【請求項1】音声信号の符号化及び復号化のための方法
であつて、音声信号符号化のために該音声信号がデイジ
タルサンプルx(j)(1jJ)のブロツクに変換
されるものにおいて、該サンプルx(j)の各ブロツク
が、量子化されたフイルタ係数ベクトルah(i)のコ
ードブツクから最適なフイルタを形成するインデツクス
hottのベクトルを選択することによる線形予測逆波
操作を受け、次いで周波数加重関数W(z)に従つて
波操作を受け、ここで該関数W(z)の係数は係数γi
を乗算された、最適なフイルタの該ベクトルah(i)
であり、そしてγは定数であり、この結果、波された
残留信号S(j)が得られ、次いで該信号S(j)が、
波された残留ベクトルS(k)に分割され(1k
K、KはJの整数約数である);そして 音声信号復号化のために、再構成された残留信号 が符号化中に使用されそして上記最適なフイルタのイン
デツクスhottの係数ベクトルah(i)を有する、線
形予測操作の逆フイルタにより波されて、それにより
再構成された音声信号のデイジタル量子化されたサンプ
ルx(j)が得られ; 上記方法は符号化中、各々は波された残留ベクトルS
(k)は下記諸作業にかけられ、即ち該諸作業は 該ベクトルS(k)のゼロ交差周波数ZCR及びr.m.s.値
σが計算される操作と; 値ZCR,σに応じて、該波された残留ベクトルS(k)
が、平面(ZCR,σ)のQ個の領域の内から1個を識別す
るインデツクスq(1qQ)によつて分類される操
作と; r.m.s.値σは量子化されたr.m.s.値のコードブツクに基
づいて最も近いベクトルσm(1mM)を選択し、
インデツクスmは上記波された残留ベクトルの第2の
分類を形成し; 波された残留ベクトルS(k)がインデツクスmを有
する量子化されたr.m.s.値σmにより分割されて、かく
して第1の正規化され波された残留ベクトルS′
(k)を得、次いで該ベクトルS′(k)がY個の部分
ベクトルS′(y)(1yY、YはKの整数の約
数)に細分割される操作と; 次いで各部分ベクトルS′(y)の成分の平均値が計算
され、この結果、X=K/Y個の成分を有する、平均値の
ベクトルS′(x)(1xX)が得られ、該ベクト
ルS′(x)は前記インデツクスqによつて識別される
量子化された平均値のQ個のコードブツクの内の1個か
らインデツクスp(1pP)をもつて、最も近いベ
クトルS′p(x)を選択することによつて量子化さ
れ、ここにインデツクスpは上記波された残留ベクト
ルの第3分類を形成し; 該量子化された平均値S′p(x)のベクトルが前記第
1の正規化され、波された残留ベクトルS′(k)か
ら減算され、この結果、第2の正規化及び波された残
留ベクトルS″(k)が得られ、該第2のベクトルS″
(k)は大きさNの第2の量子化され正規化された波
された残留ベクトルのQ・P個コードブツクからの1個
のコードブツク内の各ベクトルS″n(k)(1n
N)と比較され、このコードブツクは前記インデツクス
q、pにより識別され、この結果、N個の量子化誤差ベ
クトルEn(k)(1nN)が得られ; 該量子化誤差ベクトルの各々について平均二乗誤差mse
nが計算され、平均値二乗誤差msenの最小値を生成し
た、第2の量子化され、正規化された波残留ベクトル
のコードブツクのベクトルのインデツクスnminが、
波された残留ベクトルS(k)の各々に関連するインデ
ツクスm,q,p及び前記インデツクスhottと共に、
サンプルx(j)のブロツクについての符号化された音
声信号を形成する操作からなり;更に 音声信号の復号化に関し、K個のサンプルの時間間隔の
各々において、前記インデツクスq,p,nminが関連す
るコードブツクにおいて第2の量子化、正規化及び波
された残留ベクトルを識別する一方、前記インデツクス
q,pが関連するコードブツクにおいて量子化された のベクトルを識別し; 次いで該 のベクトルが前記第2の量子化、正規化、波された に加算され、この結果、第1の量子化、正規化及び波
された が得られ; 次いで該第1の量子化、正規化及び波された が関連するコードブツクにおいて前記インデツクスmに
よつて識別される、量子化されたr.m.s.値σmを乗算さ
れ、この結果、量子化及び波された が得られ、該 が符号化の間に使用された周波数加重関数W(z)とは
逆の周波数加重関数W-1(z)によつて周波数加重さ
れ、もつて再構成された が得られることを特徴とする音声信号の符号化及び復号
化のための方法。 - 【請求項2】音声信号の符号化及び復号化のための方法
を実施するための、音声信号の符号化及び復号化のため
の装置であつて、符号化側において、低域フイルタ(FP
B)及び音声信号をデイジタルサンプルx(j)のブロ
ツクに変換するためのAD変換器(AD)と; 前記AD変換器(AD)から受信しデイジタルサンプルのブ
ロツクを一時的に蓄積する第1のレジスタ(BFI)と; 前記第1のレジスタ(BFI)から受信する前記デイジタ
ルサンプルの各ブロツクについて、自己相関係数の第1
ベクトルCx(i)を計算する第1の計算回路(RX)
と; 前記量子化されたフイルタ係数ベクトルah(i)のH
個の自己相関係数の第2ベクトルCa(i,h)(1h
H)を含む第1のリードオンリメモリ(VOCC)と; 前記第1の計算回路(RX)から受信する自己相関係の第
1のベクトルCx(i)の各々について及び前記第1の
リードオンリメモリ(VOCC)から受信する自己相関係数
の第2のベクトルCa(i,h)の各々についてスペクト
ル距離関数dLRを計算すると共に、自己相関係数の第1
のベクトルCx(i)の各々について得られたスペクト
ル距離関数dLRのH個の値の中の最小のものを決定し、
そして対応するインデツクスhottを出力(9)に供給
する第2の計算回路(MINC)と; 量子化されたフイルタ係数ah(i)のベクトルのコー
ドブツクを含み且つ前記インデツクスhottによつてア
ドレスされる第2のリードオンリメモリ(VOCA)と; 前記第1のレジスタ(BF1)から前記サンプルのブロツ
クをそして前記第2のリードオンリメモリ(VOCA)から
量子化されたフイルタ係数ah(i)のベクトルを受信
し、そして前記残留信号R(j)を生成する第1の線形
予測逆デイジタルフイルタ(LPCF)と; 周波数加重関数W(z)に従つて前記残留信号R(j)
を周波数の加重を実行し、これにより波された残留信
号S(j)を得る第2の線形予測デイジタルフイルタ
(FTW1); 前記第2の線形予測デイジタルフイルタ(FTW1)から、
前記波された残留信号S(j)を受け、それを一時的
に蓄積し前記波された残留ベクトルS(k)を第1の
出力(15)にそしてその後に第2の出力(16)に供給す
る第2のレジスタ(BF2);および 再構成された を供給されそして再構成された音声信号のデイジタル量
子化されたサンプル(j)をデイジタル・アナログ変
換器(DA)に供給して該再構成音声信号を発生する音声
合成線形予測フイルタ(LPC)を復号側に含み、更に上
記装置は音声信号符号化のため、該第2のレジスタ(BF
2)の第1の入力(15)から各ベクトルS(k)が受信
する、該ベクトル各々の零交差周波を計算する第3の計
算回路(ZCR); 前記第2のレジスタ(BF2)の第1の出力(15)から受
信するベクトルS(k)のr.m.s.値を計算する第4の計
算回路(VEF)と; 前記第3と第4の計算回路(ZCR,VEF)の出力と前記平
面(ZCR,σ)が細分割されるQ個の対の間隔の境界値と
を比較するための第1の比較回路(CFR)であつて、該
境界値は内部メモリに蓄積されており、1対の入力値が
収まる1対の間隔は出力に供給されるインデツクスq
(1qQ)と関連させられている回路と; 順次的にアドレスされると共に前記量子化されたr.m.s.
値σmのコードブツクを含む第3のリードオンリメモリ
(VOCS)と; 前記第3のリードオンリメモリ(VOCS)から読み出され
た値との比較により前記第4の計算回路(VEF)により
計算された前記r.m.s.を量子化する第1の量子化回路
(CFM1)であつて、前記量子化回路は前記量子化された
r.m.s.値σm及び関連するインデツクスmを第1の出力
(22)及び第2の出力(23)それぞれに供給し; 前記第2のレジスタ(BF2)の第2の出力(16)に存在
する波された残留ベクトルを前記第1の量子化回路
(GFN1)の第1の出力(22)に存在する該量子化された
r.m.s.値σmにより除算しそして該第1の正規化波残
留ベクトルS′(k)を発生する除算器(DIV)と; 前記第1の正規化され波された残留ベクトルS′
(k)を一時間に蓄積すると共に、該ベクトルを第1の
入力(24)に供給し、Y個の部分ベクトルS′(y)に
細分割し、そしてその後に第2の出力(25)に供給する
第3のレジスタ(BF3)と; 前記第3のレジスタ(BF3)の第1の出力(24)から受
信する各部分ベクトルS′(y)の成分の平均値を計算
し、前記第1の正規化され波された残留ベクトルS′
(k)の各々について前記平均値S′(x)のベクトル
を得る計算回路(MED)と; P個の量子化された平均値ベクトルS′p(x)のQ個
のコードブツクを含む第4のリードオンリメモリ(VOC
M)であつて、コードブツクを識別するために前記第1
の比較回路(CFR)から受信する前記インデツクスqに
よつてアドレスされると共に、選択されたコードブツク
内で順次的にアドレスされるものと; 前記第4のリードオンリメモリ(VOCM)によつて供給さ
れた量子化された平均値のベクトルと比較することによ
り、前記第5の計算回路(MED)によつて供給されるベ
クトルを量子化する第2の量子化回路(CFM2)であつ
て、前記量子化された平均値S′p(x)のベクトル及
び関連するインデツクスpを第1の出力(29)及び第2
の出力(30)に供給するものと; 前記第3のレジスタ(BF3)の第2の出力(25)に存在
するベクトルから前記第2の量子化回路(CFM2)の第1
の出力(29)に存在するベクトルを減算する第1の減算
器(SM1)であつて、前記第2の正規化及び波された
残留ベクトルS″(k)を出力するものと; N個の第2の量子化、正規化及び波された残留ベクト
ルS″n(k)のQ・P個のコードブツクを含む第5の
リードオンリメモリ(VOCR)であつて、コードブツクを
識別するために前記第1及び第2の比較回路(CFM1,CFM
2)から受信する前記インデツクスq,pによつてアド
レスされると共に、選択されたコードブツク内で順次的
にアドレスされるものと; 前記第1の減算器(SM1)から受信した各ベクトルにつ
いて、前記第5のリードオンリメモリ(VOCR)から受信
した総てのベクトルとの差を計算してN個の量子化誤差
ベクトルEn(k)を得る第2の減算器(SM2)と; 前記第2の減算器(SM2)から受信した各量子化誤差ベ
クトルEn(k)に関連する平均二乗誤差msenを計算
する第6の計算回路(MSE)と; 波された残留ベクトルS(k)の各々について、前記
第6の計算回路(MSE)から受信した関連するベクトル
En(k)の最小平均二乗誤差を識別し、対応するイン
デツクスnminを出力する比較回路(MIN)と; サンプルx(j)の各ブロツクについて、前記第1のリ
ードオンリメモリから供給される前記インデツクスh
ott及び波された残留ベクトルS(k)の各々に関連
するインデツクスq,p,m,nminから構成される符号
化された音声信号を出力(38)に供給する第4のレジス
タ(BF4)と;更に上記装置は 音声信号の復号化用として、 入力(40)で受信する前記符号化された音声信号を一時
間に蓄積すると共に、読出しアドレスとして、前記イン
デツクスhottを前記第2のリードオンリメモリ(VOC
A)に、前記インデツクスmを前記第3のリードオンリ
メモリ(VOCS)に、前記インデツクスq,pを前記第4
のリードオンリメモリ(VOCM)に、前記インデツクス
q,p,nminを前記第5のリードオンリメモリ(VOCR)
に供給する第5のレジスタ(BF5)と; 前記第5のリードオンリメモリ(VOCR)の出力ベクトル
と前記第4のリードオンリメモリ(VOCM)の出力ベクト
ルとを加算しそして第1の量子化、正規化かつ波した
残留信号を供給する加算器(SM3)と; 前記加算器(SM3)の出力ベクトルを前記第3のメモリ
(VOCS)の出力で乗算しそして第1の量子化、波残留
信号を供給する乗算器(MLT)と;そして 前記第2のデイジタルフイルタ(FTW1)のものとは逆の
伝数関数を有し、前記乗算器(MLT)から受信したベク
トルを波しそして該再構成した残留信号を発生して前
記の線形予測音声合成デイジタルフイルタ(LPC)に供
給する第3の線形予測デイジタルフイルタ(FTW2)と; を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項3】前記第2又は第3のデイジタルフイルタ
(FTW1,FTW2)が、前記第2のリードオンリメモリ(VOC
A)から受信する係数ベクトルah(i)に定数γiを
乗算してその係数ベクトルγi・ah(i)を計算する
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の装置。 - 【請求項4】前記第2又は第3のデイジタルフイルタ
(FTW1,FTW2)が、前記インデツクスhottによってアド
レスされる第5のリードオンリメモリから関連する係数
ベクトルγi・ah(i)を受信することを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の装置。
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