JPH08202397A - 音声復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の復号化装置に僅かな変更を加えるだけで
自然な音程を保ったまま音声の再生速度を変えることが
できるようにする。 【構成】過去の駆動音源信号から作成される適応コード
ブック２１と複数の確率的信号の集合からなる確率コー
ドブック２５とを用いて複数のサブフレームにより構成
されるフレーム単位でコード駆動線形予測符号化された
音声データを復号化するものであって、再生速度を速く
するときは、再生速度の変化率に応じて各フレームにお
ける所定のサブフレームの符号化データをとばし読みし
て残りのサブフレームの符号化データを復号化し、とば
し読みしたサブフレームについては符号化データの復号
化はしないで適応コードブックの更新をするスイッチ制
御部３１を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音声復号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロフォン等より得られる音
声信号をディジタル信号に変換して例えば半導体メモリ
に記録しておき、再生時において、半導体メモリからこ
の音声信号を読み出してアナログ信号に変換し、スピー
カ等より音声として出力する、いわゆるディジタルレコ
ーダとよばれる音声記録再生装置が開発されつつある。

【０００３】このような音声記録再生装置においては、
半導体メモリに記録されるデータ量を節約するために、
ディジタル化された音声信号に対して高能率な符号化を
施すことによって発生するデータ量をできるだけ少なく
している。高能率な符号化のために広く用いられている
手段として、適応コードブックを備えたコード駆動線形
予測符号化方式がある。この適応コードブックを備えた
コード駆動線形予測符号化方式は、８ｋｂｐｓ程度のビ
ットレートにおいて比較的高品質な再生音声が得られる
ことが知られており、最近では多くの変形例が研究開発
されている。

【０００４】ところで、上述したような音声記録再生装
置は、外国語の学習や口述筆記などにも用いられてお
り、聞き取りまたは書き取り速度に応じて再生速度を変
えることが要望されている。特開平２ー９３７００号公
報はそのような要望に応えるためになされたものとし
て、その一例を開示している。

【０００５】この特開平２−９３７００号公報は、ピッ
チ予測マルチパルス符号化・復号化方式における音声復
号化装置において、再生速度を遅くするときは速度変更
率に応じて復号化時のフレーム長を長くして、長くなっ
た部分の音源信号には零成分を補い、再生速度を遅くす
るときは速度変更率に応じて復号化時のフレーム長を短
くして、余った部分は切り捨てるようにした音声復号化
装置を開示している。このように、復号化装置に僅かな
変更を加えるだけで音声の再生速度を変えることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平２−９３７００号公報に開示されている音声復
号化装置は、単に復号化時のフレーム長を変更している
だけなので、再生音声の音程がずれて非常に聞きづらい
ものとなってしまうという欠点があった。

【０００７】本発明の音声復号化装置はこのような課題
に着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、従来の復号化装置に僅かな変更を加えるだけで自然
な音程を保ったまま音声の再生速度を変えることができ
る音声復号化装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の音声復号化装置は、過去の駆動音源信号
から作成される適応コードブックと複数の確率的信号の
集合からなる確率コードブックとを用いて複数のサブフ
レームにより構成されるフレーム単位でコード駆動線形
予測符号化された音声データを復号化するものであっ
て、再生速度を速くするときは、再生速度の変化率に応
じて各フレームにおける所定のサブフレームの符号化デ
ータをとばし読みして残りのサブフレームの符号化デー
タを復号化し、とばし読みしたサブフレームについては
符号化データの復号化はしないで適応コードブックの更
新をする制御手段を具備する。

【０００９】また、本発明の音声復号化装置は、過去の
駆動音源信号から作成される適応コードブックと複数の
確率的信号の集合からなる確率コードブックとを用いて
複数のサブフレームにより構成されるフレーム単位でコ
ード駆動線形予測符号化された音声データを復号化する
ものであって、再生速度を遅くするときは、再生速度の
変化率に応じて各フレームにおける所定のサブフレーム
の符号化データを繰り返し読み出して復号化し、適応コ
ードブックの更新は適応コードゲインを１、確率コード
ゲインを０として行う制御手段を具備する。

【００１０】

【作用】すなわち、本発明の音声復号化装置は、過去の
駆動音源信号から作成される適応コードブックと複数の
確率的信号の集合からなる確率コードブックとを用いて
複数のサブフレームにより構成されるフレーム単位でコ
ード駆動線形予測符号化された音声データを復号化する
にあたって、再生速度を速くするときは、再生速度の変
化率に応じて各フレームにおける所定のサブフレームの
符号化データをとばし読みして残りのサブフレームの符
号化データを復号化し、とばし読みしたサブフレームに
ついては符号化データの復号化はしないで適応コードブ
ックの更新をするようにする。

【００１１】また、本発明の音声復号化装置は、過去の
駆動音源信号から作成される適応コードブックと複数の
確率的信号の集合からなる確率コードブックとを用いて
複数のサブフレームにより構成されるフレーム単位でコ
ード駆動線形予測符号化された音声データを復号化する
にあたって、再生速度を遅くするときは、再生速度の変
化率に応じて各フレームにおける所定のサブフレームの
符号化データを繰り返し読み出して復号化し、適応コー
ドブックの更新は適応コードゲインを１、確率コードゲ
インを０として行うようにする。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図１は本発明が適用されるディジタルレ
コーダの構成を示すブロック図である。同図において、
マイク１はマイクアンプ２とローパスフィルタ３とＡ／
Ｄ変換器４とを介して符号／復号化部５の第１の端子に
接続されている。また、スピーカ８はパワーアンプ９と
ローパスフィルタ１０とＤ／Ａ変換器１１とを介して符
号／復号化部５の第２の端子に接続されている。符号／
復号化部５の第３の端子はメモリ制御部６を介して音声
メモリ７に接続されている。

【００１３】さらに、システム制御部１２は符号／復号
化部５、メモリ制御部６、操作入力部１３、および音声
メモリ７に接続され、これら各部の制御を行う。また、
操作入力部１３は録音・再生・停止・早送り・早戻し等
の操作釦を備え、各操作釦が押されたときに発生する操
作信号をシステム制御部１２に出力する。

【００１４】上記の構成において、使用者が操作入力部
１３の録音釦を押すことによって録音動作が開始され
る。このとき、マイク１は入力された音声信号を電気信
号に変換する。マイクアンプ２はマイク１から出力され
る電気信号を増幅する。ローパスフィルタ３はマイクア
ンプ２より出力される電気信号に含まれる周波数成分の
うち不要な高域成分を遮断する。ローパスフィルタ３か
らの出力信号はアナログ信号なので、Ａ／Ｄ変換器４は
この電気信号をディジタル信号に変換する。符号／復号
化部５はこのディジタル信号に対して符号化を行い符号
化データを出力する。符号化データはメモリ制御部６を
介して音声メモリ７に記憶される。

【００１５】また、再生動作時は、音声メモリ７から符
号化データが読み出され、メモリ制御部６を介して符号
／復号化部５に供給される。符号／復号化部５は符号化
データを復号化して復号化データを出力する。この復号
化データはディジタル信号なので、Ｄ／Ａ変換器１１は
この復号化データをアナログ信号に変換する。ローパス
フィルタ１０はＤ／Ａ変換器１１より出力されるアナロ
グ信号に含まれる周波数成分のうち不要な高域成分を遮
断する。パワーアンプ９はローパスフィルタ１０から出
力されるアナログ信号を増幅する。スピーカ８は、パワ
ーアンプ９によって増幅された信号を再生出力する。

【００１６】上記一連の動作時、メモリ制御部６は音声
メモリ７と符号／復号化部５との間の信号の入出力動作
を制御する。図２は、図１の符号／復号化部５のうち、
復号化部の本実施例に係る構成を示すブロック図であ
る。ここでは、コード駆動線形予測符号化方式による音
声符号化装置に対応する音声復号化を行なう。

【００１７】同図において、適応コードブック２１はス
イッチ２２に接続され、このスイッチ２２のａ接点は加
算器２４の第１入力端子に接続されるとともに、ｂ接点
は乗算器２３を介して加算器２４の第１入力端子に接続
されている。また、確率コードブック２５は乗算器２６
とスイッチ２７とを介して、加算器２４の第２入力端子
に接続されている。また、加算器２４の出力端子は遅延
回路２８を介して適応コードブック２１に接続されると
ともに、スイッチ２９を介して合成フィルタ３０に接続
されている。

【００１８】さらに、デマルチプレクサ３２は適応コー
ドブック２１と確率コードブック２５、さらに乗算器２
３、２６と合成フィルタ５６とに接続されている。ま
た、システム制御部１２からの再生速度変更率に関する
制御信号を受けるための入力端子を有するスイッチ制御
部３１は、スイッチ２２、２７、２９とに接続されてい
る。

【００１９】上記した構成において、デマルチプレクサ
３２は、受信した符号化データを線形予測パラメータα
と、適応コードブックインデックスＬと、適応コードゲ
インβと，確率コードブックインデックスｉと、確率コ
ードゲインγとに分解して、分解された線形予測パラメ
ータαを合成フィルタ３０に、適応コードブックインデ
ックスＬと適応コードゲインβを各々適応コードブック
２１と乗算器２３に、確率コードブックインデックスｉ
と確率コードゲインγを各々確率コードブック２５と乗
算器２６に出力する。

【００２０】次に、デマルチプレクサ３２から出力され
た適応コードブックインデックスＬに基づいて適応コー
ドブック２１から適応コードベクトルを選択する。ここ
で適応コードブック２１には、合成フィルタ３０への入
力信号を遅延回路２８によって遅延して得られる過去の
音源信号が入力される。選択された適応コードベクトル
はスイッチ２２を介して、乗算器２４において受信した
適応コードゲインβにより増幅されて加算器２４に送出
される。

【００２１】また、デマルチプレクサ３２から出力され
た確率コードブックインデックスｉに基づいて、確率コ
ードブック２５のコードベクトルを選択する。選択され
たコードベクトルは乗算器２６に出力される。乗算器２
６は受信した確率コードゲインγにより入力されたコー
ドベクトルを増幅し、スイッチ２７を介して加算器２４
に送出する。

【００２２】合成フィルタ３０は受信した線形予測パラ
メータαを係数として合成処理を行い、合成信号を得
る。スイッチ制御部３１は、後述するように、システム
制御部１２からの再生速度の変更率に応じてスイッチ２
２、２７、２９の動作を制御する。

【００２３】以下、操作者が再生速度を変更したときの
復号化処理のようすを図面を参照して説明する。まず、
再生速度を通常より速くするときの処理のようすを説明
する。

【００２４】図３（ａ）に示すように、本実施例では、
１フレームの信号が４つのサブフレームから構成され、
各々のサブフレームには順に番号を付してある。また、
各々のサブフレームは、上述のように符号化データとし
て線形予測パラメータαと、適応コードブックインデッ
クスＬと、適応コードゲインβと、確率コードブックイ
ンデックスｉと、確率コードゲインγとをデマルチプレ
クサ３２から受け取っている。

【００２５】再生速度を通常より速くする場合、例え
ば、４／３倍にしたい場合は、スイッチ制御部３１はシ
ステム制御部１２からの再生速度変更率に関する制御信
号を受けて、例えば図４（ａ）に示すように、スイッチ
２２をｂ接点側に閉じ、スイッチ２７はＯＮのまま、ス
イッチ２９は第４サブフレームでのみＯＦＦとなるよう
に制御する。したがって、４つのサブフレームのうち第
４サブフレームでは合成フィルタ３０は動作せず、符号
化データがとばし読みされて復号化信号は作成されない
が、音源信号が作成されて適応コードブック２１の更新
が行われる。

【００２６】すなわち、図３（ｂ）に示すように、いず
れのフレームにおいても、第３サブフレームの復号化信
号が作成された後、第４サブフレームでは次フレームに
おける第１サブフレームの復号化信号が作成されること
になるが、第４サブフレームでは適応コードブック２１
の更新が行われ、かつ合成フィルタ３０には第３サブフ
レームの信号が保持されているので、フレーム境界にお
ける復号化信号の連続性は保持される。

【００２７】次に、再生速度を通常より遅くするときの
復号化処理のようすを説明する。再生速度を通常より遅
くする場合、例えば、再生速度を４／５倍とするときに
は図４（ｂ）に示すように、４つのサブフレームのうち
第４サブフレームの符号化データを繰り返し読み出す。
そして、スイッチ制御部３１は、第４サブフレームの符
号化データを２回目に復号化するときにはスイッチ２２
を接点ａ側に閉じるとともにスイッチ２７をＯＦＦと
し、スイッチ２９はＯＮのままとなるように制御する。
これによって、第４サブフレームの符号化データを２回
目に復号化するときには適応コードゲインβを１とし、
確率コードゲインγを０とすることと等価になる。

【００２８】すなわち、図３（ｃ）に示すように、いず
れのフレームにおいても、第４サブフレームの復号化信
号の次にはもう１度同じ符号化データによる復号化信号
が作成されるが、このときの適応コードゲインβは１で
あり、かつ確率コードゲインγは０である。したがっ
て、第４サブフレームの符号化データを２回目に復号化
するときに更新される適応コードブックの内容は、１回
目に復号化するときに更新される適応コードブックの内
容と同じゲインを持つのでフレーム境界における復号化
信号の連続性は保持される。

【００２９】なお、上記した実施例では、１フレームを
４つのサブフレームで構成し、再生速度を速くするとき
は第４サブフレームの符号化データをとばし読みすると
ともに、再生速度を遅くするときは第４サブフレームの
符号化データを繰り返し読み出すようにしたが、これに
限定されず、１フレームの構成を適宜変更して、とばし
読みするサブフレーム、あるいは繰り返し読み出される
サブレームを決定するようにしてもよいことは勿論であ
る。

【００３０】上記した実施例によれば、適応コードブッ
クや合成フィルタの内部状態がフレームまたはサブフレ
ームの境界での復号化信号の連続性を保つ役割をもつた
め、信号の不連続による音質劣化を抑えて自然な音程を
保ったまま音声の再生速度を変えることができる。ま
た、単なるスイッチ制御のみで上記したような復号化処
理を行なうことができるので、従来の音声復号化装置に
僅かな変更を加えるだけで自然な音程を保ったまま音声
の再生速度を変えることができる。

【００３１】上記したように、本実施例の音声復号化装
置は、過去の駆動音源信号から作成される適応コードブ
ック２１と複数の確率的信号の集合からなる確率コード
ブック２５とを用いて複数のサブフレーム（ここでは図
３（ａ）に示す第１乃至第４サブフレーム）により構成
されるフレーム単位でコード駆動線形予測符号化された
音声データを復号化するものであって、再生速度を速く
するときは、再生速度の変化率に応じて各フレームにお
ける所定のサブフレーム、例えば第４サブレームの符号
化データをとばし読みして残りのサブフレーム（第１乃
至第３サブレーム）の符号化データを復号化し、とばし
読みしたサブフレーム（第４サブレーム）については符
号化データの復号化はしないで適応コードブック２１の
更新をする制御手段（システム制御部１２、スイッチ制
御部３１）を具備している。

【００３２】また、本実施例の音声復号化装置は、過去
の駆動音源信号から作成される適応コードブック２１と
複数の確率的信号の集合からなる確率コードブック２５
とを用いて複数のサブフレーム（ここでは図３（ａ）に
示す第１乃至第４サブフレーム）により構成されるフレ
ーム単位でコード駆動線形予測符号化された音声データ
を復号化するものであって、再生速度を遅くするとき
は、再生速度の変化率に応じて各フレームにおける所定
のサブフレーム、例えば第４サブフレームの符号化デー
タを繰り返し読み出して復号化し、適応コードブック２
１の更新は適応コードゲインを１、確率コードゲインを
０として行う制御手段（システム制御部１２、スイッチ
制御部３１）を具備している。

【００３３】さらに、上記した具体的実施例から次のよ
うな構成の技術的思想が導き出され、以下のような効果
を奏する。 （１） 過去の駆動音源信号から作成される適応コード
ブックと複数の確率的信号の集合からなる確率コードブ
ックとを用いて複数のサブフレームにより構成されるフ
レーム単位でコード駆動線形予測符号化された音声デー
タを復号化するものであって、再生速度を速くするとき
は、再生速度の変化率に応じて各フレームにおける所定
のサブフレームの符号化データをとばし読みして残りの
サブフレームの符号化データを復号化し、とばし読みし
たサブフレームについては符号化データの復号化はしな
いで適応コードブックの更新をする制御手段を具備する
音声復号化装置。 （２） 過去の駆動音源信号から作成される適応コード
ブックと複数の確率的信号の集合からなる確率コードブ
ックとを用いて複数のサブフレームにより構成されるフ
レーム単位でコード駆動線形予測符号化された音声デー
タを復号化するものであって、再生速度を遅くするとき
は、再生速度の変化率に応じて各フレームにおける所定
のサブフレームの符号化データを繰り返し読み出して復
号化し、適応コードブックの更新は適応コードゲインを
１、確率コードゲインを０として行う制御手段を具備す
る音声復号化装置。

【００３４】上記した構成（１）に記載の音声復号化装
置によれば、従来の復号化装置に僅かな変更を加えるだ
けで自然な音程を保ったまま音声の再生速度を速くする
ことができる。

【００３５】上記した構成（２）に記載の音声復号化装
置によれば、従来の復号化装置に僅かな変更を加えるだ
けで自然な音程を保ったまま音声の再生速度を遅くする
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、従来の
復号化装置に僅かな変更を加えるだけで自然な音程を保
ったまま音声の再生速度を速くすることができる効果を
奏する。

【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、従
来の復号化装置に僅かな変更を加えるだけで自然な音程
を保ったまま音声の再生速度を遅くすることができる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるディジタルレコーダの構成
を示すブロック図である。

【図２】本実施例に係る復号化部の構成を示すブロック
図である。

【図３】（ａ）は各フレームの構成を示す図、（ｂ）は
再生速度を速くする場合における復号化処理を説明する
ための図、（ｃ）は再生速度を遅くする場合における復
号化処理を説明するための図である。

【図４】（ａ）は再生速度を速くする場合における各ス
イッチの状態を示す図であり、（ｂ）は再生速度を遅く
する場合における各スイッチの状態を示す図である。

【符号の説明】

１…マイク、２…マイクアンプ、３、１０…ローパスフ
ィルタ、４…Ａ／Ｄ変換器、５…符号／復号化部、６…
メモリ制御部、７…音声メモリ、８…スピーカ、９…パ
ワーアンプ、１１…Ｄ／Ａ変換器、１２…システム制御
部、１３…操作入力部、２１…適応コードブック、２
２、２７、２９…スイッチ、２３、２６…乗算器、２４
…加算器、２８…遅延回路、３０…合成フィルタ、３１
…スイッチ制御部、３２…デマルチプレクサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過去の駆動音源信号から作成される適応
   コードブックと複数の確率的信号の集合からなる確率コ
   ードブックとを用いて複数のサブフレームにより構成さ
   れるフレーム単位でコード駆動線形予測符号化された音
   声データを復号化するものであって、 再生速度を速くするときは、再生速度の変化率に応じて
   各フレームにおける所定のサブフレームの符号化データ
   をとばし読みして残りのサブフレームの符号化データを
   復号化し、とばし読みしたサブフレームについては符号
   化データの復号化はしないで適応コードブックの更新を
   する制御手段を具備したことを特徴とする音声復号化装
   置。
2. 【請求項２】 過去の駆動音源信号から作成される適応
   コードブックと複数の確率的信号の集合からなる確率コ
   ードブックとを用いて複数のサブフレームにより構成さ
   れるフレーム単位でコード駆動線形予測符号化された音
   声データを復号化するものであって、 再生速度を遅くするときは、再生速度の変化率に応じて
   各フレームにおける所定のサブフレームの符号化データ
   を繰り返し読み出して復号化し、適応コードブックの更
   新は適応コードゲインを１、確率コードゲインを０とし
   て行う制御手段を具備したことを特徴とする音声復号化
   装置。