JPH10161696A - 音声符号化装置および音声復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低遅延でフレーム間の音声変化が滑らかであ
ること。 【解決手段】 音声符号化装置は、入力音声に基づいて
算出した第ｋフレームの線形予測パラメータαｑ［ｋ］
（ｑは量子化されていることを示す）と、第ｋフレーム
の第（ｊ＋１）（ｊ＝０，１，２，３）サブフレームの
補間線形予測パラメータαｑ′［ｋ，ｊ］に基づいて算
出したサブフレームごとの音源パラメータとを伝送路に
送出する。音声復号化装置は、α′［ｋ，ｊ］をフィル
タ係数とした合成フィルタを、受信／復元した音源パラ
メータで駆動して音声を再生する。各装置に設けた図２
のサブフレーム補間回路は、受信／復元されたα（ｑ）
［ｋ］と前フレームのα（ｑ）［ｋ−１］とを重み付け
加算してα（ｑ）′［ｋ，０］、α（ｑ）′［ｋ，１］
を生成し、またα（ｑ）［ｋ］をそのままα（ｑ）′
［ｋ，２］、α（ｑ）′［ｋ，３］に用い、α（ｑ）′
［ｋ，ｊ］を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル電話や
ボイスメール等の音声符号化伝送システムに用いられ、
ＣＥＬＰ符号化法（Code Excited Linear Prediction）
等の線形予測符号化法をベースとする音声符号化装置お
よび音声復号化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、４．８〜８．０［ｋｂ／ｓ］程度
の低伝送ビットレートの音声符号化伝送システムにおけ
る音声符号化装置には、ＣＥＬＰ符号化法をベースとし
た符号化法が広く適用されている。ＣＥＬＰ符号化法に
おいては、伝送パラメータとして線形予測パラメータと
音源パラメータとを算出する。ＣＥＬＰ符号化法の詳細
は、例えば「M.R.Schroeder and Atal,"Code-Excited L
inear Prediction(CELP):high quality speech at very
low bit rates",in Proc.ICASSP'85,pp.937-939,198
5」に示されている。

【０００３】ＣＥＬＰ符号化法を用いた音声符号化装置
は、線形予測パラメータ算出回路と、線形予測パラメー
タ量子化回路と、サブフレーム補間回路と、音源パラメ
ータ算出回路と、音源パラメータ量子化回路と、マルチ
プレクサとを有し、線形予測パラメータ算出回路および
線形予測パラメータ量子化回路において、中心に重み付
けされた分析窓を乗じて１フレーム長（通常２０〜４０
［ｍｓ］程度）に切り出した入力音声データを線形予測
分析してフレーム単位の線形予測パラメータを算出し、
これを量子化して量子化線形予測パラメータを生成し、
サブフレーム補間回路において、フレーム単位の量子化
線形予測パラメータを補間してサブフレーム（フレーム
を分割したもの）ごとに補間量子化線形予測パラメータ
を生成し、音源パラメータ算出回路および音源パラメー
タ量子化回路において、補間量子化線形予測パラメータ
とサブフレーム単位の入力音声とに基づいてサブフレー
ムごとに音源パラメータを算出し、これを量子化して量
子化音源パラメータを生成し、上記のフレーム単位の量
子化線形予測パラメータと上記の量子化音源パラメータ
とをマルチプレクサで多重化してビットストリーム（多
重化パラメータ信号）として伝送路に送出する。

【０００４】また、上記音声符号化伝送システムにおけ
る音声復号化装置は、デマルチプレクサと、線形予測パ
ラメータ復元回路と、サブフレーム補間回路と、音源パ
ラメータ復元回路と、合成回路とを有し、上記のビット
ストリームをデマルチプレクサで受信して量子化線形予
測パラメータと量子化音源パラメータとに分離し、線形
予測パラメータ復元回路において、量子化線形予測パラ
メータをフレーム単位の線形予測パラメータに復元し、
サブフレーム補間回路において、上記のフレーム単位の
線形予測パラメータを補間してサブフレームごとに補間
線形予測パラメータを生成し、また音源パラメータ復元
回路において、量子化音源パラメータをサブフレームご
との音源パラメータに復元し、上記の補間線形予測パラ
メータを合成回路のフィルタ係数とし、上記の音源パラ
メータで合成回路のフィルタを駆動することにより、音
声を再生する。

【０００５】図４は分析窓とフレームとサブフレームの
関係を示す図である。図４において、入力音声デ−タ３
００は中心に重み付けされた分析窓３１１が乗じられて
フレーム単位に切り出される。分析窓３１１の時間長が
１フレーム長を与える。サブフレームはフレームを時間
的に等分割したものであり、通常、フレームを４分割し
たものである（例えば、第ｋ（ｋは整数）フレーム３０
２は第１サブフレーム３０７〜第４サブフレーム３１０
を有する）。分析窓３１１が乗じられて切り出された１
フレームの入力音声デ−タを線形予測分析して算出され
た線形予測パラメータは、そのフレームの中心付近の音
声データの特徴をよく表わす。すなわち、第（ｋ−１）
フレーム３０１の入力音声デ−タに基づいて算出された
線形予測パラメータは、入力音声デ−タ３００の３０４
付近の特徴をよく表わし、次の第ｋフレーム３０２の線
形予測パラメータは、入力音声デ−タ３００の３０５付
近の特徴をよく表わす。そこで、フレーム間の再生音声
の変化を滑らかにするために、フレーム単位の（量子
化）線形予測パラメータをサブフレームごとに補間して
補間（量子化）線形予測パラメータを生成する（例え
ば、第ｋフレーム３０２の（量子化）線形予測パラメー
タを補間して第１サブフレーム３０７〜第４サブフレー
ム３１０の４つの補間（量子化）線形予測パラメータを
生成する）。

【０００６】図５は音声符号化装置における従来のサブ
フレーム補間回路の構成図である。図５において、第ｋ
フレームの量子化線形予測パラメータをαｑ［ｋ］、第
ｋフレームの第（ｊ＋１）（ｊ＝０，１，２，３）サブ
フレームの補間量子化線形予測パラメータをαｑ′
［ｋ，ｊ］とする。サブフレーム補間回路は、入力信号
に定数ａ₀ 〜ａ₃ 、ｂ₀ 〜ｂ₃ を乗じる乗算器３０３１
〜３０３８と、加算器３０３９〜３０４２とを有し、以
下に示す演算を実施することにより、量子化線形予測パ
ラメータαｑ［ｋ−１］、αｑ［ｋ］、αｑ［ｋ＋１］
から補間量子化線形予測パラメータαｑ′［ｋ，ｊ］を
算出する。 αｑ′［ｋ，０］＝αｑ［ｋ−１］×ａ₀ ＋αｑ［ｋ］
×ｂ₀ αｑ′［ｋ，１］＝αｑ［ｋ−１］×ａ₁ ＋αｑ［ｋ］
×ｂ₁ αｑ′［ｋ，２］＝αｑ［ｋ］×ａ₂ ＋αｑ［ｋ＋１］
×ｂ₂ αｑ′［ｋ，３］＝αｑ［ｋ］×ａ₃ ＋αｑ［ｋ＋１］
×ｂ₃ ここで、定数ａ₀ 〜ａ₃ 、ｂ₀ 〜ｂ₃ は、 ａ₀ ＝３／８ ｂ₀ ＝５／８ ａ₁ ＝１／８ ｂ₁ ＝７／８ ａ₂ ＝７／８ ｂ₂ ＝１／８ ａ₃ ＝５／８ ｂ₃ ＝３／８ という値に設定されている。

【０００７】図６は上記のサブフレーム補間回路におい
て用いられたサブフレーム補間手法を説明する図であ
り、上記のサブフレーム補間演算式および定数の決定理
由を示すものである。このサブフレーム補間手法は第ｋ
フレーム５０２の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］
と、前後隣接する第（ｋ−１）フレーム５０１および第
（ｋ＋１）フレーム５０３の量子化線形予測パラメータ
αｑ［ｋ−１］、αｑ［ｋ＋１］とを用いて、第ｋフレ
ーム５０２における第（ｊ＋１）サブフレームの補間量
子化線形予測パラメータαｑ´［ｋ，ｊ］を生成するも
のであり、その手順を以下に説明する。

【０００８】第ｋフレーム５０２のαｑ［ｋ］に対し、
第ｋフレームの中心を１とし、第（ｋ−１）フレーム５
０１、第（ｋ＋１）フレーム５０３のそれぞれの中心を
０とする線形重み付け５０９を施す。また第（ｋ−１）
フレームのαｑ［ｋ−１］、および第（ｋ＋１）フレー
ムのαｑ［ｋ＋１］に対しても、同様の線形重み付け５
０８、５１０を施す。次に、第（ｋ−１）フレーム５０
１のαｑ［ｋ−１］と、第ｋフレーム５０２のαｑ
［ｋ］とを第ｋフレーム５０２の第１および第２サブフ
レームの中心における線形重み付け５０８、５０９に応
じて加算することにより、第１および第２サブフレーム
のαｑ´［ｋ，０］、αｑ´［ｋ，１］を生成する。ま
た、第ｋフレーム５０２の量子化線形予測パラメータα
ｑ［ｋ］と、第（ｋ＋１）フレームの量子化線形予測パ
ラメータαｑ［ｋ＋１］とを、第ｋフレーム５０２の第
３および第４サブフレームの中心における線形重み付け
５０９、５１０に応じて加算することにより、第３およ
び第４サブフレームのαｑ´［ｋ，２］、αｑ´［ｋ，
３］を生成する。

【０００９】すなわち、第ｋフレーム５０２の第１サブ
フレームの中心５０４においては、αｑ［ｋ−１］に対
する重み付けは３／８、αｑ［ｋ］に対する重み付けは
５／８なので、第１サブフレームのαｑ´［ｋ，０］
は、第（ｋ−１）フレームのαｑ［ｋ−１］に３／８を
乗じたものと、第ｋフレーム５０２のαｑ［ｋ］に５／
８を乗じたものとを加算して生成される。従って定数ａ
₀ ＝３／８、ｂ₀ ＝５／８となる。同様に、第３サブフ
レームの中心５０６においては、αｑ［ｋ］に対する重
み付けは７／８、αｑ［ｋ＋１］に対する重み付けは１
／８なので、第３サブフレームのαｑ´［ｋ，２］の演
算式において、定数ａ₂ ＝７／８、ｂ₂ ＝１／８とな
る。このようにして上記定数が決定されている。尚、音
声復号化装置のサブフレーム補間回路におけるサブフレ
ーム補間手法も上記と同じである。

【００１０】上記の音声符号化装置においては、音声入
力されてから多重化パラメータ信号を送出するまでの時
間は、音声入力から量子化音源パラメータが生成される
までの時間に依存する。また上記の音声復号化装置にお
いては、多重化パラメータ信号を受信してから音声を再
生するまでの時間は、信号受信から補間線形予測パラメ
ータが算出されるまでの時間に依存する。

【００１１】尚、上記のようにフレーム単位の線形予測
パラメータをサブフレーム補間するのは、線形予測パラ
メータの時間的変化をより滑らかにし、フレーム間の音
韻の連続性を保つためである。サブフレーム補間を全く
行わなかった場合、線形予測パラメータの不連続が音質
に影響し、とぎれとぎれの非常に耳障りな音声になって
しまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のサブフレーム補間においては、前後隣接するフレーム
の線形予測パラメータを用いるため、フレームの中心か
ら時間的終端までのサブフレーム（第３、第４サブフレ
ーム）の線形予測パラメータは、次フレームの線形予測
パラメータの算出（または復元）を待って生成すること
となり、従って、音声符号化装置においては、次フレー
ムの線形予測パラメータの算出されるまで第３、第４サ
ブフレームの音源パラメータを算出できず、また音声復
号化装置においては、次フレームの線形予測パラメータ
の算出されるまで第３、第４サブフレームに対応する音
声の再生を開始できず、これにより、サブフレーム補間
をしない場合に比べて、それぞれの装置において半フレ
ーム分の遅延を生じてしまうという問題があった。この
音声符号化システムをディジタル電話に用いた場合、上
記の遅延により違和感のある会話を生じさせてしまう。

【００１３】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、低遅延でフレーム間の音声変化が滑らかな音声
符号化装置および音声復号化装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の音声符号化装置は、フレーム単位の入力音
声を分析してフレームごとに線形予測パラメータを算出
する線形予測パラメータ算出手段と、前記フレームごと
の線形予測パラメータを補間して、フレームを分割して
なるサブフレームごとに補間線形予測パラメータを生成
するサブフレーム補間手段と、前記補間線形予測パラメ
ータとサブフレーム単位の前記入力音声とに基づいて音
源パラメータを算出する音源パラメータ算出手段とを備
え、前記サブフレーム補間手段は、補間対象フレームの
線形予測パラメータと、この補間対象フレームの隣接前
フレームの線形予測パラメータとを用いて、前記補間対
象フレームの補間線形予測パラメータを生成することを
特徴とする。

【００１５】請求項２記載の音声符号化装置は、前記サ
ブフレーム補間手段が、前記補間対象フレームに属する
サブフレームのうち、フレームの時間的先端から所定位
置までの各サブフレームに対しては、前記補間対象フレ
ームの線形予測パラメータと前記隣接前フレームの線形
予測パラメータとを所定の重み付けで線形加算して補間
線形予測パラメータを生成し、また前記所定位置からフ
レームの時間的終端までの各サブフレームに対しては、
前記補間対象フレームの線形予測パラメータをそのまま
補間線形予測パラメータとすることを特徴とする。

【００１６】次に、本発明の音声復号化装置は、入力さ
れたフレームごとの線形予測パラメータを補間して、フ
レームを分割してなるサブフレームごとに補間線形予測
パラメータを生成するサブフレーム補間手段と、前記補
間線形予測パラメータと、入力されたサブフレーム単位
の音源パラメータとに基づいて音声を再生する合成手段
とを備え、前記サブフレーム補間手段は、補間対象フレ
ームの線形予測パラメータと、この補間対象フレームの
隣接前フレームの線形予測パラメータとを用いて、前記
補間対象フレームの補間線形予測パラメータを生成する
ことを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の音声復号化装置は、前記サ
ブフレーム補間手段が、前記補間対象フレームに属する
サブフレームのうち、フレームの時間的先端から所定位
置までの各サブフレームに対しては、前記補間対象フレ
ームの線形予測パラメータと前記隣接前フレームの線形
予測パラメータとを所定の重み付けで線形加算して補間
線形予測パラメータを生成し、また前記所定位置からフ
レームの時間的終端までの各サブフレームに対しては、
前記補間対象フレームの線形予測パラメータをそのまま
補間線形予測パラメータとすることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
音声符号化伝送システムのブロック構成図であり、音声
符号化装置１と音声復号化装置２とを伝送路により接続
したものである。音声符号化装置１は、ＣＥＬＰ符号化
法を用いて入力音声データから線形予測パラメータと音
源パラメータとを生成するものであり、線形予測パラメ
ータ算出回路１０１（線形予測パラメータ算出手段）
と、線形予測パラメータ量子化回路１０２と、サブフレ
ーム補間回路１０３（サブフレーム補間手段）と、音源
パラメータ算出回路１０４（音源パラメータ算出手段）
と、音源パラメータ量子化回路１０５と、マルチプレク
サ１０６とを有する。

【００１９】線形予測パラメータ算出回路１０１は、ハ
ミング窓やハニング窓のような中心に重み付けされた１
フレーム長の分析窓を入力音声データに乗じて１フレー
ム長の入力音声データを切り出し、このフレーム単位の
入力音声データを線形予測分析することによりフレーム
単位の線形予測パラメータを算出する。線形予測パラメ
ータとしては、補間特性、量子化特性のよいＬＳＰ（Li
ne Spectrum Pair）パラメータを用いる。また１フレー
ム長は２０〜４０［ｍｓ］である。尚、ｎ（ｎは正の整
数）次の線形予測分析を行う場合には、線形予測パラメ
ータはｎ個のパラメータ値を有する。また、線形予測パ
ラメータ量子化回路１０２は、線形予測パラメータ算出
回路１０１で算出されたフレーム単位の線形予測パラメ
ータを量子化することにより、フレーム単位の量子化線
形予測パラメータを生成する。

【００２０】サブフレーム補間回路１０３は、線形予測
パラメータ量子化回路１０２で生成されたフレーム単位
の量子化線形予測パラメータを、この量子化線形予測パ
ラメータと、このフレームの隣接前フレーム（１つ前の
フレーム）の量子化線形予測パラメータとを用いて補間
し、サブフレームごとに補間量子化線形予測パラメータ
を生成する。サブフレームはフレームを４分割したもの
であり、１フレームは第１〜第４のサブフレームを有す
る。従って１サブフレーム長は５〜１０［ｍｓ］であ
る。尚、このサブフレーム補間は、再生音声におけるフ
レーム間の不連続性を低減するためのものである。

【００２１】音源パラメータ算出回路１０４は、サブフ
レーム補間回路１０３で算出された補間量子化線形予測
パラメータと、サブフレーム単位の入力音声データとに
基づいてサブフレームごとに音源パラメータを算出す
る。音源パラメータは、音声のピッチ（高さ）、音声の
ピッチゲイン（強さ）、雑音コードブックのテーブル参
照用インデックス、雑音コードブックゲイン等を示すも
のである。また、音源パラメータ量子化回路１０５は、
音源パラメータ算出回路１０４で算出された音源パラメ
ータを量子化することにより、サブフレームごとの量子
化音源パラメータを生成する。

【００２２】マルチプレクサ１０６は、線形予測パラメ
ータ量子化回路１０２で生成されたフレーム単位の量子
化線形予測パラメータと、音源パラメータ量子化回路１
０５で生成されたサブフレーム単位の量子化音源パラメ
ータとを多重化してビットストリーム（多重化パラメー
タ信号）を生成する。

【００２３】図２はサブフレーム補間回路１０３のブロ
ック構成図である。図２において、αｑ［ｋ］は、線形
予測パラメータ量子化回路１０２で生成された第ｋフレ
ームの量子化線形予測パラメータを示し、αｑ［ｋ−
１］は第（ｋ−１）フレームの量子化線形予測パラメー
タを示す。また、αｑ′［ｋ，ｊ］（ｊ＝０，１，２，
３）は、第ｋフレームの第（ｊ＋１）サブフレームの補
間量子化線形予測パラメータを示す。サブフレーム補間
回路１０３は、乗算器１０３１〜１０３４と、加算器１
０３５および１０３６とを有する。乗算器１０３１は第
（ｋ−１）フレームの量子化線形予測パラメータαｑ
［ｋ−１］に定数ａ₀ を乗じて加算器１０３５の第１入
力端子に入力し、乗算器１０３２はαｑ［ｋ−１］に定
数ａ₁ を乗じて加算器１０３６の第１入力端子に入力す
る。また、乗算器１０３３は第ｋフレームの量子化線形
予測パラメータαｑ［ｋ］に定数ｂ₀ を乗じて加算器１
０３５の第２入力端子に入力し、乗算器１０３４はαｑ
［ｋ］に定数ｂ₁ を乗じて加算器１０３６の第２入力端
子に入力する。加算器１０３５は乗算器１０３１の出力
と乗算器１０３３の出力とを加算して第１サブフレーム
の補間量子化線形予測パラメータαｑ′［ｋ，０］を生
成し、また加算器１０３６は乗算器１０３２の出力と乗
算器１０３４の出力とを加算して第２サブフレームのα
ｑ′［ｋ，１］を生成する。また量子化線形予測パラメ
ータαｑ［ｋ］は、そのまま第３、第４サブフレームの
補間量子化線形予測パラメータαｑ′［ｋ，２］、α
ｑ′［ｋ，３］として用いられる。

【００２４】図１に戻り、音声復号化装置２は、音声符
号化装置１からの多重化パラメータ信号を伝送路より受
信し、これらのパラメータに基づいて音声を再生するも
のであり、デマルチプレクサ２０８と、線形予測パラメ
ータ復元回路２１０と、サブフレーム補間回路２１１
（サブフレーム補間手段）と、音源パラメータ復元回路
２１２と、合成回路２１３（合成手段）とを有する。

【００２５】デマルチプレクサ２０８は、伝送路から送
信されたビットストリーム（多重化パラメータ信号）を
受信し、フレーム単位の量子化線形予測パラメータとサ
ブフレーム単位の量子化音源パラメータとに分離し、量
子化線形予測パラメータを線形予測パラメータ復元回路
２１０に送り、量子化音源パラメータを音源パラメータ
復元回路２１２に送る。また、線形予測パラメータ復元
回路２１０は、デマルチプレクサ２０８で分離された量
子化線形予測パラメータを復号することにより、フレー
ム単位の線形予測パラメータを復元する。

【００２６】サブフレーム補間回路２１１は、線形予測
パラメータ復元回路２１０で復元されたフレーム単位の
線形予測パラメータを、この線形予測パラメータと、こ
のフレームの隣接前フレームの線形予測パラメータとを
用いて補間し、サブフレームごとに補間線形予測パラメ
ータを生成する。このサブフレーム補間回路２１１の回
路構成は、図２のサブフレーム補間回路１０３の回路構
成と同じである。

【００２７】音源パラメータ復元回路２１２は、デマル
チプレクサ２０８で分離された量子化音源パラメータを
復号することにより、サブフレームごとの音源パラメー
タを復元する。また、合成回路２１３は、全極形ディジ
タルフィルタからなる合成フィルタを有し、合成フィル
タのフィルタ係数をサブフレーム補間回路２１１で生成
された補間線形予測パラメータのパラメータ値に設定
し、音源パラメータ復元回路２１２復元された音源パラ
メータに従って生成した周期パルス等の音源信号で合成
フィルタを駆動することにより、音声を再生する。

【００２８】次に、上記の構成を有する図１の音声符号
化システムの動作について説明する。まず、音声符号化
装置１の動作を説明する。線形予測パラメータ算出回路
１０１において、第（ｋ−１）フレームの線形予測パラ
メータα［ｋ−１］を算出し、続いて第ｋフレームの線
形予測パラメータα［ｋ］を算出する。すなわち、１フ
レーム長の分析窓を入力音声データに乗じて１フレーム
長の入力音声データを切り出し（図４参照）、このフレ
ーム単位の入力音声データを線形予測分析することによ
り、第（ｋ−１）フレームおよび第ｋフレームの線形予
測パラメータα［ｋ−１］、α［ｋ］を順次算出する。
次に、線形予測パラメータ量子化回路１０２において、
上記の線形予測パラメータα［ｋ−１］、α［ｋ］を順
次量子化して、第（ｋ−１）フレームの量子化線形予測
パラメータαｑ［ｋ−１］、第ｋフレームの量子化線形
予測パラメータαｑ［ｋ］を順次生成する。尚、量子化
手法は任意である。

【００２９】次に、サブフレーム補間回路１０３におい
て、上記の第（ｋ−１）フレームおよび第ｋフレームの
量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−１］、αｑ［ｋ］
を用いた補間により、第ｋフレームの第（ｊ＋１）（ｊ
＝０，１，２，３）サブフレームの補間量子化線形予測
パラメータαｑ′［ｋ，ｊ］を生成する。このサブフレ
ーム補間は、以下に示す演算を実施することにより行わ
れる（図２参照）。 αｑ′［ｋ，０］＝αｑ［ｋ−１］×ａ₀ ＋αｑ［ｋ］×ｂ₀ （１） αｑ′［ｋ，１］＝αｑ［ｋ−１］×ａ₁ ＋αｑ［ｋ］×ｂ₁ （２） αｑ′［ｋ，２］＝αｑ［ｋ］ （３） αｑ′［ｋ，３］＝αｑ［ｋ］ （４） 上式において、ａ₀ 、ａ₁ 、ｂ₀ 、ｂ₁ は前述したよう
に定数であるが、 ａ₀ ＝３／４ ｂ₀ ＝１／４ ａ₁ ＝１／４ ｂ₁ ＝３／４ という値に設定されている。尚、上記の補間演算式およ
び定数値の根拠となるサブフレーム補間手法については
後述する。

【００３０】次に、音源パラメータ算出回路１０４にお
いて、上記の補間量子化線形予測パラメータαｑ′
［ｋ，ｊ］と、第ｋフレームの第（ｊ＋１）サブフレー
ムの入力音声データとに基づいて、第ｋフレームにおけ
る第１〜第４サブフレームの音源パラメータを順次算出
する。次に、音源パラメータ量子化回路１０５におい
て、上記の音源パラメータを順次量子化し、第１〜第４
のサブフレームの量子化音源パラメータを順次生成す
る。

【００３１】最後に、マルチプレクサ１０６において、
線形予測パラメータ量子化回路１０２からの第ｋフレー
ムの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］と、音源パラ
メータ量子化回路１０５からの第ｋフレームの第１〜第
４サブフレームの量子化音源パラメータとを多重化して
ビットストリーム（多重化パラメータ信号）を生成し、
これを伝送路に送出する。

【００３２】ここで、サブフレーム補間回路１０３にお
いて用いられるサブフレーム補間手法について説明す
る。図３は上記のサブフレーム補間手法を説明する図で
あり、補間演算式（式（１）〜（４））の決定理由およ
び定数ａ₀ 、ａ₁ 、ｂ₀ 、ｂ₁の値の決定理由を示すも
のである。このサブフレーム補間手法は第ｋフレーム６
０２の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］と、隣接前
フレームである第（ｋ−１）フレーム６０１の量子化線
形予測パラメータαｑ［ｋ−１］とを用いて、第ｋフレ
ーム６０２における第（ｊ＋１）サブフレームの補間量
子化線形予測パラメータαｑ´［ｋ，ｊ］を生成するも
のであり、その手順を以下に説明する。

【００３３】第ｋフレーム６０２の量子化線形予測パラ
メータαｑ［ｋ］に対し、第ｋフレームの時間的先端に
おいて０、第ｋフレームの中心から時間的終端までにお
いて１、第ｋフレームの時間的終端から隣接次フレーム
である第（ｋ＋１）フレームの中心までにおいて０とな
るような台形型の線形重み付け６０９を施す。また第ｋ
フレームの隣接前フレームである第（ｋ−１）フレーム
の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−１］、および第
（ｋ＋１）フレームの量子化線形予測パラメータαｑ
［ｋ＋１］に対しても、同様の線形重み付け６０８、６
１０を施す。次に、量子化線形予測パラメータαｑ
［ｋ］とαｑ［ｋ−１］とを、第ｋフレーム６０２の第
（ｊ＋１）サブフレームの中心における線形重み付け６
０８、６０９に応じて加算することにより、補間量子化
線形予測パラメータαｑ´［ｋ，ｊ］を生成する。この
とき第（ｋ＋１）フレームの量子化線形予測パラメータ
αｑ［ｋ＋１］は用いない。

【００３４】すなわち、第ｋフレーム６０２の第１サブ
フレームの中心６０４においては、αｑ［ｋ−１］に対
する重み付けは３／４、αｑ［ｋ］に対する重み付けは
１／４なので、第１サブフレームの補間量子化線形予測
パラメータαｑ´［ｋ，０］は、αｑ［ｋ−１］に３／
４を乗じたものと、αｑ［ｋ］に１／４を乗じたものと
を加算して生成される。従って定数ａ₀ ＝３／４、ｂ₀
＝１／４となる。同様に、第２サブフレームの中心６０
５においては、αｑ［ｋ−１］に対する重み付けは１／
４、αｑ［ｋ］に対する重み付けは３／４なので、第２
サブフレームの補間量子化線形予測パラメータαｑ´
［ｋ，１］は、αｑ［ｋ−１］に１／４を乗じたもの
と、αｑ［ｋ］に３／４を乗じたものとを加算して生成
される。従って定数ａ₁ ＝１／４、ｂ₁ ＝３／４とな
る。また第３、第４サブフレームの中心６０６、６０７
においては、αｑ［ｋ−１］に対する重み付けは０、α
ｑ［ｋ］に対する重み付けは１なので、αｑ［ｋ］をそ
のまま第３、第４サブフレームの補間量子化線形予測パ
ラメータαｑ´［ｋ，２］、αｑ´［ｋ，３］とする。

【００３５】上記のように第（ｋ−１）フレームおよび
第ｋフレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−
１］、αｑ［ｋ］を用い、第（ｋ＋１）フレームの量子
化線形予測パラメータαｑ［ｋ＋１］を用いずに、αｑ
［ｋ］を補間することにより、サブフレームごとの補間
量子化線形予測パラメータαｑ´［ｋ，ｊ］の生成タイ
ミング（音声入力時を基準とする）を従来の音声符号化
装置よりも半フレーム分速くすることができ、従ってサ
ブフレームごとの音源パラメータの算出タイミングおよ
び多重化パラメータ信号の送出タイミングを従来よりも
半フレーム分速めることができる。

【００３６】次に図１に戻り、音声復号化装置２の動作
を説明する。音声符号化装置１が送信したビットストリ
ーム（多重化パラメータ信号）は、伝送路によって音声
復号化装置２に伝送される。デマルチプレクサ２０８に
おいて、ビットストリームを受信してフレーム単位の量
子化線形予測パラメータとサブフレーム単位の量子化音
源パラメータとに分離する。すなわち、第（ｋ−１）フ
レームのビットストリームを受信して第（ｋ−１）フレ
ームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−１］と第
（ｋ−１）フレームの各サブフレームの量子化音源パラ
メータとに分離し、続いて第ｋフレームのビットストリ
ームを受信して第ｋフレームの量子化線形予測パラメー
タαｑ［ｋ］と第ｋフレームの各サブフレームの量子化
音源パラメータとに分離する。

【００３７】次に、線形予測パラメータ復元回路２１０
において、上記の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−
１］、αｑ［ｋ］を順次復号することにより、第（ｋ−
１）フレーム、第ｋフレームの線形予測パラメータα
［ｋ−１］、α［ｋ］を順次復元する。

【００３８】次に、サブフレーム補間回路２１１におい
て、上記の線形予測パラメータα［ｋ−１］とα［ｋ］
とを用いた補間により、第ｋフレームの第（ｊ＋１）サ
ブフレームの補間線形予測パラメータα′［ｋ，ｊ］を
生成する。このサブフレーム補間は、サブフレーム補間
回路１０３と同様の補間手法により、以下に示す演算を
実施することにより行われる。 α′［ｋ，０］＝α［ｋ−１］×ａ₀ ＋α［ｋ］×ｂ₀ α′［ｋ，１］＝α［ｋ−１］×ａ₁ ＋α［ｋ］×ｂ₁ α′［ｋ，２］＝α［ｋ］ α′［ｋ，３］＝α［ｋ］ 上式において、ａ₀ 、ａ₁ 、ｂ₀ 、ｂ₁ は前述した定数
である。

【００３９】また、音源パラメータ復元回路２１２にお
いて、デマルチプレクサ２０８で分離されたサブフレー
ム単位の量子化音源パラメータを順次復号することによ
り、第ｋフレームの第１〜第４サブフレームの音源パラ
メータを順次復元する。

【００４０】最後に、合成回路２１３において、合成フ
ィルタのフィルタ係数を、上記の第ｋフレームの第（ｊ
＋１）サブフレームの線形予測パラメータα′［ｋ，
ｊ］のパラメータ値に設定し、上記第（ｊ＋１）サブフ
レームの音源パラメータに従って生成した音源信号で合
成フィルタを駆動することにより、第ｋフレームの第１
〜第４サブフレームの音声を順次再生する。

【００４１】上記のように第（ｋ−１）フレームおよび
第ｋフレームの線形予測パラメータα［ｋ−１］、α
［ｋ］を用い、第（ｋ＋１）フレームの線形予測パラメ
ータα［ｋ＋１］を用いずに、α［ｋ］を補間すること
により、サブフレームごとの補間線形予測パラメータα
´［ｋ，ｊ］の生成タイミング（多重化パラメータ信号
受信時を基準とする）を従来の音声復号化装置よりも半
フレーム分速くすることができ、従って音声の再生タイ
ミングを従来よりも半フレーム分速めることができる。
また上記のサブフレーム補間手法においては、第３、第
４サブフレームに対しては隣接フレームとの補間を行っ
ていないが、第３、第４サブフレームの補間線形予測パ
ラメータは次フレームの第１、第２サブフレームに影響
を与えることとなるので、フレーム間の音韻の連続性は
保たれ、聴感上の音質の劣化はほとんどない。

【００４２】以上のように上記実施の形態によれば、サ
ブフレーム補間回路１０３および２１１により、フレー
ム単位の線形予測パラメータを線形補間してサブフレ−
ムごとの線形予測パラメータを生成する際に、補間対象
フレームの中心よりも時間的に前の第１、第２サブフレ
ームに対しては、該フレームの線形予測パラメータと隣
接前フレームの線形予測パラメータとを用いて線形補間
し、また該フレームの中心よりも時間的に後の第３、第
４サブフレームに対しては、該フレームの線形予測パラ
メータをそのまま用いることにより、該フレームの隣接
後フレームの線形予測パラメータを用いずに線形予測パ
ラメータのサブフレーム補間を行えるので、フレーム間
の音声変化の滑らかさを保持しつつ、従来のサブフレー
ム補間で発生していた半フレーム分の遅延をなくすこと
ができる。

【００４３】尚、上記実施の形態においては、隣接前フ
レームの線形予測パラメータを用いて補間するサブフレ
ームを第１および第２サブフレームとしたが、これはフ
レーム間の線形予測パラメータの遷移を滑らかにするた
めの一例であり、例えば第１サブフレームのみ、または
第１〜第３サブフレームとしても良く、また定数ａ₀、
ａ₁ 、ｂ₀ 、ｂ₁ の値も上記に限定されるものではな
い。さらに上記のような線形補間手法以外の、補間対象
フレームの線形予測パラメータと隣接前フレームの線形
予測パラメータとに基づく補間手法を採用したサブフレ
ーム補間手段を用いても良い。

【００４４】また、上記実施の形態においては、線形予
測パラメータ算出手段、サブフレーム補間手段、音源パ
ラメータ算出手段を回路としたが、これらの手段はハー
ドウェアに限定されるものではなく、これら各手段にお
ける手順をパソコン等を用いて実施しても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明の音声符号化装置お
よび音声復号化装置によれば、サブフレーム補間手段に
より、補間対象フレームの線形予測パラメータと隣接前
フレームの線形予測パラメータとを用いて補間線形予測
パラメータを生成することにより、フレーム間の音声変
化の滑らかさを保持しつつ、従来のサブフレーム補間で
発生していた半フレーム分の遅延をなくすことができる
ので、遅延により再生音声に生じる違和感を解消するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す音声符号化システム
のブロック構成図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す音声符号化システム
におけるサブフレーム補間回路の構成図である。

【図３】本発明の実施の形態を示す音声符号化システム
におけるサブフレーム補間手法を示す図である。

【図４】音声符号化システムにおける分析窓とフレーム
とサブフレームの関係を示す図である。

【図５】従来の音声符号化システムにおけるサブフレー
ム補間回路の構成図である。

【図６】従来の音声符号化システムにおけるサブフレー
ム補間手法を示す図である。

【符号の説明】

１ 音声符号化装置、２ 音声復号化装置、１０１ 線
形予測パラメータ算出回路、１０２ 線形予測パラメー
タ量子化回路、１０３ サブフレーム補間回路、１０４
音源パラメータ算出回路、１０５ 音源パラメータ量
子化回路、１０６ マルチプレクサ、２０８ デマルチ
プレクサ、２１０ 線形予測パラメータ復元回路、２１
１ サブフレーム補間回路、２１２ 音源パラメータ復
元回路、２１３ 合成回路、１０３１〜１０３４ 乗算
器、１０３５、１０３６ 加算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム単位の入力音声を分析してフレ
   ームごとに線形予測パラメータを算出する線形予測パラ
   メータ算出手段と、 前記フレームごとの線形予測パラメータを補間して、フ
   レームを分割してなるサブフレームごとに補間線形予測
   パラメータを生成するサブフレーム補間手段と、 前記補間線形予測パラメータとサブフレーム単位の前記
   入力音声とに基づいて音源パラメータを算出する音源パ
   ラメータ算出手段とを備え、 前記サブフレーム補間手段は、 補間対象フレームの線形予測パラメータと、この補間対
   象フレームの隣接前フレームの線形予測パラメータとを
   用いて、前記補間対象フレームの補間線形予測パラメー
   タを生成することを特徴とする音声符号化装置。
2. 【請求項２】 前記サブフレーム補間手段は、 前記補間対象フレームに属するサブフレームのうち、フ
   レームの時間的先端から所定位置までの各サブフレーム
   に対しては、前記補間対象フレームの線形予測パラメー
   タと前記隣接前フレームの線形予測パラメータとを所定
   の重み付けで線形加算して補間線形予測パラメータを生
   成し、また前記所定位置からフレームの時間的終端まで
   の各サブフレームに対しては、前記補間対象フレームの
   線形予測パラメータをそのまま補間線形予測パラメータ
   とすることを特徴とする請求項１記載の音声符号化装
   置。
3. 【請求項３】 入力されたフレームごとの線形予測パラ
   メータを補間して、フレームを分割してなるサブフレー
   ムごとに補間線形予測パラメータを生成するサブフレー
   ム補間手段と、 前記補間線形予測パラメータと、入力されたサブフレー
   ム単位の音源パラメータとに基づいて音声を再生する合
   成手段とを備え、 前記サブフレーム補間手段は、 補間対象フレームの線形予測パラメータと、この補間対
   象フレームの隣接前フレームの線形予測パラメータとを
   用いて、前記補間対象フレームの補間線形予測パラメー
   タを生成することを特徴とする音声復号化装置。
4. 【請求項４】 前記サブフレーム補間手段は、 前記補間対象フレームに属するサブフレームのうち、フ
   レームの時間的先端から所定位置までの各サブフレーム
   に対しては、前記補間対象フレームの線形予測パラメー
   タと前記隣接前フレームの線形予測パラメータとを所定
   の重み付けで線形加算して補間線形予測パラメータを生
   成し、また前記所定位置からフレームの時間的終端まで
   の各サブフレームに対しては、前記補間対象フレームの
   線形予測パラメータをそのまま補間線形予測パラメータ
   とすることを特徴とする請求項３記載の音声復号化装
   置。