JPH11167399A - 音声圧縮機の性能向上方法 - Google Patents
音声圧縮機の性能向上方法Info
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- JPH11167399A JPH11167399A JP10256262A JP25626298A JPH11167399A JP H11167399 A JPH11167399 A JP H11167399A JP 10256262 A JP10256262 A JP 10256262A JP 25626298 A JP25626298 A JP 25626298A JP H11167399 A JPH11167399 A JP H11167399A
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- 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
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/083—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being an excitation gain
-
- 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
- G10L2019/0001—Codebooks
- G10L2019/0013—Codebook search algorithms
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＣＥＬＰ構造の音声圧縮機の音質を向上させ
る方法。 【解決手段】 検索ウインドウの目標信号計算段階と、
目標信号と全てのコードブックインデックスと最適コー
ドブック利得とから一番目のサブフレームに対する最適
コードブック候補及び利得候補を求める段階と、目標信
号と一番目のサブフレームに対する最適コードブック候
補と利得候補とから二番目のサブフレームに対する目標
信号計算該目標信号と一番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と利得候補とから二番目のサブフレ
ームに対する最適コードブック候補及び利得候補を求め
る段階と、検索ウインドウに対する目標信号と一番目の
サブフレームに対する最適コードブック利得候補と全て
のコードブック利得と二番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と利得候補とから二つのサブフレー
ムそれぞれの最適コードブックと最適コードブック利得
を選択する段階と、を行う。
る方法。 【解決手段】 検索ウインドウの目標信号計算段階と、
目標信号と全てのコードブックインデックスと最適コー
ドブック利得とから一番目のサブフレームに対する最適
コードブック候補及び利得候補を求める段階と、目標信
号と一番目のサブフレームに対する最適コードブック候
補と利得候補とから二番目のサブフレームに対する目標
信号計算該目標信号と一番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と利得候補とから二番目のサブフレ
ームに対する最適コードブック候補及び利得候補を求め
る段階と、検索ウインドウに対する目標信号と一番目の
サブフレームに対する最適コードブック利得候補と全て
のコードブック利得と二番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と利得候補とから二つのサブフレー
ムそれぞれの最適コードブックと最適コードブック利得
を選択する段階と、を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＥＬＰ（Code Exc
ited Linear Prediction）構造の音声圧縮機（Speech C
oder）の性能向上方法に関する。
ited Linear Prediction）構造の音声圧縮機（Speech C
oder）の性能向上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声圧縮とは、音声信号を過去の情報か
ら予測できる部分は伝達せず、過去の情報から予測され
る信号値と実際の信号値との差である残余信号（Residu
al Signal）を伝達することにより、伝送データ量を減
らすものである。
ら予測できる部分は伝達せず、過去の情報から予測され
る信号値と実際の信号値との差である残余信号（Residu
al Signal）を伝達することにより、伝送データ量を減
らすものである。
【０００３】時間ｎのときの入力音声信号ｓ(n)は、過
去の音声信号ｓ(n-1)、ｓ(n-2)、…によって予測でき
る。予測される音声信号をｓ'(n)とすると、ｓ'(n)は、
数式２であらわされる。
去の音声信号ｓ(n-1)、ｓ(n-2)、…によって予測でき
る。予測される音声信号をｓ'(n)とすると、ｓ'(n)は、
数式２であらわされる。
【数２】ｓ'(n)＝ａ１ｓ(n-1)＋ａ２ｓ(n-2)＋ａ３ｓ(n
-3)＋…＋ａ１０ｓ(n-10)
-3)＋…＋ａ１０ｓ(n-10)
【０００４】したがって、全ての音声信号を伝送しない
で、ａ１、ａ２、…ａ１０等の次数を伝送することで、
ｓ'(n)を得ることができる。
で、ａ１、ａ２、…ａ１０等の次数を伝送することで、
ｓ'(n)を得ることができる。
【０００５】このような次数を得るために、ＬＰＣ（Li
near Prediction Coefficients）フィルタを使用する。
ＬＰＣフィルタはスペクトルフィルタとも言い、時間変
数ｎに対して１０次の次数を持つＬＰＣ係数を得るため
に自己相関方法を使用する。
near Prediction Coefficients）フィルタを使用する。
ＬＰＣフィルタはスペクトルフィルタとも言い、時間変
数ｎに対して１０次の次数を持つＬＰＣ係数を得るため
に自己相関方法を使用する。
【０００６】しかし、予測される音声信号ｓ'(n)は本来
の信号ｓ(n)と完全には等しくなく、音声のピッチ（Pit
ch）部分を予測することはできない。ピッチ解析は、音
声信号の長期相関（Long-term correlation）に該当す
るピッチ周期に関する情報を得る方法である。音声のピ
ッチは一定の形態を持っており、このピッチを一つのコ
ードブックにして記憶しておくと、インデックスだけで
ピッチ検索が可能となる。
の信号ｓ(n)と完全には等しくなく、音声のピッチ（Pit
ch）部分を予測することはできない。ピッチ解析は、音
声信号の長期相関（Long-term correlation）に該当す
るピッチ周期に関する情報を得る方法である。音声のピ
ッチは一定の形態を持っており、このピッチを一つのコ
ードブックにして記憶しておくと、インデックスだけで
ピッチ検索が可能となる。
【０００７】つまり、ＬＰＣフィルタを通過した信号を
さらにピッチフィルタを通過させ、音声のピッチ周期に
よる相関性を除去する。したがって、ピッチフィルタを
通過して得られた残余信号とＬＰＣフィルタ、ピッチフ
ィルタの係数値があれば、音声を復元できる。ＬＰＣフ
ィルタとピッチフィルタの係数値は、入力された音声信
号を利用して、最も小さい誤差信号をあらわす場合の係
数値計算により得ることができる。
さらにピッチフィルタを通過させ、音声のピッチ周期に
よる相関性を除去する。したがって、ピッチフィルタを
通過して得られた残余信号とＬＰＣフィルタ、ピッチフ
ィルタの係数値があれば、音声を復元できる。ＬＰＣフ
ィルタとピッチフィルタの係数値は、入力された音声信
号を利用して、最も小さい誤差信号をあらわす場合の係
数値計算により得ることができる。
【０００８】求めた各フィルタの係数値と残余信号とを
デジタル送信するためには、量子化（Quantization）す
る必要がある。この残余信号を量子化する方法によって
音声圧縮機の構造が区別できる。
デジタル送信するためには、量子化（Quantization）す
る必要がある。この残余信号を量子化する方法によって
音声圧縮機の構造が区別できる。
【０００９】ＣＥＬＰ構造の音声圧縮機は、コードブッ
クを利用して残余信号を量子化する。つまり、コードブ
ックの中から残余信号と最も似た信号を探し、これのイ
ンデックスを受信側へ送信する。受信側では、同じコー
ドブックを使って受信したインデックスから量子化した
残余信号を得ることができる。
クを利用して残余信号を量子化する。つまり、コードブ
ックの中から残余信号と最も似た信号を探し、これのイ
ンデックスを受信側へ送信する。受信側では、同じコー
ドブックを使って受信したインデックスから量子化した
残余信号を得ることができる。
【００１０】ＣＥＬＰ圧縮機は、コードブック内に記憶
された入力励振信号列を、ピッチフィルタ及びＬＰＣフ
ィルタという二つの時変線形回帰（Time-varing Linear
Recursive）フィルタを通して得られる信号の充実度を
最適化するように構成されている。充実度は、二つの信
号に対する平均自乗誤差を比較することで判定する。こ
のようなＣＥＬＰ圧縮機は、入力された音声信号から必
要なパラメータを抽出し、これにより音声信号を合成し
て入力された音声信号と比較する、“合成による分析”
（Analysis-by-Synthesis）方法を使用することで音質
が非常に優れる。“合成による分析”方法は、全てのコ
ードブックに対して行い、復元後の音声が本来の入力信
号に最も近いコードブックを選択する。
された入力励振信号列を、ピッチフィルタ及びＬＰＣフ
ィルタという二つの時変線形回帰（Time-varing Linear
Recursive）フィルタを通して得られる信号の充実度を
最適化するように構成されている。充実度は、二つの信
号に対する平均自乗誤差を比較することで判定する。こ
のようなＣＥＬＰ圧縮機は、入力された音声信号から必
要なパラメータを抽出し、これにより音声信号を合成し
て入力された音声信号と比較する、“合成による分析”
（Analysis-by-Synthesis）方法を使用することで音質
が非常に優れる。“合成による分析”方法は、全てのコ
ードブックに対して行い、復元後の音声が本来の入力信
号に最も近いコードブックを選択する。
【００１１】最適のコードブックを選択するには、入力
信号を区切ってサブフレーム（Subframe）に分け、サブ
フレーム毎に最適なコードブックを選択する。一つのサ
ブフレームは、通常２０サンプル（１サンプルは０．１
２５ｍｓ）で構成される。また、選択したコードブック
では、合成音を得るためのコードワードの他に、励振信
号の構成のために必要な量子化したコードブック利得が
求められる。よって、実際にピッチ信号を得るために
は、インデックスによって選ばれたコードワードに、イ
ンデックスによって選らばれた量子化したコードブック
利得をかける。
信号を区切ってサブフレーム（Subframe）に分け、サブ
フレーム毎に最適なコードブックを選択する。一つのサ
ブフレームは、通常２０サンプル（１サンプルは０．１
２５ｍｓ）で構成される。また、選択したコードブック
では、合成音を得るためのコードワードの他に、励振信
号の構成のために必要な量子化したコードブック利得が
求められる。よって、実際にピッチ信号を得るために
は、インデックスによって選ばれたコードワードに、イ
ンデックスによって選らばれた量子化したコードブック
利得をかける。
【００１２】このような動作をする音声圧縮機により音
声信号を圧縮する場合、最も重要な機能は、各フィルタ
に対する特性関数を得る方法と伝送するコードブック及
びコードブック利得を検索する方法である。コードブッ
ク利得の検索は、それぞれの音声信号に対してフィルタ
リングする作業を繰り返さねばならないので、計算量が
膨大になる。
声信号を圧縮する場合、最も重要な機能は、各フィルタ
に対する特性関数を得る方法と伝送するコードブック及
びコードブック利得を検索する方法である。コードブッ
ク利得の検索は、それぞれの音声信号に対してフィルタ
リングする作業を繰り返さねばならないので、計算量が
膨大になる。
【００１３】図１は、従来のコードブック検索に必要な
回路のブロック図である。コードブックを選択する前
に、最適ＬＰＣフィルタの特性関数１／Ａ(z)、ピッチ
フィルタの特性関数１／Ｐ(z)、加重値フィルタ（Weigh
ting Filter）の特性関数１／Ｗ(z)は既に計算されてい
るものとする。
回路のブロック図である。コードブックを選択する前
に、最適ＬＰＣフィルタの特性関数１／Ａ(z)、ピッチ
フィルタの特性関数１／Ｐ(z)、加重値フィルタ（Weigh
ting Filter）の特性関数１／Ｗ(z)は既に計算されてい
るものとする。
【００１４】図１は、０入力応答（Zero-Input Respons
e）のピッチフィルタ１１０と、ピッチフィルタ１１０
の出力から音声信号を予測するＬＰＣフィルタ１２０
と、入力された音声信号とＬＰＣフィルタ１２０で予測
した音声信号との差を入力とする加重値フィルタ１３０
と、全コードブックインデックスから得たコードブック
に全ての量子化したコードブック利得をかけた値を入力
するＬＰＣフィルタ１５０と、加重値フィルタ１３０の
出力である目標信号（Target Signal）１とＬＰＣフィ
ルタ１５０の出力との差に対して、最適のコードブック
と量子化したコードブック利得を選択する最少平均自乗
誤差選択器１６０で構成されている。
e）のピッチフィルタ１１０と、ピッチフィルタ１１０
の出力から音声信号を予測するＬＰＣフィルタ１２０
と、入力された音声信号とＬＰＣフィルタ１２０で予測
した音声信号との差を入力とする加重値フィルタ１３０
と、全コードブックインデックスから得たコードブック
に全ての量子化したコードブック利得をかけた値を入力
するＬＰＣフィルタ１５０と、加重値フィルタ１３０の
出力である目標信号（Target Signal）１とＬＰＣフィ
ルタ１５０の出力との差に対して、最適のコードブック
と量子化したコードブック利得を選択する最少平均自乗
誤差選択器１６０で構成されている。
【００１５】まず、ピッチフィルタ１１０に０を入力
し、ピッチフィルタ１１０とＬＰＣフィルタ１２０とを
介した後の出力値を得る。この出力値と入力音声信号と
の差を加重値フィルタ１３０に入力して目標信号１を得
る。次に、コードブックインデックスから全ての使用可
能なコードブック及び量子化したコードブック利得を読
み出してＬＰＣフィルタ１５０を通して出力信号２を得
る。このようにして求めた目標信号１と出力信号２の差
が、平均自乗誤差（Mean Square Error）の観点から一
番小さいコードブック及び量子化したコードブック利得
を選択する。
し、ピッチフィルタ１１０とＬＰＣフィルタ１２０とを
介した後の出力値を得る。この出力値と入力音声信号と
の差を加重値フィルタ１３０に入力して目標信号１を得
る。次に、コードブックインデックスから全ての使用可
能なコードブック及び量子化したコードブック利得を読
み出してＬＰＣフィルタ１５０を通して出力信号２を得
る。このようにして求めた目標信号１と出力信号２の差
が、平均自乗誤差（Mean Square Error）の観点から一
番小さいコードブック及び量子化したコードブック利得
を選択する。
【００１６】このような過程はサブフレーム毎に行わ
れ、最適化過程はサブフレーム内で得られた目標信号１
と出力信号２と差とから成り立つ。その結果、サブフレ
ーム毎に最適コードブックと量子化したコードブック利
得を選択しなければならない。コードブックは、サブフ
レーム内での最適化を通してサブフレーム別に選択され
る。この時、過去の情報は各フィルタの初期値として与
えられてコードブック検索に影響を及ぼす。
れ、最適化過程はサブフレーム内で得られた目標信号１
と出力信号２と差とから成り立つ。その結果、サブフレ
ーム毎に最適コードブックと量子化したコードブック利
得を選択しなければならない。コードブックは、サブフ
レーム内での最適化を通してサブフレーム別に選択され
る。この時、過去の情報は各フィルタの初期値として与
えられてコードブック検索に影響を及ぼす。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これから入力
される信号に対しての情報は持ってないままコードブッ
ク検索が行われる。したがって音声の特性変化が多い区
間では、サブフレームのみの最適化では、全体的に見た
場合に必ずしも最適とはならない。また、サブフレーム
毎に最適化することになるので、サブフレームの境界に
ある信号は最適化にあまり反映されない。特にサブフレ
ームが短いほど、サブフレームの境界が増えて大きな問
題になる。
される信号に対しての情報は持ってないままコードブッ
ク検索が行われる。したがって音声の特性変化が多い区
間では、サブフレームのみの最適化では、全体的に見た
場合に必ずしも最適とはならない。また、サブフレーム
毎に最適化することになるので、サブフレームの境界に
ある信号は最適化にあまり反映されない。特にサブフレ
ームが短いほど、サブフレームの境界が増えて大きな問
題になる。
【００１８】通信システムで使われている従来のＣＥＬ
Ｐ構造の音声圧縮機は、このようにして合成音声の音質
が落ち、通信システム全体の品質が悪くなる。しかし、
このような問題を解決するために新しい音声圧縮機を設
置することは、多くの費用と時間が必要となり、現実的
ではない。
Ｐ構造の音声圧縮機は、このようにして合成音声の音質
が落ち、通信システム全体の品質が悪くなる。しかし、
このような問題を解決するために新しい音声圧縮機を設
置することは、多くの費用と時間が必要となり、現実的
ではない。
【００１９】本発明は以上のような問題を解決するため
に、ＣＥＬＰ構造の音声圧縮機の音質を向上させる方法
を提供する。
に、ＣＥＬＰ構造の音声圧縮機の音質を向上させる方法
を提供する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決する本
発明の音声圧縮機の性能向上方法は、検索ウインドウに
対する目標信号を計算する段階と、目標信号と全てのコ
ードブックインデックスと最適コードブック利得とか
ら、一番目のサブフレームに対する最適コードブック候
補及び最適コードブック利得候補を求める段階と、目標
信号と一番目のサブフレームに対する最適コードブック
候補と最適コードブック利得候補とから二番目のサブフ
レームに対する目標信号を計算する段階と、二番目のサ
ブフレームに対する目標信号と一番目のサブフレームに
対する最適コードブック候補と最適コードブック利得候
補とから二番目のサブフレームに対する最適コードブッ
ク候補及び最適コードブック利得候補を求める段階と、
検索ウインドウに対する目標信号と一番目のサブフレー
ムに対する最適コードブック利得候補と全ての量子化し
たコードブック利得と二番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と最適コードブック利得候補とから
二つのサブフレームそれぞれの最適コードブックと最適
コードブック利得を選択する段階と、を行うことを特徴
とする。
発明の音声圧縮機の性能向上方法は、検索ウインドウに
対する目標信号を計算する段階と、目標信号と全てのコ
ードブックインデックスと最適コードブック利得とか
ら、一番目のサブフレームに対する最適コードブック候
補及び最適コードブック利得候補を求める段階と、目標
信号と一番目のサブフレームに対する最適コードブック
候補と最適コードブック利得候補とから二番目のサブフ
レームに対する目標信号を計算する段階と、二番目のサ
ブフレームに対する目標信号と一番目のサブフレームに
対する最適コードブック候補と最適コードブック利得候
補とから二番目のサブフレームに対する最適コードブッ
ク候補及び最適コードブック利得候補を求める段階と、
検索ウインドウに対する目標信号と一番目のサブフレー
ムに対する最適コードブック利得候補と全ての量子化し
たコードブック利得と二番目のサブフレームに対する最
適コードブック候補と最適コードブック利得候補とから
二つのサブフレームそれぞれの最適コードブックと最適
コードブック利得を選択する段階と、を行うことを特徴
とする。
【００２１】一番目のサブフレームに対する最適コード
ブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段階
は、全てのコードブックと量子化していない最適コード
ブック利得をＬＰＣフィルタに入力する段階と、ＬＰＣ
フィルタの出力信号と検索ウインドウに対する目標信号
との差を計算して平均自乗誤差の最も小さいコードブッ
ク候補と量子化したコードブック利得候補とを選択する
段階と、を行う。この段階は、一番目のサブフレームの
中だけで行われる。
ブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段階
は、全てのコードブックと量子化していない最適コード
ブック利得をＬＰＣフィルタに入力する段階と、ＬＰＣ
フィルタの出力信号と検索ウインドウに対する目標信号
との差を計算して平均自乗誤差の最も小さいコードブッ
ク候補と量子化したコードブック利得候補とを選択する
段階と、を行う。この段階は、一番目のサブフレームの
中だけで行われる。
【００２２】二番目のサブフレームに対する目標信号を
計算する段階は、一番目のサブフレームに対するコード
ブック候補において二番目のサブフレームに該当する信
号をゼロパディングする段階と、ゼロパディングした信
号をピッチフィルタ及びＬＰＣフィルタによりフィルタ
リングする段階と、フィルタリングした信号に一番目の
サブフレームに対する最適コードブック利得候補をかけ
た信号を目標信号から引く段階と、を行う。ここでピッ
チフィルタ及びＬＰＣフィルタの初期値は０である。
計算する段階は、一番目のサブフレームに対するコード
ブック候補において二番目のサブフレームに該当する信
号をゼロパディングする段階と、ゼロパディングした信
号をピッチフィルタ及びＬＰＣフィルタによりフィルタ
リングする段階と、フィルタリングした信号に一番目の
サブフレームに対する最適コードブック利得候補をかけ
た信号を目標信号から引く段階と、を行う。ここでピッ
チフィルタ及びＬＰＣフィルタの初期値は０である。
【００２３】二番目のサブフレームに対した最適コード
ブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段階
は、全てのコードブックと最適コードブック利得をＬＰ
Ｃフィルタでフィルタリングする段階と、ＬＰＣフィル
タの出力信号と二番目のサブフレームに対する目標信号
の差を計算して平均自乗誤差の最も小さいコードブック
候補と量子化したコードブック利得候補を選択する段階
と、を行う。このとき一番目のサブフレームに該当する
信号を全て０とする。
ブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段階
は、全てのコードブックと最適コードブック利得をＬＰ
Ｃフィルタでフィルタリングする段階と、ＬＰＣフィル
タの出力信号と二番目のサブフレームに対する目標信号
の差を計算して平均自乗誤差の最も小さいコードブック
候補と量子化したコードブック利得候補を選択する段階
と、を行う。このとき一番目のサブフレームに該当する
信号を全て０とする。
【００２４】最適コードブックとコードブック利得を選
択する段階は、二番目のサブフレームのコードブック候
補をピッチフィルタ及びＬＰＣフィルタに通した信号に
全ての量子化したコードブック利得をかけた信号を求め
る第１段階と、二番目のサブフレームに対する目標信号
を計算する段階で得られるフィルタリングした信号に全
ての量子化したコードブック利得を掛けた信号と第１段
階で求めた信号を合わせた信号を得る第２段階と、検索
ウインドウに対する目標信号と第２段階で求めた信号と
の差を計算して平均自乗誤差を最少化するコードブック
及びコードブック利得を選択する第３段階と、を行う。
第３段階では数式１を最小化するｊ、ｋ、ａ、ｂを求め
る。また、各サブフレームに対するコードブックの最適
コードブック利得候補と同じ符号を持つ量子化したコー
ドブック利得だけを検索する
択する段階は、二番目のサブフレームのコードブック候
補をピッチフィルタ及びＬＰＣフィルタに通した信号に
全ての量子化したコードブック利得をかけた信号を求め
る第１段階と、二番目のサブフレームに対する目標信号
を計算する段階で得られるフィルタリングした信号に全
ての量子化したコードブック利得を掛けた信号と第１段
階で求めた信号を合わせた信号を得る第２段階と、検索
ウインドウに対する目標信号と第２段階で求めた信号と
の差を計算して平均自乗誤差を最少化するコードブック
及びコードブック利得を選択する第３段階と、を行う。
第３段階では数式１を最小化するｊ、ｋ、ａ、ｂを求め
る。また、各サブフレームに対するコードブックの最適
コードブック利得候補と同じ符号を持つ量子化したコー
ドブック利得だけを検索する
【００２５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を添付図面
を参照して説明する。実施形態中、検索ウインドウとは
連続する２つのサブフレームである。
を参照して説明する。実施形態中、検索ウインドウとは
連続する２つのサブフレームである。
【００２６】図２は本発明のコードブック検索方法を示
す説明図である。検索ウインドウに対する目標信号１１
を計算する２１０過程と、目標信号１１と全てのコード
ブックインデックス及び最適なコードブック利得から一
番目のサブフレームに対するＫ個の最適コードブック候
補２１及び最適コードブック利得候補２２を得る２２０
過程と、目標信号１１と最適コードブック候補２１及び
最適コードブック利得候補２２とから、二番目のサブフ
レームに対するＫ個の目標信号３１を計算する２３０過
程と、目標信号３１と最適コードブック候補２１及び最
適コードブック利得候補２２から二番目のサブフレーム
に対するＬ個の最適コードブック候補４１及び最適コー
ドブック利得候補４２を得る２４０過程と、目標信号１
１、最適コードブック利得候補２２、全ての量子化した
コードブック利得及び最適コードブック候補４１及び最
適コードブック利得候補４２から、二つのサブフレーム
に対するそれぞれの最適なコードブック５１、５２とコ
ードブック利得５３、５４を選択する２５０過程と、で
構成されている。
す説明図である。検索ウインドウに対する目標信号１１
を計算する２１０過程と、目標信号１１と全てのコード
ブックインデックス及び最適なコードブック利得から一
番目のサブフレームに対するＫ個の最適コードブック候
補２１及び最適コードブック利得候補２２を得る２２０
過程と、目標信号１１と最適コードブック候補２１及び
最適コードブック利得候補２２とから、二番目のサブフ
レームに対するＫ個の目標信号３１を計算する２３０過
程と、目標信号３１と最適コードブック候補２１及び最
適コードブック利得候補２２から二番目のサブフレーム
に対するＬ個の最適コードブック候補４１及び最適コー
ドブック利得候補４２を得る２４０過程と、目標信号１
１、最適コードブック利得候補２２、全ての量子化した
コードブック利得及び最適コードブック候補４１及び最
適コードブック利得候補４２から、二つのサブフレーム
に対するそれぞれの最適なコードブック５１、５２とコ
ードブック利得５３、５４を選択する２５０過程と、で
構成されている。
【００２７】まず、従来のように０入力応答するピッチ
フィルタの出力をＬＰＣフィルタへ入力してＬＰＣフィ
ルタの出力値を得る。このＬＰＣフィルタの出力値を、
入力された二つのサブフレーム分の音声信号から引いた
後、これを加重値フィルタを通して検索ウインドウに対
する目標信号１１を得る。この目標信号１１により、一
番目のサブフレームに対する最適なコードブックを検索
する。
フィルタの出力をＬＰＣフィルタへ入力してＬＰＣフィ
ルタの出力値を得る。このＬＰＣフィルタの出力値を、
入力された二つのサブフレーム分の音声信号から引いた
後、これを加重値フィルタを通して検索ウインドウに対
する目標信号１１を得る。この目標信号１１により、一
番目のサブフレームに対する最適なコードブックを検索
する。
【００２８】図３は、一番目のサブフレームの最適コー
ドブックを検索する方法を示す説明図である。
ドブックを検索する方法を示す説明図である。
【００２９】まず、全てのコードブックと量子化してい
ない最適コードブック利得をＬＰＣフィルタに入力す
る。ＬＰＣフィルタの出力信号と目標信号１１の差を計
算して、平均自乗誤差の最も小さいコードブック候補２
１と量子化したコードブック利得候補２２とを選択す
る。この時、最適化は一番目のサブフレームにのみ行わ
れる。この過程により、最適コードブック候補２１をＫ
個と、最適コードブック利得候補２２をＫ個とを選択す
る。次に、選択したコードブック候補２１及びコードブ
ック利得候補２２に対し、二番目のサブフレームに該当
する部分に対する目標信号３１を計算する。
ない最適コードブック利得をＬＰＣフィルタに入力す
る。ＬＰＣフィルタの出力信号と目標信号１１の差を計
算して、平均自乗誤差の最も小さいコードブック候補２
１と量子化したコードブック利得候補２２とを選択す
る。この時、最適化は一番目のサブフレームにのみ行わ
れる。この過程により、最適コードブック候補２１をＫ
個と、最適コードブック利得候補２２をＫ個とを選択す
る。次に、選択したコードブック候補２１及びコードブ
ック利得候補２２に対し、二番目のサブフレームに該当
する部分に対する目標信号３１を計算する。
【００３０】図４は二番目のサブフレームの目標信号計
算方法を示す説明図である。
算方法を示す説明図である。
【００３１】２２０過程で選択した一番目のサブフレー
ムに対するコードブック候補２１について、二番目のサ
ブフレームに該当する時間軸上のＬc、Ｌc＋１、…、２
Ｌc−１をゼロパディング（Zero Padding）し、これを
ピッチフィルタとＬＰＣフィルタを通して出力信号３２
を得る。この時、ピッチフィルタとＬＰＣフィルタの初
期値は０にする。出力信号３２に一番目のサブフレーム
に対する最適コードブック利得候補２２をかけた信号を
目標信号１１から引くと、二番目のサブフレームの目標
信号３１が得られる。このような過程により、二番目の
サブフレームに該当するＫ個の目標信号３１を得る。目
標信号３１により、二番目のサブフレームに該当する最
適コードブック及び最適コードブック利得を得ることが
できる。
ムに対するコードブック候補２１について、二番目のサ
ブフレームに該当する時間軸上のＬc、Ｌc＋１、…、２
Ｌc−１をゼロパディング（Zero Padding）し、これを
ピッチフィルタとＬＰＣフィルタを通して出力信号３２
を得る。この時、ピッチフィルタとＬＰＣフィルタの初
期値は０にする。出力信号３２に一番目のサブフレーム
に対する最適コードブック利得候補２２をかけた信号を
目標信号１１から引くと、二番目のサブフレームの目標
信号３１が得られる。このような過程により、二番目の
サブフレームに該当するＫ個の目標信号３１を得る。目
標信号３１により、二番目のサブフレームに該当する最
適コードブック及び最適コードブック利得を得ることが
できる。
【００３２】図５は二番目のサブフレームの最適コード
ブック検索方法を示す説明図である。
ブック検索方法を示す説明図である。
【００３３】まず全ての使えるコードブックと最適コー
ドブック利得とをＬＰＣフィルタに入力する。次に、Ｌ
ＰＣフィルタの出力信号と二番目のサブフレームに対す
る目標信号３１の差を計算して、平均自乗誤差の最も小
さいコードブック候補４１と量子化したコードブック利
得候補４２を選択する。この時、コードブック候補４１
で一番目のサブフレームに該当する部分、即ち時間軸で
０、１、…、Ｌc−１は全部０にする。そして、二番目
のサブフレームに対するコードブック候補４１、量子化
したコードブック利得候補４２及び他の情報から、二つ
のサブフレームに該当する最適コードブック５１、５２
と量子化したコードブック利得５３、５４とを検索す
る。
ドブック利得とをＬＰＣフィルタに入力する。次に、Ｌ
ＰＣフィルタの出力信号と二番目のサブフレームに対す
る目標信号３１の差を計算して、平均自乗誤差の最も小
さいコードブック候補４１と量子化したコードブック利
得候補４２を選択する。この時、コードブック候補４１
で一番目のサブフレームに該当する部分、即ち時間軸で
０、１、…、Ｌc−１は全部０にする。そして、二番目
のサブフレームに対するコードブック候補４１、量子化
したコードブック利得候補４２及び他の情報から、二つ
のサブフレームに該当する最適コードブック５１、５２
と量子化したコードブック利得５３、５４とを検索す
る。
【００３４】図６は最適コードブックと量子化したコー
ドブック利得検索方法を示す説明図である。
ドブック利得検索方法を示す説明図である。
【００３５】二番目のサブフレームのコードブック候補
４１を、ピッチフィルタとＬＰＣフィルタに通した信号
５５に、二番目のサブフレームに対する全ての量子化し
たコードブック利得Ｇq2bをかけて出力信号５６を得
る。次に２３０過程で得られた出力信号３２に、一番目
のサブフレームに対する全ての量子化したコードブック
利得Ｇq1aを掛けた信号と出力信号５６とを合わせた出
力信号５７を得る。最後に、検索ウインドウに対する目
標信号１１と出力信号５７の差を計算して、平均自乗誤
差を最少化するコードブック５１、５３とコードブック
利得５２、５４を選択する。
４１を、ピッチフィルタとＬＰＣフィルタに通した信号
５５に、二番目のサブフレームに対する全ての量子化し
たコードブック利得Ｇq2bをかけて出力信号５６を得
る。次に２３０過程で得られた出力信号３２に、一番目
のサブフレームに対する全ての量子化したコードブック
利得Ｇq1aを掛けた信号と出力信号５６とを合わせた出
力信号５７を得る。最後に、検索ウインドウに対する目
標信号１１と出力信号５７の差を計算して、平均自乗誤
差を最少化するコードブック５１、５３とコードブック
利得５２、５４を選択する。
【００３６】この時、最終的なコードブック５１、５３
とコードブック利得５２、５４を選択するために、数式
３を最少化するｋ、ｊ、ａ、ｂ値を計算する。
とコードブック利得５２、５４を選択するために、数式
３を最少化するｋ、ｊ、ａ、ｂ値を計算する。
【数３】
【００３７】本発明は、サブフレーム別に行われコード
ブック利得の量子化を、サブフレーム別ではなく二つの
サブフレームを一つの最適化検索ウインドウにして、二
つのコードブック利得を同時に量子化するようになる。
つまり、数式３を最少化する過程で、全ての量子化した
コードブック利得を検索しないで、即ち、各ｋとｊに対
して全てのａとｂを検索しないで、各コードブックの最
適利得候補である信号２２、４２の量子化したコードブ
ック利得だけを検索する。例えば、一番目のサブフレー
ムの特定コードブックに対する最適利得の符号が＋であ
ると、正の数だけを検索する。
ブック利得の量子化を、サブフレーム別ではなく二つの
サブフレームを一つの最適化検索ウインドウにして、二
つのコードブック利得を同時に量子化するようになる。
つまり、数式３を最少化する過程で、全ての量子化した
コードブック利得を検索しないで、即ち、各ｋとｊに対
して全てのａとｂを検索しないで、各コードブックの最
適利得候補である信号２２、４２の量子化したコードブ
ック利得だけを検索する。例えば、一番目のサブフレー
ムの特定コードブックに対する最適利得の符号が＋であ
ると、正の数だけを検索する。
【００３８】以上のような実施形態では、全ての最適コ
ードブック利得を検索する場合に比べて検索時間が１／
４になる。
ードブック利得を検索する場合に比べて検索時間が１／
４になる。
【００３９】
【発明の効果】本発明により、検索時間が短縮でき、既
存の標準音声圧縮機に適用して互換性を維持しながらも
音質の向上をもたらすことができる。
存の標準音声圧縮機に適用して互換性を維持しながらも
音質の向上をもたらすことができる。
【図１】従来のコードブック検索に用いる回路のブロッ
ク図。
ク図。
【図２】本発明のコードブック検索方法の説明図。
【図３】一番目のサブフレームの最適コードブック検索
方法の説明図。
方法の説明図。
【図４】二番目のサブフレームの目標信号計算方法の説
明図。
明図。
【図５】二番目のサブフレームの最適コードブック検索
方法の説明図。
方法の説明図。
【図６】最適コードブックと量子化した利得検索方法の
説明図。
説明図。
１１０ ピッチフィルタ １２０、１５０ ＬＰＣフィルタ １３０ 加重値フィルタ １６０ 最小自乗誤差選択器
Claims (10)
- 【請求項１】 検索ウインドウに対する目標信号を計算
する段階と、目標信号と全てのコードブックインデック
スと最適コードブック利得とから一番目のサブフレーム
に対する最適コードブック候補及び最適コードブック利
得候補を求める段階と、目標信号と一番目のサブフレー
ムに対する最適コードブック候補と最適コードブック利
得候補とから二番目のサブフレームに対する目標信号を
計算する段階と、二番目のサブフレームに対する目標信
号と一番目のサブフレームに対する最適コードブック候
補と最適コードブック利得候補とから二番目のサブフレ
ームに対する最適コードブック候補及び最適コードブッ
ク利得候補を求める段階と、検索ウインドウに対する目
標信号と一番目のサブフレームに対する最適コードブッ
ク利得候補と全てのコードブック利得と二番目のサブフ
レームに対する最適コードブック候補と最適コードブッ
ク利得候補とから二つのサブフレームそれぞれの最適コ
ードブックと最適コードブック利得を選択する段階と、
を行うことを特徴とする音声圧縮機の性能向上方法。 - 【請求項２】 一番目のサブフレームに対する最適コー
ドブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段
階は、 全てのコードブックと最適コードブック利得をＬＰＣフ
ィルタに入力する段階と、ＬＰＣフィルタの出力信号と
検索ウインドウに対する目標信号との差を計算して平均
自乗誤差の最も小さいコードブック候補とコードブック
利得候補とを選択する段階と、を行う請求項１記載の音
声圧縮機の性能向上方法。 - 【請求項３】 一番目のサブフレームに対する最適コー
ドブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段
階は、一番目のサブフレームの中だけで行われる請求項
１又は請求項２記載の音声圧縮機の性能向上方法。 - 【請求項４】 二番目のサブフレームに対する目標信号
を計算する段階は、 一番目のサブフレームに対するコードブック候補におい
て二番目のサブフレームに該当する信号をゼロパディン
グする段階と、ゼロパディングした信号をピッチフィル
タ及びＬＰＣフィルタによりフィルタリングする段階
と、フィルタリングした信号に一番目のサブフレームに
対する最適コードブック利得候補をかけた信号を目標信
号から引く段階と、を行う請求項１〜３のいずれか１項
に記載の音声圧縮機の性能向上方法。 - 【請求項５】 ピッチフィルタ及びＬＰＣフィルタの初
期値は０である請求項４記載の音声圧縮機の性能向上方
法。 - 【請求項６】 二番目のサブフレームに対した最適コー
ドブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段
階は、 全てのコードブックと最適コードブック利得をＬＰＣフ
ィルタでフィルタリングする段階と、ＬＰＣフィルタの
出力信号と二番目のサブフレームに対する目標信号の差
を計算して平均自乗誤差の最も小さいコードブック候補
とコードブック利得候補を選択する段階と、を行う請求
項１〜５のいずれか１項に記載の音声圧縮機の性能向上
方法。 - 【請求項７】 二番目のサブフレームに対した最適コー
ドブック候補及び最適コードブック利得候補を求める段
階は、一番目のサブフレームに該当する信号を全て０と
する請求項６記載の音声圧縮機の性能向上方法。 - 【請求項８】 最適コードブックとコードブック利得を
選択する段階は、 二番目のサブフレームのコードブック候補をピッチフィ
ルタ及びＬＰＣフィルタに通した信号に全てのコードブ
ック利得をかけた信号を求める第１段階と、 二番目のサブフレームに対する目標信号を計算する段階
で得られるフィルタリングした信号に全てのコードブッ
ク利得を掛けた信号と第１段階で求めた信号を合わせた
信号を得る第２段階と、 検索ウインドウに対する目標信号と第２段階で求めた信
号との差を計算して平均自乗誤差を最少化するコードブ
ック及びコードブック利得を選択する第３段階と、を行
う請求項１〜７のいずれか１項に記載の音声圧縮機の性
能向上方法。 - 【請求項９】 第３段階において数式１を最小化する
ｊ、ｋ、ａ、ｂを求める請求項８記載の音声圧縮機の性
能向上方法。 【数１】 - 【請求項１０】 各サブフレームに対するコードブック
の最適コードブック利得候補と同じ符号を持つ量子化し
たコードブック利得だけを検索する請求項１〜９のいず
れか１項に記載の音声圧縮機の性能向上方法。
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|---|---|---|---|
| KR19970046506 | 1997-09-10 | ||
| KR1997P46506 | 1997-12-03 | ||
| KR1997P65487 | 1997-12-03 | ||
| KR1019970065487A KR100277096B1 (ko) | 1997-09-10 | 1997-12-03 | 음성압축을 위한 코드워드와 양자화된 이득 선택방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=26633073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25626298A Expired - Fee Related JP3335929B2 (ja) | 1997-09-10 | 1998-09-10 | 音声圧縮機の性能向上方法 |
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| EP (1) | EP0902421B1 (ja) |
| JP (1) | JP3335929B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69821068T2 (ja) |
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| US7050969B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-05-23 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Distributed speech recognition with codec parameters |
| US9076442B2 (en) | 2009-12-10 | 2015-07-07 | Lg Electronics Inc. | Method and apparatus for encoding a speech signal |
| US8560134B1 (en) | 2010-09-10 | 2013-10-15 | Kwangduk Douglas Lee | System and method for electric load recognition from centrally monitored power signal and its application to home energy management |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5060269A (en) * | 1989-05-18 | 1991-10-22 | General Electric Company | Hybrid switched multi-pulse/stochastic speech coding technique |
| US4980916A (en) * | 1989-10-26 | 1990-12-25 | General Electric Company | Method for improving speech quality in code excited linear predictive speech coding |
| US5138661A (en) * | 1990-11-13 | 1992-08-11 | General Electric Company | Linear predictive codeword excited speech synthesizer |
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| FI98104C (fi) * | 1991-05-20 | 1997-04-10 | Nokia Mobile Phones Ltd | Menetelmä herätevektorin generoimiseksi ja digitaalinen puhekooderi |
| US5307460A (en) * | 1992-02-14 | 1994-04-26 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for determining the excitation signal in VSELP coders |
| US5495555A (en) * | 1992-06-01 | 1996-02-27 | Hughes Aircraft Company | High quality low bit rate celp-based speech codec |
| US5598504A (en) * | 1993-03-15 | 1997-01-28 | Nec Corporation | Speech coding system to reduce distortion through signal overlap |
| JP2624130B2 (ja) * | 1993-07-29 | 1997-06-25 | 日本電気株式会社 | 音声符号化方式 |
| JP2655046B2 (ja) * | 1993-09-13 | 1997-09-17 | 日本電気株式会社 | ベクトル量子化装置 |
| US5651090A (en) * | 1994-05-06 | 1997-07-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Coding method and coder for coding input signals of plural channels using vector quantization, and decoding method and decoder therefor |
| US5602961A (en) * | 1994-05-31 | 1997-02-11 | Alaris, Inc. | Method and apparatus for speech compression using multi-mode code excited linear predictive coding |
| US5751903A (en) * | 1994-12-19 | 1998-05-12 | Hughes Electronics | Low rate multi-mode CELP codec that encodes line SPECTRAL frequencies utilizing an offset |
| US5701294A (en) * | 1995-10-02 | 1997-12-23 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | System and method for flexible coding, modulation, and time slot allocation in a radio telecommunications network |
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- 1998-09-09 US US09/150,362 patent/US6108624A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1998-09-10 CA CA002246901A patent/CA2246901C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-10 DE DE69821068T patent/DE69821068T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1998-09-10 JP JP25626298A patent/JP3335929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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