JPH11259098A - 音声符号化／復号化方法 - Google Patents
音声符号化／復号化方法Info
- Publication number
- JPH11259098A JPH11259098A JP10367836A JP36783698A JPH11259098A JP H11259098 A JPH11259098 A JP H11259098A JP 10367836 A JP10367836 A JP 10367836A JP 36783698 A JP36783698 A JP 36783698A JP H11259098 A JPH11259098 A JP H11259098A
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- Japan
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- pulse
- speech
- vector
- signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低レート化によってパルス位置やパルス数が削
減された代数構造符号帳を用いて高音質の音声符号化を
実現する。 【解決手段】音声信号を少なくともＬＰＣ合成部１２０
の特性を表す情報とＬＰＣ合成部１２０を駆動するため
のピッチベクトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号
とで表現して符号化する際、適応符号帳１４１からピッ
チベクトルを探索すると共に、パルス位置候補探索部１
４２でピッチベクトルの形状に応じて変化するパルス位
置候補を探索し、このパルス位置候補から選ばれたパル
ス位置に適応代数構造符号帳１４３でパルスを配置して
パルス列を生成し、これらのピッチベクトルとパルス列
とによりＬＰＣ合成部１２０の駆動信号を構成する。
減された代数構造符号帳を用いて高音質の音声符号化を
実現する。 【解決手段】音声信号を少なくともＬＰＣ合成部１２０
の特性を表す情報とＬＰＣ合成部１２０を駆動するため
のピッチベクトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号
とで表現して符号化する際、適応符号帳１４１からピッ
チベクトルを探索すると共に、パルス位置候補探索部１
４２でピッチベクトルの形状に応じて変化するパルス位
置候補を探索し、このパルス位置候補から選ばれたパル
ス位置に適応代数構造符号帳１４３でパルスを配置して
パルス列を生成し、これらのピッチベクトルとパルス列
とによりＬＰＣ合成部１２０の駆動信号を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル電話、
ボイスメモなどに用いられる低符号化レートの音声符号
化／復号化方法に関する。
ボイスメモなどに用いられる低符号化レートの音声符号
化／復号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やインターネットなどで
音声や楽音を少ない情報量に圧縮して伝送、蓄積するた
めの符号化技術として、ＣＥＬＰ方式(Code Excited Li
nearPrediction ( M.R.Schroeder and B.S.Atal, "Code
Excited Linear Prediction (CELP) : High Quality S
peech at Very Low Bit Rates," Proc. ICASSP, pp.937
-940, 1985（文献１）および W.S.Kleijin, D.J.Krasin
ski et al. "Improved Speech Quality and Efficient
Vector Quantization in SELP," Proc. ICASSP, pp.155
-158, 1988 （文献２））がよく用いられている。
音声や楽音を少ない情報量に圧縮して伝送、蓄積するた
めの符号化技術として、ＣＥＬＰ方式(Code Excited Li
nearPrediction ( M.R.Schroeder and B.S.Atal, "Code
Excited Linear Prediction (CELP) : High Quality S
peech at Very Low Bit Rates," Proc. ICASSP, pp.937
-940, 1985（文献１）および W.S.Kleijin, D.J.Krasin
ski et al. "Improved Speech Quality and Efficient
Vector Quantization in SELP," Proc. ICASSP, pp.155
-158, 1988 （文献２））がよく用いられている。
【０００３】ＣＥＬＰは線形予測分析に基づく符号化方
式であり、入力音声信号は線形予測分析によって音韻情
報を表す線形予測係数と音の高さ等を表す予測残差信号
に分けられる。線形予測係数を基に合成フィルタと呼ば
れる再帰型のディジタルフィルタが構成され、この合成
フィルタに予測残差信号が駆動信号として入力されるこ
とで、元の入力音声信号に復元できる。
式であり、入力音声信号は線形予測分析によって音韻情
報を表す線形予測係数と音の高さ等を表す予測残差信号
に分けられる。線形予測係数を基に合成フィルタと呼ば
れる再帰型のディジタルフィルタが構成され、この合成
フィルタに予測残差信号が駆動信号として入力されるこ
とで、元の入力音声信号に復元できる。
【０００４】低レートで符号化するためには、合成フィ
ルタの特性を表す合成フィルタ情報である線形予測係数
と、合成フィルタを駆動する駆動信号である予測残差信
号をより少ない情報量で符号化する必要がある。ＣＥＬ
Ｐ方式では、ピッチベクトルと雑音ベクトルの２種類の
信号に適当なゲインを乗じた後、足し合わせることによ
って、予測残差信号を符号化した信号が駆動信号として
生成される。ピッチベクトルの生成方法は例えば文献２
に述べられている。
ルタの特性を表す合成フィルタ情報である線形予測係数
と、合成フィルタを駆動する駆動信号である予測残差信
号をより少ない情報量で符号化する必要がある。ＣＥＬ
Ｐ方式では、ピッチベクトルと雑音ベクトルの２種類の
信号に適当なゲインを乗じた後、足し合わせることによ
って、予測残差信号を符号化した信号が駆動信号として
生成される。ピッチベクトルの生成方法は例えば文献２
に述べられている。
【０００５】文献２の方法の他に音声立上り部(onset)
で固定の符号ベクトルを用いる方法なども提案されてい
るが本発明ではこれらをまとめてピッチベクトルと呼ぶ
ことにする。雑音ベクトルは通常、多数の候補を雑音符
号帳に格納しておき、この中から最適なものを選ぶこと
によって生成される。雑音ベクトルの探索方法として、
全ての雑音ベクトルをピッチベクトルと足し合わせた後
に合成フィルタに通して合成音声信号を生成し、この合
成音声信号の入力音声信号に対する歪みを評価し、最も
歪みの小さい合成音声信号を生成する雑音ベクトルを選
ぶという方法がとられる。従って、如何に効率良く雑音
ベクトルを雑音符号帳に格納しておくかがＣＥＬＰ方式
の重要なポイントになる。
で固定の符号ベクトルを用いる方法なども提案されてい
るが本発明ではこれらをまとめてピッチベクトルと呼ぶ
ことにする。雑音ベクトルは通常、多数の候補を雑音符
号帳に格納しておき、この中から最適なものを選ぶこと
によって生成される。雑音ベクトルの探索方法として、
全ての雑音ベクトルをピッチベクトルと足し合わせた後
に合成フィルタに通して合成音声信号を生成し、この合
成音声信号の入力音声信号に対する歪みを評価し、最も
歪みの小さい合成音声信号を生成する雑音ベクトルを選
ぶという方法がとられる。従って、如何に効率良く雑音
ベクトルを雑音符号帳に格納しておくかがＣＥＬＰ方式
の重要なポイントになる。
【０００６】代数構造符号帳(Algebraic Codebook)(J-
P.Adoul et al, “ Fast CELP Coding based on algebr
aic codes”, Proc. ICASSP'87, pp.1957-1960(文献
３))は、雑音ベクトルをパルスの有無と極性（＋，−）
だけで表す簡単な構造である。代数構造符号帳は複数の
雑音ベクトルを格納した雑音符号帳を用いた方式に比
べ、コードベクトルを格納する必要がなく、また計算量
が少ないなどの特徴を持つ。音質の面でも従来の方式に
比べて遜色がないため、近年、様々な標準方式に用いら
れている。
P.Adoul et al, “ Fast CELP Coding based on algebr
aic codes”, Proc. ICASSP'87, pp.1957-1960(文献
３))は、雑音ベクトルをパルスの有無と極性（＋，−）
だけで表す簡単な構造である。代数構造符号帳は複数の
雑音ベクトルを格納した雑音符号帳を用いた方式に比
べ、コードベクトルを格納する必要がなく、また計算量
が少ないなどの特徴を持つ。音質の面でも従来の方式に
比べて遜色がないため、近年、様々な標準方式に用いら
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、代数構
造符号帳は符号化のビットレート（符号化レート）が下
がるに従い、音質の劣化が目立つようになる。その理由
の一つとして、パルスの位置情報の不足が挙げられる。
すなわち、代数構造符号帳ではパルスの位置情報を代数
的に単純化しているため、上述した利点はあるが、低符
号化レートではパルスを立てる必要の無い箇所に位置候
補が存在し、必要な個所に存在しないことがあるため、
効率が悪いばかりでなく、音声の品質が劣化してしま
う。
造符号帳は符号化のビットレート（符号化レート）が下
がるに従い、音質の劣化が目立つようになる。その理由
の一つとして、パルスの位置情報の不足が挙げられる。
すなわち、代数構造符号帳ではパルスの位置情報を代数
的に単純化しているため、上述した利点はあるが、低符
号化レートではパルスを立てる必要の無い箇所に位置候
補が存在し、必要な個所に存在しないことがあるため、
効率が悪いばかりでなく、音声の品質が劣化してしま
う。
【０００８】代数構造符号帳を用いた場合に音質が劣化
するもう一つの理由として、パルス数の不足が挙げられ
る。パルス数が不足すると、復号音声に「プチプチ」と
いう雑音が目立つようになる。これは駆動信号がパルス
列から生成されているためであり、パルス数の減少とと
もにパルスの有無が聴覚的に知覚されやすくなるからで
ある。音質の向上のためには、このプチプチ感を軽減さ
せる必要がある。
するもう一つの理由として、パルス数の不足が挙げられ
る。パルス数が不足すると、復号音声に「プチプチ」と
いう雑音が目立つようになる。これは駆動信号がパルス
列から生成されているためであり、パルス数の減少とと
もにパルスの有無が聴覚的に知覚されやすくなるからで
ある。音質の向上のためには、このプチプチ感を軽減さ
せる必要がある。
【０００９】上述したように、従来の代数構造符号帳は
構造が簡単であり、計算量が少ないという利点を有する
反面、低符号化レートになると合成フィルタの駆動信号
を構成するパルス列の位置情報およびパルス数の不足に
より復号音声の音質が低下するという問題点があった。
構造が簡単であり、計算量が少ないという利点を有する
反面、低符号化レートになると合成フィルタの駆動信号
を構成するパルス列の位置情報およびパルス数の不足に
より復号音声の音質が低下するという問題点があった。
【００１０】本発明は、低符号化レートでも良好な音質
が得られる音声符号化／復号化方法を提供することを目
的とする。
が得られる音声符号化／復号化方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、音声信号を少
なくとも合成フィルタの特性を表す情報を生成するステ
ップと、該合成フィルタを駆動するための信号であり、
前記音声信号の性質に応じて適応的に変化するパルス位
置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを配
置することで生成されたパルス列を含む駆動信号を生成
するステップとでなる音声符号化方法を提供する。
なくとも合成フィルタの特性を表す情報を生成するステ
ップと、該合成フィルタを駆動するための信号であり、
前記音声信号の性質に応じて適応的に変化するパルス位
置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを配
置することで生成されたパルス列を含む駆動信号を生成
するステップとでなる音声符号化方法を提供する。
【００１２】本発明は、音声信号の性質に応じて適応的
に変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパル
ス位置にパルスを配置することで生成されたパルス列を
含む駆動信号を合成フィルタに入力して音声信号を復号
化する音声復号化方法を提供する。
に変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパル
ス位置にパルスを配置することで生成されたパルス列を
含む駆動信号を合成フィルタに入力して音声信号を復号
化する音声復号化方法を提供する。
【００１３】本発明に係る音声符号化／復号化方法で
は、合成フィルタを駆動する駆動信号は音声信号の性質
に応じて適応的に変化するパルス位置候補から選ばれた
所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成さ
れたパルス列を含んでいる。パルス位置候補は、より具
体的には音声信号のパワ(power)の大きい所ほど多くの
候補が存在するように配置される。
は、合成フィルタを駆動する駆動信号は音声信号の性質
に応じて適応的に変化するパルス位置候補から選ばれた
所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成さ
れたパルス列を含んでいる。パルス位置候補は、より具
体的には音声信号のパワ(power)の大きい所ほど多くの
候補が存在するように配置される。
【００１４】また、駆動信号は音声信号の性質に応じて
適応的に変化するパルス位置候補全てにパルスを配置
し、各パルスの振幅を所定の手段で最適化することで生
成されたパルス列を含んで構成することもできる。この
場合、パルス位置候補はより具体的には、音声信号のパ
ワの大きい所ほど多くの候補が存在するように配置され
る。
適応的に変化するパルス位置候補全てにパルスを配置
し、各パルスの振幅を所定の手段で最適化することで生
成されたパルス列を含んで構成することもできる。この
場合、パルス位置候補はより具体的には、音声信号のパ
ワの大きい所ほど多くの候補が存在するように配置され
る。
【００１５】さらに、駆動信号は音声信号の性質に応じ
て適応的に変化する第１のパルス位置候補から選ばれた
所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成さ
れたパルス列か、又は、第１のパルス位置候補として用
いられなかった位置の一部または全部からなる第２のパ
ルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパル
スを配置することで生成されたパルス列のいずれかを用
いて生成することもできる。この場合、第１のパルス位
置候補は、より具体的には、音声信号のパワの大きい所
ほど多くの候補が存在するように配置される。
て適応的に変化する第１のパルス位置候補から選ばれた
所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成さ
れたパルス列か、又は、第１のパルス位置候補として用
いられなかった位置の一部または全部からなる第２のパ
ルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパル
スを配置することで生成されたパルス列のいずれかを用
いて生成することもできる。この場合、第１のパルス位
置候補は、より具体的には、音声信号のパワの大きい所
ほど多くの候補が存在するように配置される。
【００１６】また、駆動信号がピッチベクトルおよび雑
音ベクトルからなる場合には、雑音ベクトルがピッチベ
クトルの形状に応じて変化するパルス位置候補から選ば
れた所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生
成される。この場合、パルス位置候補はより具体的に
は、ピッチベクトルのパワの大きい所ほど多くの候補が
存在するように配置される。
音ベクトルからなる場合には、雑音ベクトルがピッチベ
クトルの形状に応じて変化するパルス位置候補から選ば
れた所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生
成される。この場合、パルス位置候補はより具体的に
は、ピッチベクトルのパワの大きい所ほど多くの候補が
存在するように配置される。
【００１７】また、雑音ベクトルがピッチベクトルの形
状から求められた位置候補密度関数に基づき設定された
位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを
配置することで生成されたパルス列を用いて構成とする
こともできる。この場合、パルス位置候補はより具体的
には、位置候補密度関数の値の大きい所ほど多くの候補
が存在するように配置され、位置候補密度関数はピッチ
ベクトルのパワとパルスが配置される確率を関連付ける
予め求められた関数である。
状から求められた位置候補密度関数に基づき設定された
位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを
配置することで生成されたパルス列を用いて構成とする
こともできる。この場合、パルス位置候補はより具体的
には、位置候補密度関数の値の大きい所ほど多くの候補
が存在するように配置され、位置候補密度関数はピッチ
ベクトルのパワとパルスが配置される確率を関連付ける
予め求められた関数である。
【００１８】さらに、雑音ベクトルにピッチ周期強調フ
ィルタなどの補正手段を用いる場合には、ピツチベクト
ルにこの逆特性に基づく処理を行った逆補正ピッチベク
トルの形状に応じて変化するパルス位置候補から選ばれ
た所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成
される。この場合、パルス位置候補はより具体的には、
逆補正ピッチベクトルのパワの大きい所ほど多くの候補
が存在するように配置される。
ィルタなどの補正手段を用いる場合には、ピツチベクト
ルにこの逆特性に基づく処理を行った逆補正ピッチベク
トルの形状に応じて変化するパルス位置候補から選ばれ
た所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成
される。この場合、パルス位置候補はより具体的には、
逆補正ピッチベクトルのパワの大きい所ほど多くの候補
が存在するように配置される。
【００１９】このようにパルス位置候補を音声信号のパ
ワー分布などの性質に応じて適応的に変化させることに
より、低符号化レート化によってパルス位置やパルス数
が削減された代数構造符号帳を用いた場合でも符号化効
率が向上し、復号音声の音質を維持しつつ低符号化レー
ト化を図ることができる。また、パルス位置候補の作成
にピッチベクトルを用いることで、付加情報を必要とせ
ずにパルス位置候補の適応化が可能となる。
ワー分布などの性質に応じて適応的に変化させることに
より、低符号化レート化によってパルス位置やパルス数
が削減された代数構造符号帳を用いた場合でも符号化効
率が向上し、復号音声の音質を維持しつつ低符号化レー
ト化を図ることができる。また、パルス位置候補の作成
にピッチベクトルを用いることで、付加情報を必要とせ
ずにパルス位置候補の適応化が可能となる。
【００２０】本発明に係る他の音声符号化／復号化方法
では、駆動信号がピッチベクトルおよび雑音ベクトルか
らなる場合、ピッチベクトルの形状を基に決められた特
性を持つパルス整形手段によって整形されたパルス列を
含む駆動信号が生成される。
では、駆動信号がピッチベクトルおよび雑音ベクトルか
らなる場合、ピッチベクトルの形状を基に決められた特
性を持つパルス整形手段によって整形されたパルス列を
含む駆動信号が生成される。
【００２１】このような構成によって、パルス数の減少
による復号音声に含まれるパルス状の雑音が軽減され、
低符号化レート化によってパルス位置やパルス数が削減
された場合でも、復号音声の音質を維持しつつ低符号化
レート化が可能となる。
による復号音声に含まれるパルス状の雑音が軽減され、
低符号化レート化によってパルス位置やパルス数が削減
された場合でも、復号音声の音質を維持しつつ低符号化
レート化が可能となる。
【００２２】さらに、本発明に係る音声符号化／復号化
方法においては、音声信号の性質に応じて適応的に変化
するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置
にパルスを配置することで生成されたパルス列を含む駆
動信号を生成し、かつこのパルス列をピッチベクトルの
形状を基に決められた特性を持つパルス整形手段によっ
て整形してもよい。
方法においては、音声信号の性質に応じて適応的に変化
するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置
にパルスを配置することで生成されたパルス列を含む駆
動信号を生成し、かつこのパルス列をピッチベクトルの
形状を基に決められた特性を持つパルス整形手段によっ
て整形してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に、第１の実施形態に係る音
声符号化方法を適用した音声符号化システムが示され
る。この音声符号化システムは、入力端子１０１，１０
６と、ＬＰＣ分析部１１０と、ＬＰＣ量子化部１１１
と、ＬＰＣ合成部１２０と、聴覚重み付け部１３０と、
適応符号帳１４１と、パルス位置候補探索部１４２と、
適応代数構造符号帳１４３と、符号選択部１５０と、ピ
ッチ周期強調部１６０と、利得乗算部１０２，１０３お
よび加算部１０４，１０５から構成される。
声符号化方法を適用した音声符号化システムが示され
る。この音声符号化システムは、入力端子１０１，１０
６と、ＬＰＣ分析部１１０と、ＬＰＣ量子化部１１１
と、ＬＰＣ合成部１２０と、聴覚重み付け部１３０と、
適応符号帳１４１と、パルス位置候補探索部１４２と、
適応代数構造符号帳１４３と、符号選択部１５０と、ピ
ッチ周期強調部１６０と、利得乗算部１０２，１０３お
よび加算部１０４，１０５から構成される。
【００２４】入力端子１０１には、符号化すべき入力音
声信号が１フレーム分の長さの単位で入力され、これに
同期してＬＰＣ分析部１１０で線形予測分析が行われる
ことにより、声道特性に相当する線形予測係数（ＬＰＣ
係数）が求められる。ＬＰＣ係数はＬＰＣ量子化部１１
１で量子化され、この量子化値がＬＰＣ合成部１２０に
ＬＰＣ合成部１２０の特性を表す合成フィルタ情報とし
て入力されると共に、量子化値を指し示すインデックス
Ａが符号化結果として図示しない多重化部へ出力され
る。
声信号が１フレーム分の長さの単位で入力され、これに
同期してＬＰＣ分析部１１０で線形予測分析が行われる
ことにより、声道特性に相当する線形予測係数（ＬＰＣ
係数）が求められる。ＬＰＣ係数はＬＰＣ量子化部１１
１で量子化され、この量子化値がＬＰＣ合成部１２０に
ＬＰＣ合成部１２０の特性を表す合成フィルタ情報とし
て入力されると共に、量子化値を指し示すインデックス
Ａが符号化結果として図示しない多重化部へ出力され
る。
【００２５】適応符号帳１４１には、過去にＬＰＣ合成
部１２０に入力された駆動信号が格納されている。ＬＰ
Ｃ合成部１２０の入力となる駆動信号は、線形予測分析
における予測残差信号を量子化した信号であり、音の高
低の情報などを含む声帯信号に相当する。適応符号帳１
４１は過去の駆動信号からピッチ周期に相当する長さの
波形を切り出し、これを繰り返すことでピッチベクトル
を生成する。ピッチベクトルは通常、フレームを幾つか
に分割したサブフレーム単位で求められる。
部１２０に入力された駆動信号が格納されている。ＬＰ
Ｃ合成部１２０の入力となる駆動信号は、線形予測分析
における予測残差信号を量子化した信号であり、音の高
低の情報などを含む声帯信号に相当する。適応符号帳１
４１は過去の駆動信号からピッチ周期に相当する長さの
波形を切り出し、これを繰り返すことでピッチベクトル
を生成する。ピッチベクトルは通常、フレームを幾つか
に分割したサブフレーム単位で求められる。
【００２６】パルス位置候補探索部１４２では、適応符
号帳１４１で求められたピッチベクトルを基に、サブフ
レーム内のどの位置にパルス位置候補を設定するかを計
算で求め、その結果を適応代数構造符号帳１４３に出力
する。
号帳１４１で求められたピッチベクトルを基に、サブフ
レーム内のどの位置にパルス位置候補を設定するかを計
算で求め、その結果を適応代数構造符号帳１４３に出力
する。
【００２７】適応代数構造符号帳１４３は、パルス位置
候補探索部１４２から入力されたパルス位置候補の中か
ら、ピッチベクトルの影響を差し引いた入力音声信号に
対する歪みが聴覚重みの下で最小となるように、所定の
本数分のパルス位置とその符号を探索する。
候補探索部１４２から入力されたパルス位置候補の中か
ら、ピッチベクトルの影響を差し引いた入力音声信号に
対する歪みが聴覚重みの下で最小となるように、所定の
本数分のパルス位置とその符号を探索する。
【００２８】適応代数構造符号帳１４３の出力であるパ
ルス列は、必要に応じてピッチ周期強調部１６０によっ
てピッチ単位で周期化される。ピッチ周期強調部１６０
では、入力端子１０６から適応符号帳１４３の探索で求
められたピッチ周期の情報Ｌが入力され、パルス列にピ
ッチ周期の周期性が与えられる。
ルス列は、必要に応じてピッチ周期強調部１６０によっ
てピッチ単位で周期化される。ピッチ周期強調部１６０
では、入力端子１０６から適応符号帳１４３の探索で求
められたピッチ周期の情報Ｌが入力され、パルス列にピ
ッチ周期の周期性が与えられる。
【００２９】適応符号帳１４１から出力されるピッチベ
クトルおよび適応代数構造符号帳１４３から出力され、
かつ必要に応じてピッチ周期強調部１６０で周期性が与
えられたパルス列は、利得乗算部１０２，１０３により
ピッチベクトルに対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに
対する利得Ｇ１がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４
で加え合わせられ、ＬＰＣ合成部１２０に駆動信号とし
て入力される。なお、利得Ｇ０，Ｇ１としては通常、複
数の利得を格納した利得符号帳（図示していない）から
最適な利得が選ばれる。
クトルおよび適応代数構造符号帳１４３から出力され、
かつ必要に応じてピッチ周期強調部１６０で周期性が与
えられたパルス列は、利得乗算部１０２，１０３により
ピッチベクトルに対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに
対する利得Ｇ１がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４
で加え合わせられ、ＬＰＣ合成部１２０に駆動信号とし
て入力される。なお、利得Ｇ０，Ｇ１としては通常、複
数の利得を格納した利得符号帳（図示していない）から
最適な利得が選ばれる。
【００３０】符号選択部１５０からは、適応符号帳１４
１に対する探索で選ばれたピッチベクトルを示すインデ
ックスＢと、適応代数構造符号帳１４３に対する探索で
選ばれたパルス列を示すインデックスＣと、利得符号帳
に対する探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示すインデッ
クスＧが出力される。これらの各インデックスＢ，Ｃ，
ＧとＬＰＣ量子化部１１１からのＬＰＣ係数の量子化値
である合成フィルタ情報を示すインデックスＡが図示し
ない多重化部で多重化され、ビットストリームとして出
力される。
１に対する探索で選ばれたピッチベクトルを示すインデ
ックスＢと、適応代数構造符号帳１４３に対する探索で
選ばれたパルス列を示すインデックスＣと、利得符号帳
に対する探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示すインデッ
クスＧが出力される。これらの各インデックスＢ，Ｃ，
ＧとＬＰＣ量子化部１１１からのＬＰＣ係数の量子化値
である合成フィルタ情報を示すインデックスＡが図示し
ない多重化部で多重化され、ビットストリームとして出
力される。
【００３１】次に、本実施形態の特徴部分であるパルス
位置候補探索部１４２と適応代数構造符号帳１４３につ
いて説明する。
位置候補探索部１４２と適応代数構造符号帳１４３につ
いて説明する。
【００３２】本実施形態では低符号化レート時にパルス
が立つ位置を制限しても、従来のように音質を劣化させ
ずに符号化レートだけを低減させることができるように
するために、パルスは駆動信号のパワの大きい所に集中
して立つ性質を利用し、駆動信号のパワの大きい所ほど
多くの位置候補が割り振られるようにサブフレーム毎に
パルス位置候補が設定される。
が立つ位置を制限しても、従来のように音質を劣化させ
ずに符号化レートだけを低減させることができるように
するために、パルスは駆動信号のパワの大きい所に集中
して立つ性質を利用し、駆動信号のパワの大きい所ほど
多くの位置候補が割り振られるようにサブフレーム毎に
パルス位置候補が設定される。
【００３３】ピッチベクトルは理想的な駆動信号の形状
と似ているため、適応符号帳１４１の探索により求めら
れたピッチベクトルに基づいてパルス位置候補探索部１
４２でパルス位置候補を設定することは効果的である。
ピッチベクトルは、復号化側でも符号化側と同一のもの
が求められるため、パルス位置候補の適応化に伴って余
分な付加情報を発生させる必要はない。
と似ているため、適応符号帳１４１の探索により求めら
れたピッチベクトルに基づいてパルス位置候補探索部１
４２でパルス位置候補を設定することは効果的である。
ピッチベクトルは、復号化側でも符号化側と同一のもの
が求められるため、パルス位置候補の適応化に伴って余
分な付加情報を発生させる必要はない。
【００３４】パルス位置候補の適応化に際して、パワの
大きい所のみに位置候補を割り振ると、パワの小さな区
間では連続して位置候補が存在しなくなることが原因で
音質が劣化することもある。パルス位置候補の適応化の
方法は様々な方法が考えられるが、例えば以下のような
方法をとることにより音質劣化の少ない適応化が可能で
ある。
大きい所のみに位置候補を割り振ると、パワの小さな区
間では連続して位置候補が存在しなくなることが原因で
音質が劣化することもある。パルス位置候補の適応化の
方法は様々な方法が考えられるが、例えば以下のような
方法をとることにより音質劣化の少ない適応化が可能で
ある。
【００３５】図２に示すフローチャートを用いて、パル
ス位置候補探索部１４２によるパルス位置候補の適応化
の処理手順を説明する。また、図３に図２の各ステップ
における入力ピッチベクトル波形（Ｆ０）、この入力ピ
ッチベクトル波形のパワ（Ｆ１）、平滑化したパワ（Ｆ
２）、この平滑化したパワをサンプル方向に積分した値
（Ｆ３）を図２に対応させてそれぞれ示す。
ス位置候補探索部１４２によるパルス位置候補の適応化
の処理手順を説明する。また、図３に図２の各ステップ
における入力ピッチベクトル波形（Ｆ０）、この入力ピ
ッチベクトル波形のパワ（Ｆ１）、平滑化したパワ（Ｆ
２）、この平滑化したパワをサンプル方向に積分した値
（Ｆ３）を図２に対応させてそれぞれ示す。
【００３６】パワの他に振幅値の絶対値（パワの平方
根）など波形の形状を表す他の尺度を用いても同様の処
理が可能である。本発明ではこれらをまとめてパワで代
表することにする。
根）など波形の形状を表す他の尺度を用いても同様の処
理が可能である。本発明ではこれらをまとめてパワで代
表することにする。
【００３７】まず最初に、図３の入力ピッチベクトル
（Ｆ０）について、パワ（Ｆ１）を算出し（ステップＳ
１）、次いでパワ（Ｆ１）を平滑化し、平滑化パワ（Ｆ
２）を得る（ステップＳ２）。パワの平滑化には、例え
ば数サンプルの窓で重みを付けて移動平均をとるなどの
方法がある。
（Ｆ０）について、パワ（Ｆ１）を算出し（ステップＳ
１）、次いでパワ（Ｆ１）を平滑化し、平滑化パワ（Ｆ
２）を得る（ステップＳ２）。パワの平滑化には、例え
ば数サンプルの窓で重みを付けて移動平均をとるなどの
方法がある。
【００３８】次に、ステップＳ２で平滑化されたパワを
サンプル方向に積分する（ステップＳ３）。この様子が
図３の（Ｆ３）に示されている。具体的には、ｎ番目の
サンプルの平滑化されたパワをｐ（ｎ）、この平滑化さ
れたパワｐ（ｎ）の積分値をｑ（ｎ）、サブフレーム長
をＬとすると、積分値ｑ（ｎ）は ｑ（ｎ）＝ｐ（ｎ）＋ｑ（ｎ−１）＋Ｃ （ｎ＝０，
…，Ｌ−１） で求められる。ただし、Ｃは定数であり、パルス位置候
補の密度の偏りの度合いを調節する。
サンプル方向に積分する（ステップＳ３）。この様子が
図３の（Ｆ３）に示されている。具体的には、ｎ番目の
サンプルの平滑化されたパワをｐ（ｎ）、この平滑化さ
れたパワｐ（ｎ）の積分値をｑ（ｎ）、サブフレーム長
をＬとすると、積分値ｑ（ｎ）は ｑ（ｎ）＝ｐ（ｎ）＋ｑ（ｎ−１）＋Ｃ （ｎ＝０，
…，Ｌ−１） で求められる。ただし、Ｃは定数であり、パルス位置候
補の密度の偏りの度合いを調節する。
【００３９】次に、この積分値ｑ（ｎ）を用いてパルス
位置候補の算出を行う（ステップＳ４）。この場合、最
終サンプルでの積分値が求める位置候補数がＭになるよ
うに積分値を正規化する。ｍ番目の候補の位置は、図３
の（Ｆ３）に示したように積分値と対応させることで、
Ｓｍとして求めることができる。ｍ＝０，…，Ｍ−１ま
で繰り返すことでＭ個の位置候補を求めることができ
る。
位置候補の算出を行う（ステップＳ４）。この場合、最
終サンプルでの積分値が求める位置候補数がＭになるよ
うに積分値を正規化する。ｍ番目の候補の位置は、図３
の（Ｆ３）に示したように積分値と対応させることで、
Ｓｍとして求めることができる。ｍ＝０，…，Ｍ−１ま
で繰り返すことでＭ個の位置候補を求めることができ
る。
【００４０】図４に、このようにして求められたパルス
位置候補とピッチベクトルのパワとの関係を示す。実線
はピッチベクトルのパワ包絡、矢印はパルス位置候補を
示している。同図に示されるように、パルス位置候補の
分布はピッチベクトルのパワの大きいところでは密とな
り、パワが小さくなるに従って疎になってゆく。その結
果、音質上重要なピッチベクトルのパワの大きいところ
では、より正確にパルス位置を選ぶことができる。ま
た、低符号化レート化によってパルス位置候補の数が減
少しても、少ないパルス位置候補をピッチベクトルのパ
ワの大きい所に適応的に集中させることで、高音質の符
号化が可能となる。
位置候補とピッチベクトルのパワとの関係を示す。実線
はピッチベクトルのパワ包絡、矢印はパルス位置候補を
示している。同図に示されるように、パルス位置候補の
分布はピッチベクトルのパワの大きいところでは密とな
り、パワが小さくなるに従って疎になってゆく。その結
果、音質上重要なピッチベクトルのパワの大きいところ
では、より正確にパルス位置を選ぶことができる。ま
た、低符号化レート化によってパルス位置候補の数が減
少しても、少ないパルス位置候補をピッチベクトルのパ
ワの大きい所に適応的に集中させることで、高音質の符
号化が可能となる。
【００４１】次に、このようにして求められた位置候補
をチャネル毎に分配する（ステップＳ５）。分配の方法
も様々であるが、図３の（Ｆ４）に示したように位置候
補は各チャネルが互い違いになるように分配されるのが
望ましい。このようにして、適応代数構造符号帳１４３
が求められる。探索では、この適応代数構造符号帳１４
３の各チャネル（Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３）から１パル
スずつ最適な位置と符号が選ばれ、３本のパルスで構成
される雑音ベクトルが生成される。
をチャネル毎に分配する（ステップＳ５）。分配の方法
も様々であるが、図３の（Ｆ４）に示したように位置候
補は各チャネルが互い違いになるように分配されるのが
望ましい。このようにして、適応代数構造符号帳１４３
が求められる。探索では、この適応代数構造符号帳１４
３の各チャネル（Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３）から１パル
スずつ最適な位置と符号が選ばれ、３本のパルスで構成
される雑音ベクトルが生成される。
【００４２】サブフレーム長が８０サンプルの場合、パ
ルス候補位置を全チャネル合計で４０サンプル程度に削
減しても、上記の手法を用いれば聴覚的な劣化はほとん
ど感じられなくなる。
ルス候補位置を全チャネル合計で４０サンプル程度に削
減しても、上記の手法を用いれば聴覚的な劣化はほとん
ど感じられなくなる。
【００４３】代数構造符号帳ではパルスの振幅は通常＋
１または−１のどちらかであるが、振幅情報を持つパル
スを用いる方法も提案されている、文献４（Chang Deyu
an, "An 8kb/s low complexity ACELP speech codec,"
1996 3rd International Conference on Signal Proces
sing, pp. 671-4, 1996）に示されているようにパルス
の振幅を１．０，０．５，０，−０．５，−１．０の中
から選択する方法があげられる。また、文献５（K. Oza
wa and T. Araseki, "Low Bit Rate Multi-pulse Speec
h Coder with Natural Speech Quality," IEEE Proc. I
CASSP' 86,pp. 457-460, 1986）に示されているパルス
音源の一種であるマルチパルス方式なども駆動信号が振
幅を持つパルス列から構成される。本発明はこれらの例
に代表されるようなパルスが振幅をもつ場合にも適用可
能である。
１または−１のどちらかであるが、振幅情報を持つパル
スを用いる方法も提案されている、文献４（Chang Deyu
an, "An 8kb/s low complexity ACELP speech codec,"
1996 3rd International Conference on Signal Proces
sing, pp. 671-4, 1996）に示されているようにパルス
の振幅を１．０，０．５，０，−０．５，−１．０の中
から選択する方法があげられる。また、文献５（K. Oza
wa and T. Araseki, "Low Bit Rate Multi-pulse Speec
h Coder with Natural Speech Quality," IEEE Proc. I
CASSP' 86,pp. 457-460, 1986）に示されているパルス
音源の一種であるマルチパルス方式なども駆動信号が振
幅を持つパルス列から構成される。本発明はこれらの例
に代表されるようなパルスが振幅をもつ場合にも適用可
能である。
【００４４】次に、図５を用いて図１の音声符号化シス
テムに対応する音声復号化システムについて説明する。
テムに対応する音声復号化システムについて説明する。
【００４５】図１と同一機能を有する部分に同一符号を
付して説明すると、図５の音声復号化システムは、ＬＰ
Ｃ合成部１２０と、ＬＰＣ逆量子化部１２１と、適応符
号帳１４１と、パルス位置候補探索部１４２と、適応代
数構造符号帳１４３と、ピッチ周期強調部１６０と、利
得乗算部１０２，１０３および加算部１０４から構成さ
れ、図１の音声符号化システムから伝送されてきた符号
化ストリームが入力される。
付して説明すると、図５の音声復号化システムは、ＬＰ
Ｃ合成部１２０と、ＬＰＣ逆量子化部１２１と、適応符
号帳１４１と、パルス位置候補探索部１４２と、適応代
数構造符号帳１４３と、ピッチ周期強調部１６０と、利
得乗算部１０２，１０３および加算部１０４から構成さ
れ、図１の音声符号化システムから伝送されてきた符号
化ストリームが入力される。
【００４６】入力された符号化ストリームは図示しない
逆多重化部１２１に入力され、この逆多重化部１２１に
よって前述した合成フィルタ情報のインデックスＡ、適
応符号帳１４１に対する探索で選ばれたピッチベクトル
を示すインデックスＢ、適応代数構造符号帳１４３に対
する探索で選ばれたパルス列を表すインデックスＣ、利
得符号帳に対する探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示す
インデックスＧおよびピッチ周期を示すインデックスＬ
に分離されて取り出される。
逆多重化部１２１に入力され、この逆多重化部１２１に
よって前述した合成フィルタ情報のインデックスＡ、適
応符号帳１４１に対する探索で選ばれたピッチベクトル
を示すインデックスＢ、適応代数構造符号帳１４３に対
する探索で選ばれたパルス列を表すインデックスＣ、利
得符号帳に対する探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示す
インデックスＧおよびピッチ周期を示すインデックスＬ
に分離されて取り出される。
【００４７】インデックスＡは、ＬＰＣ逆量子化部１２
１で復号されて合成フィルタ情報であるＬＰＣ係数が求
められ、ＬＰＣ合成部１２０に入力される。インデック
スＢおよびＣは、適応符号帳１４１および適応代数構造
符号帳１４３にそれぞれ入力され、これらの符号帳１４
１，１４３からピッチベクトルおよびパルス列が出力さ
れる。この場合、適応代数構造符号帳１４３は、適応符
号帳１４１から入力されたピッチベクトルに基づいてパ
ルス位置候補探索部１４２で生成されたた適応代数構造
符号帳１４３とインデックスＢから、パルス位置と符号
を決定してパルス列を出力する。適応代数構造符号帳１
４３から出力されるパルス列は、必要に応じてピッチ周
期強調部１６０によりピッチ周期Ｌの周期性が与えられ
る。
１で復号されて合成フィルタ情報であるＬＰＣ係数が求
められ、ＬＰＣ合成部１２０に入力される。インデック
スＢおよびＣは、適応符号帳１４１および適応代数構造
符号帳１４３にそれぞれ入力され、これらの符号帳１４
１，１４３からピッチベクトルおよびパルス列が出力さ
れる。この場合、適応代数構造符号帳１４３は、適応符
号帳１４１から入力されたピッチベクトルに基づいてパ
ルス位置候補探索部１４２で生成されたた適応代数構造
符号帳１４３とインデックスＢから、パルス位置と符号
を決定してパルス列を出力する。適応代数構造符号帳１
４３から出力されるパルス列は、必要に応じてピッチ周
期強調部１６０によりピッチ周期Ｌの周期性が与えられ
る。
【００４８】適応符号帳１４１から出力されるピッチベ
クトルおよび適応代数構造符号帳１４３から出力され、
かつ必要に応じてピッチ周期強調部１６０で周期性が与
えられたパルス列は、利得乗算部１０２，１０３により
ピッチベクトルに対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに
対する利得Ｇ１がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４
で加え合わせられてＬＰＣ合成部１２０に駆動信号とし
て入力され、このＬＰＣ合成部１２０から再生音声信号
が出力される。利得Ｇ０，Ｇ１は、インデックスＧに従
って図示しない利得符号帳から選ばれる。
クトルおよび適応代数構造符号帳１４３から出力され、
かつ必要に応じてピッチ周期強調部１６０で周期性が与
えられたパルス列は、利得乗算部１０２，１０３により
ピッチベクトルに対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに
対する利得Ｇ１がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４
で加え合わせられてＬＰＣ合成部１２０に駆動信号とし
て入力され、このＬＰＣ合成部１２０から再生音声信号
が出力される。利得Ｇ０，Ｇ１は、インデックスＧに従
って図示しない利得符号帳から選ばれる。
【００４９】このように本実施形態によれば、音声の品
質を維持したまま、ビットレートのみを削減することが
可能となり、低符号化レートで高音質の音声符号化／復
号化を実現することができる。
質を維持したまま、ビットレートのみを削減することが
可能となり、低符号化レートで高音質の音声符号化／復
号化を実現することができる。
【００５０】図６に、本発明の第２の実施形態に係る音
声符号化システムが示される。この音声符号化システム
は、第１の実施形態による図１に示した構成からパルス
位置候補探索部１４２および適応代数構造符号帳１４３
を取り除き、適応代数構造符号帳１４３に代わるものと
して一般的な雑音符号帳１４４を備え、さらにパルス整
形フィルタ分析部１６１とパルス整形部１６２が追加さ
れた構成となっている。
声符号化システムが示される。この音声符号化システム
は、第１の実施形態による図１に示した構成からパルス
位置候補探索部１４２および適応代数構造符号帳１４３
を取り除き、適応代数構造符号帳１４３に代わるものと
して一般的な雑音符号帳１４４を備え、さらにパルス整
形フィルタ分析部１６１とパルス整形部１６２が追加さ
れた構成となっている。
【００５１】次に、本実施形態の処理手順について説明
すると、入力音声信号のＬＰＣ分析およびＬＰＣ量子化
を行った後、適応符号帳１４１の探索を行う所までは、
第１の実施形態と同じである。雑音符号帳１４４は、こ
の例では例えば代数構造符号帳により構成される。
すると、入力音声信号のＬＰＣ分析およびＬＰＣ量子化
を行った後、適応符号帳１４１の探索を行う所までは、
第１の実施形態と同じである。雑音符号帳１４４は、こ
の例では例えば代数構造符号帳により構成される。
【００５２】パルス整形フィルタ分析部１６１は適応符
号帳１４１の探索で求められたピッチベクトルに基づい
てパルス整形部１６２のフィルタ係数を決定して出力す
る。パルス整形部１６２は、雑音符号帳１４４の出力を
整形し雑音ベクトルとして出力する。
号帳１４１の探索で求められたピッチベクトルに基づい
てパルス整形部１６２のフィルタ係数を決定して出力す
る。パルス整形部１６２は、雑音符号帳１４４の出力を
整形し雑音ベクトルとして出力する。
【００５３】第１の実施形態と同様に、必要に応じてピ
ッチ周期強調部１６０を用いて雑音ベクトルが周期化さ
れ、ピッチベクトルと雑音ベクトルに対する利得Ｇ０，
Ｇ１が決められインデックスが出力される。パルス整形
部１６２のフィルタ係数はピッチベクトルから求められ
るため、新たな付加情報を必要としない。
ッチ周期強調部１６０を用いて雑音ベクトルが周期化さ
れ、ピッチベクトルと雑音ベクトルに対する利得Ｇ０，
Ｇ１が決められインデックスが出力される。パルス整形
部１６２のフィルタ係数はピッチベクトルから求められ
るため、新たな付加情報を必要としない。
【００５４】本実施形態の特徴は、パルス整形部１６２
をピッチベクトルの波形を基に設定し、代数構造符号帳
からなる雑音符号帳１４４の出力であるパルス列にパル
ス整形を施す点にある。第１の実施形態で述べたよう
に、低符号化レート化に伴ってパルス位置、パルス数が
減少し音質の劣化が目立つようになる。パルス数が減少
した場合は「プチプチ」という雑音が復号音声に目立つ
ようになるが、本実施形態のようにパルス整形部１６２
を用いることで、このプチプチ感が大幅に軽減される。
をピッチベクトルの波形を基に設定し、代数構造符号帳
からなる雑音符号帳１４４の出力であるパルス列にパル
ス整形を施す点にある。第１の実施形態で述べたよう
に、低符号化レート化に伴ってパルス位置、パルス数が
減少し音質の劣化が目立つようになる。パルス数が減少
した場合は「プチプチ」という雑音が復号音声に目立つ
ようになるが、本実施形態のようにパルス整形部１６２
を用いることで、このプチプチ感が大幅に軽減される。
【００５５】パルス整形部１６２の設計方法としては、
様々な方法を用いることができる。第一の例として、合
成フィルタを駆動する駆動信号を位相等化すると、それ
がパルス状の信号になるという性質を利用する方法が考
えられる。位相等化の逆フィルタを用いれば、パルス状
の信号を入力することで駆動信号状の波形が得られるこ
とになる。従来のパルス波形を用いた場合のデメリット
は理想的な駆動信号に含まれている位相情報が欠如して
しまう点であり、パルス数が少なくなるとこの問題が顕
著になる。そこで、この例のように位相情報をパルス整
形部１６２で付加することで、パルス波形からより理想
的な駆動信号に近い波形を生成することができる。
様々な方法を用いることができる。第一の例として、合
成フィルタを駆動する駆動信号を位相等化すると、それ
がパルス状の信号になるという性質を利用する方法が考
えられる。位相等化の逆フィルタを用いれば、パルス状
の信号を入力することで駆動信号状の波形が得られるこ
とになる。従来のパルス波形を用いた場合のデメリット
は理想的な駆動信号に含まれている位相情報が欠如して
しまう点であり、パルス数が少なくなるとこの問題が顕
著になる。そこで、この例のように位相情報をパルス整
形部１６２で付加することで、パルス波形からより理想
的な駆動信号に近い波形を生成することができる。
【００５６】この第一の例では、位相等化逆フィルタの
フィルタ係数の情報を伝送する必要があり、その分だけ
符号化レート(bit rate)が増える。そこで、パルス整形
部１６２の第二の例として、位相情報の近似としてピッ
チベクトルを用いる方法が考えられる。有音区間などで
はピッチベクトルは、駆動信号と形状が類似しているた
め、位相情報を取り出すことができる。
フィルタ係数の情報を伝送する必要があり、その分だけ
符号化レート(bit rate)が増える。そこで、パルス整形
部１６２の第二の例として、位相情報の近似としてピッ
チベクトルを用いる方法が考えられる。有音区間などで
はピッチベクトルは、駆動信号と形状が類似しているた
め、位相情報を取り出すことができる。
【００５７】具体的な方法の一つとして、ピッチベクト
ルのピーク位置などの同期点を求め、この同期点から数
サンプル分の波形を取り出し、これをインパルス応答と
するパルス整形フィルタを用いることができる。取り出
す波形の長さは２〜３サンプル程度で効果が現われる。
また、取り出したサンプルに窓をかけて減衰させてそれ
を用いるのも効果がある。さらに、ピッチベクトルは復
号側でも符号化側と同一のものが得られるため、新たな
伝送ビットを必要としない利点もある。雑音符号帳１４
４の探索時には、パルス整形部１６２は一定であるた
め、そのインパルス応答をＬＰＣ合成部１２０と合わせ
て予め計算しておくことで、計算量を削減することがで
きる。
ルのピーク位置などの同期点を求め、この同期点から数
サンプル分の波形を取り出し、これをインパルス応答と
するパルス整形フィルタを用いることができる。取り出
す波形の長さは２〜３サンプル程度で効果が現われる。
また、取り出したサンプルに窓をかけて減衰させてそれ
を用いるのも効果がある。さらに、ピッチベクトルは復
号側でも符号化側と同一のものが得られるため、新たな
伝送ビットを必要としない利点もある。雑音符号帳１４
４の探索時には、パルス整形部１６２は一定であるた
め、そのインパルス応答をＬＰＣ合成部１２０と合わせ
て予め計算しておくことで、計算量を削減することがで
きる。
【００５８】図７に、図６の音声符号化システムに対応
する音声復号化システムが示される。図６と同一機能を
有する部分に同一符号を付して説明すると、図７の音声
復号化システムは、ＬＰＣ合成部１２０と、ＬＰＣ逆量
子化部１２１と、適応符号帳１４１と、代数構造符号帳
からなる雑音符号帳１４４と、パルス整形フィルタ分析
部１６１と、パルス整形部１６２と、ピッチ周期強調部
１６０と、利得乗算部１０２，１０３および加算部１０
４から構成され、図６の音声符号化システムから伝送さ
れてきた符号化ストリームが入力される。
する音声復号化システムが示される。図６と同一機能を
有する部分に同一符号を付して説明すると、図７の音声
復号化システムは、ＬＰＣ合成部１２０と、ＬＰＣ逆量
子化部１２１と、適応符号帳１４１と、代数構造符号帳
からなる雑音符号帳１４４と、パルス整形フィルタ分析
部１６１と、パルス整形部１６２と、ピッチ周期強調部
１６０と、利得乗算部１０２，１０３および加算部１０
４から構成され、図６の音声符号化システムから伝送さ
れてきた符号化ストリームが入力される。
【００５９】入力された符号化ストリームは、図示しな
い逆多重化部に入力され、この逆多重化部によって前述
した合成フィルタ情報のインデックスＡ、適応符号帳１
４１に対する探索で選ばれたピッチベクトルを示すイン
デックスＢ、雑音符号帳１４４に対する探索で選ばれた
パルス列を表すインデックスＣと、利得符号帳に対する
探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示すインデックスＧに
分離されて取り出される。ピッチ周期Ｌは、インデック
スＢより算出される。
い逆多重化部に入力され、この逆多重化部によって前述
した合成フィルタ情報のインデックスＡ、適応符号帳１
４１に対する探索で選ばれたピッチベクトルを示すイン
デックスＢ、雑音符号帳１４４に対する探索で選ばれた
パルス列を表すインデックスＣと、利得符号帳に対する
探索で選ばれた利得Ｇ０，Ｇ１を示すインデックスＧに
分離されて取り出される。ピッチ周期Ｌは、インデック
スＢより算出される。
【００６０】インデックスＡは、ＬＰＣ逆量子化部１２
１で復号されて合成フィルタ情報となり、ＬＰＣ合成部
１２０に入力される。インデックスＢおよびＣは適応符
号帳１４１および雑音符号帳１４４にそれぞれ入力さ
れ、これらの符号帳１４１，１４４からピッチベクトル
およびパルス列が出力される。
１で復号されて合成フィルタ情報となり、ＬＰＣ合成部
１２０に入力される。インデックスＢおよびＣは適応符
号帳１４１および雑音符号帳１４４にそれぞれ入力さ
れ、これらの符号帳１４１，１４４からピッチベクトル
およびパルス列が出力される。
【００６１】この場合、雑音符号帳１４４から出力され
るパルス列は、適応符号帳１４１の探索で求められたピ
ッチベクトルに基づいてパルス整形フィルタ分析部１６
１により係数が設定されたパルス整形部１６２により処
理された後、必要に応じてピッチ周期強調部１６０によ
りピッチ周期Ｌの周期性が与えられる。
るパルス列は、適応符号帳１４１の探索で求められたピ
ッチベクトルに基づいてパルス整形フィルタ分析部１６
１により係数が設定されたパルス整形部１６２により処
理された後、必要に応じてピッチ周期強調部１６０によ
りピッチ周期Ｌの周期性が与えられる。
【００６２】適応符号帳１４１から出力されるピッチベ
クトルおよび雑音符号帳１４４から出力され、パルス整
形部１６２およびピッチ周期強調部１６０を経たパルス
列は、利得乗算部１０２，１０３によりピッチベクトル
に対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに対する利得Ｇ１
がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４で加え合わせら
れ、ＬＰＣ合成部１２０に駆動信号として入力され、こ
のＬＰＣ合成部１２０から合成された復号音声信号が出
力される。利得Ｇ０，Ｇ１は、インデックスＧに従って
図示しない利得符号帳から選ばれる。
クトルおよび雑音符号帳１４４から出力され、パルス整
形部１６２およびピッチ周期強調部１６０を経たパルス
列は、利得乗算部１０２，１０３によりピッチベクトル
に対する利得Ｇ０および雑音ベクトルに対する利得Ｇ１
がそれぞれ乗じられた後、加算部１０４で加え合わせら
れ、ＬＰＣ合成部１２０に駆動信号として入力され、こ
のＬＰＣ合成部１２０から合成された復号音声信号が出
力される。利得Ｇ０，Ｇ１は、インデックスＧに従って
図示しない利得符号帳から選ばれる。
【００６３】このように本実施形態によると、パルス整
形部１６２を用いることで、雑音符号帳１４４に低符号
化レート化によってパルス数が減少した代数構造符号帳
を用いた場合においても、復号音声の音質を維持したま
ま符号化レートだけを効果的に削減することが可能にな
る。
形部１６２を用いることで、雑音符号帳１４４に低符号
化レート化によってパルス数が減少した代数構造符号帳
を用いた場合においても、復号音声の音質を維持したま
ま符号化レートだけを効果的に削減することが可能にな
る。
【００６４】図８に、本発明の第３の実施形態に係る音
声符号化システムが示される。この音声符号化システム
は、第１の実施形態の構成に第２の実施形態で説明した
パルス整形フィルタ分析部１６１とパルス整形部１６２
を加えた構成になっている。
声符号化システムが示される。この音声符号化システム
は、第１の実施形態の構成に第２の実施形態で説明した
パルス整形フィルタ分析部１６１とパルス整形部１６２
を加えた構成になっている。
【００６５】次に、本実施形態の処理手順について説明
すると、第１の実施形態と同様にまずＬＰＣ分析および
ＬＰＣ量子化が行われ、適応符号帳１４１の探索が完了
した後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２
とパルス整形フィルタ分析部１６１に渡される。パルス
位置候補探索部１４２では、第１の実施形態で述べた方
法を用いてパルス位置候補が求められ，適応代数構造符
号帳１４３が作られる。パルス整形フィルタ分析部１６
１では、第２の実施形態で述べたようにパルス整形部１
６２の係数が求められる。
すると、第１の実施形態と同様にまずＬＰＣ分析および
ＬＰＣ量子化が行われ、適応符号帳１４１の探索が完了
した後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２
とパルス整形フィルタ分析部１６１に渡される。パルス
位置候補探索部１４２では、第１の実施形態で述べた方
法を用いてパルス位置候補が求められ，適応代数構造符
号帳１４３が作られる。パルス整形フィルタ分析部１６
１では、第２の実施形態で述べたようにパルス整形部１
６２の係数が求められる。
【００６６】適応代数構造符号帳１４３の探索では、出
力されたパルス列はパルス整形部１６２で整形される。
実際の探索では、パルス整形部１６２やピッチ周期強調
部１６０のインパルス応答はＬＰＣ合成部１２０と合わ
せられ、計算量の削減が行われる。
力されたパルス列はパルス整形部１６２で整形される。
実際の探索では、パルス整形部１６２やピッチ周期強調
部１６０のインパルス応答はＬＰＣ合成部１２０と合わ
せられ、計算量の削減が行われる。
【００６７】図９に、図８の音声符号化システムに対応
する音声復号化システムが示される。この音声復号化シ
ステムの動作は第１および第２の実施形態で説明した音
声復号化システムの動作から自明であるので、図１、図
７および図８と同一部分に同一符号を付して詳細な説明
は省略する。
する音声復号化システムが示される。この音声復号化シ
ステムの動作は第１および第２の実施形態で説明した音
声復号化システムの動作から自明であるので、図１、図
７および図８と同一部分に同一符号を付して詳細な説明
は省略する。
【００６８】このように本実施形態では、第１の実施形
態で説明したパルス位置候補探索部１４２および適応代
数構造符号帳１４３と、第２の実施形態で説明したパル
ス整形フィルタ分析部１６１およびパルス整形部１６２
を同時に用いることで、限られた位置候補に少数のパル
スを立てる場合でも高い音質を維持することが可能とな
り、高音質、低符号化レートの音声符号化方式を実現す
ることができる。
態で説明したパルス位置候補探索部１４２および適応代
数構造符号帳１４３と、第２の実施形態で説明したパル
ス整形フィルタ分析部１６１およびパルス整形部１６２
を同時に用いることで、限られた位置候補に少数のパル
スを立てる場合でも高い音質を維持することが可能とな
り、高音質、低符号化レートの音声符号化方式を実現す
ることができる。
【００６９】図１０に本発明の第４の実施形態に係る音
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態のパルス位置候補探索部
がピッチベクトル平滑部１７１と位置候補密度関数算出
部１７２および位置候補算出部１７３から構成されてい
る他は、第１の実施形態と同じ構成である。
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態のパルス位置候補探索部
がピッチベクトル平滑部１７１と位置候補密度関数算出
部１７２および位置候補算出部１７３から構成されてい
る他は、第１の実施形態と同じ構成である。
【００７０】次に、本実施形態の処理手順について説明
すると、第１の実施形態と同様に、まずＬＰＣ分析およ
びＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２のピ
ッチベクトル平滑部１７１に渡される。ピッチベクトル
平滑部１７１ではピッチベクトルに対し、例えば図２の
フローチャートのステップＳ１〜Ｓ２の処理を行い、ピ
ッチベクトルのパワ包絡を求め、これを出力する。位置
候補密度関数算出部１７２ではパワ包絡を位置候補密度
関数に変換し、出力する。位置候補算出部１７３ではパ
ワ包絡の代わりにこの位置候補密度関数を用いてパルス
位置候補を算出し、得られたパルス位置候補に従って適
応代数構造符号帳１４３を作る。以降の処理は第１の実
施形態と同様である。
すると、第１の実施形態と同様に、まずＬＰＣ分析およ
びＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２のピ
ッチベクトル平滑部１７１に渡される。ピッチベクトル
平滑部１７１ではピッチベクトルに対し、例えば図２の
フローチャートのステップＳ１〜Ｓ２の処理を行い、ピ
ッチベクトルのパワ包絡を求め、これを出力する。位置
候補密度関数算出部１７２ではパワ包絡を位置候補密度
関数に変換し、出力する。位置候補算出部１７３ではパ
ワ包絡の代わりにこの位置候補密度関数を用いてパルス
位置候補を算出し、得られたパルス位置候補に従って適
応代数構造符号帳１４３を作る。以降の処理は第１の実
施形態と同様である。
【００７１】本実施形態の特徴は、パルス位置候補探索
部１４２の処理の方法にある。第１の実施形態ではピッ
チベクトルのパワ包絡をそのまま用いてパルス位置候補
の適応化を行っていたのに対し本実施形態ではパワ包絡
を位置候補密度関数に変換した後これを用いて適応化を
行っている。図１１を用いて詳しく説明する。図１１
（ａ）がピッチベクトル平滑化部１７１から出力された
ピッチベクトルのパワ包絡である。位置候補密度関数算
出部１７２では、ピッチベクトルのパワ包絡（図１１
（ａ））から位置候補密度関数(図１１（ｂ））を生成
する。この時、図１１（ｃ）に示したパワ包絡の値
（ｘ）と位置候補密度関数の値（ｆ（ｘ））の対応を示
す関数ｆを用いて変換を行う。関数ｆの作成方法は例え
ば多くの学習音声を処理する事で統計的に求めておく方
法などがあげられる。また、関数の代わりにテーブルデ
ータ等を用いることも可能である。
部１４２の処理の方法にある。第１の実施形態ではピッ
チベクトルのパワ包絡をそのまま用いてパルス位置候補
の適応化を行っていたのに対し本実施形態ではパワ包絡
を位置候補密度関数に変換した後これを用いて適応化を
行っている。図１１を用いて詳しく説明する。図１１
（ａ）がピッチベクトル平滑化部１７１から出力された
ピッチベクトルのパワ包絡である。位置候補密度関数算
出部１７２では、ピッチベクトルのパワ包絡（図１１
（ａ））から位置候補密度関数(図１１（ｂ））を生成
する。この時、図１１（ｃ）に示したパワ包絡の値
（ｘ）と位置候補密度関数の値（ｆ（ｘ））の対応を示
す関数ｆを用いて変換を行う。関数ｆの作成方法は例え
ば多くの学習音声を処理する事で統計的に求めておく方
法などがあげられる。また、関数の代わりにテーブルデ
ータ等を用いることも可能である。
【００７２】パルス位置候補探索部１４２は変換用の関
数ｆも合めて、符号器と復号器にそれぞれ同一のものを
用意するので、適応化に関する情報は送る必要がなく、
適応化を行わない場合と比べてビットレートの増加は無
い。
数ｆも合めて、符号器と復号器にそれぞれ同一のものを
用意するので、適応化に関する情報は送る必要がなく、
適応化を行わない場合と比べてビットレートの増加は無
い。
【００７３】図１２に図１０の音声符号化システムに対
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声復号化システム動作は第１〜３の実施形態で説
明した音声復号化システムの動作から自明であるので詳
細な説明は省略する。
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声復号化システム動作は第１〜３の実施形態で説
明した音声復号化システムの動作から自明であるので詳
細な説明は省略する。
【００７４】このように本実施形態ではピッチベクトル
のパワ包絡の値とパルス位置候補の密度を関数ｆを用い
て変換するため、第１の実施形態に比べて処理手順は僅
かに複雑になるが、より正確な位置候補の配分が可能と
なる。また、第１の実施形態は、本実施形態においてｘ
＝ｆ（ｘ）とした場合と考えることができる。
のパワ包絡の値とパルス位置候補の密度を関数ｆを用い
て変換するため、第１の実施形態に比べて処理手順は僅
かに複雑になるが、より正確な位置候補の配分が可能と
なる。また、第１の実施形態は、本実施形態においてｘ
＝ｆ（ｘ）とした場合と考えることができる。
【００７５】図１３に本発明の第５の実施形態に係る音
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態のパルス位置候補探索部
がピッチフィルタ逆演算部１７４と平滑化部１７５およ
び位置候補算出部１７３から構成されている他は、第１
の実施形態と同じ構成である。
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態のパルス位置候補探索部
がピッチフィルタ逆演算部１７４と平滑化部１７５およ
び位置候補算出部１７３から構成されている他は、第１
の実施形態と同じ構成である。
【００７６】次に、本実施形態の処理手願について説明
すると、第１の実施形態と同様にまず、ＬＰＣ分析およ
びＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２のピ
ッチフィルタ逆演算部１７４に渡される。ピッチフィル
タ逆演算部１７４はピッチ周期強調部１６０の逆特性を
表す演算を行う。例えばピッチフィルタの伝達関数Ｐ
（Ｚ）が Ｐ（ｚ）＝１−ａｚ＾（−Ｌ） （１） で与えられる場合、ピッチフィルタ逆演算部１７４では
伝達関数Ｑ（ｚ）が Ｑ（Ｚ）＝ｌ／（１−ｂａｚ＾（−Ｌ）） （２） で与えられるフィルタを用いる方法が挙げられる。ここ
でａは定数、ｂは逆特性の度合を表し、ｂ＝１の時Ｑ
（ｚ）はＰ（ｚ）の逆フィルタとなる。入力されたピッ
チベクトルは逆演算が施された後、出力され、平滑化部
１７５で実施形態４のピッチベクトル平滑化部１７１と
同様の手法でパワ包絡が求められる。位置候補算出部１
７３ではこのパワ包絡に従っでパルス位置候補を選択
し、適応代数構造符号帳１４３を作る。以降の処理は実
施形態１と同様である。
すると、第１の実施形態と同様にまず、ＬＰＣ分析およ
びＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置候補探索部１４２のピ
ッチフィルタ逆演算部１７４に渡される。ピッチフィル
タ逆演算部１７４はピッチ周期強調部１６０の逆特性を
表す演算を行う。例えばピッチフィルタの伝達関数Ｐ
（Ｚ）が Ｐ（ｚ）＝１−ａｚ＾（−Ｌ） （１） で与えられる場合、ピッチフィルタ逆演算部１７４では
伝達関数Ｑ（ｚ）が Ｑ（Ｚ）＝ｌ／（１−ｂａｚ＾（−Ｌ）） （２） で与えられるフィルタを用いる方法が挙げられる。ここ
でａは定数、ｂは逆特性の度合を表し、ｂ＝１の時Ｑ
（ｚ）はＰ（ｚ）の逆フィルタとなる。入力されたピッ
チベクトルは逆演算が施された後、出力され、平滑化部
１７５で実施形態４のピッチベクトル平滑化部１７１と
同様の手法でパワ包絡が求められる。位置候補算出部１
７３ではこのパワ包絡に従っでパルス位置候補を選択
し、適応代数構造符号帳１４３を作る。以降の処理は実
施形態１と同様である。
【００７７】本実施形態の特徴はピッチ周期強調部１６
０の影響を考慮したピッチベクトルをパルス位置候補の
適応化に用いる点である。このようにすることで効率が
上がる理由を述べる。
０の影響を考慮したピッチベクトルをパルス位置候補の
適応化に用いる点である。このようにすることで効率が
上がる理由を述べる。
【００７８】適応代数構造符号帳から生成された雑音ベ
クトルはピッチ周期強調部１６０でピッチ周期化がされ
る。周期化に式（１）を用いた場合、サブフレームの先
頭に近いパルスはピッチ周期間隔でサブフレーム内で何
度も繰り返されるのに対し、後半のパルスほど繰り返さ
れる回数が少なくなる。実際に得られた雑音符号ベクト
ルを観測すると、強いピッチフィルタが用いられる場合
ほど先頭に近い位置にパルスが立ちやすい傾向があるこ
とが確認できる。このことから、パルス位置はピッチベ
クトルの形状だけでなく、ピッチフィルタとも関係が深
いことがわかる。本実施形態ではピッチフィルタ逆演算
部１７４を用いることにより、ピッチ周期強調部１６０
の影響を考慮したパルス位置候補の適応化を実現してい
る。
クトルはピッチ周期強調部１６０でピッチ周期化がされ
る。周期化に式（１）を用いた場合、サブフレームの先
頭に近いパルスはピッチ周期間隔でサブフレーム内で何
度も繰り返されるのに対し、後半のパルスほど繰り返さ
れる回数が少なくなる。実際に得られた雑音符号ベクト
ルを観測すると、強いピッチフィルタが用いられる場合
ほど先頭に近い位置にパルスが立ちやすい傾向があるこ
とが確認できる。このことから、パルス位置はピッチベ
クトルの形状だけでなく、ピッチフィルタとも関係が深
いことがわかる。本実施形態ではピッチフィルタ逆演算
部１７４を用いることにより、ピッチ周期強調部１６０
の影響を考慮したパルス位置候補の適応化を実現してい
る。
【００７９】ところで、第３の実施形態では雑音ベクト
ルにパルス整形フィルタとピッチフィルタの２種類のフ
ィルタをかけることが可能である。このような場合に本
実施形態を適用する場合は、２つのフィルタを合わせた
特性を求め、この特性の逆特性をピッチフィルタ逆演算
部に用いるのが理想的である。しかし、処理量が増える
ため影響の大きなピッチフィルタの特性のみを用いるだ
けでも効果は得られる。また、ピッチフィルタ逆演算部
１７４と平滑化部１７５の順序は逆でも実現可能であ
る。
ルにパルス整形フィルタとピッチフィルタの２種類のフ
ィルタをかけることが可能である。このような場合に本
実施形態を適用する場合は、２つのフィルタを合わせた
特性を求め、この特性の逆特性をピッチフィルタ逆演算
部に用いるのが理想的である。しかし、処理量が増える
ため影響の大きなピッチフィルタの特性のみを用いるだ
けでも効果は得られる。また、ピッチフィルタ逆演算部
１７４と平滑化部１７５の順序は逆でも実現可能であ
る。
【００８０】図１４に図１３の音声符号化システムに対
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声符号化システムの動作は第１乃至４実施形態で
説明した音声復号化システムの動作から自明であるので
詳細な説明は省略する。
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声符号化システムの動作は第１乃至４実施形態で
説明した音声復号化システムの動作から自明であるので
詳細な説明は省略する。
【００８１】図１５に本発明の第６の実施形態に係る音
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態の適応代数構造符号帳が
雑音ベクトル生成部１８０と振幅符号帳１８１に置き替
わっている他は、第１の実施形態と同じ構成である。
声符号化システムのブロック図を示す。この音声符号化
システムでは、第１の実施形態の適応代数構造符号帳が
雑音ベクトル生成部１８０と振幅符号帳１８１に置き替
わっている他は、第１の実施形態と同じ構成である。
【００８２】次に、本実施形態の処理手順について説明
すると、第１の実施形態と同様にまずＬＰＣ分析および
ＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置探索部１７４に渡され
る。パルス位置探索部１７４では第１の実施形態と同様
の手法でピッチベクトルのパワ包絡に基づきパルス位置
を求め、雑音ベクトル生成部にこれを出力する。ここ
で、本実施形態がこれまでの実施形態と異なる点はパル
ス位置探索部１７４で得られた位置には雑音ベクトル探
索部で全てパルスが立てられる点である。つまり、これ
までの実施形態ではパルス位置の候補が求められ、この
中から適応代数構造符号帳で最適なパルス位置を選んで
いたのに対し、本実施形態ではパルス位置の候補の全部
を同時に用いる。従ってパルス位置を選ぶ処理は不要に
なる。その代わりに、各パルスの振幅を振幅符号帳１８
１から選ぶ処理が追加される。また、出力信号もパルス
位置を示す情報ｃの代わりにパルスの振幅を表す情報Ｄ
が出力される。
すると、第１の実施形態と同様にまずＬＰＣ分析および
ＬＰＣ量子化と、適応符号帳１４１の探索が完了した
後、ピッチベクトルがパルス位置探索部１７４に渡され
る。パルス位置探索部１７４では第１の実施形態と同様
の手法でピッチベクトルのパワ包絡に基づきパルス位置
を求め、雑音ベクトル生成部にこれを出力する。ここ
で、本実施形態がこれまでの実施形態と異なる点はパル
ス位置探索部１７４で得られた位置には雑音ベクトル探
索部で全てパルスが立てられる点である。つまり、これ
までの実施形態ではパルス位置の候補が求められ、この
中から適応代数構造符号帳で最適なパルス位置を選んで
いたのに対し、本実施形態ではパルス位置の候補の全部
を同時に用いる。従ってパルス位置を選ぶ処理は不要に
なる。その代わりに、各パルスの振幅を振幅符号帳１８
１から選ぶ処理が追加される。また、出力信号もパルス
位置を示す情報ｃの代わりにパルスの振幅を表す情報Ｄ
が出力される。
【００８３】図１６を用いて雑音ベクトルの生成方法を
詳しく説明する。図１６（ａ）に振幅符号帳から得られ
た振幅パターンを矢印で示す。この場合、７本のパルス
を立てることを想定している。図１６（ｂ）と図１６
（ｃ）の波形はパルス位置探索部１７４で得られたピッ
チベクトルパワ包絡とこれに対応するパルス位置（図の
○印）である。図１６（ｂ）ではパワの山が２箇所ある
ため７個のパルス位置が２箇所に分散されているのに対
し、図１６（ｃ）では山が中央に１箇所あるので中央に
パルス位置が集中している。図１６（ｄ）と図１６
（ｅ）はそれぞれのパルス位置に図１６（ａ）の振幅の
パルスを立てられた雑音ベクトルである。ピッチベクト
ルパワ包絡に合わせて駆動信号の形状も変化することが
分る。既に述べたようにピッチベクトルのパワ包絡の情
報は伝送する必要がないため、本実施形態ではビットレ
ートの増加を伴わずに雑音ベクトルの形状を理想的な雑
音ベクトルの形に近づけることができる。
詳しく説明する。図１６（ａ）に振幅符号帳から得られ
た振幅パターンを矢印で示す。この場合、７本のパルス
を立てることを想定している。図１６（ｂ）と図１６
（ｃ）の波形はパルス位置探索部１７４で得られたピッ
チベクトルパワ包絡とこれに対応するパルス位置（図の
○印）である。図１６（ｂ）ではパワの山が２箇所ある
ため７個のパルス位置が２箇所に分散されているのに対
し、図１６（ｃ）では山が中央に１箇所あるので中央に
パルス位置が集中している。図１６（ｄ）と図１６
（ｅ）はそれぞれのパルス位置に図１６（ａ）の振幅の
パルスを立てられた雑音ベクトルである。ピッチベクト
ルパワ包絡に合わせて駆動信号の形状も変化することが
分る。既に述べたようにピッチベクトルのパワ包絡の情
報は伝送する必要がないため、本実施形態ではビットレ
ートの増加を伴わずに雑音ベクトルの形状を理想的な雑
音ベクトルの形に近づけることができる。
【００８４】本実施形態ではビットレートが高くなるに
従ってパルスの振幅情報Ｄも多く送れるようになり品質
も向上するが、向上の度合は鈍くなっていく。ある程度
高いビットレートでは、振幅情報を増やすよりも選ばれ
なかった位置にパルスを立てた雑音ベクトルも探索の候
補に含めた方が性能が向上する場合がある。具体的に
は、パルス位置探索部１７４は異なるパルス位置のパタ
ーン（パルスパターン）を出力し、雑音ベクトル生成部
ではパルスパターンごとに振幅を探索する。パルスパタ
ーンは前述のピッチベクトルに適応化させたパルスパタ
ーンの他に、このパルスパターンに選ばれなかったパル
ス位置から生成されたパルスパターンも用意する。例え
ばサブフレームの全サンプル位置から適応化で選ばれた
サンプル位置を引いた残りを第２のパルスパターンとし
て２種類のパルスパターンに対して振幅の探索を行う方
法が挙げられる。振幅情報に割り当てられるビット数は
各パルスパターンごとに異なる構成にすることも可能で
あり、通常適応化を用いたパルスパターンの方に多くの
ビットを配分した方が効率が良い。複数のパルスパター
ンを用いた場合、どのパルスパターンを用いたかを表す
情報を情報Ｄに含めて伝送する必要があり、その分、振
幅情報が減ってしまうが、単一のパルスパターンのみを
探索するより品質が良い。
従ってパルスの振幅情報Ｄも多く送れるようになり品質
も向上するが、向上の度合は鈍くなっていく。ある程度
高いビットレートでは、振幅情報を増やすよりも選ばれ
なかった位置にパルスを立てた雑音ベクトルも探索の候
補に含めた方が性能が向上する場合がある。具体的に
は、パルス位置探索部１７４は異なるパルス位置のパタ
ーン（パルスパターン）を出力し、雑音ベクトル生成部
ではパルスパターンごとに振幅を探索する。パルスパタ
ーンは前述のピッチベクトルに適応化させたパルスパタ
ーンの他に、このパルスパターンに選ばれなかったパル
ス位置から生成されたパルスパターンも用意する。例え
ばサブフレームの全サンプル位置から適応化で選ばれた
サンプル位置を引いた残りを第２のパルスパターンとし
て２種類のパルスパターンに対して振幅の探索を行う方
法が挙げられる。振幅情報に割り当てられるビット数は
各パルスパターンごとに異なる構成にすることも可能で
あり、通常適応化を用いたパルスパターンの方に多くの
ビットを配分した方が効率が良い。複数のパルスパター
ンを用いた場合、どのパルスパターンを用いたかを表す
情報を情報Ｄに含めて伝送する必要があり、その分、振
幅情報が減ってしまうが、単一のパルスパターンのみを
探索するより品質が良い。
【００８５】図１７に図１５の音声符号化システムに対
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声復号化システム動作は第１〜５の実施形態で説
明した音声復号化システムの動作から自明であるので詳
細な説明は省略する。
応する本実施形態の音声復号化システムの構成を示す。
この音声復号化システム動作は第１〜５の実施形態で説
明した音声復号化システムの動作から自明であるので詳
細な説明は省略する。
【００８６】なお、上述の実施形態では音声符号化／復
号化方法について説明したが、本発明は音声合成方法に
も適用でき、その場合は図５、図７および図９に示した
音声復号化システムにおいて、各インデックスを合成し
たい再生音声信号に基づいて与えればよい。
号化方法について説明したが、本発明は音声合成方法に
も適用でき、その場合は図５、図７および図９に示した
音声復号化システムにおいて、各インデックスを合成し
たい再生音声信号に基づいて与えればよい。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば低
符号化レート化によってパルス位置やパルス数が削減さ
れた代数構造符号帳を用いても、高音質の音声符号化／
復号化を行うことができる。
符号化レート化によってパルス位置やパルス数が削減さ
れた代数構造符号帳を用いても、高音質の音声符号化／
復号化を行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る音声符号化シス
テムのブロック図
テムのブロック図
【図２】第１の実施形態におけるパルス位置候補の選択
手順を示すフローチャート
手順を示すフローチャート
【図３】図２の各ステップでの処理の様子を示す図
【図４】第１の実施形態におけるピッチベクトルのパワ
包絡とパルス位置候補の関係を示す図
包絡とパルス位置候補の関係を示す図
【図５】第１の実施形態に係る音声復号化システムのブ
ロック図
ロック図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る音声符号化シス
テムのブロック図
テムのブロック図
【図７】第２の実施形態に係る音声復号化システムのブ
ロック図
ロック図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る音声符号化シス
テムのブロック図
テムのブロック図
【図９】第３の実施形態に係る音声復号化システムのブ
ロック図
ロック図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る音声符号化化
システムのブロック図
システムのブロック図
【図１１】ピッチベクトルパワ包絡、位置候補密度関
数、パワー包絡の値と位置候補密度関数の値の関係をそ
れぞれ示す図
数、パワー包絡の値と位置候補密度関数の値の関係をそ
れぞれ示す図
【図１２】第４の実施形態に係る復号システムのブロッ
ク図
ク図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る音声符号化化
システムのブロック図
システムのブロック図
【図１４】第５の実施形態に係る復号システムのブロッ
ク図
ク図
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る音声符号化化
システムのブロック図
システムのブロック図
【図１６】雑音ベクトル生成方法を説明するための図
【図１７】第６の実施形態に係る復号システムのブロッ
ク図
ク図
１０１…音声入力端子 １０２，１０３…利得乗算部 １０４，１０５…加算部 １１０…ＬＰＣ分析部 １１１…ＬＰＣ量子化部 １２０…ＬＰＣ合成部 １３０…聴覚重み付け部 １４１…適応符号帳 １４２…パルス位置候補探索部 １４３…適応代数構造符号帳 １４４…雑音符号帳 １５０…符号選択部 １６０…ピッチ周期強調部 １６１…パルス整形フィルタ分析部 １６２…パルス整形部 １７１…ピッチベクトル平滑部 １７２…位置候補密度関数算出部 １７３…位置候補算出部 １７４…パルス位置探索部 １８０…雑音ベクトル生成部 １８１…振幅符号帳
Claims (20)
- 【請求項１】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するための駆動信号
とで表現して符号化する音声符号化方法において、 前記駆動信号は、前記音声信号の性質に応じて適応的に
変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス
位置にパルスを配置することで生成されたパルス列を含
んで構成されることを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項２】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するための駆動信号
とで表現して符号化する音声符号化方法において、 前記駆動信号は、前記音声信号のパワの大きい所ほど多
くの候補が存在するように配置されたパルス位置候補か
ら選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを配置するこ
とで生成されたパルス列を含んで構成されることを特徴
とする音声符号化方法。 - 【請求項３】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するための駆動信号
とで表現して符号化する音声符号化方法において、 前記駆動信号は、前記音声信号の性質に応じて適応的に
変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス
位置にパルスを配置し、各パルスの振幅は所定の手段で
最適化することで生成されたパルス列を含んで構成され
ることを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項４】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するための駆動信号
とで表現して符号化する音声符号化方法において、 前記駆動信号は、前記音声信号の性質に応じて適応的に
変化する第１のパルス位置候補から選ばれた所定の数の
パルス位置にパルスを配置することで生成されたパルス
列または前記第１のパルス位置候補として持いられなか
った位置の一部または全部を含む第２のパルス位置候補
から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを配置する
ことで生成されたパルス列のいずれかを含んで構成され
ることを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項５】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するためのピッチベ
クトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号とで表現し
て符号化する音声符号化方法において、 前記雑音ベクトルは、前記ピッチベクトルの形状に応じ
て変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数のパル
ス位置にパルスを配置することで生成されたパルス列を
用いて構成されることを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項６】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するためのピッチベ
クトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号とで表現し
て符号化する音声符号化方法において、 前記雑音ベクトルは、前記ピッチベクトルのパワの大き
い所ほど多くの候補が存在するように配置されたパルス
位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを
配置することで生成されたパルス列を用いて構成される
ことを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項７】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するためのピッチベ
クトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号とで表現し
て符号化する音声符号化方法において、 前記雑音ベクトルは、前記ピッチベクトルの形状から位
置候補密度関数を求め、この位置候補密度関数に基づき
設定された位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置
にパルスを配置することで生成されたパルス列を用いて
構成されることを特徴とする音声符号化方法。 - 【請求項８】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するための駆動信号
をピッチベクトルと補正手段によって形状が加工される
雑音ベクトルとで表現して符号化する音声符号化方法に
おいて、 前記雑音ベクトルは、前記ピッチベクトルに前記補正手
段の逆特性に基づく演算を施した逆補正ピッチベクトル
の形状に応じて変化するパルス位置候補から選ばれた所
定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成され
たパルス列を用いて構成されることを特徴とする音声符
号化方法。 - 【請求項９】音声信号を少なくとも合成フィルタの特性
を表す情報と該合成フィルタを駆動するためのピッチベ
クトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号とで表現し
て符号化する音声符号化方法において、 前記駆動信号は、前記ピッチベクトルの形状を基に決め
られた特性を持つパルス整形手段によって整形されたパ
ルス列を含んで構成されることを特徴とする音声符号化
方法。 - 【請求項１０】音声信号を少なくとも合成フィルタの特
性を表す情報と該合成フィルタを駆動するためのピッチ
ベクトルおよび雑音ベクトルからなる駆動信号とで表現
して符号化する音声符号化方法において、 前記雑音ベクトルは、前記ピッチベクトルのパワの大き
い所ほど多くの候補が存在するように配置されたパルス
位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置にパルスを
配置することで生成され、かつ前記ピッチベクトルの形
状を基に決められた特性を持つパルス整形手段によって
整形されたパルス列を含んで構成されることを特徴とす
る音声符号化方法。 - 【請求項１１】音声信号の性質に応じて適応的に変化す
るパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置に
パルスを配置することで生成されたパルス列を含んで構
成される駆動信号を合成フィルタに入力して音声信号を
復号化することを特徴とする音声復号化方法。 - 【請求項１２】音声信号のパワの大きい所ほど多くの候
補が存在するように配置されたパルス位置候補から選ば
れた所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生
成されたパルス列を含んで構成される駆動信号を合成フ
ィルタに入力して音声信号を復号化することを特徴とす
る音声復号化方法。 - 【請求項１３】音声信号の性質に応じて適応的に変化す
るパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス位置に
与えられた振幅を持つパルスを配置することで生成され
たパルス列を含んで構成される駆動信号を合成フィルタ
に入力して音声信号を復号化することを特徴とする音声
復号化方法。 - 【請求項１４】音声信号の性質に応じて適応的に変化す
る第１のパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス
位置にパルスを配置することで生成されたパルス列また
は前記第１のパルス位置候補としで用いられなかった位
置の一部または全部を含む第２のパルス位置候補から選
ばれた所定の数のパルス位置にパルスを配置することで
生成されたパルス列を含んで構成される駆動信号を合成
フィルタに入力して音声信号を復号化することを特徴と
する音声復号化方法。 - 【請求項１５】ピッチベクトルおよび前記ピッチベクト
ルの形状に応じて変化するパルス位置候補から選ばれた
所定の数のパルス位置にパルスを配置することで生成さ
れたパルス列を用いて構成される雑音ベクトルからなる
駆動信号を合成フィルタに入力して音声信号を復号化す
ることを特徴とする音声復号化方法。 - 【請求項１６】ピッチベクトルおよび前記ピッチベクト
ルのパワの大きい所ほど多くの候補が存在するように配
置されたパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス
位置にパルスを配置することで生成されたパルス列を用
いて構成される雑音ベクトルからなる駆動信号を合成フ
ィルタに入力して音声信号を復号化することを特徴とす
る音声復号化方法。 - 【請求項１７】ピッチベクトルおよび前記ピッチベクト
ルの形状から位置候補密度関数を求め、この位置候補密
度関数に基づき設定された位置候補から選ばれた所定の
数のパルス位置にパルスを配置することで生成されたパ
ルス列を用いて構成される雑音ベクトルからなる駆動信
号を合成フィルタに入力して音声信号を復号化すること
を特徴とする音声復号化方法。 - 【請求項１８】ピッチベクトルと補正手段によって形状
が加工され、前記ピッチベクトルに前記補正手段の逆特
性に基づく演算を施した逆補正ピッチベクトルの形状に
応じて変化するパルス位置候補から選ばれた所定の数の
パルス位置にパルスを配置することで生成されたパルス
列を用いて構成される雑音ベクトルからなる駆動信号を
合成フィルタに入力して音声信号を復号化することを特
徴する音声復号化方法。 - 【請求項１９】ピッチベクトルおよび雑音ベクトルから
なり、前記ピッチベクトルの形状を基に決められた特性
を持つパルス整形手段によって整形されたパルス列を含
んで構成される駆動信号を合成フィルタに入力して音声
信号を復号化することを特徴とする音声復号化方法。 - 【請求項２０】ピッチベクトルおよび前記ピッチベクト
ルのパワの大きい所ほど多くの候補が存在するように配
置されたパルス位置候補から選ばれた所定の数のパルス
位置にパルスを配置することで生成され、かつ前記ピッ
チベクトルの形状を基に決められた特性を持つパルス整
形手段によって整形されたパルス列を含んで構成される
雑音ベクトルからなる駆動信号を合成フィルタに入力し
て音声信号を復号化することを特徴とする音声復号化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36783698A JP3579276B2 (ja) | 1997-12-24 | 1998-12-24 | 音声符号化／復号化方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35574897 | 1997-12-24 | ||
| JP9-355748 | 1997-12-24 | ||
| JP36783698A JP3579276B2 (ja) | 1997-12-24 | 1998-12-24 | 音声符号化／復号化方法 |
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|---|---|
| JPH11259098A true JPH11259098A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3579276B2 JP3579276B2 (ja) | 2004-10-20 |
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|---|---|---|---|
| JP36783698A Expired - Fee Related JP3579276B2 (ja) | 1997-12-24 | 1998-12-24 | 音声符号化／復号化方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3579276B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100465316B1 (ko) * | 2002-11-18 | 2005-01-13 | 한국전자통신연구원 | 음성 부호화기 및 이를 이용한 음성 부호화 방법 |
| WO2007043643A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 音声符号化装置、音声復号装置、音声符号化方法、及び音声復号化方法 |
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| US8768690B2 (en) | 2008-06-20 | 2014-07-01 | Qualcomm Incorporated | Coding scheme selection for low-bit-rate applications |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP36783698A patent/JP3579276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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