JPS5974597A - 可変長フレ−ム型ボコ−ダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は可変長フレーム型ボコークに関し、特に比較的
に時間豹変［しの激しいフレーム刊近の動的特性改善に
関するウ ホコーダｔ−ｉ音声信号を低速のティンタル符号列に変
換する目的等で使用さね、一定周期毎に音声１ｇ号を分
析し音声特徴パラメータを抽出し、更に前記パラメータ
を波形の代りに伝送し、波形を再合成するものであり、
音声特徴パラメータの時間豹変（ヒ特性が比較的に緩や
かであることを利用して情報圧縮を実現している。音声
特徴パラメータ′　の時間豹変［ヒ特性は必づしも一様
ではない。例えば子音と母音の連鎖部分ではパラメータ
は急速に変（ヒし、有声音定常部でけ、その変叱は極め
て緩やかである。パラメータの時間的変叱特性に対トし
てフレーム区間を変１ヒさせる云わゆる可変長フレーム
型ボコーダはフレーム長を固定したボコーダと比較して
、より高度な情報圧縮が可能である。

従来、可変長フレーム型ボコーダのフレーム長選定手段
として区分的最適矩形近似法が用いられていた。

第１図は区分的最適矩形近似法を説明するだめの波形図
であり、一定周期で分析された２０ケのフレームから２
０ケのフレームを最もよく矩形近似する５ケのフレーム
を選択する例を示している。

図に於いて１０１〜１２０は２０ケのフレームの各々の
特徴パラメータが表現する物理的な位置である。各々の
フレーム相ケ間には物理的な距離が存在する。

区分的最適矩形近似法は例えば２０ケのフレームを最も
よく代表する５ケのフレームと前記５ケのフレームが代
表する区間を矩形近似により求めるものであＶ、その選
択結果に関する評価値として１代表フレームと代表フレ
ームにより代表孕れるフレームとの距離の総和をとる。

総ての代表フレーム候補および代表フレーム候補が代表
する区間候補について、それぞれ距離の総和を求め、前
記総和が最小となる組合せを最適な組合せとじて選択す
る。

図においで代表フレームは１０２，１０５，１０８゜１
１１．１１４の５フレームであハ各々の代表フレームが
代表するフレーム区間け１０１〜１０３゜１０４〜１０
７．１０８〜１０９．１１０〜１１２．１１３〜１２０
　である。又、フレームｉ、」間の距離をｄｌ、とすｔ
ｌば、図における距離の総和ｄはｄ　＝ｄ　　　　十ｄ
　　　　十（１＋ｄ　　　　＋ｄ１０１．１０２　　　
　１０２．１０３　　　１０４，１０５　　　１０５，
１０８　　　１０５．ＩＱ７＋ｄ　　　　＋ｄ　　　　
＋ｄ　　　　＋ｄ　　　　−４−ｃｌｌｏｆｌ、１０９
　　　１１０，１１１　　　１１１，１１２　　　１１
３．１１４　　　１１４．１１５＋（１１１４，１！６
　十ｄ１１４．１１７　十ｄｌ□４．１１８　十ｄｌ□
４，１１９　十ｄ１１４．１□。

である。

最適な代表フレームと代表フレーノ・が代表するフレー
ム区間を求める問題は以下に示すダイナミックプログラ
ミングの手法を用いて能率よく処理することができる。

１ケのフレームを最もよく代表するＮヶのフレーム（担
しｌ＞Ｎ）およびＮヶの代表フレームが各々代表する区
間の境界をｒ４ケの代表フレームの特徴パラメータベク
トルとｈケの代表フレームに代表さｔする特徴パラメー
タベクトルとの間の距離の和が最小となるように選択す
る。この条件を満たす代表フレームおよび境界は代表フ
レームについて多段（Ｎ段）構成した次の漸化式（１１
，（２１，（３）を解くことにより同時に求めることが
できる。

ｉ”Ｌ　２＋・・・、ｌ ｎ　”　１　＋　２　＋・・・、　Ｎ　　　　　　　　
　　（１）ここでｄ、ｊけｉ番目とｊ番目のフレームに
おける特徴パラメータベクトル間の距離を表わす。また
ぎけ相隣る代表フレーム候補間の間隔を表わす。

最適な代表フレーム、および境界は漸化式ｆｌ）、　＋
２１を解いた後、（３）式で与えられる最小な評価値Ｇ
ｔｎｉｎに＋ｊ随して求まる。なお、区分的最適矩形近
似法については、伏木田氏の論文［最適矩形近似を用い
た百■変フレーム周期音声分析合成方式」、日本音響学
会講演論文集３−２−２３．１９７８年５月に詳しく述
べられている。

り゛イナミックプログラミングの手法によＶ％ある代表
７レームが代表する区間長が、代表フレーム自身を含め
て、２フレームより構成される場合、代表フレームと代
表７レームに代表される７レームを入替えても、ダイナ
ミックプログラミングを実行する区分内の距離の総和に
変ｊヒが生じないことは自明である。

経験的な事実によれば、基本フレーム周期１０ｍ５Ｅｃ
、区分長２００ｍ５ＥＣ即ち２０ケの基本フレームから
５ヶ程度の代表フレームを選択する場合、音韻豹変［ヒ
の激しい、子音母音過渡部等に代表フレームが代表する
区間長が代表フレームを含めて２フレームのものが多数
間められる。

一方、ボコーダの合成部では１分析部で分析された特徴
パラメータが時々刻々変（ヒするフィルタ係数として、
可変フィルタに与えられる。この可変フィルタの出力が
再合成された音声波形となる。

故にボコーダの可変フィルタは、その伝達関数が時々刻
々変ｆヒする。可変フィルタにより合成される合成音の
音質は、瞬時瞬時の可変フィルタの伝達関数、即ち静特
性のみで決定されるのでなく。

伝達関数の変化、即ち動特性に犬さく依存する。

特に伝達関数の時間変化が激しいときに、云わゆる「反
響音」等が発生し１合成音の品質を劣１ヒさせることが
多い。

従来２区分的最適矩形近似法にょるｎＪ変長フレームボ
コーダでは１代表７レームと代表フレームに代表される
フレームの距離のオ［１についてのみ評価して代表フレ
ームを選択し１合成側の可変フィルタの動特性には考慮
が払われてぃなかっただめ、子音母音過渡部等で云わゆ
る「反響音」が頻繁に発生するという欠点を有していた
。

本発明の目的は、区分的最適矩形近似法による可変長フ
レームボコーダに於いて、特に子音と母音との渡り等、
音韻変化の激しい場所に高い頻度で発生する５選択され
た特徴パラメータベクトルが代表するフレーム区間が２
フレーノ・の場合に。

前記２フレームと相隣る代表フレームと前記２フレーム
を構成する２組の特徴パラメータベクトルとの動的関係
から、２組の特徴パラメータベクトルを代表するフレー
ムを改めて選択することによＶ、合成側に於ける可変フ
ィルタの動特性忙係わる、合成音の品質劣化を緩和する
ことにある。

次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の詳細な説明するためのブロック図であ
る。本発明は低斌通過フィルタ／Ａ／Ｄ変換器２０１．
ウィンドウプロセッサ２０２．特徴パラメータベクトル
分析５２０３．ＤＰプロセッサ２０４．動的関係評価器
２０５．７レーム選択器２０６．音源情報分析器２０７
．符号化器２０８、復号上器２０９．パルス発生器２１
０゜雑音発生器２１１１　　Ｖ−ＬＩＶ９Ｊ換スイッチ
２１２゜音源振幅調節器２１３１合成ノイルフィルタ、
Ｄ／Ａ変換器／低域通過フィルタ２１５より構成きれて
いる。

波形入力端子２１６より入力された音声波形は低域通過
フィルタ／Ａ／Ｄ変換器２０１により、例えば音声帯域
が３．４ｋＨｚに制限された後、８１（服で標本比され
量子化される。標本化音声信号はウィンドウプロセッサ
２０２へ供給される。ウィンドウプロセッサ２０２は標
本化音声信号を一時的に記憶し１例えば２４０標本毎に
１ブロツクとして、音声波形を特徴パラメータベクトル
分析器２０３と音源情報分析器２０７とへ出力する。前
記ブロックは例えば１０ｍＳ　ＥＣ＃ｙに生成される。

特徴パラメータベクトル分析器２０３はｌ　ＱｍＳＥＣ
Ｓに供給されるブロック比された音声波形から１例えば
線形予測分析により　Ｐ次のＪ（パラメータ等の特徴パ
ラメータベクトルを袖山する。

ＤＰプロセッザ２０４は特徴パラメータベクトル分析器
２０３より供給される特徴パラメータベクトル列のうち
連続した１組（１は例えば２０）を−区分として取扱い
、前記式（１）〜（３）の演算によ！７Ｎケ（Ｎは例え
ば５）の代表フレームと１代表フレーノ・が代表する区
間の境界を求め、結果を動的関係評価器２０５へ出力す
る。動的関係評価器２０５は、前記代表フレームが代表
する区間が２フレームの場合に１次に説明する手順によ
り２フレームを代表するフレームを再決定する。

第３図は前記手順を説明するための図である。

図において第５番目と第（Ｊ−ｚ）番目のフレームとが
選択されたフレーム区間であり、又、第５番目のフレー
ムが前記フレーム区間を代表するフレームである。第に
番目のフレームは前記クレーム区間の時間的に過去に選
択された代表フレーム、第り番目のフレームは前記フレ
ーム区間の時間的に未来に選択された代表フレームであ
る。フレームＪ−に、　　（Ｊ＋１　）−に、　Ｊ−Ｌ
、　　（Ｊ＋１　）−り間の距離をそれぞれｄＪ、　Ｋ
！　ｄ（Ｊ＋１　）、　Ｋ＋ｄＪ、　Ｋ　　ｄ（Ｊ−１
−１）、　Ｌ　とする０もし、ｄＪ、に＋ｄＪ、Ｌ＞ｄ
（Ｊ＋１）、に＋ｄ（Ｊ＋１）、ＬならフレームＪ＋１
を代表フレームに選択し直す又、ｄＪ、ｓｃ＋ｄ、ｒ、
Ｌ＜ｄ（Ｊ＋１　＞Ｉ　Ｋ＋ｄ（Ｊ＋１）、Ｌなら、そ
の凍まフレームＪを代表フレームに選択する。

第２図に於いて、動的関係評価Ｂ”ｉ　２０５により修
正された代表フレームおよび、ＤＰプロセッサ２０４に
より決定されている代表フレームが代表する区間の境界
に関するテークがフレーム選択器２０６へ供給される。

フレーム選択器２０６は特徴パラメータベクトル分析器
２０３より伝送路２１７を介して供給される１組の特徴
パラメータベクトル列から、Ｎ組を選択し、更にＮ組の
選択された特徴パラメータベクトル列が代表する区間に
関する信号を付加して符号化器２０８へ結果を出力する
。音源情報分析器２０７はウィンドウプロセッザ２０２
より供給されるブロック化さねた音声波形から、ピッチ
情報、ｖ−ｕｖ情報、電力情報等の音源情報を抽出し、
符号比Ｐ”４２０８へ出力する。符号化器２０８Ｖ′ｉ
特徴パラメータベクトル、特徴パラメータベクトルが代
表する区間長、音源情報を量子化し符号比する。

以上が本実施例の分析側の説明である。次に本実姉例の
合成側について説明する。符号化器２０８で符号イヒさ
れた特徴パラメータベクトル等は伝送路２１８を介して
復号化器２０９へ供給される。

復号１ヒ器２０９け符号比きれたｌｌ？徴パラメータベ
クトル等を復号し、音源情報のうちピッチ情報をパルス
発生器２１０へ、Ｖ　、−Ｕ　Ｖ情報をｖ−ｕｖ切換ス
イッチ２１２へ、電力情報を音源振幅ｎ１節器２１３へ
出力する。復号化器２０９は更に、ｌ時機パラメータベ
クトルが代表する区間長に従って特徴パラメータベクト
ルを可変フィルタである合成フィルタ２１４の係数とし
て合成フィルタ２１４へ出力する。パルス発生器２１０
は前記ピッチ情報からピッチパルス列を発生し、ｖ−ｕ
ｖ９Ｊ換スイッチ２１２へ出力する。雑音発生器２１１
け白色雑音を発生し、ｖ−ｕｖ切換スイッチ２１２へ出
力する。ｖ−ｕｖ切換スイッチ２１２は前記Ｖ−ｕｖ情
報が有声を示す場合にはパルス発生器２１０の出力を、
無声を示す場合には雑音発生器２１１の出力を音源振幅
調節器２１３へ出力する。

音源振幅調節器２１３ｉ！ｖ−ｕｖ切換スイッチ２１２
より供給される信号の振幅を前記電力情報に対応して調
節し、結果を合成フィルタの音源信号として合成フィル
タ２１４へ出力する。合成フィルタ２１４は例えばにパ
ラメータより音声を再合成するためのラティスフィルタ
であり、その伝達関数は特徴パラメータベクトルの変化
に対応して変１ヒする。合成フィルタ２１４で再合成さ
れた音声は例えば８ｋ）１ｚで標本ｆヒされてお凱１１
／Ａ変換器／低域通過フィルタ２１５へ出力される。

１）／Ａ変変換器／低連通過フィルタ２１５標不比音声
信号を連続音声波形に変換し、標本１ヒに係る析返し成
分を除去して音声出力端子２１９へ合成音を出力する。

なお、本発明では代表フレームを選択するための特徴パ
ラメータベクトルと１合成フィルタの係数として使用さ
れる特徴パラメータベクトルとは必づしも同一の必要は
ない。又、不実施例では特徴パラメータベクトルとして
脚形予測係数（１（パラメータ）を使用しているが、例
えば電カスベクトル等、他のパラメータを使用すること
も可能である。

以上述べた様に１本発明は区分的最適矩形近似法による
５′ｆ変長フレームボコーダに於いて、特に子音と母音
との渡り等、音韻変化の激しい場所に高い頻度で発生す
る選択された特徴パラメータベクトルが代表するフレー
ム区間が２フレームの場合に、前記２フレームと相隣る
代表フレームと前記２フレームを構成する２組の特徴パ
ラメータベクトルとの動的関係から、２組の特徴パラメ
ータベクトルを代表するフレームを改めて選択すること
により、合成側に於ける合成フ、イルタ（町変７ィルタ
）の動特性に係わる合成音の品質劣化を緩和する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は区分的最適矩形近似法を説明するだめの波形図
％第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
（ａｌと（ｂ）は動的関係ｆｆｆｆＦｉ器の手順を説明
する図であり偵）は時間的関係を、　［ｂ）けベクトル
間距離概念を示す図である。 １０１〜１２０・・・・・・２０ケのフレームの特徴パ
ラメータが表現する物理位置、２０１・・・・・・低域
通過フィルタ／Ａ／ｌ）変換器、２０２・・・・・・ウ
ィンドウプロセッサ、２０３・・・・・・特徴パラメー
タベクトル分析６，２０４・・・・・・ＤＰプロセンサ
、２０５・・・・・・動的関係評価器、２０６・・・・
・・フレーム選択器。 ２０７・・・・・・音源情報分析器ｈ　２０８・・・・
・・符号化器、２０９・・・・・・復号化器、２１０・
・・・・・パルス発生器。 ２１１・・・・・・雑音発生器、２１２・・・・・・ｖ
−ｕｖ切換スイッチ、２１３・・・・・・音源振幅調節
器、２１４・・・・・・合成フィルタ、２１５・・・・
・・Ｄ／Ａ変換器／低域通過フィルタ、２１６・・・・
・・波形入力端子、２１７・・・・・・伝送路、２１８
・・・・・・伝送路、２１９・・・・・・音声出力端子 代理人　弁理士　　内　原　　　汗ｔ゛。 ＼、 榮１図 や３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力音声信号を一定フレーム周期で分析して得られる所
   定区間の連続した特徴ハラメータベクトルから５区分的
   最適矩形近似法により、前記所定区間を代表する少数の
   特徴パラメータベクトルを選択し、更に前記少数の特徴
   パラメータベクトルが代表するフレーム区間を求めるこ
   とによりフレーム周期を可変とする可変長フレーム型ボ
   コータにおいて５選択された特徴パラメータベクトルが
   代表するフレーム区間が２フレームの場合に、改めて前
   記選択された特徴パラメータベクトルと前記２フレーム
   を構成する２組の特徴パラメータベクトルとの距離を計
   測し、前記距離の大小関係から２フレームを代表する特
   徴パラメータベクトルを選択する手段を有することを特
   徴とする可変長フレーム型ボコーダ。