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JPH04270400A - 音声符号化方式 - Google Patents

音声符号化方式

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JPH04270400A
JPH04270400A JP3103263A JP10326391A JPH04270400A JP H04270400 A JPH04270400 A JP H04270400A JP 3103263 A JP3103263 A JP 3103263A JP 10326391 A JP10326391 A JP 10326391A JP H04270400 A JPH04270400 A JP H04270400A
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JP
Japan
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codebook
gain
code vector
excitation
adaptive
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JP3103263A
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Toshiki Miyano
俊樹 宮野
Kazunori Ozawa
一範 小澤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to EP98119722A priority patent/EP0898267B1/en
Priority to EP92103180A priority patent/EP0501420B1/en
Priority to DE69229364T priority patent/DE69229364T2/de
Priority to DE69232892T priority patent/DE69232892T2/de
Priority to US07/841,827 priority patent/US5485581A/en
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音声信号を低いビットレ
ート、特に８ｋｂ／ｓ以下で、比較的少ない演算量によ
り高品質に符号化するための音声符号化方式に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】音声信号を８ｋｂ／ｓ以下のビットレー
トで効率的に符号化する方法として、音声信号の短期相
関を表す線形予測分析部と、音声信号の長期予測を表す
適応コードブックと、励振音源を表す音源コードブック
と、適応コードブックと音声コードブックのゲインを表
すゲインコードブックとからなる音声符号化方式として
ＣＥＬＰ方式が知られている。
【０００３】ＣＥＬＰ方式において、音源コードブック
を探索する際、適応コードベクトルのゲインと音源コー
ドベクトルのゲインとして同時最適ゲインを用いること
により、より良い音源コードベクトルが探索でき音質が
向上することが知られている。音源コードブックを探索
する際、適応コードベクトルのゲインと音源コードベク
トルのゲインとして同時最適ゲインを用いる音声符号化
方式として、ＩｒａＡ．Ｇｅｒｓｏｎ　　ａｎｄ　　Ｍ
ａｒｋ　　Ａ．Ｊａｓｉｕｋによる“ＶＥＣＴＯＲＳＵ
Ｍ　　ＥＸＣＩＴＥＤ　　ＬＩＮＥＡＲ　　ＰＲＥＤＩ
ＣＴＩＯＮ（ＶＳＥＬＰ）　　ＳＰＥＥＣＨ　　ＣＯＤ
ＩＮＧ　　ＡＴ　　８　　ＫＢＰＳ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣ
ＡＳＳＰ　　’９０　　Ｓ９．３，ｐｐ．４６１−４６
４，１９９０）と題した論文（文献１）や、谷口智彦，
マーク・ジョンソンによる「ピッチ直交型ＣＥＬＰ音声
符号化方式」（日本音響学会　　平成２年度秋季研究発
表会講演論文集Ｉ　　ｐｐ．１８９−１９０，１９９０
）と題した論文（文献２）に記載されている音声符号化
方式が知られている。
【０００４】また、音声信号を８ｋｂ／ｓ以下のビット
レートで効率的に符号化する方法として、音声信号の短
期相関を表す線形予測分析部と、音声信号の長期予測を
表す適応コードブックと、励振音源を表す音源コードブ
ックと、適応コードブックと音源コードブックのゲイン
を表すゲインコードブックとからなる音声符号化方式と
して、Ｍａｎｆｒｅｄ　　Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ　　
ａｎｄ　　Ｂｉｓｈｎｕ　　Ｓ．Ａｔａｌによる“ＣＯ
ＤＥ−ＥＸＣＩＴＥＤ　　ＬＩＮＥＡＲ　　ＰＲＥＤＩ
ＣＴＩＯＮ（ＣＥＬＰ）：ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬＩＴＹ　
　ＳＰＥＥＣＨ　　ＡＴ　　ＶＥＲＹ　　ＬＯＷ　　Ｂ
ＩＴ　　ＲＡＴＥＳ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ
．９３７−９４０，１９８５）と題した論文（文献３）
に記載されているＣＥＬＰ方式が知られている。
【０００５】文献１や文献２に記載の従来方式では、音
源コードブックが特別な代数的構造を持っているため、
比較的少ない演算量で、適応コードベクトルと音源コー
ドベクトルの同時最適ゲインを計算できるのであり、特
別な代数構造を持たない音源コードブックの場合は、同
時最適ゲインの計算に多くの演算量が必要であるという
問題点があった。
【０００６】また文献３に記載の従来方式では、ゲイン
を正規化しないので、ゲインの分散が大きく、そのため
量子化特性がかなり低かった。
【０００７】本発明の目的は、上述した問題を解決し、
比較的少ない演算量により８ｋｂ／ｓ以下で音質の良好
な音声符号化方式を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、一定間隔
のフレームに分割された音声信号を入力し、前記入力音
声信号の線形予測パラメータを求める線形予測分析部と
、前記入力音声信号の長期相関を利用する適応コードブ
ックと、前記入力音声信号の励振音源を表す音源コード
ブックと、前記適応コードブックのゲインと前記音源コ
ードブックのゲインを量子化するゲインコードブックを
有する音声符号化方式において、前記音源コードブック
のコードベクトルと前記線形予測パラメータとで合成さ
れる合成信号の自己相関を、前記適応コードブックのコ
ードベクトルと前記線形予測パラメータとで合成される
合成信号の自己相関と、前記適応コードブックのコード
ベクトルの合成信号と前記音源コードブックのコードベ
クトルの合成信号との相互相関とを用いて修正し、前記
修正した自己相関と、前記入力音声信号から前記適応コ
ードブックのコードベクトルの合成信号を引いた信号と
前記音源コードブックのコードベクトルの合成信号との
相互相関とを用いることにより、前記音源コードブック
を探索することを特徴とする。
【０００９】第２の発明は、一定間隔のフレームに分割
された音声信号を入力し、前記入力音声信号のスペクト
ルパラメータを求める線形予測分析部と、前記入力音声
信号の長期相関を利用する適応コードブックと、前記入
力音声信号の励振音源を表す音源コードブックと、前記
適応コードブックのゲインと前記音源コードブックのゲ
インを量子化するゲインコードブックを有する音声符号
化方式において、前記ゲインコードブックのコードベク
トルを探索する際に、前記音源コードベクトルの合成信
号の自己相関と、前記適応コードベクトルの合成信号と
前記音源コードベクトルの合成信号との相互相関と、前
記音源コードベクトルの合成信号の自己相関と、前記入
力音声信号の自己相関、または、前記入力音声信号の自
己相関の推定値とから計算される正規化係数を用いるこ
とを特徴とする。
【００１０】
【作用】第１の発明による音声符号化方式の作用を説明
する。
【００１１】まず、次の誤差Ｃを最小にする適応コード
ベクトルを探索する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【００１４】
【数２】
【００１５】
【００１６】ここで、ｘｗ’は、聴感重み付け入力信号
から影響信号を引いた信号、Ｓａｄは、遅れｄの適応コ
ードベクトルａｄの聴感重み付け合成信号、βは適応コ
ードベクトルの最適ゲイン、Ｎはサブフレーム長、〈・
，・〉は、内積を表す。
【００１７】次に、選ばれた適応コードベクトルａｄに
対して、次の誤差Ｄを最小にする音源コードベクトルを
探索する。
【００１８】
【数３】
【００１９】
【００２０】
【数４】
【００２１】
【００２２】
【数５】
【００２３】
【００２４】ここで、Ｓｃｉ’は、選択された適応コー
ドベクトルの聴感重み付け合成信号に対して直交化され
たインデックスｉの音源コードベクトルｃｉの聴感重み
付け合成信号、γは、音源コードベクトルの最適ゲイン
である。
【００２５】同時最適ゲインを求めるために、選択され
た適応コードベクトルの聴感重み付け合成信号に対して
、インデックスｉの音源コードベクトルｃｉの聴感重み
付け合成信号を直交化させる方法が文献１等により知ら
れているが、この方法では、きわめて多くの演算量を必
要とする。そこで、Ｄを次のようにして計算することに
より演算量の低減化を行う。
【００２６】まず、数４を数３に代入する。
【００２７】
【数６】
【００２８】
【００２９】次に、数７を数６に代入し、ｘａとＳａｄ
とは直交していることから、数８を得る。
【００３０】
【数７】
【００３１】
【００３２】
【数８】
【００３３】
【００３４】最後に、選ばれた適応コードベクトルと音
源コードベクトルに対して、次の誤差Ｅを最小にするゲ
インコードベクトルを探索する。
【００３５】
【数９】
【００３６】
【００３７】ここで、（βｊ，γｊ）は、インデックス
ｊのゲインコードベクトルである。
【００３８】ゲインコードブックは、適応コードブック
のゲインと音源コードブックのゲインからなる２次元コ
ードブックを用いても良いし、適応コードブックのゲイ
ンからなる１次元ゲインコードブックと音源コードブッ
クのゲインからなる１次元ゲインコードブックの二つの
コードブックを用いてもよい。
【００３９】次に、第２の発明による音声符号化方式の
作用を説明する。
【００４０】まず、次の誤差Ｃを最小にする適応コード
ベクトルを探索する。
【００４１】
【数１０】
【００４２】
【００４３】
【数１１】
【００４４】
【００４５】ここで、ｘｗ’は、聴感重み付け入力信号
から影響信号を引いた信号、Ｓａｄは、遅れｄの適応コ
ードベクトルａｄの聴感重み付け合成信号、βは適応コ
ードベクトルの最適ゲイン、Ｎはサブフレーム長（例え
ば５ｍｓ）、〈・，・〉は、内積を表す。
【００４６】次に、選ばれた適応コードベクトルａｄに
対して、次の誤差Ｄを最小にする音源コードベクトルを
探索する。
【００４７】
【数１２】
【００４８】
【００４９】
【数１３】
【００５０】
【００５１】
【数１４】
【００５２】
【００５３】ここで、Ｓｃｉは、インデックスｉの音源
コードベクトルｃｉの聴感重み付け合成信号、γは、音
源コードベクトルの最適ゲインである。Ｓｃｉは、選択
された適応コードベクトルの聴感重み付け合成信号に対
して直交化されたインデックスｉの音源コードベクトル
ｃｉの聴感重み付け合成信号としてもよい。
【００５４】最後に、選ばれた適応コードベクトルと音
源コードベクトルに対して、次の誤差Ｅを最小にするゲ
インコードベクトルを探索する。
【００５５】ここで、ゲインコードブックは、必ずしも
２次元コードブックであるとは、限らない。例えば、適
応コードブックのゲインを量子化するための１次元コー
ドブックと音源コードブックのゲインを量子化するため
の１次元コードブックをゲインコードブックとして用い
てもよい。
【００５６】
【数１５】
【００５７】
【００５８】
【数１６】
【００５９】
【００６０】
【数１７】
【００６１】
【００６２】
【数１８】
【００６３】
【００６４】
【数１９】
【００６５】
【００６６】ここで、ＸＲＭＳは、重み付けられた１フ
レーム分（例えば２０ｍｓ）の音声信号の量子化された
ＲＭＳ、（Ｇ１ｊ，Ｇ２ｊ）は、インデックスｊのゲイ
ンコードベクトルである。
【００６７】ＸＲＭＳは、重み付けられた１フレーム分
の音声信号の量子化されたＲＭＳであるが、前フレーム
の重み付けられた１フレーム分の音声信号の量子化され
たＲＭＳを用いて各サブフレームに補間（例えば、対数
補間）した値を用いてもよい。
【００６８】
【実施例】まず、第１の発明の一実施例を説明する。
【００６９】図１は第１の発明による音声符号化方式を
実施する符号化器の一例を示すブロック図である。図に
おいて、入力端子１００から音声信号を入力し、線形予
測器１１０と、適応コードブック探索回路１３０と、ゲ
インコードブック探索回路２２０へ出力する。線形予測
器１１０では、一定の長さのフレーム（例えば２０ｍｓ
）に分割された音声信号に対して、線形予測分析を行い
、スペクトルパラメータを、重み付け合成フィルタ１５
０と、適応コードブック探索回路１３０と、ゲインコー
ドブック探索回路２２０へ出力する。以下の処理は、フ
レームをさらに細分化したサブフレーム（例えば５ｍｓ
）ごとに行うものとする。適応コードブック１２０から
遅れｄの適応コードベクトルａｄが適応コードブック探
索回路１３０へ出力され、適応コードブック探索回路１
３０で、適応コードベクトルが探索される。適応コード
ブック探索回路１３０からは、選択された遅れｄがマル
チプレクサ２３０へ、選択された遅れｄの適応コードベ
クトルａｄがゲインコードブック探索回路２２０へ、選
択された遅れｄの適応コードベクトルａｄの重み付け合
成信号Ｓａｄが相互相関回路１６０へ、選択された遅れ
ｄの適応コードベクトルａｄの重み付け合成信号Ｓａｄ
の自己相関〈Ｓａｄ，Ｓａｄ〉が直交化相互相関回路１
９０へ、入力音声信号から、選択された遅れｄの適応コ
ードベクトルａｄの重み付け合成信号Ｓａｄに最適ゲイ
ンβを掛けた信号を引いた信号ｘａを相互相関回路１８
０へ、それぞれ出力する。音源コードブック１８０から
、インデックスｉの音源コードベクトルｃｉを重み付け
合成フィルタ１５０と（相互）２／（自己）最大値探索
回路２００へ出力する。重み付け合成フィルタ１５０で
は、音源コードベクトルｃｉを重み付け合成し、相互相
関回路１６０と自己相関回路１７０と相互相関回路１８
０へ出力する。相互相関回路１６０では、適応コードベ
クトルａｄの重み付け合成信号Ｓａｄと音源コードベク
トルｃｉの重み付け合成信号Ｓｃｉの相互相関を計算し
、直交化自己相関回路１９０へ出力する。自己相関回路
１７０では、音源コードベクトルｃｉの重み付け合成信
号Ｓｃｉの自己相関を計算し、直交化自己相関回路２０
０へ出力する。相互相関回路１８０では、ｘａと音源コ
ードベクトルｃｉの重み付け合成信号Ｓｃｉの相互相関
を計算し、（相互）２／（自己）最大値探索回路２００
へ出力する。直交化自己相関回路１９０では、適応コー
ドベクトルａｄの重み付け合成信号Ｓａｄに対して直交
化された音源コードベクトルｃｉの重み付け合成信号Ｓ
ｃｉ’の自己相関を計算し、（相互）２／（自己）最大
値探索回路２００へ出力する。（相互）２／（自己）最
大値探索回路２００では、（ｘａと適応コードベクトル
ａｄの重み付け合成信号Ｓａｄに対して直交化された音
源コードベクトルｃｉの重み付け合成信号Ｓｃｉ’の相
互相関）２／（適応コードベクトルａｄの重み付け合成
信号Ｓａｄに対して直交化された音源コードベクトルｃ
ｉの重み付け合成信号Ｓｃｉ’の自己相関）が最大とな
るインデックスｉが探索され、インデックスｉはマルチ
プレクサ２３０へ、音源コードベクトルｃｉは、ゲイン
コードブック探索回路２２０へ出力される。ゲインコー
ドブック２１０からは、インデックスｊのゲインコード
ベクトルが出力され、ゲインコードブック探索回路２２
０へ、出力される。ゲインコードブック探索回路２２０
では、ゲインコードベクトルが探索され、選択されたゲ
インコードベクトルのインデックスｊがマルチプレクサ
２３０へ出力される。
【００７０】図２は第１の発明による音声符号化方式を
実施する復号化器の一例を示すブロック図である。図に
おいて、デマルチプレクサ２４０から、適応コードブッ
クの遅れｄが適応コードブック２５０へ、スペクトルパ
ラメータが合成フィルタ３１０へ、音源コードブックの
インデックスｉが音源コードブック２６０へ、ゲインコ
ードブックのインデックスｊがゲインコードブック２７
０へ出力され、適応コードブック２５０から遅れｄの適
応コードベクトルａｄが、音源コードブック２６０から
インデックスｉの音源コードベクトルｃｉが、ゲインコ
ードブック２７０からインデックスｊの音源コードベク
トル（βｊ，γｊ）が出力され、乗算器２８０で、ａｄ
とβｊを掛け、乗算器２９０で、ｃｉとγｊを掛け、そ
れらを加算器３００で足し合わせ、適応コードブック２
５０と合成フィルタ３１０へ、出力する。合成フィルタ
３１０で、ａｄβｊ＋ｃｉγｊは、合成され、出力端子
３２０へ出力される。
【００７１】ゲインコードブックは、適応コードブック
のゲインと音源コードブックのゲインからなる２次元コ
ードブックを用いても良いし、適応コードブックのゲイ
ンからなる１次元ゲインコードブックと音源コードブッ
クのゲインからなる１次元ゲインコードブックの二つの
コードブックを用いてもよい。
【００７２】以上で本発明の実施例の説明を終える。上
記実施例以外にも種々の変形が考えられる。
【００７３】相互相関回路１８０において、数８の〈ｘ
ａ，Ｓｃｉ〉を計算する際、演算量を低減化するために
、次式のようにして計算してもよい。
【００７４】
【数２０】
【００７５】
【００７６】
【数２１】
【００７７】
【００７８】ここで、ｈは重み付け合成フィルタのイン
パルス応答。
【００７９】また、相互相関回路１６０において、数８
の〈Ｓａｄ，Ｓｃｉ〉を計算する際、演算量を低減化す
るために、次式のようにして計算してもよい。
【００８０】
【数２２】
【００８１】
【００８２】
【数２３】
【００８３】
【００８４】また、自己相関回路１７０において、数８
の〈Ｓｃｉ，Ｓｃｉ〉を計算する際、演算量を低減化す
るために、次式のようにして近似計算してもよい。
【００８５】
【数２４】
【００８６】
【００８７】
【数２５】
【００８８】
【００８９】
【数２６】
【００９０】
【００９１】また、性能を改善するために、適応コード
ブックでは、遅れｄについて複数種類の候補を求め、各
候補に対して音源コードブックを直交化した後に、重み
付け入力信号と重み付け合成信号との誤差電力を最小化
する遅れと音源コードブックの組合せを求めてもよい。 このとき、相互相関回路１６０において、数８の〈Ｓａ
ｄ，Ｓｃｉ〉を計算する際、演算量を低減化するために
、次式のようにして計算してもよい。ただし、相互相関
回路１６０にＳａｄを入力する代わりに、適応コードブ
ック探索回路１３０から、ｘａと適応コードベクトルの
最適ゲインβを入力し、相互相関回路１８０から、〈ｘ
ａ，Ｓｃｉ〉を入力する。
【００９２】
【数２７】
【００９３】
【００９４】上式により、〈Ｓａｄ，Ｓｃｉ〉の計算は
、適応コードベクトルが変わる毎に内積計算をする必要
がなくなり、演算量を低減できる。
【００９５】また、さらに性能を改善するために、適応
コードブックと音源コードブックとをサブフレームで一
意に決定するのではなく、サブフレームでは複数の候補
を求め、フレーム全体で累積誤差電力を求め、これを最
小化する適応コードブックと音源コードブックの組合せ
を求めるようにしてもよい。
【００９６】次に、第２の発明の一実施例を説明する。
【００９７】図３は、第２の発明による音声符号化方式
の符号化器の一例を示すブロック図である。図において
、入力端子４００から音声信号を入力し、重み付けフィ
ルタ４０５と線形予測分析回路４２０へ出力する。線形
予測分析回路４２０で、線形予測分析を行い、スペクト
ルパラメータを、重み付けフィルタ４０５と影響信号減
算回路４１５と重み付け合成フィルタ５４０と適応コー
ドブック探索回路４６０と音源コードブック探索回路４
８０とマルチプレクサ５６０へ出力する。重み付けフィ
ルタ４０５では、音声信号を聴感重み付けし、サブフレ
ーム分割回路４１０と自己相関回路４３０へ出力する。 サブフレーム分割回路４１０からサブフレーム長（例え
ば５ｍｓ）に分割された重み付け音声信号を影響信号減
算回路４１５へ出力し、影響信号減算回路４１５で前の
サブフレームからの影響信号を減算し、影響信号が引か
れた重み付け音声信号を適応コードブック探索回路４６
０と減算器５４５へ出力する。適応コードブック４５０
から遅れｄの適応コードベクトルａｄが適応コードブッ
ク探索回路４６０へ出力され、適応コードブック探索回
路４６０で、適応コードベクトルが探索される。 適応コードブック探索回路４６０からは、選択された遅
れｄがマルチプレクサ５６０へ、選択された遅れｄの適
応コードベクトルａｄが乗算器５２２へ、選択された遅
れｄの適応コードベクトルａｄの重み付け合成信号Ｓａ
ｄが自己相関回路４９０と相互相関回路５００へ、重み
付け音声信号から、選択された遅れｄの適応コードベク
トルａｄの重み付け合成信号Ｓａｄに最適ゲインβを掛
けた信号を引いた信号ｘａを音源コードブック探索回路
４８０へ、それぞれ出力する。音源コードブック４７０
から、インデックスｉの音源コードベクトルｃｉを音源
コードブック探索回路４８０へ出力する。音源コードブ
ック探索回路４８０では、音源コードブックを探索し、
選択された音源コードベクトルのインデックスをマルチ
プレクサ５６０へ，選択された音源コードベクトルを乗
算器５２４へ、選択された音源コードベクトルの重み付
け合成信号を相互相関回路５００と自己相関回路５１０
へ、出力する。このとき、適応コードベクトルに対して
音源コードベクトルを直交化して、探索してもよい。自
己相関回路４３０では、フレーム長の重み付け音声信号
の自己相関を計算し、原音ＲＭＳ量子化器４４０へ出力
する。原音ＲＭＳ量子化器４４０では、フレーム長の重
み付け音声信号の自己相関から、フレーム長の重み付け
音声信号のＲＭＳを計算し、μ−ｌａｗ量子化し、イン
デックスをマルチプレクサ５６０へ、量子化された原音
ＲＭＳをゲイン計算回路５２０へ出力する。自己相関回
路４９０では、適応コードベクトルの重み付け合成信号
の自己相関を計算し、ゲイン計算回路５２０へ出力する
。相互相関回路５００では、適応コードベクトルの重み
付け合成信号と音源コードベクトルの重み付け合成信号
の相互相関を計算し、ゲイン計算回路５２０へ出力する
。自己相関回路５１０では、音源コードベクトルの重み
付け合成信号の自己相関を計算し、ゲイン計算回路５２
０へ出力する。ゲインコードブック５３０から、インデ
ックスｊのゲインコードベクトルをゲイン計算回路５２
０へ出力し、ゲイン計算回路５２０では、ゲインを計算
し、適応コードベクトルのゲインを乗算器５２２へ、音
源コードベクトルのゲインを乗算器５２４へ、出力する
。乗算器５２２では、適応コードベクトルに適応コード
ベクトルのゲインを掛け、乗算器５２４では、音源コー
ドベクトルに音源コードベクトルのゲインを掛け、加算
器５２６で、それらを足し合わせ、重み付け合成フィル
タ５４０へ出力し、重み付け合成フィルタ５４０で、重
み付け合成され、減算器５４５へ出力される。減算器５
４５では、サブフレーム長の音声信号から、重み付け合
成フィルタからの出力信号を引き、２乗誤差計算回路５
５０へ出力する。２乗誤差計算回路５５０では、２乗誤
差が最小となるゲインコードベクトルが探索され、その
インデックスがマルチプレクサ５６０へ出力される。
【００９８】ゲイン計算回路５２０で、ゲインを計算す
る際、量子化された原音ＲＭＳそのものを用いる代わり
に、前フレームの量子化された原音ＲＭＳと現フレーム
の量子化された原音ＲＭＳを用いて各サブフレームに補
間（例えば、対数補間）した値を用いてもよい。
【００９９】図４は、第２の発明による音声符号化方式
を実施する復号化器の一例を示すブロック図である。図
において、デマルチプレクサ５７０から原音ＲＭＳのイ
ンデックスを原音ＲＭＳ復号化器５８０へ、適応コード
ベクトルの遅れは適応コードブック５９０へ、音源コー
ドベクトルのインデックスは音源コードブック６００へ
、ゲインコードベクトルのインデックスはゲインコード
ブック６１０へ、スペクトルパラメータは、重み付け合
成フィルタ６２０と重み付け合成フィルタ６３０と合成
フィルタ７１０へ出力される。原音ＲＭＳ復号化器５８
０からは、原音ＲＭＳがゲイン計算回路６７０へ出力さ
れる。適応コードブック５９０からは、適応コードベク
トルが重み付け合成フィルタ６２０と乗算器６８０へ出
力され、音源コードブック６００からは、音源コードベ
クトルが重み付け合成フィルタ６３０と乗算器６９０へ
出力され、ゲインコードブック６１０からは、ゲインコ
ードベクトルがゲイン計算回路６７０へ出力される。 重み付け合成フィルタ６２０からは適応コードベクトル
の重み付け合成信号が自己相関回路６４０と相互相関回
路６５０へ出力され、重み付け合成フィルタ６３０から
は音源コードベクトルの重み付け合成信号が自己相関回
路６６０と相互相関回路６５０へ出力される。自己相関
回路６４０では、適応コードベクトルの重み付け合成信
号の自己相関が計算され、ゲイン計算回路６７０へ出力
される。相互相関回路６５０では、適応コードベクトル
の重み付け合成信号と音源コードベクトルの重み付け合
成信号の相互相関が計算され、ゲイン計算回路６７０へ
出力される。自己相関回路６６０では、音源コードベク
トルの重み付け合成信号の自己相関が計算され、ゲイン
計算回路６７０へ出力される。ゲイン計算回路６７０で
は、作用で述べた数１６〜数１９により適応コードベク
トルのゲインと音源コードベクトルのゲインを計算し、
適応コードベクトルのゲインを乗算器６８０へ、音源コ
ードベクトルのゲインを乗算器６９０へ、出力する。乗
算器６８０では、適応コードベクトルに適応コードベク
トルのゲインを掛け、乗算器６９０では、音源コードベ
クトルに音源コードベクトルのゲインを掛け、それらを
加算器７００で加算し、合成フィルタ７１０へ出力し、
合成フィルタ７１０では、その信号を合成し、出力端子
７２０へ出力する。
【０１００】ゲイン計算回路６７０で、ゲインを計算す
る際、量子化された原音ＲＭＳそのものを用いる代わり
に、前フレームの量子化された原音ＲＭＳと現フレーム
の量子化された原音ＲＭＳを用いて各サブフレームに補
間（例えば、対数補間）した値を用いてもよい。
【０１０１】図５は、ゲイン計算回路６７０の一例を示
すブロック図である。図において、入力端子７３０から
量子化された原音ＲＭＳ（ＸＲＭＳと書く）を入力し、
除算器８５０と除算器８７０へ出力する。入力端子７４
０から適応コードベクトルの重み付け合成信号の自己相
関〈Ｓａ，Ｓａ〉を入力し、乗算器７９０と除算器８０
０へ出力する。入力端子７５０から適応コードベクトル
の重み付け合成信号と音源コードベクトルの重み付け合
成信号との相互相関〈Ｓａ，Ｓｃ〉を入力し、除算器８
００と乗算器８１０へ出力する。入力端子７６０から音
源コードベクトルの重み付け合成信号との自己相関〈Ｓ
ｃ，Ｓｃ〉を入力し、減算器８２０へ出力する。入力端
子７７０からゲインコードベクトルの第１成分Ｇ１を入
力し乗算器８９０へ出力する。入力端子７８０からゲイ
ンコードベクトルの第２成分Ｇ２　を入力し乗算器８８
０へ出力する。乗算器７９０では、〈Ｓａ，Ｓａ〉に１
／Ｎを掛け、ルート計算回路８４０へ出力し、ルート計
算回路８４０では、〈Ｓａ，Ｓａ〉／Ｎのルートを計算
し、除算器８５０へ出力する。ここでＮはサブフレーム
長（例えば４０サンプル）である。除算器８５０では、
ＸＲＭＳを（〈Ｓａ，Ｓａ〉／Ｎ）１／２で割り、商を
乗算器８９０へ出力し、乗算器８９０でＸＲＭＳ／（〈
Ｓａ，Ｓａ〉／Ｎ）１／２とゲインコードベクトルの第
１成分Ｇ１を掛け、減算器９００へ出力する。除算器８
００では〈Ｓａ，Ｓｃ〉を〈Ｓａ，Ｓａ〉で割り、商を
乗算器８１０と乗算器９１０へ出力する。乗算器８１０
では、〈Ｓａ，Ｓｃ〉／〈Ｓａ，Ｓａ〉と〈Ｓａ，Ｓｃ
〉とを掛け、減算器８２０へ出力する。減算器８２０で
、〈Ｓｃ，Ｓｃ〉から〈Ｓａ，Ｓｃ〉２／〈Ｓａ，Ｓａ
〉を減算し、乗算器８３０へ出力し、乗算器８３０で１
／Ｎを掛け、ルート計算回路８６０へ出力し、ルート計
算回路８６０でルートを計算し、除算器８７０へ出力す
る。除算器８７０でＸＲＭＳを｛（〈Ｓｃ，Ｓｃ〉−〈
Ｓａ，Ｓｃ〉２／〈Ｓａ，Ｓａ〉）／Ｎ｝１／２で割り
、商を乗算器８８０へ出力し、乗算器８８０でゲインコ
ードベクトルの第２成分Ｇ２を掛け、乗算器９１０と出
力端子９３０へ出力する。乗算器９１０で、Ｇ２・ＸＲ
ＭＳ／｛（〈Ｓｃ，Ｓｃ〉−〈Ｓａ，Ｓｃ〉２／〈Ｓａ
，Ｓａ〉）／Ｎ｝１／２と〈Ｓａ，Ｓｃ〉／〈Ｓａ，Ｓ
ａ〉を掛け、減算器９００へ出力し、減算器９００でＧ
１・ＸＲＭＳ／（〈Ｓａ，Ｓａ〉／Ｎ）１／２から減算
し、出力端子９２０へ出力する。
【０１０２】以上で実施例の説明を終える。
【０１０３】ゲインコードブックは、必ずしも２次元コ
ードブックであるとは、限らない。例えば、適応コード
ブックのゲインを量子化するための１次元コードブック
と音源コードブックのゲインを量子化するための１次元
コードブックをゲインコードブックとして用いてもよい
。
【０１０４】音源コードブックは、前記文献３のように
乱数信号から構成しても良いし、トレーニング信号を用
いて予め学習して構成してもよい。
【０１０５】
【発明の効果】以上で述べたように、第１の発明の特徴
は、適応コードベクトルと音源コードベクトルのゲイン
として最適ゲインを用いて音源コードブックを探索して
いく際に、数１６を直接計算するのではなく、すべて相
関演算による数１７を用いることにある。
【０１０６】今、サブフレーム長をＮ、音源コードブッ
クサイズをＢビットとすると、前記数７においては、Ｓ
ａｄに〈Ｓａｄ，Ｓｃｊ〉／〈Ｓａｄ，Ｓａｄ〉を掛け
るため、Ｎ・２Ｂ回乗算が必要であったが、前記数８に
おいては、〈Ｓａｄ，Ｓｃｊ〉２／〈Ｓａｄ，Ｓａｄ〉
を計算するためのＮ回の乗算で済むため、Ｎ（２Ｂ−１
）回の乗算の低減化ができ、しかも、得られる音質は変
わらないという大きな効果を併せ持つ。
【０１０７】また、第２の発明の特徴は、正規化された
ゲインをゲインコードブックとして用いることにある。 正規化によりゲインの分散は減るため、正規化されたゲ
インをコードベクトルにもつゲインコードブックは良い
量子化特性を持ち、その結果、高品質な符号化音声が得
られるという大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明による音声符号化方式を実施する符
号化器の一例を示すブロック図である。
【図２】第１の発明による音声符号化方式を実施する復
号化器の一例を示すブロック図である。
【図３】第２の発明による音声符号化方式を実施する復
号化器の一例を示すブロック図である。
【図４】第２の発明による音声符号化方式を実施する符
号化器の一例を示すブロック図である。
【図５】図４のゲイン計算回路の一例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
１００　　入力端子 １１０　　線形予測器 １２０　　適応コードブック １３０　　適応コードブック探索回路 １４０　　音源コードブック １５０　　重み付け合成フィルタ １６０　　相互相関回路 １７０　　自己相関回路 １８０　　相互相関回路 １９０　　直交化自己相関回路 ２００　　（相互）２／（自己）最大値探索回路２１０
　　ゲインコードブック ２２０　　ゲインコードブック探索回路２３０　　マル
チプレクサ ２４０　　デマルチプレクサ ２５０　　適応コードブック ２６０　　音源コードブック ２７０　　ゲインコードブック ２８０　　乗算器 ２９０　　乗算器 ３００　　加算器 ３１０　　合成フィルタ ３２０　　出力端子 ４００　　入力端子 ４１０　　サブフレーム分割回路 ４２０　　線形予測分析回路 ４３０　　自己相関回路 ４４０　　原音ＲＭＳ量子化器 ４５０　　適応コードブック ４６０　　適応コードブック探索回路 ４７０　　音源コードブック ４８０　　音源コードブック探索回路 ４９０　　自己相関回路 ５００　　相互相関回路 ５１０　　自己相関回路 ５２０　　ゲイン計算回路 ５２２　　乗算器 ５２４　　乗算器 ５２６　　加算器 ５３０　　ゲインコードブック ５４０　　重み付け合成フィルタ ５４５　　減算器 ５５０　　２乗誤差計算回路 ５６０　　マルチプレクサ ５７０　　デマルチプレクサ ５８０　　原音ＲＭＳ復号化器 ５９０　　適応コードブック ６００　　音源コードブック ６１０　　ゲインコードブック ６２０　　重み付け合成フィルタ ６３０　　重み付け合成フィルタ ６４０　　自己相関回路 ６５０　　相互相関回路 ６６０　　自己相関回路 ６７０　　ゲイン計算回路 ６８０　　乗算器 ６９０　　乗算器 ７００　　加算器 ７１０　　合成フィルタ ７２０　　出力端子 ７３０　　入力端子 ７４０　　入力端子 ７５０　　入力端子 ７６０　　入力端子 ７７０　　入力端子 ７８０　　入力端子 ７９０　　乗算器 ８００　　除算器 ８１０　　乗算器 ８２０　　減算器 ８３０　　乗算器 ８４０　　ルート計算回路 ８５０　　除算器 ８６０　　ルート計算回路 ８７０　　除算器 ８８０　　乗算器 ８９０　　乗算器 ９００　　減算器 ９１０　　乗算器 ９２０　　出力端子 ９３０　　出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一定間隔のフレームに分割された音声信号
    を入力し、前記入力音声信号の線形予測パラメータを求
    める線形予測分析部と、前記入力音声信号の長期相関を
    利用する適応コードブックと、前記入力音声信号の励振
    音源を表す音源コードブックと、前記適応コードブック
    のゲインと前記音源コードブックのゲインを量子化する
    ゲインコードブックを有する音声符号化方式において、
    前記音源コードブックのコードベクトルと前記線形予測
    パラメータとで合成される合成信号の自己相関を、前記
    適応コードブックのコードベクトルと前記線形予測パラ
    メータとで合成される合成信号の自己相関と、前記適応
    コードブックのコードベクトルの合成信号と前記音源コ
    ードブックのコードベクトルの合成信号との相互相関と
    を用いて修正し、前記修正した自己相関と、前記入力音
    声信号から前記適応コードブックのコードベクトルの合
    成信号を引いた信号と前記音源コードブックのコードベ
    クトルの合成信号との相互相関とを用いることにより、
    前記音源コードブックを探索することを特徴とする音声
    符号化方式。
  2. 【請求項２】一定間隔のフレームに分割された音声信号
    を入力し、前記入力音声信号のスペクトルパラメータを
    求める線形予測分析部と、前記入力音声信号の長期相関
    を利用する適応コードブックと、前記入力音声信号の励
    振音源を表す音源コードブックと、前記適応コードブッ
    クのゲインと前記音源コードブックのゲインを量子化す
    るゲインコードブックを有する音声符号化方式において
    、前記ゲインコードブックのコードベクトルを探索する
    際に、前記音源コードベクトルの合成信号の自己相関と
    、前記適応コードベクトルの合成信号と前記音源コード
    ベクトルの合成信号との相互相関と、前記音源コードベ
    クトルの合成信号の自己相関と、前記入力音声信号の自
    己相関、または、前記入力音声信号の自己相関の推定値
    とから計算される正規化係数を用いることを特徴とする
    音声符号化方式。
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