JPH08320700A

JPH08320700A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH08320700A
Application number: JP7127947A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ozawa; 一範小澤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】低ビットレートでも良好な音質の得られる音
声符号化装置の提供。【構成】予め定めたフレーム単位に区切るフレーム分
割部１１０と、前記音声信号からスペクトルパラメータ
を求めるスペクトルパラメータ計算部２００と、遅延分
過去の音源信号を切り出してピッチ予測を行なう適応コ
ードブック部５００と音源信号を量子化する音源量子化
部３５０と適応コードブックと音源のゲインの少なくと
も一方を量子化するゲイン量子化回路からなる音声符号
化装置において、同一フレーム内の過去のゲイン量子化
値と補正量にもとづき現在のゲインを量子化するゲイン
量子化部を有することを特徴とする音声符号化装置。

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
レートで高品質に符号化するための音声符号化装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】音声信号を高能率に符号化する方式とし
ては、例えば、Ｍ．ＳｃｈｒｏｅｄｅｒａｎｄＢ．
Ａｔａｌ氏による“Ｃｏｄｅ−ｅｘｃｉｔｅｄｌｉｎ
ｅａｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈｑｕａｌｉ
ｔｙｓｐｅｅｃｈａｔｖｅｒｙｌｏｗｂｉｔ
ｒａｔｅｓ”（Ｐｒｏｃ，ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．９３７
−９４０，１９８５年）と題した論文（文献１）や、Ｋ
ｌｅｉｊｎ氏らによる“Ｉｍｐｒｏｖｅｄｓｐｅｅｃ
ｈｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖ
ｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎｉｎＳＥＬ
Ｐ”（Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．１５５−１５
８，１９８８年）と題した論文（文献２）などに記載さ
れているＣＥＬＰ（ＣｏｄｅＥｘｃｉｔｅｄＬｉｎ
ｅａｒＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｄｉｎｇ）が知られ
ている。この従来例では、送信側では、フレーム毎（例
えば２０ｍｓ）に音声信号から線形予測（ＬＰＣ）分析
を用いて、音声信号のスペクトル特性を表すスペクトル
パラメータを抽出する。フレームをさらにサブフレーム
（例えば５ｍｓ）に分割し、サブフレーム毎に過去の音
源信号を基に適応コードブックにおけるパラメータ（ピ
ッチ周期に対応する遅延パラメータとゲインパラメー
タ）を抽出し、適応コードブックにより前記サブフレー
ムの音声信号をピッチ予測する。ピッチ予測して求めた
音源信号に対して、予め定められた種類の雑音信号から
なる音源コードブック（ベクトル量子化コードブック）
から最適音源コードベクトルを選択し最適なゲインを計
算することにより、音源信号を量子化する。音源コード
ベクトルの選択の仕方は、選択した雑音信号により合成
した信号と、前記残差信号との誤差電力を最小化するよ
うに行なう。そして、選択されたコードベクトルの種類
を表すインデクスとゲインならびに、前記スペクトルパ
ラメータと適応コードブックのパラメータをマルチプレ
クサ部により組み合わせて伝送する。受信側の説明は省
略する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来法では、ゲイ
ン量子化部において、サブフレーム毎に独立にゲインを
量子化し伝送していた。例えばフレーム長を１０ｍｓｅ
ｃ，サブフレーム長を２．５ｍｓｅｃとし、サブフレー
ム毎にゲインを６ビットで量子化すると、ゲイン伝送に
必要な情報量は２．４ｋｂ／ｓに達し、音声信号を８ｋ
ｂ／ｓ程度以下で符号化しようとした場合、ゲイン伝送
に必要なビット数を低減化する必要があった。ゲイン伝
送に必要なビット数を低減化する簡便な方法として、従
来、ゲイン量子化に必要なビット数を削減する方法や、
サブフレーム長を５ｍｓ以上にとりゲイン伝送頻度を下
げる方法が用いられてきたが、前者では量子化ビット数
が不十分で性能が劣化したり、後者では信号の過渡的な
部分で追従できずに性能が劣化していた。

【０００４】本発明は、上述の問題を解決し、少ないビ
ット数でゲインの伝送を可能とするので、音声信号を８
ｋｂ／ｓ以下で良好に符号化することが可能となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、予め定
めたフレーム単位に区切るフレーム分割部と、前記音声
信号からスペクトルパラメータを求めるスペクトルパラ
メータ計算部と、遅延分過去の音源信号を切り出してピ
ッチ予測を行なう適応コードブック部と音源信号を量子
化する音源量子化部と適応コードブックと音源信号の少
なくとも一つのゲインを量子化するゲイン量子化部から
なる音声符号化装置において、前記フレームを細分化し
たサブフレームにおいて、同一フレーム内の過去のサブ
フレームでの量子化ゲインと補正量とを用いて現サブフ
レームのゲインを量子化するゲイン量子化部を有するこ
とを特徴とする音声符号化装置が得られる。

【０００６】本発明によれば、音声信号を予め定めたフ
レーム単位に区切るフレーム分割部と、前記音声信号か
ら特徴量を計算しモード判別を行なうモード判別部と、
前記音声信号からスペクトルパラメータを求めるスペク
トルパラメータ計算部と、遅延分過去の音源信号を切り
出してピッチ予測を行なう適応コードブック部と音源信
号を量子化する音源量子化部と適応コードブックと音源
信号の少なくとも一つのゲインを量子化するゲイン量子
化部とからなる音声符号化装置において、前記フレーム
を細分化したサブフレームにおいて、予め定められたモ
ードに対して同一フレーム内の過去のサブフレームでの
量子化ゲインと補正量とを用いて現サブフレームのゲイ
ンを量子化するゲイン量子化部を有することを特徴とす
る音声符号化装置が得られる。

【０００７】

【作用】音声の有声区間では波形の相関が高く、サブフ
レーム長が数ｍｓｅｃと短い場合、ゲインの値にもサブ
フレーム間で高い相関が見られる。そこで、現サブフレ
ームのゲインを過去のサブフレームのゲインにもとづき
表す。しかしながら、無線伝送路等での使用などで伝送
路に誤りが発生しても誤りの影響が伝搬しない構成にす
る必要がある。そこで、本発明では、現サブフレームの
ゲインを、同一のフレーム内の過去のサブフレームで量
子化されたゲインと補正量をもとに表す。また、同一フ
レーム内で最初のサブフレームのゲインのみをそのまま
量子化して伝送する。この構成により、第２サブフレー
ム以降では、ゲインの値を直接伝送する必要はなく補正
量を伝送すれば良いので、ゲイン伝送のビット数が低減
できること、ゲインの量子化値に伝送路誤りが発生して
も、その影響はフレーム内でとじており、次のフレーム
では誤りの影響は完全になくなる。

【０００８】フレーム内の第１サブフレームではゲイン
をそのまま量子化する。

【０００９】ｇ′¹（ｉ）＝Ｑ（ｒ¹（ｉ））（１）ここでＱ（）は量子化の意味である。ｒ¹（ｉ）は第１
サブフレームでのｉ次目のゲインである。ｇ′¹（ｉ）
は第１サブフレームでのｉ次目のゲインの量子化値であ
る。

【００１０】第２サブフレーム以降では、ゲインを以下
のように表す。

【００１１】ｇ′^l（ｉ）＝η^l（ｉ）_jｇ′^l-1（ｉ）（２）のようにする。ここで、ｇ′^l（ｉ）、ｇ′^l-1（ｉ）
はそれぞれ、第ｌサブフレーム、第ｌ−１サブフレーム
で量子化されたｉ次目のゲインである。η′（ｉ）_jは
第ｌサブフレームで伝送される補正量である。ｇ′^l-1
（ｉ）とｇ′^l（ｉ）は相関が高いため、η^l（ｉ）_j
は非常に限定された範囲に分布すると考えられる。従っ
て、第２サブフレーム以降では、η^l（ｉ）_jをより少
ないビット数で量子化することが可能となる。上式の変
形として下式を使用することもできる。

【００１２】ｌｏｇ（ｇ′^l（ｉ））＝ｌｏｇ（η^l（ｉ）_j）＋ｌｏｇ（ｇ′^l-1（ｉ））（３）また、別な方法として下式のようにすることもできる。

【００１３】ｇ_i ^m＝η^l（ｉ）_jη^l-1（ｉ）_k （４）また、上式の変形として下式を使用することもできる。ｌｏｇ（ｇ_i ^m）＝ｌｏｇ（η^l（ｉ）_j）＋ｌｏｇ（η^l-1（ｉ）_k）（５）

【実施例】図１は第１の発明による音声符号化装置の一
実施例を示すブロック図である。

【００１４】図において、入力端子１００から音声信号
を入力し、フレーム分割回路１１０では音声信号をフレ
ーム（例えば１０ｍｓ）毎に分割し、サブフレーム分割
回路１２０では、フレームの音声信号をフレームよりも
短いサブフレーム（例えば２．５ｍｓ）に分割する。

【００１５】スペクトルパラメータ計算回路２００で
は、少なくとも一つのサブフレームの音声信号に対し
て、サブフレーム長よりも長い窓（例えば２４ｍｓ）を
かけて音声を切り出してスペクトルパラメータをあらか
じめ定められた次数（例えばＰ＝１０次）計算する。こ
こでスペクトルパラメータの計算には、周知のＬＰＣ分
析や、Ｂｕｒｇ分析等を用いることができる。ここで
は、Ｂｕｒｇ分析を用いることとする。Ｂｕｒｇ分析の
詳細については、中溝著による“信号解析とシステム同
定”と題した単行本（コロナ社１９８８年刊）の８２〜
８７頁（文献３）等に記載されているので説明は略す
る。さらにスペクトルパラメータ計算回路２００は、Ｂ
ｕｒｇ法により計算された線形予測係数α_i（ｉ＝１，
…，１０）を量子化や補間に適したＬＳＰパラメータに
変換する。ここで、線形予測係数からＬＳＰへの変換
は、菅村他による“線スペクトル対（ＬＳＰ）音声分析
合成方式による音声情報圧縮”と題した論文（電子通信
学会論文誌、Ｊ６４−Ａ、ｐｐ．５９９−６０６、１９
８１年）（文献４）を参照することができる。例えば、
第２、４サブフレームでＢｕｒｇ法により求めた線形予
測係数を、ＬＳＰパラメータに変換し、第１、３サブフ
レームのＬＳＰを直線補間により求めて、第１、３サブ
フレームのＬＳＰを逆変換して線形予測係数に戻し、第
１−４サブフレームの線形予測係数α_il（ｉ＝１，…，
１０，ｌ＝１，…，５）を聴感重み付け回路２３０に出
力する。また、第４サブフレームのＬＳＰをスペクトル
パラメータ量子化回路２１０へ出力する。

【００１６】スペクトルパラメータ量子化回路２１０で
は、予め定められたサブフレームのＬＳＰパラメータを
効率的に量子化する。以下では、量子化法として、ベク
トル量子化を用いるものとし、第４サブフレームのＬＳ
Ｐパラメータを量子化するものとする。ＬＳＰパラメー
タのベクトル量子化の手法は周知の手法を用いることが
できる。具体的な方法は例えば、特開平４−１７１５０
０号公報（特願平２−２９７６００号）（文献５）や特
開平４−３６３０００号公報（特願平３−２６１９２５
号）（文献６）や、特開平５−６１９９号公報（特願平
３−１５５０４９号）（文献７）や、Ｔ．Ｎｏｍｕｒａ
ｅｔａｌ．，による“ＬＳＰＣｏｄｉｎｇＵｓ
ｉｎｇＶＱ−ＳＶＱＷｉｔｈＩｎｔｅｒｐｏｌａ
ｔｉｏｎｉｎ４．０７５ｋｂｐｓＭ−ＬＣＥＬＰ
ＳｐｅｅｃｈＣｏｄｅｒ”と題した論文（Ｐｒｏ
ｃ．ＭｏｂｉｌｅＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＣｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐｐ．Ｂ．２．５，１９９３）
（文献８）等を参照できるのでここでは説明は略する。

【００１７】また、スペクトルパラメータ量子化回路２
１０では、第４サブフレーム量子化したＬＳＰパラメー
タをもとに、第１〜第４サブフレームのＬＳＰパラメー
タを復元する。ここでは、現フレームの第４サブフレー
ムの量子化ＬＳＰパラメータと１つ過去のフレームの第
４サブフレームの量子化ＬＳＰを直線補間して、第１〜
第３サブフレームのＬＳＰを復元する。ここで、量子化
前のＬＳＰと量子化後のＬＳＰとの誤差電力を最小化す
るコードベクトルを１種類選択した後に、直線補間によ
り第１〜第４サブフレームのＬＳＰを復元できる。さら
に性能を向上させるためには、前記誤差電力を最小化す
るコードベクトルを複数候補選択したのちに、各々の候
補について、累積歪を評価し、累積歪を最小化する候補
と補間ＬＳＰの数を選択するようにすることができる。
詳細は、例えば特開平６−２２２７９７号公報（特願平
５−８７３７号）（文献９）を参照することができる。

【００１８】以上により復元した第１−３サブフレーム
のＬＳＰと第４サブフレームの量子化ＬＳＰをサブフレ
ーム毎に線形予測係数α′_il（ｉ＝１，…，１０，ｌ＝
１，…，５）に変換し、インパルス応答計算回路３１０
へ出力する。また、第４サブフレームの量子化ＬＳＰの
コードベクトルを表すインデクスをマルチプレクサ４０
０に出力する。

【００１９】上記において、直線補間のかわりに、ＬＳ
Ｐの補間パターンを予め定められたビット数（例えば２
ビット）分用意しておき、これらのパターンの各々に対
して１〜４サブフレームのＬＳＰを復元して累積歪を最
小化するコードベクトルと補間パターンの組を選択する
ようにしてもよい。このようにすると補間パターンのビ
ット数だけ伝送情報が増加するが、ＬＳＰのフレーム内
での時間的な変化をより精密に表すことができる。ここ
で、補間パターンは、トレーニング用のＬＳＰデータを
用いて予め学習して作成してもよいし、予め定められた
パターンを格納しておいてもよい。予め定められたパタ
ーンとしては、例えば、Ｔ．Ｔａｎｉｇｕｃｈｉｅｔ
ａｌによる“ＩｍｐｒｏｖｅｄＣＥＬＰｓｐｅｅ
ｃｈｃｏｄｉｎｇａｔ４ｋｂ／ｓａｎｄｂｅ
ｌｏｗ”と題した論文（Ｐｒｏｃ．ＩＣＳＬＰ，ｐｐ．
４１−４４，１９９２）（文献１０）等に記載のパター
ンを用いることができる。また、さらに性能を改善する
ためには、補間パターンを選択した後に、予め定められ
たサブフレームにおいて、ＬＳＰの真の値とＬＳＰの補
間値との誤差信号を求め、前記誤差信号をさらに誤差コ
ードブックで表すようにしてもよい。

【００２０】聴感重み付け回路２３０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に量子
化前の線形予測係数α_il（ｉ＝１，…，１０，ｌ＝１，
…，５）を入力し、前記文献１にもとづき、サブフレー
ムの音声信号に対して聴感重み付けを行い、聴感重み付
け信号を出力する。

【００２１】応答信号計算回路２４０は、スペクトルパ
ラメータ計算回路２００から、各サブフレーム毎に線形
予測係数α_ilを入力し、スペクトルパラメータ量子化回
路２１０から、量子化、補間して復元した線形予測係数
α′_ilをサブフレーム毎に入力し、保存されているフィ
ルタメモリの値を用いて、入力信号ｄ（ｎ）＝０とした
応答信号を１サブフレーム分計算し、減算器２３５へ出
力する。ここで、応答信号ｘ_z（ｎ）は下式で表され
る。

【００２２】

【数１】

【００２３】ここで、γは、聴感重み付け量を制御する
重み係数であり、下記の式（３）と同一の値である。

【００２４】減算器２３５は、下式より、聴感重み付け
信号から応答信号を１サブフレーム分減算し、ｘ′
_w（ｎ）を適応コードブック回路３００へ出力する。

【００２５】ｘ′_w（ｎ）＝ｘ_w（ｎ）−ｘ_z（ｎ）（７）インパルス応答計算回路３１０は、ｚ変換が下式で表さ
れる重み付けフィルタのインパルス応答ｈ_w（ｎ）を予
め定められた点数Ｌだけ計算し、適応コードブック回路
５００、音源量子化回路３５０へ出力する。

【００２６】

【数２】

【００２７】適応コードブック回路５００の構成を図２
に示す。図２において、遅延計算部５１０では、端子５
０１、５０２、５０３の各々から、過去の音源信号ｖ
（ｎ）、減算器２３５の出力信号ｘ′_w（ｎ）、インパ
ルス応答ｈ_w（ｎ）を入力し、ピッチに対応する遅延Ｔ
を下式を最小化するように求める。

【００２８】

【数３】

【００２９】ここで、ｙ_w（ｎ−Ｔ）＝ｖ（ｎ−Ｔ）＊ｈ_w（ｎ）（１０）であり、記号＊は畳み込み演算を表す。

【００３０】ゲインβを下式に従い求める。

【００３１】

【数４】

【００３２】ここで、女性音や、子供の声に対して、遅
延の抽出精度を向上させるために、遅延を整数サンプル
ではなく、小数サンプル値で求めてもよい。具体的な方
法は、例えば、Ｐ．Ｋｒｏｏｎらによる、“Ｐｉｔｃｈ
ｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｔｅｍ
ｐｏｒａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”と題した論文（Ｐ
ｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．６６１−６６４，１９９
０年）（文献１１）等を参照することができる。遅延を
表すインデクスをマルチプレクサ４００へ出力する。ま
た、下式に従いピッチ予測を行い、適応コードブック予
測算差信号ｚ（ｎ）を音源量子化回路３５０へ出力す
る。

【００３３】ｚ（ｎ）＝ｘ′_w（ｎ）−βｖ（ｎ−Ｔ′）＊ｈ_w（ｎ）（１２）以上で適応コードブック回路５００の説明を終える。

【００３４】音源量子化回路３５０では、音源コードブ
ックを探索する例について示す。音源コードブック３５
１に格納されているコードベクトルを探索することによ
り、音源信号を量子化する。音源コードベクトルの探索
は、式を最小化するように、最良の音源コードベクトル
ｃ_j（ｎ）を選択する。このとき、最良のコードベクト
ルを１種選択してもよいし、２種以上のコードベクトル
を選んでおいて、ゲイン量子化の際に、１種に本選択し
てもよい。ここでは、２種以上のコードベクトルを選ん
でおくものとする。

【００３５】

【数５】

【００３６】なお、一部の音源コードベクトルに対して
のみ、下式を適用するときには、複数個の音源コードベ
クトルを予め予備選択しておき、予備選択された音源コ
ードベクトルに対して、下式を適用することもできる。

【００３７】図２はゲイン量子化回路３６５の構成を示
すブロック図である。ここで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の両者の量子化を行な
い、コードブックは２次元の例を示す。ゲインの量子化
は前記式（１），（２）にもとづく。図２において、端
子６１０，６２０，６３０，６４０からそれぞれ、ｘ_w
（ｎ），適応コードベクトルａ_c（ｎ），音源コードベ
クトルｅ_c（ｎ），重み付けインパルス応答ｈ_w（ｎ）
を入力する。スイッチ回路６５０₁，６５０₂は第１サ
ブフレームでは外側にスイッチが倒され、端子から入力
された信号がそのまま探索回路６８０へ出力される。探
索回路６８０では前記（１）式に基づく下式について、
ゲインコードブック１６９０₁からゲインコードベク
トルを読みだし、下式を最小化するゲインコードベクト
ルを選択し出力する。

【００３８】

【数６】

【００３９】ここで、ｇ′¹（１）_k，ｇ′¹（２）_k
はそれぞれ、第１サブフレーム用の１次目、２次目のｋ
番目のゲインコードベクトルを示す。ゲインコードブッ
クの全てのｋに対して上式を計算し、最小化するゲイン
コードベクトルを選択し、それを表すインデクスを出力
する。

【００４０】次に、同一フレーム内の第２サブフレーム
以降では、スイッチ回路６５０₁，６５０₂は内側にス
イッチが倒される。遅延回路６６０は、過去のサブフレ
ームで復元したゲインコードベクトルを探索回路６８０
から入力し、１サブフレームだけ遅延させ出力する。乗
算器６７０は、スイッチ回路６５０₁の出力と遅延回路
６６０の出力とを乗算し、乗算器６７２に出力する。乗
算器６７２は、ゲインコードブック２６９０₂からゲ
インコードベクトルを順次読みだし、このゲインコード
ベクトルを乗算し、スイッチ回路６５０₂を通して探索
回路６８０へ出力する。探索回路６８０では下式を最小
化するゲインコードベクトルを選択し、選択されたゲイ
ンコードベクトルを表すインデクスを端子６８５から出
力する。

【００４１】

【数７】

【００４２】ここで、η^l（１）_k、η^l（２）_kは、
それぞれゲインコードブック２から読みだした１次目、
２次目のゲインコードベクトルを示す。ｇ′
^l-1（１），ｇ′^l-1（２）は、それぞれ、一つ前のサ
ブフレームにおいて復元した１次目、２次目のゲインを
示す。さらに、探索回路６８０では、第２サブフレーム
以降では、下式によりゲインを復元して、遅延回路６６
０へ出力する。

【００４３】ｇ′^l（１）＝η^l（１）_kｇ′^l-1（１）（１６）ｇ′^l（２）＝η^l（２）_kｇ′^l-1（２）（１７）重み付け信号計算回路３６０は、スペクトルパラメータ
計算回路の出力パラメータ及び、それぞれのインデクス
を入力し、インデクスからそれに対応するコードベクト
ルを読みだし、まず下式にもとづき駆動音源信号ｖ
（ｎ）を求める。

【００４４】ｖ（ｎ）＝ｇ′^l（１）ｖ（ｎ−Ｔ）＋ｇ′^l（２）ｃ_j（ｎ），ｌ＝１， …，Ｍ（１８）次に、スペクトルパラメータ計算回路２００の出力パラ
メータ、スペクトルパラメータ量子化回路２１０の出力
パラメータを用いて下式により、応答信号ｓ_w（ｎ）を
サブフレーム毎に計算して、応答信号計算回路２４０へ
出力する。

【００４５】

【数８】

【００４６】第１の発明の別の実施例を示すブロック図
を図３に示す。図において図１と同一の番号を付した構
成要素は、図１と同じ動作をするので説明は省略する。

【００４７】図において、残差計算回路７１５は、サブ
フレームの音声信号ｘ（ｎ）と量子化された予測係数を
入力し、下式にもとづき、サブフレーム毎に予測を行な
い予測残差信号ｅ（ｎ）を計算し、ゲイン量子化回路７
００へ出力する。

【００４８】

【数９】

【００４９】次に、ゲイン量子回路７００の動作を図４
を用いて説明する。なお、図４において、図２と同一の
番号を付した構成要素は、図２と同一の動作を行なうの
で説明は省略する。

【００５０】図において、ＲＭＳ計算回路７２０は、端
子６２０、６３０、７０５からそれぞれ、信号ａ
_c（ｎ）、ｅ_c（ｎ）、ｅ（ｎ）を入力し、それぞれ、
下式に従い信号のＲＭＳを計算し、探索回路７３０に出
力する。

【００５１】

【数１０】

【００５２】ここで、ＲＭＳ_a、ＲＭＳ_c、ＭＲＳ
_eは、それぞれ、適応コードブック回路５００にて選択
された適応コードベクトルａ_c（ｎ）、音源量子化回路
３５０にて選択された音源コードベクトルｅ_c（ｎ）、
予測残差信号ｅ（ｎ）のＲＭＳを示す。

【００５３】探索回路７３０では、第１サブフレームで
は下式を最小化するように、ゲインコードブック６９０
₁の探索を行なう。

【００５４】

【数１１】

【００５５】ＲＫ＝ＲＭＳ_e （２５）Ａ＝ＲＭＳ_a （２６）Ｂ＝ＲＭＳ_c （２７）また第２サブフレーム以降では、下式を最小化するよう
に、ゲインコードブック６９０₂を探索し、選択したゲ
インコードベクトルを表すインデクスを端子６８５から
出力する。

【００５６】

【数１２】

【００５７】さらに、下式に従い、ゲインを復元し、遅
延回路６６０へ出力する。

【００５８】ｇ′^l（１）＝η（１）_kｇ′^l-1（１）（２９）ｇ′^l（２）＝η（２）_kｇ′^l-1（２）（３０）以上で第１の発明の実施例の説明を終える。

【００５９】図５は、第２の発明の一実施例を示すブロ
ック図である。図において、図１と同一の番号を付した
構成要素は、図１と同様の動作をするので説明を省略す
る。モード判別回路８００は、聴感重み付け回路２３０
からフレーム単位で聴感重み付け信号を受取り、モード
判別情報を出力する。ここでは、モード判別に、現在の
フレームの特徴量を用いる。特徴量としては、例えばピ
ッチ予測ゲインを用いる。ピッチ予測ゲインの計算は、
例えば下式を用いる。

【００６０】Ｇ＝１０ｌｏｇ₁₀［Ｐ／Ｅ］（３１）

【００６１】

【数１３】

【００６２】ここで、Ｔは予測ゲインを最大化する最適
遅延である。

【００６３】ピッチ予測ゲインを予め定められた複数個
のしきい値と比較して複数種類のモードに分類する。モ
ードの個数としては、例えば４を用いることができる。
モード判別回路８００は、モード判別情報をゲイン量子
化回路８１０、マルチプレクサ４００へ出力する。

【００６４】ゲイン量子化回路８１０の構成を図６に示
す。図において、図２と同一の番号を付した構成要素は
図２と同一の動作を行なうので説明は省略する。図にお
いて、端子８０５からモード判別情報を入力し、スイッ
チ回路８５０₁、８５０₂に出力する。スイッチ回路で
は、通常はスイッチを外側に倒しておき、ゲインコード
ブック６９０₁を探索する。モード判別情報が予め定め
られたモードを示す場合にのみスイッチを内側に倒し、
ゲインコードブック６９０₂を探索する。

【００６５】図７は第２の発明の別の実施例の構成を示
すブロック図である。図において、図３，図５と同一の
番号を付した構成要素は図３，図５と同一の動作を行な
うので説明は省略する。

【００６６】図８はゲイン量子化回路８２０の構成を示
すブロック図である。図において、図４、図６と同一の
番号を付した構成要素はそれらと同一の動作を行なうの
で、説明は省略する。

【００６７】以上で本発明の実施例の説明を終える。

【００６８】上述した実施例に限らず、種々の変形が可
能である。

【００６９】第２の発明では、ゲインコードブックとし
て、モード判別情報に応じて異なるコードブックを切替
えるようにしてもよい。

【００７０】上記実施例では、第２サブフレーム以降
で、作用の項の（１），（２）式に従いゲインを量子化
する例について示したが、（３），（４），（５）式に
従いゲインを量子化する場合にも、補正量の表現法の違
いのみで、ほぼ同様の構成により実現できる。

【００７１】音源量子化回路の音源コードブックの構成
としては、他の周知な構成、例えば、多段構成や、スパ
ース構成などを用いることができる。

【００７２】モード判別情報を用いて適応コードブック
回路や、音源量子化回路における音源コードブックを切
替る構成とすることもできる。

【００７３】音源量子化回路では、音源コードブックを
探索する例について示したが、複数個の位置と振幅の異
なるマルチパルスを探索するようにしてもよい。ここ
で、マルチパルスの振幅と位置は、下式を最小化するよ
うに行なう。

【００７４】

【数１４】

【００７５】ここで、ｇ_j，ｍ_jはそれぞれ、ｊ番目の
マルチパルスの振幅、位置を示す。ｋはマルチパルスの
個数である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音声符号化装置において、ゲインを過去のゲイン量子化
値を用いて表すことにより、ゲインを量子化するのに必
要なビット数を、サブフレーム当たり例えば６ビットか
ら４ビット程度に低減化することができる。これは、サ
ブフレーム長を２．５ｍｓｅｃとし、１秒当たりの伝送
量にすると、２．４ｋｂ／ｓから１．６ｋｂ／ｓに低減
化できるので、音声全体の符号化速度を８ｋｂ／ｓ以下
に低減化することが容易となり、低減化しても従来より
も良好な音質が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例を示す図。

【図２】ゲイン量子化回路３６５の構成を示す図。

【図３】第１の発明の別の実施例を示す図。

【図４】ゲイン量子化回路７００の構成を示す図。

【図５】第２の発明の実施例を示す図。

【図６】ゲイン量子化回路８１０の構成を示す図。

【図７】第２の発明の別の実施例を示す図。

【図８】ゲイン量子化回路８２０の構成を示す図。

【符号の説明】

１１０フレーム分割回路１２０サブフレーム分割回路２００スペクトルパラメータ計算回路２１０スペクトルパラメータ量子化回路２１１ＬＳＰコードブック２３０重み付け回路２３５減算回路２４０応答信号計算回路５００、６００、８００、９００適応コードブック回
路３１０インデクス応答計算回路３５０音源量子化回路３５１音源コードブック３６０重み付け信号計算回路３６５、７００、８１０、８２０ゲイン量子化回路４００マルチプレクサ６５０₁、６５０₂、８５０₁、８５０₂ スイッチ回
路６６０遅延回路６７２、６７５乗算器６８０、７３０探索回路６９０₁ ゲインコードブック１６９０₂ ゲインコードブック２７１５残差計算回路７２０ＲＭＳ計算回路８００モード判別回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音声信号を予め定めたフレーム単位に区切
るフレーム分割部と、前記音声信号からスペクトルパラ
メータを求めるスペクトルパラメータ計算部と、遅延分
過去の音源信号を切り出してピッチ予測を行なう適応コ
ードブック部と音源信号を量子化する音源量子化部と適
応コードブックと音源信号の少なくとも一つのゲインを
量子化するゲイン量子化部からなる音声符号化装置にお
いて、前記フレームを細分化したサブフレームにおい
て、同一フレーム内の過去のサブフレームでの量子化ゲ
インと補正量とを用いて現サブフレームのゲインを量子
化するゲイン量子化部を有する音声符号化装置。
【請求項２】音声信号を予め定めたフレーム単位に区切
るフレーム分割部と、前記音声信号から特徴量を計算し
モード判別を行なうモード判別部と、前記音声信号から
スペクトルパラメータを求めるスペクトルパラメータ計
算部と、遅延分過去の音源信号を切り出してピッチ予測
を行なう適応コードブック部と音源信号を量子化する音
源量子化部と適応コードブックと音源信号の少なくとも
一つのゲインを量子化するゲイン量子化部とからなる音
声符号化装置において、前記フレームを細分化したサブ
フレームにおいて、予め定められたモードに対して同一
フレーム内の過去のサブフレームでの量子化ゲインと補
正量とを用いて現サブフレームのゲインを量子化するゲ
イン量子化部を有することを特徴とする音声符号化装
置。