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    公开号:WO1990013112A1
    申请号:PCT/JP1990/000199
    申请日:1990-02-20
    公开日:1990-11-01
    发明作者:Masami Akamine；Kimio Miseki
    申请人:Kabushiki Kaisha Toshiba；
    IPC主号:G10L19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 音声符号化装置 技術分野
    [0002] こ の発明 は、 音声信号 を 髙能率で圧縮 し て符号化す る 音声 符号化装置に係 り、 特 に伝送 ビ ッ ト レー ト を低 く、 例え ば 10Kb/s以下 に で き る適応密度駆動パ ルス 列 に基づ く 音声符号 化装置 に関す る。
    [0003] 背景技術
    [0004] , 現在、 音声信号 を 10Kb/s以下の低 ビ ッ ト レー ト で伝送す る 符号化技術が盛ん に検討 さ れて い る 力《、 その具体的方法 と し て、 一定間隔で並ん だパルス 列で音声合成フ ィ ル タ の駆動信 号 を 表現 し、 こ れ を 用 いて符号化 を 行 う 方式があ る。 こ の詳 細 に つ レヽて は、 PETER KR00N氏 ら に よ る IEEE会報、 1986年 10月、 Vol. ASSP-34, pp. 1054 - 1063に掲載の " Regu 1 ar - Pu 1 se
    [0005] Excitation - A Novel Approach to Effective and
    [0006] Efficient Multipulse Coding of Speech,，と 題 し た 論文 （文 献 1 ) に説明 さ れて い る。
    [0007] こ の論文 に記載の音声符号化方式 を 第 1 図お よ び第 2 図 を 用 いて 説明 す る。 第 1 図 お よ び第 2 図 は こ の方式の 符号化装 置 と 復号化装置の プロ ッ ク 図で あ る。
    [0008] 第 1 図 に お いて、 予測 フ ィ ル タ 1 の入 力信号 は Aノ D変換 さ れた 音声信号系列 s (n)で あ る。 予測フ ィ ル タ 1 は s (n)の 過去の 系列 と 予測ノ ラ メ ー タ a i ( l ≤ i p ) を 用 い、 次式 に示さ れる よ う 予測残差信号 r (n)を 計算 し、 出 力 す る。 r (n) = s (n)— , a i - s ( n- i ) ··· ( 1 )
    [0009] i = 1 こ こ で、 p は予測フ ィ ル タ 1 の次数で あ り、 上述 し た論文 で は P = 12と し て い る。 予測 フ ィ ル タ 1 の伝達関数 A (z)は次 の よ う に表わ さ れる。
    [0010] A ( Z) = 1 - £ ^ K · Z -κ … (2) 駆動信号生成回路 2 は、 予め定め ら れた間隔 で並ん だ駆動 パ ル ス 列 V (n)を駆動信号 と し て発生す る。 こ の駆動パ ル ス列 V ( n )の ノ タ ー ン の一例 を 第 3 図 に示す。 こ の 図 に お け る K は パ ルス 系列の位相 を示 し、 各 フ レーム に お け る 最初 のノ ル ス の位置 を表わす。 ま た、 横軸 は離散的な 時刻を 表わ す。 こ こ で は、 1 フ レ ー ム の長 さ を 40サ ン プル （サ ン プ リ ン グ周波数 」8KHzで 5ms) 、 パル ス の 間隔 を 4 サ ン プル と し た場合 に つ いて 示 し て あ る。
    [0011] 減算器 3 は、 予測残差信号 r (n)と駆動信号 V (η)と の差 e (n)を計算 し、 聴感重み付け フ ィ ル タ 4 へ出 力す る。 こ の フ ィ' タ 4 は聴覚の マ ス キ ン グ効果を 利用 す る た め に e (ri)を 周 波数領域で整形す る た め の も のであ り、 その伝達関数 W (z)は 次式で与えち れる。
    [0012] W ( z ) = 1 / A (zZ r)
    [0013] = I / ( 1 - ^ Κ · Γ κ · Ζ - …（3)
    [0014] ( た だ し、 0 ≤ r ≤ 1 )
    [0015] 重み ^！け フ ィ ル タ や マ ス キ ン グ効果に 関 し て は、 例え ば古 井貞照著 I "デ ィ ジ タ ル音声処理」 1985年東海大学出版会発行 (文献 2 ) に記述 さ れて い る の で、 こ こ で は説 明 を 省略す る。 重み付け フ ィ ル タ 4 に よ っ て重み付け さ れた 誤差 e ' (n)は、 誤差最小化回路 5 に入力 さ れ る。 こ の誤差最小化回路 5 は、 e ' (II)の 2 乗誤差が最小 と な る よ う に駆動パル ス列の振幅 と 位相 を 決定す る。 駆動信号生成回路 2 は、 こ れ ら振幅 と 位相 の情報 を基 に駆動信号 を 発生 さ せ る。 誤差最小化回路 5 に お け る駆動パ ル ス列 の振幅 と 位相の決定手順 を 文献 1 の記述 に 従 っ て、 以下 に簡単 に説明す る。
    [0016] ま ず、 フ レ ーム 長 を L サ ン プル、 1 フ レ ーム 中 の駆動パ ル ス 数を Q個 と し、 駆動パ ル ス の位置を 表わす Q X L の行列 を M Kと お く。 1^ の要素 111 は、 次の よ う に表わ さ れ る。 ま た、 K は前述 し た よ う に駆動パ ル ス列の位相で あ る。
    [0017] m i j = 1 ； j = i X N + K — 1 の と き
    [0018] m i j = 0； その他
    [0019] 0 ≤ 1 ≤ Q - 1 … ） 0 ≤ j ≤ L - 1
    [0020] ( た だ し、 N = L / Q )
    [0021] 次に、 位相 Kの駆動信号 （駆動パ ル ス 列） の 非零の振幅 を 要素 と す る 行べ ク ト ル を b (K> と お く と、 位相 Kの駆動信号 を 表わす行ベ ク ト ル u (K) は、 次式の よ う に表わ さ れる。
    [0022] u ( K ) = b ( κ ) Μ κ … （5)
    [0023] 重み付け フ ィ ル タ 4 の ィ ン パルス応答 を 要素 と す る次の L X L 行列 を H と お く。
    [0024] こ の と き、 重み付け さ れた誤差 e ' (n)を 要素 と す る誤差べ ク ト ル e (κ > は、 次式で記述さ れる。
    [0025] e <κ > - e 《ο) 一 b ） … （7)
    [0026] ( た だ し、 K = 1, 2， … N )
    [0027] こ こ で、 e (0) = e 0 + r H … （8)
    [0028] . H M KH 〜 （9)
    [0029] ベ ク ト ル e 。は前 フ レ ーム に お け る重み付け フ ィ ル タ の 内部 状態に よ る重み付 け フ ィ ル タ の 出力 で あ り、 べ ク ト ル r は予 測残差信号ベ ク ト ルで あ る。 最適な駆動パ ル ス の振幅 を 表わ すベク ト ル は、 次式で表わ さ れる 2 乗誤差
    [0030] E = e "》 e 《κ> * ' … （ 10) を b " >で偏微分 し、 零 と お く こ と に よ り、 次式の よ う に得 ら れ る，
    [0031] <" .= e <¾} H [ Η RH Κ*] -1 - (11)
    [0032] (た だ し、 t は転置を 示す）
    [0033] こ の と き、 駆動パルス列の位相 K は、 次式を 各 K につ いて 計算 し、 E ( κ >が最小 と な る よ う に選ぶ。
    [0034] E "〉 = e (。） [ H R* [ H KH K*] -1 H K ] e - (12) こ の よ う に し て 駆動パ ル ス 列の振幅 お よ び位相が決定 さ れ る。 次 に、 第 2 図 に 示 し た復号化装置 に つ いて説明す る。 第 2 図 に お い て、 駆動信号生成回路 7 は第 1 図の駆動信号生成回 路 2 と 同 じ も ので あ り、 符号化装置か ら 伝送さ れ入 力端子 6 に 入力 さ れた駆動パ ル ス列の握幅 と 位相 を 基に 駆動信号 を 発 生 す る。 合成 フ ィ ル タ 8 は、 こ の駆動信号 を 入 力 と し て合成 音声信号 s ( n )を生成 し、 出 力 端子 9 へ 出 力す る。 合成 フ ィ ル タ 8 は第 1 図の予測フ ィ ル タ 1 と 逆フ ィ ル タ の 関係 に あ り、 そ の伝達関数 は 1 Z A ( z )であ る。
    [0035] 以上説明 し た従来例の符号化方式 に お い て は、 伝送すべ き 情報は合成 フ ィ ル タ 8 の パ ラ メ ー タ a i ( 1 ≤ i ≤ p ) と 駆動 ノ ル ス 列の振幅お よ び位相で あ リ、 駆動パ ル ス 列の 間隔 N = L Z Q を 変 え る こ と に よ っ て、 伝送 レー ト を 自 由 に設定で き る。 し か し な が ら、 こ の従来方式 に よ る 実験結果で は、 伝送 レ ー ト が低 く、 特 に 1 0k b / s以下 に な る と、 合成音声 に雑音が 目 立ち、 品質が悪 く な る。 特 に、 ピ ッ チ周期の短い女性の声 で 実験 を 行っ た と き の品質劣化が 目 立つ。
    [0036] こ の原因 は、 駆動パル ス列 を 常 に 一定間隔の パル ス列で表 現 し て い る た めで あ る。 す な わ ち、 音声信号は、 有声音の 時、 ピ ッ チ に よ る 周期 的な信号 と な る た め、 その予測残差信号 も ピ ッ チ 周期每 にパ ワ ーが大 き く な る 周期的な信号 と な る。 こ の よ う に周期的 に パ ワ ーが大 き く な る 予測残差信号 で は、 ノ ヮ 一の 大 き い部分が重要 な情報 を 含ん で い る。 ま た、 音韻等 の 劣化 に伴っ て音声信号の相関が変わ る 部分や、 発声の 開始 部分等、 音声信号 のパ ワ ーが大 き く な る 部分で は、 予測残差 信号の ノ ヮ ー も フ レーム 内 で 大 き く な る。 こ の場合 も、 残差 信号のパ ワ ーの大 き い部分は、 音声信号の性質 が変化 し た部 分で あ る-ので、 重要で あ る。
    [0037] と こ ろ が、 従来の方式で は予測残差信号のパ ワ ー がフ レ ー ム 内で変化 し て い る に も 関わ ら ず、 フ レ ー ム内 で常 に一定の 間隔を 持つ駆動パ ル ス列で合成フ ィ ル タ を 駆動 し て 合成音声 を 得て いる た め、 合成音声の 品質が著 し く 劣化 し て し ま う。
    [0038] 上述 し た よ う に、 従来の音声符号化方式は フ レー ム 内で常 の 一定の間隔 を持つ駆動パ ル ス列で合成 フ ィ ル タ を 駆動 し て い る た め、 伝送 レ ー ト が低 く な リ、 例え ば 1 0 k b / s以下 に な る と、 合成音声の品質が劣化す る と い う 問題点があ っ た。
    [0039] 本発明 は こ の よ う な問題 に鑑みて な さ れた も ので、 低い伝 送 レー ト に お いて も高品質の合成音声が得 ら れ る 音声符号化 装置を 提供す る こ と を 目 的 と す る。
    [0040] 発明の開示
    [0041] 本発明 は、 駆動信号 に よ り 合成フ ィ ル タ を 駆動 し て合成音 声 を 得る音声符号化装置に お いて、 駆動信号の フ レ ーム を 複 数の等長ま た は不等長のサ ブフ レ ー ム に分割 し、 パ ル ス 間隔 がサ ブ フ レーム単位で可変で あ り、 各サ ブフ レ ーム 内で は等 間隔の駆動パ ル ス 列に よ っ て駆動信号 を構成 し、 駆動信号 に よ リ 駆動さ れる 合成フ ィ ル タ の 出力信号 と 入力 音声信号 と の 誤差信号のパ ワ ーが最小 と な る よ う に駆動パ ル ス列 の振幅 ま た は振幅お よ び位相 を 決定す る よ う に す る と 共 に、 入力音声 信号 に対す る短期予測残差信号 ま た は ピ ッ チ予測残差信号 に 基づい て駆動パ ル ス列の密度 を 決定す る。
    [0042] 本発明で は駆動 ルス 列の密度、 すな わ ち パ ル ス 間隔力 重要な 情報 ま た は 多 く の情報が含 ま れる サ ブフ レー ムで は密 に、 そ う で な いサ ブフ レ ームで は粗 く と レヽ う よ う に サ ブフ レ 一ム每 に適応的に 変化す る こ と に よ り、 合成音声の 品質が向 上す る。
    [0043] 図面の簡単な説明
    [0044] 第 1 図、 第 2 図 は従来技術 に よ る 符号化装置、 復号化装置 の構成 を 示す ブロ ッ ク 図、 第 3 図は従来技術の駆動信号の例 を 示す 図、 第 4 図 は こ の発明 に よ る 音声符号化装置の第 1 実 施例に係る 符号化装置の構成 を 示す ブ ロ ッ ク 図、 第 5 図 は第 4 図 に お け る 駆動信号生成部の詳細 な ブ ロ ッ ク 図、 第 6 図 は
    [0045] '第 1 実施例に係る 復号化装置の構成 を 示す ブロ ッ ク 図、 第 7 図 は こ の発明 の第 2 実施例で生成 さ れる 駆動信号の 一例 を 示 す 図、 第 8 図 は第 2 実施例 に係 る符号化装置に お け る駆動信 号生成部の詳細な ブロ ッ ク 図、 第 9 図 は こ の発明 の第 3 実施 例 に係 る符号化装置の ブ ッ ク 図、 第 1 0 図は第 3 実施例 に お け る 予測 フ ィ ル タ の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 1 図は第 3 実施例 に 係 る復号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 2 図 は第 3 実施例で生成 さ れる 駆動信号の 一例を 示す 図、 第 1 3 図 は こ の発明 の第 4 実施例 に係る 符号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 4 図は第 4 実施 例 に係 る復号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 5 図は こ の発明 の第 5 実施例 に係 る符号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 6 図 は第 5 実 施例に係る 複号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 7 図 は第 5 実施例 に お け る 予測 フ ィ ル タ の ブ ロ ッ ク 図、 第 1 8 図 は第 5 実施例 で生成 さ れる 駆動信号の一例 を 示す 図、 第 1 9 図は こ の発明 の第 6 実施例 に係 る符号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 2 0 図 は こ . の発明 の第 7 実施例に'係 る符号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 2 1 図 は こ の発明 の第 8 実施例に係る符号化装置の プロ ッ ク 図、 2 2 図は こ の発明の第 9 実施例に係る 符号化装置の プ ロ ッ ク 図、 第 2 3 図は第 9 実施例に係る 復号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 2 4 図は第 9 実施例の符号化装置に お け る短期べ ク ト ル量 子化回路の詳細な ブロ ッ ク 図、 第 2 5 図 は第 9 実施例の復号 化装置 に お け る駆動信号生成回路の詳細 な プロ ッ ク 図、 第 2 ' 6 図は こ の発明 の第 1 0 実施例 に係 る 符号化装置の ブロ ッ ク 図、 第 2 7 図 は こ の発明 の第 1 1 実施例 に係る 符号化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 2 8 図は こ の発明の第 1 2 実施例に係る符号 化装置の ブ ロ ッ ク 図、 第 2 9 図 は予測フ ィ ル タ、 合成フ ィ ル タ を構成す る 極零モ デルの ブ ロ ッ ク 図、 第 3 0 図は第 2 9 図 ス ム ^ " ジ ン グ回路の詳細な ブ ロ ッ ク 図、 第 3 1 図、 第 3 2 図 は第 2 9 図の極零モ デル の周波数特性 を 従来例と 比較 し て 示す図、 第 3 3 図〜第 3 6 図 は他の極零モ デル の ブ ロ ッ ク 図 で あ る。
    [0046] ' 発明 を 実施す る た め の最良 の形態
    [0047] 以下、 図面 を参照 し て、 こ の発明 に よ る音声符号化装置の 実施例 を説明 す る。
    [0048] 第 4 図 は第 1 実施例 に係る符号化装置を 示す プ ロ ッ ク 図で あ る。 A Z D 変換 さ れた音声信号 s ( n )がフ レ ー ム バ ッ フ ァ 1 0 2 に 入力 さ れる。 フ レ ー ム ノ ッ フ ァ 1 0 2 は、 音声信号 ... s ( n )を ：1 フ レ ー ム分蓄積す る。 第 4 図の各構成要素 は 1 フ レ 一ム每 に以下 の処理 を 行 う。
    [0049] . 予測パ ラ メ ー ダ計算回路 1 0 8 は、 フ レ ー ム ノ ッ フ ァ 1 0 2 か ら の音声信号 s (n)を 入力 し、 予め定め ら れた p 個の予測 ノ ラ メ ー タ （ α ノ ラ メ ー タ 又 は k ノ S ラ メ ー タ ） を 自 己相関法 又 は共分散法 に よ り 計算す る。 求め ら れた予測パ ラ メ ー タ は 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 1 1 0 に 入力 さ れる。 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 1 1 0 は、 予測パ ラ メ ー タ を 予 め定 め ら れた 量子化 ビ ッ ト 数に基づいて符号化 し、 こ の符号 を 復号化回路 1 1 2 と マ ル チ プ レ ク サ 1 1 8 に 出 力す る。 復号化 回路 1 1 2 は入 力 し た予測パ ラ メ ー タ の符号 を 復号化 し、 復号値 を 予 測 フ ィ ル タ 1 0 6 と 駆動信号生成部 1 0 4 に入 力す る。 予測 フ ィ ル タ 1 0 6 は、 音声信号 s (n)と 復号化 さ れた予測パ ラ メ ー タ と し て例え ば α ノ ラ メ一タ ^ iを 入力 し、 次式 に従 っ て予 測残差信号 r (n)を 計算 し、 r (n)を 駆動信号生成部 1 0 4 に 出 力す る。 r (n) = s (n) - £ a i - s (n-i) - (13)
    [0050] 1 = 1
    [0051] 駆動信号生成部 1 0 4 は、 入力信号 s (n)と 予測残差信号 r (n)と α ノ ラ メ ー タ の量子ィヒ値 a i ( 1 ≤ i < p ) を 入 力 し、 予 め 定 め ら れ た M個 の サ ブ フ レ ーム の各 々 に つ い て ノ ル ス の 間隔及 び振幅 を計算 し、 パ ル ス の間隔 を 出 力端子 1 2 6 か ら 符号化回路 1 1 4 へ出 力 し、 パ ル ス の振幅 を 出 力端子 1 2 8 か ら 符号化回路 1 1 6 へ 出 力 す る。
    [0052] 符号化回路 1 1 4 は、 各サ ブフ レ ー ム の パ ル ス 間隔 を 予め 定 め ら れた ビ ッ ト 数で符号化 し て マ ルチ プ レ ク サ 1 1 8 へ 出 力 す る。 パ ル ス 間隔の符号化法 と し て は種々 の 方法が考 え ら れ る カ S、 一例 と し て、 パ ル ス 間隔の と り う る値 と し て複数個 を 予め 定め、 それ に番号付け を し て お き、 その信号 を パル ス 間隔の符号 と す る 方法が考え ら れる。
    [0053] 符号化回路 1 1 6 は、 各サ ブフ レーム の駆動パル ス の振幅 を 予め定め ら れた ビ ッ ト 数で符号化 し て マ ルチ プ レ ク サ 1 1 6 へ 出 力す る。 駆動パル ス の振幅の符号化法と し て も種々 の 方法が考え ら れる が、 従来 よ く 知 ら れて い る方法を 用 い る こ t がで き る。 例え ば、 正規化 さ れた パル ス振幅 の確率分布 を 予め調べ、 そ の確率分布 に対す る最適量子化器 （一般に M A X の量子化 と 呼ばれて い る ） を 用 い る方法が考 え ら れる。 こ れ につ いて は、 上述 し た 文献 1 等に詳述さ れて い る ので こ こ で は説明 を 省.略する。 ま た他の方法 と し て、 パ ルス 振幅 を 正 規化 し た後、 ベ ク ドル量子化法 に よ リ 符号化す る 方法も 考 え ら れる， ぺ ク ト ル量子ィヒで用 い ら れる コ ー ド ブ ッ ク は L B G ア ル ゴ リ ズム等 に よ り 作成す る こ と がで き る。 L B Gァ ル ゴ リ ズム につ いて は、 YOSEPH L INDLEに よ る IEEE会報， 1980年 1 月 ， vo 1. 1， COM - 28， pp. 84 - 95に記載の " An algo 1 ithm for Vector Quantizer Des i gn"と 題 し た論文 （文献 3 ) に詳述 さ れて い るので こ こ で は説明 を 省 く。
    [0054] ま た、 駆動パル ス系列の符号化及び予測パ ラ メ ー タ の符号 ィヒ に関 して は こ こ で説明 し た 方法に 限 ら ず、 周 知の方法 を 用 い る こ と 力 ίで き る。
    [0055] マ ル チプ レ ク サ 1 1 8 は、 予測パ ラ メ ー タ 符号化 回路 1 1 0 の 出 力符号 と 符号化回路 1 1 4、 1 1 6 の 出 力符号 を 組み 合 わせ て、 符号化装置出 力信号 を生成 し、 出 力 端子 か ら通信 路等へ 出力す る。 次に、 駆動信号生成部 1 0 4 の構成 に つ いて 説明 す る。 第 5 図は、 駆動信号生成部 1 0 4 の一例 を 示す ブ ロ ッ ク 図で あ る。 図 に お い て端子 1 2 2 か ら 1 フ レーム分の予測残差信号 r ( II )が入力 さ れ、 ノ ッ フ ァ メ モ リ 1 3 0 に入 力 さ れ る。 ノ' ッ プ ア メ モ リ 1 3 0 は、 入 力 し た予測残差信号 を 予め 定め ら れ た 等長又は不等長 の M個のサ ブフ レ ー ム に分割 し、 サ ブフ レ 一ム每 に蓄積す る。 パ ル ス 間隔計算回路 1 3 2 は、 ノ ッ フ ァ メ モ リ 1 3 0 に蓄積さ れた予測残差信号 を 入力 し、 各サ ブ フ レ ーム に お け るノ Sルス 間隔 を 予め定め ら れた ア ル ゴ リ ズム に 従 っ て計算 し、 駆動信号生成回路 1 3 4 と 出 力 端子 1 2 6 に 出 力す る。
    [0056] パル ス 間隔 を 計算す る ア ル ゴ リ ズム と し て は種々 考え ら れ る。 例 え ば、 パル ス 間隔 と し て予め 2 種類の値 N 1 と N 2 を 設定 し て お き、 サ ブフ レーム の予測残差信号の 2 乗和があ る 閾値よ リ 大 き い場合はサ ブフ レ ーム の パ ル ス 間隔 を N 1 と し、 小 さ い場合 は N 2 と す る方法が考え ら れ る。 ま だ、 その他の 方法 と し て、 各サ ブフ レ ーム の予測残差信号の 2 乗和 を 計算 し、 2 乗和が大 き い順 に予め定め ら れた個数の サブ フ レーム の パル ス 間隔 を N 1 と し、 残 り のサ ブフ レーム のパ ルス 間隔 を N 2 と す る 方法 も考え ら れる。
    [0057] 駆動信号生成回路 1 3 4 は、 パ ル ス 間隔計算 回路 1 3 2 力 ら 出力 さ れ る パ ル ス 間隔 と 誤差最小化回路 1 4 4 か ら 出 力 さ れ る パ ルス振幅の情報 を も と に、 等間隔のパル ス列か ら な る 駆動信号 V (n)を サ ブフ レ ー ム每に 発生 し、 合成フ ィ ル タ 1 3 6 へ 出 力す る。 合成フ ィ ル タ 1 3 6 は駆動信号 V (n)と、 端子 1 2 4 から量子化 さ れた予測パ ラ メ 一 タ ^ i ( 1 ≤ i ≤ p ) を 入力 し、 次式 に従 っ て合成信号 (n)を 計算 し、 s (n)を 減算 器 1 3 8 へ 出 力する。 (n) = V (n) + 2 i · s(n-i ) 〜 （U) 減算器 3 8 は端子 1 2 0 か ら 入力 さ れた入 力音声信号 と 合成信号と の差 (n)を 計算 し、 聴感重み付け フ ィ ル タ 1 4 0 へ 出力 する。 重み付け フ ィ ル タ 1 4 0 は e (n)を 周波数数軸上 で重み付け を 行な い 2 乗誤差計算回路 1 4 2 に 出力 す る。
    [0058] 重み け フ ィ ル タ 1 4 0 の伝達関数は、 合成 フ ィ ル タ 1 3 6 の予測パ ラ メ ー タ a iを 用 い て次の よ う に表 さ れる。
    [0059] W (z)= ( l - 2 ^ i - Z -リ / ( 1 - 2 · · z ー （15) こ こ で、 y は重 み付け フ ィ ル タ の特性 を 与え るノ ラ メ ー タ で あ る。
    [0060] こ の童み付 け ブ イ ル タ は、 従来例の フ ィ ル タ 4 と 同様 に聴 覚のマ ス キ ン グ効果を利用 す る も の で あ り、 文献 1 に詳述 さ れ、てい る。
    [0061] 2 乗誤差計算回路 1 4 2 は重み付け さ れた誤差 e ' (n)の サ ブフ レ ー ム に お け る 2 乗和 を 計算 し、 誤差最小化回路 1 4 4 出；^す る， 誤差最小化回路 1 4 4 は、 2 乗誤差計算回路 1 4 2 で計算 さ れた 重み付 け 2 乗誤差 を 蓄積す る と 共 に、 駆動 パ ルス の振幅 を調攀し、 振幅情報 を 駆動信号生成回路 1 3 4 へ 出力 する。 駆動信号生成回路 1 3 4 は、 駆動パ ル ス の間隔 と 振幅 の情報 を も と に駆動信号 V (n)を 再び発生 さ せ、 合成フ ィ ル タ 1 3 6 に 出 力す る。
    [0062] 合成 フ ィ ル タ 1 3 6 は こ の駆動信号 V (n)と 予測パ ラ メ ー タ iを 用 いて 合成信号 s (n)を 計算 し、 減算器 1 3 8 へ出 力 す る。 減算器 1 3 8 で計算 さ れた入力音声信号 s (n)と 合成信号 (n)と の誤差 e (n)は重 み付 け フ ィ ル タ 1 4 0 に よ リ、 周波 数軸上で重み付け さ れた後、 2 乗誤差計算回路 1 4 2 へ 出 力 さ れる。 2 乗誤差計算回路 1 4 2 は重み付け さ れた誤差の 2 乗和 を 計算 し、 誤差最小化回路 1 4 4 へ 出 力す る。 誤差最小 ィヒ 回路 1 4 4 は、 重み付け さ れた 2 乗誤差 を 再 び蓄積す る と 共 に、 駆動パルス の振幅 を 再び調整 し、 駆動信号生成回路 1 3 4 へ 出力 す る。
    [0063] 以上 の よ う な駆動信号の発生か ら誤差最小化 に よ る駆動パ ル ス振幅の調整ま での一連の処理は、 駆動パル ス振幅の と リ 得 る 全ての組み合せ に対 し て サ ブフ レーム每に 行わ れ、 重み 付 け さ れた 2 乗誤差を 最小 と す る駆動パ ル ス振幅が 出 力端子 1 2 8 へ出 力 さ れ る。 な お、 以上の一連の処理 に お いて、 合 成 フ ィ ル タ 及び重み付け フ ィ ル タ の 内部状態は駆動パル ス の 振幅の調整が終わ る每 に初期化す る 必要があ る。
    [0064] こ の よ う に、 第 1 実施例 に よ れば、 駆動信号 のパ ル ス 間隔 を 重要 な情報又は多 く の情報が含 ま れる サ ブフ レ ー ム で は密 に、 そ う で な い サ ブ フ レ ー ム で は粗 く と い う よ う に、 サ ブ フ レ ーム ご と に変え る こ と がで き る。
    [0065] 次 に、 第 1 実施例に係 る 復号化装置の説明 を 行 う。 第 6 図 は その ブ ロ ッ ク 図で あ る。 符号化装置か ら通信路等 を 介 し て 伝送さ れた駆軌パ ル ス 間隔の符号 と 駆動パ ル ス 振幅 の符号 と 予測パ ラ メ ー タ の符号 を 組み合 さ れた符号がデマ ル チ プ レ ク サ 1 5 0 に入力 さ れる。 デマ ルチプ レ ク サ 1 5 0 は、 入力 し た 符号 を駆動パ ル ス 間隔の符号 と、 駆動パ ル ス 振幅 の符号 と 予測パ ラ メ ー タ の符号 に分離 し、 それぞれの符号 を 復号化回 路 1 5 2, 1 5 4， 1 5 6 へ 出力す る。
    [0066] 復号回路 1 5 2, 1 5 4 は入力 し た符号 を駆動パ ル ス 間隔 N m ( 1 ≤ m ≤ M, 1 ≤ i ≤ Q m, Q m= L / N m) に 復号 し 駆 動信号 $成回路 1 5 8 へ 出力 す る が、 復号の手順は、 第 4 図 で説明 し た符号化回路 1 1 4, 1 1 6 と 逆の手順 と な る。 ま f 、 復号化回路 1 5 6 は、 予測パ ラ メ ー タ の符号 を a i ( 1 ≤ i ^ P ) に復号 し、 合成 フ ィ ル タ 1 6 0 へ 出力 す る カ、 復号 の手順 は、 第 4 図 に お け る符号化回路 1 1 0 と 逆の手順で あ る' ■
    [0067] 駆動信号生成回路 1 5 8 は、 入力 し た駆動パ ル ス 間隔及 び 振幅の情報を も と に、 サ ブフ レーム 内で等間隔で、 サブフ レ 一ム每 に間隔の異な る パ ル ス列か ら な る 駆動信号 V ( j )を 発生 さ せ合蟓フ ィ ル タ 1 6 0 に 出 力す る。 合成フ ィ ル タ 1 6 0 は、 駆動信号 V (j)と 量子化 さ れた 予測パ ラ メ ー タ a iを 用 いて、 次式に ぃ合成信号 y (j)を計算 し 出力す る。
    [0068] y (j) = V (j) + T i · τ 1 - y ( j-1)
    [0069] ( j = 1, 2, … N ) … (16) 次に、 第 2 実施例 を 説明 す る。 第 1 実施例で は駆動パ ル ス は A— b 一 S (Ana lysis by Symthesis)手法に よ り 計算さ れて い る が、 その他の方法 と し て、 解析的 に駆動パ ル ス を 計算す る 方法が考え ら れ る。
    [0070] こ こ で は、 先ず、 フ レ ー ム長 を N ( サ ン プル ） 、 サ ブ フ レ 一ム数 を M、 サブ フ レーム長 を L (サ ン プル） 、 m番 目 の サ ブ フ レ ー ム に お け る駆動パ ル ス の間隔 を N m ( 1 ≤ m < M ) , 駆動ノ ル ス数 を Q m、 駆動パ ル ス の振幅 を g i(m) ( 1 ≤ i ≤ Q m) 駆動ノ ルス の位相 を K mと お く。 こ の と き
    [0071] Q m= し L ノ N mj - (17)
    [0072] の 関係があ る。 こ こ で し · 」 は切 り 捨て に よ る 整数化の演算 を 示す。
    [0073] 第 7 図 に、 M = 5、 L = 8、 N 1 = N 3= 1、 N 2= N 4 = N 5= 2、 Q 1= Q 3= 8、 Q 2 = Q 4 = Q 5 = 4、 K 1 = K 2 = K 3= K 4= 1 の場合の駆動信号の例 を 示す。 m番 目 のサ ブ フ レ ーム に於 け る駆動信号 を V 〉 （n)と お く と、 V 》 （n)は、 次式の よ う に表 さ れる。
    [0074] V 〉 (n) ίΛ> δ (n-l )
    [0075] f
    [0076] ( n = 1, 2, - L ) … (18)
    [0077] 1 = ( i-1 ) N m+ K m
    [0078] ( 1 ≤ K m≤ N m) … （19) な お、 δ ( · ) は ク ロ ネ ヅ カ デル タ 関数であ る。
    [0079] 次に、 合成 フ ィ ル タ 1 3 6 の イ ンノ ル ス 反応 を h (n)と お く と、 合成フ ィ ル タ 1 3 6 の 出 力 は駆動信号 と ィ ン パ ル ス応答 の た た み込み和 と、 前フ レー ム に お け る 合成 フ ィ ル タ の 内部 状態に よ る フ ィ ル タ 出 力 と の和 と し て表 さ れる。 従 っ て、 m 番 目 の サ ブフ レ ー ム に お け る 合成信号 y > ( n )は、 次式で記 I 2
    [0080] 述す る こ と がで き る„ y <»> (n) = y „ { n+ ( m- 1 ) L } 4- ∑ < J > (n) · hi n+(m-l)L} j = 1
    [0081] こ こ で、 * はた たみ込み和 を 表す。 ま た、 y 。（ j )は前フ レ —ムの最後 に お け る 合成 フ ィ ル タ の 内部状態に よ る フ ィ ル タ 出 力で あ り、 前フ レームの合成フ ィ ル タ の 出力 を y OLD (j)と お く と、 y 。（ j )は次の よ う に表 さ れる。 y o ( J ) = ∑ a y o ( J - 1 )
    [0082] ι=1
    [0083] ( j = 1， 2， … N ) … (21)
    [0084] ' なお、 y 。の初期状態は y。（0) = y OLD (N)、 y 。（-i) = y O LD (N-i), y 。（― i ) = y OLD (N - i )と す— . る。
    [0085] ま ^ : 合成フ ィ ル タ 1 / A (z)と 重み付 1*フ /— ィ ル タ W (z)の縦 続接続フ ィ ル タ の伝達関数を H w(z)、 そ の イ ン パル ス応答 を h w(z)と お く と、 V ^^ )を 駆動信号 と し た場合の縦続接続 フィ ル タ の y ίΛ) (n)は次式の よ う に書け る。 (Λ} (η) = y 。{n+(m-l)L}
    [0086] m L
    [0087] tJ> ( i) h w{n-i+(m-j)L}
    [0088] j = 1 1=1
    [0089] ( n 2, L ) (22) P
    [0090] へ
    [0091] こ こ で、 y Q (j) = ∑ a i ' γ
    [0092] i =l
    [0093] ( j = 1, 2, … N ) (23)
    [0094] 初期状態は y „ (0) Oレ D (N)， y (-1 )
    [0095] A
    [0096] = y OLD (N-i) (24) ま た、
    [0097] H w(z) { 1 / A (z) } · {A (z)/ A (z/r) }
    [0098] A
    [0099] 1 / A (z/r)
    [0100] 1 ノ ( 1 - Ύ Z ) (25) h w ( n ) = 2_ i - y 1 · h w(n-i ) + 8 (o) (26) こ の と き、 入力 音声信号 s (n)と 合成信号 y <»> (n)と の重み 付 け誤差 e (»> (n)は次の よ う に表わ さ れ る。
    [0101] e <»> (n) = S w{n+(m-l)L}
    [0102] = y (») (n) …（27) た だ し、 S w(n)は入力 音声信号 S (n)を 重み付け フ ィ ル タ に 入 力 し た場合の重み付け フ ィ ル タ の 出 力 で あ る。
    [0103] 重み付け誤差の サブフ レ ー ム の 2 乗和 J は式 （18)， （19)，
    [0104] (22) , (27)を 用 いて次の よ う に 書 く こ と がで き る。
    [0105] L. m L
    [0106] J = ∑ [x{n+(m-l)L} - S - 2 V { J > ( i ) h w{n- i + (m-j ) L} ]2 n= I j = 1 i=l
    [0107] = [x{n+(m-l)U - ， § s i J ) h w { n- 1 + ( m- j ) L } ] 2 n= I j = 1 1 = Γ
    [0108] (28) た だ し、 1 = ( i - 1 ) N m + K m (29) x J = S w(j )— y 。 ） ( j = 1, 2, … N ) (30) 次に、 式（28)を で偏微分 し て 0 と お く こ と に よ り 次 式 を 導 出す る こ と がで き る。
    [0109] § ^ j <») φ hh { ( i-l)Nm + Km, ( j - 1 ) Nm + Km } >
    [0110] = Φ xh〖（i-l》Nm + I }
    [0111] - ¾~j k tJ ,¥ hhi(j-l)L + Kj,m · L+(i-l)Nm + Km} 〜 （31) こ の方程式 は係数行列が対称行列 と な る Q m次の連立一次方 程式と な リ、 chol esky分解に よ り Q m3の オー ダで解 く こ と が で き る， 式 に お い て、 ø hh(i， j)及び"？ Thh(i, j)は h w(n)の相 互相関係数を 表わ し、 ø xh ( i )は m番 目 の サ ブ フ レ ー ム に お け る x (n)と h w(n)の 自 己相関係数を 表わ し、 次の よ う に表わ さ れ る。 0 hh(i，j)及 び^ T hh(i, j)は音声信号処理の分野で は共 分散係数と 呼ばれる こ と が多 いので、 こ こ でも その よ う に 呼 ぶ.
    [0112] φ hh , J ) = ∑ h w ( n- i ) h w(n - j)
    [0113] ( 1 ≤ i , j ≤ L ) …（32)
    [0114] T hh(i, j) = ∑ h w(n-i) h w(n-j)
    [0115] ( 1 ≤ i ( M - 1 ) L, 1 ≤ j ≤ L ) … (33) ø hx <»> ( i ) = ∑ x (n) h w { ( n- i- ( m- 1 ) L }
    [0116] ( 1 ≤ j ≤ L ) … (34) 位相が K mの駆動パ ル ス の振幅 g i(m) ( 1 ≤ i ≤ Q m) は式 (31)を 解 く こ と に よ り 得 ら れる。 位相 K mは、 K mの それぞれ の値に 封 し パルス の振幅 を 求め、 そ の時の重み付け 2 乗誤差 を それぞれ計算 し、 そ れが最小 と な る よ う に選ぶ こ と がで き る。
    [0117] 以上の よ う な駆動パ ル ス計算ア ル ゴ リ ズム を 用 い た第 2 実 施例に お け る 駆動信号生成部 1 0 4 の ブ ロ ッ ク 図 を 第 8 図 に 示す。 第 8 図 に お いて、 第 5 図 と 同一部分 は同 一番号 を 付 し、 説明 を 省略す る。
    [0118] イ ン パ ル ス 応答計算回路 1 6 8 は、 入力端子 1 2 4 か ら 入 力 さ れた予測パ ラ メ ー タ の量子化値 a iと 予め定め ら れた重み 付 け フ イ リレ タ のノ ラ メ ー タ γ を 用 い て、 合成フ ィ ル タ と 重み 付 け フ ィ ル タ の縦続接続フ ィ ル タ の ィ ン パ ル ス 応答 h w(n)を 式 （ 26 )に従 っ て予め定め ら れたサ ン プル数だ け計算す る。 得 れた h w(n)は共分散係数計算回路 1 7 0 と 相互相関係数計 算回路 1 6 4 へ出 力 さ れる。 共分散係数計算回路 1 6 4 は、 イ ン パ ル ス応答系列 h w(n)を 入力 し、 式 （32)と 式（31)に従つ て h w(n)の共分散係数 0 hh(i, j)と 5"hh(i, j)を 計算 し、 パ ル ス振幅計算回路 1 6 6 へ 出 力 す る。 減算器 1 7 1 は、 重み付 け フ ィ ル タ 1 4 0 の 出 力 S w(j)と縦続接続 フ ィ ル タ 1 7 2 の 出 力 y 。（j)と の差 x (j)を 式（30)に従っ て 1 フ レーム分計算 し、 相互相 関係数計算回路 1 6 4 へ 出力 す る。
    [0119] 相互相関係数計算回路 1 6 4 は、 X (j)と h w(n)を 入力 し、 式 （34)に従っ て X と h wの相互相閧係数 xht-^ )を 計算 し パ ル ス振幅計算回路 1 6 6 へ 出 力す る。 パ ル ス振幅計算回路
    [0120] 1 6 6 は、 パ ル ス 間隔計算回路 1 3 2 で計算 さ れ出 力 さ れた パ ル ス 間隔 N mと 相互相関係数 0 xh(»> (i)と 共分散係数
    [0121] 0 hh(i，j)、 hh( i , j )を 入力 し、 予め定 め ら れ た L や K mの も と で式 （31)の方程式 を chores ky分解等の方法 を 用 い て解 く こ と に よ り 駆動パ ル ス振幅 g i (m)を計算 し、 g i (m)を 駆動信号 生成回路 1 3 4 と 出力端子 1 2 8 へ 出 力 す る と 共 に、 パ ル ス 間隔 N と 振幅 g i Gm)を メ モ リ に蓄積す る。
    [0122] 駆動信J 号生成回路 1 3 4 は、 前述 し た よ う に、 1 フ レ ー ム 分の駆動パ ル ス の 間隔 と 振幅の情報 N m、 g i(m) ( 1 ≤ m ≤ M,
    [0123] 1 ≤ i ≤ Q ffl) を も と に サブフ レームで一定の 間隔 を も つ パル ス列か ら構成 さ れ ¾¾る駆動信号 を 発生 さ せ、 縦続接続 フ ィ ル タ
    [0124] 1 7 2 へ出 力 する。 縦続接続フ ィ ル タ 1 7 2 は、 駆動信号 を
    [0125] 1 フ レ ^-ム分メ モ リ に蓄積す る と 共 に、 全サ ブ フ レ ームのパ ル ス振幅の計算が終了 し て い な い場合は、 ノ、" ッ フ ァ メ モ リ 1 3 0 に蓄積 さ れた前フ レーム の 出力 y OLDと 量子化さ れた 予測 ノ ラ メ タ i及び予め定め ら れた γ を 用 いて、 式 （23)に従 つ ； て . y。 （J)を 計算 し減算器 1 7 1 へ出 力す る。 全サ ブ フ レ ー ム フ レー ム分の駆 出 力 y (j)を 計算
    [0126]
    [0127] 2, N ) (35)
    [0128] 厶
    [0129] ノ ツ フ ァ メ モ リ 1 3 0 は、 y (N)、 y (N - 1)、 y (N-p+ 1 )の
    [0130] Λ
    [0131] » 個の を 蓄積す る。
    [0132] 以上 の一連の処理を 1 番 目 の サ ブ フ レーム （ m = l ) 力 ら 最後の サ ブフ レーム （ m = M ) ま で行 う。
    [0133] 第 2 実施例 に よ る と、 駆動パルス の振幅 を解析的 に求め て い る の で第 5 図に示 し た第 1 実施例 に比べて計算量が大幅 に 減少す る効果があ る。
    [0134] 第 7 図 に示 し た第 2 実施例で は、 駆動パルス の位相 K mを 固 定 と し た 力 S、 前述 し た よ う に、 K mを サ ブフ レ ーム每 に可変 に し、 そ の最適値を 求め る こ と がで き る。 こ の場合、 よ り 良好 な 品質の合成音が得 ら れ る 効果があ る。
    [0135] 上述 し た第 1、 第 2 実施例 は種々 変形可能で あ る。 例え ば、 上述の説明で は、 1 フ レーム 内 の駆動パ ル ス振幅の符号化は、 パ ル ス 振幅が全て 求 ま っ た後 に符号化 を 行っ て いた 力 符号 ィ匕 を パ ル ス振幅の計算 に含め て、 パ ル ス 振幅 を 1 サ ブフ レ ー ム 分計算す る 每に符号化 を 行い、 次のサ ブフ レ ー ム の パ ル ス 振幅を 計算す る と い う 構成 に す る こ と がで き る。 こ の よ う な 構成 を と る と、 符号化の誤差 を も含め た誤差 を 最小 に す る よ う なパ ルス振幅が求ま る ので 品質が向上す る と い う 効果があ る。
    [0136] ま た、 予測パ ラ メ ー タ は近接の相関 を 除去す る線形予測 フ ィ ル タ が用 い ら れて い た が、 そ の代 り に、 長期 の相 関 を 除去 す る ピ ッ チ予測フ ィ ル タ と 前記線形予測 フ ィ ル タ の縦続接続 に す る 構成 に す る と 共 に、 駆動パル ス振幅の計算ループ に ピ ツ チ合成フ ィ ル タ を含め る構成 に し て も よ い。 こ の よ う な構 成 に よ り、 音声信号に含 ま れ る ピ ッ チ周期 ご と の強 い相関 を も 除去で き る よ う に な る の で 品質が向上す る効果が あ る。
    [0137] さ ら に、 予測フ ィ ル タ 及び合成フ ィ ル タ と し て は全極モ デ ル を 用 いた 力、 極零モ デル を 用 い る構成 に し て も よ い。 極零 モ デル は、 音声の ス ぺ ク ト ル に存在す る 零点 を も 良 く 表現で き る の で、 さ ら に 品質が向上す る。 ま た， 駆動パル ス の間隔は予測残差信号のパ ワー を 基に計 算 し て いたが、 合成フ ィ ル タ のイ ンノ ル ス応答 と 予測残差信 号 と の相互相関係数及びィ ンパルス応答の 自 己相関係数を も と に計算. する，こ と も で き る。 こ の場合、 合成信号 と 入力信号 と の誤差が小 さ く な る よ う にパルス の間隔 を 求め る こ と がで き る ので、 品質が向上す る効果があ る。 ま た， サ ブフ レ ーム長 は一定 と し たが、 サブ フ レ ーム每 に 可変に し て も よ い。 可変 に す る こ と に よ つ て、 サ ブ フ レーム 内 の駆動パルス数 を音声信号の統計的性質 に応 じて き め細か く 制御で き る よ う に な る ので符号化効率が向上 す る 効果があ る。
    [0138] ま た, 予測ノ ラ メ ー タ は α; ノ ラ メ ー タ を用 い て い た力 a ノ ラ メ ータ の代 り に、 量子化特性のす ぐ れた周知の パ ラ メ 一 タ 例え ば Kノ S ラ メ ータ ゃ L S P ノ ラ メ 一 タ 及び ロ グ · エ リ ア . レ シ ォ · ノ ラ メ 一 タ 等 を 用 いても よ い。
    [0139] ま た、 駆動パル ス振幅の計算式（31)に お いて は、 式（32)， (33)に従っ て共分散係数 を 計算 し た が、 こ れは、 次式の よ う な 自 己栢闋係数を 計算す る構成 に し て も よ い。
    [0140] ø hh(i j) = H» hh( if j)
    [0141] = Ν~¾ ' J w(n) h w{n-(i-j)} (36) n = こ の よ う な構成 にす る こ と に よ っ て、 φ hhの計算 に要す る 演算量 を 大幅 に減少 さ せ る こ と がで き、 符号化全体の演算量 も 低減で き る 効果があ る。 第 9 図は こ の発明 の第 3 実施例に係る 符号化装置の プ ロ ッ ク 図、 第 1 1 図 は第 3 実施例 に係る 復号化装置の ブ ロ ッ ク 図 で あ る。 第 9 図 に お いて、 A Z D 変換後の音声信号がフ レ ー ム ノ ッ フ ァ 2 0 2 に入力 さ れ る。 フ レ ー ム ノ ッ フ ァ 2 0 2 は、 音声信号 を 1 フ レ ーム分蓄積す る。 そ の た め、 第 9 図の各構 成要素 は 1 フ レ ー ム毎 に以下の処理 を 行 う。
    [0142] 予測パ ラ メ ー タ 計算回路 2 0 4 は、 予測パ ラ メ ー タ を 公知 の 方法 を 用 い て計算す る。 予測 フ ィ ル タ 2 0 6 が第 1 0 図 に 示す よ う な長時間予測 フ ィ ル タ （ ピ ッ チ予測フ ィ ル タ ） 2 4 0 と 短時間予測フ ィ ル タ 2 4 2 の縦続接続の構成 を も つ場合、 予測パ ラ メ ー タ 計算回路 2 0 4 は、 ピ ッ チ周期 と ピ ッ チ予測 係数及 び線形予測係数 （ α パ ラ メ ー タ 又 は Kパ ラ メ ー タ ） を 自 己相関法や共分散法等の公知の方法で計算す る。 計算法 に つ いて は、 上述 し た文献 2 ( 「ディ ジ タ ル音声処理」 、 古井 貞熙著、 1 985年、 東海大学出版会発行） に記述 さ れて い る。
    [0143] 計算 さ れた予測パ ラ メ ー タ は、 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 2 0 8 へ入力 さ れ る。 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 2 0 8 は、 予測パ ラ メ ー タ を 予め定め ら れた量子化 ビ ッ ト 数に基づいて 符号化 し、 こ の符号 を マ ルチ プ レ ク サ 2 1 0 に 出 力 す る と 共 に復号化回路 2 1 2 に供給す る。 復号化回路 2 1 2 は、 復号 値 を 予測フ ィ ル タ 2 0 6 と 合成フ ィ ル タ 2 2 0 に 出 力す る。 予測フ ィ ル タ 2 0 6 は、 音声信号 と 予測パ ラ メ ー タ を 入力 し、 予測残差信号 を 計算 し、 それ を 駆動信号パ ラ メ ー タ 計算回路 2 1 4 へ出 力 す る。
    [0144] τ 駆動信号パ ラ メ ー タ 計算回路 2 1 4 で は、 ま ず、 1 フ レ ー ム の予測残差信号 を 複数個 の サ ブフ レ ー ム に分割 し、 そ れぞ れのサ プフ レーム の予測残差信号の 2 乗和 を計算す る。 次 に 予測残差信号の 2 乗和 を 基に、 各サ ブフ レ ーム で の駆動パル ス列信号の密度， 言い変 え る と パ ル ス 間隔 を 求め る。 そ の具 体的:な 方法の 一倒 は、 パ ル ス 間隔 と し て、 長短の 2 種類， ノ ル ス 間隔が長 いサ ブフ レー ム の個数 と パ ル ス間隔が短い サ ブ フ レ ー ム の個数 ¾ 予め設定 し て お き、 予測残差信号の 2 乗和 が大き いサ ブフ レ ーム の順にパ ル ス 間隔 を 短い値に選ぶ方法 で あ る, 駆動信号パ ラ メ ー タ 計算回路 2 1 4 は、 更 に、 駆動 信号の ゲイ ン を例え ば、 パル ス 間隔の短 い全サ ブフ レーム の 予測残差信号の標準偏差 と パ ル ス間隔の長い全サブ フ レ ー ム 予測残差信号の標準偏差 を 用 いて 2 種類求め る。
    [0145] 得 ら れた駆動信号パ ラ メ ー タ す な わ ち、 駆動パル ス間隔 と ゲ イ ン は駆動信号パ ラ メ ー タ 符号化回路 2 1 6 で符号化 さ れ、 マ ル チ プ レ ク サ 2 1 0 に 出力 さ れる と 共 に、 そ れ ら の復号値 が駆動儔号生成回路 2 1 8— へ 出 力 さ れる， 駆動信号生成回路 2 1 8 は、 駆動信号パ ラ メ ー タ 符号化回路 2 1 6 か ら供給 さ :れ る'，駆 ¾ ノ ル ス間隔と ゲイ ン、 コ ー ド ブ ッ ク 2 3 2 力 ら供給 さ れる 駆動パ ルス の正規化 さ れた振幅 と、 位相探索 回路 2 2 8 か ら 供給 さ れる 駆動パ ル ス の位相 を も と に、 サ ブ フ レ ー ム 、単位で密度の異な る駆動信号 を 生成す る。
    [0146] 第 1 2 図に駆動信号生成回路 2 1 8 で作成 さ れる 駆動信号 の 一例 を示す。 m番 目 の サブフ レーム に お け る 駆動パルス の ゲイ ン を G ( m )、 駆動パ ルス の正規化 さ れた振幅 を g i ( m )、 パ ル ス数 を 氣 ノ ル ス 間隔 を D m、 ノ ル ス の位相 を K m、 サ ブフ レ ー ム の長 さ を と お く と、 駆動信号 V ( n )は次式で記述 で き る。
    [0147] V <»> (n) = G · | ^ i ) δ {(n-(i-l)Dm-Rm}
    [0148] ( n = 1， 2, - L； 1 < K m≤ D m) - (37) な お、 位相 K mは、 サ ブフ レ ーム に お け る ノ ルス の先頭位置 で あ る。 ま た、 S ( n )は ク ロ ネ ッ 力 のデル タ 関数で あ る。
    [0149] 駆動信号生成回路 2 1 8 で生成 さ れた駆動信号は合成 フ ィ ル タ 2 2 0 へ入力 さ れ、 合成信号が出 力 さ れる。 合成フ ィ ル タ 2 2 0 は予測フ ィ ル タ 2 0 6 と 逆 フ ィ ル タ の 関係 にあ る。 減算回路 2 2 2 の 出 力で あ る 入力音声信号 と 合成信号 と の誤 差 は、 聴感重み付 け フ ィ ル タ 2 2 4 に よ り その ス ぺ ク ト ル カ 変形 さ れた後、 2 乗誤差計算回路 2 2 6 へ入力 さ れ る。 聴感 重み付 け フ ィ ル タ 2 2 6 は、 聴覚の マ ス キ ン グ効果 を 利用 す る た め の も のであ る。
    [0150] 2 乗誤差計算回路 2 2 6 は、 聴感重み付け さ れた 誤差信号 の 2 乗和 を コ ー ド ブ ッ ク 2 3 2 に蓄積 さ れた コ ー ド ワ ー ド単 位 と 位相探索回路 2 2 8 か ら 出 力 さ れる 駆動パ ルス の位相每 に 計算 し、 計算結果を 位相探索回路 2 2 8 と 振幅探索回路 2 3 0 へ 出力す る。 振幅探索回路 2 3 0 は、 位相探索回路 2 2 8 か ら 出力 さ れる 駆動パ ルス の位相 1 個 ご と に、 誤差信号の 2 乗和 を 最小 と す る コ ー ド ワ ー ド を コ ー ド ブ ッ ク 2 3 2 力、 ら 探索 し、 2 乗和の 最小値 を 位相探索回路 2 2 8 へ出 力す る と と も に、 2 乗和 を 最小 と す る コ ー ド ワ ー ド の イ ン デ ッ ク ス を 保持す る。 位相探索回路 2 2 8 は、 駆動パルス 列の 間隔 D mに 応 じ て 駆動パルス の位相 K mを 1 K m≤ D mの範囲で変ィヒ さ せ、 013112
    [0151] そ の値 を駆動信号生成回路に与え、 D m個の位相 に対 し て それ ぞれ決 ま る 誤差信号の 2 乗和の最小値を 振幅探索回路か ら 入 力 し、 その D m個の最小値の中 で最 も小 さ い 2 乗和 に対応す る 位相 を マルチ プ レ ク サ 2 1 0 に 出力 す る。 同時 に、 振幅探索 回路 2 3 0 に その 時の位相 を 知 らせ、 振幅探索 回路 2 3 0 で は、 そ の位相 に対応す る コ ー ド ワー ドの イ ンデ ッ ク ス を マ ル チ プ レ ク サ 2 1 0 に 出力す る。
    [0152] コー ド ブ ッ 2 3 2 は、 正規化さ れた駆動パ ル ス 列の搌幅 を 格納 し、 白色雑音又は、 音声デー タ に対 し て 解析的 に求め ら れた駆動パルス 列 を ト レーニ ン グべ ク ト ル と し て、 L B G
    [0153] 7ル ゴ リ ズム に よ り 作成 さ れる。 駆動パ ル ス列 を 求め る 方法 と して 第 2 実施例で説明 し た よ う な聴感重 み付 け誤差信 号の 2 乗和が最小 に な る よ う に駆動パルス列 を 解析的に求め る 方法 を採用す る こ と がで き る。 こ の詳細 は、 式（17)〜 （34) を 参照 して既 に説明 し て あ る ので、 説明 は省略す る。 す な わ ち、 位相が K mの駆動パ ル ス の振幅 g i (»>は式 （34)を 解 く こ と に よ り 得ら れる。 位相 K mのそ れぞれの値 に対 し パ ル ス の振幅 を 求め、 その時の重み付 2 乗誤差 を そ れぞれ計算 し、 それが 最小 と な る よ う に選ぶ。
    [0154] マ ル チプ レ ク サ 2 1 0 は予測ノ ラ メ ー タ， 駆動信号パ ラ メ ー タ， 駆動パ ル ス の位相， 振幅の符号 を 多重化 し て 図示せぬ 伝送路等へ出 力す る。 尚、 重み付け フ ィ ル タ 2 2 4 を介 さ ず 直接減算回路 2 2 2 の 出 力 を 2 乗誤差計算回路 2 2 6 へ入力 し ても よ レヽ。
    [0155] 以上が符号化装置の説明 で あ り、 次 に復号化装置の説明 を
    [0156] - ': 行 う。 第 1 1 図 に お いて、 デマ ルチ プ レ ク サ 2 5 0 は伝送路 等か ら 入力 さ れた符号 を、 予測パ ラ メ ー タ， 駆動信号パ ラ メ ー タ、 駆動パ ル ス の位相， 駆動パ ル ス の振幅の符号 に分離す る。 駆動信号パ ラ メ ー タ 復号化回路 2 5 2 は、 駆動パ ル ス の 間隔 と 駆動パ ル ス の ゲ イ ン の符号 を 復号 し、 駆動信号生成回 路 2 5 4 へ 出 力す る。
    [0157] コ ー ド ブ ッ ク 2 6 0 は符号化装置の コ ー ド ブ ッ ク 2 3 2 と 同 一の も ので あ り、 送 ら れた駆動パ ルス振幅の イ ン デ ッ ク ス に 対応す る コ ー ド ワ ー ク を 駆動信号生成回路 2 5 4 へ出 力す る。 予測パ ラ メ ー タ 復号化回路 2 5 8 は予測パ ラ メ ー タ 符号 化回路 4 0 8 で符号化 さ れた予測パ ラ メ ー タ の符号 を復号 し、 合成フ ィ ル タ 2 5 6 へ出 力す る。 駆動信号生成 回路 2 5 4 は、 符号化装置内 の生成回路 2 1 8 と 同様に、 入力 し た駆動パ ル ス 間隔 と 駆動パ ル ス の ゲイ ン， 駆動パ ル ス の正規化 さ れ た振 幅 と、 駆動パ ル ス の位相 を も と にサ ブフ レーム単位で密度の 異 な る 駆動信号 を 生成す る。 合成フ ィ ル タ 2 5 6 は符号化装 置内の 合成 フ ィ ル タ 2 2 0 と 同一の も の で あ り、 駆動信号 と 予測パ ラ メ ー タ を 入力 し て合成信号 を 出 力 す る。
    [0158] 上述の第 3 実施例で は、 コ ー ド ブ ッ ク は一種類と し た 力、 コ ー ド ブ ッ ク を複数個用 意 し、 駆動パ ル ス の間隔に よ っ て切 リ 替え て用 い て も よ い。 駆動パ ル ス 列の統計的 な性質は駆動 ノ ル ス の間隔 に よ っ て異 な る の で、 切 り 替えて 用 い る こ と に よ り 性能が向上す る効果があ る。 こ の構成 を採用 し た第 4 実 施例に係る 符号化装置 と 復号化装置の ブ ロ ッ ク 図 を 第 1 3 図 と 第 1 4 図 に示す。 第 1 3 図 と 第 1 4 図 に お い て、 第 9 図 と 13112
    [0159] 第 1 1 図 と 同一の番号が付与 さ れた 回路は同一 の機能 を 有す . る。 第 1 3 図の選択回路 2 6 6 と 第 1 4 図の選択回 路 2 6 8 は、 駆動パ ル ス 0位相 に よ っ て、 コ ー ド ブ ッ ク の 出 力 を 選択 す る コ ド ブ ッ ク 選択回路で あ る。
    [0160] こ の ^: う に、 第 3、 第 4 実施例に よ っ て も、 駆動信号のパ ル ス 間隔 を 重要な情報又 は多 く の情報が含 ま れ る サ ブフ レ ー ム で は密に、 そ う でな い サ ブフ レームで は粗 く と い う よ う に サ ブフ レーム ご と に変え る こ と がで き る の で合成信号の 品質
    [0161] ' 、 を 向上 き せ る 効果があ る。
    [0162] な お、 第 3、 第 4 実施例も 第 1、 第 2 実施例 と 同様 に変形 可能で あ る。
    [0163] 第 1 '5 図、 第 1 6 図は第 5 実施例 に係 る 符号化装置お よ び 復号化装置の ブロ ッ ク 図で あ る。 フ レームノ ッ フ ァ 1 1 は入 力端子 1 0 に入力 さ れる 音声信号 を 1 フ レ ー ム分蓄積す る 回 路であ 、 第 1 5 図の各 ブロ ッ ク は フ レ ームノ ッ フ ァ 1 1 を 用 いて フ レ一 :ム每 ま た はサ ブフ レー ム每 に以下 の処理 を 行 う。 - 予測バ メ ー タ 計算回路 1 2 は、 予測パ ラ メ ー タ を 公知の 方法を 用 いて計算する。 予測 フ ィ ル タ 1 4 が第 1 7 図に示す よ う な 長時間予測 フ ィ ル タ 4 1 と 短時間予測フ ィ ル タ 4 2 を
    [0164] M. 接饞 て;藤成 さ れる場合、 予測パ ラ メ ー タ 計算回路 1 2 は ピ ッ 周 ;期 と ピ ッ チ予測係数お よ び線形予測係数 （ " ノ ラ メ ー タ ま た は Kパ ラ メ ー タ ） を 自 己相関法や共分散法等の公 知の方法で計算す る。 計算法 につ い て は、 例え ば文献 2 (古 井貞照著 「 デ ィ ジ タ ル音声処理」 1 985年東海大学出版会発行） に記述 されて い る。 計算 さ れた予測パ ラ メ ー タ は、 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 1 3 へ入力 さ れる。 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 1 3 は、 予測 ノ ラ メ ー タ を 予め 定め ら れた量子化 ビ ッ ト 数に 基づ いて符号 ィ匕 し、 こ の符号 を マ ル チ プ レ ク サ 2 5 に 出 力す る と 共 に、 復 号値 を 予測フ ィ ル タ 1 4 と 合成 フ ィ ル タ 1 5 お よ び聴感重み フ ィ ル タ 2 0 に 出 力す る。 予測 フ ィ ル タ 1 4 は、 入 力の音声 信号 と 予測パ ラ メ ー タ を 入力 と し て予測残差信号 を 計算 し、 そ れを 密度パ タ ー ン選択回路 1 5 へ 出 力 す る。
    [0165] 密度パ タ ー ン選択回路 1 5 と し て は、 後で述べ る 実施例の も のも 使 う こ と がで き る 力、 本実施例に お いて は ま ず 1 フ レ ー ム の 予測残差信号 を 複数個のサ ブフ レ ー ム に 分割 し、 そ れ ぞ れの サ ブフ レー ムの予測残差信号の 2 乗和 を 計算す る。 次 に、 予測残差信号の 2 乗和 を 基 に各サブ フ レ ー ム で の駆動パ ル ス列信号の密度 （パ ル ス 間隔） パ タ ー ン を 求 め る。 そ の具 体的な 方法の一例 は、 密度パ タ ー ン と し てパ ル ス 間隔が最短 の 2 種類、 パ ル ス 間隔が長 い サ ブフ レ ー ム の個数 と パ ル ス 間 隔が短 いサ ブフ レ ー ム の個数 を 予め設定 し て お き、 予測残差 信号の 2 乗和が大 き いサ ブフ レ ーム の順 にパル ス 間隔が短 く な る密度パ タ ー ン を 選択す る 方法で あ る。
    [0166] ゲイ ン計算回路 2 7 は選択 さ れた密度パ タ ー ン の情報 を 入 力 と し、 駆動信号 の ゲイ ン を 例え ばパ ル ス 間隔 の短 い全サ ブ フ レ ー ムの予測残差信号の標準偏差 と パ ル ス 間隔の 長い全サ フ' フ レ ー ム の予測残差信号の標準偏差 を 用 いて 2 種類求め る。 得 ら れ た密度パ タ ー ン と ゲイ ン はそ れぞれ符号化回 路 1 6 , 2 8 で符号化 さ れ、 マ ル チ プ レ ク サ 2 5 に入力 さ れ る と 共 に、 'それ ら の復号値が駆動信号生成回路 1 7 へ入力 さ れ る。 駆動 信号生成回路 1 7 は、 符号化回路 1 6, 2 8 カゝ ら入 力 さ れ る 密度パ ー ン と ゲイ ン、 コ ー ド ブッ ク 2 4 力、 ら 入力 さ れる 駆 動パ ル ス の正規化 さ れた振幅、 お よ び位相探索 回路 2 2 か ら 入 力 さ れる駆動パ ル ス の位相 を 基に、 サ ブフ レ ー ム単位で密 度が可変の駆動信号 を 生成す る。
    [0167] ' 第 1 8 図 に駆動信号生成回路 1 7 で作成 さ れ る駆動信号の 例 を示す。 m番 目 のサ ブフ レ ーム に お け る駆動ノ ル ス の ゲイ ン を G (m)、 駆動パルス の正規ィヒさ れた振幅 を g i (m)、 ノ ルス 数 を Q ¾ ノ ル ス 間隔を D m、 ノ ル ス の位相 を K m、 サ ブフ レ ー の長 さ を L と お く と、 駆動信号 e x 》 （n)は次式で記述で き る。 e (»> in) i ίΛ) · σ { (η- ( i-1) Dm - Km}
    [0168]
    [0169] ( n = 1, 2, - L； 1 ≤ K m≤ D m) - (38) な お、 位栢 K mは サ ブフ レー ム に お け る パル ス の先頭位置で あ る。 ま た、 び （ n )は ク ロ ネ ッ 力 の デル タ 関数で あ る。
    [0170] 駆動信号生成回路 1 7 で生成 さ れた駆動信号 は合成フ ィ ル タ 1 8 に入力 さ れ、 合成信号が出力 さ れ る。 合成フ ィ ル タ 1 8 は、 予測フ ィ ル タ 1 4 と 逆 フ ィ ル タ の 関係に あ る。 減算回 路 1 9 0出力 であ る 入力音声信号と 合成信号 と の誤差は、 聴 感重み フ ィ ル タ 2 0 に よ り そ の スぺ ク ト ルが変形 さ れた後、 2 乗誤差計算回路 2 1 へ入力 さ れる。 聴感重み フ ィ ル タ 2 0 は、 伝達関数が W (z) = A (z)/ A (z/ γ )
    [0171] ( 0 ≤ 7 ≤ 1 ) … (39)
    [0172] で表わ さ れる フ ィ ル タ で、 重み付け フ ィ ル タ と 同様 に聴感の マ ス キ ン グ効果を 利用 す る た め の も の で あ り、 文献 2 に詳述 さ れて い る の で説明 は省略す る。
    [0173] 2 乗誤差計算回路 2 1 は、 聴感重み付 け さ れ た誤差信号の 2 乗和 を コ ー ド ブ ッ ク 2 4 に蓄積 さ れた コ ー ド ベ ク ト ル毎 に、 お よ び位相探索回路 2 2 か ら 出 力 さ れる 駆動パ ル ス の位相每 に計算 し、 計算結果 を 位相探索回路 2 2 と 振幅探索 回路 2 3 へ 出力 す る。 振幅探索回路 2 3 は、 位相探索回路 2 2 か ら 出 力 さ れ る駆動パ ル ス の位相 1 個毎に、 誤差信号 の 2 乗和 を 最 小 と す る コ ー ド ワ ー ドの イ ン デ ッ ク ス を コ ー ド ブ ッ ク 2 4 か ら 探索 し、 2 乗和 の最小値 を 位相探索回路 2 2 へ出 力す る と 共 に、 2 乗和 を 最小 と す る コ ー ド ワ ー ド の イ ン デ ッ ク ス を 保 持す る。 位相探索回路 2 2 は、 選択 さ れた密度パ タ ー ン の情 報 を 入 力 と し、 駆動パル ス列の位相 K mを 1 K m≤ D mの範囲 で変化 さ せ、 その値 を 駆動信号生成回路 1 7 に与え、 D m個の 位相 に 対 し て それぞれ決 ま る 誤差信号の 2 乗和 の最小値 を 振 幅探索 回路 2 3 か ら受け、 そ の D m個の最小値の中 で最も 小さ い 2 乗和 に対応す る位相 を マ ル チ プ レ ク サ 2 5 に 出 力す る と 同 時に、 振幅探索 回路 2 3 に そ の位相 を 知 らせ る。 振幅探索 回路 2 3 で は、 そ の位相 に対応す る コ ー ド ワ ー ドの イ ン デ ッ ク ス を マ ル チ プ レ ク サ 2 5 に 出 力す る。
    [0174] マ ル チ プ レ ク サ 2 5 は予測パ ラ メ ー タ、 密度パ タ ー ン、 ゲ イ ン、 駆動パ ル ス の位相 お よ び振幅の符号 を 多 重化 し、 出 力 端子 2 6 を 介 して伝送路へ 出 力 す る。 な お、 減算回路 1 9 の 出 力 を聽感重みフ ィ ル タ 2 0 を 介さ ず に 直接 2 乗誤差計算回 路 2 1 入力 して も よ い。
    [0175] 次に、 第 1 6 図 に示す復号化装置 に つ いて説明す る。 第 1 6 図に お いて、 デマルチ プ レ ク サ 3 1 は入力端子 3 0 か ら 入 ガされ た符号 を予測パ ラ メ ー タ、 密度パ タ ー ン、 ゲ イ ン、 駆 動パル ス の位相 ' 振幅の符号 に分離す る。 復号化回路 3 2、 3 7 はそれぞれ前記駆動パル ス の密度パ タ ー ン と 駆動パル ス の ゲイ ン の符号を 復号 し、 '駆動信号生成回路 3 3 へ 出力 す る。 コ ー ド ブッ ク 3 5 は第 1 図の符号化装置内の コ ー ド ブ ッ ク 2 4 と 同 じ も の であ り、 送 ら れた駆動パ ル ス の振幅の イ ン デ ッ ク ス に 対応す る コ ー ド ワ ー ド を 駆動信号生成回路 3 3 へ 出 力 す る。
    [0176] 予測パ ラ メ ー タ 復号化回路 3 6 は、 第 1 5 図の予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 1 3 で符号化 さ れた予測パ ラ メ ー タ の符号 を 復号 し、 合成フ ィ ル タ 3 4 へ 出力す る。 駆動信号生成回路 3 3 は、 符号化装置内の駆動信号生成回路 1 7 と 同様 に、 入 力 れた 駆動パ ルス の正規化 さ れた振幅 と 駆動パ ルス の位相 を 基 に、 サブフ レ ー ム単位で密度が可変の駆動信号を 生成す る。 合成フ ィ ル タ 3 4 は符号化装置内 の合成 フ ィ ル タ 1 8 と 同 じ も の で り、 駆動信号 と 予測パ ラ メ ー タ を 受け て、 合成信号 を ノ ッ フ ァ 3 8 へ 出力す る。 ノ ッ フ ァ 3 8 は、 入力 さ れ る 信 号 を フ レ ー ム毎に結合 し、 合成信号 を 出 力端子 3 9 へ出 力 す る。
    [0177] 第 1 9 図は こ の発明 の第 6 実施例 に係 る符号化装置の ブ ロ ッ ク 図であ る。 こ の実施例は第 5 実施例の符号化装置 と 同一 の機能 を 有 し なが ら、 駆動信号のパ ル ス 列の符号化 に要す る 計算量 を約 1 Z 2 に低減で き る よ う に し た も の で あ る。
    [0178] 以下、 こ の計算量低減の原理につ い て簡単に説明 す る。 第 1 5 図 の 2 乗誤差計算回路 2 1 に入 力 さ れる聴感重 み付 き 誤 差信号 e w(n)は
    [0179] e w ( n )
    [0180] = { s (n) - e xc(n) * h (n) } * W (n) 〜 （40) こ こ で、 s (n)は入力音声信号、 e xc(n)は駆動信号の候補、 h (n)は合成 フ ィ ル タ 1 8 の ィ ン パ ル ス応答、 W (n)は聴感重 み フ ィ ル タ 2 0 の イ ンパ ル ス応答 を そ れぞれ示 し、 * は時間 域の畳み込み演算 を 表わ す。
    [0181] (40)式の両辺を z 変換す る と、
    [0182] E w、 z )
    [0183] = { S (z) - E X c(z) · H (z) } W (z) … （ ） と な る。
    [0184] (41)式 に お け る H (z),W )はそ れぞれ予測 フ ィ ル タ 1 4 の 伝達関数 A (Z)を 用 いて、
    [0185] H (z)= 1 ノ A (z) … （42)
    [0186] ( 0 ≤ γ ≤ 1 ) … (43) と 定義 さ れる ので、 （42 )，（43)式を （41)式 に代入す る と、 次式 が得 ら れる。
    [0187] W (z) = { S (ζ) Α (ζ)} · { 1 / Α (ζ/ γ )}
    [0188] - Ε χ c(z) { 1 / A (ζ/ γ )} … (44) 013112
    [0189] こ れ を逆 z 変換す る と、 次式が得 ら れ る。
    [0190] e w(n) = X (n · e c(n) * n w(n) ··· ( 5 ) こ こで、 x (ii)は聴感重み付 き入力信号、 e xc(n)は駆動信 号の候補、 h w(n)は ΐ Ζ Α ίζΖ γ )の伝達関数 を 持つ聴感重み フ ィ ル タ の ィ ンパルス応答 を 示す。
    [0191] (40)式と （45)式 を 比較す る と、 （40)式で は聴感重み付き 誤 差信号 e w(n) を計算す る の に 1 つ の駆動信号候補 e xc(n)に つ き 2 つの フ ィ ル タ の畳み込み演算が必要で あ る が、 （45)式 で は 1 つの フ ィ ル タ の畳み込み演算で よ い こ と が分かる。 実 際の符号化処理で は、 数百〜数千の駆動信号の候補 に つ い て 隳感重 み付き誤差信号 を 計算す る た め、 こ の部分の計算量が 符号化装置の全計算量の大部分 を 占 めて い る。 従っ て、 （40) 式の代わ り に （45)式 を 用 い る よ う に符号化装置の構成 を 変 え た場合、 1 / 2 の オー ダで符号化に要す る計算量が低減さ れ る ため、 _ 符号化装置の実用化が一層容易 と な る。
    [0192] 第 1 9 図 に示す第 6 実施例の符号化装置に お いて、 第 1 5 図 に示す第 5 実施例 と 同一番号が付 さ れて い る プロ ッ ク は第 1 5 図 と 同一機能 を 有す る た め、 こ こ で は説明 を 省略す る。 伝達関数が Ι Ζ Α (ΖΖ Ύ ) の第 1 の聴感重みフ ィ ル タ 5 1 は 予測パ ラ メ ー タ を 入力 と し、 予測フ ィ ル タ 1 4 か ら の予測残 差信号 r (n)を 受け、 聴感重み付き 入力信号 χ (η)を 出力 す る。 一方、 第 1 の聴感重み フ ィ ル タ 5 1 と 同一特性の第 2 の聴感 重み フ ィ ル タ 5 2 は予測パ ラ メ ー タ を 入 力 と し、 駆動信号生 成回路 1 7 か ら の駆動信号の候補 e xc(n)を 受 けて聴感重み付 き 合成信号候補 X c(n)を 出力 す る。 減算回路 5 3 は聴感重み 付 き入 力信号 x (n)と 聴感重み付き 合成信号候補 x c(n)と の誤 差、 す なわ ち 聴感重み付き誤差信号 e w(n)を 2 乗誤差計算回 路 2 1 へ出 力 す る。
    [0193] 第 2 0 図 は こ の発明 の第 7 実施例 に係 る 符号化装置の プ ロ ッ ク 図であ る。 こ の符号化装置は、 第 1 9 図の符号化装置 と 同 一の機能 を 有 し なが ら、 駆動パル ス の ゲイ ン を 閉 ルー プ型 で最適 に決定す る こ と がで き る よ う に し、 さ ら に合成音声の 品質を 改良 し たも ので あ る。
    [0194] 第 1 5 図 と 第 1 9 図の符号化装置 に お い て は、 駆動パル ス の ゲイ ン は入 力信号の予測残差信号の標準偏差 を 用 いて正規 化 さ れ た コ ー ド ブ ッ ク か ら 引 き 出 さ れる 全ての コ ー ドべ ク ト ル に共通の ゲイ ン G を乗 じ て、 位相 J、 コ ー ド ブ ッ ク の イ ン デ ッ ク ス I を 探索す る構成 と な っ て い た。 こ の方法 は、 確定 し た ゲ イ ン G に対 し て最適な位相 J と ィ ン デ ッ ク ス I が選 ば れ る が、 ゲイ ン、 位相お よ びイ ン デ ッ ク ス が同 時に 最適化 さ れて い る訳で はな い。 ゲイ ン、 位相 お よ びイ ン デ ッ ク ス を 同 時 に最適化で き れ ば、 さ ら に駆動パ ルス を 精度良 く 表現で き る ため、 合成音声の品質が大幅 に 向上す る。
    [0195] 次に、 ゲイ ン、 位相お よ びイ ンデ ッ ク ス を 効率良 く 同時 に 最適化す る 方法の原理 に つ いて説明 す る。
    [0196] 前記 （45)式 は、 次の （46)式 に書き 替え る こ と がで き る。
    [0197] e w(n) = x (n) - G ij - x j ( 1 > ( n ) … （46) こ こ で、 e w(n)は聴感重み付 き誤差信号、 X (n)は聴感重み 付 き 入 力信号、 G i jは イ ン デ ッ ク ス i , 位相 j の駆動パル ス に 最適 な ゲイ ン、 X j ( ( n )は イ ン デ ッ ク ス i , 位相 j の ゲイ ン を乗 じな い駆動パ ル ス を、 前述の 1 ノ A (zノ ア ）の伝達関数 の聴感重み フ ィ ル タ で重み付け し た聴感重み付 き合成信号候 補 を 示す。 聴感重み付き 誤差信号のパ ワ ー
    [0198] を 最適 ゲイ ンで偏微分 し た値 E wZ G ijを 零 と お く こ と に よ り、 最適ゲイ ン G Uが決定 さ れる。
    [0199] G ij = [∑ X (n) · x j { 1 (n)]/ [∑ { x j <«> (n) } 2 ] … （48) n n 今、
    [0200] A j " > = ∑ x ( n ) · x j < 1 > ( n ) (49)
    [0201] B j ( i ) = ∑ {x j (l> (n) } 2 (50)
    [0202] n
    [0203] と お く と、 （48)式 は
    [0204] G ij = A j ( i ) / B j(i) … （51)
    [0205] と 表わ す こ と がで き る。 （51)式 を （47)式 に代入 す る と、 聴感 重み付 き誤差信号のパ ワ ーの極小値 は次式で表わす こ と がで さ る。
    [0206] ( E w) min = ∑ {x (n)}2 - {A j <»> } 2 / B j t i > 〜 （52) (52)式の聴感重み付き 誤差信号のパ ワ ー を 最小化す る ィ ン 'デ 、ッ ク ： I i お よ び位相 j は、 { A jい）） 2/ B jい） を 最大 に す る イ ン デ ッ ク ス i お よ び位相 j と 等 し い。 従っ て、 最適な ィ ン デ ッ グス I .'と 位相 J お よ びゲイ ン G I Jを 同時 に求 め る に は、 —例 と し て、 ま ず イ ン デ ッ ク ス i , 位相 j の候補に つ い て (49)， （50)式 に よ り A j ( "， B j (" を それぞれ求め、 次 に、 { A j ( } 2ノ B j ( 1 )が最大 と な る ィ ンデ ッ ク ス I , 位相 J の組 を 探索 し、 （51)式 を 用 いて G IJを 求め符号化す れば よ い。
    [0207] 第 2 0 図の符号化装置は、 上記の イ ン デ ッ ク ス、 位相 お よ びゲイ ン を 同時に 最適化す る 方法を 組み込んで い る 点だ け が 第 1 9 図の符号化装置 と 異な る ため、 第 1 9 図 と 同 一機能 を 有す る ブロ ッ ク は第 1 9 図 と 同一番号 を 付 し て説明 を 省略す る。 第 2 0 図 に お いて、 位相探索回路 2 2 は密度パ タ ー ン情 報 と イ ンデ ッ ク ス · 位相選択回路 5 6 よ り の位相更新情報 を 入 力 と し て、 正規化駆動信号生成回路 5 8 に位相情報 j を 出 力 す る。 正規化駆動信号生成回路 5 8 は、 コ ー ド ブ ッ ク 2 4 に格納 さ れる 予め 正規化 さ れた コ ー ドべ ク ト ル C (i ) ( i は コ r- ドべ ク ト ルのィ ン デ ッ ク ス ） と 密度パ タ ー ン 情報 お よ び位 相情報 j を 入力 と し、 密度パ タ ー ン情報 に基づ き 上記コ ー ド べ ク ト ルの各要素 の後ろ に所定数の零 を 内揷す る こ と でサ ブ フ レー ム 内で一定のパル ス 間隔 と な る 正規化駆動信号 を 生成 し、 入 力 さ れた位相情報 j に基づき 正規化駆動信号 を 時間軸 の正方 向へ シ フ 卜 さ せた も の を 最終出力 と し て 聴感重み フ ィ ル タ 5 2 へ 出 力す る。
    [0208] 内積計算回路 5 4 は聴感重み付き 入力信号 X (n)と 聴感重み 付 き 合成信号候補 x j "> (n)と の 内積値 A j (l> を （49)式 に よ り 計算 し、 こ れ を イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 5 6 へ 出 力 す る。 パ ワ ー計算回路 5 5 は聴感重み付き 合成信号候補 x j (') (n)の ノ ヮ 一 B jい） を （50)式 に よ り 計算 し、 こ れ を イ ン デ ッ ク ス ' 位相選択回路 5 6 へ 出 力 す る。 イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 5 6 は入力 さ れた 内積値の 2 乗 と パ ワ ーの比 { A j ( i > } 2ノ B j ( が最大 と な る ィ ン デ ッ ク ス I と 位相 J を 探索す る た め 90/13112
    [0209] に、 顒次イ ン デッ ク ス と 位相の更新情報 を コ ー ド ブ ッ ク 2 4 お よ び位相探索回路 2 2 へ出 力す る。 こ の探索 に よ っ て得 ら れ る最適な イ ンデ ッ ク ス I と 位相 J の情報 は、 マル チプ レ ク サ 2 5 へ出力 さ れ、 A J <»>, B J">は一時保存 さ れ る。 ゲイ ン符号化回路 5 7 はイ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 5 6 よ り の A J"), を 入力 と し、 最適ゲイ ン A JM^ B J ）の量 子化 ♦ 符号化 を 行い、 こ の ゲイ ンの情報 を マ ル チプ レ ク サ 2 5 へ出 力す る。
    [0210] 第 2 1 図 は こ の発明 の第 8 実施例 に係 る符号化装置の プ ロ ヅ ク 図で あ る， こ の符号化装置は、 第 2 0 図の符号化装置 と 同 一の機能 を 有 し なが ら、 駆動信号の位相探索 に要す る計算 量 を減 ら す こ と がで き る よ う に構成 し た も ので あ る。
    [0211] 第 2 1 図 に おい て、 位相 シ フ ト 回路 5 9 は聴感重み フ ィ ル タ 5 2 か ら 出 力 さ れる位相 1 の聴感重み付き 合成信号候補 X 1 ( 1 ) ( n )を 入力 と し、 イ ンデ ッ ク ス i に つ い て取 り 得る 全て の位相状態を 単に x l( l > (n)の サン プル点 を 時間軸の正方向 に シ フ ト さ せ る こ と で簡単 に作 り 出す こ と がで き る。
    [0212] 今、 コ ー ド ブ ッ ク 2 4 内の イ ンデ ッ ク ス の候補数 を N I、 位 相 の候捕数を N Jと すれば、 第 2 0 図 に お け る 聴感重み フ ィ ル タ 5 2 の使用 回数 は 1 回 の駆動信号探索 に つ き N I X N Jの ォ ー ダで あ る に の に対 し、 第 2 1 図 に お け る聴感重み フ ィ ル タ 5 2 の使用 回数は 1 回の駆動信号探索 につ き N Iの オー ダ と な リ、 約 1 / N に計算量 を減 ら す こ と がで き る。
    [0213] 次に、 密度パ タ ー ン選択回路 1 5 を そ の前処理部分を 含め て よ り 具体的 に示 し た第 9 〜第 1 2 実施例 を 説 明す る。 上述 し た第 5 〜第 8 実施例で は、 予測フ ィ ル タ 1 4 を第 1 7 図 に 示 し た よ う に長時間予測 フ ィ ル タ 4 1 と 短時間予測 フ ィ ル タ 4 2 の縦続構成 と し、 そ れ ら の予測パ ラ メ ー タ を 入 力音声信 号の分析 に よ り 求めて い た 力、 以下 の第 9 〜第 1 2 実施例で は長期予測フ ィ ル タ の及びそ の逆フ ィ ル タ で あ る 長期合成 フ ィ ル タ のパ ラ メ ー タ を 閉ルー プで、 す な わ ち 入 力音声信号 と 合成信号 と の 2 乗平均誤差が最小 と な る よ う に 求め る構成 と す る。 こ の構成 に よ る と、 合成信号の レ ベ ル で誤差が最小 と な る よ う にノ ラ メ ー タ を 求め る の で、 合成音声 の品質が さ ら に 向上す る。
    [0214] ' 第 2 2 図、 第 2 3 図 は第 9 実施例の符号化装置、 復号化装 置の ブ ロ ッ ク 図で あ る。
    [0215] 第 2 2 図 に おい て、 フ レ ー ム バ ッ フ ァ 3 0 1 は入力端子 3 0 0 に 入力 さ れる 音声信号 を 1 フ レ ー ム分蓄積す る 回路で あ り、 第 8 図 の各ブ ロ ッ ク は フ レ ー ム ノ ッ フ ァ 3 0 1 を 用 い て 1 フ レ ー ム、 ま た はサ ブフ レ ー ム毎 に以下の処理を 行う。
    [0216] ま ず、 1 フ レー ム分の音声信号 に対 し 予測パ ラ メ ー タ 計算 回路 3 0 2 に お い て、 公知の方法を 用 い て短時間予測パ ラ メ ー タ を 計算す る。 通常、 こ の予測パ ラ メ ー タ は 8 〜 12個計算 さ れる。 計算法に つ いて は、 例え ば前記文献 2 (古井貞照著 Γ ディ ジ タ ル音声処理」 ） に記述 さ れて い る。 計算 さ れた予 測パ ラ メ ー タ は、 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 3 0 3 に入力 さ れ る。 予測パ ラ メ ー タ 符号化回路 3 0 3 は、 予測パ ラ メ ー タ を 予め 定め ら れた 量子化 ビ ッ 卜 数 に基づ い て符号化 し、 そ の 符号 を マ ル チ プ レ ク サ 3 1 5 へ 出力 す る と 共 に、 復号値 P を 予測フ ルタ 3 0 4、 聴感重み フ ィ ル タ 3 0 5、 影響信号作 成 回路 3 0 7、 長期ベ ク ト ル量子化 （ V Q ) 回路 3 0 9 お よ び短期ベ ク ト ル量子化回路 3 1 1 へ 出 力 す る。
    [0217] 予測 フ ィ ル タ 3 0 4 は、 フ レ ー ムノ ッ フ ァ 3 0 1 か ら の 入 力音声信号 と 符号化回路 3 0 3 か ら の予測パ ラ メ ー タ の復号 値か ら 短期予測残差信号 r を 計算 し、 そ れ を聴感重みフ ィ ル タ 3 0 & へ 出力す る。 聴感重みフ ィ ル タ 3 0 5 は、 予測パ ラ メ ー タ の復号値 P を 基 に構成 さ れる フ ィ ル タ で短期予測残差信号 r の ス ぺ ク ト ル を 変形 し た信号 X を減算回路 3 0 6 へ 出 力す る。 こ の聴感重 み フ ィ タ 3 0 5 は聴覚の マ ス キ ン グ効果 を 利用 す る た め の も の で あ り、 そ の詳細は前記文献 2 に記載さ れて い る の で、 説明 は省略す る。
    [0218] 影響信号作成回路 3 0 7 は、 加算回路 3 1 2 か ら の過去の 重み付 け さ れた合成信号 X と、 予測パ ラ メ ー タ の復号値 P を 入 力 と し、 過去の影響信号 f を 出力 す る。 具体的に は過去の 重み付け さ れた合成信号 X を フ ィ ル タ の 内部状態と す る 聴感 重み フ ィ ル タ の零入力応答 を 計算 し、 それ を影響信号 f と し て、 予め設定 さ れ る サ ブフ レ ー ム単位で 出力す る。 8 kH zサ ン ブ リ ン グ時のサブフ レーム 中 の典型的な値 と し て は、 1 フ レ ー ム （ 1 80サン プル） を 4 分割 し た 40サ ン プル程度が使用 さ れ る。 影響信号作成画路 3 0 7 は、 第 1 サ ブフ レ ー ム に お いて は前フ レームで決定 し た密度パ タ ー ン K に基づ いて作成 さ れ た前フ レー ム の合成信号 を 入力 と し て影響信号 f を 作成す - る a 減算回路 3 0 6 は、 サ ブフ レ ー ム単位で聴感重み付け入 力信号 X か ら 過去 の影響信号 f を差 し 引 い た信号 u を減算回 路 3 0 8 お よ び長期べ ク ト ル量子化回路 3 0 9 へ出 力す る。
    [0219] Λ ヮ一計算回路 3 1 3 は、 予測フ ィ ル タ 3 0 4 の 出力 で あ る 短期予測残差信号のパ ワ ー （ 2 乗和） を サ ブ フ レ ー ム単位 で計算 し、 各サ ブ フ レ ー ム のパ ワ ー を 密度パ タ ー ン選択回路 3 1 4 へ出 力 す る。
    [0220] 密度パ タ ー ン選択回路 3 1 4 は、 パ ワ ー計算 回路 3 1 5 か ら 出力 さ れる サ ブフ レ ー ム每の短期予測残差信号の パ ワ ー を 基 に、 予め設定 さ れた駆動信号の密度パ タ ー ン の 中 か ら 一 つ を 選択す る。 具体的 に は、 パ ワ ーの大 き いサ ブ フ レ ーム の順 密度が高 く な る よ う に密度パ タ ー ン を 選択す る。 例え ば、 等長の サ ブフ レー ムが 4 個、 密度の種類が 2 つ で、 密度パ タ — ン を 次表の よ う に設定 し た場合、 密度パ タ ー ン選択回路 3 1 5 はサ ブフ レ ー ム每の上記パ ワ ー を 比較 し、 パ ワ ーが最大 と な る サブフ レー ムが密 と な る密度パ タ ー ン の番号 K を 選択 し、 そ れを 密度パ タ ー ン情報 と し て短期べ ク 卜 ル量子化回路 3 1 1 と マ ル チ プ レ ク サ 3 1 5 へ出 力 す る。
    [0221]
    [0222] 長期 ベ ク ト ル量子化回路 3 0 9 は、 減算回路 3 0 6 か ら の 1
    [0223] 差信号 u、 後述の駆動信号保持回路 3 1 0 か ら の過去の駆動 信号 e Xお よ 符号化回路 3 0 3 か ら の予測パ ラ メ ー タ P を 入 力 と し、 サ ブフ レ ーム単位で差信号 u の量子化 出力 信号 ί を 滅算回路 3 0 8 お よ び加算回路 3 1 2 へ、 ベ ク ト ル ゲイ ン ^ お よ びイ ン デ ッ ク ス Τ を マ ル チ プレ ク サ 3 1 5 へ、 長期駆動 信号 t を駆動信号保持回路 3 1 0 へそれぞれ出 力す る。 こ の と き t と と の間 に は、 u = t * h ( h は聴感重み フ ィ ル タ 3 0 5 のイ ン パ ル ス応答、 * は畳み込み を 表わ す） と い う 関 係があ る。
    [0224] サブフ レーム単位のべ ク ト ルゲイ ン β <») と ィ ン デ ッ ク ス .Τ <-> ( m はサ ブフ レ ー ム の番号） の求め方の一例を 以下 に詳 細 に示す。
    [0225] 予め設定 さ れる イ ンデ ッ ク ス T と ゲイ ン と 過去 の駆動信 号 を 用 いて現サ ブフ レ ー ム の駆動信号候補 を作成 し、 こ れ を 聰感重みフ ィ ル タ に入力 し て差信号 u の量子化信号の候補 を 作成 し、 差信号 u と 量子化信号の候補 と の誤差が最小と な る よ う に最適な ィ ン デッ ク ス T ( と 最適な β 》 を 決定す る。 こ の と き Τ と 最適な /9 ("^ を 用 い て作成 さ れ る現サブフ レ ー ム の駆動信号を t と し、 t を 聴感重み フ ィ ル タ に 入力 し て 得 ら れる信号 を差信号 u の量子化出 力信号 u と す る。
    [0226] こ れ と 同様な方法は、 例え ば PETER KR00N氏 ら に よ る IEEE 会報、 1988年 2 月、 Vol · SAC - 6， ρρ· 353 - 363に掲載の ， 'A class of Analysis-by-Synthesic Predicative Coders for High Qual ity Speech Coding at Rates Between 4.8 and 16 k bits / s"と 題す る 論文 （文献 3 ) 中 の閉ルー プで ピ ッ チ予測 器の係数を 求め る 方法 と 同様の公知の方法 を 用 いる こ と がで き る の で、 こ こ で は説明 を 省略す る。
    [0227] 一方、 減算回路 3 0 8 で は サ ブフ レ ー ム単位で差信号 u 力 ら 量子化出 力信号 u を減 じ た差信号 V を 短期べ ク ト ル量子化 回路 3 1 1 へ 出力 す る。
    [0228] 短期 ベ ク ト ル量子化回路 3 1 1 は、 差信号 V、 予測パ ラ メ ー タ P お よ び密度パ タ ー ン選択回路 3 1 4 よ り 出力 さ れる 密 度パ タ ー ン番号 K を 入力 と し、 サ ブフ レ ー ム単位で 差信号 V の量子化出 力信号 V を 加算回路 3 1 2 へ、 短期駆動信号 y を 駆動信号保持回路 3 1 0 へそ れぞれ 出 力 す る。 こ こ で V と y 上 の間 に は、 V = y * h と い う 闋係があ る。
    [0229] ま た、 こ れ と 共 に短期ベ ク ト ル量子化回路 3 1 1 は駆動パ ル ス列 の ゲイ ン G、 位相情報 J お よ び コ ー ドべ ク ト ルの イ ン デ ッ ク ス I を マ ル チプ レ ク サ 3 1 5 へ 出 力 す る。 こ の と き、 サ ブフ レーム単位で 出 力 さ れ る ノ ラ メ 一 タ G， J , I は、 密 度パ タ ー ン番号 K で決ま る現サ ブフ レ ー ム （第 mサ ブフ レ ー ム ） の密度 （ パ ル ス 間隔） に応 じ た パ ル ス数 N 〈》> を サ ブ フ レ ー ム 内 で符号ィ匕 し な けれ ばな ら な い ので、 予め 設定 さ れ る コ 一 ド べ ク ト ル の次元数 N D ( 1 つず つ の コ ー ド べ ク ト ル を 構成 す るパ ル ス数） に 応 じ た個数、 すな わ ち N i ^ Z N D個ずつ現 サ ブフ レ ー ム で 出 力 さ れ る。
    [0230] 例え ば、 フ レー ム長が 1 6 0 サ ン プル、 サ ブフ レ ームが 4 つ の等長の 4 0 サ ン プル で構成 さ れ、 コ ー ドべ ク ト ルの次元 カ 2 0 で あ る と す る。 こ の場合、 予め用 意 さ れ る密度パ タ ー ン の 1 つ が第 1 サ ブフ レ ー ム の パ ル ス 間隔 1、 第 2 〜第 4 サ 9 13112,;
    [0231] ブフ レ ームのノ ル ス 間隔 2 と す る と、 こ の密度パ タ ー ン に対 して短期べ ク ト ル量子化回路 3 1 1 カゝ ら 出 力 さ れる ゲイ ン、 嫁栢お よ びイ ンデッ ク ス の個数は、 それぞれ第 1 サ ブフ レー . ム で 40 20= 2 (锢） （た だ し、 こ の場合はパル ス 間隔が 1 な ので、 位相情報は 出力 し な い） 、 第 2 〜第 4 サ ブフ レーム で 20/20= 1 (個） と な る。
    [0232] 短期ベ ク ト ル量子化回路 3 1 1 の具体的な構成例 を 第 2 4 、 図 に示す。 第 2 4 図 に お いて、 合成べ ク ト ル生成回路 5 0 1 ' は予測 ラ メ ー タ P と、 予め設定 さ れる コ ー ド ブ ッ ク 5 0 2 内 の コ ー ドベ ク ト ル C い） ( i は コ ー ドベ ク ト ルの イ ン デ ッ ク X ) お よ び密度パ タ ー ン情報 K と か ら、 密度パ タ ー ン情報 K 対応す る予め設定さ れたパ ルス 間隔 と な る よ う に C ( 1 > の第 1 サ ン プル以降に所定の周期で零 を 内挿 し て密度情報 を 持つ -: パルス 列を作成 し、 こ のノ ル ス列 を 予測パ ラ メ ー タ P力 ら 生 成 さ れる聴感重み フ ィ ル タ で合成す る こ と に よ り、 合成べ ク ト ル V 1 < 1 ) を生'威す る。
    [0233] -. 位相 シ フ ト.画路 5 0 3 は、 こ の合成ベ ク ト ル V 1 tい を 密度 ノ タ ー ン情報 κに基づいて所定のサ ン プル数だ け遅延さ せて 位相の異な る 合成ベ ク ト ル V 2(い， V 3< ， ···， V j < 1 , を 作成 し、 内積計算回路 5 0 4 お よ びパ ワ ー計算回路 5 0 5 へ 出 力 する。 コ ー ド ブ ッ ク 5 0 2 は適応密度パ ルス の振幅情 報 を格納し、 イ ン デッ ク ス i に対 し て予め定め ら れ た コ ー ド ク ト ル C t "が i き 出 し可能な メ モ リ 回路ま た はべ ク ト ル発 生簡路で構成 さ れ る。 内積計算回路 5 0 4 は、 第 2 2 図の減 、算回路 3 0 8 から の差信号 V と、 合成ベ ク ト ル V j (い と の 内 積値 A j ） を 求め、 イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 5 0 6 へ 出 力 す る。 ノ ヮ ー計算回路 5 0 5 は、 合成ベ ク ト ル V jい）のパ ヮ 一 B j (i) を 求め、 イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 3 0 6 へ 出 力 す る。
    [0234] イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 3 0 6 で は、 内 積値 A j (i) と パ ワ ー B jい） を 用 いて、 次式の評価値
    [0235] { A j { 1 > } 2 / B j < 1 > … （53)
    [0236] が最も 大 き く な る よ う な位相 J と イ ン デ ッ ク ス I を 位相候補 j と イ ン デ ッ ク ス 候補 i の中 か ら選択 し、 対応す る 内積値 A J"> と ノ S ヮ ー B J">の組 を ゲ イ ン符号化回路 5 0 7 へ 出 力 す る。 ま た、 イ ン デ ッ ク ス · 位相選択回路 5 0 6 は さ ら に位 相 J の情報 を 短期駆動信号生成回路 5 0 8 お よ び第 2 2 図の マ ルチ プ レ ク サ 3 1 5 へ 出 力 し、 イ ン デ ッ ク ス I の情報 を コ ー ド ブ ッ ク 5 0 2 お よ び第 2 2 図の マ ル チ プ レ ク サ 3 1 5 へ 出 力す る。 ―
    [0237] ゲイ ン符号化回路 5 0 7 で は、 イ ンデ ッ ク ス · 位相選択回 路 5 0 6 か ら の 内積値 A J( I > と ノ ヮ ー B J( I > と の比
    [0238] A Jい〉ノ B J(I } … （54)
    [0239] を 所定 の方法で符号化 し て、 そ のゲイ ン情報 G を 短期駆動信 号生成回路 5 0 8 お よ び第 2 2 図の マ ル チ プ レ ク サ 3 1 5 へ 出 力す る。
    [0240] 上記 （53) , (54)式 は、 例 え ば I.M. Trancoso氏 ら に よ る
    [0241] Interna ional Conierence on Acoustic, Speech and Signal Processing の論文 " EFFICIENT PROCEDURES FOR FINDING THE OPTIMUM INNOVATION IN STOCHATIC CODERS" (文献 4 ) 1
    [0242] に よ っ て提案さ れ たも の を 用 レヽ る こ と がで き る。
    [0243] 短期駆動信号生成回路 5 0 8 は、 密度パ タ ー ン情報 K、 ゲ イ ン情報 G、 位相情報 J お よ びイ ン デ ッ ク ス I に対応す る コ ー ドベ ク ト ル C ( D を 入 力 と し、 K お よ び C " ) を 用 いて上記 合成べ ク ト ル生成回路 5 0 1 での方法 と 同様の 方法で密度情 報 を持つパル ス列 を 作成 し、 そのパ ルス振幅 に ゲイ ン情報 G に対応す る値を乗 じ、 位相情報 J に基づ き所定 のサ ン プル数 だ けパ ルス列 を遅延す る こ と に よ り、 短期駆動信号« y を 生成 す る。 こ の短期駆動信号 y は、 聴感重み フ ィ ル タ 5 0 9 お よ び第 2 2 図の駆動信号保持回路 3 1 0 へ 出 力 さ れる。 聴感重 み フ ィ ル タ 5 0 9 は第 2 2 図の聴感重み フ ィ ル タ 3 0 5 と 同 様の特性 を持つ フ ィ ル タ で あ り、 予測パ ラ メ ー タ P を基 に し て作 ら 、 短期駆勤信号 y を 入力 と し て差信号 Vの量子化出 力 V を 第 2 2 図の加算回路 3 1 2 へ 出 力 す る。
    [0244] 第 2 2 図 に説明 を戻す と、 駆動信号保持回路 3 1 0 は長期 ベ ク ト ル量子化回路 3 0 9 よ り 出力 さ れ る 長期駆動信号 t お よ び短期べク ト ル量子化回路 3 1 1 よ り 出 力 さ れる 短期駆動 信号 y を 入力 と し、 駆動信号 e xを サブフ レー ム単位で長期べ ク ト ル量子化回路 3 0 9 へ 出 力す る。 具体的に は、 例え ば t と y を サブフ レー ム単位でサ ン プル毎 に加算 し た も の を 駆動 信号 e Xと すればよ い。 現サブフ レ ームの駆動信号 e Xは、 次 の サ ブ フ レーム に お いて過去 の駆動信号 と し て 長期 べ ク ト ル 量子化回路 3 0 9 に お い て使用 で き る よ う に、 駆動信号保持 回路 3 3 0 内 のノ ッ フ ァ メ モ リ に保持 さ れ る。
    [0245] 加算回路 3 レ 2 は、 サ ブフ レ ーム単位で量子化出 力 u ( " お よ び （ と、 現サ ブフ レ ー ム で作成 さ れた過去の影響信号 f と の和信号 X を求め、 影響信号作成回路 3 0 7 へ出 力す る。
    [0246] 以上の よ う に し て求め ら れた各パ ラ メ ー タ P, β, Τ, G, I, J, Kの情報がマ ルチ プ レ ク サ 3 1 5 に よ り 多 重化 さ れ、 伝送符号 と し て 出 力端子 3 1 6 よ り 伝送 さ れる。
    [0247] 次に、 第 2 2 図の符号化装置か ら 伝送 さ れた符号 を 復号す る 第 2 3 図の復号化装置につ いて説明す る。
    [0248] 第 2 3 図 に お い て、 入力端子 4 0 0 に は伝送 さ れ た符号が 入 力 さ れる。 デマ ルチ プ レ ク サ 4 0 1 は こ の入 力符号 を ま ず 予測パ ラ メ ー タ、 密度パ タ ー ン情報 Κ、 ザ イ ン β、 ゲイ ン G、 イ ン デ ッ ク ス ！、 イ ン デ ッ ク ス I お よ び位相情報 J の符号 に 分離す る。 復号化回路 4 0 2 〜 4 0 7 は、 それぞれ密度パ タ ー ン情報 K、 ゲイ ン G、 位相 J、 イ ン デ ッ ク ス I、 ゲイ ン /5 お よ び イ ン デ ッ ク ス T の符号 を 復号 し、 駆動信号生成回路 4 0 9 へ 出力す る。 他の復号化回路 4 0 8 は、 符号化 さ れた予 測パ ラ メ ー タ を 復号 し、 合成 フ ィ ル タ 4 1 0 へ 出力 す る。 駆 動信号生成回路 4 0 9 は、 復号 さ れた各パ ラ メ ー タ を 入力 と し、 密度パ タ ー ン情報 K に 基 づ い て サ ブ フ レ ー ム単位で密度 の異な る駆動信号 を 生成す る。
    [0249] 駆動信号生成回路 4 0 9 は、 具体的 に は例え ば第 2 5 図 に 示す よ う に構成さ れる。 第 2 5 図 に お い て、 コ ー ド ブ ッ ク 6 0 0 は符号化装置内の第 2 4 図 に示す コ ー ド ブ ッ ク 5 0 2 と 同 一機能 を 有す る も ので あ り、 イ ン デ ッ ク ス I に対応す る コ ー ドベ ク ト ル C (I)を短期駆動信号生成回路 6 0 1 へ tB力 す る。 短期駆動信号生成回路 6 0 1 は、 符号化装置内 の第 2 4 図 に }
    [0250] 示す短期駆動信号生成回路 3 0 8 と 同一機能を 有す る も の で あ り、 密度パ タ ー ン情報 K、 位相情報 J お よ びゲイ ン G を 入 力 と し、 短期駆動信号 y を 加算回路 6 0 6 へ出 力す る。 加算 回路 6 0 6 ( 短期駆動信号 y と 長期駆動信号生成回路 6 0 2 で生成 さ れた長期駆動信号 t と の和信号、 す なわ ち駆動信 号 e xを 駆動信号ノく ヅ フ ァ 6 0 3 お よ び第 2 3 図の合成 フ ィ ル タ 4 1 0 へ 出 力す る。
    [0251] 駆働信号ノ ッ フ ァ 6 0 3 は、 加算回路 6 0 6 か ら 出力 さ れ る 駆動 #号を 現在か ら所定のサ ン プル数だけ過去の も の ま で 保持 し、 イ ン デッ ク ス T が入力 さ れる と T サ ン プル過去の駆 動信号か ら順 にサ ブフ レ ー ム長 に相当 す る サン プル数だ け 出 ' 力す る構成と な っ て い る。 長期駆動信号生成回路 6 0 2 は、 イ ン デ ッ ク ス T に基づき駆動信号バ ッ フ ァ 6 0 3 よ り 出 力 さ れ る信号を 入力 と し、 こ の入 力信号 に ゲ イ ン を乗 じ る と 共 に、 T 會ン プルの周期で繰 り 返す長期駆動信号 を 生成 し、 加 算回路 6 0 6 へサ ブフ レ ー ム単位で 出力す る。
    [0252] , 第 2 3 囱に説明 を戻す と、 合成フ ィ ル タ 4 1 0 は符号化装 - ：置内 の第 2 . 2 図に示す予測フ ィ ル タ 3 0 4 と 逆の周 波数特性 を 持つ フ ィ ル タ で あ り、 駆動信号 と 予測パ ラ メ ー タ を 入力 と し て、 合成信号を 出力す る。
    [0253] ポス ト フ ィ 'ル タ 4 1 1 は予測ノ ラ メ ー タ、 ゲ イ ン お よ び イ ンデ ッ ク ス T を 用 いて 合成 フ ィ ル タ 4 1 0 か ら 出 力 さ れ る 合成信号の ス ぺ ク ト ル を 主観的 に雑音が減少す る よ う に整形 て、 ノ ヅ フ ァ 4 1 2 へ 出 力 す る。 ポ ス ト フ ィ ル タ の具体的 な構成法に つ いて は例え ば前記文献 5 に記載さ れて い る よ う な 方法 を 用 い れば よ い。 ま た、 ポス ト フ ィ ル タ 4 1 1 を 用 い ず に直接合成 フ ィ ル タ 4 1 0 の 出力 を ノ ッ フ ァ 4 1 2 へ供給 す る構成 と し て も よ い。 ノく ッ フ ァ 4 1 2 は入力 さ れ る信号 を フ レ ー ム毎に結合 し、 合成音声信号 を 出 力端子 4 1 3 へ 出 力 す る。
    [0254] 上述の実施例で は駆動信号の密度パ タ ー ン選択 を 短期予測 残差信号のパ ワ ー に基づい て行 っ た 力 短期予測残差信号の 零交差数に基づい て行 う こ と も で き る。 こ の構成の第 1 0 実 施例の符号化装置 を 第 2 6 図 に示す。
    [0255] 第 2 6 図 に お い て、 零交差数計算回路 3 1 7 はサ ブフ レ ー ム単位で短期予測残差信号 r が 0 を 交差す る 回数を 力 ゥ ン ト し、 そ の値 を 密度パ タ ー ン選択回路 3 1 4 へ 出 力す る。 こ の 場合、 密度パ タ ー ン選択回路 3 1 4 はサ ブフ レ ー ム每の零交 差数の 大き さ に基づいて、 予め設定 さ れ た密度パ タ ー ン の 中 力、 ら 一つ のパ タ ー ン を 選択す る。
    [0256] ま た、 密度パ タ ー ン選択 を 短期予測残差信号 に ピ ッ チ予測 を 適用 し て得 ら れ る ピ ッ チ予測残差信号 のパ ワ ー ま た は零交 差数に 基づい て行 う こ と も で き る。 第 2 7 図 に、 ピ ッ チ予測 残差信号のパ ワ ー に基づいて密度パ タ ー ン選択 を 行 う 第 1 1 実施例の符号化装置の ブ ロ ッ ク 図 を 示 し、 第 2 8 図 に ピ ッ チ 予測残差信号の零交差数 に基づいて密度パ タ ー ン選択を 行 う 第 1 2 実施例の符号化装置の ブ ロ ッ ク 図 を 示す。 第 2 7 図 お よ び第 2 8 図 は、 それぞれ第 2 2 図 お よ び第 2 6 図 に お け る パ ワ ー計算回路 3 1 3 お よ び零交差数計算回路 3 1 7 の前 に ピ ッ チ分析回路 3 2 1、 ピ ッ チ予測 フ ィ ル タ 3 2 2 を 配置 し た構成 と な っ て い る。 ピ ッ チ分析回路 3 2 1 は ピ ッ チ周期 と ピ ッ チ ゲイ ン を 計算す る 回路で あ り、 そ の計算結果 を ピ ッ チ 予測フ ィ ル タ 3 2 2 へ出 力 し、 ピ ッ チ予測フ ィ ル タ 3 2 2 は ピ ッ チ予測残差信号 を パ ワ ー計算回路 3 1 3 ま た は零交差数 計算回路 3 1 7 へ 出力す る。 ピ ッ チ周期 と ピ ッ チゲ イ ン は、 公知の方法、 例え ば 自 己相関法や共分散法で求め る ごと がで き る。 次に、 予測フ ィ ル タ や合成 フ ィ ル タ の一例と し て の極零予 測分析モ デル を説明 す る。 第 2 9 図 にそ の極零 モ デルの プ ロ ッ ク 図 を 示す， 第 2 9 図 に お いて、 音声信号 s (n)は端子 7 0 ュ に入力 さ れ、 極ノ ラ メ ー タ 推定回路 7 0 2 に 入力 さ れる。 極パ ラ メ ー タ の推定方法 と し て は、 い く つ か知 さ れて い る カ 例え ば前述 し た文献 2 ( 「ディ ジ タ ル音声処理 j 東海大学出 版会） に示 さ れる 自 己相閧法 を 用 い る こ と がで き る。 入力音 声信号 は、 次 に こ の極パ ラ メ ー タ 推定回路 7 0 2 で得 ら れた 極ノ ラ メ 一 タ を も つ全極形逆 フ ィ ル タ 3 に入力 さ れ る。 こ こ で は、 次式に従っ て予測残差信号 d (n)を 計算 し、 出 力す る。 d (n) = s (n) - i · s (n-i
    [0257] i 2 a ) … （55)
    [0258] =l
    [0259] こ こ で、 s ( n )は入力信号系列、 a iは全極モ デルのパ ラ メ ー タ、 P は予測次数であ る。
    [0260] 次に、 高速 フー リ ヱ変換 （ F F T ) 回路 7 0 4 と 2 乗回路 7 0 5 に よ リ 残差镡号 d (n)のパ ワ ース ぺ ク ト ル を 求め る と 共 に、 ピ ッ チ分析処理回路 7.0 6 に よ り、 ピ ッ チ周期 の抽出 と 有声 Z無声の判定 を 行 う。 な お、 F F T 回路 7 0 4 の代 り に 離散フ ー リ エ 変換 （ D F T ) を 用 い る こ と も で き る。 ま た、 ピ ッ チ分析の方法 と し て は、 上記 し た文献 2 に 記載 さ れて い る 変形相関法 を用 い る こ と がで き る。
    [0261] F F T 回路 7 0 4 と 2 乗回路 7 0 5 に よ っ て 求め ら れた残 差信号のパ ワ ース ぺ ク ト ル は ス ムー ジ ン グ回路 7 0 7 に入 力 さ れる。 ス ムージ ン グ回路 7 0 7 は、 ピ ッ チ分析処理回路 7 0 6 に よ り 得 ら れ た ピ ッ チ周期 と 有声 無声の状態 を ノ ラ メ ー タ と し てノ ワー ス ぺ ク ト ル を 平滑化す る。
    [0262] ス ム 一 ジ ン グ回路 7 0 7 の詳細 を 第 3 0 図 に 示す。 こ の 回 路の時定数、 すな わち イ ン パ ル ス応答力 1 / e に な る サ ン プ ル数 T は
    [0263] T = - 1 / 1 η ( α ) …（56)
    [0264] と 表 さ れる。 こ の時定数 Τ を ピ ッ チ周期 の値に応 じ て適応的 に変化 さ せ る。 ピ ッ チ周期 を Τ ρ (サ ン プル） 、 サ ン プ リ ン グ周期数 f s (Hz), F F T 又 は D F T の次数 を N と すれば残 差信号のパ ワ ース ペ ク ト ル に現れる ピ ッ チ に よ る微細構造の 周 期 m (サ ン プル） は次式で記述す る こ と がで き る。
    [0265] m = ( f s / T p ) · ( Ν / f s )
    [0266] = N / T p … (57)
    [0267] 従っ て時定数 T を m に応 じ て適応的 に変化さ せる に は、 T = N Z T p に （56)式 を 代入 し、 α に つ い て解 き
    [0268] a = l / e x p ( T p / N - L ) … (58)
    [0269] と 定め れば よ い。 ただ し、 L は ス ム一ジ ン グを 行 う 微細構造 の数を 表すパ ラ メ ー タ で あ る。 ま た、 無音声の場合、 T p は 得 ら れ な い の で、 ピ ッ チ分析処理回路 7 0 6 が無声 と 判定 し ：、 だ場合 に は、 T p を 予め適当 に定め た値 に設定す る。
    [0270] - - さ ら に、 第 3 0 図に示 し た フ ィ ル タ に よ リ ノ ワ ー ス ぺ ク ト ルを 平滑化す る際、 フ ィ ル タ は零位相 と す る。 零位相 と す る に は、 例え ば、 ノ ワース ぺ ク ト ソレ を 前向 き と 後 向 き に各々、 フ ィ ル タ リ ン グし、 各々 得 ら れ る 出力 を 平均す れば よ レ、。 残 差信号 パ ワ ース ぺ ク ト ル を D (ncu o)、 前向 き に フ ィ ル タ リ ン グ し た場合のフ ィ ル タ 出 力 を (nw o) f、 後向 き に フ ィ ル タ リ ン グ し た場合の フ ィ ル タ 出 力 を D (nw o)bと お く と、 平滑化 は次の よ う に記述 さ れる。
    [0271] ^ (η ω o) f = (I- ) - D (ηω o) + a · . { (n- 1 ) ω o } - (59) - JD { (N-n) ω o)b = (1- a ) · D { (N-n+1) ω o)
    [0272] + a · D. { (N-n + 1) ω o} … (60) T7 (n ^» o) = (1/2) {ΤΓ (ηω o) f + TJ (ηω o)b}
    [0273] ' Cた し、 n = 0, 1, … N - 1 ) … （61)
    [0274] . ω 0 = 2 ji / N 一 … （62) : 伹し、 D ( n ω 0)は平滑化 さ れたパ ワ ース ぺ ク ト ル で あ り、 Ν は F F Τ 又 は D F Τ の次数で あ る。
    [0275] ス ム一ジ ン グ回路 7 0 7 に よ り 平滑化 さ れた ス ぺ ク ト ル は、 逆数回路 7 0 8 に よ っ て、 逆ス ペ ク ト ル に変換 さ れ る。 こ の 結 残差信号ス ペ ク ト ル の零点は極へ変換 さ れる。 逆ス ぺ ク ト ル は逆 F F T 処理回路 7 0 9 に よ り 逆 F F T が施 さ れ、 自 己相関系列へ と 変換 さ れ、 零予測パ ラ メ ー タ 推定 回路 7 1 0 へ入力 さ れ る。 零予測パ ラ メ 一 ダ推定回路 7 1 0 は、 入力 し た 自 己相関系
    [0276] Μか ら、 自 己相関法を 用 いて零予測パ ラ メ ー タ を 求 め、 全零
    [0277] - ' 形逆フ ィ ル タ 7 1 1 は、 全極形逆フ ィ ル タ の残差信号を 入力 と し、 零予測パ ラ メ ー タ 推定回路 7 1 0 に よ り 求め ら れた零 予測パ ラ メ ー タ を 用 いて予測 を 行い、 予測残差信号 e ( n )を 出 力 す る。 e ( n )は次式 に従い計算さ れる。 e 、 n ) = d ( n ) - 1 §=f e ( n - i ) ( 6 3 ) こ こ で、 b iは零予測パ ラ メ ー タ、 Q は零予測の次数で あ る。 以上の処理 に よ り、 音声信号の極零予測分析が行われる。 次 に実音声 に対す る 実験結果 を 示す。 成人の発声 し た 「雨」 に 対す る分析結果 を 第 3 1 図 に示す。 第 3 2 図 は平滑化 を 行 な わな い場合の ス ぺ ク ト ル波形で あ る。 こ れ ら の図か ら分力、 る よ う に、 平滑化 を 行わ な い場合に は、 極零モ デル の ス ぺ ク ト ルに偽の零点や強調 さ れた零点が現れ、 ス ぺ ク ト ルの近似 が悪 零ノ ラ メ ー タ の推定 を 誤る こ と 力 あ っ た。 し 力、 し、 ピ ッ チ周期 に応 じ て時定数 を 適応的 に変化 さ せ る フ ィ ル タ に よ り 残差信号のパ ワ ース ぺ ク ト ル を 周波数領域で平滑化 し、 そ の後、 逆ス ペ ク ト ルィ匕 し零ノ ラ メ ー タ を 抽出 す る こ と に よ リ、 ス ペ ク ト ル の微細構造 に影響 さ れず、 常 に ノ S ラ メ一タ カ 誤 り な く 抽出 で き る よ う に な っ た。
    [0278] 第 2 9 図 に示す ス ム ー ジ ン グ回路 7 0 7 と し て、 ノ ワ ー ス ベ ク ト ルの ピー ク を 検出 し、 検出 し た ピー ク 間 を 2 次曲線で 補間す る方法 に よ っ て も 行 う こ と がで き る。 具体的 に は、 3 点 の ピー ク を 通、る 2 次方程式の係数 を 求め、 2 点の ピー ク 間 を その 2 次曲線で補間す る。 こ の場合、 ピ ッ チ分析が要 ら な く な る の で演算量が少な く な る と い う 効果があ る。 第 2 9 図 に示す ス ムー ジ ン グ回路 7 0 7 は、 逆数回路 7 0 8 の次 に揷入す る こ と も で き、 こ の場合の ブロ ッ ク 図 を 第 3 3 図 に示す。
    [0279] ま た、 周波数領域で行っ て い る第 2 9 図、 第 3 3 図の ス ム — ジ ン グは時間領域で行 う こ と も で き る。 残差信号 d (n)のパ ワ ー ス ベ ク ト ル の逆数 を D ' (no) o)， （η = 0， 1, ··· Ν-1)、 第 3 0 図のデ ィ ジ タ ル フ ィ ル タ の イ ンパル ス応答 と 伝達関数を各々 h (n), Η (ηω ο)と お く と、 ス ム一 ジ ン グは次式で表 さ れ る よ う に周波数領域で の フ ィ ル タ リ ン グに よ っ て行 われ る。
    [0280] ∞
    [0281] ΤΤ (η ω ο) = ∑ (η ω 0 · h ( n - i ) (64) ω ο = 2 π / Ν …（65) こ こ で ΤΤ (ηω ο)は ス ム ー ジ ン グ さ れ たノ ワ ー ス ぺ ク ト ル で あ る。 ΤΤ (ηω o)と ϋ ' (ηω ο)の逆フ ー リ ヱ 変換 を 各々 " γ (η), Ύ ' ( n )と すれ ば、 フー リ エ変換の性質か ら、 式 （64)は時間領 域で次式の よ う に記述 さ れる。
    [0282] Y ( n ) = 7 ' ( n ) · Η (ηω ο) … (66)
    [0283] すな わち、 窓 H ( n ω 0 )を かけ る の と 等 し い。 こ の と き、 Η (ηω ο)を ラ グ ゥ ィ ン ド と 呼ぶ。 Η (ηω ο)は ピ ッ チ周期 に応 じ て適応的 に変化す る。
    [0284] 第 3 4 図 に、 ス ムージ ン グ を 時間領域で行う 場合の プ ロ ッ ク 図 を 示す。
    [0285] ま た、 第 2 9 図， 第 3 3 図， 第 3 4 図の例で は、 周波数領 域で零点の極への変換 を 行っ て い る 力 こ れ を 時間領域で行 う こ と も で き る。 極予測の残差信号 d (n)の 自 己相関系列 を Ύ (n)、 そ の フー リ ェ変換で あ る ノ ワース ぺ ク ト ル を
    [0286] D (no) o)と お く と、 D (no) o)と その逆数 D ' (n u o)の 間 に は次 の 関係 があ る。
    [0287] D (η ω 0 ) · D，（η ω 0 ) = 1 - (67)
    [0288] フー リ エ変換の性質か ら、 上式は時間領域で 次の よ う に表 さ れる。
    [0289] Ύ ( η ) = ¾ η γ ( i ) · γ ' (n-i ) = δ (η-ηο )
    [0290] ι=0
    [0291] (た だ し、 ηο= 0 ) … (68) 自 己相関係数は γ (0)に つ い て対称で あ る の で、 （68)式 は行 列 の形 で次の よ う に書 く こ と 力 で き る。
    [0292] Ύ (0) γ (1) Ύ (Ν-1)Ί 「7 ' (0)
    [0293] Ύ (1) Τ (0) γ (1) γ (Ν-2)| |γ ， （1)
    [0294] Ύ (2) γ (1) γ (0) Ύ (Ν-3) I | γ ' (2) (69) し y (Ν-1) γ (Ν-2) ··· Ύ (0) J LT ' (Ν-1
    [0295] こ の方程式は Levinsonァ ル ゴ リ ズ ム に よ り 再帰的 に解 く こ と がで き る。 こ の方法は例 え ば、 「 デ ィ ジ タ ル信号処理の理 論 1 基礎 · 制御」 （ コ ロ ナ社） （文献 5 ) に記載さ れて い る。
    [0296] 時間領域で零点の変換 と ス ム ージ ン グ を 行う 場合の ブ ロ ッ ク 図 を 第 3 5 図 と 第 3 6 図 に示す。 こ れ ら の図 に お いて逆た た み込 み回路 7 5 7， 7 6 7 【ま式 （69)を 計算す る こ と に よ り、 式 （68)を γ ' (η)に つ いて解 く も ので あ る。
    [0297] 尚、 第 3 6 図 に お いて、 逆 た た み込み 回路 7 6 7 にかえ て ラ グウ ィ ン ド 7 6 6 の 出 力 を、 F F T あ る い は D F T処理 し、 *
    [0298] 絶封値の. 2 乗逆数 ( 1 Z 1 - 1 2 ) を施 し、 逆 F F T あ る い は 逆. D F T-処理す る 方法も あ る。 こ の場合、 演算量が逆た だみ 込み に よ る も の よ り さ ら に少 な く な る と い う 効果があ る。
    [0299] こ の よ う に、 全極モ デルの残差信号のパ ワー ス ぺ ク ト ル又 i . そ のノ ヮ一ス ベ ク ト ルの逆数を 平滑化 し、 平滑化 さ れた パ ワースぺ ク ト ルの逆数か ら 逆フー リ エ 変換に よ り 自 己相関 係数 を 求め、 求め た 自 己相関係数に全極モ デル の分析法 を 適 用 す る こ と に よ り 零点のパ ラ メ ータ を 抽 出 し、 平滑化の度合 い は ピ ツ チ周期の値に応 じ て適応的 に変化 さ せ る こ と に よ り、 発生者や音韻 に依 ら ず常 に ス ぺ ク ト ル の平滑化 を 良好に行 こ と がで き、 微細構造 に よ る 為の零点や強調 さ れ過ぎた零 点 を除去 T る こ と がで き る。 ま た、 平滑化 に用 い ら れる フ ィ ル タ を 零 '相 と す る こ と に よ り、 フ ィ ル タ の位相特性の た め ス ぺ ク ト ル の零点がずれる 問題 を 防止で き、 音声の ス ぺ ク ト ル を 良好に近似す る極零モ デル を得る こ と がで き る。
    [0300] 産業上の利用 可能性
    [0301] 以上説明 し た よ う に、 こ の発明 に よ れば、 駆動信号のパ ル ス 間隔 を童要 情報又は多 く の情報が含 ま れる サ ブ フ レーム で は密 に、 そ う で な いサ ブフ レ ー ム で は粗 く と レヽ う よ う に サ ブフ レ —ム ごと に変え る こ と がで き る ので合成信号の品質 を 向上 さ せる効果があ る。
    权利要求:
    Claims 「一 90/13112 ' PCT/JP90/00199 請 求 の 範 囲
    ( 1 ) 駆動信号に よ り 合成フ ィ ル タ を 駆動 し、 合成信号 を 得る 音声符号化装置に お い て、 前記駆動信号の フ レーム を 複数の等長 ま た は不等長のサ ブフ レ ー ム に分割 し、 駆動信号 のパ ル ス間隔が予測残差信号のパ ワ ー に応 じ て サ ブ フ レ ー ム で異な る等間隔の パル ス 列 を も つ こ と を 特徴 と す る 音声符号 化装 So
    ( 2 ) 駆動信号の フ レ ー ム を 複数の等長 ま た は不等長の サ ブフ レ ー ム に分割 し、 駆動パ ル ス の間隔がサ ブフ レ ー ム単 位'で異 な る等間隔 の駆動パ ル ス列 と な る よ う 設定す る手段 と、 パ ル ス列の振幅 ま た は駆動パ ル ス 列の振幅 と 位相 の情報 を 予 め格納す る 記憶手段 と、
    前記記憶手段に 格納 さ れて い る情報 を 基 に駆動信号 を 生成 す る手段 と、
    前記駆動信号生成手段か ら 生成 さ れた駆動信号に よ り 駆動 さ れる 合成 フ ィ ル タ と、
    前記合成 フ ィ ル タ か ら の合成信号 と 入力信号 と の誤差信号 のパ ワ ーが最小に な る よ う に前記記憶手段の情報 を 選択 し、 符号化す る手段 と を 具備す る 音声符号化装 ft
    ( 3 ) 駆動信号の フ レー ム を 複数の等長 ま た は不等長の サ ブフ レ ー ム に分割 し、 駆動パ ル ス の間隔がサ ブフ レ ー ム単 位で異 な る 等間隔 の駆動パ ル ス列 と な る よ う 設定す る手段 と、 パ ル ス列の振幅 ま た は駆動パ ル ス列 の振幅 と 位相 の情報 を 予め格納す る 記憶手段 と、 前記記億手段に格納 さ れて い る情報 を 基に駆動信号を生成 す る手段と、
    前記駆動信号生成手段か ら 生成 さ れた駆動信号に よ リ 駆動 さ れる 合成フ ィ ル タ と、
    前記合成フ ィ ル タ か ら の合成信号 と 入力信号 と の誤差信号 を 聴感重み付けフ ィ ル タ を通 し て得 ら れる聴感重み付け誤差 信号のパ ワ ーが最小に な る よ う に前記記億手段の情報 を 選択 し、 符号化す る手段と を 具備す る音声符号化装氍
    ( 4 ) フ レームが複数の サ ブフ レ ー ム に分割 さ れ、 サ ブ フ レ ー ム単位でパ ル ス 間隔が可変の駆動パ ル ス 列か ら な る 駆 動信号 を生成す る 手段 と、
    前記駆動信号に よ リ 駆動 さ れる 合成フ ィ ル タ と、
    前記合成フ ィ ル タ の 出 力信号 と 入力音声信号 と の聴感重み 付 き誤差信号のパ ワ ーが最小 と な る よ う に、 前記駆動パ ル ス 列の振幅 ま た は振幅お よ び位相 を 決定す る手段 と、
    前記入力音声信号に対す る 短期予測残差信号 に基づいて前 記駆動パ ル ス列の密度 を 決定す る手段 と を 具備す る 音声符号 化装
    ( 5 ) フ レームが複数のサブフ レ ー ム に分割さ れ、 サ ブ フ レ ー ム単位でパル ス 間隔が可変の駆動パ ル ス 列か ら な る 駆 動信号 を 生成す る 手段 と、
    前記駆動信号に よ り 駆動 さ れる合成 フ ィ ル タ と、
    前記合成 フ ィ ル タ の 出 力信号 と 入力音声信号 と の聴感重み 付き誤差信号のパ ワ ーが最小 と な る よ う に、 前記駆動パ ル ス 列の振幅 ま た 振幅お よ び位相 を 決定す る 手段 と、 目 tf 入力音声信号に対す る ピ ッ チ予測残差信号 に基づい て 前記駆動パ ル ス列 の密度 を 決定す る 手段 と を 具備す る 音声符 号化装 Mo
    ( 6 ) フ レ ー ムが複数のサ プフ レーム に分割 さ れ、 サ ブ フ レ ー ム単位でパ ル ス 間隔が可変の駆動パ ル ス 列か ら な る 駆 動信号 を 生成す る 手段 と、
    目【J記駆動信号に よ り 駆動 さ れる 合成 フ ィ ル タ と、
    目 U g己合成 フ ィ ル タ の 出 力信号 と 入力音声信号 と の聴感重み 付 き誤差信号のパ ヮ 一が最小 と な る よ う に、 前記駆動パ ル ス 列 の振幅 ま た は振幅お よ び位相 を 決定す る手段 と、
    s己入力音声信号に対す る 短期予測残差信号 を ピ ッ チ予測 し て得 ら れる ピ ッ チ予測残差信号 に基づいて前記駆動パ ル ス 列 の密度 を 決定す る手段 と を 具備す る音声符号化装氍
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0422232A4|1992-03-04|
    DE69029120T2|1997-04-30|
    EP0422232B1|1996-11-13|
    DE69029120D1|1996-12-19|
    EP0422232A1|1991-04-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-11-01| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-11-01| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1990-12-24| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990903217 Country of ref document: EP |
    1991-04-17| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990903217 Country of ref document: EP |
    1996-11-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990903217 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/103398||1989-04-25||
    JP10339889A|JP3017747B2|1989-04-25|1989-04-25|音声符号化装置|
    JP2/25838||1990-02-05||
    JP2583890||1990-02-05||DE1990629120| DE69029120T2|1989-04-25|1990-02-20|Stimmenkodierer|
    EP19900903217| EP0422232B1|1989-04-25|1990-02-20|Voice encoder|
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