(57)【要約】【課題】  符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避し、圧縮信号の音質改善を図ることを目的とする。【解決手段】本発明の音声分析合成装置１２０は、音声信号を時間軸から周波数軸に変換する時間周波数変換部１４２と、周波数軸に変換された各周波数スペクトルの位相初期値のうち、音声信号の符号化処理が遂行されると符号反転が生じ得る、符号反転の境界を中心とした所定角度内に含まれている位相初期値を、符号反転の境界から遠ざける方向にシフトする位相補償部１４４と、位相初期値がシフトされた周波数スペクトルを周波数軸から時間軸に変換する周波数時間変換部１４６と、を備えることを特徴とする。【選択図】    図２
2010175663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を時間軸から周波数軸に変換する時間周波数変換部と、
前記周波数軸に変換された各周波数スペクトルの位相初期値のうち、前記音声信号の符号化処理が遂行されると符号反転が生じ得る、符号反転の境界を中心とした所定角度内に含まれている位相初期値を、前記符号反転の境界から遠ざける方向にシフトする位相補償部と、
前記位相初期値がシフトされた周波数スペクトルを周波数軸から時間軸に変換する周波数時間変換部と、
を備えることを特徴とする音声分析合成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を分析し、その分析結果を用いて音声信号を合成する音声分析合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号を分析し、その分析結果を用いて音声信号を合成する音声分析合成装置としては、音声信号の時間軸波形を周波数軸成分に変換し、その周波数軸成分について分析するものがある。このような音声分析合成装置は、音声信号を所定の時間間隔でサンプリングして所定長のフレームを切り出し、そのフレームデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することで周波数成分毎の振幅および位相初期値を算出する。そして、音声分析合成装置は、算出された位相初期値を維持しつつ必要に応じて振幅を加工し、最後に加工された周波数成分を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を通じて時間軸上の音声信号に戻し合成音声信号を出力する。
【０００３】
このような音声分析合成装置においては、本来の音声信号の位相と合成後の音声信号の位相とがずれているように感じる場合がある。かかる位相ずれ感が生じるのは、高速フーリエ変換において抽出した周波数成分間の位相関係が保存されないことに起因する。そこで、音声信号間の所定数前のフレームにおける位相較差量を、周波数チャンネル中の所定の周波数チャンネルを基準にして算出し、その位相較差量を用いて音声信号を合成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０８６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、楽曲の符号化方式としてＭＰＥＧ−２  ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）やＨＥ−ＡＡＣ（High efficiency-AAC）が取り入れられている。特にＨＥ−ＡＡＣ符号化方式は、低ビットレートにおいて符号化効率と音質とを両立させた優れた符号化方式として有力視されている。かかるＭＰＥＧ−２  ＡＡＣやＨＥ−ＡＡＣ等の符号化方式では、時間軸上の音声信号を周波数軸に変換する際、変形離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）が用いられる。
【０００６】
変形離散コサイン変換は、サイン関数とコサイン関数を基底とした離散フーリエ変換と異なり、コサイン関数のみを基底としているため、周波数軸に変換される際に各フーリエ係数における位相情報が周波数スペクトル内の振幅成分に内包されてしまい、抽出するのが困難となる。そのために時間軸から周波数軸への変換において位相情報を維持することが難しく、周波数スペクトルを量子化する際に量子化ノイズがその振幅だけでなく位相にも加わってしまい、原信号と圧縮信号とで位相も異なることとなる。
【０００７】
図２０は、原信号と圧縮信号との位相差を説明するための説明図である。ここでは、原信号と、ＨＥ−ＡＡＣ符号化方式を用いて圧縮した圧縮信号との周波数成分９６．９Ｈｚの位相初期値を比較している。図２０を参照すると、量子化ノイズによってはそれほど大きな位相差にはならないことが理解できる。しかし、図２０に矢印で示した位相初期値０やπ（−π）付近では、差こそ小さいものの原信号と圧縮信号との符号が反転している。このような０やπを跨る符号反転は、本来の立ち上がりを鈍らせたり、音の明瞭度を悪くさせたりして音質の劣化を招いてしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能な音声分析合成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の音声分析合成装置１２０は、音声信号を時間軸から周波数軸に変換する時間周波数変換部１４２と、周波数軸に変換された各周波数スペクトルの位相初期値のうち、音声信号の符号化処理が遂行されると符号反転が生じ得る、符号反転の境界を中心とした所定角度内に含まれている位相初期値を、符号反転の境界から遠ざける方向にシフトする位相補償部１４４と、位相初期値がシフトされた周波数スペクトルを周波数軸から時間軸に変換する周波数時間変換部１４６と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、位相初期値の符号反転がある程度の確率をもって生じてしまうことを前提にして、符号反転の境界を中心とした所定角度内の位相初期値、即ち符号反転の対象となり得る位相初期値をその境界から遠ざけ、符号化処理の前後で符号反転が生じないようにしている。こうして符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を確実に回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】音声符号化システムの概略的な接続関係を示した説明図である。
【図２】音声分析合成装置の全体構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】フレーム化部におけるフレームデータの生成処理を具体的に示した説明図である。
【図４】オーバラップ加算部によるフレームデータの加算処理を具体的に示した説明図である。
【図５】オーバラップ合成処理におけるフレームデータの位相初期値への影響を説明するための説明図である。
【図６】位相補償部の詳細な機能を示した機能ブロック図である。
【図７】高速フーリエ変換後の各周波数における符号反転頻度を示した説明図である。
【図８】グループ０における符号反転頻度を示した説明図である。
【図９】グループ１における符号反転頻度を示した説明図である。
【図１０】グループ２における符号反転頻度を示した説明図である。
【図１１】グループ３における符号反転頻度を示した説明図である。
【図１２】グループ４における符号反転頻度を示した説明図である。
【図１３】位相初期値０における符号反転の対象角度を求めるための説明図である。
【図１４】位相初期値０．１における符号反転の対象角度を求めるための説明図である。
【図１５】位相初期値３における符号反転の対象角度を求めるための説明図である。
【図１６】位相初期値３．１における符号反転の対象角度を求めるための説明図である。
【図１７】位相修正部の修正処理を説明するための説明図である。
【図１８】コンピュータの典型例を示した機能ブロック図である。
【図１９】音声分析合成方法の全体的な流れを示したフローチャートである。
【図２０】原信号と圧縮信号との位相差を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（音声符号化システム１００）
図１は、本実施形態における音声符号化システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。かかる音声符号化システム１００は、音声符号化装置１１０と音声分析合成装置１２０とを含んで構成される。
【００１５】
音声符号化装置１１０は、音声分析合成装置１２０から入力された音声信号を例えばＨＥ−ＡＡＣ符号化方式を用いて符号化し、その符号化された符号化音声データを再生装置１１２等に供給する。かかるＨＥ−ＡＡＣ符号化方式は、ＳＢＲ（Spectral Band Replication）技術をＡＡＣに組み込むことにより、再生周波数帯域を拡大して低ビットレートでの圧縮効率を向上させた符号化方式である。
【００１６】
ＨＥ−ＡＡＣ符号化方式で用いられる変形離散コサイン変換は、サイン関数とコサイン関数を基底とした離散フーリエ変換と異なり、コサイン関数のみを基底としているため、周波数軸に変換される際に各フーリエ係数における位相情報が周波数スペクトル内の振幅成分に内包されてしまうため、位相情報を維持することが難しく、周波数スペクトルを量子化する際に量子化ノイズがその振幅だけでなく位相にも加わって、原信号と圧縮信号とで位相も異なることとなる。そして、位相初期値０やπ付近では、原信号と圧縮信号との符号が反転する符号反転が生じ、音質の劣化を招くおそれがある。
【００１７】
（音声分析合成装置１２０）
そこで、音声符号化装置１１０の前段に設けられた音声分析合成装置１２０は、符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避すべく、例えば、リムーバブル記憶媒体１２２の音声信号を分析および合成し、結果的に、圧縮信号の音質改善を図ることを目的とする。
【００１８】
図２は、音声分析合成装置１２０の全体構成を説明するための機能ブロック図である。音声分析合成装置１２０は、フレーム化部１４０と、時間周波数変換部１４２と、位相補償部１４４と、周波数時間変換部１４６と、オーバラップ加算部１４８とを含んで構成される。
【００１９】
フレーム化部１４０は、音声分析合成装置１２０に入力された原信号（原音声信号）を所定間隔でサンプリングし、任意の位置から所定長のデータを切り出してフレームデータを生成する。時間周波数変換部１４２は、フレーム化部１４０が生成した時間軸上のフレームデータを周波数スペクトルに変換する。
【００２０】
位相補償部１４４は、時間周波数変換部１４２によって変換された周波数スペクトルを振幅と位相に分離し、位相初期値を修正した後、再度周波数スペクトルに戻す。周波数時間変換部１４６は、位相補償部１４４によって位相初期値が修正された周波数スペクトルを時間軸上のフレームデータに変換する。そして、オーバラップ加算部１４８は、かかる周波数時間変換部１４６において変換されたフレームデータと、１つ前のフレームデータとを一部がオーバラップするように加算し、最終出力信号を生成する。
【００２１】
図３は、フレーム化部１４０におけるフレームデータの生成処理を具体的に示した説明図である。フレーム化部１４０は、所定サンプル数分の音声信号を切り出すと、その音声信号を前回切り出した音声信号に加えてフレームデータを生成している。図３に示したように、連続する音声信号Ａ、Ｂ、Ｃによって形成される原信号が入力された場合、フレーム化部１４０は、まず、音声信号Ａのみを用いてフレームデータを生成する。このとき、音声信号Ａの前には音声信号が存在しないので、音声信号Ａを含むフレームデータ０は、図３のようにヌル値と音声信号Ａとから形成される。また、フレーム化部１４０は、次のフレームデータのため、音声信号Ａを一時的に保持する。そして、フレーム化部１４０は、音声信号Ｂの入力に応じて、保持していた音声信号Ａと入力された音声信号Ｂとを接続し、音声信号Ａ、Ｂが連続したフレームデータ１を生成する。以後、フレーム化部１４０は、音声信号Ｂと音声信号Ｃとでフレームデータ２を生成するといった具合にフレームデータの生成を繰り返す。
【００２２】
従って、i番目のフレームデータＦＮiは、現時点の音声信号ＯＳiと、保持された前回の音声信号ＯＳi-1とによって、次の数式１で表される。
【数１】
2010175663.tif 000003
…（数式１）
ただし、数式１における「＋」は音声信号同士を時間方向に接続することを意味する。また、本実施形態では、現時点の音声信号ＯＳiを次回の音声信号ＯＳi-1とすることで、切り出した音声信号ＯＳとフレームデータＦＮとの長さの比率を１対２としている。かかるフレーム化部１４０によって任意の長さに切り出されるフレームデータは、最終段であるオーバラップ加算部１４８によって連続した音声信号に戻される。ここでは、音声信号の周波数軸の修正に先立ってそのオーバラップ合成処理の動作原理を述べる。
【００２３】
図４は、最終段のオーバラップ加算部１４８によるフレームデータの加算処理を具体的に示した説明図である。図４中フレームデータは、フレーム化部１４０によって生成された後、時間周波数変換部１４２、位相補償部１４４、および周波数時間変換部１４６を通過したデータであり、音声信号Ａ、Ｂ、Ｃの英数字は、図３の音声信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応している。
【００２４】
例えば、フレームデータ１が生成されたときには、既に時間軸上のデータに変換されたフレームデータ０の音声信号Ａ０が保持されており、オーバラップ加算部１４８は、フレームデータ０の音声信号Ａ０と、フレームデータ１の音声信号Ａ１とがオーバラップするように、音声信号Ａ０、Ａ１を加算して合成信号Ａ’を生成する。同時にオーバラップ加算部１４８は、フレームデータ１のオーバラップ音声信号Ｂ１を次回の加算処理のため一次的に保持する。そして、周波数時間変換部１４６からフレームデータ２が入力されると、オーバラップ加算部１４８は、フレームデータ１のとき同様、フレームデータ１のオーバラップ音声信号Ｂ１と、フレームデータ２の音声信号Ｂ２とをオーバラップするように加算して合成信号Ｂ’を生成する。オーバラップ加算部１４８は、このようにして生成された合成信号Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、…を接続して随時出力する。
【００２５】
ここで用いられる各フレームデータは、時間周波数変換部１４２において、予め窓関数処理が施されてから周波数軸へ変換される。従って、その窓関数による音声分析合成処理への影響を考慮する必要がある。しかし、本実施形態では、周波数時間変換部１４６において時間軸上の音声信号に変換した後に、時間周波数変換部１４２で用いられたものと同じ窓関数を乗じ、オーバラップ加算部１４８において加算されるので、その窓関数処理の影響を相殺（排除）することができる。ここでは、窓関数としてサイン窓を想定しているが、ハニング窓やブラックマン窓を用いることも可能であり、かかるハニング窓やブラックマン窓を用いた場合、周波数時間変換部１４６における窓関数処理を省略することができる。
【００２６】
上述したように、フレーム化部１４０およびオーバラップ加算部１４８によって音声信号のオーバラップ合成処理が可能となる。このようなオーバラップ合成処理を実行することにより、窓関数の影響を排除し、切り出されたフレーム間の信号の連続性を高め、知覚ノイズの発生を防ぐことができる。一方、本実施形態は、音声信号の位相初期値を修正することを目的としているため、このようなオーバラップ合成処理による位相初期値への影響を勘案する必要がある。以下、このようなフレームデータの位相初期値への影響を検討する。
【００２７】
図５は、オーバラップ合成処理におけるフレームデータの位相初期値への影響を説明するための説明図である。ここではフレームデータ１、２の２つのフレームデータのオーバラップ処理が示されている。フレームデータ１は、時間ｔ＝０から開始した音声信号であり、フレームデータ２は１フレーム分の時間（１フレーム中のサンプル数×サンプリング周期Ｔ[sec]）だけ時間推移した音声信号である。
【００２８】
ここで、フレームデータ２に対して時間軸から周波数軸への変換を無作為に行うと、変換後の各周波数スペクトルの位相初期値は、フレームデータ２の開始時点を時間ｔ＝０と見なした位相初期値となり、フレームデータ１からの全体的な時間推移が反映されないこととなる。かかる全体的な時間推移を反映した位相初期値を求めるには、そのフレームデータ自体の各周波数スペクトルの位相が全体の音声信号に対してどれだけずれているかを常に考慮しなければならない。本実施形態では、フレームデータの長さとオーバラップする音声信号の長さとを特定の関係とすることで、このような全体の音声信号に対する位相初期値のずれを考慮する必要がなくなる。以下では、時間周波数変換にフーリエ変換を用いる場合を例に挙げ、位相初期値のずれについて言及する。
【００２９】
ここでは、時間軸上の音声信号をｆ（ｔ）とし、フーリエ変換後の周波数スペクトルをＦ（ｋ）とすると、時間ｔ０だけ時間推移した音声信号ｆ（ｔ＋ｔ０）の周波数スペクトルＦ’（ｋ）は以下の数式２で表せる。
【数２】
2010175663.tif 000004
…（数式２）
かかる数式２において周波数スペクトルＦ（ｋ）を実数部Ｒｅ（ｋ）と虚数部Ｉｍ（ｋ）とに分けると、
【数３】
2010175663.tif 000005
…（数式３）
となる。
【００３０】
ここで、サンプリング周波数をＦｓ、図５におけるフレームデータ長をＦＮＬ、切り出される音声信号長をＯＳＬとすると、数式３におけるコサイン成分およびサイン成分は以下の数式４
【数４】
2010175663.tif 000006
…（数式４）
で表される。
【００３１】
従って、切り出した音声信号長ＯＳＬとフレームデータ長ＦＮＬの比率が１：２の関係にあるとき、数式４のサイン成分は常にゼロとなり、コサイン成分は−１または１のいずれかの値をとることとなる。よって、数式３は、以下に示す数式５のように置き換えることができ、
【数５】
2010175663.tif 000007
…（数式５）
そのときの位相初期値θ’（ｋ）はすべての周波数スペクトルに対して数式６の関係となる。
【数６】
2010175663.tif 000008
…（数式６）
従って、切り出した音声信号長ＯＳＬとフレームデータ長ＦＮＬの比率を１：２の関係とすることで、オーバラップ合成処理における全体の音声信号に対する位相のずれを考慮する必要がなくなり、各フレームデータのフーリエ変換後の位相初期値は、フレームデータの開始時点を時間ｔ＝０と見なした位相初期値をそのまま採用することが可能となる。
【００３２】
続いて、本実施形態で特徴的な位相補償部１４４について詳述する。上述したように位相補償部１４４は、時間周波数変換部１４２によって変換されたフレームデータの周波数スペクトルを振幅と位相に分離し、位相初期値を修正した後、再度周波数スペクトルに戻して周波数時間変換部１４６に送信している。
【００３３】
図６は、位相補償部１４４の詳細な機能を示した機能ブロック図である。位相補償部１４４は、極座標変換部１６２と、符号反転対象特定部１６４と、位相修正部１６６と、複素数変換部１６８とを含んで構成される。
【００３４】
極座標変換部１６２は、極座標、複素数相互の変換を行い、求められた周波数スペクトルを振幅と位相に分離する。ここで、周波数スペクトルＦ（ｋ）の実数部をＲｅ（ｋ）、虚数部をＩｍ（ｋ）とすると、振幅Ａｍｐkおよび、位相初期値θk [rad]への変換は次の数式７、８により求められる。
【数７】
2010175663.tif 000009
…（数式７）
【数８】
2010175663.tif 000010
…（数式８）
【００３５】
符号反転対象特定部１６４は、ＭＰＥＧ−２  ＡＡＣやＨＥ−ＡＡＣの変形離散コサイン変換等において符号反転が生じる可能性の高い周波数と位相初期値とを特定する。以下では、特定すべき周波数を導出し、さらにどの位相初期値を修正対象とするかを述べる。
【００３６】
図７は、高速フーリエ変換後の各周波数における符号反転頻度を示した説明図である。ここでは、サンプリング周波数４４．１[kHz]の音声信号をＨＥ−ＡＡＣ符号化方式を用いて圧縮した場合における原信号と圧縮信号に対して、それぞれ１０２４点の高速フーリエ変換を行い、ＦＦＴ係数の位相初期値を比較している。図７では、原信号の位相初期値が正の値を示し、圧縮信号の位相初期値が負の値を示した場合に符号反転が生じたと見なし、各ＦＦＴ係数における符号反転の発生回数をカウントしている。このとき回数の母数は１２９２である。
【００３７】
図７を参照すると、符号反転の発生度数について、所定幅のＦＦＴ係数毎に傾向が異なることを確認できる。そこで対象となるＦＦＴ係数を以下の５グループに分割する。
グループ０：ＦＦＴ係数  0〜  21 (    0〜  452Hz相当）
グループ１：ＦＦＴ係数 22〜  83 (  474〜 1787Hz相当）
グループ２：ＦＦＴ係数 84〜 367 ( 1808〜 7903Hz相当）
グループ３：ＦＦＴ係数368〜 768 ( 7924〜16538Hz相当）
グループ４：ＦＦＴ係数769〜1024 (16559〜22050Hz相当）
すると、各グループにおける符号反転の発生回数は、ＨＥ−ＡＡＣ符号化方式の特徴が表れた分布となる。
【００３８】
図８〜１２は、上述した各グループにおける符号反転頻度を示した説明図である。図８〜１２では、図７と同様の条件で各位相初期値に対して符号反転の頻度をカウントしている。ここでは、グループ０〜２に当たる図８〜１０において、０とπ（値３．１）付近に多くの符号反転が起きていることが理解できる。一方、グループ３、４に当たる図１１、１２では、ＨＥ−ＡＡＣ符号化方式が高周波数帯域の信号をパラメータから作り出しているので、原信号への依存性が低く、符号反転に関してランダム性が高いことが分かる。従って、原信号に依存するグループ０〜２、即ちＦＦＴ係数０〜３６７に相当する周波数０〜７９０３Ｈｚ（０〜約８ｋＨｚ）において、本実施形態が有効に機能することが把握できる。
【００３９】
図１３〜１６は、各位相初期値における符号反転の対象角度（所定角度）を求めるための説明図である。図１３〜１６は、それぞれ上述したグループ０における４つの位相初期値０，０．１，３，３．１に対応し、横軸に原信号と圧縮信号との差分の絶対値（誤差量）を、縦軸にその誤差量を示す度数を示している。図１３〜１６を参照して理解できるように、位相初期値の誤差量は０．１〜０．２[rad］以内のわずかな誤差に収まる。従って、位相初期値の修正対象は、０やπから０．１〜０．２[rad]の領域とすることが好ましい。
【００４０】
ここでは、図７〜１６を用いて、位相初期値の符号が原信号で正の値を示し、圧縮信号で負の値を示した場合について言及しているが、当然、位相初期値の符号が原信号で負の値を示し、圧縮信号で正の値を示す場合についても同様の結果を得ることができる。
【００４１】
位相修正部１６６は、符号反転対象特定部１６４が特定した位相初期値と周波数に基づいて位相初期値の修正を行なう。上述したように、符号反転は、ＦＦＴ係数０〜３６７に相当する周波数０〜７９０３Ｈｚにおける０付近やπ付近で発生することが予想される。そこで、位相修正部１６６は、かかる領域に位相初期値が存在する周波数に関して、その符号反転を避ける方向に位相初期値をシフトする。
【００４２】
図１７は、位相修正部１６６の修正処理を説明するための説明図である。ここでthresh_p、thresh_mは符号反転の境界（ここでは０とπ[rad]）を示し、Δphase_p、Δphase_mは符号反転対象となる位相幅（所定角度）を示している。ここで、Δphase_p＝Δphase_mとしてもよい。従って、符号反転対象は、以下の数式９で表される、
【数９】
2010175663.tif 000011
…（数式９）
上限閾値upper_pと下限閾値lower_pとの間および上限閾値upper_mと下限閾値lower_mとの間の領域となる。
【００４３】
そして、位相修正部１６６は、かかる領域に存在する位相初期値を、符号反転を避ける方向にシフトする。具体的には、数式１０に示すように、
【数１０】
2010175663.tif 000012
…（数式１０）
位相修正部１６６は、周波数スペクトルＦ（ｋ）の位相初期値θkがthresh_p以上、upper_p未満の範囲にある場合には、Δphase_pを加えてすべての値がupper_p以上となるように修正し、Ｆ（ｋ）の位相初期値θkがlower_p以上、thresh_p未満の範囲にある場合には、Δphase_pを減じてすべての値がlower_p未満となるように修正する。また、周波数スペクトルＦ（ｋ）の位相初期値θkがthresh_m以上、upper_m未満の範囲にある場合には、Δphase_mを加えてすべての値がupper_m以上となるように修正し、Ｆ（ｋ）の位相初期値θkがlower_m以上、thresh_m未満の範囲にある場合には、Δphase_mを減じてすべての値がlower_m未満となるように修正する。
【００４４】
ここでは、符号反転はある程度の確率をもって生じてしまうことを前提にして、符号反転の境界thresh_p、thresh_mを中心とした所定角度Δphase_p、Δphase_m内の位相初期値、即ち符号反転の対象となり得る位相初期値をその境界から遠ざけ、符号化処理の前後で符号反転が生じないようにしている。こうして符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を確実に回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能となる。
【００４５】
ここでは、位相修正部１６６が所定角度範囲に含まれる位相初期値すべてを一律所定角度（所定角度）シフトすることが想定されているが、かかる場合に限られず、所定角度範囲に含まれる位相初期値を上限閾値upper_p、upper_mや下限閾値lower_p、lower_mの固定値に変換して符号反転を避けるとしてもよい。
【００４６】
また、符号反転対象特定部１６４と位相修正部１６６とは、上述したように符号反転の対象となり得る位相初期値をその境界から遠ざけるのみならず、符号反転が生じる可能性の高い周波数と位相初期値とを個々に推測し、その推測した周波数における位相初期値の符号を予め反転させることもできる。こうして、符号化処理の前後における位相初期値の極性を等しくすることが可能となる。
【００４７】
複素数変換部１６８は、数式７、８の関係を用いて極座標、複素数相互の変換を行い、位相修正部１６６で修正された位相初期値と、極座標変換部１６２で分離された振幅とを、複素数形式の周波数スペクトルに変換する。
【００４８】
以上説明した音声分析合成装置１２０によって、符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能となる。
【００４９】
また、上述した音声分析合成装置１２０は、コンピュータを用いて実現することができる。
【００５０】
図１８は、本実施形態における音声分析合成装置１２０による音声の分析および合成が可能なコンピュータ（情報処理装置）２００の典型例を示した機能ブロック図である。コンピュータ２００は、中央処理装置２１０と、一時記憶装置２１２と、外部記憶装置２１４と、入力部２１６と、出力部２１８とを含んで構成される。
【００５１】
中央処理装置（ＣＰＵ）２１０は、一時記憶装置２１２や外部記憶装置２１４のプログラムやアプリケーションによりコンピュータ２００全体を制御する。一時記憶装置２１２は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ等から構成され、中央処理装置２１０で処理される音声信号等を一時的に記憶する。外部記憶装置２１４は、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、中央処理装置２１０で処理されるプログラムを記憶する。入力部２１６は、リムーバブル記憶媒体１２２の音声信号を入力し、一時記憶装置２１２に送信する。出力部２１８は、当該コンピュータ２００によって合成された合成信号を出力する。
【００５２】
上述した音声分析合成処理は、中央処理装置２１０がプログラムを実行することによって為される。従って、音声分析合成装置１２０が提供されると同時に、コンピュータ２００を、音声分析合成装置１２０として機能させるプログラムも提供される。また、このプログラムは、記憶媒体から読みとられてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信回線を介してコンピュータ２００に取り込まれてもよい。
【００５３】
（音声分析合成方法）
次に、上述した音声分析合成装置１２０を用いて音声信号を分析し、その分析結果を用いて音声信号を合成する音声分析合成方法を説明する。
【００５４】
図１９は、音声分析合成方法の全体的な流れを示したフローチャートである。音声分析合成装置１２０のフレーム化部１４０は、入力された原信号を所定間隔でサンプリングし、任意の位置から所定長のデータを切り出してフレームデータを生成する（Ｓ３００）。時間周波数変換部１４２は、そのフレームデータを周波数スペクトルに変換する（Ｓ３０２）。
【００５５】
位相補償部１４４は、時間周波数変換部１４２によって変換された周波数スペクトルを振幅と位相に分離した後（Ｓ３０４）、周波数スペクトルの位相初期値を修正する。
【００５６】
詳細には、周波数スペクトルの位相初期値θkがthresh_p以上、upper_p未満の範囲にあるか否か（Ｓ３０６）、lower_p以上、thresh_p未満の範囲にあるか否か（Ｓ３０８）、thresh_m以上、upper_m未満の範囲にあるか否か（Ｓ３１０）、lower_m以上、thresh_m未満の範囲にあるか否か（Ｓ３１２）が判定され、いずれかの範囲に含まれる場合、それぞれ、Δphase_pの加算（Ｓ３１４）、Δphase_pの減算（Ｓ３１６）、Δphase_mの加算（Ｓ３１８）、Δphase_mの減算（Ｓ３２０）が遂行される。そして、位相補償部１４４は、修正された位相初期値に基づいて極座標、複素数相互の変換を行う（Ｓ３２２）。
【００５７】
続いて、周波数時間変換部１４６は、位相補償部１４４によって位相が修正された周波数スペクトルを時間軸上のフレームデータに変換し（Ｓ３２４）、オーバラップ加算部１４８は、かかる周波数時間変換部１４６において変換されたフレームデータと、１つ前のフレームデータとを一部がオーバラップするように加算して、最終出力信号（合成信号）を生成する（Ｓ３２６）。
【００５８】
以上説明した音声分析合成方法によっても符号化処理の前後における０やπを跨る符号反転を回避し、圧縮信号の音質改善を図ることが可能となる。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６０】
上述した実施形態においては、音声分析合成装置１２０を音声符号化装置１１０の前段に載置する構成を述べたが、かかる場合に限られず、符号反転した位相初期値をある程度の確率で推測できる場合、音声複合装置の後段に音声分析合成装置１２０を載置し、その符号反転した位相初期値を事後的に修正することもできる。
【００６１】
なお、本明細書の音声分析合成方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、音声信号を分析し、その分析結果を用いて音声信号を合成する音声分析合成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１００  …音声符号化システム
１１０  …音声符号化装置
１２０  …音声分析合成装置
１４０  …フレーム化部
１４２  …時間周波数変換部
１４４  …位相補償部
１４６  …周波数時間変換部
１４８  …オーバラップ加算部
１６２  …極座標変換部
１６４  …符号反転対象特定部
１６６  …位相修正部
１６８  …複素数変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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