(57)【要約】  サブフレーム長の合成信号に対してピッチフィルタをかけて復号音声信号を得る場合にサブフレームの境目において復号音声信号を連続的に変化させるポストフィルタ。このポストフィルタでは、第１フィルタ係数計算部（３０６）は、初期値を０とし、漸近的にピッチフィルタの強度ｇに近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数ｇP(0)をサンプル毎に求める。第２フィルタ係数計算部（３０７）は、初期値を第１フィルタ係数計算部（３０６）が求めたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数ｇP(-1)をサンプル毎に求める。フィルタ状態設定部（３０８）は、サブフレーム毎にピッチフィルタの状態ｆｓiを設定する。ピッチフィルタ（３０９）は、合成信号ｘiに対してピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(0)、過去の復号音声信号ｙi-Ｐ(-1)、ｙi-Ｐ(0)を用いてピッチフィルタをかけ、復号音声信号ｙiを得る。
2008072701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるポストフィルタであって、
初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算手段と、
初期値を前記第１フィルタ係数計算手段が求めたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算手段と、
前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算手段と、
を具備するポストフィルタ。
【請求項２】
前記第１フィルタ係数計算手段は、サンプル毎に前記現サブフレームのピッチフィルタ係数に重みパラメータを乗じて前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を増加させ、
前記第２フィルタ係数計算手段は、サンプル毎に前記前サブフレームのピッチフィルタ係数に重みパラメータを乗じて前記前サブフレームのピッチフィルタ係数を減衰させる請求項１記載のポストフィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載のポストフィルタを具備する音声復号化装置。
【請求項４】
サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるフィルタリング方法であって、
初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算工程と、
初期値を前記第１フィルタ係数計算工程で求められたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算工程と、
前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算工程と、
を具備するフィルタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化された音声信号を復号化する音声復号化装置に使用されるポストフィルタおよびフィルタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声や画像のディジタル情報に対して圧縮符号化を行うことが必須であり、これまでに多くの符号化／復号化方式が開発されてきた。【０００３】
その中で、音声符号化技術は、音声の発声機構をモデル化してベクトル量子化を巧みに応用した基本方式「ＣＥＬＰ」（Code Excited Linear Prediction）によって性能が大きく向上した。また、オーディオ符号化等の楽音符号化技術は、変換符号化技術（ＭＰＥＧ標準ＡＣＣやＭＰ３等）により性能が大きく向上した。【０００４】
ここで、低ビットレートの復号器の後処理として、合成音に対して出力前にポストフィルタを掛けるのが一般的である。携帯電話用の標準コーデックの殆どでこのポストフィルタが使用されている。【０００５】
ＣＥＬＰのポストフィルタでは、ＬＰＣパラメータを用いた極零型（ＡＲＭＡ型）の極強調フィルタ、高周波数帯域強調フィルタ、ピッチフィルタが使用される。中でもピッチフィルタは、合成音に含まれる周期性を更に強調することによってノイズ感を聴感的に低減することができる重要なポストフィルタである。【０００６】
特許文献１には、ＣＥＬＰ等の低レートのコーデックがフレーム単位の圧縮符号化であることを課題とし、ピッチ周期やピッチ周期性の特性がフレーム内で変化しているような過渡的な特性の部分でも良好な品質の合成音が得られるくし型フィルタ（ピッチフィルタと同等）のアルゴリズムが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４７７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のポストフィルタでは、サブフレームの境目でピッチフィルタが不連続に変化するため、復号音声信号が不連続となり、異音感や音質の劣化が生じるという問題がある。【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、サブフレーム長の合成信号に対してピッチフィルタをかけて復号音声信号を得る場合に、サブフレームの境目において復号音声信号を連続的に変化させることができるポストフィルタおよびフィルタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のポストフィルタは、サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるポストフィルタであって、初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算手段と、初期値を前記第１フィルタ係数計算手段が求めたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算手段と、前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算手段と、を具備する構成を採る。【００１０】
本発明のフィルタリング方法は、サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるフィルタリング方法であって、初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算工程と、初期値を前記第１フィルタ係数計算工程で求められたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算工程と、前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算工程と、を具備する方法を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現サブフレームのピッチ周期のフィルタを徐々に強さを上げて動作させ、また、前サブフレームのピッチ周期のフィルタも徐々に減衰させながら併用することにより、サブフレームの境目でも連続的に変化するピッチフィルタを実現することができ、異音感や音質の劣化が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置に符号化データを送信する音声符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタの内部構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタ内のピッチフィルタのアルゴリズムを説明するフロー図
【図５】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタにおいて窓関数を用いた場合のピッチフィルタ係数の変化の一例を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。【００１４】
図１は、本実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置に符号化データを送信する音声符号化装置の構成を示すブロック図である。【００１５】
前処理部１０１は、入力音声信号に対し、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理や後続する符号化処理の性能改善につながるような波形整形処理やプリエンファシス処理を行い、これらの処理後の信号（Xin）をＬＰＣ分析部１０２および加算部１０５に出力する。【００１６】
ＬＰＣ分析部１０２は、Xinを用いて線形予測分析を行い、分析結果（線形予測係数）をＬＰＣ量子化部１０３に出力する。ＬＰＣ量子化部１０３は、ＬＰＣ分析部１０２から出力された線形予測係数（ＬＰＣ）の量子化処理を行い、量子化ＬＰＣを合成フィルタ１０４に出力するとともに量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を多重化部１１４に出力する。【００１７】
合成フィルタ１０４は、量子化ＬＰＣに基づくフィルタ係数を用いて後述する加算部１１１から出力される駆動音源に対してフィルタ合成を行うことにより合成信号を生成し、合成信号を加算部１０５に出力する。【００１８】
加算部１０５は、合成信号の極性を反転させてXinに加算することにより誤差信号を算出し、誤差信号を聴覚重み付け部１１２に出力する。【００１９】
適応音源符号帳１０６は、過去に加算部１１１によって出力された駆動音源をバッファに記憶し、パラメータ決定部１１３から出力された信号により特定される過去の駆動音源から、１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして切り出して乗算部１０９に出力する。【００２０】
ゲイン符号帳１０７は、パラメータ決定部１１３から出力された信号によって特定される適応音源ベクトルのゲインと固定音源ベクトルのゲインとをそれぞれ乗算部１０９と乗算部１１０とに出力する。【００２１】
固定音源符号帳１０８は、所定形状のパルス音源ベクトルをバッファに複数記憶し、パラメータ決定部１１３から出力された信号によって特定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して得られた固定音源ベクトルを乗算部１１０に出力する。【００２２】
乗算部１０９は、ゲイン符号帳１０７から出力されたゲインを、適応音源符号帳１０６から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算部１１１に出力する。乗算部１１０は、ゲイン符号帳１０７から出力されたゲインを、固定音源符号帳１０８から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算部１１１に出力する。【００２３】
加算部１１１は、利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとをそれぞれ乗算部１０９と乗算部１１０とから入力し、これらをベクトル加算し、加算結果である駆動音源を合成フィルタ１０４および適応音源符号帳１０６に出力する。なお、適応音源符号帳１０６に入力された駆動音源は、バッファに記憶される。【００２４】
聴覚重み付け部１１２は、加算部１０５から出力された誤差信号に対して聴覚的な重み付けをおこない符号化歪みとしてパラメータ決定部１１３に出力する。【００２５】
パラメータ決定部１１３は、聴覚重み付け部１１２から出力された符号化歪みを最小とする適応音源ベクトル、固定音源ベクトル及び量子化利得の符号を探索し、探索された適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）及び量子化利得を表す符号（Ｇ）を多重化部１１４に出力する。【００２６】
多重化部１１４は、ＬＰＣ量子化部１０３から量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を入力し、パラメータ決定部１１３から適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）および量子化利得を表す符号（Ｇ）を入力し、これらの情報を多重化して符号化情報として出力する。【００２７】
図２は、本実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置の構成を示すブロック図である。図２において、符号化情報は、多重化分離部２０１によって個々の符号（Ｌ、Ａ、Ｇ、Ｆ）に分離される。量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）はＬＰＣ復号化部２０２に出力され、適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）は適応音源符号帳２０３に出力され、量子化利得を表す符号（Ｇ）はゲイン符号帳２０４に出力され、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）は固定音源符号帳２０５に出力される。【００２８】
ＬＰＣ復号化部２０２は、量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）から量子化ＬＳＰパラメータを復号化し、得られた量子化ＬＳＰパラメータを量子化ＬＰＣパラメータに再変換し、合成フィルタ２０９に出力する。【００２９】
適応音源符号帳２０３は、合成フィルタ２０９で使用された過去の駆動音源を記憶し、適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）に対応する適応音源符号帳ラグで指定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして取り出して乗算部２０６に出力する。また、適応音源符号帳２０３は、加算部２０８から出力された駆動音源により、記憶されている駆動音源を更新する。【００３０】
ゲイン符号帳２０４は、量子化利得を表す符号（Ｇ）で指定される適応音源ベクトルのゲインと固定音源ベクトルのゲインを復号化し、適応音源ベクトルのゲインを乗算部２０６に出力し、固定音源ベクトルのゲインを乗算部２０７に出力する。【００３１】
固定音源符号帳２０５は、所定形状のパルス音源ベクトルをバッファに複数記憶し、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）で指定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して固定音源ベクトルを生成し、乗算部２０７に出力する。【００３２】
乗算部２０６は、適応音源ベクトルにゲインを乗算して、加算部２０８に出力する。乗算部２０７は、固定音源ベクトルにゲインを乗算して、加算部２０８に出力する。【００３３】
加算部２０８は、乗算部２０６、２０７から出力された利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとの加算を行って駆動音源を生成し、これを合成フィルタ２０９及び適応音源符号帳２０３に出力する。【００３４】
合成フィルタ２０９は、ＬＰＣ復号化部２０２によって復号化されたフィルタ係数を用いて、加算部２０８から出力された駆動音源のフィルタ合成を行い、得られた信号（以下、「第１合成信号」という）と量子化ＬＰＣパラメータをポストフィルタ２１０に出力する。【００３５】
ポストフィルタ２１０は、量子化ＬＰＣパラメータを用いて第１合成信号に対して極強調のフィルタをかける。さらに、ポストフィルタ２１０は、第１合成信号のピッチ分析を行い、ピッチ分析により得られる最も相関の高いピッチ周期と長期相関係数を用いて極強調のフィルタをかけた後の合成信号（以下、「第２合成信号」という）に対してピッチフィルタをかけ、復号音声信号を得る。【００３６】
なお、ポストフィルタ２１０では、計算量を下げるために、ピッチ分析を省略し、適応音源符号帳２０３の適応音源符号帳ラグと適応音源ベクトルのゲインでフィルタをかける場合もある。【００３７】
次に、ポストフィルタ２１０の内部構成について、図３のブロック図を用いて説明する。なお、図３に示すポストフィルタ２１０の各部の処理に用いられる値を、以下の記号により表す。
ＧP(-1)、ＧP(0)  ：減衰係数（前者は前サブフレーム用、後者は現フレーム用）
Ｉ           ：サブフレーム長
Ｒ           ：強度係数
ＰMAX         ：ピッチ周期の最大値
ｇP(-1)、ｇP(0)  ：ピッチフィルタ係数（前者は前サブフレーム用、後者は現サブフレーム用）
Ｐ(-1)、Ｐ(0)：ピッチ周期（前者は前サブフレーム用、後者は現サブフレーム用）
ｆｓi        ：ピッチフィルタの状態（過去の復号音声信号）
ｘi          ：第２合成信号
γP(0)        ：長期相関係数
ｉ           ：サンプル値
ｙi          ：復号音声信号
ｇ           ：ピッチフィルタの強度【００３８】
ポストフィルタ２１０は、極強調フィルタ３０１と、ピッチ分析部３０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０３と、カウンタ３０４と、ゲイン算出部３０５と、第１フィルタ係数計算部３０６と、第２フィルタ係数計算部３０７と、フィルタ状態設定部３０８と、ピッチフィルタ３０９と、を具備する。【００３９】
極強調フィルタ３０１は、サブフレーム毎に量子化ＬＰＣパラメータを用いて第１合成信号に対して極強調のフィルタをかけ、その結果得られる第２合成信号ｘiをピッチフィルタ３０９に出力する。また、極強調フィルタ３０１は、ピッチフィルタ３０９によるフィルタ演算の開始を示す制御信号をＲＯＭ３０３に出力する。【００４０】
ピッチ分析部３０２は、サブフレーム毎に第１合成信号のピッチ分析を行い、その結果得られる最も相関の高いピッチ周期Ｐ(0)をフィルタ状態設定部３０８に出力し、長期相関係数γP(0)をゲイン算出部３０５に出力する。【００４１】
ＲＯＭ３０３は、減衰係数ＧP(-1)、ＧP(0)、サブフレーム長Ｉ、強度係数Ｒ、ピッチ周期の最大値ＰMAX、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)の初期値、ピッチ周期Ｐ(-1)の初期値、ピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値を格納する。そして、ＲＯＭ３０３は、極強調フィルタ３０１から制御信号を入力した時点で、減衰係数ＧP(-1)およびピッチフィルタ係数ｇP(-1)の初期値を第２フィルタ係数計算部３０７に出力し、減衰係数ＧP(0)を第１フィルタ係数計算部３０６に出力し、サブフレーム長Ｉをカウンタ３０４に出力し、強度係数Ｒをゲイン算出部３０５に出力し、ピッチ周期の最大値ＰMAX、ピッチ周期Ｐ(-1)の初期値およびピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値をフィルタ状態設定部３０８に出力する。【００４２】
カウンタ３０４は、ピッチフィルタ３０９からサンプル毎のフィルタ演算の完了を示す制御信号を入力する度にサンプル値ｉをインクリメントさせる。そして、カウンタ３０４は、サンプル値ｉがサブフレーム長Ｉと等しくなった時点でサンプル値ｉをリセットし、サブフレーム毎のフィルタ演算の終了を示す制御信号をゲイン算出部３０５、第１フィルタ係数計算部３０６、フィルタ状態設定部３０８およびピッチフィルタ３０９に出力する。【００４３】
ゲイン算出部３０５は、サブフレーム毎に長期相関係数γP(0)と強度係数Ｒを用いて下記式（１）によりピッチフィルタの強度ｇを求め、これを第１フィルタ係数計算部３０６に出力する。なお、長期相関係数γP(0)が1.0以上であればピッチフィルタの強度ｇを強度係数Ｒと等しい値とし、長期相関係数γP(0)が0.0以下であれば０とする。これは、極端な値を取らないためのクリッピングである。
ｇ＝γP(0)×Ｒ
ただし、γP(0)≧1.0の時、ｇ＝Ｒ
γP(0)≦0.0の時、ｇ＝０                              ・・・（１）【００４４】
第１フィルタ係数計算部３０６は、サンプル毎に、減衰係数ＧP(0)、前サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(０)およびピッチフィルタの強度ｇ用いて下記式（２）により現サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(0)を求め、これをピッチフィルタ３０９に出力する。下記式（２）を繰り返すことにより、ピッチフィルタ係数ｇP(0)は漸近的に所定値ピッチフィルタの強度ｇに近づく。また、第１フィルタ係数計算部３０６は、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点で第２フィルタ係数計算部３０７にピッチフィルタ係数ｇP(０)を出力し、自己が保持するピッチフィルタ係数ｇP(０)を初期化する。
ｇP(0)＝ｇP(0)×ＧP(0)＋ｇ×（１−ＧP(0)）                        ・・・（２）【００４５】
第２フィルタ係数計算部３０７は、サンプル毎に、減衰係数ＧP(-1)と前サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(-1)を用いて下記式（３）により現サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(-1)を求め、これをピッチフィルタ３０９に出力する。下記式（３）を繰り返すことにより、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)は漸近的に０に近づく。また、第２フィルタ係数計算部３０７は、第１フィルタ係数計算部３０６からピッチフィルタ係数ｇP(０)を入力し、これを新たなピッチフィルタ係数ｇP(-1)とする。
ｇP(-1)＝ｇP(-1)×ＧP(-1)                                              ・・・（３）【００４６】
フィルタ状態設定部３０８は、サブフレーム毎にピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値あるいは過去にピッチフィルタをかけて得られた復号音声信号ｙiを用いてピッチフィルタの状態ｆｓiを設定し、現サンプルからＰ(-1)サンプル前の復号音声信号ｙi-Ｐ(-1)および現サンプルからＰ(0)サンプル前の復号音声信号ｙi-Ｐ(0)をピッチフィルタ３０９に出力する。また、フィルタ状態設定部３０８は、サンプル毎にピッチフィルタ３０９から復号音声信号ｙiを入力し、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点でフィルタ状態を更新し、ピッチ周期Ｐ(0)を新たなピッチ周期Ｐ(-1)とする。【００４７】
ピッチフィルタ３０９は、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(0)、過去の復号音声信号ｙi-Ｐ(-1)、ｙi-Ｐ(0)を用いて下記式（４）により第２合成信号ｘiに対してピッチフィルタをかけるフィルタ演算を実行し、復号音声信号ｙiを得る。また、ピッチフィルタ３０９は、フィルタ演算の完了を示す制御信号をカウンタ３０４、第１フィルタ係数計算部３０６、第２フィルタ係数計算部３０７およびフィルタ状態設定部３０８に出力する。ピッチフィルタ３０９は、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点で、次のサブフレームの第２合成信号ｘiに対してフィルタ演算を実行する。
ｙi＝ｘi＋ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)＋ｇP(0)×ｙi-Ｐ(0)                            ・・・（４）【００４８】
本実施の形態によれば、フィルタ演算においてｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)の項があるために、サブフレームの境目において復号音声信号ｙiを連続的に変化させることができる。また、ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)の項はサンプル毎のフィルタ演算の実行する度に０に収束していく。【００４９】
次に、本実施の形態に係るポストフィルタ２１０のアルゴリズムについて図４を用いて説明する。なお、図４では、ＲＯＭ３０３に格納される定数の数値を、一般的な電話用低ビットレートコーデックで用いられる単位であるサンプリングレート：８ｋＨｚ、サブフレーム長：５ｍｓのものとしている。【００５０】
ＲＯＭ３０３には、予め、ポストフィルタ２１０の定数（減衰係数ＧP(-1)、ＧP(0)、サブフレーム長Ｉ、強度係数Ｒ、ピッチ周期の最大値ＰMAX）および各パラメータや配列（ピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ピッチ周期Ｐ(-1)、ピッチフィルタの状態ｆｓi）の初期値が格納される。【００５１】
まず、ピッチフィルタ３０９の起動前に各パラメータや配列の初期化を行う（ＳＴ４０１，ＳＴ４０２）。【００５２】
次に、極強調フィルタ３０１にて第２合成信号ｘiを算出し（ＳＴ４０３）、ピッチ分析部３０２にてピッチ分析を行って最も相関の高いピッチ周期Ｐ(0)および長期相関係数γP(0)を得る（ＳＴ４０４）。【００５３】
次に、カウンタ３０４のサンプル値ｉと第１フィルタ係数計算部３０６の現フレームのピッチフィルタ係数ｇP(０)を初期化する。また、フィルタ状態設定部３０８にてピッチフィルタの状態ｆｓiを復号音声信号ｙiの配列の過去のエリアに代入する。また、ゲイン算出部３０５にて現サブフレームのピッチフィルタの強度ｇを計算する（ＳＴ４０５）。【００５４】
次に、第１フィルタ係数計算部３０６および第２フィルタ係数計算部３０７にてサンプル毎にピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(０)を計算し、ピッチフィルタ３０９にて第２合成信号ｘiに対してその両方のピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(０)を用いて２つのピッチ周期のピッチフィルタをかける（ＳＴ４０６、ＳＴ４０７、ＳＴ４０８）。なお、本実施の形態のピッチフィルタ３０９はＡＲフィルタであるのでフィルタ演算の結果がそのまま再帰的に用いられる。【００５５】
ＳＴ４０７の処理を１サブフレームに渡って行い、カウンタ３０４にてサブフレームの終わりを検知すると（ＳＴ４０６：ＹＥＳ）、得られた復号音声信号ｙiを出力し（ＳＴ４０９）、次のサブフレームのフィルタリングのために状態のアップデートを行う。具体的には、ピッチ周期Ｐ(0)を次のサブフレームのピッチ周期Ｐ(-1)としてフィルタ状態設定部３０８に格納し、ピッチフィルタ係数ｇP(０)を次のサブフレームのピッチフィルタ係数ｇP(-1)として第２フィルタ係数計算部３０７に格納し、復号音声信号ｙiのサブフレーム長よりも過去の部分を次のサブフレームのピッチフィルタの状態ｆｓiとして格納する（ＳＴ４１０、ＳＴ４１１）。【００５６】
このように、本実施の形態によれば、現サブフレームのピッチ周期のフィルタを徐々に強さを上げて動作させ、また、前サブフレームのピッチ周期のフィルタも徐々に減衰させながら併用することにより、サブフレームの境目でも連続的に変化するピッチフィルタを実現することができ、異音感や音質の劣化が生じることを防ぐことができる。【００５７】
なお、本実施の形態では、定数を掛けていくことによってピッチフィルタ係数をサンプル毎に変化させているが、本発明はこれに限られず、窓関数を用いても同様の効果を得ることができる。この場合、例えば、図５の様に重ね合わせるような特性を持つ配列ＷiP(-1)、ＷiP(0)を予め用意し、減衰係数による演算を行わずに、以下の式（５）のようにフィルタリングを行えばよい。ただし、この場合、ｇP(-1)のアップデートはｇを格納することによって行う。
ｙi＝ｘi＋ＷiP(-1)×ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)＋ＷiP(0)×ｇP(0)×ｙi-Ｐ(0)              ・・・（５）【００５８】
また、本実施の形態では、ピッチ周期Ｐ(0)と長期予測係数γP(0)をピッチ分析により求める場合について説明したが、本発明はこれに限られず、この２つの値を適応音源符号帳２０３のラグと適応音源ベクトルのゲインで代用しても同様の効果を得ることができる。この場合、適応音源ベクトルのゲインは固定音源ベクトルのゲインとの兼ね合いで符号化されるので長期予測係数そのものと違いが生じるが、この代用によりピッチ分析の計算量が不要になるというメリットがある。また、適応音源符号帳のラグはそのままピッチとして使用し、長期予測係数だけを求め直すという方法もある。この方法によれば固定音源ベクトルのゲインの影響を排除でき、より的確なピッチフィルタを実現することができる。【００５９】
また、本実施の形態では、サンプリング周波数８ｋＨｚ、サブフレーム長５ｍｓを基準として定数などを設定したが、サンプリング周波数やサブフレーム長が他の場合であっても本発明は有効である。ちなみに、近年用いられている広帯域コーデック（７ｋＨｚ帯域、１６ｋＨｚサンプリング）に用いた場合では減衰係数（定数）を０．９５〜０．９７の値に設定すると良好な性能を得ることができることが確認されている。【００６０】
また、本実施の形態では、ピッチフィルタをＡＲフィルタとしたが、これはＭＡフィルタであっても同様に実現することができる。図４のアルゴリズムフローのピッチフィルタの状態を第２合成信号ｘiの過去の部分に格納し、ピッチフィルタ係数の計算とフィルタ演算の部分のフィルタ演算をＭＡ型にし、フィルタ後のフィルタの状態のアップデートにおいて、第２合成信号ｘiのサブフレーム長よりも過去の部分をフィルタの状態として格納することにより、ＭＡ型でも本発明のピッチフィルタを実現することができる。【００６１】
また、本実施の形態では、固定音源符号帳においてパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して固定音源ベクトルを生成したが、本発明はこれに限られず、パルス音源ベクトルそのものを固定音源ベクトルとしても良い。【００６２】
また、本実施の形態では、ＣＥＬＰに対して用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、他のコーデックであっても有効である。これは、ポストフィルタがデコーダ処理の後処理であり、コーデックの種類に依存しないからである。【００６３】
また、本発明に係る信号は、音声信号だけでなく、オーディオ信号でも良い。【００６４】
また、本発明に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。【００６５】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る音声復号化装置と同様の機能を実現することができる。【００６６】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。【００６７】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。【００６８】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。【００６９】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術への適用等が可能性としてあり得る。【００７０】
２００６年１２月１３日出願の特願２００６−３３６２７１の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、符号化された音声信号等を復号化する音声復号化装置等に用いるに好適である。
【図１】
2008072701.tif 000003
【図２】
2008072701.tif 000004
【図３】
2008072701.tif 000005
【図４】
2008072701.tif 000006
【図５】
2008072701.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月2日(2009.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるポストフィルタであって、
初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算手段と、
初期値を前記第１フィルタ係数計算手段が求めたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算手段と、
前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算手段と、
を具備するポストフィルタ。
【請求項２】
前記第１フィルタ係数計算手段は、サンプル毎に前記現サブフレームのピッチフィルタ係数に重みパラメータを乗じて前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を増加させ、
前記第２フィルタ係数計算手段は、サンプル毎に前記前サブフレームのピッチフィルタ係数に重みパラメータを乗じて前記前サブフレームのピッチフィルタ係数を減衰させる請求項１記載のポストフィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載のポストフィルタを具備する音声復号化装置。
【請求項４】
サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるフィルタリング方法であって、
初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算工程と、
初期値を前記第１フィルタ係数計算工程で求められたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算工程と、
前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算工程と、
を具備するフィルタリング方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化された音声信号を復号化する音声復号化装置に使用されるポストフィルタおよびフィルタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声や画像のディジタル情報に対して圧縮符号化を行うことが必須であり、これまでに多くの符号化／復号化方式が開発されてきた。
【０００３】
その中で、音声符号化技術は、音声の発声機構をモデル化してベクトル量子化を巧みに応用した基本方式「ＣＥＬＰ」（Code Excited Linear Prediction）によって性能が大きく向上した。また、オーディオ符号化等の楽音符号化技術は、変換符号化技術（ＭＰＥＧ標準ＡＣＣやＭＰ３等）により性能が大きく向上した。
【０００４】
ここで、低ビットレートの復号器の後処理として、合成音に対して出力前にポストフィルタを掛けるのが一般的である。携帯電話用の標準コーデックの殆どでこのポストフィルタが使用されている。
【０００５】
ＣＥＬＰのポストフィルタでは、ＬＰＣパラメータを用いた極零型（ＡＲＭＡ型）の極強調フィルタ、高周波数帯域強調フィルタ、ピッチフィルタが使用される。中でもピッチフィルタは、合成音に含まれる周期性を更に強調することによってノイズ感を聴感的に低減することができる重要なポストフィルタである。
【０００６】
特許文献１には、ＣＥＬＰ等の低レートのコーデックがフレーム単位の圧縮符号化であることを課題とし、ピッチ周期やピッチ周期性の特性がフレーム内で変化しているような過渡的な特性の部分でも良好な品質の合成音が得られるくし型フィルタ（ピッチフィルタと同等）のアルゴリズムが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４７７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のポストフィルタでは、サブフレームの境目でピッチフィルタが不連続に変化するため、復号音声信号が不連続となり、異音感や音質の劣化が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、サブフレーム長の合成信号に対してピッチフィルタをかけて復号音声信号を得る場合に、サブフレームの境目において復号音声信号を連続的に変化させることができるポストフィルタおよびフィルタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のポストフィルタは、サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるポストフィルタであって、初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算手段と、初期値を前記第１フィルタ係数計算手段が求めたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算手段と、前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記
現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
本発明のフィルタリング方法は、サブフレーム長の信号に対して所定のサンプルタイミング間隔でピッチフィルタをかけるフィルタリング方法であって、初期値を０とし、漸近的に所定値に近づくように現サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第１フィルタ係数計算工程と、初期値を前記第１フィルタ係数計算工程で求められたピッチフィルタ係数の値とし、漸近的に０に近づくように前サブフレームのピッチフィルタ係数をサンプル毎に求める第２フィルタ係数計算工程と、前記前サブフレームのピッチフィルタ係数と前記現サブフレームのピッチフィルタ係数を用いて前記信号に対してサンプル毎にピッチフィルタをかけるフィルタ演算工程と、を具備する方法を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現サブフレームのピッチ周期のフィルタを徐々に強さを上げて動作させ、また、前サブフレームのピッチ周期のフィルタも徐々に減衰させながら併用することにより、サブフレームの境目でも連続的に変化するピッチフィルタを実現することができ、異音感や音質の劣化が生じることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置に符号化データを送信する音声符号化装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
前処理部１０１は、入力音声信号に対し、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理や後続する符号化処理の性能改善につながるような波形整形処理やプリエンファシス処理を行い、これらの処理後の信号（Xin）をＬＰＣ分析部１０２および加算部１０５に出力する。
【００１５】
ＬＰＣ分析部１０２は、Xinを用いて線形予測分析を行い、分析結果（線形予測係数）をＬＰＣ量子化部１０３に出力する。ＬＰＣ量子化部１０３は、ＬＰＣ分析部１０２から出力された線形予測係数（ＬＰＣ）の量子化処理を行い、量子化ＬＰＣを合成フィルタ１０４に出力するとともに量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を多重化部１１４に出力する。
【００１６】
合成フィルタ１０４は、量子化ＬＰＣに基づくフィルタ係数を用いて後述する加算部１１１から出力される駆動音源に対してフィルタ合成を行うことにより合成信号を生成し、合成信号を加算部１０５に出力する。
【００１７】
加算部１０５は、合成信号の極性を反転させてXinに加算することにより誤差信号を算
出し、誤差信号を聴覚重み付け部１１２に出力する。
【００１８】
適応音源符号帳１０６は、過去に加算部１１１によって出力された駆動音源をバッファに記憶し、パラメータ決定部１１３から出力された信号により特定される過去の駆動音源から、１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして切り出して乗算部１０９に出力する。
【００１９】
ゲイン符号帳１０７は、パラメータ決定部１１３から出力された信号によって特定される適応音源ベクトルのゲインと固定音源ベクトルのゲインとをそれぞれ乗算部１０９と乗算部１１０とに出力する。
【００２０】
固定音源符号帳１０８は、所定形状のパルス音源ベクトルをバッファに複数記憶し、パラメータ決定部１１３から出力された信号によって特定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して得られた固定音源ベクトルを乗算部１１０に出力する。
【００２１】
乗算部１０９は、ゲイン符号帳１０７から出力されたゲインを、適応音源符号帳１０６から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算部１１１に出力する。乗算部１１０は、ゲイン符号帳１０７から出力されたゲインを、固定音源符号帳１０８から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算部１１１に出力する。
【００２２】
加算部１１１は、利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとをそれぞれ乗算部１０９と乗算部１１０とから入力し、これらをベクトル加算し、加算結果である駆動音源を合成フィルタ１０４および適応音源符号帳１０６に出力する。なお、適応音源符号帳１０６に入力された駆動音源は、バッファに記憶される。
【００２３】
聴覚重み付け部１１２は、加算部１０５から出力された誤差信号に対して聴覚的な重み付けをおこない符号化歪みとしてパラメータ決定部１１３に出力する。
【００２４】
パラメータ決定部１１３は、聴覚重み付け部１１２から出力された符号化歪みを最小とする適応音源ベクトル、固定音源ベクトル及び量子化利得の符号を探索し、探索された適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）及び量子化利得を表す符号（Ｇ）を多重化部１１４に出力する。
【００２５】
多重化部１１４は、ＬＰＣ量子化部１０３から量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）を入力し、パラメータ決定部１１３から適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）および量子化利得を表す符号（Ｇ）を入力し、これらの情報を多重化して符号化情報として出力する。
【００２６】
図２は、本実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置の構成を示すブロック図である。図２において、符号化情報は、多重化分離部２０１によって個々の符号（Ｌ、Ａ、Ｇ、Ｆ）に分離される。量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）はＬＰＣ復号化部２０２に出力され、適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）は適応音源符号帳２０３に出力され、量子化利得を表す符号（Ｇ）はゲイン符号帳２０４に出力され、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）は固定音源符号帳２０５に出力される。
【００２７】
ＬＰＣ復号化部２０２は、量子化ＬＰＣを表す符号（Ｌ）から量子化ＬＳＰパラメータを復号化し、得られた量子化ＬＳＰパラメータを量子化ＬＰＣパラメータに再変換し、合成フィルタ２０９に出力する。
【００２８】
適応音源符号帳２０３は、合成フィルタ２０９で使用された過去の駆動音源を記憶し、
適応音源ベクトルを表す符号（Ａ）に対応する適応音源符号帳ラグで指定される過去の駆動音源から１フレーム分のサンプルを適応音源ベクトルとして取り出して乗算部２０６に出力する。また、適応音源符号帳２０３は、加算部２０８から出力された駆動音源により、記憶されている駆動音源を更新する。
【００２９】
ゲイン符号帳２０４は、量子化利得を表す符号（Ｇ）で指定される適応音源ベクトルのゲインと固定音源ベクトルのゲインを復号化し、適応音源ベクトルのゲインを乗算部２０６に出力し、固定音源ベクトルのゲインを乗算部２０７に出力する。
【００３０】
固定音源符号帳２０５は、所定形状のパルス音源ベクトルをバッファに複数記憶し、固定音源ベクトルを表す符号（Ｆ）で指定される形状を有するパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して固定音源ベクトルを生成し、乗算部２０７に出力する。
【００３１】
乗算部２０６は、適応音源ベクトルにゲインを乗算して、加算部２０８に出力する。乗算部２０７は、固定音源ベクトルにゲインを乗算して、加算部２０８に出力する。
【００３２】
加算部２０８は、乗算部２０６、２０７から出力された利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとの加算を行って駆動音源を生成し、これを合成フィルタ２０９及び適応音源符号帳２０３に出力する。
【００３３】
合成フィルタ２０９は、ＬＰＣ復号化部２０２によって復号化されたフィルタ係数を用いて、加算部２０８から出力された駆動音源のフィルタ合成を行い、得られた信号（以下、「第１合成信号」という）と量子化ＬＰＣパラメータをポストフィルタ２１０に出力する。
【００３４】
ポストフィルタ２１０は、量子化ＬＰＣパラメータを用いて第１合成信号に対して極強調のフィルタをかける。さらに、ポストフィルタ２１０は、第１合成信号のピッチ分析を行い、ピッチ分析により得られる最も相関の高いピッチ周期と長期相関係数を用いて極強調のフィルタをかけた後の合成信号（以下、「第２合成信号」という）に対してピッチフィルタをかけ、復号音声信号を得る。
【００３５】
なお、ポストフィルタ２１０では、計算量を下げるために、ピッチ分析を省略し、適応音源符号帳２０３の適応音源符号帳ラグと適応音源ベクトルのゲインでフィルタをかける場合もある。
【００３６】
次に、ポストフィルタ２１０の内部構成について、図３のブロック図を用いて説明する。なお、図３に示すポストフィルタ２１０の各部の処理に用いられる値を、以下の記号により表す。
ＧP(-1)、ＧP(0)  ：減衰係数（前者は前サブフレーム用、後者は現フレーム用）
Ｉ           ：サブフレーム長
Ｒ           ：強度係数
ＰMAX         ：ピッチ周期の最大値
ｇP(-1)、ｇP(0)  ：ピッチフィルタ係数（前者は前サブフレーム用、後者は現サブフレーム用）
Ｐ(-1)、Ｐ(0)：ピッチ周期（前者は前サブフレーム用、後者は現サブフレーム用）
ｆｓi        ：ピッチフィルタの状態（過去の復号音声信号）
ｘi          ：第２合成信号
γP(0)        ：長期相関係数
ｉ           ：サンプル値
ｙi          ：復号音声信号
ｇ           ：ピッチフィルタの強度
【００３７】
ポストフィルタ２１０は、極強調フィルタ３０１と、ピッチ分析部３０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０３と、カウンタ３０４と、ゲイン算出部３０５と、第１フィルタ係数計算部３０６と、第２フィルタ係数計算部３０７と、フィルタ状態設定部３０８と、ピッチフィルタ３０９と、を具備する。
【００３８】
極強調フィルタ３０１は、サブフレーム毎に量子化ＬＰＣパラメータを用いて第１合成信号に対して極強調のフィルタをかけ、その結果得られる第２合成信号ｘiをピッチフィルタ３０９に出力する。また、極強調フィルタ３０１は、ピッチフィルタ３０９によるフィルタ演算の開始を示す制御信号をＲＯＭ３０３に出力する。
【００３９】
ピッチ分析部３０２は、サブフレーム毎に第１合成信号のピッチ分析を行い、その結果得られる最も相関の高いピッチ周期Ｐ(0)をフィルタ状態設定部３０８に出力し、長期相関係数γP(0)をゲイン算出部３０５に出力する。
【００４０】
ＲＯＭ３０３は、減衰係数ＧP(-1)、ＧP(0)、サブフレーム長Ｉ、強度係数Ｒ、ピッチ周期の最大値ＰMAX、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)の初期値、ピッチ周期Ｐ(-1)の初期値、ピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値を格納する。そして、ＲＯＭ３０３は、極強調フィルタ３０１から制御信号を入力した時点で、減衰係数ＧP(-1)およびピッチフィルタ係数ｇP(-1)の初期値を第２フィルタ係数計算部３０７に出力し、減衰係数ＧP(0)を第１フィルタ係数計算部３０６に出力し、サブフレーム長Ｉをカウンタ３０４に出力し、強度係数Ｒをゲイン算出部３０５に出力し、ピッチ周期の最大値ＰMAX、ピッチ周期Ｐ(-1)の初期値およびピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値をフィルタ状態設定部３０８に出力する。
【００４１】
カウンタ３０４は、ピッチフィルタ３０９からサンプル毎のフィルタ演算の完了を示す制御信号を入力する度にサンプル値ｉをインクリメントさせる。そして、カウンタ３０４は、サンプル値ｉがサブフレーム長Ｉと等しくなった時点でサンプル値ｉをリセットし、サブフレーム毎のフィルタ演算の終了を示す制御信号をゲイン算出部３０５、第１フィルタ係数計算部３０６、フィルタ状態設定部３０８およびピッチフィルタ３０９に出力する。
【００４２】
ゲイン算出部３０５は、サブフレーム毎に長期相関係数γP(0)と強度係数Ｒを用いて下記式（１）によりピッチフィルタの強度ｇを求め、これを第１フィルタ係数計算部３０６に出力する。なお、長期相関係数γP(0)が1.0以上であればピッチフィルタの強度ｇを強度係数Ｒと等しい値とし、長期相関係数γP(0)が0.0以下であれば０とする。これは、極端な値を取らないためのクリッピングである。
ｇ＝γP(0)×Ｒ
ただし、γP(0)≧1.0の時、ｇ＝Ｒ
γP(0)≦0.0の時、ｇ＝０                              ・・・（１）
【００４３】
第１フィルタ係数計算部３０６は、サンプル毎に、減衰係数ＧP(0)、前サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(０)およびピッチフィルタの強度ｇ用いて下記式（２）により現サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(0)を求め、これをピッチフィルタ３０９に出力する。下記式（２）を繰り返すことにより、ピッチフィルタ係数ｇP(0)は漸近的に所定値ピッチフィルタの強度ｇに近づく。また、第１フィルタ係数計算部３０６は、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点で第２フィルタ係数計算部３０７にピッチフィルタ係数ｇP(０)を出力し、自己が保持するピッチフィルタ係数ｇP(０)を初期化する。
ｇP(0)＝ｇP(0)×ＧP(0)＋ｇ×（１−ＧP(0)）                        ・・・（２）
【００４４】
第２フィルタ係数計算部３０７は、サンプル毎に、減衰係数ＧP(-1)と前サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(-1)を用いて下記式（３）により現サンプルのピッチフィルタ係数ｇP(-1)を求め、これをピッチフィルタ３０９に出力する。下記式（３）を繰り返すことにより、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)は漸近的に０に近づく。また、第２フィルタ係数計算部３０７は、第１フィルタ係数計算部３０６からピッチフィルタ係数ｇP(０)を入力し、これを新たなピッチフィルタ係数ｇP(-1)とする。
ｇP(-1)＝ｇP(-1)×ＧP(-1)                                              ・・・（３）
【００４５】
フィルタ状態設定部３０８は、サブフレーム毎にピッチフィルタの状態ｆｓiの初期値あるいは過去にピッチフィルタをかけて得られた復号音声信号ｙiを用いてピッチフィルタの状態ｆｓiを設定し、現サンプルからＰ(-1)サンプル前の復号音声信号ｙi-Ｐ(-1)および現サンプルからＰ(0)サンプル前の復号音声信号ｙi-Ｐ(0)をピッチフィルタ３０９に出力する。また、フィルタ状態設定部３０８は、サンプル毎にピッチフィルタ３０９から復号音声信号ｙiを入力し、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点でフィルタ状態を更新し、ピッチ周期Ｐ(0)を新たなピッチ周期Ｐ(-1)とする。
【００４６】
ピッチフィルタ３０９は、ピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(0)、過去の復号音声信号ｙi-Ｐ(-1)、ｙi-Ｐ(0)を用いて下記式（４）により第２合成信号ｘiに対してピッチフィルタをかけるフィルタ演算を実行し、復号音声信号ｙiを得る。また、ピッチフィルタ３０９は、フィルタ演算の完了を示す制御信号をカウンタ３０４、第１フィルタ係数計算部３０６、第２フィルタ係数計算部３０７およびフィルタ状態設定部３０８に出力する。ピッチフィルタ３０９は、１つのサブフレームについてフィルタ演算が終了した時点で、次のサブフレームの第２合成信号ｘiに対してフィルタ演算を実行する。
ｙi＝ｘi＋ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)＋ｇP(0)×ｙi-Ｐ(0)                            ・・・（４）
【００４７】
本実施の形態によれば、フィルタ演算においてｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)の項があるために、サブフレームの境目において復号音声信号ｙiを連続的に変化させることができる。また、ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)の項はサンプル毎のフィルタ演算の実行する度に０に収束していく。
【００４８】
次に、本実施の形態に係るポストフィルタ２１０のアルゴリズムについて図４を用いて説明する。なお、図４では、ＲＯＭ３０３に格納される定数の数値を、一般的な電話用低ビットレートコーデックで用いられる単位であるサンプリングレート：８ｋＨｚ、サブフレーム長：５ｍｓのものとしている。
【００４９】
ＲＯＭ３０３には、予め、ポストフィルタ２１０の定数（減衰係数ＧP(-1)、ＧP(0)、サブフレーム長Ｉ、強度係数Ｒ、ピッチ周期の最大値ＰMAX）および各パラメータや配列（ピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ピッチ周期Ｐ(-1)、ピッチフィルタの状態ｆｓi）の初期値が格納される。
【００５０】
まず、ピッチフィルタ３０９の起動前に各パラメータや配列の初期化を行う（ＳＴ４０１，ＳＴ４０２）。
【００５１】
次に、極強調フィルタ３０１にて第２合成信号ｘiを算出し（ＳＴ４０３）、ピッチ分析部３０２にてピッチ分析を行って最も相関の高いピッチ周期Ｐ(0)および長期相関係数γP(0)を得る（ＳＴ４０４）。
【００５２】
次に、カウンタ３０４のサンプル値ｉと第１フィルタ係数計算部３０６の現フレームの
ピッチフィルタ係数ｇP(０)を初期化する。また、フィルタ状態設定部３０８にてピッチフィルタの状態ｆｓiを復号音声信号ｙiの配列の過去のエリアに代入する。また、ゲイン算出部３０５にて現サブフレームのピッチフィルタの強度ｇを計算する（ＳＴ４０５）。
【００５３】
次に、第１フィルタ係数計算部３０６および第２フィルタ係数計算部３０７にてサンプル毎にピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(０)を計算し、ピッチフィルタ３０９にて第２合成信号ｘiに対してその両方のピッチフィルタ係数ｇP(-1)、ｇP(０)を用いて２つのピッチ周期のピッチフィルタをかける（ＳＴ４０６、ＳＴ４０７、ＳＴ４０８）。なお、本実施の形態のピッチフィルタ３０９はＡＲフィルタであるのでフィルタ演算の結果がそのまま再帰的に用いられる。
【００５４】
ＳＴ４０７の処理を１サブフレームに渡って行い、カウンタ３０４にてサブフレームの終わりを検知すると（ＳＴ４０６：ＹＥＳ）、得られた復号音声信号ｙiを出力し（ＳＴ４０９）、次のサブフレームのフィルタリングのために状態のアップデートを行う。具体的には、ピッチ周期Ｐ(0)を次のサブフレームのピッチ周期Ｐ(-1)としてフィルタ状態設定部３０８に格納し、ピッチフィルタ係数ｇP(０)を次のサブフレームのピッチフィルタ係数ｇP(-1)として第２フィルタ係数計算部３０７に格納し、復号音声信号ｙiのサブフレーム長よりも過去の部分を次のサブフレームのピッチフィルタの状態ｆｓiとして格納する（ＳＴ４１０、ＳＴ４１１）。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、現サブフレームのピッチ周期のフィルタを徐々に強さを上げて動作させ、また、前サブフレームのピッチ周期のフィルタも徐々に減衰させながら併用することにより、サブフレームの境目でも連続的に変化するピッチフィルタを実現することができ、異音感や音質の劣化が生じることを防ぐことができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、定数を掛けていくことによってピッチフィルタ係数をサンプル毎に変化させているが、本発明はこれに限られず、窓関数を用いても同様の効果を得ることができる。この場合、例えば、図５の様に重ね合わせるような特性を持つ配列ＷiP(-1)、ＷiP(0)を予め用意し、減衰係数による演算を行わずに、以下の式（５）のようにフィルタリングを行えばよい。ただし、この場合、ｇP(-1)のアップデートはｇを格納することによって行う。
ｙi＝ｘi＋ＷiP(-1)×ｇP(-1)×ｙi-Ｐ(-1)＋ＷiP(0)×ｇP(0)×ｙi-Ｐ(0) 
・・・（５）
【００５７】
また、本実施の形態では、ピッチ周期Ｐ(0)と長期予測係数γP(0)をピッチ分析により求める場合について説明したが、本発明はこれに限られず、この２つの値を適応音源符号帳２０３のラグと適応音源ベクトルのゲインで代用しても同様の効果を得ることができる。この場合、適応音源ベクトルのゲインは固定音源ベクトルのゲインとの兼ね合いで符号化されるので長期予測係数そのものと違いが生じるが、この代用によりピッチ分析の計算量が不要になるというメリットがある。また、適応音源符号帳のラグはそのままピッチとして使用し、長期予測係数だけを求め直すという方法もある。この方法によれば固定音源ベクトルのゲインの影響を排除でき、より的確なピッチフィルタを実現することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、サンプリング周波数８ｋＨｚ、サブフレーム長５ｍｓを基準として定数などを設定したが、サンプリング周波数やサブフレーム長が他の場合であっても本発明は有効である。ちなみに、近年用いられている広帯域コーデック（７ｋＨｚ帯域、１６ｋＨｚサンプリング）に用いた場合では減衰係数（定数）を０．９５〜０．９７の値に設定すると良好な性能を得ることができることが確認されている。
【００５９】
また、本実施の形態では、ピッチフィルタをＡＲフィルタとしたが、これはＭＡフィルタであっても同様に実現することができる。図４のアルゴリズムフローのピッチフィルタの状態を第２合成信号ｘiの過去の部分に格納し、ピッチフィルタ係数の計算とフィルタ演算の部分のフィルタ演算をＭＡ型にし、フィルタ後のフィルタの状態のアップデートにおいて、第２合成信号ｘiのサブフレーム長よりも過去の部分をフィルタの状態として格納することにより、ＭＡ型でも本発明のピッチフィルタを実現することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、固定音源符号帳においてパルス音源ベクトルに拡散ベクトルを乗算して固定音源ベクトルを生成したが、本発明はこれに限られず、パルス音源ベクトルそのものを固定音源ベクトルとしても良い。
【００６１】
また、本実施の形態では、ＣＥＬＰに対して用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、他のコーデックであっても有効である。これは、ポストフィルタがデコーダ処理の後処理であり、コーデックの種類に依存しないからである。
【００６２】
また、本発明に係る信号は、音声信号だけでなく、オーディオ信号でも良い。
【００６３】
また、本発明に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。
【００６４】
また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る音声復号化装置と同様の機能を実現することができる。
【００６５】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
【００６６】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【００６７】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【００６８】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術への適用等が可能性としてあり得る。
【００６９】
２００６年１２月１３日出願の特願２００６−３３６２７１の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、符号化された音声信号等を復号化する音声復号化装置等に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置に符号化データを送信する音声符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタを具備する音声復号化装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタの内部構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタ内のピッチフィルタのアルゴリズムを説明するフロー図
【図５】本発明の一実施の形態に係るポストフィルタにおいて窓関数を用いた場合のピッチフィルタ係数の変化の一例を示す図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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