(57)【要約】  第２サブフレームよりも第１サブフレームでより多くの情報量を用いてサブフレーム単位で適応音源ベクトル量子化を行う場合、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減することができる適応音源ベクトル量子化装置等を開示する。この装置の第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化において、適応音源ベクトル生成部（１０４）は、長さｒ（ｒ、ｎ、ｍは整数、ｍ＜ｒ≦ｎ、ｎはフレーム長、ｍはサブフレーム長）の適応音源ベクトルを適応音源符号帳（１０３）から切り出し、合成フィルタ（１０５）は、入力される第１サブフレームの線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成し、探索用ターゲットベクトル生成部（１０６）は、サブフレーム単位のターゲットベクトルを用いて長さｒの探索用ターゲットベクトルを生成し、評価尺度算出部（１０７）は、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出する。
2008072736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置であって、
適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出す適応音源ベクトル生成手段と、
前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するターゲットベクトル構成手段と、
前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成する合成フィルタと、
前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出する評価尺度算出手段と、
前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求める評価尺度比較手段と、
を具備する適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項２】
前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられるビット数と、前記第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられるビット数との差が大きいほど、前記ｒをより大きく設定する、
請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項３】
前記複数のサブフレームの線形予測係数をそれぞれ複数のスペクトルに変換し、前記複数のスペクトル間の距離を算出する算出手段と、
前記スペクトル間の距離が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項４】
前記複数のサブフレーム間のパワーの差を算出する算出手段と、
前記サブフレーム間のパワーの差が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項５】
過去フレームの前記複数サブフレームのピッチ周期の値が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項６】
過去フレームの前記複数のサブフレーム間のピッチ周期の差を算出する算出手段と、
前記過去フレームの前記複数のサブフレーム間のピッチ周期の差が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項７】
請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置を具備するＣＥＬＰ音声符号化装置。
【請求項８】
ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化方法であって、
適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出すステップと、
前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するステップと、
前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成するステップと、
前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出するステップと、
前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求めるステップと、
を具備する適応音源ベクトル量子化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式の音声符号化において適応音源のベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法に関し、特にインターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システム等の分野で、音声信号の符号化を行う音声符号化装置に用いられる適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、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、音声信号の符号化・復号技術が不可欠である。特に、ＣＥＬＰ方式の音声符号化・復号技術が主流の技術となっている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、予め記憶された音声モデルに基づいて入力音声を符号化する。具体的には、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、ディジタル化された音声信号を１０〜２０ｍｓ程度の一定時間間隔のフレームに区切り、各フレーム内の音声信号に対して線形予測分析を行い線形予測係数（ＬＰＣ：Linear Prediction Coefficient）と線形予測残差ベクトルを求め、線形予測係数および線形予測残差ベクトルをそれぞれ個別に符号化する。ＣＥＬＰ方式の音声符号化／復号装置において、線形予測残差ベクトルは、過去に生成された駆動音源信号を格納している適応音源符号帳と、固定の形状のベクトル（固定コードベクトル）を特定数個格納している固定符号帳を用いて、符号化／復号される。そのうち、適応音源符号帳は、線形予測残差ベクトルが有する周期的成分を表現するために用いられる一方、固定符号帳は、線形予測残差ベクトルのうち適応音源符号帳では表現できない非周期的成分を表現するために用いられる。【０００４】
なお、線形予測残差ベクトルの符号化／復号処理においては、フレームをさらに短い時間単位(５ｍｓ〜１０ｍｓ程度)に分割したサブフレーム単位で行われるのが一般的である。非特許文献２に記載されているＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９では、フレームを２つのサブフレームに分割し、２つのサブフレーム各々に対し適応音源符号帳を用いてピッチ周期を探索することにより適応音源のベクトル量子化を行う。このような、サブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化方法は、フレーム単位の適応音源ベクトル量子化方法よりも適応音源ベクトル量子化方法の計算量を低減することができる。
【非特許文献１】M.R.Schroeder、B.S.Atal著、「IEEE proc. ICASSP」、１９８５、「Code Excited Linear Prediction: High Quality Speech at Low Bit Rate」、ｐ．９３７−９４０
【非特許文献２】“ITU-T Recommendation G.729”, ITU-T, 1996/3, pp.17-19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような各サブフレーム単位で適応音源ベクトル量子化を行う装置において各サブフレームのピッチ周期探索処理に用いられる情報量が異なる場合、例えば、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が８ビットであり、第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が４ビットである場合、２つのサブフレームの適応音源ベクトル量子化の精度に偏りが生じ、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化精度よりも第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化精度が劣ってしまうが、適応音源ベクトル量子化精度の偏りを低減する処理を行っていないという問題がある。【０００６】
本発明の目的は、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、異なる情報量を用いて各サブフレームの適応音源ベクトル量子化行う場合、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減し、全般的な音声符号化精度を向上することができる適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置であって、適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出す適応音源ベクトル生成手段と、前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するターゲットベクトル構成手段と、前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成する合成フィルタと、前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出する評価尺度算出手段と、前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求める評価尺度比較手段と、を具備する構成を採る。【０００８】
本発明は、ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化方法であって、適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出すステップと、前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するステップと、前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成するステップと、前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出するステップと、前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求めるステップと、を有するようにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、第２サブフレームよりも第１サブフレームにおいてより多くの情報量を用いてサブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化を行う場合、各サブフレーム単位の線形予測係数からサブフレーム長より長い行、列を持つインパルス応答行列を構成し、適応音源符号帳からサブフレーム長より長い適応音源ベクトルを切り出し、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化を行う。このため、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減することができ、全般的な音声符号化精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る適応音源符号帳が備える駆動音源を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の各実施の形態では、適応音源ベクトル量子化装置を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において、１６ｋＨｚの音声信号を構成する各フレームをそれぞれ２つのサブフレームに分割し、各サブフレームに対し線形予測分析を行ってサブフレーム毎の線形予測係数および線形予測残差ベクトルを求める場合を例にとる。なお、以下の説明では、フレーム長をｎと記し、サブフレーム長をｍと記す。【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル量子化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。【００１４】
図１において、適応音源ベクトル量子化装置１００は、ピッチ周期指示部１０１、ピッチ周期記憶部１０２、適応音源符号帳１０３、適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、探索用ターゲットベクトル生成部１０６、評価尺度算出部１０７、評価尺度比較部１０８を備える。適応音源ベクトル量子化装置１００には、サブフレーム毎のサブフレームインデックス、線形予測係数、およびターゲットベクトルが入力される。そのうち、サブフレームインデックスは、本実施の形態に係る適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において得られた各サブフレームがフレーム内において何番目のサブフレームであるかを表す。また、線形予測係数およびターゲットベクトルは、ＣＥＬＰ音声符号化装置において各サブフレームに対し線形予測分析を行って求められたサブフレーム毎の線形予測係数および線形予測残差（励振信号）ベクトルを表す。線形予測係数としては、ＬＰＣパラメータ、もしくは、ＬＰＣパラメータと一対一で相互変換可能な周波数領域のパラメータであるＬＳＦ（Line Spectral Frequency）パラメータ、ＬＳＰ（Line Spectral Pairs）パラメータなどを用いる。【００１５】
ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスおよびピッチ周期記憶部１０２に記憶されている第１サブフレームのピッチ周期に基づき、予め設定されているピッチ周期探索範囲内のピッチ周期を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。【００１６】
ピッチ周期記憶部１０２は、第１サブフレームのピッチ周期を記憶するバッファからなり、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき内蔵のバッファを更新する。【００１７】
適応音源符号帳１０３は、駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき駆動音源を更新する。【００１８】
適応音源ベクトル生成部１０４は、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期を有する適応音源ベクトルを、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さで適応音源符号帳１０３から切り出し、評価尺度算出部１０７に出力する。【００１９】
合成フィルタ１０５は、サブフレーム毎に入力される線形予測係数を用いて合成フィルタを構成し、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さのインパルス応答行列を評価尺度算出部１０７に出力する。【００２０】
探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、サブフレーム毎に入力されるターゲットベクトルを加算して、加算して得られたものから、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さの探索用ターゲットベクトルを切り出し、評価尺度算出部１０７に出力する。【００２１】
評価尺度算出部１０７は、適応音源ベクトル生成部１０４から入力される適応音源ベクトル、合成フィルタ１０５から入力されるインパルス応答行列、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力される探索用ターゲットベクトルを用いてピッチ周期探索用の評価尺度、すなわち適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出して評価尺度比較部１０８に出力する。【００２２】
評価尺度比較部１０８は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに基づき、評価尺度算出部１０７から入力される評価尺度が最大となる時のピッチ周期を求め、求められたピッチ周期を示すインデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３にフィードバックする。【００２３】
適応音源ベクトル量子化装置１００の各部は、以下の動作を行う。【００２４】
ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合、予め設定されているピッチ周期探索範囲内のピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ、例えば「３２」から「２８７」までの８ビットに対応する２５６通りのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ（Ｔ＿ｉｎｔ＝３２、３３、…、２８７）を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。ここで、「３２」から「２８７」まではピッチ周期を示すインデックスである。また、ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合、ピッチ周期記憶部１０２に記憶されているピッチ周期Ｔ＿ＩＮＴ’を用い、Ｔ＿ｉｎｔ＝Ｔ＿ＩＮＴ’−７、Ｔ＿ＩＮＴ’−６、…、Ｔ＿ＩＮＴ’＋８の４ビットに対応する１６通りのピッチ周期を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。すなわち、第２サブフレームのピッチ周期としては、「デルタラグ」という手法を用いて、第１サブフレームのピッチ周期との差分を求める。【００２５】
ピッチ周期記憶部１０２は、第１サブフレームのピッチ周期を記憶するバッファからなり、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに対応するピッチ周期Ｔ＿ＩＮＴ’を用いて内蔵のバッファを更新する。【００２６】
適応音源符号帳１０３は、駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるインデックスＩＤＸが示すピッチ周期を有する適応音源ベクトルを用いて駆動音源を更新する。【００２７】
適応音源ベクトル生成部１０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔを有する適応音源ベクトルを適応音源符号帳１０３からピッチ周期探索分析長ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）だけ切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）として評価尺度算出部１０７に出力する。ここで、ｒは予め設定される値であり、適応音源ベクトル生成部１０４において生成されるフレーム長ｎの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）は、例えば、適応音源符号帳１０３がｅｘｃ（０）、ｅｘｃ（１）、…、ｅｘｃ（ｅ−１）で表されるようにｅの長さを持つベクトルからなる場合、下記の式（１）で表される。
【数１】
2008072736.tif 000003
【００２８】
また、適応音源ベクトル生成部１０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合には、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔを有する適応音源ベクトルを適応音源符号帳１０３からサブフレーム長ｍだけ切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）として評価尺度算出部１０７に出力する。例えば、適応音源符号帳１０３がｅｘｃ（０）、ｅｘｃ（１）、…、ｅｘｃ（ｅ−１）で表されるようにｅの長さを持つベクトルからなる場合、適応音源ベクトル生成部１０４において生成されるサブフレーム長ｍの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）は、下記の式（２）で表される。
【数２】
2008072736.tif 000004
【００２９】
図２は、適応音源符号帳１０３が備える駆動音源を示す図である。【００３０】
また、図２は、適応音源ベクトル生成部１０４における適応音源ベクトルの生成動作を説明するための図でもあり、生成される適応音源ベクトルの長さがピッチ周期探索分析長ｒである場合を例にとって示す。図２において、ｅは駆動音源１２１の長さを表し、ｒは適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）の長さを示し、Ｔ＿ｉｎｔはピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期を示す。図２に示すように、適応音源ベクトル生成部１０４は、駆動音源１２１（適応音源符号帳１０３）の末尾（ｅの位置）からＴ＿ｉｎｔだけ離れた位置を起点とし、ここから末尾ｅの方向へ長さｒの部分１２２を切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）を生成する。ここで、Ｔ＿ｉｎｔの値がｒより小さい場合、適応音源ベクトル生成部１０４は、切り出した区間を長さｒになるまで反復して充足させる。なお、適応音源ベクトル生成部１０４は、上記の式（１）で表される切り出し処理を、ピッチ周期指示部１０１から与えられる「３２」から「２８７」までの２５６通りのＴ＿ｉｎｔに対し繰り返す。【００３１】
合成フィルタ１０５は、サブフレーム毎に入力される線形予測係数を用いて合成フィルタを構成し、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、下記の式（３）で表されるｒ×ｒのインパルス応答行列Ｈを評価尺度算出部１０７に出力する。一方、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合には、合成フィルタ１０５は、下記の式（４）で表されるｍ×ｍのインパルス応答行列Ｈを評価尺度算出部１０７に出力する。
【数３】
2008072736.tif 000005
【数４】
2008072736.tif 000006
【００３２】
式（３）および式（４）に示すように、サブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合のインパルス応答行列Ｈは、長さｒだけ求められ、サブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合のインパルス応答行列Ｈは、サブフレーム長ｍだけ求められる。【００３３】
探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、サブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合に入力されるＸ１＝［ｘ（０）  ｘ（１）  …  ｘ（ｍ−１）］と、サブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合に入力されるＸ２＝［ｘ（ｍ）  ｘ（ｍ＋１）  …  ｘ（ｎ−１）］とを加算し、下記の式（５）で示されるフレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦを生成する。そして、探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、フレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦから下記の式（６）で示される長さｒの探索用ターゲットベクトルＸを生成し評価尺度算出部１０７に出力する。また、探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、フレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦから下記の式（７）で示されるサブフレーム長ｍの探索用ターゲットベクトルＸを生成し評価尺度算出部１０７に出力する。
【数５】
2008072736.tif 000007
【数６】
2008072736.tif 000008
【数７】
2008072736.tif 000009
【００３４】
評価尺度算出部１０７は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、適応音源ベクトル生成部１０４から入力される長さｒの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）、合成フィルタ１０５から入力されるｒ×ｒのインパルス応答行列Ｈ、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力される長さｒの探索用ターゲットベクトルＸを用いて、下記の式（８）に従いピッチ周期探索用（適応音源ベクトル量子化）の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出し評価尺度比較部１０８に出力する。また、評価尺度算出部１０７は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、適応音源ベクトル生成部１０４から入力されるサブフレーム長ｍの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）、合成フィルタ１０５から入力されるｍ×ｍのインパルス応答行列Ｈ、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力されるサブフレーム長ｍの探索用ターゲットベクトルＸを用いて、下記の式（８）に従いピッチ周期探索用（適応音源ベクトル量子化）の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出し評価尺度比較部１０８に出力する。
【数８】
2008072736.tif 000010
【００３５】
上記の式（８）に示すように、評価尺度算出部１０７は、インパルス応答行列Ｈと、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）とを畳み込んで得られる再生ベクトルと、探索用ターゲットベクトルＸとの二乗誤差を評価尺度として求める。なお、評価尺度算出部１０７において評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出する際は、上記の式（８）中の探索用インパルス応答行列Ｈの代わりに、探索用インパルス応答行列Ｈと、ＣＥＬＰ音声符号化装置に含まれる聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗとを乗算して得られる行列Ｈ’（＝Ｈ×Ｗ）を用いることが一般的である。ただし、以下の説明では、ＨとＨ’を区別せずＨと記載することとする。【００３６】
評価尺度比較部１０８は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、評価尺度算出部１０７から入力される例えば、２５６通りの評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対し比較を行い、そのうち最大の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を求め、ピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を示すピッチ周期インデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３に出力する。また、評価尺度比較部１０８は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、評価尺度算出部１０７から入力される例えば、１６通りの評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対し比較を行い、そのうち最大の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を求め、ピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’と第１サブフレームのピッチ周期探索処理において求められたピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’とのピッチ周期差を示すピッチ周期インデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３に出力する。【００３７】
適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置は、評価尺度比較部１０８において生成されたピッチ周期インデックスＩＤＸを含む音声符号化情報を、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置を含むＣＥＬＰ復号装置に送信する。ＣＥＬＰ復号装置は、受信した音声符号化情報を復号しピッチ周期インデックスＩＤＸを得て、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置へ入力する。なお、ＣＥＬＰ復号装置における音声復号処理も、ＣＥＬＰ音声符号化装置における音声符号化処理と同様にサブフレームに単位で行われ、ＣＥＬＰ復号装置はサブフレームインデックスを本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置へ入力する。【００３８】
図３は、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。【００３９】
図３において、適応音源ベクトル逆量子化装置２００は、ピッチ周期判定部２０１、ピッチ周期記憶部２０２、適応音源符号帳２０３、および適応音源ベクトル生成部２０４を備え、ＣＥＬＰ音声復号装置において生成されたサブフレームインデックスおよびピッチ周期インデックスＩＤＸが入力される。【００４０】
ピッチ周期判定部２０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、入力されるピッチ周期インデックスに対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’をピッチ周期記憶部２０２、適応音源符号帳２０３、および適応音源ベクトル生成部２０４に出力する。また、ピッチ周期判定部２０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合には、入力されるピッチ周期インデックスに対応するピッチ周期差と、ピッチ周期記憶部２０２に記憶されている第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’とを加算し、加算結果となるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を第２サブフレームのピッチ周期として適応音源符号帳２０３および適応音源ベクトル生成部２０４に出力する。【００４１】
ピッチ周期記憶部２０２は、ピッチ周期判定部２０１から入力される第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を記憶し、記憶されている第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’は第２サブフレームの処理においてピッチ周期判定部２０１により読み出される。【００４２】
適応音源符号帳２０３は、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源符号帳１０３が備える駆動音源と同様な駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム毎の適応音源復号処理が終了する度に、ピッチ周期判定部２０１から入力されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を有する適応音源ベクトルを用いて駆動音源を更新する。【００４３】
適応音源ベクトル生成部２０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、ピッチ周期判定部２０１から入力されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を有する適応音源ベクトルＰ’（Ｔ＿ｉｎｔ’）を適応音源符号帳２０３からサブフレーム長ｍだけ切り出し、適応音源ベクトルとして出力する。適応音源ベクトル生成部２０４において生成される適応音源ベクトルＰ’（Ｔ＿ｉｎｔ’）は、下記の式（９）で表される。
【数９】
2008072736.tif 000011
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、第２サブフレームよりも第１サブフレームにおいてより多くの情報量を用いてサブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化を行う場合、各サブフレーム単位の線形予測係数からサブフレーム長より長い行、列を持つインパルス応答行列を構成し、適応音源符号帳からサブフレーム長より長い適応音源ベクトルを切り出し、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化を行う。このため、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減することができ、全般的な音声符号化精度を向上することができる。【００４５】
なお、本実施の形態では、ｍ＜ｒ≦ｎを満たすｒを予め設定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量に基づきｒの値を適応的に変化させても良い。例えば、第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が少ないほど、ｒの値をより大きく設定することにより、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化において第２サブフレームをカバーする範囲を増大し、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りをより効果的に低減することができる。【００４６】
また、本実施の形態では、ピッチ周期の候補として「３２」から「２８７」までの２５６通りを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、ほかの範囲をピッチ周期の候補としても良い。【００４７】
また、本実施の形態では、適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において１つのフレームを２つのサブフレームに分割して各々のサブフレームに対し線形予測分析を行うことを前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置において、１つのフレームを３つ以上のサブフレームに分割して各々のサブフレームに対し線形予測分析を行うとしても良い。【００４８】
また、本実施の形態では、適応音源符号帳１０３は、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき駆動音源を更新する場合を例に取って説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＥＬＰ音声符号化における適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとにより生成される音源ベクトルを用いて駆動音源を更新しても良い。【００４９】
また、本実施の形態では、線形予測残差ベクトルを入力とし、適応音源符号帳を用いて線形予測残差ベクトルのピッチ周期を探索する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、音声信号そのものを入力とし、音声信号そのもののピッチ周期を直接探索しても良い。【００５０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置３００の主要な構成を示すブロック図である。なお、適応音源ベクトル量子化装置３００は、実施の形態１に示した適応音源ベクトル量子化装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。【００５１】
適応音源ベクトル量子化装置３００は、スペクトル距離算出部３０１およびピッチ周期探索分析長決定部３０２をさらに具備する点において、適応音源ベクトル量子化装置１００と相違する。適応音源ベクトル量子化装置３００の適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、探索用ターゲットベクトル生成部３０６と、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、探索用ターゲットベクトル生成部１０６とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。【００５２】
スペクトル距離算出部３０１は、入力される第１サブフレームの線形予測係数と第２サブフレームの線形予測係数とをそれぞれスペクトルに変換し、第１サブフレームのスペクトルと第２サブフレームのスペクトルとの距離を求めピッチ周期探索分析長決定部３０２に出力する。【００５３】
ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、スペクトル距離算出部３０１から入力されるサブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定し適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、および探索用ターゲットベクトル生成部３０６に出力する。【００５４】
サブフレーム間のスペクトル距離が大きいということはサブフレーム間での音韻の変動が大きいということであり、音韻の変動に合わせてサブフレーム間のピッチ周期の変動も大きくなる可能性が高い。従って、ピッチ周期の時間的な連続性を利用した「デルタラグ」の手法においては、サブフレーム間のスペクトル距離が大きく、それに伴ってピッチ周期の変動も大きい場合、サブフレーム間のピッチ周期の変動の大きさを「デルタラグ」のピッチ周期探索範囲にてカバーし切れない可能性が高い。従って、ピッチ周期の時間的な連続性の度合いに応じて、第１サブフレームのピッチ周期探索の分析長を第２サブフレーム側へオーバラップさせる長さを適応的に変化させることにより量子化精度を向上することが可能である。本実施の形態では、このような場合に対しては、第１サブフレームのピッチ周期探索分析長ｒをより長くし、第１サブフレームのピッチ周期探索において、第２サブフレームの考慮分をより多目に設定することにより量子化精度を向上する。すなわち、第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差が大きい（比較的不連続である）場合、第１サブフレームのピッチ周期探索の時点で分析長を第２サブフレーム側へ長めにオーバラップさせる。これにより、第１サブフレームのピッチ周期としてより第２サブフレームを考慮できるようなピッチ周期が選択されることとなり、第２サブフレームにおいてデルタラグが効率的に働いて、ピッチ周期の時間的な不連続によるデルタラグの非効率性を改善することができる。一方、第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差が小さい（比較的連続している）場合、第１サブフレームのピッチ周期探索の分析長を第２サブフレーム側へ過分にオーバラップさせずに必要な長さだけオーバラップさせることにより、適切にピッチ周期探索精度の時系列での不均一を補正することができる。【００５５】
具体的には、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のスペクトル距離が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定し、サブフレーム間のスペクトル距離が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。【００５６】
適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、および探索用ターゲットベクトル生成部３０６は、予め設定されたピッチ周期探索分析長ｒの代わりにピッチ周期探索分析長決定部３０２から入力されるピッチ周期探索分析長ｒを用いる点のみにおいて、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６と相違するため、ここでは詳細な説明を省略する。【００５７】
このように、本実施の形態によれば、適応音源ベクトル量子化装置は、サブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定するため、サブフレーム間のピッチ周期の変動が大きい場合にはピッチ周期探索分析長ｒをより長く設定することができ、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りをさらに低減し、全般的な音声符号化精度をさらに向上することができる。【００５８】
また、本実施の形態では、スペクトル距離算出部３０１は、線形予測係数からスペクトルを求め、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、ケプストラム距離、αパラメータの距離、ＬＳＰ領域での距離などに応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定しても良い。【００５９】
また、本実施の形態では、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして、サブフレーム間のスペクトル距離を用いる場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして、すなわち、ピッチ周期の時間的な連続性を予測するパラメータとして、入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差、またはサブフレーム間のピッチ周期の差を用いても良い。かかる場合、サブフレーム間での音韻の変動が大きいほどサブフレーム間のパワーの差、または、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差がより大きいため、ピッチ周期探索分析長ｒをより長く設定する。【００６０】
以下、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差、または、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差を用いる場合の適応音源ベクトル量子化装置の動作について説明する。【００６１】
サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差を用いる場合、図５に示す適応音源ベクトル量子化装置４００のパワー差算出部４０１は、入力音声信号の第１サブフレームのパワーと第２サブフレームのパワーとの差Ｐｏｗ＿ｄｉｓｔを下記の式（１０）により求める。
【数１０】
2008072736.tif 000012
【００６２】
ここで、ｓｐはｓｐ（０）、ｓｐ（１）、…、ｓｐ（ｎ−１）で表される入力音声である。また、ｓｐ（０）は現時刻に対応する入力音声サンプルであり、第１サブフレームに対応する入力音声はｓｐ（０）、ｓｐ（１）、…、ｓｐ（ｍ−１）で表され、第２サブフレームに対応する入力音声はｓｐ（ｍ）、ｓｐ（ｍ＋１）、…、ｓｐ（ｎ−１）で表される。【００６３】
パワー差算出部４０１は、上記の式（１０）に従ってサブフレーム長の入力音声サンプルからパワーの差を求めても良く、または、下記の式（１１）に従って、過去の入力音声の範囲を含めて、ｍ２＞ｍを満たすｍ２という長さの入力音声からパワーの差を求めても良い。
【数１１】
2008072736.tif 000013
【００６４】
ピッチ周期探索分析長決定部４０２は、サブフレーム間のパワーの差が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定する。そして、サブフレーム間のパワーの差が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長決定部４０２は、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。【００６５】
一方、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差を用いる場合、図６に示す適応音源ベクトル量子化装置５００のピッチ周期差算出部５０１は、前フレームの第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔを下記の式（１２）により求める。
【数１２】
2008072736.tif 000014
【００６６】
ここで、Ｔ＿ｐｒｅ１は前フレームの第１サブフレームのピッチ周期であり、Ｔ＿ｐｒｅ２は前フレームの第２サブフレームのピッチ周期である。【００６７】
ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔが所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定する。そして、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔが所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。【００６８】
または、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして過去フレームの第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ１または第２サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ２のみを用いても良い。【００６９】
過去フレームのピッチ周期の値が大きいほど、現フレームのピッチ周期が前フレームのピッチ周期に比べて大きく変動し易く、一方、過去フレームのピッチ周期の値が小さいほど、現フレームのピッチ周期が前フレームのピッチ周期に比べて変動の幅が小さくなり易いという統計的な傾向がある。従って、ピッチ周期の時間的な連続性を利用した「デルタラグ」の手法においては、過去フレームのピッチ周期が大きく、それに伴ってピッチ周期の変動も大きい場合、サブフレーム間のピッチ周期の変動の大きさを「デルタラグ」のピッチ周期探索範囲にてカバーし切れない可能性が高い。そのため、このような場合には、第１サブフレームのピッチ周期探索分析長ｒをより長くし、第１サブフレームのピッチ周期探索において、第２サブフレームの考慮分をより多目に設定することにより量子化精度を向上する。例えば、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、過去フレームの第２サブフレームのピッチ周期のＴ＿ｐｒｅ２の値が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定し、過去フレームの第２サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ２の値が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。【００７０】
また、本実施の形態では、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータを所定の１つの閾値と比較し、比較結果に基づきピッチ周期探索分析長ｒを決定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータを複数の閾値と比較し、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータが大きいほどピッチ周期探索分析長ｒをより小さく設定しても良い。【００７１】
以上、本発明の実施の形態について説明した。【００７２】
本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置は、音声伝送を行う移動体通信システムにおける通信端末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を提供することができる。【００７３】
なお、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、本発明に係る適応音源ベクトル量子化方法の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、本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル逆量子化装置と同様の機能を実現することができる。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
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。【００７７】
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。【００７８】
２００６年１２月１５日出願の特願２００６−３３８３４３の日本出願および２００７年５月２３日出願の特願２００７−１３７０３１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】
【００７９】
本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法は、音声符号化および音声復号等の用途に適用することができる。
【図１】
2008072736.tif 000015
【図２】
2008072736.tif 000016
【図３】
2008072736.tif 000017
【図４】
2008072736.tif 000018
【図５】
2008072736.tif 000019
【図６】
2008072736.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月8日(2009.6.8)
【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】
ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置であって、
適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出す適応音源ベクトル生成手段と、
前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するターゲットベクトル構成手段と、
前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成する合成フィルタと、
前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出する評価尺度算出手段と、
前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求める評価尺度比較手段と、
を具備する適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項２】
前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられるビット数と、前記第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられるビット数との差が大きいほど、前記ｒをより大きく設定する、
請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項３】
前記複数のサブフレームの線形予測係数をそれぞれ複数のスペクトルに変換し、前記複数のスペクトル間の距離を算出する算出手段と、
前記スペクトル間の距離が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項４】
前記複数のサブフレーム間のパワーの差を算出する算出手段と、
前記サブフレーム間のパワーの差が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項５】
過去フレームの前記複数サブフレームのピッチ周期の値が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項６】
過去フレームの前記複数のサブフレーム間のピッチ周期の差を算出する算出手段と、
前記過去フレームの前記複数のサブフレーム間のピッチ周期の差が大きいほど前記ｒをより長く設定する設定手段と、
をさらに具備する請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置。
【請求項７】
請求項１記載の適応音源ベクトル量子化装置を具備するＣＥＬＰ音声符号化装置。
【請求項８】
ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化方法であって、
適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出すステップ
と、
前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するステップと、
前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成するステップと、
前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出するステップと、
前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求めるステップと、
を具備する適応音源ベクトル量子化方法。
【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、ＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式の音声符号化において適応音源のベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法に関し、特にインターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システム等の分野で、音声信号の符号化を行う音声符号化装置に用いられる適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、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、音声信号の符号化・復号技術が不可欠である。特に、ＣＥＬＰ方式の音声符号化・復号技術が主流の技術となっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、予め記憶された音声モデルに基づいて入力音声を符号化する。具体的には、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、ディジタル化された音声信号を１０〜２０ｍｓ程度の一定時間間隔のフレームに区切り、各フレーム内の音声信号に対して線形予測分析を行い線形予測係数（ＬＰＣ：Linear Prediction Coefficient）と線形予測残差ベクトルを求め、線形予測係数および線形予測残差ベクトルをそれぞれ個別に符号化する。ＣＥＬＰ方式の音声符号化／復号装置において、線形予測残差ベクトルは、過去に生成された駆動音源信号を格納している適応音源符号帳と、固定の形状のベクトル（固定コードベクトル）を特定数個格納している固定符号帳を用いて、符号化／復号される。そのうち、適応音源符号帳は、線形予測残差ベクトルが有する周期的成分を表現するために用いられる一方、固定符号帳は、線形予測残差ベクトルのうち適応音源符号帳では表現できない非周期的成分を表現するために用いられる。
【０００４】
なお、線形予測残差ベクトルの符号化／復号処理においては、フレームをさらに短い時間単位(５ｍｓ〜１０ｍｓ程度)に分割したサブフレーム単位で行われるのが一般的である。非特許文献２に記載されているＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９では、フレームを２つのサブフレームに分割し、２つのサブフレーム各々に対し適応音源符号帳を用いてピッチ周期を探索することにより適応音源のベクトル量子化を行う。このような、サブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化方法は、フレーム単位の適応音源ベクトル量子化方法よりも適応音源ベクトル量子化方法の計算量を低減することができる。
【非特許文献１】M.R.Schroeder、B.S.Atal著、「IEEE proc. ICASSP」、１９８５、「Code Excited Linear Prediction: High Quality Speech at Low Bit Rate」、ｐ．９３７−９４０
【非特許文献２】“ITU-T Recommendation G.729”, ITU-T, 1996/3, pp.17-19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような各サブフレーム単位で適応音源ベクトル量子化を行う装置において各サブフレームのピッチ周期探索処理に用いられる情報量が異なる場合、例えば、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が８ビットであり、第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が４ビットである場合、２つのサブフレームの適応音源ベクトル量子化の精度に偏りが生じ、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化精度よりも第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化精度が劣ってしまうが、適応音源ベクトル量子化精度の偏りを低減する処理を行っていないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、異なる情報量を用いて各サブフレームの適応音源ベクトル量子化行う場合、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減し、全般的な音声符号化精度を向上することができる適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化装置であって、適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出す適応音源ベクトル生成手段と、前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するターゲットベクトル構成手段と、前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成する合成フィルタと、前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出する評価尺度算出手段と、前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求める評価尺度比較手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
本発明は、ｎ長のフレームを複数のｍ長のサブフレームに分割して（ｎ、ｍは整数）線形予測分析を行うことで生成されたｍ長の線形予測残差ベクトルおよび線形予測係数を入力し、第２サブフレームよりも第１サブフレームにより多くのビット数を用いてサブフレーム毎の適応音源ベクトル量子化を行う適応音源ベクトル量子化方法であって、適応音源符号帳の中から、ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）長の適応音源ベクトルを切り出すステップと、前記複数のサブフレームの前記線形予測残差ベクトルからｒ長のターゲットベクトルを生成するステップと、前記各サブフレームの前記線形予測係数を用いてｒ×ｒのインパルス応答行列を生成するステップと、前記ｒ長の適応音源ベクトルと、前記ｒ長のターゲットベクトルと、前記ｒ×ｒのインパルス応答行列とを用いて、複数のピッチ周期の候補に対し、適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出するステップと、前記複数のピッチ周期の候補に対応する前記評価尺度を比較し、前記評価尺度を最大とするピッチ周期を前記第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化結果として求めるステップと、を有するようにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、第２サブフレームよりも第１サブフレームにおいてより多くの情報量を用いてサブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化を行う場合、各サブフレーム単位の線形予測係数からサブフレーム長より長い行、列を持つインパルス応答行列を構成し、適応音源符号帳からサブフレーム長より長い適応音源ベクトルを切り出し、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化を行う。このため、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減することができ、全般的な音声符号化精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の各実施の形態では、適応音源ベクトル量子化装置を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において、１６ｋＨｚの音声信号を構成する各フレームをそれぞれ２つのサブフレームに分割し、各サブフレームに対し線形予測分析を行ってサブフレーム毎の線形予測係数および線形予測残差ベクトルを求める場合を例にとる。なお、以下の説明では、フレーム長をｎと記し、サブフレーム長をｍと記す。
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル量子化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、適応音源ベクトル量子化装置１００は、ピッチ周期指示部１０１、ピッチ周期記憶部１０２、適応音源符号帳１０３、適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、探索用ターゲットベクトル生成部１０６、評価尺度算出部１０７、評価尺度比較部１０８を備える。適応音源ベクトル量子化装置１００には、サブフレーム毎のサブフレームインデックス、線形予測係数、およびターゲットベクトルが入力される。そのうち、サブフレームインデックスは、本実施の形態に係る適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において得られた各サブフレームがフレーム内において何番目のサブフレームであるかを表す。また、線形予測係数およびターゲットベクトルは、ＣＥＬＰ音声符号化装置において各サブフレームに対し線形予測分析を行って求められたサブフレーム毎の線形予測係数および線形予測残差（励振信号）ベクトルを表す。線形予測係数としては、ＬＰＣパラメータ、もしくは、ＬＰＣパラメータと一対一で相互変換可能な周波数領域のパラメータであるＬＳＦ（Line Spectral Frequency）パラメータ、ＬＳＰ（Line Spectral Pairs）パラメータなどを用いる。
【００１４】
ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスおよびピッチ周期記憶部１０２に記憶されている第１サブフレームのピッチ周期に基づき、予め設定されているピッチ周期探索範囲内のピッチ周期を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。
【００１５】
ピッチ周期記憶部１０２は、第１サブフレームのピッチ周期を記憶するバッファからなり、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき内蔵のバッファを更新する。
【００１６】
適応音源符号帳１０３は、駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき駆動音源を更新する。
【００１７】
適応音源ベクトル生成部１０４は、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期を有する適応音源ベクトルを、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さで適応音源符号帳１０３から切り出し、評価尺度算出部１０７に出力する。
【００１８】
合成フィルタ１０５は、サブフレーム毎に入力される線形予測係数を用いて合成フィルタを構成し、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さのインパルス応答行列を評価尺度算出部１０７に出力する。
【００１９】
探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、サブフレーム毎に入力されるターゲットベクトルを加算して、加算して得られたものから、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに応じた長さの探索用ターゲットベクトルを切り出し、評価尺度算出部１０７に出力する。
【００２０】
評価尺度算出部１０７は、適応音源ベクトル生成部１０４から入力される適応音源ベクトル、合成フィルタ１０５から入力されるインパルス応答行列、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力される探索用ターゲットベクトルを用いてピッチ周期探索用の評価尺度、すなわち適応音源ベクトル量子化の評価尺度を算出して評価尺度比較部１０８に出力する。
【００２１】
評価尺度比較部１０８は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスに基づき、評価尺度算出部１０７から入力される評価尺度が最大となる時のピッチ周期を求め、求められたピッチ周期を示すインデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３にフィードバックする。
【００２２】
適応音源ベクトル量子化装置１００の各部は、以下の動作を行う。
【００２３】
ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合、予め設定されているピッチ周期探索範囲内のピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ、例えば「３２」から「２８７」までの８ビットに対応する２５６通りのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ（Ｔ＿ｉｎｔ＝３２、３３、…、２８７）を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。ここで、「３２」から「２８７」まではピッチ周期を示すインデックスである。また、ピッチ周期指示部１０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合、ピッチ周期記憶部１０２に記憶されているピッチ周期Ｔ＿ＩＮＴ’を用い、Ｔ＿ｉｎｔ＝Ｔ＿ＩＮＴ’−７、Ｔ＿ＩＮＴ’−６、…、Ｔ＿ＩＮＴ’＋８の４ビットに対応する１６通りのピッチ周期を適応音源ベクトル生成部１０４へ順次指示する。すなわち、第２サブフレームのピッチ周期としては、「デルタラグ」という手法を用いて、第１サブフレームのピッチ周期との差分を求める。
【００２４】
ピッチ周期記憶部１０２は、第１サブフレームのピッチ周期を記憶するバッファからなり、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに対応するピッチ周期Ｔ＿ＩＮＴ’を用いて内蔵のバッファを更新する。
【００２５】
適応音源符号帳１０３は、駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム単位でのピッチ周期探索が終了する度に、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるインデックスＩＤＸが示すピッチ周期を有する適応音源ベクトルを用いて駆動音源を更新する。
【００２６】
適応音源ベクトル生成部１０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔを有する適応音源ベクトルを適応音源符号帳１０３からピッチ周期探索分析長ｒ（ｍ＜ｒ≦ｎ）だけ切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）として評価尺度算出部１０７に出力する。ここで、ｒは予め設定される値であり、適応音源ベクトル生成
部１０４において生成されるフレーム長ｎの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）は、例えば、適応音源符号帳１０３がｅｘｃ（０）、ｅｘｃ（１）、…、ｅｘｃ（ｅ−１）で表されるようにｅの長さを持つベクトルからなる場合、下記の式（１）で表される。
【数１】
2008072736.tif 000021
【００２７】
また、適応音源ベクトル生成部１０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合には、ピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔを有する適応音源ベクトルを適応音源符号帳１０３からサブフレーム長ｍだけ切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）として評価尺度算出部１０７に出力する。例えば、適応音源符号帳１０３がｅｘｃ（０）、ｅｘｃ（１）、…、ｅｘｃ（ｅ−１）で表されるようにｅの長さを持つベクトルからなる場合、適応音源ベクトル生成部１０４において生成されるサブフレーム長ｍの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）は、下記の式（２）で表される。
【数２】
2008072736.tif 000022
【００２８】
図２は、適応音源符号帳１０３が備える駆動音源を示す図である。
【００２９】
また、図２は、適応音源ベクトル生成部１０４における適応音源ベクトルの生成動作を説明するための図でもあり、生成される適応音源ベクトルの長さがピッチ周期探索分析長ｒである場合を例にとって示す。図２において、ｅは駆動音源１２１の長さを表し、ｒは適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）の長さを示し、Ｔ＿ｉｎｔはピッチ周期指示部１０１から指示されるピッチ周期を示す。図２に示すように、適応音源ベクトル生成部１０４は、駆動音源１２１（適応音源符号帳１０３）の末尾（ｅの位置）からＴ＿ｉｎｔだけ離れた位置を起点とし、ここから末尾ｅの方向へ長さｒの部分１２２を切り出し、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）を生成する。ここで、Ｔ＿ｉｎｔの値がｒより小さい場合、適応音源ベクトル生成部１０４は、切り出した区間を長さｒになるまで反復して充足させる。なお、適応音源ベクトル生成部１０４は、上記の式（１）で表される切り出し処理を、ピッチ周期指示部１０１から与えられる「３２」から「２８７」までの２５６通りのＴ＿ｉｎｔに対し繰り返す。
【００３０】
合成フィルタ１０５は、サブフレーム毎に入力される線形予測係数を用いて合成フィルタを構成し、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、下記の式（３）で表されるｒ×ｒのインパルス応答行列Ｈを評価尺度算出部１０７に出力する。一方、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが
第２サブフレームを示す場合には、合成フィルタ１０５は、下記の式（４）で表されるｍ×ｍのインパルス応答行列Ｈを評価尺度算出部１０７に出力する。
【数３】
2008072736.tif 000023
【数４】
2008072736.tif 000024
【００３１】
式（３）および式（４）に示すように、サブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合のインパルス応答行列Ｈは、長さｒだけ求められ、サブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合のインパルス応答行列Ｈは、サブフレーム長ｍだけ求められる。
【００３２】
探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、サブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合に入力されるＸ１＝［ｘ（０）  ｘ（１）  …  ｘ（ｍ−１）］と、サブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合に入力されるＸ２＝［ｘ（ｍ）  ｘ（ｍ＋１）  …  ｘ（ｎ−１）］とを加算し、下記の式（５）で示されるフレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦを生成する。そして、探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、フレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦから下記の式（６）で示される長さｒの探索用ターゲットベクトルＸを生成し評価尺度算出部１０７に出力する。また、探索用ターゲットベクトル生成部１０６は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、フレーム長ｎのターゲットベクトルＸＦから下記の式（７）で示されるサブフレーム長ｍの探索用ターゲットベクトルＸを生成し評価尺度算出部１０７に出力する。
【数５】
2008072736.tif 000025
【数６】
2008072736.tif 000026
【数７】
2008072736.tif 000027
【００３３】
評価尺度算出部１０７は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、適応音源ベクトル生成部１０４から入力される長さｒの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）、合成フィルタ１０５から入力されるｒ×ｒのインパルス応答行列Ｈ、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力される長さｒの探索用ターゲットベクトルＸを用いて、下記の式（８）に従いピッチ周期探索用（適応音源ベクトル量子化）の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出し評価尺度比較部１０８に出力する。また、評価尺度算出部１０７は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、適応音源ベクトル生成部１０４
から入力されるサブフレーム長ｍの適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）、合成フィルタ１０５から入力されるｍ×ｍのインパルス応答行列Ｈ、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６から入力されるサブフレーム長ｍの探索用ターゲットベクトルＸを用いて、下記の式（８）に従いピッチ周期探索用（適応音源ベクトル量子化）の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出し評価尺度比較部１０８に出力する。
【数８】
2008072736.tif 000028
【００３４】
上記の式（８）に示すように、評価尺度算出部１０７は、インパルス応答行列Ｈと、適応音源ベクトルＰ（Ｔ＿ｉｎｔ）とを畳み込んで得られる再生ベクトルと、探索用ターゲットベクトルＸとの二乗誤差を評価尺度として求める。なお、評価尺度算出部１０７において評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）を算出する際は、上記の式（８）中の探索用インパルス応答行列Ｈの代わりに、探索用インパルス応答行列Ｈと、ＣＥＬＰ音声符号化装置に含まれる聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗとを乗算して得られる行列Ｈ’（＝Ｈ×Ｗ）を用いることが一般的である。ただし、以下の説明では、ＨとＨ’を区別せずＨと記載することとする。
【００３５】
評価尺度比較部１０８は、第１サブフレームのピッチ周期探索処理においては、評価尺度算出部１０７から入力される例えば、２５６通りの評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対し比較を行い、そのうち最大の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を求め、ピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を示すピッチ周期インデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３に出力する。また、評価尺度比較部１０８は、第２サブフレームのピッチ周期探索処理においては、評価尺度算出部１０７から入力される例えば、１６通りの評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対し比較を行い、そのうち最大の評価尺度Ｄｉｓｔ（Ｔ＿ｉｎｔ）に対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を求め、ピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’と第１サブフレームのピッチ周期探索処理において求められたピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’とのピッチ周期差を示すピッチ周期インデックスＩＤＸを外部へ出力するとともにピッチ周期記憶部１０２および適応音源符号帳１０３に出力する。
【００３６】
適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置は、評価尺度比較部１０８において生成されたピッチ周期インデックスＩＤＸを含む音声符号化情報を、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置を含むＣＥＬＰ復号装置に送信する。ＣＥＬＰ復号装置は、受信した音声符号化情報を復号しピッチ周期インデックスＩＤＸを得て、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置へ入力する。なお、ＣＥＬＰ復号装置における音声復号処理も、ＣＥＬＰ音声符号化装置における音声符号化処理と同様にサブフレームに単位で行われ、ＣＥＬＰ復号装置はサブフレームインデックスを本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置へ入力する。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係る適応音源ベクトル逆量子化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３において、適応音源ベクトル逆量子化装置２００は、ピッチ周期判定部２０１、ピッチ周期記憶部２０２、適応音源符号帳２０３、および適応音源ベクトル生成部２０４を備え、ＣＥＬＰ音声復号装置において生成されたサブフレームインデックスおよびピッチ周期インデックスＩＤＸが入力される。
【００３９】
ピッチ周期判定部２０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、入力されるピッチ周期インデックスに対応するピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’をピッチ周期記憶部２０２、適応音源符号帳２０３、および適応音源ベクトル生成部２０４に出力する。また、ピッチ周期判定部２０１は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第２サブフレームを示す場合には、入力されるピッチ周期インデックスに対応するピッチ周期差と、ピッチ周期記憶部２０２に記憶されている第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’とを加算し、加算結果となるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を第２サブフレームのピッチ周期として適応音源符号帳２０３および適応音源ベクトル生成部２０４に出力する。
【００４０】
ピッチ周期記憶部２０２は、ピッチ周期判定部２０１から入力される第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を記憶し、記憶されている第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’は第２サブフレームの処理においてピッチ周期判定部２０１により読み出される。
【００４１】
適応音源符号帳２０３は、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源符号帳１０３が備える駆動音源と同様な駆動音源を格納するバッファを内蔵しており、サブフレーム毎の適応音源復号処理が終了する度に、ピッチ周期判定部２０１から入力されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を有する適応音源ベクトルを用いて駆動音源を更新する。
【００４２】
適応音源ベクトル生成部２０４は、サブフレーム毎に入力されるサブフレームインデックスが第１サブフレームを示す場合には、ピッチ周期判定部２０１から入力されるピッチ周期Ｔ＿ｉｎｔ’を有する適応音源ベクトルＰ’（Ｔ＿ｉｎｔ’）を適応音源符号帳２０３からサブフレーム長ｍだけ切り出し、適応音源ベクトルとして出力する。適応音源ベクトル生成部２０４において生成される適応音源ベクトルＰ’（Ｔ＿ｉｎｔ’）は、下記の式（９）で表される。
【数９】
2008072736.tif 000029
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、サブフレーム単位で線形予測符号化を行うＣＥＬＰ音声符号化において、第２サブフレームよりも第１サブフレームにおいてより多くの情報量を用いてサブフレーム単位の適応音源ベクトル量子化を行う場合、各サブフレーム単位の線形予測係数からサブフレーム長より長い行、列を持つインパルス応答行列を構成し、適応音源符号帳からサブフレーム長より長い適応音源ベクトルを切り出し、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化を行う。このため、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りを低減することができ、全般的な音声符号化精度を向上することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ｍ＜ｒ≦ｎを満たすｒを予め設定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量に基づきｒの値を適応的に変化させても良い。例えば、第２サブフレームの適応音源ベクトル量子化に用いられる情報量が少ないほど、ｒの値をより大きく設定することにより、第１サブフレームの適応音源ベクトル量子化において第２サブフレームをカバーする範囲を増大し、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りをより効果的に低減することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、ピッチ周期の候補として「３２」から「２８７」までの２５６通りを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、ほかの範囲をピッチ周期の候補としても良い。
【００４６】
また、本実施の形態では、適応音源ベクトル量子化装置１００を含むＣＥＬＰ音声符号化装置において１つのフレームを２つのサブフレームに分割して各々のサブフレームに対し線形予測分析を行うことを前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置において、１つのフレームを３つ以上のサブフレームに分割して各々のサブフレームに対し線形予測分析を行うとしても良い。
【００４７】
また、本実施の形態では、適応音源符号帳１０３は、評価尺度比較部１０８からフィードバックされるピッチ周期インデックスＩＤＸに基づき駆動音源を更新する場合を例に取って説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＥＬＰ音声符号化における適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとにより生成される音源ベクトルを用いて駆動音源を更新しても良い。
【００４８】
また、本実施の形態では、線形予測残差ベクトルを入力とし、適応音源符号帳を用いて線形予測残差ベクトルのピッチ周期を探索する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、音声信号そのものを入力とし、音声信号そのもののピッチ周期を直接探索しても良い。
【００４９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置３００の主要な構成を示すブロック図である。なお、適応音源ベクトル量子化装置３００は、実施の形態１に示した適応音源ベクトル量子化装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
適応音源ベクトル量子化装置３００は、スペクトル距離算出部３０１およびピッチ周期探索分析長決定部３０２をさらに具備する点において、適応音源ベクトル量子化装置１００と相違する。適応音源ベクトル量子化装置３００の適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、探索用ターゲットベクトル生成部３０６と、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、探索用ターゲットベクトル生成部１０６とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。
【００５１】
スペクトル距離算出部３０１は、入力される第１サブフレームの線形予測係数と第２サブフレームの線形予測係数とをそれぞれスペクトルに変換し、第１サブフレームのスペクトルと第２サブフレームのスペクトルとの距離を求めピッチ周期探索分析長決定部３０２に出力する。
【００５２】
ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、スペクトル距離算出部３０１から入力されるサブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定し適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、および探索用ターゲットベクトル生成部３０６に出力する。
【００５３】
サブフレーム間のスペクトル距離が大きいということはサブフレーム間での音韻の変動が大きいということであり、音韻の変動に合わせてサブフレーム間のピッチ周期の変動も大きくなる可能性が高い。従って、ピッチ周期の時間的な連続性を利用した「デルタラグ」の手法においては、サブフレーム間のスペクトル距離が大きく、それに伴ってピッチ周
期の変動も大きい場合、サブフレーム間のピッチ周期の変動の大きさを「デルタラグ」のピッチ周期探索範囲にてカバーし切れない可能性が高い。従って、ピッチ周期の時間的な連続性の度合いに応じて、第１サブフレームのピッチ周期探索の分析長を第２サブフレーム側へオーバラップさせる長さを適応的に変化させることにより量子化精度を向上することが可能である。本実施の形態では、このような場合に対しては、第１サブフレームのピッチ周期探索分析長ｒをより長くし、第１サブフレームのピッチ周期探索において、第２サブフレームの考慮分をより多目に設定することにより量子化精度を向上する。すなわち、第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差が大きい（比較的不連続である）場合、第１サブフレームのピッチ周期探索の時点で分析長を第２サブフレーム側へ長めにオーバラップさせる。これにより、第１サブフレームのピッチ周期としてより第２サブフレームを考慮できるようなピッチ周期が選択されることとなり、第２サブフレームにおいてデルタラグが効率的に働いて、ピッチ周期の時間的な不連続によるデルタラグの非効率性を改善することができる。一方、第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差が小さい（比較的連続している）場合、第１サブフレームのピッチ周期探索の分析長を第２サブフレーム側へ過分にオーバラップさせずに必要な長さだけオーバラップさせることにより、適切にピッチ周期探索精度の時系列での不均一を補正することができる。
【００５４】
具体的には、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のスペクトル距離が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定し、サブフレーム間のスペクトル距離が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。
【００５５】
適応音源ベクトル生成部３０４、合成フィルタ３０５、および探索用ターゲットベクトル生成部３０６は、予め設定されたピッチ周期探索分析長ｒの代わりにピッチ周期探索分析長決定部３０２から入力されるピッチ周期探索分析長ｒを用いる点のみにおいて、適応音源ベクトル量子化装置１００の適応音源ベクトル生成部１０４、合成フィルタ１０５、および探索用ターゲットベクトル生成部１０６と相違するため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、適応音源ベクトル量子化装置は、サブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定するため、サブフレーム間のピッチ周期の変動が大きい場合にはピッチ周期探索分析長ｒをより長く設定することができ、各サブフレームの適応音源ベクトル量子化の量子化精度の偏りをさらに低減し、全般的な音声符号化精度をさらに向上することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、スペクトル距離算出部３０１は、線形予測係数からスペクトルを求め、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のスペクトル距離に応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、ケプストラム距離、αパラメータの距離、ＬＳＰ領域での距離などに応じてピッチ周期探索分析長ｒを決定しても良い。
【００５８】
また、本実施の形態では、ピッチ周期探索分析長決定部３０２は、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして、サブフレーム間のスペクトル距離を用いる場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして、すなわち、ピッチ周期の時間的な連続性を予測するパラメータとして、入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差、またはサブフレーム間のピッチ周期の差を用いても良い。かかる場合、サブフレーム間での音韻の変動が大きいほどサブフレーム間のパワーの差、または、前フレームのサブフレーム
間のピッチ周期の差がより大きいため、ピッチ周期探索分析長ｒをより長く設定する。
【００５９】
以下、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差、または、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差を用いる場合の適応音源ベクトル量子化装置の動作について説明する。
【００６０】
サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして入力音声信号のサブフレーム間のパワーの差を用いる場合、図５に示す適応音源ベクトル量子化装置４００のパワー差算出部４０１は、入力音声信号の第１サブフレームのパワーと第２サブフレームのパワーとの差Ｐｏｗ＿ｄｉｓｔを下記の式（１０）により求める。
【数１０】
2008072736.tif 000030
【００６１】
ここで、ｓｐはｓｐ（０）、ｓｐ（１）、…、ｓｐ（ｎ−１）で表される入力音声である。また、ｓｐ（０）は現時刻に対応する入力音声サンプルであり、第１サブフレームに対応する入力音声はｓｐ（０）、ｓｐ（１）、…、ｓｐ（ｍ−１）で表され、第２サブフレームに対応する入力音声はｓｐ（ｍ）、ｓｐ（ｍ＋１）、…、ｓｐ（ｎ−１）で表される。
【００６２】
パワー差算出部４０１は、上記の式（１０）に従ってサブフレーム長の入力音声サンプルからパワーの差を求めても良く、または、下記の式（１１）に従って、過去の入力音声の範囲を含めて、ｍ２＞ｍを満たすｍ２という長さの入力音声からパワーの差を求めても良い。
【数１１】
2008072736.tif 000031
【００６３】
ピッチ周期探索分析長決定部４０２は、サブフレーム間のパワーの差が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定する。そして、サブフレーム間のパワーの差が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長決定部４０２は、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。
【００６４】
一方、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差を用いる場合、図６に示す適応音源ベクトル量子化装置５００のピッチ周期差算出部５０１は、前フレームの第１サブフレームのピッチ周期と第２サブフレームのピッチ周期との差Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔを下記の式（１２）により求める。
【数１２】
2008072736.tif 000032
【００６５】
ここで、Ｔ＿ｐｒｅ１は前フレームの第１サブフレームのピッチ周期であり、Ｔ＿ｐｒｅ２は前フレームの第２サブフレームのピッチ周期である。
【００６６】
ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差
Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔが所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定する。そして、前フレームのサブフレーム間のピッチ周期の差Ｐｉｔ＿ｄｉｓｔが所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。
【００６７】
または、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータとして過去フレームの第１サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ１または第２サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ２のみを用いても良い。
【００６８】
過去フレームのピッチ周期の値が大きいほど、現フレームのピッチ周期が前フレームのピッチ周期に比べて大きく変動し易く、一方、過去フレームのピッチ周期の値が小さいほど、現フレームのピッチ周期が前フレームのピッチ周期に比べて変動の幅が小さくなり易いという統計的な傾向がある。従って、ピッチ周期の時間的な連続性を利用した「デルタラグ」の手法においては、過去フレームのピッチ周期が大きく、それに伴ってピッチ周期の変動も大きい場合、サブフレーム間のピッチ周期の変動の大きさを「デルタラグ」のピッチ周期探索範囲にてカバーし切れない可能性が高い。そのため、このような場合には、第１サブフレームのピッチ周期探索分析長ｒをより長くし、第１サブフレームのピッチ周期探索において、第２サブフレームの考慮分をより多目に設定することにより量子化精度を向上する。例えば、ピッチ周期探索分析長決定部５０２は、過去フレームの第２サブフレームのピッチ周期のＴ＿ｐｒｅ２の値が所定の閾値以下である場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’≦ｎの条件を満たすｒ’に設定し、過去フレームの第２サブフレームのピッチ周期Ｔ＿ｐｒｅ２の値が所定の閾値より大きい場合には、ピッチ周期探索分析長ｒをｍ＜ｒ’’≦ｎ、かつｒ’＜ｒ’’の条件を満たすｒ’’に設定する。
【００６９】
また、本実施の形態では、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータを所定の１つの閾値と比較し、比較結果に基づきピッチ周期探索分析長ｒを決定する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータを複数の閾値と比較し、サブフレーム間のピッチ周期の変動の度合いを予測するパラメータが大きいほどピッチ周期探索分析長ｒをより小さく設定しても良い。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００７１】
本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置は、音声伝送を行う移動体通信システムにおける通信端末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を提供することができる。
【００７２】
なお、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、本発明に係る適応音源ベクトル量子化方法の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、本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル逆量子化装置と同様の機能を実現することができる。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
２００６年１２月１５日出願の特願２００６−３３８３４３の日本出願および２００７年５月２３日出願の特願２００７−１３７０３１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】
【００７８】
本発明に係る適応音源ベクトル量子化装置および適応音源ベクトル量子化方法は、音声符号化および音声復号等の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る適応音源符号帳が備える駆動音源を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る適応音源ベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２に係る適応音源ベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【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】
2008072736.tif 000033
【図２】
2008072736.tif 000034
【図３】
2008072736.tif 000035
【図４】
2008072736.tif 000036
【図５】
2008072736.tif 000037
【図６】
2008072736.tif 000038
【国際調査報告】
2008072736.tif 000039
2008072736.tif 000040