(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声を分析してフレームごとに線形予測パラメータを生成するとともに、この線形予測パラメータと前記入力音声とに基づいて、フレームを分割してなるサブフレームごとに音源パラメータを生成するパラメータ生成部と、
前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとを送信する送信部とを備え、
前記パラメータ生成部は、
第ｋ（ｋは整数）のフレームの線形予測パラメータと第ｋのフレームの１つ前の第（ｋ−１）のフレームの線形予測パラメータとを用いて第ｋのフレームの前半のサブフレームの音源パラメータを生成するとともに、第ｋのフレームの線形予測パラメータと第ｋのフレームの１つ後の第（ｋ＋１）のフレームの線形予測パラメータとを用いて第ｋのフレームの後半のサブフレームの音源パラメータを生成し、
前記送信部は、
前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとをそれぞれ個別のパケット信号とし、これらのパケット信号を、第ｋのフレームの線形予測パラメータのパケット信号，第（ｋ−１）のフレームの後半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第ｋのフレームの前半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第（ｋ＋１）のフレームの線形予測パラメータのパケット信号，第ｋのフレームの後半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第（ｋ＋１）のフレームの前半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号の順序で、順次送信する
ことを特徴とした音声符号化装置。
【請求項２】
前記送信部は、
前記線形予測パラメータのパケット信号を生成する第１のパケット信号生成手段と、
前記音源パラメータのパケット信号を生成する第２のパケット信号生成手段と、
前記第１のパケット信号生成手段からのパケット信号と前記第２のパケット信号生成手段からのパケット信号とを前記所定の順序で送信する送信制御手段とを有する
ことを特徴とした請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項３】
前記第１の信号生成手段と前記第２の信号生成手段のうち、少なくとも１つは、
前記パラメータに対する誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号を前記パラメータに多重化して前記パケット信号を生成する
ことを特徴とした請求項２記載の音声符号化装置。
【請求項４】
請求項１記載の音声符号化装置からそれぞれ個別のパケット信号として送信されたフレーム単位の線形予測パラメータと、フレームを分割してなるサブフレーム単位の音源パラメータとを受信する受信部と、
前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとに基づいてサブフレームごとに音声を再生する音声再生部と
を備え、
前記受信部は、
前記パケット信号の受信を終了するごとに、このパケット信号により伝送されてきた前記線形予測パラメータまたは前記音源パラメータを前記音声再生部に送る
ことを特徴とした音声復号化装置。
【請求項５】
前記受信部は、
受信された前記パケット信号から前記線形予測パラメータを抽出する第１のパラメータ抽出手段と、
受信された前記パケット信号から前記音源パラメータを抽出する第２のパラメータ抽出手段と、
前記パケット信号を受信し、前記線形予測パラメータのパケット信号を前記第１のパラメータ抽出手段に送り、前記音源パラメータのパケット信号を前記第２のパラメータ抽出手段に送る受信制御手段とを有する
ことを特徴とした請求項４記載の音声復号化装置。
【請求項６】
前記第１のパラメータ抽出手段と前記第２のパラメータ抽出手段のうち、少なくとも１つは、
前記受信制御手段からのパケット信号から、前記パラメータと、このパラメータに対する誤り訂正符号とを分離抽出し、この誤り訂正符号に基づいて前記パラメータに誤り検出／訂正処理を施す
ことを特徴とした請求項５記載の音声復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル電話やボイスメール等の音声符号化伝送システムに用いられ、ＣＥＬＰ符号化法（Ｃｏｄｅ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）等の線形予測符号化法をベースとする音声符号化装置および音声復号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声をディジタル伝送する場合、従来では、アナログ音声信号を８［ｋＨｚ］でサンプリングして８ビット構成のサンプルを作成し、これにＡ法則、μ法則等による圧伸処理を施して、６４［ｋｂｐｓ］の伝送速度で伝送するシステムが一般的であった。また近年では、伝送速度をさらに低減して、例えば４．８〜８．０［ｋｂｐｓ］程度の低ビットレートで伝送する試みが行われており、この低ビットレート伝送システムにおける高能率音声符号化には、ＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）符号化法をベースとした符号化法が用いられている。ＣＥＬＰ符号化法においては、伝送パラメータとして線形予測パラメータと音源パラメータとを算出する。ＣＥＬＰ符号化法の詳細は、例えば「Ｍ．Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ  ａｎｄ  Ａｔａｌ，”Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（ＣＥＬＰ）：ｈｉｇｈ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｓｐｅｅｃｈ  ａｔ  ｖｅｒｙ  ｌｏｗ  ｂｉｔ  ｒａｔｅｓ”，ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ’８５，ｐｐ．９３７−９３９，１９８５」に示されている。
【０００３】
図４は従来の音声符号化伝送システムのブロック構成図である。図４において、音声符号化装置３は、パラメータ生成部３ａと送信部３ｂとを有し、また音声復号化装置４は、受信部４ａと音声再生部４ｂとを有する。送信部３ｂと受信部４ａとは伝送路を介して接続されている。
【０００４】
音声符号化装置３のパラメータ生成部３ａは、線形予測パラメータ算出回路１０１および線形予測パラメータ量子化回路１０２において、１フレーム長（通常２０〜４０［ｍｓ］程度）に切り出した入力音声データを線形予測分析してフレーム単位の線形予測パラメータを算出し、これを量子化して量子化線形予測パラメータを生成し、サブフレーム補間回路１０３において、フレーム単位の量子化線形予測パラメータを補間してサブフレーム（通常フレームを４分割したもの）ごとに補間量子化線形予測パラメータを生成し、音源パラメータ算出回路および音源パラメータ量子化回路において、補間量子化線形予測パラメータとサブフレーム単位の入力音声とに基づいてサブフレームごとに音源パラメータを算出し、これを量子化して量子化音源パラメータを生成する。
【０００５】
音声符号化装置３の送信部３ｂは、誤り訂正符号付加回路３０６において、上記フレーム単位の１つの量子化線形予測パラメータと、上記サブフレーム単位の４つの量子化音源パラメータとに対して一括して誤り訂正符号を付加し、マルチプレクサ３０７において、誤り訂正符号を付加した１つの量子化線形予測パラメータおよび４つのサブフレームの量子化音源パラメータと、誤り訂正符号とを多重化して１パケットの多重化パラメータ信号（以下、一括多重化パラメータ信号と称する）を生成し、この一括多重化パラメータ信号をビットストリームとして伝送路に送出する。
【０００６】
次に、音声復号化装置４の受信部４ａは、上記の一括多重化パラメータ信号をデマルチプレクサ４０８で受信して１つの量子化線形予測パラメータと４つの量子化音源パラメータと訂正符号とに分離し、誤り訂正回路４０９において、上記の各パラメータに対して誤り検出／訂正処理を施す。
【０００７】
音声復号化装置４の音声再生部４ｂは、線形予測パラメータ復元回路２１０において、上記の誤り検出／訂正処理された量子化線形予測パラメータをフレーム単位の線形予測パラメータに復元し、サブフレーム補間回路２１１において、上記のフレーム単位の線形予測パラメータを補間してサブフレームごとに補間線形予測パラメータを生成し、また音源パラメータ復元回路２１２において、上記の誤り検出／訂正処理された量子化音源パラメータをサブフレーム単位の音源パラメータに復元し、上記の補間線形予測パラメータを合成回路２１３のフィルタ係数とし、上記の音源パラメータで合成回路２１３のフィルタを駆動することにより、音声を再生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の音声符号化伝送システムでは、音声符号化装置において、１フレームの（量子化）線形予測パラメータと４サブフレームの（量子化）音源パラメータとに対して一括して誤り訂正符号を付加し、これらのパラメータと誤り訂正符号とを１パケットの信号として伝送しており、また音声復号化装置において、上記（量子化）線形予測パラメータと（量子化）音源パラメータとを一括したパケット信号の全ビットを受信し終えてから線形予測パラメータおよび音源パラメータの復元を開始するために、音声信入力の開始から再生音声の出力開始までに３フレーム分程度の遅延（遅延の詳細については後述する）が発生するという問題があった。この音声符号化伝送システムを例えばディジタル電話に用いた場合、上記の遅延により違和感のある会話を生じさせてしまう。
【０００９】
本発明は、上記従来の間題を解決するものであり、低遅延の音声符号化伝送システムを実現できる音声符号化装置および音声復号化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の音声符号化装置は、入力音声を分析してフレームごとに線形予測パラメータを生成するとともに、この線形予測パラメータと前記入力音声とに基づいて、フレームを分割してなるサブフレームごとに音源パラメータを生成するパラメータ生成部と、前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとを送信する送信部とを備え、前記パラメータ生成部は、第ｋ（ｋは整数）のフレームの前半のサブフレームの音源パラメータを、第ｋのフレームの線形予測パラメータと、第ｋのフレームの１つ前の第（ｋ−１）のフレームの線形予測パラメータとを用いて生成するとともに、第ｋのフレームの後半のサブフレームの音源パラメータを、第ｋのフレームの線形予測パラメータと、この第ｋのフレームの１つ後の第（ｋ＋１）のフレームの線形予測パラメータとを用いて生成し、前記送信部は、前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとをそれぞれ個別のパケット信号とし、これらのパケット信号を、第ｋのフレームの線形予測パラメータのパケット信号，第（ｋ−１）のフレームの後半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第ｋのフレームの前半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第（ｋ＋１）のフレームの線形予測パラメータのパケット信号，第ｋのフレームの後半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号，第（ｋ＋１）のフレームの前半のサブフレームの音源パラメータのパケット信号の順序で、順次送信する。
【００１１】
請求項２記載の音声符号化装置は、前記送信部が、前記線形予測パラメータのパケット信号を生成する第１のパケット信号生成手段と、前記音源パラメータのパケット信号を生成する第２のパケット信号生成手段と、前記第１のパケット信号生成手段からのパケット信号と前記第２のパケット信号生成手段からのパケット信号とを前記所定の順序で送信する送信制御手段とを有する。
【００１２】
請求項３記載の音声符号化装置は、請求項２において、前記第１の信号生成手段と前記第２の信号生成手段のうち、少なくとも１つは、前記パラメータに対する誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号を前記パラメータに多重化して前記パケット信号を生成するものである。
【００１３】
次に、本発明の音声復号化装置は、上記本発明の音声符号化装置からそれぞれ個別のパケット信号として送信されたフレーム単位の線形予測パラメータと、フレームを分割してなるサブフレーム単位の音源パラメータとを受信する受信部と、前記線形予測パラメータと前記音源パラメータとに基づいてサブフレームごとに音声を再生する音声再生部とを備え、前記受信部は、前記パケット信号の受信を終了するごとに、このパケット信号により伝送されてきた前記線形予測パラメータまたは前記音源パラメータを前記音声再生部に送るものである。
【００１４】
請求項５記載の音声復号化装置は、前記受信部が、受信された前記パケット信号から前記線形予測パラメータを抽出する第１のパラメータ抽出手段と、受信された前記パケット信号から前記音源パラメータを抽出する第２のパラメータ抽出手段と、前記パケット信号を受信し、前記線形予測パラメータのパケット信号を前記第１のパラメータ抽出手段に送り、前記音源パラメータのパケット信号を前記第２のパラメータ抽出手段に送る受信制御手段とを有する。
【００１５】
請求項６記載の音声復号化装置は、請求項５において、前記第１のパラメータ抽出手段と前記第２のパラメータ抽出手段のうち、少なくとも１つは、前記受信制御手段からのパケット信号から、前記パラメータと、このパラメータに対する誤り訂正符号とを分離抽出し、この誤り訂正符号に基づいて前記パラメータに誤り検出／訂正処理を施すものである。
【００１６】
従って、本発明の音声符号化装置および音声復号化装置によれば、音声符号化装置の送信部によって、フレーム単位の線形量子化パラメータと、サブフレーム単位の音源パラメータとをそれぞれ個別のパケット信号として順次伝送し、また音声復号化装置の受信部によって、上記個別のパケット信号を受信し終えるごとにフレーム単位の線形量子化パラメータまたはサブフレーム単位の音源パラメータを抽出して音声再生部に送ることにより、パラメータの生成終了からそのパラメータの伝送を開始するまでの時間、およびパラメータの受信終了からそのパラメータを音声再生部に送るまでの時間をそれぞれ短縮することができるので、低遅延の音声符号化伝送システムを実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を適用した音声符号化伝送システムのブロック構成図である。図１において、音声符号化装置１は、ＣＥＬＰ符号化を用いて入力音声データからフレーム単位の線形予測パラメータとサブフレーム単位の音源パラメータとを生成し、これらのパラメータに対して個別に誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号と対応するパラメータとを多重化して、１パケットの多重化パラメータ信号（以下、このように１フレームの線形予測パラメータとその誤り訂正符号からなる多重化パラメータ信号、および１サブフレームの音源パラメータとその誤り訂正符号からなる多重化パラメータ信号を個別多重化パラメータ信号と称する）を生成し、これらのパケット信号を順次伝送路に送出するものであり、パラメータ生成部１ａと送信部１ｂとを有する。
【００１８】
また、音声復号化装置２は、音声符号化装置１からの個別多重化パラメータ信号を伝送路より受信し、受信を終了した個別多重化パラメータ信号からパラメータとその誤り訂正符号とを分離抽出し、誤り訂正符号に基づいてパラメータに誤り検出／訂正処理を施し、誤り検出／訂正処理したフレーム単位の線形予測パラメータを補間してサブフレーム単位の補間線形予測パラメータを生成し、この補間線形予測パラメータと、上記誤り検出／訂正処理したサブフレーム単位の音源パラメータとに基づいて音声を再生するものであり、受信部２ａと音声再生部２ｂとを有する。送信部１ｂと受信部２ａとは伝送路を介して接続されている。
【００１９】
音声符号化装置１のパラメータ生成部１ａは、フレーム単位の入力音声を線形予測分析してフレームごとに線形予測パラメータを算出するとともに、このフレーム単位の線形予測パラメータと、サブフレーム単位の入力音声とに基づいて、サブフレームごとに音源パラメータを算出するものであり、線形予測パラメータ算出回路１０１と、線形予測パラメータ量子化回路１０２と、サブフレーム補間回路１０３と、音源パラメータ算出回路１０４と、音源パラメータ量子化回路１０５とを有する。
【００２０】
線形予測パラメータ算出回路１０１は、ハミング窓やハニング窓のような中心に重み付けされた１フレーム長の分析窓を入力音声データに乗じて１フレーム長の入力音声データを切り出し、このフレーム単位の入力音声データを線形予測分析することによりフレーム単位の線形予測パラメータを算出する。線形予測パラメータとしては、補間特性、量子化特性のよいＬＳＰ（Ｌｉｎｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｐａｉｒ）パラメータを用いる。１フレーム長は２０〜４０［ｍｓ］である。また、線形予測パラメータ量子化回路１０２は、線形予測パラメータ算出回路１０１で算出されたフレーム単位の線形予測パラメータを量子化することにより、フレーム単位の量子化線形予測パラメータを生成する。
【００２１】
サブフレーム補間回路１０３は、線形予測パラメータ量子化回路１０２で生成されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータを、この量子化線形予測パラメータと、このフレームの隣接前後フレーム（１つ前のフレームと１つ後のフレーム）の量子化線形予測パラメータとを用いて線形補間し、サブフレームごとに補間量子化線形予測パラメータを生成する。サブフレームはフレームを４分割したものであり、１フレームは第１〜第４のサブフレームを有する。従って１サブフレーム長は５〜１０［ｍｓ］である。尚、このサブフレーム補間は、再生音声におけるフレーム間の不連続性を低減するためのものである。
【００２２】
音源パラメータ算出回路１０４は、サブフレーム補間回路１０３で算出された補間量子化線形予測パラメータと、サブフレーム単位の入力音声データとに基づいてサブフレームごとに音源パラメータを算出する。音源パラメータは、音声のピッチ（高さ）、音声のピッチゲイン（強さ）、雑音コードブックのテーブル参照用インデックス、雑音コードブックゲイン等を示すものである。また、音源パラメータ量子化回路１０５は、音源パラメータ算出回路１０４で算出された音源パラメータを量子化することにより、サブフレームごとの量子化音源パラメータを生成する。
【００２３】
図２は分析窓とフレームとサブフレームの関係を示す図である。図２において、入力音声デ−タ５００は中心に重み付けされた分析窓５１１が乗じられてフレーム単位に切り出される。分析窓５１１の時間長が１フレーム長を与える。サブフレームはフレームを時間的に４分割したものであり、第ｋ（ｋは整数）フレーム５０２は第１サブフレーム５０７〜第４サブフレーム５１０を有する（第（ｋ−１）フレーム５０１および第（ｋ＋１）フレーム５０３も同様に４つのサブフレームを有する）。
【００２４】
分析窓５１１が乗じられて切り出された１フレームの入力音声デ−タを線形予測分析して算出された線形予測パラメータは、そのフレームの中心付近の音声データの特徴をよく表わす。すなわち、第（ｋ−１）フレーム５０１の入力音声デ−タに基づいて算出された線形予測パラメータは、入力音声デ−タ５００の５０４付近の特徴をよく表わし、次の第ｋフレーム５０２の線形予測パラメータは、入力音声デ−タ５００の５０５付近の特徴をよく表わすので、再生音声がフレームの境界で不連続となる。そこで、線形予測パラメータのフレーム間変化を滑らかにするために、サブフレームごとに補間（量子化）線形予測パラメータを生成する。すなわち、補間対象フレームを第ｋフレーム５０２とすると、第ｋフレーム５０２の（量子化）線形予測パラメータと、隣接前フレームである第（ｋ−１）フレーム５０１の（量子化）線形予測パラメータとを重み付け加算することにより、第１サブフレーム５０７および第２サブフレーム５０８の補間（量子化）線形予測パラメータを生成し、また第ｋフレーム５０２の（量子化）線形予測パラメータと、隣接後フレームである第（ｋ＋１）フレーム５０３の（量子化）線形予測パラメータとを重み付け加算することにより、第３サブフレーム５０９および第４サブフレーム５１０の補間（量子化）線形予測パラメータを生成する。
【００２５】
図１に戻り、音声符号化装置１の送信部１ｂは、フレーム単位の量子化線形予測パラメータとサブフレーム単位の量子化音源パラメータとに対して個別に誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号と対応するパラメータとを多重化して、１パケットの個別多重化線形予測パラメータ信号および個別多重化音源パラメータ信号を生成し、これらのパケット信号を順次伝送路に送出するものであり、誤り訂正符号付加回路１０６ａおよび１０６ｂと、マルチプレクサ１０７ａおよび１０７ｂと、送信制御回路１１４とを有する。
【００２６】
誤り訂正符号付加回路１０６ａは、線形予測パラメータ量子化回路１０２で生成されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータに対して誤り訂正符号化を施し、誤り訂正符号を生成する。また、誤り訂正符号付加回路１０６ｂは、音源パラメータ量子化回路１０５で生成されたサブフレーム単位の量子化音源パラメータに対して誤り訂正符号化処理を施し、誤り訂正符号を生成する。尚、音声符号化伝送システムにおいては、伝送路障害やノイズ等による再生音声の品質低下を防止するため、上記したように、なんらかの誤り訂正符号化手法により誤り訂正符号を付加するのが一般的であるが、この際、全てのビットに対して誤り訂正ビットを付加することは伝送ビットレートの増加を伴うため、通常は、符号化線形予測パラメータおよび符号化音源パラメータの各ビットのうち、音質に非常に影響を及ぼすビットのみに対し、それぞれ誤り訂正符号を付加する。
【００２７】
マルチプレクサ１０７ａは、線形予測パラメータ量子化回路１０２で生成されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータと、誤り訂正符号付加回路１０６ａで生成された誤り訂正符号とを多重化して１パケットの個別多重化線形予測パラメータ信号を生成する。また、マルチプレクサ１０７ｂは、音源パラメータ量子化回路１０５で生成されたサブフレーム単位の量子化音源パラメータと、誤り訂正符号付加回路１０６ｂで生成された誤り訂正符号とを多重して１パケットの個別多重化音源パラメータ信号を生成する。
【００２８】
尚、誤り訂正符号付加回路１０６ａとマルチプレクサ１０７ａとは、第１のパケット信号生成手段を構成しており、フレーム単位の量子化線形予測パラメータに対する誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号と対応する量子化線形予測パラメータとを多重化して、１パケットの個別多重化線形予測パラメータ信号を生成する。また、誤り訂正符号付加回路１０６ｂとマルチプレクサ１０７ｂとは、第２のパケット信号生成手段を構成しており、サブフレーム単位の量子化音源パラメータに対する誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号と対応する量子化音源パラメータとを多重化して、１パケットの個別多重化音源パラメータ信号を生成する。
【００２９】
送信制御回路１１４（送信制御手段）は、マルチプレクサ１０７ａからの個別多重化線形予測パラメータ信号、およびマルチプレクサ１０７ｂからの個別多重化音源パラメータ信号を、所定の順序で伝送路の伝送速度に同期したビットストリームとして送信する。
【００３０】
次に、音声復号化装置２の受信部２ａは、個別多重化パラメータ信号を伝送路より受信し、受信を終了した個別多重化パラメータ信号からパラメータとその誤り訂正符号とを分離抽出し、誤り訂正符号に基づいてパラメータに誤り検出／訂正処理を施し、誤り検出／訂正処理を終了したフレーム単位の量子化線形予測パラメータおよびサブフレーム単位の量子化音源パラメータを順次、音声再生部２ｂに送るものであり、受信制御回路２１５と、デマルチプレクサ２０８ａおよび２０８ｂと、誤り訂正回路２０９ａおよび２０９ｂとを有する。
【００３１】
受信制御回路２１５（受信制御手段）は、伝送路から個別多重化パラメータ信号を順次受信し、受信を終了した個別多重化線形予測パラメータ信号をデマルチプレクサ２０８ａに送り、また受信を終了した個別多重化音源パラメータをデマルチプレクサ２０８ｂに送る。
【００３２】
デマルチプレクサ２０８ａは、受信制御回路２１５で受信された個別多重化線形予測パラメータ信号をフレーム単位の量子化線形予測パラメータとその誤り訂正符号とに分離し、誤り訂正回路２０９ａに送る。また、デマルチプレクサ２０８ｂは、受信制御回路２１５で受信された個別多重化音源パラメータ信号をサブフレーム単位の量子化音源パラメータとその誤り訂正符号とに分離し、誤り訂正回路２０９ｂに送る。
【００３３】
誤り訂正回路２０９ａは、デマルチプレクサ２０８ａで分離された誤り訂正符号に基づいて、フレーム単位の量子化線形予測パラメータの誤り検出を行い、誤りを検出した場合にはこれを訂正する。また、誤り訂正回路２０９ｂは、デマルチプレクサ２０８ｂで分離された誤り訂正符号に基づいてサブフレーム単位のフレーム量子化音源パラメータに上記の誤り検出／訂正処理を施す。
【００３４】
尚、デマルチプレクサ２０８ａと誤り訂正回路２０９ａとは、第１のパラメータ抽出手段を構成しており、受信を終了した個別多重化線形予測パラメータ信号から量子化線形予測パラメータとその誤り訂正符号とを分離抽出し、この誤り訂正符号に基づいて上記の量子化線形予測パラメータに誤り検出／訂正処理を施し、この量子化線形予測パラメータを音声再生部２ｂに送る。また、デマルチプレクサ２０８ｂと誤り訂正回路２０９ｂとは、第２のパラメータ抽出手段を構成しており、受信を終了した個別多重化線音源パラメータ信号から量子化音源パラメータとその誤り訂正符号とを分離抽出し、この誤り訂正符号に基づいて上記の量子化音源パラメータに誤り検出／訂正処理を施し、この量子化音源パラメータを音声再生部２ｂに送る。
【００３５】
次に、音声復号化装置２の音声再生部２ｂは、誤り検出／訂正処理されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータを線形予測パラメータに復元し、これを補間してサブフレーム単位の補間線形予測パラメータを生成し、また誤り検出／訂正処理された量子化音源パラメータをサブフレーム単位の音源パラメータに復元し、上記の補間線形予測パラメータと音源パラメータとに基づいて音声を再生するものであり、線形予測パラメータ復元回路２１０と、サブフレーム補間回路２１１と、音源パラメータ復元回路２１２と、合成回路２１３とを有する。
【００３６】
線形予測パラメータ復元回路２１０は、誤り訂正回路２０９ａで誤り検出／訂正処理されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータからフレーム単位の線形予測パラメータを復元する。また、サブフレーム補間回路２１１は、線形予測パラメータ復元回路２１０で復元されたフレーム単位の線形予測パラメータを、この線形予測パラメータと、このフレームの隣接前後フレームの線形予測パラメータとを用いて線形補間し、サブフレームごとに補間線形予測パラメータを生成する。このサブフレーム補間回路２１１の回路構成は、サブフレーム補間回路１０３の回路構成と基本的に同じである。尚、このサブフレーム補間は、前述したように、再生音声におけるフレーム間の不連続性を低減するためのものである。
【００３７】
音源パラメータ復元回路２１２は、誤り訂正回路２０９ｂで誤り検出／訂正処理された量子化音源パラメータからサブフレーム単位の音源パラメータを復元する。また、合成回路２１３は、全極形ディジタルフィルタからなる合成フィルタを有し、合成フィルタのフィルタ係数をサブフレーム補間回路２１１で生成された補間線形予測パラメータのパラメータ値に設定し、音源パラメータ復元回路２１２で復元された音源パラメータに従って生成した周期パルス等の音源信号で合成フィルタを駆動することにより、音声を再生する。
【００３８】
次に、上記のように構成された図１の音声符号化伝送システムの動作について説明する。まず、音声符号化装置１の動作を説明する。線形予測パラメータ算出回路１０１において、第（ｋ−１）（ｋは整数）フレームの線形予測パラメータα［ｋ−１］を算出し、続いて第ｋフレームの線形予測パラメータα［ｋ］、第（ｋ＋１）フレームの線形予測パラメータα［ｋ＋１］を順次算出する。すなわち、１フレーム長の分析窓を入力音声データに乗じて入力音声データを切り出し（図２参照）、このフレーム単位の入力音声データを線形予測分析することにより、フレーム単位の線形予測パラメータを順次算出する。次に線形予測パラメータ量子化回路１０２において、上記の線形予測パラメータをα［ｋ−１］を量子化して、第（ｋ−１）フレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−１］を生成し、続いて第ｋフレーム、第（ｋ＋１）フレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］、αｑ［ｋ＋１］を順次生成する。この量子化線形予測パラメータは、誤り訂正符号付加回路１０６ａ、マルチプレクサ１０７ａ、およびサブフレーム補間回路１０３に送られる。尚、量子化手法は任意である。
【００３９】
誤り訂正符号付加回路１０６ａにおいて、上記のフレーム単位の量子化線形予測パラメータに対してそれぞれ個別に誤り訂正符号化を施して誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号をマルチプレクサ１０７ａに送る。尚、上記の誤り訂正符号化手法は任意である。マルチプレクサ１０７ａにおいて、上記フレーム単位の量子化線形予測パラメータと上記の訂正符号とを多重化して、第（ｋ−１）、第ｋ、第（ｋ＋１）フレームの個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ−１］、αｑｍ［ｋ］、αｑｍ［ｋ＋１］を順次生成し、これらを順次送信制御回路１１４に送る。
【００４０】
一方、サブフレーム補間回路１０３において、上記の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ−１］とαｑ［ｋ］とを用いて、第（ｋ−１）フレームの第３、第４サブフレームの補間量子化パラメータαｑ′［ｋ−１，３］、αｑ′［ｋ−１，４］、および第ｋフレームの第１、第２サブフレームの補間量子化線形予測パラメータαｑ′［ｋ，１］、αｑ′［ｋ，２］を生成し、続いて上記の量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］とαｑ［ｋ＋１］とを用いて、第ｋフレームの第３、第４サブフレームの補間量子化線形予測パラメータαｑ′［ｋ，３］、αｑ′［ｋ，４］、および第（ｋ＋１）フレームの第１、第２サブフレームの補間量子化パラメータαｑ′［ｋ＋１，１］、αｑ′［ｋ＋１，２］を生成する。次に音源パラメータ算出回路１０４において、上記の補間量子化線形予測パラメータと、対応するサブフレームの入力音声データとに基づいて、第（ｋ−１）フレームの第３、第４サブフレームの音源パラメータβ［ｋ−１，３］、β［ｋ−１，４］、第ｋフレームの第１〜第４サブフレームの音源パラメータβ［ｋ，１］〜β［ｋ，４］、および第（ｋ＋１）フレームの第１、第２サブフレームの音源パラメータβ［ｋ＋１，１］〜β［ｋ＋１，２］を順次算出する。次に音源パラメータ量子化回路１０５において、上記の音源パラメータを順次量子化し、量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，３］、βｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］〜βｑ［ｋ，４］、βｑ［ｋ＋１，１］〜βｑ［ｋ＋１，２］を順次を生成する。このサブフレーム単位の量子化音源パラメータは、誤り訂正符号付加回路１０６ｂおよびマルチプレクサ１０７ｂに順次送られる。
【００４１】
誤り訂正符号付加回路１０６ｂにおいて、上記サブフレーム単位の量子化音源パラメータに対してそれぞれ個別に誤り訂正符号化を施して誤り訂正符号を生成し、この誤り訂正符号をマルチプレクサ１０７ｂに順次送る。尚、上記の誤り訂正符号化手法は任意である。そして、マルチプレクサ１０７ｂにおいて、上記サブフレーム単位の量子化音源パラメータと上記の訂正符号とを順次多重化して、第（ｋ−１）の第３、第４サブフレームの個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，３］、βｑｍ［ｋ−１，４］、第ｋフレームの第１〜第４サブフレームの個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ，１］〜βｑｍ［ｋ，４］、第（ｋ＋１）フレームの第１、第２サブフレームの個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ＋１，１］、βｑｍ［ｋ＋１，２］を順次生成し、これらを順次送信制御回路１１４に送る。
【００４２】
送信制御回路１１４において、規定の伝送速度に同期して、上記フレーム単位の多重化線形予測パラメータ信号と、上記サブフレーム単位の多重化音源パラメータ信号とを所定の順序で、規定の伝送速度に同期して、ビットストリームとして伝送路に送出する。すなわち、個別多重化線形予測パラメータ信号の生成と、個別多重化音源パラメータ信号の生成とは並列して行われるが、送信制御回路１１４には、個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ］、個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，３］、βｑｍ［ｋ−１，４］、βｑｍ［ｋ，１］、βｑｍ［ｋ，２］、個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ＋１］、多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ，３］、βｑｍ［ｋ，４］、βｑｍ［ｋ＋１，１］、βｑｍ［ｋ＋１，２］の順に入力され、送信制御回路１１４は、この順に個別多重化パラメータ信号を送出する。
【００４３】
次に、音声復号化装置２の動作を説明する。音声符号化装置１が送信した個別多重化パラメータ信号（ビットストリーム）は、伝送路によって音声復号化装置２の受信制御回路２１５に伝送される。受信制御回路２１５において、伝送路からのビットストリームを所定ビット数受信することにより、第ｋフレームの個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ］の全ビットの受信を終了すると、これをデマルチプレクサ２０８ａに送る。尚、受信制御回路２１５においては、その後も伝送路からのビットストリーム（個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，３］、βｑｍ［ｋ−１，４］、βｑｍ［ｋ，１］、βｑｍ［ｋ，２］のビット）を受信し続ける。デマルチプレクサ２０８ａにおいて、上記の個別多重化線形予測パラメータ信号を第ｋフレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］とその誤り訂正符号とに分離し、これらを誤り訂正回路２０９ａに送る。誤り訂正回路２０９ａにおいて、上記の誤り訂正符号を用いて量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］に対して誤り検出／訂正処理を施し、この検出／訂正処理を施したαｑ［ｋ］を線形予測パラメータ復元回路２１０に送る。
【００４４】
線形予測パラメータ復元回路２１０において、上記のαｑ［ｋ］から線形予測パラメータα［ｋ］を復元し、サブフレーム補間回路２１１において、上記のα［ｋ］と、既に復元されている第（ｋ−１）フレームの線形予測パラメータα［ｋ−１］とを用いて、第（ｋ−１）フレームの第３、第４サブフレームおよび第ｋフレームの第１、第２サブフレームの補間線形予測パラメータαｑ′［ｋ−１，３］、αｑ′［ｋ−１，４］、αｑ′［ｋ，１］、αｑ′［ｋ，２］を生成する。尚、このサブフレーム補間は、サブフレーム補間回路１０３と同様の補間手法による。
【００４５】
また、個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ］の受信を終了した受信制御回路２１５において、伝送路からのビットストリームを所定ビット数受信することにより、個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，３］の全ビットの受信を終了すると、これをデマルチプレクサ２０８ｂに送る。同様に、個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，４］、βｑｍ［ｋ，１］、βｑｍ［ｋ，２］をそれぞれ受信し終えると、これを順次デマルチプレクサ２０８ｂに送る。デマルチプレクサ２０８ｂにおいて、上記のβｑｍ［ｋ−１，３］を量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，３］とその誤り訂正符号とに分離し、これらを誤り訂正回路２０９ｂに送る。また、βｑｍ［ｋ−１，４］、βｑｍ［ｋ，１］、βｑｍ［ｋ，２］に対しても同様の分離処理をする。誤り訂正回路２０９ｂにおいて、上記の誤り訂正符号を用いて量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，３］に対して誤り検出／訂正処理を施し、この検出／訂正処理を施したβｑ［ｋ−１，３］を音源パラメータ復元回路２１２に送る。また、βｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］、βｑ［ｋ，２］に対しても同様の誤り検出／訂正処理を施し、音源パラメータ復元回路２１２に順次送る。
【００４６】
音源パラメータ復元回路２１２において、上記の量子化音源パラメータから音源パラメータβ［ｋ−１，３］、β［ｋ−１，４］、β［ｋ，１］、β［ｋ，２］を順次復元する。そして合成回路２１３において、合成フィルタのフィルタ係数を、上記サブフレーム単位の補間線形予測パラメータ（αｑ′［ｋ−１，３］、αｑ′［ｋ−１，４］、αｑ′［ｋ，１］、αｑ′［ｋ，２］）のパラメータ値に設定し、上記サブフレーム単位の音源パラメータ（β［ｋ−１，３］、β［ｋ−１，４］、β［ｋ，１］、β［ｋ，２］）に従って生成した音源信号で合成フィルタを駆動することにより、第（ｋ−１）フレームの第３、第４サブフレーム、および第ｋフレームの第１、第２サブフレームの音声を順次再生する。
【００４７】
図３は音声符号化伝送システムにおける音声入力・符号化処理（パラメータ生成）・伝送・復号化処理（パラメータ復元）・音声出力という処理の流れを示すタイムチャートであり、（ａ）は従来の音声符号化伝送システム（図４）のタイムチャートを示し、（ｂ）は本発明の実施の形態を適用した音声符号化伝送システム（図１）のタイムチャートを示す。
【００４８】
図３（ａ）に示すように従来の音声符号化伝送システムでは、送信側（音声符号化装置）において、第ｋフレームの音声データ入力３０１が終了すると、第ｋフレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］の生成３０２ａ、およびサブフレーム単位の量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，３］、βｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］、βｑ［ｋ，２］の生成３０２ｂ〜３０２ｅが行われる。量子化音源パラメータβｑ［ｋ，２］の生成３０２ｅが終了すると、これらのパラメータに対して一括して誤り訂正符号化を施し、伝送３０３が行われる。
【００４９】
また、受信側（音声復号化装置）において、一括多重化パラメータ信号の全ビットを受信し終えたら、第ｋフレームの線形予測パラメータα［ｋ］の復元３０４ａ、およびサブフレーム単位の音源パラメータβ［ｋ−１，３］、β［ｋ−１，４］、β［ｋ，１］、βｑ［ｋ，２］の復元３０４ｂ〜３０４ｅが行われる。音源パラメータβ［ｋ−１，３］の復元３０４ｂが終了した時点で、第（ｋ−１）フレームの第３サブフレームの再生音声３０５ａが出力され、続いて第（ｋ−１）フレームの第４サブフレームの再生音声３０５ｂ、第ｋフレームの第１サブフレームの再生音声３０５ｃ、第ｋフレームの第２サブフレームの再生音声３０５ｄが順次出力される。ここで、フレーム長をＡ（従って全ビットストリームの伝送時間および１フレーム分の音声再生時間もＡ）、符号化処理時間をＢ、復号化処理時間をＣとし、１フレームの量子化線形予測パラメータの生成時間と、１サブフレームの量子化音源パラメータの生成時間とをそれぞれ均等にＢ／５とし、線形予測パラメータの復元時間と、サブフレーム単位の音源パラメータの復元時間とをそれぞれ均等にＣ／５とし、また、個別多重化線形予測パラメータ信号の全ビット数と個別多重化音源パラメータ信号の全ビット数とが相等しいものとすると、従来の音声符号化システムにおける（第ｋフレームの）音声入力開始から（第ｋフレームの）音声出力開始までの総遅延時間ｄｅｌａｙ１は以下の式で表わせる。
ｄｅｌａｙ１＝Ａ＋Ｂ＋Ａ＋２Ｃ／５＋Ａ／２
一方、図２（ｂ）に示すように本発明による音声符号化伝送システムでは、送信側において、第ｋフレームの量子化線形予測パラメータαｑ［ｋ］の生成３０２ａが終了すると、これに誤り訂正符号化を施し、量子化線形予測パラメータ信号αｑ［ｋ］の伝送４０３ａが行われる。伝送４０３ａと並行して、サブフレーム単位の量子化音源パラメータの生成３０２ｂ〜３０２ｅが行われ、αｑｍ［ｋ］の伝送４０３ａが終了すると、順次、量子化音源パラメータ信号βｑ［ｋ−１，３］、βｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］、βｑ［ｋ，２］の伝送４０３ｂ〜４０３ｅが行われる。
【００５０】
受信側において、個別多重化線形予測パラメータ信号αｑｍ［ｋ］の全ビットの受信を終了すると、第ｋフレームの線形予測パラメータα［ｋ］の復元４０４ａが行われる。また、個別多重化音源パラメータ信号βｑｍ［ｋ−１，３］、βｑｍ［ｋ−１，４］、βｑｍ［ｋ，１］、βｑｍ［ｋ，２］の受信を終了するごとに、順次、音源パラメータβ［ｋ−１，３］、β［ｋ−１，４］、β［ｋ，１］、β［ｋ，２］の復元４０４ｂ〜４０４ｅが行われる。音源パラメータβ［ｋ−１，３］の復元４０４ｂが終了した時点で、第（ｋ−１）フレームの第３サブフレームの再生音声４０５ａが出力され、続いて第（ｋ−１）フレームの第４サブフレームの再生音声４０５ｂ、第ｋフレームの第１サブフレームの再生音声４０５ｃ、第ｋフレームの第２サブフレームの再生音声４０５ｄが順次出力される。従って、本発明による音声符号化伝送システムにおける（第ｋフレームの）音声入力開始から（第ｋフレームの）音声出力開始までの総遅延時間ｄｅｌａｙ２は以下の式で表わせる。
ｄｅｌａｙ２＝Ａ＋Ｂ／５＋２Ａ／５＋Ｃ／５＋Ａ／２
これにより、本発明による音声符号化伝送システムによれば、従来の音声符号化伝送システムに比べて、
ｄｅｌａｙ１−ｄｅ１ａｙ２＝３Ａ／５＋４Ｂ／５＋Ｃ／５
の遅延削減が可能となる。ここで、上式の遅延削減量は以下の（１）〜（３）の総計である。
（１）  ３サブフレーム分の量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］、β［ｋ，２］の総伝送時間（３Ａ／５）
（２）  ４サブフレーム分の量子化音源パラメータβｑ［ｋ−１，３］、βｑ［ｋ−１，４］、βｑ［ｋ，１］、βｑ［ｋ，２］の総生成時間（４Ｂ／５）
（３）  線形予測パラメータα［ｋ］の復元時間（Ｃ／５）●
このように上記実施の形態によれば、音声符号化装置１において、パラメータ生成部１ａで生成されたフレーム単位の量子化線形予測パラメータと、サブフレーム単位の音源パラメータとに対して、誤り訂正符号付加回路１０６ａおよび１０６ｂによりそれぞれ個別に誤り訂正符号化を施し、１フレームの量子化線形予測パラメータとその誤り訂正符号、あるいは１サブフレームの音源パラメータとその誤り訂正符号をそれぞれマルチプレクサ１０７ａおよび１０７ｂで多重化して個別多重化パラメータ信号を生成し、これを送信制御回路１１４により所定の順序で送信し、音声復号化装置２において、上記の個別多重化パラメータ信号を受信制御回路２１５で受信し、１つの個別多重化パラメータ信号の受信を終了するごとにデマルチプレクサ２０８ａまたは２０８ｂに送り、デマルチプレクサ２０８ａでフレーム単位の量子化線形予測パラメータと誤り訂正符号とを分離抽出し、誤り訂正回路２０９ａで上記の量子化線形予測パラメータに誤り検出／訂正処理を施し、この量子化線形予測パラメータを音声再生部２ｂに送り、またデマルチプレクサ２０８ｂでサブフレーム単位の量子化音源パラメータと誤り訂正符号とを分離抽出し、誤り訂正回路２０９ｂで上記の量子化音源パラメータに誤り検出／訂正処理を施し、この量子化音源パラメータを音声再生部２ｂに送ることにより、音声入力の開始から音声再生までに要する時間を、３サブフレーム分の量子化音源パラメータの伝送時間と、４サブフレーム分の量子化音源パラメータの生成時間と、１フレーム分の線形予測パラメータの復元時間とを加算した時間分だけ短縮することができるので、低遅延の音声符号化伝送システムを実現できる。
【００５１】
尚、上記実施の形態においては、線形予測パラメータと音源パラメータの双方に対して誤り訂正符号化を施しているが、ノイズに強いパラメータであれば誤り訂正符号化を行わない構成でも構わない。例えば、線形予測パラメータは誤り訂正符号を付加せず、音源パラメータにのみ付加するという構成でも構わない。
【００５２】
また、上記実施の形態においては、従来の音声符号化伝送システムに比べて伝送ビットレートが大きくなるが、従来の音声符号化伝送システムとビットレー卜を同一にした構成、例えば、１フレームのサブフレーム数を４ではなく３とし、これにより減少した伝送ビットを誤り訂正符号に割り当てる構成、あるいは１フレームのサブフレーム数は変えずに、１つのパラメータに割り当てるビット数を削減して、それを誤り訂正符号に割り当てる構成、あるいはいずれのパラメータに対しても誤り訂正符号を付加しない構成としても良い。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、パラメータ生成部１ａのパラメータを生成する手段、送信部１ｂの誤り訂正符号化処理を実施する手段、受信部２ａの誤り検出／訂正処理を実施する手段、および音声再生部２ｂのパラメータを復元する手段に対してそれぞれ回路という表現を用いているが、これらの手段はハードウェアに限定されるものではなく、これら各手段における手順をパソコン等を用いて実施しても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の音声符号化装置および音声復号化装置によれば、フレーム単位の線形量子化パラメータと、サブフレーム単位の音源パラメータとをそれぞれ個別のパケット信号として順次伝送することにより、音声入力の開始から再生音声の出力開始までに要する時間を短縮することができるので、低遅延の音声符号化伝送システムを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用した音声符号化伝送システムのブロック構成図である。
【図２】音声符号化システムにおける分析窓とフレームとサブフレームの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態を適用した音声符号化伝送システムと従来の音声符号化伝送システムの処理の流れを示すタイムチャー卜である。
【図４】従来の音声符号化伝送システムの一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１  音声符号化装置、２  音声復号化装置、１０１  線形予測パラメータ算出回路、１０２  線形予測パラメータ量子化回路、１０３  サブフレーム補間回路、１０４  音源パラメータ算出回路、１０５  音源パラメータ量子化回路、１０６  誤り訂正符号付加回路、１０７  マルチプレクサ、１１４  送信制御回路、２０８デマルチプレクサ、２０９  誤り訂正回路、２１０  線形予測パラメータ復元回路、２１１  サブフレーム補間回路、２１２  音源パラメータ復元回路、２１３  合成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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