(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した適応差分ＰＣＭ符号化信号の有音区間では予測係数を用いて前記適応差分ＰＣＭ符号化信号を復号し再生音声として出力するとともに、無音区間では前記予測係数を用いて内部で発生させたランダム符号を復号し無音区間の再生雑音として擬似背景雑音を出力する適応差分ＰＣＭ復号器と、前記予測係数のフレーム毎の平均値を求めて更新保持する予測係数保持器を備えた音声復号装置において、 
前記予測係数保持器が求めた前記予測係数のフレーム毎の平均値を過去複数回にわたって順次更新記憶する予測係数メモリと、該予測係数メモリに過去複数回にわたって記憶された複数の予測係数の平均値を求めて前記適応差分ＰＣＭ復号器に対する無音区間の予測係数とする補助予測係数保持器を設けたことを特徴とする音声復号装置。
【請求項２】
受信した適応差分ＰＣＭ符号化信号の有音区間では予測係数を用いて前記適応差分ＰＣＭ符号化信号を復号し再生音声として出力するとともに、無音区間では前記予測係数を用いて内部で発生させたランダム符号を復号し無音区間の再生雑音として擬似背景雑音を出力する適応差分ＰＣＭ復号器と、前記予測係数のフレーム毎の平均値を求めて更新保持する予測係数保持器を備えた音声復号装置において、 
前記予測係数保持器がフレーム毎に求めた予測係数の平均値に０．５未満の正数を第１の乗算値として乗算する第１の乗算器と、該第１の乗算器からの入力値と他方の入力値とを加算して前記予測係数保持器に与える予測係数とする加算器と、該加算器の出力を更新記憶して出力する予測係数メモリと、該予測係数メモリの出力値に１から前記第１の乗算値を差し引いた値を第２の乗算値として乗算し前記加算器の前記他方の入力値とする第２の乗算器とを備えたことを特徴とする音声復号装置。 
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は音声符号化通信における音声復号装置に関し、特に、符号化方式に適応差分ＰＣＭ（ＡＤＰＣＭ）方式を適用した音声復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声による通信が行われている場合、通話者のどちらか一方が発声している時間率は約３５％であるといわれている。
近年、個人主体の通信であるパーソナルコミュニケーションがその範囲を拡大してきている。そこでは携帯に便利な端末を利用した音声通信が主体である。このような携帯端末に要求される事項として、第１にコードレス化が挙げられる。第２に携帯に便利なように電池が使用され長時間にわたる使用に耐える必要があるため回路消費電力の低減化が要求されている。
【０００３】
回路消費電力の従来の低減方法として、音声の発声時間率に着目し発声している時のみ送信回路を動作させ、その他の送信時間は回路を休止状態にする方法がある。このような技術を実現するためには送信側に音声検出機能を設けて有音区間のみ送信する不連続送信装置を付加すればよい。その場合に問題となるのは受信側である。すなわち、受信側では再生音声が断続する為に非常に不愉快な音声になる。この原因は、音声を伝送しているときは音声に背景雑音が重畳されているが、音声がないときは背景雑音が伝送されない。すなわち、背景雑音は音声信号がある時のみ変調されて伝送されるためであることが知られている。
このような問題点を解決する方法として、受信側で音声信号が伝送されて来ない無音区間は送信側の背景雑音に類似した擬似背景雑音を発生させる方法が知られている。
【０００４】
本発明は受信側の復号器を対象とするものであるが、受信側の復号器には送信側の符号化器と同じ構成部分があるので、送信側のＡＤＰＣＭ符号化器について概要を説明する。
図５は送信側符号化器のブロック図である。図において、５１は６４ｋｂ／ｓのμ則ＰＣＭ入力信号を線形１３ビットＰＣＭに変換する均一ＰＣＭ変換器である。
５２は均一ＰＣＭ変換器５１の出力から適応予測器５３の出力である予測信号ｊを差し引いて差分信号ｋを得る減算器５２である。この差分信号ｋは適応量子化器５４により量子化され、ＡＤＰＣＭ音声符号化器の出力として３２ｋｂ／ｓの音声データが伝送路に送出される。
一方、適応逆量子化器５６は、３２ｋｂ／ｓの出力音声データを適応逆量子化して量子化差分信号ｍを出力する。加算器５５は、量子化差分信号ｍと予測信号ｊを加算して再生信号ｎを出力する。
適応予測器５３は、予測係数を算出しそれを用いて量子化差分信号ｍおよび再生信号ｎから予測信号ｊを生成して出力する。
【０００５】
適応予測器５３が予測信号ｊを生成するために算出する予測係数は、ある時点の標本値を、隣接する過去の２つの標本値で予測するための係数であり、その値は音色を表す。例えば、予測係数は、音声信号の場合と背景雑音の場合とでは異なった発生分布となり、同じ背景雑音でも、平坦な周波数特性を持つ白色雑音と、一般によく知られているピンク雑音のように傾きを持った雑音とでも発生分布が異なる。
一例として、図６は入力信号と予測係数の波形例図であり、適応予測器５３で計算される予測係数のうちａ１，ａ２と音声の時間的変化を示す。区間Ａ，Ｂ，Ｃの音声のある区間と、区間Ｄ，Ｅの背景雑音のみの区間では予測係数の値が異なることが分かる。ここで音声に重畳している背景雑音は、例えば、傾いた周波数特性をもつ実際の空気調節装置（エアコン）の雑音である。
従来技術、本発明は、ともに擬似背景雑音を発生させる一手段としてこの予測係数に注目したものである。
その一例を説明する。
【０００６】
図４は従来の復号装置のブロック図である。
図４において、１はアンテナである。２は送信側の符号化器からの音声の有り無しを判断する音声検出器の音声検出フラグとＡＤＰＣＭ符号化データとが多重されて変調された変調波を受信復調する受信復調器である。３は受信復調された信号ａをＡＤＰＣＭ符号化データｃと音声検出フラグｂに分離する多重分離器である。４は多重分離器３からの音声検出フラグｂを受け、電力保持器、ＡＤＰＣＭ復号器５、予測係数保持器６にそれぞれを後に記述する制御を行うための制御信号を出力する制御器である。５は制御器４からの制御信号ｄを受けて、擬似背景雑音用ランダムＡＤＰＣＭデータを発生するとともに、予測係数保持器６と予測係数データの送受を行い、多重分離器３からのＡＤＰＣＭ符号化データｃを復号するＡＤＰＣＭ復号器である。６はＡＤＰＣＭ復号器５の予測係数ｇをフレーム毎に平均値を計算して、制御器４からの制御信号ｅにより有音区間は平均値の記憶の更新を行い、無音区間は更新を中止する予測係数保持器である。８はスピーカである。
【０００７】
図４と図７を用いて動作を説明する。
まず、図４において、音声検出フラグとＡＤＰＣＭ符号化データが多重化され変調された変調波をアンテナ１で受け、受信復調器２で受信復調して多重分離器３に復調信号ａを送る。ここでいう音声検出フラグとは、送信側の符号化器の入力音声の、音声が有る部分（有音区間）と無い部分（無音区間）を音声検出器で検出した結果を示すものである。
多重分離器３は、音声検出フラグｂとＡＤＰＣＭ符号化データｃに分離する。この場合、例として、ＡＤＰＣＭ符号化データｃは５ｍｓｅｃを１フレームとしている。５ｍｓｅｃ毎に音声検出フラグｂが制御器４に送られる。
制御器４は、音声検出フラグｂを受けて、有音区間，無音区間のいずれかを示す制御信号ｄ，ｅを出力する。
ＡＤＰＣＭ符号器５は、無音区間では変調信号が途絶えてしまうため、自ら擬似背景雑音を生成するためにＡＤＰＣＭ符号化データｃが取り得る範囲のランダムなデータを内部生成し、そのデータを予測係数保持器６から与えられる予測係数ｆを用いて復号する。
【０００８】
予測係数保持器６は、送信断時のＡＤＰＣＭ復号器５で生成した擬似背景雑音に、実際の雑音のスペクトラム情報を付加するために、ＡＤＰＣＭ復号器５内の予測係数ｇを抽出してフレーム毎に平均値を求めて更新保持する。制御信号ｅが有音区間から無音区間に変わったとき、その直前のフレーム、即ち、有音区間の最後のフレームの予測係数の平均値を保持して、更新を中止する。
ＡＤＰＣＭ復号器５は、この更新を中止して保持されている予測係数ｆを使用して内部で発生したランダムデータの復号を行い、擬似背景雑音を出力する。
【０００９】
符号化器側の音声検出器には、有音区間から無音区間に変化したとき、会話の語尾切れを防ぐために約数１００ｍｓｅｃの間有音区間と判定するハングオーバーと一般に言われている機能が備わっているため、有音区間の最後のフレームの予測係数値は背景雑音の値となる。この効果で、ランダムなデータを用いて復号しても実際の符号化器側の音声に重畳されている背景雑音と似た音色を持つ雑音が生成される。
【００１０】
図７は擬似背景雑音に対する予測係数を説明する波形例図であり、外乱のない場合を示す。図において、（Ａ）は符号化器の入力音声信号（音声＋背景雑音）を示し、（Ｂ）はこれに対する予測係数のうち、例として予測係数ａ１の時間変化を示す。
符号化器側の音声検出処理で、音声が音声検出フラグ（Ｃ）のように理想的に検出されたとすると、符号化器は音声信号（Ｄ）の音声データだけを断続送信する。（Ｅ）はこの音声信号（Ｄ）に対する予測係数ａ１である。
従来技術では、音声信号（Ｄ）のように区間ａ，ｂ，ｃに擬似背景雑音を挿入するために、有音区間から無音区間に変わる直前のフレーム、ここでは、予測係数保持器６で保持されるｔ，ｔ−１，ｔ−２の予測係数ａ１の平均値（Ｆ）を使用してそれぞれ区間ａ，ｂ，ｃのランダムデータを復号し、擬似背景雑音を出力する。つまり復号器５が復号に用いる予測係数は予測係数ａ１（Ｇ）のようになる。
この状態では無音区間ａ，ｂ，ｃの擬似背景雑音の音色は予測係数ａ１（Ｆ）のように区間ａ，ｂ，ｃでほぼ同じ値の実際の背景雑音の予測係数値になっているため、違和感のない連続性のある擬似背景雑音になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
次に、従来技術の問題点を図８を用いて説明する。図８は外乱のある場合の予測係数の波形例図である。
有音区間の最後の背景雑音のフレーム（ｔ−１）に急に変化する外乱等が加わった場合、例えば、符号化器側のマイクロホンに異音が入った場合や伝送路上での誤りによる場合等、または受信した音声検出フラグが誤った判定結果を示した場合、例えば、符号化器側の音声検出器が判定誤りを起こして有音区間中に無音区間と判定してしまった場合や伝送路上で音声検出フラグに誤りが生じてしまった場合等、入力音声信号（Ａ）、予測係数（Ｂ）、音声検出フラグ（Ｃ）で示したように、有音区間の最終フレームｔ−１は、入力音声（Ａ），予測係数ａ１（Ｂ）ともに背景雑音とレベルが異なった状態になっている。
従来方式では、有音区間の最後のフレームの予測係数の平均値のみを用いて引き続く無音区間の擬似背景雑音を生成している。即ち、区間ｂの予測係数として予測係数ａ１（Ｅ）のＺの部分の平均値が用いられるため、予測係数ａ１（Ｆ）の差ｘ，ｙのように、区間ａと区間ｃとがかなり異なった値が用いられるため、区間ｂの擬似背景雑音の音色が異なり、区間ａ，ｂ，ｃでは、（Ｇ）に示すように連続性のない違和感のあるものになってしまうという欠点がある。
【００１２】
本発明の目的は、従来技術の問題点である短時間の断続受信に伴う擬似背景雑音生成におよぼす悪影響を低減させ、ＡＤＰＣＭ音声符号化方式において、有音区間の最後の部分、無声になった直前にレベルや背景雑音と音色の違いが大きい外乱があっても、再生される擬似背景雑音に違和感が生じないようにした音声復号装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の音声復号装置は、受信した適応差分ＰＣＭ符号化信号の有音区間では予測係数を用いて前記適応差分ＰＣＭ符号化信号を復号し再生音声として出力するとともに、無音区間では前記予測係数を用いて内部で発生させたランダム符号を復号し無音区間の再生雑音として擬似背景雑音を出力する適応差分ＰＣＭ復号器と、前記予測係数のフレーム毎の平均値を求めて更新保持する予測係数保持器を備えた音声復号装置において、 
前記予測係数保持器が求めた前記予測係数のフレーム毎の平均値を過去複数回にわたって順次更新記憶する予測係数メモリと、該予測係数メモリに過去複数回にわたって記憶された複数の予測係数の平均値を求めて前記適応差分ＰＣＭ復号器に対する無音区間の予測係数とする補助予測係数保持器を設けたことを特徴とするものである。

【００１４】
さらに、本発明の音声復号装置は、適応差分ＰＣＭ符号化信号の有音区間では予測係数を用いて前記適応差分ＰＣＭ符号化信号を復号し再生音声として出力するとともに、無音区間では前記予測係数を用いて内部で発生させたランダム符号を復号し無音区間の再生雑音として擬似背景雑音を出力する適応差分ＰＣＭ復号器と、前記予測係数のフレーム毎の平均値を求めて更新保持する予測係数保持器を備えた音声復号装置において、 
前記予測係数保持器がフレーム毎に求めた予測係数の平均値に０．５未満の正数を第１の乗算値として乗算する第１の乗算器と、該第１の乗算器からの入力値と他方の入力値とを加算して前記予測係数保持器に与える予測係数とする加算器と、該加算器の出力を更新記憶して出力する予測係数メモリと、該予測係数メモリの出力値に１から前記第１の乗算値を差し引いた値を第２の乗算値として乗算し前記加算器の前記他方の入力値とする第２の乗算器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明の実施例を示すブロック図である。図１の１はアンテナ、２は音声検出フラグとＡＤＰＣＭ符号化データとが多重変調された変調波を受信復調する受信復調器、３は受信復調信号ａをＡＤＰＣＭ符号化データｃと音声検出フラグｂに分離する多重分離器、４は音声検出フラグｂを受け、制御信号ｄ，ｅを出力する制御器、５はＡＤＰＣＭ復号器であり、以上は従来回路と同じである。
６予測係数保持器であり、有音区間はＡＤＰＣＭ復号器５の内部変数である予測係数ｇを抽出してフレーム毎に平均値を計算して平均値を記憶更新し、無音区間は更新を停止する。７は本発明で付加した補助予測係数保持器、８はスピーカである。
【００１６】
〔動作〕
予測係数保持器６及び補助予測係数保持器７の動作以外は従来技術と同じであるので、従来技術と異なる点を詳細に説明する。
予測係数保持器６は、制御信号ｅに従って有音区間はＡＤＰＣＭ復号器５内で計算される予測係数ｇを抽出しフレーム毎に平均値を計算して保持更新を行い、有音区間から無音区間に変化したとき更新を停止して最終フレームの値ｉを補助予測係数保持器７に出力する。
補助予測係数保持器７は、予測係数保持器６で計算された最終フレームの値ｉが入力される毎に、過去の有音区間から無音区間に変化したときの直前の予測係数値を用いて擬似背景雑音を生成するための予測係数値に対して従来技術の問題点にある影響を軽減する処理を行う。例えば、過去の最終フレームのデータに重み付けを与えて現在のデータの影響を抑圧する、または、過去数フレームのデータの平均をとることにより過去のデータに重み付けを与える処理を行って予測係数保持器６に処理後の値ｈを出力する。予測係数保持器６はこの値ｈを無音区間のｆとして出力し、ＡＤＰＣＭ復号器５はこの値ｆを用いて擬似背景雑音を生成する。
【００１７】
図２は本発明の要部をなす補助予測係数保持器７の第１の実施例を示すブロック図である。図２において、２１は平均値算出器、２２は予測係数メモリである。平均値算出器２１はメモリ２２の複数回の最終フレームの予測係数の平均値を算出し、予測係数保持器６に対してその平均値ｈを出力する。予測係数メモリ２２は複数回の最終フレーム、例えば、ｔ〜ｔ−４の５フレーム分の過去の予測係数値を順次記憶更新する。
【００１８】
〔動作〕
有音区間から無音区間への変化が検出されると、補助予測係数保持器７は予測係数保持器６から最終フレームの予測係数平均値ｉを抽出する。メモリ２２は、最終フレームの予測係数平均値が入力される毎にメモリ内の値を更新し記憶していく。ここではｔは現在入力されたｉの値であり、ｔ−１は１つ過去に入力された値、同様にｔ−４まで計５つの値が記憶されており、新たな値ｉが入力される毎にそれぞれの値が順次過去のメモリへと更新される。次に平均値算出器２１はメモリ２２から出力される５つの値の平均値を算出して、その平均値ｈを予測係数保持器６に供給する。予測係数保持器６はその値ｈを値ｆとして復号器５に与える。
この処理により、図８の（Ｆ）の領域ｂの予測係数は破線ｌのようになり、領域ｃでは破線ｋのように正規の値に滑らかに近づいていき、Ｚのような影響を受けても領域ａ，領域ｂ，領域ｃに極端な差が生ずることなく、従来の差ｘはｍになり、ｙはｎになり違和感が極めて低減される。
【００１９】
次に、図３は本発明の要部をなす補助予測係数保持器７の第２の実施例を示すブロック図である。図３において、３１は加算器、３２，３３は乗算器，３４は予測係数メモリである。乗算器３２には、０＜α＜０．５の乗算値αが設定され、現在入力された最終フレームの予測係数平均値ｉの重み付けを軽くする。一方の乗算器３３には、１−α＝βとする乗算値βが設定され、加算器３１から出力された前回の予測係数平均値ｈの重み付けを重くするように作用する。例えば、α＝０．０５、β＝１−α＝０．９５なる乗算値を設定すると、加算器３１は、現在の入力値ｉの５％と前回の加算器３１からの出力値ｈの９５％を加算して出力することとなる。予測係数メモリ３４は、加算器３１の出力値ｈを順次記憶更新し、記憶した値ｐを乗算器３３に与えて乗算値βが乗算されて次回の加算器３１の一方の入力とする。
【００２０】
有音区間から無音区間に変化すると、補助予測係数保持器７は予測係数保持器６から最終フレームの予測係数値ｉを抽出する。加算器３１、乗算器３２，３３では次の式（１）の計算がされる。
【数１】
ｈ＝ｐ×０．９５＋ｉ×０．０５        （１）
つまり、ｈは前回のｉの値を含んだ予測係数値となり、現在入力されたｉの値には大きくは左右されることはない。このことは、仮にある時点のｉの値が急激に変わっても、出力されるｈの値にはあまり影響することはなく、また適切な値に落ち着いていく。予測係数メモリ３４は新しいｈを更新記憶する。初期値としてはここでは０としている（短時間で適切な値に落ち着く。）
この処理により、図２の第１の実施例と同様に過去の値によって現在の値の急激な変動が抑えられるという効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、過去の最終フレームの予測係数を利用して擬似背景雑音を生成することにより、短時間の急激な変化をする信号等が入って来た場合もその信号の影響をそのまま受けることがなく音声に重畳している背景雑音とほぼ同じスペクトラム情報をもった擬似背景雑音を生成することができるため、受話者に与える違和感が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す音声復号装置の構成例図である。
【図２】本発明の図１の補助予測係数保持器の第１の実施例を示す構成例図である。
【図３】本発明の図１の補助予測係数保持器の第２の実施例を示す構成例図である。
【図４】従来の音声復号装置の構成例図である。
【図５】ＡＤＰＣＭ符号化方式の送信側符号化器のブロック図である。
【図６】入力信号と予測信号の波形例図である。
【図７】擬似背景雑音に対する予測係数を説明する波形例図である。
【図８】外乱がある場合の擬似背景雑音に対する予測係数を説明する波形例図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
２  受信復調器
３  多重分離器
４  制御器
５  ＡＤＰＣＭ復号器
６  予測係数保持器
７  補助予測係数保持器
８  スピーカ
ａ  復調信号
ｂ  音声検出フラグ
ｃ  ＡＤＰＣＭ符号化信号
ｅ  制御信号
ｆ  擬似敗勢雑音に与える予測係数値
ｇ  予測係数
２１  平均値算出器
２２  予測係数メモリ
３１  加算器
３２  乗算器
３３  乗算器
３４  予測係数メモリ
５１  均一ＰＣＭ変換器
５２  減算器
５３  適応予測器
５４  適応量子化器
５５  加算器
５６  適応逆量子化器
ｊ  予測信号
ｍ  量子化差分信号
ｎ  再生信号
【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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