(57)【要約】【課題】従来のビットレート削減手法は再生音声品質を低下させてしまうという問題があったが、本発明は、代数的符合帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑え、伝送効率を向上できる音声符号化装置及びその方法を提供する。【解決手段】ピッチ周期長に基づいて、パルス発生候補位置の奇数配置又は偶数配置、前半部集中配置を使い分けることにより、ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑えることができるパルスの組み合わせを探索する音声符号化装置及びその方法である。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化方法であって、
パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、
前記予め定められた複数の候補位置テーブルを更に複数のパルス候補位置テーブルに分割し、ピッチ周期値をもとに当該分割した分割パルス候補位置テーブルから最適な分割パルス候補位置テーブルを選択し、当該選択した分割パルス候補位置テーブルからパルス探索範囲をピッチ周期長を元に削減し、当該削減した分割パルス候補位置テーブルから各パルス毎に最適な１つのパルス候補位置を探索することを特徴とする音声符号化方法。
【請求項２】
１フレームを複数のサブフレームで構成する入力音声信号をサブフレーム単位で最も歪の小さいパルス発生パターンを検出するＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化方法であって、
パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、
前記予め定められた複数の候補位置テーブルを奇数パルス候補位置テーブルと偶数パルス候補位置テーブルに分割し、
更に、前記予め定められた複数の候補位置テーブルから１サンプル毎にパルス探索が行える連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成されたパルス位置候補テーブルを構成し、
１ピッチ周期が１サブフレーム内に収まる場合は、前記連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成されたパルス位置候補テーブルから、最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出し、
１ピッチ周期が１サブフレーム内に収まらない場合は、ピッチ周期値をもとに前記分割したパルス候補位置テーブルから最適な分割候補位置テーブルを選択し、当該選択したパルス候補位置テーブルから、最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出する
ことを特徴とする音声符号化方法。
【請求項３】
１フレームを複数のサブフレームで構成する入力音声信号をサブフレーム単位で最も歪の小さいパルス発生パターンを検出するＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化方法であって、
パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、
前記予め定められた複数の候補位置テーブルを更に複数のパルス候補位置テーブルに分割した複数の分割パルス候補位置テーブルと、
更に、前記予め定められた複数の候補位置テーブルから１サンプル毎にパルス探索が行える連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成された一定区間パルス位置候補テーブルと、
１サブフレーム内の先頭のピッチ周期のピーク位置を検出するピッチピーク位置検出手段と、
前記ピッチピーク位置及びピッチ周期長をもとに前記分割パルス候補位置テーブル又は一定区間パルス位置候補テーブルを選択する候補マップ選択部と、
ピッチ周期値をもとに前記複数の分割パルス候補位置テーブルから最適な分割パルス候補位置テーブルを選択する最適分割パルス候補選択部と、
最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号を発生させるターゲット信号発生手段と、
前記候補マップ選択部又は最適分割パルス候補選択部で選択された候補テーブルから前記ターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出する最小歪検出手段と、
を備えることを特徴とする音声符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル移動体通信に必要不可欠なディジタル音声圧縮処理における音声符号化方法及び音声符号化装置に係り、特に代数的符号励振予測方式による符号化において、再生音声品質の劣化を極力抑えつつディジタル音声圧縮効率を向上して伝送情報を低減し、伝送効率を向上できる音声符号化方法及び音声符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にディジタル音声情報を８ｋｂｐｓ以下に圧縮する場合、基本方式としてＡＣＥＬＰ（Ａｌｇｅｂｒａｉｃ　Ｃｏｄｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：代数的符号励振線形予測）が用いられている。ＡＣＥＬＰは従来のＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｌｉｎｅａ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）のように雑音励振源として予め符復号で既知の雑音符号帳を持たず、定められた音声バースト毎に定められた本数のパルスを、音声バースト区間中隙間無く探索することで、より正確に駆動音源を生成する方式である。この代数的に駆動音源を生成する手法により、従来のＣＥＬＰで用いられてきた雑音励振源探索と比較して、より低演算量でより品質の良い音声符号化を実現することが可能となっている。
【０００３】
例としてＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９（以下ＣＳ−ＡＣＥＬＰ（Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　―ＡＣＥＬＰ：共益構造ＡＣＥＬＰ）と呼ぶ）の代数的符号帳探索処理の概要を以下に示す。
ＣＳ−ＡＣＥＬＰはフレーム長１０ｍｓ、サブフレーム長５ｍｓで構成されており、標本化周波数８ｋＨｚで５ｍｓ（４０サンプル）の駆動音源を４本のパルスで表現する。ＣＳ−ＡＣＥＬＰにおけるパルス発生候補位置を表１に示す。
【０００４】
表１に示すように、４０サンプル４本のパルスで隙間無く探索し、ターゲット信号と比較して最小歪みのパルス組み合わせを検出する。
表１に示すようにパルスＮｏ．１〜３におけるパルス発生候補位置は８候補、パルスＮｏ．４におけるパルス発生候補位置は１６候補であり、これらに加えて各々のパルスの極性を示す情報として各１ｂｉｔが必要となる。よってＣＳ−ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳分の情報は１７ｂｉｔ／５ｍｓ（サブフレーム）、フレーム単位に換算すると３４ｂｉｔ／ｆｒａｍｅとなる。
【０００５】
【表１】
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【０００６】
次に従来行われてきたＡＣＥＬＰのビットレート削減手法の一例について示す。
１つ目のビットレート削減手法として、パルスの本数を削減するという方法が考えられる。ＣＳ−ＡＣＥＬＰにおいてサブフレーム中におけるパルス数を４本から２本に削減すると考えると、１本のパルス発生候補位置は８候補と３２候補の２種類が生じる（１本当たりのパルス発生候補位置は２のべき乗とならなければならない）。これに加えて各パルスの極性にそれぞれ１ｂｉｔが配分されるとして、合計で９ｂｉｔとなり、フレーム当たりの削減ビット数は１６ｂｉｔとなる。
【０００７】
上記のようにパルスの本数を削減する従来技術としては、平成１０年１１月２４日公開の特開平１０−３１２１９８号「音声符号化方法」（出願人：日本電信電話株式会社、発明者：林　伸ニ他）がある。
この従来技術は、雑音生成ベクトルの符号化において、各フレームを構成する２つのサブフレームに対し、２つのパルス＃０、＃１で表し、パルス＃０は、１６個の取りうる位置を４ビットにより表し、パルス＃１は、２４個の取りうる位置を５ビットにより表すこととし、それぞれのパルスに対して１ビットの極性ビットを与え、サブフレーム当たり４＋５＋２＝１１ビットで雑音成分ベクトルを表す音声符号化方法であり、これにより、ビットレートを低減できるものである（特許文献１参照）。
【０００８】
２つ目のビットレート削減手法として、パルス発生候補位置を１サンプルおきに配置する方法が考えられる。よってパルス発生候補位置が８候補のパルスは４候補に、１６候補のパルスは８候補に削減できる。この方法による削減効果は、フレーム当たり８ｂｉｔとなる。
【０００９】
上述２種類の一般的な情報削減手法である程度の削減効果は得られるが、１つ目の手法ではパルス数が減少することに起因して品質が大幅に劣化してしまう。また、２つ目の手法では探索されないサンプルが生じることによる不正確な最小歪み探索に起因して品質が若干劣化してしまうという問題点が生じる。
【００１０】
上述１つ目のビットレート削減手法はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９付属資料Ｄで用いられており、これによる再生音声品質の劣化は、パルス分散をフィルタリングで実現することによりある程度回避している。また上述２つ目のビットレート削減手法は、標準化された数種類の低ビットレート音声符号化（例：ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２３．１ＡＣＥＬＰ、ＡＭＲ−ＮＢの低ビットレートコーデックモードなど）にも使用されており、ビットレート低下に伴う品質劣化の許容範囲としてそのまま用いられることが多い。
【００１１】
また、その他にビット数を削減しながら音声品質の向上を図る従来技術としては、平成１１年８月３１日公開の特開平１１−２３７８９９号「音源信号符号化装置及びその方法、並びに音源信号符号化装置及びその方法」（出願人：松下電器産業株式会社、発明者：江原　宏幸他）がある。
この従来技術は、複数種類の代数的符号帳を有する構成とし、ピッチピークの位置に応じて複数の代数的符合帳を切り替える音源信号符号化装置及びその方法、並びに音源信号復号化装置及びその方法である。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−３１２１９８号公報（第５頁、図６）
【特許文献２】
特開平１１−２３７８９９号公報（第２０頁〜第２４頁、図２２〜図２６）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、全体のビットレートをより多く削減することを考えると、上述２種類の削減手法を組み合わせて考える必要があり、それぞれの手法が抱える欠点が相乗効果を持って、より再生音声品質を低下させてしまうという問題があった。
【００１４】
また、上述二つ目のビットレート削減手法の採用による品質劣化は許容されることが多いが、入力音声のピッチ周期値が小さい場合（女声や子供の声など）に劣化が顕著に観測されるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、ＡＣＥＬＰにおける代数的符合帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑え、伝送効率を向上できる音声符号化装置及び音声符号化方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための課題】
請求項１記載の音声符号化方法は、ＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化方法であって、パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、前記予め定められた複数の候補位置テーブルを更に複数のパルス候補位置テーブルに分割し、ピッチ周期値をもとに当該分割した分割パルス候補位置テーブルから最適な分割パルス候補位置テーブルを選択し、当該選択した分割パルス候補位置テーブルからパルス探索範囲をピッチ周期長を元に削減し、当該削減した分割パルス候補位置テーブルから各パルス毎に最適な１つのパルス候補位置を探索することを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の音声符号化方法は、１フレームを複数のサブフレームで構成する入力音声信号をサブフレーム単位で最も歪の小さいパルス発生パターンを検出するＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化方法であって、パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、前記予め定められた複数の候補位置テーブルを奇数パルス候補位置テーブルと偶数パルス候補位置テーブルに分割し、更に、前記予め定められた複数の候補位置テーブルから１サンプル毎にパルス探索が行える連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成されたパルス位置候補テーブルを構成し、１ピッチ周期が１サブフレーム内に収まる場合は、前記連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成されたパルス位置候補テーブルから、最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出し、１ピッチ周期が１サブフレーム内に収まらない場合は、ピッチ周期値をもとに前記分割したパルス候補位置テーブルから最適な分割候補位置テーブルを選択し、当該選択したパルス候補位置テーブルから、最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の音声符号化装置は、１フレームを複数のサブフレームで構成する入力音声信号をサブフレーム単位で最も歪の小さいパルス発生パターンを検出するＡＣＥＬＰ方式を用いた音声符号化装置であって、パルスの組み合わせで入力音声信号の音源信号を表し、パルス位置を予め定めた複数個の候補位置テーブルから、各パルス毎に最適な１つを探索する代数的符合帳探索において、前記予め定められた複数の候補位置テーブルを更に複数のパルス候補位置テーブルに分割した複数の分割パルス候補位置テーブルと、更に、前記予め定められた複数の候補位置テーブルから１サンプル毎にパルス探索が行える連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成された一定区間パルス位置候補テーブルと、１サブフレーム内の先頭のピッチ周期のピーク位置を検出するピッチピーク位置検出手段と、前記ピッチピーク位置及びピッチ周期長をもとに前記分割パルス候補位置テーブル又は一定区間パルス位置候補テーブルを選択する候補マップ選択部と、ピッチ周期値をもとに前記複数の分割パルス候補位置テーブルから最適な分割パルス候補位置テーブルを選択する最適分割パルス候補選択部と、最も歪の小さいパスル発生パターンを検出するためのターゲット信号を発生させるターゲット信号発生手段と、前記候補マップ選択部又は最適分割パルス候補選択部で選択された候補テーブルから前記ターゲット信号をもとに、最も歪の小さいパルス発生パターンを検出する最小歪検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、以下で説明する機能実現手段は、当該機能を実現できる手段であれば、どのような回路又は装置であっても構わず、また、機能の一部又は全部をソフトウエアで実現することも可能である。更に、機能実現手段を複数の回路によって実現してもよく、複数の機能実現手段を単一の回路で実現してもよい。
【００２０】
尚、本発明の実施の形態における各手段と図１、図２の各部との対応を示すと、代数的符合帳探索部は、固定符合帳探索部５に相当し、分割パルス候補位置テーブルは、偶数配置パルス発生位置候補マップ３４、奇数配置パルス発生位置候補マップ３５に相当し、連続したパルス候補位置が存在する一定区間の候補位置で構成されたパルス位置候補テーブルは、探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３に相当し、最適分割パルス候補選択部は、切替スイッチ処理部Ａ３６、切替スイッチ処理部Ｂ３７に相当し、最小歪検出手段は、最小歪みパルス組み合わせ探索部３８に相当している。
【００２１】
まず、本発明の前提となる代数的符号励振予測方式（ＡＣＥＬＰ）の音声符号化装置の一般的な概略構成例について図１を使って説明する。図１は、本発明に係る音声符号化装置の概略構成ブロック図である。
【００２２】
本実施の形態に係る音声符号化装置（本装置）は、図１に示すように、前処理部１と、ＬＰＣ分析量子化補間処理部２と、聴覚重み付け処理部３と、適応符号帳探索部４と、固定符号帳探索部５と、利得算出部６と、ＬＰＣ合成部７と、自乗誤差最小化部８と、多重化処理部９とから構成されている。
尚、図には示していないが、フレームタイミング、サブフレームタイミングに従って、各部の動作をトータルに制御するようなタイミング制御部が音声符号化装置全体を制御している。
【００２３】
本装置の各部について簡単に説明する。
前処理部１は、信号のスケーリングと高域通過フィルタリングを行うものである。
ＬＰＣ分析量子化補間処理部２は、１フレーム毎に線形予測（Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：ＬＰ）分析を行ってＬＰフィルタ係数（ＬＰＣ係数）の算出を行い、算出されたＬＰＣ係数を線スペクトル対（Ｌｉｎｅａｒ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａｉｒ：ＬＳＰ）に変換して量子化し、ＬＳＰ係数の符号（Ｄ）を出力すると共に、更に補間して、量子化及び補間結果に基づいて逆変換されたＬＰＣ係数を出力するものである。
【００２４】
加算器２０は、前処理が施された音声入力信号と、前フレームの再生音声信号との差分を取って、誤差信号を出力するものである。
聴覚重み付け処理部３は、入力される誤差信号に対し、サブフレーム単位でＬＰＣ係数を用いて聴覚重み付け処理（公知の技術）を行い、聴覚重み付け誤差信号を出力するものである。
【００２５】
適応符号帳探索部４は、サブフレーム毎に、ピッチ周期成分を探索するもので、具体的には、後述する自乗誤差最小化部８からの制御信号に従い、過去の駆動音源信号に対してある遅延（ピッチ周期）だけさかのぼり、その点からサブフレーム長のサンプルを切り出して現サブフレームに充当し、これに基づいて作成された再生音声信号と入力音声信号との誤差が最小となるピッチ周期を検出し、検出されたピッチ周期の情報を適応符号（Ａ）として自乗誤差最小化部８に出力すると共に、固定符合帳探索部５にも出力する。
また、検出されたピッチ周期を元に過去の駆動音源信号からサブフレームにおけるサンプル数分の波形信号を切り出し、適応符号ベクトルとして利得算出のために利得算出部６へ出力すると共に、過去の駆動音源信号生成の為にも出力する。
【００２６】
固定符号帳探索部５は、サブフレーム毎に、ピッチ周期成分以外のランダムな成分（雑音成分とも言う）を探索するもので、入力音声信号から前記適応符号帳探索部４で検出されたピッチ周期及び後述する利得算出部６で算出された適応符号帳利得に基づく適応符号ベクトル寄与分を減算した目標信号（ターゲット信号）に対して雑音成分の探索を行う。
尚、適応符号ベクトルと固定符号ベクトルとの組み合わせも考慮した探索を行う場合には、ターゲット信号として、適応符号ベクトルと固定符号ベクトルを組み合わせて作られる駆動音源ベクトルから合成フィルタによって合成されるべきベクトルを用い、当該ターゲット信号に対して雑音成分の探索を行う。
【００２７】
特に、ＡＣＥＬＰでは、複数パルスの組み合わせにより雑音成分を表し、予め定めた複数のパルスグループについて、各パルスグループ毎に予め限定して定めておいた複数個のパルス候補位置の中から、パルスグループ毎に１つのパルス位置の最適な組み合わせを探索する処理を行うものである。
【００２８】
具体的には、予め定めた複数のパルスグループに対に関して、それぞれの候補配置を定めた固定符合帳（ＡＣＥＬＰでは代数的符合帳ともいう）を保持し、後述する自乗誤差最小化部８からの制御信号に従い、基本的には代数符号帳の内容に基づいて、各グループから１つのパルス位置を選び、全てのパルス位置の候補に対して総組合せで探索処理を行う。
探索処理は、選択された各グループのパルスに極性を与え、パルス波形信号を固定符号ベクトルとして出力し、当該固定符号ベクトルに基づいて作成された再生音声信号と上記目標信号との自乗誤差が最小化されるようなパルスの組み合わせを探索する処理である。
【００２９】
そして、検出された誤差が最小化されるパルスの組み合わせについて、各パルスグループ毎に極性とパルス位置を表すテーブルのインデックスとで構成される代数的符号を、固定符号（Ｂ）として自乗誤差最小化部８に出力する。
また、検出されたパルスの組み合わせからなるパルス波形信号を固定符号ベクトルとし、利得算出のために重み付けを行った重み付け固定符号ベクトルを利得算出部６へ出力すると共に、固定符号ベクトルを過去の駆動音源信号生成の為にも出力する。
【００３０】
尚、本発明の固定符号帳探索部５では、予め定めた複数のパルスグループに関する候補位置の取扱いと、自乗誤差最小化部８からの制御信号に従い、パルスの組み合わせ探索を行う方法が従来とは異なっているが、詳細は後述する。
【００３１】
利得算出部６は、後述する自乗誤差最小化部８からの制御信号に従い、適応符号帳探索部４から入力される適応符号ベクトルと固定符号帳探索部５からの（重み付け）固定符号ベクトルより、入力音声と再生音声との重み付け平均自乗誤差を最小にする適応符号帳利得および固定符号帳利得を求め、利得符号として自乗誤差最小化部８に出力する。
また、検出された適応符号帳利得および固定符号帳利得を過去の駆動音源信号生成の為にも出力する。
【００３２】
自乗誤差最小化部８は、聴覚重み付け処理部３で重み付けされた聴覚重み付け誤差信号を入力し、聴覚重み付け誤差を最小にするような各符号を探索するように適応符号帳探索部４、固定符号帳探索部５、利得算出部６に制御信号を出力し、各々における探索結果である聴覚重み付け誤差を最小とするような適応符号帳のインデックスである適応符号（Ａ）、固定符号帳のインデックスである固定符号（Ｂ）、適応符号利得及び固定符号利得からなる利得符号（Ｃ）を受け取って、励振パラメータとして多重化処理部９に出力するものである。
【００３３】
乗算器２１は、適応符号帳探索部４から出力される適応符号化ベクトルと、利得算出部６から出力される適応符号利得との乗算を行うものである。
乗算器２２は、固定符号帳探索部５から出力される固定符号化ベクトルと、利得算出部６から出力される固定符号利得との乗算を行うものである。
加算器２３は、乗算器２１から出力される適応符号化ベクトルと適応符号利得との乗算結果と、乗算器２２から出力される固定符号化ベクトルと固定符号利得との乗算結果とを加算して、駆動音源信号を出力するものである。
【００３４】
ＬＰＣ合成部７は、ＬＰＣ分析量子化補間処理部２から出力されるＬＰＣ係数、及び加算器２３から出力される駆動音源信号により音声信号を再生し、符号化側における再生音声信号を出力するものである。
【００３５】
多重化処理部９は、自乗誤差最小化部８からの適応符号（Ａ）、固定符号（Ｂ）、利得符号（Ｃ）から成る励振信号パラメータと、ＬＰＣ分析量子化補間処理部２からのＬＳＰ係数の符号（Ｄ）とが多重化されてビットストリーム化され、音声符号化データとして送信するものである。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る音声符号化装置（本装置）の基本動作について図１を使って説明する。
本装置では、送信する音声信号が入力されると、前処理部１でスケーリング及び高域通過フィルタリングの前処理が施され、ＬＰＣ分析量子化補間処理部２でＬＰＣ分析され、ＬＳＰ係数に変換されて量子化され、補間されて、ＬＰＣ係数とＬＳＰ係数の符号（Ｄ）とが出力され、ＬＰＣ係数の符号（Ｄ）は、多重化処理部９に出力されて、適応符号（Ａ）、固定符号（Ｂ）、利得符号（Ｃ）から成る励振信号パラメータと共に多重化されて、ビットストリーム化されて音声符号化データとして送信される。
【００３７】
一方、前処理部１から出力された前処理後の音声信号は、加算器２０で１フレーム前の符号化側における再生音声信号との差分が取られて誤差信号が出力され、聴覚重み付け処理部３において、ＬＰＣ分析量子化補間処理部２からのＬＰＣ係数を用いて誤差信号に聴覚重み付けが為され、聴覚重み付け誤差信号が自乗誤差最小化部８に入力される。
【００３８】
自乗誤差最小化部８では、まず適応符号帳探索部４に対して聴覚重み付け誤差を最小にするようなピッチ周期の適応符号を探索する指示の制御信号（図では点線矢印）を出力し、適応符号帳探索部４で誤差信号が最小となるピッチ周期が検出され、検出されたピッチ周期の情報が適応符号（Ａ）として自乗誤差最小化部８に出力される。また、検出されたピッチ周期を元に過去の駆動音源信号からサブフレームにおけるサンプル数分の信号を切り出した適応符号ベクトルが出力される。
【００３９】
そして、自乗誤差最小化部８では、利得算出部６に対して適応符号の利得算出を指示する制御信号（図では点線矢印）が出力され、利得算出部６で、適応符号帳探索部４から出力される適応符号ベクトルより、適応符号帳利得が求められて出力される。
【００４０】
次に、自乗誤差最小化部８では、通常、固定符号帳探索部５に対して入力音声信号から適応符号ベクトル寄与分を減算した目標信号に対して聴覚重み付け誤差を最小にするような固定符号を探索する指示の制御信号（図では点線矢印）を出力し、固定符号帳探索部５で誤差信号が最小となる組み合わせの各パルスについて、その極性とパルス位置（インデックス）を示す代数的符号が固定符号（Ｂ）として自乗誤差最小化部８に出力される。また、固定符合帳探索部５からは、誤差信号が最小となる組み合わせの各パルスを有するパルス波形信号が固定符号ベクトル（代数的符合帳ベクトル）として出力される。
【００４１】
そして、自乗誤差最小化部８では、利得算出部６に対して固定符号の利得算出を指示する制御信号（図では点線矢印）が出力され、利得算出部６では、固定符号帳探索部５から入力される重み付け固定符号ベクトルより、固定符号帳利得が求められ、既に求めた適応符号帳利得と固定符号帳利得とが利得符号として自乗誤差最小化部８に出力される。
【００４２】
上記動作の結果、自乗誤差最小化部８では、サブフレーム毎に聴覚重み付け誤差を最小化する適応符号（Ａ）、固定符号（Ｂ）、利得符号（Ｃ）から成る励振信号パラメータが決定されて多重化処理部９に出力され、多重化処理部９ではフレーム毎にＬＰＣ分析量子化補間処理部２から出力されるＬＰＣ係数と、サブフレーム毎に自乗誤差最小化部８から出力される励振信号パラメータが多重化されて、ビットストリーム化されて送信される。
【００４３】
そして、サブフレームにおける励振信号パラメータが決定されると、適応符号帳探索部４からの適応符号ベクトルと利得算出部６からの適応符号帳利得とが乗算器２１で乗算され、固定符号帳探索部５からの固定符号ベクトルと利得算出部６からの固定符号帳利得とが乗算器２２で乗算され、乗算器２１の乗算結果と乗算器２２の乗算結果とが加算器２３で加算されて、１サブフレーム前の駆動音源信号として出力される。
【００４４】
駆動音源信号は、適応符号帳探索部４に入力されて、次のサブフレームのピッチ周期検出に用いられると共に、ＬＰＣ合成部７に入力され、ＬＰＣ合成部７でＬＰＣ分析量子化補間処理部２から出力されるＬＰＣ係数と駆動音源信号により音声信号を再生され、符号化側における再生音声信号として出力され、加算器２０で入力音声信号との差分が取られるようになっている。
【００４５】
上記図１を用いて説明した構成及び動作が、本発明の前提となる代数的符号励振予測方式（ＡＣＥＬＰ）の音声符号化装置の一般的な構成及び動作であるが、本発明の音声符号化装置では、固定符号帳探索部５の内容が従来のものとは異なっており、図２で詳細を説明する。
【００４６】
図２は、図１の固定符号帳探索部５における本発明の詳細図を示したもので、ピッチピーク位置検出部３１、候補マップ選択部３２、探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３、偶数配置パルス発生位置候補マップ３４、奇数配置パルス発生位置候補マップ３５、切り替えスイッチ処理部Ａ３６、切り替えスイッチ処理部Ｂ３７、最小歪パルス組み合わせ探索部３８から構成されている。
【００４７】
ピッチピーク位置検出部３１は、サブフレーム内の先頭にあるピッチピーク位置を検出する処理部であり、具体的には、適応符合帳ベクトル（ａ）とピッチ周期で並べたインパルス列（ｂ）との相互相関関数を最大にする位置を検出し、ピッチピーク位置を求めることができる。
【００４８】
候補マップ選択部３２は、ピッチ周期長（ｃ）及びピッチピーク位置検出部３１の出力であるピッチピーク位置（ｄ）を元に、１サブフレームよりピッチ周期長が短く、ピッチピーク位置とピッチ周期長を加算したものが１サブフレーム内に収まる時に探索範囲を削減することができる場合が存在し、その場合は探索範囲を削減した探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３を選択し（ｅ）、それ以外の場合は、切り替えスイッチ処理部Ａ３６を選択（ｆ）する。この探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３を選択する処理についての詳細は後述で説明することにする。
【００４９】
探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３は、表１で示されたパルス発生位置候補マップのパルス発生位置候補を前半部に集中させたもので、一例として表２のようなパルス発生位置候補マップが格納されている。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４は、表１で示されたパルス発生位置候補マップの偶数配置、一例として表３のようなパルス発生位置候補マップが格納されている。
【００５２】
【表３】
2004109803.tif 000005
【００５３】
奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５は、表１で示されたパルス発生位置候補マップの奇数配置、一例として表４のようなパルス発生位置候補マップが格納されている。
【００５４】
【表４】
2004109803.tif 000006
【００５５】
切り替えスイッチ処理部Ａ３６は、ピッチ周期探索処理で検出されるピッチ周期値における整数部の値に応じて、偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４又は奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５に切り替えを行うスイッチ処理部である。
【００５６】
切り替えスイッチ処理部Ｂ３７は、切り替えスイッチ処理部Ａ３６に連動してスイッチの切り替えを行う処理部で、切り替えスイッチ処理部Ａ３６が偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４を選択した場合は偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４を選択し、奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５を選択した場合は奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５を選択する。
【００５７】
最小歪パルス組み合わせ探索部３８は、探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３の情報（ｇ）又は、切り替えスイッチ処理部Ｂ３７で選択された偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４又は奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５の情報（ｈ）と、最適なパルス位置・極性を探索するためのターゲット信号（ｉ）から、入力されたパルス発生候補位置に従ったパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせを探索し、代数符号帳ベクトル（ｊ）として出力する。
【００５８】
次に、探索処理方法について説明する。
最初に、基本的な音声符号化方式である代数的符号励振線形予測音声符号化におけるピッチ周期探索処理で検出されるピッチ周期長及びピッチピーク位置検出部３１で検出されたサブフレーム内の先頭にあるピッチピーク位置を元に、候補マップ選択部３２で、１サブフレームよりピッチ周期長が短く、ピッチピーク位置とピッチ周期長を加算したものが１サブフレーム内に収まるか否かを判断し、ピッチピーク位置から次のピッチピーク位置が予め設定した探索削減配置パルス発生位置候補マップ３１の配置範囲に収まる場合は、探索削減配置パルス発生位置候補マップを選択する。それ以外の場合は、切り替えスイッチ処理部Ａ３６を選択する。
【００５９】
まず、候補マップ選択部３２が探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３を選択した場合について説明する。探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３を選択した場合は、最小歪パルス組み合わせ探索部３８で、探索削減配置パルス発生位置候補マップ３３の情報（ｇ）とターゲット信号（ｉ）から、入力されたパルス発生候補位置に従ったパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせを探索し、代数符号帳ベクトル（ｊ）として出力する。
【００６０】
次に、候補マップ選択部２２が切り替えスイッチ処理部Ａ３６を選択した場合について説明する。切り替えスイッチ処理部Ａ３６を選択した場合は、切り替えスイッチ処理部Ａ３６がピッチ周期探索処理で検出されるピッチ周期値を取得し、ピッチ周期の整数部の値に応じて、偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４又は奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５に切り替えを行う。切り替えスイッチ処理部Ａ３６の切り替えの際に、連動して切り替えスイッチ処理部Ｂ３７も偶数配置のパルス発生位置候補マップ３４又は奇数配置のパルス発生位置候補マップ３５に切り替えを行う。切り替えられた候補マップの情報（ｈ）とターゲット信号（ｉ）から、最小歪パルス組み合わせ探索部３８で、入力されたパルス発生候補位置に従ったパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせを探索し、代数符号帳ベクトル（ｊ）として出力する。
以上が、図２の処理動作である。
【００６１】
次に、図３で１サブフレームよりピッチ周期長が短く、ピッチピーク位置とピッチ周期長を加算したものが１サブフレーム内に収まる時に探索範囲を削減することができる場合の一例について説明する。
【００６２】
図３（ａ）は、適応符号帳から出力された適応符号ベクトル（１サブフレーム分）を示しており、Ａはピッチピーク位置検出器３５で求められた１サブフレームの先頭から１番目のピッチピーク位置、Ｂは１サブフレームの先頭から２番目のピッチピーク位置、Ｃはピッチ周期長を表している。ここでは、Ａのピッチピーク位置は１サブフレームの先頭から６サンプル位置の場所にある。また、Ｃのピッチ周期長（ピッチピーク位置Ａからピッチピーク位置Ｂまでの距離）は１６サンプル分であり、１サブフレームの先頭から２２サンプル位置（ピッチピーク位置Ａ＋ピッチ周期長Ｃ＝ピッチピーク位置Ｂ）の場所にある。
【００６３】
図３（ｂ）〜（ｅ）は表２で示されるパルス発生候補位置に対応するものである。表２に示すパルス発生候補位置内にピッチピーク位置Ａとピッチピーク位置Ｂが収まる場合は、この表２に示すパルス発生候補位置を使用してパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせの探索を行う。そうすることで、女声や子供の声のようなピッチ周期が短い音声の再現性は、パルス候補位置をその該当範囲内全てに配置でき、より歪みの小さいパルス位置を探索できるため、向上する。
【００６４】
【発明の効果】
本発明を適用することにより、ピッチ周期長に基づいて、パルス発生候補位置の奇数配置又は偶数配置、前半部集中配置を使い分けることにより、ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑えることができる効果がある。
【００６５】
具体的には、ピッチ周期の長い（男声＝声が低い）パルスは、サブフレーム内に分散しやすいため、パルス発生候補位置を奇数配置又は偶数配置に分配し、ピッチ周期値を元に奇数配置又は偶数配置のパスル発生候補位置を選択し、選択したパルス発生候補位置に従ったパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせを探索し、代数符号帳ベクトルとして出力することで、ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑えることができる。
【００６６】
また、ピッチ周期の短い（女声・子供の声＝声が高い）パルスは、サブフレーム内に分散しづらく、集中しやすいため、上述のような偶数配置又は奇数配置の探索（１サンプルおきの探索）は行わず、パルス発生候補位置を例えば前半部等に集中させた配置にてし、その配置内にピッチ周期が収まる場合はその配置内のパルス発生候補位置に従ったパルス組み合わせの中から歪みが最も小さい組み合わせを探索し、代数符号帳ベクトルとして出力する。そうすることで、上述の１サンプルおきの探索と比較して、パルス候補位置をその該当範囲全てのサンプルに配置できるため、より歪の小さいパルス位置を探索でき、高い声の再現性が向上すると共に、ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑えることができる。
【００６７】
つまり、ピッチ周期長に基づいて、パルス発生候補位置の奇数配置又は偶数配置、前半部集中配置を使い分けることにより、ＡＣＥＬＰにおける代数的符号帳情報に分配される情報を削減しつつ、再生音声品質の劣化を極力抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音声符号化装置の概略構成ブロック図である。
【図２】図１の固定符号帳探索部５における本発明の詳細図を示したものである。
【図３】１サブフレームよりピッチ周期長が短く、ピッチピーク位置とピッチ周期長を加算したものが１サブフレーム内に収まる時に探索範囲を削減することができる場合の一例について示した図である。
（ａ）は、適応符号帳から出力された適応符号ベクトル（１サブフレーム分）を示したものである。
（ｂ）〜（ｅ）は表２で示されるパルス発生候補位置に対応するものである。
【符号の説明】
１…前処理部、　２…ＬＰＣ分析量子化補間処理部、　３…聴覚重み付け処理部、　４…適応符号帳探索部、　５…固定符号帳探索部、　６…利得算出部、　７…ＬＰＣ合成部、　８…自乗誤差最小化部、　９…多重化処理部、　１１…符号帳処理部、　１２…固定符号ベクトル格納バッファ、　１３…バッファ切り出し処理部、　１４…バッファシフト処理部、　１５…スイッチ、　１６…パルス数カウント乗算決定部、　１７…乗算器、　１８…切替制御部、　２０…加算器、　２１…乗算器、　２２…乗算器、　２３…加算器、　３１…ピッチピーク位置検出部、　３２…候補マップ選択部、　３３…探索削減配置マップ発生位置候補マップ、　３４…偶数配置パルス発生位置候補マップ、　３５…奇数配置パルス発生位置候補マップ、　３６…切り替えスイッチ処理部Ａ、　３７…切り替えスイッチ処理部Ｂ、　３８…最小歪みパルス組み合わせ探索部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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