(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された符号化データを復号して復号信号を生成する復号手段と、
前記符号化データを復号する過程で得られる音源信号を用いて、複数フレームにおける音源信号の平均波形パタンを生成する生成手段と、
消失フレームが有声立ち上がり信号を含んでいるか否か判定する判定手段と、
有声立ち上がり信号を含んでいると判定された消失フレームに対して前記平均波形パタンを用いて補償フレームを生成する補償手段と、
を具備する音声復号装置。
【請求項２】
前記補償手段は、
前記符号化データに含まれる音源位置情報から得られる、前記消失フレームのピッチピーク位置に合わせて前記平均波形パタンを配置することにより前記補償フレームを生成する、
請求項１記載の音声復号装置。
【請求項３】
前記生成手段は、
前記音源信号から求められる各フレームのピッチピーク位置が一致するように、複数フレームの前記音源信号を配置して加算することにより前記平均波形パタンを生成する、
請求項１記載の音声復号装置。
【請求項４】
前記生成手段は、
前記音源信号のうち前記ピッチピーク位置から所定範囲内の信号を用いて前記平均波形パタンを生成する、
請求項３記載の音声復号装置。
【請求項５】
前記生成手段は、
前記音源信号から求められる第１のピッチピーク位置または前記符号化データに含まれる音源位置情報から得られる第２のピッチピーク位置のいずれかをフレーム毎に選択し、フレーム毎に選択した前記第１または第２のピッチピーク位置が一致するように、複数フレームの前記音源信号を配置して加算することにより前記平均波形パタンを生成する、
請求項１記載の音声復号装置。
【請求項６】
前記生成手段は、
前記音源信号のうち選択した前記第１または第２のピッチピーク位置から所定範囲内の信号を用いて前記平均波形パタンを生成する、
請求項５記載の音声復号装置。
【請求項７】
前記生成手段は、
有声立ち上がり信号を含んでいると判定されたフレームを用いて、前記平均波形パタンを生成する、
請求項１記載の音声復号装置。
【請求項８】
前記復号手段は、
有声立ち上がり信号を含んでいないと判定された消失フレームに対し前記平均波形パタンを用いずに補償フレームを生成する、
請求項１記載の音声復号装置。
【請求項９】
請求項１記載の音声復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項１０】
請求項１記載の音声復号装置を具備する基地局装置。
【請求項１１】
入力された符号化データを復号して復号信号を生成するステップと、
前記符号化データを復号する過程で得られる音源信号を用いて、複数フレームにおける音源信号の平均波形パタンを生成するステップと、
消失フレームが有声立ち上がり信号を含んでいるか否か判定するステップと、
有声立ち上がり信号を含んでいると判定された消失フレームに対して前記平均波形パタンを用いて補償フレームを生成するステップと、
を具備する消失フレーム補償方法。
【請求項１２】
有声立ち上がり信号を含んでいないと判定された消失フレームに対して前記平均波形パタンを用いずに補償フレームを生成するステップを、更に有する、
請求項１１記載の消失フレーム補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声復号装置、音声符号化装置、および消失フレーム補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶｏＩＰ（Voice over IP）用の音声コーデックには、高いパケットロス耐性が要求される。次世代のＶｏＩＰ用コーデックでは、比較的高いフレーム消失率（例えば６％のフレーム消失率）においてもエラーフリーの品質を達成することが望まれる。
【０００３】
ＣＥＬＰ型の音声コーデックの場合、音声の立ち上がり部のフレームが消失することによる品質劣化が問題となるケースが多い。これは、立ち上がり部では信号の変化が大きく、直前のフレームの信号との相関性が低いため、直前のフレームの情報を用いた隠蔽処理が有効に機能しないことが原因であったり、後続の有声部のフレームにおいて、立ち上がり部で符号化した音源信号が適応符号帳として積極的に使用されるため、立ち上がり部の消失の影響が後続する有声フレームに伝播し、復号音声信号の大きな歪につながりやすいことが原因であったりする。
【０００４】
上記のような問題に対して、現フレームの符号化情報と共に、前後フレームが消失した場合の補償処理用の符号化情報を現フレームの符号化情報と一緒に送る技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、現フレームの音声信号の繰り返し又は該符号の特徴量の外挿により前フレーム（または後フレーム）の補償信号を合成し、前フレーム信号（または後フレーム信号）と比較することにより、現フレームから前フレーム擬似信号（または後フレーム疑似信号）を作ることができるか否かを判断し、作ることができないと判断される場合には前フレーム信号（または後フレーム信号）を基に前サブエンコーダ（または後サブエンコーダ）により前サブコード（後サブコード）を生成し、メインエンコーダで符号化した現フレームのメインコードに前サブコード（後サブコード）を付加することによって前フレーム（後フレーム）が消失しても高品質な復号信号の生成を可能としている。
【特許文献１】特開２００３−２４９９５７号公報
【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、上記技術は、現フレームの符号化情報を基にして、前フレーム（過去のフレーム）の符号化をサブエンコーダにおいて行う構成であるため、前フレーム（過去のフレーム）の符号化情報が失われていても現フレームの信号を高品質に復号できるコーデック方式である必要がある。このため、過去の符号化情報（または復号情報）を用いる予測型の符号化方式をメインレイヤとした場合に適用することは困難である。特に、適応符号帳を利用するＣＥＬＰ型の音声コーデックをメインレイヤとする場合、前フレームが消失すると現フレームの復号を正しく行うことができず、上記技術を適用しても高品質な復号信号を生成することは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、消失フレームの補償性能を改善させ、復号音声の品質を向上させることができる音声復号装置、音声符号化装置、および消失フレーム補償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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を講じた。
すなわち、本発明の音声復号装置は、入力された符号化データを復号して復号信号を生
成する復号手段と、前記符号化データを復号する過程で得られる音源信号を用いて、複数フレームにおける音源信号の平均波形パタンを生成する生成手段と、前記平均波形パタンを用いて消失フレームの補償フレームを生成する補償手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、消失フレームの補償性能を改善し、復号音声の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の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。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００１１】
本実施の形態に係る音声符号化装置は、ＣＥＬＰ符号化部１０１、有声立ち上がりフレーム検出部１０２、音源位置情報符号化部１０３、および多重化部１０４を備える。
【００１２】
本実施の形態に係る音声符号化装置の各部は、以下の動作をフレーム単位で行う。
【００１３】
ＣＥＬＰ符号化部１０１は、フレーム単位の入力音声信号に対して、ＣＥＬＰ方式による符号化を行い、生成される符号化データを多重化部１０４へ出力する。ここで、符号化データには、典型的には、ＬＰＣ符号化データおよび音源符号化データ（適応音源ラグ、固定音源インデックス、音源ゲイン）を含む。ＬＰＣ符号化データの代わりに、これと等価なＬＳＰパラメータ等の他の符号化データを用いても良い。
【００１４】
有声立ち上がりフレーム検出部１０２は、フレーム単位の入力音声信号に対して、当該フレームが有声立ち上がりフレームか否かを判定し、この判定結果を示すフラグ（立ち上がり検出フラグ）を多重化部１０４へ出力する。ここで、有声立ち上がりフレームとは、ピッチ周期性を有する信号において、ある有声音声信号の開始点（立ち上がり部）がフレーム内に存在するフレームのことである。有声立ち上がりフレームに該当するか否かの判定は、様々な手法が考えられ、例えば、音声信号パワ若しくはＬＰＣスペクトルの時間的変化量を観測し、急激に変化する場合に有声立ち上がりフレームと判定すれば良い。また有声性の有無等を用いて行っても良い。
【００１５】
音源位置情報符号化部１０３は、有声立ち上がりフレームと判定されたフレームの入力音声から、当該フレームの音源位置情報および音源パワ情報を算出し、これらの情報を符号化し多重化部１０４へ出力する。ここで、音源位置情報および音源パワ情報は、復号側で、消失フレームに対し後述の平均音源パタンを用いた音源信号補償を行う際に、その平均音源パタンの補償フレームへの配置位置および補償音源信号のゲインを規定するために参照する情報である。本実施の形態では、平均音源パタンを用いた補償音源の生成を有声立ち上がりフレームに限定して適用するため、その平均音源パタンは、ピッチ周期性を有する音源波形（ピッチ周期性音源）となる。従って、音源位置情報として、そのピッチ周期性音源の位相情報を求める。典型的には、ピッチ周期性音源はピッチピークを有する場
合が多く、そのフレーム内におけるピッチピーク位置（フレーム内における相対位置）を位相情報として求める。算出方法は様々な手法があるが、例えば、入力音声信号に対するＬＰＣ予測残差信号、またはＣＥＬＰ符号化部１０１で得られる符号化音源信号から、最大の振幅値を有する信号サンプル位置をピッチピーク位置として算出するようにすれば良い。また、音源パワ情報として、当該フレームの音源信号のパワを算出すれば良い。パワの代わりに当該フレームの音源信号の平均振幅値として求めても良い。更に、パワまたは平均振幅値に加えて、ピッチピーク位置の音源信号の極性（正負）も求めて音源パワ情報の一部としても良い。なお、音源位置情報および音源パワ情報はフレーム単位で算出する。さらに、フレーム内にピッチピークが複数存在する場合、すなわち、１ピッチ周期以上のピッチ周期性音源が存在する場合は、最も後端に存在するピッチピークに着目し、このピッチピーク位置のみを符号化する。次フレームに与える影響は、最も後端に存在するピッチピークが最も大きいと考えられ、低ビットレートで符号化精度を上げるためには、当該ピッチピークを符号化対象とするのが最も効果的と考えられるからである。算出された音源位置情報および音源パワ情報は、符号化されて出力される。
【００１６】
多重化部１０４は、ＣＥＬＰ符号化部１０１〜音源位置情報符号化部１０３における各処理で得られた符号化データを多重化し、送信符号化データとして復号側へ伝送する。なお、音源位置情報および音源パワ情報については、立ち上がり検出フラグが有声の立ち上がりフレームであることを示すときのみ多重化する。立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、および音源パワ情報は、当該フレームの次フレームのＣＥＬＰ符号化データと多重化して伝送する。
【００１７】
このように、本実施の形態に係る音声符号化装置は、フレーム単位の入力音声信号に対し、ＣＥＬＰ符号化を行ってＣＥＬＰ符号化データを生成すると共に、処理対象の現フレームが有声立ち上がりフレームに該当するか否かを判定し、有声立ち上がりフレームの場合には、ピッチピークの位置およびパワに関する情報を算出し、算出された情報の符号化データも、上記ＣＥＬＰ符号化データおよび立ち上がり検出フラグと共に、多重化して出力する。
【００１８】
次いで、上記音声符号化装置で生成された符号化データを復号する本実施の形態に係る音声復号装置について説明する。図２は、本実施の形態に係る音声復号装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００１９】
本実施の形態に係る音声復号装置は、フレーム消失検出部（図示せず）、分離部１５１、ＬＰＣ復号部１５２、ＣＥＬＰ音源復号部１５３、立ち上がりフレーム音源補償部１５４、平均音源パタン生成部１５５（平均音源パタン更新部１５６、平均音源パタン保持部１５７）、切替部１５８、およびＬＰＣ合成部１５９を備える。復号側も符号化側に対応してフレーム単位で動作する。
【００２０】
フレーム消失検出部（図示せず）は、本実施の形態に係る音声符号化装置から伝送された現フレームが消失フレームであるか否かを検出し、この検出結果を示す消失フラグをＬＰＣ復号部１５２、ＣＥＬＰ音源復号部１５３、立ち上がりフレーム音源補償部１５４、および切替部１５８へ出力する。ここで、消失フレームとは、受信符号化データに誤りが含まれて誤り検出されたフレームのことを指す。
【００２１】
分離部１５１は、入力される符号化データから各符号化データを分離する。ここで、音源位置情報および音源パワ情報は、入力される符号化データに含まれる立ち上がり検出フラグが有声の立ち上がりフレームであることを示すフラグであるときのみ分離される。ただし、立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、および音源パワ情報は、本実施の形態に係る音声符号化装置の多重化部１０４の動作に対応して、現フレームの次フレームのＣＥＬ
Ｐ符号化データと共に分離される。すなわち、あるフレームで消失が生じた場合、このフレームの消失補償を行うために用いる立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、および音源パワ情報は、消失フレームの次フレームにて取得される。
【００２２】
ＬＰＣ復号部１５２は、ＬＰＣ符号化データ（またはそれと等価なＬＳＰパラメータ等の符号化データ）からＬＰＣパラメータを復号する。また、消失フラグがフレーム消失を示す場合には、ＬＰＣパラメータの補償を行う。この補償方法は各種存在し、一般的には、前フレームのＬＰＣ符号（ＬＰＣ符号化データ）を用いた復号または前フレームの復号ＬＰＣパラメータをそのまま用いる。なお、当該消失フレームの復号時に次フレームのＬＰＣパラメータが得られている場合には、それも用いて、前フレームＬＰＣパラメータとの内挿により補償ＬＰＣパラメータを求めるようにしても良い。
【００２３】
ＣＥＬＰ音源復号部１５３はサブフレーム単位で動作する。ＣＥＬＰ音源復号部１５３は、分離部１５１で分離された音源符号化データを用いて音源信号を復号する。典型的には、ＣＥＬＰ音源復号部１５３には適応音源符号帳および固定音源符号帳を備え、また、音源符号化データには、適応音源ラグ、固定音源インデックス、および音源ゲイン符号化データを含み、これらから復号される適応音源および固定音源に対して各々の復号ゲインを乗算後に加算して復号音源信号を得る。また、消失フラグがフレーム消失を示す場合には、ＣＥＬＰ音源復号部１５３は音源信号の補償を行う。補償の方法は種々存在し、一般的には前フレームの音源パラメータ（適応音源ラグ、固定音源インデックス、音源ゲイン）を用いた音源復号により補償音源を生成する。なお、当該消失フレームの復号時に次フレームの音源パラメータが得られている場合には、それも用いた補償を行っても良い。
【００２４】
立ち上がりフレーム音源補償部１５４は、現フレームが消失フレームで、かつ、立ち上がりフレームである場合、本実施の形態に係る音声符号化装置から伝送され、分離部１５１で分離された当該フレームの音源位置情報および音源パワ情報に基づき、平均音源パタン保持部１５７で保持されている平均音源パタンを用いて当該フレームの補償音源信号を生成する。
【００２５】
平均音源パタン生成部１５５は、平均音源パタン保持部１５７および平均音源パタン更新部１５６を備える。平均音源パタン保持部１５７で平均音源パタンを保持し、平均音源パタン更新部１５６は、当該フレームのＬＰＣ合成への入力として用いられた復号音源信号を用いて、平均音源パタン保持部１５７で保持されている平均音源パタンの更新を複数フレームに亘って行う。なお、平均音源パタン更新部１５６も、立ち上がりフレーム音源補償部１５４と同様に、フレーム単位で動作する（ただし、これに限定されない）。
【００２６】
切替部１５８は、消失フラグおよび立ち上がり検出フラグの値に基づいて、ＬＰＣ合成部１５９に入力する音源信号を選択する。具体的には、消失フレームで、かつ、立ち上がりフレームの場合は出力をＢ側に、それ以外の場合はＡ側に切り替える。なお、切替部１５８から出力される音源信号は、ＣＥＬＰ音源復号部１５３内の適応音源符号帳にフィードバックされ、これにより適応音源符号帳が更新され、次サブフレームの適応音源復号に用いられる。
【００２７】
ＬＰＣ合成部１５９は、復号ＬＰＣパラメータを用いてＬＰＣ合成を行い、復号音声信号を出力する。また、フレーム消失時には、補償音源信号および復号ＬＰＣパラメータを用いて復号音源信号に対してＬＰＣ合成を行い、補償復号音声信号を出力する。
【００２８】
本実施の形態に係る音声復号装置は、上記構成を採り、以下のように動作する。すなわち、本実施の形態に係る音声復号装置は、消失フラグの値を参照することにより、現フレームを消失しているか否かを判断する。また、立ち上がり検出フラグの値を参照すること
により、現フレームに有声立ち上がり部が存在するか否かを判断する。そして、現フレームが以下の(ａ)〜(ｃ)のいずれかのケースに該当する場合、それぞれ異なる動作を採る。
（ａ）フレーム消失なしの場合
（ｂ）フレーム消失あり、かつ、有声立ち上がりなしの場合
（ｃ）フレーム消失あり、かつ、有声立ち上がりありの場合
【００２９】
（ａ）のフレーム消失なしの場合、すなわち、通常のＣＥＬＰ方式による復号処理と平均音源パタンの更新を行う場合は、次のように動作する。すなわち、分離部１５１で分離された音源符号化データを用いてＣＥＬＰ音源復号部１５３にて音源信号が復号され、ＬＰＣ符号化データからＬＰＣ復号部１５２にて復号された復号ＬＰＣパラメータを用いて、ＬＰＣ合成部１５９において前記復号音源信号に対してＬＰＣ合成を行い復号音声信号を出力する。また、平均音源パタン生成部１５５において、前記復号音源信号を入力として、平均音源パタンの更新が行われる。
【００３０】
（ｂ）の消失あり、かつ、有声立ち上がりなしの場合、すなわち通常の消失フレーム補償処理を行う場合は、以下のように動作する。すなわち、ＣＥＬＰ音源復号部１５３にて音源信号の補償が行われ、ＬＰＣ復号部１５２にてＬＰＣパラメータの補償が行われる。得られた補償音源信号およびＬＰＣパラメータはＬＰＣ合成部１５９に入力され、ＬＰＣ合成が行われ補償復号音声信号が出力される。
【００３１】
（ｃ）の消失あり、かつ、有声立ち上がりありの場合、すなわち、本実施の形態特有の平均音源パタンを用いた消失補償処理を行う場合は、以下のように動作する。すなわち、ＣＥＬＰ音源復号部１５３で音源信号を補償する代わりに、立ち上がりフレーム音源補償部１５４にて補償音源信号が生成される。他の処理は（ｂ）の場合と同様であり、補償復号音声信号が出力される。
【００３２】
次いで、平均音源パタン生成部１５５における平均音源パタンの生成（更新）方法について、より詳細に説明する。図４は、平均音源パタンの生成（更新）処理の概要を図示したものである。
【００３３】
平均音源パタンの生成（更新）は、音源信号の波形形状の類似性に着目し、更新を繰り返し行うことにより平均的な音源信号の波形パタンを生成できるように処理が行われる。具体的には、ピッチ周期性音源の平均波形パタン（平均音源パタン）を生成するように更新処理は行われる。よって、更新に用いられる復号音源信号は、特定のフレーム、具体的には、有声フレーム（立ち上がりを含む）に限定して行う。
【００３４】
有声フレームか否かの判定方法は各種存在するが、例えば、復号音源信号の正規化最大自己相関値を用いて、閾値以上の場合を有声と判定すれば良い。また、復号音源パワに対する適応音源パワの比率を用い、閾値以上の場合を有声と判定する方法を採っても良い。また、符号化側から伝送および受信した立ち上がり検出フラグを利用するような構成としても良い。
【００３５】
まず、平均音源パタンＥａｅｐ（ｎ）の初期値（復号処理開始時の初期値）として、次式（１）に示す単一インパルスが使用され、これが平均音源パタン保持部１５７に保持される。
Ｅａｅｐ（ｎ）＝１．０  ［ｎ＝０］
＝０．０  ［ｎ≠０］    ・・・（１）
【００３６】
そして、平均音源パタン更新部１５６において、以下の処理により平均音源パタンが順次更新される。基本的には、有声音（定常または立ち上がり）フレームでの復号音源信号
が用いられ、次式（２）に示す通り、ピッチピーク位置と基準点とが一致するように２つの波形の形状を加算し、平均音源パタンの更新が行われる。
Ｅａｅｐ（ｎ−Ｋｔ）＝α×Ｅａｅｐ（ｎ−Ｋｔ）＋（１−α）×ｅｘｃ_ｄｎ（ｎ）
・・・（２）
ここで、
ｎ＝０，…，ＮＦ−１
Ｅａｅｐ（ｎ）：平均音源パタン（ｎ＝−Ｌｍａｘ，…，−１，０，１，…，Ｌｍａｘ−１）
ｅｘｃ_ｄｎ（ｎ）：更新対象フレームの復号音源（ｎ＝０，…，ＮＦ−１）、ただし振幅正規化後のもの
Ｋｔ：更新位置
α：更新係数（０＜α＜１）
ＮＦ：フレーム長
【００３７】
Ｋｔは、復号音源信号ｅｘｃ_ｄ（ｎ）を用いた平均音源パタンＥａｅｐ（ｎ）の更新位置の始端を示すもので、ｅｘｃ_ｄ（ｎ）から算出したピッチピーク位置がＥａｅｐ（ｎ）の基準点に一致するようにＥａｅｐ（ｎ）の更新位置の始端Ｋｔを事前に定める。
【００３８】
または、ｅｘｃ_ｄ（ｎ）の波形形状が最も類似するＥａｅｐ（ｎ）の区間の始端位置として、Ｋｔを求めるようにしても良い。かかる場合、始端位置Ｋｔの決定は、ｅｘｃ_ｄ（ｎ）とＥａｅｐ（ｎ）との間での振幅の極性を考慮した正規化相互相関の最大化や、Ｅａｅｐ（ｎ）を用いたｅｘｃ_ｄ（ｎ）の予測誤差最小化等により得られる位置として求める。
【００３９】
さらに、有声立ち上がりフレームにおいては、Ｋｔの決定の際に、上記での算出の代わりに、音源位置情報を示す符号化データを復号することにより得られる、ピッチ周期性音源のピッチピーク位置の情報を用いるようにしても良い。すなわち、復号音源信号ｅｘｃ_ｄ（ｎ）から算出されるピッチピーク位置、または音源位置情報を示す符号化データを復号することにより得られるピッチピーク位置、のいずれを用いるかをフレーム毎に選択し、フレーム毎に選択したピッチピーク位置が一致するように波形を配置して、平均音源パタンを更新しても良い。
【００４０】
なお、上記処理により決定されたＫｔを用いて式（２）により平均音源パタンの更新を行う際には、復号音源信号ｅｘｃ_ｄ（ｎ）に対して極性も考慮した振幅正規化を施した信号ｅｘｃ_ｄｎ（ｎ）を用いて行う。
【００４１】
なお、上記の例では、１フレーム分を一括して更新する場合を例にとって説明したが、１フレームの復号音源が１ピッチ周期以上のピッチ周期音源である場合は、１ピッチ周期単位に分割して更新するようにしても良い。また、平均音源パタンを、ピッチピーク位置を含む２ピッチ周期以内のピッチ周期音源に限定して（例えば、ピッチ周期をＬとして、パタンの範囲を［−Ｌａ，…，−１，０，１，…，Ｌｂ−１］（ただし、Ｌａ≦Ｌ、Ｌｂ≦Ｌ）とする）、その範囲外の値を０として更新しても良い。更に、更新時に、復号音源信号と平均音源パタンとの間の類似性が低い場合（正規化最大相互相関値や予測ゲイン最大値が閾値以下の場合）には、更新しないようにしても良い。
【００４２】
次いで、図３を用いて、立ち上がりフレーム音源補償部１５４におけるフレーム補償方法について、より詳細に説明する。
【００４３】
音源位置情報を示す符号化データを復号することによりピッチ周期性音源のピッチピーク位置が得られるため、この音源位置情報の示す位置に、平均音源パタン保持部１５７で
保持されている平均音源パタンの基準点が来るように、平均音源パタンを配置し、これを補償フレームの補償音源信号とする。このとき、補償音源信号のゲインは、符号化データを復号することにより得られる音源パワ情報を用い、フレーム内の補償音源パワが復号音源パワになるように算出される。なお、符号化側で、音源パワ情報をパワの代わりに平均振幅値として求めた場合には、フレーム内の補償音源の平均振幅値が、復号された平均振幅値となるように、補償音源信号のゲインを求める。更に、符号化側で、パワまたは平均振幅値に加えて、ピッチピーク位置の音源信号の極性（正負）も音源パワ情報の一部とした場合には、その極性を考慮して補償音源信号のゲインを正負の符号付きで求めるようにする。
【００４４】
補償された音源信号ｅｘｃ_ｃ（ｎ）を次式（３）で示す。式（３）では平均音源パタンＥａｅｐ（ｎ）のｎ＝０の位置が基準点（すなわち、ピッチピーク位置）となるように音源パタンが生成されているものとする。
ｅｘｃ_ｃ（ｎ）＝ｇａｉｎ×Ｅａｅｐ（ｎ−ｐｏｓ）    ・・・（３）
ここで、
ｎ＝０，１，…，ＮＦ−１
ｅｘｃ_ｃ（ｎ）：補償音源信号
Ｅａｅｐ（ｎ）：平均音源パタン（ｎ＝−Ｌｍａｘ，…，−１，０，１，…，Ｌｍａｘ−１）
ｐｏｓ：音源位置情報から復号された音源位置
ｇａｉｎ：補償音源ゲイン
ＮＦ：フレーム長
２×Ｌｍａｘ：平均音源パタンのパタン長
【００４５】
なお、上記式（３）で示したような、上記平均音源パタンから消失フレームの１フレーム全体の補償音源を切り出して生成する代わりに、次式（４）に示すように、１ピッチ周期区間分のみ切り出して所定の音源位置に配置するようにしても良い。
ｅｘｃ_ｃ（ｎ）＝ｇａｉｎ×Ｅａｅｐ（ｎ−ｐｏｓ）    ・・・（４）
ここで、ｎ＝ＮＦ−Ｌ，…，ＮＦ−１である。また、Ｌはピッチ周期音源のピッチ周期を示すパラメータで、例えば、次フレームのＣＥＬＰ復号パラメータのうちのラグパラメータ値とする。上記区間［ＮＦ−Ｌ，…，ＮＦ−１］以外の区間［０，…，ＮＦ−Ｌ−１］の補償音源は無音とする。また、この場合、符号化装置の音源位置情報符号化部１０３で算出する音源パワも対応する１ピッチ周期区間のパワとして算出する。
【００４６】
なお、平均音源パタン生成部１５５で得られる平均音源パタンは、符号化装置のＣＥＬＰ音声符号化の動作とは独立に、かつ、復号装置側でフレーム消失時の音源補償用にのみ用いられるものであるため、フレーム消失による平均音源パタン更新そのものへの影響による、フレーム消失が発生しない区間での音声符号化および復号音声品質へ与える影響（劣化）はない。
【００４７】
このように、本実施の形態に係る音声復号装置は、過去の複数フレームの復号音源（excitation）信号を用いて、音源信号の平均的な波形パタン（平均音源パタン）を生成し、消失フレームにおいて、この平均音源パタンを用いて補償音源信号を生成する。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態に係る音声符号化装置は、有声立ち上がりフレームに該当するか否かの情報、ピッチ周期性音源の位置情報、およびピッチ周期性音源の音源パワ情報を符号化して伝送し、本実施の形態に係る音声復号装置は、消失フレームでかつ有声立ち上がりフレームに該当する場合に、当該フレームの位置情報および音源パワ情報を参照しつつ、音源信号の平均的な波形パタン（平均音源パタン）を用いて、補償音源信号を生成する。よって、音源信号の形状に関する情報を符号化側から伝送することなく、
消失フレームの音源信号に類似した音源を補償により生成することができる。その結果、消失フレームの補償性能が改善し、復号音声の品質を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、有声立ち上がりフレームに限定して上記補償処理を行う。すなわち、ピッチ周期性音源の位置情報および音源パワ情報の伝送は、特定のフレームのみを対象とする。よって、ビットレートを削減することができる。
【００５０】
また、本実施の形態により、有声立ち上がりフレームの補償性能が高まるので、過去の符号化情報（復号情報）を用いる予測型符号化方式、特に適応符号帳を使用するＣＥＬＰ型音声符号化方式において有用である。次フレーム以降の正常フレームにおける適応符号帳による適応音源復号がより正しく行えるからである。
【００５１】
なお、本実施の形態では、立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、および音源パワ情報を示す符号化データを、当該フレームの次フレームのＣＥＬＰ符号化データと多重化して伝送する構成を例にとって説明したが、立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、および音源パワ情報を示す符号化データを、当該フレームの前フレームのＣＥＬＰ符号化データと多重化して伝送するような構成であっても良い。
【００５２】
また、本実施の形態では、フレーム内にピッチピークが複数存在する場合、最も後端のピッチピークの位置を符号化する例を示したが、これに限定されず、本実施の形態の原理は、フレーム内にピッチピークが複数存在する場合に、これら複数のピッチピーク全てを符号化対象とする場合にも適用することができる。
【００５３】
また、符号化側の音源位置情報符号化部１０３における音源位置情報の算出法と、これに対応する復号側の立ち上がりフレーム音源補償部１５４の動作として、以下のバリエーション１、２がある。
【００５４】
バリエーション１では、音源位置を次フレームの最初のピッチピーク位置から１ピッチ周期分前の位置として定義する。かかる場合、符号化側の音源位置情報符号化部１０３では、立ち上がり検出フレームの次フレームの音源信号における最初のピッチピーク位置を音源位置情報として算出し、符号化する。また、復号側の立ち上がりフレーム音源補償部１５４では、「フレーム長＋音源位置−次フレームのラグ値」の位置に平均音源パタンの基準点がくるように配置する。
【００５５】
バリエーション２では、符号化側で局部復号により最適位置を探索する。かかる場合、符号化側の音源位置情報符号化部１０３は、復号側の立ち上がりフレーム音源補償部１５４および平均音源パタン生成部１５５と同様の構成を符号化側にも備え、復号側での補償音源生成を符号化側でも局部復号として行い、生成された補償音源が最適となるような位置を、入力音声または消失なしの復号音声に対する歪みが最小となるように位置として探索し、得られた音源位置情報を符号化する。復号側の立ち上がりフレーム音源補償部１５４の動作は、既に説明した通りである。
【００５６】
また、本実施の形態に係るＣＥＬＰ符号化部１０１は、音源信号とＬＰＣ合成フィルタを用いて音声が復号される他の符号化方式、例えば、マルチパルス符号化、ＬＰＣボコーダ、ＴＣＸ符号化等による符号化部に置き換えても良い。
【００５７】
また、本実施の形態は、ＩＰパケットとしてパケット化して伝送するような構成でも良い。かかる場合、ＣＥＬＰ符号化データと、これ以外の符号化データ（立ち上がり検出フラグ、音源位置情報、音源パワ情報）とを別のパケットで伝送するようにしても良い。また、復号側では、別々に受信したパケットが、分離部１５１において各符号化データに分
離される。このシステムでは、消失フレームとは、パケットロスにより受信できなかったフレームのことも含まれる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５９】
なお、本発明に係る音声符号化装置および消失フレーム補償方法は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【００６０】
例えば、本願発明をスケーラブル構成の、すなわちコアレイヤと１以上の拡張レイヤとから構成される音声符号化装置および音声復号装置に適用することもできる。かかる場合、上記実施の形態で説明した、符号化側から伝送される立ち上がり検出フラグ、音源位置情報および音源パワ情報の全ての情報（またはそのうちの一部の情報）を、拡張レイヤで伝送することができる。復号側では、コアレイヤのフレーム消失発生時に、拡張レイヤにて復号された前記情報（立ち上がり検出フラグ、音源位置情報および音源パワ情報）を基に上記で説明した平均音源パタンを用いたフレーム消失補償を行う。
【００６１】
また、本実施の形態では、平均音源パタンを用いた消失補償フレームでの補償音源の生成を、有声立ち上がりフレームに限定して適用する形態として説明したが、適用対象フレームとして、ピッチ周期性がない信号（無声子音や背景雑音信号など）からピッチ周期性のある有声音への変化点や、ピッチ周期性があってもその音源信号特性（ピッチ周期や音源形状）が変化する有声過渡部を含むフレーム、すなわち、前フレームの復号音源を用いた通常の補償が適切に行えないフレームを符号化側で検出し、そのフレームに対して適用するようにしても良い。
【００６２】
また、上記のような特定のフレームを明示的に検出する代わりに、復号側での平均音源パタンを用いた音源補償が有効と判定されるフレームに適用する構成としても良い。かかる場合、符号化側の有声立ち上がり検出部の代わりに、そのような有効性を判定する判定部を設けるようにする。その判定部の動作としては、たとえば、復号側で行う平均音源パタンを用いた音源補償と、平均音源パタンを用いない通常の音源補償（過去の音源パラメータで補償する等）の双方の補償を行い、そのいずれかの補償音源がより有効かを判定するものとする。すなわち、その補償音源により得られた補償復号音声が、消失なしの復号音声に、より近いか否かをＳＮＲ等で評価することにより判定するものとする。
【００６３】
また、上記実施の形態では、復号側での平均音源パタンは１種類のみの場合を例にとって説明したが、平均音源パタンを複数用意し、その中から１つを選択して消失フレームでの音源補償に用いるようにしても良い。例えば、ピッチ周期音源パタンを、復号音声（または復号音源信号）の特性に応じて複数用意する。ここで、復号音声（または復号音源信号）の特性とは、例えば、ピッチ周期や有声性度合い、ＬＰＣスペクトル特性やその変化特性等であり、それらの値を、例えば、ＣＥＬＰ符号化データの適応音源ラグや復号音源信号の正規化最大自己相関値、ＬＰＣパラメータなどを用いてフレーム単位でクラス分けして、そのクラスの各々に対応する平均音源パタンの更新を上記実施の形態で説明した方法に従って行う。平均音源パタンは、ピッチ周期音源の形状のパタンに限定されず、例えば、ピッチ周期性がない無声部や無音部、背景雑音信号用のパタンを用意しても良い。そして、符号化側で、フレーム単位の入力信号に対してどのパタンを使うかを、平均音源パタンの分類に用いた特性パラメータに対応するパラメータに基づき判定し復号側に指示するか、または復号側で消失フレームの次フレーム（または前フレーム）の音声復号パラメータ（平均音源パタンの分類に用いた特性パラメータに対応するもの）に基づき、復号側の当該消失フレームで用いる平均音源パタンを選択して音源補償に用いるようにする。これにより、平均音源パタンのバリエーションを増やすことで、より当該消失フレームに適した（形状がより類似した）音源パタンを用いた補償が行える。
【００６４】
また、本発明に係る音声復号装置および音声符号化装置は、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、本発明に係る消失フレーム補償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、本発明に係る音声復号装置と同様の機能を実現することができる。
【００６６】
また、上記各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。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【００７０】
２００６年７月１２日出願の特願２００６−１９２０７０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】
本発明に係る音声復号装置、音声符号化装置、および消失フレーム補償方法は、移動体通信システムにおける通信端末装置、基地局装置等の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る音声符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る音声復号装置の主要な構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係るフレーム補償方法について説明する図
【図４】平均音源パタンの生成（更新）処理の概要を示した図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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