(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を出力する無音検出部と、前記無音化情報を基に前記入力音声信号に無音圧縮処理を施して伝送路へ出力する符号化部とを有する送信側装置と、前記伝送路を介して受信した前記無音圧縮処理を施された前記入力音声信号を復号して再生音声信号を出力する復号化部とを有する受信側装置とを有する音声符号化・復号化装置において、前記送信側装置に、
前記入力音声信号から予め定められた周波数成分を有する規則音を検出する規則音検出部を設け、
前記規則音検出部の出力に応じて前記符号化部における無音圧縮処理を、前記無音検出部からの前記無音化情報に関わらず所定期間停止することを特徴とする音声符号化・復号化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記規則音検出部は、前記規則音検出部の出力を所定時間維持して前記符号化部に供給するタイマー部を備え、
前記符号化部は前記規則音検出部が前記規則音の終端を検出した時点から前記タイマー部に設定された時間だけ経過した時点までの期間、無音圧縮処理を停止する事を特徴とする音声符号化・復号化装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記規則音検出部は前記入力音声信号がほぼ特定周波数成分のみを有する信号である場合に規則音ありと判定する事を特徴とする音声符号化・復号化装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記規則音検出部は、電話の呼出音と話中音の少なくとも一方を検出する事を特徴とする音声符号化・復号化装置。
【請求項５】
入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を出力する無音検出部と、前記無音化情報を基に前記入力音声信号に無音圧縮処理を施して伝送路へ出力する符号化部とを有する音声符号化装置において、
入力音声信号から予め定められた周波数成分を有する規則音を検出する規則音検出部を設け、
前記規則音検出部の出力に応じて前記符号化部における無音圧縮処理を、前記無音検出部からの前記無音化情報に関わらず所定期間停止することを特徴とする音声符号化装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記符号化部と前記規則音検出部間に前記規則音検出部の出力を所定時間維持して前記符号化部に供給するタイマー部を設け、
前記規則音検出部は前記規則音の終端を検出し、前記符号化部は前記規則音検出部から前記タイマー部を介して供給された信号が前記規則音の終端の検出時点から前記タイマー部に設定された時間だけ経過した時点までの期間、無音圧縮処理を停止する事を特徴とする音声符号化装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記規則音検出部は前記入力音声信号がほぼ特定周波数成分のみを有する信号である場合に規則音ありと判定する事を特徴とする音声符号化装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記規則音検出部は、電話の呼出音と話中音の少なくとも一方を検出する事を特徴とする音声符号化装置。
【請求項９】
請求項５において、
前記符号化部は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに基づく音声圧縮を行う事を特徴とする音声符号化装置。
【請求項１０】
入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を生成し、前記無音化情報に基づいて前記入力音声信号に無音化処理を施して伝送路へ出力する音声符号化方法において、
前記入力音声信号に含まれる予め定められた周波数成分を有する規則音を検出し、検出された規則音の終端から所定時間経過した時点まで前記無音化処理を停止する事を特徴とする音声符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声符号化復号化システムおける音声符号化装置に関し、例えば、入力される音声信号を監視し、入力音声の有音／無音を検出し、有音部分の符号化データのみをセル化し伝送する無音圧縮の音声符号化復号化システムなどに用いる音声符号化装置および符号化方法に関するものである。
【０００２】
この様な入力音声の有音／無音に応じた無音圧縮の音声符号化復号化システムとしては、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに基づく無音圧縮の音声符号化復号化システムを例として揚げる事が出来る。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、電話呼の音声信号は固定レートで符号化され、ＳＴＭ（Synchronous Transfer Mode）回線にて中継される。一方ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode)網を用いて音声を伝送する場合には、音声信号を圧縮した後、パケット毎に他の電話呼と多重し中継回線に送出する事で統計多重効果による回線の使用効率の向上を図っている。
【０００４】
通常、音声符号化則として1996年3月にITU-T(国際電気通信連合)で勧告された8kbpsの音声符号化方式である「ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９」を使用するが、この「ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９」にはオプション機能としてAnnex A、Annex B、Annex AB、 Annex CからＤまでのAnnex も勧告されている。
【０００５】
ここで、Ｇ．７２９Annex.Bは、回線効率向上を目指して入力音声の有音/無音の判定を行い、音声中の無音部分における情報量の削減を図った勧告である。このＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに従った音声符号化復号化システムは入力される音声信号を監視し、入力音声の有音／無音を検出し、有音部分の符号化データのみをセル化し伝送する無音圧縮を行っている。具体的には"ITU Recommendation Series G  ・[G.729 Annex B](11/96) Annex B: A silence compression scheme for G.729 optimized for terminals conforming to Recommendation V.70"に記載されている。
【０００６】
しかしながら、このＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bをそのまま適用すると有音区間と無音区間との切れ目で再生音声に連続性が無くなり違和感を覚えると言う問題があり、有音区間と無音区間の再生音の連続性を担保するために各種の工夫がされてきた。
【０００７】
また、必ずしもＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに対応したものではないが、例えば、特開平６−４０８７号公報（文献１）の音声符号化装置に見られるように、無音と判定した時刻に対して実際に無音化処理を施す時刻を所定時間だけ遅延させる方法がある。
【０００８】
この文献１に記載された音声符号化装置では、有音区間と無音区間の切り替わり時に生じる再生音の違和感を低減する為に無音区間の直前の一定区間に所定レベルの雑音を挿入して出力し、再生音の連続性を担保する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、音声符号化則としてＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bを用いてＡＴＭ網で音声を中継した場合には、中継回線を流れる信号は多様であるためＧ．７２９音声符号化則では対応できない信号が存在し、問題を引き起こす事があった。
【００１０】
例えば、呼出音（リングバックトーン、ＲＢＴ）や話中音（ビジートーン、ＢＴ）のような信号の振幅レベルの変化が急峻な音声信号がこれに該当する。
【００１１】
Ｇ．７２９音声符号化則では音声信号の振幅レベルは徐々に変化することを前提としている。実際に、通常の会話音声などに対応する大部分の音声信号の場合には、振幅レベルは徐々に変化するため、Ｇ．７２９音声符号化則によって正常に処理することができる。
【００１２】
ところが、呼出音などのように振幅レベルが短時間のうちに急激に変化する音声信号の場合、その振幅レベルの変化にＧ．７２９音声符号化則が追随できず、例えば振幅レベルが急激に減衰する場合には、当該音声信号の振幅レベルが実際にはすでに０になっていても０として符号化できないために、受信端の復号化後の音声に不自然な破裂音が含まれる場合があり、通話品質が著しく悪化する。
【００１３】
これを防止するためには、時間軸方向で処理の密度を高めることも考えられるが、それはフレーム長を変更して単位時間あたりの計算量を多くすることを意味し、符号化部の処理量が増して処理能力にかかる負荷が増大してしまい、処理速度を向上するためにハードウエア規模を増大する必要が生じる可能性も高く、Ｇ．７２９非準拠となってしまう。
【００１４】
また、比較的まれにしか発生しない呼出音などを正常に処理するために、符号化部の計算量を多くすることは、実質的に、符号化部の処理能力の利用効率を低下させることに等しい。
【００１５】
一方、上述した文献１の音声符号化装置の概略構成は、図２に示す通りである。
【００１６】
図２において、無音検出部２１では入力音声データの音声レベルが所定の閾値未満である状態が一定時間以上継続した時無音区間であると判定し、その判定結果である無音化情報を、時間遅延部２２を介して符号化部２３に加える。
【００１７】
符号化部２３では、当該時間遅延部２２により所定時間（τ）だけ遅延された無音化情報に基づいて音声符号化を実行する。
【００１８】
この音声符号化装置によれば、前述のＧ．７２９音声符号化則が追随できないほど急激に振幅レベルが減衰する呼出音などに対しても、前記時間τを十分に長く設定しておけば、問題の急激な減衰部分は有音区間であるものとして符号化するため、受信端の復号化後の音声に不自然な破裂音が含まれる現象を有効に防止することが可能であると考えられる。
【００１９】
ところが、前記時間τを設定することは、音声通信中に出現するすべての真正な無音区間についても、当該時間τの区間は有音区間として符号化することを意味し、圧縮効率が低下してしまう。しかもこの時間τは、十分に長く設定することが求められるため、当該圧縮効率低下の影響は無視できないレベルに達するものと考えられ、Ｇ．７２９Annex.Bが目指している肝心の回線効率向上の観点で不利である。
【００２０】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、符号化装置において音声以外の急峻に減衰する信号、例えば、呼出音や話中音のような信号の終わりで発生する破裂音を抑制するとともに、処理能力の利用効率を維持しなおかつ圧縮効率も維持することができる音声符号化・復号化装置、音声符号化装置および符号化方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の音声符号化・復号化装置では、入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を出力する無音検出部と、無音化情報を基に入力音声信号に無音圧縮処理を施して伝送路へ出力する符号化部とを有する送信側装置と、伝送路を介して受信した無音圧縮処理を施された入力音声信号を復号して再生音声信号を出力する復号化部とを有する受信側装置とを有する音声符号化・復号化装置において、送信側装置に、入力音声信号から予め定められた周波数成分を有する規則音を検出する規則音検出部を設け、規則音検出部の出力に応じて符号化部における無音圧縮処理を、無音検出部からの無音化情報に関わらず所定期間停止する構成にしている。
【００２２】
ここで、規則音検出部の出力を所定時間維持して符号化部に供給するタイマー部を設け、規則音検出部が規則音の終端を検出した時点からタイマー部に設定された時間だけ経過した時点までの期間、無音圧縮処理を停止する事ができるようにすることが望ましい。これにより、例えば呼出音の様に、通常の会話音声に比較して急峻な減衰を見せる規則音の場合にも無音化処理のタイミングが規則音のとぎれた直後となることが無く破裂音の発生を防止出来る。
【００２３】
入力音声信号が規則音か否かは、入力音声信号がほぼ特定周波数成分のみを有する信号である場合に規則音ありと判定する事によって容易に判定できる。この場合、規則音検出部は少なくとも呼出音、話中音に含まれる４００Ｈｚと８００Ｈｚの周波数を有する規則音を検出するようにすることが望ましい。
【００２４】
また、上記目的を達成するために本発明の音声符号化装置では、入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を出力する無音検出部と、無音化情報を基に前記入力音声信号に無音圧縮処理を施して伝送路へ出力する符号化部とを有する音声符号化装置において、入力音声信号に対して予め定められた周波数成分を有する規則音を検出する規則音検出部を設け、規則音検出部の出力に応じて符号化部における無音圧縮処理を、無音検出部からの無音化情報に関わらず所定期間停止するようにしている。
【００２５】
ここで、規則音検出部は規則音の終端を検出し、符号化部は規則音検出部が規則音の終端を検出してから、タイマーに設定された所定の維持時間を経過するまで無音圧縮処理を停止する。
【００２６】
さらに、上記目的を達成するために本発明の音声符号化方法は、入力音声信号に対して無音区間を検出して無音化情報を生成し、無音化情報に基づいて入力音声信号に無音化処理を施して伝送路へ出力する音声符号化方法において、入力音声信号に含まれる予め定められた周波数成分を有する規則音を検出し、検出された規則音の終端から所定時間経過した時点まで無音化処理を停止する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２８】
図３は本発明の第１の実施形態の音声符号化・復号化装置の全体構成を示すブロック図である。この音声符号化・復号化装置は送信側装置Ａと受信側装置Ｂとそれを結ぶ伝送路Ｃで構成されている。伝送路Ｃには先述のＡＴＭ網が含まれる。
【００２９】
送信側装置Ａには音声入力端子１、音声符号化部２、信号検出部３および伝送路Ｃに接続された送信部５が含まれる。受信側装置Ｂには伝送路Ｃに接続された受信部６、音声復号化器７及び音声出力部８が含まれる。
【００３０】
音声符号化部２は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに基づく音声圧縮を行う音声符号化部である。
【００３１】
また、前記信号検出部３は、入力音声信号に含まれる予め定められた周波数成分を有する規則音を検出する回路であり、電話の呼出音と話中音の少なくとも一方を検出する事が出来る。呼出音（リングバックトーン、ＲＢＴ）は４００Ｈｚと８００Ｈｚの正弦波であり、話中音（ビジートーン、ＢＴ）は４００Ｈｚの正弦波であるから、入力音声信号に含まれる４００Ｈｚまたは８００Ｈｚの周波数成分のみの信号を検出することにより呼出音または話中音を検出することが出来る。
【００３２】
当該信号検出部３は、入力音声信号に含まれる予め定められた周波数成分を有する規則音（呼出音（リングバックトーン、ＲＢＴ）または話中音（ビジートーン、ＢＴ）を検出すると、無音圧縮禁止信号を生成し、音声符号化部２の制御信号線（前記無音圧縮処理制御端子２４に対応）４に供給する。
【００３３】
この送信側装置Ａの内部構成をさらに具体的に示したのが図１である。
【００３４】
図１において、音声入力端子９は前記音声入力端子１に対応し、信号検出部１０は前記信号検出部３に対応し、Ｇ．７２９Annex.B符号化部１２は前記音声符号化部２に対応し、制御信号線１３は前記制御信号線４に対応し、送信部１４は前記送信部５に対応する。
【００３５】
ただし図１では、制御信号線１３と信号検出部１０のあいだに、無音検出停止維持タイマー１１が配置されている。
【００３６】
また、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９Annex.Bに基づく音声圧縮を行う音声符号化部であるＧ．７２９Annex.B符号化部１２は、例えば、図５に示す内部構成を備えるものであってよい。
【００３７】
図５において、Ｇ．７２９Annex.B符号化部１２は、無音検出部４１と、スイッチ４２と、符号化部４３とを備えている。
【００３８】
このうち無音検出部４１は前記無音検出部２１に対応し、符号化部４３は前記符号化２３に対応するものであってもよい。
【００３９】
また、スイッチ４２は、制御信号線１３を介して無音検出停止維持タイマー１１から無音圧縮禁止信号が供給された場合には、入力端子４２Ａに供給された信号を出力端子４２Ｂに接続せず、反対に無音圧縮禁止信号が供給されていたいときには、入力端子４２Ａに供給された信号を出力端子４２Ｂに接続するための接続スイッチである。
【００４０】
このスイッチ４２の機能によって、規則音の検出時から無音停止維持タイマー１１に設定された所定時間の間は符号化部４３での無音化処理を停止出来る。
【００４１】
一例として、当該スイッチ４２は、図７に示すように、２入力のＡＮＤゲートＡＧを１つだけ用いて構成することが可能である。
【００４２】
ここで、当該ＡＮＤゲートＡＧの一方の入力端子は前記無音検出部４１に接続され、他方の入力端子は前記制御信号線１３に接続され、出力端子は前記出力端子４２Ｂに対応する。
【００４３】
ＡＮＤゲートＡＧの他方の入力端子は反転入力となっており、無音圧縮処理制御用の制御信号線１３に入力された信号が供給される様に構成されている。従って制御信号線１３に入力される信号がインアクティブな時だけ、符号化部２３に無音化情報が伝えられる事になる。
【００４４】
なお、前記無音停止維持タイマー１１は遅延回路またはフリップフロップ等で簡単に構成できる。
【００４５】
また、無音停止維持タイマー１１の設定値は現在のシステムでは実験的に５００ｍｓとすることが望ましい事が判明している。しかし、この値はシステムに応じて最適化されるべきものである。
【００４６】
さらに、無音検出部４１に制御信号線１３に接続された制御入力端子を設け、当該制御入力端子の状態に応じて、無音検出処理を実行または非実行とする機能を装備するようにした場合には、前記スイッチ４２を省略することができる。
【００４７】
次に、本実施形態の特徴的な構成要素である信号検出部３の具体的構成を図４を用いて説明する。
【００４８】
図４の信号検出部は入力端子３０、入力端子３０に接続された２つの帯域遮断フィルタ３１、３２、それぞれ帯域遮断フィルタ３１、３２の出力信号又は入力端子からの信号を積分する積分器３３、３４、３５と、積分器３３と積分器３４の出力を比較する比較器３６、積分器３５と積分器３４の出力を比較する比較器３７及び比較器３６、３７の出力の論理和を取る加算器３８を有し、検出信号３９を出力する構成になっている。
【００４９】
このうち帯域遮断フィルタ３１は、入力音声信号から４００Ｈｚ帯の周波数成分を遮断して出力する。一方、帯域遮断フィルタ３２は入力音声信号から８００Ｈｚ帯の周波数成分を遮断して出力する。
【００５０】
各比較器３６、３７で原信号と特定周波数成分を除去した信号とを比較することで、帯域遮断フィルタ３１、３２で除去された周波数成分だけを有する信号を検知出来る。
【００５１】
呼出音は４００Ｈｚと８００Ｈｚの正弦波であるので、呼出音が入力された場合には両比較器３６、３７の出力がアクティブになり、話中音は４００Ｈｚの正弦波であるから話中音が入力された場合には比較器３６の出力のみがアクティブになる。
【００５２】
次いで、図６に各部の信号波形を模式的に示す。
【００５３】
図６（ａ）に示すように規則音（呼出音（リングバックトーン、ＲＢＴ）または話中音（ビジートーン、ＢＴ）が周期的に入力されると、信号検出器１０は図６（ｂ）に示すような検出信号を出力する。この検出信号は無音検出停止維持タイマー１１内の不図示の遅延回路で５００ｍｓ分遅延された信号に変換される。無音検出停止維持タイマー１１では、図６（ｂ）に示す信号の立ち下がりでセットされ、図６（ｃ）に示す信号の立ち下がりでリセットされる不図示のフリップフロップ等で図６（ｄ）に示す信号が生成される。この信号が無音検出停止維持タイマー１１の出力である無音圧縮禁止信号となり、図５の制御信号線１３に入力される。
【００５４】
前記ＡＮＤゲートＡＧは、図６（ｄ）に示す信号がアクティブ（ハイレベル）な期間は時間遅延部２２の出力をマスクするように動作するため、無音検出部４１で無音化情報が生成されても図６（ｄ）に示す信号がアクティブな期間は無音化情報が符号化部４３に伝達されず、無音圧縮処理が停止される。
【００５５】
以上のように本実施形態の音声符号化・復号化装置では呼出音や話中音のような予め分かっている規則的な信号が検知された場合に、その規則音の終了から一定時間無音圧縮を停止するため、規則音の終わりで発生する破裂音を抑制することが出来る。
【００５６】
以上の実施形態では主としてハードウエア的な構成で説明したが、この機能はソフトウエアでも実現可能である。
【００５７】
ハードウエア的な変更なく、プログラムの変更だけで容易に実現することが可能な点で、例えば、前述のＡＮＤゲートＡＧ、フリップフロップ、遅延回路なども、同等な機能を有するソフトウエアに置換したほうが好ましいことも多いと考えられる。
【００５８】
なお、前記信号検出器１０での「信号検出」処理および無音検出停止維持タイマー１１による「信号終了後のガードタイム設定」処理は少ない計算量で実現可能であり、本機能追加による処理量の増大を最小限にとどめる事が可能で、処理能力の利用効率を高く維持することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、無音化情報をマスクするのは、入力音声信号が４００Ｈｚまたは８００Ｈｚの周波数成分のみの信号であるケースに限られるので、すべてのケースにつき無音化情報をマスクする前記文献１の音声符号化装置に比べると、圧縮効率をはるかに高く維持することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態で必要な機能の追加は、符号化側（送信側）の入力条件の変更のみで有り、Ｇ．７２９Annex.Bに基づく符号化器１２本体の変更は行う必要がない為、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９準拠を維持したままで本機能追加が出来る。
【００６１】
なお、本実施形態では復号化側（受信側）は特に変更する必要が無いため、容易に実現可能であり、既存のネットワークに導入した場合に他の先行設備に悪影響を与える事無く本発明の効果を全ての受信側装置で享受出来る。
【００６２】
また、実施形態ではＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９準拠を前提に説明したが、本発明は必ずしもＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９だけに適用されるものではなく無音圧縮処理を行う他の音声符号化・復号化装置もしくはシステムにおいても適用可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、符号化装置において音声以外の急峻に減衰する信号、例えば、呼出音や話中音のような信号の終わりで発生する不自然な破裂音を抑制し、処理能力の利用効率や圧縮効率も高く維持することが可能な音声符号化・復号化装置、音声符号化装置および符号化方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は図３に示す音声符号化・復号化装置の送信側装置Ａの具体的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は従来の音声符号化装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施形態にかかる音声符号化・復号化装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図４は図３に示す音声符号化・復号化装置の信号検出部３の具体的構成を示すブロック図である。
【図５】図５は図３に示す音声符号化・復号化装置の音声符号化部の内部構成を示す回路ブロック図である。
【図６】図６は図１に示す送信側装置Ａの各部の信号波形を模式的に示す図である。
【図７】図７は図５に示す音声符号化部の具体的構成例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
Ａ…送信側装置、Ｂ…受信側装置、Ｃ…伝送路、１…音声入力端子、２…音声符号化部、３…信号検出部、５、１４…送信部、６…受信部、７…音声復号化部、８…音声出力端子、１１…無音検出停止維持タイマー、２１，４１…無音検出部、２３，４３…符号化部、３１、３２…帯域遮断フィルタ、３３、３４、３５…積分器、３５、３６…比較器、４２…スイッチ、ＡＧ…ＡＮＤゲート。
【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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