(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）音声信号から短区間線形予測を行い音声スペクトルを抽出する音声スペクトル分析過程と、
（ｂ）前記前処理された音声に対してホルマント加重フィルタを通過させて適応及び再生コードブックの探索時にホルマント領域における誤差範囲を広げ、音声合成フィルタと高調波雑音成形フィルタを通過させてピッチオンセット領域における誤差範囲を広げる加重合成フィルタリング過程と、
（ｃ）前記音声スペクトル分析過程におけるスペクトル分析対象の音声信号に基づいて抽出された開ループピッチを用いて適応コードブックを探索する適応コードブック探索過程と、
（ｄ）探索後の前記適応コードブックの励起信号から生成された再生励起コードブックを探索する再生コードブック探索過程と、
（ｅ）前記（ｃ）過程と（ｄ）過程により生成された各種のパラメータに対して所定のビットを割当ててビットストリームを形成するパッケット化過程と
を有し、
前記加重合成フィルタリング過程で次数が１６であるホルマント加重フィルタと次数が１０である音声合成フィルタを用いることを特徴とする音声符号化方法。
【請求項２】
符号化しようとして入力された音声信号に対して音声分析のための所定のフレーム長さで収集した後、高域フィルタリングする前処理過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の音声符号化方法。
【請求項３】
（ａ）所定のビットが割当てられて伝送されたビットストリームから音声合成に必要とされるパラメータを抽出するビットアンパッキング過程と、
（ｂ）前記（ａ）過程から抽出されたＬＳＰ係数を逆量子化した後、サブ−サブフレームで補間を行いＬＰＣ係数に変換するＬＳＰ係数逆量子化過程と、
（ｃ）前記ビットアンパッキング過程から抽出された各サブフレームの適応コードブックピッチとピッチ偏差値を用いて適応コードブック励起信号を生成する適応コードブック逆量子化過程と、
（ｄ）前記ビットアンパッキング過程から抽出された再生コードブックインデックスと利得インデックスを用いて再生励起コードブック励起信号を生成する再生コードブック生成及び逆量子化過程と、
（ｅ）前記（ｃ）過程と（ｄ）過程により生成された励起信号により音声を合成する音声合成過程と 
を有することを特徴とする音声復号化方法。
【請求項４】
音声信号から短区間線形予測を行い音声スペクトルを抽出する音声スペクトル分析部と、
前記前処理された音声信号に対してホルマント加重フィルタを通過させて適応及び再生コードブックの探索時にホルマント領域における誤差範囲を広げ、音声合成フィルタと高調波雑音成形フィルタを通過させてピッチオンセット領域における誤差範囲を広げる加重合成フィルタと、
前記音声スペクトル分析部におけるスペクトル分析対象の音声信号に基づいて抽出された開ループピッチを用いて適応コードブックを探索する適応コードブック探索部と、
探索後の前記適応コードブックの励起信号から生成された再生励起コードブックを探索する再生コードブック探索部と、
前記適応コードブック探索部と再生コードブック探索部により生成された各種のパラメータに対して所定のビットを割当ててビットストリームを形成するパッケット化部と
を備え、
前記加重合成フィルタは、次数が１６であるホルマント加重フィルタと次数が１０である音声合成フィルタを備えることを特徴とする音声符号化装置。
【請求項５】
符号化しようとして入力された音声信号に対して音声分析のための所定のフレーム長さで収集した後、高域フィルタリングする前処理部をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の音声符号化装置。
【請求項６】
所定のビットが割当てられて伝送されたビットストリームから音声合成に必要なパラメータを抽出するビットアンパッキング部と、
前記ビットアンパッキング部から抽出されたＬＳＰ係数を逆量子化した後、サブ−サブフレームで補間を行いＬＰＣ係数に変換するＬＳＰ係数逆量子化部と、
前記ビットアンパッキング部から抽出された各サブフレームの適応コードブックピッチとピッチ偏差値を用いて適応コードブック励起信号を生成する適応コードブック逆量子化部と、
前記ビットアンパッキング部から抽出された再生コードブックインデックスと利得インデックスを用いて再生励起コードブック励起信号を生成する再生コードブック生成及び逆量子化部と、
前記適応コードブック逆量子化部と前記再生コードブック生成及び逆量子化部とにより生成された励起信号により音声を合成する音声合成部と
を備えることを特徴とする音声復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音声符号化並びに復号化方法及びその装置に係り、特に再生コード励起線形予測（Renewal Code-Excited Linear Prediction：以下、ＲＣＥＬＰと称する）符号化並びに復号化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、一般的なコード励起線形予測（Code-Excited Linear Prediction：以下、ＣＥＬＰと称する）符号化方法を示す。
図１３において、１０１段階では、分析しようとする音声の一定の区間（１フレーム、Ｎとする）を収集する。ここで、１フレームは一般的に２０〜３０ｍｓであり、８ｋＨｚでサンプリングする場合は、１６０〜２４０サンプルを含む。
【０００３】
１０２段階では、収集された１フレームの音声データから直流成分を取り除くために高域濾波を行う。１０３段階では、線形予測（Linear Prediction；以下、ＬＰという）技法で音声の特徴パラメータ（ａ1，ａ2，…，ａp）を求める。このパラメータをＬＰＣ係数という。前記ＬＰＣ係数は、次の、数１のように窓関数により加重された音声信号（Ｓw（ｎ））をｐ次の線形多項式で近似させる場合の多項式の係数にあたる。
【０００４】
【数１】
0004180677.tif 000002
すなわち、次の数２の値を最小とする係数を計算する。
【数２】
0004180677.tif 000003
このように得られたＬＰＣ係数は、量子化されて伝送されるまえに、１０４段階で伝送効率を高め、サブフレームの補間特性の良い線スペクトル対（Line Spectrum Pairs；以下、ＬＳＰという）係数に変換される。前記ＬＳＰ係数は１０５段階で量子化される。その量子化されたＬＳＰ係数は、１０６段階において、符号化部と復号化部の同期を合わせるために逆量子化される。
【０００５】
１０７段階では、このように分析された音声パラメータから音声の周期性を取り除き、雑音コードブックにモデリングするために音声区間をＳ個のサブフレームに分ける。ここでは、説明の便宜のため、サブフレームＳの数を４に限定する。ｓ番目のサブフレームに対するｉ番目の音声パラメータｗis（ｓ＝０，１，２，３、Ｉ＝１，２，…，ｐ）は、次の数３により得られる。
【数３】
0004180677.tif 000004
【０００６】
ここで、ｗi（ｎ−１）とｗi（ｎ）はそれぞれ直前のフレームと現在のフレームのｉ番目のＬＳＰ係数を示す。
１０８段階では、補間されたＬＳＰ係数を再びＬＰＣ係数に変換する。このサブフレームＬＰＣ係数は、１０９，１１０，１１２段階で用いられる音声合成フィルタ１／Ａ（ｚ）とエラー加重フィルタＡ（ｚ）／Ａ（ｚ／ｖ）を構成する。音声合成フィルタ１／Ａ（ｚ）とエラー加重フィルタＡ（ｚ）／Ａ（ｚ／ｖ）は、それぞれ次の数４及び数５のとおりである。
【数４】
0004180677.tif 000005
【数５】
0004180677.tif 000006
【０００７】
１０９段階では、直前のフレームの合成フィルタの影響を取り除く。ゼロ入力応答（Zero-Input Response；以下、ＺＩＲという）ＳZIR（ｎ）は次の数６のように求められる。ここで、ｓ￣（ｎ）は以前のサブフレームで合成された信号を示す。尚、記号“ｓ￣”は数６において記号“ｓ”の上部に記号“￣”が付された記号と同一の記号を示す。このＺＩＲの結果をもとの音声信号ｓ（ｎ）から減算し、その減算の結果をｓd（ｎ）という。
【数６】
0004180677.tif 000007
【０００８】
このｓd（ｎ）に最も近似しているコードブックを、適応コードブック１１３及び雑音コードブック１１４から探す。前記適応コードブックの探索過程と雑音コードブックの探索過程をそれぞれ図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は適応コードブックを示すものであり、前記数５にあたるエラー加重フィルタＡ（ｚ）／Ａ（ｚ／ｖ）は信号ｓd（ｎ）と音声合成フィルタにそれぞれ適用される。ｓd（ｎ）にエラー加重フィルタを適用した信号をｓdw（ｎ）、適応コードブックを用いてＬの遅延よりなる励起信号をＰL（ｎ）とすると、２０２段階でフィルタリングされた信号はｇa・ＰL′（ｎ）であり、二つの信号の差を最小とするＬ*とｇaを次の数７〜数９により求める。
【０００９】
【数７】
0004180677.tif 000008
【数８】
0004180677.tif 000009
【数９】
0004180677.tif 000010
このように得られたＬ*とｇaからのエラー信号をｓew（ｎ）とし、この値は次の数１０のとおりである。
【数１０】
0004180677.tif 000011
【００１０】
図１５は雑音コードブックの探索過程を示す。従来の方式では、雑音コードブックは所定のＭ個のコードワードより構成される。雑音コードワードのうち、ｉ番目のコードワードｃi（ｎ）が選ばれると、このコードワードは３０１段階でフィルタリングされてｇr・ｃi′（ｎ）となる。最適のコードワードとコードブック利得は、次の数１１〜数１３により得られる。
【００１１】
【数１１】
0004180677.tif 000012
【数１２】
0004180677.tif 000013
【数１３】
0004180677.tif 000014
最終的に得られる音声フィルタの励起信号は次の数１４のとおりである。
【数１４】
0004180677.tif 000015
前記数１４の結果は次のサブフレームの分析のための適応コードブックの更新に用いられる。
【００１２】
一般に、音声符号化器の性能は現在の分析音が符号化及び復号化された後に合成音が出るまでの時間（処理遅延あるいはコーデック遅延：単位ｍｓ）、計算量（単位：ＭＩＰＳ（Mega Instruction Per Second））と伝送率（単位：ｋｂｉｔ／ｓ）に依存する。コーデック遅延（codec delay）は符号化の際に一度に分析する入力音声の長さにあたるフレームの長さに依存する。フレームが長い場合、コーデック遅延は増える。したがって、同一の伝送率で動作する符号化器の間にコーデック遅延、フレームの長さ、計算量に応じて符号化器の性能は異なる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、固定されたコードブックなしにコードブックを再生して用いる音声符号化方法及び復号化方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、固定されたコードブックなしにコードブックを再生して用いる音声符号化装置及び復号化装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による音声符号化方法は、（ａ）音声信号から短区間線形予測を行い音声スペクトルを抽出する音声スペクトル分析過程と、（ｂ）前記前処理された音声に対してホルマント加重フィルタを通過させて適応及び再生コードブックの探索時にホルマント領域における誤差範囲を広げ、音声合成フィルタと高調波雑音成形フィルタを通過させてピッチオンセット領域における誤差範囲を広げる加重合成フィルタリング過程と、（ｃ）前記音声スペクトル分析過程におけるスペクトル分析対象の音声信号に基づいて抽出された開ループピッチを用いて適応コードブックを探索する適応コードブック探索過程と、（ｄ）探索後の前記適応コードブックの励起信号から生成された再生励起コードブックを探索する再生コードブック探索過程と、（ｅ）前記（ｃ）過程と（ｄ）過程により生成された各種のパラメータに対して所定のビットを割当ててビットストリームを形成するパッケット化過程とを有し、前記加重合成フィルタリング過程で次数が１６であるホルマント加重フィルタと次数が１０である音声合成フィルタを用いることを特徴とする。
前記目的を達成するために本発明による音声復号化方法は、（ａ）所定のビットが割当てられて伝送されたビットストリームから音声合成に必要とされるパラメータを抽出するビットアンパッキング過程と、（ｂ）前記（ａ）過程から抽出されたＬＳＰ係数を逆量子化した後、サブ−サブフレームで補間を行いＬＰＣ係数に変換するＬＳＰ係数逆量子化過程と、（ｃ）前記ビットアンパッキング過程から抽出された各サブフレームの適応コードブックピッチとピッチ偏差値を用いて適応コードブック励起信号を生成する適応コードブック逆量子化過程と、（ｄ）前記ビットアンパッキング過程から抽出された再生コードブックインデックスと利得インデックスを用いて再生励起コードブック励起信号を生成する再生コードブック生成及び逆量子化過程と、（ｅ）前記（ｃ）過程と（ｄ）過程により生成された励起信号により音声を合成する音声合成過程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明による再生コード励起線形予測符号化装置の符号化部を示すブロック図である。これは、前処理部４０１，４０２、音声スペクトル分析部４０３，４０４、加重フィルタ部４０５，４０６、適応コードブック探索部４０９，４１０，４１１，４１２、再生コードブック探索部４１３，４１４，４１５、及びビットパッキング部４１８より構成される。参照番号４０７，４０８は適応コードブックと再生コードブックの探索に求められる段階であり、参照番号４１６は適応コードブックと再生コードブックの探索のための決定ロジックである。さらに、音声スペクトル分析部は加重フィルタのためのＬＰＣ分析器４０３と合成フィルタのための短区間予測器４０４とに分けられる。短区間予測器４０４は４２０段階から４２６段階まで細かく分けられる。
【００１６】
図１の構成に基づいて本発明による再生コード励起線形予測符号化装置の符号化部の作用及び効果に対して説明すると、次のとおりである。
前処理部において、８ｋＨｚでサンプリングされた入力音声ｓ（ｎ）はフレーマ４０１で音声分析のために２０ｍｓの音声データを収集して貯蔵する。音声サンプルの数は１６０である。前処理器４０２は入力された音声から直流成分を取り除くために高域フィルタリングを行う。
【００１７】
音声スペクトル分析部において、音声スペクトルを抽出するために高域フィルタリングされている音声信号から短区間線形予測を行う。まず、１６０サンプルの音声は三つの区間に分けられる。それらをサブフレームという。本発明においては、各サブフレームに５３，５３，５４個のサンプルをそれぞれ割当てる。各サブフレームは二つのサブ−サブフレーム（sub-subframe）に分けられ、ＬＰ分析器で各サブ−サブフレームはそれぞれ１６次の線形予測分析が行われる。すなわち、合計６回の線形予測分析を行い、そのＬＰ分析の結果はＬＰＣとなる。この６種のＬＰＣ係数中の最終の係数は現在の分析フレームを代表する。
【００１８】
短区間予測器４０４において、スケーラ４２０は前記ＬＰＣ係数をスケーリングしてステップダウンさせ、ＬＰＣ／ＬＳＰ変換器４２１は伝送効率の良いＬＳＰ係数に変換する。ベクトル量子化器（ＬＳＰ  ＶＱ：４２２）は、ＬＳＰ係数学習により予め作成されているＬＳＰベクトル量子化コードブック４２６を用いて量子化させる。ベクトル逆量子化器（ＬＳＰ  ＶＱ-1：４２３）は、量子化されたＬＳＰ係数に対して音声合成フィルタと同期合わせをするため、ＬＳＰベクトル量子化コードブック４２６を用いて逆量子化させる。
【００１９】
サブ−サブフレーム補間器４２４は、逆量子化されたＬＳＰ係数に対してサブ−サブフレームの補間を行う。本発明で用いられる各種のフィルタはＬＰＣ係数に基づくので、補間されたＬＳＰ係数はＬＳＰ／ＬＰＣ変換器４２５で再びＬＰＣ係数に変換される。短区間予測器４０４から出力された６種のＬＰＣ係数は、ゼロ入力応答計算器４０７と加重合成フィルタ４０８を構成するのに用いられる。すると、音声スペクトル分析に用いられる各段階に対して詳しく説明する。
【００２０】
まず、ＬＰＣ分析段階では、ＬＰＣ分析のための入力音声に、次の数１５に示したように、非対称ハミングウィンドウを乗算する。
【数１５】
0004180677.tif 000016
本発明で提案された非対称ハミングウィンドウｗ（ｎ）は次の数１６のとおりである。
【数１６】
0004180677.tif 000017
【００２１】
図３は音声分析とｗ（ｎ）の適用例を示す。図３中の（ａ）は直前のフレームのハミングウィンドウを、（ｂ）は現在のフレームのハミングウィンドウを示す。本発明では、ＬＮ＝１７３、ＲＮ＝６７を用いる。直前のフレームと現在のフレームとの間には８０個のサンプルがオーバラップされており、前記ＬＰＣ係数はｐ次の線形多項式で現在の音声を近似化する場合の多項式の係数にあたる。ＬＰＣ分析は、次の数１７を最小とする係数（ａ1，ａ2，…，ａ16）を探す。
【数１７】
0004180677.tif 000018
【００２２】
ＬＰＣ係数を求めるために自動相関方法を用いる。本発明では、自動相関方法からＬＰＣ係数を求めるまえに、音声合成時に発生する異常現象を取り除くため、スペクトルスムージング技術を導入する。本発明においては、９０Ｈｚのバンド幅を拡張するため、次の数１８のような二項ウィンドウを自動相関係数に乗算する。
【数１８】
0004180677.tif 000019
かつ、自動相関の第１係数に１．００３を乗算する白色雑音補正技術を導入して３５ｄＢの信号対雑音の比（ＳＮＲ）の抑制効果が得られる。
【００２３】
次に、ＬＰＣ係数の量子化段階では、スケーラ４２０は１６次のＬＰＣを１０次のＬＰＣに変換する。かつ、ＬＰＣ／ＬＳＰ変換器４２１は、ＬＰＣ係数の量子化のために１０次のＬＰＣを１０次のＬＳＰ係数に変換する。この変換されたＬＳＰ係数は、ＬＳＰ  ＶＱ（４２２）で２３ビットで量子化された後、再びＬＳＰ  ＶＱ-1（４２３）で逆量子化される。量子化アルゴリズムは周知であるリンクドスプリットベクトル量子化器を用いる。逆量子化されたＬＳＰ係数はサブ−サブフレーム補間器４２４でサブ−サブフレームの補間が行われた後、ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器４２５で再び１０次のＬＰＣ係数に変換される。
【００２４】
ｓ（ｓ＝０，…，５）番目のサブ−サブフレームに対するｉ（ｉ＝１，…，１０）番目の音声パラメータは次の数１９のように得られる。
【数１９】
0004180677.tif 000020
ここで、ｗi（ｎ−１）とｗi（ｎ）はそれぞれ直前のフレームと現在のフレームのｉ番目のＬＳＰ係数を示す。
【００２５】
次に、加重フィルタ部に対して説明する。
加重フィルタは、ホルマント加重フィルタ４０５と高調波雑音成形フィルタ４０６とから構成される。
音声合成フィルタ１／Ａ（ｚ）とホルマント加重フィルタＷ（ｚ）は次の数２０のように得られる。
【数２０】
0004180677.tif 000021
【００２６】
前処理された音声に対してホルマント加重フィルタＷ（ｚ）（４０５）を通過させて適応及び再生コードブックの探索時、ホルマント領域でエラーの範囲を拡張させる。高調波雑音成形フィルタ４０６はピッチオンセット（pitch on-set）領域におけるエラーの範囲を拡張させるために用いられるが、そのフィルタの形態は次の数２１のとおりである。
【数２１】
0004180677.tif 000022
【００２７】
高調波雑音成形フィルタ４０６における遅延Ｔと利得値ｇrは次の数２２のように求める。ｓp（ｎ）がホルマント加重フィルタＷ（ｚ）（４０５）を通過した後の信号をｓww（ｎ）とすると、
【数２２】
0004180677.tif 000023
ここで、ＰOLはピッチ探索器４０９で求めた開ループピッチの値となる。開ループピッチ値の抽出は、フレームを代表するピッチを求める。一方、高調波雑音成形フィルタ４０６は、現在のサブフレームの代表ピッチとその際の利得を求める。この際、ピッチの範囲は開ループピッチにおける２倍と半倍を考慮に入れる。
【００２８】
ゼロ入力応答計算器４０７は、直前のサブフレームの合成フィルタの影響を取り除く。ゼロ入力応答（ＺＩＲ）は入力がゼロのときの合成フィルタの出力に当たるが、これは、直前のサブフレームで合成された信号による影響を示す。前記ＺＩＲの結果は、適応コードブックや再生コードブックで用いる目標信号の修正に用いられる。すなわち、もとの目標信号ｓw（ｎ）からＺＩＲであるｚ（ｎ）を減算して最終の目標信号ｓwz（ｎ）を求める。
【００２９】
次に、適応コードブック探索部について説明する。
適応コードブック探索部は、ピッチ探索器４０９と適応コードブックアップデート器４１７とに大別される。
ここで、ピッチ探索器４０９においては、開ループピッチＰOLは音声の残差に基づいて抽出される。まず、音声ｓp（ｎ）をＬＰＣ分析器４０３で得られた６種のＬＰＣ係数で該当サブ−サブフレームをフィルタリングする。残差信号をｅp（ｎ）とすると、ＰOLは次の数２３のとおりである。
【数２３】
0004180677.tif 000024
【００３０】
次に、適応コードブック探索方法について説明する。
本発明における周期信号分析は、タップの数が３のマルチタップ適応コードブック方法を用いる。Ｌの遅延により作成される励起信号をｖL（ｎ）とすると、適応コードブックのための励起信号には、ｖL-1（ｎ），ｖL（ｎ），ｖL+1（ｎ）の３種が用いられる。
図４は適応コードブック探索を説明するための過程を示す。７０１段階のフィルタを通過した後の信号はそれぞれｇ-1ｒ′L-1（ｎ），ｇ0ｒ′L（ｎ），ｇ1ｒ′L+1（ｎ）で表される。適応コードブックの利得ベクトルは、ｇv（ｇ-1，ｇ0，ｇ1）となる。したがって、目標信号との差は次の数２４のとおりである。
【数２４】
0004180677.tif 000025
【００３１】
前記数２４の自乗の和を最小とするｇv＝（ｇ-1、ｇ0、ｇ1）は、予め構成された１２８個のコードワードを有する適応コードブック利得ベクトル量子化器４１２からそれぞれコードワードを一つずつ代入して次の数２５を満足させる利得ベクトルのインデックスとその際のピッチＴvを求める。
【数２５】
0004180677.tif 000026
ここで、ピッチ探索の範囲は次の数２６のように各サブフレームで異なる。
【数２６】
0004180677.tif 000027
適応コードブック探索後の適応コードブック励起信号ｖg（ｎ）は、図１に示したように、次の数２７のとおりである。
【数２７】
0004180677.tif 000028
【００３２】
次に、再生コードブック探索部について説明する。
再生励起コードブック発生器４１３は、前記数２７の適応コードブック励起信号から再生励起コードブックを生成する。この再生コードブックは、適応コードブックでモデリングされた後、その残差信号のモデリングに用いられる。すなわち、従来の固定コードブックは分析音声に問わずメモリに貯蔵された一定のパターンで音声をモデリングするが、再生コードブックは分析フレーム毎に最適のコードブックを再生する。
【００３３】
次いで、メモリアップデート部について説明する。
前記結果から得られた適応コードブック励起信号と再生コードブック励起信号との和は次数の異なるホルマント加重フィルタＷ（ｚ）と音声合成フィルタ（１／Ａ（ｚ））とから構成された加重合成フィルタ４０８の入力となり、この信号は次のサブフレームの分析のために適応コードブックアップデート器４１７で適応コードブックをアップデートするのに用いられる。さらに、加重合成フィルタ４０８を動作させて次のサブフレームのゼロ入力応答を求めるのに用いられる。
【００３４】
次に、ビットパッキング部４１８について説明する。
音声モデリングの結果は、ＬＳＰ係数、各サブフレームの適応コードブックのピッチＴvと開ループピッチＰOLとの差である△Ｔ＝（Ｔv1−ＰOL，Ｔv2−ＰOL，Ｔv3−ＰOL）、量子化された利得ベクトルのインデックス（図１においては、アドレスと表される）、各サブフレームの再生コードブックのコードブックインデックス（ｃ（ｎ）のアドレス）、及び量子化された利得ｇcのインデックスである。各パラメータに次の表１のようなビット割当てを行う。
【表１】
0004180677.tif 000029
【００３５】
図２は本発明による再生コード励起線形予測符号化装置の復号化部を示すブロック図である。これは、ビットアンパッキング部５０１、ＬＳＰ逆量子化部５０２，５０３，５０４、適応コードブック逆量子化部５０５，５０６，５０７、再生コードブック生成及び逆量子化部５０８，５０９、音声合成及び後処理部５１１，５１２に大別される。各部分は符号化部の逆演算を行う。
【００３６】
図２の構成に基づき、本発明による再生コード励起線形予測符号化装置の復号化部の作用及び効果について説明すると、次のとおりである。
まず、ビットアンパッキング部５０１はビットパッキング部４１８の逆演算を行う。表１に示したように、割当てられて伝送されたビットストリームの８０ビットから音声合成に求められるパラメータを抽出する。必要とされるパラメータとしては、ＬＳＰ係数のためのアドレス、各サブフレームの適応コードブックのピッチ、Ｔvと開ループピッチＰOLとの差である△Ｔ＝（Ｔv1−ＰOL，Ｔv2−ＰOL，Ｔv3−ＰOL）、量子化された利得ベクトルのインデックス（図１においては、アドレスと表される）、各サブフレームの再生コードブックのコードブックインデックス（ｃ（ｎ）のアドレス）、及び量子化された利得ｇcのインデックスである。
【００３７】
次に、ＬＳＰ逆量子化部においては、ベクトル逆量子化器ＬＳＰ  ＶＱ-1（５０２）がＬＳＰ係数の逆量子化を行う。その後、サブ−サブフレーム補間器５０３が逆量子化されたＬＳＰ係数に対してサブ−サブフレームで補間を行い、ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器５０４はその結果を再びＬＰＣ係数に変換する。
適応コードブック逆量子化部においては、ビットアンパッキング過程から得られたサブフレームの適応コードブックピッチとピッチ偏差値を用いて適応コードブック励起信号ｖg（ｎ）を生成する。
【００３８】
再生コードブック生成及び逆量子化部では、再生励起コードブック発生器５０８でパッケットの下で得られた再生コードブックインデックスと利得インデックスを用いて再生励起コードブック励起信号ｃg（ｎ）を生成した後、これにより再生コードブックを生成して逆量子化する。
音声合成及び後処理部では、前記適応コードブック逆量子化部と再生コードブック生成及び逆量子化部により生成された励起信号ｒ（ｎ）は、ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器５０４で変換されたＬＰＣ係数を有する合成フィルタ５１１の入力となる。かつ、人間の聴覚特性を考慮して再生された信号の品質を向上させるためにポストフィルタ５１２を経由する。
【００３９】
伝送チャンネルに対する効果実験であるＡＣＲ（Absolute Category Rating）実験１と周辺背景雑音に対する効果実験であるＣＣＲ（Comparison Category Rating）実験２により本発明によるＲＣＥＬＰ符号化装置及び復号化装置の検証結果を示す。図５及び図６は実験１，２のテスト条件を示す。
【００４０】
図７〜図１２は実験１，２のテスト結果を示す。図７は実験１のテスト結果を示す。図８はエラーフリー、ランダムビットエラー、タンデミング及び入力レベルに対する要件を示す図面である。図９はミッシングランダムフレームに対する要件を示す図面である。図１０は実験２のテスト結果を示す。図１１はバブル、ビークル及び干渉送話者雑音に対する要件を示す図面である。図１２は、送話者依存性を示す図面である。
【００４１】
本発明によるＲＣＥＬＰは、フレームの長さ２０ｍｓ、コーデック遅延４５ｍｓを有しており、４ｋｂｉｔ／ｓの伝送率で具現される。
本発明による４ｋｂｉｔ／ｓ  ＲＣＥＬＰは、低伝送公衆電話網（Public Switched Telephone Network；ＰＳＴＮ）画像電話機、個人通信、移動電話機、メッセージ復元システム、テープレス応答装置にも応用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
上述したように、本発明による再生コード励起線形予測符号化方法及び装置では、再生コードブックという技法を提案することにより、ＣＥＬＰ系列の符号化器を低伝送率で具現することができる。さらに、サブ−サブフレームの補間を行うことにより、サブフレームによる音声の変化を最小とし、各パラメータのビット数を調節することにより、可変伝送率符号化器への拡張が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による音声符号化装置の符号化部を示すブロック図である。
【図２】  本発明による音声符号化装置の復号化部を示すブロック図である。
【図３】  分析区間と非対称ハミングウィンドウの適用範囲を示すグラフである。
【図４】  本発明による音声符号化装置において適応コードブック探索過程を示す。
【図５】  実験１のテスト条件を示す図表である。
【図６】  実験２のテスト条件を示す図表である。
【図７】  実験１のテスト結果を示す図表である。
【図８】  実験１のテスト結果を示す図表である。
【図９】  実験１のテスト結果を示す図表である。
【図１０】  実験２のテスト結果を示す図表である。
【図１１】  実験２のテスト結果を示す図表である。
【図１２】  実験２のテスト結果を示す図表である。
【図１３】  従来のコード励起線形予測（ＣＥＬＰ）符号化方法を示す図である。
【図１４】  図１３に示したＣＥＬＰ符号化方法において適応コードブック探索過程を示す図である。
【図１５】  図１３に示したＣＥＬＰ符号化方法において雑音コードブック探索過程を示す図である。
【符号の説明】
４０１    フレーマ
４０２    前処理器
（上記４０１，４０２は前処理部をなす）
４０３    ＬＰＣ分析器
４０４    短区間予測器
（上記４０３，４０４は音声スペクトル分析部をなす）
４０５    ホルマント加重フィルタ
４０６    高調波雑音成形フィルタ
（上記４０５，４０６は加重フィルタ部をなす）
４０９    ピッチ探索器
４１０    適用コードブック
４１１    ピッチ探索器
４１２    適応コードブック利得ベクトル量子化器
（上記４０９〜４１２は適応コードブック探索部をなす）
４１３    再生励起コードブック発生器
４１４    再生励起コードブック
４１５    利得のＳＱ
（上記４１３〜４１５は再生コードブック探索部をなす）
４１８    ビットパッキング部
５０２    ベクトル逆量子化器
５０３    サブフレーム補間器
５０４    ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器
（上記５０２〜５０３はＬＳＰ逆量子化部をなす）
５０５    適応コードブック
５０６    ピッチ偏差符号化テーブル
５０７    利得のＳＱ
（上記５０５〜５０７は適応コードブック逆量子化部をなす）
５０８    再生励起コードブック発生器
５０９    再生励起コードブック
（上記５０８，５０９は再生コードブック生成及び逆量子化部をなす）
５１１    合成フィルタ
５１２    ポストフィルタ
（上記５１１，５１２は音声合成及び後処理部をなす）
５０１    ビットアンパッキング部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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