(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅１のパルスの組み合わせによって表されるパルス音源を雑音符号帳に用いるＣＥＬＰ型音声符号化装置において、
前記パルスの探索位置を、
適応符号ベクトルのピッチ周期と、
適応符号ベクトルとピッチ周期とから求められるピッチピーク位置と、によって決定する音源生成部を備え、
前記音源生成部が、適応符号ベクトルのピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎になるように前記パルスの探索位置を決定する、音声符号化装置。
【請求項２】
ピッチ周期によってパルス位置の探索範囲を切り替える請求項１記載の音声符号化装置。
【請求項３】
適応符号ベクトルに複数のピッチピークが存在する場合に、少なくとも２つのピッチピークの位置が探索範囲に含まれるようにパルス位置の探索範囲を限定する請求項２記載の音声符号化装置。
【請求項４】
パルス探索位置の一部をピッチピーク位置によって決定し、その他のパルス探索位置はピッチピーク位置に関係なく予め定められた固定位置とすることにより伝送路誤りの影響の伝播を抑える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の音声符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号をコード化して伝送する移動通信システム等におけるＣＥＬＰ（Code Excited Linear Predicion)型音声符号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＥＬＰ型音声符号化装置は、音声をある一定のフレーム長に区切り、各フレーム毎に音声の線形予測を行い、フレーム毎の線形予測による予測残差（励起信号）を既知の波形からなる適応符号ベクトルと雑音符号ベクトルを用いて符号化するものである。適応符号ベクトルと雑音符号ベクトルは、図３１に示すように、それぞれ適応符号帳１および雑音符号帳２に格納された適応符号ベクトルと雑音符号ベクトルをそのまま使用する場合と、図３２に示すように、適応符号帳１からの適応符号ベクトルと、雑音符号帳２からの雑音符号ベクトルを適応符号帳１のピッチ同期Ｌに同期させた雑音符号ベクトルを用いる場合とがある。図３２は特開平５−１９７９５号公報および特開平５−１９７９６号公報に開示されているＣＥＬＰ型音声符号化装置における雑音音源ベクトル生成部の構成である。図３２において、適応符号帳１から適応符号ベクトルが選択されるとともに、ピッチ周期Ｌが出力され、雑音符号帳２から選択された雑音符号ベクトルが、周期化器３によりピッチ周期Ｌを用いて周期化される。周期化は、雑音符号ベクトルを先頭からピッチ周期分切り出し、それをサブフレーム長に達するまで複数回繰り返して接続することによって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の雑音符号ベクトルをピッチ周期化するＣＥＬＰ型音声符号化装置では、適応符号ベクトル成分を取り除いた後に残留するピッチ周期成分を、雑音符号ベクトルをピッチ周期で周期化することによって取り除いているため、１ピッチ波形内に存在する位相情報、すなわちどこにピッチパルスのピークが存在するかという情報を積極的に用いることがなく、音声品質の向上を図る上で限界があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、音声品質を一段と向上させることのできる音声符号化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、適応符号ベクトルのピッチピークの位置とピッチ周期を用いてパルス位置の探索範囲を限定することにより、パルスの位置を表すビット数が少ない場合でも、音質劣化を少なくしながら探索範囲を狭めるようにしたものである。
【０００９】
本発明はまた、ピッチ周期の値によってパルス音源のパルス本数を変化させることにより、音質向上を図るようにしたものである。
【００１５】
本発明はまた、ピッチピーク位置からの相対位置で音源パルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置において、サブフレームの先頭側から順番にパルス位置のインデックスを付けるようにすることによって、あるフレームにおいて発生した伝送路誤りの影響が後続の伝送路誤りのないフレームに伝播することを防ぐようにしたものである。
【００１６】
本発明はまた、ピッチピーク位置からの相対位置で音源パルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置において、サブフレームの先頭側から順番にパルス位置のインデックスを付けるとともに、同じインデックの異なるパルスにおいてもサブフレームの先頭側から順番にパルス番号を付けるようにすることによって、あるフレームにおいて発生した伝送路誤りの影響が後続の伝送路誤りのないフレームに伝播することを防ぐようにしたものである。
【００１７】
本発明はまた、ピッチピーク位置からの相対位置で音源パルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置において、パルス探索位置の全てを相対位置で表すのではなく、ピッチピーク近傍の一部のみを相対位置で表現し、残りの部分は予め定められた固定位置にすることにより、あるフレームにおいて発生した伝送路誤りの影響が後続の伝送路誤りのないフレームに伝播することを防ぐようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、振幅１のパルスの組み合わせによって表されるパルス音源を雑音符号帳に用いるＣＥＬＰ型音声符号化装置において、前記パルスの探索位置を、適応符号ベクトルのピッチ周期と、適応符号ベクトルとピッチ周期とから求められるピッチピーク位置と、によって決定する音源生成部を備え、前記音源生成部が、適応符号ベクトルのピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎になるように前記パルスの探索位置を決定する音声符号化装置である。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記音源生成部が、適応符号ベクトルの最初のピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎になるように前記パルスの探索位置を決定する、請求項１記載の音声符号化装置である。
【００２７】
本発明の請求項３記載の発明は、ピッチ周期によってパルス位置の探索範囲を切り替える請求項１または請求項２記載の音声符号化装置である。
【００２８】
本発明の請求項４記載の発明は、適応符号ベクトルに複数のピッチピークが存在する場合に、少なくとも２つのピッチピークの位置が探索範囲に含まれるようにパルス位置の探索範囲を限定する請求項３記載の音声符号化装置である。
【００５２】
本発明の請求項５記載の発明は、パルス探索位置の一部をピッチピーク位置によって決定し、その他のパルス探索位置はピッチピーク位置に関係なく予め定められた固定位置とすることにより伝送路誤りの影響の伝播を抑える、請求項１から請求項４のいずれかに記載の音声符号化装置である。
【００６１】
以下、本発明の実施の形態における音声符号化装置の音源生成部について、図１から図１０を用いて説明する。
【００６２】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態を示し、適応符号ベクトルのピッチピーク位置に対応する雑音符号ベクトルの振幅を強調する音声符号化装置の音源生成部を示す。図１において、１１は適応符号ベクトルをピッチピーク位置検出器１２に出力する適応符号帳、１２は適応符号帳１１から出力された適応符号ベクトルを入力として、ピッチピーク位置を振幅強調窓生成器１３に出力するピッチピーク位置算出器、１３はピッチピーク位置算出器１２から出力されたピッチピーク位置を入力として、振幅強調窓を振幅強調窓掛け器１６に出力する振幅強調窓生成器、１４は雑音符号ベクトルを格納し、周期化器１５へ出力する雑音符号帳、１５は雑音符号帳１４から出力された雑音符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力として、雑音符号ベクトルをピッチ周期化して振幅強調窓掛け器１６に出力する周期化器、１６は振幅強調窓生成器１３から出力された振幅強調窓と周期化器１５から出力された雑音符号ベクトルを入力とし、雑音符号ベクトルに振幅強調窓を乗じて、最終的な雑音符号ベクトルを出力する振幅強調窓掛け器である。
【００６３】
以上のように構成されたＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の動作について図１を用いて説明する。ピッチピーク位置算出器１２は、入力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチパルスの位置を決定する。ピッチパルスの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化することによっても可能である。
【００６４】
振幅強調窓生成器１３は、ピッチピーク位置算出器１２によって決定されたピッチパルス位置に基づいて振幅強調窓を生成する。振幅強調窓としては、種々なものを用いることが可能であるが、例えば、ピッチパルス位置を中心とする三角窓が窓長の制御が容易な点において有利である。
【００６５】
図２は振幅強調窓生成器１３から出力される振幅強調窓の形状と適応符号ベクトルの形状の対応を示す。図中破線の位置がピッチピーク位置算出器１２によって決定されたピッチパルス位置である。
【００６６】
周期化器１５は、雑音符号帳１４から出力された雑音符号ベクトルをピッチ周期化する。ピッチ周期化は、雑音符号ベクトルをピッチ周期で周期化するもので、雑音符号帳の格納ベクトルを先頭からピッチ周期Ｌの分だけ切り出し、それをサブフレーム長に達するまで複数回繰り返して接続することによって行われる。ただし、ピッチ周期化が行われるのは、ピッチ周期がサブフレーム長以下の場合のみである。
【００６７】
振幅強調窓掛け器１６は、周期化器１５から出力された雑音符号ベクトルに振幅強調窓生成器１３から出力された振幅強調窓を乗ずる。
【００６８】
このように、上記第１の実施の形態によれば、１ピッチ波形内に存在する位相情報を利用して、音質向上を図ることができる。
【００６９】
なお、図１では、雑音符号ベクトルの周期化を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源部分について説明したが、図１１に示すような雑音符号帳に格納された雑音符号ベクトルをそのまま使用する一般的なＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源部分に対しても実施は可能であり、その例を図３に示す。図３において、２１は適応符号帳、２２はピーチピーク位置算出器、２３は振幅強調窓生成器、２４は雑音符号帳、２５は振幅強調窓掛け器であり、雑音音源をピッチ同期に同期させないことだけが図１の音源生成部と異なる。
【００７０】
（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態を示し、音声信号の有声部の立ち上がり部分に対してパルス列音源と雑音音源を組み合わせた音源を適用する構成を有するＣＥＬＰ型音声符号化装置に対して、パルス列音源のパルス位置に対応する雑音符号ベクトルの振幅を強調する音声符号化装置の音源生成部を示している。図４において、３１は振幅強調窓生成器３２および加算器３３に出力されて、ピッチパルスの位置に置かれたピッチ周期Ｌの間隔で並べられたインパルス列からなるパルス列音源、３２はパルス列のパルス位置に対応する位置の雑音符号ベクトル振幅を強調するための振幅強調窓を生成して、乗算器３５に出力する振幅強調窓生成器、３３はパルス列音源と乗算器３５から出力された振幅強調窓掛け後の雑音符号ベクトルを加算して、励振ベクトルとして出力する加算器、３４は雑音符号ベクトルで表現され、乗算器３５へ出力される雑音音源、３５は雑音音源３４から出力された雑音音源ベクトルに対して振幅強調窓生成器３２から出力された振幅強調窓を乗ずる乗算器である。
【００７１】
以上のように構成された音源生成部について、図４を用いてその動作を説明する。パルス列音源３１は、ピッチ周期Ｌと初期位相Ｐによってパルスの位置と間隔が決定されているパルス列であり、ピッチ周期Ｌおよび初期位相Ｐは音源生成部の外部で別途計算される。なお、パルス列音源は、インパルスを並べたものでも良いが、サンプリング点とサンプリング点の間に存在するのインパルスを表現できる方が性能がよい。同様に初期位相（最初のパルスの位置）も、サンプリング点とサンプリング点の間を表現できる分数精度で表す方が性能が良くなるが、この情報に割り当てることが可能なビット数が十分でない場合は、整数精度でも良い性能が得られ、位置決定のための探索も容易である。
【００７２】
振幅強調窓生成器３２は、パルス列音源ベクトルのパルスの位置に対応する位置の雑音音源ベクトルの振幅を強調するための窓であり、第１の実施の形態で説明した振幅強調窓と同様のものである。パルスの位置を中心とする三角窓などを用いることができる。
【００７３】
加算器３３は、パルス列音源ベクトル３１と振幅強調窓が乗算器３５によって乗ぜられた雑音音源ベクトル３４とを加算して、励振音源ベクトルとして出力する。
【００７４】
なお、図４には示されていないが、加算器３３に入力される前にパルス列音源ベクトルおよび雑音音源ベクトルのそれぞれに適切な利得を乗ずる構成にすると、より表現性の高い音源生成部となる。ただし、その場合、利得情報を別途伝送する必要が生ずる。また、パルス列音源ベクトルと雑音音源ベクトルの利得を固定する場合は、パルス列音源ベクトルが雑音音源ベクトルに埋もれてしまわないように、パルス列音源ベクトルのパワーと雑音音源ベクトルのパワーが等しくなるように調整するなどの利得調整は必要である。
【００７５】
このように、上記第２の実施の形態によれば、雑音音源ベクトルの振幅をピッチ周期に同期して強調することによって、音質向上を図ることができる。
【００７６】
（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態を示し、ＣＥＬＰ型音声符号化装置において、適応符号ベクトルのピッチピーク近傍のみに限定した雑音符号ベクトルを用いた音声符号化装置の音源生成部を示す。
【００７７】
図５において、４１は適応符号ベクトルを出力する適応符号帳、４２は適応符号帳４１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力として、ピッチピークの位置（位相情報）を雑音符号ベクトル生成器４４に出力する位相探索器、４３はピッチピークの近傍のみにベクトル長を限定した雑音符号ベクトルを格納し、ピッチパルス位置近傍の雑音符号ベクトルを雑音符号ベクトル生成器４４に出力するピッチパルス位置近傍限定型雑音符号帳、４４はピッチパルス位置近傍限定型雑音符号帳４３から出力された雑音符号ベクトルと位相探索器４２から出力された位相情報とピッチ周期Ｌを入力として、雑音符号ベクトルを周期化器４５に出力する雑音符号ベクトル生成器、４５は雑音符号ベクトル生成器４４から出力された雑音符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力として、最終的な雑音符号ベクトルを出力する周期化器である。
【００７８】
以上のように構成された音声符号化装置の音源生成部について、図５を用いてその動作を説明する。位相探索器４２は、適応符号帳４１から出力された適応符号ベクトルを用いて、適応符号ベクトル内に存在するピッチパルスの位置（位相）を決定する。ピッチパルスの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化することによって、より精度良く求めることも可能である。
【００７９】
ピッチパルス位置近傍限定型雑音符号帳４３は、適応符号ベクトルのピッチピーク近傍に適用するための雑音符号ベクトルを格納しており、ベクトル長は、ピッチ周期やフレーム（サブフレーム）長によらず固定長である。ピッチピーク近傍の範囲としては、ピッチピークを中心として前後等しい長さとしてもよいが、ピッチピークの後の範囲を前よりも長く取る方が、音質劣化が少ない。例えば、近傍の範囲を５ｍｓｅｃとした場合、ピッチピークの前後を２．５ｍｓｅｃずつ取るよりも、ピッチピークの前を０．６２５ｍｓｅｃ、ピッチピークの後ろを４．３７５ｍｓｅｃの様にした方が良い。また、ベクトル長としては、サブフレーム長が１０ｍｓｅｃの場合で、５ｍｓｅｃ程度であればベクトル長を１０ｍｓｅｃ以上にした場合とほぼ同等の音質を実現できる。
【００８０】
雑音符号ベクトル生成器４４は、ピッチパルス位置限定型雑音符号帳４３から出力された雑音符号ベクトルを、位相探索器４２によって決定されたピッチパルスの位置に配置する。
【００８１】
図６および図７はピッチパルス位置限定型雑音符号帳４３から出力された雑音符号ベクトルを、雑音符号ベクトル生成器４４によってピッチパルス位置に対応する位置に配置する方法を図解したものである。基本的には、図６（ａ）に示すように、ピッチパルス位置の近傍にピッチパルス位置限定雑音符号ベクトルを配置する。図６において、ピッチ周期化範囲と示されている部分（斜線部）は、周期化部４５においてピッチ周期化する場合に対象となる部分である。図６（ａ）のような場合、雑音符号ベクトル生成器４４においてピッチ周期化を行う必要はないが、図６（ｂ）に示すような場合には、ピッチパルスの位置がサブフレーム境界の近くにあるため、ピッチパルス位置限定型雑音符号帳４３から出力された雑音符号ベクトルの前半部（サブフレーム境界より前の部分）を周期化部４５において周期化することができないので（周期化部４５においては、サブフレーム境界からピッチ周期長だけ切り出したベクトルをピッチ周期で繰り返し並べる。）、雑音符号ベクトル生成器４４において予めピッチ周期化するように動作させる。また、サブフレーム境界の直前にピッチパルス位置がある場合、サブフレームの先頭からピッチ周期だけ切り出して周期化すると、ピッチパルス位置近傍限定ベクトルの後半部分が適切にピッチ周期化されないため、図７（ａ）に示すように、雑音ベクトル生成器４４は時間軸の負の方向にもピッチ周期化するように動作する。ただし、ピッチパルス位置がサブフレーム先頭からピッチ周期長の間に存在しない場合はこの周期化は必要ない。このようにピッチ周期化部４５に先立ってピッチ周期化を行なっておくことにより、ピッチ位置近傍限定ベクトルの全ての部分を有効に用いたピッチ周期化がピッチ周期化部４５で行われるようにしている。なお、ピッチ周期がピッチパルス位置近傍に限定したベクトル長より短い場合は、限定ベクトルの中からピッチ周期長だけ切り出してピッチ周期化を行う。この場合、切り出し方はいろいろ考えられるが、ピッチパルス位置が切り出したベクトルに含まれるように切り出す。例えば、ピッチパルス位置から４分の１ピッチ周期前の点から１ピッチ周期分を切り出すというように、ピッチパルス位置とピッチ周期を用いて切り出し開始点を決定する。
【００８２】
図７（ｂ）はピッチ周期が限定ベクトル長より短い場合の、雑音符号ベクトルの切り出し方法の一例を示す。この場合、ピッチパルス位置近傍限定雑音符号ベクトルの先頭からピッチ周期長を切り出すようにしている。このようにすると切り出し開始点を毎回算出する必要がなくなる。すなわち、上記したようにピッチパルス位置から４分の１ピッチ周期前の点から１ピッチ周期分を切り出す場合、ピッチ周期が変数であるため、４分の１ピッチ周期を毎回計算する必要があるが、ピッチパルス位置近傍限定雑音符号ベクトルの先頭位置は固定値であるため、この計算が不要となる。ただし、ピッチパルス位置近傍限定雑音符号ベクトルの先頭からピッチ周期長だけ切り出したベクトルに、ピッチパルス位置に対応する部分が含まれない場合は、ピッチパルス位置に対応する部分が含まれるように切り出しを開始する位置をずらす必要がある。
【００８３】
周期化器４５は、雑音符号ベクトル生成器４４から出力された雑音符号ベクトルをピッチ周期化する。ピッチ周期化は、雑音符号ベクトルをピッチ周期で周期化するもので、雑音符号ベクトルを先頭からピッチ周期Ｌの分だけ切り出し、それをサブフレーム長に達するまで複数回繰り返して接続することによって行われる。ただし、ピッチ周期化が行われるのは、ピッチ周期がサブフレーム長以下の場合のみである。なお、分数精度のピッチ周期の場合は、分数精度の点を補間によって算出して得られるベクトルを接続する。
【００８４】
このように、上記第３の実施の形態によれば、適応符号ベクトルのピッチピーク近傍のみに限定した雑音符号ベクトルを用いることにより、雑音符号ベクトルに割り当てられるビット数が少ない場合でも、音質劣化を少なくでき、ピッチパルス近傍に残差パワーが集中するような有声部で音質向上を図ることができる。
【００８５】
（実施の形態４）
図８は本発明の第４の実施の形態を示し、パルス位置の探索範囲を適応符号ベクトルのピッチ周期およびピッチピーク位置によって決定する音声符号化装置の音源生成部を示す。図８において、５１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器５２およびピッチゲイン乗算器５５に出力する適応符号帳、５２は適応符号帳５１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、探索範囲算出器５３に出力するピッチピーク位置算出器、５３はピッチピーク位置算出器５２から出力されたピッチピーク位置とピッチ周期Ｌを入力としてパルス音源を探索する範囲を算出し、パルス音源探索器５４へ出力する探索範囲算出器、５４は探索範囲算出器５３から出力された探索範囲と、ピッチ周期Ｌを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトルをパルス音源ゲイン乗算器５６に出力するパルス音源探索器、５５は適応符号帳から出力された適応符号ベクトルにピッチゲインを乗じて加算器５７に出力する乗算器、５６はパルス音源探索器から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ゲインを乗じて加算器５７に出力する乗算器、５７は乗算器５５からの出力と乗算器５６からの出力を入力とし、加算して、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【００８６】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図８を用いて説明する。図８において、適応符号帳５１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去にさかのぼった点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【００８７】
ピッチピーク位置算出器５２は、適応符号帳５１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチパルスの位置を決定する。ピッチパルスの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化することによって、より精度良く求めることも可能である。
【００８８】
探索範囲算出器５３は、入力されたピッチピーク位置およびピッチ周期Ｌを用いて、パルス音源を探索する範囲を算出する。すなわち、ピッチピークの位置情報から１ピッチ波形の中でも聴覚的に重要な範囲を算出し、その範囲を探索範囲として決定する。探索範囲算出器５３によって決定される具体的な探索範囲を図９および図１０に示す。図９（ａ）においては、ピッチピーク位置から５サンプル前の位置から始めて３２サンプルの範囲を探索範囲として決定する場合を示している。有声部においては、予めピッチ周期で並べたインパルス列をパルス音源として用いるようにすれば、２番目のパルスの探索範囲の同じ位置にパルスを立てられ、効率的に音源を表現できる。図９（ｂ）は、ピッチ周期が図９（ａ）の時よりも長くなった場合に決定される探索範囲の一例を示している。ピッチ周期が長い場合、図９（ａ）のようにピッチパルス近傍を集中的に探索するようにすると、１ピッチ波形に対する相対的な探索範囲が狭くなり、表現できる周波数帯域が狭まるなどして、特定の帯域の周波数成分の表現性が悪くなる場合がある。このような場合は、図９（ｂ）に示すように、ピッチ周期に応じて探索範囲を広げる代わりに、全てのサンプル点を探索せずに１つおきあるいは２つおきのサンプル点を探索する部分を設けることで、探索する位置の数を増やさずに、特定の帯域の周波数成分の表現性が悪くなることを回避することができる。
【００８９】
また、図１０にはピッチパルス位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、パルス位置探索範囲を限定する方法を示している。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなる。ただし、その他の部分にパルスが立てられる確率が無視できるほど小さくなるわけではない。図１０に示すパルス位置探索範囲限定方法は、図９（ｂ）に示す方法において、パルスが立てられる確率分布に基づいて探索範囲限定を行う一例と言える。なお、図９（ａ）において、ピッチ周期が短く、最初のパルスの探索範囲が２番目のパルスの探索範囲と重なるような場合は、２番目のパルスの探索範囲に重ならないように、最初のパルスの探索範囲を狭める代わりにパルス数を増やすという方法と、２番目のパルスの探索範囲に重なった探索範囲に決定する方法（図９（ａ）と同じ探索範囲決定方法）とがある。
【００９０】
パルス位置探索器５４は、探索範囲算出器５３で決定された探索範囲（位置）にパルス音源を立てて、合成音声が入力音声と最も近くなる位置を出力する。特に、サブフレーム長が複数のピッチパルスを含むような長さでかつ有声定常部においては、ピッチ周期間隔で並べたインパルス列をパルス音源としてインパルス列の１本目のパルス位置を探索範囲の中から決定するのが効率的である。パルスの立て方としては種々考えられ、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合、３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法や、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【００９１】
乗算器５５および５６で乗ずる利得は、適応符号帳５１から出力された適応符号ベクトルとパルス位置探索器５４から出力されたパルス音源ベクトルとを用いて音声合成を行って、入力音声との誤差が最小となるようにそれぞれのベクトルに対して決定された値である。ここで、適応符号ベクトルに乗ずる利得をピッチゲイン、パルス音源ベクトルに乗ずる利得をパルス音源ゲインとすると、乗算器５５は、適応符号ベクトルにピッチゲインを乗じて、加算器５７に出力する。乗算器５６は、パルス音源ベクトルにパルス音源ゲインを乗じて、加算器５７に出力する。
【００９２】
加算器５７は、乗算器５５から出力された最適利得乗算後の適応符号ベクトルと、乗算器５６から出力された最適利得乗算後のパルス音源ベクトルとを加算して、励振音源ベクトルとして出力する。
【００９３】
このように、上記第４の実施の形態によれば、パルスに割り当てられるビット数が少ない場合でも、音質劣化を少なくできる。
【００９４】
（実施の形態５）
図１１（ａ）は本発明の第５の実施の形態を示し、パルス位置の探索位置を適応符号ベクトルのピッチ周期およびピッチピーク位置によって決定する音源生成部のパルス探索位置決定部を示し、図８における探索範囲算出器５３をさらに細かく示したものである。図１１（ａ）において、６１は、ピッチ周期Ｌを入力として、パルス探索位置決定器６２にパルス探索位置パターンを出力する、パルス探索位置パターン選択器であり、６２は、パルス探索位置パターン選択器６１からパルス探索位置パターンを、ピッチピーク位置算出器５２からピッチピーク位置を、それぞれ入力し、探索範囲（パルス探索位置）をパルス位置探索器５４に出力する、パルス探索位置決定器である。
【００９５】
以上のように構成された、音源生成部の探索範囲算出器５３の動作について、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。パルス探索位置パターン選択器６１は、複数種類のパルス探索位置パターンをあらかじめ持っており（このパルス探索位置パターンは、パルス探索を行うサンプル点の位置の集合から成り、ピッチピーク位置を０とする相対位置でサンプル点を表現している）、ピッチ分析によって得られたピッチ周期Ｌを用いて、どのパルス探索位置パターンを使用するかを決定し、パルス探索位置パターンをパルス探索位置決定器６２に出力する。
【００９６】
図１１（ｂ）、（ｃ）は、パルス探索位置パターン選択器６１が、予め持っているパルス探索位置パターンの一例を示したものである。図中の目盛りはサンプル点の位置を示しており、矢印がつけられたサンプル点がパルス探索位置である（矢印が付いていない部分は探索しない）。目盛りの数値は適応符号ベクトルから求められるピッチピーク位置を０とした相対位置を表す数値である。また、図１１（ｂ）、（ｃ）では、１サブフレーム８０サンプルの場合を示している。図１１（ｂ）ではピッチ周期Ｌが長い（たとえば４５サンプル以上）の場合の探索位置パターンを示しており、図１１（ｃ）ではピッチ周期Ｌが短い（たとえば４４サンプル未満）の場合の探索位置パターンを示している。ピッチ周期Ｌが短い場合はサブフレーム全体の探索をしないこととなるが、ピッチ周期化処理を行うことによって、サブフレーム全体にパルスを立てることが可能となる。ピッチ周期化は、下記式（１）を用いることによって容易に行うことができる（ITU-T STUDY GROUP15 - CONTRIBUTION 152, "G.729-CODING OF SPEECH AT 8 KBIT/S USING CONJUGATE-STRUCTURE ALGEBRAIC-CODE-EXCITED LINEAR-PREDICTION(CS-ACELP )", COM 15-152-E July 1995）。
ｃｏｄｅ（ｉ）＝ｃｏｄｅ（ｉ）＋β×ｃｏｄｅ（ｉ−Ｌ）．．．（１）
式（１）において、ｃｏｄｅ（）はパルス音源ベクトルを表し、ｉはサンプル番号（図１１の例では、０〜７９）を表す。また、βは周期化の強さを示す利得値で、周期性が強い場合は大きく周期性が弱い場合は小さくする（一般的には０〜１．０の値を用いる）。図１１（ｃ）では（−４）〜４８サンプルの範囲（５３サンプルの範囲）でパルス探索を行うこととなる。このため、ピッチ周期Ｌが５３（または５４）未満の場合に図１１（ｃ）の探索範囲パターンを用いることも可能である。しかし、ピッチ周期Ｌが４５サンプル程度未満の場合にすることによって、２つのピッチピーク位置を探索範囲内に含むことができ、１周期目のピッチパルス波形と２周期目のピッチパルス波形が変化する場合や、求められたピッチピーク位置が実際のピッチピーク位置よりも１周期前の位置として誤検出された場合に対応することができる。
【００９７】
パルス探索位置決定器６２は、パルス探索位置パターン選択器から出力されたパルス探索位置パターンを用いて現サブフレームにおけるパルス探索位置を決定し、パルス位置探索器５４に出力する。パルス探索位置パターン選択器６２から出力されるパルス探索位置パターンは、ピッチピーク位置を０とする相対位置で表現されているため、そのままではパルス探索に用いることができない。このため、サブフレームの先頭を０とする絶対位置に変換してパルス位置探索器５４に出力する。
【００９８】
（実施の形態６）
図１２は本発明の第６の実施の形態を示し、パルス位置の探索位置を適応符号ベクトルのピッチ周期およびピッチピーク位置によって決定するとともに、パルス音源に使用するパルス数を切り替える構成を有する音声符号化装置の音源生成部を示す。図１２において、７１は、適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器７２と乗算器７６に出力する、適応符号帳、７２は、ピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌと適応符号帳から出力された適応符号ベクトルを入力とし、ピッチピーク位置を探索位置算出器７４に出力する、ピッチピーク位置算出器、７３はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌを入力として、パルス数を探索位置算出器７４に出力するパルス数決定器、７４はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌとパルス数決定器７３から出力されたパルス数とピッチピーク位置算出器７２から出力されたピッチピーク位置を入力とし、パルスの探索位置をパルス位置探索器７５に出力する探索位置算出器、７５はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌと探索位置算出器７４から出力されたパルス探索位置を入力とし、パルス音源に用いるパルスを立てる位置の組み合わせを決定してその組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルを乗算器７７に出力するパルス位置探索器、７６は、適応符号帳から出力された適応符号ベクトルを入力とし、適応符号ベクトル利得を乗じて加算器７８に出力する乗算器、７７は、パルス位置探索器から出力されたパルス音源ベクトルを入力とし、パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器７８に出力する乗算器、７８は乗算器７６および７７から出力されたベクトルを入力とし、ベクトル加算をおこなって音源ベクトルとして出力する加算器である。
【００９９】
以上のように構成されたＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の動作について、図１２を参照しながら説明する。適応符号帳７１から出力された適応符号ベクトルは乗算器７６に出力され、適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器７８に出力される。ピッチピーク位置算出器７２は適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を探索位置算出器７４に出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの内積を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルの内積を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。
【０１００】
パルス数決定器７３はピッチ周期Ｌの値に基づいて、パルス音源に使用するパルスの本数を決定して、探索位置算出器７４に出力する。パルス数とピッチ周期の関係は予め学習的あるいは統計的に定められており、たとえばピッチ周期が４５サンプル以下の場合は５本、４５サンプルを超えて８０サンプル未満の場合は４本、８０サンプル以上の場合は３本、というようにピッチ周期の値の範囲によってそれぞれのパルス本数が定められている。ピッチ周期が短い場合はピッチ周期化処理を用いることによってパルス探索範囲を１〜２ピッチ周期に限定できるので、位置情報を減らす代わりにパルス数を増やすことができる。また、波形的にもピッチ周期が短い女声とピッチ周期の長い男声では、波形の特徴が異なり、それぞれに適したパルス数が存在する。一般的には、男声の方がパルス性が強いためパルス数よりもパルス位置が重要となる傾向があり、女声ではパルス性が弱い為パルス数を増やしてパワーの集中を避けた方が良くなる傾向がある。これらのことから、ピッチ周期が長い場合はパルス数を少なく、ピッチ周期が短い場合はある程度パルス数を多くすることが有効となる。さらに、連続するサブフレーム間のパルス本数の変化やピッチ周期Ｌの変化などを考慮に入れてパルス数を決定すると、連続するサブフレーム間の不連続性緩和や有声部の立ち上がり部の品質向上を図ることができる。具体的には、連続するサブフレームで、ピッチ周期Ｌから決定されたパルス数が５本から３本に減少したときは、パルス数の減少にヒステリシスを持たせて、５本から急に３本に減らすのではなく４本にすることによってサブフレーム間でパルス数が大きく変化することを避けるようにする、あるいは、連続するサブフレーム間でピッチ周期Ｌが大きく異なる場合は、有声部の立ち上がりである可能性が大きいので、パルス数を減らしてパルス位置の精度を向上させた方が音声品質が向上するため、前サブフレームのピッチ周期Ｌと現サブフレームのピッチ周期Ｌが大きく異なる場合は現サブフレームのピッチ周期Ｌの値に関わらずパルス数を３本とする、等という手法によってパルス数の決定を行うとより音声品質の向上を図ることが可能である。なお、これらの手法を用いる場合には、ピッチ分析における倍ピッチ誤りや半ピッチ誤り等の影響を受けやすくなるので、これらの影響を緩和するパルス数決定法（たとえば、半ピッチや倍ピッチの可能性を考慮に入れてピッチ周期の連続性を判定するなど）を取り入れたり、ピッチ分析の精度をでき得る限り上げると、より効果的である。
【０１０１】
探索位置算出器７４は、ピッチピーク位置とパルス本数をもとにして、パルス探索を行う位置を決定する。パルスの探索位置はピッチピーク付近は密に、それ以外の部分は疎になるように配分される（全てのサンプル点を探索するだけの十分なビット配分がないときに有効である）。すなわち、ピッチピーク位置近傍は全てのサンプル点がパルス位置探索の対象となるが、ピッチピーク位置から離れた部分は2サンプル毎や３サンプル毎というようにパルス位置探索の間隔を広くする（たとえば、図１１（ｂ）、（ｃ）のように探索位置を決定する）。また、パルス数が多いときは1本あたりのパルスに配分されるビット数は少なくなるため、疎になる部分の間隔がパルス数が少ない場合より広くなる（パルス位置の精度が荒くなる）。なお、ピッチ周期が短い場合は、実施の形態５に示したように、サブフレーム内の最初のピッチピークから１ピッチ周期強の範囲のみに探索範囲を限定すると、より音声品質を向上することが可能である。
【０１０２】
パルス位置探索器７５は、探索位置算出器７４で決定された探索位置に基づいてパルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「 ITU-T STUDY GROUP15 - CONTRIBUTION 152, "G.729-CODING OF SPEECH AT 8 KBIT/S USING CONJUGATE-STRUCTURE ALGEBRAIC-CODE-EXCITED LINEAR-PREDICTION (CS-ACELP)", COM 15-152-E July 1995 」に示されているように、たとえばパルス数が４本の場合は式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。
0004063911.tif 000002
ここで、ｄｎ（ｉ）（ｉ＝０〜７９：サブフレーム長８０サンプルの場合）はパルス音源成分のターゲットベクトルｘ‘（ｉ）を合成フィルタのインパルス応答でバックワードフィルタリングしたもので、ｒｒ（ｉ，ｉ）は、式（３）のようにインパルス応答の自己相関行列である。また、ｉ０、ｉ１、ｉ２、ｉ３が取り得る位置の範囲は探索位置算出器７４で求められたものである。具体的にはパルス数が４本の場合、図１３（ａ）〜（ｄ）のようになる（図中矢印をつけた部分が取り得る位置、なお、目盛りの数値はピッチピーク位置を０とした相対値である）。
【数１】
0004063911.tif 000003
．．．（３）
【０１０３】
パルス位置探索器７５によって、最適パルス位置の組み合わせた決定されると、その組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルが乗算器７７に出力され、パルス符号ベクトル利得が乗算され、加算器７８に出力される。
【０１０４】
加算器７８は適応符号ベクトル成分とパルス音源ベクトル成分の加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１０５】
（実施の形態７）
図１４は、本発明の第７の発明の実施の形態を示し、パルス探索前にパルスの振幅を決定する構成を有する、ＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。図１４において、８１は過去の励振音源信号のバッファから構成され、適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器８２と乗算器８８に出力する適応符号帳、８２はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌと適応符号帳８１から出力された適応符号ベクトルを入力とし、ピッチピーク位置を探索位置算出器８４とパルス振幅算出器８７に出力するピッチピーク位置算出器、８３はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌを入力として、パルス数を探索位置算出器８４に出力するパルス数決定器、８４はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌとパルス数決定器８３から出力されたパルス数とピッチピーク位置算出器８２から出力されたピッチピーク位置を入力とし、パルスの探索位置をパルス位置探索器８５に出力する探索位置算出器、８５はピッチ分析あるいは適応符号帳探索によって外部で求められたピッチ周期Ｌと探索位置算出器８４から出力されたパルス探索位置とパルス振幅算出器８７から出力されたパルス振幅を入力とし、パルス音源に用いるパルスを立てる位置の組み合わせを決定してその組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルを乗算器８９に出力するパルス位置探索器、８６は外部のＬＰＣ分析およびＬＰＣ量子化器によって決定された線形予測フィルタによって得られる予測残差信号から、乗算器８８から出力された（利得乗算後の）適応符号ベクトルを減算し、差分信号をパルス振幅算出器８７に出力する加算器、８７は加算器８６から出力された差分信号を入力とし、パルス振幅情報をパルス位置探索器８５に出力するパルス振幅算出器、８８は適応符号帳８１から出力された適応符号ベクトルを入力として適応符号ベクトル利得を乗算し、加算器９０および８６に出力する乗算器、８９は、パルス位置探索器８５から出力されたパルス音源ベクトルを入力としてパルス音源ベクトル利得を乗算し、加算器９０に出力する乗算器、９０は乗算器８８および８９から出力されたベクトルの加算をおこない、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１０６】
以上のように構成されたＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部について、図１４を用いてその動作を説明する。適応符号帳８１から出力された適応符号ベクトルは乗算器８８に出力され、適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器９０および８６に出力される。
【０１０７】
ピッチピーク位置算出器８２は適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を探索位置算出器８４およびパルス振幅算出器８７に出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの内積を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルの内積を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。
【０１０８】
パルス数決定器８３は、ピッチ周期Ｌの値に基づいて、パルス音源に使用するパルスの本数を決定して、探索位置算出器８４に出力する。パルス数とピッチ周期の関係は予め学習的あるいは統計的に定められており、たとえばピッチ周期が４５サンプル以下の場合は５本、４５サンプルを超えて８０サンプル未満の場合は４本、８０サンプル以上の場合は３本、というようにピッチ周期の値の範囲によってそれぞれのパルス本数が定められている。さらに、連続するサブフレーム間のパルス本数の変化やピッチ周期Ｌの変化などを考慮に入れてパルス数を決定すると、連続するサブフレーム間の不連続性緩和や有声部の立ち上がり部の品質向上を図ることができる。具体的には、連続するサブフレームで、ピッチ周期Ｌから決定されたパルス数が５本から３本に減少したときは、パルス数の減少にヒステリシスを持たせて、５本から急に３本に減らすのではなく４本にすることによってサブフレーム間でパルス数が大きく変化することを避けるようにする、あるいは、連続するサブフレーム間でピッチ周期Ｌが大きく異なる場合は、有声部の立ち上がりである可能性が大きいので、パルス数を減らしてパルス位置の精度を向上させた方が音声品質が向上するため、前サブフレームのピッチ周期Ｌと現サブフレームのピッチ周期Ｌが大きく異なる場合は現サブフレームのピッチ周期Ｌの値に関わらずパルス数を３本とする、等という手法によってパルス数の決定を行うとより音声品質の向上を図ることが可能である。なお、これらの手法を用いる場合には、ピッチ分析における倍ピッチ誤りや半ピッチ誤り等の影響を受けやすくなるので、これらの影響を緩和するパルス数決定法（たとえば、半ピッチや倍ピッチの可能性を考慮に入れてピッチ周期の連続性を判定するなど）を取り入れたり、ピッチ分析の精度をでき得る限り上げると、より効果的である。
【０１０９】
探索位置算出器８４は、ピッチピーク位置とパルス本数をもとにして、パルス探索を行う位置を決定する。パルスの探索位置はピッチピーク付近は密に、それ以外の部分は疎になるように配分される（全てのサンプル点を探索するだけの十分なビット配分がないときに有効である）。すなわち、ピッチピーク位置近傍は全てのサンプル点がパルス位置探索の対象となるが、ピッチピーク位置から離れた部分は２サンプル毎や３サンプル毎というようにパルス位置探索の間隔を広くする（たとえば、図１１（ｂ）、（ｃ）のように探索位置を決定する）。また、パルス数が多いときは１本あたりのパルスに配分されるビット数は少なくなるため、疎になる部分の間隔がパルス数が少ない場合より広くなる（パルス位置の精度が荒くなる）。なお、ピッチ周期が短い場合は実施の形態５に示したように、サブフレーム内の最初のピッチピークから１ピッチ周期強の範囲のみに探索範囲を限定すると、より音声品質を向上することが可能である。
【０１１０】
パルス位置探索器８５は、探索位置算出器８４で決定された探索位置と後述のパルス振幅算出器８７で決定されたパルス振幅情報に基づいてパルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「 ITU-T STUDY GROUP15 - CONTRIBUTION 152,"G.729-CODING OF SPEECH AT 8 KBIT/S USING CONJUGATE-STRUCTURE ALGEBRAIC-CODE-EXCITED LINEAR-PREDICTION (CS-ACELP)", COM 15-152-E July 1995」に示されているように、たとえばパルス数が４本の場合は、式（４）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。
0004063911.tif 000004
ここで、ｄｎ（ｉ）（ｉ＝０〜７９：サブフレーム長８０サンプルの場合）はパルス音源成分のターゲットベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだもので、ｒｒ（ｉ，ｉ）は式（３）のようにインパルス応答の自己相関行列である。また、ｉ０、ｉ１、ｉ２、ｉ３が取り得る位置の範囲は探索位置算出器８４で求められたものである。具体的にはパルス数が４本の場合、図１３（ａ）〜（ｄ）のようになる（図中矢印をつけた部分が取りうる位置、なお、目盛りの数値はピッチピーク位置を０とした相対値である）。また、a0、a1、a2、a3はパルス振幅算出器８７で求められたパルス振幅である。
【０１１１】
パルス位置探索器８５によって、最適パルス位置の組み合わせた決定されると、その組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルが乗算器８９に出力され、パルス符号ベクトル利得が乗算され、加算器９０に出力される。
【０１１２】
加算器８６は、外部で行われるＬＰＣ分析によって得られる線形予測残差信号（予測残差ベクトル）から適応符号ベクトル成分（適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗算したもの）を減算し、差分信号をパルス振幅算出器８７に出力する。なお、ＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源部においては、一般的には適応符号ベクトル利得と雑音符号ベクトル（本発明ではパルス音源ベクトルに相当）利得は、適応符号帳探索と雑音符号帳探索（本発明ではパルス位置探索に相当）の双方が終わった後に決定されるため、適応部号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗算したベクトルを、パルス位置探索以前に得ることはできない。このため、加算器８６で減算に使用する適応符号ベクトル成分は、適応符号帳探索時に式（５）から求められる適応符号ベクトル利得（最終的な最適適応符号ベクトル利得ではない）を適応符号ベクトルに乗算したものである。
【数２】
0004063911.tif 000005
．．．（５）
ここで、ｘ（ｎ）はいわゆるターゲットベクトルで、ここでは聴覚重みづけした入力信号から現サブフレームのＬＰＣ合成フィルタの零入力応答を除去したものである。また、ｙ（ｎ）は合成音声信号のうち、適応符号ベクトルによって生成される成分で、ここでは適応符号ベクトルに、現サブフレームのＬＰＣ合成フィルタと聴覚重みづけフィルタを縦続接続したフィルタのインパルス応答を、畳み込んだものである。
【０１１３】
パルス振幅算出器８７は、ピッチピーク位置算出器８２によって求められたピッチピーク位置を用いて、加算器８６から出力された差分信号をピッチピーク位置近傍とそれ以外の部分に分割し、それぞれの部分のパワーの平均値またはそれぞれの部分に含まれる各サンプル点における信号振幅の絶対値の平均値を求め、それぞれの振幅をピッチピーク位置近傍のパルス振幅およびそれ以外の部分のパルス振幅としてパルス位置探索器８５に出力する。パルス位置探索器８５では、ピッチパルス近傍のパルスとそれ以外の部分のパルスとで異なる振幅を用いて式（４）の評価を行い、パルス位置探索を行う。パルス位置探索で決定されたパルス位置とその位置のパルスに割り当てられたパルス振幅によって表現される、パルス音源ベクトルがパルス位置探索器８５から出力される。
【０１１４】
加算器９０は適応符号ベクトル成分とパルス音源ベクトル成分の加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１１５】
（実施の形態８）
図１５は、本発明の第８の発明の実施の形態を示し、ピッチ周期の連続性の判定結果に基づいてパルス探索に用いる探索位置を切り替える構成を有する、ＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。図１５において、９１は適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器９２と乗算器９９に出力する適応符号帳、９２は適応符号帳９１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力として、適応符号ベクトル内のピッチピーク位置を探索位置算出器９４に出力するピッチピーク位置算出器、９３はピッチ周期Ｌを入力として、パルス音源のパルス数を探索位置算出器９４に出力するパルス数決定器、９４は、ピッチ周期Ｌとピッチピーク位置算出器９２から出力されたピッチピーク位置とパルス数決定器９３から出力されたパルス数を入力として、パルスの探索位置をスイッチ９８を介してパルス位置探索器９７に出力する探索位置算出器、９５は、現サブフレームのピッチ周期Ｌを入力とし、1サブフレーム分遅延させて判定器９６に出力する遅延器、９６は現サブフレームのピッチ周期Ｌと遅延器９５から出力された前サブフレームのピッチ周期を入力として、ピッチ周期の連続性の判定結果をスイッチ９８に出力する判定器、９７はスイッチ９８を介して探索位置算出器９４から入力されるパルスの探索位置またはスイッチ９８を介して入力される固定探索位置と、スイッチ９８を介して入力されるピッチ周期Ｌをそれぞれ入力とし、入力された探索位置とピッチ周期Ｌを用いてパルス位置の探索を行い、パルス音源ベクトルを乗算器１００に出力するパルス位置探索器、９８は判定器９６から入力される判定結果に基づいて切り替わる連動する２系統のスイッチで、一方の系統のスイッチは、パルスの探索位置を探索位置算出器９４によって算出された探索位置と予め定められている固定探索位置との切り替えに用いられ、もう一方の系統のスイッチは、ピッチ周期Ｌをパルス位置探索器９７に入力するかしないかのＯＮ／ＯＦＦに用いられる。９９は適応符号帳９１から出力された適応符号ベクトルを入力とし、適応符号ベクトル利得を乗じて加算器１０１に出力する乗算器、１００はパルス位置探索器９７から出力されたパルス音源ベクトルを入力とし、パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器１０１に出力する乗算器、１０１は乗算器９９および１００から入力されたベクトルの加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１１６】
以上の様に構成された、ＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部について、図１５を用いてその動作を説明する。適応符号帳９１は、過去の励振音源のバッファにより構成され、外部のピッチ分析または適応符号帳探索手段によって求められたピッチ周期またはピッチラグに基づいて励振音源のバッファから該当する部分を取り出し、適応符号ベクトルとしてピッチピーク位置算出器９２および乗算器９９に出力する。適応符号帳９１から乗算器９９に出力された適応符号ベクトルは、適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器１０１に出力される。
【０１１７】
ピッチピーク位置算出器９２は、適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を探索位置算出器９４に出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの内積を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルの内積を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。
【０１１８】
パルス数決定器９３はピッチ周期Ｌの値に基づいて、パルス音源に使用するパルスの本数を決定して、探索位置算出器９４に出力する。パルス数とピッチ周期の関係は予め学習的あるいは統計的に定められており、たとえばピッチ周期が４５サンプル以下の場合は５本、４５サンプルを超えて８０サンプル未満の場合は４本、８０サンプル以上の場合は３本、というようにピッチ周期の値の範囲によってそれぞれのパルス本数が定められている。
【０１１９】
探索位置算出器９４は、ピッチピーク位置とパルス本数をもとにして、パルス探索を行う位置を決定する。パルスの探索位置はピッチピーク付近は密に、それ以外の部分は疎になるように配分される（全てのサンプル点を探索するだけの十分なビット配分がないときに有効である）。すなわち、ピッチピーク位置近傍は全てのサンプル点がパルス位置探索の対象となるが、ピッチピーク位置から離れた部分は２サンプル毎や３サンプル毎というようにパルス位置探索の間隔を広くする（たとえば、図１１（ｂ）、（ｃ）のように探索位置を決定する）。また、パルス数が多いときは１本あたりのパルスに配分されるビット数は少なくなるため、疎になる部分の間隔がパルス数が少ない場合より広くなる（パルス位置の精度が荒くなる）。なお、ピッチ周期が短い場合は実施の形態５に示したように、サブフレーム内の最初のピッチピークから１ピッチ周期強の範囲のみに探索範囲を限定すると、より音声品質を向上することが可能である。
【０１２０】
パルス位置探索器９７は、探索位置算出器９４で決定された探索位置または予め決められている固定探索位置とピッチ周期Ｌに基づいてパルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「 ITU-T STUDY GROUP15 - CONTRIBUTION 152,"G.729-CODING OF SPEECH AT 8 KBIT/S USING CONJUGATE-STRUCTURE ALGEBRAIC-CODE-EXCITED LINEAR-PREDICTION (CS-ACELP)", COM 15-152-E July 1995」に示されているように、たとえばパルス数が４本の場合は式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。
【０１２１】
スイッチ９８の切り替えは、判定器９６の判定結果に基づいて行われる。判定器９６は、現サブフレームのピッチ周期Ｌと遅延器９５から入力された直前のサブフレームにおけるピッチ周期を用いて、ピッチ周期が連続しているか否かを判定する。具体的には、現サブフレームのピッチ周期の値と直前のサブフレームのピッチ周期の値の差が予め定められたあるいは計算により求められた閾値以下の場合に、ピッチ周期が連続していると判定する。ピッチ周期が連続であると判定された場合、現サブフレームは有声・有声定常部であるとみなし、スイッチ９８は探索位置算出器９４とパルス位置探索器９７を接続し、ピッチ周期Ｌをパルス位置探索器９７に入力する（スイッチ９８の一方の系統は探索位置算出器９４に切り替えられ、もう一方の系統はＯＮ状態となってピッチ周期Ｌをパルス位置探索器９７に入力する）。ピッチ周期が連続でない（現サブフレームのピッチ周期と直前のサブフレームのピッチ周期の差が閾値を超えてい）と判定された場合、現サブフレームは有声・有声定常部でない（無声部・有声立ち上がり部である）とみなし、スイッチ９８は予め定められている固定探索位置をパルス探索器９７に入力し、ピッチ周期Ｌはパルス位置探索器に入力しない（スイッチ９８の一方の系統は固定探索位置に切り替えられ、もう一方の系統はＯＦＦ状態となってピッチ周期Ｌはパルス位置探索器９７に入力されない）。
【０１２２】
パルス位置探索器９７によって、最適パルス位置の組み合わせた決定されると、その組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルが乗算器１００に出力され、パルス符号ベクトル利得が乗算され、加算器１０１に出力される。
【０１２３】
加算器１０１は適応符号ベクトル成分とパルス音源ベクトル成分の加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１２４】
なお、図１６に示した表は図１５の固定探索位置の内容の一例を示している。図１６（ｂ）は、図１３に示した探索位置と同様に１パルスあたり８個所の位置を割り当てた場合に、サブフレーム全体に均等に探索位置が散らばるように探索位置を固定したものである（ピッチピーク近傍を密に、その他の部分を疎に、というのではなく、全体的に均等な密度にしている）。また、図１６（ａ）は、４パルスのうち２パルスに割り当てる探索位置を４個所ずつに減らす代わりに、探索位置の種類を４種類にして、サブフレーム内の全てのサンプル点がどれかの探索位置グループに含まれる様にしたものである（パルス位置を表現する為のビット数は（ａ）も（ｂ）も図１３も全て同じ）。このようにすると、図１６（ｂ）のように、全く探索されない位置がなくなる為、同一のビット数でも一般的に図１６（ａ）の方が性能が良くなる。
【０１２５】
なお、本実施例では、パルス数決定器９３を有するパルス数可変型の音声符号化装置の音源生成部を示したが、パルス数決定器９３を持たないパルス数固定型のものにおいても、ピッチ周期の連続性を用いたパルス探索位置切り替えは有効である。また、本実施例では、ピッチ周期の連続性を直前のサブフレームと現在のサブフレームのピッチ周期のみから判定しているが、さらに過去のサブフレームのピッチ周期を利用することによって判定確度を向上させることも可能である。
【０１２６】
（実施の形態９）
図１７は、本発明の第９の発明の実施の形態を示し、ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）の量子化が２段量子化構成になっており、初段のターゲットが適応符号帳探索直後に算出されるピッチゲインであり、この初段の量子化ピッチゲインに基づいてパルス探索に用いる探索位置を切り替える構成を有する、ＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。図１７において、１１１は、適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器１１２とピッチゲイン算出器１１６と乗算器１２３に出力する適応符号帳、１１２は、適応符号帳１１１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力として、適応符号ベクトル内のピッチピーク位置を探索位置算出器１１４に出力するピッチピーク位置算出器、１１３はピッチ周期Ｌを入力として、パルス音源のパルス数を探索位置算出器１１４に出力するパルス数決定器、１１４はピッチ周期Ｌとピッチピーク位置算出器１１２から出力されたピッチピーク位置とパルス数決定器１１３から出力されたパルス数を入力として、パルスの探索位置をスイッチ１１５を介してパルス位置探索器１１９に出力する探索位置算出器、１１５は判定器１１８から入力される判定結果に基づいて切り替わる連動する２系統のスイッチで、一方の系統のスイッチはパルスの探索位置を探索位置算出器１１４によって算出された探索位置と予め定められている固定探索位置との切り替えに用いられ、もう一方の系統のスイッチは、ピッチ周期Ｌをパルス位置探索器１１９に入力するかしないかのＯＮ／ＯＦＦに用いられる。１１６は適応符号帳１１１から出力された適応符号ベクトルと現フレームのターゲットベクトルとインパルス応答を入力とし、ピッチゲインを量子化器１１７に出力するピッチゲイン算出器、１１７はピッチゲイン算出器１１６から出力されるピッチゲインを量子化して、判定器１１８と加算器１２０および１２２に出力する量子化器、１１８は量子化器１１７から出力された初段量子化ピッチゲインを入力として、ピッチ周期性の判定結果をスイッチ１１５に出力する判定器、１１９はスイッチ１１５を介して探索位置算出器１１４から入力されるパルスの探索位置またはスイッチ１１５を介して入力される固定探索位置と、スイッチ１１５を介して入力されるピッチ周期Ｌをそれぞれ入力とし、入力された探索位置とピッチ周期Ｌを用いてパルス位置の探索を行い、パルス音源ベクトルを乗算器１２４に出力するパルス位置探索器、１２０は量子化器１１７から出力された初段量子化ピッチゲインと差分量子化器１２１から出力された差分量子化ピッチゲインとを入力として、加算結果を最適量子化ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）として乗算器１２３に出力する加算器、１２１は加算器１２２から出力された差分値を入力とし、その量子化値を加算器１２０に出力する差分量子化器、１２２は適応符号ベクトルとパルス音源ベクトルが決定された後に外部で算出される最適ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）と量子化器１１７から出力された初段量子化ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）とを入力とし、これらの差分を差分量子化器１２１に出力する加算器、１２３は適応符号帳１１１から出力された適応符号ベクトルを入力とし、加算器１２０から出力された量子化ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）を乗じて加算器１２５に出力する乗算器、１２４はパルス位置探索器１１９から出力されたパルス音源ベクトルを入力とし、パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器１２５に出力する乗算器、１２５は乗算器１２３および１２４から入力されたベクトルの加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１２７】
以上のように構成された音声符号化装置の音源生成部について、図１７を用いてその動作を説明する。適応符号帳１１１は、過去の励振音源のバッファにより構成され、外部のピッチ分析または適応符号帳探索手段によって求められたピッチ周期またはピッチラグに基づいて励振音源のバッファから該当する部分を取り出し、適応符号ベクトルとしてピッチピーク位置算出器１１２およびピッチゲイン算出器１１６および乗算器１２３に出力する。適応符号帳１１１から乗算器１２３に出力された適応符号ベクトルは、加算器１２０から出力される量子化ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）が乗算されて加算器１２５に出力される。
【０１２８】
ピッチピーク位置算出器１１２は、適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を探索位置算出器１１４に出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの内積を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルの内積を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。
【０１２９】
パルス数決定器１１３はピッチ周期Ｌの値に基づいて、パルス音源に使用するパルスの本数を決定して、探索位置算出器１１４に出力する。パルス数とピッチ周期の関係は予め学習的あるいは統計的に定められており、たとえばピッチ周期が４５サンプル以下の場合は５本、４５サンプルを超えて８０サンプル未満の場合は４本、８０サンプル以上の場合は３本、というようにピッチ周期の値の範囲によってそれぞれのパルス本数が定められている。
【０１３０】
探索位置算出器１１４は、ピッチピーク位置とパルス本数をもとにして、パルス探索を行う位置を決定する。パルスの探索位置はピッチピーク付近は密に、それ以外の部分は疎になるように配分される（全てのサンプル点を探索するだけの十分なビット配分がないときに有効である）。すなわち、ピッチピーク位置近傍は全てのサンプル点がパルス位置探索の対象となるが、ピッチピーク位置から離れた部分は2サンプル毎や３サンプル毎というようにパルス位置探索の間隔を広くする（たとえば、図１１（ｂ）、（ｃ）のように探索位置を決定する）。また、パルス数が多いときは１本あたりのパルスに配分されるビット数は少なくなるため、疎になる部分の間隔がパルス数が少ない場合より広くなる（パルス位置の精度が荒くなる）。なお、ピッチ周期が短い場合は、実施の形態５に示したように、サブフレーム内の最初のピッチピークから１ピッチ周期強の範囲のみに探索範囲を限定すると、より音声品質を向上することが可能である。
【０１３１】
パルス位置探索器１１９は、探索位置算出器１１４で決定された探索位置または予め決められている固定探索位置とピッチ周期Ｌに基づいてパルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「 ITU-T STUDY GROUP15 - CONTRIBUTION 152,"G.729-CODING OF SPEECH AT 8 KBIT/S USING CONJUGATE-STRUCTURE ALGEBRAIC-CODE-EXCITED LINEAR-PREDICTION (CS-ACELP)", COM 15-152-E July 1995」に示されているように、たとえばパルス数が４本の場合は、式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。
【０１３２】
スイッチ１１５の切り替えは、判定器１１８の判定結果に基づいて行われる。判定器１１８は、量子化器１１７から出力された初段量子化ピッチゲインを用いて、現サブフレームがピッチ周期性の強いサブフレームか否かを判定する。具体的には、初段量子化ピッチゲインが予め定められたあるいは計算により求められた範囲内にある場合に、ピッチ周期性が強いと判定する。ピッチ周期性が強いと判定された場合、現サブフレームは有声・有声定常部であるとみなし、スイッチ１１５は探索位置算出器１１４とパルス位置探索器１１９を接続し、ピッチ周期Ｌをパルス位置探索器に入力する（スイッチ１１５の一方の系統は探索位置算出器１１４に切り替えられ、もう一方の系統はＯＮ状態となってピッチ周期Ｌをパルス位置探索器１１９に入力する）。ピッチ周期が連続でない（現サブフレームのピッチ周期と直前のサブフレームのピッチ周期の差が閾値を超えてい）と判定された場合、現サブフレームは有声・有声定常部でない（無声部・有声立ち上がり部である）とみなし、スイッチ１１５は予め定められている固定探索位置をパルス探索器１１９に入力し、ピッチ周期Ｌはパルス位置探索器に入力しない（スイッチ１１５の一方の系統は固定探索位置に切り替えられ、もう一方の系統はＯＦＦ状態となってピッチ周期Ｌはパルス位置探索器１１９に入力されない）。
【０１３３】
パルス位置探索器１１９によって、最適パルス位置の組み合わせた決定されると、その組み合わせによって生成されるパルス音源ベクトルが乗算器１２４に出力され、パルス符号ベクトル利得が乗算され、加算器１２５に出力される。
【０１３４】
ピッチゲイン算出器１１６は、現サブフレームの量子化ＬＰＣ合成フィルタと聴覚重みづけフィルタを縦続接続したフィルタのインパルス応答とターゲットベクトルと適応符号帳から出力された適応符号ベクトルとを用いて、式（５）によってピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）を算出する。算出されたピッチゲインは量子化器１１７で量子化され、ピッチ周期性の強さを判定する判定器１１８と加算器１２０および１２２に出力される。加算器１２２では、音源符号帳探索（適応符号帳探索と雑音符号帳探索（本実施例ではパルス位置探索））が全て終了した後に算出される最適量子化ピッチゲインと、量子化器１１７から出力される（初段）量子化ピッチゲインとの差分を計算し、差分量子化器１２１に出力する。差分量子化器１２１で量子化された差分値は、加算器１２０によって、量子化器１１７から出力される初段量子化ピッチゲインと加算されて、最適量子化ピッチゲインとして乗算器１２３に出力される。
【０１３５】
乗算器１２３は、適応符号帳１１１から出力された適応符号ベクトルに最適量子化ピッチゲインを乗じて、加算器１２５に出力する。
【０１３６】
加算器１２５は、適応符号ベクトル成分とパルス音源ベクトル成分の加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１３７】
なお、本実施例では、判定器１１８の入力として、現サブフレームの初段量子化ピッチゲインを用いたが、一般的なゲイン量子化を用いた場合（本実施例に示したような多段量子化を用いない場合）には、直前のサブフレームの量子化ピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）を判定器１１８の入力とすることも可能である。また、本実施例では、パルス数決定器を有するパルス数可変型の音声符号化装置の音源生成部を示したが、パルス数決定器を持たないパルス数固定型のものにおいても、ピッチゲインの値を用いて周期性の強さを判定してパルス探索位置切り替えを行うことは有効である。
【０１３８】
（実施の形態１０）
図１８は本発明の第１０の実施の形態を示し、連続するサブフレーム間の音源信号波形の位相の連続性を利用して、バックワードで雑音符号帳に対する位相適応処理の切り替えを行う音声符号化装置の音源生成部を示す。図１８において、１８０１は適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器１８０２と乗算器１８１０に出力する適応符号帳、１８０２は適応符号帳１８０１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌとを入力として、適応符号ベクトル内のピッチピーク位置を遅延器１８０３と判定器１８０６と探索位置算出器１８０７とに出力するピッチピーク位置算出器、１８０３はピッチピーク位置算出器１８０２から出力されたピッチピーク位置を入力として、１サブフレーム分遅延させてピッチピーク位置予測器１８０５に出力する遅延器、１８０４はピッチ周期Ｌを入力として、１サブフレーム分遅延させてピッチピーク位置予測器１８０５に出力する遅延器、１８０５は遅延器１８０３から出力された直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置と遅延器１８０４から出力された直前のサブフレームにおけるピッチ周期と現在のサブフレームにおけるピッチ周期Ｌとを入力として、予測ピッチピーク位置を判定器１８０６に出力するピッチピーク位置予測器、１８０６はピッチピーク位置算出器１８０２から出力されたピッチピーク位置とピッチピーク位置予測器１８０５から出力された予測ピッチピーク位置とを入力として、直前のサブフレームと現在のサブフレームで位相の連続性があるかどうかを判定し、判定結果をスイッチ１８０８に出力する判定器、１８０７はピッチピーク位置算出器１８０２から出力されたピッチピーク位置とピッチ周期Ｌとを入力として、音源パルスの探索位置をスイッチ１８０８を介してパルス位置探索器１８０９に出力する探索位置算出器、１８０８は判定器１８０６から出力された判定結果に基づいて切り替わるスイッチで、探索位置算出器から出力された探索位置と予め定められている固定探索位置との切り替えに用いられる。１８０９はスイッチ１８０８を介して探索位置算出器１８０７から入力される音源パルスの探索位置またはスイッチ１８０８を介して入力される固定探索位置と、ピッチ周期Ｌをそれぞれ入力とし、入力された音源パルス探索位置とピッチ周期Ｌを用いて音源パルスの位置を探索し、パルス音源ベクトルを乗算器１８１２に出力するパルス位置探索器、１８１０は適応符号帳１８０１から出力された適応符号ベクトルを入力として量子化適応符号ベクトル利得を乗じて加算器１８１１に出力する乗算器、１８１２はパルス位置探索器１８０９から出力されるパルス音源ベクトルを入力として量子化パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器１８１１に出力する乗算器、１８１１は乗算器１８１０および１８１２から出力されたベクトルをそれぞれ入力とし、入力されたベクトルの加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１３９】
以上のように構成された音声符号化装置の音源生成部について、図１８を用いてその動作を説明する。適応符号帳１８０１は、過去の励振音源のバッファにより構成され、外部のピッチ分析または適応符号帳探索手段によって求められたピッチ周期またはピッチラグに基づいて励振音源のバッファから該当する部分を取り出し、適応符号ベクトルとしてピッチピーク位置算出器１８０２および乗算器１８１０に出力する。適応符号帳１８０１から乗算器１８１０に出力された適応符号ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器１８１１に出力される。
【０１４０】
ピッチピーク位置算出器１８０２は、適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を遅延器１８０３と判定器１８０６と探索位置算出器１８０７のそれぞれに出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの正規化相互相関関数を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと、適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルとの正規化相互相関関数を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。さらに、検出されたピッチピーク位置を含む１ピッチ周期波形の中から振幅値最大となる位置をピッチピークとする後処理を加えれば、１ピッチ周期波形内のセカンドピークを誤検出することを回避することも可能である。
【０１４１】
遅延器１８０３は、ピッチピーク位置算出器１８０２で算出されたピッチピーク位置を１サブフレーム分だけ遅延させてピッチピーク位置予測器１８０５に出力する。即ち、ピッチピーク位置予測器１８０５には直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置が遅延器１８０３から入力される。遅延器１８０４は、ピッチ周期Ｌを１サブフレーム分だけ遅延させてピッチピーク位置算出器１８０５に出力する。即ち、ピッチピーク位置予測器１８０５には直前のサブフレームにおけるピッチ周期が遅延器１８０４から入力される。
【０１４２】
ピッチピーク位置予測器１８０５は、遅延器１８０３から入力される直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置と、遅延器１８０４から入力される直前のサブフレームにおけるピッチ周期と、現在のサブフレームにおけるピッチ周期Ｌを入力として、現在のサブフレームにおけるピッチピーク位置を予測し、予測ピッチピーク位置を判定器１８０６に出力する。予測ピッチピーク位置は（６）式によって求められる（図１９参照）。
Φ（Ｎ）＝Φ（Ｎ−１）＋ｎ×Ｔ（Ｎ−１）＋Ｔ（Ｎ）−Ｌ，
ｎ＝ＩＮＴ（（Ｌ−Φ（Ｎ−１））／Ｔ（Ｎ−１））．．．（６）
【０１４３】
上式において、Φ（ｋ）は第ｋ番目のサブフレームにおける最初のピッチピーク位置をそのサブフレームの先頭を０として表したものであり、Ｔ（ｋ）は第ｋ番目のサブフレームにおける音源（音声）信号のピッチ周期であり、Ｌはサブフレーム長である。また、ｎは第ｋ番目のサブフレームにおける最初のピッチピーク位置（Φ（ｋ））から第ｋ番目のサブフレームの最後のまでの間にいくつのピッチ周期長が含まれるか（小数点以下切り捨て）を示す整数値である。（ｋ＝０，１，２，…）
【０１４４】
判定器１８０６は、ピッチピーク位置算出器１８０２から出力されたピッチピーク位置とピッチピーク位置予測器１８０５から出力された予測ピッチピーク位置とを入力とし、ピッチピーク位置が予測ピッチピーク位置と大きくかけ離れていない場合は位相が連続していると判定し、ピッチピーク位置が予測ピッチピーク位置と大きく異なる場合は位相が連続していないと判定する。そして、判定結果をスイッチ１８０８に出力する。なお、ピッチピーク位置を予測ピッチピーク位置と比較する際、ピッチピーク位置または予測ピッチピーク位置がサブフレーム境界付近に存在する場合は、１ピッチ周期後の位置がピッチピーク位置である可能性も考慮して、ピッチピーク位置と予測ピッチピーク位置の比較を行って位相の連続性の判定を行う。
【０１４５】
探索位置算出器１８０７は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、探索位置をスイッチ１８０８を介してパルス位置探索器１８０９に出力する。探索位置の決定法としては、例えば実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチピーク近傍は密にそれ以外の部分は疎に探索位置が分布するように決定される。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用することも有効である。
【０１４６】
スイッチ１８０８は、判定器１８０６の判定結果に基づいて位相適応型の音源パルス探索を行うか、固定位置による音源パルス探索（または一般の雑音符号帳探索）を行うかを切り替えるものである。即ち、判定器１８０６の判定結果が、「位相の連続性あり」の場合は探索位置算出器１８０７とパルス位置探索器１８０９を接続して、探索位置算出器１８０７によって算出された音源パルス探索位置をパルス位置探索器１８０９に入力させる（つまり、位相適応型の音源パルス探索を行わせる）。反対に、判定器１８０６の判定結果が、「位相の連続性なし」の場合は固定探索位置をパルス位置探索器１８０９に入力させるように切り替わる（一般の雑音符号帳探索と切り替える場合は別途雑音符号帳探索器を備える構成とし、パルス位置探索器１８０９と切り替えて用いる構成にする）。
【０１４７】
パルス位置探索器１８０９は、探索位置算出器１８０７で決定された音源パルス探索位置または予め決められている固定探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996 」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定している。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器１８１２に出力される。パルス位置探索器１８０９から乗算器１８１２に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器１８１１に出力される。
【０１４８】
加算器１８１１は、乗算器１８１０から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器１８１２から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１４９】
なお、本発明による音声符号化装置においては、有声定常部以外の部分では、固定探索位置が選択され続ける状態が生じ易いので、伝送路誤りの影響が伝播している場合にはリセットをかける効果を得ることもできる。（ピッチピーク位置を０とする相対位置でパルス位置を表現する場合は、一度伝送路誤りが生じて符号器側と復号器側の適応符号帳の内容が大きく異なってしまうと、後続のフレームにおいて伝送路誤りがなくてもピッチピーク位置が符号器側と復号器側で一致しなくなり続ける現象が発生することがあり、誤りの影響を長く引きずることになる。）
【０１５０】
また、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０１５１】
（実施の形態１１）
図２０は本発明の第１１の実施の形態を示し、適応符号ベクトルの形状に強いパルス性が存在するか否かで、位相適応処理を行うか行わないかの切り替えを行うＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。図２０において、２００１は適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２００２とパルス性判定器２００３と乗算器２００７に出力する適応符号帳、２００２は適応符号帳２００１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌとを入力として、適応符号ベクトル内のピッチピーク位置をパルス性判定器２００３と探索位置算出器２００４とに出力するピッチピーク位置算出器、２００３は適応符号帳２００１から出力された適応符号ベクトルとピッチピーク位置算出器２００２から出力されたピッチピーク位置と外部から入力するピッチ周期Ｌを入力として、適応符号ベクトルによいパルス性が存在するか否かを判定し、判定結果をスイッチ２００５に出力するパルス性判定器、２００４は外部から入力するピッチ周期Ｌとピッチピーク位置算出器２００２から出力されるピッチピーク位置を入力として、音源パルスの探索位置をスイッチ２００５を介してパルス位置探索器２００６に出力する探索位置算出器、２００５はパルス性判定器２００３から出力された判定結果に基づいて切り替わるスイッチで、探索位置算出器２００４から出力された探索位置と予め定められている固定探索位置との切り替えに用いられる。２００６はスイッチ２００５を介して探索位置算出器２００４から入力される音源パルスの探索位置またはスイッチ２００５を介して入力される固定探索位置と外部から入力されるピッチ周期Ｌをそれぞれ入力とし、入力された音源パルス探索位置とピッチ周期Ｌを用いて音源パルスの位置を探索し、パルス音源ベクトルを乗算器２００９に出力するパルス位置探索器、２００７は適応符号帳２００１から出力された適応符号ベクトルを入力として量子化適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２００８に出力する乗算器、２００９はパルス位置探索器２００６から出力されるパルス音源ベクトルを入力として量子化パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２００８に出力する乗算器、２００８は乗算器２００７および２００９から出力されたベクトルをそれぞれ入力とし、入力されたベクトルの加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１５２】
以上のように構成された音声符号化装置の音源生成部について、図２０を用いてその動作を説明する。適応符号帳２００１は、過去の励振音源のバッファにより構成され、外部のピッチ分析または適応符号帳探索手段によって求められたピッチ周期またはピッチラグに基づいて励振音源のバッファから該当する部分を取り出し、適応符号ベクトルとしてピッチピーク位置算出器２００２およびパルス性判定器２００３および乗算器２００７に出力する。適応符号帳２００１から乗算器２００７に出力された適応符号ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器２００８に出力される。
【０１５３】
ピッチピーク位置算出器２００２は、適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置をパルス性判定器２００３と探索位置算出器２００４のそれぞれに出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの正規化相互相関関数を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと、適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルとの正規化相互相関関数を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。さらに、検出されたピッチピーク位置を含む１ピッチ周期波形の中から振幅値最大となる位置をピッチピークとする後処理を加えれば、１ピッチ周期波形内のセカンドピークを誤検出することを回避することも可能である。
【０１５４】
パルス性判定器２００３は、ピッチピーク位置算出器２００２で算出されたピッチピーク位置付近に適応符号ベクトルの信号パワーが集中しているかどうかを判定し、信号パワーの集中がある場合は「パルス性あり」の判定結果をスイッチ２００５に出力、信号パワーの集中が見られない場合は「パルス性なし」の判定結果をスイッチ２００５に出力する。信号パワーが集中しているかどうかを調べる手法としては、例えば以下のような方法が考えられる。まず、ピッチピーク位置を含む１ピッチ周期長の適応符号ベクトルを切り出し、切り出した信号全体のパワーを算出しこれをＰＷ０とする。次に、ピッチピーク位置の近傍の２分の１から３分の１ピッチ長の適応符号ベクトルを切り出し、この切り出した信号パワーを算出しこれをＰＷ１とする。ＰＷ１／ＰＷ０の値が所定の値（例えば０．５から０．６程度）以上である場合は、ピッチピーク近傍に信号パワーが集中しているので、パルス性が高いを判定することができる。また、別の判定方法としては、ピッチピーク位置に最初のインパルスが立つピッチ周期間隔で並べたインパルス列ベクトルで適応符号ベクトルを近似した場合の、インパルス列ベクトルと適応符号ベクトルのとの誤差を用いた判定方法がある。さらに、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと、適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルとの正規化相互相関関数を最大化することによってピッチピーク位置を求めた場合には、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと、適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルとの誤差を用いた判定方法がある。これらベクトル間の誤差を評価する手段としては、式（７）に示すような予測ゲインや式（８）に示すような正規化相互相関関数などをを利用する。式（７）および（８）において、x(n)は適応符号ベクトルまたは適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトル、y(n)はインパルス列ベクトルまたはインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルである。どちらの式においても値が例えば０．３〜０．４以上あれば、ある程度強いパルス性が適応符号ベクトルに存在していると判定できる。
【数３】
0004063911.tif 000006
．．．（７）
【数４】
0004063911.tif 000007
．．．（８）
【０１５５】
探索位置算出器２００４は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、探索位置をスイッチ２００５を介してパルス位置探索器２００６に出力する。探索位置の決定法としては、例えば実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチピーク近傍は密にそれ以外の部分は疎に探索位置が分布するように決定される。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用することも有効である。
【０１５６】
スイッチ２００５は、パルス性判定器２００３の判定結果に基づいて位相適応型の音源パルス探索を行うか、固定位置による音源パルス探索を行うかを切り替えるものである。即ち、パルス性判定器２００３の判定結果が、「パルス性あり」の場合は探索位置算出器２００４とパルス位置探索器２００６を接続して、探索位置算出器２００４によって算出された音源パルス探索位置をパルス位置探索器２００６に入力させる（つまり、位相適応型の音源パルス探索を行わせる）。反対に、パルス性判定器２００３の判定結果が、「パルス性なし」の場合は固定探索位置をパルス位置探索器２００６に入力させるように切り替わる。
【０１５７】
パルス位置探索器２００６は、探索位置算出器２００４で決定された音源パルス探索位置または予め決められている固定探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996 」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定している。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２００９に出力される。パルス位置探索器２００６から乗算器２００９に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２００８に出力される。
【０１５８】
加算器２００８は、乗算器２００７から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２００９から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１５９】
なお、本発明による音声符号化装置においては、有声定常部以外の部分では、固定探索位置が選択され続ける状態が生じ易いので、伝送路誤りの影響が伝播している場合にはリセットをかける効果を得ることもできる。（ピッチピーク位置を０とする相対位置でパルス位置を表現する場合は、一度伝送路誤りが生じて符号器側と復号器側の適応符号帳の内容が大きく異なってしまうと、後続のフレームにおいて伝送路誤りがなくてもピッチピーク位置が符号器側と復号器側で一致しなくなり続ける現象が発生することがあり、誤りの影響を長く引きずることになる。）
【０１６０】
なお、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０１６１】
（実施の形態１２）
図２１は本発明の第１２の実施の形態を示し、パルス探索位置のインデックスを付け替えるインデックス更新手段を備え、パルス位置の探索範囲を適応符号ベクトルのピッチ周期およびピッチピーク位置によって決定するＣＥＬＰ型音声符号化装置の符号器側の音源生成部を示す。より具体的には、ピッチピーク位置からの相対位置で音源パルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置において、サブフレームの先頭側から順番にパルス位置のインデックスを付けるようにすることによって、あるフレームにおいて発生した伝送路誤りの影響が後続の伝送路誤りのないフレームに伝播することを防ぐようにした音源生成部を示す。
【０１６２】
図２１において、２１０１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２１０２およびピッチゲイン乗算器２１０６に出力する適応符号帳、２１０２は適応符号帳２１０１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、探索位置算出器２１０３に出力するピッチピーク位置算出器、２１０３はピッチピーク位置算出器２１０２から出力されたピッチピーク位置とピッチ周期Ｌを入力としてパルス音源を探索する範囲を算出し、インデックス更新手段２１０４へ出力する探索位置算出器、２１０４は探索位置算出器２１０３から出力された、各音源パルスの各位置のインデックスを付け替えてパルス位置探索器２１０５に出力するインデックス更新手段、２１０５はインデックス更新手段２１０４から出力された探索位置（パルス位置を表すインデックスが付け直されている）と、音源生成部の外部で別途算出されたピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトルをパルス音源ゲイン乗算器２１０７に出力し、符号化出力としてパルス音源ベクトルを表すインデックスを音源生成部の外部に出力するパルス位置探索器、２１０６は適応符号帳２１０１から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２１０８に出力する乗算器、２１０７はパルス位置探索器２１０５から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２１０８に出力する乗算器、２１０８は乗算器２１０６からの出力と乗算器２１０７からの出力を入力とし、ベクトル加算して励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１６３】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図２１および図２２を用いて説明する。図２１において、適応符号帳２１０１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去に溯った点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【０１６４】
ピッチピーク位置算出器２１０２は、適応符号帳２１０１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチピークの位置を決定する。ピッチピークの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化することによって、より精度良く求めることも可能である。
【０１６５】
探索位置算出器２１０３は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、インデックス更新手段２１０４に出力する。探索位置の決定法としては、例えば実施の形態５や実施の形態６に示したようにピッチピーク近傍は密にそれ以外の部分は疎に探索位置が分布するように決定される。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用することも有効である。探索位置算出器２１０３によって決定される具体的な探索位置の例は図１０、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１３に示している。例えば図１０においては、ピッチパルス位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、パルス位置探索範囲を限定する方法を具体的に示している。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなる。なお、探索位置算出器で算出されるのは、ピッチピーク位置からの相対位置を用いた、音源パルスの探索位置であり、この時点では、ピッチピーク位置を０とする相対位置の数値が小さいものから順にインデックスが付けられている（図２２参照。なお図２２ではパルス数を４本とした場合の図１３（ａ）に対応する場合を示している。）。
【０１６６】
インデックス更新手段２１０４は、ピッチピーク位置からの相対位置が小さいものから順番にインデックスが付けられている（図２２の相対位置）音源パルス探索位置を、サブフレームの先頭を０とする絶対位置に変換した後に絶対位置が小さいものから順番にインデックスを付け直して（図２２の絶対位置）、パルス位置探索器２１０５へ出力する。このようにすることによって、伝送路誤りが生じるなどして符号器側と復号器側とで算出されるピッチピーク位置が異なった場合において、パルス位置のずれを小さくすることができる。
【０１６７】
パルス位置探索器２１０５は、インデックス更新手段２１０４によって各探索位置を示すインデックの付け直しが行われた音源パルス探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996 」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２１０７に出力される。パルス位置探索器２１０５から乗算器２１０７に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２１０８に出力される。なお、パルス位置探索器２１０５においては、パルス音源ベクトルとともにパルス音源ベクトルを表す各音源パルスの極性およびインデックス情報が別途音源生成部の外部に出力される。この音源パルスの極性およびインデックス情報は符号化器や多重化器などを通って伝送路へ出力されるデータ系列に変換されて伝送路へ送り出される。
【０１６８】
加算器２１０８は、乗算器２１０６から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２１０７から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１６９】
なお、本実施の形態に基づくインデックスの割り当て方法は、音源の位置情報が相対的な値で表現される全ての場合に適用することが可能であり、インデックスの割り当てかたのみの違いであるので、性能に全く影響を及ぼさずに伝送路誤りの伝播を抑える効果を得ることができる。
【０１７０】
なお、復号器側にも符号器側と同様のインデックス更新手段を備える。また、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０１７１】
（実施の形態１３）
図２３は本発明の第１３の実施の形態を示し、パルス探索位置のインデックスおよびパルス番号の割り当てを行うパルス番号およびインデックスの更新手段を備えた、パルス位置の探索範囲を適応符号ベクトルのピッチ周期およびピッチピーク位置によって決定するＣＥＬＰ型音声符号化装置の符号器側の音源生成部を示す。より具体的には、ピッチピーク位置からの相対位置で音源パルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置において、サブフレームの先頭側から順番にパルス位置のインデックスを付けるとともに、同じインデックス番号である異なる番号のパルスに対しては、サブフレームの先頭側から順番にパルスの番号を付ける、即ち同じインデックス番号の場合パルスの番号が若いほどサブフレームの先頭側になるように各パルスの番号を決めるようにすることによって、あるフレームにおいて発生した伝送路誤りの影響が後続の伝送路誤りのないフレームに伝播することを防ぐようにした音源生成部を示す。
【０１７２】
図２３において、２３０１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２３０２およびピッチゲイン乗算器２３０６に出力する適応符号帳、２３０２は適応符号帳２３０１から出力された適応符号ベクトルとピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、探索位置算出器２３０３に出力するピッチピーク位置算出器、２３０３はピッチピーク位置算出器２３０２から出力されたピッチピーク位置とピッチ周期Ｌを入力としてパルス音源を探索する範囲を算出し、パルス番号およびインデックスの更新手段２３０４へ出力する探索位置算出器、２３０４は探索位置算出器２３０３から出力された、各音源パルスの番号と各音源パルスの各位置のインデックスを付け替えてパルス位置探索器２３０５に出力するパルス番号およびインデックスの更新手段、２３０５はパルス番号およびインデックスの更新手段２３０４から出力された探索位置（パルスの番号とパルス位置を表すインデックスが付け直されている）と、音源生成部の外部で別途算出されたピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトルをパルス音源ゲイン乗算器２３０７に出力し、符号化出力としてパルス音源ベクトルを表すインデックスを音源生成部の外部に出力するパルス位置探索器、２３０６は適応符号帳２３０１から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２３０８に出力する乗算器、２３０７はパルス位置探索器２３０５から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２３０８に出力する乗算器、２３０８は乗算器２３０６からの出力と乗算器２３０７からの出力を入力とし、ベクトル加算して励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１７３】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図２３および図２４を用いて説明する。図２３において、適応符号帳２３０１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去に溯った点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【０１７４】
ピッチピーク位置算出器２３０２は、適応符号帳２３０１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチピークの位置を決定する。ピッチピークの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化することによって、より精度良く求めることも可能である。
【０１７５】
探索位置算出器２３０３は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、パルス番号およびインデックスの更新手段２３０４に出力する。探索位置の決定法としては、例えば実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチピーク近傍は密にそれ以外の部分は疎に探索位置が分布するように決定される。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用することも有効である。探索位置算出器２３０３によって決定される具体的な探索位置の例は図１０、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１３に示している。例えば図１０においては、ピッチパルス位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、パルス位置探索範囲を限定する方法を具体的に示している。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなる。なお、探索位置算出器で算出されるのは、ピッチピーク位置からの相対位置を用いた、音源パルスの探索位置であり、この時点では、ピッチピーク位置を０とする相対位置の数値が小さいものから順にパルス番号およびインデックスがつけられている（図２４（ｂ）参照）。なお図２４では、パルス数を４本とした場合の図１１（ｂ）、図１３に対応する場合を示している。図２４（ａ）はパルス数を４本とした場合に探索位置算出器２１０３によって決定される音源パルス探索位置を示しており、矢印の長短、上向き下向は４種類の各音源パルス探索位置を示している。また、図２４（ａ）の相対位置はピッチピーク位置を０として−４から＋７５の数値で各サンプル点が表されており、−４より前の点はサブフレーム境界より後ろにはみ出す点を折り返すことにより＋の数値で表現している。
【０１７６】
パルス番号およびインデックスの更新手段２３０４は、ピッチピーク位置からの相対位置が小さいものから順番にインデックスがつけられている（図２４（ｂ））音源パルス探索位置を、サブフレームの先頭を０とする絶対位置に変換した後に絶対位置が小さいものから順番にパルス番号およびインデックスを付け直して（図２４（ｃ））、パルス位置探索器２３０５へ出力する。このようにすることによって、伝送路誤りが生じるなどして符号器側と復号器側とで算出されるピッチピーク位置が異なった場合において、パルス位置のずれを小さくすることができる。
【０１７７】
パルス位置探索器２３０５は、パルス番号およびインデックスの更新手段２３０４によって各探索位置を示すインデックの付け直しが行われた音源パルス探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March  1996」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２３０７に出力される。パルス位置探索器２３０５から乗算器２３０７に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２３０８に出力される。なお、パルス位置探索器２３０５においては、パルス音源ベクトルとともにパルス音源ベクトルを表す各音源パルスの極性およびインデックス情報が別途音源生成部の外部に出力される。この音源パルスの極性およびインデックス情報は符号化器や多重化器などを通って伝送路へ出力されるデータ系列に変換されて伝送路へ送り出される。
【０１７８】
加算器２３０８は、乗算器２３０６から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２３０７から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１７９】
なお、本実施の形態に基づくインデックスの割り当て方法は、音源の位置情報が相対的な値で表現される全ての場合に適用することが可能であり、パルス番号とインデックスの割り当てかたのみの違いであるので、性能に影響を及ぼさずに伝送路誤りの伝播を抑える効果を得ることができる。また、固定探索位置のパルス音源との切り替え使用を行えば、さらに伝送路誤りの影響の伝播を抑えることも可能である。
【０１８０】
なお、復号器側も同様のパルス番号およびインデックスの更新手段２３０４を備える。また、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０１８１】
（実施の形態１４）
図２５は本発明の第１４の実施の形態を示し、固定探索位置と位相適応型探索位置との両者によって生成される音源パルス探索位置を用いてパルス探索を行うＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示す。
【０１８２】
図２５において、２５０１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２５０２およびピッチゲイン乗算器２５０６に出力する適応符号帳、２５０２は適応符号帳２５０１から出力された適応符号ベクトルと外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、探索位置算出器２５０３に出力するピッチピーク位置算出器、２５０３はピッチピーク位置算出器２５０２から出力されたピッチピーク位置と外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力としてパルス音源を探索する位置を算出し、加算器２５０４へ出力する探索位置算出器、２５０４は探索位置算出器２５０３から出力された、ピッチピーク位置を０とする相対位置で表される探索位置と固定位置で探索される探索位置とを合わせて（数値加算をするものではなく、２種類の探索位置の集合の和を求める）パルス位置探索器２５０５に出力する加算器、２５０５は加算器２５０４から出力された探索位置と、音源生成部の外部で別途算出されたピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトルをパルス音源ゲイン乗算器２５０７に出力するパルス位置探索器、２５０６は適応符号帳２５０１から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２５０８に出力する乗算器、２５０７はパルス位置探索器２５０５から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２５０８に出力する乗算器、２５０８は乗算器２５０６からの出力と乗算器２５０７からの出力を入力とし、ベクトル加算して励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１８３】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図２５および図２６を用いて説明する。図２５において、適応符号帳２５０１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去に溯った点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【０１８４】
ピッチピーク位置算出器２５０２は、適応符号帳２５０１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチピークの位置を決定する。ピッチピークの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化する（正規化相互相関関数を最大化する）ことによって、より精度良く求めることも可能である。
【０１８５】
探索位置算出器２５０３は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、加算器２５０４に出力する。探索位置の決定法としては、例えば図２６に示すようにピッチピーク近傍の固定探索位置と重ならない点を出力するような決定法を用いる。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用する場合も同様である。探索位置算出器２５０３によって決定される具体的な探索位置の例は図２６（ｂ）、（ｃ）に示している。図２６においては固定探索位置を奇数サンプル点に設定し（図２６（ａ））、ピッチピーク近傍の偶数サンプル点に探索位置算出器２５０３が探索位置を設定する様子（図２６（ｂ）、（ｃ））を示している。図２６（ｂ）はピッチピーク位置が偶数サンプル点にある（ピッチピーク位置が固定探索位置に含まれない）場合を、図２６（ｃ）はピッチピーク位置が奇数サンプル点にある（ピッチピーク位置が固定探索位置に含まれる）場合を、それぞれ示している。図２６（ｂ）、（ｃ）の比較から分かるように、ピッチピーク位置の場所によって若干探索位置（ピッチピーク位置を０とする相対位置）が異なる。
【０１８６】
加算器２５０４は、探索位置算出器２５０３から出力された音源パルス探索位置の集合（図２６（ｂ）、（ｃ））と予め定められている固定探索位置の集合（図２６（ａ））との和集合（図２６（ｄ））を求めて、パルス位置探索器２５０５へ出力する。このようにすることによってピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、音源パルスの探索位置を限定している。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなる。なお、伝送路誤り等の影響で復号器側におけるピッチピーク位置の算出が誤った場合、探索位置算出器２５０３で算出される音源パルスの探索位置が符号器側と復号器側で異なってしまうが、パルス位置探索器２５０５に入力される音源パルス探索位置の一部は固定探索位置になっているので、符号器側と復号器側のパルス位置が異なってしまう確率を低くすることができ、伝送路誤りの影響を緩和することができる。
【０１８７】
パルス位置探索器２５０５は、加算器２５０４から出力された音源パルス探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS- ACELP), March 1996」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２５０７に出力される。パルス位置探索器２５０５から乗算器２５０７に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２５０８に出力される。なお図２５では省略しているが、パルス位置探索器２５０５においては、パルス音源ベクトルとともにパルス音源ベクトルを表す各音源パルスの極性およびインデックス情報が別途音源生成部の外部に出力される。この音源パルスの極性およびインデックス情報は符号化器や多重化器などを通って伝送路へ出力されるデータ系列に変換されて伝送路へ送り出される。
【０１８８】
加算器２５０８は、乗算器２５０６から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２５０７から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１８９】
なお、固定探索位置のパルス音源との切り替え使用を行えば、さらに伝送路誤りの影響の伝播を抑えることも可能である。
【０１９０】
また、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０１９１】
（実施の形態１５）
図２７は本発明の第１５の実施の形態を示し、ピッチピーク位置補正器を備えた実施の形態５記載のＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。
【０１９２】
図２７において、２７０１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２７０２およびピッチピーク位置補正器２７０３およびピッチゲイン乗算器２７０６に出力する適応符号帳、２７０２は適応符号帳２７０１から出力された適応符号ベクトルと外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、ピッチピーク位置補正器２７０３に出力するピッチピーク位置算出器、２７０３は適応符号帳２７０１から出力される適応符号ベクトルとピッチピーク位置算出器２７０２から出力されたピッチピーク位置と外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を補正し、探索位置算出器２７０４へ出力するピッチピーク位置補正器、２７０４はピッチピーク位置補正器２７０３から出力されたピッチピーク位置と別途入力されるピッチ周期Ｌとを入力として、音源パルスの探索位置をパルス位置探索器２７０５に出力する探索位置算出器、２７０５は探索位置算出器２７０４から出力された探索位置と、音源生成部の外部で別途算出されたピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトルをパルス音源ゲイン乗算器２７０７に出力するパルス位置探索器、２７０６は適応符号帳２７０１から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２７０８に出力する乗算器、２７０７はパルス位置探索器２７０５から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２７０８に出力する乗算器、２７０８は乗算器２７０６からの出力と乗算器２７０７からの出力を入力とし、ベクトル加算して励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０１９３】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図２７および図２８を用いて説明する。図２７において、適応符号帳２７０１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去に溯った点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【０１９４】
ピッチピーク位置算出器２７０２は、適応符号帳２７０１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチピークの位置を決定する。ピッチピークの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化する（正規化相互相関関数を最大化する）ことによって、より精度良く求めることも可能である。
【０１９５】
ピッチピーク位置補正器２７０３は、適応符号帳２７０１から出力された適応符号ベクトルから、ピッチピーク位置算出器２７０２によって算出されたピッチピーク位置の点を含む１ピッチ周期長Ｌの長さをもつベクトルを切り出し、この切り出した波形の中から振幅値が最大となる点を探し出して探索位置算出器２７０４に出力する。なお、この処理はピッチ周期Ｌがサブフレーム長よりも短い場合についてのみ行われる。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長より長い場合はピッチピーク位置算出器２７０２が出力したピッチピーク位置をそのままパルス位置探索器２７０５に出力する。ピッチピーク位置算出器２７０２から出力されるピッチピーク位置は、１サブフレーム長が1ピッチ周期程度の長さに相当する場合、1ピッチ波形内の2番目に振幅が高い場所になっている可能性がある（図２８（ａ）、（ｂ）：ピッチピークは１サブフレーム内に１個所しか存在しないが、１ピッチ周期波形内で２番目に大きい振幅値を有する点（セカンドピーク）が１サブフレーム内に２個所存在するために、セカンドピークをピッチピークと誤検出してしまう）。このため、ピッチピーク位置補正器２７０３により、ピッチピーク位置算出器２７０２から出力されたピッチピーク位置から1ピッチ周期長以内により大きい振幅値を有する点が存在しないかチェックし、ピッチピーク位置算出器２７０２から出力されたピッチピーク位置付近の点の振幅値より大きい振幅値を有する点が存在する場合は、その大きい振幅値を有する点の方をピッチピーク位置とする。例えば図２８（ｃ）においてセカンドピークをピッチピーク位置算出器２７０２が出力した場合は、このセカンドピークから１ピッチ周期分の適応符号ベクトル（図２８（ｃ）の太線部）の中で振幅が最大となる位置をピッチピークとする。
【０１９６】
探索位置算出器２７０４は、ピッチピーク位置補正器２７０３から出力されたピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、パルス位置探索器２７０５に出力する。探索位置の決定法としては、実施の形態５または実施の形態６または実施の形態１４などのように、ピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、音源パルスの探索位置を限定する方法がある。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなることを利用するものである。
【０１９７】
パルス位置探索器２７０５は、探索位置算出器２７０４から出力された音源パルス探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speechat 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性に従ってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２７０７に出力される。パルス位置探索器２７０５から乗算器２７０７に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２７０８に出力される。なお図２７では省略しているが、符号器のパルス位置探索器２７０５においては、パルス音源ベクトルとともにパルス音源ベクトルを表す各音源パルスの極性およびインデックス情報が別途音源生成部の外部に出力される。この音源パルスの極性およびインデックス情報は符号化器や多重化器などを通って伝送路へ出力されるデータ系列に変換されて伝送路へ送り出される。
【０１９８】
加算器２７０８は、乗算器２７０６から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２７０７から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０１９９】
なお、本実施の形態において、実施の形態１２または実施の形態１３または実施の形態１４のようにインデックス更新手段またはパルス番号およびインデックスの更新手段または固定探索位置と位相適応探索位置の併用を取り入れれば、伝送路誤りの影響を緩和することができる。また、固定探索位置のパルス音源との切り替え使用を行えば、さらに伝送路誤りの影響の伝播を抑えることも可能である。
【０２００】
また、本発明のピッチピーク位置補正器は、実施の形態３から実施の形態１１までのいずれの音声符号化装置にも適用することが可能である。
【０２０１】
なお、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０２０２】
（実施の形態１６）
図２９は本発明の第１６の実施の形態を示し、連続するサブフレーム間の音源信号波形の位相の連続性を利用して、ピッチピーク位置の存在範囲をピッチピーク位置算出前に予め限定するＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示す。図２９において、２９０１は適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器２９０２と乗算器２９０８に出力する適応符号帳、２９０２は適応符号帳２９０１から出力された適応符号ベクトルと音声生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌとピッチピーク探索範囲限定器２９０３から出力されるピッチピーク探索範囲を入力として、適応符号ベクトル内のピッチピーク位置を算出して遅延器２９０４と探索位置算出器２９０６とに出力するピッチピーク位置算出器、２９０３は遅延器２９０４から出力された直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置と遅延器２９０５から出力された直前のサブフレームにおけるピッチ周期と音源生成部の外部から入力される現在のサブフレームにおけるピッチ周期Ｌとを入力として、現在のサブフレームにおけるピッチピーク位置を予測し、予測したピッチピーク位置に基づいてピッチピーク位置を探索する範囲を限定して、その範囲をピッチピーク位置算出器２９０２に出力するピッチピーク探索範囲限定器、遅延器２９０４はピッチピーク位置算出器から出力されたピッチピーク位置を入力として、１サブフレーム分遅延させてピッチピーク探索範囲限定器２９０３に出力する遅延器、２９０５は音声生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力として、１サブフレーム分遅延させてピッチピーク探索範囲限定器２９０３に出力する遅延器、２９０６はピッチピーク位置算出器２９０２から出力されたピッチピーク位置と音源生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌとを入力として、音源パルスの探索位置をパルス位置探索器２９０７に出力する探索位置算出器、２９０７は探索位置算出器２９０６から入力される音源パルスの探索位置と音源生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌとを入力とし、入力された音源パルス探索位置とピッチ周期Ｌを用いて音源パルスの位置を探索し、パルス音源ベクトルを乗算器２９０９に出力するパルス位置探索器、２９０８は適応符号帳から出力された適応符号ベクトルを入力として量子化適応符号ベクトル利得を乗じて加算器２９１０に出力する乗算器、２９０９はパルス位置探索器２９０７から出力されるパルス音源ベクトルを入力として量子化パルス音源ベクトル利得を乗じて加算器２９１０に出力する乗算器、２９１０は乗算器２９０８および２９０９から出力されたベクトルをそれぞれ入力とし、入力されたベクトルの加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０２０３】
以上のように構成された音声符号化装置の音源生成部について、図２９を用いてその動作を説明する。適応符号帳２９０１は、過去の励振音源のバッファにより構成され、外部のピッチ分析または適応符号帳探索手段によって求められたピッチ周期またはピッチラグに基づいて励振音源のバッファから該当する部分を取り出し、適応符号ベクトルとしてピッチピーク位置算出器２９０２および乗算器２９０８に出力する。適応符号帳２９０１から乗算器２９０８に出力された適応符号ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化適応符号ベクトル利得が乗算されて加算器２９１０に出力される。
【０２０４】
ピッチピーク位置算出器２９０２は、適応符号ベクトルからピッチピークを検出し、その位置を遅延器２９０４と探索位置算出器２９０６のそれぞれに出力する。ピッチピーク位置の検出（算出）は、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルと適応符号ベクトルの正規化相互相関関数を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期Ｌで並べたインパルス列ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルと、適応符号ベクトルに合成フィルタのインパルス応答を畳み込んだベクトルとの正規化相互相関関数を最大化することによって、より精度良くピッチピーク位置の検出を行うことも可能である。さらに、検出されたピッチピーク位置を含む１ピッチ周期波形の中から振幅値最大となる位置をピッチピークとする後処理を加えれば、１ピッチ周期波形内のセカンドピークを誤検出することを回避することも可能である。
【０２０５】
遅延器２９０４は、ピッチピーク位置算出器２９０２で算出されたピッチピーク位置を１サブフレーム分だけ遅延させてピッチピーク探索範囲限定器２９０３に出力する。即ち、ピッチピーク探索範囲限定器２９０３には直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置が遅延器２９０４から入力される。遅延器２９０５は、音源生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌを１サブフレーム分だけ遅延させてピッチピーク探索範囲限定器２９０３に出力する。即ち、ピッチピーク探索範囲限定器２９０３には直前のサブフレームにおけるピッチ周期が遅延器２９０５から入力される。
【０２０６】
ピッチピーク探索範囲限定器２９０３は、まず始めに遅延器２９０５から入力される直前のサブフレームにおけるピッチ周期と現在のサブフレームにおけるピッチ周期の比較を行い、現在のサブフレームが有声（定常）部であるかどうかの判定を行う。具体的には、直前のサブフレームにおけるピッチ周期と現在のサブフレームにおけるピッチ周期との差が小さい場合（例えば±５サンプル以内のとき）に有声（定常）部であると判定する。なお、遅延器を増やして数サブフレーム前までのピッチ周期を用いて有声判定を行うこともできる。有声（定常）部であると判定されると、ピッチピーク探索範囲限定器２９０３は、遅延器２９０４から入力される直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置と、遅延器２９０５から入力される直前のサブフレームにおけるピッチ周期と、現在のサブフレームにおけるピッチ周期Ｌを入力として、現在のサブフレームにおけるピッチピーク位置を予測し、その予測位置の前後（例えば１０サンプル）をピッチピーク位置の探索を行う範囲とする。なお、予測したピッチピーク位置がサブフレーム先頭付近にある場合は、１ピッチ周期後ろの付近も探索範囲に加え、予測したピッチピーク位置がサブフレームの先頭から１ピッチ周期後ろの位置の付近にある場合は、サブフレーム先頭付近も探索範囲に加える。なお、有声（定常）部でないと判定された場合は、ピッチピーク探索範囲の限定は行わずに、サブフレーム全体をピッチピーク探索範囲とする。このようにしてピッチピーク探索範囲限定器２９０３で求められたピッチピーク探索範囲は、ピッチピーク位置算出器２９０２に出力される。なお、音声符号化処理を開始した時点（最初のサブフレーム）においては、過去に入力された（直前のサブフレームにおける）ピッチ周期Ｌが存在しないため、適当な定数（例えばピッチ周期の最大値や最小値あるいは０など有り得ないピッチ周期）を遅延器２９０５が出力するようにしておく。遅延器２９０４についても同様である。なお、予測ピッチピーク位置は実施の形態１０に示される（６）式によって求められる（図１９参照）。
【０２０７】
探索位置算出器２９０６は、ピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、探索位置をパルス位置探索器２９０７に出力する。探索位置の決定法としては、例えば実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチピーク近傍は密にそれ以外の部分は疎に探索位置が分布するように決定される。なお、実施の形態６や実施の形態８に示したようにピッチ周期情報を用いて音源パルス数を変化させたり、音源パルスの探索範囲を限定したりすることを適用することも有効である。また、実施の形態１２から実施の形態１４のいずれかに示したように探索位置を決定すれば、伝送路誤りの影響を緩和することも可能である。
【０２０８】
パルス位置探索器２９０７は、探索位置算出器２９０６で決定された音源パルス探索位置または予め決められている固定探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996 」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定している。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは乗算器２９０９に出力される。パルス位置探索器２９０７から乗算器２９０９に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器２９１０に出力される。
【０２０９】
加算器２９１０は、乗算器２９０８から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器２９０９から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０２１０】
なお、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０２１１】
（実施の形態１７）
図３０は本発明の第１７の実施の形態を示し、パルス本数が少なくて各パルスに割り当てられている位置情報が十分である固定探索位置を用いたパルス探索器と、パルス本数が多くて各パルスに割り当てられている位置情報が必ずしも十分でない音源パルス探索位置を用いたパルス探索器と、これら複数のパルス探索器から出力されたパルス音源ベクトルの中から最適なパルス音源ベクトルを選択する選択器とを備えたＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部を示している。
【０２１２】
図３０において、３００１は過去の励振音源ベクトルを保存し、選択された適応符号ベクトルをピッチピーク位置算出器３００２およびピッチゲイン乗算器３００７に出力する適応符号帳、３００２は適応符号帳３００１から出力された適応符号ベクトルと外部から入力されるピッチ周期Ｌを入力としてピッチピーク位置を算出し、探索位置算出器３００３に出力するピッチピーク位置算出器、３００３はピッチピーク位置算出器３００２から出力されたピッチピーク位置と音源生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌとを入力として、音源パルスの探索位置をパルス位置探索器３００４に出力する探索位置算出器、３００４は探索位置算出器３００３から出力された探索位置と、音源生成部の外部で別途算出されたピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトル１を選択器３００５に出力するパルス位置探索器、８００５はパルス位置探索器３００４から出力されるパルス音源ベクトル１とパルス位置探索器３００６から出力されるパルス音源ベクトル２とを入力とし、最適であるパルス音源ベクトルを選択して乗算器３００８に出力する選択器、３００６は予め定められた固定探索位置と音源生成部の外部から入力されるピッチ周期Ｌとを入力としてパルス音源を探索し、パルス音源ベクトル２として選択器３００５へ出力するパルス位置探索器、３００７は適応符号帳３００１から出力された適応符号ベクトルに適応符号ベクトル利得を乗じて加算器３００９に出力する乗算器、３００８は選択器３００５から出力されたパルス音源ベクトルにパルス音源ベクトル利得を乗じて加算器３００９に出力する乗算器、３００９は乗算器３００７からの出力と乗算器３００８からの出力を入力とし、ベクトル加算して励振音源ベクトルとして出力する加算器である。
【０２１３】
以上のように構成された、音源生成部の動作について、図３０を用いて説明する。図３０において、適応符号帳３００１は、音源生成部の外部で予め算出されるピッチ周期Ｌだけ過去に溯った点から、適応符号ベクトルをサブフレーム長だけ切り出して、適応符号ベクトルとして出力する。ピッチ周期Ｌがサブフレーム長に満たない場合は、切り出したピッチ周期Ｌのベクトルを、サブフレーム長に達するまで繰り返して接続したものを適応符号ベクトルとして出力する。
【０２１４】
ピッチピーク位置算出器３００２は、適応符号帳３００１から出力された適応符号ベクトルを用いて適応符号ベクトル内に存在するピッチピークの位置を決定する。ピッチピークの位置は、ピッチ周期で並べたインパルス列と適応符号ベクトルとの正規化相互相関を最大化することによって行うことができる。また、ピッチ周期で並べたインパルス列を合成フィルタに通したものと、適応符号ベクトルを合成フィルタに通したもとの誤差を最小化する（正規化相互相関関数を最大化する）ことによって、より精度良く求めることも可能である。なお、実施の形態１５に示したようなピッチピーク補正器を備えるとピッチピーク位置の算出誤りを減らすことができる。
【０２１５】
探索位置算出器３００３は、ピッチピーク位置算出器３００２から出力されたピッチピーク位置を基準として音源パルスの探索位置を決定し、パルス位置探索器３００４に出力する。探索位置の決定法としては、実施の形態５または実施の形態６または実施の形態１４などのように、ピッチピーク位置近傍は密に、それ以外の部分は疎に、音源パルスの探索位置を限定する方法がある。この限定方法は、パルスが立てられる確率が高い位置がピッチパルス近傍に集中する統計的結果に基づいている。パルス位置探索範囲を限定しない場合、有声部においてはピッチパルス近傍にパルスが立てられる確率がその他の部分に立てられる確率に比べて高くなることを利用するものである。なお、実施の形態１２から実施の形態１４のいずれかに示すような音源パルス探索位置の決定法を用いれば、伝送路誤りの影響を緩和することも可能である。
【０２１６】
パルス位置探索器３００４は、探索位置算出器３００３から出力された音源パルス探索位置と、別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speechat 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP), March 1996」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は、聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性に従ってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルはパルス音源ベクトル１として選択器３００５に出力される。なお、パルス位置探索器３００４に用いられる音源パルス探索位置は、音源パルス数を多くしているので各音源パルスに割り振られる位置情報は必ずしも十分でないものである。すなわち、パルス位置探索器３００４を使用するモードは、パルス数は多いが各パルスの位置を必ずしも厳密に表すことはできないモードである。このような各パルスの位置情報が不足している場合は、探索位置算出器３００３で行われるようなパルス探索位置の決定法を用いることの効果を得ることができる。
【０２１７】
パルス位置探索器３００６は、予め定められた固定探索位置と音源生成部の外部から別途入力されるピッチ周期Ｌを用いて、音源パルスを立てる位置の最適な組み合わせを決定する。パルス探索の方法は「ITU-T Recommendation G.729: Coding of Speech at 8 kbits/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP),March 1996」に示されているように、例えばパルス数が４本の場合は実施の形態６で示した式（２）を最大化するようにｉ０からｉ３の組み合わせを決定する。なお、この時の各音源パルスの極性は、雑音符号帳成分のターゲットベクトル、即ち聴覚重みづけされた入力音声から聴覚重みづけ合成フィルタの零入力応答信号と適応符号帳成分の信号を減じた信号ベクトル、の各位置における極性と等しくなるようにパルス位置探索を行う前に予め決定すれば探索のための演算量を大幅に軽減できる。また、ピッチ周期がサブフレーム長より短い場合には実施の形態５にも示したようにピッチ周期化フィルタをかけることによって、音源パルスをインパルスではなくピッチ周期のパルス列になるようにしている。このようなピッチ周期化処理を行う場合は聴覚重みづけ合成フィルタのインパルス応答ベクトルにピッチ周期化フィルタを予めかけておけば、ピッチ周期化を行わない場合と同様にして式（２）の最大化によって音源パルスの探索を行うことができる。このようにして決定された各音源パルスの位置に、決定された各音源パルスの極性にしたがってパルスを立て、ピッチ周期Ｌを用いてピッチ周期化フィルタをかければ、パルス音源ベクトルが生成される。生成されたパルス音源ベクトルは、パルス音源ベクトル２として選択器３００５に出力される。ここで、パルス位置探索器３００６に入力される固定探索位置は、各音源パルスに割り当てられる位置情報が十分になるように（具体的にはサブフレーム内の全ての点がこの固定探索位置のパターンに含まれるように）音源パルスの数を絞り込んだものでなければならない。パルス数を減らして、その分パルスを立てる位置を正確に表せるようにすることによって、有声立ち上がり部分などにおける合成音声品質を向上することが可能となる。また、このような位置情報が十分であるモードを設けることによって、位置情報が不足するモードのみを使用した場合に生じる劣化を回避することも可能となる。
【０２１８】
なお、図３０においてはパルス位置探索器は２種類の場合を示しているが、３種類以上に増やして入力信号の特徴に応じた切り替えを行うことも可能である。また、パルス位置探索器３００４に入力する音源パルス探索位置を、探索位置算出器３００３から出力されたものの代わりに、予め定められている固定探索位置とする構成であっても、各パルスに割り当てられる位置情報が十分である少ないパルス数のモードを備える構成は、有声立ち上がり部分などにおける合成音声品質を向上する効果や位置情報が不足するモードのみを使用した場合に生じる合成音声品質の劣化を回避する効果が得られる。しかし、探索位置算出器３００３によって決定される音源パルス探索位置を用いてパルス位置探索器３００４がパルス位置探索を行う方が、ピッチピーク付近に音源パルスが立てられやすい特徴を有する有声部分においては、パルス数の多いモードの利用効率を上げることができる。
【０２１９】
選択器３００５は、パルス位置探索器３００４から出力されたパルス音源ベクトル１とパルス位置探索器３００６から出力されたパルス音源ベクトル２とを比較し、合成音声の歪みが小さくなる方を最適パルス音源ベクトルとして乗算器３００８に出力する。選択器３００５から乗算器３００８に出力されたパルス音源ベクトルは、外部のゲイン量子化器によって量子化された量子化パルス音源ベクトル利得が乗算されて加算器３００９に出力される。なお図３０では省略しているが、符号器のパルス位置探索器３００４および３００６においては、パルス音源ベクトル１、２とともに各パルス音源ベクトルを表す各音源パルスの極性およびインデックス情報が別途選択器３００５に出力される。さらに選択器３００５は、パルス音源ベクトル１と２のどちらを選択したかという情報と、選択したパルス音源ベクトルを表す、各パルスの極性およびインデックスが音源生成部の外部に出力される。この選択情報および音源パルスの極性およびインデックス情報は、符号化器や多重化器などを通って伝送路へ出力されるデータ系列に変換されて伝送路へ送り出される。
【０２２０】
加算器３００９は、乗算器３００７から出力された適応符号ベクトル成分と、乗算器３００８から出力されたパルス音源ベクトル成分とのベクトル加算を行い、励振音源ベクトルとして出力する。
【０２２１】
なお、本実施の形態において、実施の形態１２または実施の形態１３または実施の形態１４のようにインデックス更新手段またはパルス番号およびインデックスの更新手段または固定探索位置と位相適応探索位置の併用をパルス位置探索器３００４の前段に備えれば、探索位置算出器３００３を用いることに起因する伝送路誤りの影響を受けやすいという性質を低くすることができる。
【０２２２】
また、パルスの立て方としては、定数本例えば４本のパルスを探索範囲、例えば３２箇所の位置のどこかに立てる場合においては、前述のように３２箇所を４つに分けて１本のパルスを割り当てられた８箇所の中の１箇所に決定するように全ての組み合わせ（８×８×８×８通り）を探索する方法の他に、３２箇所の中から４箇所を選びだす組み合わせ全てについて探索する方法などがある。なお、振幅１のインパルスの組み合わせの他に、複数本例えば２本のパルスを組み合わせたパルス対の組み合わせや、振幅の異なるインパルスの組み合わせによるパルスの立て方も可能である。
【０２２３】
なお、パルス数が少なくパルス位置情報が十分であるモードにおいては、パルス位置情報が不足しない範囲内において、パルス位置情報の一部を雑音コードベクトルを表すインデックスに割り当てることにより、有声立ち上がり部のみならず無声子音部や雑音的な入力信号に対する性能向上を図ることも可能である。
【０２２４】
また、上記実施の形態１から１７に示した音声符号化装置の機能は、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体にプログラムとして記録することができる。よって、この記録媒体をコンピュータで読み取ることにより、音声符号化装置の機能を実現することができる。
【０２２５】
【発明の効果】
本発明は、上記実施の形態から明らかなように、適応符号ベクトルのピッチピーク位置に対応する雑音符号ベクトルの振幅を強調するための振幅強調窓を雑音符号ベクトルに乗ずるようにしたので、１ピッチ波形内に存在する位相情報を利用して、音質向上を図ることができる。
【０２２６】
本発明はまた、適応符号ベクトルのピッチピーク近傍のみに限定した雑音符号ベクトルを用いるようにしたので、雑音符号ベクトルに割り当てられるビット数が少ない場合でも、音質劣化を少なくでき、ピッチピーク近傍にパワーが集中する有声部の音声品質の向上を図ることができる。
【０２２７】
本発明はまた、適応符号ベクトルのピッチピーク位置とピッチ周期に基づいてパルス位置の探索範囲を決定するようにしたので、１ピッチ波形内でピッチ周期に応じたパルス位置探索を行うことができ、パルス位置に割り当てられるビット数が少ない場合でも、音声品質の劣化を抑えることができる。
【０２２８】
本発明はまた、パルス探索の範囲を１ピッチ周期強の長さに限定することにより、ピッチ周期性のある音源信号を効率的に表現できる。また、探索範囲内に２つのピッチピークを含む為、１つめのピッチピークと２つめのピッチピークの形が異なる場合や、１つめのピッチピークの位置を誤って検出した場合への対応が可能である。
【０２２９】
本発明はまた、入力音声信号のピッチ周期に応じて適応的にパルス数を変化させる構成を有するので、パルス数の切り替えのために新たな情報を必要とせずに音声品質の向上を図ることができる。
【０２３０】
本発明はまた、パルス位置探索の前にピッチピーク近傍とそれ以外の部分のパルス振幅を決定するため、１ピッチ波形の形状を効率的に表現することができる。
【０２３１】
本発明はまた、ピッチ周期の連続性を用いてパルスの探索位置を切り替えることによって、有声の立ち上がり部・無声部と有声定常部・有声部のそれぞれに適したパルス音源探索を行うことができるので、音声品質の向上を図ることができる。
【０２３２】
本発明はまた、現サブフレームのピッチゲイン（適応符号ベクトル利得）を、適応符号帳探索直後に求めたピッチゲインを用いて初段量子化を行い、音源探索の最後に求められた最適ピッチゲインと初段量子化ピッチゲインの差分を２段目で量子化することによって、適応符号帳と固定符号帳（雑音符号帳）の和で駆動音源ベクトルを生成するＣＥＬＰ型音声符号化装置においては、固定符号帳（雑音符号帳）探索前に得られる情報を量子化して伝送するため、独立したモード情報を付加せずに固定符号帳（雑音符号帳）の切り替え等を行うことが可能となり、効率的に音声情報を符号化することが可能となる。
【０２３３】
本発明はまた、過去に符号化したピッチ周期の連続性あるいは過去に符号化したピッチゲインの大きさ（あるいは連続性）に基づいて現在のサブフレームの音声信号のピッチ周期性を判定し、パルス音源の探索位置を切り替えるため、ピッチ周期性が高いところと低いところの判定に新たな情報を付加することなく、それぞれの部分に適したパルス音源探索を行うことができるようになるので、同一情報量下での音声品質の向上を図ることができる。
【０２３４】
本発明はまた、直前のサブフレームにおけるピッチピーク位置と直前のサブフレームにおけるピッチ周期と現在のサブフレームにおけるピッチ周期を用いることにより、バックワードで現在のサブフレームにおけるピッチピーク位置を予測でき、この予測ピッチピーク位置を用いて位相適応処理を行うか否かを切り替えるため、切り替え情報の新たな伝送なしに位相適応処理の切り替えを行うことができ、同一情報量下での音声品質の向上を図ることができる。なお、位相適応処理を行わないモードにおいては、固定符号帳を使用すれば良く、無音部等において固定符号帳が使用され続ける様な状態が生じることにより、位相適応型音源に対する誤りの伝播をリセットする効果も得ることができる。
【０２３５】
本発明はまた、適応符号ベクトルのピッチピーク近傍への信号パワー集中度を用いて位相適応を行うか否かを切り替えるため、切り替え情報の新たな伝送無しに位相適応処理の切り替えを行うことができ、同一情報量下での音声品質の向上を図ることができる。なお、位相適応処理を行わないモードにおいては、固定符号帳を使用すれば良く、無音部等において固定符号帳が使用され続ける様な状態が生じることにより、位相適応型音源に対する誤りの伝播をリセットする効果も得ることができる。
【０２３６】
本発明はまた、ピッチピーク位置を０とする相対位置で音源パルスの位置を表現するＣＥＬＰ型音声符号化装置において、音源パルスの各位置を表すインデックスをサブフレーム先頭から順番に並ぶように付けることにより、伝送路誤りの影響等によってピッチピーク位置を誤ってしまった場合において、音源パルス位置のずれが非常に大きくならないようにすることができる。
【０２３７】
本発明はまた、ピッチピーク位置を０とする相対位置で音源パルスの位置を表現するＣＥＬＰ型音声符号化装置において、音源パルスの各位置を表すインデックスをサブフレーム先頭から順番に並ぶように付けるとともに、同じインデックス番号で表される別々のパルスに付ける番号もサブフレームの先頭から順番になるように定義することにより、伝送路誤りの影響等によってピッチピーク位置を誤ってしまった場合において、音源パルス位置のずれが小さくなるようにすることができる。
【０２３８】
本発明はまた、ピッチピーク位置を０とする相対位置で音源パルスの位置を表現するＣＥＬＰ型音声符号化装置において、音源パルスの探索位置の全てを相対位置で表現するのではなく、一部分のみを相対位置で表現して残りの探索位置は予め定められた固定位置にすることにより、伝送路誤りの影響等によってピッチピーク位置を誤ってしまった場合において、音源パルスの位置がずれてしまう確率を減らすことにより、伝送路誤りの影響が長く伝播することを防ぐことができる。
【０２３９】
本発明はまた、１ピッチ波形内のピーク位置をピッチピーク位置として探し出すため、サブフレーム長とピッチ周期とが一致しないことに起因するセカンドピークをピッチピークとしてしまう誤検出を防ぐことができる。
【０２４０】
本発明はまた、連続する有声定常部においては、直前のサブフレームにおけるピッチピークの位置と直前のサブフレームにおけるピッチ周期と現在のサブフレームにおけるピッチ周期の情報を用いて現在のピッチピーク位置の存在範囲を限定し、その範囲内でピッチピーク位置を探索する構成とすることにより、現在のサブフレームの信号のみを用いてピッチピーク位置を探索したときに生じる、１ピッチ波形内のセカンドピークをピッチピークとする誤検出を防ぐことができる。
【０２４１】
本発明はまた、パルス音源を雑音符号帳に適用したＣＥＬＰ型音声符号化装置において、音源パルス数が少ない代わりに各音源パルスの位置情報が十分なモードと、各音源パルスの位置情報が粗い代わりに音源パルス数が多いモードとの双方を有する雑音符号帳構成としたので、有声立ち上がり部分の音声品質の向上と音源パルス数が多いモードの有効利用との双方を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における振幅強調窓の形状と適応符号ベクトルおよびピッチパルス位置の関係を表す模式図
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例におけるＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるパルス位置近傍限定ベクトルの配置の様子を示す模式図
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるパルス位置近傍限定ベクトルの配置の様子を示す模式図（続き）
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるパルス音源探索範囲を示す模式図
【図１０】本発明の第４の実施の形態におけるパルス音源探索範囲を示す模式図（続き）
【図１１】（ａ）本発明の第5の実施の形態における探索位置算出器の構成を示すブロック図
（ｂ）、（ｃ）パルス探索位置パターンの一例を示す模式図
【図１２】本発明の第6の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図１３】（ａ）〜（ｄ）本発明の第６の実施の形態における探索位置算出器で算出されるパルス探索位置の一例を示す模式図
【図１４】本発明の第７の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の第８の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図１６】（ａ）、（ｂ）本発明の第8の実施の形態に用いられる固定探索位置パターンの一例を示す一覧図
【図１７】本発明の第9の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図１８】本発明の第１０の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図１９】本発明の第１０の実施の形態のピッチピーク位置予測器における予測原理を表す模式図
【図２０】本発明の第１１の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２１】本発明の第１２の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２２】本発明の第１２の実施の形態における探索位置算出器が出力するある音源パルスの探索位置パターンと、インデックス更新手段を備えない場合の各位置に対応するインデックスと、インデックス更新手段を備えた場合の各位置に対応するインデックスをそれぞれ示す模式図
【図２３】本発明の第１３の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２４】（ａ）本発明の第１３の実施の形態における探索位置算出器が出力する音源パルス探索位置のパターンおよび各位置に対応する相対位置と絶対位置の対応を示す模式図
（ｂ）本発明の第１３の実施の形態におけるパルス番号およびインデックスの更新手段を備えない場合に、各音源パルスに割り当てられるパルス番号およびインデックスを示す模式図
（ｃ）本発明の第１３の実施の形態におけるパルス番号およびインデックスの更新手段を備えた場合に、各音源パルスに割り当てられるパルス番号およびインデックスを示す模式図
【図２５】本発明の第１４の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２６】（ａ）本発明の第１４の実施の形態で用いられる固定探索位置パターンの一例を表す模式図
（ｂ）、（ｃ）本発明の第１４の実施の形態で用いられる探索位置算出器で生成される音源パルス探索位置のパターンの一例を示す模式図
（ｄ）本発明の第１４の実施の形態のパルス位置探索器において用いられる音源パルス探索位置のパターンの一例を示す模式図
【図２７】本発明の第１５の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図２８】（ａ）、（ｂ）ピッチピーク算出器においてピッチピークとセカンドピークを誤る適応符号ベクトル波形の一例を示す模式図
（ｃ）ピッチピーク位置補正器においてピッチピーク位置を探索する範囲を図示した適応符号ベクトル波形の一例を示す模式図
【図２９】本発明の第１６の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図３０】本発明の第１７の実施の形態におけるＣＥＬＰ型音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図３１】従来の一般的なＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【図３２】従来の雑音音源のピッチ周期化部を有するＣＥＬＰ音声符号化装置の音源生成部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１  適応符号帳
１２  ピッチピーク位置算出器
１３  振幅強調窓生成器
１４  雑音符号帳
１５  周期化器
１６  振幅強調窓掛け器
２１  適応符号帳
２２  ピッチピーク位置算出器
２３  振幅強調窓生成器
２４  雑音符号帳
２５  振幅強調窓掛け器
３１  パルス列音源
３２  振幅強調窓生成器
３３  加算器
３４  雑音音源
３５  乗算器
４１  適応符号帳
４２  位相探索器
４３  ピッチパルス位置近傍限定型雑音符号帳
４４  雑音ベクトル生成器
４５  周期化器
５１  適応符号帳
５２  ピッチピーク位置算出器
５３  探索範囲算出器
５４  パルス位置探索器
５５  ピッチゲイン乗算器
５６  パルス音源ゲイン乗算器
５７  加算器
６１  パルス探索位置パターン選択器
６２  パルス探索位置決定器
７１  適応符号帳
７２  ピッチピーク位置算出器
７３  パルス数決定器
７４  探索位置算出器
７５  パルス位置探索器
７６  乗算器
７７  乗算器
７８  加算器
８１  適応符号帳
８２  ピッチピーク位置算出器
８３  パルス数決定器
８４  探索位置算出器
８５  パルス位置探索器
８６  加算器
８７  パルス振幅算出器
８８  乗算器
８９  乗算器
９０  加算器
９１  適応符号帳
９２  ピッチピーク位置算出器
９３  パルス数決定器
９４  探索位置算出器
９５  遅延器
９６  判定器
９７  パルス位置探索器
９８  スイッチ
９９  乗算器
１００  乗算器
１０１  加算器
１１１  適応符号帳
１１２  ピッチピーク位置算出器
１１３  パルス数決定器
１１４  探索位置算出器
１１５  スイッチ
１１６  ピッチゲイン算出器
１１７  量子化器
１１８  判定器
１１９  パルス位置探索器
１２０  加算器
１２１  差分量子化器
１２２  加算器
１２３  乗算器
１２４  乗算器
１２５  加算器
１８０１  適応符号帳
１８０２  ピッチピーク位置算出器
１８０３  遅延器
１８０４  遅延器
１８０５  ピッチピーク位置予測器
１８０６  判定器
１８０７  探索位置算出器
１８０８  スイッチ
１８０９  パルス位置探索器
１８１０  乗算器
１８１１  加算器
１８１２  乗算器
２００１  適応符号帳
２００２  ピッチピーク位置算出器
２００３  パルス性判定器
２００４  探索位置算出器
２００５  スイッチ
２００６  パルス位置探索器
２００７  乗算器
２００８  加算器
２００９  乗算器
２１０１  適応符号帳
２１０２  ピッチピーク位置算出器
２１０３  探索位置算出器
２１０４  インデックス更新手段
２１０５  パルス位置探索器
２１０６  乗算器
２１０７  乗算器
２１０８  加算器
２３０１  適応符号帳
２３０２  ピッチピーク位置算出器
２３０３  探索位置算出器
２３０４  パルス番号およびインデックスの更新手段
２３０５  パルス位置探索器
２３０６  乗算器
２３０７  乗算器
２３０８  加算器
２５０１  適応符号帳
２５０２  ピッチピーク位置算出器
２５０３  探索位置算出器
２５０４  加算器
２５０５  パルス位置探索器
２５０６  乗算器
２５０７  乗算器
２５０８  加算器
２７０１  適応符号帳
２７０２  ピッチピーク位置算出器
２７０３  ピッチピーク位置補正器
２７０４  探索位置算出器
２７０５  パルス位置探索器
２７０６  乗算器
２７０７  乗算器
２７０８  加算器
２９０１  適応符号帳
２９０２  ピッチピーク位置算出器
２９０３  ピッチピーク探索範囲限定器
２９０４  遅延器
２９０５  遅延器
２９０６  探索位置算出器
２９０７  パルス位置探索器
２９０８  乗算器
２９０９  乗算器
２９１０  加算器
３００１  適応符号帳
３００２  ピッチピーク位置算出器
３００３  探索位置算出器
３００４  パルス位置探索器
３００５  選択器
３００６  パルス位置探索器
３００７  乗算器
３００８  乗算器
３００９  加算器
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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