(57)【要約】  音声信号を合成するための方法及び装置が記載される。音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（２０２）のコードにスペクトルチルトを適用する。スペクトルチルトは、音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいている。更に、本発明の方策に従って動作する音声デコーダが記載される。【選択図】図３
2016509694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を合成するための装置であって、
前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（１０４，２０２）のコードにスペクトルチルトを適用するように構成された処理部（１０８，１１０，２１８）を備え、
前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいている、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトを、前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報に基づいて決定するように構成される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数１】
2016509694.tif 000014
ここで、
ｆｓ（ｎ）：伝達関数Ｆｓ（ｚ）＝１／Ａ（ｚ）を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
である、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数２】
2016509694.tif 000015
ここで、
ｆｅ（ｎ）：以下の伝達関数を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
【数３】
2016509694.tif 000016
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
ｗ１，ｗ２：伝達関数Ｆｅ（ｚ）のフォルマント構造を規定するための重み付け定数
である、装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の装置であって、Ｎは、前記コードブック（１０４，２０２）におけるコードの数に等しい、装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置であって、前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、前記スペクトルチルトを含む伝達関数に基づいて前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングすることによって前記スペクトルチルトを適用するように構成される、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、
【数４】
2016509694.tif 000017
と規定される、装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置であって、前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、更に、前記音声信号の現在フレームの決定されたスペクトルチルトを、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数と組み合わせるように構成される、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数は、以下のように規定され、
【数５】
2016509694.tif 000018
ここで、
【数６】
2016509694.tif 000019
である、装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の装置であって、前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、前記スペクトルチルトと、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数とを含む伝達関数に基づいて、前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングすることによって前記スペクトルチルトを適用するように構成される、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、以下のように規定され、
【数７】
2016509694.tif 000020
ここで、
ａ，ｂ：定数
である、装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置であって、前記音声信号はスピーチ信号であり、前記スペクトルチルトを適用するための処理部は、フィルタ（２１８）を含み、前記装置は更に、
適応コードブック（２０４）と、
固定コードブック（２０２）と、
前記固定コードブック（２０２）に結合され、前記決定されたスペクトルチルトを前記固定コードブック（２０２）のコードに適用することで前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードを得るように構成された、フィルタ（２１８）と、
前記適応コードブック（２０４）及び前記フィルタ（２１８）に結合され、前記適応コードブック（２０４）からのコードと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済みコードとを組み合わせて組み合わせコードを得るように構成された、加算器（２０６）と、
前記加算器（２０６）に結合されたＬＰＣ合成フィルタ（２０８）と、
を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）及び前記加算器（２０６）間に結合され、前記適応コードブック（２０４）からのコードをピッチゲインによって乗算するように構成されたピッチゲイン増幅器（２１４）と、
前記フィルタ（２１８）及び前記加算器（２０６）間に結合され、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードをコードゲインによって乗算するように構成されたコードゲイン増幅器（２１２）と、
を備える、装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の装置であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）及び前記加算器（２０６）に結合され、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数を前記フィルタ（２１８）に出力するように構成された、有声音推定器（２２０）と、
前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報を表すＬＰＣ係数を記憶するように構成され、前記フィルタ（２１８）に結合された、記憶部（２１６）と、
を備える、装置。
【請求項１５】
請求項１又は請求項１４のいずれかに記載の音声信号を合成するための装置を含む音声デコーダ。
【請求項１６】
音声信号を復号するための音声デコーダであって、前記音声デコーダは、前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（１０４，２０２）のコードにスペクトルチルトを適用するように構成され、前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいている、音声デコーダ。
【請求項１７】
音声信号を符号化するための音声エンコーダであって、前記音声エンコーダは、前記音声信号の現在フレームを表すコードブック（１０４，２０２）のコードについてのスペクトルチルトを、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトから決定するように構成される、音声エンコーダ。
【請求項１８】
システムであって、
請求項１５に記載の音声デコーダと、
請求項１６に記載の音声エンコーダと、
を備える、システム。
【請求項１９】
音声信号を合成するための方法であって、
前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（１０４，２０２）のコードにスペクトルチルトを適用するステップを備え、
前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいて決定される、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報に基づいて決定される、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数８】
2016509694.tif 000021
ここで、
ｆｓ（ｎ）：伝達関数Ｆｓ（ｚ）＝１／Ａ（ｚ）を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
である、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数９】
2016509694.tif 000022
ここで、
ｆｅ（ｎ）：以下の伝達関数を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
【数１０】
2016509694.tif 000023
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
ｗ１，ｗ２：伝達関数Ｆｅ（ｚ）のフォルマント構造を規定するための重み付け定数
である、方法。
【請求項２３】
請求項２１又は請求項２２に記載の方法であって、Ｎは、前記コードブック（１０４，２０２）におけるコードの数に等しい、方法。
【請求項２４】
請求項１９から請求項２３のいずれかに記載の方法であって、前記スペクトルチルトを適用するステップは、前記スペクトルチルトを含む伝達関数に基づいて前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングするステップを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、
【数１１】
2016509694.tif 000024
と規定される、方法。
【請求項２６】
請求項１９から請求項２３のいずれかに記載の方法であって、更に、前記音声信号の現在フレームの決定されたスペクトルチルトを、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数と組み合わせるステップを備える、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数は、以下のように規定され、
【数１２】
2016509694.tif 000025
ここで、
【数１３】
2016509694.tif 000026
である、方法。
【請求項２８】
請求項２６又は請求項２７に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを適用するステップは、前記スペクトルチルトと、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数とを含む伝達関数に基づいて、前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングするステップを含む、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、以下のように規定され、
【数１４】
2016509694.tif 000027
ここで、
ａ，ｂ：定数
である、方法。
【請求項３０】
請求項１９から２９のいずれかに記載の方法であって、前記音声信号はスピーチ信号であり、前記音声信号を合成するステップは、前記音声信号のフレームについて、
前記決定されたスペクトルチルトを固定コードブック（２０２）のコードに適用することで前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードを得るステップと、
適応コードブック（２０４）からのコードと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済みコードとを組み合わせて組み合わせコードを得るステップと、
前記組み合わせコードをＬＰＣ合成フィルタ（２０８）によってフィルタリングするステップと、
を含む、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、更に、前記適応コードブック（２０４）からのコードをピッチゲインによって乗算するステップと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードをコードゲインによって乗算するステップと、を備える、方法。
【請求項３２】
請求項３０又は請求項３１に記載の方法であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）からのコード及び前記組み合わせコードに基づいて、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数を生成するステップと、
前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報を表すＬＰＣ係数を記憶するステップと、
を備える、方法。
【請求項３３】
コンピュータにおいて実行された際に、請求項１９から請求項３２のいずれかに記載の音声信号を合成するための方法を実行するための命令を格納した非一時的コンピュータ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声符号化の分野に関し、より具体的には、音声信号の合成の分野に関する。各実施例は、スピーチ符号化に関し、特に、コード励振線形予測符号化（ＣＥＬＰ）と呼ばれるスピーチ符号化技術に関する。各実施例は、新規又は固定コードブックにおけるＣＥＬＰのコードの形状付けにおける適応チルト補償のための方策を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＥＬＰ符号化方式は、スピーチ通信において広く用いられており、スピーチを符号化する効率的な方法である。ＣＥＬＰでは、２つの励振の合計を線形予測フィルタ（例えばＬＰＣ合成フィルタ１／Ａ（ｚ））へ運ぶことで音声信号を合成する。一方の励振は、復号された過去から来ており、これは適応コードブックと呼ばれる。他方の寄与分は、固定コードが入力された固定または新規コードブックから来ている。ＣＥＬＰ符号化方式における１つの問題として、低ビットレートでは、スピーチの細かい構造を効率的にモデル化するために十分に新規コードブックへの入力がなされないため、知覚品質が低下し、合成された出力信号がノイズを有して聞こえるというものがある。
【０００３】
符号化アーティファクトを軽減するために、様々な解決策が既に提案されており、参考文献［非特許文献１］及び［特許文献１］に記載されている。これらの参考文献においては、音声信号の現在フレームのフォルマントに対応するスペクトル領域を強化することによって新規コードブックのコードを適応的及びスペクトル的に形状付けている。フォルマント位置及び形状は、エンコーダ及びデコーダの両方で利用可能な係数であるＬＰＣ係数から直接導き出すことができる。新規コードブックのコードｃ（ｎ）のフォルマント強化は、単純なフィルタリング演算によって行われる。
【０００４】
【数１】
2016509694.tif 000003
【０００５】
このフィルタリングプロセスにおいては、ｆｅ（ｎ）は、以下の伝達関数を有するフィルタのインパルス応答である。
【０００６】
【数２】
2016509694.tif 000004
【０００７】
ここで、ｗ１及びｗ２は、伝達関数Fｅ（ｚ）の、多かれ少なかれフォルマント的な構造を強調する２つの重み付け定数である。その結果得られる新規コードブックの形状付けられたコードは、スピーチ信号の１つの特徴を受け継いでおり、合成された信号はよりノイズが少なく聞こえる。
【０００８】
ＣＥＬＰ符号化方式においては、新規コードブックのコードにスペクトルチルトを加算することが一般的であり、これは以下のような新規コードブックからのコードのフィルタリングによって行われる。
【０００９】
【数３】
2016509694.tif 000005
【００１０】
因数βは、先行音声フレームの有声音に関するものであり、この有声音は、適応コードブックからのエネルギー寄与分から推定することができる。例えば、先行フレームが有声音である場合、現在フレームもまた有声音であること、及びコードが低周波数でより多くのエネルギーを有する、即ちスペクトルが負のチルトを有することが予測される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Recommendation ITU-T G.718 : “Frame error robust narrow-band and wideband embedded variable bit-rate coding of speech and audio from 8-32 kbit/s”
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，６７８，６５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、音声信号を合成するための向上した方策を提供することである。
【００１４】
この目的は、請求項１に記載の装置及び請求項１９に記載の方法によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、音声信号を合成するための装置であって、前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブックのコードにスペクトルチルトを適用するように構成された処理部を備え、前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいている、装置を提供する。
【００１６】
本発明は、音声信号を合成するための方法であって、前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブックのコードにスペクトルチルトを適用するステップを備え、前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいて決定される、方法を提供する。
【００１７】
本願の発明者等は、音声信号の合成において、信号の合成後に音声信号のスペクトルチルトの性質を利用して、達成可能な符号化ゲインを向上させることによって、音声信号の合成を低ビットレートでも高ビットレートでも更に向上させることができることを発見した。実施例によると、本発明は、例えばＣＥＬＰスピーチ符号化技術を用いたスピーチ符号化であって、ＣＥＬＰの符号化ゲインの強化を可能にすることによって、復号または合成された信号の知覚品質を強化するものを提供する。本発明の方策は、この向上が、コードブックのコード、例えばＣＥＬＰ新規コードブックのコードのスペクトルチルトを、現在処理している実際の入力信号のスペクトルチルトの関数として適合することによって達成することができるという発明者等の知見に基づくものである。本発明の方策は、符号化ゲインが強化されることに加えて、スピーチの細かい構造を効率的にモデル化するために十分に新規コードブックへの入力が行われない低ビットレートで、更なるフォルマント強化をも可能にする点で有利である。新規コードブックへの入力が十分に行われる高ビットレートでは、本発明の方策を適用することで符号化ゲインが強化される。より具体的には、高ビットレートでは、スピーチの細かい構造を適切にモデル化するために十分に新規コードブックが大きいため、フォルマント強化は必要ではない場合もあり、フォルマントを更に強化すれば合成信号が過度に合成的に聞こえるようになる。しかしながら、最適なコードはスペクトル的に平坦ではなく、スペクトルチルトを追加することによって符号化ゲインが強化される。実施例によると、新規コードブックのコードに適用されるべき最適チルトがより正確に推定される。より具体的には、最適チルトが入力信号の現在フレームのチルトと相関関係にある。
【００１８】
実施例によると、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報に基づいて決定され、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され得る。この実施例は、エンコーダ及びデコーダの両方で容易に入手可能な情報、即ちＬＰＣ係数に基づいて現在フレームのスペクトルチルトを決定できる点で有利である。
【００１９】
更なる実施例によると、前記ＬＰＣ係数に基づく、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、ＬＰＣ合成フィルタの切り捨て無限インパルス応答に基づいて決定され得る。実施例によると、この切り捨ては、新規コードブックのサイズ、即ち新規コードブックのコードの数によって決定され得る。この方策は、新規コードブックの実際のサイズに対してスペクトルチルトの決定を直接関係付けることができる点で有利である。
【００２０】
更なる実施例によると、前記無限インパルス応答は、重み付けされていない伝達関数又は重み付けられた伝達関数を有するＬＰＣ合成フィルタのものであり得る。重み付けされていない伝達関数を用いれば、簡略化された態様でスペクトルチルトを決定することが可能となり、重み付けされた伝達関数を用いれば、最適なチルトにより近いスロープを有するスペクトルチルトを得ることができる点で有利である。
【００２１】
実施例によると、前記決定されたスペクトルチルトは、前記スペクトルチルトを含む伝達関数に基づいて前記コードブックから前記コードをフィルタリングすることによってそれぞれの前記コードに適用される。この実施例は、簡単なフィルタリングプロセスで強化を達成できる点で有利である。
【００２２】
更に別の実施例によると、前記現在フレームのスペクトルチルトは、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数と組み合わせることができ、例えば、前記スペクトルチルト及び前記因数を含む伝達関数に基づいて前記コードブックから前記コードをフィルタリングすることによってこれを行う。この方策は、最適チルトの更に良い推定を得ることができる点で有利である。
【００２３】
本発明は、音声信号を合成するための本発明の装置を含む音声デコーダを提供する。
【００２４】
本発明は、音声信号を復号するための音声デコーダであって、前記音声デコーダは、前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブックのコードにスペクトルチルトを適用するように構成され、前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいている、音声デコーダを提供する。
【００２５】
本発明は、音声信号を符号化するためのエンコーダであって、前記音声エンコーダは、前記音声信号の現在フレームを表すコードブックのコードについてのスペクトルチルトを、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトから決定するように構成される、エンコーダを提供する。
【００２６】
本発明は、システムであって、本発明の音声デコーダと、本発明の音声エンコーダと、を備えるシステムを提供する。
【００２７】
本発明は、コンピュータにおいて実行された際に、音声信号を合成するための本発明の方法を実行するための命令を格納した非一時的コンピュータ媒体を提供する。
【００２８】
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、第１実施例における音声信号を合成するための本発明の装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例における、ＣＥＬＰ方式に基づいて動作する信号合成器の簡略化したブロック図である。
【図３】図３は、本発明の更なる実施例における、先行フレームの有声音を組み込んだＣＥＬＰ符号化方式を適用した信号合成器の簡略化したブロック図である。
【図４】図４は、デコーダ、例えば本発明の教示事項に従って動作するスピーチデコーダの一実施例を示す図である。
【図５】図５は、エンコーダ、例えば本発明の教示事項に従って動作するスピーチエンコーダの一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の方策の各実施例について説明する。以下の説明においては、同様の要素・ステップは、同じ参照符号で呼ぶものとする。
【００３１】
図１は、第１実施例における音声信号を合成するための本発明の装置の概略図を示す。装置１００は、入力部１０２にて、符号化された信号、例えば、スピーチ信号等の符号化された音声信号を受け取る。音声信号を復号するために、装置１００は、複数のコードを含むコードブック１０４を含む。現在フレームの処理の際、入力部１０２で受け取った符号化信号に基づいて信号を合成するために、コードブック１０４から適切なコード又はコードワードを選択し、合成器又は合成フィルタ１０６に供給する。本発明によると、当該装置は、音声信号の現在フレーム、即ち装置１００によって現在処理されている音声信号のフレームのスペクトルチルトに基づいて、概略的に１１０で示すコードブック１０４から読み出されたコードｃ（ｎ）に適用されるべきスペクトルチルトを決定する処理部１０８を含む。変更後のコードｃ（ｎ）＊γは合成フィルタ１０６に適用され、合成フィルタ１０６は、変更後のコードに基づいて合成信号を生成し、これが装置１００の出力部１１２に与えられる。処理部１０８は、現在フレームについてのスペクトル包絡情報、例えば、装置１００で利用可能な合成フィルタ１０６のフィルタ係数に基づいて、スペクトルチルトを決定することができる。
【００３２】
更なる実施例により、ＣＥＬＰ新規コードブックのコードを形状付けるための適応チルト補償について説明する。図２は、本発明の第２実施例における信号合成器２００であって、ＣＥＬＰ方式に基づいて動作するものの簡略化したブロック図を示す。ＣＥＬＰ方式に従い、合成器２００は、固定又は新規コードブック２０２及び適応コードブック２０４を含む。符号化信号に応じて、合成器２００によって現在処理されている現在フレームについて、それぞれのコードブック２０２，２０４からコードが出力される。合成器２００は、それぞれのコードブック２０２，２０４から受け取ったコードを組み合わせるための加算器又は組み合わせ器２０６を含む。加算器２０６の出力はＬＰＣ合成フィルタ２０８に接続され、ＬＰＣ合成フィルタ２０８は、実際の音声信号を合成し、これを出力２１０として出力する。実施例によると、合成器２００は、固定コードブック２０２からの寄与分を所望のコードゲインによって乗算するための第１の増幅器２１２を含み得る。更に、適応コードブック２０４からの寄与分を、ピッチゲインによって乗算するための第２の増幅器２１４を設けることができ、適応コードブックからの寄与分はスピーチのピッチをモデル化する。別の実施例によると、合成器２００を含むデコーダにおいて利用可能なＬＰＣ係数を記憶するためのメモリ等のＬＰＣ係数記憶部２１６もまた設けることができる。所望のＬＰＣ合成フィルタリングを可能にするために、ＬＰＣ係数が合成フィルタ２０８に入力される。
【００３３】
合成器２００は、固定コードブック２０２と第１の増幅器２１２との間に接続されたフィルタ２１８を含む。フィルタ２１８は、記憶部２１６から、現在フレームについてのＬＰＣ係数を受け取る。本発明の構造によって、現在処理中の音声フレームのチルトは、記憶部２１６に記憶されている既に送信されたＬＰＣ係数から回復される。図２の実施例によると、ｆｓ（ｎ）は、伝達関数Ｆｓ（ｚ）＝１／Ａ（ｚ）を有するＬＰＣ合成フィルタ２０８のインパルス応答であり、チルトは、フィルタ２１８によって以下のように決定されるものとする。
【００３４】
【数４】
2016509694.tif 000006
【００３５】
ここで、Ｎは、無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズである。実施例によると、Ｎは、新規コードブックのサイズに等しく、即ち、Ｎは、新規コードブックに記憶されたコード又はコードワードの数に等しい。図２の実施例によると、スペクトルチルトが、固定コードブック２０２から検索されたコードｃ（ｎ）に対して、フィルタ２１８で行われるフィルタリング演算によって適用される。フィルタリング演算は以下のように規定される。
【００３６】
【数５】
2016509694.tif 000007
【００３７】
ここで、ｆｔ１（ｎ）は、以下の伝達関数のインパルス応答である。
【００３８】
【数６】
2016509694.tif 000008
【００３９】
図２の実施例は、符号化ゲインを強化することによって復号信号の知覚品質を強化することができる点で有利である。符号化ゲインの強化は、ＬＰＣ合成フィルタ２０８の伝達関数のインパルス応答に基づいて決定されるスペクトルチルトを含む伝達関数によって固定コードブック２０２から検索されたコードワード又はコードをフィルタリングすることによって達成される。
【００４０】
第３実施例によると、スペクトルチルトを更に向上させて最適チルトに近づける、即ち入力信号の現在フレームの実際のチルトに近づけるために、ＬＰＣ合成フィルタ２０８は、以下の伝達関数を有する。
【００４１】
【数７】
2016509694.tif 000009
【００４２】
ここで、ｗ１＝０．８、ｗ２＝０．９である。この場合、スペクトルチルトは以下のように規定される。
【００４３】
【数８】
2016509694.tif 000010
【００４４】
重み付け定数ｗ１，ｗ２を用いて、スペクトル包絡の動性を制御する。例えば、ｗ１＝０且つｗ２＝１であれば、Ｆｅ（ｚ）は真の信号包絡に極めて厳密に従う。その結果得られるスペクトルチルトγは、高い動性を示し、過度に変動し得る。このことは、コードブックが決定的にチルト構造を欠く極めて低いビットレートでは解決策となり得る。しかしながら、知覚範囲では、スペクトル包絡の平滑なものからスペクトルチルトγを導き出す方が好ましいことが分かった。上述の値がｗ１＝０．８、ｗ２＝０．９の場合に良好な平滑化が達成されることが判明し、これは広範囲に亘るビットレートで良好なトレードオフを示す。実施例によると、ｗ１及びｗ２は、ビットレートに依存する。極めて高いレートでは、コードブックが十分に大きく、且つ任意のスペクトルチルトγをモデル化できる場合、ｗ１＝ｗ２＝１を設定することでスペクトルチルトγの影響を消去することができる。
【００４５】
最適チルトが有するよりも急勾配のスロープを有するチルトをもたらす第２実施例と比較して、「重み付けされた」伝達関数を用いる第３実施例は、現在フレームの実際のチルトに対してより近いチルトをもたらす。
【００４６】
図３は、本発明の第４実施例による信号合成器２００’であって、やはりＣＥＬＰ符号化方式を適用するものの更なる簡略化したブロック図を示す。図２に関して説明した実施例と比較すると、図３に関して説明する実施例は、更に、先行フレームの有声音に関係した上述の因数を適用する。図３から分かるように、合成器２００’の構造は、図２の合成器２００の構造と略同じであるが、これに加えて、増幅器２１４の出力と、加算器２０６によって出力される新規及び適応コードブックからの寄与分を組み合わせたものとを受け取る有声音推定器２２０が設けられる点で異なっている。有声音推定器は、フィルタ２８０に信号を出力することによって、新規コードブック２０２から得られたコード又はコードワードが、決定されたチルト（図２及び上記の説明を参照）を有声音因数と組み合わせたものに基づいて変更されるようにする。より具体的には、図３の実施例によると、決定されたスペクトルチルトを、先行フレームの有声音に関係する因数βと組み合わせる。図３に関して記載した方策は、図１，２に関して説明した実施例と比べて、コードワードに適用されるべきチルトについて更に良い推定を得ることができる点で有利である。コード又はコード形状付けの変更も、以下の伝達関数を用いたフィルタリング演算として考えることができる。
【００４７】
【数９】
2016509694.tif 000011
【００４８】
ここで、ａ及びｂは定数である。好ましい実施例では、ａ＝０．５であり、ｂ＝０．２５である。因数βは、以下のように先行フレームの有声音から導き出すことができる。
【００４９】
【数１０】
2016509694.tif 000012
【００５０】
そして、実際の因数βは、以下のように規定することができる。
【００５１】
【数１１】
2016509694.tif 000013
【００５２】
定数ａおよびｂは、有声音チルトβ及びスペクトルチルトγを混合したものを制御するように適用される。重み付け定数ｗ１及びｗ２に関して上述したように、低〜中ビットレートでは、スペクトルチルトγに基づいて低周波数又は高周波数を尖鋭化することでコードブックを形状付けることが重要であり得る。また、信号がより有声音的であるほど、高周波数を尖鋭化することが好ましいことが判明した。定数ａ及びｂを用いて、チルト因数β及びγを正規化してこれらの強さを重み付けし、所望の通りこれら２つの効果を組み合わせることができる。実施例によると、定数ａ及びｂは、知覚品質を推定することによって経験的に求めることができる。これにより、略同程度の強さが両方の因数に与えられる。即ち、γは−１と１との間に制限されるため、ｂ・γは−０．２５と０．２５との間であり、βは０と０．５との間に制限されるため、ａ・βは０と０．２５との間に制限される。重み付け定数ｗ１及びｗ２については、定数ａ及びｂもまたビットレートに依存するものとすることができる。
【００５３】
第４実施例によると、図３に示す音声合成は、適応コードブック寄与分が、ピッチゲインと呼ばれるゲインによって乗算され、寄与分がスピーチのピッチをモデル化するようなものとなっている。まず、新規コードをＦｔ２（ｚ）によってフィルタリングしてスペクトルチルトをコードに加算し、ここで上述のようにチルトは合成されるべき信号の現在フレームのチルトと相関関係にある。フィルタ２１８の出力をコードゲインによって乗算し、２つの寄与分、適応コードブックからの乗算された寄与分、及び新規コードブックからの乗算された変更後の寄与分を、加算器２０６によって合計してから合成フィルタによってフィルタリングし、出力２１０で合成出力信号を生成する。
【００５４】
図４は、デコーダ、例えば本発明の教示事項に従って動作するスピーチデコーダの一実施例を示す。デコーダ３００は、上述の実施例の１つによる合成器１００，２００，２００’を含む。デコーダは、デコーダで処理される符号化信号を受ける入力部３０２と、デコーダ３００の出力部３０４で復号信号を生成するための合成器とを有する。
【００５５】
図５は、エンコーダ、例えば本発明の教示事項に従って動作するスピーチエンコーダの一実施例を示す。エンコーダ４００は、音声信号を符号化するための処理部４０２を含む。更に、処理部は、音声信号の現在フレームのスペクトルチルト（例えばエンコーダにおいて利用可能なＬＰＣ係数）から、音声信号の現在フレームを表すデコーダにおけるコードブックのコードについてのスペクトルチルトを表す情報を決定する。この情報は、符号化された音声信号とともにデコーダ側へ送信することができ、ここで音声信号の合成後にこの情報を適用することができる。スペクトルチルトは、エンコーダにおいて、図１〜３に関して上述した態様で決定することができ、図１〜３に関して上述のようにデコーダで適用することができる。従って、本発明の実施例は、音声信号を復号するための音声デコーダとともに図５に示す上述の音声エンコーダを提供し、この音声デコーダは、スペクトルチルトを必ずしも必要とせず、むしろ、エンコーダから受け取ったスペクトルチルトを、音声信号の現在フレームの合成に用いられるコードブックのコードに適用するように構成される。例えば、デコーダが有する合成器は、図１〜３の１つと同じであり得るが、ただし、処理部１０８又はフィルタ２１８が、エンコーダで算出されてそこから送信されたチルトを受け取る点で異なり得る。受け取ったチルトは、例えば記憶部２１６又は別の記憶部において記憶されるようにすることができる。
【００５６】
装置の説明でいくつかの局面を記載したが、これらの局面は対応の方法の記載をも表すものであり、ブロック又は装置は、方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同様に、方法ステップの説明で記載した局面は、対応の装置の対応のブロック若しくは項目又は特徴の記載をも表す。方法ステップのいくつか又は全ては、ハードウェア装置、例えば、マイクロプロセッサ、プログラム可能コンピュータ又は電子回路によって（又はこれらを用いて）実行され得る。いくつかの実施例においては、最も重要な方法ステップの１つ以上が、そのような装置によって実行され得る。
【００５７】
特定の実現要件に応じて、本発明の実施例はハードウェア又はソフトウェアによって実現され得る。その実現は、非一時的記憶媒体、例えば、デジタル記憶媒体、例えばフロッピーディスク、ＤＶＤ，ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリであって、電子的に読み出し可能な制御信号を格納しており、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する（又は協働可能である）ことによりそれぞれの方法が実行されるようにするものを用いて実行され得る。従って、デジタル記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能であり得る。
【００５８】
本発明のいくつかの実施例は、プログラム可能なコンピュータシステムと協働可能であることによって本願明細書に記載の方法の１つが実行されるようにする、電子的に読み出し可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【００５９】
一般的には、本発明の実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品であって、このコンピュータプログラム製品がコンピュータにおいて実行されるときに上記プログラムコードが上記方法の１つを実行するように動作するものとして実現され得る。プログラムコードは、例えば、機械読み取り可能キャリアに格納され得る。
【００６０】
他の実施例は、機械読み取り可能キャリアに格納された、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
【００６１】
従って、換言すると、本発明の方法の一実施例は、コンピュータプログラムであって、このコンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行されるときに、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのプログラムコードを有するものである。
【００６２】
従って、本発明の方法の更なる実施例は、データキャリア（又はデジタル記憶媒体若しくはコンピュータ読み取り可能媒体）であって、そこに記録された、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含むものである。データキャリア、デジタル記憶媒体又は記録された媒体は、典型的には、タンジブル及び／又は非一時的である。
【００６３】
従って、本発明の方法の更なる実施例は、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、インターネットを介したデータ通信接続を介して転送されるように構成され得る。
【００６４】
更なる実施例は、本願明細書に記載の方法の１つを実行するように構成又はプログラムされた処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能論理装置を含む。
【００６５】
更なる実施例は、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを含む。
【００６６】
本発明の更なる実施例は、本願明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを受信機へ（例えば電子的又は光学的に）転送するように構成された装置又はシステムを含む。受信機は、例えば、コンピュータ、移動機器、メモリデバイス等であり得る。装置又はシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機へ転送するためのファイルサーバを含み得る。
【００６７】
いくつかの実施例においては、プログラム可能論理装置（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本願明細書に記載の方法におけるいくつか又は全ての機能を実行しても良い。いくつかの実施例においては、フィールドプログラマブルゲートアレイは、マイクロプロセッサと協働して、本願明細書に記載の方法の１つを実行しても良い。一般的に、当該方法は、どのようなハードウェア装置によって実行されても良い。
【００６８】
上述の各実施例は、単に本発明の原理を例示するものである。本願明細書に記載の構成及び詳細を変更及び変形したものが当業者には明らかであることが理解される。従って、本願明細書における各実施例の記載及び説明として提示された特定の詳細によってではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。
【図１】
2016509694.tif 000028
【図２】
2016509694.tif 000029
【図３】
2016509694.tif 000030
【図４】
2016509694.tif 000031
【図５】
2016509694.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月3日(2015.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を合成するための装置であって、
前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（１０４，２０２）のコードにスペクトルチルトを適用するように構成された処理部（１０８，１１０，２１８）を備え、
前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいており、
前記装置は、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトを、前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報に基づいて決定するように構成され、
前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、前記スペクトルチルトを含む伝達関数に基づいて前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングすることによって前記スペクトルチルトを適用するように構成される、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数１】
2016509694.tif 000033
ここで、
ｆｓ（ｎ）：伝達関数Ｆｓ（ｚ）＝１／Ａ（ｚ）を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
である、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数２】
2016509694.tif 000034
ここで、
ｆｅ（ｎ）：以下の伝達関数を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
【数３】
2016509694.tif 000035
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
ｗ１，ｗ２：伝達関数Ｆｅ（ｚ）のフォルマント構造を規定するための重み付け定数
である、装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の装置であって、Ｎは、前記コードブック（１０４，２０２）におけるコードの数に等しい、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、
【数４】
2016509694.tif 000036
γ：スペクトルチルト
と規定される、装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置であって、前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、更に、前記音声信号の現在フレームの決定されたスペクトルチルトを、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数と組み合わせるように構成される、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数は、以下のように規定され、
【数５】
2016509694.tif 000037
ここで、
【数６】
2016509694.tif 000038
である、装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の装置であって、前記処理部（１０８，１１０，２１８）は、前記スペクトルチルトと、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数とを含む伝達関数に基づいて、前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングすることによって前記スペクトルチルトを適用するように構成される、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、以下のように規定され、
【数７】
2016509694.tif 000039
ここで、
ａ，ｂ：定数
である、装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の装置であって、前記音声信号はスピーチ信号であり、前記スペクトルチルトを適用するための処理部は、フィルタ（２１８）を含み、前記装置は更に、
適応コードブック（２０４）と、
固定コードブック（２０２）と、
前記固定コードブック（２０２）に結合され、前記決定されたスペクトルチルトを前記固定コードブック（２０２）のコードに適用することで前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードを得るように構成された、フィルタ（２１８）と、
前記適応コードブック（２０４）及び前記フィルタ（２１８）に結合され、前記適応コードブック（２０４）からのコードと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済みコードとを組み合わせて組み合わせコードを得るように構成された、加算器（２０６）と、
前記加算器（２０６）に結合されたＬＰＣ合成フィルタ（２０８）と、
を備える、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）及び前記加算器（２０６）間に結合され、前記適応コードブック（２０４）からのコードをピッチゲインによって乗算するように構成されたピッチゲイン増幅器（２１４）と、
前記フィルタ（２１８）及び前記加算器（２０６）間に結合され、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードをコードゲインによって乗算するように構成されたコードゲイン増幅器（２１２）と、
を備える、装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の装置であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）及び前記加算器（２０６）に結合され、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数を前記フィルタ（２１８）に出力するように構成された、有声音推定器（２２０）と、
前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報を表すＬＰＣ係数を記憶するように構成され、前記フィルタ（２１８）に結合された、記憶部（２１６）と、
を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１又は請求項１２のいずれかに記載の音声信号を合成するための装置を含む音声デコーダ。
【請求項１４】
システムであって、
請求項１３に記載の音声デコーダと、
前記音声信号の現在フレームを表すコードブック（１０４，２０２）のコードについてのスペクトルチルトを、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトから決定するように構成される音声エンコーダと、
を備える、システム。
【請求項１５】
音声信号を合成するための方法であって、
前記音声信号の現在フレームを合成するために用いられるコードブック（１０４，２０２）のコードにスペクトルチルトを適用するステップを備え、
前記スペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトに基づいて決定され、
前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報に基づいて決定され、
前記スペクトルチルトを適用するステップは、前記スペクトルチルトを含む伝達関数に基づいて前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングするステップを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数８】
2016509694.tif 000040
ここで、
ｆｓ（ｎ）：伝達関数Ｆｓ（ｚ）＝１／Ａ（ｚ）を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
である、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、前記スペクトル包絡情報は、ＬＰＣ係数によって規定され、前記音声信号の現在フレームのスペクトルチルトは、以下のように規定され、
【数９】
2016509694.tif 000041
ここで、
ｆｅ（ｎ）：以下の伝達関数を有するＬＰＣ合成フィルタ（１０６，２０８）の無限インパルス応答
【数１０】
2016509694.tif 000042
Ｎ：無限インパルス応答ｆｓ（ｎ）の切り捨てのサイズ
ｗ１，ｗ２：伝達関数Ｆｅ（ｚ）のフォルマント構造を規定するための重み付け定数
である、方法。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の方法であって、Ｎは、前記コードブック（１０４，２０２）におけるコードの数に等しい、方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、
【数１１】
2016509694.tif 000043
γ：スペクトルチルト
と規定される、方法。
【請求項２０】
請求項１５から請求項１９のいずれかに記載の方法であって、更に、前記音声信号の現在フレームの決定されたスペクトルチルトを、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数と組み合わせるステップを備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数は、以下のように規定され、
【数１２】
2016509694.tif 000044
ここで、
【数１３】
2016509694.tif 000045
である、方法。
【請求項２２】
請求項２０又は請求項２１に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを適用するステップは、前記スペクトルチルトと、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数とを含む伝達関数に基づいて、前記コードブック（１０４，２０２）から前記コードをフィルタリングするステップを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記スペクトルチルトを含む伝達関数は、以下のように規定され、
【数１４】
2016509694.tif 000046
ここで、
ａ，ｂ：定数
である、方法。
【請求項２４】
請求項１５から２３のいずれかに記載の方法であって、前記音声信号はスピーチ信号であり、前記音声信号を合成するステップは、前記音声信号のフレームについて、
前記決定されたスペクトルチルトを固定コードブック（２０２）のコードに適用することで前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードを得るステップと、
適応コードブック（２０４）からのコードと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済みコードとを組み合わせて組み合わせコードを得るステップと、
前記組み合わせコードをＬＰＣ合成フィルタ（２０８）によってフィルタリングするステップと、
を含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、更に、前記適応コードブック（２０４）からのコードをピッチゲインによって乗算するステップと、前記固定コードブック（２０２）のフィルタリング済コードをコードゲインによって乗算するステップと、を備える、方法。
【請求項２６】
請求項２４又は請求項２５に記載の方法であって、更に、
前記適応コードブック（２０４）からのコード及び前記組み合わせコードに基づいて、前記音声信号の先行フレームの有声音に関係付けられた因数を生成するステップと、
前記音声信号の現在フレームについてのスペクトル包絡情報を表すＬＰＣ係数を記憶するステップと、
を備える、方法。
【請求項２７】
コンピュータにおいて実行された際に、請求項１５から請求項２６のいずれかに記載の音声信号を合成するための方法を実行するための命令を格納した非一時的コンピュータ媒体。
【国際調査報告】
2016509694.tif 000047
2016509694.tif 000048
2016509694.tif 000049