(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去複数のサブフレームにおけるピッチ周期を１つ以上のクラスに分類し、前記クラスが複数存在する場合にピッチ周期の差が所定の第１閾値より小さいクラスを１つのグループにまとめ、前記グループの数を分析結果として得るピッチ履歴分析部と、
前記分析結果が所定の第２閾値より小さい信号区間を音声区間と判定する判定手段と、を具備する定常雑音区間検出装置。
【請求項２】
定常雑音区間の信号のＬＳＰベクトルの平均を求める平均ＬＳＰ算出手段と、
現サブフレームにおけるＬＳＰベクトルと前記平均ＬＳＰ算出手段が算出した平均ＬＳＰとの距離を計算する距離計算手段と、
サブフレーム間のＬＳＰベクトルの変動量が所定の第３閾値より小さく、かつ、前記距離計算手段が計算した距離が所定の第４閾値より小さい区間を定常雑音区間と仮判定する仮判定手段と、を具備し、
前記判定手段は、前記仮判定手段が定常雑音区間であると判定した場合にのみ、判定処理を行う請求項１に記載の定常雑音区間検出装置。
【請求項３】
サブフレーム間で適応符号帳利得を平滑化する平滑化処理手段と、
前記仮判定手段が判定した定常雑音区間の信号パワを算出する信号パワ算出手段と、を具備し、
前記判定手段は、前記分析結果が前記第２閾値以上であり、前記平滑化処理された適応符号帳利得が所定の第５閾値より小さく、かつ、前記信号パワ算出手段が算出した信号パワが背景雑音信号の平均パワに所定値を乗算した値より小さい信号区間を定常雑音区間と判定する、請求項２に記載の定常雑音区間検出装置。
【請求項４】
過去複数のサブフレームにおけるピッチ周期を１つ以上のクラスに分類し、前記クラスが複数存在する場合にピッチ周期の差が所定の第１閾値より小さいクラスを１つのグループにまとめ、前記グループの数を分析結果として得るピッチ履歴分析工程と、
前記分析結果が所定の第２閾値より小さい信号区間を音声区間と判定する判定工程と、を具備する定常雑音区間検出方法。
【請求項５】
定常雑音区間の信号のＬＳＰベクトルの平均を求める平均ＬＳＰ算出工程と、
現サブフレームにおけるＬＳＰベクトルと前記平均ＬＳＰ算出工程で算出した平均ＬＳＰとの距離を計算する距離計算工程と、
サブフレーム間のＬＳＰベクトルの変動量が所定の第３閾値より小さく、かつ、前記距離計算工程で計算した距離が所定の第４閾値より小さい区間を定常雑音区間と仮判定する仮判定工程と、を具備し、
前記判定工程は、前記仮判定工程で定常雑音区間であると判定した場合にのみ、判定処理を行う請求項４に記載の定常雑音区間検出方法。
【請求項６】
サブフレーム間で適応符号帳利得を平滑化する平滑化処理工程と、
前記仮判定工程で判定した定常雑音区間の信号パワを算出する信号パワ算出工程と、を具備し、
前記判定工程は、前記分析結果が前記第２閾値以上であり、前記平滑化処理された適応符号帳利得が所定の第５閾値より小さく、かつ、前記信号パワ算出工程で算出した信号パワが背景雑音信号の平均パワに所定値を乗算した値より小さい信号区間を定常雑音区間と判定する、請求項５に記載の定常雑音区間検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号を符号化して伝送する移動通信システム、インターネット通信を含むパケット通信システムなどにおいて、低ビットレートで符号化された音声信号を復号化する音声復号化装置の出力信号から音声区間あるいは定常雑音区間を検出する定常雑音区間検出装置及び定常雑音区間検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル移動通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積の分野においては、電波などの伝送路の容量や記憶媒体の有効利用のために音声情報を圧縮し、高能率で符号化するための音声符号化装置が用いられている。なかでもＣＥＬＰ（Code Excited LineAr Prediction：符号励振線形予測符号化）方式をベースにした方式が中・低ビットレートにおいて広く実用化されている。ＣＥＬＰの技術については、M.R.Schroeder and B.S.Atal："Code-Excited Linear Prediction (CELP)：High-quality Speech at Very Low Bit Rates"，Proc．ICASSP-85, 25.1.1, pp.937-940, 1985"に示されている。
【０００３】
ＣＥＬＰ型音声符号化方式は、音声をある一定のフレーム長（５ｍｓ〜５０ｍｓ程度）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（励振信号）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。適応符号ベクトルは過去に生成した駆動音源ベクトルを格納している適応符号帳から、雑音符号ベクトルは予め用意された定められた数の定められた形状を有するベクトルを格納している雑音符号帳から選択されて使用される。雑音符号帳に格納される雑音符号ベクトルには、ランダムな雑音系列のベクトルや何本かのパルスを異なる位置に配置することによって生成されるベクトルなどが用いられる。
【０００４】
従来のＣＥＬＰ符号化装置では、入力されたディジタル信号を用いてＬＰＣ(Linear Predictive Coefficient：線形予測係数)の分析・量子化とピッチ探索と雑音符号帳探索とゲイン符号帳探索とが行われ、ＬＰＣ符号（Ｌ）とピッチ周期（Ｐ）と雑音符号帳インデックス（Ｓ）とゲイン符号帳インデックス（Ｇ）とが復号化装置に伝送される。
【０００５】
復号化装置は、ＬＰＣ符号（Ｌ）とピッチ周期（Ｐ）と雑音符号帳インデックス（Ｓ）とゲイン符号帳インデックス（Ｇ）とを復号し、これらの復号結果に基づいて合成フィルタを駆動音源信号で駆動して復号信号を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の音声復号化装置においては、定常母音等の定常的ではあるが雑音ではない信号を、定常雑音と区別して定常雑音区間を検出することが困難であった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、定常雑音信号区間を正確に検出して音声信号を復号化することが出来る定常雑音区間検出装置及び定常雑音区間検出方法に関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、復号信号の定常雑音性を仮に判定し、この仮の判定結果と復号信号の周期性の判定結果とに基づいて現在の処理単位が定常雑音区間かどうかをさらに判定することにより、定常母音等の定常的な音声信号が含まれる復号信号を定常雑音と区別して、定常雑音区間を正しく検出することである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の定常雑音区間検出装置は、過去複数のサブフレームにおけるピッチ周期を１つ以上のクラスに分類し、前記クラスが複数存在する場合にピッチ周期の差が所定の第１閾値より小さいクラスを１つのグループにまとめ、前記グループの数を分析結果として得るピッチ履歴分析部と、前記分析結果が所定の第２閾値より小さい信号区間を音声区間と判定する判定手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
本発明の定常雑音区間検出方法は、過去複数のサブフレームにおけるピッチ周期を１つ以上のクラスに分類し、前記クラスが複数存在する場合にピッチ周期の差が所定の第１閾値より小さいクラスを１つのグループにまとめ、前記グループの数を分析結果として得るピッチ履歴分析工程と、前記分析結果が所定の第２閾値より小さい信号区間を音声区間と判定する判定工程と、を具備する方法を採る。
【００３９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１に係る定常雑音区間判定装置の構成を示す。
【００４０】
まず、図示しない符号器が、入力されたディジタル信号を用いてＬＰＣ(Linear Predictive Coefficient：線形予測計数)の分析・量子化とピッチ探索と雑音符号帳探索とゲイン符号帳探索とを行い、ＬＰＣ符号（Ｌ）とピッチ周期（Ｐ）と雑音符号帳インデックス（Ｓ）とゲイン符号帳インデックス（Ｇ）とを送信する。
【００４１】
符号受信装置１００は、符号器から送信された符号化信号を受信し、受信信号からＬＰＣを表現する符号Ｌと適応符号ベクトルを表現する符号Ａとゲイン情報を表現する符号Ｇと雑音符号ベクトルを表現する符号Ｆを受信情報から分離する。分離された符号Ｌ、符号Ａ、符号Ｇ、及び符号Ｆは、それぞれ音声復号化装置１０１へ出力される。具体的には、符号ＬはＬＰＣ復号器１１０に出力され、符号Ａは適応符号帳１１１に出力され、符号Ｇは利得符号帳１１２に出力され、符号Ｆは固定符号帳１１３に出力される。
【００４２】
ＬＰＣ復号器１１０は、符号ＬからＬＰＣを復号し、合成フィルタ１１７に出力する。また、ＬＰＣ復号器１１０は、復号したＬＰＣを補間特性の良いＬＳＰ（Line Spectrum Pair：線スペクトル対）パラメータに変換し、このＬＳＰを定常雑音区間検出装置１０２に備えられたサブフレーム間変動算出器１１９、距離計算器１２０、及び平均ＬＳＰ算出器１２５のそれぞれに出力する。
【００４３】
なお、一般的には符号ＬはＬＳＰを符号化したものである場合が多く、その場合ＬＰＣ復号器はＬＳＰを復号化した後に復号ＬＳＰをＬＰＣに変換する。尚、ＬＳＰパラメータは音声信号のスペクトル包絡成分を表すスペクトル包絡パラメータの例である。スペクトル包絡パラメータには、ＬＳＰパラメータの他にＰＡＲＣＯＲ係数やＬＰＣ自身も含まれる。
【００４４】
まず、音声復号化装置１０１について説明する。
【００４５】
音声復号化装置１０１に備えられた適応符号帳１１１は、過去に生成した駆動音源信号を逐次更新しながらバッファリングしており、入力した符号Ａを復号して得られる適応符号帳インデックス（ピッチ周期（ピッチラグ））を用いて適応符号ベクトルを生成する。適応符号帳１１１にて生成された適応符号ベクトルは、適応符号利得乗算器１１４で適応符号利得が乗じられた後に加算器１１６に出力される。また、適応符号帳１１１にて得られたピッチ周期は定常雑音区間検出装置１０２に備えられたピッチ履歴分析器１２２へ出力される。
【００４６】
利得符号帳１１２は、適応符号帳ゲインと雑音符号帳ゲインのセット（ゲインベクトル）を予め定められた個数だけ格納しており、入力した符号Ｇを復号して得られるゲイン符号帳インデックスによって指定されるゲインベクトルの適応符号帳ゲイン成分（適応符号利得）を適応符号利得乗算器１１４および第２の判定器１２４へ出力し、雑音符号帳ゲイン成分（雑音符号利得）を雑音符号利得乗算器１１５に出力する。
【００４７】
固定符号帳１１３は、予め定められた個数の形状の異なる雑音符号ベクトルを格納しており、入力した符号Ｆを復号して得られる雑音符号帳インデックスによって指定される雑音符号ベクトルを雑音符号利得乗算器１１５へ出力する。雑音符号利得乗算器１１５は、雑音符号ベクトルに雑音符号利得を乗算し、加算器１１６へ出力する。
【００４８】
加算器１１６は、適応符号利得乗算器１１４から入力される適応符号ベクトルと雑音符号利得乗算器１１５から入力される雑音符号ベクトルとの加算を行い、合成フィルタ１１７の駆動音源信号を生成し、合成フィルタ１１７及び適応符号帳１１１へ出力する。
【００４９】
合成フィルタ１１７は、ＬＰＣ復号器１１０から入力されたＬＰＣを用いてＬＰＣ合成フィルタを構築する。この合成フィルタ１１７に対して加算器１１６から入力される駆動音源信号を入力としてフィルタ処理を行って復号音声信号を合成し、合成した復号音声信号をポストフィルタ１１８へ出力する。
【００５０】
ポストフィルタ１１８は、合成フィルタ１１７によって合成されたポストフィルタ出力信号に対してホルマント強調やピッチ強調等の主観的品質を改善する処理を行う。これらの処理を施された音声信号は、音声復号化装置１０１の最終的なポストフィルタ出力信号として、定常雑音区間検出装置１０２に備えられたパワ変化算出器１２３へ出力される。
【００５１】
上述した音声復号化装置１０１による復号処理は、予め定められた時間長の処理単位（フレーム：時間長にして数十ミリ秒程度）、またはフレームをさらに短く分割した処理単位（サブフレーム）毎に行われるものとする。以下においては、サブフレーム毎に処理が行われる場合について説明する。
【００５２】
次に、定常雑音区間検出装置１０２について説明する。まず、定常雑音区間検出装置１０２に備えられた第１の定常雑音区間検出部１０３について説明する。第１の定常雑音区間検出部１０３および第２の定常雑音区間検出部１０４は、モード選択を行い、定常雑音区間か音声信号区間かを判定する。
【００５３】
ＬＰＣ復号器１１０から出力されたＬＳＰは、定常雑音区間検出装置１０２に備えられた第１の定常雑音区間検出部１０３と定常雑音特徴抽出部１０５とにそれぞれ入力される。第１の定常雑音区間検出部１０３に入力されたＬＳＰは、サブフレーム間変動算出器１１９と距離計算器１２０とに入力される。
【００５４】
サブフレーム間変動算出器１１９は、直前の（１つ前の）サブフレームからどれだけＬＳＰが変化したのかを計算する。具体的には、ＬＰＣ復号器１１０から入力されたＬＳＰに基づいて、現在のサブフレームのＬＳＰと直前のサブフレームのＬＳＰとの差分を次数毎に計算し、これらの差分の自乗和をサブフレーム間変動量として第１の判定器１２１および第２の判定器１２４に出力する。
【００５５】
尚、ＬＳＰの変動量を算出するために用いる情報はＬＳＰそのものである必要はなく、ＬＳＰを時間方向（サブフレーム方向）に平滑化したものを前記計算に用いた方が、ＬＳＰの量子化誤差等のばらつきによる変動の影響を低減することが出来るので好ましい。この平滑化が強いとサブフレーム間の変動に対する追随性が悪くなるので、前記平滑化は弱めのものとする。例えば（式１）に示すように平滑化ＬＳＰを定義する場合、ｋの値は0.7程度とするのが好ましい。
平滑化ＬＳＰ[現在のサブフレーム]
＝ｋ×ＬＳＰ＋（１−ｋ）×平滑化ＬＳＰ[直前のサブフレーム]  …（式１）
距離計算器１２０は、平均ＬＳＰ算出器１２５から入力された過去の定常雑音区間における平均的なＬＳＰとＬＰＣ復号器１１０から入力された現在のサブフレームのＬＳＰとの距離を計算し、計算結果を第１の判定器１２１に出力する。距離計算器１２０は、平均的なＬＳＰと現在のサブフレームのＬＳＰとの距離として、例えば、平均ＬＳＰ算出器１２５から入力された平均的なＬＳＰとＬＰＣ復号器１１０から入力された現在のサブフレームのＬＳＰとの差分を次数毎に計算し、これらの差分の自乗和を出力する。尚、距離計算器１２０は、各次数毎に計算したＬＳＰの差分の自乗和に加えて、次数毎に計算したＬＳＰの差分自体を出力しても良い。さらに、これらの値に加えて、次数毎に計算したＬＳＰの差分の最大値を出力しても良い。このように、第１の判定器１２１に多様な距離尺度を出力することにより、第１の判定器１２１での判定精度を高めることができる。
【００５６】
第１の判定器１２１は、サブフレーム間変動算出器１１９と距離計算器１２０とから入力された情報を基に、ＬＳＰのサブフレーム間における変動の大小と、現在のサブフレームのＬＳＰと定常雑音区間の平均的ＬＳＰとの類似性（距離）と、を判定する。具体的には、これらの判定は閾値処理によって行なわれる。ＬＳＰのサブフレーム間における変動が小さく、かつ、現在のサブフレームのＬＳＰが定常雑音区間の平均的ＬＳＰと似ている（距離が小さい）と判断される場合に、現在のサブフレームは定常雑音区間であると判定する。判定結果（第１の判定結果）は、第２の判定器１２４へ出力される。
【００５７】
このように、第１の判定器１２１では、現在のサブフレームが定常雑音区間かどうかが仮に判定される。この判定は、１つ前のサブフレームと今回のサブフレームとの間でのＬＳＰの変動量に基づいて現在のサブフレームの定常性を判定し、さらに、平均ＬＳＰと現在のサブフレームのＬＳＰとの距離に基づいて現在のサブフレームの雑音性を判定することにより行われる。
【００５８】
しかし、このＬＳＰに基づく判定のみでは、定常母音や正弦波等の周期性のある定常信号を誤って雑音信号と判定してしまうことがある。そこで、以下に説明する第２の定常雑音区間検出部１０４に備えられた第２の判定器１２４は、現在のサブフレームの周期性を分析して、その分析結果に応じて定常雑音区間かどうかを判定する。すなわち、第２の判定器１２４は、周期性が強い信号は、定常母音等である（雑音ではない）可能性が高いので、定常雑音区間ではないと判断する。
【００５９】
次いで、第２の定常雑音区間検出部１０４について説明する。
【００６０】
ピッチ履歴分析器１２２は、適応符号帳から入力されたピッチ周期のサブフレーム間でのばらつきを分析する。具体的には、ピッチ履歴分析器１２２は、適応符号帳１１１から入力されたピッチ周期を、予め定められたサブフレーム数（例えば１０サブフレーム）分だけバッファリングし、このバッファリングしたピッチ周期（現在を含めた過去１０サブフレーム分のピッチ周期）を図１０に示すような方法でグルーピングする。
【００６１】
グルーピングについて、現在のフレームを含めた過去１０サブフレーム分のピッチ周期をグルーピングする場合を例に説明する。図１０は、グルーピングを行う手順について説明するフロー図である。まず、ＳＴ１００１においてピッチ周期のクラス分けを行う。具体的には、同じ値のピッチ周期を同じクラスとして扱う。つまり、全く同じ値のピッチ周期を同じクラスに分類し、少しでもピッチ周期の値が異なれば、異なるクラスに分類する。
【００６２】
次に、ＳＴ１００２において、分類されたクラスのうち、ピッチ周期の値が近いクラスを同じ１つのグループにまとめるグループ分けを行う。例えば、差が１以内のピッチ周期が１つのグループに分けられる。このグループ分けを行う際に、ピッチ周期の差が１であるクラスが５クラス（例えばピッチ周期が３０，３１，３２，３３，３４であるクラス）存在する場合、これら５クラスを１グループにまとめてしまっても良い。
【００６３】
次に、ＳＴ１００３で、前記グループ分けの結果、現在のサブフレームを含む過去１０サブフレームにおけるピッチ周期が何グループに分けられたかを示す分析結果を出力する。この分析結果の示すグループ数が少ないほど（１グループに近いほど）、復号した音声信号は周期的である可能性が高く、反対にグループ数が多いほど周期的でない可能性が高くなる。したがって、復号した音声信号が定常的である場合に、この分析結果を周期的定常信号性（定常信号の周期性）を示すパラメータとして用いることが可能である。
【００６４】
パワ変化算出器１２３には、ポストフィルタ１１８から入力されたポストフィルタ出力信号と、平均雑音パワ算出器１２６から入力された定常雑音区間の平均パワ情報とが入力される。パワ変化算出器１２３は、ポストフィルタ１１８から入力されたポストフィルタ出力信号のパワを求め、求めたポストフィルタ出力信号のパワと定常雑音区間の平均パワとの比（パワ比）を計算する。
【００６５】
このパワ比は、第２の判定器１２４および平均雑音パワ算出器１２６へ出力される。平均雑音パワ算出器１２６へは、ポストフィルタ出力信号のパワ情報も出力される。定常雑音区間の平均パワに比べてポストフィルタ１１８から出力されたポストフィルタ出力信号のパワ（現在の信号パワ）が大きければ音声区間である可能性がある。この定常雑音区間の平均パワおよびポストフィルタ１１８から出力されたポストフィルタ出力信号のパワは、他のパラメータで検出できない音声の立ち上がり部などを検出するためのパラメータとして用いることが出来る。尚、パワ変化算出器１２３は、ポストフィルタ出力信号のパワと定常雑音区間の平均パワとの比に代えて、これらのパワの差を計算してパラメータとして用いても良い。
【００６６】
上述したように、第２の判定器１２４には、ピッチ履歴分析器１２２におけるピッチ履歴分析結果（過去のピッチ周期が分類されたグループ数を示す情報）、および利得符号帳１１２において得られた適応符号利得が、それぞれ入力される。第２の判定器１２４は、これらの入力情報を用いてポストフィルタ出力信号の周期性を判定する。また、第２の判定器１２４には、第１の判定器１２１における第１の判定結果、パワ変化算出器１２３において算出された定常雑音区間の平均パワと現在のサブフレームのパワとの比、およびサブフレーム間変動算出器１１９において計算されたＬＳＰのサブフレーム間変動量も入力され、第２の判定器１２４は、これらの入力情報と第１の判定結果と、上述した周期性の判断結果とに基づいて定常雑音区間かどうかを判定し、判定結果を後段の処理装置に出力する。判定結果は、平均ＬＳＰ算出器１２５および平均雑音パワ算出器１２６にも出力される。
【００６７】
なお、符号受信装置１００、音声復号化装置１０１、または定常雑音区間検出装置１０２のいずれかに、受信した符号に含まれる有声定常状態かどうかを示す情報を復号して、その有声定常状態かどうかを示す情報を、第２の判定器１２４に出力する復号部を備えても良い。
【００６８】
次いで、定常雑音特徴抽出部１０５について説明する。
平均ＬＳＰ算出器１２５には、第２の判定器１２４から判定結果が、音声復号化装置１０１（より正確にはＬＰＣ復号器１１０）から現在のサブフレームのＬＳＰが、それぞれ入力される。平均ＬＳＰ算出器１２５は、前記判定結果が定常雑音区間であるという判定の場合のみ、入力した現在のサブフレームのＬＳＰを用いて定常雑音区間における平均ＬＳＰの更新を行う。平均ＬＳＰは例えばＡＲ型の平滑化式によって更新される。更新された平均ＬＳＰは距離計算器１２０へ出力される。
【００６９】
平均雑音パワ算出器１２６には、第２の判定器１２４から判定結果が、パワ変化算出器１２３からポストフィルタ出力信号のパワおよびパワ比（ポストフィルタ出力信号のパワ／定常雑音区間の平均パワ）が、それぞれ入力される。平均雑音パワ算出器１２６は、第２の判定器１２４からの判定結果が定常雑音区間であるという判定の場合と（定常雑音区間ではないが）パワ比が所定の閾値より小さい場合（定常雑音区間の平均パワよりも現在のサブフレームのポストフィルタ出力信号パワの方が小さい場合）に、入力したポストフィルタ出力信号パワを用いて定常雑音区間の平均パワ（平均雑音パワ）の更新を行う。平均雑音パワは、例えばＡＲ型の平滑化式によって更新される。この場合、前記パワ比が小さいほど平滑化を弱くする（現在のサブフレームのポストフィルタ出力信号パワが反映されやすくする）制御を加えることにより、音声区間で急激に背景雑音レベルが低下した場合でも速やかに平均雑音パワのレベルを下げることが可能となる。更新された平均雑音パワはパワ変化算出器１２３へ出力される。
【００７０】
上記構成において、ＬＰＣ、ＬＳＰ、および平均ＬＳＰはいずれも音声信号のスペクトル包絡成分を表すパラメータであり、適応符号ベクトル、雑音符号ベクトル、適応符号利得、および雑音符号利得はいずれも音声信号の残差成分を表すパラメータである。尚、スペクトル包絡成分を表すパラメータおよび残差成分を表すパラメータは上述したものに限定されない。
【００７１】
次に、図１１及び図１２を参照して、第１の判定器１２１、第２の判定器１２４、および定常雑音特徴抽出部１０５における処理の手順について説明する。図１１及び図１２に示すＳＴ１１０１〜ＳＴ１１０７の処理は主に第１の定常雑音区間検出部１０３により行われ、ＳＴ１１０８〜ＳＴ１１１７の処理は主に第２の定常雑音区間検出部１０４により行われ、ＳＴ１１１８〜ＳＴ１１２０の処理は主に定常雑音特徴抽出部１０５において行われる。
【００７２】
まずＳＴ１１０１において、現在のサブフレームのＬＳＰが算出され、算出されたＬＳＰが前述した（式１）に示すように平滑化される。次に、ＳＴ１１０２において、現在のサブフレームのＬＳＰと１つ前の（直前の）サブフレームのＬＳＰとの差分（変動量）が算出される。これらのＳＴ１１０１およびＳＴ１１０２における処理は前述したサブフレーム間変動算出器１１９において行われる。
【００７３】
サブフレーム間変動算出器１１９におけるＬＳＰの変動量の算出方法の一例を（式１'）、（式２）、及び（式３）に示す。（式１'）は現在のサブフレームにおけるＬＳＰを平滑化する式であり、（式２）は平滑化したＬＳＰのサブフレーム間差分を二乗和の形で算出する式であり、（式３）はＬＳＰのサブフレーム間差分の二乗和をさらに平滑化する式である。なお、L'i(t)はt番目のサブフレームにおけるi次の平滑化ＬＳＰパラメータ、Li(t)はt番目のサブフレームにおけるi次のＬＳＰパラメータ、DL(t)はt番目のサブフレームにおけるＬＳＰ変動量（サブフレーム間差分二乗和）、DL'(t)はt番目のサブフレームにおけるＬＳＰ変動量（平滑化したサブフレーム間差分二乗和）、pはＬＳＰ（ＬＰＣ）分析次数、をそれぞれ示す。この例では、サブフレーム間変動算出器１１９が、（式１'）、（式２）、及び（式３）を用いてDL'(t)を求め、得られたDL'(t)がＬＳＰのサブフレーム間変動量としてモード判定に用いられる。
【数１】
0003806344.tif 000002
【数２】
0003806344.tif 000003
【数３】
0003806344.tif 000004
次に、ＳＴ１１０３において、距離計算器１２０により現在のサブフレームにおけるＬＳＰと過去の雑音区間の平均ＬＳＰとの距離が算出される。距離計算器１２０における、距離計算の具体例を（式４）および（式５）に示す。（式４）は過去の雑音区間における平均的なＬＳＰと現在のサブフレームにおけるＬＳＰとの距離を全次数の差分の二乗和で定義したものであり、（式５）は最も差の大きかった次数のみの差分の二乗値で定義したものである。なお、LNiは過去の雑音区間における平均的なＬＳＰであり、雑音区間において例えば（式６）を用いてサブフレーム毎に更新される。この例では、距離計算器１２０が、（式４）、（式５）、及び（式６）を用いてD(t)とDX(t)を求め、得られたD(t)とDX(t)が定常雑音区間のＬＳＰとの距離情報としてモード判定に用いられる。
【数４】
0003806344.tif 000005
【数５】
0003806344.tif 000006
【数６】
0003806344.tif 000007
次に、ＳＴ１１０４において、パワ変化算出器１２３によりポストフィルタ出力信号（ポストフィルタ１１８の出力信号）のパワが算出される。パワの算出は前述のパワ変化算出器１２３内で行われ、具体的には例えば（式７）を用いてパワが求められる。（式７）において、S(i)はポストフィルタ出力信号であり、Nはサブフレーム長である。尚、ＳＴ１１０４におけるパワ算出は、図１に示す第２の定常雑音区間検出部１０４に備えられたパワ変化算出器１２３で行われるので、ＳＴ１１０８よりも前に行われれば良く、パワ算出のタイミングはＳＴ１１０４の位置に限定されない。
【数７】
0003806344.tif 000008
次に、ＳＴ１１０５において、復号信号の定常雑音性について判定が行われる。具体的には、ＳＴ１１０２にて算出された変動量が小さく、かつ、ＳＴ１１０３にて算出された距離が小さいかどうかが判定される。すなわち、ＳＴ１１０２で算出された変動量およびＳＴ１１０３で算出された距離について夫々閾値を設定し、ＳＴ１１０２で算出された変動量が設定された閾値よりも小さく、かつ、ＳＴ１１０３で算出された距離も設定された閾値より小さい場合には定常雑音性が高いと判定されてＳＴ１１０７に移行する。
【００７４】
例えば前述のDL'、D、DXについては、ＬＳＰが0.0〜1.0の範囲内に正規化されている場合、以下のような閾値を用いることによって精度良く判定を行うことが出来る。
DLに対する閾値：0.0004
Dに対する閾値：0.003＋D'
DXに対する閾値：0.0015
なお、D'は雑音区間におけるDの平均的な値であり、例えば雑音区間において（式８）の様にして算出される。
【数８】
0003806344.tif 000009
なお、過去の雑音区間の平均的なＬＳＰであるLNiは、ある程度十分な（例えば２０サブフレーム程度の）時間の雑音区間がないと十分信頼できる値とならないため、過去の雑音区間が予め定めた時間長（例えば２０サブフレーム）以下の場合には、前記DおよびDXは、ＳＴ１１０５における定常雑音性の判定に用いない。
【００７５】
ＳＴ１１０７では、現在のサブフレームが定常雑音区間であると判定され、ＳＴ１１０８に移行する。一方、ＳＴ１１０２で算出された変動量またはＳＴ１１０３で算出された距離のいずれかが設定された閾値よりも大きい場合には定常性が低いと判定されてＳＴ１１０６に移行する。ＳＴ１１０６においては、現在のサブフレームが定常雑音区間でない（すなわち音声区間である）と判定され、ＳＴ１１１０に移行する。
【００７６】
次に、ＳＴ１１０８において、過去の定常雑音区間の平均パワに比べて現在のサブフレームにおけるパワが大きいかどうかが判定される。具体的には、例えば、パワ変化算出器１２３の出力結果（ポストフィルタ出力信号のパワと定常雑音区間の平均パワとの比）について閾値を設定し、ポストフィルタ出力信号のパワと定常雑音区間の平均パワとの比が設定した閾値よりも大きい場合にはＳＴ１１０９に移行し、ＳＴ１１０９において、現在のサブフレームは音声区間であると判定が修正される。
【００７７】
閾値の具体的な値としては、2.0（（式７）を用いて求められるポストフィルタ出力信号のパワPが、雑音区間で求められる定常雑音区間の平均パワPN'の２倍を越えるような場合にＳＴ１１０９へ移行する。平均パワPN'は例えば（式９）を用いて定常雑音区間のサブフレーム毎に更新される）を用いることにより、精度良く判定を行うことができる。
【数９】
0003806344.tif 000010
一方、前記パワ変化が設定した閾値よりも小さい場合は、ＳＴ１１１２に移行する。この場合、ＳＴ１１０７における判定結果は修正されず、定常雑音区間と判定されたままである。
【００７８】
次に、ＳＴ１１１０において、定常的な状態がどれだけ続いているかのチェックと、その定常状態が有声定常状態であるかがチェックされる。そして、現在のサブフレームが有声定常状態ではなく、かつ、所定の時間長だけ定常的な状態が続いている場合にはＳＴ１１１１に移行し、ＳＴ１１１１において定常雑音区間であると判定しなおされる。具体的には、まず、定常的な状態であるかどうかが、サブフレーム間変動算出器１１９の出力（サブフレーム間変動量）を用いて判断される。
【００７９】
つまり、ＳＴ１１０２で求められたサブフレーム間変動量が小さければ（所定の閾値（例えばＳＴ１１０５で用いた閾値と同じ値）以下であれば）定常的な状態であると判断される。そして、定常的な状態であると判断された場合は、その状態が過去どれだけの時間長に渡って続いているかがチェックされる。また、有声定常状態であるかのチェックは、音声復号化装置１０１または定常雑音区間検出装置１０２から提供される、有声定常状態かどうかを示す情報に基づいて行われる。
【００８０】
例えば、伝送されてきた符号情報に前記情報がモード情報として含まれている場合は、復号したモード情報を利用して有声定常状態かどうかチェックする。そうでない場合は、定常雑音区間検出装置１０２に備えられた有声定常性を判定する手段が前記情報を出力し、その情報によって有声定常状態かどうかをチェックする。上述したチェックの結果、所定の時間長以上（例えば２０サブフレーム以上）定常的な状態が続き、かつ、有声定常状態でない場合には、ＳＴ１１０８でパワ変化が大きいと判断された場合であっても、ＳＴ１１１１において定常雑音区間であると判定しなおされ、ＳＴ１１１２に移行する。逆に、ＳＴ１１１０の判定結果がＮｏの場合（有声定常区間である場合や、定常的な状態が定められた時間長だけ続いていない場合）は、音声区間であるという判定が維持され、ＳＴ１１１４に移行する。
【００８１】
次に、ここまでの過程で定常雑音区間であると判定されている場合は、ＳＴ１１１２において、復号信号の周期性が高いかどうか判定される。具体的には、第２の判定器１２４により、音声復号化装置１０１（より正確には利得符号帳１１２）から入力された適応符号利得、およびピッチ履歴分析器１２２から入力されたピッチ履歴分析結果に基づいて現在のサブフレームにおける復号信号の周期性が判定される。この場合、適応符号利得には、サブフレーム間の変動を滑らかにするためにＡＲ型の平滑化処理を行った値を用いることが好ましい。
【００８２】
この周期性の判定は、例えば、平滑化処理を行った適応符号利得（平滑化適応符号利得）について閾値を設定し、平滑化適応符号利得が所定の閾値を越えている場合には、周期性が高いと判定してＳＴ１１１３に移行する。ＳＴ１１１３においては、音声区間であると判定しなおされる。
【００８３】
また、ピッチ履歴分析結果において過去のサブフレームにおけるピッチ周期が分類されているグループ数が少ないほど周期的な信号が続いている可能性が高いので、このグループ数を基にして周期性を判定する。例えば、過去１０サブフレームのピッチ周期が３種類以下のグループに分類されている場合は、周期的な信号が続いている区間である可能性が高いためＳＴ１１１３に移行し、音声区間である（定常雑音区間でない）と判定しなおす。
【００８４】
ＳＴ１１１２の判定結果がＮｏである場合（平滑化適応符号利得が所定の閾値よりも小さく、かつ、ピッチ履歴分析結果において過去のピッチ周期が多くのグループに分類されている場合）は、定常雑音区間であるという判定結果が維持されたまま、ＳＴ１１１５に移行する。
【００８５】
次に、ここまでの過程で判定結果が音声区間である場合は、ＳＴ１１１４に移行してハングオーバカウンタを所定のハングオーバサブフレーム数（例えば１０）にセットする。ハングオーバカウンタには、初期値としてハングオーバサブフレーム数が設定され、上述したＳＴ１１０１〜ＳＴ１１１３までの処理によって定常雑音区間であると判定された場合に１ずつデクリメントされる。そして、ハングオーバカウンタが「０」の場合、本定常雑音区間判定方法において、最終的に定常雑音区間と判定される。
【００８６】
ここまでの過程で判定結果が定常雑音区間である場合、ＳＴ１１１５に移行して、ハングオーバカウンタがハングオーバ区間（「１」〜「ハングオーバサブフレーム数」）内であるかどうかのチェックが行なわれる。つまり、ハングオーバカウンタが「０」かどうかがチェックされる。ハングオーバ区間内である場合（ハングオーバカウンタが「１」〜「ハングオーバサブフレーム数」である場合）には、ＳＴ１１１６に移行して音声区間であると判定結果を修正し、ＳＴ１１１７に移行する。そして、ＳＴ１１１７においてハングオーバカウンタを１だけデクリメントする。ハングオーバ区間内でない場合（ハングオーバカウンタが「０」である場合）には、定常雑音区間であるという判定結果を維持したままＳＴ１１１８に移行する。
【００８７】
次に、判定結果が定常雑音区間である場合には、ＳＴ１１１８において、平均雑音パワ算出器１２６により平均雑音パワが更新される。この更新は、例えば判定結果が定常雑音区間であれば（式９）によって行われ、そうでなければ更新せずに以前の値を保持するように行われる。ただし、判定結果が定常雑音区間でなくても平均雑音パワよりも現在のポストフィルタ出力信号パワの方が小さくなっている場合は、（式９）の平滑化係数0.9を小さくした式を用いて平均雑音パワの更新を行い、平均雑音パワを下げる。このような更新を行うことによって、音声区間中で急に背景雑音レベルが下がった場合にも対応できるようにすることができる。
【００８８】
次に、ＳＴ１１１９において、平均ＬＳＰ算出器１２５により定常雑音区間における平均ＬＳＰが更新される。この更新は、例えば判定結果が定常雑音区間であれば（式６）によって行われ、そうでなければ更新せずに以前の値を保持するように行われる。なお、過去定常雑音区間と判定された時間長が短い場合は（式６）の平滑化係数0.95を小さくしても良い。
【００８９】
最後に、ＳＴ１１２０において、第２の判定器１２４により判定結果が出力され、平均ＬＳＰ算出器１２５により更新した平均ＬＳＰが出力され、平均雑音パワ算出器１２６により更新された平均雑音パワが出力される。
【００９０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＬＳＰを用いた定常性の判定により定常雑音区間であると判断された場合であっても、適応符号利得およびピッチ周期を用いて現在のサブフレームの周期性の強さを検査（判定）し、この周期性の強さに基づいて定常雑音区間かどうかを再チェックする。したがって、正弦波や定常母音のように定常だが雑音的でない信号についても、正しく判定することが出来る。
【００９１】
（実施の形態２）
図２に、本発明の実施の形態２に係る定常雑音後処理装置の構成を示す。図２において、図１に示す部分と同じ部分については、図１と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００９２】
定常雑音後処理装置２００は、雑音生成部２０１と加算器２０２とスケーリング部２０３とを含んで構成される。この定常雑音後処理装置２００は、雑音生成部２０１で生成された擬似的な定常雑音信号を加算器２０２において音声復号化装置１０１からのポストフィルタ出力信号に加算し、加算後のポストフィルタ出力信号をスケーリング部２０３においてスケーリングすることによりパワ調整し、後処理後のポストフィルタ出力信号を出力する。
【００９３】
雑音生成部２０１は、音源生成器２１０と、合成フィルタ２１１と、ＬＳＰ/ＬＰＣ変換器２１２と、乗算器２１３と、乗算器２１４と、利得調整器２１５と、を含んで構成される。スケーリング部２０３は、スケーリング係数算出器２１６と、サブフレーム間平滑化器２１７と、サンプル間平滑化器２１８と、乗算器２１９と、を含んで構成される。
【００９４】
次いで、上記構成の定常雑音後処理装置２００の動作について説明する。
音源生成器２１０は、音声復号化装置１０１に備えられた固定符号帳１１３からランダムに雑音符号ベクトルを選択し、選択した雑音符号ベクトルに基づいて雑音音源信号を生成して合成フィルタ２１１へ出力する。雑音音源信号の生成方法は、音声復号化装置１０１に備えられた固定符号帳１１３から選択した雑音符号ベクトルに基づいて生成する方法に限定されず、演算量、メモリ量、および生成される雑音信号の性質の面から最も有効と判断される方法をシステムごとに決めて用いることができる。音声復号化装置１０１に備えられた固定符号帳１１３から雑音符号ベクトルを選択して使用することは、一般的には最も有効な方法である。ＬＳＰ/ＬＰＣ変換器２１２は、平均ＬＳＰ算出器１２５からの平均ＬＳＰをＬＰＣに変換して合成フィルタ２１１へ出力する。
【００９５】
合成フィルタ２１１は、ＬＳＰ/ＬＰＣ変換器２１２から入力されたＬＰＣを用いてＬＰＣ合成フィルタを構築する。合成フィルタ２１１は、音源生成器２１０から入力される雑音音源信号を入力としてフィルタ処理を行って雑音信号を合成し、合成した雑音信号を乗算器２１３および利得調整器２１５へ出力する。
【００９６】
利得調整器２１５は、合成フィルタ２１１の出力信号のパワを、平均雑音パワ算出器１２６からの平均雑音パワにスケーリングするための利得調整係数を算出する。この利得調整係数は、サブフレームの間で滑らかな連続性が保たれるように平滑化処理が行なわれ、サブフレーム内でも滑らかな連続性が保たれるようにサンプル毎の平滑化処理も行なわれる。最終的にサンプル毎の利得調整係数が乗算器２１３へ出力される。具体的には（式１０）から（式１２）のようにして利得調整係数が求められる。Psnは合成フィルタ２１１によって合成された雑音信号のパワ（（式７）と同様にして求められる）で、Psn'はPsnをサブフレーム間で平滑化したものであり、（式１０）を用いて更新される。PN'は（式９）で求められる定常雑音信号パワであり、Sclは処理サブフレームにおけるスケーリング係数である。Scl'は、サンプル毎に適用される利得調整係数であり、サンプル毎に（式１２）を用いて更新される。
Psn'＝0.9×Psn'＋0.1×Psn                                  （式１０）
Scl=PN'／Psn'                                              （式１１）
Scl'＝0.85×Scl'＋0.15×Scl                                （式１２）
【００９７】
乗算器２１３は、利得調整器２１５から入力される利得調整係数を、合成フィルタ２１１から出力される雑音信号に乗算する。なお、利得調整係数は１サンプル毎に可変である。この乗算結果は、乗算器２１４に出力される。
【００９８】
乗算器２１４は、生成する雑音信号の絶対的なレベルを調整するために、予め定められた定数（例えば0.5程度）を乗算器２１３からの出力信号に乗算する。乗算器２１４は、乗算器２１３の中に組み込んでしまっても良い。レベル調整された信号（定常雑音信号）は、加算器２０２へ出力される。以上のようにして、滑らかな連続性の保たれた定常雑音信号が生成される。
【００９９】
加算器２０２は、雑音生成部２０１で生成された定常雑音信号を、音声復号化装置１０１（より正確にはポストフィルタ１１８）から出力されたポストフィルタ出力信号に加算し、スケーリング部２０３（より正確にはスケーリング計数算出器２１６および乗算器２１９）へ出力する。
【０１００】
スケーリング係数算出器２１６は、音声復号化装置１０１（より正確にはポストフィルタ１１８）から出力されたポストフィルタ出力信号のパワと、加算器２０２から出力された定常雑音信号加算後のポストフィルタ出力信号のパワとをそれぞれ算出し、両者の比を取ることにより、スケーリング後の信号パワの前記復号信号（定常雑音加算前）のパワからの変動を小さくするスケーリング係数を算出し、サブフレーム間平滑化器２１７へ出力する。具体的には、スケーリング係数SCALEは（式１３）の様にして求められる。Pはポストフィルタ出力信号パワで（式７）で求められ、P'はポストフィルタ出力信号に定常雑音信号を加算した信号のパワでPと同様の式で求められる。
SCALE＝P／P'                                      （式１３）
【０１０１】
サブフレーム間平滑化器２１７は、スケーリング係数がサブフレーム間で緩やかに変化するようにサブフレーム間で平滑化処理を行う。ただし、平滑化処理によって音声信号自身のパワ変動が滑らかにされてパワ変動に対する追従性が悪くなってしまうことを避けるため、音声区間ではこの平滑化は行わない（もしくは極めて弱い平滑化とする）。音声区間かどうかは、図１に示す第２の判定器１２４から出力される判定結果に基づいて判断する。平滑化されたスケーリング係数はサンプル間平滑化器２１８へ出力される。平滑化されたスケーリング係数SCALE'は（式１４）によって更新される。
SCALE'＝0.9×SCALE'＋0.1×SCALE                            （式１４）
【０１０２】
サンプル間平滑化器２１８は、サブフレーム間で平滑化されたスケーリング係数がサンプル間で緩やかに変化するようにサンプル間で平滑化処理を行う。この平滑化処理は、ＡＲ型の平滑化処理により行うことが出来る。具体的には、サンプル毎の平滑化スケーリング係数SCALE''は（式１５）によって更新される。
SCALE''＝0.85×SCALE''＋0.15×SCALE'                        （式１５）
このように、スケーリング係数に対してサンプル間で平滑化処理を行って、サンプル毎に徐々にスケーリング係数を変化させることにより、スケーリング係数がサブフレーム境界付近で不連続となることを防ぐことが出来る。サンプル毎に算出されたスケーリング係数は、乗算器２１９へ出力される。
【０１０３】
乗算器２１９は、サンプル間平滑化器２１８から出力されたスケーリング係数を、加算器２０２から入力された定常雑音信号付加後のポストフィルタ出力信号に乗算し、最終出力信号として出力する。
【０１０４】
上記構成において、平均雑音パワ算出器１２６から出力される平均雑音パワ、ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器２１２から出力されるＬＰＣ、およびスケーリング係数算出器２１６から出力されるスケーリング係数は、いずれも後処理を行う際に使用するパラメータである。
【０１０５】
このように、本実施の形態によれば、雑音生成部２０１により生成された雑音が復号信号（ポストフィルタ出力信号）に加算された後に、スケーリング部２０３においてスケーリングが行なわれる。これにより、加算後の復号信号パワをスケーリングするので、加算後の復号信号パワを加算前の復号信号パワと同程度のレベルにすることが出来る。また、フレーム間平滑化とサンプル間平滑化を併用しているので、定常雑音がよりスムーズになり、主観的な定常雑音の品質を改善することが可能となる。
【０１０６】
（実施の形態３）
図３に、本発明の実施の形態３に係る定常雑音後処理装置の構成を示す。図３において、図２に示す部分と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１０７】
本装置は、実施の形態２に示した定常雑音後処理装置２００の構成に加えて、フレーム消失時に雑音信号の生成やスケーリングに必要となるパラメータを保持するメモリと、そのメモリの保持内容を制御するフレーム消失補償処理制御部と、そのフレーム消失補償処理の際に用いられる切替スイッチと、をさらに備えて構成される。
【０１０８】
定常雑音後処理装置３００は、雑音生成部３０１と、加算器２０２と、スケーリング部３０３と、フレーム消失補償処理制御部３０４と、を含んで構成される。
【０１０９】
雑音生成部３０１は、図２に示した雑音生成部２０１の構成に加えて、フレーム消失時に雑音信号の生成やスケーリングに必要となるパラメータを保持するメモリ３１０、３１１と、フレーム消失補償処理の際に開閉する切替スイッチ３１３、３１４と、を含んで構成される。また、スケーリング部３０３は、フレーム消失時の雑音信号の生成やスケーリングに必要となるパラメータを保持するメモリ３１２と、フレーム消失補償処理の際に開閉する切替スイッチ３１５と、を含んで構成される。
【０１１０】
次いで、上記定常雑音後処理装置３００の動作について説明する。まず、雑音生成部３０１の動作について説明する。
【０１１１】
メモリ３１０は、平均雑音パワ算出器１２６から切替スイッチ３１３を介して出力される、定常雑音信号のパワ（平均雑音パワ）を保持し、これを利得調整器２１５へ出力する。
【０１１２】
切替スイッチ３１３は、フレーム消失補償処理制御部３０４からの制御信号によって開閉する。具体的には、フレーム消失補償処理を行う旨を示す制御信号が入力された場合は開放され、それ以外の場合は閉じている。切り替えスイッチ３１３が開放された場合、メモリ３１０は直前のサブフレームにおける定常雑音信号のパワを保持しており、次に切替スイッチ３１３が閉じるまでその直前のサブフレームにおける定常雑音信号のパワが必要に応じて利得調整器２１５へ出力される。
【０１１３】
メモリ３１１は、ＬＳＰ/ＬＰＣ変換器２１２から切替スイッチ３１４を介して出力される、定常雑音信号のＬＰＣを保持し、これを合成フィルタ２１１へ出力する。
【０１１４】
切替スイッチ３１４は、フレーム消失補償処理制御部３０４からの制御信号によって開閉する。具体的には、フレーム消失補償処理を行う旨を示す制御信号が入力された場合は開放され、それ以外の場合は閉じている。切替スイッチ３１４が開放された場合、メモリ３１１は直前のサブフレームにおける定常雑音信号のＬＰＣを保持しており、次に切替スイッチ３１４が閉じるまでその直前のサブフレームにおける定常雑音信号のＬＰＣが必要に応じて合成フィルタ２１１へ出力される。
【０１１５】
次いで、スケーリング部３０３の動作について説明する。
メモリ３１２は、スケーリング係数算出器２１６によって算出され、切替スイッチ３１５を介して出力される、スケーリング係数を保持し、これをサブフレーム間平滑化器２１７に出力する。
【０１１６】
切替スイッチ３１５は、フレーム消失補償処理制御部３０４からの信号によって開閉する。具体的には、フレーム消失補償処理を行う旨を示す制御信号が入力された場合は開放され、それ以外の場合は閉じている。切替スイッチ３１５が開放された場合、メモリ３１２は直前のサブフレームにおけるスケーリング係数を保持しており、次に切替スイッチ３１５が閉じるまで直前のサブフレームにおけるスケーリング係数が必要に応じてサブフレーム間平滑化器２１７へ出力される。
【０１１７】
フレーム消失補償処理制御部３０４は、誤り検出などにより得られたフレーム消失情報を入力として、消失フレーム中のサブフレーム、および消失フレームの後の誤りから復帰したサブフレーム（誤り復帰サブフレーム）において、フレーム消失補償処理を行う旨を示す制御信号を切替スイッチ３１３〜３１５へ送る。この誤り復帰サブフレームにおけるフレーム消失補償処理は、複数のサブフレーム（例えば２サブフレーム）において行われる場合がある。フレーム消失補償処理とは、消失フレームより前の（過去の）フレームの情報を用いて、パラメータの補間や音量の制御を施すことにより、一部のサブフレームにおいて情報が欠落した場合に、復号結果の品質の劣化を防止する処理である。尚、消失フレームの後の誤り復帰サブフレームにおいて極端なパワの減衰が全く起こらない場合は、前述のような誤り復帰サブフレームにおけるフレーム消失補償処理は不要となる。
【０１１８】
一般的に用いられるフレーム消失補償法では、過去の情報を用いて現フレームの外挿処理を行う。この場合、外挿したデータは主観的品質を落とす要因となるので、徐々に信号パワを減衰させる。しかしながら、定常雑音区間においてフレームが消失した場合、外挿による歪が与える主観的品質の劣化よりも、パワの減衰による音切れ感が与える主観的品質の劣化の方が大きくなることがしばしばある。特にインターネット通信に代表されるパケット通信ではフレームが連続して消失することがあり、このような音切れによる劣化は著しくなる傾向がある。このような音切れ感が原因となる品質劣化を抑えるために、本発明に係る定常雑音後処理装置においては、利得調整器２１５において、平均雑音パワ算出器１２６からの平均雑音パワにスケーリングするための利得調整係数を算出して定常雑音信号に乗算する。また、スケーリング係数算出器２１６において、ポストフィルタ出力信号が加算された定常雑音信号のパワが大きく変動しないようにスケーリング係数を算出し、このスケーリング係数を乗算した信号を最終的な出力信号として出力する。これにより、最終的な出力信号のパワの変動を小さく抑えて、フレーム消失前の定常雑音信号レベルを維持することが出来るので、音切れ感による主観的品質の劣化を抑えることが出来る。
【０１１９】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係る音声復号化処理システムの構成を示す図である。この音声復号化処理システムは、実施の形態１において説明した符号受信装置１００、音声復号化装置１０１、および定常雑音区間検出装置１０２と、実施の形態３において説明した定常雑音処理装置３００と、を備えて構成される。尚、この音声復号化処理システムは、定常雑音処理装置３００に代えて実施の形態２において説明した定常雑音処理装置２００を備えるようにしても良い。
【０１２０】
以下、上記音声復号化処理システムの動作について説明する。各構成要素の詳しい説明は、実施の形態１〜実施の形態３において図１〜図３を用いて行ったので、図４において図１〜図３に示す部分と同じ部分には、図１〜図３の対応部分と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１２１】
符号受信装置１００は符号化信号を伝送路から受信し、各種パラメータを分離して音声復号化装置１０１へ出力する。音声復号化装置１０１は、各種パラメータから音声信号を復号し、ポストフィルタ出力信号とその他復号処理の途中で得られた必要なパラメータを定常雑音区間検出装置１０２および定常雑音後処理装置３００へ出力する。定常雑音区間検出装置１０２は、音声復号化装置１０１から入力される情報を用いて定常雑音区間かどうかの判定を行い、判定結果と判定処理の途中で得られた必要なパラメータを定常雑音後処理装置３００へ出力する。
【０１２２】
定常雑音後処理装置３００は、音声復号化装置１０１から入力したポストフィルタ出力信号に対して、音声復号化装置１０１から入力した各種パラメータ情報と定常雑音区間検出装置１０２から入力した判定情報および各種パラメータ情報とを用いて、定常雑音信号を生成してポストフィルタ出力信号に重畳する後処理を行い、その処理結果を最終的なポストフィルタ出力信号として出力する。
【０１２３】
図５は、本実施の形態に係る音声復号化システムの処理の流れを示すフロー図である。本図は図４における定常雑音区間検出装置１０２および定常雑音後処理装置３００の処理の流れについてのみ示しており、符号受信装置１００および音声復号化装置１０１の処理に関しては一般的に用いられる公知の処理によって実現可能であるので省略する。以下、図５を参照して、本システムの音声復号化装置１０１以降の処理について動作を説明する。まず、ＳＴ５０１において、本実施の形態に係る音声復号化システムに備えられたメモリに保持される各種変数の初期化を行う。この初期化されるメモリの例と、初期値の例について図６に示す。
【０１２４】
次いで、ＳＴ５０２からＳＴ５０５までの処理をループ的に行う。この処理は音声復号化装置１０１から出力されるポストフィルタ出力信号がなくなるまで（音声復号化装置の処理が止まるまで）行われる。ＳＴ５０２では、モード判定が行われ、現在のサブフレームが定常雑音信号区間（定常雑音モード）か音声区間（音声モード）か判定される。ＳＴ５０２で行われる処理の流れについては、後に詳述する。
【０１２５】
次いで、ＳＴ５０３において、定常雑音後処理装置３００により定常雑音の付加（定常雑音後処理）が行われる。ＳＴ５０３で行われる定常雑音後処理の流れについては、後に詳述する。次いで、ＳＴ５０４において、スケーリング部３０３により最終のスケーリング処理が行われる。ＳＴ５０４で行われるスケーリング処理の流れについては、後に詳述する。
【０１２６】
次いで、ＳＴ５０５において、最後のサブフレームかどうかをチェックし、ＳＴ５０２〜ＳＴ５０５のループ処理を終了するか継続するか決定する。このループ処理は音声復号化装置１０１から出力されるポストフィルタ出力信号がなくなるまで（音声復号化装置１０１の処理が止まるまで）行われる。このループ処理が終了すると、本実施の形態に係る音声復号化システムにおける処理は全て終了する。
【０１２７】
次に、図７を用いてＳＴ５０２におけるモード判定処理の流れを説明する。まず、ＳＴ７０１で現在のサブフレームが消失フレームかどうかをチェックする。
【０１２８】
消失フレームの場合は、ＳＴ７０２に進み、フレーム消失補償処理用のハングオーバカウンタを所定の値（ここでは「３」とする。）にセットして、ＳＴ７０４へ進む。このハングオーバカウンタに設定される所定の値は、フレーム消失が発生した後に、サブフレームが正常であっても（フレーム消失が発生していなくとも）フレーム消失補償処理を継続するサブフレームの数に対応する。
【０１２９】
消失フレームでない場合は、ＳＴ７０３に進み、フレーム消失補償処理用ハングオーバカウンタの値が０かどうかをチェックする。チェックの結果、フレーム消失補償処理用ハングオーバカウンタの値が０でない場合は、フレーム消失補償処理用ハングオーバカウンタの値を１だけデクリメントしてＳＴ７０４へ進む。
【０１３０】
次に、ＳＴ７０４でフレーム消失補償処理を行うかどうかの判断を下す。現在のサブフレームが消失フレームでもなく、かつ、消失フレーム直後のハングオーバ区間でもない場合は、フレーム消失補償処理は行わないと判定してＳＴ７０５へ進む。現在のサブフレームが消失フレームか、もしくは、消失フレーム直後のハングオーバ区間である場合は、フレーム消失補償処理を行わないと判定してＳＴ７０７へ進む。
【０１３１】
ＳＴ７０５では、実施の形態１で示した平滑化適応符号利得の算出とピッチ履歴分析が行われる。これらの処理については実施の形態１で示したので省略する。尚、ピッチ履歴分析の処理フローは図１０を用いて説明した。これらの処理の後、ＳＴ７０６へ進む。ＳＴ７０６では、モード選択を行う。モード選択処理の流れは図１１及び図１２に詳細に示した。ＳＴ７０８では、ＳＴ７０６において算出される定常雑音区間の平均的ＬＳＰをＬＰＣへ変換する。このＳＴ７０８における処理は、ＳＴ７０６に続いて行わなくとも良く、ＳＴ５０３で定常雑音信号の生成を行う前に行えば良い。
【０１３２】
ＳＴ７０４で、フレーム消失補償処理を行うと判断された場合は、ＳＴ７０７において、直前のサブフレームにおけるモードと定常雑音区間の平均ＬＰＣを、夫々現在のサブフレームにおけるモードおよび平均ＬＰＣとして繰り返し用いるように設定し、ＳＴ７０９へ進む。
【０１３３】
ＳＴ７０９では、現在のサブフレームにおけるモード情報（定常雑音モードか音声信号モードかを示す情報）と、現在のサブフレームにおける定常雑音区間の平均的ＬＰＣをメモリにコピーする。尚、現在のモード情報は、本実施の形態においては必ずしもメモリに保持しておく必要はないが、このモード判定結果を他のブロック（例えば音声復号化装置１０１）で使用する場合はメモリに保持しておくことが必要である。以上により、ＳＴ５０２によるモード判定処理は終了する。
【０１３４】
次に、図８を用いてＳＴ５０３における定常雑音付加処理の流れを説明する。まず、ＳＴ８０１において、音源生成器２１０により雑音符号ベクトルが生成される。雑音ベクトルの生成方法はいかなる方法でも良いが、実施の形態２で示したように、音声復号化装置１０１に備えられた固定符号帳１１３からランダムに選択する手法が有効である。
【０１３５】
次に、ＳＴ８０２において、ＳＴ８０１で生成した雑音ベクトルを駆動音源としてＬＰＣ合成フィルタ処理を行う。次に、ＳＴ８０３において、ＳＴ８０２で合成された雑音信号の帯域制限フィルタ処理を行って、雑音信号の帯域を音声符号化装置１０１から出力される復号信号の帯域と合わせる。尚、この処理は必ずしも必須ではない。次に、ＳＴ８０４において、ＳＴ８０３で得られた帯域制限後の合成雑音信号のパワが算出される。
【０１３６】
次に、ＳＴ８０５において、ＳＴ８０４で得られた信号パワの平滑化処理を行う。この平滑化は連続するサブフレーム間で（式１）に示すようなＡＲ処理を行うことにより容易に実現することが出来る。平滑化の係数ｋはどれだけスムーズな定常信号を得たいかによって定められ、０．０５〜０．２程度の比較的強い平滑化を行うことが好ましい。具体的には（式１０）のような式を用いる。
【０１３７】
次に、ＳＴ８０６において、生成しようとしている定常雑音信号のパワ（ＳＴ１１１８において算出済み）とＳＴ８０５で得られたサブフレーム間平滑化後の信号パワとの比を利得調整係数として算出する（式１１）。算出された利得調整係数はサンプル毎の平滑化処理が行われ（式１２）、ＳＴ８０３にて得られた帯域制限フィルタ処理後の合成雑音信号に乗ぜられる。そして、この利得調整係数を乗ぜられた定常雑音信号に、予め定められた定数（固定利得）が乗じられる。この固定利得は、定常雑音信号の絶対的なレベルを調整するために乗じられる。
【０１３８】
次に、ＳＴ８０７において、音声復号化装置１０１から出力されたポストフィルタ出力信号にＳＴ８０６にて生成された合成雑音信号を加算し、加算後のポストフィルタ出力信号のパワを算出する。
【０１３９】
次に、ＳＴ８０８において、音声復号化装置１０１から出力されたポストフィルタ出力信号のパワとＳＴ８０７にて算出されたパワとの比がスケーリング係数として算出される（式１３）。スケーリング係数は、定常雑音付加処理の後段で行われるＳＴ５０４のスケーリング処理において用いられる。
【０１４０】
最後に、加算器２０２により、ＳＴ８０６にて生成された合成雑音信号（定常雑音信号）と、音声復号化装置１０１から出力されたポストフィルタ出力信号とが加算される。尚、この処理はＳＴ８０７に含めて行っても良い。以上により、ＳＴ５０３における定常雑音付加処理が終了する。
【０１４１】
次に、図９を用いてＳＴ５０４におけるスケーリングの流れを説明する。まず、ＳＴ９０１において、現在のサブフレームがフレーム消失補償処理の対象サブフレームかどうかをチェックする。そして、現在のサブフレームがフレーム消失補償処理の対象サブフレームであればＳＴ９０２へ進み、そうでなければＳＴ９０３へ進む。
【０１４２】
ＳＴ９０２ではフレーム消失補償処理を行う。すなわち、直前のサブフレームにおけるスケーリング係数を現在のスケーリング係数として繰り返し使用するように設定を行い、ＳＴ９０３へ進む。
【０１４３】
ＳＴ９０３では、定常雑音区間検出装置１０２から出力された判定結果により、モードが定常雑音モードかどうかのチェックを行う。モードが定常雑音モードであればＳＴ９０４へ進み、そうでなければＳＴ９０５へ進む。
【０１４４】
ＳＴ９０４では、前述の（式１）を用いて、スケーリング係数のサブフレーム間平滑化処理が行われる。この場合、ｋの値は０．１程度とする。具体的には（式１４）のような式を用いる。これは、定常雑音区間おけるサブフレーム間のパワ変動をスムーズにするために行われる。この平滑化処理を行った後、ＳＴ９０５へ進む。
【０１４５】
ＳＴ９０５では、スケーリング係数をサンプル毎に平滑化し、平滑化したスケーリング係数をＳＴ５０３で生成された定常雑音付加後のポストフィルタ出力信号に乗じる。サンプル毎の平滑化も前述の（式１）を用いて行われ、この場合のｋの値は０．１５程度とする。具体的には（式１５）のような式を用いる。以上により、ＳＴ５０４のスケーリング処理は終了し、スケーリングされた定常雑音付加後のポストフィルタ出力信号が得られる。
【０１４６】
尚、上記各実施の形態において、平滑化や平均的な値の算出に（式１）などに示される計算式を用いたが、平滑化に用いる式はこのような計算式に限定されない。例えば、過去所定の区間における平均値などを用いても良い。
【０１４７】
本発明は上記実施の形態１から４に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の定常雑音区間検出装置はいかなるタイプの復号器に対しても適用可能である。
【０１４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、音声復号化装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、この音声復号化方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
【０１４９】
例えば、上記音声復号化方法を実行するプログラムを予めＲＯＭ（Read Only Memory）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Central Processor Unit）によって動作させるようにしても良い。
【０１５０】
また、上記音声復号化方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Random Access memory）に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。
【０１５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、適応符号利得およびピッチ周期を用いて復号信号の周期性の強さを判定し、この周期性の強さに基づいて定常雑音区間かどうかを判定する。したがって、正弦波や定常母音のように定常だが雑音的でない信号についても、その信号状態を正しく判定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定常雑音区間判定装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態２に係る定常雑音後処理装置の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態３に係る定常雑音後処理装置の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態４に係る音声復号化処理システムの構成を示す図
【図５】音声復号化システムの処理の流れを示すフロー図
【図６】音声復号化システムに備えられたメモリの例と、このメモリの初期値の例について示す図
【図７】モード判定処理の流れを示す図
【図８】定常雑音付加処理の流れを示す図
【図９】スケーリングの流れを示す図
【図１０】グルーピングの手順について説明するフロー図
【図１１】モード選択の流れの一部を示す図
【図１２】モード選択の流れの一部を示す図
【符号の説明】
１００  符号受信装置
１０１  音声復号化装置
１０２  定常雑音区間検出装置
１０３  第１の定常雑音区間検出部
１０４  第２の定常雑音区間検出部
１０５  定常雑音特徴抽出部
１１０  ＬＰＣ復号器
１１１  適応符号帳
１１２  利得符号帳
１１３  固定符号帳
１１７、２１１  合成フィルタ
１１８  ポストフィルタ
１１９  サブフレーム間変動算出器
１２０  距離計算器
１２１  第１の判定器
１２２  ピッチ履歴分析器
１２３  パワ変化算出器
１２４  第２の判定器
１２５  平均ＬＳＰ算出器
１２６  平均雑音パワ算出器
２００、３００  定常雑音後処理装置
２０１、３０１  雑音生成部
２０２  加算器
２０３、３０３  スケーリング部
２１０  音源生成器
２１２  ＬＳＰ／ＬＰＣ変換器
２１３、２１４、２１９  乗算器
２１５  利得調整器
２１６  スケーリング係数算出器
２１７  サブフレーム間平滑化器
２１８  サンプル間平滑化器
３０４  フレーム消失補償処理制御部
３１０、３１１、３１２  メモリ
３１３、３１４、３１５  切替スイッチ
【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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