JP2003216196A - 音声符号化装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、自動車電話や携帯電話等のデジタル
移動無線通信システムにおいて、屋外等の背景雑音が重
畳する場合の音声の品質向上を図ることを目的とする。 【解決手段】音声符号化装置であって、送話器から入力
される信号が音声区間の信号であるか、あるいは雑音区
間の信号であるかを判定する雑音重畳区間検出手段と、
該音声区間の信号を符号化する音声符号器Ａと、該雑音
区間の信号を符号化する音声符号器Ｂとを設け、該雑音
重畳区間検出手段が雑音区間を判定した場合に、この雑
音区間の復号化処理にかかる制御情報を決定し、この制
御情報を送信することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車電話や携帯電話
等のデジタル移動無線通信システムにおいて、屋外等の
背景雑音が重畳する場合に符号化品質を向上させ、雑音
重畳音声の伝送品質を向上させる技術に関する。

【０００２】近年では、通信技術の向上により、自動車
電話や携帯電話等のようなデジタル移動無線通信システ
ムが普及してきている。これにともない、音声信号を高
効率に圧縮する音声信号処理装置が要求されるようにな
ってきている。

【０００３】

【従来の技術】デジタル移動無線通信システムでは、無
線周波数を有効利用するため、４ｋＨｚ帯域の音声信号
を４〜８ｋｂｐｓ程度のビットレートで符号化すること
が望ましい。これに対応した音声符号化方式としては、
ＣＥＬＰ方式が知られている。

【０００４】ＣＥＬＰ方式は、音声信号を線形予測理論
に基づいて分析し、周波数特性を表すパラメータを抽出
する。これと共に、駆動音源信号をベクトル量子化によ
り波形的に符号化している。また、受信側では、伝送路
上を送信されてくる符号化音声を送信側と逆の手順によ
り復号化している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のＣＥ
ＬＰ方式では、音声信号を低ビットレートに圧縮すると
同時に再生音声品質を維持するため、音声の生成モデル
に基づいた符号化（帯域圧縮）を行っているため、背景
雑音の重畳された音声信号を符号化する場合に、不自然
な再生音を出力することがある。すなわち、従来の方式
では、音声とは異なる性質を有する雑音信号に対して、
音声と同様の性質を有すると仮定した符号化処理を行っ
ている。このため、背景雑音のみの信号は、周波数の相
関性が無いにもかかわらず符号化処理を施され、不自然
な有音として再生されてしまう。

【０００６】また、従来では、音声を符号化する際に、
音声の波形に基づいて適応符号帳を参照し、類似する波
形パターンのインデックス情報を検出している。しか
し、音声に雑音が重畳した場合には、適応符号帳に類似
した波形パターンが存在せず、あまり類似していない波
形パターンを選出せざるを得なかったため、これを復号
化した時に不自然な音声となって出力されるという問題
がある。

【０００７】ここで、背景雑音として空調音を例に挙げ
ると、空調音の原音のスペクトルは図１３に示すように
略フラットな特性を示し、時間変動も少ない。これに対
し、空調音の再生音は図１４に示すように、スペレクト
ル包絡のピークがフレーム毎に変動している。本発明の
発明者は、スペクトル包絡の変動が聴覚上の不自然さを
引き起こしていることに着目し、このスペクトル変動の
原因を究明した。すなわち、従来の復号器では、適応符
号帳と雑音符号帳から励起信号を生成し、この励起信号
を合成フィルタを介することにより復号処理を行ってい
るため、発明者は、スペクトル変動の原因が励起信号の
生成処理によるものか、あるいは合成フィルタによるも
のかを解析した。その結果、励起信号のスペクトルには
時間的変動が見られなかった。一方、合成フィルタの場
合には、図１５に示すような変動が表れた。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、雑音のみを含む信号と音声を含む信
号とを識別して、雑音のみを含む信号の符号化処理ある
いは復号化処理を差別化し、雑音のみを復号化する場合
に合成フィルタの特性を抑制することにより、聴覚的に
自然な再生音を出力する装置を提供することを第１の課
題とする。

【０００９】また、音声に雑音が重畳した信号を符号化
する際に、雑音の影響を防止して、質の高い符号化処理
を行える技術を提供することを第２の課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために以下のような手段を採用した。これを図面に
沿って説明する。

【００１１】（第１の課題を解決する手段）まず、上記
第１の課題を解決する手段について図１の原理図に沿っ
て説明する。

【００１２】本発明の音声復号化システムは、雑音重量
区間検出手段１、音声復号化手段２、雑音復号化手段
３、及び雑音制御手段４とを備えている。雑音重畳区間
検出手段１は、送信側で符号化された信号を監視し、音
声を含む音声区間であるか、あるいは雑音のみを含む雑
音区間であるかを識別する機能を有している。例えば、
雑音重畳区間検出手段１は、符号化信号から信号のパワ
ーを検出し、このパワーが予め設定されている閾値以上
であるか否かを判別するようにしてもよい。つまり、符
号化信号のパワーが閾値以上ならば音声区間と判別し、
符号化信号のパワーが閾値未満ならば雑音区間と判別す
るようにしてもよい。また、パワーの代わりに、符号化
信号のゲインを利用するようにしてもよい。

【００１３】音声復号化手段２は、雑音重畳区間検出手
段１が音声区間の符号化信号を判別した際に、この符号
化信号を波形信号に復号化する機能を有している。具体
的には、インデックス情報毎に波形パターンを登録する
符号帳３ａと、この符号帳３ａから読み出された波形パ
ターンを励起する駆動音源３ｂと、この駆動音源３ｂか
ら出力される励起信号にフィルタリング処理を施す合成
フィルタ３ｃとを備えている。

【００１４】雑音復号化手段３は、雑音重畳区間検出手
段１が雑音区間の符号化信号を判別した際に、この符号
化信号を波形信号へ復号化する機能を有している。具体
的には、インデックス情報毎に波形パターンを登録する
符号帳３ａと、この符号帳３ａから読み出された波形パ
ターンを励起する駆動音源３ｂと、この駆動音源３ｂか
ら出力される励起信号にフィルタリング処理を施す合成
フィルタ３ｃとを備えている。

【００１５】雑音制御手段４は、雑音重畳区間検出手段
１が雑音区間の符号化信号を判別した時に、雑音復号化
手段３の合成フィルタ３ｃのフィルタ係数を制御して、
雑音の周波数特性を抑制させる機能を有している。具体
的には、雑音制御手段４は、フィルタ係数に１以下に乗
算すべき１以下の正数値を決定する機能を有している。

【００１６】また、雑音復号化手段３及び音声復号化手
段２の後段に、合成フィルタ３ｃから出力される復号信
号の振幅を増幅させるポストフィルタ９を備えた場合に
は、このポストフィルタ９は、雑音復号化手段３から出
力される雑音区間の復号信号をそのまま通過させる機能
を有している。

【００１７】次に、本発明の音声符号化システムについ
て説明する。本発明の音声符号化システムは、雑音重畳
区間検出手段５、音声符号化手段６、雑音符号化手段
７、及び制御情報生成手段８とを備えている。

【００１８】雑音重畳区間検出手段５は、送信側で符号
化された符号化信号を監視して、音声を含む音声区間の
信号であるか、あるいは雑音のみを含む雑音区間の信号
であるかを識別する機能を有している。具体的には、符
号化信号に含まれる波形特性を分析して、信号のパワー
が閾値未満であるか否か、あるいは符号化のゲインが閾
値未満であるか否かを判別することにより、雑音区間を
識別するようにしてもよい。

【００１９】また、音声符号化手段６は、雑音重畳区間
検出手段５が音声区間を判別した際に、この区間の波形
を特定するインデックス情報へ符号化する機能を有して
いる。具体的には、音声符号化手段６は、インデックス
情報毎に波形パターンを登録する符号帳を備えている。

【００２０】雑音符号化手段７は、雑音重畳区間検出手
段５が雑音区間を判別した際に、この区間の波形を特定
するインデックス情報へ符号化する機能を有している。
この符号化手段は、音声符号化手段６と同様に、インデ
ックス情報毎に波形パターンを登録する符号帳を備えて
いる。

【００２１】制御情報生成手段８は、雑音重畳区間検出
手段５が雑音区間を判別した場合に、この雑音区間の復
号化処理にかかる制御情報を生成し、この制御情報を雑
音区間の符号化信号に付加して受信側へ送信させる機能
を有している。具体的には、雑音の波形特性に基づいて
復号側で使用される合成フィルタのフィルタ係数を制御
する情報である。例えば、フィルタ係数に乗算すべき１
以下の正数値を制御情報とする。

【００２２】（第２の課題を解決するための手段）次
に、上記第２の課題を解決する手段について図２の原理
図に沿って説明する。

【００２３】この手段は、符号化システムに適用される
ものであり、雑音重畳区間検出手段１０、逆フィルタ手
段１１、雑音除去手段１２、ピッチ周期検出手段１３、
及び音声符号化手段１４とを備えている。

【００２４】雑音重畳区間検出手段１０は、送話器から
入力される信号を監視し、音声のみを含む音声区間と、
雑音のみを含む雑音区間と、音声に雑音が重畳した雑音
重畳区間とを識別する機能を有している。

【００２５】逆フィルタ手段１１は、雑音重畳区間検出
手段１０が雑音重畳区間を判別した時に、この雑音重畳
区間を線形予測分析して線形予測係数を求め、この線形
予測係数をフィルタ係数とする逆フィルタリング処理を
施す機能を有している。この逆フィルタ手段１１から出
力される予測残差信号は、雑音除去手段１２へ入力され
る。

【００２６】雑音除去手段１２は、予測残差信号から雑
音部分を除去する機能を有している。この雑音除去手段
１２としては、例えば、ローパスフィルタを用いること
ができる。

【００２７】ピッチ周期検出手段１３は、雑音除去手段
１２から出力される残差信号の自己相関関数を求め、こ
の自己相関関数が最大値となるピッチ周期を検出する機
能を有している。すなわち、予測残差信号を特定周期分
ずつずらしていき、各予測残差信号と元の予測残差信号
との相関が最大となる特定周期をピッチ周期として検出
する。

【００２８】そして、音声符号化手段１４は、ピッチ周
期検出手段１３が検出したピッチ周期に基づいて雑音重
畳区間の波形を符号化する機能を有している。

【００２９】

【作用】本発明の第１の課題を解決するシステムについ
て説明する。

【００３０】（第１の課題を解決するシステムの作用）
本発明の音声復号化システムでは、送信側で符号化され
た符号化信号を受信すると、雑音重畳区間検出手段１が
雑音のみを含む雑音区間の符号化信号であるか、音声含
む音声区間の符号化信号であるかを判別する。

【００３１】ここで、符号化信号が音声区間の符号化信
号であれば、この符号化信号は音声復号化手段２へ入力
される。音声符号化手段２は、符号化信号を波形信号へ
符号化する。

【００３２】また、符号化信号が雑音区間の符号化信号
ならば、この符号化信号は雑音復号化手段３へ入力され
る。そして、雑音復号化手段３では、符号帳３ａからイ
ンデックス情報に対応する波形パターンを検出し、この
波形パターンを駆動音源３ｂを介して励起させる。そし
て、励起信号は、合成フィルタへ３ｃ入力される。これ
と同時に、雑音制御手段４は、合成フィルタ３ｃのフィ
ルタ係数に１以下の正数値を乗算して合成フィルタ３ｃ
へ通知する。合成フィルタ３ｃは、雑音制御手段４から
通知されたフィルタ係数に基づいて前記励起信号にフィ
ルタリング処理を施し、復号化信号を出力する。これに
より、雑音区間の波形は、周波数特性を不自然に強調さ
れることなく再生される。

【００３３】また、雑音復号化手段３は、雑音区間のゲ
インを”０”として処理するようにしてもよい。さら
に、合成フィルタ３ｃの後段にポストフィルタ９を備え
た場合には、ポストフィルタ９は、合成フィルタ３ｃか
ら出力される雑音波形のピークを強調せずに（何も処理
せずに）通過させる。

【００３４】次に、本発明の音声符号化システムでは、
送話器から信号が入力されると、雑音重畳区間検出手段
５は、入力信号が音声を含む音声区間の信号であるか、
あるいは雑音のみを含む雑音区間の信号であるかを識別
する。

【００３５】ここで、入力信号が音声区間の信号であれ
ば、音声符号化手段６は、音声区間の波形と類似する波
形パターンを判別し、この波形パターンを特定するイン
デックス情報へ符号化して受信側へ送信する。

【００３６】また、入力信号が雑音区間の信号であれ
ば、雑音符号化手段７は、雑音区間の波形と類似する波
形パターンを判別し、この波形パターンを特定するイン
デックス情報へ符号化する。これと同時に、制御情報生
成手段８は、雑音区間の復号処理に関する制御情報を生
成し、上記インデックス情報に付加する。具体的には、
制御情報生成手段８は、雑音区間の入力信号を線形予測
分析して周波数特性を判別し、求まったフィルタ係数に
１以下の正数値を乗算し、受信側で使用される合成フィ
ルタのフィルタ係数を決定する。そして、このフィルタ
係数を制御情報としてインデックス情報と共に受信側へ
送信する。

【００３７】以下、本発明の第２の課題を解決するシス
テムについて説明する。 （第２の課題を解決するシステムの作用）本発明の音声
符号化システムでは、雑音重畳区間判別手段１０が、送
話器から入力される信号を監視し、音声のみを含む音声
区間であるか、雑音のみを含む雑音区間であるか、ある
いは音声に雑音が重畳した雑音重畳区間であるかを判別
する。

【００３８】ここで、雑音重畳区間が判別されると、逆
フィルタ手段１１は、雑音重畳区間の予測係数を求め、
この予測係数をフィルタ係数とするフィルタリング処理
を施して予測残差信号を出力する。この予測残差信号
は、雑音除去手段１２へ入力され、雑音部分を除去され
る。

【００３９】雑音除去手段１２により雑音部分を除去さ
れた予測残差信号は、ピッチ周期検出手段１３へ入力さ
れる。ピッチ周期検出手段１３は、予測残差信号の自己
相関関数を求め、この自己相関関数が最大値となるピッ
チ周期を検出する。

【００４０】そして、音声符号化手段１４は、ピッチ周
期検出手段１３が検出したピッチ周期に基づいて雑音重
畳区間の波形と類似する波形パターンを判別し、この波
形パターンを特定するインデックス情報へ符号化する。
これにより、雑音の影響を受けずに音声信号の符号化を
行える。

【００４１】

【実施例】本発明の実施例について図面に沿って説明す
る。 ＜実施例１＞本発明の第１の実施例について図面に沿っ
て説明する。

【００４２】図３は、本実施例１における音声復号化シ
ステムの構成を示すブロック図である。本実施例１にお
ける音声符号化システムは、雑音重畳区間検出手段とし
ての雑音重畳検出判定器１と、音声符号化手段としての
音声復号器Ａ（２）と、雑音復号手段としての音声復号
器Ｂ（３）と、受信符号分離部１５とを備えている。

【００４３】尚、音声復号器Ａ（２）と音声復号器Ｂ
（３）とは、復号化方式としてＣＥＬＰ方式を採用する
ものとする。受信符号分離部１５は、送信側から受信し
た符号化信号をパワー情報、インデックス情報、合成フ
ィルタ係数とに分離する機能を有している。

【００４４】雑音重畳検出判定器１は、受信符号分離部
１５が分離したパワー情報と予め設定されている閾値と
を比較し、パワー情報が閾値以上ならば符号化信号を音
声区間と判定し、パワー情報が閾値未満ならば符号化信
号を雑音区間と判定する機能を有している。さらに、雑
音重畳検出判定器１は、音声区間の符号化信号を音声復
号器Ａ（２）へ入力させると共に雑音区間の符号化信号
を音声復号器Ｂ（３）へ入力させる機能とを有してい
る。

【００４５】音声復号器Ａ（２）は、音声区間の符号化
信号を復号化するものである。具体的には、従来のＣＥ
ＬＰ方式の復号器と同様の構成及び機能を有しており、
説明は省略する。

【００４６】音声復号器Ｂ（３）は、雑音区間の符号化
信号を復号化するものである。ここで、図４に、音声復
号器Ｂ（３）の内部構成と周辺構成とを示す。同図にお
いて、音声復号器Ｂ（３）は、適応符号帳３０ａと、雑
音符号帳３１ａと、駆動音源３ｂと、合成フィルタ３ｃ
を備えている。そして、合成フィルタ３ｃには、本発明
の雑音制御手段としてのＬＰＣ係数補正部４が接続され
ている。

【００４７】適応符号帳３０ａは、周期性を有する波形
信号の波形パターンとインデックス情報とを登録するも
のであり、復号化した波形信号により波形パターンを更
新する機能を有している。

【００４８】雑音符号帳３１ａは、周期性を持たない波
形信号の波形パターンとインデックス情報とを登録する
ものである。適応符号帳３０ａと雑音符号帳３１ａに
は、それぞれから読み出した波形パターンの増幅率（ゲ
イン）が規定されており、駆動音源３ｂは、適応符号帳
３０ａと雑音符号帳３１ａとから読み出された波形パタ
ーンを各々のゲインに従って励起する機能を有してい
る。

【００４９】合成フィルタ３ｃは、駆動音源３ｂから出
力される励起信号に対してフィルタリング処理を施し、
波形信号へ復号化するものである。合成フィルタ３ｃの
フィルタ係数は、送信側で決定される。すなわち、送信
側では、元の波形信号を線形予測分析して、線形予測係
数を算出し、この線形予測係数をフィルタ係数として受
信側へ送信する。これにより、音声復号器Ｂ（３）は、
符号化信号からフィルタ係数を検出し、このフィルタ係
数を合成フィルタ３ｃのフィルタ係数として用いる。

【００５０】ＬＰＣ係数補正部４は、雑音重畳検出判定
器１の判定結果を受けて合成フィルタ３ｃのフィルタ係
数を補正する機能を有している。具体的には、以下の数
式に示すように、合成フィルタ３ｃのフィルタ係数に、
１以下の正数を乗算してフィルタ係数を補正する機能を
有している。 α’i＝ｇi×αi （０．０＜ｇ≦１．０） これにより、合成フィルタ３ｃの周波数特性を略フラッ
トな特性とすることができる（図１２参照）。

【００５１】以下、音声復号化システムの動作について
説明する。音声復号化システムは、送信側で符号化され
た符号化信号を受信符号分離部１５が受信する。

【００５２】受信符号分離部１５は、符号化信号を、パ
ワー情報、インデックス情報、フィルタ係数とに分離
し、パワー情報を雑音重畳検出判定器１へ入力させる。
雑音重畳検出判定器１は、パワー情報が閾値以上である
か、あるいは閾値未満であるかを判別する。ここで、パ
ワー情報が閾値以上ならば、雑音重畳検出判定器１は、
符号化信号を音声区間の信号と判定し、受信符号分離部
１５が分離したパワー情報、インデックス情報、及びフ
ィルタ係数を音声復号器Ａ（２）へ入力させる。音声復
号器Ａ（２）は、これらの情報に基づいて符号化信号を
音声波形へ復号化する。

【００５３】一方、パワー情報が閾値未満の場合には、
雑音重畳検出判定器１は、符号化信号が雑音区間の信号
と判定し、受信符号分離部１５が分離したパワー情報及
びインデックス情報を音声復号器Ｂ（３）へ入力させる
と同時に、フィルタ係数をＬＰＣ係数補正部４へ通知す
る。

【００５４】音声復号器Ｂ（３）では、インデックス情
報に基づいて適応符号帳３０ａあるいは雑音符号帳３１
ａを検索し、該当する波形パターンを検出する。そし
て、駆動音源３ｂは、波形パターンを各符号帳のゲイン
に従って励起し、励起信号を合成フィルタ３ｃへ入力さ
せる。

【００５５】ここで、ＬＰＣ係数補正部４は、フィルタ
係数に１以下の正数値を乗算してフィルタ係数を補正す
る。そして、補正後のフィルタ係数を合成フィルタ３ｃ
へ通知する。

【００５６】合成フィルタ３ｃは、ＬＰＣ係数補正部４
から通知されたフィルタ係数に従って駆動音源３ｂから
出力される励起信号をフィルタリング処理して雑音波形
へ復号化する。 以上、本実施例１によれば、雑音区間
の信号を符号化する際に、フィルタ係数を制御すること
により、合成フィルタ３ｃのスペクトルを略フラットな
特性とすることができ、雑音波形の特性を不自然に強調
させることを防止し、聴覚的に耳障りな雑音の再生を抑
制することができる。従って、携帯電話や自動車電話等
のような携帯移動通信の音声品質を向上させることがで
きる。

【００５７】＜実施例２＞本実施例２では、本発明のシ
ステムを符号器に適用した例について説明する。図５
は、音声符号化システムの概略構成図である。

【００５８】同図において、音声符号化システムは、音
声符号器Ａ（６）、音声符号器Ｂ（７）、及び雑音重畳
検出判定器５を備えている。雑音重畳検出判定器５は、
送話器から入力される波形信号のパワーを検出し、この
パワーが閾値以上であれば音声を含む音声区間の波形信
号と判定し、パワーが閾値未満ならば雑音のみを含む雑
音区間の波形信号と判定する機能を有している。そし
て、雑音重畳検出判定器５は、音声区間の波形信号を音
声符号器Ａ（６）へ入力させ、雑音区間の波形信号を音
声符号器Ｂ（７）へ入力させる機能を有している。

【００５９】音声符号器Ａ（６）は、音声区間の波形信
号を符号化する機能を有し、従来のＣＥＬＰ方式の符号
器である。音声符号器Ｂ（７）は、雑音区間の波形信号
を符号化する機能を有している。

【００６０】ここで、図６に、音声符号器Ｂ（７）の内
部構成と周辺構成を示す。同図において、音声符号器Ｂ
（７）は、適応符号帳７０ａ、雑音符号帳７１ａ、駆動
音源７ｂ、合成フィルタ７ｃ、ＬＰＣ分析部７ｅ、及び
誤差最少化部７ｄを備えている。

【００６１】適応符号帳７０ａは、周期性を有する波形
の波形パターンと、個々の波形パターンを特定するイン
デックス情報とを登録している。雑音符号帳７１ａは、
周期性を持たない波形の波形パターンと、個々の波形パ
ターンを特定するインデックス情報とを登録している。

【００６２】駆動音源７ｂは、適応符号帳７０ａから検
出された波形パターン、及び雑音符号帳７１ａから検出
された波形パターンを各符号帳のゲインに従って励起す
る機能を有している。

【００６３】合成フィルタ７ｃは、雑音区間の波形信号
の線形予測係数をフィルタ係数としたフィルタリング処
理を行う機能を有している。誤差最少化部７ｄは、合成
フィルタ７ｃから出力される波形信号と、入力された雑
音信号の波形とを比較して、インデックス情報と波形パ
ターンの増幅率（ゲイン）を最適化して雑音符号帳７１
ａの内容を更新する機能を有している。

【００６４】ＬＰＣ分析部７ｅは、入力波形を線形予測
分析して線形予測係数を算出し、この線形予測係数をフ
ィルタ係数として合成フィルタ７ｃへ入力する機能を有
している。

【００６５】さらに、音声符号器Ｂ（７）には、符号送
信部１６とＬＰＣ係数補正部８とが接続されている。符
号送信部１６は、音声符号器Ｂ（７）で符号化されたパ
ワー情報、インデックス情報、及びフィルタ係数とを受
信側へ送信する機能を有している。

【００６６】ＬＰＣ係数補正部８は、前述の実施例１と
同様の機能を有しており、雑音区間の符号化信号を復号
化する際に使用される合成フィルタ７ｃのフィルタ係数
を補正する機能を有している。具体的には、フィルタ係
数に１以下の正数値を乗算して補正を行う。これに対応
して、符号送信部１６は、ＬＰＣ係数補正部８が補正し
たフィルタ係数を他の符号化信号と共に送信するものと
する。

【００６７】以下に、実施例２における音声符号化シス
テムの動作について説明する。送話器から波形信号が入
力されると、雑音重畳検出判定器５は、この波形信号の
パワーを検出し、閾値以上であるかあるいは閾値未満で
あるかを判別する。ここで、波形信号のパワーが閾値以
上ならば、雑音重畳検出判定器５は、波形信号を音声区
間の波形信号と判定し、この波形信号を音声符号器Ａ
（６）へ入力させる。

【００６８】音声符号器Ａ（６）では、符号帳を用いて
波形情報をインデックス情報、パワー情報、及びフィル
タ係数とに符号化し、受信側へ送信する。また、入力波
形のパワーが閾値未満の場合には、雑音重畳検出判定器
５は、波形信号が雑音区間の波形信号であると判定し、
この波形信号を音声符号器Ｂ（７）へ入力させる。

【００６９】音声符号器Ｂ（７）では、適応符号帳７０
ａと雑音符号帳７１ａとを雑音区間の波形に基づいて検
索し、類似する波形パターンを検出する機能を有してい
る。さらに、音声符号器Ｂ（７）は、適応符号帳７０ａ
あるいは雑音符号帳７１ａから読み出された波形パター
ンを駆動音源７ｂへ入力させる。

【００７０】駆動音源７ｂは、波形パターンを励起して
合成フィルタ７ｃへ入力させる。ここで、ＬＰＣ分析部
７ｅは、入力された波形信号を線形予測分析し、線形予
測係数を算出する。そして、ＬＰＣ分析部７ｅは、線形
予測係数を合成フィルタ７ｃへ通知する。

【００７１】合成フィルタ７ｃは、線形予測係数をフィ
ルタ係数とするフィルタリング処理を、駆動音源７ｂか
ら入力された励起信号に対して施す。誤差最少化部７ｄ
は、合成フィルタ７ｃから出力される復号信号と、入力
された波形信号とを比較し、双方の誤差を最少にするた
めに最適なインデックス情報と波形パターンのゲインと
を適応符号帳７０ａ及び雑音符号帳７１ａへ通知する。
そして、各符号帳は、誤差最少化部７ｄから通知される
インデックス情報とゲインとに基づいて登録内容及びゲ
インを更新し、更新後のインデックス情報を符号送信部
１６へ通知する。さらに、ＬＰＣ係数補正部８は、ＬＰ
Ｃ分析部８が算出した線形予測係数（フィルタ係数）に
１以下の正数値を乗算してフィルタ係数を補正する。そ
して、ＬＰＣ係数補正部８は補正後のフィルタ係数を符
号送信部１６へ通知する。

【００７２】符号送信部１６は、音声符号器Ｂ（７）か
ら通知されたインデックス情報及びパワー情報と、ＬＰ
Ｃ係数補正部８から通知されたフィルタ係数とを受信側
へ通知する。

【００７３】これにより、受信側では、補正されたフィ
ルタ係数を用いて復号処理を行うことにより、合成フィ
ルタのスペクトルをフラットな特性とすることができ、
雑音区間の波形を不自然に復号化することを防止するこ
とができる。

【００７４】以上、本実施例２によれば、雑音区間の復
号化処理を行う際に、合成フィルタのスペクトルをフラ
ットな特性にすることができ、雑音区間の周波数特性を
不自然にせず、聴覚的にも耳障りな雑音を抑制すること
ができる。

【００７５】＜実施例３＞以下に、本発明の第３の実施
例について図面に沿って説明する。図７に、本実施例３
における音声符号器Ｂの内部構成を示す。

【００７６】同図において、音声符号器Ｂ（７）は、前
述の実施例２の音声符号器Ｂ（７）に対して、適応符号
帳７０ａ、雑音符号帳７１ａ、駆動音源７ｂ、合成フィ
ルタ７ｃ、ＬＰＣ分析部７ｅ、及び誤差最少化部７ｄを
備えている。さらに、音声符号器Ｂ（７）には、符号送
信部１６が接続されている。

【００７７】符号送信部１６は、雑音区間のみを含む雑
音区間の符号化信号を送信する際に、適応符号帳７０ａ
のインデックス情報として”０”を送信する機能を有し
ている。その他の構成及び機能は、前述の実施例２と同
様であり説明は、省略する。

【００７８】図８は、図７の音声符号器Ｂ（７）に対応
する音声復号器Ｂ（３）の構成を示すブロック図であ
る。音声復号器Ｂ（３）は、前述の実施例１の構成に対
して、適応符号帳３０ａ、雑音符号帳３１ａ、駆動音源
３ｂ、合成フィルタ３ｃ、及び適応ポストフィルタ１７
を備えている。

【００７９】適応ポストフィルタ１７は、波形の周期を
変更せずに振幅値を増幅させる機能を有している。ま
た、適応符号帳３０ａは、送信側から適応符号帳３０ａ
のインデックス情報”０”を受信すると、適応符号帳３
０ａのゲインを”０”とする。これにより、雑音区間の
波形信号が入力されると、雑音符号帳３１ａのインデッ
クス情報に基づいて雑音符号帳３１ａを検索し、該当す
る波形パターンを読み出す機能を有している。さらに、
適応ポストフィルタ１７は、雑音区間の波形信号が入力
されると、この波形信号に対して何も処理を行わずに通
過させる。

【００８０】本実施例３によれば、周期性の無い雑音波
形を雑音符号帳で符号化及び復号化することにより、復
号処理時には周期性の無いフラットな特性の雑音信号に
不自然な周期性を付加することなく、聴覚的に自然な波
形信号へ復号化することができる。

【００８１】＜実施例４＞図９に、本実施例４における
符号化器Ｂの構成を示す。符号化器Ｂ（７）は、適応符
号帳分析部１８、雑音符号帳分析部１９、駆動音源生成
部２０、開ループピッチ分析部２１を備えている。

【００８２】適応符号帳分析部１８は、雑音符号帳７１
ａから検出された波形信号に対して、長期予測合成フィ
ルタ７２でフィルタリング処理を行い、波形信号のピッ
チ周期を算出する閉ループ処理を行う機能を有している
（図１０参照）。

【００８３】一方、開ループピッチ分析部２１は、音声
波形に雑音波形が重畳した雑音重畳区間を符号化する際
に起動されるものであり、短期予測逆フィルタ１１、ロ
ーパスフィルタＬＰＦ１２、自己相関検出部１３ｂ、相
関最大値検出部１３ｃ、及び遅延部１３ａとを備えてい
る（図１１参照）。

【００８４】短期予測逆フィルタ１１は、波形信号の線
形予測係数をフィルタ係数とした逆フィルタリング処理
を行い、予測残差信号を出力する機能を有している。ロ
ーパスフィルタＬＰＦ１２は、予測残差信号から雑音部
分の波形を除去する機能を有している。

【００８５】遅延部１３ａは、予測残差信号の周期を、
特定周期ずつずらしていく機能を有している。自己相関
検出部１３ｂは、元の予測残差信号と遅延部１３ａが特
定周期分ずらした予測残差信号との相関値を検出する機
能を有している。

【００８６】相関最大値検出部１３ｃは、遅延部１３ａ
が特定周期ずつずらしていき、最も相関が大きい遅延量
（周期）を検出する機能を有している。この遅延量は、
ピッチ周期として駆動音源７ｂへ通知される。そして、
駆動音源７ｂは、このピッチ周期に基づいて適用符号帳
７０ａから読み出された波形パターンを励起する。

【００８７】以上、本実施例４によれば、雑音が重畳し
た音声波形のピッチ周期を正確に検出することができ、
雑音の有無に左右されない質の高い符号化処理を行うこ
とができ、再生音声の品質を向上させることができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、周波数特性の変化が少
ない雑音に、不自然な周波数特性が付加することを防止
し、再生時の違和感を低下させることができる。

【００８９】さらに、音声に雑音が重畳した信号を符号
化する際に、雑音成分を除去して正確なピッチ周期を検
出することにより、質の高い符号化を行える。従って、
本発明によれば、携帯電話や自動車電話等の移動通信シ
ステムの音声の品質向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図（１）

【図２】本発明の原理図（２）

【図３】実施例１における音声復号化システムの概略構
成図

【図４】音声復号器Ｂの内部構成ブロック図

【図５】実施例２における音声符号化システムの概略構
成図

【図６】音声符号器Ｂの内部構成ブロック図

【図７】実施例３における音声符号器Ｂの内部構成ブロ
ック図

【図８】実施例３における音声復号器Ｂの内部構成ブロ
ック図

【図９】実施例４における音声符号化システムの概略構
成図

【図１０】適応符号帳分析部の内部構成を示すブロック
図

【図１１】開ループ分析部の内部構成ブロック図

【図１２】合成フィルタの周波数特性を示すスペクトル

【図１３】空調音の源音のスペクトルを示す図

【図１４】空調音の再生音のスペクトルを示す図

【図１５】合成フィルタの周波数特性を示すスペクトル

【符号の説明】

１・・雑音重畳区間検出手段 ２・・音声復号化手段 ３・・雑音復号化手段 ３ａ・・符号帳 ３ｂ・・駆動音源 ３ｃ・・合成フィルタ ４・・雑音制御手段（ＬＰＣ係数補正部） ５・・雑音重畳区間検出手段（雑音重畳検出判定器） ６・・音声符号化手段 ７・・雑音符号化手段 ７ｂ・・駆動音源 ７ｃ・・合成フィルタ ７ｄ・・誤差最少化部 ７ｅ・・ＬＰＣ分析部 ８・・制御情報生成手段（ＬＰＣ係数補正部） ９・・ポストフィルタ １０・・雑音重畳区間検出手段 １１・・逆フィルタ手段（短期予測逆フィルタ） １２・・雑音除去手段（ローパスフィルタＬＰＦ） １３・・ピッチ周期検出手段 １３ａ・・遅延部 １３ｂ・・自己相関検出部 １３ｃ・・相関最大値検出部 １４・・音声符号化手段 １５・・受信符号分離部 １６・・符号送信部 １７・・適応ポストフィルタ １８・・適応符号帳分析部 １９・・雑音符号帳分析部 ２０・・駆動音源生成部 ２１・・開ループピッチ分析部 ３０ａ・・適応符号帳 ３１ａ・・雑音符号帳 ７０ａ・・適応符号帳 ７１ａ・・雑音符号帳 ７２・・長期予測合成フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 知紀 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 木村 壽成 福岡県福岡市博多区博多駅前三丁目22番８ 号 富士通九州ディジタル・テクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 5D045 CC02 CC07 5K067 AA24 BB03 BB04 BB21 DD45 EE02 EE10 EE16 FF16 FF25 FF26 GG01 GG11 HH22 HH23 HH24 KK13 KK15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送話器から入力される信号が音声区間の
   信号であるか、あるいは雑音区間の信号であるかを判定
   する雑音重畳区間検出手段と、 該音声区間の信号を符号化する音声符号器Ａと、 該雑音区間の信号を符号化する音声符号器Ｂとを設け、 該雑音重畳区間検出手段が雑音区間を判定した場合に、
   この雑音区間の復号化処理にかかる制御情報を決定し、
   この制御情報を送信することを特徴とする音声符号化装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数であることを特
   徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
3. 【請求項３】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数に乗算すべき１
   以下の正数値であることを特徴とする請求項１記載の音
   声符号化装置。
4. 【請求項４】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数に乗算すべき１
   以下の正数値であり、前記制御情報生成手段は、前記雑
   音区間の周波数特性に基づいて、前記正数値を決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の音声符号化装置。
5. 【請求項５】 送話器から入力される信号が音声区間の
   信号であるか、あるいは雑音区間の信号であるかを判定
   するステップと、 該音声区間の信号を符号化するステップと、 該雑音区間の信号を符号化するステップと、 該判定するステップで雑音区間を判定した場合に、この
   雑音区間の復号化処理にかかる制御情報を決定し、この
   制御情報を送信するステップとを有することを特徴とす
   る音声符号化方法。
6. 【請求項６】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数であることを特
   徴とする請求項５記載の音声符号化方法。
7. 【請求項７】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数に乗算すべき１
   以下の正数値であることを特徴とする請求項５記載の音
   声符号化方法。
8. 【請求項８】 前記制御情報は、受信側の復号化処理に
   使用される合成フィルタのフィルタ係数に乗算すべき１
   以下の正数値であり、 更に、前記雑音区間の周波数特性に基づいて、前記正数
   値を決定するステップを含むことを特徴とする請求項５
   記載の音声符号化方法。