JPH06130995A - 統計コードブック及びその作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コード励振線形予測符号化方式に適用し得る
ものであって、しかも符号伝送誤りの影響を再生合成音
声に受けにくくさせる。 【構成】 ４グループ化された雑音性の第１の統計励振
コードブック１の各ベクトルに対して係数αを乗算器４
で乗算しα・ａｉｊを加算器６に供給する。４グループ
化された雑音性の第２の統計励振コードブックの各ベク
トルに対して係数（１−α）を乗算器５で乗算し、（１
−α）・ｂｉを加算器６に供給する。加算器６はα・ａ
ｉｊと（１−α）・ｂｉとの加算を行い、雑音性の第１
の統計励振コードブック１の各ベクトルに対して、グル
ープごとに異なる相関を与える。つまり、同一グループ
内のベクトルは同じ相関を持つ。この様にして重み付け
加算して得られた統計励振コードベクトルｃｉｊを構造
化統計励振コードブック２に格納し、符号化及び復号化
に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は統計コードブック及び
その作成方法に関し、例えば、コード励振線形予測符号
化方式（ＣＥＬＰ）に適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、音声の低ビットレート符号化を目
的とした音声符号化方式の研究開発が行われている。例
えば、この様な目的の音声符号化方式としてコード励振
線形予測符号化方式がある。

【０００３】そして、このコード励振線形予測符号化方
式を適用した符号化装置や復号化装置においては、過去
の原音声ベクトルに対する最適な励振ベクトルを蓄積し
た適応励振コードブックと、予め定められた励振ベクト
ルを蓄積した統計励振コードブックとを備えた符号化装
置や復号化装置が一般的である。

【０００４】この様なコード励振線形予測符号化装置や
復号化装置については、例えば、文献：１９８９年、Ｐ
ｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ、ｐｐ６５〜ｐｐ６８、Ｎ．Ｓ．
Ｊａｙａｎｔ ａｎｄ Ｊ．Ｈ．Ｃｈｅｎ，『Ｓｐｅｅ
ｃｈ Ｃｏｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉ
ｎｇ Ｂｉｔ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓ Ｅｘｃｉｔａ
ｔｉｏｎ ａｎｄ ＬＰＣ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ』、
などに示されている。そして、上記文献では音声合成の
ための残差信号が周期性のある信号と、雑音性の信号で
構成されていると考え、統計励振コードブックを雑音性
の信号に対応させ、適応励振コードブックを周期性の信
号に対応させている。

【０００５】そして、原音声ベクトルに対する最適な励
振ベクトルを選択するために、上記統計励振コードブッ
ク及び適応励振コードブックから読み出された複数個の
適応励振ベクトルと統計励振ベクトルに基づいて複数個
の励振ベクトルを作成している。

【０００６】そして、最適な励振ベクトルを得る統計励
振ベクトルに対応するインデックス情報Ｉｓと、最適な
励振ベクトルを得る適応励振ベクトルに対応するインデ
ックス情報Ｉａなどを多重化して符号化音声信号として
符号化装置から復号化装置に対して伝送している。

【０００７】そして、復号化装置においては、符号化装
置と同じ統計励振コードブックと適応励振コードブック
とを備えていて、符号化装置から供給されるインデック
ス情報Ｉａ、Ｉｓに基づき、これらのインデックス情報
に対応する適応励振ベクトル及び統計励振ベクトルを出
力し、これらの励振ベクトルから音声を合成して再生す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記適
応励振コードブック及び統計励振コードブックのインデ
ックス情報Ｉａ、Ｉｓを伝送情報として復号化装置に伝
送しているので、伝送路でインデックス情報Ｉａ、Ｉｓ
に雑音などが付加されたり、伝送路の特性によっては、
インデックス情報Ｉａ、Ｉｓの符号が正常に復号化装置
に伝送されないことが起こり得る。

【０００９】この様なことがおきると、復号化装置でイ
ンデックス情報Ｉａ、Ｉｓを取り込むときに、誤ったイ
ンデックス情報Ｉａ、Ｉｓで適応励振コードブック及び
統計励振コードブックを検索して、誤った励振コードベ
クトルを得ることになり、この様な誤った励振ベクトル
を得て音声合成に使用すると送信した音声とは異なる音
声が再生されることは当然であり、しかも音声とは異な
る雑音に変化することも起こり得る。

【００１０】特に統計励振コードブック内の各励振ベク
トルは、それぞれ雑音性の励振ベクトルで、無相関なも
のであるので、インデックス情報が少しでも異なると、
全く無相関な統計励振ベクトルが選択され、送信した音
声とは全く異なる再生合成音声が得られるので、伝送路
などにおけるインデックス情報の誤りの影響を直接的に
受けるという問題がある。

【００１１】従って、伝送路誤りの影響を再生合成音声
に受けにくいものが要請されている。

【００１２】この発明は、以上の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的とするところは、コード励振線形予
測符号化方式に適用し得るものであって、しかも符号伝
送誤りの影響を再生合成音声に受けにくくさせる統計コ
ードブックとその作成方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この第１の発明の統計コ
ードブックは、以上の目的を達成するために、コード励
振線形予測符号化装置又は復号化装置に備えられ、複数
の統計励振コードベクトルを有する統計コードブックに
おいて、以下の様な特徴的な構成で実現した。つまり、
複数の統計励振コードベクトルが少なくとも１以上にグ
ループ化されていて、各グループ内の統計励振コードベ
クトルに対して相関を持たせたことを特徴とする。

【００１４】また、この第２の発明の統計コードブック
の作成方法は、上記統計コードブックに格納する上記各
グループについての相関性を有する複数の統計励振コー
ドベクトルを、複数の雑音性の励振コードベクトルと、
相関付与用の雑音性の励振コードベクトルとの重み付け
加算によって作成することを特徴とする。

【００１５】また、上記重み付け加算のための重み付け
係数は、伝送誤りに対する補償性能又は符号化及び復号
化性能をどの程度のレベルに設定するかを表す伝送品質
要求情報によって決定することが好ましい。

【００１６】

【作用】従来は無相関な雑音性の統計励振コードベクト
ルだけで統計コードブックが構成されていたが、この第
１の発明の統計コードブック及び第２の発明の作成方法
による統計コードブックによれば、雑音性の統計励振コ
ードベクトルがある数単位でグループ化され、しかも同
一グループごとに統計励振コードベクトルに相関を持た
せているので、統計励振コードベクトルに対応するイン
デックス情報が伝送において誤りを起こしたとしても、
同じグループの統計励振コードベクトルに対するインデ
ックス情報に変化した場合は、例えば、ある僅かな傾向
で相関を持たせると、従来の様に全く異なる無相関の統
計励振コードベクトルを選択するわけではないので、伝
送誤りに対する補償性能を持たせつつ合成音声品質を余
り顕著に劣化させることがない。

【００１７】また、統計励振コードベクトルをグループ
化しているので、同一グループ内の統計励振コードベク
トル間の相関はあるが、グループ間の相関は無いに等し
いので、符号化及び符号性能を顕著に悪化させない作用
を有する。

【００１８】例えば、グループ数を多くすれば伝送誤り
に対する補償性能よりも符号化及び復号化性能を重視し
た作用をもたらすことができる。逆にグループ数を少な
くすると、符号化及び復号化性能よりも伝送誤りに対す
る補償性能を重視した作用をもたらすことができる。

【００１９】更に、第２の発明の統計コードブックの作
成において、重み付け加算によって統計励振コードベク
トルを得るときの重み付け係数を、伝送品質要求情報に
よって、要求される伝送誤りに対する補償性能又は符号
化及び復号化性能にあった最適な重み付け係数を決定す
ることができる。

【００２０】そして、この伝送品質要求情報は、上記統
計コードブックを備えた符号化装置及び復号化装置の間
で伝送を行う前に、両装置間で伝送品質レベルなどを統
一的に設定させることができる。

【００２１】この様な方法として、例えば、符号伝送の
前にトレーニング信号を伝送して、受信側で受信したト
レーニング信号の符号誤りから伝送路誤り率などを検出
し、これに応じた伝送誤り補償性能を伝送品質要求情報
とし、最適な重み付け係数を設定することもできる。ま
た、その他に符号伝送の間に上記トレーニング信号を伝
送することであってもよい。

【００２２】以上の様にして、この統計コードブックは
音声符号伝送誤りに対する補償を行い得る。また、伝送
誤りに対する補償性能と、符号化及び復号化性能との、
いずれをどの程度優先するかを伝送品質要求情報によっ
て最適に選択設定することができる。

【００２３】

【実施例】次にこの発明の統計コードブックの作成方法
及びこの統計コードブックをコード励振線形予測符号化
装置及び復号化装置に適用した場合の好適な一実施例を
図面を用いて説明する。

【００２４】図１はこの一実施例の構造化統計励振コー
ドブックの説明図である。

【００２５】この図１において、この一実施例の統計コ
ードベクトルを従来のものと区別する上で構造化統計励
振コードブックと呼び、この構造化統計励振コードブッ
クは次の様にして構成できる。つまり、第１の統計励振
コードブック１と、第２の統計励振コードブック３と、
乗算器４、５と、加算器６とを用意する。

【００２６】そして、この第１の統計励振コードブック
１は、従来の雑音性の統計励振コードベクトルが２５６
個づつ４グループ化され、合計で１０２４個の統計励振
コードベクトルａｉｊ（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜２５６）
からなる。従って、各統計励振コードベクトルは完全に
無相関なベクトルである。尚、ベクトル数は２^ｎの個数
にすることが、構成を容易にする上で好ましい。

【００２７】次に第２の統計励振コードブック３も、雑
音性の統計励振コードベクトルであって、上記第１の統
計励振コードブック１の各グループごとにグループ内の
各統計励振コードベクトルに同じ相関を与えるための雑
音性の統計励振コードベクトルである。従って、上記４
グループに合わせてｂ１〜ｂ４（ｂｉ ｉ＝１〜４）の
ベクトルからなる。

【００２８】そして、上記第１の統計励振コードブック
１から読み出された統計励振コードベクトルａｉｊは、
乗算器４で重み付け係数α（０≦α≦１）で乗算され、
α・ａｉｊが加算器６に供給される。

【００２９】また、上記第２の統計励振コードブック３
から読み出された統計励振コードベクトルｂｉは、乗算
器５で重み付け係数（１−α）で乗算され、（１−α）
・ｂｉが加算器６に供給される。

【００３０】そして、加算器６は、上記乗算結果α・ａ
ｉｊと（１−α）・ｂｉとの加算を行い、加算結果α・
ａｉｊ＋（１−α）・ｂｉ＝ｃｉｊを得る。このｃｉｊ
を構造化統計励振コードベクトルとして構造化統計励振
コードブック２に格納して使用する。この構造化統計励
振コードベクトルｃｉｊについて、ｃ１ｊ（ｊ＝１〜２
５６）は、第１の統計励振コードブック１のａ１ｊグル
ープ内のベクトルにｂ１・（１−α）によって相関を与
えたものである。同様にｃ２ｊも、ａ２ｊグループ内の
ベクトルにｂ２・（１−α）によって相関を与えたもの
である。更に、同様にｃ３ｊも、ａ３ｊグループ内のベ
クトルにｂ３・（１−α）によって相関を与えたもので
ある。更に、同様にｃ４ｊも、ａ４ｊグループ内のベク
トルにｂ４・（１−α）によって相関を与えたものであ
る。

【００３１】更に、伝送品質要求情報によって重み付け
係数を決定する係数決定回路７を備える。そして、この
伝送品質要求情報は、伝送誤りに対する補償性能（伝送
誤りが起きても合成音声品質を下げにくくさせる性能）
又は符号化及び復号化性能（合成音声品質）をどの程度
のレベルに設定するかを表すものである。

【００３２】そして、この伝送品質要求情報によって、
要求される伝送誤りに対する補償性能又は符号化及び復
号化性能にあった最適な重み付け係数（例えば、図１の
場合はα、１−α）が決定される。

【００３３】そして、この伝送品質要求情報は、上記統
計コードブックを備えた符号化装置及び復号化装置の間
で伝送を行う前に、両装置間で伝送品質レベルなどを統
一的に設定させることができる。

【００３４】この様な方法として、例えば、符号伝送の
前にトレーニング信号を伝送して、受信側で受信したト
レーニング信号の符号誤りから伝送路誤り率などを検出
し、これに応じた伝送誤り補償性能を伝送品質要求情報
とし、最適な重み付け係数（例えば、図１の場合はα、
１−α）を設定することもできる。また、その他に符号
伝送の間に上記トレーニング信号を伝送することであっ
てもよい。

【００３５】そして、重み付け係数α、（１−α）は、
係数決定回路７において、どの様に決定するかを説明す
る。

【００３６】例えば、伝送品質要求情報の内容によっ
て、伝送誤りに対する補償性能を上げたい場合は、α重
み付け係数を０に近づけることによって、統計励振ベク
トルａｉｊよりもｂｉに対する重み付けを高くし、同一
グループ内のベクトルの相関を高くすることによって実
現することができる。

【００３７】また、伝送品質要求情報の内容によって、
伝送誤りに対する補償性能は下がってもよいが、符号化
及び復号化性能（合成音声品質）を上げたい場合は、逆
にα重み付け係数を１に近づけることによって、統計励
振ベクトルｂｉよりもａｉｊに対する重み付けを高く
し、同一グループ内のベクトルの相関を下げることによ
って実現することができる。

【００３８】以上の係数決定の動作を、例えば、論理ア
ルゴリズムで構成し、この論理アルゴリズムをプログラ
ム言語などで構成することで実現することもできる。ま
た、論理ゲートなどでハードウエア的に実現することも
できる。

【００３９】図２はこの一実施例の符号化装置の機能ブ
ロック図である。

【００４０】この図２において、入力音声は声道分析回
路８で声道予測係数αｉを求め合成フィルタ９に供給す
る。一方、適応コードブック１３から読み出された適応
励振コードベクトルは乗算器１４で励振ゲインｇａを乗
算し、加算器１６に供給する。

【００４１】また、上述した構造化された統計コードブ
ック２からも統計励振コードベクトルｃｉｊが読み出さ
れて乗算器１５で励振ゲインｇｓを乗算し、加算器１６
に供給する。そして、加算器１６は加算ベクトルを合成
フィルタ９に供給して、上記声道予測係数αｉを使用し
て合成音声ベクトルを生成し、減算器１０に供給する。

【００４２】そして、減算器１０は入力音声ベクトルと
差を取り、差分ベクトルｅｊを聴覚重み付けフィルタ１
１に供給する。そして、聴覚重み付けフィルタ１１は差
分ベクトルｅｊに聴覚特性に応じた重み付け処理を施し
てその出力ベクトルｅｗｊをインデックス探索回路４６
に供給する。

【００４３】そして、インデックス探索回路１２はベク
トルｅｗｊの各成分の２乗平均を計算し、この値が最小
となる適応励振ベクトルＶａと統計励振ベクトルＶｓを
順番に検出し、このベクトルＶａ及びベクトルＶｓに対
応するインデックスＩａ及びＩｓを探索して適応励振コ
ードブック１３及び統計励振コードブック２に供給す
る。

【００４４】そして、上記インデックスＩｓ、Ｉａと、
声道予測係数αｉと、励振ゲインｇａ、ｇｓとを多重化
部１７で多重化して得られる符号化音声信号を復号化装
置に供給する。

【００４５】図３はこの一実施例のコード励振線形予測
復号化装置の機能ブロック図である。

【００４６】この図３において、多重分離部２１は供給
される符号化音声信号の多重分離を行い、声道予測係数
αｉと、インデックスＩａ、Ｉｓと、励振ゲインｇａ、
ｇｓとをそれぞれ必要な各部に供給する。

【００４７】そして、インデックスＩａによって適応励
振コードブック１３は対応する適応励振コードベクトル
を出力し乗算器２２に供給する。更にインデックスＩｓ
によって統計励振コードブック２から対応する統計励振
コードベクトルｃｉｊを読み出し、これを乗算器２２に
供給して、励振ゲインｇａを乗算して、乗算結果を加算
器２４に供給する。

【００４８】このときに伝送誤りによってインデックス
Ｉｓが異なる値に変化したとしても、同じグループ内の
統計励振コードベクトルに対応するインデックスＩｓ^＊
に変化した場合は、同一グループ内で相関を持たせてい
るので、従来の無相関な関係のときよりも、類似した統
計励振コードベクトルが選択される。

【００４９】この様にして読み出された統計励振コード
ベクトルｃｉｊは乗算器２３に供給され、励振ゲインｇ
ｓが乗算されて、加算器２４に供給される。そして、加
算器２４は乗算された適応励振コードベクトルと、乗算
された統計励振コードベクトルの加算を行い、加算結果
のベクトルを適応励振コードブック１３に更新用に供給
すると共に、合成フィルタ２５に供給する。

【００５０】そして、合成フィルタ２５は声道予測係数
αｉと上記加算結果のベクトルを用いて合成音声を再生
出力する。

【００５１】従って、伝送誤りによってインデックスＩ
ｓが異なる値に変化したとしても、同じグループ内の統
計励振コードベクトルに対応するインデックスＩｓ^＊に
変化した場合は、同一グループ内で相関を持たせている
ので、従来の様に合成音声の品質が顕著に悪くなること
がない。

【００５２】以上の一実施例によれば、雑音性の統計励
振コードベクトルが２５６個単位で４グループ化され、
しかも同一グループごとに統計励振コードベクトルに重
み付け加算で相関を持たせているので、統計励振コード
ベクトルに対応するインデックス情報Ｉｓが伝送におい
て誤りを起こしたとしても、同じグループ内の統計励振
コードベクトルｃｉｊに対するインデックス情報Ｉｓ^＊
に変化した場合は、例えば、ある僅かな傾向で相関を持
たせると、従来の様に全く異なる無相関の統計励振コー
ドベクトルを選択するわけではないので、伝送誤りに対
する補償性能を持たせつつ合成音声品質を余り顕著に劣
化させることがない。

【００５３】また、統計励振コードベクトルｃｉｊを４
グループ化しているので、同一グループ内の統計励振コ
ードベクトル間の相関はあるが、グループ間の相関は無
いに等しいので、符号化及び符号性能を顕著に悪化させ
ない作用ももたらすことができる。

【００５４】上記構造化統計励振コードブック２の作成
において、重み付け加算によって統計励振コードベクト
ルを得るときの重み付け係数（α、１−α）を、伝送品
質要求情報によって、要求される伝送誤りに対する補償
性能又は符号化及び復号化性能にあった最適な重み付け
係数を決定することができる。

【００５５】尚、以上の一実施例においては、構造化統
計励振コードブック２のグループ数を４としたが、これ
に限定するものではない。例えば、合計の統計励振コー
ドベクトル数を一定として、グループ数を多くすれば伝
送誤りに対する補償性能よりも符号化及び復号化性能を
重視した作用をもたらすことができる。逆にグループ数
を少なくすると、符号化及び復号化性能よりも伝送誤り
に対する補償性能を重視した作用をもたらすことができ
る。

【００５６】また、以上の一実施例においては、第１の
統計励振コードブック１の４グループ化し、このグルー
プに対応した第２の統計励振コードブック３のベクトル
との重み付け加算で、４グループの構造化統計励振コー
ドブック２を作成したが、これに限定するものではな
い。例えば、第１の統計励振コードブック１は１グルー
プの２５６個の統計励振ベクトルとし、これに第２の統
計励振コードブック３の４個の統計励振コードベクトル
ｂ１〜ｂ４とで重み付け加算し、４グループからなる構
造化統計励振コードベクトルｃｉｊを作成することであ
ってもよい。

【００５７】つまり、ａ１ｊ（ｊ＝１〜２５６）×ｂ１
でｃ１ｊを作成し、ａ１ｊ×ｂ２でｃ２ｊを作成し、ａ
１ｊ×ｂ３でｃ３ｊを作成し、ａ１ｊ×ｂ４でｃ４ｊを
作成することであってもよい。

【００５８】更に、以上の一実施例においては、重み付
け係数αと、（１−α）とを加算した値が１になる関係
にしたが、これに限定するものではない。無関係な値を
選択決定することであってもよい。

【００５９】更にまた、以上の一実施例においては、ｃ
ｉｊ＝α・ａｉｊ＋（１−α）・ｂｉで構造化統計励振
コードブック２を作成したが、これに限定するものでは
ない。例えば、ｃｉｊ＝α・ａｉｊ＋（１−α）・ｂｉ
＋β・ｄの様な構成で作成してもよい。尚、このβも重
み付け係数である。

【００６０】また、以上の一実施例の図２の符号化装置
及び図３の復号化装置の機能ブロック図は一例であっ
て、これに限定するものではない。

【００６１】

【発明の効果】以上述べた様にこの発明の統計コードブ
ックによれば、複数の統計励振コードベクトルが少なく
とも１以上にグループ化されていて、各グループ内の統
計励振コードベクトルに対して相関を持たせたので、従
来に比べ符号伝送誤りに対する補償を行い得る。

【００６２】しかも、統計励振コードベクトルをグルー
プ化しているので、同一グループ内の統計励振コードベ
クトル間の相関はあるが、グループ間の相関は無いに等
しいので、符号化及び符号性能を顕著に悪化させること
もない。

【００６３】また、この発明の統計コードブックの作成
方法によれば、伝送品質要求情報によって、伝送誤りに
対する補償性能と、符号化及び復号化性能との、いずれ
をどの程度優先するかによって最適な重み付け係数を選
択設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の統計コードブック（一実施例の構造
化統計励振コードブック）及びその作成方法の一実施例
の説明図である。

【図２】この一実施例の構造化統計励振コードブックを
コード励振線形予測符号化装置に適用した場合の機能ブ
ロック図である。

【図３】この一実施例の構造化統計励振コードブックを
コード励振線形予測復号化装置に適用した場合の機能ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１…第１の統計励振コードブック、２…構造化統計励振
コードブック、３…第２の統計励振コードブック、４、
５…乗算器、６…加算器、７…係数決定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桂川 浩 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コード励振線形予測符号化装置又は復号
   化装置に備えられ、複数の統計励振コードベクトルを有
   する統計コードブックにおいて、 複数の統計励振コードベクトルが少なくとも１以上にグ
   ループ化されていて、各グループ内の統計励振コードベ
   クトルに対して相関を持たせたことを特徴とする統計コ
   ードブック。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の統計コードブックの作
   成方法において、上記統計コードブックに格納する上記
   各グループについての相関性を有する複数の統計励振コ
   ードベクトルを、複数の雑音性の励振コードベクトル
   と、相関付与用の雑音性の励振コードベクトルとの重み
   付け加算によって作成することを特徴とする統計コード
   ブックの作成方法。
3. 【請求項３】 上記重み付け加算のための重み付け係数
   は、 伝送誤りに対する補償性能又は符号化及び復号化性能を
   どの程度のレベルに設定するかを表す伝送品質要求情報
   によって決定することを特徴とする請求項２に記載の統
   計コードブックの作成方法。