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JPH10149199A - 音声符号化方法、音声復号化方法、音声符号化装置、音声復号化装置、電話装置、ピッチ変換方法及び媒体 - Google Patents

音声符号化方法、音声復号化方法、音声符号化装置、音声復号化装置、電話装置、ピッチ変換方法及び媒体

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Publication number
JPH10149199A
JPH10149199A JP8308259A JP30825996A JPH10149199A JP H10149199 A JPH10149199 A JP H10149199A JP 8308259 A JP8308259 A JP 8308259A JP 30825996 A JP30825996 A JP 30825996A JP H10149199 A JPH10149199 A JP H10149199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pitch
data
speech
sine wave
wave analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8308259A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Inoue
晃 井上
Masayuki Nishiguchi
正之 西口
Atsushi Matsumoto
淳 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8308259A priority Critical patent/JPH10149199A/ja
Priority to US08/970,763 priority patent/US5983173A/en
Priority to DE69713712T priority patent/DE69713712T2/de
Priority to SG1997004067A priority patent/SG55415A1/en
Priority to EP97309224A priority patent/EP0843302B1/en
Priority to CNB971264813A priority patent/CN1161750C/zh
Publication of JPH10149199A publication Critical patent/JPH10149199A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders

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  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声信号を符号化や復号化する場合に、簡単
な処理や構成でピッチ制御ができるようにする。 【解決手段】 音声信号を時間軸上で所定の符号化単位
で区分した各符号化単位でサイン波分析符号化を行い、
音声信号の線形予測残差を取り出して音声符号化された
データを処理する場合に、サイン波分析符号化により符
号化された音声符号化データのピッチ成分を、ピッチ変
換部１１９での所定の演算処理で変更するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号を高能率
符号化したり復号化する場合に適用される符号化方法及
び復号化方法と、この符号化方法及び復号化方法が適用
される符号化装置や復号化装置や電話装置、並びにこれ
らの符号化や復号化の処理データが記録される各種媒体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ信号（ここでのオーディオ信
号には音声信号と音響信号の双方を含む）の時間領域や
周波数領域における統計的性質と人間の聴感上の特性を
利用して信号圧縮を行うような符号化方法が種々知られ
ている。この符号化方法としては、大別して時間領域で
の符号化、周波数領域での符号化、分析合成符号化等が
挙げられる。
【０００３】音声信号等の高能率符号化の例として、Ｍ
ＢＥ（Multiband Excitation：マルチバンド励起）符号
化、ＳＢＥ(Singleband Excitation：シングルバンド励
起）あるいはサイン波合成符号化、ハーモニック（Harm
onic) 符号化、ＳＢＣ(sub-band Coding：帯域分割符号
化）、ＬＰＣ（Linear Predictive Coding：線形予測符
号化）、あるいはＤＣＴ（離散コサイン変換）、ＭＤＣ
Ｔ（モデファイドＤＣＴ）、ＦＦＴ（高速フーリエ変
換）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した各
種符号化方法で音声信号を符号化する場合や、その符号
化された音声信号を復号化する場合に、音声の音韻を変
えずにピッチを変化させたい場合がある。
【０００５】しかしながら、従来の音声信号の高能率符
号化装置や高能率復号化装置では、ピッチ変化の考慮は
されてなく、別体のピッチコントロール装置を接続し
て、ピッチ変換を行う必要があり、構成が複雑化する不
都合があった。
【０００６】本発明はかかる点に鑑み、音声信号を符号
化処理や復号化処理する場合に、簡単な処理や構成で、
音韻を変えることなく的確に所望のピッチ制御ができる
ようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために本発明は、音声信号を時間軸上で所定の符号化単
位で区分して各符号化単位で線形予測残差を求め、その
線形予測残差をサイン波分析符号化して音声符号化され
たデータを処理する場合に、サイン波分析符号化により
符号化された音声符号化データのピッチ成分を、所定の
演算処理で変更するようにしたものである。
【０００８】本発明によると、サイン波分析符号化によ
り符号化された音声符号化データの演算処理で、音韻成
分を変えることなく、簡単にピッチ変換が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、添
付図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、音声符号化装置の一例の基本構成
を示すブロック図で、図２はその詳細な構成を示すブロ
ック図である。
【００１１】ここで、本発明の実施の形態となる音声処
理の基本的な考え方は、音声信号の符号化側において、
本件発明者等が先に提案した特開平６−５１８００号公
報に記載の次元変換あるいはデータ数変換の技術を用い
て、スペクトルエンベロープの振幅の量子化の際に、ハ
ーモニックスの本数を一定の個数、すなわち次元数にし
てベクトル量子化を行うようにしたもので、このように
スペクトルエンベロープの形状を変えないことで、音声
成分の内の音韻の成分は不変である。
【００１２】図１の音声信号符号化装置の基本的な考え
方は、入力音声信号の短期予測残差例えばＬＰＣ（線形
予測符号化）残差を求めてサイン波分析（sinusoidal a
nalysis)符号化、例えばハーモニックスコーディング
（harmonic coding)を行う第１の符号化部１１０と、入
力音声信号に対して位相伝送を行う波形符号化により符
号化する第２の符号化部１２０とを有し、入力信号の有
声音（Ｖ：Voiced）の部分の符号化に第１の符号化部１
１０を用い、入力信号の無声音（ＵＶ：Unvoiced）の部
分の符号化には第２の符号化部１２０を用いるようにす
ることである。
【００１３】第１の符号化部１１０には、例えばＬＰＣ
残差をハーモニックス符号化やマルチバンド励起（ＭＢ
Ｅ）符号化のようなサイン波分析符号化を行う構成が用
いられる。上記第２の符号化部１２０には、例えば合成
による分析法を用いて最適ベクトルのクローズドループ
サーチによるベクトル量子化を用いた符号励起線形予測
（ＣＥＬＰ）符号化の構成が用いられる。
【００１４】図１の例では、入力端子１０１に供給され
た音声信号が、第１の符号化部１１０のＬＰＣ逆フィル
タ１１１及びＬＰＣ分析・量子化部１１３に送られてい
る。ＬＰＣ分析・量子化部１１３から得られたＬＰＣ係
数あるいはいわゆるαパラメータは、ＬＰＣ逆フィルタ
１１１に送られて、このＬＰＣ逆フィルタ１１１により
入力音声信号の線形予測残差（ＬＰＣ残差）が取り出さ
れる。また、ＬＰＣ分析・量子化部１１３からは、後述
するようにＬＳＰ（線スペクトル対）の量子化出力が取
り出され、これが出力端子１０２に送られる。ＬＰＣ逆
フィルタ１１１からのＬＰＣ残差は、サイン波分析符号
化部１１４に送られる。
【００１５】サイン波分析符号化部１１４では、ピッチ
検出やスペクトルエンベロープ振幅計算が行なわれると
共に、Ｖ（有声音）／ＵＶ（無声音）判定部１１５によ
りＶ／ＵＶの判定が行なわれる。サイン波波分析符号化
部１１４からのスペクトルエンベロープ振幅データがベ
クトル量子化部１１６に送られる。スペクトルエンベロ
ープのベクトル量子化出力としてのベクトル量子化部１
１６からのコードブックインデックスは、スイッチ１１
７を介して出力端子１０３に送られ、サイン波分析符号
化部１１４からのピッチ成分のデータであるピッチデー
タの出力は、ピッチ変換部１１９とスイッチ１１８を介
して出力端子１０４に送られる。また、Ｖ／ＵＶ判定部
１１５からのＶ／ＵＶ判定出力は、出力端子１０５に送
られると共に、スイッチ１１７，１１８の制御信号とし
て送られており、上述した有声音（Ｖ）のとき上述した
インデックス及びピッチが選択されて各出力端子１０３
及び１０４からそれぞれ取り出される。
【００１６】ここで、ピッチ変換部１１９では、ピッチ
変換を行う指示があるとき、その指示に基づいた演算処
理で、ピッチデータの変更を行って、ピッチ変換を行う
ようにしてある。その詳細な処理については後述する。
【００１７】ベクトル量子化部１１６でのベクトル量子
化の際には、例えば、周波数軸上の有効帯域１ブロック
分の振幅データに対して、ブロック内の最終のデータか
らブロック内の最初のデータまでの値を補間するような
ダミーデータ、又は最後のデータ及び最初のデータを延
長するようなダミーデータを最後と最初に適当な数付加
してデータ個数をＮF 個に拡大した後、帯域制限型のＯ
S 倍（例えば８倍）のオーバーサンプリングを施すこと
によりＯS 倍の個数の振幅データを求め、このＯS 倍の
個数（（ｍMX＋１）×ＯS 個）の振幅データを直線補間
してさらに多くのＮM 個（例えば２０４８個）に拡張
し、このＮM 個のデータを間引いて上記一定個数Ｍ（例
えば４４個）のデータに変換した後、ベクトル量子化し
ている。
【００１８】第２の符号化部１２０は、この例ではＣＥ
ＬＰ（符号励起線形予測）符号化構成を有しており、雑
音符号帳１２１からの出力を、重み付きの合成フィルタ
１２２により合成処理し、得られた重み付き合成音声を
減算器１２３に送り、入力端子１０１に供給された音声
信号を聴覚重み付けフィルタ１２５を介して得られた音
声との誤差を取り出し、この誤差を距離計算回路１２４
に送って距離計算を行ない、誤差が最小となるようなベ
クトルを雑音符号帳１２１でサーチするような、合成に
よる分析（Analysis by synthesis)法を用いたクローズ
ドループサーチを用いた時間軸波形のベクトル量子化を
行っている。このＣＥＬＰ符号化は、上述したように無
声音部分の符号化に用いられており、雑音符号帳１２１
からのＵＶデータとしてのコードブックインデックス
は、Ｖ／ＵＶ判定部１１５からのＶ／ＵＶ判定結果が無
声音（ＵＶ）のときオンとなるスイッチ１２７を介し
て、出力端子１０７より取り出される。
【００１９】次に、図１の音声信号符号化装置で符号化
された音声符号化データを復号する音声信号復号化装置
の基本構成を、図２を参照して説明する。
【００２０】この図２において、入力端子２０２には図
１で説明した出力端子１０２からのＬＳＰ（線スペクト
ル対）の量子化出力としてのコードブックインデックス
が入力される。入力端子２０３，２０４，及び２０５に
は、図１の各出力端子１０３，１０４，及び１０５から
の各出力、すなわちエンベロープ量子化出力としてのイ
ンデックス、ピッチ、及びＶ／ＵＶ判定出力がそれぞれ
入力される。また、入力端子２０７には、図１の出力端
子１０７からのＵＶ（無声音）用のデータとしてのイン
デックスが入力される。
【００２１】入力端子２０３からのＬＰＣ残差のスペク
トルエンベロープ量子化出力としてのインデックスは、
逆ベクトル量子化器２１２に送られて逆ベクトル量子化
され、データ変換部２７０に送られる。また、データ変
換部２７０には、入力端子２０４からのピッチデータ
が、ピッチ変換部２１５を介して供給される。そして、
データ変換部２７０からは、ＬＰＣ残差のスペクトルエ
ンベロープの設定ピッチに応じた個数の振幅データと、
変更されたピッチデータとが有声音合成部２１１に送ら
れる。ここで、ピッチ変換部２１５では、ピッチ変換を
行う指示があるとき、その指示に基づいた演算処理で、
ピッチデータの変更を行って、ピッチ変換を行うように
してある。その詳細な処理については後述する。
【００２２】有声音合成部２１１は、サイン波合成によ
り有声音部分のＬＰＣ（線形予測符号化）残差を合成す
るものであり、この有音声合成部２１１には入力端子２
０５からのＶ／ＵＶ判定出力も供給されている。有声音
合成部２１１からの有声音のＬＰＣ残差は、ＬＰＣ合成
フィルタ２１４に送られる。また、入力端子２０７から
のＵＶデータのインデックスは、無声音合成部２２０に
送られて、雑音符号帳を参照することにより無声音部分
のＬＰＣ残差が取り出される。このＬＰＣ残差もＬＰＣ
合成フィルタ２１４に送られる。ＬＰＣ合成フィルタ２
１４では、上記有声音部分のＬＰＣ残差と無声音部分の
ＬＰＣ残差とがそれぞれ独立に、ＬＰＣ合成処理が施さ
れる。あるいは、有声音部分のＬＰＣ残差と無音声部分
のＬＰＣ残差とが加算されたものに対してＬＰＣ合成処
理を施すようにしてもよい。ここで入力端子２０２から
のＬＳＰのインデックスは、ＬＰＣパラメータ再生部２
１３に送られて、ＬＰＣのαパラメータが取り出され、
これがＬＰＣ合成フィルタ２１４に送られる。ＬＰＣ合
成フィルタ２１４によりＬＰＣ合成されて得られた音声
信号は、出力端子２０１より取り出される。
【００２３】次に、図１に示した音声信号符号化装置の
より具体的な構成について、図３を参照しながら説明す
る。なお、図３において、図１に対応する部分には同一
符号を付している。
【００２４】この図３に示された音声信号符号化装置に
おいて、入力端子１１０に供給された音声信号は、ハイ
パスフィルタ（ＨＰＦ）１０９にて不要な帯域の信号を
除去するフィルタ処理が施された後、ＬＰＣ（線形予測
符号化）分析・量子化部１１３のＬＰＣ分析回路１３２
と、ＬＰＣ逆フィルタ回路１１１とに送られる。
【００２５】ＬＰＣ分析・量子化部１１３のＬＰＣ分析
回路１３２は、入力信号波形の２５６サンプル程度の長
さを１ブロックとしてハミング窓をかけて、自己相関法
により線形予測係数、いわゆるαパラメータを求める。
データ出力の単位となるフレーミングの間隔は、１６０
サンプル程度とする。サンプリング周波数ｆS が例えば
８ｋＨｚのとき、１フレーム間隔は１６０サンプルで２
０ｍｓｅｃとなる。
【００２６】ＬＰＣ分析回路１３２からのαパラメータ
は、α→ＬＳＰ変換回路１３３に送られて、線スペクト
ル対（ＬＳＰ）パラメータに変換される。これは、直接
型のフィルタ係数として求まったαパラメータを、例え
ば１０個、すなわち５対のＬＳＰパラメータに変換す
る。変換は例えばニュートン−ラプソン法等を用いて行
う。このＬＳＰパラメータに変換するのは、αパラメー
タよりも補間特性に優れているからである。
【００２７】α→ＬＳＰ変換回路１３３からのＬＳＰパ
ラメータは、ＬＳＰ量子化器１３４によりマトリックス
あるいはベクトル量子化される。このとき、フレーム間
差分をとってからベクトル量子化してもよく、複数フレ
ーム分まとめてマトリックス量子化してもよい。ここで
は、２０ｍｓｅｃを１フレームとし、２０ｍｓｅｃ毎に
算出されるＬＳＰパラメータを２フレーム分まとめて、
マトリックス量子化及びベクトル量子化している。
【００２８】このＬＳＰ量子化器１３４からの量子化出
力、すなわちＬＳＰ量子化のインデックスは、端子１０
２を介して取り出され、また量子化済みのＬＳＰベクト
ルは、ＬＳＰ補間回路１３６に送られる。
【００２９】ＬＳＰ補間回路１３６は、上記２０ｍｓｅ
ｃあるいは４０ｍｓｅｃ毎に量子化されたＬＳＰのベク
トルを補間し、８倍のレートにする。すなわち、２．５
ｍｓｅｃ毎にＬＳＰベクトルが更新されるようにする。
これは、残差波形をハーモニック符号化復号化方法によ
り分析合成すると、この合成波形のエンベロープは非常
になだらかでスムーズな波形になるため、ＬＰＣ係数が
２０ｍｓｅｃ毎に急激に変化すると異音を発生すること
があるからである。すなわち、２．５ｍｓｅｃ毎にＬＰ
Ｃ係数が徐々に変化してゆくようにすれば、このような
異音の発生を防ぐことができる。
【００３０】このような補間が行われた２．５ｍｓｅｃ
毎のＬＳＰベクトルを用いて入力音声の逆フィルタリン
グを実行するために、ＬＳＰ→α変換回路１３７によ
り、ＬＳＰパラメータを例えば１０次程度の直接型フィ
ルタの係数であるαパラメータに変換する。このＬＳＰ
→α変換回路１３７からの出力は、ＬＰＣ逆フィルタ回
路１１１に送られ、このＬＰＣ逆フィルタ１１１では、
２．５ｍｓｅｃ毎に更新されるαパラメータにより逆フ
ィルタリング処理を行って、滑らかな出力を得るように
している。このＬＰＣ逆フィルタ１１１からの出力は、
サイン波分析符号化部１１４、具体的には例えばハーモ
ニック符号化回路、の直交変換回路１４５、例えばＤＦ
Ｔ（離散フーリエ変換）回路に送られる。
【００３１】ＬＰＣ分析・量子化部１１３のＬＰＣ分析
回路１３２からのαパラメータは、聴覚重み付けフィル
タ算出回路１３９に送られて聴覚重み付けのためのデー
タが求められ、この重み付けデータが後述する聴覚重み
付きのベクトル量子化器１１６と、第２の符号化部１２
０の聴覚重み付けフィルタ１２５及び聴覚重み付けの合
成フィルタ１２２とに送られる。
【００３２】ハーモニック符号化回路等のサイン波分析
符号化部１１４では、ＬＰＣ逆フィルタ１１１からの出
力を、ハーモニック符号化の方法で分析する。すなわ
ち、ピッチ検出、各ハーモニックスの振幅Ａｍの算出、
有声音（Ｖ）／無声音（ＵＶ）の判別を行ない、ピッチ
によって変化するハーモニックスのエンベロープあるい
は振幅Ａｍの個数を次元変換して一定数にしている。
【００３３】図３に示すサイン波分析符号化部１１４の
具体例においては、一般のハーモニック符号化を想定し
ているが、特に、ＭＢＥ（Multiband Excitation：マル
チバンド励起）符号化の場合には、同時刻（同じブロッ
クあるいはフレーム内）の周波数軸領域いわゆるバンド
毎に有声音（Voiced）部分と無声音（Unvoiced）部分と
が存在するという仮定でモデル化することになる。それ
以外のハーモニック符号化では、１ブロックあるいはフ
レーム内の音声が有声音か無声音かの択一的な判定がな
されることになる。なお、以下の説明の中のフレーム毎
のＶ／ＵＶとは、ＭＢＥ符号化に適用した場合には全バ
ンドがＵＶのときを当該フレームのＵＶとしている。
【００３４】図３のサイン波分析符号化部１１４のオー
プンループピッチサーチ部１４１には、上記入力端子１
０１からの入力音声信号が、またゼロクロスカウンタ１
４２には、上記ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１０９から
の信号がそれぞれ供給されている。サイン波分析符号化
部１１４の直交変換回路１４５には、ＬＰＣ逆フィルタ
１１１からのＬＰＣ残差あるいは線形予測残差が供給さ
れている。オープンループピッチサーチ部１４１では、
入力信号のＬＰＣ残差をとってオープンループによる比
較的ラフなピッチのサーチが行われ、抽出された粗ピッ
チデータは高精度ピッチサーチ１４６に送られて、後述
するようなクローズドループによる高精度のピッチサー
チ（ピッチのファインサーチ）が行われる。また、オー
プンループピッチサーチ部１４１からは、上記粗ピッチ
データと共にＬＰＣ残差の自己相関の最大値をパワーで
正規化した正規化自己相関最大値ｒ（ｐ）が取り出さ
れ、Ｖ／ＵＶ（有声音／無声音）判定部１１５に送られ
ている。
【００３５】直交変換回路１４５では例えばＤＦＴ（離
散フーリエ変換）等の直交変換処理が施されて、時間軸
上のＬＰＣ残差が周波数軸上のスペクトル振幅データに
変換される。この直交変換回路１４５からの出力は、高
精度ピッチサーチ部１４６及びスペクトル振幅あるいは
エンベロープを評価するためのスペクトル評価部１４８
に送られる。
【００３６】高精度（ファイン）ピッチサーチ部１４６
には、オープンループピッチサーチ部１４１で抽出され
た比較的ラフな粗ピッチデータと、直交変換部１４５に
より例えばＤＦＴされた周波数軸上のデータとが供給さ
れている。この高精度ピッチサーチ部１４６では、粗ピ
ッチデータ値を中心に、０．２〜０．５きざみで±数サ
ンプルずつ振って、最適な少数点付き（フローティン
グ）のファインピッチデータの値へ追い込む。このとき
のファインサーチの手法として、いわゆる合成による分
析（Analysis by Synthesis)法を用い、合成されたパワ
ースペクトルが原音のパワースペクトルに最も近くなる
ようにピッチを選んでいる。このようなクローズドルー
プによる高精度のピッチサーチ部１４６からのピッチデ
ータについては、ピッチ変換部１１９とスイッチ１１８
を介して出力端子１０４に送っている。そして、ピッチ
変換が必要な場合には、ピッチ変換部１１９での後述す
る処理によりピッチ変換を行うようにしてある。
【００３７】スペクトル評価部１４８では、ＬＰＣ残差
の直交変換出力としてのスペクトル振幅及びピッチに基
づいて各ハーモニックスの大きさ及びその集合であるス
ペクトルエンベロープが評価され、高精度ピッチサーチ
部１４６、Ｖ／ＵＶ（有声音／無声音）判定部１１５及
び聴覚重み付きのベクトル量子化器１１６に送られる。
【００３８】Ｖ／ＵＶ（有声音／無声音）判定部１１５
は、直交変換回路１４５からの出力と、高精度ピッチサ
ーチ部１４６からの最適ピッチと、スペクトル評価部１
４８からのスペクトル振幅データと、オープンループピ
ッチサーチ部１４１からの正規化自己相関最大値ｒ
（ｐ）と、ゼロクロスカウンタ４１２からのゼロクロス
カウント値とに基づいて、当該フレームのＶ／ＵＶ判定
が行われる。さらに、ＭＢＥの場合の各バンド毎のＶ／
ＵＶ判定結果の境界位置も当該フレームのＶ／ＵＶ判定
の一条件としてもよい。このＶ／ＵＶ判定部１１５から
の判定出力は、出力端子１０５を介して取り出される。
【００３９】ところで、スペクトル評価部１４８の出力
部あるいはベクトル量子化器１１６の入力部には、デー
タ数変換（一種のサンプリングレート変換）部が設けら
れている。このデータ数変換部は、ピッチに応じて周波
数軸上での分割帯域数が異なり、データ数が異なること
を考慮して、エンベロープの振幅データ｜Ａｍ｜を一定
の個数にするためのものである。すなわち、例えば有効
帯域を３４００ｋＨｚまでとすると、この有効帯域がピ
ッチに応じて、８バンド〜６３バンドに分割されること
になり、これらの各バンド毎に得られる振幅データ｜Ａ
ｍ｜の数個ｍMX＋１も８〜６３と変化することになる。
このためデータ数変換部１１９では、この可変個数ｍMX
＋１の振幅データを一定個数Ｍ個、例えば４４個、のデ
ータに変換している。
【００４０】このスペクトル評価部１４８の出力部ある
いはベクトル量子化器１１６の入力部に設けられたデー
タ数変換部からの一定個数Ｍ個（例えば４４個）の振幅
データあるいはエンベロープデータが、ベクトル量子化
器１１６により、所定個数、例えば４４個のデータ毎に
まとめられてベクトルとされ、重み付きベクトル量子化
が施される。この重みは、聴覚重み付けフィルタ算出回
路１３９からの出力により与えられる。ベクトル量子化
器１１６からのエンベロープのインデックスは、スイッ
チ１１７を介して出力端子１０３より取り出される。な
お、重み付きベクトル量子化に先だって、所定個数のデ
ータから成るベクトルについて適当なリーク係数を用い
たフレーム間差分をとっておくようにしてもよい。
【００４１】次に、第２の符号化部１２０について説明
する。第２の符号化部１２０は、いわゆるＣＥＬＰ（符
号励起線形予測）符号化構成を有しており、特に、入力
音声信号の無声音部分の符号化のために用いられてい
る。この無声音部分用のＣＥＬＰ符号化構成において、
雑音符号帳、いわゆるストキャスティック・コードブッ
ク（stochastic code book）１２１からの代表値出力で
ある無声音のＬＰＣ残差に相当するノイズ出力を、ゲイ
ン回路１２６を介して、聴覚重み付きの合成フィルタ１
２２に送っている。重み付きの合成フィルタ１２２で
は、入力されたノイズをＬＰＣ合成処理し、得られた重
み付き無声音の信号を減算器１２３に送っている。減算
器１２３には、入力端子１０１からＨＰＦ（ハイパスフ
ィルタ）１０９を介して供給された音声信号を聴覚重み
付けフィルタ１２５で聴覚重み付けした信号が入力され
ており、合成フィルタ１２２からの信号との差分あるい
は誤差を取り出している。この誤差を距離計算回路１２
４に送って距離計算を行ない、誤差が最小となるような
代表値ベクトルを雑音符号帳１２１でサーチする。この
ような合成による分析（Analysis by synthesis)法を用
いたクローズドループサーチを用いた時間軸波形のベク
トル量子化を行っている。
【００４２】このＣＥＬＰ符号化構成を用いた第２の符
号化部１２０からのＵＶ（無声音）部分用のデータとし
ては、雑音符号帳１２１からのコードブックのシェイプ
インデックスと、ゲイン回路１２６からのコードブック
のゲインインデックスとが取り出される。雑音符号帳１
２１からのＵＶデータであるシェイプインデックスは、
スイッチ１２７ｓを介して出力端子１０７ｓに送られ、
ゲイン回路１２６のＵＶデータであるゲインインデック
スは、スイッチ１２７ｇを介して出力端子１０７ｇに送
られている。
【００４３】ここで、これらのスイッチ１２７ｓ，１２
７ｇ及びスイッチ１１７，１１８は、Ｖ／ＵＶ判定部１
１５からのＶ／ＵＶ判定結果によりオン／オフ制御さ
れ、スイッチ１１７，１１８は、現在伝送しようとする
フレームの音声信号のＶ／ＵＶ判定結果が有声音（Ｖ）
のときオンとなり、スイッチ１２７ｓ，１２７ｇは、現
在伝送しようとするフレームの音声信号が無声音（Ｕ
Ｖ）のときオンとなる。
【００４４】次に、図４を参照して、図２に示した音声
信号復号化装置のより具体的な構成を説明する。この図
４において、図２に対応する部分には、同一符号を付し
ている。
【００４５】この図４において、入力端子２０２には、
図１，図３の出力端子１０２からの出力に相当するＬＳ
Ｐのベクトル量子化出力、いわゆるコードブックのイン
デックスが供給されている。
【００４６】このＬＳＰのインデックスは、ＬＰＣパラ
メータ再生部２１３のＬＳＰの逆ベクトル量子化器２３
１に送られてＬＳＰ（線スペクトル対）データに逆ベク
トル量子化され、ＬＳＰ補間回路２３２，２３３に送ら
れてＬＳＰの補間処理が施された後、ＬＳＰ補間回路２
３２及びＬＳＰ→α変換回路２３４は有声音（Ｖ）用で
あり、ＬＳＰ補間回路２３３及びＬＳＰ→α変換回路２
３５は無声音（ＵＶ）用である。またＬＰＣ合成フィル
タ２１４は、有声音部分のＬＰＣ合成フィルタ２３６
と、無声音部分のＬＰＣ合成フィルタ２３７とを分離し
ている。すなわち、有声音部分と無声音部分とでＬＰＣ
の係数補間を独立に行うようにして、有声音から無声音
への遷移部や、無声音から有声音への遷移部で、全く性
質の異なるＬＳＰ同士を補間することによる悪影響を防
止している。
【００４７】また、図４の入力端子２０３には、図１，
図３のエンコーダ側の端子１０３からの出力に対応する
スペクトルエンベロープ（Ａｍ）の重み付けベクトル量
子化されたコードインデックスデータが供給され、入力
端子２０４には、図１、図３の端子１０４からのピッチ
のデータが供給され、入力端子２０５には、図１，図３
の端子１０５からのＶ／ＵＶ判定データが供給されてい
る。
【００４８】入力端子２０３からのスペクトルエンベロ
ープＡｍのベクトル量子化されたインデックスデータ
は、逆ベクトル量子化器２１２に送られて逆ベクトル量
子化が施される。この逆ベクトル量子化されたエンベロ
ープの振幅データの個数は、上述したように一定個数、
例えば４４個とされており、ピッチデータに応じた本数
のハーモニックスとなるようにデータ数変換する。逆ベ
クトル量子化器２１２からデータ数変換部２７０に送ら
れるデータの個数は、一定個数のままでも、データ数変
換されていてもよい。
【００４９】また、データ変換部２７０には、入力端子
２０４からのピッチデータがピッチ変換部２１５を介し
て供給されエンコードされたピッチが出力される。ここ
で、ピッチ変換が必要な場合には、ピッチ変換部２１５
での後述する処理によりピッチ変換を行うようにしてあ
る。そして、データ変換部２７０からのＬＰＣ残差のス
ペクトルエンベロープの設定ピッチに応じた個数の振幅
データと、変更されたピッチデータとが有声音合成部２
１１のサイン波合成回路２１５に送られている。
【００５０】ここで、データ変換部２７０でのＬＰＣ残
差のスペクトルエンベロープの振幅データの個数を変換
するには、種々の補間方法が考えられるが、例えば、周
波数軸上の有効帯域１ブロック分の振幅データに対し
て、ブロック内の最終のデータからブロック内の最初の
データまでの値を補間するようなダミーデータを付加し
てデータ個数をＮF 個に拡大した後、あるいはブロック
内の左端及び右端（最初と最後）のデータを延長してダ
ミーデータとして帯域制限型のＯS 倍（例えば８倍）の
オーバーサンプリングを施すことによりＯS 倍の個数の
振幅データを求め、このＯS 倍の個数（（ｍMX＋１）×
ＯS 倍）の振幅データを直線補間してさらに多くのＮM
個（例えば２０４８個）に拡張し、このＮM 個のデータ
を間引いて、設定するピッチに応じた個数Ｍのデータに
変換すればよい。
【００５１】データ数変換部２７０においては、スペク
トルエンベロープの形状を変えないで、ハーモニックス
の立っている位置だけを変更するようにしている。この
ため、音韻は不変である。
【００５２】ここで、データ数変換部２７０における動
作の一例として、ピッチラグＬのときの周波数Ｆ0 ＝ｆ
S ／Ｌを、Ｆｘに変換する場合について説明する。ｆS
はサンプリング周波数であり、例えばｆS ＝８ｋＨｚ＝
８０００Ｈｚとする。
【００５３】このとき、ピッチ周波数Ｆ0 ＝８０００／
Ｌであり、ハーモニックスは４０００Ｈｚまでの間にｎ
＝Ｌ／２本立っている。通常の音声帯域の３４００Ｈｚ
幅では、約（Ｌ／２）×（３４００／４０００）であ
る。これを、上述したデータ数変換あるいは次元変換に
より一定の本数、例えば４４本に変換した後、ベクトル
量子化を行う。
【００５４】なお、エンコード時にスペクトルのベクト
ル量子化に先だってフレーム間差分をとっている場合に
は、ここでの逆ベクトル量子化後にフレーム間差分の復
号を行ってからデータ数変換を行ない、スペクトルエン
ベロープのデータを得る。
【００５５】サイン波合成回路２１５には、データ変換
部２７０からのＬＰＣ残差のスペクトルエンベロープ振
幅データやピッチデータの他にも、入力端子２０５から
の上記Ｖ／ＵＶ判定データが供給されている。サイン波
合成回路２１５からは、ＬＰＣ残差データが取り出さ
れ、これが加算器２１８に送られている。
【００５６】また、逆ベクトル量子化器２１２からのエ
ンベロープのデータと、入力端子２０４，２０５からの
ピッチ、Ｖ／ＵＶ判定データとは、有声音（Ｖ）部分の
ノイズ加算のためのノイズ合成回路２１６に送られてい
る。このノイズ合成回路２１６からの出力は、重み付き
重畳加算回路２１７を介して加算器２１８に送ってい
る。これは、サイン波合成によって有声音のＬＰＣ合成
フィルタへの入力となるエクサイテイション（Excitati
on：励起、励振）を作ると、男声等の低いピッチの音で
鼻づまり感がある点、及びＶ（有声音）とＵＶ（無声
音）とで音質が急激に変化し不自然に感じる場合がある
点を考慮し、有声音部分のＬＰＣ合成フィルタ入力すな
わちエクサイテイションについて、音声符号化データに
基づくパラメータ、例えばピッチ、スペクトルエンベロ
ープ振幅、フレーム内の最大振幅、残差信号のレベル等
を考慮したノイズをＬＰＣ残差信号の有声音部分に加え
ているものである。
【００５７】加算器２１８からの加算出力は、ＬＰＣ合
成フィルタ２１４の有声音用の合成フィルタ２３６に送
られてＬＰＣの合成処理が施されることにより時間波形
データとなり、さらに有声音用ポストフィルタ２３８ｖ
でフィルタ処理された後、加算器２３９に送られる。
【００５８】次に、図４の入力端子２０７ｓ及び２０７
ｇには、図３の出力端子１０７ｓ及び１０７ｇからのＵ
Ｖデータとしてのシェイプインデックス及びゲインイン
デックスがそれぞれ供給され、無声音合成部２２０に送
られている。端子２０７ｓからのシェイプインデックス
は、無声音合成部２２０の雑音符号帳２２１に、端子２
０７ｇからのゲインインデックスはゲイン回路２２２に
それぞれ送られている。雑音符号帳２２１から読み出さ
れた代表値出力は、無声音のＬＰＣ残差に相当するノイ
ズ信号成分であり、これがゲイン回路２２２で所定のゲ
インの振幅となり、窓かけ回路２２３に送られて、有声
音部分とのつなぎを円滑化するための窓かけ処理が施さ
れる。
【００５９】窓かけ回路２２３からの出力は、無声音合
成部２２０からの出力として、ＬＰＣ合成フィルタ２１
４のＵＶ（無声音）用の合成フィルタ２３７に送られ
る。合成フィルタ２３７では、ＬＰＣ合成処理が施され
ることにより無音声部分の時間波形データとなり、この
無声音部分の時間波形データは無声音用ポストフィルタ
２３８ｕでフィルタ処理された後、加算器２３９に送ら
れる。
【００６０】加算器２３９では、有声音用ポストフィル
タ２３８ｖからの有声音部分の時間波形信号と、無声音
用ポストフィルタ２３８ｕからの無声音部分の時間波形
データとが加算され、出力端子２０１より取り出され
る。
【００６１】次に、図１，図３で説明した音声符号化装
置内のピッチ変換部１１９でのピッチ変換処理と、図
２，図４で説明した音声復号化装置内のピッチ変換部２
１５でのピッチ変換処理について説明する。本例におい
ては、符号化時と復号化時のいずれでも音声のピッチ変
換をできるようにしてあり、符号化時にピッチ変換した
い場合には、音声符号化装置内のピッチ変換部１１９で
対応した処理を行い、復号化時にピッチ変換したい場合
には、音声復号化装置内のピッチ変換部２１５で対応し
た処理を行う。従って、基本的には音声符号化装置と音
声復号化装置のいずれか一方にピッチ変換部があれば、
本例で説明するピッチ変換処理が実行できる。場合によ
っては、音声符号化装置で符号化時にピッチ変換された
音声信号を、音声復号化装置での復号化時に更にピッチ
変換しても良い。
【００６２】以下、ピッチ変換部での処理の詳細につい
て説明すると、音声符号化装置内のピッチ変換部１１９
で行われるピッチ変換処理と、音声復号化装置内のピッ
チ変換部２１５で行われるピッチ変換処理とは、基本的
に同一であり、それぞれの変換部１１９，２１５では、
供給されるピッチデータの変換処理を行う。本例の各ピ
ッチ変換部１１９，２１５に供給されるピッチデータ
は、既に図１〜図４の説明で述べたようにピッチラグ
（周期）であり、そのピッチラグを、演算処理で別のデ
ータに変換して、ピッチ変換を行う。
【００６３】そのピッチ変換の具体的処理としては、こ
こでは以下に示す第１の処理から第９の処理までの９つ
の処理状態が選択できるようにしてあり、符号化装置又
は復号化装置のコントローラなどの制御に基づいて、い
ずれかの処理状態が設定される。なお、以下の処理の説
明中の数式で示されるピッチは、その周期を示し、実際
の変換部内での演算処理では、ハーモニックスの本数の
データで対応した処理が行われる。
【００６４】・第１の処理 この処理は、入力ピッチを定数倍する処理であり、入力
ピッチ pch inに定数Ｋ1 を乗算して、出力ピッチ pch
out とする。その演算式を次式に示す。
【００６５】
【数１】pch out ＝Ｋ1 pch in
【００６６】ここで、定数Ｋ1 の値として、０＜Ｋ1 ＜
１の範囲の値とすることで、周波数が高くなり、高い声
に変化させることができる。また、Ｋ1 ＞１の値とする
ことで、周波数が低くなり、低い声に変化させることが
できる。
【００６７】・第２の処理 この処理は、出力ピッチを入力ピッチに関係なく一定に
する処理であり、予め設定された適当な定数Ｐ2 を常時
出力ピッチ pch out とする。その演算式を次式に示
す。
【００６８】
【数２】pch out ＝Ｐ2
【００６９】このように一定のピッチとすることで、一
本調子の人工的な声に変換することができる。
【００７０】・第３の処理 この処理は、出力ピッチ pch out を予め設定された適
当な定数Ｐ3 に、適当な振幅Ａ3 及び周波数Ｆ3 の正弦
波を加えたものとするもので、その演算式を次式に示
す。
【００７１】
【数３】 pch out ＝Ｐ3 ＋Ａ3 sin（２πＦ3 ｔ(n) ）
【００７２】この〔数３〕式においてｎはフレーム数で
あり、ｔ(n) はそのフレームでの離散時間であり、次式
により設定される。
【００７３】
【数４】ｔ(n) ＝ｔ(n-1) ＋Δｔ
【００７４】このように固定された一定のピッチに正弦
波を加えることで、人工的な声にビブラートがかかった
状態とすることができる。
【００７５】・第４の処理 この処理は、入力ピッチ pch inに、一様乱数〔−
Ａ4 ，Ａ4 〕を加えたものを出力ピッチ pch out とす
るもので、その演算式を次式に示す。
【００７６】
【数５】pch out ＝ pch in＋ｒ(n)
【００７７】ここで、ｒ(n) はフレーム数ｎ毎に設定さ
れる乱数であり、処理フレーム毎に一様乱数〔−Ａ4 ，
Ａ4 〕を発生させて、加算する処理を行う。このように
処理することで、例えばがらがら声のような音声に変換
できる。
【００７８】・第５の処理 この処理は、入力ピッチ pch inに、適当な振幅Ａ5 及
び周波数Ｆ5 の正弦波を加えたものとするもので、その
演算式を次式に示す。
【００７９】
【数６】 pch out ＝ pch in＋Ａ5 sin（２πＦ5 ｔ(n) ）
【００８０】この〔数６〕式においても、ｎはフレーム
数、ｔ(n) はそのフレームでの離散時間であり、上述し
た〔数４〕式により設定される。このように処理するこ
とで、入力音声にビブラートがかかった音声に変換され
る。この場合、周波数Ｆ5 を小さな値にする（即ち周期
を長くする）ことで、抑揚がついた音声に変換される。
【００８１】・第６の処理 この処理は、適当な定数Ｐ6 より入力ピッチ pch inを
減算したものを出力ピッチ pch out とするもので、そ
の演算式を次式に示す。
【００８２】
【数７】pch out ＝Ｐ6 − pch in
【００８３】このように処理することで、ピッチの変化
が入力音声とは逆になり、例えば語尾の変化が通常とは
逆になるような音声に変換される。
【００８４】・第７の処理 この処理は、適当な時定数τ7 （この時定数τ7 の範囲
は０＜τ7 ＜１）で入力ピッチ pch inを平滑化（平均
化）した avg pch を、出力ピッチ pch outとするも
ので、その演算式を次式に示す。
【００８５】
【数８】 avg pch ＝（１−τ7 ） avg pch ＋τ7 pch in pch out ＝ avg pch
【００８６】ここで、例えばτ7 として０．０５を設定
することで、過去２０フレームの平均値が avg pch と
なり、その値が出力ピッチとなる。このように処理する
ことで、抑揚のないだらっとした感じの音声に変換され
る。
【００８７】・第８の処理 この処理は、適当な時定数τ8 （この時定数τ8 の範囲
は０＜τ7 ＜１）で入力ピッチ pch inを平滑化（平均
化）した avg pch と、入力ピッチ pch inとの差分を
算出し、その差分に適当なファクターＫ8 （このＫ8 は
定数）を乗算したものを、強調分として、入力ピッチ p
ch inに加算して、出力ピッチ pch out とするもの
で、その演算式を次式に示す。
【００８８】
【数９】 avg pch ＝（１−τ8 ） avg pch ＋τ8 pch in pch out ＝ pch in＋Ｋ8 （ pch in− avg pch ）
【００８９】このように処理することで、入力音声に強
調分が加算された状態にピッチ変換され、例えばメリハ
リのある音声に変換される。
【００９０】・第９の処理 この処理は、入力ピッチ pch inを、予めピッチ変換部
に用意されたピッチテーブル内の最も近似した固定ピッ
チデータに変換するマッピング処理を行うものである。
この場合には、例えばピッチテーブル内の固定ピッチデ
ータとして、音階に相当する周波数間隔のデータを用意
し、入力ピッチ pch inに近似した音階のデータに変換
することが考えられる。
【００９１】以上説明したような第１の処理から第９の
処理までのいずれかのピッチ変換処理を、符号化装置内
のピッチ変換部１１９又は復号化装置内のピッチ変換部
２１５で実行することで、復号時のハーモニックスの本
数を制御するピッチデータだけが変換され、音声の音韻
を変えることなく、ピッチだけを簡単に変換することが
できる。
【００９２】次に、以上説明した音声符号化装置及び音
声復号化装置を電話装置に適用した例について、図５，
図６を参照して説明する。まず、音声符号化装置を無線
電話装置（携帯電話機など）の送信系に適用した例を図
５に示すと、マイクロホン３０１で収音された音声信号
は、アンプ３０２で増幅され、アナログ／デジタル変換
器３０３でデジタル信号に変換されて、音声符号化部３
０４に送られる。この音声符号化部３０４は、図１，図
３で説明した音声符号化装置に相当し、必要によりその
符号化部３０４内のピッチ変換部（図１，図３のピッチ
変換部１１９に相当）でピッチ変換処理が行われる。そ
して、音声符号化部３０４で符号化された各データが、
符号化部３０４の出力信号として、伝送路符号化部３０
５に送られる。伝送路符号化部３０５では、いわゆるチ
ャンネルコーディング処理が施され、その出力信号が変
調回路３０６に送られて変調され、デジタル／アナログ
変換器３０７、高周波アンプ３０８を介してアンテナ３
０９に送られ、無線送信される。
【００９３】次に、音声復号化装置を無線電話装置の受
信系に適用した例を図６に示すと、アンテナ３１１で受
信された信号は、高周波アンプ３１２で増幅され、アナ
ログ／デジタル変換器３１３を介して復調回路３１４に
送られ、復調信号が伝送路復号化部３１５に送られる。
この伝送路復号化部３１５では、チャンネルデコーディ
ング処理が施されて伝送された音声信号が抽出され、そ
の抽出された音声信号が音声復号化部３１６に送られ
る。この音声復号化部３１６は、図２，図４で説明した
音声復号化装置に相当し、必要によりその符号化部３１
６内のピッチ変換部（図２，図４のピッチ変換部２１５
に相当）でピッチ変換処理が行われる。そして、音声復
号化部３１６で復号化された音声信号が、復号化部３１
６の出力信号として、デジタル／アナログ変換器３１７
に送られ、アンプ３１８でのアナログ音声処理が行われ
た後、スピーカ３１９に送られ、放音される。
【００９４】なお、このような無線電話装置以外の装置
に、本発明を適用することができることは勿論である。
即ち、図１などで説明したような音声符号化装置が内蔵
された音声信号を扱う各種装置や、図３などで説明した
ような音声復号化装置が内蔵された音声信号を扱う各種
装置に、本発明を適用することができる。
【００９５】また、図１，図３で説明した音声符号化処
理を実行する処理プログラムが記録された記録媒体（光
ディスク，光磁気ディスク，磁気テープなど）に、本例
のピッチ変換部１１９での処理に相当する処理プログラ
ムを記録させて、この媒体から読出された処理プログラ
ムをコンピュータ装置などで実行して符号化する場合
に、同様のピッチ変換処理が実行されるようにしても良
い。同様に、図２，図４で説明した音声復号化処理を実
行する処理プログラムが記録された記録媒体に、本例の
ピッチ変換部２１５での処理に相当する処理プログラム
を記録させて、この媒体から読出された処理プログラム
をコンピュータ装置などで実行して復号化する場合に、
同様のピッチ変換処理が実行されるようにしても良い。
【００９６】
【発明の効果】本発明の音声符号化方法によると、サイ
ン波分析符号化された音声符号化データのピッチ成分
を、所定の演算処理で変更してピッチ変換するようにし
たことで、簡単な演算処理で、入力音声の音韻を変える
ことなく、ピッチだけを的確に変換して符号化できるよ
うになる。
【００９７】この場合、ハーモニクスの本数を所定数と
するデータ数変換を行うようにしたことで、符号化され
たデータに基づいたピッチ変換が簡単に行える。
【００９８】また、このデータ数変換を行う場合に、オ
ーバーサンプリング演算による補間処理でデータ数変換
処理を行うようにしたことで、オーバーサンプリング演
算による簡単な処理で、データ数変換が行える。
【００９９】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分に所定の係数を乗算して、ピッチ変換を行うよう
にしたことで、例えば入力音声の音色を変えるようなピ
ッチ変換処理が可能になる。
【０１００】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分を、固定された値に変換して、常時一定のピッチ
に変換するようにしたことで、例えば入力音声のピッチ
を一本調子の人工的な音声に変換することが可能にな
る。
【０１０１】また、この一定のピッチに変換する場合
に、一定のピッチに変換されたデータに、所定の周波数
の正弦波のデータを加算することで、例えば一定のピッ
チを中心にして上下にビブラートがかかったような音声
に変換することが可能になる。
【０１０２】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、所定の定数値から、サイン波分析符号化された音声
符号化データのピッチ成分を減算して、ピッチ変換を行
うようにしたことで、例えば入力音声の語尾のイントネ
ーションなどが逆に変化するような効果が得られるピッ
チに変換することが可能になる。
【０１０３】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分に所定の乱数を加算して、ピッチ変換を行うよう
にしたことで、例えば音声のイントネーションなどが不
規則に変化するようなピッチに変換することが可能にな
る。
【０１０４】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化により符号化された音声符号化
データのピッチ成分に所定の周波数の正弦波のデータを
加算して、ピッチ変換を行うようにしたことで、例えば
入力音声にビブラートがかかったような音声に変換する
ことが可能になる。
【０１０５】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分の平均値を算出し、この平均値をピッチ変換され
た音声符号化データとするようにしたことで、例えば入
力音声の抑揚を少なくした音声に変換することが可能に
なる。
【０１０６】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分の平均値を算出し、音声符号化データと平均値と
の差分を、音声符号化データに加算してピッチ変換する
ようにしたことで、例えば入力音声の抑揚が強調された
メリハリがある音声に変換することが可能になる。
【０１０７】また、符号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分を、予め用意されたピッチ変換用テーブルのデー
タに変換して、このピッチ変換用テーブルで設定された
段階のピッチに変換するようにしたことで、例えば入力
音声のピッチを、一定の音階のピッチに正規化するよう
な変換が可能になる。
【０１０８】また本発明の音声復号化方法によると、サ
イン波分析符号化されたデータのピッチ成分を、所定の
演算処理で変更するようにしたことで、簡単な演算処理
で、音声の音韻を変えることなく、復号する音声のピッ
チだけを的確に変換できるようになる。
【０１０９】この場合、ピッチ成分を変更した後、ハー
モニクスの本数を所定数からのデータ数変換を行うよう
にしたことで、変更されたピッチ成分による復号が簡単
に行える。
【０１１０】また、このデータ数変換を行う場合に、オ
ーバーサンプリング演算による補間処理でデータ数変換
処理を行うようにしたことで、オーバーサンプリング演
算による簡単な処理で、データ数変換が行える。
【０１１１】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分に所定の係数を乗算して、ピッチ変換を行うよう
にしたことで、例えば復号する音声の音色を変えるよう
なピッチ変換処理が可能になる。
【０１１２】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分を、固定された値に変換して、常時一定のピッチ
に変換するようにしたことで、例えば復号する音声のピ
ッチを一本調子の人工的な音声に変換することが可能に
なる。
【０１１３】また、この一定のピッチに変換する場合
に、一定のピッチに変換されたデータに、所定の周波数
の正弦波のデータを加算することで、例えば一定のピッ
チを中心にして上下にビブラートがかかったような音声
に変換することが可能になる。
【０１１４】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、所定の定数値から、サイン波分析符号化された音声
符号化データのピッチ成分を減算して、ピッチ変換を行
うようにしたことで、例えば復号する音声の語尾のイン
トネーションなどが逆に変化するような効果が得られる
ピッチに変換することが可能になる。
【０１１５】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分に所定の乱数を加算して、ピッチ変換を行うよう
にしたことで、例えば復号する音声のイントネーション
などが不規則に変化するようなピッチに変換することが
可能になる。
【０１１６】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分に所定の周波数の正弦波のデータを加算して、ピ
ッチ変換を行うようにしたことで、例えば復号する音声
にビブラートがかかったような音声に変換することが可
能になる。
【０１１７】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データの平均
値を算出し、この平均値をピッチ変換された音声符号化
データとするようにしたことで、例えば復号する音声の
抑揚を少なくした音声に変換することが可能になる。
【０１１８】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分の平均値を算出し、音声符号化データと平均値と
の差分を、音声符号化データに加算してピッチ変換する
ようにしたことで、例えば復号する音声の抑揚が強調さ
れたメリハリがある音声に変換することが可能になる。
【０１１９】また、復号化時にピッチ変換を行う場合
に、サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
チ成分を、予め用意されたピッチ変換用テーブルのデー
タに変換して、このピッチ変換用テーブルで設定された
段階のピッチに変換するようにしたことで、例えば復号
する音声のピッチを、一定の音階のピッチに正規化する
ような変換が可能になる。
【０１２０】また本発明の音声符号化装置によると、サ
イン波分析符号化手段で分析符号化されたデータのピッ
チ成分を変換するピッチ変換手段を備えたことで、サイ
ン波分析符号化されたデータのピッチ成分の変換処理に
よる簡単な処理構成で、入力音声の音韻を変えることな
く、ピッチだけを的確に変換して符号化できるようにな
る。
【０１２１】この場合、ハーモニクスの本数を所定数と
するデータ数変換を行って符号化するようにしたこと
で、簡単な処理構成で符号化ができると共に、その符号
化されたデータに基づいたピッチ変換が簡単に行える。
【０１２２】また、このデータ数変換処理を、帯域制限
型オーバーサンプリングフィルタによる補間処理で行う
ようにしたことで、オーバーサンプリングフィルタを使
用した簡単な処理構成で、データ数変換処理が行える。
【０１２３】また本発明の音声復号化装置によると、サ
イン波分析符号化されたデータのピッチ成分をピッチ変
換手段で変換し、変換されたサイン波分析符号化データ
と線形予測残差に基づいた符号化データとにより音声復
号化手段で復号化処理を行うようにしたことで、簡単な
処理構成で、音声の音韻を変えることなく、復号する音
声のピッチだけを的確に変換できるようになる。
【０１２４】この場合、ハーモニクスの本数を所定数か
らのデータ数変換を行うようにしたことで、ハーモニク
スの本数を変換するだけの簡単な処理構成で、変換され
たピッチの復号が行える。
【０１２５】また、データ数変換処理を、帯域制限型オ
ーバーサンプリングフィルタによる補間処理で行うよう
にしたことで、オーバーサンプリングフィルタを使用し
た簡単な処理構成で、復号時のデータ数変換が行える。
【０１２６】また本発明の電話装置によると、サイン波
分析符号化手段で分析符号化されたデータのピッチ成分
を変換するピッチ変換手段を備えたことで、送信する音
声データのピッチ成分を所望の状態に変換することが、
簡単な構成で容易にできるようになる。
【０１２７】また本発明のピッチ変換方法によると、音
声信号をサイン波分析して符号化されたピッチ成分のデ
ータに所定の係数を乗算して、ピッチ変換を行うように
したことで、例えば入力音声の音色を変えるようなピッ
チ変換が簡単にできるようになる。
【０１２８】また本発明のピッチ変換方法によると、音
声信号をサイン波分析して符号化されたピッチ成分のデ
ータを、固定された値に変換して、常時一定のピッチに
変換するようにしたことで、例えば入力音声のピッチを
一本調子の人工的な音声に変換できるようになる。
【０１２９】また本発明のピッチ変換方法によると、所
定の定数値から、サイン波分析符号化により符号化され
た音声符号化データを減算して、ピッチ変換を行うよう
にしたことで、例えば入力音声の語尾のイントネーショ
ンなどが逆に変化するような効果が得られるピッチに変
換できるようになる。
【０１３０】また本発明の媒体によると、符号化プログ
ラムが記録された媒体に、サイン波分析符号化により符
号化された音声符号化データのピッチ成分を変換する処
理プログラムを記録するようにしたことで、この処理プ
ログラムの実行で、入力音声の音韻を変えることなく、
ピッチだけを的確に変換して符号化できるようになる。
【０１３１】また本発明の媒体によると、復号化プログ
ラムが記録された媒体に、サイン波分析符号化されたデ
ータのピッチ成分を変換するピッチ変換処理プログラム
を記録するようにしたことで、この処理プログラムの実
行で、音声の音韻を変えることなく、復号する音声のピ
ッチだけを的確に変換できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による音声符号化装置の一
例の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による音声信号復号化装置
の基本構成を示すブロック図である。
【図３】図１の音声信号符号化装置のより具体的な構成
を示すブロック図である。
【図４】図２の音声信号復号化装置のより具体的な構成
を示すブロック図である。
【図５】無声電話装置の送信系への適用例を示すブロッ
ク図である。
【図６】無線電話装置の受信系への適用例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１１０ 第１の符号化部、１１０ ＬＰＣ逆フィルタ、
１１３ ＬＰＣ分析・量子化部、１１４ サイン波分析
符号化部、１１５ Ｖ／ＵＶ判定部、１１９ピッチ変換
部、１２０ 第２の符号化部、１２１ 雑音符号帳、１
２２ 重み付き合成フィルタ、１２３ 減算器、１２４
距離計算回路、１２５ 聴覚重み付けフィルタ、２１
１ 有声音合成部、２１２ 逆ベクトル量子化器、２１
５ ピッチ変換部、２７０ データ変換部

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 音声信号を時間軸上で所定の符号化単位
    で区分し、 該区分された各符号化単位で線形予測残差を求め、 該線形予測残差に基づいてサイン波分析符号化を行う音
    声符号化方法において、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を、所定の演算処理で変更するようにした音声符
    号化方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 ハーモニックスの本数を所定数とするデータ数変換を行
    うようにした音声符号化方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の音声符号化方法におい
    て、 上記データ数変換処理を、オーバーサンプリング演算に
    よる補間処理で行うようにした音声符号化方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の係数を乗算して、ピッチ変換を行うよう
    にした音声符号化方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を、固定された値に変換して、常時一定のピッチ
    に変換するようにした音声符号化方法。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の音声符号化方法におい
    て、 上記一定のピッチのデータに、所定の周波数の正弦波の
    データを加算するようにした音声符号化方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 所定の定数値から、上記サイン波分析符号化された音声
    符号化データのピッチ成分を減算して、ピッチ変換を行
    うようにした音声符号化方法。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の乱数を加算して、ピッチ変換を行うよう
    にした音声符号化方法。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の周波数の正弦波のデータを加算して、ピ
    ッチ変換を行うようにした音声符号化方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分の平均値を算出し、この平均値をピッチ変換され
    た音声符号化データとするようにした音声符号化方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化により符号化された音声符号化
    データのピッチ成分の平均値を算出し、上記音声符号化
    データと上記平均値との差分を、上記音声符号化データ
    に加算してピッチ変換するようにした音声符号化方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の音声符号化方法におい
    て、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を、予め用意されたピッチ変換用テーブルのデー
    タに変換して、このピッチ変換用テーブルで設定された
    段階のピッチに変換するようにした音声符号化方法。
  13. 【請求項１３】 時間軸上の所定の符号化単位の線形予
    測残差データと、サイン波分析符号化されたデータとに
    基づいて、音声信号の復号化を行う音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化されたデータのピッチ成分を、
    所定の演算処理で変更するようにした音声復号化方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記ピッチ成分を所定の演算処理で変更した後、ハーモ
    ニックスの本数を所定数とするデータ数変換を行うよう
    にした音声復号化方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記データ数変換処理を、オーバーサンプリング演算に
    よる補間処理で行うようにした音声復号化方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の係数を乗算して、ピッチ変換を行うよう
    にした音声復号化方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を、固定された値に変換して、常時一定のピッチ
    に変換するようにした音声復号化方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記一定のピッチのデータに、所定の周波数の正弦波の
    データを加算するようにした音声復号化方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 所定の定数値から、上記サイン波分析符号化により符号
    化された音声符号化データのピッチ成分を減算して、ピ
    ッチ変換を行うようにした音声復号化方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の乱数を加算して、ピッチ変換を行うよう
    にした音声復号化方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分に所定の周波数の正弦波のデータを加算して、ピ
    ッチ変換を行うようにした音声復号化方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分の平均値を算出し、この平均値をピッチ変換され
    た音声符号化データとするようにした音声復号化方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分の平均値を算出し、上記音声符号化データと上記
    平均値との差分を、上記音声符号化データに加算してピ
    ッチ変換するようにした音声復号化方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１３記載の音声復号化方法にお
    いて、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を、予め用意されたピッチ変換用テーブルのデー
    タに変換して、このピッチ変換用テーブルで設定された
    段階のピッチに変換するようにした音声復号化方法。
  25. 【請求項２５】 入力音声信号を時間軸上の所定の符号
    化単位で線形予測残差を求める線形予測残差検出手段
    と、 該線形予測残差検出手段で検出された線形予測残差をサ
    イン波分析符号化するサイン波分析符号化手段と、 上記サイン波分析符号化手段で分析符号化されたデータ
    のピッチ成分を変換するピッチ変換手段とを備えた音声
    符号化装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２５記載の音声符号化装置にお
    いて、 上記サイン波分析符号化手段で、ハーモニックスの本数
    を所定数とするデータ数変換を行うようにした音声符号
    化装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載の音声符号化装置にお
    いて、 上記データ数変換処理を、帯域制限型オーバーサンプリ
    ングフィルタによる補間処理で行うようにした音声符号
    化装置。
  28. 【請求項２８】 時間軸上の所定の符号化単位の線形予
    測残差データと、サイン波分析符号化されたデータとに
    基づいて、音声信号の復号化を行う音声復号化装置にお
    いて、 上記サイン波分析符号化されたデータのピッチ成分を変
    換するピッチ変換手段と、 該ピッチ変換手段で変換されたサイン波分析符号化デー
    タと上記線形予測残差データとにより復号化処理を行う
    音声復号化手段とを備えた音声復号化装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２８記載の音声復号化装置にお
    いて、 上記変換されたピッチ成分のデータに基づいて、ハーモ
    ニックスの本数を所定数とするデータ数変換を行うよう
    にした音声復号化装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２９記載の音声復号化装置にお
    いて、 上記データ数変換処理を、帯域制限型オーバーサンプリ
    ングフィルタによる補間処理で行うようにした音声復号
    化装置。
  31. 【請求項３１】 入力音声信号を時間軸上の所定の符号
    化単位で線形予測残差を求める線形予測残差検出手段
    と、 該線形予測残差検出手段で検出された線形予測残差をサ
    イン波分析符号化するサイン波分析符号化手段と、 上記サイン波分析符号化手段で分析符号化されたデータ
    のピッチ成分を変換するピッチ変換手段と、 該ピッチ変換手段でピッチ変換された分析符号化データ
    と上記線形予測残差データとを所定の伝送回線に送信す
    る送信手段とを備えた電話装置。
  32. 【請求項３２】 音声信号をサイン波分析して符号化さ
    れたピッチ成分のデータに所定の係数を乗算して、ピッ
    チ変換を行うようにしたピッチ変換方法。
  33. 【請求項３３】 音声信号をサイン波分析して符号化さ
    れたピッチ成分のデータを、固定された値に変換して、
    常時一定のピッチに変換するようにしたピッチ変換方
    法。
  34. 【請求項３４】 所定の定数値から、音声信号をサイン
    波分析して符号化されたピッチ成分のデータを減算し
    て、ピッチ変換を行うようにしたピッチ変換方法。
  35. 【請求項３５】 入力音声信号を時間軸上で所定の符号
    化単位で区分する処理と、 該区分された各符号化単位で線形予測残差を検出する処
    理と、 該線形予測残差をサイン波分析符号化する処理とを行う
    プログラムが記録された媒体において、 上記サイン波分析符号化された音声符号化データのピッ
    チ成分を変換する処理プログラムを記録するようにした
    媒体。
  36. 【請求項３６】 時間軸上の所定の符号化単位の線形予
    測残差データと、サイン波分析符号化されたデータとに
    基づいて、音声信号の復号化を行う処理プログラムが記
    録された媒体において、 上記サイン波分析符号化されたデータのピッチ成分を変
    換するピッチ変換処理プログラムを記録するようにした
    媒体。
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