JP2892011B2 - 仮想サーチを用いたコード励振線形予測ボコーダ - Google Patents
仮想サーチを用いたコード励振線形予測ボコーダInfo
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- 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
- G10L19/04—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 predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/12—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a code excitation, e.g. in code excited linear prediction [CELP] vocoders
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は音声の低ビット速度符号化及び復号、より詳
細には、高い性能を与える改良された符号励振線形ボコ
ーダに関する。
細には、高い性能を与える改良された符号励振線形ボコ
ーダに関する。
（発明の背景） コード励振線形予測符号化（code excited linear pr
edictive coding,CELP）は周知の技術である。この符号
化技術は音声を線形予測（linear predictive、LPC）フ
ィルタを励振するのに符号化された励振情報を用いて合
成している。この励振は候補励振ベクトルのテーブルを
１フレーム毎に捜すことによって見つけられる。コード
ブックとも呼ばれるこのテーブルはその要素が一続きの
励振サンプルであるベクトルから構成される。個々のベ
クトルは１つのフレーム内に存在する音声サンプルと同
数の励振サンプルを含む。このコードブックはオーバラ
ッピング テーブルとして構成され、励振ベクトルは励
振サンプルの線形アレイに沿ってウインドウをシフトす
ることによって定義される。LPCフィルタを決定するた
めに入力音声に関してLPC分析が遂行される。この分析
は最初のLPCフィルタを得るために音声フレームに関し
てLPC分析を行なうことによって遂行され、次にこのフ
ィルタがコードブック内のさまざまな候補ベクトルによ
って励振される。最良の候補がこの対応する合成出力が
入力音声といかに一致するかに基づいて選択される。最
良の候補が見つけられたら、最良のコードブック エン
トリーを定義する情報及びフィルタがシンセサイザーに
送られる。シンセサイザーは類似のコードブックをも
ち、そのコードブック内の指定されるエントリーにアク
セスし、これを用いて同じLPCフィルタを励振する。こ
れに加えて、これはコードブックを音声に適応させるた
めに最良の候補励振ベクトルを用いてコードブックを更
新する。
edictive coding,CELP）は周知の技術である。この符号
化技術は音声を線形予測（linear predictive、LPC）フ
ィルタを励振するのに符号化された励振情報を用いて合
成している。この励振は候補励振ベクトルのテーブルを
１フレーム毎に捜すことによって見つけられる。コード
ブックとも呼ばれるこのテーブルはその要素が一続きの
励振サンプルであるベクトルから構成される。個々のベ
クトルは１つのフレーム内に存在する音声サンプルと同
数の励振サンプルを含む。このコードブックはオーバラ
ッピング テーブルとして構成され、励振ベクトルは励
振サンプルの線形アレイに沿ってウインドウをシフトす
ることによって定義される。LPCフィルタを決定するた
めに入力音声に関してLPC分析が遂行される。この分析
は最初のLPCフィルタを得るために音声フレームに関し
てLPC分析を行なうことによって遂行され、次にこのフ
ィルタがコードブック内のさまざまな候補ベクトルによ
って励振される。最良の候補がこの対応する合成出力が
入力音声といかに一致するかに基づいて選択される。最
良の候補が見つけられたら、最良のコードブック エン
トリーを定義する情報及びフィルタがシンセサイザーに
送られる。シンセサイザーは類似のコードブックをも
ち、そのコードブック内の指定されるエントリーにアク
セスし、これを用いて同じLPCフィルタを励振する。こ
れに加えて、これはコードブックを音声に適応させるた
めに最良の候補励振ベクトルを用いてコードブックを更
新する。
この方法の問題点はコードブックが、例えば、音声の
音声領域から音声領域の音声の遷移の際に非常にゆっく
りと適応することがある。音声の有声流域は音声内に基
本振動数が存在することを特徴とする。この問題は、特
に女性に顕著であり、これは女性によって生成される基
本振動数が男性のものより高いためである。
音声領域から音声領域の音声の遷移の際に非常にゆっく
りと適応することがある。音声の有声流域は音声内に基
本振動数が存在することを特徴とする。この問題は、特
に女性に顕著であり、これは女性によって生成される基
本振動数が男性のものより高いためである。
（発明の概要） この問題の解決及び技術上の向上が、例えば、音声の
無声領域から有声領域への遷移のような音声遷移の間の
応答を向上させるために候補励振ベクトルを含むコード
ブックの仮想サーチを用いるボコーダによって達成され
る。本発明による方法は、音声をフレームにグループ化
するステップ、現フレームのサンプルとテーブル内に格
納された励振情報の候補セットとを現音声に最もマッチ
する候補セットを決定するために個々のグループの候補
セットの第１の部分を情報の該グループの候補セットの
個々の第２の部分に反復的に加えることによって比較す
るステップ、このテーブル内の最もマッチする候補セッ
トの位置を決定するステップ、及びデコーダによるこの
音声の再生のためにこの位置情報を送出するステップを
含む。
無声領域から有声領域への遷移のような音声遷移の間の
応答を向上させるために候補励振ベクトルを含むコード
ブックの仮想サーチを用いるボコーダによって達成され
る。本発明による方法は、音声をフレームにグループ化
するステップ、現フレームのサンプルとテーブル内に格
納された励振情報の候補セットとを現音声に最もマッチ
する候補セットを決定するために個々のグループの候補
セットの第１の部分を情報の該グループの候補セットの
個々の第２の部分に反復的に加えることによって比較す
るステップ、このテーブル内の最もマッチする候補セッ
トの位置を決定するステップ、及びデコーダによるこの
音声の再生のためにこの位置情報を送出するステップを
含む。
この比較ステップは、励振情報の候補セットをサンプ
ルの線形アレイとしてテーブル内に格納するステップ、
個々の候補セット内のサンプルの数に等しいウインドウ
をこのアレイを通じてシフトして励振情報の候補セット
を生成し、その中に十分なサンプルが存在しないグルー
プに対する線形アレイの終端に向かってグループの候補
セットを生成し、このグループの候補セットの第２の部
分を満たすステップ、及びグループの個々の候補セット
の第１の部分をそのグループの個々の第２の部分内に反
復して加えることによってグループの個々を完結するス
テップを含む。また、ウインドウをそのグループの部分
以外の線形アレイを通じてシフトすることによって得ら
れる他の候補セットは全部このテーブルからの順次サン
プルにて満たされる。
ルの線形アレイとしてテーブル内に格納するステップ、
個々の候補セット内のサンプルの数に等しいウインドウ
をこのアレイを通じてシフトして励振情報の候補セット
を生成し、その中に十分なサンプルが存在しないグルー
プに対する線形アレイの終端に向かってグループの候補
セットを生成し、このグループの候補セットの第２の部
分を満たすステップ、及びグループの個々の候補セット
の第１の部分をそのグループの個々の第２の部分内に反
復して加えることによってグループの個々を完結するス
テップを含む。また、ウインドウをそのグループの部分
以外の線形アレイを通じてシフトすることによって得ら
れる他の候補セットは全部このテーブルからの順次サン
プルにて満たされる。
この比較ステップはさらに音声の現フレームに応答し
て励振情報の目標セットを生成するステップ、目標セッ
ト及び励振情報の最もマッチしたセットから励振情報の
テンポラリー セットを計算するステップ、励振情報の
テンポラリーセットをもつ別の候補セットに対する別の
テーブルをサーチしてこの別のテーブルからこのテンポ
ラリー励振セットに最もマッチする候補セットを決定す
るステップ、この別のテーブル内の最もマッチする候補
セットの別の位置が決定するステップを含み、送出ステ
ップがさらに音声の再生のためにこの別の位置情報を送
出するステップを含む。
て励振情報の目標セットを生成するステップ、目標セッ
ト及び励振情報の最もマッチしたセットから励振情報の
テンポラリー セットを計算するステップ、励振情報の
テンポラリーセットをもつ別の候補セットに対する別の
テーブルをサーチしてこの別のテーブルからこのテンポ
ラリー励振セットに最もマッチする候補セットを決定す
るステップ、この別のテーブル内の最もマッチする候補
セットの別の位置が決定するステップを含み、送出ステ
ップがさらに音声の再生のためにこの別の位置情報を送
出するステップを含む。
これに加えて、比較ステップはさらに、現音声フレー
ムに応答してフィルタ係数を決定するステップ、セット
のフィルタ係数から有限インパルス応答フィルタ情報を
計算するステップ、有限インパルス応答フィルタ情報及
び励振情報の目標セットに応答してテーブル内に格納さ
れた候補セットの個々に対するエラー値を反復的に計算
するステップ、及びそれが最も小さなエラー値をもつこ
とに基づいて最良の候補セットを選択するステップを含
む。また、送出ステップはさらに音声の再生のためにフ
ィルタ係数を送出するステップを含む。
ムに応答してフィルタ係数を決定するステップ、セット
のフィルタ係数から有限インパルス応答フィルタ情報を
計算するステップ、有限インパルス応答フィルタ情報及
び励振情報の目標セットに応答してテーブル内に格納さ
れた候補セットの個々に対するエラー値を反復的に計算
するステップ、及びそれが最も小さなエラー値をもつこ
とに基づいて最良の候補セットを選択するステップを含
む。また、送出ステップはさらに音声の再生のためにフ
ィルタ係数を送出するステップを含む。
本発明の装置はテーブル内の励振情報の複数の候補セ
ットを通じて音声の現フレームに対するサンプルに最も
マッチする候補セットをグループの候補セットの個々の
セットの第１の部分をそのグループの個々の候補セット
の第２の部分に反復的に加えることにより決定するため
のサーチャー回路を含む。さらに、この装置はデコーダ
による音声の再生のためにテーブル内の最もマッチする
候補セットの位置を同定する情報を送出するためのエン
コーダを含む。
ットを通じて音声の現フレームに対するサンプルに最も
マッチする候補セットをグループの候補セットの個々の
セットの第１の部分をそのグループの個々の候補セット
の第２の部分に反復的に加えることにより決定するため
のサーチャー回路を含む。さらに、この装置はデコーダ
による音声の再生のためにテーブル内の最もマッチする
候補セットの位置を同定する情報を送出するためのエン
コーダを含む。
（実施例） 第１図は本発明の主題であるボコーダ（vocoder）を
ブロック図形式にて示す。要素101から112はボコーダの
アナライザー部分を示し、一方、要素151から157はボコ
ーダのシンセサイザー部分を表わす。第１図のアナライ
ザー部分は経路120上に受信された入り音声に応答して
アナログ音声をデジタルサンプルにデジタル的にサンプ
リングし、これらデジタル サンプルを周知の技術を用
いてフレームにグループ化する。個々のフレームに対し
て、アナライザー部分は声帯のフォーマント特性を表わ
すLPC係数を計算し、そのフレームに対する音声を最も
良く近似する確率的コードブック105及び適当コードブ
ック104の両方からのエントリをスケーリング係数とと
もに捜す。このエントリー及びスケーリング情報はアナ
ライザー部分によって決定される励振情報を定義する。
この励振及び係数情報が次にエンコーダ109によって経
路145を介して第１図に示されるボコーダのアナライザ
ー部分に送られる。確率的発生器153及び適応的発生器1
54はコードブック エントリー及びスケーリング係数に
応答して、ボコーダのアナライザー部分内で計算された
励振情報を再生し、この励振情報を用いてアナライザー
部分から受信されるLPC係数によって決定されるLPCフィ
ルタを音声を再生するために励振する。
ブロック図形式にて示す。要素101から112はボコーダの
アナライザー部分を示し、一方、要素151から157はボコ
ーダのシンセサイザー部分を表わす。第１図のアナライ
ザー部分は経路120上に受信された入り音声に応答して
アナログ音声をデジタルサンプルにデジタル的にサンプ
リングし、これらデジタル サンプルを周知の技術を用
いてフレームにグループ化する。個々のフレームに対し
て、アナライザー部分は声帯のフォーマント特性を表わ
すLPC係数を計算し、そのフレームに対する音声を最も
良く近似する確率的コードブック105及び適当コードブ
ック104の両方からのエントリをスケーリング係数とと
もに捜す。このエントリー及びスケーリング情報はアナ
ライザー部分によって決定される励振情報を定義する。
この励振及び係数情報が次にエンコーダ109によって経
路145を介して第１図に示されるボコーダのアナライザ
ー部分に送られる。確率的発生器153及び適応的発生器1
54はコードブック エントリー及びスケーリング係数に
応答して、ボコーダのアナライザー部分内で計算された
励振情報を再生し、この励振情報を用いてアナライザー
部分から受信されるLPC係数によって決定されるLPCフィ
ルタを音声を再生するために励振する。
次に、第１図のアナライザー部分の機能をより詳細に
述べる。LPCアナライザー101は入り音声に応答して周知
の技術を用いてLPC係数を決定する。これらLPC係数は目
標励振計算器102、スペクトル重み付け計算器103、エン
コーダ109、LPCフィルタ110、及びゼロ入力応答フィル
タ111に送られる。エンコーダ109は、LPC係数に応答し
てこれら係数を経路145を介してデコーダ151に送る。ス
ペクトル重み付け計算器103はこれら係数に応答して重
要な音声内容をもつことが知られている音声の部分を強
調するマトリクスの形式でスペクトル重み付け情報を計
算する。このスペクトル重み付け情報は有限インパスル
応答LPCフィルタに基づく。この有限インパルス応答フ
ィルタの使用はサーチャー（searcher）106及び107内で
遂行される計算を遂行するために必要な計算の数を大き
く削減する。このスペクトル重み付け情報はサーチャー
によってコードブック104及び105からの励振情報に対す
る最良候補を決定するために用いられる。
述べる。LPCアナライザー101は入り音声に応答して周知
の技術を用いてLPC係数を決定する。これらLPC係数は目
標励振計算器102、スペクトル重み付け計算器103、エン
コーダ109、LPCフィルタ110、及びゼロ入力応答フィル
タ111に送られる。エンコーダ109は、LPC係数に応答し
てこれら係数を経路145を介してデコーダ151に送る。ス
ペクトル重み付け計算器103はこれら係数に応答して重
要な音声内容をもつことが知られている音声の部分を強
調するマトリクスの形式でスペクトル重み付け情報を計
算する。このスペクトル重み付け情報は有限インパスル
応答LPCフィルタに基づく。この有限インパルス応答フ
ィルタの使用はサーチャー（searcher）106及び107内で
遂行される計算を遂行するために必要な計算の数を大き
く削減する。このスペクトル重み付け情報はサーチャー
によってコードブック104及び105からの励振情報に対す
る最良候補を決定するために用いられる。
ターゲット励振計算器102はサーチャー106及び107が
近似を試みるターゲット励振を計算する。このターゲッ
ト励振はアナライザー101によって入り信号から前のフ
レームに対する励振及びLPCフィルムの影響を引くこと
によって計算されたLPC係数に基づいて重み付けフィル
タを回旋させることによって計算される。前のフレーム
に対する後者の影響はフィルタ110及び111によって計算
される。前のフレームに対する励振及びLPCフィルタを
考慮しなくてはならない理由は、これら係数が、通常、
LPCフィルタのリンギングとして知られる現フレーム内
の信号成分を生成するためである。後に説明されるごと
く、フィルタ110及び111はLPC係数及び前のフレームか
ら計算された励振に応答してこのリンギング信号を決定
し、これを経路144を介して引き算器112に送る。引き算
器112は後者の信号及び現在の音声に応答して現在の音
声からこのリンギング信号を引いた残留信号を計算す
る。計算器102はこの残留信号に応答してターゲット励
振情報を計算し、この情報を経路123を介してサーチャ
ー106及び107に送る。
近似を試みるターゲット励振を計算する。このターゲッ
ト励振はアナライザー101によって入り信号から前のフ
レームに対する励振及びLPCフィルムの影響を引くこと
によって計算されたLPC係数に基づいて重み付けフィル
タを回旋させることによって計算される。前のフレーム
に対する後者の影響はフィルタ110及び111によって計算
される。前のフレームに対する励振及びLPCフィルタを
考慮しなくてはならない理由は、これら係数が、通常、
LPCフィルタのリンギングとして知られる現フレーム内
の信号成分を生成するためである。後に説明されるごと
く、フィルタ110及び111はLPC係数及び前のフレームか
ら計算された励振に応答してこのリンギング信号を決定
し、これを経路144を介して引き算器112に送る。引き算
器112は後者の信号及び現在の音声に応答して現在の音
声からこのリンギング信号を引いた残留信号を計算す
る。計算器102はこの残留信号に応答してターゲット励
振情報を計算し、この情報を経路123を介してサーチャ
ー106及び107に送る。
サーチャーは合成励振とも呼ばれる計算励振を順次計
算する。この計算励振はコードブックインデックス及び
スケーリング係数の形式でエンコーダ109及び経路145を
介して第１図のシンセサイザー部分に送られる。個々の
サーチャーは計算励振の部分を計算する。第１に、適応
的サーチャー106は励振情報を計算し、これを経路127を
介して確率的サーチャー107に送る。サーチャー107は経
路123を介して受信された目標励振及び適応的サーチャ
ー106からの励振情報に応答して計算器102によって計算
された目標励振を最も良く近似する計算励振の残りの部
分を計算する。サーチャー107は計算されるべきこの残
留励振（remaining excitation）を目標励振サーチャ
ー106によって決定される励振を引くことによって決定
する。サーチャー106及び107によって決定される計算あ
るいは合成励振はそれぞれ経路127及び126を介して加算
器108に送られる。加算器108はこの２つの励振成分を一
緒に加えることによって現フレームに対する合成励振を
計算する。この合成励振嵌合シンセサイザーによって合
成音声を生成するために用いられる。
算する。この計算励振はコードブックインデックス及び
スケーリング係数の形式でエンコーダ109及び経路145を
介して第１図のシンセサイザー部分に送られる。個々の
サーチャーは計算励振の部分を計算する。第１に、適応
的サーチャー106は励振情報を計算し、これを経路127を
介して確率的サーチャー107に送る。サーチャー107は経
路123を介して受信された目標励振及び適応的サーチャ
ー106からの励振情報に応答して計算器102によって計算
された目標励振を最も良く近似する計算励振の残りの部
分を計算する。サーチャー107は計算されるべきこの残
留励振（remaining excitation）を目標励振サーチャ
ー106によって決定される励振を引くことによって決定
する。サーチャー106及び107によって決定される計算あ
るいは合成励振はそれぞれ経路127及び126を介して加算
器108に送られる。加算器108はこの２つの励振成分を一
緒に加えることによって現フレームに対する合成励振を
計算する。この合成励振嵌合シンセサイザーによって合
成音声を生成するために用いられる。
加算器108の出力も経路128を介してLPCフィルタ110及
び適応的コードブック104に送られる。経路128を介して
送られる励振情報は適応的コードブック104を更新する
のに用いられるコードブック インデックス及びスケー
リング係数はサーチャー106及び107からエンコーダ109
にそれぞれ経路125及び124を介して送られる。
び適応的コードブック104に送られる。経路128を介して
送られる励振情報は適応的コードブック104を更新する
のに用いられるコードブック インデックス及びスケー
リング係数はサーチャー106及び107からエンコーダ109
にそれぞれ経路125及び124を介して送られる。
サーチャー106は適応的コードブック104内に格納され
たセットの励振情報にアクセスし、個々のセットの情報
を用いて経路123を介して受信された目標励振とコード
ブック104からのアクセスされたセットの励振との間の
エラー基準を最小にする。適応的コードブック104内に
格納された情報は人の音声の動的レンジ内での変動を許
さないため個々のアクセスされたセットの情報に対して
もスケーリング係数が計算される。
たセットの励振情報にアクセスし、個々のセットの情報
を用いて経路123を介して受信された目標励振とコード
ブック104からのアクセスされたセットの励振との間の
エラー基準を最小にする。適応的コードブック104内に
格納された情報は人の音声の動的レンジ内での変動を許
さないため個々のアクセスされたセットの情報に対して
もスケーリング係数が計算される。
用いられるエラー基準は元の音声と合成音声との間の
差の平方である。合成音声は第１図のシンセサイザー部
分内でLPCフィルタ117の出力の所に再生される音声であ
る。この合成音声はコードブック104から得られる合成
励振及びリンギング信号から計算され、音声信号は目標
励振及びリンギング信号から計算される。合成音声に対
する励振情報は、マトリクスにて表現された計算器103
からの重み付け情報を用いていてシンセサイザー102に
よってLPCフィルタのたたみ込みを遂行するのに用いら
れる。コードブック104から得られた個々のセットの情
報に対してエラー基準が評価され、最も低いエラー値を
与える励振情報のセットが現フレームに対して用いられ
る。
差の平方である。合成音声は第１図のシンセサイザー部
分内でLPCフィルタ117の出力の所に再生される音声であ
る。この合成音声はコードブック104から得られる合成
励振及びリンギング信号から計算され、音声信号は目標
励振及びリンギング信号から計算される。合成音声に対
する励振情報は、マトリクスにて表現された計算器103
からの重み付け情報を用いていてシンセサイザー102に
よってLPCフィルタのたたみ込みを遂行するのに用いら
れる。コードブック104から得られた個々のセットの情
報に対してエラー基準が評価され、最も低いエラー値を
与える励振情報のセットが現フレームに対して用いられ
る。
サーチャー106がスケーリング係数とともに使用され
るべきセット励振情報を決定した後、コードブックへの
インデックス及びスケーリング係数が経路125を介して
エンコーダ109に送られ、励振情報も経路127を介して確
率的サーチャー107に送られる。確率的サーチャー107は
経路123を介して受信された目標励振から適応的サーチ
ャー106からの励振情報を引く。確率的サーチャー107は
次に適応的サーチャー106によって遂行されるのと類似
の動作を遂行する。
るべきセット励振情報を決定した後、コードブックへの
インデックス及びスケーリング係数が経路125を介して
エンコーダ109に送られ、励振情報も経路127を介して確
率的サーチャー107に送られる。確率的サーチャー107は
経路123を介して受信された目標励振から適応的サーチ
ャー106からの励振情報を引く。確率的サーチャー107は
次に適応的サーチャー106によって遂行されるのと類似
の動作を遂行する。
適応的コードブック104内の励振情報は前のフレーム
からの励振情報である。個々のフレームに対して、この
励振情報はサンプリングされた元の音声と同数のサンプ
ルから成る。好ましくは、この振動情報は4.8Kbps伝送
速度に対して55個のサンプルを含む。このコードブック
はプッシュダウン リストとして編成され、新たなセッ
トのサンプルがコードブックの中にプッシュされコード
ブック内の最も古いサンプルと置換される。コードブッ
ク104からのセットの励振情報を使用する場合、サーチ
ャー106はこれらセットの情報をばらばらなセットのサ
ンプルとして扱うのでなく、コードブック内のサンプル
を励振サンプルの線形アレイとして扱う。例えば、個々
のサーチャー106は情報の第１の候補セットをコードブ
ック104からのサンプル１からサンプル55を用いて生成
し、情報の第２のセットの候補をコードブックからのサ
ンプル２からサンプル56を用いて生成する。このタイプ
のコードブック検索は通常オーバラップ コードブック
と呼ばれる。
からの励振情報である。個々のフレームに対して、この
励振情報はサンプリングされた元の音声と同数のサンプ
ルから成る。好ましくは、この振動情報は4.8Kbps伝送
速度に対して55個のサンプルを含む。このコードブック
はプッシュダウン リストとして編成され、新たなセッ
トのサンプルがコードブックの中にプッシュされコード
ブック内の最も古いサンプルと置換される。コードブッ
ク104からのセットの励振情報を使用する場合、サーチ
ャー106はこれらセットの情報をばらばらなセットのサ
ンプルとして扱うのでなく、コードブック内のサンプル
を励振サンプルの線形アレイとして扱う。例えば、個々
のサーチャー106は情報の第１の候補セットをコードブ
ック104からのサンプル１からサンプル55を用いて生成
し、情報の第２のセットの候補をコードブックからのサ
ンプル２からサンプル56を用いて生成する。このタイプ
のコードブック検索は通常オーバラップ コードブック
と呼ばれる。
この線形サーチング技術がコードブック内のサンプル
の終わりに達すると、使用されるべきフルセットの情報
が存在しなくなる。１つのセットの情報はまた励振ベク
トルとも呼ばれる。この時点で、サーチャーは仮想サー
チ（virtual seaech）を遂行する。この仮想サーチにお
いてはテーブルからアクセスされた情報がそれに対して
テーブル内にサンプルが存在しないセットの後の部分に
反復して入れられる。この仮想サーチ技術を用いること
によって、適応的サーチャー106が音声の無声領域（unv
oiced region）から音声の有声領域（voiced region）
への遷移により迅速に応答することが可能となる。これ
は無声領域内では励振ベクトルがホワイト ノイズに類
似し、一方、有声領域内では基本振動数が存在するため
である。いったん基本振動数の部分がコードブックから
同定されると、これが反復される。
の終わりに達すると、使用されるべきフルセットの情報
が存在しなくなる。１つのセットの情報はまた励振ベク
トルとも呼ばれる。この時点で、サーチャーは仮想サー
チ（virtual seaech）を遂行する。この仮想サーチにお
いてはテーブルからアクセスされた情報がそれに対して
テーブル内にサンプルが存在しないセットの後の部分に
反復して入れられる。この仮想サーチ技術を用いること
によって、適応的サーチャー106が音声の無声領域（unv
oiced region）から音声の有声領域（voiced region）
への遷移により迅速に応答することが可能となる。これ
は無声領域内では励振ベクトルがホワイト ノイズに類
似し、一方、有声領域内では基本振動数が存在するため
である。いったん基本振動数の部分がコードブックから
同定されると、これが反復される。
第２図はコードブック104内に格納されるであろう励
振サンプルの一部を示すが、ここでは、説明の目的上、
励振セット当たり10個のみのサンプルが想定される。ラ
イン201はコードブックの内容を図解し、ライン202、20
3及び204は仮想サーチ技術を用いて生成された励振セッ
トを図解する。ライン202に示される励振セットはコー
ドブックのサーチをライン201上のサンプル205から開始
することによって生成される。サンプル205から開始す
ると、テーブル内には９個のみのサンプルが存在し、従
ってサンプル208がライン202に示される励振セトの10番
目のサンプルを形成するためにサンプル209としては反
復される。ライン202のサンプル208はライン201のサン
プル205に対応する。ライン203はライン201上のサンプ
ル206から開始して生成されたライン202に示される励振
セットに続くセットを図解する。サンプル206から開始
すると、コードブック内には８個のみのサンプルが存在
し、サンプル210としてグループ化されたライン203の最
初の２つのサンプルがライン203にサンプル211として示
される励振セットの終端に反復される。ライン203に示
される有効ピークがピッチピークである場合は、このピ
ッチがサンプル210及び211内で反復されることは当業者
によって容易に理解できることである。ライン204はコ
ードブック内のサンプル207から開始して生成された第
３の励振セットを図解する。図解されるごとく、212と
して示される３つのサンプルがライン204上に示される
励振セットの終端にサンプル213として反復される。ラ
イン201内に207として示される初期ピッチピークは、個
々のフレームの終わりにコードブック104の内容が更新
されるため、前のフレームからサーチャー106及び107に
よって遂行されるサーチの累積であることに注意する。
統計的サーチャー107は、通常は、無声領域から有声領
域に入ると同時に最初にピッチ ピーク、例えば、207
に到達する。
振サンプルの一部を示すが、ここでは、説明の目的上、
励振セット当たり10個のみのサンプルが想定される。ラ
イン201はコードブックの内容を図解し、ライン202、20
3及び204は仮想サーチ技術を用いて生成された励振セッ
トを図解する。ライン202に示される励振セットはコー
ドブックのサーチをライン201上のサンプル205から開始
することによって生成される。サンプル205から開始す
ると、テーブル内には９個のみのサンプルが存在し、従
ってサンプル208がライン202に示される励振セトの10番
目のサンプルを形成するためにサンプル209としては反
復される。ライン202のサンプル208はライン201のサン
プル205に対応する。ライン203はライン201上のサンプ
ル206から開始して生成されたライン202に示される励振
セットに続くセットを図解する。サンプル206から開始
すると、コードブック内には８個のみのサンプルが存在
し、サンプル210としてグループ化されたライン203の最
初の２つのサンプルがライン203にサンプル211として示
される励振セットの終端に反復される。ライン203に示
される有効ピークがピッチピークである場合は、このピ
ッチがサンプル210及び211内で反復されることは当業者
によって容易に理解できることである。ライン204はコ
ードブック内のサンプル207から開始して生成された第
３の励振セットを図解する。図解されるごとく、212と
して示される３つのサンプルがライン204上に示される
励振セットの終端にサンプル213として反復される。ラ
イン201内に207として示される初期ピッチピークは、個
々のフレームの終わりにコードブック104の内容が更新
されるため、前のフレームからサーチャー106及び107に
よって遂行されるサーチの累積であることに注意する。
統計的サーチャー107は、通常は、無声領域から有声領
域に入ると同時に最初にピッチ ピーク、例えば、207
に到達する。
確率的サーチャー107は適応的サーチャー106と類似に
機能をもつが、これらが目標励振として、目標励振計算
器102からの目標励振とサーチャー106によって発見され
た最良マッチを代表する励振との間の差を用いる点が異
なる。これに加えて、サーチャー107は仮想サーチは遂
行しない。
機能をもつが、これらが目標励振として、目標励振計算
器102からの目標励振とサーチャー106によって発見され
た最良マッチを代表する励振との間の差を用いる点が異
なる。これに加えて、サーチャー107は仮想サーチは遂
行しない。
次に第１図のアナライザー部分の詳細な説明を行な
う。この説明はマトリクス及びベクトル代数に基づく。
目標励振計算器102は目標励振ベクトルｔを以下のよう
に計算する。音声ベクトルｓは以下のように表わすこと
ができる。
う。この説明はマトリクス及びベクトル代数に基づく。
目標励振計算器102は目標励振ベクトルｔを以下のよう
に計算する。音声ベクトルｓは以下のように表わすこと
ができる。
ｓ＝Ht＋ｚ ＨマトリクスはLPCアナライザー101を介して経路121
から受信されるLPC係数によっ定義されるオールポールL
PC合成フィルタ（all−pole LPC 合成フィルタ）を表
わす。Ｈによって表されるこのフィルタの構造は後に詳
細に説明され、本発明の目的の一部を構成する。ベクト
ルｚは前のフレームの最中に受信された励振からのオー
ル ポール フィルタのリンギングを表わす。前述のご
とく、ベクトルｚはLPCフィルタ110及びゼロ入力応答フ
ィルタ111から派生させる。計算器102及び引き算器112
は目標励振を表わすベクトルｔをベクトルｓからベクト
ルｚを引き、この結果としての信号ベクトルをオール
ゼロLPC合成フィルタ（all−zero LPC合成フィルタ）を
通じて処理する。このオール ゼロ合成フィルタはLPC
アナライザー101によって生成されたLPC係数から派生さ
れ、経路121を介して送られる。目標励振ベクトルｔ
は、重み付けフィルタとも呼ばれるオール ゼロLPC合
成フィルタのたたみ込み演算（convolution operatio
n）を遂行することによって得られ、差信号は元の音声
からリンギングを引くことによって発見される。このた
たみ込みは周知の信号処理技術を用いて遂行される。
から受信されるLPC係数によっ定義されるオールポールL
PC合成フィルタ（all−pole LPC 合成フィルタ）を表
わす。Ｈによって表されるこのフィルタの構造は後に詳
細に説明され、本発明の目的の一部を構成する。ベクト
ルｚは前のフレームの最中に受信された励振からのオー
ル ポール フィルタのリンギングを表わす。前述のご
とく、ベクトルｚはLPCフィルタ110及びゼロ入力応答フ
ィルタ111から派生させる。計算器102及び引き算器112
は目標励振を表わすベクトルｔをベクトルｓからベクト
ルｚを引き、この結果としての信号ベクトルをオール
ゼロLPC合成フィルタ（all−zero LPC合成フィルタ）を
通じて処理する。このオール ゼロ合成フィルタはLPC
アナライザー101によって生成されたLPC係数から派生さ
れ、経路121を介して送られる。目標励振ベクトルｔ
は、重み付けフィルタとも呼ばれるオール ゼロLPC合
成フィルタのたたみ込み演算（convolution operatio
n）を遂行することによって得られ、差信号は元の音声
からリンギングを引くことによって発見される。このた
たみ込みは周知の信号処理技術を用いて遂行される。
適応的サーチャー106は目標励振ベクトルｔに最もマ
ッチする候補励振ベクトルｒを見つけるために適応的コ
ードブック104をサーチする。ベクトルｒはまたセット
の励振情報とも呼ばれる。最良のマッチを決定するため
に用いられるエラー基準は元の音声と合成音声の間の差
の平方である。元の音声はベクトルｓによって与えら
れ、合成音声は以下の式によって計算されるベクトルｙ
によって与えられる。
ッチする候補励振ベクトルｒを見つけるために適応的コ
ードブック104をサーチする。ベクトルｒはまたセット
の励振情報とも呼ばれる。最良のマッチを決定するため
に用いられるエラー基準は元の音声と合成音声の間の差
の平方である。元の音声はベクトルｓによって与えら
れ、合成音声は以下の式によって計算されるベクトルｙ
によって与えられる。
ｙ＝HLiri＋ｚ ここで、Liはスケーリング係数である。
このエラー基準は以下の形式によって書き表わすこと
ができる。
ができる。
ｅ＝(Ht+z-HLiri-z)T（Ht＋ｚ−HLiri−ｚ）． （１） このエラー基準においては、Ｈマトリクスが感覚液に
重要なスペクトルのセクションを強調するように修正さ
れる。これは周知のピール バンド幅ワインディング技
術（pole−bandwidth widing technique）を用いて達成
される。式（１）は以下の形式に書き直すことができ
る。
重要なスペクトルのセクションを強調するように修正さ
れる。これは周知のピール バンド幅ワインディング技
術（pole−bandwidth widing technique）を用いて達成
される。式（１）は以下の形式に書き直すことができ
る。
ｅ＝(t-Liri)THTH(t-Liri)． （２） 式（２）はさらに以下のように整理することができ
る。
る。
ｅ＝tTHTHt＋Liri THTHLiri−2Liri THTHt． （３） 式（３）の第１の項は任意のフレームに対してコンス
タントであり、コードブック104からのどのriベクトル
を用いるかの決定においてエラーの計算から落とされ
る。コードブック104内のri励振ベクトルの個々に対し
て、式（３）を解き、エラー基準ｅを最も低い値のｅを
もつriベクトルが選択されるように決定すべきである。
式（３）が解く前に、スケーリング係数Liを決定するこ
とが必要である。これはLiに対して部分導関数（partia
l derivative）を取り、これをゼロにセットすることに
よって簡単に遂行でき、これは以下の式を与える。
タントであり、コードブック104からのどのriベクトル
を用いるかの決定においてエラーの計算から落とされ
る。コードブック104内のri励振ベクトルの個々に対し
て、式（３）を解き、エラー基準ｅを最も低い値のｅを
もつriベクトルが選択されるように決定すべきである。
式（３）が解く前に、スケーリング係数Liを決定するこ
とが必要である。これはLiに対して部分導関数（partia
l derivative）を取り、これをゼロにセットすることに
よって簡単に遂行でき、これは以下の式を与える。
式（４）の分子は、通常、相互相関項と呼ばれ、分母
はエネルギー項と呼ばれる。このエネルギー項は相互相
関項より多くの計算を必要とする。この理由は相互相関
項では１つのベクトルを得るために１フレーム当たり最
後の３つの要素の積のみの計算が要求され、次に個々の
新たなベクトルriに対して、単に移項（トランスポー
ズ）された候補ベクトルとこの相互相関項の最後の３つ
の要素の計算結果としてのコンスタント ベクトルとの
間のドット積を取ることのみが必要であるためである。
はエネルギー項と呼ばれる。このエネルギー項は相互相
関項より多くの計算を必要とする。この理由は相互相関
項では１つのベクトルを得るために１フレーム当たり最
後の３つの要素の積のみの計算が要求され、次に個々の
新たなベクトルriに対して、単に移項（トランスポー
ズ）された候補ベクトルとこの相互相関項の最後の３つ
の要素の計算結果としてのコンスタント ベクトルとの
間のドット積を取ることのみが必要であるためである。
エネリギー項の場合は、最初にHriを計算し、次にこ
のトランスポーズを取り、次にHriとHriのトランスポー
ズの間の内積（inner product）を取ることが要求され
る。これは結果として多数のマトリクス及びベクトル演
算となり、多数の計算を必要とする。本発明は計算の数
を削減し、結果としての合成音声を向上させることを目
的とする。
のトランスポーズを取り、次にHriとHriのトランスポー
ズの間の内積（inner product）を取ることが要求され
る。これは結果として多数のマトリクス及びベクトル演
算となり、多数の計算を必要とする。本発明は計算の数
を削減し、結果としての合成音声を向上させることを目
的とする。
一部、本発明はこの目的を先行技術において用いられ
る無限インパルス応答LPCフィルタのかわりに有限イン
パルス応答LPCフィルタを用いることによって達成す
る。コンスタントの応答長をもつ有限インパルス応答フ
ィルタは先行技術によるのと異なる対称性をもつＨマト
リクスを与える。Ｈマトリクスはマトリクス表現で有限
インパルス応答フィルタの演算を表わす。フィルタが有
限インパルス応答フィルタであるため、このフィルタと
個々のベクトルriによって表わされる励振情報のたたみ
込みはサンプルのＲ番号によって表わされる有限数の応
答サンプルを生成するベクトルriの個々のサンプルを与
える。たたみ込み演算であるHri計算のマトリクス ベ
クトル演算が遂行されると、候補ベクトルri内の個々の
サンプルからの全てのＲ応答ポイントが１つに総和さ
れ、合成音声のフレームが生成される。
る無限インパルス応答LPCフィルタのかわりに有限イン
パルス応答LPCフィルタを用いることによって達成す
る。コンスタントの応答長をもつ有限インパルス応答フ
ィルタは先行技術によるのと異なる対称性をもつＨマト
リクスを与える。Ｈマトリクスはマトリクス表現で有限
インパルス応答フィルタの演算を表わす。フィルタが有
限インパルス応答フィルタであるため、このフィルタと
個々のベクトルriによって表わされる励振情報のたたみ
込みはサンプルのＲ番号によって表わされる有限数の応
答サンプルを生成するベクトルriの個々のサンプルを与
える。たたみ込み演算であるHri計算のマトリクス ベ
クトル演算が遂行されると、候補ベクトルri内の個々の
サンプルからの全てのＲ応答ポイントが１つに総和さ
れ、合成音声のフレームが生成される。
有限インパルス応答フィルタを表わすＨマトリクスは
Ｎ＋R xNマトリクスであり、ここで、Ｎはサンプル内の
フレーム長を表わし、そしてＲは複数のサンプル内の切
捨てインパルス応答の長さである。Ｈマトリクスのこの
形式を用いると、応答ベクトルHrはＮ＋Ｒの長さをも
つ。Ｈマトリクスのこの形式は以下の式（５）によって
表わされる。
Ｎ＋R xNマトリクスであり、ここで、Ｎはサンプル内の
フレーム長を表わし、そしてＲは複数のサンプル内の切
捨てインパルス応答の長さである。Ｈマトリクスのこの
形式を用いると、応答ベクトルHrはＮ＋Ｒの長さをも
つ。Ｈマトリクスのこの形式は以下の式（５）によって
表わされる。
以下の式（６）にて表わされるＨマトリクスのトラン
スポーズ（transpose）とＨマトリクス自体の積を考慮
する。
スポーズ（transpose）とＨマトリクス自体の積を考慮
する。
Ａ＝HTH （６） 式（６）はマトリクスＡを与えるが、これは以下の式
（７）によって表わされるようにＮ×Ｎ平方対称トエプ
リッツ（Toeplitz）である。
（７）によって表わされるようにＮ×Ｎ平方対称トエプ
リッツ（Toeplitz）である。
式（７）はＮが５のときHTH演算から得られるＡマト
リクスを表わす。式（５）からＲの値によってはマトリ
クスＡ内の幾つかの要素が０となることがわかる。例え
ば、Ｒ＝２の場合、要素A2、A3及びA4は０である。
リクスを表わす。式（５）からＲの値によってはマトリ
クスＡ内の幾つかの要素が０となることがわかる。例え
ば、Ｒ＝２の場合、要素A2、A3及びA4は０である。
第３図はこのベクトルが５つのサンプルを含む、つま
り、Ｎ＝５の場合の第１の候補ベクトルr1に対するエネ
ルギー項を示す。サンプルX0からX4は適応的コードブッ
ク104内に格納された最初の５つのサンプルである。第
２の候補ベクトルr2に対する式（４）のエネルギー項の
計算が第４図に示される。後者の数字は候補ベクトルの
みが変わり、また変化はX0サンプルの削除及びX5サンプ
ルの追加のみを伴うことを示す。
り、Ｎ＝５の場合の第１の候補ベクトルr1に対するエネ
ルギー項を示す。サンプルX0からX4は適応的コードブッ
ク104内に格納された最初の５つのサンプルである。第
２の候補ベクトルr2に対する式（４）のエネルギー項の
計算が第４図に示される。後者の数字は候補ベクトルの
みが変わり、また変化はX0サンプルの削除及びX5サンプ
ルの追加のみを伴うことを示す。
第３図に示されるエネルギー項の計算はスケーラー値
（scalar value）を与える。riに対するこのスケーラー
値は第４図に示される候補ベクトルr2に対するスケーラ
ー値をX5サンプルが加わり、X0サンプルが削除されてい
る点のみが異なる。有限インパルス応答フィルタの使用
に起因して導入される対称性及びトエプリッツ（Toepli
tz）特性による第４図に対するスケーラー値は以下の方
法にて簡単に計算できる。第１に、X0サンプルからの寄
与がこの寄与が第５図に示されるように簡単に決定でき
ることを認識することにより削除される。この寄与は、
これが単に項501と項502を巻きこむ掛け算及び加算演算
及び項504と項503を巻き込む掛け算及び加算演算のみに
基づくために削除できる。同様に、第６図は、項X5の追
加がこの寄与が項601と602を巻き込む演算及び項604と
項603を巻き込む演算に起因することを理解することに
より、スケーラー値に加えることができることを図解す
る。第５図に示される項の寄与を引き、第６図に示され
る項の影響を加えることにより、第４図に対するエネル
ギー項は第３図のエネルギー項から反復計算することが
できる。当業者においては、反復計算のこの方法がベク
トルriあるいはＡマトリクスのサイズを独立したもので
あることは明白である。この反復計算は適応的コードブ
ック104あるいはコードブック105内に含まれる候補ベク
トルを互いに比較することを可能とし、これにはコード
ブックから取られる個々の新たな励振ベクトルに対して
第５図及び第６図に示される追加の演算のみが要求され
る。
（scalar value）を与える。riに対するこのスケーラー
値は第４図に示される候補ベクトルr2に対するスケーラ
ー値をX5サンプルが加わり、X0サンプルが削除されてい
る点のみが異なる。有限インパルス応答フィルタの使用
に起因して導入される対称性及びトエプリッツ（Toepli
tz）特性による第４図に対するスケーラー値は以下の方
法にて簡単に計算できる。第１に、X0サンプルからの寄
与がこの寄与が第５図に示されるように簡単に決定でき
ることを認識することにより削除される。この寄与は、
これが単に項501と項502を巻きこむ掛け算及び加算演算
及び項504と項503を巻き込む掛け算及び加算演算のみに
基づくために削除できる。同様に、第６図は、項X5の追
加がこの寄与が項601と602を巻き込む演算及び項604と
項603を巻き込む演算に起因することを理解することに
より、スケーラー値に加えることができることを図解す
る。第５図に示される項の寄与を引き、第６図に示され
る項の影響を加えることにより、第４図に対するエネル
ギー項は第３図のエネルギー項から反復計算することが
できる。当業者においては、反復計算のこの方法がベク
トルriあるいはＡマトリクスのサイズを独立したもので
あることは明白である。この反復計算は適応的コードブ
ック104あるいはコードブック105内に含まれる候補ベク
トルを互いに比較することを可能とし、これにはコード
ブックから取られる個々の新たな励振ベクトルに対して
第５図及び第６図に示される追加の演算のみが要求され
る。
より一般的には、これら反復計算は数学的に以下のよ
うに表現できる。第１に、セットのマスキング マトリ
クスがIkとして定義される。ここで、最後の１つはＫ番
目の列（row）に現われる。
うに表現できる。第１に、セットのマスキング マトリ
クスがIkとして定義される。ここで、最後の１つはＫ番
目の列（row）に現われる。
これに加えて、単位マトリクスが以下にようにＩとし
て定義される。
て定義される。
さらに、シフティング マトリクスが以下にように定
義される。
義される。
トエプリッツ（Teoplitz）マトリクスに対しては、以
下の周知の定理があてはまる。
下の周知の定理があてはまる。
STAS＝（Ｉ−I1）Ａ（Ｉ−I1） （11） ＡあるいはHTHがトエプリッツであるため、エネルギ
ー項に対する反復計算は以下の表記法によって表現でき
る。第１に、rj+1ベクトルを関連するエネルギー項を以
下のようにEj+1と定義する。
ー項に対する反復計算は以下の表記法によって表現でき
る。第１に、rj+1ベクトルを関連するエネルギー項を以
下のようにEj+1と定義する。
これに加えて、ベクトルrj+1は新たなサンプルを含む
ベクトルと結合されたrjのシフトされたバージョンとし
て以下のように表わすことができる。
ベクトルと結合されたrjのシフトされたバージョンとし
て以下のように表わすことができる。
rj+1＝Srj＋（Ｉ−In-1）rj+1 （13） 式（11）の定理を用いてシフト マトリクスＳを削除
すると、式（12）は以下の形式に書き直すことができ
る。
すると、式（12）は以下の形式に書き直すことができ
る。
式（14）から、Ｉ及びＳマトリクスは幾つかの１を含
むが０が大勢を占めるため、式（14）の値を求めるのに
必要とされる計算の数は式（３）に要求される計算量よ
り大きく低減されることが明らかである。詳細な分析を
行なうと、式（14）の計算は2Q＋４浮動小数点の演算の
みを必要とすることがわかる。ここで、Ｑは数Ｒか数Ｎ
の小さい方のどちらかである。これは式（３）に要求さ
れる計算の数と比較して大きな簡素化である。この計算
の簡素化は無限インパルス応答フィルタでなく有限イン
パルス応答フィルタを用いることにより、またHTHマト
リクスのトエプリッツ（Teoplitz）特性によって達成さ
れる。
むが０が大勢を占めるため、式（14）の値を求めるのに
必要とされる計算の数は式（３）に要求される計算量よ
り大きく低減されることが明らかである。詳細な分析を
行なうと、式（14）の計算は2Q＋４浮動小数点の演算の
みを必要とすることがわかる。ここで、Ｑは数Ｒか数Ｎ
の小さい方のどちらかである。これは式（３）に要求さ
れる計算の数と比較して大きな簡素化である。この計算
の簡素化は無限インパルス応答フィルタでなく有限イン
パルス応答フィルタを用いることにより、またHTHマト
リクスのトエプリッツ（Teoplitz）特性によって達成さ
れる。
式（14）はコードブック104の通常のサーチにおいて
はエネルギー項を正しく計算する。ただし、いったん仮
想サーチングが開始されると、式（14）はもはやエネル
ギー項を正確に計算しなくなる。これは第２図のライン
204上のサンプル213によって図解される仮想サンプンが
２倍の速度で変化するためである。これに加えて、第２
図のサンプル214によって図解される通常のサーチのサ
ンプルが励振ベクトルの真ん中で変化する。この状況は
コードブック内の実際のサンプル、例えば、サンプル21
4をベクトルwiにて表わし、仮想セクション内のサンプ
ル、例えば、第２図のサンプル213をベクトルviによっ
て表わすことによって反復法にて解決できる。これに加
えて、仮想サンプルが総励振ベクトルの半分以下に制限
される。エネルギー項はこれら条件を用いて式（14）か
ら以下のように書き直すことができる。
はエネルギー項を正しく計算する。ただし、いったん仮
想サーチングが開始されると、式（14）はもはやエネル
ギー項を正確に計算しなくなる。これは第２図のライン
204上のサンプル213によって図解される仮想サンプンが
２倍の速度で変化するためである。これに加えて、第２
図のサンプル214によって図解される通常のサーチのサ
ンプルが励振ベクトルの真ん中で変化する。この状況は
コードブック内の実際のサンプル、例えば、サンプル21
4をベクトルwiにて表わし、仮想セクション内のサンプ
ル、例えば、第２図のサンプル213をベクトルviによっ
て表わすことによって反復法にて解決できる。これに加
えて、仮想サンプルが総励振ベクトルの半分以下に制限
される。エネルギー項はこれら条件を用いて式（14）か
ら以下のように書き直すことができる。
式（15）第１及び第３の項は以下の方法で計算的に整
理できる。式（15）の第１の項に対する反復は以下のよ
うに書き変えることができる。
理できる。式（15）の第１の項に対する反復は以下のよ
うに書き変えることができる。
そして、vjとvj+1の間の関係は以下のように書くこと
ができる。
ができる。
vj+1＝S2（Ｉ−Ip+1）vj＋（Ｉ−IN-2）vj+1 （17） これは、式（15）の第３の項を以下を用いて整理する
とを可能とする。
とを可能とする。
HTHvj+1＝S2HTHvj＋HTHS2（IpIp+1）vj ＋（Ｉ−IN-2）HTHS2（Ｉ−Ip+1）vj＋HTH（Ｉ−IN-2）
vj+1 （18） 変数ｐは現存の励振ベクトル内で現在用いられている
コードブック104内に実際に存在するサンプルの数であ
る。サンプルの数の一例が第２図のサンプル214によっ
て与えられる。式（15）の第２の項は式（18）によって
整理することができる。これは、vi THTが単にマトリク
ス演算のHTHviのトランスポーズであるためである。当
業者においては、実際のコードブック サンプルと仮想
サンプルのサーチとの間ではサーチの速度が異なること
は一目瞭然である。上に示される例では、仮想サンプル
は実際のサンプルの２倍の速度にてサーチされる。
vj+1 （18） 変数ｐは現存の励振ベクトル内で現在用いられている
コードブック104内に実際に存在するサンプルの数であ
る。サンプルの数の一例が第２図のサンプル214によっ
て与えられる。式（15）の第２の項は式（18）によって
整理することができる。これは、vi THTが単にマトリク
ス演算のHTHviのトランスポーズであるためである。当
業者においては、実際のコードブック サンプルと仮想
サンプルのサーチとの間ではサーチの速度が異なること
は一目瞭然である。上に示される例では、仮想サンプル
は実際のサンプルの２倍の速度にてサーチされる。
第７図は第１図の適用的サーチャー106をより詳細に
示す。前述のごとく、適応的サーチャー106は２つのタ
イプのサーチ動作、つまり、仮想サーチと順次サーチの
２つを遂行する。順次サーチ動作においては、サーチャ
ー106は適応的コードブック104からの１つの完全な候補
励振ベクトルにアクセスし、一方、仮想サーチにおいて
は、適応的サーチャー106はコードブック104からの部分
候補励振ベクトルにアクセスし、コードブック104から
アクセスされた候補ベクトルの最初の部分を第２図に示
されるようにこの候補励振ベクトルの後の部分に反復し
て入れる。仮想サーチ動作はブロック708からブロック7
12によって遂行され、順次サーチ動作はブロック702か
ら706によって遂行される。サーチディターミネータ701
は仮想サーチを遂行すべきか順次サーチを遂行すべきか
を決定する。候補セレクタ714は、コードブックが完全
にサーチされたか調べ、コードブックが完全にサーチさ
れていない場合は、セレクタ714は制御をサーチ ディ
ターミネータ701に戻す。
示す。前述のごとく、適応的サーチャー106は２つのタ
イプのサーチ動作、つまり、仮想サーチと順次サーチの
２つを遂行する。順次サーチ動作においては、サーチャ
ー106は適応的コードブック104からの１つの完全な候補
励振ベクトルにアクセスし、一方、仮想サーチにおいて
は、適応的サーチャー106はコードブック104からの部分
候補励振ベクトルにアクセスし、コードブック104から
アクセスされた候補ベクトルの最初の部分を第２図に示
されるようにこの候補励振ベクトルの後の部分に反復し
て入れる。仮想サーチ動作はブロック708からブロック7
12によって遂行され、順次サーチ動作はブロック702か
ら706によって遂行される。サーチディターミネータ701
は仮想サーチを遂行すべきか順次サーチを遂行すべきか
を決定する。候補セレクタ714は、コードブックが完全
にサーチされたか調べ、コードブックが完全にサーチさ
れていない場合は、セレクタ714は制御をサーチ ディ
ターミネータ701に戻す。
サーチ ディターミネータ701は経路122を介して受信
されるスペクトル重み付けマトリクス及び経路123を介
して受信される目標励振ベクトルに応答して完全なサー
チ コードブック104を管理する。候補ベクトルの第１
のグループは全部コードブック104から満たされ、必要
な計算がブロック702から706によって遂行され、候補励
振ベクトルの第２のグループはブロック708から712によ
って扱われ、ベクトルの部分が反復される。
されるスペクトル重み付けマトリクス及び経路123を介
して受信される目標励振ベクトルに応答して完全なサー
チ コードブック104を管理する。候補ベクトルの第１
のグループは全部コードブック104から満たされ、必要
な計算がブロック702から706によって遂行され、候補励
振ベクトルの第２のグループはブロック708から712によ
って扱われ、ベクトルの部分が反復される。
候補励振の第１のグループがコードブック104からア
クセスされている場合は、サーチ ディターミネータは
目標励振ベクトル、スペクトル重み付けマトリクス、及
びアクセスされるべき候補励振ベクトルのインデックス
を経路727を介して順次サーチ コントロール702に送
る。コントロール702は候補ベクトル インデックスに
応答してコードブック104にアクセスする。順次サーチ
コントロール702は次に目標励振ベクトル、スぺクト
ル重み付けマトリクス、インデックス、及び候補励振ベ
クトルを経路728を介してブロック703及び704に送る。
クセスされている場合は、サーチ ディターミネータは
目標励振ベクトル、スペクトル重み付けマトリクス、及
びアクセスされるべき候補励振ベクトルのインデックス
を経路727を介して順次サーチ コントロール702に送
る。コントロール702は候補ベクトル インデックスに
応答してコードブック104にアクセスする。順次サーチ
コントロール702は次に目標励振ベクトル、スぺクト
ル重み付けマトリクス、インデックス、及び候補励振ベ
クトルを経路728を介してブロック703及び704に送る。
ブロック704は経路728を介して受信された第１の候補
励振ベクトルに応答して式（３）のHTHt項に等しいテン
ポラリー ベクトル（temporary vector）を計算し、こ
のテンポラリー ベクトル及び経路728を介して受信さ
れた情報を経路729を介して相互相関計算器705に送る。
第１の候補ベクトルの後に、ブロック704は経路728上に
受信された情報を経路729に送る。計算器705は式（３）
の相互相関項を計算する。
励振ベクトルに応答して式（３）のHTHt項に等しいテン
ポラリー ベクトル（temporary vector）を計算し、こ
のテンポラリー ベクトル及び経路728を介して受信さ
れた情報を経路729を介して相互相関計算器705に送る。
第１の候補ベクトルの後に、ブロック704は経路728上に
受信された情報を経路729に送る。計算器705は式（３）
の相互相関項を計算する。
エネルギー計算器703は経路728上の情報に応答して式
（14）によって示される演算を遂行することによって式
（３）のエネルギー項を計算する。計算器703はこの値
を経路733を介してエラー計算器706に送る。
（14）によって示される演算を遂行することによって式
（３）のエネルギー項を計算する。計算器703はこの値
を経路733を介してエラー計算器706に送る。
エラー計算器706は経路730及び733を介して受信され
た情報に応答してエネルギー値と相互相関値を加えるこ
とによってエラー値を計算し、このエラー値を候補番
号、スケーリング係数、及び候補値とともに経路730を
介して候補セレクタ714に送る。
た情報に応答してエネルギー値と相互相関値を加えるこ
とによってエラー値を計算し、このエラー値を候補番
号、スケーリング係数、及び候補値とともに経路730を
介して候補セレクタ714に送る。
候補セレクタ714は経路732を介して受信された情報に
応答してそのエラー値が最も低い候補の情報を保持し、
経路732を介して起動されると経路731を介して制御をサ
ーチ ディターミネータ701に送る。
応答してそのエラー値が最も低い候補の情報を保持し、
経路732を介して起動されると経路731を介して制御をサ
ーチ ディターミネータ701に送る。
サーチ ディターミネータ701が候補ベクトルの第２
のグループがコードブック104からアクセスされるべき
ことを知ると、これは目標励振ベクトル、スペクトル重
み付けマトリクス、及び候補励振ベクトル インデック
スを経路720を介して仮想サーチ コントロール708に送
る。サーチ コントローラ708はコードブック104にアク
セスし、アクセスされたコード励振ベクトル及び経路72
0を介して受信された情報を経路721を介してブロック70
9及び710に送る。ブロック710、711及び712は、経路722
及び723を介してブロック704、705及び706によって遂行
されるのと同一タイプの演算を遂行する。ブロック709
はブロック703と同様に式（３）のエネルギー項を求め
る演算を遂行する。ただし、ブロック709はエネルギー
計算器703の場合は式（14）を用いるのに反して式（1
5）を用いる。
のグループがコードブック104からアクセスされるべき
ことを知ると、これは目標励振ベクトル、スペクトル重
み付けマトリクス、及び候補励振ベクトル インデック
スを経路720を介して仮想サーチ コントロール708に送
る。サーチ コントローラ708はコードブック104にアク
セスし、アクセスされたコード励振ベクトル及び経路72
0を介して受信された情報を経路721を介してブロック70
9及び710に送る。ブロック710、711及び712は、経路722
及び723を介してブロック704、705及び706によって遂行
されるのと同一タイプの演算を遂行する。ブロック709
はブロック703と同様に式（３）のエネルギー項を求め
る演算を遂行する。ただし、ブロック709はエネルギー
計算器703の場合は式（14）を用いるのに反して式（1
5）を用いる。
個々の候補ベクトル インデックス、スケーリング係
数、候補ベクトル、及び経路724を介して受信されるエ
ラー値に対して、候補セレクタ714は候補ベクトル、ス
ケーリング係数、及び最も低いエラー値をもつベクトル
のインデックスを保持する。候補ベクトルの全てが処理
された後、候補セレクタ714は最も低いエラー値をもつ
選択された候補ベクトルのインデックス及びスケーリン
グ係数を経路125を介してエンコーダ109に送り、選択さ
れた励振ベクトルを経路127を介して加算器108、そして
経路127を介して確率的サーチャー107に送る。
数、候補ベクトル、及び経路724を介して受信されるエ
ラー値に対して、候補セレクタ714は候補ベクトル、ス
ケーリング係数、及び最も低いエラー値をもつベクトル
のインデックスを保持する。候補ベクトルの全てが処理
された後、候補セレクタ714は最も低いエラー値をもつ
選択された候補ベクトルのインデックス及びスケーリン
グ係数を経路125を介してエンコーダ109に送り、選択さ
れた励振ベクトルを経路127を介して加算器108、そして
経路127を介して確率的サーチャー107に送る。
第８図は仮想サーチ コントロール708をより詳細に
示す。適応的コードブック アクセス801は経路720を介
して受信させた候補インデックスに応答して、コードブ
ック104にアクセスし、アクセスされた候補励振ベクト
ル及び経路720を介して受信された情報を経路803を介し
てサンプル リピータ802に送る。サンプル リピータ8
02は候補ベクトルに応答して、１つの完全な候補ベクト
ルを得るために候補ベクトルの最初の部分を候補ベクト
ルの最後の部分に反復して入れる。こうして得られた完
全な候補励振ベクトルが次に経路721を介して第７図の
ブロック709及び710に送られる。
示す。適応的コードブック アクセス801は経路720を介
して受信させた候補インデックスに応答して、コードブ
ック104にアクセスし、アクセスされた候補励振ベクト
ル及び経路720を介して受信された情報を経路803を介し
てサンプル リピータ802に送る。サンプル リピータ8
02は候補ベクトルに応答して、１つの完全な候補ベクト
ルを得るために候補ベクトルの最初の部分を候補ベクト
ルの最後の部分に反復して入れる。こうして得られた完
全な候補励振ベクトルが次に経路721を介して第７図の
ブロック709及び710に送られる。
第９図はエネルギー計算器901の式（18）によって示
される演算を遂行するための動作をより詳細に示す。実
際のエネルギー成分計算器901は式（18）の第１の項に
よって要求される演算を遂行し、この結果を経路911を
介して加算器905に送る。テンポラリー仮想ベクトル計
算器902は項HTHviを式（18）に従って計算し、この結果
を経路721を介して受信された情報とともに経路910を介
して計算器903及び904に送る。経路910上の情報に応答
して、混合エネルギー成分計算器903は式（15）の第２
の項によって要求される演算を遂行し、この結果を経路
913を介して加算器905に送る。経路910上の情報に応答
して、仮想エネルギー成分計算器904は式（15）の第３
の項によって要求される演算を遂行する。加算器905は
経路911、912、及び913上の情報に応答してエネルギー
値を計算し、この値を経路726上に送る。
される演算を遂行するための動作をより詳細に示す。実
際のエネルギー成分計算器901は式（18）の第１の項に
よって要求される演算を遂行し、この結果を経路911を
介して加算器905に送る。テンポラリー仮想ベクトル計
算器902は項HTHviを式（18）に従って計算し、この結果
を経路721を介して受信された情報とともに経路910を介
して計算器903及び904に送る。経路910上の情報に応答
して、混合エネルギー成分計算器903は式（15）の第２
の項によって要求される演算を遂行し、この結果を経路
913を介して加算器905に送る。経路910上の情報に応答
して、仮想エネルギー成分計算器904は式（15）の第３
の項によって要求される演算を遂行する。加算器905は
経路911、912、及び913上の情報に応答してエネルギー
値を計算し、この値を経路726上に送る。
統計的サーチャー107は第７図に示されるブロック701
から706及び714と類似するブロックを含む。ただし、サ
ーチ ディターミネータ701は経路123を介して受信され
た目標励振から経路127を介して受信された選択された
候補励振ベクトルを引くことによって第２の目標励振ベ
クトルを形成する。これに加えて、常にディターミネー
タは制御をコントローラ702で送る。
から706及び714と類似するブロックを含む。ただし、サ
ーチ ディターミネータ701は経路123を介して受信され
た目標励振から経路127を介して受信された選択された
候補励振ベクトルを引くことによって第２の目標励振ベ
クトルを形成する。これに加えて、常にディターミネー
タは制御をコントローラ702で送る。
上に説明の実施態様は単に本発明の原理を図解するも
のであり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく
他の構成を設計できることは明白である。
のであり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく
他の構成を設計できることは明白である。
第１図は本発明の主題であるボコーダのアナライザー及
びシンセサイザー セクションをブロック図で形成で示
し； 第２図は本発明の主題である仮想サーチ技法を用いての
コードブック104からの励振ベクトルの生成をグラフ形
式で示し； 第３図から第６図は最良候補ベクトルを選択するために
用いられるベクトル及びマトリクス演算をグラフ形式で
示し； 第７図は第１図の適応的サーチャー106をより詳細に示
し； 第８図は第７図の仮想サーチ コントロール708をより
詳細に示し；そして 第９図は第７図のエネルギー計算器709をより詳細に示
す。 （主要部分の符号の説明） 101……LPCアナライザー 102……目標励振計算器 103……スペクトル重み計算器 104……適応コードブック
びシンセサイザー セクションをブロック図で形成で示
し； 第２図は本発明の主題である仮想サーチ技法を用いての
コードブック104からの励振ベクトルの生成をグラフ形
式で示し； 第３図から第６図は最良候補ベクトルを選択するために
用いられるベクトル及びマトリクス演算をグラフ形式で
示し； 第７図は第１図の適応的サーチャー106をより詳細に示
し； 第８図は第７図の仮想サーチ コントロール708をより
詳細に示し；そして 第９図は第７図のエネルギー計算器709をより詳細に示
す。 （主要部分の符号の説明） 101……LPCアナライザー 102……目標励振計算器 103……スペクトル重み計算器 104……適応コードブック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル ジョン クラシンスキー アメリカ合衆国 60139 イリノイズ, グレンデール ハイツ フェアウェイ ドライブ 1407
Claims (8)
- 【請求項１】合成装置で符号化音声情報から音声を再生
するため該合成装置に送信する符号化音声情報を発生す
る方法であって、該音声が複数のフレームからなり、個
々のフレームが複数のサンプルをもつ音声ベクトルによ
って表されている方法において、 現在の音声ベクトルに応答して目標励振ベクトルを計算
するステップ（102）； 該目標励振ベクトルをもつオーバラッピング テーブル
内に格納されたデータであって、先のフレームからの励
振ベクトルにおけるサンプルの線形アレイであるデータ
をアクセスすることにより生成される複数の候補励振ベ
クトルの個々に対するエラー値を計算するステップ（10
6、104）；及び 該テーブル内の最も小さなエラー値をもつものとして選
択された候補励振ベクトルの位置を定義する情報及び該
現在の音声ベクトルに対し音声を再生するためのフィル
タ係数を送出するステップ（109）とからなり、 該テーブルのアクセスはアクセスされたデータが１つの
励振ベクトルとして利用されるサンプルのフルセットを
構成しない仮想サーチにおいて継続され、その場合の仮
想サーチにおける目標励振ベクトルのグループは励振ベ
クトルのフルセットを構成するサンプルがない部分にア
クセスされたデータの一部をくり返すことにより生成さ
れており、それによって音声における有声領域と無声領
域との間の音声遷移の際の応答が改善されている符号化
音声情報を発生する方法。 - 【請求項２】該目標励振ベクトルを計算するステップ
が、該現在の音声ベクトル内のサンプルの数に等しいウ
ィンドウをシフトし該候補励振ベクトルの個々を生成
し、これによって、該グループの候補励振ベクトルを生
成していること（801）を特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】該グループ内に含まれる候補励振ベクトル
以外の候補励振ベクトルが全部該テーブルから順にアク
セスされたサンプルにて満たされている順次サーチが行
われていることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】該現在の音声ベクトルに応答してフィルタ
係数のセットを計算するステップ（101）；及び 該現在の音声ベクトルに対する該フィルタ係数に基づい
て有限インパルス応答フィルタを生成するためにトエプ
リッツ（Toeplitz）形式のスペクトル重み付けマトリク
スを計算するステップ（103）を含む請求項３記載の方
法。 - 【請求項５】該目標励振ベクトルを計算するステップ
が、 該目標励振ベクトル及び選択された励振ベクトルからテ
ンポラリー励振ベクトルを計算するステップ； 該テンポラリー励振ベクトル、該スペクトル重み付けマ
トリクス及び別のオーバラッピング テーブル内に格納
された複数の他の候補励振ベクトルの個々に応答して相
互相関値を計算するステップ（705、711）； 該テンポラリー励振ベクトル、該スペクトル重み付けマ
トリクス及び該他の候補励振ベクトルの個々に応答して
該他の候補励振ベクトルの個々に対するエネルギー値を
反復的に計算するステップ（703、709）； 個々の該相互相関値及び該他の候補励振ベクトルの個々
に対するエネルギー値に応答して該他の候補励振ベクト
ルの個々に対するエラー値を計算するステップ（706、7
12）；及び 最も小さなエラー値をもつ他の候補励振ベクトルを選択
するステップ（714）を含み； 該送出するステップがさらに該現在の音声ベクトルに対
する該音声を再生するために該他のテーブル内の該選択
された他の候補励振ベクトルの位置を送出するステップ
を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】該仮想サーチ又は該順次サーチが実行され
ているかどうかを決定するステップ（701）を含み、 該エネルギー値を反復的に計算するステップが順次サー
チ（703）においては明細書の式（14）に従って計算を
行い、そして仮想サーチ（705）においては明細書の式
（15）に従って計算をしていることを特徴とする請求項
５に記載の方法。 - 【請求項７】合成装置で符号化音声情報から音声を再生
するため該符号化音声情報を発生する装置であって、該
音声が複数のフレームからなり、個々のフレームが複数
のサンプルをもつ音声ベクトルによって表されている装
置において、 現在の音声ベクトルに応答して目標励振ベクトルを計算
する手段（102）； 該目標励振ベクトルをもつオーバラッピング テーブル
内に格納されたデータであって、先のフレームからの励
振ベクトルにおけるサンプルの線形アレイであるデータ
をアクセルすることにより生成される複数の候補励振ベ
クトルの個々に対するエラー値を計算する手段（106,10
4）；及び 該テーブル内の最も小さなエラー値をもつものとして選
択された候補励振ベクトルの位置を定義する情報及び該
現在の音声ベクトルに対し音声を再生するためのフィル
タ係数を送出する手段（109）を含み、 該テーブルのアクセスはアクセスされたデータが１つの
励振ベクトルとして利用されるサンプルのフルセットを
構成しない仮想サーチにおいて継続され、その場合の仮
想サーチにおける目標励振ベクトルのグループは励振ベ
クトルのフルセットを構成するサンプルがない部分にア
クセスされたデータの一部をくり返すことにより生成さ
れており、それによって音声における有声領域と無声領
域との間の音声遷移の際の応答が改善されている符号化
音声情報を発生する装置。 - 【請求項８】該現在の音声ベクトルに応答してフィルタ
係数のセットを決定するための手段（101）； 該フィルタ係数のセットから有限インパルス応答フィル
タを表す情報を計算するための手段（103）； 該候補励振ベクトルと該目標励振ベクトルの各々におけ
る有限インパルス応答フィルタ情報に応答して、該仮想
サーチにおいて生成された複数の候補励振ベクトルの各
々に対するエラー値を反復的に計算する手段（708、70
9、710、711、712）；及び 最も小さなエラー値をもつ該候補励振ベクトルを選択す
るための手段（714）を含むことを特徴とする請求項７
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US067,650 | 1987-06-26 | ||
| US07/067,650 US4910781A (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Code excited linear predictive vocoder using virtual searching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6440899A JPS6440899A (en) | 1989-02-13 |
| JP2892011B2 true JP2892011B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=22077439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155116A Expired - Lifetime JP2892011B2 (ja) | 1987-06-26 | 1988-06-24 | 仮想サーチを用いたコード励振線形予測ボコーダ |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4910781A (ja) |
| EP (1) | EP0296764B1 (ja) |
| JP (1) | JP2892011B2 (ja) |
| KR (1) | KR0128066B1 (ja) |
| AT (1) | ATE80489T1 (ja) |
| AU (1) | AU595719B2 (ja) |
| CA (1) | CA1336455C (ja) |
| DE (1) | DE3874427T2 (ja) |
| HK (1) | HK96493A (ja) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899385A (en) * | 1987-06-26 | 1990-02-06 | American Telephone And Telegraph Company | Code excited linear predictive vocoder |
| DE68922134T2 (de) * | 1988-05-20 | 1995-11-30 | Nippon Electric Co | Überträgungssystem für codierte Sprache mit Codebüchern zur Synthetisierung von Komponenten mit niedriger Amplitude. |
| US5359696A (en) * | 1988-06-28 | 1994-10-25 | Motorola Inc. | Digital speech coder having improved sub-sample resolution long-term predictor |
| EP0364647B1 (en) * | 1988-10-19 | 1995-02-22 | International Business Machines Corporation | Improvement to vector quantizing coder |
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