JP3713288B2 - 音声復号装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、音声符号化パラメータを受けて元の音声を復号再生する音声復号装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車電話等の移動体通信システムに用いられる音声符号化／復号装置は、低ビットレート化のほかに、移動端末がビルの谷間等のような電界強度の低い場所を通ることによって符号誤りが生じた場合でも良好な音声を再生できることが要求される。特公昭５８−４９８７４号公報に記載された音声合成装置は、このような要求に応えるものとして提案された従来の音声復号装置の例である。
【０００３】
図４は、この従来の音声復号装置のブロック図であり、１は入力端子、２は出力端子、３は再生中継復調回路、４は合成回路、５は瞬断時と瞬断回復時を検出する瞬断検出回路、６は分析パラメータの１組を遅延記憶する遅延記憶回路、７はスイッチである。
【０００４】
この従来装置において、入力端子１から入力された受信信号は再生中継復調回路３によって再生中継復調され、ディジタル信号の分析パラメータに変換されて遅延記憶回路６とスイッチ７に出力される。瞬断時でない場合、瞬断検出回路５は瞬断でないことを検出し、これを遅延記憶回路６とスイッチ７に出力する。遅延記憶回路６は瞬断検出回路５からの信号に基づいて、再生中継復調回路３からの分析パラメータを入力して順次遅延記憶する。スイッチ７は、瞬断検出回路５からの信号に基づいて再生中継復調回路３と合成回路４とを接続する。合成回路４は、スイッチ７を介して再生中継復調回路３の出力信号に基づいて音声信号を復元し、出力端子２に出力する。
【０００５】
入力端子１からの入力信号に瞬断が生じた場合は、瞬断検出回路５でそれを検出し、この情報を遅延記憶回路６とスイッチ７に出力する。遅延記憶回路６は、瞬断検出回路５からの瞬断情報により再生中継復調回路３からの入力信号を遅延記憶するのを止め、記憶内容を古い順に順次スイッチ７に繰り返し出力する。遅延記憶回路６は分析パラメータ１組の記憶容量を持っているので、ちょうど１組前の分析パラメータがスイッチ７に出力される。スイッチ７は、瞬断検出回路５からの瞬断情報に基づいて遅延記憶回路６と合成回路４を接続する。合成回路４は、この遅延記憶回路６からの入力信号に基づいて音声信号に復元し、出力端子２に出力する。瞬断が回復すると、瞬断検出回路５が瞬断回復時を検出し、瞬断回復情報を遅延記憶回路６とスイッチ７に出力する。このときは前述の瞬断でない場合の動作に戻る。
【０００６】
このように従来の音声復号装置では、電波の瞬断によって音声符号化パラメータに誤りが生じた場合、正常時に入力した１組の音声符号化パラメータに基づいて音声を再生しているので、符号誤りが生じた場合でも音質の大きな劣化を防止することができる。しかしながら、瞬断検出回路５の検出能力には限界があり、どのような検出法を用いたとしても、誤検出を起こすことがあり得る。従って、瞬断検出回路５の検出能力以上の誤りが発生した場合、再生音声の音質が大きく劣化することがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の音声復号装置では瞬断検出回路の検出能力に限界があるため、瞬断を誤検出することがあり、瞬断によって符号誤りがあったフレームでも誤りなしと検出する可能性がある。このような場合、符号誤りがあるにも拘らず検出されなかったフレームの音声符号化パラメータを記憶してしまい、この音声符号化パラメータに基づいて音声を再生するため、復号音声の音質が劣化するという問題があった。
本発明は、音声符号化パラメータの誤りの誤検出による再生音声の音質劣化を防止できる音声復号装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、単位区間毎に入力される音声符号化パラメータに基づいて復号を行って音声信号を再生する音声復号装置において、前記入力される音声符号化パラメータの誤りを検出する誤り検出手段と、前記入力される音声符号化パラメータの少なくとも１組を前記誤り検出手段により誤りが検出されない複数の単位区間にわたり記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された過去の複数の単位区間にわたる音声符号化パラメータに基づいて音声符号化パラメータを再生するパラメータ再生手段と、
前記誤り検出手段により誤りが検出されない単位区間については前記入力される音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生し、前記誤り検出手段により誤りが検出された単位区間については前記パラメータ再生手段により再生された音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生する再生手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
より具体的には、上記パラメータ再生手段として記憶手段から読み出された過去の複数の単位区間にわたる音声符号化パラメータの補間演算を行う補間手段を設け、誤り検出手段により誤りが検出された単位区間については補間手段により得られた音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、本発明においては記憶手段から読み出された過去の複数の単位区間にわたる音声符号化パラメータのうち最も信頼性の高い音声符号化パラメータを選択する選択手段を設け、誤り検出手段により誤りが検出された単位区間については、再生手段において該選択手段により選択された音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生するようにしてもよい。
【００１１】
【作用】
本発明に係る音声復号装置においては、誤り検出手段によって入力された音声符号化パラメータの符号誤りの有無が検出され、誤りが検出されない単位区間では、入力した音声符号化パラメータに基づいて再生手段で音声が再生されるとともに、記憶手段によって音声符号化パラメータの少なくとも１組が記憶される。このようにして、記憶手段では誤りが検出されない複数の単位区間の音声符号化パラメータが記憶され、さらにこの記憶手段から読み出された過去の複数の単位区間の符号化パラメータについて例えば補間演算が補間手段で行われる。そして、誤りが検出された単位区間では、この補間手段で得られた音声符号化パラメータに基づいて音声が再生される。
【００１２】
ここで、入力した音声符号化パラメータに誤りが生じているにも拘らず、誤り検出手段の誤検出により誤りなしと検出された場合でも、そのような誤検出が２つ以上の単位区間にわたり連続して発生する確率は非常に少ない。従って、誤りなしと検出された複数の単位区間の音声符号化パラメータの補間演算を行うと、いずれかの単位区間の音声符号化パラメータが誤っていても、他の誤りの生じていない単位区間の音声符号化パラメータによって、その誤りの影響が緩和される結果、補間演算により得られた音声符号化パラメータの信頼性が向上するので、一つの単位区間のみの音声符号化パラメータに基づいて音声を再生する従来の方式に比較して、音質の劣化は著しく少なくなる。
【００１３】
また、誤りなしと検出された複数の単位区間の音声符号化パラメータの信頼性を何らかの手段により判定し、その判定結果に基づいても最も信頼性の高い音声符号化パラメータを用いて音声の再生を行うようにしても、同様に再生音声の音質劣化は低減される。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例に係る音声復号装置のブロック図である。この実施例の音声復号装置は、入力端子１００に入力される音声符号化パラメータを復号する符号化パラメータ復号器１０１と、入力される音声符号化パラメータの誤りを検出する誤り検出回路１０２と、スイッチ１０３と、誤り検出回路１０２により“誤りなし”と検出されたフレーム（単位区間）の音声符号化パラメータを記憶する第１および第２の記憶回路１０４，１０５と、これらの記憶回路１０４，１０５から読み出された音声符号化パラメータの補間演算を行う補間回路１０６と、符号化パラメータ復号器１０１の出力と補間回路１０６の出力のいずれかを選択するスイッチ１０７と、このスイッチ１０７により選択された音声符号化パラメータから元の音声を合成して再生し、出力端子１０９に出力する音声合成器１０８により構成される。また、スイッチ１０３、補間回路１０６およびスイッチ１０７は、誤り検出回路１０２の出力によって制御される。
【００１５】
次に、本実施例に係る音声復号装置の動作について説明する。
入力端子１００には、図示しない送信側の音声符号化装置から送信された複数の音声符号化パラメータがフレーム単位で入力される。これらの音声符号化パラメータは、例えば音声符号化装置の符号化方式がＣＥＬＰ(Code Excited Linear Prediction)方式の場合を例にとると、ＬＰＣ分析パラメータ、合成フィルタの駆動信号、音声信号のピッチおよびゲインといったパラメータである。また、これらの音声符号化パラメータは、誤り訂正符号化されて伝送される。
【００１６】
入力端子１００に入力されたこれらの音声符号化パラメータは、符号化パラメータ復号器１０１によって復号され、さらにスイッチ１０３，１０７に出力される。
【００１７】
また、入力端子１００に入力された音声符号化パラメータは誤り検出回路１０２にも入力され、ここで符号誤りがあるかどうかが検出される。スイッチ１０３，１０７は、誤り検出回路１０２の出力によって制御される。すなわち、誤り検出回路１０２の出力が“誤りなし”を示している場合、スイッチ１０７は符号化パラメータ復号器１０１によって復号された音声符号化パラメータを選択して音声合成器１０８へ送る。また、このときスイッチ１０３はオンとなって、符号化パラメータ復号器１０１により復号された音声符号化パラメータを第１の記憶回路１０４に送る。第１の記憶回路１０４は、それまで記憶保持していた内容を第２の記憶回路１０５に出力した後、スイッチ１０３を介して入力した新たな音声符号化パラメータを記憶すると同時に、それまで記憶保持していた内容を補間回路１０６へ出力する。一方、第２の記憶回路１０５はそれまで記憶保持していた内容をクリアした後、第１の記憶回路１０４から入力された内容を記憶する。
【００１８】
このようにして、第１および第２の記憶回路１０４，１０５には、誤り検出回路１０２により符号誤りが検出されなかったフレームの音声符号化パラメータが新しい順に２フレーム分記憶保持される。
【００１９】
次に、誤り検出回路１０２の出力が“誤りあり”を示している場合には、スイッチ１０３がオフとなって、誤りが検出された音声符号化パラメータの記憶回路１０４への入力が阻止されるとともに、補間回路１０６によって第１および第２の記憶回路１０４，１０５の内容に基づいて音声符号化パラメータの補間演算が行われる。具体的には、例えば音声符号化パラメータに一つであるＬＰＣ分析パラメータとしてＬＳＰパラメータを用いた場合、補間回路１０６は次式に従ってＬＳＰパラメータの補間を行う。
【００２０】
ωｉ（ｎ）＝αωｉ（ｎ−１）＋（１−α）ωｉ（ｎ−２） （１）
ここで、１≦ｉ≦ＰでＰは分析次数、ωｉ（ｎ）は現在のフレームのＬＳＰパラメータ、ωｉ（ｎ−１），ωｉ（ｎ−２）はそれぞれ記憶回路１０４，１０５に記憶保持されているＬＳＰパラメータであり、“誤りなし”と検出されたフレームのＬＳＰパラメータのうちで１番目と２番目に新しいパラメータである。
【００２１】
また、αはωｉ（ｎ−１）とωｉ（ｎ−２）を加重平均するための０＜α＜１なる係数であり、より現実的には例えば０．８＜α＜１の範囲に設定される。このように、ωｉ（ｎ−１）に対する加重係数αをωｉ（ｎ−２）に対する加重係数（α−１）より大きくする理由は、ωｉ（ｎ−１）の方が補間演算結果として実際に要求される音声符号化パラメータに時間的に近いためである。
【００２２】
誤り検出回路１０２の出力が“誤りあり”を示した場合、補間回路１０６により上記のようにして補間演算された音声符号化パラメータがスイッチ１０７によって選択され、音声合成器１０８に入力される。音声合成器１０８は、入力された音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生し、出力端子１０２へ出力する。
【００２３】
このように本実施例では、誤りが検出されたフレームの音声符号化パラメータの少なくとも１組（上記例ではＬＳＰパラメータ）については、過去に誤りが検出されなかった２つのフレームのパラメータを加重平均して補間したパラメータで代用している。誤り検出回路１０２の検出能力には限界があるために、誤検出の可能性があることは前述した通りであるが、誤検出が重ねて発生する確率は非常に少ないため、本実施例のように２つのフレームの音声符号化パラメータを加重平均することにより補間したパラメータの信頼性は大きく向上し、これを音声信号の復号再生に用いることにより、符号誤りが生じたフレームでの再生音声の音質劣化を防ぐことができる。また、従来方式では音声符号化パラメータの補間をいわば１つのフレームのパラメータに基づいて行っていたのに対し、本実施例においては２つのフレームのパラメータに基づいて行っているため、補間精度が向上し、再生音声の品質がさらに向上する効果も期待できる。
【００２４】
なお、上記実施例では２つのフレームの音声符号化パラメータを記憶保持し、その内容に基づいて、誤ったフレームのパラメータを２次の補間によって求める構成としたが、記憶回路の数を増やして、より高次の補間を行う構成としてもよい。この場合、誤りの誤検出による影響をより小さくすると共に、補間精度をより高くする効果がある。
【００２５】
（実施例２）
図２は、本発明の他の実施例に係る復号装置の構成を示すブロック図である。図１に示した実施例と同一部分に同一符号を付して相違点を中心に説明すると、本実施例では音声符号化パラメータの補間を移動平均によって行っている点が図１の実施例と異なる。
【００２６】
すなわち、図２においては誤り検出回路１０２の出力が“誤りなし”を示したときに符号化パラメータ復号器１０１により復号された音声符号化パラメータが第１の記憶回路１０４で記憶保持される。補間回路２０２は係数乗算器２０３，２０４と加算器２０５および第２の記憶回路２０６からなり、記憶回路２０６は誤り検出回路１０２の出力が“誤りなし”を示したフレーム単位で内容を記憶保持するように制御される。この実施例の場合、音声符号化パラメータの補間値は次式により計算される。
【００２７】
Ωｉ＝βΩｉ＋（１−β）ωｉ（ｎ−１） （２）
ここで、ΩｉはＬＳＰパラメータの補間値で、加算器２０５の出力、ωｉ（ｎ−１）は誤り検出回路１０２の出力が“誤りなし”を示したフレームのＬＳＰパラメータ、（１−β）は乗算器２０３の係数、βは乗算器２０４の係数（移動平均の係数）である。
【００２８】
本実施例によれば、音声符号化パラメータの補間を過去の誤りなしの全フレームのパラメータを移動平均することにより行うため、補間パラメータの信頼性および補間精度が向上する。さらに、２個の係数乗算器２０３，２０４と加算器２０５および１個の記憶回路２０６で構成される補間回路２０２によって高次の補間を行うため、図１の実施例のような単純な加算平均により高次の補間を実現する場合に比較して回路規模を小さくできるという利点もある。
【００２９】
なお、以上の各実施例では音声符号化パラメータの補間演算をフレーム単位で行ったが、サブフレーム単位で行ってもよい。その場合、補間に用いるパラメータの相関が強くなるため、補間精度が向上する効果がある。
【００３０】
（実施例３）
図３は、本発明のさらに別の実施例に係る音声復号装置の構成を示すブロック図である。図１に示した実施例と同一部分に同一符号を付して相違点を中心に説明すると、本実施例では信頼性判定部３０１とスイッチ３０２を設け、音声符号化パラメータの補間を行う代わりに、第１および第２の記憶回路１０４，１０５に記憶保持された音声符号化パラメータを選択的に切り替えて音声信号の復号再生に用いる点が図１の実施例と異なっている。
【００３１】
第１および第２の記憶回路１０４，１０５は、誤り検出回路１０２の出力が“誤りなし”を示したときに符号化パラメータ復号器１０１により復号された音声符号化パラメータをそれぞれ記憶している。信頼性判定部３０１は、これら記憶回路１０４，１０５に記憶保持されている音声符号化パラメータのうち、過去の音声符号化パラメータとの連続性が良くなる方を信頼性の高いものと判定し、その判定結果に基づいてスイッチ３０２を制御する。そして、誤り検出回路１０２が“誤りあり”と検出したときには、スイッチ３０２で選択された音声符号化パラメータがスイッチ１０７で選択され、これに基づいて音声合成器１０８で音声が復号再生される。
【００３２】
なお、記憶回路１０４，１０５に記憶保持された音声符号化パラメータを選択する際には、上述した過去の音声符号化パラメータとの連続性を考慮する方法の他、音声符号化パラメータに含まれるフィルタ係数について、フィルタがより安定となるようなフィルタ係数を含む音声符号化パラメータをより信頼性が高いものとして判定してもよい。また、音声符号化パラメータに含まれる電力係数について、過去の音声符号化パラメータに含まれる電力係数からの変化がより滑らかに変化する電力係数を含む音声符号化パラメータをより信頼性が高いものとして判定してもよい。
【００３３】
このように本実施例によれば、誤りが検出されたフレームの音声符号化パラメータについては、複数の記憶回路１０４，１０５に記憶保持されている誤りが検出されなかったときの音声符号化パラメータのうち信頼性の最も高いパラメータを選択して音声の再生に用いることにより、符号誤りが生じたフレームの再生音声の音質劣化を防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば音声符号化パラメータに誤りがあった場合には、過去の誤りなしと判定された複数の単位区間の音声符号化パラメータに基づいて音声を再生して出力するため、誤り検出の誤検出による音質劣化を防ぐとともに、符号誤り時の音声符号化パラメータの補間を精度よく行うことができるので、再生音質が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る音声復号装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の他の実施例に係る音声復号装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明のさらに別の実施例に係る音声復号装置の構成を示すブロック図
【図４】従来の音声復号装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１００…入力端子
１０１…符号化パラメータ復号器
１０２…誤り検出回路
１０３…スイッチ
１０４…第１の記憶回路
１０５…第２の記憶回路
１０６…補間回路
１０７…スイッチ
１０８…音声合成器
１０９…出力端子
２０２…補間回路
２０３…係数乗算器
２０４…係数乗算器
２０５…加算器
２０６…記憶回路
３０１…信頼性判定部
３０２…スイッチ

Claims (1)

1. 単位区間毎に入力される音声符号化パラメータに基づいて復号を行って音声信号を再生する音声復号装置において、
   前記入力される音声符号化パラメータの誤りを検出する誤り検出手段と、
   前記入力される音声符号化パラメータの少なくとも１組を前記誤り検出手段により誤りが検出されない複数の単位区間にわたり記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段から読み出された過去の複数の単位区間にわたる音声符号化パラメータのうち、過去の音声符号化パラメータに含まれる電力係数からの変化がより滑らかに変化する電力係数を含む音声符号化パラメータほど信頼性が高いものとして判定して最も信頼性の高い音声符号化パラメータを選択する選択手段と、
   前記誤り検出手段により誤りが検出されない単位区間については前記入力される音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生し、前記誤り検出手段により誤りが検出された単位区間については前記選択手段により選択された音声符号化パラメータに基づいて音声信号を再生する再生手段とを備えたことを特徴とする音声復号装置。

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