JPH1020888A - 音声符号化・復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル通信において音声信号を圧縮する
音声符号化・復号化装置において、優れた出力音声信号
を得ることを目的とする。 【解決手段】 符号化装置１００に、高調波振幅とピッ
チ周波数と有声無声判定からスペクトル包絡と高調波ス
ペクトルを算出する高調波スペクトル合成手段１０８
と、音声スペクトルと高調波スペクトルからスペクトル
残差を求めるスペクトル残差算出手段１０９と、スペク
トル残差を平滑化して符号化するスペクトル残差符号化
手段１１０を設け、復号化装置１１０に、高調波スペク
トル合成手段１２５と、スペクトル残差符号とスペクト
ル包絡からスペクトル残差を求め出力するスペクトル残
差復号化手段１２６を設けることにより、有声と判定さ
れた帯域を正弦波とその残差でモデル化し符号化・復号
化することで、より自然な合成音声を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル通信に
おいて音声信号を圧縮する音声符号化・復号化装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタル通信の発達にともな
い、音声を効率よく伝送・記録するための音声圧縮技術
への要望が大きい。ＩＭＢＥ符号化法は、低ビットレー
トで音質のよい符号化方法の１つとして知られている。

【０００３】従来、ＩＭＢＥ方式の音声符号化・復号化
装置としては、Digital Voice System Inc. 編の INMAR
SAT-M MODULE 1 Appendices に記載されたものが知られ
ている。

【０００４】図９に従来の音声符号化・復号化装置の構
成を示す。図９において、１０は符号化装置、２０は復
号化装置である。符号化装置１０において、１は入力音
声信号を入力とし、フレーム音声信号を出力とするバッ
ファである。２はフレーム音声信号を入力とし、ピッチ
周波数を出力とするピッチ周波数推定手段である。３は
ピッチ周波数を入力とし、ピッチ周波数符号を出力とす
るピッチ周波数符号化手段である。４はフレーム音声信
号を入力とし、音声のスペクトルを出力とするスペクト
ル算出手段である。５はピッチ周波数と音声のスペクト
ルを入力とし、高調波の振幅と各高調波の有声無声判定
を出力とする高調波振幅推定手段である。６は高調波振
幅を入力とし、高調波振幅符号を出力とする高調波振幅
符号化手段である。７は有声無声判定を入力とし、有声
無声判定符号を出力とする有声無声判定符号化手段であ
る。８はピッチ周波数符号と高調波振幅符号と有声無声
判定符号を入力とし、多重化符号を出力とするマルチプ
レクサである。

【０００５】復号化装置２０において、１１は多重化符
号を入力とし、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号と有
声無声判定符号を出力とするデマルチプレクサである。
１２はピッチ周波数符号を入力とし、ピッチ周波数を出
力とするピッチ周波数復号化手段である。１３は高調波
振幅符号を入力とし、高調波振幅を出力とする高調波振
幅復号化手段である。１４は有声無声判定符号を入力と
し、有声無声判定を出力とする有声無声判定復号化手段
である。１５はピッチ周波数と高調波振幅と有声無声判
定を入力とし、合成音声を出力とする出力音声合成手段
である。

【０００６】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図９、図１０を用いてその動作を説明
する。はじめに符号化装置の動作を説明する。まず、バ
ッファ１では、入力音声信号を窓関数により切り出して
フレーム音声信号として出力する。ピッチ周波数推定手
段２では、フレーム音声信号を分析し、ピッチ周波数を
推定する。ピッチ周波数の推定方法としては、自己相関
やスペクトルなどを用いる手法が知られている。推定さ
れたピッチ周波数は、ピッチ周波数符号化手段３によっ
て符号化され、マルチプレクサ８を介して復号化装置２
０に送信されるとともに、高調波振幅推定手段５に入力
される。スペクトル算出手段４は、フレーム音声信号に
対し、離散フーリエ変換などの処理を行い、フレーム音
声信号のスペクトルＳ(w) を求める。高調波振幅推定手
段５は、（１）式に示すように、入力された音声スペク
トルＳ(w) と、推定されたピッチ周波数と高調波振幅か
ら合成されるスペクトルＳ'(w)の誤差Ｅ(w) の総和ｅが
最小になるように、高調波の振幅を推定する。

【０００７】

【数１】 ・・・（１）

【０００８】次に、（２）式に示すように、各高調波の
近傍において、この誤差を高調波振幅で正規化した誤差
が、あるしきい値Ｔｈより小さい場合は有声、大きい場
合は無声と判定する。

【０００９】

【数２】 ・・・（２）

【００１０】求められた高調波の振幅は、高調波振幅符
号化手段６、有声無声判定は有声無声判定符号化手段７
によってそれぞれ符号化される。マルチプレクサ８は、
入力されたピッチ周波数符号と高調波振幅符号と有声無
声判定符号をまとめ、多重化符号として復号装置２０へ
出力する。

【００１１】次に復号化装置２０の動作を説明する。デ
マルチプレクサ１１は、符号化装置１０から送信された
多重化符号を、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号と有
声無声符号に分解する。ピッチ周波数復号化手段１２は
ピッチ周波数符号を、高調波振幅復号化手段１３は高調
波振幅符号を、有声無声判定復号化手段１４は有声無声
判定符号を、それぞれ復号化する。音声合成手段１５
は、入力された各高調波の周波数、振幅、有声無声判定
をもとに、有声の高調波は正弦波、無声の高調波は白色
雑音による信号を合成し、出力音声信号を合成する。

【００１２】図１０は従来の音声符号化・復号化装置に
よって出力される合成音声スペクトルのモデルを示す。
図１０に示すように、従来の音声符号化・復号化装置で
は、誤差Ｅ(w) が合成スペクトルＳ'(w)に対して、しき
い値Ｔｈより小さい部分では正弦波のみ、大きい部分で
は白色雑音のみで合成される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の音声符号化・復号化装置においては、スペクトルの
誤差が大きい部分を白色雑音でモデル化していたが、こ
の誤差成分にも伝送すべき情報が含まれている場合があ
り、そのときに音質が劣化するという問題を有してい
た。

【００１４】また、上記従来の音声符号化・復号化装置
においては、スペクトル領域での合成であり、特に無声
音が支配的な過渡部で重要と思われるフレーム内での時
間的なパワーの変化などが伝送されないため、合成音声
に反映されず、音質が劣化するという問題を有してい
た。

【００１５】また、上記従来の音声符号化・復号化装置
においては、有声無声がしきい値で決定され、有声から
無声、あるいは無声から有声に変化する過渡部分では、
十分にモデル化できておらず、異音などの原因となると
いう問題を有していた。

【００１６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、復号化出力音声品質の良い優れた音声符号化・復号
化装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、符号化装置に、ピッチ周波数と高調波振
幅と有声無声判定から高調波スペクトルとスペクトル包
絡を求める高調波スペクトル合成手段と、入力音声スペ
クトルと高調波スペクトルとの残差を求めるスペクトル
残差算出手段と、スペクトル残差を符号化するスペクト
ル残差符号化手段を設け、復号化装置に、ピッチ周波数
と高調波振幅と有声無声判定から高調波スペクトルとス
ペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手段と、ス
ペクトル残差符号を復号化してスペクトル包絡を乗じて
スペクトル残差を求めるスペクトル残差復号化手段を設
けたものである。この構成により、出力音声品質の良い
優れた音声符号化・復号化装置が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、符号化装置が、入力音声信号をフレームごとに切り
出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数
推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッ
チ周波数符号化手段と、音声信号のスペクトルを求める
スペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無
声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調波振幅を符
号化する高調波振幅符号化手段と、有声無声判定を符号
化する有声無声判定符号化手段と、高調波による合成ス
ペクトルとスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合
成手段と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残
差を求めるスペクトル残差算出手段と、スペクトル残差
を平滑化して符号化するスペクトル残差符号化手段と、
各符号をまとめて多重化するマルチプレクサとを備え、
復号化装置が、多重化された符号を各符号に分解するデ
マルチプレクサと、ピッチ周波数符号を復号化するピッ
チ周波数復号化手段と、高調波振幅符号を復号化する高
調波振幅復号化手段と、有声無声判定符号を復号化する
有声無声復号化手段と、高調波スペクトルを合成しスペ
クトル包絡を求める高調波スペクトル合成手段と、スペ
クトル残差符号を復号化しスペクトル包絡を用いてスペ
クトル残差を求めるスペクトル残差復号化手段と、出力
音声を合成する出力音声合成手段とを備えた音声符号化
・復号化装置であり、有声と判定された帯域を正弦波と
その残差でモデル化し符号化・復号化することができ、
復号化装置の出力音声品質を高めるという作用を有す
る。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、符号化
装置が、入力音声信号をフレームごとに切り出すバッフ
ァと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段
と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッチ周波数
符号化手段と、音声信号のスペクトルを求めるスペクト
ル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無声判定を
求める高調波振幅推定手段と、高調波振幅を符号化する
高調波振幅符号化手段と、有声無声判定を符号化する有
声無声判定符号化手段と、高調波による合成スペクトル
とスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手段
と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残差を求
めるスペクトル残差算出手段と、スペクトル残差を時間
信号に変換する時間波形算出手段と、残差信号を平滑化
して符号化する残差符号化手段と、各符号をまとめて多
重化するマルチプレクサとを備え、復号化装置が、多重
化された符号を各符号に分解するデマルチプレクサと、
ピッチ周波数符号を復号化するピッチ周波数復号化手段
と、高調波振幅符号を復号化する高調波振幅復号化手段
と、有声無声判定符号を復号化する有声無声復号化手段
と、高調波スペクトルを合成しスペクトル包絡を求める
高調波スペクトル合成手段と、残差符号を復号化しスペ
クトル包絡を用いて残差信号を求める残差復号化手段
と、出力音声を合成する出力音声合成手段とを備えた音
声符号化・復号化装置であり、周波数領域で符号化する
場合と比較して、残差信号のパワーの変化などをより効
率よく符号化でき、特に音の立ち上がり部分などの過渡
部で復号化装置の出力音声品質を高めるという作用を有
する。

【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、符号化
装置が、入力音声信号をフレームごとに切り出すバッフ
ァと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段
と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッチ周波数
符号化手段と、音声信号のスペクトルを求めるスペクト
ル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無声判定を
求める高調波振幅推定手段と、高調波振幅を符号化する
高調波振幅符号化手段と、高調波による合成スペクトル
とスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手段
と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残差を求
めるスペクトル残差算出手段と、各高調波ごとの高調波
スペクトルとスペクトル残差のゲインを出力するゲイン
算出手段と、ゲインを符号化するゲイン符号化手段と、
残差スペクトルを平滑化し正規化して符号化するスペク
トル残差符号化手段と、各符号をまとめて多重化するマ
ルチプレクサとを備え、復号化装置が、多重化された符
号を各符号に分解するデマルチプレクサと、ピッチ周波
数符号を復号化するピッチ周波数復号化手段と、高調波
振幅符号を復号化する高調波振幅復号化手段と、ゲイン
を復号化するゲイン復号化手段と、高調波スペクトルを
合成しスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手
段と、スペクトル残差符号を復号化しスペクトル包絡と
ゲインを用いてスペクトル残差を求めるスペクトル残差
復号化手段と、出力音声を合成する出力音声合成手段と
を備えた音声符号化・復号化装置であり、従来有声無声
判定情報として求められた各高調波の近傍における正弦
波成分と残差成分の比を一般化したゲイン情報として符
号化することで、より自由度の高いモデルで符号化で
き、復号化装置の出力音声品質を高めるという作用を有
する。

【００２１】本発明の請求項４に記載の発明は、符号化
装置が、入力音声信号をフレームごとに切り出すバッフ
ァと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段
と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッチ周波数
符号化手段と、音声信号のスペクトルを求めるスペクト
ル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無声判定を
求める高調波振幅推定手段と、高調波振幅を符号化する
高調波振幅符号化手段と、高調波による合成スペクトル
とスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手段
と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残差を求
めるスペクトル残差算出手段と、スペクトル残差を時間
信号に変換する時間波形算出手段と、フレームをＭ個に
分割したサブフレームごとに高調波スペクトルと残差信
号のゲインを求めるゲイン算出手段と、ゲインを符号化
するゲイン符号化手段と、残差信号を平滑化し正規化し
て符号化する残差符号化手段と、各符号をまとめて多重
化するマルチプレクサとを備え、復号化装置が、多重化
された符号を各符号に分解するデマルチプレクサと、ピ
ッチ周波数を復号化するピッチ周波数復号化手段と、高
調波振幅符号を復号化する高調波振幅復号化手段と、ゲ
イン符号を復号化するゲイン復号化手段と、高調波スペ
クトルを合成しスペクトル包絡を求める高調波スペクト
ル合成手段と、残差符号を復号化しスペクトル包絡とゲ
インを用いて残差信号を求める残差復号化手段と、出力
音声を合成する出力音声合成手段とを備えた音声符号化
・復号化装置であり、高調波によってモデル化できない
スペクトル残差を時間領域で符号化することで、残差信
号のパワーの変化をより効率よく符号化できると同時
に、フレーム内での高調波成分と残差信号成分の割合を
細かく制御でき、特に音の立ち上がり部分などで、復号
化装置の出力音声品質を高めるという作用を有する。

【００２２】本発明の請求項５に記載の発明は、符号化
装置が、入力音声信号をフレームごとに切り出すバッフ
ァと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段
と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッチ周波数
符号化手段と、音声信号のスペクトルを求めるスペクト
ル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無声判定を
求める高調波振幅推定手段と、高調波による合成スペク
トルとスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手
段と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残差を
求めるスペクトル残差算出手段と、スペクトル包絡を符
号化するスペクトル包絡符号化手段と、スペクトル包絡
と残差スペクトルより各高調波のゲインを求めそれをも
とに高調波補正振幅とスペクトル残差を符号化するため
のビットを割り当てるゲイン算出手段と、ゲインを符号
化するゲイン符号化手段と、高調波振幅とスペクトル包
絡から高調波補正振幅を求め、求められたビット数で符
号化する高調波補正振幅符号化手段と、スペクトル残差
を平滑化し正規化して求められたビット数で符号化する
残差スペクトル符号化手段と、各符号をまとめて多重化
するマルチプレクサとを備え、復号化装置が、多重化さ
れた符号を各符号に分解するデマルチプレクサと、ピッ
チ周波数符号を復号化するピッチ周波数復号化手段と、
スペクトル包絡符号を復号化するスペクトル包絡復号化
手段と、ゲイン符号を復号化しスペクトル包絡を用いて
高調波補正振幅およびスペクトル残差の割り当てビット
数を求めるゲイン復号化手段と、割り当てられたビット
数で高調波補正振幅符号を復号化しスペクトル包絡を用
いて高調波振幅を求める高調波振幅復号化手段と、高調
波スペクトルを合成する高調波スペクトル合成手段と、
割り当てられたビット数でスペクトル残差符号を復号化
しスペクトル包絡とゲインを用いてスペクトル残差を求
めるスペクトル残差復号化手段と、出力音声を合成する
出力音声合成手段とを備えた音声符号化・復号化装置で
あり、従来有声無声判定情報として求められた各高調波
の近傍における正弦波成分と残差成分の比を一般化した
ゲイン情報として符号化することで、より自由度の高い
モデルで符号化できるとともに、そのゲイン情報をもと
に高調波振幅とスペクトル残差のビット割り当てを行う
ことにより、ビット割り当て情報を伝送することなく、
適当なビット割り当てを行うことができ、復号化装置の
出力音声品質を高めるという作用を有する。

【００２３】本発明の請求項６に記載の発明は、符号化
装置が、入力音声信号をフレームごとに切り出すバッフ
ァと、ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段
と、推定されたピッチ周波数を符号化するピッチ周波数
符号化手段と、音声信号のスペクトルを求めるスペクト
ル算出手段と、高調波の振幅と高調波の有声無声判定を
求める高調波振幅推定手段と、高調波による合成スペク
トルとスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手
段と、入力音声と高調波合成音声のスペクトルの残差を
求めるスペクトル残差算出手段と、スペクトル残差を時
間信号に変換する時間波形算出手段と、スペクトル包絡
を符号化するスペクトル包絡符号化手段と、スペクトル
包絡とフレームをＭ個に分割したサブフレームごとの残
差信号とのゲインを求め、それをもとに高調波補正振幅
と各サブフレームの残差信号に割り当てるビット数を求
めるゲイン算出手段と、ゲインを符号化するゲイン符号
化手段と、高調波振幅とスペクトル包絡から高調波補正
振幅を求め、求められたビット数で符号化する高調波補
正振幅符号化手段と、残差信号を平滑化し正規化して求
められたビット数で符号化する残差符号化手段と、各符
号をまとめて多重化するマルチプレクサとを備え、復号
化装置が、多重化された符号を各符号に分解するデマル
チプレクサと、ピッチ周波数符号を復号化するピッチ周
波数復号化手段と、スペクトル包絡符号を復号化するス
ペクトル包絡復号化手段と、ゲイン符号を復号化しスペ
クトル包絡を用いて高調波補正振幅およびスペクトル残
差の割り当てビット数を求めるゲイン復号化手段と、割
り当てられたビット数で高調波補正振幅符号を復号化し
スペクトル包絡を用いて高調波振幅を求める高調波振幅
復号化手段と、高調波スペクトルを合成する高調波スペ
クトル合成手段と、割り当てられたビット数で残差符号
を復号化しスペクトル包絡とゲインを用いて残差信号を
求める残差復号化手段と、出力音声を合成する出力音声
合成手段とを備えた音声符号化・復号化装置であり、残
差信号のパワーの変化をより効率よく符号化でき、フレ
ーム内での高調波成分と残差信号成分の割合を細かく制
御することにより、音の立ち上がり部分などの音質を向
上させることができ、同時にそのゲイン情報をもとに高
調波振幅とスペクトル残差のビット割り当てを行うこと
により、ビット割り当て情報を伝送することなく、適当
なビット割り当てを行うことができ、復号化装置の出力
音声品質を高めるという作用を有する。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図８を用いて説明する。（実施の形態１）図１は本
発明の請求項１に対応する第１の実施の形態における音
声符号化・復号化装置の構成を示す。図１において、１
００は符号化装置、１２０は復号化装置である。符号化
装置１００において、１０１は入力音声信号を入力と
し、フレーム音声信号を出力とするバッファである。１
０２はフレーム音声信号を入力とし、ピッチ周波数を出
力とするピッチ周波数推定手段である。１０３はピッチ
周波数を入力とし、ピッチ周波数符号を出力とするピッ
チ周波数符号化手段である。１０４はフレーム音声信号
を入力とし、音声のスペクトルを出力とするスペクトル
算出手段である。１０５はピッチ周波数と音声のスペク
トルを入力とし、高調波の振幅と各高調波の有声無声判
定を出力とする高調波振幅推定手段である。１０６は高
調波振幅を入力とし、高調波振幅符号を出力とする高調
波振幅符号化手段である。１０７は有声無声判定を入力
とし、有声無声判定符号を出力とする有声無声判定符号
化手段である。１０８はピッチ周波数と高調波振幅と有
声無声判定を入力とし、高調波スペクトルおよびスペク
トル包絡を出力とする高調波スペクトル合成手段であ
る。１０９は音声のスペクトルと高調波スペクトルを入
力とし、スペクトル残差を出力とするスペクトル残差算
出手段である。１１０はスペクトル残差とスペクトル包
絡を入力とし、スペクトル残差符号を出力とするスペク
トル残差符号化手段である。１１１はピッチ周波数符号
と高調波振幅符号と有声無声判定符号とスペクトル残差
符号を入力とし、多重化符号を出力とするマルチプレク
サである。

【００２５】復号化装置１２０において、１２１は多重
化符号を入力とし、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号
と有声無声判定符号とスペクトル残差符号を出力とする
デマルチプレクサである。１２２はピッチ周波数符号を
入力とし、ピッチ周波数を出力とするピッチ周波数復号
化手段である。１２３は、高調波振幅符号を入力とし、
高調波振幅を出力とする高調波振幅復号化手段である。
１２４は有声無声判定符号を入力とし、有声無声判定を
出力とする有声無声判定復号化手段である。１２６はピ
ッチ周波数と高調波振幅と有声無声判定を入力とし、高
調波スペクトルとスペクトル包絡を出力する高調波スペ
クトル合成手段である。１２５はスペクトル残差符号と
スペクトル包絡を入力とし、スペクトル残差を出力とす
るスペクトル残差復号化手段である。１２８は高調波ス
ペクトルとスペクトル残差を入力とし、合成音声を出力
とする出力音声合成手段である。

【００２６】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図１、図２、図３を用いてその動作を
説明する。はじめに符号化装置１００の動作を説明す
る。まず、バッファ１０１では、入力音声信号を窓関数
により切り出してフレーム音声信号として出力する。ピ
ッチ周波数推定手段１０２では、フレーム音声信号を分
析し、ピッチ周波数を推定する。ピッチ周波数の推定方
法としては、自己相関やスペクトルなどを用いる手法が
知られている。推定されたピッチ周波数は、ピッチ周波
数符号化手段１０３によって符号化されるとともに、高
調波振幅推定手段１０５および高調波スペクトル合成手
段１０８に入力される。

【００２７】スペクトル算出手段１０４は、フレーム音
声信号に対し、離散フーリエ変換などの処理を行い、フ
レーム音声信号のスペクトルＳ(w) を求める。高調波振
幅推定手段１０５は、（１）式に示すように、入力され
た音声スペクトルＳ(w) と、推定されたピッチ周波数と
高調波振幅から合成されるスペクトルＳ'(w)の誤差Ｅ
(w) の総和ｅが最小になるように、高調波の振幅を推定
する。次に、（２）式に示すように、各高調波の近傍に
おいて、この誤差を高調波振幅で正規化した誤差が、あ
るしきい値Ｔｈより小さい場合は有声、大きい場合は無
声と判定する。求められた高調波の振幅は、高調波振幅
符号化手段１０６によって符号化され、有声無声判定
は、有声無声判定符号化手段１０７によって符号化され
る。

【００２８】高調波スペクトル合成手段１０８では、図
２に示すように、まず、ピッチ周波数と高調波振幅か
ら、高調波振幅推定手段１０５で求めた評価基準ｅ最小
時の合成スペクトルＳ'(w)を求める。次に、そのスペク
トルから微細構造を取り除き、スペクトル包絡Ａ(w) を
求める。このスペクトル包絡は、スペクトルの極大点を
線形補間する、あるいは帯域ごとにスペクトルの平均を
とるなどの手法により求められる。また、同時に、入力
された有声無声判定から、無声と判定された高調波の近
傍のスペクトルを０とした高調波スペクトルＨ(w) を求
める。このスペクトルは、音声から有声音のみを取りだ
したスペクトルである。求められたスペクトル包絡Ａ
(w) と、高調波スペクトルＨ(w) を出力する。

【００２９】スペクトル残差算出手段１０９では、音声
スペクトルＳ(w)から高調波合成スペクトルＨ(w) を引
くことによりスペクトル残差Ｒ(w) を求める。高調波ス
ペクトル合成手段１０８の説明でも示したように、この
スペクトル残差は、有声と判定された高調波の近傍で
は、高調波振幅推定手段１０５で評価基準を求める際に
得られる誤差スペクトルＥ(w) 、無声と判定された高調
波の近傍では、入力音声スペクトルＳ(w) とそれぞれ同
一のものである。

【００３０】図３は音声スペクトルＳ(w) 、高調波スペ
クトルＳ'(w)、スペクトル残差Ｒ(w)を示す。図１０に
示した従来の音声符号化・復号化装置で用いられるモデ
ルと比較して、本発明におけるモデルは、有声と判定さ
れた高調波の近傍における誤差成分も考慮している。

【００３１】スペクトル残差符号化手段１１０では、ま
ず、スペクトル包絡を用いて入力されたスペクトル残差
を平滑化する。スペクトル残差Ｒ(w) の大きさは、スペ
クトル包絡Ａ(w) にほぼ比例するため、入力されたスペ
クトル包絡Ａ(w) を用いて、（３）式のようにスペクト
ル残差Ｒ(w) を平滑化する。この処理により、残差スペ
クトルはほぼ白色化される。

【００３２】

【数３】 ・・・（３） 次に、白色化された雑音スペクトルを符号化する。この
符号化法としては、ベクトル量子化などの方法が考えら
れる。

【００３３】マルチプレクサ１１１は、入力されたピッ
チ周波数符号と高調波振幅符号と有声無声判定符号とス
ペクトル残差符号をまとめ、多重化符号として復号化装
置１２０へ出力する。

【００３４】次に復号化装置１２０の動作を説明する。
デマルチプレクサ１２１は、符号化装置１００から送信
された多重化符号を、ピッチ周波数符号と高調波振幅符
号と残差スペクトル符号と有声無声符号に分解する。ピ
ッチ周波数復号化手段１２２はピッチ周波数符号を、高
調波振幅復号化手段１２３は高調波振幅符号を、有声無
声判定復号化手段１２４は有声無声判定符号を、それぞ
れ復号化する。

【００３５】高調波スペクトル合成手段１２５では、符
号化装置１００における高調波スペクトル合成手段１０
８と全く同様に、入力されたピッチ周波数と高調波振幅
と有声無声判定から、高調波スペクトルとスペクトル包
絡を求めて出力する。スペクトル残差復号化手段１２６
は、入力されたスペクトル残差符号を復号化し、それに
スペクトル包絡を乗じてスペクトル残差を求め、出力す
る。出力音声合成手段１２７では、高調波スペクトルと
スペクトル残差を加え、出力音声を合成し出力する。

【００３６】以上のように、本発明の実施の形態１によ
れば、符号化装置に、高調波振幅とピッチ周波数と有声
無声判定から、スペクトル包絡と高調波スペクトルを算
出する高調波スペクトル合成手段と、音声スペクトルと
高調波スペクトルからスペクトル残差を求めるスペクト
ル残差算出手段と、スペクトル残差をスペクトル包絡に
よって平滑化して符号化するスペクトル残差符号化手段
を設け、復号化装置に、高調波振幅とピッチ周波数と有
声無声判定から、スペクトル包絡と高調波合成スペクト
ルを算出する高調波スペクトル合成手段と、スペクトル
残差符号とスペクトル包絡からスペクトル残差を出力す
るスペクトル残差復号化手段を設けることにより、有声
と判定された帯域を正弦波とその残差でモデル化し符号
化・復号化することで、より自然な異音の少ない合成音
声を得ることができる。

【００３７】なお、以上の説明では、符号化装置１００
に有声無声判定符号化手段１０７、復号化装置１２０に
有声無声復号化手段１２４を設けた構成で説明したが、
それらを省いても同様に実施可能である。その場合、無
声と判定された高調波も正弦波で表現され、本来はスペ
クトル残差の振幅が正弦波よりも大きいため、正弦波は
マスクされるが、量子化誤差によりマスクされず異音と
して知覚される場合もある。しかし、有声無声判定を符
号化・復号化しないため、伝送しなければならないビッ
ト数は減少する。

【００３８】（実施の形態２）図４は本発明の請求項２
に対応する第２の実施の形態における音声符号化・復号
化装置の構成を示す。図４において、１３０は符号化装
置、１４０は復号化装置である。図１に示した実施の形
態１における符号化・復号化装置と共通の要素には同一
の番号を付して重複した説明は省略する。符号化装置１
３０において、１３１はスペクトル残差を入力とし、残
差信号を出力する時間波形算出手段である。１３２は残
差信号とスペクトル包絡を入力とし、残差符号を出力と
する残差符号化手段である。１３３はピッチ周波数符号
と高調波振幅符号と有声無声判定符号と残差符号を入力
とし、多重化符号を出力とするマルチプレクサである。
また復号化装置１４０において、１４１は多重化符号を
入力とし、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号と有声無
声判定符号と残差符号を出力とするデマルチプレクサで
ある。１４２は残差符号とスペクトル包絡を入力とし、
残差信号を出力とする残差復号化手段である。

【００３９】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図４を用いてその動作を説明する。ま
ず符号化装置１３０において、時間波形算出手段１３１
では、入力された残差スペクトルを離散逆フーリエ変換
することにより、時間領域の残差信号を求める。残差符
号化手段１３２では、まず、スペクトル包絡により残差
信号のスペクトルを平滑化する。ここで、残差信号はす
でに時間領域に変換されているが、その信号のスペクト
ルを平滑化しなければならない。その方法としては、ス
ペクトル包絡を時間領域のフィルタで近似し、そのフィ
ルタに残差信号を通過させることにより、スペクトルを
平滑化させる方法がある。平滑化された残差信号は、ベ
クトル量子化などにより量子化され、符号化される。マ
ルチプレクサ１３３では、入力されたピッチ周波数符号
と高調波振幅符号と有声無声判定符号と残差符号をまと
め、多重化符号として復号化装置１４０へ出力する。

【００４０】復号化装置１４０において、デマルチプレ
クサ１４１は、符号化装置１３０から送信された多重化
符号を、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号と残差符号
と有声無声符号に分解する。残差復号化手段１４２で
は、残差符号を復号化し、残差信号を求める。この際、
時間波形として求められている残差信号に、周波数領域
におけるスペクトル包絡を乗じる必要がある。これも符
号化装置１３０における残差符号化手段１３２と同様
に、スペクトル包絡を時間領域のフィルタで近似し、そ
のフィルタに残差信号を通すことによって、スペクトル
包絡を乗じた残差信号が求められる。求められた残差信
号は、高調波スペクトルとともに出力音声合成手段１２
７に入力され、音声が合成される。

【００４１】以上のように、本実施の形態２によれば、
符号化装置１３０に、スペクトル残差を時間領域の残差
信号に変換する時間波形算出手段１３１と、残差信号を
平滑化して符号化する残差符号化手段１３２を設け、復
号化装置１４０に、残差符号を復号化しスペクトル包絡
を乗じて残差信号を求める残差復号化手段１４２を設け
ることにより、高調波によってモデル化できないスペク
トル残差を時間領域で符号化することで、周波数領域で
符号化する場合と比較して、残差信号のパワーの変化な
どをより効率よく符号化でき、音の立ち上がり部分など
の過渡部分の音質を向上させることができる。

【００４２】なお、以上の説明では、符号化装置１３０
に有声無声判定符号化手段１０７、復号化装置１４０に
有声無声復号化手段１２４を設けた構成で説明したが、
それらを省いても同様に実施可能である。

【００４３】（実施の形態３）図５は本発明の請求項３
に対応する第３の実施の形態における音声符号化・復号
化装置の構成を示す。図５において、１５０は符号化装
置、１６０は復号化装置であり、図１に示した実施の形
態１における符号化・復号化装置と共通の要素には同一
の番号を付して重複した説明は省略する。符号化装置１
５０において、１５１は高調波スペクトルとスペクトル
残差を入力とし、ゲインを出力とするゲイン算出手段で
ある。１５２はゲインを入力とし、ゲイン符号を出力と
するゲイン符号化手段である。１５３はスペクトル残差
とゲインとスペクトル包絡を入力とし、スペクトル残差
符号を出力とする残差スペクトル符号化手段である。１
５４はピッチ周波数符号と高調波振幅符号とゲイン符号
とスペクトル残差符号を入力とし、多重化符号を出力と
するマルチプレクサである。また復号化装置１６０にお
いて、１６１は多重化符号を入力とし、ピッチ周波数符
号と高調波振幅符号とスペクトル残差符号とゲイン符号
を出力とするデマルチプレクサである。１６２はゲイン
符号を入力とし、ゲインを出力とするゲイン復号化手段
である。１６３はスペクトル残差符号とゲインとスペク
トル包絡を入力とし、スペクトル残差を出力とするスペ
クトル残差復号化手段である。

【００４４】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図５を用いてその動作を説明する。ま
ず符号化装置１５０において、ゲイン算出手段１５１
は、（４）式に示すように、入力されたスペクトル残差
の振幅と高調波スペクトルの振幅の比を各高調波ごとに
求めることにより、ゲインｇ(l) を求めて出力する。す
なわち、このゲインｇ(l) は、ｌ番目の高調波周波数の
近傍の正弦波と残差の比を示している。

【００４５】

【数４】 ・・・（４）

【００４６】ゲイン符号化手段１５２は、入力されたゲ
インをベクトル量子化などで量子化し符号化する。スペ
クトル残差符号化手段１５３は、まず、（３）式と同様
にスペクトル包絡によりスペクトル残差を平滑化し、次
に（５）式に示すように、ゲインで正規化して、ベクト
ル量子化などで量子化し符号化する。

【００４７】

【数５】 ・・・（５）

【００４８】マルチプレクサ１５４では、入力されたピ
ッチ周波数符号と高調波振幅符号とゲイン符号とスペク
トル残差符号をまとめ、多重化符号として復号化装置１
６０へ出力する。

【００４９】復号化装置１６０において、デマルチプレ
クサ１６１は、符号化装置１５０から送信された多重化
符号を、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号とゲイン符
号とスペクトル残差符号に分解する。ゲイン復号化手段
１６２は、入力されたゲイン符号を復号化する。スペク
トル残差復号化手段１６３は、入力されたスペクトル残
差符号を復号化し、それにゲインおよびスペクトル包絡
を乗じてスペクトル残差を求め、出力する。求められた
スペクトル残差は、高調波スペクトルとともに出力音声
合成手段１２７に入力され、音声が合成される。

【００５０】以上のように、本実施の形態３によれば、
符号化装置１５０に、高調波スペクトルと残差スペクト
ルの比からゲインを求め出力するゲイン算出手段１５１
と、ゲインを符号化するゲイン符号化手段１５２と、ス
ペクトル残差をスペクトル包絡によって平滑化し、ゲイ
ンで正規化して符号化するスペクトル残差符号化手段１
５３を設け、復号化装置１６０に、ゲイン符号を復号化
するゲイン復号化手段１６２と、スペクトル残差符号を
復号化し、スペクトル包絡およびゲインを乗じてスペク
トル残差を求めるスペクトル残差復号化手段１６３を設
けることにより、従来各高調波の近傍における正弦波成
分と残差成分の比をしきい値により有声あるいは無声と
いう２値で表現していたものを、一般化したゲイン情報
として符号化することで、より自由度の高いモデルで符
号化でき、品質の良い合成音声が得られる。

【００５１】（実施の形態４）図６は本発明の請求項４
に対応する第４の実施の形態における音声符号化・復号
化装置の構成を示す。図６において、１７０は符号化装
置、１８０は復号化装置であり、図４に示した実施の形
態２における符号化・復号化装置と共通の要素には同一
の番号を付して重複した説明は省略する。符号化装置１
７０において、１７１は残差信号と高調波スペクトルを
入力とし、ゲインを出力とするゲイン算出手段である。
１７２はゲインを入力とし、ゲイン符号を出力とするゲ
イン符号化手段である。１７３は残差信号とゲインとス
ペクトル包絡を入力とし、残差符号を出力とする残差符
号化手段である。１７４はピッチ周波数符号と高調波振
幅符号とゲイン符号と残差符号を入力とし、多重化符号
を出力とするマルチプレクサである。また、復号化装置
１８０において、１８１は多重化符号を入力とし、ピッ
チ周波数符号と高調波振幅符号とゲイン符号と残差符号
を出力とするデマルチプレクサである。１８２はゲイン
符号を入力とし、ゲインを出力とするゲイン復号化手段
である。１８３はゲインとスペクトル包絡と残差符号を
入力とし、残差信号を出力とする残差復号化手段であ
る。

【００５２】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図６を用いてその動作を説明する。ま
ず符号化装置１７０において、ゲイン算出手段１７１で
は、フレーム内をＭ個のサブフレームに分割する。次
に、入力された高調波スペクトルを逆フーリエ変換など
で時間領域に変換する。次に、（６）式に示すように、
ゲインｇ(m) をサブフレームごとに求める。

【００５３】

【数６】 ・・・（６） ゲインｇ(m) は、時間領域での各サブフレームにおける
正弦波成分と残差成分の比を表している。

【００５４】求められたゲインは、ゲイン符号化手段１
７２でベクトル量子化などで量子化され、符号化され
る。残差符号化手段１７３は、入力された残差信号をス
ペクトル包絡により平滑化し、次にゲインで正規化し、
ベクトル量子化などで量子化して符号化する。マルチプ
レクサ１７４では、入力されたピッチ周波数符号と高調
波振幅符号とゲイン符号と残差符号をまとめ、多重化符
号として復号化装置１８０へ出力する。

【００５５】復号化装置１８０において、デマルチプレ
クサ１８１は、符号化装置１７０から送信された多重化
符号を、ピッチ周波数符号と高調波振幅符号とゲイン符
号と残差符号に分解する。ゲイン符号復号化手段１８２
は、入力されたゲイン符号を復号化する。残差復号化手
段１８３では、残差符号を復号化し、まず、ゲインを乗
じ、得られた信号に対しスペクトル包絡を乗じる。求め
られた残差信号は、高調波合成スペクトルとともに出力
音声合成手段１２７に入力され、音声が合成される。

【００５６】以上のように、本実施の形態４によれば、
符号化装置１７０に、残差信号と高調波スペクトルから
ゲインを算出するゲイン算出手段１７１と、ゲインを符
号化するゲイン符号化手段１７２と、スペクトル包絡に
よって残差信号を平滑化した後、ゲインによって残差信
号を正規化して符号化する残差符号化手段１７３を設
け、復号化装置１８０に、ゲイン符号を復号化するゲイ
ン復号化手段１８２と、残差符号を復号化し、ゲインと
スペクトル包絡を乗ずる残差復号化手段１８３を設ける
ことにより、高調波によってモデル化できないスペクト
ル残差を時間領域で符号化することで、残差信号のパワ
ーの変化をより効率よく符号化できると同時に、フレー
ム内での高調波成分と残差信号成分の割合を細かく制御
でき、音の立ち上がり部分など過渡部分の音質を向上さ
せることができる。

【００５７】（実施の形態５）図７は本発明の請求項５
に対応する第５の実施の形態における音声符号化・復号
化装置の構成を示す。図７において、１９０は符号化装
置、２００は復号化装置であり、図５に示した実施の形
態３における符号化・復号化装置と共通の要素には同一
の番号を付して重複した説明は省略する。符号化装置１
９０において、１９１はスペクトル包絡を入力とし、ス
ペクトル包絡符号を出力とするスペクトル包絡符号化手
段である。１９２はスペクトル包絡とスペクトル残差を
入力とし、ゲインとビット割り当てを出力とするゲイン
算出手段である。１９３は高調波振幅とビット割り当て
とスペクトル包絡を入力とし、高調波補正振幅符号を出
力とする高調波補正振幅符号化手段である。１９４はス
ペクトル包絡とスペクトル残差とゲインとビット割り当
てを入力とし、スペクトル残差符号を出力とするスペク
トル残差符号化手段である。１９５はピッチ周波数符号
とスペクトル包絡符号と高調波補正振幅符号とゲイン符
号とスペクトル残差符号を入力とし、多重化符号を出力
とするマルチプレクサである。また復号化手段２００に
おいて、２０１は多重化符号を入力とし、ピッチ周波数
符号とスペクトル包絡符号と高調波補正振幅符号とスペ
クトル残差符号とゲイン符号を出力とするデマルチプレ
クサである。２０２はスペクトル包絡符号を入力とし、
スペクトル包絡を出力とするスペクトル包絡復号化手段
である。２０３はゲイン符号とスペクトル包絡を入力と
し、ゲインとビット割り当てを出力とするゲイン復号化
手段である。２０４は高調波補正振幅符号とビット割り
当てとスペクトル包絡を入力とし、高調波振幅を出力と
する高調波振幅復号化手段である。２０５はスペクトル
残差符号とビット割り当てとゲインとスペクトル包絡を
入力とし、スペクトル残差を出力とするスペクトル残差
復号化手段である。２０６はピッチ周波数と高調波振幅
を入力とし、高調波スペクトルを出力とする高調波スペ
クトル合成手段である。

【００５８】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図６を用いてその動作を説明する。符
号化装置１９０において、高調波スペクトル合成手段で
求められたスペクトル包絡は、スペクトル包絡符号化手
段１９１に入力され、符号化される。スペクトル包絡の
符号化は、例えばスペクトル包絡から線形予測係数を求
め、それを符号化する手法がある。ゲイン算出手段１９
２は、スペクトル包絡から高調波スペクトルの振幅の推
定値Ｈ'(l)を求め、それをもとに合成されるスペクトル
Ｈ'(w)を算出し、（５）式と同様に、残差スペクトルの
振幅と高調波スペクトルの推定値Ｈ'(w)の比ｇ'(l)を各
高調波ごとに求め、これをゲインとして出力する。

【００５９】

【数７】 ・・・（７）

【００６０】次に、ゲインｇ'(l)と高調波スペクトルの
推定値Ｈ'(w)をもとに、高調波補正値符号化ビット数ｂ
d(l)およびスペクトル残差の符号化ビット数ｂr(l)を求
める。その方法としては、（７）式に示すようにｂd(l)
およびｂr(l)を求める方法が考えられる。

【００６１】

【数８】 ・・・（８） ここで、Ｄおよびδは、ｂd(l)、ｂr(l)およびスペクト
ル包絡の符号化ビット数ｂh の総和がスペクトル全体を
符号化するために割り当てられているビット数に一致す
るように適当に調整する。このように設定することで、
高調波スペクトルおよびスペクトル残差の大きさによっ
て、より大きいパワーを持つ信号により大きいビットが
割り当てられる。これは、高調波スペクトルと残差スペ
クトルのパワーをそれぞれの情報源の分散とみなしたと
き、速度−歪理論における最適なビットレートをそれぞ
れの情報源に割り当てたことになる。

【００６２】高調波補正振幅符号化手段１９３は、高調
波振幅Ｈ(l) と、スペクトル包絡によって求められる高
調波振幅推定値Ｈ'(l)との差を符号化する。まず、各高
調波ごとに、差分値である高調波補正振幅Ｄ(l) を求め
る。 Ｄ(l) = Ｈ(l) - Ｈ'(l) ・・・（９） 次に、与えられたビット割り当てｂd(l)にしたがって、
ビット数可変のベクトル量子化法などを用いて、高調波
補正振幅Ｄ(l) を量子化、符号化する。

【００６３】スペクトル残差符号化手段１９４では、入
力されたスペクトル残差Ｒ(w) に対し、まずスペクトル
包絡Ａ(w) によってスペクトルを平坦化し、次に、ゲイ
ンｇ(l) を用いて正規化する。そして、入力された割り
当てビット数ｂr(l)にしたがって、ビット数可変のベク
トル量子化法などを用いて量子化し符号化される。マル
チプレクサ１９５では、入力されたピッチ周波数符号と
スペクトル包絡符号と高調波補正振幅符号とゲイン符号
とスペクトル残差符号をまとめ、多重化符号として復号
化装置２００へ出力する。

【００６４】復号化装置２００において、デマルチプレ
クサ２０１は、符号化装置１９０から送信された多重化
符号を、ピッチ周波数符号とスペクトル包絡符号と高調
波補正振幅符号とゲイン符号とスペクトル残差符号に分
解する。スペクトル包絡復号化手段２０２は、スペクト
ル包絡符号を復号化して、スペクトル包絡を出力する。
ゲイン符号化手段２０３では、ゲイン符号を復号化する
とともに、（８）式にしたがって、割り当てビット数ｂ
d(l)、ｂr(l)を求める。

【００６５】高調波振幅復号化手段２０４では、まず高
調波補正振幅符号を割り当てビット数ｂd(l)で復号化す
る。次に、（１０）式に示すように、スペクトル包絡か
ら求められる高調波スペクトル推定振幅Ｈ'(l)と復号化
された高調波補正振幅Ｄ(l)を用いて、高調波振幅を算
出する。 Ｈ(l) = Ｈ'(l) + Ｄ(l) ・・・（１０）

【００６６】スペクトル残差復号化手段２０５では、ま
ずスペクトル残差符号を割り当てビット数ｂr(l)で復号
化し、ゲインを乗じた後、スペクトル包絡を乗じて、ス
ペクトル残差を出力する。高調波スペクトル合成手段２
０６では、ピッチ周波数と高調波振幅から高調波スペク
トルを求め出力する。求められたスペクトル残差と高調
波合成スペクトルは出力音声合成手段１２７に入力さ
れ、音声が合成される。

【００６７】以上のように、本実施の形態５によれば、
符号化装置１９０に、スペクトル包絡から推定した高調
波振幅とスペクトル残差からゲインを算出し、さらにそ
のゲインとスペクトル包絡を用いて高調波補正振幅とス
ペクトル残差を符号化する割り当てビット数を算出する
ゲイン算出手段１９２と、高調波振幅とスペクトル包絡
の差である高調波補正振幅を求め、割り当てられたビッ
ト数で高調波補正振幅を符号化する高調波補正振幅符号
化手段１９３と、スペクトル包絡でスペクトル残差を平
滑化し、さらにゲインで正規化して割り当てられたビッ
ト数で符号化するスペクトル残差符号化手段１９４を設
け、復号化装置２００に、復号化したゲインとスペクト
ル包絡を用いて割り当てビット数を求めるゲイン復号化
手段２０３と、割り当てられたビット数で高調波補正振
幅を復号化し、スペクトル包絡を加えることにより高調
波振幅を求める高調波振幅復号化手段２０４と、割り当
てられたビット数でスペクトル残差符号を復号化し、ゲ
インとスペクトル包絡を乗じるスペクトル残差復号化手
段２０５を設けることにより、各高調波の近傍における
正弦波成分と残差成分の比を一般化したゲイン情報とし
て符号化することで、より自由度の高いモデルで符号化
できるとともに、そのゲイン情報をもとに高調波振幅と
スペクトル残差のビット割り当てを行うことにより、ビ
ット割り当て情報を伝送することなく、高調波振幅とス
ペクトル残差に適当なビット割り当てを行うことがで
き、より品質の良い合成音声が得られる。

【００６８】（実施の形態６）図８は本発明の請求項６
に対応する第６の実施の形態における音声符号化・復号
化装置の構成を示す。図８において、２１０は符号化装
置、２２０は復号化装置であり、図６に示した実施の形
態４における符号化・復号化装置と共通の要素には同一
の番号を付して重複した説明は省略する。符号化装置２
１０において、２１１はスペクトル包絡を入力とし、ス
ペクトル包絡符号を出力とするスペクトル包絡符号化手
段である。２１２はスペクトル包絡と残差信号を入力と
し、ゲインとピット割り当てを出力とするゲイン算出手
段である。２１３は高調波振幅とスペクトル包絡とビッ
ト割り当てを入力とし、高調波補正振幅符号を出力とす
る高調波補正振幅符号化手段である。２１４はスペクト
ル包絡と残差信号とゲインとビット割り当てを入力と
し、残差符号を出力とする残差符号化手段である。２１
５はピッチ周波数符号とスペクトル包絡符号と高調波補
正振幅符号とゲイン符号と残差符号を入力とし、多重化
符号を出力とするマルチプレクサである。また復号化手
段２２０において、２２１は多重化符号を入力とし、ピ
ッチ周波数符号とスペクトル包絡符号と高調波補正振幅
符号と残差符号とゲイン符号を出力とするデマルチプレ
クサである。２２２はスペクトル包絡符号を入力とし、
スペクトル包絡を出力とするスペクトル包絡復号化手段
である。２２３はゲイン符号とスペクトル包絡を入力と
し、ゲインとビット割り当てを出力とするゲイン復号化
手段である。２２４は高調波補正振幅符号とビット割り
当てとスペクトル包絡を入力とし、高調波振幅を出力と
する高調波振幅復号化手段である。２２５は残差符号と
ビット割り当てとゲインとスペクトル包絡を入力とし、
残差信号を出力とする残差復号化手段である。２２６は
ピッチ周波数と高調波振幅を入力とし、高調波スペクト
ルを出力とする高調波スペクトル合成手段である。

【００６９】以上のように構成された音声符号化・復号
化装置について、図８を用いてその動作を説明する。ま
ず符号化装置２１０において、高調波スペクトル合成手
段１０８で求められたスペクトル包絡は、スペクトル包
絡符号化手段２１１に入力され、符号化される。スペク
トル包絡の符号化は、例えばスペクトル包絡から線形予
測係数を求め、それを符号化する手法がある。ゲイン算
出手段２１２は、まず、スペクトル包絡から高調波スペ
クトルの振幅の推定値Ｈ'(l)を求め、それによって合成
されるスペクトルＨ'(w)を算出し、逆フーリエ変換など
で時間領域に変換する。次に、フレーム内をＭ個のサブ
フレームに分割し、（１１）式に示すように、ゲイン
ｇ'(m)を求める。

【００７０】

【数９】 ・・・（１１）

【００７１】次に、ゲインｇ'(m)をもとに高調波補正振
幅の符号化ビット数ｂd と各サブフレームの残差信号の
符号化ビット数ｂr(m)を求める。その方法としては、
（１２）式に示すようにｂd およびｂr(m)を求める方法
が考えられる。

【００７２】

【数１０】 ・・・（１２） ここで、Ｄおよびδは、ｂh 、ｂr(m)およびスペクトル
包絡の符号化ビット数ｂｈの総和が、スペクトル全体を
符号化するために割り当てられているビット数に一致す
るように適当に調整する。

【００７３】高調波補正振幅符号化手段２１３は、高調
波振幅Ｈ(l) と、スペクトル包絡によって求められる高
調波振幅推定値Ｈ'(l)との差である高調波補正振幅Ｄ
(l) を求め、与えられたビット割り当てｂd にしたがっ
て、ビット数可変のベクトル量子化法などを用いて、高
調波補正振幅Ｄ(l) を量子化し符号化する。残差符号化
手段２１４では、入力された残差信号に対し、まずスペ
クトル包絡によってスペクトルを平坦化し、次に、ゲイ
ンを用いて正規化する。そして、入力された割り当てビ
ット数ｂr(m)にしたがって、ビット数可変のベクトル量
子化法などを用いて量子化し符号化する。マルチプレク
サ２１５では、入力されたピッチ周波数符号とスペクト
ル包絡符号と高調波補正振幅符号とゲイン符号と残差符
号をまとめ、多重化符号として復号化装置２２０へ出力
する。

【００７４】復号化装置２２０において、デマルチプレ
クサ２２１は、符号化装置２１０から送信された多重化
符号を、ピッチ周波数符号とスペクトル包絡符号と高調
波補正振幅符号とゲイン符号と残差符号に分解する。ス
ペクトル包絡復号化手段２２２は、スペクトル包絡符号
を復号化して、スペクトル包絡を出力する。ゲイン符号
化手段２２３では、ゲイン符号を復号化するとともに、
（１２）式にしたがって、割り当てビット数ｂd 、ｂr
(m)を求める。高調波振幅復号化手段２２４では、高調
波補正振幅符号を割り当てビット数ｂd で復号化し、
（１０）式にもとづいて、高調波振幅を求める。残差復
号化手段２２５では、まず残差符号を割り当てビット数
ｂr(m)で復号化し、ゲインを乗じた後、スペクトル包絡
を乗じて、残差信号を出力する。高調波スペクトル算出
手段２０６では、ピッチ周波数と高調波振幅から高調波
スペクトルを求め出力する。求められた残差信号と高調
波スペクトルは出力音声合成手段１２７に入力され、音
声が合成される。

【００７５】以上のように、本実施の形態６によれば、
符号化装置２１０に、スペクトル包絡から推定した高調
波振幅と残差信号からゲインを算出し、さらにそのゲイ
ンとスペクトル包絡を用いて高調波振幅と残差信号を符
号化する割り当てビット数を算出するゲイン算出手段２
１２と、高調波振幅とスペクトル包絡の差である高調波
補正振幅を求め、割り当てられたビット数で高調波補正
振幅を符号化する高調波補正振幅符号化手段２１３と、
残差信号をスペクトル包絡で平滑化し、さらにゲインで
正規化して割り当てられたビット数で符号化する残差符
号化手段２１４を設け、復号化装置２２０に、復号化し
たゲイン符号とスペクトル包絡を用いて割り当てビット
数を求めるゲイン復号化手段２２３と、割り当てられた
ビット数で高調波補正振幅を復号化し、スペクトル包絡
を加えることにより高調波振幅を求める高調波振幅復号
化手段２２４と、割り当てられたビット数で残差符号を
復号化し、ゲインとスペクトル包絡を乗じる残差復号化
手段２２５を設けることにより、残差信号のパワーの変
化をより効率よく符号化でき、フレーム内での高調波成
分と残差信号成分の割合やを細かく制御することによ
り、音の立ち上がり部分などの音質を向上させることが
でき、同時にそのゲイン情報をもとに高調波振幅とスペ
クトル残差のビット割り当てを行うことにより、ビット
割り当て情報を伝送することなく、高調波振幅と残差信
号に適当なビット割り当てを行うことができ、より品質
の良い合成音声が得られる。

【００７６】なお、上記各実施の形態における音声符号
化・復号化装置は、はプログラムによって実現し、これ
をＲＯＭ、ＲＡＭフロッピーディスク、光ディスク、IC
カードなど、プログラムを記載できる記録媒体に記録
し、それを転送することにより、携帯電話機などで容易
に実施することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明は、符号化装置に、
高調波振幅とピッチ周波数と有声無声判定からスペクト
ル包絡と高調波スペクトルを算出する高調波スペクトル
合成手段と、音声スペクトルと高調波スペクトルからス
ペクトル残差を求めるスペクトル残差算出手段と、スペ
クトル残差を平滑化し符号化するスペクトル残差符号化
手段を設け、復号化装置に、スペクトル包絡と高調波合
成スペクトルを算出する高調波スペクトル合成手段と、
スペクトル残差符号とスペクトル包絡からスペクトル残
差を求め出力するスペクトル残差復号化手段を設けるこ
とにより、有声と判定された帯域を正弦波とその残差で
モデル化し符号化・復号化することで、より自然な合成
音声を得ることができる優れた音声符号化・復号化装置
を実現できるものである。

【００７８】また、本発明によれば、符号化装置に、ス
ペクトル残差を時間領域の残差信号に変換する時間波形
算出手段と、残差信号を平滑化し符号化する残差符号化
手段を設け、復号化装置に、残差符号を復号化しスペク
トル包絡を乗じて残差信号を求める残差復号化手段を設
けることにより、高調波によってモデル化できないスペ
クトル残差を時間領域で符号化することで、周波数領域
で符号化する場合と比較して、残差信号のパワーの変化
などをより効率よく符号化でき、音の立ち上がり部分な
どの過渡部分の音質を向上させることができる優れた音
声符号化・復号化装置を実現できるものである。

【００７９】また、本発明によれば、符号化装置に、高
調波スペクトルと残差スペクトルのゲインを求め出力す
るゲイン算出手段と、ゲインを符号化するゲイン符号化
手段と、スペクトル残差を平滑化し正規化して符号化す
るスペクトル残差符号化手段を設け、復号化装置に、ゲ
イン符号を復号化するゲイン復号化手段と、スペクトル
残差符号を復号化し、スペクトル包絡およびゲインを乗
じてスペクトル残差を求めるスペクトル残差復号化手段
を設けることにより、従来各高調波の近傍における正弦
波成分と残差成分の比をしきい値により有声あるいは無
声という２値で表現していたものを、一般化したゲイン
情報として符号化することで、より自由度の高いモデル
で符号化でき、品質の良い合成音声が得られる優れた音
声符号化・復号化装置を実現できるものである。

【００８０】また、本発明によれば、符号化装置に、残
差信号と高調波スペクトルからゲインを算出するゲイン
算出手段と、ゲインを符号化するゲイン符号化手段と、
残差信号を平滑化し正規化して符号化する残差符号化手
段を設け、復号化装置に、ゲイン符号を復号化するゲイ
ン復号化手段と、残差符号を復号化し、ゲインとスペク
トル包絡を乗ずる残差復号化手段を設けることにより、
高調波によってモデル化できないスペクトル残差を時間
領域で符号化することで、残差信号のパワーの変化をよ
り効率よく符号化できると同時に、フレーム内での高調
波成分と残差信号成分の割合を細かく制御でき、音の立
ち上がり部分など過渡部分の音質を向上させることがで
きる優れた音声符号化・復号化装置を実現できるもので
ある。

【００８１】また、本発明によれば、符号化装置に、ス
ペクトル包絡から推定した高調波振幅とスペクトル残差
からゲインを算出し、さらにそのゲインとスペクトル包
絡を用いて高調波補正振幅とスペクトル残差を符号化す
る割り当てビット数を算出するゲイン算出手段と、高調
波振幅とスペクトル包絡の差である高調波補正振幅を求
め割り当てられたビット数で高調波補正振幅を符号化す
る高調波補正振幅符号化手段と、スペクトル包絡でスペ
クトル残差を平滑化し、さらにゲインで正規化して割り
当てられたビット数で符号化するスペクトル残差符号化
手段を設け、復号化装置に、復号化したゲインとスペク
トル包絡を用いて割り当てビット数を求めるゲイン復号
化手段と、割り当てられたビット数で高調波補正振幅を
復号化し、スペクトル包絡を加えることにより高調波振
幅を求める高調波振幅復号化手段と、割り当てられたビ
ット数でスペクトル残差符号を復号化し、ゲインとスペ
クトル包絡を乗じるスペクトル残差復号化手段を設ける
ことにより、各高調波の近傍における正弦波成分と残差
成分の比を一般化したゲイン情報として符号化すること
で、より自由度の高いモデルで符号化できるとともに、
そのゲイン情報をもとに高調波振幅とスペクトル残差の
ビット割り当てを行うことにより、ビット割り当て情報
を伝送することなく、高調波振幅とスペクトル残差に適
当なビット割り当てを行うことができ、より品質の良い
合成音声が得られる優れた音声符号化・復号化装置を実
現できるものである。

【００８２】また、本発明によれば、符号化装置に、ス
ペクトル包絡から推定した高調波振幅と残差信号からゲ
インを算出し、さらにそのゲインを用いて高調波振幅と
残差信号を符号化する割り当てビット数を算出するゲイ
ン算出手段と、高調波振幅とスペクトル包絡の差である
高調波補正振幅を求め、割り当てられたビット数で高調
波補正振幅を符号化する高調波補正振幅符号化手段と、
残差信号をスペクトル包絡で平滑化し、さらにゲインで
正規化して割り当てられたビット数で符号化する残差符
号化手段を設け、復号化装置に、復号化したゲイン符号
とスペクトル包絡を用いて割り当てビット数を求めるゲ
イン復号化手段と、割り当てられたビット数で高調波補
正振幅を復号化し、スペクトル包絡を加えることにより
高調波振幅を求める高調波振幅復号化手段と、割り当て
られたビット数で残差符号を復号化し、ゲインとスペク
トル包絡を乗じる残差復号化手段を設けることにより、
残差信号のパワーの変化をより効率よく符号化でき、フ
レーム内での高調波成分と残差信号成分の割合やを細か
く制御することにより、音の立ち上がり部分などの音質
を向上させることができ、同時にそのゲイン情報をもと
に高調波振幅とスペクトル残差のビット割り当てを行う
ことにより、ビット割り当て情報を伝送することなく、
高調波振幅と残差信号に適当なビット割り当てを行うこ
とができ、より品質の良い合成音声が得られる優れた音
声符号化・復号化装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における音声符号化復号
化装置のブロック図

【図２】本発明の実施の形態１における高調波スペクト
ル合成手順を説明するための周波数特性図

【図３】本発明の実施の形態１における音声モデル説明
のための音声スペクトルＳ(w)、高調波スペクトルＳ'
(w)、スペクトル残差Ｒ(w) を示す周波数特性図

【図４】本発明の実施の形態２における音声符号化・復
号化装置のブロック図

【図５】本発明の実施の形態３における音声符号化装置
・復号化のブロック図

【図６】本発明の実施の形態４における音声符号化装置
・復号化のブロック図

【図７】本発明の実施の形態５における音声符号化装置
・復号化のブロック図

【図８】本発明の実施の形態６における音声符号化装置
・復号化のブロック図

【図９】従来の音声符号化・復号化装置のブロック周波
数特性図

【図１０】従来の音声符号化・復号化装置における音声
モデル説明のための音声スペクトルＳ(w) 、高調波スペ
クトルＳ'(w)、スペクトル残差Ｒ(w) を示す周波数特性
図

【符号の説明】

１ バッファ ２ ピッチ周波数推定手段 ３ ピッチ周波数符号化手段 ４ スペクトル算出手段 ５ 高調波振幅推定手段 ６ 高調波振幅符号化手段 ７ 有声無声判定符号化手段 ８ マルチプレクサ １０ 符号化装置 １１ デマルチプレクサ １２ ピッチ周波数復号化手段 １３ 高調波振幅復号化手段 １４ 有声無声判定復号化手段 １５ 出力音声合成手段 ２０ 復号化装置 １００ 符号化装置 １０１ バッファ １０２ ピッチ周波数推定手段 １０３ ピッチ周波数符号化手段 １０４ スペクトル算出手段 １０５ 高調波振幅推定手段 １０６ 高調波振幅符号化手段 １０７ 有声無声判定符号化手段 １０８ 高調波スペクトル合成手段 １０９ スペクトル残差算出手段 １１０ スペクトル残差符号化手段 １１１ マルチプレクサ １２０ 復号化装置 １２１ デマルチプレクサ １２２ ピッチ周波数復号化手段 １２３ 高調波振幅復号化手段 １２４ 有声無声判定復号化手段 １２５ 高調波スペクトル合成手段 １２６ スペクトル残差復号化手段 １２７ 出力音声合成手段 １３０ 符号化装置 １３１ 時間波形算出手段 １３２ 残差符号化手段１３３ マルチプレクサ １４０ 復号化装置 １４１ デマルチプレクサ １４２ 残差復号化手段 １５０ 符号化装置 １５１ ゲイン算出手段 １５２ ゲイン符号化手段 １５３ スペクトル残差符号化手段 １５４ マルチプレクサ １６０ 復号化装置 １６１ デマルチプレクサ １６２ ゲイン復号化手段 １６３ スペクトル残差復号化手段 １７０ 符号化装置 １７１ ゲイン算出手段 １７２ ゲイン符号化手段 １７３ 残差符号化手段 １７４ マルチプレクサ １８０ 復号化装置 １８１ デマルチプレクサ １８２ ゲイン復号化手段 １８３ 残差復号化手段 １９０ 符号化装置 １９１ スペクトル包絡符号化手段 １９２ ゲイン算出手段 １９３ 高調波補正振幅符号化手段 １９４ スペクトル残差符号化手段 １９５ マルチプレクサ ２００ 復号化手段 ２０１ デマルチプレクサ ２０２ スペクトル包絡復号化手段 ２０３ ゲイン復号化手段 ２０４ 高調波振幅復号化手段 ２０５ スペクトル残差復号化手段 ２０６ 高調波スペクトル合成手段 ２１０ 符号化装置 ２１１ スペクトル包絡符号化手段 ２１２ ゲイン算出手段 ２１３ 高調波補正振幅符号化手段 ２１４ 残差符号化手段 ２１５ マルチプレクサ ２２０ 復号化手段 ２２１ デマルチプレクサ ２２２ スペクトル包絡復号化手段 ２２３ ゲイン復号化手段 ２２４ 高調波振幅復号化手段 ２２５ 残差復号化手段 ２２６ 高調波スペクトル合成手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波振幅を符号化する高調波振幅符号化手段と、有声無声
   判定を符号化する有声無声判定符号化手段と、高調波に
   よる合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調波ス
   ペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声のスペ
   クトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、スペ
   クトル残差を平滑化して符号化するスペクトル残差符号
   化手段と、各符号をまとめて多重化するマルチプレクサ
   とを備え、復号化装置が、多重化された符号を各符号に
   分解するデマルチプレクサと、ピッチ周波数符号を復号
   化するピッチ周波数復号化手段と、高調波振幅符号を復
   号化する高調波振幅復号化手段と、有声無声判定符号を
   復号化する有声無声復号化手段と、高調波スペクトルを
   合成しスペクトル包絡を求める高調波スペクトル合成手
   段と、スペクトル残差符号を復号化しスペクトル包絡を
   用いてスペクトル残差を求めるスペクトル残差復号化手
   段と、出力音声を合成する出力音声合成手段とを備えた
   音声符号化・復号化装置。
2. 【請求項２】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波振幅を符号化する高調波振幅符号化手段と、有声無声
   判定を符号化する有声無声判定符号化手段と、高調波に
   よる合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調波ス
   ペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声のスペ
   クトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、スペ
   クトル残差を時間信号に変換する時間波形算出手段と、
   残差信号を平滑化して符号化する残差符号化手段と、各
   符号をまとめて多重化するマルチプレクサとを備え、復
   号化装置が、多重化された符号を各符号に分解するデマ
   ルチプレクサと、ピッチ周波数符号を復号化するピッチ
   周波数復号化手段と、高調波振幅符号を復号化する高調
   波振幅復号化手段と、有声無声判定符号を復号化する有
   声無声復号化手段と、高調波スペクトルを合成しスペク
   トル包絡を求める高調波スペクトル合成手段と、残差符
   号を復号化しスペクトル包絡を用いて残差信号を求める
   残差復号化手段と、出力音声を合成する出力音声合成手
   段とを備えた音声符号化・復号化装置。
3. 【請求項３】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波振幅を符号化する高調波振幅符号化手段と、高調波に
   よる合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調波ス
   ペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声のスペ
   クトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、各高
   調波ごとの高調波スペクトルとスペクトル残差のゲイン
   を出力するゲイン算出手段と、ゲインを符号化するゲイ
   ン符号化手段と、残差スペクトルを平滑化し正規化して
   符号化するスペクトル残差符号化手段と、各符号をまと
   めて多重化するマルチプレクサとを備え、復号化装置
   が、多重化された符号を各符号に分解するデマルチプレ
   クサと、ピッチ周波数符号を復号化するピッチ周波数復
   号化手段と、高調波振幅符号を復号化する高調波振幅復
   号化手段と、ゲインを復号化するゲイン復号化手段と、
   高調波スペクトルを合成しスペクトル包絡を求める高調
   波スペクトル合成手段と、スペクトル残差符号を復号化
   しスペクトル包絡とゲインを用いてスペクトル残差を求
   めるスペクトル残差復号化手段と、出力音声を合成する
   出力音声合成手段とを備えた音声符号化・復号化装置。
4. 【請求項４】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波振幅を符号化する高調波振幅符号化手段と、高調波に
   よる合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調波ス
   ペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声のスペ
   クトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、スペ
   クトル残差を時間信号に変換する時間波形算出手段と、
   フレームをＭ個に分割したサブフレームごとに高調波ス
   ペクトルと残差信号のゲインを求めるゲイン算出手段
   と、ゲインを符号化するゲイン符号化手段と、残差信号
   を平滑化し正規化して符号化する残差符号化手段と、各
   符号をまとめて多重化するマルチプレクサとを備え、復
   号化装置が、多重化された符号を各符号に分解するデマ
   ルチプレクサと、ピッチ周波数を復号化するピッチ周波
   数復号化手段と、高調波振幅符号を復号化する高調波振
   幅復号化手段と、ゲイン符号を復号化するゲイン復号化
   手段と、高調波スペクトルを合成しスペクトル包絡を求
   める高調波スペクトル合成手段と、残差符号を復号化し
   スペクトル包絡とゲインを用いて残差信号を求める残差
   復号化手段と、出力音声を合成する出力音声合成手段と
   を備えた音声符号化・復号化装置。
5. 【請求項５】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波による合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調
   波スペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声の
   スペクトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、
   スペクトル包絡を符号化するスペクトル包絡符号化手段
   と、スペクトル包絡と残差スペクトルより各高調波のゲ
   インを求めそれをもとに高調波補正振幅とスペクトル残
   差を符号化するためのビットを割り当てるゲイン算出手
   段と、ゲインを符号化するゲイン符号化手段と、高調波
   振幅とスペクトル包絡から高調波補正振幅を求め、求め
   られたビット数で符号化する高調波補正振幅符号化手段
   と、スペクトル残差を平滑化し正規化して求められたビ
   ット数で符号化する残差スペクトル符号化手段と、各符
   号をまとめて多重化するマルチプレクサとを備え、復号
   化装置が、多重化された符号を各符号に分解するデマル
   チプレクサと、ピッチ周波数符号を復号化するピッチ周
   波数復号化手段と、スペクトル包絡符号を復号化するス
   ペクトル包絡復号化手段と、ゲイン符号を復号化しスペ
   クトル包絡を用いて高調波補正振幅およびスペクトル残
   差の割り当てビット数を求めるゲイン復号化手段と、割
   り当てられたビット数で高調波補正振幅符号を復号化し
   スペクトル包絡を用いて高調波振幅を求める高調波振幅
   復号化手段と、高調波スペクトルを合成する高調波スペ
   クトル合成手段と、割り当てられたビット数でスペクト
   ル残差符号を復号化しスペクトル包絡とゲインを用いて
   スペクトル残差を求めるスペクトル残差復号化手段と、
   出力音声を合成する出力音声合成手段とを備えた音声符
   号化・復号化装置。
6. 【請求項６】 符号化装置が、入力音声信号をフレーム
   ごとに切り出すバッファと、ピッチ周波数を推定するピ
   ッチ周波数推定手段と、推定されたピッチ周波数を符号
   化するピッチ周波数符号化手段と、音声信号のスペクト
   ルを求めるスペクトル算出手段と、高調波の振幅と高調
   波の有声無声判定を求める高調波振幅推定手段と、高調
   波による合成スペクトルとスペクトル包絡を求める高調
   波スペクトル合成手段と、入力音声と高調波合成音声の
   スペクトルの残差を求めるスペクトル残差算出手段と、
   スペクトル残差を時間信号に変換する時間波形算出手段
   と、スペクトル包絡を符号化するスペクトル包絡符号化
   手段と、スペクトル包絡とフレームをＭ個に分割したサ
   ブフレームごとの残差信号とのゲインを求め、それをも
   とに高調波補正振幅と各サブフレームの残差信号に割り
   当てるビット数を求めるゲイン算出手段と、ゲインを符
   号化するゲイン符号化手段と、高調波振幅とスペクトル
   包絡から高調波補正振幅を求め、求められたビット数で
   符号化する高調波補正振幅符号化手段と、残差信号を平
   滑化し正規化して求められたビット数で符号化する残差
   符号化手段と、各符号をまとめて多重化するマルチプレ
   クサとを備え、復号化装置が、多重化された符号を各符
   号に分解するデマルチプレクサと、ピッチ周波数符号を
   復号化するピッチ周波数復号化手段と、スペクトル包絡
   符号を復号化するスペクトル包絡復号化手段と、ゲイン
   符号を復号化しスペクトル包絡を用いて高調波補正振幅
   およびスペクトル残差の割り当てビット数を求めるゲイ
   ン復号化手段と、割り当てられたビット数で高調波補正
   振幅符号を復号化しスペクトル包絡を用いて高調波振幅
   を求める高調波振幅復号化手段と、高調波スペクトルを
   合成する高調波スペクトル合成手段と、割り当てられた
   ビット数で残差符号を復号化しスペクトル包絡とゲイン
   を用いて残差信号を求める残差復号化手段と、出力音声
   を合成する出力音声合成手段とを備えた音声符号化・復
   号化装置。