DE3736193A1 - Sprachsignal-kodierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sprachsignal-Kodierverfahren bzw. ein Verfahren zum Kodieren eines Sprachsignals und betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Verdichten von Sprachdaten durch Kodieren.

Beispielsweise muß im Falle einer Übertragung eines Sprachsignals mit Hilfe einer schnellen, digitalen Übertragungsleitung oder im Falle einer digitalen Verarbeitung eines Sprachsignals, um so ein Sprachsignal für eine Verwendung in einer Spracherwiderungseinrichtung zu speichern oder zu synthetisieren, irgendwie ein Sprachsignal in ein digitales Signal umgesetzt werden. Ein Sprachsignal ist im wesentlichen ein analoges Signal mit einem Frequenzband zwischen 0,3 bis 3,4 kHz. Um ein solches Sprachsignal in ein digitales Signal umzusetzen, kann beispielsweise ein Analog-Digital-Umsetzer mit einem Auflösungsvermögen von 8 Bit bei einer Abtastfrequenz von 8 kHz (Puls-Code-Modulation oder einfach ein PCM-Kodierverfahren) verwendet werden. Um dieses digitale Signal wieder in das ursprüngliche Sprachsignal zurückzubringen, kann ein Digital-Analog-Umsetzer mit einer Auflösung von 8 Bit bei der Abtastfrequenz von 8 kHz verwendet werden, um damit das digitale Signal in ein analoges Signal umzusetzen, wenn es für eine Wellenformung ein Tiefpaßfilter durchläuft. In diesem Fall gilt, je größer das Auflösungsvermögen jeder der A/D- und D/A-Umsetzer und folglich die Bitbreite der PCM-Kodierung ist, um so höher ist die Qualität einer wiedergegebenen Sprache.

Ein derartiges PCM-kodiertes Sprachsignal hat eine Bitrate pro Sekunde (Datengeschwindigkeit) von 64 kbps; um folglich ein Sprachsignal mit einer derart hohen Bitrate zu übertragen, ist ein extrem hoher Übertragungsweg erforderlich. Außerdem ist zum Speichern eines derartigen Sprachsignals ein Speicher mit einer sehr großen Kapazität erforderlich.

Folglich sind verschiedene Vorschläge unterbreitet worden, um die Bitrate eines Sprachsignals zu reduzieren. Einer dieser Vorschläge ist das differentielle PCM- Kodierverfahren, in welchem Differenzen von PCM-Kodes zeitlich gesteuerter Reihenfolge gebildet werden. Das differentielle PCM-Kodierverfahren benutzt die Redundanz, welche auf der Korrelation von Sprach-Wellenformen basiert. Schwankungen im Wert zwischen benachbarten Abtastwerten fallen in den meisten Fällen in einen begrenzten dynamischen Bereich, so daß die Anzahl an bits pro Abtastvorgang reduziert werden können. In dem adaptiven differentiellen Puls-Code-Modulations- Kodierverfahren gemäß den CCITT-Empfehlungen, welches eine Verbesserung gegenüber dem differentiellen PCM- Kodierverfahren ist, ist die Bitrate von 32 kbps realisiert worden.

Andere vorgeschlagene Verfahren schließen das adaptive Prädiktions- Kodierverfahren mit adaptiver Bit-Zuordnung (APS- AB), bei welchem die nicht-stehende Charakteristik eines Sprachsignals und die lineare Prädiktions-Möglichkeit ausgenutzt werden, und das Linienspektrumpaar-(LSP-)Verfahren ein, welches auf einem Sprachanalyse/-Synthese-Verfahren basiert, jedoch sind diese adaptiven PCM-, APC-AB- und LSP-Kodierverfahren in ihren Kodier- und Dekodierprozessen sehr kompliziert, und eine Einrichtung zum Durchführen dieser Kodier- und Dekodierprozesse wird sehr teuer.

Andererseits gibt es das quasi-momentane Kompandierverfahren als eines der hochqualitativen PCM-Sprachübertragungsverfahren in Verbindung mit Telekommunikationssatelliten. Entsprechend dem quasi-momentanen Kompandierverfahren werden PCM-kodierte Sprachdaten in zeitlich gesteuerter Folge in Blöcke aufgeteilt, die jeweils eine vorherbestimmte Anzahl Daten haben, und Skalier- bzw. Normierungsdaten, welche das höchstwertige Bit darstellen, welches dem maximalen Wert im Absolutwert eines Signals in jedem der Blöcke entspricht, werden identifiziert, worauf beim nächsten Schritt Codedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Daten gebildet werden, welche das höchstwertige Bit enthalten. Das quasi-momentane Kompandierverfahren ist in dem Kodierprozeß verhältnismäßig einfach, und die Bitanzahl eines Abtastwertes kann bequem reduziert werden. Jedoch ist das quasi- momentane Kompandierverfahren im Wirkungsgrad nicht zufriedenstellend.

Unter diesen Umständen ist als ein mögliches Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades des quasi-momentanen Kompandier- (Verdichtungs- und Dehnungs-)Verfahren eine Kombination aus dem differentiellen PCM-Kodierverfahren und dem quasi-momentanen Kompandierverfahren denkbar. Auch wenn im allgemeinen das quasi-momentane Kompandierverfahren bei dem differentiellen PCM-Kodierverfahren leicht anwendbar wäre, würden jedoch während einer Verdichtung verlorengegangene Bits einen Übertragungsfehler bewirken, so daß sich ein derartiger Fehler an dem Integrator des Empfängers häufen würde, was zu einem unmöglichen empfangsseitigen Zustand führen würde. In dieser Hinsicht wird nachstehend im einzelnen der Fall in Betracht gezogen, bei welchem ein in Fig. 11a dargestelltes Sprachsignal entsprechend einem Kodierverfahren kodiert wird, welches dadurch bestimmt ist, daß eine quasi-momentane Kompandierung bei dem differentiellen PCM- Kodierverfahren angewendet wird. Für das differentielle PCM- Kodieren wird zuerst dieses Sprachsignal beispielsweise mit der Abtastfrequenz von 8 kHz abgetastet, und differentielle Werte zwischen den Abtastwerten werden festgelegt. Hierbei wird ein differentieller Wert zwischen den benachbarten Abtastwerten durch 8 Bitdaten mit einem Vorzeichen, d. h. 8 Bitdaten in der Darstellung eines Zweierkomplements, dargestellt. Unter den quasi-momentanen Kompandierbedingungen wird ein Block durch acht Abtastwerte gebildet, und die Übertragungsdaten pro Abtastwert enthalten drei Bits. Außerdem enthalten die Skalier- bzw. Normierungsdaten drei Bits.

Es wird nun angenommen, daß differentielle Werte für diese acht Abtastwerte #1 bis #8 erhalten worden sind, wie in Fig. 12a dargestellt ist. In diesem Block ist ein Maximum im Absolutwert unter den differentiellen Werten ein Abtastwert #1, so daß die Skalier- bzw. Normierungspositionen POS in diesem Fall als das höchstwertige Bit in dem Bitmuster des Abtastwertes #1 festgelegt wird, welches Bit 4 ist. Folglich wird der Wert der Normierungsposition POS (100)₂. Folglich enthalten die Übertragungsbits jedes Abtastwertes (Übertragungsdaten oder Kodedaten) drei Datenbits vom Bit 5, welches als ein Bit festgelegt ist, welches höher als die Normierungs- Position POS ist und ein Vorzeichen (Vorzeichenbit) anzeigt, bis zum Bit 3, d. h. die Bits 5, 4 und 3. Folglich haben in diesem Block Übertragungsdaten (Codedaten), welche dadurch gebildet sind, daß die Normierungsposition POS am Anfang und dann die Übertragungsbits von Abtastwerten #1 bis #8 nacheinander angeordnet sind, eine Struktur, wie sie in Fig. 12b dargestellt ist.

Wenn solche kodierte Daten dekodiert werden, werden zuerst die kodierten Daten eines Blocks drei Bits mal drei Bits zerlegt, und die Normierungsposition POS wird durch die ersten drei Bits identifiziert. Wenn dann die folgenden kodierten drei Bitdaten in 8 Bitdaten gedehnt werden, ist das höchstwertige Bit der kodierten Daten an einer Bitposition, welche ein Bit ist, das höher als die Normierungsposition POS ist, zusammen mit dem Wert des Vorzeichenbits, das in jedem der Bits höher als das höchstwertige Bit gesetzt ist, und mit "0" angeordnet, welche in jedem der Bits gesetzt wird, die niedriger als das niedrigstwertige Bit ist. Im Ergebnis werden dann die kodierten Daten erhalten, wie sie in Fig. 12c dargestellt sind. Ein Vergleich dieser dekodierten Daten mit den Daten vor einer Dotierung zeigt die Tatsache, daß die Information dieser Bits, welche weniger als die Übertragungsbits sind, in den dekodierten Daten verlorengegangen ist (siehe Fig. 11b). Das heißt, es hat ein Verlust an Informationsbits stattgefunden.

Wenn ein Sprachsignal auf der Basis von derartigen kodierten Daten mit einem Verlust an Informationsbits wiedergegeben wird, findet infolge einer Häufung von Fehlern, welche der Menge an verlorengegangenen Bits entsprechen, eine negative (d.c.) Verschiebung statt, wie durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 11c dargestellt ist, wodurch eine Wellenform erzeugt wird, welche in ihrer Lage im Vergleich zu der ursprünglichen Wellenform, welche durch die gestrichelte Linie in Fig. 11c dargestellt ist, nach unten rechts verschoben ist. Im Ergebnis kann somit eine Information nicht wieder richtig hergestellt werden. Als ein Verfahren, um mit dieser Situation fertigzuwerden, ist "Differential Companding PCM (DC-PCM) Due To Accumulation of Lost Bits" von Takahashi et al. in Transactions of Electronics Communication Society, '84/10, Vol. J 67-B, Nr. 10, vorgeschlagen worden. Jedoch ist dieses vorgeschlagene Verfahren wirksam, um differentielle Daten in der Größenordnung von 15 Bits in verdichtete Daten in der Größenordnung von 8 Bits zu verdichten, es kann jedoch nicht bei einem Kodierverfahren mit einer niedrigen Bitrate angewendet werden, um differentielle Daten in der Größenordnung von 8 Bits in verdichtete Daten in der Größenordnung von 3 Bits zu verdichten. Das heißt, im Falle einer derart niedrigen Bitrate ergibt sich, wenn die Amplitude einer Sprachwellenform sich zwischen zwei Blöcken beträchtlich ändert, ein Fall, bei welchem sich die Skalier- bzw. Normierungsposition zwischen Blöcken beträchtlich ändert. Aus diesem Grund gibt es einen Fall, bei welchem das gehäufte Fehlersignal im Wert größer wird als die effektiv zu übertragenden Daten. In einem solchen Fall werden die zu übertragenden Daten durch das Fehlersignal überschattet, so daß keine richtige Datenübertragung durchgeführt werden kann.

Ein Hauptziel der Erfindung ist es daher, die vorstehend beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Verfahren zu beseitigen und ein Sprachsignal-Kodierverfahren zu schaffen, mit welchem bei einer niedrigen Bitrate eine Sprache mit hoher Güte wiedergegeben werden kann. Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Sprachsignal-Kodierverfahren zu schaffen, bei welchem ein Sprachsignal bei hoher Wiedergabetreue verdichtet werden kann. Darüber ist es ein Ziel der Erfindung, ein Sprachsignal-Verdichtungskodierverfahren zu schaffen, das im Aufbau einfach ist und noch dazu hoch wirksam durchführbar ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Sprachsignal-Kodierverfahren durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 2, 4, 7, 11 und 18 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüche.

Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung werden Verdichtungsdaten, welche durch einen quasi-momentanen Kompandierschritt erhalten worden sind, in den quantisierten Bits korrigiert, so daß sie sehr nahe dem ursprünglichen Signal kommen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1, wie Fig. 1a und 1b zusammenzusetzen sind, wobei in Fig. 1a und 1b in Blockform ein Sprachsignal- Kodiersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,

Fig. 2 eine Wiedergabe eines Beispiels eines Signalformats von kodierten Daten,

Fig. 3a eine Darstellung zur Erläuterung einer Optimierungsverarbeitung,

Fig. 3b eine Darstellung zur Erläuterung einer differentiellen Optimierungs-Bitroutine,

Fig. 4a und 4b ein Flußdiagramm eines Beispiels der differentiellen Optimierungs-Bitroutine,

Fig. 5a bis 5c Darstellungen zur Erläuterung der Vorteile der Optimierungsverarbeitung,

Fig. 6a bis 6d Darstellungen zum Verständnis, wie die Optimierung durchgeführt wird,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Sprachsignal- Dekodiereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8a bis 8c Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9, wie Fig. 9a und 9b zusammenzusetzen sind, wobei Fig. 9a und 9b in Blockform ein Sprachsignal- Kodiersystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Beispiels einer Schrittfolge einer Vergleichsroutine,

Fig. 11a bis 11c und Fig. 12a bis 12c Darstellungen zur Erläuterung eines üblichen, herkömmlichen Verfahrens einer Sprachsignal-Verdichtungskodierung,

Fig. 13, wie Fig. 13a und 13b zusammengesetzt sind, wobei Fig. 13a und 13b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 14, wie Fig. 14a und 14b zusammenzusetzen sind, wobei Fig. 14a und 14b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 15, wie Fig. 15a und 15b zusammenzusetzen sind, wobei Fig. 15a und 15b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 16, wie Fig. 16a und 16b zusammenzusetzen sind, wobei Fig. 16a und 16b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 17 ein Blockdiagramm eines Sprachkodier-/Dekodiersystems gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 und 19 Flußdiagramme einer Schrittfolge eines Sprachkodierverfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei das Verfahren in dem in Fig. 17 dargestellten System durchzuführen ist,

Fig. 20a bis 20g schematische Darstellungen zum Verständnis des Grundgedankens der Arbeitsweise bei der quasi-momentanen Verdichtungsverarbeitung entsprechend noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 21, wie Fig. 21a und 21b zusammenzufügen sind, wobei Fig. 21a und 21b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 22a bis 22h schematische Darstellungen zum Verständnis der Arbeitsweise des in Fig. 21a und 21b dargestellten Systems,

Fig. 23, wie Fig. 23a und 23b zusammenzufügen sind, wobei Fig. 23a und 23b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 24, wie Fig. 24a und 24b zusammenzufügen sind, wobei Fig. 24a und 24b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen,

Fig. 25, wie Fig. 25a und 25b zusammenzufügen sind, wobei Fig. 25a und 25b in Blockform ein Sprachsignal- Verdichtungskodiersystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen.

In Fig. 1a und 1b, welche so, wie in Fig. 1 dargestellt, zusammenzufügen sind, ist ein Sprachsignal-Kodiersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform wird eine quasi-momentane Kompandierung auf das differentielle PCM-Kodierverfahren angewendet, wobei differentielle Verdichtungsdaten in Form von Blöcken, welche durch Anwenden der quasi-momentanen Kompandierung erhalten worden sind, in Folge dekodiert werden und mit dem ursprünglichen Signal verglichen werden, um an jedem Abtastpunkt eine Korrektur durchzuführen, um so differentielle Daten mit einem reduzierten Fehler in der Anzahl Verdichtungsbits zu schaffen. Außerdem wird in der dargestellten Ausführungsform ein Sprachsignal mit der Abtastfrequenz von 8 kHz abgetastet, und ein differentieller Wert zwischen den Abtastvorgängen wird durch 8 Bitdaten mit Hilfe der Zweikomplement- Darstellung angezeigt. Ein Block für den quasi- momentanen Kompandierschritt ist durch acht Abtastwerte gebildet, und die Übertragungsdaten enthalten drei Bits für einen Abtastwert, wobei die Skalier- bzw. Normierungsdaten durch drei Bits festgelegt sind.

In Fig. 1a und 1b wird ein eingegebenes Sprachsignal SS in seiner Bandbreite durch ein Tiefpaßfilter 1 begrenzt und dann an einen A/D-Umsetzer 2 angelegt, von welchem aus ein digitales 8-Bitsignal DS abgegeben wird. Der A/D-Umsetzer 2 hat die Abtastfrequenz von 8 kHz und eine lineare Quantisierungscharakteristik. Das digitale Signal DS wird in einen Puffer 3 gespeichert, welcher eine Speicherkapazität hat, um zum Festlegen eines Blockes 8 Abtastwerte zu speichern. Das in dem Puffer 3 gespeicherte digitale Signal DSd wird dann an einen positiven Eingangsanschluß einer Addier-/Subtrahiereinheit angelegt, um so Differenzdaten zu bilden. 9 Bit Differenzdaten DDs, welche von der Addier-/Subtrahiereinheit 4 abgegeben worden sind, werden durch eine den Maximalwert begrenzende Schaltung 5 in 8 Bit Differenzdaten DD umgesetzt. Der Grund für die Begrenzung des Maximalwertes der Differenzdaten ist folgender, wenn die Differenzdaten DDs einer quasi- momentanen Verdichtung unterzogen würden, würde ein großer Skalier- bzw. Normierungswert für einen Block mit sporadisch erzeugten großen Differenzdaten gesetzt werden, was dazu beitragen würde, die Datenbeziehung nach der quasi-momentanen Verdichtung für andere kleinere Differenzdaten zu verschlechtern. Im Ergebnis würde dann eine wiedergegebene Sprache beim Hören einen unbeholfenen Eindruck hinterlassen. Um mit dieser Schwierigkeit fertigzuwerden, wird der Maximalwert von Differenzdaten auf diese Weise begrenzt, um dadurch eine wiedergegebene Sprache zu erzeugen, welche so natürlich wie möglich ist.

Die Differenzdaten DD werden einem Puffer 6 mit einer Speicherkapazität zum Speichern von 8 Abtastwerten, einer Skalierwert- Einstelleinheit 7 zum Einstellen eines Skalierwertes für die quasi-momentane Verdichtung und auch an einen Eingangsanschluß eines Addierers 8 angelegt. Ein Ausgang des Addierers 8 wird einem Register 9 zugeführt, dessen Ausgang an einen negativen Eingang des Anschlusses der Addier-/Subtrahiereinheit 4, dem anderen Eingang des Addierers 8 und auch einem Puffer 10 mit einer Speicherkapazität zum Speichern von 8 Abtastwerten zugeführt. Auf diese Weise wird ein kommulativer Wert der Differenzdaten DD, welche durch die Schaltung 5 auf acht Bits beschränkt worden sind, durch den Addierer 8 festgelegt, und diese Daten werden als die Daten eines Abtastwertes verwendet, welcher unmittelbar vor dem laufenden Abtastwert für die Ausbildung von Differenzdaten DDs liegt. Die in dem Puffer 6 gespeicherten Daten werden einer quasi-momentanen Verdichtungseinheit 11 zugeführt, in welcher für jeden Abtastwert ein quasi-momentaner Verdichtungs- Kodierschritt durchgeführt wird.

Die Skalierwert-Einstelleinheit 7 identifiziert unter den acht Abtastwerten von Differenzdaten DD, welche kontinuierlich von der Schaltung 5 abgegeben worden sind, einen Abtastwert, welcher in seinem Maximalwert der größte ist, legt das höchstwertige Bit seines Bitmusters fest und gibt dann dessen Bitposition in Form von 3 Bit Skalierdaten DK ab. Die Skalierdaten DK werden dann der Verdichtungseinheit 11 einer Optimierungs-Verarbeitungseinheit 12, um die Verdichtungs- Differenzdaten DC von der Einheit 11 in optimierte Daten umzusetzen, an einen Eingangsanschluß eines Multiplexers 13, um einen Datenblock in ein Signal mit einem vorherbestimmten Format zu formen, und auch an eine quasi- momentane Expandiereinheit 14 angelegt, um die optimierten Verdichtungs-Differenzdaten auszudehnen. Andererseits sind die in dem Puffer 10 gespeicherten Daten kodierte Daten, welche durch Sammeln von Differenzdaten DD aus dem Register 9 gebildet worden sind, und sie werden an die Optimierungs- Verarbeitungseinheit 12 als das ursprüngliche Sprachsignal angelegt, welches ein zu kodierender Gegenstand ist.

In der Verdichtungseinheit 11 wird für jeden Abtastwert von 8 Bit Differenzdaten DD aus dem Puffer 6 3 Bitdaten, deren höchstwertiges Bit dem Bit des Abtastmusters entspricht, welches ein Bit ist, das höher als die Skalierposition ist, welche durch die von der Einheit 7 zugeführten Skalierdaten DK dargestellt sind, extrahiert, und die auf diese Weise extrahierten Daten werden dann an die Optimierungs-Verarbeitungseinheit 12 als Verdichtungs-Differenzdaten DC abgegeben. An der Optimierungs-Verdichtungseinheit 12 wird ein Block von Verdichtungs-Differenzdaten DC, welche von der Einheit 11 zugeführt worden sind, in Folge dekodiert, und die auf diese Weise dekodierten Daten werden dann mit dem ursprünglichen, von dem Puffer 10 aus zugeführten Signal verglichen, wodurch die Verdichtungs-Differenzdaten DC für jede Abtaststelle korrigiert sind, so daß dadurch Differenzdaten mit einem geringeren Fehler in der Anzahl Verdichtungsbits gebildet sind. Die auf diese Weise korrigierten Daten werden dann als optimierte Differenzdaten DC₀ an den anderen Eingangsanschluß des Multiplexers 13 und auch an die Dehnungseinheit 14 angelegt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird ein Signal, welches durch die Skalierdaten DK, die von der Skalierwert-Einstelleinheit 7 abgegeben worden sind und an dessen Anfang oder Ende angeordnet sind und die optimierten Differenzdaten DC₀ der jeweiligen Abtastwerte haben, die in Folge danach angeordnet sind, als kodierte Daten DL für einen Block ausgebildet und wird an die nächstfolgende Einrichtung, z. B. eine Datenübertragungseinrichtung, eine Datenspeichereinrichtung u. ä., abgegeben. An der quasi-momentanen Dehnungseinheit 14 werden die optimierten 3 Bit Differenzdaten DC₀ von der Einheit 12 so angeordnet, daß ihr höchstwertiges Bit an der Bitstelle festgelegt ist, welche ein Bit ist, das höher als die Bitstelle ist, welche durch die von der Einheit 7 zugeführten Skalierdaten DK angezeigt ist; außerdem wird der Wert der Vorzeichendaten der optimierten Differenzdaten DC₀ jedem der höheren Bits zugeordnet, und "0" wird den niedrigeren Bits zugeordnet, um dadurch dekodierte 8 Bitdaten DE auszubilden, welche ihrerseits an einen Integrator 15 angelegt werden.

An dem Integrator werden die von der Einheit 14 gelieferten dekodierten Daten DE gesammelt, und rekonstruierte Daten SD, welche dadurch erhaltbar sind, daß die kodierten Daten DL tatsächlich einer Dekodierung unterzogen werden, werden gebildet, wobei die rekonstruierten Daten SD in dem Register 9 ausgegeben werden. Das Register 9 erhält die Daten SD nach Beendigung einer Verarbeitung für einen Block und unmittelbar vor dem Beginn einer Verarbeitung für den nächstfolgenden Block. Bei dieser Struktur kann die Anhäufung von Fehlern infolge eines Verlustes an Bits, welcher dem quasi-momentanen Kompandierverfahren inhärent ist, vor der Bildung der ersten Abtastdaten des nächsten Blockes beseitigt werden. Folglich könen die kodierten Daten DL genauer und wirklichkeitsgetreuer erzeugt werden.

Auf diese Weise werden gemäß der dargestellten Ausführungsform in der Optimierungseinheit 12 die Verdichtungs-Differenzdaten DC so korrigiert, daß sie der zeitlichen Schwankung des ursprünglichen Sprachsignals näher folgt, und außerdem wird der kommulative Fehler in einem Block durch die dekodierten Daten SD, die an dem Integrator 15 erzeugt worden sind, in den nächstfolgenden Block reflektiert, so daß eine Sprachkodierverarbeitung mit einer niedrigen Bitrate bei der Anwendung der quasi-momentanen Kompandierverarbeitung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Nunmehr wird die Optimierungsverarbeitung von Verdichtungs- Differenzdaten beschrieben, welche durch die Optimierungs- Verarbeitungseinheit 12 durchgeführt wird. Hierbei soll eine in Fig. 3a dargestellte Sprachwellenform kodiert werden. Wenn die Differenzen an Abtaststellen #1, #2 und #3, wobei die Abtaststelle #0 als eine Bezugsstelle verwendet ist, jeweils durch acht Bits festgelegt sind, ist der Abtastwert im Absolutwert ein Maximum unter diesen Differenzen. Folglich werden die drei Bit Verdichtungs-Differenzdaten in diesem Fall mit Hilfe des Abtastwertes #1 als einem Bezugswert festgelegt, und der Skalierwert ist an der Stelle des höchstwertigen Bits dieses Bitmusters festgelegt. Wenn nunmehr Verdichtungs-Differenzdaten durch drei Bits dargestellt sind, haben Daten, welche dargestellt werden können, eine Quantisierungsbreite, welche ein Bit ist, das in seiner Position niedriger als der Skalierwert ist, und folglich wird jeder der Abtastwerte #1, #2 und #3 durch Daten ersetzt, welche in dieser Quantisierungsbreite dargetellt werden können. Beispielsweise ist für die Verdichtungs-Differenzdaten des Abtastwertes #1 unter den Daten, welche diese Daten darstellen können, ein Wert P 12 [=(010)₂]; jedoch ist in diesem Fall das niedrigstwertige Bit (LSB) ein Bit, das in der Speicherstelle niedriger als diese Skalierposition ist. In ähnlicher Weise wird danach das, was niedriger als der tatsächliche Wert P 11ist, ersetzt. Unter den Daten, welche sich mit dieser Quantisierungsbreite darstellen, sind die Daten, welche den Wert P 13 [=(011)₂] entsprechen, welcher um eine Einheit größer als P 12 ist, näher bei dem tatsächlichen Wert P 11 der Abtaststelle #1. Wenn folglich dieser Wert P 13 als die Verdichtungs-Differenzdaten des Abtastwertes #1 genommen wird, kann der Fehler in dem dekodierten Sprachsignal minimiert werden. Das heißt, der Fehler eines dekodierten Wertes kann in diesem Fall im Maximum auf die halbe Quantisierungsbreite dieser Verdichtungs-Differenzdaten begrenzt werden. In ähnlicher Weise ist im Hinblick auf die Abtastwerte #2 und #3 nur notwendig, Verdichtungs-Differenzdaten so zu wählen, daß jeder ihrer dekodierten Werte so nahe wie möglich an dem Wert des Signals liegt, bevor es kodiert wird (d. h. Wert P 21 für den Abtastwert #2 und Wert P 31 für den Abtastwert #3). Das heißt, da in diesem Fall bezüglich eines Abtastwertes #2 ein dekodierter Wert, welcher auf einem Wert P 23 basiert, welcher größer als der Wert P 21 ist, und zwar im Vergleich zu einem dekodierten Wert, der auf einem Wert P 22 basiert, welcher kleiner als der Wert P 21 ist, näher bei dem Wert P 21 liegt, eine Differenz [=(110)₂] zwischen dem Wert P 11, welcher ein dekodierter Wert des Abtastwertes #1 ist, und einem Wert P 22 als Verdichtungs-Differenzdaten gesetzt wird. Außerdem wird bezüglich des Abtastwertes #3, da der Wert P 31 mit einem dekodierten Wert übereinstimmt, welcher durch die Verdichtungs-Differenzdaten dargestellt werden kann, eine Differenz [=(001)₂] zwischen einem Wert P 23, welcher ein dekodierter Wert des Abtastwertes #2 ist, und dem Wert P 23 als Verdichtungs-Differenzdaten gesetzt.

Auf diese Weise können Verdichtungs-Differenzdaten mit einer größeren Wiedergabetreue mit einer größeren Abhängigkeit von dem ursprünglichen Sprachsignal gebildet werden. Ein Beispiel des Optimierungs-Differenz-Bitprogramms zum Verarbeiten dieses Prozesses ist in einem Flußdiagramm in Fig. 4a und 4b dargestellt.

Zuerst werden Verdichtungs-Differenzdaten d (DC) von der quasi-momentanen Verdichtungseinheit 11 eingegeben (Schritt 101), und es wird geprüft, ob der Wert dieser Verdichtungs- Differenzdaten d größer als ein positiver Maximalwert MAX [=(011)₂] ist, welcher durch die Anzahl Verdichtungsbits (in diesem Fall 3 Bits) dargestellt wird, oder ob der Wert kleiner als ein negativer Maximalwert MIN [=(100)₂] ist (Schritte 102 und 103).

Wenn das Ergebnis des Festsetzungsschrittes 102 ja ist, dann wird der Wert MAX in die Verdichtungs-Differenzdaten d eingesetzt (Schritt 104). Wenn das Ergebnis des Bestimmungsschrittes 103 ja ist, dann wird der Wert MIN in die Verdichtungs- Differenzdaten d eingesetzt (Schritt 105). Es wird dann ein Wert dm, welcher kleiner als die Verdichtungs-Differenzdaten d ist, durch das niedrigstwertige Bit LSB [=(001)₂] gebildet, und ein Wert dp, welcher größer als die Verdichtungs- Differenzdaten d ist, wird durch das niedrigstwertige Bit gebildet (Schritte 106 und 107). Wenn der Wert dm als der Wert MIN ist, wird der Wert MIN in den Wert dm eingesetzt (Schritte 108 und 109), während der Wert dp größer als der Wert MAX ist, wird der Wert MAX in den Wert dp eingesetzt (Schritte 110 und 111).

Auf diese Weise werden bei der Bestimmung von Werten dp und dm 8 Bitwerte dd, ddp und ddm, welche sich dadurch ergeben, daß die Werte d, dp und dm einer quasi-momentanen Dehnung aufgrund der Skalierdaten DK unterzogen werden, berechnet (Schritt 112). Ein dekodierter Wert da 0, welcher ein dekodierter Wert der Daten einen Abtastwert zuvor ist, wird zu jedem dieser Werte dd, ddp und ddm addiert, um dadurch lokale dekodierte Werte da, dap und dam festzulegen, welche den jeweiligen Werten d, dp und dm entsprechen (Schritt 113). Bei Schritten 112 und 113 wird die lokale Dekodierverarbeitung durchgeführt, und aus diesem Grund wird der dekodierte Wert da 0 des unmittelbar vorhergehenden Abtastwertes gespeichert. Dann wird der Wert dai des ursprünglichen Signals, welches dem Abtastwert entspricht, aus dem Puffer 10 gelesen und Absolutwerte Da, Dp und Dm von Differenzen zwischen diesem Wert dai des ursprünglichen Signals und jedem der lokalen dekodierten Werte da, dap bzw. dam werden berechnet (Schritt 114), wobei geprüft wird, ob der Wert dai des ursprünglichen Signals größer als der lokale dekodierte Wert da ist oder nicht (Schritt 115). Wenn das Ergebnis beim Schritt 115 ja ist, dann wird auf den Schritt 116 übergegangen um zu prüfen, ob der Absolutwert Da größer als der Absolutwert Dp ist oder nicht. Wenn das Ergebnis beim Schritt 116 ja ist, dann wird nach einem Einsetzen des Wertes dp in den Wert d (Schritt 117) auf den Schritt 106 zurückgegangen. Wenn das Bestimmungsergebnis beim Schritt 116 nein ist, dann wird der Wert d als die optimierten Differenzdaten DC₀ abgegeben (Schritt 118).

Wenn dagegen das Bestimmungsergebnis beim Schritt 115 nein ist, dann wird geprüft, ob der Absolutwert Da größer als der Absolutwert Dp ist (Schritt 119). Wenn das Bestimmungsergebnis beim Schritt 119 ja ist, dann wird nach einem Ersetzen des Wertes dm durch den Wert d (Schritt 120) auf den Schritt 106 zurückgegangen. Wenn das Bestimmungsergebnis beim Schritt 119 nein ist, dann wird der Prozeß beim Schritt 118 durchgeführt. Oder mit anderen Worten, wie auf der linken Seite in Fig. 3b dargestellt ist, liegt der Wert dai des ursprünglichen Signals näher bei dem dekodierten Wert dap als bei dem dekodierten Wert da; die Verdichtungs-Differenzdaten d werden in den Werten dp modifiziert, welcher größer als das niedrigstwertige Bit (LSB) ist, und der auf diese Weise modifizierte Wert wird als der optimierte Differenzwert DC₀ abgegeben. Im Gegensatz hierzu werden, wenn der Wert dai des ursprünglichen Signals näher bei dem dekodierten Wert dam als bei dem dekodierten Wert da liegt, dann die Verdichtungs-Differenzdaten d mit dem Wert dm modifiziert, welcher kleiner als das niedrigstwertige Bit (LSB) ist, und der auf diese Weise modifizierte Wert dann als die optimierten Differenzdaten DC₀ abgegeben. Wenn ein optimierter Wert nicht durch eine Verarbeitung erhalten worden ist, wird dieser Verarbeitungsschritt wiederholt. Auf diese Weise werden die Differenzdaten korrigiert, um so einen Fehler zwischen einem dekodierten Wert und dem ursprünglichen Signal korrigiert, in dem wiederholt eine Additions- oder Subtraktionsoperation des niedrigstwertigen Bits (LSB) des Verdichtungsbits zu (bzw. von) den Verdichtungs-Differenzdaten, die bei dem quasi-momentanen Dehnungsprozeß erhalten worden sind, für jeden Abtastwert durchgeführt. Als Daten, welche in dem Puffer 10 als das ursprüngliche Signal zu speichern sind, können die Ausgangsdaten, welche von dem Puffer vor dem Eingeben in die den Maximalwert begrenzende Schaltung 5 abgegeben worden sind, verwendet werden.

Unter dieser Voraussetzung wird nunmehr der Fall untersucht, bei welchem ein in Fig. 5a dargestelltes Sprachsignal (das identisch mit dem in Fig. 11a dargestellten Sprachsignal ist) durch die quasi-momentane Verdichtungsverarbeitung mit Hilfe des Optimierungs-Differenzbit-Programms kodiert. Zuerst werden Differenzwerte dieses Sprachsignals für acht Abtastwerte #1 bis #8 erhalten, wie in Fig. 6a dargestellt ist, so daß die Skalierposition POS bei Bit 4 festgelegt ist, welches der höchstwertigen Stelle des Bitmusters des Abtastwertes #1 entspricht, und folglich ist der Wert dieser Skalierposition POS (100)₂. Folglich sind die Verdichtungs-Differenzdaten DC, welche durch die Verdichtungseinheit 11 für jeden der Abtastwerte #1 bis #8 festgelegt sind, so wie in Fig. 6b dargestellt. Die Verdichtungs-Differenzdaten DC werden durch das vorstehend beschriebene Optimierungs-Differenzbit- Programm in Optimierungs-Differenzdaten DC₀ korrigiert, wie in Fig. 6c für jeden der Abtastwerte #1 bis #8 dargestellt ist. Im Ergebnis wird in einem später noch beschriebenen Sprachsignal-Dekodiersystem der Wert jeder der Abtastwerte #1 bis #8 dieser Optimierungs- Differenzdaten DC₀ in 8 Bitdifferenzdaten expandiert, wie in Fig. 6d dargestellt ist, und dann wird basierend auf diesen Differenzdaten ein Sprachsignal dekodiert, wie es durch die ausgezogene Linie in Fig. 5c dargestellt ist. In Fig. 5c ist ein wiedergegebenes Sprachsignal, das dadurch erhalten worden ist, daß die vorstehend beschriebenen Verdichtungs- Differenzdaten DC so wie sie sind als kodierte Daten verwendet werden, auch durch eine strichpunktierte Linie dargestellt sind. Wie aus diesen Vergleichen zu ersehen ist, stimmt ein Sprachsignal, das auf der Basis der Optimierungs-Differenzdaten DC₀ wiedergegeben worden ist, hervorragend mit dem Sprachsignal vor einer Kodierung überein, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5c dargetellt ist, so daß eine bessere Wiedergabetreue zu dem ursprünglichen Sprachsignal vor der Kodierung erhalten wird. Anders als das vorstehend beschriebene Optimierungs-Differenzbit- Programm kann die Optimierungsverarbeitung von Verdichtungsdifferenzdaten, wie oben beschrieben worden ist, realisiert werden. Beispielsweise können nach einer Bestimmung des Skalierwertes die Verdichtungs-Differenzdaten dadurch optimiert werden, daß nacheinander einer der dekodierten Werte ausgewählt wird, welcher durch eine Quantisierungsbreite erhalten werden kann, welcher dem Skalierwert entspricht, welcher dem Abtastwert am nächsten ist, und dann Verdichtungs-Differenzdaten festgelegt werden, welche diesem dekodierten Wert entsprechen.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Sprachdekodierersystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dies Sprachdekodiersystem ist entsprechend ausgelegt, um die kodierten Daten DL, welche mittels des vorstehend beschriebenen Sprachkodiersystems kodiert worden sind, zu dekodieren und um ein auf diese Weise wiedergegebenes Sprachsignal abzugeben. In Fig. 7 werden kodierte Daten DL, welche beispielsweise von einer (nicht dargestellten) vorhergehenden Einrichtung, wie einer Datenempfangseinrichtung, einer Datenspeichereinrichtung u. ä., abgegeben worden sind, einem Demultiplexer 21 zugeführt, und für jeden Block werden die ersten drei Bits als der Skalierwert SC identifiziert, und sie werden an einen Skalierwert-Eingabeanschluß der quasi-momentanen Dehnungseinheit 22 zugeführt. Andere Kodierdaten (Verdichtungs-Differenzdaten) werden an einen Codedaten-Eingabeanschluß der Einheit 22 geliefert. An der Einheit 22 werden die auf diese Weise zugeführten Kodedaten drei Bits mal drei Bits segmentiert, und die 3 Bitdaten werden an der Bitstelle, welche den eingegebenen Skalierdaten SC entspricht, als 8 Bitdaten angeordnet, wobei der Inhalt des Vorzeichenbits den oberen Bits zugerodnet wird, welche höher als die Codedaten sind, und wobei "0" den niedrigeren Bits zugeordnet wird, um sie dadurch in 8 Bitdaten zu expandieren (siehe Fig. 6d); diese 8 Bitdaten werden in den Integrator 23 eingebracht.

In dem Integrator 23 werden nacheinander eingegebene 8 Bitdaten kummulativ berechnet, um dadurch einen Signalwert eines Sprachsignals an jedem Abtastwert festzulegen, welcher dann einem D/A-Umsetzer 24 zugeführt wird. In dem D/A-Umsetzer 24 wird ein empfangener Signalwert mit einer Umsetzfrequenz von 8 kHz in ein entsprechendes analoges Signal (Pegelsignal) umgesetzt, welches dann einem Tiefpaßfilter 25 zugeführt wird. Nachdem durch das Tiefpaßfilter 25 eine entsprechende Wellenform gebildet worden ist, wird das analoge Signal der nächstfolgenden Einrichtung, z. B. einer Sprache ausgebenden Einrichtung, als ein rekonstruiertes Sprachsignal zugeführt. Auf diese Weise ist der Aufbau eines Sprachdekodiersystems zum Dekodieren von kodierten Daten entsprechend der Erfindung erheblich vereinfacht. Folglich kann beispielsweise ein derartiges Sprachdekodiersystem durch einen 8 Bit Universal- Mikroprozessor realisiert werden, und die Kosten können somit sehr niedrig gehalten werden.

In der quasi-momentanen Kompandierverarbeitung wird eine Skalierposition auf der Basis eines Bitmusters gesetzt, das einen maximalen Signalwert in Absolutwert in einem Block hat. Wenn es folglich einen Abtastwert gibt, der einen sporadisch großen Wert in dem Block hat, wird ein Skalierwert, welcher einem solchen großen Wert entspricht, gesetzt, so daß die Abhängigkeit oder Folgebeziehung von kodierten Daten zu anderen kleinen Werten schlecht wird, was dann bei der Hörcharakteristik nachteilig sein kann. Im Hinblick auf diese Umstände kann mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein derartiger Nachteil beseitigt werden, wie nachstehend im einzelnen beschrieben wird. Um dies zu erreichen, ist es nur notwendig, kodierte Daten festzulegen, welche hinsichtlich des Fehlers in einem Block sehr klein sind, und zu diesem Zweck ist es nur notwendig, die Skalierposition (den Wert) richtig zu setzen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Fehler zwischen dem Wert des Sprachsignals vor dem Kodieren und einem kodierten Wert in jedem Abtastwert berechnet, (1) wenn die quasi-momentane Verdichtung auf der Basis der anfangs gesetzten Skalierposition durchgeführt wird, (2) wenn die quasi-momentane Verdichtung basierend auf der Skalierposition durchgeführt worden ist, bei welcher an einer Stelle ein Bit gesetzt wird, das niedriger als die anfangs gesetzte Skalierposition ist. Basierend auf den auf diese Weise berechneten Fehlern wird dann ein Bewertungswert für jede der Skalierpositionen festgesetzt, und dann wird basierend auf diesen Bewertungswerten die vorzüglichste Position unter diesen Skalierpositionen ausgewählt. Als Bewertungswert kann ein Absolutwert einer Endsumme von Differenzen zwischen dem ursprünglichen Sprachsignal und einem dekodierten Wert in jedem Abtastwert oder eine zweite Potenz einer Endsumme (Fehlerpotenz) derartiger Differenzen verwendet werden.

Das heißt, beispielsweise wird im Falle eines in Fig. 8a dargestellten Sprachsignals der Skalierwert auf der Basis des Abtastwertes #1 festgelegt, dessen Differenzwert der größte unter den drei Abtastwerten #1 bis #3 dieses Sprachsignals ist. Wenn dagegen der Skalierwert um eine Einheit kleiner gemacht wird, wird die Quantisierungsbreite eines Abtastweges um eine Stufe kleiner, so daß ein in Fig. 8b dargestellter Zustand erhalten wird. Wenn dagegen der Skalierwert eine Stufe größer gemacht wird, wird die Quantisierungsbreite eines Abtastwertes eine Stufe größer gemacht, wodurch dann ein in Fig. 8c dargestellter Zustand geschaffen wird. Wenn die vorstehend beschriebene Optimierungsverarbeitung mit Hilfe des Optimierungs-Differenzbit-Programms bei jeder dieser Bedingungen durchgeführt wird, wird das Vorzeichenbit in jedem Abtastwert so, wie in der nachstehenden Tabelle aufgeführt ist.

Tabelle 

Hierbei ist

SC₀ein Skalierwert für den Fall der Fig. 8a; SC _-1ein Skalierwert für den Fall von Fig. 8b, welcher um 1 kleiner als der Wert SC₀ ist; SC₁ein Skalierwert für den Fall der Fig. 8c, welcher um 1 kleiner als der Wert SC₀ ist.

Wenn auf diese Weise der Skalierwert geändert wird, wird selbstverständlich die Endsumme oder Fehlerpotenz von Differenzen zwischen dem ursprünglichen Sprachsignal und dekodierten Werten ein Minimum für irgendeinen der Skalierwerte, welcher Änderungen des ursprünglichen Signals in einem Block entspricht; der Skalierwert mit einem derartigen Minimum ist in Abhängigkeit von bzw. in Beziehung zu dem Sprachsignal in dem entsprechenden Block der vorzüglichste Wert. Beispielsweise ist gemäß den von dem Erfinder durchgeführten Versuchen statistisch gesehen die Häufigkeit des Auftretens von minimierten Fehlerpotenzen für den Skalierwert SC₀ annähernd 60% der Gesamtanzahl von Blöcken und etwa 30% für den Skalierwert SC _-1 und annähernd 10% für den Skalierwert SC₁. Auf diese Weise wird die Güte eines wiedergegebenen Sprachsignals (in der Hörcharakteristik) verbessert, indem der Skalierwert, der für jeden Block zu verwenden ist, entsprechend gewählt.

Ein Ausführungsbeispiel eines Sprachkodiersystems gemäß der Erfindung ist in Fig. 9a und 9b dargestellt. Das in Fig. 9a und 9b dargestellte System ist in vieler Hinsicht dem in Fig. 1a und 1b wiedergegebenen System ähnlich, so daß entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Dieses System handhabt die quasi-momentane Verdichtung für einen Block als eine Einheit. Wie in Fig. 9a und 9b dargestellt, legt eine Skalierwert-Einstelleinheit 7 a den Skalierwert durch einen Block fest, welcher aus fortlaufenden acht Abtastwerten der Differenzdaten DD gebildet ist, welche von der Maximalwert-Begrenzungsschaltung 5 abgegeben worden sind und legt einen Wert, welcher um 1 größer als der Skalierwert ist, und einen anderen Wert fest, welcher kleiner als der Skalierwert ist, um dadurch dann als Skalier-Daten DK₀, DK₁ und DK _-1 abzugeben. Diese Skalierdaten DK₀, DK₁, DK _-1 entsprechen den vorstehend beschriebenen Skalierwerten SC₀, SC₁ bzw. SC _-1. Die Skalierdaten DK₀ werden an eine quasi-momentane Verdichtungseinheit 11₀, eine Optimierungs- Verarbeitungseinheit 12₀, eine quasi-momentane Dehnungseinheit 14₀ und an einen Eingangsanschluß eines Selektors 31 angelegt. Die Skalierdaten DK₁ werden an eine quasi-momentane Verdichtungseinheit 11₁, an eine Optimierungs-Verarbeitungseinheit 12₁, eine quasi-momentane Dehnungseinheit 14₁ und an einen weiteren Anschluß des Selektors 31 angelegt. Die Skalierdaten DK _-1 werden an die quasi-momentane Verdichtungseinheit 11 _-1, eine Optimierungs-Verarbeitungseinheit 12 _-1, eine quasi-momentane Dehnungseinheit 14 _-1 und auch an den weiteren Eingangsanschluß des Selektors 31 angelegt.

Basierend auf den Skalierdaten DK₀ legt die Einheit 11₀ aus Ausgangsdaten des Puffers 6 Verdichtungs-Differenzdaten DC₁ fest. In der Optimierungseinheit 12₀ wird das vorstehend beschriebene Optimierungs-Differenzbit-Programm an die Verdichtungs-Differenzdaten DC₀ angelegt, um dadurch Optimierungs- Differenzdaten DC₀₀ festzulegen, welche dann an die Dehnungseinheit 14₀ und auch an den einen Eingangsanschluß eines Selektors 32 angelegt werden. An die Dehnungseinheit 14₀ werden die Optimierungs-Differenzdaten DC₀₀ auf der Basis der Skalierdaten DK₀ in 8 Bitdaten DE₀ expandiert; diese Daten DE₀ werden kummulativ an dem Integrator 15₀ berechnet, um dekodiert zu werden, so daß der sich ergebende dekodierte Wert SD₀ einem Eingangsanschluß eines Vergleichers 33 und auch an einen Eingangsanschluß eines Selektors 34 angelegt wird.

In der Verdichtungseinheit 11₁ werden Verdichtungs-Differenzdaten DC₁ aus Ausgangsdaten von dem Puffer 6 auf der Basis der Skalierdaten DK₁ festgelegt. An der Optimierungseinheit 12₁ wird das vorstehend beschriebene Optimierungs-Differenzbit- Programm bei den Verdichtungs-Differenzdaten DC₁ angewendet, um dadurch optimierte Differenzdaten DC₀₁ festzulegen, welche dann an die Dehnungseinheit 14₁ und auch an einen weiteren Eingangsanschluß des Selektors 32 angelegt werden. An der Dehnungseinheit 14₁ werden die eingegebenen Optimierungs-Differenzdaten DC₀₁ auf der Basis der Skalierdaten DK₁ in 8 Bitdaten DE₁ expandiert, welche wiederum kommulativ an dem Integrator 15₁ berechnet und dann dekodiert werden. Der sich ergebende dekodierte Wert SD₁ wird an einen Eingangsanschluß des Vergleichers 33 und auch an einen Eingangsanschluß eines Selektors 34 angelegt. In ähnlicher Weise werden an der Verdichtungseinheit 11 _-1 Verdichtungs- Differenzdaten DC _-1 aus Ausgangsdaten von dem Puffer 6 auf der Basis der Skalierdaten DK _-1 festgelegt. An der Optimierungseinheit 12 _-1 wird das vorstehend beschriebene Optimierungs-Differenzbit-Programm bei den Verdichtungs-Differenzdaten DC _-1 angewendet, um dadurch optimierte Differenzdaten DC _0-1 festzulegen, welche dann an die Dehnungseinheit 14 _-1 und auch an einen Eingangsanschluß des Selektors 32 angelegt werden. An die Dehnungseinheit 14 _-1 werden die optimierten Differenzdaten DC _0-1 auf der Basis der Skalierdaten DK _-1 in 8 Bitdaten DE _-1 expandiert, welche dann kummulativ an dem Integrator 15 _-1 berechnet und somit dekodiert werden. Der sich ergebende dekodierte Wert SD _-1 wird dann an einen Eingangsanschluß des Vergleichers 33 und auch an einen Eingangsanschluß des Selektors 34 angelegt.

Differenzdaten DD, welche von der Maximalwert-Begrenzungsschaltung 5 abgegeben worden sind, werden in der Form eines Blockes in dem Puffer 10 a gespeichert, dessen Ausgang kummulativ in Folge durch den Integrator 15 a berechnet wird, um dadurch ein nicht-verdichtetes Sprachsignal (d. h. das ursprüngliche Sprachsignal) festzulegen; die dementsprechenden Daten SDa werden an die Optimierungseinheiten 12₀, 12₁ und 12 _-1 und an einen Vergleicher 33 angelegt. Auf diese Weise werden dem Vergleicher 33 für jeden Abtastwert Daten SDa, welche dem ursprünglichen Signal entsprechen, ein kodierter Wert SD₀, welcher durch Kodieren der optimierten Differenzdaten DC₀₀ erhalten worden ist, welche dem Skalierwert SC₀ (den Skalierdaten DK₀) entsprechen, und auch dekodierte Daten SD _-1 zugeführt, welche durch Dekodieren der optimierten Differenzdaten DC _0-1 erhalten worden sind, welche dem Skalierwert SC _-1 (Skalierdaten DK _-1) entsprechen. An dem Vergleicher 33 werden basierend auf den Daten SDa und kodierten Werten SD₀, SD₁ und SD _-1 Fehler aus den Daten SDa und aus den entsprechenden dekodierten Weten SD₀, SD₁ und SD _-1 für jeden Abtastwert festgelegt, und die Fehlerpotenz in einem Block wird für jeden der dekodierten Werte SD₀, SD₁ und SD _-1 berechnet, und diejenige mit einem Minimalwert unter diesen Werten wird festgelegt. Wenn die Fehlerpotenz für den dekodierten Wert SD₀ ein Minimum ist, werden die Skalierdaten DK₀ durch den Selektor 31 ausgewählt und dann an den Multiplexer 13 angelegt. Gleichzeitig werden die optimierten Differenzdaten DC₀₀ durch den Selektor 32 ausgelegt und dann dem Multiplexer 13 zugeführt. Außerdem wird der Vorzeichenwert SD₀ durch den Selektor 34 ausgewählt und in Form von Daten gesetzt, welche in das Register 9 zu speichern sind. Wenn dagegen die Fehlerpotenz für den dekodierten Wert SD₁ ein Minimum ist, werden die Skalierdaten DK₁ durch den Selektor 31 ausgewählt und dem Multiplexer 13 zugeführt; gleichzeitig werden die optimierten Differenzdaten DC₀₁ durch den Selektor 32 ausgewählt und dem Multiplexer 13 zugeführt. Außerdem wird der Vorzeichenwert SD₁ auch durch den Selektor 34 ausgewählt und dann in Form von Daten gesetzt, welche in das Register 9 zu speichern sind. In ähnlicher Weise werden, wenn die Fehlerpotenz für den dekodierten Wert SD _-1 ein Minimum ist, die Skalierdaten DK _-1 durch den Selektor 31 ausgewählt und dann an den Multiplexer 13 angelegt; gleichzeitig werden die optimierten Differenzdaten DC _0-1 durch den Selektor 31 ausgewählt und dann an den Multiplexer 13 angelegt. Außerdem wird der Vorzeichenwert SD _-1 durch den Selektor 34 ausgewählt und als ein Datenwert gesetzt, welcher in das Register 9 zu speichern ist.

Folglich werden von dem Multiplexer 13 kodierte Daten DL abgegeben, welche ein Minimum in der Fehlerpotenz in dem entsprechenden Block sind. In Fig. 10 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das ein Beispiel eines Vergleichsprogramms zeigt, das mittels des Vergleichers 33 durchzuführen ist. Zuerst werden Daten SDa und dekodierte Werte SD₀, SD₁ und SD _-1 Abtastwert für Abtastwert eingegeben (Schritt 201), und dann werden basierend auf den eingegebenen Daten mit Hilfe der folgenden Gleichung Berechnungen durchgeführt, um dadurch eine Fehlerpotenz RMS₀, RMS₁ und RMS _-1 festzulegen, welche kodierten Werten SD₀, SD₁ bzw. SD _-1 entsprechen (Schritt 202):

wobei

k = 0, 1, -1, j eine Abtastanzahl in einem Block, SDaj Daten in entsprechenden Abtastwerten in einem Block und SDkj Vorzeichenwerte SDk in entsprechenden Abtastwerten in einem Block

sind.

Es wird nun festgelegt, welche der Fehlergrößen oder -Potenzen RMS₀, RMS₁ und RMS _-1 die kleinste ist (Schritte 203, 204 und 205), und es werden Skalierdaten DK₀, DK₁ und DK _-1 und optimierte Differenzdaten DC₀₀, DC₀₁ und DC _0-1 entsprechend einem minimalen Fehlerwert RMS₀, RMS₁ und RMS _-1 ausgewählt (Schritte 206 bis 208).

Im übrigen kann in diesem Vergleichsprogramm als ein Bewertungswert, welcher auf einem Fehler zwischen jedem der dekodierten Werte SD₀, SD₁ und SD _-1 und Daten SDa beruht, zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Fehlergröße beispielsweise eine Endsumme von Differenzen zwischen Daten SDa und dekodierten Werten SD₀, SD₁ und SD _-1 in jedem Abtastwert u. ä. verwendet werden. Außerdem kann als ein Sprachkodiersystem zum Dekodieren der kodierten Daten DL, welche entsprechend dieser Ausführungsform ausgebildet worden sind, das in Fig. 7 dargestellte System verwendet werden.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Fall beschrieben worden, bei welchem die quasi-momentane Kompandierverarbeitung bei dem differentiellen PCM-Kodierverfahren angewendet ist; jedoch kann die Erfindung auch für den Fall angewendet werden, daß die quasi-momentane Kompandierverarbeitung bei dem PCM-Kodierverfahren angewendet wird. Auch ist zu beachten, daß verschiedene Konstanten, welche in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind, nur zur Erläuterung und Veranschaulichung angegeben sind und die Erfindung selbstverständlich nicht nur auf die speziell angeführten Konstanten beschränkt ist. Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der Erfindung, da Verdichtungsdaten so korrigiert werden, daß sie zum Zeitpunkt einer quasi-momentanen Verdichtungsverarbeitung sehr nahe an das ursprüngliche Sprachsignal herankommen, eine Sprache hoher Qualität mit einer niedrigen Bitrate und mit einem einfachen Verfahren wiedergegeben werden.

Nunmehr wird noch ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung im einzelnen beschrieben. Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein schnelles Sprachsignal-Verdichtungskodierverfahren und -system geschaffen, welche eine Verbesserung gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen darstellt. Ein Sprachsignal-Kodiersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 13a und 13b dargestellt und ist im Aufbau ähnlich wie die in Fig. 1a und 1b dargestellte Ausführungsform. Das in Fig. 13a und 13b dargestellte System ist hauptsächlich durch Modifizieren von Elementen, wie der quasi-momentanen Verdichtungseinheit 11, der Optimierungs-Verarbeitungseinheit 12 und einer quasi- momentanen Dehnungseinheit 14 der in Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsform. Wie vorstehend beschrieben, ist in Fig. 2 ein Beispiel dargestellt, in welchem ein Block acht Abtastwerte aufweist, und Fig. 3a zeigt eine zugeordnete Sprachwellenform. Da in diesem Fall Daten P 11 eines Abtastwertes #1 im Vergleich zu Daten P 10 näher bei Daten P 13 liegen, werden die Daten P 13 ausgewählt. Diese Festsetzung ist basierend auf der Tatsache getroffen worden, ob bezüglich eines Mittelpunktes zwischen den Punkten P 12 und P 13 ein Punkt P 11 auf der Seite des Punktes P 12 oder auf der Seite des Punktes P 13 angeordnet ist. Dies wird durch die Tatsache angezeigt, daß ein Vorzeichendatenwert erhalten werden kann, ohne daß eine Bestimmungseinheit vorgesehen ist, wenn die quasi-augenblickliche Verdichtung dadurch durchgeführt wird, daß ein halber Minimalwert [was nachstehend als niedrigstwertiges Bit (LSB) bezeichnet wird] der Quantisierungsbreite zu P 11 addiert wird. Ein Verfahren für diese Berechnung (eine A/D-Umsetzung wird mit 8 Bits durchgeführt, und eine Verdichtung wird mit drei Bits durchgeführt) ist in Fig. 20a bis 20g dargestellt. In Fig. 20a ist ein Datenblock dargestellt, nachdem Sprachdaten einer A/D- Umsetzung unterzogen sind, und in Fig. 20b sind Differenzen der in Fig. 20a dargestellten Daten wiedergegeben. Die Daten vor einem Abtastwert #1 sollen hier "0" sein. In diesem Fall ist das Maximum eines Absolutwertes der jeweiligen Daten in diesem Block (der Abtastwert) #1, und der Skalierwert ist b₄. In Fig. 20b ist der Skalierwert durch "POS" angezeigt. Fig. 20c gibt Differenzen zwischen den Sprachdaten und lokalen dekodierten Werten wieder, welche in Fig. 20g dargestellt sind und durch Kodieren und Dekodieren der vorherigen Daten erhalten worden sind. Die Daten vor (dem Abtastwert) #1 in Fig. 20g sollen nunmehr "0" sein. Fig. 20d zeigt die Daten, welche dadurch erhalten werden, daß ½ des LSB-Wertes (da b₄ der Skalierwert ist, der Wert LSB b₃ wird und folglich ½ des LSB-Wertes 00000100 ist) zu den in Fig. 20c dargestellten Daten addiert wird, und Fig. 20e zeigt die Daten nach einer Durchführung der quasi-momentanen Verdichtung. Fig. 20f zeigt dekodierte Daten auf der Basis der Fig. 20e, und dekodierte Sprachdaten, welche durch Integrieren der Daten von Fig. 20f erhalten worden sind, sind in Fig. 20g dargestellt.

In Fig. 13a und 13b ist ein Sprachsignal-Kodiersystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die Ausführungsform entspricht der in Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsform, so daß gleiche Elemente und Einheiten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser Ausführungsform durchläuft eine Sprachwellenform SS ein Tiefpaßfilter 1, in welchem das Sprachsignal hinsichtlich der Bandbreite auf die Hälfte oder weniger der Abtastfrequenz verdichtet wird und einem A/D-Umsetzer 2 zugeführt wird, um durch eine A/D-Umsetzung quantisiert zu werden. A/D-umgesetzte Daten DS werden einem Puffer 3 zugeführt. Ein Datenblock wird von dem Puffer 3 aus einer den Maximalwert begrenzenden Schaltung 5 zugeführt, um dadurch Differenzen zu erzeugen, und die Daten werden einer Skalierwert- Setzeinheit 7 zugeführt. In der Einheit 7 wird ein Absolutwert jedes der Differenzdaten berechnet, und ein Maximum eines derartigen Absolutwertes wird festgelegt. Basierend auf einem solchen Maximum wird ein wirksames höchstwertiges Bit oder ein Skalierwert festgelegt. Differenzen zwischen den in dem Puffer 3 gespeicherten Daten und den Daten, welche lokal durch einen Integrator 15 dekodiert worden sind, werden festgestellt, und die Daten werden an einen Addierer 40 übertragen, in welchem der halbe LSB-Wert der Übertragungsbits basierend auf dem Skalierwert addiert wird. Wenn jedoch der Skalierwert durch Addition überschritten wird, wird der übertragbare Maximalwert übernommen. Die zu dem halben LSB- Wert addierten Daten werden dann der quasi-momentanen Verdichtungseinheit 11 zugeführt, in welcher die Daten, welche durch Ausscheiden der niedrigeren Bits erzeugt worden sind, werden zum lokalen Dekodieren dem Integrator 15 zugeführt, und die zu übertragenden Daten werden dann an einen Multiplexer angelegt. In dem Multiplexer 13 werden der Skalierwert und die Daten als eine Einheit ausgegeben.

In dem in Fig. 13a und 13b dargestellten System ist auch eine Steuereinheit 41 vorgesehen, welche zwischen dem Bestimmen des Skalierwertes und dem Durchführen einer Kodierung schaltet. Für den Fall, daß der Skalierwert festzulegen ist, wird die Ausgabeoperation des Integrators 15 und des Multiplexers 13 mit Hilfe einer Eingabe am Register 9 angehalten, welcher zu dem Addierer geschaltet wird, und die Skalierwert-Setzeinheit 7 aktiv gemacht. Andererseits wird für den Fall, daß die Kodieroperation durchzuführen ist, die Ausgabeoperation des Integrators 15 und des Multiplexers 13 mit Hilfe der Eingabe des Registers 9 aktiv gemacht, welche zu dem Ausgangswert des Integrators 15 geschaltet wird, und die Operation der Einheit 7 angehalten, um dadurch die Ausgabe des Skalierwertes aufrechtzuerhalten. Außerdem werden am Ende eines Blockes die lokal dekodierten Daten dem Register zugeführt, um eine Differenz an der Skalierwert-Setzeinheit vorzunehmen.

Fig. 14a und 14b zeigen in Blockform eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Da diese Ausführungsform der in Fig. 13a und 13b ähnlich ist, sind ähnliche oder gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen, in Fig. 13a und 13b dargestellten Ausführungsform dadurch, daß die A/D-umgesetzten Daten in dem Puffer 3 gespeichert sind, um eine Kodierung durchzuführen, während der Skalierwert festzusetzen ist. Dadurch kann dann die Steuereinheit 41 der vorherigen Ausführungsform durch Addierer 42 und 43 und eine den Maximalwert begrenzende Schaltung 4 ersetzt werden, welche so wie in Fig. 14a und 14b dargestellt, geschaltet sind, damit eine Realzeitverarbeitung durchgeführt werden kann.

In Fig. 15a und 15b ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche eine Verbesserung gegenüber dem in Fig. 9 wiedergegebenen Stand der Technik ist, in dem der erfindungsgemäße, in Fig. 13a und 13b dargestellte Aufbau angewendet wird. Die Arbeitsweise jeder der in Fig. 15a und 15b dargestellten Elemente ist dieselbe wie diejenige jedes der Elemente, die anhand von Fig. 9 und 13a sowie 13b beschrieben worden sind. Diese Ausführungsformen sind entsprechend ausgelegt, um -1, 0 und +1 zu dem Skalierwert zu addieren und um für jeden Block einen auszuwählen, welcher der ursprünglichen Sprache am nächsten kommt. Bei Beendigung eines Blockes werden die zu integrierenden Daten des mittels eines Vergleichers 33 ausgewählten Skalierwertes jeweils den anderen beiden Integratoren zugeführt.

In Fig. 16a und 16b ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche ebenfalls eine Verbesserung gegenüber dem in Fig. 9 wiedergegebenen Stand der Technik ist, indem der in Fig. 14a und 14b dargestellte Aufbau angewendet wird. Die Arbeitsweise jedes in Fig. 16a und 16b dargestellten Elemente ist dieselbe wie diejenige jedes der in Fig. 9 und 14a und 14b dargestellten Elemente. Diese Ausführungsform ist entsprechend ausgelegt, um -1, 0 und +1 zu dem Skalierwert zu addieren und um für jeden Block einen Wert auszuwählen, welcher der ursprünglichen Sprache am nächsten kommt. Bei Beendigung eines Blockes werden die zu integrierenden Daten des Skalierwertes, welcher mittels eines Vergleichers 33 ausgewählt worden ist, jeweils den anderen beiden Integratoren zugeführt.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung ein hochqualitatives Sprachverdichtungs-Kodierverfahren mit hoher Geschwindigkeit und mit einer niedrigen Bitrate durchgeführt werden. Da außerdem die Verarbeitung erheblich vereinfacht ist, kann die Verarbeitung mittels Software durchgeführt werden, wobei eine Zentraleinheit (CPU) verwendet wird. In Fig. 17 ist ein derartiges System dargestellt, welches ein Mikrophon 50, ein Tiefpaßfilter 51, einen A/D- Umsetzer 52, einen Daten-Bus 53, eine Zentraleinheit (CPU) 54, einen Festwertspeicher (ROM) 55, einen Randomspeicher (RAM) 56, einen D/A-Umsetzer 57, ein Tiefpaßfilter 58 und einen Lautsprecher 59 aufweist. In Fig. 18 ist ein Flußdiagramm des gesamten Verfahrensablaufes und in Fig. 19 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches die Schrittfolge für den Prozeß einer Verdichtungsverarbeitung wiedergibt. Die Daten-Verdichtungsverarbeitung gemäß der Erfindung kann mit Hilfe der Software der Zentraleinheit (CPU) 54 durchgeführt werden.

Nachstehend wird noch ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung beschrieben. In Fig. 21a und 21b ist in Blockform ein Sprachsignal-Verdichtungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei sind die Elemente, welche mit den in Fig. 1a und 1b dargestellten Elementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das dargestellte System dient insbesondere dazu, die quasi- momentane Verdichtungseinheit, eine Optimierungs-Verarbeitungseinheit und eine quasi-momentane Dehnungseinheit zu verbessern. Wie dargestellt, weist das erfindungsgemäße System zusätzlich ein Register 41, eine den halben LSB-Wert bildende Einheit 42, eine Rundungseinheit 43, eine Begrenzungsschaltung 44, einen Datenumsetzer 45, eine "0" setzende Einheit 46, einen Selektor 47, ein Register 48, Addierer 49 a bis 49 d und eine Steuereinheit 50 auf.

Nunmehr wird der Fall beschrieben, bei welchem ein Block durch acht Abtastwerte gebildet, wie in Fig. 2 dargestellt, ist und eine Sprachwellenform eine Form hat, wie sie in Fig. 3a dargestellt ist; da Daten P 11 eines Abtastwertes #1 im Vergleich zu Daten P 12 näher bei Daten P 13 liegen, werden die Daten P 13 ausgewählt. Daten P 21 eines Abtastwertes #2 liegen im Vergleich zu Daten P 22 näher bei Daten P 23, und deswegen wird P 23 gewählt. Das heißt, es werden Gitterpunkte für jeden Minimalwert (der auch als LSB-Wert bezeichnet wird) festgelegt, welcher von den letzten Daten des vorherigen Blocks übertragen werden kann; ein Gitterpunkt, welcher näher bei der Sprachwellenform liegt, wird für jeden Abtastwert ausgewählt, und Differenzen zwischen ausgewählten Gitterpunkten werden übertragen. Als Alternative hierzu kann auch ein Schema ausgeführt werden, um einen näheren Gitterpunkt auszuwählen, um den halben LSB- Wert zu addieren und um die Bits auszuscheiden, welche kleiner als der LSB-Wert sind.

In Fig. 22a bis 22h ist der Ablauf der vorstehend beschriebenen Berechnung dargestellt, wobei eine A/D-Umsetzung mittels acht Bits durchgeführt wird und eine Verdichtung bei drei Bits durchgeführt wird. Die letzten Daten des vorhergehenden Blocks sollen O6H sein. Fig. 22a zeigt die Daten, welche durch eine A/D-Umsetzung von Sprachdaten erhalten worden sind. Fig. 22b zeigt die Daten, welche durch Differenzenbildung zu dem vorherigen Abtastwert erhalten worden sind. Das Maximum eines Absolutwertes der Daten in diesem Block ist #8, und der der Skalierwert ist b₄. In Fig. 22b ist der Skalierwert durch "pos" angezeigt. Fig. 22a zeigt die Daten, welche durch Differenzenbildung mit den letzten Daten O6H des vorherigen Blocks erhalten worden sind. Fig. 22d zeigt die Daten, welche durch Addieren des halben LSB-Wertes zu den Daten der Fig. 22c erhalten worden sind. Fig. 22e zeigt die Daten, welche durch Differenzbildung mit Hilfe des vorherigen Abtastwertes der Daten der Fig. 22d erhalten worden sind. Es wird nun angenommen, daß #1 dieselben Daten wie diejenigen der Fig. 22e sind. Fig. 22g zeigt die Daten, welche erhalten worden sind, indem die quasi-momentane Verdichtung an einer Stelle POS auf drei Bits bewirkt wird, POS addiert wird und ein Block übertragen wird. Fig. 22h zeigt die Daten, welche am Empfänger basierend auf Fig. 22g dekodiert worden sind.

Bei der in Fig. 21a und 21b dargestellten Ausführungsform durchläuft eine Sprachwellenform SS ein Tiefpaßfilter 1, um dadurch eine Bandverdichtung der Abtastfrequenz eines A/D-Umsetzers 2 auf die Hälfte oder weniger zu bewirken; eine Quantisierung wird mittels des A/D-Umsetzers 2 bewirkt. Die auf diese Weise A/D-umgesetzten Daten DS werden in einem Puffer gespeichert, von welchem aus ein Datenblock eine den Maximalwert begrenzende Schaltung 5 durchläuft, um Differenzen der Daten zu erzeugen, welche dann einer Skalierwert- Setzeinheit 7 zugeführt werden. In der Einheit 7 wird ein Absolutwert jeder der Differenzdaten genommen, und aus einem Maximum eines derartigen Absolutwertes wird ein wirksames höchstwertiges Bit oder ein Skalierwert festgelegt. Gleichzeitig werden die A/D-umgesetzten Daten in einem Puffer 6 gespeichert, um Differenzen mit den zuletzt dekodierten Daten des vorherigen Blocks zu berechnen, und der halbe LSB- Wert wird zu den Differenzdaten addiert, während die Bits, welche kleiner als der LSB-Wert sind, in der Rundungsschaltung 43 ausgeschieden werden. Hierbei wird eine Differenz von Ausgangssignalen der Rundungsschaltung 43 genommen um zu verhindern, daß die Begrenzungsschaltung 44 überläuft, wenn die quasi-momentane Verdichtung durchgeführt wird.

Da keine Differenz für die Daten am Anfang eines Blockes gebildet wird, wird der zu subtrahierende Wert durch den Selektor 47 auf "0" gesetzt. Der Differenzwert wird in dem Datenumsetzer 45 verarbeitet, um die Bitbreite zu reduzieren und um sie dann über den Multiplexer 13, wo sie gemischt wird, zusammen mit dem Skalierwert auszugeben. Dann wird eine lokale Dekodierung durchgeführt, um Daten durch die quasi-momentane Dehnungseinheit 14 und den Integrator 15 auszugeben, und die letzten Daten des Blockes werden in jedem der Register gesetzt. Die Steuereinheit 50 schaltet zwischen dem Festlegen des Skalierwertes und der Durchführung einer Kodierung. Im Falle des Betimmens des Skalierwertes, während der Ausgabebetrieb des Integrators 15 und des Multiplexers 13 und auch der Betrieb des Puffers 6 gestoppt ist, wird der Eingang des Registers 9 zu dem Addierer 8 geschaltet, und der Puffer 3 und die Skalierwert- Setzeinheit 7 werden aktiv gemacht. Andererseits wird im Falle der Durchführung der Kodierung während des Ausgabebetriebes des Integrators 15 und des Multiplexers 13 und auch, während der Puffer 6 aktiv ist, die Operation des Puffers 3 und auch die der Skalierwert-Setzeinheit 7 gestoppt, um dadurch die Ausgabe des Skalierwertes zurückzuhalten. Wenn außerdem das erste Wort eines Blockes kodiert wird, wird der Selektor auf "0" geschaltet, und der Ausgang des Integrators wird an jedes der Register abgegeben.

In Fig. 23a und 23b ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der lokale Dekodiererteil in der in Fig. 21a und 21b dargestellten Ausführungsform entfernt ist. Folglich ist diese Ausführungsform der in Fig. 21a und 21b wiedergegebenen Ausführungsform ähnlich, so daß gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen in Fig. 21a und 21b dargestellten Ausführungsform dadurch, daß ein Ausgangssignal des Registers 48 als die letzten Daten des vorherigen Blocks am Ende des Blocks in das Register 51 gespeichert werden. Bei dieser Ausführung sind die Dehnungseinheiten 14 und der Integrator 15, welche in der Ausführungsform der Fig. 21a und 21b benötigt werden, weggelassen.

In Fig. 24a und 24b ist in Blockform eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche durch Modifizieren des in Fig. 23a und 23b dargestellten Aufbaus erhalten worden ist. Um in der in Fig. 23a und 23b dargestellten Ausführungsform Daten an das Register 9 zu liefern, wird ein Ausgangssignal des Registers 48 über das Register 51 geliefert, während in der Ausführungsform nach Fig. 24a und 24b Daten direkt von dem Register 48 dem Register 9 zugeführt werden, so daß der Ablauf an der Steuereinheit 50 von einem zweistufigen auf eine einstufige Anordnung vereinfacht ist.

In Fig. 25a und 25b ist in Blockform noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche durch Modifizieren des in Fig. 24a und 24b dargestellten Aufbaus erhalten worden ist. Das heißt, in der in Fig. 24a und 24b dargestellten Ausführungsform durchlaufen Daten zwei Addierer zwischen dem Puffer 6 und der Rundungsschaltung 43. Andererseits durchlaufen Daten einen Addierer nur einmal; das heißt, es kann dasselbe Ergebnis erhalten werden, indem die Daten, von welchen der halbe LSB-Wert subtrahiert worden ist, zu den letzten Daten des vorherigen Blocks addiert werden.

Wie oben bereits beschrieben, ist jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung hinsichtlich der Verarbeitung einfach, so daß das Verfahren gewünschtenfalls mit Hilfe einer Universalzentraleinheit (CPU) und entsprechender Software durchgeführt werden kann.

Claims (20)

1. Sprachsignal-Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß PCM-kodierte Sprachdaten in zeitlich gesteuerter Folge in Blöcke unterteilt werden, wobei jeder Block eine vorherbestimmte Anzahl Daten hat;
ein Skalier-Datenwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, das einem Maximalwert eines absoluten Signalwertes in jedem der Blöcke entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Datenbits gebildet werden, welche das höchstwertige Bit einschließen, um dadurch die verdichteten Sprachdaten zu haben und
die Kodedaten so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen einem dekodierten Wert der Kodedaten und Sprachdaten, welche den Kodedaten entsprechen, auf ein Minimum herabgesetzt ist.

2. Sprachsignal-Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzwerte zwischen benachbarten Abtastwerten in PCM- kodierten Sprachdaten gebildet werden;
die Differenzwerte in zeitlich gesteuerter Folge in Blöcke aufgeteilt werden, wobei jeder Block eine vorherbestimmte Anzahl von Differenzwerten hat;
ein Skalier-Datenwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, das im Absolutwert einem maximalen Wert der Differenzdaten in jedem der Blöcke entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Datenbits, welche das höchstwertige Bit enthalten, gebildet werden, um die Sprachdaten verdichtet zu haben und
die Kodedaten so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen einem dekodierten Wert der Kodedaten und Sprachdaten, welche den Kodedaten entsprechen, auf ein Minimum herabgesetzt ist, wobei, wenn ein Differenzwert für einen ersten Abtastwert des folgenden Blocks zu berechnen ist, ein dekodierter Wert eines letzten Abtastwertes des laufenden Blocks als ein Bezugwert verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert auf einen maximalen Wert seines Absolutwertes beschränkt ist.

4. Sprachsignal-Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß PCM-kodierte Sprachdaten in zeitlich gesteuerter Folge in Blöcke aufgeteilt werden, wobei jeder Block eine vorherbestimmte Anzahl Daten hat;
ein Skalier-Datenwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, welcher einem Maximumwert eines Signal-Absolutwertes in jedem der Blöcke entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Datenbits gebildet werden, welche das höchstwertige Bit enthalten, um so die Sprachdaten verdichtet zu haben;
eine Anzahl Kodedaten-Reihen gebildet werden, indem die Kodedaten, die auf einer Anzahl Skalierdaten basieren, festgelegt werden, welche dem höchstwertigen Bit und Bits entsprechen, welche dem höchstwertigen Bit benachbart sind;
jede der Anzahl der Kodedaten-Reihen so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen einem dekodierten Wert, welcher einzelnen Kodedaten entspricht, welche jede der Kodedaten-Reihen festlegen, und Sprachdaten, welche den Kodedaten entsprechen, auf ein Minimum herabgesetzt ist und
aus den korrigierten Kodedaten-Reihen eine Kodedaten-Reihe mit einem minimalen Fehler in einem Block als eine Kodedaten- Reihe dieses Blocks ausgewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler eine Fehlergröße oder -potenz in einem Block einer einzelnen Kodedaten-Reihe ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler eine Summe eines Absolutwertes eines Fehlers in jedem Abtastwert in einem Block einer einzelnen Kodedaten-Reihe ist.

7. Sprachsignal-Kodierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzwerte zwischen benachbarten Abtastwerten von PCM- kodierten Sprachdaten gebildet werden;
die Differenzwerte in zeitlich gesteuerter Folge in Blöcke aufgeteilt werden, wobei jeder Block eine vorherbestimmte Anzahl von Differenzwerten hat;
ein Skalier-Datenwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, welches im Absolutwert einem Maximalwert der Differenzwerte in jedem der Blöcke entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Datenbits gebildet werden, welche das höchstwertige Bit enthalten, um dadurch die Sprachdaten verdichtet zu haben;
eine Anzahl Kodedaten-Reihen gebildet wird, indem die Kodedaten basierend auf einer Anzahl von Skalierdaten festgelegt werden, welche dem höchstwertigen Bit und Bits entsprechen, welche dem höchstwertigen Bit benachbart sind;
jede der Anzahl Kodedaten-Reihen so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen einem dekodierten Wert, welcher einzelnen Kodedaten entspricht, welche jede der Kodedaten-Reihen festlegt, und Sprachdaten, welche den Kodedaten entsprechen, auf ein Minimum herabgesetzt wird und
unter den korrigierten Kodedaten-Reihen eine Kodedaten-Reihe mit einer minimalen Fehlergröße in einem Block als eine Kodedaten-Reihe dieses Blockes ausgewählt wird, wobei, wenn ein Differenzwert für einen ersten Abtastwert des folgenden Blocks zu berechnen ist, ein dekodierter Wert eines letzten Abtastwertes der auf diese Weise ausgewählten Kodedaten-Reihen des laufenden Blocks als ein Bezugswert verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler eine Fehlergröße oder -potenz in einem Block jeder Kodedaten-Reihe ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler eine Summe eines Absolutwertes eines Fehlers jedes Abtastwertes in einem Block jeder Kodedaten- Reihe ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert auf einen Maximalwert dessen Absolutwertes begrenzt ist.

11. Sprachsignal-Verdichtungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzen von PCM-kodierten Sprachdaten festgelegt werden;
die Differenzen in Blöcke aufgeteilt werden, die jeweils eine vorherbestimmte Anzahl von Differenzen haben;
ein Skalier-Datenwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, welches einem Maximum eines Absolutwerts in jedem Block entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Datenbits einschließlich des höchstwertigen Bits gebildet werden und
die Kodedaten so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen dekodierten Daten der Kodedaten und eines ursprünglichen Sprachensignals auf ein Minimum herabgesetzt ist, wobei die Korrektur durch ein quasi-momentanes Verdichtungsverfahren durchgeführt wird, während die Hälfte eines effektiv kleinsten Wertes in den Kodedaten zu der Differenz addiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine Differenz für erste Daten jedes der Blöcke festgelegt wird, ein zuletzt kodierter Datenwert in dem vorherigen Block verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwischen einem dekodierten Datenwert von dekodierten Daten auf der Basis des Skalier- Datenwertes und der nächsten ursprünglichen Sprachdaten genommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalier-Datenwert im voraus für drei Arten von +1, 0 und -1 festgelegt wird und daß die Kodedaten, deren dekodierte Daten der ursprünglichen Sprache am nächsten sind, übernommen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert einer Dekodiereinheit in einem Kodiersystem, in welchem Kodedaten am Ende jedes Blocks übernommen worden sind, an eine andere Dekodiereinheit übertragen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine erste Differenz in jedem Block gebildet ist, die zuletzt dekodierten Daten des vorherigen Blocks verwendet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwischen dekodierten Daten, welche auf der Basis des Skalier-Datenwerts kodiert worden sind, und der nächsten ursprünglichen Sprache gebildet wird.

18. Sprachsignal-Verdichtungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzen von PCM-kodierten Sprachdaten festgelegt werden;
die Differenzen in Blöcke aufgeteilt werden, die jeweils eine vorherbestimmte Anzahl von Differenzen haben;
ein Skalierwert identifiziert wird, welcher ein höchstwertiges Bit darstellt, welcher einem Maximum eines Absolutwertes an jedem Block entspricht;
Kodedaten aus einer vorherbestimmten Anzahl von Bitdaten einschließlich dem höchstwertigen Bit gebildet werden und
die Kodedaten so korrigiert werden, daß ein Fehler zwischen dekodierten Daten der Kodedaten und einem ursprünglichen Sprachsignal auf ein Minimum herabgesetzt werden, wobei letzte Daten des vorhergehenden Blocks von einem Wert jedes Abtastpunktes aus subtrahiert werden, die Hälfte eines effektiv kleinsten Wertes unter den Kodedaten addiert wird, eine quasi-momentane Verdichtung basierend auf einem vorherbestimmten Skalierwert durchgeführt wird und eine Differenz aus verdichteten Ergebnissen ausgegeben wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Skalierwert jedes Blocks festgelegt ist, zuletzt dekodierte Daten des vorhergehenden Blocks verwendet werden, um eine Differenz von ersten Daten jedes Blocks festzulegen.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Hälfte eines effektiv kleinsten Wertes in den Kodedaten von letzten Daten des vorherigen Blocks subtrahiert wird, dieser Wert von den Daten jedes Abtastwertes subtrahiert wird.