JP2754558B2 - マルチパルス符号化装置のマルチパルス量子化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチパルス符号化装置のマルチパルス位
置量子化法に係る。

〔従来の技術〕

マルチパルス符号化装置における分析側では、フレー
ム毎に標本化された音声信号から声道伝送特性に相等す
る線形予測係数と音声振動波等、いわゆる音源信号に対
応した時間位置と振幅とが自由な１フレーム分の音声サ
ンプル数の1/10以下程度の数の複数のパルス（マルチパ
ルス）が生成され、これら線形予測係数とマルチパルス
が特徴パラメータとして合成側に伝送される。音声の高
能率伝送を目的とするマルチパルス符号化装置では、線
形予測係数の量子化と並んでマルチパルスの効率的な量
子化法が極めて重要となる。

第２図はマルチパルス符号化装置のブロック図であ
る。入力ライン１を介して入力した入力音声信号はA/D
変換器10に供給されて標本化されたあとマルチパルス分
析器11に出力される。マルチパルス分析器11は、標本化
された音声信号から線形予測係数と時間位置と振幅が自
由な複数のパルスであるマルチパルスとを算出し量子化
器12に出力する。また、複合器22により複合化された線
形予測係数とマルチパルスはマルチパルス合成器21に出
力される。マルチパルス合成器21より合成された音声信
号はA/A変換器20に出力され音声が再現される。

前述したマルチパルス数はフレームの総サンプル数よ
り極端に少なく、マルチパルス列を予測残差波形の一種
と考えて予測残差波形の全サンプルを量子化することは
情報の存在しないサンプルにも量子化ビットを割り当て
ることになり得策でない。

従来、マルチパルス符号化装置においては、１フレー
ムの予測残差波形に相当する総サンプルを量子化する代
りに相隣接するマルチパルスの間隔と、マルチパルスの
振幅とを量子化し量子化効率の同上を計っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、マルチパルスの間隔を単純に量子化す
る従来の方法には、次のような欠点がある。

マルチパルス符号化装置において、通常9600bps程度
の符号伝送では、例えばフレーム周期20msec（８KH_Zサ
ンプリングにおいては160サンプル）においてパルス数
を14とし各パルスに対し振幅、位置の量子化にそれぞれ
4bitが割り当てられる。一定フレーム160サンプル毎に
切出されたマルチパルスを14個とした場合、残り146箇
所のタイムスロットにはパルスが存在しない。即ちパル
ス間隔量子化の対象となるタイムスロットが残る。

時間位置が自由なマルチパルスでは、仮にパルスが等
間隔の場合でも146/14＝10.4サンプル分間隔を要し、こ
れにパルスの間隔の自由度を考慮すると、4bit間隔（０
〜15）でパルスの位置情報を表現できなくなる場合が生
じる恐れがあり、このことは経験的にも知られている。
このため、従来のマルチパルス量子化法では、表現不可
能なパルス間隔、即ちパルス間隔が16以上では、単純に
中間に振幅“0"のパルスを設定することによりこの間隔
を回避し、その代償として本未発生しているパルスを解
除しパルス総数を一定としながら量子化を行なってい
た。

この方法では、パルス間隔を量子化することにより実
質的にマルチパルス数が減少することがあったため音質
に悪影響を与えていた。

マルチパルス数の少ない即ち伝送速度の遅い場合のマ
ルチパルス装置では、音質に対するマルチパルスの欠落
の影響は振幅量子化による影響よりも尚更、顕著となる
ことが経験的に知られている。

上述した問題点は、本発明者らにより、「マルチパル
ス符号化装置のマルチパルス位置量子化方法」特願昭60
-147260にて開示されている。同願によれば、上述の問
題点は、「所定のパルス間隔を越える区間の数に対応し
て振幅及び位置量子化ビットを割り振り、振幅と位置の
総量子化ビットを一定としながらパルス量子化を行な
う」ことにより解決される。

しかしながら、この方法にも尚、次のような問題があ
る。即ち、この方法はマルチパルスの総パルス数を合成
側でその都度知る必要があり、当然、総パルス数を表現
するための特別のビットを必要となり、そのため伝送効
率の低下が避けられないという欠点を有する。

本発明はこのような欠点を極力なくし高能率なマルチ
パルス位置量子化を可能とするマルチパルス符号化装置
のマルチパルス量子化方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の方法は、音声信号を一定フレーム毎に切出
し、このフレームを線形予測係数と、時間位置と振幅が
自由な複数のパルス即ちマルチパルスとで表現するマル
チパルス符号化装置のマルチパルス量子化方法におい
て、マルチパルスの時間位置を相隣接するパルスの間隔
を時間軸方向に累積しつつ表現する手段と、前記間隔を
予じめ設定した最大値以内で表現する手段と、前記最大
値を超える間隔が存在する場合に時間軸方向に後続する
マルチパルスの量子化ビット数を削減する手段とを有し
て構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図ほ本発明の一実施例を示すブロック図であり、
パルス位置計測器30,パルス間隔判定器31,パルス発生器
31,パルス振幅量子化ビット設定器33および量子化器34
を備えて構成される。第２図のマルチパルス分析器11よ
り一定フレーム毎に切出されたマルチパルスを入力ライ
ン40を介して入力しパルス位置計測器30に供給する。パ
ルス位置計測器30では全てのマルチパルスのパルス間隔
を計測しその情報をパルス間隔判定器31に出力される。

パルス間隔判定器31に入力されたマルチパルスのパル
ス間隔情報は、予め設定された量子化ビット数、例えば
4bit（０〜15）で各パルス間隔が表現出来るかどうかを
判定する。4bitで表現出来ればその情報をパルス振幅量
子化ビット設定器33に出力する。また4bitで表現出来な
ければその情報をパルス発生器32に出力する。パルス発
生器32ではパルス間隔判定器31より4bitではパルス位置
間隔が表現出来ないという情報に基づき4bitで表現出来
る最大間隔の位置にパルス振幅“0"のパルスを発生す
る。

パルス振幅量子化ビット設定器33には、本来発生した
パルスとパルス発生器32で発生されたパルスがそれぞれ
出力される。

第３図は第２図のマルチパルス分析器11で分析された
１フレーム分のマルチパルス列の一例を示す説明図であ
る。第３図において、P₁〜P₁₄は検索されたマルチパル
スを示す。これらのパルス間の間隔が予め設定した最大
値（本実施例では“15"）を超えているか否かはパルス
間隔発生器で判定されており、最大値を超えている場合
には振幅“0"のパルスが発生される事は前述の通りであ
る。d₁,d₂は、このようにして発生された振幅“0"のパ
ルスであり、それらの位置は先行するパルスP₂,P₅から
予め設定した最大値、15離れた位置である。

さて、パルス振幅量子化ビット設定器33はマルチパル
ス14ケの振幅、位置をそれぞれ4bit、合計14×（４＋
４）＝112bitで表現する前提でP₁の振幅、位置（この場
合はフレームの左端とP₁との間隔）を量子化する。第４
図は第１図の実施例におけるマルチパルスの量子化ビッ
ト設定の説明図である。第４図に示すa₁,b₁は、第３図
のマルチパルスP₁の振幅，位置の量子化データである。
同様にマルチパルスP₂を量子化する。a₂,b₂の振幅位置
（P₁との間隔）の量子化データである。次に第３図の振
幅“0"のd₁を量子化する。この場合d₁のP₇に対する位置
は予め設定されており、あらためて指定する必要はな
い。第４図“a₂",“a₃”間の“0"はd₁の振幅量子化デー
タである。さてa₁,a₂,d₁に関する量子化ビットの消費は
２×（４＋４）＋４＝20bitであり、残りのP₃〜P₁₄の12
パルスを112−20＝92bitで量子化する必要がある。

間隔量子化ビットに４×12＝48bitを割当て、92−48
＝44bitで振幅を量子化する。P₃〜P₁₀の８個のマルチパ
ルスに4bit、P₁₁〜P₁₄の４パルスに3bitの振幅量子化ビ
ットを割り当てる。即ちP₃〜P₁₄の振幅量子化に４×８
＋３×４＝44bit割当てる。

P₃,P₄,P₅の３パルスの振幅、位置はそれぞれ4bitで量
子化される。a₃,a₄,a₅は各パルスの振幅量子化データ、
b₃,b₄,b₅は間隔量子化データである。次にd₂を表現する
振幅量子化データ“0"をa₅とa₆との間に設定する。

P₁,P₂,d₆,P₃〜P₅,d₂に関する量子化ビットの消費は５
×（４＋４）＋２×４＝48bitとなる。従ってP₆〜P₁₄に
3bitずつ割当て得る量子化ビット数は、間隔４×９＝3
6、振幅64−36＝28bitとなる。この28bitをP₆に4bit、P
₇〜P₁₄に3bitずつ割り当てる。こうして、振幅“0"のパ
ルスを量子化するごとに振幅量子化ビット数を見直しな
がらパルスの量子化を一定時間方向に行なう。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、マルチパルスの時間位
置を、相隣接するパルスの間隔を時間軸方向に累積しつ
つ、この間隔を予め設定した最大値以内で表現し、最大
値を超える間隔が存在する場合には時間軸方向に後続す
るパルスの量子化ビット数を削減することにより、振幅
量子化ビット数が画一的に決定され、総パルス数を表現
するための特別のビットを必要とせず、伝送効率を大幅
に改善し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
マルチパルス符号化装置を示すブロック図、第３図は第
２図のマルチパルス分析器11で分析された１つフレーム
分のマルチパルスの一例を示す説明図、第４図は第１図
の実施例におけるマルチパルスの量子化ビット設定の図
である。 10……A/D変換器、11……マルチパルス分析器、12……
量子化器、20……D/A変換器、21……マルチパルス合成
器、22……復号器、30……パルス位置計測器、31……パ
ルス間隔判定器、32……パルス発生器、33……パルス振
幅量子化ビット設定器、34……量子化器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声信号を一定フレーム毎に切出し、この
   フレームを線形予測係数と、時間位置と振幅が自由な複
   数のパルス即ちマルチパルスとで表現するマルチパルス
   符号化装置のマルチパルス量子化方法において、マルチ
   パルスの時間位置を相隣接するパルスの間隔を時間軸方
   向に累積しつつ表現する手段と、前記間隔を予じめ設定
   した最大値以内で表現する手段と、前記最大値を超える
   間隔が存在する場合に時間軸方向に後続するマルチパル
   スの量子化ビット数を削減する手段とを有することを特
   徴とするマルチパルス符号化装置のマルチパルス量子化
   方法。