JP2754567B2 - マルチパルス位置量子化装置 - 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に係わり、特にマ
ルチパルス位置量子化装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のマルチパルス符号化装置では、分析側
で、フレーム毎に標本化された音声信号から声道伝送特
性に相当する線形予測係数と、声帯振動波などのいわゆ
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以下程度の個数の複数
のパルス（マルチパルス）が生成される。そして、これ
らの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ように構成されていた。このよう
なマルチパルス符号化装置では、音声の高能率伝送を目
的とし、上記のような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であった。
しかしながら、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、得策ではないという問題がある。
そこで、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
る代わりに、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、量子化効率の向上を計ってい
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、更に次のような欠点があった。すな
わち、マルチパルス符号化装置における8000bps程度の
通常の符号伝送では、例えば20ミリ秒のフレーム周期
（8KHzサンプルにおいて160サンプル）においてパルス
数を10とし、各パルスに対し振幅と位置の量子化にそれ
ぞれ３ビット、５ビットが割り当てられる。この場合、
一定フレーム160サンプル毎に切り出されたマルチパル
スを10個とすると、残る150個所のタイムスロットには
パルスが存在しないことになる。すなわち、パルス間隔
量子化の対象となるタイムスロットではあるが、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とし
ても150/10＝15サンプル分の間隔を必要とし、これにパ
ルスの間隔の自由度を考慮すると５ビット、間隔０〜31
でパルスの位置情報を表現できなくなる虞れがあり、こ
れは経験的にもよく知られた事実である。このため、表
現不可能なパルス間隔、すなわちパルス間の間隔が32以
上では、中間に振幅“0"のパルスを設定することにより
この問題を回避し、その代わりに本来発生しているパル
スを削除し、パルス総数を一定にしながら量子化を行っ
ていた。このように、この従来の方法では、位置量子化
することによりマルチパルス数が実質的に減少するとい
う欠点があった。

このような欠点を極力なくし、高能率のマルチパルス
位置量子化法を提供するものとして、本発明者らによる
特願昭60−128593が知られる。これは、フレームを複数
の小フレームに分割し、これらの小フレームにパルスが
存在するか否かを２値符号で表現するものである。しか
しながら、この方法にも次のような欠点があった。すな
わち、この方法では、小フレームの個数を増加させれば
させる程、換言すると小フレームの区間長を短くすれば
する程、上記の欠点は緩和されるが、小フレームの各区
間にパルスが存在するか否かを表現するために必要なビ
ット数が増加するという問題が生じる。これを解決する
には、符号化の効率に対して最適なビット数を決定しな
ければならない。しかしながら、この従来法では、最適
なビット数、その決定法および小フレームの設定法が明
確にされていないという問題があった。

そこで本発明の目的は、１フレーム区間を、マルチパ
ルス間隔量子化範囲の最大値の２分の１の区間長を有す
る複数の小フレームに分割し、最適なビット数を一義的
に決定できるマルチパルス位置量子化装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のマルチパルス位置量子化装置は、入力音声信
号を一定フレーム毎に切り出し、このフレームを、線形
予測係数と、時間位置および振幅が自由な複数のパルス
であるマルチパルスとで表現するマルチパルス符号化装
置において、上記フレームを、マルチパルス間隔量子化
範囲の最大値の２分の１の区間長を有する複数の小フレ
ームに分解する分割器と、これらの小フレームに上記パ
ルスが存在するか否かを判定し、その判定結果情報を２
値符号で出力し、かつパルスが存在する小フレームのマ
ルチパルスデータを出力するパルス有無判定器と、この
パルス有無判定器からの上記判定結果情報と、このパル
ス有無判定器で得られた上記マルチパルスデータからマ
ルチパルスの間隔を量子化して得られたデータとを入力
し、多重化して出力する量子化器とを具備している。

従って、本発明によるマルチパルス位置量子化装置を
用いると、フレーム単位で検索されたマルチパルスの間
隔を量子化するに際して、分割器は、上記フレームを、
マルチパルス間隔量子化範囲の最大値の２分の１の区間
長を有する複数の小フレームに分割し、パルス有無判定
器は、これらの小フレームに上記パルスが存在するか否
かを２値符号で出力する。これにより、効率の良いパル
ス間隔の量子化を実現できる。

〔実施例〕

以下、実施例につき本発明を詳細に説明する。

第１図は、マルチパルス符号化装置を示すブロック
図、第２図は、本実施例のマルチパルス位置量子化装置
を表わすブロック図、第３図は、本実施例の動作を説明
する説明図である。

第１図において、入力ライン11を介して入力された入
力音声信号12は、AD変換器13に供給され、標本化されて
標本化音声信号15としてマルチパルス分析器16に出力さ
れる。マルチパルス分析器16は、この標本化音声信号15
から、線形予測係数情報18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19を算出し、量子化器
21に出力する。一方、復号器23で復号された復号マルチ
パルス25と線形予測係数情報26は、マルチパルス合成器
27に入力される。このマルチパルス合成器27で、復号マ
ルチパルス25と復号線形予測係数情報26は合成され、合
成音声信号28としてDA変換器30に出力される。DA変換器
30は再現した音声31を出力する。

次に、第２図により本実施例のマルチパルス位置量子
化装置を説明する。

第１図のマルチパルス分析器16から入力ライン33を介
して入力された、一定フレーム毎に切り出されたマルチ
パルス19は分割器35に供給される。本実施例では、フレ
ーム長を20msec、標本化周波数を8KHzとしており、従っ
て１フレームは160サンプルから構成される。また、マ
ルチパルスはフレーム毎に10パルス存在する。この10パ
ルスは160サンプルの任意の位置に存在する。分割器35
は、１フレーム区間を区間長16サンプルの小フレームで
10分割し、各小フレーム単位でパルス有無判定器37にマ
ルチパルス19である小フレームの内容情報39を送出す
る。パルス有無判定器37は、各小フレームについてパル
スが存在するか否かを判定し、その判定情報40を符号生
成器41に出力する。また、パルスが存在する小フレーム
のマルチパルスデータ43はパルス位置計測器44に供給さ
れる。符号生成器41は入力された判定情報40を９ビット
の情報42にして出力する。パルス位置計測器44は、供給
された小フレームの内容であるマルチパルスデータ43を
全て収集し、一連のデータとして処理する。この一連の
データのサンプル数は、１小フレームのデータのサンプ
ル数を整数倍したもの、すなわち16×Ｎ（Ｎ＝１、２、
３、……、９、10）個のサンプルとして与えられる。パ
ルス位置計測器44は、この一連のデータに含まれるマル
チパルスの間隔を各５ビットで量子化し、量子化データ
46を多重化器47に送出する。多重化器47は、この量子化
データ46と上記符号生成器41から出力された９ビット情
報42を多重化し、多重化信号50を出力する。

次に、第３図により本実施例をさらに詳細に説明す
る。

図において、波形53は、マルチパルス分析器16で分析
され、分割器35へ出力されたマルチパルス19である１フ
レーム分のマルチパルス列である。ここでは１フレーム
は160サンプルで構成され、これらのサンプルの任意の1
6個所にマルチパルスが設定される。波形53は、分割器3
5で10個の小フレーム55₁、55₂、……、55₁₀に分割され
る。便宜上、これらの10個の小フレーム55₁〜55₁₀は、5
5₁、55₂、……、55₁₀と時間的に配列されているとす
る。これらの10個の小フレーム55₁〜55₁₀は、パルス有
無判定器37に供給される。パルス有無判定器37は、小フ
レーム55₁〜55₁₀の各々について、パルスが存在するか
を判定し、判定結果情報40を10ビットのデータとして符
号生成器41に送出する。本実施例では、この判定結果
は、小フレーム55₁〜55₁₀の各々について、パルスが存
在するときは「１」、存在しないときは「０」としてい
る。符号生成器41は、供給された10ビットデータである
小フレーム55₁〜55₁₀のうち焦点位置フレーム55₁₀に対
応する１ビット分を単純に除去し、９ビットのデータ
（本実施例では「101010100」）を９ビット情報42とし
て多重化器47に出力する。さらに、パルス有無判定器37
は、上記の判定結果に基づいて、パルスの存在しない小
フレーム（本実施例では、小フレーム55₂、55₄、55₆、5
5₈、55₉）を除去し、残った小フレーム55₁、55₃、55₅、
55₇、55₁₀を一連のデータとして組み立てて波形56を生
成し、パルス位置計測器44に、パルスが存在する小フレ
ームのマルチパルスデータ43として送出する。パルス位
置計測器44は、波形56の相隣接するパルスの間隔を計測
し、すでに説明したように、マルチパルス間隔量子化範
囲の最大値である５ビット（10進で32）でそれぞれの間
隔を表現する。ここで、相隣接するパルスが同一小フレ
ームに属する場合、その最大間隔は、１小フレーム長、
すなわち16（マルチパルス間隔量子化範囲の最大値32の
２の１の区間長）となる。また、相隣接するパルスが相
隣接する小フレームに属する場合、その最大間隔は２小
フレーム長、すなわち32である。相隣接するパルスが２
つ離れた小フレームに属する場合、中間の小フレームは
上記のように除去されるので、その最大間隔はやはり32
である。相隣接するパルス３つ以上離れた小フレームに
属する場合も、同様に、最大間隔は32である。従って、
すべての相隣接するパルスは５ビットで表現することが
できる。

なお、本実施例においては、小フレーム55₁₀に後続す
る小フレームはないとしている。従って、小フレーム55
₁₀のパルス有無判定結果情報は不要になる。

〔発明の効果〕

このように、本発明のマルチパルス位置量子化装置
は、入力音声信号を一定フレーム毎に切り出して得られ
たフレームを、マルチパルス間隔量子化範囲の最大値の
２分の１の区間長を有する複数の小フレームに分割する
分割器と、これらの小フレームに上記パルスが存在する
か否かを判定し、その判定結果情報を２値符号で出力
し、かつパルスが存在する小フレームのマルチパルスデ
ータを出力するパルス有無判定器と、このパルス有無判
定器からの上記判定結果情報と、このパルス有無判定器
で得られた上記マルチパルスデータからマルチパルスの
間隔を量子化して得られた量子化データを入力し、多重
化して出力する多重化器とを設けることにより、効率よ
くパルス間隔量子化を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、マルチパルス符号化装置を示すブロック図、
第２図は、本発明の一実施例のマルチパルス位置量子化
装置を示すブロック図、第３図は、本実施例の動作を説
明する説明図である。 35……分割器、 37……パルス有無判定器、 47……多重化器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力音声信号を一定フレーム毎に切り出
   し、このフレームを、線形予測係数と、時間位置および
   振幅が自由な複数のパルスであるマルチパルスとで表現
   するマルチパルス符号化装置において、 前記フレームを、マルチパルス間隔量子化範囲の最大値
   の２分の１の区間長を有する複数の小フレームに分割す
   る分割器と、 これらの小フレームに前記パルスが存在するか否かを判
   定し、その判定結果情報を２値符号で出力し、かつパル
   スが存在する小フレームのマルチパルスデータを出力す
   るパルス有無判定器と、 このパルス有無判定器からの前記判定結果情報と、この
   パルス有無判定器で得られた前記マルチパルスデータか
   らマルチパルスの間隔を量子化して得られた量子化デー
   タとを入力し、多重化して出力する量子化器 とを具備することを特徴とするマルチパルス位置量子化
   装置。