JP2810252B2 - 音声再生装置 - Google Patents
音声再生装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/06—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation
- H04B14/066—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation using differential modulation with several bits [NDPCM]
- H04B14/068—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation using differential modulation with several bits [NDPCM] with adaptive feedback
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器で音声応答や
音声ガイダンス等を行う場合に使用される音声再生装置
に関する。
音声ガイダンス等を行う場合に使用される音声再生装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声信号を符号化して半導体記憶装置に
記憶させる場合、通常のＰＣＭ(pulsecode modulation)
方式を用いたのでは、高価な半導体記憶装置の容量制限
により、長時間の記録を行うことができない。そこで、
電子機器で音声応答等を行う場合に用いられる音声再生
装置では、データ圧縮の効果が高いＡＤＰＣＭ(adaptiv
e differential PCM)方式が主に用いられている。
記憶させる場合、通常のＰＣＭ(pulsecode modulation)
方式を用いたのでは、高価な半導体記憶装置の容量制限
により、長時間の記録を行うことができない。そこで、
電子機器で音声応答等を行う場合に用いられる音声再生
装置では、データ圧縮の効果が高いＡＤＰＣＭ(adaptiv
e differential PCM)方式が主に用いられている。
【０００３】このＡＤＰＣＭ方式は、音声信号の相関を
利用して差分情報のみを符号化することによりデータの
圧縮を行うと共に、この差分情報の符号化の際に量子化
幅を随時適応的に変化させて元の波形への追従性を増し
信号対量子化雑音比（ＳＮＲ）の向上を図るものであ
る。
利用して差分情報のみを符号化することによりデータの
圧縮を行うと共に、この差分情報の符号化の際に量子化
幅を随時適応的に変化させて元の波形への追従性を増し
信号対量子化雑音比（ＳＮＲ）の向上を図るものであ
る。
【０００４】従って、このＡＤＰＣＭ方式による音声再
生装置では、例えば図３に示すように、データＲＯＭ２
１から読み出されたディジタルデータは量子化幅制御装
置２２及び逆量子化器２３の両方に送られるようになっ
ている。量子化幅制御装置２２は、送られて来たディジ
タルデータの値に基づいて、量子化の最大値が連続する
場合には量子化幅を順次拡大し、量子化の最小値が連続
する場合には量子化幅を順次縮小して設定する。そし
て、逆量子化器２３は、この量子化幅制御装置２２が設
定した量子化幅に応じてディジタルデータを線形量子化
データに変換する。また、この逆量子化器２３から出力
されたディジタルデータは、元の音声信号の差分情報で
あるため、さらにディジタル積分器２４によって積分し
た後に、Ｄ／Ａ変換器２５によってアナログ信号に変換
して、元の音声を再生する。
生装置では、例えば図３に示すように、データＲＯＭ２
１から読み出されたディジタルデータは量子化幅制御装
置２２及び逆量子化器２３の両方に送られるようになっ
ている。量子化幅制御装置２２は、送られて来たディジ
タルデータの値に基づいて、量子化の最大値が連続する
場合には量子化幅を順次拡大し、量子化の最小値が連続
する場合には量子化幅を順次縮小して設定する。そし
て、逆量子化器２３は、この量子化幅制御装置２２が設
定した量子化幅に応じてディジタルデータを線形量子化
データに変換する。また、この逆量子化器２３から出力
されたディジタルデータは、元の音声信号の差分情報で
あるため、さらにディジタル積分器２４によって積分し
た後に、Ｄ／Ａ変換器２５によってアナログ信号に変換
して、元の音声を再生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
音声再生装置では、量子化幅制御装置２２に複雑な乗算
器や加算器が必要となり、また、Ｄ／Ａ変換器２５も高
精度な抵抗器やオペアンプが必要となる。しかも、デー
タ圧縮は、ＡＤＰＣＭ方式によるので、１サンプリング
期間あたり１ビットまでが限度である。
音声再生装置では、量子化幅制御装置２２に複雑な乗算
器や加算器が必要となり、また、Ｄ／Ａ変換器２５も高
精度な抵抗器やオペアンプが必要となる。しかも、デー
タ圧縮は、ＡＤＰＣＭ方式によるので、１サンプリング
期間あたり１ビットまでが限度である。
【０００６】このため、従来の音声再生装置は、回路構
成が複雑となり部品コストも高いものとなるので、装置
の小型化及びローコスト化が困難となり、データ圧縮に
も限界があるという問題があった。
成が複雑となり部品コストも高いものとなるので、装置
の小型化及びローコスト化が困難となり、データ圧縮に
も限界があるという問題があった。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、ハードウエア
を簡略化させると共に、データの圧縮率をさらに向上さ
せることができる音声再生装置を提供することを目的と
している。
を簡略化させると共に、データの圧縮率をさらに向上さ
せることができる音声再生装置を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の音声再生装置
は、ディジタルデータを順次初期値として漸化式に与
え、１つの初期値に対し所定数のデータを各初期値毎に
順次発生させるデータ発生手段と、該データ発生手段が
発生したデータに基づいて、正負符号パルスと、該正負
符号パルスを積分する時間を調整する出力時間調整パル
スとを生成する復号化手段と、該正負符号パルスと該出
力時間調整パルスとを受け取り、該出力時間調整パルス
を用いて該正負符号パルスの積分を行い、その結果を出
力するアナログ積分回路とを備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
は、ディジタルデータを順次初期値として漸化式に与
え、１つの初期値に対し所定数のデータを各初期値毎に
順次発生させるデータ発生手段と、該データ発生手段が
発生したデータに基づいて、正負符号パルスと、該正負
符号パルスを積分する時間を調整する出力時間調整パル
スとを生成する復号化手段と、該正負符号パルスと該出
力時間調整パルスとを受け取り、該出力時間調整パルス
を用いて該正負符号パルスの積分を行い、その結果を出
力するアナログ積分回路とを備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
【０００９】
【作用】上記構成により、例えば図１に示すデータＲＯ
Ｍ１から読み出されたディジタルデータがまずデータ発
生手段２に送られる。データ発生手段２は、このディジ
タルデータを順次初期値として漸化式に与え、各初期値
ごとに所定数のデータを発生させる。漸化式（差分方程
式）は、初期値を与えて順次計算を行うことによりデー
タ列を無限に生成する方程式であり、初期値が同じであ
れば、このデータ列は常に同じものが生成される。従っ
て、この漸化式は、初期値によって任意のデータ列をラ
ンダムアクセスすることができる。なお、この漸化式
は、ソフトウエア又はハードウエアとして実現すること
ができる。
Ｍ１から読み出されたディジタルデータがまずデータ発
生手段２に送られる。データ発生手段２は、このディジ
タルデータを順次初期値として漸化式に与え、各初期値
ごとに所定数のデータを発生させる。漸化式（差分方程
式）は、初期値を与えて順次計算を行うことによりデー
タ列を無限に生成する方程式であり、初期値が同じであ
れば、このデータ列は常に同じものが生成される。従っ
て、この漸化式は、初期値によって任意のデータ列をラ
ンダムアクセスすることができる。なお、この漸化式
は、ソフトウエア又はハードウエアとして実現すること
ができる。
【００１０】上記漸化式は、音声信号をデータＲＯＭ１
に記録する際の符号化に使用した漸化式と同等のものを
用いる。この符号化は、まず音声信号をＡＤＰＣＭ方式
によって符号化し、次に漸化式に順に初期値を与えて生
成させた多数組のデータをこの符号化データと比較し
て、最も近似した組のデータについての漸化式の初期値
を記録データとして採用するものである。また、符号化
の際には、アドレスと当該アドレスに格納されたデータ
の関係が、この漸化式の初期値と当該初期値によって生
成されるデータとの関係と同じになるようなコードブッ
クを使用してもよい。この結果、データ発生手段２が発
生するデータは、元の音声信号をＡＤＰＣＭ方式によっ
て符号化したデータに近似したものとなる。また、漸化
式は、初期値を与えて所定回数の計算を行うことによ
り、この初期値よりもビット数の多いデータを発生する
ことができるので、この初期値となるディジタルデータ
は、ＡＤＰＣＭ方式による符号化データをさらに圧縮し
たものとすることができる。
に記録する際の符号化に使用した漸化式と同等のものを
用いる。この符号化は、まず音声信号をＡＤＰＣＭ方式
によって符号化し、次に漸化式に順に初期値を与えて生
成させた多数組のデータをこの符号化データと比較し
て、最も近似した組のデータについての漸化式の初期値
を記録データとして採用するものである。また、符号化
の際には、アドレスと当該アドレスに格納されたデータ
の関係が、この漸化式の初期値と当該初期値によって生
成されるデータとの関係と同じになるようなコードブッ
クを使用してもよい。この結果、データ発生手段２が発
生するデータは、元の音声信号をＡＤＰＣＭ方式によっ
て符号化したデータに近似したものとなる。また、漸化
式は、初期値を与えて所定回数の計算を行うことによ
り、この初期値よりもビット数の多いデータを発生する
ことができるので、この初期値となるディジタルデータ
は、ＡＤＰＣＭ方式による符号化データをさらに圧縮し
たものとすることができる。
【００１１】ここで、漸化式が各初期値に応じて発生す
るデータは、元のＡＤＰＣＭ方式による各種の符号化デ
ータにできるだけ近似する必要がある。そして、このよ
うなデータを発生する漸化式としては、例えば擬似乱数
が存在する。また、特に多次元において一様な分布が得
られるＭ系列法（最大周期列法、Maximum-length linea
rly recurring sequence）による擬似乱数がこのような
要請に最適なものとなる。なお、擬似乱数において初期
値は、種(seed)と呼ばれる。
るデータは、元のＡＤＰＣＭ方式による各種の符号化デ
ータにできるだけ近似する必要がある。そして、このよ
うなデータを発生する漸化式としては、例えば擬似乱数
が存在する。また、特に多次元において一様な分布が得
られるＭ系列法（最大周期列法、Maximum-length linea
rly recurring sequence）による擬似乱数がこのような
要請に最適なものとなる。なお、擬似乱数において初期
値は、種(seed)と呼ばれる。
【００１２】上述のようにしてデータ発生手段２が所定
数のデータを発生すると、復号化手段３がこのデータに
基づいて、出力の正負符号とその出力時間とを調整し、
これに応じたパルスを出力する。即ち、図１では、量子
化幅セレクタ３ａがこのデータに応じてスイッチ３ｂを
ＯＦＦにするタイミングを計って出力時間を調整するこ
とにより、ＡＤＰＣＭ方式における量子化幅の制御を行
う。ただし、この出力時間は、入力される各データによ
って個別に一律に定まるため、乗算器や加算器等の複雑
な回路が不要となる。また、スイッチ３ｂは、このデー
タに応じて出力の正負符号を選択して出力する。従っ
て、この復号化手段３は、ＡＤＭ（adaptive delta mod
ulation）方式の１ビット符号化データを適応的に復号
化することになるので、出力パルスは、Ｄ／Ａ変換器を
介することなく直接アナログ積分回路４に送って積分す
ることにより、元のアナログの音声信号を復調すること
ができる。
数のデータを発生すると、復号化手段３がこのデータに
基づいて、出力の正負符号とその出力時間とを調整し、
これに応じたパルスを出力する。即ち、図１では、量子
化幅セレクタ３ａがこのデータに応じてスイッチ３ｂを
ＯＦＦにするタイミングを計って出力時間を調整するこ
とにより、ＡＤＰＣＭ方式における量子化幅の制御を行
う。ただし、この出力時間は、入力される各データによ
って個別に一律に定まるため、乗算器や加算器等の複雑
な回路が不要となる。また、スイッチ３ｂは、このデー
タに応じて出力の正負符号を選択して出力する。従っ
て、この復号化手段３は、ＡＤＭ（adaptive delta mod
ulation）方式の１ビット符号化データを適応的に復号
化することになるので、出力パルスは、Ｄ／Ａ変換器を
介することなく直接アナログ積分回路４に送って積分す
ることにより、元のアナログの音声信号を復調すること
ができる。
【００１３】
【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。
【００１４】図２は本発明の一実施例を示すものであっ
て、音声再生装置の構成を示すブロック図である。
て、音声再生装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】本実施例の音声再生装置は、アドレスカウ
ンタ１１の上位１６桁（１１桁〜２６桁）の出力をデー
タＲＯＭ１２の１６ビットのアドレス入力に接続してい
る。このアドレスカウンタ１１は、発振器１３の発振周
波数に基づいて、２７ビットの出力値を順次カウントす
る回路であり、データＲＯＭ１２に対しては、発振器１
３の発振周波数の２の１１乗分の１の速度でカウントを
行う。データＲＯＭ１２は、８ビットのディジタルデー
タが各アドレスに順に格納されたバイトアドレスのＲＯ
Ｍである。このデータＲＯＭ１２からアドレスカウンタ
１１のカウント出力によって順次読み出された８ビット
のディジタルデータは、擬似乱数発生器１４における８
ビットのシフトレジスタ１４ａにパラレルに入力され
る。
ンタ１１の上位１６桁（１１桁〜２６桁）の出力をデー
タＲＯＭ１２の１６ビットのアドレス入力に接続してい
る。このアドレスカウンタ１１は、発振器１３の発振周
波数に基づいて、２７ビットの出力値を順次カウントす
る回路であり、データＲＯＭ１２に対しては、発振器１
３の発振周波数の２の１１乗分の１の速度でカウントを
行う。データＲＯＭ１２は、８ビットのディジタルデー
タが各アドレスに順に格納されたバイトアドレスのＲＯ
Ｍである。このデータＲＯＭ１２からアドレスカウンタ
１１のカウント出力によって順次読み出された８ビット
のディジタルデータは、擬似乱数発生器１４における８
ビットのシフトレジスタ１４ａにパラレルに入力され
る。
【００１６】擬似乱数発生器１４は、発振器１３の８桁
目の出力に基づいてシフトレジスタ１４ａの各ビットを
順次上位段にシフトする。また、擬似乱数発生器１４
は、シフトレジスタ１４ａの上位段のビットの排他的論
理和を３つの排他的論理和回路１４ｂによって演算し、
この演算結果をＮＯＴ回路１４ｃで反転してシフトレジ
スタ１４ａの第１段の入力とすることによりＭ系列の擬
似乱数を発生するように構成されている。即ち、擬似乱
数発生器１４は、各初期値に応じて２５６（２の８乗）
周期で８ビットの擬似乱数をシリアルに出力することが
できる。そして、擬似乱数発生器１４は、データＲＯＭ
１２から１のディジタルデータが初期値として送られて
来るたびに、シフトレジスタ１４ａが１６回のシフト動
作を行い上位段から順次データを出力することになる。
目の出力に基づいてシフトレジスタ１４ａの各ビットを
順次上位段にシフトする。また、擬似乱数発生器１４
は、シフトレジスタ１４ａの上位段のビットの排他的論
理和を３つの排他的論理和回路１４ｂによって演算し、
この演算結果をＮＯＴ回路１４ｃで反転してシフトレジ
スタ１４ａの第１段の入力とすることによりＭ系列の擬
似乱数を発生するように構成されている。即ち、擬似乱
数発生器１４は、各初期値に応じて２５６（２の８乗）
周期で８ビットの擬似乱数をシリアルに出力することが
できる。そして、擬似乱数発生器１４は、データＲＯＭ
１２から１のディジタルデータが初期値として送られて
来るたびに、シフトレジスタ１４ａが１６回のシフト動
作を行い上位段から順次データを出力することになる。
【００１７】上記のようにして擬似乱数発生器１４の第
８段から順次出力されるビットデータは、正負符号切替
回路１５を介してアナログ積分回路１６に送られるよう
になっている。正負符号切替回路１５は、擬似乱数発生
器１４からのビットデータに応じてＨレベル又はＬレベ
ルの信号を出力するインターフェイス回路である。ま
た、アナログ積分回路１６は、オペアンプ１６ａに負帰
還接続されたコンデンサ１６ｂによって、正負符号切替
回路１５が出力するＨレベル又はＬレベルの信号を積分
する回路である。そして、アナログ積分回路１６の出力
が折り返し除去フィルタ１８を介して外部に再生信号と
して出力される。
８段から順次出力されるビットデータは、正負符号切替
回路１５を介してアナログ積分回路１６に送られるよう
になっている。正負符号切替回路１５は、擬似乱数発生
器１４からのビットデータに応じてＨレベル又はＬレベ
ルの信号を出力するインターフェイス回路である。ま
た、アナログ積分回路１６は、オペアンプ１６ａに負帰
還接続されたコンデンサ１６ｂによって、正負符号切替
回路１５が出力するＨレベル又はＬレベルの信号を積分
する回路である。そして、アナログ積分回路１６の出力
が折り返し除去フィルタ１８を介して外部に再生信号と
して出力される。
【００１８】また、擬似乱数発生器１４の上位３段の出
力データは、ラインセレクタ１７に入力される。ライン
セレクタ１７は、アドレスカウンタ１１の下位８桁の出
力に基づき擬似乱数発生器１４のシフトレジスタ１４ａ
が１回シフト動作を行う間の期間を分割して、入力され
た３ビットのデータに応じた時間だけアナログ積分回路
１６が積分動作を行うようにさせる回路である。
力データは、ラインセレクタ１７に入力される。ライン
セレクタ１７は、アドレスカウンタ１１の下位８桁の出
力に基づき擬似乱数発生器１４のシフトレジスタ１４ａ
が１回シフト動作を行う間の期間を分割して、入力され
た３ビットのデータに応じた時間だけアナログ積分回路
１６が積分動作を行うようにさせる回路である。
【００１９】上記構成の音声再生装置の動作を説明す
る。
る。
【００２０】アドレスカウンタ１１は、発振器１３の発
信周波数に基づいて、２７ビットの出力値を順次カウン
トする。そして、データＲＯＭ１２からは、この発振周
波数の２の１１乗分の１の速度でディジタルデータが読
み出され擬似乱数発生器１４のシフトレジスタ１４ａに
パラレルに入力される。
信周波数に基づいて、２７ビットの出力値を順次カウン
トする。そして、データＲＯＭ１２からは、この発振周
波数の２の１１乗分の１の速度でディジタルデータが読
み出され擬似乱数発生器１４のシフトレジスタ１４ａに
パラレルに入力される。
【００２１】擬似乱数発生器１４では、データＲＯＭ１
２から１のディジタルデータが初期値として送られて来
るたびに、シフトレジスタ１４ａが１６回のシフト動作
を行い上位段から順次データを出力する。そして、シフ
トレジスタ１４ａの第８段目のデータは、正負符号切替
回路１５を介して順次アナログ積分回路１６に送られ、
その値に応じた正負符号で積分される。
２から１のディジタルデータが初期値として送られて来
るたびに、シフトレジスタ１４ａが１６回のシフト動作
を行い上位段から順次データを出力する。そして、シフ
トレジスタ１４ａの第８段目のデータは、正負符号切替
回路１５を介して順次アナログ積分回路１６に送られ、
その値に応じた正負符号で積分される。
【００２２】また、擬似乱数発生器１４の上位３段の出
力データは、ラインセレクタ１７に送られ、この３ビッ
トのデータに応じた時間だけアナログ積分回路１６が積
分動作を行うようになる。従って、アナログ積分回路１
６では、１ビットデータによる正負符号の積分の際にそ
の積分時間が制御されて、ＡＤＭ方式の１ビット符号化
データを適応的に復号化された信号を積分することにな
るので、Ｄ／Ａ変換器を介することなく直接元のアナロ
グの音声信号を復調することができる。そして、このよ
うにして復調したアナログ信号は、折り返し除去フィル
タ１８を介して高周波成分を除去され、音声信号として
再生される。
力データは、ラインセレクタ１７に送られ、この３ビッ
トのデータに応じた時間だけアナログ積分回路１６が積
分動作を行うようになる。従って、アナログ積分回路１
６では、１ビットデータによる正負符号の積分の際にそ
の積分時間が制御されて、ＡＤＭ方式の１ビット符号化
データを適応的に復号化された信号を積分することにな
るので、Ｄ／Ａ変換器を介することなく直接元のアナロ
グの音声信号を復調することができる。そして、このよ
うにして復調したアナログ信号は、折り返し除去フィル
タ１８を介して高周波成分を除去され、音声信号として
再生される。
【００２３】この結果、本実施例の音声再生装置によれ
ば、擬似乱数発生器１４を用いてデータを発生させるこ
とにより、符号化データをさらにデータ圧縮してデータ
ＲＯＭ１２に格納しておくことができるようになる。ま
た、擬似乱数発生器１４が発生する１ビット符号化デー
タを適応的に復号化するので、高価なＤ／Ａ変換器を使
用することなく、アナログ積分回路１６によって直接元
のアナログの音声信号を再生することができる。しか
も、アナログ積分回路１６の積分時間を適応的に制御す
るためのデータを直接擬似乱数発生器１４の上位３段の
データから得ることができるので、複雑な乗算器や加算
器を用いた量子化幅制御装置も不要となる。
ば、擬似乱数発生器１４を用いてデータを発生させるこ
とにより、符号化データをさらにデータ圧縮してデータ
ＲＯＭ１２に格納しておくことができるようになる。ま
た、擬似乱数発生器１４が発生する１ビット符号化デー
タを適応的に復号化するので、高価なＤ／Ａ変換器を使
用することなく、アナログ積分回路１６によって直接元
のアナログの音声信号を再生することができる。しか
も、アナログ積分回路１６の積分時間を適応的に制御す
るためのデータを直接擬似乱数発生器１４の上位３段の
データから得ることができるので、複雑な乗算器や加算
器を用いた量子化幅制御装置も不要となる。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の音声再生装置によれば、擬似乱数発生器等を用いてデ
ータを発生させることにより、ハードウエアを簡略化さ
せると共に、データの圧縮率をさらに向上させることが
できるようになる。
の音声再生装置によれば、擬似乱数発生器等を用いてデ
ータを発生させることにより、ハードウエアを簡略化さ
せると共に、データの圧縮率をさらに向上させることが
できるようになる。
【図１】本発明の音声再生装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】従来の声再生装置の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【符号の説明】 ２ データ発生手段 ３ 復号化手段 ４ アナログ積分回路
Claims (1)
- 【請求項１】ディジタルデータを順次初期値として漸化
式に与え、１つの初期値に対し所定数のデータを各初期
値毎に順次発生させるデータ発生手段と、 該データ発生手段が発生したデータに基づいて、正負符
号パルスと、該正負符号パルスを積分する時間を調整す
る出力時間調整パルスとを生成する復号化手段と、 該正負符号パルスと該出力時間調整パルスとを受け取
り、該出力時間調整パルスを用いて該正負符号パルスの
積分を行い、その結果を出力するアナログ積分回路とを
備えている音声再生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117383A JP2810252B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 音声再生装置 |
| US07/885,375 US5504835A (en) | 1991-05-22 | 1992-05-19 | Voice reproducing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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