JP3105597B2 - 音声符号化装置 - Google Patents

音声符号化装置

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JP3105597B2 JP03289420A JP28942091A JP3105597B2 JP 3105597 B2 JP3105597 B2 JP 3105597B2 JP 03289420 A JP03289420 A JP 03289420A JP 28942091 A JP28942091 A JP 28942091A JP 3105597 B2 JP3105597 B2 JP 3105597B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は音声信号の符号化方式の
一つである波形符号化方式による音声符号化装置に関す
るものであり、特に、ピッチ予測付き適応変換符号化
(ATC:adaptive transform coding)方式の音声符
号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、音声符号化装置は、回線の伝送速
度が一定であるものとして符号化速度も一定として設計
された装置が開発されている。例えば、本発明者の一人
が先に出願した音声符号化器(特願平1−335281
号)では音声符号化速度として4.8kbit/sを採
用して歪の低減を提案した。一方、一般のディジタル信
号多重伝送のメリットの一つに、システム回線の容量に
対応して、複数の送信装置からの様々な速度のデータ信
号を柔軟に組み合わせて伝送し回線を有効に使用できる
ことが挙げられる。音声符号化装置は、音声信号をディ
ジタル信号に変換して回線へ送出する音声符号化器と、
回線からの受信ディジタル信号を元の音声信号に変換す
る音声復号器より構成される。音声符号化器は、音声信
号をピッチ情報,DCT間引き情報,DCT係数,DC
T位置情報に分析してそれぞれ符号化する。
【0003】図6(A)は従来の音声符号化器の構成例
図である。図において、入力した音声信号は30msご
とのフレームに分割されピッチ分析器1によりピッチ情
報を検出する。ピッチ予測器2では抽出したピッチ情報
に従って入力音声信号を15msのサブフレームごとに
ピッチ予測を行い、得られた予測残差信号を離散余弦変
換器(DCT)3によってDCT変換した後、間引き処
理器40によって係数の間引き符号化を行って符号化出
力とする(特願平2−175642号参照)。さらに、
この符号化出力を復号器で復号化した係数を逆DCT5
によって逆DCT変換した後、ピッチ合成器6でピッチ
合成を行いピッチ予測器2に与えて次フレームのピッチ
予測への入力とする(特願平1−335281号参
照)。図6(B)は、符号化速度が4.8kbpsの符
号化出力の1フレームの構成例を示す。図において、A
はフレーム同期と符号化速度表示用の情報であり受信側
へ知らせるものである。通常予備の5ビットを使用す
る。復号器ではこの情報により符号化速度の切替えを行
う。B,Cは各々ピッチ情報(9ビット)と間引き情報
(4ビット)であり、DはDCT係数(92ビット)と
DCT位置情報(34ビット)とを結合したDCT係数
関連情報である。すなわち、符号化速度が4.8kbp
sの時のフレーム当たりのビット配分は次の表1の通り
である。
【0004】
【表1】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような音声符号化
装置複数台を多重システム回線に適用しようとする場
合、前記のように符号化速度が一定の音声符号化装置で
は柔軟な回線使用を行うことができない。すなわち、固
定速度の音声符号化装置の場合、同時に使用する他の装
置のデータ速度が一時的に上って回線の占有容量が増え
て当該音声符号化装置に割当てられる符号化速度が音声
符号化装置の規定の値を下回ると、この音声符号化装置
は通信を中断せざるを得ない。さらに、他の装置のデー
タ速度が下がって回線に余裕ができた場合に当該装置の
音声符号化速度を上げることができれば多量の音声デー
タを伝送することができるため音声品質の向上が期待出
来る。しかし、上記の固定速度のものではそれが不可能
である。本発明の目的は、音声符号化方式にピッチ予測
付き適応変換符号化方式の音声符号化装置を複数使用す
る場合に、回線の使用状況により効果的に音声符号化速
度を変えることのできる音声符号化装置を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の音声符号化装置
は、入力音声信号をフレーム単位に分析したピッチ情報
と、該ピッチ情報に従って前記入力音声信号のピッチ予
測を行った予測残差信号を離散余弦変換した後、間引き
処理器によって離散余弦変換係数の間引き処理をして符
号化し、前記ピッチ情報とともに符号化出力として伝送
回線に送出するピッチ予測付き適応変換符号化方式の音
声符号化装置であって、 前記間引き処理器は、フレーム
当たりの離散余弦変換係数に割当てるビット数を、予
め、基本ビット配分,増加ビット配分,減少ビット配分
の3種類に定め、それぞれのビット配分による間引き処
理を行う3種類の間引き処理部と、前記伝送回線のデー
タ送受信を管理する回線制御装置から指定される速度情
報に従って前記3種類のビット配分の間引き処理部のい
ずれかに切替える切替手段と、その出力を符号化する符
号化器とを備え、 複数台の音声符号化装置が接続された
前記回線制御装置から該複数台の音声符号化装置による
回線の使用状況に応じて割当て指定される前記速度情報
により、回線の割当て容量が見合っているときは前記基
本ビット配分の間引き処理による基本符号化速度の符号
化データを送出し、回線が空いているときは前記増加ビ
ット配分の間引き処理による早い符号化速度の符号化デ
ータを送出して受信側の再生音声の品質を上げ、回線が
混んでいるときは前記減少ビット配分の間引き処理によ
る遅い符号化速度の符号化データを送出して受信側の再
生音声の品質の低下を容認して送信の中断を回避するよ
うに構成されたことを特徴とするものである。 さらに、
前記間引き処理器は、離散余弦変換係数の絶対値の最大
値を4ビット符号化して全係数を正規化し、前記速度情
報に従って切替えられて選択する係数の数は、絶対値の
大きい係数を優先的に選択する方法で間引きするように
構成されたことを特徴とするものである。
【0007】本発明の音声符号化装置は、従来と同様に
音声信号をディジタル信号に変換して送出する音声符号
化器と、受信ディジタル信号を元の音声信号に変換する
音声復号器より構成される。音声符号化器は、音声信号
をピッチ情報,DCT間引き情報,DCT係数,DCT
位置情報に分析してそれぞれ符号化する。ピッチ予測付
き適応変換符号化方式の特徴は、基本になる符号化速度
(ここでは4.8kbit/s)のビット配分からDC
T係数に関する情報量を増やす(減らす)ことによっ
て、音声品質を向上(低下)させることができる。従っ
て回線の割当て容量が減少したときには符号化速度を下
げ、それが回復したときには符号化速度を上げることに
より、回線の状況によって中断されることなく通信を継
続することができる。次に、符号化速度を変えることの
できる本発明の音声符号化装置について具体的に説明す
る。
【0008】
【実施例】図1(A)は符号化速度を可変にした本発明
の音声符号化器の回路構成例図である。図6の従来の構
成と異なる点は、速度情報によって間引き処理の方法を
変えることである。すなわち、図において、ピッチ分析
器1,ピッチ予測器2,DCT3,ピッチ合成器6,逆
DCT5は図6に示した従来のものと同じであり、間引
き処理器4と切替器7は従来と異なるものである。間引
き処理器4には、後述するが互いに異なる符号化速度で
符号化する複数の間引き処理部が備えられ、切替器7は
送信しない時ピッチ情報を出力しないようにするための
オン/オフ切替器である。図5は本発明を適用する多重
システム構成例図である。図に示したように、回線制御
装置53に複数の音声符号化装置50が接続されてい
る。各音声符号化装置50はそれぞれ符号化部51と復
号部52とが実装されている。この回線制御装置53か
ら各音声符号化装置50に速度情報が与えられ、図1
(A)の間引き処理器4と切替器7に入力される。符号
化速度の可変例として、基準の符号化速度4.8kbp
sを回線の使用状態により、回線が混んでいるとき3.
6kbpsに下げ、空いているとき6.0kbpsに上
げる場合について説明する。表2は表1に対応して符号
化速度が3.6kbps及び6.0kbpsの時のフレ
ーム当りのビット配分の例を示す。
【0009】
【表2】
【0010】ここでは4.8kbpsを基本にして3.
6kbpsと6.0kbpsに変化させる場合を対象と
したが、これ以外の速度に変化させることも可能であ
る。図2は図1(A)の間引き処理器4の詳細を示すブ
ロック図であり、41,42,43はそれぞれ3.6k
bps用,4.8kbps用,6.0kbps用の間引
き処理部であり、速度情報によってスイッチS1,S2
が切替えられる。44は符号化器,45は復号器であ
る。図3は回線制御装置53から与えられる速度情報の
ビット構成例図である。速度情報は、図1(B)の同期
/符号化速度情報A(5ビット)のうちの2ビットに割
り当てられ、ロウレベル(L),ハイレベル(H)の組
み合わせで符号化速度の種類を表す。図1(B)は本発
明の符号化出力の1フレームの構成例図である。図にお
いて、A,B,Cは図6(B)と同様の情報であり、符
号化速度3.6kbps,4.8kbps,6.0kb
psの各々は同一フォーマットの符号とする。符号器側
ではその符号化速度の情報をAに示し、3.6kbps
ではD1にDCT係数及びDCT位置情報(68+22
ビット)をセットしD2,D3は削除する。4.8kb
psではD1及びD2(92+34ビット)を使用して
D3を削除する。6.0kbpsではD1,D2,D3
(122+40ビット)を使用して情報を割当てること
により情報量の変化に対応する。復号器ではAの情報か
ら符号化速度を判定しそのフォーマットに従って復号を
行う。
【0011】次の表3は、係数の間引き方法を示す表で
あり、絶対値の最大値を4ビット符号化して全係数を正
規化し、絶対値の大きい係数を優先的に選択して符号化
する。選択する係数の数は速度情報に従って変えられ
る。
【0012】
【表3】
【0013】図4は本発明の装置の復号器の構成例を示
すブロック図であり、回線からの受信入力信号のうちピ
ッチ情報はピッチ合成器10に入力され、他の情報は復
号器8に入力されて回線制御装置からの速度情報に従っ
た符号化速度で復号され、逆DCT9によって逆DCT
変換されピッチ合成器10に入力される。
【0014】
【発明の効果】本発明を実施することにより、音声符号
化装置を使用する伝送路の音声符号器に割当てられる容
量が増えたとき音声符号器は品質の良い音声を受信側に
伝送し、再生することが出来る。また伝送路の容量が低
下した時には、音声符号化速度を下げ音声品質を若干犠
牲にすることで回線を維持することができ、通話が中断
されることはない。本発明の対象とするピッチ予測付き
ATC音声符号化方式は、符号化速度の変更に容易に対
応できるアルゴリズムを持つことから符号化速度を変え
ることのできる音声符号化装置を実現することに対して
特に製作上の制約はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の音声符号化器の実施例を示す回路構成
図と符号化出力フレーム構成例図である。
【図2】本発明の要部をなす間引き処理器の回路構成例
図である。
【図3】図1(B)のA情報のビット構成例図である。
【図4】本発明の音声復号器の実施例を示すブロック図
である。
【図5】本発明を応用するシステム構成例図である。
【図6】従来の音声符号化器の回路構成図と4.8kb
psの符号化出力フレーム構成例図である。
【符号の説明】
1 ピッチ分析器 2 ピッチ予測器 3 DCT 4 間引き処理器 5 逆DCT 6 ピッチ合成器 7 切替器 8 復号器 9 逆DCT 10 ピッチ合成器 40 間引き処理器 41,42,43 間引き処理部 44 符号化器 45 復号器 50 音声符号化器 51 符号化部 52 復号部 53 回線制御装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−15559(JP,A) 特開 昭64−81442(JP,A) 特開 平2−100433(JP,A) 特開 昭57−161795(JP,A) 特開 平3−194600(JP,A) 特開 平3−183638(JP,A) 電子情報通信学会春季全国大会講演論 文集,B−412(1991−3−15),内藤 昌志他、移動通信用4.8kbps音声 符号化方式PP−ATCの開発 電子情報通信学会総合国大会講演論文 集,1753(1987−3−15),松平淳他, 速度可変通信方式の検討 電子情報通信学会技術研究報告,IN 87−61(1987−11−20),画像パケット 多重化システムにおけるフロー制御特性 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 3/00 - 3/26 H04B 14/00 - 14/06 G10L 3/00 - 9/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力音声信号をフレーム単位に分析した
    ピッチ情報と、該ピッチ情報に従って前記入力音声信号
    のピッチ予測を行った予測残差信号を離散余弦変換した
    後、間引き処理器によって離散余弦変換係数の間引き処
    理をして符号化し、前記ピッチ情報とともに符号化出力
    として伝送回線に送出するピッチ予測付き適応変換符号
    化方式の音声符号化装置であって、 前記間引き処理器は、フレーム当たりの離散余弦変換係
    数に割当てるビット数を、予め、基本ビット配分,増加
    ビット配分,減少ビット配分の3種類に定め、それぞれ
    のビット配分による間引き処理を行う3種類の間引き処
    理部と、前記伝送回線のデータ送受信を管理する回線制
    御装置から指定される速度情報に従って前記3種類のビ
    ット配分の間引き処理部のいずれかに切替える切替手段
    と、その出力を符号化する符号化器とを備え、 複数台の音声符号化装置が接続された前記回線制御装置
    から該複数台の音声符号化装置による回線の使用状況に
    応じて割当て指定される前記速度情報により、回線の割
    当て容量が見合っているときは前記基本ビット配分の間
    引き処理による基本符号化速度の符号化データを送出
    し、回線が空いているときは前記増加ビット配分の間引
    き処理による早い符号化速度の符号化データを送出して
    受信側の再生音声の品質を上げ、回線が混んでいるとき
    は前記減少ビット配分の間引き処理による遅い符号化速
    度の符号化データを送出して受信側の再生音声の品質の
    低下を容認して送信の中断を回避するように構成された
    ことを特徴とする音声符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記間引き処理器は、離散余弦変換係数
    の絶対値の最大値を4ビット符号化して全係数を正規化
    し、前記速度情報に従って切替えられて選択する係数の
    数は、絶対値の大きい係数を優先的に選択する方法で間
    引きするように構成されたことを特徴とする請求項1記
    載の音声符号化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE69835048T2 (de) * 1997-03-11 2007-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Fernsprechgerät mit einer digitalen Verarbeitungsschaltung für Sprachsignale und in diesem Gerät durchgeführtes Verfahren

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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電子情報通信学会技術研究報告,IN87−61(1987−11−20),画像パケット多重化システムにおけるフロー制御特性
電子情報通信学会春季全国大会講演論文集,B−412(1991−3−15),内藤昌志他、移動通信用4.8kbps音声符号化方式PP−ATCの開発
電子情報通信学会総合国大会講演論文集,1753(1987−3−15),松平淳他,速度可変通信方式の検討

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