JP3130673B2 - 音声符号化装置 - Google Patents
音声符号化装置Info
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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、高能率音声圧縮が必要
なデジタル電話やデジタル録音機に使用する音声符号化
装置に関し、特に、低ビット・レートの音声符号化を可
能にしたものである。
なデジタル電話やデジタル録音機に使用する音声符号化
装置に関し、特に、低ビット・レートの音声符号化を可
能にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】音声の符号化においては、周波数や記憶
媒体の有効利用を図るために、音声信号をできるだけ少
ないビット数で符号化することが求められる。
媒体の有効利用を図るために、音声信号をできるだけ少
ないビット数で符号化することが求められる。
【０００３】ＭＢＥ（Multi-Band Excitation)方式を用
いた音声符号化装置は、低ビット・レートで音声符号化
を行なうことができる装置として有望視されている。Ｍ
ＢＥ方式は、入力音声を基本周波数に従って複数の帯域
に分割し、各帯域毎に、有声／無声を判定し、スペクト
ル振幅を量子化するもので、このＭＢＥ方式を用いた音
声符号化装置は、図７に示すように、入力音声を分析す
る音声分析部10と、基本周波数に関する量子化データを
出力する基本周波数量子化部20と、各帯域が有声か無声
かを判定してその結果を量子化データにする有声／無声
判定量子化部30と、各帯域のスペクトル振幅を量子化す
るスペクトル振幅量子化部40と、各量子化部の出力を多
重化する多重化部50とによって構成されており、音声が
ほぼ定常と考えられる２０ｍｓ程度を１フレームとし
て、入力音声の符号化を行なっている。
いた音声符号化装置は、低ビット・レートで音声符号化
を行なうことができる装置として有望視されている。Ｍ
ＢＥ方式は、入力音声を基本周波数に従って複数の帯域
に分割し、各帯域毎に、有声／無声を判定し、スペクト
ル振幅を量子化するもので、このＭＢＥ方式を用いた音
声符号化装置は、図７に示すように、入力音声を分析す
る音声分析部10と、基本周波数に関する量子化データを
出力する基本周波数量子化部20と、各帯域が有声か無声
かを判定してその結果を量子化データにする有声／無声
判定量子化部30と、各帯域のスペクトル振幅を量子化す
るスペクトル振幅量子化部40と、各量子化部の出力を多
重化する多重化部50とによって構成されており、音声が
ほぼ定常と考えられる２０ｍｓ程度を１フレームとし
て、入力音声の符号化を行なっている。
【０００４】この内、量子化に際して、最もビット数を
要するのは、スペクトル振幅量子化部40である。
要するのは、スペクトル振幅量子化部40である。
【０００５】従来のＭＢＥ方式音声符号化装置のスペク
トル振幅量子化部40は、図８に示すように、入力された
スペクトルを複数（ｎ）の帯域に分割するスペクトル振
幅帯域分割器41と、信号を直交変換する離散コサイン変
換（ＤＣＴ）器42と、ＤＣＴ係数から、各帯域毎のスペ
クトル振幅値の平均を表わす係数である直流（ＤＣ）成
分を抽出する係数弁別器43と、各係数弁別器43の抽出し
たｎ個の成分を要素とする１つのｎ次ベクトルを合成す
るベクトル合成器44と、ベクトル合成器44の出力するベ
クトルを量子化するベクトル量子化器45と、各ＤＣＴ係
数の誤差を量子化するスカラー量子化器46とを備えてい
る。
トル振幅量子化部40は、図８に示すように、入力された
スペクトルを複数（ｎ）の帯域に分割するスペクトル振
幅帯域分割器41と、信号を直交変換する離散コサイン変
換（ＤＣＴ）器42と、ＤＣＴ係数から、各帯域毎のスペ
クトル振幅値の平均を表わす係数である直流（ＤＣ）成
分を抽出する係数弁別器43と、各係数弁別器43の抽出し
たｎ個の成分を要素とする１つのｎ次ベクトルを合成す
るベクトル合成器44と、ベクトル合成器44の出力するベ
クトルを量子化するベクトル量子化器45と、各ＤＣＴ係
数の誤差を量子化するスカラー量子化器46とを備えてい
る。
【０００６】このスペクトル振幅量子化部に入力したス
ペクトル振幅は、まず、スペクトル振幅分割器41でｎ個
の帯域に分割され、分割されたスペクトル振幅は、帯域
毎にＤＣＴ器42で離散コサイン変換（ＤＣＴ）される。
ここで得られたＤＣＴ係数は周波数スペクトル情報を表
わしているが、このＤＣＴ係数は、係数弁別器43におい
て、各帯域毎のスペクトル振幅値の平均を表わす係数
と、それ以外の係数に弁別され、前者は、ベクトル合成
器44でｎ次元のベクトルとして合成された後、ベクトル
量子化器45でベクトル量子化される。一方、後者は、各
係数毎にスカラー量子化器46でスカラー量子化され、誤
差を表わす値として出力される。
ペクトル振幅は、まず、スペクトル振幅分割器41でｎ個
の帯域に分割され、分割されたスペクトル振幅は、帯域
毎にＤＣＴ器42で離散コサイン変換（ＤＣＴ）される。
ここで得られたＤＣＴ係数は周波数スペクトル情報を表
わしているが、このＤＣＴ係数は、係数弁別器43におい
て、各帯域毎のスペクトル振幅値の平均を表わす係数
と、それ以外の係数に弁別され、前者は、ベクトル合成
器44でｎ次元のベクトルとして合成された後、ベクトル
量子化器45でベクトル量子化される。一方、後者は、各
係数毎にスカラー量子化器46でスカラー量子化され、誤
差を表わす値として出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＭＢＥ
方式音声符号化装置では、各帯域のＤＣ成分について
は、効率的な、低ビット・レートの量子化法であるベク
トル量子化を適用しているが、各係数を直接ベクトル量
子化することは行なわれていない。これは、ＭＢＥ方式
音声符号化装置では、スペクトル振幅値を表わすデータ
数が、入力した音声の基本周波数に依存して、フレーム
毎に変わるため、ベクトルの次元が定まらず、ベクトル
量子化の直接適用ができないからである。したがって、
従来のＭＢＥ方式音声符号化装置は、基本的にはスカラ
ー量子化を行なっていると見ることができ、量子化の効
率を高める上で改善すべき余地を残している。
方式音声符号化装置では、各帯域のＤＣ成分について
は、効率的な、低ビット・レートの量子化法であるベク
トル量子化を適用しているが、各係数を直接ベクトル量
子化することは行なわれていない。これは、ＭＢＥ方式
音声符号化装置では、スペクトル振幅値を表わすデータ
数が、入力した音声の基本周波数に依存して、フレーム
毎に変わるため、ベクトルの次元が定まらず、ベクトル
量子化の直接適用ができないからである。したがって、
従来のＭＢＥ方式音声符号化装置は、基本的にはスカラ
ー量子化を行なっていると見ることができ、量子化の効
率を高める上で改善すべき余地を残している。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、ベクトル量子化を直接適用できるよう
に構成することによって、低ビット・レートによる符号
化を可能にしたＭＢＥ方式の音声符号化装置を提供する
ことを目的としている。
するものであり、ベクトル量子化を直接適用できるよう
に構成することによって、低ビット・レートによる符号
化を可能にしたＭＢＥ方式の音声符号化装置を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、Ｍ
ＢＥ方式の音声符号化装置において、スペクトル振幅値
の入力データから固定次元のデータを周波数軸方向に対
して補間する補間手段と、補間した固定次元のデータに
基づいてベクトル量子化を行なうベクトル量子化手段
と、ベクトル量子化に伴う量子化誤差を補正する補正手
段と、この補正における補正量をスカラー量子化するス
カラー量子化手段とを設けている。
ＢＥ方式の音声符号化装置において、スペクトル振幅値
の入力データから固定次元のデータを周波数軸方向に対
して補間する補間手段と、補間した固定次元のデータに
基づいてベクトル量子化を行なうベクトル量子化手段
と、ベクトル量子化に伴う量子化誤差を補正する補正手
段と、この補正における補正量をスカラー量子化するス
カラー量子化手段とを設けている。
【００１０】また、ベクトル量子化手段に供給するデー
タを作成するため、前フレームにおける固定次元のデー
タに基づいて現フレームの固定次元のデータを予測する
予測手段と、予測データと補間手段の出力するデータと
の差分を算出する差分手段とを設け、差分手段の出力デ
ータをベクトル量子化手段に供給するように構成してい
る。
タを作成するため、前フレームにおける固定次元のデー
タに基づいて現フレームの固定次元のデータを予測する
予測手段と、予測データと補間手段の出力するデータと
の差分を算出する差分手段とを設け、差分手段の出力デ
ータをベクトル量子化手段に供給するように構成してい
る。
【００１１】さらに、補正手段に供給するデータを作成
するため、ベクトル量子化されたベクトルの要素と予測
手段の出力する予測データとを加算する加算手段と、加
算手段の出力するデータに基づいてスペクトル振幅値を
復号する第２の補間手段とを設け、補正手段において、
第２の補間手段の出力データとスペクトル振幅値の入力
データとの誤差が最小になるように補正を行なわせてい
る。
するため、ベクトル量子化されたベクトルの要素と予測
手段の出力する予測データとを加算する加算手段と、加
算手段の出力するデータに基づいてスペクトル振幅値を
復号する第２の補間手段とを設け、補正手段において、
第２の補間手段の出力データとスペクトル振幅値の入力
データとの誤差が最小になるように補正を行なわせてい
る。
【００１２】
【作用】この音声符号化装置では、スペクトル振幅値の
入力データから、補間によって、固定次元化したスペク
トル振幅値データを作成している。このようにデータを
固定次元化したことにより、データのベクトル量子化が
可能になる。
入力データから、補間によって、固定次元化したスペク
トル振幅値データを作成している。このようにデータを
固定次元化したことにより、データのベクトル量子化が
可能になる。
【００１３】また、固定次元化によって、フレーム間の
相関が利用できることになり、予測値との差分を取る方
式が適用できる。
相関が利用できることになり、予測値との差分を取る方
式が適用できる。
【００１４】さらに、量子化誤差の補正に当たっては、
量子化したデータからスペクトル振幅値を復号し、この
復号した値とスペクトル振幅値の実際の入力データとの
間の誤差が最小になるように補正を行なうが、この場合
にも、区間毎に１つの代表点を補正するだけで済ませる
ことができる。
量子化したデータからスペクトル振幅値を復号し、この
復号した値とスペクトル振幅値の実際の入力データとの
間の誤差が最小になるように補正を行なうが、この場合
にも、区間毎に１つの代表点を補正するだけで済ませる
ことができる。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例におけるＭＢＥ方式の音声符
号化装置は、スペクトル振幅量子化部として、図１に示
すように、入力したスペクトル振幅値から固定次元のス
ペクトル振幅値を補間する第１補間器１と、前フレーム
のスペクトル振幅値より現フレームのスペクトル振幅値
を予測する予測器２と、補間した振幅値と予測値との誤
差を求める差分器３と、出力された差分を要素とするベ
クトルを量子化するベクトル量子化器４とを備え、ま
た、ベクトル量子化に伴う誤差量を符号化する構成とし
て、量子化されたベクトルと予測値とを加算して固定次
元のスペクトル振幅値を算出する加算器５と、算出した
スペクトル振幅値からスペクトル振幅を復号する第２補
間器６と、この復号したスペクトル振幅と実際に入力し
たスペクトル振幅値との間の誤差が最小になるように固
定次元のスペクトル振幅値の１つを補正する補正器７
と、補正器７により得られる補正量をスカラー量子化す
るスカラー量子化器８とを備えている。
号化装置は、スペクトル振幅量子化部として、図１に示
すように、入力したスペクトル振幅値から固定次元のス
ペクトル振幅値を補間する第１補間器１と、前フレーム
のスペクトル振幅値より現フレームのスペクトル振幅値
を予測する予測器２と、補間した振幅値と予測値との誤
差を求める差分器３と、出力された差分を要素とするベ
クトルを量子化するベクトル量子化器４とを備え、ま
た、ベクトル量子化に伴う誤差量を符号化する構成とし
て、量子化されたベクトルと予測値とを加算して固定次
元のスペクトル振幅値を算出する加算器５と、算出した
スペクトル振幅値からスペクトル振幅を復号する第２補
間器６と、この復号したスペクトル振幅と実際に入力し
たスペクトル振幅値との間の誤差が最小になるように固
定次元のスペクトル振幅値の１つを補正する補正器７
と、補正器７により得られる補正量をスカラー量子化す
るスカラー量子化器８とを備えている。
【００１６】このスペクトル振幅量子化部の動作を、図
２〜図６を用いて説明する。
２〜図６を用いて説明する。
【００１７】入力したスペクトル振幅値のＮ1点のデー
タを図２では黒丸で表示している。第１補間器１では、
このＮ1点のデータを基に、与えられたデータ点（点線
上の点）を通るＮ2点のスペクトル振幅値（白丸）を補
間する。この白丸のスペクトル振幅値が固定次元のデー
タとなる。
タを図２では黒丸で表示している。第１補間器１では、
このＮ1点のデータを基に、与えられたデータ点（点線
上の点）を通るＮ2点のスペクトル振幅値（白丸）を補
間する。この白丸のスペクトル振幅値が固定次元のデー
タとなる。
【００１８】予測器２では、得られた固定次元のスペク
トル振幅値から次フレームにおける振幅値を予測する。
トル振幅値から次フレームにおける振幅値を予測する。
【００１９】一方、差分器３では、固定次元における各
スペクトル振幅値と前フレームから得られた予測値との
差分を求め、ベクトル量子化器４では、この固定次元の
差分を要素とするベクトルを量子化する。
スペクトル振幅値と前フレームから得られた予測値との
差分を求め、ベクトル量子化器４では、この固定次元の
差分を要素とするベクトルを量子化する。
【００２０】加算器５では、この量子化されたベクトル
の要素と予測振幅値とを加算して、固定次元におけるス
ペクトル振幅値を算出する。この量子化により得られた
スペクトル振幅値は、図３において△で示すように、ベ
クトル量子化に伴う量子化誤差を含んでいる。
の要素と予測振幅値とを加算して、固定次元におけるス
ペクトル振幅値を算出する。この量子化により得られた
スペクトル振幅値は、図３において△で示すように、ベ
クトル量子化に伴う量子化誤差を含んでいる。
【００２１】この量子化誤差の補正データを作成するた
めに、まず、加算器５から出力された、量子化により得
られたスペクトル振幅値データを用いて、元のスペクト
ル振幅値を復号する。そのために、図４に示すように、
幾つかのデータを含む複数の補間区間を設定し、第２補
間器６を用いてデータ間の値を埋めるための補間を行な
う。この補間によって得られた補間曲線は図５に示され
ている。なお、図５において、黒丸は入力したスペクト
ル振幅値を、また、白丸は量子化により得られたスペク
トル振幅値のデータを示している。
めに、まず、加算器５から出力された、量子化により得
られたスペクトル振幅値データを用いて、元のスペクト
ル振幅値を復号する。そのために、図４に示すように、
幾つかのデータを含む複数の補間区間を設定し、第２補
間器６を用いてデータ間の値を埋めるための補間を行な
う。この補間によって得られた補間曲線は図５に示され
ている。なお、図５において、黒丸は入力したスペクト
ル振幅値を、また、白丸は量子化により得られたスペク
トル振幅値のデータを示している。
【００２２】次に、図６に図示するように、各補間区間
において、補間によって得られたスペクトル振幅と入力
したスペクトル振幅（黒丸）との誤差が最小になるよう
に、量子化により得られたスペクトル振幅値（白丸）の
１つを補正器７を用いて補正する。
において、補間によって得られたスペクトル振幅と入力
したスペクトル振幅（黒丸）との誤差が最小になるよう
に、量子化により得られたスペクトル振幅値（白丸）の
１つを補正器７を用いて補正する。
【００２３】図６では、補正したスペクトル振幅値を四
角によって表示している。図から明らかなように、量子
化により得られた点の１つを補正するだけで補間曲線を
入力データに近づけることができる。量子化により得ら
れた点の全ては、固定次元化され、図６における横軸方
向の位置が固定されているため、量子化誤差の補正情報
としては、補正した１点の補正量を知らせるだけで足り
る。
角によって表示している。図から明らかなように、量子
化により得られた点の１つを補正するだけで補間曲線を
入力データに近づけることができる。量子化により得ら
れた点の全ては、固定次元化され、図６における横軸方
向の位置が固定されているため、量子化誤差の補正情報
としては、補正した１点の補正量を知らせるだけで足り
る。
【００２４】この補正器７で行われた補正の補正量は、
スカラー量子化器８によりスカラー量子化され、出力さ
れる。
スカラー量子化器８によりスカラー量子化され、出力さ
れる。
【００２５】このように、実施例の装置では、スペクト
ル振幅を固定次元化しているため、スペクトル振幅値に
対して直接ベクトル量子化することができる。また、フ
レーム間の相関を利用することが可能になり、差分を用
いて符号化の効率を上げることができる。さらに、量子
化誤差の補正に際しては、区間内の１点を補正するだけ
で済ませることができる。これらは、いずれも音声符号
化における低ビット・レート化に大きく貢献している。
ル振幅を固定次元化しているため、スペクトル振幅値に
対して直接ベクトル量子化することができる。また、フ
レーム間の相関を利用することが可能になり、差分を用
いて符号化の効率を上げることができる。さらに、量子
化誤差の補正に際しては、区間内の１点を補正するだけ
で済ませることができる。これらは、いずれも音声符号
化における低ビット・レート化に大きく貢献している。
【００２６】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の音声符号化装置は、低ビット・レートで音
声符号化を行なうことができる。また、量子化誤差を適
切に補正することができるため、高精度の音声符号化が
可能である。
に、本発明の音声符号化装置は、低ビット・レートで音
声符号化を行なうことができる。また、量子化誤差を適
切に補正することができるため、高精度の音声符号化が
可能である。
【図１】本発明の音声符号化装置における一実施例の構
成を示すブロック図、
成を示すブロック図、
【図２】実施例の装置における第１補間器の補間動作を
説明する図、
説明する図、
【図３】実施例の装置において生ずる量子化誤差を説明
する図、
する図、
【図４】実施例の装置において補間区間を分割する動作
を説明する図、
を説明する図、
【図５】実施例の装置における第２補間器の補間動作を
説明する図、
説明する図、
【図６】実施例の装置における補正器の補正動作を説明
する図、
する図、
【図７】従来のＭＢＥ方式音声符号化装置の構成を示す
ブロック図、
ブロック図、
【図８】従来の前記装置のスペクトル振幅量子化部の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
１ 第１補間器 ２ 予測器 ３ 差分器 ４、45 ベクトル量子化器 ５ 加算器 ６ 第２補間器 ７ 補正器 ８、46 スカラー量子化器 10 音声分析部 20 基本周波数量子化部 30 有声／無声判定量子化部 40 スペクトル振幅量子化部 41 スペクトル振幅帯域分割器 42 離散コサイン変換器 43 係数弁別器 44 ベクトル合成器 50 多重化部
Claims (3)
- 【請求項１】 入力音声を基本周波数に従って複数の帯
域に分割し、各帯域毎に有声／無声を判定し、スペクト
ル振幅を量子化するＭＢＥ（Multi-Band Excitation)方
式の音声符号化装置において、 スペクトル振幅値の入力データから固定次元のデータを
周波数軸方向に対して補間する補間手段と、前記固定次
元のデータに基づいてベクトル量子化を行なうベクトル
量子化手段と、前記ベクトル量子化に伴う量子化誤差を
補正する補正手段と、前記補正における補正量をスカラ
ー量子化するスカラー量子化手段とを備えることを特徴
とする音声符号化装置。 - 【請求項２】 前記ベクトル量子化手段に供給するデー
タを作成するため、前フレームにおける固定次元のデー
タに基づいて現フレームの固定次元のデータを予測する
予測手段と、予測した前記データと前記補間手段の出力
するデータとの差分を算出する差分手段とを設け、前記
差分手段の出力データを前記ベクトル量子化手段に供給
することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化装
置。 - 【請求項３】 前記補正手段に供給するデータを作成す
るため、前記ベクトル量子化されたベクトルの要素と前
記予測手段の出力する予測データとを加算する加算手段
と、該加算手段の出力するデータに基づいてスペクトル
振幅値を復号する第２の補間手段とを設け、前記補正手
段において、前記第２の補間手段の出力データとスペク
トル振幅値の入力データとの誤差が最小になるように前
記補正を行なうことを特徴とする請求項１または２に記
載の音声符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04238853A JP3130673B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 音声符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04238853A JP3130673B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 音声符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669809A JPH0669809A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3130673B2 true JP3130673B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17036239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04238853A Expired - Fee Related JP3130673B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 音声符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130673B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4744991B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2011-08-10 | 株式会社ディーアンドエムホールディングス | オーディオ信号出力装置 |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP04238853A patent/JP3130673B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0669809A (ja) | 1994-03-11 |
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