JPH01101745A

JPH01101745A - 音声符号化複号化方式

Info

Publication number: JPH01101745A
Application number: JP25903587A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujitani; 宏藤谷; Hisata Saitou; 斎藤　久太
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1989-04-19
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06101707B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、音声符号化復２号化方式に関し、詳しくは、
高能率の音声通信システムにおいて、パケットフロー制
御等でパケットの廃棄等が生じても音声を正しく復元で
きる符号化復号化方式に関する。

〔従来の技術〕

音声は、普通、約３　Ｋ　Ｈｚまでの伝送帯域を使用し
て送信されるが、これを１／１０以下の帯域に減少させ
ることにより、通話できる回線ρ数を増加する方法（音
声の狭帯域伝送）が提案されている。

このように、音声は、元来、冗長度が大きいため、その
冗長度を抑圧して、より効率よく伝送することが可能で
あり、そのための方法として、音声の有音部分のみを送
出する方法も提案されている。

また、有音部分のみを抽出し、それをパケット伝送によ
り送信する方法も提案されている。

パケット伝送においては、受信できるバッファのデータ
量に限界があるため、送信されたパケットの量を制御す
る必要がある。この制御をフロー（流量）制御と呼ぶ、
バッファ制御方式によりフロー制御を行う場合、パケッ
ト端末は、受信シーケンス番号を返送する時期を自端末
のバッファ量に応じて定めることにより、入力するパケ
ットの量を制御する０通信網においても、パケットの転
送を行うためのバッファが必要であるため、端末から入
力されるパケット数に見合ったバッファを設ける。そし
て、これらのバッファが一杯になるまでパケットを滞留
させるが、パケットの網内滞留数が網のバッファ容量を
越えると、データ送信端末に対して受信不可パケットを
送出して入力規制を行い、バッファに空きが生じたとき
に入力規制を解除する。

その場合に、伝送路のエラーやバッファのオーバフロー
等により、パケットの紛失や廃棄を生じることがあり、
そのときの再生時には伝送品質の劣化を引き起す。

また、網の輻袂時には、フロー制御のために、積極的に
パケットを廃棄する必要がある。その場合の欠落した音
声の再生方法として、欠落した音声の前後の音声区間か
ら最適なものを選択して、それを欠落部分に挿入する等
の方法が提案されている。しかし、この方法は、フロー
制御のように大きな頻度で欠落が発生した場合には、品
質の劣化が大きいため、あまり適当な方法ではない。

また、欠落した音声を回復するための別の方法として、
パケットインタリーブ法がある。これは。

Ｎ個の音声パケット間で適当にサンプル値を入れ換えて
から送出する方法である。この方法では、パケットが１
つ欠落しても、音声が連続して欠落しないため、連続欠
落よりも品質の劣化は小さくてすむ。さらに、再生の際
に１前後のサンプル値を基に、適当な方法で補間すれば
、品質の劣化は殆んど無視することができる。

上記の方法は、フロー制御にも適用することができる。

例えば、Ｎ＝２として、偶数番目のサンプル値のパケッ
トと奇数番目のサンプル値のパケットに分け、フロー制
御時には、どちらか一方のパケットを廃棄する。再生側
では、１サンプル置きの音声データからそれぞれの間の
データを適当に補間して、再生すればよい。この方法を
用いることにより、５０％の情報量削減が可能となるた
め、パケット廃棄しない場合に比べて品質の劣化は否定
できないものの、情報伝達に必要な最低の品質は保証で
きる。また、例えば、Ｎ＝４とすれば、２５％の廃棄率
にすることができるので、品質も５０％廃棄の場合より
も向上させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述のインタリーブが可能となるのは、μｌａ
％ＩＰｃＭ符号のように、符号化が現在入力しているサ
ンプル値だけで行うような符号の場合で、ＡＤＰＣＭの
ように、過去のサンプル値を利用して符号化する方法で
は適用できない。すなわち、μｌａｗ　Ｐ　ＣＭ等では
、　パケットが廃棄されると、受信側で正しく再生でき
ないのは、その欠落した部分のみであって、受信したパ
ケットは全て正しく復号することができる。しかし、Ａ
ＤＰＣＭのような差分符号化では、前の情報が欠落する
と、その後のデータも影響を受けるため、正しし）符号
を受信しても正しく復号できない。従って、ＡＤＰＣＭ
においては、１サンプル置きに符号が抜けると、殆んど
正しい復号は不可能となる。

ところで、最近では、音声の冗長度抑圧方法として、有
音部分のみを送る方法だけでなく、符号化自体のアルゴ
リズムで冗長度を抑圧した低ビツトレート符号化を用い
る傾向にある。

しかし、そのような高能率符号化の場合には、上述のよ
うにパケット廃棄が生じると、その後は正しい復号がで
きなくなり、その結果、フロー制御時にパケット廃棄が
できなくなるという問題が生じていた。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、ＡＤ
ＰＣＭ符号のように高能率符号により音声パケットを伝
送する場合、フロー制御等のためにパケットを廃棄した
ときにも、正しく復号化できる音声符号化復号化方式を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の音声符号化復号化方
式は、音声をμｌａｖＰｃＭ符号、ＡｌａｗＰＣＭ符号
のうちの１つから、さらに冗長度を圧縮した高能率符号
化して伝送する音声通信システムにおいて、Ｎ個の高能
率符号化回路を備えた送信装置と、該高能率符号化回路
に対応したＮ個の高能率復号回路を備えた受信装置とか
らなり、該送信装置は、　）ｔ　ｌａｗ　Ｐ　ＣＭ符号
、ＡｌａｖＰＣＭ符号およびリニアのＰＣＭ符号のうち
の１つのサンプル値系列を入力し、該サンプル値系列を
Ｎサンプル置きに取り出したＮ個の系列、すなわち入力
系列の１番目、Ｎ＋１番目、２Ｎ＋１番目・・・のサン
プル値よりなる系列、２番目、Ｎ千２番目、２Ｎ＋２番
目、・・・のサンプル値よりなる系列、・・・Ｎ番目、
２Ｎ番目、３Ｎ番目、・・・・のサンプル値よりなる系
列のＮ個の系列に振り分ける手段と、該Ｎ個の系列をそ
れぞれ独立に高能率符号化する手段と、Ｎ種類の符号化
出力をパケット化して回線に送出する手段とを有し、か
つ上記受信装置は、受信した信号をＮ個のサンプル値系
列に振り分ける手段と、振り分けられたＮ種類のサンプ
ル値系列を独立に高能率符号の復号化処理を行う手段と
、Ｎ個の復号系列を合成して元のＮ個のサンプル系列に
振り分ける前の　μｌａｗＰＣ符号、ＡｌａｖＰＣＭ符
号およびリニアのＰＣＭ符号系列のうちの１つを復元す
る手段とを有することに特徴がある。

〔作　　用〕

本発明においては、ＡＤＰＣＭの符号化の前に、Ｎ個置
きに抽出したＮ種類のサンプル値系列に分けて、それぞ
れを独立してＡＤＰＣＭ符号化し、受信側ではそれぞ、
れに対応して独立にＡＤＰＣＭの復号を行うのである。

すなわち、ＡＤＰＣＭ符号のような予測差分符号化では
、符号化時の符号化回路の内部状態とそれを復号すると
きの復号回路の内部状態とが同期していないと、正しい
復号ができない。従って、符号が伝送時に１サンプル抜
けると、その後の符号を復号する時には、その符号が符
号化された時の内部状態と異なるために正しい復号がで
きないわけである。そこで、本発明においては、ＡＤＰ
ＣＭの符号化後に音声サンプルをドロッピングするので
はなく、符号化の前にドロッピングすることが基本原理
である。

〔実施例〕

以下、本発明の原理および実施例を、図面により詳細に
説明する。

第２図は、ＡＤＰＣＭ符号による音声パケット通信シス
テムの一例を示すブロック図である。

第２図において、１はμｌａｗ　Ｐ　ＣＭ化された入力
音声、２はパケット送信装置、３はパケット網。

４はパケット受信装置、　５はｐｌａｗＰｃＭ化された
出力音声である。送信装置２において、６は信号処理演
算のために、　μｌａｗ　Ｐ　ＣＭをリニアＰＣＭ符号
に変換する回路、７は音声検出処理回路であり、有音だ
けをパオット化して送出する場合に必要となる、。８は
伝達すべき音声符号をＡＤＰＣＭ符号化する回路、９は
ＡＤＰＣＭ化された符号をパケットにまとめて送出する
回路である。また、受信装置４において、１０はパケッ
トを受信して、ヘッダ内容を解読し、これを分解する回
路、１１は遅延時間のゆらぎを吸取し、−走化する回路
。

１２はＡＤＰＣＭの復号回路である。

μｌａｗＰＣ化された音声Ｉを送信装置２に入力すると
、伸張回路６では、　μｌａｗＰＣ化された音声をリニ
アＰＣＭ符号に変換する。リニアＰＣＭ符号は次段の有
音検出処理回路７で有音だけが抽出され、ＡＤＰＣＭ符
号化回路８でＡＤＰＣＭ符号に変換される。ＡＤＰＣＭ
符号は、パケット化回路９においてパケット化され、パ
ケット網３に送出される。

パケット網３から送信されたパケットは、受信装置４の
パケット分解回路１０において、ヘッダの内容が解読さ
れた後、分解される。分解されたパケットは、遅延ゆら
ぎ制御回路１１で遅延時間のゆらぎが吸収され、ＡＤＰ
ＣＭ復号回路１２で復号される。

第３図は、第２図における再生音声の復号状況説明図で
ある。

第２図に示す音声パケット通信システムにおいて、途中
でパケットが廃棄された場合には、受信装置で正しく復
号できないことを示している。

（ａ）はパケット廃棄をしない場合の再生出力信号波形
であり、（ｂ）はパケット廃棄した場合の再生出力信号
波形であり、（ｃ）は（ａ）の波形と（ｂ）の波形の差
に相当する誤差信号波形である。

パケット廃棄しないときには、復号回路１２でＡＤＰＣ
Ｍ復号することにより、第３図（ａ）のように、正しく
復号された波形が出力される。しかし、（ｂ）のように
破線の部分だけパケット廃棄を行うと、ＡＳＰＣＭ符号
を復号しても、廃棄した部分だけ抜けてしまい、かつそ
れだけでなく、廃棄後の波形も正しく復号されていない
ことが。

（ｃ）から明らかとなる。すなわち、（ａ）−（ｂ）の
誤差信号波形（ｃ）は、パケット廃棄の部分のみならず
、それ以後の部分まで波形が現われてしまう。

このことは、廃棄部分以降は全部正しく復号されないこ
とを意味している。

第４図は、従来における　μｌａｗ　Ｐ　ＣＭの場合の
インタリーブ方式の説明図である。

ここでは、２つのパケット間でのインタリーブの例を示
している。

第４図において、１３はパケット送信装置、１４はパケ
ット受信装置、３はパケット網である。パケット送信装
置１３において、１５は有音検出回路であって、必要な
場合には、演算のためのリニア符号への伸張機能をも含
んでいる。１６は奇数番目のサンプル値をパケット化す
る回路、１７は偶数番目のサンプル値をパケット化する
回路である。また、パケット受信装置１４において、１
８はパケットを受信、分解する回路、１９は奇数パケッ
トと偶数パケットとのサンプル値を相互に挿入して、元
の音声系列に合成する回路、２０はパケットが廃棄され
た場合に、抜けたサンプル値を補間する回路である。

第５図は、第４図に示す通信システムにおける通信例を
説明する図である。（ａ）は送信する前の音声波形、（
ｂ）は奇数番目のサンプル値を取り出したもので、これ
が奇数パケットとして送出される。（Ｑ）は同じく偶数
番目のサンプル値を取り出したもので、これが偶数パケ
ットとして送出される。（ｄ）は例えば、偶数パケット
が廃棄された場合に補間処理して出力した波形である。

第５図（ａ）に示すように、音声波形をμｌａｗ　ＰＣ
Ｍ化する場合、１パケット当り８個のサンプル値を取り
出す。奇数番目のサンプル値のみを取り出すと、（ｂ）
に示すように、１，３，５，７．　　・・・・・・の系
列となり、偶数番目のサンプル値のみを取り出すと、（
ｃ）に示すように、２，４゜６．８．・・・・の系列と
なる。

いま、偶数番目のサンプル値が廃棄された場合には、第
５図（ｄ）のｘ印の系列のみとなるので、Ｏ印で示すよ
うに、前後の中間値で補間して挿入する。

このように、パケット廃棄されても、連続して欠落しな
いために、品質劣化は少ない。しかし、この方式はμｌ
ａｗ　Ｐ　ＣＭに対して有効であって、これをＡＤＰＣ
Ｍに適用すると、復号回路に入力される符号が一定間隔
ごとに゛欠落するため、復号時に生じる再生誤差が収束
しないうちに、また次の欠落部分の再生誤差が生じ、正
しい復号が不可能となる。

第１図は、本発明の一実施例を示す音声パケット通信シ
ステムのブロック図である。

第１図において、２１は入力音声信号であり。

例えばμｍａｗＰＣＭ波形である。２２は入力波形を奇
数番目のサンプルと偶数番目のサンプルに分ける回路、
２３はＡＤＰＣＭの符号化回路、２４゜２５はそれぞれ
のＡＤＰＣＭの符号化出力をパケット化する回路、２６
は回路２４，２５の出力を多重化して網に送出する回路
である。３は、網である。次に、２７はパケットを受信
し、奇数パケットと偶数パケットを振り分ける回路、２
８はＡＤＰＣＭの復号回路、２９は２つのＡＤＰＣＭの
出力を合成あるいは補間する回路である。

先ず、入力されるμｌａｖＰｃＭ符号系列を、偶・奇す
ンプル振り分は回路２２において、偶数番目と奇数番目
のサンプル値系列に分ける。次に、それぞれを独立に、
ＡＤＰＣＭ符号化回路２３でＡＤＰＣＭ符号化し、それ
ぞれ適当なヘッダとともにパケット化回路２４．２５で
パケット化し、送出回路２６で多重化して回線に送出す
る。受信側では、受信回路２７でパケットヘッダにより
偶数番目と奇数番目のサンプル値系列に分解し、ＡＤＰ
ＣＭ復号回路２８においてそれぞれに対してＡＤＰＣＭ
の復号を゛行う。それらの復号出力を、合成補間回路２
９において交互に合成し、元の音声サンプル系列を再生
する。

この場合に、フロー制御を行うときには、パケット送出
時、あるいは網内において、偶数パケットかあるいは奇
数パケットのいずれか一方を廃棄する。例えば、送出回
路２６あるいは網３において、第１図のように奇数パケ
ットのみを廃棄する。

受信側では、廃棄されない方のパケットのみを復号し、
その出力は従来の　μｍａｖＰＣＭの符号を１サンプル
置きにドロッピングしたものと同じように考えて１例え
ば、前後のサンプル値の中間値を取るような補間処理を
行い、再生する。すなわち。

第５図（ｄ）に示すように１前後の中間値で補間すれば
よい。

第１図には、各ブロックの上方または下方に、処理波形
が示されている。奇数パケットを廃棄した後、受信側で
は、偶数パケットと奇数パケットのそれぞれを復号し、
合成補間回路２９において、奇数サンプル値のみを前後
の中間値で補間する。

なお、実施例では、入力音声波形としてμｌａｗＰＣＭ
符号で説明したが、この他にＡｌａｗＰＣＭ符号の場合
でも適用可能である。また、実施例では、Ｎ＝２の場合
、すなわち偶数と奇数のサンプル値に分けて処理を行っ
ているが、Ｎを任意の複数個にした場合にも適用可能で
ある。

すなわち、Ｎ個の符号化回路からなる送信装置とそれに
対応するＮ個の復号回路からなる受信装置より構成され
たシステムであり、送信装置に。

μｌａｗＰＣ符号またはＡｌａｖＰＣＭ符号のサンプル
値系列を入力して、これらのサンプル値系列をＮサンプ
ル置きに取り出したＮ個の系列に振り分ける。この結果
、１番目、Ｎ＋１番目、２Ｎ＋１番目、３Ｎ＋１番目、
・・・・・、のサンプル値からなる系列と、２番目、Ｎ
＋２番目、２Ｎ＋２番目、３Ｎ＋２番目、・・・・のサ
ンプル値からなる系列と、・・・・Ｎ番目、２Ｎ番目、
３Ｎ番目、・・・のサンプル値からなる系列とに分けら
れる。これらＮ個の系列が独立して符号化回路に入力し
て符号化された後、Ｎ種類の符号化出力がパケット化さ
れて回線に送出される。

受信装置においては、受信した信号をＮ個のサンプル値
系列に振り分け、それぞれ独立に復号回路に入力させて
復号処理を行い、Ｎ個の復号系列を合成して元のＮ個の
サンプル系列に振り分ける前のμｌａｗ　Ｐ　ＣＭ符号
またはＡｌａｗＰＣＭ符号またはリニアＰＣＭ符号の系
列を復元する。

従って、この場合に、パケットフロー制御で欠落がある
ときには、Ｎ種類のサンプル値系列のうち受信できなか
った系列を識別し、欠落した系列については、復号結果
により補間処理を行い、補間結果と復号結果とを合成す
ることにより１元のサンプル値系列を復元する。

このように、ＡＤＰＣＭ符号等は過去の入力デ−タを利
用して符号化するので、途中符号が抜けると、その後の
符号が正しく伝達されても、正しく復号ができない。そ
こで、本発明では、ＡＤＰＣＭ符号の符号化後に音声サ
ンプル値を廃棄するのではなく、ＡＤＰＣＭ符号化前に
サンプル値を廃棄することにより、復号を正しく行って
、その後に補間等により廃棄されたサンプル値を補正す
る。これにより、フロー制御時にパケット廃棄すること
ができるので、高能率符号による音声パケット伝送が可
能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ＡＤＰＣＭ符号
のように高能率符号により音声パケット伝送する場合、
フロー制御等のためにパケットが廃棄されたときでも、
正しく復号できるので１品質劣化を小さくすることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す音声符号化復号化方式
を用いた通信システムのブロック図、第２図はＡＤＰＣ
Ｍ符号による音声パケット通信システムの一例を示すブ
ロック図、第３図は第２図におけるパケット廃棄の場合
の再生音声波形図、第４図はμｌａｗＰＣ符号を用いた
場合のパケットインタリーブの回路例を示す図、第５図
は第４図におけるパケット廃棄の場合のサンプル値抽出
方法の説明図である。２１：入力音声信号（μｌａｗＰＣ波形）−２２：入力
波形を奇数番目のサンプルと偶数番目のサンプルに分け
る回路、２３：ＡＤＰＣＭ符号化回路、２４．２５：Ａ
ＤＰＣＭ符号化出力をパケット化する回路、２６：多重
化して回線に送出する回路、２７：パケットを受信して
、奇数パケットと偶数パケットを振り分ける回路、２８
：ＡＤＰＣＭの復号回路、２９：２つのＡＤＰＣＭの出
力を合成または補間する回路、２，１３：パケット送信
装置、３：パケット網、４，１４：パケット受信装置、
５　：　μｌａｗＰＣＭ化された出力音声、６，１５：
信号処理演算のためにμｌａｗＰＣをリニアのＰＣＭ符
号に変換する回路、７：有音検出処理回路、８：音声符
号をＡＤＰＣＭ符号化する回路、９：ＡＤＰＣＭ符号を
パケット化して送出する回路、１０．１８：パケットを
受信し、解読・分解する回路、１１：遅延時間ゆらぎを
吸収して一定化する回路、１２：ＡＤＰＣＭの復号回路
、１６：奇数番目のサンプル値をパケット化する回路、
１７：偶数番目のサンプル値をパケット化する回路、１
９：奇数パケットと偶数パケットとのサンプル値を相互
に挿入して元の音声系列に合成する回路、２０：抜けた
サンプル値を補間する回路。特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音声をμｌａｗＰＣ符号、ＡｌａｗＰＣＭ符号の
うちの１つから、さらに冗長度を圧縮した高能率符号化
して伝送する音声通信システムにおいて、Ｎ個の高能率
符号化回路を備えた送信装置と、該高能率符号化回路に
対応したＮ個の高能率復号回路を備えた受信装置とから
なり、該送信装置は、μｌａｗＰＣ符号、ＡｌａｗＰＣ
Ｍ符号およびリニアのＰＣＭ符号のうちの１つのサンプ
ル値系列を入力し、該サンプル値系列をＮサンプル置き
に取り出したＮ個の系列、すなわち入力系列の１番目、
Ｎ＋１番目、２Ｎ＋１番目・・・のサンプル値よりなる
系列、２番目、Ｎ＋２番目、２Ｎ＋２番目、・・・のサ
ンプル値よりなる系列、・・・Ｎ番目、２Ｎ番目、３Ｎ
番目、・・・・のサンプル値よりなる系列のＮ個の系列
に振り分ける手段と、該Ｎ個の系列をそれぞれ独立に高
能率符号化する手段と、Ｎ種類の符号化出力をパケット
化して回線に送出する手段とを有し、かつ上記受信装置
は、受信した信号をＮ個のサンプル値系列に振り分ける
手段と、振り分けられたＮ種類のサンプル値系列を独立
に高能率符号の復号化処理を行う手段と、Ｎ個の復号系
列を合成して元のＮ個のサンプル系列に振り分ける前の
μｌａｗＰＣＭ符号、ＡｌａｗＰＣＭ符号およびリニア
のＰＣＭ符号系列のうちの１つを復元する手段とを有す
ることを特徴とする音声符号化復号化方式。
（２）特許請求の範囲第１項記載の音声符号化復号化方
式において、受信すべきＮ種類のサンプル値系列のうち
、廃棄されたか、受信不可能な欠落のサンプル値系列を
識別し、受信したサンプル値系列に対しては、第１項記
載に従って復号し、欠落したサンプル値系列に対しては
、上記復号結果を基にして補間処理を行い、該復号結果
と補間処理結果とを合成して、元のサンプル値系列を復
元することを特徴とする音声符号化復号化方式。