JPH0133976B2 - - Google Patents

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JPH0133976B2
JPH0133976B2 JP58500627A JP50062783A JPH0133976B2 JP H0133976 B2 JPH0133976 B2 JP H0133976B2 JP 58500627 A JP58500627 A JP 58500627A JP 50062783 A JP50062783 A JP 50062783A JP H0133976 B2 JPH0133976 B2 JP H0133976B2
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signal
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adaptive
pcm
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Deiuitsudo Uooren Petoru
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Publication of JPH0133976B2 publication Critical patent/JPH0133976B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B14/00Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
    • H04B14/06Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation
    • H04B14/066Transmission 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]
    • H04B14/068Transmission 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

請求の範囲 1 符号化された音声、音声帯域データ域はトー
ン信号を量子化された差動PCM出力信号に変換
する符号器100であつて、入力信号は該入力信
号の信号推定値と共にその間の差を表わす差信号
を得るために差回路11の入力に与えられ、更に
該信号推定値を発生するための予測手段12と、
該差信号を受信して、その出力に該差信号dを差
動PCM信号としたものを与える適応量化手段
14と、この差動信号が供給されその出力に差
信号を量子化したものdqを与える適応逆量子化
手段15と;該差信号を量子化したものを該信号
推定値と加算してその和を該予測手段の入力に結
合するための手段17とを含む符号器において、
該符号器は、適応ダイナミツクロツキング量子化
手段DLQを有し、該適応ダイナミツクロツキン
グ量子化手段は、 前記適応量子化手段14と、 前記適応逆量子化手段15と、 前記適応量子化手段14の適応速度と、前記適
応逆量子化手段15の適応速度を動的に制御する
手段16とを含み、 この手段16は、差動PCM信号と差信号を
量子化したものdqとに応答して、入力信号が音
声信号を示すとき高速の適応を行ない入力信号が
符号化された音声帯域データ或はトーン信号を示
すときは低速の適応を行なう手段(第2図、21
−29)を有することを特徴とする符号器。
2 請求の範囲第1項に記載の符号器において、
前記高速及び低速の適応速度を生ずる手段は、速
度の間のスムーズな変化(第2図、24,25,
29)を生ずる手段を有することを特徴とする符
号器。
3 請求の範囲第2項に記載の符号器において、
前記予測手段12は適応的であり、入力信号がト
ーン信号を表わすときには低い適応速度を有する
ことを特徴とする符号器。
4 請求の範囲第2項に記載の符号器において、
伝送誤りの影響を減少するために適応プロセスに
は有限の記憶(帯域l)が導入されていることを
特徴とする符号器。
5 請求の範囲第2項に記載の符号器において、
前記適応量子化手段は不均一量子化器であること
を特徴とする符号器。
6 請求の範囲第2項に記載の符号器において、
前記適応量子化手段は、前記差信号の量子化と同
時にnビツトの差動PCM符号化を実行すること
を特徴とする符号器。
7 請求の範囲第6項に記載の符号器において、
n=4であることを特徴とする符号器。
技術分野 本発明は音声および音声帯域データ信号の差動
PCM符号化における適応等化と予測に関する。
発明の背景 過去数年間の間に音声の能率の良い符号化の分
野において膨大な研究が行なわれ、それは現在も
続けられている。多様な応用において、多数のデ
イジタル符号化アルゴリズムが研究されている。
進展しつつあるデイジタル電話網においては、最
も重要な応用は公衆交換ネツトワークにおいても
専用線ネツトワークにおいても、電話用の64000
ビツト/秒(bpsのPCM信号(タイムスロツト当
り8ビツト、8kHzのくりかえし)を置換するこ
とが最も重要な応用である。その理由はもちろん
帯域圧縮を実現することである。電話の計画をす
る場合の問題はすぐ出て来るけれど、容易には答
えられない問題である。それはこのようなネツト
ワークが64kb/sのPCMよりもつと能率の良い
符号化アルゴリズムに進展するかどうか、もしそ
うであるならそれにはどのようなアルゴリズムが
良いかという問題である。今まで多数の差動デイ
ジタル符号化アルゴリズムとこれに関連した技法
が提案されている。すなわち適応差動PCM
(ADPCM);サブバンド符号化(SBC);時間領
域ハーモニツクスケーリング(TDHS);ボコー
ダドリブン適応変換コーデイング(ATC)その
他である。
入力の音声と音声帯域データの現実的混合比の
場合については、、ADPCMの方法が最も有望で
あるように思われる。適応差動PCM符号化につ
いては、例えば、1973年9月のベルシステム テ
クニカル ジヤーナル(Bell System Technical
Journal)Vol.52、No.7、pp.1105−1118のカミス
キー−ジヤーヤント−フラナガン(Cummiskey
−jayant−Flanagan)(CJF)の“アダプテイブ
クオンタイゼーシヨン イン デイフアレンシ
ヤル ピーシーエム オブ スピーチ”
(Adaptive Quantization in Differential PCM
Coding of Speech”)と題する論文に開示されて
いる。CJF−ADPCMアルゴリズムの性能は先の
研究で確立しており、(W.R.Daumer、J.R.
Cavanaughの“A Subjective Comparison of
Selected Digital Codecs for Speech”Bell
System Technical Journal、Vol.52、No.9、
1978年11月pp.3119−3105)この符号化による
32kb/sの単一符号化は主観的に64kb/sの
μ255PCMに近いことから、ひとつの基準である
と見ることができる。しかし、これは縦続符号化
の状況ではそれほど強力ではなく(上述の
Daumer−Cavanaughの論文を参照)また現実的
なアナログ/デイジタル混合ネツトワークでは高
速の音声帯域データ(例えば、4800bps)を取扱
かうことはない。
発明の要約 本発明においては、例えば音声あるいは音声帯
域のデータを表わす入力サンプルは加算器に与え
られ、ここで予測された信号がそれから減算され
る。説明の目的で、入力サンプルは多ビツト(例
えば13−16ビツト)の線形PCMサンプルである
と仮定する。しかし、この代りに入力サンプルは
パルス振幅変調(PAM)のサンプルでもよい。
予測信号は適応予測器から与えられた該入力サン
プルの推定値である。得られた差分信号は本発明
のダイナミツクロツキング量子化器の入力に与え
られる。この差動信号の量子化されたものは、該
量子化器の出力から他方の加算器に与えられ、こ
こでこれは予測された信号に加算される。この加
算の結果は適応予測器の入力に与えられ、これは
その入力に応動して入力サンプルと比較されるべ
き次の予測信号を発生する。本発明の量子化器は
二つの適応速度、すなわち、入力PCM信号が音
声を表わすときには速い適応速度を持ち、PCM
符号化された音声帯域データあるいはトーン信号
を表わすときには遅い適応速度(ほとんど一定
速)を持つ適応量子化器である。
上述した機能の各々はデイジタル的に実行さ
れ、従つて本発明に従うコデツク(コーダ、デコ
ーダ)はデイジタル集積回路の形態もしくはデイ
ジタル信号プロセツサを使つて容易に実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
図面中において: 第1図は本発明に従うADPCMコデツク(コー
ダーデコーダ)の簡単化された説明的ブロツク
図; 第2図は第1図のQ適応ブロツクの説明的ブロ
ツク図; 第3図は第2図のロツク/アンロツクブロツク
の説明的ブロツク図;第4図は第1図の適応予測
器の説明図; 第5図は本発明のADPCMコーダの動作を説明
するためのフローチヤート図; 第6図は本発明のADPCMデコーダの動作を記
述するフローチヤートである。
詳細な説明 図面の第1図を見れば、本発明に従うADPCM
コーダ100は入力の線形PCMサンプルを受信
し、これをnビツトの差動PCM信号に符号化し
て伝送設備102を通してADPCMデコーダ10
1に伝送する。説明の目的で4ビツトの差動
PCM信号n=4を仮定する。この4ビツトの差
動信号は同一出願人によるADPCM符号化アルゴ
リズムと関連して、非常に信頼の高い、音声、高
速音声帯域データ(例えば、4800bps)それにも
ちろん低速データおよびトーン信号に対して強力
な伝送を提供することになる。しかし本発明に決
して4ビツトの差動伝送に限定されるものではな
く、その値としては他の値、例えばn=2、n=
3、n=5などをとることができる。もし、入力
の線形サンプルが常に符号化された音声を表わす
のであれば、多くの応用で2ビツトの差動PCM
信号(すなわちn=2)が適当であることがわか
る。
多ビツト(例えば13−16ビツト)の線形PCM
サンプルは代数的加算器すなわち差回路11に与
えられる。前述のように、サンプルはPAMサン
プルであつても良い。線形PCMサンプルは入力
音声信号のあるいは音声帯域データの線形PCM
への直接符号化によつて生ずる。その代りに、8
ビツトのμ則符号化信号をまずその多ビツト線形
信号に変換しても良い。もちろん他の非線形符
号、例えばA則の信号を線形PCM信号に変換し
ても良い。このような変換は当業者には周知であ
り本発明のいかなる一部をも形成するものではな
い。
以下に詳細に説明する適応予測器12はサンプ
ルの予測あるいは推定値である予測信号Seを与
える。この予測信号Seはインバータ13によつ
て反転され、加算回路11の他方に入力に与えら
れる。その名前が示すように、この回路はその出
力に二つの入力の代数的和である差信号dを生ず
る。この差信号dは本発明のダイナミツクロツキ
ング量子化器(DLQ)の入力に与えられる。
DLQは16レベルの(n=4のとき)スケールフ
アクタΔを持つ不均等量子化器14である。当業
者には理解されるように量子化器14は所望の量
子化を行なうばかりでなく、これはまた入力信号
のPCM符号化を行なうが、量子化と符号化はひ
とつの同じ動作で行なわれる。(どのような標準
のデイジタル伝送の教科書にもある通りである。)
4ビツトの出力信号は差サンプルdを量子化し
PCM符号化したものを表わす。
4ビツトのPCM出力はQ-1の逆量子化器15に
与えられ、これはその名前が示すように、ブロツ
ク14の動作と本質的に逆の動作を実行する。す
なわち、逆量子化器15は4ビツトの差動PCM
信号を受信し、その出力に信号dqを生ずる。
このdq信号は差信号dを量子化したものである。
信号dqはQ適応回路16と加算器17の入力に
結合される。適応予測器12のSe出力はまた加
算器17の入力に結合される。加算器17はこれ
らの二つの入力信号を加算して、その出力に再生
された信号rを生じ、これが入力信号を正しく量
子化されたものであるようにする。信号サンプル
rは適応予測器12に与えられ、これはそれに応
動して次の線形PCMサンプルと比換するための
次の予測信号を発生するのに用いられる。適応予
測器12はサンプルrと少数の先のサンプルを使
用して、m個の入力サンプル(例えば、m=4)
の重み付けの和である予測信号Seを生ずる。
Q適応回路16は量子化された差信号dqと4
ビツトの出力を受信し、それから適応的スケー
ルフアクタΔを生ずるように動作する。このスケ
ールフアクタΔは次に量子化器14と逆量子化器
15に与えられる。適応的スケールフアクタΔは
QおよびQ-1の特性を入力差信号dの電力に整合
するようスケーリングする機能を持つ。本発明の
Q適応回路はスケールフアクタΔの適応速度を制
御し、入力線形PCM信号が音声を表わすときに
はスケールフアクタ値を求めるための適応過程を
速くすることにより速度の適応速度が与えられ、
入力がPCM符号化された音声帯域データあるい
はトーンを表わすときにはスケールフアクタ値を
求めるための適応過程を遅くすることにより極め
て低速の(ほぼ一定の)適応速度が与えられるよ
うになつている 4ビツトの差動PCM信号はデイジタル伝送設
備102を通して、典型的な時分割多重方式でデ
イジタル伝送設備102を通して伝送され、Q-1
逆量子化器115の入力に与えられる。この入力
信号は′と名付けられ、プライムは信号に近
いがそれでも伝送誤りのため同一ではないという
ことを示している。同様にデコーダ101で用い
られる他の文字シンボルにもプライムが付いてい
るが、これはコーダ100の同様に名付けたシン
ボルあるいは信号に近いが、同一ではないことを
示している。Q-1量子化器115はQ-1量子化器
15と同等であるが、これはその出力に量子化さ
れた信号dq′を生ずる。この場合も前と同様、
dq′は差動信号dの量子化されたものを表わし、
プライムは伝送誤りに起因するそれからの変動を
示している。量子化された信号dq′はQ適応回路
116と加算器117の入力に結合される。入力
差動PCM信号′はまたQ適応回路116の入力
に結合され、この回路はコーダ100のQ適応回
路16と同等なものである。Q適応回路116の
出力は適応スケールフアクタΔ′であり、これは
先に述べたのと同一の理由でQ-1量子化器115
に与えられる。適応予測器112は予測信号
Se′を発生するのに用いられ、これは加算器11
7の他方の入力に結合される。適応予測器112
はコーダ100の適応等化器12と同等である。
加算器117はこの二つの入力信号をデイジタル
的に加算して、元の入力信号sを量子化したもの
に近い再生された信号r′を生ずるのに用いられ
る。信号r′は適応予測器112の入力と出力とに
与えられ、出力ではこれは元の入力音声あるいは
音声帯域データ信号の写しを再生するのに使用さ
れる。
本発明のQ適応回路は図面の第2図により詳細
に図示されている。最後のPCM出力(-1)は強力
な乗算更新回路21に最後のスケールフアクタ
Δ(-1)として与えられる。このΔ(-1)信号は単位遅
延22を経由して与えられる。更新回路21の出
力はスケールフアクタ信号ΔJである。この更新
回路の機能は ΔJ=Δ〓(-1)・M((-1)) (1) の記述することができる。すなわちスケールフア
クタΔJは前のスケールフアクタ(Δ-1)をβ乗し
たものに、コードワード(-1)の時変関数を乗じ
たものである。これはもちろんCJF−ADPCMコ
ーダで利用される更新関数とは以ているが、それ
でも異つている。
ベータ(β)は1に非常に近い数(例えば63/6
4)である。βは伝送誤りの影響を減らすために
適応プロセスに有限の記憶を導入するものであ
る。M((-1))の関数はPCMコードワード(-1)
が大きい絶対値を持つているときにはΔJがΔ(-1)
より大きく、PCMコード(-1)の大きさが小さい
ときにはΔJがΔ(-1)より小さくなるように選択さ
れた関数である。従つて、例えば、(-1)が量子
化器の大きいステツプを表わすときには、M(
(-1))は1より若干大きい、2程度の値で、(-1)
が量子化器の最も小さいステツプを表わすときに
は、M((-1))は0.9程度の1より小さい値とな
る。従つて、当業者には明らかであるように、適
応変数ΔJは極めて変速に変化すると期待され、
これは入力音声信号の場合には望ましいことであ
る。このM((-1))の関数はリードオンリーメモ
リー(ROM)に記憶することができ、(-1)の値
に応動してアクセスできる。Δ〓は例えば、通常
のロガリスミツク変換手法を用いて実現でき、
DSPの環境においては、断片線形化の手法によ
つて実現できる。これらの二つの関数〔Δ〓(-1)
よびM((-1))〕に対して乗算を行なつてΔJが得
られることになる。
このΔJ信号は単一極の長い時定数(例えば150
ミリ秒)を持つデイジタル低域フイルタ23に結
合される。この効果はΔJより急速な変化を平滑
化して、音声データ入力のときに都合が良いよう
に、フイルタ出力ΔLが非常に低速に変化するよ
うにすることである。このΔJの出力は乗算器2
4に与えられ、ΔLの出力は乗算器25に結合さ
れる。乗算器24の他方の入力はロツク/アンロ
ツク判定回路26から誘導される適応パラメータ
αであり、ロツク/アンロツク判定回路26の入
力は量子化された差信号dqである。後に詳述す
る判定回路26は、出力信号αを生じ、これは元
の入力信号sが音声を表わすときには1に近付
き、出力が音声帯域データであるときには出力は
0に近付く。信号αはインバータ27によつて反
転される。これは次に加算回路28で加算されて
出力信号1−αを生じ、これが次に乗算器25に
結合される。乗算器24および25の出力は共に
加算器29に結合され、これは次にスケールフア
クタ信号Δを生ずる。
以上を要約すれば、音声信号入力に対しては、
αは一般に1に近付き、従つてスケールフアクタ
Δは、音声入力と共に急速に変化するスケールフ
アクタΔJに近くなり、これに対して音声帯域入
力データに対しては、可変パラメータαは0に近
付き、従つてスケールフアクタΔはほぼ一定のス
ケールフアクタΔLを近似することになる。適応
パラメータαはスケールフアクタΔがΔJからΔL
あるいはその逆に変化するときに、スムーズに変
化する。このようなスムーズな変化はもしこのよ
うなスムーズな変化が生じなかつたときに起こる
エンコーダとデコーダの間の伝送誤りの影響を最
小化するのに必要である。
適応パラメータαは第3図に詳細に示した判定
回路26によつて誘導すなわち発生される。量子
化された差信号dqは絶対値回路31に与えられ、
その出力|dq|は入力信号の符号には関係なく
絶対値となる。|dq|信号は単一極のデイジタル
低域フイルタ32および33の入力に結合され
る。フイルタ32は短い時定数(例えば、10ミリ
秒)を持ち、フイルタ33は長い時定数(例え
ば、150ミリ秒)を持つ。フイルタ32からの
dms信号は短時間の差信号の大きさ、すなわちdq
の大きさの短時間平均を表わす。フイルタ33か
らのdml信号は比較的長時間の差信号の大きさ、
すなわちdqの大きさの長時間平均を表わす。dms
とdmlの信号はスレシヨルド比較器34に与えら
れる。その名が示すように、この回路はそれに対
する二つの入力を比較し、出力変数xを発生す
る。変数xは二つの値+1、あるいは−1のいず
れかをとり、すなわちx=+1、あるいはx=−
1のいずれかとなる。もしdmsとdmlがかなり近
ければ、例えばもし互にスレシヨルド値Tの中に
入つていれば、x=−1であり、これに対してそ
れがスレシヨルド値より大きく異つていれば、x
=+1である。スレシヨルド比較器34の機能は
数学的に次のように表わすと一番良くわかる。
もし(1−T)・dml<dms<(1+T)・dmlな
らx=−1 さもなければx=+1 例えばT0.125 もし入力信号の短時間と長時間の大きさが追尾
していれば、音声帯域データのような一定に近い
統計的性質の入力信号を仮定するのが適当であ
り、この場合には従つてx=−1となる。これに
対して、入力信号の短期的大きさと長期的大きさ
がかなり異つているときには、音声のような急速
にその統計的性質の異る入力信号があると考える
のが妥当であり、そのときにはx=+1となる。
信号xは非常に短い時定数(例えば、5ミリ
秒)を有する、低域単一極デイジタルフイルタ3
5に与えられる。フイルタ35の出力(d′)は−
1と+1の間の変数である。(−1α′1)。こ
の出力α′は入力信号xの対数的重みを付けた入力
信号xを表わす。加算器36の加算動作と乗算器
37の乗算動作によつて適応パラメータα(α=
α′+1/2)0α1を生ずる。
この回路動作を要約すれば、入力信号dqが音
声帯域データサンプルを表わすときには、dms
dml、x=−1であり、α′は従つて−1に近付
き、αは0に近付く。この結果としてスケールフ
アクタはΔΔLとなる。この代りに、入力信号
が音声サンプルを表わすときにはdms≠dmlでx
=+1であり、α′は+1に近付き、従つてαは1
に近付く。この結果として、スケールフアクタΔ
ΔJとなる。
第1図の適応等化器は、第4図に詳細に示して
ある。再生された信号r(あるいはr′)は係数更
新回路42の入力と適応トランスバーサルフイル
タ41の入力とに結合され、これは説明の目的で
4タツプトランスバーサルフイルタと仮定してい
る。トランスバーサルフイルタ41は通常の設計
のものであり、その出力Seは係数aiを再生された
信号rの過去のサンプルで乗じたものの和に等し
い。すなわち Se=4i=1 ai・r(-1) 従つて、トランスバーサルフイルタ41は4タ
ツプを持つものとし、このためi=1、2、3、
4としてrの4個の前のサンプルが係数aiによつ
て乗ぜられることになる。信号(s)aiは係数更
新回路42によつて与えられる。この後者の回路
は適応トランスバーサルフイルタを駆動する周知
の手法である勾配適応アルゴリズムを簡単化した
形態である。更新回路42は4個の入力を有して
いる。第1は再生された信号r、第2はそれ自身
の出力信号ai、第3の入力はスレシヨルド比較器
43から誘導された乗算c、最後はQ-1量子化器
15からのdq信号である。
再生された信号はまた絶対値回路44に結合さ
れ、その出力は入力信号の符号とは関係ない絶対
値である。|r|の信号は例えば10ミリ秒の短い
時定数を有する単一極のデイジタル低域フイルタ
45の入力に与えられる。フイルタ45からの
rms信号は短時間の再生された信号の大きさを表
わす。すなわち、これはrの大きさの短時間平均
である。フイルタ45の出力はスレシヨルド比較
器43で、先に述べたdms信号と比較される。そ
の名が示すように、後者の回路はそれに与えられ
た二つの入力を比較し、変数Cを発生する。変数
Cは二つの値の内の一方のみをとり、C=C1
るいはC=C2である。ここでC1>C2である。ス
レシヨルド比較器の機能は数学的に次のように表
わせば最も良く表わされる: もしdms>T2・rmsならC=C1 さもなければC=C2 ここで例えばC1=2-7、C2=2-9、T2=0.25 係数更新回路に対する前述の4種の入力信号を
与えれば、その機能は数学的に次のように表わす
ことができる。
ai=li・ai(-1)+C・sgn(dq)・sgn(r(-i)) (3) i=1、2、3、4 ここで例えばl=0.998 出力aiはlをi乗したものに最後のaiを乗じ、
その乗算の結果に対して信号dqの符号と信号r(-i)
の符号の両方を乗じたものを加算することによつ
て誘導される。当業者には明らかであるように、
これらの操作は単純な乗算と代数的加算から成
る。前記の式(3)の変数Cは予測器の適応の速度を
制御し、C2は入力のトーン信号に対して特に有
用な低速の適応を行なう。定数l(l<1)は適
応プロセスに対して有限な記憶を与え、これによ
つて伝送誤りの影響を小さくする。さらに、当業
者には明らかであるように、この適応予測器は比
較的簡単であるが、それでも極めて信頼性の高い
設計によるものである。これは本発明の量子化器
の特に有利な特徴であり、これによつてこの簡単
で高度に能率の良い適応予測器を設計できること
になる。しかし、本発明はこの特定の適応予測器
の設計を使用するのに限定されるものではない。
例えば、Jerry D.Gibsonの“Adaptive
Prediction in Speech Differential Encoding
Systems”Proceedings of the IEEE Vol.68、
No.4(1980年4月)頁488−525の論文に示された
予測器の構造と適応手法のいずれをも有利に使用
することができる。
符号化アルゴリズムについては図面の第5図の
フローチヤートに示されている。この図面中の番
号を付けたブロツクは符号化手続きにおける段階
を表わしている。初期化の後、信号の推定値Se
が先に説明された方法によつてトランスバーサル
フイルタ41によつて計算され51、再生された信
号r(-i)がシフトされる。すなわちr個のサンプル
がトランスバーサルフイルタ41の遅延線にシフ
トして入れられる。コーデイングアルゴリズムの
次のステツプ52では加算器11への二つの入力の
代数的加算によつて差信号dが計算される。次に
差信号dは量子化され、4ビツトのPCM出力
が形成され、これからd(すなわち、dq)の量子
化されたものが発生される。これはアルゴリズム
のステツプ53である。アルゴリズムのステツプ54
では、加算器17によつて再生信号rが計算され
る。更新ステツプ55はスケールフアクタ信号ΔJ
およびΔLを更新するために使用される。ΔJの式
はもちろん、上記の式(1)である。ΔLの式は低域
フイルタ23の機能を数学的に表わしたものであ
る。ブロツク55の二つの式の定数パラメータの
値の例はブロツクの外の右側に示されている。定
数γ1は低域フイルタ23の時定数を決める。最も
新らしいパラメータαを用いて、第2図の回路に
ついて記述した動作に従つて、次のステツプ56で
はスケールフアクタΔが計算される。dqおよび
rの新らしい値を発生した後で、ブロツク57に
示した適切な式に従つて、パラメータdml、
dms、α′、αおよびrmsが更新される。この場合
も、これらの式の定数パラメータの値の例は、ブ
ロツク57の外で隣接した位置に示されている。
前と同様に、dml、dms、α′およびrmsの式は第
3図および第4図のデイジタル低域単極フイルタ
の数学的表現である。このdmsとrmsの値を用
い、スレシヨルド比較器43はブロツク;すなわ
ちブロツク58で与えられた式に従つて、変数C
についての適切な値を見付けて決定する。最後
に、aiの値は係数更新回路42によつて更新され
る(ステツプ59)。このステツプが一度完了する
と、コーダは次の入力サンプルを待ち、第5図に
示すように全体のプロセスが再び繰返される。当
業者には理解できるように、第5図のフローチヤ
ートは事象の正確な順序を記述するべく意図され
たものではない。例えば、ステツプの一部は本質
的に同時に生起する。さらにもし本発明をプログ
ラム可能なデイジタル信号処理装置で実現すれ
ば、もちろんステツプの順序は異つたものにな
る。
復号のアルゴリズムは第6図のフローチヤート
に図示されている。第6図で番号を付けたブロツ
クはこの復号手続きの段階を示している。初期化
の後で、信号の推定値Se′が適応予測器112で
計算され61、再生された信号r′(-i)が予測器112
のトランスバーサルフイルタの遅延線にシフトさ
れる。ステツプ62は4ビツトの差動PCM信号
′の受信と復号に関連し、この後に差信号dq′の
量子化された版の発生と“検出”が続く(ステツ
プ63)。残りのステツプ64乃至69はそれぞれ第5
図のステツプ54乃至59と等価である。ステツプ69
のあとで、デコーダは次に受信されたサンプルを
待ち、第6図に示すように全体のプロセスが繰返
される。第5図と同じく、第6図のフローチヤー
トは事象の正確な順序を記述するように意図され
たものではない。ステツプの一部は本質的に同時
に生じても良い。そして、もし本発明がプログラ
ム可能なデイジタル信号処理装置を使用して実現
されるなら、ステツプの順序はもちろん異つて来
る。
ここで開示したADPCMシステムと符号化アル
ゴリズムについての種々の変更はこの点で容易に
明らかになる。例えば、トランスバーサルフイル
タ41は4タツプ以上あるいは以下で実現でき
る。さらに、本発明はどのような特定な非均等量
子化器に限定されるものではなく、ある種の応用
では実際に均等量子化器が必要になる。低域フイ
ルタの時定数も容易に変更でき、またシステム設
計者が与えられたシステム応用について適切であ
ると考えるならば、スレシヨルド値T1およびT2
と他の定数パラメータの内の任意のものを容易に
変更することができる。最後にADPCMシステム
は2つの適応速度、すなわち入力PCM信号が音
声を表わすときは適応速度は速くなり、入力
PCM信号がPCM符号化された音声帯域データと
トーン信号の場合には適応速度は非常に低くなる
ものとして開示されている。しかし、3つの適応
速度、すなわち、非常に高速、中間速度および非
常に低速の適応を持つようなADPCMシステムを
提供することも本発明の原理の範囲に完全に入つ
ている。これ以上要点を詳述しないが、ここで上
述した構成は単に本発明の原理の応用を例示した
ものにすぎず、本発明の精神と範囲を逸脱するこ
となく当業者にはその種々の変型を工夫すること
が可能である。
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