JPH0221600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する技術分野〕 本発明は、音声の高能率符号化装置に関し、特
に10〜20キロビツト／秒程度の符号化に適する音
声適応予測符号化装置（Adaptive Predictive
Coding；APC）に関する。 〔従来技術の説明〕 従来、音声適応予測符号化装置は、第１図に示
すように、アナログ／デイジタル変換器１１、プ
リエンフアシス回路１２、遅延回路１３、残差信
号量子化・符号化回路１４、線形予測回路１５、
線形予測計数・残差信号電力計算回路１６、マル
チプレクサ１７が図示のように結線される。 音声信号はデイジタル信号変換され、その信号
系列に対し、プリエンフアシス回路により音声ス
ペクトルを分析しやすい形に整形される。さら
に、一定時間長のフレーム毎に、予測誤差である
残差信号の電力を最小にする線形予測係数とその
ときの残差信号電力とを算出し、量子化および符
号化する。同時に、この線形予測計数を用いたと
きの残差信号系列を量子化および符号化し、前記
線形予測計数、残差信号電力、残差信号系列の符
号語を求め、それを多重化して伝送あるいは記録
するように構成されている。 また前記符号化装置に対する復号化装置は、第
２図に示すようにデマルチプレクサ２１、残差信
号復号化回路２２、残差信号電力復号化回路２
３、線形予測係数復号化回路２４、線形予測回路
２５が図示のように結線され、多重化された符号
語を分離し、線形予測計数、残差信号電力、残差
信号系列を復号化し、上記の線形予測計数を使つ
て音声信号系列を再生し、デエンフアシス回路で
プリエンフアシス回路と逆特性のスペクトル整形
を行い、デイジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換し
て音声信号を出力するものである。 このように示すような従来の音声適応予測付加
装置における残差信号の符号化回路では符号化の
方法として、 残差信号系列の各サンプル値をすべて一定の
ビツト数で等長符号化する方法、 残差信号系列の各サンプル値をすべて可変長
符号化する方法、 残差信号系列の各サンプル値をそれぞれ何ビ
ツトで符号化したかを判別するための情報を各
フレーム毎に符号化し、各サンプル値を前記ビ
ツト数で符号化する方法、 の３通りの方法があり、このうちいずれか一つの
方法で実現されていた。しかし、上記の方法で
は少ない個数の量子化レベルで、信号対量子化雑
音電力比を大きくする量子化を行うため、例えば
第５図のような有音声の残差信号中で大きな振幅
をもつピツチパルスは飽和（ビーククリツピン
グ）を避けられない。また１サンプル当りのビツ
ト数を整数でしか変えられないため、簡単に実現
できる符号化速度が限定されることになる。 上記の方法では、符号化速度が時間的に変動
するため、一定伝送速度の伝送路を使つて実時間
伝送する用途では、伝送路と符号化装置、復号化
装置のそれぞれとの間に大きなバツフアメモリが
必要であり、また線形予測計数、残差信号電力、
残差信号系列など異種の情報を同一伝送路で伝送
するときには、伝送路で誤りが生じると同期がと
れなくなることがある。 また上記の方法ではおよびの両方式の欠
点を多く解決できるが、そのためにはビツト割当
てを判別するために新たな情報が必要となり、ま
たこのビツト割当てを計算するための複雑な回路
を付加することが符号化装置、復号化装置の双方
に必要とする欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、従来の方法による欠点を解決
することにあり、残差信号の量子化雑音および飽
和によるビーククリツピングを小さく抑え高い音
声品質を得ることにある。 〔発明の要点〕 本発明はサンプル値化した音声信号系列を例え
ば10〜20ミリ秒程度のフレームに分割し、フレー
ム毎に音声の線形予測計数あるいはこれに等価な
係数と残差信号電力とを計算し、量子化および符
号化する従来技術と同等な回路に加えて、残差信
号系列を可変長符号化する第一の符号化回路と、
残差信号系列を等長符号化する第二の符号化回路
とを備え、１フレーム内で上記残差信号系列を順
次符号化するときに、現在符号化しようとしてい
る残差信号サンプル以降の残差信号１サンプル当
りに割り当てることのできる平均ビツト数を計数
し、この値により、上記第一の符号化回路または
上記第二の符号化回路のいずれか一方を選択する
ように構成されたことを特徴とする。 〔実施例による説明〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して
について説明する。 第３図は本発明実施例装置の要部構成図であ
る。この第３図に示す部分は第１図で説明した音
声適応予測符号化装置における残差信号量子化・
符号化回路１４の部分に相当する。本発明はこの
残差信号量子化・符号化回路１４に特徴があり、
それ以外の回路部分である図面符号１１〜１３、
１５〜１７は前記の従来技術として述べたところ
と同等である。 第３図において、スイツチ５１は残差信号r_oを
制御信号y_oにより出力端子５０１あるいは５０２
に切替自在に出力するように構成される。上記端
子５０１をr_o入力端子とする第一の残差信号量子
化・符号化回路５３は、別に残差信号r_o、残差信
号電力ｘおよびカウンタ出力信号b_oをそれぞれ入
力とし、残差信号の符号語および量子化値をそれ
ぞれ端子５０３，５０４に出力して前記制御信号
y_oにより制御されるスイツチ５６の２つの（連
動）スイツチのそれぞれ一方の端子に接続され
る。また第二の残差信号量子化・符号化回路５４
は残差信号r_oおよび残差信号電力ｘを入力とし、
符号語c_oおよび量子化値r_oをそれぞれ出力端子５
０５，５０６に出力して、スイツチ５６の連動ス
イツチのそれぞれの他方の端子に接続される。ス
イツチ５６は制御信号y_oにより端子５０３と５０
４あるいは５０５と５０６を選び、符号語r_oおよ
び量子化値r_o用端子に出力する。またカウンタ５
５の入力に符号語c_o端子が接続され、信号b_oを出
力する。選択回路５２は信号b_oを入力とし、制御
信号y_oを出力してスイツチ５１および５６に結合
する。 次に第３図の回路の動作について説明する。こ
こでは１フレームＮサンプルの残差信号系列 ｛r_o｝^N _o＝₁ をＢビツトで符号化する例をとつて説明する。た
だしＮ、Ｂは Ｎ＜Ｂ なる正の整数である。c_o、r_o、b_o、y_oの添字ｎ
（ｎ＝１、２、…、Ｎ）はフレーム先頭からのサ
ンプル番号を示し、Ｂ（c_o）は符号語c_oのビツト
数を示すものである。 カウンタ５５はフレームの先頭で b₁＝Ｂ−Ｎ＋１ がセツトされ、残差信号が１サンプル符号化され
るごとに Ｂ（c_o）−１ だけダウンカウントされる。このときb_oは、残差
信号ri（ｉ＝ｎ＋１、…、Ｎ）の符号化に少なく
とも１ビツト使用すると仮定するときの残差信号
r_oの符号化に使用できる最大ビツト数を示してい
る。選択回路５２は b_o≧２ のとき端子５０１，５０３，５０４が選択され、 b_o＝１ のとき端子５０２，５０５，５０６が選択される
ようにスイツチ５１，５６に制御信号y_oを出力す
る。この第３図の残差信号量子化・符号化回路５
３は可変長符号化回路であり、例えば第７図のよ
うなミツドレトレツド形量子化器のものであり、
さらに第１表に示す入出力特性をもつものであ
る。 さらに第７図および第１表について述べると、
量子化器の入力信号である残差信号r_oの値を横軸
とし、出力信号である残差信号の量子化値r_oを縦
軸としたものである。また第１表は量子化値r_oに
対応する符号語を示している。例えばr_o＝０のと
きは１ビツトの符号語「１」が出力され、 ステツプ幅がr_o＝Δ₁のときは３ビツトの符号語
「001」が出力される。ただし特殊な場合と

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サンプル値化した音声信号系列を一定時間長
   のフレームに分割する手段と、 前記フレーム毎に、線形予測係数、前記音声信
   号の予測誤差である残差信号系列および前記残差
   信号系列の電力を計算する手段と を備えた音声適応予測符号化装置において、 前記フレーム内の前記残差信号系列を量子化し
   可変長符号に符号化する第一の符号化手段と、 前記残差信号系列を量子化し等長符号に符合化
   する第二の符合化手段と、 前記残差信号系列の各サンプル値の符合化に用
   いられたビツト数を順次計数する手段と、 この計数する手段の計数結果によつて前記第一
   の符合化手段または前記第二の符合化手段のいず
   れか一方を選択する手段と を備えたことを特徴とする音声符合化装置。