JPH02239299A - 音声信号符号化方式 - Google Patents

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、より忠実に音声信号の再生を行い得るように
した音声信号符号化方式に関するものである． 〔発明の概要〕 本発明は、音声信号の周期性部分と非周期性部分とで異
なった符号化を行い高圧縮率で音声信号の符号化を行う
場合、非周期性部分の符号化の初期データとして、その
直前における周期性部分の最終１波形データを一旦フー
リエ変換したのちデコードして得られたデータを使用す
るようにしたものである． 〔従来の技術〕 音声信号を符号化するため、従来から種々の方式が検討
されてきており、その結果、八〇ＰＣＭ符号化方式が比
較的広く採用されている（例えば特開昭６３−１４８７
１６号公報）。

しかし、ＡＤＰＣＭ符号化方式によると、その符号化に
よる圧縮はせいぜい１／２程度でしかないものである．
これを改善するため、音声信号の周期性を有する部分に
対しては、この周期性を利用して一旦周波数軸上のデー
タに変換した後ＡＤＰＣＭ符号化を行うことにより、よ
り圧縮率の良好な符号化を行い、非周期性の部分につい
ては通常のＡＤＰＣＭ符号化を行うようにした高圧縮率
符号化方式が考えられている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、この方式による場合、符号化方弐が交互に興な
ることとなり、再生時においてその切り換えによる不具
合が生じないようにすることが必要となる． 本発明の目的は、したがって上述の如き符号化方式を実
行するに際して、符号化方式の切り換えにより再生時に
不具合が生じるのを防止し、より忠実に符号化データの
再牛を行うことができる改善された音声信号符号化方式
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本発明の特徴は、符号化しよ
うとする音声信号を非周期性部分と周期性部分とに分け
、非周期性部分に対してはそのままＡＤＰＣＭ符号化処
理を行い、周期性部分に対してはその各周期の周波数ス
ペクトラムに関するデータに対してＡＤＰＣＭ符号化を
行うようにした音声信号符号化方式であって、任意の周
期性部分に連続してつらなる有音信号部分のＡＤＰＣＭ
符号化を行う場合、該周期性部分の最終１波形データに
対するフーリエ変換を行い、この結果得られた周波数ス
ペクトラムデータをデコードし、このデコード結果のデ
ータを初期データとして前記有音信号部分のＡＤＰＣＭ
符号化を行うようにした点にある． 〔作用〕 周期性の部分につらなる非周期性の部分はＡＤＰＣＭ符
号化によりディジタル化される。この場合、該周期性部
分の最後の１波形区間の波形データがフーリエ変換され
て一旦周波数スペクトラムデー夕とされる．この周波数
スペクトラムデー夕に基づいて時間軸上のデータが作ら
れ、この時間軸上の再生データが初期値とされて、上記
非周期性の部分のＡＤＰＣＭ符号化が行われる．しかし
て、このように符号化されたデータをデコードする場合
、周期性部分の最後の１波形区間の再生データは、上述
した初期データと同じであり、したがって、ＡＤＰＣＭ
符号化された非周期性部分のデコードを行う際、周期性
部分の最後の１波形区間の再生データを用いることによ
り、周期性部分の再生を極めて忠実性よく行える．〔実
施例〕 以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例につき詳
細に説明する。

第１図には、本発明の方式により音声信号を符号化する
符号化装置の一実施例が示されている．符号化装置１は
、マイクロホン２からのアナログ音声信号をアンプ３で
増幅して成る、符号化すべきアナログ音声信号Ｓを本発
明の方式に従って符号化する符号化部４を有している． 符号化部４は、公知のマイクロコンビ二一クを含み、為
亥マイクロコンピュータは、Ｉ／Ｏ装置５、ＣＰＵ６、
ＲＯＭ７、ＲＡＭ８及びバス９を含んで成っている，Ｒ
ＯＭＶ内には、音声信号Ｓを符号化するための処理を所
定の手順に従って実行するための符号化プログラムが予
めストアされており、この符号化プログラムに従って音
声信号Ｓが効率よく符号化され、符号化の結果得られた
データはＲＡＭａ内にストアされる． 以下、第２図に示される上述の符号化プログラム１０を
参照して、第３図に示す音声信号Ｓを本発明に従って符
号化する方法について説明する。

符号化プログラム１０の実行が開始されると、ステップ
ｌ１において符号化のためのモードを示すモードデータ
ＭＯＤＥの内容が０にセノトされる．ここで、ＭＯＤＥ
−０は無音状態における音声信号Ｓの符号化のための無
音符号７ヒモードを示すものである． 次のステップｌ２において、ＭＯＤＥの内容が後述する
ピッチ周期フーリエ変換に基づく符号化モード（以下、
ＰＴ符号化モードと略称する）を示すＰＴとなっている
か否かの判別が行われる．今の場合ＭＯＤＥ．＝Ｏであ
るから、ステップ１２の判別結果はＮＯとなり、ステッ
プｌ３に進む。

ステップ１３ではＭＯＤＥの内容がＡＤＰＣＭ符夛化モ
ードを示すＡＤとなっているか否かが判別される．今の
場合ＭＯＤＥ＝０であるから、ステップ１３の判別結果
はＮｏとなり、ステップｌ４に進む． ステップ１４では入力音声信号ＳのレベルＬ　ｊａを所
定の第１基準レベル｛ｊ！　Ｌ　Ｉ　と比較し、その比
較結果に基づいて有音か無音かの判別を行う．Ｌ，．く
Ｌ．であれば無音状態であると判別され、ステップ１４
の判別結果はＮＯとなり、ステップｌ５に進み、ここで
第１の無音符号化モードにより入力音声信号Ｓがディジ
タル符号化される． ステソブ１５において実行される第１の無音符号化モー
ドは、符号化開始の時点ｔ，（第３図参照）からの経過
時間を適宜のディジタル計数手段により計測するモード
である． 時刻ｔ−【１においてＬ　ｉ−　”　Ｌ　ｌ　となるま
でステップ１４．１５が繰り返し実行され、１＝１，に
おいてＬ！ｌｌくＬｌ　となると、ステップ１４の判別
結果がＹＥＳとなり、ステップｌ６に進む．ステンプｌ
６ではｔＩ，〜ｔ，までの時間を示すディジタルデータ
Ｄ１が無音符号化データとして出力され、ＲＡＭｓ内の
所定のアドレスにストアされる．然る後、ステップ１７
においてデータＭＯＤＥの内容がＡＤにセントされ、ス
テップ１２に戻る．従って、ステップ１２の判別結果は
Ｎｏとなり、ステップ１３の判別結果がＹＥＳとなるの
で、ステップｌ８に進む．ここで、レベルＬ．，１がレ
ベルＬより大きい所定のレベルし！を越える状態が連続
して３回生じたか否かの判別が行われる．音声信号Ｓの
連続する３つのサンプリングデータの各レベルがいずれ
もし２以上であった場合には、無声状態は終了したと判
別される．従って、この場合にはステップｌ８の判別結
果はＮＯとなり、ステップｌ９に進む．しかし、ステッ
プ１８における上述の判別方法によって無声状態である
と判別された場合には、ステップｌ８の判別結果はＹＥ
Ｓとなり、ステップ２０においてＭＯＤＥの内容が再び
Ｏにセントされ、ステソフ゜１２にもどる．第３図に示
される場合には、ｔ−Ｌ，においてＬｉＡ−Ｌｆｆｉで
あるから、ステップ１８の判別結果はＹＥＳとなり、し
たがって、ステップ１４．１５が再び実行される． １−１，となるとＬ　１　ａ　＞Ｌ　ｌ　となり、ステ
ップｌ６においてｔ１〜ｔ．までの時間を示すデイジタ
ルデータＤｔがディジタル計数手段から出力され、ＲＡ
Ｍ８の所定のアドレスにストアされる．然る後、ステッ
プｌ８において再び無声状態か否かの判別が実行される
．第３図に示されるようにｔ．以後においてｔ，〜１，
の連続する３つのサンプリング時刻において得られる音
声信号ＳのレベルはいずれもＬ２より大きくなっており
、ステップ１８の判別結果はＮＯとなり、ステップ１９
において以下に説明するようにして有音信号領域の符号
化が行われる． ステップ１９ではｔ３以後における音声信号Ｓの繰り返
し周期を渣出する．周期が検出できない場合には、この
区間は非周期性信号区間であると判別し、ステップ２１
に進み、ここでこの区間Δｔにおける時間軸上の音声信
号データ（サンプリング音声信号データ）に対し、ＡＤ
ＰＣＭ符号化を行う． 第３図に示した例では、ｔ２以降はｔ，まで子音の区間
であり、したがって、非周期性の信号であるから、時間
Δｔづつ上述の如くしてＡＤＰＣＭ符号化され、Ｄ．．
〜Ｄ３ｍの符号化データが得られる．これらの符号化デ
ータＤ　３１　””　Ｄ　１ｍはＲＡＭＢ内にストアさ
れる． 次に、１−１，において実行されるステップｌ９におい
て、【，以降の母音信号領域（周期性信号領域）におい
て第１周期目の周朋Ｔ，が検出されると、ステップ２２
に進み、ここで、その第１周朋目の１波形区間ａ１の領
域のアナログサンプリングデータについてＡＤＰＣＭ符
号化が実行され、その符号化データＤ４１はＲＡＭ８に
ストアされ、ステップ２３に進む． ステップ２３では、この区間ａ１における音声信号波形
、すなわちＰｊＩ期性信号部分のはじめの１波形区間の
波形をフーリエ変換し、周波数軸上のデ一夕である周波
数スペクトラムデータを得（ステップ２４）、然る後、
データＭＯＤＥの内容をＰＴとしくステップ２５）、ス
テップｌ２に戻る。

従って、ステップ１２０判別結果はＹＥＳとなり、以後
ＰＴ符号化モードによる音声信号の符号化が区間ａ１以
降について、すなわち第２周期目以降について実行され
る． 先ず、ステップ２６では次の１波形区間ａ２の確定のた
めの信号処理と、この区間ａ，の波形データの符号化が
実行される．区間ａ１の確定のための信号処理は、１−
１，をスタート点とし、前のステップで知る事のできた
周期Ｔ，を利用し、ｔ．＋Ｔ，　　±△Ｔの範囲内で次
のピーク点を探すことである．この結果、得られた次の
ピーク点に対応する時刻ｔ．に基づいて、区間ａ８の１
波形がフーリエ変換によって区間ａ８に対する周波数ス
ペクトラムデータｓｐ（ａｄが計算される．そして、ス
テップ２４ですでに計算されている区間ａ，に対する周
波数スペクトラムデータｓｐ　（ａｔ　）を基本データ
とし、データＳＰ（ａｘ）がデータｓｐ　（ａ＋　）に
対して変化した部分についての変化情報を示すデータが
求められ、この変化情報を示すデータがＡＤＰＣＭ符号
化され、区間ａ２の波形データＤ。とじてＲＡＭ８にス
トアされる．次いで、ステップ２７に進み、次の区間ａ
，の確定のための信号処理が同様にして実行される．ス
テップ２７において次のピーク点が検出されると、ステ
ップ２７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップ２６にお
いて、区間ａ，の波形データが区間ａ２の場合と同様に
して符号化される． ステップ２６．　２７がこのようにして繰り返し実行さ
れ、［Ｊｌ’ｒ＋に基づく次のピーク点の検出が行われ
る毎に上述の符号化、すなわちフーリエ変換データに基
づ＜ＡＤＰＣＭ符号化が行われ、データＤ４，，・・・
一Ｄ４．が得られる．図示の実施例では区間ａ，の次は
非周期性部分に入るため、ステ・７ブ２７における判別
がその時点でＮｏとなり、ステップ２８に進むことにな
る． ステップ２８において、ｔキ＋Ｔ＋（＝ｔ，。）の点の
レベルが所定レベル以下か否かをチェックすることによ
り、次に無声域に入るか否かの判別が実行される． ｔ，。における音声信号Ｓのレベルが所定値以下である
と、ステップ２８の判別結果はＮＯとなり、ステップ２
９においてｔ，〜ｔ．。の区間に対して、ＰＴ符号化方
式によりディジタル符号化を行い、この結果、得られた
データＤＳがＲＡＭ８にストアされる．そして、ステッ
プ３０においてＭＯＤＥ＝Ｏとされ、ステップｌ２に戻
る． 一方、周期性部分の次に非周期性部分がつらなっている
と、ステップ２８において有音の判別がなされ、ステッ
プ３１に進み、ここで初期データの計算が行われる．こ
の初期データはｔｌ．以後の非周期性部分をＡＤＰＣＭ
符号化する場合の初期データであり、次のような方法で
作られる。

先ず、区間ａ３の１波形サンプリングデータに対してフ
ーリエ変換を行い、この区間ａ３の波形データを周波数
スペクトラムデータに変換する．この周波数スペクトラ
ムデー夕は、ステップ２６の実行過程で作られるものと
同一のものであり、従って、ステップ２６のデータをそ
のまま利用するのが好ましい． この周波数スペクトラムデータは、ステップ３１におい
てデコードされて時間軸上のデータとされ、このように
して得られたＤｉ．が、ｔ１。以後の音声信号をＡＤＰ
ＣＭ符号化する際の初期データとしてＲＡＭＢ内にセン
トされる。

然る後、ステップ３２においてＭＯＤＥ＝ＡＤとされ、
ステップ１２に戻る。

第３図の例では、ｔ，。のレベルは零ではな《、非周期
性の信号が区間ａ，の次に連なっており、したがって、
この場合にはステップ３１．　３２が実行され、ステッ
プ１２．　１３を通ってステップ１８に進むことになる
． 上記説明から判るように、ステップ１８．　１９の判別
結果はいずれもＮＯとなり、ステップ２ｌにおいてブロ
ック間ＡＤＰＣＭコーティングが実行されるが、この場
合においては、ステップ３１において計算され、セント
されている初期データＤｉＡが使用される． このようにして、ｔ，以後の非周期性の信号部分につい
ては、その直前の周期性部分の最後１波形区間ａ，の波
形データに基づいて、上述の如《初期データＤｌａが用
意され、この初期データＤｉｍに従って【，以後の信号
がＡＤＰＣＭ符号化される． したがって、このように符号化されたデータは、そのデ
コード時において、非周期性部分の復号を行う際、その
直前の周期性部分の最後の１波形データが極めて忠実な
初期データとなるので、その非周期性部分の再生を掻め
て忠実に行うことができる． 〔発明の効果〕 本発明によれば上述の如く、非周期性の信号に対してＡ
ＤＰＣＭ符号化を行う場合、その直前の周期性信号部分
の最後の１波形区間のデータを利用して再生時に忠実に
得られる初期データを用意する構成であるから、復号時
に非周期性部分の再生を極めて忠実に行うことができる
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式により音声信号の符号化を行うた
めの装置の一例を示すプロンク図、第２図は第１図の装
置において実行される符号化プログラムを示すフローチ
ャート、第３図は第１図の装置により符号化される音声
信号の波形の一例を示す図である． １・・・符号化装置 ４・・・符号化部 Ｓ・・・音声信号 １０・・・符号化プログラム 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　　　敬　之　助躬　１　図 第　２　ズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 符号化しようとする音声信号を非周期性部分と周期性部
   分とに分け、非周期性部分に対してはそのままＡＤＰＣ
   Ｍ符号化処理を行い、周期性部分に対してはその各周期
   の周波数スペクトラムに関するデータに対してＡＤＰＣ
   Ｍ符号化を行うようにした音声信号符号化方式であって
   、任意の周期性部分に連続してつらなる有音信号部分の
   ＡＤＰＣＭ符号化を行う場合、該周期性部分の最終１波
   形データに対するフーリエ変換を行い、この結果得られ
   た周波数スペクトラムデータをデーコードし、このデー
   コードデータを初期値として前記有音信号部分のＡＤＰ
   ＣＭ符号化を行うようにしたことを特徴とする音声信号
   符号化方式。