JPH02242299A - 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、音声信号を高圧縮率で符号化するための音声
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、音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する場合に、音
声信号の最初の１周期分だけは時間軸データとしてＡＤ
ＰＣＭ符号化し、以後、次の各周期の音声信号に対して
は夫々周波数軸上のデータに変換し、この結果得られた
周波数スペクトラムデータに対してＡＤＰＣＭ符号化を
行い、且つこの場合最初の１周期分の符号化データを初
期データとして利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、ＡＤＰＣＭ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ＩＩ）　。

しかし、ＡＤＰＣＭ符号化方式によると、その符号化圧
縮率はそれほど高くないので、音声信号の状態に応じて
、音声信号を時間軸上のデータとしてそのままＡＤＰＣ
Ｍ符号化する処理と、音声信号を一旦周波数軸上のデー
タに変換してからＡＤＰＣＭ符号化する処理とを適宜に
切り換えて行い、より一層高い圧縮率を得る方式が考え
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の如く２種類の符号化処理を切り換えて
行う場合、その円滑な切り換えを実現するため、周波数
スペクトラムデータに基づ＜ＡＤＰＣＭ符号化処理に入
ると、初期化データを得るために少なくとも１周期分の
音声データはそのままスペクトラムデータとして一層メ
モリにストアされており、このストアデータに対しては
何らデータ圧縮機が行われない構成である。

したがって、符号化モードが変更される度に非圧縮デー
タが生じ、全体として符号化圧縮率が低下してしまうと
いう問題点を有している。

本発明の目的は、したがって上述の２種類のデータ符号
化処理を適宜に切り換えて実行する場合にあっても、符
号化圧縮率を低下させることがないようにした、改善さ
れた音声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ＡＤＰＣＭ符号化処理を行い
、周期性部分に対しては各周期における周波数スペクト
ラムについてのデータに対してＡＤＰＣＭ符号化を行う
ようにした音声信号符号化方式において、前記音声信号
の周期性部分の始めの１周期の信号は時間軸データとし
てＡＤＰＣＭ符号化を行い、上記周期性部分の第２周期
以後の各周期の信号の符号化は、上記周期性部分の各周
期の信号についての周波数スペクトラムデータに基づい
て基本となるスペクトラムデータとの差分に関するデー
タを各周期毎に算出し、この算出結果得られた各周期毎
のデータをへＤＰＣＭ符号化することにある。

〔作用〕

音声信号の周期性部分が取り出された場合、第１周期日
の信号がそのままＡＤＰＣＭ符号化される。該周期性部
分を構成する各周期毎の信号は、周波数スペクトラムデ
ータに変換され、その２周期目以後の信号の各周波数ス
ペクトラムデータと所与の基本スペクトラムデータとの
差を示すデータが算出される。この差を示すデータは２
周期目以後の各周期毎に得られ、夫々ＡＤＰＣＭ符号化
される。

この結果、周期性部分の全ての信号が符号化され、復号
化の際には第１周期日の信号がそのまま時間軸データと
して再生され、第２周期以後の符号化データの解読に利
用される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例に基づいて詳細に説明す
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ピュータを含み、該
マイクロコンピュータは、Ｉ１０装置５、ＣＰＵ６、Ｒ
ＯＭ？、ＲＡＭ８及びバス９を含んで成っている。ＲＯ
Ｍ？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ＲＡＭＢ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
１１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にセットされる。

ここで、ＭＯＤＢ−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化モードを示すものである。

次のステップ１２において、ＭＯＤＥの内容が後述する
ピン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
１３に進む。

ステップ１３ではＭＯＤＥの内容がＡＤＰＣＭ符号化モ
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＝Ｏであるから、ステップ１３の判別結果
はＮＯとなり、ステップ１４に進む。

ステップ１４では入力音声信号ＳのレベルＬｌｎを所定
の第１基準レベル値し、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、。

くし、であれば無音状態であると判別され、ステップ１
４の判別結果はＮＯとなり、ステップＩＳ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。

ステップ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１１　　（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１−１．においてＬＡｌｌ−Ｌｌ　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
Ｌｉ、、くＬＩとなると、ステップ１４の判別結果がＹ
ＥＳとなり、ステップ１６に進む。ステップ１６ではｔ
０〜乞、までの時間を示すディジタルデータＤ、が無音
符号化データとして出力され、ＲＡＭＢ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１８に
進む、ここで、レベルＬ　ｒｎがレベルＬ。

より大きい所定のレベルＬ８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
１８の判別結果はＮｏとなり、ステップ１９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１８の判
別結果はＹＥＳとなり、ステップ２０においてＭＯＤＥ
の内容が再び０にセットされ、ステップ１２にもどる。

第３図に示される場合には、１＝１．においてＬｉｈ”
Ｌｘ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＝１ｔとなるとＬＩａ＞ＬＩ　となり、ステップ１６
においてｔ、ｘｔｔまでの時間を示すディジタルデータ
Ｄｉがディジタル計数手段から出力され、ＲＡＭ８の所
定のアドレスにストアされる。

然る後、ステップ１８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１、以後にお
いてｔ：１−ｗｔ、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し、よ
り太き（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ｔ□以後における音声信号Ｓの繰り返
し周期を検出する０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ΔＬ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、【８以降はｔ６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、Ｄ３１
〜Ｄ！ａの符号化データが得られる。これらの符号化デ
ータ［）２．ｘｉ）、、はＲＡＭ８内にストアされる。

次ニ、１＝１．において実行されるステップ１９におい
て、ｔ、以降の母音信号領域（周期性信号領域）におい
て第１周期日の周期Ｔ１が検出されると、ステップ２２
に進み、ここで、その第１周期日の１波形区間ａ、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ａ、における音声信号波形、
すなわち周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、周波数軸上のデータである周波数スペ
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１
２に戻る。

従って、ステップ１２の判別結果は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ａｔ以
降について、すなわち第２周期日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ａ８の波形データの符号化が
実行される。区間ａ、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。

＋ＴＩ　±ΔＴ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ａ２の１波形がフーリエ変換によっ
て区間ａｔに対する周波数スペクトラムデータ５Ｐ（３
つ）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５
Ｐ（ａｔ）を基本データとし、データ５Ｐ（ａｔ）がデ
ータＳＰ　（ａｔ　）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
Ｄ４□として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ａｔ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
、周！ＩＪＩＴ１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、すなわちフーリエ交換データに基
づ＜ＡＤＰＣＭ符号化が行われ、データＤ４１’−・・
・・・ｌＬａが得られる０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、ステップ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、ｔｑ”Ｔ＋（ツｊ＋ａ）の点の
レベルが所定レベル以下か否かをチエツクすることによ
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１２に戻る。

一方、ステップ２８において有音と判別されると、ステ
ップ３１に進み、ここでＭＯＤＥ−ＡＤとされ、ステッ
プ１２に戻ることになる。

第３図の例ではｔｌ。のレベルは所定値以上であり、し
たがってＡＤＰＣＭ符号化モードとなりステップ１２．
１３を通ってステップ１８に進むことになる。第３図か
ら判るように、ｔｌ。以後における音声信号Ｓの波形は
周期性をもって変化しており、したがって、ステップ１
９においてその最初の周期Ｔ８が検出されると、以後は
（、〜ｔ、の各区間と同時にして音声信号の符号化が行
われる。

以上説明したように、音声信号Ｓの非周期性の部分につ
いては従来のＡＤＰＣＭ符号化方式により信号の符号を
行うが、例えば母音波形のように周期性を有する区間に
ついては、その周期を検出しその１波形区間毎にフーリ
エ変換を行って音声信号波形の周波数スペクトラムデー
タを夫々得、このスペクトラムデータに対してＡＤＰＣ
Ｍ符号化を行う、この場合、周期性信号区間の最初の１
波形区間はそのまま時間軸データを用いてＡＤＰＣＭ符
号化を行い、以後の各１波形区間においてのみ、そのス
ペクトラムデータの変化分に対してＡＤＰＣＭ符号化を
行うので、より一層のデータの圧縮化が実現される。

本発明を図示の一実施例について説明したが、本発明は
この実施例に限定されるものではなく、種々の音声信号
に対して同様の高圧縮符号化を行いうるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば上述の如く、音声信号の周期性を有する
部分の符号化を行う場合、その最初の１波形区間におい
てもＡＤＰＣＭ符号化が行われるので、従来に比べより
一層の高圧縮符号化が可能となる。

【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ブロック図、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　玉出願人
　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　　　敬　之　助第２図 第１図

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
   、前記周期性部分の符号化を行う場合、始めの１周期の
   信号は時間軸データのままＡＤＰＣＭ符号化を行い、第
   ２周期以後の各周期の信号についてはこの周期性部分の
   各周期の信号についての周波数スペクトラムデータに基
   づいて所与の基本スペクトラムデータとの差に関するデ
   ータを各周期毎に算出し、この算出結果得られた各周期
   毎のデータをＡＤＰＣＭ符号化するようにしたことを特
   徴とする音声信号符号化方式。