JPH038136B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH038136B2 JPH038136B2 JP57182354A JP18235482A JPH038136B2 JP H038136 B2 JPH038136 B2 JP H038136B2 JP 57182354 A JP57182354 A JP 57182354A JP 18235482 A JP18235482 A JP 18235482A JP H038136 B2 JPH038136 B2 JP H038136B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- residual
- quantization
- output
- adaptation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/04—Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM]
- H03M3/042—Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM] with adaptable step size, e.g. adaptive differential pulse code modulation [ADPCM]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えば16〜32キロビツト／秒程度の
情報速度で、音声信号等を能率良く符号化するに
適する適応予測符号化方式に関するものである。
情報速度で、音声信号等を能率良く符号化するに
適する適応予測符号化方式に関するものである。
〈従来技術〉
従来の適応予測符号化では、予測器の予測係数
及び量子化幅を入力信号の性質に適合させること
より、符号化効率の向上を図つていた。さらに符
号化効率の向上を図るものとして量子化ビツト数
を擬似残差電力の時間的な偏りに応じて不均一に
割当てる方法が提案された。例えば特願昭54−
042858、特願昭56−177564に示されている適応予
測符号化では、入力信号から残差電力を検出した
後、ビツト割当て処理を行うフオワード形適応化
を用いていた。
及び量子化幅を入力信号の性質に適合させること
より、符号化効率の向上を図つていた。さらに符
号化効率の向上を図るものとして量子化ビツト数
を擬似残差電力の時間的な偏りに応じて不均一に
割当てる方法が提案された。例えば特願昭54−
042858、特願昭56−177564に示されている適応予
測符号化では、入力信号から残差電力を検出した
後、ビツト割当て処理を行うフオワード形適応化
を用いていた。
即ち第１図に示すように入力端子１１からの入
力信号ｘ（ｎ）は適応予測符号化部１２で予測符
号化されて多重化部１３へ供給される。一方入力
信号ｘ（ｎ）は擬似残差電力算出部１４へも供給
され、予測符号化部１２での入力信号と予測信号
との差信号（残差信号）と対応した擬似残差電力
viが算出され、この算出にもとずき、予測符号化
部１２内の残差信号に対する量子化における量子
化幅が量子化幅制御信号Δ（ｎ）により適応的に
制御される。また前記擬似残差電力viはビツト割
当て部１５に入力されて、ビツト割当て信号ｂ
（ｎ）が算出され、これにより予測符号化部１２
における残差信号に対する符号化ビツトが適応的
に割当てられる。擬似残差電力Viは多重化部１３
へ入力されて残算信号の符号化出力と共に多重化
されて伝送路１６へ送出される。
力信号ｘ（ｎ）は適応予測符号化部１２で予測符
号化されて多重化部１３へ供給される。一方入力
信号ｘ（ｎ）は擬似残差電力算出部１４へも供給
され、予測符号化部１２での入力信号と予測信号
との差信号（残差信号）と対応した擬似残差電力
viが算出され、この算出にもとずき、予測符号化
部１２内の残差信号に対する量子化における量子
化幅が量子化幅制御信号Δ（ｎ）により適応的に
制御される。また前記擬似残差電力viはビツト割
当て部１５に入力されて、ビツト割当て信号ｂ
（ｎ）が算出され、これにより予測符号化部１２
における残差信号に対する符号化ビツトが適応的
に割当てられる。擬似残差電力Viは多重化部１３
へ入力されて残算信号の符号化出力と共に多重化
されて伝送路１６へ送出される。
このように入力信号から擬似残差電力を算出
し、この擬似残差電力を用いて予測符号化部の残
差信号に対するビツト割当てを適応化し、つまり
フオワード形適応化を用いた適応予測符号化には
次のような欠点があつた。
し、この擬似残差電力を用いて予測符号化部の残
差信号に対するビツト割当てを適応化し、つまり
フオワード形適応化を用いた適応予測符号化には
次のような欠点があつた。
(1) 一定のフレーム毎に擬似残差電力の検出を行
うため、符復号化処理で約60ミリ秒の時間遅れ
が生じる。
うため、符復号化処理で約60ミリ秒の時間遅れ
が生じる。
(2) 残差信号と同時に電力情報を伝送するために
余分の情報量を必要とする。
余分の情報量を必要とする。
〈発明の概要〉
この発明は従来のフオワード形のビツト割当て
のもつ欠点を除去するため、局部復号化された残
差信号から残差電力の周期的な局在性を検出し、
これにもとづいて残差信号の量子化ビツト数を適
応化することを特徴とした適応予測符号化であ
る。
のもつ欠点を除去するため、局部復号化された残
差信号から残差電力の周期的な局在性を検出し、
これにもとづいて残差信号の量子化ビツト数を適
応化することを特徴とした適応予測符号化であ
る。
〈実施例〉
第２図はこの発明の実施例を示す。入力端子２
１から入力される入力信号ｘ（ｎ）と、予測信号
Ｘ（ｎ）との差信号（残差信号）が減算器２２で
とられ、その残差信号は量子化器２３で量子化さ
れて符号系列Ｉ（ｎ）として出力バツフア２４へ
送られる。それと同時に符号系列Ｉ（ｎ）は逆量
子化器２５で適応逆量子化され、その出力e^（ｎ）
と予測信号x〓（ｎ）とを加算器２６で加算して局
部復号化信号X^（ｎ）求められて予測器２７へ入
力される。量子化器２３における量子化幅及び量
子化ビツト数、また予測器２７の係数は復号化さ
れた残差信号e^（ｎ）にもとづいて適応化される。
１から入力される入力信号ｘ（ｎ）と、予測信号
Ｘ（ｎ）との差信号（残差信号）が減算器２２で
とられ、その残差信号は量子化器２３で量子化さ
れて符号系列Ｉ（ｎ）として出力バツフア２４へ
送られる。それと同時に符号系列Ｉ（ｎ）は逆量
子化器２５で適応逆量子化され、その出力e^（ｎ）
と予測信号x〓（ｎ）とを加算器２６で加算して局
部復号化信号X^（ｎ）求められて予測器２７へ入
力される。量子化器２３における量子化幅及び量
子化ビツト数、また予測器２７の係数は復号化さ
れた残差信号e^（ｎ）にもとづいて適応化される。
次に各部の適応化処理について述べる。量子化
幅適応化部２８では、残差信号e^（ｎ）を用いて次
式により量子化幅Δ（ｎ）をサンプル毎に適応化
する。
幅適応化部２８では、残差信号e^（ｎ）を用いて次
式により量子化幅Δ（ｎ）をサンプル毎に適応化
する。
Δ（ｎ＋１）＝Δ0√（）
ｖ（ｎ）＝βv（ｎ−１）＋（１−β）e^2（ｎ）Ｇ（
Ｉ
（ｎ）） ここでｖ（ｎ）は第ｎサンプル時点における残差
電力の推定値、Δ0，βは定数である。Ｇ（Ｉ
（ｎ））は過負荷時における残差電力の推定値の修
正係数であり、量子化レベルが最も外側（過負荷
状態）の場合はＧ（Ｉ（ｎ））＝G0≧１とし、それ
以外の場合はＧ（Ｉ（ｎ））＝１とする。
Ｉ
（ｎ）） ここでｖ（ｎ）は第ｎサンプル時点における残差
電力の推定値、Δ0，βは定数である。Ｇ（Ｉ
（ｎ））は過負荷時における残差電力の推定値の修
正係数であり、量子化レベルが最も外側（過負荷
状態）の場合はＧ（Ｉ（ｎ））＝G0≧１とし、それ
以外の場合はＧ（Ｉ（ｎ））＝１とする。
量子化ビツト数は残差信号e^（ｎ）を一旦バツフ
ア部２９に蓄わえた後、これらのデータを用いて
量子化ビツト適応化部３１において算出される。
量子化ビツト適応化部３１の動作の詳細を第３図
に沿つて説明する。まずバツフア部２９内のNb
個の残差データｅ（−Nb），ｅ（−Nb＋１），……
…ｅ（−１）を用いて残差信号の周期を検出する。
周期Tpは残差データの自己相関関数 Ｖ（τ）＝-Nb-〓 〓n-1 （ｎ）ｅ（ｎ−τ）τ ＝τnio，τnio＋１，……τnax が最大となる遅れ時間τとして決定される。次に
時間軸を第４図に示すように周期的にくり返す部
分区間によつて分割する。部分区間は１周期Tp
内を等間隔に分割した時の各区間であり、これら
が周期Tpでくり返すものとする。分析フレーム
（ｎ＝−Nb，−Nb＋１，……−１）に対する部分
区間の位置Tdは第１番目の部分区間（第４図で
Ｔ（ｎ）＝１となるｎが属する区間）内での残差電
力が最大となるように決定する。この時各部分区
間内での残差電力viは次式で求められる。
ア部２９に蓄わえた後、これらのデータを用いて
量子化ビツト適応化部３１において算出される。
量子化ビツト適応化部３１の動作の詳細を第３図
に沿つて説明する。まずバツフア部２９内のNb
個の残差データｅ（−Nb），ｅ（−Nb＋１），……
…ｅ（−１）を用いて残差信号の周期を検出する。
周期Tpは残差データの自己相関関数 Ｖ（τ）＝-Nb-〓 〓n-1 （ｎ）ｅ（ｎ−τ）τ ＝τnio，τnio＋１，……τnax が最大となる遅れ時間τとして決定される。次に
時間軸を第４図に示すように周期的にくり返す部
分区間によつて分割する。部分区間は１周期Tp
内を等間隔に分割した時の各区間であり、これら
が周期Tpでくり返すものとする。分析フレーム
（ｎ＝−Nb，−Nb＋１，……−１）に対する部分
区間の位置Tdは第１番目の部分区間（第４図で
Ｔ（ｎ）＝１となるｎが属する区間）内での残差電
力が最大となるように決定する。この時各部分区
間内での残差電力viは次式で求められる。
次に未来のNf個のサンプル時点（ｎ＝０，１
……Nf−１）が属する部分区間を、上で決定さ
れた部分区間を外挿することによつて求める。こ
の時未来のNb個の残差信号ｅ（０），ｅ（１）……
ｅ（Nf−１）に対する量子化ビツト数を次式で求
める。
……Nf−１）が属する部分区間を、上で決定さ
れた部分区間を外挿することによつて求める。こ
の時未来のNb個の残差信号ｅ（０），ｅ（１）……
ｅ（Nf−１）に対する量子化ビツト数を次式で求
める。
ここでＲは平均ビツトレート（ビツト／サンプ
ル）、C1は未来のNf個のサンプル時点が属する部
分区間の時間長比率である。つまり復号化信号の
波形歪が最小になるように量子化ビツト数を時間
的に不均一に割当てる。
ル）、C1は未来のNf個のサンプル時点が属する部
分区間の時間長比率である。つまり復号化信号の
波形歪が最小になるように量子化ビツト数を時間
的に不均一に割当てる。
予測器２７は特願昭56−177564の適応予測符号
化方式で用いられたものと同様に、パーコールラ
テイス型フイルタで構成され、予測器適応化部３
２においてパーコール係数は局部復号化信号X^
（ｎ）を用いて適応化される。
化方式で用いられたものと同様に、パーコールラ
テイス型フイルタで構成され、予測器適応化部３
２においてパーコール係数は局部復号化信号X^
（ｎ）を用いて適応化される。
以上述べたように残差信号は可変ビツト数ｂ
（ｎ）で量子化されるため、その符号系列を一定
の速度で伝送するためには出力バツフア２４を介
して伝送する必要がある。この場合残差信号の符
号系列Ｉ（ｎ）はNf個のサンプルからなるフレー
ム単位で全ビツト数が一定となるため、出力バツ
フア２４の容量（長さ）は次式で与えられる長さ
を超えることはない。
（ｎ）で量子化されるため、その符号系列を一定
の速度で伝送するためには出力バツフア２４を介
して伝送する必要がある。この場合残差信号の符
号系列Ｉ（ｎ）はNf個のサンプルからなるフレー
ム単位で全ビツト数が一定となるため、出力バツ
フア２４の容量（長さ）は次式で与えられる長さ
を超えることはない。
バツフア長の上限＝2Nf（bnax−Ｒ）（Ｒ−bnio）／（b
nax−bnio）（ビツト） ここでbnax，bnioは量子化ビツト数の最大値と
最小値を表わす。またこの時の遅延時間の上限は
（バツフア長の上限）／（2Rfs）（秒）で与えられ
る。ここでfsはサンプリング周波数である。
nax−bnio）（ビツト） ここでbnax，bnioは量子化ビツト数の最大値と
最小値を表わす。またこの時の遅延時間の上限は
（バツフア長の上限）／（2Rfs）（秒）で与えられ
る。ここでfsはサンプリング周波数である。
受信側では伝送符号誤りがない場合、受信した
残差データを用いて送信側と同一の適応化処理が
可能である。即ち第２図において受信された残差
データは入力バツフア３３に入力され、これより
の出力は逆量子化器３４で逆量子化され、その逆
量子化出力は加算器３５で予測器３６よりの予測
信号と加算されて復号出力として出力端子３７へ
出力されると共に、予測器３６及び予測適応化部
３８に入力される。その予測適応化部３８により
予測器３６の予測係数は適応制御される。逆量子
化器３４の出力は量子化幅適応化部３９、バツフ
ア部４１へ供給され、量子化幅適応化部３９の出
力により逆量子化器３４の逆量子化幅が適応制御
される。量子化ビツト適応化部４２はバツフア部
４１の信号をもとに量子化ビツト数を演算し、逆
量子器３４で逆量子化するビツト数を適応制御す
る。量子化幅適応化部３９、量子化ビツト適応化
部４２、予測器適応化部３８はそれぞれ送信側の
量子化幅適応化部２８、量子化ビツト数適応化部
３１、予測器適応化部３２と同様の構成及び動作
を行うものである。
残差データを用いて送信側と同一の適応化処理が
可能である。即ち第２図において受信された残差
データは入力バツフア３３に入力され、これより
の出力は逆量子化器３４で逆量子化され、その逆
量子化出力は加算器３５で予測器３６よりの予測
信号と加算されて復号出力として出力端子３７へ
出力されると共に、予測器３６及び予測適応化部
３８に入力される。その予測適応化部３８により
予測器３６の予測係数は適応制御される。逆量子
化器３４の出力は量子化幅適応化部３９、バツフ
ア部４１へ供給され、量子化幅適応化部３９の出
力により逆量子化器３４の逆量子化幅が適応制御
される。量子化ビツト適応化部４２はバツフア部
４１の信号をもとに量子化ビツト数を演算し、逆
量子器３４で逆量子化するビツト数を適応制御す
る。量子化幅適応化部３９、量子化ビツト適応化
部４２、予測器適応化部３８はそれぞれ送信側の
量子化幅適応化部２８、量子化ビツト数適応化部
３１、予測器適応化部３２と同様の構成及び動作
を行うものである。
〈効果〉
以上説明したようにこの発明では量子化ビツト
数、量子化幅、予測器の予測係数の適応化処理を
全て残差データを用いてバツクワードに行うため
に、従来の方式（前述の昭54−042858又は56−
177564）にくらべて、次の利点がある。
数、量子化幅、予測器の予測係数の適応化処理を
全て残差データを用いてバツクワードに行うため
に、従来の方式（前述の昭54−042858又は56−
177564）にくらべて、次の利点がある。
(1) 符復号化処理における遅延時間は１ミリ秒以
下であり、大幅に短縮できる。
下であり、大幅に短縮できる。
(2) 残差信号だけを伝送すれば良く、伝送路上の
符号構成が簡単化される。
符号構成が簡単化される。
また量子化ビツト適応化を用いない、従来の適
応予測符号化とくらべて音声入力に対する信号対
量子化雑音比（Ｓ／Ｎ比）が32キロビツト／秒で
3.2〜4.9dB向上する。
応予測符号化とくらべて音声入力に対する信号対
量子化雑音比（Ｓ／Ｎ比）が32キロビツト／秒で
3.2〜4.9dB向上する。
第１図は従来の量子化ビツト適応化を用いた適
応予測符号化方式を示す構成図、第２図はこの発
明による適応予測符号化方式の一例を示す構成
図、第３図は量子化ビツト適応化部の動作を示す
フローチヤート、第４図は部分区間の説明図であ
る。 ２１：入力端子、２２：減算器、２３：量子化
器、２５：逆量子化器、２８，３９：量子化幅適
応化部、２９，４１：バツフア、３１，４２：量
子化ビツト適応化部、２６：加算器、２７，３
６：予測器、３２，３８：予測器適応化部、２
４：出力バツフア、３３：入力バツフア、２５，
３４：逆量子化器、３７：出力端子。
応予測符号化方式を示す構成図、第２図はこの発
明による適応予測符号化方式の一例を示す構成
図、第３図は量子化ビツト適応化部の動作を示す
フローチヤート、第４図は部分区間の説明図であ
る。 ２１：入力端子、２２：減算器、２３：量子化
器、２５：逆量子化器、２８，３９：量子化幅適
応化部、２９，４１：バツフア、３１，４２：量
子化ビツト適応化部、２６：加算器、２７，３
６：予測器、３２，３８：予測器適応化部、２
４：出力バツフア、３３：入力バツフア、２５，
３４：逆量子化器、３７：出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力信号と予測信号との差信号（残差信号）
を求め、 その残差信号を量子化器で適応量子化して符号
系列として出力し、 その符号系列を適応逆量子化し、 その逆量子化出力と上記予測信号と加算して局
部復号化信号を求め、 その局部復号化信号を予測器へ入力して上記予
測信号を得、 上記逆量子化出力の分析フレーム分のものか
ら、その周期及びその周期の分析フレームに対す
る位置を求め、その結果から次の分析フレームの
各サンプル点の逆量子化出力をそれぞれ予測し、
その各予測値に応じた量子化ビツト数を決定し、 その決定されたビツト数を用いて上記量子化器
で対応する残差信号を量子化する適応予測符号化
方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18235482A JPS5972244A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 適応予測符号化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18235482A JPS5972244A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 適応予測符号化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5972244A JPS5972244A (ja) | 1984-04-24 |
| JPH038136B2 true JPH038136B2 (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=16116840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18235482A Granted JPS5972244A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 適応予測符号化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5972244A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07123227B2 (ja) * | 1985-08-30 | 1995-12-25 | 日本電気株式会社 | 音声符号化器 |
| JPH07120962B2 (ja) * | 1987-07-24 | 1995-12-20 | 日本電気株式会社 | 量子化方法とその装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832824B2 (ja) * | 1975-12-29 | 1983-07-15 | 松下電器産業株式会社 | チヨツコウヘンカンフゴウカホウシキ |
| JPS5454507A (en) * | 1977-10-11 | 1979-04-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Coding processing system of adaptive expectancy |
| JPS56129444A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-09 | Nec Corp | Adaptive type differential pcm system and its device |
-
1982
- 1982-10-18 JP JP18235482A patent/JPS5972244A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5972244A (ja) | 1984-04-24 |
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