JPH04150123A - 符号化方法及び復号化方法 - 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〕 この発明は、例えば、パケット通信やＡＴＭ（Ａｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）によ
る通信のように、信号をブロック化してブロック単位に
伝送、あるいは、蓄積する方式に適用され、品質を劣化
させることなく、符号化ビットレートを時間的に変化さ
せて伝送又は蓄積情報量を少なくすることのできる可変
レート符号化方法、及びその復号化方法に関する。

（従来の技術〕 効率的かつ経済的な音声通信や音声蓄積を実現するため
には、音声信号の符号化に際し、できるだけ少ない符号
化ビットレートで符号化を行うことが要請される。音声
の低ビツト符号化の方法としては、予測符号化やボコー
ダなどの高能率音声符号化技術を用いる方法と、音声信
号の無音（ポーズ）区間では有音区間に比較して符号化
ビットレートを少なくする（あるいは、全く符号化を行
わない）方法とがある。前者は固定レーＩ・での符号化
法であるのに対し、後者は音声信号のバースト性を利用
した可変レート符号化法であり、Ａ、ＴＭやバケット通
信のように、信号をブロック化してブロック単位に伝送
する通信方式に通した方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

有音区間と無音区間とで符号化ビットレートを変えるた
めには、音声区間を正確に検出する必要があるが、−ａ
に音声品質に影響を与えないように音声区間を検出する
ことは難しく、特に背景雑音が存在する場合には困難性
が増す。具体的には、音声検出誤りによる語頭・語尾切
断、背景雑音の途切れによる自然性の欠如、両性側で背
景雑音を擬似的に発生させた場合の近似誤差、などが品
質劣化として知覚される。

この発明の目的は、品質劣化を生しさせない、可変レー
ト符号化方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記目的を達成するため、信号を周期的に
サンプリングして、各サンプルを所定ビット数に符号化
し、その信号の各１サンプルの符号化ビットを複数のサ
ブ符号化ビットに分割し、一定時間内の対応するサブ符
号化ビットをまとめて、サブ符号化ビア）毎に各々ブロ
ック化し、そのプロンク内のビットの全部または大部分
が同一の値であるブロックについては、これらの伝送ま
たは蓄積を行わない。復号化は入力されない（つまり伝
送又は蓄積されない）ブロックに対応した部分のサブ符
号化ビットを予め決めた全て同一のビットとして復号化
する。

（作用〕 例えば音声信号の符号化において、無音声区間では信号
レベルが低いので、信号レベルが時間的に変化する場合
でも、１サンプルの符号化ビットのうち正・負の符号を
表わす符号ビット（一般に最上位ビット位置に位置させ
るのでＭＳＢビットと称する）以外のビットについては
、下位のビットが変化するだけで上位のビットは変化し
ない。

この無音声区間における上位ビットのように、信号レベ
ルによらず一定となるビットに関しては、伝送または蓄
積しなくとも音声再生時に、その情報を得ることが可能
であるため、小レベル信号区間ではその分、符号化ビッ
トレートを低減することができ、従って可変レート符号
化を実現できる。

この点に関し、現在のディジタル音声通信方式として広
く用いられている６４ｋｂ／ｓＰＣＭ音声符号化方式（
ＣＣＩＴ勧告（、，７１１により決められている）を例
にとって説明する。この方式においては、８　ｋＨｚの
サンプリング周波数でサンプリングされた音声信号は１
サンプルあたり８ビットの符号で表わされる。すなわち
正・負方向とも零から過負荷レベルまでの間が２’＝１
２８ステツプに量子化される。そして１サンプル８ビツ
トのうち、第１ビツト（ＭＳＢ）を除いた残り７ビノト
の符号については、最小ステップ（第１ステツプ）から
最大ステップ（第１２８ステツプ）までが１１１１１１
１からｏｏｏｏｏｏｏに割り当てられる。このため、例
えば正・負両方向に第１ステツプがら第１６ステンブま
での値しかとらないような小レベル信号の符号化ビ・ン
トにおいては、第２ビツトから第４ビツトまでの３ビツ
トは信号レベルによらず同一の値（１１１）となる。よ
って、このような信号が継続する区間では、各サンプル
の第２ビットから第４ビツトまでは伝送または蓄積する
必要はなく、ＭＳＢと第５ビツトから第８ビツトまでの
ビットを伝送または蓄積すればよい。そして音声再生時
には、ＭＳＢと第５ビットから第８ビツトまでのビット
は伝送または蓄積されたビットを用い、第２ビットから
第４ビツトまでのビットは全て１として復号化すれば元
の信号が再現される。

この発明においては、更に、このように同一値のビット
を伝送や蓄積しない区間ではＭＳＢをＬＳＢの位置に配
置して伝送または蓄積し、ＬＳＢは伝送または蓄積しな
いようにすることが可能である。再生時にはＬＳＢはＯ
と１のランダムバタンで置き換えて復号化する。これに
より符号化ビットレートをさらに削減することができる
。符号化時と復号化時でＬＳＢが一部異なることによる
音声品質の劣化は、上述の音声区間検出に伴う品質劣化
よりは軽微である。

この発明ではさらに、ある区間においてサブ符号化ビッ
トが全て同一でない場合でも、その中の特に下位のビッ
トについである一定割合以上のビットが同一であれば、
その区間で、全てのサブ符号化ビットが同一であるとみ
なして伝送または蓄積せず、音声再生時には、これらの
ビットは全て同一の値にして復号化することも可能であ
る０例えば上述の６４ｋｂ／ｓＰＣＭ符号化の例におい
て、ある区間で一部のサンプルの符号化ビットの第４ビ
ットが０であっても大部分の第４ビツトが１であれば、
これらの区間では第２ビットから第４ビツトまでのビッ
トは全て伝送または蓄積せず、再生時には第２ビツトか
ら第４ビットまでのビットは全て１として復号化する。

この時、第４ビツトがＯであるサンプルについては、第
５ビツトから第８ビットまでのビットは全て０で置き換
えて伝送または蓄積すれば、符号化時と復号化時で第４
ビツトが異なることにより発生する歪を少なくすること
ができる。

上述の例では音声符号化法としてＰＣＭ符号化法を用い
た場合を例に説明したが、この発明の原理はＰＣＭ符号
化による符号化ビットに特定したものではなく、差分符
号化法や予測符号化法など他の符号化法を用いた場合の
符号化ビットに対しても同様の効果が期待できる。

またこの発明は上述のように音声信号のバースト性を利
用する場合に大きな効果が得られるが、映像信号やデー
タ信号の符号化においても信号の性質によっては対応す
るサブ符号化ビットがある区間同一であることが想定さ
れるので、この発明の適用対象は音声信号に限られるも
のではなく、他の信号の符号化に対しても同様の効果が
期待できる。

〔実施例〕 第１図はこの発明の第１の実施例を説明する図である。

この例では、１サンプルの信号は第１（Ｍ　Ｓ　Ｂ　）
から第８　（ＬＳＢ）までの８ビットで符号化される。

区間Ａおよび区間Ｃにおいては、符号化ビットは図に示
すように、一定時間内で各サンプルは２ビ、トづつサブ
符号化ビットとして分割され、これらサブ符号化ビット
の対応するものがまとめられてブロック化され、ブロッ
ク単位で伝送または蓄積される。各ブロックにはブロッ
クの組み立て順序に関する情報が記されたヘッダが付属
しており、再生時にはヘッダの情報をもとにして、復号
化された信号が再現される。

区間Ｂでは、第２と第３の２ビツトは常に１であるので
（斜線部分）、この区間では第２と第３のビットは伝送
または蓄積しない、そして、第１ビツトと第４ビツトと
を併せて１つのブロックに組んでそのヘッダにこのこと
を示す情報を加えて伝送または蓄積する。再生時には、
ヘッダの情報をもとにこのブロックのビットを第１と第
４のビットに分割して各々配置し、第２と第３のビット
位置には１を埋め込んで復号化する。これにより区間Ｂ
において、音声品質を損うことなく符号化ビットレート
を２５％削減できる。

第２図はこの発明の第２の実施例を説明する図である。

この例でも第１図の例と同様に、１サンプルの信号は第
１ビツト（ＭＳＢ）から第８ビツト（ＬＳＢ）までの８
ビツトで符号化される。

区間Ａおよび区間Ｃにおいては、符号化ビットは図に示
すように、一定時間内で４ビツトずつすブ符号化ビット
として分割され、更に対応するサブ符号化ビットごとに
まとめられてブロック化され、ブロック単位で伝送また
は蓄積される。

区間Ｂでは第２から第４までの３ビツトは常に１である
ので（斜線部分）、この区間ではこれらビットは伝送ま
たは蓄積しない。さらに、第８のビットも伝送または蓄
積せず、第１ビツトを第８ビツトの位置に配置し、これ
と第５から第７までの３ビ・ントをあわせた計４ビット
をフ゛ロンクに組み立てそのことを示す情報をヘッダに
加えて伝送または蓄積する。再生時には、そのヘッダ情
報からこのブロックのビットを第１ビツトと第５〜第７
のビットに分割して各々配置し、第２〜第４のビット位
置には１を、また、第８のビット位置には０と１のラン
ダムバタンから得られる値を各々埋め込んで復号化する
。これにより区間Ｂにおいで、音声品質の劣化を僅かな
ものに抑えながら符号化ビットレートを５０％削減でき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば音声符号化方法
に適用して、可変レート化により時間軸上で離散的に存
在するいくつかの短時間区間において音声信号の符号化
ビットが削減されても、それによる音声品質の劣化を押
さえ良好な品質を維持できるという大なる特徴を存する
ものであり、音声通信および音声蓄積に用いれば極めて
有用である。例えば、音声パケット通信に適用すれば、
符号化に要する平均ビットレートを低減することができ
るので、網が輻較してパケット廃棄を行わなければなら
ない機会が少なくなり、経済的で効率的な通信網を構成
することができる。

音声蓄積においては、符号化に要する平均ビットレート
の低減はメモリ容量の削減につながり、装置の経済化に
貢献できる。

なお、平均的に削減された音声信号の符号化ビットを、
音声以外の他の情報信号、例えばタブレットから入力し
た手書き書画信号や端末機器の状態を監視したり切り替
えたりする制御信号などの符号化に用いることより、高
音声品質でかつ低情報量の音声・データ同時伝送または
蓄積を実現することができ、これにより経済的で機能性
の高いサービスを提供できる。

この発明は音声信号の符号化、復号化のみならず、映像
信号やデータ信号でも符号化信号が同様な状態になる場
合は、この発明を適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例における符号化ビット
を示す図、第２図はこの発明の第２の実施例における符
号化ビットを示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号を周期的にサンプルし、その各サンプルを所
   定ビット数の符号に符号化し、 その各サンプルの符号化ビットを複数のサブ符号化ビッ
   トに分割し、 一定時間内の対応するサブ符号化ビットをまとめてサブ
   符号化ビットごとにそれぞれブロックを構成し、 そのブロック単位で信号の伝送、又は蓄積を行ない、そ
   の際にブロック内が、あらかじめ定めた割合以上同一ビ
   ットで占められているブロックについては、伝送又は蓄
   積を行わないことを特徴とする符号化方法。
2. （２）上記ブロックの伝送、又は蓄積を行わない信号区
   間については、最下位ビットの伝送、又は蓄積を行わず
   、正、負の符号を表わす符号ビットを、上記最下位ビッ
   トの位置に配置して伝送又は蓄積することを計数とする
   請求項１記載の符号化方法。
3. （３）信号の１サンプルの符号化ビットを複数のサブ符
   号化ビットに分割して対応するサブ符号化ビットを、一
   定時間内のサンプル数分まとめたブロックを入力して、
   復号化する方法において、入力されないサブ符号化ビッ
   トよりなるブロックについては、これと対応する部分の
   サブ符号化ビットを予め定められた全て同一のビットと
   して復号化することを特徴とする復号化方法。
4. （４）最下位ビット位置に正、負の符号を表わす符号ビ
   ットが配置されたブロックについては、その符号ビット
   を最上位位置に戻し、最下位位置のビットを０と１のラ
   ンダムパターンとして復号化することを特徴とする請求
   項３記載の復号化方法。