JPH0632036B2 - 信号をコーディングし，デコードし，分析し，そして合成するための装置 - Google Patents

信号をコーディングし，デコードし，分析し，そして合成するための装置

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JPH0632036B2
JPH0632036B2 JP59502944A JP50294484A JPH0632036B2 JP H0632036 B2 JPH0632036 B2 JP H0632036B2 JP 59502944 A JP59502944 A JP 59502944A JP 50294484 A JP50294484 A JP 50294484A JP H0632036 B2 JPH0632036 B2 JP H0632036B2
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signal
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ワーング，ブ・チン
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アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコ−ポレ−テッド
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/66—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
    • H04B1/667—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using a division in frequency subbands
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L25/00—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00
    • G10L25/27—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the analysis technique

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は一般に信号をコーディングしデコードするため
の装置と方法に関し、特にアナログ音声信号を分析して
合成するための装置と方法に関するものである。
先行技術と背景の議論 信号、特にアナログ音声信号は、種々の利用のためにコ
ード化される。たとえば、多くの応用において、音声信
号処理はバンド幅制限プロセスである。したがって、元
のアナログ音声信号は通常はその信号を圧縮するために
コード化され、すなわち高品質の信号を再構成するため
には処理される必要のない元の音声信号中の冗長情報を
除去するためにコード化される。圧縮された信号は次に
たとえばバンド幅制限された通信データリンクへ伝送さ
れるか、または制限された記憶容量のメモリ内へストア
されて、そして最後に信号を再構成するためにデコード
され得る。一般に、信号分析は全体的なプロセスであ
り、そのプロセスによって元の信号はその元の信号によ
って運ばれるほとんどの情報を有する圧縮された信号へ
変換される。信号合成は、圧縮された信号から元の信号
を再構成するために用いられる全体的なプロセスであ
る。
アナログ音声信号の圧縮のために一般に用いられる２つ
のディジタルコーディング技術は、（１）パラメトリッ
クコーディングと（２）波形コーディングである。パラ
メトリックコーディング技術の１つの例は線形予測コー
ディングであり、アナログ音声信号の波形はフィルタの
出力として形成され、そのフィルタはピッチパルスとし
て知られる疑似周期的列のインパルスと“ホワイトノイ
ズ”シーケンスとの線形結合によって励起される。すな
わち、アナログ音声信号を表わすために用いられるパラ
メータはフィルタの係数，ピッチパルスの周期，ピッチ
パルスの振幅，およびホワイトノイズのエネルギなどの
値であって、それらはすべて伝送されるかまたはディジ
タル的にストアされ得る。音声信号を表わすためにこれ
らのパラメータを用いることによって、音声処理に必要
なデータ速度または秒あたりのビット数（bps）、すな
わちバンド幅は著しく減少され得る。たとえば、８００
bps〜２４００bpsのような低いデータ速度が線形予測コ
ーディング機構を用いて達成され得る。しかしながら、
データ速度は遅いが、これらのパラメータから再構成さ
れた音声信号も好ましからざるほど遅い。再構成された
音声は明瞭であるが自然な響きではない。
波形コーディングは、信号を圧縮するために数サンプル
離れた音声サンプル間のみならず波形の近接する音声サ
ンプル間の相互関係を利用する。一般に、波形コーディ
ングはアナログ音声信号のサンプリング，サンプルされ
た信号の量子化とアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換，
およびそれらのＡ／Ｄ変換された信号を互いに相関させ
ることを含み、それによって、冗長情報を持たないそれ
らのＡ／Ｄ変換された信号のみを伝送またはストアす
る。約３．４ｋＨｚの最大周波数を有する音声信号のた
めに、サンプリングは通常は８ｋＨｚの速度で起こる。
知られているように、信号の量子化と変換はたとえば秒
あたり１６〜３２ｋビットの高ビット速度で動作する波
形コーダを用いて行なわれ、変換された信号の波形内へ
の“量子化ノイズ”または歪の導入を最小にする。多く
の異なった波形コーディングシステムが存在し、デルタ
変調（ＤＭ），適応デルタ変調（ＡＤＭ），差動パルス
コード変調（ＤＰＣＭ），適応差動パルスコード変調
（ＡＤＰＣＭ），およびベクトル量子化（ＶＱ）などを
採用した波形コーダを有するシステムがある。波形コー
ディングは高品質の音声を再構成できる利点を有してい
るが、秒あたり１６〜３２ｋビットまたはそれより高い
範囲におけるバンド幅の要件を犠牲にしている。秒あた
り１６ｋビット以下のデータ速度において、再構成され
た音声信号の品質は低いものである。これは、アナログ
信号を量子化して変換するために遅いビット速度で動作
する波形コーダから生じ、それはＡ／Ｄ変換された音声
信号内へ量子化ノイズを導入する。
発明の概要 本発明の目的は元の信号をコーディングしてデコードす
るための新規な装置と方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は元の信号を分析して構成する
ための新規な装置と方法を提供することである。
本発明のさらにもう１の方法は元の信号をかなり圧縮す
ることであり、一方、その圧縮された信号から元の信号
が高品質で再構成される。
本発明の付加的な目的，利点，および新規な特徴は一部
が以下の記述において説明され、一部は以下を調べるこ
とによって当該分野に習熟した人達に明らかとなり、ま
たは発明の実行によって知ることができよう。本発明の
目的や利点は，添付された請求の範囲に特に指摘された
手段と組合せによって実現されて得られよう。
発明の説明 本発明の目的と一致する前のおよび他の目的を達成する
ために、ここで実施されかつ概略述べられるように、本
発明の１つの態様は或る波形を有する元の信号をコーデ
ィングするための装置であって、その装置は歪を有する
コード化された信号を生じるように或る速度で波形をコ
ード化するための手段，そのコード化された信号に応答
して歪を減衰させる手段，第１のデータを有する波形コ
ーディング手段，および元の信号を再構成するために第
２のデータを有する減衰手段を備えている。
好ましくは、減衰手段はフィルタを含んでいて、そのフ
ィルタが有するフィルタ係数の値は第２のデータであ
る。また好ましくは、波形をコーディングする手段は低
ビット速度で動作する波形コーダであって、それはコー
ド化された信号内に量子化ノイズまたは歪を導入する。
もう１つの態様において、本発明は或る波形を有する元
の信号をコーディングするための方法であって、歪を有
するコード化された信号を生じる或る速度で波形をコー
ディングすることと、そのコーディングに応答して第１
の波形コーディングデータを与えることと、そのコード
化された信号の歪を減衰させることと、さらにその減衰
に応答して第２の減衰データを与えることを含み、第１
の波形コーディングデータと第２の減衰データは元の信
号を再構成するための情報を有している。好ましくは、
減衰のステップはコード化された信号をフィルタでフィ
ルタリングすることを含み、コーディングのステップは
低ビット速度で波形をコーディングすることを含む。
本発明のその他の態様は、元の信号を再構成するために
上述のデータをデコードするための装置と方法を含む。
本発明のさらに他の態様は、元の信号を分析して合成す
るために上述のコーディングとデコーディングの原理を
実行する全体的な装置を含む。
得られる利益と利点の説明 本発明は元の信号をかなり圧縮するために波形コーディ
ングとパラメトリックコーディングの特徴を組合わせ、
それによってバンド幅要件を減少させ、一方、元の信号
を高品質で再構成することができる。
図面の簡単な説明 ここに合同されて明細書の一部を形成する添付された図
面は本発明の実施例を図解しており、記述とともに本発
明の原理を説明する助けとなる。
第１Ａ図は本発明の信号コーディング原理を説明するた
めに用いられる簡略化されたブロック図である。
第１Ｂ図は本発明の信号デコーディング原理を説明する
ために用いられるもう１つの簡略化されたブロック図で
ある。
第２Ａ図は本発明の信号分析器の一実施例のブロック図
である。
第２Ｂ図は本発明の信号合成器の一実施例のブロック図
である。
第３Ａ図は本発明の信号分析器のもう１つの実施例のブ
ロック図である。
第３Ｂ図は本発明の信号合成器のもう１つの実施例のブ
ロック図である。
発明の詳細な説明 ここで、本発明の好ましい実施例が詳細に参照され、一
例が添付された図面に図解されている。
第１Ａ図は、波形Ｗ１を有する元の入力信号ＳＮをコー
ディングする一般的な原理を説明するために、信号を圧
縮する装置１０を図解している。本発明のコーディング
原理は種々の入力信号ＳＮへ適用し得るが、本発明はた
とえば３．４ｋＨｚの最大周波数を有するアナログ音声
信号ＳＮに関連して述べられる。装置１０は、波形Ｗ２
を有するコード化された信号ＹＮを生じるために、音声
信号ＳＮの波形Ｗ１をコーディングする手段１２を含
む。波形コーディング手段１２は従来の波形コーダ１４
を含み、それはデルタ変調（ＤＭ），適応デルタ変調
（ＡＤＭ），差動パルスコード変調（ＤＰＣＭ），適応
差動パルスコード変調（ＡＤＰＣＭ），およびベクトル
量子化（ＶＱ）のような多くの波形コーディング技術の
任意の１つを利用することができる。
通常、波形コーダ１４は、それが秒あたり１６〜３２ｋ
ビットの範囲内で動作するときには、コード化された信
号Ｙｎ内へ量子化ノイズまたは歪をかなり導入すること
なく音声信号ＳＮをエンコードすることができる。しか
し、本発明によれば、音声信号ＳＮは秒あたり４．４ｋ
または８．７ｋのような秒あたり１６ｋでビット以下の
低ビット速度で波形コーダ１４を動作させることによっ
て信号ＹＮを生じるようにエンコードされる。低ビット
速度でのこのエンコーディングの結果、コード化された
信号ＹＮの波形Ｗ２は信号ＳＮの波形Ｗ１の周期性につ
いての情報を有しているが、コード化された信号ＹＮの
波形Ｗ２の短時間のスペクトルは波形コーダ１４によっ
て導入された量子化ノイズによる歪を有している。好ま
しくは、波形コーダ１４はＡＤＰＣＭ方法と、それぞれ
のフレーム時間の音声信号ＳＮのサンプルのＡ／Ｄ変換
ブロックとを用い、これはさらに述べられる。たとえ
ば、８ｋＨｚでのＡ／Ｄサンプリングにおいて、３０ミ
リ秒のフレーム時間内にサンプルあたり１２ビット２４
０サンプルが存在し得る。
装置１０は波形コーダ１４によってコード化された信号
ＹＮ内へ導入される歪を減衰させる手段１６をも含む。
減衰手段１６はＭ＋１のフィルタ係数を有するスペクト
ル整形フィルタ１８を含み、それは好ましくは適応し得
るものであり、これはさらに述べられる。１つの特定的
な例として、適応フィルタ１８は従来の有限インパルス
応答（ＦＩＲ）フィルタでよい。
適応スペクトル整形フィルタ１８の出力は減衰させられ
た音声信号 であり、それは１つの入力として加算器２０へ供給さ
れ、その加算器はもう１つの入力として元の音声信号Ｓ
Ｎを受取る。信号ＳＮと信号 間の差であるエラー信号ＥＮは加算器２０の出力に発生
し、次にそれは平均化されたエラー信号▲2 N▼を生じ
るために平均化回路２４へ供給される。オンオフスイッ
チ２６はたとえば３０ミリ秒のフレーム時間でその平均
化されたエラー信号▲2 N▼をサンプルするように動作
させられる。サンプルされた平均エラー信号▲2 N▼は
次に適応スペクトル整形フィルタ１８へ供給される。サ
ンプルされた平均エラー信号▲2 N▼に応答して、適応
スペクトル整形フィルタ１８のＭ＋１のフィルタ係数
は、信号ＹＮ中の歪をさらにフィルタしてエラー信号Ｅ
Ｎを最小にする目的のために変えられる。
数学的に、装置１０は以下の式に従って動作する。
エラー信号ＥＮは次のように定義される。
ここで は次のように定義される。
１フレーム時間のエラー信号ＥＮの全体平均は次式に等
しい。
ここで、ＡＫ（Ｋ＝０，１，２，…Ｍ）はＫ番目のフィ
ルタ係数の値であり、Ｍ＋１はフィルタ１８のフィルタ
係数の数である。
したがって、たとえば上述のような２４０サンプルの１
フレーム時間におけるエラー信号ＥＮの全体平均は次の
ようである。
そして、信号▲2 N▼を最小にするために、フィルタ係
数に関する信号▲2 N▼の導関数は次のようにとられ
る。
δ▲2 N▼／δＡＫ＝０；Ｋ＝０，１，…Ｍ …
（５） この最小化において、すべてのフィルタ係数は適応スペ
クトル整形フィルタ１８がコード化された信号ＹＮ内の
歪をほとんどフィルタするようなそれぞれの値Ａ０，Ａ
１，Ａ２，…ＡＭを持つ。
さらに、従来のフィルタ設計のように、適応スペクトル
整形フィルタ１８のフィルタ係数のすべての値Ａ０，Ａ
１，Ａ２，…ＡＭは次式で示され得る。
ＲＹＹＡ＝ＲＹＳ …（６） ここで、ＲＹＹは自己相関成分であって、ＲＹＳは相互
相関成分であり、それぞれ次のように定義される。
ＲＹＹ（Ｋ）＝Ｅ（ＹＮＹN-K） …（７） ＲＹＳ（Ｋ）＝Ｅ（ＳＮＹN-K） …（８） フィルタ係数のすべての値Ａ０，Ａ１，Ａ２，…ＡＭは
次のようなマトリックスで与えられる。
Ａ＝［Ａ０Ａ１…ＡＭ］Ｔ …（９） ここで、Ｔは転置を意味する。
また、自己相関成分ＲＹＹも次のマトリクス形式で与え
られる。
同様に、相互相関成分ＲＹＳは次のように与えられる。
ＲＹＳ＝［ＲＹＳ（０）ＲＹＳ（１）…ＲＹＳ（Ｍ）］
Ｔ …（１１） さらに述べられるように、波形コーダ１４は或る波形コ
ーディングデータを有しており、フィルタ１８はフィル
タ係数データ、すなわちＭ＋１のフィルタ係数の値
Ａ０，Ａ１，…ＡＭを有しており、それらは高品質で音
声信号ＳＮの再構成において用いるために伝送されまた
はメモリ（図示せず）内へストアされ、一方、低ビット
速度でバンド幅制限されたシステムが用いられる。フィ
ルタ係数データを伝送またはストアする代わりとして、
相互相関成分の値ＲＹＳ（０），ＲＹＳ（１），…Ｒ
ＹＳ（Ｍ）は後述されるように伝送またはストアされ得
る。これも後述されるように、装置１０で実施化された
本発明のコーディング原理は、全体的な音声信号の分析
と合成の装置を実施するために用いることができる。
第１Ｂ図は元の信号ＳＮを再構成するための本発明の一
般的なデコーディング原理を説明する１つの装置２８を
図解している。装置２８は、歪を有するコード化された
信号ＹＮを生じるために、上述の波形コーディングデー
タを反転波形コーディングする手段３０を含んでいる。
手段３０は好ましくは秒あたり４．４ｋまたは８．７ｋ
ビットのような行あたり１６ｋビット以下の低ビット速
度で動作する反転ＡＤＰＣＭ波形コーダ３２を含んでい
る。装置１０は、たとえば上述のフィルタ係数データの
ような或るデータに応答して、コード化された信号ＹＮ
中の歪を減衰させる手段３４を含んでいる。減衰手段３
４の出力は再構成された元の信号ＳＮである。好ましく
は、手段３４は適応スペクトル整形フィルタ３６を含ん
でいる。
第２Ａ図は第１図に示されたコーディング装置１０と関
連して述べられた原理を用いてアナログ音声信号ＳＮを
分析する全体的な装置３８を図解している。装置３８は
全体として４０で示された手段を含んでおり、それはラ
イン４４上に信号Ｓ′Nを生ずるために、入力ライン４
２上に受取られるアナログ音声信号ＳＮを低周波フィル
タリングする。手段４０は０〜４ｋＨｚの範囲内で信号
ＳＮをフィルタするローパスフィルタ４５を含んでい
る。アナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４６はフ
ィルタされたアナログ信号をライン４８で受取り、たと
えば８ｋＨｚのサンプリング周波数ｆｓのディジタル信
号をライン５０へ出力する。０〜２ｋＨｚの範囲内のベ
ースバンドフィルタ５２はライン５０上のディジタル信
号をフィルタしてこれらの信号をライン５４上へ出力す
る。周波数ｆｓ／２で動作するオンオフスイッチ５６は
ライン４４上に信号Ｓ′Nを生じるためにライン５４上
のディジタル信号の交互のサンプルを選択し、それによ
って、処理されるべきディジタル信号は少なくなる。
装置３８は全体として５８で示された手段をも含み、そ
れはライン６０上の信号Ｓ″Nを生じるためにライン４
２上のアナログ音声信号ＳＮを高周波フィルタリングす
る。手段５８はローパスフィルタ４５とＡ／Ｄコンバー
タ４６を含むとともに、ライン５０上のディジタル信号
をフィルタリングしてこれらの信号をライン６２上に出
力するために２〜４ｋＨｚの範囲の高周波バンドフィル
タ６１をも含んでいる。周波数ｆｓ／２で動作するオン
オフスイッチ６４はライン６０上に信号Ｓ″Nを生じる
ためにライン６２上のディジタル信号の交互のサンプル
を選択し、それによって、さらに処理されるべきディジ
タル信号が少なくなる。
装置３８は第１図に関連して述べられた波形コーディン
グ手段１２をも有し、それはライン６６上にコード化さ
れた信号ＹＮを生じるためにライン４４上の信号Ｓ′N
に応答する。波形コーディング手段１２はたとえばＡＤ
ＰＣＭ波形コーダ１４であってもよく、それは量子化器
６８とフィルタ係数を有するフィルタ７０を用いてコー
ド化された信号ＹＮを生じる。また、ＡＤＰＣＭ波形コ
ーダ１４は、ライン７２，ライン７４，およびライン７
６上にそれぞれ上述の波形コーディングデータを出力す
る。ライン７２上のデータはフィルタ７０のフィルタ係
数の値Ｃｉを識別し、ライン７４上のデータは信号Ｓ′
Nの量子化のための量子化値ＱＮを識別し、そしてライ
ン７６上のデータは１フレーム時間の信号Ｓ′Nを量子
化するための量子化ステップサイズσである。本発明に
よるＡＤＰＣＭ波形コーダ１４はたとえば秒あたり４．
４ｋまたは８．７ｋビットのような低ビット速度で動作
し、ライン６６上のコード化された信号ＹＮ内に量子化
ノイズまたは歪を導入する。
装置３８は第１図に関連して述べられたようにライン４
４上の信号Ｓ′Nとライン６６上のコード化された信号
ＹＮに応答して上述のフィルタ係数データを決定する手
段７８を有している。決定手段７８は計算器８０を含ん
でおり、それは式６を用いてフィルタ係数値ＡＫを計算
するが、ここでＲＹＳは信号ＳＮに対応するＲＹＳで置
換えられる。すなわち、計算器８０はライン６６上のコ
ード化された信号ＹＮの自己相関成分ＲＹＹを決定する
とともに、ライン６６上のコード化された信号ＹＮとラ
イン４４上の信号Ｓ′Nの相互相関成分ＲYS′を決定し
て値ＡＫを計算し、次にそれはライン８２上に出力され
る。
同様に、装置３８はライン６０上の信号S″Sとライン６
６上のコード化された信号ＹＮに応答して式６に従って
フィルタ係数データを決定する手段８４を有している。
決定手段８４は計算器８６を含んでおり、それは式６を
用いて（ＡＫの代わりに）フィルタ係数値ＢＫを計算
し、ここでＲＹＳは信号S″Nに対応してＲYS″で置換え
られる。すなわち、計算器８６はライン６６上のコード
化された信号ＹＮの自己相関成分ＲＹＹを決定するとと
もにライン６６上のコード化された信号ＹＮとライン６
０上の信号Ｓ″Nとの相互相関成分ＲYS″を決定して値
ＢＫを計算し、それは次にライン８８上に出力される。
好ましくは、次にディジタルコーダ９０はライン７２上
のフィルタ係数値Ｃｉ，ライン７４上の量子化データＱ
Ｎ，ライン７６上の量子化ステップサイズσ，ライン８
２上のフィルタ係数値ＡＫ，およびライン８８上のフィ
ルタ係数値ＢＫをコード化し、そしてこれらすべてのコ
ード化されたデータをデータライン９１上に出力する。
ライン９１上のこの点において、それらのデータは元の
信号ＳＮの後ほどの再構成のためにメモリ（図示せず）
内へストアすることができ、または元の信号ＳＮの現在
の再構成のために通信リンクによってレシーバ（図示せ
ず）へ伝送することができる。
コーダ９０はライン８２上のフィルタ係数値ＡＫとライ
ン８８上のフィルタ係数値ＢＫを異なった数のビットで
エンコードすることができる。たとえば、ライン８２上
のデータは１０ビットでコード化され、一方、ライン８
８上のデータは１６ビットでコード化される。これは、
ライン４４上のベースバンドフィルタされた信号Ｓ′N
が互いに高度に相関されたサンプルを有するのに対し
て、ライン６０上の高周波フィルタされた信号Ｓ″Nは
低度に相関されたサンプルを有するからである。したが
って、ライン８２上のフィルタ係数値ＡＫをコード化す
るために必要とされるビットは、ライン８８上のフィル
タ係数値ＢＫの場合より少ない。ライン９１上のデータ
速度はたとえば秒あたり４．８ｋまたは９．６ｋビット
であり得る。
第２Ｂ図は第２Ａ図の装置３８を用いて分析されたアナ
ログ音声信号ＳＮを合成する装置９２を示している。デ
コーダ９４はライン９１上のデータを受取ってデコード
し、ライン９６上のフィルタ係数値Ｃｉ，ライン９８上
の量子化データＱＮ，ライン１００上の量子化器ステッ
プサイズσ，ライン１０２上のフィルタ係数値ＡＫ，お
よびライン１０４上のフィルタ係数値ＢＫを生じる。反
転波形コーディング手段１０５は、ライン９６上のフィ
ルタ係数値Ｃｉ，ライン９８上の量子化値ＱＮ，および
ライン１００上の量子化器ステップサイズσに応答し
て、ライン１０６上にコード化された信号ＹＮを生じ
る。手段１０５は、好ましくはたとえば秒あたり４．４
ｋまたは８．７ｋビットの低ビット速度で動作する反転
ＡＤＰＣＭ波形コーダ１０８である。ライン１０６上の
コード化された信号ＹＮは上述の量子化ノイズまたは歪
を有している。
合成装置９２は、ライン１１０上に歪のない出力信号を
生じるために、ライン１０６上のコード化された信号Ｙ
Ｎ中の量子化ノイズまたは歪を減衰させる手段１０９を
も含んでいる。手段１０９は適応低バンドスペクトル整
形フィルタ１１２を含んでおり、そのフィルタ係数はラ
イン１０２上のフィルタ係数値ＡＫと適応するようにセ
ットされる。もう１つの手段１１４はライン１０６上の
コード化された信号ＹＮ中の歪を減衰させて、ライン１
１６上に歪のない出力信号を生じる。手段１１４は適応
高バンドスペクトル整形フィルタ１１８を含み、そのフ
ィルタ係数はライン１０４上のフィルタ係数ＢＫに適応
するようにセットされる。
また、全体として１２０で示されているのはライン１１
０上の出力信号とライン１１６上の出力信号を組合わせ
る手段であって、出力ライン１２２上に元のアナログ音
声信号ＳＮを生じる。手段１２０は、ライン１１０上の
信号とライン１１６上の信号を交互にライン１２６上に
出力する手段１２４，ライン１２６上の信号に応答して
ライン１３０上にアナログ信号を生じるＤ／Ａコンバー
タ１２８，およびライン１２２上に元の音声信号ＳＮを
生じるためにライン１３０上のアナログ信号をフィルタ
するローパスフィルタ１３２を含んでいる。
上述のように、音声分析器装置３８と音声合成器装置９
２は、アナログ音声信号ＳＮを再構成するために、波形
データＣｉ，ＱＮ，およびσに加えてフィルタ係数デー
タＡＫ，ＢＫを用いる。ここで、第３Ａ図と第３Ｂ図の
実施例と関連して述べられるように、フィルタ係数デー
タＡＫ，ＢＫを伝送またはストアする代わりとして、相
互相関成分ＲＹＳ（式１１参照）はアナログ音声信号Ｓ
Ｎの分析と合成のために伝送またはストアされる。
第３Ａ図はアナログ音声信号ＳＮを分析する装置１３４
を示している。装置１３４は、ライン１３８上にフィル
タされた出力信号Ｓ′Nを生じるために、信号ＳＮをフ
ィルタしてＡ／Ｄ変換する手段１３６を含んでいる。手
段１３６は対偽信号フィルタ１４０とＡ／Ｄコンバータ
１４２を含んでおり、そのコンバータはライン１４４上
のフィルタされた信号を変換してライン１３８上に信号
Ｓ′Nを生じる。次に、第１図に関連して述べられた波
形コーディング手段１２は、ライン１３８上の信号Ｓ′
Nに応答して、歪を有するコード化された信号ＹＮをラ
イン１４６上に生じる。前述のように、手段１２はＡＤ
ＰＣＭ波形コーダ１４であってもよく、それは波形コー
ディングデータ、すなわちフィルタ係数値Ｃｉ，量子化
値ＱＮ，および量子化ステップサイズσを全体として１
４８で示されたそれぞれの３つのライン上に出力する。
装置１３４はライン１３８上の信号Ｓ′Nとライン１４
６上のコード化された信号ＹＮを相互相関させる手段１
５０をも含んでいる。手段１５０は、ライン１５４上に
ディジタル的に出力される相互相関成分ＲYS′の値を生
じる相互相関器１５２を含んでいる。したがって、装置
１３４はアナログ音声信号ＳＮを分析して、波形コーデ
ィングデータの形のデータＣｉ，ＱＮ，およびσと、相
互相関成分RYS′の値の形のデータを生じて、信号ＳＮ
を再構成する。ライン１４８とライン１５４上のデータ
は後の使用のためにメモリ（図示せず）内にストアする
ことができ、またはレシーバ（図示せず）による合成の
ために通信リンク（図示せず）へ伝送することができ
る。
第３Ｂ図はアナログ音声信号ＳＮを合成する装置１５６
を図解している。合成装置１５６は、歪を有するコード
化されたＹＮをライン１６０上に生じるために、ライン
１４８上の波形コーディングデータＣｉ，ＱＮ，および
σを反転波形コーディングする手段１５８を含んでい
る。手段１５８は好ましくは反転ＡＤＰＣＭ波形コーダ
１６２である。ライン１６０上のコード化された信号Ｙ
Ｎを自己相関させる手段１６４は、自己相関成分ＲＹＹ
の値をディジタル的にライン１６６上に出力する。合成
装置１５６は、ライン１５４上の相互相関成分ＲYS′の
値とライン１６６上の自己相関成分ＲＹＹとに応答し
て、フィルタ係数の値ＡＫを決定する手段１６８をも含
んでいる。手段１６８は式６に従って値ＡＫを計算する
計算器１７０を含んでおり、ここでＲＹＳは信号Ｓ′N
に対応するようにＲYS′で置換えられ、ライン１７２上
に値ＡＫを出力する。
装置１５６は、ライン１７６上に合成されたアナログ音
声信号ＳＮを出力するために、ライン１６０上のコード
化された信号ＹＮ中の歪をフィルタする適応フィルタ手
段１７４をも含んでいる。手段１７４は適応スペクトル
整形フィルタ１７６を含んでおり、そのフィルタ係数は
コード化された信号ＹＮをフィルタするためにライン１
７２上の値ＡＫに適応するようにセットされる。
本発明の好ましい実施例の先の記述は、説明の目的のた
めに示されたものである。開示された正確な形態に本発
明を限定することは意図されておらず、種々の変更や修
正が上記の教示に照らして可能であることは明らかであ
る。実施例は、種々の実施において、また実行される特
定の使用に適するような種々の変更とともに、当業者が
本発明を最良に利用し得るように本発明の原理と実際的
応用を最もよく説明するために選ばれて述べられたもの
である。発明の範囲は添付された請求の範囲によって規
定されるよう意図されている。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】元の信号を分析する装置であって、前記装
    置は、 ａ） 或る波形を有する第１の信号（５４，ＳＮ′）を
    生じるために元の信号（ＳＮ，５０）を低周波フィルタ
    リングする手段（５２）と、 ｂ） 第２信号（６２，ＳＮ″）を生じるために元の信
    号を高周波フィルタリングする手段（６１）と、 ｃ） エンコーディング歪を有するコード化された信号
    （ＹＮ）を生じるために或る速度で前記波形をコーディ
    ングする手段（１４）とを備え、前記波形コーディング
    手段は元の信号の歪まされた第１のレプリカを仮想的に
    再構成するために第１の波形データ（Ｃｉ，ＱＮ，σ）
    を有し、 前記装置はさらに、 ｄ） 前記第１の信号（ＳＮ′）と前記コード化された
    信号（ＹＮ）に応答して、前記歪を最小にして前記元の
    信号のより少なく歪まされた第２のレプリカを仮想的に
    再構成するために、前記第１の波形データ（Ｃｉ，
    ＱＮ，σ）と組合わされるべき第２のフィルタ係数デー
    タ（ＡＫ）を決定する第１の手段（８０）と、 ｅ） 前記第２の信号（ＳＮ″）と前記コード化された
    信号（ＹＮ）に応答し、前記歪を最小にして前記元の信
    号のより少なく歪まされた第３のレプリカを仮想的に再
    構成するために、前記第１波形データ（Ｃｉ，ＱＮ，
    σ）および前記第２フィルタ係数データ（ＡＫ）と組合
    わされるべき第３のフィルタ係数データ（ＢＫ）を決定
    する第２の手段（８４）と、 ｆ） 前記第１の波形データ（Ｃｉ，ＱＮ，σ），前記
    第２のフィルタ係数データ（ＡＫ），および前記第３の
    フィルタ係数データ（ＢＫ）をコーディングする手段
    （９０）とを備えていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記波形をコーディングする前記手段は低
    ビット速度で動作する波形コーダを含むことを特徴とす
    る請求の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】前記波形コーダは適応差動パルスコード変
    調システムを含むことを特徴とする請求の範囲第２項記
    載の装置。
  4. 【請求項４】前記決定する第１の手段は、 ＰＹＹＡ＝ＲＹＳ′ の式に従って前記第１のフィルタ係数データを計算する
    手段を含み、ここでＲＹＹは前記コード化された信号の
    自己相関成分であり、ＲＹＳ′は前記コード化された信
    号と前記第１の信号の相互相関成分であり、Ａは前記第
    ２のフィルタ係数データの値であることを特徴とする請
    求の範囲第１項記載の装置。
  5. 【請求項５】前記第２の決定する手段は、 ＲＹＹＢ＝ＲＹＳ″ の式に従って前記第３のフィルタ係数データを計算する
    手段を含み、ここでＲＹＹは前記コード化された信号の
    自己相関成分であり、ＲＹＳ″は前記コード化された信
    号と前記第２の信号の相互相関成分であり、Ｂは前記第
    ３のフィルタ係数データの値であることを特徴とする請
    求の範囲第１項記載の装置。
  6. 【請求項６】前記第１の波形データ，前記第２のフィル
    タ係数データ，および前記第３のフィルタ係数データを
    コーディングする前記手段は、前記第２のフィルタ係数
    データと前記第３のフィルタ係数データを異なった数の
    ビットでディジタル的にコード化することを特徴とする
    請求の範囲第１項記載の装置。
  7. 【請求項７】前記第３のフィルタ係数データは、前記第
    ２のフィルタ係数データより多数のビットでディジタル
    的にコード化されることを特徴とする請求の範囲第６項
    記載の装置。
  8. 【請求項８】元の信号はアナログ信号であって、その元
    の信号を低周波フィルタリングする前記手段は、 ａ） 元の信号をローパスフィルタリングする手段と、 ｂ） ディジタル信号を生じるためにローパスフィルタ
    された元の信号をアナログディジタル変換する手段と、 ｃ） ディジタル信号をベースバンドフィルタリングす
    る手段と、 ｄ） ベースバンドフィルタされたディジタル信号の１
    つおきを選択する手段を含むことを特徴とする請求の範
    囲第１項記載の装置。
  9. 【請求項９】元の信号はアナログ信号であって、その元
    の信号を高周波フィルタリングする前記手段は、 ａ） 元の信号をローパスフィルタリングする手段と、 ｂ） ディジタル信号を生じるためにローパスフィルタ
    された元の信号をアナログディジタル変換する手段と、 ｃ） ディジタル信号を高周波バンドフィルタリングす
    る手段と、 ｄ） 高周波バンドフィルタされたディジタル信号の１
    つおきを選択する手段を含むことを特徴とする請求の範
    囲第１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記第１の波形データ，前記第２のフィ
    ルタ係数データ，および前記第３のフィルタ係数データ
    に応答して元の信号を合成する手段をさらに備えたこと
    を特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】第１の波形データ（Ｃｉ，ＱＮ，σ），
    元の信号のベースバンド周波数に対応する第２のフィル
    タ係数データ（ＡＫ），および元の信号の高周波バンド
    に対応する第３のフィルタ係数データ（ＢＫ）に応答し
    て元の信号を合成する装置であって、前記第１の波形デ
    ータ（Ｃｉ，ＱＮ，σ）は前記元の信号の歪まされた第
    １のレプリカを再構成するために仮想的に用いられるデ
    ータを表わし、前記合成装置は、 ａ） 歪を有するコード化された信号（ＹＮ）を生じる
    ために前記第１の波形データ（Ｃｉ，ＱＮ，σ）を反転
    波形コーディングする手段と、 ｂ） 前記コード化された信号と第２のフィルタ係数デ
    ータ（ＡＫ）に応答して第１の歪の少ない信号（１１
    ０）を出力するために前記歪を減衰させる第１のフィル
    タ手段（１１２）と、 ｃ） 前記コード化された信号と第３のフィルタ係数デ
    ータ（ＢＫ）に応答して、第２の歪の少ない信号（１１
    ６）を出力するために前記歪を減衰させる第２のフィル
    タ手段（１１８）と、 ｄ） 前記元の信号を再構成するために前記第１の歪の
    少ない信号と前記第２の歪の少ない信号を組合わせる手
    段（１２４）とを備えたことを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】前記反転波形コーディングする手段は反
    転波形コーダを含むことを特徴とする請求の範囲第１１
    項記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記反転波形コーダは適応パルスコード
    変調システムであることを特徴とする請求の範囲第１２
    項記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記第１のフィルタ手段と前記第２のフ
    ィルタ手段の各々は適応フィルタを含むことを特徴とす
    る請求の範囲第１１項記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記第１と第２の歪の少ない信号はディ
    ジタルであって、前記組合せる手段は、 ａ） 前記第１と第２の歪の少ないディジタル信号を交
    互に出力する手段と、 ｂ） 前記出力する手段に接続されていて、アナログ信
    号を生じるためにその出力されたディジタル信号をディ
    ジタルアナログ変換する手段と、 ｃ） 前記ディジタルアナログ変換手段に接続されてい
    て、アナログ信号をローパスフィルタリングする手段と
    を含むことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の装
    置。
  16. 【請求項１６】前記第２の手段（８４）は、前記第２の
    信号（６２，ＳＮ″）の波形コーディングからではなく
    て、前記第１の信号（５４，ＳＮ′）の波形コーディン
    グ（１４）から前記第３のフィルタ係数データ（ＢＫ）
    を決定することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装
    置。
  17. 【請求項１７】前記第３のフィルタ係数データ（ＢＫ）
    は、前記元の信号の高周波部分（６２，ＳＮ″）の波形
    コーディングからではなくて、前記元の信号のベースバ
    ンド周波部分（５４，ＳＮ′）の波形コーディング（１
    ４）から得られることを特徴とする請求の範囲第１１項
    記載の装置。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3374109D1 (en) * 1983-10-28 1987-11-19 Ibm Method of recovering lost information in a digital speech transmission system, and transmission system using said method
EP0163829B1 (en) * 1984-03-21 1989-08-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Speech signal processing system
JPS61134000A (ja) * 1984-12-05 1986-06-21 株式会社日立製作所 音声分析合成方式
IT1184023B (it) * 1985-12-17 1987-10-22 Cselt Centro Studi Lab Telecom Procedimento e dispositivo per la codifica e decodifica del segnale vocale mediante analisi a sottobande e quantizzazione vettorariale con allocazione dinamica dei bit di codifica
EP0243562B1 (en) * 1986-04-30 1992-01-29 International Business Machines Corporation Improved voice coding process and device for implementing said process
US4797925A (en) * 1986-09-26 1989-01-10 Bell Communications Research, Inc. Method for coding speech at low bit rates
GB8628046D0 (en) * 1986-11-24 1986-12-31 British Telecomm Transmission system
US5045327A (en) * 1987-06-24 1991-09-03 Sound Memory Corporation Digital recording and playback module system
WO1988010489A1 (en) * 1987-06-24 1988-12-29 Sound Memory Corporation Digital recording and playback module system
KR890702176A (ko) * 1987-10-09 1989-12-23 에드워드 엠, 칸데퍼 디지탈 방식으로 기억된 상호분절 언어세그먼트로부터 언어발생 방법 및 그 장치
JPH01177227A (ja) * 1988-01-05 1989-07-13 Toshiba Corp 音声コーデック
US5611038A (en) * 1991-04-17 1997-03-11 Shaw; Venson M. Audio/video transceiver provided with a device for reconfiguration of incompatibly received or transmitted video and audio information
AU639646B2 (en) * 1991-05-28 1993-07-29 Sound Memory Corporation Digital recording and playback module system
EP0588932B1 (en) * 1991-06-11 2001-11-14 QUALCOMM Incorporated Variable rate vocoder
WO1993023951A1 (de) * 1992-05-12 1993-11-25 Nokia (Deutschland) Gmbh Übertragungsanordnung für die übertragung eines auf eine trägerschwingung aufmodulierten nutzsignales
JPH06197084A (ja) * 1992-12-25 1994-07-15 Takayama:Kk 音声転送方法
TW271524B (ja) * 1994-08-05 1996-03-01 Qualcomm Inc
US5742734A (en) * 1994-08-10 1998-04-21 Qualcomm Incorporated Encoding rate selection in a variable rate vocoder
JP2940464B2 (ja) * 1996-03-27 1999-08-25 日本電気株式会社 音声復号化装置
US5751901A (en) * 1996-07-31 1998-05-12 Qualcomm Incorporated Method for searching an excitation codebook in a code excited linear prediction (CELP) coder
US6021325A (en) * 1997-03-10 2000-02-01 Ericsson Inc. Mobile telephone having continuous recording capability
US6691084B2 (en) 1998-12-21 2004-02-10 Qualcomm Incorporated Multiple mode variable rate speech coding
SE9903553D0 (sv) 1999-01-27 1999-10-01 Lars Liljeryd Enhancing percepptual performance of SBR and related coding methods by adaptive noise addition (ANA) and noise substitution limiting (NSL)
US7039581B1 (en) * 1999-09-22 2006-05-02 Texas Instruments Incorporated Hybrid speed coding and system
SE0001926D0 (sv) 2000-05-23 2000-05-23 Lars Liljeryd Improved spectral translation/folding in the subband domain
SE0202159D0 (sv) 2001-07-10 2002-07-09 Coding Technologies Sweden Ab Efficientand scalable parametric stereo coding for low bitrate applications
US8605911B2 (en) 2001-07-10 2013-12-10 Dolby International Ab Efficient and scalable parametric stereo coding for low bitrate audio coding applications
EP1423847B1 (en) 2001-11-29 2005-02-02 Coding Technologies AB Reconstruction of high frequency components
SE0202770D0 (sv) 2002-09-18 2002-09-18 Coding Technologies Sweden Ab Method for reduction of aliasing introduces by spectral envelope adjustment in real-valued filterbanks
US7369603B2 (en) * 2003-05-28 2008-05-06 Intel Corporation Compensating for spectral attenuation
MX2018012490A (es) * 2016-04-12 2019-02-21 Fraunhofer Ges Forschung Codificador de audio para codificar una se?al de audio, metodo para codificar una se?al de audio y programa de computadora en consideracion de una region espectral del pico detectada en una banda de frecuencia superior.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5878200A (ja) * 1981-11-04 1983-05-11 日本電信電話株式会社 適応予測符号化方式

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3071652A (en) * 1959-05-08 1963-01-01 Bell Telephone Labor Inc Time domain vocoder
US3750024A (en) * 1971-06-16 1973-07-31 Itt Corp Nutley Narrow band digital speech communication system
NL7410763A (nl) * 1974-08-12 1976-02-16 Philips Nv Digitaal transmissiestelsel voor het met een lage pulsfrequentie(bit-rate)overdragen van gespreks- signalen en een zender voor toepassing in zulk een stelsel.
NL7503176A (nl) * 1975-03-18 1976-09-21 Philips Nv Overdrachtsstelsel voor gesprekssignalen.
US4038495A (en) * 1975-11-14 1977-07-26 Rockwell International Corporation Speech analyzer/synthesizer using recursive filters
DE2855395C2 (de) * 1978-12-21 1980-03-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Nachrichtenübertragungssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5878200A (ja) * 1981-11-04 1983-05-11 日本電信電話株式会社 適応予測符号化方式

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Publication number Publication date
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US4672670A (en) 1987-06-09
EP0152430B1 (en) 1990-07-18
JPH0683392A (ja) 1994-03-25
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WO1985000686A1 (en) 1985-02-14

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