JPH07281699A - 音声信号のディジタルフィルタ演算装置 - Google Patents
音声信号のディジタルフィルタ演算装置Info
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- JPH07281699A JPH07281699A JP6070992A JP7099294A JPH07281699A JP H07281699 A JPH07281699 A JP H07281699A JP 6070992 A JP6070992 A JP 6070992A JP 7099294 A JP7099294 A JP 7099294A JP H07281699 A JPH07281699 A JP H07281699A
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- signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ディジタル移動通信等の音声符号化装置に組
み込まれる固定小数点演算型ディジタル信号処理装置に
おいて、入出力信号のデータ精度の劣化を抑えたフィル
タ演算装置を提供すること。 【構成】 反射係数算出手段１１によりＬＰＣ係数Ａ
（ｉ）から反射係数Ｋ（ｉ）を求める。次に、得られた
反射係数Ｋ（ｉ）を用いて正規化予測誤差パワ算出手段
１２により正規化予測誤差パワδ2を算出する。次に、
上記で得られたδ2を用いて、シフト数算出手段１３で
フィルタ演算におけるデータシフト数ＳIを決定する。
そして、以上により得られたシフト数ＳIと入力信号Ｘ
（ｎ）およびＬＰＣ係数Ａ（ｉ）を入力として、逆フィ
ルタ演算手段１４により、逆フィルタ演算を行ない、出
力信号Ｙ（ｎ）を得る。
み込まれる固定小数点演算型ディジタル信号処理装置に
おいて、入出力信号のデータ精度の劣化を抑えたフィル
タ演算装置を提供すること。 【構成】 反射係数算出手段１１によりＬＰＣ係数Ａ
（ｉ）から反射係数Ｋ（ｉ）を求める。次に、得られた
反射係数Ｋ（ｉ）を用いて正規化予測誤差パワ算出手段
１２により正規化予測誤差パワδ2を算出する。次に、
上記で得られたδ2を用いて、シフト数算出手段１３で
フィルタ演算におけるデータシフト数ＳIを決定する。
そして、以上により得られたシフト数ＳIと入力信号Ｘ
（ｎ）およびＬＰＣ係数Ａ（ｉ）を入力として、逆フィ
ルタ演算手段１４により、逆フィルタ演算を行ない、出
力信号Ｙ（ｎ）を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル音声信号処
理に利用する固定小数点型ディジタル信号処理装置にお
いて、音声信号のフィルタ演算を実現するフィルタ演算
装置に関する。
理に利用する固定小数点型ディジタル信号処理装置にお
いて、音声信号のフィルタ演算を実現するフィルタ演算
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ディジタル移動通信の実用化に伴
い、音声符号化装置が用いられている。音声符号化装置
には、ディジタル信号の演算を低消費電力で小型な装置
として実現するため、固定小数点演算型のディジタル信
号処理装置が広く用いられている。音声の声道情報を表
現するＬＰＣ係数を用いて、音声信号から残差信号を求
めたり、音源信号から音声を合成するようなフィルタ演
算も、その装置を用いて行なわれる。
い、音声符号化装置が用いられている。音声符号化装置
には、ディジタル信号の演算を低消費電力で小型な装置
として実現するため、固定小数点演算型のディジタル信
号処理装置が広く用いられている。音声の声道情報を表
現するＬＰＣ係数を用いて、音声信号から残差信号を求
めたり、音源信号から音声を合成するようなフィルタ演
算も、その装置を用いて行なわれる。
【０００３】以下、従来のフィルタ演算装置について説
明する。図３は従来の逆フィルタ演算を実現するフィル
タ演算装置を示すブロック図である。図３において、１
はＬＰＣ係数と入力信号から出力信号を算出する逆フィ
ルタ演算手段である。このフィルタ演算装置における演
算は次のようにして行なわれる。
明する。図３は従来の逆フィルタ演算を実現するフィル
タ演算装置を示すブロック図である。図３において、１
はＬＰＣ係数と入力信号から出力信号を算出する逆フィ
ルタ演算手段である。このフィルタ演算装置における演
算は次のようにして行なわれる。
【０００４】まず、ブロック単位で入力される固定小数
点表現された有限語長の入力信号Ｘ（ｎ）、 Ｘ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１；Ｎ：ブロック長
（サンプル数）） に対して、逆フィルタ係数である固定小数点表現された
ＬＰＣ係数Ａ（ｉ）、 Ａ（ｉ）（ｉ＝０，１…，Ｐ；Ｐ：ＬＰＣ次数、Ａ
（０）＝１．０） を用いて逆フィルタ演算手段１により式（１）で表され
る出力信号Ｙ（ｎ）を算出する。
点表現された有限語長の入力信号Ｘ（ｎ）、 Ｘ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１；Ｎ：ブロック長
（サンプル数）） に対して、逆フィルタ係数である固定小数点表現された
ＬＰＣ係数Ａ（ｉ）、 Ａ（ｉ）（ｉ＝０，１…，Ｐ；Ｐ：ＬＰＣ次数、Ａ
（０）＝１．０） を用いて逆フィルタ演算手段１により式（１）で表され
る出力信号Ｙ（ｎ）を算出する。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ＱａはＬＰＣ係数Ａ（ｉ）の小数
点位置で、データのＭＳＢビット（符号ビット）のすぐ
下の位置を基準に、左なら正、右なら負で表す。また、
＜＜はデータシフトを表す。
点位置で、データのＭＳＢビット（符号ビット）のすぐ
下の位置を基準に、左なら正、右なら負で表す。また、
＜＜はデータシフトを表す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の逆フィルタ演算装置では、入力信号と出力信号の
小数点位置を同じものとして演算を行なっているが、一
般に音声信号の逆フィルタ演算では、出力信号のダイナ
ミックレンジ（振幅値の存在範囲）は入力信号のダイナ
ミックレンジに比べ小さくなるため、出力信号のデータ
精度が劣化するという問題を有していた。
従来の逆フィルタ演算装置では、入力信号と出力信号の
小数点位置を同じものとして演算を行なっているが、一
般に音声信号の逆フィルタ演算では、出力信号のダイナ
ミックレンジ（振幅値の存在範囲）は入力信号のダイナ
ミックレンジに比べ小さくなるため、出力信号のデータ
精度が劣化するという問題を有していた。
【０００８】逆に、音源信号から音声を合成する合成フ
ィルタでは、出力信号に比べ入力信号のダイナミックレ
ンジが小さく、入出力の小数点位置が同じとすると入力
信号のデータ精度が劣化して入力されるという問題を有
していた。
ィルタでは、出力信号に比べ入力信号のダイナミックレ
ンジが小さく、入出力の小数点位置が同じとすると入力
信号のデータ精度が劣化して入力されるという問題を有
していた。
【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、入出力信号のデータ精度の劣化を抑えた音声信号の
ディジタルフィルタ演算装置を提供することを目的とす
る。
で、入出力信号のデータ精度の劣化を抑えた音声信号の
ディジタルフィルタ演算装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１に、データ精度の高い逆フィルタ演
算を達成するために、ＬＰＣ係数から反射係数を算出す
る反射係数算出手段と、得られた反射係数から正規化予
測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算出手段と、
得られた正規化予測誤差パワから逆フィルタの入力信号
に対する出力信号のデータシフト数を決定するシフト数
算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、得られたシフト数
を用いて出力信号を算出する逆フィルタ演算手段とを備
えたものである。
に、本発明は、第１に、データ精度の高い逆フィルタ演
算を達成するために、ＬＰＣ係数から反射係数を算出す
る反射係数算出手段と、得られた反射係数から正規化予
測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算出手段と、
得られた正規化予測誤差パワから逆フィルタの入力信号
に対する出力信号のデータシフト数を決定するシフト数
算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、得られたシフト数
を用いて出力信号を算出する逆フィルタ演算手段とを備
えたものである。
【００１１】本発明はまた、第２に、データ精度の高い
合成フィルタ演算を達成するために、ＬＰＣ係数から反
射係数を算出する反射係数算出手段と、得られた反射係
数から正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パ
ワ算出手段と、得られた正規化予測誤差パワから合成フ
ィルタの入力信号に対する出力信号のデータシフト数を
決定するシフト数算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、
得られたシフト数を用いて出力信号を算出する合成フィ
ルタ演算手段とを備えたものである。
合成フィルタ演算を達成するために、ＬＰＣ係数から反
射係数を算出する反射係数算出手段と、得られた反射係
数から正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パ
ワ算出手段と、得られた正規化予測誤差パワから合成フ
ィルタの入力信号に対する出力信号のデータシフト数を
決定するシフト数算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、
得られたシフト数を用いて出力信号を算出する合成フィ
ルタ演算手段とを備えたものである。
【００１２】
【作用】本発明は、上記の構成によって、正規化予測誤
差パワ算出手段により、逆フィルタ演算、合成フィルタ
演算のいずれも入力信号に対する出力信号の相対的なダ
イナミックレンジを適応的に推定し、フィルタ演算時に
出力信号の小数点位置を制御することによって、データ
精度の劣化を抑えることができる。
差パワ算出手段により、逆フィルタ演算、合成フィルタ
演算のいずれも入力信号に対する出力信号の相対的なダ
イナミックレンジを適応的に推定し、フィルタ演算時に
出力信号の小数点位置を制御することによって、データ
精度の劣化を抑えることができる。
【００１３】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例における逆フ
ィルタ演算装置について、図１を参照しながら説明す
る。図１において、１１はＬＰＣ係数から反射係数を算
出する反射係数算出手段、１２は得られた反射係数から
正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算出
手段、１３は得られた正規化予測誤差パワから逆フィル
タの入力信号に対する出力信号のデータシフト数を決定
するシフト数算出手段、１４はＬＰＣ係数、入力信号、
得られたシフト数を用いて出力信号を算出する逆フィル
タ演算手段である。
ィルタ演算装置について、図１を参照しながら説明す
る。図１において、１１はＬＰＣ係数から反射係数を算
出する反射係数算出手段、１２は得られた反射係数から
正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算出
手段、１３は得られた正規化予測誤差パワから逆フィル
タの入力信号に対する出力信号のデータシフト数を決定
するシフト数算出手段、１４はＬＰＣ係数、入力信号、
得られたシフト数を用いて出力信号を算出する逆フィル
タ演算手段である。
【００１４】以上のように構成された逆フィルタ演算装
置について、以下その動作を説明する。まず、反射係数
算出手段１１によりＬＰＣ係数Ａ（ｉ）から反射係数Ｋ
（ｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｐ）を求める。次に、得られ
た反射係数Ｋ（ｉ）を用いて正規化予測誤差パワ算出手
段１２により式（２）で算出される正規化予測誤差パワ
δ2を算出する。
置について、以下その動作を説明する。まず、反射係数
算出手段１１によりＬＰＣ係数Ａ（ｉ）から反射係数Ｋ
（ｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｐ）を求める。次に、得られ
た反射係数Ｋ（ｉ）を用いて正規化予測誤差パワ算出手
段１２により式（２）で算出される正規化予測誤差パワ
δ2を算出する。
【００１５】
【数２】
【００１６】次に、上記式で得られたδ2を用いて、シ
フト数算出手段１３でフィルタ演算におけるデータシフ
ト数ＳIを決定する。ここでＳIは式（３）で与えられ
る。
フト数算出手段１３でフィルタ演算におけるデータシフ
ト数ＳIを決定する。ここでＳIは式（３）で与えられ
る。
【００１７】 ＳI ＝ Ｓmax (Ｓmax ＜ Ｓ0 ) Ｓ0 (Ｓmin ＜ Ｓ0 ＜ Ｓmax) Ｓmin (Ｓmin ＜ Ｓ0 ) …式（３） ただし、 Ｓ0 ＝ int(LOG2(√(δ2)＋ＳＣ） …式（４） であり、ＳＣはシフト数の補正用定数、ＳmaxおよびＳm
inは極端なシフトを防ぐための定数（整数）である。ま
た、int( )は整数化処理を示す。そして、以上により
得られたシフト数ＳIと入力信号Ｘ（ｎ）およびＬＰＣ
係数Ａ（ｉ）を入力として、逆フィルタ演算手段１４に
より、式（５）で示される逆フィルタ演算を行ない、出
力信号Ｙ（ｎ）を得る。
inは極端なシフトを防ぐための定数（整数）である。ま
た、int( )は整数化処理を示す。そして、以上により
得られたシフト数ＳIと入力信号Ｘ（ｎ）およびＬＰＣ
係数Ａ（ｉ）を入力として、逆フィルタ演算手段１４に
より、式（５）で示される逆フィルタ演算を行ない、出
力信号Ｙ（ｎ）を得る。
【００１８】
【数３】
【００１９】なお、その結果得られる出力信号の小数点
位置Ｑｙは、入力信号の小数点位置Ｑｘを用いて、 Ｑｙ＝Ｑｘ−ＳI …式（６） と表すことができる。
位置Ｑｙは、入力信号の小数点位置Ｑｘを用いて、 Ｑｙ＝Ｑｘ−ＳI …式（６） と表すことができる。
【００２０】このように、上記実施例によれば、正規化
予測誤差パワ(δ2)により出力信号の入力信号に対する
平均的な振幅比を推定することができるため、これを用
いて式（３）によりフィルタ演算時のシフト数を決定す
ることにより、出力信号のデータ精度を最大限に保って
フィルタ演算を実現することができる。
予測誤差パワ(δ2)により出力信号の入力信号に対する
平均的な振幅比を推定することができるため、これを用
いて式（３）によりフィルタ演算時のシフト数を決定す
ることにより、出力信号のデータ精度を最大限に保って
フィルタ演算を実現することができる。
【００２１】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
における合成フィルタ演算装置について、図２を参照し
ながら説明する。図２において、２１はＬＰＣ係数から
反射係数を算出する反射係数算出手段、２２は得られた
反射係数から正規化予測誤差パワを算出する正規化予測
誤差パワ算出手段、２３は得られた正規化予測誤差パワ
から合成フィルタの入力信号に対する出力信号のデータ
シフト数を決定するシフト数算出手段、２４はＬＰＣ係
数、入力信号、得られたシフト数を用いて出力信号を算
出する合成フィルタ演算手段である。
における合成フィルタ演算装置について、図２を参照し
ながら説明する。図２において、２１はＬＰＣ係数から
反射係数を算出する反射係数算出手段、２２は得られた
反射係数から正規化予測誤差パワを算出する正規化予測
誤差パワ算出手段、２３は得られた正規化予測誤差パワ
から合成フィルタの入力信号に対する出力信号のデータ
シフト数を決定するシフト数算出手段、２４はＬＰＣ係
数、入力信号、得られたシフト数を用いて出力信号を算
出する合成フィルタ演算手段である。
【００２２】以上のように構成された合成フィルタ演算
装置について、以下その動作を説明する。まず、反射係
数算出手段２１によりＬＰＣ係数Ａ（ｉ）から反射係数
Ｋ（ｉ）を求める。次に、得られた反射係数Ｋ（ｉ）を
用いて正規化予測誤差パワ算出手段２２により逆フィル
タ演算時と同様式（２）で算出される正規化予測誤差パ
ワδ2を算出する。次に、上記で得られたδ2を用いて、
シフト数算出手段２３によりフィルタ演算におけるデー
タシフト数ＳSを決定する。ここでＳSは式（７）で与え
られる。
装置について、以下その動作を説明する。まず、反射係
数算出手段２１によりＬＰＣ係数Ａ（ｉ）から反射係数
Ｋ（ｉ）を求める。次に、得られた反射係数Ｋ（ｉ）を
用いて正規化予測誤差パワ算出手段２２により逆フィル
タ演算時と同様式（２）で算出される正規化予測誤差パ
ワδ2を算出する。次に、上記で得られたδ2を用いて、
シフト数算出手段２３によりフィルタ演算におけるデー
タシフト数ＳSを決定する。ここでＳSは式（７）で与え
られる。
【００２３】 ＳS ＝ Ｓmax (Ｓmax ＜ Ｓ0 ) Ｓ0 (Ｓmin ＜ Ｓ0 ＜ Ｓmax) Ｓmin (Ｓmin ＜ Ｓ0 ) …式（７） ただし、 Ｓ0 ＝ int(LOG2(√(１／δ2)＋ＳＣ） …式（８） であり、ＳＣはシフト数の補正用定数、ＳmaxおよびＳm
inは極端なシフトを防ぐための定数（整数）である。そ
して、以上により得られたシフト数ＳSと入力信号Ｘ
（ｎ）およびＬＰＣ係数Ａ（ｉ）を入力として、合成フ
ィルタ演算手段２４により、式（９）で示される逆フィ
ルタ演算を行ない、出力信号Ｙ（ｎ）を得る。
inは極端なシフトを防ぐための定数（整数）である。そ
して、以上により得られたシフト数ＳSと入力信号Ｘ
（ｎ）およびＬＰＣ係数Ａ（ｉ）を入力として、合成フ
ィルタ演算手段２４により、式（９）で示される逆フィ
ルタ演算を行ない、出力信号Ｙ（ｎ）を得る。
【００２４】
【数４】
【００２５】なお、その結果得られる出力信号の小数点
位置Ｑｙは、入力信号の小数点位置Ｑｘを用いて、 Ｑｙ＝Ｑｘ−ＳS …式（１０） と表すことができる。
位置Ｑｙは、入力信号の小数点位置Ｑｘを用いて、 Ｑｙ＝Ｑｘ−ＳS …式（１０） と表すことができる。
【００２６】このように、上記第２の実施例によれば、
正規化予測誤差パワの逆数(１／δ2)により出力信号の
入力信号に対する平均振幅比を推定することができるた
め、これを用いて式（７）によりフィルタ演算時のシフ
ト数を決定することにより、入・出力信号のデータ精度
を最大限に保ったままフィルタ演算を実現することがで
きる。
正規化予測誤差パワの逆数(１／δ2)により出力信号の
入力信号に対する平均振幅比を推定することができるた
め、これを用いて式（７）によりフィルタ演算時のシフ
ト数を決定することにより、入・出力信号のデータ精度
を最大限に保ったままフィルタ演算を実現することがで
きる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明は、逆フィルタ演
算、合成フィルタ演算のいずれの場合においても、シフ
ト数算出手段により正規化予測誤差パワから得られたシ
フト数をフィルタ演算に用いることにより、入力信号に
対する出力信号の相対的なダイナミックレンジを適応的
に推定し、フィルタ演算時に出力信号の小数点位置を抑
制することによって、データ精度の劣化を抑えることが
できる。
算、合成フィルタ演算のいずれの場合においても、シフ
ト数算出手段により正規化予測誤差パワから得られたシ
フト数をフィルタ演算に用いることにより、入力信号に
対する出力信号の相対的なダイナミックレンジを適応的
に推定し、フィルタ演算時に出力信号の小数点位置を抑
制することによって、データ精度の劣化を抑えることが
できる。
【図１】本発明の第１の実施例における逆フィルタ演算
装置のブロック図
装置のブロック図
【図２】本発明の第２の実施例における合成フィルタ演
算装置のブロック図
算装置のブロック図
【図３】従来の逆フィルタ演算装置のブロック図
１ 逆フィルタ演算手段 １１ 反射係数算出手段 １２ 正規化予測誤差パワ算出手段 １３ シフト数算出手段 １４ 逆フィルタ演算手段 ２１ 反射係数算出手段 ２２ 正規化予測誤差パワ算出手段 ２３ シフト数算出手段 ２４ 合成フィルタ演算手段
Claims (2)
- 【請求項１】 音声信号の固定小数点演算によるディジ
タルフィルタ演算装置において、ＬＰＣ係数から反射係
数を算出する反射係数算出手段と、得られた反射係数か
ら正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算
出手段と、得られた正規化予測誤差パワから逆フィルタ
の入力信号に対する出力信号のデータシフト数を決定す
るシフト数算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、得られ
たシフト数を用いて出力信号を算出する逆フィルタ演算
手段とを備えた音声信号のディジタルフィルタ演算装
置。 - 【請求項２】 音声信号の固定小数点演算によるディジ
タルフィルタ演算装置において、ＬＰＣ係数から反射係
数を算出する反射係数算出手段と、得られた反射係数か
ら正規化予測誤差パワを算出する正規化予測誤差パワ算
出手段と、得られた正規化予測誤差パワから合成フィル
タの入力信号に対する出力信号のデータシフト数を決定
するシフト数算出手段と、ＬＰＣ係数、入力信号、得ら
れたシフト数を用いて出力信号を算出する合成フィルタ
演算手段とを備えた音声信号のディジタルフィルタ演算
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6070992A JPH07281699A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 音声信号のディジタルフィルタ演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6070992A JPH07281699A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 音声信号のディジタルフィルタ演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07281699A true JPH07281699A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13447557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6070992A Pending JPH07281699A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 音声信号のディジタルフィルタ演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07281699A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501800B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-12-31 | Nec Corporation | Variable bit-rate encoding device |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP6070992A patent/JPH07281699A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501800B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-12-31 | Nec Corporation | Variable bit-rate encoding device |
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