JPH09146593A - Methods and devices for sound signal coding and decoding - Google Patents

Methods and devices for sound signal coding and decoding

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JPH09146593A
JPH09146593A JP7332686A JP33268695A JPH09146593A JP H09146593 A JPH09146593 A JP H09146593A JP 7332686 A JP7332686 A JP 7332686A JP 33268695 A JP33268695 A JP 33268695A JP H09146593 A JPH09146593 A JP H09146593A
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JP
Japan
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envelope
acoustic signal
zero
supplied
band
Prior art date
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Pending
Application number
JP7332686A
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Japanese (ja)
Inventor
Kanefumi Kinetsuki
兼史 杵築
Toshihiro Maruyama
俊弘 丸山
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to efficiently code sound signals even at a low bit rate by sub-band-coding sound signals and extracting features by short-time frames from the obtained narrow band signals. SOLUTION: Inputted PCM audio signals are supplied also to a sub-band filter 11 in parallel with a FET circuit 13. In the sub-band filter 11, the signals are equally divided into, for example, 32 sub-bands and, in addition, supplied to a frame processing circuit 12 for every sub-band to be divided into frame of every specified period of time and outputted to an envelope extracting circuit 19. This circuit 19 extracts envelopes of amplitude calculated for every short- time frame. And, using a zero-cross counting circuit 12, the number of zero crossings of amplitude is calculated for every short-time frame. Thus, the envelopes quantized for every sub-band and the number of zero-crossings are supplied to a multiplexer 16 to be multiplexed and outputted to the transmission line as bit stream.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、本発明はデジタル
(PCM)信号の情報量の圧縮を行なう信号処理装置に
係り、特にデジタル音響信号の圧縮符号化/復号化装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing device for compressing the information amount of a digital (PCM) signal, and more particularly to a compression encoding / decoding device for digital audio signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、オーディオ信号の高能率符号
化に主として用いられているサブバンド符号化と直交変
換符号化は、時間領域のサンプル信号を周波数領域に写
像し、周波数領域でのエネルギーの偏在によるビット割
当量を、人間の心理聴覚特性を利用して制御しながら符
号化する方法である。
2. Description of the Related Art Conventionally, subband coding and orthogonal transform coding, which are mainly used for high-efficiency coding of audio signals, map a sample signal in the time domain to the frequency domain and calculate the energy of the frequency domain. It is a method of encoding while controlling the bit allocation amount due to uneven distribution by utilizing human psychoacoustic characteristics.

【0003】このような符号化方法で代表的なMPEG
Audioの音響信号符号化装置及び復号化装置の例
を図5(A),(B)に示す。図5(A)に示す音響信
号符号化装置に入力されたオーディオ信号は、帯域分割
フィルタ1により32帯域に等分割される。そして、こ
の帯域分割フィルタ1により32帯域に分割された各信
号は、それぞれ分析フレーム毎に最大値(スケールファ
クタ)が求められ正規化される(スケーリング回路
2)。
A typical MPEG in such an encoding method
An example of an audio signal encoding device and audio decoding device of Audio is shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). The audio signal input to the audio signal encoding device shown in FIG. 5A is equally divided into 32 bands by the band division filter 1. Then, for each signal divided into 32 bands by the band division filter 1, a maximum value (scale factor) is obtained for each analysis frame and normalized (scaling circuit 2).

【0004】さらに、これとは別に入力オーディオ信号
はFFT回路3で直交変換され、心理聴覚モデルに基づ
いてマスキングが計算されて(マスキング計算回路
4)、32帯域のビット量が決定される。そして、この
決定されたビット量で32帯域のフレーム毎に設けられ
た量子化器5により量子化され(フレームデータ)、ス
ケールファクタと共にマルチプレクサ(ビット多重化回
路)6により多重化され、ビットストリームとして伝送
される。
Separately from this, the input audio signal is orthogonally transformed by the FFT circuit 3, masking is calculated based on the psychoacoustic model (masking calculation circuit 4), and the bit amount of 32 bands is determined. Then, the determined bit amount is quantized by a quantizer 5 provided for each frame of 32 bands (frame data), and multiplexed with a scale factor (multiplexer circuit) 6 by a multiplexer (bit multiplexing circuit) 6 to form a bit stream. Is transmitted.

【0005】図5(B)に示す音響信号復号化装置側で
は、供給されるビットストリームをデマルチプレクサ
(ビット分解回路)7によりスケールファクタとフレー
ムデータとに分解し、フレームデータ(帯域信号)を逆
量子化器8にて逆量子化し、逆スケーリング回路9にて
スケールファクタによる各帯域のスケール合わせを行っ
た後、帯域合成フィルタ10にて全帯域の信号を合成す
ることにより、オーディオ信号が出力される。
On the side of the audio signal decoding apparatus shown in FIG. 5B, the supplied bit stream is decomposed into a scale factor and frame data by a demultiplexer (bit decomposition circuit) 7, and the frame data (band signal) is decomposed. An inverse quantizer 8 performs inverse quantization, an inverse scaling circuit 9 performs scale adjustment for each band by a scale factor, and a band synthesis filter 10 synthesizes signals in all bands to output an audio signal. To be done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したような音響信
号符号化装置は、特に高品質オーディオの符号化に適用
され、128kbps以上のビットレートでは良好な品
質を実現している。しかし、通信用アプリケーションな
どで必要とされる64kbps以下の低ビットレートで
は、符号化品質が悪くなるので、更に効率の良い音響信
号の分析記述方法が望まれていた。
The audio signal coding apparatus as described above is particularly applied to coding of high quality audio, and realizes good quality at a bit rate of 128 kbps or higher. However, at a low bit rate of 64 kbps or less, which is required for communication applications and the like, the coding quality is deteriorated, so a more efficient method of analyzing and describing an acoustic signal has been desired.

【0007】本発明は、以上に述べた従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、サブバンド符号化方法
に、さらに帯域信号を分析する手段を付加して特徴を抽
出し、それを符号化することにより従来よりも高能率に
音響信号を符号化する符号化方法と符号化装置及びこれ
を復号する復号化方法と復号化装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The subband coding method is further provided with a means for analyzing a band signal to extract a characteristic and extract it. An object of the present invention is to provide an encoding method and an encoding apparatus for encoding an audio signal with higher efficiency than before by encoding, and a decoding method and a decoding apparatus for decoding the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】MPEG Audioな
どのサブバンド符号化方法では、帯域分割された信号は
心理聴覚分析でビット割当てされることにより符号量が
削減されており、帯域信号のサンプルの時間的な冗長性
は考慮されていない。従って、この帯域信号の時間的な
冗長性を考慮することにより従来のサブバンド符号化方
法よりもさらに高能率な符号化を行なうことができる。
In a subband coding method such as MPEG Audio, the code amount is reduced by allocating bits to a band-divided signal by psychoacoustic analysis, and the time of sampling the band signal is reduced. Redundancy is not considered. Therefore, by taking the temporal redundancy of this band signal into consideration, it is possible to perform more efficient encoding than the conventional subband encoding method.

【0009】本発明の音響信号符号化装置は、供給され
る音響信号をサブバンド符号化方法により帯域分割し、
得られた狭帯域信号から短時間フレームで特徴を抽出し
て符号化している。そして、サブバンド化された狭帯域
信号は、次の(1)〜(3)の手順で符号化される。 (1)短時間のフレーム毎に振幅の包絡線を抽出する。 (2)そのフレーム内で振幅波形が零を交叉した回数、
または零交叉の時間間隔を計測する。 (3)上記(1)及び(2)の内容をそのフレームの特
徴として符号化し伝送する。
The acoustic signal coding apparatus of the present invention divides the supplied acoustic signal into bands by a subband coding method,
Features are extracted from the obtained narrowband signal in a short time frame and encoded. Then, the subband-converted narrowband signal is encoded by the following procedures (1) to (3). (1) An envelope of amplitude is extracted for each frame for a short time. (2) The number of times the amplitude waveform crosses zero in the frame,
Or measure the time interval of zero crossing. (3) The contents of (1) and (2) above are encoded and transmitted as a feature of the frame.

【0010】また、音響信号復号化装置では、サブバン
ド化された狭帯域信号を短時間フレームで分析し、上記
(2)において零交叉回数が伝送された場合は各帯域の
フレーム毎に正弦波を生成し、上記(1)で伝送された
包絡線により整形して復号する。そして、上記(2)に
おいて零交叉の時間間隔が伝送された場合は零交叉点と
上記(1)で伝送された零交叉点の間の時刻の包絡線上
の点とを適当な曲線で補間して復号する。
In the acoustic signal decoding device, the subband narrowband signal is analyzed in a short time frame, and if the number of zero crossings is transmitted in (2) above, a sine wave is generated for each frame in each band. Is generated, shaped by the envelope transmitted in (1) above, and decoded. When the zero-crossing time interval is transmitted in (2) above, the zero-crossing point and the point on the envelope of the time between the zero-crossing points transmitted in (1) above are interpolated with an appropriate curve. And decrypt.

【0011】このとき、上記(1)で求めた包絡線情報
は各帯域で相関があると考えられるので差分をとるなど
して情報量の削減が可能である。さらに、短時間での包
絡線の概形はベクトル量子化することにより大幅な情報
量の削減も可能である。そして、符号化品質を向上させ
るために、上記(2)において零交叉回数ではなく、零
交叉の時間(サンプル)間隔の変化を時系列で示したも
のを伝送する場合でも、この時間間隔の変化時系列をベ
クトル量子化することにより、大幅な符号量の増加をせ
ずに符号化品質を高めることが可能である。
At this time, since the envelope information obtained in (1) above is considered to have a correlation in each band, it is possible to reduce the amount of information by taking a difference. Furthermore, the amount of information can be significantly reduced by vector-quantizing the outline of the envelope in a short time. In order to improve the coding quality, the change in the time interval is also transmitted when transmitting not the number of zero crossings in the above (2) but the change in the time (sample) interval of the zero crossings in time series. By vector-quantizing the time series, it is possible to improve the coding quality without significantly increasing the code amount.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の音響信号符号化方法につ
いて、図4に示した音響信号のグラフを用いて説明す
る。供給される音響信号は図4のグラフに示すように、
例えば帯域1〜4に帯域分割され、この帯域分割された
狭帯域信号は、それぞれ短時間の分析フレーム1〜3に
切り出される。そして、それぞれの狭帯域信号は各フレ
ーム毎に包絡線抽出回路により包絡線(図中、一点鎖
線)が抽出される。そして、各帯域の各フレーム毎に振
幅の零交叉回数または零交叉間隔が計算される。この
時、フレームとフレームとの間に零交叉が来る時は一方
のフレームにおいてのみ零交叉回数をカウントする。こ
の各帯域の各フレーム毎に求めた包絡線の概形(図中一
点鎖線)と零交叉回数または零交叉間隔をそのフレーム
の特徴パラメータとして符号化している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The acoustic signal coding method of the present invention will be described with reference to the acoustic signal graph shown in FIG. The supplied acoustic signal is as shown in the graph of FIG.
For example, it is band-divided into bands 1 to 4, and the band-divided narrowband signals are respectively cut out into short-time analysis frames 1 to 3. Then, the envelope (dashed-dotted line in the figure) of each narrowband signal is extracted by the envelope extraction circuit for each frame. Then, the number of zero crossings of the amplitude or the zero crossing interval is calculated for each frame of each band. At this time, when the zero crossing occurs between the frames, the number of zero crossings is counted only in one frame. The envelope outline (one-dot chain line in the figure) obtained for each frame in each band and the number of zero crossings or the zero crossing interval are encoded as characteristic parameters of the frame.

【0013】また、本発明の音響信号復号化方法は、零
交叉回数を符号化したものが特徴パラメータとして伝送
された場合には、逆量子化した後、復元フレームに正弦
波を発生させ、包絡線でその正弦波を整形することによ
り、短時間フレームを復元している。そして、零交叉間
隔を符号化したものが特徴パラメータとして伝送された
場合には、逆量子化した後、零交叉の時間間隔から包絡
線上の補間位置を計算し、零交叉点と包絡線上の補間位
置を滑らかな曲線で補間することにより、短時間フレー
ムを復元している。その後、各フレーム及び各帯域を合
成することにより音響信号を復号している。
Further, according to the audio signal decoding method of the present invention, when a coded number of zero crossings is transmitted as a characteristic parameter, after dequantization, a sine wave is generated in the restored frame to generate an envelope. A short-time frame is restored by shaping the sine wave with a line. If a coded zero crossing interval is transmitted as a feature parameter, after inverse quantization, the interpolation position on the envelope is calculated from the time interval of the zero crossing, and the zero crossing point and the interpolation on the envelope are interpolated. A short time frame is restored by interpolating the position with a smooth curve. After that, the acoustic signal is decoded by synthesizing each frame and each band.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の音響信号符号化装置及び復号化装置
のいくつかの実施例を図面と共に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of an audio signal coding apparatus and a decoding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】<実施例1>図1(A),(B)はそれぞ
れ本発明の音響信号符号化装置及び復号化装置の第1の
実施例を示す構成図である。この第1の実施例では、零
交叉回数を用いる場合の構成について説明する。同図
(A)に示す音響信号符号化装置では、入力されるPC
Mオーディオ信号が、FFT回路13に供給されて直交
変換された後、マスキング計算回路14に供給されて公
知の(MPEG Audioなどで用いられている)心
理聴覚モデルに基づいたビット割り当て(マスキング)
が行われる。
<Embodiment 1> FIGS. 1A and 1B are block diagrams showing a first embodiment of an audio signal encoding apparatus and a decoding apparatus according to the present invention, respectively. In the first embodiment, a configuration in which the number of zero crossings is used will be described. In the acoustic signal encoding device shown in FIG.
The M audio signal is supplied to the FFT circuit 13 and orthogonally transformed, and then supplied to the masking calculation circuit 14 and bit allocation (masking) based on a known psychoacoustic model (used in MPEG Audio and the like).
Is performed.

【0016】そして、この入力されるPCMオーディオ
信号は、FFT回路13と並行して公知の帯域分割フィ
ルタ11にも供給される。帯域分割フィルタ11では例
えば32の帯域に等分割される。さらに、この各帯域毎
にフレーム処理回路12に供給されて、一定時間毎(例
えば256サンプルや1468サンプル毎)のフレーム
に分割され、包絡線抽出回路19に出力される。この包
絡線抽出回路19では、上記した音響信号符号化方法に
より図4に示すような短時間フレーム毎に振幅の包絡線
を計算して抽出する。また、零交叉計数回路21によ
り、短時間フレーム毎に振幅の零交叉回数を計算する。
The input PCM audio signal is also supplied to the well-known band division filter 11 in parallel with the FFT circuit 13. The band division filter 11 is equally divided into, for example, 32 bands. Further, it is supplied to the frame processing circuit 12 for each of the bands, divided into frames for every fixed time (for example, every 256 samples or every 1468 samples), and output to the envelope extraction circuit 19. The envelope extraction circuit 19 calculates and extracts the envelope of the amplitude for each short time frame as shown in FIG. 4 by the above-described acoustic signal encoding method. Further, the zero-crossing counting circuit 21 calculates the number of zero-crossings of the amplitude for each short-time frame.

【0017】そして、マスキング計算回路14のビット
割り当て出力と、包絡線抽出回路19から出力される短
時間フレーム毎の包絡線と、零交叉計数回路21から出
力される短時間フレーム毎の零交叉回数とが量子化器1
5に供給され、マスキング計算回路14から供給される
ビット割り当て出力に基づいた抽出精度で包絡線が、量
子化される。さらに、このようにして各帯域毎に量子化
された包絡線と零交叉回数とがマルチプレクサ16に供
給されて多重化され、ビットストリームとして伝送路に
出力される。
The bit allocation output of the masking calculation circuit 14, the envelope for each short time frame output from the envelope extraction circuit 19, and the number of zero crossings for each short time frame output from the zero crossing counting circuit 21. And is the quantizer 1
5, and the envelope is quantized with the extraction accuracy based on the bit allocation output supplied from the masking calculation circuit 14. Further, the envelope and the number of zero crossings thus quantized for each band are supplied to the multiplexer 16 to be multiplexed and output to the transmission line as a bit stream.

【0018】同図(B)に示す音響信号復号化装置で
は,伝送路から送られてくるビットストリームをデマル
チプレクサ17によって各帯域のフレーム毎に零交叉回
数と包絡線に分離し、それぞれ逆量子化器18に供給し
て逆量子化する。その後、零交叉回数が正弦波生成回路
22に供給されてフレーム毎の正弦波が生成されると共
に、包絡線が包絡線復元回路23に供給されて復元さ
れ、それぞれが混合回路24に供給されて、包絡線にて
正弦波を整形することにより、各帯域毎の短時間フレー
ムが復元される。このようにして各帯域でフレーム毎に
復元された信号は帯域合成フィルタ20に供給されて全
帯域信号に合成され、PCMオーディオ信号として出力
される。
In the acoustic signal decoding apparatus shown in FIG. 1B, the bit stream sent from the transmission line is separated by the demultiplexer 17 into the number of zero crossings and the envelope curve for each frame in each band, and the inverse quanta is calculated. It is supplied to the quantizer 18 and inversely quantized. After that, the number of zero crossings is supplied to the sine wave generation circuit 22 to generate a sine wave for each frame, and the envelope is supplied to the envelope restoration circuit 23 to be restored, and each is supplied to the mixing circuit 24. , By shaping the sine wave with the envelope, the short-time frame for each band is restored. The signal restored for each frame in each band in this manner is supplied to the band synthesizing filter 20, is synthesized into a full band signal, and is output as a PCM audio signal.

【0019】<実施例2>図2は本発明の音響信号符号
化装置の第2の実施例を示す構成図である。この第2の
実施例は、上記した第1の実施例に差分回路25を付加
したものであり、第1の実施例と同一構成部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。同図に示す音響信号
符号化装置では、図1(A)に示した音響信号符号化装
置の第1の実施例において、包絡線抽出回路19と量子
化器15との間に差分回路25を設けたものであり、こ
の差分回路25には、包絡線抽出回路19からの包絡線
と、隣接するサブバンド(帯域)の包絡線抽出回路19
からの包絡線とが供給され、これらの差分(残差)を取
った後、この残差を量子化器15に出力して量子化する
ように構成したものである。そして、このように構成す
ることにより、伝送符号量をより一層削減することがで
きる。なお、この場合の音響信号復号化装置は、包絡線
復元回路23において、包絡線の残差から包絡線を復元
するように構成すれば良い。
<Embodiment 2> FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the audio signal encoding apparatus of the present invention. In the second embodiment, the difference circuit 25 is added to the above-described first embodiment. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the acoustic signal coding apparatus shown in the figure, a difference circuit 25 is provided between the envelope extraction circuit 19 and the quantizer 15 in the first embodiment of the acoustic signal coding apparatus shown in FIG. The difference circuit 25 includes an envelope from the envelope extracting circuit 19 and an envelope extracting circuit 19 of an adjacent subband (band).
And the envelope curve from (1) is supplied, and after taking the difference (residual) between these, the residual is output to the quantizer 15 and quantized. With this configuration, the transmission code amount can be further reduced. Note that the acoustic signal decoding device in this case may be configured so that the envelope restoration circuit 23 restores the envelope from the residual of the envelope.

【0020】<実施例3>図3(A),(B)はそれぞ
れ本発明の音響信号符号化装置及び復号化装置の第3の
実施例を示す構成図である。この第3の実施例では、零
交叉間隔を用いる場合の構成について説明する。同図
(A)に示す音響信号符号化装置では、入力されるPC
Mオーディオ信号は、公知の帯域分割フィルタ31に供
給される。帯域分割フィルタ31では例えば32の帯域
に等分割される。さらに、この各帯域毎にフレーム処理
回路32に供給されて、一定時間毎(例えばNTSCビ
デオフレームである33.3msec毎)のフレームに
分割され、包絡線抽出回路39に出力される。この包絡
線抽出回路39では、上記した音響信号符号化方法によ
り図4に示すような短時間フレーム毎に振幅の包絡線を
計算して抽出する。また、零交叉間隔検出回路34によ
り、短時間フレーム毎に振幅の零交叉間隔を計算する。
<Embodiment 3> FIGS. 3A and 3B are block diagrams showing a third embodiment of the audio signal coding apparatus and the decoding apparatus of the present invention, respectively. In the third embodiment, a configuration using a zero crossing interval will be described. In the acoustic signal encoding device shown in FIG.
The M audio signal is supplied to a known band division filter 31. The band division filter 31 divides the band into, for example, 32 bands. Further, it is supplied to the frame processing circuit 32 for each band, divided into frames at constant time intervals (for example, every 33.3 msec which is an NTSC video frame), and output to the envelope extraction circuit 39. The envelope extraction circuit 39 calculates and extracts the envelope of the amplitude for each short time frame as shown in FIG. 4 by the acoustic signal encoding method described above. Further, the zero-crossing interval detection circuit 34 calculates the zero-crossing interval of the amplitude for each short-time frame.

【0021】そして、包絡線抽出回路39より出力され
る包絡線は、ベクトル量子化器35aに供給され、この
包絡線と類似する包絡線をコードブックから見つけ出
し、この包絡線に対応するインデックスとして出力され
る。同様に、零交叉間隔も別のベクトル量子化器35b
に供給され、この零交叉間隔に対応するインデックスが
出力される。このベクトル量子化器35a,35bから
出力される包絡線と零交叉間隔それぞれに対応するイン
デックスはマルチプレクサ36に供給されて多重化さ
れ、ビットストリームとして伝送路に出力される。
The envelope output from the envelope extraction circuit 39 is supplied to the vector quantizer 35a, an envelope similar to this envelope is found from the codebook, and output as an index corresponding to this envelope. To be done. Similarly, the zero crossing interval is also set in another vector quantizer 35b.
And the index corresponding to this zero crossing interval is output. The envelopes output from the vector quantizers 35a and 35b and the indexes corresponding to the zero-crossing intervals are supplied to the multiplexer 36, multiplexed, and output to the transmission path as a bit stream.

【0022】同図(B)に示す音響信号復号化装置で
は、伝送路から送られてくるビットストリームをデマル
チプレクサ37によって各帯域のフレーム毎の零交叉間
隔と包絡線の各々のインデックスに分離し、それぞれベ
クトル逆量子化器38a,38bに供給して、符号化装
置と同じコードブックを使用し、それぞれのインデック
スに対応する零交叉間隔と包絡線とを零交叉間隔復元回
路42及び包絡線復元回路43に供給して復元する。
In the acoustic signal decoding apparatus shown in FIG. 1B, the bit stream sent from the transmission line is separated by the demultiplexer 37 into the zero crossing intervals and the envelope index of each frame in each band. , The vector dequantizers 38a and 38b, respectively, and the same codebook as that of the encoder is used, and the zero crossing intervals and the envelopes corresponding to the respective indexes are restored to the zero crossing interval restoring circuit 42 and the envelope restoring. It is supplied to the circuit 43 and restored.

【0023】そして、零交叉間隔復元回路42及び包絡
線復元回路43から出力される零交叉間隔と包絡線は、
補間点算出回路41に供給されて、零交叉間隔から包絡
線上の補間点を計算し、補間回路44により零交叉点と
包絡線上の補間点とを滑らかな曲線により補間すること
により、各帯域毎の短時間フレームを復元している。こ
のようにして各帯域でフレーム毎に復元された信号は帯
域合成フィルタ40に供給されて全帯域信号に合成さ
れ、PCMオーディオ信号として出力される。
The zero crossing interval and the envelope output from the zero crossing interval restoring circuit 42 and the envelope restoring circuit 43 are
It is supplied to the interpolation point calculation circuit 41, the interpolation points on the envelope are calculated from the zero-crossing intervals, and the interpolation circuit 44 interpolates the zero-crossing points and the interpolation points on the envelope with a smooth curve. The short-time frame of is being restored. The signal thus restored for each frame in each band is supplied to the band synthesizing filter 40, synthesized into a full band signal, and output as a PCM audio signal.

【0024】なお、本実施例の変形として、音響信号符
号化装置において、零交叉間隔検出回路34による零交
叉間隔の検出に代わって零交叉回数を計算する零交叉計
数回路を用い、零交叉回数を符号化することにより、よ
り符号量を少なくするように構成してもよい。また、音
響信号符号化装置においては、短時間フレームを切り出
すタイミングを全ての帯域で独立して設定しても良く、
また、隣り合った帯域のフレームを切り出すタイミング
をずらして設定しても、同期させて設定しても良い。
As a modification of this embodiment, in the acoustic signal coding apparatus, a zero-crossing counting circuit for calculating the number of zero-crossings instead of detecting the zero-crossing intervals by the zero-crossing interval detection circuit 34 is used. May be encoded to reduce the code amount. Further, in the audio signal encoding device, the timing for cutting out a short time frame may be set independently in all bands,
Further, the timing for cutting out the frames of the adjacent bands may be set to be shifted or may be set to be synchronized.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明の音響信号符号化装置は、従来の
サブバンド符号化装置に比べて伝送するパラメータを簡
単に記述することができるため、圧縮効率を向上させる
ことができる。さらに本発明の音響信号符号化装置は、
従来のサブバンド符号化装置より低ビットレートでも、
良好な品質の音響信号を伝送することができる。
The acoustic signal coding apparatus of the present invention can improve the compression efficiency because the parameters to be transmitted can be described more easily than the conventional subband coding apparatus. Further, the acoustic signal encoding device of the present invention,
Even at a lower bit rate than the conventional sub-band encoder,
A sound signal of good quality can be transmitted.

【0026】そして、隣接する帯域の包絡線情報の差分
をとった場合には、情報量のさらなる削減が可能とあ
る。さらに、包絡線情報をベクトル量子化した場合にも
大幅な情報量の削減が可能である。また、符号化品質を
向上させるために、零交叉回数ではなく、零交叉の時間
(サンプル)間隔の変化を時系列で示したものを伝送す
る場合でも、この時間間隔の変化時系列をベクトル量子
化することにより、大幅な符号量の増加をせずに符号化
品質を高めることが可能である。
When the difference between the envelope information of adjacent bands is calculated, the amount of information can be further reduced. Furthermore, the amount of information can be significantly reduced even when the envelope information is vector-quantized. Also, in order to improve the coding quality, even when transmitting a time series showing the change in the time (sample) interval of the zero crossings instead of the number of zero crossings, the time series of the change in this time interval is represented by a vector quantum. It is possible to improve the coding quality without significantly increasing the code amount.

【0027】そして、本発明の音響信号復号化装置は、
上述した音響信号符号化装置によって符号化された信号
を復号して、良好な品質の音響信号を得ることができる
という効果がある。
The acoustic signal decoding device of the present invention is
There is an effect that a signal encoded by the acoustic signal encoding device described above can be decoded to obtain an acoustic signal of good quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の音響信号符号化装置及び復号化装置の
第1の実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an acoustic signal encoding device and a decoding device of the present invention.

【図2】本発明の音響信号符号化装置の第2の実施例を
示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the acoustic signal encoding device of the present invention.

【図3】本発明の音響信号符号化装置及び復号化装置の
第3の実施例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the audio signal encoding device and the audio signal encoding device of the present invention.

【図4】本発明の音響信号符号化方法及び復号化方法を
説明するためのグラフである。
FIG. 4 is a graph for explaining an acoustic signal coding method and a decoding method of the present invention.

【図5】従来の音響信号符号化装置及び復号化装置を示
す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional acoustic signal encoding device and decoding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,31 帯域分割フィルタ 2 スケーリング回路 3,13 FFT回路 4,14 マスキング計算回路 5,15 量子化器(符号化手段) 6,16,36 マルチプレクサ 7,17,37 デマルチプレクサ 8,18 逆量子化器(逆量子化手段) 9 逆スケーリング回路 10,20,40 帯域合成フィルタ 12,32 フレーム処理回路(フレーム処理手段) 19,39 包絡線抽出回路(包絡線抽出手段) 21 零交叉計数回路(零交叉計数手段) 22 正弦波生成回路(正弦波生成手段) 23,43 包絡線復元回路(包絡線復元手段) 24 混合回路(狭帯域信号生成手段) 25 差分回路(差分出力手段) 34 零交叉間隔検出回路(零交叉間隔算出手段) 35a,35b ベクトル量子化器 38a,38b ベクトル逆量子化器 41 補間点算出回路(補間点算出手段) 42 零交叉間隔復元回路(零交叉間隔復元手段) 44 補間回路(補間手段) 1, 11, 31 Band division filter 2 Scaling circuit 3,13 FFT circuit 4,14 Masking calculation circuit 5,15 Quantizer (encoding means) 6,16,36 Multiplexer 7,17,37 Demultiplexer 8,18 Inverse Quantizer (inverse quantization means) 9 Inverse scaling circuit 10, 20, 40 Band synthesis filter 12, 32 Frame processing circuit (frame processing means) 19, 39 Envelope extraction circuit (envelope extraction means) 21 Zero crossing counting circuit (Zero crossing counting means) 22 Sine wave generation circuit (sine wave generation means) 23, 43 Envelope restoration circuit (envelope restoration means) 24 Mixing circuit (narrow band signal generation means) 25 Difference circuit (difference output means) 34 Zero Crossing interval detection circuit (zero crossing interval calculating means) 35a, 35b Vector quantizer 38a, 38b Vector dequantizer 41 Interpolation point calculation circuit (interpolation point calculation means) 42 Zero crossing interval restoration circuit (zero crossing interval restoration means) 44 Interpolation circuit (interpolation means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03M 7/30 9382−5K H03M 7/30 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H03M 7/30 9382-5K H03M 7/30 A

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】供給される音響信号を複数の帯域に分割
し、この帯域分割された狭帯域信号をそれぞれ短時間の
分析フレームに切り出し、それぞれの前記狭帯域信号の
各フレーム毎に包絡線を抽出すると共に振幅の零交叉回
数を計算し、前記各狭帯域信号の各フレーム毎に求めた
前記包絡線と前記零交叉回数とを符号化することを特徴
とする音響信号符号化方法。
1. An audio signal to be supplied is divided into a plurality of bands, the band-divided narrowband signals are cut out into short-time analysis frames, and an envelope curve is formed for each frame of each of the narrowband signals. A method for encoding an acoustic signal, which comprises extracting and calculating the number of zero crossings of the amplitude, and encoding the envelope and the number of zero crossings obtained for each frame of each of the narrowband signals.
【請求項2】請求項1記載の音響信号符号化方法により
符号化された音響信号を復号する音響信号復号化方法で
あって、 供給される信号を逆量子化して包絡線と零交叉回数とを
復元し、前記零交叉回数に基づいて正弦波を生成して、
前記包絡線でその正弦波を整形することにより、短時間
フレームを復元した後、各フレーム及び各帯域を合成す
ることにより音響信号を復号することを特徴とする音響
信号復号化方法。
2. An acoustic signal decoding method for decoding an acoustic signal encoded by the acoustic signal encoding method according to claim 1, wherein the supplied signal is inversely quantized to obtain an envelope and the number of zero crossings. And generate a sine wave based on the number of zero crossings,
A method for decoding an acoustic signal, characterized in that the sine wave is shaped by the envelope to restore a short-time frame, and then an acoustic signal is decoded by synthesizing each frame and each band.
【請求項3】供給される音響信号を複数の帯域に分割
し、この帯域分割された狭帯域信号をそれぞれ短時間の
分析フレームに切り出し、それぞれの前記狭帯域信号の
各フレーム毎に包絡線を抽出すると共に振幅の零交叉間
隔を計算し、前記各狭帯域信号の各フレーム毎に求めた
前記包絡線と前記零交叉間隔とを符号化することを特徴
とする音響信号符号化方法。
3. The supplied acoustic signal is divided into a plurality of bands, the band-divided narrowband signals are cut into short-time analysis frames, and an envelope curve is formed for each frame of the narrowband signals. A method for encoding an acoustic signal, which comprises extracting and calculating a zero crossing interval of amplitude, and coding the envelope and the zero crossing interval obtained for each frame of each of the narrowband signals.
【請求項4】請求項3記載の音響信号符号化方法により
符号化された音響信号を復号する音響信号復号化方法で
あって、 供給される信号を逆量子化して包絡線と零交叉間隔とを
復元し、前記零交叉間隔に基づいて前記包絡線上の補間
位置を計算し、零交叉点と前記包絡線上の補間位置を滑
らかな曲線で補間することにより、短時間フレームを復
元した後、各フレーム及び各帯域を合成することにより
音響信号を復号することを特徴とする音響信号復号化方
法。
4. An acoustic signal decoding method for decoding an acoustic signal encoded by the acoustic signal encoding method according to claim 3, wherein the supplied signal is dequantized to generate an envelope and a zero crossing interval. Is restored, the interpolation position on the envelope is calculated based on the zero-crossing interval, and a short-time frame is restored by interpolating the zero-crossing point and the interpolation position on the envelope with a smooth curve. An acoustic signal decoding method characterized by decoding an acoustic signal by synthesizing a frame and each band.
【請求項5】供給される音響信号を複数の帯域に分割す
る帯域分割フィルタと、 この帯域分割フィルタによって帯域分割されたそれぞれ
の狭帯域信号を短時間フレームに分割するフレーム処理
手段と、 このフレーム処理手段より出力される前記狭帯域信号の
短時間フレーム毎の波形を単純化して特徴を抽出・分析
する分析手段と、 この分析手段により抽出・分析された前記特徴を符号化
して伝送する符号化手段とを備えたことを特徴とする音
響信号符号化装置。
5. A band division filter for dividing the supplied acoustic signal into a plurality of bands, frame processing means for dividing each narrow band signal divided by the band division filter into short time frames, and this frame. Analyzing means for extracting and analyzing characteristics by simplifying the waveform of each of the narrow band signals output from the processing means for each short time frame, and encoding for encoding and transmitting the characteristics extracted and analyzed by the analyzing means An audio signal encoding device comprising:
【請求項6】前記分析手段は、振幅波形の零交叉回数を
計測する零交叉計数手段と、 前記振幅波形の包絡線を抽出する包絡線抽出手段とによ
り構成されることを特徴とする請求項5記載の音響信号
符号化装置。
6. The analyzing means comprises zero-crossing counting means for measuring the number of zero-crossings of the amplitude waveform, and envelope extraction means for extracting the envelope of the amplitude waveform. 5. The acoustic signal encoding device according to item 5.
【請求項7】前記分析手段は、振幅波形の零交叉間隔を
算出して時系列として保存する零交叉間隔算出手段と、 前記振幅波形の包絡線を抽出する包絡線抽出手段とによ
り構成されることを特徴とする請求項5記載の音響信号
符号化装置。
7. The analyzing means comprises a zero-crossing interval calculating means for calculating a zero-crossing interval of the amplitude waveform and storing it as a time series, and an envelope extracting means for extracting an envelope curve of the amplitude waveform. The acoustic signal encoding device according to claim 5, wherein
【請求項8】請求項6または請求項7記載の音響信号符
号化装置において、前記分析手段に、前記包絡線抽出手
段より出力される包絡線と、隣接する前記狭帯域信号の
同一時間における短時間フレームの包絡線との差分を出
力する差分出力手段を設けたことを特徴とする音響信号
符号化装置。
8. The acoustic signal encoding apparatus according to claim 6 or 7, wherein the analyzing unit outputs the envelope output from the envelope extracting unit and a short-circuit of the adjacent narrow band signal at the same time. An acoustic signal coding apparatus, characterized by comprising difference output means for outputting a difference from an envelope of a time frame.
【請求項9】請求項5または請求項6記載の音響信号符
号化装置によって符号化された音響信号を復号する音響
信号復号化装置であって、 符号化された信号を逆量子化する逆量子化手段と、 この逆量子化手段より供給される零交叉回数から正弦波
を生成する正弦波生成手段と、 この逆量子化手段より供給される包絡線を復元する包絡
線復元手段と、 前記正弦波生成手段より供給される正弦波と前記包絡線
復元手段より供給される包絡線とから狭帯域信号を生成
する狭帯域信号生成手段と、 この狭帯域信号生成手段より供給される狭帯域信号を合
成して音響信号を出力する帯域合成フィルタとを備えた
ことを特徴とする音響信号復号化装置。
9. An acoustic signal decoding apparatus for decoding an acoustic signal encoded by the acoustic signal encoding apparatus according to claim 5 or 6, wherein the inverse quantum is for inversely quantizing the encoded signal. Quantization means, sine wave generation means for generating a sine wave from the number of zero crossings supplied by the dequantization means, envelope restoration means for restoring the envelope curve supplied by the dequantization means, A narrow band signal generating means for generating a narrow band signal from a sine wave supplied from a wave generating means and an envelope supplied from the envelope restoring means; and a narrow band signal supplied from the narrow band signal generating means. An audio signal decoding device, comprising: a band synthesizing filter for synthesizing and outputting an acoustic signal.
【請求項10】請求項5または請求項7記載の音響信号
符号化装置によって符号化された音響信号を復号する音
響信号復号化装置であって、 符号化された信号を逆量子化する逆量子化手段と、 この逆量子化手段より供給される零交叉間隔の時系列か
ら零交叉間隔を復元する零交叉間隔復元手段と、 この逆量子化手段より供給される包絡線を復元する包絡
線復元手段と、 前記零交叉間隔復元手段より供給される零交叉間隔によ
って前記包絡線復元手段より供給される包絡線上の補間
位置を算出する補間点算出手段と、 この補間点算出手段より供給される包絡線上の補間位置
と零交叉間隔より算出される零交叉位置とを通る滑らか
な曲線を生成する補間手段と、 この補間手段より供給される狭帯域信号を合成して音響
信号を出力する帯域合成フィルタとを備えたことを特徴
とする音響信号復号化装置。
10. An acoustic signal decoding apparatus for decoding an acoustic signal encoded by the acoustic signal encoding apparatus according to claim 5 or 7, wherein the inverse quantum is for inversely quantizing the encoded signal. Quantization means, zero crossing interval restoring means for restoring the zero crossing interval from the time series of zero crossing intervals supplied by the dequantizing means, and envelope restoration for restoring the envelope supplied by the dequantizing means. Means, interpolation point calculating means for calculating an interpolation position on the envelope supplied by the envelope restoring means according to the zero-crossing interval supplied by the zero-crossing interval restoring means, and envelope supplied by the interpolation point calculating means Interpolation means for generating a smooth curve passing through the interpolation position on the line and the zero-crossing position calculated from the zero-crossing interval, and band synthesis for synthesizing the narrow band signals supplied from this interpolation means and outputting an acoustic signal. Acoustic signal decoding apparatus characterized by comprising a filter.
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