JPH10171498A - 音声信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 準瞬時圧縮された音声データを準瞬時伸長に
よるデータの復元を行う際に、データの連続性を保ちな
がらミュート処理を行うこと。 【解決手段】 準瞬時圧縮されたＰＣＭ音声データに対
して準瞬時伸長処理を行う準瞬時伸長手段２と、準瞬時
伸長手段からの出力を入力として元信号に復元するデコ
ード手段３と、復元した元信号をフェードアウトまたは
フェードインするソフトミュート手段４と、ＰＣＭ音声
データからのレンジビットを変換可能であって準瞬時伸
長手段２に出力するレンジビット変換手段５と、を備
え、入力されるミュート信号の印加によって、レンジビ
ットを大きくするように変換し、且つソフトミュートを
オンするように制御すること。復元後の音声データの直
流成分が０になることを検出する０クロスポイント検出
手段を設け、これからの判別出力によって、復元後の音
声データの直流成分をなくするように制御すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣＭ音声受信機
における音声信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、マルチメディアと騒がれつつメデ
ィアの多様化が進んでおり、とりわけデジタル化が急ピ
ッチで進んでいる。現在、実施されている音声ＰＣＭ放
送の具体的なものとしては、現行ＮＴＳＣ方式の衛星放
送や、ハイビジョン放送の音声がある。これらのうち、
例えばハイビジョン放送の音声方式として、ＢＴＡ・Ｈ
Ｄ伝送小委員会０２−２６−０１の「高度テレビジョン
放送に関する技術的条件」に対する答申書ｐ１９〜２１
に記載されている準瞬時圧伸差分ＰＣＭがある。これの
基本的原理を図２、図３を用いて説明する。

【０００３】まず、ＭＵＳＥにおける差分ＰＣＭについ
て説明する。図２は、横軸を時刻、縦軸を振幅として音
声データを波形として描いたモデルである。図２におい
て、音声データを区切る縦線は、標本化周期を表してお
り、ここでは１／Ｆｓとして表している。

【０００４】また、上向き、下向きの矢印は、それぞれ
１つ前のサンプル値との差分を表しており、上向きの場
合には前のサンプルより振幅が大きくなっていることを
表し、下向きの場合にはそれとは逆に振幅が小さくなっ
ていることを表している。下段の差分値は、各サンプル
において一つ前との差分値を数値化したものである。Ｍ
ＵＳＥでは、音声データを量子化する際に伝送効率を上
げるために、１つ手前のサンプル値との差分値を量子化
する。例えば、現行ハイビジョンのＭＵＳＥ方式では、
この差分値をＡモードで１５ｂｉｔ、Ｂモードで１６ｂ
ｉｔに量子化している。

【０００５】次に準瞬時圧縮について説明する。図３
は、図２のモデルを時間的に広げたものであり、縦軸、
横軸は図２と同様である。図３において、１音声フレー
ムとは、図２で説明したサンプリング周期を複数集めた
ものであり、ＭＵＳＥの場合、１音声フレームは１ｍＳ
ｅｃであり、Ａモードの場合３２個のサンプリング周
期、Ｂモードの場合４８個のサンプリング周期から成
る。

【０００６】準瞬時圧縮とは、伝送効率を上げるため
に、１音声フレーム期間中の最大差分値を検出し、それ
に応じたレンジビットと振幅データに圧縮するものであ
る。ＭＵＳＥ方式のＡモードの場合には、振幅データ８
ｂｉｔとこの８ｂｉｔのデータが元差分信号１５ｂｉｔ
の内どの位のデータであるかを表すレンジビット３ｂｉ
ｔに圧縮される。

【０００７】また、ステレオかモノラルか等を表す音声
モードが遷移した場合、再生する音声に耳障りなボツ音
が生じるため、ソフトミュート（段階的に振幅を０にす
る）技術についても開発されていて、音声レベルが０ｄ
Ｂ〜−∞ｄＢへ到達する時間（ミュート時定数）がＴｓ
（１／Ｆｓ）で規定されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ソフトミュート技
術では、ミュートを実際にかけようとしてから、振幅が
−∞ｄＢまで到達するのに、Ａモード時に３２ｍＳｅ
ｃ、Ｂモード時に２１ｍＳｅｃの時間を必要とする。例
えば、ＭＵＳＥ方式の場合、音声モードは１音声フレー
ム毎に伝送されてくる制御符号を１マスターフレーム期
間（３６音声フレーム）での多数決処理により確定され
る。このため、音声モードが確定されてから、次のマス
ターフレーム期間までに時間的余裕が無く、上記ミュー
ト時定数では、音声振幅レベルが−∞ｄＢに到達する前
に音声モードが切り替わる事で耳障りなボツ音が生じ
る。

【０００９】これを回避するには、ミュート時定数を短
くする方法が有るが、ソフトミュート本来の目的である
段階的な減衰には、できるだけミュート時定数が長いも
のが好ましいため、ミュート時定数を長いものと短いも
のの複数必要とし、その制御が複雑となる問題が有る。

【００１０】本発明は、レンジビットを変化させるミュ
ートと、上記ソフトミュートとを併用し、最適なミュー
ト処理を実現する事を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、受信されたレンジビットを変換する手段と、段階的
に振幅を減衰又は復帰させるソフトミュート手段と、入
力されるミュート信号によって、レンジビットの変換、
ソフトミュートのＯＮ／ＯＦＦを制御するミュート制御
手段を設け、音声データに対してレンジビットを変化さ
せたことによるミュートとソフトミュートを独立して自
由に制御可能な構成とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に示した本発明の音声処理シ
ステムの具体的な一実施形態を用いて、ＭＵＳＥ放送受
信時の動作を例として、本発明のミュート動作について
説明する。

【００１３】図１において、１はＰＣＭ音声データに対
してフレームデインタリーブ等の前処理を行なう音声前
処理手段、２は準瞬時伸長手段、３は前サンプルとの加
算等を行なうＤＰＣＭデコード手段、４はソフトミュー
ト手段、５は受信したレンジビットを変換するレンジビ
ット変換手段、６は外部からのミュート信号により、レ
ンジビット変換手段５、ソフトミュート手段４を制御す
るミュート制御手段である。

【００１４】音声前処理手段１に入力されるＰＣＭ音声
データに対して、伝送ＬＰＦ処理や、フレームデインタ
リーブ等の処理を施し、振幅データは、準瞬時伸長手段
２へ、レンジビットはレンジビット変換手段５へ導く。
ミュート制御手段６では、入力されるミュート信号に応
じて、レンジビット変換手段５とソフトミュート手段４
へそれぞれミュートのＯＮ／ＯＦＦの制御信号を導く。
レンジビット変換手段５では、例えばミュート制御手段
からの信号がミュートＯＦＦの場合には、入力されるレ
ンジビットをそのまま準瞬時伸長手段２へ導き、これと
は逆に、ミュートＯＮである場合には、準瞬時伸長後の
振幅が小さくなる方向にレンジビットを変換する。

【００１５】準瞬時伸長手段２では、振幅データとレン
ジビットによって、準瞬時伸長処理を行い、ＤＰＣＭデ
コード手段３では前サンプルとの差分値を累積加算する
事で元信号に復元する。ソフトミュート手段４では、ミ
ュート制御手段６からの信号に応じて、例えばミュート
ＯＦＦである場合には、そのままの信号を出力、ミュー
トＯＮである場合には、段階的に０ｄＢ〜−∞ｄＢに減
衰させるフェードアウト処理を施す。

【００１６】次に、レンジビット変換手段５の構成例を
図４に示し、レンジビットの変換動作について説明す
る。

【００１７】図４において、（１）はアップダウンカウ
ンタを用いた構成例であり、（２）は加算器を用いた構
成例である。図４において、４１はアップダウンカウン
タであり、４２は加算器である。ＭＵＳＥ方式の場合、
レンジビットが大きいほど復調後の振幅は小さいため、
振幅を小さくする方向のレンジビットの変換は、レンジ
ビットを大きくすることで実現できる。

【００１８】まず、図４の（１）の構成例について説明
する。一方の入力にアップダウンカウンタ４１のロード
値として伝送されてくるレンジビットを入力し、他方の
入力にアップダウンカウンタのロード信号・アップダウ
ン制御信号としてミュート制御手段６からの制御信号を
入力し、アップダウンカウンタの出力を変換後のレンジ
ビットとする構成を採用する。このため、前記（１）の
構成例では、ミュート制御手段６からの信号により、ミ
ュートＯＦＦの時には、カウンタにロードするレンジビ
ットをそのまま出力し、ミュートＯＮの時には、カウン
トアップすることでレンジビットを大きくできる。また
レンジビットの変換量は、カウントアップの回数を制御
することで調整可能となる。

【００１９】次に、図４の（２）の構成例について説明
する。加算器４２の一方の入力に伝送されてくるレンジ
ビットを入力し、もう一方の入力にミュート制御手段か
らのレンジビット変換量に対応した加算値を入力し、加
算器４２の出力を変換後のレンジビットとする構成を採
用する。このため、（２）の構成例では、ミュート制御
手段６からの制御信号により、ミュートＯＦＦの時に
は、加算値を０とすることで伝送されるレンジビットを
そのまま出力し、ミュートＯＮの時には、加算値を１以
上の数値とすることでレンジビットを大きくできる。ま
た、レンジビットの変換量は、加算値を制御することで
調整可能となる。

【００２０】以上の構成例においてレンジビットの変化
が振幅値に与える影響を図５、図６を一例として説明す
る。図５は、レンジビットの変換が行われない場合であ
り、本発明ではミュートＯＦＦの状態である。図６は、
レンジビットの変換が行われる場合であり、ミュートＯ
Ｎの状態である。

【００２１】図５において、伝送される振幅データは０
１０１１００１、レンジビットは０１１である。この場
合、レンジビット００１より、入力データＢ７〜Ｂ０
は、ｂ１１〜ｂ４に当てはまるように準瞬時伸長され
る。

【００２２】これに対して、図６では、レンジビットが
０１１〜１００にシフトし、その結果、入力データＢ７
〜Ｂ０は、ｂ１０〜ｂ３に当てはまるように準瞬時伸長
され、図５の場合と比べて伸長後の差分データは、１／
２となる。

【００２３】したがって、レンジビットを変換する（大
きくする）ことで差分データの振幅が小さくなり、図７
に示したように交流的に且つ、段階的に振幅を小さくす
ることができる。また、このレンジビットを変換するこ
とによるミュートではレンジビットのみを変えるため、
出力波形の連続性も保つことが可能となり、耳障りなボ
ツ音を防止することができる。

【００２４】次に、図１に示した実施形態に０クロスポ
イント検出手段を加えた図８に示した一実施形態につい
て説明する。

【００２５】図８において、７はＤＰＣＭデコード手段
３から出力される復調後の音声データを観測し、その直
流成分が０になることを検出する０クロスポイント検出
手段である。その他は、図１の実施形態と同様である。
０クロスポイント検出手段７からは、現在の音声データ
が０クロスポイントにあるかどうかを表す判別信号をミ
ュート制御手段６へ導く。ミュート制御手段６では、外
部からのミュート信号と、０クロスポイント検出手段７
からの判別信号により、例えば、次のアルゴリズムを実
現する。

【００２６】（１）ミュート信号がミュートＯＮ、音声
データが０クロスポイントにない場合、ソフトミュート
ＯＮ、レンジビット変換なし。

【００２７】（２）ミュート信号がミュートＯＮ、音声
データが０クロスポイントにある場合、ソフトミュート
ＯＮ、レンジビット変換作動。

【００２８】（３）ミュート信号がミュートＯＦＦの場
合、ソフトミュートＯＦＦ、レンジビット変換なし。

【００２９】これにより、図９に示したように、ＤＰＣ
Ｍデコード手段３からの出力は、直流成分が０クロスポ
イントに近い値で振幅を小さくすることが可能となり、
図１に示した実施形態と同様に出力波形の連続性を保ち
ながら、かつ段階的に振幅を小さくするミュートを実現
することができる。

【００３０】

【発明の効果】上述したように、レンジビットを変換す
る手段を設け、外部からのミュート信号により、レンジ
ビットを変換することによる交流的なミュートを実現
し、データの連続性を実現しながら振幅を小さくするこ
とにより、耳障りなボツ音を防止することが可能とな
る。

【００３１】また、既存のソフトミュート手段との併用
をすることにより、上記効果を維持しながら、ミュート
時間を短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路構成図である。

【図２】音声データの波形モデル図である。

【図３】図２のモデルを時間的に広げた音声データの波
形モデル図である。

【図４】本発明のレンジビット変換の構成例を示す図で
ある。

【図５】レンジビットを変換しない場合の準瞬時伸長を
示す図である。

【図６】レンジビットを変換する場合の準瞬時伸長を示
す図である。

【図７】レンジビットを変換したことによる音声データ
波形のモデル図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示す回路構成図であ
る。

【図９】レンジビットを変換したことによる音声データ
波形のモデル図である。

【符号の説明】

１ 音声前処理手段 ２ 準瞬時伸長手段 ３ ＤＰＣＭデコード手段 ４ ソフトミュート手段 ５ レンジビット変換手段 ６ ミュート制御手段 ７ ０クロスポイント検出手段 ４１ アップダウンカウンタ ４２ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 雅人 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される準瞬時圧縮されたＰＣＭ音声
   データを、レンジビットを用いて元信号に復元する準瞬
   時伸長装置において、 復元後の振幅値を制御するために、受信したレンジビッ
   トを変換するレンジビット変換手段を設け、復元後の音
   声データの交流成分を変化させることを特徴とする音声
   信号処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音声信号処理装置にお
   いて、 前記復元後の音声データに対してフェードアウトまたは
   フェードインする機能を有するソフトミュート手段を設
   け、 前記受信したレンジビットを変換して前記音声データの
   交流成分を小さくし、且つ前記復元後の音声データにソ
   フトミュートを加えることを特徴とする音声信号処理装
   置。
3. 【請求項３】 準瞬時圧縮されたＰＣＭ音声データに対
   して準瞬時伸長処理を行う準瞬時伸長手段と、前記準瞬
   時伸長手段からの出力を入力として元信号に復元するデ
   コード手段と、復元した元信号をフェードアウトまたは
   フェードインする機能を有するソフトミュート手段と、
   前記ＰＣＭ音声データからのレンジビットを変換可能で
   あって前記準瞬時伸長手段に出力するレンジビット変換
   手段と、を備え、 入力されるミュート信号の印加によって、レンジビット
   を大きくするように変換し、且つソフトミュートをオン
   するように制御することを特徴とする音声信号処理装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の音声信号処理
   装置において、 復元後の音声データの直流成分が０になることを検出す
   る０クロスポイント検出手段を設け、前記検出手段から
   の判別出力によって、音声データの振幅が最小となるよ
   うにレンジビットが変換された際に、復元後の音声デー
   タの直流成分をなくするように制御することを特徴とす
   る音声信号処理装置。