JPH1055200A - 音声適応形符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

音声適応形符号化装置及び復号化装置

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JPH1055200A
JPH1055200A JP8212419A JP21241996A JPH1055200A JP H1055200 A JPH1055200 A JP H1055200A JP 8212419 A JP8212419 A JP 8212419A JP 21241996 A JP21241996 A JP 21241996A JP H1055200 A JPH1055200 A JP H1055200A
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JP
Japan
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quantization
quantizing
parameter
code
error
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Application number
JP8212419A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Oi
充 大井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不特定多数のユーザの音声パラメータに対
し、少ない情報量で量子化誤差を減少させる。 【解決手段】 互いに量子化特性を異にする複数の量子
化テーブル151 〜15 n を用意しておき、入力音声の
特徴パラメータを分析部13で抽出し、このパラメータ
を符号化部14で各テーブル151 〜15n をそれぞれ
用いて仮り量子化し、その各量子化誤差を求め、その最
小誤差と対応するテーブルを選択し、選択したテーブル
の識別番号と、このテーブルを用いた量子化コードを出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば携帯電話等
の無線系およびLAN等の有線系のシステムに用いら
れ、音声をディジタル化した後、音声分析により音声パ
ラメータを抽出し、これを低ビットレートのコードに量
子化して出力する音声符号化装置およびその復号化装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話やLANを利用した音声通信の
ように伝送速度が10KBPS前後で通信を実現する場
合、音声波形をそのまま送るのではなく、音声の特徴を
生かしたパラメータ(音声パラメータ)を用いた情報圧
縮が行なわれている。この際、伝送速度の制限から計算
式により算出した音声パラメータの数値を量子化し、さ
らにコード化する必要がある。量子化のビット割り当て
が大きい場合は量子化幅が小さいため量子化による誤差
は問題とならないが、1パラメータあたり数ビットしか
割り当てられない場合は量子化誤差による再生音声の品
質劣化が問題となる。
【0003】音声パラメータを量子化する方法としては
テーブルを参照する方式や計算式を用いる方式がある。
一方、音声パラメータは人の喉の形状を表現するパラメ
ータと音源の状態を表現するパラメータとに大別でき
る。このうち喉の形状を表現するパラメータは個人差が
あり、かつほぼ個人ごとに規定できる。量子化の範囲を
個人ごとに設定することで、量子化による誤差を最小に
できるが、不特定多数のユーザ(利用者)に対して個人
毎の量子化範囲を用意することは現実的でない。したが
って、現状は不特定多数の音声をカバーできるように量
子化の範囲を広く取ったり、計算式の場合冗長度を広く
とることで対処している。
【0004】量子化テーブルにおける音声パラメータ値
の範囲について図4により説明する。図4において横軸
は音声パラメータの値を示している。範囲AはユーザA
に対する音声パラメータの値のとりうる範囲を示してい
る。範囲B、CについてもそれぞれユーザB、Cに対す
る音声パラメータの値の取りうる範囲を示している。こ
れら範囲A、B、Cは一部重なっているが互いにずれて
おり、特に範囲AとCは完全に離れている。この場合、
A、B、C3人のユーザに対応できるパラメータ量子化
テーブルの値の範囲はこれら範囲A、B、Cの全体をカ
バーする範囲Xとしなければならない。
【0005】例えば、図中範囲A(A0〜A1)を2ビ
ットで量子化するテーブルを用意した場合、A1を越え
るパラメータの値はすべて「11」と量子化されるた
め、ユーザCについては音声パラメータの取りうる範囲
4の各値が範囲Aの値より大であるから、範囲Aの2ビ
ットで量子化しようとするとすべてのパラメータ値が
「11」となってしまう。これに対し、範囲X(X0〜
X1)を量子化テーブルの範囲とすることにより、A、
B、Cの音声パラメータが均一に量子化できる。このよ
うに量子化の範囲を広くすることにより多数のユーザの
音声パラメータに適応可能となるが、他方量子化誤差に
よる再生音声品質の劣化が問題となる。以下に量子化の
範囲と量子化誤差の関係について説明する。
【0006】図5Aはパラメータの範囲PL からPH
2ビットで量子化した例を示している。すなわち、PL
〜PH を範囲X0、X1、X2、X3に4分割した場
合、そのパラメータ範囲X0に対してはその範囲X0の
中心値P0に復号され、以下同様にパラメータ範囲X
1、X2、X3に対してそれぞれP1、P2、P3に復
号されることを示している。この場合、パラメータ値P
L は量子化後P0に変換されるので量子化誤差はP0−
L となる。
【0007】一方、図5Bはパラメータの範囲を図4A
の一部分としたときの2ビット量子化の例を示してい
る。図5Aのパラメータ範囲QL 〜QH はPL 〜PH
に含まれ、つまり、PL <QL <QH <PH となる。図
5Bにおける各記号は図5Aと同様の意味を持つ。この
場合、パラメータ値QL の量子化誤差はQ0−QL とな
る。
【0008】量子化幅X0とY0は、X0>Y0となる
ため、両者の量子化誤差はP0−P L >Q0−QL であ
り、すなわち量子化範囲を広くすることにより、量子化
誤差が増大することになる。音声を再生する際には、音
声パラメータとして量子化後の値図5Aでは(P0,P
1,P2,P3)、図5Bでは(Q0,Q1,Q2,Q
3)を用いるため、入力音声パラメータとの量子化誤差
が大きいほど原音声に比べ再生音声の歪みが大きくな
る。
【0009】このように、従来の方式では不特定多数の
音声に適応するため量子化範囲を広く設定する必要があ
るが、これにより、量子化誤差が増大することになり再
生音声品質が劣化していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では不特定
多数のユーザの音声パラメータに適応するため量子化テ
ーブルの値の範囲を広くしているため、情報量が少ない
(ビット数が少ない)場合は量子化誤差による再生音の
品質が劣化するという問題があった。この発明の目的
は、情報量を増加させることなく、量子化誤差を減少さ
せ再生音声の品質を向上させることができる音声適応形
符号化装置及び復号化装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の符号化装置に
よれば量子化特性が異なる複数の量子化テーブルが設け
られ、音声パラメータを、上記複数の量子化テーブルの
それぞれを用いて量子化して仮り量子化コードを得、こ
れら各仮り量子化コードの量子化誤差をそれぞれ算出
し、これら算出された量子化誤差の最小のものと対応す
る量子化テーブルを選択し、その選択された量子化テー
ブルにより量子化された量子化コードと、その選択され
た量子化テーブルの識別子を出力する。
【0012】量子化テーブル識別子の送出は、1人の利
用者が利用するごとに、その最初だけ送り、その後は選
択した量子化テーブルのみで量子化する、あるいは量子
化テーブル識別子の送出は一定周期ごとに行い、その間
では選択した量子化テーブルのみで量子化する。または
量子化テーブル識別子を送出後は、その選択した量子化
テーブルのみで量子化し、その量子化誤差がしきい値を
越えると、量子化テーブルの選択を行ってその量子化テ
ーブルの識別子を送り、以下同様のことを繰返す。
【0013】この発明の復号化装置によれば量子化特性
が異なる複数の量子化テーブルが設けられ、入力された
符号から量子化コードとテーブル識別子とが分離され、
その分離されたテーブル識別子で上記複数の量子化テー
ブルの1つが選択され、その選択された量子化テーブル
を参照して上記分離された量子化コードが音声パラメー
タに復号化される。
【0014】
【発明の実施の形態】図1Aにこの発明の符号化装置の
実施例を示す。入力端子11にマイク等から入力された
アナログ音声信号は音声入力部12でAD変換され、サ
ンプリング周波数毎の音声波形の振幅の時間系列が算出
され、このサンプル値の時間系列は音声分析部13で情
報圧縮するために一定期間ごとに音声パラメータが抽出
される。ここで、音声パラメータとしては線形予測分析
によるPARCOR係数やLSPパラメータの他いろい
ろなものが考えられるが、この発明では音声パラメータ
の種別は規定していない。この音声パラメータ値LI
パラメータ符号化部14において量子化テーブル部15
の符号化テーブルを参照してコードに変換され、その変
換されたコードは、コード出力部16から記憶媒体かネ
ットワークなどへ出力される。
【0015】量子化テーブル部15には音声の個人差に
対応するため、複数の量子化テーブル151 〜15n
有している。パラメータ符号化部14では図1Bに示す
ように音声パラメータに対し量子化テーブル部15の複
数のテーブル151 〜15nのそれぞれを用いて音声パ
ラメータを量子化する手段14aと、その量子化したコ
ードの音声パラメータに対する量子化誤差を量子化テー
ブル毎に計算する手段14bと、これら計算した量子化
誤差から最小の量子化誤差を与える量子化テーブル(最
適テーブル)を選択する手段14cと、その最適テーブ
ルによる音声パラメータの量子化コードとその最適テー
ブルの識別番号を出力する手段14dとを有する。
【0016】図1cに音声パラメータを2ビットに量子
化する量子化テーブルの例を示す。パラメータ値の範囲
を2以下、2乃至5、5乃至9、10以上の4つの範囲
に分割し、例えばパラメータ値Xが「5」の場合、コー
ド「10」に変換される。そして復号化されたとき、
「7」になることを表している。この場合、元のパラメ
ータ値「5」に対し復号後の値が「7」となるためその
量子化誤差は、(7−5)÷5=40%となる。
【0017】図2に2つの量子化テーブル151 ,15
2 を用意した場合の量子化処理の例を示す。つまり、そ
れぞれの量子化テーブル151 ,152 毎に量子化誤差
を計算し、量子化誤差が最小となる量子化テーブルを選
択することを表わしている。パラメータ値が「5」の場
合、テーブル番号=1の量子化テーブル151 による量
子化コードは「10」となり、このとき復号値は「5」
となるため、量子化誤差は0%である。一方テーブル番
号=2の量子化テーブル152 を用いた場合のパラメー
タのコードは「00」となるが、このとき復号値は
「6」となるため、量子化誤差は20%である。結果と
して、量子化誤差が最小となるコード「10」が選択さ
れ、このコードを与える量子化テーブル151 の識別番
号=1とともに出力部から送出する。
【0018】復号時は、テーブル識別番号で示されたテ
ーブルを用いてコードから復号値を得る。つまりこの復
号化はこの発明の符号化装置と対応したこの発明の復号
化装置であって、図3に示すように入力された符号は分
離部21で量子化コードとテーブル識別番号とに分離さ
れ、そのテーブル識別番号により選択部22が制御され
て、量子化テーブル部23の量子化テーブル231 〜2
n 中のテーブル識別番号と対応する量子化テーブルが
復号化部24と接続され、分離された量子化コードは復
号化部24と接続された量子化テーブルを参照してパラ
メータ値に復号される。量子化テーブル231 〜23n
は符号化側の量子化テーブル151 〜15n とそれぞれ
同一のものが用いられる。
【0019】音声パラメータは個人ごとに規定される性
質をもっているので、取りうる値の範囲が時間的に変動
しないため、量子化テーブルの選択をパラメータの抽出
毎に行う必要はない。初めに量子化テーブルを選択して
しまえば、あらかじめ規定した周期毎、あるいは量子化
誤差が規定されたしきい値を越えたときだけ量子化テー
ブルの種別を送出すればよい。したがって、量子化テー
ブルの識別のための情報量の増加はわずかである。例え
ば、音声パラメータの分析単位を20ms、音声パラメ
ータの数を8種、各パラメータの量子化ビット数を5ビ
ット、テーブル識別に2ビット、1秒毎に使用テーブル
の選択を行うとすると、わずかに2×8=16bps分
情報量が増加するだけである。
【0020】これに対し、各パラメータの量子化ビット
数を1ビット増やし6ビットとすると、1×8×50=
400bps情報量が増加する。この発明により量子化
ビットを増加する従来の方法に比べ伝送情報量をほとん
ど増加することなく再生音声品質を向上することが可能
となる。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の符号化装
置によれば、不特定多数のユーザを対象とした音声符号
化処理において情報量をほとんど増加することなく量子
化誤差を減少することが可能となり、再生音声品質の向
上が可能となる。またこの発明の復号化装置によれば、
量子化誤差の少ない、かつ再生音声品質が良好なものを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aはこの発明の符号化装置の実施例を示すブロ
ック図、Bはそのパラメータ符号化部の機能構成例を示
すブロック図、Cは2ビットに量子化する量子化テーブ
ルの例を示す図である。
【図2】この発明による量子化テーブルを複数用意した
量子化手順の例を説明するための図。
【図3】この発明の復号化装置の例を示すブロック図。
【図4】音声パラメータと量子化テーブル値の範囲の例
を示す図。
【図5】パラメータ量子化範囲と量子化値の関係の例を
示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された音声から一定時間ごとに音声
    パラメータを抽出し、その音声パラメータを量子化して
    出力する音声符号化装置において、 量子化特性が異なる複数の量子化テーブルと、 上記音声パラメータを、上記複数の量子化テーブルのそ
    れぞれを用いて量子化して仮り量子化コードを得る手段
    と、 上記各仮り量子化コードの量子化誤差をそれぞれ算出す
    る手段と、 これら算出された量子化誤差の最小のものと対応する量
    子化テーブルを選択する手段と、 その選択された量子化テーブルにより量子化された量子
    化コードと、 その選択された量子化テーブルの識別子を出力する手段
    とを具備することを特徴とする音声適応形符号化装置。
  2. 【請求項2】 入力された量子化コードを、量子化テー
    ブルを参照して音声パラメータに復号し、その音声パラ
    メータを用いて音声を再生する音声復号化装置におい
    て、 量子化特性が異なる複数の量子化テーブルと、 入力された符号から量子化コードとテーブル識別子とを
    分離する手段と、 その分離されたテーブル識別子で上記複数の量子化テー
    ブルの1つを選択する手段と、 その選択された量子化テーブルを参照して上記分離され
    た量子化コードを音声パラメータに復号する手段とを具
    備することを特徴とする音声適応形復号化装置。
JP8212419A 1996-08-12 1996-08-12 音声適応形符号化装置及び復号化装置 Pending JPH1055200A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005328542A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Samsung Electronics Co Ltd 複数のルックアップテーブルを利用したデジタル信号の符号化方法、デジタル信号の符号化装置及び複数のルックアップテーブル生成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005328542A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Samsung Electronics Co Ltd 複数のルックアップテーブルを利用したデジタル信号の符号化方法、デジタル信号の符号化装置及び複数のルックアップテーブル生成方法
JP4628861B2 (ja) * 2004-05-12 2011-02-09 三星電子株式会社 複数のルックアップテーブルを利用したデジタル信号の符号化方法、デジタル信号の符号化装置及び複数のルックアップテーブル生成方法

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