JPS58181344A - 適応型予測符号化装置 - Google Patents

適応型予測符号化装置

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JPS58181344A
JPS58181344A JP6342582A JP6342582A JPS58181344A JP S58181344 A JPS58181344 A JP S58181344A JP 6342582 A JP6342582 A JP 6342582A JP 6342582 A JP6342582 A JP 6342582A JP S58181344 A JPS58181344 A JP S58181344A
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JP
Japan
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signal
filter
terminal
output signal
decoder
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JP6342582A
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English (en)
Inventor
Makoto Nakamura
誠 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/04Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM]
    • H03M3/042Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM] with adaptable step size, e.g. adaptive differential pulse code modulation [ADPCM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分骨〕 この発明は1例えば音声信号のような入力信号を低ビツ
トレイトのディジタル信号に符号化する適応型予測符号
化方式に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
最近、音声の低ビツトレイト伝送への関心が高まり、適
応型予測符号化方式が開発されて、各種の通信用コーデ
ックとして実用化されつつある。
適応型予測符号化方式は、入力信号の過去の値から現在
の値を予測し、予測された信号と実際の信号との差を符
号化して送信するとともに、その予測係数を一定時間毎
番こ平均的な電力に基づき適応的に最適な値に更新する
ことを特徴としている。
第1図はこのような従来の適応型予測符号化方式による
装置の一例を示すものである。
第1図において全体を107示す送信側の予測符号化装
置は、端子11.減算器12.量子化器13、後号化i
!II 4.加算器15.予測フィルタ16、分析器1
7.端子18,19によって構成されている。これに付
嬌する全体を20で示す受信側の復号化装置は、端子2
1,22.復号化423.加算器24.予測フィルタ2
5.および端子26によって構成されている。
端子11に供給された信号は分析器17において予測係
数が抽出される。ここで抽出された予測係数は、予測フ
ィルタ16に導かれて、その係数を与えるとともに、復
号化装置20へ端子19を介して送信され予測フィルタ
25に対しその係数求めてから、正規方程式を解き、線
形予側係数蓼パ抽出するものである。
端子11に供給された信号は減算器124こ導かれ、減
算器12において予測フィルタ16の出力信号として得
られる予測値との差を計算された後。
量子化1i)13で符号化される。
符号化された信号は端子18を介して復号化装置20に
送信されるとともに、送信匈#cmいて復号化器14に
より復号化され、加算@15において予測フィルタ16
の出力信号との和をとり、同機に予測フィルタIS<入
力される。
一方、復号化装置20においては、端子21に供給され
た信号は復号化823において復号化され、加算器24
#c詔いて予測フィルタ25の出力信号と加算され、端
子26より再生信号を出力する。この再生信号は予測フ
ィルタ25の人力信号−フィルタ2sは同一の構成のも
のであり、ざら(k復号化!$14と復号化器23もま
た同一の構成を備えている。
いま端子11に一倶艙された信号を8m、予測フィ△ ルタ16の出力信号すなわち予測信号を8m、減算器1
2の出力信号をam、復号化器14の出力信号を一朧′
、加算slsの出力信号をrrnとすれば、復号化装置
go<おける復号化@23.予測フィルタ25.#よび
加算@24の出力信号はそれぞれ△ am’、 8yxi、 1馳となる。
ところで gwhw8m−8m   −−−=−・−==−…(1
)△ rmm8In−*m’   ・−−−−−−−+++ 
−、−B)であるから、 (1)(21式より rmm8m4−gm’?gnn  −−・−−−−−−
−−(3)となる。符号化器13と復号化器14による
量子化雑音が充分小さければ *m:: gm’  ・−・−= −−−−−−・−(
4)となり、端子26に再生される出力信号rmは、入
力信号8mと等しくなる。
また、符号化器13と復号化器14における量子化雑音
が大きくなった場合でも、端子26に再生される信号r
mの81N比は入力信号8mをそ循ま量子化して送信す
る場合に比べ、入力信号8mの平均電力rimと出力信
号−醜の平均電力Penの比の割合P sm/ Pσm
だけ改善されることが知られていて1過去の信号から現
在の信号を比較的よく予測することができる。したがり
てP烏m/P#W1の大きい信号例えば音声信号の符号
化伝送に遍している。
嬉2図は予測フィルタ16の異体的構成の一例を示すも
ので、入力信号は遅延素子It、 It・・・IPによ
り逐次lサンプリング時間ずつ遅延されそれぞれ係数器
21,2.・・・2Fによりα、〜αP倍される。これ
らの信号は加算器3において総和がとられて出力装置に
は、予測フィルタ16と加算器15あるしは予測フィル
タ25と加算器24で構成する閉ループにより、系の安
定性に問題があった。
例えば、復号化923の出力端から端子26への伝逓膚
数は である。
予調係数α、〜cIP は分析器17で求めたのち。
端子19を介して送信されるものであり、送信に当って
は符号化される際の量子化誤差により上記(5)式の伝
達関数が2平面上単位円外に極をもつことがあり、系の
安定性が保証できなくなるからである。
この問題を避けるためには、予測係数の量子化ビット数
を十分大きくとる必要があるが、これではこの発明の意
図する低ビツト符号化に逆行することになる。
系の安定性の問題を解決するための他の手段とる。
このようなフィルタとして1例えばt43図に示す格子
型フィルタによるものがある。このフィルタは予綱係数
α、〜α、から一意的に変換される1自実現するもので
あり、2個の加算器、2個の乗算a、1個の遅嬌回路に
より構成される格子型フィる。
このフィルタは各係数に、−に、が−1〜lのII囲に
あることがフィルタとして安定であるための必要十分条
件であることが知られていて、これを用いることにより
艙述した量子化娯差によるフィルタの安定性の問題は解
決される。
ところが、この格子型フィルタは送信側で必要△ とされる予測フィルタ16の出力信号8mを作ることが
できないので、送信側では線形予測係数α1〜α1を用
い、復号側では偏自己相関係数に、〜kPを用いるとい
うように、異なった回路で動作させなければならないた
め、係数量子化lこよるパラメータの変動を送受の予測
フィルタにおいて同一にすることが礫しくこれにより合
成音声の質が劣化する。
また送受で異なる予測フィルタを用いるため、ディジタ
ル回路による多重化ができず、したがって実質的な装置
規模の増大をもたらす欠点があった。さらに、この場合
には線形予測係数α、〜α、と偏自己相関係数に、〜に
、への変換回路が余分に必要であり、構成を複雑化して
いた。
〔発明の目的〕
この発明は上記の事情を解決するためのもので。
送受に同一構成要素をもつ予測フィルタを使用して構成
を簡略化できるとともにフィルタの安定性が常に保証さ
れ再生信号の質を向上することのできる適応型予測符号
化装置を提供しようきするものである。
〔発明の概要〕
この発明は、入力信号と予測信号の差をとる減算器と、
この減算器の出力信号を量子化する符号化器と、この符
号化器の出力信号を復号する復号化器と、この復号化器
の出力信号を受入して前記予sm号を出力する予測フィ
ルタとを具備し、特に予測フィルタとして復号化器から
減算器への伝達関数が全極型のものを用いた点に特徴を
有するものである。
〔発明の効果〕
この発明によると、予測フィルタに全極型のものを用い
ることにより適応型予測符号化装置並びに復号化装置の
両方に同一の構成のものを用いることができ全体の規模
を簡略化することができる。
またこれにより、復号化装置に右けるフィルタの係数の
量子化の影響をも含めて送受で同一の係数を設定できる
ので再生信号のSハ比を向上することができる。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
嬉4図に射いて全体を30で示す送信側の予測符号化装
置は、端子31.減算器32.@子什器33、復号化器
34.加算1135.予測フィルタ36h分析1!!3
7.端子38.39によって構成されている。一方、こ
れに付属し全体を40で示す受信側の復号化装置は、端
子4142.復号化器43゜加算E−h4.予綱フィル
タ45および端子46によりて構成される。
いのが特徴である。
受信側の予測フィルタ45も同様の全極型フィルター6
−(−=4−4j!番    −を用いる。
次にこの実施例の作用を説明すれば、端子31に供給さ
れた信号Snは分析回路37で予測係数が抽出され、こ
の予測係数は送信側の予測フィルタ36および受信側の
予測フィルタ45にそれぞれ供給される。
減算@32は端子31から受入する信号8mと加算器3
5から受入する信号8nとの差をとり、出力信号#nを
数子化のための符号化器33に供給する。
符号化器33ζこおいて符号化された信号は、端子38
を介して受信側の復号器43に送られるととも、送信側
の復号器34を介して出力信号tn’を加算器35に出
力する。
加算器35は、この信号と予測フィルタ36の出力信号
ynとの和をとり、同じく予調フィルタ36の入力信号
とするとともに、上記減算器32に予測信号8聡として
導く。
一方、復号器43で復号された信号は加算器44に供給
され、予測フィルタ◆5の出力信号との和がとられて同
じ予測フィルタ45の入力信号として供給される。予測
フィルタ45の出力信号は端子46から再生信号として
出力される。
図のように復号器43の出力信号をσn/、加算器△ 44の出力信号を8n、予測フィルタ45の出力信号を
rnで表わす。
第4図から明らかなように。
△ r6 mg 9 H−g H’・・・・・・・・・・−
・・・・・・・+6)△ 8n−8m−1−gn  ・・・・・・・・・・−・・
・・・・・(力から rHx8n−1−gn−σn′・・・・・・・・・・・
・[8)となり、符号化器33および復号化434の量
子化誤差が小さければ #Il−gn’:Q ・・・・・・・・・・−・・・−
・・・(9)であるから r−二811 となり、端子46には端子31に供給した信号Snが再
生される。
また符号化器33詔よび復号化器34の瀘子化娯差が大
きい場合でも、端子46に蕎生される信号のSlN比は
、入力信号をそのまま量子化する場合に比べて入力信号
8nの電力Pillと信号#1寓カFern (D 比
Psn/Pσnだけ改善され、嬉1図に示した従来の装
置と同一の効果を挙げることができる。
この予測符号化装置は前逮したように予測フィルタ36
が加算器とともに復号@34から減算器1− 32への伝達関数が全極型フィルタ1(rZJを構成す
るものを用いることを特徴とするものであるが。
予測フィルタHとして第2図に示した鐘形予測係数をパ
ラメータとしてもっ予測フィルタを用い全極型フィルタ
を、+43図に示した偏自己相関係数をパラメータとす
る格子型フィルタや、線スベな詔この場合に復号化装置
はtas図に示すような構成のものとなる。すなわち、
gS図において。
符号化器43で復号化した信号は第3図に示したような
格子型フィルタ等の全極型フィルタよりなる予測フィル
タ55に入力されるとともに減算器54にも導かれ、前
記予測フィルタ55の出方信号との差をとって端子56
に出方する。
は一致しないが、そのスペクトルは全く同一でみる。こ
れは、1に4図に射ける復号化器43から端子46への
伝達関数も、第5図における復号化器となろう)らであ
る。
このように第4図の端子46に得られる出方信号「nと
115図の端子56に得られる出方信号Unとは1時間
遅延量あるいは位相が異なるのみであり、このことは一
般的に問題とはならない。特に扱う信号が音声の場合番
こは全く問題にする必要がない。
以上のようにこの発明によれば、適応型予測符号化装置
と符号化装置の両方に、偏自己相関係数や線スペクトル
対パラメータを係数とするような全極型フィルタを用い
ることができ、構成を容易かつ簡略化することができる
また復号側に訴けるフィルタの安定性を容易に保証する
ことができるとともに、全1i11フイルタの係数の量
子化の影響をも含めて送受において同一の係数を設定で
きるので再生信号の8/N比が向上する。
さらに送信および受信の回路を時分割で使用することに
より、実際の装置の規模を簡略化できる等各種の利点を
有するものである。
な詔、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。
例えば、送信側lこおいて復号化回路の後に、入力信号
の性質にあわせて固定のフィルタ係数をもつ全a型フィ
ルタを挿入して構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来の適応型予測符号化装置の一例を説明する
ための回路構成図、第2図は予測フィルタの一例の回路
構成図、第3図は予測フィルタの他の例の回路構成図、
第4図はこの発明の一実施例を説明するための回路構成
図、115図は復号化装置の他の例の回路構成図である
。 10−・・予測符号化装置  II・・・端子12・・
・滅、算at    13・・・量子化器14・・・復
号化ill   15・・・加算器16・・・予測フィ
ルタ  17・・・分析器18.19・・・端子   
2o・・・復号化装置21.22・・・端子   23
・・・復号化器24・・・tJaJEW    25・
・・予測フィルタ26・・・端子    3o・・・予
測符号化装置31・・・端子    32・・・減算器
33−・・量子化s  34・・・復号化器35・・・
加算器   36・・・予測フィルタ37・・・分析器
   38.39・・・端子40・・・復号化装置 4
1.42・・・端子55・・・予測フィルタ  56・
・・i干出願人 東京芝浦電気株式会社 代理人 弁理士 小g幸−二一、1.4..!!。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号と予測信号との差をとる減算量と。 この減算器の出力信号を量子化する符号化量と。 この符号化器の出力信号を受入して前記予爾償したこと
    を特徴とする適応型予測符号化方式。
  2. (2))全種薯のフィルタの係数が線形予測係数として
    与えられることを特徴とする特許請求のin*g1項記
    載の適応型予測符号化方式。
  3. (3)全極層のフィルタの係数が偏自己相関係数として
    与えられることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の適応型予測符号化方式。
  4. (4)全極層のフィルタの係数が線スペクトル対1寸う
    メータとして与えられることを特徴とする特許請求の範
    IIIII!1項記噴の適応型予測符号化方式。
JP6342582A 1982-04-16 1982-04-16 適応型予測符号化装置 Pending JPS58181344A (ja)

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JP6342582A JPS58181344A (ja) 1982-04-16 1982-04-16 適応型予測符号化装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985005747A1 (fr) * 1984-05-28 1985-12-19 Sony Corporation Dispositif de transmission de signaux numeriques

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985005747A1 (fr) * 1984-05-28 1985-12-19 Sony Corporation Dispositif de transmission de signaux numeriques

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