JPS5821798A - 音声再生装置 - Google Patents

音声再生装置

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JPS5821798A
JPS5821798A JP56120111A JP12011181A JPS5821798A JP S5821798 A JPS5821798 A JP S5821798A JP 56120111 A JP56120111 A JP 56120111A JP 12011181 A JP12011181 A JP 12011181A JP S5821798 A JPS5821798 A JP S5821798A
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吉良 英司
北川 和雄
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • 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】 この発明は、音声信号波形を適応型デルタ変調方式によ
り符号化し九データを含むディジタルデータから元の音
声信号波形を再生する音声再生装置に関する。
音声信号波形の符号化方式の一つであるデルタ変調方式
は、周知のようにサンノリング周波数を十分大きくとり
、隣接するサンノル値間の相関を高めてその振幅の差が
一定範囲内に収まるようにした上で、その振幅の大小関
係を′″l”。
0”の1ピ、トで表現して符号化する方式である。この
デルタ変調方式は、原理的に2槓の歪を伴なうことが知
られている。その一つは、スローグオーバーロード(8
10g1@ 0ver Load)と呼ばれるもので、
第1図(蟲)に示すように入力音声信号波形1の急傾斜
の変化に対しデルタ変調用エンコーダにおける局部馳コ
ンバータの出力波形2が追従できないことによって生じ
る歪である。3は符号化デーむ示している。他の一つは
、グラニエラディストーシッン(GranularDl
ston口on)と呼ばれるもので、第1図(b)に示
すように入力音声信号波形1が時間的におまシ変化しな
いとき、局部D/Aコンバータの出力波形2が増減を繰
返し、符号化データ3が“1″と“0#とを交互に繰返
すことに起因するものである。
このような2種の歪を低減させる方式として考案された
のが、音声信号の振幅の大小に応じて量子化幅を適応的
に変化させる適応型デルタ変調方式である。すなわち、
音声信号波形を符号化したデータが連続して“1#また
は@O#の場合紘スロー!オーバーロードが起っている
ので量子化幅を増加させ、r−夕が常に変化してい・る
ときはグラニエラディストーシ箇ンが生じているので、
逆に量子化幅を小さくするものである。
第2図(a) (b)は適応型デルタ変調方式の一種で
あり CvSD (Continuous Varia
bl@81op@D@ltaModulat1on)方
式による音声記録再生装置におけるエンコーダ側および
デコーダ側の構成レリを示している。エンコーダ側にお
いては、入力音声信号11がローパスフィルタ12を通
してコ/・9レータ13で差分された後、D−フリツノ
フロ、グ14でクロックCLKにより)イミノジされて
、符号化データとなる。コンノ奢レータ13の比較レベ
ルは、基本デルタ変調方式ではエステイメイトフィルタ
15(局部D/Aコンバータに相当)の出力で与えられ
、そのステ 、111つま7り量子化幅は一定であるが
、第2図ではこの量子化幅が連続的に適応制卸される。
すなわち、入力音声信号11の波形が急激に変化し、符
号化データが3ビット以上111または“0“が連続す
ると、シフトレジスタ16および■−OR回路17でそ
れが検出され、シラビックフィルタ18の出力が積分さ
れることにより、エステイメイトフィルタ15の出力側
に設けられた掛算器19のrインが上昇し、量子化幅が
1ビツト毎に順次大きくなる。これによ゛ってスローフ
ォーバーロードが抑えられる。一方、入力音声信号1ノ
の波形が時間的にあまシ変化しないときはシラビックフ
ィルタ18の出力が減少することにより、掛算器19の
rインが低下し、量子化幅は順次小さくなるので、グラ
+xhうrイストーシ璽ンが抑えられる。
デコーダ側ではエステイメイトフィルタ21、掛算器2
2、シフトレジスタJJ、EX−OR回路24、シラビ
ックフィルタ25およびローパスフィルタ26からなる
構成によってエンコーダ杉2と逆の操作を行ない、再生
音声信号27を得る。
ところが、このCVSD方式のような適応型デルタ変調
方式ヤも、再生音声の明瞭度という点で未だ改善される
べ龜問題がある。この問題点を第3図、嬉4図を用いて
説明する。第3図(a)はB本譜で「オヤスミノジカン
」という言葉を普通の速度で話したときの音声信号のエ
ンベロー!波形であシ、同図(b)はこの音声信号に対
応する有音−無音判別信号を示している。第3図(b)
でHが有音区間、Lが無音区間を表わしている。
これによると、例えばr OYA J とr SUMI
 Jの間の無音区間は約120m−である。一般的に、
通常の会語ではこの100m−前後の無音区間は、語間
、音節間を含めてかなシ存在する。CVSD方式での量
子化幅の変化を第3図と対応させてマクロ的にみると、
rOYAJにおいては振幅が大きいため量子化幅は大き
くなり、r OYA Jとr SUMI Jの間の無音
区間になると量子化幅はシラビックフィルタの時定数で
小さくなる。通常、シラビックフィルタの時定数は16
 kHzのクロックに対し4 mm程度に選ばれている
ので、有音区間でいかに量子化幅が大きくなっても、1
00m5前後の時間幅が多くを占める無音区間では量子
化幅は最小の値に落屑き、グラニーラディストーシーン
は抑えられる。従って、無音区間に続く有音区間、例え
ばl SUMI Jが始まる初期では、最小の量子化幅
で符号化が行なわれることになり、ミクロ的にみればr
 SUMI Jの初期においてほとんどの場合スローノ
オー74−ロードが生じてしまう。
一般的な音声信号の性質として、各音節の始点は音韻性
、明瞭性にかかわる重要な部分である。例えば単音節の
中で破裂音のエンベロー!波形をみると、第4図に示す
ように始点から10〜100 mmの期間は破裂部A、
バズB1気音部C1出わたり部り等を含み、これらの部
分が歪なく符号化されないと、別の音のように聞えてし
まうなど、音韻がはりきシしない結果となる。
このように1従来のCVSD等の適応型デルタ変調方式
では、特に無音区間が比較的長く続き量子化幅がほぼ最
小に落着いた状態の後の有音区間初期において音声信号
波形の変化に対する量子化幅の変化の追従性が悪いため
、スロープオーパニロードが生じ易く、これが再生音声
の明瞭度を損う原因となっていた。
この発明の目的は、適応型デルタ変調により符号化され
たデータを含むディジタルデータから元の音声信号波形
を再生するに際し、有音区間初期に生じているスローグ
オー・童−ロードを補償して明瞭度を上げることができ
る音声再生装置を提供することにある。
こめ発明は、メモリがら読出されるディジタルデー夕の
無音区間を検出し、この無音区間の一部または全期間に
わ九シデコーダに対し沈黙・量ターンの代りに量子化幅
を最小量子化幅よりも大きくするだめの特定のディジタ
ルデータを供給し、さら、にその期間中はデコーダの出
力を無音レベルに保持することを特徴としている。
このようにすると、有音区間初期ではデコーダにおいて
量子化幅が強制的に速く増大させられることによって、
明瞭度に大きな影響を及ばず有音区間初期でのスロージ
オ−・母−ロードを再生時に補償することができる。ま
た、こ“の特定のディジタルデータがデコー〆に供給さ
れる期間中は、デコーダの出゛力が無音レベルに保持さ
れるため、このディジタールパー夕に起因する雑音が再
生音声信号波形に生ずることはない。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第5図はこの発明の一実施例に係る音声再生装置の構成
を示したものである。図において、メモリ51には音声
信号波形を適応型デルタ変調方式によシ符号化したデー
タ、例えば第2図(a)のエンコーダにより符号化した
データを含むディシルデータが記憶されている。このメ
モリ51の内容はコントローラ52を介して読出され、
デコーダ53を通して元の音声信号波形が再生される。
デコーダ53は例えば第2図(b)と同様の構成のもの
で、−コントローラ52を介して送られてくるrイジタ
ルデータをエステイメイトフィルタ21を通して掛算器
22に導き、シフトレジスタ2−3およびEX−OR回
路24で検出されたデータをシラビックフィルタ25を
通して積分した値によって掛算器220ゲインを制御し
て、′第1図(a) (b)の1に示すような階段波形
を作り、これを後述するアナログスイッチ55を通し′
、さらにローノクスフィルタ26を通して不要高域成分
を除去することによって元のアナログの音声信号波°形
を再生する。クロ、り発振器54が発生するクロ、りは
、コントローラ52を介してメモリ51へ読出し用クロ
ックとして与えられ、さらにシフトレジスタ53におけ
るシフトレジスタ23へ復調用クロックとして供給され
る。
コントローラ52は、次のようにしてデコーダ53への
ディジタルデータの入力およびアナログスイッチ55の
動作等を制御する。
第6図はメモリ51における記憶フォーマ。
トの一例を示したもので、同図(&)に示すようにエン
コーダによって得られた符号化データ61は1バイト(
図の例では1バイトは8ピ、トからなる)ずつ番地62
に対応づけられて記憶されている。ここで、Lは無音区
間のr−タ、H有音区間始点の番地に+3.に+1.・
=−を示すデータ63がやはシ番地64に対応づけ、ら
−れて記憶されている。この第6図(b)に示すような
テーブルを作るためには、エンコーダにおいて音声信号
波形を符号化する際、音声信号波形の有音区間始点を検
出する毎に、その符号化データが書込まれる番地をM番
地より順次書込んでゆけばよい。その場合、音声信号波
形の有音区間と無音区間との判別を行なう必要があるが
、これには第7図に示すような回路を用いればよい。
すなわち、音声信号21のレベルを立上り、立下りの時
定数が最適に設定されたレベル検出器r2で検出し、そ
の検出出力を閾値Vthが最適に設定されたコントロ−
ラ73に通すことにより、第3図(b)に示したような
有音−無音判別fm号14を得ることができる。
コントローラ52は、通常はメモリ51内の第6図(a
)に示した符号化データ61をそのままデコーダ53へ
送出するが、メモリ51内の第6図(b)に示す有音区
間始点番地を示すデータ63から、次に読出されるべき
符号化データ61の有音区間始点番地、例えばに+31
知り、その番地よ97時間前の無音区間のデータが書込
まれている番地を算出する。ここで、例えばτ= 4 
ms 、サン!リング周波数を16 kHzとすれば、
K+3番地より7時間前の無音区間のデータが書込まれ
ている番地は、K+3番地より16X4=64ピツト前
、つまシ8バイト前の番地に−5となる。そして、コン
トローラ52はメモリ51からこの番地、K−5の内容
を絖出すタイミングになると、メモリ51に記憶されて
いる符号化r−タ(無音区間のデータ)のデコーダ5J
への送出を停止し、それに代えてデコーダ53における
量子化幅を最小量子化幅よりも大きくするための特定の
ディノタルデータを7時間、つまシ有音区間始点番地に
+3のデータをメモリ51から読出すタイミングの直前
まで(K+2番地のデータを読出すべきタイミングまで
)の期間、デコーダ53へ供給する。
ここで、上記の量子化幅を最−小量子化幅よシー大きく
するための特定のrイノタルデータとは、この実施例に
おいてはデコーダ53におけるミラビックフィルタ25
をアクティ1な状態とする丸めのr−夕で69、換言す
れば″l’または@O”が3ビ、ト以上連続するもので
ある。
一般的には、デコーダが入力されるrイジタルの連続す
るMビットが同じ値になり九とき量子化幅が増加するも
のとすれば、このディノタルデータは同じ値がMビット
以上連続するものであればよい。この例ではこのy”イ
ノタルデータとして、次表の如(@1−.“0”が8ビ
、トずつ交互に連続するものを用いることにする。
この表で対応番地とは、右に示す瞳換ディノタルデータ
に置換され九デコーダ53へ供給すれるべきメモリ51
内の番地を表わす。
このようにして、無音区間内の7時間の期間沈黙・豐タ
ーンを@IJI 、 @o”が8ビ、トずっ連続する7
4ゾタルr−タに置換してデコーダ5Jへ供給したとき
の掛算器22の出力波形を第8図(a)に示す。この図
から分るように1、τの期間内に量子化幅Δは沈黙I奢
ターンがデコーダ53に入力されたときの量子化幅(最
小量子化Il!li&)Δ・より大きくなっており、有
音区間始点t。
における量子化幅は十分大きく設定される。
従って、掛算器22の出力をロー・奢スフィルタ26を
通して得られる再生音声信号波形は、有音区間初期の部
分においても元の音声信号波形の変化によく追従したも
のとなる。すなわち、適応型デルタ変調で問題となって
いた有音区間初期テのスロージオ−・者−ロードが再生
時において補償されることによシ、音韻性が明確化し、
明瞭度が大きく向上する。
ところで、M8図(a)の波形をそのまま一一ノJIス
フィルタ26に通すと、τの期間の波形が雑音として現
われてしまう。そこでτの期間は無音区間なので、第8
図(b)の制御信号によジロー/?スフィルタ26の入
力側に設けられたアナログスイッチ55を直流的にOv
の基準電位点E側に切換える。このようにすると、ロー
ノやスフィルタ26の入力波形は第8図(e)のように
τの期間において直流的にθレベルとな)、ロー・臂ス
フィルタ26の出力は無音レベルとなるので、雑音は生
じない。
なお、有音区間始点t・での量子化幅はτの時間あるい
はこのτの期間中にデコーダ53に供給されるf”イノ
タルデー夕の内容によって変化する。しかし、この量子
化幅を大きくすると、スローフォーバーロードはよう少
なくなるが、量子化雑音も増加するので、その点も前置
することが必要である。但し、有音区間が子音から始ま
る場合などでは、量子化雑音がむしろ大舞い方が子音の
駆動音源的効果をよく示し、音−性はよシ明確になる。
この発明は種々変形して実施が可能である。
例えば量子化幅を大きくするためのディジタルデータと
しては、メモリ51内の有音区間の符号化データの適当
なものを利用してもよい。また、このディジタルデータ
をメモリ61内の無音区間の符号化データと置換える時
間τは、無音区間全期間としてもより。
また、アナログスイッチ55はτの期間にrインが零あ
るiは十分小さくなるように制御されるようにした′電
圧制御可変利得増幅器に置換えてもよい。
一方、メモリ51における記憶フォーマットとしては、
無音区間内のデータとして′″1 s。
O#を交互に繰返す沈黙/母ターンを記憶する代りに、
無音区間の発生タイミングを示すコードと、その時間長
を示すデータを記憶してもよい。
このようにすると、メモリ510谷蓋を節約できる。
さらに、実施例ではCVBD方式にこの発明を適用した
例を説明したが、この発明はCVSD方式以外の適応型
デルタ変調によって符号化されたデータを含むディジタ
ルデータをメモリから読出して元の音声信号波形を再生
する装置にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図(&)(b)はデルタ変調方式におけるスローフ
ォー・童−ロードおよびグラニエラディス) −シ冒ン
を説明するための図、第2図(a) (b)はCVSD
方式のエンコーダおよびデコーダの一構成例を示す図、
第314tQ91)は音声16号のエンベロー!波形の
一例とそれに対応する有音−無音刊別伯号波形を示す図
、第4図は破裂音のエンベロー!波形のいくつかの例を
示す図、第5図はこの発明の一実施例に係る音声再生装
置の構成figす図、第6図はメモリにおける記憶フォ
ーマ。 トの一例を示す図、第7図は有−音量無音判別回路の一
構成例を示す図、第8図は同実施例の動作を説明するた
めのタイムチャートである。 51・・・メモリ、52・・・コントローラ、53・・
・デコーダ、54・・・クロック発振器、55・・・ア
ナログスイッチ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  音声信号波形を適応型デルタ変調により符号
    化した符号化データを含む7’4ジタルデータを記憶し
    たメモリと、このメモリから読出されるディジタルデー
    タから元の音声信号波形を再生するデコーダと、前記メ
    モリから読出されるディジタルデータの無音区間を検出
    する手段と、この無音区間の一部または全期間にわ九シ
    前記デコーダに対し前記デコーダにおける量子化幅を最
    小量子化幅よシも大きくするための特定のディジタルデ
    ータを供給する手段と、この特定のディノタルr−夕が
    前記デコーダに供給されている期間中前記デコーダの出
    力を無音レベルに保持する手段とを具備することを%徴
    とする音声再生装置。
  2. (2)  デコーダは入力されるディジタルデータの連
    続するMピットが同じ値になったとき量子化幅が増加す
    るものであシ、このデコーダに無音区間カ一部′!丸は
    全期間にわたプ供給される特定のデ(ジメルデータは同
    じ値がMビ、トリ上連続するものである特許請求の範囲
    #I1項記載の音声再生装置。
JP56120111A 1981-07-31 1981-07-31 音声再生装置 Granted JPS5821798A (ja)

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JPS6253093B2 JPS6253093B2 (ja) 1987-11-09

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