JPS59123892A - 音声符号化装置 - Google Patents

音声符号化装置

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JPS59123892A
JPS59123892A JP57229871A JP22987182A JPS59123892A JP S59123892 A JPS59123892 A JP S59123892A JP 57229871 A JP57229871 A JP 57229871A JP 22987182 A JP22987182 A JP 22987182A JP S59123892 A JPS59123892 A JP S59123892A
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residual signal
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circuit
signal sequence
coding
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俊文 佐藤
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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野〕 本発明は、音声の高能率符号化装置に関し、特に10〜
20キロビット/秒程度の符号化にこ適する音声適応予
測符号化装置(八daptive  Predicti
veCoding ;  八PC)に関する。
〔従来技術の説明〕
従来、音声適応予測符号化装置は、第1図に示すように
、アナログ/ディジクル変換器11、プリエンファシス
回路12、遅延回路13、残差信号量子化・符号化回路
I4、線形予測回路15、線形予測計数・残差信号電力
計算回路16、マルチプレクサ17が図示のように結線
される。
音声信号はディジタル信号変換され、その信号系列に対
し、プリエンファシス回路により音声スペクトルを分析
しやすい形に整形される。さらに、一定時間長のフレー
ム毎に、予測誤差である残差信号の電力を最小にする線
形予測係数とそのときの残差信号電力とを算出し、量子
化および符号化する。同時に、この線形予測計数を用い
たときの残差信号系列を量子化および符号化し、前記線
形予測係数、残差信号電力、残差信号系列の符号語を求
め、それを多重化して伝送あるいは記録するように構成
されている。
また前記符号化装置に対する復号化装置は、第2図に示
すようにデマルチプレクサ21、残差信号復号化回路2
2、残差信号電力復号化回路23、線形予測係数復号化
回路24、線形予測回路25か図示のように結線され、
多重化された符号語を分離し、線形予測係数、残差信号
電力、残差信号系列を複合化し、上記の線形予測係数を
使って音声信号系列を再生し、デエンファシス回路でプ
リエンファシス回路と逆特性のスペクトル整形を行い、
ディジタル/アナログ(D/A)変換して音声信号を出
力するものである。
このように示すような従来の音声適応子/I[1付加装
置における残差信号の符号化回路では符号化の方法とし
て、 ■ 残差信号系列の各サンプル値をすべて一定のピント
数で等長符号化する方法、 ■ 残差信号系列の各サンプル値をすべて可変長符号化
する方法、 ■ 残差信号系列の各サンプル値をそれぞれ何ビットで
符号化したかを判別するだめの情報を各フレーム毎に符
号化し、各サンプル値を前記ヒント数で符号化する方法
、 の3通りの方法があり、このうちいずれが一つの方法で
実現されていた。しかし、上記■の方法では少ない個数
の量子化レヘルで、信号対量子化雑音電力比を大きくす
る量子化を行うため、例えば第5図のような有音声の残
差信号中で大きな振幅をもつピッチパルスば飽和(ピー
ククリッピング)を避けられない。また1サンプル当り
のビット数を整数でしか変えられないため、簡単に実現
できる符号化速度が限定されることになる。
上記■の方法では、符号化速度が時間的に変動するため
、一定伝送速度の伝送路を使って実時間伝送する用途で
は、伝送路と符号化装置、復号化装置のそれぞれとの間
に大きなパンツアメモリが必要であり、また線形予測係
数、残着信号電力、残差信号系列など異種の情報を同一
伝送路で伝送するときには、伝送路で誤りが生じると同
期がとれなくなることがある。
また上記■の方法でば■および■の両方式の欠点の多く
を解決できるが、そのためにはビ・ノド割当てを判別す
るために新たな情報が必要となり、またこのビット割当
てを計算するための複雑な回路を付加することが符号化
装置、復号化装置の双方に必要とする欠点かある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の方法による欠点を解決すること
にあり、残差信号の量子化雑音および飽和によるピーク
クリンピングを小さく抑え高い音声品質を得ることにあ
る。
〔発明の要点〕
本発明はサンプル値化した音声信号系列を例えば10〜
20ミリ秒程度のフレームに分割し、フレーム毎に音声
の線形予測係数あるいはこれに等価な係数と残差信号電
力とを計算し、量子化および符号化する従来技術と同等
な回路に加えて、残差信号系列を可変長符号化する第一
の符号化回路と、残差信号系列を等長符号化する第二の
符号化回路とを備え、■フレーム内で上記残差信号系列
を順次符号化するときに、現在符号化しようとしている
残差信号サンプル以降の残差信号1−Ii−ンプル当り
に割り当てることのできる平均ピント数を計数し、この
値により、上記第一の符号化回路または上記第二の符号
化回路のいずれか一方を選択するように構成されたこと
を特徴とする。
〔実施例による説明〕
次に、本発明の実施例について図面を参照してについて
説明する。
第3図は本発明実施例装置の要部構成図である。
この第3図に示す部分は第1図で説明した音声適応予測
符号化装置における残差信号量子化・符号化回路14の
部分に相当する。本発明はごの残差信号量子化・符号化
回路14に特徴があり、それ以外の回路部分である図面
符号11−13.15〜17ば前記の従来技術として述
べたところと同等である。
第3図において、スイッチ51は残差信号r11を制御
信号y1□により出力端子501あるいは502に切替
自在に出力するように構成される。上記端子501をr
11入力端子とする第一の残差信号量子化・符号化回路
53は、別に残差信号r1□、残差信号電力Xおよびカ
ウンタ出力信号b1をそれぞれ入力とし、残差信号の符
号語および量子化値をそれぞれ端子503.504 Z
(出力して前記制御信号’Inにより制御されるスイッ
チ56の2つのく連動)スイッチのそれぞれ一方の端子
に接続される。また第二の残差信号量子化・符号化回路
54は残差信号rnおよび残差信号電力Xを人力とし、
符号語CI’Lおよび量子化値rT1をそれぞれ出力端
子505.506に出力して、スイッチ56の連動スイ
ッチのそれぞれの他方の端子に接続される。スイッチ5
6は制御信号ynにより端子503と504あるいは5
05と506を選び、符号1IC1,lおよび量子化値
rn用端子に出力する。またカウンタ55の入力に符号
語Cn端子が接続され、信号す。を出力する。選択回路
52ば信号bユを入力とし、制御信号yrtを出力して
スイッチ51および56に結合する。
次に第3図の回路の動作について説明する。ここでは1
フレームNサンプルの残差信号系列Dn)n=1 をBビットで符号化する例をとって説明する。ただしN
、Bは N<B なる正の整数である。Cユ、rTl、bユ、y7、の添
字n(n−1,2、・・・、N)はフレーム先頭からの
ザンプル番号を示し、B(Cn)は符号語C□のヒ・ノ
ド数を示すものである。
カウンタ55はフレームの先頭で b1=BN+1 がセットされ、残差信号が1サンプル符号化されるごと
に B(cn)   L だけダウンカウントされる。このときbrlは、残差信
号ri  (i=n+1、・・・、N)の符号化に少な
くとも1ビツト使用すると仮定するときの残差信号rQ
の符号化に使用できる最大ビット数を示している。選択
回路52は bo ≧ 2 のとき端子501.503.504が選択され、bユ 
= 1 のとき端子502.505.506が選択されるように
スイッチ51.56に制御信号ynを出力する。この第
3図の残差信号量子化・符号化回路53は可変長符号化
回路であり、例えば第7図のようなミソドレトレソド形
量子化器のものであり、さらに第1表に示す入出力特性
をもつものである。
゛さらに第7図および第1表について述べると、量子化
器の入力信号である残差信号r 11の値を横軸とし、
出力信号である残差信号の量子化値rnを縦軸としたも
のである。また第1表は量子化値rA11に対応する符
号語を示している。例えばrl、−〇のときは1ビット
の符号語「1」が出力され、ステップ幅かrニーム1の
ときは3ビ・7トの符号語r001Jが出力される。た
だし特殊な場合と第   1   表 して第7図および第1表で選ばれた符号語cnのヒント
数B(cユ)がbllより大きいときは、B(cn)≦
b I’L を尚たし、1rn−rユIを最小とする量子化値へ rrl、符号語Cnが選ばれる。例えばbn=3、  
ro−3Δ1 のとき r It−Δx 、cn−1−001J  (3ヒツト
)ただし くB (cn ) = 3≦bn) が出力される。
第3図の残差信号量子化・符号化回路54は1ビット等
長符号化回路であり、第8図および第2表第2表 に示す入出力特性をもつ。すなわち残差信号r0≧ 0 のとき量子化値 rfi”Δ2 符号語 C,、=ro、J を出力し、残差信号 r1□〈 0 のとき量子化値 r□−−Δ2 符号語 n−rlJ を出力する。ただし第7図、第8図、第1表、第2表に
それぞれ示す量子化ステップ幅Δ1・Δ2は残差信号電
力Xから1フレーム毎に計算される。
第6図は第5図に示す残差信号系列を本発明の残差信号
量子化・符号化回路で量子化した信号系列の実際例を示
している。第6図中第2フレーム目の後半8サンプルか
等長符号化されている。
フレームの最後の残差信号rnの符号化を終わった時点
でカウンタ55の出力が bNヤ1≧2 のときには前記BヒツトのうぢbNヤ、−1ヒツトが使
用されなかったことを示している。このとき■ bN+
x   1ビツトのパリティチェノクヒ゛ノドを挿入す
る、 ■ 残差信号系列以外の新たな情報ヒツトを挿入する、 などの方法によりbN÷1−1ビツトを活用することも
できる。これにより1フレームのビット長を一定に保つ
ことができる。
従来例第2図は従来例第1の符号化装置に対する復号化
装置のブロック図であるが、残差信号復号化回路を本発
明の第3図にならい第4図のように構成することで本発
明実施例の符号化音声を復号できることば明らかである
。すなわら第4図においてスイッチ61.66、カウン
タ62、選択回路63は本発明第3図の符号化器の回路
と同様な動作をし、残差信号復号化回路64.65は第
1表および第2表に示す入出力特性をもつものであるか
らである。
〔効果の説明〕
以−ヒ説明したように、本発明によれば可変長符号化回
路と等長符号化回路とを切り替えて残差信号系列の符号
化を行うことにより、量子化雑音、ビーククリッピング
の低減、1フレーム当りのヒント数の一定化を簡単な回
路で達成し、高い音声品質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の音声符号化装置のブロック構成図。 第2図は第1図の符号化装置に対応する従来の復号化装
置のブロック構成図。 第3図は本発明実施例装置の符号化装置のブロック構成
図。 第4図は本発明実施例装置の復号化装置のブロック構成
図。 第5図は量子化前の残差信号系列rrlの波形図。 第6図は第5図の波形を入力としたときの本発明の実施
例による量子化残差系列の波形図。 第7図は本発明の実施例の量子化特性図。 第8図は本発明の他の実施例の量子化特性図。 1】・・・アナログ/ディジタル(A/D)変換器、1
2・・・プリエンファシス回路、13・・・遅延回路、
14・・・残差信号量子化・符号化回路、15・・・線
形予測回路、16・・・線形予測計数・残差信号電力計
算回路、17・・・マルチプレクサ、21・・・デマル
チプレクサ、22・・・残差信号復刊化回路、23・・
・残差信号電力復号化回路、24・・・線形予測係数復
号化回路、25・・・線形予測回路、26・・・デエン
ファシス回路、27・・・ディジタル/アナログ(D/
A)変換器、51.56.61.66・・・切替スイッ
チ、52.63・・・選択回路、53・・・残差信号量
子化符号化回路(1)可変長符号化、54・・・残差信
号量子化符号化回路(II)・等長符号化、55.62
・・・カウンタ、64・・・残差信号復号化回路(1)
可変長符号化、65・・・残差信号復号化回路(n)等
長符号化、a・・・量子化された線形予測係数、X・・
・量子化された残差信号電力、yl、l・・・制御信号
、r1□・・・残差信号、rrl・・・量子化された残
差信号、Cユ・・・残差信号の符号語、b1□・・・カ
ウンタ出力信号。 特許出願人   日本電気株式会社  −\

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サンプル値化した音声信号系列を一定時間長のフ
    レームに分割する手段と、前記フレーム毎に線形予測係
    数と前記音声信号の予測誤差である残差信号系列と前記
    残差信号系列の電力とを61算する手段とを備え音声信
    号を符号化する音声適応予測符号化装置において、 前記フレーム内の前記残差信号系列を量子化し可変長符
    号に符号化する第一の符号化手段と、前記残差信号系列
    を量子化し等長符号に符号化する第二の符号化手段と、 前記残差信号系列の各サンプル値の符号化に用いられた
    ビット数を順次計数しこの計数結果によって前記第一の
    符号化手段または前記第二の符号化手段のいずれか一方
    を選択するように構成されたことを特徴とする音声符号
    化装置。
JP57229871A 1982-12-29 1982-12-29 音声符号化装置 Granted JPS59123892A (ja)

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JPH0221600B2 JPH0221600B2 (ja) 1990-05-15

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63178300A (ja) * 1987-01-19 1988-07-22 日本電気株式会社 音声符号器
JPS63246043A (ja) * 1986-12-17 1988-10-13 ドイチエ・トムソン−ブラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 伝送方式
US5263119A (en) * 1989-06-29 1993-11-16 Fujitsu Limited Gain-shape vector quantization method and apparatus

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