JPS59129900A - 帯域分割符号化方式 - Google Patents

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】 （発明の属する分野） 本発明は音声や音楽等の音響信号を小ハードウェア規模
と小演算処理遅延時間で高能率にディジタル信号に変換
、またけその逆変換を行う帯域分割符号化方式に関する
ものである。

（従来の技術） 音声や音楽等の音響信号のスペクトラムには偏シがあり
、統計的に観測するとその偏りは時間的に変動する。ス
ペクトラムの偏りは音響信号が有する冗長性であり、こ
の性質を利用した高能率符号化方式に帯域分割符号化方
式がある。

帯域分割符号化方式は、伝送帯域を幾つかの周波数成分
に分割して各帯域の信号を別々に符号化する方式であり
、各帯域への洲−子化ヒノ）・数の割り肖て方法を分類
すると次の二つがある。

（ａ）　　信号の続開的性質から最適割り当てヒツト数
の平均値を予め求めておき、各帯域信号を固定したヒツ
ト数で量子化する方法。

（ｂ）　　信号をフレーム単位−に区切り、各フレーム
毎に最適割り当てヒツト数を算出し、適応的にヒツト数
を変化させて量子化する方法。

（ａ）の方法によると、本来の最適割り当てヒツト数と
固定された割り当てピント数とが異なる場合に品質劣化
が生ずる。従って信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の時間的な微
細構造に部分的な劣化が起こると共に１人力信号に対す
る汎用性に乏しいという欠点がある。（ｂ）の方法では
フレームごとに割り当てピノ）・数を分析するため、入
力信号のバッファリングが必要となシバ−ドウエアの増
大を招き、寸た１フレ一ム以上の演算処理遅延が生ずる
という欠点がある。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決するため、適応ビット割り
轟てを行い、かつ最適割り当てビット数を過去の残差信
号から算出するようにしたものであり、ハードウェアの
規模と演算処理遅延時間の低減を図ることを目的として
いる。以下図面について詳細に説明する。

（発明の構成および作用ン 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図であ
って、１は入力端子、２は低域通過フィルタ）３は高域
通過フィルタ１４及び５は標本化周波数変換器、６及び
７は符号化部、８は割シ当てヒツト数算出器、９は符号
多重化器、］ｏは伝送路、１１は符号分離器、１２は割
り当てビット数算出器、１３及び１４は復号器、］５及
び】６は標本化周波数変換器、１７は低域通過フィルタ
、１８は高域通過フィルタ、１９は加算器、２ｏは出力
端子である。

入力端子１にはディジタル信号に変換された音声・音楽
等の音響信号が入力される。この入力信号は低域通過フ
ィルタ２と高域通過フィルタ３とによって二つの周波数
帯域に分割さね、この帯域に分割された信号はそれぞれ
標本化周波数変換器４及び５によって低域信号に変換さ
れてザブバント信号となり、符号化部６及び７において
符号化される。

第２図は符号化部６及び７の詳細な構成を示す。

上記サブバンド信号は入力端子２Ｉに入力され、適応予
測方法２３の出力信号との差分が減算器２２で割算され
て゛子側残差信号が得られる。この予測残差信号は出力
端子２４から割り当てヒツト数９出器８へ送られると共
に１ステノプザイズ適応化器２９が出力するステップザ
イズによって除算器２５で　　　　除されて量子化器２
Ｇへ送られる。量子化器２６では″ＪＪＩＪシ轟てヒツ
ト数算出器８から入力端子２７へ人力された量子化ヒツ
ト数に基づいて離散的な量子化何月に変換されて出力端
子２８へ送られる。２デツプサイズ適応化器２９は量子
化器２６の量子化値を受け、次の標本化値のステソプザ
イズを決定する。

本発明では適応予測方法として予測係数を復号器へ伝送
する必要がな−という利点を有する従来のバックワード
形方式を用いている。符号化部における局部復号器は逆
量子化器３０と乗算器３１と適応予測器２３とから構成
される。逆量子化器３０は量子化器２６の逆の機能を有
し、この出力とヌテソプザイズとの積を乗算器３１で計
算して残差信号の復号信号を得る。適応予測器２３は線
形・近接予測器であシ、加算器３２と３５、遅延器３３
、予測係数乗算器３４から成る。予測係数算出器３６は
加算器３２の出力よして得られる復号信号を用いてフレ
ームの終了と共に予測係数を算出し、次のフレームの最
初の標本値が入力されるまでに予測係数乗算器３４の予
測係数を更新する。

第１図に戻って、割り当てビット数算出器８は符号器６
．７の出力端子２４から出力される残差信号の電力を分
析し、各帯域で生ずる量子化雑音電力の和が最小となる
ように最適な割り当てビット数を割算する。割り当てビ
ット数の算出は１フレームごとにフレームの最後の標本
値の入力が終了してから行い、決定されたヒツト数は次
のフレームの最初の標本値が入力されるまでに符号化部
６及び７の入力端子２７および符号多重化器９へ送出さ
れる。従って量子化器２６で用いる量子化ヒツト数は１
フレーム前の信号を分析して得られたものである。

符号多重化器９はいずれか一帯域の割り当てヒント数情
報と各帯域信号の符号とを多重化し、伝送路１０へ送出
する。この際フレームの最初にヒツト数情報を位置させ
れば復号器側で符号化信号を復号することが可能である
。

次に復号化の方法を説明する。伝送路］０かも送られた
信号は符号分離器１１へ入力され、ビット割り当て情報
が割り描てヒツト数算出器】２へ送られる。一つの帯域
のピント数から他方の帯域のヒツト数は一意に定まシ、
両帯域の割り西でヒツト数は符号分離器】１と復号器１
３及び１４へ送られる。

第３図は復号器１３及び１４の詳細な構成を示す。

各帯域の符号化信号は入力端子３７から入力され、逆量
子化器３８に入シ、入力端子３９には量子化ビット数が
入力される。以下復号器の出力端子４８に復号信号が出
力される過程は符号化部における局部復号器の動作で説
明したものと全く同様であるので説明は省略する。なお
、図中、４ｏは乗算器、４１はステップサイズ適応化器
、４２は適応予測器、４３及び４６は加算器、４４は遅
延器、・４５は予測係数乗算器、４７は予測側数算出器
を示す。

次に第１図に戻って、復号器１３及び１４がら出力され
るサブバンド信号はそれぞれ標本化周波数変換器１５及
び１６に入力され、元の入力信号の標本化周波数に戻さ
れる。この周波数変換に伴なうスペクトラムの折り返し
は低域通過フィルタ１７と高域通過フィルタ１８によっ
てろ波され、加算器１９で各フィルタの出力信号が加算
されて復号信号が出力端子２０から得られる。

なお、本発明は適応予測機能を省略してもよく、その際
には各帯域の量子化ビット数は帯域分割した各サブバン
ド信号の電力から算出する。

（効　果） 以上説明したように、本発明は帯域分割した４３号の電
力の偏りに応じたヒント割り当て数を過去の信号情報か
ら算出する方式であるため、ハードウェア化に際して信
号のバッファリングのだめのメモリが不要となり、しか
も符号化処理に起因する遅延時間がなくなるという利点
がある。実際に約７　ｋＨｚ帯域の音声・音楽に対して
本発明を適用すれば、圧伸ＰＣＭ符号化による品質と同
程度の符号化品質が半分の情報速度で実現される。

このように、本発明の効果は信号処理を適応化して高品
質化を図っているにもかかわらず、それに伴なう大幅な
ハードウェア規模の増大がなくかつ遅延時間がほとんど
ないという所にある。従って音響信号の高品質伝送が要
求される分野に対し、経済的かつ遅延時間の規定に制限
されることな（適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の符号化部の詳細な構成を示す図、第３図
は第１図の復号器の詳細な構成を示す図である。 ］、　２１．２７．３７．３９・・・・・・・・入力端
子、２１１７・・・・・・・・・低域通過フィルタ、３
，１８　・・・・・・・・高域通過フィルタ、４，５，
１５．１６・・・・・・・・標本化周波数変換器、６．
７・・・・・・・・・符号化部、８，１２　・・・・・
・・・割り轟てヒツト数算出器、　９・・・・・・・・
・符号多重化器、１０・・・・・・・・・伝送路、１１
・・・・・・・・　符号分離器、１３．１４・・・・・
・・・・復号器、１９．２２．３２．３５．４３．４６
・・加算器、２０，２４，２８．４８・・・・・・・・
　出力端子、２３゜４２・・・・・・・適応予測器、２
５・・・・・・・・除算器、２６・・・・・・・量子化
器、２９．４１・・・・・・・・・ステップサイズ適応
化器、３０．３８・・・・・・・・・逆量子化器、３１
゜４０・・・・・・・・乗算器、３３．４４・・・・・
・・・・遅延器、３４゜４５・・・・・・・・予測係数
乗算器、３６．４７・・・・・・・・・予測係数算出器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を複数の周波数成分に分割する手段と、それぞ
   れの帯域分割した信号を線形予測することによって予測
   残差信号を抽出する手段と、各帯域の過去の予ｉＩ］Ｉ
   ］残差信号がら電力に基づいて量子化ヒツト数を算出す
   る手段さ、算出された量子化ヒント数を用い、かつ各帯
   域の予測残差信号を振幅に適応して量子化ステップ幅を
   変化させて量子化する手段とを有することを特徴とする
   帯域分割符号化方式。