JPS61281632A - 適応ビツト割当変換符号化装置 - Google Patents

適応ビツト割当変換符号化装置

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JPS61281632A
JPS61281632A JP60122967A JP12296785A JPS61281632A JP S61281632 A JPS61281632 A JP S61281632A JP 60122967 A JP60122967 A JP 60122967A JP 12296785 A JP12296785 A JP 12296785A JP S61281632 A JPS61281632 A JP S61281632A
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Masatoshi Sekine
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  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボコーダ・ドリブン型適応ビット割蟲変換符号
化装置に関し、特に音声の高品質化のための音声信号の
フレーム化処理を行う装置に関する。
〔従来の技術〕
音声信号の符号化技術は、音声の蓄積、ディジタル伝送
等圧使用される極めて重要な技術である。
この音声信号の符号化技術は、波形符号化方式と呼はれ
るものと、パラメータ符号化方式と呼ばれるものと大き
く2つに分けられる。
波形符号化方式は音声波形を波形領域で符号化するもの
で、その符号化速度は、例えば64〜24Kbits/
scでめ・る。この符号化方式の代表例としてh lo
z−PCM、AΔFJ人DPCM等がアシ、一般に公衆
電話回線程度の音声品質を求められている〇 一芳、パラメータ符号化方式は音声波形から音声波形の
特徴パラメータを抽出して符号化するものであり、その
符号化速度は例えは9.6〜1.2Kbi t s/s
cである。このパラメータ符号化方式の代表例としては
、CHVOCODER,LPC−VUCODER等があ
り、一般に業務電話回線程度の音声品質を求められてい
る。
近年、無線系による移動通信の秘匿化、ディジタル化が
自動車電話等で要求されておυ、このため音声符号化を
行なう必要がある。従来の移動通信系が有する伝送路の
品質から安定に使用し得る符号速度は24〜9.6Kb
its/511Cであるが、自動車電話等の移動通信系
は音声品質として公衆電話回線程度が要求されるため、
波形符号化方式、パラメータ符号化方式共に符号化速度
と音声品質との関係を満足し得ていない。
ところで、24〜9.6KbitS/see程度の符号
化速度において、公衆電話回線程度の音声品質を目差す
第3の音声符号化技術が高能率波形符号化と呼ばれる技
術でメジ、その代表的なものにボコーダドリブン型適応
ビット割当変換符号化装置かめる。
このボコーダ・ドリブン型適応ビット割当変換符号化装
置は、あらかじめ決められた固定のフレーム長で切シ出
された音声信号t−7−’)工変換等の直交変換手段に
よシ周波数成分に分解し、さらに各周波数成分を量子化
することによシ量子化雑音の聞え万を周波数領域で制御
し、聴覚的な信号対雑音比を向上させている。この周波
数成分を量子化する際にはスペクトル包絡を求め、更に
求められたスペクトル包絡と各周波数成分との差を量子
化することによシ量子化の高能率化を計っている。また
各周波数成分に対するビット割当をスペクトル包絡情報
を利用して、スペクトル構造に適応して制御することに
よシ量子化雑音の聞え万を周波数領域で制御している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のボコーダ・ドリブン型適応ビット割当変換符号化
装置では符号化速度を例えば16〜9,6Kbtts/
see穆度の比較的低速にした場合に、割当てられるビ
ット数が減少し、各周波数成分の量子化精mlが低下し
、合成音声が劣化する欠点を有していた。
この従来のボコーダ・ドリブン型適応ビット割当変換符
号化装置においては、合成音声が7レーム化されている
ために各フレーム間のつなぎ目にて音声信号が不連続と
な夛、合成後の音質の劣化の大きな要因となシ、特に音
声信号レベルの大きな部分がフレームのつなぎ目にかか
ると、音質の劣化は著しくなるという問題がめった。
本発明の目的は、このような問題点を解決し、合成音に
よる音質劣化を改善し、聴覚的な聞えを良くした符号化
装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の適応ビット割当符号化装置の構成は、ディジタ
ル化された音声入力信号の各サンプル値の絶対値を算出
する絶対値算出手段と、この、絶対値算出手段の出力を
平滑化する平滑化手段と、この平滑化手段の出力から固
定フレーム長NXを中心とした所定サンプル数0人の範
囲Nx−1:n人で最小値を求める最小値検出手段と、
この最小値検出手段から得られた最小値に対応するサン
プル値iminに対応するフレーム長Nを最適フレーム
長として算出する7レ一ム長算出手段とを含み、前記フ
レーム長Nに従って音声信号の符号化を行うことを特徴
とする。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を図面により詳細に説明する0 第1図は本発明の一実施例のブロック図で、送信側の音
声の分析、量子化を行なう符号器1と、受信側の音声の
合成を行なう復号器2とから構成される。
第2図は第1図の符号器1のブロック図である。
符号器1の入力端子3よシ加えられた音声信号は、A/
D変換器11によシディジタル信号に変換された後、バ
ッファレジスタ12に入力される。−万、フレーム長算
出器26で決められたNサンプルの量子化データを1フ
レームトシてバッファ・レジスタ12よシ出力されて、
次の窓処理器13で窓処理が行なわれる。この窓処理は
後段の離散コサイン変換において音声信号のスペクトル
広がシを小さくしてスペクトル包絡の推定を容易にする
ことと、合成の際のフレームのつなぎ目による音質の劣
化を軽減するために行なわれる。
この窓処理後、離散コサイン変換器14で直交変換が行
なわれ、N個の直交変換係数が求められる。このN個の
直交変換係数はスペクトル包絡を求めるために、各々2
乗器16で2乗されてNポイントの逆フリーエ変換を逆
フ−リ変換器17によシ行なう。この逆フーリエ変換器
17の出力からLPG分析器18とスペクトル包絡推定
器19とによりスペクトル包絡を求める。なお、この具
体的算出方法としては、「電子通信学会論文誌」197
0/l Vol、 53−A No、 1 K掲載(D
論文「統計的手法による音声スペクトル密度とホルマン
ト周波数の推定」の中の(11式を用いて行うことがで
きる。
適応ビット割当て制御器20は前記スペクトル包絡情報
によシ各スペクトル成分の割当てビット数と量子化ステ
ップ幅とを算出する。量子化エンコーダ15は適応ビッ
ト割当て制御器20によシ求められた各スペクトル成分
の割当てビット数とステップ幅よシ量子化と二ン;−ド
を行う。サイド情報エンコーダ21はLPC(線形予測
符号化: Linear PredLctive Co
cHng )分析器18によシ求められたL個のLPG
係数をサイド情報に割当てられたビット数に従ってエン
コードを行う。量子化エンコーダ15からのスペクトル
微細情報、サイド情報エンコーダ21からのサイド情報
およびフレーム情報エンコーダ27からのフレーム情報
は、マルチプレクサ22によシ送信データ列に配置され
て符号出力端子4から出力される。
ココテフレーム長Nの算出過程について説明する。M)
Nの関係を満すサンプル数Mのデータが蓄積されたバッ
ファ・レジスタ12から取シ出されたデータ群”1 *
 ’2 m −”” e ”M−1s ”Mは、絶対値
演算器23に送られて各データの絶対値が算出され蓄積
される。次に、この絶対値演算の行われたデータ群1”
11 g +”211−”* l”M−11*1!Ml
は平滑器24により平滑化されたデータ群3’l t 
3’21・・・・・・s 3’M−1# 3’Mに変換
される。この平滑器24の演算は、例えは移動平均、低
域フィルタによる演算などである。これら平滑化された
データ群3’l s 3’2 m・・・・・・t 31
M−1# ’IMの中から最小値検出器25によシ最小
値3/1m1nが求められる。この最小値3iminは
’/i−’Ii+1 の演算結果の極性とyiの値とか
ら求められ、’Ii  ’/i+□の演算結果の極性が
正から負に変化する点の中でyiが最小のものとして算
出される。この演算の対象となるサンプル点の時間範囲
は、サンプル点のサフィックスをiとするとs (N)
(−1人)≦i≦(N)(+n人)の範囲のもので、N
xは基本となるフレーム長を表わしておシ、例えば25
6である。1人は音声の特徴抽出、ハードウェアあるい
は伝送タイミングによシ決定される値で検出されるiの
値に制限を与えるためのものである。
この最小値検出器25により求められた最小値’l1m
1n のサフィックスiminをもとにフレーム長算出
器26によって窓処理器13及び離散コサイン変換器1
4で用いられるフレーム長Nが算出される。この求めら
れたフレーム長Nは受信側でも用いるためにフレーム長
エンコーダ27に入力され符号化された後マルチプレク
サ22に送られるO これらM 、 N 、 NX 、 1人、 j  の関
係は、第3図に示すよ、うに要約される。すなわち、前
回に決定されたフレーム長NXを−もとに、Nx±nA
司最小点検出範囲(i)の中から最少値におけるサフィ
ックス1m1oを決定し、とのN)(+1m1nが今回
決定すべきNに相当する。なお、サフィックスiは、基
本となるフレーム(フレーム長NX)の最初のデータを
i =Qとした場合のシリアルデータ番号に対応する。
第4図は第1図の復号器20機能系統を示すブロック図
である。符号器1からの送信データは、符号入力端子5
に入力され、デマルチプレクサ31に加えられ復号処理
が容易なデータ型式に再配置される。サイド情報デコー
ダ37は受信データの中からサイ下情報をデコードし、
L個のLPC係数を復号する。符号器1のスペクトル包
絡推定器19、適応ビット割当て制御器20による処理
とまったく同様の処理を、復号器2のスペクトル包絡推
定器38と適応ビット割当て制御器39とによシ行い、
符号器1とまったく同一の割当てビット数と量子化ステ
ップ幅が求められる。
デコーダ32は適応ビット割当て制御器39とによシ求
められた割当てビット数とステップ幅とによシブコード
処理が行なわれる。逆離散コサイン変換器33はデコー
ダ32の出力信号を逆コサイン変換する。逆変換された
音声信号はlフレームごとにバッファ・レジスタ34 
、 D/A変換器35を介して音声出力端子6から出力
される。また、窓処理及び逆離散コサイン変換等で用い
られるフレーム長Nは、符号器1よシ送られて来たデー
タをデマルチプレクサ31.フレーム長デコーダ36を
介して7レーム長として復号され、窓処理器33及び逆
離散コサイン変換器34等に加えられる。
第5図、第6図、第7図および第8図は第2図の符号器
の絶対値演算器23.平滑器24.最小値検出器25お
よびフレーム長算出器26の各具体例を示すブロック図
である。
第5図の絶対値演算器23は、タイミング信号発生器2
30からのクロックによシ駆動され、入力レジスタ23
1と、このレジスタ231の出力(勾と一0’(ylと
の比較器232と、レジスタ231の出力と@  、1
1との乗算器233と、この乗算器233の出力とレジ
スタ231の出力とを比較器232の出力によシ切換え
るスイッチ回路234と、出力レジスタ235とから構
成される。
第6図の平滑器24は、シリアルレジスタ241と、こ
のレジスタ241の各出方を加算する加算器242と、
出力レジスタ243とから構成される。
第7図の最小値検出器25は、入力レジスタ251と、
出力用最小値ストアレジスタ254と、これらレジスタ
251,254の各出力Cr:、y)を比較する比較器
252と、この比較器252の出力(z<y)e微分す
る微分器253とから構成され、微分器253の出力が
ラッチ信号となって最少値ストアレジスタ254に最小
値を記憶する。
第8図のフレーム長算出器は、エンドアドレス’END
bよひスター ドアドレスisTの各バッファレジスタ
261.262と、引算器263.264と、引算器2
64の出力と“L”とを加算してiwD−isT+1f
t演算する加算器265と、この加算器265と、この
加算器265の出力をとシ出すフレーム長ストアアドレ
スレジスタ266とから構成される。引算器263はア
ドレス1ENDからサンプルフレーム長Nxを引算し、
引算器264はエンドアドレス’ENDからスタートア
ドレス’STを差引き、この出力をバッファレジスタ2
62に入力する。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように、音声信号のフレーム化
処理における音質の主な劣化要因としてレームのつなぎ
目にかからない様にフレーム長を調整することによシ、
フレームのつなぎ目による合成音声の音質の劣化を軽減
し、特に聴覚的な聞えを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第21・・・
・・・符号器、2・・・・・・復号器、3・・・・・・
符号器音声入力端子、4・・・・・・符号器符号出力端
子、5・・・・・・復号器符号入力端子、6・・・・・
・復号器音声出力端子、11・・・・・・A/D 変換
器、  12.34・・・・・・バッファレジスタ、1
3・・・・・・窓処理器、14・・・・・・離散コサイ
ン変換器、15・・・・・・量子化エンコーダ、16・
・・・・・2乗器、17・・・・・・逆離散フリーエ変
換器、18・・・・・・LPC分析器、19,38・・
・・・・スペクトル包絡推定器; 20,29・・・・
・・適応ビット劇画て制御器、21・・・・・・サイド
情報エンコーダ、22・・・・・・マルチプレクサ、2
3・・・・・・絶対値演算器、24・・−・・・平滑器
、25・・・・・・最小値検出器、26・・・・・・フ
レーム長算出器、27・・・・・・フレーム長エンコー
ダ、31・川・・デマルチプレクサ、32・・・・・・
デコーダ、33・−・・・・逆離散コサイン変換器、3
5・・・・・・D/A変換器、36・・・・・・フレー
ム長デコーダ、37・・・・・・サイド情報デコーダ である。 代理人 弁理士  内 原   2 目 畦       斗 第S 図 捧6面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ディジタル化された音声入力信号の各サンプル値の絶対
    値を算出する絶対値算出手段と、この絶対値算出手段の
    出力を平滑化する平滑化手段と、この平滑化手段の出力
    から固定フレーム長N_Xを中心とした所定サンプル数
    n_Aの範囲N_X±n_Aで最小値を求める最小値検
    出手段と、この最小値検出手段から得られた最小値に対
    応するサンプル値i_m_i_nに対応するフレーム長
    Nを最適フレーム長として算出するフレーム長算出手段
    とを含み、前記フレーム長Nに従って音声信号の符号化
    を行うことを特徴とする適応ビット割当変換符号化装置
JP60122967A 1985-06-06 1985-06-06 適応ビツト割当変換符号化装置 Granted JPS61281632A (ja)

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JPS61281632A true JPS61281632A (ja) 1986-12-12
JPH0438169B2 JPH0438169B2 (ja) 1992-06-23

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121165A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 音声符号化装置及び音声復号化装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121165A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 音声符号化装置及び音声復号化装置

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JPH0438169B2 (ja) 1992-06-23

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