JPS62117423A - 音声符号化方式 - Google Patents

音声符号化方式

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JPS62117423A
JPS62117423A JP25827685A JP25827685A JPS62117423A JP S62117423 A JPS62117423 A JP S62117423A JP 25827685 A JP25827685 A JP 25827685A JP 25827685 A JP25827685 A JP 25827685A JP S62117423 A JPS62117423 A JP S62117423A
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JP
Japan
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encoding
transmission
audio
error
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP25827685A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Miki
三木 俊雄
Hiroto Suda
博人 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音声の冗畏度を圧縮することにょヤ高い品質
を維持しつつ、低速度で符号化を行う音声符号化方式に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来の伝送系に用いられる音声符号化方式は、同軸ケー
ブルや固定マイクロ回線のように符号誤りのきわめて少
ない高信頼度ディジタル信号伝送路で伝送されることを
前提として構成されていた。
このため、従来の音声符号化方式では何らのmb保膿対
策も施されていなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この音声符号化方式を移動無線のように符号誤り率特性
が劣悪でかつ大きく変動する伝送路において用いると、
復号された音声の品質が誤り率の劣化に伴い急激に劣化
し、雑音や歪が多くて聞くに耐えなくなるという欠点が
あった。
この欠点は例えば、特公昭jターコ103り号公報に示
すよりなAPO−AB (適応ビット割当てを用いた適
応予測符号化、Adaptive Predicttv
e Oodjngwith Adaptive Bit
 allocation )等のように低い符号化速度
で高品質の符号化が行える帯域圧縮符号化方式において
特に顕著である。このAPO−AB符号化方式は例えば
入力音声信号のピッチ周期を検出し、そのピッチ周期か
らピッチ周期に基づくピッチ予測係数を算出し、またピ
ッチの分析フレーム相対位置を求め、前記ピッチ予測係
数や近接相関に基づく予測係数及び入力音声信号から予
測残差に対応した残差信号を求め、その残差信号の分析
フレーム内での平均電力により量子化ビット数及び量子
化幅を適応的に決定し、一方前記予測係数を用いて入力
音声信号を予測し、その予測値と入力音声信号との予測
残差を、前記決定した量子化ビット数及び量子化幅で量
子化し、この量子化した予測残差と、パラメータ情II
(ピッチ周期。
予測係数t ピッチの分析フレーム相対位置、残差平均
電力)とを符号系列として送信する。復号器側では入力
符号系列は予測残差符号とパラメータ情報とを分離し、
そのパラメータ情報から符号化側と同様に量子化ビット
数及び量子化幅を求め、これらを用いて予測残差符号を
復号化し、その復号化出力を予測係数を用いて予測復号
する。
このAPO−AB符号化方式を符号pbの存在する伝送
路に適用すると、第2図に示すように誤り率の増加に伴
って復号音声の波形歪も増加する。波形歪は、予測残差
に比ベパラメータ情報に誤りが生じた場合の方がはるか
に大きく、耳ざわシな靴音を発生し聞き苦しくなる。な
お、この波形歪とは原信号と受信側での復号信号との誤
差信号電力の2乗値を音声電力で正規化し死後、dBに
直したものである。
一方、伝送路の符号誤すを軽減する目的で伝送路にv4
)訂正符号を適用するという手法がよく用いられている
が、十分な誤り訂正能力を得るため−纂    − には符号化効率を大幅に下げる必要があり、(1)音声
符号化方式に割当てられる符号化速度が低下して音声品
質が劣化する、或いは(2)伝送路の伝送速度を増加さ
せるために無線システムでは占有周波数帯域幅が大きく
広がる、などの欠点があった。
また、復号器入力符号系列の信頼度が低下した場合に、
前フレームで得られた復号音声波形を繰シ返し出力する
という補間方法や復号音声を切断するようなスケルチ法
も従来提案されているが、復号音声にエコーのような音
が生じ不自然さが耳につく、音が途切れて聞き苦しい、
という欠点があった0 本発明は上記の欠点を除去するために、比較的少ない冗
長ビットの増加で伝送信頼度を格段に高める符号化伝送
方式を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は複数のパラメータを用いて帯域圧縮符号化され
る音声符号化方式において、各符号化パラメータの重要
度および伝送路の信頼度に応じて符号誤り軽減能力の異
なる符号誤り軽減手段(例えばvAD訂正符号、時間ダ
イバーシチなど)を適用して符号娯シを軽減するととも
に、その軽減能力を超える符号誤りが発生した場合には
スケルチによって復号器出力音声レベルを小音量に抑え
る、あるいは復号に用いるパラメータの値を前後のフレ
ームにおける値から得られる推定値に置き換えるように
したもので、以下詳細に説明する。
〔作 用〕
第2図はピッ)IIUり率に対するAPO−AB符号化
ビットの波形歪特性を示したものである。図かられかる
ように、予測残差に生じるピッlシはあまシ波形歪に影
響を与えないのに対し、残差平均電力に生じるビットi
I!4シは大きな影響を与える。このように帯域圧縮音
声符号化方式では一般に各符号化パラメータによりその
重要度が大きく異なっている。従って、伝送路における
符号誤)のために生じる復号音声品質の劣化は、主に重
要ないくつかの種類の符号化パラメータを構成するビッ
トが誤ることによって起きると言える。これらの重要度
の高い符号化パラメータに誤り訂正符号又は時間ダイバ
ーシチなどの符号誤り軽減手段を施して伝送信頼度を向
上させることによって、伝送路における符号誤りが波形
歪に与える影響を効果的に小さくすることができる。特
に前述のように波形歪に影響を与えるパラメータのビッ
ト長は短かいので、そこに駒り制御等により冗長性を与
えても、符号全体としての冗長性をそれほど増すことな
く、波形歪を低減できる。
〔実施例〕
第3図は、符号化速度/l、kb/sのAPO−AB符
号に本発明を適用し′fc場合のフレーム構成例である
ここで(a)は本発明を適用する前の、いわゆるAPC
,r−AB符号化出力であシ、残差平均電力、ピッチ周
期。
ピッチの相対位置、予測係数を一括としてパラメータビ
ットとして表わした。波形歪に与える影響が大きいパラ
メータ情報にはその影響度に応じて誤り訂正能力の異な
る誤り訂正符号を施し、各々の伝送路のビット誤り率に
おいて復号化音声品質が最商になるように設計しである
。即ち、(1)符号誤りによる波形歪が大きいパラメー
タ情報はど強力なpb訂正符号を施す、 (2)伝送路のビット誤り率が悪くなるほど強力な誤り
訂正符号を施す、 ように設計しである。例えば、第3図(c)の場合には
パラメータ情報(ピッチ周期、予測係数、ピッチの分析
フレーム相対位置、残差平均電力)を第2図から求まる
波形歪に与える影響度に応じて、のBOH(/l、 7
)トBOH(/A、 7)O,2重et化、0BoH(
/&、7)、(!l BOH(J、2..2/ )、[
有]誤り訂正符号化しない、のグつのグループに分けて
誤り訂正符号化した。ここでも冗長ビットは本来は各符
号化パラメータに付加されるが、ここでは符号化能率を
わかり易く示すために冗長ビットとして一括して示した
。グループ分けの詳細については省略する。第参図で伝
送路のビット誤り率が悪い場合に対して設計し九フレー
ム構成例では誤り]正符号の冗長ビット数が増加するた
め、伝送速度一定の条件下ではその分音声符号化に劇画
てられるビット数が減少し、量子化雑音が増加すること
になる。フレーム長を長くとることを許容すればこの量
子化雑音を低減できることも当然である。
第≠図に、上述のフレーム構成を用いた場合の復号化音
声のSNN時特性伝送路のビット誤ヤ率に対して示す。
図よ)、強力な誤)訂正符号を施すほど、誤り率が悪い
領域での8N几が高くなる反面、量子化雑音が増加する
ために誤り率が良い領域での8NBが劣化することがわ
かる。
そこで本発明では、伝送路の信頼度(上述の説明ではビ
ット岨シ率に対応)を検出し、その信頼度において最も
高いSNR,が得られるように誤り軽減手段の誤り軽減
能力を設定(上述の説明では第3図(a)〜(d)のい
ずれかのフレーム構成を選択することに対地)すること
によって、第≠図中に破線で示すような良好な8N几特
性を実現している。但し、本発明では符号器・復号器間
で誤り軽減手段の設定条件を合わせるために、第3図中
の制御信号を用いて設定条件を伝送する必要がある。
なお、信頼度検出手段としては、(1)受信レベルを検
出する、(2I→訂正復号回路から出力される誤り検出
信号を用いる、(3)入力符号系列に含まれるクロック
ジッタ成分を検出する、など多くの方法が考えられる。
無線伝送路では瞬断必るいは急激な受信レベルの低下が
しばしば観1測され、ビット誤勺率が大幅に劣化するこ
とになる。このような場合には、上述の誤り軽減手段の
能力を超える符号v8シが生じるために復号された音声
は雑音や歪が多くて聞くに耐えなくなる。そこで、特許
請求範囲第2項、第3項記載の音声符号化方式では復号
器入力符号系列の信頼度が上述の誤り軽減手段の能力を
超える程度にまで低下したことを検出し、復号器出力音
声レベルを小音量に抑えるか(スケルチ法)か、あるい
は音声の復号に用いるパラメータの値を前後の7レーム
における値から得られる推定値に置き換える(補正法)
ことによつて、これらの雑音や歪の軽減を図っている。
前者のスケルチ法につbては先願の音声復号器(%願昭
jターコP、20J公報)に述べた通り、信頼度の低い
フレームの復号音声出力を小音量に抑えることによって
、耳ざわシな雑音が抑圧でき、かつ完全に音を無音化し
ないため音がぶつ切シになることもないため、誤り率が
きわめて悪い領域で非常に有効な方法である。また、後
者の補正法には、前値保持、中間値補間、線形予測によ
る補間、カルマンフィルタを用いる補間等があり、いず
れも音声の冗長性を利用して、−)の多いフレームにお
けるバ5)−jXの値を誤りの少ない前後のフレームに
おける値から予測・推定するというもので、復号音声の
連続性がかなシ保てるので、自然な感じの復号音声出力
が得られる。
第1図は上述の一実施例の一構成例を示す図である。入
力端子lから入力された音声信号は情報源符号化部コで
APO−A、B符号化され、端子3.弘に各々パラメー
タ情報、予測残差に対応する符号として出力される。こ
のうち、パラメータ情報は岨シ訂正符号化回路!に入力
されて、誤り訂正符号化が施された後、弘の予測残差と
ともに7レ一ミング回路乙に加えられ、シリアル符号系
列に変換される。このシリアル符号系列は送信機7でデ
ィジタル変調された後、無線伝送路rに送出される。
無線伝送路tにおいて7エージングなどの擾乱を受けた
ディジタル変調波は受信機?で復調される。
デフレーミング回路10は入力された復調符号系列を分
解し、端子/八/2に各々パラメータ情報、予測残差に
対応する符号を出力する。このうちパラメータ情報は誤
り訂正復号回路/3において誤り訂正復号された後、予
測残差とともに情報源復号化部l≠に入力される。情報
源復号化部/4Itではこれらの符号から音声信号を復
号し、出力端子/jに出力する。
一方、誤り率監視回路/ぶは誤り訂正復号回路13から
の誤り検出信号を用いて無線伝送路tの誤り率(信頼度
)を監視し、その結果を制御回路/7に出力する。制御
回路/7け、誤り率監視情報に基づいてiv′4す訂正
復号回路13に対し符号腸り軽減手段の設定条件を指示
するとともに、この設定条件を逆方向の伝送路を用いて
制御回路3≠にも送る。制御回路3≠は受信した設定条
件を誤り訂正符号化回路jに与える。このようにして、
−1s   − 無線伝送路rを介する右向きの音声伝送チャネルの符号
誤り軽減手段を、符号化・復号化の双方で誤解なく、か
つ最良の8N几が得られる条件に設定できる。無線伝送
路、2J−を介する左向きの音声伝送チャネルの場合に
ついても上述と同様である。
また、上述のスケルチ法または補正法を適用する場合に
は、スケルチ回路または補正回路を誤り訂正復号回路/
3130の直後に挿入すればよい。
なお、移動無線伝送路のようにバースト誤りが多い場合
には、第1図のフレーミング、デフレーばング回路にビ
ットインターリーブを適用して符号誤りのランダム化を
図るのも誤り軽減能力を向上させるのに有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の音声符号化方式は、各符
号化パラメータで生じる符号誤りが復号音声の波形歪に
与える影響度および伝送路の信頼度に応じて、各符号化
パラメータに対して符号岨シ軽減能力の異なる複数の符
号誤り軽減手段を適用して符号誤りを軽減するとともに
、その軽減能力を超える符号誤りが発生した場合にはス
ケルチによってO1号器出力音声レベルを小音量に抑え
る、あるいは復号に用いるパラメータの値を前後のフレ
ームにおける値から得られる推定値に置き換えるように
するから、劣悪な伝送路においても冗長度をあまシ増加
させることなく効率的に高品質なディジタル音声伝送系
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の一構成例を示す図、第2図
はピッ)l!!))率に対するλPO−AB符号化ビッ
トの波形歪特性を示した図、第3図は符号化速度/ A
 kb/sのAPO−ABに本発明を適用した場合のフ
レーム構成例を示した図、tic≠図は符号化速度/l
kb/sのAPO−ABに本発明を適用し死場合の復号
音声のSNB特性を示した図である。 /、/r・・・入力端子1.zt15F・・・情報源符
号化部、3*20・・・パラメータ情報出力端子、≠、
2/・・・予測残差出力端子、i、−22・・・誤り訂
正符号化回路、6,23・・・フレーに/グ回路、7,
2μ・・・送信機、i 23・・・伝送路、りr 、z
ly・・・受信機、10、コア・・・デフレーミング回
路、//、j、!’・・・パラメータ情報出力端子、/
、2.2り・・・予測残差出力端子、 /3.30・・
・誤り訂正復号回路、lμ、3/・・・情報源復号化部
、/J−,32・・・出力端子、/1..3J・・・岨
り率監視回路、/7,3≠・・・制御回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の符号化パラメータを用いて音声の冗長度を
    圧縮して符号化する帯域圧縮音声符号化方式において、
    前記符号化パラメータの各々に対して独立に誤り制御を
    施す手段と、伝送路の伝送特性を測定する伝送信頼度検
    出手段とを具備し、復号化音声の品質が最良となるよう
    に伝送路の伝送特性に応じて前記誤り制御手段の誤り訂
    正能力を変化させることを特徴とする音声符号化方式。
  2. (2)複数の符号化パラメータを用いて音声の冗長度を
    圧縮して符号化する帯域圧縮音声符号化方式において、
    前記符号化パラメータの各々に対して独立に誤り制御を
    施す手段と、伝送路の伝送特性を測定する伝送信頼度検
    出手段と、伝送路の伝送特性が前記誤り制御手段の能力
    を超えた時復号器の音声出力レベルを小さくするスケル
    チ手段とを具備し、復号化音声の品質が最良となるよう
    に伝送路の伝送特性に応じて前記誤り制御手段の誤り訂
    正能力を変化させることを特徴とする音声符号化方式。
  3. (3)複数の符号化パラメータを用いて音声の冗長度を
    圧縮して符号化する帯域圧縮音声符号化方式において、
    前記符号化パラメータの各々に対して独立に誤り制御を
    施す手段と、伝送路の伝送特性を測定する伝送信頼度検
    出手段と、伝送路の伝送特性が前記誤り制御手段の能力
    を超えた時復号に用いるパラメータの値を前後のフレー
    ムにおける値から得られる推定値に置き換える補正手段
    とを具備し、復号化音声の品質が最良となるように伝送
    路の伝送特性に応じて前記誤り制御手段の誤り訂正能力
    を変化させることを特徴とする音声符号化方式。
  4. (4)前記誤り制御手段として誤り訂正符号を用いたこ
    とを特徴とする特許請求範囲第(1)項又は第(2)項
    又は第(3)項記載の音声符号化方式。
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