JPS62189833A - 音声符号化復号化装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は音声符号化復号化装置に係り、特に、音声を圧
縮伝送する音声符号化復号化装置に関する。

〔発明の背景〕

音声を符号化して伝送し、受信した信号を復号して音声
を再生ザる場合、従来の線形予測音声合成方法を採用す
る音声符号化復号化装置では、有声音区間ではピッチ周
期で分離されたインパルス列を、無声音区間では白色雑
音等を使用して音声合成器を励起している。しかし、こ
のように励起パルスを固定した場合１合成された音声の
品質には限界があり、この点を解決するために励起パル
スを複雑ピしなければならないという問題が生じてしま
う。

例えば特開昭５９−１７８０３２号公報には、励起パル
スとして複数本のパルスを使用するマルチパルス方式が
記載されている。しかし、このマルチパルス方式では励
起パルスの数が多くなるため、伝送ビットレートが大き
くなってしまうという不利がある。また、予測残差パル
ス列を使用する残差駆動方式が、シー・ケー・ラン及び
ディー・ティー・マギルによる「ザ　レジデユアルーエ
キサイティドリニア　プレディクション　ボコーダ　ウ
ィズトランスミッション　レート　ビロー９．６　ｋｂ
ｉｔｓ／ＢＪアイ・イー・イー・イー　トランサクショ
ンズアンドコミュニケーションズ、ＣＯＭ　−２３巻、
１２号、１９７５年１２月　（ＣＫ　Ｕｎ　ａｎｄ　Ｄ
Ｔ　Ｍａｇｉｌｌ。

“Ｔｈｅ　Ｒｅ５ｉｄｕａｌ−Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｌｉｎ
ｅａｒ　ＰｒａｄｉｃｔｉｏｎＶｏｃｏｄｅｒ　Ｗｉｔ
ｈ　ｔｒａｎｓａ＋１ｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｂｅｌｏｔ
ｉ　９．６　ＫＢＰＳ”、　Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｔｒａ
ｎｓ、　ＣＯＭ−２３，１９７５）に記載されている。

この文献には、合成音の音質を保ったまま伝送ビットレ
ートを低減させるため、予測残差信号をダウンサンプリ
ングした後デルタ変調を行なう技術が開示さている。し
かし、斯かる技術は、ハード量を増大させ構成も複雑化
してしまうという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、簡易な構成で伝送ビットレートを低減
させる音声符号化復号化装置を提供することある。

〔発明の概要〕 上記目的を達成するため、本発明では、音声の短時間フ
レーム毎に予測係数及び予測残差系列を用いて音声を符
号化伝送し、この予測係数及び予８′ＩＩＩ残差系列を
復号化して音声を再生する音声符号化復号化装置におい
て、音声符号化器側に前記予測残差系列の振幅情報を対
数圧縮する圧縮部を設け、音声復号化器側に前記対数圧
縮された振幅情報を指数伸長する伸長部を設けることを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る音声符号化復号化装
置の構成図である。第１図において、音声符号化復号化
装置は、音声符号化器１と音声復号化器２とからなり、
音声符号化器１と音声復号化器２とは伝送、ｉ！３を介
して接続されている。

音声符号化器１はＡＤ変換部１０１．フレームバッファ
１０２．線形予測（以下、ＬＰＧという）分析部１０３
．予測残差抽出部１０４．対数圧縮部１０５゜送信部１
０６からなり、音声復号化器２は、受信部１２１、指数
伸長部１２２、予測残差再生部１２３．ＬＰＣ合成部１
２４、ＤＡ変換部１２５より構成される。

斯かる構成でなる音声符号化復号化装置の音声符号化器
１にアナログ音声が入力すると、アナログ入力音声はま
ず、ＡＤ変換部１０１でＡＤ変換され、フレームバッフ
ァ１０２に蓄えられる。フレームバッファ１０２に蓄え
られた音声は、ＬＰＧ分析部１０３に送られ、ＬＰＧ係
数１１１が抽出される。このＬＰＧ係数とフレームバッ
ファ１０２からの音声データが予測残差抽出部１０４に
入力すると、残差情報としての予測残差最大振幅１１２
．予測残差最大振幅１１２で正規化された予測残差正規
化振幅系列１１４．予測残差位置系列１１５が抽出され
る。さらに、予測残差最大振幅１１２は、対数圧縮部１
０５で対数圧縮され、対数圧縮された予測残差最大振幅
１１３が出力される。ＬＰＧ係数１１１．対数圧縮され
た予測残差最大振幅１１３．予測残差正規化振幅系列１
１４、予測残差位置系列１１５は、送信部１０６より伝
送線３を介して音声復号化器２に送信される。

音声復号化器２では受信部１２１で受信された予測残差
最大振幅１３２が指数伸長部１２２で指数伸長され、予
測残差正規化振幅系列１３４、予測残差位置系列１３５
とともに、予測残差再生部１２３へ送られ予測残差が再
生される。再生された予測残差とＬＰＧ係数１３１は、
ＬＰＧ合成部１２４に送られ、ＬＰＧ合成により、音声
が再生される。再生された音声はＤＡ変換部１２５でＤ
Ａ変換され出力される。

本実施例によれば、音声符号化器１で予測残差最大振幅
を対数圧縮して伝送し、復号化器２１で指数伸長するた
め、伝送ビットレートが低減する。

第２図は本発明の第２実施例に係る音声符号化復号化装
置の構成図である。尚、第１実施例と同一の構成要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分につ
いてのみ説明する。

本実施例における予測残差抽出部１０４′では、予測残
差振幅系列の正規化を行なわず、予測残差振幅系列１１
２及び予測残差位置系列１１５のみを抽出し。

予測残差振幅系列を対数圧縮部１０５で対数圧縮する。

一方、受信部１２１で受信された予測残差最大振幅系列
１３２は、指数伸長部１２２で指数伸長され１、予測残
差位置系列１３５とともに予測残差再生部１２３に送ら
れ、予測残差が再生されるようになっている。

第３図は本発明の第３実施例に係る音声符号化復号化装
置の構成図である。本実施例における構成要素のうち第
１実施例と同一のものには同一符号を付してその説明を
省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施例で
は、予測残差抽出部１０４で抽出された予測残差をさら
に残差情報圧縮部１０７で圧縮している点が、第１実施
例と異なる。

つまり、残差圧縮部１０７で圧縮処理をほどこしたのち
の予測残差最大振幅１１３を対数圧縮部１０５で対数圧
縮し、正規化予測残差振幅系列１１４及び予測残差位置
系列１１５とともに送信部１０６から送信する。

予測残差を圧縮する方法はいろいろあげられるが。

たとえば予測残差を振幅の小さい順に間引いていく方法
がある。この方法については、武田、他゛′残差情報を
利用した音声合成法の検討″′、日本音響学会音声研究
会資料Ｓ　８４−７５に詳しく述べられている。

したがって１本実施例で明らかなように、対数圧縮の対
象となる予測残差の振幅情報は、あらかじめ、間引き等
の圧縮処理がほどこされていてもさしつかえない。

対数圧縮、指数伸長する方法は、いろいろと考えられる
が、たとえば、８ビツトのμ２５５の片側を使用し、振
幅レンジ１３ビツトを７ビツトに圧縮、また、伸長する
ことが考えられる。

また、その実現手段としては、マイクロプロセッサやデ
ィジタル信号処理プロセッサで、変換値を計算する方法
、変換値をＲＯＭに記憶しておきテーブル参照により変
換する方法等がある。

次に、μ２５５の片側を使用し、マイクロプロセッサで
、変換値を計算する場合の手順を第４図乃至第９図を参
照して説明する。

第４図は音声符号化器の圧縮部でなされる手順のフロー
チャートであり、線形な振幅値を２進１３ビツトで表わ
し、３３を加えて第５図に示すようなデータを得た後、
μｍ１ｏｔｓのセグメントを決定するために、先頭の１
のビット位置を求める。次に、３番目のブロックでセグ
メントを３ビツトの符号で表わすための変換を行なう。

そして最後に先頭の１に後続する４ビツトでセグメント
内の量子化レベルを決定し、合計７ビツトの圧縮された
第６図に示すデータを得る。

第７図は、音声復号化器における伸張部のフローチャー
トであり、圧縮された第８図に示す７ビツトを入力とし
、下位４ビツトを抽出し、１ビツト左シフトすることに
より２倍した後３３を加える。

次にセグメントの情報である上位３ビツトを用いて、３
３加えた後のデータを左シフトして第９図のデータを得
、最後に３３を引くことにより線形な２Ａ進１３ビツト
の振幅情報を得る。

このように、μ２５５で対数圧縮を行なった場合。

１３ビツトの振幅レンジが７ビツトで表現できるので、
フレーム当り６ビツトのビットレートの低減が可能であ
る。これは、伝送速度８ＫＢＰＳ、フレーム長２０ｍ　
ｓｅｃの場合、４％程度のビットレートの低減に相当す
る。

音声の低ビットート化時には、ＬＰＧ係数・残差情報等
の各種パラメータに割当てられるビット量が僅かとなる
ため、ビット割当の多・少で音質の良否が左右されるが
、本発明を適用して節約された情報ビットを他の重要な
パラメータの情報ビットに配布しなおすことが可能とな
り、優れた音質を得る効果を持ち、特に低ビツトレート
伝送に有益である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、予測残差系列の振幅情報を対数圧縮し
て伝送するので、伝送ビットレートを低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は本発明
の第２実施例の構成図、第３図は本発明の第３実施例の
構成図、第４図は対数圧縮手順フローチャート、第５図
は圧縮前データの説明図、第６図は圧縮後データの説明
図、第７図は伸長手順フローチャート、第８図は伸長前
データの説明図、第９図は伸長後データの説明図である
。 １・・・音声符号化器、２・・・音声復号化器、１０１
・・・ＡＤ変換部、１０２・・・フレームバッファ、１
０３・・・ＬＰＧ分析部、１０４・・・予測残差抽出部
、１０５・・・対数圧縮部、１０６・・・送信部、１２
１・・・受信部、１２２・・・指数伸長部、１２３・・
・予測残差再生部、１２４・・・ＬＰＧ合成部、１２５
・・・ＤＡ変換部。 代理人弁理士　秋　　本　　正　　実 第１図 Ｌ−−−−−一−−−−一−−，−，，，，−一一−−
＝−−＝Ｊ第２図 Ｌ＝＝−＝、、−−＝−−−−＝＝＝＝＝−Ｊ第３図 冒 第４図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、音声信号を一定時間長のフレームに分割し、各フレ
   ーム毎に、予測係数と予測残差系列の符号化を行う符号
   化手段と、該符号化出力データを入力として、音声信号
   を再生する復号化手段を有する音声符号化復号化装置に
   おいて、予測残差系列の振幅情報を対数圧縮して符号化
   する手段と、対数圧縮された振幅情報を指数伸長して復
   号化する手段とを設けたことを特徴とする音声符号化復
   号化装置