JPS63141100A - Adaptive quantizer - Google Patents

Adaptive quantizer

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Publication number
JPS63141100A
JPS63141100A JP61287758A JP28775886A JPS63141100A JP S63141100 A JPS63141100 A JP S63141100A JP 61287758 A JP61287758 A JP 61287758A JP 28775886 A JP28775886 A JP 28775886A JP S63141100 A JPS63141100 A JP S63141100A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
adaptive
output
modem
Prior art date
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Pending
Application number
JP61287758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
赤嶺 政已
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS63141100A publication Critical patent/JPS63141100A/en
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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、音声符号 [Purpose of the invention] (Industrial application field) This invention is a phonetic code

【ヒ技術に用いる適応量子化器f
こ(関する。 (従来の技術) CCITT (国際電信電話諮問委員会)でG、721
として勧告された32KbpsADPCMの量子化器は
公矧である。第6図は、この量子化器の構成を示したも
のである。@6図Cごかいて、15は入力端子であり、
ADPCMの入力信号と予測信号との差分信号が入力さ
れる。人力された差分信号は、スケールファクタ演算回
路により計算されたスケールブアクタにより正規比され
、量子化回路16でi子[ヒされる。スケールファクタ
は、量子化誤差が小さくなるように、量子化され九出力
に応じて適応的に逐次修正される。また、適応速度は量
子1′ヒ出力のレベル変動の度会いに応じて変化し、レ
ベル、lc@の大きい音声信号とレベル変動の小さいモ
デム信号の両者に適応する。 この動作について少し詳しく説明する。aI応速度制μ
s回烙19は、1子fヒ出力のレベル変動の度合い?求
め、それに応じた適応速度+111511パラメータα
をスケールファクタ演算回路18に出力する。 αは、レベル変動率が大きい場合に1に近づき。 逆に、小さい場合には0に近づく。スケールファクタ演
算回路18では、まず量子1ヒ出力を入力し。 レベル変動が激しい信号のための高速適応型スケールフ
ァクタとレベル変動が緩やかな信号のための低速適応型
スケールファクタ?計算する。次に。 適応速度制調パラメータで決まる配分で高速適応型スケ
ール7アクタと低速適応型スケールファクタを結合し、
スケール7アクタr求める。高速適応型スケール7アク
タtynm低速j応型スケールファクタtyt とする
と、スケールファクタYは次式により計算される。 Y−ayn+(1−α)yl   ・・・・・・fl)
(発明が燐決しょうとする間逼点) ee%TTG 、 721で勧告された32KbpsA
DPCM方式には、 9600bpSモデム信号と伝送
できないという問題点がある。その原因の1つは、 G
、721の量子]ヒ器の適応速度制御が9600bps
モデム信号に対し正常に機能しないため、1子rヒ誤差
が増加することである。すなわち、 9600 bps
モデム信号のレベルは、変動が少なくほぼ一定であるの
で。 スケールファクタは変動しないことが望しいのにもかか
わらすsG*721量子化器で量子上器ム信号人力の場
合1本来、零に収装すべき適応速度別(至)パラメータ
が0とlの1iJ1ヲふらつくため、スケールブアクタ
が過度に変動し、量子化誤差が増加する。これは、 0
.721の量子化器では、量子[ヒ出力からレベル変動
の度合い?計算しているため。 モデム信号のレベル変aSを正曙に求めることができな
い九めである。第7図と第8図に、モデム信号入力の喝
曾に卦けるG、721凌子比器のスケールファクタと適
応速度制御パラメータの動きをそれぞれ示す。これらの
図からも、上記振るまいがワカ6 j ウic CUI
T’i’0.7211?勧告すf’l 32KbpsA
DPCM方式では、  9600bl)Sモデム信号が
伝送できなかった。 この発明は、上記の間遺点?解決するために行わrL次
ものであり、 9600bpsモデム信号に対しでも+
’diこ適応し、を子fヒ誤差が173口しないa応G 量子(ヒ器1に:提供すること?目的とする。 〔発明の嘴α〕 (間風点を解決するための手段) この発明は1局部復号信号から音声/モデム検出回路に
↓り音声信号とモデム信号の検出?行い。 モデム信号fe検出した時のみ11応速度制瞬パラメー
タを零にロックすることを特徴とする。この場合、スケ
ールファクタの適応速度は、モデム信号のレベル変動に
適合した非常に4いものとなり。 量子化誤差の増加は防止される。 (作用) 音声/モデム検出回路は、逆凌子化された差分信号と予
、fl111S号の加算に;りて得られる局!561号
信号を入力し、ADPCMの入力信号が謬声信号とモデ
ム信号のどちらであるかr演出し、WP言号とモデム1
ざ号の別?表す信号と出力する。 1IFa速に制−パラメータロック回路は、音声/モデ
ム検出回路の出力と適応a度制−回路の出力で入力し、
a声/モデム演出回洛の出力がミルを示す信号である揚
台は適応速度制却回路の出力をそのままスケールファク
タ演算回路に出力する。 一方、音声/モデム検出器の出力がモデム信号を示す信
号である1合には、零を出力する。 音声/モデム鷹出回゛略は1局部後号信号?人力として
いる之め、1子[ヒ誤差や回線雑Jの形#を受けにく1
ハという効果?有する。 (実施例) 呵1図に、この発明の一実施列r示す。また。 嘉2図にこの発明の一寿8例に(糸る音声/モデム検出
回路の+JI成と示し、@3図1ここの発明の一実施列
rこ係るa応速度パラメータロック回路の構戊列?示す
。 第1図の構成は、麻6図の構成に音声/モデム検出回路
6とJ応速度制師パラメータロック回路7が加わった1
tII戎で、bる。 鷹2図の音声/モデム検出回路は、信号パワーレベルの
時間変動率が音声信号とモデム信号で大きく累々ること
に基づいて検出を行うものであり。 その鷹双は以下の通りである。 まず1人力端子8から入力した局部復号信号を帯域通過
ディジタルフィルタ9に通しt後、絶対1回路10によ
り絶対匝をとる。次に絶対匝回路の出力を短時間平均回
路11と長時間平均回路12に通すことにより信号パワ
ーの短時間平均と長時間平均を逐次求める。求められt
短時間平均と長時間平均は比較・判定回路13に弓、見
られる。 第2図にかいで、帯域通過ディジタルフィルタ9け1通
過域をホルマント周V数付近にもち、音声信号とモデム
信号の特徴を抽出する。すなわち。 音声信号は、ホルマント@笈数改分のレベル変動が′i
4ζこ大き1へのに対し、モデム信号では、レベル変動
の大きさが帯域に依らないことから、帯域通過ディジタ
ルフィルタを通すことに工り1音声とモデム信号のレベ
ル変al率の差が大きくなり、音声信号とモデム信号の
特徴が顕著になる。 短時間平均回路11と長時間平均回路12の出力tそれ
ぞれ8u  (!:  81と〉くとき、−信号パワー
レベルの変動率βは、近似的Sこ次式で表される。 β−l 8 u−8/ l /S l    −12)
第4図と第5図に、仔声舊号と9600br)Sモデム
信号の7ベル変動率の計算例を示す。音声信号とモデム
信号でレベル変動率が大きく異なることが分かる。 禦2図でむける比軟・判定回路【3は、  8uと81
?比軸し1次式つ工成立するときモデム信号の検出?示
す1M号としてOを出力する。成立しないときは、音漕
言号の検出を示す信号としでlを出力する。 1su−8ol(βt h S t    ・−−−−
・−・−f3)ただし、βthiiyベル変@率のしき
い値である。 適応車度制部パラメータロック回路は、第3図に示す工
うに乗摩器1;丙で構成され、第1の入力端子14に人
力される肝声/モデム険出回7洛6の出力と、第2の入
力端子15に入力される】r;5速度!11J−回洛5
の出力の乗算によって出力が得られる。 以と述べた実施例に卦いて、モデム信号が入力された4
合1式+1)1こ示す適応速度制(2)パラメータαは
零にロックされるため、スケールファクタは低速1ll
iE、覗スケーヤファクタfこ固定され、過度に変動す
ることがなくなる。こ力店果、1子rヒ漠差の増加は防
止される。一方、音声信号が人力された場合、従来のG
、7211子比ヨと同様、激しいレベル変動に高速にJ
応する。 〔発明の効果〕 この発明により、従来のG 、 721端子1ヒ姦の問
題点を解決することができる。すなわち、モデム信号入
力時の量子「ヒ誤差の増卯?防止することがo]化とな
る。
[Adaptive quantizer f used in technology
(Related to prior art) CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) G, 721
The 32 Kbps ADPCM quantizer recommended as FIG. 6 shows the configuration of this quantizer. @6 Figure C, 15 is the input terminal,
A difference signal between the ADPCM input signal and the predicted signal is input. The manually input difference signal is subjected to a normal ratio using a scale factor calculated by a scale factor calculation circuit, and then subjected to a quantization circuit 16. The scale factor is adaptively and sequentially corrected according to the quantized output so that the quantization error becomes small. Further, the adaptation speed changes depending on the degree of level fluctuation of the quantum 1' output, and is adapted to both an audio signal with a large level, lc@, and a modem signal with a small level fluctuation. This operation will be explained in a little more detail. aI speed control μ
What is the degree of level fluctuation of the 1st child fhi output for s rotation 19? Adaptation speed + 111511 parameter α
is output to the scale factor calculation circuit 18. α approaches 1 when the level fluctuation rate is large. Conversely, if it is small, it approaches 0. The scale factor calculation circuit 18 first inputs the quantum 1 output. A fast adaptive scale factor for signals with large level fluctuations and a slow adaptive scale factor for signals with gradual level fluctuations? calculate. next. A fast adaptive scale 7 actor and a slow adaptive scale factor are combined with the distribution determined by the adaptive speed control parameter,
Find the scale 7 actor r. Assuming that the fast adaptive scale 7 actor tynm is the slow j adaptive scale factor tyt, the scale factor Y is calculated by the following equation. Y-ayn+(1-α)yl...fl)
(Temporary point before the invention is approved) ee%TTG, 32Kbps A recommended in 721
The DPCM system has a problem in that it cannot be transmitted with a 9600bpS modem signal. One of the reasons is that G
, 721 quantum] adaptive speed control of the device is 9600bps
Since it does not function properly for modem signals, the one-off error increases. i.e. 9600 bps
Since the modem signal level is almost constant with little fluctuation. Although it is desirable that the scale factor does not change, in the case of a sG*721 quantizer and a quantum signal manually operated, the adaptive speed-specific (to) parameter that should be set to zero is originally 0 and l. Since 1iJ1 fluctuates, the scale factor fluctuates excessively and the quantization error increases. This is 0
.. In the 721 quantizer, the degree of level fluctuation from the quantum output? Because we are calculating. This is the ninth case in which the level change aS of the modem signal cannot be determined at dawn. FIGS. 7 and 8 show the behavior of the scale factor and adaptive speed control parameters of the G, 721 converter, respectively, with respect to the modem signal input. From these figures, it is clear that the above behavior is
T'i'0.7211? Recommendation f'l 32KbpsA
With the DPCM method, the 9600BL) S modem signal could not be transmitted. Is this invention a drawback between the above? To solve the rL order, even for 9600 bps modem signal +
'Di is adapted, and the child fhi error is not 173 mouth a response G quantum (to device 1: To provide? Purpose. [Beak of invention α] (Means for solving the gap point) The present invention is characterized in that the voice signal and modem signal are detected from the local decoded signal to the voice/modem detection circuit.The 11 response speed control parameter is locked to zero only when the modem signal fe is detected. In this case, the adaptation speed of the scale factor will be very fast, adapting to the level fluctuations of the modem signal, and an increase in quantization error will be prevented. (Operation) The voice/modem detection circuit will be inverted. Input the station number 561 signal obtained by adding the difference signal and the fl111S number, determine whether the ADPCM input signal is a voice signal or a modem signal, and output the WP word and modem signal. 1
Another Zago? represents the signal and outputs it. The 1IFa rate limit parameter lock circuit is input with the output of the voice/modem detection circuit and the output of the adaptive rate limiter circuit;
The platform whose output from the a voice/modem production circuit is a signal indicating the mill outputs the output of the adaptive speed control circuit as it is to the scale factor calculation circuit. On the other hand, if the output of the voice/modem detector is a signal indicating a modem signal, it outputs zero. Is the voice/modem hawk circuit abbreviated as 1 local post-signal? Because it is human-powered, it is difficult to accept errors and line miscellaneous errors.
Ha effect? have (Embodiment) Figure 1 shows one embodiment of the present invention. Also. Figure 2 shows eight examples of the longevity of this invention (+JI configuration of the voice/modem detection circuit); The configuration shown in Figure 1 is the same as the configuration shown in Figure 6, with the addition of a voice/modem detection circuit 6 and a J speed limiter parameter lock circuit 7.
In tII Ebisu, bru. The voice/modem detection circuit shown in Figure 2 performs detection based on the fact that the time fluctuation rate of the signal power level is large and consistent between the voice signal and the modem signal. The hawks are as follows. First, the locally decoded signal inputted from the input terminal 8 is passed through the band-pass digital filter 9, and then the absolute value is taken by the absolute one circuit 10. Next, the output of the absolute power circuit is passed through a short-time averaging circuit 11 and a long-term averaging circuit 12 to sequentially obtain the short-term average and long-term average of the signal power. wanted t
The short-term average and long-term average are seen in the comparison/judgment circuit 13. Referring to FIG. 2, a band-pass digital filter has a 9-digit pass band near the formant frequency V number to extract the features of the voice signal and modem signal. Namely. The audio signal has level fluctuations of formant @ kosuka ′i
4ζ On the other hand, since the magnitude of level fluctuations in modem signals does not depend on the band, it is necessary to pass them through a band-pass digital filter. As a result, the characteristics of voice signals and modem signals become more pronounced. When the outputs t of the short-time averaging circuit 11 and the long-term averaging circuit 12 are each 8u (!: 81), the fluctuation rate β of the -signal power level is expressed by the approximate S-square equation: β-l 8 u-8/l/Sl-12)
FIGS. 4 and 5 show an example of calculation of the 7-bell fluctuation rate of the 7-bell S modem signal. It can be seen that the level fluctuation rate is significantly different between the voice signal and the modem signal. Ratio/judgment circuit shown in Figure 2 [3 is 8u and 81
? Detection of modem signal when ratio axis and linear formula are established? O is output as the 1M number shown. If this is not the case, then l is output as a signal indicating the detection of the sound row word. 1su-8ol(βt h S t ・----
・−・−f3) However, βthiiy is the threshold value of the Bell change rate. The adaptive vehicle control section parameter lock circuit is composed of a controller 1 shown in FIG. , is input to the second input terminal 15 ]r; 5 speed! 11J-Kaikaku 5
The output is obtained by multiplying the outputs of . In the embodiments described below, when a modem signal is input,
Adaptive speed control (2) Since the parameter α is locked to zero, the scale factor is set to a low speed of 1ll.
iE and the viewing factor f are fixed and do not fluctuate excessively. This will prevent an increase in the difference between births and births. On the other hand, if the audio signal is generated manually, the conventional G
, Similar to 7211 Kohiyo, J is fast due to severe level fluctuations.
respond. [Effects of the Invention] According to the present invention, the problems of the conventional G, 721 terminal, and one terminal can be solved. In other words, it is possible to prevent an increase in quantum error when inputting a modem signal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

111図は、このネ凋の一友施丙シこ係る一子比器の1
薄酸図、第2因は、箒1図の要部である計声/モデム検
出回路の一具本列r示す構成区、第3図は第1図の要部
である適しし速度制御パラメータロック回路の一具体列
r示すFII!我図、再4図と第5図はこの発明の実施
例【こ:系る音声/モデム検出回路に赴ける音声信号と
モデム18号のレベル変動率の時間変化?示す区、第6
スIグ従来の量子1ヒ器の列?示す僅1.戎図、第7図
は従来の縫子[ヒiに訃けるスケールファクタの埒間変
1ヒと、5す11.君8図は従来の量子[ヒ4における
I]IF、速度制御パラメータの時間質rヒ?示す図で
ある。 2.18・・・量子1ヒ器、3,19・・・逆量子化器
。 4.20・・スケール7アクタ演算回!、5.21・・
・適応速度側−回路、6・・・音声/モデム検出回路。 7・・適応速度制量パラメータロック回路、9・・・帯
戟通過ディジタルフィルタ、10・・・絶対値回路。 11・・・短時間平均回路、12・・・長時間平均回路
。 13・・・比較・判定回路、16・・・乗算器。 代4人 升浬士  則 近 i!!  右同     
   竹  花  喜久男第i F5j 第一図 第3ト11 第6図 FRACT。 FRACT。
Figure 111 shows one of Ichigohiki's works related to Kazutomo Seheishi of this year.
The second factor is the main part of the metering/modem detection circuit shown in Figure 1, and the configuration shown in Figure 3 is the appropriate speed control parameter, which is the main part of Figure 1. FII showing one specific sequence r of the lock circuit! Figures 4 and 5 are examples of the present invention. District shown, 6th
SIG conventional quantum 1 hit device row? Showing only 1. Figure 7 shows the scale factors of the conventional sutures, 1, 5, and 11. Figure 8 shows the conventional quantum [I in Hi4] IF, the time quality of the speed control parameter. FIG. 2.18... Quantum 1 hit generator, 3,19... Inverse quantizer. 4.20...Scale 7 actor calculation times! , 5.21...
- Adaptive speed side - circuit, 6... Voice/modem detection circuit. 7. Adaptive speed control parameter lock circuit, 9. Band pass digital filter, 10. Absolute value circuit. 11...Short time average circuit, 12...Long time average circuit. 13... Comparison/judgment circuit, 16... Multiplier. 4 people Masuakishi Nori Chika i! ! Same as right
Takehana Kikuo No. i F5j Figure 1 Figure 3 To 11 Figure 6 FRACT. FRACT.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ADPCM音声符号化装置において、局部復号信
号から音声信号とモデム信号を検出する第1の手段と、
この第1の手段により検出された音声信号検出時とモデ
ム信号検出時で量子化パラメータを変える第2の手段含
有することを特徴とする適応量子化器。
(1) In an ADPCM audio encoding device, a first means for detecting an audio signal and a modem signal from a locally decoded signal;
An adaptive quantizer characterized by comprising a second means for changing a quantization parameter at the time of detecting the voice signal detected by the first means and at the time of detecting the modem signal.
(2)音声信号とモデム信号を検出する第1の手段は、
入力端子から入力された信号をフィルタリングするディ
ジタルフィルタと、このディジタルフィルタの出力のパ
ワーの短時間平均をとる第1の回路と、長時間平均をと
る第2の回路と、前記短時間平均回路の出力と長時間平
均回路の出力を比較し、音声信号とモデム信号の判定を
行う回路とから構成されることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の適応量子化器。
(2) The first means of detecting voice signals and modem signals is
A digital filter that filters a signal input from an input terminal, a first circuit that takes a short-term average of the power of the output of this digital filter, a second circuit that takes a long-term average, and the short-time average circuit. 2. The adaptive quantizer according to claim 1, further comprising a circuit that compares the output with the output of the long-term average circuit and determines whether the signal is an audio signal or a modem signal.
(3)第2の手段は、モデム信号を検出した時に量子化
パラメータを零とすることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の適応量子化器。
(3) The adaptive quantizer according to claim 1, wherein the second means sets the quantization parameter to zero when a modem signal is detected.
(4)量子化パラメータを変える第2の手段は、量子化
出力を入力とし、量子化出力のレベル変動の度合を表す
パラメータを出力する適応速度制御回路と、前記量子化
出力から低速適応型スケールファクタと高速適応型スケ
ールファクタを求め、それらを前記適応速度制御回路の
出力に応じた配分で線形結合し出力するスケールファク
タ演算回路と、第1の手段により音声信号を検出した時
には、前記適応速度制御回路で得られた出力をそのまま
前記スケールファクタ演算回路に供給し、前記第1の手
段によりモデム信号を検出した時には前記スケールファ
クタ演算回路に零を供給する適応速度制御パラメータロ
ック回路とからなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の適応量子化器。
(4) The second means for changing the quantization parameter includes an adaptive speed control circuit that takes the quantization output as input and outputs a parameter representing the degree of level fluctuation of the quantization output, and a low-speed adaptive scale from the quantization output. a scale factor arithmetic circuit that calculates a factor and a high-speed adaptive scale factor, and linearly combines and outputs them in a distribution according to the output of the adaptive speed control circuit; and when an audio signal is detected by the first means, the adaptive speed an adaptive speed control parameter lock circuit that supplies the output obtained by the control circuit as is to the scale factor calculation circuit, and supplies zero to the scale factor calculation circuit when a modem signal is detected by the first means; An adaptive quantizer according to claim 1, characterized in that:
JP61287758A 1986-12-04 1986-12-04 Adaptive quantizer Pending JPS63141100A (en)

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