JPS6367037A - 適応後処理を行う復号装置及び符号化伝送装置 - Google Patents

適応後処理を行う復号装置及び符号化伝送装置

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JPS6367037A
JPS6367037A JP21191686A JP21191686A JPS6367037A JP S6367037 A JPS6367037 A JP S6367037A JP 21191686 A JP21191686 A JP 21191686A JP 21191686 A JP21191686 A JP 21191686A JP S6367037 A JPS6367037 A JP S6367037A
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重之 海上
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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】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第4図、第5図) 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段(第1図)作用 実施例 ■、実施例と第1図との対応関係 ■、実施例の構成(第2図、第3図) ■、実施例の動作 ■、実施例のまとめ ■1発明の変形態様 発明の効果 〔概 要〕 符号化伝送装置であって、音声波形を予測符号化伝送方
式によって符号化したものを復号するときに、量子化雑
音を軽減して聴感特性を改善するための適応後処理手段
を用いる。この適応後処理手段に起因する振幅変化を、
その処理前および処理後の信号電力に基づいて補正する
ようにして、該適応後処理手段による量子化雑音の軽減
作用を活かしつつ、該適応後処理手段の処理に伴う過度
の抑揚や音の割れを回避することができる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば音声波形を予測符号化伝送方式によっ
て符号化し且つ復号するときに使用される符号化伝送装
置に関するものである。
例えば、音声信号を伝送する技法として用いられる帯域
圧縮符号化方式は、情報源および受信機の特性2機能等
を考慮したときに、信号に存在する冗長度を圧縮、除去
することにより、通常のPCM等の標準的な信号よりも
、所要ビットだけ速度の小さい伝送帯域を圧縮したデジ
タル伝送信号を得ようとするものである。これは、高能
率符号化方式とも呼ばれるものであり、特に、音声信号
を伝送するために、帯域を圧縮することが肝要である。
〔従来の技術〕
従来から、このような帯域圧縮装置として、AD−PC
M型適応予測符号化部を有する符号化伝送装置が公知で
ある。かようなAI)−PCM型適応予測符号化方式に
よる従来例を第4図に示す。
ここで、入力信号X (n)は適応予測符号化部10に
て受信され、該適応予測符号化部10に含まれる加算器
11において、予測部12からの予測値父(n)と比較
される。その比較結果の残差値E (n)が量子化器1
3において量子化され、残差信号の量子化値1  (n
)とされた後、伝送路を介して受信側に伝送される。
また、適応予測符号化部10の予測部12内においては
、逆量子化器14が量子化値1  (n)に基づいて復
元を行ない、復元残差値!; (n)を得る。この復元
残差値Q (n)に基づいて、零予測器15は零予測出
力値Xz  (n)を生成する。それと共に、加算器1
8はこの復元残差値12 (n)および予測値父(n)
に基づいて、加算出力値g(n)を生成する。極予測器
16は、加算出力値g (n)に応じて、極予測出力値
X’p (n)を生成する。更に、加算器17は、先の
極予測出力値Xp (n)および零予測出力値Xz  
(n)に基づいて、加算器11に供給する予測値父(n
)を生成する。
ところで、受信側の復号部20にあっては、適応予測符
号化部10側から送られてきた量子化値I  (n)を
、先ず逆量子化器21によって逆量子化する。このよう
にして復元されて得られた復元残差値P!、 (n)は
、予測器部22に含まれる加算器23および零予測器2
4に与えられる。
予測器部22内の零予測器24は、導入された復元残差
値B (n)に基づいて零予測出力値Xz(n)を生成
する。また、加算器23がらの再生音声信号s (n)
を入力とする極予測器25がらは、極予測出力値Xp 
(n)が出力される。加算器26はこれら零予測出力値
Xz(n)および極予測出力値Xp (n)を加算する
。その加算出力が加算器23に与えられ、復元残差値Q
 (n)と加算されて再生音声信号’Q (n)が得ら
れる。
ところで、この受信側での復号部20内の零予測器24
および極予測器25におけるそれぞれの処理特性は、送
信側での予測部12内の零予測器15および極予測器1
6における処理特性と同一である。
」二連した処理の内容を厳密に示すと、以下に示すよう
な関係が成立するものとなっている。
(1)−測−I′15および一ニテB これらの零予測器における零予測出力値Xz(n)およ
び予測係数Cz  (i、n)の更新は、次の計算式に
よって行なわれる。
Xz  (n)−ΣCz  (i、n)*g (n−i
)・・・・・ (1) Cz (i、n+1)=Lz*Cz  (i、n)+ 
(Dz*sgn (p (n)) *sgn (1! (n−i))) ・・・・・ (2) 」ユ升誦予渭″16および 予測I+25これらの極予
測器の極予測出力値xp (n)の演算および予測係数
Cp  (i、n)の更新は、次の計算式によって行な
われる。
X (n) =ΣCp  (i、  n) *3 (n
−;)・・・・・ (3) Cp (i、n+1) −Lp*Cp (i、n)+ 
(Dp*sgn (B (n)) *sgn (墓(n−4))’1 ・・・・・ (4) これらにおける量子化ステップΔ(n)の更新は、次の
計算式によって行なわれる。
Δ(n+1)−Δ(n) ’ *M (1(n) )・
・・・・ (5) なお、上記した関係式において、Lz、Dz。
LpおよびDpは固定数である。また、sgnはその括
弧で示される関数値がとる符号(+あるいは−)を示す
ものである。
Tは値「1」以下であり且つ値「1」に近い値をとるも
のであり、送信側と受信側とを介する回線のエラーの影
響を漸次低減していくための係数である。
M(I(n))は、ステップサイズ更新係数である。こ
のM(I(n))は、量子化値1  (n)が値「0」
をとるとき、値「1」より小さく且つ値「1」に近い値
(例えば、0.93)をとる。
これに対して、量子化値1  (n)が値「1」をとる
ときには、M (1(n) )は、値「1」より大きく
且つ値「1」に近い値(例えば、1.31)をとる。
このような従来の符号化伝送装置において、受信側で再
生された音声出力の聴感を改善するために、この復号信
号を更に適応後処理フィルタによって信号処理を行なう
ことは、米国で開催された”ICC”85″で既に発表
されている。そこでは、V 、 Ramamoorty
およびN、 S、 Jayantによる” Enhan
cement of A D P CM  5peec
hby  Ac1aptive Postfilter
ing”と題する論文において、予測器部22の極予測
器25の伝達関数A (Z)および零予測器24の伝達
関数B (z)とか、 A (z)−党aj Z−・  ・・・・・ (6)B
  (z)  −Σb、z−5   ・ ・ ・ ・ 
・ (7)J+1 であるとき、適応後処理フィルタ31内の極側後処理フ
ィルタ34の伝達関数A’  (z)およびその極側後
処理フィルタ34の伝達関数B’  (z)とを、次の
ような関係が成立するようにすべきことが記載されてい
る。
A’  (z) −Za、cxj z−J ・・・ (
8)B’  (z)−ΣbJβJ  2−J  ・・・
 (9)ここで、jは時点である。また、αおよびβは
、0≦α≦1.0≦β≦1の関係が成立する数値である
この論文に記載された予測器部22および適応後処理フ
ィルタ31の具体的な構成は、第5図に示すようになっ
ている。
以下、両図を参照する。但し、説明を簡単にするために
、係数の値を係数器の符号と一致しているものとして説
明する。
第5図における左側ブロックは、復号部20の予測器部
22である。この予測器部22は、加算器23.零予測
器24および極予測器25から成る。ここで、零予測器
24は、上述した伝達関数B (z)を得るために6個
の時間遅れの要素z −1と6個の係数器す、〜b6お
よびこれらの係数器の出力を加算する加算器28とから
成ってる。また、極予測器25は、上述した伝達関数A
 (z)を得るために2個の時間要素z −1と、2個
の係数器a、およびa2と、これらの係数器の出力を加
算する加算器29とから成っている。
このようにして形成される零予測器24および極予測器
25の両出力は、送信側からの量子化差分信号を逆量子
化器21 (第4図参照)によって逆量子化された復元
残差値II! (n)と共に、加算器23に供給される
。この加算器23によって加算されることによって、再
生音声信号s (n)が得られる。
また、第5図の左側のブロックは、予測器部22によっ
て得られた再生音声信号g (n)を受けて、聴感が補
正された再生出力Zを出力する適応後処理フィルタ31
である。適応後処理フィルタ31は、加算器32.塔側
後処理フィルタ33および極側後処理フィルタ34で成
っている。
ここで、適応後処理フィルタ31の塔側後処理フィルタ
33は予測器部22の零予測器24に、係数器β、β2
〜β6が新たに付加されたものに相当する。つまり、係
数器す、〜b6と加算器28との間にβ、β2〜β6が
挿入されており、βのべき乗であるβ係数の演算を為す
ように構成されている。
また、極側後処理フィルタ34にあっても、予測器部2
2の極予測器25と同様に、2個の時間要素z −1と
2個の係数器al+32およびこれらの係数器の出力を
加算する加算器3Bを有している。ここでは、2個の係
数器al+32と加算器38との間に、α係数器α、α
2が挿入されてい1す る。
これらの塔側後処理フィルタ33および極側後処理フィ
ルタ34の出力は、加算器32により、予測器部22か
らの再生音声信号S (n)と共に加算される。その加
算器32による加算結果によって得られる再生出力Zは
、再生出力が補正されたものである。従って、聴感特性
を考慮して、聴きやすい出力Zを得るようになっている
上述した係数b1〜b6およびaI、a2は、入力信号
に適応して更新されるものであり、予測器部22と適応
後処理フィルタ31とにおいて、同一の値をとる必要が
ある。第5図においては、係数重みづけ回路39として
適応後処理フィルタ31でのこれら係数を制御する手段
を講じている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上述したような従来の符号化伝送装置による
高能率符号伝送装置においては、再生音声の聴覚的な特
性を改善するために、適応後処理フィルタが効果的であ
ることはよく知られていることである。それによって、
人間の耳によって聴きやすくなる。
しかしながら、適応後処理フィルタ31を介して得られ
る再生出力信号は、復号部20の予測器部22における
予測ゲインに応じて、その振幅が変動するものである。
その結果、入力信号に比べてかなりの大きな振幅となっ
てしまい、電力にしてみれば、復号出力Yとは大幅に異
なる再生出力Zとなるという問題点があった。
本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、適応後処理フィルタを通しても、その得られる再
生出力信号の振幅(電力)が、大きく変動しないように
した符号化伝送装置を折供することを目的としている。
〔問題点を解決するだめの手段〕
第1図は、本発明の符号化伝送装置の原理ブロック図で
ある。
図において、適応予測符号化部100は、過去において
得られた残差信号の量子化値に基づいて現時点の入力を
予測した出力を発生する予測手段111、当該現時点の
実入力と予測手段111がらの出力との差分を抽出した
結果を量子化して送出する量子化手段113、該量子化
手段113の出力を逆量子化しその出力を予測手段11
】に供給する逆量子化手段115を有する。
復号化部200は、量子化手段113から送られる前記
量子化出力を逆量子化する逆量子化手段211、それに
よって得られる差分信号の復号特性が制御される予測手
段213を有している。
後処理手段300は、復号化部200の予測手段213
からの再生信号に基づいて、零側と極側との後処理を行
なって後処理出力を得る。
出力振幅補正部400は、後処理手段300に入力され
る処理前の信号およびそれによる処理後の出力信号を受
けてそれぞれの信号電力を算出する信号電力算出手段4
41、当該算出された両信号電力に従って補正係数を求
める補正係数算出手段445、後処理手段300による
処理後の出力信号の信号振幅を前記補正係数に応じて補
正する振幅補正手段446を有する。
従って、全体として、適応予測符号化部100を送信側
に、復号化部200.後処理手段300および出力振幅
補正部400を受信側とし、該後処理手段300の処理
による振幅変化を補正するように構成している。
〔作 用〕
送信側とされる適応予測符号化部100がら送信される
量子化された出力を、受信側である復号化部200で再
生する。その再生信号は、後処理手段300によって処
理されて出力される。
この後処理手段300の処理前および後における両信号
に基づき信号電力算出手段441によって算出された両
信号電力に従って、補正係数算出手段445は補正係数
を求める。
この補正係数に応じて、振幅補正手段446が後処理手
段300による処理出力の信号振幅を補正する。
本発明にあっては、量子化雑音を軽減して聴感特性を改
善するために設けた後処理手段300に起因する振幅変
化を、その処理前および処理後の信号電力に基づいて補
正するようにし、該後処理手段300による量子化雑音
の軽減作用を活がしつつ、該後処理手段300の処理に
伴う過度の抑揚や音の割れを回避することができる。
〔実施例〕
以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。
第2図および第3図は、本発明の一実施例における符号
化伝送装置の構成を示す。ここで、第4図および第5図
と同一の要素には、同一の参照番号を付している。
↓−5Iu鉗ζ亀上荊t1准I叫件伶 ここで、本発明の実施例と第1図との対応関係を示して
おく。
適応予測符号化部100は、適応予測符号化部IOに相
当する。
予測手段111は、予測部12に相当する。
量子化手段113は、加算器11および量子化器13に
相当する。
逆量子化手段115は、予測部12の逆量子化器14に
相当する。
復号化部200は、復号部2oに相当する。
逆量子化手段211は、逆量子化器21に相当する。
予測手段213は予測器部22に相当する。
後処理手段300は、後処理部30に相当する。
出力振幅補正部400は、出力振幅補正回路部40に相
当する。
信号電力算出手段441は、信号電力算出回路41に相
当する。
補正係数算出手段445ば、振幅補正係数算出回路45
に相当する。
振幅補正手段446は、補正係数乗算器47およびハソ
ファメモリ43に相当する。
■−】IIシλl戊 以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。
本発明実施例を示す第2図および第3図において、第4
図および第5図にて示す従来例と同じ記号は、同様な要
素を示すものであるので、ここではそれらの詳細は省略
し、異なる部分について特に述べる。
図示する実施例にあっては、復号部20から出力される
復号出力Yと、後処理部30から出力される再生出力Z
とを受ける出力振幅補正回路部40を新たに付加してい
る。
これにより、量子化雑音に含まれた再生信号の中で音声
の成分のみを強調する後処理部30から得られる再生出
力に応じて、その振幅を元の信号レベルまで補正を行な
うようにしている。その結果、量子化雑音を軽減して、
適応後処理フィルタ31を有する後処理部30を設ける
ことに因る過度の抑揚や音の割れを避けるようにしてい
る。
第3図は、第2図に示す出力振幅補正回路部40の具体
的な詳細回路ブロックを示す。ここで、出力振幅補正回
路部40内の信号電力算出回路41の第1入力端I、に
復号部20からの復号出力Y(後処理部30による処理
前の再生信号)が、また、その第2入力端I2に後処理
部30からの再生出力Zがそれぞれ導入される。また、
後処理部30からの再生出力Zは、バッファメモリ43
に印加されて、一旦格納され且つ保持されるようになっ
ている。
復号出力Yおよび再生出力Zに基づく信号電力算出回路
41によって計算されたそれぞれの電力P7およびP2
が、該信号電力算出回路41の第1出力端01および第
2出力端02から発生されるようになっている。
信号電力算出回路41の第1出力端0.および第2出力
端02、振幅補正係数算出回路45の対応する第1入力
端I、および第2入力端I2に接続されている。この振
幅補正係数算出回路45において、両型力P7およびP
2に基づいて、補正すべき振幅補正係数kが求めらる。
この求められた振幅補正係数kが、補正係数乗算器47
の一方端に供給される。
また、バッファメモリ43において格納保持されている
再生出力Zが、所望時間だけ遅延させて読み出されて、
補正係数乗算器47に他方端に供給される。この補正係
数乗算器47において、振幅補正係数kに基づいて、再
生出力Zの振幅を補正した振幅補正出力Zcが出力され
て得られるようになっている。
l−」」l順列肱作 次に、上述した構成の本発明実施例の作用について説明
する。以下、第2図および第3図を参照するものとする
但し、適応予測符号化部10.復号部20および後処理
部30その他の基本的な動作は、第4図および第5図に
述べた従来例と同様である。ここでは、新たに付は加え
られた出力振幅補正回路部40による振幅補正動作が新
規なものである。従って、この出力振幅補正回路部40
の動作を中心にみる。
後処理部30による処理前の再生信号である復号出力Y
および後処理部30による処理後の再生出力Zに基づい
て、信号電力算出回路41は、次に示すような関係式に
従ってそれぞれの電力計算を行なう。
P7−ΣY (i) 2   ・・・・・ (10)j
+1 P2−ΣZ(+)2   ・・・・・ (11)じ) ここで、Nは電力計算を行なう場合に定義されるフレー
ム長(時間で定義される区間)である。
また、iは当該フレームの区間内での復号出力Yあるい
は再生出力Zを取り入れるパラメータである。
このようにしであるフレーム周期毎に、信号電力算出回
路41で計算された2つの信号電力PvおよびP2に基
づいて、振幅補正係数算出回路45は、次の計算式に従
って、振幅補正係数kを求める。
k= (py /p2)!/2   ・・・・ (12
)上記式によって求められた振幅補正係数には、補正係
数乗算器47に与えられる。
ところで、後処理部30からの再生出力Zは、信号電力
算出回路41に与えられると共に、バソファメギリ43
にも供給されて、そこに格納されている。上述したよう
にして振幅補正係数算出回路45によって求められた振
幅補正係数kが補正係数乗算器47に供給されるのと同
期して、へソファメモリ43に格納保持されている再生
出力Zの読み出し出力も補正係数乗算器47に与えられ
る。
この補正係数乗算器47では、次の弐に従って振幅の補
正を行なう。
Zc (j)=に*Z (j−nd) ・・・・・ (13) ここで、dはハソファメモリ43へ格納し且つ読み出し
に要する遅延時間であり、電力算出および振幅補正係数
にの演算までの時間的遅延を合わせるためのものである
。また、jは上述した電力計算を行なうために定義され
る時点を表す。
このようにして、適応後処理フィルタ31を含む後処理
部30による再生出力Zと共に、その再生出力Zを振幅
補正係数kに基づいて振幅を補正した振幅補正出力Zc
が出力される。この振幅補正出力Zcでは、聴感特性に
合わせた後処理がなされていると共に、後処理部30内
の適応後処理フィルタ31に依る音声成分の強調に起因
する過度の抑揚が抑制されている。
N−失覇割衆工支麦 すなわち、後処理部30を設置して、復号部20からの
復号出力Yでの量子化雑音に含まれた再生信号の中から
音声の成分のみを強調している。
しかる後、出力振幅補正回路部40によって、振幅を元
の信号レベルまで補正を行ない、後処理の前後での信号
電力合わせを行なっている。これによって、量子化雑音
を軽減し、後処理部30による過度の抑揚や音の割れを
回避できるようにしている。
M−発朋m劇保 なお、」−述した本発明実施例にあっては、後処理部3
0 (適応後処理フィルタ31)の前後における復号出
力Yおよび再生出力Zでの両型力が、略同じとなるよう
に計算式を定めたが、これに限られることはなく他の計
算式に従ってもよい。
また、Il、実施例と第1図との対応関係」において、
第1図と本発明との対応関係を説明しておいたが、これ
に限られず、本発明には各種の変形態様があることは、
当業者であれば容易に推考できるであろう。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明によれば、適応後処理フィルタ
によって、量子化雑音を軽減して聴感特性を改善すると
共に、その振幅の補正を行ない、当該適応後処理手段に
よる不都合を避けることができ、実用的には極めて有用
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の符号化伝送装置の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例による符号化伝送装置の構成
ブロック図、 第3図は第2図に示す本発明実施例による符号化伝送装
置における出力振幅補正回路部の詳細を示すブロック図
、 第4図は従来例の構成を示すブロック図、第5図は第4
図に示ず復号部および後処理部の構成を具体的に示す説
明図である。 図において、 100は適応予測符号化部、 111は予測手段、 113は量子化手段、 115は逆量子化手段、 200は復号化部、 211は逆量子化手段、 213は予測手段、 300は後処理手段、 400は出力振幅補正部、 441は信号電力算出手段、 445は補正係数算出手段、 446は振幅補正手段、 10は適応予測符号化部、 11.17.23.32は加算器、 12は予測部、 13は量子化器、 14.21は逆量子化器、 20は復号部、 22は予測器部、 30は後処理部、 31は適応後処理フィルタ、 33は零側後処理フィルタ、 34は極側後処理フィルタ、 40は出力振幅補正回路部、 41は信号電力算出回路、 43はハソファメモリ、 45は振幅補正係数算出回路、 47は補正係数乗算器、 X (n)は入力信号、 Yは復号出力、 Zは再生出力、 Zcは振幅補正出力である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 過去において得られた残差信号の量子化値に基づいて現
    時点の入力を予測した出力を発生する予測手段(111
    )、当該現時点の実入力と予測手段(111)からの出
    力との差分を抽出した結果を量子化して送出する量子化
    手段(113)、該量子化手段(113)の出力を逆量
    子化しその出力を予測手段(111)に供給する逆量子
    化手段(115)を有する適応予測符号化部(100)
    と、 量子化手段(113)から送られる前記量子化出力を逆
    量子化する逆量子化手段(211)、それによって得ら
    れる差分信号の復号特性が制御される予測手段(213
    )を有する復号化部(200)と、 復号化部(200)の予測手段(213)からの再生信
    号に基づいて、零側と極側との後処理を行なって後処理
    出力を得る後処理手段(300)と、 後処理手段(300)に入力される処理前の信号および
    該後処理手段(300)による処理後の出力信号を受け
    てそれぞれの信号電力を算出する信号電力算出手段(4
    41)、当該算出された両信号電力に従って補正係数を
    求める補正係数算出手段(445)、後処理手段(30
    0)による処理後の出力信号の信号振幅を前記補正係数
    に応じて補正する振幅補正手段(446)を有する出力
    振幅補正部(400)と、 を具え、適応予測符号化部(100)を送信側に、復号
    化部(200)、後処理手段(300)および出力振幅
    補正部(400)を受信側とし、該後処理手段(300
    )の処理による振幅変化を補正するように構成したこと
    を特徴とする符号化伝送装置。
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