JPH01319100A - スループットが極めて小さいボコーダ内の音声信号のエネルギをエンコードする方法と装置 - Google Patents
スループットが極めて小さいボコーダ内の音声信号のエネルギをエンコードする方法と装置Info
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- JPH01319100A JPH01319100A JP1114012A JP11401289A JPH01319100A JP H01319100 A JPH01319100 A JP H01319100A JP 1114012 A JP1114012 A JP 1114012A JP 11401289 A JP11401289 A JP 11401289A JP H01319100 A JPH01319100 A JP H01319100A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/0018—Speech coding using phonetic or linguistical decoding of the source; Reconstruction using text-to-speech synthesis
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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。
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、スループットが極めて小さいボコーダ内の音
声信号のエネルギをエンコードする方法と装置に関する
ものである。
声信号のエネルギをエンコードする方法と装置に関する
ものである。
本発明は、フランス国75280パリ ブルヴアールサ
ン、ジェルマン120のマラソン(MASSON) 社
の編集による「トムソンーセーエスエフ技術レビュー(
Revues Techniques THOMSON
−C3F) J第14巻、第3号、1982年9月、7
15〜731ページと、第15巻、第2号、495〜5
16ページに記載されているタイプの線形予測ボコーダ
装置を製造するのに特に応用される。
ン、ジェルマン120のマラソン(MASSON) 社
の編集による「トムソンーセーエスエフ技術レビュー(
Revues Techniques THOMSON
−C3F) J第14巻、第3号、1982年9月、7
15〜731ページと、第15巻、第2号、495〜5
16ページに記載されているタイプの線形予測ボコーダ
装置を製造するのに特に応用される。
従来の技術
この装置においては、音声信号が、送信用ボコーダ内で
長さが約20ミリ秒に固定された複数の時間区間すなわ
ち窓に分割される。各信号窓は分析されて、受信用ボコ
ーダのディジタルフィルタの制御に必要なパラメータが
抽出される。これらパラメータは、受信フィルタの制御
係数、音声信号のrms (二乗平均の平方根の)値、
音声信号が有声であるかないかの情報からなる。
長さが約20ミリ秒に固定された複数の時間区間すなわ
ち窓に分割される。各信号窓は分析されて、受信用ボコ
ーダのディジタルフィルタの制御に必要なパラメータが
抽出される。これらパラメータは、受信フィルタの制御
係数、音声信号のrms (二乗平均の平方根の)値、
音声信号が有声であるかないかの情報からなる。
音声信号を極めて小さなスループット、典型的には10
00ビット/秒未満のリンクがなされるようにディジタ
ルコード化するため、rms値パラメータをエンコード
するのに、rms値パラメータをNATO規格rsTA
NAG4198」によって規格化された対数スケールに
従って32個の値(0〜31)に量子化する方法が用い
られている。この規格は、10次の線形予測コードに関
するものであり、その解説が、「音声の技術(Spee
ch Technology) Jという雑誌の198
2年4月号、40〜49ページに発表されたエム、トウ
レマン(M、 TR8MAIN) による「線形予測エ
ンコードアルゴリズム−LPGIOの政府規格(The
Gouvernment 5tandard Lin
ear Predic−tive Coding Al
gorithm−LPCIO)Jというタイトルの記事
の中に見られる。
00ビット/秒未満のリンクがなされるようにディジタ
ルコード化するため、rms値パラメータをエンコード
するのに、rms値パラメータをNATO規格rsTA
NAG4198」によって規格化された対数スケールに
従って32個の値(0〜31)に量子化する方法が用い
られている。この規格は、10次の線形予測コードに関
するものであり、その解説が、「音声の技術(Spee
ch Technology) Jという雑誌の198
2年4月号、40〜49ページに発表されたエム、トウ
レマン(M、 TR8MAIN) による「線形予測エ
ンコードアルゴリズム−LPGIOの政府規格(The
Gouvernment 5tandard Lin
ear Predic−tive Coding Al
gorithm−LPCIO)Jというタイトルの記事
の中に見られる。
次に、量子化されたrms信号は3つの連続した窓の間
に11ビットにエンコードされる。中央の窓のrms値
は5ビットにエンコードされ、両端の窓のrms値は中
央の窓のrms値に対して3ビット異なるエンコード法
でエンコードされる。
に11ビットにエンコードされる。中央の窓のrms値
は5ビットにエンコードされ、両端の窓のrms値は中
央の窓のrms値に対して3ビット異なるエンコード法
でエンコードされる。
このエンコード法の解説は、ウォン デイ−0(14o
ng D、) 、シュアン ビー、エイチ、 (Jua
ng B。
ng D、) 、シュアン ビー、エイチ、 (Jua
ng B。
■、)、グレイ エイ、エイチ、 (Gray A、
H,)によりICE[E Transactions
on ASSPの第30巻、1982年、770〜78
0ページに発表された「800ビット/秒のベクトル量
子化LPGボコーダ(A 800−bits/5Vec
tor Quantization LPCVocod
er) Jという論文に見ることができる。
H,)によりICE[E Transactions
on ASSPの第30巻、1982年、770〜78
0ページに発表された「800ビット/秒のベクトル量
子化LPGボコーダ(A 800−bits/5Vec
tor Quantization LPCVocod
er) Jという論文に見ることができる。
発明が解決しようとする課題
しかし、rms値パラメータを11ビットにエンコード
すると、ボコーダのスループットを低下させる可能性、
特に800ビット/秒未満のスループットにする可能性
が制限される。
すると、ボコーダのスループットを低下させる可能性、
特に800ビット/秒未満のスループットにする可能性
が制限される。
本発明の目的は、この問題点を解決することである。
課題を解決するための手段
この目的を達成するため、本発明によれば、スループッ
トが極めて小さいボコーダ内の音声信号のエネルギをエ
ンコードするために、連続した窓の中で音声信号を分析
し、多窓の中で音声信号を所定数(m)のレベルに量子
化し、多窓の中で音声信号のサンプルのrms値を測定
することからなるタイプの方法であって、第1の基底と
して連続したn個の窓で測定されたエネルギの単位ベク
トル(e+〜en)を有するn次元ベクトル空間内で、
音声信号分析用のn個の窓のそれぞれにおいて測定され
たn個のエネルギベクトルの和に対応する合成エネルギ
ベクトルを構成し、このベクトル空間内で基底の変換を
行って、第1の基底の単位ベクトルを成分としてもつ単
位ベクトルが向いている方向の軸を第1の主軸としても
つようにし、得られた新しい基底に上記合成エネルギベ
クトルを射影し、新しい基底の主軸に射影された合成ベ
クトルの成分をqビット(ただし2q=m)にエンコー
ドし、新しい基底で定義されたベクトル空間の他の(n
−1)本の主軸に射影されたエネルギベクトルの成分を
qよりも少ないビットにエンコードすることを特徴とす
る方法が提供される。
トが極めて小さいボコーダ内の音声信号のエネルギをエ
ンコードするために、連続した窓の中で音声信号を分析
し、多窓の中で音声信号を所定数(m)のレベルに量子
化し、多窓の中で音声信号のサンプルのrms値を測定
することからなるタイプの方法であって、第1の基底と
して連続したn個の窓で測定されたエネルギの単位ベク
トル(e+〜en)を有するn次元ベクトル空間内で、
音声信号分析用のn個の窓のそれぞれにおいて測定され
たn個のエネルギベクトルの和に対応する合成エネルギ
ベクトルを構成し、このベクトル空間内で基底の変換を
行って、第1の基底の単位ベクトルを成分としてもつ単
位ベクトルが向いている方向の軸を第1の主軸としても
つようにし、得られた新しい基底に上記合成エネルギベ
クトルを射影し、新しい基底の主軸に射影された合成ベ
クトルの成分をqビット(ただし2q=m)にエンコー
ドし、新しい基底で定義されたベクトル空間の他の(n
−1)本の主軸に射影されたエネルギベクトルの成分を
qよりも少ないビットにエンコードすることを特徴とす
る方法が提供される。
本発明によれば、この方法を実施するための装置も提供
される。
される。
本発明の他の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照し
た以下の説明を通じて明らかになろう。
た以下の説明を通じて明らかになろう。
実施例
本発明の方法は、音声信号のエネルギが時間経過ととも
に極めてゆっくりと変化するため、各信号窓の中で量子
化されたサンプルのエネルギE。、EISEaが互いに
強い相関関係にあると考えることができるという事実に
基づいている。実際、連続した2つの窓からなる極めて
多数のグループのみを考慮し、各グループの対応するエ
ネルギベクトルを2次元の正規直交ベクトル空間(多窓
の工ネルギE1、E2はこの空間を表す基底での各グル
ープのエネルギベクトルEの射影を表しており、全グル
ープのエネルギベクトルEの原点はこの2次元ベクトル
空間の原点と一致している)内で位置決めすることによ
り、エネルギベクトルEの先端が、第1図に示したよう
に2本のベクトルE1、E2によって形成される平面の
領域りに、これら2本のベクトルによって形成される角
度(E、。
に極めてゆっくりと変化するため、各信号窓の中で量子
化されたサンプルのエネルギE。、EISEaが互いに
強い相関関係にあると考えることができるという事実に
基づいている。実際、連続した2つの窓からなる極めて
多数のグループのみを考慮し、各グループの対応するエ
ネルギベクトルを2次元の正規直交ベクトル空間(多窓
の工ネルギE1、E2はこの空間を表す基底での各グル
ープのエネルギベクトルEの射影を表しており、全グル
ープのエネルギベクトルEの原点はこの2次元ベクトル
空間の原点と一致している)内で位置決めすることによ
り、エネルギベクトルEの先端が、第1図に示したよう
に2本のベクトルE1、E2によって形成される平面の
領域りに、これら2本のベクトルによって形成される角
度(E、。
E、)の二等分線E11に対してほぼ対称に分配される
ことがわかっている。この領域は二等分線El。
ことがわかっている。この領域は二等分線El。
の方向に細長いが、この方向と直交する方向にはつぶれ
ている。
ている。
同じことが、音声信号のエネルギをn個の連続した窓か
らなるグループを用いて分析することにより確認される
。例えば、極めて多数の観測を行うと、第2図における
ように3次元空間内のエネルギをEo、EI、、E2と
表示する場合には、これら3本のベクトルE。SE1%
E2を加算することによりそれぞれ得られるベクトル
の先端がすべて、3本の慣性主軸を有する領域、すなわ
ち「雲」の中に含まれる。
らなるグループを用いて分析することにより確認される
。例えば、極めて多数の観測を行うと、第2図における
ように3次元空間内のエネルギをEo、EI、、E2と
表示する場合には、これら3本のベクトルE。SE1%
E2を加算することによりそれぞれ得られるベクトル
の先端がすべて、3本の慣性主軸を有する領域、すなわ
ち「雲」の中に含まれる。
第2図に示されている三面体の軸E。%El、E2上で
、第1の慣性軸の単位ベクトルは成分として(3−1/
2. 3−1/2. 3−1/2)をもち、第2の慣性
軸の単位ベクトルは成分として(−2−”、 0゜2
−”)をもち、第3の慣性軸の単位ベクトルは成分とし
て(5−1/2. 2 ×5−1/2. (13−
1/2)をもつ。第3図の表に示されているように、成
分EoSE、、E2を有する各ベクトルEのエネルギを
各慣性軸に射影することにより、射影されたベクトルの
エネルギの割合が第1の軸に対しては90%となり、第
2の軸に対しては8%となり、第3の軸に対してはほん
の2%となることがわかる。
、第1の慣性軸の単位ベクトルは成分として(3−1/
2. 3−1/2. 3−1/2)をもち、第2の慣性
軸の単位ベクトルは成分として(−2−”、 0゜2
−”)をもち、第3の慣性軸の単位ベクトルは成分とし
て(5−1/2. 2 ×5−1/2. (13−
1/2)をもつ。第3図の表に示されているように、成
分EoSE、、E2を有する各ベクトルEのエネルギを
各慣性軸に射影することにより、射影されたベクトルの
エネルギの割合が第1の軸に対しては90%となり、第
2の軸に対しては8%となり、第3の軸に対してはほん
の2%となることがわかる。
エンコード用ビットの節約は、辺の長さが、音声信号が
3つの連続した窓に沿ってとることのできる最大エネル
ギE。□8、E1□8、E2□8を表している立方体に
よって形成される最大エンコード空間全体の中で成分E
。SEl、E2をエンコードするのではなく、慣性主軸
を形成する3本の単位ベクトルによって形成される新し
い正規直交基底で得られる合成ベクトルEをエンコード
することによって実現される。その結果、上で定義した
立方体のうちのわずかな体積しか占められないことにな
る。
3つの連続した窓に沿ってとることのできる最大エネル
ギE。□8、E1□8、E2□8を表している立方体に
よって形成される最大エンコード空間全体の中で成分E
。SEl、E2をエンコードするのではなく、慣性主軸
を形成する3本の単位ベクトルによって形成される新し
い正規直交基底で得られる合成ベクトルEをエンコード
することによって実現される。その結果、上で定義した
立方体のうちのわずかな体積しか占められないことにな
る。
Pという記号で3本の単位ベクトルを成分とするマトリ
ックス、すなわち (ただし、a=3−1/2、b= 2−1/2、(:
=−6−1/2である)を表し、(E’。、E′1、E
′2)が、3本のベクトルE。、E2、E2を加算した
結果として得られたベクトルの新しい基底における成分
であるとすると、成分として(E’o、 E’、、E’
2)を有するベクトルは以下のマ) IJフックス関係
式%式%[:] この関係式において、マトリックス〔E′〕は、列ベク
トルとして成分E°。、Ell、EI2をもち、マトリ
ックス〔E〕は、列ベクトルとして成分E。、E3、E
2をもち、LPはPの転置マトリックスを表す。
ックス、すなわち (ただし、a=3−1/2、b= 2−1/2、(:
=−6−1/2である)を表し、(E’。、E′1、E
′2)が、3本のベクトルE。、E2、E2を加算した
結果として得られたベクトルの新しい基底における成分
であるとすると、成分として(E’o、 E’、、E’
2)を有するベクトルは以下のマ) IJフックス関係
式%式%[:] この関係式において、マトリックス〔E′〕は、列ベク
トルとして成分E°。、Ell、EI2をもち、マトリ
ックス〔E〕は、列ベクトルとして成分E。、E3、E
2をもち、LPはPの転置マトリックスを表す。
一例としてE′oの値を0と54の間に限定すると、上
記の変換を行うことにより、Eloをこれら2つの値の
間で線形スケールにてほんの4ビットにエンコードする
ことができる。また、EolとE“2の値を−16と1
6の間に限定することにより、EllとEI2は、これ
ら2つの値の間でやはり線形スケールにてそれぞれ3ビ
ットと2ビットにエンコードすることができる。その結
果、従来の11ピツトの代わりに、全部でほんの9ビッ
トにエンコードされた3つの値(Ello、Ell1、
E ” 2)が得られる。
記の変換を行うことにより、Eloをこれら2つの値の
間で線形スケールにてほんの4ビットにエンコードする
ことができる。また、EolとE“2の値を−16と1
6の間に限定することにより、EllとEI2は、これ
ら2つの値の間でやはり線形スケールにてそれぞれ3ビ
ットと2ビットにエンコードすることができる。その結
果、従来の11ピツトの代わりに、全部でほんの9ビッ
トにエンコードされた3つの値(Ello、Ell1、
E ” 2)が得られる。
これは高品質の800ビット/秒の伝送に十分である。
受信の際は、実行される操作がエンコードとは逆の操作
になる。エンコードされた値E II o、 E +1
7、E′″2をもとにして、第1段階で、慣性主軸の単
位ベクトルの基底で表された成分E’ OSE’ l、
EI2をもつベクトルを決定する。次に、第2段階にお
いて、マトリックスPに対して成分E’ 0% E’
l、El2をもつ上記のベクトルを掛けて成分E。、、
El、E2をもつベクトルを得る。最後に、第3段階に
おいて、成分E。、E2、E2に対して10次の線形予
測デコード規格の規則を適用して、処理される3つの連
続した信号窓の3つのrms値RMSo。
になる。エンコードされた値E II o、 E +1
7、E′″2をもとにして、第1段階で、慣性主軸の単
位ベクトルの基底で表された成分E’ OSE’ l、
EI2をもつベクトルを決定する。次に、第2段階にお
いて、マトリックスPに対して成分E’ 0% E’
l、El2をもつ上記のベクトルを掛けて成分E。、、
El、E2をもつベクトルを得る。最後に、第3段階に
おいて、成分E。、E2、E2に対して10次の線形予
測デコード規格の規則を適用して、処理される3つの連
続した信号窓の3つのrms値RMSo。
RMS、、RMS2を得る。
対応するエンコード装置が第4図と第5図に示されてい
る。第4図では、音声信号のサンプルのエネルギの測定
装置が、点線で囲んで示した累算回路1を備えている。
る。第4図では、音声信号のサンプルのエネルギの測定
装置が、点線で囲んで示した累算回路1を備えている。
この累算回路1は、直列接続の2つのレジスタ2と3に
接続されている。公知のように、累算回路1は、累算レ
ジスタ4と加算器5に分解される。音声信号の各サンプ
ルSiは、加算器5の第1の入力に入力されて累算レジ
スタ4の内容に加算され、この加算結果が加算器5の第
2の入力に入力される。従って、1つの窓のサンプルS
iの累算は、この窓の持続期間中を通じて累算レジスタ
4において実行される。多窓が終了すると、累算レジス
タ4の内容がレジスタ2に転送され、この内容は、次の
窓においてレジスタ3の中のに入れられる。定常状態で
は、レジスタ3.2と累算レジスタ4の内容は、窓の終
了時には常に、音声信号検査用の連続した3つの窓に含
まれるエネルギE。SEl、E2をそれぞれ表す。これ
らエネルギ値E0、E1、E2は、第5図のエンコード
装置の加算器6の対応する人力に人力される。このエン
コード装置は、点線で囲まれた3本の処理チャネル7.
8.9をさらに備えている。処理チャネル7は、減衰比
が3−1/2の減衰器10と、リミッタ11と、エンコ
ード12とを備えている。これら要素1O111,12
はこの順番で相互に接続されており、加算器6の出力に
直列になっている。処理チャネル8はゲインが3の増幅
器13を備えており、この増幅器13は減算器14を介
して減衰比が(i −1/2の減衰器15に接続されて
いる。減算器14は、増幅器13に接続されていて「+
」で示された第1の入力と、加算器6の出力に接続され
ていて「−」で示された第2の入力とを備えている。
接続されている。公知のように、累算回路1は、累算レ
ジスタ4と加算器5に分解される。音声信号の各サンプ
ルSiは、加算器5の第1の入力に入力されて累算レジ
スタ4の内容に加算され、この加算結果が加算器5の第
2の入力に入力される。従って、1つの窓のサンプルS
iの累算は、この窓の持続期間中を通じて累算レジスタ
4において実行される。多窓が終了すると、累算レジス
タ4の内容がレジスタ2に転送され、この内容は、次の
窓においてレジスタ3の中のに入れられる。定常状態で
は、レジスタ3.2と累算レジスタ4の内容は、窓の終
了時には常に、音声信号検査用の連続した3つの窓に含
まれるエネルギE。SEl、E2をそれぞれ表す。これ
らエネルギ値E0、E1、E2は、第5図のエンコード
装置の加算器6の対応する人力に人力される。このエン
コード装置は、点線で囲まれた3本の処理チャネル7.
8.9をさらに備えている。処理チャネル7は、減衰比
が3−1/2の減衰器10と、リミッタ11と、エンコ
ード12とを備えている。これら要素1O111,12
はこの順番で相互に接続されており、加算器6の出力に
直列になっている。処理チャネル8はゲインが3の増幅
器13を備えており、この増幅器13は減算器14を介
して減衰比が(i −1/2の減衰器15に接続されて
いる。減算器14は、増幅器13に接続されていて「+
」で示された第1の入力と、加算器6の出力に接続され
ていて「−」で示された第2の入力とを備えている。
処理チャネル9は、加算器17の出力に接続された減衰
比が2−1/2の減衰器16を備えている。スイッチン
グ回路18は、処理チャネル8と9の出力に得られる信
号のいずれかを、リミッタ20を介してエンコード19
の人力に印加する。
比が2−1/2の減衰器16を備えている。スイッチン
グ回路18は、処理チャネル8と9の出力に得られる信
号のいずれかを、リミッタ20を介してエンコード19
の人力に印加する。
受信用デコーダが第6図に示されている。このデコーダ
は、点線で囲まれた3つの受信チャネル21.22.2
3を備えている。
は、点線で囲まれた3つの受信チャネル21.22.2
3を備えている。
第1の受信チャネル21は、減衰比が3−1/2の減衰
器24と、2つの減算器25.26とを直列に備えてい
る。
器24と、2つの減算器25.26とを直列に備えてい
る。
第2の受信チャネル22は、減衰比が2−1/2の減衰
器27と、加算器28と、減算器2qとを直列に備えて
いる。
器27と、加算器28と、減算器2qとを直列に備えて
いる。
第3の受信チャネル23は、減衰比が5−1/2の減衰
器30と、ゲインが2の増幅器31と、加算器32とを
直列に備えている。
器30と、ゲインが2の増幅器31と、加算器32とを
直列に備えている。
減算器25は、「+」で示された第1の人力が減衰器2
4の出力に接続され、「−」で示された第2の入力が減
衰器27の出力に接続されている。減算器25において
実行された減算結果は、減算器26の「+」で示された
第1の入力に人力される。この減算器26の「−」で示
された第2の入力は、減衰器30の出力に接続されてい
る。減算器26の出力からは音声信号の第1の窓のエネ
ルギE。が出力される。加算器28は、第1の人力が減
衰器27の出力に接続され、第2の入力が減衰器24の
出力に接続されている。加算器28の出力に得られる結
果は、減算器2qの「+」で示された第1の人力に人力
される。この減算器2qの「−」で示された第2の入力
は、減衰器30の出力に接続されている。信号のエネル
ギE2は減算器2qの出力に得られる。最後に、加算器
32は、第1の入力が増幅器31の出力に接続され、第
2の入力が減衰器24の出力に接続されている。信号の
エネルギE+ は加算器32の出力に得られる。
4の出力に接続され、「−」で示された第2の入力が減
衰器27の出力に接続されている。減算器25において
実行された減算結果は、減算器26の「+」で示された
第1の入力に人力される。この減算器26の「−」で示
された第2の入力は、減衰器30の出力に接続されてい
る。減算器26の出力からは音声信号の第1の窓のエネ
ルギE。が出力される。加算器28は、第1の人力が減
衰器27の出力に接続され、第2の入力が減衰器24の
出力に接続されている。加算器28の出力に得られる結
果は、減算器2qの「+」で示された第1の人力に人力
される。この減算器2qの「−」で示された第2の入力
は、減衰器30の出力に接続されている。信号のエネル
ギE2は減算器2qの出力に得られる。最後に、加算器
32は、第1の入力が増幅器31の出力に接続され、第
2の入力が減衰器24の出力に接続されている。信号の
エネルギE+ は加算器32の出力に得られる。
ベクトルE″011 E’ I、E’ 2を主要慣性軸
の3つの単位ベクトルの基底でスカラーエンコードする
よりも、以下に説明する本発明の第2の方法を用いる。
の3つの単位ベクトルの基底でスカラーエンコードする
よりも、以下に説明する本発明の第2の方法を用いる。
すなわち、この方法は、第7図に示したように、先端が
面心立方格子で囲まれた部分集合のノードと一致するで
あろう2″個のベクトルの中からベクトル(E’Os
EZ、E′2)に最も近いベクトルを探してこのベクト
ル(E’aSE’+、E′2)のベクトルエンコードを
行い、Nビットに対してコードを得ることからなる。こ
のエンコード法は第7図の回路を用いて実現することが
できる。この回路は、アドレスカウンタ34によってア
ドレスされるプログラム可能なROM33と、3つの減
算器35〜37と、3つの二乗回路38〜40と、合計
回路41と、比較器42と、2つのレジスタ43.44
とヲ備えている。ROM33は、評価された2N個のベ
クトルの3つの成分(E、、E、、E2)をすべて記憶
しており、これらベクトルはNビットのアドレスカウン
タ34によってアドレスされる。ROM33から読み出
された各成分は減算器35〜37の「+」の第1の入力
にそれぞれ人力される。3つの窓それぞれの音声信号の
エネルギ成分E。sEI、E2は、減算器35〜37の
「−」の第2の人力にそれぞれ人力される。減算器35
〜37で実行された減算結果はそれぞれ二乗回路38〜
400人力に人力され、二乗操作の結果は、合計回路4
1の人力に人力される。
面心立方格子で囲まれた部分集合のノードと一致するで
あろう2″個のベクトルの中からベクトル(E’Os
EZ、E′2)に最も近いベクトルを探してこのベクト
ル(E’aSE’+、E′2)のベクトルエンコードを
行い、Nビットに対してコードを得ることからなる。こ
のエンコード法は第7図の回路を用いて実現することが
できる。この回路は、アドレスカウンタ34によってア
ドレスされるプログラム可能なROM33と、3つの減
算器35〜37と、3つの二乗回路38〜40と、合計
回路41と、比較器42と、2つのレジスタ43.44
とヲ備えている。ROM33は、評価された2N個のベ
クトルの3つの成分(E、、E、、E2)をすべて記憶
しており、これらベクトルはNビットのアドレスカウン
タ34によってアドレスされる。ROM33から読み出
された各成分は減算器35〜37の「+」の第1の入力
にそれぞれ人力される。3つの窓それぞれの音声信号の
エネルギ成分E。sEI、E2は、減算器35〜37の
「−」の第2の人力にそれぞれ人力される。減算器35
〜37で実行された減算結果はそれぞれ二乗回路38〜
400人力に人力され、二乗操作の結果は、合計回路4
1の人力に人力される。
連続した3つの窓の音声信号のエネルギを表すベクトル
の各成分(E、SE、5E2)と、アドレスカウンタ3
4によってアドレスされる評価されるベクトルの成分(
E[lSE、、E2)との間の差の二乗の和が、合計回
路41の出力から順番に比較器42の第1の比較入力に
入力され、この比較器42の第2の比較人力に人力され
るレジスタ43の内容と比較される。合計回路41の出
力に得られる和の値がレジスタ43内の内容よりも小さ
い場合には、比較操作が1回行われるごとに、レジスタ
43の内容が、この和の値で置換される。このように、
アドレスカウンタ34がインクリメントされるごとに、
レジスタ43は、ROM33内で評価されるベクトルへ
のアドレス操作の最初から実行されたあらゆる和の中で
最も小さい二乗の和を合計回路41から得て記憶する。
の各成分(E、SE、5E2)と、アドレスカウンタ3
4によってアドレスされる評価されるベクトルの成分(
E[lSE、、E2)との間の差の二乗の和が、合計回
路41の出力から順番に比較器42の第1の比較入力に
入力され、この比較器42の第2の比較人力に人力され
るレジスタ43の内容と比較される。合計回路41の出
力に得られる和の値がレジスタ43内の内容よりも小さ
い場合には、比較操作が1回行われるごとに、レジスタ
43の内容が、この和の値で置換される。このように、
アドレスカウンタ34がインクリメントされるごとに、
レジスタ43は、ROM33内で評価されるベクトルへ
のアドレス操作の最初から実行されたあらゆる和の中で
最も小さい二乗の和を合計回路41から得て記憶する。
レジスタ43の内容を1回ごとに更新する操作と並行し
て、レジスタ44の内容が、ROM33から読み出され
た対応するベクトルのアドレスで置換される。このよう
にして、レジスタ44内には、Nビットにエンコードさ
れたrms値のベクトルの番号が直接に得られる。
て、レジスタ44の内容が、ROM33から読み出され
た対応するベクトルのアドレスで置換される。このよう
にして、レジスタ44内には、Nビットにエンコードさ
れたrms値のベクトルの番号が直接に得られる。
本発明の方法の第3の実施例が第8図に示されている。
この第3の実施例は上で説明した第2の実施例から派生
したものであるため、第7図と同じ要素は第8図におい
て同じ参照番号で示されている。この第3の実施例が第
2の実施例と異なるのは、ROM33のメモリスペース
が3つのメモリサブスペース33 a 、 33 b、
33Cに分割されている点である。この場合には、アド
レスカウンタ34の最初のN/3ビットがメモリサブス
ペース33 a ヲアドレスし、次のN/3ビットが第
2のメモリサブスペース33bをアドレスし、残りのN
/3ビットがメモリサブスペース33cをアドレスする
。このようにすると、面心立方格子の形態の三次元空間
内で、各ベクトルにこの空間の1つのグループまたは1
つのサブグループを割り当てることによってベクトルを
ベクトル表示することができる。
したものであるため、第7図と同じ要素は第8図におい
て同じ参照番号で示されている。この第3の実施例が第
2の実施例と異なるのは、ROM33のメモリスペース
が3つのメモリサブスペース33 a 、 33 b、
33Cに分割されている点である。この場合には、アド
レスカウンタ34の最初のN/3ビットがメモリサブス
ペース33 a ヲアドレスし、次のN/3ビットが第
2のメモリサブスペース33bをアドレスし、残りのN
/3ビットがメモリサブスペース33cをアドレスする
。このようにすると、面心立方格子の形態の三次元空間
内で、各ベクトルにこの空間の1つのグループまたは1
つのサブグループを割り当てることによってベクトルを
ベクトル表示することができる。
面心立方格子のグループをメモリサブスペース33aに
割り当て、サブグループをメモリサブスペース33bに
割り当てることによって、評価された2N′3個のエネ
ルギベクトルをメモリサブスペース33aでエンコード
し、評価された2N73個のエネルギベクトルをメモリ
サブスペース33bでエンコードすることができる。残
りの2M73個のベクトルは、メモリサブスペース33
Cでエンコードされる。従って、N=9の場合には、そ
れぞれが8本のベクトルからなる8つのサブグループを
それぞれ含む8つのグループが得られる。
割り当て、サブグループをメモリサブスペース33bに
割り当てることによって、評価された2N′3個のエネ
ルギベクトルをメモリサブスペース33aでエンコード
し、評価された2N73個のエネルギベクトルをメモリ
サブスペース33bでエンコードすることができる。残
りの2M73個のベクトルは、メモリサブスペース33
Cでエンコードされる。従って、N=9の場合には、そ
れぞれが8本のベクトルからなる8つのサブグループを
それぞれ含む8つのグループが得られる。
第7図に示された装置におけるのと同様にして、成分が
E。sEl、E2である音声信号のエネルギは回路35
〜43によって測定され、メモリサブスペース33a、
33b、33Cによりマルチプレクサ45を介して順番
に形成される評価される対応するベクトルのエネルギと
比較される。
E。sEl、E2である音声信号のエネルギは回路35
〜43によって測定され、メモリサブスペース33a、
33b、33Cによりマルチプレクサ45を介して順番
に形成される評価される対応するベクトルのエネルギと
比較される。
このようにして、グループとサブグループを順番に決定
し、次に、成分E0、E7、E2をもつベクトルのエネ
ルギに最も近いエネルギをもつサブグループのベクトル
を決定する。グループの番号、サブグループの番号、サ
ブグループ内のベクトルの番号は、第8図においてはレ
ジスタ44a、44b、44cで構成されているレジス
タ列の形態のレジスタ44の中にそれぞれ記憶される。
し、次に、成分E0、E7、E2をもつベクトルのエネ
ルギに最も近いエネルギをもつサブグループのベクトル
を決定する。グループの番号、サブグループの番号、サ
ブグループ内のベクトルの番号は、第8図においてはレ
ジスタ44a、44b、44cで構成されているレジス
タ列の形態のレジスタ44の中にそれぞれ記憶される。
ANDゲート48.49.50を用いると、合計回路4
1での和がレジスタ43の内容よりも小さいことを比較
器42で実行された比較結果が示している場合には、1
回の比較ごとに、グループのアドレス、サブグループの
アドレス、それに1つのグループ内のベクトルのアドレ
スを転送することが可能になる。
1での和がレジスタ43の内容よりも小さいことを比較
器42で実行された比較結果が示している場合には、1
回の比較ごとに、グループのアドレス、サブグループの
アドレス、それに1つのグループ内のベクトルのアドレ
スを転送することが可能になる。
第1図は、2次元空間内で本発明に従って実施されるエ
ンコードの原理を示す図である。 第2図は、3次元空間内で本発明に従って実施されるエ
ンコードの原理を示す図である。 第3図は、新しい基底で定義された3次元空間の各主軸
が分担するエネルギをまとめた表である。 第4図は、各信号窓の内側の信号サンプルのエネルギを
測定するための本発明の装置の図である。 第5図は、rms値パラメータをエンコードするための
本発明の装置の図である。 第6図は、rms値パラメータをデコードするための本
発明の装置の図である。 第7図と第8図は、rms値パラメータをエンコードす
るための本発明の第2と第3の装置の図である。 (主な参照番号) 1・・累算回路、 2.3.43.44・・レジスタ、 4・・累算レジスタ、 5、.17.28.32・・加算器、 7.8.9・・処理チャネル、 10.15.16.24.27.30・・減衰器、11
.20・・リミッタ、 13.31・・増幅器、12
.19・・エンコーダ、 14.25.26.2q.35.36.37・・減算器
、18・・スイッチング回路、 21.22.23・・受信チャネル、 33・・メモリ (ROM)、 33a、33b、33c ・・メモリサブスペース、3
4・・アドレスカウンタ、 38.39.40・・二乗回路、 41・・合計回路、 42・・比較器、45・・
マルチプレクサ、 48.49.50・・ANDゲート 特許出願人トムソンーセーエスエフ
ンコードの原理を示す図である。 第2図は、3次元空間内で本発明に従って実施されるエ
ンコードの原理を示す図である。 第3図は、新しい基底で定義された3次元空間の各主軸
が分担するエネルギをまとめた表である。 第4図は、各信号窓の内側の信号サンプルのエネルギを
測定するための本発明の装置の図である。 第5図は、rms値パラメータをエンコードするための
本発明の装置の図である。 第6図は、rms値パラメータをデコードするための本
発明の装置の図である。 第7図と第8図は、rms値パラメータをエンコードす
るための本発明の第2と第3の装置の図である。 (主な参照番号) 1・・累算回路、 2.3.43.44・・レジスタ、 4・・累算レジスタ、 5、.17.28.32・・加算器、 7.8.9・・処理チャネル、 10.15.16.24.27.30・・減衰器、11
.20・・リミッタ、 13.31・・増幅器、12
.19・・エンコーダ、 14.25.26.2q.35.36.37・・減算器
、18・・スイッチング回路、 21.22.23・・受信チャネル、 33・・メモリ (ROM)、 33a、33b、33c ・・メモリサブスペース、3
4・・アドレスカウンタ、 38.39.40・・二乗回路、 41・・合計回路、 42・・比較器、45・・
マルチプレクサ、 48.49.50・・ANDゲート 特許出願人トムソンーセーエスエフ
Claims (8)
- (1)スループットが極めて小さいボコーダ内の音声信
号のエネルギをエンコードするために、連続した窓の中
で音声信号を分析し、各窓の中で音声信号を所定数(m
)のレベルに量子化し、各窓の中で音声信号のサンプル
のrms値を測定することからなるタイプの方法であっ
て、第1の基底として連続したn個の窓で測定されたエ
ネルギの単位ベクトル(e_1〜e_n)を有するn次
元ベクトル空間内で、音声信号分析用のn個の窓のそれ
ぞれにおいて測定されたn個のエネルギベクトルの和に
対応する合成エネルギベクトルを構成し、このベクトル
空間内で基底の変換を行って、第1の基底の単位ベクト
ルを成分としてもつ単位ベクトルが向いている方向の軸
を第1の主軸としてもつようにし、得られた新しい基底
に上記合成エネルギベクトルを射影し、新しい基底の主
軸に射影された合成ベクトルの成分をqビット(ただし
2^q=m)にエンコードし、新しい基底で定義された
ベクトル空間の他の(n−1)本の主軸に射影されたエ
ネルギベクトルの成分をqよりも少ないビットにエンコ
ードすることを特徴とする方法。 - (2)上記ベクトル空間が三次元空間であり、新しい基
底の主軸により分担される単位ベクトルが、連続した3
つの窓で測定されたエネルギを表す3次元空間のベクト
ルによって定義された基底において、成分として、第1
の主軸に対しては (3^−^1^/^2、3^−^1^/^2、3^−^
1^/^2)、第2の主軸に対しては(−2^−^1^
/^2、0、2^−^1^/^2)、第3主軸に対して
は(−6^−^1^/^2、2×6^−^1^/^2、
−6^−^1^/^2)をそれぞれ有することを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - (3)第1の主軸、第2の主軸、第3の主軸に射影され
る合成エネルギベクトルのエンコードの長さが、それぞ
れ4ビット、3ビット、2ビットであることを特徴とす
る請求項2に記載の方法。 - (4)スループットが極めて小さいボコーダを用いて音
声信号のエネルギをエンコードするための装置であって
、 −連続した所定数の音声信号窓の中の音声信号を所定数
(m)のレベルに量子化する手段と、−音声信号サンプ
ルのrms平均値を各窓の中で測定するための手段と、 −第1の主軸として単位ベクトルの方向を向いた軸をも
ち、成分としてそれぞれが測定用窓の中で測定されたエ
ネルギを表す第1の基底の単位ベクトルをもつベクトル
基底に、各窓で測定される音声信号のエネルギベクトル
を加算して得られるエネルギベクトルを射影するために
マトリックスの計算を行う手段と、 −新しい基底に射影されたベクトルの各成分をエンコー
ドする手段と を備えることを特徴とする装置。 - (5)n=3に対しては、上記マトリックス計算手段が
、 〔E′〕=P^−^1〔E〕 (ただし、〔E〕は連続した3つの窓で測定されたエネ
ルギの成分E_0、E_1、E_2により構成された列
ベクトルであり、 ▲数式、化学式、表等があります▼ a=3^−^1^/^2、b=−2^−^1^/^2、
c=−6^−^1^/^2である)というマトリックス
の積の計算を実行することを特徴とする請求項4に記載
の装置。 - (6)あらかじめメモリに記憶されており、先端が1つ
の面心立方格子により囲まれた部分集合のノードと一致
する2^N個のベクトルの集合内で、3つの連続した窓
で測定された音声信号のエネルギの成分E_0、E_1
、E_2に最も近い成分を新しい基底中で有するベクト
ルを探し、合成ベクトルのコードをNビットで表示する
手段をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の
装置。 - (7)上記メモリが、それぞれがN/3個のベクトルか
らなるN/3個のサブグループを含むN/3個のグルー
プの構成にされていることを特徴とする請求項6に記載
の装置。 - (8)−上記メモリにあらかじめ記憶されているベクト
ルにアドレスするためのアドレスカウンタと、 −N個の窓から供給されるN個の音声信号のrms値を
上記メモリから読み出されるベクトルのN個の成分のそ
れぞれと比較するための減算回路と、 −読み出された成分が音声信号のN個のrms測定値に
最も近いベクトルを上記メモリから読み出すための決定
回路と をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の装置
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8806002A FR2631146B1 (fr) | 1988-05-04 | 1988-05-04 | Procede et dispositif de codage de l'energie du signal vocal dans des vocodeurs a tres faibles debits |
| FR8806002 | 1988-05-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319100A true JPH01319100A (ja) | 1989-12-25 |
Family
ID=9365992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1114012A Pending JPH01319100A (ja) | 1988-05-04 | 1989-05-06 | スループットが極めて小さいボコーダ内の音声信号のエネルギをエンコードする方法と装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5016278A (ja) |
| EP (1) | EP0341129B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01319100A (ja) |
| CA (1) | CA1312380C (ja) |
| DE (1) | DE68907267T2 (ja) |
| ES (1) | ES2041425T3 (ja) |
| FR (1) | FR2631146B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5255339A (en) * | 1991-07-19 | 1993-10-19 | Motorola, Inc. | Low bit rate vocoder means and method |
| US5473731A (en) * | 1993-07-20 | 1995-12-05 | Intel Corporation | Lattice based dynamic programming classification system |
| FR2738383B1 (fr) * | 1995-09-05 | 1997-10-03 | Thomson Csf | Procede de quantification vectorielle de vocodeurs bas debit |
| FR2778041A1 (fr) * | 1998-04-24 | 1999-10-29 | Thomson Csf | Procede de neutrodynage du tube d'un emetteur |
| US6192283B1 (en) | 1998-07-31 | 2001-02-20 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for adaptive control of a system or device |
| FR2788390B1 (fr) | 1999-01-12 | 2003-05-30 | Thomson Csf | Emetteur de radiodiffusion en ondes courtes a haut rendement optimise pour les emissions de type numerique |
| FR2790343B1 (fr) | 1999-02-26 | 2001-06-01 | Thomson Csf | Systeme pour l'estimation du gain complexe d'un canal de transmission |
| FR2799592B1 (fr) | 1999-10-12 | 2003-09-26 | Thomson Csf | Procede de construction et de codage simple et systematique de codes ldpc |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2608244C2 (de) * | 1976-02-28 | 1981-09-24 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Analyse und Synthese des Differenzsignals bei Prädiktionsvocodern |
-
1988
- 1988-05-04 FR FR8806002A patent/FR2631146B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-04-25 DE DE89401169T patent/DE68907267T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-25 ES ES198989401169T patent/ES2041425T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-25 EP EP89401169A patent/EP0341129B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-01 US US07/345,231 patent/US5016278A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-03 CA CA000598628A patent/CA1312380C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-06 JP JP1114012A patent/JPH01319100A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1312380C (fr) | 1993-01-05 |
| ES2041425T3 (es) | 1993-11-16 |
| FR2631146A1 (fr) | 1989-11-10 |
| EP0341129B1 (fr) | 1993-06-23 |
| DE68907267T2 (de) | 1993-09-30 |
| EP0341129A1 (fr) | 1989-11-08 |
| FR2631146B1 (fr) | 1991-05-10 |
| DE68907267D1 (de) | 1993-07-29 |
| US5016278A (en) | 1991-05-14 |
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