JPH0140537B2 - - Google Patents

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JPH0140537B2
JPH0140537B2 JP58044612A JP4461283A JPH0140537B2 JP H0140537 B2 JPH0140537 B2 JP H0140537B2 JP 58044612 A JP58044612 A JP 58044612A JP 4461283 A JP4461283 A JP 4461283A JP H0140537 B2 JPH0140537 B2 JP H0140537B2
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signal
rate
transmission
sub
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Karen Hooru
Gyaran Kuroodo
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International Business Machines Corp
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Publication of JPH0140537B2 publication Critical patent/JPH0140537B2/ja
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    • H04B1/66—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
    • H04B1/667—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using a division in frequency subbands
    • 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
    • G10L19/04—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 using predictive techniques
    • G10L19/16—Vocoder architecture
    • G10L19/18—Vocoders using multiple modes
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    • 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
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    • G10L19/02—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 using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
    • G10L19/0204—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 using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders using subband decomposition

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は、複数の源から与えられるデイジタル
情報を単一の伝送チヤンネルを介して伝送するよ
うにした多重速度デイジタル伝送方式に係り、さ
らに具体的に言えば、音声信号をそのようにして
伝送するデイジタル・データ伝送方式に係る。 〔発明の背景〕 所与のチヤンネルを介してデイジタル情報を伝
送するための条件は、時間的に変動することがあ
る。従つて、実際の伝送条件にもとづいてある速
度から別の速度に切換えるための単純な手段を備
えた、多重速度データ伝送装置（すなわち、毎秒
当りいくつかの異なる数のビツトを伝送すること
のできる伝送装置）をもつことが有利である。 また、伝送回線のコストのために、製造業者
は、複数の源から単一のチヤンネルを介して情報
を伝送できるような伝送方法を検討することが多
い。デイジタル技術は、この種の操作に特に役に
立つ。このために、様々な源から発する信号が
別々にサンプルされる。これらのサンプルはデイ
ジタル・コード化されてから、いわゆる時分割多
重化（TDM）技術を用いて単一の伝送チヤンネ
ル上を交互にかつ順次に伝送される。しかし、シ
ステムの正しい操作のためには、伝送チヤンネル
の他端に位置する、すなわち受信側の各受信装置
が指定された信号を検索することが必要である。
言い換えれば、サンプルが、受信側の逆多重化
（demultiplexing）プロセスによつて正しく再分
配されなければならないだけでなく、各受信装置
に与えられるべきサンプル・ストリーム中に含ま
れる情報が、元の信号を正確に再生するのに十分
でなければならない。一層詳細に説明すれば、こ
れらの源が伝送すべき音声信号を異なる被呼者側
に送る場合、後者は了解可能なだけでなく、十分
な聴取品質をもつ情報を受取らねばならない。こ
れは、矛循する２つの要求である。というのは、
信号を正確に再生するためには、信号のデイジタ
ル表現はできるだけ正確でなければならず、すな
わちこの信号を定義するデイジタル・データの量
が比較的大きくなければならないのに対し、他方
では、所与の時間間隔内に或る源によつて与えら
れるデータの量が多いほど、同一の伝送チヤンネ
ルによつてサービスできる源の数は少なくなるか
らである。 この種の問題に対する解決方法は数多い。これ
らの解決方法が多様なことは、この問題を研究し
有効な回答を見つけようとする産業界の関心の証
明である。現在、当該技術分野ではますます多く
の努力が注がれており、また当該システムの改良
が限界に達していないことを示している。 ２つの研究方向が認められる。第１は、各源に
よつて発生された信号を処理する方法に関するも
のであり、第２は、様々な源の管理に関するもの
である。 ここで問題にしている信号は、基本的に音声信
号なので、最小量のデイジタルの情報に対して音
声信号の品質をできるだけ変質させない、コード
化／解読方法を定義するために、音声特性が考慮
される。多くの音声信号処理方法が、多数の刊行
物で定義されている。特に、音声コード化方法に
ついて知るには、1965年にSpringer−Varlag社
によつて発行されたJ.フラナガンの著書”
Speach Analysis Synthesis and Perception”
を参照すべきである。もう一つの文献は、“IEEE
International Conference on Acoustics、
Speach and Signal Processing”の刊行物であ
る。そこには、音声信号を最小限のデイジタル情
報で正確にコード化することを目的とする、いわ
ゆる音声圧縮技術が見られる。 複数の源からの出力を単一の伝送チヤンネルを
介して伝送するための、多重化技術について既に
触れた。かかる技術は、大雑把に言つて、伝送チ
ヤンネルを順番に且つ循環的に各源へ割振ること
（allocation）にもとづいている。かかる技術の
限界は容易に理解できる。明らかに、チヤンネル
の伝送容量（毎秒当りのビツト数）は、原則とし
て同じ１秒間に種々の源によつて与えられるビツ
トの総数以下であつてはならない。しかし、音声
信号の源は、間歇的な活動状況をもつという特性
をもつている。より具体的に言えば、所与の時間
に会話中の加入者に接続されているため活動状態
にあると思われる或る源については、活動期間の
間に挿まれた非活動期間が検出される。単一の伝
送チヤンネルを“Ｌ”個の源のグループと関連さ
せるために、これらの非活動期間の存在を使用す
る技術が開発されてきた。１例として、いわゆる
TASI（Time Assignmet Speach Interpolation）
技術を挙げることができる。かかる技術は、所与
の瞬間に（予定の判定基準にもとづき）有効に活
動していると考えられる源のグループを識別し、
それらの源のみに伝達チヤンネルを割振るための
装置を使用している。数字Ｌは、実際上の危険を
含めて、統計的規則によつてかなり大きく定義さ
れる。例えば、長い活動の期間中、TASI型多重
化システムは、いくつかの源からくる信号の伝送
を遅延させ、あるいはこれらの源を凍結、言い換
えればその音声を中断しなければならないことが
ある。これらのすべての解決方法は、もちろん、
実時間式会話システムでは排除される。 最後に、各源によつて供給される音声信号を圧
縮するいわゆる圧縮技術を、Ｌ個の源のグループ
を多重化する技術と組合わせることができる。し
かし、これはシステムに余分な複雑さを増す危険
があり、実際の応用に適さない。かかる組合わせ
を利用した方法の中で、IEEE Transaction on
Communications、Vol.C−28、No.７、
July1980page1040に所載のD.J.グツドマンによる
“Embedded DPCM for Variable Bit Rate
Transmissin”と題する論文で提案した方法を挙
げることができる。 ここで検討されたシステムの各源の音声信号
は、まず比較的大きなビツト速度（最大速度）で
コード化される。しかし、各音声信号のサンプル
をコード化することによつて得られるビツトは、
ビツトの重みに応じて事前に確定された順序にも
とづき、伝送すべきビツト・ストリーム中に置か
れる。これは、既にコード化された信号を最大速
度より低いコード化速度に対応する伝送速度で伝
送するというもので、実施すべき操作は極めて単
純であり、すなわち複数のビツトがドロツプされ
るというものである。しかし、この技術にもとづ
く可能な伝送速度の数は、信号サンプリング周波
数の倍数のみが使用できるため、比較的限られて
いる。 〔発明の概要〕 本発明の目的は、簡単で効率的な符号化装置を
提供することである。 本発明の値の目的は、Ｌ個の源のグループから
与えられる音声信号を、互いに簡単に組合わすこ
とのできる圧縮技術と多重化技術によつて、単一
の伝送チヤンネル上に集化中するための符号化装
置を提供することである。 本発明の他の目的は、トラフイツクの幅輳期間
に所与の源から供給される出力の遅延または凍結
を避ける集中化技術を提供することである。 具体的に言えば、本発明は、各源における信号
を圧縮するために、当該音伸信号の周波数帯域を
所与の数の副帯域（sub−bands）に分割するこ
とを含む技術を利用している。これらの副帯域は
複数のサブ・グループに再グループ化され、該サ
ブ・グループの数は可能な伝送速度の数の関数と
して定義される。各サブ・グループのコード化ビ
ツト速度は、前記可能な速度の少なくとも１つの
関数として定義される。各サブ・グループ中の副
帯域信号は、当該サブ・グループへ割振られる量
子化ビツト・リソース（コード化速度）の動的割
振りによつて量子化される。所与の期間にわたつ
て各サブ・グループ中の信号をコード化すること
によつて得られる複数のビツトは、予め定められ
たソーンから成る複数のフレームに対して分配さ
れる。但し、該ゾーンの各々は、同じサブ・グル
ープに属する予定の副帯域から与えられる信号の
コード化に対応するビツトを受取るようにされて
いる。所与の時間の有効な伝送速度が一旦選ばれ
ると、それに応じて予定された１つないし数個の
ゾーンにおけるビツトを伝送前にドロツプするこ
とによつて、各フレームが切詰められる。 上述のプロセスは、最高のコード化速度をより
活動的な源に割振ることによつて、いくつかの源
から供給された音声信号を１つの伝送チヤンネル
上で集中化するのに、特に適している。 〔発明の構成〕 本発明は以下の構成から成る符号化装置であ
る。すなわち、１群の予定伝送速度から選択され
た速度で音声信号を伝送するための符号化装置で
あつて、 音声信号帯域幅の少なくとも一部を複数の副帯
域へ分割するためのフイルタ手段と、 該フイルタ手段へ接続され、前記副帯域を複数
のサブグループへグループ化するためのグループ
化手段と、 前記グループ化手段へ接続され、各副帯域が属
するサブグループおよび前記予定伝送速度の少な
くとも１つの速度の関数として規定されたコード
化ビツト速度に基づいてサブグループの夫々にお
いて各副帯域信号を再量子化するためのビツトの
数を動的に割振るための動的ビツト割振手段と、 前記フイルタ手段及び前記動的ビツト割振手段
へ接続され、前記サブグループの各々において副
帯域信号を再量子化するための再量子化手段とを
含み、 さらに前記再量子化手段へ接続され、各サブグ
ループの量子化信号のビツトを予定の可変速度フ
レーム内の所与のゾーンへ分配するためのフレー
ム化手段と、 各フレームの伝送速度を選択するための伝送速
度選択手段と、 前記フレーム化手段及び前記伝送速度選択手段
へ接続され、選択された伝送速度に従つて前記多
重速度フレームにおける予定のゾーンを選択する
ためのフオーマツト化手段と、 選択されたゾーン・ビツトを伝送するための手
段とを備えて成る、符号化装置である。 〔実施例の詳細な説明〕 D.J.グツドマンが提唱した前述のプロセスは、
処理された信号の周波数帯域を一定に保つ。かく
て、ナイキスト周波数が不変なので、使用可能な
コード化ビツトが常に同じ数のサンプルをコード
化するために使用される。 しかし、伝送すべき信号に割振られる周波数帯
域と該信号の各サンプルをコード化するために使
用可能なビツトの平均数の間で妥協を見出すこと
が有利である。 同時係属の米国特許出願第458796号は、かかる
妥協に動的に達するための方法を記述している。
かかる方法は、信号をコード化して得られる複数
のビツトを、予定のフオーマツトをもつフレーム
内に配列することを含んでいる。既知のいくつか
の基本原則がこの方法で使用される。これらの原
則、すなわちいわゆるビツト・ブロツク・コード
化技法および副帯域間の量子化ビツト速度の動的
割振りを伴う副帯域コード化技法を用いて、本発
明は特定の適用業務に適した新規な伝送方式を提
供する。 いわゆるブロツク・コード化技法は、1974年に
チユーリヒで開催された国際デイジタル通信セミ
ナーでA.クロワジエが発表した“Progress in
PCM and Delta Modulation：Block
Companded Coding of Speach Signal”と題す
る論文に記述されている。A.クロワジエは固定
長（例えば20ミリ秒）の音声信号セグメントをコ
ード化することを提案している。コード化すべき
信号のスケール・フアクタ（特性項）は、信号セ
グメント内の信号振幅のスイングに応じて、各セ
グメントごとに定義される。この特性項は、セグ
メント・ダイナミツクスの関数であり、該セグメ
ントのコード化の基準として使用される。さらに
具体的にいえば、音声信号は、そのナイキスト周
波数でサンプルされるので、各信号セグメントは
１つのサンプル・ブロツクを与える。特性項Ｃ
は、ブロツク中の最大のサンプルが考察中の時間
間隔中にコード化限界を越えないようなものでな
ければならない。 例えば、Ｎ個のサンプルを含むブロツクについ
ては、これらのＮ個のサンプルを分類してその中
の最大のサンプルを検出し、その値を「Ｃ」に制
振ることによつて、特性項「Ｃ」が選択できる。 各ブロツク中のサンプルが受ける副帯域コード
化操作に関しては、米国特許第4142071号および
第4216354号ならびに1978年４月10日〜12日に米
国のタルサで開催されたIEEE国際会議でD.エス
テバン等が行なつた発表論文に記述されている。
本発明の実施例ではその要素の表示法を少し修正
することもあるが、これは明らかであつてもあい
まいさを避けるためである。 副帯域コード化技法については、音声信号の周
波数帯域幅は、「Ｐ」個の副帯域に分割されるこ
とを理解すべきである。各副帯域中で供給される
サンプルは、該副帯域中に含まれる信号の相対エ
ネルギーにもとづいて、可変的精度で量子化（ま
たは再量子化）される。言いかえれば、総合的量
子化ビツト速度を一定とした場合、各副帯域に割
振られる特定の速度は、該副帯域中に含まれる信
号の相対エネルギーの関数として時間的に変化す
るということである。 以下の説明で明らかとなるように、本発明のプ
ロセスは、いかなる型式の副帯域コード化方式に
も適用される。さらに具体的にいえば、本発明の
プロセスは、伝送すべき音声信号の全周波数帯域
幅が複数の副帯域に分割される、米国特許第
4142071号に記述されている型式の副帯域コード
化方式に適用される。また、伝送すべき音声信号
のいわゆるベースバンドのみが副帯域に分割され
るような副帯域コード化方式にも適用される。か
かる型式のコーダの実施例が、上記の米国特許第
4216354号に記述されている。この型式のコーダ
と類似する具体例が、前述のタルサ国際会議で
D.エステバン等によつて発表された“9.6／
7.2Kbps Voice Excited Predictive Coder
（VEPC）”と題する論文に記述されている。 第１図は、この種のVEPC型コーダを示す。コ
ーダ入力INに印加された音声信号は、フイルタ
１０で低域濾波される。低域濾波される信号は、
周波数帯域幅≦3400Hz（電話帯域幅）を有する。
フイルタ１０の出力は、8KHzでのサンプリング
操作および12ビツトのPCMコード化操作を遂行
する、アナログ−デイジタル変換回路１２に送ら
れる。次に、コード化されたサンプルは、より効
率的にコード化できるようにするため、VEPC型
コーダの残りの部分で再コード化される。このた
めに、サンプルは、パラメータ予測回路１４なら
びに減算回路１６および逆フイルタ１８に送られ
る。予測回路１４は、アナログ−デイジタル変換
回路１２によつて与えられる信号から、１群の部
分自動相関係数（PARCOR）を発生する。これ
らの係数は、予定の期間、例えば20ｍ秒ないしそ
れ以下の間、逆フイルタ１８を調節するために使
用される。逆フイルタ１８によつて与えられる信
号は、音声信号の予測可能部分である。減算回路
１６は、アナログ−デイジタル変換回路１２によ
つて与えられる信号から逆濾波された信号を差引
くもので、元の音声信号の冗長を含まない残余信
号eoをもたらす。次に、この残余信号が、フイル
タ２０でベースバンドを濾波される。フイルタ２
０は、ある周波数例えば≦2KHzまでに制限され
た、残余ベースバンド信号のサンプルＸ（ｎ）な
らびに除去された高周波帯域中の信号エネルギー
に関する情報を供給する。残余ベースバンド信号
は、副帯域コーダ２２に送られる。コード２２
は、量子化ビツトの動的割振り技術を用いて残余
ベースバンド信号を再量子化し、Ｓと記した情報
を供給する。高周波帯域（例えば1625〜3400Hz）
のエネルギーは、Ｅと記した情報を与える量子化
回路２４中で再量子化される。部分自動相関係
数、いわゆるRARCOR係数に関しては、これら
は量子化回路２６の再量子化操作を通して再コー
ド化され、かくてＫと記した情報を与える。この
３種の情報、すなわち係数(K)エネルギー(E)および
信号（Ｓ）は、コーダ入力INに印加された音声
信号を完全に特徴づける、コード化表現である。
これは、マルチプレクサ２８によつてチヤンネル
Ｌを介して伝送することができる。 先ず、このシステムはブロツク圧伸PCM、す
なわちBCPCM型の操作を行なうので、音声信号
は、連続する20ミリ秒の信号セグメントを表わす
Ｎ個のサンプルのブロツクによつて処理される点
に注意すべきである。 パラメータ予測回路１４は、米国特許第
4216354号に詳しく記述されており、より正確に
言えば、該特許の第６図および第７図に示されて
いる。この予測回路の基礎となる方法は、“IEEE
Transactions on Acoustics、Speech and
Signal Processing”1977年６月刊、所載の論文
中で、J.L.ルーおよびC.ゲーゲンが提唱したアル
ゴリズムを実現したものである。 フイルタ２０は、その高周波側が≦2000Hz、例
えば1675Hzに制限されている、デイジタル低減フ
イルタからなつている。このフイルタ２０は、そ
れによつて除去された高周波範囲1625〜3410Hz中
に含まれるエネルギーＥを測定するための手段を
含んでいる。フイルタ２０の具体例が、米国特許
第4216354号に記述されている（第２図を参照す
ること）。 いわゆる残余信号の高周波帯域内に含まれてい
るエネルギー情報は、量子化回路２４で、10ミリ
秒毎に、すなわち20ミリ秒の各信号セグメントで
２度量子化される。 残余ベースバンド信号のサンプルＸ（ｎ）は、
4KHzの速度で低域フイルタ２０から生ぜられる。
この残余ベースバンド信号は、副帯域間での量子
化ビツト速度の動的割振りによつてコーダ２２中
でBCPCM型の再コード化操作を受ける。この型
式のコード化は、上記の各刊行物に記述されてい
る。 ここで、いくつかの規則について簡単にふれて
おく。再コード化すべき信号の周波数帯域幅を分
割してできる副帯域の数をＰとする。BCPCM型
の再コード化を行なうべき信号セグメントに対応
する、20ミリ秒の時間間隔中の各副帯域中のサン
プルの数をＮとする。最後に、ｉ番目の副帯域に
おけるＮ個のサンプルからなるブロツク中のｊ番
目のサンプルをＸ（ｉ、ｊ）とする。各副帯域の
信号セグメントについて、副帯域の特性項Ｃ(i)
が、次式から求められる。 Ｃ(i)＝ Max ｊ＝１…Ｎ（｜Ｘ（ｉ、ｊ）｜） (1) これは、各ブロツク中のサンプルを分類して、
それから絶対値が最大のサンプルを求め、かかる
値をＣ(i)に割振ることによつて求められる。この
ようにしてｐ個の特性項Ｃ(1)、Ｃ(2)、…Ｃ（ｐ）
が得られる。これらの特性項は、結局は対数表を
索引することによつて再量子化され、かくてＣ(i)
のコード化に割振られるビツトの数が減少する。
ここで、再コード化された特性項Ｃ(i)を、C〓(i)で
表わすことができる。 また、サンプルＸ（ｉ、ｊ）は、対応する（再）
量子化ステツプが、処理中のサンプルの属する副
帯域の関数として、さらに具体的にいえば、他の
副帯域中に含まれている同じ時間間隔中のエネル
ギーと比較した当該副帯域中に含まれる相対エネ
ルギーの関数として定義されるような形で（再）
量子化される。ｐ個の副帯域サンプルを（再）量
子化するための、副帯域サンプリング期間当りの
（再）量子化ビツト速度について、次式で求めら
れるビツト数ｎ(i)をｉ番目の副帯域の再量子化に
割振ることによつて、総合的な量子化信号／雑音
化が最小限に抑えられる。 ｎ(i)＝１／ｐ〔Ｍ−p 〓j=1 logC(j)〕＋logC(i) (2) ただしｉ＝１、２、…、ｐ また p 〓i=1 ｎ(i)＝Ｍ (3) すなわち、（再）量子化速度が動的に割振られ
ることになる。 実際には、上記の先行技術の文献に記述されて
いるような若干の再調整を加えずに、式(3)が直接
充たされることは決してない。 もつと具体的に言えば、Ｃ(i)の解読から得られ
る項をC〓(i)とすると、式(2)は次式で置換えられ
る。 ｎ(i)＝１／ｐ〔Ｍ−p 〓j=1 logC〓(j)〕＋logC〓(i)〕 (4) 本発明の要件に関しては、副帯域がいくつかの
サブ・グループに再グループ化され、そして数Ｍ
すなわち量子化速度は、サブ・グループ毎に異な
る。サブ・グループの数は、伝送が行なわれる予
定の速度の数にもとづいて定義される。選択され
る速度は、2.4、4.8、7.2、9.6および12Kbpsであ
る。そうすると、20ミリ秒毎の、コード化ビツト
の合計数は異なることになる。すなわち、
2.4Kbps伝送の場合は48ビツト；4.8Kbps伝送の
場合は96ビツト；7.2Kbps伝送の場合は144ビツ
ト；9.6Kbps伝送の場合は192ビツト；12Kbps伝
送の場合は240ビツトとなる。コード化ビツトの
合計数から、エネルギー(E)、PARCOR係数(K)、
および特性項をコード化するために割振られるビ
ツトの数を差引いた後、これらのサンプルを再量
子化するためのビツトの数が得られる。選ばれた
ビツトの割振りを、第１表にまとめて示す。いく
つかのビツトは割振られていないことを指摘して
おく。また、「マクロ・サンプル」という表現は、
同じサンプリング時間に考慮される所与のサブ・
グループに属する複数の副帯域によつて提供され
るようなサンプルのグループを指すものであるこ
とを指摘しておく。
【表】
【表】 第２図は、本発明を実現するために修正した副
帯域コード２２の実施例を示す。コーダ２２はフ
イルタ・バンク３０を含み、このバンクは残余ペ
ースバンド信号の周波数帯域幅を、下記の第２表
に従つて分配された、隣接する12個の副帯域に分
割する。
【表】 フイルタ・バンク３０は、刊行物であるIBM
Technical Disclosure Bulletin、Vol.19、No.９、
February 1977、pp.3438−3439に記述されてい
る如き半帯域直角フイルタ・セルを含む。 ０〜125Hzの副帯域は使用しない。その他の副
帯域は第１表および第２表の指示にもとづいて複
数のサブ・グループにグループ化され、そして動
的ビツト割振り、すなわち各マクロ・サンプルご
とに使用すべき量子化ステツプを決定するため
に、動的ビツト割振回路DAB１〜DAB４に入力
される。さらに具体的に言えば、各サブ・グルー
プは、可能な伝送速度の少なくとも１つに対応す
る。各サブ・グループ中の最高の伝送速度は、そ
のサブ・グループ中のコード化ビツト速度を決定
する。 動的ビツト割振回路DAB１は第１のサブ・グ
ループSG１として再グループ化された副帯域２
〜５を扱う。DAB１は、発生回路３１によつて
与えられる項Ｃ(i)から、上記副帯域２〜５に関す
る各マクロ・サンプルごとに所与の固定ビツト速
度M1、すなわちM1＝８ビツトの動的割振りを計
算する。ここで、 β1＝１／４（８−5 〓j=2 logC〓(j)） (5) とすると、サブ・グループSG１中の副帯域の間
に動的に割振るべき量子化ビツトＮ(i)の数は次の
ようになる。 Ｎ(i)＝β1＋logC〓(i) (6) ただしｉ＝２、３、４、５ 動的ビツト割振回路DAB２は、（サブ・グルー
プGS２を形成するためにサブ・グループSG１に
追加される）副帯域１および６に対する８個の追
加ビツトの動的割振りを計算する。これについて
は下式が成立する。 β2＝１／２（８−logC〓1−logC〓6）(7) Ｎ(i)＝β2＋logC〓1 (8) Ｎ(6)＝β2＋logC〓6 (9) 動的ビツト割振回路DAB３は、（サブ・グルー
プSG３を得るために、SG２に追加すべき）副帯
域７，８，９に対する７個の追加ビツトの割振り
を計算する。 β3＝１／３（７−9 〓j=7 logC〓(j)） (10) Ｎ(i)＝β3＋logC〓(i) ｉ＝７、８、９ (11) 最後に、動的ビツト割振回路DAB４は（サ
ブ・グループSG４を得るためにSG３に追加すべ
き）副帯域１０，１１，１２に対する７個の追加
ビツトを動的に割振る。 β4＝１／３（７−12 〓j=10 logC(j)） (12) Ｎ(i)＝β4＋logC〓(i) ｉ＝10、11、12 （13） これらの回路DAB１〜DAB４は動的ビツト割
振り装置３３としてグループ化されている。 実際には、計算された各Ｎ(i)を整数値に直して
動的ビツト割振回路DAB１〜DAB４の各々によ
つて決定されたＮ(i)の合計が、サブ・グループの
予定の割振りビツト数に等しくなるようにしなけ
ればならない。かかる調整は、上記の参照文献で
既に記載されている技術によつて行なわれる。12
個の副帯域に対するＮ(i)の合計は、各マクロ・サ
ンプルについて３０に等しい。すなわち、最高の
伝送ビツト速度に対して定義される各マクロ・サ
ンプルのビツトの数に等しい（第１表を参照のこ
と）。2400bps（サブ・グループSG０）における
（再）量子化動的割振りは、説明しなかつた。こ
の伝送速度は、後述する特別なやり方で処理され
る。 各副帯域の量子化のためにビツト速度が一旦割
振られると、信号サンプルは量子化回路Ｑ１〜Ｑ
４中で再量子化される。次に再量子化されたサン
プルのビツトは、以下で例を挙げて説明するよう
にフオーマツト化される。 従つて、回路アセンブリ３１，３３，Ｑ１，Ｑ
２，Ｑ３，Ｑ４が複数の副帯域をサブ・グループ
へ再グループ化し、そしてそのサブ・グループに
関係する各副帯域中の信号を再量子化することが
わかる。 例を挙げると、動的ビツト割振回路DAB１〜
DAB４が次の値を与えるものと仮定する。 DAB１（サブ・グループSG１） Ｎ(2)＝２ Ｎ(3)＝１ Ｎ(4)＝２ Ｎ(5)＝３ DAB２（サブ・グループSG２） Ｎ(1)＝５ Ｎ(6)＝３ DAB３（サブ・グループSG３） Ｎ(7)＝１ Ｎ(8)＝４ Ｎ(9)＝２ DAB４（サブ・グループSG４） Ｎ(10)＝２ Ｎ(11)＝４ Ｎ(12)＝１ ただし 12 〓i=1 Ｎ(i)＝30 これらのＮ(i)個の速度は、それぞれサブ・グル
ープSG１〜SG４中のサンプルを処理する量子化
回路Ｑ１〜Ｑ４の再量子化ステツプを調節するた
めに使用される。ｉ番目の副帯域の再量子化ステ
ツプＱ(i)は次のようになる。 Ｑ(i)＝C〓(i)／2N(i)-1 再量子化されたサンプルX^（ｉ、ｊ）は次の関
係を満足する。 X^（ｉ、ｊ）＝｜｜Ｘ（ｉ、ｊ）／Ｑ(i)｜｜ （14） ただし、記号｜｜、｜｜は得られた値を切詰め
て（truncate）、すぐ下の整数値にすることを示
している。 20ミリ秒の各音声信号セグメントのコード化操
作から得られる複数のビツトは、マルチプレクサ
２８によつて複数のゾーンＦ０，Ｆ１…から成る
フレーム（第３図を参照のこと）に分配される。
かくて、多重速度フレームに従つて分配された複
数ビツトのブロツクが、20ミリ秒毎に得られる。
ここで選んだ例では、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，
Ｆ４と記された５つのゾーンがある。必要とされ
る伝送速度に応じて、それより多いか又は少ない
多重速度フレームの部分（ゾーン数）又はビツ
ト・ブロツクが伝送される。 ここで、以下のように仮定する。 Xp (i,j)＝ｉ番目の副帯域の、ｊ番目の再量子化され
たサンプルにおけるｐ番目のビツト。ｐ＝０は
最下位ビツト、すなわち重みが最小のビツトを
表わす。 Cp (i)＝ｉ番目の副帯域のコード化特性における、
ｐ番目のビツトを表わす。 E1、E2＝コード化すべき元の音声信号の各20ミ
リ秒セグメントごとに決定されたエネルギー・
チヤンネルＥ上の）２つのエネルギー値。項
E1およびE2は量子化回路QA1中で、それぞれ
４ビツトでコード化される。Ep 1およびE2 pは、
E1およびE2のｐ番目のビツトを表わす。 Kp l＝ｌを１、２、…、８とした場合、信号セグ
メントに対して定義されるｌ番目のPARCOR
係数におけるｐ番目のビツトを表わす。 PARCOR係数は、1977年にハートフオードで
開催された“International Conference on
Acoustics、Speach and Signal Processing”の
論文集のうち、第417頁ないし第420頁に所載の
“Piecewise Linear Quantization of LPC
Reflection Coefficients”と題するS.ヤンほかの
論文に記述されている方法にもとづき、再量子化
回路QA２中でコード化される。さらに具体的に
いえば、PARCOR係数に対して28ビツトが留保
され（第１表参照）次のように分配される。 K1：５ビツト K2：５ビツト K3〜K8：各３ビツト 2400bpsの速度については、特別の扱いが行な
われることは既に指摘した。その場合、単一の副
帯域、すなわち副帯域２，３，４，５（サブ・グ
ループ１）中の最高エネルギーを含む副帯域が保
存される。また、量子化回路Ｑ１から与えられる
この副帯域のサンプルのうち最高の重みを有する
２つのビツトだけが使用される。当該副帯域の位
置は、第３表の要件を満足する２つのビツトP0
およびP1によつて定義される。
【表】 ！ １ ！ １ ！ ５ ！

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ １群の予定伝送速度から選択された速度で音
    声信号を伝送するための符号化装置であつて： 音声信号帯域幅の少なくとも一部を複数の副帯
    域へ分割するためのフイルタ手段と： 該フイルタ手段へ接続され、前記副帯域を複数
    のサブグループへグループ化するためのグループ
    化手段と、 前記グループ化手段へ接続され、各副帯域が属
    するサブグループおよび前記予定伝送速度の少な
    くとも１つの速度の関数として規定されたコード
    化ビツト速度に基づいてサブグループの夫々にお
    いて各副帯域信号を再量子化するためのビツトの
    数を動的に割振るための動的ビツト割振手段と、 前記フイルタ手段及び前記動的ビツト割振手段
    へ接続され、前記サブグループの各々において副
    帯域信号を再量子化するための再量子化手段とを
    含み、 さらに前記再量子化手段へ接続され、各サブグ
    ループの量子化信号のビツトを予定の可変速度フ
    レーム内の所与のゾーンへ分配するためのフレー
    ム化手段と： 各フレームの伝送速度を選択するための伝送速
    度選択手段と： 前記フレーム化手段及び前記伝送速度選択手段
    へ接続され、選択された伝送速度に従つて前記多
    重速度フレームにおける予定のゾーンを選択する
    ためのフオーマツト化手段と： 選択されたゾーン・ビツトを伝送するための手
    段とを備えて成る、符号化装置。
JP58044612A 1982-04-30 1983-03-18 符号化装置 Granted JPS58191550A (ja)

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