JPH0287731A - 可変レート音声信号符号化方式 - Google Patents

可変レート音声信号符号化方式

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JPH0287731A JP63238869A JP23886988A JPH0287731A JP H0287731 A JPH0287731 A JP H0287731A JP 63238869 A JP63238869 A JP 63238869A JP 23886988 A JP23886988 A JP 23886988A JP H0287731 A JPH0287731 A JP H0287731A
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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】 〔概　要〕 音声入力信号を最適なビットレートで符号化伝送する可
変レート音声信号符号化方式に関し、符号化情報に応じ
て、Ｓ／Ｎ評価によるビットレートと、雑音評価による
ビットレートのうちの最適なものを選択して最適なビッ
トレートによる符号化信号を伝送するようにすることを
目的とし、音声入力信号を、異なるビットレートで符号
化し復号する複数の符号器を有する符号化手段と、該音
声入力信号および該符号化手段からの復号化信号に基づ
いて、それぞれの復号化信号についてＳ／Ｎを計算し最
適の符号化信号を出力する該当符号器を決定するＳ　／
　Ｎ評価手段と、該音声入力信号および該符号化手段か
らの復号化信号に基づいて、雑音が一定になるビットレ
ートの符号化信号を出力する該符号器を決定する雑音評
価手段と、該音声入力信号のレベルに応じて、最適のビ
ットレートの符号信号が選択されるように、該Ｓ／Ｎ評
価手段、または該雑音評価手段のいずれかの決定信号を
用いるかを決定する評価決定手段と、該符号化手段から
の符号化信号を人力し、該評価決定手段の決定に基づい
た該Ｓ／Ｎ評価手段、または該雑音評価手段のいずれか
の決定信号に応じた最適の符号器の符号化信号を選択し
て出力する、信号選択手段とを備えた、構成にする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音声入力信号を情報発生量に応じた最適なビ
ットレートで符号化して信号を伝送する可変レート音声
信号符号化方式に関する。
〔従来の技術〕
音声信号を伝送するにあたっては、伝送効率をあげるた
め種々の符号化方式が提案されている。
このような符号化方式には、伝送路の利用状態に応じて
符号化ビットレートを変化させて伝送路の効率向上を図
る方式、または音声の情報発生量に応じたビットレート
で符号化する方式が知られている。
後者の音声の情報発生量に応じたビットレートで符号化
する方式には、符号化品質（Ｓ　／　Ｎ　）を一定にす
るようにビットレートを制御する一定Ｓ／Ｎ方式、およ
び符号化雑音を一定にするようにビットレートを制御す
る一定雑音方式が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
一定Ｓ／Ｎ方式の場合、音声入力信号の電力（パワー）
が符号器内のＡ／Ｄ変換器および復号器内のＤ／Ａ変換
器のダイナミックレンジに対して一定Ｓ　／　Ｎのしき
い値から決定されるレベル以下であるような低レベルの
音声入力信号であるとき、計算で求めた符号化品質が低
くなってしまい、符号化品質が向上しないにも拘らず、
Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器で得られる品質を上まわる
ビットレートを与えてしまうという問題に遭遇している
。
一方、一定雑音方式の場合、音声入力信号の電力がＡ／
Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器のダイナミックレンジに対
して高いレベルにあるとき、符号器のビットレートで決
定される性能的限界から雑音の絶対レベルが高くなり、
品質的に充分満足できる（音声信号のばあい４０ｄＢ程
度の）符号化ビットレートが存在するにも拘らず、一定
雑音のしきい値を満足させるために、必要以上のビット
レートを与えるという問題に遭遇している。
すなわち、一定Ｓ／Ｎ方式の場合音声入力信号が低レベ
ルのとき上記の問題があり、一定雑音方式の場合音声入
力信号が高レベルのとき上記の問題がある。
本発明は、上記したいずれもの問題を解決し、音声入力
信号のレベルのいかんに拘らず、符号化品質を保ちかつ
伝送効率が最適であるような符号化方式を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の可変レート音声信号符号化方式は、第１図に原
理ブロックを示すように、 音声入力信号ＳＩＮを、異なるビットレートで符号化し
復号化する複数の符号器を有する符号化手段１と、 該音声入力信号ＳＩＮおよび該符号化手段１からの復号
化信号５ＤＢＣｌ〜５ＤＥＣ９に基づいて、それぞれの
復号化信号についてＳ／Ｎを計算し一定のＳ／Ｎになる
ような最適の符号化信号５ＣＯＤを出力する該符号器を
決定するＳ／Ｎ評価手段２と、該音声入力信号ＳＩＮ、
および該符号化手段１からの復号化信号５ＤＥＣ１〜５
ＤＩＥＣ９に基づいて、雑音が一定になるビットレート
の符号化信号５ＣＯＤを出力する該当符号器を決定する
雑音評価手段３と、該音声入力信号ＳＩＮのレベルに応
じて、該Ｓ／Ｎ評価手段２または該雑音評価手段３のい
ずれかの決定信号を用いるかを決定する評価決定手段４
と、 該符号化手段１からの符号化信号５ＣＯＤ　１〜５ＣＯ
Ｄ９を入力し、該評価決定手段４の決定に基づいた該Ｓ
／Ｎ評価手段２または該雑音評価手段３のいずれかの決
定信号に応じた最適に符号器の符号化信号５ＣＯＤを選
択して出力する、信号選択手段（５″＋から構成される
。
好適には、前記評価決定手段４は前記音声入力信号ＳＩ
Ｎの電力、前記Ｓ／Ｎ評価手段２は前記音声入力信号Ｓ
ＩＮと前記復合化信号５ＤＢＣとの差の電力とｔ前記音
声入力信号の電力との比、および、前記雑音評価手段３
は前記音声入力信号ＳＩＮと前記復号化信号ＳＯεＣと
の電力、に基づいてそれぞれ前記決定を行う。
〔作　用〕
評価決定手段４は、実質的に、音声入力信号ＳＩＮが低
レベルのときは雑音評価手段３の決定信号によって、音
声入力信号ＳＩＮが高レベルのときはＳ／Ｎ評価手段２
の決定信号によって、伝送すべき符号化信号５ＣＯＤが
選択されるように信号選択手段５を制御する。音声入力
信号ＳＩＮが上記低レベルと高レベルの間にあるときは
、評価決定手段４は、音声入力信号ＳＩＮのレベルに応
じて最適な符号化信号５ＣＯＤが選択されるように、Ｓ
／Ｎ評価手段２または雑音評価手段３いずれかからの決
定信号によって、伝送すべき符号化信号５ＣＯＤが選択
されるように信号選択手段５を制御する。
信号選択手段５は、上記決定信号に基づいて符号化信号
５ＣＯＤを選択して出力する。
これにより、音声入力信号ＳＩＮのレベルのいかんに拘
らず、符号化品質を保ち、伝送効率を向上させる、ビッ
トレートの符号化信号を伝送することができる。
上記信号処理に際しては、信号の電力（パワー）を用い
る。すなわち、評価決定手段４は音声入力信号ＳＩＮの
電力を用いて評価決定する。Ｓ／Ｎ評価手段２は音声入
力信号ＳＩＮと復号化信号５ＤＥＣとの差の電力と音声
入力信号の電力との比からＳ／Ｎを計算して、Ｓ／Ｎ評
価決定する。雑音評価手段３は音声入力信号ＳＩＮと復
号化信号ＳＤ［ＥＣとの差の電力についで雑音評価決定
する。
〔実施例〕
本発明の可変レート音声信号符号化方式の実施例を第２
図を参照して述べる。
同図において、符号化手段１に対応する符号化・復号化
部１ａは、それぞれビットレートの異なる３個の符号器
１１ａ〜１３ａから成る。各符号器、たとえば符号器１
１ａは符号化部１１１と復号化部１１２からなり、音声
入力信号ＳＩＮを符号化した符号化信号Ｓ（’ＤＯ１を
出力するとともに、符号化信号５ＣＯＤ　１を再び復号
した復号化信号Ｓ叶Ｃ１を出力する。これらの符号化信
号５ｃｏｏ　ｉ〜５ＣＯＤ　３の１つが後述するように
選択されて受信側に伝送される。
復号化信号５ＤＥｉＣ１〜ＳＤ［ＥＣ３は電力計算部６
に印加される。
電力計算部６ａは、加算部６１〜６３と、電力計算処理
部６４〜６７とで構成されている。加算部６１〜６３は
それぞれ、音声入力信号ＳＩＮから対応する復号化信号
５ＤＢＣ１〜５ＤＩｌｉＣ３を減算する。これらの差信
号が電力計算処理部６５〜６７に印加されて、差電力、
すなわち、差信号の２乗が計算される。一方、音声入力
信号ＳＩＮはそのまま電力計算処理部６４に印加されて
、２乗され、その電力が計算される。差電力ＰＷＲＩ〜
ｐＨｌＲ３は、Ｓ／Ｎ評価手段２に対応するＳ／Ｎ評価
２ａに印加される。
Ｓ／Ｎ評価部２ａは、Ｓ／Ｎ計算部２１〜２３とＳ／Ｎ
評価部処理部２４とで構成されている。Ｓ／Ｎ計算部２
１〜２３はそれぞれ、対応する差電力ＰＷＲＩ〜ＰＷＲ
３を電力計算処理部６４からの電力信号ＰＷＲで割算し
て、Ｓ／Ｎを計算する。Ｓ　／　Ｎ評価処理部２４は、
これらのＳ／Ｎを入力してＳ／Ｎしきい値と比較し、Ｓ
／Ｎしきい値を越えているものの中からビットレートの
最も低いものを最適なものとして選択する。この選択信
号はＳ／Ｎ評価信号ＥＳＮとして、対応する符号化・復
号化部ｌａ内の符号器１１２〜１３ａの番号として出力
される。
雑音評価手段３に対応する雑音評価部３ａは、差電力ｐ
ＨｉＲ１〜ＰＷＲ３を入力してこれらと雑音しきい値５
ＮＴＩ（と比較し、雑音しきいｋａｓＮＴＨより小さい
ものの内ビットレートの最も低いものを最適なものとし
て出力する。この選択信号は雑音評価信号ＥＮとして、
対応する符号化・復号化部１ａ内の符号器１１ａ〜１３
ａの番号として出力される。
評価決定手段４としての評価決定部４ａは、電力計算処
理部６４からの電力信号ＰＩＩＲＯを入力して電力しき
い値５ＰＴＨと比較し、電力しきい値５ＰＴＨより電力
信号ＰＩ！ＩＲＱが小さいときは「低」レベル、そうで
ないときは「高」レベルの評価決定信号ＥＤを出力する
。
信号選択手段５は、選択部５１と選択・多重化処理部５
２とで構成されている。選択部５１は、上記Ｓ／Ｎ評価
処理部２４からのＳ／Ｎ評価信号ＥＳＮと、上記雑音評
価部３ａからの雑音評価信号ＥＮとを入力するとともに
、上記評価決定部４ａからの評価決定信号ＥＤを入力し
、評価決定信号ＥＤが「低コレベルの場合は雑音評価信
号ＥＮを、評価決定信号ＥＤが「高」レベルの場合はＳ
／Ｎ評価信号ＥＳＮを選択・多重化処理部５２に出力す
る。選択・多重化処理部５２は、符号化・復号化部１ａ
からの符号化信号５ＣＯＤ　１〜５ＣＯＤ　３を入力し
、これらの符号化信号５ＣＯＤ　１〜５ＣＯＤ　３の内
から選択部５１からの選択信号Ｓ　Ｅ　Ｉ。
で示される符号器の符号化信号５ＣＯＤを選択し、さら
に選択した符号化信号５ＣＯＤを多重化する。
このように、選択され、多重化された信号が伝送路７を
介して受信側に伝送される。
上記選択された符号化信号５ＣＯＤは音声入力信号ＳＩ
Ｎのレベルに応じて品質を維持しピッＨ／−トが最適の
ものであるから、伝送効率が向上するとともに符号化品
質も一定に維持されている。
受信側には信号分離部８と復号回路９とが設けられてい
る。信号分離部８は選択・多重化処理部５２における多
重化とは逆の信号分離処理を行う。
信号分離された符号化信号は、復号回路９において選択
信号ＳＥＬに基づいて再生される。復号回路９には符号
化・復号化部１ａの符号器に対応して復号器が設けられ
ている。
これにより、受信側においても、最適な復号が行われる
。
以上の信号処理は一定の信号処理時間間隔く信号処理フ
レーム）で行う。
以上の信号処理は、コンピュータを用いてディジタル信
号処理で行うことが出来る。
以上の実施例においては、好適実施例として、電力を用
いた場合について述べたが、電力を用いずに、評価決定
部４ａにおいて音声入力信号ＳＩＮを直接用いて信号レ
ベル判定するとともに、Ｓ／Ｎ評価部２ａにおいて音声
入力信号ＳＩＮと各復号化信号５ＤＥＣ１〜５ＤＥＣ３
との差からＳ／Ｎを計算しＳ／Ｎ評価信号を求める、雑
音評価部３ａにおいて音声入力信号ＳＩＮと復号化信号
ＳＤεＣ１〜ＳＯεＣ３との差から雑音を計算して雑音
評価信号を求めることも出来る。
以上の実施例においては、符号器１１ａ〜１３ａを符号
処理部１１１と復号処理部１１２とで構成された例につ
いて述べたが、例えば、符号器をＡ　Ｄ　Ｐ　Ｃ！Ｊを
用いた符号器で実現することができ、その場合は上記の
ように符号処理部１１１と復号処理部１１２とには分離
されず復号化信号をＡ　Ｄ　Ｐ　Ｃ！、ｌの局部復号信
号を用いる。
本発明の実施に際しては、上記の例の他に種々の形態を
採ることが出来る。
〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明によれば、音声入力信号の
性質、特に、音声入力信号の電力に依存してＳ／Ｎ評価
または雑音評価のいずれかの最適な評価関数を選択する
ことが出来るため、時車刻々変化する音声入力信号に依
存した最適なビットレートの符号化信号を伝送すること
が可能となり、符号化信号の品質を維持しつつ、伝送回
線の有効な利用を図ることが出来るという効果を奏する
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の可変レート音声信号符号化方式の原理
ブロック図、 第２図は本発明の実施例としての可変レート音声符号化
方式の構成図、である。 （符号の説明） １・・・符号化手段、　　　２・・・Ｓ／Ｎ評価手段、
３・・・雑音評価手段、　　４・・・評価決定手段、５
・・・信号選択手段、　　７・・・伝送路、８・・・信
号分離部、　　　９・・・復号回路、１ａ・・・符号化
・復号化部、 ２ａ・・・Ｓ／Ｎ評価部、 ２１〜２３・・・Ｓ／Ｎ計算部、 ２４・・・Ｓ／Ｎ評価処理部、 ３ａ・・・雑音評価部、　　４ａ・・・評価決定部、５
１・・・選択部、 ５２・・・選択・多重化処理部、 ６ａ・・・電力計算部、　　６１〜６３・・・加算部、
６４〜６７・・・電力計算処理部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、音声入力信号（ＳＩＮ）を、異なるビットレートで
    符号化および復号化する複数の符号器を有する符号化手
    段（１）と、 該音声入力信号（ＳＩＮ）および該符号化手段（１）か
    らの復号化信号（ＳＤＥＣ）に基づいて、それぞれの復
    号化信号（ＳＤＥＣ）についてＳ／Ｎを計算し最適の符
    号化信号（ＳＣＯＤ）を出力する該符号器を決定するＳ
    ／Ｎ評価手段（２）と、 該音声入力信号（ＳＩＮ）および該符号化手段（１）か
    らの復号化信号（ＳＤＥＣ）に基づいて、雑音が一定に
    なるビットレートの符号化信号（ＳＣＯＤ）を出力する
    該当符号器を決定する雑音評価手段（３）と、 該音声入力信号（ＳＩＮ）のレベルに応じて、最適のビ
    ットレートの符号化信号が選択されるように、該Ｓ／Ｎ
    評価手段（２）または該雑音評価手段（３）のいずれか
    の決定信号を用いるかを決定する評価決定手段（４）と
    、 該符号化手段（１）からの符号化信号（ＳＣＯＤ）を入
    力し、該評価決定手段（４）の決定に基づいた該Ｓ／Ｎ
    評価手段（２）または該雑音評価手段（３）のいずれか
    の決定信号に応じた最適の符号器の符号化信号（ＳＣＯ
    Ｄ）を選択して出力する、信号選択手段（５）と を備えた、可変レート音声信号符号化方式。 ２、前記評価決定手段（４）は前記音声入力信号（ＳＩ
    Ｎ）の電力、前記Ｓ／Ｎ評価手段（２）は前記音声入力
    信号（ＳＩＮ）と前記復号化信号（ＳＤＥＣ）との差の
    電力と前記音声入力信号の電力との比、および前記雑音
    評価手段（３）は前記音声入力信号（ＳＩＮ）と前記復
    号化信号（ＳＤＥＣ）との差の電力、に基づいてそれぞ
    れ前記決定を行う、請求項１記載の可変レート音声信号
    符号化方式。
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