JPH03148929A - 適応変換符号化復号方法及び装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は音楽やオーディオ等のディジタル信号の適応変
換符号化技術に関する。

（従来の技術） 音声や音楽等のオーディオ信号を高能率に符号化する一
方法に変換符号化方法［ＡＴＣ］がある。この方法の概
説としてはアイイーイーイー・トランザクションズ、オ
ン、エイニスエスピー（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯ
ＮＳ　ＯＮ　ＡＳＳＰ）２７巻１号、１９７９年、８９
−９５ページに詳しい。以下に、ＡＴＣの概要をこの文
献に従って簡単に説明する。

第３図は、ＡＴＣの−構成例を示したブロック図である
。１１は入力端子、１２は離散線形変換回路、１３は量
子化器、１４は多重化回路、１５は間引き回路、１６は
量子化器、１７はビット割当回路、１８は補間回路、１
９は逆量子化器、２０は送信端子、２１は受信端子、２
２は分離回路、２３は逆量子化器、２４はビット割当回
路、２５は補間回路、２６は逆量子化器、２７は離散線
形逆変換回路、２８は出力端子である。

符号化側では、入力端子１１から入力されたディジタル
信号は離散線形変換回路１２に供給される。

離散線形変換回路１２では予め定められた整数Ｎ個の入
力ディジタル信号に対してＮ点離散線形変換が施される
。Ｎはブロック長と呼ばれる。このＮ点離散線形変換と
しては、離散フリーエ変換（ＤＦｒ）、離散コサイン変
換（ＤＣＴ）等が用いられる。離散線形変換回路１２の
出力である総数Ｎの変換係数は後述するビット割当に従
って量子化器１３でそれぞれ量子化され、多重化回路１
４へ供給される。多重化回路１４では、量子化器１３か
ら供給される量子化された変換係数と後述する量子化器
１６の出力信号を多重化し、送信端子２０から送信する
。

復号側では、受信端子２１から受信した多重化された信
号を分離回路２２で分離し、量子化器１３の出力信号は
逆量子化器２３に、量子化器１６の出力信号は逆量子化
器２６に供給する。逆量子化器２３では、後述するビッ
ト割当に従って逆量子化をおこなう。線形逆変換回路２
７は、再生された変換係数を−再び総数Ｎ個の時間領域
の信号サンプルに変換し、出力端子２８から出力する。

ビット割当方法には、いくつかの種類があるが、ここで
はアイイーイーイー・トランザクションズ・オン・エイ
ニスエスピー（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ
　ＡＳＳＰ）２５巻４号、１９７７年、２９９−３０９
ページに述べられている方法を説明する。この方法は、
復号化側において逆量子化したときの量子化二乗誤差が
最小になるようするもので、補助情報量を削減するため
に変換係数を一度間引き、間引かれた残りの補間係数を
補間した値を用いてビット数の割当を行なう。

間引き回路１５では、離散線形変換器１２で得られたＮ
個の変換係数の二乗の値を計算し、整数値Ｍ毎（ＭはＮ
の約数）の平均値を代表値としてυＭの間引きを行なう
。得られたＬ個つまりＮ／Ｍ個の代表値は量子化器１６
でそれぞれ量子化され、多重化回路１４と逆量子化器１
９へ供給される。逆量子化器１９ではＬ個の代表値を再
生する。補間回路１８においては、Ｌ個の再生された代
表値からＮ個への補間、つまりＭ倍の補間をおこなう。

この補間は線形でおこなう場合と、２を底とする対数を
とった後対数領域でおこなう場合がある。ビット割当回
路１７では、補間された信号を用いて次式によりビット
割当を決定し、量子化器１３に供給する。

ＲＨ＝Ｒ＋０．５１ｏｇ２ｏｉ−０，５／Ｎ　　Σ１ｏ
ｇ２ｏｎ２（１）ｎ−１ ここで、川はｉ番目の変換係数に対する割当ビット数、
Ｒは１変換係数当りの平均割当ビット数、σ１２は補間
回路４６における補間で近似的に復元されたｉ番目変換
係数の二乗値である。式（１）を用いてビット割当を行
うことにより、量子化二乗誤差を最小にできる。

量子化器１６で得られたＬ個の間引かれた代表値は補助
情報として多重化回路１４、送信端子２０、受信端子２
１、分離回路２２を経て逆量子化器２６に供給される。

逆量子化器２６、補間回路２５、ビット数割当回路２４
は、既に説明した符号化側の逆量子化器１９、補間回路
１８、ビット数割当回路１７と構成が同−であり、全く
同様な逆量子化、補間及びビッド数最適化が行われる。

従って、量子化器１３と逆量子化器２３には、全く等し
いビット割当情報が得られ、符号化側と復号側で対応の
とれた量子化と逆量子化が行われる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の方法では、ブロック長Ｎはあらかじめ定められた
定数であり、ブロックの切りかたによっては入力信号を
周期数列とみなしたときに不連続点を生じ、Ｎ点離散線
形変換時に入力信号には含まれていない高周波成分が生
じる。変換符号化方法では、この高周波成分に対しても
ビットを割当てるので、本来の入力信号成分に割当てら
れるビット数が減少し、相対的に符号化品質が劣化する
。

本発明の目的はこのような従来の欠点を除去し、入力信
号からピッチを検出しピッチ長をブロック長として用い
Ｎ点離散線形変換時に入力信号には含まれていない高周
波成分の発生を抑え、符号化品質の劣化を防止する適応
変換符号化復号方法及び装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の適応変換符号化方法は音声や音楽等の入力ディ
ジタル信号をブロック単位に区切り、各ブロック毎に入
力ディジタル信号を線形変換して符号化する変換符号化
方法において、入力信号のピッチを検出し、前記ピッチ
に応じて１ブロックの大きさを変化させることを特徴と
する特ｖた、本発明の適応変換符号化方法は前記ピッチ
の検出において、検出するピッチの長さに制限範囲を持
ち、該ピッチの長さが制限範囲外の場合制限範囲の最小
値を１ブロックの大きさとして符号化をおこなうことを
特徴とする特 ｖた、本発明の適応変換復号方法は音声や音楽等の入力
ディジタル信号をブロック単位に区切り、各ブロック毎
に入力ディジタル信号を線形変換して符号化された信号
を復号する変換復号方法において、入力信号のピッチに
応じて復号における１ブロックの大きさを変化させるこ
とを特徴とする特 ｖた、本発明の適応変換符号化装置は音声や音楽等の入
力ディジタル信号を蓄積するバッファと、該バッファ内
の入力ディジタル信号のピッチを検出するピッチ検出器
と、前記ピッチ長と同数の入力ディジタル信号サンプル
をバッファから取り出し線形変換して符号化をおこなう
変換符号化回路と、変換符号化回路の出力符号と前記ピ
ッチ長を多重化し送信する多重化回路とから構成される
ことを特徴とする適応変換符号化装置。

また、本発明の適応変換符号化装置は前記ピッチ検出器
において、検出するピッチ長に制限範囲を設け該ピッチ
の長さが制限範囲外の場合制限範囲の最小値を出力する
ことを特徴とする特ｖた、本発明の適応変換復号装置は
受信した信号を請求項４に記載の変換符号化回路の出力
符号とピッチ長に分離する分離回路と、該ピッチ長の復
号信号を再生する変換復号回路とから構成されることを
特徴とする特 当力信号からピッチを検出しピッチ長をブロック長とし
て用いるので、離散線形変換時に入力信号には含まれて
いない高周波成分の発生を抑えることができ、この高周
波成分に割当てられるビット数が減少する。従って、本
来の入力信号成分に割当てられるビット数が相対的に増
加し、高品質に入力信号を符号化することができる。

また、検出するピッチ長に制限範囲を設けピッチの長さ
が制限範囲外の場合は制限範囲の最小値をブロック長Ｎ
として出力する機能をピッチ検出回路に付加することに
より、無音区間または入力信号成分が変化する過渡期も
符号化可能である。

（実施例） 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本発明の変換符号化部及び復号部は従来と同一であるの
で、異なった部分についてのみ説明をおこなう。

第１図は本発明を示す図である。１は入力端子、２はバ
ッファ、３はピッチ検出回路、４は変換符号化回路、５
は多重化回路、６は送信端子、７は受信端子、８は分離
回路、９は変換復号回路、１０は出力、端子である。

符号化側では、音声や音楽等のディジタル信号を入力端
子１より入力し、バッファ２で蓄積する。

ピッチ検出回路３は、バッファ２内の入力ディジタル信
号を用いてピッチを検出し、ピッチ長をブロック長とし
て出力する。

ピッチ検出方法はアイイーイーイー・トランザクション
ズ、オン・エイニスエスピー（ＩＥＥＥＴＲＡＮｇＡＣ
ＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＡＳＳＰ）２４巻５号、１９７６年
、３９９−４１８ページに詳しいが、一例としては自己
相関を用い、過去の入力ディジタル信号と現標本時間近
傍の入力ディジタル信号の自己相関を求め自己相関が最
も大きくなるときの時間差をピッチ長とする方法がある
。

変換符号化回路４はバッファ２よりブロック長Ｎの入力
ディジタル信号を取り込み、従来と同一の符号化方法で
符号化をおこなう。多重化装置６は変換符号化回路４の
出力の符号とブロック長Ｎを多重化して送信端子６から
送信する。

復号側では、受信端子７で受信した多重化符号を変換符
号化回路４の出力の符号とブロック長Ｎに分離する。変
換復号回路９は符号よりブロック長Ｎの信号を復号し、
出力端子１０から出力する。

ピッチ長は入力信号に応じて変化するが、無音区間や入
力信号成分が変化する過渡期等においてはピッチ長が検
出できない場合がある。このような場合を考慮するなら
ば、第１図のピッチ検出器３を第２図に示すピッチ検出
器３１とピッチ長制限回路３２に置き換えればよい。ピ
ッチ検出器３１は第１図のピッチ検出器３と同様にバッ
ファ２内の入力ディジタル信号を用いてピッチを検出す
る。ピッチ制限回路３２はピッチ長が制限範囲内の場合
はピッチ長をブロック長Ｎとして、ピッチ長が制限範囲
外の場合は無音区間または過渡期であると推定し制限範
囲の最小値をブロック長Ｎとして出力する。

（発明の効果） 以上詳細に述べたように、本発明によれば入力信号から
ピッチを検出しピッチ長をブロック長として用いるので
、変換符号化のＮ点離散線形変換時に入力信号には含ま
れていない高周波成分の発生を抑え、本来の入力信号成
分に応じてビットを割当てるので、高品質に入力信号を
符号化できる。

また、ピッチ長に制限範囲を設け制限範囲外の場合は過
渡期であると推定し制限範囲の最小値をブロック長Ｎと
して用いることにより、無音区間や入力信号成分が変化
する過渡期等も本符号化方法により符号化可能である。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の１実施例を示すブロック図、第２図は
ピッチ長に制限を加える一実施例を示すブロック図、第
３図は従来の変換符号化復号方法の例を示すブロック図
である。

図において、２・・・バッファ、３・・・ピッチ検出回
路、４・・・変換符号化回路、５・・・多重化回路、７
・・・分離回路、８・・・変換復号回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声や音楽等の入力ディジタル信号をブロック単
   位に区切り、各ブロック毎に入力ディジタル信号を線形
   変換して符号化する変換符号化方法において、入力信号
   のピッチを検出し、前記ピッチに応じて１ブロックの大
   きさを変化させることを特徴とする適応変換符号化方法
   。
2. （２）前記ピッチの検出において、検出するピッチの長
   さに制限範囲を設け、該ピッチの長さが制限範囲外の場
   合制限範囲の最小値を１ブロックの大きさとして符号化
   をおこなうことを特徴とする請求項１記載の適応変換符
   号化方法。
3. （３）音声や音楽等の入力ディジタル信号を入力信号の
   ピッチに応じて定められたブロックを単位に区切り、各
   ブロック毎に入力ディジタル信号を線形変換して符号化
   された信号と前記ブロック長とから構成される信号を復
   号する変換復号方法において、伝送されてきたブロック
   の大きさにもとづいて線形逆変換を行うことにより復号
   する特徴とする適応変換復号化方法。
4. （４）音声や音楽等の入力ディジタル信号を蓄積するバ
   ッファと、該バッファ内の入力ディジタル信号のピッチ
   を検出するピッチ検出器と、前記ピッチ長と同数の入力
   ディジタル信号サンプルをバッファから取り出し線形変
   換して符号化を行う変換符号化回路と、変換符号化回路
   の出力符号と前記ピッチ長を多重化し送信する多重化回
   路とから構成されることを特徴とする適応変換符号化装
   置。
5. （５）前記ピッチ検出器は、検出するピッチ長に制限範
   囲を設け該ピッチの長さが制限範囲外の場合制限範囲の
   最小値を出力することを特徴とする請求項４記載の適応
   変換符号化装置。
6. （６）線形変換された信号とこの線形変換のブロック長
   とが多重された信号を受信し、受信した信号を変換符号
   化回路の出力符号とブロック長に分離する分離回路と、
   該ピッチ長の復号信号を再生する変換復号回路とから構
   成されることを特徴とする適応変換復号装置。