JPH0519789A

JPH0519789A - 音声符号化装置

Info

Publication number: JPH0519789A
Application number: JP3171445A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Koyama; 山元昭児
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-01-29
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3325277B2

Abstract

(57)【要約】【目的】音声再生時のアドレッシングを容易にすると
共に自然な音声再生を可能とする。【構成】入力音声信号の無音部分を検出して無音検出
信号を出力する無音検出手段と、前記無音検出信号出力
中のクロック数を計数してカウンタ値を出力する無音カ
ウンタと、前記無音検出信号が出力されないときの入力
音声信号の有音部分を符号化音声信号とすると共に、前
記無音検出信号出力中は無音符号を発生する、符号化手
段と、前記符号化手段からの符号化音声信号および無音
符号と前記無音カウンタ手段からのカウンタ値とを格納
するメモリと、前記カウンタ値が予め定めた基準値を越
えたときは前記メモリのアドレスの歩進を停止させ、前
記カウンタ値が前記基準値を越えないときは前記アドレ
スを歩進させる、アドレス発生手段と、を備えるものと
して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声符号化装置に関
し、特に、無音部分の符号化に着目した音声符号化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、音声信号を符号化する場合、高効
率で符号化するために、無音部分の処理について特別な
処理を行なってきた。

【０００３】例えば、音声のない無音区間を符号化する
に当って、単位時間当りの符号化ビット数の少ない低ビ
ットレートで符号化する、いわゆる、アダプティブな方
式はその一つである。これは、例えば以下のようなもの
である。即ち、図５のタイミングチャートに示すよう
に、時間ｔの経過と共に順次入力される音声符号のｎフ
レームからｎ＋７フレームまでを低メモリアドレスから
高メモリアドレスに向かって順次符号化するとする。ｎ
＋３フレームからｎ＋５フレームまでの間は無音区間で
ある。このため、これらの区間は低ビットレートで符号
化することにより、通常の音声部分の符号化に対して、
圧縮率を１／ｋにしている。

【０００４】一方、音声のない無音区間を全く符号化し
ないという、ランレングス的な符号化も知られている。
これは、以下のようなものである。即ち、図６のタイム
チャートに示すように、時間ｔの経過と共に入力される
音声波形Ｗのなかで、同図（ａ）に示すように、ある閾
値ＴＨ以上のｎ＋１区間、ｎ＋３区間のみを符号化の対
象とし、閾値ＴＨ以下のｎ区間、ｎ＋２区間は全く符号
化の対象としない。そして、同図（ｂ）に示すように、
音声のあるｎ＋１区間、ｎ＋３区間のみをつなげて符号
化するという方式である。

【０００５】従来の音声符号化装置は以上のいずれかの
方法により、符号化効率を高めてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】無音区間を音声区間に
比べて低ビットレートで符号化する第１の方式の場合、
音声区間と無音区間の単位時間当りのメモリ量が異な
る。そのため、復号化時にスキップ等の特殊再生を行な
うと、符号化されたデータを音声か否かで単位時間当り
のアドレススキップ量が異なってくる。そのため、スキ
ップ時のアドレッシングの計算を行なう場合、メモリ内
容を一旦読み出す必要がある。これにより、回路規模が
大きくなり、演算時間も増大するという問題点がある。

【０００７】一方、無音区間を全く符号化しないという
第２の方式の場合、無音区間のデータが全く欠落してい
る。このため、復号化した音声を再生すると、無音区間
が欠落した再生音となる。このため、録音時の音声の忠
実な再生ができず、不自然な再生音になってしまうとい
う問題がある。

【０００８】以上のように、従来の音声符号化では、音
声の復号化時に処理が複雑になったり、再生音が不自然
になったりするという問題がある。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、音声再生時のアドレッシングを容易にする
と共に自然な音声再生を可能とすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の音声符号
化装置は、入力音声信号の無音部分を検出して無音検出
信号を出力する無音検出手段と、前記無音検出信号出力
中のクロック数を計数してカウンタ値を出力する無音カ
ウンタと、前記無音検出信号が出力されないときの入力
音声信号の有音部分を符号化音声信号とすると共に、前
記無音検出信号出力中は無音符号を発生する、符号化手
段と、前記符号化手段からの符号化音声信号および無音
符号と前記無音カウンタ手段からのカウンタ値とを格納
するメモリと、前記カウンタ値が予め定めた基準値を超
えたときは前記メモリのアドレスの歩進を停止させ、前
記カウンタ値が前記基準値を超えないときは前記アドレ
スを歩進させる、アドレス発生手段とを備えるものとし
て構成される。

【００１１】本発明の第２の音声符号化装置は、前記第
１の装置において、前記アドレス発生手段は、前記カウ
ンタ値が前記基準値を超えたときには、前記メモリのア
ドレスの歩進を停止させるだけでなく、前記アドレスを
前記無音検出信号の出力開始時点のアドレスまで戻す機
能を有するものとして構成されているものとして構成さ
れる。

【００１２】本発明の第３の音声符号化装置は、前記第
１又は第２の装置において、前記アドレス発生手段は、
無音部分のフレーム長と有音部分のフレーム長とが等し
くなるようにアドレッシングするものとして構成され
る。

【００１３】

【作用】入力音声信号の無音部分が無音検出手段で検出
される。無音部分が所定の長さよりも長いと判断された
ときには、符号化手段からの無音符号がメモリに格納さ
れる。ただし、このときからアドレス発生手段はアドレ
スの歩進を停止する。この後、入力音声手段の音声部分
が入力すると、アドレスの歩進が再開する。そして、そ
の音声部分が符号化音声信号としてメモリに格納され
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る音声符号
化装置のブロック図である。図１に示すように、無音検
出部１は、音声信号Ｓ１から無音部を検出する。この検
出フレーム数は、無音カウンタ２によってカウントされ
る。音声符号化部４は、音声信号Ｓ１の中の符号化対象
となる音声を符号化する。つまり、音声符号化部４は、
音声部はそのまま符号化し、無音部は圧縮して無音カウ
ンタ２からのカウント値と共にデータ出力する。音声符
号化部４からのデータは、符号蓄積用メモリ５に記録さ
れる。この記録に使われるメモリアドレスＡｍは、アド
レス発生器３が無音カウンタ２からのカウント信号に基
づいて発生する。

【００１６】図２は、図１の無音検出部１の一例を示す
ブロック図である。図２に示すように、検波器１１は入
力された音声信号Ｓ１を検波する。この場合の検波方式
としては、絶対値検波や２乗検波等の方式がとられる。
検波器１１で検波された信号は、ローパスフィルタ１２
で平滑された後、比較器１３で固定閾値θ１と比較され
る。そして、固定閾値θ１よりも小さい信号の区間につ
いては、無音検出信号Ｓ２が出力される。

【００１７】図３は、図１の無音カウンタ２の一例を示
すブロック図である。図３に示すように、無音カウンタ
２はクロックＣ１ｋ１によりカウント動作し、無音検出
信号Ｓ２により同期リセットされる。カウンタ値θｎ
が、無音カウンタ２から出力される。

【００１８】図４は、図１のアドレス発生器３の一例を
示すブロック図である。図４に示すように、比較器３１
は、無音カウンタ２からのカウンタ値θｎと固定閾値θ
２を比較し、その結果を出力する。論理ゲート３６は、
この比較結果とクロックＣｌｋ２とのナンド論理をと
り、アドレスレジスタ３２にストローブ信号を与える。
インクリメント部３３は、アドレスレジスタ３２の出力
データを入力し、そのデータに＋１したデータをメモリ
アドレスＡｍとして出力する。減算器３４は、アドレス
レジスタ３２の出力データを入力し、そのデータからデ
ータＤを減算した値をメモリアドレスＡｍとして出力す
る。切替器３５は、比較器３１からの出力に基づいて、
インクリメント部３３の出力と減算器３４の出力とのう
ちのいずれかのデータを切り替え出力し、アドレスレジ
スタ３２に与える。

【００１９】比較器３１の出力は、符号蓄積用メモリ５
に対するライト信号ＷＲとしても用いられる。

【００２０】以上述べたような構成において、次にその
動作を図７のタイミングチャートにしたがって説明す
る。ちなみに、図７（ａ）は入力される音声波形Ｗ、
（ｂ）は無音検出部１による無音検出信号、（ｃ）は無
音カウンタ２のカウンタ値、（ｄ）はアドレス発生器３
における比較器３１の出力であるライト信号ＷＲ、
（ｅ）はアドレス発生器３のアドレスレジスタ３２のカ
ウント値、（ｆ）はアドレスレジスタ３２のストローブ
信号をそれぞれ示すものである。

【００２１】先ず、音声信号Ｓ１が入力され、音声波形
Ｗが固定閾値θ１を上回っているとする。この場合は、
無音検出部１が無音を検出しない。このため、音声符号
化部４は、音声信号Ｓ１を符号化し、符号蓄積用メモリ
５に符号化データとして書き込む。この時、アドレスレ
ジスタ３２には、切替器３５を通じて、インクリメント
部３３の出力データが与えられる。このため、クロック
ＣＬＫ２に基づいてアドレスは順次インクリメントさ
れ、符号蓄積用メモリ５には順次符号化データが書き込
まれる。このとき、無音カウンタ２のカウント値は
“０”のままで歩進しない。

【００２２】一方、音声信号Ｓ１が入力され、音声波形
Ｗが固定閾値θ１以下とする。この場合、無音検出部１
からは、図７（ｂ）に示すように無音検出信号Ｓ２が出
力される。これにより、無音カウンタ２は、同図（ｃ）
に示すように、クロックＣＬＫ１のカウントを開始し、
カウンタ値θｎを出力する。このカウンタ値θｎが固定
閾値θ２に達すると、符号化圧縮すべきということが判
定される。この判定は、比較器３１で行われる。その結
果、同図７（ｄ）に示すように、比較器３１から、ライ
ト信号ＷＲと切替信号ＣＨが送出され、切替器３５が切
り替わる。切替器３５が切り替わると、図７（ｅ）に示
すように、アドレスレジスタ３２には、減算器３４によ
って、現在のアドレスｋよりデータＤだけ減算したアド
レス（ｋ−Ｄ）がセットされる。一方、図７（ｆ）に示
すように、論理ゲート３６に与えられていたクロックＣ
ｌＫ２がマスクされる。このため、アドレスレジスタ３
２はアドレス（ｋ−Ｄ）をキープすることになる。ちな
みに、ここでの減算データＤは、比較器３１に設定され
る固定閾値θ２に相当するデータに設定される。一方、
アドレス発生器３から、カウンタ値θｎが固定閾値θ２
を越えたことを示すライト信号ＷＲが出力されたとす
る。このときには、音声符号化部４は、音声信号Ｓ１の
符号化データの代わりに、無音マークを符号蓄積用メモ
リ５に書き込む。無音区間が続く限りアドレスレジスタ
３２はアドレス（ｋ−Ｄ）を保持する。無音カウンタ２
は無音区間のカウントを継続する。次に、音声信号Ｓ１
の音声波形Ｗが固定閾値θ１を越えると、無音検出部１
からの無音検出信号Ｓ２がなくなる。その結果、無音カ
ウンタ２はその時点のカウント値ｎのままでカウント動
作を停止し、次に同期リセットされてカウンタ値ｎを
“０”に戻す。これに先立って、音声符号化部４は、無
音カウンタ２のカウント値ｎを符号蓄積用メモリ５に記
録する。その結果、符号蓄積用メモリ５は、図９に示す
ように、（ａ）の状態までは音声符号化部４の符号化デ
ータを記録するが、無音カウンタ２のカウント値θｎが
固定閾値θ２に達すると無音と判定し、この時点で
（ｂ）に示すように、アドレスをデータＤだけ戻したメ
モリアドレスに無音マークを記録し、その後はアドレス
を進めずに、次に音声区間が始まった時点で無音カウン
タ２のカウンタ値θｎであるｎを記録する。

【００２３】さて、音声区間に戻り、カウンタ値θｎが
“０”に戻ることに伴い、カウンタ値θｎは固定閾値θ
２より小さくなる。このため、ライト信号ＷＲがなくな
り、切替器３５も減算器３４からインクリメント部３３
側に切り替わる。その結果、アドレスレジスタ３２は、
再び、クロックＣｌｋ２に同期してアドレス（ｋ−Ｄ）
から（ｋ−Ｄ＋１）とインクリメント動作を始める。こ
れにより符号蓄積用メモリ５には、音声符号化部４で符
号化された音声信号Ｓ１が順次書き込まれる。

【００２４】以上のようにして符号蓄積用メモリ５に書
き込まれた音声符号化データは、図１０に示すように、
無音区間で無音マークと無音区間フレーム数が無音デー
タフォーマットで記録され、音声区間では符号化音声デ
ータが音声データフォーマットで記録される。

【００２５】さて、以上のようなフォーマットで記録さ
れた符号化音声データを再生するには、音声データフォ
ーマット区間では符号蓄積用メモリ５のアドレスを進め
ながら符号化音声データをそのまま再生すればよい。一
方、無音データフォーマット区間では、無音マークによ
って無音フレームであることを検出し、その区間では符
号蓄積用メモリ５のアドレスを停止して、無音データを
再生し続ければよい。同時に、無音区間フレーム数をカ
ウントし、カウント値が一杯になった時点で符号蓄積用
メモリ５のアドレスを止めずに進めればよい。なお、無
音区間をスキップさせたければ符号蓄積用メモリ５のア
ドレスを止めずに進めればよい。なお、図１０に示すよ
うに、無音データフォーマットと音声データフォーマッ
トでデータサイズを同じにしておけば無音部と音声部で
アドレス制御を切り替える必要はない。

【００２６】なお、無音データフォーマットと音声デー
タフォーマットでデータサイズを同じにした場合、アド
レッシングが容易になり、高速サーチ、早送り、巻き戻
しなどの特殊再生を、データの内容を読み出す必要なく
実現することができる。

【００２７】以上のような構成によれば、連続無音区間
の長さに拘らずに無音区間は１フレームに圧縮されるの
で、無音区間が長ければ長い程データの圧縮率が高くな
る。今、音声区間と無音区間の比が１：ｕであるとす
る。図５のような圧縮方式をとって音声部に対して無音
部を１／ｋに圧縮した場合と比較してみる。図５のよう
な方式で実現できる圧縮率α１が、 α１＝（１＋ｕ）／｛１＋ｕ（１／ｋ）｝＝（１＋ｕ）・ｋ／（ｋ＋ｕ）となり、本実施例の方式では圧縮率α２が α２＝（１＋ｕ）／２となる。ｕ＞ｋであるとすると、 α１＜α２となり、本実施例の場合、無音区間が長ければ長い程、
データの圧縮率が高くなる。また、無音区間をスキップ
する場合も無音区間の展開をしなくて済むという利点が
ある。

【００２８】なお、図８は、アドレス発生器３のの構成
例を示す。同図８の構成と図４の構成の違いは、減算器
３４と切替器３５を省略した点にあり、構成が簡単にな
っている。無音区間を判別したときに、既に無音カウン
タ２は固定閾値θ２までカウントを進めている。しか
し、この例では、アドレスレジスタ３２のアドレスを元
に戻さずに単にストップさせるだけに留めている。その
結果、符号蓄積用メモリ５には、固定閾値θ２に対応す
るフレームだけ無音データが記録されてしまい、圧縮率
の点でも不利となる。しかし、回路構成が簡単でコスト
が安くなるという利点を有する。

【００２９】なお、上記実施例では、それぞれの構成要
素を個別の回路構成として示した。しかし、ソフトウェ
アにより制御されるマイクロコンピュータやディジタル
シグナルプロセッサを用いても同様の機能を実現するこ
とが可能である。また、カウンタ等もディジタル的なカ
ウントに代えて、積分器等のアナログ的な回路でも実現
可能である。また、上記実施例では、アドレスレジスタ
３２にアドレス値を与えるために、減算器３４とインク
リメント部３３の２つの回路の出力値を切替器３５で切
り替える構成を例示した。しかし、インクリメント部３
３と減算器３４を共通の演算器で構成し、切替器３５に
対する切り替え信号により演算値を切り替える構成とし
てもよい。

【００３０】なお、音声符号化装置４としては、ＰＣＭ
（パルスコードモジュレーション）、ＡＤＭ（アダプテ
ィブデルタモジュレーション）、ＡＤＰＣＭ（アダプテ
ィブヂッファレンシャルパルスコードモジュレーショ
ン）、ＡＰＣ−ＡＢ（アダプティブプレヂクティブコー
ディング−アダプティブビットアロケーション）等の各
種の符号化方式が適用可能である。また、音声符号化部
４に入力される音声信号Ｓ１は、アナログ信号でも、デ
ィジタル信号でもよい。

【００３１】また、符号蓄積用メモリ５としては、半導
体メモリはもちろん、磁気ディスクや磁気テープでもよ
く、データを記録できる媒体ならあらゆるものが適用可
能である。また、リアルタイムな記録を要求されなけれ
ば、もう少し低速のメモリが適用可能である。

【００３２】さらに、無音カウンタ２は、音声信号Ｓ１
の大きさが固定閾値θ１を越えた時点でリセットされる
が、固定閾値θ１を越えた時間が一定の時間を越えた場
合場合に無音カウンタ２をリセットするような構成とし
てもよい。また、無音カウンタ２は、アップカウンタに
限らず、ダウンカウンタとしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の実施例によ
れば、音声信号の無音区間をその長さに拘わらず一定の
長さのフレームに圧縮するようにしたので、無音区間が
長く続く場合の圧縮率を高めることが可能であり、また
再生を行なう場合のデータの取り扱いが容易で回路構成
が簡単になり、更に無音カウンターで一定時間以上無音
区間が続かないと無音と判定しないようにしたので再生
音声の品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の音声符号化装置のブロック
図。

【図２】図１の無音検出部の一例を示すブロック図。

【図３】図１の無音カウンタの一例を示すブロック図。

【図４】図１のアドレス発生器３の一例を示すブロック
図。

【図５】従来の音声の符号化方式の一例を示すタイミン
グチャート。

【図６】従来の音声の符号化方式の他の例を示すタイミ
ングチャート。

【図７】図１〜図４の回路の動作を説明するためのタイ
ミングチャート。

【図８】本発明の他の実施例の音声符号化装置の部分ブ
ロック図。

【図９】符号蓄積用メモリでの無音区間の記録状態の説
明図。

【図１０】符号蓄積用メモリへの記録フォーマットの説
明図。

【符号の説明】

１無音検出部２無音カウンタ３アドレス発生器４音声符号化部５符号蓄積用メモリ１１検波器１２ローパスフィルタ１３比較器３１比較器３２アドレスレジスタ３３インクリメント部３４減算器３５切替器３６論理ゲート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力音声信号の無音部分を検出して無音検
出信号を出力する無音検出手段と、前記無音検出信号出力中のクロック数を計数してカウン
タ値を出力する無音カウンタと、前記無音検出信号が出力されないときの入力音声信号の
有音部分を符号化音声信号とすると共に、前記無音検出
信号出力中は無音符号を発生する、符号化手段と、前記符号化手段からの符号化音声信号および無音符号と
前記無音カウンタ手段からのカウンタ値とを格納するメ
モリと、前記カウンタ値が予め定めた基準値を超えたときは前記
メモリのアドレスの歩進を停止させ、前記カウンタ値が
前記基準値を超えないときは前記アドレスを歩進させ
る、アドレス発生手段と、を備えることを特徴とする音声符号化装置。
【請求項２】前記アドレス発生手段は、前記カウンタ値
が前記基準値を超えたときには、前記メモリのアドレス
の歩進を停止させるだけでなく、前記アドレスを前記無
音検出信号の出力開始時点のアドレスまで戻す機能を有
するものとして構成されている、請求項２記載の装置。
【請求項３】前記アドレス発生手段は、無音部分のフレ
ーム長と有音部分のフレーム長とが等しくなるようにア
ドレッシングする、請求項１又は２記載の装置。