JPH07154268A - 帯域分割符号化装置 - Google Patents
帯域分割符号化装置Info
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- JPH07154268A JPH07154268A JP5298229A JP29822993A JPH07154268A JP H07154268 A JPH07154268 A JP H07154268A JP 5298229 A JP5298229 A JP 5298229A JP 29822993 A JP29822993 A JP 29822993A JP H07154268 A JPH07154268 A JP H07154268A
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- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 10
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 8
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 音声信号の電力を２の２σ乗に量子化した時
のσの値を用いて正規化するときの量子化歪を抑える。 【構成】 音声信号等のデジタル信号を複数の帯域に分
割する帯域分割フィルタと１、該フィルタ１の出力のブ
ロック毎の電力を求める電力算出手段２と、該電力算出
手段２で求めた電力を２の２σ乗の形に量子化する電力
量子化手段３と、該電力量子化手段３で得られたσを用
いて前記フィルタ１の出力を正規化する正規化手段４
と、前記σを用いて前記フィルタ１の出力を正規化した
際の予想される誤差分の補正を施された量子化表を用い
て前記正規化手段４の出力を量子化する信号符号化手段
６とよりなる。
のσの値を用いて正規化するときの量子化歪を抑える。 【構成】 音声信号等のデジタル信号を複数の帯域に分
割する帯域分割フィルタと１、該フィルタ１の出力のブ
ロック毎の電力を求める電力算出手段２と、該電力算出
手段２で求めた電力を２の２σ乗の形に量子化する電力
量子化手段３と、該電力量子化手段３で得られたσを用
いて前記フィルタ１の出力を正規化する正規化手段４
と、前記σを用いて前記フィルタ１の出力を正規化した
際の予想される誤差分の補正を施された量子化表を用い
て前記正規化手段４の出力を量子化する信号符号化手段
６とよりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音声ＩＣレコーダ等に用
いられるデジタルの音声信号を符号化する帯域分割符号
化装置に関する。
いられるデジタルの音声信号を符号化する帯域分割符号
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりデジタルの音声信号を圧縮符号
化する際、いくつかのサブバンドに分割して符号化する
方法が一般的である。
化する際、いくつかのサブバンドに分割して符号化する
方法が一般的である。
【０００３】例えば本発明者が先に提案した特願平５−
１３４５６１号の明細書及び図面には、符号化部におい
て入力されたデジタルの音声信号をまず帯域分割フィル
タ群（ＢＰＦ：Band Path Filter）によって分割し、分
割したデジタルの音声信号の各々をフィルタの通過帯域
の中心周波数だけ下に周波数シフトし、そこで低域通過
フィルタを通して低周波信号に変換し、それを帯域通過
フィルタの帯域幅から決まる標本化周波数でダウンサン
プリングしてその結果をブロック毎の前向き適応ＰＣＭ
（Pulse Code Modulation ）で量子化するものが開示さ
れている。
１３４５６１号の明細書及び図面には、符号化部におい
て入力されたデジタルの音声信号をまず帯域分割フィル
タ群（ＢＰＦ：Band Path Filter）によって分割し、分
割したデジタルの音声信号の各々をフィルタの通過帯域
の中心周波数だけ下に周波数シフトし、そこで低域通過
フィルタを通して低周波信号に変換し、それを帯域通過
フィルタの帯域幅から決まる標本化周波数でダウンサン
プリングしてその結果をブロック毎の前向き適応ＰＣＭ
（Pulse Code Modulation ）で量子化するものが開示さ
れている。
【０００４】そしてこの提案によると、復号化部では各
帯域毎に上記の操作とは逆の操作をして各帯域毎の帯域
通過信号を作成し、これらを足し合わせて出力音声波形
とする。
帯域毎に上記の操作とは逆の操作をして各帯域毎の帯域
通過信号を作成し、これらを足し合わせて出力音声波形
とする。
【０００５】斯かる方式の利点としては、 （１）帯域毎にビット配分を効率よく行うことが容易に
できる （２）各帯域の量子化誤差はその帯域の信号のみに関係
し、該帯域の電力が小さい場合は例え量子化歪みが多く
ても全体の信号から見ると僅かな誤差でしかない （３）各帯域の量子化誤差は理想的には白色雑音となり
周波数スペクトル的に広く拡がり、その一部しかその帯
域に落ちない 等が上げられる。
できる （２）各帯域の量子化誤差はその帯域の信号のみに関係
し、該帯域の電力が小さい場合は例え量子化歪みが多く
ても全体の信号から見ると僅かな誤差でしかない （３）各帯域の量子化誤差は理想的には白色雑音となり
周波数スペクトル的に広く拡がり、その一部しかその帯
域に落ちない 等が上げられる。
【０００６】また上記（１）（２）の利点より、各帯域
に割り当てられる１サンプル当たりのビット数をその帯
域の信号の電力に応じて適応的に変化させていくことが
望ましいが、この場合は数１に従って分割するのが最も
適当（波形歪が最小になる）とされていた。
に割り当てられる１サンプル当たりのビット数をその帯
域の信号の電力に応じて適応的に変化させていくことが
望ましいが、この場合は数１に従って分割するのが最も
適当（波形歪が最小になる）とされていた。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここでブロック毎に求めた電力を２の２σ
乗の形に量子化すれば前記数１は、
乗の形に量子化すれば前記数１は、
【０００９】
【数２】
【００１０】となる。また例えばＷi=1/4 、Ｎ＝４とす
ると前記数２は、
ると前記数２は、
【００１１】
【数３】
【００１２】となる。ところで、音声波形のサンプル
値、またはその差分値の分布はガンマ分布やラプラス分
布によい近似を示す。従って先に述べたブロック毎の音
声信号を前向き適応ＰＣＭで量子化する場合はガンマ分
布やラプラス分布に対して最適な量子化表を用いればよ
いが、そのためには音声信号を電力が１になるように正
規化しなければならない。
値、またはその差分値の分布はガンマ分布やラプラス分
布によい近似を示す。従って先に述べたブロック毎の音
声信号を前向き適応ＰＣＭで量子化する場合はガンマ分
布やラプラス分布に対して最適な量子化表を用いればよ
いが、そのためには音声信号を電力が１になるように正
規化しなければならない。
【００１３】しかしながら電力を２の２σ乗の形に量子
化し、そのσの値を使うと正確に正規化することができ
ないので、この時に量子化歪が増加するという問題点が
あった。
化し、そのσの値を使うと正確に正規化することができ
ないので、この時に量子化歪が増加するという問題点が
あった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のように
音声信号を前向き適応ＰＣＭで量子化する場合はガンマ
分布やラプラス分布に対して最適な量子化表を用いれば
よいが、そのためには音声信号をその電力が１になるよ
うに正規化しなければならない。
音声信号を前向き適応ＰＣＭで量子化する場合はガンマ
分布やラプラス分布に対して最適な量子化表を用いれば
よいが、そのためには音声信号をその電力が１になるよ
うに正規化しなければならない。
【００１５】しかしながら音声信号の電力を２の２σ乗
の形に量子化し、そのσを使って正規化すると実際には
１よりも大きくなって正確に正規化できないので、その
時にはそのままガンマ分布やラプラス分布に対して最適
な量子化表を用いれば量子化歪が増加するという問題点
があった。本発明は斯かる従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、音声信号の電力を２の２σ乗に量子
化した時のσの値を用いて正規化するときの量子化歪を
抑えることを目的とする。
の形に量子化し、そのσを使って正規化すると実際には
１よりも大きくなって正確に正規化できないので、その
時にはそのままガンマ分布やラプラス分布に対して最適
な量子化表を用いれば量子化歪が増加するという問題点
があった。本発明は斯かる従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、音声信号の電力を２の２σ乗に量子
化した時のσの値を用いて正規化するときの量子化歪を
抑えることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、音声信号等の
デジタル信号を複数の帯域に分割する帯域分割フィルタ
と、該フィルタの出力のブロック毎の電力を求める電力
算出手段と、該電力算出手段で求めた電力を２の２σ乗
の形に量子化する電力量子化手段と、該電力量子化手段
で得られたσを用いて前記フィルタの出力を正規化する
正規化手段と、前記σを用いて前記フィルタの出力を正
規化した際の予想される誤差分の補正を施された量子化
表を用いて前記正規化手段の出力を量子化する信号符号
化手段とよりなる。
デジタル信号を複数の帯域に分割する帯域分割フィルタ
と、該フィルタの出力のブロック毎の電力を求める電力
算出手段と、該電力算出手段で求めた電力を２の２σ乗
の形に量子化する電力量子化手段と、該電力量子化手段
で得られたσを用いて前記フィルタの出力を正規化する
正規化手段と、前記σを用いて前記フィルタの出力を正
規化した際の予想される誤差分の補正を施された量子化
表を用いて前記正規化手段の出力を量子化する信号符号
化手段とよりなる。
【００１７】
【作用】上記構成のように、音声信号の電力を２の２σ
乗に量子化し、そのσの値を使って電力を正規化した際
の誤差分で量子化表を予め補正しておけば、音声信号を
前向き適応ＰＣＭで量子化する場合の量子化誤差が減少
する。
乗に量子化し、そのσの値を使って電力を正規化した際
の誤差分で量子化表を予め補正しておけば、音声信号を
前向き適応ＰＣＭで量子化する場合の量子化誤差が減少
する。
【００１８】
【実施例】以下本発明の帯域圧縮符号化装置をその一実
施例について図面に基づいて詳細に説明する。図１は帯
域圧縮符号化装置の機能ブロック図を示し、１はバンド
パスフィルタであり、入力音声を２段のＱＭＦ（Quadra
ture Mirror Filter）を用いて４つの帯域に分割すると
共に該バンドパスフィルタ１の出力をベースバンドに落
とすものである。
施例について図面に基づいて詳細に説明する。図１は帯
域圧縮符号化装置の機能ブロック図を示し、１はバンド
パスフィルタであり、入力音声を２段のＱＭＦ（Quadra
ture Mirror Filter）を用いて４つの帯域に分割すると
共に該バンドパスフィルタ１の出力をベースバンドに落
とすものである。
【００１９】２は上記のように各帯域毎に帯域分割され
た音声を数サンプル（例えば１２８サンプル）毎にブロ
ックにまとめ、そのブロック内の電力を計算する電力算
出手段である。３は前記電力算出手段２で計算された電
力を２の２σ乗に量子化する電力量子化手段であり、実
際には計算された電力を２進数で表し、表された２進数
表現での値の最も左に１の立っているところを探し、そ
れが右端から何ビット目であるかを調べ、そのビット値
から１を引き、さらに２で割ることによって、各帯域毎
のσi を求めるものである。
た音声を数サンプル（例えば１２８サンプル）毎にブロ
ックにまとめ、そのブロック内の電力を計算する電力算
出手段である。３は前記電力算出手段２で計算された電
力を２の２σ乗に量子化する電力量子化手段であり、実
際には計算された電力を２進数で表し、表された２進数
表現での値の最も左に１の立っているところを探し、そ
れが右端から何ビット目であるかを調べ、そのビット値
から１を引き、さらに２で割ることによって、各帯域毎
のσi を求めるものである。
【００２０】４は前記電力量子化手段３にて量子化され
た１ブロック内の電力が１になるように正規化する正規
化手段である。この正規化手段４によってダイナミック
レンジの広いデジタルの音声信号に対して精度良く量子
化することが可能となる。５は後述する各帯域の信号符
号化手段６で用いる量子化ビット数を割り当てる量子化
ビット数制御部であり、前記各帯域のσの値を用いて前
記数３を用いて割り当てるものである。
た１ブロック内の電力が１になるように正規化する正規
化手段である。この正規化手段４によってダイナミック
レンジの広いデジタルの音声信号に対して精度良く量子
化することが可能となる。５は後述する各帯域の信号符
号化手段６で用いる量子化ビット数を割り当てる量子化
ビット数制御部であり、前記各帯域のσの値を用いて前
記数３を用いて割り当てるものである。
【００２１】そして信号符号化手段６は、前記量子化ビ
ット数制御部５で割り当てられた量子化ビット数に応じ
て、前記正規化手段４で正規化された信号を、予め予想
される正規化誤差で補正を施した量子化表を用いて、適
応量子化するものである。７は前記信号符号化手段６に
よって符号化された各帯域の符号及び補助情報σ i を多
重化して一つの信号とするマルチプレクサである。
ット数制御部５で割り当てられた量子化ビット数に応じ
て、前記正規化手段４で正規化された信号を、予め予想
される正規化誤差で補正を施した量子化表を用いて、適
応量子化するものである。７は前記信号符号化手段６に
よって符号化された各帯域の符号及び補助情報σ i を多
重化して一つの信号とするマルチプレクサである。
【００２２】このように前記１〜７までの各手段によっ
て音声信号の符号化部が構成される。一方音声信号の復
号下部は、前記マルチプレクサ７からの信号を各帯域毎
の符号及び補助情報σi に分割するデマルチプレクサ８
と、前記量子化ビット数制御部５と同様にビット割り当
てを計算する逆量子化ビット数制御部９と、各帯域の量
子化された符号を復号化する信号復号化手段１０と、符
号化部で求めておいたσの値を用いて正規化されている
音声信号を復元する逆正規化手段１１と、帯域分割され
てダウンサンプリングされている信号をアップサンプリ
ングするとともに帯域結合する復号化側のバンドパスフ
ィルタ１２とより構成される。
て音声信号の符号化部が構成される。一方音声信号の復
号下部は、前記マルチプレクサ７からの信号を各帯域毎
の符号及び補助情報σi に分割するデマルチプレクサ８
と、前記量子化ビット数制御部５と同様にビット割り当
てを計算する逆量子化ビット数制御部９と、各帯域の量
子化された符号を復号化する信号復号化手段１０と、符
号化部で求めておいたσの値を用いて正規化されている
音声信号を復元する逆正規化手段１１と、帯域分割され
てダウンサンプリングされている信号をアップサンプリ
ングするとともに帯域結合する復号化側のバンドパスフ
ィルタ１２とより構成される。
【００２３】上記の構成を有する帯域分割符号化装置の
動作を説明すると、まず入力されるどんな音声に対して
も前記バンドパスフィルタ１で帯域分割を行い、電力算
出手段２によって各帯域の電力を求め、電力量子化手段
３で求めた電力を２の２σ乗に量子化する。そして得ら
れたσの値に基づいて各帯域に割り当てる量子化ビット
数を量子化ビット数制御部５にて適応的に制御する。と
ころで電力をσの値に基づいて正規化手段４で正規化し
たために正規化手段４の出力は誤差を含んでいるが、予
め予想される正規化誤差分で補正を施した量子化表を用
いて信号量子化手段６により量子化を行うことにより最
適な量子化が行える。
動作を説明すると、まず入力されるどんな音声に対して
も前記バンドパスフィルタ１で帯域分割を行い、電力算
出手段２によって各帯域の電力を求め、電力量子化手段
３で求めた電力を２の２σ乗に量子化する。そして得ら
れたσの値に基づいて各帯域に割り当てる量子化ビット
数を量子化ビット数制御部５にて適応的に制御する。と
ころで電力をσの値に基づいて正規化手段４で正規化し
たために正規化手段４の出力は誤差を含んでいるが、予
め予想される正規化誤差分で補正を施した量子化表を用
いて信号量子化手段６により量子化を行うことにより最
適な量子化が行える。
【００２４】さらにこれらの動作と逆の動作により量子
化された信号をもとのデジタル音声信号に復号する。前
記量子化表について以下に具体例を挙げる。表５〜表８
は１ｂｉｔ〜４ｂｉｔで夫々量子化を行う際の入力音声
信号の分散が１でラプラス分布に対する最適量子化表を
示すものである。各表の左側はステップ幅の絶対値、右
側はそのステップ幅の範囲に入った信号を再生する時の
値を示すものである。そして表１〜表４は表５〜表８と
同様の量子化を行う際の、上述の如く予め予測される正
規化誤差分で補正を施した最適量子化表である。これら
の表から１ｂｉｔ〜４ｂｉｔのどれで符号化する場合で
も正規化手段４に誤差が含まれており、本発明の補正さ
れた量子化表を用いればこの誤差を最小限に抑える量子
化歪を減少させることが可能となると言える。
化された信号をもとのデジタル音声信号に復号する。前
記量子化表について以下に具体例を挙げる。表５〜表８
は１ｂｉｔ〜４ｂｉｔで夫々量子化を行う際の入力音声
信号の分散が１でラプラス分布に対する最適量子化表を
示すものである。各表の左側はステップ幅の絶対値、右
側はそのステップ幅の範囲に入った信号を再生する時の
値を示すものである。そして表１〜表４は表５〜表８と
同様の量子化を行う際の、上述の如く予め予測される正
規化誤差分で補正を施した最適量子化表である。これら
の表から１ｂｉｔ〜４ｂｉｔのどれで符号化する場合で
も正規化手段４に誤差が含まれており、本発明の補正さ
れた量子化表を用いればこの誤差を最小限に抑える量子
化歪を減少させることが可能となると言える。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】
【００３０】
【表６】
【００３１】
【表７】
【００３２】
【表８】
【００３３】
【発明の効果】以上の説明の如く本発明によれば、デジ
タルの音声信号を帯域分割符号化する際に各帯域毎の電
力を求め、その値を２の２σ乗の形に量子化することに
より、各帯域に割り当てる量子化ビット数を適応的に制
御することが可能となる。
タルの音声信号を帯域分割符号化する際に各帯域毎の電
力を求め、その値を２の２σ乗の形に量子化することに
より、各帯域に割り当てる量子化ビット数を適応的に制
御することが可能となる。
【００３４】またσの値に基づいて正規化したことによ
り誤差を含んだ信号を予め予想される正規化誤差分で補
正を施した量子化表を用いて信号を適応量子化すること
により量子化歪を軽減することができる。従ってどんな
音声に対しても最適に符号化を行うことが可能となる効
果が期待できる。
り誤差を含んだ信号を予め予想される正規化誤差分で補
正を施した量子化表を用いて信号を適応量子化すること
により量子化歪を軽減することができる。従ってどんな
音声に対しても最適に符号化を行うことが可能となる効
果が期待できる。
【図１】図１は本発明の帯域分割符号化装置の一実施例
の構成を示す機能ブロック図である。
の構成を示す機能ブロック図である。
１、１２ バンドパスフィルタ ２ 電力算出手段 ３ 電力量子化手段 ４ 正規化手段 ５ 量子化ビット数制御手段 ６ 信号符号化手段 ７ マルチプレクサ ８ デマルチプレクサ ９ 復号化ビット数制御手段 １０ 信号復号化手段 １１ 逆正規化手段
Claims (1)
- 【請求項１】 音声信号等のデジタル信号を複数の帯域
に分割する帯域分割フィルタと、該フィルタの出力のブ
ロック毎の電力を求める電力算出手段と、該電力算出手
段で求めた電力を２の２σ乗の形に量子化する電力量子
化手段と、該電力量子化手段で得られたσを用いて前記
フィルタの出力を正規化する正規化手段と、前記σを用
いて前記フィルタの出力を正規化した際の予想される誤
差分の補正を施された量子化表を用いて前記正規化手段
の出力を量子化する信号符号化手段とよりなる帯域分割
符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05298229A JP3108259B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 帯域分割符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05298229A JP3108259B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 帯域分割符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154268A true JPH07154268A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3108259B2 JP3108259B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=17856908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05298229A Expired - Fee Related JP3108259B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 帯域分割符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108259B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009288561A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 音声符号化装置、音声復号装置、及びプログラム |
| JP2009288560A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 音声符号化装置、音声復号装置、及びプログラム |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP05298229A patent/JP3108259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009288561A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 音声符号化装置、音声復号装置、及びプログラム |
| JP2009288560A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 音声符号化装置、音声復号装置、及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3108259B2 (ja) | 2000-11-13 |
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