JPH07199998A - 音声信号圧縮伸張装置 - Google Patents
音声信号圧縮伸張装置Info
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- JPH07199998A JPH07199998A JP5348550A JP34855093A JPH07199998A JP H07199998 A JPH07199998 A JP H07199998A JP 5348550 A JP5348550 A JP 5348550A JP 34855093 A JP34855093 A JP 34855093A JP H07199998 A JPH07199998 A JP H07199998A
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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
- 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
- G10L19/02—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
- G10L19/0208—Subband vocoders
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Abstract
(57)【要約】
【目的】メモリ容量を低減でき、高音側の劣化をあまり
させないでより長い時間音声情報を記録することができ
る音声信号圧縮伸張装置を提供することを目的とする。 【構成】音声信号を所定の周期tでA/D変換して高域
側と低域側の2つに分けて高域側を低い周波数側に音程
変換してA/D変換より低いサンプリングで行い、低域
側を間引きサンプリングしてサンプリング周波数を低減
してメモリに記憶するようにし、再生時に高域側は、高
い周波数側に音程変換して元に戻し、低域側は、複数回
同一データをサンプリングすることで、サンプリング周
波数を元に戻して再生するもの。
させないでより長い時間音声情報を記録することができ
る音声信号圧縮伸張装置を提供することを目的とする。 【構成】音声信号を所定の周期tでA/D変換して高域
側と低域側の2つに分けて高域側を低い周波数側に音程
変換してA/D変換より低いサンプリングで行い、低域
側を間引きサンプリングしてサンプリング周波数を低減
してメモリに記憶するようにし、再生時に高域側は、高
い周波数側に音程変換して元に戻し、低域側は、複数回
同一データをサンプリングすることで、サンプリング周
波数を元に戻して再生するもの。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、音声信号圧縮伸張装
置に関し、詳しくは、音声録音機能を有する電話装置や
ゲーム装置、音声通信装置等において、デジタル値で音
声を記録し、それを再生する場合に高音側の音声をあま
り劣化させないで記録し、しかも、音声を記録するメモ
リの容量を低減することができるようなデジタルの音声
信号圧縮伸張装置の改良に関する。
置に関し、詳しくは、音声録音機能を有する電話装置や
ゲーム装置、音声通信装置等において、デジタル値で音
声を記録し、それを再生する場合に高音側の音声をあま
り劣化させないで記録し、しかも、音声を記録するメモ
リの容量を低減することができるようなデジタルの音声
信号圧縮伸張装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】留守番録音機能を有する電話装置や音声
を記録再生できるゲーム装置、音声通信装置などにおい
ては、音質を多少犠牲にしてもより長い期間音声が記録
できるように各種の工夫がなされている。その技術の1
つとしてデジタル値の段階の音声信号をデジタル的に圧
縮して記録し、再生時に伸張することで音声記録のメモ
リ容量を低減してより多くの情報を記録するものがあ
る。また、デジタル段階でのデータ量を低減するため
に、アナログ信号は、通常、記録時にアナログ段階で信
号レベルを対数圧縮し、再生時に指数伸張することも行
われている。通常、デジタル段階での圧縮伸張では、電
話装置などで行われるADPCM等で代表されるように
過去のビットデータとの関係での特定の演算処理による
ビット圧縮伸張が行われる。
を記録再生できるゲーム装置、音声通信装置などにおい
ては、音質を多少犠牲にしてもより長い期間音声が記録
できるように各種の工夫がなされている。その技術の1
つとしてデジタル値の段階の音声信号をデジタル的に圧
縮して記録し、再生時に伸張することで音声記録のメモ
リ容量を低減してより多くの情報を記録するものがあ
る。また、デジタル段階でのデータ量を低減するため
に、アナログ信号は、通常、記録時にアナログ段階で信
号レベルを対数圧縮し、再生時に指数伸張することも行
われている。通常、デジタル段階での圧縮伸張では、電
話装置などで行われるADPCM等で代表されるように
過去のビットデータとの関係での特定の演算処理による
ビット圧縮伸張が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、デジタル段階
での音声信号の圧縮伸張の技術は、特定のルールによる
演算処理によるものであり、その圧縮伸張量にはmビッ
トをnビット(ただし、m>n)にする変換するもので
あるため、その記録容量には採用する圧縮方式により決
定され、限界がある。したがって、それ以上のビット圧
縮はできないので、記録時間に応じてメモリの容量を設
定しなければならない。また、単純に間引きサンプリン
グ等によりメモリ容量の低減を図ると、周波数の中音か
ら高音側の劣化が大きくなる。一方、メモリ容量の増加
は、装置を大型化するばかりでなく、装置の構成上から
みて大きな容量のメモリ自体が搭載できないような装置
も多い。この発明の目的は、このような従来技術の問題
点を解決するものであって、メモリ容量を低減でき、高
音側の劣化をあまりさせないでより長い時間音声情報を
記録することができる音声信号圧縮伸張装置を提供する
ことを目的とする。
での音声信号の圧縮伸張の技術は、特定のルールによる
演算処理によるものであり、その圧縮伸張量にはmビッ
トをnビット(ただし、m>n)にする変換するもので
あるため、その記録容量には採用する圧縮方式により決
定され、限界がある。したがって、それ以上のビット圧
縮はできないので、記録時間に応じてメモリの容量を設
定しなければならない。また、単純に間引きサンプリン
グ等によりメモリ容量の低減を図ると、周波数の中音か
ら高音側の劣化が大きくなる。一方、メモリ容量の増加
は、装置を大型化するばかりでなく、装置の構成上から
みて大きな容量のメモリ自体が搭載できないような装置
も多い。この発明の目的は、このような従来技術の問題
点を解決するものであって、メモリ容量を低減でき、高
音側の劣化をあまりさせないでより長い時間音声情報を
記録することができる音声信号圧縮伸張装置を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の音声信号圧縮伸張装置構成は、音声
信号を所定の周期tでA/D変換するA/D変換回路
と、このA/D変換回路の出力を受ける低域デジタルフ
ィルタと、A/D変換回路の出力を受け、低域デジタル
フィルタの高域側のカットオフ周波数特性に接続される
特性の低域カットオフ周波数特性を有する高域デジタル
フィルタと、低域デジタルフィルタの出力をt×kの周
期(kは2以上の整数)で間引きサンプリングする第1
のサンプリング手段と、高域デジタルフィルタの出力を
P個(Pは2以上の整数)をP×t×k期間ごとに記憶
して記憶されたデータP個をt×kの周期で順次発生す
る第2のサンプリング手段と、第1のサンプリング手段
から得られる第1のデジタル値と第2のサンプリング手
段から得られるデジタル値とを各アドレスに同時に記憶
する第1のメモリと、この第1のメモリの各アドレスか
ら第1および第2のデジタル値を周期t×kで同時に読
出して第1のデジタル値を第2のメモリに第2のデジタ
ル値を第3のメモリにそれぞれ記憶し、第1のデジタル
値については第2のメモリから周期tで同じデータをk
回繰り返して読出し、第2のデジタル値については第3
のメモリから前記P個のデータを単位としてその1個の
各データを周期tでアクセスしてP個単位にそれを前記
k回繰り返して読出す制御回路と、この制御回路から読
出された第1および第2のデジタル値をD/A変換する
D/A変換回路とを備えるものである。なお、前記第1
のデジタル値については前記第2のメモリから前記周期
tで同じデータをk回繰り返して読出しは、同じデータ
ではなく、その直前の読出デ−タを保持して次のデータ
を読出し、読出したデータとぜ前記保持したデータとの
間の補間データを順次k回分発生させるようにしてもよ
い。
るためのこの発明の音声信号圧縮伸張装置構成は、音声
信号を所定の周期tでA/D変換するA/D変換回路
と、このA/D変換回路の出力を受ける低域デジタルフ
ィルタと、A/D変換回路の出力を受け、低域デジタル
フィルタの高域側のカットオフ周波数特性に接続される
特性の低域カットオフ周波数特性を有する高域デジタル
フィルタと、低域デジタルフィルタの出力をt×kの周
期(kは2以上の整数)で間引きサンプリングする第1
のサンプリング手段と、高域デジタルフィルタの出力を
P個(Pは2以上の整数)をP×t×k期間ごとに記憶
して記憶されたデータP個をt×kの周期で順次発生す
る第2のサンプリング手段と、第1のサンプリング手段
から得られる第1のデジタル値と第2のサンプリング手
段から得られるデジタル値とを各アドレスに同時に記憶
する第1のメモリと、この第1のメモリの各アドレスか
ら第1および第2のデジタル値を周期t×kで同時に読
出して第1のデジタル値を第2のメモリに第2のデジタ
ル値を第3のメモリにそれぞれ記憶し、第1のデジタル
値については第2のメモリから周期tで同じデータをk
回繰り返して読出し、第2のデジタル値については第3
のメモリから前記P個のデータを単位としてその1個の
各データを周期tでアクセスしてP個単位にそれを前記
k回繰り返して読出す制御回路と、この制御回路から読
出された第1および第2のデジタル値をD/A変換する
D/A変換回路とを備えるものである。なお、前記第1
のデジタル値については前記第2のメモリから前記周期
tで同じデータをk回繰り返して読出しは、同じデータ
ではなく、その直前の読出デ−タを保持して次のデータ
を読出し、読出したデータとぜ前記保持したデータとの
間の補間データを順次k回分発生させるようにしてもよ
い。
【0005】
【作用】このように、音声信号を所定の周期tでA/D
変換して高域側と低域側の2つに分けて高域側を低い周
波数側に音程変換してA/D変換より低いサンプリング
で行い、低域側を間引きサンプリングしてサンプリング
周波数を低減してメモリに記憶するようにし、再生時に
高域側は、高い周波数側に音程変換して元に戻し、低域
側は、複数回同一データをサンプリングすることで、サ
ンプリング周波数を元に戻して再生するようにする。こ
のようにすれば、音声信号の記録容量を低減することが
可能である。なお、同一データを複数回サンンプリング
することなく、直前のデータを保持しておき、この直前
のデータと現在のデータとにより補間データを生成する
ようにしてもよい。高域の記録が間引き方で周波数が変
化することが多いので、前記の記録時の音程の変換は、
高域については直接サンプリング周波数を間引かずに、
ある特定の期間についてA/D変換と同じサンプリング
の信号を得て、これを低域と同じ間引きサンプリング周
期に合わせることで行っている。そして、再生時はこれ
の逆になる。
変換して高域側と低域側の2つに分けて高域側を低い周
波数側に音程変換してA/D変換より低いサンプリング
で行い、低域側を間引きサンプリングしてサンプリング
周波数を低減してメモリに記憶するようにし、再生時に
高域側は、高い周波数側に音程変換して元に戻し、低域
側は、複数回同一データをサンプリングすることで、サ
ンプリング周波数を元に戻して再生するようにする。こ
のようにすれば、音声信号の記録容量を低減することが
可能である。なお、同一データを複数回サンンプリング
することなく、直前のデータを保持しておき、この直前
のデータと現在のデータとにより補間データを生成する
ようにしてもよい。高域の記録が間引き方で周波数が変
化することが多いので、前記の記録時の音程の変換は、
高域については直接サンプリング周波数を間引かずに、
ある特定の期間についてA/D変換と同じサンプリング
の信号を得て、これを低域と同じ間引きサンプリング周
期に合わせることで行っている。そして、再生時はこれ
の逆になる。
【0006】会話体の音声信号は、ある程度の期間の
間、同じような信号が所定周期で繰り返えされ、特に、
高い周波数の領域では、繰り返し周期が短く、何回とな
く現れるので、前記のように高い周波数について特定の
期間だけ捉えて記録し、再生時に前記所定の期間の間、
高いサンプリング周波数で繰り返し読み出せば、疑似的
に高い周波数の音声信号の再生が可能である。
間、同じような信号が所定周期で繰り返えされ、特に、
高い周波数の領域では、繰り返し周期が短く、何回とな
く現れるので、前記のように高い周波数について特定の
期間だけ捉えて記録し、再生時に前記所定の期間の間、
高いサンプリング周波数で繰り返し読み出せば、疑似的
に高い周波数の音声信号の再生が可能である。
【0007】留守番録音機能を有する電話装置や音声を
記録再生できるゲーム装置、音声通信装置などにおいて
は、音声周波数の音質は、オーディオ信号のような質を
問われず、会話の音声が多いので、十分な再生が可能で
ある。特に、前記の所定期間を300Hz前後の周期の
期間に設定して、高域の周波数を1kHzから7kHz
程度に設定するとよい。また、帯域周波数を300Hz
〜3400Hzとする場合、低域側を300Hz〜18
00Hz、高域側を1800Hz〜3400Hz程度の
設定するとよい。
記録再生できるゲーム装置、音声通信装置などにおいて
は、音声周波数の音質は、オーディオ信号のような質を
問われず、会話の音声が多いので、十分な再生が可能で
ある。特に、前記の所定期間を300Hz前後の周期の
期間に設定して、高域の周波数を1kHzから7kHz
程度に設定するとよい。また、帯域周波数を300Hz
〜3400Hzとする場合、低域側を300Hz〜18
00Hz、高域側を1800Hz〜3400Hz程度の
設定するとよい。
【0008】
【実施例】図1は、この発明の音声信号圧縮伸張装置に
適用した一実施例のブロック図、図2(a) は、記録側の
音程変換回路の説明図、(b) は、再生側の音程変換回路
の説明図、図3は、音程変換等のサンプリング処理の説
明図である。図1において、1は、音声信号圧縮伸張装
置であり、2は、その音声信号圧縮回路、3は、その音
声信号伸張回路、そして、4は、クロック発生回路であ
る。クロック発生回路4は、ここでは、クロック信号C
LKのほかに、周波数fs のクロックと周波数fs /k
のクロックの信号を発生して各回路に送出する。音声信
号圧縮回路2は、音声信号を周波数fs (周期1/fs
)でサンプリングしてmビットパラレル、例えばm=
8でA/D変換するA/D変換回路(A/D)20と、
中、低域音声側圧縮回路21、高域側圧縮回路22とか
らなる。
適用した一実施例のブロック図、図2(a) は、記録側の
音程変換回路の説明図、(b) は、再生側の音程変換回路
の説明図、図3は、音程変換等のサンプリング処理の説
明図である。図1において、1は、音声信号圧縮伸張装
置であり、2は、その音声信号圧縮回路、3は、その音
声信号伸張回路、そして、4は、クロック発生回路であ
る。クロック発生回路4は、ここでは、クロック信号C
LKのほかに、周波数fs のクロックと周波数fs /k
のクロックの信号を発生して各回路に送出する。音声信
号圧縮回路2は、音声信号を周波数fs (周期1/fs
)でサンプリングしてmビットパラレル、例えばm=
8でA/D変換するA/D変換回路(A/D)20と、
中、低域音声側圧縮回路21、高域側圧縮回路22とか
らなる。
【0009】中、低域側音声圧縮回路21は、音声変換
されたmビットの信号のうち中、低域周波数、例えば、
300Hz〜1800Hz以下のだけの周波数を通過さ
せるデジタル帯域フィルタ回路(BPF)21a 、この
デジタル帯域フィルタ回路21a の出力をA/D変換回
路20のサンプリング周期のk倍の周期、すなわち、f
s /kの周波数で間引きサンプリングするサンプリング
変換回路21b 、そしてこのサンプリング変換回路21
b の出力をリニアPCMから対数圧縮してnビットのパ
ラレルデータにするPCM対数ビット圧縮回路21c と
からなる。
されたmビットの信号のうち中、低域周波数、例えば、
300Hz〜1800Hz以下のだけの周波数を通過さ
せるデジタル帯域フィルタ回路(BPF)21a 、この
デジタル帯域フィルタ回路21a の出力をA/D変換回
路20のサンプリング周期のk倍の周期、すなわち、f
s /kの周波数で間引きサンプリングするサンプリング
変換回路21b 、そしてこのサンプリング変換回路21
b の出力をリニアPCMから対数圧縮してnビットのパ
ラレルデータにするPCM対数ビット圧縮回路21c と
からなる。
【0010】高域側音声圧縮回路22は、音声変換され
たmビットの信号のうち高域周波数、例えば、1800
Hz〜3400Hz程度のだけ周波数を通過させるデジ
タル帯域フィルタ回路(BPF)22a 、このデジタル
帯域フィルタ回路22a の出力をfs /kの周波数で音
程変換する音程変換回路22b 、そしてこの音程変換回
路22b の出力をリニアPCMから対数圧縮してnビッ
トのパラレルデータにするPCM対数ビット圧縮回路2
2c とからなる。中、低域側音声圧縮回路21のPCM
対数ビット圧縮回路21c の出力と高域側音声圧縮回路
22のPCM対数ビット圧縮回路22c の出力は、例え
ば、中、低域側音声圧縮回路21のビットを上位ビット
とし、高域側音声圧縮回路22のビットを下位ビットと
して、上位ビット+下位ビットの2nビットとされて高
fs /kの周波数でコントローラ23を介してメモリ2
4の各アドレスに順次に記録される。
たmビットの信号のうち高域周波数、例えば、1800
Hz〜3400Hz程度のだけ周波数を通過させるデジ
タル帯域フィルタ回路(BPF)22a 、このデジタル
帯域フィルタ回路22a の出力をfs /kの周波数で音
程変換する音程変換回路22b 、そしてこの音程変換回
路22b の出力をリニアPCMから対数圧縮してnビッ
トのパラレルデータにするPCM対数ビット圧縮回路2
2c とからなる。中、低域側音声圧縮回路21のPCM
対数ビット圧縮回路21c の出力と高域側音声圧縮回路
22のPCM対数ビット圧縮回路22c の出力は、例え
ば、中、低域側音声圧縮回路21のビットを上位ビット
とし、高域側音声圧縮回路22のビットを下位ビットと
して、上位ビット+下位ビットの2nビットとされて高
fs /kの周波数でコントローラ23を介してメモリ2
4の各アドレスに順次に記録される。
【0011】音声信号伸張回路3は、コントローラ23
を介してメモリ24から記憶された各音声信号を周波数
fs /k(周期k/fs )で2nのビットを各アドレス
から読出してその上位ビットnを受ける中、低域側音声
伸張回路31とその下位nビットを受けるに高域側伸張
回路32と、帯域合成回路33とD/A変換回路34と
からなる。図では、左右にコントローラ23とメモリ2
4とを示しているが、これらは、同じ回路である。説明
の都合上、左右に分けて記述してあるだけである。中、
低域側音声伸張回路31は、メモリ24から周波数fs
/kのクロックで読出された上位nビットを受けて対数
PCMから指数伸張してリニアPCMに伸張変換して元
の8ビットのパラレルデータにするPCM伸張回路31
a と、周波数fs /kのクロックで読出された同じデー
タについてk回づつサンプリングしてサンプリング周波
数を周波数fs (周期1/fs )に変換するサンプリン
グ変換回路31b とからなり、サンプリング変換回路3
1b の8ビットの出力を帯域合成回路33に送出する。
を介してメモリ24から記憶された各音声信号を周波数
fs /k(周期k/fs )で2nのビットを各アドレス
から読出してその上位ビットnを受ける中、低域側音声
伸張回路31とその下位nビットを受けるに高域側伸張
回路32と、帯域合成回路33とD/A変換回路34と
からなる。図では、左右にコントローラ23とメモリ2
4とを示しているが、これらは、同じ回路である。説明
の都合上、左右に分けて記述してあるだけである。中、
低域側音声伸張回路31は、メモリ24から周波数fs
/kのクロックで読出された上位nビットを受けて対数
PCMから指数伸張してリニアPCMに伸張変換して元
の8ビットのパラレルデータにするPCM伸張回路31
a と、周波数fs /kのクロックで読出された同じデー
タについてk回づつサンプリングしてサンプリング周波
数を周波数fs (周期1/fs )に変換するサンプリン
グ変換回路31b とからなり、サンプリング変換回路3
1b の8ビットの出力を帯域合成回路33に送出する。
【0012】高域側音声伸張回路32は、メモリ24か
ら周波数fs /kのクロックで読出された下位nビット
を受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCMに伸
張変換して元の8ビットのパラレルデータにするPCM
伸張回路32a と、サンプリング周波数を周波数fs
(周期1/fs )に変換する音程変換32b とからな
り、音程変換32b の8ビットの出力を帯域合成回路3
3に送出する。
ら周波数fs /kのクロックで読出された下位nビット
を受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCMに伸
張変換して元の8ビットのパラレルデータにするPCM
伸張回路32a と、サンプリング周波数を周波数fs
(周期1/fs )に変換する音程変換32b とからな
り、音程変換32b の8ビットの出力を帯域合成回路3
3に送出する。
【0013】帯域合成回路33は、周波数fs のクロッ
クに応じて、中、低域側音声伸張回路31のmビットと
高域側音声伸張回路32のmビットを加算して合成して
圧縮前の8ビットを疑似的に復元する。復元された8ビ
ットは、D/A変換回路34に送出されてアナログデー
タに戻され、オーディオの増幅回路等へと出力されてス
ピーカから音声として発生される。
クに応じて、中、低域側音声伸張回路31のmビットと
高域側音声伸張回路32のmビットを加算して合成して
圧縮前の8ビットを疑似的に復元する。復元された8ビ
ットは、D/A変換回路34に送出されてアナログデー
タに戻され、オーディオの増幅回路等へと出力されてス
ピーカから音声として発生される。
【0014】次に、前記のような処理を行うサンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b 、音程変換回路
32b との具体例を図2に従って説明する。サンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b は、記憶につい
ては入力信号を順に記憶し、読出しに対しては記憶ずみ
であって未だ読出されていないものをその古く記憶した
順に読出して出力するFIFOメモリで構成されてい
て、その読出しクロックの速度がfs /kである。な
お、FIFOメモリは、半導体メモリの分野では知られ
ている。その具体的な構成は、図2(a) に示すように、
例えば、デジタルメモリであるRAM211を記憶部と
し、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1のカウン
タ212と、出力信号を読出すべきアドレスを示す第2
のカウンタ213と、コントローラ214、そして分周
回路215、ゲート(図示せず)などから構成されてい
る。
グ変換回路21b と音程変換回路22b 、音程変換回路
32b との具体例を図2に従って説明する。サンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b は、記憶につい
ては入力信号を順に記憶し、読出しに対しては記憶ずみ
であって未だ読出されていないものをその古く記憶した
順に読出して出力するFIFOメモリで構成されてい
て、その読出しクロックの速度がfs /kである。な
お、FIFOメモリは、半導体メモリの分野では知られ
ている。その具体的な構成は、図2(a) に示すように、
例えば、デジタルメモリであるRAM211を記憶部と
し、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1のカウン
タ212と、出力信号を読出すべきアドレスを示す第2
のカウンタ213と、コントローラ214、そして分周
回路215、ゲート(図示せず)などから構成されてい
る。
【0015】コントローラ214は、書込み時は、周波
数fs のクロックでカウントアップされる第1のカウン
タ212に従ってA/D変換回路20のタイミングに同
期してRAM211にデジタル帯域フィルタ回路21a
の8ビットのデータを書き込み、読出時には、周波数f
s のクロックを1/kに分周して周波数fs /kのクロ
ックで第2のカウンタ213を+k番地づつインククリ
メントしてk番地置きのデータを読み出す。この状態
を、1kHzの波形についてサンプリング変換する状態
を示したのが図3(a) である。なお、読出し動作は、書
込み動作が開始されてRAM211にある程度のデータ
が記憶された後にから遅延して開始される。また、RA
M211のアクセスは、最後のアドレスから最初のアド
レスに循環して行われる。
数fs のクロックでカウントアップされる第1のカウン
タ212に従ってA/D変換回路20のタイミングに同
期してRAM211にデジタル帯域フィルタ回路21a
の8ビットのデータを書き込み、読出時には、周波数f
s のクロックを1/kに分周して周波数fs /kのクロ
ックで第2のカウンタ213を+k番地づつインククリ
メントしてk番地置きのデータを読み出す。この状態
を、1kHzの波形についてサンプリング変換する状態
を示したのが図3(a) である。なお、読出し動作は、書
込み動作が開始されてRAM211にある程度のデータ
が記憶された後にから遅延して開始される。また、RA
M211のアクセスは、最後のアドレスから最初のアド
レスに循環して行われる。
【0016】音程変換回路22b も前記と同様な構成の
ものであって、その具体的な構成は、図2(b) に示すよ
うに、例えば、デジタルメモリであるRAM221を記
憶部とし、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1の
カウンタ222と、出力信号を読出すべきアドレスを示
す第2のカウンタ223と、コントローラ224、そし
て分周回路225、ゲート(図示せず)などから構成さ
れている。
ものであって、その具体的な構成は、図2(b) に示すよ
うに、例えば、デジタルメモリであるRAM221を記
憶部とし、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1の
カウンタ222と、出力信号を読出すべきアドレスを示
す第2のカウンタ223と、コントローラ224、そし
て分周回路225、ゲート(図示せず)などから構成さ
れている。
【0017】コントローラ224は、書込み時には、高
域デジタルフィルタ22a の出力をP個(Pは2以上の
整数)をP×t×k期間(ただし、t=1/f)ごとに
周波数fs のクロックでカウントアップされる第1のカ
ウンタ222に従ってA/D変換回路20のタイミング
に同期してRAM221にデジタル帯域フィルタ回路2
2a の8ビットのデータを書き込み、読出時には、記憶
されたデータを周波数fs のクロックを1/kに分周し
てt×kの周期で第2のカウンタ223を+1番地づつ
インククリメントして1番地置きにデータを順次読み出
す。とぎれなくデータを読出すために、書込みを先にし
てk個以上のデータを記憶した後に読出しをその後から
行う。すなわち、書込み速度に対して読出し速度を1/
kに落とすことにより周波数を1/kに下げる。RAM
221がいっぱいになったらカウンタ222とカウンタ
223をリセットしてこれを繰り返す。この場合の変換
状態を、1kHzの波形について250Hzの周波数に
サンプリング変換する状態を示したのが図3(b) であ
る。
域デジタルフィルタ22a の出力をP個(Pは2以上の
整数)をP×t×k期間(ただし、t=1/f)ごとに
周波数fs のクロックでカウントアップされる第1のカ
ウンタ222に従ってA/D変換回路20のタイミング
に同期してRAM221にデジタル帯域フィルタ回路2
2a の8ビットのデータを書き込み、読出時には、記憶
されたデータを周波数fs のクロックを1/kに分周し
てt×kの周期で第2のカウンタ223を+1番地づつ
インククリメントして1番地置きにデータを順次読み出
す。とぎれなくデータを読出すために、書込みを先にし
てk個以上のデータを記憶した後に読出しをその後から
行う。すなわち、書込み速度に対して読出し速度を1/
kに落とすことにより周波数を1/kに下げる。RAM
221がいっぱいになったらカウンタ222とカウンタ
223をリセットしてこれを繰り返す。この場合の変換
状態を、1kHzの波形について250Hzの周波数に
サンプリング変換する状態を示したのが図3(b) であ
る。
【0018】再生側の音程変換回路32b の構成は、前
記の音程変換回路22b と同様であり、相違点は、書込
み時のクロック速度が周波数fs /kであり、読出しク
ロックの速度が周期t、言い替えれば、fの周波数で1
個データがアクセスされて前記のP個単位にk回繰り返
してコントローラ224が読出すところが相違するだけ
である。そこで、その説明は、図2(b) の構成において
行う。すなわち、この場合には、コントローラ224
は、書込み時には、周波数fs/kのクロックで読出さ
れるPCM伸張回路31a の出力をP個分、周波数fs
/kのクロックでカウントアップされる第1のカウンタ
222に従ってRAM221に8ビットのデータを書き
込み、読出時には、記憶されたデータP個を周波数fs
のクロックで第2のカウンタ223を+1番地づつイン
ククリメントしてP個のデータを単位としてこれをk回
繰り返して読み出す。
記の音程変換回路22b と同様であり、相違点は、書込
み時のクロック速度が周波数fs /kであり、読出しク
ロックの速度が周期t、言い替えれば、fの周波数で1
個データがアクセスされて前記のP個単位にk回繰り返
してコントローラ224が読出すところが相違するだけ
である。そこで、その説明は、図2(b) の構成において
行う。すなわち、この場合には、コントローラ224
は、書込み時には、周波数fs/kのクロックで読出さ
れるPCM伸張回路31a の出力をP個分、周波数fs
/kのクロックでカウントアップされる第1のカウンタ
222に従ってRAM221に8ビットのデータを書き
込み、読出時には、記憶されたデータP個を周波数fs
のクロックで第2のカウンタ223を+1番地づつイン
ククリメントしてP個のデータを単位としてこれをk回
繰り返して読み出す。
【0019】とぎれなくP個のデータをk回読出すため
に、RAM221として容量2P個以上のデータを記憶
するメモリを使用して、Pデータの記憶領域を交互に使
用する。この状態を、250Hzに変換された音声信号
を1kHzの波形戻すサンプリング変換する状態を示し
たのが図3(c) である。再生側のサンプリング変換回路
31b の構成は、前記のサンプリング変換回路21b と
同様であり、読出しと書込みのクロック周波数が相違
し、コントローラ214の動作が、単に周波数fs /k
のクロックで読出された同じデータについて単にk回づ
つ周波数fs のクロックでサンプリングしてサンプリン
グ周波数を周波数fs に変換ものである。なお、そのデ
ータと直前のデータとの間で補間値を生成するようにし
てもよく、補値は、以前のデータを複数記憶して演算処
理により最適な補間値を算出するものであってもよい。
特に、2点の補間により連続的な特性になるような(k
−1)個分のデータを生成して、前記k回に合わせる。
に、RAM221として容量2P個以上のデータを記憶
するメモリを使用して、Pデータの記憶領域を交互に使
用する。この状態を、250Hzに変換された音声信号
を1kHzの波形戻すサンプリング変換する状態を示し
たのが図3(c) である。再生側のサンプリング変換回路
31b の構成は、前記のサンプリング変換回路21b と
同様であり、読出しと書込みのクロック周波数が相違
し、コントローラ214の動作が、単に周波数fs /k
のクロックで読出された同じデータについて単にk回づ
つ周波数fs のクロックでサンプリングしてサンプリン
グ周波数を周波数fs に変換ものである。なお、そのデ
ータと直前のデータとの間で補間値を生成するようにし
てもよく、補値は、以前のデータを複数記憶して演算処
理により最適な補間値を算出するものであってもよい。
特に、2点の補間により連続的な特性になるような(k
−1)個分のデータを生成して、前記k回に合わせる。
【0020】なお、PCM圧縮伸張回路部分のPCM対
数ビット圧縮回路21c とPCM伸張回路31a とは、
例えば、ADPCMの圧縮伸張回路に置き換えてもよ
い。
数ビット圧縮回路21c とPCM伸張回路31a とは、
例えば、ADPCMの圧縮伸張回路に置き換えてもよ
い。
【0021】なお、以上の実施例では、高域側の再生
は、P個のデータをメモリに記憶してから再生するの
で、P個のデータが記憶される分だけ中・低周波側より
遅くなる。このデータ遅れが再生データに影響する程度
であれば、帯域合成を行う前に中・低周波側の音声の発
生を遅延回路を用いて遅延させればよい。また、この明
細書で高域とか低域の音声とは、オーディオ信号におけ
るものではなく、人の声を基準として300Hz程度以
下を低域、300Hzから800Hz程度を中域、80
0程度以上を高域とする。また、低域側と高域側と分け
れば、中域側は低域あるいは高域のどちらに入れてもよ
いので、実際上は、低域と高域の区分でも十分である。
は、P個のデータをメモリに記憶してから再生するの
で、P個のデータが記憶される分だけ中・低周波側より
遅くなる。このデータ遅れが再生データに影響する程度
であれば、帯域合成を行う前に中・低周波側の音声の発
生を遅延回路を用いて遅延させればよい。また、この明
細書で高域とか低域の音声とは、オーディオ信号におけ
るものではなく、人の声を基準として300Hz程度以
下を低域、300Hzから800Hz程度を中域、80
0程度以上を高域とする。また、低域側と高域側と分け
れば、中域側は低域あるいは高域のどちらに入れてもよ
いので、実際上は、低域と高域の区分でも十分である。
【0022】
【発明の効果】この発明にあっては、音声信号を所定の
周期tでA/D変換して高域側と低域側の2つに分けて
高域側を低い周波数側に音程変換してA/D変換より低
いサンプリングで行い、低域側を間引きサンプリングし
てサンプリング周波数を低減してメモリに記憶するよう
にし、再生時に高域側は、高い周波数側に音程変換して
元に戻し、低域側は、複数回同一データをサンプリング
することで、サンプリング周波数を元に戻して再生する
ようにする。その結果、音声信号の記録容量を低減する
ことができる。しかも、高音側の音声は、間引きを行わ
ないので、これをあまり劣化させないで、より長い時間
音声情報を記録し、再生することができる。
周期tでA/D変換して高域側と低域側の2つに分けて
高域側を低い周波数側に音程変換してA/D変換より低
いサンプリングで行い、低域側を間引きサンプリングし
てサンプリング周波数を低減してメモリに記憶するよう
にし、再生時に高域側は、高い周波数側に音程変換して
元に戻し、低域側は、複数回同一データをサンプリング
することで、サンプリング周波数を元に戻して再生する
ようにする。その結果、音声信号の記録容量を低減する
ことができる。しかも、高音側の音声は、間引きを行わ
ないので、これをあまり劣化させないで、より長い時間
音声情報を記録し、再生することができる。
【図1】図1は、この発明の音声信号圧縮伸張装置に適
用した一実施例のブロック図である。
用した一実施例のブロック図である。
【図2】図2(a) は、記録側の音程変換回路の説明図、
(b) は、再生側の音程変換回路の説明図である。
(b) は、再生側の音程変換回路の説明図である。
【図3】図3は、音程変換等のサンプリング処理の説明
図である。
図である。
1…音声信号圧縮伸張装置、2…音声信号圧縮回路、3
…音声信号伸張回路、20…A/D変換回路、21…
中、低域音声側圧縮回路、22…高域側圧縮回路、23
…コントローラ、24…メモリ、31…中、低域側音声
伸張回路、32…高域側伸張回路、33…帯域合成回
路、34…D/A変換回路。
…音声信号伸張回路、20…A/D変換回路、21…
中、低域音声側圧縮回路、22…高域側圧縮回路、23
…コントローラ、24…メモリ、31…中、低域側音声
伸張回路、32…高域側伸張回路、33…帯域合成回
路、34…D/A変換回路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年3月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明 細 書
【発明の名称】 音声信号圧縮伸張装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、音声信号圧縮伸張装
置に関し、詳しくは、特に、音声(VOICE SIGNAL)の録
音機能を有する電話装置やゲーム装置、音声通信装置等
の音声信号圧縮伸張装置において、デジタルで音声信号
(VOICE SIGNAL)を記録し、それを再生する場合に高音
側の音声をあまり劣化させないで記録することができ、
しかも、音声信号を記録するメモリの容量を低減するこ
とができるようなデジタルの音声信号圧縮伸張装置に関
する。
置に関し、詳しくは、特に、音声(VOICE SIGNAL)の録
音機能を有する電話装置やゲーム装置、音声通信装置等
の音声信号圧縮伸張装置において、デジタルで音声信号
(VOICE SIGNAL)を記録し、それを再生する場合に高音
側の音声をあまり劣化させないで記録することができ、
しかも、音声信号を記録するメモリの容量を低減するこ
とができるようなデジタルの音声信号圧縮伸張装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】音声信号を記録し、再生する留守番録音
機能を持つ電話装置や音声信号を記録し、それを再生す
るゲーム装置、そして音声通信装置などの音声にあって
は、音質を多少犠牲にしても、より長い期間音声信号が
記録できるように工夫がなされている。その技術の1つ
としてデジタル値の段階で音声信号を圧縮して記録し、
再生時にそれを伸張することが行われる。これにより音
声を記録するメモリの容量を低減してより多くの情報を
メモリに記録することができる。また、デジタル段階で
のデータの量を低減するために、アナログ信号に対して
そのレベルを対数圧縮してこの信号をデジタル化し、メ
モリに記録して、再生するときにはメモリから読出した
デジタル信号をアナログ信号に変換した後にこれを指数
伸張することも行われている。
機能を持つ電話装置や音声信号を記録し、それを再生す
るゲーム装置、そして音声通信装置などの音声にあって
は、音質を多少犠牲にしても、より長い期間音声信号が
記録できるように工夫がなされている。その技術の1つ
としてデジタル値の段階で音声信号を圧縮して記録し、
再生時にそれを伸張することが行われる。これにより音
声を記録するメモリの容量を低減してより多くの情報を
メモリに記録することができる。また、デジタル段階で
のデータの量を低減するために、アナログ信号に対して
そのレベルを対数圧縮してこの信号をデジタル化し、メ
モリに記録して、再生するときにはメモリから読出した
デジタル信号をアナログ信号に変換した後にこれを指数
伸張することも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、デジタル段階で
の圧縮伸張では、電話装置などで行われるADPCM
(ADAPTIVE DIFFERENTIAL PULSE CODE MODULATION)等
で代表されるように過去のビットデータとの関係におい
て特定の演算処理によりデジタルデータをビット圧縮
し、それを伸張する。しかし、デジタル段階での音声信
号の圧縮伸張の技術は、特定のルールによる演算処理に
よるものであり、その圧縮伸張量はmビットをnビット
(ただし、m>n)にする変換し、それを逆変換するも
のであるために、その記録容量は採用する圧縮方式によ
り決定され、これには限界がある。採用する方式により
決定される以上のビット圧縮は期待できない。そして、
音声信号の記録時間に応じて音声信号を記録するメモリ
の容量が設定される。
の圧縮伸張では、電話装置などで行われるADPCM
(ADAPTIVE DIFFERENTIAL PULSE CODE MODULATION)等
で代表されるように過去のビットデータとの関係におい
て特定の演算処理によりデジタルデータをビット圧縮
し、それを伸張する。しかし、デジタル段階での音声信
号の圧縮伸張の技術は、特定のルールによる演算処理に
よるものであり、その圧縮伸張量はmビットをnビット
(ただし、m>n)にする変換し、それを逆変換するも
のであるために、その記録容量は採用する圧縮方式によ
り決定され、これには限界がある。採用する方式により
決定される以上のビット圧縮は期待できない。そして、
音声信号の記録時間に応じて音声信号を記録するメモリ
の容量が設定される。
【0004】また、音声信号をA/D変換する際に単純
に間引きサンプリング等によりメモリ容量の低減を図る
ことも行われるが、音声周波数のうち中音から高音にか
けての劣化が大きくなり、再生した場合に聞き取り難い
音声になる。一方、メモリ容量の増加は、装置を大型化
するばかりでなく、装置の構成上からみて大きな容量の
メモリ自体が搭載できないような装置も多い。この発明
の目的は、メモリ容量を低減でき、高音側の劣化をあま
りさせないでより長い時間音声信号を記録することがで
きる音声信号圧縮伸張装置を提供することを目的とす
る。
に間引きサンプリング等によりメモリ容量の低減を図る
ことも行われるが、音声周波数のうち中音から高音にか
けての劣化が大きくなり、再生した場合に聞き取り難い
音声になる。一方、メモリ容量の増加は、装置を大型化
するばかりでなく、装置の構成上からみて大きな容量の
メモリ自体が搭載できないような装置も多い。この発明
の目的は、メモリ容量を低減でき、高音側の劣化をあま
りさせないでより長い時間音声信号を記録することがで
きる音声信号圧縮伸張装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の音声信号圧縮伸張装置構成は、音声
信号を所定の周期tでサンプリングしてA/D変換する
A/D変換回路(以下A/D)と、このA/Dの出力デ
ータを受ける低域デジタルフィルタと、前記A/Dの出
力データを受け、前記低域デジタルフィルタの高域側の
カットオフ周波数特性に接続できる低域側のカットオフ
周波数を有する高域デジタルフィルタと、前記低域デジ
タルフィルタの出力データを周期t×k(kは2以上の
整数)の間引きデータに変換する第1のデータ変換手段
と、前記高域デジタルフィルタの出力データP個(Pは
2以上の整数)について前記周期t×kのデータに変換
する第2のデータ変換手段と、前記第1のデータ変換手
段により変換されたデータを第1のデジタル値として受
け前記第2のデータ変換手段により変換された前記第2
のデジタル値として受けてこれらを順次記憶する第1の
メモリと、この第1のメモリから前記第1および第2の
デジタル値を前記周期t×kで同時に読出して前記第1
のデジタル値を第2のメモリに前記第2のデジタル値を
第3のメモリにそれぞれ記憶し、前記第2のメモリに記
憶された前記第1のデジタル値に基づいて前記kの個数
のデータを生成してこれらの各データを前記周期tで順
次出力し、前記第3のメモリに記憶された前記第2のデ
ジタル値のうち前記P個のデータについて前記周期tで
各データを順次出力する制御回路と、この制御回路から
出力された前記第1および第2のデジタル値をD/A変
換するD/A変換回路とを備えるものである。
るためのこの発明の音声信号圧縮伸張装置構成は、音声
信号を所定の周期tでサンプリングしてA/D変換する
A/D変換回路(以下A/D)と、このA/Dの出力デ
ータを受ける低域デジタルフィルタと、前記A/Dの出
力データを受け、前記低域デジタルフィルタの高域側の
カットオフ周波数特性に接続できる低域側のカットオフ
周波数を有する高域デジタルフィルタと、前記低域デジ
タルフィルタの出力データを周期t×k(kは2以上の
整数)の間引きデータに変換する第1のデータ変換手段
と、前記高域デジタルフィルタの出力データP個(Pは
2以上の整数)について前記周期t×kのデータに変換
する第2のデータ変換手段と、前記第1のデータ変換手
段により変換されたデータを第1のデジタル値として受
け前記第2のデータ変換手段により変換された前記第2
のデジタル値として受けてこれらを順次記憶する第1の
メモリと、この第1のメモリから前記第1および第2の
デジタル値を前記周期t×kで同時に読出して前記第1
のデジタル値を第2のメモリに前記第2のデジタル値を
第3のメモリにそれぞれ記憶し、前記第2のメモリに記
憶された前記第1のデジタル値に基づいて前記kの個数
のデータを生成してこれらの各データを前記周期tで順
次出力し、前記第3のメモリに記憶された前記第2のデ
ジタル値のうち前記P個のデータについて前記周期tで
各データを順次出力する制御回路と、この制御回路から
出力された前記第1および第2のデジタル値をD/A変
換するD/A変換回路とを備えるものである。
【0006】
【作用】このように、音声信号を所定の周期tでA/D
変換して高域側と低域側の2つに分けて高域側を間引き
サンプリングせずに、低い周波数側に音程変換してA/
D変換のサンプリング周波数より低いサンプリング周波
数のデータに変換する。一方、低域側は、サンプリング
データの間引きを行い、等価的にサンプリング周波数を
低減する。これにより記憶するデータ量を低減してこれ
らデータをメモリに記憶する。再生時に高域側は、高い
周波数側に音程変換して元に戻し、低域側は、例えば、
複数回同一データをサンプリングするか、あるいは、補
間データを生成することでサンプリング周波数をA/D
変換時の元の周波数に戻して再生するようにする。な
お、補間データの生成は、直前のデータを保持してお
き、この直前のデータと現在のデータとによりA/D変
換時のサンプリングデータ数とメモリへの記憶時のサン
プリングデータ数との差分だけ補間データを生成する。
変換して高域側と低域側の2つに分けて高域側を間引き
サンプリングせずに、低い周波数側に音程変換してA/
D変換のサンプリング周波数より低いサンプリング周波
数のデータに変換する。一方、低域側は、サンプリング
データの間引きを行い、等価的にサンプリング周波数を
低減する。これにより記憶するデータ量を低減してこれ
らデータをメモリに記憶する。再生時に高域側は、高い
周波数側に音程変換して元に戻し、低域側は、例えば、
複数回同一データをサンプリングするか、あるいは、補
間データを生成することでサンプリング周波数をA/D
変換時の元の周波数に戻して再生するようにする。な
お、補間データの生成は、直前のデータを保持してお
き、この直前のデータと現在のデータとによりA/D変
換時のサンプリングデータ数とメモリへの記憶時のサン
プリングデータ数との差分だけ補間データを生成する。
【0007】このようにすれば、音声周波数のうち中音
から高音にかけての劣化が少なく、聞き取り易い音声と
して音声信号の記録再生ができ、その記憶容量を低減す
ることができる。音声信号のうち高域の音質は、入力信
号について間引きサンプリングして、低いサンプリング
周波数にすると、記録される音声信号の周波数が変化す
ることが多いが、ここでは、高域の信号については、記
録時に低域側へと音程の変換を行っているので記録され
る音声信号についての周波数変化は少ない。なお、低域
側に音程変換をすると、その分、記録期間が伸びるが、
これを低域側の間引きサンプリング周期に合わせる。そ
のために、間引き後の等価的なサンプリング周期の整数
倍の所定の期間ごとにA/D変換と同じサンプリング周
波数で前記の整数倍の倍数の個数分だけサンプリングデ
ータを記録し、再生時はこれと逆に前記の個数のデータ
を元のサンプリング周波数に合わせて読出す。
から高音にかけての劣化が少なく、聞き取り易い音声と
して音声信号の記録再生ができ、その記憶容量を低減す
ることができる。音声信号のうち高域の音質は、入力信
号について間引きサンプリングして、低いサンプリング
周波数にすると、記録される音声信号の周波数が変化す
ることが多いが、ここでは、高域の信号については、記
録時に低域側へと音程の変換を行っているので記録され
る音声信号についての周波数変化は少ない。なお、低域
側に音程変換をすると、その分、記録期間が伸びるが、
これを低域側の間引きサンプリング周期に合わせる。そ
のために、間引き後の等価的なサンプリング周期の整数
倍の所定の期間ごとにA/D変換と同じサンプリング周
波数で前記の整数倍の倍数の個数分だけサンプリングデ
ータを記録し、再生時はこれと逆に前記の個数のデータ
を元のサンプリング周波数に合わせて読出す。
【0008】さて、会話の音声信号は、ある程度の期間
の間、同じような信号が所定周期で繰り返えされ、特
に、高い周波数の領域では、繰り返し周期が短く、何回
となく現れる。そこで、前記のように高い周波数につい
て特定の期間だけ捉えて記録し、再生時に前記所定の期
間の間、高いサンプリング周波数で繰り返し読み出せ
ば、疑似的に高い周波数の音声信号の再生が可能であ
る。留守番録音機能を有する電話装置や音声を記録再生
できるゲーム装置、音声通信装置などにおいては、音声
周波数の音質は、オーディオ信号のような質を問われ
ず、会話としての音声が多いので、この種の音声につい
ては、前記のような処理により再生音声が聞き取りやす
くなる。特に、前記の所定期間を250Hz〜350H
z程度の周期の期間に設定して、高域の周波数を1kH
zから7kHz程度に設定するとよい。また、音声の帯
域周波数を300Hz〜3400Hzとする場合には、
低域側を300Hz〜1800Hz程度に、高域側を1
800Hz〜3400Hz程度に割り当てるとよい。
の間、同じような信号が所定周期で繰り返えされ、特
に、高い周波数の領域では、繰り返し周期が短く、何回
となく現れる。そこで、前記のように高い周波数につい
て特定の期間だけ捉えて記録し、再生時に前記所定の期
間の間、高いサンプリング周波数で繰り返し読み出せ
ば、疑似的に高い周波数の音声信号の再生が可能であ
る。留守番録音機能を有する電話装置や音声を記録再生
できるゲーム装置、音声通信装置などにおいては、音声
周波数の音質は、オーディオ信号のような質を問われ
ず、会話としての音声が多いので、この種の音声につい
ては、前記のような処理により再生音声が聞き取りやす
くなる。特に、前記の所定期間を250Hz〜350H
z程度の周期の期間に設定して、高域の周波数を1kH
zから7kHz程度に設定するとよい。また、音声の帯
域周波数を300Hz〜3400Hzとする場合には、
低域側を300Hz〜1800Hz程度に、高域側を1
800Hz〜3400Hz程度に割り当てるとよい。
【0009】
【実施例】図1において、1は、音声信号圧縮伸張装置
であり、2は、その音声信号圧縮回路、3は、その音声
信号伸張回路、そして、4は、クロック発生回路であ
る。クロック発生回路4は、ここでは、クロックCLK
のほかに、周波数fs のクロックと周波数fs /kのク
ロックの信号を発生して各回路に送出する。音声信号圧
縮回路2は、A/D20と、中・低域音声側圧縮回路2
1および高域側圧縮回路22とからなり、音声信号(VO
ICE SIGNAL)の記録時に動作する。A/D20は、オー
ディオアンプ等からアナログの音声信号を受けてこれを
周波数fs (周期t=1/fs )のクロックでサンプリ
ングしてmビットパラレル、例えば、m=8で8ビット
パラレルのデジタルデータに変換する。中・低域音声側
圧縮回路21と高域側圧縮回路22とは、A/D20か
ら変換された8ビットのデジタルデータを受けてそのデ
ータを圧縮する。
であり、2は、その音声信号圧縮回路、3は、その音声
信号伸張回路、そして、4は、クロック発生回路であ
る。クロック発生回路4は、ここでは、クロックCLK
のほかに、周波数fs のクロックと周波数fs /kのク
ロックの信号を発生して各回路に送出する。音声信号圧
縮回路2は、A/D20と、中・低域音声側圧縮回路2
1および高域側圧縮回路22とからなり、音声信号(VO
ICE SIGNAL)の記録時に動作する。A/D20は、オー
ディオアンプ等からアナログの音声信号を受けてこれを
周波数fs (周期t=1/fs )のクロックでサンプリ
ングしてmビットパラレル、例えば、m=8で8ビット
パラレルのデジタルデータに変換する。中・低域音声側
圧縮回路21と高域側圧縮回路22とは、A/D20か
ら変換された8ビットのデジタルデータを受けてそのデ
ータを圧縮する。
【0010】中・低域側音声圧縮回路21は、中・低域
周波数のデジタル帯域フィルタ回路(BPF)21a
と、サンプリング周波数変換回路(以下サンプリング変
換回路)21b 、そしてPCM対数ビット圧縮回路21
c とからなる。BPF21a は、A/D20により変換
されたmビットのデジタルデータのうち中・低域周波
数、例えば、300Hz〜1800Hz帯域あるいはこ
の範囲の帯域のいずれかの周波数以下の周波数を通過さ
せる。サンプリング変換回路21b は、BPF21a の
出力データmビットを受け、A/D20のサンプリング
周期のk倍の周期(t×k)、すなわち、fs /kの周
波数で受けたサンプリングデータを間引き、これより少
ないmビットのサンプリングデータを発生する。PCM
対数ビット圧縮回路21c は、このサンプリング変換回
路21b の出力データmビットをリニアPCMから対数
圧縮してnビットのパラレルデータにする。ただし、m
>nであり、nは、例えば4である。
周波数のデジタル帯域フィルタ回路(BPF)21a
と、サンプリング周波数変換回路(以下サンプリング変
換回路)21b 、そしてPCM対数ビット圧縮回路21
c とからなる。BPF21a は、A/D20により変換
されたmビットのデジタルデータのうち中・低域周波
数、例えば、300Hz〜1800Hz帯域あるいはこ
の範囲の帯域のいずれかの周波数以下の周波数を通過さ
せる。サンプリング変換回路21b は、BPF21a の
出力データmビットを受け、A/D20のサンプリング
周期のk倍の周期(t×k)、すなわち、fs /kの周
波数で受けたサンプリングデータを間引き、これより少
ないmビットのサンプリングデータを発生する。PCM
対数ビット圧縮回路21c は、このサンプリング変換回
路21b の出力データmビットをリニアPCMから対数
圧縮してnビットのパラレルデータにする。ただし、m
>nであり、nは、例えば4である。
【0011】高域側音声圧縮回路22は、デジタル帯域
フィルタ回路(BPF)22a と、音程変換回路22b
、そしてPCM対数ビット圧縮回路22c とからな
る。BPF22a は、BPF21a の高域側のカットオ
フ周波数特性に接続できる低域側カットオフ周波数を有
するフィルタであって、音声信号の記録時にA/D20
により変換されたmビットのデータのうち音声信号とし
て高域周波数に当たる、例えば、1800Hz〜340
0Hz程度の周波数を通過させる。音程変換回路22b
は、このBPF22a の出力データmビットをfs /k
の周波数のクロックで低い周波数に音程変換する。そし
てPCM対数ビット圧縮回路22c は、この音程変換回
路22b の出力データmビットをリニアPCMから対数
圧縮してnビットのパラレルデータにする。
フィルタ回路(BPF)22a と、音程変換回路22b
、そしてPCM対数ビット圧縮回路22c とからな
る。BPF22a は、BPF21a の高域側のカットオ
フ周波数特性に接続できる低域側カットオフ周波数を有
するフィルタであって、音声信号の記録時にA/D20
により変換されたmビットのデータのうち音声信号とし
て高域周波数に当たる、例えば、1800Hz〜340
0Hz程度の周波数を通過させる。音程変換回路22b
は、このBPF22a の出力データmビットをfs /k
の周波数のクロックで低い周波数に音程変換する。そし
てPCM対数ビット圧縮回路22c は、この音程変換回
路22b の出力データmビットをリニアPCMから対数
圧縮してnビットのパラレルデータにする。
【0012】PCM対数ビット圧縮回路21c の出力デ
ータnビットとPCM対数ビット圧縮回路22c の出力
データnビットは、例えば、PCM対数ビット圧縮回路
21c から出力データされるビットデータを上位ビット
とし、PCM対数ビット圧縮回路22c から出力データ
されるビットデータを下位ビットとした、上位+下位ビ
ット=2nのビットのデータ出力として、コントローラ
23に送出される。音声信号の記録時に、コントローラ
23は、受けた2nビットのデータを周波数fs /k
(周期t×k)のクロックに応じてメモリ24の各アド
レスに順次に記録していく。
ータnビットとPCM対数ビット圧縮回路22c の出力
データnビットは、例えば、PCM対数ビット圧縮回路
21c から出力データされるビットデータを上位ビット
とし、PCM対数ビット圧縮回路22c から出力データ
されるビットデータを下位ビットとした、上位+下位ビ
ット=2nのビットのデータ出力として、コントローラ
23に送出される。音声信号の記録時に、コントローラ
23は、受けた2nビットのデータを周波数fs /k
(周期t×k)のクロックに応じてメモリ24の各アド
レスに順次に記録していく。
【0013】音声信号伸張回路3は、中・低域側音声伸
張回路31と、高域側伸張回路32、帯域合成回路3
3、そしてD/A変換回路34とからなり、音声信号の
再生時に動作する。コントローラ23は、音声信号の再
生時に、メモリ24に記憶された前記の2nビットの各
データを周波数fs /k(周期t×k)のクロックで各
アドレスから順次読出してそのうち上位ビットnを中・
低域側音声伸張回路31に、そのうち下位nビットを高
域側伸張回路32にそれぞれ送出する。なお、コントロ
ーラ23は、外部から音声信号の記録あるいは再生を指
定する選択信号SELを受けて記録あるいは再生の動作
をし、音声信号圧縮回路2と、音声信号伸張回路3もこ
の選択信号SELを受けて記録時あるいは再生時にそれ
ぞれが動作をする。また、図では、左右にコントローラ
23とメモリ24とを示しているが、これらは、同じ回
路である。説明の都合上で、左右に分けて記述してあ
る。
張回路31と、高域側伸張回路32、帯域合成回路3
3、そしてD/A変換回路34とからなり、音声信号の
再生時に動作する。コントローラ23は、音声信号の再
生時に、メモリ24に記憶された前記の2nビットの各
データを周波数fs /k(周期t×k)のクロックで各
アドレスから順次読出してそのうち上位ビットnを中・
低域側音声伸張回路31に、そのうち下位nビットを高
域側伸張回路32にそれぞれ送出する。なお、コントロ
ーラ23は、外部から音声信号の記録あるいは再生を指
定する選択信号SELを受けて記録あるいは再生の動作
をし、音声信号圧縮回路2と、音声信号伸張回路3もこ
の選択信号SELを受けて記録時あるいは再生時にそれ
ぞれが動作をする。また、図では、左右にコントローラ
23とメモリ24とを示しているが、これらは、同じ回
路である。説明の都合上で、左右に分けて記述してあ
る。
【0014】中・低域側音声伸張回路31は、PCM伸
張回路31a とサンプリング変換回路31b とからな
る。PCM伸張回路31a は、メモリ24から周波数f
s /k(周期t×k)のクロックで読出された上位nビ
ットを受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCM
に伸張変換して元の8ビットのパラレルデータにする。
サンプリング変換回路31b は、周波数fs /k(周期
t×k)のクロックで読出された同じデータをk個づつ
発生させて読出しデータに対してそのサンプリング周波
数がfs (周期t)のサンプリングデータにデータ変換
する。なお、このときには、後述するような補間データ
の発生により、k個のデータを発生させてもよい。ここ
で、kは、入力信号をA/D変換したときのサンプリン
グデータ数と間引き変換したときのサンプリングデータ
数との差を補うための値である。サンプリング変換回路
31b の8ビットの出力データは、帯域合成回路33に
送出される。
張回路31a とサンプリング変換回路31b とからな
る。PCM伸張回路31a は、メモリ24から周波数f
s /k(周期t×k)のクロックで読出された上位nビ
ットを受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCM
に伸張変換して元の8ビットのパラレルデータにする。
サンプリング変換回路31b は、周波数fs /k(周期
t×k)のクロックで読出された同じデータをk個づつ
発生させて読出しデータに対してそのサンプリング周波
数がfs (周期t)のサンプリングデータにデータ変換
する。なお、このときには、後述するような補間データ
の発生により、k個のデータを発生させてもよい。ここ
で、kは、入力信号をA/D変換したときのサンプリン
グデータ数と間引き変換したときのサンプリングデータ
数との差を補うための値である。サンプリング変換回路
31b の8ビットの出力データは、帯域合成回路33に
送出される。
【0015】高域側音声伸張回路32は、PCM伸張回
路32a と音程変換32b とからなり、音程変換32b
の8ビットの出力データを帯域合成回路33に送出す
る。PCM伸張回路32a は、メモリ24から周波数f
s /k(周期t×k)のクロックで読出された下位nビ
ットを受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCM
に伸張変換して元の8ビットのパラレルデータにする。
音程変換32b は、低い周波数fs /k(周期t×k)
のクロックで記憶されたサンプリングデータを高いサン
プリング周波数f(周期t)のクロックでk回繰り返し
て読出すことで、元の高い周波数の信号に対応するサン
プリングデータにデータ変換する。この音程変換32b
の8ビットの出力データが帯域合成回路33に送出され
る。帯域合成回路33は、周波数fs のクロックに応じ
て、中・低域側音声伸張回路31のmビットと高域側音
声伸張回路32のmビットを加算して合成して圧縮前の
8ビットのデータを疑似的に復元する。復元された8ビ
ットのデータは、D/A変換回路34に送出されてアナ
ログ信号に戻され、オーディオの増幅回路等へと出力さ
れる。さらに、このアナログ信号は、オーディオの増幅
回路等からスピーカへと送出されて音声に換えられる。
路32a と音程変換32b とからなり、音程変換32b
の8ビットの出力データを帯域合成回路33に送出す
る。PCM伸張回路32a は、メモリ24から周波数f
s /k(周期t×k)のクロックで読出された下位nビ
ットを受けて対数PCMから指数伸張してリニアPCM
に伸張変換して元の8ビットのパラレルデータにする。
音程変換32b は、低い周波数fs /k(周期t×k)
のクロックで記憶されたサンプリングデータを高いサン
プリング周波数f(周期t)のクロックでk回繰り返し
て読出すことで、元の高い周波数の信号に対応するサン
プリングデータにデータ変換する。この音程変換32b
の8ビットの出力データが帯域合成回路33に送出され
る。帯域合成回路33は、周波数fs のクロックに応じ
て、中・低域側音声伸張回路31のmビットと高域側音
声伸張回路32のmビットを加算して合成して圧縮前の
8ビットのデータを疑似的に復元する。復元された8ビ
ットのデータは、D/A変換回路34に送出されてアナ
ログ信号に戻され、オーディオの増幅回路等へと出力さ
れる。さらに、このアナログ信号は、オーディオの増幅
回路等からスピーカへと送出されて音声に換えられる。
【0016】次に、前記のような処理を行うサンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b 、音程変換回路
32b との具体例を図2に従って説明する。サンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b は、記憶につい
ては入力信号を順に記憶し、読出し時には未だ読出され
ていないものをその古く記憶した順から読出して出力す
る、いわゆるFIFO(ファーストイン・ファーストア
ウト)メモリを基本として構成されている。その読出し
クロックの速度はfs /k(周期t×k)である。な
お、FIFOメモリは、半導体メモリの分野ではよく知
られているメモリである。その具体的な構成は、図2
(a) に示すように、例えば、デジタルメモリであるRA
M211を記憶部とし、入力データの記憶アドレスを示
す第1のカウンタ212と、出力データの読出アドレス
を示す第2のカウンタ213と、コントローラ214、
分周回路215、ゲート(図示せず)などから構成され
ている。
グ変換回路21b と音程変換回路22b 、音程変換回路
32b との具体例を図2に従って説明する。サンプリン
グ変換回路21b と音程変換回路22b は、記憶につい
ては入力信号を順に記憶し、読出し時には未だ読出され
ていないものをその古く記憶した順から読出して出力す
る、いわゆるFIFO(ファーストイン・ファーストア
ウト)メモリを基本として構成されている。その読出し
クロックの速度はfs /k(周期t×k)である。な
お、FIFOメモリは、半導体メモリの分野ではよく知
られているメモリである。その具体的な構成は、図2
(a) に示すように、例えば、デジタルメモリであるRA
M211を記憶部とし、入力データの記憶アドレスを示
す第1のカウンタ212と、出力データの読出アドレス
を示す第2のカウンタ213と、コントローラ214、
分周回路215、ゲート(図示せず)などから構成され
ている。
【0017】コントローラ214は、書込み時は、周波
数fs (周期t)のクロックでカウントアップされる第
1のカウンタ212に従ってA/D20のサンプルタイ
ミングに同期してRAM211にBPF21a からの8
ビットのデータを書き込み、読出時には、周波数fs の
クロックを1/kに分周して周波数fs /k(周期t×
k)のクロックで第2のカウンタ213を+k番地づつ
インクリメントしていき、k−1番地置きにデータを読
み出す。このことで、間引きサンプリングデータを生成
する。1kHzの波形についてそのサンプリングデータ
の間引きを行い、これによりデータ数を低減してサンプ
リング周波数を低い周波数に変換する状態を示したのが
図3(a) である。ここで、周波数fs は、1kHzに対
して8kHz以上高い周波数とする。なお、RAM21
1に対する読出し動作は、書込み動作が開始されてRA
M211にある程度のデータが記憶された後に開始され
る。これは、外部から入力される記録あるいは再生を示
す選択信号SELに応じてこれが記録のときにこれに応
じて発生する書込開始信号についてこれを一定時間遅延
させて読出開始信号とすることで行われる。なお、RA
M211に対するコントローラ214のアクセスは、そ
の最後のアドレスに至ったときには再びその最初のアド
レスに戻る。
数fs (周期t)のクロックでカウントアップされる第
1のカウンタ212に従ってA/D20のサンプルタイ
ミングに同期してRAM211にBPF21a からの8
ビットのデータを書き込み、読出時には、周波数fs の
クロックを1/kに分周して周波数fs /k(周期t×
k)のクロックで第2のカウンタ213を+k番地づつ
インクリメントしていき、k−1番地置きにデータを読
み出す。このことで、間引きサンプリングデータを生成
する。1kHzの波形についてそのサンプリングデータ
の間引きを行い、これによりデータ数を低減してサンプ
リング周波数を低い周波数に変換する状態を示したのが
図3(a) である。ここで、周波数fs は、1kHzに対
して8kHz以上高い周波数とする。なお、RAM21
1に対する読出し動作は、書込み動作が開始されてRA
M211にある程度のデータが記憶された後に開始され
る。これは、外部から入力される記録あるいは再生を示
す選択信号SELに応じてこれが記録のときにこれに応
じて発生する書込開始信号についてこれを一定時間遅延
させて読出開始信号とすることで行われる。なお、RA
M211に対するコントローラ214のアクセスは、そ
の最後のアドレスに至ったときには再びその最初のアド
レスに戻る。
【0018】音程変換回路22b も前記と同様な構成の
ものであって、その具体的な構成は、図2(b) に示すよ
うに、例えば、デジタルメモリであるRAM221を記
憶部とし、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1の
カウンタ222と、出力データを読出すべきアドレスを
示す第2のカウンタ223と、コントローラ224、そ
して分周回路225、ゲート(図示せず)などから構成
されている。コントローラ224は、図3(b) の上側の
波形をBPF22a の出力波形とすれば、書込み時に
は、この出力波形をP×t×k期間ごとに周波数fs の
クロックでカウントアップされる第1のカウンタ222
に従ってこれが示すRAM221のアドレスにBPF2
2aから受けたP個(Pは2以上の整数)のサンプリン
グデータをA/D20のタイミングに同期して書込む。
これは、ある周波数、例えば、1kHzの波形1サイク
ル分のデータP個を受けてそれを周波数fs のクロック
でサンプリングしてそのデータを記憶し、P×t×k期
間後にまたP個記憶する処理である。したがって、他の
周波数の波形については、サンプリング個数は、その周
波数に応じて変化する。
ものであって、その具体的な構成は、図2(b) に示すよ
うに、例えば、デジタルメモリであるRAM221を記
憶部とし、入力信号を記憶すべきアドレスを示す第1の
カウンタ222と、出力データを読出すべきアドレスを
示す第2のカウンタ223と、コントローラ224、そ
して分周回路225、ゲート(図示せず)などから構成
されている。コントローラ224は、図3(b) の上側の
波形をBPF22a の出力波形とすれば、書込み時に
は、この出力波形をP×t×k期間ごとに周波数fs の
クロックでカウントアップされる第1のカウンタ222
に従ってこれが示すRAM221のアドレスにBPF2
2aから受けたP個(Pは2以上の整数)のサンプリン
グデータをA/D20のタイミングに同期して書込む。
これは、ある周波数、例えば、1kHzの波形1サイク
ル分のデータP個を受けてそれを周波数fs のクロック
でサンプリングしてそのデータを記憶し、P×t×k期
間後にまたP個記憶する処理である。したがって、他の
周波数の波形については、サンプリング個数は、その周
波数に応じて変化する。
【0019】読出時には、記憶されたデータを周波数f
s (周期t)のクロックを1/kに分周して周波数fs
/k(周期t×k)で第2のカウンタ223を+1番地
づつインクリメントしてRAM221の第2のカウンタ
223のアドレスから順次データを読出す。その結果、
読出される波形は、図3(b) の下側の波形のようにk倍
の周期、すなわち、k分の1の周波数に低下する。な
お、とぎれなくデータを読出すために、書込みを先にし
てk個以上のデータを記憶した後に読出し行う。これ
は、前記したように、選択信号SELに応じて発生する
書込開始信号を一定時間遅延させて読出開始信号とする
ことで行われる。
s (周期t)のクロックを1/kに分周して周波数fs
/k(周期t×k)で第2のカウンタ223を+1番地
づつインクリメントしてRAM221の第2のカウンタ
223のアドレスから順次データを読出す。その結果、
読出される波形は、図3(b) の下側の波形のようにk倍
の周期、すなわち、k分の1の周波数に低下する。な
お、とぎれなくデータを読出すために、書込みを先にし
てk個以上のデータを記憶した後に読出し行う。これ
は、前記したように、選択信号SELに応じて発生する
書込開始信号を一定時間遅延させて読出開始信号とする
ことで行われる。
【0020】このようにある周波数の波形について周波
数fのクロックでサンプリングされたサンプリングデー
タP個を周期P×t×kごとに書込み、この書込み速度
に対して読出し速度を1/kに落とすことにより入力側
の音声周波数を1/kに下げる。このことでコントロー
ラ23により記憶されるデータ数も1/kに下げること
ができる。なお、RAM221の記憶領域がいっぱいに
なったらカウンタ222とカウンタ223をリセットし
て同じ動作を繰り返すか、あるいは、前記と同様に、R
AM221に対するコントローラ224のアクセスを最
後のアドレスから最初のアドレスに戻せばよい。音程変
換の状態を、説明上の数値としてP=8としてある周波
数を1kHzとし、ドット位置のサンプリングデータに
ついて250Hzの周波数のサンプリングデータのデー
タ変換する状態を示したのが図3(b) である。
数fのクロックでサンプリングされたサンプリングデー
タP個を周期P×t×kごとに書込み、この書込み速度
に対して読出し速度を1/kに落とすことにより入力側
の音声周波数を1/kに下げる。このことでコントロー
ラ23により記憶されるデータ数も1/kに下げること
ができる。なお、RAM221の記憶領域がいっぱいに
なったらカウンタ222とカウンタ223をリセットし
て同じ動作を繰り返すか、あるいは、前記と同様に、R
AM221に対するコントローラ224のアクセスを最
後のアドレスから最初のアドレスに戻せばよい。音程変
換の状態を、説明上の数値としてP=8としてある周波
数を1kHzとし、ドット位置のサンプリングデータに
ついて250Hzの周波数のサンプリングデータのデー
タ変換する状態を示したのが図3(b) である。
【0021】再生側の音程変換回路32b の構成は、前
記の音程変換回路22b と同様であり、コントローラ2
24の制御の仕方が異なるだけである。したがって、図
2(b) に示す構成に従ってその制御を説明する。コント
ローラ224は、音程変換回路22b のときとは逆に、
書込み時のクロック速度を周波数fs /k(周期t×
k)とし、読出クロックの速度を周波数f(周期t)と
して1個サンプリングデータを記憶し、それを読出す点
が、まず、相違する。したがって、8ビットに伸張され
た入力データは、順次RAM221に書込まれる。ま
た、読出し時点では、図3(c) に示すように、前記のP
個のデータを1単位としてこれをk回繰り返してコント
ローラ224が読出す。
記の音程変換回路22b と同様であり、コントローラ2
24の制御の仕方が異なるだけである。したがって、図
2(b) に示す構成に従ってその制御を説明する。コント
ローラ224は、音程変換回路22b のときとは逆に、
書込み時のクロック速度を周波数fs /k(周期t×
k)とし、読出クロックの速度を周波数f(周期t)と
して1個サンプリングデータを記憶し、それを読出す点
が、まず、相違する。したがって、8ビットに伸張され
た入力データは、順次RAM221に書込まれる。ま
た、読出し時点では、図3(c) に示すように、前記のP
個のデータを1単位としてこれをk回繰り返してコント
ローラ224が読出す。
【0022】すなわち、コントローラ224は、書込み
時には、周波数fs /k(周期t×k)のクロックで送
出されるPCM伸張回路31a の出力データを受けて、
周波数fs /kのクロックでカウントアップされる第1
のカウンタ222に従ってこれが示すRAM221のア
ドレスに前記の出力データの8ビットを順次書込む。読
出時には、P個分がRAM221に記憶された時点でデ
ータP個を1つの単位として周波数fs (周期t)のク
ロックで第2のカウンタ223を+1番地づつインクク
リメントしてP個分のデータが読出された時点で最初の
アドレスに戻り、再び同じP個のデータを読み出し、こ
れをk回繰り返す。とぎれなくP個のデータをk回読出
すために、RAM221として容量2P個以上のデータ
を記憶するメモリを使用して、P個のデータの記憶領域
を交互に使用して書込、読出を行うとよい。このときの
音程変換の状態を先の250Hzに変換された音声信号
を1kHzの波形戻すサンプリングデータのデータ変換
状態を示したのが図3(c) である。
時には、周波数fs /k(周期t×k)のクロックで送
出されるPCM伸張回路31a の出力データを受けて、
周波数fs /kのクロックでカウントアップされる第1
のカウンタ222に従ってこれが示すRAM221のア
ドレスに前記の出力データの8ビットを順次書込む。読
出時には、P個分がRAM221に記憶された時点でデ
ータP個を1つの単位として周波数fs (周期t)のク
ロックで第2のカウンタ223を+1番地づつインクク
リメントしてP個分のデータが読出された時点で最初の
アドレスに戻り、再び同じP個のデータを読み出し、こ
れをk回繰り返す。とぎれなくP個のデータをk回読出
すために、RAM221として容量2P個以上のデータ
を記憶するメモリを使用して、P個のデータの記憶領域
を交互に使用して書込、読出を行うとよい。このときの
音程変換の状態を先の250Hzに変換された音声信号
を1kHzの波形戻すサンプリングデータのデータ変換
状態を示したのが図3(c) である。
【0023】再生側のサンプリング変換回路31b の構
成は、前記のサンプリング変換回路21b と同様である
が、前記と同様にコントローラ214の制御の仕方が異
なる。したがって、図2(a) に示す構成に従ってその制
御を説明する。コントローラ214は、周波数fs /k
(周期t×k)のクロックでRAM211に書込まれた
同じデータについてそれをk回づつ周波数fs (周期
t)のクロックで読出すことでサンプリングデータのサ
ンプリング周波数をfs /kのデータから周波数fs の
データにデータ変換する。なお、この場合、同じデータ
をk回サンプリングするのではなく、現在のサンプリン
グデータとこれの直前のサンプリングデータとの間で直
前のサンプリングデータから現在のサンプリングデータ
に至る補間値をkー1個発生してもよい。そして、これ
に現在のサンプリングデータを最後に加えて、結果とし
てk個のデータを生成してもよい。
成は、前記のサンプリング変換回路21b と同様である
が、前記と同様にコントローラ214の制御の仕方が異
なる。したがって、図2(a) に示す構成に従ってその制
御を説明する。コントローラ214は、周波数fs /k
(周期t×k)のクロックでRAM211に書込まれた
同じデータについてそれをk回づつ周波数fs (周期
t)のクロックで読出すことでサンプリングデータのサ
ンプリング周波数をfs /kのデータから周波数fs の
データにデータ変換する。なお、この場合、同じデータ
をk回サンプリングするのではなく、現在のサンプリン
グデータとこれの直前のサンプリングデータとの間で直
前のサンプリングデータから現在のサンプリングデータ
に至る補間値をkー1個発生してもよい。そして、これ
に現在のサンプリングデータを最後に加えて、結果とし
てk個のデータを生成してもよい。
【0024】これは、コントローラ214に点線で示す
ように、演算回路214aと前回値レジスタ214bと
現在値レジスタ214cとを設けて、周期t×kでRA
M211から読出して、前回値レジスタ214bの値を
Bとし、現在値レジスタ214cの値をAとし、これら
の差S=A−Bを算出して、さらにS/kを算出して、
k−1個の補間データとしてA+S/k,A+2S/
k,A+3S/k,…,A+(k−1)S/kを発生し
て、これに現在値Aを加えたk個のデータとして、この
k個のデータを周期tで出力するものである。また、補
間値は、以前のデータを複数個記憶して演算回路214
aにより演算処理をして最適な補間値を算出するもので
もよい。ところで、PCM圧縮伸張回路部分のPCM対
数ビット圧縮回路21c とPCM伸張回路31a とは、
例えば、ADPCMの圧縮伸張回路に置き換えてもよ
い。
ように、演算回路214aと前回値レジスタ214bと
現在値レジスタ214cとを設けて、周期t×kでRA
M211から読出して、前回値レジスタ214bの値を
Bとし、現在値レジスタ214cの値をAとし、これら
の差S=A−Bを算出して、さらにS/kを算出して、
k−1個の補間データとしてA+S/k,A+2S/
k,A+3S/k,…,A+(k−1)S/kを発生し
て、これに現在値Aを加えたk個のデータとして、この
k個のデータを周期tで出力するものである。また、補
間値は、以前のデータを複数個記憶して演算回路214
aにより演算処理をして最適な補間値を算出するもので
もよい。ところで、PCM圧縮伸張回路部分のPCM対
数ビット圧縮回路21c とPCM伸張回路31a とは、
例えば、ADPCMの圧縮伸張回路に置き換えてもよ
い。
【0025】以上の実施例では、高域側の再生は、P個
のデータをメモリに記憶してから再生するので、P個の
データが記憶される分だけ中・低周波側より遅くなる。
このデータ遅れが再生データに影響する場合には、帯域
合成を行う前に中・低周波側の出力データを遅延回路に
より遅延させて両者のタイミングを合わせればよい。
のデータをメモリに記憶してから再生するので、P個の
データが記憶される分だけ中・低周波側より遅くなる。
このデータ遅れが再生データに影響する場合には、帯域
合成を行う前に中・低周波側の出力データを遅延回路に
より遅延させて両者のタイミングを合わせればよい。
【0026】また、この実施例で高域とか低域の音声と
は、オーディオ信号におけるものではなく、人の声を基
準としているので、通常、300Hz程度以下を低域、
300Hzから800Hz程度を中域、800程度以上
を高域とするのが1つの目安になっている。これを、低
域側と高域側と分ければ、中域側は低域あるいは高域の
どちらに入れてもよい。実際上は、低域と高域の区分で
この発明を適用しても十分である。したがって、高域フ
ィルタや低域フィルタは、バンドパスフィルタである必
要はない。
は、オーディオ信号におけるものではなく、人の声を基
準としているので、通常、300Hz程度以下を低域、
300Hzから800Hz程度を中域、800程度以上
を高域とするのが1つの目安になっている。これを、低
域側と高域側と分ければ、中域側は低域あるいは高域の
どちらに入れてもよい。実際上は、低域と高域の区分で
この発明を適用しても十分である。したがって、高域フ
ィルタや低域フィルタは、バンドパスフィルタである必
要はない。
【0027】
【発明の効果】この発明にあっては、音声信号を所定の
周期tでA/D変換して高域側と低域側の2つに分けて
高域側を低い周波数側に音程変換してA/D変換より低
いサンプリングで行い、低域側を間引きサンプリングし
てサンプリング周波数を低減してメモリに記憶するよう
にし、再生時に高域側は、高い周波数側に音程変換して
元に戻し、低域側は、複数回同一データをサンプリング
することで、サンプリング周波数を元に戻して再生する
ようにする。その結果、音声信号の記録容量を低減する
ことができる。しかも、高音側の音声は、間引きを行わ
ないので、これをあまり劣化させないで、より長い時間
音声情報を記録し、再生することができる。
周期tでA/D変換して高域側と低域側の2つに分けて
高域側を低い周波数側に音程変換してA/D変換より低
いサンプリングで行い、低域側を間引きサンプリングし
てサンプリング周波数を低減してメモリに記憶するよう
にし、再生時に高域側は、高い周波数側に音程変換して
元に戻し、低域側は、複数回同一データをサンプリング
することで、サンプリング周波数を元に戻して再生する
ようにする。その結果、音声信号の記録容量を低減する
ことができる。しかも、高音側の音声は、間引きを行わ
ないので、これをあまり劣化させないで、より長い時間
音声情報を記録し、再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の音声信号圧縮伸張装置に適
用した一実施例のブロック図である。
用した一実施例のブロック図である。
【図2】図2(a) は、記録側の音程変換回路の説明図、
(b) は、再生側の音程変換回路の説明図である。
(b) は、再生側の音程変換回路の説明図である。
【図3】図3は、音程変換等のサンプリング処理の説明
図である。
図である。
【符号の説明】 1…音声信号圧縮伸張装置、2…音声信号圧縮回路、3
…音声信号伸張回路、20…A/D変換回路、21…
中、低域音声側圧縮回路、22…高域側圧縮回路、23
…ントローラ、24…メモリ、31…中、低域側音声伸
張回路、32…高域側伸張回路、33…帯域合成回路、
34…D/A変換回路。
…音声信号伸張回路、20…A/D変換回路、21…
中、低域音声側圧縮回路、22…高域側圧縮回路、23
…ントローラ、24…メモリ、31…中、低域側音声伸
張回路、32…高域側伸張回路、33…帯域合成回路、
34…D/A変換回路。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
Claims (3)
- 【請求項1】音声信号を所定の周期tでA/D変換する
A/D変換回路と、このA/D変換回路の出力を受ける
低域デジタルフィルタと、前記A/D変換回路の出力を
受け、前記低域デジタルフィルタの高域側のカットオフ
周波数特性に接続される特性の低域カットオフ周波数特
性を有する高域デジタルフィルタと、前記低域デジタル
フィルタの出力をt×kの周期(kは2以上の整数)で
間引きサンプリングする第1のサンプリング手段と、前
記高域デジタルフィルタの出力をP個(Pは2以上の整
数)をP×t×k期間ごとに記憶して記憶されたデータ
P個をt×kの周期で順次発生する第2のサンプリング
手段と、前記第1のサンプリング手段から得られる第1
のデジタル値と第2のサンプリング手段から得られるデ
ジタル値とを各アドレスに同時に記憶する第1のメモリ
と、この第1のメモリの各アドレスから前記第1および
第2のデジタル値を周期t×kで同時に読出して前記第
1のデジタル値を第2のメモリに前記第2のデジタル値
を第3のメモリにそれぞれ記憶し、前記第1のデジタル
値については前記第2のメモリから前記周期tで同じデ
ータをk回繰り返して読出し、前記第2のデジタル値に
ついては前記第3のメモリから前記P個のデータを単位
としてその1個の各データを周期tでアクセスして前記
P個単位にそれを前記k回繰り返して読出す制御回路
と、この制御回路から読出された前記第1および第2の
デジタル値をD/A変換するD/A変換回路とを備える
音声信号圧縮伸張装置。 - 【請求項2】前記第1のデジタル値については前記第2
のメモリから前記周期tで同じデータをk回繰り返して
読出しは、同じデータではなく、その直前の読出デ−タ
を保持して次のデータを読出し、読出したデータとぜ前
記保持したデータとの間の補間データを順次k回分発生
させる請求の範囲第1項記載の音声信号圧縮伸張装置。 - 【請求項3】前記補間は、所定の複数のデータを記憶し
ておき演算処理により行う請求の範囲第2項記載の音声
信号圧縮伸張装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348550A JPH07199998A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 音声信号圧縮伸張装置 |
| US08/361,388 US5841945A (en) | 1993-12-27 | 1994-12-22 | Voice signal compacting and expanding device with frequency division |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348550A JPH07199998A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 音声信号圧縮伸張装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07199998A true JPH07199998A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18397775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5348550A Pending JPH07199998A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 音声信号圧縮伸張装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5841945A (ja) |
| JP (1) | JPH07199998A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030194099A1 (en) * | 2002-04-11 | 2003-10-16 | Media Tek Inc. | Method and apparatus for processing microphone audio signals |
| CN100433938C (zh) * | 2002-08-22 | 2008-11-12 | 联发科技股份有限公司 | 麦克风用的音效处理方法及装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1425866A (en) * | 1972-06-07 | 1976-02-18 | Sony Corp | Signal processing apparatus |
| US3975763A (en) * | 1973-04-30 | 1976-08-17 | Victor Company Of Japan, Limited | Signal time compression or expansion system |
| US3936611A (en) * | 1974-09-04 | 1976-02-03 | Gte Sylvania Incorporated | Time compression scanner |
| US3976842A (en) * | 1975-03-10 | 1976-08-24 | Hayward Research, Inc. | Analog rate changer |
| US4108036A (en) * | 1975-07-31 | 1978-08-22 | Slaymaker Frank H | Method of and apparatus for electronically generating musical tones and the like |
| US4121058A (en) * | 1976-12-13 | 1978-10-17 | E-Systems, Inc. | Voice processor |
| JPS5650398A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Hitachi Ltd | Sound synthesizer |
| US4627090A (en) * | 1982-07-19 | 1986-12-02 | Smith Engineering | Audio frequency multiplication device |
| DE3233288A1 (de) * | 1982-09-08 | 1984-03-08 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | System zur zeitlichen kompression und/oder expansion von elektrischen signalen |
| DE3851887T2 (de) * | 1988-07-18 | 1995-04-20 | Ibm | Verfahren und Einrichtung zur Sprachkodierung mit niedriger Bitrate. |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5348550A patent/JPH07199998A/ja active Pending
-
1994
- 1994-12-22 US US08/361,388 patent/US5841945A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5841945A (en) | 1998-11-24 |
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