JPS5843500A - 音声符号化装置 - 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】 本発明は音声符号化装置、特に雑音成分を軽減できしか
も装置全体の小型化を実現できるようにしたメツセージ
時計などに好適な音声符号化装置に関するものである。

　　　　、− 最近、腕時計などを単に時刻指示手段として用いるだけ
でなくメツ七−ジを肉声で入力しかつ入力されたメツ七
−ジが音声で出力されるメツ七−ジ時計が考朦されつつ
ある。そしてこの種のメツセージ機構を組み込んだメツ
セージ時計はあくまでも時計例えば腕時計として使用さ
れることを主目的としているため、特にメツセージ機構
の大きさは必然的に４制限されざるをえない ところで一般に、音声符号を符号化してその後音声情報
な復号化して音声として出力する音声記憶システムにお
ける音声符号化方式として、ＰムＲＣＯＲなどパラメー
タ合成法を用いたもの、音声波形をデジタル化するＰ（
３Ｍ方式、音声波形の前後の入力値の差分なとるデルタ
変調方式、あるいはこの差分の量子化幅を適応的に変化
させるムＤＦＣＭ（適応差分Ｐ（：！Ｍ）方式など各種
方式が知られている。

しかし、（１）上記パラメータ合成法では演算処理量が
極めて大きいためリアルタイム処理のために高速かつ大
型のコンピュータを必要とし、■ｒＣＭ方式では圧縮率
が悪く、■デルタ変調方式では圧縮率はＦＯＭ方式に較
べて向上できるがグラエエラー雑音、オーバロード雑音
が多発し易く、４）ムＤＦＣｊＭ方式ではこれらの雑音
が抑えられるが、音声データが一旦ＦＯＭコーＦＣ変換
されその後デジタル演算によってムＤＰＣＭコードへ変
換されるためム／Ｄ変換、演算に際し高速かつ大型の装
置を必要とし、また復壷化に際してもダラニ１ラー雑音
あるいは各音声ｅフチ間のいわゆる「つなぎ」の部分が
雑音として′出力され不快音となる、などメツ七−ジ時
計などに適用するに当つて、各種方式は上記の如き種々
の問題点を有している。

本発明は上記の点を解決することを目的とし、装置の小
型化、リアルタイム処理の実現および雑音成分の軽減化
を図りメツ七−ジ時計などに好適な音声符号化装置を提
供することを目的としている。そのため本発明の音声符
号化装置は音声信号を所定のサンプリング周期で符号化
する音声符号化装置において、音声信号のアナリグナン
プル値と所定のレベル値をもつ第１の基準アナログ量と
のアナ四ダ差分値を算出する差分値演算回路、該差分値
演算回路からの差分値アナログ量と階段状にレベル値が
変化する第２の基準アナログ量とを逐次大小比較処理し
上記差分値アナログ量を対応する差分値デジタル情報に
変換する逐次比較型ム／Ｄ変換回路および上記第２の基
準アナーダ量の量子化ステップ幅を選定する量子化ステ
ップ幅設定回路をそなえ、鋏量子化ステップ幅設定回路
は＊１″４Ｆ、ｌ＆ｆ１４．ｌｌ’？ｍＦＰｂｍ＊１ｌ
ｌｌ−９…２量子化ステップ幅　・ジタル情報とにもと
すいて今回符号化処理における量子化ステップ幅を選定
するよう構成したことを特徴とする。以下図面を参照し
つつ本発明を説明する。

第１図は本発明による音声符号化装置の一実施例構成を
示している。

第１図において、差分値演算回路（１）は入力されてく
る音声についてアナーグ演算処理し差分値アナログ量（
ａ）を出力する。□逐次比較型ム／Ｄ変換回路１（２）
は上記差分値演算回路（１）からの差分値アナログ量（
＆）を第２の基準アナログ量（ｂ）と逐次大小比較処理
し差分値アナログ量伽）を対応する差分値デジタル情報
（６）に変換する。ここで当該ム／Ｄ変換処理するに当
り、量子化ス“テップ幅設定回路（３）は逐次比較型ム
／Ｄ変換回路０）の比較器（４）の一方の入力端子に入
力すべき上記−率アナログ量（ｂ）の量子化ステップ幅
を選定する処理を行なう。即ち、量子化ステップ幅設定
回路（ｓ）は後述する如く、前回符号化熱珊における差
分値デジタル情報（ｅ）と量子化ステップ幅デジタル情
報（ｄ）とにもとすいて今回符号化処理において設定す
べき量子化ステッシ幅を選定し、差分値デジタル情報（
Ｃ）が各符号化処理量で大きなバラツキを生じないよう
にする。二の上記逐次比較型ム／Ｄ変換回路（２）によ
り変換された差分値デジタル情報（６）は、図示しない
記憶部に格納され、その後、適宜、記憶部から読み出さ
れて図示しない復号化装置により復号化された上で音声
として出力される１、以下処理動作を説明する。

音声は増幅器（５）によ゛り増幅され、増幅出力信号（
・）はリングカウンタ（６）からのサンプリングパルス
信号＜ｆ）に同期してサンプルホールド回路（７）にお
いてｆンブリング処−理されアナ四グサンプル値儲）と
して保持される。一方基準電圧発生器（８）は第２図に
図示する如き音声入力波形に対して第２図図示に）のレ
ベル値をもつ基準電圧即ち第１の基準アナーグ量伽）を
常時出力している。なおこの第１の基準アナログ量伽）
は第２図に図示する如く波形入力の無音状部における電
圧レベル値が最適であるが、他の適当な電圧レベル値で
あってもよい。サンプルホールド回路（７）のアナ撃ダ
ナンプル値儲）と基準電圧発生器（８）の第１の基準ア
ナログ量ｔｈ）は切換回路伸）を介して減算器（至）に
入力され、減算＃＃−において絶対値として表わされる
差分値アナログ量（？）が算出される。とこで減算ｉＩ
輪の＋側入力端子にはアナ四グナンブル値−）および第
１の基準アナログ量ｔｈ）のうち大きい値をもつものが
入力されかつ減算Ｓ■の一側入力端子には両者（２）、
（旬のうち小さい値をもつものが入力される。この入カ
バターン決定は比較器（６）による大小比較結果にもと
すいて切換回路伸）の切換パターンが選択されることに
より行なわれる。

減算器（至）からの差分値アナログ量−）は逐次比較型
ム／Ｄ変換回路は）の比較器（４）の一方の入力端子に
入力保持され、比較器（４）において他の入力端子に入
力されてくる階段状にレベル値が増大する第２の基準ア
ナログ量０）と逐次大小比較処理される。

この第２の基準アナログ量山）は比較器（４）から論理
「１」信号が出力される時点即ち第２の基準アナログ量
−）のレベル値が上記差益゛値アナログ量（＆）のレベ
ル値を趨えるようになる絖１１点までレジスタ（財）の
内容艶新タイミングに同期して、量子化ステップ幅設定
囲路０）により選定された量子化ステップ幅値だけ逐次
増大してゆく第５図に図示する如き階段状波形で与えら
れる。

この第３図において、横軸はレジスタ（ロ）の逐次更新
されてゆく内容に対応するデジタル数値、縦軸は第１，
４図図示点Ａの出力電圧値即ち第２の基準アナリグ量山
）のレベル値を夫々表わし、また波形（イ）は第１図図
示量子化ステップ幅設定回路（３）のＤ／／ム換回路（
至）の等価抵抗２が２＝ψであるとぎの基準アナリグ量
波形、波形１口）は上記等価抵抗２がｚ；Ｒであるとき
の基準アナ四グ量波形、波形ＧＰ今は上記等価抵抗２が
Ｚ＝Ｒ／４であるときの基準アナ田グ量波形を夫々表わ
している。これら基準アナリグ量波形印、（ロ）、Ｃ今
における量子化ステップ幅Δは次のように求められる。

即ち、第１図図示の抵抗ラダー回路（ロ）とレジスタ（
至）の出カバターン情報と量子化ステップ幅設定回路儲
）のＤ／／ム換回路（至）と★等価回路で表わした第４
図において、図示端子−からみた抵抗ラダー回路（ロ）
のインピーダンスは−）源１を内部抵抗が０の定電圧電
源とすれば常時凰となるため、端子ムの出力電圧Ｅ。レ
ベルは当諌インピーダンス凰とＤ／ム変変換終絡至）の
等価インピーダンス２との分圧比により決定される　等
価インピーダンス２はマルチブレクｔｏａの出カバター
ン情報に対応しており、出カバターン情報がｒｏｏｏＪ
、　ｒ００１Ｊ＃　ｒｏｌｏＪ。

ｒｏｌｌＪ、　ｒｌｏｏＪ、　ｒｌｏｌＪ、　ｒｌｌｏ
Ｊ、　ｍ月であるとき等価インピーダンス２は夫々「■
」。

［−町、　ｒＶ２Ｊ、　ｒＲ１５Ｊ、　ｒＶ４Ｊ＊　ｒ
Ｒ１５Ｊ、弁≠要件ｒＢ／６Ｊ、　ｒＲ／７Ｊとなる。

従って等価インピーダンス２が「ω」であるときの量子
化ステップ幅を「ム」とすれば、各等価インピーダンス
２に１対１に対応する量子化ステップ幅Δｋ（ｋ＝Ｑ１
、２．３．４．５．６．７　）はΔに＝ん／（１＋ｋ）
で与えられる。

上記の如き第２の基準アナログリグ）のレベル値が上記
差分値アナログ量（ａ）のレベル値を超えるようになる
と、比較器（４）から論理「１」信号が出力されるよう
になり、当該論理「１」信号により七しタトゲート（至
）がリセットされ、リング、カウンタ（６）のその後の
更新内容はレジスタ（２）にセットされなくなる。即ち
レジスタ（至）の内容は次回の符号化処理が開始される
まで固定維持され、当該内容が差分値デジタル情報（６
）として図示しない記憶部に格納される。このとき差分
値演算回路（１）の比較器Ｑυからの正／員指示情報（
ｉ）も併せて格納される。

ここで量子化ステップ幅は次のように量子化ステップ幅
設定回路（３）により選定される。即ち、今回の符号化
処理に先立って、前回の符号化処理において設定された
量子化ステップ幅デジタル情報棹）即ちマルチプレクサ
ＯＱ出カバターン情報は今回の符号化処理を開始する時
点即ちリングカウンタ（６）からサンプリングパルス＜
ｒ＞が出力された時点でレジスタａ７）（メモリアクセ
スアドレス情報としてセットされ、第１のＲＯＭＱｇ）
および第２のＩＬＯＭ鱒が尚該アドレス情報によりアク
セスされる。このため第１のＲＯＭ（至）の対応するデ
ータ格納番地および第２のＲＯＭ（至）の同一データ格
納番地から夫々量子化ステップ幅デジタル情報が読み出
される。ここで第１のＩＩＬＯＭ（至）に予め格納され
た量子化ステップ幅デジタル情報および第２のＩＬＯＭ
ＱＩに予め格納された他の量子化ステップ幅デジタル情
報は例えばｗｇ１表およびｔＩｓ２Ｉｌ！に示す如きも
のとなる。なお第１表および第２表における各数値は上
述した式Δ’＝ｂａ／　（１十ｋ）におけるｋに対応し
ている。

第１表　第２表 そして第１表および第・１表から明らかな如く、第１の
ＲＯＭ（１８）の格納データはアクセスアドレス情報即
ち前回符号情報−おける量子化ステップ幅デジタル情報
（ｄ）に較べて小さい値をもつため、今回符号化処理時
における量子化ステップ幅を増大させる増加用ＲＯＭと
考えてよく、−大筒２のＲＯＭＱＩは上記第１のＩＬＯ
Ｍ（至）と異なり今回符号化処理時の量子化ステップ幅
を前回符号住処１時の量子化ステップ幅に較べて小さく
設定する量線で減少用ＲＯＭと考えてよい。このように
第１のＲＯＭ（至）および第２のＩＬＯＭＱ時力島ら夫
々読み出された各量子化ステップ幅デジタル情報は、マ
ルチプレクサ００においていずれか一方のみが選択され
てＤ／ム変換回回路ｌに出力される。このマルチプレク
サ（至）による選択処理は前回符号化処理時における差
分値デジタル情報（Ｃ）にもとすいて決宇される。即ち
、本実施例の場合、差分値デジタル情報（０）のＭ２Ｒ
（最上位ビット）が論理「０」であった場合には今回符
号化処理における量子化ステップ幅を減少せしめるべく
第２のＲＯＭＱＩＩの読出情報をバスさせ、上方上記Ｍ
８Ｂが論理「１」であり□工、よ肥ｔ□８，７ツ□□ヤ
、あ ゛”す るべく第１のＲＯＭＱＩの読出情報をバスさせる。

なおりｐツタ発生器■はリングカウンタ（６）の内容を
歩進させかつ七しクトゲート（ト）をセット指示するも
のである。

そしてリングカウンタ（６）か゛らサンプリングパルス
（ｆ）が発生される毎に上述した如き音声符号化処理が
練り返し行なわれ、差分値デジタル情報（ｅ）と正／負
指示情報（＆）とがベアで図示しない記憶部に格納され
る。

以上説明した如く、本発明は音声信号を所定のサンプリ
ング周期で符号化する音声符号化−置において、音声信
号のアナ四グサンプル値と所定のレベル値をもつ第１の
基準アナログ量とのア”Ｌ）＊グ差分値を算出する差分
値演算回路、該差分値演算回路からの差分値アナログ量
と階段−にレベル値が変化する第２の基準アナーダ量と
を逐次大小比較処理し上記差分値アチ漬ダ量を対応する
差分値デジタル情報に変換する゛逐次比較型ム／Ｄ変換
回路および上記第２の基準アナログ量の量子化ステップ
幅を選定する量子化ステップ輻設楚回路をそなえ、該量
子化ステップ幅設定回路は前回符号イヒ処理における差
分値デジタル情報と量子化ステップ幅デジタル情報とに
もとすいて今回符号化処理における量子化ステップ幅を
選定するよう構成した。換言すれば、音声信号を符号化
するに当って、音声波形と予め定めた所定レベルの基準
電圧との差分値を算出すると共に、当該差分値の演算お
よび量子化ステップ幅の選定をアナ四グ信号処理手段で
行なうようにした。このため、本発明によれば、上記第
１の基準アナログ量を波形入力の無音状態での電圧レベ
ルに設定すれば、デルタ賢調方式などで問題となる波形
の無音に近いレベルでの量子化によって生じるダラエエ
ラー雑音を充分に軽減することができると共に、ムＤＰ
Ｃ！Ｍ方式における問題点即ち音声再生時にピッチ間の
つなぎ部分がアンプ特性上手じるオフ１ツト電圧による
段差雑音をも充分に回避することができ、更に高速かつ
大規模なム／Ｄ変換器、演算装蓋などを用いないため、
装置全体を充分に小型化できる。

と共に安価にすることができる。従って本発明による音
声符号化装置は特にメツセージ時計に好適なものとなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音声符号化装置の一実施例構成、
第２図は音声入力波形と第１の基準アナログ量の一例と
の関係を表わした図、第５図は第２の基準アナログ量の
波形図、第４図は第１図における主要部の電気等価回路
を夫々示す。 １０＠差分値演算回路 ２００．逐次比較型ム／Ｄ変換回路 ３・・・量子化ステップ幅設定回路 畠・・・差分値アナログ量 ｂｌ争第２の基準アナ四グ量 Ｃ・・−差分値デジタル情報 ｄ・・−量子化ステツブ幅デジタル情報ｇ・・もアナロ
グサンプル値 ｈ・・争第１の基準アナログ量、 代理人　　　弁理士　足　立　　勉 第２図 第３図 ０　１　２　．３　４　５　６　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　音声信号を所定のサンプリンダ、周期で符号化する
   音声符号化装置において、音声信号の“アナログナンブ
   ル値と所定のレベル値をもつ第１の基準アナログ量との
   アナ四ダ差分値を算・出する差・分値演算回路、該差分
   値演算回路か・らの差分値アナログ量と階段状にルベル
   値が変化する第″２の基準アナログ量とを遂次大小比較
   処理し上記差分値アナログ量を対応する゛差分値デジタ
   ル情報に変換する逐次比較型ム／Ｄ変換回路および上記
   第２の基準アナログ量の量子化ステップ幅を・選定する
   量子化ステップ幅設定回路をそなえ１、該量子、化ステ
   ップ幅設定回路は前回符号化処理における差分値デジタ
   ル情報と量子化ステップ幅デジ・タル情報とにもとすい
   て命回符号化処理における量子化ステップ幅を選定する
   よう構成されたことを特徴とする音声符号化装置。 ２　上記第１の基準アナログ量が波形入力の無音状線に
   おける電圧レベル値に設定されている特許請求の範囲第
   １項記載の音声符号化装置。