JPS5930335A - Dpcm符号復号化方法及び装置 - Google Patents

Dpcm符号復号化方法及び装置

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JPS5930335A
JPS5930335A JP13936182A JP13936182A JPS5930335A JP S5930335 A JPS5930335 A JP S5930335A JP 13936182 A JP13936182 A JP 13936182A JP 13936182 A JP13936182 A JP 13936182A JP S5930335 A JPS5930335 A JP S5930335A
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JP
Japan
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signal
filter
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error signal
input
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Application number
JP13936182A
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English (en)
Inventor
Shinichi Aiko
愛甲 進一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5930335A publication Critical patent/JPS5930335A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B14/00Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
    • H04B14/06Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation
    • H04B14/066Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation using differential modulation with several bits [NDPCM]
    • H04B14/068Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation using differential modulation with several bits [NDPCM] with adaptive feedback

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

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】 本発明は音声信号の高能率符号化方法の1つであるDP
CM (Differential Pu1se Co
de Modulation)の符号復号化方法及び装
置に関するものである。
音声信号には強い相関性があるため、ある時刻の音声信
号の振幅はそれ以前の音声信号を用いてかなり良く予測
することかできる。DPCMではこのような音声信号の
性質に着目して、入力音声信号の振幅からそれに対する
予測値を差し引いて得られる予測誤差信号のみを符号化
することにより高能率な符号化、即ち符号化のデータレ
ート圧縮を行なっている。
従来、この予測値を得るためには予測フィルターが用い
られており、そのフィルター特性を平均的な音声のスペ
クトラムに合わせることにより大部分の音声信号に対し
て良い予測を行なうことができていた。しかしながら、
最近では同一の電話回線を用いて音声信号だけでなくデ
ータモデム信号をも伝送されるよう(こなったため、従
来のDPCMで用いられた音声用予測フィルターではデ
ー(3) タモデムに対してうまい予測を行なうことができない。
これはデータモデム信号の平均的なスペクトラムが音声
のそれと大きく異なっていることに起因している。
本発明は以上のような点に鑑み、音声信号だけでなくデ
ータモデム信号に対してもうまく予測を行ない、高能率
な符号化を行なうことができるDPCM符号復号化方法
および装置を提供することを目的とする。
本発明の原理を簡単に説明すると以下のようになる。即
ち入力信号に対する予測値を得るための予測フィルタと
して音声用とデータモデム用ゐ2つの予測フィルタを備
えておき、入力信号が音声である場合には主として音声
用予測フィルタが、又、入力信号がデータモデム信号で
ある場合には主としてデータモデム用予測フィルタが用
いられるように2つのフィルタを適応的に切替えながら
用いることによって音声だけでなく、データモデム信号
に対してもうまく予測が行なわれるようにするものであ
る。
(4) 本発明は符号化すべき入力信号から予測値を減算するこ
とにより得られる予測誤差信号を量子化し、該量子化の
結果を出力すると共に逆量子化し、該逆量子化により得
られる再生予測誤差信号を入力とする予測器により前記
予測値を求めるDrCM符号化と、前記量子化された結
果を入力として逆量子化し、該逆量子化により得られる
再生予測誤差信号を入力とする予測器により前記入力信
号を再生するDPCM復号化とからなるDPCM符号復
号化方法において、前記予測器で用いる予測フィルタと
して音声用予測フィルタとデータモデム用予測フィルタ
とを揃            “ −→”J v4笹
倶号4よ与適応的に切替えながら用いるようにしたこと
を特徴とするDPCM符号復号化方法である。
また本発明は符号化すべき入力信号から予測値を減算す
る減算器と該減算器から出力される予測誤差信号を量子
化して出力する量子化器と該量子化器の出力を入力とし
て逆量子化する逆量子化器と咳逆量子化器から出力され
る再生予測誤差信号(5) を入力とし前記予測値を出力とすると共に、1陽トーロ %前記予測値を求めるためのフィルタとして音声用フィ
ルタとデータモデム用フィルタとを適応的に切替えなが
ら用いる予測器とから構成されることを特徴とするDP
CM符号化装置である。
さらに本発明はDPCM符号化装置から出力される符号
化結果を入力とし再生予測誤差信号を出力とする逆量子
化器と、前記再生予測誤差信号を入力として予測値を求
めて再生信号を出力すると共に、 一従ツーー1前記予測値を求めるためのフィルタとして
音声用フィルタとデータモデム用フィルタとを適応的に
切替えながら用いる予測器とから構成されることを特徴
とするDPCM復号化装置である。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。第1図、第
2図はそれぞれ従来のDPCM符号化装置及び復号化装
置の実施例である。入力端子100を介して入力される
音声信号のディジタル化されたサンプル値と信号線17
1を介して入力される予測(6) 値との差、即ち予測誤差信号が減算器110から信号線
111を介して出力され、量子化器120によって量子
化され、この量子化結果が端子130を介して出力され
ると共に逆量子化器140に入力される。
逆量子化器140からは再生予測誤差信号が出力され予
測器150に入力される。予測器150では先ず信号線
141と信号線172を介してそれぞれ入力される再生
予測誤差信号と予測値との和が加算器160によって求
められ、その出力、即ち局部復号信号が信号線161を
介して予測フィルタ170に入力されて次の予測値が出
力される。今、時刻」ので求められる。C1y ”2 
y・Cn  は予測フィルタ170の係数であり、通常
、フィルタ特性が音声の平均的なスペクトラムに合うよ
うに係数値を決めることによって入力音声信号をうまく
予測することができる。しかしながら近年、同一電話回
線を用いて音声信号だけでなくデータモデム信号をも送
られるようになり、スペクトラム特性が音声のそれと大
きく異なっているデータモデム信号に対しては従来の音
声用の予測フィルタではうまく予測できず、信号品質が
劣化してしまう。予測フィルタの係数をデータモデム信
号の平均的なスペクトルに合わせn、ば予測がうまく行
なわれ、データモデム信号に対して高品質の符号化が可
能となるが、轟然のことながら音声信号に対しては予測
がうまく行なわれず、品質が劣化してしまう。
第2図に示す従来のDPCM復号化装置では、端子20
0を介してDPCM符号化装置の出力信号が逆量子化器
210に入力され、信号線211を介して再生予測誤差
信号が出力される。予測器220ではこの再生予測誤差
信号が予測フィルタ230と加算器240に入力され、
予測フィルタ230からは予測値が出力され、加算器2
40からは復号信号が端子250を介して出力される。
尚、予測フィルタの動作及びその欠点等については前述
のDPCM符号器における予測フィルタと同様であるの
で省略する。
第3図は本発明の1つであるDPCM符号化装置の一実
施例である。入力端子300を介して入力される音声信
号あるいはデータモデム信号のディジタル化されたサン
プル値と信号線391を介して入力される予測値との差
、即ち予測誤差信号が減算器310から信号線311を
介して出力され、量子化器320によって量子化され、
この量子化結果が端子330を介して出力されると共に
、逆量子化器340に入力される。逆量子化器340か
らは再生予測誤差信号が出力され予測器350に入力さ
れる。
予測器350では先ず信号線341と信号線392を介
してそれぞれ人力される再生予測誤差信号と予測値との
和が加算器360によって求められ、その出力、即ち局
部復号信号が信号線361を介して予測フィルタ370
と380に入力される。ただし、ここでは予測フィルタ
370の係数をフィルタ特性が音声の平均的なスペクト
ラムに合うように定め、予測フィルタ380の係数をフ
ィルタ特性がデータモデム信号の平均的なスペクトラム
に合うように定めるとする。予測フィルタ370と予測
フィルタ380の出力信号は乗算器372,382にそ
れぞれ入力されて、乗数α、1−α がそれぞれ掛けら
れた後、(9) 加算器390により加算されて予測値が求められる。
予測フィルタ370,380の出力をそれぞれXs 、
 Xnとすれば予測値Xは で求められる。αをコントロールすることにより予測値
を求めるための予測フィルタとして、音声用予測フィル
タ370とデータモデム用予測フィルタ380とを適応
的に切替えながら用いることができる。例えば入力信号
が音声信号である場合には、αの値がほぼ1.0となる
ようにすれば予測値XはほぼXsと等しくなり、これは
予測フィルタとして音声用予測フィルタ370だけが使
われているのにほとんど等価である。また、入力信号が
データモデム信号である場合には、αの値がほぼ0とな
るようにすれば予測値XはほばXDと等しくなり、これ
は予測フィルタとしてデータモデム用予測フィルタ38
0だけが使われているのにほぼ等価である。
従って入力信号に応じてαの値を適応的に変えることに
よって音声信号だけでなくデータモデム信号に対しても
うまく予測を行なって高能率な符号(10) 化を実現することができる。これとは別の方法として、
予測フィルタの係数を入力信号に応じて適応的に変える
方法が考えられるが、この場合には予測フィルタの各係
数についてコントロールが必要となり、回路が複雑とな
ったり、処理時間が長くなったりする。これに対し、本
方式ではαだけをコントロールすればよく非常に簡単で
ある。
αの値をコントロールするアルゴリズムとしては次のよ
うなものを用いる。
αj−(1−ε)αトl十Δαトl αjは1時刻のαの値、εは十分小さな正の値、Δαl
−1はαl−1に対する修正量である。修正量Δαトl
は、信号線341を介して出力される再生予測誤差信号
の電力が小さくなるように、即ち予測誤差信号の電力が
小さくなるように決めればよい。予測誤差信号の電力が
小さくなるということは、うまく予測がなされることで
あり、これは入力信号に適した予測フィルタが選択され
ること、即ち音声信号に対しては予測フィルタ370が
、データモデム信号に対しては予測フィルタ380が主
として用(11) いられるようにαの値が修正されること全意味する。Δ
αj−1の値を求めるにはよく知られている最急傾斜法
やニュートンラプソン法を用いればよい。
例えば。
乙αj−1:g−沓j−1・(−交S十交D )   
   (11又は ll、j−1= g+・企j−x/(−膏・十交D )
       (21とすることができる。但しg 、
 g’  は修正ゲインであり・e r −1はJ−を
時刻の再生予測誤差信号である。あるいは、 fil 
、 (21の簡易形として4α1−i = g’ −D
l −(・(−Qs +1lQil    (31又は Aαr−1””g’・IJ、−1・/(−へ十交D) 
   (41を用いてもよい。g’ 、g ’は修正ゲ
イン* Dj  1はj−1時刻の童子化結果である。
また別の簡易形として(1ト(41式において台4−1
 、DH−1、(Qs十交D)のかわりにs i gn
(W4−1 ) e s ign(合1−1)、sig
n(−交S+ ’Qo ) i用いてもよい。但し・i
g道・)訃の極性に従って+1又は−1の(f[kとる
ものとする。
予測フィルタとして音声用予測フィルタとデー(12) タモデム用予測フィルタとを適応的に切替えながら用い
る別の方法として次のようなものを用いてもよい。即ち
入力信号が音声であると判断されるときにはαの値全1
.0とし、データモデム信号であると判断されるときに
はα=0.0とする。入力信号が音声信号であるかデー
タモデム信号であるか’t−141別するためには1例
えば局部復号信号仝」の電力を比較的長時間(例えば1
00 m5ec以上)にわたって平均した長時間平均電
力と、比較的短時間(例えば数1’jlseO以下)に
わたって平均した短時間平均電力とを比較する。その結
果、長時間平均電力に比べて短時間平均電力の方が大き
く変動するときには音声信号と判定し、長時間平均電力
と短時間平均電力とがほぼ等しいときにデータモデム信
号と判定すればよい。このようにして音声信号とデータ
モデム信号とを判別できる理由は。
音声信号の場合には信号振幅の変動が赦しいため長時間
平均電力に比べて短時間平均電力は犬きく変動するのに
対して、データモデム信号の場合には定常的にはぼ一定
レベルの信号であるためにそ(13) の長時間平均電力と短時間平均電力とが常にほぼ一致し
た値になるからである。尚、ここでは局部復号信号Cを
用いてこのような判別をおこなうとしたが、この替りに
予幽信号交1や再生予測誤△ 差信号e、を用いてもよい。
以上のようにしてαの値を適応的に修正して。
入力佃 (14) 号に適した予測フィルタが用いられるようにすることに
よって、音声だけでなくデータモデム信号に対してもう
まく予測が行なわれ高能率な符号化が可能となる。
第4図は本発明の1つであるDPCM復号化装置の一実
施例である。端子400を介して入力された符号は逆量
子化器410により再生予測誤差信号に逆量子化されて
、予測器420に入力される。予測器420では、前述
したDPCM符号化装置における予測器350と同様に
して、音声用予測フィルタ440とデータモデム用予測
フィルタ450とをαの値を変えることによって滑らか
に切替えながら、予測値が求められ信号線461を介し
て加算器430に入力される。加算器430ではこの予
測値と再生予測誤差信号との和が求められ、出力端子4
70を介して出力される。尚、αの値に対する修正アル
ゴリズムは、DPCM符号化装置の予測器で用いられる
ものと同じアルゴリズムを用いればよい。
以上のようにして、本実施例によれば音声信号だけでな
くデータモデム信号に対してもうまく予(1G) 測がなされるDPCM符号化装置およびDPCM復号化
装置を比較的簡単な構成により実現することができる。
尚、本実施例では予測器で用いる音声用予測フィルタ及
びデータモデム用予測フィルタとして各1つずつのフィ
ルタを用いたが、これに限らず2つ以上のフィルタを用
いて前述と同様のアルゴリズムにより切替えながら用い
ることも当然可能である。
以上述べた如く、本発明は比較的簡単な構成で、音声信
号だけでなくデータモデム信号に対しても高品質なりP
CM符号化及び復号化を行なうことができるきわめて有
用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のDPCM符号化装置のブロック図、第2
図は従来のDPCM復号化装置のブロック図、第3図は
本発明の1つであるD PCM符号化装置の一実施例の
ブロック図、第4図は本発明の他の1つであるDPCM
復号化装置の一実施例のブロック図である。 (16) 図において、100は入力端子、110は減算器、12
0は量子化器、130は出力端子、140は逆量子化器
、150は予測器、160は加算器、170は予測フィ
ルタ、200は入力端子、210は逆量子化器、220
は予測器、230は予測フィルタ、240は加算器、3
00は入力端子、31Oは減算器、320は量子化器、
330は出力端子、340は逆量子化器、350は予測
器、360は加算器、370,380は予測フィルタ、
372.382は乗算器、390は加算器、400は入
力端子、410は逆量子化器、42oは予測器、43゜
は加算器、440,450は予測フィルタ、442.4
52は乗算器、460は加算器、その他は信号線である
。 代理人弁理士内原  晋 (17)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)符号化すべき入力信号から予測値を減算すること
    により得られる予測誤差信号を量子化し、該量子化の結
    果を出力すると共に逆量子化し、該逆量子化により得ら
    れる再生予測誤差信号を入力とする予測器により前記予
    測値を求めるDPCM符号化と、前記量子化された結果
    を入力として逆量子化し、該逆量子化により得られる再
    生予測誤差信号を入力とする予測器により前記入力信号
    を再生するDPCM復号化とからなるDP CM符号復
    号化方法において、前記予測器で用いる予測フィルタと
    して音声用予測フィルタとデータモデム用予測フィルタ
    とを −− 1糟H1引ひ会与適応的に切替えながら用いるようにし
    たことを特徴とするDPCM符号復号化方法。 (2)  符号化すべき入力信号から予測値を減算する
    (1) 減算器と該減算器から出力される予測誤差信号を量子化
    して出力する量子化器と該量子化器の出力を入力として
    逆量子化する逆量子化器と、該逆量子化器から出力され
    る再生予測誤差信号を入力とし、前記予測値を出力とす
    ると共に、−4NI■トHb」帽我わI七i力云え七訃
    哨1著己す4台シ育呵抑H唄円差H言]号]こ一セ1:
    rて乎マ 前記予測値を求めるためのフィルタとして音
    響用フィルタとデータモデム用フィルタとを適応的に切
    替えながら用いる予測器とから構成されることを特徴と
    するDP CM符号化装置。 (3)DPCM符号化装置から出力される符号化結果を
    入力とし、再生予測誤差信号を出力とする逆量子化器と
    、前記再生予測誤差信号を入力として、予測値を求めて
    復号信号を出力すると共に、袖jト′−″′旧年生今廁
    狽盛櫓場襄膚も4千−前記予測値を求めるためのフィル
    タとして音声用フィルタとデータモデム用フィルタとを
    適応的に切替えながら用いる予測器とから構成されるこ
    とを特徴とするDPCM復号化装置。 (2)
JP13936182A 1982-08-11 1982-08-11 Dpcm符号復号化方法及び装置 Pending JPS5930335A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6230434A (ja) * 1985-08-01 1987-02-09 Fujitsu Ltd 適応差分符号化装置
JPS62248327A (ja) * 1986-04-22 1987-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Adpcm装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5352013A (en) * 1976-10-22 1978-05-12 Nec Corp Forecasting coding equipment

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