JPS6210700A - 音声符号化装置 - Google Patents
音声符号化装置Info
- Publication number
- JPS6210700A JPS6210700A JP60151510A JP15151085A JPS6210700A JP S6210700 A JPS6210700 A JP S6210700A JP 60151510 A JP60151510 A JP 60151510A JP 15151085 A JP15151085 A JP 15151085A JP S6210700 A JPS6210700 A JP S6210700A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantization
- residual signal
- value
- linear prediction
- encoder
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高能率符号化装置における適応型符号化法で伝
送速度が１６ｋｂｐｓ前後の音声符号化装置に関する。
送速度が１６ｋｂｐｓ前後の音声符号化装置に関する。
（従来の技術）
従来の音声符号化装置′の一例を第２図に示し。
これは遅延回路１１．正規化器１２．減算器２０．切換
器１３．該切換器１３により切替作動させる童子化可変
長符号化器１４及び量子化１ビット符号化器１５．加算
器２０と切替器１３との間に設けられた逆符号化量子化
巾１６．減算器と加算器２１間に設けられた前期正規化
回路１２．予測器１７．マルチプレクサ１９に線形予測
係数を出力する線形予測回路１８（！：で構成されてい
る。
器１３．該切換器１３により切替作動させる童子化可変
長符号化器１４及び量子化１ビット符号化器１５．加算
器２０と切替器１３との間に設けられた逆符号化量子化
巾１６．減算器と加算器２１間に設けられた前期正規化
回路１２．予測器１７．マルチプレクサ１９に線形予測
係数を出力する線形予測回路１８（！：で構成されてい
る。
入力端子１に入力された音声のサンプル値化されたデー
タを特定の長°さ９例えば２〜３０ｍ５ｅｃでフレーム
化してこのフレームごとにそのフレーム化された音声サ
ンプルのスペクトラム包絡を表わす線形予測係数を線形
予測回路１８で計算し？ し、その線形予測係数を正規化婦、予測器１７及びマル
チプレクサ１９へ供給する。予測器１７からは線形予測
係数を基に出力される予測値を減算器２０へ供給し、音
声サンプル値から予測値を減算することより残差信号を
計算する。該残差信号は正規化器１２へ供給され、ここ
でフレーム単位にその電力の平方根で、正規化され分散
が１のサンプル値系列となり、切換器１３を介して量子
化・可変長符号化器１４または量子化１ビツト符号化器
１５へ出力される。符号化された前記残差信号はマルチ
プレクサ１９へ送られ、ここで線形予測回路１８から供
給される線形予測係数と共にマルチプレクサ１９によっ
てフォーマント化され、送信データとして出力端子によ
り出力される。ここで前記量子化・可変長符号化器１４
のＳ／Ｎ 比を上げる為には量子化巾を細かく選べば
よいがこの結果、量子化レベルが増し、伝送ビットが多
く必要とする欠点がある。
タを特定の長°さ９例えば２〜３０ｍ５ｅｃでフレーム
化してこのフレームごとにそのフレーム化された音声サ
ンプルのスペクトラム包絡を表わす線形予測係数を線形
予測回路１８で計算し？ し、その線形予測係数を正規化婦、予測器１７及びマル
チプレクサ１９へ供給する。予測器１７からは線形予測
係数を基に出力される予測値を減算器２０へ供給し、音
声サンプル値から予測値を減算することより残差信号を
計算する。該残差信号は正規化器１２へ供給され、ここ
でフレーム単位にその電力の平方根で、正規化され分散
が１のサンプル値系列となり、切換器１３を介して量子
化・可変長符号化器１４または量子化１ビツト符号化器
１５へ出力される。符号化された前記残差信号はマルチ
プレクサ１９へ送られ、ここで線形予測回路１８から供
給される線形予測係数と共にマルチプレクサ１９によっ
てフォーマント化され、送信データとして出力端子によ
り出力される。ここで前記量子化・可変長符号化器１４
のＳ／Ｎ 比を上げる為には量子化巾を細かく選べば
よいがこの結果、量子化レベルが増し、伝送ビットが多
く必要とする欠点がある。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明が解決しようとする伝送速度１６ｋｂｐｓ前後の
伝送速度を考慮すると、残差信号１サンプル当たり、平
均２ビット程度で符号化する必要がある。この場合均一
量子化を行うと２ビツトでは４レベルしか表現できず、
満足のい＜シ公比が得られない。残差信号符号化ビット
数は２×（サンプル数）ビットありこれを有効に使う方
法として可変長符号法がある。
伝送速度を考慮すると、残差信号１サンプル当たり、平
均２ビット程度で符号化する必要がある。この場合均一
量子化を行うと２ビツトでは４レベルしか表現できず、
満足のい＜シ公比が得られない。残差信号符号化ビット
数は２×（サンプル数）ビットありこれを有効に使う方
法として可変長符号法がある。
ところで音声の残差信号の長時間にわたる振幅の確率密
度分布は測定できるので１分散１の残差信号に対して最
適な量子化巾による。最適な量子化表を決定できこの時
発生確率の多いレベルは短い符号で示し１発生確率の少
いレベルは長い符号で示す符号化法で行えば制限された
ビット数で満足のい＜Ｓ／Ｎ比が得られる。この場合２
個々のフレームの中には、この振幅の確率密度分布に乗
らないものもあシ可変長符号化（量子化・可変長符号化
器１４のみの使用）だけではうまくいかないことがあり
、残差信号量子化ビットの残りと、残りのサンプル数を
計数してこれが等しくなった後は、量子化・１ビツト符
号化器１５に切換えて、量子化符号化を行う。
度分布は測定できるので１分散１の残差信号に対して最
適な量子化巾による。最適な量子化表を決定できこの時
発生確率の多いレベルは短い符号で示し１発生確率の少
いレベルは長い符号で示す符号化法で行えば制限された
ビット数で満足のい＜Ｓ／Ｎ比が得られる。この場合２
個々のフレームの中には、この振幅の確率密度分布に乗
らないものもあシ可変長符号化（量子化・可変長符号化
器１４のみの使用）だけではうまくいかないことがあり
、残差信号量子化ビットの残りと、残りのサンプル数を
計数してこれが等しくなった後は、量子化・１ビツト符
号化器１５に切換えて、量子化符号化を行う。
量子化・可変長符号化器１４の最適な量子化巾は（残差
信号の実効値Ｘ １．ｔＳ ）程度が選ばれている。こ
の様に２つの量子化符号化法を切換器１３にて切換えて
使う方法は有効であるが、残差信号の分散が正しく１に
規格化されないと、音声の残差信号の統計的性質より定
めた量子化巾。
信号の実効値Ｘ １．ｔＳ ）程度が選ばれている。こ
の様に２つの量子化符号化法を切換器１３にて切換えて
使う方法は有効であるが、残差信号の分散が正しく１に
規格化されないと、音声の残差信号の統計的性質より定
めた量子化巾。
量子化表が最適とはならない場合がある。また量子化・
符合器と予測器がループ内に含まれる第２図の従来構成
では残差信号に、量子化誤差が加算され量子化誤差が多
い場合、最適とならないことがある。このように実用面
を考慮すると量子化表は固定でよいが量子化巾を（実効
値×固定係数）とするのでは、量子化巾が最適に働かず
量子化雑音が増加することになシ、再生音声信号の品質
の劣下となる。
符合器と予測器がループ内に含まれる第２図の従来構成
では残差信号に、量子化誤差が加算され量子化誤差が多
い場合、最適とならないことがある。このように実用面
を考慮すると量子化表は固定でよいが量子化巾を（実効
値×固定係数）とするのでは、量子化巾が最適に働かず
量子化雑音が増加することになシ、再生音声信号の品質
の劣下となる。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明は、量子化・可変長符号化器と、量子化１ビツト
符号化器を切換えて量子化符号化を行う音声符号化法に
おいて、フレーム中の残差信号符号化ビット中の１ビッ
ト符号化サンプルの数に応じて量子化巾を（残差信号の
実効値）×係数で適応的に変化させるようにしたもので
あり、これによシ量子化巾のＳ／Ｎ比を上げその結果と
して再生音声信号のＳ／Ｎ比を上げることを目的とする
ものである。
符号化器を切換えて量子化符号化を行う音声符号化法に
おいて、フレーム中の残差信号符号化ビット中の１ビッ
ト符号化サンプルの数に応じて量子化巾を（残差信号の
実効値）×係数で適応的に変化させるようにしたもので
あり、これによシ量子化巾のＳ／Ｎ比を上げその結果と
して再生音声信号のＳ／Ｎ比を上げることを目的とする
ものである。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
り、従来装置に判定部１０１及び掛算器１０２を図の様
に逆符号化量子化巾１６と正規化器１２との間に接続し
たものである。判定部１０１ではフレーム中の残差信号
符号化ビット中の１ビット符号化サンプルの数によシ、
規格化値の補正係数を定め、掛算器１０２へ出力する。
り、従来装置に判定部１０１及び掛算器１０２を図の様
に逆符号化量子化巾１６と正規化器１２との間に接続し
たものである。判定部１０１ではフレーム中の残差信号
符号化ビット中の１ビット符号化サンプルの数によシ、
規格化値の補正係数を定め、掛算器１０２へ出力する。
線形予測回路１８にて計算された規格化値、ここでは残
差信号の実効値は掛算器１０２で補正され正規化器１２
に送られる。規格値が最適値よシ小さく見積られると、
可変長符号化器１４で長い符号ビットが多く、使用され
る。この結果、１ビツト符号化サンプルが増加する。ま
た規格値が最適値より大きく見積られると可変長符号化
器１４で短い符号ビットが多く使用される。この結果。
差信号の実効値は掛算器１０２で補正され正規化器１２
に送られる。規格値が最適値よシ小さく見積られると、
可変長符号化器１４で長い符号ビットが多く、使用され
る。この結果、１ビツト符号化サンプルが増加する。ま
た規格値が最適値より大きく見積られると可変長符号化
器１４で短い符号ビットが多く使用される。この結果。
１ビット符号化サンプルが減少する。判定部１０１では
フレーム中の１ビット符号化サンプルの増減を判定し、
これが適正な値よシ増加したら現在の規格値は最適値よ
シ小さいと判定して補正係数を大きくする。また１ピツ
ト符号化サンプルが適正な値より減少したら現在の規格
値は最適値より太きいと判定して補正係数を少さくする
。
フレーム中の１ビット符号化サンプルの増減を判定し、
これが適正な値よシ増加したら現在の規格値は最適値よ
シ小さいと判定して補正係数を大きくする。また１ピツ
ト符号化サンプルが適正な値より減少したら現在の規格
値は最適値より太きいと判定して補正係数を少さくする
。
次にこのような補正を行うことにより、その有効性は次
式で示される。いま第１図における各ポイントの信号の
Ｚ変換は。
式で示される。いま第１図における各ポイントの信号の
Ｚ変換は。
Ｗ（Ｚ） −８（Ｚ） −ｐ（ｚ）・Ｒ（Ｚ）・・・・
・・・・・・・・（１）△ Ｒ（Ｚ） ＝ Ｗ（Ｚ） ／ （１−Ｐ（Ｚ）ｌ・＝−
＝−（２）△ ｗ（ｚ） ＝ ｗ（ｚ） ＋ Ｑ（Ｚ）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）で表すことができ
る。ここでＳ（２Ｍ入力の音声△ サンプル、 Ｗ（Ｚ）は残差信号、 Ｗ（Ｚ）は量子化
誤差を含んだ残差信号、 Ｒ（Ｚ）は再生音声サンプル
でここでは予測器１７の入力となっている。 ｐ（ｚ
）は予測器の伝達間１Ｑ（Ｚ）は量子化誤差を示してい
る。上記（１）、 （２）、 （３）式よシ残差信号を
書き直すと次の様になる。
・・・・・・・・（１）△ Ｒ（Ｚ） ＝ Ｗ（Ｚ） ／ （１−Ｐ（Ｚ）ｌ・＝−
＝−（２）△ ｗ（ｚ） ＝ ｗ（ｚ） ＋ Ｑ（Ｚ）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）で表すことができ
る。ここでＳ（２Ｍ入力の音声△ サンプル、 Ｗ（Ｚ）は残差信号、 Ｗ（Ｚ）は量子化
誤差を含んだ残差信号、 Ｒ（Ｚ）は再生音声サンプル
でここでは予測器１７の入力となっている。 ｐ（ｚ
）は予測器の伝達間１Ｑ（Ｚ）は量子化誤差を示してい
る。上記（１）、 （２）、 （３）式よシ残差信号を
書き直すと次の様になる。
Ｗ（Ｚ） ＝ （１−Ｐ（Ｚ））・５（Ｚ） −Ｐ（Ｚ
） Ｑ（Ｚ）・・・・・・（４）（４）式の第１項は予
測器１７により相関が取り除かれたあとの音声信号を示
し、第２項は量子化誤差の影響を示している。（４）式
で示すように量子化誤差が影響する状態では、これを考
慮して規格値を決定する必要があシ、実用的な回路でこ
れを実現することμ難しい。また種々の音声サ
゛ンプルを長時間にわたり測定することにより。
） Ｑ（Ｚ）・・・・・・（４）（４）式の第１項は予
測器１７により相関が取り除かれたあとの音声信号を示
し、第２項は量子化誤差の影響を示している。（４）式
で示すように量子化誤差が影響する状態では、これを考
慮して規格値を決定する必要があシ、実用的な回路でこ
れを実現することμ難しい。また種々の音声サ
゛ンプルを長時間にわたり測定することにより。
１６ｋｂｐｓ前後の伝送速度で最適な量子化量を用意し
た時に量子化巾のＳ／Ｎ比が最大となるポイントでのフ
レーム当シの１ピツト符号化サンプルの数を知ることが
でき、またこの時は当然最適な量子化巾で量子化してい
ることになる。また判定部ではこの測定結果をもとに細
かくアルゴリズムを決めることができる。
た時に量子化巾のＳ／Ｎ比が最大となるポイントでのフ
レーム当シの１ピツト符号化サンプルの数を知ることが
でき、またこの時は当然最適な量子化巾で量子化してい
ることになる。また判定部ではこの測定結果をもとに細
かくアルゴリズムを決めることができる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は１ピツト符号化器と可変長
符号化器を切換えて使う符号化法でアリ、フレーム中の
１ピツト符号化サンプルの数から量子化巾が適正である
か否かを判定して。
符号化器を切換えて使う符号化法でアリ、フレーム中の
１ピツト符号化サンプルの数から量子化巾が適正である
か否かを判定して。
この量子化巾を（残差信号の実効値）×係数やで適応的
に変化させることにより、量子化巾のＳ／Ｎ比を改善で
きて結果として再生音声のＳ／Ｎ比を改善できる利点が
ある。
に変化させることにより、量子化巾のＳ／Ｎ比を改善で
きて結果として再生音声のＳ／Ｎ比を改善できる利点が
ある。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
の音声符号化装置の一例のブロック図である。 １１・・・遅延回路、１２・・・正規化器、１３・・・
切換器。 ”’ｉ、 １４・・・量子化・可変長符号化器
、１５・・・量子化１ビット符号化器、１６・・・逆符
号化、量子化巾。 １７・・・予測器、１８・・・線形予測回路、１９・・
・マルチプレクサ、２０・・・減算器、２１・・・加算
器。
の音声符号化装置の一例のブロック図である。 １１・・・遅延回路、１２・・・正規化器、１３・・・
切換器。 ”’ｉ、 １４・・・量子化・可変長符号化器
、１５・・・量子化１ビット符号化器、１６・・・逆符
号化、量子化巾。 １７・・・予測器、１８・・・線形予測回路、１９・・
・マルチプレクサ、２０・・・減算器、２１・・・加算
器。
Claims (1)
- 音声のサンプル値系列を特定の長さでフレーム化し、線
形予測係数を計算しその予測係数をもとに逆フィルタを
構成し、残差信号を計算して、その残差信号を量子化し
その量子値を可変長符号及び等長符号で符号化する音声
符号化装置において、量子化巾を（残差信号の実効値）
×係数に設定し、この係数を前フレームの残差信号の符
号化ビット中の等長符号のサンプル数により、適応的に
変化させることを特徴とする音声符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151510A JPS6210700A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 音声符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151510A JPS6210700A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 音声符号化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210700A true JPS6210700A (ja) | 1987-01-19 |
Family
ID=15520086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60151510A Pending JPS6210700A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 音声符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6210700A (ja) |
-
1985
- 1985-07-09 JP JP60151510A patent/JPS6210700A/ja active Pending
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