JPS6253094B2 - - Google Patents

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JPS6253094B2
JPS6253094B2 JP17880580A JP17880580A JPS6253094B2 JP S6253094 B2 JPS6253094 B2 JP S6253094B2 JP 17880580 A JP17880580 A JP 17880580A JP 17880580 A JP17880580 A JP 17880580A JP S6253094 B2 JPS6253094 B2 JP S6253094B2
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JP
Japan
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circuit
data
adpcm
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adpcm data
Prior art date
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JP17880580A
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English (en)
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JPS57102690A (en
Inventor
Masao Takeuchi
Koichi Onizuka
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、音源の再生波形を滑らかにする
ADPCM(Adaptive Quantization in
Differential PCM)による音声合成回路に関す
る。 第1図にPCM(Pulse Code Modulation)の概
念図を示す。この第1図におけるT0は標本化周
期(一般に波形中の最高周波数の2倍以上の周波
数に対応)であり、Sはアナログの信号(音声を
含む音源波形)を示す。そして、信号の下限をデ
イジタルで表現した場合、nビツトの「00…0」
とし、上限値をデイジタルで表現した場合nビツ
トの「1、1、…1」としており、また、標本化
周期T0ごとのタイミングto-2,to-1,toに対
応するPCMデータをPo-2,Po-1,Poとして示
している。 また、第2図はPCMデータを元にADPCMによ
り分析する状態図を示す。この第2図において、
Po-2,Po-1,Poは標本化周期T0ごとのPCMデ
ータを示し、Δo-1,Δoは各標本化周期T0ごとに
準備しておく量子化幅を示す。そして、Qo-1,
Qoはそれぞれ新たに作られたADPCMデータを
示す。 このADPCMデータQo-1,Qoはそれぞれ後述
する演算により作られるものである。そして、
PCMデータPo-2,Po-1,PoがそれぞれNビツ
トのデイジタル値で構成されるのに対し、
ADPCMデータはMビツトで構成され、N>Mの
関係により、ADPCMデータは圧縮されたと表現
される。 また、ADPCMデータQoの表記は左より
MSB、2SB、…LSBと続き、呼称はPCMデータ
と同等であるが、MSBの「0」、「1」の表記が
PCMデータの正、負を意味することに対し、
ADPCMデータでは変化の方向(微分値の正、
負)を示し、2SB以降については、大きさを指定
すると云う意味で同等である。 次にADPCMの概念を示す。次の(1)、(2)式は
ADPCMの基本関係式である。 Qo=Po−Po-1/Δo ………(1) Δo=Δo-1・M(|Qo-1|)………(2) 上記(1)式はADPCMデータQoが量子化幅Δoに
対する(Po−Po-1)の量子化値を示すことを意
味する。 また、MはADPCMデータQo-1の大きさによつ
て決まる係数を示す。すなわち、(2)式によつて、
一つ前のADPCMデータQo-1の大きさと、やはり
一つ前の量子化幅Δo-1で今回の量子化幅Δoが準
備され、今回のPCMデータPoの取込みにしたが
つて(1)式により、今回のADPCMデータQoを形
成する。 さらに、次のPCMデータPo+1が取り込まれる
前に、(2)式によつて量子化幅(誤差)Δo+1を準
備すると云う手順でADPCMデータが次々に発生
されることになる。ここで、各PCMデータの取
込みは前記標本化周期T0にしたがうのであり、
ADPCMデータもまたこの標本化周期T0により発
生されることになる。 次に、上述のようにして発生したADPCMデー
タを再生(合成と云い、以下、合成と云う)する
仕組について述べる。第3図は従来の音声合成回
路の構成を示すブロツク図である。この第3図に
おいて、Qoは上述のADPCMデータであり、こ
のADPCMデータQoがまず所定の標本化周期
(第2図で分析したときに使用した周期と同じ)
にて送られてくると、このADPCMデータQoは
遅延回路1とADPCMデータ変換回路2(以下、
Qo変換回路と云う)に入力される。 Qo変換回路2は第4図に示すごとく、
ADPCMデータQoのMSB値により、±を判定し、
2SB以下、LSBまでのADPCMデータにより|Qo
|を決め、掛算器3に±|Qo|のADPCMデー
タを転送する。 一方、前記遅延回路1の出力はADPCMデータ
Qoが入力している時点では、一つ前のADPCM
データQo-1を出力しており、このADPCMデータ
Qo-1はデコーダ4を通し、|Qo-1|を量子化幅
発生回路5に伝達している。この量子化幅発生回
路5では、遅延回路6から量子化幅Δo-1の出力
データとデコーダ4の出力データ|Qo-1|とを
演算して出力データΔo(量子化幅)を発生す
る。 この量子化幅発生回路5から出力された量子化
量Δoは掛算器3に転送する。この掛算器3で
は、量子化幅Δoと上記Qo変換回路2から転送さ
れた±|Qo-1|の出力データとの掛算を行つ
て、その演算結果±|Qo|・Δoは加算器7に送
られる。 加算器7において、一時記憶回路8から出力さ
れるPCMデータPo-1と掛算器3の出力±|Qo
|・Δoとの加算を行い、その加算値(Po-1±|
Qo|・Δo)をPoとして、上記分析時に用いた
(1)式を満たし、一時記憶回路8の入力として待機
している。 また、標本化周期発生回路9は前記標本化周期
T0に大きさを同じにするように動作し、二つの
遅延回路1,6と一時記憶回路8をそれぞれ前記
各工程が達成されるように制御するものである。
したがつて、一時記憶回路8の出力は標本化周期
ごとに、次々と再生された音源のPCMデータを
送り出すもので、この一時記憶回路8の出力デー
タはD/Aコンバータ10に転送され、そこで階
段波形として変形される。 なお、このD/Aコンバータ10を除く部分、
すなわち、遅延回路1、Qo変換回路2、掛算器
3、デコーダ4、量子化幅発生回路5、遅延回路
6、加算器7、一時記憶回路8、標本化周期発生
回路9の部分により合成回路11が構成されてい
る。 上記D/Aコンバータ10の出力波形は第5図
に示されており、第5図aは合成回路11の合成
出力タイミング、すなわち、一時記憶回路8のタ
イミングを示し、標本化周期T0ごとにタイミン
グ(to,to+1,to+2)をとつている。 また、第5図bはこのタイミングto,to+1,
to+2に対応してD/Aコンバータ10の出力波
形が階段波形になることを示している。この階段
波形の変化は合成回路11に適用されたサンプリ
ンング周期ごと、すなわち、標本化周期T0ごと
に行われているのは、前述した通りである。この
階段波形の変化幅が急激であればある程、いわゆ
る「ごつごつ」した状態になり、滑らかさに欠
け、再生音に悪影響を与えることになる。 このような欠点を除去するための最も安易な方
法として、D/Aコンバータの出力の変化幅を少
なくするために前記標本化周期を短くし、きめ細
くデータを送る方法もあるが、それではデータ量
がそのまま増加して新たな欠点が生じる。 この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、階段の変化幅を少くして、再生音を滑らかに
できる音声合成回路を提供することを目的とす
る。 以下、この発明の音声合成回路の実施例につい
て図面に基づき説明する。第6図はその一実施例
の構成を示すブロツク図である。この第6図にお
いて、第3図と同一部分には同一符号を付して構
成から述べることにする。3ビツトのADPCMデ
ータQoが遅延回路1、Qo変換回路2に入力され
るようになつており、Qo変換回路2の出力は分
割回路12に転送するようになつている。 分割回路12の出力は保管回路13〜15にそ
れぞれ転送するようになつている。保管回路13
〜15の出力端はそれぞれスイツチSWの固定端
子S1〜S3に接続されている。スイツチSWの可動
端子は掛算器3に接続されている。 また、遅延回路1の出力はデコーダ4に転送さ
れるようになつており、デコーダ4の出力は量子
化幅発生回路5に転送するようになつている。量
子化幅発生回路5には遅延回路6の出力も入力さ
れるようになつており、また、量子化幅発生回路
5の出力は遅延回路6および掛算器3に転送する
ようになつている。 掛算器3の出力データαは加算器7に転送する
ように構成され、加算器7には一時記憶回路8の
出力データγも加算器7に転送されるようになつ
ている。加算器7の出力データβは一時記憶回路
8に転送されるようになつており、この一時記憶
回路8の出力データγはD/Aコンバータ10に
転送するようになつており、D/Aコンバータ1
0からの出力データδは再生音である。 9は第3図の場合と同様の標本化周期発生回路
であり、また、演算制御タイミング回路16はこ
の発明により新たに付加されたもので、スイツチ
SWおよび一時記憶回路8にタイミング信号
1′,2′,3′を転送するようになつている。 かくして、遅延回路1、Qo変換回路2、掛算
器3、デコーダ4、量子化幅発生回路5、遅延回
路6、加算器7、一時記憶回路8、標本化周期発
生回路9、分割回路12、保管回路13〜15、
演算制御タイミング回路16、スイツチSWとに
より、合成回路11が構成されている。 次に、以上のように構成されたこの発明の音声
合成回路の動作について述べるが、第3図と同一
部分は重複を避けるためにその説明は省略する。
図示の実施例ではADPCMデータQoが3ビツト
の場合の例を示す。まず、所定の標本化周期に
て、ADPCMデータQoとして、C1C2C3なる
ADPCMデータが入力される。ここで、C1は
MSB、C2は2SB、C3はLSBであり、それぞれ
「0」または「1」のいずれかである。 このADPCMデータC1C2C3はQo変換回路2に
より、第4図で示したごとくに変換される。
MSBであるADPCMデータC1は「1」であれば、
「+」、「0」であれば、「−」であるような符号を
決定し、分割回路10でデイジタルデータに分割
し、2SB、LSBのADPCMデータについては次の
式にしたがつて変換される。 Qo→±C2×1/2、±C3×1/4、±1/8 (±はC1により決まり、各項の符号は同一であ
る) 次に、上式に示される各項について第1項(±
C2×1/2)は保管回路13に、第2項(±C3×1/4
) は保管回路14に、第3項(±1/8)は保管回路1 5にそれぞれ保管され、演算制御タイミング回路
16の指示を待ち、この指示にしたがつてスイツ
チSWが切り換わり、掛算器3にそれぞれ入力さ
れる。 一方、掛算器3のもう一方の入力が第3図で説
明したごとく、従来の場合と同様にして、量子化
幅発生回路5より量子化幅Δoが形成され、この
掛算器3に入力される。 第7図は第6図の実施例のタイムチヤートと
D/Aコンバータ10の出力データδの波形を示
すものであり、第7図aは標本化周期発生回路9
から発生する標本化発生波形を示し、第7図bは
スイツチSWの切換タイミングを示し、第7図c
は一時記憶回路8のクロツク信号であり、演算制
御タイミング回路16から送られてくるものであ
る。そして、第7図dがD/Aコンバータ10の
出力データδを示すものである。 まず、第7図aにおける標本化周期T0のタイ
ミングtoの点で、3ビツトのADPCMデータQo
が遅延回路1およびQo変換回路2に送られたと
すると、その時点で一時記憶回路8の出力データ
γはPo-1、D/Aコンバータ10の出力データ
δはAo-1を保持している。そして、掛算器3に
は量子化幅発生回路5から量子化幅Δoが入力さ
れている。 以降、演算制御タイミング回路16からの指令
により、スイツチSWと一時記憶回路8のクロツ
ク状態が設定され、順に以下第7図dに示す過程
をたどる。
【表】 ここで、|α1|、|α2|、|α3|はデイ
ジタル値α1、α2、α3に相当するアナログ値
を示す。 上式から明らかなように、3ステツプを終了し
た段階では、第3図の音声合成回路によつて得ら
れる等価になる。ただし、標本化周期T0内に単
調に連結を可能にする中間段階が含まれているこ
とになる。 このように、上記第6図の実施例では、定めら
れた標本化周期T0内にADPCMの入力データに沿
いながらかつ最終の目的を達成するように、中間
演算をし、D/Aコンバータ10の出力の階段波
形を単調に細分化するようにしたものであり、そ
れによつて得られる再生音を滑らかにする利点が
ある。 以上のように、この発明の音声合成回路によれ
ば、音声を含む音源波形を変換して得られた
ADPCMデータを入力されると、一つ前の
ADPCMデータから量子化幅を得て掛算器に送る
とともに、ADPCMデータを所定の標本化周期内
においてMSBからLSBのデイジタルデータに分
割してそれぞれを保管回路に保管し、この標本化
周期内において所定のタイミングでこのデイジタ
ルデータを取り出して量子化幅との掛算を掛算器
で行い、その掛算結果をADPCMデータの入力時
の一つ前のPCMデータを所定のタイミングで一
時記憶回路から読み出して順次加算してD/Aコ
ンバータからアナログの音声再生信号を得るよう
にしたので、D/Aコンバータの出力の段階波形
を単調に細分化することができ、再生音を滑らか
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はPCMの概念を説明するための図、第
2図はADPCMの概念を説明するための図、第3
図は従来のADPCMによる音声合成回路のブロツ
ク図、第4図は3ビツトのADPCMデータとその
大きさ変換例図、第5図aおよび第5図bは第3
図の音声合成回路のタイムチヤート、第6図はこ
の発明の音声合成回路の一実施例の構成を示すブ
ロツク図、第7図aないし第7図dは第6図の音
声合成回路の動作を説明するためのタイムチヤー
トである。 1,6……遅延回路、2……Qo変換回路、3
……掛算器、4……デコーダ、5……量子化幅発
生回路、7……加算器、8……一時記憶回路、9
……標本化周期発生回路、10……D/Aコンバ
ータ、11……合成回路、12……分割回路、1
3〜15……保管回路、16……演算制御タイミ
ング回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 音声を含む音源波形をADPCM変換した
    ADPCMデータが入力されるとこのADPCMデー
    タの一つ前のADPCMデータから量子化幅を発生
    する第1の回路と、上記入力される一つの
    ADPCMデータから標本化周期内において複数の
    デイジタルデータに分割する第2の回路と、この
    第2の回路で分割されたデイジタルデータごとに
    保管する保管回路と、この保管回路に保管された
    デイジタルデータを所定のタイミングで取り出し
    て上記量子化幅との掛算を行いかつこの掛算結果
    に上記入力されるADPCMデータの一つ前の
    ADPCMデータに対応するPCMデータを上記タイ
    ミングで上記標本化周期内で順次加算してこの標
    本化周期内で複数個の階段を形成する第3の回路
    と、この第3の回路から上記音源の再生波形を得
    るD/Aコンバータとよりなる音声合成回路。
JP17880580A 1980-12-19 1980-12-19 Voice synthesizing circuit Granted JPS57102690A (en)

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JP17880580A JPS57102690A (en) 1980-12-19 1980-12-19 Voice synthesizing circuit

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JPS57102690A JPS57102690A (en) 1982-06-25
JPS6253094B2 true JPS6253094B2 (ja) 1987-11-09

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0669144B2 (ja) * 1984-10-26 1994-08-31 ソニー株式会社 信号変換回路

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JPS57102690A (en) 1982-06-25

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