JP2889243B2 - 符号化方式及び復号化方式 - Google Patents
符号化方式及び復号化方式Info
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- JP2889243B2 JP2889243B2 JP63065672A JP6567288A JP2889243B2 JP 2889243 B2 JP2889243 B2 JP 2889243B2 JP 63065672 A JP63065672 A JP 63065672A JP 6567288 A JP6567288 A JP 6567288A JP 2889243 B2 JP2889243 B2 JP 2889243B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、音声信号等を符号化する符号方式に関す
る。
る。
（従来の技術） 音声信号のもつ冗長性を高能率に抑圧する符号化方式
として従来から各種の方式が提案されている。これらの
方式は、大別すると予測符号化方式と変換符号化方式に
分けられる。予測符号化方式を簡単に説明すると、信号
のもつ相関を利用して線形予測した値と原信号との差信
号を符号化するもので、予測方法や量子化の方法によっ
て、DPCM,ADPCM,APC,APC−AB,APC−MLQ等の方式がある
（文献１）。一方、変換符号化方式は、信号を周波数領
域に直交変換し符号化するもので信号に相関があれば周
波数領域でスペクトルがある領域に集中することを利用
し帯域圧縮を図っている。変換符号化には、ATC,ATC−V
Q,DCT等がある。このようなことは以記の文献１に詳し
く記されている。
として従来から各種の方式が提案されている。これらの
方式は、大別すると予測符号化方式と変換符号化方式に
分けられる。予測符号化方式を簡単に説明すると、信号
のもつ相関を利用して線形予測した値と原信号との差信
号を符号化するもので、予測方法や量子化の方法によっ
て、DPCM,ADPCM,APC,APC−AB,APC−MLQ等の方式がある
（文献１）。一方、変換符号化方式は、信号を周波数領
域に直交変換し符号化するもので信号に相関があれば周
波数領域でスペクトルがある領域に集中することを利用
し帯域圧縮を図っている。変換符号化には、ATC,ATC−V
Q,DCT等がある。このようなことは以記の文献１に詳し
く記されている。
しかし、これらの方式は、音声信号を１次元の信号と
して処理する１次元信号処理に基づいているため、音声
信号のピッチ周期に基づく相関を効率的に除くことがで
きない。
して処理する１次元信号処理に基づいているため、音声
信号のピッチ周期に基づく相関を効率的に除くことがで
きない。
音声信号には、第８図に示すようにピッチに基づく周
期性がある。このため、自己相関係数にはピッチ周期ご
とに大きな相関が現れる。
期性がある。このため、自己相関係数にはピッチ周期ご
とに大きな相関が現れる。
しかし、従来の予測符号化方式は、せいぜい10個程度
の近接相関しか予測に用いておらず、ピッチ周期に基づ
く相関を取り除くことができない。これに対して、ピッ
チ予測による長期予測と近接予測を組み合わせた方式も
あるが、このような場合でも、ピッチ周期は一次の予測
であり、１個の相関ｒ（ｐ）を利用しているに過ぎな
い。（但し、ｐはピッチ周期である。） 一方、従来の変化符号化方式では、ピッチによる周期
性をもつ音声信号を直交変換した場合、第９図に示すよ
うにスペクトルに微細構造が現われ、スペクトルの集中
が効率よく行われない。
の近接相関しか予測に用いておらず、ピッチ周期に基づ
く相関を取り除くことができない。これに対して、ピッ
チ予測による長期予測と近接予測を組み合わせた方式も
あるが、このような場合でも、ピッチ周期は一次の予測
であり、１個の相関ｒ（ｐ）を利用しているに過ぎな
い。（但し、ｐはピッチ周期である。） 一方、従来の変化符号化方式では、ピッチによる周期
性をもつ音声信号を直交変換した場合、第９図に示すよ
うにスペクトルに微細構造が現われ、スペクトルの集中
が効率よく行われない。
以上のような理由から、従来の予測符号化方式や変換
符号化方式には、符号化の効率に限界があり、特に低ビ
ットレート伝送の場合に品質が低下するという問題があ
った。
符号化方式には、符号化の効率に限界があり、特に低ビ
ットレート伝送の場合に品質が低下するという問題があ
った。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の符号化では、音声信号等の予
測や直交変換の信号処理が１次元の信号処理に基づいて
いるため、ピッチによる音声信号等の周期性をもつ信号
に対し周期的な相関を効率よく取り除くことができず、
低ビットレートでの符号化効率が悪くなる問題点があっ
た。
測や直交変換の信号処理が１次元の信号処理に基づいて
いるため、ピッチによる音声信号等の周期性をもつ信号
に対し周期的な相関を効率よく取り除くことができず、
低ビットレートでの符号化効率が悪くなる問題点があっ
た。
そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
ので、その目的は、符号化効率を向上させしかも低ビッ
トレート伝送での符号化品質の高い符号化方式を提供す
ることにある。
ので、その目的は、符号化効率を向上させしかも低ビッ
トレート伝送での符号化品質の高い符号化方式を提供す
ることにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の方式は、入力された音声信号または予測残差
信号のピッチ周期またはピーク周期を検出する手段と、
検出されたピッチ周期またはピーク周期に従い入力され
た音声信号または予測残差信号を複数の部分信号として
切り出す手段と、ピッチ周期またはピーク周期毎に切り
出された複数の部分信号を二次元配列化する手段と、二
次元配列化された複数の部分信号を二次元信号として二
次元直交変換する手段と、前記検出されたピッチ周期ま
たはピーク周期を表す情報及び前記二次元直交変換によ
り得られた変換係数を表す情報を符号化する手段とを具
備したことを特徴とする。
信号のピッチ周期またはピーク周期を検出する手段と、
検出されたピッチ周期またはピーク周期に従い入力され
た音声信号または予測残差信号を複数の部分信号として
切り出す手段と、ピッチ周期またはピーク周期毎に切り
出された複数の部分信号を二次元配列化する手段と、二
次元配列化された複数の部分信号を二次元信号として二
次元直交変換する手段と、前記検出されたピッチ周期ま
たはピーク周期を表す情報及び前記二次元直交変換によ
り得られた変換係数を表す情報を符号化する手段とを具
備したことを特徴とする。
また本発明においては、ピッチ周期またはピーク周期
を表す情報を復号化する手段と、二次元直交変換により
得られた変換係数を表す情報を復号化する手段と、その
変換係数を逆変換して二次元配列化された信号を得る手
段と、その二次元配列化された信号を二次元信号に変換
する手段と、前記ピッチ周期またはピーク周期を用いて
変換された一次元信号から音声信号または予測残差信号
を再生する手段とを具備することを特徴とする。
を表す情報を復号化する手段と、二次元直交変換により
得られた変換係数を表す情報を復号化する手段と、その
変換係数を逆変換して二次元配列化された信号を得る手
段と、その二次元配列化された信号を二次元信号に変換
する手段と、前記ピッチ周期またはピーク周期を用いて
変換された一次元信号から音声信号または予測残差信号
を再生する手段とを具備することを特徴とする。
（作用） 本発明の方式では、入力される音声信号又は予測残差
信号は、ピッチ周期毎に切り出され２次元信号に配列化
される。この様子を第７図に示す。このように周期性の
ある１次元信号を２次元信号として扱うと、近接相関が
水平方向の相関として表され、ピッチ周期毎の相関が垂
直方向の近接相関として表される。このため、２次元配
列化された信号に２次元の予測符号化を適用することに
より、信号のもつ近接相関とピッチ周期ごとの相関の両
者を低い次数で効率よく除くことができ、効率的な符号
化を行うことができる。また、２次元配列化された信号
に２次元の直交変換を適用すると、第７図に示される信
号は水平方向，垂直方向の両方向に強い相関があるの
で、スペクトルを２次元周波数平面上の低域側に集中さ
せることができ、効率的な符号化を行うことができる。
信号は、ピッチ周期毎に切り出され２次元信号に配列化
される。この様子を第７図に示す。このように周期性の
ある１次元信号を２次元信号として扱うと、近接相関が
水平方向の相関として表され、ピッチ周期毎の相関が垂
直方向の近接相関として表される。このため、２次元配
列化された信号に２次元の予測符号化を適用することに
より、信号のもつ近接相関とピッチ周期ごとの相関の両
者を低い次数で効率よく除くことができ、効率的な符号
化を行うことができる。また、２次元配列化された信号
に２次元の直交変換を適用すると、第７図に示される信
号は水平方向，垂直方向の両方向に強い相関があるの
で、スペクトルを２次元周波数平面上の低域側に集中さ
せることができ、効率的な符号化を行うことができる。
（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
第１図は符号化装置のブロック図を示す。図におい
て、音声信号は端子１に入力され、一旦バッファ２に蓄
積された後、ある適当な長さ（１フレーム）に区切ら
れ、ピッチ検出器３と２次元配列化回路４に送られる。
ピッチ検出器３は、ピッチを検出した時にはピッチ周期
を出力し、検出しなかった時には予め適当に定めた値を
出力するものでそのアルゴリズムとしては一般的に知ら
れている自己相関法や共分散法，変形相関法など各種の
方法を用いることができる。このことは上述した文献１
に記載されている。
て、音声信号は端子１に入力され、一旦バッファ２に蓄
積された後、ある適当な長さ（１フレーム）に区切ら
れ、ピッチ検出器３と２次元配列化回路４に送られる。
ピッチ検出器３は、ピッチを検出した時にはピッチ周期
を出力し、検出しなかった時には予め適当に定めた値を
出力するものでそのアルゴリズムとしては一般的に知ら
れている自己相関法や共分散法，変形相関法など各種の
方法を用いることができる。このことは上述した文献１
に記載されている。
２次元配列化回路４は、例えば、第２図に示すよう
に、まず、波形切り出し回路10において、ピッチ検出器
出力で与えられる周期で入力信号を切り出し、次に、切
り出した信号を前記周期に同期して順次切り替わるスイ
ッチ11におり２次元配列のメモリ12に順次格納していく
ものである。なお、メモリの容量は予め余裕をもって設
定されることが望しい。
に、まず、波形切り出し回路10において、ピッチ検出器
出力で与えられる周期で入力信号を切り出し、次に、切
り出した信号を前記周期に同期して順次切り替わるスイ
ッチ11におり２次元配列のメモリ12に順次格納していく
ものである。なお、メモリの容量は予め余裕をもって設
定されることが望しい。
１フレームの信号が全て２次元配列化回路のメモリに
格納されたら、格納された２次元信号に対し、例えば第
３図に示すADPCMのような予測符号化を行う。第３図に
おいて、適応予測器25は、すでに伝送し、再生された２
次元信号、例えば第４図のA,B,C,DからＸを Ｘ＝a1A＋a2B＋a3C＋a4D ……（１） に従い、予測するものである。上式の係数a1〜a4はLMS
アルゴリズム等により予測誤差が小さくなるよう適応的
に修正される。また、適応量子化器22は、例えばGoodma
nの量子化器で実現することができ、そのスチールファ
クタはスチールファクタ計算回路24によって量子化出力
をフィードバックし適応的に修正される。Goodmanの量
子化器については上記した文献２に詳しく記されてい
る。ここでは、予測符号化としてADPCMを実施例に用い
たが、ADPCMの他に、DPCM,APC,APC−MLQ,APC−AB,CELP
等各種の方式を用いることができる。
格納されたら、格納された２次元信号に対し、例えば第
３図に示すADPCMのような予測符号化を行う。第３図に
おいて、適応予測器25は、すでに伝送し、再生された２
次元信号、例えば第４図のA,B,C,DからＸを Ｘ＝a1A＋a2B＋a3C＋a4D ……（１） に従い、予測するものである。上式の係数a1〜a4はLMS
アルゴリズム等により予測誤差が小さくなるよう適応的
に修正される。また、適応量子化器22は、例えばGoodma
nの量子化器で実現することができ、そのスチールファ
クタはスチールファクタ計算回路24によって量子化出力
をフィードバックし適応的に修正される。Goodmanの量
子化器については上記した文献２に詳しく記されてい
る。ここでは、予測符号化としてADPCMを実施例に用い
たが、ADPCMの他に、DPCM,APC,APC−MLQ,APC−AB,CELP
等各種の方式を用いることができる。
また、２次元配列化回路４の出力に対し、例えば、第
５図に示すような直交変換符号化を適用することもでき
る。第５図において、入力端子30から入力された２次元
信号は、２次元直交変換回路31で例えば離散コサイン変
換が施され、領域分割回路32に入力される。領域分割回
路32は、直交変換された信号を２次元周波数平面上で例
えば第６図に示すように低域，中域，高域の３領域に分
割し、その信号を量子化器33に送る。量子化器33では、
前記領域の信号を領域によって異なったビット数で量子
化し符号化する。直交変換符号化の方法として第５図の
方法の他に多くの方法を用いることができる。例えば直
交変換としてDFT,FFT,KL変換等があり、量子化の方法と
してベクトル量子化等、領域分割やビット割当てに信号
のスペクトル情報を用いる方法など種々の方法がある。
５図に示すような直交変換符号化を適用することもでき
る。第５図において、入力端子30から入力された２次元
信号は、２次元直交変換回路31で例えば離散コサイン変
換が施され、領域分割回路32に入力される。領域分割回
路32は、直交変換された信号を２次元周波数平面上で例
えば第６図に示すように低域，中域，高域の３領域に分
割し、その信号を量子化器33に送る。量子化器33では、
前記領域の信号を領域によって異なったビット数で量子
化し符号化する。直交変換符号化の方法として第５図の
方法の他に多くの方法を用いることができる。例えば直
交変換としてDFT,FFT,KL変換等があり、量子化の方法と
してベクトル量子化等、領域分割やビット割当てに信号
のスペクトル情報を用いる方法など種々の方法がある。
本実施例では、ピッチ周期を検出し、その周期に基づ
いて信号を２次元配列化しているが、それ以外に、例え
ば信号のピークを検出し、そのピーク周期ごとに波形を
切り出し２時限配列化することもできる。この場合、ピ
ッチ検出器が要らなくなるので回路が簡単になる。
いて信号を２次元配列化しているが、それ以外に、例え
ば信号のピークを検出し、そのピーク周期ごとに波形を
切り出し２時限配列化することもできる。この場合、ピ
ッチ検出器が要らなくなるので回路が簡単になる。
本発明は、予測や直交変換等を１次元信号処理に基づ
いて行う従来の符号方式と比べ、ピッチ周期に基づく相
関を２次元信号と比べ、ピッチ周期に基づく相関を２次
元信号処理により効率よく除くことができる符号化特性
の優れた符号化方式を与えることができる。
いて行う従来の符号方式と比べ、ピッチ周期に基づく相
関を２次元信号と比べ、ピッチ周期に基づく相関を２次
元信号処理により効率よく除くことができる符号化特性
の優れた符号化方式を与えることができる。
第１図はこの発明の一実施例に係る符号化装置のブロッ
ク図、第２図は第１図の主要部である２次元配列化回路
の一例を示すブロック図、第３図は第１図の主要部であ
る２次元予測符号化器の一例であるADPCM符号化装置の
ブロック図、第４図は第３図の主要部である適応予測器
で用いられる２次元信号の一例を示す図、第５図は本発
明の別の実施例に係る符号化装置の主要部である２次元
直交変換符号化器の一例を示すブロック図、第６図は第
５図の主要部である領域分割回路の領域分割法の一例を
示す図、第７図は１次元信号を２次元配列化する様子を
示す図、第８図は音声信号波形の一例を示す図、第９図
は音声のスペクトルの一例を示す図である。 1,20,30…入力端子、２…バッファ、３…ピッチ検出
器、４…２次元配列化回路、５…２次元予測符号化器、
６…符号化回路、７…マルチプレクサ、10…波形切り出
し回路、11…スイッチ、12…メモリ、22…適応量子化
器、23…適応逆量子化器、24…スケールファクタ計算回
路、25…適応予測器、31…２次元直交変換回路、32…領
域分割回路、33…量子化器
ク図、第２図は第１図の主要部である２次元配列化回路
の一例を示すブロック図、第３図は第１図の主要部であ
る２次元予測符号化器の一例であるADPCM符号化装置の
ブロック図、第４図は第３図の主要部である適応予測器
で用いられる２次元信号の一例を示す図、第５図は本発
明の別の実施例に係る符号化装置の主要部である２次元
直交変換符号化器の一例を示すブロック図、第６図は第
５図の主要部である領域分割回路の領域分割法の一例を
示す図、第７図は１次元信号を２次元配列化する様子を
示す図、第８図は音声信号波形の一例を示す図、第９図
は音声のスペクトルの一例を示す図である。 1,20,30…入力端子、２…バッファ、３…ピッチ検出
器、４…２次元配列化回路、５…２次元予測符号化器、
６…符号化回路、７…マルチプレクサ、10…波形切り出
し回路、11…スイッチ、12…メモリ、22…適応量子化
器、23…適応逆量子化器、24…スケールファクタ計算回
路、25…適応予測器、31…２次元直交変換回路、32…領
域分割回路、33…量子化器
Claims (2)
- 【請求項１】入力された音声信号または予測残差信号の
ピッチ周期またはピーク周期を検出する手段と、検出さ
れたピッチ周期またはピーク周期に従い入力された音声
信号または予測残差信号を複数の部分信号として切り出
す手段と、ピッチ周期またはピーク周期毎に切り出され
た複数の部分信号を二次元配列化する手段と、二次元配
列化された複数の部分信号を二次元信号として二次元直
交変換する手段と、前記検出されたピッチ周期またはピ
ーク周期を表す情報及び前記二次元直交変換により得ら
れた変換係数を表す情報を符号化する手段とを具備した
ことを特徴とする符号化方式。 - 【請求項２】ピッチ周期またはピーク周期を表す情報を
復号化する手段と、二次元直交変換により得られた変換
係数を表す情報を復号化する手段と、その変換係数を逆
変換して二次元配列化された信号を得る手段と、その二
次元配列化された信号を一次元信号に変換する手段と、
前記ピッチ周期またはピーク周期を用いて変換された一
次元信号から音声信号または予測残差信号を再生する手
段とを具備することを特徴とする復号化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065672A JP2889243B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 符号化方式及び復号化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065672A JP2889243B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 符号化方式及び復号化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239597A JPH01239597A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2889243B2 true JP2889243B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=13293723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065672A Expired - Fee Related JP2889243B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 符号化方式及び復号化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889243B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2844589B2 (ja) * | 1984-12-21 | 1999-01-06 | 日本電気株式会社 | 音声信号符号化方法とその装置 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63065672A patent/JP2889243B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239597A (ja) | 1989-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |