JP3102673B2 - 音声品質改善装置 - Google Patents
音声品質改善装置Info
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Description
(伝送路)で通信を行うシステムにおいて、無線区間で
フェージングや他チャネルの干渉により瞬時に変動する
音声品質の改善を図る音声品質改善装置に関する。
れより離れた点の間でも相関がある。そのため、隣接標
本間の差分信号、あるいはその相関を利用して予測した
値と実際の標本値との差分信号を符号化する予測符号化
により、音声情報の圧縮が行われている。たとえば、適
応差分PCM(ADPCM)方式では、音声信号の相関
を利用して過去の音声波形から現時点の音声波形を予測
する適応予測と、予測した音声波形の大きさに合わせて
量子化器のステップサイズを更新する適応量子化が用い
られている。
方式では、均一量子化されたPCM信号Sl(k)と予測信
号Se(k)より、差分信号d(k) d(k) =Sl(k)−Se(k) …(1) を算出する。次に、この差分信号d(k) を2を底とする
対数に変換し、スケールファクタ適応部により算出され
るスケールファクタy(k) を用いて、正規化された差分
信号d'(k) d'(k)=log2|d(k)|−y(k) …(2) を求める。次に、この正規化された差分信号d'(k)を表
1に示す量子化器の変換テーブルに従って4ビットで符
号化する。
第4ビットが振幅を表し、4ビットの出力I(k) が32k
bit/s の出力信号となる。従来のADPCM音声符号化
方式では、−7から+7までの15通りの整数値をとるI
(k) に対して、表2に示すマッピングが行われていた。
の差分値(ADPCM符号)の確率分布を示す。この分
布は、話者の年齢、性別、声の大きさ等にはほとんど左
右されないことが確認されている。差分値0を示すAD
PCM符号(1111)の生起確率が最も高く36.7%を占め
ており、差分値の絶対値が大きくなるに従って生起確率
は小さくなっている。
の差分値(ADPCM符号)の確率分布を示す。差分値
0を示すADPCM符号(1111)の生起確率が有音時よ
りも高くなり、68%に達している。
加されるADPCM符号の誤りパターンの確率分布を示
す。本確率分布は、誤り符号に占める各誤りパターンの
割合を示している。フェージング条件は、2波レイリー
フェージング、1ビット当たりの信号電力対1Hz当たり
の雑音電力比の平均を10dB、最大ドップラー周波数を15
Hz、遅延分散を 250nsとした。このようなフェージング
条件下で、第1ビット〜第4ビットの1ビットに誤りが
付加される確率は、それぞれ17〜18%でほぼ均等に生起
していることがわかる。
号マッピングでは、第1ビットに誤りが付加されると、
本来送りたい符号情報(ADPCM符号器出力)と誤り
付加後の符号情報(ADPCM復号器入力)との符号誤
差は、元符号がいかなる場合であっても常に7となる。
また、第2ビットに誤りが付加されると符号誤差は常に
4となる。なお、差分値−7のADPCM符号の第1ビ
ットまたは差分値4のADPCM符号の第2ビットに誤
りが付加されると“0000”となるが、ADPCM復号器
では“1111”として扱われるので符号誤差は7または4
となる。
ングでは、第1ビットまたは第2ビットのみに誤りが付
加されると大きな符号誤差が生じ、著しい音声劣化をも
たらす。一方、想定したフェージング条件下では、第1
ビットまたは第2ビットのみに誤りが付加される確率は
それぞれ全誤り符号中の17〜18%であり、両方で約35%
に達するので、音声劣化に大きな影響を及ぼす符号誤り
が比較的頻繁に発生すると言える。
りが付加された場合に、符号誤差が小さくなるようなA
DPCM符号マッピングを実現し、フェージングによる
音声劣化を最小限に抑えることができる音声品質改善装
置を提供することを目的とする。
うに、差分値0のADPCM符号を中心に差分値の絶対
値が大きくなるに従って生起確率が減少する。本発明の
音声品質改善装置ではこの点に着目し、差分値の絶対値
が大きくなるに従って差分値0のADPCM符号に対す
る符号間距離を大きくしたADPCM符号にマッピング
変換を行う。
PCM符号に対して、単一ビット誤りが付加されても符
号誤差が2以下となるようにし、最大差分を示すADP
CM符号とは大きな符号間距離を確保するようにADP
CM符号のマッピング変換を行う。これにより、生起確
率の高い差分値0を示すADPCM符号に単一ビット誤
りが生じても符号誤差を小さく抑えることができ、また
3ビット以上の誤りが付加されない限り符号誤差が7と
ならないので、符号誤りが音声劣化に与える影響を大幅
に緩和することができる。したがって、フェージング条
件下で誤りがバースト的に発生する無線回線において
も、本発明の音声品質改善装置を用いることにより異音
を低減して音声品質を高めることができる。
置の実施形態を示す。図において、送信側には、アナロ
グ音声信号をディジタル音声信号に変換するアナログ/
ディジタル変換器11と、ディジタル音声信号をADP
CM符号(差分信号)に符号化するADPCM符号器1
2と、ADPCM符号のマッピングを変換するマッピン
グ変換回路13とを備える。受信側には、マッピング変
換回路13で変換されたADPCM符号を逆変換するマ
ッピング逆変換回路21と、マッピング変換されたAD
PCM符号を復号化してディジタル音声信号を再生する
ADPCM復号器22と、ディジタル音声信号をアナロ
グ音声信号に変換するディジタル/アナログ変換器23
とを備える。送信側と受信側との間の無線区間では、回
線状態に応じた誤りが付加される。
回路13およびマッピング逆変換回路21におけるAD
PCM符号のマッピング変換例を表3に示す。
DPCM復号器22で用いられるADPCM符号マッピ
ング(表2)との区別を容易にするために、変換後の差
分値0のADPCM符号を“0000”とするが、一般的に
は任意の4ビットでよい。差分値の絶対値が2以下のA
DPCM符号として、差分値0のADPCM符号(000
0)との符号間距離が1となる4ビット符号(0001, 001
0, 0100, 1000)のいずれかを割り当てる。表3に示す
例では、差分値0のADPCM符号(0000)の第1ビッ
ト誤り(1000)および第4ビット誤り(0001)の場合に
は、それぞれ−1,+1を示す符号となり、元符号との
符号誤差は1となる。また、第2ビット誤り(0100)お
よび第3ビット誤り(0010)の場合には、それぞれ−
2,+2を示す符号となり、元符号との符号誤差は2と
なる。これにより、生起確率が高い差分値0のADPC
M符号(0000)の単一ビット誤りに対して、符号誤差を
1または2に抑えることができる。
て、表3に示す例では差分値0のADPCM符号(000
0)との符号間距離が3となる4ビット符号(0111, 111
0)を割り当てる。これにより、差分値0のADPCM
符号(0000)に3ビット以上の誤りが付加されない限り
符号誤差が7になることはない。差分値の絶対値が3以
上6以下のADPCM符号として、上記以外の4ビット
符号で、1ADPCM符号当たりの符号誤差の期待値E
を最小にする4ビット符号を割り当てる。なお、符号誤
差の期待値Eは、一定期間中に送信されたADPCM符
号数をN、k番目に送信されたADPCM符号の差分値
をS(k) 、k番目に受信されたADPCM符号の差分値
をS'(k)とすると、
きな原因となる符号誤差7以上の符号数Sについて、表
2の従来方式による場合と表3の本発明方式による場合
とを比較した結果を図5に示す。なお、図5では期待値
Eおよび符号数Sについて、従来方式(無処理)で送信
した場合を 100として正規化した。本発明方式によれ
ば、従来方式(無処理)で送信した場合と比較して期待
値Eで32%、符号数Sで65%低減できる。さらに、従来
方式に受信側における音声品質改善処理としてミューテ
ィングを行った場合と比較しても、期待値Eで16%、符
号数Sで47%低減できる。
用いることにより、従来方式よりもノイズの少ない優れ
た音声品質を実現することができる。また、本発明の音
声品質改善装置と、受信側における音声品質改善処理と
を組み合わせることにより、さらに音声品質の改善が可
能である。
ロック図。
DPCM符号)の確率分布を示す図。
DPCM符号)の確率分布を示す図。
ターンの確率分布を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】 送信側に、ディジタル音声信号をADP
CM符号化するADPCM符号器を備え、 受信側に、ADPCM符号を復号化するADPCM復号
器を備えた音声品質改善装置において、 送信側の前記ADPCM符号器の後段に、差分値の絶対
値が大きくなるに従って差分値0のADPCM符号に対
する符号間距離を大きくしたADPCM符号にマッピン
グ変換するマッピング変換回路を備え、 受信側の前記ADPCM復号器の前段に、前記マッピン
グ変換回路で変換されたADPCM符号を逆変換するマ
ッピング逆変換回路を備えたことを特徴とする音声品質
改善装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の音声品質改善装置にお
いて、 マッピング変換回路およびマッピング逆変換回路では、 差分値の絶対値が2以下のADPCM符号として、差分
値0のADPCM符号との符号間距離が1となる4ビッ
ト符号を割り当て、 差分値の絶対値が7(最大差分値)のADPCM符号と
して、差分値0のADPCM符号との符号間距離が3ま
たは4となる4ビット符号を割り当て、 差分値の絶対値が3以上6以下のADPCM符号とし
て、差分値の絶対値が2以下および7に割り当てた4ビ
ット符号以外で、ADPCM符号器の出力特性および伝
送路で付加される誤りパターン特性に応じて符号誤差の
期待値を最小にする4ビット符号を割り当てることを特
徴とする音声品質改善装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07173557A JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07173557A JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0923197A JPH0923197A (ja) | 1997-01-21 |
JP3102673B2 true JP3102673B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=15962762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07173557A Expired - Fee Related JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3102673B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP07173557A patent/JP3102673B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0923197A (ja) | 1997-01-21 |
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