JPH0383421A - 信号予測符号化・復号化装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、音声信号等を符号化してデジタルメモリに蓄
積したのち復号化する信号符号化・復号化装置に係り、
特に予測符号化方式の信号符号化装置を用いた信号予測
符号化・復号化装置に関する。

（従来の技術） 第８図は、従来の信号予測符号化・復号化装置を示して
おり、８１は信号予測符号化装置、８２はメモリ、８３
は復号化装置であり、信号子１１！１Ｊ符号化装置８１
の量子化出力Ａをメモリ８２に蓄積し、この蓄積データ
を読出して復号化装置８３により元の入力信号に近い信
号に復元するように構成されている。

上記信号予測符号化装置８１は、アナログ入力信号をデ
ジタルデータに符号化する際、ＡＤＭ（適応デルタ変調
）やＡＤＰＣＭ　（適応差分パルス符号変調）やＡＰＣ
（適応予測符号化）等のアルゴリズムを用いて、人力信
号と過去の入力信号の状ｆｉ（あるいは、その特徴）か
ら符号化を行うものである。

第９図乃至第１１図は、例えば電子情報通信ハンドブッ
ク第１分冊（電子情報通信学会編；オーム社刊）、第６
部門「音声・音響信号の符号化」に示されている各種の
信号予測符号化装置を抜粋して示しており、第９図はＡ
ＤＭ符号化方式の信号符号化装置、第１０図はＡＤＰＣ
Ｍ符号化方式の信号符号化装置、第１１図はＡＰＣ方式
の信号符号化装置を示している。これらの他にも、ＳＢ
Ｃ（サブバンド符号化）方式の信号符号化装置など、多
くの予測符号化方式が紹介されている。

さらには、電子情報通信学会１９８７年４月号４−２「
中・高ビツトレート音声符号化」にも様々な予測符号化
方式が紹介されている。

なお、第９図において、Ｘは入力信号、９１は減算器、
９２は１ビツト量子化器、Ａは１ビツト量子化器９２の
量子化出力、９３はΔ（量子化レベル）可変器、９４は
乗算器、９５は積分器、ｙは予測信号、ｘ−ｙは差分信
号である。

第１０図において、Ｘは入力信号、１０１は減算器、１
０２は適応量子化器、Ａは適応量子化器１０２の量子化
出力、１０３は適応逆量子化器、１０４は加算器、１０
５は適応予測器、ｙは予測信号、ｘ−ｙは差分信号であ
る。

第１１図において、Ｘは入力信号、１１１は減算器、１
１２は適応量子化器、１１３は逆量子化器、１１４は加
算器、１１５は適応予測器、ｙは予測信号、ｘ−ｙは差
分信号、１１６は線形予測分析器、１１７はマルチプレ
クサ、Ａはマルチプレクサ１１７により選択された量子
化出力である。

これらの第９図乃至第１１図の信号予測符号化装置の動
作は上記各文献およびその参考文献に記載されているの
で、ここでは詳細な説明を省略するが、量子化出力Ａを
用いて次の時点（標本点）での予ＪＩＩＪ値ｙを生成す
る（この動作は、雑音整形器が押入された場合にも当て
はまる）点が特徴として挙げられる。

ところで、第８図に示した従来の信号子δ１符号化・復
号化装置は、メモリ８２から読出されたデータＡを信号
予測符号化装置８１の量子化出力Ａと同一とみなして復
号化装置８３により復号化しているが、メモリ８２に欠
陥があると、メモリ８２から読出されたデータＡが信号
子８１１１符号化装置８１の量子化出力Ａと同じでなく
なり、信号予測符号化装置８１内の予測信号ｙと復号化
装置８３の出力信号ｙとに相違が発生することになる。

この場合、信号予測符号化装置８１は、上記したような
相違の発生を知ることなく、次の時点（標本点）を復元
するための符号を生成していく。従って、復号化装置８
３の出力信号（予測信号）ｙが、本来の入力信号Ｘから
大きくずれてしまうおそれがある。

ここで、最も簡単な例として、第９図に示したようなＡ
ＤＭ符号化方式の信号符号化装置を用いた信号予測符号
化・復号化装置の動作について簡単に説明する。いま、
量子化出力Ａが“１”なら、前時点での予測値）’　ａ
−＋よりも差分値Δだけ振幅を大きくし、逆に、量子化
出力Ａが“Ｏ”なら、前時点での予測値ｙ、−１よりも
差分値Δだけ振幅を小さくするものと定義する。この時
、量子化出力Ａの直流レベルは、ｒｏ　１０１０１０１
・・・」なる符号列となり、この符号列はメモリ８２に
蓄積される。メモリ８２に欠陥がある場合、メモリ８２
から読出されて復号化装置８３で使用されるデータＡの
符号列に、例えばｒｏｌｌｌｏｌｏｌ・・・」のように
１ビツトのエラーがあったとする。

ここで、元の符号列から信号予測符号化装置８１で生成
される予測信号ｙを第、１２図（ａ）に示し、この符号
列に１ビツトのエラーがあった時に復号化装置８３で生
成される出力信号ｙを第１２図（ｂ）に示している。こ
の図から、エラーが生じた場合には、復号化装置８３の
出力信号ｙは、直流レベルがずれてしまい、その後もエ
ラー前の直流レベルには復帰しないことが分る。そして
、これが原因で、復号化装置８３の出力信号ｙがダイナ
ミックレンジ外へ飛び出してしまったり、トランジェン
トノイズが大きくなってしまうおそれがある。

上記したように、メモリ８２の欠陥により、復号化装置
８３で使用するデータにエラーがあった場合には、復号
化装置８３の出力信号ｙに重大な支障をきたすおそれが
あった。しかも、一般に、半導体メモリは大容量になれ
ばなる程、微細加工技術を用い、また、製造工程も複雑
になるので、良品率は低下してくる。メモリの良品率を
上げるために、冗長回路等の手法がとられているが、結
局の所、コストアップの大きな要因のひとつとなってい
る。。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように従来の信号予測符号化・復号化装置は、
信号予測符号化装置による量子化データを蓄積するため
のメモリに欠陥があると、メモリから読出されたデータ
が量子化データと同じでなくなり゛、信号予測符号化装
置内の予測信号と復号化装置の出力信号とに相違が発生
し、復号化装置の出力信号が本来の入力信号から大きく
ずれてしまい、重大な支障をきたすという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、信号予測符号化装置による量子化データを蓄
積するためのメモリに欠陥があって、メモリから読出さ
れたデータが量子化データと同じでなくなるビットが生
じても、復号化装置の出力信号が本来の人力信号から大
きくずれなくなり、重大な支障をきたさなくなる信号予
測符号化・復号化装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、アナログ入力信号を信号予測符号化装置によ
って量子化したデータをメモリに書込み、このメモリか
ら読出されたデータを復号化装置により元の入力信号に
近い信号に復元する信号予測符号化・復号化装置におい
て、前記量子化したデータをメモリに書込んだ後に、こ
の書込みデータまたはそれ以前に書込まれたデータを上
記メモリから読出し、この読出されたデータに基ずいて
前記信号予測符号化装置および前記復号化装置でそれぞ
れ次の標本点の予測信号を生成する動作を繰返すように
してなることを特徴とする。

（作　用） メモリに欠陥がなければ、メモリから読出されたデータ
は信号予測符号化装置によって量子化したデータと同じ
になり、この同じデータに基ずいて前記信号予測符号化
装置および前記復号化装置でそれぞれ予測信号を生成す
るので、従来と同様に、復号化装置により元の入力信号
に近い信号を復元することが可能になる。これに対して
、メモリに欠陥があれば、メモリから読出されたデータ
は信号予１１１符号化装置によって量子化したデータと
同じでなくなる。この時、復号化装置がこのメモリから
読出されたデータに基ずいて予測信号を生成すると、本
来出力すべき復元信号からずれた信号を一時的に出力す
る。また、信号予測符号化装置は上記メモリから読出さ
れたデータに基ずいて予測信号を生成すると、本来出力
すべき予測信号からずれた信号を出力する。この場合、
信号予測符号化装置では、差分信号（ｘ　−ｙ）を最小
にすべく、次の時点（標本点）での予測値を生成するの
で、ずれを打ち消すように符号化し、ある時間経過後に
復号化装置の出力信号のずれが解消されることになる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、信号予測符号化・復号化装置を示しており、
１１は信号予測符号化装置、１２はメモリ、１３は復号
化装置であり、信号予測符号化装ｒＩ１１１の量子化出
力Ａをメモリ１２に書込んだ後に、この書込みデータま
たはそれ以前に書込まれたデータを読出し、この読出さ
れたデータＡに基ずいて信号予測符号化装置１１および
復号化装置１３でそれぞれ予測信号を生成するように構
成されている。信号予測符号化装置１１は、アナログ入
力信号をデジタルデータに符号化する際、ＡＤＭ　（適
応デルタ変調）やＡＤＰＣＭ　（適応差分パルス符号表
、Ｓ１）やＡＰＣ（適応予測符号化）等のアルゴリズム
を用いて、入力信号と過去の人力信号の状！！！（ある
いは、その特徴）から符号化を行うものである。

第２図は、第１図中の信号予測符号化装置１１としてＡ
ＤＭ符号化方式の信号符号化装置を用いる場合の一例を
示しており、第９図に示した従来のＡ’　Ｄ　Ｍ符号化
方式の信号符号化装置と比べて、１ビツト量子化器９２
の量子化出力Ａをメモリ１２に書込み、この書込みデー
タまたはそれ以前に書込まれたデータ（例えば３標本点
分）をメモリ１２から読出して得られたデータＡを復号
化装置１３に入力すると共に、上記量子化出力Ａに代え
てΔ可変器９３および乗算器９４にフィードバックして
次の標本点の予測信号ｙを生成する動作を繰返すように
している点が光なる。

第３図は、第１図中の信号予測符号化装置１１としてＡ
ＤＰＣＭ符号化方式の信号符号化装置を用いる場合の一
例を示しており、第１０図に示した従来のＡＤＰＣＭ符
号化方式の信号符号化装置と比べて、適応量子化器１０
２の量子化出力Ａをメモリ１２に書込み、この書込みデ
ータまたはそれ以前に書込まれたデータ（例えば３標本
点分）をメモリ１２から読出して得られたデータＡを復
号化装置１３に入力すると共に、上記量子化出力Ａに代
えて適応逆量子化器１０３にフィードバックして次の標
本点の予測信号ｙを生成する動作を繰返すようにしてい
る点が異なる。

第４図は、第１図中の信号予測符号化装置１１としてＡ
ＰＣ方式の信号符号化装置を用いる場合の一例を示して
おり、第１１図に示した従来のＡＰＣ方式の信号符号化
装置と比べて、マルチプレクサ１１７により選択された
量子化出力Ａをメモリ１２に書込み、この書込みデータ
またはそれ以前に書込まれたデータ（例えば３ｖＡ本点
分）をメモリ１２から読出して得られたデータＡを復号
化装置１３に入力すると共に、デマルチプレクサ４１に
よりデマルチプレクスし、このデマルチプレクスされた
信号を、上記量子化出力Ａに代えて逆量子化器１１３に
フィードバックすると共に、線形予測分析器１１６の予
測係数出力に代えて適応予測器１１５にフィードバック
して次の標本点の予測信号ｙを生成する動作を繰返すよ
うにしている点が異なる。

上記各実施例の信号予測符号化・復号化装置においては
、メモリ１２に欠陥がなければ、メモリ１２から読出さ
れたデータＡは信号予測符号化装置１１によって量子化
したデータＡと同じになり、この同じデータに基ずいて
信号予測符号化装置１１および復号化装置１３でそれぞ
れ予測信号を生成するので、復号化装置１３により元の
人力信号に近い信号を復元することが可能になる。これ
に対して、メモリ１２に欠陥があれば、メモリ１２から
読出されたデータＡは信号予測符号化装置１１によって
量子化したデータＡと同じでなくなる。この時、復号化
装置１３がこのメモリ１２から読出されたデータＡに基
ずいて予１１１１Ｊ信号を生成すると、本来出力すべき
復元信号からずれた信号を一時的に出力する。また、信
号予測符号化装置１１は上記メモリ１２から読出された
データＡに基ずいて予測信号を生成すると、本来出力す
べき予測信号からずれた信号を出力する。

この場合、信号予測符号化装置１１では、差分信号（ｘ
−ｙ）を最小にすべく、次の時点（標本点）での予測値
を生成するので、ずれを打ち消すように符号化する。即
ち１、信号予測符号化装置１１での予測というフィード
バックループにより、メモリ１２から読出されたデータ
Ａのビットエラーが訂正され、ある時間経過後に復号化
装置１３の出力信号のずれが解消されることになり、メ
モリ１２に欠陥があっても、これにより生じた影響を打
ち消すような動作が行われる。ここで、第７図中の実線
は、上記ビットエラーが生じた時の復号化装置１３の出
力信号の直流レベルの動きの一例を′示しており、対比
のために従来の信号予測符号化・復号化装置における復
号化装置の出力信号の直流レベルの動きを第７図中に点
線で示している。

第５図は、第１図中の信号予測符号化装置１１としてＡ
ＰＣ方式の信号符号化装置を用いる場合の他の例を示し
ており、第１１図に示した従来のＡＰＣ方式の信号符号
化装置と比べて、適応量子化器１１２の量子化出力（ビ
ット課りに強い量子化出力）Ａｌと、マルチプレクサ１
１７により選択されたビット誤りに弱い量子化出力Ａ２
とで異なる処理をしている。即ち、ビット誤りに強い量
子化出力Ａ１については、同一アドレスで書込んだデー
タと読出したデータとが異なるような欠陥があるかもし
れない第１のメモリ５１に書込み、この書込みデータま
たはそれ以前に書込まれたデータ（例えば３標本点分）
をメモリ５１から読出して得られたデータＡ１を復号化
装置１３に入力すると共に、上記量子化出力Ａ１に代え
て逆量子化器１１３にフィードバックして次の標本点の
予測信号ｙを生成するようにしている。これに対して、
ビット誤りに弱い量子化出力Ａ２については、無欠陥で
あることが分っている第２のメモリ５２に書込み、この
書込みデータまたはそれ以前に書込まれたデータ（例え
ば３標本点分）をメモリ５２から読出して得られたデー
タＡ２を復号化袋ｒＩ１１３に入力するようにしている
。復号化装置１３は、上記したような２つのメモリ５１
．５・２からの読出し出力から次の標本点の予測信号ｙ
を生成する。

なお、上記ビット誤りに弱い量子化出力Ａ２とは、メモ
リ５２から読出されたデータが量子化出力Ａ２と同じで
なくなると、予測信号ｙが許容できない程、本来の値か
らずれてしまうような場合が生じる符号をいう。

また、上記第５図では、２つのメモリ５１．５２を分け
て表示しているが、１つのメモリのアドレス空間として
２つに分けてもよいという意味である。

第６図は、第５図に示したような信号予測符号化装置に
２つのメモリを用いた信号予測符号化◆復号化装置の一
般的な構成を示したものであり、１１は信号予測符号化
装置、６１は無欠陥であることが分っている第１のメモ
リ、６２は第２のメモリ、１３は復号化装置である。こ
こでは、ビット誤りに弱い量子化出力Ａ２に対してのみ
、データを第２のメモリ６２に書込んだ後に、この書込
みデータまたはそれ以前に書込まれたデータを第２のメ
モリ６２から読出し、この読出されたデータＡ２に基ず
いて信号予測符号化装置１１および復号化装置１３でそ
れぞれ次の標本点の予測信号を生成する動作を繰返すよ
うにしており、信号符号化装置１１→第１のメモリ６１
−４復号化装置１３の経路でのデータの流れは従来と同
様である。

また、第４図に示したようなＡＰＣ方式の信号符号化装
置を用いる場合においても、メモリ領域を２つに分割し
、メモリ欠陥に弱い符号とメモリ欠陥に強い符号とを別
々に格納してもよい。

［発明の効果］ 上述したように本発明によれば、信号予測符号化装置に
よる量子化データを蓄積するためのメモリに欠陥があっ
てメモリから読出されたデータが量子化データと同じで
なくなるビットが生じても、これにより生じた影響を打
ち消すような動作を行い、復号化装置の出力信号が本来
の入力信号から大きくずれなくなる信号予測符号化・復
号化装置を実現できる。

従って、本発明を、例えばＤＲＡＭ　（ダイナミック型
ランダムアクセスメモリ）を用いて音声メツセージをデ
ジタル録音しておき、電話がかかりてきた時に相手に伝
えたり、相手のメツセージを録音することを可能にした
留守番電話などにおける音声装置の符号化・復号化に適
用すれば、ビット不良のあるメモリであっても、不良に
よる影響（例えば音質への影響）を小さく抑えることが
できるようになり、メモリの良品率を上げるための冗長
回路を使用する必要がなくなり、メモリのコストダウン
が可能になり、装置自体のコストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号予測符号化・復号化装置の一実施
例を示す構成説明図、第２図は第１図中の信号予測符号
化装置としてＡＤＭ符号化方式の信号符号化装置を用い
る場合の一例を示す構成説明図、第３図は第１図中の信
号予測符号化装置としてＡＤＰＣＭ符号化方式の信号符
号化装置を用いる場合の一例を示す構成説明図、第４図
は第１図中の信号予測符号化装置としてＡＰＣ方式の信
号符号化装置を用いる場合の一例を示す構成説明図、第
５図は第１図中の信号予測符号化装置としてＡＰＣ方式
の信号符号化装置を用いる場合の他の例を示す構成説明
図、第６図は信号予測符号化装置に２つのメモリを用い
た信号予測符号化・復号化装置の一般的な構成を示す図
、第７図は本発明の信号予測符号化・復号化装置におい
てメモリにビットエラーが生じた時の復号化装置の出力
信号の直流レベルの動きの一例を示す図、第８図は従来
の信号予測符号化・復号化装置を示す構成説明図、第９
図は従来のＡＤＭ符号化方式の信号７：）分化装置を示
す構成説明図、第１０図は従来のＡＤＰＣＭ符号化方式
の信号符号化装置を示す構成説明図、第１１図は従来の
ＡＰＣ方式の信号符号化装置を示を示す構成説明図、第
１２図（ａ）は第８図中の信号予測符号化装置で生成さ
れる予測信号ｙを示す図、第１２図（ｂ）は第８図中の
メモリに欠陥があって復号化装置で使用されるデータの
符号列に１ビツトのエラーがあった時に復号化装置で生
成される出力信号ｙを示す図である。 １１・・・信号予測符号化装置、１２，５１゜６２・・
・欠陥があるかもしれないメモリ、１３・・・復号化装
置、４１・・・デマルチプレクサ、５２゜６１・・・無
欠陥であることが分っているメモリ、９１・・・減算器
、９２・・・１ビツト量子化器、９３・・・Δ（量子化
レベル）可変器、９４・・・乗算器、９５・・・積分器
、１０１・・・減算器、１０２・・・適応量子化器、１
０３・・・適応逆量子化器、１０４・・・加算器、１０
５・・・適応予測器、１１１・・・減算器、１１２・・
・適応量子化器、１１３・・・逆量子化器、１１４・・
・加算器、１１５・・・適応予測器、１１６・・・線形
予測分析器、１１７・・・マルチプレクサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アナログ入力信号を信号予測符号化装置によって
   量子化したデータをメモリに書込み、このメモリから読
   出されたデータを復号化装置により元の入力信号に近い
   信号に復元する信号予測符号化・復号化装置において、 前記量子化したデータをメモリに書込んだ後に、この書
   込みデータまたはそれ以前に書込まれたデータを前記メ
   モリから読出し、この読出されたデータに基ずいて前記
   信号予測符号化装置および前記復号化装置でそれぞれ次
   の標本点の予測信号を生成する動作を繰返すようにして
   なることを特徴とする信号予測符号化・復号化装置。
2. （２）同一アドレスで書込んだデータと読出したデータ
   とが異なるような欠陥があるかもしれないメモリに対し
   ては、ビット誤りに強い量子化出力を書込み、無欠陥で
   あることが分っているメモリに対しては、ビット誤りに
   弱い量子化出力を書込むことを特徴とする請求項１記載
   の信号予測符号化・復号化装置。
3. （３）ビット誤りに弱い量子化出力に対してのみ、デー
   タをメモリに書込んだ後に、この書込みデータまたはそ
   れ以前に書込まれたデータを前記メモリから読出し、こ
   の読出されたデータに基ずいて前記信号予測符号化装置
   および前記復号化装置でそれぞれ次の標本点の予測信号
   を生成し、ビット誤りに強い量子化出力に対しては、こ
   のデータに基ずいて信号予測符号化装置で次の標本点の
   予測信号を生成すると共に、前記データを無欠陥である
   ことが分っているメモリに書込んだ後に、この書込みデ
   ータまたはそれ以前に書込まれたデータを上記無欠陥メ
   モリから読出し、この読出されたデータに基ずいて復号
   化装置で次の標本点の予測信号を生成することを特徴と
   する請求項１記載の信号予測符号化・復号化装置。