JPH1188549A - Voice coding/decoding device - Google Patents

Voice coding/decoding device

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JPH1188549A
JPH1188549A JP9262742A JP26274297A JPH1188549A JP H1188549 A JPH1188549 A JP H1188549A JP 9262742 A JP9262742 A JP 9262742A JP 26274297 A JP26274297 A JP 26274297A JP H1188549 A JPH1188549 A JP H1188549A
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JP
Japan
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bit
bits
character information
voice
audio
Prior art date
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Pending
Application number
JP9262742A
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Japanese (ja)
Inventor
Sukeyuki Furukawa
祐行 古川
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To embed character information to coded voice data and send the data simultaneously without deteriorating sound quality of voice signal by using an 8-k bit/s voice CODEC and embeding the character information to bits having low error sensitivity. SOLUTION: A PCM CODEC 1 converts a received analog voice signal into 8-bit digital signal. A digital signal processor DSP 3 inverts each bit of one unit (1 frame) of voice data sequentially one by one in advance and decodes the voice data of one frame including the inverted bits sequentially. Then the decoded voice data (including inverted bits) and usual voice data where no bit is inverted are compared and a difference of the voice quality is checked in terms of deterioration index and bits denoting low deterioration index are decided to be bits for bit steal for transmission of character information. For example, if bits at four positions in one frame are selected, two frames are used for one character of 1-byte code and transmitted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音声符号化方式で
あるCS−ACELP8kbit/s音声コーデックを
用い、符号化した音声中に情報を埋め込み音声と同時に
文字情報の伝送を行う音声符号化/復号化装置に関し、
特に、より少ない音質劣化で音声信号に文字情報を重ね
合わすことができる音声符号化/復号化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a CS-ACELP 8 kbit / s speech codec, which is a speech encoding system, and embeds information in encoded speech to transmit character information simultaneously with speech. Regarding the chemical conversion device,
In particular, the present invention relates to an audio encoding / decoding device that can superimpose character information on an audio signal with less deterioration in audio quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、音声情報を送信側で符号化して
伝送し、受信側で復号化する音声符号化/復号化方式が
知られており、この音声の符号化にあたって音声以外の
情報を付加する技術が注目されている。図3に示すよう
に音声の符号化データに情報を付加するにはPCMコー
デックのシグナリングフレームの復号機能のようにPC
Mデータ中のLSBデータ(8ビット目・最下位ビッ
ト)をシグナリング情報として使用する。そして、音声
信号を復号する際にLSBを1/2として復号し、復号
時の劣化を最小にしている。すなわち、PCMコーデッ
クでは、入力信号として音声とシグナリング情報が与え
られ、音声情報を125μs毎に標本化、8bitで量
子化して出力しており、シグナリング情報は音声情報の
LSB(最下位ビット)を置き換え(ビットスチー
ル)、このビットにシグナリング情報を埋め込むことに
より音声とシグナリング情報を伝送する様にしている。
PCM64kbit/sコーデックではシグナリング情
報は875μs毎に標本化される。ここで、PCMコー
デックのビットスチールをして埋め込む情報は本来はシ
グナリング情報であるが代わりに文字情報を埋め込む場
合を考える。
2. Description of the Related Art In general, there is known a speech encoding / decoding method in which speech information is encoded and transmitted on a transmission side and decoded on a reception side, and information other than speech is added when encoding the speech. The technology to do it is attracting attention. As shown in FIG. 3, in order to add information to the encoded data of the voice, a PCM codec is used as in the decoding function of the signaling frame.
LSB data (8th bit / least significant bit) in the M data is used as signaling information. Then, when decoding the audio signal, the LSB is decoded to 1/2, thereby minimizing the deterioration at the time of decoding. That is, in the PCM codec, voice and signaling information are given as input signals, voice information is sampled every 125 μs, quantized by 8 bits and output, and the signaling information replaces the LSB (least significant bit) of voice information. (Bit stealing), voice and signaling information are transmitted by embedding signaling information in these bits.
In the PCM 64 kbit / s codec, signaling information is sampled every 875 μs. Here, the information to be embedded by bit stealing of the PCM codec is originally signaling information, but a case where character information is embedded instead is considered.

【0003】1バイトコードの文字を伝送する場合には
125μsX1byte(8bit)から10[mse
c]で1文字伝送することが出来る。2バイトコードで
は1バイトコードの2倍の20[msec]で1文字が
伝送される。ここで、上記音声波形をデジタル化するに
は入力された音声波形を標本化と量子化の操作によって
離散値に変換し、これを符号化することで音声波形をデ
ジタル化する。電話帯域の上限周波数は3.4kHzで
あるので、標本化時のひずみが生じないように2倍以上
の8kHzで標本化を行い、量子化は8ビットで行う。
8kHzで標本化すると1秒あたり8000サンプルの
標本値ができ、それぞれを8ビットで量子化した場合P
CMコーデックの情報量は64kbit/sになる。P
CMコーデックではLSBに情報を埋め込むことにより
文字情報を伝送することが出来るがPCMコーデックの
情報量が64kbit/sと膨大となり、1回線の占め
る情報量が多くなり回線コスト上、効率的ではなかっ
た。
When transmitting 1-byte code characters, 125 μs × 1 byte (8 bits) to 10 [msec
c], one character can be transmitted. In the two-byte code, one character is transmitted in 20 [msec], which is twice the one-byte code. Here, in order to digitize the audio waveform, the input audio waveform is converted into a discrete value by sampling and quantization operations, and this is encoded to digitize the audio waveform. Since the upper limit frequency of the telephone band is 3.4 kHz, sampling is performed twice or more at 8 kHz so that no distortion occurs at the time of sampling, and quantization is performed at 8 bits.
When sampled at 8 kHz, a sample value of 8000 samples per second is obtained, and when each is quantized by 8 bits, P
The information amount of the CM codec is 64 kbit / s. P
With the CM codec, character information can be transmitted by embedding information in the LSB, but the information amount of the PCM codec is enormous at 64 kbit / s, and the amount of information occupied by one line increases, which is inefficient due to line cost. .

【0004】次に、PCMコーデックの代わりにPCM
コーデックより情報量が1/4〜1/8である低ビット
レート音声符号化方式により64kbit/sの回線の
音声コーデックの多重化による有効利用を行い、なおか
つ文字情報の伝送を適用した場合を考える。現在実用化
されているほとんどの低ビットレート音声符号化方式は
CELP符号化と呼ばれる音声符号化方式で符号化され
ている。これによれば、低ビットレート化に従い、線形
予測に必要なフレームの確保と処理演算量の増加のため
数十[msec]の分析フレームが必要となってしま
う。また、文字情報の伝送をPCMコーデックと同じ方
式で行うとPCMコーデックでは文字情報は音声の標本
化毎に同時に1bit伝送される。これをCS−ACE
LP8kbit/s音声コーデックに当てはめた場合、
文字情報の伝送をPCMコーデックと同じビットレート
とするとCS−ACELP8kbit/s音声コーデッ
クの処理フレームは10msecのため、10msec
÷125μsから1フレーム当りに8ビットが情報伝送
のために必要となる。CS−ACELP8kbit/s
音声コーデックでは符号化データは1フレームは80ビ
ットで構成されており、8ビットを文字情報伝送のため
に割り当てると符号化データの10%の音声符号化情報
を割り当てることになる。ところが、上記CELP符号
化方式の符号化データはピッチ成分が符号化されている
ビットなど伝送路誤りに対して特に感度が高いビットが
存在し、このため、むやみに符号化データをビットスチ
ールすると著しく音声信号の音質が劣化してしまう問題
があった。すなわち、文字情報を64bit/sPCM
と同じレートで伝送することは文字情報は伝送できても
音質が劣化してしまうため、実用性にはかけたものとな
ってしまう。
Next, instead of the PCM codec, a PCM codec is used.
Consider a case in which a codec of 64 kbit / s is effectively used by multiplexing a voice codec with a low bit rate voice coding method in which the information amount is 1/4 to 1/8 that of a codec, and transmission of character information is applied. . Most low bit rate speech coding systems currently in practical use are coded by a speech coding system called CELP coding. According to this, as the bit rate is reduced, analysis frames of several tens [msec] are required to secure frames necessary for linear prediction and increase the amount of processing operations. In addition, if the transmission of character information is performed in the same manner as the PCM codec, the PCM codec transmits character information simultaneously by one bit for each sampling of voice. This is CS-ACE
When applied to the LP8 kbit / s audio codec,
Assuming that the transmission of character information is the same bit rate as the PCM codec, the processing frame of the CS-ACELP 8 kbit / s voice codec is 10 msec.
From 125 μs, 8 bits per frame are required for information transmission. CS-ACELP 8 kbit / s
In the audio codec, one frame of the encoded data is composed of 80 bits, and if 8 bits are allocated for transmission of character information, 10% of the encoded data of the encoded data is allocated to the audio encoded information. However, in the coded data of the CELP coding method, there are bits that are particularly sensitive to a transmission path error such as bits in which a pitch component is coded. There is a problem that the sound quality of the audio signal is degraded. That is, character information is converted to 64 bit / s PCM.
Transmission at the same rate as that described above imposes practicality, because even if character information can be transmitted, the sound quality deteriorates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来の音
声符号化方式において音声情報に文字情報を埋め込もう
とした場合、上記音声情報が劣化してしまい再現が難し
くなるという欠点があった。本発明は、上述した如き従
来の欠点を除去するためになされたものであって、8k
bit/s音声コーデックを使用し、音声信号の音質を
劣化させることなく符号化された音声データに文字情報
を埋め込んで音声と同時に文字情報を伝送することので
きる音声符号化/復号化装置を提供することを目的とす
る。
As described above, when trying to embed character information in voice information in the conventional voice coding method, there is a drawback that the voice information is degraded and reproduction becomes difficult. Was. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the related art, and
Provided is an audio encoding / decoding device that can use a bit / s audio codec and embed character information in encoded audio data without deteriorating the audio quality of an audio signal and transmit character information simultaneously with audio. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、伝送に際して音声データを符号化あるい
は復号化するための音声符号化/復号化装置において、
上記音声データをPCMデータに符号化すると共に上記
音声データに文字情報を重ね合わせる手段を有し、上記
音声データに文字情報を重ね合わせる際に、エラー感度
の低いビットに文字情報を埋め込む様にしたことを特徴
とする。本発明の他の特徴は、上記エラー感度の低いビ
ットが、音声符号化データの1ビットずつを順次反転さ
せて復号化して音声とし、その1ビットずつ反転させた
音声と通常の音声とを比較して選定された反転による音
質劣化指数の低いビットであることである。本発明の他
の特徴は、上記音声符号化に8kbit/s音声コーデ
ックが用いられることである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an audio encoding / decoding apparatus for encoding or decoding audio data during transmission.
Means for encoding the audio data into PCM data and superimposing character information on the audio data, and embedding character information in bits having low error sensitivity when superimposing character information on the audio data. It is characterized by the following. Another feature of the present invention is that the above-mentioned bits having low error sensitivity are decoded by sequentially inverting the bit of the audio coded data one by one to obtain a voice, and comparing the voice inverted one bit at a time with normal voice. This is a bit having a low sound quality deterioration index due to the inversion selected. Another feature of the present invention is that an 8 kbit / s audio codec is used for the audio encoding.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図1は、本発明による音声符号化
/復号化装置の一実施形態を示す構成図である。図1に
示す様に、この音声符号化/復号化装置は、音声信号の
入出力を行うPCMコーデック1と、上記PCMコーデ
ック1に接続されたデジタルシグナルプロセッサ(DS
P)3と、上記DSP3に接続された文字情報バッファ
5と、上記DSP3に接続された入出力バッファ7とを
有している。次に、上記音声符号化/復号化装置の動作
について説明する。まず、音声符号化の動作について説
明すると、上記PCMコーデック1へアナログの音声信
号が入力されると、上記アナログの音声信号がデジタル
信号に変換される。同時に、上記文字情報バッファ5に
文字情報がリアルタイムに入力され蓄えられる。次に、
上記DSP3において上記PCMコーデック1よりの音
声信号に対し8kbit/s音声コーデック処理がなさ
れPCMデータに符号化され、その符号化された音声信
号に上記文字情報バッファ5よりの文字情報が重ね合わ
されるわけであるが、この重ね合わせ方(すなわち、ど
このビット位置に文字情報を載せるか)に本発明の特徴
がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a speech encoding / decoding device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the audio encoding / decoding device includes a PCM codec 1 for inputting and outputting an audio signal, and a digital signal processor (DS) connected to the PCM codec 1.
P) 3, a character information buffer 5 connected to the DSP 3, and an input / output buffer 7 connected to the DSP 3. Next, the operation of the speech encoding / decoding device will be described. First, the operation of voice coding will be described. When an analog voice signal is input to the PCM codec 1, the analog voice signal is converted into a digital signal. At the same time, character information is input and stored in the character information buffer 5 in real time. next,
In the DSP 3, the audio signal from the PCM codec 1 is subjected to 8 kbit / s audio codec processing, encoded into PCM data, and the encoded audio signal is superimposed with the character information from the character information buffer 5. However, there is a feature of the present invention in this superposition method (that is, in which bit position character information is to be placed).

【0008】すなわち、本実施形態ではCS−ACEL
P8kbit/s音声コーデックを使用して、符号化し
た音声データに文字情報を埋め込み、音声と同時に文字
情報を伝送する音声の電子透かしを行っているが、この
とき文字情報を付加するための音声コーデックの符号化
データのビットスチールを行うビットを以下の様に定め
ている。まず、予め音声データの1単位(1フレーム;
この実施形態の場合、10msecに送れるビット数=
80ビットとなる;図2(a)参照)の各ビットを順に
1つづつ反転し、その反転したビットを含む1単位の音
声データを順次復号化する。そして、その復号化された
各音声(反転ビットを含む)とビット反転を行っていな
い通常の音声とを比較し、その両者の音質の差を劣化指
数として調べ、その劣化指数の低いビットを文字情報伝
送のためビットスチールを行うビットを決定する様にし
ている。言い換えるならば、音質差が大きいほどそのビ
ットがエラーに対して敏感であり、音声情報として重要
なビットであるといえるので、音声コーデックの符号化
データ全ての各々のビットのエラー感度を測定し、エラ
ー感度の低いビットを文字情報を伝送するためのビット
スチールを行うビットとして使用している。
That is, in this embodiment, CS-ACEL is used.
The P8 kbit / s audio codec is used to embed character information in coded audio data and perform digital watermarking on audio that transmits character information simultaneously with audio. At this time, an audio codec for adding character information The bits for performing the bit stealing of the coded data are defined as follows. First, one unit of audio data (one frame;
In the case of this embodiment, the number of bits that can be sent in 10 msec =
Each bit in FIG. 2A is sequentially inverted one by one, and one unit of audio data including the inverted bits is sequentially decoded. Then, each decoded voice (including the inverted bit) is compared with a normal voice that has not undergone bit inversion, and the difference in sound quality between the two is determined as a degradation index. The bit to be subjected to bit stealing for information transmission is determined. In other words, the larger the sound quality difference is, the more sensitive the bit is to the error, and it can be said that it is an important bit as speech information, so the error sensitivity of each bit of all the encoded data of the speech codec is measured, Bits with low error sensitivity are used as bits for performing bit stealing for transmitting character information.

【0009】この実施形態の場合、図2(a)に示す様
に、1フレームが10msecで80bitであり、図
2(b)に示す様に、上記比較処理の結果、劣化指数
(SegSNR)が5.72以下である15、59、3
0、35のビット位置の4つのビット(80ビットの内
の5%)がビットスチールを行うビットと決定される。
そこで、上記DSP3において上記決定された4ビット
に文字情報が埋め込まれ上記入出力バッファ7へ送ら
れ、上記入出力バッファ7より伝送データとして出力さ
れる。ここで、文字情報を伝送するため1フレーム(1
0msec)につき4ビットの情報を伝送することがで
きる。よって、1バイトコードの文字を伝送するには2
フレーム、2バイトコードの文字を伝送するには4フレ
ーム必要となる。以上の様な音声の電子透かし方式によ
りPCMコーデックの1/8ビットレートであるCS−
ACLEP8kbit/s音声コーデックで文字情報を
伝送することができエラー感度の低いビットをビットス
チールし文字情報を伝送するのでより少ない音質の劣化
で、文字情報を伝送することができる。次に、上記音声
符号化/復号化装置の復号化動作については、上記符号
化動作と逆の動作となる。すなわち、上記入出力バッフ
ァ7を介して上記DSP3へ入力される文字情報の重ね
合わされた音声信号が、上記DSP3において復号化さ
れ、上記文字情報と音声信号とに分類され、上記文字情
報は上記文字情報バッファ5を介して送られ、上記音声
信号は上記PCMコーデック1によってアナログ信号に
変換され送られる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2A, one frame is 80 bits in 10 msec, and as shown in FIG. 2B, as a result of the comparison processing, the degradation index (SegSNR) is reduced. 15, 59, 3, which is 5.72 or less
Four bits at bit positions 0 and 35 (5% of 80 bits) are determined to be bits to be bit stealed.
Therefore, the DSP 3 embeds the character information in the determined 4 bits, sends the character information to the input / output buffer 7, and outputs it as transmission data from the input / output buffer 7. Here, one frame (1
4 bits of information can be transmitted per 0 msec). Therefore, to transmit 1 byte code characters, 2
Four frames are required to transmit a frame and two-byte code characters. According to the above-mentioned digital watermarking method of audio, CS-code which is 1/8 bit rate of PCM codec is used.
The character information can be transmitted by the ACLEP 8 kbit / s audio codec, and the bit information with low error sensitivity is bit stealed and the character information is transmitted. Therefore, the character information can be transmitted with less deterioration of sound quality. Next, the decoding operation of the speech encoding / decoding device is the reverse of the encoding operation. That is, an audio signal in which character information input to the DSP 3 via the input / output buffer 7 is superimposed is decoded in the DSP 3 and is classified into the character information and the audio signal. The audio signal is transmitted through the information buffer 5 and converted into an analog signal by the PCM codec 1 and transmitted.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、PCMコ
ーデックの1/8ビットレートであるCS−ACLEP
8kbit/s音声コーデックで音声データに重ね合わ
せて文字情報を伝送するに当たり反転による劣化指数の
低いビットをビットスチールし文字情報を伝送するので
より少ない音質の劣化で、文字情報を伝送することがで
きる。
As described above, according to the present invention, CS-ACLEP which is 1/8 bit rate of PCM codec is used.
When transmitting character information by superimposing it on voice data with an 8 kbit / s voice codec, bit information with a low degradation index due to inversion is bit stealed and character information is transmitted, so that character information can be transmitted with less deterioration in sound quality. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による音声符号化/復号化装置の一実施
形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a speech encoding / decoding device according to the present invention.

【図2】(a)は図1に示した実施形態における音声信
号の構成図であり、(b)はビット反転の比較処理にお
ける劣化指数を示す図である。
2A is a configuration diagram of an audio signal in the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram showing a deterioration index in a bit inversion comparison process.

【図3】音声の符号化データに情報を付加する場合の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram in a case where information is added to encoded audio data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…PCMコーデック、 3…DS
P、5…文字情報バッファ、 7…入
出力バッファ、
1 PCM codec 3 DS
P, 5: Character information buffer, 7: Input / output buffer,

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 伝送に際して音声データを符号化あるい
は復号化するための音声符号化/復号化装置であって、
上記音声データをPCMデータに符号化すると共に上記
音声データに文字情報を重ね合わせる手段を有し、上記
音声データに文字情報を重ね合わせる際に、エラー感度
の低いビットに文字情報を埋め込む様にしたことを特徴
とする音声符号化/復号化装置。
1. An audio encoding / decoding device for encoding or decoding audio data at the time of transmission,
Means for encoding the audio data into PCM data and superimposing character information on the audio data, and embedding character information in bits having low error sensitivity when superimposing character information on the audio data. A speech encoding / decoding device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 上記エラー感度の低いビットが、音声符
号化データの1ビットずつを順次反転させて復号化して
音声とし、その1ビットずつ反転させた音声と通常の音
声とを比較して選定された反転による音質劣化指数の低
いビットであることを特徴とする請求項1に記載の音声
符号化/復号化装置。
2. A bit having a low error sensitivity is selected by sequentially inverting one bit of the encoded audio data and decoding it as a speech, and comparing the inverted one bit of the audio with a normal audio. 2. The speech encoding / decoding apparatus according to claim 1, wherein the bit is a bit having a low sound quality degradation index due to the inversion performed.
【請求項3】 上記音声符号化に8kbit/s音声コ
ーデックが用いられることを特徴とする請求項1に記載
の音声符号化/復号化装置。
3. The speech encoding / decoding apparatus according to claim 1, wherein an 8 kbit / s speech codec is used for the speech encoding.
JP9262742A 1997-09-10 1997-09-10 Voice coding/decoding device Pending JPH1188549A (en)

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