(57)【要約】エンコーダと、該エンコーダと協働する音声デコーダとを備える音声コーディングシステムにおいて、音声エンコーダは、プリプロセッサと、量子化器及びステップサイズ適応手段を備えるＡＤＰＣＭエンコーダとを有する一方、音声デコーダは、前記ＡＤＰＣＭエンコーダにおけるステップサイズ適応手段と類似したステップサイズ適応手段及びデコーダを備えるＡＤＰＣＭデコーダと、ポストプロセッサとを有する。前記量子化器は、ステップサイズΔ（ｎ）の補正ファクタα（ｃ（ｎ））に関する値を含む記憶手段を備え、前記補正ファクタは、前記量子化器の出力信号ｃ（ｎ）に依存する。前記ステップサイズ適応は、以下の関係式【数５】2004519735.tif 000006に従って行われる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声エンコーダと、該音声エンコーダと協働する音声デコーダとを備える音声コーディングシステムであって、前記音声エンコーダが、プリプロセッサと、量子化器及びステップサイズ適応手段を備えるＡＤＰＣＭエンコーダとを有し、前記音声デコーダが、前記ＡＤＰＣＭエンコーダにおけるステップサイズ適応手段と類似したステップサイズ適応手段及びデコーダを備えるＡＤＰＣＭデコーダと、ポストプロセッサとを有し、前記量子化器が、前記ステップサイズΔ（ｎ）の補正ファクタα（ｃ（ｎ））に関する値を含む記憶手段を備え、前記補正ファクタが、前記量子化器の出力信号ｃ（ｎ）に依存する、音声コーディングシステムにおいて、
前記ステップサイズ適応が、以下の関係式
【数１】
2004519735.tif 000005
に従って行われ、上式でｂ，Ａ及びΔｍａｘは定数であることを特徴とする音声コーディングシステム。
【請求項２】
前記量子化器の前記記憶手段が、図３Ａ乃至図３Ｆの何れか１つのテーブルに従う補正ファクタα（ｃ（ｎ））の値を含むことを特徴とする、請求項１に記載の音声コーディングシステム。
【請求項３】
前記補正ファクタα（ｃ（ｎ））はコーディングシステムに適応され、前記プリプロセッサには位相スメアリングフィルタ手段がもたらされ、前記ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタ手段がもたらされることを特徴とする、請求項１又は２に記載の音声コーディングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声エンコーダと、該音声エンコーダと協働する音声デコーダとを備える音声コーディングシステムであって、上記音声エンコーダが、プリプロセッサと、量子化器及びステップサイズ適応手段を備えるＡＤＰＣＭ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：適応差分パルス符号変調）エンコーダとを有し、上記音声デコーダが、上記ＡＤＰＣＭエンコーダにおけるステップサイズ適応手段と類似したステップサイズ適応手段及びデコーダを備えるＡＤＰＣＭデコーダと、ポストプロセッサとを有し、上記量子化器が、ステップサイズΔ（ｎ）の補正ファクタα（ｃ（ｎ））に関する値を含む記憶手段を備え、上記補正ファクタが、上記量子化器の出力信号ｃ（ｎ）に依存する、音声コーディングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声エンコーダはビットストリームを生成し、該ビットストリームがチャネルを介して伝送され又は記憶され得る。低品質の記憶デバイス又は低品質の伝送チャネルは、この情報を保存することができない可能性がある。すなわち、ビット変化の形態でビットエラーが生じる可能性がある。さらに、ボイス信号が、標準的なＰ２ＣＭオーディオコーディングシステムのエンコーダ、すなわち、処理されたＡＤＰＣＭエンコーダ及びＡＤＰＣＭデコーダにおいて処理されるとき、当該ビットエラーが生じ得る。ビットエラーレートが１％より高い場合、アーチファクトが認められる可能性がある。これらのアーチファクトのほとんどは、音量の急激な増大又は低減として分類される。コーダの詳細な検査により、ビットエラーに対してコーディングシステムの最も障害を受けやすい部分は、適応ステップサイズΔ（ｎ）手段であることが明らかにされている。この適応は生成されるコードレベルに依存する。これらのコードレベルがビットエラーによって変化する場合、ＡＤＰＣＭエンコーダのステップサイズと、ＡＤＰＣＭデコーダのステップサイズとは、もはや同じではない。従って、ステップサイズΔ（ｎ）の補正ファクタα（ｃ（ｎ））に関する値を含む記憶手段を量子化器に設けることが既に提案されている。その場合、上記ステップサイズは、例えば以下の関係式（Ｐ）、
【数２】
2004519735.tif 000002
によって適応されてもよい。ここでＡは定数（Ａ＜１）である。縮小されたステップサイズ［Δ（ｎ）＋ｂ］・Ａは、最大許容ステップサイズΔｍａｘを上回らない場合、ファクタα（ｃ（ｎ））（≧１）によって拡大される。入力信号のレベルが急激に増大するときにコーディングシステムがより高速に適応することを可能にするために、より高い量子化レベルに属しているコードに対してより高速な適応が行われるように、補正ファクタ値α（ｃ（ｎ））は選択される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、量子化器の入力部でわずかなエネルギー変化が起こる場合には、補正ファクタα（ｃ（ｎ））に関する既知の補正テーブルによる適応では十分ではない。
【０００４】
本発明の目的は、音声エンコーダ及びデコーダの量子化器において改善されたステップサイズ適応を供給することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明によって、冒頭段落に説明された音声コーディングシステムは、上記ステップサイズ適応が、以下の関係式、
【数３】
2004519735.tif 000003
に従って行われることを特徴とする。上式でｂ，Ａ及びΔｍａｘは定数である。
【０００６】
特に、国際特許出願公開公報ＷＯ０２／０８２４２６（出願人整理番号ＰＨＮＬ０１０２０５及びＩＤ６０４９６３）に説明されているように、プリプロセッサが位相スメアリングフィルタ手段を備え、ポストプロセッサが上記手段に対して逆フィルタ手段を備えると、ＡＤＰＣＭエンコーダへの入力のエネルギーはより緩やかに増加し、α（ｃ（ｎ））のより良い選択が可能になる。それゆえに、上記特許出願公報の内容は、本発明の説明の一部であると見なされる。上記のような位相スメアリングフィルタがなければ、近接マイクロフォン録音中に発生するパルス様の入力信号を伴う問題が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施例及び図面から明らかになり、これらを参照することにより明瞭に説明されるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１のＰ２ＣＭオーディオコーディングシステムは、エンコーダ１及びデコーダ２により構成されている。エンコーダ１は、プリプロセッサ（ｐｒｅ−ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３及びＡＤＰＣＭエンコーダ４を有する一方、デコーダ２は、ＡＤＰＣＭデコーダ５及びポストプロセッサ（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６を備えている。ＡＤＰＣＭエンコーダは、量子化ブロック７と、ステップサイズ適応ブロック８と、デコーダブロック９と、予測（ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ）ブロック１０とを有している。ＡＤＰＣＭデコーダは、ステップサイズ適応ブロック１２と、デコーダブロック１３と、予測ブロック１４とを有している。プリプロセッサは、量子化器の入力部における高速かつ高いエネルギー変化の影響を平滑化する位相スメアリング（ｐｈａｓｅ−ｓｍｅａｒｉｎｇ）フィルタと、符号化に先立って信号スペクトルを修正するスペクトル振幅ワーピング（ｗａｒｐｉｎｇ）手段とを有する一方、ポストプロセッサは、プリプロセッサでのワーピングの効果を打ち消す（ｕｎｄｏ）手段と、逆フィルタとを有している。好ましい実施例において、位相スメアリングフィルタリング及びワーピング、並びに逆フィルタリング及び逆ワーピング（ｕｎｗａｒｐｉｎｇ）は、周波数領域で実現されている。従って、プリプロセッサ及びポストプロセッサの双方は、時間領域オーディオ信号を周波数領域に変換する手段、例えばＦＦＴユニットと、フィルタリング及びワーピング、又は逆フィルタリング及び逆ワーピング用にそれぞれ処理される信号を周波数領域から時間領域に変換する手段、例えば逆ＦＦＴユニットとを備えている。上記特許公報ＷＯ０２／０８２４２６に説明されているように、特定の実施例において、位相スメアリングフィルタは、０とナイキスト周波数との間で実質的に線形的に増加する周波数特性と、一定の振幅特性とを有している。
【０００９】
ＡＤＰＣＭエンコーダ４への入力は、プリプロセッサ３により供給されるサンプリングオーディオ信号である。サンプルｎが値ｓ（ｎ）を有するとき、各入力値ｓ（ｎ）に対して、この値と推定（予測）値ｓ（ｎ−１）との間の差は誤差信号ｅ（ｎ）として認識される。この誤差信号はその後に量子化ブロック７により量子化されると共に符号化されて、出力コードｃ（ｎ）を与える。出力コードｃ（ｎ）は送信又は伝送されるビットストリームを形成し、該ビットストリームはＡＤＰＣＭデコーダ５により受信される。図１ではこのことが破線１１によって示されている。出力コードｃ（ｎ）は、ブロック８による量子化器のステップサイズΔｎの適応のためにも用いられ、また、デコーダブロック９により量子化誤差信号ｅ’（ｎ）を得るためにも用いられる。量子化誤差信号ｅ’（ｎ）は予測値ｓ（ｎ−１）に加えられ、量子化入力値ｓ’（ｎ）をもたらす。この値ｓ’（ｎ）は予測ブロック１０によりその予測係数を適応させるために用いられる。ＡＤＰＣＭデコーダ５は単にエンコーダ４のサブセットに過ぎない。すなわち、このＡＤＰＣＭデコーダ５は、受信量子化コードｃ（ｎ）をビットストリームから読み取り、エンコーダ４と同じものを用いて該デコーダの内部変数を更新する。デコーダブロック１３の出力は量子化誤差信号ｅ’（ｎ）であり、該信号は予測値ｓ（ｎ−１）に加えられた後、量子化オーディオ信号ｓ’（ｎ）をもたらす。この後者の信号が、ポストプロセッサ６の入力信号を形成する。これらのプリプロセッサ及びポストプロセッサ、並びにＡＤＰＣＭエンコーダ及びデコーダは、上記特許公報ＷＯ０２／０８２４２６に説明されており、該特許公報は既述されたように本特許出願の一部を形成している。
【００１０】
ＡＤＰＣＭエンコーダ４へのさらなる入力信号は、コーデックモード信号により形成され、該コーデックモード信号はコードワードでＡＤＰＣＭデコーダ５に送信又は伝送される。このコーデックモード信号は、ＡＤＰＣＭエンコーダ４及びＡＤＰＣＭデコーダ５のビットストリーム出力内のコードワードに対するビット割り当てを決定する。選択されたコーデックモードに依存して、もたらされるビットストリームは、例えば、１２．８，１６，１９．２，２１．６，２４又は３２キロビット／秒（ｋｂｉｔｓ／ｓ）のビットレートを有する。
【００１１】
量子化器において以下の計算が成される。
まず、以下の関係式、
ｑ（ｎ）＝［ｅ（ｎ）／Δ（ｎ）＋０．５・ｃｍａｘ＋０．５］
に従って量子化が行われる。上式で［…］は切り捨て操作を示す。
【００１２】
量子化信号ｑ（ｎ）は０とｃｍａｘとの間に制限される。このことは以下の関係式、
ｃ（ｎ）＝ｍａｘ［０，ｍｉｎ｛ｃｍａｘ，ｑ（ｎ）｝］
であることを意味する。ｃｍａｘの値はコーデックモードに依存し、それゆえにビットレートに依存する。例えば、上記の６個のビットレートの場合、ｃｍａｘは順次２，３，４，５，７及び１５となり得る。その場合、新たなステップサイズが以下の関係式（Ｑ）、
【数４】
2004519735.tif 000004
に従って計算される。上式では特定の実施例において、ｂ，Ａ及びΔｍａｘは、１６，０．９９６及び８１９２にそれぞれ設定される。さらに、量子化ブロックは記憶手段を備えており、該記憶手段は、ｃ（ｎ）に依存するα（ｃ（ｎ））に関するテーブルを含む。特に、位相スメアリングが適用される実施例において、これらの補正ファクタにより全てのコードに対するステップサイズΔ（ｎ）のより緩やかな適応が可能になり、改善されたビットエラー許容誤差がもたらされる。とりわけ、高いビットレートモードのとき、このことが有利になる。ビットエラー許容誤差はパラメータＡにより制御され得る。ビットエラーレートが１％より高くなる場合、上記パラメータＡについては０．７５の値が、ビットエラーに対するロバスト性と、全ての音質との間の適当な妥協値であると思われる。
【００１３】
本説明の導入部で述べられた式（Ｐ）に従う従来技術のステップサイズ適応に関して、α（ｃ（ｎ））の値が図２Ａ乃至図２Ｆのテーブルに示されている。これらのテーブルのそれぞれは、量子化器の出力信号ｃ（ｎ）の指数（ｉｎｄｅｘ  ｎｕｍｂｅｒ）、又は該指数に対応する量子化レベルｅ（ｎ）／Δｎに依存するスケールファクタα（ｃ（ｎ））を示している。これらのテーブルの場合、ｃｍａｘはそれぞれ２，３，４，５，７及び１５である。特に、最も長いテーブルである図２Ｆからは、とりわけ、より上位のコードがステップサイズのより高速な適応をもたらすことが、式（Ｐ）との組み合わせにおいて理解され得る。より高いスケールファクタは、量子化器の入力信号のレベルが急に増加するとき、ステップサイズをより高速に適応することを可能にするために重要である。より下位のコードα＝１については、この場合ステップサイズが緩やかに減少するだろう。ただし、より高速なステップサイズ適応により、ビットエラーがもたらされる可能性は高まる。
【００１４】
式によるステップサイズ適応において、α（ｃ（ｎ））の値が図３Ａ乃至図３Ｆのテーブルに与えられている。ここでもまた、これらのテーブルのそれぞれは、量子化器の出力信号ｃ（ｎ）の指数、又は該指数に対応する量子化レベルｅ（ｎ）／Δｎに依存するスケールファクタα（ｃ（ｎ））を示している。これらのテーブルの場合も、ｃｍａｘはそれぞれ２，３，４，５，７及び１５である。図３Ａ乃至図３Ｆのテーブルによるスケールファクタの選択は、量子化器の入力部において高速かつ高いエネルギー変化が起こらない場合に実現可能である。このことは、上記特許公報ＷＯ０２／０８２４２６に説明された位相スメアリングフィルタを備えるコーディングシステムに対して、又は録音が行われている部屋の反響によってボイスの音声（ｔｈｅ  ｓｏｕｎｄ ｏｆ ａ ｖｏｉｃｅ）がスメアリングされるような長距離録音に対して実現可能である。図３Ａ乃至図３Ｆのスケールファクタは、より低速なステップサイズ適応をもたらすが、ビットエラーをもたらす可能性が解消されるという好ましい結果をもたらす。
【００１５】
上述の実施例は、Ｐ２ＣＭオーディオエンコーダ及びデコーダの信号処理手段上で実行することが可能なコンピュータプログラムの形態であってもよいアルゴリズムにより実現される。図面のパーツが特定のプログラミング可能な機能を実行するユニットを示す限りにおいて、これらのユニットはコンピュータプログラムのサブパーツとして見なされなければならない。
【００１６】
本発明の保護範囲はこれまで説明された実施例に限定されるものではない。これらの変更形態も可能である。特に、説明された実施例で述べられ且つ各図面に示された値及びテーブルは単に例として与えられたものに過ぎず、他の値及びテーブルが可能であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＰ２ＣＭコーディングシステムのブロック図を示す。
【図２Ａ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ｂ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ｃ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ｄ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ｅ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ｆ】従来技術のＡＤＰＣＭコーダのスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ａ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ｂ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ｃ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ｄ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ｅ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図３Ｆ】プリプロセッサには位相スメアリングフィルタを備え、ポストプロセッサには逆位相スメアリングフィルタを備える本発明によるＡＤＰＣＭコーダに関するスケールファクタ及び量子化のテーブルを示す。
【図２Ａ】
2004519735.tif 000007
【図２Ｂ】
2004519735.tif 000008
【図２Ｃ】
2004519735.tif 000009
【図２Ｄ】
2004519735.tif 000010
【図２Ｅ】
2004519735.tif 000011
【図２Ｆ】
2004519735.tif 000012
【図３Ａ】
2004519735.tif 000013
【図３Ｂ】
2004519735.tif 000014
【図３Ｃ】
2004519735.tif 000015
【図３Ｄ】
2004519735.tif 000016
【図３Ｅ】
2004519735.tif 000017
【図３Ｆ】
2004519735.tif 000018
【国際公開パンフレット】
2004519735.tif 000019
2004519735.tif 000020
2004519735.tif 000021
2004519735.tif 000022
2004519735.tif 000023
2004519735.tif 000024
2004519735.tif 000025
2004519735.tif 000026
2004519735.tif 000027
2004519735.tif 000028
2004519735.tif 000029
2004519735.tif 000030
2004519735.tif 000031
2004519735.tif 000032
【国際調査報告】
2004519735.tif 000033
2004519735.tif 000034