(57)【要約】【課題】  音声データの統計的性質の時間変動に影響されず、量子化幅５ビット相当の音質を確保しつつ、より低ビットレートに音声を符号化する。【解決手段】  音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する１次符号化器１１と、１次符号化器１１によってＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるインタリーバ１２と、１次符号化器１１及びインタリーバ１２から入力された２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する比較切換器１３と、比較切換器１３の出力データを符号化して出力する２次符号化器１４とを備える音声符号化器１０。統計量には、エントロピー等を用い、エントロピーの低い系列を選択する。音声データの時間変動を反映する１次符号化器１１の出力に応じて、インタリーバ１２の使用の可否を選択するため、音声データの統計的性質の時間変動に影響されない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する１次符号化器と、
該１次符号化器によってＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるインタリーバと、
前記１次符号化器及び前記インタリーバから入力された２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する比較切換器と、
該比較切換器の出力データを符号化して出力する２次符号化器とを備えることを特徴とする音声符号化器。
【請求項２】
音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する１次符号化器と、
該１次符号化器によってＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるインタリーバと、
前記１次符号化器の出力データを符号化して出力する第１の２次符号化器と、
前記インタリーバの出力データを符号化して出力する第２の２次符号化器と、
前記第１の２次符号化器及び前記第２の２次符号化器から入力された２つのビット系列のデータ量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する比較切換器とを備えることを特徴とする音声符号化器。
【請求項３】
音声信号をＡＤＰＣＭ符号化するステップと、
前記ＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるステップと、
前記ＡＤＰＣＭ符号化された音声信号、及び前記ビット列の並べ替えが行われたビット列の２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力するステップと、
該出力データを符号化して出力するステップとを備えることを特徴とする音声符号化方法。
【請求項４】
音声信号をＡＤＰＣＭ符号化するステップと、
前記ＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるステップと、
前記ＡＤＰＣＭ符号化された音声信号をさらに符号化して出力するステップと、
前記ビット列の並べ替えが行われたビット列を符号化して出力するステップと、
前記さらに符号化された音声信号、及び前記符号化されたビット列のデータ量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力するステップとを備えることを特徴とする音声符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声符号化器及び音声符号化方法に関し、特に、高ビットレートのＡＤＰＣＭ信号を、音質を低下させることなく低ビットレートに変換する音声符号化器及び音声符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続的に変化するアナログ音声の性質を利用し、ＡＤ変換されたデータの前回との差分を記録してデータ量を低減するデジタル音声記録方式として、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）が用いられている。
【０００３】
また、一般に使用されている量子化幅４ビットのＡＤＰＣＭは、低ビットレート（32kbps）ではあるが、信号対量子化雑音比（ＳＮＲ）が低く、波形歪みが大きいという欠点があった。量子化幅を５ビットとすれば、ＳＮＲは向上するが、ビットレートが40kbpsと高くなるという問題があった。また、量子化幅５ビットのＡＤＰＣＭ信号をそのまま他の符号化方式で圧縮したとしても、有意なビットレートの低減効果を得ることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の音声符号化器及び音声符号化方法は、高ビットレートのＡＤＰＣＭ信号を、音質を低下させることなく、例えば、量子化幅５ビット相当の音質を確保しつつ、低ビットレートに変換することを可能としている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の技術では、図４に示すように、１次符号化器４１と２次符号化器４３とを配置し、音声データを２種類の符号化方式で２重に圧縮する際に、１次符号化したデータの並びをインタリーバ４２によって変換することにより、２次符号化における圧縮率を向上させている。
【０００７】
しかしながら、この方式では、１次符号化データの統計的性質が音声データの統計的性質に依存し、さらに音声データの性質が時間変動するため、一部の１次符号化データにおいて、ビットの並び替えが却って２次符号化での圧縮率を低下させ、データ全体の圧縮率低下に繋がるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、量子化幅５ビット相当の音質を確保しつつ、より低ビットレートに音声を符号化することのできる音声符号化器及び音声符号化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、音声符号化器であって、音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する１次符号化器と、該１次符号化器によってＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるインタリーバと、前記１次符号化器及び前記インタリーバから入力された２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する比較切換器と、該比較切換器の出力データを符号化して出力する２次符号化器とを備えることを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、音声データの時間変動を反映する１次符号化器の出力に応じて、インタリーバ使用の可否を選択することができるため、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、有意なビットレート低減効果を得ることができる。尚、統計量には、例えばエントロピーを用いることができ、エントロピーが低い系列を選択して出力する。
【００１１】
また、本発明は、音声符号化器であって、音声信号をＡＤＰＣＭ符号化する１次符号化器と、該１次符号化器によってＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるインタリーバと、前記１次符号化器の出力データを符号化して出力する第１の２次符号化器と、前記インタリーバの出力データを符号化して出力する第２の２次符号化器と、前記第１の２次符号化器及び前記第２の２次符号化器から入力された２つのビット系列のデータ量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する比較切換器とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、インタリーバの出力と１次符号化器の出力は、各々異なる２次符号化器で符号化された後、比較切換器において２つのデータ系列のデータ量を比較し、データ量が少ない系列を選択して出力することができるため、音声データの時間変動を反映する１次符号化器の出力に応じて、インタリーバ使用の可否を選択することができ、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、有意なビットレート低減効果を得ることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、音声符号化方法であって、音声信号をＡＤＰＣＭ符号化するステップと、前記ＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるステップと、前記ＡＤＰＣＭ符号化された音声信号、及び前記ビット列の並べ替えが行われたビット列の２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力するステップと、該出力データを符号化して出力するステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、音声データの時間変動に応じて、ＡＤＰＣＭ符号化された音声信号のビット列を並べ替えるか否かを選択することができるため、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、有意なビットレート低減効果を得ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、音声符号化方法であって、音声信号をＡＤＰＣＭ符号化するステップと、前記ＡＤＰＣＭ符号化されたビット列を並べ替えるステップと、前記ＡＤＰＣＭ符号化された音声信号をさらに符号化して出力するステップと、前記ビット列の並べ替えが行われたビット列を符号化して出力するステップと、前記さらに符号化された音声信号、及び前記符号化されたビット列のデータ量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、２重に符号化された音声信号と、ビット列の並べ替えを行った同音声信号のビット列のデータ量を各々算出し、データ量の少ない系列を選択して出力することができるため、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、有意なビットレート低減効果を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、音声データの統計的性質の時間変動に影響されず、量子化幅５ビット相当の音質を確保し、より低ビットレートに音声を符号化することが可能な音声符号化器及び音声符号化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明にかかる音声符号化器の第１の実施の形態を示し、この音声符号化器１０は、１次符号化器１１と、インタリーバ１２と、比較切換器１３と、２次符号化器１４とで構成される。
【００１９】
１次符号化器１１は、入力された音声データを符号化して出力する。符号化方式は、例えば、ＩＴＵ−ＴのＧ．７２６で標準化されている、量子化幅５ビットのＡＤＰＣＭである。
【００２０】
インタリーバ１２は、図２に示すように、メモリとして、横方向にＭビット、縦方向にＮビットのサイズを有するＲＡＭ２１を備え、１次符号化器１１の出力データをＭ×Ｎビット入力後、そのビットの並びを変換して出力する。Ｍは１次符号化器１の量子化ビット数と同じ５であり、ＮはＭより十分大きい数である。
【００２１】
インタリーバ１２に入力された１次符号化器１１の出力は、Ｍ×Ｎビット毎にＲＡＭ２１に書込まれた後、読み出されてインタリーバ出力として出力される。その際、書込み時はデータ書込み方向２０１に示すように横方向に、読出し時はデータ読出し方向２０２に示すように縦方向に行うことにより、ビット列の並びが変換される。
【００２２】
比較切換器１３は、入力された２つのビット系列の統計量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する。統計量には、例えばエントロピーを用い、エントロピーが低い系列を選択して出力する。
【００２３】
２次符号化器１４は、比較切換器１３の出力データを一定量毎に符号化する。符号化方式は、一般にファイル圧縮等に使用されている、任意の可逆符号化方式を採用する。
【００２４】
次に、上記構成を有する音声符号化器１０の動作について、図１を参照しながら説明する。尚、本発明では、図４に示した音声符号化器４０と同様に、初めに音声データを１次符号化器１１で符号化し、さらに２次符号化器１４で２重に符号化して圧縮率を向上させる。その際、２次符号化器１４での圧縮率が高くなるように、インタリーバ１２で１次符号化器出力のビットの並びを変換してから２次符号化器１４に入力する。
【００２５】
しかしながら、１次符号化器１１の出力の統計的性質は、音声データの時間変動に従って変動するため、ビット並び替えをしない方が２次符号化器１４での圧縮率が高くなるような区間も存在する。そこで、本発明では、一定量毎にインタリーバ１２の出力の統計量を評価し、並び替えにより２次符号化器１４での圧縮率が低下する場合には、１次符号化器出力を直接２次符号化器１４に入力する。
【００２６】
具体的には、比較切換器１３にインタリーバ１２の出力と、その並び替え前のデータに相当する１次符号化器１１の出力を入力し、インタリーバ１２の処理サイズであるＭ×Ｎビット毎にその統計量を比較し、統計量に基づいて２次符号化器１４の入力を２系列から選択する。例えば、統計量にエントロピーを用いる場合には、エントロピーの低いデータ系列を２次符号化器１４の入力とする。さらに、２次符号化器１４で圧縮したデータには、２次符号化器１４の入力としてどちらの系列が選択されたかを識別する１ビットのフラグを付加する。
【００２７】
次に、本発明にかかる音声符号化器の第２の実施の形態について、図３を参照しながら説明する。
【００２８】
この音声符号化器３０は、１次符号化器３１と、インタリーバ３２と、第１の２次符号化器３３と、第２の２次符号化器３４と、比較切換器３５とで構成される。尚、１次符号化器３１及びインタリーバ３２は、図１の１次符号化器１１及びインタリーバ１２と同様に機能する。
【００２９】
第１の２次符号化器３３は、インタリーバ３２の出力データを一定量毎に符号化する。符号化方式は、一般にファイル圧縮等に使用されている、任意の可逆符号化方式とすることができる。
【００３０】
第２の２次符号化器３４は、１次符号化器３１の出力データを一定量毎に符号化する。符号化方式は、一般にファイル圧縮等に使用されている、任意の可逆符号化方式を採用する。
【００３１】
比較切換器３５は、第１の２次符号化器３３及び第２の２次符号化器３４から入力された２つのビット系列のデータ量を各々算出し、その比較結果に基づいて一方の入力系列を選択して出力する。
【００３２】
上記構成により、本実施の形態では、インタリーバ３２の出力と、１次符号化器３１の出力は、各々異なる２次符号化器３３、３４で符号化された後、比較切換器３５に入力される。比較切換器３５は、２次符号化前のデータの統計量ではなく、実際に２次符号化された２つのデータ系列のデータ量を比較し、データ量が少ない系列を選択して出力する。これにより、第１の実施の形態と同様に、音声データの統計的性質の時間変動に影響されることなく、有意なビットレート低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる音声符号化器の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の音声符号化器のインタリーバを示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる音声符号化器の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】従来の音声符号化器の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  音声符号化器
１１  １次符号化器
１２  インタリーバ
１３  比較切換器
１４  ２次符号化器
２１  ＲＡＭ（Random Access Memory）
２０１  データ書込み方向
２０２  データ読出し方向
３０  音声符号化器
３１  １次符号化器
３２  インタリーバ
３３  第１の２次符号化器
３４  第２の２次符号化器
３５  比較切換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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