语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法技术

本发明专利技术是关于一种语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法，尤指使用比较器及连续逼近法，再加上使用２和３种查找表（量化表、量化临界表等）。可节省运算时间，减少所使用存储器的容量，硬件很简单，储存声音所需的存储器减为２４Ｋｂｉｔｓ／ｓｅｃ或更低，可将语音信号编码时达到最有效率的压缩而拨放时不会失真。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种，尤指使用比较器及连续逼近法，再加上使用2和3种查找表(量化表、量化临界表等)，可节省运算时间，减少所使用存储器的容量，硬件很简单，储存声音所需的存储器减为24Kbits/sec或更低，可将语音信号编码时达到最有效率的压缩而拨放时不会失真。传统的PCM(Pulse Code Modulaation，脉冲编码调制)码是用于语音讯号的编码上，认为各取样值是相互独立、互不相关的。这样取样点的整个振幅编码需要较多位元数，所以数字化后的语音讯号频宽大大增加。但是，实际上大部分语音讯号源按奈奎斯特取样速率或更高的取样速率进行取样，各取样点值不紧密的依赖性，前后接续的样点值相关性很强，有很大的多余度(Redundancy)。利用讯源的这种相关性，可以传送取样点值之间差值的PCM编码。这样在量化杂讯不变的情况下，使编码的位元数减少，讯号频宽大大压缩，这种PCM编码称为差分脉冲编码调制(Differential Pulse Code Modulation，DPCM)。DPCM的缺点为当声音很小声时，杂音很大，当声音很大声时，音质不好；在CPCM方案中，用一预测器来预测下一个预测值，预测器可以是可适性的，相邻两讯号之间的差值及量化级差是可适性改变。另一种可适性ADPCM(Adapttiive Differential Pulse Code Modulation)是使量化级差可适应改变。习知的ADPCM声音产生器例如中国台湾专利公告第119243号(中国台湾专利申请第77102181号，专利技术名称ADPCM声音产生器，申请人财团法人工业技术研究)，其揭露一个声音产生器，包括ADPCM数理逻辑电路、静音再生电路、音节重复控制电路及只读存储器。此种声音产生器经由ADPCM处理技术，可将储存声音所需的存储器减少至32Kbits/sec，再由静音消除及再生技术将存储器减为20-26Kbits/sec，对于一些动物的声音，因其音节的重复性，则存储器可缩小，然此份专利技术与本专利技术比较下，习知技术的电路复杂，所使用的存储器仍很大。本专利技术的主要目的是提供一种语音编码的快速应用差脉冲编码调制方法(quick adaptive differential pulse code modulation ofvoice coding)，使用比较器(comparator)及连续逼近法(successive approach method，SAM)，再加上使用2或3种查找表(look-uptable，如量化表、量化临界表等)，可节省运算时间，减少所使用存储器的容量，硬件很简单，储存声音所需的存储器减为24Kbits/sec，可将语音信号编码时达到最有效率的压缩而拨放时不会失真。本专利技术的次一目的是提供一种，在进行连续逼近法时，其使用单一比较器进行量化值与连续逼近法的上一个量化值比较，硬件很简单。本专利技术的再一目的是提供一种，所使用的连续逼近法是使用对分查找(binary search)的方法，查找快速方便。本专利技术的又一目的是提供一种，在编码时，所使用的量化表可为线性(linear)或非线性(nonlinear)量化表，非线性量化表是使用log函数的量化表(quantization table)。本专利技术一种，其特征在于包括有A.启始化；B.对一取样点编码且储存编码值，编码是使用量化表、量化临界表及连续逼近法(ssuccess approach method)；C.继续录音编码？若是，则回复至步骤(B)，若不是则结束；及D.然后以量化临界表(QTT[Q])最终结果为主再加上正负(方向)位元(sign bit)为压缩后的资料存之；其中(B)的连续逼近法是对分查找法；其中步骤(B)包括有步骤22启始化，DA→D/A，0→EN，1002(二进位)→SM，将DA值存入D/A，将0存入EN，再将1002存入SM；步骤23利用比较器(图4中者)将V1与D/A比较；若D/A＞VI，则进行至步骤241，若D/A＜VI，则进行至步骤251；步骤241C(DA-QTT[Q1][EN+SM])→D/A，即将DA值减少QTT[QI][EN+SM]后，再取限幅函数(Clipping function)的函数值，存入D/A；步骤242VI与D/A比较，若VI＜D/A，则进行至步骤243，EN＝EN+SM，将EN加上SM再存入EN；接著进行至步骤244；若VI＞D/A，则进行至步骤244；步骤244SM右移一位元，再进行至步骤245，即将SM的值除以2，再进行至步骤245；步骤245判定SM是否等于0，若SM等于0，表示已迫进到最接近的量化值，进行至步骤246；否则进行步骤241；步骤246本步骤是用来合成还原后资料，用以作为下次储存编码的依据，其动作是储存EN及负号，DA＝C(DA-QT[QI][EN]，QI＝NT[QI][EN])，其中“1”是代表向下发展。此步骤是将DA值减去QT[QI][EN]后，再取限幅函数(Clipping function)的函数值存入DA，及将NT[QI][EN]的值存入QI，再进行至步骤26返回；步骤251C(DA+QTT[Q1][EN+SM])→D/A，即将DA值加上QTT[QI][EN+SM]后，再取限幅函数(Clipping function)的函数值，存入D/A；步骤252VI与D/A比较，若VI＞D/A，则进行至步骤253，EN＝EN+SM，将EN加上SM再存入EN；接著进行至步骤254；若VI＜D/A，则进行至步骤254；步骤254SM右移一位元，再进行至步骤255，即将SM的值除以2，再进行至步骤245；步骤255判定SM是否等于0，若SM等于0，表示已迫进到最接近的量化值，进行至步骤256；若SM不等于0，则进行步骤251；步骤256储存EN及正号(即压缩资料)，DA＝C(DA-QT[QI][EN]，QI＝NT[QI][EN]即将DA值加上QT[QI][EN]后，再取限幅函数(Clippingfunc tion)的函数值存入DA，及将NT[QI][EN]的值存入QI，再进行至步骤26返回。为进一步说明本专利技术的目的和特征以及所能达成的功效，以下结合附图对本发本专利技术作进一步的详细说明，其中附图说明图1为本专利技术的语音信号的时间函数图。图2A及图2B为本专利技术一具体实例中以log函数的量化表的图形，此图形为8×8的log函数的量化表函数图。图3为本专利技术一具体实例的量化表。图4为本专利技术的比较器电路的示意图。图5为本专利技术的的流程图。图6为本专利技术的图5的流程图中一对取样点编码且储存编码值步骤的流程图。图7为本专利技术的图3量化表为基础一具体实例的量化临界表(quantizationthreshold table)的示意图。专利技术的详细说明请参阅图1所示，本专利技术语音编码的语音信号以PCM的方式定时取样，在t1时假设振幅为-0.1，在t2时振幅为0.1，两信号的差值为0.2，此0.2的差值利用连续逼近法查图2A及图2B的量化表假设为Q1的索引2数值，也就是QI为Q1，i为2，将此Q1及I的值编码；在t3时振幅为0.9，两信号的差值为0.8，此0.8的差值利用连续逼近及下一个量化索引表查出为Q5的索引3的数值，编码量化表为Q5，i为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法，其特征在于包括有： Ａ．启始化； Ｂ．对一取样点编码且储存编码值，编码是使用量化表、量化临界表及连续逼近法（ｓｓｕｃｃｅｓｓ ａｐｐｒｏａｃｈ ｍｅｔｈｏｄ）； Ｃ．继续录音编码？若是，则回复至步骤（Ｂ），若不是则结束；及 Ｄ．然后以量化临界表（ＱＴＴ［Ｑ］）最终结果为主再加上正负（方向）位元（ｓｉｇｎ ｂｉｔ）为压缩后的资料存之。

【技术特征摘要】
1.一种语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法，其特征在于包括有A.启始化；B.对一取样点编码且储存编码值，编码是使用量化表、量化临界表及连续逼近法(ssuccess approach method)；C.继续录音编码？若是，则回复至步骤(B)，若不是则结束；及D.然后以量化临界表(QTT[Q])最终结果为主再加上正负(方向)位元(sign bit)为压缩后的资料存之。2.如权利要求1所述的语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法，其特征在于，其中(B)的连续逼近法是对分查找法。3.如权利要求1所述的语音编码的快速适应差分脉冲编码调制方法，其特征在于，其中步骤(B)包括有步骤22启始化，DA→D/A，0→EN，1002(二进位)→SM，将DA值存入D/A，将0存入EN，再将1002存入SM；步骤23利用比较器(图4中者)将V1与D/A比较；若D/A＞VI，则进行至步骤241，若D/A＜VI，则进行至步骤251；步骤241C(DA-QTT[Q1][EN+SM])→D/A，即将DA值减少QTT[QI][EN+SM]后，再取限幅函数(Clipping function)的函数值，存入D/A；步骤242VI与D/A比较，若VI＜D/A，则进行至步骤243，EN＝EN+SM，将EN加上SM再存入EN；接著进行至步骤244；若VI＞D/A，则进行至步骤244；步骤244SM右移一位元，再进行至步骤245，即将SM的值除以2，再进行至步骤245；步骤245判定SM是...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖栋才，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]