自适应差分脉冲编码调制编码设备和解码设备制造技术

提供了一种可以提高压缩率并且防止声音质量劣化的ＡＤＰＣＭ编码设备和ＡＤＰＣＭ解码设备。检测与声音信号的短周期变化和长周期变化相对应的信号，并且基于检测到的这两个信号的组合来改变自适应量化特性，由此进行适当的量化。在ＡＤＰＣＭ编码设备（１００）中，使用减法器（１０２）计算１６位的输入信号（Ｘｎ）与一个样本之前的解码信号（Ｙｎ－１）之间的差分值（ｄｎ）。然后，使用自适应量化单元（１０３）进行自适应量化并且将１６位的差分值（ｄｎ）转换成１～８位的可变长度的ＡＤＰＣＭ值（Ｄｎ）。然后，使用压缩编码单元（１０８）对ＡＤＰＣＭ值（Ｄｎ）进行压缩编码以生成信号（Ｄ’ｎ），然后利用成帧单元（１３０）对信号（Ｄ’ｎ）进行成帧并且输出。在ＡＤＰＣＭ解码设备中，通过进行前述处理的逆处理来对成帧的输入信号进行解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及自适应差分脉冲编码调制编码设备和自适应差分脉冲编码调制解码设备，尤其涉及即使当通过自适应差分脉冲编码调制对数据进行了充分压缩时、也能够获得良好的再现声音特性的编码设备和解码设备。
技术介绍
ADPCM(Adaptive Differential Pulse-code Modulation,自适应差分脉冲编码调制)是以下的技术针对采样后的且数字编码后的声音信号的PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)信号，通过使用(适应)与一个样本之前(索引n_l)的采样值和当前采样值(索引n)之间的差分值dn相对应的量化宽度Δη来对该差分值进行编码。 利用该技术，可以高效地对PCM信号进行压缩。以下将参考图IA和IB来说明根据现有技术的ADPCM编码设备和ADPCM解码设备。 在图IA所示的ADPCM编码设备中，A/D转换器1对所输入的模拟声音信号进行采样，以将该信号转换成数字值Χη。接着，使用ADPCM方法对数字值Xn进行编码，并且将编码值Dn存储在存储器8中。另一方面，在图IB所示的ADPCM解码设备中，从存储器8读出编码信号Dn。之后， 使用ADPCM方法对编码信号Dn进行解码(再现)，并且D/A转换器13将解码值Yn转换回模拟声音信号(参见专利文献1)。例如，使用前述的ADPCM方法可以将带符号的16位PCM码转换成带符号的4位压缩ADPCM码。接着，将详细说明图IA和IB分别示出的ADPCM编码设备和ADPCM解码设备的操作。在图IA所示的ADPCM编码设备中，首先，加法器(减法器)2获得当前时刻的声音信号的数字值Xn与经由解码器5、加法器6以及延迟装置7获得的一个样本之前的解码信号Ylri之间的差分值dn。dn = Xn-Ylri之后，编码器3通过使用从自适应量化部4输入的自适应量化率Δη(自适应量化特性)，将加法器2所获得的差分值dn转换成量化值Dn(ADPCM值)。在此时的量化处理中， 例如，对差分值dn除以自适应量化率Δη，并且将通过进行除法计算所获得的商转换成整数。An= An^1 . M(Dn^1)Dn= 顺便提及，自适应量化率八 的以上等式中的M是以ADPCM值Dlri作为变量的函数，并且是基于信号波形的统计性质所确定的。例如，在非专利文献1和2中示出这种结构的一个例子。当量化值的级别的绝对值小时，M < 1，并且当量化值的级别的绝对值大时，M > 1。此外，々0 011值011的以上等式右侧的表示不超过dn/Δ n的最大整数。此外，将编码器3计算出的ADPCM值Dn存储在存储器8中。通过重复进行以上处理，将模拟输入信号(声音信号)数字转换成ADPCM信号，并且将该ADPCM信号存储在存储器中。顺便提及，如下获得经由解码器5、加法器6和延迟装置7所获得的自当前时刻起的一个样本之前的解码信号Yn-i。首先，在解码器5中，通过使用自适应量化率Alri对一个样本之前的声音信号的数字值Xlri的ADPCM值Dlri进行解码，从而变为变化量qn_lt)qn-! = (D^^O. 5) · An^1之后，加法器6将从解码器5输出的变化量qn_i与从延迟装置7输出的又一个样本之前的解码数字值Yn-2相加，由此计算解码值Yn-PYiri = ΥμΙ延迟装置7延迟以这种方式获得的解码值Ylri，并将延迟后的解码值Ylri输入至加法器2。此外，加法器2获得延迟后的解码值Ylri和当前时刻的声音信号的数字值)(η之间的差分值dn。在图IA所示的ADPCM编码设备中，重复前述处理，以进行使用ADPCM方法的编码操作。接着，以下将说明图IB所示的ADPCM解码设备(ADPCM解码器)的操作。首先，在 ADPCM解码设备的解码器10中，通过使用从自适应量化部9输入的自适应量化率Δ η对从存储器8读出的声音信号的数字值Xn的ADPCM值Dn进行解码，以计算变化量qn。顺便提及，与ADPCM编码设备相同，自适应量化率八 是数字值Xlri的ADPCM值Dlri的函数，并且是基于信号波形的统计性质所确定的。An= An^1 - M(Dn^1)qn = (Dn+0. 5) · Δη此外，加法器11将解码器10计算出的变化量qn与从延迟装置12输出的一个样本之前的解码值Ylri相加，以获得解码值γη。Yn = YnJqn通过重复进行以上处理，从存储器8读出ADPCM值Dn，并且获得与ADPCM值Dn相对应的解码值Yn。此外，D/A转换器13将所获得的解码值Yn转换成模拟声音信号，并且输出该声音信号。顺便提及，使用经由存储器(存储装置或记录装置)输入和输出ADPCM值的例子说明了 ADPCM编码设备和ADPCM解码设备的处理操作；然而，例如，ADPCM值还可以是相对于发送器/接收器的输入信号/输出信号。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2008-46405非专利文献非专利文献 1 :http //www, oki. com/jp/rd/ss/adpcm. html, “ADPCM voice encoding technology，，:Tomohiko Uyematsu,"Introduction to Text Data Compression", CQ publishing company, October 15，199
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，传统上已使用ADPCM作为用于在不使声音质量劣化的情况下对数据量进行压缩的技术。本专利技术的目的在于提供以下的ADPCM编码设备和ADPCM解码设备与传统的 ADPCM设备相比较，所述ADPCM编码设备和ADPCM解码设备能够进一步提高压缩率，并且能够防止声音质量劣化。用于解决问题的方案为了实现前述目的，根据本专利技术的方面，一种ADPCM编码设备，用于输入采样后的 PCM信号以获得ADPCM信号，并且包括加法部，用于获得所输入的PCM信号在预定时刻的信号值与在该信号值的一个样本之前的解码信号值之间的差分值；高频测量部，用于检测表示所述PCM信号的短周期变化(short-period change)的第一信号；低频测量部，用于检测表示所述PCM信号的长周期变化(long-period change)的第二信号；自适应量化部，用于基于所述第一信号和所述第二信号来改变针对所述差分值的自适应量化特性，从而将所述差分值转换成ADPCM值；以及自适应逆量化部，用于对所述ADPCM值进行自适应逆量化以获得所述解码信号值。在根据本专利技术的ADPCM编码设备中，所述自适应量化部可以基于所述第一信号和所述第二信号来选择用于改变所述自适应量化特性的函数，并且使用所选择的函数来对所述差分值进行量化。在根据本专利技术的ADPCM编码设备中，所述自适应量化部可以基于所述第一信号和所述第二信号的组合来选择用于改变所述自适应量化特性的函数。在根据本专利技术的ADPCM编码设备中，所述自适应量化部可以包括包含多个寄存器的量化部，所述多个寄存器用于重写利用所选择的函数进行了预定计算后的差分值，并且在所述多个寄存器中，一部分寄存器固定为0值，并且删除与固定为0值的寄存器相对应的位，以对所述差分值进行量化。在根据本专利技术的ADPCM编码设备中，所述高频测量部可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＡＤＰＣＭ编码设备，用于输入采样后的ＰＣＭ信号以获得ＡＤＰＣＭ信号，所述ＡＤＰＣＭ编码设备包括：加法部，用于获得所输入的ＰＣＭ信号在预定时刻的信号值与在该信号值的一个样本之前的解码信号值之间的差分值；高频测量部，用于检测表示所述ＰＣＭ信号的短周期变化的第一信号；低频测量部，用于检测表示所述ＰＣＭ信号的长周期变化的第二信号；自适应量化部，用于基于所述第一信号和所述第二信号来改变针对所述差分值的自适应量化特性，从而将所述差分值转换成ＡＤＰＣＭ值；以及自适应逆量化部，用于对所述ＡＤＰＣＭ值进行自适应逆量化以获得所述解码信号值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宁，
申请(专利权)人：国立大学法人九州工业大学，
类型：发明
国别省市：JP