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【発明の名称】 音声コーデック
【発明者】 【氏名】西本 正則
【要約】 【課題】ＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式を用いる音声コーデックにおいて、ＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に兼ね備える音声コーデックを提供する。

【解決手段】ＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックと同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックを融合してＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に実現するに際して課題となるビット不足分を、フレーム組立部７により複数の音声符号化フレーム分について一つの同期フレームとして纏め、且つ、このときＤＴＭＦ検出結果の組み合わせについて情報を圧縮することで同期ビット用のビットを作り出し、そこに同期ビット埋め込み部９により同期ビットを挿入して伝送することで解決したので、ＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に行なうことが可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】音声帯域信号をＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式用いて圧縮符号化／伸張復号化を行なうＤＴＭＦ機能付音声コーデックであって、圧縮符号化された音声符号化データを複数の音声符号化フレーム分について一つの同期フレームとして纏め、且つ、前記同期フレームにＤＴＭＦの存在を示すＤＴＭＦ情報を挿入して伝送することにより、ＤＴＭＦ情報及び同期情報を送受信することができるようにしたことを特徴とする音声コーデック。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声コーデックに関し、特に、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式により圧縮符号化して伝送する音声符号化装置において、同期補足を行なうと共に、ＤＴＭＦ信号の検出をも行なうことを可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＴＭＦ（dual tone multi frequency）信号は、一般に電話機のプッシュボタンを押すことにより発せられるトーンダイヤル信号であり、音声周波数帯域内の二つの周波数を組み合わせたものである。また、近年にあっては回線接続のためだけでなく通話回線の確立後に、各種対話型自動サービスの番号／記号の選択信号等にも多用されている。このＤＴＭＦに使用される周波数構成は、音楽や音声に多く現れる調波関係をなるべく避けるよう設定されており、ＤＴＭＦ信号以外の通話音声などによってＤＴＭＦ受信器が誤動作しにくいようになっている。
【０００３】また、近年の通信方式はディジタル化が進み、例えば、利用者宅内に設置されＤＳＵ（Digital Service Unit）機能などを備えた伝送装置では回線効率を高くするために、伝送装置が収容する電話機やＦＡＸなどの端末機からのアナログ信号をＰＣＭ（Pulse Code Modulation）によりディジタル化するだけでなく、更にディジタル圧縮して低ビットレートで伝送することがなされている。即ち、近年のディジタル伝送装置にあっては、音声帯域信号を圧縮符号化して伝送することにより、限られた伝送帯域内に、より多くの情報を割当てて伝送することが行なわれるようになった。特に、ＩＴＵ−ＴのＧ．７２９にて標準化がなされたＣＳ−ＡＣＥＬＰ（Conjugate Structure and Algebraic Code-Excited Linear Prediction）方式により音声符号化すれば、８ｋｂｉｔ／ｓのビットレートにて音声１チャネルを伝送することができる。
【０００４】また、電気信号をアナログからディジタルへ変換する装置を符号器（コーダ）、又その逆の変換を行なう装置を復号器（デコーダ）といい、この両方を兼ね備えたものをコーデックと称する。このコーデックがディジタル伝送装置内において、上述の圧縮符号化及び伸張復号化を担っている。
【０００５】以下に、従来のＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックと、同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックの二つの構成例について、ぞれぞれ図４、図５を用いて説明する。また、それぞれの伝送データフレームフォーマットを図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【０００６】まず、図４は従来のＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックの構成例を示す図である。なお、ここでは説明の便宜のため、二つの音声コーデックを示し送信側（コーダ側）と受信側（デコーダ側）に機能ブロックを分けて説明する。この例に示すＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックは、コーダ側の音声コーデック２０に、入力された音声信号を圧縮符号化して音声符号化データを出力するＣＳ−ＡＣＥＬＰコーダ部２と、入力された音声信号のうちＤＴＭＦ信号を検出しＤＴＭＦデータ及びＤＴＭＦ検出結果を出力するＤＴＭＦ検出部３と、前記ＤＴＭＦ検出部３からのＤＴＭＦ検出結果に基づき、ＣＳ−ＡＣＥＬＰコーダ部２からの音声符号化データ、或いは、ＤＴＭＦ検出部３からのＤＴＭＦデータの何れか一方を選択して出力するセレクタ部４と、ＤＴＭＦ検出結果に基づき前記セレクタ部４から出力されるデータにＤＴＭＦ検出信号（ＤＴＭＦ指示ビット）を埋め込んで音声符号化フレームを生成し、伝送データとして出力するＤＴＭＦ指示ビット埋め込み部５とを備える。
【０００７】そして、デコーダ側の音声コーデック２１は、埋め込まれたＤＴＭＦ指示ビットを抽出し、データが音声符号化データならば後述のパリティチェック再生部１５に出力し、ＤＴＭＦデータならば後述のＤＴＭＦ再生部１６に出力するＤＴＭＦ指示抽出部１４と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からの音声符号化データからパリティビットを復活再生するパリティチェック再生部１５と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からのＤＴＭＦデータに応じてＤＴＭＦ信号を再生するＤＴＭＦ再生部１６と、前記パリティチェック生成部１５によりパリティチェックがなされた音声符号化データを元の音声信号に伸張復号化して元の音声信号を合成するＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からのＤＴＭＦ検出結果に基づきＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７からの音声信号、或いは、ＤＴＭＦ再生部１６からのＤＴＭＦ信号の何れかを選択して出力するセレクタ部１８とを備える。なお、上述のパリティビットはＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式の規格に定義されている方法により、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ符号データから再生可能となっている。
【０００８】この図に示すＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックは、以下のように機能する。即ち、送信側において音声信号からＤＴＭＦ信号を検出し、ＤＴＭＦ信号をそのまま圧縮符号化するのではなく、ＤＴＭＦ信号の種別に応じたビット列（ＤＴＭＦデータ）に変換してダミーデータと共に挿入し、ＤＴＭＦ検出結果を付加した音声符号化フレームを生成して送信するのである。なお、この場合の音声符号化フレームは、図６（ａ）に示したフォーマット例の如く構成され、７９ビットのデータ搭載領域と１ビットのＤＴＭＦ検出結果の計８０ビットからなり、データ搭載領域には、音声符号化データ、又は、ＤＴＭＦデータ＋ダミーデータの何れかが挿入される。
【０００９】他方、受信側では、まず、音声符号化フレームに付加されたＤＴＭＦ検出結果を抽出参照してデータ搭載領域のデータが音声符号化データであるか、或いは、ＤＴＭＦデータ＋ダミーデータであるかを判別する。即ち、ＤＴＭＦデータであるならば、ＤＴＭＦ再生部１６に内蔵される図示を省略したトーンジェネレータによりＤＴＭＦデータに応じたＤＴＭＦ信号を再生するのである。また、音声符号化データであるならば、ＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ１７により元の音声信号に再生されるのである。このようにして、音声符号化データとＤＴＭＦデータとを明確に区別して扱うことにより、ＤＴＭＦ信号伝送を確実に行なうことができる。
【００１０】次に、同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックについて説明する。図５は、その構成例を示す図であり、図４に示したものと同様の機能ブロックについては同一の符号を付してその説明を省略する。この例に示す同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックは、以下の機能ブロックを備えて構成される。即ち、コーダ側の音声コーデック２２は、１ビットからなる同期ビットを生成する同期ビット生成部８と、ＣＳ−ＡＣＥＬＰコーダ部２からの音声符号化データに同期ビット生成部８からの同期ビットを埋め込み、音声符号化フレームを生成し、伝送データとして出力する同期ビット埋め込み部９とを備える。そして、デコーダ側の音声コーデック２３は、受信した伝送データの中から埋め込まれた同期ビットの位置を検出し、フレーム同期を図ることにより音声符号化データを取出す同期再生部１１と、音声符号化データからパリティビットを復活再生しパリティチェックを行なうパリティチェック再生部１５と、圧縮符号化された音声符号化データを伸張復号化により元の音声信号を合成するＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７と、前記同期再生部１１において同期が確立されたときに音声ミュートを解除する音声ミュート部１９とを備える。
【００１１】この図に示す同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックは、以下のように機能する。即ち、図６（ｂ）に示すフォーマット例の如く、同期ビットを付加した音声符号化フレームを生成して伝送を行なうので、フレーム同期を素早く、且つ確実に行なうことができ、更には、同期が未確立のときのノイズ発生を防ぐことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の音声コーデックの二つの例においては、何れもＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式におけるパリティチェック機能をマスクし、パリティビットの代わりにＤＴＭＦ指示ビット若しくは同期ビットを埋め込んで、それぞれにＤＴＭＦ機能若しくは同期補足機能を実現しているため、この二つの機能を同時に実現することはできないという問題点があった。つまり、ＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックにあっては、ＤＴＭＦ信号の伝送を確実に行なうことができるが、同期補足は行なっていないためフレーム中の各ビット位置を把握が不安定であり、それゆえにノイズ（エラー）が発生しやすい。また、同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックにあっては、同期ビットを捉えてフレーム同期監視をするのでノイズの発生を抑えることができるが、ＤＴＭＦ信号は通話音声と同様に圧縮符号化して伝送されてしまうので、受信側における伸張復号化により合成されるＤＴＭＦ信号が歪んでしまい、確実なＤＴＭＦ信号の送受信ができなかった。
【００１３】本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式を用いる音声コーデックにおいて、ＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に兼ね備える音声コーデックを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明に係わる音声コーデックの請求項１の発明は、音声帯域信号をＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式用いて圧縮符号化／伸張復号化を行なうＤＴＭＦ機能付音声コーデックであって、圧縮符号化された音声符号化データを複数の音声符号化フレーム分について一つの同期フレームとして纏め、且つ、前記同期フレームにＤＴＭＦの存在を示すＤＦＴＭ情報を挿入して伝送することにより、ＤＴＭＦ情報及び同期情報を送受信することができるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係わる音声コーデックの実施の形態例を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜のため、送信側（コーダ側）と受信側（デコーダ側）の二つの音声コーデックを示して機能ブロックを説明するが、音声コーデックは単体にて双方の機能を有する。
【００１６】この例に示すコーダ側の音声コーデック１は、入力されるアナログの音声信号を圧縮符号化して音声符号化データを出力するＣＳ−ＡＣＥＬＰコーダ部２と、入力された音声信号のうちＤＴＭＦ信号を検出しＤＴＭＦデータ及びＤＴＭＦ検出結果を出力するＤＴＭＦ検出部３と、前記ＤＴＭＦ検出部３からのＤＴＭＦ検出結果に基づき、ＣＳ−ＡＣＥＬＰコーダ部２からの音声符号化データ、或いは、ＤＴＭＦ検出部３からのＤＴＭＦデータの何れか一方を選択して出力するセレクタ部４と、ＤＴＭＦ検出結果に基づき前記セレクタ部４から出力されるデータにＤＴＭＦ検出信号（ＤＴＭＦ指示ビット）を埋め込んで音声符号化フレームを生成するＤＴＭＦ指示ビット埋め込み部５と、前記ＤＴＭＦ指示ビット埋め込み部５から出力される音声符号化フレームを所定フレーム分についてメモリ６に蓄積すると共に所定フレーム分蓄積されたときに、纏めて１つの同期フレームを生成するフレーム組立部７と、前記フレーム組立部７から出力された同期フレームに同期ビット生成部８により生成した同期ビットを挿入する同期ビット埋め込み部９とを備えている。同期ビット埋め込み部９は、同期フレームを伝送データとして伝送路に送出する。
【００１７】一方、デコーダ側の音声コーデック１０は、伝送データを受信し同期フレーム中の同期ビットの位置を検出してフレーム同期を図ることにより搭載されたデータを取出す同期再生部１１と、前記同期再生部１１から出力されるデータをメモリ１３に蓄積すると共に、蓄積された同期フレームを、フレーム組立部７とは逆の手順により数フレーム分の音声符号化フレームに分解するフレーム分解部１２と、前記フレーム分解部から出力される音声符号化フレームからＤＴＭＦ指示ビットを抽出し、搭載されたデータが音声符号化データならば後述のパリティチェック再生部１５に出力し、ＤＴＭＦデータならば後述のＤＴＭＦ再生部１６に出力するＤＴＭＦ指示抽出部１４と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からの音声符号化データからパリティビットを復活再生するパリティチェック再生部１５と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からのＤＴＭＦデータに応じてＤＴＭＦ信号を再生するＤＴＭＦ再生部１６と、前記パリティチェック生成部１５によりパリティチェックがなされた音声符号化データを元の音声信号に伸張復号化して元の音声信号を合成するＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７と、前記ＤＴＭＦ指示抽出部１４からのＤＴＭＦ検出結果に基づきＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７からの音声信号、或いは、ＤＴＭＦ再生部１６からのＤＴＭＦ信号の何れかを選択して出力するセレクタ部１８と、前記同期再生部１１においてフレーム同期が確立されたときに音声ミュートを解除する音声ミュート部１９とを備えている。
【００１８】この図に示す音声コーデックの動作を以下に説明する。なお、ここでは、４つの音声符号化フレームを一つの同期フレームに纏めて伝送するものとし、この場合の同期フレームの構成例を図２に示す。図２は、本発明に係わる音声コーデックを用いた場合の伝送データフレームフォーマット（同期フレーム）の構成例を示す図であり、この同期フレームは、３１６ビットのデータ搭載領域と、３ビットのＤＴＭＦ情報と、１ビットの同期ビットからなる。
【００１９】ここで、コーダ側におけるＤＴＭＦ指示ビット埋め込み部５の出力と、デコーダ側におけるＤＴＭＦ指示抽出部１４の入力とは、上述した従来のＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックにて説明した図６（ａ）に示す音声符号化フレームと同様である。即ち、音声コーデック１のＤＴＭＦ指示ビット埋め込み部５からは、入力された音声信号がＤＴＭＦ信号か否かに応じたＤＴＭＦ検出結果（ＤＴＭＦ指示ビット）により区別可能な音声符号化フレームが順次出力されフレーム組立部７に供給される。
【００２０】そして、フレーム組立部７は、メモリ６に音声符号化フレームを蓄積する。ここで、フレーム組立部７は、予め４つの音声符号化フレームを一つに纏めるよう設定がなされたおり、４フレーム分の音声符号化フレームが蓄積されると、まず、各音声符号化フレーム中のＤＴＭＦ指示ビットを除き、各７９ビットのデータ搭載領域のデータ４つを結合する。また、このときフレーム組立部７は各ＤＴＭＦ指示ビットの４つの値に基づいて、３ビットのＤＴＭＦ情報を求める。
【００２１】図３は、ＤＴＭＦ指示ビットの組み合わせとＤＴＭＦ情報の状態値との対応付けの例を示す変換テーブル表である。つまり、この変換テーブルに基づいて８通りの組み合わせ状態を３ビット（２3＝８）で示すことにより、情報を圧縮するのである。
【００２２】そして、次の同期ビット埋め込み部９は、同期ビット生成部８からの１ビットの同期ビットを、フレーム組立部７からの出力に付加して図２に示す如く３２０ビット（音声符号化フレーム４つ分）の同期フレームを生成して、これを伝送データとして送出する。
【００２３】一方、デコーダ側の音声コーデック１０においては、まず、同期再生部１１が同期ビットの位置を検出してフレーム同期を図る。そして、次のフレーム分解部１２は同期フレームをメモリ１３に一旦記憶し、これを分解して４つの音声符号化フレームを再生する。即ち、結合された４つのデータ搭載領域を元の各７９ビット毎に分解すると共に、ＤＴＭＦ情報を変換テーブル表に基づいて逆変換し、各音声符号化フレームに対応するＤＴＭＦ指示ビットを生成する。
【００２４】フレーム分解部１２から出力される音声符号化フレームは、ＤＴＭＦ指示抽出部１４によって、ＤＴＭＦ検出結果が音声ならばパリティチェック再生部１５に音声符号化データを出力し、ＤＴＭＦ検出結果がＤＴＭＦならばＤＴＭＦ再生部１６にダミーデータ＋ＤＴＭＦデータを出力する。
【００２５】こうして、音声符号化データは、パリティチェック再生部１５により復活再生されるパリティビットに基づいてパリティチェックがなされた後、ＣＳ−ＡＣＥＬＰデコーダ部１７にて復号化し、元のアナログ音声信号が復元され、セレクタ部１８の一方に入力される。また、ＤＴＭＦデータは、ＤＴＭＦ再生部１６によりＤＴＭＦデータに応じたＤＴＭＦ信号が再生され、セレクタ部１８の他方に入力される。
【００２６】次に、セレクタ部１８は、ＤＴＭＦ指示抽出部１４からのＤＴＭＦ検出結果に基づいて、音声信号或いはＤＴＭＦ信号を選択して、次の音声ミュート部１９へ出力する。音声ミュート部１９は、同期再生部１１のフレーム同期の確立状態に応じてミュート制御を行ない、例えば、同期再生部１１がフレーム同期未確立のときにはミュートすることで、ノイズが出力されることを防ぐのである。
【００２７】以上説明した本発明の実施の形態例においては、デコーダ側の音声コーデックにてＤＴＭＦ指示抽出部１４を用いて各音声符号化フレームのＤＴＭＦ検出結果を識別してデータの出力先を分けるという例を示したが、本発明の実施にあってはこの例に限らず、例えばフレーム分解部１２において各音声符号化フレームのＤＴＭＦ検出結果を識別可能であることから、ＤＴＭＦ指示抽出部１４を省略して、フレーム分解部１２からデータの出力先を分けて出力するように構成しても良い。
【００２８】また、同期フレームとして一つに纏める音声符号化フレームの数は、４つ以外であっても良いことは言うまでもない。
【００２９】以上のように、本発明に係わる音声コーデックは、従来のＤＴＭＦ機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックと同期補足機能付ＣＳ−ＡＣＥＬＰ音声コーデックを融合してＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に実現するに際して課題となるビット不足分を、フレーム組立部７により複数の音声符号化フレーム分について一つの同期フレームとして纏め、且つ、このときＤＴＭＦ検出結果の組み合わせについて情報を圧縮することで同期ビット用のビットを作り出し、そこに同期ビット埋め込み部９により同期ビットを挿入して伝送することで解決したので、ＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に行なうことが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明に係わる音声コーデックは、圧縮符号化された音声符号化データを複数の音声符号化フレーム分について一つの同期フレームとして纏め、且つ、前記同期フレームにＤＴＭＦの存在を示すＤＦＴＭ情報を挿入して伝送するので、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式を用いる音声コーデックにおいて、ＤＴＭＦ機能と同期補足機能を同時に兼ね備える音声コーデックが実現できる。
【出願人】 【識別番号】０００００３１０４
【氏名又は名称】東洋通信機株式会社
【出願日】 平成１３年１月２２日（２００１．１．２２）
【代理人】
【公開番号】 特開２００２−２１５１９７（Ｐ２００２−２１５１９７Ａ）
【公開日】 平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【出願番号】 特願２００１−１３３９８（Ｐ２００１−１３３９８）