TWI469135B - 調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，尤其是指一種可避免因有線或無線通道不穩定所造成解碼端所解出之語音資料有劇烈變化的情況產生，以能有效減少語音資料解碼輸出之雜音與劇烈失真現象，而在其整體施行使用上更增實用功效特性之調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法創新設計者。
按，在無線語音傳輸上，為在低頻寬低成本之2.4GRF上傳輸語音資料，使得須進行資料的壓縮與解壓縮；其中，一般常見之調適性差分脈衝碼調變〔Adaptive Differ ential Pulse Code Modulation；ADPCM〕編碼器(3)，請參閱第五圖現有之編碼器架構圖所示，該編碼器(3)主要係包括減法器(31)、量化器(32)、反向量化器(33)、預測器(34)、步階適應器(35)與加法器(36)，使得輸入訊號於與預測器(34)所預估出下一筆資料的大小經減法器(31)相減後，即產生一個誤差值，理想的情況下，該誤差值應僅為一個微量值，該誤差值再經量化器(32)以步階適應器(35)，所提供的步階配合一固定的解析度條件下，予以量化後產生一壓縮輸出碼，而反向量化器(33)於收到該壓
縮輸出碼後，將會以步階適應器(35)所提供的相同步階值與相同的解析度條件，進行反向量化而送出一訊號，再透過加法器(36)與預測器(34)回送之預估值相加，以產生預測器(34)的輸入訊號，然後重覆前述與輸入訊號相減、對誤差值量化與反量化驗證步驟，直到結束為止。
然而，上述調適性差分脈衝碼調變編碼器，雖可達到對語音資料進行壓縮編碼之預期功效，但亦在整體施行使用上發現，經由ADPCM解壓縮存在著音幅滯留的效應，將會使得音樂的音量振幅，在下一個音樂框進行解壓時，會保持著前一個量，因此會一段時間內維持著大聲，或一段時間內維持著小聲，造成接收端解壓縮時預測值誤差太大，而發生聲音音量時大、時小或爆音、雜音等問題發生，致令其在整體編碼設計上仍存在有相當多改進空間。
緣是，發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發與實際製作經驗，針對現有之ADPCM編解碼方法再予以研究改良，提供一種調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。
本發明揭示之調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其於編碼器令輸入訊號與預測器所預估出下一筆資料的大小經減法器相減後，產生一個誤差值，該誤差值再經量化器產生一調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號，主要係於量化器連接有量化步階單元，以編碼器步階索引表，配合編碼器步階表進行前置解壓縮，以輸出步階索引值〔index〕至前一訊號步階索引值之延遲暫存器，且步階索引值至前一訊號步階索引值之延遲暫存器延遲一時間，以於下一調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號輸出時，同步輸出前一訊號步階索引值；上述編碼輸出訊號，經由解碼器之反向量化器與
解碼器步階索引表，於解碼器步階索引表，產生指數輸入多工器與所輸入前一訊號步階索引值進行多工處理後，經解碼器步階表提供步階索引值於反向量化器進行反向量化後，再送出一訊號至預測器，以進行解壓縮與解碼動作；藉此，可避免因有線或無線通道不穩定所造成解碼端，所解出之語音資料有劇烈變化的情況產生，以能有效減少語音資料解碼輸出之雜音與劇烈失真現象。
根據上述構想，本發明所述之調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，主要係由編碼器輸入原始脈衝編碼調變〔PCM〕資料經編碼處理後，輸出目前音訊框的調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值〔ADPCM CODE〕、前一個音訊框的步階索引值〔Previous index〕與控制資訊予以合併成單一封包，經過有線或無線的通訊方式，傳送到解碼器來進行解碼，以還原出原始脈衝編碼調變〔PCM〕資料。
根據上述構想，本發明所述之調適性差分脈衝碼調變編碼的方法，包含下列步驟：編碼器對輸入資料進行壓縮編碼，產生一編碼訊號；量化步階單元同時接收差分信號進行前置解壓縮，以編碼器步階索引表配合編碼器步階表，以產生一步階索引值至前一訊號步階索引值之延遲暫存器；前一訊號步階索引值之延遲暫存器延遲一單位時間，輸出步階索引值；產生本次調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號，以及前一訊號步階索引值之編碼器，傳送訊號輸出至解碼器。
根據上述構想，本發明所述之調適性差分脈衝碼調變解碼的方法，為在進行第一根音訊PCM的還原時，必須載入前一訊框的最後一筆步階索引值進行解碼，讓步階索引值能延續前一個訊框的最後一個音訊PCM所產生的步階索引值，因而避免解碼端所解出
之語音資料有劇烈變化的情況產生，以維持解碼後之音質穏定。
(1)‧‧‧編碼器
(11)‧‧‧減法器
(12)‧‧‧量化器
(13)‧‧‧量化步階單元
(131)‧‧‧編碼器步階索引表
(132)‧‧‧編碼器步階表
(14)‧‧‧反向量化器
(15)‧‧‧預測器
(16)‧‧‧前一訊號步階索引值之延遲暫存器
(2)‧‧‧解碼器
(21)‧‧‧反向量化器
(22)‧‧‧解碼器步階索引表
(23)‧‧‧預測器
(24)‧‧‧多工器
(25)‧‧‧解碼器步階表
(3)‧‧‧編碼器
(31)‧‧‧減法器
(32)‧‧‧量化器
(33)‧‧‧反向量化器
(34)‧‧‧預測器
(35)‧‧‧步階適應器
(36)‧‧‧加法器
第一圖：本發明之整體架構圖
第二圖：本發明之編碼器架構圖
第三圖：本發明之編碼器輸送訊號示意圖
第四圖：本發明之解碼器架構圖
第五圖：現有之編碼器架構圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的與達成之功效，能有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：
首先，請參閱第一圖本發明之整體架構圖所示，本發明主要係令編碼器〔ADPCM Encoder〕(1)分別對解碼器〔ADPCM Decoder〕(2)輸入調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號與前一訊號步階索引值〔Previous index〕；其中：該編碼器〔ADPCM Encoder〕(1)，請一併參閱第二圖本發明之編碼器架構圖所示，其主要係於一減法器〔Signal Differ〕(11)連接有量化器〔Quantizer〕(12)，量化器(12)分別連接有量化步階單元(13)與反向量化器〔Inverse Quantizer〕(1
4)，該量化步階單元(13)於量化器(12)後端，連接有編碼器步階索引表〔Index table〕(131)，該編碼器步階索引表(131)後端，分別回授至其本身、連接有編碼器步階表〔Step table〕(132)與前一訊號步階索引值之延遲暫存器〔Previous Index delay Holder(Z-1)〕(16)，該編碼器步階表(132)分別連接至量化器(12)與反向量化器(14)，該反向量化器(14)連接有預測器〔Predictor〕(15)，該預測器(15)亦連接至減法器(11)。
如此一來，當利用本發明於壓縮編碼時，其係令脈衝編碼調變〔PCM〕輸入訊號與預測器(15)，預估出下一筆資料的大小經減法器(11)相減後，所產生一個誤差值，該誤差值再經量化器(12)予以量化後，產生一調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值〔ADPCM CODE〕，於量化步階單元(13)以編碼器步階索引表(131)，配合編碼器步階表(132)接收差分信號進行前置解壓縮處理，且由編碼器步階索引表(131)輸出一索引值〔Index〕，至前一訊號步階索引值之延遲暫存器(16)來延遲一單位時間，以於下一調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值〔ADPCM CODE〕輸出時，同步輸出前一訊號步階索引值，而反向量化器(14)於收到該調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號後，將會以編碼器步階索引表(131)，配合編碼器步階
表(132)所提供的相同步階索引值，進行反向量化而送出一訊號至預測器(15)，以產生預測器(15)的輸入訊號然後，重覆前述與輸入訊號相減、對誤差值量化與反量化驗證步驟，直到結束為止。
而經該編碼器(1)所輸出之訊號，請一併參閱第三圖本發明之編碼器輸送訊號示意圖，即能包括由量化器(12)所量化後產生的調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值，及由前一訊號步階索引值之延遲暫存器(16)，所輸出之前一訊號步階索引值與控制資訊；其控制資訊內包含有每個音訊框的編號、編碼器識別碼、封包流量控制訊息與跳頻資訊等相關資料，而該音訊框的編號，可用供解碼端計數封包丟失的數量，讓編號由編碼端從0~n進行編號，其中，n可為常數100以上到1000以下；而跳頻資訊，則可供編碼端告知解碼端進行跳頻。
另，該解碼器〔ADPCM Decoder〕(2)，請一併參閱第四圖本發明之解碼器架構圖所示，這於對應編碼器(1)之量化器(12)所量化後，產生的調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號，分別設有反向量化器〔Inverse Quantizer〕(21)與解碼器步階索引表〔Index table〕(22)，該反向量化器(21)連接有預測器〔Predictor〕(23)，該解碼器步階索引表(22)分別回授至本身與連接有多工器〔Mux〕(24)，且由編碼器(1)之前一訊號
步階索引值之延遲暫存器(16)，所輸出的前一訊號步階索引值，亦連接輸入至該多工器(24)，該多工器(24)連接有解碼器步階表〔Step table〕(25)，該解碼器步階表(25)則連接至該反向量化器(21)。
使得由編碼器(1)傳輸至解碼器(2)之調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號及前一訊號步階索引值，該調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號，分別輸入該解碼器(2)之反向量化器(21)與解碼器步階索引表(22)，於解碼器步階索引表(22)，產生指數輸入多工器(24)與所輸入前一訊號步階索引值進行多工處理後，在進行第一根音訊PCM的還原時，必須載入前一音訊框的最後一筆步階索引值進行解碼，讓索引值能延續前一個音訊框的最後一個音訊PCM所產生的步階索引值，經解碼器步階表(25)提供步階索引值於反向量化器(21)進行反向量化，而送出一訊號至預測器(23)進行解壓縮與解碼動作，以維持音量大或小，而不會產生忽大忽小之現象，因而避免解碼端所解出之語音資料有劇烈變化的情況產生，使能有效減少語音資料解碼輸出之雜音與劇烈失真現象，以維持解碼後之音質穏定。
藉由以上所述，本發明結構之組成與方法實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明主要係可避免因有線或無線通道不穩定，所造成解碼端所解出之語音資料有劇烈變化的情況產生，以能有效減少語音資料解碼輸出之雜音與劇烈失真現象，可多方應
用在無線音樂喇叭、數位教室無線電腦操控裝置、數位家庭無線電腦操控裝置與PUB DJ與遠端操控。
然而前述之實施例或圖式，並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體方法，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧編碼器
(2)‧‧‧解碼器
Claims (8)
- 一種調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，主要係由編碼器輸入原始脈衝編碼調變(PCM)資料經編碼處理後，輸出目前音訊框的調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值(ADPCM CODE)、前一個音訊框的步階索引值(Previous index)與控制資訊予以合併成單一封包傳送到解碼器進行解碼，以還原出原始脈衝編碼調變(PCM)資料。
- 如申請專利範圍第1項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，該編碼器與解碼器之間係以有線通訊方式進行傳送。
- 如申請專利範圍第1項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，該編碼器與解碼器之間係以無線通訊方式進行傳送。
- 如申請專利範圍第1項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，編碼方法係包含下列步驟：編碼器對輸入音訊脈衝編碼調變(PCM)資料進行壓縮編碼，產生一調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值(ADPCM CODE)；量化步階單元同時接收差分信號進行前置解壓縮，以編碼 器步階索引表配合編碼器步階表產生一步階索引值至前一訊號步階索引值之延遲暫存器；前一訊號步階索引值之延遲暫存器延遲一單位時間，輸出步階索引值；產生本次調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼值，以及前一訊號步階索引值之編碼器輸送訊號輸出至解碼器。
- 如申請專利範圍第1項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，在解碼時，解碼器對輸入調適性差分脈衝碼調變壓縮編碼訊號，以及步階索引值進行音訊資料的還原。
- 如申請專利範圍第1項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，控制資訊係包含每個音訊框的編號、編碼器識別碼、封包流量控制訊息與跳頻資訊。
- 如申請專利範圍第6項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，音訊框的編號，係用供解碼端計數封包丟失的數量。
- 如申請專利範圍第6項所述調適性差分脈衝碼調變編碼解碼的方法，其中，跳頻資訊係供編碼端告知解碼端進行跳頻。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2001003317A1 (en) * | 1999-07-02 | 2001-01-11 | Tellabs Operations, Inc. | Coded domain adaptive level control of compressed speech |
| US20040066319A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-08 | Hsien-Ming Chang | Method and apparatus for providing fast data recovery with adaptive pulse code modulation coding |
-
2011
- 2011-12-22 TW TW100147910A patent/TWI469135B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Link Adaptation (GSM 05.09 version 8.1.0 Release 1999), European Telecommunications Standards Institute (ETSI) TS 101 709 V8.1.0 (2000-08), 650 Route des Lucioles F-06921 Sophia Antipolis Cedex - FRANCE (http://www.etsi.org) * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201327547A (zh) | 2013-07-01 |
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