JP2000295111A - 信号圧縮方法及びその展開方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より圧縮効率の高い信号圧縮方法と、さらに
その圧縮方法に基づいて得られた圧縮信号の展開方法に
ついて提供せんとするものである。 【解決手段】 両信号ｓ１及びｓ２の位相差を位相差抽
出装置３１で検出し、該位相差から遅延量計算装置３２
によって算出される遅延量を基に、遅延装置１４又は２
４のいずれかによって、これらの信号の位相合わせを行
ってから、減算装置３４により差信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬチャンネルとＲ
チャンネルの信号からなるステレオ信号など、複数チャ
ンネルの信号を圧縮し、又はその展開を行う信号圧縮方
法及びその展開方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステレオ信号などの複数チャンネルの信
号を、ＰＣＭデータなどのデジタル信号に変換する技術
において、その信号をメモリなどの記憶装置上に記憶す
る際の記憶容量を削減するため、特許第２８１１６９２
号では、たとえば２つの信号ｓ１及びｓ２間の差分を取
り、該差分（ｓ１−ｓ２）については、２つの信号ｓ
１、ｓ２のいずれか１つまたは両信号の和信号（ｓ１＋
ｓ２）に関してサンプリングを実施する際のサンプリン
グ周波数ｆ１及び量子化ビット数ｂ１よりも、ともに低
いサンプリング周波数ｆ２（ｆ１＞ｆ２）及び量子化ビ
ット数ｂ２（ｂ２＝ｂ１／ｋ：ｋは整数）で、サンプリ
ングを行い、それによって、圧縮効率を高め、信号の格
納を行っている。

【０００３】この原理は、２つの信号がステレオ信号な
どの相関の強い信号に対して行われるものであり、聴感
上それらの信号の高域の差異によるステレオ感は全体と
して弱いということから、上記差分については、それほ
ど高いサンプリング周波数及び量子化ビット数が必要な
いということに基づいている。尚、上記のようにして圧
縮された信号を元に戻す場合は、２つの信号ｓ１、ｓ２
のいずれか１つまたは両信号の和信号（ｓ１＋ｓ２）
と、上記差分（ｓ１−ｓ２）とから、２つの信号ｓ１及
びｓ２への展開が図られることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】複数チャンネルの信号
（たとえばＬチャンネルとＲチャンネルのステレオ信号
ｓ１とｓ２）を、時間軸を同じくして重ねて表示する
と、往々にして、図７に示されるように、前後にずれて
いることが多い。これは、複数チャンネルで録音した場
合、チャンネル毎に音源から、マイクなどの集音装置に
音が達するまでの時間が異なっているからである。

【０００５】このように、時間軸でずれたまま差分を取
ると、特に高周波の音では、差分波形が十分に小さくな
らず、上記構成では、さほど差分波形のビットを落とす
ことができないといった問題があった。

【０００６】本発明は、以上のような問題に鑑み創案さ
れたもので、より圧縮効率の高い信号圧縮方法を提供す
ると共に、さらにその圧縮方法に基づいて得られた圧縮
信号の展開方法についても提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の信号圧縮方法
は、複数チャンネルのうちの少なくとも２つのチャンネ
ルＡ、Ｂの信号の差信号を取り出し、これらのチャンネ
ルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれらの信号の和信号と
前記差信号とを、各々サンプリング周波数ｆ１とｆ２
（ｆ１≧ｆ２）、量子化ビット数ｂ１とｂ２（ｂ２＝ｂ
１／ｋ：ｋは整数）でデジタル信号に変換して信号の圧
縮を行う信号圧縮方法において、少なくとも前記チャン
ネルＡ、Ｂの信号の位相差を検出し、該位相差乃至この
位相差から算出される遅延量を基に、これらの信号の位
相合わせを行ってから、前記差信号を得ることを基本的
特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、差分（差信号）を取る
前に、両信号の位相合わせを行っているため、時間軸上
での前記ずれ分が解消されて、純粋に信号間の波形の違
いだけが、差分として取り出されることになり、差分波
形を十分に小さくできるようになる。その結果、差分波
形のビットを落とすことができるようになって、圧縮効
率をより高めることが可能になる。

【０００９】従って、圧縮された信号から、元の信号に
展開する場合には、チャンネルＡ、Ｂのいずれかの信号
又はこれらの信号の和信号と前記差信号とが読み出され
て、元の信号に夫々復調される信号展開時に、読み出さ
れた信号間に、上記分の位相差を付けて展開すれば、再
び時間軸上で前記ずれのある信号を取り出せることにな
る。

【００１０】請求項２の信号展開方法は、そのような構
成につき、規定するものであり、その具体的構成は、次
のようになる。

【００１１】すなわち、本構成は、複数チャンネルのう
ちの少なくとも２つのチャンネルＡ、Ｂの信号の差信号
を取り出し、これらのチャンネルＡ、Ｂのいずれかの信
号又はこれらの信号の和信号と前記差信号とを、各々サ
ンプリング周波数ｆ１とｆ２（ｆ１≧ｆ２）、量子化ビ
ット数ｂ１とｂ２（ｂ２＝ｂ１／ｋ：ｋは整数）でデジ
タル信号に変換することにより圧縮されて得られる信号
に対し、上記サンプリング周波数及び上記量子化ビット
数を基に、チャンネルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれ
らの信号の和信号と前記差信号との読み出しを行って、
これらの信号から、元の少なくとも２つのチャンネル
Ａ、Ｂの信号に展開する信号展開方法において、少なく
とも前記チャンネルＡ、Ｂの信号から求められた両信号
の位相差乃至この位相差から算出された遅延量を基に、
これらの信号の位相合わせを行ってから、これらの差信
号を取ることによって圧縮の行われた信号に対し、サン
プリング周波数及び上記量子化ビット数を基に、チャン
ネルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれらの信号の和信号
と前記差信号との読み出しを行って、これらの信号か
ら、元の少なくとも２つのチャンネルＡ、Ｂの信号に展
開する際、該信号間に、上記位相差を設けて又は上記遅
延量を付加して展開することを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図１〜図５は発明を実施する形態の
一例を示すものである。そのうち図１は、請求項１に係
る信号圧縮方法を実施するための実施回路構成を示す回
路ブロック図である。

【００１３】同図に示すように、本構成は、ＰＣＭデー
タなどのデジタル信号に変換してステレオ録音を行う録
音装置（サンプラ）の構成である。

【００１４】Ｌチャンネル及びＲチャンネルに、夫々信
号ｓ１及びｓ２が入力されると、ローパスフィルタＬＰ
Ｆ１１及びＬＰＦ２１で高周波分が夫々カットされ、Ａ
／Ｄコンバータ１２及び２２においてサンプリング周波
数ｆ１及び量子化ビット数８ビットでサンプリングして
デジタル信号に変換され、一旦ＲＡＭメモリ１３及び２
３に夫々格納される。

【００１５】これらのメモリから、位相差抽出装置３１
により、相互相関による両信号の位相差を抽出する。こ
の位相差は、遅延量計算装置３２により、遅延量として
算出される。本構成では、該遅延量とどちらが信号とし
て先行しているのか（或いはどちらが遅延しているの
か）がパラメータメモリ３３に格納される。以上の位相
差抽出装置３１及び遅延量計算装置３２は、マイクロプ
ロセッサで構成されている。

【００１６】そして、遅延装置１４又は２４に指示が与
えられ、先行している方の信号をその遅延量分遅らせ
る。すなわち、Ｌチャンネル側の信号ｓ１の方が先行し
ている場合は、遅延装置１４は、信号ｓ１を、その遅延
量分遅延させ、もう一方の遅延装置２４は、Ｒチャンネ
ル側の信号ｓ２を、そのままスルーさせる。Ｒチャンネ
ル側の信号ｓ２の方が先行している場合は、その逆とな
る。

【００１７】本実施形態構成では、前記サンプリング周
波数ｆ１及び量子化ビット数８ビットでサンプリングさ
れたＬチャンネル側の信号ｓ１のデジタル信号は、後述
するメモリシステム３７のｓ１用格納領域に、そのまま
格納される。

【００１８】またこのＬチャンネル側の信号ｓ１のデジ
タル信号と、Ｒチャンネル側の信号ｓ２のデジタル信号
は、共に減算装置３４に入力され、両者の差分（ｓ１−
ｓ２）が算出される。

【００１９】この差分（ｓ１−ｓ２）に対し、リサンプ
ル装置３５において、サンプリング周波数ｆ２（但しｆ
１≧ｆ２）で、再びサンプリングを行う。すなわち、サ
ンプリング周波数を落としてサンプリングをし直すこと
になる。このリサンプル装置３５は、同じくマイクロプ
ロセッサにより構成されている。

【００２０】さらにビット切り捨て装置３６により、振
幅が小さくなり使用されなくなったビットと、下位のビ
ットを切り捨て、４ビットデータに変更するか、又は前
記量子化ビット数８ビットの最上位ビット（符号ビッ
ト）と下位７ビットの中の有効な３ビットを取り出して
４ビットデータに変更する。すなわち、差分（ｓ１−ｓ
２）波形の量子化ビット数を落とすことになる。このビ
ット切り捨て装置３６も、同じくマイクロプロセッサに
より構成されている。

【００２１】こうして得られた差分波形を、メモリシス
テム３７の差分波形（ｓ１−ｓ２）用格納領域に格納す
る。

【００２２】尚、Ａ／Ｄコンバータ１２及び２２で、サ
ンプリング周波数ｆ１よりはるかに高いサンプリング周
波数ｆｓ（＞＞＞ｆ１）でサンプリングしておき、メモ
リシステム３７に格納する前に所望のサンプリング周波
数に落とすという構成にしても良い。また本構成では、
パラメータメモリ３３に遅延量などを格納しているが、
該構成を設けず、波形のヘッダ情報に書き込んでおくこ
ともできる。

【００２３】図２及び図３は、Ｌチャンネル側の信号ｓ
１及びＲチャンネル側の信号ｓ２の信号波形（但しＡ／
Ｄコンバータ１２及び２２でサンプリングされ量子化さ
れた状態の波形である）を示す波形解析図である。これ
らの信号の差分をそのまま取ると、図４に示す差分波形
となる。しかし、本構成では、上述のように、両信号の
位相を合わせてから差分を取っており、その場合、図５
に示すような差分波形となる。従って、位相合わせを行
わなかった図４の場合に比べて、それを行った図５の場
合は、差分波形が十分に小さくなり、メモリシステム３
７に格納される差分波形のビットを落とすことが可能と
なって、圧縮効率をより高めることができるようにな
る。

【００２４】図６は、以上のようにして圧縮の行われた
信号を、さらに元のＬチャンネル側の信号ｓ１及びＲチ
ャンネル側の信号ｓ２に展開する場合の装置構成を示す
回路ブロック図である。

【００２５】同図に示すように、発音指示装置４１から
の指示により、読み出し装置１５及び２５は、前記メモ
リシステム３７から、そこに格納されている信号ｓ１の
デジタル信号と差分（ｓ１−ｓ２）のデジタル信号を読
み出す。また発音指示装置４１は、前記パラメータメモ
リ３３から、そこに格納されている遅延量とどちらが信
号として先行しているのか（或いはどちらが遅延してい
るのか）を示すデータを読み出し、遅延量制御装置４２
にこれらのデータを出力する。尚、この発音指示装置４
１と遅延量制御装置４２は、マイクロプロセッサで構成
され、また読み出し装置１５及び２５は、マイクロプロ
セッサ及びメモリバッファで構成されている。

【００２６】前記読み出し装置２５は、読み出された差
分（ｓ１−ｓ２）のデジタル信号をビット付加装置４３
に出力する。該ビット付加装置４３は、４ビットデータ
を元の８ビットデータに変換する。そして元のビット長
に直されたこのデジタル信号を、リサンプル装置４４に
出力する。このリサンプル装置４４において、元のサン
プリング周波数ｆ１で、再びサンプリングを行う。すな
わち、サンプリング周波数を元のように戻してサンプリ
ングし直すことになる。尚、このリサンプル装置４４及
びビット付加装置４３は、同じくマイクロプロセッサに
より構成されている。また、本構成では、差分データを
読み出してから、ビット付加装置４３とビット付加装置
４３により、４ビット→８ビット変換、ｆ１→ｆ２サン
プリング周波数変換をしているが、該読み出し装置２５
中で差分の読み出しと同時に、これらのビット変換及び
リサンプル処理を行うようにしても良い。

【００２７】そして、このように処理された差分（ｓ１
−ｓ２）のデジタル信号と、読み出し装置１５に読み出
された信号ｓ１のデジタル信号とを、減算装置４５に送
る。ここで、減算装置４５は、ｓ１−（ｓ１−ｓ２）と
いう減算を行って、信号ｓ２のデジタル信号を抽出す
る。

【００２８】前記遅延量制御装置４２は、受け取った前
記データに基づき、遅延装置１６又は２６に指示を与
え、遅延している方の信号をその遅延量分遅らせる。す
なわち、Ｌチャンネル側の信号ｓ１の方が遅延している
場合は、遅延装置１６は、信号ｓ１を、その遅延量分遅
延させ、もう一方の遅延装置２６は、Ｒチャンネル側の
信号ｓ２を、そのままスルーさせる。Ｒチャンネル側の
信号ｓ２の方が遅延している場合は、その逆となる。以
上の処理によって、前記遅延分の位相差のある元の信号
ｓ１及びｓ２のデジタル信号に展開されることになる。

【００２９】その後夫々のデジタル信号を、Ｄ／Ａコン
バータ１７及び２７でアナログの信号にコンバートし、
Ｌチャンネル側のサウンドシステム１８及びＲチャンネ
ル側のサウンドシステム２８により、外部に出力する。

【００３０】以上のようにして、一方の信号ｓ１と差分
（ｓ１−ｓ２）から、さらに元の信号に戻す信号展開時
に、信号間に、上記遅延量分の位相差を設けて展開する
ため、再び時間軸上で前記ずれのある信号を取り出せる
ことになり、上記圧縮方法で圧縮された信号を、元の信
号に正確に復元して取り出すことができるようになる。

【００３１】尚、本発明の信号圧縮方法は、上述の実施
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。たとえば、本実施形態構成は、上記のような回路
構成により実施されるが、その一部又は全部をソフトウ
ェアによる制御で実施するようにしても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
記載の信号圧縮方法によれば、少なくとも２つの信号の
差分を取る前に、両信号の位相合わせを行っているた
め、時間軸上でのずれ分が解消されて、純粋に信号間の
波形の違いだけが、差分として取り出されることにな
り、差分波形が十分に小さくなるため、差分波形のビッ
トを落とすことができるようになって、圧縮効率をより
高めることができるようになるという優れた効果を奏し
得る。

【００３３】また請求項２記載の信号展開方法によれ
ば、上述のようにして圧縮された信号から、さらに元の
信号に戻す信号展開時に、信号間に、上記分の位相差を
付けて展開するため、再び時間軸上で前記ずれのある信
号を取り出せることになり、上記圧縮方法で圧縮された
信号を、元の信号に正確に復元して取り出すことができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る信号圧縮方法を実施するための
実施回路構成を示す回路ブロック図である。

【図２】Ｌチャンネル側の信号ｓ１の信号波形を示す波
形解析図である。

【図３】Ｒチャンネル側の信号ｓ２の信号波形を示す波
形解析図である。

【図４】Ｌチャンネル側の信号ｓ１とＲチャンネル側の
信号ｓ２の差分をそのまま取った時の差分波形を示す波
形解析図である。

【図５】Ｌチャンネル側の信号ｓ１とＲチャンネル側の
信号ｓ２の位相合わせを行ってから差分を取った時の差
分波形を示す波形解析図である。

【図６】圧縮の行われた信号を、さらに元のＬチャンネ
ル側の信号ｓ１及びＲチャンネル側の信号ｓ２に展開す
る場合の装置構成を示す回路ブロック図である。

【図７】Ｌチャンネルのステレオ信号ｓ１とＲチャンネ
ルのステレオ信号ｓ２とを、時間軸を同じくして重ねて
表示した場合の信号波形を示す波形解析図である。

【符号の説明】

１１、２１ ローパスフィルタ １２、２２ Ａ／Ｄコンバータ １３、２３ ＲＡＭメモリ １４、２４、１６、２６ 遅延装置 １５、２５ 読み出し装置 １７、２７ Ｄ／Ａコンバータ １８、２８ サウンドシステム ３１ 位相差抽出装置 ３２ 遅延量計算装置 ３３ パラメータメモリ ３４、４５ 減算装置 ３５、４４ リサンプル装置 ３６ ビット切り捨て装置 ３７ メモリシステム ４１ 発音指示装置 ４２ 遅延量制御装置 ４３ ビット付加装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数チャンネルのうちの少なくとも２つ
   のチャンネルＡ、Ｂの信号の差信号を取り出し、これら
   のチャンネルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれらの信号
   の和信号と前記差信号とを、各々サンプリング周波数ｆ
   １とｆ２（ｆ１≧ｆ２）、量子化ビット数ｂ１とｂ２
   （ｂ２＝ｂ１／ｋ：ｋは整数）でデジタル信号に変換し
   て信号の圧縮を行う信号圧縮方法において、少なくとも
   前記チャンネルＡ、Ｂの信号の位相差を検出し、該位相
   差乃至この位相差から算出される遅延量を基に、これら
   の信号の位相合わせを行ってから、前記差信号を得るこ
   とを特徴とする信号圧縮方法。
2. 【請求項２】 複数チャンネルのうちの少なくとも２つ
   のチャンネルＡ、Ｂの信号の差信号を取り出し、これら
   のチャンネルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれらの信号
   の和信号と前記差信号とを、各々サンプリング周波数ｆ
   １とｆ２（ｆ１≧ｆ２）、量子化ビット数ｂ１とｂ２
   （ｂ２＝ｂ１／ｋ：ｋは整数）でデジタル信号に変換す
   ることにより圧縮されて得られる信号に対し、上記サン
   プリング周波数及び上記量子化ビット数を基に、チャン
   ネルＡ、Ｂのいずれかの信号又はこれらの信号の和信号
   と前記差信号との読み出しを行って、これらの信号か
   ら、元の少なくとも２つのチャンネルＡ、Ｂの信号に展
   開する信号展開方法において、少なくとも前記チャンネ
   ルＡ、Ｂの信号から求められた両信号の位相差乃至この
   位相差から算出された遅延量を基に、これらの信号の位
   相合わせを行ってから、これらの差信号を取ることによ
   って圧縮の行われた信号に対し、サンプリング周波数及
   び上記量子化ビット数を基に、チャンネルＡ、Ｂのいず
   れかの信号又はこれらの信号の和信号と前記差信号との
   読み出しを行って、これらの信号から、元の少なくとも
   ２つのチャンネルＡ、Ｂの信号に展開する際、該信号間
   に、上記位相差を設けて又は上記遅延量を付加して展開
   することを特徴とする信号展開方法。