JP2000502539A - 音声信号のデータ圧縮及び伸張装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮装置を開示するものである。このデータ圧縮装置は、音声信号を受信する入力端子（１）と、ビットストリーム信号が得られるように音声信号を変換するＡ／Ｄ変換器（４）と、このビットストリーム信号に無損失データ圧縮処理を実行してデータ圧縮ビットストリーム信号を得る無損失コーダ（１０）と、このデータ圧縮ビットストリーム信号を出力する出力端子（１４）とを有する。また、このデータ圧縮装置を有する記録装置及び送信装置も開示されている。さらに、このデータ圧縮装置により供給されるデータ圧縮ビットストリーム信号をデータ伸張するデータ伸張装置や、このデータ伸張装置を有する再生装置及び受信装置も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 音声信号のデータ圧縮及び伸張装置 技術分野 本発明は、音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮装置、データ圧縮方法、デー タ圧縮装置を有する送信機、データ圧縮装置を有する記録装置、データ圧縮され た音声信号を当該媒体のトラックに記録される記録媒体、データ圧縮された音声 信号をデータ伸張するデータ伸張装置、データ伸張方法、データ伸張装置を有す る受信機及びデータ伸張装置を有する再生装置に関する。 背景技術 従来より、音声信号のデータ圧縮技術は良く知られている。関連書類のリスト にある文書Ｄ１のＥＰ−Ａ４０２，９７３が参考となる。かかる文書は、サブバ ンドコーダを記述しており、このコーダにおいては音声信号が４４．１ｋＨｚと いった特定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換され、例えば２４ビット幅ワード の音声信号の形式で得られるサンプルデータは、サブバンド分割フィルタに供給 される。このサブバンド分割フィルタは、広帯域ディジタル音声信号を複数の比 較的狭い帯域のサブバンド信号に分割する。心理的な音響モデルを用い、マスク された閾値が得られ、その後にこのマスクされた閾値に応じてサブバンド信号の サンプルブロックが当該サブバンド信号の各ブロックにつきサンプル当たり指定 数のビットで量子化される。これにより、伝送すべき音声信号の有効なデータ圧 縮が達成される。ここで実行されるデータ圧縮は、音声信号中の聞こえない信号 成分を「破棄する」ことによって行われるものであるから、損失型の圧縮方法で ある。文書Ｄ１に記述されているデータ圧縮は、かなり能力の高いデータ圧縮法 であり、ハードウェア又はソフトウェアにてこの圧縮を実現する場合にはそれぞ れゲート又は命令の数を相当多く必要とするので、高価なものとなる。さらに、 その後の処理を扱う伸張装置も、ハードウェア又はソフトウェアにて実現する場 合にそれぞれかなりの数のゲート又は命令を必要とする。 発明の開示 本発明は、簡単な構成で、しかも対応する伸張装置も簡単かつ安価となるよう に、音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮装置を提供することを目的とする。 本発明によるデータ圧縮装置は、 前記音声信号を受信する入力手段と、 シグマ／デルタ変調手段を有し、１ビットのビットストリーム信号を得るよう に前記音声信号に変換を施す変換手段と、 前記ビットストリーム信号に実質的 無損失データ圧縮処理を施してデータ圧縮ビットストリーム信号を得る無損失符 号化手段と、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力する出力手段と、を有する。より 詳しくは、前記音声信号がアナログ音声信号である場合、前記変換手段は、前記 ビットストリーム信号を得るように前記アナログ音声信号に対して１ビットＡ／ Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換手段の形態が採られる。 この発明は、次のような認識に基づいている。前記音声信号は、アナログ形式 か又はディジタル形式で供給されることが可能である。本発明によれば、アナロ グ音声信号を１ビットＡ／Ｄ変換器（ビットストリーム変換器又はシグマ／デル タ変調器とも称される）で変換する場合において、Ａ／Ｄ変換されるべきその音 声信号は、一般的には４４．１ｋＨｚ又は４８ｋＨｚの倍数の周波数でサンプル される。１ビットＡ／Ｄ変換器の出力信号は、ビットストリーム信号と称される ２値信号である。音声信号が、例えば４４．１ｋＨｚのサンプルで、その各サン プル値が例えばサンプル当たり１６ビットで表わされるディジタル形式で供給さ れた場合、このディジタル信号も、やはりこの４４．１ｋＨｚ（又は４８ｋＨｚ ）のサンプリング周波数の倍数の周波数でオーバーサンプルされる。これにより 、１ビットのビットストリーム信号が得られる。 音声信号を１ビットのビットストリーム信号に変換することによる幾つかの利 点がある。ビットストリーム変換は、高品質復号を見込めるか、或いは復号回路 を簡素化できる低品質復号を見込める高品質符号化の方法である。参考資料とし て、関連書類のリストにある文書Ｄ２のカム（J.J．van der Kam）氏による公報 「ハイファイオーディオ信号のアナログ−ディジタル変換のディジタル間引きフ ィルタ（A digital decimation filter for analog-to-digital conversion ofh i-fi audio signals）」と、関連書類のリストにある文書Ｄ３のチャオ（KirkC. H.Chao）氏らによる公報「オーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器における補間変調 器の高度位相幾何学（A higher order topology for interpolativemodulators for oversampling A/D converters）」とがある。 １ビットＤ／Ａ変換器は、ＣＤプレーヤに用いられているものであり、例えば 当該ビットストリーム音声信号をアナログ音声信号に逆変換する。但し、ＣＤデ ィスクに記録されている音声信号は、データ圧縮された１ビットのビットストリ ーム信号ではない。 この技術分野において良く知られているのは、１ビットＡ／Ｄ変換器の出力ビ ットストリーム信号が概して「ノイズのような」周波数スペクトラムを有するラ ンダム信号である、と言われていることである。このようなタイプの信号はデー タ圧縮し難いものである。 しかしながら、意外なことに、この１ビットＡ／Ｄ変換器からのビットストリ ーム信号にノイズ性があるにも拘わらず、ハフマンコーダ又は演算コーダの形態 を採る可変長コーダのような無損失コーダを用いると、効果的なデータ削減がで きることが立証されたのである。 以下、本発明のこうした態様及びその他の態様は、次の図の説明において述べ る各実施例から明らかとされ、またこれらに基づいて説明される。 図面の簡単な説明 第１図は、データ圧縮装置の実施例を示している。 第２Ａ図は、１ビットＡ／Ｄコンバータの出力信号の周波数スペクトラムを示 し、第２Ｂ図は、同出力信号の小さな周波数レンジでの周波数スペクトラムを示 している。 第３図は、記録媒体にデータ圧縮されたビットストリーム信号を記録する記録 装置に組み込まれたデータ圧縮装置を示している。 第４図は、伝送媒体を介してデータ圧縮されたビットストリーム信号を送信す る送信装置に組み込まれたデータ圧縮装置を示している。 第５図は、データ伸張装置の実施例を示している。 第６図は、記録媒体からデータ圧縮されたビットストリーム信号を再生する再 生装置に組み込まれたデータ伸張装置を示している。 第７図は、伝送媒体からデータ圧縮されたビットストリーム信号を受信する受 信装置に組み込まれたデータ伸張装置を示している。 第８図は、エラー訂正エンコーダ及びチャネルエンコーダがさらに設けられた 他の実施例の記録装置を示している。 第９図は、チャネルデコーダ及びエラー訂正ユニットがさらに設けられた他の 実施例の再生装置を示している。 第１０図は、演算コーダの形式を採る無損失コーダが設けられたデータ圧縮装 置の実施例を示している。 第１１図は、演算デコーダの形式を採る無損失デコーダが設けられたデータ伸 張装置の実施例を示している。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、データ圧縮装置の実施例を示しており、この装置は、音声信号を受 信する入力端子１を有する。本例においては、当該音声信号はアナログ音声信号 である。入力端子１は、１ビットＡ／Ｄ変換器４（これはシグマ／デルタ変調器 とも呼ばれる）の入力端２に接続されている。１ビットＡ／Ｄ変換器４の出力端 ６は、データ圧縮ユニット１０の入力端８と接続される。データ圧縮ユニット１ ０の出力端１２は、出力端子１４に接続される。 １ビットＡ／Ｄ変換器４は、ビットストリーム信号が得られるように音声信号 に対し１ビットＡ／Ｄ変換を行うよう構成されている。そのため、Ａ／Ｄ変換器 ４は、入力端１６を介してＮ・ｆ_Sに等しいサンプリング周波数を受け取る。こ こでｆ_Sは、例えば３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ又は４８ｋＨｚに等しい周波数 であり、Ｎは６４の如き大きな数である。音声信号は、Ａ／Ｄ変換器４において 、例えば２．８２２４ＭＨｚ（６４×４４．１ｋＨｚ）のサンプリング周波数で サンプルされる。したがって、Ａ／Ｄ変換器の出力端６に現れるビットストリー ム 信号は、２．８２２４ＭＨｚのビットレートを有する。 データ圧縮ユニット１０は、無損失コーダ（ロス・レス・コーダ）の形態がと られている。無損失コーダとは、無損失デコーダによりデータ伸張がなされた後 において原音声信号を実質的に損失の生じない態様で復元することができるよう に音声信号をデータ圧縮することができる、という利点があるものである。これ はすなわち、圧縮−伸張後において情報の実質的な損失がないということである 。無損失コーダは、可変長コーダの形態を採ることができる。可変長コーダは、 この技術分野においては公知である。このような可変長コーダの例には、ハフマ ンコーダ、演算コーダ及びレンペル・ジブコーダ（Lempel-Ziv coder）がある。 この点については、関連書類のリストにある文書Ｄ４のハフマン（D.A．Huffman ）氏による「最小冗長符号の構成方法（A method for the construction of min imum-redundancy codes）」、関連書類のリストにある文書Ｄ５のラングドン（G .G．Langdon）氏による「演算符号化入門（An introduction to arithmeticcodi ng）」及び関連書類のリストにある文書Ｄ６のジブ（J．Ziv）氏らによる「順次 データの圧縮のための汎用アルゴリズム（A universal algorithm for sequenti al data compression）」が参考となる。 データ圧縮ユニット１０は、上記ビットストリーム信号に対し実質的無損失デ ータ圧縮処理を施してその出力端１２にデータ圧縮ビットストリーム信号を得る 。このデータ圧縮ビットストリーム信号は、出力端子１４に供給される。 第２Ａ図は、５ｋＨｚの正弦波状の入力信号に対し２．８２２４ＭＨｚのサン プリング周波数でサンプルした場合の、Ａ／Ｄ変換器４の出力端６に現れるビッ トストリーム信号の周波数スペクトラムを示している。したがって、このスペク トラムは、０Ｈｚから１．４ＭＨｚまでの周波数を示している。第２Ｂ図は、第 ２Ａ図に示されるスペクトラムの一部、すなわち０ｋＨｚないし１００ｋＨｚの 当該部分を示している。これは、上記ビットストリーム信号に含まれる５ｋＨｚ の正弦波を、より明瞭に示すためである。明らかに、上記ビットストリーム信号 のノイズ的な特性が、特に高周波数域において見てとれる。このことは、この信 号のデータ圧縮をなすことが結果的に著しいデータ削減量に至らないことを意味 するものと思われる。 これに対して、研究によって有効なデータ削減ができることが明らかになった 。 下表は、３つの異なる楽曲に対して３つの無損失コーダにより実施されたデータ 圧縮結果を示している。 ここで、δは、コーダの入力信号のビットレートの、コーダの出力信号のビット レートに対する比として定義される圧縮比である。 第３図は、第１図に示されるデータ圧縮装置を有する記録装置の実施例を示し ている。この記録装置は、記録媒体３２のトラックにデータ圧縮ビットストリー ム信号を書込む書込ユニット３０をさらに有する。ここで提示している例では、 記録媒体３２が磁気記録媒体であるので、書込ユニット３０は、記録媒体３２に データ圧縮ビットストリーム信号を書込むための少なくとも１つの磁気へッド３ ４を有する。しかし、記録媒体は、ＣＤディスク又はＤＶＤディスクのような光 学的記録媒体であっても良い。 第４図は、伝送媒体ＴＲＭを介して音声信号を送信する送信機の実施例を示し ており、かかる送信機は、第１図に示されるようなデータ圧縮装置を有する。こ の送信機はさらに、データ圧縮ビットストリーム信号を伝送媒体ＴＲＭに送出す る送信ユニット４０を有する。この送信ユニット４０は、アンテナ４２を有する ことが可能である。 一般に、無線周波数リンク又は記録媒体のような伝送媒体を介しての送信は、 送信すべきデータ圧縮ビットストリーム信号に対して行われるエラー訂正符号化 処理及びチャネル符号化処理を必要としている。第８図は、第３図の記録装置に おいてデータ圧縮ビットストリーム信号に施されるこのような信号処理を示して いる。すなわち第８図の記録装置は、この技術分野では周知のエラー訂正エンコ ーダ８０を有し、また同じくこれも周知のチャネルエンコーダ８２を有する。 第５図は、データ伸張装置の実施例を示している。この装置は、第１図のデー タ圧縮装置により供給される如き、データ圧縮ビットストリーム信号の形式とな っているデータ圧縮音声信号を受信する入力端子５０を備えている。この入力端 子５０は、データ伸張ユニット５４の入力端５２に接続されており、かかるユニ ット５４は、１ビットＤ／Ａ変換器６０の入力端５８と接続される出力端５６を 備えている。変換器６０の出力端６２は、出力端子６４と接続される。 データ伸張ユニット５４は、例えばハフマンデコーダ又は演算デコーダの形態 を採る可変長デコーダのような無損失デコーダである。実質的無損失の符号化− 復号処理を実現するために、第５図のデータ伸張装置におけるデコーダは、第１ 図のデータ圧縮装置に用いられているエンコーダの逆作用をなすものであること が明らかである。このデータ伸張ユニット５４は、データ圧縮ビットストリーム 信号を伸張して元のビットストリーム信号を再現し、Ｄ／Ａ変換器６０の入力端 ５８に供給する。変換器６０は、かかるビットストリーム信号をアナログ音声信 号に変換しこれを端子６４に供給する。 第６図は、再生装置に組み込まれた第５図のデータ伸張装置を示している。こ の再生装置はさらに、記録媒体３２のトラックから、データ圧縮ビットストリー ム信号を読み取るための読取ユニット７０を有する。本例においては、記録媒体 ３２は、磁気記録媒体であるので、読取ユニット７０は、記録媒体３２からデー タ圧縮ビットストリーム信号を読み取るための少なくとも１つの磁気ヘッド７２ を有する。但し、記録媒体は、ＣＤディスク又はＤＶＤディスクのような光学式 記録媒体であっても良い。 第７図は、第５図に示されるようなデータ伸張装置を有し、伝送媒体ＴＲＭを 介して音声信号を受信する受信機の実施例を示している。この受信機はさらに、 伝送媒体ＴＲＭからデータ圧縮ビットストリーム信号を受信する受信ユニット７ ５を有する。受信ユニット７５は、アンテナ７７を有することもある。 上述したように、無線周波数リンク又は記録媒体のような伝送媒体を介した送 信は、一般に、送信すべきデータ圧縮ビットストリーム信号に対して行われるエ ラー訂正符号化及びチャネル符号化を必要としているので、受信の際には、それ らに対応するチャネル復号及びエラー訂正が行われうる。第９図は、第６図の再 生装置において、読取手段７０により受信された受信信号に対しなされるチャネ ル符号化及びエラー訂正の信号処理ステップを示している。すなわち、第９図の 再生装置は、この技術分野では周知のチャネルデコーダ９０と、同じくこれも周 知のエラー訂正ユニット９２とを有し、これにより上記データ圧縮ビットストリ ーム信号の再現信号を得る。 その他のデータ圧縮装置は、第１０図に示されている。第１０図のこのデータ 圧縮装置においては、ビットストリーム信号が無損失コーダの入力端８に供給さ れる。かかるコーダは、演算コーダ１５４のようなエントロピーコーダの形態を 採る。さらにこのビットストリーム信号は、予測フィルタユニット１５２の入力 である。予測フィルタユニット１５２の出力端は、確率判定ユニット１５６の入 力端と接続される。演算コーダ１５４は、その入力端１９２に供給される確率値 Ｐに応じてビットストリーム信号をデータ圧縮ビットストリーム信号に符号化す る。この確率判定ユニット１５６は、変換器４により供給されるビットストリー ム信号のビットが‘１’のような所定の諭理値を呈する確率を示す確率値を判定 する。第１０図に示される確率値Ｐは、演算コーダ１５４に供給され、演算コー ダ１５４におけるビットストリーム信号のデータ圧縮を可能としている。判定ユ ニット１５６は、予測フィルタ１５２の出力信号から確率値を判定する。演算コ ーダ１５４は、フレーム毎にビットストリーム信号をデータ圧縮することが可能 である。 第１０図の装置の動作は、次の如くである。予測フィルタ１５２は、多ビット 出力信号を得るようにビットストリーム信号に予測フィルタリングを施す。この 多ビット出力信号は、例えば＋３から−３の範囲内の複数のレベルを有するもの である。さらに、この多ビット出力信号の当該値範囲における複数の部分間隔の 各々について、当該ビットストリーム信号における対応のビットが例えば‘１’ のビットとなることの確率が判定される。これは、当該多ビット出力信号がこの ような範囲の１つに入るときに、所定時間間隔においてビットストリーム信号に 生じる「１」及び「０」の数を数えることによって実現できる。その後、多ビッ ト出力信号における種々の値につきこうして得られる確率は、演算コーダ１５４ に確率信号Ｐとして供給される。データ圧縮ビットストリーム信号は、伝送媒体 ＴＲＭ又は記録媒体を介して送信されるように、演算コーダ１５４により出力ラ イン１５８に供給される。 第１１図は、伝送媒体ＴＲＭを介して受信されたデータ圧縮ビットストリーム 信号を復号する、対応のデータ伸張装置を示している。第１１図のデータ処理装 置は、エントロピーデコーダ１７２を有する。このエントロピーデコーダは、入 力端１７４を介してデータ圧縮ビットストリーム信号を受信する。この提示の例 では、エントロピーデコーダ１７２は、出力端１７８に原ビットストリーム信号 の再現信号が発生するように、入力端１７６に供給される確率信号Ｐの作用に基 づいて、データ圧縮ビットストリーム信号に演算復号処理を施す演算デコーダの 形態が採られている。この再現信号は、逆変換ユニット６０の入力端５８に供給 される。 さらに、確率供給ユニット１８０は、演算デコーダ１７２に確率信号Ｐを供給 するためにある。確率信号Ｐは、エンコーダにおける当該確率信号の取得のされ 方により種々の方法で得ることができる。或る１つの方法は、予測フィルタ１８ １の出力信号から適応処理により確率信号Ｐを得ることである。この実施例にお いては、予測フィルタ１８１は、エンコーダにおける予測フィルタ１５２と等価 であり、確率供給ユニット１８０は、第１０図のエンコーダにおける確率判定ユ ニット１５６と等価である。確率信号Ｐを発生するもう１つの方法は、以下で説 明されるように、伝送媒体ＴＲＭを介して受信される副情報を用いることによる 。 副情報とは、第１１図の装置への送信を目的として第１０図の装置によって発 生することのできるものである。このような副情報には、フレーム毎に判定され たフィルタ１５２のフィルタ係数を含ませることが可能であり、かかる係数は、 ユニット１８０に含まれる対応の予測フィルタに送られる。 さらに第１０図の装置は、予測フィルタ１５２の多ビット出力信号の確率信号 Ｐへの変換を記すパラメータを発生することができる。このようなパラメータは また、副情報に含まれており、供給ユニット１８０及びフィルタ１８１に送られ る。これにより、予測フィルタ１８１により提供された多ビット出力信号に基づ いた第１１図の装置における確率信号Ｐの再発生が可能となる。 第１０図の実施例において用いられるエントロピーエンコーダは、データ圧縮 ビットストリーム信号を得るために、確率信号を用いてビットストリーム信号を 符号化するよう構成される。このようなエントロピーエンコーダの１つには、上 述したような演算コーダがある。このようなエントロピーエンコーダの他のタイ プの１つには、例えば、周知の有限状態コーダ（finite state coder）がある。 第１１図の実施例において用いられるエントロピーデコーダは、ビットストリー ム信号の再現信号を得るために、確率信号を用いてデータ圧縮ビットストリーム 信号を復号処理するよう構成される。かかるエントロピーデコーダの１つは、上 述した演算デコーダである。その他のタイプのエントロピーデコーダの1つには 、例えば、周知の有限状態デコーダ（finite state decoder）がある。 これまでは、種々の好適な実施例について本発明を述べてきたが、これらは限 定された例ではないことを理解すべきである。すなわち、当業者であれば、請求 項に定義されたような本発明の範囲に逸脱することなく様々な改変例を見い出せ ることは明らかである。音声信号が４４．１ｋＨｚでサンプルされそのサンプル 値が例えば１６ビットで表されるようなディジタル形式で供給される場合、変換 手段は、１ビットのビットストリーム信号が得られるように例えば６４×４４． １ｋＨｚの周波数で当該ディジタル音声信号をオーバーサンプルするよう構成さ れる。 なお付言すれば、本発明は、変換器４により供給されるようなビットストリー ム信号に信号処理ステップを施し、無損失コーダ１０に供給される処理後の１ビ ットのビットストリーム信号を得るような実施例にも適合する。この追加される 信号処理ステップは、１ビットのビットストリーム形式のステレオ音声信号の左 右信号成分を、処理後の１ビットのビットストリーム信号へと一体化させるよう なマージ処理を含むものである。 さらに加えると、新規な特徴又は特徴の組合せのそれぞれにどれも、本発明が 存するものである。 関連書類のリスト （Ｄ１） EP-A 402,973(PHN 13.241) （Ｄ２）‘A digital decimating filter for analog-to-digital conversion o f hi-fi audio signals',by J.J. van der Kam in Philips Techn. Rev. 42, no . 6/7, April 1986, pp. 230-8 （Ｄ３）‘A higher order topology for interpolative modulators for oversampling A/D converters', by Kirk C.H. Chao et al in IEEE Trans. on Circuits and Systems, Vol 37, no. 3, March 1990, pp. 309-18 （Ｄ４）‘A method for the construction of minimum-redundancy codes', by D.A. Huffman in Proc. of the IRE, Vol. 40(10), September 1952. （Ｄ５）‘An introduction to arithmetic coding'byG.G. Langdon, IBM J. Re s. Develop., Vol. 28(2), March 1984. （Ｄ６）‘A universal algorithm for sequential data compression'by J.Ziv et al, IEEE TRans. on Inform. Theory, Vol. IT-23, 1977.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ファン デア ヴルーテン レナトゥス ヨセフス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮装置において、 前記音声信号を受信する入力手段と、 シグマ／デルタ変調手段を有し、１ビットのビットストリーム信号を得るよう に前記音声信号に変換を施す変換手段と、 前記ビットストリーム信号に実質的無損失データ圧縮処理を施してデータ圧縮 ビットストリーム信号を得る無損失符号化手段と、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力する出力手段と、 を有することを特徴とするデータ圧縮装置。 ２．請求項１に記載のデータ圧縮装置において、 前記音声信号は、アナログ音声信号であり、前記変換手段は、前記ビットス トリーム信号を得るように前記アナログ音声信号に対し１ビットＡ／Ｄ変換を行 うＡ／Ｄ変換手段の形態とされていることを特徴とするデータ圧縮装置。 ３．請求項１又は２に記載のデータ圧縮装置において、 前記無損失符号化手段は、可変長コーダを有することを特徴とするデータ圧縮 装置。 ４．請求項３に記載のデータ圧縮装置において、 前記可変長コーダは、ハフマンコーダであることを特徴とするデータ圧縮装置 。 ５．請求項３に記載のデータ圧縮装置において、 前記可変長コーダは、演算コーダであることを特徴とするデータ圧縮装置。 ６．音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮方法において、 前記音声信号を受信するステップと、 シグマ／デルタ変調ステップを有し、１ビットのビットストリーム信号を得る ように前記音声信号に変換を施す変換ステップと、 前記ビットストリーム信号に実質的無損失データ圧縮処理を施してデータ圧縮 ビットストリーム信号を得るステップと、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力するステップと、 を有することを特徴とするデータ圧縮方法。 ７．請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載のデータ圧縮装置を有し、伝送 媒体を介して音声信号を送信する送信機において、 前記伝送媒体に前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力する送信手段をさ らに有することを特徴とする送信機。 ８．請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載のデータ圧縮装置を有し、記録 媒体に音声信号を記録する記録装置において、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を前記記録媒体のトラックに書込む書込 手段をさらに有することを特徴とする記録装置。 ９．請求項８に記載の記録装置において、 前記記録媒体は、光学式又は磁気式の記録媒体であることを特徴とする記録装 置。 １０．データ圧縮ビットストリーム信号が当該記録媒体のトラックに記録される ことを特徴とする記録媒体。 １１．原音声信号の再現信号を得るようデータ圧縮音声信号をデータ伸張するデ ータ伸張装置において、 データ圧縮ビットストリーム信号の形態を採るデータ圧縮音声信号を受信する 入力手段と、 前記データ圧縮ビットストリーム信号に実質的無損失データ伸張処理を施して ビットストリーム信号を得る無損失復号手段と、 前記原音声信号の前記再現信号を得るように前記ビットストリーム信号に対し てＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変換手段と、 前記原音声信号の前記再現信号を出力する出力手段と、 を有することを特徴とするデータ伸張装置。 １２．請求項１１に記載のデータ伸張装置において、 前記Ｄ／Ａ変換手段は、シグマ／デルタ復調器を有することを特徴とするデー タ伸張装置。 １３．請求項１１又は１２に記載のデータ伸張装置において、 前記無損失復号手段は、可変長デコーダを有することを特徴とするデータ伸張 装置。 １４．請求項１３に記載のデータ伸張装置において、 前記可変長デコーダは、ハフマンデコーダであることを特徴とするデータ伸張 装置。 １５．請求項１３に記載のデータ伸張装置において、 前記可変長デコーダは、演算デコーダであることを特徴とするデータ伸張装置 。 １６．原音声信号の再現信号を得るようデータ圧縮音声信号をデータ伸張するデ ータ伸張方法において、 データ圧縮ビットストリーム信号の形態を採るデータ圧縮音声信号を受信する ステップと、 前記データ圧縮ビットストリーム信号に実質的無損失データ伸張処理を施して ビットストリーム信号を得るステップと、 前記原音声信号の前記再現信号を得るように前記ビットストリーム信号に対し てＤ／Ａ変換を行うステップと、 前記原音声信号の再現信号を出力するステップと、 を有することを特徴とするデータ伸張方法。 １７．請求項１１ないし１５のうちいずれか１つに記載のデータ伸張装置を有し 、伝送媒体を介して音声信号を受信する受信機において、 前記伝送媒体から前記データ圧縮ビットストリーム信号を得る受信手段をさら に有することを特徴とする受信機。 １８．請求項１１ないし１５のうちのいずれか１つに記載のデータ伸張装置を有 し、記録媒体から音声信号を再生する再生装置において、 前記記録媒体のトラックから前記データ圧縮ビットストリーム信号を読み取る 読取手段をさらに有することを特徴とする再生装置。 １９．請求項７に記載の送信機において、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を前記伝送媒体に出力する前に前記デー タ圧縮ビットストリーム信号をエラー訂正符号化及び／又はチャネル符号化する エラー訂正符号化手段及び／又はチャネル符号化手段をさらに有することを特徴 とする送信機。 ２０．請求項８に記載の記録装置において、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を前記記録媒体に書き込む前に前記デー タ圧縮ビットストリーム信号をエラー訂正符号化及び／又はチャネル符号化する エラー訂正符号化手段及び／又はチャネル符号化手段をさらに有することを特徴 とする送信機。 ２１．請求項１７に記載の受信機において、 前記伝送媒体から取得された信号をチャネル復号及び／又はエラー訂正して前 記データ圧縮ビットストリーム信号を得るチャネル復号手段及び／又はエラー訂 正手段をさらに有することを特徴とする受信機。 ２２．請求項１８に記載の再生装置において、 前記記録媒体から読み取られた信号をチャネル復号及び／又はエラー訂正して 前記データ圧縮ビットストリーム信号を得るチャネル復号手段及び／又はエラー 訂正手段をさらに有することを特徴とする再生装置。 ２３．音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮装置において、 前記音声信号を受信する入力手段と、 シグマ／デルタ変調手段を有し、１ビットのビットストリーム信号を得るよう に前記音声信号に変換を施す変換手段と、 前記ビットストリーム信号に実質的無損失データ圧縮処理を施してデータ圧縮 ビットストリーム信号を得る無損失符号化手段と、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力する出力手段と、を有し、 前記無損失圧縮手段は、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を得るように確率信号に応じて前記ビッ トストリーム信号をエントロピー符号化するエントロピー符号器と、 前記ビットストリーム信号に対し予測処理を行う予測手段と、 前記予測手段に基づいて前記確率信号を判定する確率信号判定手段と、を有す る、 ことを特徴とするデータ圧縮装置。 ２４．請求項２３に記載のデータ圧縮装置において、 前記予測手段は、多値出力信号を得るよう前記ビットストリーム信号に予測フ ィルタ処理を施す予測フィルタ手段を有し、 前記確率判定手段は、前記多値出力信号から前記確率信号を得るよう構成され ていることを特徴とするデータ圧縮装置。 ２５．音声信号をデータ圧縮するデータ圧縮方法において、 前記音声信号を受信するステップと、 シグマ／デルタ変調ステップを有し、１ビットのビットストリーム信号を得る ように前記音声信号に変換を施すステップと、 前記ビットストリーム信号に実質的無損失データ圧縮処理を施してデータ圧縮 ビットストリーム信号を得るステップと、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を出力するステップと、を有し、 前記無損失圧縮のステップは、 前記データ圧縮ビットストリーム信号を得るように確率信号に応じて前記ビッ トストリーム信号をエントロピー符号化するエントロピー符号化ステップと、 前記ビットストリーム信号に対し予測処理を行う予測ステップと、 前記予測ステップに基づいて前記確率信号を判定する確率判定ステップと、を 有する、 ことを特徴とするデータ圧縮方法。 ２６．請求項２５に記載のデータ圧縮方法において、 前記予測ステップは、多値出力信号を得るよう前記ビットストリーム信号に予 測フィルタ処理を施すサブステップを有し、 前記確率判定ステップは、前記多値出力信号から前記確率信号を得るサブステ ップを有することを特徴とするデータ圧縮方法。 ２７．原音声信号の再現信号を得るようデータ圧縮音声信号をデータ伸張するデ ータ伸張装置において、 データ圧縮ビットストリーム信号の形態を採る前記データ圧縮音声信号を受信 する入力手段と、 前記データ圧縮ビットストリーム信号に実質的無損失データ伸張処理を施して ビットストリーム信号を得る無損失復号手段と、 前記原音声信号の前記再現信号を得るように前記ビットストリーム信号に対し てＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変換手段と、 前記原音声信号の前記再現信号を出力する出力手段と、を有し、 前記無損失復号手段は、 前記ビットストリーム信号を得るよう確率信号に応じて前記データ圧縮ビット ストリーム信号をエントロピー復号するエントロピー復号器と、 前記確率信号を出力する確率信号発生手段と、を有する、 ことを特徴とするデータ伸張装置。 ２８．請求項２７に記載されたデータ伸張装置において、前記エントロピー復号 器は、演算デコーダであることを特徴とするデータ伸張装置。 ２９．原音声信号の再現信号を得るようデータ圧縮音声信号をデータ伸張するデ ータ伸張方法において、 データ圧縮ビットストリーム信号の形態を採る前記データ圧縮音声信号を受信 するステップと、 前記データ圧縮ビットストリーム信号に実質的無損失データ伸張処理を施して ビットストリーム信号を得るステップと、 前記原音声信号の前記再現信号を得るように前記ビットストリーム信号に対し てＤ／Ａ変換を行うステップと、 前記原音声信号の前記再現信号を出力するステップと、を有し、 前記無損失復号のステップは、 前記ビットストリーム信号を得るよう確率信号に応じて前記データ圧縮ビット ストリーム信号をエントロピー複合するサブステップと、前記確率信号を出力す るサブステップと、を有する、 ことを特徴とするデータ伸張方法。 ３０．請求項２９に記載されたデータ伸張方法において、前記エントロピー復号 のステップは、演算復号ステップであることを特徴とするデータ伸張方法。