JP2001339313A - Pcm信号符号化装置及び復号化装置 - Google Patents
Pcm信号符号化装置及び復号化装置Info
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Abstract
コストアップを招くことなく量子化誤差を小さくするこ
とができ、もって再生信号の品質を向上させること。 【解決手段】 入力FIFO1からのPCMデータ列は
フレーム構成部2で1フレーム毎に区切られる。PCM
データ列並び替え制御部3は、量子化ビット桁数を最小
単位として上位グループと下位グループとに分けてこの
PCMデータ列をグループ化し、ビット列並び替え用メ
モリ4に格納する。可変長符号化部5は、同一データの
連続がないグループに対しては可変長符号化を行い、同
一データの連続が有るグループに対しては可変長符号用
コードブック6を識別する番号をその同一連続データに
代えて割り当てる。
Description
装置及び復号化装置に係るものであり、特に、ハフマン
符号化及び階層化符号化方式を採用したエントロピー符
号化方式に基づく符号化及び復号化の技術に関するもの
である。
合、その方式は2つに大別される。一つは、情報源を平
均的に短いコードで表現できるよう、確率統計に基づき
別のコードへモデル化するエントロピー符号化(可変長
符号化)であり、もう一つは情報源の持つサンプル間の
相関性を利用した予測差分符号化である。
ル間の相関性を必要とするのに対し、エントロピー符号
化は出現確率に偏りさえあれば情報源のデータ圧縮が期
待できる。エントロピー符号化は情報源がノイズ成分で
ない限り、例えば差分符号化を施した信号に対しても効
果があり、実際に複合的な情報圧縮方式では、最後の工
程にエントロピー符号化を用いている例もある。
化、特に、静的ハフマン符号化のような静的符号化で情
報圧縮する場合、サンプルの出現確率から辞書を作成
し、その辞書を用いてもう一度コードを生成することに
よって符号化を行っている。
る媒体に制限がある場合は、元信号の重要な部分を抽出
し符号化する手法が採られている。元信号がマルチビッ
トPCM信号の場合では、ダウンサンプリングして帯域
制限する方法や、隣接する信号を合成し分解能を下げる
方法や、下位ビットを省略し量子化精度を荒くする方法
によってデータ量を削減し伝送又は記録する方法があ
る。
方法は、帯域外の高調波成分をカットする工程がサンプ
ルを間引く前か後かのどちらかに必要となる。この工程
には通常ローパスフィルターが用いられ、高調波成分が
失われることによってフィルター通過後のサンプル値は
元信号と比較し変化を伴う。
号化対象となる信号が周波数領域信号の場合、隣り合う
周波数帯を一つにまとめることによって情報量を削減す
るわけだが、この結果、周波数分解能の低下と共に、合
成前の元信号(周波数領域信号)の復元はできなくな
る。
れば重要な上位ビット長を指定し符号化する方法は、単
純に上位と下位のビットグループに分割し符号化するこ
とによってデータ量を削減している。この際、伝送路に
余裕が生じたり、伝送過程に時間差を与えたりした場合
や、媒体の記録容量が増加又は空きが生じた場合、後に
下位ビットを符号化した符号化信号を取得することによ
って、上位ビットと下位ビットを対応するサンプル同士
で結合することで完全に元信号を復元することが可能で
ある。
れる。1又は複数の最上位ビットを含む上位ビット列で
第1階層(グループ)を構成し、第2、第3と階層が深
くなるに従い順に下位ビット列を符号化する。この階層
符号化方式では第1階層のみで復号が可能であるが、符
号化信号が通過又は保存される伝送路や記録媒体の状態
が良好な場合には、更に伝送又は記録された下位の階層
を復号し結合することにより、精細な信号値を得ること
ができる。
から、それぞれ複数のビットからなる複数のサンプルが
連なったPCMデータ列を、量子化ビット桁数を最小単
位として重要度の高い上位グループとそれ以外の下位グ
ループとに分けてグループ化することによりデータ列の
再構築を行い、この再構築したPCMデータ列の上位グ
ループのみにデータ保護のための補助情報を付加し、そ
の後このPCMデータ列を上位グループから下位グルー
プへ向けて順次符号化し、これを多重化することが行わ
れている(例えば、本出願人により提示された特願平1
1−325951号を参照)。
の符号化装置に入力される当初のPCMデータ列の構成
を示す説明図である。この図に示すように、PCMデー
タ列は総数がmのサンプル1〜mにより構成されてお
り、各サンプルはn個のビットにより構成されている。
つまり、各サンプルの量子化ビット数はnとなってい
る。このように、nビットの各サンプルの連なりにより
構成されるPCMデータ列は、図11(b)に示すよう
に、m個のサンプル1〜mにより構成される各ビット列
の連なりにより形成されるように並び替えられる。そし
て、各ビット桁数を最小単位としてグループ化される。
例えば、ビットn列が第1グループ、ビットn−1列が
第2グループ、…、ビット2列が第n−1グループ、ビ
ット1列が第nグループのように、各ビット桁数毎にグ
ループ化される。あるいはまた、ビットn列及びビット
n−1列が第1グループ、ビットn−2列〜ビットn−
4列が第2グループ、…、のように複数のビット列を1
グループとしてグループ化されることもある。
ータの並び替えが行われたPCMデータ列の多重化後の
構成図である。この図に示すように、ヘッダーの後に最
上位グループ(第1グループ)のn列符号化データが配
置され、以下、第2グループ以降の各グループのデータ
が配置されている。そして、第1グループから数えて複
数番目のグループまでが上位グループとして設定されて
おり、この上位グループには「ブック番号」及び「符号
化データ」の他に「誤り検出・訂正符号」がデータ保護
のための補助情報として付加されている。符号化の際に
このようなデータ保護のための補助情報を付加すること
により、ビットエラー等の異常が発生した場合にも、少
なくとも上位グループのみのデータを用いて元信号の復
元がある程度可能となっている。
ータの並び替えが行われ、且つ上位グループにはデータ
保護のための補助情報が付加されたデータ列をフレーム
毎に区切って形成した場合のPCMデータ列を示す構成
図である。このように、PCMデータ列を1フレーム毎
に区切ることにより、並び替え用メモリの容量は1フレ
ームを構成する所定サンプル数により決まる容量で足り
ることになり、必要なメモリ容量を低減することができ
るようになっている。
符号化方式ではPCMデータ列の下位グループ側は省略
されることが多く、上位グループのみが符号化され、こ
れが復号されることが多くなる。しかし、このような復
号に基づく上位グループのみの出力信号は、図14に示
すように量子化雑音(量子化誤差、量子化歪みともい
う)を含むものとなっている。この場合、量子化レベル
が実信号に対して充分に高いものであれば量子化雑音も
小さなものとなり影響も小さなものとなるが、時として
無視できない大きさとなることがある。
れ方すなわち量子化雑音波形を示したものであり、
(a)は振幅が大きな場合、(b)は振幅が小さな場合
を示している。これらの図から明らかなように、振幅が
小さな場合の方が量子化誤差が顕著に現れている。
トルを示したものであり、(a)は振幅が大きな場合、
(b)は振幅が小さな場合を示している。この図16
(b)に示されているように、量子化歪みが高次高調波
成分として現れている。したがって、この高次高調波成
分のために、例えば画像装置の場合には大幅な画像劣化
となり、またオーディオ機器の場合には大きな雑音とな
るなど、深刻な影響を及ぼす結果となっていた。このよ
うな影響を低減する方策の一つとして、いわゆるディザ
を付加する方法があるが、この方法は更にノイズフロア
を持ち上げてしまい、SNの悪化をもたらすという欠点
を有している。
位グループのデータについては必ず符号化及び復号化が
行われるようにして必要最低限の出力信号が得られるよ
うにしているが、それでも量子化誤差に起因する影響が
出力信号に大きく表れてしまい、再生信号の品質を大き
く低下させる要因となっている。
子化誤差を小さくするために、上位グループのみでな
く、極力下位グループについても符号化及び復号化が行
われることが望ましい。しかし、そのためには伝送路容
量やメモリ容量等を充分に大きくしなければならず、コ
ストアップを招く結果となる。
あり、より効率的なデータ圧縮を行うことにより、コス
トアップを招くことなく量子化誤差を小さくすることが
でき、もって再生信号の品質を向上させることが可能な
PCM信号符号化装置及び復号化装置を提供することを
目的としている。
の手段として、請求項1記載の発明は、それぞれ複数の
ビットからなる複数のサンプルが連なったPCMデータ
列を、量子化ビット桁数を最小単位として重要度の高い
順に順次グループ化し、データ列の再構築を行い、前記
グループ化した重要度の高い上位グループから下位グル
ープへ向けて順次符号化し、これを多重化するPCM信
号符号化装置において、前記グループ化された重要度の
高い上位グループから下位グループへ向けて順次グルー
プ毎に、同一データの連続の有無を判別し、同一データ
の連続がない場合は可変長符号化を行い、同一データの
連続がある場合はその同一連続データに代えて予め設定
してある連続データ用コードブックを識別するための番
号を割り当てる動作を、前記可変長符号化が所定回数に
達するまで、前記上位グループから下位グループに向け
て繰り返し行ってビットストリームを生成する可変長符
号化部を備えた、ことを特徴とする。
ットからなる複数のサンプルが連なったPCMデータ列
を、量子化ビット桁数を最小単位として重要度の高い順
に順次グループ化し、データ列の再構築を行い、前記グ
ループ化した重要度の高い上位グループから下位グルー
プへ向けて順次符号化し、これを多重化するPCM信号
符号化装置において、前記グループ化された重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次グループ
毎に、可変長符号化を行って同一コードの連続の有無を
判別し、同一コードの連続がない場合には可変長符号化
が所定回数に達したか否かを判別し、同一コードの連続
がある場合にはその同一連続コードに代えて予め設定し
てある連続コード用コード番号をそのグループに割り当
てる動作を、前記同一コードの連続のない場合の可変長
符号化が前記所定回数に達するまで、前記上位グループ
から下位グループに向けて繰り返し行ってビットストリ
ームを生成する可変長符号化部を備えた、ことを特徴と
する。
ットからなる複数のサンプルが連なったPCMデータ列
を、量子化ビット桁数を最小単位として重要度の高い順
に順次グループ化し、データ列の再構築を行い、前記グ
ループ化した重要度の高い上位グループから下位グルー
プへ向けて順次符号化し、これを多重化するPCM信号
符号化装置において、前記グループ化された重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次グループ
毎に、同一データの連続の有無を判別し、同一データの
連続がない場合は可変長符号化を行い、同一データの連
続がある場合はその同一連続データに代えて予め設定し
てある連続データ用コードブックを識別するための番号
を割り当てる動作を、予め最終グループとして設定され
ているグループまで繰り返し行ってビットストリームを
生成する可変長符号化部を備えた、ことを特徴とする。
ットからなる複数のサンプルが連なったPCMデータ列
を、量子化ビット桁数を最小単位として重要度の高い順
に順次グループ化し、データ列の再構築を行い、前記グ
ループ化した重要度の高い上位グループから下位グルー
プへ向けて順次符号化し、これを多重化するPCM信号
符号化装置において、前記グループ化された重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次グループ
毎に、可変長符号化を行って、同一コードの連続の有無
を判別し、同一コードの連続がある場合にはその同一連
続コードに代えて予め設定してある連続コード用コード
番号をそのグループに割り当てる動作を、予め最終グル
ープとして設定されているグループまで繰り返し行って
ビットストリームを生成する可変長符号化部を備えた、
ことを特徴とする。
載のPCM信号符号化装置により符号化されたPCMデ
ータ列を入力して前記連続データ用コードブックを識別
するための番号の有無を前記グループ毎に検出し、この
番号を検出しないグループからは可変長コードを抽出し
て可変長復号化を行い、この番号を検出したグループに
対してはその番号の代わりに予め設定してあるコードを
割り当てるようにし、しかも、グループ毎の可変長復号
化を上位グループから下位グループに向けて所定回数に
達するまで行う可変長復号化部を備えた、ことを特徴と
する。
載のPCM信号符号化装置により符号化されたPCMデ
ータ列を入力してグループ毎に可変長コードを抽出する
と共に前記連続コード用番号の有無を検出し、この番号
を検出しないグループに対しては可変長復号化を行い、
この番号を検出したグループに対してはその番号の代わ
りに予め設定してあるコードを割り当てるようにし、し
かも、グループ毎の可変長復号化を上位グループから下
位グループに向けて所定回数に達するまで行う可変長復
号化部を備えた、ことを特徴とする。
明する。但し、本発明の実施形態を具体的に説明する前
に、本発明の実施形態で採用している基本的技術につき
先に説明しておく。可変長符号化には、大きく分けて動
的な方式と静的な方式とがあるが、本実施形態では理解
を容易にするため静的符号化方式を用いることを前提と
して説明することとする。すなわち、本実施形態では、
符号化器及び復号化器において予め作成された共通の辞
書を複数個持ち、その中で最適なコードブックを選択
し、その情報を伝送することによって符号化及び復号化
を行う。このような符号化方法は信号元を前もってモデ
ル化することが必要であるが、辞書を最初から用意する
ことにより、コードブックを伝送するためのオーバーヘ
ッドを省くことができ、また、ブック長が1つの場合よ
り短いため個々のコード長を短くできることから圧縮率
を改善することができ、更にコード探索のスピード化を
期待することができる。
サンプル数によって区切り、新たなフレーム構造を持つ
信号群に形成し直す。符号化処理はこのフレーム内で完
結させる。このような方法はフレーム毎に補助情報を必
要とするため若干の符号化情報量が増加するものの、可
変長符号化方式には避けられないエラー伝播を単位長内
で集結させることができると共に、刻々と変化する信号
元においても最適なコードブックの選択により効果的な
符号化を提供することができる。
チビットである信号をビット単位に分解し、ビット桁数
毎に並び替え(グループ化)を行い、次に、この新規に
生成されたビット列グループに対し可変長符号化を施
す。これを全てのビット列グループに行った後、コード
ブック選択情報とビット列終端符号あるいはグループ内
サンプル数情報や、必要に応じ元信号の量子化ビット
長、サンプリング周波数などを付加して多重化すること
によりビットストリームを生成するようにしている。
化方法につき説明する。上位ビットと下位ビットで分け
られた信号源を対象に階層符号化を施された第一階層の
符号化列は、通常、ある決められた量子化精度を持って
いる。一般的に階層符号化の第一階層に与えられたこの
量子化精度は、必要最低限の品質を維持したレベルであ
り、復号時の信号は図14に示したような量子化歪みを
含んでおり、この量子化誤差は時として高次高調波成分
が強調され、非常に大きな問題となることがある。この
高次高調波成分を防止するために信号群にランダムな誤
差成分(ディザ)を加える方法は有効な一つの手段であ
る。しかし、ディザが付加された場合、その量子化最下
位ビットレベルより高いノイズフロアが現れ、SNの悪
化に伴い再生信号がノイズ成分によって劣化してしまう
ことになる。
を主観的に捉える時は、振幅が大きい信号群ほど粗く、
振幅が小さい信号群ほど緻密に感じとっている。例え
ば、このような特性を利用して信号を作成する方式に、
浮動小数点処理を用いた符号化がある。浮動小数点処理
は指数部によって信号値の大きさを示し、仮数部によっ
て有効桁が与えられる。信号元が固定小数点方式である
PCM信号の場合、浮動小数点化するにはサンプル単位
又は複数のサンプルを含むブロック単位であっても、そ
の指数値を示す補助的な情報が必要である。その指数値
はサンプルの振幅の大きさで決まるため指数値を得るに
はその値を検出しなければならない。
は、ビット列毎にブロック化し、これを可変長符号化す
ることによりデータ圧縮を行っている。このとき、上位
ビット列の信号値を判断材料にして、おおよその信号群
の大きさを検出することができる。例えば、正の整数で
ある信号群を対象とすると、信号群の振幅が小さければ
上位ビット列に「0」符号が連続して出現することにな
る。この連続する「0」符号を後述する方法で一意的に
あるコードに変換することによって、所定の値に従い細
分化されるビット列より長いビット長を、短いコードに
置き換えられることから圧縮率を著しく改善することが
できる。また、このコードが選択された頻度からフレー
ム内信号群の大きさを把握できる。
に費やすことで平均的な符号化転送レートを保ちつつ復
号化後信号品質を向上させることが可能である。上位ビ
ットの圧縮率が高く、伝送可能な又は記録可能な情報量
に余裕があると判断したとき、指定される量子化精度よ
り解像度を高めるため、上記の「0」が連続するビット
列とそれより1ビット下位のビット列を同グループに再
編し符号化する。すなわち、「0」が連続するビット列
が存在すると、グループ内で複数のビット桁数を持つこ
とが許されるので、第1符号化階層が本来持つ量子化精
度以上の下位ビット列を付加して符号化することができ
る上位ビット列に「0」ビットの出現する割合が高い微
弱な信号元ほど、自然に下位ビットが取り込まれ、あた
かも浮動小数点処理を行っているような作用が働く。更
に、フレーム毎の符号化レートを均一化することがで
き、伝送路の有効活用や再生装置の安定動作にも寄与
し、しかも解像度を増加させることによる負担は殆ど生
じることがない。以下、このような基本的技術を用いた
各実施形態につき順次説明する。
号符号化装置の構成を示すブロック図である。この図に
示すように、PCM信号符号化装置は、入力FIFO
1、フレーム構成部2、PCMデータ列並び替え制御部
3、ビット列並び替え用メモリ4、可変長符号用コード
ブック6を有する可変長符号化部5、符号化信号用メモ
リ7、及び多重化部8により構成されている。
ぞれ複数のビットからなる複数のサンプルが連なったP
CMデータ列を入力し、これをファーストイン・ファー
ストアウト方式でフレーム構成部2に出力するものであ
る。フレーム構成部2は、入力FIFO1から入力した
PCMデータ列を所定のサンプル数毎に区切ってフレー
ムを形成し、このPCMデータ列をフレーム毎にPCM
データ列並び替え制御部3に出力するものである。
ーム構成部2から1フレーム毎のPCMデータ列を入力
すると、このPCMデータ列を、量子化ビット桁数を最
小単位として重要度の高い上位グループとそれ以外の下
位グループとに分けてグループ化することによりPCM
データ列の再構築を行うようになっている。そして、P
CMデータ列並び替え制御部3は、この再構築したPC
Mデータ列をビット列並び替え用メモリ4に格納する。
この場合、PCMデータ列並び替え制御部3はPCMデ
ータ列の並び替えを1フレーム毎に行うので、ビット列
並び替え用メモリ4のメモリ容量については1フレーム
分のみを確保しておけばよい。
メモリ4に格納されている1フレーム分のPCMデータ
列を取り出してグループ毎に可変長符号化を行うもので
ある。この場合のグループ毎の可変長符号化は、上位グ
ループから優先的に行なわれ、以下順次下位グループへ
移行して所定回数だけ行われるようになっている。そし
て、可変長符号化部5は、この可変長符号化を行うに際
し、同一データの連続の有無をグループ毎に判別し、同
一データの連続がない場合に上記の可変長符号化を行
い、同一データの連続が有る場合には可変長符号用コー
ドブック6を識別するための番号をその同一連続データ
に代えてそのグループに割り当てるようにしている。こ
こで、「同一データの連続が有る場合」とは、そのグル
ープの全てのデータが同一データである場合のことを指
している。
ープ毎に可変長符号化又はコードブック識別番号の割り
当てを行なって1フレームについてのビットストリーム
を生成し、これを符号化信号用メモリ7に格納する。そ
して、多重化部8は各フレームのビットストリームをつ
なぎ合わせて多重化を行い、これを出力信号として出力
する。
に係るPCM信号符号化装置の動作をフローチャートに
基づき説明する。ここで、本実施形態は第1乃至第4の
実施形態に分かれており、図2乃至図5のフローチャー
トは各実施形態に対応している。なお、図1のブロック
構成図は、可変長符号化部5の機能がそれぞれ異なるけ
れども、その他の構成要素については各実施形態におい
て共通のものである。また、図2及び図3は「浮動小数
点処理方式」による可変長符号化につき説明するもので
あり、図4及び図5は「浮動小数点処理方式」によらな
い可変長符号化につき説明するものである。
めのフローチャートである。この図において、まず、入
力FIFO1が入力信号を取り込み(ステップ21)、
フレーム構成部2がPCMデータ列を所定サンプル数毎
に区切ってフレームを形成する(ステップ22)。そし
て、PCMデータ列並び替え制御部3が、ビット桁数別
のグループ化を行う(ステップ23)。すなわち、ま
ず、最上位の第1グループの構成を行う。なお、「浮動
小数点処理方式」の場合、1ビット列が必ずしも1グル
ープとなるわけではなく、複数ビット列が1グループを
構成することもある。例えば、ビット列n、ビット列n
−1が最上位の第1グループを構成し、ビット列n−
2、ビット列n−3、ビット列n−4が第2グループを
構成するなど、以下同様にして他のグループが構成さ
れ、最後にビット列2、ビット列1が最下位の第jグル
ープを構成することになる。
プに対して同一データの連続が有るか否かにつき判別を
行う(ステップ24)。この場合、第1グループに同一
データの連続がなかったものとすると、可変長符号化部
5は通常の可変長符号化を行い(ステップ25)、その
後に可変長符号化がk(k≦j)回終了したか否かを判
別する(ステップ26)。この場合は、未だk回終了し
ているわけではないので、ステップ23に戻ってPCM
データ列並び替え制御部3が次の第2グループの構成を
行う。そして、可変長符号化部5はこの第2グループに
対して同一データの連続が有るか否かにつき判別を行う
(ステップ24)。
と、可変長符号化部5は可変長符号用コードブック6を
識別するための識別番号をその同一連続データに割り当
てるようにする(ステップ27)。次いで、PCMデー
タ列並び替え制御部3は次の第3グループのグループ化
を行い(ステップ23)、以下同様にして同一データの
連続の有無の判別(ステップ24)の後、可変長符号化
(ステップ25)又は連続データ用コードブックの識別
番号の割り当てを行う(ステップ27)。そして、ステ
ップ26において可変長符号化がk回終了したことを判
別すると、それまで可変長符号化及び識別番号の割り当
てを行ったグループをつなぎ合わせてビットストリーム
を生成し(ステップ28)、これを符号化信号用メモリ
7に出力する。多重化部8は、符号化信号用メモリ7に
格納されている各ビットストリームをつなぎ合わせ、こ
れを出力信号として出力する。
の割り当ては可変長符号化の回数には含まれないため、
ステップ27の識別番号の割り当て回数が多ければ多い
ほど、より下位のグループに対しても可変長符号化を行
うことができ、その分、解像度を高めることができる。
例えば、上記のグループ数jをj=10とし、可変長符
号化の回数kをk=5とした場合に、ステップ27の実
行回数がゼロであれば可変長符号化が行われるグループ
の範囲は第1グループから第5グループまでであるが、
ステップ27が3回実行されたとすれば可変長符号化が
行われるグループの範囲は第1グループから第8グルー
プまでとなる。つまり、同一データが「0」であるもの
とすると、既述したように、「0」ビットの出現する微
弱な信号元ほど自然に下位ビットが取り込まれ、あたか
も浮動小数点処理を行っているかのような処理となる。
したがって、この第1の実施形態では、符号化の際の圧
縮率の向上と共に、再生時の高調波の影響の除去の双方
の効果を得ることができる。
めのフローチャートである。図3が図2と異なっている
主な点は、ビット桁数別グループ化(ステップ33)の
後直ちに可変長符号化(ステップ34)を行うようにし
ている点である。可変長符号化部5は、ステップ34の
可変長符号化の後、同一コードの連続が有るか否かを判
別し(ステップ34)、同一コードの連続が有れば次に
可変長符号化がk回行われたか否かを判別する(ステッ
プ36)。
はないので、ステップ33に戻ってPCMデータ列並び
替え制御部3が次の第2グループのグループ化を行う。
そして、可変長符号化部5はこの第2グループに対して
可変長符号化を行った後(ステップ34)、同一コード
の連続が有るか否かにつき判別を行う(ステップ3
5)。今度は、同一コードの連続があったとすると、可
変長符号化部5は連続コード用コード番号をその同一連
続データに割り当てるようにする(ステップ37)。次
いで、PCMデータ列並び替え制御部3は、次の第3グ
ループのグループ化及び可変長符号化を行い(ステップ
33,34)、以下同様にして同一コードの連続の有無
の判別(ステップ35)の後、可変長符号化がk回行わ
れたか否かの判別(ステップ36)又は連続コード用コ
ード番号の割り当てを行う(ステップ37)。そして、
ステップ36において可変長符号化がk回終了したこと
を判別すると、それまで可変長符号化及び連続コード用
コード番号の割り当てを行ったグループをつなぎ合わせ
てビットストリームを生成し(ステップ38)、これを
符号化信号用メモリ7に出力する。多重化部8は、符号
化信号用メモリ7に格納されている各ビットストリーム
をつなぎ合わせて、これを出力信号として出力する。
37のコード番号の割り当ては可変長符号化の回数には
含まれないため、ステップ37の識別番号の割り当て回
数が多ければ多いほど、より下位のグループに対しても
可変長符号化を行うことができ、その分解像度を高める
ことができる。つまり、第1の実施形態の場合と同様、
あたかも浮動小数点処理を行っているかのような処理と
なり、符号化の際の圧縮率の向上と共に、再生時の高調
波の影響の除去の双方の効果を得ることができる。
ためのフローチャートである。この第3の実施形態は浮
動小数点処理方式によるものではないため、1ビット列
が1グループに対応している。したがって、PCMデー
タ列が、ビット列n、ビット列n-1、…ビット列2、ビ
ット列1のn個のビット列により形成されている場合
は、そのグループ数もnとなる。
ップ21〜23と同様であるため、ステップ44以降に
つき説明する。可変長符号化部5は、まず、最上位の第
1グループ(ビット列nのグループ)に対して同一デー
タの連続が有るか否かにつき判別を行う(ステップ4
4)。この場合、第1グループに同一データの連続がな
かったものとすると、可変長符号化部5は通常の可変長
符号化を行い(ステップ45)、その後に最終グループ
(例えば、第5グループを最終グループとして設定す
る)まで処理が行われたか否かを判別する(ステップ4
6)。この場合は、未だ最終グループまで終了している
わけではないので、ステップ43に戻ってPCMデータ
列並び替え制御部3が次の第2グループのグループ化を
行う。そして、可変長符号化部5はこの第2グループに
対して同一データの連続が有るか否かにつき判別を行う
(ステップ44)。
と、可変長符号化部5は可変長符号用コードブック6を
識別するための識別番号をその同一連続データに割り当
て(ステップ47)、その後に最終グループまでの処理
が行われたか否かにつき判別する(ステップ46)。次
いで、PCMデータ列並び替え制御部3は次の第3グル
ープのグループ化を行い(ステップ43)、以下同様に
して同一データの連続の有無の判別(ステップ44)の
後、可変長符号化(ステップ45)又は連続データ用コ
ードブックの識別番号の割り当てを行う(ステップ4
7)。そして、ステップ46において最終グループであ
る第5グループまでの処理が終了したことを判別する
と、それまで可変長符号化及び識別番号の割り当てを行
ったグループをつなぎ合わせてビットストリームを生成
し(ステップ48)、これを符号化信号用メモリ7に出
力する。多重化部8は、符号化信号用メモリ7に格納さ
れている各ビットストリームをつなぎ合わせ、これを出
力信号として出力する。
別番号の割り当て(ステップ47)が行われた場合も可
変長符号化(ステップ45)と同様に処理の一つとして
カウントされるようになっているため、同一データの連
続が多くなっても浮動小数点処理方式のように下位ビッ
トがより多く取り込まれるような結果とはならない。し
たがって、この第3の実施形態では符号化の際の圧縮率
の向上という効果のみが得られる。
ためのフローチャートである。この第4の実施形態も浮
動小数点処理方式によるものではないため、1ビット列
が1グループに対応している。ステップ51〜54は、
図3におけるステップ31〜34と同様であるため、ス
テップ55以降につき説明する。可変長符号化部5は、
まず、最上位の第1グループ(ビット列nのグループ)
に対して同一コードの連続が有るか否かにつき判別を行
い(ステップ55)同一コードの連続が有れば次に最終
グループまでの処理が行われたか否かを判別する(ステ
ップ56)。この場合は、未だ最終グループまで終了し
ているわけではないので、ステップ53に戻ってPCM
データ列並び替え制御部3が次の第2グループのグルー
プ化を行う。そして、可変長符号化部5はこの第2グル
ープに対して可変長符号化を行った後(ステップ5
4)、同一コードの連続が有るか否かにつき判別を行う
(ステップ55)。今度は、同一コードの連続があった
とすると、可変長符号化部5は連続コード用コード番号
をその同一連続データに割り当てるようにする(ステッ
プ57)。
は、次の第3グループのグループ化及び可変長符号化を
行い(ステップ53,54)、以下同様にして同一コー
ドの連続の有無の判別(ステップ55)の後、可変長符
号化が最終グループまで行われたか否かの判別(ステッ
プ56)又は連続コード用コード番号の割り当てを行う
(ステップ57)。そして、ステップ56において可変
長符号化が最終グループまで行われたことを判別する
と、それまで可変長符号化及び連続コード用コード番号
の割り当てを行ったグループをつなぎ合わせてビットス
トリームを生成し(ステップ58)、これを符号化信号
用メモリ7に出力する。多重化部8は、符号化信号用メ
モリ7に格納されている各ビットストリームをつなぎ合
わせて、これを出力信号として出力する。
め可変長符号化が行われ(ステップ54)、連続コード
用コード番号の割り当て(ステップ57)が行われた場
合も、それまで行われていた可変長符号化(ステップ5
4)の回数が減じられるわけではないため、同一コード
の連続が多くなっても浮動小数点処理方式のように下位
ビットがより多く取り込まれるような結果とはならな
い。したがって、この第4の実施形態の場合も符号化の
際の圧縮率の向上という効果のみが得られる。
号復号化装置の構成を示すブロック図である。この図に
示すように、PCM信号復号化装置は、入力FIFO
9、ヘッダー解析部10、可変長復号用コードブック1
2を有する可変長復号化部11、フレーム単位PCM信
号用メモリ13、及び出力FIFO14により構成され
ている。
化装置により符号化されたPCMデータ列を入力信号と
して取り込み、これをヘッダー解析部10に送出するも
のである。ヘッダー解析部10は、符号化信号の正規の
量子化精度、サンプリング周波数、フレーム内サンプル
数など必要に応じて付加された補助情報を解析するもの
である。可変長復号化部11は、ヘッダー解析部10の
解析に基づき、1フレーム分の符号化されたPCMデー
タ列についてグループ毎の復号化を可変長復号用コード
ブック12を用いて行うものである。この場合の復号化
は、上位グループから順次下位グループへ移行して所定
回数に達するまで又は最終グループに達するまで行われ
るようになっている。可変長復号化部11により復号化
されたデータはフレーム単位PCM信号用メモリ13に
格納され、この格納されたデータを出力FIFO14が
取り出して出力する。
ット長はそれぞれ異なるが、符号化装置にて付加された
コードブック識別番号の数によって一意的に量子化精度
は求まる。第1階層の符号化ビット長をnビットとする
と、フレーム内符号化信号には可変長符号が施されたビ
ット桁数別グループn個が常に含まれ、信号状態によっ
ては、ビット桁数別グループ内全ビットが同一信号であ
ることを示すコードブック識別番号を持ったグループを
含むこともある。
に係るPCM信号復号化装置の動作をフローチャートに
基づき説明する。ここで、本実施形態は第5乃至第8の
実施形態に分かれており、図7乃至図10のフローチャ
ートは各実施形態に対応している。なお、図6のブロッ
ク構成図は、可変長復号化部11の機能がそれぞれ異な
るけれども、その他の構成要素については各実施形態に
おいて共通のものである。また、図7乃至図10の各復
号化装置はそれぞれ図2乃至図5の各符号化装置に対応
するものである。但し、図7の復号化装置は、図2の符
号化装置ばかりでなく図4の符号化装置とも組み合わせ
ることができ、同様に、図8の復号化装置は、図3の符
号化装置ばかりでなく図5の符号化装置とも組み合わせ
ることができる。
めのフローチャートであり、図2の第1の実施形態のフ
ローチャートに対応するものである。この図において、
まず、可変長復号化部11は、ヘッダー解析部10の解
析情報に基づき符号化されたPCMデータ列についての
可変長復号をスタートし(ステップ71)、最上位グル
ープである第1グループについてコードブック識別情報
の解読を可変長復号用コードブック12を用いて行う
(ステップ72)。そして、同一データが連続している
ことを示す連続データ用識別番号の有無を判別し(ステ
ップ73)、この識別番号がないものとすると可変長コ
ードを抽出し(ステップ74)、PCMメモリへ復号信
号を書き込む(ステップ75)。 この後、第1グルー
プにおけるこのような可変長コード抽出及び復号信号書
き込みが全て終了したか否かを判別し(ステップ76)
し、終了していなければステップ74に戻って終了する
まで同様の動作を繰り返す。
なると、可変長復号化部11は、復号化がk回終了した
か否かを判別する(ステップ78)。この場合は、未だ
k回終了しているわけではないので、ステップ72に戻
って第2グループについてコードブック識別情報の解読
を可変長復号用コードブック12を用いて行う。そし
て、同一データが連続していることを示す連続データ用
識別番号の有無を判別し(ステップ73)、今度はこの
識別番号が有ったものとすると、可変長復号化部11
は、PCM信号用メモリ13へこの識別番号に対応する
復号信号を書き込むと共に、次に対象とするグループを
1つ繰り下げ第3グループとする、(ステップ77)。
に戻って第3グループについてコードブック識別情報の
解読を可変長復号用コードブック12を用いて行い、同
一データが連続していることを示す連続データ用識別番
号の有無を判別する(ステップ73)。そして、上記と
同様にしてステップ74〜78又はステップ77の処理
を行い、ステップ78での判別が「YES」となった場
合に可変長復号の動作を停止する(ステップ79)。こ
こで、ステップ77における復号信号の書き込みは、ス
テップ78で設定されているk回の復号化回数にはカウ
ントされない。したがって、図2の浮動小数点処理方式
により符号化されたPCMデータ列を忠実に復号化する
ことができ、また、図4の浮動小数点処理方式によらず
に符号化されたPCMデータ列についても復号化を行う
ことができる。
めのフローチャートであり、図3の第2の実施形態のフ
ローチャートに対応するものである。図8が図7と異な
っている主な点は、コードブック識別情報の解読(ステ
ップ82)の後直ちに可変長コードの抽出(ステップ8
3)を行っている点である。
号をスタートし(ステップ81)、まず、第1グループ
についてのコードブック識別情報を解読した後(ステッ
プ82)、可変長コードを抽出し(ステップ83)、同
一コードが連続していることを示す連続コード用識別番
号の有無を判別する(ステップ84)。そして、ステッ
プ84の判別結果が「NO」の場合はステップ85,8
6の処理を行った後ステップ83に戻って第2グループ
について可変長コードを抽出し、また、ステップ84の
判別結果が「YES」の場合はステップ87の処理を行
った後ステップ83に戻って第2グループについて可変
長コードを抽出する。以下、同様にして、第2グループ
以降についてステップ82〜88の処理を行い、ステッ
プ88での判別が「YES」となった場合に可変長復号
の動作を停止する(ステップ89)。ここで、ステップ
87における復号信号の書き込みは、図7の場合と同様
に、ステップ88で設定されているk回の復号化回数に
はカウントされない。したがって、図3の浮動小数点処
理方式により符号化されたPCMデータ列を忠実に復号
化することができ、また、図5の浮動小数点処理方式に
よらずに符号化されたPCMデータ列についても復号化
を行うことができる。
めのフローチャートであり、図4の第3の実施形態のフ
ローチャートに対応するものである。但し、図4の第3
の実施形態に係る符号化装置により生成されたPCMデ
ータ列は、この第7の実施形態に係る復号化装置だけで
なく、図7の第5の実施形態に係る復号化装置によって
も復号化が可能なことは既述した通りである。
ップ93において連続データ用識別番号の有無について
「YES」と判別した場合に、該当ビット列(又は対象
グループ)を設定コードで置き換える(ステップ97)
と共にPCM信号用メモリ13に復号信号を書き込み
(ステップ98)、その後最終グループの処理が終了し
たか否かについての判別を行っている点である(ステッ
プ99)。したがって、もし図2の第1の実施形態に係
る符号化装置により符号化されたPCMデータ列を、こ
の第7の実施形態に係る復号化装置により復号化して
も、折角より下位のグループまで取り込んで符号化した
データを復号できないことになる。それ故、この第7の
実施形態は第3の実施形態に係る符号化装置により符号
化されたPCMデータ列を復号化する場合のみに有効な
ものである。
ためのフローチャートであり、図5の第4の実施形態の
フローチャートに対応するものである。但し、図5の第
4の実施形態に係る符号化装置により生成されたPCM
データ列は、この第8の実施形態に係る復号化装置だけ
でなく、図8の第6の実施形態に係る復号化装置によっ
ても復号化が可能なことは既述した通りである。
テップ104において連続コード用識別番号の有無につ
いて「YES」と判別した場合に、該当ビットメモリ
(又は対象グループ)を設定コードで置き換える(ステ
ップ107)と共にPCM信号用メモリ13に復号信号
を書き込み(ステップ108)、その後最終グループの
処理が終了したか否かについての判別を行っている点で
ある(ステップ110)。したがって、もし図3の第2
の実施形態に係る符号化装置により符号化されたPCM
データ列を、この第8の実施形態に係る復号化装置によ
り復号化しても、折角より下位のグループまで取り込ん
で符号化したデータを復号できないことになる。それ
故、この第8の実施形態は第4の実施形態に係る符号化
装置により符号化されたPCMデータ列を復号化する場
合のみに有効なものである。
ータの連続がないグループに対しては可変長符号化を行
い、同一データの連続があるグループに対しては連続デ
ータ用コードブックを識別するための番号を割り当てる
ようにしてより効率的なデータ圧縮を行う構成としてい
るので、コストアップを招くことなく量子化誤差を小さ
くすることができ、もって再生信号の品質を向上させる
ことが可能になる。
の構成を示すブロック図。
のフローチャート。
のフローチャート。
のフローチャート。
のフローチャート。
の構成を示すブロック図。
のフローチャート。
のフローチャート。
のフローチャート。
めのフローチャート。
CMデータ列の構成を示す説明図であり、(a)は並び
替え前のものを示し、(b)は並び替え後のものを示し
ている。
PCMデータ列の多重化後の構成図。
且つ上位グループにはデータ保護のための補助情報が付
加されたデータ列をフレーム毎に区切って形成した場合
のPCMデータ列を示す構成図。
力信号に含まれる量子化雑音についての説明図。
子化誤差の現れ方すなわち量子化雑音波形を示した説明
図であり、(a)は振幅が大きな場合、(b)は振幅が
小さな場合を示している。
ペクトルを示したものであり、(a)は振幅が大きな場
合、(b)は振幅が小さな場合を示している。
Claims (6)
- 【請求項1】それぞれ複数のビットからなる複数のサン
プルが連なったPCMデータ列を、量子化ビット桁数を
最小単位として重要度の高い順に順次グループ化し、デ
ータ列の再構築を行い、前記グループ化した重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次符号化
し、これを多重化するPCM信号符号化装置において、 前記グループ化された重要度の高い上位グループから下
位グループへ向けて順次グループ毎に、同一データの連
続の有無を判別し、同一データの連続がない場合は可変
長符号化を行い、同一データの連続がある場合はその同
一連続データに代えて予め設定してある連続データ用コ
ードブックを識別するための番号を割り当てる動作を、
前記可変長符号化が所定回数に達するまで、前記上位グ
ループから下位グループに向けて繰り返し行ってビット
ストリームを生成する可変長符号化部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号符号化装置。 - 【請求項2】それぞれ複数のビットからなる複数のサン
プルが連なったPCMデータ列を、量子化ビット桁数を
最小単位として重要度の高い順に順次グループ化し、デ
ータ列の再構築を行い、前記グループ化した重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次符号化
し、これを多重化するPCM信号符号化装置において、 前記グループ化された重要度の高い上位グループから下
位グループへ向けて順次グループ毎に、可変長符号化を
行って同一コードの連続の有無を判別し、同一コードの
連続がない場合には可変長符号化が所定回数に達したか
否かを判別し、同一コードの連続がある場合にはその同
一連続コードに代えて予め設定してある連続コード用コ
ード番号をそのグループに割り当てる動作を、前記同一
コードの連続のない場合の可変長符号化が前記所定回数
に達するまで、前記上位グループから下位グループに向
けて繰り返し行ってビットストリームを生成する可変長
符号化部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号符号化装置。 - 【請求項3】それぞれ複数のビットからなる複数のサン
プルが連なったPCMデータ列を、量子化ビット桁数を
最小単位として重要度の高い順に順次グループ化し、デ
ータ列の再構築を行い、前記グループ化した重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次符号化
し、これを多重化するPCM信号符号化装置において、 前記グループ化された重要度の高い上位グループから下
位グループへ向けて順次グループ毎に、同一データの連
続の有無を判別し、同一データの連続がない場合は可変
長符号化を行い、同一データの連続がある場合はその同
一連続データに代えて予め設定してある連続データ用コ
ードブックを識別するための番号を割り当てる動作を、
予め最終グループとして設定されているグループまで繰
り返し行ってビットストリームを生成する可変長符号化
部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号符号化装置。 - 【請求項4】それぞれ複数のビットからなる複数のサン
プルが連なったPCMデータ列を、量子化ビット桁数を
最小単位として重要度の高い順に順次グループ化し、デ
ータ列の再構築を行い、前記グループ化した重要度の高
い上位グループから下位グループへ向けて順次符号化
し、これを多重化するPCM信号符号化装置において、 前記グループ化された重要度の高い上位グループから下
位グループへ向けて順次グループ毎に、可変長符号化を
行って、同一コードの連続の有無を判別し、同一コード
の連続がある場合にはその同一連続コードに代えて予め
設定してある連続コード用コード番号をそのグループに
割り当てる動作を、予め最終グループとして設定されて
いるグループまで繰り返し行ってビットストリームを生
成する可変長符号化部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号符号化装置。 - 【請求項5】請求項1又は3記載のPCM信号符号化装
置により符号化されたPCMデータ列を入力して前記連
続データ用コードブックを識別するための番号の有無を
前記グループ毎に検出し、この番号を検出しないグルー
プからは可変長コードを抽出して可変長復号化を行い、
この番号を検出したグループに対してはその番号の代わ
りに予め設定してあるコードを割り当てるようにし、し
かも、グループ毎の可変長復号化を上位グループから下
位グループに向けて所定回数に達するまで行う可変長復
号化部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号復号化装置。 - 【請求項6】請求項2又は4記載のPCM信号符号化装
置により符号化されたPCMデータ列を入力してグルー
プ毎に可変長コードを抽出すると共に前記連続コード用
番号の有無を検出し、この番号を検出しないグループに
対しては可変長復号化を行い、この番号を検出したグル
ープに対してはその番号の代わりに予め設定してあるコ
ードを割り当てるようにし、しかも、グループ毎の可変
長復号化を上位グループから下位グループに向けて所定
回数に達するまで行う可変長復号化部を備えた、 ことを特徴とするPCM信号復号化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000154599A JP3617804B2 (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Pcm信号符号化装置及び復号化装置 |
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Publications (2)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007104543A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 緯度経度データ列の圧縮装置及び圧縮方法 |
KR101138248B1 (ko) | 2010-12-31 | 2012-04-24 | 자동차부품연구원 | Can통신 메시지 압축을 위한 가변 길이 압축/복원 시스템 및 그 방법 |
JP2020141377A (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | キヤノン株式会社 | 画像符号化装置、画像復号化装置、撮像装置、画像符号化方法、画像復号化方法、及びプログラム |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000154599A patent/JP3617804B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2020141377A (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | キヤノン株式会社 | 画像符号化装置、画像復号化装置、撮像装置、画像符号化方法、画像復号化方法、及びプログラム |
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