JP2002271207A - Data conversion device, data compression device and data extension device - Google Patents
Data conversion device, data compression device and data extension deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、例えばオーディオデータ
等の波形データを圧縮、伸長するデータ変換装置および
データ圧縮装置およびデータ伸長装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data conversion device, a data compression device and a data expansion device for compressing and expanding waveform data such as audio data.
【0002】[0002]
【従来の技術】オーディオデータの圧縮、伸長技術には
様々な方式があるが、1つのデータのみから圧縮、伸長
を行う手法としては、単純に上位ビットから必要なビッ
ト数を取り出す固定小数点的な手法と、データを仮数
部、指数部のように割り当てる浮動小数点的な手法と、
データそのものに対して折れ線近似を行う手法とがあ
る。2. Description of the Related Art There are various methods for compressing and decompressing audio data. As a method for compressing and decompressing only one data, a fixed-point method of simply extracting a required number of bits from upper bits is used. Techniques, floating-point techniques that assign data like mantissa and exponent,
There is a method of performing a polygonal line approximation on the data itself.
【0003】ここで、オーディオ用データでよく用いら
れる24bitのデータを12bitに圧縮する手法を
例にとって、これらの手法を以下に説明する。Here, these methods will be described below by taking as an example a method of compressing 24-bit data, often used as audio data, to 12 bits.
【0004】まず、表1(図4)に2の補数表現で表さ
れた24bitの入力データと入力レベルの関係を示
す。ここでSはSignbit(符号bit)、SNは
Signbit(符号bit)の反転値、*は任意のデ
ータである0もしくは1の値を示す。このようにすると
24bitデータは、表1のレベルのいずれかに必ず当
てはめることが出来る。ちなみに正のフルスケールは、
0111 1111 1111 1111 1111
1111、負のフルスケールは、1000 0000
0000 0000 0000 0000であるからレ
ベル0に当てはめられる。また、簡単のため1bit当
たりの量子化ノイズは6dBとし表1の右側に入力レベ
ルとして表している。24bitのダイナミックレンジ
は24bit×6dB=144dBとなる。First, Table 1 (FIG. 4) shows the relationship between input data and 24-bit input data expressed in two's complement. Here, S indicates Signbit (sign bit), SN indicates an inverted value of Signbit (sign bit), and * indicates a value of 0 or 1 which is arbitrary data. In this way, the 24-bit data can always be applied to any of the levels in Table 1. By the way, positive full scale is
0111 1111 1111 1111 1111
1111, negative full scale is 1000 0000
Since it is 0000 0000 0000 0000, it is applied to level 0. For the sake of simplicity, the quantization noise per bit is 6 dB and is shown as an input level on the right side of Table 1. The dynamic range of 24 bits is 24 bits × 6 dB = 144 dB.
【0005】固定小数点的手法:表2(図5)に、表1
のような24bitデータを12bit固定小数点方式
で圧縮する場合の例を示し、表3(図6)に圧縮後のデ
ータ構成を示す。表2,3を見てわかるように固定小数
点方式の場合は、上位12bitをそのまま取り出した
だけである。この場合フルスケール(0dB)における
有効bit長は12bitあり、S/N+Dは、約72
dB、ダイナミックレンジも72dBである。なお、S
/N+Dとは、信号の実効値(S:Signal)と信
号以外の測定帯域上の全スペクトル成分の実効値(N+
D:NはNoise、DはDistortion)の比
である。この固定小数点的手法は、回路が非常に簡単で
あり、ダイナミックレンジと同じS/N+Dが得られる
ことが特徴である。Fixed-point method: Table 2 (FIG. 5) and Table 1
An example in which such 24-bit data is compressed by a 12-bit fixed point method is shown, and Table 3 (FIG. 6) shows the data configuration after compression. As can be seen from Tables 2 and 3, in the case of the fixed-point system, only the upper 12 bits are extracted as they are. In this case, the effective bit length at full scale (0 dB) is 12 bits, and S / N + D is about 72 bits.
The dynamic range is also 72 dB. Note that S
/ N + D are the effective value of the signal (S: Signal) and the effective value of all the spectral components on the measurement band other than the signal (N + D).
D: N is the ratio of Noise, and D is the ratio of Distortion). This fixed-point method is characterized in that the circuit is very simple and S / N + D equal to the dynamic range can be obtained.
【0006】浮動小数点的手法:表1のような24bi
tデータを仮数部8bit、指数部4bitの浮動小数
点方式で圧縮を行う場合の例を表4(図7)に示し、1
2bitに圧縮後のデータ構成を表5(図8)に示す。
指数部のデータは、圧縮時に取り込むべきデータのMS
Bからのシフト量に対応している。この圧縮の場合ダイ
ナミックレンジは138dB(23bit相当)得られ
るが、仮数部が8bitしかないことから、0dBにお
けるS/N+Dは、約48dB程度しかなく、入力レベ
ルが−24dB(レベル4)まで下がって固定小数点方
式と同じS/N+Dが得られるようになる。この浮動小
数点的手法は、少ないデータ長で広いダイナミックレン
ジがとれることが特徴である。Floating point method: 24 bi as shown in Table 1
Table 4 (FIG. 7) shows an example of a case where the t data is compressed by a floating-point method in which the mantissa part is 8 bits and the exponent part is 4 bits.
Table 5 (FIG. 8) shows the data configuration after compression to 2 bits.
The data of the exponent part is the MS of the data to be taken in during compression.
It corresponds to the shift amount from B. In this compression, a dynamic range of 138 dB (corresponding to 23 bits) can be obtained, but since the mantissa is only 8 bits, the S / N + D at 0 dB is only about 48 dB, and the input level drops to −24 dB (level 4). The same S / N + D as in the fixed-point system can be obtained. This floating point method is characterized in that a wide dynamic range can be obtained with a small data length.
【0007】折れ線近似的手法:この手法は、信号のレ
ベルが大きい時には、量子化のステップを粗くし、信号
のレベルが小さい時には細かくする方法であって、デー
タの値に応じて変化させるので、指数部の領域を持たな
くてもすみ、浮動小数点的手法よりもS/N+Dや、ダ
イナミックレンジを改善することが出来る。[0007] A broken-line approximation method: This method is a method in which when the signal level is high, the quantization step is made coarse and when the signal level is low, the quantization step is made fine. It is not necessary to have an exponent area, and the S / N + D and the dynamic range can be improved as compared with the floating point method.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
固定小数点的手法では、ダイナミックレンジがデータ長
で決まってしまうため広いダイナミックレンジがとれな
いという問題がある。However, the above fixed point method has a problem that a wide dynamic range cannot be obtained because the dynamic range is determined by the data length.
【0009】また、浮動小数点的手法では、指数部の領
域が必要なため、有効ビット長がその分減ることにな
る。そのため、S/N+Dは悪くなり、信号レベルの大
小で量子化雑音が変化してしまうという問題がある。In the floating point method, since an exponent area is required, the effective bit length is reduced accordingly. Therefore, there is a problem that S / N + D becomes worse and quantization noise changes depending on the level of the signal level.
【0010】さらに折れ線近似的手法では、データに応
じて圧縮の傾きを変化させる必要があるのでハードウエ
ア的に構成が複雑になり、また、入力レベルが大きいと
きのS/N+Dを改善することはできない。Further, in the polygonal line approximation method, it is necessary to change the compression gradient in accordance with the data, so that the configuration becomes complicated in hardware, and it is not possible to improve S / N + D when the input level is large. Can not.
【0011】そこで本発明の目的は、以上のような問題
を解消し、入力データを簡単な手法で、固定小数点デー
タもしくは仮数部、指数部からなる浮動小数点データに
圧縮し、さらに圧縮後のデータを簡単な手法で伸長し、
入力データのレベルが大きいときでも歪みが少なくかつ
広いダイナミックレンジを表現出来るデータ変換装置、
データ圧縮装置およびデータ伸長装置を提供することに
ある。An object of the present invention is to solve the above problems and to compress input data into fixed-point data or floating-point data comprising a mantissa part and an exponent part by a simple method. By a simple method,
A data converter that can express a wide dynamic range with little distortion even when the level of input data is large.
A data compression device and a data decompression device are provided.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、符号
ビットを有する仮数部と指数部とからなる浮動小数点表
示のデータを固定少数点表示のデータに変換するデータ
変換装置において、前記指数部のデータに基づいて前記
仮数部のデータをレベルシフトする手段と、前記レベル
シフトされたデータの下位ビットに前記符号ビットを挿
入する手段と、を備えたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a data conversion apparatus for converting floating-point data comprising a mantissa part having a sign bit and an exponent part into data of a fixed-point representation. Means for level-shifting the data of the mantissa part based on the data of the part, and means for inserting the sign bit into lower-order bits of the level-shifted data.
【0013】請求項1の発明によれば、なお、正負の値
を符号ビットを付加して表示する2の補数表示では正の
範囲と負の範囲が異なる(例えば8ビットでは、正は0
から127であるのに対し、負は−1から−128を表
示)。このデータに基づき、レベルシフトして固定少数
点表示に変更すると(2の乗数倍になるので)、正の範
囲と負の範囲の幅の差が拡大し、オフセットが発生す
る。請求項1の発明によれば、正の場合には正の符号ビ
ットである「0」を挿入し、負の場合には、負の符号ビ
ットである「1」を挿入するので、負の範囲が正側に移
動し、オフセットを減少させる。According to the first aspect of the present invention, a positive range and a negative range are different in a two's complement display in which a positive or negative value is displayed by adding a sign bit.
To 127, whereas negative values represent -1 to -128). When the data is level-shifted and changed to the fixed-point display based on this data (because it is a multiple of 2), the difference between the widths of the positive range and the negative range increases, and an offset occurs. According to the first aspect of the present invention, a positive sign bit “0” is inserted in the case of a positive value, and a negative sign bit “1” is inserted in the case of a negative value. Moves to the positive side, reducing the offset.
【0014】請求項2の発明は、符号ビットを有する仮
数部と指数部とからなる浮動小数点表示のデータを固定
少数点表示のデータに変換するデータ変換装置におい
て、前記指数部のデータに基づいて前記仮数部のデータ
をレベルシフトする手段と、前記レベルシフトされたデ
ータの下位ビットに乱数を挿入する手段と、を備えたこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a data conversion device for converting floating-point data represented by a mantissa part having a sign bit and an exponent part into data of a fixed-point representation, based on the data of the exponent part. Means for level-shifting the data of the mantissa and means for inserting a random number into lower-order bits of the level-shifted data.
【0015】なお、従来の浮動小数点表示から固定小数
点表示への変換は、単にレベルシフトするだけである。
例えば8ビットの仮数部と4ビットの指数部とからなる
浮動小数点表示を24ビットの固定小数点表示に変更す
る場合、ビットシフトされた後のデータの下位ビットは
「0」である。大きい数の場合、上位8ビットが変動す
るだけなので、とりうる値が大きく離散した値であっ
て、大きい階段状に変化することとなる。つまり、高調
波の大きい波形となる。請求項2の発明によれば、下位
ビットに乱数を挿入するので、高調波の少ない波形を出
力できる。The conventional conversion from floating-point representation to fixed-point representation is simply a level shift.
For example, when changing the floating-point representation consisting of an 8-bit mantissa part and a 4-bit exponent part to a 24-bit fixed-point representation, the lower bits of the bit-shifted data are "0". In the case of a large number, only the upper 8 bits fluctuate, so the possible values are large discrete values, which change in a large step-like manner. That is, the waveform has a large harmonic. According to the second aspect of the present invention, since a random number is inserted into the lower bits, a waveform with less harmonics can be output.
【0016】請求項3の発明は、固定少数点表示のデー
タを圧縮するデータ圧縮装置であって、前記固定少数点
表示のデータのうちの所定の範囲のレベルのデータを浮
動小数点表示のデータに変換する変換手段と、前記固定
少数点表示のデータのうちの所定の範囲のレベル以外の
データを所定のビット数の固定少数点表示のデータに変
更する変更手段と、前記変換手段および前記変更手段に
よって得られたデータが浮動小数点表示であるか、固定
小数点表示であるかを識別するフラグビットを生成する
手段とを備えたことを特徴とする。A third aspect of the present invention is a data compression apparatus for compressing data of a fixed-point display, wherein data of a predetermined range of the data of the fixed-point display is converted into data of a floating-point display. Converting means for converting, data for changing the data other than the level in a predetermined range of the data of the fixed decimal point display to data of a fixed decimal point display having a predetermined number of bits, the converting means and the changing means Means for generating a flag bit for discriminating whether the data obtained by the above is a floating-point representation or a fixed-point representation.
【0017】請求項4の発明は、請求項3において、前
記浮動小数点表示のデータの仮数部は最上位ビットが省
略されていることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the most significant bit of the mantissa part of the data of the floating-point representation is omitted.
【0018】請求項5の発明は、請求項4において、前
記仮数部の最上位ビットが省略されたことにより、新た
に最上位ビットとなったビットが浮動小数点表示である
ことを識別するフラグビットであることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the most significant bit of the mantissa part is omitted, so that a flag bit for identifying that the newly most significant bit is a floating point representation. It is characterized by being.
【0019】請求項6の発明は、請求項3において、前
記変更手段は、最上位ビットから同じ符号が連続するビ
ット数に応じて、予め定められたビットだけレベルシフ
トされた値となるように前記変更を実行することを特徴
とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect, the changing means has a value which is level-shifted by a predetermined bit in accordance with the number of consecutive bits of the same code from the most significant bit. The change is performed.
【0020】請求項7の発明は、符号ビットを有する仮
数部と指数部とからなる浮動小数点表示のデータと固定
小数点表示のデータとが混在するデータを伸張するデー
タ伸張装置であって、前記伸長すべきデータが浮動小数
点表示であるか、固定小数点表示であるかを識別するフ
ラグビットに基づいて、前記伸長すべきデータが浮動小
数点表示のデータの場合には、所定のビット数の固定少
数点表示のデータに変換する手段と、前記フラグビット
に基づいて前記伸長すべきデータが固定少数点表示のデ
ータの場合には、所定のビット数の固定小数点表示のデ
ータに変更する手段と、を備えたことを特徴とする。A seventh aspect of the present invention is a data decompression device for decompressing data in which floating-point data and fixed-point data consisting of a mantissa part having a sign bit and an exponent part are mixed. If the data to be decompressed is floating-point data based on a flag bit that identifies whether the data to be displayed is in floating-point notation or fixed-point notation, a fixed-point number of a predetermined number of bits is used. Means for converting the data to display data, and, if the data to be decompressed based on the flag bit is data of fixed decimal point display, means for changing to data of a fixed point display having a predetermined number of bits. It is characterized by having.
【0021】請求項8の発明は、請求項7において、前
記変換手段は、前記伸長すべきデータの最上位ビットに
基づいて、浮動小数点表示であることを識別する識別手
段と、前記識別手段の識別結果に基づき、最上位ビット
の反転ビットを生成して前記伸長すべきデータの符号ビ
ットを生成する手段と、前記伸長すべきデータおよび前
記符号ビットから仮数部データと指数部データを生成す
る手段と、前記仮数部データと指数部データとから前記
所定のビット数の固定小数点データを生成する手段とを
備えたことを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the converting means includes an identifying means for identifying a floating-point representation based on the most significant bit of the data to be decompressed; Means for generating an inverted bit of the most significant bit based on the identification result to generate a sign bit of the data to be expanded, and means for generating mantissa data and exponent data from the data to be expanded and the code bit And means for generating the fixed-point data of the predetermined number of bits from the mantissa part data and the exponent part data.
【0022】請求項9の発明は、請求項7において、前
記変更手段は、最上位ビットから同じ符号が連続するビ
ット数に応じて、予め定められたビットだけレベルシフ
トすることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the changing means shifts the level by a predetermined number of bits in accordance with the number of consecutive bits of the same code from the most significant bit.
【0023】請求項10の発明は、請求項7,8および
9のいずれかにおいて、前記伸長すべきデータに基づい
て生成されたデータより下位のビットに符号ビットまた
は乱数を挿入する手段を有することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the seventh, eighth and ninth aspects, there is provided means for inserting a sign bit or a random number into lower bits of data generated based on the data to be decompressed. It is characterized by.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】図1に本発明を適用したオーディ
オ用DSP(Digital SignalProce
ssor)のブロック図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an audio DSP (Digital Signal Process) to which the present invention is applied.
FIG.
【0025】図1において、1はマイコンインターフェ
ース、2はマイコンインターフェース1を介して各種の
状態を設定するコントロールレジスタ(本発明では、表
16、表17、表18の値を設定している。)、3はD
SPの演算手順を格納するプログラムRAM(はじめか
らROMとして格納している場合もある。)、4は、乗
算や加算などの算術、論理演算を行う演算処理回路、5
は演算処理する際に使用するRAM(係数RAM、DA
TA RAMなどがこれに該当する)、16は入出力デ
ータのインターフェース、18は、クロックなどを制御
するDSPのコントロール回路、17はデータバスであ
って、プログラムRAMより出力するインストラクショ
ン命令や、コントロールレジスタ、DSPコントロール
回路から出力される制御線などは省略されている。20
は、このDSPを内蔵したデータ処理装置等の本体にあ
るマイクロコンピュータである。なお、この図の基本的
構成は、図2のDSP6にも適用できる。圧縮すべきデ
ータは、不図示のデータ処理装置(例えば、図1のオー
ディオ用DSPを用いてオーディオ信号の音場処理を行
う装置があり、これは、例えばDVD等に記録された映
画ソースを再生してその音声情報を音場処理する、いわ
ゆるAVアンプとして知られている。)において、デジ
タルデータとして生成される。In FIG. 1, 1 is a microcomputer interface, 2 is a control register for setting various states via the microcomputer interface 1 (in the present invention, the values of Tables 16, 17 and 18 are set). 3 is D
A program RAM (which may be stored as a ROM from the beginning) for storing the operation procedure of the SP; 4 an arithmetic processing circuit for performing arithmetic and logical operations such as multiplication and addition;
Is the RAM (coefficient RAM, DA
TA RAM and the like correspond to this), 16 is an input / output data interface, 18 is a DSP control circuit for controlling a clock and the like, 17 is a data bus, which is an instruction command output from the program RAM, , And control lines output from the DSP control circuit are omitted. 20
Is a microcomputer in the main body of a data processing device or the like incorporating the DSP. Note that the basic configuration shown in this figure can be applied to the DSP 6 shown in FIG. For data to be compressed, there is a data processing device (not shown) (for example, a device that performs sound field processing of an audio signal using the audio DSP of FIG. 1), which reproduces a movie source recorded on a DVD or the like, for example. Then, the audio information is processed as a sound field, which is known as an AV amplifier.
【0026】(実施例1)まず、図1の構成を使用し
て、24bitデータを12bitに圧縮する場合を例
として以下に説明する。(Embodiment 1) First, an example in which 24-bit data is compressed to 12 bits using the configuration of FIG. 1 will be described below.
【0027】表6(図9)は本実施例1による圧縮の1
例を示す。この場合、図1のオーディオ用DSPにおい
て、24ビットデータ(表1)を以下のようにして、圧
縮処理する。Table 6 (FIG. 9) shows one of the compressions according to the first embodiment.
Here is an example. In this case, the audio DSP of FIG. 1 compresses the 24-bit data (Table 1) as follows.
【0028】(1)入力される24bitデータのレベ
ルを判断する。(1) Determine the level of the input 24-bit data.
【0029】まず、図1のオーディオ用DSPに入力す
る24bitデータのピークレベルを判断する。フラグ
ビットを1bit用意し、このフラグビットが0の時は
固定小数点方式、1の時は浮動小数点方式とし(0と1
が逆でも可。すなわち、フラグの定義は逆でも良
い。)、表6に示すように、各入力レベルに該当するフ
ラグを対応させる。First, the peak level of the 24-bit data input to the audio DSP of FIG. 1 is determined. A flag bit is prepared by 1 bit. When the flag bit is 0, the fixed-point method is used. When the flag bit is 1, the floating-point method is used.
The reverse is also possible. That is, the definition of the flag may be reversed. ), As shown in Table 6, a flag corresponding to each input level is associated.
【0030】ここでは、入力レベルが0から2まではフ
ラグを0とし、固定小数点方式で圧縮処理する。このよ
うにすると、11bi1分が固定小数点のデータとして
割り当てられる。また、入力レベルが11から18まで
もフラグを0とし、固定小数点方式で圧縮処理する。Here, the flag is set to 0 when the input level is from 0 to 2, and compression processing is performed by a fixed point method. In this way, 11 bi1 is allocated as fixed-point data. The flag is set to 0 even when the input level is from 11 to 18, and the compression processing is performed by the fixed point method.
【0031】次にレベル3から10までの8段階のフラ
グを1とし浮動小数点方式で圧縮処理する。このように
すると、指数部に3bit必要となるので仮数部は8b
itとなる。しかし、表6をみてわかるように浮動小数
点時は必ず、S,SN,…と続くのでSNのみデータと
してとっておき、伸長時にSNを反転させSを生成させ
れば良いことがわかる。これで仮数部は実質9bit分
のデータを持っているのと同じになる。Next, the flag of eight levels from level 3 to level 10 is set to 1 and compression processing is performed by the floating point method. In this case, since the exponent part requires 3 bits, the mantissa part is 8b
it. However, as can be seen from Table 6, since S, SN,... Always follow at the floating point, only SN is taken as data, and S is generated by inverting SN at the time of decompression. This makes the mantissa part the same as having nine bits of data.
【0032】(2)固定小数点方式で圧縮処理する場
合、入力データにMSB(最上位bit)からS(Si
gnbit)が連続4つ以上続いているかを判断する。(2) In the case of performing the compression processing by the fixed point method, the input data is converted from MSB (most significant bit) to S (Si
gnbit) continues four or more times.
【0033】すなわち、入力レベルが0から2までの固
定小数点方式のデータ構成をみると、MSB(最上位b
it)から、S(Signbit)は連続3つまでで、
4つ以上続くことはないことがわかる。一方、入力レベ
ルが11から18までの入力信号が微小の場合は、デー
タが下位bitのみ変化し、上位bitはSignbi
tが連続することになる。したがって、表6の例では、
S(Signbit)が連続4つ以上続いた場合、8b
it右にシフトした11bitの固定小数点データとす
る。これにより入力が−66dBより小さい場合は、固
定小数点データとして扱われノイズフロアのレベルが変
化することはない。That is, when looking at the data structure of the fixed-point system in which the input level is from 0 to 2, the MSB (most significant b
It), S (Signbit) is up to three consecutive,
It turns out that four or more do not continue. On the other hand, when the input signal whose input level is 11 to 18 is very small, the data changes only in the lower bit, and the upper bit is Signbi.
t will be continuous. Therefore, in the example of Table 6,
8b when S (Signbit) continues 4 or more consecutively
It is assumed to be 11-bit fixed-point data shifted to the right of it. As a result, when the input is smaller than -66 dB, it is treated as fixed point data and the level of the noise floor does not change.
【0034】圧縮されたデータは、固定小数点方式で圧
縮されたか浮動小数点方式で圧縮されたかを示すフラグ
データとともに内部または外部のメモリ(RAM)に一
時記憶される。The compressed data is temporarily stored in an internal or external memory (RAM) together with flag data indicating whether the data has been compressed by the fixed point method or the floating point method.
【0035】表6の例では、ダイナミックレンジで11
4dB、入力レベル0dBのS/N+D(歪)が約66
dB(11bit相当)得られることとなる。表4の浮
動小数点方式のダイナミックレンジ138dBに比べ
て、ダイナミックレンジは若干落ちるが、実使用上ここ
まで要求されることは少なく、むしろ浮動小数点時の仮
数部のbit長を増やした方が音質的には良いためにこ
のようにしてある。ダイナミックレンジ138dBを実
現させる例は後述する。In the example of Table 6, the dynamic range is 11
S / N + D (distortion) of 4 dB, input level 0 dB is about 66
dB (corresponding to 11 bits) is obtained. Although the dynamic range is slightly lower than the dynamic range 138 dB of the floating-point method shown in Table 4, it is rarely required so far in practical use. This is for good. An example of realizing a dynamic range of 138 dB will be described later.
【0036】表7(図10)に、図1の構成を使用して
表6の方法で圧縮された場合のデータ構成例を示す。指
数部のデータは、圧縮時取り込みデータのMSBからの
シフト量を示しており、8bitが区別出来れば良いの
で必ずしもこの順番でなくてかまわない(たとえば00
0,001,…,110,111)。Table 7 (FIG. 10) shows an example of the data structure when the data is compressed by the method of Table 6 using the structure of FIG. The data of the exponent part indicates the shift amount from the MSB of the data taken in at the time of compression, and the order is not necessarily required since it is only necessary to be able to distinguish 8 bits (for example, 00
0,001, ..., 110,111).
【0037】次に、図1のオーディオ用DSPを使用し
て12bitに圧縮されたデータを伸長する処理につい
て説明する。Next, processing for expanding data compressed to 12 bits using the audio DSP of FIG. 1 will be described.
【0038】まず、メモリ内の上記フラグビット(図
9)からその圧縮データが固定小数点方式で圧縮された
か、浮動小数点方式で圧縮されたかを判断し、固定小数
点方式の場合は、上位4ビットSignフラグが続いて
いるかを判断し、上位4ビットSignフラグが続いた
場合は、微小信号レベルと判断し、8bit右シフト
(LSB側)動作を行う。それ以外の場合はシフト動作
を行わない。First, it is determined from the flag bit (FIG. 9) in the memory whether the compressed data is compressed by the fixed point method or the floating point method. In the case of the fixed point method, the upper 4 bits Sign are used. It is determined whether or not the flag continues, and if the upper 4-bit Sign flag continues, it is determined that the signal level is a minute signal level, and an 8-bit right shift (LSB side) operation is performed. Otherwise, no shift operation is performed.
【0039】浮動小数点方式の場合は、MSBのデータ
を反転させ、Signbitを生成させ、指数部のデー
タをもとに必要な右シフト動作を行う。In the case of the floating point system, the MSB data is inverted to generate a sign bit, and a necessary right shift operation is performed based on the data of the exponent part.
【0040】伸長後データの存在しない下位bitに関
しては、シフト後に、データのSignbit(表8:
図11参照)もしくはM系列等で生成される乱数(表
9:図12参照)を挿入する。Signbitを挿入し
た場合はオフセットならびに偶数次の高調波の抑制が期
待でき、乱数を挿入した場合は、ノイズレベルは若干悪
くなるが高調波全体の抑制が期待できる。これらは、状
況に応じて切り替えられるようにしておくとよい。Regarding the lower bits in which no data after decompression exists, after the shift, the sign bit of the data (Table 8:
11) or a random number generated by an M sequence or the like (see Table 9: FIG. 12). When Signbit is inserted, suppression of offset and even-order harmonics can be expected, and when random numbers are inserted, suppression of the whole harmonics can be expected although the noise level is slightly worse. These may be switched according to the situation.
【0041】本発明では、フラグの取り方、指数部の取
り方によりダイナミックレンジやデータの有効bit長
を変更する事が可能である。そのような例をつぎにいく
つか示す。According to the present invention, it is possible to change the dynamic range and the effective bit length of data according to how to take a flag and how to take an exponent part. Some examples are given below.
【0042】(実施例2)図1の構成を使用して、24
bitデータを12bitに圧縮する場合を例として以
下に説明する。(Embodiment 2) Using the configuration of FIG.
An example in which bit data is compressed to 12 bits will be described below.
【0043】表10(図13)は本実施例2による圧縮
の1例を示す。表10に示すように、この実施例では、
フラグ2bitを使用し、01は入力レベル0に対応さ
せ、0は入力レベル1から3および12から19に対応
させ、11は入力レベル4から11に対応させる。フラ
グ01および0は固定小数点方式、フラグ11は浮動小
数点方式である。指数部は3ビットであり、浮動小数点
方式の場合の圧縮時取り込みデータのMSBからのシフ
ト量を示す。固定小数点方式の場合の入力データが、大
入力(レベル1から3)か微小入力(レベル12から1
9)のいずれであるかの判断は、入力データのMSBか
らSignbitの連続数が4以上であるか否かで行
う。すなわち、4以上の場合は、微小入力であると判断
し、MSBから9bitシフトしたデータを取り込む。
また固定小数点方式の場合の取り込みデータのMSBか
らのシフト量は、入力レベル0から3までは1bit、
入力レベル12から19までは9bitである。Table 10 (FIG. 13) shows an example of compression according to the second embodiment. As shown in Table 10, in this example,
Using a flag of 2 bits, 01 corresponds to input level 0, 0 corresponds to input levels 1 to 3 and 12 to 19, and 11 corresponds to input levels 4 to 11. Flags 01 and 0 are of the fixed-point type, and flag 11 is of the floating-point type. The exponent part is 3 bits and indicates the shift amount of the data taken in at the time of compression from the MSB in the case of the floating point method. In the case of the fixed-point method, the input data is large input (levels 1 to 3) or small input (levels 12 to 1).
The determination as to 9) is made based on whether or not the number of consecutive Signbits from the MSB of the input data is 4 or more. That is, if the number is four or more, it is determined that the input is a minute input, and the data shifted by 9 bits from the MSB is fetched.
The shift amount of the captured data from the MSB in the case of the fixed point method is 1 bit for input levels 0 to 3, and
The input levels 12 to 19 are 9 bits.
【0044】以上のような条件において、図1の構成の
オーディオ用DSPを使用して、実施例1と同様にし
て、24bitデータを圧縮することができる。表11
(図14)に圧縮後のデータ構成を示す。Under the above conditions, 24-bit data can be compressed in the same manner as in the first embodiment using the audio DSP having the configuration shown in FIG. Table 11
FIG. 14 shows the data structure after compression.
【0045】この例では、入力レベルが0〜−6dB
(入力レベル0)以外は、固定小数点方式と同等、もし
くはそれ以上の有効bit長が得られる。In this example, the input level is 0 to -6 dB
Except for (input level 0), an effective bit length equal to or longer than that of the fixed-point method can be obtained.
【0046】また、伸長時の動作も実施例1と同様であ
り、フラグビットの値と、MSBからのSignbit
の連続数を参照して容易に伸長することができる。The operation at the time of decompression is the same as that of the first embodiment. The value of the flag bit and the sign bit from the MSB are
Can be easily extended by referring to the continuous number of
【0047】(実施例3)図1の構成を使用して、24
bitデータを12bitに圧縮する場合を例として以
下に説明する。(Embodiment 3) Using the configuration of FIG.
An example in which bit data is compressed to 12 bits will be described below.
【0048】表12(図15)は本実施例3による圧縮
の1例を示す。表12に示すように、この実施例では、
フラグ3bitを使用し、0は入力レベル0から1およ
び14から22に対応させ、001は入力レベル2から
3に対応させ、101は入力レベル4から5に対応さ
せ、11は入力レベル6から13に対応させた。11以
外のフラグは固定小数点方式、フラグ11は浮動小数点
方式である。指数部は3ビットであり、浮動小数点方式
の場合の圧縮時取り込みデータのMSBからのシフト量
を示す。固定小数点方式を適用する場合の入力データ
が、大入力(レベル0から1)か微小入力(レベル14
から22)のいずれであるかの判断は、入力データのM
SBからSignbitの連続数が3以上であるか否か
で行う。すなわち、3以上の場合は、微小入力であると
判断し、MSBから12bitシフトしたデータを取り
込む。また固定小数点方式の場合の取り込みデータのM
SBからのシフト量は、入力レベル0から1までは無
し、入力レベル2から3までは2bit、入力レベル4
から5までは4bit、入力レベル14から22までは
12bitである。Table 12 (FIG. 15) shows an example of compression according to the third embodiment. As shown in Table 12, in this example,
Flags 3 bits are used, 0 corresponds to input levels 0 to 1 and 14 to 22, 001 corresponds to input levels 2 to 3, 101 corresponds to input levels 4 to 5, and 11 corresponds to input levels 6 to 13. Corresponded to. Flags other than 11 are of a fixed-point type, and flags 11 are of a floating-point type. The exponent part is 3 bits and indicates the shift amount of the data taken in at the time of compression from the MSB in the case of the floating point method. When the fixed-point method is applied, the input data is large input (level 0 to 1) or small input (level 14).
To 22) is determined by the M of the input data.
The determination is performed based on whether the number of consecutive bits from SB to Signbit is 3 or more. That is, in the case of three or more, it is determined that the input is a minute input, and data shifted by 12 bits from the MSB is fetched. In addition, M of the captured data in the case of the fixed point method
The shift amount from the SB is 0 for input levels 0 to 1, 2 bits for input levels 2 to 3, input level 4
4 to 4 bits, and input levels 14 to 22 are 12 bits.
【0049】以上のような条件において、図1の構成の
オーディオ用DSPを使用して、実施例1と同様にし
て、24bitデータを圧縮することができる。表13
(図16)に圧縮後のデータ構成を示す。この例では、
指数部8bit,仮数部4bitの浮動小数点演算デー
タと同じく138dBのダイナミックレンジを維持しつ
つ、入力レベルが0,1,2,4,14において有効b
it長が勝っていることがわかる。また、伸長時の動作
も実施例1と同様であり、フラグビットの値と、MSB
からのSignbitの連続数を参照して容易に伸長す
ることができる。Under the above conditions, 24-bit data can be compressed in the same manner as in the first embodiment by using the audio DSP having the configuration shown in FIG. Table 13
FIG. 16 shows the data structure after compression. In this example,
Effective when the input level is 0, 1, 2, 4, and 14, while maintaining the dynamic range of 138 dB as in the case of the floating-point operation data of the exponent part 8 bits and the mantissa part 4 bits.
It can be seen that the it length has won. The operation at the time of decompression is the same as that of the first embodiment.
The extension can be easily performed by referring to the number of consecutive Signbits.
【0050】(実施例4)図1の構成を使用して、24
bitデータを16bitに圧縮する場合を例として以
下に説明する。(Embodiment 4) Using the configuration of FIG.
The following describes an example in which bit data is compressed to 16 bits.
【0051】表14(図17)は本実施例4による圧縮
の1例を示す。表14に示すように、この実施例では、
フラグ2bitを使用し、0は入力レベル0から2およ
び10から12に対応させ、01は入力レベル3から5
に対応させ、11は入力レベル6から9に対応させ、0
1は入力レベル13から23に対応させた。11以外の
フラグは固定小数点方式、フラグ11は浮動小数点方式
である。指数部は2ビットであり、浮動小数点方式の場
合の圧縮時取り込みデータのMSBからのシフト量を示
す。固定小数点方式を適用する場合であって、フラグが
0の場合の入力データが、大入力(レベル0から2)か
小入力(レベル10から12)のいずれであるかの判断
は、入力データのMSBからSignbitの連続数が
4以上であるか否かで行う。すなわち、4以上の場合
は、小入力であると判断し、MSBから7bitシフト
したデータを取り込む。また固定小数点方式の場合の取
り込みデータのMSBからのシフト量は、入力レベル0
から2までは無し、入力レベル3から5までは4bi
t、入力レベル13から23までは10bitである。Table 14 (FIG. 17) shows an example of compression according to the fourth embodiment. As shown in Table 14, in this example,
Flag 2 bits are used, 0 corresponds to input levels 0 to 2 and 10 to 12, and 01 corresponds to input levels 3 to 5.
11 corresponds to the input levels 6 to 9 and 0
1 corresponds to the input levels 13 to 23. Flags other than 11 are of a fixed-point type, and flags 11 are of a floating-point type. The exponent part is 2 bits and indicates the shift amount of the data taken in at the time of compression from the MSB in the case of the floating point method. When the fixed-point method is applied and the flag is 0, whether the input data is a large input (from level 0 to 2) or a small input (from level 10 to 12) is determined by the input data. The determination is made based on whether the number of consecutive Signbits from the MSB is 4 or more. That is, if the number is four or more, it is determined that the input is small, and the data shifted by 7 bits from the MSB is fetched. In the case of the fixed-point method, the shift amount of the captured data from the MSB is the input level 0.
No 2 to 4 and 4bi for input levels 3 to 5
t, the input levels 13 to 23 are 10 bits.
【0052】以上のような条件において、図1の構成の
オーディオ用DSPを使用して、実施例1と同様にし
て、24bitデータを圧縮することができる。表15
(図18)に圧縮後のデータ構成を示す。表し15のよ
うな入力データフォーマットを用いると、簡単にダイナ
ミックレンジを24bit相当に伸長する事が出来る。
モード設定等で、従来の16bit固定データの切り替
えも可能である。Under the above conditions, 24-bit data can be compressed in the same manner as in the first embodiment by using the audio DSP having the configuration shown in FIG. Table 15
FIG. 18 shows the data structure after compression. When an input data format as shown in Table 15 is used, the dynamic range can be easily extended to 24 bits.
Switching of conventional 16-bit fixed data is possible by mode setting or the like.
【0053】また、伸長時の動作も実施例1と同様であ
り、フラグビットの値と、MSBからのSignbit
の連続数を参照して容易に伸長することができる。The operation at the time of decompression is the same as that of the first embodiment. The value of the flag bit and the sign bit from the MSB are read.
Can be easily extended by referring to the continuous number of
【0054】上述した実施例1〜4は、以下に述べるよ
うに専用のハードウェア(図2)によっても実行するこ
とができる。Embodiments 1 to 4 described above can also be executed by dedicated hardware (FIG. 2) as described below.
【0055】なお、本発明の具体的使用例としては、実
施例4で述べた新フォーマットとしての可能性もある
が、最も有効な利用法としては、音声データの一次保管
手段としてのメモリに、圧縮して書き込み、伸長して読
み出す場合である。As a specific example of the use of the present invention, there is a possibility of the new format described in the fourth embodiment. However, the most effective use is as follows. This is a case where data is compressed and written, and expanded and read.
【0056】DSPを用いた音場処理等では、音声デー
タを遅延させた後データ処理する事が多いが、その際の
メモリ容量は要求される遅延量に応じて比例して増大し
てしまう。その反面、遅延データそのものをそのまま出
力させることは少なく、元の音声データや他の音声デー
タと加工して使われことが多いため、圧縮する事が可能
になってくる。その際に、MPEGのような高度な圧縮
方法を使用すると、その回路自体が複雑になり、メモリ
サイズによっては圧縮する効果が出なくなってしまう。
本発明は、そのような場合に有効である。In sound field processing using a DSP, data processing is often performed after delaying audio data, but the memory capacity at that time increases in proportion to the required delay amount. On the other hand, the delay data itself is rarely output as it is, and is often used after being processed with the original audio data or other audio data, so that the compression can be performed. At this time, if an advanced compression method such as MPEG is used, the circuit itself becomes complicated, and the compression effect cannot be obtained depending on the memory size.
The present invention is effective in such a case.
【0057】図2に、オーディオ用のDSPに96kb
itのSRAMを搭載する場合について示す。なお、圧
縮、伸長の方式としては、実施例1で述べた方式とする
(表6〜表9)。これは24bitオーディオ用DSP
6を、24bitのデータバスを介して、本発明の圧
縮、伸長回路7(詳細は後述する)に接続し、そこから
96bitのSRAM8につながる。これらの構成は、
例えば、上述したAVアンプ等のデータ処理装置内に組
み込まれて使用され、オーディオデータ以外の後述する
ような信号は、このデータ処理装置内の制御回路によっ
て生成されるものとする。FIG. 2 shows a 96 kb audio DSP.
It shows a case in which an SRAM of "it" is mounted. The compression and decompression methods are the same as those described in the first embodiment (Tables 6 to 9). This is a DSP for 24-bit audio
6 is connected via a 24-bit data bus to a compression / decompression circuit 7 (to be described in detail later) of the present invention, and from there to a 96-bit SRAM 8. These configurations are:
For example, it is assumed that a signal to be described later, which is used by being incorporated in a data processing device such as the above-described AV amplifier, other than audio data, is generated by a control circuit in the data processing device.
【0058】96kbitSRAM8の構成は、モード
によって表16の4通りに分ける事が出来る。これらの
モード信号は後述するSRAM内のセレクタに入力さ
れ、いずれかの動作が選択される。The configuration of the 96 kbit SRAM 8 can be divided into four types in Table 16 according to the mode. These mode signals are input to a selector in the SRAM described later, and one of the operations is selected.
【0059】[0059]
【表1】 [Table 1]
【0060】オーディオ用データは、24bitで使用
されることが多く、その半分の12bitで圧縮し、S
RAMを表16のMODE1のようにすべて12bit
で使用すれば、RAM容量を倍にすることが出来る。デ
ータの処理によっては、24bitのままメモリに記憶
しておいたほうがよい場合があるので、MODE2,M
ODE3のように24bit,12bitどちらも使え
るようにしておくと便利である。12bitの場合は、
制御信号としてCMP_N(表17)、S1GN_N
(表18)を用意しておき、設定によって、圧縮・伸長
のON,0FF、伸長時のSignbit,乱数の挿入
の切り替えが出来るようにしておく。これらの制御信号
は後述する圧縮、伸長回路内のコントロール回路に入力
される。Audio data is often used in 24 bits, and is compressed by half, 12 bits.
All RAMs are 12 bits as shown in MODE1 in Table 16.
, The RAM capacity can be doubled. Depending on the data processing, it may be better to store the data in the memory as 24-bit data.
It is convenient to be able to use both 24-bit and 12-bit like ODE3. In the case of 12 bits,
CMP_N (Table 17) and S1GN_N as control signals
(Table 18) is prepared, and depending on the setting, ON / OFF of compression / expansion, Signbit at the time of expansion, and insertion of random numbers can be switched. These control signals are input to a control circuit in a compression / decompression circuit described later.
【0061】[0061]
【表2】 [Table 2]
【0062】[0062]
【表3】 [Table 3]
【0063】図3は、本発明の圧縮、伸長回路7を含ん
だ周辺回路を示す。FIG. 3 shows a peripheral circuit including the compression / expansion circuit 7 of the present invention.
【0064】24bitデータのピークを検出するピー
ク検出回路9は、24bit Audio用のDSP6
の機能として含んでいる場合も多いので、それを利用し
た場合は、点線で囲った部分が圧縮、伸長回路7の構成
となり、この圧縮、伸長回路7は、コントロール回路1
0、左右15bitバレルシフタ11(このバレルシフ
タは、圧縮時は左シフトし、伸長時は右シフトする。ま
た24bit時、CMP_Nの時 シフト0である)、
およびデータ加工回路12(このデータ加工回路は、左
右1bitシフタとM系列発生回路とデータセレクタと
を有する)を有する。バレルシフタ11は24bitの
DBUSに接続されており、外部とのデータのやり取り
が行われる。バレルシフタ11はまた、データ加工回路
12と24bitのXバスで接続される。データ加工回
路12は、さらに、24bitのデータのうち、上位1
2bit分が12bitデータバスであるMBUSに接
続され、下位にある12bit分が12bitデータバ
スであるLBUSに接続される。MBUSとLBUSに
は、12bitデータのSRAMが接続される。24b
itデータのときには、MBUSとLBUSにそれぞれ
SRAMが接続されるように選択され、SRAMに24
bitデータを記憶できるようになっている。したがっ
て、図3に示すSRAM8(図2の1個に相当する)
は、メモリ部8Aとセレクタ部8B(コントロール線か
らの制御信号に応答して24bit時はLSB側のデー
タバスを選択する)とを有する。The peak detection circuit 9 for detecting the peak of the 24-bit data includes a DSP 6 for 24-bit audio.
In many cases, when the function is included, a portion surrounded by a dotted line becomes a configuration of a compression / expansion circuit 7.
0, left and right 15-bit barrel shifter 11 (this barrel shifter shifts to the left when compressed and shifts to the right when decompressed. Also, when it is 24 bits, the shift is 0 when CMP_N),
And a data processing circuit 12 (the data processing circuit includes a left and right 1-bit shifter, an M-sequence generation circuit, and a data selector). The barrel shifter 11 is connected to a 24-bit DBUS, and exchanges data with the outside. The barrel shifter 11 is also connected to the data processing circuit 12 via a 24-bit X bus. The data processing circuit 12 further outputs the first one of the 24-bit data.
Two bits are connected to the MBUS which is a 12-bit data bus, and the lower 12 bits are connected to the LBUS which is a 12-bit data bus. A 12-bit data SRAM is connected to the MBUS and the LBUS. 24b
In the case of the it data, it is selected that the SRAM is connected to each of the MBUS and the LBUS, and 24 bits are stored in the SRAM.
Bit data can be stored. Therefore, the SRAM 8 shown in FIG. 3 (corresponding to one in FIG. 2)
Has a memory section 8A and a selector section 8B (selects the data bus on the LSB side in response to a control signal from a control line at the time of 24 bits).
【0065】はじめに圧縮時の回路動作について説明す
る。ピーク検出回路9で、24ビットのデータバスの上
位16bitから表6に示すピーク検出値を求め、この
値を圧縮、伸長回路7に送る。First, the circuit operation at the time of compression will be described. The peak detection circuit 9 calculates a peak detection value shown in Table 6 from the upper 16 bits of the 24-bit data bus, and sends this value to the compression / expansion circuit 7.
【0066】圧縮、伸長回路7のコントロール回路10
は、コントロール線から得られたMODE[1:0]
(表16),CMP_N(表17)の値に応答して、圧
縮を行う場合はピーク値(表6の入力レベル0から1
8)に応じて表6のシフト量が得られるようにバレルシ
フタ11の値をコントロールして、左シフト(MSB側
にシフト)を行う。圧縮を行わない場合は、シフト操作
を行わない。浮動小数点データで圧縮しSRAMに記録
する場合は最上位bitにSNがくるので、表6で示し
ているシフト量よりももうlbit左シフトする必要が
あるが、このバレルシフタ11では行わず次段のデータ
加工回路12にて行う。この方が、コントロール的にも
楽なためである。データ加工回路12では、固定小数点
データ時にはフラグビットの挿入を行い、浮動小数点デ
ータ時には、1bit左シフト後に、指数部データとフ
ラグビットの挿入を行う。Control circuit 10 of compression / decompression circuit 7
Is MODE [1: 0] obtained from the control line.
When compression is performed in response to the values of (Table 16) and CMP_N (Table 17), the peak value (input level 0 to 1 in Table 6)
The value of the barrel shifter 11 is controlled so that the shift amount shown in Table 6 is obtained according to 8), and a left shift (shift to the MSB side) is performed. If compression is not performed, no shift operation is performed. In the case of compressing with floating point data and recording it in the SRAM, the SN is placed at the most significant bit, so it is necessary to shift left by 1 bit more than the shift amount shown in Table 6, but this barrel shifter 11 does not perform this operation and the next stage This is performed by the data processing circuit 12. This is because it is easier to control. The data processing circuit 12 inserts flag bits for fixed-point data, and inserts exponent part data and flag bits for floating-point data after shifting left by 1 bit.
【0067】こうして24bitデータの上位12bi
tがMBUS[11:0]を通して、SRAMに書き込
まれる(表7)。Thus, the upper 12bi of the 24-bit data
t is written to the SRAM through MBUS [11: 0] (Table 7).
【0068】伸長時は、12bitデータ MBUS
[11:0]をデータ加工回路に取り込むとともに、M
BUS[l1:8]4bitと,MBUS[3:0]4
bitをデータコントロール回路10に取り込む。デー
タコントロール回路10では、図19Aに示すように、
MBUS[0]のフラグが0であるなら固定小数点デー
タと認識し、データ加工回路を通して、X[23:1
3]へは、フラグ1bit(MBUS[0])を除いた
11bitデータを、X[12:0]へは、SIGN_
Nが0の場合はSignbit(すなわち、MBUS
[11])を、SIGN_Nが1の場合は、乱数データ
を入れる。At the time of decompression, 12-bit data MBUS
[11: 0] is taken into the data processing circuit, and M
BUS [11: 8] 4 bits and MBUS [3: 0] 4
The bit is taken into the data control circuit 10. In the data control circuit 10, as shown in FIG.
If the flag of MBUS [0] is 0, it is recognized as fixed point data, and X [23: 1] is passed through the data processing circuit.
3], 11-bit data excluding the flag 1 bit (MBUS [0]) is sent to X [12: 0].
If N is 0, Signbit (ie, MBUS
[11]), if SIGN_N is 1, random number data is entered.
【0069】また、コントロール回路10でMBUS
[l1:8]4bitの値が1111あるいは0000
であれば、微小信号と判断し、24bitデータX[2
3:0]をバレルシフタ11で8bit右シフト(LS
B側にシフト)する。右シフトにより欠落するMSB側
のデータにはsignbitを入れる。The control circuit 10 controls the MBUS
[11: 8] The value of 4 bits is 1111 or 0000
, It is determined to be a small signal, and the 24-bit data X [2
3: 0] is shifted right by 8 bits by the barrel shifter 11 (LS
(Shift to B side). The sign bit is inserted into the data on the MSB side that is lost due to the right shift.
【0070】MBUS[l1:8]4bitの値が11
11あるいは0000以外であれば、振幅の大きい信号
と判断し、24bitデータX[23:0]は、バレル
シフタ11でシフトを行わない。The value of 4 bits of MBUS [11: 8] is 11
If it is other than 11 or 0000, it is determined that the signal has a large amplitude, and the barrel shifter 11 does not shift the 24-bit data X [23: 0].
【0071】MBUS[0]のフラグが1の時は、図1
9のBに示すように、浮動小数点データと判断し、デー
タ加工回路12にて、MBUS[11]のbitを反転
させてSignビットを生成し、X[23:0]にい
れ、MBUS[l1:4]の8bitデータを1bit
右シフトしてX[22:15]にいれる。X[14:
0]には固定小数点データと同様に、S1GN_Nが0
の場合には、Signビットを、S1GN_Nが1の場
合は、乱数データを入れる。When the flag of MBUS [0] is 1, FIG.
As indicated by B in FIG. 9, the data processing circuit 12 inverts the bit of MBUS [11] to generate a Sign bit, enters X [23: 0], and sets the signal to MBUS [l1]. : 4] 8 bit data of 1 bit
Shift right and enter X [22:15]. X [14:
0] has S1GN_N equal to 0 as in the fixed-point data.
In the case of (1), the Sign bit is entered, and when S1GN_N is 1, random number data is entered.
【0072】また、コントロール回路でMBUS[3:
1]の指数部データを読み込み、その値からバレルシフ
タの右シフト量を決定し、X[23:0]のシフトを行
う。右シフトにより欠落するMSB側のデータにはSi
gnbitを入れる(表8,表9)。Further, MBUS [3:
1] is read, the right shift amount of the barrel shifter is determined from the value, and X [23: 0] is shifted. The data on the MSB side missing due to the right shift
Insert gnbit (Tables 8 and 9).
【0073】LBUS[11:0]のやり取りは、24
bitデータとしてSRAMに読み書きする場合に用い
られ、その場合、SRAM部のセレクタは、LSB側を
選択する。The exchange of LBUS [11: 0] is 24
It is used when reading / writing to SRAM as bit data. In that case, the selector of the SRAM unit selects the LSB side.
【0074】ソフトウエアで処理する場合には、上記で
述べた方法をプログラムで記述していけばよい。When processing is performed by software, the method described above may be described by a program.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
より歪が少なく、且つ広いダイナミックレンジを表現で
きるデータ変換、圧縮、伸長装置を提供することができ
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a data conversion, compression, and expansion device capable of expressing a wider dynamic range with less distortion.
【図1】本発明のデータ圧縮、伸長装置の一例を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a data compression / decompression device of the present invention.
【図2】本発明のデータ圧縮、伸長装置の他の一例を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing another example of the data compression / decompression device of the present invention.
【図3】同データ圧縮、伸長装置の詳細ブロック図であ
る。FIG. 3 is a detailed block diagram of the data compression / decompression device.
【図4】24bitデータと入力レベルとの関係を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between 24-bit data and input levels.
【図5】24bitデータを12bit固定小数点方式
で圧縮する場合のデータ構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a data structure in a case where 24-bit data is compressed by a 12-bit fixed point method.
【図6】24bitデータを12bit固定小数点方式
で圧縮した後のデータ構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a data structure after compressing 24-bit data by a 12-bit fixed point method.
【図7】24bitデータを仮数部8bit、指数部4
bitの浮動小数点方式で圧縮する場合のデータ構造を
示す図である。FIG. 7 shows a 24-bit data having a mantissa part of 8 bits and an exponent part of 4 bits.
FIG. 3 is a diagram illustrating a data structure in a case where data is compressed by a bit floating-point method.
【図8】24bitデータを仮数部8bit、指数部4
bitの浮動小数点方式で圧縮した後のデータ構造を示
す図である。FIG. 8 shows a 24-bit data having an 8-bit mantissa and an exponent 4
FIG. 4 is a diagram showing a data structure after compression by a bit floating-point method.
【図9】本発明の実施例1のデータ構造を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a data structure according to the first embodiment of the present invention.
【図10】同実施例1の圧縮後のデータ構造を示す図で
ある。FIG. 10 illustrates a data structure after compression according to the first embodiment.
【図11】同実施例1の伸長後のデータ構造の一例を示
す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a data structure after decompression according to the first embodiment.
【図12】同実施例1の伸長後のデータ構造の他の一例
を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating another example of the data structure after decompression in the first embodiment.
【図13】本発明の実施例2のデータ構造を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram illustrating a data structure according to a second embodiment of the present invention.
【図14】同実施例2の圧縮後のデータ構造を示す図で
ある。FIG. 14 illustrates a data structure after compression according to the second embodiment.
【図15】本発明の実施例3のデータ構造を示す図であ
る。FIG. 15 is a diagram illustrating a data structure according to a third embodiment of the present invention.
【図16】同実施例3の圧縮後のデータ構造を示す図で
ある。FIG. 16 is a diagram illustrating a data structure after compression according to the third embodiment.
【図17】本発明の実施例4のデータ構造を示す図であ
る。FIG. 17 is a diagram illustrating a data structure according to a fourth embodiment of the present invention.
【図18】同実施例4の圧縮後のデータ構造を示す図で
ある。FIG. 18 is a diagram illustrating a data structure after compression according to the fourth embodiment.
【図19】伸長時のX[23:0]を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing X [23: 0] at the time of extension.
1 CPU 2 ROM 3 RAM 4 I/O 5 バス 6 24bitオーディオ用DSP 7 圧縮、伸長回路 8 SRAM 9 ピーク検出回路 10 コントロール回路 11 バレルシフタ 12 データ加工回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CPU 2 ROM 3 RAM 4 I / O 5 bus 6 24-bit audio DSP 7 compression and expansion circuit 8 SRAM 9 peak detection circuit 10 control circuit 11 barrel shifter 12 data processing circuit
Claims (10)
らなる浮動小数点表示のデータを固定少数点表示のデー
タに変換するデータ変換装置において、 前記指数部のデータに基づいて前記仮数部のデータをレ
ベルシフトする手段と、 前記レベルシフトされたデータの下位ビットに前記符号
ビットを挿入する手段と、を備えたことを特徴とするデ
ータ変換装置。1. A data conversion apparatus for converting floating-point representation data consisting of a mantissa part having a sign bit and an exponent part into data of a fixed-point representation, wherein the data of the mantissa part is based on the data of the exponent part. And a means for inserting the sign bit into lower bits of the level-shifted data.
らなる浮動小数点表示のデータを固定少数点表示のデー
タに変換するデータ変換装置において、 前記指数部のデータに基づいて前記仮数部のデータをレ
ベルシフトする手段と、 前記レベルシフトされたデータの下位ビットに乱数を挿
入する手段と、を備えたことを特徴とするデータ変換装
置。2. A data conversion device for converting floating-point representation data comprising a mantissa part having a sign bit and an exponent part into data of a fixed-point representation, wherein the data of the mantissa part is based on the data of the exponent part. And a means for inserting a random number into lower-order bits of the level-shifted data.
タ圧縮装置であって、 前記固定少数点表示のデータのうちの所定の範囲のレベ
ルのデータを浮動小数点表示のデータに変換する変換手
段と、 前記固定少数点表示のデータのうちの所定の範囲のレベ
ル以外のデータを所定のビット数の固定少数点表示のデ
ータに変更する変更手段と、 前記変換手段および前記変更手段によって得られたデー
タが浮動小数点表示であるか、固定小数点表示であるか
を識別するフラグビットを生成する手段とを備えたこと
を特徴とするデータ圧縮装置。3. A data compression apparatus for compressing data of a fixed-point representation, wherein said conversion means converts data of a predetermined range of the data of the fixed-point representation into data of a floating-point representation. Changing means for changing data other than a predetermined range of levels in the data of the fixed-point representation to data of a fixed-point representation having a predetermined number of bits; and data obtained by the conversion means and the changing means. Means for generating a flag bit for identifying whether the data is in floating-point representation or fixed-point representation.
省略されていることを特徴とするデータ圧縮装置。4. The data compression device according to claim 3, wherein the most significant bit of the mantissa part of the data of the floating-point representation is omitted.
たに最上位ビットとなったビットが浮動小数点表示であ
ることを識別するフラグビットであることを特徴とする
データ圧縮装置。5. The data compression device according to claim 4, wherein the most significant bit of the mantissa is omitted, so that a flag bit for identifying that the new most significant bit is a floating-point representation. A data compression device, comprising:
ビット数に応じて、予め定められたビットだけレベルシ
フトされた値となるように前記変更を実行することを特
徴とするデータ圧縮装置。6. The data compression apparatus according to claim 3, wherein the changing unit sets the value to a value that is level-shifted by a predetermined bit according to the number of consecutive bits of the same code from the most significant bit. A data compression device for performing a change.
らなる浮動小数点表示のデータと固定小数点表示のデー
タとが混在するデータを伸張するデータ伸張装置であっ
て、 前記伸長すべきデータが浮動小数点表示であるか、固定
小数点表示であるかを識別するフラグビットに基づい
て、前記伸長すべきデータが浮動小数点表示のデータの
場合には、所定のビット数の固定少数点表示のデータに
変換する手段と、 前記フラグビットに基づいて前記伸長すべきデータが固
定少数点表示のデータの場合には、所定のビット数の固
定小数点表示のデータに変更する手段と、を備えたこと
を特徴とするデータ伸張装置。7. A data decompression device for decompressing data in which floating-point data and fixed-point data consisting of a mantissa part and an exponent part having a sign bit are mixed, wherein the data to be decompressed is floating-point data. If the data to be decompressed is floating-point data, the data is converted to fixed-point data having a predetermined number of bits, based on a flag bit that identifies whether the data is to be displayed in decimal or fixed-point format. Means for performing, when the data to be expanded based on the flag bit is data of a fixed-point representation, a means for changing to data of a fixed-point representation of a predetermined number of bits, Data decompression device.
小数点表示であることを識別する識別手段と、 前記識別手段の識別結果に基づき、最上位ビットの反転
ビットを生成して前記伸長すべきデータの符号ビットを
生成する手段と、 前記伸長すべきデータおよび前記符号ビットから仮数部
データと指数部データを生成する手段と、 前記仮数部データと指数部データとから前記所定のビッ
ト数の固定小数点データを生成する手段とを備えたこと
を特徴とするデータ伸張装置。8. The data decompression device according to claim 7, wherein said conversion means includes: identification means for identifying a floating-point representation based on the most significant bit of the data to be expanded; and identification of the identification means. Means for generating a sign bit of the data to be decompressed by generating an inverted bit of the most significant bit based on the result; means for generating mantissa data and exponent data from the data to be decompressed and the sign bit Means for generating the fixed-point data having the predetermined number of bits from the mantissa part data and the exponent part data.
ビット数に応じて、予め定められたビットだけレベルシ
フトすることを特徴とするデータ伸張装置。9. The data decompression device according to claim 7, wherein said changing means shifts the level by a predetermined number of bits in accordance with the number of consecutive bits of the same code from the most significant bit. apparatus.
ータ伸長装置において、 前記伸長すべきデータに基づいて生成されたデータより
下位のビットに符号ビットまたは乱数を挿入する手段を
有することを特徴とするデータ伸張装置。10. The data decompression device according to claim 7, further comprising means for inserting a sign bit or a random number into lower bits of data generated based on the data to be decompressed. Characteristic data decompression device.
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