JP3016987B2 - 信号生成装置とその方法 - Google Patents
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Description
に、オーディオ信号、ビデオ信号及びその他の信号の効
率的な符号化及び復号に関する。
が存在している。例えば、最小冗長度ハフマン圧縮方法
は、一組の離散的な可能入力信号が便利な「コード表」
の使用を可能にするのに十分に小さく、且つ、入力信号
の統計的分布が前もって知られているときに有益であ
る。これについては、1952年に発行された「無線技
術者学会会報(Proc.Institute of R
adio Engineers)」誌、巻第40号の1
098から1101頁に掲載されている、D.A.ハフ
マン(Huffman)の論文「最小冗長コードの構成
方法(A Method for the Constru
ction of Minimum Redundanc
y Codes)」、及び1991年に発行されたT.
M.コーバ(Cover)とJ.A.トーマス(Tho
mas)とによる著書「情報理論の要綱(Elemen
ts of Information Theory)」
の92から101頁に記述されている。
には、可能入力信号の数が多いためにコード表が手に余
るほど大きくなる状況での、或いは入力信号の統計的分
布が前もって知られていないとき(この場合、コード表
は効率的な符号化を提供するように構成することは出来
ない)の圧縮方法は教示されていない。
学会・情報理論部門会報(IEEETrans.Inf
o.Theory)」、巻IT-23の337から34
3頁に掲載されている、レンペル(Lempel)とジ
フ(Ziv)とによる論文「逐次動作データ圧縮のため
の普遍アルゴリズム(A Universal Algo
rithm for Sequential Data C
ompression)」に教示されている別の方法で
は、入力信号の統計的分布が前もって知られている必要
が無いが、しかし幾つかの用途では望まれるものより多
くの計算とメモリとが必要である。
ターズ(Info.Proc.Letters)」、第
5巻、第3号の82から87頁に掲載されているJ.
L.ベントレー(Bentley)とA.C.ヤオ(Y
ao)とによる論文「(AnAlmost Optim
al Algorithm for Unbounded
Searching)」、1989年1月3日に発効さ
れたJ.L.ベントレーらの米国特許第4,796,0
03号、及び1975年3月に発行された「電気電子技
術者学会・情報理論部門会報(IEEE Trans.
Info.Theory)」、巻IT-21の194か
ら203頁に掲載されている、P.エイリアス(Eli
as)による論文「(Universal Codew
ord Sets and Representatio
ns of the Integers)」に教示されて
いるさらに別の方法が、可変長ヘッダと可変長ペイロー
ドとから成る圧縮信号を形成することによって任意の値
の信号を圧縮するために提供されている。
技術に関連していた多くのコスト及び制約を回避しつ
つ、信号を圧縮する方法及び装置を提供することを目的
とする。本発明は不便で大きなコード表の必要としない
圧縮を行なうことを目的とする。
圧縮機構が第二の圧縮機構に関連してこの第二の圧縮機
構が二つの成分を有する信号を生成するように使用され
る本発明の一実施例によって達成される。上記第一の成
分は、それ自身の長さと第二成分の長さ及び部分的に前
記圧縮信号を表わし、上記第二の成分は部分的に前記圧
縮信号を表わす。
の全体編成を開示している。この図中、アナログ・オー
ディオ信号がプリプロセッサ102に供給されて、標準
的な方法で標本化(代表的には48KHzで)され、
(代表的には216の離散値を持つ)量子化オーディオ信
号に変換される。データ圧縮技術分野の当業者には、ビ
デオ信号または他の種類、例えば、ビデオ信号のアナロ
グ信号及びデジタル信号を処理するように本発明のこの
実施例を改変する仕方は明きらかであろう。
符号化器104へ供給される。このエントロピー符号化
器104は上記量子化オーディオ信号を符号化してこの
量子化オーディオ信号を表わす圧縮オーディオ信号を生
成し、この圧縮オーディオ信号を通信チャネル/格納媒
体106へ出力する。通信チャネル/格納媒体106か
らは、上記圧縮オーディオ信号がエントロピー復号器1
08へ供給される。エントロピー復号器108は上記圧
縮オーディオ信号を復号してこの圧縮オーディオ信号を
表わす再生オーディオ信号を生成し、この再生オーディ
オ信号をポスト・プロセッサ110へ出力する。ポスト
・プロセッサ110はこの再生オーディオ信号を表わす
再生アナログ信号を生成し、この再生アナログ信号を出
力する。
オーディオ信号につき一つの量子化オーディオ信号の符
号化及び復号を行なう。データ圧縮技術分野の当業者に
は、一対や三個一組等々の量子化オーディオ信号を単一
の圧縮オーディオ信号に符号化する仕方は明きらかであ
ろう。
4はプリプロセッサ102から出力された「量子化オー
ディオ信号」を入力してその量子化オーディオ信号に
「無損失」の符号化を実行し、「圧縮オーディオ信号」
を通信チャネル/格納媒体106へ出力するのが有益で
ある。エントロピー符号化器104は各量子化オーディ
オ信号をこれら量子化オーディオ信号が他の点では可能
と思われるものより狭い帯域幅のチャネルを通じて伝送
することができ、或いはより小規模なメモリに格納する
ことができるように符号化する。
施例はトランジスタ・トランジスタ論理回路(TTL)
を有する電子的デジタル回路を有するものとする。これ
らの回路によって奏される機能は、それらに代えて、そ
れに限定されるものではないがソフトウェアを実行する
ことができるハードウェアを包含する共用もしくは専用
のハードウェアによって供することもできる。これら実
施例は、AT&T社のDSP16或いはDSP32Cの
ようなデジタル信号プロセッサ(DSP)ハードウェアと
以下で論考する作用を実行するソフトウェアを有するこ
とができる。本発明はまた、超大規模集積回路(VLS
I)ハードウェアでの実施例、さらにはハイブリッドD
SP/VLSIでの実施例を構成することも可能であ
る。
は、各量子化オーディオ信号を符号化するために一意的
に復号することができるコードに関連する一種のハフマ
ン符号化技術を有するのが有益である。データ圧縮技術
分野の当業者には、レンペル・ジフによる技術のような
他のデータ圧縮技術を使用する本発明の実施例を構成す
る仕方は明きらかであろう。
オ信号が広範囲に有効値を持ち且つ各量子化オーディオ
信号の確率分布が極めて不均一であるときはハフマンの
技術を使用して各量子化オーディオ信号を符号化するの
が望ましいが、ハフマンの技術は幾つかの用途には望ま
しいかも知れないものより多くの記述項を持つコード表
を必要とする。表1は量子化オーディオ信号の確率分布
の一例を示し、この表1では量子化オーディオ信号の範
囲が−210から+210未満までである。
範囲が−210から+210未満までであるが、この量子化
オーディオ信号が−15と+15との間で生じる傾向が
あることを表示している。本技術分野の当業者には、別
の範囲や別の確率分布及び零に関して非対称な確率分
布、或いはそれらの何れかを持つ本発明の実施例を構成
する方法は明らかであろう。ハフマン技術を使用して、
この確率分布から、幾つかの量子化オーディオ信号を効
率的に表わす一組の可変長の「ハフマン・コード信号」
を生成することが可能である。表1のカラム3は各量子
化オーディオ信号と対応する一組のハフマン・コード信
号の一例を表わしている。
号化器104から出力された上記圧縮オーディオ信号
は、上記33個の「確定ハフマン・コード信号」のう
ち、−15から+15までの上記33個の量子化オーデ
ィオ信号のなかの一つと一意的に対応する一つのハフマ
ン・コード信号を有することができることが注目され
る。或いはまた、本発明の本実施例によれば、上記圧縮
オーディオ信号は、一意的に量子化オーディオ信号を一
緒に表わす、二個の「不確定ハフマン・コード信号」の
うちの一つと一個の「補助コード信号」とを有すること
ができる。ここで、+15を超える部分で(210−1
5)個の量子化オーディオ信号の全てと対応する単に一
個の不確定ハフマン・コード信号(“111 00”)
と、−15未満の部分で(210−14)個の量子化オー
ディオ信号の全てと対応する単に一個の不確定ハフマン
・コード信号(“101 100 100”)とが存在す
ることが注目される。
のエントロピー符号化器104はシーケンス制御回路及
び組合わせデジタル回路を有している利点がある。エン
トロピー符号化器104内の上記シーケンス制御回路
は、全体的にクロック発生器206によって生成される
クロック信号の立上がりエッジに同期してクッロクされ
る。
ッサ102から量子化オーディオ信号を受理可能な状態
にあるときは、制御シーケンサ219がACK(確認)
信号251を表明する。制御シーケンサ219は一例と
して組合わせデジタル回路とシーケンス制御回路とを有
する。データ圧縮技術分野の当業者には、制御シーケン
サ219を構成する方法は明らかであろう。
化器104へ量子化オーディオ信号を伝送し、且つ、A
CK信号251が適時に表明されることが望まれるとき
は、プリプロセッサ102が量子化オーディオ信号レジ
スタ201へ11ビットの2の補数の量子化オーディオ
信号を与え、REQ(要求)信号250を表明する。量
子化オーディオ信号レジスタ201は、上記量子化オー
ディオ信号の11個の2進信号を全て充分に保持するメ
モリを有している並列入力/並列出力レジスタ(例え
ば、二個のSN74199IC)であるのが有利であ
る。
ィオ信号の処理を開始可能な状態にあるときは、この制
御シーケンサ219が、同期して、量子化オーディオ信
号レジスタ201が上記量子化オーディオ信号をロード
するようにこの量子化オーディオ信号レジスタ201を
動作状態にし、且つ、上記量子化オーディオ信号を処理
するために既にエントロピー符号化器104に受理され
ていることをACK信号251がプリプロセッサ102
へ表示するようにこのACK信号251を撤回する。A
CK信号251の撤回が検知されたことを識別すると、
プリプロセッサ102はREQ信号250を撤回する。
の量子化オーディオ信号260はハフマン・コード・メ
モリ207のアドレス・ポートへ供給され、ハフマン・
コード・メモリ207では対応する出力(即ち、ハフマ
ン・コード信号261)が制御シーケンサ219の指揮
の下でレジスタ217にロードされる。ハフマン・コー
ド・メモリ207は、一例として、2048ワード9ビ
ットのランダム・アクセス・メモリ(RAM)またはR
OMである。このハフマン・コード・メモリ207の内
容を表2に示す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス01 XXX XXX XXXは、01 00
0 000 000と01 111 111 111との間
の29個のアドレスの全てを意味する)。ハフマン・コ
ード・メモリ207中の各記憶場所は固定の長さを持つ
ものの上記ハフマン・コード信号は可変長を持ってい
る。上記ハフマン・コード信号の範囲を定めてハフマン
・コード・メモリ207の固定のワード幅内に限定され
るようにするために、表2中の「Y」はハフマン・コー
ド信号の一部を構成していない記憶場所を表わす。
モリ207から出力された上記ハフマン・コード信号の
9個の2進信号を全て充分に保持するメモリを有してい
る並列入力/並列出力レジスタ(例えば、二個のSN7
4166IC)であるのが有利である。上記ハフマン・
コード信号は、後でこのハフマン・コード信号の最上位
2進信号が最初にレジスタ217から逐次的にシフトさ
れるようにしてレジスタ217へロードされる。
ているので、本実施例は処理中の量子化オーディオ信号
と対応するハフマン・コード信号の長さを制御シーケン
サ219へ知らせる仕組みを有するのが有利である。図
2に示されているように、量子化オーディオ信号レジス
タ201からの上記量子化オーディオ信号はハフマン・
コード長メモリ209のアドレス・ポートに供給され、
このハフマン・コード長メモリ209からの対応する出
力、即ち「ハフマン・コード長」が制御シーケンサ21
9によって受信される。このハフマン・コード長はレジ
スタ217に保持されているハフマン・コード信号の長
さを表示し、従ってこのハフマン・コード長によって上
記可変長のハフマン・コード信号を上記9ビットの固定
長メモリ・ワードから適切に解析することが可能にな
る。ハフマン・コード長メモリ209は、一例として2
048ワード4ビットのランダム・アクセス・メモリ
(RAM)またはROMである。このハフマン・コード
長メモリ209の内容を表3に示す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス01 XXX XXX XXXは、01 00
0 000 000と01 111 111 111との間
の29個のアドレスの全てを意味する)。データ圧縮技
術分野の当業者には、10進表記法で与えられるときそ
のアドレスの内容を採用し、それらを制御シーケンサ2
19での受信に適する2進表現に変換する仕方は明きら
かであろう。
ハフマン・コード信号と確定ハフマン・コード信号との
双方を保持するので、本実施例は、目下の量子化オーデ
ィオ信号と対応する上記ハフマン・コード信号が不確定
状態か確定状態かの何れであるか、及び、不確定ハフマ
ン・コード信号が適切な補助コード信号を生成するとき
を制御シーケンサ219へ表示する仕組みを有するのが
有利である。確定ハフマン・コード信号は−15と+1
5との間の量子化オーディオ信号に対して存在するの
で、本実施例は、上記量子化オーディオ信号がその範囲
内にあるときを一緒に判定する整流器203と減算器2
05とを有する。整流器203と減算器205とは、こ
のテストを以下で述べるように「減オーディオ信号」の
絶対値:eを評価することによって達成する。図2に示
されるように、量子化オーディオ信号レジスタ201か
らの上記量子化オーディオ信号は整流器203へ供給さ
れ、この整流器203で上記量子化オーディオ信号の2
の補数表現が上記量子化オーディオ信号の絶対値と等し
い12ビットの「整流オーディオ信号」264に変換さ
れる。整流器203は一例として組合わせデジタル回路
(例えば、三個のSN74188)を有している。
ディオ信号は減算器205に供給され、この減算器20
5が上記整流オーディオ信号を16個の量子によって減
じて「減オーディオ信号」を形成する。減算器205で
16個の量子が使用されるのは、その数がハフマン・コ
ード・メモリ207中に一個の不確定ハフマン・コード
信号を持つ量子化オーディオ信号の最小の絶対値と等し
いためである。
記減オーディオ信号が負であるか或いは零または正であ
るかを表示する信号を送付する。上記減オーディオ信号
が負であるときは、上記量子化オーディオ信号がハフマ
ン・コード・メモリ207によって完全に且つ確定的に
符号化されていることを意味する。上記減オーディオ信
号が零または正であるときは、上記量子化オーディオ信
号がハフマン・コード・メモリ207によって部分的に
しか符号化されておらず、レジスタ217に「不確定ハ
フマン・コード信号」が包含されていることを意味す
る。ここで、不確定ハフマン・コード信号は対応する量
子化オーディオ信号の正負の符号(+/−)を表わすこ
とが注目される。
は補助コード・メモリ211のアドレス・ポートへ供給
され、この補助コード・メモリ211から対応する出力
(即ち、上記補助コード信号)が制御シーケンサ219
の指揮の下でレジスタ215へロードされる。補助コー
ド・メモリ211は、一例として、1024ワード15
ビットのランダム・アクセス・メモリ(RAM)または
ROMであるが、しかし組合わせ論理回路を有すること
もできる。この補助コード・メモリ211の内容を表4
に示す。
リ211内の各記憶場所が固定長を持つものの上記補助
コード信号は可変長を持っている。上記補助コード信号
の範囲を定めてハフマン・コード・メモリ207の固定
のワード幅内に限定されるようにするために、表4中の
「Y」は上記補助コード信号の一部を構成していない記
憶場所を表わす。
信号」263と連接している可変長「ヘッダ」262を
有するのが有利である。補助コード信号中の上記ヘッダ
は二つの目的に役立つ。第一にこのヘッダは上記トレー
ラ信号中に如何に多くの2進信号が有るかを表わす表示
を行ない、第二にこのヘッダは部分的に上記量子化オー
ディオ信号の絶対値を表わす。このヘッダは、n個の
“1”信号とその後に一個の“0”信号を有するのが有
利である。ここでnは次式で与えられる。
を表わし、[log2(x)]は2を底とするxの対数
を表わし、[x]はxの整数部を表わす。表5は、eの絶
対値と対応する上記ヘッダのリストを表わしている。
上記減オーディオ信号にも基づいている。或るトレーラ
は次のようにして符号化される。最初の16個の減オー
ディオ信号、0、1、2、・・・、15は、それぞれ、
トレーラ0000、0001、0010、・・・、11
11で表わされる。次の32個の減オーディオ信号、1
6、17、・・・、47は、それぞれ、トレーラ000
00、00001、・・・、11111で表わされる。
次の64個の減オーディオ信号、48、49、・・・、
111は、それぞれ、トレーラ000000、0000
01、・・・、111111で表わされており、以下、
同様に符号化される。
ーディオ信号は、n=0、1、2、・・・に関して第n
番の範囲には2n+4個の有効値が包含され、この第n番
の範囲内の最小値が16(2n−1)で、この第n番の
範囲内の最大値が16(2n+1−1)−1であるよう
な、連続する範囲に分割されている。
囲内の上記減オーディオ信号の位置を表わすn+4ビッ
トの2進信号として符号化される。即ち、もし減オーデ
ィオ信号eがこの第n番の範囲内に有れば、このeは次
式で与えられる。
て)第[e−16(2n−1)]番目の位置にあり、上
記n+4ビットのトレーラがe−16(2n−1)を表
わしている。
とき、eは16から47の範囲内に存在し、それでn=
1であり、eはその範囲内の第7番目の位置をする。7
を表わす上記n+4ビットのトレーラは00111であ
り、それでe=23に対する上記補助コード信号はn個
の“1”と、一個の“0”と、上記n+4ビットのトレ
ーラ(即ち、1000111)との連接信号である。
うに表わすことができる。絶対値eを持つ所定の減オー
ディオ信号に関して、nが上記の如き値であるとし、m
が次の量を表わすものとする。
応する上記補助コード信号は、m個の無符号固定基数2
進位取り表現であり、必要に応じて先頭に“0”信号を
付加し、上記補助コード信号が少なくとも5個の2進信
号を有することを保証することができる。
64+23−32+16=71であるとき、71(10
00111)個の無符号固定基数2進位取り表現はま
た、e=23に対する上記補助コード信号でもある。
−32+5−16+16=5であるとき、5の無符号固
定基数2進位取り表現は101個である。このときの補
助コード信号は5個未満の2進信号を持つので、この補
助コード信号の先頭に二個の“0”信号を付加し、補助
コード信号00101が生成される。
11から出力された上記補助コード信号の15個の2進
信号の全てを充分に保持するメモリを有している並列入
力/並列出力レジスタ(例えば、二個のSN74166
IC)であるのが有利である。この補助コード信号は、
後で圧縮オーディオ信号の多数の上位2進信号が最初に
逐次的にシフトされるようにしてレジスタ215へロー
ドされる。
ので、本実施例は目下の量子化オーディオ信号と対応す
る補助コード信号の長さを制御シーケンサ219へ表示
する仕組みを有するのが有利である。図2に示されるよ
うに、減算器205からの減オーディオ信号は補助コー
ド長メモリ213のアドレス・ポートへ供給され、この
補助コード長メモリ213からの対応する出力(即ち、
レジスタ215に保持されている補助コード信号の長さ
を表示する信号)が制御シーケンサ219によって受信
される。補助コード長メモリ213は、一例として、1
024ワード4ビットのランダム・アクセス・メモリ
(RAM)またはROMである。このハフマン・コード
長メモリ209の内容を表6に示す。
おいて10進表記法で与えられるときそのアドレスの内
容を採用し、それらを制御シーケンサ219での受信に
適する2進表現に変換する仕方は明きらかであろう。
タ217にロードされ、(2)上記補助コード信号がレ
ジスタ215にロードされ、(3)上記ハフマン・コー
ド長が制御シーケンサ219に受信され、(4)減算器
205からの上記負の信号か或いは零または正の信号が
制御シーケンサ219に受信されると、この制御シーケ
ンサ219が上記圧縮オーディオ信号を計算する処理を
開始する。
レジスタ217が逐次的にシフトを行なうようにこのレ
ジスタ217を動作状態にし、(2)マルチプレクサ2
21がレジスタ217からの入力を出力するようにこの
マルチプレクサ221を指揮し、(3)圧縮オーディオ
信号レジスタ223が逐次的にシフトを行なうようにこ
の圧縮オーディオ信号レジスタ223を動作状態にす
る。マルチプレクサ221はSN74157のような2
入力1出力のマルチプレクサであるのが有利である。圧
縮オーディオ信号レジスタ223はクロック発生器20
6によってクロック同期され制御シーケンサ219によ
って動作状態にされる24ビット逐次入力/逐次出力の
シフト・レジスタ(例えば、三個の8ビット逐次入力/
逐次出力シフト・レジスタSN491)であるのが有利
である。圧縮オーディオ信号レジスタ223の出力は通
信チャネル/格納媒体106へ供給される。
記ハフマン・コード信号の出来るだけ多くの2進信号が
上記ハフマン・コード長によってこの制御シーケンサ2
19へ表示されるとき、レジスタ217からマルチプレ
クサ221を介して圧縮オーディオ信号レジスタ223
へのシフトを行なわせる。上記負の信号か或いは零また
は正の信号が(圧縮オーディオ信号レジスタ223へち
ょうどシフトされた上記ハフマン・コード信号が確定状
態であることを意味する)零または正であるときは、レ
ジスタ215は不要であり制御シーケンサ219が上記
量子化オーディオ信号の符号化を完了させる。制御シー
ケンサ219は、圧縮オーディオ信号レジスタ223を
不動作状態にし、且つ、ACK信号251を表明するこ
とによって次の量子化オーディオ信号の符号化の処理を
開始する。
(圧縮オーディオ信号レジスタ223へちょうどシフト
された上記ハフマン・コード信号が不確定であることを
意味する)負であるときは、レジスタ215内の補助コ
ード信号が圧縮オーディオ信号レジスタ223内の不確
定ハフマン・コード信号に付加されなければならない。
このような場合、制御シーケンサ219は、同時に、
(1)レジスタ215が逐次的にシフトを行なうように
このレジスタ215を動作状態にし、(2)マルチプレ
クサ221がレジスタ215からの入力を出力するよう
にこのマルチプレクサ221を指揮し、(3)圧縮オー
ディオ信号レジスタ223が逐次的にシフトを行なうよ
うにこの圧縮オーディオ信号レジスタ223を動作状態
にする。
記補助コード信号の出来るだけ多くの2進信号が上記補
助コード長によってこの制御シーケンサ219へ表示さ
れるとき、レジスタ215からマルチプレクサ221を
介して圧縮オーディオ信号レジスタ223へのシフトを
行なわせる。この処理が完了した後で、上記量子化オー
ディオ信号の符号化が完了され、制御シーケンサ219
が圧縮オーディオ信号レジスタ223を不動作状態に
し、且つ、ACK信号251を表明することによって、
次の量子化オーディオ信号の符号化の処理を開始する。
るとき、ハフマン・コード・メモリ207とハフマン・
コード長メモリ209へのアドレスは、“00 000
001 011”(+11の11ビットの2の補数符号
化)である。上記アドレスと対応するハフマン・コード
信号及びハフマン・コード長は、それぞれ、“1001
1”及び“5”である。上記整流オーディオ信号(即
ち、整流器203の出力)は+11であり、上記減オー
ディオ信号(即ち、減算器205の出力)は−4であ
り、上記負の信号か或いは零または正の信号が負のオー
ディオ信号を表示する。この減オーディオ信号が負であ
るときは、補助コード・メモリ211及び補助コード長
メモリ213の出力は限定されず、上記量子化オーディ
オ信号の符号化には不要である。上記量子化オーディオ
信号、11と対応する上記圧縮オーディオ信号は確定ハ
フマン・コード信号“100 11”である。
33であるとき、ハフマン・コード・メモリ207とハ
フマン・コード長メモリ209へのアドレスは、“11
111 011 111”(−33の11ビットの2の
補数符号化)である。そのアドレスと対応するハフマン
・コード信号及びハフマン・コード長は、それぞれ、
(表2から)“101 100 100”及び“9”であ
る。上記整流オーディオ信号(即ち、整流器203の出
力)は+33であり、上記減オーディオ信号(即ち、減
算器205の出力)は+17であり、上記負の信号か或
いは零または正の信号が零または正の減オーディオ信号
を表示する。補助コード・メモリ211と補助コード長
メモリ213へのアドレスは+17の無符号2進表現で
ある。それぞれ、上記補助コード信号は(表4から)
“1 000 001”であり、上記補助コード長は(表
5から)“7”である。上記減オーディオ信号が零また
は正であるとき、上記圧縮オーディオ信号は上記不確定
ハフマン・コード信号及び上記ハフマン・コード長の連
接信号(この例では“101 100 100 100 0
00 1”)である。
は通信チャネル/格納媒体106から出力された「圧縮
オーディオ信号」を入力してその圧縮オーディオ信号を
復号し、「整流オーディオ信号」をポスト・プロセッサ
110へ出力するのが有益である。
施例はトランジスタ・トランジスタ論理回路(TTL)
を有する電子的デジタル回路を有するもので与えられ
る。これらの回路によって奏される機能は、それらに代
えて、それに限定されるものではないがソフトウェアを
実行することができるハードウェアを包含する共用もし
くは専用のハードウェアによって供することもできる。
これら実施例は、AT&T社のDSP16或いはDSP
32Cのようなデジタル信号プロセッサ(DSP)ハード
ウェアと以下で論考する作用を実行するソフトウェアを
有することができる。本発明はまた、超大規模集積回路
(VLSI)ハードウェアでの実施例、さらにはハイブ
リッドDSP/VLSIでの実施例を構成することも可
能である。
エントロピー符号化器104とは全く逆の機能を実行す
るのが有益である。データ圧縮技術分野の当業者には、
信号を符号化する本発明の実施例とは逆の機能を実行す
るエントロピー復号器を構成する仕方は明きらかであろ
う。
号化器104から出力された上記圧縮オーディオ信号
は、上記33個の「確定ハフマン・コード信号」のうち
でー15から+15までの上記33個の量子化オーディ
オ信号のうちの一つと一意的に対応する一つのハフマン
・コード信号を有することができることが注目される。
或いはまた、本発明の本実施例によれば、上記圧縮オー
ディオ信号は、一意的に量子化オーディオ信号を一緒に
表わす、二個の「不確定ハフマン・コード信号」のうち
の一つと一個の「補助コード信号」とを有することがで
きる。ここで、+15を超える部分で(210−15)個
の量子化オーディオ信号の全てと対応する単に一個の不
確定ハフマン・コード信号(“111 00”)と、−
15未満の部分で(210−14)個の量子化オーディオ
信号の全てと対応する単に一個の不確定ハフマン・コー
ド信号(“101 100 100”)とが存在すること
が注目される。
のエントロピー復号器108はシーケンス制御回路及び
組合わせデジタル回路を有している利点がある。エント
ロピー復号器108内の上記シーケンス制御回路は、全
体的にクロック発生器319によって生成されるクロッ
ク信号の立上がりエッジに同期してクッロクされる。
サ102から圧縮オーディオ信号の1ビットを受理可能
な状態にあるときは、制御シーケンサ311がREQ
(要求)信号351を1クロック周期の間表明し、且
つ、圧縮オーディオ信号レジスタ301が逐次的に1ビ
ットのシフトを行なうようにこの圧縮オーディオ信号レ
ジスタ301を1クロック周期の間動作状態にする。そ
の後、制御シーケンサ311は圧縮オーディオ信号レジ
スタ301を不動作状態にし、且つ、REQ信号351
を撤回する。制御シーケンサ311は、一例として組合
わせデジタル回路とシーケンス制御回路とを有する。デ
ータ圧縮技術分野の当業者には、制御シーケンサ311
を構成する仕方は明きらかであろう。圧縮オーディオ信
号レジスタ301は、上記圧縮オーディオ信号の15個
の2進信号を充分に保持するメモリを有している逐次入
力/並列出力レジスタ(例えば、二個のSN74199
IC)であるのが有利である。
号の処理を開始可能な状態にあるときは、圧縮オーディ
オ信号レジスタ301からの上記圧縮オーディオ信号の
9個の最も以前の2進信号がハフマン・コード・メモリ
303のアドレス・ポートへ供給され、このハフマン・
コード・メモリ303からの対応する出力(即ち、「候
補再生オーディオ信号」)が制御シーケンサ311とマ
ルチプレクサ317へ供給される。ハフマン・コード・
メモリ303は、一例として、512ワード6ビットの
ランダム・アクセス・メモリ(RAM)またはROMで
ある。このハフマン・コード・メモリ303の内容を表
7に示す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス111 00X XXXは111 000 0
00と111 111 111との間の24個のアドレス
の全てを意味する)。ハフマン・コード・メモリ303
中の各記憶場所の内容は、データ圧縮技術分野の当業者
が上記表2から直接取り出すことが可能なものである。
記候補再生オーディオ信号中の二個の最上位2進信号の
双方が“0”と“1”の何れであるかを知ることによっ
て、この候補再生オーディオ信号が確定状態である(即
ち、一意的に且つ完全に上記再生オーディオ信号を表わ
す)ことを識別する。制御シーケンサ311が上記候補
再生オーディオ信号が確定状態であることを識別する
と、この制御シーケンサ311は、マルチプレクサ31
7がハフマン・コード・メモリ303からの入力を受理
するようにこのマルチプレクサ317を指揮し、レジス
タ321を動作状態にして上記再生オーディオ信号をロ
ードする。
号の11個の2進信号を全て充分に保持するメモリを有
している並列入力/並列出力レジスタ(例えば、二個の
SN74199IC)であるのが有利である。
いるので、本実施例は処理中の圧縮オーディオ信号の長
さを制御シーケンサ311へ知らせる仕組みを有するの
が有利である。図3に示されているように、ハフマン・
コード・メモリ303へ供給されている9個の同一の2
進信号がハフマン・コード長メモリ305のアドレス・
ポートへも供給されており、このハフマン・コード長メ
モリ305からの対応する出力、即ち「ハフマン・コー
ド長」が制御シーケンサ311によって受信される。こ
のハフマン・コード長は圧縮オーディオ信号レジスタ3
01に保持されている何れかのハフマン・コード信号の
長さを表示し、従ってこのハフマン・コード長によって
上記可変長のハフマン・コード信号を上記圧縮オーディ
オ信号レジスタ301中のビット・ストリームから適切
に解析することが可能になる。ハフマン・コード長メモ
リ305は、一例として512ワード4ビットのランダ
ム・アクセス・メモリ(RAM)またはROMである。
このハフマン・コード長メモリ305の内容を表8に示
す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス111 00X XXXは111 000 0
00と111 111 111との間の24個のアドレス
の全てを意味する)。データ圧縮技術分野の当業者に
は、10進表記法で与えられるときそのアドレスの内容
を採用し、それらを制御シーケンサ311での受信に適
する2進表現に変換する仕方は明きらかであろう。
あることを識別する(且つ、対応する再生オーディオ信
号をレジスタ321へロードする)か、或いは不確定で
あることを識別すると、制御シーケンサ311がREQ
信号351を表明し、圧縮オーディオ信号レジスタ30
1を動作状態にして上記ハフマン・コード信号の長さに
よって表示される出来るだけ多くの2進信号をこのこの
圧縮オーディオ信号レジスタ301へシフトする。この
ことによって、新しい圧縮オーディオ信号(最新のハフ
マン・コード信号が確定状態であるとき)と補助コード
信号(最新のハフマン・コード信号が不確定であると
き)との何れかが、処理のために圧縮オーディオ信号レ
ジスタ301へ印可される。続いて制御シーケンサ31
1がREQ信号351を撤回し、圧縮オーディオ信号レ
ジスタ301を動作状態にする。最新のハフマン・コー
ド信号が確定状態であったときは、制御シーケンサ31
1が圧縮オーディオ信号レジスタ301中の上記ハフマ
ン・コード信号を復号する処理を新規に開始する。最新
のハフマン・コード信号がであったときは、制御シーケ
ンサ311は引き続いて圧縮オーディオ信号レジスタ3
01に保持されていて最も以前に受信された不確定ハフ
マン・コード信号と関連する補助コード信号を復号する
処理を行なわなければならない。
ので、本実施例は目下の量子化オーディオ信号と対応す
る補助コード信号の長さを制御シーケンサ311へ表示
する仕組みを有するのが有利である。図3に示されるよ
うに、圧縮オーディオ信号レジスタ301中の6個の最
も以前の2進信号は補助コード長メモリ307へ供給さ
れ、この補助コード長メモリ307からの対応する出力
(圧縮オーディオ信号レジスタ301に保持されている
上記補助コード信号の長さを表示する出力)が制御シー
ケンサ311によって受信される。補助コード長メモリ
307は、一例として、32ワード4ビットのランダム
・アクセス・メモリ(RAM)またはROMである。こ
の補助コード長メモリ307の内容を表9に示す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス01X XXXは010 000と011
111との間の24個のアドレスの全てを意味する)。
補助コード長メモリ307中の各記憶場所の内容は、デ
ータ圧縮技術分野の当業者が上記の表4及び表5から取
り出すことが可能なものである。表9において10進表
記法で与えられるときそのアドレスの内容を採用し、そ
れらを制御シーケンサ311での受信に適する2進表現
に変換する仕方は明きらかであろう。この目下の圧縮オ
ーディオ信号が完全に処理された後、制御シーケンサ3
11が補助コード長メモリ307の出力を使用して、圧
縮オーディオ信号レジスタ301を新たな圧縮オーディ
オ信号と整列するようにシフトする。
5個の最も以前の2進信号は、補助コード・メモリ30
9の15ビットアドレス・ポートへ供給され、この補助
コード・メモリ309からの対応する出力が加算器31
3に供給される。補助コード・メモリ309は、一例と
して、32,768ワード10ビットのランダム・アク
セス・メモリ(RAM)またはROMである。この補助
コード・メモリ309の内容を表10に示す。
「X」はそのアドレスが「0」と「1」との双方に等し
い「X」に対して有効であることを表示している(例え
ば、アドレス110 000 000 XXX XXXは、
110 000 000 000 000と110 000
000 111 111との間の24個のアドレスの全て
を意味する)。特に、例えば、000 000 000
000 000から000 001 111 111 11
1までのアドレスの内容は全て0でなければならない。
更に、011 110 000 000 000から011
111 111111 111までのアドレスの内容は
全て15でなければならない。補助コード・メモリ30
9の各記憶場所の内容は、データ圧縮技術分野の当業者
が上記の表4から取り出すことが可能なものである。表
10において10進表記法で与えられるときそのアドレ
スの内容を採用し、それらを加算器313での受信に適
する2進表現に変換する仕方は明きらかであろう。
9から上記補助コード信号を採用し、それを16個の量
子によって拡張して「拡張コード信号」を形成する組合
わせ論理回路(例えば、三個のSN4188)を有す
る。この拡張コード信号は加算器313から出力されて
インバータ315へ供給され、このインバータ315で
は、条件付き且つ制御シーケンサ311の指揮の下で、
無符号の拡張コード信号がこの拡張コード信号の負な2
の補数表現(即ち、再生オーディオ信号)に変換され
る。制御シーケンサ311は、情報がハフマン・コード
・メモリ303から出力された負な不確定なハフマン・
コード信号に包含されているので、何時、上記拡張コー
ド信号を無効にすべきかが分かる。
プレクサ317がインバータ315からの入力を受理す
るようにこのマルチプレクサ317を指揮し、レジスタ
321が上記再生オーディオ信号をロードするようにこ
のレジスタ321を動作状態にする。次いで、制御シー
ケンサ311は圧縮オーディオ信号レジスタ301中の
上記ハフマン・コード信号を復号する処理を新規に開始
する。
及びその方法は、従来技術に関連していた多くのコスト
及び制約を回避しつつ信号を圧縮する方法及び装置を提
供する効果が有り、また、不便で大きなコード表の必要
としない圧縮を行なうことができる効果が有る。
は、発明の容易なる理解のためのもので、その範囲を制
限するように理解されるべきものではない。
システムを示す図である。
を示す図である。
示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 一組の入力信号(260)に基づき該一
組の入力信号を圧縮して一組の出力信号を生成する信号
生成装置において、 a.部分的に前記一組の入力信号を表す可変長トレーラ
である第1信号セット(263)と、 b.前記第1信号セット中の信号の個数を表すととも
に、部分的に前記一組の入力信号を表す可変長ヘッダで
ある第2信号セット(262)と、 c.前記可変長トレーラ信号のセットと前記可変長ヘッ
ダ信号のセットが生成されたかどうかを示す可変長の第
3信号セット(261)と、 を形成する手段(104)と、 前記第1信号セット、前記第2信号セットおよび前記第
3信号セットに基づいて、前記一組の出力信号を発生す
る手段(104)と、 を有することを特徴とする信号生成装置。 - 【請求項2】 前記一組の入力信号(260)は極性を
有し、前記第3信号セット(261)はさらに前記一組
の入力信号の極性を表すことを特徴とする請求項1に記
載の装置。 - 【請求項3】 前記第3信号セット(261)は、部分
的に前記一組の入力信号(260)の絶対値を表すこと
を特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記第1信号セット(263)、前記第
2信号セット(262)および前記第3信号セット(2
61)の組合せは、一意的に復号可能であることを特徴
とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 前記一組の入力信号(260)の絶対値
に基づいて一組の絶対値信号(264)を形成する絶対
値信号形成手段(203)と、 前記一組の絶対値信号から所定の量を減算する減算手段
(205)と、 をさらに有し、前記絶対値信号形成手段および前記減算
手段を用いて前記第1信号セット(263)および前記
第2信号セット(262)を形成することを特徴とする
請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 一組の入力信号に基づき該一組の入力信
号を圧縮して一組の出力信号を生成する信号生成方法に
おいて、 a.部分的に前記一組の入力信号を表す可変長トレーラ
である第1信号セット(263)と、 b.前記第1信号セット中の信号の個数を表すととも
に、部分的に前記一組の入力信号を表す可変長ヘッダで
ある第2信号セット(262)と、 c.前記可変長トレーラ信号のセットと前記可変長ヘッ
ダ信号のセットが生成されたかどうかを示す可変長の第
3信号セット(261)と、 を形成するステップと、 前記第1信号セット、前記第2信号セットおよび前記第
3信号セットに基づいて、前記一組の出力信号を発生す
るステップと、 を有することを特徴とする信号生成方法。 - 【請求項7】 前記一組の入力信号(260)は極性を
有し、前記第3信号セット(261)はさらに前記一組
の入力信号の極性を表すことを特徴とする請求項6に記
載の方法。 - 【請求項8】 前記第3信号セット(261)は、部分
的に前記一組の入力信号(260)の絶対値を表すこと
を特徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 前記第1信号セット(263)、前記第
2信号セット(262)および前記第3信号セット(2
61)の組合せは、一意的に復号可能であることを特徴
とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項10】 前記一組の入力信号(260)の絶対
値に基づいて一組の絶対値信号(264)を形成する絶
対値信号形成ステップと、 前記一組の絶対値信号から所定の量を減算する減算ステ
ップと、 をさらに有し、前記絶対値信号形成ステップおよび前記
減算ステップにより前記第1信号セット(263)およ
び前記第2信号セット(262)を形成することを特徴
とする請求項6に記載の方法。
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