JP3208001B2 - 副バンドコーディングシステムの信号処理装置 - Google Patents
副バンドコーディングシステムの信号処理装置Info
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Description
ステムに係り、特にディジタルオーディオシステムの副
バンドコーディングシステムの信号処理装置に関する。
一般的な副バンドコーディングシステム(Universal Su
bband Coding System;USCS)のエンコーディングブ
ロックを示すものである。図1において、前記副バンド
コーディングシステムのエンコーディングブロックはス
ケールサンプル発生手段10、量子化手段11、スケー
ルファクタ発生手段12およびフォーマッタ13より構
成されている。
テムのエンコーディング動作を説明すれば次の通りであ
る。一つのフレーム信号は各副バンドが12サンプルな
ので384副バンドサンプルを情報として伝送する。各
副バンドで12サンプル中最も高い値を有するサンプル
はその副バンドに対するスケールファクタを決定するた
めに用いられる。その時、そのサンプルはそれらが最も
高い値に対し正規化されるようにするためにそのスケー
ルファクタによりスケールされる。
割当情報テーブルを提供する。この割当情報テーブルは
様々の方法で発生することができる。一番簡単な方法は
入力が固定する割当情報テーブルを使用することであ
る。しかしながら、情報はフレーム毎に変更されること
になる。次に、サンプルを量子化する。量子化器はサン
プルビットの数を割当情報テーブルの数ほど減少する。
えられ全ての情報はフォーマットされる。図2はフィリ
ップス社により公開された一般的な副バンドコーディン
グシステムのデコーディングブロックを示すものであ
る。図2において、前記副バンドコーディングシステム
のデコーディングブロックはディフォーマッタ20、割
当情報貯蔵メモリ21、スケールファクタ発生手段2
2、量子化復元手段23、乗算手段24、デコーダ制御
手段25、乗算ファクタ発生手段26およびデマルチプ
レクサ27より構成されている。
テムのデコーディング動作を説明すれば次の通りであ
る。デコーディング過程は同一の方法で遂行される。基
本的な情報はスケールファクタと副バンドサンプルで遂
行され全ての他の情報は正確にデコードされるようにす
るために含まれるだけである。
して反復して遂行される。同期情報およびシステム情報
の受信後に割当情報はスケールファクタアレーを正確に
貯蔵するために用いられる。スケールファクタアレーは
32行の二つの列と6ビットを有するアレーである。各
列は出力チャネルの一つに対応し、各行は32副バンド
の一つに対応する。受信されたスケールファクタはこの
アレーに貯蔵される。伝送されないスケールファクタの
位置は副バンドに対する出力サンプルが全て“0”だと
いうことを指す1111111になる。
ードで二つのチャネルに対するスケールファクタが二つ
のアレーの列に貯蔵される。モノラルモードでは同じス
ケールファクタが二つのアレーの列に貯蔵される。スケ
ールファクタは固定されたテーブル内でインデックスと
して使用される。このテーブルはそれらが連合変形で送
られる前に副バンドサンプルと乗じられるべき乗算ファ
クタを含む。このようなスケールファクタはエンコーデ
ィング動作とデコーディング動作の双方に使用される。
グシステムにおいてエンコーディングブロックとデコー
ディングブロックとは互いに分離されておりその構成が
複雑であった。
一般的な副バンドコーディングシステムのエンコーディ
ングブロックとデコーディングブロックとを一つのブロ
ックに構成し回路構成の簡単な副バンドコーディングシ
ステムの信号処理装置を提供することである。
るために本発明の副バンドコーディングシステムの信号
処理装置における符号化および復号化システムはエンコ
ーディングの際にサンプルデータ、割当情報、同期情報
およびシステム情報を受信し適した形に変形して出力す
る選択手段と、前記選択手段から受信された各種データ
を一時的に貯蔵するための貯蔵手段と、符号化されてい
ないサンプルデータをスケーリング、量子化したり符号
化されたデータを非量子化、ディスケーリングするため
の演算手段と、エンコーディングの時に演算されたデー
タと前記演算手段に入力された割当情報、システム情報
を一般的な副バンドコーディングシステムのフレームフ
ォーマットに合わせて符号化されたデータを出力した
り、デコーディングの時には符号化されたデータを受入
れ再びシステム情報、割当情報および演算されたデータ
に分類する分類手段と、前記選択、貯蔵、演算および分
類手段のエンコーディングとデコーディング動作を制御
するための制御信号を発生するための制御信号発生手段
を具備したことを特徴とする。
を持たず一つの構成をもつようになるため回路構成が簡
単である。
ーディングシステムの信号処理装置を説明する前に、一
般的なエンコーディングとデコーディング過程を説明す
れば次の通りである。一般的なミュージカム(MUSICAM;
Masked Patterned Adapted Universal Subband Integ
rated Coding And Multiplexing )により公開されたエ
ンコーディングとデコーディング方法は次の通りであ
る。
対値|Smax |を求め、SFi を求める。ここで、Sは
サンプルデータ、S′はエンコーディングされたデー
タ、SFi はスケールファクタインデックスを示す。 S′=S/(|Smax |)2dB =S/SFi …(1) 前記式(1)の両辺のログをとって前記式(1)の値をデシ
ベルdB値に変換させる。
ておいたのでSをS(dB)値に変換させれば演算によ
りS′(dB)値が求められる。 S′(dB)にアンチログをとってS′を求める。 次の式によりS′を量子化すればS″となる。
化する。ここで、係数A、Bの値を二進数に表現すれ
ば、係数A、Bは符号ビットが二進数で表現されたもの
の中のいずれか一つを求め符号ビットのみ反転させ乗算
器と加算器にデータを入れて処理すればS″が求められ
る。
ビットを最上位ビットMSBからとると量子化過程が完
了する。 前記段階で求めたスケールファクタインデックス、割
当情報、量子化されたデータとシステム情報を一般的な
副バンドコーディングシステムのフレームフォーマット
に合わせて32ビットずつデータを出力する。
の通りである。 符号化されたデータを受信し量子化されたデータS″
を非量子化する。非量子化する演算は次の式により遂行
される。 S′=C(S″+D) …(4) =(1+K)(S″+D) …(5) =(S″+D)+K(S″+D) …(6) 但し、C、D、Kは係数であり、ここで、C=1+Kで
ある。非量子化係数表はDとKの二進表現と係数値を表
す。
び変換させるためにディスケーリングする。エンコーデ
ィング過程でスケーリングの時にSFi で割ったのでデ
ィスケーリングの時にSFi で乗ずると良い。 即ち、S=S′・SFi …(7) 前記式(7)にログを適用しdB値に変化させれば次の通
りである。
ケールファクタインデックス値をdB値に変化させれば
整数形のdB値が求められる。足し算により得られた
(図1参照)S(dB)値にアンチログをとって元のS
値を求めるとディスケーリング動作が完了する。
Sをエンコーディング時に入ったデータ順序のように出
力させる。 前記エンコーディングとデコーディング過程を遂行する
ための本発明の副バンドコーディングシステムの信号処
理装置を説明すれば次の通りである。図3は本発明の副
バンドコーディングシステムの信号処理装置における符
号化および復号化システムのブロック図である。
いるマルチプレクサ100、貯蔵手段101、演算手段
103、フォーマッタ/ディフォーマッタ102および
各構成部分を制御するために連結された制御手段104
より構成されている。図3のシステムの構成の特徴は従
来のシステムの構成とは異なりエンコーディングとデコ
ーディングを遂行するための回路構成を別に置くことな
く一つのシステムに具現したことである。
ある。マルチプレクサ100はエンコーディング動作を
遂行するために各種のデータ、即ちサンプルデータ、割
当情報、同期情報およびシステム情報を受信し好適な形
に変形し他のブロックにこの変形されたデータを出力す
る機能を遂行する。貯蔵手段101は前記マルチプレク
サ100から受信された各種のデータを一時的に貯蔵す
るために使用し、貯蔵する理由は次の通りである。
プルを貯蔵しているべきである。これによりサンプルデ
ータをスケーリング、量子化する時円滑なデータの流れ
を確保しデータの損失を防ぐ。 割当情報とスケールファクタインデックス値を貯蔵す
る機能を遂行する。演算手段103はサンプルデータを
スケーリング、量子化したり符号化されたデータを非量
子化、ディスケーリングするために掛け算、足し算、引
き算、シフトレジスタ、比較器等を含んで構成されてい
る。
演算されたデータと前記演算手段103に入力された割
当情報、システム情報を一般的な副バンドコーディング
システムのフレームフォーマットに合わせて符号化され
たデータを出力したり又は符号化されたデータを受入れ
再びシステム情報、割当情報および演算されたデータに
分類する機能を遂行する。
号化するか復号化するかを決定し必要な機能に合う制御
信号を発生し外部マイクロプロセッサと共に連結して構
成されることもある。図4は図3に示したマルチプレク
サの実施例のブロック図である。図4において、前記制
御手段104からのイネーブル信号に応答し割当情報を
入力するレジスタ110、前記イネーブル信号に応答し
12個のサンプルデータを直列に受信しそのサンプルデ
ータを並列に出力するための直列並列レジスタ111、
前記イネーブル信号に応答し前記直列並列レジスタ11
1の並列の出力信号を入力しその信号を直列に出力する
ための並列直列レジスタ112、前記イネーブル信号に
応答し同期情報およびシステム情報を受信するためのレ
ジスタ113より構成されている。
たり12個のサンプルを受け入れる。前記マルチプレク
サ100により出力される情報はバスを通じて貯蔵手段
101、フォーマッタ/ディフォーマッタ102、演算
手段103に出力される。図5は図3に示した演算手段
のブロック図である。図5に示すように、演算手段は最
大絶対値計算手段200、ログ手段201、整数化手段
202、アンチログ手段203、係数(A、B、D、
K)発生手段204、乗算手段205、加算手段20
6、バッファ207および信号伝送のためのバス1、バ
ス2で構成されている。
動作を説明すれば次の通りである。最大絶対値計算手段
200は12個のサンプルデータ中で最大絶対値|S
max |を計算する。ログ手段201は前記最大絶対値計
算手段200から出力された最大絶対値|Smax |を入
力しSFi (dB)を求める。整数化手段202はSF
i (dB)値を入力しSFi (Scale Factor index)値
を求める。即ち、整数化手段202はSFi (dB)に
当たるインデックスが内蔵されている。ログ手段201
は各サンプルデータを入力させS(dB)値を求める。
加算手段206は式(2)の演算を遂行しS′(dB)値
を求める。アンチログ手段203はS′(dB)値を入
力しS′を求める。乗算手段205、加算手段206お
よび係数発生手段204は式(3)の演算を遂行しS′を
量子化させた値であるS″を求める。バッファ207は
S″値を貯蔵し、割当情報に当たるビットを最上位ビッ
トからとってS″を出力する。
作を説明すれば次の通りである。バッファ207はS″
値を貯蔵する。乗算手段205、加算手段206および
係数発生手段204は式(4)の演算を遂行しS″値を利
用しS′値を求める。ログ手段201はS′値を入力し
S′(dB)値を求める。整数化手段202はSFi値
を入力しSFi (dB)値を求める。加算手段206は
S′(dB)とSFi(dB)を加算する。アンチログ
手段203はS(dB)を入力してSを求める。
ディングとデコーディング過程を全て遂行できる。図6
は図5に示した最大絶対値計算手段のブロック図であ
る。図6において、サンプルデータSを入力しその絶対
値を計算するための絶対値計算手段300、クロック信
号に応答し前記絶対値計算手段300の出力信号を貯蔵
して出力するためのレジスタ301、前記レジスタ30
1の出力信号と以前の最大絶対値を入力して比較し前記
レジスタ301の出力信号が前記以前の最大絶対値より
大きい場合にフラグ信号を発生するための比較手段30
2、前記比較手段302の出力信号に応答し前記レジス
タ301の出力信号を貯蔵し現在の最大絶対値を発生す
るためのレジスタ303より構成されている。前記のよ
うな構成を有する最大絶対値計算手段はそこに入力され
るサンプルデータの最大絶対値を出力する。
力する過程を説明するための動作流れ図である。図7に
おいて、最大絶対値|Smax |のログ値を計算しdB値
に変換しdBR値を求めるステップ50A、前記ステッ
プ50Aで求められたdBR値に整数値をとってdBI
値を求めるステップ50B、前記ステップ50Bで求め
られたdBI値が−118dBより小さいかを判断する
ステップ50C、前記ステップ50CでdBI値が−1
18dBより大きい場合、dB値を−118dBとして
とるステップ50D、前記ステップ50CでdBI値が
−118dBより小さい場合に対してdBI値が偶数な
らdBI値に2を加えdBI値が奇数なら1を加えるス
テップ50E、前記ステップ50Dとステップ50E遂
行後に最終的に計算された値のdB値に当たるインデッ
クス値として出力するステップ50Fよりなる。このよ
うに動作を遂行し最大絶対値|Smax |のdB値が計算
される。前記dB値は+6と−118の間の値であり、
その算出値は2値である。
より遂行され得る。本発明の理解を助けるために例示的
な数値を挙げて説明すれば次の通りである。先ず、エン
コーディング過程を説明する。もし、12サンプル中で
最大絶対値|Smax |は0.480000000であり
サンプルデータ中で一つの値が0.375000000
とすれば、 前記最大絶対値をdB値に変換させ信号dBR値を求
めこの値を整数化し信号dBIを出力する。スケールフ
ァクタインデックスを求める動作を図7に示し、図11
に示した表を利用して求めると、 dBR=−6.3752 dBI=−7 奇数なので+1をすれば、dB=−6、即ちインデック
スは−6となる。
1の間の値で正規化しなければならない。 S(dB)=−8.5194 S(dB)−SFi (dB)=−8.5194−(−6) =−2.5194 S′=0.7482、即ちスケーリング値は0.748
2となる。
利用して遂行する。量子化係数q=4の場合にA値は
0.9375でありB値は−0.0625なので、 S″=0.9347×0.7482−0.0625 =0.6390 0.6390を二進数で表現すれば0.1010001
11となる。qは4なので最上位ビットから4ビットの
みとるとS″=0.625となる。デコーディング過程
を説明すれば次の通りである。
0に示した表を利用しD値とK値を求めて演算を遂行す
る。 S″=0.625 S′=(S″+D)+K(S″+D) qは4の場合にD値は0.125であり、K値は0.0
66666667なので、 S′=( 0.625+ 0.125)+ 0.066666667( 0.625+ 0.125) = 0.75 + 0.05 = 0.8 スケーリングを遂行する。ディスケーリングもスケー
リングと同様に図11に示した表を利用しディスケーリ
ングが遂行される。
プルデータ0.370とデコーディングされた値0.4
は略近似した値であることがわかり前記のような動作を
遂行し、副バンドコーディングシステムのエンコーディ
ングとデコーディングが遂行される。
ステムの信号処理装置はエンコーディングとデコーディ
ングが別の構成を持たず一つの構成を持つことから回路
構成が簡単である。
のデータエンコーディングを遂行するためのエンコーデ
ィング回路のブロック図である。
のデータデコーディングを遂行するためのデコーディン
グ回路のブロック図である。
ムのデータエンコーディングとデコーディングを遂行す
るための回路のブロック図である。
ック図である。
である。
ブロック図である。
示す動作タイミング図である。
す図である。
段) 103 演算手段 104 制御信号発生手段 110 レジスタ(第1貯蔵手段) 111 直列並列レジスタ 112 並列直列レジスタ 113 レジスタ(第2貯蔵手段) 200 最大絶対値計算手段 201 ログ手段 203 アンチログ手段 204 係数発生手段 205 乗算手段 206 加算手段(第1加算手段、第2加算手段) 207 バッファ(第1バッファ手段、第2バッファ
手段) 300 絶対値計算手段 301 レジスタ(第1レジスタ) 302 比較手段 303 レジスタ(第2レジスタ)
Claims (4)
- 【請求項1】 エンコーディングの際にサンプルデー
タ、割当情報、同期情報およびシステム情報を受信し適
した形に変形して出力する選択手段と、 前記選択手段から受信された各種データを一時的に貯蔵
するための貯蔵手段と、 符号化されていないサンプルデータをスケーリングした
後に量子化し、または符号化されたデータを非量子化し
た後にディスケーリングするための演算手段と、 エンコーディングの時に演算されたデータ、前記演算手
段に入力された割当情報およびシステム情報を一般的な
副バンドコーディングシステムのフレームフォーマット
に合わせて符号化されたデータを出力したり、デコーデ
ィングの時には符号化されたデータを受入れ再びシステ
ム情報、割当情報および演算されたデータに分類する分
類手段と、 前記選択、貯蔵、演算および分類手段のエンコーディン
グとデコーディング動作を制御するための制御信号を発
生するための制御信号発生手段を具備したことを特徴と
する副バンドコーディングシステムの信号処理装置。 - 【請求項2】 前記選択手段はイネーブル信号に応答し
入力された割当情報を貯蔵する第1貯蔵手段と、 前記イネーブル信号に応答し12個のサンプルデータを
直列に受信し前記データを並列に出力するための直列並
列レジスタと、 前記イネーブル信号に応答し前記直列並列レジスタの並
列出力データを受信し前記データを直列に出力するため
の並列直列レジスタと、 前記イネーブル信号に応答し同期情報およびシステム情
報を受信するための第2貯蔵手段を具備し各副バンド当
たり12個のサンプルを出力することを特徴とする請求
項1記載の副バンドコーディングシステムの信号処理装
置。 - 【請求項3】 前記演算手段はサンプルデータを一時的
に貯蔵しデコーディングされた値を出力するための第1
バッファ手段と、 エンコーディングとデコーディングを遂行する場合に所
定数のサンプルデータを受信し前記所定数のサンプルデ
ータ中の最大絶対値を求めるための最大絶対値計算手段
と、 エンコーディングの時には前記最大絶対値とサンプルデ
ータのログ値を求めて出力し、デコーディングの時には
前記最大絶対値と非量子化されたサンプルデータのログ
値を求めて出力するためのログ手段と、 前記ログ手段の出力信号である最大絶対値のログ値とサ
ンプルデータのログ値にそれぞれ当たるデシベル値の整
数値が奇数なら1を加え、偶数なら2を加えた結果を受
信し、エンコーディング時には減算を遂行し、デコーデ
ィング時には加算を遂行し加算された信号をデコーディ
ングされた信号として前記第1バッファ手段に出力する
ための第1加算手段と、 エンコーディング時には前記加算手段により出力された
結果のアンチログをとるためのアンチログ手段と、 量子化係数値に当たるエンコーディング時必要な第1、
第2係数値とデコーディング時必要な第3、第4係数値
を発生するための係数発生手段と、 エンコーディング時には前記アンチログ手段により出力
されたアンチログ値と前記第1係数値を乗じその結果を
出力し、デコーディング時には前記第2係数値に1を加
えた信号と符号化された信号に前記第3係数値を加えた
結果を乗じた前記非量子化サンプルデータを出力するた
めの乗算手段と、 エンコーディングの時には前記乗算手段の出力信号と前
記第2係数値を加え符号化された信号を出力しデコーデ
ィングの時には前記符号化された信号に前記第3係数値
を加えその結果を出力するための第2加算手段と、 前記第2加算手段により出力された結果を一時的に貯蔵
し前記第2加算手段に前記結果を出力するための第2バ
ッファ手段を具備したことを特徴とする請求項1記載の
副バンドコーディングシステムの信号処理装置。 - 【請求項4】 前記最大絶対値計算手段は前記サンプル
データを受信し現在サンプルの絶対値を計算し前記絶対
値を出力するための絶対値計算手段と、 印加されたクロック信号に応答し前記絶対値計算手段に
より出力された現在の絶対値を貯蔵して出力するための
第1レジスタと、 前記第1レジスタにより出力された現在の絶対値と以前
に発生した最大絶対値を受信し現在の絶対値と以前の最
大絶対値を比べ現在の絶対値が前記以前の絶対値より大
きい場合に信号を発生するための比較手段と、 前記比較手段の出力信号に応答し前記第1レジスタから
出力された現在の絶対値を貯蔵し現在の最大絶対値を発
生するための第2レジスタを具備したことを特徴とする
請求項3記載の副バンドコーディングシステムの信号処
理装置。
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