JP3276370B2 - Ｎ個の信号源からの信号の同時伝送方法 - Google Patents

Ｎ個の信号源からの信号の同時伝送方法

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JP3276370B2 JP50808893A JP50808893A JP3276370B2 JP 3276370 B2 JP3276370 B2 JP 3276370B2 JP 50808893 A JP50808893 A JP 50808893A JP 50808893 A JP50808893 A JP 50808893A JP 3276370 B2 JP3276370 B2 JP 3276370B2
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  • Stereophonic System (AREA)
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  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Stereo-Broadcasting Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送
チャンネルを経て信号を同時伝送する方法に関する。
従来の技術 個々の（時間）信号がブロックに分けられ、そしてそ
のブロックが、変換又はフィルタリングによってスペク
トル係数に変換され、該スペクトル係数がその部分につ
きデータ整理プロセスを受けるか又はデータ整理によっ
て各々コード化される方法が公知である。例えば、スタ
ジオ技術に関するユルクフペルト（Joerg Houpert）に
よる概説記事「知覚音声符号化（Perceptual Audio−Co
ding）」か、エルラート（Elrad）のステファニーレン
ナー（Stefanie Renner）による記事「データ・ダイエ
ット、すなわちディジタル化した音声信号におけるデー
タ整理（Daten−Diaet,Datenreduktion bei digitalisi
erten Audio−Signalen）」（1991年）が挙げられる。
これらの概説記事及びPCT公開番号WO第88/01811号を、
本願に明確に記載されていないすべての用語及び方法ス
テップ説明のため特に引用した。
多くの場合に、多数の信号源からの信号を同時に対応
する数の伝送チャンネルを経て伝送する必要がある。そ
のための最も簡単な例として、２つの伝送チャンネルを
介してのステレオ信号の伝送が挙げられる。
Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送チャンネル
を経て信号を伝送する場合、伝送チャンネルの大きさ決
定の問題がある。
伝送チャンネルが「最大供給ビット量」を伝送できる
ように、個々の伝送チャンネルの大きさをそれぞれ決定
すれば、「概して」比較的多くの伝送能力が未利用のま
まとなる。
多数の信号源からこれに対応する数の伝送チャンネル
を経て信号を伝送する場合に、伝送チャンネルを単に
「平均容量」のためにのみ設計し、そして個々のチャン
ネル上の短期に増加した容量を他のチャンネルからの割
当てによって補うことは、ディジタル電話技術から公知
である。その場合に、割当ては専ら信号統計表により行
なわれる。
従来技術に関しては、下記の文献を参照した。すなわ
ちH.ゲルハウザー博士（Dr.H.Gerhaeuser）の「予報制
御ワード分類によるディジタル言語補間法（eindigital
es Sprachinterpolationsverfahren mit praediktionsg
esteuerter Wortaufteilung）」（1980年）、R.ヴオイ
トヴィック（Woitowitc）の「瞬間優先割当による言語
補間法（ein digitales Sprachinterpolationsverfahre
n mit momentaner Prioritaetszuteilung）」（1977
年）あるいは、G.G.クラーネルブッヒヤー（Klahnenbuc
her）の「ブロック式優先割当てによるディジタル言語
補間法（ein digitales Sprachinterpolationsverfahre
n mitblockweiser Prioritaetszuteilung」（1978年）
を参照した。
対応する数の伝送チャンネルを介して多数の信号を伝
送する際に、変動する伝送量を均衡させるための通常の
ディジタル電話技術の方法では、伝送すべきディジタル
信号が例えば所謂OCF法によって前もってデータ整理を
受けている場合、良い結果を生じないことが知られてい
る。本発明はかかる問題点を解決するためのものであ
る。
発明の説明 本発明の目的は、Ｎ個の信号源から、これに対応する
数の伝送チャンネルを経て信号を同時伝送するための方
法であって、該伝送チャンネルは、信号伝送能力におけ
る知覚しうる損失、例えば聴覚に感じられる損失をもた
らすことなく、単に「平均伝送量」のためにのみ大きさ
を決められており、「データ整理」した信号が該伝送チ
ャンネルを経て伝送される方法を提供することを目的と
する。
本発明のこの目的の達成手段が請求項１に記載されて
いる。本発明の改良が従属項の主題である。
本発明は、Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送
チャンネルを経て信号が同時送信されている間、変動す
る伝送量の均衡をとる場合に、統計的観点から個別信号
の割当てを行なうのではなく、むしろ、データ整理のた
めに信号を符号化する処理工程において、適切な手段に
よって変動する伝送量を均衡させる、という思想に基づ
いている。
この発明の基本思想を図面に記された実施例により詳
述する。
図１は、本発明による方法説明のためのブロック図で
ある。
図2aおよび図2bは本発明における信号の構成を示して
いる図である。
本発明による方法では、個々の信号は、ブロックに分
けられ、そしてそれ等のブロックは変換又はフィルタリ
ングによってスペクトル係数に変換される。変動する伝
送量を均衡させるため、個々の信号に属するブロック
は、セクションに分けられ、そしてすべての信号のそれ
ぞれの現在のセクションは同時に処理される。これは、
図１中の対応する「機能ブロック」によって図示されて
いる。
知覚特定モデル、例えば伝送する音声信号が音響心理
モデルである場合には、各セクションについての許容し
うる損失が決定され、これに基づき、現在必要とされて
いる全伝送能力容量が計算される。かかる全伝送能力の
計算、すなわち必要とされているビット数の計算は、全
ブロックで同時になされる。現在使用可能な全伝送能力
と、現在必要とされている全伝送能力とから、各個別信
号について、現在使用可能な最大伝送能力に対する割当
てが計算される。各信号に割当てられる「ビット数」に
よって、個別信号の符号化がなされ、そして、この個別
信号の伝送が行われる。最も簡単な場合においては、個
別に必要とされた伝送能力の均一化又は平均化はチャン
ネル間においてのみ行われる。
請求項２に記載された改良では、伝送能力の保存場
所、すなわち所謂ビット格納部があり、それから、必要
とされた全伝送能力が、使用可能な平均的伝送能力を超
えた場合に、伝送能力の他のチャンネルへの割当てが行
なわれる。
このビット格納部は、必要とされた伝送能力が使用可
能な伝送能力よりも小さいときはいつでもビットが充満
している（請求項３）。
いずれの場合も、ビット格納部が大きくなりすぎるの
を防止するため、個々のチャンネルの伝送能力が使用可
能な伝送能力よりもはるかに小さい場合には、個々のチ
ャンネル間でのビットの強制割当てが行なわれることが
必要である（請求項４）。この強制割当ては、平均容量
よりも大きい容量を知らせたチャンネルに対してのみ信
号源毎に行なわれるのが望ましい。平均容量よりもかな
り大きな容量は、普通の信号よりもこれ等の信号の符号
化がかなり難しいことを意味している。
いずれの場合も、請求項９によれば、全ブロックは、
信号源からの別々にコード化した全ての信号から形成さ
れることが望ましい。この全ブロックは、信号の分割が
決定されうる情報を含む固定領域と、符号化した信号を
受容するフレキシブルな長さの多数の領域とからなる。
これが第２図ａに図示されている。
更に、同一の入力信号が認識され、適切な伝送フォー
マットにより一度だけ伝送されることによって、伝送能
力の節約が達成できる（請求項６）。このことは、第２
図ｂに図示されている。
いずれの場合も、現在必要とされる伝送能力を正確に
決定もしくは単に推定することが可能である（請求項７
及び８）。
更に、本発明による方法は、かなりの程度併行して実
施することが可能である。そのためには、請求項11によ
れば、個々の信号の符号化は、すでに、各信号について
の伝送チャンネルの割当て計算中に行なわれるのが好都
合である。
本発明による基本概念の他の好適な実施形態が請求項
11に記載されている。
必要な伝送能力が、使用可能な伝送能力を超え、かつ
ビット格納部からの割当てが起こらない場合、要求され
ている伝送能力が使用可能な伝送能力を超えないように
全信号についての許容損失値を上げることが可能である
（請求項11）。
下記に音声信号に対する動作方法の数値例が記載され
ている。尚、本発明の基本思想においては、音声信号に
限定されるのではなく、むしろ映像信号あるいは知覚特
定の評価を受ける他の信号も同様に処理されうるもので
あることは勿論である。
音声信号の可能な動作方法の例は以下の通りである。
ｙ（ｔ）が音声信号のサンプリング値であると仮定す
る。
１） 音声信号ｙは、公知の方法で、サンプリング値
（ｙ（ｔ））に分解されディジタル化される。ディジタ
ル化したサンプリング値は長さ2nのブロックに分解さ
れ、選択された実施例では、ｎ個のオーバーラップを有
するオーバーラップ・ブロックである。
ｘ（k,b）＝ｙ（ｂ＊ｎ＋ｋ） ここで、ｋ＝0..2n（ｂブロックナンバー） ２） 長さｎの各ブロックは、変換、例えば高速フーリ
エ変換あるいはコサイン変換によってスペクトル係数に
変換される。
ｘ（j,b）＝SUM（１ ＝0..2n;x（1,b）・ｆ（１）・cos（pi・（21＋１ ＋ｎ）（2j＋１）／（4n））ここでｊ＝0..n またｆ(１)=sqrt(２)・sin(pi・(１+0.5)／(2n)) ３） ブロックの各々は、セクションに分割され、そし
て各セクションに対するエネルギー密度が計算される。
Ｅ（1,b）＝（SUM（ｋ＝ａ（ｉ）＋1..a（ｉ＋１ Ｘ（k,b）^2））／（ａ（ｉ＋１） −ａ（ｉ））ここでｉ＝1..c, この場合に、係数ａ（ｉ）は下記の表１から引用し
た。
４） 各々のセクションについて、適切な心理音響モデ
ルによって（これに関しては前述の文献を参照のこと）
許容損失が計算された。許容損失からバンド間のマスキ
ングが得られる。
Ｔ(i,b)＝MAX(ｋ＝1..i−1;E(k,b)・ｚ(ｉ−ｋ)) バンドのマスキングは次の式で表わされる。
ｓ（i,b）＝max（Ｅ（i,b）・ｅ（ｉ）,T（i,b）） また、ブロック間のマスキングは次の式で表わされ
る。
ss（i,b）＝max（ｓ（i,b−１）/16,s（i,b）） 次に、各ブロックについて、必要なビット数の計算が
行なわれる。
５） ブロックについての必要なビット数の計算 ６） OCF（フウフマン符号化）の場合のような符号化
について ｐ＝p0＋SUM（ｉ＝1..C;（ａ（ｉ＋１） −ａ（ｉ）・（ｓ（i,b）/ss（i,b）））ｂ） PCM符号化について（SNR＝6dB/ビット） 各セクションについて、目盛係数およびサンプリング
値当りのビット数が追加の情報として伝送される。
ｐ=p0+SUM(ｉ=1..c;(ａ(ｉ+１))・10/6・log(Ｅ(i,b)/ss(i,b))) 下記に表の形で、個々の数値および定数について有効
な値が示されている。
ｎ＝512 ｃ＝23 p0−1200 OCFについて（ブロック当り平均ビット
数） p0＝345 PCMについて（目盛係数:10ビット／セクシ
ョン：量子化段階数の符号化:5ビット／セクション） これに続いて、個々の信号へのビット数の割当てが行
なわれる。このためＫ個の入力信号の符号化ｋ（ｋ）−
ビットが要求され、一方使用可能なビット数がpsollで
あると仮定する。
psum＝SUM（ｐ（ｋ）） ここで場合分けが必要である。
１） psum＝psollのとき 各信号は要求されたビット数を受け取る。
すなわち、ｚ（ｋ）＝Ｐ（ｋ） ２） psum＜psollのとき 各信号は、要求されたビット数以上を受け取る。
ｚ（ｋ）＝（psoll/psum）・ｐ（ｋ） 例えば、Ｋ＝2,psoll＝1600,p（１）＝540,p（２）＝
660,psum＝1200 ｚ（１）＝1600/1200・540＝720（180ビット以上） ｚ（２）＝1600/1200・660＝880（220ビット以上） ３） psoll＞psumのとき 各信号は要求されたビット数以下を受け取る。
ａ） OCFについて： ｚ（ｋ）＝（psoll/psum）・ｐ（ｋ） ｂ） PCMについて： 各信号について、最小ビット数はその場合下記を下回
ってはいけない。
ｚ（ｋ）＝p0＋（（psoll−Ｋ・p0））・（ｐ（ｋ）
−p0） 例えば、Ｋ＝2,psoll＝1600,p0＝500,p（１）＝600p
（２）＝1200 このとき、psum＝1800 ｚ(１)=500+(1600-２・500)／(1800-２・500)・(600-500)=575 (25ビット以下) ｚ(２)=500+(1600-２・500)／(1800-２・500)・(1200-500)=1025 (175ビット以
下) 許容損失を修正するため、各信号についてｐビットが
要求されているが割当てがｚビットである場合、下記の
場合分けが必要である。
１） 割当てられたビット数が要求されたビット数に等
しい場合： 修正は必要がない。
２） 要求されたよりも多くのビットが割当てられた場
合： OCFについて： 修正は必要がない。
PCMについて： 各セクションの量子化に使用できる数は（ｚ−ｐ）/5
12だけ増加される。
３） 要求されたよりも少ないビットが割当てられた場
合： OCFについて： ss(i,b)=ｓ(i,b)+(ｚ-p0)／(ｐ-o0・(ss(i,b)-ｓ(i,
b)) ここで、ｐ＞p0 ss（i,b）＝ｓ（i,b） ここで、ｐ＜＝p0 PCMについて： 各セクションにおいて、量子化に使用可能なビット数
は（ｚ−ｐ）/512だけ増加される。
PCMの場合、ATW当りのビットを整数の概数にすること
が必要である。これを行なうため最初にすべてのビット
/ATWは次の最も低い整数に切捨てられ、そしてそれから
得られたビット合計が決定される。
まだ使用可能なビットがある場合、最も低いバンドか
ら始まり、使用可能なビット数に達するまでの各バンド
について、最初の見積り実行において、もう１ビット/A
TWが使用可能な状態におかれる。
例： 104ビットが使用可能である。セクション： １ ２ ３ ４ 幅： ４ ６ ８ 12ビット/ATW: 4.2 5.2 3.4 2.4 概数化： ４ ５ ３ ２＊幅： 16 30 24 24 なお割当て可能:10ビット ＋１ ＋１結果: ５ ６ ３ ２ 以上、本発明について好適な実施例を用いて説明し
た。包括的な発明概念の中で、種々の変形が可能である
ことは勿論である。
すなわち、使用中のビットを充填しつつ固定された全
ブロック長を採用することも可能であり、また、まだ終
了していない符号器への転送も採用しうる。
更に、最大ブロック長を規定したうえで時間平均化を
行なう、フレキシブルブロック長を採用することも可能
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲアホイザー ハインツ ドイツ連邦共和国 デー−91344 ヴァ イシェンフェルドゥ サウゲンドルフ 17 (72)発明者 サイツェル ディータ ドイツ連邦共和国 デー−91054 エア ランゲン フンボルドゥシュトラーセ 14 (72)発明者 シュポーラ トマス ドイツ連邦共和国 デー−90766 フア ットゥ ヴィルヘルムズハーフェネル シュトラーセ 29 (56)参考文献 特開 平３−121624（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−23347（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−200730（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ, Ｖｏｌ．33，Ｎｏ．10，ｐ．1100−1108 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 3/00 - 3/26

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｎ個の信号源から対応する数の通信チャン
    ネルを経て信号の同時送信を行なう方法であって、 個別信号はブロックに分割され、該ブロックは変換又は
    フィルタリングによってスペクトラル係数に変換され、
    該スペクトラル係数はデータ整理を受ける方法におい
    て、該個別信号に属するブロックがセクションに分けら
    れ、 全信号の各々の現在のセクションが同時に処理され、 各セクションについての許容しうる損失が、知覚特定モ
    デルを用いて決定され、かつ現在必要とされている全伝
    送能力が計算され、 各個別信号について使用しうる最大伝送能力の割当て
    が、使用可能な全伝送能力と現在必要とされている全伝
    送能力とから計算され、 該個別信号の各々が符号化され、該決定された能力とと
    もに伝送されることを特徴とする、Ｎ個の信号源から同
    時送信を行なう方法。
  2. 【請求項２】該必要とされている全伝送能力が使用可能
    な平均伝送能力を超えている場合に、伝送能力を格納し
    ているビット格納部により伝送能力の割当てが行なわれ
    ることを特徴とする、請求項第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】該必要とされている個々のチャンネルの伝
    送能力が使用可能な伝送能力よりも小さい場合は、該ビ
    ット格納部のビットが充満されることを特徴とする、請
    求項第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】必要とされた個々のチャンネルの伝送能力
    が使用可能な伝送能力よりも非常に小さい場合は、該ビ
    ット格納部の格納容量が大きくなりすぎるのを避けるた
    めに、個々のチャンネル間で強制割当てが起こることを
    特徴とする、請求項第３項記載の方法。
  5. 【請求項５】平均伝送量の要求よりも大きい伝送量の要
    求があるチャンネルに対してのみ該強制割当てが起こる
    ことを特徴とする、請求項第４項記載の方法。
  6. 【請求項６】同一入力信号が認識され、適切な伝送フォ
    ーマットにより１回だけ伝送されることを特徴とする、
    請求項第１項から第５項のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】現在必要とされている伝送能力の決定が正
    確になされる、請求項第１項から第６項のいずれかに記
    載の方法。
  8. 【請求項８】該現在必要とされている伝送能力の決定が
    単に推定されるだけにすぎない、請求項第１項から第７
    項のいずれかに記載された方法。
  9. 【請求項９】別々に符号化された、信号源からの信号か
    ら全ブロックが形成され、該全ブロックは、該個別信号
    の分割を決定できる情報を含む固定部分と、フレキシブ
    ルな長さを有する多数の領域とから成り立っていること
    を特徴とする、請求項第１項から第８項のいずれかに記
    載された方法。
  10. 【請求項１０】該個別信号の該符号化は、各信号につい
    ての伝送能力の割当ての計算がなされている間に既にな
    されていることを特徴とする、請求項第１項から第９項
    のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】該必要とされたビット数が、使用可能な
    ビット数の総数を超えている場合は、該全信号源につい
    ての許容しうる損失が増加し、ビット伝送要求の減少が
    起こることを特徴とする、請求項第１項から第10項のい
    ずれかに記載の方法。
JP50808893A 1991-10-31 1992-10-28 Ｎ個の信号源からの信号の同時伝送方法 Expired - Lifetime JP3276370B2 (ja)

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DE4135977A DE4135977C2 (de) 1991-10-31 1991-10-31 Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N-Signalquellen
DE4135977.1 1991-10-31
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DK (1) DK0610282T3 (ja)
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