JP4266257B2 - 符号化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルデータを圧縮・伸張する高能率符号化装置に関するものであり、特にオーバーロード歪み等の生じない符号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図18は従来の符号化方式の一つである適応差分PCM(以下、ADPCM:Adaptive Differential Pulse Code Modulation)方式を用いた符号化装置を示す構成図である。図18において1はデータ入力端子、2はデータ出力端子、3aおよび3bは加算手段、4はADPCM方式における符号化ステップサイズを決定するステップサイズ適応化手段、5はステップサイズ適応化手段4によって決定されたステップサイズに基づき、差分データを符号化する差分符号化手段、6はステップサイズ適応化手段4によって決定されたステップサイズと差分符号化手段5によって符号化されたデータから差分データを復号する差分復号化手段、7は1サンプリング時間のデータ保持を行う1サンプルディレイ手段である。
【0003】
次に図18に示す従来の符号化装置の動作について説明する。
ADPCM方式による符号化装置において特徴的なのは以下の2点である。まず1点目は、符号化する現在のデータと1つ前のデータの差分値を符号化すること。次に2点目は、差分値を符号化した結果から次の符号化におけるステップサイズを決定するためのステップサイズ適応化を行うことである。
【0004】
具体例として16ビットのPCMデータから4ビットのADPCMデータを得る場合の動作の一例について説明する。
ステップサイズ適応化手段4では差分符号化手段5のデータに応じてステップサイズ適応化のため以下の処理を行う。すなわち、入力されたデータをADPCMの4ビットデータとして符号化するので、符号化されたデータが取りうる値は−8から7までの16通りである。ここで例えば、符号化されたデータが−8または7の場合はステップサイズに係数2.4を乗ずることとし、また同様に符号化されたデータが−7または6の場合は係数2を、符号化されたデータが−6または5の場合は1.6を、符号化されたデータが−5または4の場合は係数1.2を、その他の場合は係数0.9を乗ずることとする。但し、この演算によってステップサイズが予め設定されたステップサイズ最小値を下回る場合はステップサイズをステップサイズ最小値とする。またはステップサイズが予め設定されたステップサイズ最大値を超える場合にはステップサイズをステップサイズ最大値とする。
【0005】
次に差分符号化手段5では加算手段3aの出力をステップサイズ適応化手段4によって決定されたステップサイズによって除算を行う。この除算の結果が4ビットで表現しうる範囲を超えた場合、例えば8以上の場合は7に、−9以下の場合は−8にそれぞれ制限をする。
【0006】
差分復号化手段6では差分符号化手段5の出力とステップサイズ適応化手段4の出力を乗算する。
【0007】
図19に図18に示すADPCM方式を用いた符号化装置による具体的演算過程を示す。なお、ここで入力されるデータは図20に示すサインカーブを例として説明する。
図中の各項目において、「No.」はデータNo、「入力:PCM(16進)」はディジタルデータ入力端子1から入力されるPCMデータを16進数で表わした値、「入力:PCM(10進)」はその16進数のデータを10進数に変換した値、「差分」は加算手段3aの出力、「ステップサイズ」はステップサイズ適応化手段4によって決定されたステップサイズ、「出力:ADPCMデータ」は差分符号化手段5により符号化されADPCM符号化データ出力端子2から出力されるADPCMデータ、「差分復号」は差分復号手段6により復号された値、「復号データ」は加算手段3bの出力、「入力と復号データとの差」は入力されたPCMデータとADPCM符号化されたデータを復号した値(前記の復号データ)との差である。
【0008】
次に図19に示す具体例に従って順番に演算の過程を説明する。ここでADPCM符号化するにあたり、この例においては1サンプルディレイ手段7の初期値として0を与え、ステップサイズの初期値として1を与えている。また、ステップサイズ最小値は1、ステップサイズ最大値は4681とした。
【0009】
No.1での入力PCM値は0、1サンプルディレイ手段7の初期値も0であるから加算手段3aの出力は0、差分符号化手段5の出力すなわち出力ADPCMデータも0となる。また差分復号化手段6の出力も0、さらに復号データも0となる。No.2のデータ実行前にステップサイズ適応化手段4は初期値1に前記その他の場合の係数0.9を掛ける演算を実行するが、その結果は0.9となりステップサイズ最小値を下回るため結局1に設定される。
【0010】
No.2では入力データが1606、1サンプルディレイ手段7の値は0、加算手段3aの出力は1606、差分符号化手段5の出力は7、従って、出力ADPCMデータも7となる、また差分復号化手段6の出力は7、加算手段3bの出力も7となる。これによりステップサイズはステップサイズ適応化手段4において2.4に設定される。
【0011】
No.3では入力が3149、1サンプルディレイ手段7の値は7、従って、加算手段3aの出力は3142、差分符号化手段5の出力は7、従って、出力ADPCMデータも7となる、また差分復号化手段6の出力は16.8、加算手段3bの出力は23.8となる。これによりステップサイズはステップサイズ適応化手段4において5.76にセットされる。以下同様の演算を繰り返すため説明は省略する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上説明した従来のADPCM方式を用いた符号化装置においては、一般にオーバーロード歪みまたは負荷歪として知られている課題があった。
【0013】
図21は従来のADPCM方式を用いた符号化装置において、前記説明した図20のサインカーブを符号化後、復号化したデータを示したものである。
また図22は図20の入力データと図21のADPCM方式により復号化したデータとの差を示したものである。ここで図22を見ると、初期のデータの急激な変化に追従することができずに、データNo.1からデータNo.11の間において前述のオーバーロード歪みと呼ばれる大きな歪みを示している。
【0014】
この発明は、このような入力データの急激な変化に充分に追従できないという従来の課題を解決するためになされたものであって、オーバーロード歪を発生しない符号化装置を得る事をその目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、第1の発明は、任意のMビットからなるディジタルデータを任意のNサンプル分記憶する第一のデータ記憶手段と、Nサンプル中のデータから最大値MAXを検出する最大値検出手段と、最大値検出手段により検出された最大値MAXを記憶する最大値記憶手段と、最大値記憶手段から最大値MAXを読み出す最大値読み出し手段と、Nサンプル中のデータから最小値MINを検出する最小値検出手段と、最小値検出手段により検出された最小値MINを記憶する最小値記憶手段と、最小値記憶手段から最小値MINを読み出す最小値読み出し手段と、データ記憶手段に記憶された任意のデータ値Ynを読み出すデータ読み出し手段と、任意のデータ値Ynを最大値MAXと最小値MINの差分値により除算する直交変換演算手段と、直交変演算手段により算出された値Xnを任意のKビットで符号化する符号化手段を備えたものである。
【0016】
また第2の発明は、最大値記憶手段は、データ記憶手段中の最大値が記憶されている位置を指し示す、最大値指示手段である。
【0017】
また第3の発明は、最小値記憶手段は、データ記憶手段中の最小値が記憶されている位置を指し示す、最小値指示手段である
【0018】
また第4の発明は、直交変換演算手段として、(Yn−MIN)×(N−1)/(MAX−MIN)=Xnの式により、Xnを算出するものである。
【0019】
また第5の発明は、直交変換演算手段として、(Yn−MAX)×(N−1)/(MIN−MAX)=Xnの式により、Xnを算出するものである。
【0020】
また第6の発明は、直交変換演算手段として、(Yn−MIN)×(2K−1)/(MAX−MIN)=Xnの式により、Xnを算出するものである。
【0021】
また第7の発明は、直交変換演算手段として、(Yn−MAX)×(2K−1)/(MIN−MAX)=Xnの式により、Xnを算出するものである。
【0022】
また第8の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、をそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたものである。
【0023】
また第9の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、をそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたものである。
【0024】
また第10の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたものである。
【0025】
また第11の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたものである。
【0026】
また第12の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたものである。
【0027】
また第13の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたものである。
【0028】
また第14の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたものである。
【0029】
また第15の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最小値MIN、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたものである。
【0030】
また第16の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたものである。
【0031】
また第17の発明は、Nサンプルのデータを1ブロックとして、最大値MAX、および算出された値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδを、それぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたものである。
【0032】
また第18の発明は、第二のデータ記憶手段における最大値MAXにおいて、あらかじめ設定した任意の係数を最大値MAXに乗じた値を、最大値MAXの代りに記憶させたものである。
【0033】
また第19の発明は、第二のデータ記憶手段における最小値MINにおいて、あらかじめ設定した任意の係数を最小値MINに乗じた値を、最小値MINの代りに記憶させたものである。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態1を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による符号化装置を示すブロック図である。
図1において1はMビットのディジタルデータを入力する入力端子、2はKビットの本発明による符号化装置で符号化されたデータ出力端子、8はMビットのデータをNサンプル分記憶するデータ記憶手段、9はデータ記憶手段中の最大値MAXを検出・保持する最大値検出記憶手段、10はデータ記憶手段中の最小値MINを検出・保持する最小値検出記憶手段、11は所定の演算式によってデータの符号化を行う直交変換演算手段、12はN進カウンタを含むデータ制御手段、13はデータ制御手段12よりデータ記憶手段8にRead/Write制御信号を送るためのRead/Write制御線、14はデータ制御手段12より直交変換演算手段11にデータロード制御信号を送るためのデータロード制御線、15はデータ制御手段12より最大値検出・記憶手段9および最小値検出・記憶手段10にレジスタ更新制御信号を送るためのレジスタ更新制御信号線である。
【0035】
次に図1の符号化装置の動作を、1ブロックのデータ数N=4の場合を一例として図2により説明する。また、説明を簡単にするためにすべてのレジスタは初期化された状態からの説明とする。
N進カウンタの値は0〜3を繰り返し、カウンタの1状態中にRead/Write制御信号は、前半においてReadまた後半においてWriteの制御を行なうものとする。
【0036】
まず、入力端子からは1番目のデータy1が入力され、データ記憶手段8の1番目にあったデータを直交演算変換手段11が読み出した後、データ記憶手段8の1番目にデータy1が書き込まれる。同様に2番目のデータy2から4番目のデータy4に対して読み書きが実行される。ここでそれぞれのデータ長はMビットである。
【0037】
最大値検出記憶手段9においては、1番目のデータy1から4番目のデータy4における最大値MAXを、また最小値検出記憶手段10においては、1番目のデータy1から4番目のデータy4における最小値MINを検出し、レジスタ更新制御信号がHレベルになると、検出した最大値MAXおよび最小値MINをそれぞれ保持すると共に、最大値MAXと最小値MINの検出を初期化する。
直交演算変換手段11においては、Read/Write制御信号がLの期間にデータ記憶手段8から出力されるデータと、最大値検出記憶手段9が保持している最大値MAXと、最小値検出記憶手段10が保持している最小値MINを、データロード制御信号がHになるタイミングでロードし、所定の演算を行ない、出力端子2からKビットの符号化データx1〜x4を出力する。
【0038】
次に直交変換演算手段11の動作について説明する。
またここでは、16ビットのPCMデータを入力し本発明の符号化装置により4ビットのデータを得る場合の動作について説明する。さらに1ブロックのデータ数N=32サンプルで構成する例で説明する。
【0039】
まず、No.1からNo.32までのデータを入力端子1から入力し、データ記憶手段8に記憶する。この32サンプルで1ブロックを構成し、直交変換演算手段11において直交変換演算を行なう。またデータ記憶手段8に記憶された32サンプルから最小値検出記憶手段10によって最小値MINを検出し保持する。ここではMIN=−8231である。同様にデータ記憶手段8に記憶された32サンプルから最大値検出記憶手段9によって最大値MAXを検出し保持する。ここではMAX=8231である。
【0040】
次に、データ記憶手段8から個々の任意のデータ値Yn(ここで1≦n≦32)を順次読み出し、以下の演算を行ない、その結果四捨五入して4ビットの算出値Xnを求める。
演算式は以下の(1)式である。
【0041】
(Yn−MIN)×(2K−1)/(MAX−MIN)=Xn ―――(1)
【0042】
図3に上記実施の形態1における本発明による符号化の演算過程を示す。
図中のNo.は入力データNo.、入力:PCM(16進)はデータ入力端子1から入力される16ビットのPCMデータを16進数で表わした値、入力:PCM(10進)は前記16進数のデータを10進数に変換した値、ブロック内最大値は32サンプル毎の最大値、ブロック内最小値は32サンプル毎の最小値、出力:4ビットは直交変換演算手段11により符号化され2のデータ出力端子から出力されるデータ、復号データは符号化の過程を逆にたどる事で得られる復号値、入力と復号データとの差は、入力されたPCMデータと本発明の符号化装置により符号化されたデータを復号した値との差である。
【0043】
次に図3によって演算・符号化の過程を説明する。
まず、No.1からNo.32までのデータを入力端子1から入力し、データ記憶手段8に記憶する。このN=32サンプルで1ブロックを構成し、符号化の演算を行う。さらにデータ記憶手段8に記憶された32サンプルから最大値検出記憶手段9によって最大値MAXを検出保持する。ここではMAX=8231である。同様に、データ記憶手段8に記憶された32サンプルから最小値検出記憶手段10によって最小値MINを検出し保持する。ここではMIN=−8231である。
【0044】
続いて、データ記憶手段8から任意のデータ値Yn(1≦n≦32)を順次読み出し演算式(1)により以下の演算を行う。演算式は4ビットで符号化を行う前提から(Yn−MIN)×(24−1)/(MAX−MIN)とする。この結果を四捨五入した値を4ビットで符号化する。No.1では(0−(−8231))×15/(8231−(−8231))となり演算結果は7.5である。これを四捨五入すると8で1000の4ビット出力となる。復号化は演算を逆にたどることで可能でありNo.1の場合は8×(8231−(−8231))/15+(−8231)の演算を行うと548.7333・・・となる。表ではさらにこの値を四捨五入して549としてある。以下同様の演算を行うことで符号化・復号化が実行できる。
【0045】
図4に図3に示す復号データをグラフ化した図を示す。また図5は図4に示す復号データと図20に示す入力データとの差を示すものである。
これを見ると、従来の技術において説明した図22に示すオーバーロード歪みが大きく改善されていることが解る。
【0046】
実施の形態2.
実施の形態1における演算式(1)を以下に示す演算式(2)に置き換えて演算を実施しても同様の効果が得られる。
【0047】
(Yn−MIN)×(N−1)/(MAX−MIN)=Xn ―――(2)
【0048】
実施の形態1における図3と同様に、No.1のデータY1=0では(0−(−8231))×31/(8231−(−8231))となり演算値X1は15.5となる。この結果を任意のKビットで符号化することになる。
例えば、K=5とし、演算結果の整数部分のみ符号化することにした場合は、まず演算結果を四捨五入して16となり10000の5ビット出力となる。
またK=6として演算結果の整数部分に5ビットを割り当て、また少数部分に1ビットを割り当てると、011111の6ビット出力となる。
【0049】
ここで復号化は演算を逆にたどることで可能であり、例えばK=5の場合は16×(8231−(−8231))/31+(−8231)の演算を行い265.516となる。またK=6の例においては、15.5×(8231−(−8231))/31+(−8231)の演算を行なうと0となる。
【0050】
No.2のデータY2=1606以下順次同様に演算することによって、実施の形態1と同様に符号化および復号化することができるため、ここではデータNo.2以下の詳細な説明を省略する。
また本実施の形態においても、実施の形態1と同様に従来に比べてオーバーロード歪みが大きく改善される。
【0051】
実施の形態3.
実施の形態1における演算式(1)を以下に示す演算式(3)に置き換えて演算を実施しても同様の効果が得られる。
【0052】
(Yn−MAX)×(N−1)/(MIN−MAX)=Xn ―――(3)
【0053】
実施の形態1における図3と同様に、No.1のデータY1=0では(0−8231)×31/(−8231−8231)となり演算値X1は15.5となる。この結果を任意のKビットで符号化することになる。
例えば、K=5とし、演算結果の整数部分のみ符号化することにした場合は、まず演算結果を四捨五入して16となり10000の5ビット出力となる。
またK=6として演算結果の整数部分に5ビットを割り当て、また少数部分に1ビットを割り当てると、011111の6ビット出力となる。
【0054】
ここで復号化は演算を逆にたどることで可能であり、例えばK=5の場合は16×(−8231−8231)/31+8231の演算を行い−265.516となる。またK=6の例においては、15.5×(−8231−8231)/31+8231の演算を行なうと0となる。
【0055】
No.2のデータY2=1606以下順次同様に演算することによって、実施の形態1と同様に符号化および復号化することができるため、ここではデータNo.2以下の詳細な説明を省略する。
また本実施の形態においても、実施の形態1と同様に従来に比べてオーバーロード歪みが大きく改善される。
【0056】
実施の形態4.
実施の形態1における演算式(1)を以下に示す演算式(4)に置き換えて演算を実施しても同様の効果が得られる。
【0057】
(Yn−MAX)×(2K−1)/(MIN−MAX)=Xn―――(4)
【0058】
実施の形態1における図3と同様に、No.1のデータY1=0では(0−8231)×15/(−8231−8231)となり演算値X1は7.5となる。この結果を任意のKビットで符号化することになる。
例えば、K=4とした場合は、演算結果を四捨五入して8となり符号化した場合1000の出力となる。
【0059】
ここで復号化は演算を逆にたどることで可能であり、8×(−8231−8231)/15+8231の演算を行い−548.7333となる。
【0060】
No.2のデータY2=1606以下順次同様に演算することによって、実施の形態1と同様に符号化および復号化することができるため、ここではデータNo.2以下の詳細な説明を省略する。
また本実施の形態においても、実施の形態1と同様に従来に比べてオーバーロード歪みが大きく改善される。
【0061】
実施の形態5.
図6に本実施の形態5による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、MIN値、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16aと、このデータ記憶手段16aの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17を設けたことにある。
【0062】
データ記憶手段16aにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、MIN1、がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によってKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0063】
実施の形態6.
図7に本実施の形態6による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、MIN値、K値、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16bと、このデータ記憶手段16aの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、ブロック毎にKの値を制御するK値制御手段18を設けたことにある。
【0064】
データ記憶手段16bにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、MIN1、K1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によってKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となるとともに、ブロック毎にKの値を変えることができ、データ数の削減、または増加が容易となる。
【0065】
実施の形態7.
図8に本実施の形態7による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMIN値、(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16cと、このデータ記憶手段16cの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19aを設けたことにある。
【0066】
データ記憶手段16cにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MIN1、(MAX1−MIN1)/(N−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(2)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0067】
実施の形態8.
図9に本実施の形態8による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMIN値、K値、(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16dと、このデータ記憶手段16dの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19aと、ブロック毎にKの値を制御するK値制御手段18を設けたことにある。
【0068】
データ記憶手段16dにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MIN1、K1、(MAX1−MIN1)/(N−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(2)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となるとともに、ブロック毎にKの値を変えることができ、データ数の削減、または増加が容易となる。
【0069】
実施の形態9.
図10に本実施の形態9による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16eと、このデータ記憶手段16eの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19bを設けたことにある。
【0070】
データ記憶手段16eにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、(MIN1−MAX1)/(N−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(3)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0071】
実施の形態10.
図11に本実施の形態10による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、K値、(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16fと、このデータ記憶手段16fの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19bと、ブロック毎にKの値を制御するK値制御手段18を設けたことにある。
【0072】
データ記憶手段16fにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、K1、(MIN1−MAX1)/(N−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(3)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となるとともに、ブロック毎にKの値を変えることができ、データ数の削減、または増加が容易となる。
【0073】
実施の形態11.
図12に本実施の形態11による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMIN値、(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16gと、このデータ記憶手段16gの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19cを設けたことにある。
【0074】
データ記憶手段16gにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MIN1、(MAX1−MIN1)/(2K−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(1)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0075】
実施の形態12.
図13に本実施の形態12による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMIN値、K値、(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16hと、このデータ記憶手段16hの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19cと、ブロック毎にKの値を制御するK値制御手段18を設けたことにある。
【0076】
データ記憶手段16hにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MIN1、K1、(MAX1−MIN1)/(2K−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(1)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となるとともに、ブロック毎にKの値を変えることができ、データ数の削減、または増加が容易となる。
【0077】
実施の形態13.
図14に本実施の形態13による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16iと、このデータ記憶手段16iの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19dを設けたことにある。
【0078】
データ記憶手段16iにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、(MIN1−MAX1)/(2K−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(4)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0079】
実施の形態14.
図15に本実施の形態14による符号化装置を示す。
図1と比較して異なる所は、ブロック毎にMAX値、K値、(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδ、Kビットで符号化されたNサンプルの算出値Xnを任意の数Lブロック分記憶させることができるデータ記憶手段16jと、このデータ記憶手段16jの記憶アドレスを制御するアドレス制御手段17と、(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδを算出する傾き演算手段19dと、ブロック毎にKの値を制御するK値制御手段18を設けたことにある。
【0080】
データ記憶手段16jにおいて、1ブロック目のデータ、すなわち最初のNサンプルのデータグループに対して、MAX1、K1、(MIN1−MAX1)/(2K−1)で算出される傾きδ1がアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに記憶され、また直交変換演算手段11によって前記式(4)によりKビットに符号化されたNサンプルの算出値Xn(1≦n≦N)が同様にアドレス制御手段17によって指示されたアドレスに順次記憶される。
1ブロック目(入力データ数N)が終了すると、以下2ブロック目以降Lブロック目まで同様にデータを記憶する。
このように構成することによって、Lブロツク分のデータを随時忠実に再現することが可能となるとともに、ブロック毎にKの値を変えることができ、データ数の削減、または増加が容易となる。
【0081】
実施の形態15.
図16に本実施の形態15による符号化装置を示す。
図16において図13と比較して異なる所は、最小値MINに対し任意の係数を乗算する係数乗算手段20を設け、データ記憶手段16hにおいて最小値MINに対し任意の係数を乗算した結果を記憶するように構成したことにある。
【0082】
動作としては、MIN値が例えば−8231の場合、ストレートPCMでこの値を表現すると15ビット必要であるが、ビット数を少なくしたい場合、例えば3ビット減らしたい場合、係数乗算手段20の係数として1/8を設定するとMIN値は−1028.875となる。この値を少数第一位で四捨五入して整数化するとMIN値は−1029となり、ストレートPCMで12ビットあれば表現可能となる。
すなわち、本実施の形態15の構成により任意にデータ量を増減することができる。
【0083】
実施の形態16.
図17に本実施の形態16による符号化装置を示す。
図17において図15と比較して異なる所は、最大値MAXに対し任意の係数を乗算する係数乗算手段20を設け、データ記憶手段16jにおいて最大値MAXに対し任意の係数を乗算した結果を記憶するように構成したことにある。
【0084】
動作としては、MAX値が例えば8231の場合、ストレートPCMでこの値を表現すると15ビット必要であるが、ビット数を少なくしたい場合、例えば3ビット減らしたい場合、係数乗算手段20の係数として1/8を設定するとMIN値は1028.875となる。この値を少数第一位で四捨五入して整数化するとMIN値は1029となり、ストレートPCMで12ビットあれば表現可能となる。
すなわち、本実施の形態16の構成により任意にデータ量を増減することができる。
【0085】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【0086】
第1〜第7の発明の符号化装置においては、入力されたデータをブロックでまとめ、そのブロック内の最大値MAXおよび最小値MINを求め、入力されたデータに対して最大値MAXと最小値MINの差分値により除算する直交変換演算手段を施した後に符号化したため、オーバーロード歪みのない符号化を行なうことができる。
【0087】
第8〜第17の発明の符号化装置においては、第1〜第7の発明と同様にオーバーロード歪みのない符号化を行なうことができるとともに、任意のブロック分のデータを記録するように構成したためデータを随時忠実に再現することが可能となる。
【0088】
また第9、第11、第13、第15、第17の発明の符号化装置においては、さらにブロック毎にKの値を変えることができるために、データ量の増減を自由に制御することができる。
【0089】
第18〜第19の発明の符号化装置においては、第1〜第7の発明と同様にオーバーロード歪みのない符号化を行なうことができるとともに、最大値MAXまたは最小値MINに任意の係数を乗じた値を記憶させるようにしたので、データ量の増減を自由に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の符号化装置を示すブロック図。
【図2】 実施の形態1の符号化装置における動作を説明するタイミングチャート図。
【図3】 実施の形態1の直交変換演算手段における演算過程を示す図。
【図4】 実施の形態1の直交変換演算手段における演算結果を示すグラフ図。
【図5】 実施の形態1の直交変換演算手段における演算結果と入力データとの比較を示すグラフ図。
【図6】 実施の形態5の符号化装置を示すブロック図。
【図7】 実施の形態6の符号化装置を示すブロック図。
【図8】 実施の形態7の符号化装置を示すブロック図。
【図9】 実施の形態8の符号化装置を示すブロック図。
【図10】 実施の形態9の符号化装置を示すブロック図。
【図11】 実施の形態10の符号化装置を示すブロック図。
【図12】 実施の形態11の符号化装置を示すブロック図。
【図13】 実施の形態12の符号化装置を示すブロック図。
【図14】 実施の形態13の符号化装置を示すブロック図。
【図15】 実施の形態14の符号化装置を示すブロック図。
【図16】 実施の形態15の符号化装置を示すブロック図。
【図17】 実施の形態16の符号化装置を示すブロック図。
【図18】 従来の符号化装置を示すブロック図。
【図19】 従来の符号化装置における演算過程を示す図。
【図20】 従来および本実施の形態における入力データ例であるサインカーブデータを示すグラフ図。
【図21】 従来の符号化装置における演算結果を示すグラフ図。
【図22】 従来の符号化装置における演算結果と入力データとの比較を示すグラフ図。
【符号の説明】
1 データ入力端子、2 データ出力端子、8 データ記憶手段、9 最大値検出記憶手段、10 最小値検出記憶手段、11 直交変換演算手段、12 データ制御手段、16a〜16j データ記憶手段、17 アドレス制御手段、18 K値制御手段、19a〜19d 傾き演算手段、20 係数乗算手段。
Claims (19)
- 任意のMビットからなるディジタルデータを任意のNサンプル分記憶する第一のデータ記憶手段と、前記Nサンプル中のデータから最大値MAXを検出する最大値検出手段と、該最大値検出手段により検出された前記最大値MAXを記憶する最大値記憶手段と、該最大値記憶手段から前記最大値MAXを読み出す最大値読み出し手段と、前記Nサンプル中のデータから最小値MINを検出する最小値検出手段と、前記最小値検出手段により検出された前記最小値MINを記憶する最小値記憶手段と、前記最小値記憶手段から前記最小値MINを読み出す最小値読み出し手段と、前記データ記憶手段に記憶された任意のデータ値Ynを読み出すデータ読み出し手段と、前記任意のデータ値Ynを前記最大値MAXと前記最小値MINの差分値により除算する直交変換演算手段と、該直交変演算手段により算出された算出値Xnを任意のKビットで符号化する符号化手段を備えたことを特徴とする符号化装置。
- 前記最大値記憶手段は、前記データ記憶手段中の最大値が記憶されている位置を指し示す、最大値指示手段であることを特徴とする請求項1記載の符号化装置。
- 前記最小値記憶手段は、前記データ記憶手段中の最小値が記憶されている位置を指し示す、最小値指示手段であることを特徴とする請求項1記載の符号化装置。
- 前記直交変換演算手段は、(Yn−MIN)×(N−1)/(MAX−MIN)=Xnの式により、算出値Xnを算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記直交変換演算手段は、(Yn−MAX)×(N−1)/(MIN−MAX)=Xnの式により、算出値Xnを算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記直交変換演算手段は、(Yn−MIN)×(2K−1)/(MAX−MIN)=Xnの式により、算出値Xnを算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記直交変換演算手段は、(Yn−MAX)×(2K−1)/(MIN−MAX)=Xnの式により、算出値Xnを算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、をそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、をそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、前記Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項4に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MAX−MIN)/(N−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段と、前記Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項4に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項5に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MIN−MAX)/(N−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、および前記Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項5に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項6に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最小値MIN、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MAX−MIN)/(2K−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、および前記Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項6に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびδ=(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項7に記載の符号化装置。
- 前記Nサンプルのデータを1ブロックとして、前記最大値MAX、および前記算出値XnをKビットで符号化したデータ、およびK値、およびδ=(MIN−MAX)/(2K−1)で算出される傾きδをそれぞれ任意のLブロック分記憶する第二のデータ記憶手段、および前記Kの値を制御するK値制御手段、をさらに設けたことを特徴とする請求項7に記載の符号化装置。
- 前記第二のデータ記憶手段における前記最大値MAXにおいて、あらかじめ設定した任意の係数を前記最大値MAXに乗じた値を前記最大値MAXとして記憶させたことを特徴とする請求項8、請求項9、請求項12、請求項13、請求項16、請求項17のいずれかに記載の符号化装置。
- 前記第二のデータ記憶手段における前記最小値MINにおいて、あらかじめ設定した任意の係数を前記最小値MINに乗じた値を前記最小値MINとして記憶させたことを特徴とする請求項8〜請求項11、請求項14〜請求項15のいずれかに記載の符号化装置。
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