JPH01128623A - ディジタル信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ディジタル信号伝送装置に関し、特に、いわ
ゆる予測符号化処理によりビット低減して伝送する際で
付加情報伝送を不要としたものである。

Ｂ１発明の概要 本発明は、入力ディジタル信号を予測符号化処理するこ
とによりピント低減して伝送するディジタル信号伝送装
置において、現在よりも時間的に前の所定データに対す
る最適予測符号を現在の入力データに対する最適予測符
号として予測符号化処理することにより、付加的な情報
を伝送せずに簡単な構成で高能率符号化伝送を可能とす
るものである。

Ｃ０従来の技術 −Ｃに、オーディオ信号やビデオ信号等のアナログ信号
をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル信号においては、
その統計的性質が偏りを持つことや視聴覚現象から見て
重要度の低い部分があることを利用して情報量を圧縮し
１サンプル当たりのビット数を低減することが可能であ
り、このための情報圧縮技術は、いわゆる高能率符号化
技術として従来より種々のものが知られている。

例えば、本件発明者等は、先に特開昭６１−１５８２１
７号公報等において、入力ディジタル信号を一定のワー
ド数毎にブロック化し、各ブロック毎に最適の予測符号
化処理を施して伝送する信号伝送技術を提案している。

この場合の最適の予測符号化処理の選択については、複
数の予測符号器からの出力の上記ブロック内の最大絶対
値を互いに比較し、その値が最小となる予測符号器を選
択することで実現している。このときの符号器選択情報
や再量子化の際のレンジング処理のレンジ情報等は、ブ
ロック毎に送られる。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 ところで、上述した先行技術の高能率符号化信号伝送技
術においては、過渡特性にも優れている反面、付加情報
として符号器選択情報やレンジ情報等を伝送する必要が
あり、その分伝送ビット量が増大するとともに、この付
加情報のワード長が各サンプルデータ情報のワード長と
異なる場合には、１ワードを基準どする単純な周期的動
作が行えず、ブロック化等のフォーマツティングが複雑
となって構成がやや？１９Ｉｔ化する虞れがある。従っ
て、例えば音質や画質等にあまりこだわらない用途にお
いては価格的に不利となることがあり、このような用途
に対しては、伝送ビットレートをより低減でき、フォー
マットもより単純なディジタル信号伝送装置が望まれる
ことになる。

本発明は、このような実情に漏みてなされたものであり
、付加情報を伝送することなく高能率符月化信号伝送が
行え、ビットレートをより低減し、構成をより簡略化可
能なディジタル信号伝送装置の提供を目的とする。

Ｅ１問題点を解決するための手段 本発明に係るディジタル信号伝送装置は、上述の問題点
を解決するために、入力ディジタル信号のデータに応じ
て複数の予測符号のうちの最適の予測符号を選択して予
測符号化処理することによりビット低減して伝送するデ
ィジタル信号伝送装置において、現在よりも時間的に前
の所定データに対する最適予測符号を現在の入力データ
に対する最適予測符号として選択して予測符号化処理す
ることを特徴としている。ここで現在よりも時間的に前
の所定データとしては、例えば１サンプル前のデータを
用いればよいが、複数サンプル毎にブロック化されてい
る場合には現在のブロックの直前のブロック内のデータ
を用いてもよい。

Ｆ２作用 時間的に前の所定データに対する最適予測符号を現在の
入力データに対する最適予測符号としているから、受信
側あるいは再生側で復元されたデータのうちの現在より
も時間的に前のデータに基づいて符号器選択情報を知る
ことができ、符号器選択情報を伝送する必要がなくなる
。

Ｇ、実施例 第１図は、本発明の第１の実施例となるディジクル信号
伝送装置の概略構成を示すブロック回路図である。

この第１図において、入力端子ｌに供給されたオーディ
オＰＣＭ信号等のディジタル入力信号は、複数の、例え
ば３個の予測符号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃに送られている。

これらの予測符号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、一般に遅延回
路と係数乗算器とから成る予測器からの予測値を現在値
から減算した残差（予４１す誤差）を出力するような差
分処理フィルタであるが、予測値が０の場合も広義の予
測符号器と見なしている。すなわち、予測符号器２Ａは
ストレートな伝送路であるが０次の予測誤差（ストレー
トＰＣＭ値）を得るための予測符号器と見ることができ
る。予測符号器２Ｂは１個のｌサンプル遅延素子と１個
の係数乗算器（乗算係数ｋｌ）とから成る１次の予測器
を用いた１次の予測誤差を得るための差分処理フィルタ
であり、予測符号器２Ｃは２個の１サンプル遅延累子と
２個の係数乗算器（９，ｎ係数ｋ　ｚ、ｋ　ｓ）とから
成る２次の予測器を用いた２次の予測誤差を得るための
差分処理フィルタである２一般的にはＮ：次までの予測
符号器をＭ個（Ｍ、Ｎは２以上の自然数）用いるように
することができる。これらの予測符号器２Ａ、２Ｂ、２
Ｃからの各予測誤差出力は、それぞれｌサンプル遅延素
子３Ａ、３Ｂ、３Ｃを介して比較器４に送られ、各予測
誤差出力のうちの最小値が検出される。比較器４からは
、この最小予測誤差を出力する予測符号器を最適の符号
器として選択するための切換選択情報が出力される。こ
の切換選択情報は３入力切換スイッチ５に切換制御信号
として送られ、この切換スイッチ５は、上記各予測符号
器２Ａ、２Ｂ、２Ｃからの予測誤差出力のうちの１つを
選択して加算器６に送る。すなわち、遅延素子３Ａ〜３
Ｃにより１サンプル遅延されたデータについての最適予
測符号選択情報に基づいて、現在のデータを出力する予
測符号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうちの最適のものを切換選
択するようにしている。

また、比較器４からの上記切換選択情報は、予測１ｌＳ
７にも特性切換制御信号として送られている。

この予測器７は、見かけ上２個の１サンプル遅延素子と
２個の係数乗算器（乗算係数に、、に、）から成る２次
の予測器構成を有し、上記切換選択情報に応じて各乗算
係数に、、に、が切換制御されることによって上記各予
測符号器２人、２Ｂ、２Ｃ内の各予測器の構成を実現す
るようになっている。

すなわち、予測符号器２Ａが最適とされて選択されると
きには上記各乗算係数に、、に、を共に０とし、予測符
号器２Ｂが最適とされるときにはｋＸ＝に、　、ｋ、＝
０とし、予測符号器２Ｃが最適とされるときにはに、＝
に、　、ｋ、＝に３とすればよい。この予測器７からの
予測値出力が加算器６に減算信号として送られ、切換ス
イッチ５からの出力より減算される。加算器６からの出
力は非線形回路８を介して量子化器９に送られて再債子
化される。この量子化器９における量子化誤差が加算器
１０で求められる。この量子化誤差は、上記非線形回路
８の逆の特性を有する逆非線形回路１１を介して上記予
測器７に送られる。このように上記量子化誤差が予測器
７を介して加算器６にフィードバックされることによっ
て、いわゆるエラーフィードバックによるノイズシェイ
ピングが施され、これによって例えば聴感上の品質を向
上させている。また、量子化器９からの出力は出力端子
１２を介して取り出され、伝送路や記録媒体等の伝送手
段を介して伝送（送受信や記録再生等）される。

ここで、上記予測符号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃからの出力（
予測誤差）ゲインの周波数特性の具体例を第２図に示す
。この場合、上記１次の予測符号器２Ｂの係数に、を０
．８７５とし、２次の予測符号器２Ｃの各係数ｋｇ、ｋ
ｓをそれぞれ１．８４２６、−０．８６４９としており
、第２図中の各曲線Ａ、Ｂ、Ｃが各予測符号器２Ａ、２
Ｂ、２Ｃの周波数特性にそれぞれ対応している。また、
サンプリング周波数ｆｓは例えば１８．９ｋＨｚとして
いる。この第２図において、周波数ｒａ以下の範囲では
２次の予測符号化特性曲線Ｃの予測ゲイン（すなわち瞬
時Ｓ／Ｎの改善量）が大きく、周波数ｆａ以上の範囲で
は０次の特性曲線Ａの予測ゲインが大きくなっている。

従って、単一の正弦波信号入力に対しては、周波数ｆａ
以下のときには２次のＰ測杆号器２Ｃが最適のものとし
て選択され周波数ｆａ以上の範囲では０次の予測符号器
２Ａが選択されるわけであるが、現実のオーディオ信号
等は複合スペクトル信号であるからこのような単純な切
り換えは行われず、例えば１次の予測符号器２Ｂも比較
的頻繁に最適符号器として選択される。

次に、上述したような予測符号化処理が施されて伝送さ
れたディジタル信号を復号処理するためのデコーダの一
例について、第３図を参照しながら説明する。

この第３図に示すデコーダにおいて、入力端子２１には
、上記第１図の出力端子１２から出力され、伝送路を介
して伝送されあるいは記録媒体を介して記録再生された
ディジタル信号が供給されている。このディジタル信号
は、上記非線形回路８の逆の特性を有する逆非線形回路
２２を介して予測復号器２３に送られて復号される。こ
の予測復号器２３は、入力側の加算器に予測器からの予
測値を送って入力データ（上記予測誤差に相当）と加算
することにより元のサンプル値を復元するものである。

この予測復号器２３に使用される予測器としては、上記
予測器７と同様に見かけ上２個の１サンプル遅延素子と
２個の係数乗算器（乗算係数に、、に、）から成る２次
の予測器構成を有し、後述する比較器２７からの切換選
択情報に応じて各乗算係数に、、に、が切換制御される
ようになっている。この切換制御される係数は、Ａ：に
、＝０　　、ｋ、−Ｏ Ｂ：に、＝に、　、ｋ、＝Ｏ Ｃ：　ｋ、＝に、　、ｋ、＝ｋ。

の３種類であり、上記予測符号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各
予測器にそれぞれ対応している。

予測復号器２３からの出力は、出力端子２４を介して外
部に取り出されるとともに、３個の予測符号器２５Ａ、
２５Ｂ、２５Ｃに送られる。各予測符号器２５Ａ、２５
Ｂ、２５Ｃは、エンコーダ側の上記３個の予測符号器２
Ａ、２Ｂ、２Ｃとそれぞれ同じ特性を有する０次、１次
、２次の予測符号器であり、これらの予測符号器２５Ａ
、２５Ｂ、２５Ｃからの各予測誤差出力は、それぞれ１
サンプル遅延素子２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを介して比較
器２７に送られ、各予測誤差出力のうらの最小値が検出
される。比較器２７からは、この最小予測誤差を出力す
る予測符号器が最適の符号２１であることを示す切換選
択情報が出力され、この情報が上記予測器２３に特性切
換制御信号として送られている。すなわち、予測復号器
２３で復号された現在データに対して、それぞれ予測符
号器２Ａ、２Ｂ、２Ｃから遅延素子２６Ａ、２６８１２
６Ｃを介して得られたｌサンプル前の予測誤差データに
基づき決定される最適予測符号を選択している。これは
、エンコード側で１サンプル前の各予測誤差データを比
較することにより現在データの最適予測符号を選択する
ことに対応しており、デコード側で現在データよりも前
のデータが全て正確に復元されていれば、これらのデー
タに基づいて現在データの１サンプル前の各予測誤差デ
ータを正確に知ることができ、これらの各予測誤差デー
タを比較器２７で比較することによりエンコード側で選
択した最適予測符号を正しく決定できるわけである。な
お、量子化誤差等の影響により正確な復号が行えなくな
ること、いわゆるミストラッキングの発生を防ぐために
、上記比較器２７においである一定値以上の落差をもっ
て最小値が求まらない場合には低次側の予測符号を用い
るようなプロテクションをかければよい。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、例えば、一般にＮ次の予測符号器及びＮ次以下の予
測符号器等の複数のものから、予測誤差が最小となるよ
うな最適の予測符号器を選択するように構成すればよい
。また、伝送するサンプルデータが複数サンプル毎にブ
ロック化されている場合には、現在のブロックの直前の
ブロック内のデータを用いてもよい。さらに、サンプリ
ング周波数、乗算係数等の数値等は、用途に応じて適当
に設定すればよいことは勿論である。

■１発明の効果 本発明のディジタル信号伝送装置によれば、時間的に前
の所定データ、例えばｌサンプル前のデータに対する最
適予測符号を現在の入力データに対する最適予測符号と
して予測符号化処理を施して伝送しているから、受信側
（あるいは再生側）において現在よりも前のデータが正
確に復元されていれば、これらのデータに基づいて送信
側（あるいは記録側）で選択された最適予測符号を正６
′αに決定できるため、モード切換情報あるいは予測符
号器選択情報を伝送する必要がなくなる。従って、その
分伝送レートが下げられると同時に、伝送路上のフォー
マツティングが単純化され、安価なシステム構成が可能
となって、音質や画質等にあまりこだわらない安直な用
途に好適なディジタル信号伝送装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となるディジタル信号伝送装
置の概略構成を示すブロック回路図、第２図は第１図中
の各予測符号器の周波数特性の一例を示すグラフ、第３
図はデコーダ側の構成の−例を示すブロック回路図であ
る。 １・・・入力端子 ２Ａ〜２Ｃ１７，２３，２５Ａ〜２５Ｃ・・・予測符号
器３＾〜３Ｃ１２６Ａ〜２６Ｃ・・・１サンプル遅延素
子４．２７・・・比較器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力ディジタル信号のデータに応じて複数の予測符号の
   うちの最適の予測符号を選択して予測符号化処理するこ
   とによりビット低減して伝送するディジタル信号伝送装
   置において、 現在よりも時間的に前の所定データに対する最適予測符
   号を現在の入力データに対する最適予測符号として選択
   して予測符号化処理することを特徴とするディジタル信
   号伝送装置。