JPH01141427A - 予測符号化装置 - 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】 以下の順序で説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ　発明の概要 Ｃ従来の技術 Ｄ　発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ　作用 Ｇ　実施例 Ｇ１第１の実施例 Ｈ発明の効果 Ａ　産業上の利用分野 この発明は予測符号化装置に関する。

Ｂ　発明の概要 この発明は、予測符号化装置において、予測フィルタの
次数を信号に応じて変更することにより、適切な符号化
が行われるようにしたものである。

Ｃ従来の技術 例えば、８ミリビデオにおいては、オプションの機能と
して、記録時、オーディオ信号をＰＣＭ信号にデジタル
化し、このＰＣＭ信号を、テープのオーバースキャン区
間に記録し、再生時、その逆の処理を行うことによりも
とのオーディオ信号を得ることが認められている。

この場合、ＰＣＭ信号のサンプリング周波数及び量子化
ビット数を多くすれば、より優れた特性でオーディオ信
号を記録再生できるが、そのようにすると、記録再生す
べきビット数が多くなり、記録再生できなくなってしま
う。

そこで、記録時、ＰＣＭ信号のビット数の圧縮を行い、
再生時、そのビット数の伸張を行うことにより、テープ
上のビット数が少なくても優れた記録再生特性が得られ
るようにすることが考えられている。

そして、そのようなビット圧縮・伸張の方法としてＡＤ
ＰＣＭと呼ばれる方法がある。

文献：「音声情報処理の基礎」オーム社発行特願昭６１
−２９９２８５号の明細書及び図面Ｄ　発明が解決しよ
うとする問題点 ところが、ＡＤＰＣＭにおいては、予測フィルタを必要
とし、このとき、そのフィルタの係数及び演算の語長が
制限されるので、フィルタの最適な次数は信号により異
なり、その次数を固定しておくと、たとえ十分な次数で
あっても、不通切な処理が行われてしまう。すなわち、
フィルタの次数が最適値からはずれていると、それが少
なくても多くても、信号の処理結果が劣ってしまう。

この発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。

Ｅ　問題点を解決するための手段 このため、この発明においては、所定のサンプリング周
波数によってデジタル信号に変換された入力信号の所定
数のサンプルを１ブロックとし、この１ブロックごとに
ｎ次（ｎ≧１）の予測残差を利用して上記入力信号を符
号化する予測符号化装置において、上記ブロックのそれ
ぞれにおいて、各次数ごとに各サンプルの予測残差の最
大値を求める手段と、この最大値のうちで最小の値を有
する次数を検出する手段とを有し、この検出手段の出力
により、上記最小の値を有する次数よりも高次の予測係
数を所定値として上記入力信号の符号化を行うようにし
た予測符号化装置とするものである。

ド　作用 信号にしたがってフィルタの次数が最適値に制御される
。

Ｇ　実施例 第１図に示す例においては、人力データの連続する６４
サンプルごとに、その６４サンプルを１ブロックとし、
このｌブロックごとに予測フィルタの次数を最適値に制
御する場合である。そして、このとき、入力データの１
サンプルごとにビット圧縮した主データを出力するとと
もに、１ブロックごとにそのビット圧縮に関する補助デ
ータを出力する。

すなわち、第１図において、（１０）はエンコーダ、（
３０）は信号伝送系、（４０）はデコーダを示し、例え
ば、８ミリビデオにおけるＰＣＭ音声系に通用される場
合であれば、エンコーダ（１０）は記録系に設けられ、
デコーダ（４０）は再生系に設けられるとともに、伝送
系（３０）は、エラー訂正の処理回路１回転磁気ヘッド
などを含むものである。

そして、エンコーダ（１０）において、デジタルデータ
Ｘｔが、１サンプルごとに並列に入力端子（１１）から
遅延回路（１２）　、　　（１３）を通じて減算回路（
１４）に供給される。この場合、入力データＸｔは、ア
ナログのオーディオ信号からＡＩＤ変換されたＰＣＭ信
号であり、例えば、サンプリング周波数は４８ｋＨｚ　
、量子化ビット数は１６ビツトである。また、データＸ
ｔは、−１≦ｘｔ＜１の固定小数点で表現されていると
ともに、２の補数で表現されているものとする（他の値
についても同様）。

さらに、遅延回路（１２）　、　　（１３）は、主デー
タと、補助データとのタイミングを合わせるためのもの
であり、それぞれ１ブロック期間の遅延時間を有する（
このため、厳密には、端子（１１）の入力値をＸｔとす
れば、遅延回路（１３）の出力はＸ　ｔ−１２ｇとなる
が、煩雑になるので、単にＸｔと記す）。

また、予測フィルタ（１９）からデータＸｔに対する予
、測値ヌｔが取り出され、この値ヌｔが減算回路（１４
）に供給されて減算回路（１４）からは、値Ｘｔと×ｔ
との差Ｄ【 Ｄｔ−Ｘｉ−５ｉ！ｔ が取り出される。この値Ｄｔは、人力値Ｘｔに対する予
測値５ｉ？ｔの誤差（予測残差）である、したがって、
理想的には、Ｄｔ−０であり、一般的にも小さな値なの
で、値Ｄｔの語長が例えば１６ビツトであるとしても（
固定小数点で表現されているため）、例えば、 Ｄｔ−“ｏ、ｏｏｏ・・・・０１１０１１”のように、
そのＭＳＢ側のかなりのビットは、すべて“Ｏ”になり
（符号ビットを除り）、残るＬＳＢ側の数ビットが、値
ＸｔとＭｔとの差に対応して′″０”または“１′″と
なる。

そこで、この値Ｄｔが、利得制御回路（１５）に供給さ
れて０倍（Ｇ≧ｌ）されることにより正規化された値Ｄ
ｔ−Ｇとされ、この値Ｇ−Ｄｉが再量子化回路（１６）
に供給されて例えば４ビツトの値１５ｔ−Ｇに再量子化
される。

さらに、この値ｔ５ｔ−Ｇが利得制御回路（１７）に供
給されて１／Ｇ倍され、したがって、値Ｄｔと同じオー
ダーで、正規化されていない値ｔｉｔとされ、この値５
ｔが加算回路（１８）に供給されるとともに、フィルタ
（１９）からの予測値×仁が加算回路（１８）に供給さ
れて加算回路（１８）からは、値６ｔと父ｔとの和父を 父ｔ−５１ｉ！ｔ＋５ｔ が取り出され、この値父ｔがフィルタ（１９）に供給さ
れる。

この場合、値×ｔは、値Ｘｔに対する予測値であり、値
δｔは、その予測時における誤差Ｄｔの下位ビットを切
り捨てた、あるいはまるめた値であるから、これら値×
ｔとｔ５ｔとの和である値父ｔは、入力値Ｘｔにほぼ等
しい、そして、この値父ｔが、フィルタ（１９）に供給
されたのであるから、そのフィルタ出力である値父【は
、次のサンプル時点の入力値Ｘｔ◆１を予測した値とす
ることができる。

そして、再量子化回路（１６）からの値５ｔ−Ｇが、伝
送系（３０）を通じてデコーダ（４０）に供給される。

このデコーダ（４０）においては、値ｆｆ１ｔ−Ｇが利
得制御回路（４１）により　１／Ｇ倍されて値ｆ５ｔと
され、この値５ｔが加算回路（４２）に供給され、その
加算出力が出力端子（４４）に取り出されるとともに、
フィルタ（１９）と同様に構成された予測フィルタ（４
３）に供給され、そのフィルタ出力が加算回路（４２）
に供給される。

したがって、フィルタ（４３）の出力が、値Ｘｔとなる
とともに、端子（４４）には、入力データＸｔの下位ビ
ットが丸められたデータ父ｔ１すなわち、人力データＸ
ｔにほぼ等しいデジタルデータ父ｔが取り出される。

さらに、フィルタ（１９）　、　　（４３）における次
数を最適値とするため、例えば第２図に示すような形成
回路（２０）が設けられる。

すなわち、予測フィルタ（１９）　、　　（４３）は、
例えばαパラメータを使用する４次のフィルタとされる
とともに、その第１次〜第４次の係数ａ１〜ａ４は、任
意の値に変更できるようにされる。

また、端子（１１）からの入力データＸｔが、時間窓回
路（２１）及び自己相関回路（２２）に順次供給されて
所定の重みづけなどが行われてから予測係数回路（２３
１）〜（２３４）に供給され、係数回路（２３１）から
は、入力データｘ１の１ブロックごとに、予測フィルタ
（１９）の次数が１次であるときのαパラメータα１が
取り出される。同様に、係数回路（２３２）〜（２３４
）からは、ｌブロックごとに、予測フィルタ（１９）の
次数が２次〜４次であるときのαパラメータα１及びα
２．α１〜α３．α１〜α４がそれぞれ取り出される。

なお、例えば、係数回路（２３１）からのパラメータα
１と、係数回路（２３４）からのパラメータα１とは、
ともに第１次のαパラメータであるが、一般に異なる値
である。

さらに、１次の予測誤差フィルタ（２４１）が設けられ
る。この場合、フィルタ（２４１）は、第３図にも示す
ように、１次の予測フィルタ（２４＾）と、減算回路（
２４Ｂ）とにより構成され、フィルタ（２４１）に遅延
回路（１２）からのデータＸｔが供給されるとともに、
フィルタ（２３１）からのパラメータα１がフィルタ（
２４Ａ）にその係数としてセントされる。同様に、２次
〜４次の予測誤差フィルタ（２４２）〜（２４４）が設
けられ、これらフィルタ（２４２）〜（２４４＞に遅延
回路（１２）からのデータＸｔが供給されるとともに、
フィルタ（２３２）〜（２３４）からのパラメータα１
及びα２゜α１〜α３．α！〜α４がフィルタ　（２４
２）〜（２４４）にそれらの係数としてそれぞれセット
される。

したがって、フィルタ（２４１）〜（２４４）は、入力
データＸｔの１ブロックごとに、そのフィルタ係数が制
御される１次〜４次の予測誤差フィルタとしてそれぞれ
動作し、その次数に対応した予測誤！！！ｆ５ｔｔ〜ｉ
５４＜が、人力データＸｔの１サンプルごとに取り出さ
れる。

そして、これら誤差ｅ５ｔｘ〜５ｔ４は、１ブロックに
つきそれぞれ６４個ずつ得られるので、ｍ　ｙｌ　ｔ５
４１がブロック内最大値検出回路（２５１）に供給され
てブロックごとにその６４個の誤差１５ｔｘのうちの絶
対値が最大の値５　ｗａｘｌが検出され、同様に、誤差
ｆ５４２〜５ｔ４がブロック内最大値検出回路（２５２
）〜（２５４）に供給されてブロックごとにその各６４
個の誤差ｔ５ｔ２〜１５ｔ４のうちの各絶対値が最大の
各値５１１ａＸ２〜１５５ａｘ４がそれぞれ検出される
。

そして、これら最大値５ｉ　ｖｘａｘ１〜ｔ５　ｔａａ
ｘ４が最小値検出回路（２６）に供給されて最大値５ｉ
　ｖａａｘｘ〜５ｉｍａ×４のうちの最小の値を与えて
いる予測誤差フィルタの次数ｎが検出され、例えば値５
　ｖａａｘ３が最小とすれば、この値１５ｙａａｘｚは
フィルタ（２４３）から得られたものであり、その次数
は３次であるからｎ−３が検出され、この次数値ｎがセ
レクタ（２７）に制御信号として供給される。

また、係数回路（２３１）〜（２３４）からのαパラメ
ータがセレクタ（２７）にセレクト入力として供給され
る。ただし、この場合、係数回路（２３１）からのパラ
メータは、パラメータαまただ１つなので、値が「０」
のダミーパラメータα２〜α→が、その本来のパラメー
タα１に付加され、係数回路（２３１）のパラメータは
、見かけ上、４つのパラメータα１〜α４とされ、これ
がセレクタ（２７）に供給される。同様に、係数回路（
２３２）。

（２３３）からの本来のパラメータα１及びα２゜α１
〜α３にも値が「０」のダミーパラメータα３及びα４
．α鴫がそれぞれ付加され、見かけ上、４つのパラメー
タα１〜α→、α１〜α４とされてセレクタ（２７）に
供給される。

そして、セレクタ（２７）においては、値ｎに対応した
係数回路（２３１）〜（２３４）からのパラメータα１
〜α４が選択され、例えばｎ−３であれば、係数回路（
２３３）のパラメータα１〜α４が選択され、この選択
されたパラメータα１〜α４が、フィルタ（１９）にそ
の第１次〜第４次の係数ａ１〜ａ４としてセットされる
とともに、伝送系（３０）を通じてデコーダ（４０）に
供給され、ラッチ（５１）を通じてフィルタ（４３）に
その第１次〜第４次の係数ａ１〜ａ４としてセットされ
る。

また、検出回路（２６）からは、上記ｉｘ項における最
大値５−ａｘｓ　〜１５　ｖｂａｘ４のうちの最小値５
＋ｍｉｎ、今の例では、値１５　ｍａｘｔが取り出され
、この最小値が正規化利得算出回路（２８）に供給され
て正規化時の利得Ｇのデータ、Ｇ”ｂ　・１／　ｔ５ｍ
ｉｎ　　（ｂは安全係数で、例えば、ｂ−０，９）に変
換され、このデータＧが利得制御回路（１５）　、　　
（１７）に供給されるとともに、ラッチ（５２）を通じ
て利得制御回路（４１）に供給される。したがって、デ
ータＤｔ−Ｇは、−１≦Ｄｔ−Ｇ＜１に正規化される。

なお、エンコーダ（１０）から伝送系（３ｏ）を通じて
デコーダ（４０）に伝送されるデータ量について考える
と、メインのデータδｔ−Ｃは、例えば４ビツトで１サ
ンプルごとに伝送され、補助データであるパーコール係
数に１〜に４及びデータＧは、例えば８ビツトで１ブロ
ックごとに伝送されるので、１ブロック期間におけるデ
ータ量は、４ビット×６４サンプル分＋８ビット×４棟
＋８ピット−２９６ビツト となる、そして、データ圧縮を行わない場合におけるｌ
ブロック期間のデータ量は、 １６ビツト×６４サンプル分 −１０２４ビツト である、したがって、データ量は、 ２９６ビツト／　１０２４ビット′−２８，９％に圧縮
されて伝送されたことになる。

こうして、この発明によれば、デジタルオーディオデー
タのデータ圧縮を行うことができるが、この場合、特に
この発明によれば、係数及び演算語長に制限があっても
、予測誤差ｂｔの最大値３ｍａｘが最小となる予測フィ
ルタ（１９）の次数を求めることにより、予測フィルタ
（１９）　、　　（４３）の次数を入力データＸｔにし
たがって最適値に制御しているので、デコードされたデ
ータ１５ｔの圧縮により生じるエラーを最小にすること
ができる。

なお、上述において、フィルタ（１９）　、　　（４３
）　。

（２４１）の係数ａ１〜ａ４を変更できるようにするに
は、これら係数ａ１〜ａ４を決定する回路を、メモリな
いしレジスタとするとともに、これに係数α１〜α４を
ロードすればよい。

また、形成回路（２０）などの処理は、マイクロコンビ
エータ及びソフトウェアによっても実行できる。

Ｈ発明の効果 この発明によれば、係数及び演算ｉ＆長に制限があって
も、予測誤差ｉ５ｔの最大値ｆ５ｍａｘが最小となる予
測フィルタ（１９）の次数を求めることにより、予測フ
ィルタ（１９）　、　　（４３）の次数を入力データＸ
ｔにしたがって最適値に制御しているので、デコードさ
れたデータ６ｔの圧縮により生じるエラーを最小にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の系統図、第２図、第３図はそ
の説明のための図である。 （１０）はエンコーダ、（３０）は信号伝送系、（４０
）はデコーダである。 間　　松隈秀盛 手続補正書 昭和６３年　２月　８日 昭和６２年　特　許　願　第２９９４１５号２°８”ｏ
　ｓ　ａ；　　　□１□イ、□３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表改締役　大　賀　典　雄 ４、代理人 住　所　東京都新宿区西新宿１丁目８番１号置　０３−
３４３−５８２１１１５　　（新宿ビル）６、？ｌ＃正
により増加する発明の数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定のサンプリング周波数によってデジタル信号に変換
   された入力信号の所定数のサンプルを１ブロックとし、 この１ブロックごとにｎ次（ｎ≧１）の予測残差を利用
   して上記入力信号を符号化する予測符号化装置において
   、 上記ブロックのそれぞれにおいて、各次数ごとに各サン
   プルの予測残差の最大値を求める手段と、この最大値の
   うちで最小の値を有する次数を検出する手段とを有し、 この検出手段の出力により、上記最小の値を有する次数
   よりも高次の予測係数を所定値として上記入力信号の符
   号化を行うようにした予測符号化装置。