JPH01168131A - デジタルデータのデコード装置 - Google Patents

デジタルデータのデコード装置

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JPH01168131A
JPH01168131A JP32577187A JP32577187A JPH01168131A JP H01168131 A JPH01168131 A JP H01168131A JP 32577187 A JP32577187 A JP 32577187A JP 32577187 A JP32577187 A JP 32577187A JP H01168131 A JPH01168131 A JP H01168131A
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JP
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JP32577187A
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Inventor
Hisayoshi Moriwaki
森脇 久芳
Hideki Fukazawa
秀木 深澤
Hiromi Takano
高野 ひろみ
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Sony Corp
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Sony Corp
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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(第1図) G2他の実施例 H発明の効果 A 産業上の利用分野 この発明はデジタルデータのデコード装置に関する。
B 発明の概要 この発明は、デジタルデータのサンプルごとの予測残差
と、ブロックごとのパーコール係数とが伝送されてきた
場合において、パーコール係数のエラー訂正が不可能な
ときには、パーコール係数に対して所定の処理を行うこ
とにより、適切なデコード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、pc、M(4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。
第2図は、そのADPCMによる伝送システムの一例を
示し、この例においては、入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ブロツクとし、こ
の1ブロツクごとに予測フィルタの予測係数を最適値に
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生データを出力すると
ともに、1ブロツ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、同図において、(10)はエンコーダ、(3
0)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)は記録糸に設けられ、デ
コーダ(40)は再往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9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) i  (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がリニアにA/D変換された
PCM信号であり、例えば、サンプリング周波数は48
kHz 、量子化ビット数は16ビツトである。また、
データXtは、第3図に示すように、−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(他のデータについても同様)。
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ブロツク期間の遅延時間を有す、る
(このため、厳密には、端子(11)の人力値をXtと
すれば、遅延回路(13)の出力はX t−12s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5;Htが取り出され、この値5(tが減算回路(
14)に供給されて減算回路(14)からは、値xtと
父tとの差Dt at =xt −xt が取り出される。この値Dtは、入力値Xtに対する予
測値ヌtの誤差(予測残差)である、したがって、値D
tは、理想的には、Dt =0であり、−殻内にも小さ
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、例えば第3図に示すように、そのMSB側のか
なりのビットは、Dt≧Oのときには、すべて“0゛I
になり、Dt<0のときには、すべて“11になるとと
もに、残るLSB側の数ビットが、値Xtと5<tとの
差に対応して′0”または11”となる。また、値Dt
が大吉い値となったときには、下位ビットは無視できる
そこで、この値L)tが、利得制御回路(15)に供給
されてG倍(G≧1)されることにより正規化された値
Dt−Gとされ、この値G−Dtが再量子化回路(16
)に供給されて例えば4ビツトの値しt−Gに再量子化
される。
さらに、この値l5t−a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t5t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Rtが加算回路(18)に供給さ
れて加算回路(18)からは、値t5t、a父tとの和
父り 父t=7t+6t が取り出され、この値55tがフィルタ(19)に供給
される。
この場合、値7tは、値Xtに対する予測値であり、値
t5tは、その予測時における誤差Dtのド位ビットを
切り捨てた、あるいはまるめた値であるから、これら値
7tと5tとの和である値9.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り
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t5t−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15t−Gが利得
制御回路(41)により 1/G倍されて値6tとされ
、この値しt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(43)
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、値ヌLとなる
とともに、端子(44)には、入力データXt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)における予測係数
を1ブロツクごとに最適値とするため、次のような回路
が設けられる。
すなわち、予測フィルタ(19) 、  (43)は、
例えば3次のフィルタとされるとともに、その第1次〜
第3次の係数a1〜a3は、任怠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)に供給されて所定の重みづけが行われてから
自己相関回路(22)に供給されて相関係数が算出され
、この係数が予測係数回路(23)に供給されてデータ
Xtの1ブロツクごとに第3次までの予測係数01〜C
3が算出され、この係Mcx〜C3がフィルタ(19)
に供給されるとともに、ラッチ(51)を通じてフィル
タ(43)に供給される。
さらに、遅延回路(12)からのデータXtが予測誤差
フィルタ(24)に供給され、そのフィルタ出力がブロ
ック内最大値検出回路(25)に供給される。
この場合、フィルタ(24)は、予測フィルタ(19)
と同様に構成された3次の予測フィルタ(241)と、
減算回路(242)とを有するとともに、係数回路(2
3)からの予測係数01〜c3がフィルタ(241)に
供給され、人力データXtに対する誤差Dtの予測値(
予測誤差> t5tを、1サンプルごとに生成するもの
である。また、検出回路(25)は、入力データXtの
1ブロツクごとに、そのブロック内における予測誤差i
5t  (これは64(IIある)のうち、絶対値が最
大である予測誤差の絶対値5 maxを検出するもので
ある。
そして、この最大値t5maxが正規化利得算出回路(
26)に供給されて正規化時の利得Gのデータ、G=b
/σwax bは、Q<b<1の安全係数で、 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。この場合、値i
5 maxは、64個ある値t5Lの最大値であるから
、値Dt−Gは、−1≦Dt−G<1に正規化される。
なお、ラッチ(51) 、  (52)は、データc1
〜C3、Gを、対応する値6t−Gの1ブロツク期間に
わたって保持するためのものである。
また、エンコーダ(lO)から伝送系(30)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、主データであるデータ5t−Gは、例えば4ビツト
で1サンプルごとに伝送され、補助データである予測係
数01〜C3及び利得データGは、例えば16ビツト、
12ビツト、12ビツト及び8ビツトで1ブロツクごと
に伝送されるので、1ブロツク期間におけるデータ量は
、 4ビット×64サンプル分+16ビツト+12ビット+
12ビット+8ビア)−304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1ブロツク期間のデ
ータ量は、 16ピツト×64サンプル分−1024ビットである。
したがって、データ量は、 304ビツト/ 1024ビット′=、29.7%に圧
縮されて伝送されたことになる。
こうして、このシステムによれば、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、
特にこのシステムによれば、係数及び演算の倍長に制限
があっても、予測フィルタ(19) 、  (43)の
予測係数を入力データ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。
また、予測残差L)tを伝送する場合、この残差Dtを
再量子化によりビット数を少なくするとともに、その再
量子化の前に正規化を行っているので、伝送されるデー
タ5t−Gは、ビット数が少なく、しかも、誤差の少な
いデータとなる。
第4図及び第5図は、上述のエンコーダ(10)及びデ
コーダ(40)を、8ミリビデオのオーディオ信号の記
録系及び再生系に通用した場合の一例を示す。
すなわち、記録系においては、例えばNTSC方式のカ
ラービデオ信号が、端子(61)を通じて記録ビデオ回
路(62)に供給されて輝度信号がl’M信号に変換さ
れるとともに、搬送色信号が、そのF′M輝度信号より
も低域側、すなわち、搬送周波数fcが、f c = 
47.25f h  (#743kHz、 f hは水
、+i:周波数)の信号に周波数変換され、これらFM
輝度信号と、低域変換された搬送色信号と、再生時のト
ラッキングサーボ用のパイロット信号との加算信号Sv
が取り出され、この信号Svが記録アンプ(63)を通
じてスイッチ回路(64)に供給゛される。
また、ステレオの左及び右チャンネルのオーディオ信号
り、 Rが、端子(71L) 、  (71R)を通じ
てA/Dコンバータ(72L) 、  (72R)に供
給されて信号り、Rのそれぞれについて例えばサンプリ
ング周波数48kHzSl子ビツト数16ビツトのデジ
タルデータxt、xtにA/D変換され、これらデータ
xt、xtが上述したエンコーダ(10)と同様に構成
されたエンコーダ(IOL) 、  (IOR)に供給
されて各チャンネルごとに、データt5t ・G、C1
〜C3,0が取り出される。
そして、これらデータが記録エンコーダ(73)に供給
されて1フイ一ルド期間分ごとに、エラー訂正データの
付加、インターリーブ及び各フィールド期間の終わりの
ほぼ115フイ一ルド期間への時間軸圧縮などの記録エ
ンコード処理の行われたデジタル信号Saとされ、この
信号Saが、変調回路(74)に供給されて例え頃パイ
フェイスマーク信号sbとされ、この信号sbが記録ア
ンプ(75)を通じてスイッチ回路(64)に供給され
る。
そして、スイッチ回路(64)が所定のタイミングで制
御されて信号Svが1フイ一ルド期間ごとに交互に回転
磁気ヘッド(IA) 、  (1B)に供給されるとと
もに、信号sbが信号Svとは逆の関係でヘッド(LA
) 、  (1B)に供給される。
また、ヘッド(IA) 、  (1B)は、互いに18
0゜の角間隔を有し、端子(61)のカラービデオ信号
に同期してフレーム周波数で回転させられるとともに、
その回転局面の216°強の角範囲にわたって磁気テー
プ(2)が斜めに一定の速度で走行させられる。なお、
ヘッド(IA) 、  (IB)は、互いに異なるスリ
ット角、いわゆるアジマス角を有する。
したがって、テープ(2)には、第6図に示すように、
トラック(2T)が隣接して順次形成されるとともに、
そのトラック(2丁)の始めから36”の区間にはlフ
ィールド期間分の信号sbが記録され、残る180°の
区間には1フイ一ルド期間分の信号Svが記録されるこ
とになる。
なお、上述における記録糸及び記録フォーマットなどは
、信号sbにおける信号Saを除けば、現行の8ミリビ
デオと同様である。
一方、再生糸においては、ヘッド(IA)により1つお
きのトラック(2T)から信号Sv、Sbが順次再生さ
れ、ヘッド(IB)により残る1つおきのトラック(2
T)から信号Sv、Sbが順次再生され、これら再生信
号が再生アンプ(81A)。
(81B )を通じてスイッチ回路(82)に供給され
、スイッチ回路(82)からはヘッド(LA) 、  
(1B)の再生した信号Sν、Svが連続して取り出さ
れるとともに、ヘッド(LA) 、  (IB)の再生
した信号sb、sbが各フィールド期間の終わりのほぼ
115フイ一ルド期間ごとに取り出される。
そして、スイッチ回路(82)からの信号Svが再生ビ
デオ回路(83)に供給されて記録時とは逆の処理が行
われてもとのカラービデオ信号が端子(84)に取り出
される。
また、スイッチ回路(82)からの信号sbが、復調回
路(91)に供給されて信号Saが復調され、この信号
Saが再生デコーダ(92)に供給されて時間軸伸張、
デインターリーブ及びエラー訂正などが行われることに
より、各チャンネルごとにもとのデータしt−G、Ct
−C3,Gがデコードされ、これらデータが、上述のデ
コーダ(40)と同様に構成されたデコーダ(40L 
) 、  (40R’)に供給されてデータ父t、2t
がデコードされ、これらデータがD/Aコンバータ(9
3L) 、  (93R)に供給されて端子(94L)
 、  (94R)にもとのオーディオ信号り、Rが取
り出される。
以上のようにしてオーディオ信号り、 Rが記録再生さ
れるが、この場合、1秒間にテープ(2)に記録される
データ15t−G、c1〜c〕、Gのデータ量(エラー
!11正データなどを除く)は、(48000サンプル
/64サンプル)ブロック×304ビット×2チャンネ
ル−456X 103ビツトとなる。そして、現行の8
ミリビデオにおけるPCMオーディオにおいては、サン
プリング周波数は2f h #31.468kHz、 
甘子化ビット数が8ビツトであるから、1秒間にテープ
(2)に記録されるデータ量は、 3146Bサンプル×8ビット×2チャンネルζ503
x 10’ビツト となる。したがって、上述したデータe5t−G。
C1〜C3,Gは、十分に記録再生できる。
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 ところで、上述の8ミリビデオにおいて、復調された信
号Saにエラーを生じていても、デコーダ(92)ニお
いて、データ5t−G、Ct 〜C3、Gのエラーを完
全に訂正できれば、何も問題は生じない。
しかし、実際には、テープ(2)における伝送容量の制
限などのため、エンコーダ(73)において十分なエラ
ー訂正コードの付加ができず、この結果、デコーダ(9
2)において完全なエラー訂正ができないことがある。
そして、なかでも予測係数01〜C3にエラーを生じ、
これが訂正できないと、聴感上の影響が大きい。
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 今、予測係数01〜c3について考えると、これには、
線形予測係数αと、パーコール係数(PA−17COR
係数:偏自己相関係数)kとが知られている。
そして、線形予測係数αの場合には、m次までの予測係
数α1〜α輌を求めたときの例えば1次の係数α1と、
p次(p≠m)までの予測係数α1〜αpを求めたとき
の1次の係数α1とは、一般に異なる値となる。したが
って、m次までの予測係数α1〜α−を求めたときの1
次の係数α1を、p次までの予測係数α1〜αpを求め
たときの1次の係数α1で代用することはできない。
これに対し、パーコール係数にの場合には、そのm次の
係数kmは、あるデータXtと、mサンプルだけ離れた
データXt−との相関を示すものであるとともに、オー
ディオ信号は、一般に、近いサンプルの方が相関が高い
ので、低次のパーコール係数はど重要性が高い。
また、m次までのパーコール係数に1〜kmを求めたと
きの係数に1〜kIIIと、p次(p>m)までのパー
コール係数に1〜にρを求めたときの係数に1〜に++
+とは互いに等しくなる。
したがって、デコーダ(40)において、p次までの係
数に1〜kpが得られているにもかかわらず、そのm次
までの係数に1〜kmLか使用しなくても、デコードさ
れたデータ父tの精度がわずかに低下するだけであり、
大きなエラーを生じることはない。
この発明は、このような点に着目し、予測係数としてパ
ーコール係数に1〜にρを使用するとと5もに、デコー
ダ(92)におけるデコード時、m次のパーコール係数
kmに訂正不能のエラーを生じたときには、m次以上の
パーコール係数k m −k pを例えば 「0」に置
き換え、その結果の≠壽パーコール係数に1〜kpをも
とに、対応するブロックのデータ2tのデコードを行う
ようにしたものである。
F 作用 パーコール係数に1〜kpの中にエラー訂正不能の係数
を生じても、低次側から正しい次数までのパーコール係
数に1〜に+mをもとにデコードを行うので、精度が若
干落ちるだけで、穂感上、問題の少ない再生音が得られ
る。
G 実施例 G1第1実施例 第1図において、予測フィルタ(43)は、予測係数と
してパーコール係数kを使用するp次(p≧1)、例え
ば3次のフィルタとされるとともに、その第1次〜第3
次の係数a1〜a3は、任意の値に変更できるようにさ
れる。また、エンコーダ(10)の予測フィルタ(19
) 、  (241)についてもフィルタ(43) と
同様とされる。
したがって、デコーダ(92)からは、lブロックにつ
き、64個の残差データ5t−cと、1個の利得データ
Gと、1組のパーコール係数に1〜に3が取り出される
ことになる。
さらに、デコーダ(92)に検出回路(53)が接続さ
れ、デコードされたパーコール係数に1〜に3のエラー
状態を示す検出信号S e 、すなわち、係数に1〜に
3にエラーを生じているときには、そのエラーを生じて
いる係数ないしその次数を示す検出信号Seが取り出さ
れ、この信号Seがラッチ(51)に供給されて係数に
1〜に3にエラーを生じているときには、そのエラーを
生じている係数及びその係数よりも高次の係数はすべて
「0」にされる、そして、そのような係数に□〜に3が
フィルタ(43)に供給される。
このような構成によれば、デコーダ(92)においてパ
ーコール係数に1〜に3を正しくデコードできたときに
は、その係数に1〜に3がラッチ(51)にラッチされ
るとともに、そのままフィルタ(43)に供給きれるの
で、対応するブロックのデータ父tが正しくデコードさ
れて端子(44)に取り出される。
しかし、デコーダ(92)において、例えばパーコール
係数に2.kiを正しくデコードできず、エラーを生じ
ているときには、これを検出信号Seが検出していると
ともに、この信号Ssにより、ランチ(51)において
係数に2.kxは「0」とされ、このに2.に3−0及
び正しい係数に1がフィルタ(43)に供給されてデー
タ父(がデコードされる。
この場合、係数k 2 +  k 3は高次の係数であ
り、より離れたサンプルとの相関を示すものなので、1
1i要性が低く、また、パーコール係数kにおいては、
p次まで求めたときのパーコール係数に1〜kpにおけ
るm次までの係数に1〜kmと、m次まで求めたときの
パーコール係数kx”kmとは等しいので、データgt
をほぼ正しくデコードして取り出すことができる。
こうして、この発明によれば、予測係数としてパーコー
ル係数に1〜kpを使用するとともに、デコード時に、
その係数に1〜kpにエラー訂正不能の係数があったと
きには、その係数及びその高次の係数を「0」としてい
るので、エラー訂正ができずに誤った予測係数によりで
たらめなデータ父tをデコードする場合に比べ、はるか
に真価に近いデータ父tをデコードでき、聴感上の問題
となることがない。
G2伯の実施例 なお、上述においては、エラー訂正できなかったパーコ
ール係数及びその高次の係数を「0」にしたが、例えば
1つの前のブロックの対応する係数で補間することもで
きる。
H発明の効果 この発明によれば、予測係数としてパーコール係数に1
〜kpを使用するとともに、デコード時に、その係数に
1〜kpにエラー訂正不能の係数があったときには、そ
の係数及びその高次の係数を「0」としているので、エ
ラー訂正ができずに誤った予測係数によりでたらめなデ
ータ父【をデコードする場合に比べ、はるかに真値に近
いデータ父(をデコードでき、聴感上の問題となること
がない。
【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6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。

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
    されたサンプルが、その所定数ごとに1つのブロックと
    され、 このブロックごとに、そのブロックに含まれる上記サン
    プルからパーコール係数が求められ、このパーコール係
    数に基づいて、このパーコール係数を求めた上記ブロッ
    クの上記サンプルごとに予測残差が求められ、 この予測残差が上記サンプルの割り合いで送出されると
    ともに、 上記パーコール係数が上記ブロックごとに送出されるデ
    ジタルデータの伝送システムのデコード装置において、 上記パーコール係数のエラー訂正が不可能な状態にある
    とき、そのエラー訂正不可能なパーコール係数及びこれ
    よりも高次のパーコール係数を所定値に置き換え、 この置き換えの行われたパーコール係数に基づいて上記
    予測残差から上記サンプルをデコードするようにしたデ
    ジタルデータのデコード装置。
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