JPH02288422A - データ圧縮方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はディジタル信号に変換された音声信号のデータ
圧縮方法に関するものである。

従来の技術 近年、音声信号をディジタル化して、放送及び記録再生
を行う技術の進歩は著しく、前者の例には衛生放送によ
るディジタル音声放送があり、また後者の例にはディジ
タルオーディオテープレコーダ（以下、ＤＡＴと略す。

）がある。

衛生放送のディジタル音声放送には、Ａモードと呼ばれ
る標本化周波数が３２ＫＨｚで１４−１０ビット準瞬時
圧仲による４チヤンネルのモードと、Ｂモードと呼ばれ
る同じ＜４８ＫＨｚ、　　１６ビット直線量子化、２チ
ヤンネルのモードとがある。

またＤＡＴには、音声仕様からみた記録モードとして、
標本化周波数が４８　Ｋ　Ｈｚまたは４４゜１　Ｋ　Ｈ
ｚまたは３２　Ｋ　Ｈｚで１６ビット直！！；Ｉｍ子化
による２チヤンネルの第１のモードと同じ＜３２ＫＨｚ
、１８−１２ビット瞬時圧伸、４チヤンネルの第２のモ
ードとがある。

衛生放送りモードの信号は、ＤＡＴで第１のモードによ
り全て直接ディジタル記録可能であるが、Ａモードの方
は記録容量の関係から衛生放送出力の１４ビットデータ
を１２ビットに瞬時圧縮して記録することが必要となる
。

このため、現行のＤＡＴでは規格として１６−１２ビッ
ト瞬ｎ：ｉ圧仲則が規定されているが、これは１４ビッ
トデータを擬似的に１６ビットとみなして処理するもの
であり、１４ビットデータを直接１２ピツトに圧縮する
という観点からは必ずしも最適なものではなかった。

１４−１２瞬時圧伸則、またはそれに近い従来よ・りの
例としては例えば、 （１）「宇宙通信システムにおける電波の有効利用に必
要な技術条件及び電波利用の長期展望」、（電波技術審
議会答申、第５１２、Ｐ２９９、昭和５８年３月。）に
示されている１４−１２瞬時圧伸則、または （２）「電波ｍ報通信ハンドブック、第１分冊」（Ｐ１
１８１、図９、電子情報通信学会編、オーム社刊、昭和
６３年３月３０日。）に示されている１３−１１瞬時圧
伸則がある。

従来例（２）は従来例（１）の縦軸および横軸のスケー
ルを半分にしたものと等価であり、特性曲線は相似であ
る。

以下、図面を参照しながら上述した従来例（１）のデー
タ圧縮方法について説明を行う。

第６図は上記従来例（１）に示されているデータ圧縮方
法の動作特性図ある。第６図において、横軸は１４ビッ
トデイジタル入力であり、また縦軸は１２ビットデイジ
タル出力である。１４ビットデイジタル入力は２１４＝
ＩＣ３３８４ステツプに分割されており、また１２ビッ
トデイジタル出力も２＋２＝４０９Ｅｔステツプに分割
されている。入出力信号は正負に各々半分ずつ割り付け
られており、第６図は代表例として正側のみを示してい
る。負側はこれと回転対称となり、特性曲線は全体とし
て、７折線で構成されることになる。

以下、代表例きして正側についてのみ説明を行つＯ １４ビットデイジタル入力のうち、０−５１１間のステ
ップの信号はそのまま１２ビットの信号の０−５１１間
のステップに割り付けられる（領域工）。また、１４ビ
ットデイジタル入力の５１２−１５３５間の信号は１／
２に圧縮され、１２ビット信号の５１２−１０２３間の
ステップに割り付けられる（領域■）。同様に１５３６
−３５８３間の信号はＩ　／　ｓに圧縮されて１０２４
−１５３５間に割り付けられ（領域ＩＩＩ）、３５８４
−７８７９間の信号はＩ／ｅに圧縮されて１５３６−２
０４７間に割り付けられる（領域■）。そして１４ビッ
トデイジタル入力のうち７８８０−８１９１間の信号は
、１２ビットデイジタル出力の最大値保持となっている
。

以上のような方法で圧縮されたデータは、少ないデータ
容量で伝送もしくは記録再生された後に複合され、ディ
ジタル伸張時に上記圧縮処理とは逆の処理を施すことに
より原信号とほぼ同等の信号を得るものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、データ圧縮そして伸張を行うことにより
データ伝送容量は下がるが、原信号に対し信号対雑音比
（以下、ＳＮ比と略す）等である一定量の劣化が生じる
ことはやむを得ない。そこで、データ圧縮方法を考える
場合、次の２点が重要となる。

まず第１に、衛生放送から送られてくるディジタル音声
は衛生放送の伝送路内では１４−１０準瞬時圧縮が施さ
れており、衛星放送受信機で１４ビットに伸張された後
、再度記録再生機で１２ビットに瞬時圧縮されることに
なる。ここで、１４−１２瞬時圧仲則により圧伸した場
合のＳＮ比劣化量が１４−１０準瞬時圧伸則による場合
の劣化量を上回らないこと。

第２に１４ビットデイジタル入力のすべての範囲に渡り
、良好な圧縮または伸張特性が保持されることがあげら
れる。

上記従来技術では第１の点に関しては満たされているが
、第２の点に関しては不十分であった。

すなわち、１４ビットデイジタルデータの全範囲の入力
に対し、Ｏ−７８７９間までのデータは１２ビットデイ
ジタルデータと一定の関係で対応付けられているが、７
ｆ３８０−８１９１間のデータは１２ビットデイジタル
データの最大値保持となっている。つまりクリップ状態
となっており、この範囲に入力された信号は圧縮、伸張
処理により大きな歪を生じるという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、１４ビ
ットデイジタル入力のすべてのレンジに対して良好な圧
縮特性を維持すると共に、１４−１０準瞬時圧仲則と同
等以上のＳＮ比を確保したデータ圧縮方法を提供するも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のデータ圧縮方法は
、１４ビットデイジタルデータの全入力範囲に対し、１
４−１２瞬時圧伸則が成立する一般条件を求め、そして
データ圧縮によるＳＮ劣化量を１４−１０準瞬時圧仲と
同等とする条件を加え、さらに音声信号の実使用レベル
での最適化条件を加えたものである。

作用 本発明は上記方法により、ディジタル化された１４ビッ
トの音声信号を１２ピツトに瞬時圧縮するに際して、１
４−１０準瞬時圧仲則と同等以上のＳＮ比劣化量を確保
しながら、１４ビットデイジタルデータの全範囲に渡り
、良好なる圧縮伸張特性を実現できる。

実施例 本発明の詳細な説明する前に、まず１４−１２瞬時圧伸
則が成立する一般条件について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は７折線構成での１４−１２瞬時圧伸則を一般化
して表した特性図である。従来例と同様に正側のみを示
しており、原点（０，０）、（ｂ＋。

ａ＋）　＋（ｂａ＋ａ２）　ｅ（ｂａ＋ａｓ）　＋（ｂ
４＋ａａ）の５点間をステップサイズ１．　２．　４．
　８すなわち傾き１＋　　’／２１　　’／４１　　’
／への折線で結んでいる。

考え方を簡略化するため、入出力は離散値ではなく、理
想的な連続値であると仮定すれば１４ビットおよび１２
ビットデータの全範囲で良好な圧縮特性を確保するには
Ｃｂａ＋　　ａａ）　＝　（８１９２゜２０４８）であ
ることが必要であり、このとき、１４−１２瞬時圧仲則
が成立するためには、残りの点、例えばｂ＋、１）２＊
　　ｂｓについては次式（Ａ）の成立が必要十分条件で
あることが導ける。

４ｂ＋＋２ｂ２＋ｂ＊：２”−’＝８１９２・・・（Ａ
）次に１４−１２瞬時圧仲則が、１４−１０準瞬時圧伸
則と同等以上のＳＮ比を確保するためには、少なくとも
両者の最小分解能が一致していることが必要である。１
４−１０準瞬時圧伸則の最小分解能は１０ビットであり
、これに相当する１４−１２瞬時圧伸則の値としては、
同様に正側のみを考えれば、 ｂ＋＝　２”−’＝　５１２　　　　　　　　　・・・
（Ｂ）以上の値を選べばよい。

さらに、実際の装置での構成の容易さ、実使用状態での
音声信号圧縮の最適レベル等より、本発明のデータ゛圧
縮方法は導き出される。

以下、本発明の第１の実施例のデータ圧縮方法について
、図面を参照しながら説明する。なお、以下の入出力は
実際の離散値である。

第２図は本発明の第１の実施例におけるデータ圧縮方法
を示す動作特性図である。

第２図において、横軸は１４ビットデイジタル入力、縦
軸は１２ビットデイジタル出力であり、従来例と同様に
正側のみを示す。１４ビットデイジタル入力のうち、０
−５１１間ステップの信号はそのまま１２ビットデイジ
タル出力のＯ−５１１間ステップに割り付ける（領域Ｉ
）。また、１４ビットデイジタル入力のうち、５１２−
１５３５間ステップの信号は’／ｅに圧縮し、１２ビッ
トデイジタル出力の５１２−１０２３間ステップに割り
付ける（領域■）、同様に１５３６−３０７１間ステッ
プの信号は’／ａに圧縮し、１０２４−１４０７間ステ
ップに割り付け（領域■）、３０７２−８１９１間ステ
ップの信号は１八に圧縮し、１４０８−２０４７間割り
付ける（領域■）。

以上は正側のみ示したが、負側も含めた上記圧縮方法を
まとめた変換表および変換式を第３図に示す。

第３図において、左項が１４ビットデイジタル入力（Ｘ
）、右項が１２ビットデイジタル出力（Ｙ）であり、各
四角枠内の値が中央の式により左右両頂が対応付けられ
ている。

また、圧縮特性の各折れ曲がり点は、ダイナミックレン
ジに換算すれば、ピークより各々−８，５ｄＢ。

−１４，５ｄ　Ｂ、　　−２４ｄ　Ｂの点となっており
、レンジ内でほぼ均等な圧縮特性を実現している。

以上のように本発明の第１の実施例によれば、１４ビッ
トデイジタルデータの全入力範囲に対してほぼ均等な圧
縮特性を実現すると共に、１４−１０準瞬時圧仲と同等
のＳＮ比の確保を可能としている。

以下、本発明の第２の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

第４図は本発明の第２の実施例におけるデータ圧縮方法
を示す動作特性図である。

第１の実施例と同様に１４ビットデイジタル入力のうち
、０−５１１間ステ９ブの信号はそのまま１２ビットデ
イジタル出力のＯ−５１１間ステップ割り付け（領域Ｉ
）、５１２−１０２３間ステップの信号はＩ／２に圧縮
して、５１２−７６７間へ（領域■）、１０２４−４０
９５間ステップの信号は雪／４に圧縮して７６８−１５
３５間ステマプヘ（領域■）、そして４０９Ｂ−８１９
１間ステップは１／８に圧縮して１５３Ｂ−２０４７間
ステップへと割り付ける（領域■）。

第１の実施例と同様に、正側および負側も含めた上記圧
縮方法をまとめた変換図および変換式を第５図に示す。

圧縮特性の各折れ曲がり点はダイナミックレンジに換算
すれば、各々ピークより一６ｄＢ、　　−１８ｄＢ。

−２４ｄＢの点となっており、通常音声の平均記録レベ
ルである一１８ｄＢを中心とした特性を実現している。

以上のように本発明の第２の実施例によれば１４ビット
デイジタルデータの全入力範囲に対して良好な圧縮特性
を保ち、特に平均記録レベルより上の領域では均一なＳ
Ｎ比の領域を幅広く確保することを可能としており、そ
して１４−１０準瞬時圧仲と同等のＳＮ比確保を実現し
ている。

なお、第１および第２の実施例においてはデータ圧縮方
法についてのみ説明したが、上記実施例とは逆の処理を
行うことによりデータ伸張方法が容易に実現できること
は言うまでもない。

また、実施例は１４−１２瞬時圧仲則で代表して記述し
ているが、従来例の（２）と同様、縦軸および横軸のス
ケールを変更することにより１３−１１瞬時圧仲則、そ
の他の圧仲則に変換できることはもちろんのことである
。

発明の効果 本発明は、１４−１２瞬時圧伸則の成立する一般条件を
定め、１４−１０準瞬時圧伸則とＳＮ比劣化量を同等と
する条件を加え、さらに実使用状態での音声信号圧縮の
最適レベル、また構成の容易さ等の条件を加えて最適な
る１４−１２瞬時圧伸を実現するデータ圧縮方法を構成
したものであり、例えば衛星放送受信機等より出力され
る１４ビット直線量子化されたデータを最良の状態で１
２ビットに圧縮し、媒体への記録再生をすることができ
る優れたデータ圧縮方法を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はデータ圧縮方法の一般構成を示す特性図、第２
図は本発明の第１の実施例におけるデータ圧縮方法を示
す動作特性図、第３図は同実施例における変換図、第４
図は本発明の第２の実施例におけるデータ圧縮方法を示
す動作特性図、第５図は同実施例における変換図、第６
図は従来のデータ圧縮方法を示す動作特性図である。 代理人の氏名　弁理士　粟野　重孝　はか１名第１図 １４ビフトテイシタルへ汝 第 図 第 図 Δ／　ｍ　ｆ Δｉ纏ｌ １４ビットチラシタル入ズ １４ビフトヂイジｙ）し２りか 第 第 図 図 ／４１″−／トラシレシシ入メ１ イ且し 伍し ＩｔビットテシシタノνはυＱ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１４ビット直線量子化にてディジタル化され、振
   幅の大きさ順で、−８１９２から＋８１９１までの整数
   値に割り付けられたデータに対し、下記変換表に従って
   、振幅範囲に応じ、１個または連続した２個、４個、８
   個のデータを１単位として、各単位を振幅順に−２０４
   ８から＋２０４７までの整数値に割れ付けられた１２ビ
   ットデータに変換することを特徴とするデータ圧縮方法
   。 変換表▲数式、化学式、表等があります▼
2. （２）１４ビット直線量子化にてディジタル化され、振
   幅の大きさ順で、−８１９２から＋８１９１までの整数
   値に割れ付けられたデータに対し、下記変換表に従って
   振幅範囲に応じ、１個または連続した２個、４個、８個
   のデータを１単位として、各単位を振幅順に−２０４８
   から＋２０４７までの整数値に割れ付けられた１２ビッ
   トデータに変換することを特徴とするデータ圧縮方法。 変換表▲数式、化学式、表等があります▼