JPH0255868B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0255868B2
JPH0255868B2 JP9962482A JP9962482A JPH0255868B2 JP H0255868 B2 JPH0255868 B2 JP H0255868B2 JP 9962482 A JP9962482 A JP 9962482A JP 9962482 A JP9962482 A JP 9962482A JP H0255868 B2 JPH0255868 B2 JP H0255868B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
frame
sampling period
data
sample value
Prior art date
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Expired
Application number
JP9962482A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58218010A (en
Inventor
Hiroyuki Takekura
Masayoshi Kitamura
Mitsuaki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP9962482A priority Critical patent/JPS58218010A/en
Publication of JPS58218010A publication Critical patent/JPS58218010A/en
Publication of JPH0255868B2 publication Critical patent/JPH0255868B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00007Time or data compression or expansion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

音声信号を符号化しデジタル信号として伝送あ
るいは記録再生する場合に、データ量をなるべく
少なくするための手段としては、従来、信号振幅
を対数圧縮したり、あるいは差分をとつたり、も
しくはデルタ変調をするなどの諸方式が採用され
て来ていることは周知のとおりであるが、これら
の従来の諸方式ではデータの減少を振幅方向に求
提案した。ところで、前記のデジタル符号化装置
は、信号の符号化を簡単に行なうことができる反
面、標本化間隔がランダムであるために、信号の
再生時にもとの信号からの誤差により生じる歪の
成分が再生周波数帯域内に含まれる場合に、それ
が除去できずに再生信号内に含まれるということ
が問題となつた。 すなわち、信号のゼロ点間隔毎に、そのゼロ点
間隔が略々等分されるような標本化間隔で信号を
符号化した場合には、ゼロ点間隔の長い信号部分
において当然に標本化周期が長くなるが、その標
本化周期の長い信号部分(標本化周波数の低い周
波数部分)と対応する再生信号が無歪となる周波
数帯域は、サンプリング定理から標本化周波数の
1/2以下の周波数帯域であるのに、再生系中に設
けられている低域濾波器の通過帯域は、符号化の
対象とされる信号において最もゼロ点間隔が短い
部分と対応して決定された標本化周期に基づいて
設定されているから、標本化周期の長い信号部分
と対応する再生信号における歪の成分が再生系中
に設けられている低域濾波器の通過帯域中に含ま
れてしまうことも起こるので、再生信号の歪がど
うしても多くなることが問題となる。 そこで、上記の問題点を解決するために本出願
人会社では、先に、符号化の対象とされる信号を
一定の時間長毎Tの信号(1フレームの信号)
とし、その1フレームの信号毎にゼロ点の個数
Zcを求め、1フレームの信号の期間における平
均のゼロ点間隔を定めることにより、圧縮度が高
い符号化を行ないながら、再生時に各1フレーム
の毎の再生信号における高調波成分が低域濾波器
によつて除去できるようにした記録再生装置を提
案(特願昭57−43649号明細書参照)した。 本発明は、前記した既提案の装置に比べてより
一層圧縮度の高い符号化が実現できるようにした
信号の符号化記憶再生装置を提供するものであ
り、以下、添付図面を参照しながら本発明の信号
の符号化記憶再生装置の具体的な内容を詳細に説
明する。 第1図は、本発明の信号の符号化記憶再生装置
の一例構成のブロツク図であつて、この第1図に
おいて、MICはマイクロホン、LPFは低域濾波
器、ADCはAD変換器、CGはクロツクパルス発
生器、CCTはマイクロコンピユータを含んで構
成された制御回路、OPは操作部であつて、Brは
記録釦、Bpは再生釦、Bs停止釦である。 また、第1図においてM1は第1の記憶装置
(第1のメモリ)、M2は第2の記憶装置(第2の
メモリ)、DAC1,DAC2はDA変換器、VLPFは
可変通過帯域型の低域濾波器、AMPは増幅器、
SPはスピーカである。 第2図は、符号化前の信号Saの波形例図であ
つて、第2図中の0−0線は参考のために示した
交流軸線である。第2図中に示す波形図におい
て、Tは信号Saを時間軸上で一定の時間長毎に
区切つた信号部分の時間長Tであり、前記した
時間長Tづつの各信号部分は、それぞれ1フレ
ームの信号と称せられるものである。本発明の信
号の符号化記憶装置において復号化の対象とされ
るデジタルデータは、各1フレームの信号におけ
る信号の時間軸上の変化の状態に応じて、各1フ
レームの信号について標本化周期が決定されてい
る如き符号化が施こされているものであるが、そ
の符号化の態様としては、1フレームの信号にお
けるゼロ点の個数と特定な関係を有するようにし
て各1フレーム毎の標本化周期が決定されるよう
になされている。 第2図示の信号Saにおいて、予め定められた
時間長Tに有する各1フレームの信号は、通常、
時間長T内において交流軸線0−0線に対して
複数回交叉している状態、すなわち、時間長T
内に複数個のゼロ点を有しているものとなつてい
るが、各1フレームの信号におけるゼロ点の個数
は、各1フレーム中の信号の周波数成分がどうで
あるのかに従つて異なつており、また、場合によ
つては交流軸線0−0に対する交叉がない期間も
ある。例えば、第2図に示す波形Saについて説
明すると、時刻t1からt2までの1フレームの信号
ではゼロ点が8個であり、時刻t2からt3までの1
フレームの信号ではゼロ点が4個であり、時刻t3
から時刻t4までの1フレームの信号ではゼロ点が
なく、時刻t4から時刻t5までの1フレームの信号
ではゼロ点が3個、時刻t5から時刻t6までの1フ
レームの信号では信号が交流軸線と交叉して生じ
るゼロ点がない、というように時間軸上の相次ぐ
1フレームの信号について、ゼロ点の個数がそれ
ぞれ異なつていることが判かる。 さて、既提案においては信号Saにおける予め
定められた一定の時間長Tの信号部分、すなわ
ち、各1フレームの信号毎に、1フレームの信号
中に存在するゼロ点の個数と関連する数で時間長
が等分されるような標本化周期Tcにより、その
1フレームの信号についての標本値列が得られる
ような符号化を行なつてデータ量の減少を達成す
るのに時間軸上で相次ぐ1フレームの信号のゼロ
点の個数をZcとした時に各1フレームの信号に
ついて、時間長Tが(Zc×K)等分されるよう
な標本化周期で、各1フレームの信号からの標本
値列が得られるようにして、データ量が減少され
た状態での記録再生を行なつているのであるが、
1フレームの信号が例えば第2図中の時刻t3から
t4までのように直流信号の場合や、第2図中の時
刻t5からt6までのように、無信号期間のような場
合には無駄な符号化が行なわれてしまうことにな
る。 そこで、本発明では1フレームの信号がすべて
同一の標本値をもつような場合に、その標本値の
1個とその標本値の繰返しを表わす符号とによつ
てデータを構成し、再生時には標本値の繰返しを
表わす符号が存在する1フレームの信号につい
て、標本値を標本値の個数だけ繰返して利用する
ようにして、圧縮度の高い符号化を実現できるよ
うにしたのであり、信号が音声信号のように無音
時間の多い信号の場合には特に有効に圧縮度の高
い符号化が行なわれ得るのであり、本発明におい
ては1フレームの信号のゼロ点の個数をZcとし
た時に、各フレームの信号について時間長Tが
{(Zc+1)K}等分されるような標本化周期Tc
で各1フレームの信号からの標本値列が得れるよ
うにし、また、1フレームの信号内における標本
化周期Tc毎の標本値がすべて同一か否かを判断
し、1フレームの信号内における標本化周期Tc
毎の標本値がすべて同一の場合には、1個の標本
値とその標本値の繰返しを表わす符号とを組合わ
せたデータを得るようにしており、標本化周期
Tcと、1フレームの信号内の標本数Nと、1フ
レームの信号内における標本化周期Tc毎の標本
値または1個の標本値とその標本値の繰返しを表
わす符号とを組合わせたデータと、各フレームを
区別するために付したフレーム番号とを組にした
データを次々の1フレーム毎に作り、それを順次
に記憶装置に記憶させ、再生に際しては前記の記
憶装置から読出した次々のフレーム毎のデータを
DA変換して信号の再生を行なうようにしている
のである。 次に、第1図のブロツク図を参照して、前記し
た符号化動作について説明する。 第1図に示すマイクロホンMICは音波を電気
信号(音声信号)に変換して低域濾波器LPFに
与える。第1図示の記録再生装置では、信号源と
してマイクロホンMICが用いられているが、信
号源が他の形態の音声信号の発生器、あるいは他
の信号の発生器であつてもよい。 低域濾波器LPFは、以下の実施例の説明では、
それの遮断周波数が3KHzであるとされている。
低域濾波器LPFによつて3KHz以下の周波数帯域
の信号になされた音声信号は、AD変換器ADCに
よつて所要のビツト数(以下の説明では8ビツ
ト)のデジタル信号となされて、マイクロコンピ
ユータを含んで構成されている制御回路CCTへ
与えられるが、前記したAD変換器ADCは、クロ
ツクパルスの発生器CGからの8KHzの繰返し周波
数のパルスによつてAD変換を行なつている。 AD変換器ADCから出力されたデジタル信号
は、入力された音声信号が常に一定の標本化周期
(説明例においては1/8000秒)で標本化され、そ
れが量子化された8ビツトのデジタル信号であ
り、それは制御回路CCTの制御の下に第1の記
憶装置M1(第1のメモリM1、あるいはバツフア
メモリM1)へ順次に記憶される。前記したバツ
フアメモリM1は以下の説明例では512バイトの記
憶容量を有しているものとされており、それは記
憶容量の半分づつの2つの部分に分けられて、そ
の2つの部分が交互にデータの書込みとデータの
読出しに使用される。 さて、第1図示の装置の符号化記録動作は、操
作部OPにおける記録釦Brが操作されることによ
つて、第3図に示すフローチヤートに示すような
プログラムに従つて行なわれるのであり、操作部
OPにおける記録釦Brが操作されて、プログラム
がスタート(第3図中の「はじめ」)すると、ス
テツプ(1)で制御回路CCTに設けられている9ビ
ツトの標本カウンタ、8ビツトのゼロ点カウン
タ、16ビツトのフレームカウンタなどがリセツト
される。 記録釦Brが操作される以前、すなわち、第3
図示のフローチヤートにおける「はじめ」の前に
おいても、第1図示の記録再生装置の制御回路
CCTは、クロツクパルスの発生器CGからのパル
スを受けることにより、ステツプ(10)の割込み動作
を行なつていて、AD変換器ADCからのデジタル
信号出力をバツフアメモリM1に順次に記憶させ、
また9ビツトの標本カウンタをカウントアツプし
ている。 また、「はじめ」の以前において、9ビツトの
標本カウンタは、それがフルカウントに達する度
毎にリセツトを繰返えすようになされている。 ステツプ(2)でバツフアメモリM1から記憶され
ていた標本値を読出すと共に、9ビツトの標本カ
ウンタを1だけカウントアツプする。 ステツプ(3)では、前記のステツプ(2)で読出した
標本値の符号が、その直前の標本値の符号と同一
かどうかをみて、符号の変化がなかつた時はゼロ
点ではないとしてステツプ(2)へ戻り、また符号の
変化があつた時にはステツプ(2)で読出した標本値
がゼロ点であるとしてステツプ(4)に進みステツプ
(4)では8ビツトのゼロ点カウンタを1だけカウン
トアツプする。 ステツプ(5)で、バツフアメモリM1から順次に
読出した標本値の個数が256(または512)に達し
たかどうかを9ビツトの標本カウンタの計数値で
調べて、バツフアメモリM1から読出した標本値
の個数が256に達したら(つまり、ステツプ(2)〜
(4)を256回繰返したら)、ステツプ(6)に進み、ま
た、バツフアメモリM1から読出した標本値の個
数が256に達していなかつたら、ステツプ(2)に戻
る。 ここで、前記のようにバツフアメモリM1から
読出された標本値の個数256は、第2図に示す信
号Saの時間長Tの1フレームの信号について、
AD変換器ADCが一定の標本化周期(1/8000秒)
で標本抽出を行なつて得た標本値の個数であつ
て、その個数256は1フレームの信号の時間長T
と対応しているものである。 ステツプ(6)で、8ビツトのゼロ点カウンタの計
数値Zcと、予め定められた数Kと、1フレーム
の信号の時間長Tを表わす数256とを用いて、そ
の1フレームの信号における標本値列を得るのに
必要とされる標本化周期Tcを計算すると共に、
標本数Nを計算する。 標本化周期=Tc=256/(Zc+1)K 標本数=256/Tc 次いで、ステツプ(7)では、バツフアメモリM1
から、前記した標本化周期Tcが適用されて標本
値列が取り出されるべき1フレームの信号につい
て、前記した標本化周期Tc毎の標本値を順次に
読出すために、9ビツトの標本カウンタ(アドレ
スカウンタ)のTcおきの計数値をアドレス信号
としてバツフアメモリM1から順次にN個の標本
値を読出し、読出されたN個の標本値がすべて同
一の値の場合には、1個の標本値にその標本値が
繰返えされることを表わす符号を付加したもの
と、16ビツトのフレームカウンタの計数値Fcが
示すフレーム番号と、標本数Nと、標本化周期
Tcとを組にしたデータを作り、それを第2の記
憶装置M2(第2のメモリM2)に記憶させてステ
ツプ(8)に進み、また、読出されたN個の標本値が
同一でないときはN個の標本値と、16ビツトのフ
レームカウンタの計数値Fcが示すフレーム番号
と、標本数Nと、標本化周期Tcとを組にしたデ
ータを作り、それを第2の記憶装置M2(第2のメ
モリM2)に記憶させてステツプ(8)に進む。 ステツプ(8)では、16ビツトのフレームカウンタ
を1だけカウントアツプする。 ステツプ(9)では、16ビツトのフレームカウンタ
がフルカウントになつているか、あるいは停止釦
Bsが操作されているかをみて、フレームカウン
タがフルカウントになつていたり、あるいは停止
釦Bsが操作されている状態であればおわりとな
り、そうでなければステツプ(2)に戻つて、上記の
各ステツプを繰返えす。 これまでの説明より明らかなように、第2のメ
モリM2には各1フレームの信号について、標本
化周期Tcのデータと、標本数Nのデータと、標
本値列または1個の標本値とそれの繰返しを表わ
す符号と、フレーム番号Fc(フレームカウンタの
計数値Fc)などが組となつたデジタル信号が記
憶されるが、これは第1のメモリM1(バツフアメ
モリM1)に記憶されていたもとのデジタル信号
に比べて大巾にデータ量が減少されているものと
なつているのであり、記録時に行なわれた前述の
ような符号化により、データ量が減少され、小容
量のメモリによつて、長時間の音声信号の記録再
生を可能とする。 次に、前記にようにして第2のメモリM2に記
憶された信号を読出して、音声信号を再生させる
場合について、第4図に示すフローチヤートをも
参照して説明する。 第1図示の装置における操作部OPの再生釦Bp
が操作されて、第4図示のプログラムがスタート
(第4図の「はじめ」)し、まずステツプ(1P)
でフレームカウンタ、標本カウンタがリセツトさ
れ、ステツプ(2P)で第2のメモリM2から1フ
レームの信号内の標本数Nと標本化周期Tcのデ
ータ、標本値の繰返しを表わすデータなどを読出
し、次に、ステツプ(3P)では第2のメモリM2
から標本値が記憶された順に1つづつ読出され
て、あるいは1つの標本値が所要回数だけ繰返し
読出されてDA変換器DAC1へ与えられ、また、
標本化周期TcのデータがDA変換器DAC2へ与え
られる。 ステツプ(4P)では、ステツプ(2P)〜
(5P)の一巡の所要時間が、標本化周期Tcの示す
時間長と一致するように時間待ちを行なう。 1/8000=(Tc−1)(プログラムループ時間)+
{ステツプ(2P)、ステツプ(3P)、ステツプ
(5P)及びステツプ(4P)の固定部分}の時間、 ステツプ(5P)では、N個の標本値の読出し
が終了したか否かを判定し、未だに終了していな
かつたならばステツプ(2P)へ戻り、終了して
いればステツプ(6P)へ進む。 ステツプ(6P)ではフレームカウンタがフル
カウントになつたか、あるいは停止釦Brが操作
されたかをみて、フレームカウンタがフルカウン
トになつていたり、あるいは停止釦Bsが操作さ
れた状態であればおわり、否であればステツプ
(2P)へ戻る。 前記したステツプ(4P)におけるDA変換器
DAC1,DAC2へのデジタルデータの供給によつ
て、DA変換器DAC1からは1フレームの信号内
における次々の標本値と対応するアナログ信号が
可変通過帯域型の低域濾波器VLPFへ入力信号と
して供給され、また、DA変換器DAC2からは1
フレームの信号における標本値の標本化周期Tc
と対応するアナログ信号が可変通過帯域型の低域
濾波器VLPFへそれの制御信号として与えられ
る。 第5図は、DA変換器DAC1,DAC2の部分と可
変通過帯域型の低域濾波器VLPFの構成例とを示
すブロツク回路図であつて、可変通過帯域型の低
域濾波器VLPFは、それの遮断周波数の可変範囲
における高い方の遮断周波数が抵抗R5,R6とコ
ンデンサC1,C2によつて定められ、また、遮断
周波数の可変範囲における低い方の遮断周波数
は、抵抗R6とR7とコンデンサC1,C2とによつて
決められ、さらに、前記した遮断周波数の可変範
囲の中間の周波数値は、DA変換器DAC2に入力
される標本化周期Tcのデータ入力によつて切換
えられるアナログスイツチASWと、それぞれ直
列に接続されている可変抵抗器R2,R3を可変し
て、標本化周期Tcのデータと対応してそれぞれ
所定の周波数値となるよう調整される。 標本化周期Tcと、標本化周期Tcに対応する標
本化周波数sと、低域濾波器の遮断周波数cとの
対応関係の一例を次の第1表に示す。
When encoding an audio signal and transmitting or recording/playing it as a digital signal, conventional methods to reduce the amount of data as much as possible include logarithmically compressing the signal amplitude, taking the difference, or performing delta modulation. It is well known that various methods such as the following have been adopted, but these conventional methods propose a reduction in data in the amplitude direction. By the way, while the above-mentioned digital encoding device can easily encode a signal, since the sampling interval is random, distortion components caused by errors from the original signal are generated when the signal is reproduced. A problem has arisen in that when it is included in the reproduced frequency band, it cannot be removed and is included in the reproduced signal. In other words, if a signal is encoded with a sampling interval such that the zero point interval is divided into approximately equal parts for each zero point interval of the signal, the sampling period will naturally be shorter in the signal part with the longer zero point interval. However, according to the sampling theorem, the frequency band in which the reproduced signal corresponding to the signal part with a long sampling period (low sampling frequency part) is distortion-free is a frequency band of 1/2 or less of the sampling frequency. However, the passband of the low-pass filter installed in the reproduction system is based on the sampling period determined corresponding to the part with the shortest zero point interval in the signal to be encoded. Because of this setting, distortion components in the reproduced signal corresponding to the signal portion with a long sampling period may be included in the passband of the low-pass filter installed in the reproduction system. The problem is that signal distortion inevitably increases. Therefore, in order to solve the above problem, the applicant company first converts the signal to be encoded into a signal of T for a certain time length (signal of one frame).
And the number of zero points for each signal of one frame is
By determining Zc and determining the average zero-point interval in the signal period of one frame, high-compression encoding can be performed while harmonic components in the reproduced signal for each frame are filtered through the low-pass filter during playback. proposed a recording/reproducing device that could remove the wafer by using a method (see specification of Japanese Patent Application No. 57-43649). The present invention provides a signal encoding, storage and reproducing device that can realize encoding with a higher degree of compression than the previously proposed devices. The specific contents of the signal encoding, storage and reproducing device of the invention will be explained in detail. FIG. 1 is a block diagram of the configuration of an example of a signal encoding storage/reproduction device according to the present invention. In FIG. 1, MIC is a microphone, LPF is a low-pass filter, ADC is an AD converter, and CG is a A clock pulse generator, CCT is a control circuit including a microcomputer, OP is an operation section, Br is a record button, Bp is a play button, and Bs is a stop button. In addition, in Figure 1, M 1 is the first storage device (first memory), M 2 is the second storage device (second memory), DAC 1 and DAC 2 are DA converters, and VLPF is a variable pass. Band-type low-pass filter, AMP is an amplifier,
SP is a speaker. FIG. 2 is a waveform example diagram of the signal Sa before encoding, and the 0-0 line in FIG. 2 is an AC axis line shown for reference. In the waveform diagram shown in FIG. 2, T is the time length T of a signal portion obtained by dividing the signal Sa into each fixed time length on the time axis, and each signal portion of each time length T described above is divided into two parts. This is called a frame signal. The digital data to be decoded in the signal encoding/storage device of the present invention has a sampling period for each one-frame signal depending on the state of change in the signal on the time axis in each one-frame signal. The encoding is performed as determined, but the encoding method is to have a specific relationship with the number of zero points in the signal of one frame, and to encode the samples for each frame. The period of conversion is determined. In the signal Sa shown in the second diagram, each one frame signal having a predetermined time length T is usually
A state where the AC axis crosses the 0-0 line multiple times within the time length T, that is, the time length T
However, the number of zero points in each frame of the signal differs depending on the frequency components of the signal in each frame. In addition, depending on the case, there may be a period in which there is no crossing over the AC axis 0-0. For example, to explain the waveform Sa shown in FIG. 2, there are eight zero points in one frame signal from time t 1 to t 2 , and one zero point from time t 2 to t 3 .
There are four zero points in the frame signal, and time t 3
There is no zero point in the one-frame signal from time t4 to time t4 , there are three zero points in the one-frame signal from time t4 to time t5 , and there are three zero points in the one-frame signal from time t5 to time t6 . It can be seen that the number of zero points is different for the signals of successive frames on the time axis, such that there is no zero point that occurs when the signal intersects the AC axis. Now, in the existing proposal, for a signal portion of a predetermined constant time length T in the signal Sa, that is, for each one frame signal, the time is expressed as a number related to the number of zero points existing in the one frame signal. In order to reduce the amount of data by performing encoding such that a sequence of sample values is obtained for the signal of one frame using a sampling period Tc whose length is divided into equal parts, it is necessary to reduce the amount of data one after another on the time axis. When the number of zero points of the signal of a frame is Zc, for each signal of one frame, the sample value sequence from the signal of each frame is obtained at a sampling period such that the time length T is equally divided by (Zc × K). Recording and playback is performed with the amount of data reduced so that the amount of data can be obtained.
For example, from time t 3 in Fig. 2, the signal of one frame is
In the case of a DC signal, such as up to t 4 , or in the case of a no-signal period, such as from time t 5 to t 6 in FIG. 2, unnecessary encoding will be performed. Therefore, in the present invention, when the signals of one frame all have the same sample value, data is composed of one sample value and a code representing the repetition of the sample value, and when playing back, the sample value For a single-frame signal in which there is a code representing the repetition of In the case of a signal with a large number of silent periods, encoding with a high degree of compression can be performed particularly effectively.In the present invention, when the number of zero points in one frame of the signal is Zc, the signal of each frame is The sampling period Tc such that the time length T is divided equally into {(Zc+1)K}
to obtain a sequence of sample values from each frame of the signal, and also determine whether the sample values for each sampling period Tc within the signal of one frame are all the same, and period Tc
If the sample values for each sample are all the same, data is obtained by combining one sample value and a code representing the repetition of that sample value, and the sampling period
Tc, the number of samples N in one frame of the signal, and data that is a combination of sampled values for each sampling period Tc in one frame of the signal, or one sampled value and a code representing the repetition of that sampled value. , and a frame number assigned to distinguish each frame, are created for each successive frame, and stored in a storage device sequentially, and when playing back, successive frames are read out from the storage device. data for each
The signal is reproduced through DA conversion. Next, the aforementioned encoding operation will be explained with reference to the block diagram of FIG. The microphone MIC shown in FIG. 1 converts sound waves into electrical signals (sound signals) and supplies them to a low-pass filter LPF. In the recording and reproducing apparatus shown in FIG. 1, a microphone MIC is used as a signal source, but the signal source may be a generator of other types of audio signals or a generator of other signals. In the following example description, the low-pass filter LPF is as follows:
Its cutoff frequency is said to be 3KHz.
The audio signal converted into a frequency band signal of 3KHz or less by the low-pass filter LPF is converted into a digital signal with the required number of bits (8 bits in the following explanation) by the AD converter ADC, and then sent to the microcomputer. The above-mentioned AD converter ADC performs AD conversion using pulses with a repetition frequency of 8 KHz from a clock pulse generator CG. The digital signal output from the AD converter ADC is an 8-bit digital signal in which the input audio signal is always sampled at a constant sampling period (1/8000 seconds in the example) and quantized. , which are sequentially stored in the first storage device M 1 (first memory M 1 or buffer memory M 1 ) under the control of the control circuit CCT. The buffer memory M1 described above is assumed to have a storage capacity of 512 bytes in the following explanation example, and it is divided into two parts each having half the storage capacity, and the two parts are used to alternately store data. used for writing and reading data. Now, the encoding/recording operation of the apparatus shown in FIG. 1 is performed according to the program shown in the flowchart shown in FIG. 3 by operating the recording button Br on the operation section OP. Operation section
When the record button Br in the OP is operated and the program starts ("Start" in Figure 3), in step (1) the 9-bit sample counter and the 8-bit zero point counter provided in the control circuit CCT are , the 16-bit frame counter, etc. are reset. Before the record button Br is operated, that is, the third
Even before the "beginning" in the illustrated flowchart, the control circuit of the recording and reproducing apparatus illustrated in the first figure
The CCT performs the interrupt operation in step (10) by receiving pulses from the clock pulse generator CG, and sequentially stores the digital signal output from the AD converter ADC in the buffer memory M1 .
It also counts up a 9-bit sample counter. Also, before the beginning, the 9-bit sample counter is repeatedly reset each time it reaches a full count. In step (2), the stored sample value is read from the buffer memory M1 , and the 9-bit sample counter is counted up by 1. In step (3), it is checked whether the sign of the sample value read in step (2) is the same as the sign of the sample value immediately before it, and if there is no change in sign, it is assumed that the point is not zero and the process is continued. Return to step 2), and when there is a change in sign, proceed to step (4) assuming that the sample value read in step (2) is the zero point.
In (4), the 8-bit zero point counter is counted up by 1. In step (5), check whether the number of sample values sequentially read from buffer memory M1 has reached 256 (or 512) using the counted value of the 9-bit sample counter, and check whether the number of sample values read from buffer memory M1 has reached 256 (or 512). When the number of items reaches 256 (that is, step (2) ~
If (4) is repeated 256 times), proceed to step (6), and if the number of sample values read from buffer memory M1 has not reached 256, return to step (2). Here, the number 256 of sample values read out from the buffer memory M1 as described above is, for one frame signal of time length T of the signal Sa shown in FIG.
AD converter ADC has a constant sampling period (1/8000 seconds)
The number of sample values obtained by sampling at 256 is the time length T of one frame signal.
This corresponds to In step (6), using the count value Zc of the 8-bit zero point counter, the predetermined number K, and the number 256 representing the time length T of the signal of one frame, the sample in the signal of one frame is calculated. Calculate the sampling period Tc required to obtain the value sequence, and
Calculate the number of samples N. Sampling period = Tc = 256/(Zc+1)K Number of samples = 256/Tc Next, in step (7), the buffer memory M 1
, a 9-bit sample counter (address N sample values are read out sequentially from the buffer memory M1 using the count value of the counter) at intervals of Tc as an address signal. The sample value is appended with a code indicating that it is repeated, the frame number indicated by the count value Fc of the 16-bit frame counter, the number of samples N, and the sampling period.
Create a pair of data with Tc, store it in the second storage device M 2 (second memory M 2 ), and proceed to step (8). If not, create data that combines the N sample values, the frame number indicated by the count value Fc of the 16-bit frame counter, the number of samples N, and the sampling period Tc, and store it in the second storage device. It is stored in M 2 (second memory M 2 ) and proceeds to step (8). In step (8), the 16-bit frame counter is incremented by one. In step (9), check whether the 16-bit frame counter has reached full count or the stop button has been pressed.
Check whether Bs is being operated and if the frame counter has reached a full count or if the stop button Bs is being operated, the process is over; if not, return to step (2) and repeat each of the steps above. Repeat. As is clear from the above explanation, the second memory M2 stores data with a sampling period Tc, data with a sample number N, and a sample value string or one sample value for each frame of the signal. A digital signal consisting of a code representing the repetition, a frame number Fc (frame counter count value Fc), etc. is stored, but this is stored in the first memory M 1 (buffer memory M 1 ). The amount of data has been greatly reduced compared to the original digital signal, and due to the above-mentioned encoding performed during recording, the amount of data has been reduced and can be stored in a small memory capacity. This makes it possible to record and play back audio signals for a long time. Next, the case where the signal stored in the second memory M2 as described above is read out and the audio signal is reproduced will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Playback button Bp of the operating section OP in the device shown in the first diagram
is operated, the program shown in Figure 4 starts ("Start" in Figure 4), and the first step (1P) is started.
At step (2P), the frame counter and sample counter are reset, and at step (2P), the number of samples N in the signal of one frame, the data of the sampling period Tc, the data representing the repetition of the sample value, etc. are read out from the second memory M2 . Next, in step (3P), the second memory M 2
The sample values are read out one by one in the order in which they were stored, or one sample value is read out repeatedly the required number of times and given to the DA converter DAC 1 , and
Data with a sampling period Tc is given to the DA converter DAC 2 . In step (4P), step (2P) ~
Waiting is performed so that the time required for one round (5P) matches the time length indicated by the sampling period Tc. 1/8000 = (Tc-1) (program loop time) +
{Fixed portion of step (2P), step (3P), step (5P), and step (4P)} At step (5P), determine whether reading of N sample values has been completed; If the process has not yet been completed, return to step (2P); if it has been completed, proceed to step (6P). In step (6P), check whether the frame counter has reached a full count or whether the stop button Br has been operated. If the frame counter has reached a full count or the stop button Bs has been operated, the process is over, or not. Return to step (2P). DA converter in the above steps (4P)
By supplying digital data to DAC 1 and DAC 2 , analog signals corresponding to successive sample values within one frame signal are input from the DA converter DAC 1 to the variable passband type low-pass filter VLPF. It is supplied as a signal and also 1 from the DA converter DAC 2 .
Sampling period Tc of sampled values in the frame signal
The corresponding analog signal is given to the variable passband type low-pass filter VLPF as its control signal. FIG. 5 is a block circuit diagram showing a configuration example of the DA converters DAC 1 and DAC 2 and a variable pass band type low pass filter VLPF. , the higher cut-off frequency in the variable range of the cut-off frequency is determined by the resistors R 5 , R 6 and the capacitors C 1 , C 2 , and the lower cut-off frequency in the variable range of the cut-off frequency is determined by the resistors R 5 , R 6 and the capacitors C 1 , C 2 . It is determined by R 6 and R 7 and capacitors C 1 and C 2 , and the intermediate frequency value of the cut-off frequency variable range described above is determined by the sampling period Tc data input to the DA converter DAC 2 . The analog switch ASW, which is switched by the input, and the variable resistors R 2 and R 3 , which are connected in series, are varied to adjust each to a predetermined frequency value corresponding to the data of the sampling period Tc. be done. An example of the correspondence between the sampling period Tc, the sampling frequency s corresponding to the sampling period Tc, and the cutoff frequency c of the low-pass filter is shown in Table 1 below.

【表】 第5図に示されている可変通過帯域型の低域濾
波器VLPFは、DA変換器DAC2に与えられた標
本化周期Tcのデータの値によつて、アナログス
イツチASWで選択された抵抗により増幅器A1
利得が変わり、それに従つてフオトカプラPC1
PC2におけるフオトダイオードPd,Pdの発光量
が変化することによる感光抵抗体(例えばCdS)
VR,VRの抵抗値の変化によつて遮断周波数が
変わり、通過帯域が可変制御されるのである。な
お、第5図中において、R1,R4,R5〜R6は抵
抗、R2,R3は可変抵抗器、A1,A2は増幅器、
C1,C2はコンデンサ、PC1,PC2はフオトカプラ
である。 以上の説明から明らかなように、本発明の信号
の符号化記憶再生装置は、信号を所定の標本化周
期で標本化し量子化する手段と、前記の手段によ
つて得たデジタル信号を第1の記憶手段に記憶す
る手段と、予め定められた時間長Tの信号区間
を1フレームの信号とし、その1フレームの信号
中におけるゼロ点の個数Zcを計測する手段と、
前記した1フレームの信号の時間長Tを{(ゼロ
点の個数の計数値Zc)+1}の数値で除して得た
商を、さらに予め定められた数で除して、標本化
周期Tcを得る手段と、前記した1フレームの信
号の時間長Tを標本化間隔Tcで除して1フレー
ムの信号内の標本数Nを得る手段と、1フレーム
の信号内における標本化周期Tc毎の標本値を得
る手段と、1フレームの信号内における標本化周
期Tc毎の標本値がすべて同一か否かを判別する
手段と、1フレームの信号内における標本化周期
Tc毎の標本値がすべて同一の場合には、1個の
標本値とその標本値の繰返しを表わす符号とを組
合わせたデータを得るようにする手段と、標本化
周期Tcと、1フレームの信号内の標本数Nと、
1フレームの信号内における標本化周期Tc毎の
標本値または1個の標本値とその標本値の繰返し
を表わす符号とを組合わせたデータと、各フレー
ムを区別するために付したフレーム番号とを組に
したデータを次々のフレーム毎に作り、それを順
次に第2の記憶手段に記憶させる手段と、第2の
記憶手段から読出した次々のフレーム毎のデータ
をDA変換して信号を再生する手段とからなる信
号の符号化記憶再生装置であつて、本発明装置で
は1フレームの信号がすべて同一の標本値を示す
ときは1個の標本値とそれの繰返しを表わす符号
とによつて標本値列のデータを構成するために、
データ量の圧縮が高度に行なわれ得るのであり、
特に無音期間の多い音声信号についてはデータ量
の大巾な減少が達成できることは勿論のこと、構
成の簡単な記録装置によつて、記録再生が良好に
行なわれるのであり、本発明により既述した従来
の問題点は良好に解決される。
[Table] The variable passband type low-pass filter VLPF shown in Fig. 5 is selected by the analog switch ASW depending on the data value of the sampling period Tc given to the DA converter DAC 2 . The resistor changes the gain of the amplifier A 1 and accordingly the photocoupler PC 1 ,
Photoresistor (e.g. CdS) due to changes in the amount of light emitted from photodiode Pd and Pd in PC 2
The cutoff frequency changes as the resistance values of VR and VR change, and the passband is variably controlled. In addition, in FIG. 5, R 1 , R 4 , R 5 to R 6 are resistors, R 2 and R 3 are variable resistors, A 1 and A 2 are amplifiers,
C 1 and C 2 are capacitors, and PC 1 and PC 2 are photocouplers. As is clear from the above description, the signal encoding, storage and reproducing apparatus of the present invention includes a means for sampling and quantizing a signal at a predetermined sampling period, and a first means for storing a signal section of a predetermined time length T as a signal of one frame, and means for measuring the number of zero points Zc in the signal of one frame;
The quotient obtained by dividing the time length T of the signal of one frame by the value of {(count value Zc of the number of zero points) + 1} is further divided by a predetermined number to obtain the sampling period Tc. means for obtaining the number of samples N in one frame signal by dividing the time length T of the one frame signal by the sampling interval Tc; means for obtaining sample values; means for determining whether all sample values for each sampling period Tc within one frame signal are the same; and sampling period within one frame signal.
If the sample values for each Tc are all the same, means for obtaining data that combines one sample value and a code representing the repetition of the sample value, a sampling period Tc, and one frame. The number of samples in the signal N,
A sample value for each sampling period Tc in a signal of one frame or data that combines one sample value and a code representing the repetition of the sample value, and a frame number assigned to distinguish each frame. A means for creating a set of data for each successive frame and sequentially storing it in a second storage means, and performing DA conversion on the data for each successive frame read from the second storage means to reproduce a signal. In the signal encoding storage and reproducing apparatus of the present invention, when the signals of one frame all indicate the same sample value, the signal is encoded by one sample value and a code representing its repetition. To configure the value column data,
The amount of data can be highly compressed,
In particular, for audio signals with many silent periods, not only can the amount of data be significantly reduced, but also recording and reproduction can be performed satisfactorily using a recording device with a simple configuration. The conventional problems are well solved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の符号化記憶装置を含んで構成
された記録再生装置の一実施態様のブロツク図、
第2図は説明用の波形例図、第3図及び第4図は
説明用のフローチヤート、第5図は可変通過帯域
型の低域濾波器及び、その関連部分のブロツク回
路図である。 MIC……マイクロホン、LPF……低域濾波器、
ADC……DA変換器、CG……クロツクパルス発
生器、CCT……マイクロコンピユータを含んで
構成された制御回路、OP……操作部、Br……記
録釦、Bp……再生釦、Bs……停止釦、M1……第
1の記憶装置(バツフアメモリ)、M2……第2の
記憶装置、DAC1,DAC2……DA……変換器、
VLPF……可変通過帯域型の低域濾波器。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a recording/reproducing apparatus including an encoding storage device of the present invention;
FIG. 2 is an explanatory waveform example diagram, FIGS. 3 and 4 are explanatory flowcharts, and FIG. 5 is a block circuit diagram of a variable passband type low-pass filter and its related parts. MIC...Microphone, LPF...Low pass filter,
ADC...DA converter, CG...clock pulse generator, CCT...control circuit including a microcomputer, OP...operation unit, Br...record button, Bp...play button, Bs...stop Button, M1 ...first memory device (buffer memory), M2 ...second memory device, DAC1 , DAC2 ...DA...converter,
VLPF...Variable pass band type low pass filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 信号を所定の標本化周期で標本化し量子化す
る手段と、前記の手段によつて得たデジタル信号
を第1の記憶手段に記憶する手段と、予め定めら
れた時間長Tfの信号区間を1フレームの信号と
し、その1フレームの信号中におけるゼロ点の個
数Zcを計測する手段と、前記した1フレームの
信号の時間長Tfを{(ゼロ点の個数の計測値Zc)
+1}の数値で除して得た商を、さらに予め定め
られた数で除して、標本化周期Tcを得る手段と、
前記した1フレームの信号の時間長Tfを標本化
間隔Tcで除して1フレームの信号内の標本数N
を得る手段と、1フレームの信号内における標本
化周期Tc毎の標本値を得る手段と、1フレーム
の信号内における標本化周期Tc毎の標本値がす
べて同一か否かを判別する手段と、1フレームの
信号内における標本化周期Tc毎の標本値がすべ
て同一の場合にはめていたために、量子化歪によ
り再生信号の品質が劣化したものになるという問
題があつた。 本出願人会社では、データ量の減少を大巾なも
のとする場合に、ビツトの減少を振幅方向に求め
ないでそれをむしろ時間軸の方向に求めて、標本
値列から得られる波形と原信号の波形との相違の
度合いが一定比以下となるように波形近似を行な
つて、大巾なデータ量の減少が期待できるような
音声信号の近似圧縮方式を提案(特開昭56−
155998号公報参照)しており、ある程度の成果を
挙げ得たが、この既提案の方式では標本化周期が
先の標本値からの信号波形のずれに基づいて定め
られ、信号の波形自体に基づいて定められるよう
にはなされていなかつたために、信号における細
かい波形の再生の点で不充分であるという傾向が
認められた。 本出願人会社における前記の既提案における問
題点を解決するために本出願人会社では、信号の
ゼロ点間隔が略々等分されるような標本化間隔で
信号が符号化されるようなデジタル符号化装置を
1個の標本値と、その標本値の繰返しを表わす符
号とを組合わせたデータを得るようにする手段
と、標本化周期Tcと、1フレームの信号内の標
本数Nと、1フレームの信号内における標本化周
期Tc毎の標本値または1個の標本値とその標本
値の繰返しを表わす符号とを組合わせたデータ
と、各フレームを区別するために付したフレーム
番号とを組にしたデータを次々のフレーム毎に作
り、それを順次に第2の記憶手段に記憶させる手
段と、第2の記憶手段から読出した次々のフレー
ム毎のデータをDA変換して信号を再生する手段
とからなる信号の符号化記憶再生装置。
[Claims] 1. A means for sampling and quantizing a signal at a predetermined sampling period, a means for storing the digital signal obtained by the above means in a first storage means, and a predetermined period of time. A signal interval of length Tf is taken as a signal of one frame, and means for measuring the number Zc of zero points in the signal of one frame, and time length Tf of the signal of one frame described above are {(measured value of the number of zero points) Zc)
+1} and further divides the obtained quotient by a predetermined number to obtain a sampling period Tc;
Divide the time length Tf of the signal of one frame by the sampling interval Tc to find the number of samples N in the signal of one frame.
means for obtaining sample values for each sampling period Tc within a signal of one frame; means for determining whether all sample values for each sampling period Tc within a signal of one frame are the same; Since the sampled values for each sampling period Tc in one frame signal were all the same, there was a problem in that the quality of the reproduced signal deteriorated due to quantization distortion. When the amount of data decreases significantly, the applicant's company does not determine the decrease in bits in the amplitude direction, but rather in the time axis direction, and compares the waveform obtained from the sample value sequence with the original. We proposed an approximation compression method for audio signals that can be expected to significantly reduce the amount of data by approximating the waveform so that the degree of difference from the signal waveform is less than a certain ratio (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999).
(Refer to Publication No. 155998), and achieved some success. However, in this existing proposed method, the sampling period is determined based on the deviation of the signal waveform from the previous sample value, and the sampling period is determined based on the signal waveform itself. However, it was observed that the reproduction of fine waveforms in the signal was insufficient because it was not done in a way that was well defined. In order to solve the problems with the above-mentioned existing proposal by the applicant company, the applicant company has developed a digital means for causing the encoding device to obtain data combining one sample value and a code representing repetition of the sample value; a sampling period Tc; and a number N of samples in one frame of the signal; A sample value for each sampling period Tc in a signal of one frame or data that combines one sample value and a code representing the repetition of the sample value, and a frame number assigned to distinguish each frame. A means for creating a set of data for each successive frame and sequentially storing it in a second storage means, and performing DA conversion on the data for each successive frame read from the second storage means to reproduce a signal. A signal encoding storage/reproduction device comprising means.
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