JPH03270415A - データ圧縮符号化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＤＳＰ　（デジタル信号プロセッサ）
等に用いて好適な、ＰＣＭ信号のデータ圧縮符号化装置
に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、入力信号を一定サンプル毎にブロック化し、
各ブロック毎に、複数のフィルタを有する第１のフィル
タ群に供給し、この第１のフィルタ群のうち最も高い圧
縮率が得られるフィルタを選択し、該選択されたフィル
タからの出力を圧縮符号化して出力する系と、入力信号
を一定サンプル毎にブロック化し、各ブロック毎に、複
数のフィルタを有する第２のフィルタ群に供給し、この
第２のフィルタ群のうち最も高い圧縮率が得られるフィ
ルタを選択し、該選択されたフィルタからの出力を圧縮
符号化して出力する系と、上記第１のフィルタ群を有す
る系からの出力と上記第２のフィルタ群を有する系から
の出力とのいずれか一方を切り換え選択して出力する切
り換え手段とを有し、上記第１のフィルタ群を有する系
でエンコード不能が生じたときに、上記切り換え手段に
より第２のフィルタ群を有する系からの出力を切り換え
選択することにより、エンコード不能を未然に防止し、
リアルタイムエンコードを可能とすることができ、また
、上記第１のフィルタ群は出力信号の品質は良好である
がエンコード不能となる確立の高いフィルタを含み、上
記第２のフィルタ群はエンコード不能となる確立の低い
フィルタを含むことにより、通常は出力信号の品質の良
好な該第１のフィルタ群を有する系でエンコードを行い
この出力を取り出し、エンコード不能が生じたときには
エンコード不能となる確立の低い該第２のフィルタ群を
有する系を介してエンコードした出力を取り出すことに
より、品質良好でエンコード不能が生じていない出力を
供給することができるデータ圧縮符号化装置である。

〔従来の技術〕

一般に、供給されるＰＣＭ信号のビット数を圧縮して伝
送ビットレートを低減する方法として、例えば複数サン
プル毎のブロック単位で最も高い圧縮率の得られるフィ
ルタを、予め準備された複数のフィルタのうちから選択
するようないわゆるフィルタ選択型のデータ圧縮符号化
装置が知られている。

このようなフィルタ選択型のデータ圧縮符号化装置には
、例えば１６サンプルを１ブロツクとした人力信号が該
ブロック毎に供給される。このブロック毎の入力信号は
、上記複数のフィルタであるストレートＰＣＭを出力す
る０次フィルタ、１次差分を出力する１次差分フィルタ
及び２次差分を出力する２次差分フィルタにそれぞれ供
給される。そして、各フィルタ毎にブロック内の最大絶
対値が検出され、このブロック内最大絶対値が最小とな
るフィルタを介したブロックデータが選択され、例えば
１６ビツトから４ビツトに再量子化され出力される。な
お、上記再量子化の際に量子化器の入力と出力との差分
を該量子化器の入力側に帰還して新たに量子化器に供給
されるデータと加電するいわゆるノイズシェービング処
理が行われている。そして、上記出力の際には該記録さ
れるブロックのデータが介したフィルタを示すフィルタ
情報、また、該データのレンジを示すレンジ情報等も上
記データと共に出力され、デコーダ側ではこれらの情報
に応じてデータの再生が行われまた近年において、上記
２次差分フィルタ（以下、第１の２次差分フィルタと言
う、）より音質の良い２次差分フィルタ（以下、第２の
２次差分フィルタと言う、）が開発され、フィルタ選択
型のデータ圧縮符号化装置には、上記０次フィルタ。

１次差分フィルタ及び第１の２次差分フィルタの３つの
フィルタに加え上記第２の２次差分フィルタが設けられ
るようになった。

この４つのフィルタが設けられているデータ圧縮符号化
装置も上述のように、ブロック毎に供給される入力信号
を各４つのフィルタに供給し、この４つのフィルタを介
したブロック毎にブロック内最大絶対値を検出し、この
ブロック内最大絶対値に基づいてデータを選択し、再量
子化を施して出力していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述のデータ圧縮符号化装置に設けられている
４つのフィルタのうち、第２の２次差分フィルタは音質
的に優れているのはよいが、時々エンコード不能が起こ
る。このエンコード不能は、例えばオーバーフロー等が
原因となって生ずるものであり、入力信号をリアルタイ
ムでエンコードする場合や、長い音源（ソース）をエン
コードする場合に上記エンコード不能が起こるとダメー
ジが大きい。

本発明は上述のような課題に鑑みて威されたものであり
、上記エンコード不能を防止し、良音質でのエンコード
を可能とするようなデータ圧縮符号化装置の提供を目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、入力信号を一定サンプル毎にブロック化し、
各ブロック毎に、複数のフィルタを有する第１のフィル
タ群に供給し、この第１のフィルタ群のうち最も高い圧
縮率が得られるフィルタを選択し、該選択されたフィル
タからの出力を圧縮符号化して出力する系と、入力信号
を一定サンプル毎にブロック化し、各ブロック毎に、複
数のフィルタを有する第２のフィルタ群に供給し、この
第２のフィルタ群のうち最も高い圧縮率が得られるフィ
ルタを選択し、該選択されたフィルタからの出力を圧縮
符号化して出力する系と、上記第１のフィルタ群を有す
る系からの出力と上記第２のフィルタ群を有する系から
の出力とのいずれか一方を切り換え選択して出力する切
り換え手段とを有し、上記第１のフィルタ群を有する系
でエンコード不能が生じたときに、上記切り換え手段に
より第２のフィルタ群を有する系からの出力を切り換え
選択するようにしたことを特徴とし、また、上記第１の
フィルタ群は出力信号の品質は良好であるがエンコード
不能となる確立の高いフィルタを含み、上記第２のフィ
ルタ群はエンコード不能となる確立の低いフィルタを含
むことを特徴として上述の課題を解決する。

〔作用〕

本発明にかかるデータ圧縮符号化装置は、第１のフィル
タ群を有する系及び第２のフィルタ群を有する系の２つ
の系で並列的に入力信号を処理しており、該第１のフィ
ルタ群を有する系でエンコード不能が生じたときにはこ
れを出力することなく、切り換え手段により第２のフィ
ルタ群を有する系からの出力信号を選択することができ
るため、再エンコードをすることなく、リアルタイムエ
ンコードを可能とすることができる。

また、通常は出力信号の品質の良好な上記第１のフィル
タ群を有する系でエンコードを行いこの出力を取り出し
、エンコード不能が生じたときにはエンコード不能とな
る確立の低い上記第２のフィルタ群を有する系を介して
エンコードした出力を取り出すことにより、品質良好で
エンコード不能が生じていない出力を供給することがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明にかかるデータ圧縮符号化装置の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明にかかるデータ圧縮符号化装置の実施例
の各機能をブロック的に示した機能ブロック図である。

この入力端子１からは、例えば１サンプルを１６ビツト
（１ワード）とし、１６サンプルを１ブロツクとしたオ
ーディオＰＣＭ信号が供給されている。

このオーディオＰＣＭ信号としては、例えばＣＤ（コン
パクトディスク）プレーヤやＤＡＴ　（デジタルオーデ
ィオチーブレコーダ）等の機器や音源データのメモリ等
からのデジタルデータの他、マイクロホン等で収音した
音声信号をＡ−Ｄ　（アナログ−デジタル）変換したデ
ジタルデータ等である。

この入力端子１介したオーディオＰＣＭ信号は、第１の
フィルタ群２及び第２のフィルタ群３にそれぞれ供給さ
れる。

上記第１のフィルタ群２は、例えば０次差分フィルタ４
．１次差分フィルタ５及び第１の２次差分フィルタ６で
構成されており、また上記第２のフィルタ群は、０次差
分フィルタ７．１次差分フィルタ８及び第２の２次差分
フィルタ９でｍ＊されている。

なお、上記０次差分フィルタ４と０次差分フィルタ７及
び１次差分フィルタ５と１次差分フィルタ８とはそれぞ
れ共通の特性を有しているが、第１の２次差分フィルタ
６と第２の２次差分フィルタ９とはそれぞれ異なる特性
を有しいる。

すなわち、上記第１の２次差分フィルタ６は、第２の２
次差分フィルタ９を介してエンコードされた上記オーデ
ィオＰＣＭ信号よりも再生の際の音質が優れているとい
う利点を有しているが、時々エンコード不能を生ずる欠
点を有している。これに対して、上記第２の２次差分フ
ィルタ９は、音質の点では上記第１の２次差分フィルタ
に劣るがエンコード不能となることが殆ど無いという利
点を有しており、例えばいわゆるＣＤ−１規格のレベル
Ｂのフィルタ群を用いている。

上述のように、例えばリアルタイムエンコードヲ行つ場
合に、オーバーフロー等のエンコード不能を生ずるとダ
メージが大きいため、当該データ圧縮符号化装置は、上
記それぞれ異なる特性を有するフィルタを設けた第１の
フィルタ群及び第２のフィルタ群を備え、通常は音質の
良いフィルタを有する第１のフィルタ群を用い、この第
１のフィルタ群を介したデータがオーバーフローを生じ
た場合に、第２のフィルタ群を介したデータを用いるよ
うにした。

すなわち、上記第１のフィルタ群２に供給されたオーデ
ィオＰＣＭ信号は、０次差分フィルタ４゜１次差分フィ
ルタ５及び第１の２次差分フィルタ６にそれぞれ供給さ
れ、また第２のフィルタ群３に供給されたオーディオＰ
ＣＭ信号は０次差分フィルタ７．１次差分フィルタ８及
び第２の２次差分フィルタ９にそれぞれ供給される。

上記０次差分フィルタ４に供給された上記１ブロツクの
オーディオＰＣＭ信号は、０次の差分がとられ、いわゆ
るストレートＰＣＭ信号としてレンジディテクタ１０に
供給される。

このレンジディテクタｌＯは上記ストレートＰＣＭ信号
のブロック内の全データをセレクタ１８に供給すると共
に、該ブロック内の最大絶対値を検出しこれを比較（最
小値検出）ブロック１６に供給する。

上記１次差分フィルタ５に供給された１ブロツクのオー
ディオＰＣＭ信号は、該ブロック内の１次差分がとられ
、１次差分データとしてレンジディテクタ１１に供給さ
れる。

レンジディテクタ１１は、１ブロツクの全１次差分デー
タをセレクタ１８に供給すると共に、該ブロック内の最
大絶対値を検出しこれを比較ブロック１６に供給する。

上記第１の２次差分フィルタ６に供給されたｌブロック
のオーディオＰＣＭ信号は、該ブロック内の２次差分が
とられレンジディテクタ１２に供給される。

レンジディテクタ１２は、ｌブロックの全２次差分デー
タをセレクタ１８に供給すると共に、該ブロック内の最
大絶対値を検出しこれを比較ブロック１６に供給する。

比較ブロック１６は、上記供給されたストレートＰＣＭ
のデータのブロック内最大絶対値、１次差分データのブ
ロック内最大絶対値及び２次差分データのブロック内最
大絶対値を比較して値が最小のものを検出し、この検出
された最小値のレンジをレンジ情報として量子化器２０
及びマルチプレクサ２５に供給すると共に、該最小値が
上記３つのフィルタのうち、どのフィルタを介したかを
検出してこれをフィルタ情報としてセレクタ１８゜ノイ
ズシェービング回路２２及びマルチプレクサ２５に供給
する。

セレクタ１８は、比較ブロック１６からのフィルタ情報
により指定されたフィルタを介したオーディオＰＣＭ信
号を、例えばスイッチを切り換える等して選択し、この
選択したｌブロックのオーディオＰＣＭ信号を量子化器
２０に供給する。

量子化器２０は供給された１６ビツトのオーディオＰＣ
Ｍ信号を例えば４ビツトに再量子化し、この４ビツトの
オーディオＰＣＭ信号をノイズシェービング回路２２を
介してマルチプレクサ２５に供給する。

この再量子化は上記比較ブロック１６から供給されるレ
ンジ情報に応して行われ、例えば上位ビットからみて１
６ビツト中最初に“１”がたったビットから数えて４ビ
ツトを取り出している。

上記マルチプレクサ２５に供給されたデータ及び各情報
等は、スイッチ２４の被選択端子２４ａを介して取り出
される。

次に、上記第２のフィルタ群３の０次差分フィルタフに
供給された上記ｌブロックのオーディオＰＣＭ信号は、
０次の差分がとられ、いわゆるストレートＰＣＭ信号と
してレンジディテクタ１３に供給される。

このレンジディテクタ１３は上記ストレートＰＣＭ信号
のブロック内の全データをセレクタ１９に供給すると共
に、該ブロック内の最大絶対値を検出しこれを比較（最
小値検出）ブロック１７に供給する。

上記１次差分フィルタ８に供給されたｌブロックのオー
ディオＰＣＭ信号は、該ブロック内の１次差分がとられ
、１次差分データとしてレンジディテクタ１４に供給さ
れる。

レンジディテクタ１４は、ｌブロックの全１次差分デー
タをセレクタ１９に供給すると共に、該ブロック内の最
大絶対値を検出しこれを比較ブロック１７に供給する。

上記第２の２次差分フィルタ９に供給されたｌブロック
のオーディオＰＣＭ信号は、該ブロック内の２次差分が
とられレンジディテクタ１５に供給される。

レンジディテクタ１５は、１ブロツクの全２次差分デー
タをセレクタ１９に供給すると共に、該ブロック内の最
大絶対値を検出しこれを比較ブロック１７に供給する。

比較ブロック１７は、上記供給されたストレー［’ＣＭ
のデータのブロック内最大絶対値、１次差分データのブ
ロック内最大絶対値及び２次差分データのブロック内最
大絶対値を比較して値が最小のものを検出し、この検出
された最小値のレンジをレンジ情報として量子化器２１
及びマルチプレクサ２６に供給すると共に、該最小値が
上記３つのフィルタのうち、どのフィルタを介したかを
検出してこれをフィルタ情報としてセレクタ１９゜ノイ
ズシェービング回路２３及びマルチプレクサ２６に供給
する。

セレクタ１９は、比較ブロック１７からのフィルタ情報
により指定されたフィルタを介したオーディオＰＣＭ信
号を、例えばスイッチを切り換える等して選択し、この
選択した１ブロツクのオーディオＰＣＭ信号を量子化器
２１に供給する。

量子化器２１は上記量子化器２０と同様にして供給され
た１６ビツトのオーディオＰＣＭ信号を例えば４ビツト
に再量子化し、この４ビツトのオーディオデータをノイ
ズシェービング回路２３を介してマルチプレクサ２６に
供給する。

マルチプレクサ２６に供給されたデータ及び各情報等は
、スイッチ２４の被選択端子２４ｂを介して取り出され
る。

ここで、ノイズシェービング回路２２及び２３は、量子
化器２０または量子化器２１の入力と出力との誤差分で
ある、いわゆる量子化誤差を上記比較ブロック１６また
は比較ブロック１７からのフィルタ情報に応して該量子
化器２０または量子化器２１の入力に帰還している。す
なわち、上記再量子化の際に取り出された４ビツト以降
の下位ビットのデータは、量子化器２０または量子化器
２１の入力に帰還され、新たに該量子化器２０または量
子化器２１に供給されるデータと加算される。

しかし、このノイズシェービングにより帰還された量子
化誤差と新たなデータが加算されることによりげた上が
りを生じ、レンジ情報により指定された取り出しビット
よりも上位のビットに“１１が移行してしまう、上記エ
ンコード不能の１つであるいわゆるオーバーフローを生
ずる場合がある。

このオーバーフローを生ずると、再生の際に直流誤差成
分が生じ良好な再生ができない等の不具合を生ずる。こ
れは、上記入力信号が例えば上記マイクロホンで収音し
た音声信号をすぐに再生するときのように、リアルタイ
ムのエンコードを必要とするときには特に顕著となる。

上述のように第２のフィルタ群３の系では、このオーバ
ーフローが生じ難いが、通常、データの取り出しが行わ
れている第１のフィルタ群２の系では時々オーバーフロ
ーを生ずる。

このため、第１のフィルタ群を有する系のノイズシェー
ビング回路２２は、オーバーフローを生じた時点で、オ
ーバーフローが生じたことを示すオーバーフロー信号を
スイッチ２４に供給する。

このオーバーフロー信号が供給されるとスイッチ２４は
、被選択端子２４ａから被選択端子２４ｂにスイッチを
切り換える。

上述のように、被選択端子２４ｂに供給されるオーディ
オデータは、エンコード不能の生じにくい第２のフィル
タ群を介したデータであり、このようにオーバーフロー
が生じた際に上記スイッチを切り換えることにより、該
オーバーフローの生じたデータを回避して該オーバーフ
ローの生じていないデータを選択することができる。

このようなスイッチ２４を介したオーディオデータは、
該選択されたオーディオ出力端子２７を介して取り出さ
れる。

この出力端子２７から取り出゛される出力データとして
は、例えば１ブロック分が第２図に示すようになってお
り、１バイトのヘッダ情報（圧縮に関するパラメータ情
報あるいは付属情報等）ＲＦと、８バイトのサンプル用
データＤ＾。〜Ｄ１３で構成されている。上記ヘッダ情
報ＲＦは４ピントのレンジ情報と、２ビツトの上記モー
ド選択情報あるいはフィルタ選択情報と、それぞれ１ビ
ツトの２つのフラグ情報と、将来何らかの情報を付加す
るために未定義とされているエリアとで構成されている
。上述のようにｌサンプルのデータは、例えば１６ビツ
トから４ビツトに圧縮されており、上記データＩ）Ａｅ
〜Ｄ０中には１６サンプル分の４ビツトデータＤ　ａｏ
＋＋　−Ｄ　＊ｓＬが含まれている。

そして、このようなデータ及び各情報は、例えば記録媒
体等に記録されたり、あるいは直接デコード側に伝送さ
れ再生が行われる。

なお、上述の実施例ではマルチプレクサ２５またはマル
チプレクサ２６からの出力をノイズシェーピング回路２
２からのオーバーフロー信号に応じて切り換え選択した
が、該マルチプレクサ２５及びマルチプレクサ２６を単
一化すると共にセレクタ機能を持たせ、上記オーバーフ
ロー信号に応じて上記第１のフィルタ群を有する系を介
したオーディオデータまたは第２のフィルタ群を有する
系を介したオーディオデータを選択するようにしてもよ
い。

以上の説明から明らかなように本実施例のデータ圧縮符
号化装置は、音質の良い第１のフィルタ群２を有する系
と、音質は多少劣るがエンコード不能を生ずることが殆
ど無い第２のフィルタ群３を有する系との２つの系を設
け、この２つの系に同時に同ブロックの入力信号を供給
し、通常は上記音質の良い第１のフィルタ群を有する系
を介したデータを出力し、該第１のフィルタ群を有する
系でエンコード不能が生じた場合に、上記エンコード不
能を生ずることが殆ど無い第２のフィルタ群３を有する
系を介したデータを出力することにより、エンコード不
能を未然に防止することができるため、例えばオーバー
フロー等が生じたデータをそのまま出力することがない
、また、上記２つのフィルタ群を有する系で並列的に同
ブロック毎の信号を処理しているため、再エンコードが
不要となり、リアルタイムエンコードを可能とすること
ができる。

なお、上述の実施例では、エンコード不能が生した場合
に自動的にスイッチを切り換えて第１のフィルタ群の系
または第２のフィルタ群の系を選択したが、例えばＤＳ
Ｐを使用しているが小さなメモリしか有していないよう
な小システムやエンコードデータをすぐに再生する必要
があるリアルタイムシステムの場合等には、上記２つの
系のうち、必要に応して片側の系（例えば上記第２のフ
ィルタ群を有する系等）のみを使用するようにしてもよ
いし、この他、該必要に応じて上記スイッチを手動で切
り換えるようにしてもよいこと等は勿論である。

〔発明の効果〕

本発明にかかるデータ圧縮符号化装置は、入力信号を一
定サンプル毎にブロック化し、各ブロック毎に、複数の
フィルタを有する第１のフィルタ群に供給し、この第１
のフィルタ群のうち最も高い圧縮率が得られるフィルタ
を選択し、該選択されたフィルタからの出力を圧縮符号
化して出力する系と、入力信号を一定サンプル毎にブロ
ック化し、各ブロック毎に、複数のフィルタを有する第
２のフィルタ群に供給し、この第２のフィルタ群のうち
最も高い圧縮率が得られるフィルタを選択し、該選択さ
れたフィルタからの出力を圧縮符号化して出力する系と
、上記第１のフィルタ群を有する系からの出力と上記第
２のフィルタ群を有する系からの出力とのいずれか一方
を切り換え選択して出力する切り換え手段とを有し、上
記第１のフィルタ群を有する系でエンコード不能が生し
たときに、上記切り換え手段により第２のフィルタ群を
有する系からの出力を切り換え選択することにより、再
エンコードを必要とすることなく、エンコード不能を未
然に防止することができるため、リアルタイムエンコー
ドを可能とすることができる。

また、本発明にかかるデータ圧縮符号化装置は、上記第
１のフィルタ群は出力信号の品質は良好であるがエンコ
ード不能となる確立の高いフィルタを含み、上記第２の
フィルタ群はエンコード不能となる確立の低いフィルタ
を含むことにより、通常は出力信号の品質の良好な該第
１のフィルタ群を有する系でエンコードを行いこの出力
を取り出し、エンコード不能が生したときにはエンコー
ド不能となる確立の低い該第２のフィルタ群を有する系
を介してエンコードした出力を取り出すことにより、品
質良好でエンコード不能が生じていない出力を供給する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるデータ圧縮符号化装置の各機能
をブロック的に示した機能ブロック図、第２図は本発明
にかかるデータ圧縮符号化装置の出力データのフォーマ
ットを示す模式図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を一定サンプル毎にブロック化し、各ブ
   ロック毎に、複数のフィルタを有する第１のフィルタ群
   に供給し、この第１のフィルタ群のうち最も高い圧縮率
   が得られるフィルタを選択し、該選択されたフィルタか
   らの出力を圧縮符号化して出力する系と、 入力信号を一定サンプル毎にブロック化し、各ブロック
   毎に、複数のフィルタを有する第２のフィルタ群に供給
   し、この第２のフィルタ群のうち最も高い圧縮率が得ら
   れるフィルタを選択し、該選択されたフィルタからの出
   力を圧縮符号化して出力する系と、 上記第１のフィルタ群を有する系からの出力と上記第２
   のフィルタ群を有する系からの出力とのいずれか一方を
   切り換え選択して出力する切り換え手段とを有し、 上記第１のフィルタ群を有する系でエンコード不能が生
   じたときに、上記切り換え手段により第２のフィルタ群
   を有する系からの出力を切り換え選択するようにしたこ
   とを特徴とするデータ圧縮符号化装置。
2. （２）上記第１のフィルタ群は出力信号の品質は良好で
   あるがエンコード不能となる確立の高いフィルタを含み
   、上記第２のフィルタ群はエンコード不能となる確立の
   低いフィルタを含むことを特徴とする請求項（１）記載
   のデータ圧縮符号化装置。