JPH0352332A - 信号符号化装置 - Google Patents

信号符号化装置

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JPH0352332A
JPH0352332A JP1186603A JP18660389A JPH0352332A JP H0352332 A JPH0352332 A JP H0352332A JP 1186603 A JP1186603 A JP 1186603A JP 18660389 A JP18660389 A JP 18660389A JP H0352332 A JPH0352332 A JP H0352332A
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正之 西口
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誠 阿久根
Kenzo Akagiri
健三 赤桐
Yoshihito Fujiwara
藤原　義仁
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    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3053—Block-companding PCM systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction

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、例えば音声信号等の入力信号を圧縮符号化す
る信号符号化装置に関し、特に入力信号をいわゆる直交
変換して符号化する信号符号化装置に関する． 〔発明の概要〕 本発明は、入力信号波形を所定時間毎にブロック化して
切り出した信号を相互に独立な変換軸で変換して符号化
する信号符号化装置において、時間軸方向の波形切り出
しプロ・冫ク長を入力信号に応じて変化させることによ
り、入力信号の性質が変動しても、常に高品質の復号信
号が得られるようになる信号符号化装置を提供するもの
である。
〔従来の技術〕
信号圧縮符号化の一つである変換符号化に用いられる直
交変換には、離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）．アダマー
ル変換．カルーネンレーブ変Ｗ！（ＫＬＴ），離散的余
弦変換（ＤＣＴ），ルジャンドル変換等がある。これら
の直交変換は、標本値を相互に直交する軸に変換するこ
とにより、標本値間の相関を除去する（又は減少させる
）或いは信号のエネルギを一部の係数に集中させる等の
性質があり、例えば音響や画像等のデータの圧縮技法の
一つとなっている． これらの直交変換の中で例えば上記離散的フーリエ変換
は、変換後の信号が、時間軸上で表現された元の信号の
周波数軸上での表現となっているため、この変換された
信号を量子化する際に周波数軸上でのＳ／Ｎのコントロ
ールが容易であるという性質を有している．このため、
例えば音声信号への応用では、人間の聴感の周波数軸上
での特性を利用した符号化が可能であり、これにより、
聴感上のＳ／Ｎを向上させることができるというメリッ
トを有している。また、映像信号への応用においても、
人間の視覚特性は、低周波成分と高周波戒分とで異なる
ため、入力映像信号をこれらの戒分に変換した後、それ
ぞれに適した符号化を行って効率的な圧縮を行わせるこ
とができる．このような直交変換方式では、入力信号を
時間軸或いは周波数軸上で所定の長さに区切った１ブロ
ック毎の変換を行っており、このブロック長は一定の長
さとなっている．このブロック長の決定は、入力信号の
統計的性質すなわち典型的な入力信号の性質を考慮して
行っていた．例えば音声信号の場合は、上述した人間の
聴覚特性等に基づいて求められるブロック長となり、ま
た、映像信号の場合も、人間の視覚特性等に基づいてブ
ロック長が定められている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら実際には、音声信号或いは映像信号等の現
実の入力信号は、その性質（レヘル等）が時間と共に大
きく変動するため、予め設定されているブロック長があ
る時間では最適でない場合が発生する虞れがある。その
ため、このような入力信号を長さが決められたブロック
で直交変換し、この変換された信号を復号するとＳ／Ｎ
が劣化してしまう虞れがある． そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案され
たものであり、入力信号の性質が変動しても、常に高品
ｆ（Ｓ／Ｎの高い）復号信号を得ることができるように
なる信号符号化装置を提供することを目的とするもので
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上述の目的を達戒するために提案されたもの
であり、入力信号波形を所定時間毎にプロンク化して切
り出し、このブロック内の信号を相互に独立な（直交す
る）変換軸で変換して符号化する信号符号化装置におい
て、時間軸方向の上記波形切り出しブロック長を入力信
号に応じて、特にその性質に応じて変化させるものであ
る．〔作用〕 本発明によれば、直交変換のブロック長を入力信号の性
質に応じて適応的に変化させている．すなわち、入力信
号の性質に応じた最適のブロック長が選ばれるため、Ｓ
／Ｎが向上する。
〔実施例〕
以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しな
がら説明する。
第１図に本発明の一実施例装置の概略構或を示し、先ず
、本実施例装置における信号処理の基本的流れを簡単に
説明する． すなわち、この第１図において、符号器１０の人力端子
１には、入力信号が供給されている。この入力信号の信
号波形は、順次バッファメモリ１ｌ，１２に蓄積され、
これらバッファメモリ１１１２から所定時間毎にブロッ
ク化されたーまとまりのデータとして直交変換回路１７
に送られる。
この時のデータは、時間軸方向で切り出されるブロック
長が、入力信号に応じて変化させられるようになってい
る．上記直交変換回路ｌ７においては、上記ブロック毎
の信号波形を、時間軸に垂直な周波数軸上の信号に変換
している。
ここで、本実施例装置では、上記バッファメモ！Ｊｌｌ
，１２に蓄積された信号のエネルギ値をエネルギ値算出
回路１３．１４で求め、このエネルギ値がブロック長決
定回路１５に送られ、当該ブロック長決定回路１５で上
記エネルギ値に基づいたブロック長さを示す情報が形威
されている。このようにして形成されたブロック長情報
が上記直交変換回路１７に送られ、当該直交変換回路１
７では、入力信号（バッファメモリの出力）を上記ブロ
ック長情報に基づいたブロック長で例えば離散的フーリ
エ変換（ＤＦＴ）処理し、周波数軸上の信号に変換して
いる。当該直交変換回路１７からはＤＦＴ係数が得られ
るようになっており、このＤＦＴ係数が量子化器１８に
送られて量子化処理が施され、端子２から出力され伝送
路を介して復号器３０の端子４に供給されるようになっ
ている。なお、上述のようなブロック長情報に基づいた
入力信号波形切り出しのためのウインドウ処理の際に、
ブロック内データよりも外側のデータが必要とされる場
合には、上記バッファメモリ１１．１２からの信号は、
本来のブロックとなる範囲を越えるデータも送れるよう
にしてもよい。
次に、上記復号器３０では、上述した量子化及び直交変
換と逆の処理が逆量子化器３ｌと逆直交変換回路３２で
施される。すなわち、上記逆量子化器３１では、上記量
子化器１８で量子化されたＤＦＴ係数を逆量子化し、上
記逆直交変換回路３２では、この逆景子化されたＤＦＴ
係数から信号を復元している。ただし、この時の逆直交
変換回路３２には、上記符号器１０のブロック長決定回
路１５で求められた上記ブロック長情報が端子３，伝送
路．端子５を介して供給されており、したがって、当該
逆直交変換回路３２で行われる信号の復元においては、
上記ブロック長情報に基づいたブロック毎のＤＦＴ係数
を直交変換により時間軸上の信号波形に復元している。
その後、この時間軸上の信号波形が波形連結回路３３に
送られ、順次信号波形が連結されて出力端子６から復号
信号として出力されるようになっている。
ところで、一般に直交変換は、前述したように、標本値
間の相関を除去する（又は減少させる）或いは信号のエ
ネルギを一部の係数に集中させる等の性質がある。また
、例えば離散的フーリエ変換においては、前述したよう
に変換後の信号を量子化する際に周波数軸上でのＳ／Ｎ
のコントロールが容易であるという性質を有している。
このようなことから、本実施例装置においては、例えば
音声信号の場合、人間の聴惑特性を利用した符号化が可
能で、聴感上のＳ／Ｎを向上させることができる． しかし、音声信号や映像信号には前述したようにレベル
等の性質が時間と共に大きく変動することがあるため、
このような性質変動時の信号を直交変換するときは標本
値間の相関を除去する（減少させる）ことが難しくなり
、また、周波数軸上でのＳ／Ｎのコントロールも困難で
ある．例えば第２図に示す音声信号のように、時間軸上
の所定長さのブロック長Ｌ内で、信号波形のレベルや周
波数スペクトルの変化が非常に大きいような信号の場合
、すなわち、例えば信号レベルが大きく周波数スペクト
ルの高調波或分が多く含まれている前半のＬ／２の間の
時間帯と、信号レベルが小さく周波数スペクトルの高調
波戒分が少ない後半のＬ／２の間の時間帯とが同一のブ
ロック長Ｌ内にある場合、このようなブロンク長Ｌで直
交変換を行うと、この信号を復号化することにより、後
者の時間帯に前者の時間帯のスペクトル威分が分散され
てしまうことになる。
このようなことから、本実施例装置においてはブロック
長Ｌに対して例えばブロック長Ｌ／２に対応するメモリ
容量を有したバッツプメモリ１１．１２を用意している
。
すなわち、本実施例の入力端子ｌには、例えば音声信号
が供給され、先ず、バッファメモリｌ１でこの音声信号
がブロック長Ｌ／２に対応する容量分だけ蓄積される。
次に、このパフファメモリ１１に蓄積されたデータが、
前記ブロンク長決定回路１５からのブロック長情報に基
づいて開閉制御される切換スイッチ１６に送られると共
に、メモリ容量がブロック長Ｌ／２に対応する容量のバ
ッファメモリ１２に移されて蓄積され、同時に、上記バ
ッファメモリ１１には次のデータが蓄積される。この時
、上記パンファメモリ１１及び１２に蓄積された信号の
エネルギ値がエネルギ値算出回路１３．１４で計算され
、これらのエネルギ値情報がプロンク長決定回路１５に
送られる。当該ブロック長決定回路１５では、この２つ
のエネルギ値が比較され、２つのエネルギ値の差が所定
値以上ある時すなわち例えば一方のエネルギ値が他方の
エネルギ値よりも所定値以上の差で大きい時、及び、上
記２つのエネルギ値の差が所定値以内の時には、それぞ
れに対応したブロック長情報を出力する．すなわち、上
記ブロック長決定回路１５からは、上記２つのエネルギ
値の差が大の時は上記切換スイッチ１６をオフ制御する
ような情報が出力され、２つのエネルギ値の差が小の時
は上記切換スイッチ１６をオンしてデータを送るように
制御するような情報が出力される．また、上記ブロンク
長情報は前述したように、直交変換回路１７にも供給さ
れ、このブロック長情報に基づいて直交変換が行われて
いる． 以上のような構成により、通常時は切換スイッチｌ６が
オン状態でブロック長Ｌのサンプルに対して直交変換が
行われるようになる。すなわち、上記２つのエネルギ値
の差が小の時には、上記切換スイッチ１６がオンされる
ため、上記バッファメモリ１１と１２からのデータが同
時に直交変換回路ｌ７に供給されることになり、この直
交変換回路ｌ７で、上記ブロック長情報に基づいて、上
記バッファメモリ１１．１２のデータをブロック長Ｌで
直交変換するようにしている。この場合、同一のブロッ
クの中に性質が大きく変動した信号がないため、直交変
換時に標本値間の相関を除去する（減少させる）ことが
でき、Ｓ／Ｎを向上させることができる．これに対して
、上記ブロック長Ｌ内で信号の変動が大きくなった場合
には切換スイッチｌ６がオフ状態でブロック長Ｌ／２の
サンプルに対して直行変換が行われる。すなわち、上記
２つのエネルギ値の差が大の時は、上記切換スイッチｌ
６がオフされるため、上記直交変換回路１７には上記バ
ッファメモリＩ２からのデータのみが供給されることに
なり、同一のブロソクの中に性質が大きく変動した信号
が存在することはなくなる．この場合も、直交変換され
る際に標本値間の相関を除去する（減少させる）ことが
でき、Ｓ／Ｎを向上させることができる。なお、上記分
割ブロックＬ／２毎のエネルギ値の他に、周波数スペク
トルをそれぞれ検出して比較するようにしてもよい。ま
た上述の実施例装置において、例えば、バッファメモリ
を２個よりも多くしてブロック長の変化ステップ数を増
大させることで、より細かく入力信号の性質の変動に対
応することができる． 上述したように、本実施例装置においては、レベルや周
波数スペクトル等の性質が時間と共に大きく変動する虞
れのある音声信号や映像信号であっても、復号化した信
号のＳ／Ｎを劣化させることなく、Ｓ／Ｎを向上させる
ことができ、高品質の復号信号を得ることができる． ここで、上述した第１図の実施例においては、ブロック
長可変動作を明確化するために、上記バッファメモリ１
１．１２からパラレルにそれぞれＬ／２のサンプルデー
タが直交変換回路１７に送られるような構或を用いて説
明しているが、直交変換回路でシリアルな入力データを
ブロック化して直交変換処理するようなものにも本発明
を適用でき、一例を第３図に示す．すなわち、第３図に
おいて、先ず、符号器４０の入力端子ｌを介した入力信
号はバッファメモリ４１に順次蓄積される。
ここで、ブロック長決定回路４３では、上記バッファメ
モリ４ｌ内の信号を分析することにより、直交変換回路
４７で行われる離散的フーリエ変換のブロック長を決定
し、該ブロック長情報を出力するようになっている．こ
のブロック長情報が波形切り出し回路４２に送られ、該
波形切り出し回路４２ではこのブロック長情報に基づい
て上記バッツァメモリ４１から必要なデータを過去のも
のから順に取り出し、ウィンドウ処理を行っている。
この場合の波形切り出しブロック長としては、前述と同
様にＬとＬ／２とで切換可能とすればよく、また、Ｌ／
２より細かく波形切り出しブロック長を分けてブロック
長の変化ステップ数を増大させてもよい．このようにし
て切り出されたデータが上記ブロック長情報に基づいて
例えば離散的フーリエ変換処理を行う直交変換回路４７
に送られて該回路４７からＤＦＴ係数が得られ、量子化
器４８で量子化処理が施される。この第３図における以
後の動作及び構或は前述の第１図と同様であるため、対
応する箇所に同じ符号を付して説明を省略する。上述の
ように、シリアルな信号を符号化する構戒においても、
ブロック長情報に基づいて上記直交変換回路４７内で直
交変換処理を行うブロック長を変化させることで、前述
の第１図と同様の効果を得ることができる． また、直交変換は、離散的フーリエ変換に限らず、前述
したようなアダマール変換．カルーネンレーブ変換（Ｋ
ＬＴ），離散的余弦変換（ＤＣＴ），ルジャンドル変換
等を用いることができる。
［発明の効果］ 本発明の信号符号化装置においては、時間軸方向の波形
切り出しブロック長を入力信号に応じて適応的に変化さ
せているため、入力信号の性質に最適のブロック長が選
ばれ、したがって、入力信号の性質が変動しても、復号
したとき常に高品質（Ｓ／Ｎの高い）復号信号を得るこ
とができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例装置の概略構戒を示すブロッ
ク回路図、第２図は音声信号の最適ブロック長を説明す
るための波形図、第３図は本発明の他の実施例装置の概
略構戒を示すブロック回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入力信号波形を所定時間毎にブロック化して切り出し、
    このブロック内の信号を相互に独立な変換軸で変換して
    符号化する信号符号化装置において、 時間軸方向の上記波形切り出しブロック長を入力信号に
    応じて変化させることを特徴とする信号符号化装置。
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