JPH0380720A - 信号伝送装置 - 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、例えば音響信号等の入力信号を圧縮符号化し
て伝送する信号伝送装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、入力信号をフーリエ変換した信号を量子化し
て伝送する信号伝送装置において、フーリエ変換後の係
数出力を振幅値及び位相値に変換し、それぞれ量子化し
て伝送することにより、入力信号を高効率で圧縮符号化
して伝送することができる信号伝送装置を提供するもの
である。

〔従来の技術〕

変換符号化の一例として、例えば、音響信号或いは映像
信号等の入力信号を離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）する
データ圧縮方式があり、この離散的フーリエ変換を用い
る方式では、上記離散的フーリエ変換によるＤＦＴ係数
を量子化（符号化）している。このＤＦＴ係数は、実数
部値と虚数部値として得られており、符号化の際には当
該実数部値と虚数部値とをなんらかの方法で量子化（符
号化）する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題］ この符号化に際し、第３図に示すように、離散的フーリ
エ変換後のＤＦＴ係数の実数部値ｒ、と虚数部値ｉ、を
、各周波数点で交互に横に並べた場合、隣合う（又は近
接する）数値の間には、−般に顕著な相関が現れ難い。

このため、このような離散的フーリエ変換して量子化す
る従来の方式では、圧縮効率を高めることができないと
言う欠点がある。

ところで、上記入力信号が例えば音響信号の場合を考慮
すると、人間の聴覚は、周波数領域の振幅（パワー）に
は敏感であるが、位相についてはかなり鈍感であるとい
う特性を有していることが知られている。このようなこ
とから、音響信号を量子化する際には、人間の聴感特性
すなわち音響信号の特性（性質）を利用した量子化を行
うことで効率的な量子化が可能となる。

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、音響信号の量子化の際に該音響信号の特
性を有効に利用することで、高効率の圧縮符号化を可能
とした信号伝送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〕

本発明のベクトル量子化装置は、上述の目的を達成する
ために提案されたものであり、第１図に示すように、入
力信号をフーリエ変換した信号を量子化して伝送する信
号伝送装置において、上記フーリエ変換（ｊｉｌｔ敗的
フーリエ変換）後の係数出力（ＤＦＴ係数の実数部値Ｒ
ｅ及び虚数部値１ｍの各出力）を振幅値Ａｍ及び位相値
Ｐｈに変換する変換手段である係数変換回路２３を有し
、これらの振幅値Ａｍ及び位相値ｐｈとを例えば聴覚特
性等に応じた所定のビット配分で量子化して伝送するこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、フーリエ変換後の係数出力すなわちＤ
ＦＴ係数の実数部値及び虚数部値の各出力を振幅値と位
相値に変換しているため、振幅値の相関を利用してデー
タ圧縮を行うこと、及び、位相値へのビット配分を少な
くすることが可能となる。

［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。

先ず、第１図に本発明の一実施例装置の概略構成を示す
。

この第１図の信号伝送装置において、符号化回路２０の
入力端子１には、音響信号、映像信号等の入力信号が供
給されている。この入力信号は、先ず、バッファメモリ
２１に蓄積され、当該バ・ンファメモＵ　２１からは、
上記入力信号を所定時間毎にブロック化した１まとまり
のデータが出力されるようになっている。このｌブロッ
クのデータがフーリエ変換回路２２に送られていて、当
該フーリエ変換回路２２では上記入力信号の離散的フー
リエ変換処理が行われている。この時のフーリエ変換処
理では、実数部４＠Ｒｅと虚数部値１ｍとからなるＤＦ
Ｔ係数が係数出力として得られており、したがって、当
該フーリエ変換回路２２からば、上記ＤＦＴ係数の実数
部値Ｒｅが端子２２ａから出力され、また、上記ＤＦＴ
係数の虚数部値１ｍが端子２２ｂから出力されるように
なっている。これらＤＦＴ係数の実数部値Ｒｅ及び虚数
部値１ｍの各出力が係数変換回路２３に伝送されている
。

ここで、上記係数変換回路２３は、後述する入力信号の
特性例えば音響信号の特性を利用するため、上記ＤＦＴ
係数出力の実数部値Ｒｅと虚数部値１ｍの各出力を、後
述する第８式〜第１１式により振幅値Ａｍと位相値Ｐｈ
に変換する処理を行っている。当該係数変換回路２３で
得られた振幅値Ａｍは端子２３ａから出力され、位相値
Ｐｈは端子２３ｂから出力されるようになっていて、そ
れぞれが入力信号の特性に応じたビット配分で量子化器
２４に送られる。

上述した第１図の装置においては、以下に述べる入力信
号の特性例えば音響信号の特性を有効に利用するために
、上記係数変換回路２３によって上記実数部値Ｒｅと虚
数部値Ｔｍ−１振幅値Ａｍと位相値Ｐｈへ変換する処理
を行っている。

すなわち、人間の聴覚は、前述したように周波数領域の
振幅（パワー）には敏感であるが、位相についてはかな
り鈍感であるため、このような音響信号を圧縮符号化す
る際には、振幅情報を位相情報よりも正確に保存してお
くことが能率的であると考えられる。

また、上記音響信号においては、Ｌ記離散的フーリエ変
換した実数部値と虚数部値を振幅値と位相値に変換して
それらの値を周波数軸上で横に並べると、上記振幅値に
は強い相関が見られ、上記位相値には殆ど相関が見られ
ないと言う特性が存在する。すなわち、第２図に示すよ
うに、振幅値ａ、のみを周波数軸上で横に並べた場合、
隣合う（又は近接する）振幅値ａ、の間には、値が近い
という相関が顕著に見られる。

したがって、本実施例装置では、このような振幅値と位
相値に対する人間の聴覚特性と、音響信号の特性すなわ
ち振幅値の顕著な相関性とを有効に利用することで信号
の効率的な量子化処理を行っている。すなわち、本実施
例装置における量子化の際に、上記振幅値Ａｍが位相値
Ｐｈよりも誤差の少なくなるような量子化（符号化）を
行い、更に必要に応して、上記振幅値Ａｍの相関を利用
してこの振幅値Ａｍのみをビット圧縮する量子化を行う
。これらの量子化を実現するためには、上記振幅値Ａｍ
の量子化に対して上記位相値Ｐｈの量子化よりも多くの
ビットを割り当て、また、隣合う数個の振幅（ｉ　Ａ　
ｍをまとめてベクトル量子化すること或いは差分量子化
等を行うことが挙げられる。

このようなことから、上記係数変換回路２３からの上記
振幅値Ａｍと位相値Ｐｈば、上述したような入力信号の
特性（例えば音響信号等の特性）に応じた異なるピント
配分で上記量子化器２４に送られており、上記振幅（ｉ
Ａｍのビット数が上記位相（ＩＰｈのビット数よりも多
く割り当てられている。上述のようなピント配分で上記
量子化器２４に供給された上記振幅値Ａｍは、当該量子
化器２４のビット圧縮量子化機能ブロック２４ａに送ら
れ、また、上記位相値Ｐｈは、量子化機能ブロック２４
ｂに送られている。ここで、上記ビット圧４重量子化機
能ブロック２４ａでは、上記振幅値Ａｍを例えば差分量
子化或いはヘクトル量子化等を用いることでピント圧縮
しながら量子化しており、また、上記量子化機能ブロッ
ク２４ｂでは、上記位相値Ｐｈが量子化されている。

このように、本実施例信号伝送装置の符号化回路２０に
おいては、上記振幅値Ａｍのビット割り当てを多くとる
ことで、当該振幅値Ａｍを位相値ｐｈよりも誤差が少な
くなるように量子化し、また、少なくとも上記振幅値Ａ
ｍには相関性があるため、量子化の前に例えば差分量子
化、或いは、隣合う数個の振幅値Ａｍをまとめて量子化
するヘクトル量子化等によって上記振幅４ｆＬＡ　ｍの
みをビット圧縮することで、量子化効率の高効率化を図
っている。なお、本実施例装置で行われる上記ヘクトル
量子化とは、上記入力信号のｌフロックの係数データを
人力ベクトルとして扱い、メモリ等で構成されたコード
ブック内に予め作成されて記憶されているコードベクト
ルと、上記入力へクトルとの類似度、すなわち例えば、
最も距離の近い（ｊｉｌも類似した）コードベクトルと
対応した識別コード（インデックス）を量子化出力とし
て得るものである。

ところで、従来の離散的フーリエ変換は以下に示す各式
で定義されるものである。

すなわち、 Ｙ（ｋ）＝（Ｎ−＋ｚｚ）Σｘ（ｎ）ｅｘｐ（−ｊ２π
ｋｎ／Ｎ）・・−・・（１）ｘ（ｎ）＝（Ｎ−””）Σ
Ｙ（ｋ）ｅｘｐ（ｊ２πｋｎ／Ｎ）・・・−・−（２）
ここで、ｋ＝ｏ、１，２．３．・・・−、Ｎ−１、ｎ＝
ｏ、１，２．３．・、、。

・＋Ｎ−Ｉ　Ｓｘ　（ｎ）は入力信号、Ｙ　（ｋ）はＤ
ＦＴ係数、Ｎは変換ブロックサイズを示す。

また、ｘ　（ｎ）は実数値であるから、したがって、離
散的フーリエ変換によるデータの圧縮の際には、 の合計Ｎ個のデータを量子化する。なお、ａ’（ｋ）は
実数値、ｂ　（ｋ）は虚数値である。

これらを直接量子化するのが従来の方式であったが、本
発明実施例においては、前述したように音響信号等の特
゛性を利用するために、上記実数値ａ　（ｋ）及び虚数
値ｂ　（ｋ）からなるＤＦＴ係数を、上記係数変換回路
２３によって次式のように振幅値ｃ　（ｋ）及び位相値
ｄ　（ｋ）に変換している。すなわち、 上述のようにして本実施例装置の符号化回路２０で符号
化された振幅値Ａｍは、当該符号化回路２０の出力端子
２ａから出力され、位相値Ｐｈは出力端子２ｂから出力
されて、それぞれ伝送路を介して復号化回路３０の入力
端子３ａ及び３ｂに送られる。この入力端子３ａ及び３
ｂを介した各データは、逆量子化器３４で、上記量子化
器２４で行われた量子化処理と逆の処理が行われた後、
逆係数変換回路３３に送られる。当該逆係数変換回路３
３でも、上記係数変換回路２３と逆の処理が行われてい
る。すなわち、この逆係数変換回路３３では、振幅値Ａ
ｍと位相値Ｐｈとで表現された信号を、後述する第１２
式〜第１５式により実数部値Ｒｅと虚数部値１ｍに変換
するような変換処理が行われている。

このようにして実数部値Ｒｅ、虚数部値１ｍのＤＦＴ係
数に変換された信号は、逆フーリエ変換回路３２により
波形信号に変換され、更に、波形連結回路３１を介する
ことで復号信号とされて復号化回路３０の出力端子４か
ら出力されるようになっている。

ここで、上記復号化回路３０における振幅値。

位相値から実数部値、虚数部値への変換、すなわち１ｃ
（ｋ）、ｄ（ｋ））　−（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））の変換
は次式で行える。

上述のようなことから、本実施例の信号伝送装置を用い
れば、音響信号等の入力信号を振幅値及び位相値に変換
することで、入力信号の特性（人間の聴覚特性）に応し
たビット配分でこれら振幅値及び位相値を量子化できる
ことになり、このため、聴覚上のＳ／Ｎを向上させるこ
とができると共に高効率で符号化することができるよう
になる。

更に、上記振幅値の相関性を利用してピント圧縮できる
のでヘクトル量子化或いは差分量子化等の量子化効率が
向上する。また、復号化も良好に行うことができる。

なお、本実施例装置では、処理される入力信号が上述し
たような音響信号の場合のみならず映像信号等であって
も処理することができ、この場合も当該映像信号の特性
に応した符号化を行うことで同様の効果を得ることがで
きる。

更に、入力信号の特性の時間的変化に応してビット割り
当てを変化させる適応的なビット割り当てや、適応的な
ピント圧縮処理を行うことで量子化効率を向上させるこ
とが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明の信号伝送装置においては、フーリエ変換後の実
数部値と虚数部値の係数出力を、振幅値と位相値に変換
しており、これらの振幅値と位相値をそれぞれ独立して
符号化することにより、効率的なビット圧縮が可能とな
る。

したがって、入力信号（例えば音響信号）の振幅値のみ
が持つ強い相関を符号化に利用してこの相関を除去する
ことができ、このことから入力信号の圧縮効率を向上さ
せることが可能となる。また、この入力信号の特性に応
じて振幅情報に位相情報よりも多くビット数を割り当て
ることができるようになり、振幅情報を位相情報よりも
正確に（誤差を少なく）符号化（量子化）することが可
能となる。更に、人間の聴覚特性に合った量子化が行え
るため、聴覚上のＳ／Ｎを向上させることができ、より
能率的な符号化が可能となる。

【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成を示すブロッ
ク回路図、第２図は各周波数点での振幅値を示す図、第
３図は各周波数点での実数部値及び虚数部値を示す図で
ある。 ２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・符号化回路
２１・・・・・・・・・・・・・・・・・・バッファメ
モリ２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・フーリ
エ変換回路２３・・・・・・・・・・・・・・・・・・
係数変換回路２４・・・・・・・・・・・・・・・・・
・量子化器２４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・ビ
ット圧縮量子化機能ブロック ２４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・量子化機能ブ
ロック３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・復号
化回路３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・波形
連結回路３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・逆
フーリエ変換回路３３・・・・・・・・・・・・・・・
・・・逆係数変換回路３４・・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号をフーリエ変換した信号を量子化して伝送する
   信号伝送装置において、 上記フーリエ変換後の係数出力を振幅値及び位相値に変
   換する変換手段を有し、 上記振幅値及び位相値をそれぞれ量子化して伝送するこ
   とを特徴とする信号伝送装置。