JPH07199996A

JPH07199996A - 波形データ符号化装置、波形データ符号化方法、波形データ復号装置、及び波形データ符号化／復号装置

Info

Publication number: JPH07199996A
Application number: JP6237685A
Authority: JP
Inventors: Goro Sakata; 吾朗坂田; Hirotake Sato; 博毅佐藤; Kikuji Tanaka; 喜久治田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】電子楽器等に用いられる波形の圧縮技術に関
し、波形の振幅値を仮数部及び指数部からなる浮動小数
点データで表現する場合に、更なる波形の情報量の圧縮
を可能とすることを目的とする。【構成】差分波形データ１１２は、３ビット指数部１
１４と７ビット仮数部１１５とからなる浮動小数点デー
タに変換される。次に、連続する２つの３ビット指数部
１１４毎に、値の大きい方のみが選択され、更に、その
選択されたデータ列の各値が、隣り合うデータ間の値の
差分値が−１、０、１、２の４値のうちの何れかになる
ように限定され、圧縮３ビット指数部１２２が算出され
る。更にこの差分値が２ビット差分圧縮指数部１３３と
して算出される。この２ビット差分圧縮指数部１３３
と、これに基づいて再度し直された７ビット仮数部１２
７が、符号化されたデータとして出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器等に用いられ
る波形の圧縮技術に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子楽
器で楽音を発生させるためなどに用いられる波形データ
発生装置には、予め波形の振幅値をサンプリング周期毎
にサンプリング及び量子化して波形データとしてメモリ
に記憶しておき、この波形データを順次読み出す方式の
ものが多い。

【０００３】しかし、この方式では、波形データそのも
のがメモリに記憶されるため、メモリの記憶容量が大き
くなってしまうという問題点が生じる。そこで、この波
形の情報量を圧縮して記憶する方式として、従来から種
々の方式が採用されてきている。

【０００４】例えば、波形の振幅値の差分値をメモリに
記憶させるＤＰＣＭ方式などがあるが、それのみでは十
分な情報圧縮効果は得られていない。そこで、更に波形
の情報量を圧縮する方式として、波形データを仮数部と
指数部とからなる浮動小数点データに変換して記憶する
方式が提案されている（例えば、特公昭63-60917号公
報、又は特公平1-45078 号公報に記載のもの）。

【０００５】例えば特公昭63-60917号公報に記載の方式
では、波形の振幅値が仮数部及び指数部からなる浮動小
数点データに変換され、仮数部及び指数部が適当なビッ
ト数に量子化された後に、メモリなどに記憶される。

【０００６】また、例えば特公平1-45078 号公報に記載
の方式では、波形の振幅値が仮数部及び指数部からなる
浮動小数点データに変換され、更に、連続する複数の仮
数部に対応する指数部が１つの指数部の値によって共通
化され、そのように共通化された指数部と上述の仮数部
が適当なビット数に量子化された後に、メモリなどに記
憶されることにより、より一層の波形の情報量の圧縮が
図られている。

【０００７】しかし、近年では、メモリに記憶される波
形データの増大化などに伴い、更なる波形の情報量の圧
縮が要請されている。本発明の課題は、波形の振幅値を
仮数部及び指数部からなる浮動小数点データで表現する
場合に、更なる波形の情報量の圧縮を可能とすることに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子楽器の楽
音波形記録装置などに適用される波形データ符号化装置
の構成として、以下の構成を有する。

【０００９】まず、波形（１６ビットリニア波形データ
１０２）の振幅値の差分値（差分波形データ１１２）を
算出しながら、その差分値に対応しそれぞれ所定のビッ
ト数を有する仮数部（７ビット仮数部１１５）及び指数
部（３ビット指数部１１４）からなる浮動小数点データ
を算出する浮動小数点データ算出手段（減算部１１１、
浮動小数点データ算出部１１３、固定小数点データ復号
部１１６、加算部１１７、及びデータ保持部１１８）を
有する。

【００１０】次に、連続する所定数（例えば２つ）の仮
数部に対応する指数部を１つの指数部の値によって共通
化することによって圧縮指数部（圧縮３ビット指数部１
２２）を算出する指数部圧縮手段（指数部圧縮部１２
１）を有する。

【００１１】また、指数部圧縮手段によって算出される
圧縮指数部の差分値を差分圧縮指数部（２ビット差分圧
縮指数部１３３）として算出する差分算出手段（差分算
出部１３２）を有する。

【００１２】更に、前述の波形の振幅値の差分値（差分
波形データ１２５）を算出しながら、その差分値及び差
分圧縮指数部から復号される指数部（圧縮３ビット指数
部１２２）に対応し所定のビット数を有する仮数部（７
ビット仮数部１２７）を算出する仮数部算出手段（減算
部１２４、仮数部算出部１２６、固定小数点データ復号
部１２８、加算部１２９、及びデータ保持部１３０）を
有する。

【００１３】そして、差分算出手段によって算出される
差分圧縮指数部と仮数部算出手段によって算出される仮
数部が、波形に対応する符号化されたデータ（出力ファ
イル１３４）として出力される。

【００１４】次に、本発明は、電子楽器の楽音波形発生
装置などに適用される波形データ復号装置の構成とし
て、以下の構成を有する。まず、前述した符号化されて
いる差分指数部を順次累算することにより圧縮指数部
（復号圧縮３ビット指数部４０４）を復号する指数部復
号手段（加算部４０３、データ保持部４０５）を有す
る。

【００１５】次に、その復号された圧縮指数部と符号化
されている仮数部（７ビット仮数部４０６）とから固定
小数点形式の波形の振幅値の差分値（復号差分波形デー
タ４０８）を復号する固定小数点データ復号手段（固定
小数点データ復号部４０７）を有する。

【００１６】そして、その復号された差分値を順次累算
することにより波形（復号１６ビットリニア波形データ
４１０）の振幅値を復号する波形復号手段（加算部４０
９、データ保持部４１１）を有する。

【００１７】以上の発明の構成において、指数部を共通
化する指数部圧縮手段は必ずしも必要なく、差分算出手
段が浮動小数点データ算出手段が算出する指数部から直
接差分指数部を算出するように構成されてもよい。

【００１８】また、浮動小数点データ算出手段は、波形
の振幅値の差分値からではなく、波形の振幅値そのもの
から、浮動小数点データを算出するように構成されても
よい。この場合には、波形データ復号装置において、波
形復号手段は不要となる。

【００１９】更に、上述した波形データ符号化装置と波
形データ復号装置を両方備える波形データ符号化／復号
装置が構成されてもよい。この場合には、符号化された
データを一時的に保持する記憶手段を有するように構成
される。

【００２０】なお、前述した波形データ符号化装置と同
等の機能を有する波形データ符号化方法も、本発明に含
まれる。一方、本発明では、上述した復号装置の構成に
おいて、符号化されている仮数部の語長が可変にされて
もよく、この場合には、符号化されている可変長の語長
をとり得る仮数部の語長を所定の語長に規格化しその出
力を固定小数点データ復号手段に出力する仮数部語長規
格化手段を更に有することができる。

【００２１】更に、本発明では、固定小数点データ復号
手段が、上述の符号化された差分値だけではなく他の符
号化方式によって符号化された差分値を選択的に復号す
るように構成することもできる。

【００２２】

【作用】波形の振幅値又はその差分値を仮数部と指数部
とからなる浮動小数点データで表現されると共に、必要
に応じて、連続する所定数の仮数部に対応する指数部が
１つの指数部の値によって共通化され、更に、圧縮指数
部又は指数部の差分値である差分圧縮指数部又は差分指
数部が、仮数部と共に符号化されたデータとして出力さ
れることにより、波形の情報量の十分な圧縮が達成でき
る。

【００２３】また、本発明では、復号装置において、可
変長の語長をとり得る仮数部の語長を所定の語長に規格
化しその出力を固定小数点データ復号手段に出力するよ
うな構成が採用されることにより、仮数部の情報量を自
由に選択することができ、メモリなどの記憶メディアの
領域を効率よく使用することができる。

【００２４】更に、本発明では、固定小数点データ復号
手段が、上述の符号化された差分値だけではなく他の符
号化方式によって符号化された差分値を選択的に復号す
るように構成されることにより、例えばプリセットされ
る波形データは指数部を含む前述した高能率圧縮方式に
よって情報量の欠落を抑えた波形再生を行うことがで
き、かつ、簡易な符号化処理によってリアルタイムでサ
ンプリングされた波形データをも再生することが選択的
に実現できる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
つき詳細に説明する。図１は、本発明による符号化シス
テムのブロック図である。

【００２６】まず、データ保持部１０３、減算部１０
４、最大差分値検出部１０６、除算部１０７、及び乗算
部１０８からなる部分では、入力ファイル１０１として
入力された１６ビットリニア波形データ１０２の振幅値
の差分値に対して、その差分値を浮動小数点データのダ
イナミックレンジに合せるための正規化が行われる。

【００２７】即ち、まず減算部１０４において、特には
図示しないディスク装置などから入力ファイル１０１の
データとして入力された１６ビットリニア波形データ１
０２の現在のサンプル値から、データ保持部１０３に保
持されている１サンプル前のサンプル値が減算されるこ
とにより、差分波形データ１０５が算出される。

【００２８】次に、最大差分値検出部１０６は、現在ま
でに保持している差分波形データ１０５のサンプル値と
新たに入力された差分波形データ１０５のサンプル値と
を比較し、値が大きい方のサンプル値を順次保持してゆ
くことにより、入力ファイル１０１全体における最大差
分値Ｄ_Fmaxを検出する。

【００２９】続いて、除算部１０７は、最大差分値検出
部１０６が入力ファイル１０１全体における最大差分値
Ｄ_Fmaxを検出した後に、浮動小数点データの最大値であ
る浮動小数点最大値Ｄ_maxを最大差分値Ｄ_Fmaxで除算す
ることにより、比“Ｄ_max／Ｄ_Fmax”を算出するそし
て、乗算部１０８は、入力ファイル１０１内の全ての１
６ビットリニア波形データ１０２について、各振幅値に
上述の比“Ｄ_max／Ｄ_Fmax”を乗算する。この結果得ら
れる正規化１６ビットリニア波形データ１０９は、第１
中間ファイル１１０のデータとして特には図示しないデ
ィスク装置などに保持される。

【００３０】以上の処理により、第１中間ファイル１１
０のデータとして保持される正規化１６ビットリニア波
形データ１０９の最大値は、後述する浮動小数点データ
算出部１１３によって変換される浮動小数点データにお
ける最大値Ｄ_maxに等しくなり、この結果、後述する浮
動小数点データへの変換時に、最大のダイナミックレン
ジが確保されることになる。

【００３１】次に、減算部１１１では、第１中間ファイ
ル１１０のデータとして入力される正規化１６ビットリ
ニア波形データ１０９の現在のサンプル値から、後述す
る固定小数点データ復号部１１６、加算部１１７、及び
データ保持部１１８によって復号された１サンプル前の
復号１６ビットリニア波形データ１１９のサンプル値が
減算されることにより、差分波形データ１１２が算出さ
れる。

【００３２】続いて、浮動小数点データ算出部１１３
は、固定小数点形式の差分波形データ１１２を浮動小数
点形式に変換し、３ビット指数部１１４と７ビット仮数
部１１５とからなる浮動小数点データに変換する。

【００３３】図２は、差分波形データ１１２の浮動小数
点データへの変換動作の説明図である。今、図２(a) の
例において、２の補数の形式で表現されている１６ビッ
トの差分波形データ１１２においては、ビット９〜１５
が符号ビットＳとなっている。そして、浮動小数点デー
タ算出部１１３では、それらの符号ビットのうちの最下
位のビットと、それに続く下位の６ビットの計７ビット
が７ビット仮数部１１５とされる。そして、その７ビッ
ト仮数部１１５のうちの最下位のビットの位の値が、３
ビット指数部１１４の値とされる。

【００３４】例えば図２(a) のＡとして示されるよう
に、符号ビットのうちの最下位のビットが９である場合
には、図２(b) に示されるように、ビット９〜ビット３
が７ビット仮数部１１５とされる。そして、その７ビッ
ト仮数部１１５のうちの最下位のビットの位の値３＝０
１１（２進表現）が、３ビット指数部１１４の値とされ
る。

【００３５】また、例えば図２(a) のＢとして示される
ように、符号ビットのうちの最下位のビットが１３であ
る場合には、ビット１３〜ビット７が７ビット仮数部１
１５とされる。そして、その７ビット仮数部１１５のう
ちの最下位のビットの位の値７＝１１１（２進表現）が
３ビット指数部１１４の値とされる。更に、例えば図２
(a) のＣとして示されるように、符号ビットのうちの最
下位のビットが６である場合は、ビット６〜ビット０が
７ビット仮数部１１５とされる。そして、その７ビット
仮数部１１５のうちの最下位のビットの位の値０＝００
０（２進表現）が３ビット指数部１１４の値とされる。

【００３６】なお、最下位の符号ビットがビット１４以
上又はビット５以下の場合には、３ビット指数部１１４
の値は７又は０とされる。最下位の符号ビットがビット
１４以上の場合には、正しい値が表現できないことにな
るが、差分波形データ１１２においては、１４ビット以
上の有効値はめったに生じないため、問題はない。

【００３７】以上のようにして、正規化１６ビットリニ
ア波形データ１０９が差分波形データ１１２に変換さ
れ、その差分波形データ１１２のデータ形式が浮動小数
点形式に変換された場合、浮動小数点形式への変換過程
において変換誤差が生じる。この変換誤差の影響を無く
すために、以下に示すようにして、上述の変換誤差が差
分波形データ１１２によって表現される差分値に吸収さ
れる。

【００３８】即ち、固定小数点データ復号部１１６は、
浮動小数点データ算出部１１３から出力される３ビット
指数部１１４と７ビット仮数部１１５とから、固定小数
点形式の差分波形データを復号する。今、７ビット仮数
部１１５の値をａ、３ビット指数部１１４の値をｂとす
れば、それらに対応する固定小数点形式の差分波形デー
タｃは、次式によって復号できる。

【００３９】

【数１】ｃ＝ａ×２^b 次に、加算部１１７とデータ保持部１１８とからなる部
分は、固定小数点データ復号部１１６から出力される固
定小数点形式の差分波形データを順次累算することによ
り、復号１６ビットリニア波形データ１１９を復号す
る。

【００４０】このようにしてサンプリング周期毎に算出
される誤差を含む復号１６ビットリニア波形データ１１
９が、次回のサンプリング周期において、減算部１１１
によって、正規化１６ビットリニア波形データ１０９か
ら減算されることにより、差分波形データ１１２が算出
される。

【００４１】浮動小数点データ算出部１１３によって算
出される３ビット指数部１１４は、第２中間ファイル１
２０のデータとして、特には図示しないディスク装置な
どに保持される。

【００４２】次に、指数部圧縮部１２１は、第２中間フ
ァイル１２０のデータとして入力される連続する２つの
３ビット指数部１１４毎に、値の大きい方のみを選択
し、更に、その選択した３ビット指数部１１４のデータ
列の各値を、隣り合うデータ間の値の差分値が−１、
０、１、２の４値のうちの何れかになるように限定する
ことにより、圧縮３ビット指数部１２２を算出する。即
ち、上述の隣り合うデータ間の値の差分値が３以上又は
−２以下の場合には、差分値が２又は−１になるよう
に、その隣り合うデータの各値が限定される。

【００４３】算出された圧縮３ビット指数部１２２は、
第３中間ファイル１２３のデータとして特には図示しな
いディスク装置などに保持される。このようにして、図
２(b) →(c) に示されるように、連続する２つの７ビッ
ト仮数部１１５の値毎に１つの圧縮３ビット指数部１２
２が対応することになり、圧縮３ビット指数部１２２の
データ量を３ビット指数部１１４のデータ量の半分に圧
縮することができる。

【００４４】ここで、連続する２つの３ビット指数部１
１４毎に値の大きい方のみが選択されることにより、最
終的に復号されるリニア波形データを元の１６ビットリ
ニア波形データ１０２に追従させることができる。ま
た、圧縮３ビット指数部１２２のデータ列の各値が、隣
り合うデータ間の値の差分値が−１、０、１、２の４値
のうちの何れかになるように限定される理由は、後述す
る差分算出部１３２において得られる差分圧縮指数部１
３３のビット数２によって表現できる値の数２²＝４に
対応させるためである。今、１６ビットリニア波形デー
タ１０２が差分波形データに変換されることにより、差
分波形データに必要なビット数を圧縮することができ、
また、差分波形データの値の変化幅は、元の１６ビット
リニア波形データ１０２の値の変化幅よりも小さくする
ことができる。従って、差分波形データの指数部の値の
変化幅の値の数は、高々４値程度で十分である。

【００４５】次に、減算部１２４、仮数部算出部１２
６、固定小数点データ復号部１２８、及びデータ保持部
１３０からなる部分によって、７ビット仮数部１２７が
算出し直される。

【００４６】即ち、まず、減算部１２４では、第１中間
ファイル１１０のデータとして入力される正規化１６ビ
ットリニア波形データ１０９の現在のサンプル値から、
後述する固定小数点データ復号部１２８、加算部１２
９、及びデータ保持部１３０によって復号された１サン
プル前の復号１６ビットリニア波形データ１３１のサン
プル値が減算されることにより、差分波形データ１２５
が算出される。

【００４７】続いて、仮数部算出部１２６は、固定小数
点形式の差分波形データ１２５と第３中間ファイル１２
３のデータとして入力される圧縮３ビット指数部１２２
とから、７ビット仮数部１２７を算出し直す。即ち、差
分波形データ１２５の連続する２つのサンプル値のそれ
ぞれにおいて、それらの入力に同期して１／２のサンプ
リング速度で入力される１つの圧縮３ビット指数部１２
２の値に対応する位から上位方向に７ビット分が抽出さ
れ、それらが連続する２つの７ビット仮数部１２７とし
て出力される。なお、後述する誤差の影響により、差分
波形データ１２５の値が浮動小数点最大値Ｄ_maxを越え
る場合があるが、その場合には、圧縮３ビット指数部１
２２の値＝３、７ビット仮数部１２７の値＝正の最大値
又は負の最小値に設定される。

【００４８】以上のようにして、仮数部算出部１２６が
差分波形データ１２５から７ビット仮数部１２７を算出
し直す過程において、誤差が生じる。この誤差は、差分
波形データ１１２のデータ形式が固定小数点形式から浮
動小数点形式に変換される変換過程において生じる誤差
と、指数部が３ビット指数部１１４から圧縮３ビット指
数部１２２に圧縮されたことにより生じた誤差の２種類
の誤差を含んでいる。この変換誤差の影響を無くすため
に、以下に示すようにして、上述の変換誤差が差分波形
データ１２５によって表現される差分値に吸収される。

【００４９】即ち、固定小数点データ復号部１２８は、
第３中間ファイル１２３のデータとして入力される圧縮
３ビット指数部１２２と、仮数部算出部１２６から入力
される７ビット仮数部１２７とから、固定小数点形式の
差分波形データを復号する。この復号原理は、前述した
固定小数点データ復号部１１６に対応する数１式で示さ
れるものと同様である。但し、連続する２つずつの７ビ
ット仮数部１２７に対して１つずつの圧縮３ビット指数
部１２２が対応付けられて演算が行われる。

【００５０】次に、加算部１２９とデータ保持部１３０
とからなる部分は、固定小数点データ復号部１２８から
出力される固定小数点形式の差分波形データを順次累算
することにより、復号１６ビットリニア波形データ１３
１を復号する。

【００５１】このようにしてサンプリング周期毎に算出
される誤差を含む復号１６ビットリニア波形データ１３
１が、次回のサンプリング周期において、減算部１２４
によって、正規化１６ビットリニア波形データ１０９か
ら減算されることにより、差分波形データ１２５が算出
される。

【００５２】差分算出部１３２は、第３中間ファイル１
２３のデータとして入力される圧縮３ビット指数部１２
２の差分値を算出し、２ビット差分圧縮指数部１３３と
して出力する。この２ビット差分圧縮指数部１３３の値
は、前述したように、−１、０、１、２の４値を２ビッ
トのデータによって表現している。

【００５３】このようにして、図２(c) →(d) に示され
るように、連続する２つの７ビット仮数部１２７の値毎
に１つの２ビット差分圧縮指数部１３３が対応すること
になり、指数部のデータ量を３ビットから２ビットに圧
縮することができる。

【００５４】最後に、差分算出部１３２から出力される
２ビット差分圧縮指数部１３３と、仮数部算出部１２６
から出力される７ビット仮数部１２７とが、出力ファイ
ル１３４のデータとして出力される。

【００５５】図３(a) に、１６ビットリニア波形データ
１０２をデータとして有する入力ファイル１０１のファ
イルフォーマットを、また、図３(b) に、２ビット差分
圧縮指数部１３３と７ビット仮数部１２７とをデータと
して有する出力ファイル１３４のファイルフォーマット
を、それぞれ示す。

【００５６】この例の場合、出力ファイル１３４の情報
量を、入力ファイル４０１の情報量の１／２に圧縮する
ことができた。図４は、本発明による復号システムのブ
ロック図であり、電子楽器の楽音波形発生装置の一部な
どに適用される。

【００５７】入力ファイル４０１は、図１の符号化シス
テムによって生成される出力ファイル１３４に対応して
いる。そして、入力ファイル１０１のデータとして出力
される２ビット差分圧縮指数部４０２及び７ビット仮数
部４０６は、図１における出力ファイル１３４のデータ
として記憶される２ビット差分圧縮指数部１３３及び７
ビット仮数部１２７に対応している。

【００５８】まず、入力ファイル４０１のデータとして
入力される２ビット差分圧縮指数部４０２は、図５に示
されるように、加算部４０３とデータ保持部４０５とか
らなる累算部によってサンプリング速度の１／２のタイ
ミング毎に累算されることにより、復号圧縮３ビット指
数部４０４が算出される。このデータは、図１の符号化
システムにおける圧縮３ビット指数部１２２に対応して
いる。

【００５９】次に、固定小数点データ復号部４０７は、
復号圧縮３ビット指数部４０４と、入力ファイル４０１
のデータとして入力される７ビット仮数部４０６とか
ら、サンプリング周期毎に、固定小数点形式の復号差分
波形データ４０８を算出する。この復号原理は、図５に
示されるように、図１の符号化システムの説明において
前述した固定小数点データ復号部１１６に対応する数１
式で示されるものと同様である。但し、連続する２つず
つの７ビット仮数部４０６に対して１つずつの復号圧縮
３ビット指数部４０４が対応付けられて演算が行われ
る。この復号差分波形データ４０８は、図１の符号化シ
ステムの固定小数点データ復号部１２８から出力される
固定小数点形式の差分波形データと同じものである。

【００６０】そして、加算部４０９とデータ保持部４１
１とからなる部分は、図５に示されるように、固定小数
点データ復号部４０７から出力される復号差分波形デー
タ４０８を順次累算することにより、復号１６ビットリ
ニア波形データ４１０を復号する。この復号１６ビット
リニア波形データ４１０は、必要な信号処理を施された
後、Ｄ／Ａ変換器においてアナログ波形データに変換さ
れ、楽音信号などして出力される。

【００６１】図６は、本発明による復号システムの他の
実施例のブロック図である。図６において、図４に示さ
れる実施例と同じ番号が付されている部分は図４の場合
と同じ機能を有する。

【００６２】図６の実施例が、図４の実施例と異なる点
は、入力ファイル４０１が、仮数部として、語長が７ビ
ットに固定された７ビット仮数部４０６のみを記憶する
のではなく、語長が例えば５ビットと７ビットの間で可
変される仮数部６０１を記憶する点、並びに、仮数部語
長規格化部６０２が、そのよう仮数部６０１の語長を規
格化して語長が７ビットである７ビット仮数部６０３を
生成し、それを固定小数点データ復号部４０７に出力す
る点である。

【００６３】図７は、仮数部語長規格化部６０２の動作
の説明図である。図７に示されるように、仮数部語長規
格化部６０２は、内部に符号ビット拡張部７０２を有し
ている。この符号ビット拡張部７０２は、特には図示し
ない制御回路から出力される仮数部語長情報７０１が仮
数部６０１の語長が７ビットであることを示している場
合には、その仮数部６０１をそのまま７ビット仮数部６
０３として出力し、仮数部語長情報７０１が仮数部６０
１の語長が５ビットであることを示している場合には、
その仮数部６０１の語長を７ビットに拡張して７ビット
仮数部６０３として出力する。

【００６４】図８は、入力ファイル４０１から出力され
る仮数部６０１の語長が７ビットである場合の動作例を
示した図である。この場合は、入力ファイル４０１のフ
ォーマットは、図８(a) に示されるように、１６ビット
を単位とする１アドレスに、それぞれが７ビットの語長
を有する２つの仮数部６０１と、１つの２ビット差分圧
縮指数部４０２とが記憶されている。

【００６５】そして、仮数部語長規格化部６０２内の符
号ビット拡張部７０２は、図８(b)に示されるように、
７ビットの語長を有する仮数部６０１を、そのまま７ビ
ット仮数部６０３として出力する。

【００６６】図９は、入力ファイル４０１から出力され
る仮数部６０１の語長が５ビットである場合の動作例を
示した図である。この場合は、入力ファイル４０１のフ
ォーマットは、図９(a) に示されるように、１６ビット
を単位とする１アドレス内のビット０〜ビット１１に、
それぞれが５ビットの語長を有する２つの仮数部６０１
と、１つの２ビット差分圧縮指数部４０２とが記憶され
ている。ビット１２〜ビット１５には、波形データ以外
の制御データ等が記憶される。このように、例えば楽音
波形データなどにおいて、楽音の種類によっては仮数部
６０１の語長を短くできる場合には、入力ファイル４０
１を記憶するメモリに空き記憶領域を確保することがで
き、ここに制御データなどを記憶させることにより、シ
ステム全体の必要メモリ容量を削減することができる。

【００６７】そして、仮数部語長規格化部６０２内の符
号ビット拡張部７０２は、図９(b)に示されるように、
仮数部６０１の語長を５ビットから７ビットに拡張し、
７ビット仮数部６０３として出力する。具体的には、７
ビット仮数部６０３の上位３ビットに、仮数部６０１の
最上位ビットの符号ビットＳがセットされる。

【００６８】以上説明した図６〜図９の実施例により、
例えば電子楽器などにおいて、仮数部６０１の情報量を
自由に選択することができる。即ち、楽音波形などの波
形の特性に応じて、差分値の変動の大きいものは仮数部
６０１の語長を長くし、また、差分値の変動の小さいも
のは仮数部６０１の語長を短くするというように、情報
量の圧縮率を選択することができ、メモリなどの記憶メ
ディアの領域を効率よく使用することができる。

【００６９】図１０は本発明による復号システムの更に
他の実施例のブロック図である。図１０において、図４
に示される実施例と同じ番号が付されている部分は図４
の場合と同じ機能を有する。

【００７０】図１０の実施例が、図４の実施例と異なる
点は、固定小数点データ復号部４０７に、＃１の入力フ
ァイル４０１から出力される７ビット仮数部４０６のみ
ではなく、＃２の入力ファイル１００１から出力される
差分値１００２も選択的に入力される点である。

【００７１】＃２の入力ファイル１００１は、図１１に
示されるような、簡易圧縮された差分値１００２を１ア
ドレスに２つずつ記憶している。＃２の入力ファイル１
００１を作成するために使用される符号化方式は、例え
ば、リアルタイム処理に向いた簡易な符号化方式であ
り、例えば本出願人が出願した特願平２−２０１３５９
の明細書に開示されている方式である。

【００７２】この場合、＃２の入力ファイル１００１中
には指数部のデータは存在しない。そこで、図１０のデ
ータ保持部４０５には、規格化係数に対応するシフト量
が格納され、更に、加算器４０３はデータ保持部４０５
から出力されるデータをそのまま出力するように動作す
る。この結果、データ保持部４０５内のシフト量データ
は、固定値のまま保持され続ける。

【００７３】ここで、データ保持部４０５へのシフト量
データの保持は、特には図示しないＣＰＵ等の外部制御
手段により実行される。なお、＃２の入力ファイル１０
０１にシフト量データを格納しておき、それをデータ保
持部４０５に保持させるか、或いは、＃２の入力ファイ
ル１００１からシフト量データを逐次読み出して固定小
数点データ復号部４０７に直接入力させてもよい。

【００７４】上述のシフト量データと差分値１００２に
基づいて固定小数点データ復号部４０７が復号差分波形
データ４０８を出力する動作は、図４で説明した動作と
同様である。

【００７５】図１０及び図１１に示される実施例におい
て、＃１の入力ファイル４０１と＃２の入力ファイル１
００１の出力を選択する動作は、外部のＣＰＵなどの特
には図示しない制御手段によって制御される。

【００７６】以上の図１０及び図１１に示される実施例
によれば、指数部を差分値表現することで高能率圧縮さ
れた浮動小数点データとして表現された波形データを再
生可能であることに加えて、比較的符号化が容易である
振幅規格化された差分値として簡易圧縮された波形デー
タをも再生可能となる。この結果、例えばプリセットさ
れる波形データは前者の高能率圧縮方式によって情報量
の欠落を抑えた波形再生を行うことができ、かつ、簡易
な符号化処理によってリアルタイムでサンプリングされ
た波形データをも再生することが選択的に実現できる。
これにより、今まで困難であった波形情報の高品質化と
リアルタイム処理による高機能化の混在が可能となる。

【００７７】以上説明した実施例においては、連続する
２つの仮数部に対応する指数部が１つの指数部の値によ
り共通化されたが、本発明はこれに限られるものではな
く、３つ以上の仮数部に対応する指数部が１つの指数部
の値によって共通化されてもよい。逆に、指数部を共通
化しない構成であってもよい。

【００７８】また、仮数部と指数部の各ビット数は、上
述した実施例におけるものに限定されるものではない。
更に、上述の実施例では、１６ビットリニア波形データ
を差分波形データに変換してから浮動小数点データに変
換し、その後に指数部の差分値を算出しているが、１６
ビットリニア波形データを直接浮動小数点データに変換
し、指数部の差分値を算出するようにしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、波形の振幅値又はその
差分値が浮動小数点データとして表現される場合の圧縮
指数部又は指数部から、更にその差分値である差分圧縮
指数部又は差分指数部が算出され、それが仮数部と共に
符号化されたデータとして出力されることにより、波形
の情報量の十分な圧縮を達成することが可能となる。

【００８０】また、本発明によれば、復号装置におい
て、可変長の語長をとり得る仮数部の語長を所定の語長
に規格化しその出力を固定小数点データ復号手段に出力
するような構成が採用されることにより、例えば電子楽
器などにおいて、仮数部の情報量を自由に選択すること
が可能となる。即ち、楽音波形などの波形の特性に応じ
て、差分値の変動の大きいものは仮数部の語長を長く
し、また、差分値の変動の小さいものは仮数部の語長を
短くするというように、情報量の圧縮率を選択すること
が可能となり、メモリなどの記憶メディアの領域を効率
よく使用することが可能となる。

【００８１】更に、本発明によれば、固定小数点データ
復号手段が、上述の符号化された差分値だけではなく他
の符号化方式によって符号化された差分値を選択的に復
号するように構成されることにより、指数部を差分値表
現することで高能率圧縮された浮動小数点データとして
表現された波形データを再生可能であることに加え、比
較的符号化が容易である振幅規格化された差分値として
簡易圧縮された波形データをも再生可能となる。この結
果、例えばプリセットされる波形データは前者の高能率
圧縮方式によって情報量の欠落を抑えた波形再生を行う
ことができ、かつ、簡易な符号化処理によってリアルタ
イムでサンプリングされた波形データをも再生すること
が選択的に実現できる。これにより、今まで困難であっ
た波形情報の高品質化とリアルタイム処理による高機能
化の混在が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】符号化システムのブロック図である。

【図２】浮動小数点データへの変換動作の説明図であ
る。

【図３】ファイルフォーマット図である。

【図４】復号システムのブロック図である。

【図５】固定小数点データへの逆変換動作の説明図であ
る。

【図６】復号システムの他の実施例のブロック図であ
る。

【図７】仮数部語長規格化動作の説明図である。

【図８】入力ファイル４０１の仮数部６０１が７ビット
の場合の動作例を示した図である。

【図９】入力ファイル４０１の仮数部６０１が５ビット
の場合の動作例を示した図である。

【図１０】復号システムの更に他の実施例のブロック図
である。

【図１１】簡易圧縮符号化された＃２の入力ファイル１
００１のフォーマットを示した図である。

【符号の説明】

１０１入力ファイル１０２１６ビットリニア波形データ１０３データ保持部１０４減算部１０５差分波形データ１０６最大差分値検出部１０７除算部１０８乗算部１０９正規化１６ビットリニア波形データ１１０第１中間ファイル１１１減算部１１２差分波形データ１１３浮動小数点データ算出部１１４３ビット指数部１１５７ビット仮数部１１６固定小数点データ復号部１１７加算部１１８データ保持部１１９復号１６ビットリニア波形データ１２０第２中間ファイル１２１指数部圧縮部１２２圧縮３ビット指数部１２３第３中間ファイル１２４減算部１２５差分波形データ１２６仮数部算出部１２７７ビット仮数部１２８固定小数点データ復号部１２９加算部１３０データ保持部１３１復号１６ビットリニア波形データ１３２差分算出部１３３２ビット差分圧縮指数部１３４出力ファイル４０１（＃１の）入力ファイル４０２２ビット差分圧縮指数部４０３加算部４０４復号圧縮３ビット指数部４０５データ保持部４０６７ビット仮数部４０７固定小数点データ復号部４０８復号差分波形データ４０９加算部４１０復号１６ビットリニア波形データ４１１データ保持部６０１仮数部６０２仮数部語長規格化部６０３７ビット仮数部１００１＃２の入力ファイル１００２差分値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波形の振幅値の差分値を算出しながら、
該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する仮数
部及び指数部からなる浮動小数点データを算出する浮動
小数点データ算出手段と、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出する指数部圧縮手段と、該指数部圧縮手段によって算出される圧縮指数部の差分
値を差分圧縮指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分圧縮指数部から復号される指数部に対応し所
定のビット数を有する仮数部を算出する仮数部算出手段
と、を有し、前記差分算出手段によって算出される差分圧縮指数部と
前記仮数部算出手段によって算出される仮数部が、前記
波形に対応する符号化されたデータとして出力される、ことを特徴とする波形データ符号化装置。
【請求項２】波形の振幅値の差分値を算出しながら、
該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する仮数
部及び指数部からなる浮動小数点データを算出する浮動
小数点データ算出手段と、該浮動小数点データ算出手段によって算出される指数部
の差分値を差分指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分指数部から復号される指数部に対応し所定の
ビット数を有する仮数部を算出する仮数部算出手段と、を有し、前記差分算出手段によって算出される差分指数部と前記
仮数部算出手段によって算出される仮数部が、前記波形
に対応する符号化されたデータとして出力される、ことを特徴とする波形データ符号化装置。
【請求項３】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定のビ
ット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点デ
ータを算出する浮動小数点データ算出手段と、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出する指数部圧縮手段と、該指数部圧縮手段によって算出される圧縮指数部の差分
値を差分圧縮指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値及び前記差分圧縮指数部から復号され
る指数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出
する仮数部算出手段と、を有し、前記差分算出手段によって算出される差分圧縮指数部と
前記仮数部算出手段によって算出される仮数部が、前記
波形に対応する符号化されたデータとして出力される、ことを特徴とする波形データ符号化装置。
【請求項４】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定のビ
ット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点デ
ータを算出する浮動小数点データ算出手段と、該浮動小数点データ算出手段によって算出される指数部
の差分値を差分指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値及び前記差分指数部から復号される指
数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出する
仮数部算出手段と、を有し、前記差分算出手段によって算出される差分指数部と前記
仮数部算出手段によって算出される仮数部が、前記波形
に対応する符号化されたデータとして出力される、ことを特徴とする波形データ符号化装置。
【請求項５】波形の振幅値の差分値を算出しながら、
該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する仮数
部及び指数部からなる浮動小数点データを算出し、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出し、該圧縮指数部の差分値を差分圧縮指数部として算出し、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分圧縮指数部から復号される指数部に対応し所
定のビット数を有する仮数部を算出し、該仮数部と前記差分圧縮指数部を前記波形に対応する符
号化されたデータとして出力する、ことを特徴とする波形データ符号化方法。
【請求項６】波形の振幅値の差分値を算出しながら、
該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する仮数
部及び指数部からなる浮動小数点データを算出し、該指数部の差分値を差分指数部として算出し、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分指数部から復号される指数部に対応し所定の
ビット数を有する仮数部を算出し、該仮数部と前記差分指数部を前記波形に対応する符号化
されたデータとして出力する、ことを特徴とする波形データ符号化方法。
【請求項７】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定のビ
ット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点デ
ータを算出し、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出し、該圧縮指数部の差分値を差分圧縮指数部として算出し、前記波形の振幅値及び前記差分圧縮指数部から復号され
る指数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出
し、該仮数部と前記差分圧縮指数部を前記波形に対応する符
号化されたデータとして出力する、ことを特徴とする波形データ符号化方法。
【請求項８】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定のビ
ット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点デ
ータを算出し、該指数部の差分値を差分指数部として算出し、前記波形の振幅値及び前記差分指数部から復号される指
数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出し、該仮数部と前記差分指数部を前記波形に対応する符号化
されたデータとして出力する、ことを特徴とする波形データ符号化方法。
【請求項９】請求項１に記載の波形データ符号化装置
又は請求項５に記載の波形データ符号化方法によって符
号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記圧縮指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された圧縮指数部と前記符号化されている仮数部
とから固定小数点形式の前記波形の振幅値の差分値を復
号する固定小数点データ復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１０】請求項２に記載の波形データ符号化装
置又は請求項６に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された指数部と前記符号化されている仮数部とか
ら固定小数点形式の前記波形の振幅値の差分値を復号す
る固定小数点データ復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１１】請求項３に記載の波形データ符号化装
置又は請求項７に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記圧縮指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された圧縮指数部と前記符号化されている仮数部
とから固定小数点形式の前記波形の振幅値を復号する固
定小数点データ復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１２】請求項４に記載の波形データ符号化装
置又は請求項８に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された指数部と前記符号化されている仮数部とか
ら固定小数点形式の前記波形の振幅値を復号する固定小
数点データ復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１３】波形の振幅値の差分値を算出しなが
ら、該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する
仮数部及び指数部からなる浮動小数点データを算出する
浮動小数点データ算出手段と、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出する指数部圧縮手段と、該指数部圧縮手段によって算出される圧縮指数部の差分
値を差分圧縮指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分圧縮指数部から復号される指数部に対応し所
定のビット数を有する仮数部を算出する仮数部算出手段
と、前記差分算出手段によって算出される差分圧縮指数部と
前記仮数部算出手段によって算出される仮数部を前記波
形に対応する符号化されたデータとして記憶する記憶手
段と、該記憶手段に記憶されている前記符号化されている差分
指数部を順次累算することにより前記圧縮指数部を復号
する指数部復号手段と、該復号された圧縮指数部と前記記憶手段に記憶されてい
る前記符号化されている仮数部とから固定小数点形式の
前記波形の振幅値の差分値を復号する固定小数点データ
復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ符号化／復号装
置。
【請求項１４】波形の振幅値の差分値を算出しなが
ら、該差分値に対応しそれぞれ所定のビット数を有する
仮数部及び指数部からなる浮動小数点データを算出する
浮動小数点データ算出手段と、該浮動小数点データ算出手段によって算出される指数部
の差分値を差分指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値の差分値を算出しながら、該差分値及
び前記差分指数部から復号される指数部に対応し所定の
ビット数を有する仮数部を算出する仮数部算出手段と、前記差分算出手段によって算出される差分指数部と前記
仮数部算出手段によって算出される仮数部を前記波形に
対応する符号化されたデータとして記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶されている前記符号化されている差分
指数部を順次累算することにより前記指数部を復号する
指数部復号手段と、該復号された指数部と前記記憶手段に記憶されている前
記符号化されている仮数部とから固定小数点形式の前記
波形の振幅値の差分値を復号する固定小数点データ復号
手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ符号化／復号装
置。
【請求項１５】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定の
ビット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点
データを算出する浮動小数点データ算出手段と、連続する所定数の前記仮数部に対応する指数部を１つの
指数部の値によって共通化することによって圧縮指数部
を算出する指数部圧縮手段と、該指数部圧縮手段によって算出される圧縮指数部の差分
値を差分圧縮指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値及び前記差分圧縮指数部から復号され
る指数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出
する仮数部算出手段と、前記差分算出手段によって算出される差分圧縮指数部と
前記仮数部算出手段によって算出される仮数部を、前記
波形に対応する符号化されたデータとして記憶する記憶
手段と、該記憶手段に記憶されている前記符号化されている差分
指数部を順次累算することにより前記圧縮指数部を復号
する指数部復号手段と、該復号された圧縮指数部と前記記憶手段に記憶されてい
る前記符号化されている仮数部とから固定小数点形式の
前記波形の振幅値を復号する固定小数点データ復号手段
と、を有することを特徴とする波形データ符号化／復号装
置。
【請求項１６】波形の振幅値に対応しそれぞれ所定の
ビット数を有する仮数部及び指数部からなる浮動小数点
データを算出する浮動小数点データ算出手段と、該浮動小数点データ算出手段によって算出される指数部
の差分値を差分指数部として算出する差分算出手段と、前記波形の振幅値及び前記差分指数部から復号される指
数部に対応し所定のビット数を有する仮数部を算出する
仮数部算出手段と、前記差分算出手段によって算出される差分指数部と前記
仮数部算出手段によって算出される仮数部を、前記波形
に対応する符号化されたデータとして記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶されている前記符号化されている差分
指数部を順次累算することにより前記指数部を復号する
指数部復号手段と、該復号された指数部と前記記憶手段に記憶されている前
記符号化されている仮数部とから固定小数点形式の前記
波形の振幅値を復号する固定小数点データ復号手段と、を有することを特徴とする波形データ符号化／復号装
置。
【請求項１７】請求項１に記載の波形データ符号化装
置又は請求項５に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記圧縮指数部を復号する指数部復号手段と、前記符号化されている可変長の語長をとり得る仮数部の
語長を所定の語長に規格化する仮数部語長規格化手段
と、該復号された圧縮指数部と前記仮数部語長規格化手段か
ら出力される仮数部とから固定小数点形式の前記波形の
振幅値の差分値を復号する固定小数点データ復号手段
と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１８】請求項２に記載の波形データ符号化装
置又は請求項６に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記指数部を復号する指数部復号手段と、前記符号化されている可変長の語長をとり得る仮数部の
語長を所定の語長に規格化する仮数部語長規格化手段
と、該復号された指数部と前記仮数部語長規格化手段から出
力される仮数部とから固定小数点形式の前記波形の振幅
値の差分値を復号する固定小数点データ復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項１９】請求項１に記載の波形データ符号化装
置又は請求項５に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記圧縮指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された圧縮指数部と前記符号化されている仮数部
とから固定小数点形式の前記波形の振幅値の差分値を復
号する動作と、他の符号化方式により符号化されている
差分値を復号する動作を選択的に実行する固定小数点デ
ータ復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。
【請求項２０】請求項２に記載の波形データ符号化装
置又は請求項６に記載の波形データ符号化方法によって
符号化されている波形データを復号する装置であって、前記符号化されている差分指数部を順次累算することに
より前記指数部を復号する指数部復号手段と、該復号された指数部と前記符号化されている仮数部とか
ら固定小数点形式の前記波形の振幅値の差分値を復号す
る動作と、他の符号化方式により符号化されている差分
値を復号する動作を選択的に実行する固定小数点データ
復号手段と、該復号された差分値を順次累算することにより前記波形
の振幅値を復号する波形復号手段と、を有することを特徴とする波形データ復号装置。