JPH09238083A - データ圧縮方法およびデータ伸張方法 - Google Patents

データ圧縮方法およびデータ伸張方法

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JPH09238083A
JPH09238083A JP8042396A JP4239696A JPH09238083A JP H09238083 A JPH09238083 A JP H09238083A JP 8042396 A JP8042396 A JP 8042396A JP 4239696 A JP4239696 A JP 4239696A JP H09238083 A JPH09238083 A JP H09238083A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適なダイナミックレンジ、SN比を得るこ
とができるデータ圧縮方法およびデータ伸張方法を提供
する。 【解決手段】 入力整数値Xを示す14ビットディジタ
ル入力信号を、出力整数値Yを示す12ビットディジタ
ル出力信号に、14−12ビット瞬時データ圧縮する場
合、入力整数値Xと出力整数値Yとを所定の折線関数で
折線近似した特性曲線で表し、1.7をベースとして、
1/(1.7)i-1 (iは1以上の整数)の比率で所定
の折線関数の領域を分割し、2をベースとした場合(折
線数7)よりも所定の折線関数を規定する折線の数を
(折線数9)に増やした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば音声COD
EC装置において用いられるデータ圧縮方法およびデー
タ伸張方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、音声CODEC装置は符
号化部と復号化部とを備えている。そのような音声CO
DEC装置の一例として、国際展示場ATM(Asynchro
nous Transfer Mode:非同期転送モード)−LAN(Lo
cal Area Network:構内通信ネトワーク)向けの15k
Hz音声CODEC装置がある。この15kHz音声C
ODEC装置では、符号化部は40Hz〜15kHzの
周波数範囲のアナログ音声信号を32kHzのサンプリ
ング周波数でサンプリングして、ディジタル音声信号を
得、1チャンネル当たり512kbps(=384kb
ps(音声)+128kbps(同期、制御))で伝送
している。ここで、音声CODEC装置における圧伸則
としては、11折れ線14−12,A−law瞬時圧伸
則などが使用されている。また、音声信号の帯域制限
は、A/D変換器およびD/A変換器に内蔵されている
フィルタを用いて行っている。
【0003】図2に一般に使われている14〜12瞬時
圧伸の特性曲線を示す。図2において、横軸は14ビッ
トディジタル入力信号を示す入力整数値Xであり、縦軸
は12ビットディジタル出力信号を示す出力整数値Yで
ある。14ビットディジタル入力信号は214=1638
4ステップに分割されており、また12ビットディジタ
ル出力信号は212=4096ステップに分割されてい
る。入出力信号は正負に各々半分ずつ割り付けられてお
り、図2は代表例として正側のみを示している。負側は
これと点対称となり、特性曲線は全体として、7折線で
構成されている。
【0004】14ビットディジタル入力信号のうち、0
〜511の範囲の入力整数値Xは、そのまま、12ビッ
トディジタル出力信号の0〜511の範囲の出力整数値
Yに割り付けられている(領域I)。14ビットディジ
タル入力信号の512〜1535の範囲の入力整数値X
は1/2の比率で圧縮され、12ビットディジタル出力
信号の512〜1023の範囲の出力整数値Yに割り付
けられている(領域II)。14ビットディジタル入力信
号の1536〜3583の範囲の入力整数値Xは1/4
の比率で圧縮されて、12ビットディジタル出力信号の
1024〜1535の範囲の出力整数値Yに割り付けら
れている(領域III )。14ビットディジタル入力信号
の3584〜7679の範囲の入力整数値Xは1/8の
比率で圧縮されて、12ビットディジタル出力信号の1
536〜2047の範囲の出力整数値Yに割り付けられ
ている(領域IV)。そして、14ビットディジタル入力
信号の7680〜8191の範囲の入力整数値Xは、1
2ビットディジタル出力信号の最大の出力整数値Y、す
なわち、2048に保持となっている。
【0005】この特性図からも分かるように、通常の1
4−12瞬時圧伸則では、14ビットディジタル入力信
号の全範囲の入力に対し、0〜7679の範囲の入力整
数値Xは12ビットディジタル出力信号の出力整数値Y
と一定の関係で対応付けられているが、7680〜81
91の範囲の入力整数値は12ビットディジタル出力信
号の最大出力整数値Yを保持(2048)となってい
る。ここでは、14ビットディジタル入力信号の768
0〜8191の範囲をオーバーフロー範囲と呼ぶことに
する。つまり、オーバーフロー範囲の入力整数値Xはク
リップ状態となっており、このオーバーフロー範囲の入
力整数値Xは圧縮、伸張処理に大きな歪みを生じ、SN
比が悪くなるという問題がある。
【0006】この問題を解決するために、特開平2−2
88422号公報(以下、先行技術と呼ぶ)には、14
ビットディジタル入力信号の全範囲の入力に対して良好
な圧縮特性、SN比を得るようにした「データ圧縮方
法」が開示されている。この先行技術では、14ビット
直線量子化にてディジタル化され、振幅の大きさ順で、
−8192から+8191までの整数値に割り付けられ
たデータに対し、振幅範囲に応じ、1個または連続した
2個、4個、8個のデータを1単位として、各単位を振
幅順に−2048から+2047までの整数値に割り付
けられた12ビットデータに変換する非線形変換テーブ
ル(ROM等)を有している。
【0007】図3にこの先行技術に開示された14−1
2瞬時圧伸と同等の特性曲線の一例を示す。この特性曲
線に示すように、折線点を任意の位置に取ることにより
上記問題を解決している。すなわち、この先行技術で
は、14ビットディジタル入力信号の入力整数値X(横
軸)の折線点を2のべき乗で表される任意の点とするこ
とにより最適なダイナミックレンジ、SN比を得ようと
している。
【0008】詳細に説明すると、14ビットディジタル
入力信号のうち、0〜511の範囲の入力整数値Xをそ
のまま、12ビットディジタル出力信号の0〜511の
範囲の出力整数値Yヘ割り付け(領域I)、512〜2
047の範囲の入力整数値Xを1/2の比率で圧縮し
て、512〜1023の範囲の出力整数値Yへ割り付け
(領域II)、2048〜4095の範囲の入力整数値X
を1/4の比率で圧縮して、1024〜1535の範囲
の出力整数値Yへ割り付け(領域III )、そして409
6〜8191の範囲の入力整数値Xを1/8の比率で圧
縮して、1536〜2047の範囲の出力整数値Yへ割
り付けている(領域IV)。このように先行技術では、2
のべき乗を折線点とし、1,1/2,1/4,1/8の
傾き(比率)で領域の分割を行っているので、コード化
がし易いという利点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術のように、2のべき乗による1,1/2,1/4,1
/8,……の比率で、折線関数の領域を分割したので
は、必ずしも最適なダイナミックレンジ、SN比を得ら
れないという問題がある。
【0010】本発明の課題は、上記の問題を解決し、最
適なダイナミックレンジ、SN比を得ることができるデ
ータ圧縮方法およびデータ伸張方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係るデータ圧縮方法は、入力整数値Xを示
すxビットのディジタル入力信号を、出力整数値Yを示
すyビット(y<x)のディジタル出力信号に、x−y
ビット瞬時データ圧縮する方法であって、入力整数値X
と出力整数値Yとは所定の折線関数で折線近似した特性
曲線で表されたデータ圧縮方法において、2より小さい
正の実数χ(2>χ>0)をベースとして、1/χi-1
(iは1以上の整数)の比率で所定の折線関数の領域を
分割することにより、2をベースとした場合よりも所定
の折線関数を規定する折線の数を増やしたことを特徴と
する。
【0012】また、本発明に係るデータ伸張方法は、入
力整数値Yを示すyビットのディジタル入力信号を、出
力整数値Xを示すxビット(y<x)のディジタル出力
信号に、y−xビット瞬時データ伸張する方法であっ
て、入力整数値Yと出力整数値Xとは所定の折線関数で
折線近似した特性曲線で表されたデータ伸張方法におい
て、2より小さい正の実数χ(2>χ>0)をベースと
して、χi-1 (iは1以上の整数)の比率で所定の折線
関数の領域を分割することにより、2をベースとした場
合よりも所定の折線関数を規定する折線の数を増やした
ことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明では、2のべき乗による1/2i-1 の比
率によることなく、2より小さい正の実数χ(2>χ>
0)をベースとして1/χi-1 (例えば、χが1.7の
場合は1/(1.7)i-1 )の比率で折線関数の領域を
分割することにより、最適なダイナミックレンジ、SN
比を可能としている。
【0014】例えば、128個のダイナミックレンジを
得たい場合、この比率を2のべき乗で表すと27 =12
8より7段階となる。これを1.7のべき乗で表すと、
(1.7)9 ≒128より9段階が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の一実施の形態に係るデータ
圧縮方法を示す動作特性図である。図1において、横軸
は14ビットディジタル入力信号の示す入力整数値X、
縦軸は12ビットディジタル出力信号の示す出力整数値
Yであり、正側のみを示す。14ビットディジタル入力
信号の0〜511の範囲の入力整数値Xを、そのまま、
12ビットディジタル出力信号の0〜511の範囲の出
力整数値Yに割り付ける(領域I)。14ビットディジ
タル入力信号の512〜1667の範囲の入力整数値X
を、1/(1.7)の比率で圧縮して、12ビットディ
ジタル出力信号の512〜895の範囲の出力整数値Y
に割り付ける(領域II)。14ビットディジタル入力信
号の1668〜2834の範囲の入力整数値Xを、1/
(1.7)2 の比率で圧縮して、12ビットディジタル
出力信号の896〜1279の範囲の出力整数値Yに割
り付ける(領域III )。14ビットディジタル入力信号
の2835〜4818の範囲の入力整数値Xを、1/
(1.7)3 の比率で圧縮して、12ビットディジタル
出力信号の1280〜1663の範囲の出力整数値Yに
割り付ける(領域IV)。14ビットディジタル入力信号
の4819〜8191の範囲の入力整数値Xを、1/
(1.7)4 の比率で圧縮して、12ビットディジタル
出力信号の1664〜2047の範囲の出力整数値Yに
割り付ける(領域V)。
【0017】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、14ビットディジタル入力信号の全入力に対してほ
ぼ均等な圧縮特性を実現すると共に、最適なダイナミッ
クレンジ、SN比が得られる。
【0018】なお、このようなデータ圧縮方法は、ディ
ジタル入力信号をディジタル出力信号に変換するデータ
圧縮用変換器によって実現できるし、また、データ圧縮
用読出し専用メモリ(ROM)によっても実現できる。
すなわち、データ圧縮用ROMは、ディジタル入力信号
をアドレスとして入力したときに、ディジタル出力信号
をデータとして出力するように、折線近似非線形データ
を予め格納しておけば良い。
【0019】以上、本発明を好ましい実施の形態によっ
て説明したが、本発明は上記実施の形態に限定せず、種
々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施の形態
とは逆の処理を行うことにより、データ伸張方法が容易
に実現できる。このデータ伸張方法も、データ伸張用変
換器やデータ伸張用ROM等な使用することで容易に実
現できる。また、上記実施の形態は14−12瞬時圧伸
の例を説明しているが、図面の縦軸および横軸のスケー
ルを変更することにより、よりその他の圧伸則でも容易
に実現できる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、直線量子
化にてディジタル化された入力データを、その振幅範囲
に応じて、2のべき乗ではない、2より小さい正の実数
χ(2>χ>0)をベースとした1/χi-1 の比率で領
域を分割した折線近似非線形データに変換しているの
で、折線の数が増えて、より細かな表現が可能である。
また、折線の数が増えて、より細かな領域分割が可能に
なったことにより、最適なダイナミックレンジ、SN比
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るデータ圧縮方法を
示す動作特性図である。
【図2】通常のデータ圧縮方法を示す動作特性図であ
る。
【図3】先行技術(特開平2−288422号公報)に
開示された14−12瞬時圧伸と同等のデータ圧縮方法
を示す動作特性図である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力整数値Xを示すxビットのディジタ
    ル入力信号を、出力整数値Yを示すyビット(y<x)
    のディジタル出力信号に、x−yビット瞬時データ圧縮
    する方法であって、前記入力整数値Xと前記出力整数値
    Yとは所定の折線関数で折線近似した特性曲線で表され
    たデータ圧縮方法において、 2より小さい正の実数χ(2>χ>0)をベースとし
    て、1/χi-1 (iは1以上の整数)の比率で前記所定
    の折線関数の領域を分割することにより、2をベースと
    した場合よりも前記所定の折線関数を規定する折線の数
    を増やしたことを特徴とするデータ圧縮方法。
  2. 【請求項2】 前記ディジタル入力信号は、アナログ音
    声信号を直線量子化にてディジタル化した信号である、
    請求項1に記載のデータ圧縮方法。
  3. 【請求項3】 前記xが14で、前記yが12である、
    請求項1又は2に記載のデータ圧縮方法。
  4. 【請求項4】 前記実数χが1.7である、請求項3に
    記載のデータ圧縮方法。
  5. 【請求項5】 前記所定の折線関数は、前記ディジタル
    入力信号および前記ディジタル出力信号を、正負の値に
    対して、正側に対して負側が点対称となるように、半分
    ずつ割り付け、全体として9折線で構成され、 前記所定の折線関数は、前記正側において、 14ビットディジタル入力信号の0〜511の範囲の入
    力整数値Xを、そのまま、12ビットディジタル出力信
    号の0〜511の範囲の出力整数値Yに割り付ける第1
    の領域と、 前記14ビットディジタル入力信号の512〜1667
    の範囲の入力整数値Xを、1/(1.7)の比率で圧縮
    して、前記12ビットディジタル出力信号の512〜8
    95の範囲の出力整数値Yに割り付ける第2の領域と、 前記14ビットディジタル入力信号の1668〜283
    4の範囲の入力整数値Xを、1/(1.7)2 の比率で
    圧縮して、前記12ビットディジタル出力信号の896
    〜1279の範囲の出力整数値Yに割り付ける第3の領
    域と、 前記14ビットディジタル入力信号の2835〜481
    8の範囲の入力整数値Xを、1/(1.7)3 の比率で
    圧縮して、前記12ビットディジタル出力信号の128
    0〜1663の範囲の出力整数値Yに割り付ける第4の
    領域と、 前記14ビットディジタル入力信号の4819〜819
    1の範囲の入力整数値Xを、1/(1.7)4 の比率で
    圧縮して、前記12ビットディジタル出力信号の166
    4〜2047の範囲の出力整数値Yに割り付ける第5の
    領域とを有する、請求項4に記載のデータ圧縮方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1つに記載のデ
    ータ圧縮方法を実現するデータ圧縮用読出し専用メモリ
    であって、前記ディジタル入力信号をアドレスとして入
    力したときに、前記ディジタル出力信号をデータとして
    出力するように、折線近似非線形データが予め格納され
    たデータ圧縮用読出し専用メモリ。
  7. 【請求項7】 請求項1〜5のいずれか1つに記載のデ
    ータ圧縮方法を実現するデータ圧縮用変換器であって、
    前記ディジタル入力信号を前記ディジタル出力信号に変
    換するデータ圧縮用変換器。
  8. 【請求項8】 入力整数値Yを示すyビットのディジタ
    ル入力信号を、出力整数値Xを示すxビット(y<x)
    のディジタル出力信号に、y−xビット瞬時データ伸張
    する方法であって、前記入力整数値Yと前記出力整数値
    Xとは所定の折線関数で折線近似した特性曲線で表され
    たデータ伸張方法において、 2より小さい正の実数χ(2>χ>0)をベースとし
    て、χi-1 (iは1以上の整数)の比率で前記所定の折
    線関数の領域を分割することにより、2をベースとした
    場合よりも前記所定の折線関数を規定する折線の数を増
    やしたことを特徴とするデータ伸張方法。
  9. 【請求項9】 前記ディジタル出力信号は、原アナログ
    音声信号を直線量子化して得られるディジタル信号とほ
    ぼ同等の信号である、請求項8に記載のデータ伸張方
    法。
  10. 【請求項10】 前記xが14で、前記yが12であ
    る、請求項8又は9に記載のデータ伸張方法。
  11. 【請求項11】 前記実数χが1.7である、請求項1
    0に記載のデータ伸張縮方法。
  12. 【請求項12】 前記所定の折線関数は、前記ディジタ
    ル入力信号および前記ディジタル出力信号を、正負の値
    に対して、正側に対して負側が点対称となるように、半
    分ずつ割り付け、全体として9折線で構成され、 前記所定の折線関数は、前記正側において、 12ビットディジタル入力信号の0〜511の範囲の入
    力整数値Yを、そのまま、14ビットディジタル出力信
    号の0〜511の範囲の出力整数値Xに割り付ける第1
    の領域と、 前記12ビットディジタル入力信号の512〜895の
    範囲の入力整数値Yを、1.7の比率で伸張して、前記
    14ビットディジタル出力信号の512〜1667の範
    囲の出力整数値Xに割り付ける第2の領域と、 前記12ビットディジタル入力信号の896〜1279
    の範囲の入力整数値Yを、(1.7)2 の比率で伸張し
    て、前記14ビットディジタル出力信号の1668〜2
    834の範囲の出力整数値Xに割り付ける第3の領域
    と、 前記12ビットディジタル出力信号の1280〜166
    3の範囲の入力整数値Yを、(1.7)3 の比率で伸張
    して、前記14ビットディジタル出力信号の2835〜
    4818の出力整数値Xに割り付ける第4の領域と、 前記12ビットディジタル入力信号の1664〜204
    7の範囲の入力整数値Yを、(1.7)4 の比率で伸張
    して、前記14ビットディジタル出力信号の4819〜
    8191の範囲の出力整数値Xに割り付ける第5の領域
    とを有する、請求項11に記載のデータ伸張方法。
  13. 【請求項13】 請求項8〜12のいずれか1つに記載
    のデータ伸張方法を実現するデータ伸張用読出し専用メ
    モリであって、前記ディジタル入力信号をアドレスとし
    て入力したときに、前記ディジタル出力信号をデータと
    して出力するように、折線近似非線形データが予め格納
    されたデータ伸張用読出し専用メモリ。
  14. 【請求項14】 請求項8〜12のいずれか1つに記載
    のデータ伸張方法を実現するデータ伸張用変換器であっ
    て、前記ディジタル入力信号を前記ディジタル出力信号
    に変換するデータ伸張用変換器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012156736A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Fujitsu Telecom Networks Ltd 圧縮符号化信号伝送システム

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