JPH1152996A - データ圧縮装置およびデータ伸長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、圧縮率が異なる複数の圧縮データ
に基づいて、複数の楽音を再生する場合であっても伸長
処理や同時再生が容易なデータ圧縮装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 データ圧縮装置１には、データ圧縮部１
４と、パラメータ設定部１５とが備えられており、パラ
メータ設定部１５によって圧縮処理に必要なパラメータ
が設定され、このパラメータに基づいて、データ圧縮部
１４によって、圧縮率可変のデータ圧縮アルゴリズムに
基づいてＰＣＭデータにデータ圧縮処理が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声データの連続
からなるフレーズデータにデータ圧縮処理を施すデータ
圧縮装置、音声フレーズを表す、圧縮されたフレーズデ
ータにデータ伸長処理を施すデータ伸長装置に関する。
尚、本発明において音声とは、人間の声の他、楽音や効
果音など可聴域の音全てを含む概念をいう。

【０００２】

【従来の技術】従来から、音声フレーズを表すフレーズ
データを記憶媒体に記憶したり、通信媒体を介して送受
信することが広く行われている。この場合、フレーズデ
ータにデータ圧縮を施して圧縮データを生成し、この圧
縮データを記憶したり、送受信すると記憶容量や通信時
間が少なくて済むので経済的である。また、経済性をよ
り高めるためにはより高い圧縮率を有する圧縮処理を施
す方がよい。しかし、より高い圧縮率を有する圧縮処理
が施されて生成された圧縮データに基づいて再生された
楽音は音質がより低下しがちなので、再生される楽音の
音質を許容範囲内に維持するためには、より低い圧縮率
を有する圧縮処理を選ぶ必要がある。従って経済性と音
質との兼ね合いで所望の圧縮率が決まり、その所望の圧
縮率を有する圧縮処理が選ばれることとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、音声には、
ピアノの演奏音等のように高い音質を必要とする音声
（楽音）もあれば、ノイズ状の効果音などのように低い
音質でもよい音声もある。従って、経済性と音質との兼
ね合いで決まる所望の圧縮率は音声の種類に応じて変わ
るので、その音声の種類に応じた所望の圧縮率を有する
圧縮処理を選んで圧縮データを生成することが望まし
い。

【０００４】しかし、このように生成された、複数の種
類の音声を表す、圧縮率が異なる複数の圧縮データに基
づいて、複数の種類の音声を再生する場合には、複数の
圧縮データそれぞれを生成した圧縮処理に対応する伸長
処理をそれら複数の圧縮データそれぞれに施す必要があ
るため、伸長処理が煩わしいという問題や同時再生が困
難であるという問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、圧縮率が異な
る複数の圧縮データに基づいて、複数の音声を再生する
場合であっても伸長処理や同時再生が容易なデータ圧縮
装置およびデータ伸長装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のデータ圧縮装置は、音声フレーズを表す、音声デー
タの連続からなるフレーズデータにデータ圧縮処理を施
すデータ圧縮装置において、音声フレーズに圧縮率を規
定する複数のパラメータを対応づけるパラメータ対応付
手段と、圧縮率可変のデータ圧縮アルゴリズムを用い
て、音声フレーズを表すフレーズデータを、その音声フ
レーズに対応づけられた複数のパラメータに応じた圧縮
率でデータ圧縮するデータ圧縮手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００７】尚、本発明において音声フレーズは、１つ
の音、もしくは一連の複数の音の連続から成るものであ
り、フレーズデータは、音の波形をあらわす波形データ
である。このデータ圧縮装置によれば、単一のデータ圧
縮アルゴリズムで、圧縮率が異なる複数の圧縮データを
生成することができるので、これら複数の圧縮データの
伸長処理は、単一のデータ伸長アルゴリズムに基づいて
容易に行うことができる。

【０００８】本発明のデータ圧縮装置は、上記データ圧
縮手段が、上記フレーズデータに圧縮処理を施すにあた
りフレーズデータが所定数の連続した音声データ毎に分
割されてなる各区分毎に、区分に含まれる連続した音声
データそれぞれのデータレベルにそれぞれ対応するデー
タレベルに共通な、データレベルの基準を表す指数デー
タ部を、それら連続した音声データに基づいて生成する
とともに、基準のデータレベルを単位として、その区分
に含まれる連続した音声データのデータレベルに対応す
るデータレベルそれぞれを、そのフレーズデータに対応
づけられてなるパラメータおよび基準のデータレベルに
基づいて決定されるビット数で表す仮数データ部を生成
し、区分に含まれる一連の音声データを、指数データ部
および仮数データ部からなる圧縮データに置き換えるも
のであることが好ましい。

【０００９】ここで、「音声データそれぞれのデータレ
ベルにそれぞれ対応するデータレベル」「音声データの
データレベルに対応するデータレベル」は、音声データ
それぞれのデータレベルそのものであってもよく、音声
データどうしの差分データのデータレベルであってもよ
く、もともとの音声データのデータレベルを復元できる
ものであればどのようなものであってもよいことを意味
している。

【００１０】上記目的を達成する本発明のデータ伸長装
置は、音声フレーズを表す、音声データの連続からなる
フレーズデータが、圧縮率可変のデータ圧縮アルゴリズ
ムにより、音声フレーズに応じた圧縮率でデータ圧縮さ
れてなる圧縮フレーズデータにデータ伸長処理を施すデ
ータ伸長装置において、圧縮フレーズデータに対応す
る、圧縮フレーズデータの圧縮率を規定した複数のパラ
メータを取得するパラメータ取得手段と、圧縮フレーズ
データを、データ圧縮アルゴリズムに対応するデータ伸
長アルゴリズムおよびパラメータ取得手段で取得した複
数のパラメータに基づいてデータ伸長するデータ伸長手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】このデータ伸長装置によれば、本発明のデ
ータ圧縮装置によって生成された、圧縮率が異なる複数
の圧縮データを単一のデータ伸長アルゴリズムに基づい
て容易にデータ伸長することができる。本発明のデータ
伸長装置は、上記圧縮フレーズデータが、音声フレーズ
を表す、音声データの連続からなるフレーズデータが所
定数の連続した音声データ毎に分割されてなる各区分に
含まれる連続した音声データそれぞれのデータレベルに
それぞれ対応するデータレベルに共通な、データレベル
の基準を表す指数データ部、および基準のデータレベル
を単位として、その区分に含まれる連続した音声データ
のデータレベルに対応するデータレベルそれぞれを、そ
のフレーズデータに対応づけられてなる複数のパラメー
タおよび基準のデータレベルに基づいて決定されるビッ
ト数で表す仮数データ部からなる圧縮データによって構
成されてなる圧縮フレーズデータであり、上記伸長手段
が、圧縮データを構成する指数データ部を取得し、その
圧縮データを含む圧縮フレーズデータに対応するパラメ
ータおよびその指数データ部に基づいて、その圧縮デー
タを構成する仮数部のビット数を求め、そのビット数に
応じて仮数データ部を取得し、その圧縮データをデータ
伸長するものであることが好ましい。

【００１２】また、本発明のデータ伸長装置は、上記デ
ータ伸長手段が、複数の圧縮フレーズデータそれぞれ
を、上記データ圧縮アルゴリズムに対応する、これら複
数の圧縮フレーズデータに共通のデータ伸長アルゴリズ
ムおよび上記パラメータ取得手段で取得した、これら複
数の圧縮フレーズデータそれぞれに応じた複数のパラメ
ータに基づいて、同時にデータ伸長するものであること
も好ましい。

【００１３】さらに本発明のデータ伸長装置は、音声フ
レーズを表す、音声データの連続からなるフレーズデー
タが、圧縮率可変のデータ圧縮アルゴリズムにより、音
声フレーズに応じた圧縮率でデータ圧縮されてなる複数
の圧縮フレーズデータそれぞれを、データ圧縮アルゴリ
ズムに対応する、これら複数の圧縮フレーズデータに共
通のデータ伸長アルゴリズムおよび、これら複数の圧縮
フレーズデータそれぞれの圧縮率を規定した、これら複
数の圧縮フレーズデータそれぞれに応じたパラメータに
基づいて、同時にデータ伸長するデータ伸長手段を備え
たことを特徴とする。

【００１４】このデータ伸長装置によれば、圧縮率が異
なる複数の圧縮データを単一のデータ伸長アルゴリズム
に基づいて容易にデータ伸長することができ、それら複
数の圧縮データに基づく複数の音声フレーズを同時に再
生することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は本発明のデータ圧縮装置の一実施形態
を示すブロック図である。このデータ圧縮装置１には、
メモリ１１と、入力部１２と、ブロック形成部１３とが
備えられている。メモリ１１には本発明にいう音声デー
タである、２の補数形式の１６ビットのＰＣＭデータ
が、複数の音声フレーズ分記憶されており、メモリ１１
から入力部１２によってＰＣＭデータが読み込まれてブ
ロック形成部１３に送られ、ブロック形成部１３によっ
てＰＣＭデータ１６個毎に、本発明にいう区分であるブ
ロックが形成される。

【００１６】なお、入力部１２は本実施形態に限定され
る必要はなく、ＰＣＭデータを、Ａ／Ｄコンバータから
読み出すものであってもよいし、ハードディスク等の外
部の記憶装置から読み出すものであってもよいし、通信
回線から受け取るものであってもよい。また、データ圧
縮装置１には、データ圧縮部１４と、パラメータ設定部
１５と、出力部１６と、メモリ１７とが備えられてお
り、パラメータ設定部１５によって、後述する圧縮処理
に必要なパラメータがユーザによって音声フレーズ毎に
任意に設定される。このパラメータに基づいて、データ
圧縮部１４によって、ブロック形成部１３から１ブロッ
ク分ずつ送られてきたＰＣＭデータに、後述するデータ
圧縮処理が施されるとともに、その結果生成された圧縮
データが１ブロック分ずつ出力部１６へ送られる。以
下、表１を参照してデータ圧縮処理について詳細に説明
する。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１の左から２列目には１６個のＰＣＭデ
ータが示されており、本実施形態では上述のようにＰＣ
Ｍデータ１６個で１ブロックが形成されている。また、
表１には１６個のＰＣＭデータそれぞれに対応して絶対
値、仮数および伸長データが示されている。なお、ＰＣ
Ｍデータ、絶対値、仮数および伸長データはすべて１６
進数表示で示されている。以下、１６進数表示で表示さ
れている値については記号「＄」を先頭に付して区別す
る。また、互いに対応づけられた一組のＰＣＭデータ、
絶対値、仮数および伸長データのことを以下サンプルと
称し、表１に示された１６個のサンプルには０番から１
５番までの番号が付されている。

【００１９】表１に示す１ブロック分のＰＣＭデータに
基づいて圧縮データが作成される手順を以下説明する。
まずこれらのＰＣＭデータのなかから最大の絶対値を持
つＰＣＭデータが検索される。表１の例では１５番のサ
ンプルのＰＣＭデータがこれに該当する。次に、最大の
絶対値を持つ、１５番のサンプルのＰＣＭデータの符号
ビットの最下位が求められる。１５番のサンプルのＰＣ
Ｍデータの値「＄Ｆ８Ｃ４」を２進数表示で表すと「１
１１１１０００１１０００１００」となる。上述のよう
に本実施形態では２の補数形式のＰＣＭデータが用いら
れているので、このＰＣＭデータは負であり、ＭＳＢか
ら順にサーチされて最初に０が出現する（ＰＣＭデータ
が正であれば最初に１が出現する）ビット位置の１ビッ
ト手前が符号ビットの最下位となる。以下、ＬＳＢを第
０ビットと称し、ＭＳＢ側に向かって順に第１ビット、
第２ビット等と称することとすると、上記の例では符号
ビットの最下位は第１１ビットである。ＰＣＭデータの
値が「＄００００」および「＄ＦＦＦＦ」のいずれかの
値である場合には全ビットの値が同一であり、上記の手
順では符号ビットの最下位が見つからないので、この場
合には第０ビットが符号ビットの最下位とされる。この
符号ビットの最下位のビット位置を示す値を以下基準指
数と称する。基準指数は、１ブロック内の音声データの
最大音量を表しており、表１の例では基準指数は「１
１」となる。なお、ＰＣＭデータが１６ビットのデータ
であり基準指数は０から１５までのいずれかの値となる
ので、本実施形態では基準指数は４ビットで表される。

【００２０】１６個のＰＣＭデータそれぞれの、基準指
数が示すビット位置からＬＳＢ方向へ、以下で述べる方
法で決定されるビット数分、仮数が抽出され、基準指数
と１６個の仮数とで１ブロック分の圧縮データが生成さ
れる。このとき仮数の最下位が抽出されるビット位置を
示す値を以下実効指数と称する。表１の例では基準指数
が「１１」なので仮数が７ビットであるとすれば実効指
数は「５」となる。

【００２１】楽音の音質を維持するためには、楽音の音
量が大きいときは仮数のビット長を長くする必要がある
が、楽音の音量が小さいときには仮数のビット長を短く
しても楽音の音質に悪影響を及ぼさないことが実験的に
解っている。従って、例えば大音量の楽音の場合には仮
数のビット長が８ビットとされ、音量が小さくなるにつ
れて仮数のビット長が７ビット、６ビットと短くされる
ことで、仮数のビット長が固定されているデータ圧縮処
理における音質と同等以上の音質を維持しつつ、仮数の
ビット長が固定されているデータ圧縮処理における圧縮
率より高い圧縮率を実現することができる。

【００２２】本実施形態においては、仮数のビット長を
計算するためのパラメータとして、基準指数が「１５」
のときの仮数のビット長である最大ビット長ｍａｘと、
基準指数が小さくなるにつれて仮数のビット長が短くな
る程度を表すステップｓｔｐとが設定され、以下の計算
式によって、ブロック毎に、基準指数ｅｘｐに応じて仮
数のビット長ｂｉｔが決定される。

【００２３】 ｂｉｔ＝ｍａｘ−（１５−ｅｘｐ）／ｓｔｐ 但し、演算「ｘ／ｙ」はｘをｙで割った値の整数部を求
める演算である。また、楽音の種類によっては、初めか
らＰＣＭデータの下位のビットを無視し、実効指数に下
限を設けても音質が維持される場合がある。そこで本実
施形態ではパラメータとして最低実効指数ｍｉｎが設定
され、上記の計算の結果得られた仮数のビット長ｂｉｔ
と基準指数ｅｘｐとから求められる実効指数（ｅｘｐ−
（ｂｉｔ−１））が最低実効指数ｍｉｎよりも小さくな
る場合には、仮数のビット長ｂｉｔは以下の計算式で決
定される。

【００２４】ｂｉｔ＝ｅｘｐ−ｍｉｎ＋１ また、当然ながら、実際の仮数のビット長は負の値にな
り得ないので、仮数のビット長ｂｉｔの計算結果が負の
値になった場合には、仮数のビット長は「０」とされ、
指数のみの圧縮データとなる。最大ビット長ｍａｘ、ス
テップｓｔｐおよび最低実効指数ｍｉｎに基づいて、基
準指数から求められた仮数のビット長および実効指数の
例を表２および表３に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】表２の例では、最大ビット長ｍａｘが
「６」、ステップｓｔｐが「３」に設定されており、基
準指数が「３」小さくなる度に仮数のビット長が「１」
短くなっている。また、最低実効指数ｍｉｎが「４」に
設定されているので基準指数が「５」のとき仮数のビッ
ト長は「２」となり、基準指数が「４」のときは仮数の
ビット長は「１」となって実効指数が「４」に維持され
る。

【００２８】表３の例では、最大ビット長ｍａｘが
「８」、ステップｓｔｐが「４」に設定されており、基
準指数が「４」小さくなる度に仮数のビット長が「１」
短くなっている。また、最低実効指数ｍｉｎが「０」に
設定されているので基準指数が「０」でも仮数が存在
し、表２の例に較べて高い音質が得られる設定となって
いる。

【００２９】表１に示す仮数は表３の条件で求められた
仮数であり、上述のように基準指数が「１１」なので、
仮数のビット数は「７」である。即ち、第１１ビットか
ら第５ビットまでが仮数として抽出されている。１５番
のサンプルのＰＣＭデータから仮数が抽出される場合を
例にして説明すると、上述のように、１５番のサンプル
のＰＣＭデータは２進数表示で「１１１１１０００１１
０００１００」であるので、第１１ビットから第５ビッ
トまでが抽出されると「１０００１１０」となる。これ
を１６進数表示に直せば表１に示すように「＄４６」と
なる。

【００３０】以上説明したように、圧縮処理に先立って
各パラメータが調整されることによって、圧縮率と音質
との最適化が計られる。また、パラメータが変更される
ことによって、異なる圧縮率の圧縮データが単一のデー
タ圧縮アルゴリズムに基づいて生成されるので、生成さ
れた、圧縮率が異なる複数の圧縮データそれぞれに伸長
処理を施すことは容易である。

【００３１】なお、上述したパラメータの他に、仮数の
ビット長がｍａｘとなる指数の幅を示すパラメータｅｘ
ｔが設定され、１５−ｅｘｔの値が基準指数ｅｘｐより
も小さい場合には仮数のビット長ｂｉｔが最大ビット長
ｍａｘとされ、１５−ｅｘｔの値が基準指数ｅｘｐ以上
である場合には以下の計算式によって仮数のビット長ｂ
ｉｔが決定されてもよい。

【００３２】ｂｉｔ＝ｍａｘ−１−（１５−ｅｘｔ−ｅ
ｘｐ）／ｓｔｐ ここで演算「ｘ／ｙ」は上記同様に、ｘをｙで割った値
の整数部を求める演算である。図１には図示されていな
い指令手段を介して、ユーザから圧縮対象のフレーズの
指定および圧縮処理開始の指令がなされると、図１に示
す出力部１６によって、圧縮処理に先立って、パラメー
タ設定部１５で設定された各パラメータがメモリ１７の
ヘッダ領域に記憶され、圧縮処理開始後は、データ圧縮
部１４によって生成された圧縮データがメモリ１７の圧
縮データ領域に順次記憶される。なお、楽音フレーズの
最後のブロックに関しては、音声フレーズの最終のＰＣ
Ｍデータがそのブロックの最後のデータでない場合に
は、最後のブロックのそれより後の仮数データを全て０
を示すものとする。また、本実施形態では、圧縮記憶領
域は、基準指数が記憶される領域と仮数が記憶される領
域とに分けられている。これは、１ワードが１６ビット
から構成されるメモリを使用した場合に、基準指数が４
ビットであるので４ブロック分の基準指数がメモリの１
ワードに丁度収まり、仮数は１６個で１ブロック分であ
るのでビット長に関わらず１ブロック分のデータ長が１
６ビットの整数倍となることから、このように領域を分
けた方がデータ管理が容易となるからである。

【００３３】なお、メモリ配置は本実施形態の配置に限
定される必要はなく、同一の領域にパラメータ、基準指
数および仮数が連続して格納されてもよいことは当然で
ある。１つの音声フレーズを表す一連のＰＣＭデータの
圧縮処理が終了すると、出力部１６により、その音声フ
レーズの先頭ブロックの圧縮データを構成する基準指数
が記憶されている、基準指数領域のアドレスを示すデー
タと、その音声フレーズの先頭ブロックの圧縮データを
構成する仮数のうちの先頭の仮数が記憶されている、圧
縮データ領域のアドレスを示すデータと、その音声フレ
ーズの最終ブロックの圧縮データを構成する仮数のうち
の先頭の仮数が記憶されている、圧縮データ領域のアド
レスを示すデータと、その音声フレーズの最終のＰＣＭ
データに対応する仮数の、そのＰＣＭデータが含まれる
ブロック内の相対アドレス（ブロックの先頭から何デー
タめかを示す）とがメモリ１７のその音声フレーズのヘ
ッダ領域に追加記憶される。各音声フレーズ毎にパラメ
ータの設定および圧縮処理開始の指令を行なうことによ
り、各音声フレーズ毎に、圧縮データが生成されるとと
もにその圧縮データを生成する際に用いられた圧縮率を
規定するパラメータとその圧縮データとが対応付けられ
る。

【００３４】なお、本実施形態ではパラメータがメモリ
１７のヘッダ領域に記憶され、データ伸長装置へ自動的
に受け渡されるが、ユーザがパラメータを記録しておい
て、データ伸長処理の際にデータ伸長装置に入力しても
よい。また、出力部１６は本実施形態に限定される必要
はなく、圧縮データをハードディスク等の外部の記憶装
置に書き込むものであってもよいし、通信回線に送り出
すものであってもよい。

【００３５】図２は、本発明のデータ伸長装置の一実施
形態を包含する楽音再生装置を示すブロック図である。
この楽音再生装置２には、メモリ２１と、入力部２２
と、パラメータ取得部２３とが備えられており、メモリ
２１には、図１に示すデータ圧縮装置１によって生成さ
れた圧縮データが上述の形式で記憶されている。図示さ
れていない指令手段を介してユーザから与えられたデー
タ伸長処理開始の指令によって入力部２２は動作を開始
し、伸長処理に先立って入力部２２によってメモリ２１
のヘッダ領域から、伸長処理の対象となる音声フレーズ
に対応するパラメータ等のデータが読み込まれパラメー
タ取得部２３へ送られる。伸長開始後は、入力部２２に
よってメモリ２１の圧縮データ領域から圧縮データが読
み込まれる。パラメータ取得部２３により、入力部２２
から送られてきたデータから、伸長処理の対象となる音
声フレーズに対応するパラメータ等が抽出される。

【００３６】楽音再生装置２には、データ伸長部２４と
出力部２５が備えられており、メモリ２１から出力部２
５までが本発明のデータ伸長装置の一実施形態に相当す
る。データ伸長部２４は、複数の音声フレーズを表す複
数の圧縮フレーズデータを、時分割的に処理することに
よって平行してデータ伸長することができ、これはデー
タ伸長部２４が複数個のトラックを有し、それら複数個
のトラックそれぞれが伸長対象の１つずつの音声フレー
ズに対応しており、各トラックが、そのトラックに対応
する音声フレーズを表す圧縮フレーズデータのデータ伸
長を行うことと同じである。以下ではこのようなトラッ
クが存在するものとして説明する。また、これらのトラ
ックそれぞれに対して独立に、図示されていない指令手
段を介してユーザによって任意のフレーズの伸長処理の
開始および停止が指示される。以下、各トラックによる
伸長処理の原理を説明する。

【００３７】各トラックは、伸長処理の開始に先立っ
て、そのトラックに対応する音声フレーズに対応するパ
ラメータをパラメータ取得部２３から受け取り、伸長開
始後は、このパラメータと、入力部２２から送られてき
た基準指数とに基づいてブロック毎に仮数のビット長を
計算する。仮数のビット長が「０」である場合には、ト
ラックによって値が「＄００００」であるＰＣＭデータ
が伸長データとして１６個生成されて出力部２５へ送ら
れる。なお、仮数のビット長が「０」である場合にはデ
ータ伸長部２４では伸長データの生成が行われずに、仮
数のビット長が「０」であることが出力部２５に伝えら
れ、出力部２５が伸長データを生成するものであっても
よい。

【００３８】仮数部のビット長が正である場合には、こ
のビット長に応じて入力部２２を介して１６個の仮数を
取得する。各仮数それぞれが１６個の１６ビットレジス
タそれぞれに右詰めで格納され、各仮数のＭＳＢがその
上位の全ビットにコピーされる符号拡張が行われ、パラ
メータおよび基準指数によって求められた実効指数に従
って全レジスタが左シフトされ、実効指数が「０」でな
い場合は仮数のＬＳＢのすぐ下位のビットが１にされる
（表１の第４列目参照）。上記の最後の処理は圧縮時に
切り捨てを行っていることに対応するもので、例えば表
１の例では実効指数が「５」であり、１１番のサンプル
の場合にはＰＣＭデータが「＄ＦＢＦＤ」であり、仮数
が「＄５Ｆ」なので、この最後の処理を行わなければ伸
長データは「＄ＦＢＥ０」となり切り捨て誤差は「＄０
０１Ｄ」となるが、この最後の処理を行うことで伸長デ
ータは表１に示すように「＄ＦＢＦ０」となり、この結
果切り捨て誤差は「＄０００Ｄ」に抑えられる。

【００３９】このようにして伸長処理が行われた結果、
圧縮データが伸長されて伸長データとして１６個のＰＣ
Ｍデータが形成され出力部２５に供給される。以降、こ
れと同様に各ブロックの圧縮データの伸長が行なわれ
る。以下、フロー図を参照してデータ伸長部２４の動作
を説明する。図３は、データ伸長部２４の動作を示すフ
ローチャートである。

【００４０】ユーザによって第ｎ番目のトラックに対し
て伸長処理の開始が指示されると、図示しない処理によ
りそのトラックの処理状況を表すフラグｆｌａｇ［ｎ］
が、伸長処理中を表す値「１」に設定され、１ブロック
分の圧縮データを構成する仮数のうちの先頭の仮数が記
憶されているアドレスを示す変数ｐｏｉｎｔ［ｎ］に、
第ｎ番目のトラックに対応する音声フレーズの先頭ブロ
ックの圧縮データを構成する仮数のうちの先頭の仮数が
記憶されているアドレスが代入され、ブロック内の相対
アドレス（ブロックの先頭から何データめかを示す）を
示す変数ｃｏｕｎｔ［ｎ］が「０」に設定される。ま
た、ユーザによって第ｎ番目のトラックに対して伸長処
理の停止が指示されると図示しない処理によりフラグｆ
ｌａｇ［ｎ］が、伸長処理停止中を表す値「０」に設定
される。

【００４１】データ伸長部２４は、サンプリング周波数
のクロック周期毎にフローチャートに示す動作を実行す
る。データ伸長部２４が動作を開始すると、ステップＳ
１０１において、トラック番号を示す変数ｎが「０」に
初期化され、ステップＳ１０２に進み、フラグｆｌａｇ
［ｎ］の値が判定される。

【００４２】ステップＳ１０２において、フラグｆｌａ
ｇ［ｎ］の値が「０」であると判定された場合には、第
ｎトラックは伸長処理停止中であるので、ステップＳ１
０３に進み、第ｎトラックのＰＣＭデータとして値「＄
００００」が出力部２５に送られ、ステップＳ１１１に
進む。ステップＳ１０２において、フラグｆｌａｇ
［ｎ］の値が「１」であると判定された場合には、第ｎ
トラックは伸長処理中であるので、ステップＳ１０４に
進み、基準指数とパラメータとから定まる仮数のビット
長に基づいて、変数ｐｏｉｎｔ［ｎ］によって示される
アドレスにその先頭の仮数が記憶されている１ブロック
分の仮数の中のそのブロックの先頭からｃｏｕｎｔ
［ｎ］番目の仮数に基づいて伸長データが生成されて出
力部２５に送られ、ステップＳ１０５に進み、第ｎトラ
ックに対応する音声フレーズを表す圧縮フレーズデータ
の最後に到達したか否かが判定される。この判定は、ｐ
ｏｉｎｔ［ｎ］をその音声フレーズの最終ブロックの圧
縮データを構成する仮数のうちの先頭の仮数が記憶され
ている圧縮データ領域のアドレスと比較するとともに、
ｃｏｕｎｔ［ｎ］をその音声フレーズの最終のＰＣＭデ
ータに対応する仮数の、そのＰＣＭデータが含まれるブ
ロック内の相対アドレスとを比較することにより行な
う。

【００４３】ステップＳ１０５において、圧縮フレーズ
データの最後に到達したと判定された場合には、ステッ
プＳ１０６に進み、フラグｆｌａｇ［ｎ］の値が「０」
に設定され、これにより第ｎトラックが伸長処理停止中
となってステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０５に
おいて、圧縮フレーズデータの最後に到達していないと
判定された場合には、ステップＳ１０７に進み、変数ｃ
ｏｕｎｔ［ｎ］の値が歩進されてステップＳ１０８に進
む。

【００４４】ステップＳ１０８では、変数ｃｏｕｎｔ
［ｎ］の値が「１６」になったか否かが判定され、これ
によって、１ブロック分のデータが出力されたか否かが
判定される。ステップＳ１０８において、変数ｃｏｕｎ
ｔ［ｎ］の値が「１６」になっていないと判定された場
合は、１ブロック分のデータが出力されていないことを
意味するので、何もせずにステップＳ１１１に進む。ス
テップＳ１０８において、変数ｃｏｕｎｔ［ｎ］の値が
「１６」になったと判定された場合は、１ブロック分の
データが出力されたことを意味するので、ステップＳ１
０９において変数ｃｏｕｎｔ［ｎ］の値が「０」に設定
されてステップＳ１１０に進み、基準指数とパラメータ
とに基づいて仮数のビット長を求め、仮数のビット長に
応じて変数ｐｏｉｎｔ［ｎ］の値を１ブロック分進め、
次のブロックの圧縮データを構成する基準指数を取得し
て、ステップＳ１１１に進む。

【００４５】ステップＳ１１１では変数ｎの値が歩進さ
れてステップＳ１１２に進み、変数ｎの値がトラックの
数ＴＲＫに到達したか否かが判定される。変数ｎの値が
トラックの数ＴＲＫに到達していれば動作を終了し、到
達していなければステップＳ１０２に戻って、次のトラ
ックについて上記の動作が繰り返される。図４は、デー
タ伸長部２４の別の動作を示すフローチャートである。

【００４６】図３のフローチャートが示す動作は、サン
プリング周期毎に実行されて１トラック毎に１つのＰＣ
Ｍデータが出力される動作であるが、このフローチャー
トが示す動作は、１６サンプリング周期毎に実行され、
１トラック毎に１ブロック分のＰＣＭデータがまとめて
出力される動作である。データ伸長部２４の動作が開始
されると、ステップＳ２０１において、トラック番号を
示す変数ｎが「０」に初期化され、ステップＳ２０２に
進み、フラグｆｌａｇ［ｎ］の値が判定される。

【００４７】ステップＳ２０２において、フラグｆｌａ
ｇ［ｎ］の値が「０」であると判定された場合には、ス
テップＳ２０３に進み、第ｎトラックのＰＣＭデータと
して値「＄００００」が１６個出力部２５に送られ、ス
テップＳ２０８に進む。ステップＳ１０２において、フ
ラグｆｌａｇ［ｎ］の値が「１」であると判定された場
合には、ステップＳ２０４に進み、第ｎトラックに対応
する音声フレーズの、変数ｐｏｉｎｔ［ｎ］で示される
アドレスから始まる１ブロック分の圧縮データがすべて
伸長されて出力部２５に送られ、ステップＳ２０５に進
む。

【００４８】ステップＳ２０５では、第ｎトラックに対
応する音声フレーズの最終ブロックに到達したか否かが
判定され、最終ブロックに到達したと判定された場合
は、ステップＳ２０６に進み、フラグｆｌａｇ［ｎ］の
値が「０」に設定され、これにより第ｎトラックが伸長
処理停止中となってステップＳ２０８に進む。ステップ
Ｓ２０５において、最終ブロックに到達していないと判
定された場合は、ステップＳ２０７に進み、変数ｐｏｉ
ｎｔ［ｎ］の値が１ブロック分進められて、ステップＳ
２０８に進む。

【００４９】ステップＳ２０８では変数ｎの値が歩進さ
れてステップＳ２０９に進み、変数ｎの値がトラックの
数ＴＲＫに到達したか否かが判定される。変数ｎの値が
トラックの数ＴＲＫに到達していれば動作を終了し、到
達していなければステップＳ２０２に戻って、次のトラ
ックについて上記の動作が繰り返される。以上の動作に
よってデータ伸長部２４で作成されたＰＣＭデータが出
力部２５に送られる。

【００５０】図２に戻って説明を続ける。出力部２５に
は、１ブロック分のＰＣＭデータを記憶するメモリがデ
ータ伸長部２４の各トラック毎に２面設けられており、
一方の面のメモリにデータ伸長部２４から送られてきた
ＰＣＭデータが記憶されるとともに、他方の面のメモリ
に記憶されているＰＣＭデータがサンプリング周期毎に
出力される。ＰＣＭデータが１６個出力される度に２つ
のメモリの使用形態が切り替えられ上記の動作が繰り返
される。

【００５１】楽音再生装置２には、さらに、アンプ２６
と、スピーカ２７が備えられている。出力部２５から出
力された複数トラックのＰＣＭデータは、アンプ２６に
よって増幅され、スピーカ２７から複数の音声フレーズ
が同時に発音される。なお、出力部２５においては伸長
された全トラックの信号を加算した後に出力してもよ
い。この場合、圧縮データが伸長された状態ではデータ
の形式（この場合１６ビット）はそろっているので加算
することは容易になる。

【００５２】上記の各実施形態では、音声フレーズがモ
ノラルである場合について説明したが、本発明のデータ
圧縮装置、データ伸長装置および楽音再生装置は、音声
フレーズがステレオであってもよい。この場合には、例
えば、データ圧縮時に音声フレーズがステレオであるか
モノラルであるかを示すデータが音声フレーズ毎に記憶
され、データ伸長時に、ステレオであるかモノラルであ
るかを示すデータに基づいて、モノラルであれば１トラ
ックでデータ伸長処理が行われ、ステレオであれば２ト
ラックでデータ伸長処理が行われる。

【００５３】また、上記の各実施形態ではサンプリング
周波数がいずれの音声フレーズについても同じである場
合について説明したが、複数のサンプリング周波数が用
意され、データ圧縮時に音声フレーズ毎に最適なサンプ
リング周波数が選択され、そのサンプリング周波数を示
すデータが音声フレーズに対応づけられて記憶され、デ
ータ伸長時に音声フレーズ毎のサンプリング周波数でデ
ータ伸長処理が行われてもよい。

【００５４】この場合、データ圧縮装置のメモリ１１に
ＰＣＭデータが記憶される際に、音声フレーズに対応す
るサンプリング周波数で記憶されてもよいし、メモリ１
１に記憶される際にはすべての音声フレーズが同じサン
プリング周波数で一旦記憶され、その後サンプリング周
波数が変換されたデータに書き換えられてもよい。一般
に、サンプリング周波数をＭ／Ｎ倍（Ｍ、Ｎはともに整
数）に変換する場合には、以下の処理が順次行われる。

【００５５】（第１処理）各ＰＣＭデータ間にＭ−１個
の、値が「０」のＰＣＭデータが挿入されるいわゆるＭ
倍オーバサンプリングが行われる。 （第２処理）元のサンプリング周波数、および変換後
の、Ｍ／Ｎ倍になったサンプリング周波数のうちの低い
方のサンプリング周波数に対応するナイキスト周波数以
下の周波数成分を通過させるフィルタに、第１処理が施
されたＰＣＭデータが通される。

【００５６】（第３処理）第２処理が施されたＰＣＭデ
ータから、Ｎ個目毎にＰＣＭデータが抽出されるいわゆ
る１／Ｎ倍ダウンサンプリングが行われる。抽出された
ＰＣＭデータ以外のＰＣＭデータは破棄される。このよ
うなサンプリング周波数の変換が施されたＰＣＭデータ
にデータ圧縮処理が施されて得られた圧縮データは、上
述のように、音声フレーズ毎のサンプリング周波数でデ
ータ伸長処理が行われて出力されるが、その際に各音声
フレーズに対応づけられた各サンプリング周波数で出力
されてもよいし、外部の機器の能力に応じた１つのサン
プリング周波数に統一されるように再度サンプリング周
波数の変換が行われて出力されてもよい。１つのサンプ
リング周波数に統一するためには、例えば以下のように
処理を行なう。伸長処理装置を複数のサンプリング周波
数の最小公倍数の周期ごとに動作させ、各トラックでは
自分のトラックのフレーズのサンプリング周波数の周期
（上記最小公倍数の周波数の周期の何回かに１回に）で
読み出し・伸長を行ない、それ以外のタイミングでは
「０」を出力し、上記最小公倍数の周波数の周期でフィ
ルタ処理を行なう。また、１つのサンプリング周波数に
統一されるように再度サンプリング周波数の変換が行わ
れた後、各ＰＣＭデータが加算されて出力されてもよ
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のデータ圧
縮装置によれば、単一のデータ圧縮アルゴリズムで、圧
縮率が異なる複数の圧縮データを生成することができる
ので、これら複数の圧縮データの伸長処理は、単一のデ
ータ伸長アルゴリズムに基づいて容易に行うことができ
る。

【００５８】本発明のデータ伸長装置によれば、本発明
のデータ圧縮装置によって生成された、圧縮率が異なる
複数の圧縮データを単一のデータ伸長アルゴリズムに基
づいて容易にデータ伸長することができる。本発明のデ
ータ伸長装置によれば、圧縮率が異なる複数の圧縮デー
タを単一のデータ伸長アルゴリズムに基づいて容易にデ
ータ伸長することができ、それら複数の圧縮データに基
づく複数の音声フレーズを同時に再生することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ圧縮装置の一実施形態を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明のデータ伸長装置の一実施形態を包含す
る楽音再生装置を示すブロック図である。

【図３】データ伸長部２４の動作を示すフローチャート
である。

【図４】データ伸長部２４の別の動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ データ圧縮装置 ２ 楽音再生装置 １４ データ圧縮部 １５ パラメータ設定部 ２３ パラメータ取得部 ２４ データ伸長部 ２６ 音源 ２７ アンプ ２８ スピーカ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声フレーズを表す、音声データの連続
   からなるフレーズデータにデータ圧縮処理を施すデータ
   圧縮装置において、 音声フレーズに圧縮率を規定する複数のパラメータを対
   応づけるパラメータ対応付手段と、 圧縮率可変のデータ圧縮アルゴリズムを用いて、音声フ
   レーズを表すフレーズデータを、該音声フレーズに対応
   づけられた複数のパラメータに応じた圧縮率でデータ圧
   縮するデータ圧縮手段とを備えたことを特徴とするデー
   タ圧縮装置。
2. 【請求項２】 前記データ圧縮手段が、前記フレーズデ
   ータに圧縮処理を施すにあたり該フレーズデータが所定
   数の連続した音声データ毎に分割されてなる各区分毎
   に、該区分に含まれる連続した音声データそれぞれのデ
   ータレベルにそれぞれ対応するデータレベルに共通な、
   データレベルの基準を表す指数データ部を、該連続した
   音声データに基づいて生成するとともに、該基準のデー
   タレベルを単位として、該区分に含まれる連続した音声
   データのデータレベルに対応するデータレベルそれぞれ
   を、該フレーズデータに対応づけられてなるパラメータ
   および該基準のデータレベルに基づいて決定されるビッ
   ト数で表す仮数データ部を生成し、該区分に含まれる一
   連の音声データを、該指数データ部および該仮数データ
   部からなる圧縮データに置き換えるものであることを特
   徴とする請求項１記載のデータ圧縮装置。
3. 【請求項３】 音声フレーズを表す、音声データの連続
   からなるフレーズデータが、圧縮率可変のデータ圧縮ア
   ルゴリズムにより、該音声フレーズに応じた圧縮率でデ
   ータ圧縮されてなる圧縮フレーズデータにデータ伸長処
   理を施すデータ伸長装置において、 前記圧縮フレーズデータに対応する、該圧縮フレーズデ
   ータの圧縮率を規定した複数のパラメータを取得するパ
   ラメータ取得手段と、 前記圧縮フレーズデータを、前記データ圧縮アルゴリズ
   ムに対応するデータ伸長アルゴリズム、および前記パラ
   メータ取得手段で取得した複数のパラメータに基づいて
   データ伸長するデータ伸長手段とを備えたことを特徴と
   するデータ伸長装置。
4. 【請求項４】 前記圧縮フレーズデータが、音声フレー
   ズを表す、音声データの連続からなるフレーズデータが
   所定数の連続した音声データ毎に分割されてなる各区分
   に含まれる連続した音声データそれぞれのデータレベル
   にそれぞれ対応するデータレベルに共通な、データレベ
   ルの基準を表す指数データ部、および該基準のデータレ
   ベルを単位として、該区分に含まれる連続した音声デー
   タのデータレベルに対応するデータレベルそれぞれを、
   該フレーズデータに対応づけられてなる複数のパラメー
   タおよび該基準のデータレベルに基づいて決定されるビ
   ット数で表す仮数データ部からなる圧縮データによって
   構成されてなる圧縮フレーズデータであり、 前記伸長手段が、前記圧縮データを構成する指数データ
   部を取得し、該圧縮データを含む圧縮フレーズデータに
   対応するパラメータ、および該指数データ部に基づい
   て、該圧縮データを構成する仮数部のビット数を求め、
   該ビット数に応じて該仮数データ部を取得し、該圧縮デ
   ータをデータ伸長するものであることを特徴とする請求
   項３記載のデータ伸長装置。
5. 【請求項５】 前記データ伸長手段が、複数の圧縮フレ
   ーズデータそれぞれを、前記データ圧縮アルゴリズムに
   対応する、これら複数の圧縮フレーズデータに共通のデ
   ータ伸長アルゴリズム、および前記パラメータ取得手段
   で取得した、これら複数の圧縮フレーズデータそれぞれ
   に応じた複数のパラメータに基づいて、同時にデータ伸
   長するものであることを特徴とする請求項３記載のデー
   タ伸長装置。
6. 【請求項６】 音声フレーズを表す、音声データの連続
   からなるフレーズデータが、圧縮率可変のデータ圧縮ア
   ルゴリズムにより、該音声フレーズに応じた圧縮率でデ
   ータ圧縮されてなる複数の圧縮フレーズデータそれぞれ
   を、前記データ圧縮アルゴリズムに対応する、これら複
   数の圧縮フレーズデータに共通のデータ伸長アルゴリズ
   ム、およびこれら複数の圧縮フレーズデータそれぞれの
   圧縮率を規定した、これら複数の圧縮フレーズデータそ
   れぞれに応じたパラメータに基づいて、同時にデータ伸
   長するデータ伸長手段を備えたことを特徴とするデータ
   伸長装置。