JPS58131835A - 多チヤンネル信号符号化方法 - Google Patents
多チヤンネル信号符号化方法Info
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- JPS58131835A JPS58131835A JP1445282A JP1445282A JPS58131835A JP S58131835 A JPS58131835 A JP S58131835A JP 1445282 A JP1445282 A JP 1445282A JP 1445282 A JP1445282 A JP 1445282A JP S58131835 A JPS58131835 A JP S58131835A
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- channel
- signal
- section
- encoder
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
- H04J3/1682—Allocation of channels according to the instantaneous demands of the users, e.g. concentrated multiplexers, statistical multiplexers
- H04J3/1688—Allocation of channels according to the instantaneous demands of the users, e.g. concentrated multiplexers, statistical multiplexers the demands of the users being taken into account after redundancy removal, e.g. by predictive coding, by variable sampling
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ステレオ信号などの多チャンネル信号を各チ
ャンネル間の相関性を利用してディジタル的に能率良く
符号化する方法に関するものである。
ャンネル間の相関性を利用してディジタル的に能率良く
符号化する方法に関するものである。
従来、音楽等の音響信号をディジタル的に伝送あるいは
蓄積するための符号化法としてＰＣＭ方式が用いられて
いる。ＰＣＭ方式で充分な品質を確保するには、標本当
り約１６ビツトの量子化ビット数が必要となり、音響信
号の周波数帯域をＯ〜１５ ＫＩ（Ｚとすると、１チャ
ンネル当りの情報速度は毎秒５１２にビットとなる。ま
た、ステレオ信号に対しては、各チャンネルを別々に符
号化するものとすれば、さらに倍の情報速度、すなわら
、毎秒約１メガピツトを要する。一方、信号の冗長性を
利用する符号化法として、予測符号化や直交変換符号化
などの種々の符号化法が提案されており、これらの手法
は、これまで主として音声の符号化に適用されている。
蓄積するための符号化法としてＰＣＭ方式が用いられて
いる。ＰＣＭ方式で充分な品質を確保するには、標本当
り約１６ビツトの量子化ビット数が必要となり、音響信
号の周波数帯域をＯ〜１５ ＫＩ（Ｚとすると、１チャ
ンネル当りの情報速度は毎秒５１２にビットとなる。ま
た、ステレオ信号に対しては、各チャンネルを別々に符
号化するものとすれば、さらに倍の情報速度、すなわら
、毎秒約１メガピツトを要する。一方、信号の冗長性を
利用する符号化法として、予測符号化や直交変換符号化
などの種々の符号化法が提案されており、これらの手法
は、これまで主として音声の符号化に適用されている。
これらの帯域圧縮技術を高帯域の音響信号に適用するこ
とにより、ＰＣＭにくらべて１チャンネル当りの情報速
度を低減することができる。しかしながら、従来のＡＤ
ＰＣＭ （適応予測符号化）やサブバンド符号化などの
比較的単純な帯域圧縮符号化法では、１チャンネル当り
ＰＣＭの１／２程度にしか情報速度を低減することがで
きない。
とにより、ＰＣＭにくらべて１チャンネル当りの情報速
度を低減することができる。しかしながら、従来のＡＤ
ＰＣＭ （適応予測符号化）やサブバンド符号化などの
比較的単純な帯域圧縮符号化法では、１チャンネル当り
ＰＣＭの１／２程度にしか情報速度を低減することがで
きない。
本発明の目的は、ステレオ信号などの多チャンネル信号
に関して、従来多く用いられてきたＰＣＭ方式にくらべ
て情報速度を１／１０程度に低減せしめる符号化法を提
供することにある。
に関して、従来多く用いられてきたＰＣＭ方式にくらべ
て情報速度を１／１０程度に低減せしめる符号化法を提
供することにある。
しかして、本発明の特徴は、多チャンネル信号のチャネ
ル間の相関を除去して無相関な多チャンネル信号に変換
した後、各チャンネルの量子化ビット数を電力の大きさ
に応じて適応的に割当て＼符号化するものである。
ル間の相関を除去して無相関な多チャンネル信号に変換
した後、各チャンネルの量子化ビット数を電力の大きさ
に応じて適応的に割当て＼符号化するものである。
以下、図面を参照して本発明の内容を詳細に説明する。
図は本発明の一実施例のブロック図を示す。■は信号の
入力端子であり、ＡＤ変換器（図示せず）によってディ
ジタル化されたＮチャンネルの信号ｘ１（ｔ） 、 Ｘ
２ （ｔ）−、ＸＮ（ｔ）が入力される。この多チャン
ネル信号は直交変換部２において、チャネル間で無相関
かつ電力の幾何平均が最小になるような信号に変換され
る。この変換信号は、バッファメモリ部３に一定にフレ
ーム要分が蓄わえられ、これらのデータを用いてビット
割当て部４において、谷チャンネルごとの変換信号の符
号化ピット数が決定される。この決定された符号化ピッ
ト数により、各チャンネル対応の符号化器５において、
変換信号は異なるピット数で符号化される。伝送路符号
化部６では、符号化器５から与えられる各チャンネルの
変換信号に対する符号化信号、及び、ビット割当て部４
から与えられる各チャンネルごとの変換信号の電力等の
パラメータ情報を統合し、シリアルのビット系列に変換
した後、伝送路あるいは記憶装置７へ送出する。
入力端子であり、ＡＤ変換器（図示せず）によってディ
ジタル化されたＮチャンネルの信号ｘ１（ｔ） 、 Ｘ
２ （ｔ）−、ＸＮ（ｔ）が入力される。この多チャン
ネル信号は直交変換部２において、チャネル間で無相関
かつ電力の幾何平均が最小になるような信号に変換され
る。この変換信号は、バッファメモリ部３に一定にフレ
ーム要分が蓄わえられ、これらのデータを用いてビット
割当て部４において、谷チャンネルごとの変換信号の符
号化ピット数が決定される。この決定された符号化ピッ
ト数により、各チャンネル対応の符号化器５において、
変換信号は異なるピット数で符号化される。伝送路符号
化部６では、符号化器５から与えられる各チャンネルの
変換信号に対する符号化信号、及び、ビット割当て部４
から与えられる各チャンネルごとの変換信号の電力等の
パラメータ情報を統合し、シリアルのビット系列に変換
した後、伝送路あるいは記憶装置７へ送出する。
一方、伝送路復号化部８では、ビット系列より符号化信
号及びパラメータ情報を分離し、符号化信号はチャンネ
ル間符号分離部９へ、パラメータ情報はビット割当て部
１０へ与える。ビット割当て部１０は、各チャンネルご
との電力を表わすパラメータ情報により、各チャンネル
ごとの変換信号の符号化ピット数を算出し、これにより
、チャンネル間符号分離部９で各チャンネル対応に符号
化信号を分離し、復号化器１１で各六ヤンネルごとに変
換信号を復号化する。次に直交変換部１２では、この逆
変換を行って多チャンネル信号を復元し、出力端子１３
に出力する。
号及びパラメータ情報を分離し、符号化信号はチャンネ
ル間符号分離部９へ、パラメータ情報はビット割当て部
１０へ与える。ビット割当て部１０は、各チャンネルご
との電力を表わすパラメータ情報により、各チャンネル
ごとの変換信号の符号化ピット数を算出し、これにより
、チャンネル間符号分離部９で各チャンネル対応に符号
化信号を分離し、復号化器１１で各六ヤンネルごとに変
換信号を復号化する。次に直交変換部１２では、この逆
変換を行って多チャンネル信号を復元し、出力端子１３
に出力する。
以上が本実施例全体の動作概要であるが、以下、主要構
成部について具体的に説明する。
成部について具体的に説明する。
はじめ直交変換部２について説明する。直交変換部２へ
の入力信号の標本値をｘ （ｔ） ＝ （Ｘｉ （ｔ）
、 Ｘ２（ｔ）、・・・、 ＸＮ（ｔ）） （たゾし
、Ｔはベクトルの転位を表わす）で記述すれば、出力信
号（変換信号）ｙ （ｔ）−（ｙ＋ （ｔ） 、 Ｙ２
（ｔ） 、・・・、ｙａ（ｌ は、ｙ （ｔ）＝ Ａ
−ｘ （ｔ） ・・・・・・（１）で
表わされる。こ＼で、ＡはＮＸＮの直交行列であり、入
力信号の共分散行列をＶとした場合、その固有ベクトル
を行ベクトルとする行列として与えられる。共分散行列
の推定値は、 Ｍ ■−一 Σ ｘ（ｔ）・ｘ （ｔ） ・・・・
・・（２）Ｍｔ、−。
の入力信号の標本値をｘ （ｔ） ＝ （Ｘｉ （ｔ）
、 Ｘ２（ｔ）、・・・、 ＸＮ（ｔ）） （たゾし
、Ｔはベクトルの転位を表わす）で記述すれば、出力信
号（変換信号）ｙ （ｔ）−（ｙ＋ （ｔ） 、 Ｙ２
（ｔ） 、・・・、ｙａ（ｌ は、ｙ （ｔ）＝ Ａ
−ｘ （ｔ） ・・・・・・（１）で
表わされる。こ＼で、ＡはＮＸＮの直交行列であり、入
力信号の共分散行列をＶとした場合、その固有ベクトル
を行ベクトルとする行列として与えられる。共分散行列
の推定値は、 Ｍ ■−一 Σ ｘ（ｔ）・ｘ （ｔ） ・・・・
・・（２）Ｍｔ、−。
によって算出される。ただし、Ｍは多チヤンネル入力信
号の標本数である。
号の標本数である。
つまり、（１）式の線形変換によって、チャンネル間で
無相関かつ電力の偏り（幾何平均）が最小となるように
するには、行列Ａを多チヤンネル入力信号の共分散行列
の固有ベクトルで構成する方法、すなわち、Ｋ Ｌ （
Ｋｅｌｎｅｎ Ｌｏｅｖｅ ｌ変換が最適となる。行列
Ａは入力信号の統計的な性質に応じて定められる。たと
えば、２チャンネル信号に関して、両チャンネルの電力
が等しい場合、行列Ａは、となり、変換信号は各チャン
ネルの和信号及び差信号として得られる。なお、直交変
換部１２では、ｘ （ｔ） −ＡＴ（ｔ）′
・・・・・・（４）として多チャンネル信号を復元
すればよい。たりし、ｙ （ｔ）は量子化された変換信
号を表わす。
無相関かつ電力の偏り（幾何平均）が最小となるように
するには、行列Ａを多チヤンネル入力信号の共分散行列
の固有ベクトルで構成する方法、すなわち、Ｋ Ｌ （
Ｋｅｌｎｅｎ Ｌｏｅｖｅ ｌ変換が最適となる。行列
Ａは入力信号の統計的な性質に応じて定められる。たと
えば、２チャンネル信号に関して、両チャンネルの電力
が等しい場合、行列Ａは、となり、変換信号は各チャン
ネルの和信号及び差信号として得られる。なお、直交変
換部１２では、ｘ （ｔ） −ＡＴ（ｔ）′
・・・・・・（４）として多チャンネル信号を復元
すればよい。たりし、ｙ （ｔ）は量子化された変換信
号を表わす。
次に、ビット割当て部４、及び１０について説明する。
まず、符号化器５、復号化器１１にＰＣＭを用いる場合
のビット割当法を示す。フレーム区間ごとの変換信号の
電力をｖｌ（’−’ ＋ ２＋・・・、Ｎ）とすると、
各チャンネルの量子化ピット数Ｒ１（１＝１．２．・・
・、Ｎ）は、 で与えられる。こ＼で、Ｒは平均ビットレート（ビット
／標本）である。
のビット割当法を示す。フレーム区間ごとの変換信号の
電力をｖｌ（’−’ ＋ ２＋・・・、Ｎ）とすると、
各チャンネルの量子化ピット数Ｒ１（１＝１．２．・・
・、Ｎ）は、 で与えられる。こ＼で、Ｒは平均ビットレート（ビット
／標本）である。
次に、符号化法として適応ビット割当て予測符号化方式
（略してＡ、 Ｐ Ｃ−Ａ Ｂ方式、特開昭５５−１３
５４．２１号参照）を用いる場合のビット割当て法を示
す。Ａ Ｐ Ｃ−Ａ、 Ｂ方式は、信号の時間−周波数
方向での電力の大きさに応じて、子側符号化における量
子化ビット数を可変とする符号化法であり、音声符号化
に関して情報量をＰＣＭの１／４程度に低減できる性能
を有する。このＡＰＣ−ＡＢ符号化を上記の変換信号の
符号化に用いる場合、各チャンネルの変換信号の残差信
号電力の時間−周波数方向での幾何平均をｕＨ（ｉ＝１
．２．・・・、Ｎｌとすると、各チャンネルに割当てら
れるビット数は、 で与えられる。
（略してＡ、 Ｐ Ｃ−Ａ Ｂ方式、特開昭５５−１３
５４．２１号参照）を用いる場合のビット割当て法を示
す。Ａ Ｐ Ｃ−Ａ、 Ｂ方式は、信号の時間−周波数
方向での電力の大きさに応じて、子側符号化における量
子化ビット数を可変とする符号化法であり、音声符号化
に関して情報量をＰＣＭの１／４程度に低減できる性能
を有する。このＡＰＣ−ＡＢ符号化を上記の変換信号の
符号化に用いる場合、各チャンネルの変換信号の残差信
号電力の時間−周波数方向での幾何平均をｕＨ（ｉ＝１
．２．・・・、Ｎｌとすると、各チャンネルに割当てら
れるビット数は、 で与えられる。
次に、以上のような方法を用いて変換信号の符号化ビッ
ト数をチャンネル間の電力に応じて適応的に割当てる場
合の性能を、２チャンネル信号を例にとって述べろ。こ
＼では両チャンネルの電力が等しく、チャンネル間での
相関係数をｒとする。
ト数をチャンネル間の電力に応じて適応的に割当てる場
合の性能を、２チャンネル信号を例にとって述べろ。こ
＼では両チャンネルの電力が等しく、チャンネル間での
相関係数をｒとする。
ＰＣＭ符号化を用いる場合、復号化信号の波形歪は、
２ ＾ ２
Ｄ；Σ （Ｘｉ （ｔ）−Ｘｉ （ｔ））＋−１
＝に−２−２Ｒ２ｖｒ −−−−−−［７１となる
。こ＼で、Ｋは量子化器の性能を表わす定数、■は入力
信号の電力であり、Ｃコは時間平均を表わす。
。こ＼で、Ｋは量子化器の性能を表わす定数、■は入力
信号の電力であり、Ｃコは時間平均を表わす。
又、ＡＰＣ−ＡＢ符号化を用いる場合の波形歪は、
Ｄ、＝Ｋ・２−２１・２石冶＝］０ ・・・・・・
（８）となる。
（８）となる。
一方、チャンネル間でのビット数を均一にする場合の波
形歪は、ＰＣＭの場合、 Ｄ−Ｋ ・２−２Ｒ，２ｖ・・−・ｆ９１となり、ＡＰ
Ｃ−ＡＢの場合は、 Ｄ＝Ｋ・２−２Ｒ・２■ ・・・・・・（１
■となる。
形歪は、ＰＣＭの場合、 Ｄ−Ｋ ・２−２Ｒ，２ｖ・・−・ｆ９１となり、ＡＰ
Ｃ−ＡＢの場合は、 Ｄ＝Ｋ・２−２Ｒ・２■ ・・・・・・（１
■となる。
以上のように、ビット割当てを行うことにより、ＪＶ”
”；’ （＜ｉ ）の割合で波形歪が低減し、チャンネ
ル間の相関が大きい程、低減度も大きくなる。
”；’ （＜ｉ ）の割合で波形歪が低減し、チャンネ
ル間の相関が大きい程、低減度も大きくなる。
一方、均一ピット数の場合は、チャンネル間の相関と波
形歪の大きさは無関係となる。また、符号化の方法とし
て、ＡＰＣ−ＡＢを用いる場合、音声や音楽信号に対し
て＝＜＜Ｖの関係が成り立つため、単一チャンネル符号
化と同様に、波形歪をＰＣＭより大巾に低減することが
できる。
形歪の大きさは無関係となる。また、符号化の方法とし
て、ＡＰＣ−ＡＢを用いる場合、音声や音楽信号に対し
て＝＜＜Ｖの関係が成り立つため、単一チャンネル符号
化と同様に、波形歪をＰＣＭより大巾に低減することが
できる。
以上４説明したように、本発明（＝よれば、多チヤンネ
ル入力信号をチャンネル間で相関がなく、かつ電力の偏
りが大きくなるような線形変換を行なった後（′″−１
各電力の大きさに応じて量子化ビット数を適応的に割当
てるため、伝送情報量を減少できろ。また、変換信号の
符号化方法としては、ここで述べたＩ）、 ＣＭとＡＰ
Ｃ−ＡＢの他にＡＤＰＣＭ（適応予測符号化） 、ＡＴ
Ｃ（適応直交変換符号化）など種々の方法を適用するこ
とができる。
ル入力信号をチャンネル間で相関がなく、かつ電力の偏
りが大きくなるような線形変換を行なった後（′″−１
各電力の大きさに応じて量子化ビット数を適応的に割当
てるため、伝送情報量を減少できろ。また、変換信号の
符号化方法としては、ここで述べたＩ）、 ＣＭとＡＰ
Ｃ−ＡＢの他にＡＤＰＣＭ（適応予測符号化） 、ＡＴ
Ｃ（適応直交変換符号化）など種々の方法を適用するこ
とができる。
特に、ＡＰＣ−ＡＢ符号化では、本方式においてチャン
ネル間で用いられた適応ビット割当て処理と同様な処理
が、各チャンネルごとに時間−周波数領域で量子化ビッ
ト数を割当る形で取込まれており、従来のＡＰＣ−ＡＢ
符号化のビット割当て処理が時間−周波数領域から時間
−周波数−空間領域へ拡張された形となっている。
ネル間で用いられた適応ビット割当て処理と同様な処理
が、各チャンネルごとに時間−周波数領域で量子化ビッ
ト数を割当る形で取込まれており、従来のＡＰＣ−ＡＢ
符号化のビット割当て処理が時間−周波数領域から時間
−周波数−空間領域へ拡張された形となっている。
図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
１・・・信号入力端子、２・・・直交変換部、３・・・
バッファメモリ部、４・・・ビット割当て部、５・・・
符号化器、６・・・伝送路符号化部、７・・・伝送路お
よび記憶装置、８・・・伝送路復号化部、９・・・チャ
ンネル間符号分離部、１０・・・ビット割当て部、１１
・・・復号化器、１２・・・直交変換部、１３・・・出
力端子。
バッファメモリ部、４・・・ビット割当て部、５・・・
符号化器、６・・・伝送路符号化部、７・・・伝送路お
よび記憶装置、８・・・伝送路復号化部、９・・・チャ
ンネル間符号分離部、１０・・・ビット割当て部、１１
・・・復号化器、１２・・・直交変換部、１３・・・出
力端子。
Claims (1)
- （１）多チヤンネル入力信号を、チャンネル間の相関関
係が無相関かつ電力の偏り（幾何平均）が最小になるよ
うに線形変換し、該変換した多チャンネル信号を各電力
の大きさに応じて異なる量子化ビット数で符号化するこ
とを特徴とする多チヤンネル信号符号化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1445282A JPS58131835A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 多チヤンネル信号符号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1445282A JPS58131835A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 多チヤンネル信号符号化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58131835A true JPS58131835A (ja) | 1983-08-05 |
Family
ID=11861426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1445282A Pending JPS58131835A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 多チヤンネル信号符号化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58131835A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61209499A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-17 | 日本電気株式会社 | パタン符号化復号化方式及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55120280A (en) * | 1979-03-08 | 1980-09-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | Selection type cross conversion system |
-
1982
- 1982-02-01 JP JP1445282A patent/JPS58131835A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55120280A (en) * | 1979-03-08 | 1980-09-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | Selection type cross conversion system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61209499A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-17 | 日本電気株式会社 | パタン符号化復号化方式及び装置 |
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