JPS61158220A - Signal transmitter - Google Patents

Signal transmitter

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JPS61158220A
JPS61158220A JP27850684A JP27850684A JPS61158220A JP S61158220 A JPS61158220 A JP S61158220A JP 27850684 A JP27850684 A JP 27850684A JP 27850684 A JP27850684 A JP 27850684A JP S61158220 A JPS61158220 A JP S61158220A
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signal
output
noise
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JP27850684A
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Masayuki Nishiguchi
正之 西口
Kenzo Akagiri
健三 赤桐
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Sony Corp
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Sony Corp
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the transmission of errors and to avoid the generation of noises, etc. by clipping a requantized bit with the positive or negative maximum value when this bit has an overflow and at the same time feeding back an error produced then the perform a noise shaping process. CONSTITUTION:The differential filters are formed with estimating units 12A-13D and adders 13A-13D to obtain the estimated errors of four systems for an encoder of an audio bit rate reduction system. An estimating range adaptive circuit 21 selects the most suited one of those differential filters. The differential output, i.e., an estimated error is sent to a bit compressing means consisting of a shifter 15 of gain G and a quantizer 16 via an adder 14. Then the quantizer 16 performs the requantization to extract several bits out of the prescribed positions of data. The quantized output is sent to an adder 18 of a noise shaping circuit 17 via a clipping circuit. A quantized error thus obtained is sent to and estimating unit 20 via a shifter 19 for feedback of the error.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PCM信号のようなアナログ信号をティジタ
ル化した信号を一定ワート数毎にブロック化して伝送す
る信号伝送装置に関し、特に、各ブロック毎にコンバン
ディング処理を行って伝送ビットレートの低減を図った
信号伝送装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a signal transmission device that transmits a signal obtained by digitizing an analog signal such as a PCM signal by dividing it into blocks of a certain number of words, and in particular, The present invention relates to a signal transmission device that performs conbanding processing to reduce the transmission bit rate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年において、アナログのオーディオ信号やビデオ信号
等をサンプリング(標本化)して量子化および符号化処
理を行い、いわゆるP CM(パルス・コード・モジュ
レーション)信号として伝送あるいは記録・再生するこ
とが多くなっている。
In recent years, analog audio and video signals are often sampled, quantized and encoded, and then transmitted, recorded, and played back as so-called PCM (pulse code modulation) signals. ing.

このようなPCM信号等を伝送あるいは記録・再生する
に際して1例えば20kH2程度の帯域と90dB程度
以上のS/Nを得るために、サンプリング周波数fsを
44.1kH2とし、1ワード16ビツトの直線量子化
が一般に採用されているが、この場合の伝送レートは7
00KBPS (1秒間に700にビット)以上にも達
する極めて高いものとなる。
When transmitting, recording, and reproducing such PCM signals, etc.1, in order to obtain a band of, for example, about 20 kHz and an S/N of about 90 dB or more, the sampling frequency fs is set to 44.1 kHz, and linear quantization of 16 bits per word is performed. is generally adopted, but the transmission rate in this case is 7
It is extremely high, reaching over 00KBPS (700 bits per second).

ところで、上述のようなオーディオ信号やビデオ信号の
ようなアナログ信号をA/D変換して得られたディジタ
ル信号においては、その統計的性質が偏りを持つことや
視聴覚現象からみて重要度の低い部分があるこ吉を利用
して、情報量を圧縮することが可能であり、例えば差分
・和分処理や圧縮・伸張処理(コンバンディング処理)
を行っても信号の品質劣化が極めて少ないことが知られ
ている。
By the way, digital signals obtained by A/D conversion of analog signals such as audio signals and video signals as mentioned above have biased statistical properties and parts that are less important from the viewpoint of audiovisual phenomena. It is possible to compress the amount of information by using Arakokichi, for example, difference/integration processing, compression/expansion processing (conbanding processing)
It is known that there is very little deterioration in signal quality even if this is done.

このような点を考慮し、本件出願人は先に、例えばディ
ジタルPCM信号に対して、一定時間単位あるいは一定
ワード数毎にブロック化するとともに、各ブロック毎に
差分処理等の予測処理やコンバンディング処理を行って
伝送あるいは記録・再生することを、特願昭58−97
687〜9号、特願昭58−163054号、特願昭5
8−166267号あるいは特願昭58−210382
号等において提案している。
Taking these points into consideration, the applicant first created blocks for digital PCM signals, for example, by a certain time unit or by a certain number of words, and performed predictive processing such as differential processing and combining for each block. A patent application filed in 1983-1997 was issued to transmit, record, and reproduce the data through processing.
No. 687-9, Japanese Patent Application No. 163054, 1973, Japanese Patent Application No. 1973
No. 8-166267 or patent application 1982-210382
It is proposed in the No.

これらの技術においては、各ブロック毎に少なくとも1
ワードの基準データ、例えばストレートPCMアークを
設けており、この基準データに基いて例えば差分データ
を順次加算する等の演算処理を行うことによって、ブロ
ック内の元のサンプリングデータ(ストレー)PCMデ
ータ)を全て復元可能としている。また、上記コンバン
ディング処理としては、入力データの再量子化を行うと
ともに、このときの量子化誤差の予測値を帰還(いわゆ
るエラー・フィードバック)してノイズ・シェイピング
処理を施すことが提案されており、この量子化誤差の予
測処理は、瞬時S/Nを劣化させないために、上記信号
の予測処理とは分離して行うことが望ましい。この場合
、上記再量子化の際の再量子化ビットの元のデータ・ビ
ットに対する取り出し位置、いわゆるレンジング位置は
、ノイズ・シェイピング処理前のデータに基いて決定さ
れる。
In these techniques, at least one
Word standard data, such as straight PCM arcs, is provided, and by performing arithmetic processing such as sequentially adding difference data based on this standard data, the original sampling data (stray PCM data) in the block can be extracted. All can be restored. Furthermore, as the above-mentioned conbanding process, it has been proposed to perform noise shaping processing by requantizing the input data and feeding back the predicted value of the quantization error at this time (so-called error feedback). It is desirable to perform this quantization error prediction process separately from the signal prediction process in order not to degrade the instantaneous S/N ratio. In this case, the extraction position of the requantized bits with respect to the original data bits during the requantization, the so-called ranging position, is determined based on the data before the noise shaping process.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、ビットレート低減効率をさらに高くするため
に、上記ブロック毎の基準データを設けずに伝送あるい
は記録・再生する場合には、ブロックの境界付近で入力
信号レベルが急激に変化したとき、上記ノイズ・シェイ
ピングにより前ブロックの最終ワードからの帰還された
エラーが次のブロック先頭ワードに重畳され、再量子化
されたデータにオーバーフロウを生ずる虞れがある。こ
のオーバーフロウにより、伝送された信号に歪み等の悪
影響が生じてしまう。
By the way, in order to further increase the bit rate reduction efficiency, when transmitting or recording/playing without providing the reference data for each block, when the input signal level suddenly changes near the block boundary, the noise - Due to shaping, the error fed back from the last word of the previous block is superimposed on the first word of the next block, potentially causing an overflow in the requantized data. This overflow causes adverse effects such as distortion on the transmitted signal.

本発明は、このような実情に鑑み、入力信号をブロック
単位で区分して伝送する際に各ブロックに基準ワードを
設けずに伝送するとともに、信号とノイズの各予測処理
を分離して行う信号伝送装置において、ブロック境界付
近で信号レベルが変化したときに前ブロックからのエラ
ーが帰還されることによって生ずる再量子化ビットのオ
ーバーフロウによる悪影響を防止し得るような信号伝送
装置の提供を目的とする。
In view of these circumstances, the present invention has been proposed to divide an input signal into blocks and transmit them without providing a reference word for each block, and to perform signal and noise prediction processing separately. An object of the present invention is to provide a signal transmission device that can prevent the adverse effects of overflow of requantization bits caused by feedback of errors from the previous block when the signal level changes near a block boundary. do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち、本発明の信号伝送装置は、入力ディジタル信
号を時間軸に沿って一定ワード数毎にブロック化し、各
ブロック毎の信号に対して予測処理を施す手段と、この
予測処理された信号を再量子化するとともに量子化誤差
(エラー)を帰還(フィードバック)してノイズ・シェ
イピング処理を施す手段と、上記予測処理された信号の
ブロック内の最大絶対値に基いて上記再量子化の際のレ
ンジング位置、すなわち再素子化前のデータの全ビット
に対する再量子化データのビットの取り出し位置を決定
する手段と、この再量子化データにオーバーフロウが発
生したとき、再量子化前のデータの正負の極性に応じた
正または負の最大値に再量子化データをクリップする手
段とを備えることにより、上述の問題点を解決している
That is, the signal transmission device of the present invention includes means for dividing an input digital signal into blocks of a certain number of words along the time axis, performing predictive processing on the signal for each block, and reproducing the predictively processed signal. means for performing noise shaping processing by quantizing and feeding back the quantization error; and ranging during the requantization based on the maximum absolute value within the block of the predictively processed signal. A means for determining the position, that is, a position for extracting bits of requantized data with respect to all bits of data before requantization, and a means for determining the positive and negative values of the data before requantization when an overflow occurs in the requantized data. The above problem is solved by including means for clipping the requantized data to a positive or negative maximum value depending on the polarity.

〔作用〕[Effect]

オーバーフロウ発生時に再量子化データを正または負の
最大値にはりつけることにより、次のフィードバック・
エラー量が少なくなり、エラー伝播を低減することがで
きる。
By attaching requantized data to the maximum positive or negative value when an overflow occurs, the next feedback
The amount of errors is reduced, and error propagation can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

概略的な構成 先ず、本発明が適用される信号伝送装置の一例となるオ
ーディオ・ビットレート・リダクション・システムの全
体の概略的な構成について、第1図を参照しながら説明
する。
Schematic Configuration First, the overall schematic configuration of an audio bitrate reduction system, which is an example of a signal transmission device to which the present invention is applied, will be described with reference to FIG.

この第1図のシステムは、送信側(あるいは記録側)の
エンコーダ10と、受信側(あるいは再生側)帛−ダ3
0とより成り、エンコーダ10の入力端子11には、ア
ナログ・オーディオ信号を周波数fsでサンプリングし
、量子化および符号化を施して得られるオーディオPC
M信号X(川が供給されている。この入力信号x(n)
は、予測器12および加算器13にそれぞれ送られてお
り、予測器12からの予測信号x (nlは、加算器1
3においては、上記入力信号x (nlから上記予測信
号−(川が減算されることによって、予測誤差信号ある
いは(広義の)差分出力d(nl、すなわち、d(川=
x(nl−x(川        ・・・・・・・・・
・・・・・・■が出力される。
The system shown in FIG. 1 consists of an encoder 10 on the transmitting side (or recording side) and an encoder 3 on the receiving side (or reproducing side).
0, and the input terminal 11 of the encoder 10 is an audio PC obtained by sampling an analog audio signal at a frequency fs, and performing quantization and encoding.
M signal X (river is fed. This input signal x(n)
are sent to the predictor 12 and the adder 13, respectively, and the prediction signal x from the predictor 12 (nl is the adder 1
3, by subtracting the prediction signal - (river) from the input signal x (nl, the prediction error signal or (broad sense) difference output d(nl, that is, d(river =
x(nl-x(river)
...■ is output.

ここで、予測器12は、一般に過去のp個の入力X(n
−p ) l X(n−p+1 ) l ・I X(n
−1)の1次結合により予測値x (nlを算出するも
のであり、ただしαk(k=1,2.・・・、p)は係
数となる。したがって、上記予測誤差出力あるいは(広
義の)差分出力d (nlは、 d(n)=x(川−Σαに−x(n−k)   ・・・
・・・・・・・・・■に−1 と表せる。
Here, the predictor 12 generally uses p past inputs X(n
-p ) l X(n-p+1) l ・I X(n
-1) to calculate the predicted value x (nl, where αk (k=1, 2..., p) is a coefficient. Therefore, the above prediction error output ) difference output d (nl is d(n)=x(river-Σα-x(n-k)...
・・・・・・・・・■ can be expressed as -1.

また、本発明においては、入力ディジタル信号の一定時
間内のデータ、すなわち入力データの一定ワード数g毎
にブロック化するとともに、各ブロック毎に最適の予測
フィルタ特性が得られるように上記係数αにの組を選択
している。これは、後述するように、互いに異なる特性
の予測器、あるいは加算器も含めて差分出力(予測誤差
出力)を得るためのフィルタが複数設けられているとみ
なすことができ、これらの複数の差分処理フィルタのう
ちの最適のフィルタを上記各ブロック毎に選択するわけ
である。この最適フィルタの選択は、複数の各差分処理
フィルタかξ屈力のブロック内最大絶対値(ピーク値)
または最大絶対値(ピーク値)に係数を乗算した値を、
予測・レンジ適応回路21において互いに比較すること
によって行われ、具体的には各最大絶対値(またはその
係数乗算値)のうち値が最小となるような差分処理フィ
ルタが当該ブロックに対して最適のフィルタとして選択
される。このときの最適フィルタ選択情報は、モード選
択情報として、予測・レンジ適応1λ 回路21から出力され、予測器店寸に送られる。
In addition, in the present invention, data within a certain period of time of the input digital signal, that is, the input data is divided into blocks for each certain number of words g, and the coefficient α is adjusted so that the optimum predictive filter characteristics can be obtained for each block. The set of is selected. As will be described later, this can be considered as having multiple filters for obtaining differential outputs (prediction error outputs), including predictors with different characteristics or adders, and these multiple differentials The optimal filter among the processing filters is selected for each block. The selection of this optimal filter is based on the maximum absolute value (peak value) of each of the plurality of differential processing filters or the maximum absolute value (peak value) of the
Or the value obtained by multiplying the maximum absolute value (peak value) by the coefficient,
This is done by comparing each other in the prediction/range adaptation circuit 21, and specifically, the difference processing filter that minimizes the maximum absolute value (or its coefficient multiplication value) is the optimal one for the block in question. Selected as a filter. The optimum filter selection information at this time is output as mode selection information from the prediction/range adaptation 1λ circuit 21 and sent to the predictor.

次に、上記予測誤差としての差分出力d(川は、加算器
14を介し、利得Gのシフタ15と量子化器16とより
なるビット圧縮手段に送られ、例えば浮動小数点(フロ
ーティング・ポイント)表示形態における指数部が上記
利得Gに、仮数部が量子化器16からの出力にそれぞれ
対応するような圧縮処理あるいはレンジング処理が施さ
れる。すなわち、シフタ15は、ディジタル2進データ
を上記利得Gに応じたビット数だけシフト(算術シフト
)することによりいわゆるレンジを切り替えるものであ
り、量子化器17は、このビット・シフトされたデータ
の所定位置の何ビットかを取り出すような再量子化を行
っている。再量子化された出力は、本発明の要旨となる
クリッピング回路(クリッパ)26を介して取り出され
、ノイズ・シェイピング回路(ノイズ・シェイパ)17
の加算器18に送られる。ノイズ・シェイピング回路(
ノイズ・シェイパ)17は、量子化器16(およびクリ
ッパ26)の出力と入力との誤差分いわゆる量子化誤差
(およびオーバーフロウ・エラー)を加算器18で得て
、この量子化誤差を利得Gのシフタ19を介し予測器2
0に送って、量子化誤差の予測信号を加算器14に減算
信号として帰還するようないわゆるエラー・フィードバ
ックを行う。次に、予測・レンジ適応回路21は、上記
選択されたモードのフィルタからの差分出力のブロック
内最大絶対値に基きレンジ情報を出力し、このレンジ情
報を各シフタ15および19に送ってブロック毎に上記
各利得GおよびG を決定している。また、予測器20
については、予測・レンジ適応回路21からの上記モー
ド情報が送られることζこよって特性が決定されるよう
になっている。
Next, the difference output d as the prediction error is sent via an adder 14 to a bit compression means consisting of a shifter 15 with a gain G and a quantizer 16, and is expressed as a floating point, for example. Compression processing or ranging processing is performed such that the exponent part in the form corresponds to the gain G and the mantissa part corresponds to the output from the quantizer 16. That is, the shifter 15 converts the digital binary data into the gain G. The so-called range is switched by shifting (arithmetic shift) by the number of bits corresponding to The requantized output is taken out via a clipping circuit (clipper) 26, which is the gist of the present invention, and then sent to a noise shaping circuit (noise shaper) 17.
is sent to the adder 18. Noise shaping circuit (
The noise shaper) 17 uses an adder 18 to obtain a so-called quantization error (and overflow error) corresponding to the error between the output and input of the quantizer 16 (and clipper 26), and uses this quantization error as a gain G. Predictor 2 via shifter 19 of
0, and a so-called error feedback is performed in which the predicted signal of the quantization error is fed back to the adder 14 as a subtraction signal. Next, the prediction/range adaptation circuit 21 outputs range information based on the maximum absolute value within the block of the differential output from the filter of the selected mode, and sends this range information to each shifter 15 and 19 for each block. The above gains G and G are determined as follows. Also, the predictor 20
The characteristics are determined by the transmission of the mode information from the prediction/range adaptation circuit 21.

ここで、加算器14以降のノイズの予測処理として、オ
ーバーフロウが生じないときの基本動作について説明す
る。
Here, as a noise prediction process after the adder 14, the basic operation when no overflow occurs will be explained.

加算器14からの出力d(川は、上記差分出力d(ロ)
よりノイズ・シェイパ17からの量子化誤差の予測信号
e(川を減算した d (n) = d (nl−e (nl      
 ・・・・・・・・・・・・・・・■となり、利得Gの
シフタからの出力d (nlは、d (nl = G 
−d (nl        ・・・・・・・・・・・
・・・・■となる。また、量子化器16から(クリッパ
26を介して)の出力d(川は、量子化の過程における
量子化誤差をe (n)とすると、 Q(n)=d″(用土e(川        ・・・・
・・・・・・・・・・■となり、ノイズ・シェイパ17
の加算器18において上記素子化誤差e(川が取り出さ
れ、利得0− ]のシフタ19を介し、過去のr個の入
力の1成績合をとる予測器20を介して得られる量子化
誤差の予測信号e (n)は、 となる。この0式は、上述の0式と同様の形となってお
り、予測器12および20は、それぞれシステム関数が
、 のF’IR(有限インパルス応答)フィルタである。
The output d from the adder 14 (the difference output d (b) is
The predicted signal e of the quantization error from the noise shaper 17 (d after subtracting the river d (n) = d (nl-e (nl
・・・・・・・・・・・・・・・■The output d (nl) from the shifter with gain G
-d (nl ・・・・・・・・・・・・
...■. In addition, the output d(kawa) from the quantizer 16 (via the clipper 26) is expressed as ...
・・・・・・・・・■ becomes Noise Shaper 17
In the adder 18 of The predicted signal e (n) is as follows. This equation 0 has the same form as the above equation 0, and the predictors 12 and 20 each have a system function of F'IR (finite impulse response) of It's a filter.

これらの0〜0式より、量子化器16からの出△ 力d (nlは、 a(n) −G ・(d(n)−e(nl)+e(nl
この0式のd(川に上記0式を代入して、となり、この
出力d(nlが出力端子22を介して取△ り出される。ここで、上記x(nl 、 e (nl 
、 d (nlの2変換をそれぞれX(zl 、 E(
z) 、合(・)とすると、e(z) = G、X(Z
l(1−昼。、 2−k )k++l となる。
From these 0 to 0 equations, the output △ d (nl) from the quantizer 16 is a(n) −G ・(d(n) − e(nl) + e(nl
By substituting the above equation 0 into d(river) of this equation 0, we get the output d(nl) which is taken out via the output terminal 22.Here, the above x(nl, e(nl
, d(nl) respectively as X(zl, E(
z), and the sum (・), then e(z) = G, X(Z
l(1-day., 2-k)k++l.

なお、予測・レンジ適応回路21からの上記レンジ情報
は出力端子23より、また上記モード選択情報は出力端
子24よりそれぞれ取り出される。
The range information from the prediction/range adaptation circuit 21 is taken out from the output terminal 23, and the mode selection information is taken out from the output terminal 24.

次に、受信側あるいは再生側のデコーダ30の入力端子
31には、上記エンコーダ10の出力端子22からの出
力’>(nlが伝送され、あるいは記録・再生されるこ
とによ−て得られた信号Aa’+、)が供給されている
。この入力信号d(川は、利得G−のシフタ32を介し
加算器33に送られている。加算器33からの出力X(
川は、予測器34に送られて予測信号x(nlとなり、
この予測信号x (n)は加算器33に送られて上記シ
フタ32からの出力Q、、n。
Next, the output '>(nl) from the output terminal 22 of the encoder 10 is transmitted to the input terminal 31 of the decoder 30 on the reception side or reproduction side, or the A signal Aa'+,) is supplied. This input signal d( is sent to an adder 33 via a shifter 32 with a gain of G-. The output from the adder 33 is X(
The river is sent to the predictor 34 and becomes the predicted signal x(nl,
This predicted signal x (n) is sent to an adder 33 and outputs Q, , n from the shifter 32.

Δ′ と加算される。この加算出力がデコード出力x(nlと
して出力端子35より出力される。
It is added to Δ′. This addition output is outputted from the output terminal 35 as the decoded output x(nl).

また、エンコーダ10の各出力端子33および24より
出力され、伝送あるいは記録・再生された上記レンジ情
報およびモード選択情報は、デコーダ30の各入力端子
36および37にそれぞれ入力されている。そして、入
力端子36からのレンジ情報はシフタ32に送られて利
得G を決定し、入力端子37からのモード選択情報は
予測器34に送られて予測特性を決定する。この予測器
34の予測特性は、エンコーダ10の予測器12の特性
に等しいものが選択される。
Further, the range information and mode selection information outputted from the respective output terminals 33 and 24 of the encoder 10 and transmitted or recorded/reproduced are inputted to the respective input terminals 36 and 37 of the decoder 30, respectively. The range information from the input terminal 36 is sent to the shifter 32 to determine the gain G, and the mode selection information from the input terminal 37 is sent to the predictor 34 to determine the prediction characteristics. The prediction characteristic of this predictor 34 is selected to be equal to the characteristic of the predictor 12 of the encoder 10.

このような構成のデコーダ30において、シフ△〃 り32からの出力d (nlは、 Q7n)=企′(n)・G−”    ・・・・・・・
・・・・・・・・@/\′ であり、加算器33の出力X(川は、 ◇、n、 = A/2川+x’(n)        
  ・・・・・・・・・・・・・・ばゆとなる。ここで
、予測器34は、エンコーダ1゜の予測器12に等しい
特性が選択されることより、であるから、σか、0式よ
り、 Δ′  バ          △l となる。次に、x (nl 、 d (nlの2変換を
それぞれX/\′ (Zl 、 D(zlとすると、 Δ′    △′  p  △′ X (zl = (f 1− D(z汁Σαに−X(z
)・z−11(=1 したがって、 となる。ここで、伝送路や記録媒体にエラーが無いとし
てG’(zl −公(z)とすると、上記(ロ)式およ
び69式より、 となる。
In the decoder 30 having such a configuration, the output d (nl is Q7n) from the shifter 32 is expressed as follows:
・・・・・・・・・@/\′, and the output of the adder 33 is
・・・・・・・・・・・・・・・It will be bad. Here, since the predictor 34 is selected to have the same characteristics as the predictor 12 of the encoder 1°, σ or Δ′ is obtained from the equation 0. Next, if the two transformations of x (nl, d (nl are respectively X(z
)・z−11(=1 Therefore, it becomes .Here, assuming that there is no error in the transmission path or recording medium and let G'(zl - public(z)), from the above equation (b) and equation 69, it becomes .

この0式より、量子化誤差E(z)に対してG のノイ
ズ低減効果が得られることが明らかであり、このときデ
コーダ出力に現れるノイズのスペクトル分布をN (z
lとすると、 となる。
From this equation 0, it is clear that a noise reduction effect of G can be obtained for the quantization error E(z), and at this time, the spectral distribution of noise appearing in the decoder output is expressed as N(z
If it is l, then it becomes.

また、このようなシステムにおいて、上記Gは上記ブロ
ック内の最大絶対値に関係する値で正規化するように作
用するものであるが、このGは周波数特性を有している
。ここで、説明を簡略化するために、上記Gを、 G=Gp−Gf        ・・・・・・・・・・
・・・・・0のような2つの要素GpとGfの積として
表す。
Further, in such a system, the G acts to normalize with a value related to the maximum absolute value within the block, but this G has frequency characteristics. Here, to simplify the explanation, the above G is expressed as G=Gp-Gf...
...Represented as the product of two elements Gp and Gf such as 0.

これらの2つの要素のうち、Gpは上記予測フィルタ処
理による予測ゲイン、すなわち瞬時S/Nの改善量を意
味し、Gfは上記レンジング処理によるゲイン・コント
ロール量、すなわちダイナミック・レンジの拡大量を意
味する。したがって。
Of these two elements, Gp means the predicted gain due to the above predictive filter processing, that is, the amount of improvement in instantaneous S/N, and Gf means the amount of gain control due to the above ranging process, that is, the amount of expansion of the dynamic range. do. therefore.

Gpは、入力信号周波数に依存し、入力信号レベルには
依存しないのに対し、Gfは、入力信号周波数には依存
せず、入力信号レベルに依存することになる。またGp
は、 のS/N改善量を有し、また予測誤差を得るための差分
処理フィルタの伝達関数1−P(Z)の逆関数となるよ
うな周波数特性を有しており、このときのノイズ・スペ
クトルは上記0式のようになる。G(に関しては、上記
ブロック毎に選択されたモードにおけるブロック内最大
絶対値で正規化するような準瞬時圧伸に対応している。
Gp depends on the input signal frequency and not on the input signal level, whereas Gf does not depend on the input signal frequency but on the input signal level. Also Gp
has an S/N improvement amount of・The spectrum looks like the above equation 0. Regarding G(, it corresponds to quasi-instantaneous companding in which normalization is performed using the maximum absolute value within the block in the mode selected for each block.

具体的な構成例 次に第2図は、上記第1肉に示したオーディオ・ビット
レート・リダクション・システムのエンコーダ10のよ
り具体的な構成例を示し、第1図の各部と対応する部分
には同一の参照番号を付している。
Specific Configuration Example Next, FIG. 2 shows a more specific configuration example of the encoder 10 of the audio bitrate reduction system shown in the first part, and the parts corresponding to those in FIG. have the same reference numbers.

この第2図において、上記予測器12としては、複数個
、例えば4個の予測器12A、12B、12C,12D
が設けられている。これらの予測器12A〜12Dから
の予測出力は、減算信号としてそれぞれ加算器13A〜
13Dに送られ、元の入力信号から減算される。すなわ
ち、それぞれ4個ずつの予測器12A〜12Dおよび加
算器13八〜13Dにより、4系統の予測誤差を得るた
めの4個の差分処理フィルタが構成されている。ここで
、各予測器12A〜12Dは、見かけ上それぞれ2次の
構成を有し、係数α1.α2として、予測er 12 
A カに1.に2、同12 BカKg 、に、、同12
cかに5 、 Ka、12Dかに5Ksを有しているが
、所望の予測器の係数の少なくとも1個を0とすること
により、1次以下の予測特性を得ることができる。
In FIG. 2, the predictors 12 include a plurality of predictors, for example, four predictors 12A, 12B, 12C, and 12D.
is provided. The prediction outputs from these predictors 12A to 12D are sent to adders 13A to 13A as subtraction signals, respectively.
13D and subtracted from the original input signal. That is, the four predictors 12A to 12D and the adders 138 to 13D each constitute four differential processing filters for obtaining four systems of prediction errors. Here, each of the predictors 12A to 12D apparently has a quadratic configuration, with coefficients α1. As α2, the prediction er 12
A 1. 2, 12 B Kg, 2, 12
However, by setting at least one of the coefficients of the desired predictor to 0, prediction characteristics of first order or lower can be obtained.

したがって、よ記4個の差分処理フィルタについても、
見かけ上はそれぞれ2次差分をとる構成となっているが
、所望の差分処理フィルタについて1次以下の差分をと
る特性(ストレートPCMデータを出力するものも含む
)を得ることが可能である。
Therefore, for the four differential processing filters as well,
Although they are apparently configured to take second-order differences, it is possible to obtain characteristics (including those that output straight PCM data) that take first-order or lower differences for desired difference processing filters.

これらの谷差分処理フィルタからの出力、すなわち各加
算器13A〜13Dからの出力は、それぞれeワード遅
延回路41A〜41Dおよび最大絶対値ホールド回路4
2A〜42Dに送られており、gワード遅延回路41A
〜41Dからの各出力は、モード切換スイッチ回路43
の各被選択端子a −dに送られている。すなわち、前
記1ブロツクがeワードであるから、eワード遅延回路
41A〜41Dにおいては1ブロツク分の遅延が行われ
、この遅延が行われている間に、各最大絶対値(ピーク
)ホールド回路42A〜42Dにおいて前記ブロック内
最大絶対値が検出されるわけである。これらのブロック
内最大絶対値は、予測・レンジ適応回路21に送られて
互いに比較され、その値が最小となるものが選択される
。このとき、各ブロック内最大絶対値にそれぞれ所定の
係数を乗算していわゆる重み付けを行った後に比較して
分処理フィルタからのそれぞれ1ブロツク分のデータの
うちの上記最小のブロック内最大絶対値が得られる1ブ
ロツク分のデータを選択するためのモード選択情報を出
力し、このモード選択情報が切換スイッチ回路43に送
られることによって、上記選択された1ブロツク分のデ
ータを出力する遅延回路への切換接続が行われる。切換
スイッチ回路43からの出力は、加算器14に送られる
The outputs from these valley difference processing filters, that is, the outputs from each adder 13A to 13D, are sent to e-word delay circuits 41A to 41D and maximum absolute value hold circuit 4, respectively.
2A to 42D, and the g word delay circuit 41A
Each output from ~41D is a mode changeover switch circuit 43.
are sent to each of the selected terminals a to d. That is, since one block is an e word, a delay of one block is performed in the e word delay circuits 41A to 41D, and while this delay is being performed, each maximum absolute value (peak) hold circuit 42A The maximum absolute value within the block is detected at ~42D. These intra-block maximum absolute values are sent to the prediction/range adaptation circuit 21 and compared with each other, and the one with the minimum value is selected. At this time, after multiplying the maximum absolute value within each block by a predetermined coefficient and performing so-called weighting, the maximum absolute value within the minimum block is determined from among the data for each block from the separation filter. Mode selection information for selecting one block of data obtained is output, and this mode selection information is sent to the change-over switch circuit 43, thereby transmitting the selected one block of data to the delay circuit that outputs the data. A switched connection is made. The output from the changeover switch circuit 43 is sent to the adder 14.

また、予測・レンジ適応回路21からの上記モード選択
情報は、予測器20および出力端子24にも送られてい
る。ここで、予測器20は、例えばデコーダ出力に現れ
るノイズ(前記[相]式参照)をホワイトとするために
、予測器12A〜12Dのうちの上記選択されたものに
等しい特性のものが選択される。すなわち、予測器20
も見かけ上2次の予測器構成を有しており、係数β0.
β2に対応する係数Ka 、 Kbは、予測器12A〜
12Dの各係数の組Kl、に2〜Kq 、Ksのうちの
上記モード選° 択により指定された差分処理フィルタ
の予測器の−1′:j− 係数に等しいものが選ばれる。
The mode selection information from the prediction/range adaptation circuit 21 is also sent to the predictor 20 and the output terminal 24. Here, the predictor 20 is selected from among the predictors 12A to 12D with characteristics equal to the one selected above, in order to whiten the noise appearing in the decoder output (see the [phase] formula above), for example. Ru. That is, the predictor 20
also has an apparently second-order predictor configuration, and the coefficient β0.
The coefficients Ka and Kb corresponding to β2 are calculated by the predictors 12A to 12A.
For each set of 12D coefficients Kl, one of 2 to Kq, Ks that is equal to the -1':j- coefficient of the predictor of the differential processing filter specified by the mode selection is selected.

また、第3図に示されたデコーダ30の具体例において
、予測器34は、第2図の予測器12A〜12Dに対応
して見かけ上2次の構成を有しており、各係数Kc 、
 Kdとしては、上記予測器12八〜12Dの係数の組
Kl、Kz〜に?、に8のうちのいずれか一組が入力端
子37からのモード選択情報に応じて選択されるように
なっている。
Furthermore, in the specific example of the decoder 30 shown in FIG. 3, the predictor 34 has an apparently quadratic configuration corresponding to the predictors 12A to 12D in FIG. 2, and each coefficient Kc,
As Kd, the set of coefficients Kl, Kz~ of the predictors 128~12D? , and 8 are selected according to mode selection information from the input terminal 37.

これらの第2図および第3図の他の構成は、前述した第
1図と同様であるため、説明を省略する。
The other configurations in FIGS. 2 and 3 are the same as those in FIG. 1 described above, and therefore their explanation will be omitted.

なお、以上のような具体的構成を有するエンコーダ10
やデコーダ30のハードウェア構成としては、例えば複
数個の予測器12A〜12D等を現実に設ける必要はな
く、1個の予測器の係数を時分割的に切り換えて用いれ
ばよく、さらには、エンコーダ10やデコーダ30全体
をDSP(ディジタル信号プロセッサ)やメモリ等から
成るシステムによりソフトウェア的に実現できることは
勿論である。
Note that the encoder 10 having the above-described specific configuration
As for the hardware configuration of the decoder 30, for example, it is not necessary to actually provide a plurality of predictors 12A to 12D, etc., and the coefficients of one predictor may be switched and used in a time-sharing manner. Of course, the entire decoder 10 and decoder 30 can be realized in software using a system including a DSP (digital signal processor), memory, and the like.

2l−1t 第1の実施例 ここで、本発明の第1の実施例として、入力端子11に
供給されるオーディオPCM信号のサンプリング周波数
fSを1.8.9 kHzとし、1ワード16ビツトで
1ブロツクのワード数lを28ワードとし、量子化器1
6において、1ワード4ビツトのデータに再量子化する
場合について詳細に説明する。このときの上記2次の予
測器12A〜12Dの各係数の組Kz 、 K2〜Kq
 、 Ks 、!:しては、例えば、 i 2A : Ki=1.8426. K2=  0.
86491’l B : Ka=0.875  、 K
4 =01’l C: K5=1.5155. K6=
  0・8112D:Ky=Q    、に%=O のように予め設定しておく。このときの上記各モードの
差分処理フィルタの伝達関数1−P(z)は、A: 1
−1.8426z  +0.8649z−B : 1−
0.875 z−” C: 1−1.5155 z−1+〇、81 z−2D
=1 となり、これらの各差分処理フィルタの周波数特性は、
第4図の多曲1A−Dのようになる。
2l-1t First Embodiment Here, as a first embodiment of the present invention, the sampling frequency fS of the audio PCM signal supplied to the input terminal 11 is 1.8.9 kHz, and 1 word is 16 bits. The number of words l in the block is 28 words, and the quantizer 1
6, the case of requantization into data of 4 bits per word will be explained in detail. At this time, the sets of coefficients Kz, K2 to Kq of the secondary predictors 12A to 12D are
, Ks,! : For example, i 2A : Ki=1.8426. K2=0.
86491'l B: Ka=0.875, K
4 =01'l C: K5=1.5155. K6=
0.8112D: Ky=Q, and %=O are set in advance. At this time, the transfer function 1-P(z) of the differential processing filter in each of the above modes is A: 1
-1.8426z +0.8649z-B: 1-
0.875 z-” C: 1-1.5155 z-1+〇, 81 z-2D
= 1, and the frequency characteristics of each of these differential processing filters are
The result will be as shown in multi-tracks 1A-D in Fig. 4.

すなわち、特性曲線Aに対応する差分処理フィルタ(予
測器12Aと加算器13八とより成る)が2次差分PC
Mモードに相当するフィルタであり、低域の予測ゲイン
すなわち瞬時S/Nの改善量が大きい。特性曲線Bに対
応する差分処理フィルタ(予測器12Bおよび加算器1
3B)は1次差分PCIVIモードに相当するフィルタ
であり、また、特性曲線Cに対応する差分処理フィルタ
(予測器12Cおよび加算器13C)は中域の予測ゲイ
ンか大きくなっている。予測器12Dおよび加算器13
Dより成る差分処理フィルタは、係数に7゜K8 が共
に0であることより、第4図の特性曲線りに示すように
、周波数特性を持たず基準利得1のいわゆる単なるフラ
ット・パス特性となっており、ストレートPCMモード
に相当している。
That is, the difference processing filter (consisting of the predictor 12A and the adder 138) corresponding to the characteristic curve A is the second-order difference PC
This is a filter corresponding to M mode, and the amount of improvement in low-frequency prediction gain, that is, instantaneous S/N is large. A differential processing filter corresponding to characteristic curve B (predictor 12B and adder 1
3B) is a filter corresponding to the first-order difference PCIVI mode, and the difference processing filter (predictor 12C and adder 13C) corresponding to the characteristic curve C has a large prediction gain in the middle range. Predictor 12D and adder 13
Since the coefficients 7°K8 and D are both 0, the differential processing filter consisting of D has no frequency characteristics and has a so-called flat pass characteristic with a reference gain of 1, as shown in the characteristic curve in Figure 4. This corresponds to straight PCM mode.

第5図は、1ブロツク毎に伝送されるワード構成の具体
例を示し、再量子化された1ワード4ビツトで28ワー
ドのオーディオ・データ・ワードWO〜W27と、1ワ
ード16ビツトから4ビツトへのブロック毎の再量子化
の際の4ビツトの取り出し位置(レンジング位置)を示
すいわゆるレンジ情報ワードWRと、上記4つのフィル
タに対応する4モードのうちのいずれが選択されたかを
示すモード選択情報ワードWMとカ月ブロック毎に伝送
される。したがって、伝送されるオーディオ・データ1
ワード当りの平均ビット数は、(4×28+4+2)÷
28==4,214〔bit]となる。
FIG. 5 shows a specific example of the word structure transmitted for each block, including requantized audio data words WO to W27 of 28 words (4 bits per word) and 4 bits (16 bits per word). A so-called range information word WR indicating the extraction position (ranging position) of 4 bits during block-by-block requantization, and a mode selection indicating which of the four modes corresponding to the above four filters has been selected. The information word WM is transmitted in monthly blocks. Therefore, the transmitted audio data 1
The average number of bits per word is (4 x 28 + 4 + 2) ÷
28==4,214 [bits].

この第4図において、単一の正弦波信号が入力される場
合には、入力信号周波数がOからf、までは特性曲線A
のフィルタが、周波数がflからf2  までは特性曲
線Cのフィルタが、また周波数がf2からfs/2程度
までは特性曲線りのフィルタがそれぞれ選択される。な
お入力信号の周波数のfS/ 2以上については、いわ
ゆるエリアシング防止のため、A/D変換前にLPF”
(ローバスフ=23− イルク)により予め除去されることは勿論である。
In Fig. 4, when a single sine wave signal is input, the input signal frequency from O to f is the characteristic curve A.
A filter having a characteristic curve C is selected for frequencies from fl to f2, and a filter having a characteristic curve C is selected for frequencies from f2 to approximately fs/2. For input signal frequencies fS/2 or higher, an LPF is applied before A/D conversion to prevent so-called aliasing.
Of course, it is removed in advance by (low bath = 23-ilk).

このようにして選択された各フィルタの周波数応答がそ
の周波数での予測ゲインすなわち瞬時S/Nの改善量と
なり、周波数に対する瞬時S/Nの改善量は第4図の斜
線部のようになる。
The frequency response of each filter selected in this way becomes the predicted gain at that frequency, that is, the amount of improvement in instantaneous S/N, and the amount of improvement in instantaneous S/N with respect to frequency is as shown in the shaded area in FIG.

ただし、実際のオーティオ入力信号は複合スペクトルの
信号であるため、」二連のような明瞭な境界による選択
は行われず、特性曲線Bのフィルタも比較的頻繁に使用
される。
However, since the actual audio input signal is a signal with a complex spectrum, selection based on clear boundaries such as "double" is not performed, and filters with characteristic curve B are also used relatively frequently.

また、上述のフィルタ選択は、各モードのフィルタから
のブロック内最大絶対値(ピーク値)をそのまま比較し
た場合に行イつれるものであるが、各モードのブロック
内ピーク値に対してそれぞれ所定の係数を乗算して比較
することにより、低次のフィルタあるいはストレートP
CMデータを出力するフィルタをより多く選択するよう
にしてもよい。この場合、上記係数の一例としては、特
性Aのフィルタからの2次差分PCMデータのピーク値
には係数2を乗算し、特性りのフィルタからのストレー
トPCMデータのピーク値には係数0゜7を乗算し、他
のフィルタからのデータのピーク値には係数1を乗算し
て(あるいは係数を乗算せずに)、各位を互いに比較し
、その値が最小となるようなフィルタを選択する。この
ような係数の乗算は、第4図のグラフ内の対応する特性
曲線を縦軸方向に平行移動させる(レスポンス値を変え
る)ことに対応し、例えば特性曲線Aのフィルタからの
ピーク値に係数2を乗算することは、特性曲線Aを第4
図内で約6dB上方に平行移動させることに相当する。
In addition, the filter selection described above is performed when the maximum absolute value (peak value) within the block from the filter of each mode is directly compared, but the By multiplying and comparing the coefficients of
More filters for outputting CM data may be selected. In this case, as an example of the above coefficient, the peak value of the second-order differential PCM data from the filter with characteristic A is multiplied by a coefficient of 2, and the peak value of straight PCM data from the filter with characteristic A is multiplied by a coefficient of 0°7. The peak value of the data from other filters is multiplied by a coefficient 1 (or without being multiplied by the coefficient), the values are compared with each other, and the filter whose value is the minimum is selected. Multiplication of such a coefficient corresponds to translating the corresponding characteristic curve in the graph of FIG. 4 in the vertical axis direction (changing the response value). For example, the coefficient Multiplying by 2 transforms the characteristic curve A into the fourth
This corresponds to an upward translation of approximately 6 dB in the figure.

したがって、結果的には、フィルタ切換周波数f1やf
2が低周波側に移行することになり、特性へのフィルタ
に比べて特性Cのフィルタがより頻繁に、また特性Cの
フィルタに比べて特性りのフィルタがより頻繁に選択さ
れることになる。
Therefore, as a result, the filter switching frequency f1 and f
2 will shift to the lower frequency side, and filters with characteristic C will be selected more frequently than filters with characteristic C, and filters with characteristic C will be selected more frequently than filters with characteristic C. .

なお、デコーダ側では、入力された1ブロック分のオー
ディオ・データ・ワードWo−W2?が上記レンジ情報
ワードWRのデータに基いてシフタ32によりブロック
単位で伸張処理あるいはエンコーダ側とは逆のレンジン
グ処理が施され、次に加算器33と予測器34より成る
フィルタにおいて、上記モード選択情報ワードWMのデ
ータに基いてブロック単位で逆子側処理が施され、元の
ストレートPCMデータが復元される。
Note that on the decoder side, the input audio data word Wo-W2? is subjected to decompression processing in block units by the shifter 32 or ranging processing, which is opposite to that on the encoder side, based on the data in the range information word WR, and then in a filter consisting of an adder 33 and a predictor 34, the mode selection information is Reverse side processing is performed on a block-by-block basis based on the data of word WM, and the original straight PCM data is restored.

さらに、ノイズの予測処理において、フィードバック・
エラーにより量子化器16でオーバーフ応じた正または
負の最大値(すなわち再量子化データの4ヒツトで表現
可能な最大値)にはりつけるようなりリッピング処理を
行うことにより、量子化誤差(エラー)を小さく抑えて
いる。なお、このクリッピング処理と同時に、後述する
ようなレンジング位置(再量子化ビットの取り出し位置
)のL S B側への移動を制限する処理や、あるいは
、レンジング位置決定の際にブロック内最大絶対値に予
め1以上の係数γを乗算しておき、その乗算結果に応じ
てレンジング位置を決定するような処理の少なくとも一
つの処理を行わせることが好ましい。これらの処理につ
いては、第2の実施例において詳細に説明する。
Furthermore, in noise prediction processing, feedback
Due to the error, the quantizer 16 is attached to the maximum positive or negative value (that is, the maximum value that can be expressed with 4 hits of requantized data) according to the overflow, and by performing ripping processing, the quantization error (error) is removed. It's kept small. In addition, at the same time as this clipping processing, processing to limit the movement of the ranging position (re-quantization bit extraction position) toward the LSB side, as described later, or when determining the ranging position, the maximum absolute value within the block may be It is preferable that at least one process is performed, such as multiplying γ by a coefficient γ of 1 or more in advance, and determining the ranging position according to the multiplication result. These processes will be explained in detail in the second embodiment.

この第1の実施例のシステムによれば、低〜中程度の忠
実度の音質の伝送が可能となり、通常の音声信号等を極
めて低いビットレート(1ワード当り4.214ビツト
、1チャンネル当りの伝送ビットレート約79.6 k
ビット/秒)で伝送することができる。
According to the system of this first embodiment, it is possible to transmit sound quality of low to medium fidelity, and it is possible to transmit ordinary audio signals at an extremely low bit rate (4.214 bits per word, per channel). Transmission bit rate approximately 79.6k
bits per second).

第2の実施例 次に、中〜高忠実度(ミドル−ハイ・ファイ)の音質で
の音楽信号伝送が可能なシステムの例として、第4図の
特性的iA、B、Dに対応する予測係数を有する3種類
のフィルタを用い、サンプリング周波数fsを上記第1
の実施例の倍の37゜8kHzとする場合について説明
する。他の具体的数値および具体的構成は、上記第1の
実施例と同様とする。
Second Embodiment Next, as an example of a system capable of transmitting music signals with medium to high fidelity (middle-high fidelity) sound quality, predictions corresponding to characteristics iA, B, and D in FIG. Using three types of filters having coefficients, the sampling frequency fs is set to the first
A case will be explained in which the frequency is set to 37°8 kHz, which is twice as high as that in the embodiment. Other specific numerical values and specific configurations are the same as those in the first embodiment.

この場合、上記3種類のフィルタの周波数特性は、サン
プリング周波数fsが倍となったことに伴って、第6図
の特性曲線A、B、Dのようになる。すなわち、特性曲
線りはストレートPCMモ=27− −ドに、特性曲線Bは1次差分モードに、特性曲線Aは
2次差分モードにそれぞれ対応する。
In this case, the frequency characteristics of the three types of filters become as shown by characteristic curves A, B, and D in FIG. 6 as the sampling frequency fs is doubled. That is, the characteristic curve B corresponds to the straight PCM mode, the characteristic curve B corresponds to the first-order difference mode, and the characteristic curve A corresponds to the second-order difference mode.

ところで、量子化器16において1ワード16ビツトか
ら4ビツトへの再量子化を行う際に、所定位置の4ビツ
トを取り出すわけであるが、このトキシフタ15では、
ノイズ・シェイピング処理前のデータすなわち選択され
たモードのブロック内ピーク値に基いてレンジ(ビット
・シフト量)が決定されるため、ノイズ・シェイパ17
からのフィードバック・エラーが加算器14にて重畳さ
れることにより、特にレンジング処理の際に取り出され
るビットの最大値に近いデータ入力時において、データ
がオーバーフロウする虞れがある。
By the way, when requantizing one word from 16 bits to 4 bits in the quantizer 16, 4 bits at a predetermined position are taken out.
Since the range (bit shift amount) is determined based on the data before noise shaping processing, that is, the peak value within the block of the selected mode, the noise shaper 17
As a result of the feedback error being superimposed in the adder 14, there is a risk of data overflow, especially when data is input close to the maximum value of the bits extracted during ranging processing.

これを防止するため、選択されたモードのブロック内の
ピーク値(最大絶対値)に対して所定の1以上の係数γ
を予め乗算し、この乗算結果をピーク値とみなしてレン
ジング位置すなわち16ビツト中の4ビツトの取り出し
位置を決定する。このように、真のピーク値の上記所定
数γ倍の値によってレンジング位置が決定されるため、
ノイズシェイパ17からのエラーが帰還されても、上記
オーバーフロウが発生しにくくなる。この場合、上記係
数γは、選択されたモードの予測器特性に応じて設定し
ておくことが好ましい。
To prevent this, a predetermined coefficient γ of 1 or more is applied to the peak value (maximum absolute value) in the block of the selected mode.
is multiplied in advance, and this multiplication result is regarded as the peak value to determine the ranging position, that is, the extraction position of 4 bits out of 16 bits. In this way, since the ranging position is determined by the value multiplied by the predetermined number γ of the true peak value,
Even if the error from the noise shaper 17 is fed back, the above-mentioned overflow is less likely to occur. In this case, the coefficient γ is preferably set according to the predictor characteristics of the selected mode.

ここで、ノイズ・シェイパ17内の予測器20は、差分
処理用の予測器12八〜12Dに等しい特性のものがモ
ード選択に応じて選択されることより、ストレー)PC
Mモード時には、第2図の係数Ka、Kbが共に0とな
り、エラー・フィードバック量が0となってノイズ・シ
ェイピングの影響はなく、係数γ−1とすればよい。ま
た、1次差分モード時には、ノイズ・シェイピング処理
を施した後のエンコーダ出力でのノイズ・スペクトルが
第6図の特性曲線Bに等しくなる点を考慮して、γ中1
.14とすればよく、2次差分モード時には、第6図の
特性曲線Aを考跪して、γキ1゜33とすればよい。
Here, the predictor 20 in the noise shaper 17 has characteristics equal to those of the predictors 128 to 12D for differential processing, and is selected according to the mode selection.
In the M mode, the coefficients Ka and Kb in FIG. 2 are both 0, the error feedback amount is 0, there is no influence of noise shaping, and the coefficient may be set to γ-1. In addition, in the first-order difference mode, considering the fact that the noise spectrum at the encoder output after noise shaping processing is equal to the characteristic curve B in Fig. 6,
.. In the second-order differential mode, considering the characteristic curve A in FIG. 6, γ may be set to 1°33.

すなわち、上記1次差分モード選択時において、エンコ
ーダ出力でのノイズ・スペクトルは概略第7図のように
なる。これは、4ビツトで再量子化するときの瞬時S/
Nが約24dBであることより、フル・スケール(4ビ
ツトで表現可能な最大レベル)を基準の0d13とする
とき、ノイズ・シェイピング前のノイズ・レベルが−2
4dBとなり、これに1次子測のエラー・フィートバン
クによるノイズ・シェイピング処理が施されて、第7図
の斜線部に示すようなスペクトル分布のノイズ・レベル
となる。したがって、周波数fS/ 2近傍のノイズ・
レベルはノイズ・シェイピング前のレベルに比べて約6
dB持ち上げられることになり、これが上記オーバーフ
ロウを起こす原因となる。
That is, when the first-order difference mode is selected, the noise spectrum at the encoder output is approximately as shown in FIG. This is the instantaneous S/ when requantizing with 4 bits.
Since N is approximately 24 dB, when the full scale (maximum level that can be expressed with 4 bits) is set to 0d13, the noise level before noise shaping is -2.
4 dB, which is subjected to noise shaping processing using the error footbank of the first-order measurement, resulting in a noise level with a spectral distribution as shown in the shaded area in FIG. Therefore, the noise around the frequency fS/2
The level is about 6 compared to the level before noise shaping.
The signal is lifted by dB, which causes the above-mentioned overflow.

これは、ノイズ・シェイピング前の量子化ノイズの振幅
分布が上記再量子化された4ヒツトのL 8Bの士百ヒ
ツト内でランダ仏であることより、これの1次差分をと
るときのノイズの最大振幅は、+1LSB−(−因LS
B)=+ILSBより±I L S Bとなり、これが
fs/2付近での約6dBの持ち上りに対応する。した
がって、無人力時でも+6dBのノイズを伝送すること
になり、4ヒツトのフル・スケールのOdBに対してf
s/2付近で約−18dBの位置にノイズのピーク値が
存在し得ることになる。ここで、−18dBは約0.1
25であるから、信号のピーク値を1−06125、す
なわち0.875倍に抑えれば、ノイズ・シェイピング
によるオーバーフロウを未然に防ぐことができる。した
がって、レンジング位置決定のためのピーク値に対する
乗算係数γとしては、110.875=−1,14とす
ればよい。
This is due to the fact that the amplitude distribution of the quantization noise before noise shaping is within the 100 hits of L8B of the above requantized 4 hits, so the noise when taking the first difference is The maximum amplitude is +1LSB-(-factor LS
B)=+ILSB gives ±ILSB, which corresponds to about 6 dB rise around fs/2. Therefore, even when unmanned, +6 dB of noise is transmitted, and f
This means that the noise peak value may exist at a position of about -18 dB near s/2. Here, -18dB is approximately 0.1
25, by suppressing the peak value of the signal to 1-06125, that is, 0.875 times, it is possible to prevent overflow due to noise shaping. Therefore, the multiplication coefficient γ for the peak value for determining the ranging position may be 110.875=−1,14.

次に、上記2次差分モード選択時のレンジング位置決定
用のピーク値に対する乗算係数γについては、第6図の
特性曲線Aのfs/2付近での持ち上りが約+12dB
であることより、4ビツト再量子化のフル・スケールO
dBに対してノイズ・レベルのピーク値は約−12dB
の位置に存在し得ることになる。−1,2dBは約0.
25であるから、信号のピーク値を1−0.25=0.
75倍に抑えることによって、ノイズ・シェイピングに
よるオーバーフロウを防止でき、上記係数γは1.10
.75より、約1.33となる。
Next, regarding the multiplication coefficient γ for the peak value for ranging position determination when the second-order difference mode is selected, the rise in the characteristic curve A of FIG. 6 near fs/2 is approximately +12 dB.
Therefore, the full scale of 4-bit requantization O
dB, the peak value of the noise level is approximately -12 dB
It can exist in the position of -1,2dB is approximately 0.
25, so the peak value of the signal is 1-0.25=0.
By suppressing it to 75 times, overflow due to noise shaping can be prevented, and the above coefficient γ is 1.10.
.. 75, it becomes about 1.33.

ところで、信号が急激に変化することによって、再量子
化の際のレンジング位置が急激に変化する場合に、前の
ブロックのノイズが次のブロックにくり越されることに
よってオーバーフロウを生ずることがある。これは特に
、ブロックの境界近傍で信号レベルが急激に低下した場
合に生じ易く、このとき、レンジング位置すなわち再量
子化のための4ビット取り出し位置は、例えば第8図A
By the way, if the ranging position during requantization changes rapidly due to a sudden change in the signal, overflow may occur due to the noise of the previous block being carried over to the next block. . This is particularly likely to occur when the signal level drops rapidly near the block boundary, and in this case, the ranging position, that is, the 4-bit extraction position for requantization is
.

Bに示すように、16ビット中のMSB側からLSB側
に急激に移動するが、前ブロックのデータ(第8図A)
のエラー分が次のブロックのデータ(第8図B)にその
才ま帰還されることによって、再量子化により取り出さ
れる4ヒツトのデータがオーバーフロウしてしまう。こ
れは、シフタ15の利得Gとしては、前ブロックで小さ
かったものが次のブロックで急激に増大することに相当
する。
As shown in B, there is a sudden shift from the MSB side to the LSB side of the 16 bits, but the data of the previous block (Fig. 8A)
Since the error amount is fed back to the data of the next block (FIG. 8B), the four-hit data extracted by requantization overflows. This corresponds to the fact that the gain G of the shifter 15, which was small in the previous block, increases rapidly in the next block.

そこで、本発明においては、オーバーフロウを許容して
、オーバーフロウが発生したときJこは、再量子化4ビ
ツトで表現可能な正又は負の最大値に固定していわゆる
クリッピングすることにより、符号の反転を防ぐととも
に異音の発生を最小限に抑えている。
Therefore, in the present invention, overflow is allowed, and when an overflow occurs, the code is fixed to the maximum positive or negative value that can be expressed with 4 bits of requantization, and so-called clipping is performed. This prevents reversal and minimizes the generation of abnormal noise.

なお、このクリッピング処理に先立ち、レンジが小さく
なる(利得Gが大きくなる)ときのビット取り出し位置
の移動に制限を加え、例えば第8図Cに示すように、前
ブロックの位置より1ビツトだけLSB側に移動した位
置をビット取り出し位置あるいはレンジング位置とする
ことが望ましG)。
Prior to this clipping process, a restriction is placed on the movement of the bit extraction position when the range becomes smaller (the gain G becomes larger). For example, as shown in FIG. It is desirable to use the position moved to the side as the bit extraction position or ranging positionG).

このように、レンジング位置が元の16ビツトのデータ
のMSB側からL S B側に移動するときの移動量に
制限を加えることにより、急激なレンジの変化が防止で
き、ノイズ・シェイピングによるオーバーフロウの大き
さを小さくできる。
In this way, by limiting the amount of movement when the ranging position moves from the MSB side to the LSB side of the original 16-bit data, sudden range changes can be prevented, and overflow due to noise shaping can be prevented. The size of can be reduced.

ここで、最もオーバーフロウの生じ易い、すなわち最も
急峻なノイズ・シェイピング処理を行っている上記2次
差分モード選択時のレンジング位置移動の制限作用につ
いて説明する。
Here, a description will be given of the effect of limiting the ranging position movement when the above-mentioned second-order difference mode is selected, in which overflow is most likely to occur, that is, the steepest noise shaping process is performed.

この2次差分モード選択時におけるエンコーダ出力での
ノイズ・スペクトル分布は、第6図の特性曲線Aと同様
の曲線形状に表われ、ノイズ・シェイピング前に比べて
fs/ 2付近のノイズのピーク値は略4倍すなわち約
+12dBだけ持ち上げられる。したがって、再量子化
データの4ビツトによるフル・スケールをOdBとする
とき、ノイズのピーク値は−1,2dBの位置に存在し
得ることになり、0.25をノイズが占めることになる
The noise spectral distribution at the encoder output when this second-order difference mode is selected appears in a curve shape similar to characteristic curve A in Figure 6, and the noise peak value around fs/2 is higher than that before noise shaping. is lifted by approximately 4 times, or approximately +12 dB. Therefore, when the full scale of the 4-bit requantized data is OdB, the peak value of noise can exist at a position of -1 or 2 dB, and noise occupies 0.25 dB.

次に、レンジング位置の移動については、上述のよう(
乙 1ブロツクにつきLSB側に1ビツト以内にすると
いう制限があるため、次のブロックにおいて帰還される
ノイズの大きさは、このときのフル・スケールをOdB
として、最大でも上記1ビツト分の一6dB、すなわち
0.5である。なお、上記制限を設けない場合には、レ
ンジの変化ステップが最大12ビットあることより、−
12+6X12=60、すなわち約60dBのノイズが
伝播されることになる。これに対して、上記制限を設け
た場合には、過渡部で最大でも0.5をノイズが占める
ことになり、信号に対し上記乗算係数γを設定しない(
γ=1とする)場合でも、信号の最大値1とノイズの最
大値0.5との和1.5、すなわち約+3.5dBのオ
ーバーフロウですむ。
Next, regarding the movement of the ranging position, as described above (
B: Since there is a restriction that the LSB side must be within 1 bit per block, the magnitude of the noise fed back in the next block is OdB from the full scale at this time.
As a result, the maximum value is 16 dB of the above 1 bit, or 0.5. In addition, if the above limit is not set, the maximum range change step is 12 bits, so -
12+6X12=60, or about 60 dB of noise will be propagated. On the other hand, if the above limit is set, the noise will occupy at most 0.5 in the transient part, and the multiplication coefficient γ is not set for the signal (
Even when γ=1), the sum of the maximum signal value 1 and the maximum noise value 0.5 is 1.5, that is, an overflow of about +3.5 dB is sufficient.

なお、このようなレンジングの制限は、上述したように
、信号レベルが急激に低下するときに行われるものであ
り、このときレンジが急に小さくなりきれないことによ
るS/N劣化は、その直前の大レベル信号によってマス
キングされるようないわゆるテンポラル・マスキング効
果により、聴感上はほとんど問題とならない。
As mentioned above, this kind of ranging restriction is performed when the signal level suddenly decreases, and at this time, the S/N deterioration due to the range not being able to decrease suddenly occurs immediately before that. Due to the so-called temporal masking effect, which is masked by high-level signals, there is almost no problem with the auditory sense.

次に、このようなレンジングの制限を行った後に、上述
のようなりリッピング処理を行う。
Next, after performing such ranging restrictions, the ripping process as described above is performed.

ここで、クリッピング処理とは、上記オーバーフ四つが
生じたときに、再量子化によって取り出される4ビツト
の正又は負の最大値にデータを固定あるいはクリッピン
グすることにより、符号の反転を防止し、エラーを小さ
く抑えるものであるが、この時発生したエラー、すなわ
ち真の値とクリップした上記圧又は負の最大値との差を
帰還(エラー・フィードバック)シ、次回にくり越すこ
とにより、すなわち通常のエラー・フィードバックをそ
のまま行うことにより、クリップによる歪等の悪影響は
ほとんど発生しないことが確認されている。
Here, clipping processing means that when the above four overflows occur, the data is fixed or clipped to the maximum positive or negative value of the 4 bits extracted by requantization, thereby preventing sign reversal and preventing errors. However, by feeding back (error feedback) the error that occurs at this time, that is, the difference between the true value and the clipped pressure or the negative maximum value, and carrying it over to the next time, that is, the normal It has been confirmed that by performing error feedback as is, there are almost no adverse effects such as distortion due to clipping.

これに対して、上記クリップ時にエラーの帰還を停止し
てしまうと、一時的にノイズ・シェイピングがかからな
くなり、デコーダ出力には大レベルの低域ノイズ、すな
わちデコード・フィルタの特性に応じたノイズが発生し
、その歪が伝播するため、聴感上非常に問題となる。
On the other hand, if error feedback is stopped during the clipping described above, noise shaping is temporarily not applied, and the decoder output contains a large level of low-frequency noise, that is, noise according to the characteristics of the decoding filter. occurs and the resulting distortion is propagated, causing a serious problem in terms of hearing.

このようなりリッピング処理時のエラー・フィードバッ
クの有無による作用上の差異について以下説明する。
The difference in operation depending on the presence or absence of error feedback during the ripping process will be explained below.

ここで説明を簡略化するために、第9図に示すような1
次のノイズ・シェイピングを行う場合について考察する
Here, in order to simplify the explanation, a
Consider the following noise shaping case.

この第9図において、シフタ15からの出力d(nlは
、量子化器16において16ビツトから4ビツトに再量
子化されて出力d(川となり、オーバーフロウ時のクリ
ッピング回路(クリッパ)26を△ 介して出力d(川となるものとする。また、量子化器1
6への入力d(川とクリッパ26からの出力を(川との
誤差分である量子化ノイズあるいはエラーe(川は、ノ
イズ・シェイパ17においてシフタ19を介し、■ワー
ド遅延手段27を介して加算器14に減算信号として供
給されている。
In FIG. 9, the output d(nl) from the shifter 15 is requantized from 16 bits to 4 bits in the quantizer 16, and becomes the output d(river), which controls the clipping circuit (clipper) 26 at the time of overflow. The output d (shall be a river) through the quantizer 1
The input d(river) to the output from the clipper 26 is input to The signal is supplied to the adder 14 as a subtraction signal.

なお、この第9図の構成を要部とするエンコーダに対し
て、デコーダの要部は、第10図に示すように構成され
、予測器34は1ワ一ド遅延手段28より成っている。
In contrast to the encoder having the configuration shown in FIG. 9, the main part of the decoder is configured as shown in FIG. 10, and the predictor 34 is composed of a one-word delay means 28.

いま、時間経過に伴って任意の一ブロック(第1のブロ
ック)から次のブロック(第2のブロック)に移る際に
、信号のピーク値が小さくなり、シフタ15の利得Gが
GからG−2(ただしり〉1)に変化する場合に、上記
第1のブロックの最終のエンコーダ出力データを、 ’9(nl−(d(n)−e (n−1) ・G−”)
 −G十e(川=d(川−G−e (n−1)十e(川
   ・・・・・・・・・0とするとき、デコーダのシ
ック32からの出力企“(nlは、 Δ″ d (nl= d(川+(e(nl−e(n−1,)l
−o    −−−−−−@となる。次に、上記第2の
ブロックの先頭のエンコーダ出力テークな(n+1)は
、 △ d (n−t−1)=(d (n+1 )−e(川・o
  )−o−y十e(n+1) =d(n+1)−G−!?−e(川・y十e(n+1)
・・・・・・・・・・・・・・・(ハ)また、デコータ
内のテーク/%fl 、土、)は、△〃 d(n+1)−dCn+1)+e(n+1)G  −’
i −e(nl・G・・・・・・・・・・・・・・・C
や Δ′  Δ′ となる。ここで、デコーダ出力x(nl 、 x(n+
1 )を考えるに際し、 a・−1)=Y(・−1,)+e(n−]戸G−・とす
ると、0式より、 Qnl=Y(n−1)十d(n汁e(川・G−1・・・
・・・・・・・・・・・・[相]また、この[相]式と
0式より、 ’;”(、n+1. ) =y (n  1 )十d(
n汁d (n+1 )十e (n+1 )・G−p  
     ・・・・・・・・・・・・・・・[相]とな
る。これら(ハ)、[相]式で示されるように、オーバ
ーフロウのないときには、ブロック間の干渉は一切発生
せず、前ブロックの大きな量子化誤差が後続のブロック
に尾を引くことはない。
Now, as time passes, when moving from an arbitrary block (first block) to the next block (second block), the peak value of the signal becomes smaller, and the gain G of the shifter 15 changes from G to G-. 2 (but> 1), the final encoder output data of the first block is '9(nl-(d(n)-e (n-1) ・G-'')
−G0e(river=d(river−G−e (n−1)10e(river) When 0, the output plan from the chic 32 of the decoder “(nl is Δ″ d (nl= d(river+(e(nl-e(n-1,)l
-o ------@ becomes. Next, the encoder output take (n+1) at the beginning of the second block is as follows: △ d (nt-1) = (d (n+1) - e(kawa・o
)-o-y tene(n+1) =d(n+1)-G-! ? -e(kawa・y1e(n+1)
・・・・・・・・・・・・・・・(c) Also, the take/%fl, soil, ) in the decoder is △〃 d(n+1)−dCn+1)+e(n+1)G −′
i −e(nl・G・・・・・・・・・・・・・・・C
and Δ′ Δ′. Here, the decoder output x(nl, x(n+
1) When considering a・-1)=Y(・-1,)+e(n-]doorG-・, from equation 0, Qnl=Y(n-1)+d(n soup e( River G-1...
・・・・・・・・・・・・ [Phase] Also, from this [Phase] formula and 0 formula, ';" (, n+1. ) = y (n 1 ) + d (
n juice d (n+1) 10e (n+1)・G-p
・・・・・・・・・・・・・・・[phase]. As shown in these (c) [phase] equations, when there is no overflow, no interference occurs between blocks, and a large quantization error in the previous block will not trail to subsequent blocks.

次に、上記第2のブロックの先頭ワードでオーバーフロ
ウを起こした場合において、上記(ハ)式のe (nl
・グの項がオーバーフロウの原因となるわけであるが、
ここでオーバーフロウが生じクリップさせたときのエラ
ー分をEとして(ハ)式を書きなおすと、 G(n+1 )−J d (n+1 )−e(n)−G
−’) ・G−9十e (n+1 )十E =d (n+1 ) ・G−96(川−fl+e (n
+1 )十B・・・・・・・・・・・・・・・O よって上記[有]式は、 Q7.、 n+1 )−d (n+1 )+(e(n+
1’)十E )−G−”−y−”−e(叶G     
 ・・・・・・・・・・・・・・・[相]となる。また
、上記[相]式のデコーダ出力は、Δ′ x (n+1 )=Y (n−1)+d(n)+−d 
(’+1 )十(e (n+1 )十E)・G −グ 
  ・・・・・・[相]となり、このφΦ式と上記[相
]式との差は、E−G  −7・・・・・・・・・・・
・・・・[相]で、これがクリップによるデコーダ出力
に表れる歪である。
Next, when an overflow occurs in the first word of the second block, e (nl
・The term G causes overflow, but
If we rewrite equation (c) by setting E to be the error amount when overflow occurs and causes clipping, we get G(n+1)-J d(n+1)-e(n)-G
-') ・G-90e (n+1)10E =d (n+1) ・G-96(River-fl+e (n
+1) 10B・・・・・・・・・・・・・・・O Therefore, the above expression [exist] is Q7. , n+1 )−d (n+1 )+(e(n+
1') 10E)-G-"-y-"-e(Kano G
・・・・・・・・・・・・・・・[phase]. Also, the decoder output of the above [phase] equation is Δ' x (n+1)=Y (n-1)+d(n)+-d
('+1) 10 (e (n+1) 10E)・G - G
......[Phase], and the difference between this φΦ formula and the above [Phase] formula is E-G -7...
...[Phase] This is the distortion that appears in the decoder output due to clipping.

次に、クリップによるエラー伝播については、上記0式
で発生したエラーを通常通りフィードバックする場合(
乙 n+2に対応するエンコード出力は、 ’9(n+2)−[d(n+2)−(e(n+1)十E
l・G−”−9”]・G−2+e(−n−4−2)  
  ・・・・・・・・・・・・・・・[相]よ−で、C
l2)は、 d’(n+2)=d(n+2)+e(n+2)−G−1
−p−”(e(n+1)十E)”04   曲・−@こ
の0式と(ハ)式より、デコーダ出力は、’Q’(n+
2)−y(n 1)刊(nl−1−d (11+1 )
刊(n+2)十e (n+2 )・G −7・・・・曲
・[相]となり、Eの影響はなくなる。これに対して、
上記0式で発生したエラーをフィードバックしない場合
には、 △ d(n+2)=d(n+2)G4+e(n+2)  ・
−−−−−■’67n+2)−d(n+2)+e(n+
2)G−”・p−’・・−@この[相]式と上記[相]
式より、デコーダ出力は、”’(n+2 )=y (n
−1)+d(nH−d (n+1 )刊(n+2 )十
e(n+2戸G  −9+(e (n+1. )十E 
1・G−”・y−゛       ・・・・・・・・・
[相]となるから、結果として、E+e(n+1)を帰
還しなかったことによる影響が伝播することになる。
Next, regarding error propagation by clipping, if the error occurring in the above formula 0 is fed back normally (
The encoded output corresponding to n+2 is '9(n+2)-[d(n+2)-(e(n+1)+E
l・G-”-9”]・G-2+e(-n-4-2)
・・・・・・・・・・・・・・・ [phase] Yo-de, C
l2) is d'(n+2)=d(n+2)+e(n+2)-G-1
-p-”(e(n+1)×E)”04 Song・-@From this equation 0 and equation (c), the decoder output is 'Q'(n+
2)-y(n 1) publication (nl-1-d (11+1)
Issue (n+2) 10e (n+2)・G −7・・・・・Music・[phase], and the influence of E disappears. On the contrary,
If the error that occurred in the above formula 0 is not fed back, △ d (n + 2) = d (n + 2) G4 + e (n + 2) ・
−−−−−■'67n+2)−d(n+2)+e(n+
2) G-"・p-'...-@This [phase] formula and the above [phase]
From the formula, the decoder output is ``'(n+2)=y(n
-1)+d(nH-d (n+1) published (n+2) 10e (n+2 houses G -9+(e (n+1.) 10E
1・G-”・y-゛ ・・・・・・・・・
[phase], and as a result, the influence of not returning E+e(n+1) will propagate.

以上の考察の結果からも明らかなように、クリッピング
によるエラーも、通常の量子化誤差と同様にフィードバ
ンクする方が良いことがわかる。
As is clear from the results of the above considerations, it is clear that it is better to feedbank errors due to clipping as well as normal quantization errors.

この場合、オーバーフロウを起こしたワードのみが上記
[相]式のE−G  −jp  なる歪を発生するだけ
ですみ、エラーが後続ワードに伝播することはない。
In this case, only the word that caused the overflow generates the distortion E-G-jp in the above [phase] equation, and the error does not propagate to subsequent words.

次に、上記レンジング位置すなわち再量子化ビットの取
り出し位置がLSB側に移動するときの移動量に制限を
加えることの効果について説明する。
Next, the effect of limiting the amount of movement when the ranging position, that is, the requantization bit extraction position moves toward the LSB side, will be explained.

先ず、クリッピングによるエラー分を次のワードにフィ
ードバックすることは上記0式に示されている。この0
式中で帰還されるエラーとしては、(e(n+1)十E
l・G−2の項であり、これがn+2のワードでオーバ
ーフロウを引き起こす原因となり得る。すなわち、前記
第8図Bのように急激に再量子化ビット取り出し位置(
レンジング位置)がL S B側に移動した場合には、 dCn+2)<<(eCn+1)+El・G−1−p−
”となることがあり、n+1のワードでのエラー分Eを
n+2のワードで吸引しきれずに、逆向きのオーバーフ
ロウを起こしてしまうわけである。このようにして、次
々とオーバーフロウによるエラーが伝播し、大きな歪と
なる。この様子を第11図に示す。この第11図におい
ては、上記レンジング位置が急激にL S B側に移動
したときのブロック内の先頭ワードをWOとしており、
このワードWOのデータDOに前ワード(前ブロックの
最終ワード)についての量子化誤差(エラー)が重畳さ
れて真の値Poとなるわけであるが、この真の値POは
現在のブロックの再量子化ビットで表現可能なフル・ス
ケールFSの範囲を越えてオーバーフロウとなるため、
上記クリッピング処理が施されて、出力値QOは正の最
大値にはりつけられる。このときの量子化誤差goは、
出力値Q〇−真の値Poである。このエラーEoが次の
ワードWlのデータDlに重畳されて真の値Ptとな一
43= るが、この真の値Plもフル・スケ−F Sを(負方向
に)越えてオーバーフロウとなるため、出力値Qlは負
の最大値にクリップされる。このようにしてエラーが伝
播する。なお、第11図においては、図示の都合上、ブ
ロック先頭ワードWOのエラー重畳された真の値POを
フル・スケールの数倍以内にしているが、実際にはWO
に帰還されるエラーは、フル・スケールの約1000倍
(約60dB )となる可能性もあり、エラー伝播が長
時間に渡って持続することもある。
First, the above equation 0 shows that the error due to clipping is fed back to the next word. This 0
The error returned in the formula is (e(n+1) + E
l·G−2 terms, which can cause an overflow in n+2 words. That is, as shown in FIG. 8B, the requantization bit extraction position (
When the ranging position) moves to the LSB side, dCn+2)<<(eCn+1)+El・G−1−p−
”, and the error E in word n+1 cannot be absorbed in word n+2, causing an overflow in the opposite direction. In this way, errors due to overflow occur one after another. This propagates, resulting in a large distortion. This situation is shown in Fig. 11. In Fig. 11, the first word in the block when the ranging position suddenly moves to the LSB side is taken as WO,
The quantization error (error) for the previous word (the last word of the previous block) is superimposed on the data DO of this word WO, resulting in the true value Po. Because it overflows beyond the range of full scale FS that can be expressed by quantized bits,
The above clipping process is performed, and the output value QO is pasted to the maximum positive value. The quantization error go at this time is
Output value Q〇−true value Po. This error Eo is superimposed on the data Dl of the next word Wl to become the true value Pt, but this true value Pl also exceeds the full scale FS (in the negative direction) and overflows. Therefore, the output value Ql is clipped to the negative maximum value. This is how errors propagate. In addition, in FIG. 11, for convenience of illustration, the error-superimposed true value PO of the first word WO of the block is within several times the full scale, but in reality, the WO
The error fed back can be approximately 1000 times full scale (approximately 60 dB), and error propagation can persist for long periods of time.

これに対して、上述のようにレンジング位置(再量子化
ヒツトの取り出し位置)がLSB側に移動するときの移
動量を例えば1ビツトに制限する場合には、第12図に
示すように、ブロック先頭ワードWOで帰還されるエラ
ーが小さく抑えられ、短時間でエラー伝播が解消される
。したがって、デコーダからの出力信号の歪が小さく抑
えられ、テンポラル・マスキング効果と相まって、聴感
上何ら支障のない信号伝送が可能となる。
On the other hand, if the amount of movement when the ranging position (requantization hit extraction position) moves toward the LSB side is limited to, for example, 1 bit as described above, the block The error fed back in the first word WO is kept small, and error propagation is eliminated in a short time. Therefore, the distortion of the output signal from the decoder is suppressed to a low level, and in combination with the temporal masking effect, signal transmission without any audible problem is possible.

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるも=44− のではなく、入力ディジタル信号のサンプリング周波数
、1ワードのヒツト数、1ブロツク内のワード数、フィ
ルタの最高次数Nや種類数、あるいは再量子化ビット数
等は任意に設定できることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but is also applicable to the sampling frequency of the input digital signal, the number of hits in one word, the number of words in one block, the highest order N and the number of types of filters, Alternatively, it goes without saying that the number of requantization bits and the like can be set arbitrarily.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の信号伝送装置によれば、再量子化ビットがオー
バーフロウしたときに、正または負の最大値でクリッピ
ングし、このときのエラーをフィードバックしてノイズ
・シェイピング処理を施すことにより、エラー伝播を抑
えて異音の発生等による悪影響を有効に防止することが
できる。
According to the signal transmission device of the present invention, when the requantization bit overflows, clipping is performed at the maximum positive or negative value, and the error at this time is fed back to perform noise shaping processing, thereby preventing error propagation. It is possible to effectively prevent the negative effects caused by the generation of abnormal noise.

また、このようなりリッピング処理に先立ち、再量子化
の際のレンジング位置決定をブロック内最大絶対値に1
以上の係数γを乗算した値に基いて行ったり、レンジン
グ位置がLSB側に移動するときの移動量を制限するこ
とにより、上記クリッピング処理がより有効となる。
In addition, prior to such ripping processing, the ranging position during requantization is set to the maximum absolute value within the block.
The above clipping process becomes more effective by performing it based on a value multiplied by the above coefficient γ or by limiting the amount of movement when the ranging position moves toward the LSB side.

すなわち、選択されたフィルタからの出力のブロック内
のピーク値(最大絶対値)に係数γ(γ≧1)を乗算し
、この乗算された値に基いてレンジング位置すなわち再
量子化ビットの取り出し位置を決定することにより、ノ
イズ・シェイピング処理によるフィートバック・エラー
が重畳されても、オーバーフロウが起こりにくくなる。
That is, the peak value (maximum absolute value) in the block of output from the selected filter is multiplied by a coefficient γ (γ≧1), and the ranging position, that is, the requantization bit extraction position is determined based on this multiplied value. By determining , overflow is less likely to occur even if a feedback error due to noise shaping processing is superimposed.

また、入力信号レベルがブロックの境界付近で急激に低
下し、レンジング位置すなわち再量子化ビットの取り出
し位置がL S B側に急激に移動しようとする際に、
この移動量に制限を加えることにより、再量子化ビット
のオーバーフロウによるエラーを小さく抑えることがで
きる。
In addition, when the input signal level suddenly decreases near the block boundary and the ranging position, that is, the requantization bit extraction position attempts to rapidly move toward the LSB side,
By limiting this amount of movement, errors caused by overflow of requantization bits can be suppressed.

さらに、本発明の実施例の信号伝送装置によれば、高次
差分PCM、1次差分P CM、ストレートPCMの各
テークを出力する複数個の差分処理フィルタを用い、こ
れらを適応的に切換選択しているため、効率的なヒツト
レート低減が行え、信号の品質を劣化させることなく極
めて低いビットレートでの信号伝送が可能となる。また
、ストレートPcMデータの出力モードも切換選択でき
るため、高域信号入力時のS/N劣化や、エラー発生時
の過大な誤差電力の発生も解決できる。
Further, according to the signal transmission device of the embodiment of the present invention, a plurality of difference processing filters that output each take of high-order difference PCM, first-order difference PCM, and straight PCM are used, and these are adaptively switched and selected. Therefore, it is possible to efficiently reduce the bit rate, and it is possible to transmit signals at extremely low bit rates without deteriorating the signal quality. Furthermore, since the straight PcM data output mode can be switched and selected, it is possible to solve problems such as S/N deterioration when inputting a high-frequency signal and generation of excessive error power when an error occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る信号伝送装置が適用されるシステ
ム全体の概略的構成を示すブロック回路図、第2図およ
び第3図は第1図のエンコーダおよびデコーダのより具
体的な構成例をそれぞれ示すブロック回路図、第4図は
複数の差分処理フィルタの周波数特性を示すグラフ、第
5図は1ブロツク内の伝送ワード構成の一例を示す図、
第6図は他の具体例に用いられる複数の差分処理フィル
タの周波数特性を示すグラフ、第7図はノイズ・シェイ
ピング処理されたノイズのスペクトル分布を示すグラフ
、第8図は再量子化の際のレンジング位置の移動を説明
するための図、第9図はエンコーダの要部を示すブロッ
ク回路図、第10図はデコーダの要部を示すブロック回
路図、第11図および第12図は再量子化の際のオーバ
ーフローによるエラー伝播を説明するための図である。 10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・エンコーダ12.12A〜12D、20.34・・・
・・・予測器15.19.32・・・・・・シフタ 16・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・量子化器17・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ノイズ・シェイパ21・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・予測・レンジ適応回路
26・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
クリッピング回路千゛
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the entire system to which the signal transmission device according to the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 show more specific configuration examples of the encoder and decoder shown in FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of a plurality of differential processing filters, and FIG. 5 is a diagram showing an example of the transmission word structure within one block.
Fig. 6 is a graph showing the frequency characteristics of multiple differential processing filters used in other specific examples, Fig. 7 is a graph showing the spectral distribution of noise subjected to noise shaping processing, and Fig. 8 is a graph showing the spectral distribution of noise during requantization. Figure 9 is a block circuit diagram showing the main parts of the encoder, Figure 10 is a block circuit diagram showing the main parts of the decoder, and Figures 11 and 12 are diagrams for explaining the movement of the ranging position. FIG. 3 is a diagram for explaining error propagation due to overflow during conversion. 10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・Encoders 12.12A to 12D, 20.34...
・・・Predictor 15.19.32・・・Shifter 16・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・Quantizer 17・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...Noise shaper 21...
・・・・・・・・・・・・Prediction/range adaptation circuit 26・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Clipping circuit thousand

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力ディジタル信号を時間軸に沿って一定ワード数毎に
ブロック化し、各ブロック毎の信号に対して予測処理を
施す手段と、この予測処理された信号を再量子化すると
ともに量子化誤差を帰還してノイズ・シェイピング処理
を施す手段と、上記予測処理された信号のブロック内の
最大絶対値に基いて上記再量子化の際の再量子化ビット
取り出し位置を決定する手段と、この再量子化データに
オーバーフロウが発生したとき正または負の最大値にク
リッピングする手段とを備えて成る信号伝送装置。
A means for dividing an input digital signal into blocks of a certain number of words along the time axis, performing predictive processing on the signal for each block, requantizing the predictively processed signal, and feeding back the quantization error. means for performing noise shaping processing on the predicted signal; means for determining a requantization bit extraction position in the requantization based on the maximum absolute value within the block of the predicted signal; and the requantization data. and means for clipping to a maximum positive or negative value when an overflow occurs.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01151836A (en) * 1987-12-09 1989-06-14 Sony Corp Digital data transmission method
EP0331405A2 (en) * 1988-02-29 1989-09-06 Sony Corporation Method and apparatus for processing a digital signal
JPH0265412A (en) * 1988-08-31 1990-03-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Digital/analog converter
WO2006022382A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Pioneer Corporation Digital filter

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