JPS6226101B2 - - Google Patents

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JPS6226101B2
JPS6226101B2 JP9966477A JP9966477A JPS6226101B2 JP S6226101 B2 JPS6226101 B2 JP S6226101B2 JP 9966477 A JP9966477 A JP 9966477A JP 9966477 A JP9966477 A JP 9966477A JP S6226101 B2 JPS6226101 B2 JP S6226101B2
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JP
Japan
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bits
value
sample
block
bit
Prior art date
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Application number
JP9966477A
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Japanese (ja)
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JPS5433013A (en
Inventor
Hidekazu Tsuboka
Fumio Maehara
Hiroshi Fujita
Yoshimitsu Izura
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9966477A priority Critical patent/JPS5433013A/en
Publication of JPS5433013A publication Critical patent/JPS5433013A/en
Publication of JPS6226101B2 publication Critical patent/JPS6226101B2/ja
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ信号をデイジタル信号に符号
化およびデイジタル信号をアナログ信号に復号す
る符号化および復号化方式に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an encoding and decoding method for encoding an analog signal into a digital signal and decoding a digital signal into an analog signal.

第1図は音声フアイル装置を示すもので、1〜
4はそれぞれ時計、CRTデイスプレイ、キーボ
ード、プリンタで、コンピユータ5に対する入出
力機器である。6は磁気デイスク装置であつて、
音声信号がデイジタル化されて記録されている。
7は端子13から入力されるアナログ音声信号を
デイジタル化する符号器とデイジタル信号をアナ
ログ信号にもどし、端子14に出力する復号器と
を含む音声信号処理回路である。8,9は音声信
号の符号化、復号化の速度と磁気デイスク装置の
転送速度が異るので、磁気デイスクへの書込、磁
気デイスクからの読出に際して相互の速度変換を
行なうためのバツフアメモリであつて、書込と読
出を交互に行なういわゆるチエイニング方式でこ
れを行つている。10,11は信号切換回路であ
つて、前記チエイニングの際に信号の経路を切換
るためのものである。12はコンピユータ5から
の命令を受けとつて、バツフアメモリ8,9およ
び、磁気デイスク装置6を制御する回路である。
Figure 1 shows the audio file device.
Reference numerals 4 denote a clock, CRT display, keyboard, and printer, which are input/output devices for the computer 5. 6 is a magnetic disk device,
The audio signal is digitized and recorded.
Reference numeral 7 denotes an audio signal processing circuit that includes an encoder that digitizes the analog audio signal inputted from the terminal 13 and a decoder that converts the digital signal back into an analog signal and outputs it to the terminal 14. Reference numerals 8 and 9 are buffer memories for mutual speed conversion when writing to and reading from a magnetic disk, since the speed of encoding and decoding the audio signal and the transfer speed of the magnetic disk device are different. This is done by a so-called chaining method in which writing and reading are performed alternately. Reference numerals 10 and 11 are signal switching circuits for switching signal paths during chaining. A circuit 12 receives instructions from the computer 5 and controls the buffer memories 8, 9 and the magnetic disk device 6.

以上のようなシステムにおいては、記録容量を
実質的に増大するために信号の圧縮率を大きくす
る必要がある一方、通常の音声信号の伝送に要求
される連続性はあまり考慮する必要がない。すな
わち、端子13,14における音声信号は連続で
ある必要があるが、符号器復号器を含む音声処理
回路7とバツフア・メモリ8,9との間では音声
信号の伝送が不連続となつてもさしつかえない。
In the above-described system, while it is necessary to increase the compression ratio of the signal in order to substantially increase the recording capacity, there is no need to give much consideration to the continuity required for normal audio signal transmission. That is, although the audio signals at the terminals 13 and 14 must be continuous, even if the audio signals are discontinuously transmitted between the audio processing circuit 7 including the encoder/decoder and the buffer memories 8 and 9, I can't help it.

本発明に係る符号化および復号化方式はこのよ
うな用途に適したもので可変長符号化と振幅の圧
縮伸張の考えを取り入れたものである。
The encoding and decoding system according to the present invention is suitable for such uses and incorporates the ideas of variable length encoding and amplitude compression/expansion.

即ち本発明はアナログ信号を符号化して伝送す
るに際し、伝送すべき信号を一定の期間毎に区切
り、その期間の絶対値最大の標本値の伝送に要す
るビツト数を検知し、各ブロツク毎にその標本値
の伝送に要するビツト数でそのブロツクに含まれ
るすべての標本値を伝送すると共に、その最大値
があるレベルを越る場合は、符号ビツトを除いて
1の生ずる最大桁からmビツト目を四捨五入した
それより上位のm−1ビツトと符号ビツトの計m
ビツトのみを伝送することによつて、圧縮率を大
きくするものである。
That is, when encoding and transmitting an analog signal, the present invention divides the signal to be transmitted into fixed periods, detects the number of bits required to transmit the sample value with the maximum absolute value in that period, and calculates the number of bits for each block. All the sample values included in the block are transmitted using the number of bits required to transmit the sample value, and if the maximum value exceeds a certain level, the m-th bit from the largest digit that produces a 1 is transmitted, excluding the sign bit. The sum of m-1 higher-order bits rounded off and the sign bit m
By transmitting only bits, the compression ratio is increased.

次に図面に従つて一実施例を説明する。第2図
は符号器、第3図はこれに適する復号器を示すも
のである。13はアナログ音声信号入力端子、4
0はAD変換器、15は入力信号の一定期間の最
大標本値を伝送するのに必要な所要ビツト数を検
出するビツト数検出回路、16はこの一定期間だ
けAD変換器40の出力を遅延する遅延回路、1
7は量子化ステツプ制御回路、18はバツフアレ
ジスタ制御回路、19は圧縮回路、20はバツフ
アレジスタ、21は多重回路、22は出力端子で
ある。
Next, one embodiment will be described according to the drawings. FIG. 2 shows an encoder, and FIG. 3 shows a decoder suitable for this. 13 is an analog audio signal input terminal, 4
0 is an AD converter, 15 is a bit number detection circuit that detects the required number of bits required to transmit the maximum sample value of the input signal for a certain period of time, and 16 is a circuit that delays the output of the AD converter 40 by this certain period of time. delay circuit, 1
7 is a quantization step control circuit, 18 is a buffer register control circuit, 19 is a compression circuit, 20 is a buffer register, 21 is a multiplex circuit, and 22 is an output terminal.

次に動作を説明する。端子13から入つてきた
アナログ信号はAD変換器40によつてデイジタ
ル信号に変換される。所用ビツト数検出回路15
はAD変換器40の出力符号を時間T(前記ブロ
ツク長)の間監視し、その間の絶対値最大の標本
値を表すのに要する所要ビツト数を検出する。遅
延回路16は前記Tの間AD変換器40の出力を
遅延する。量子化ステツプ制御回路17はビツト
数検出回路15の出力から遅延回路16の出力に
対して最適な圧縮符号化が行なわれるべく圧縮回
路19を制御する。圧縮回路19は遅延回路16
の出力nビツト/標本の符号からm(m<n)ビ
ツト/標本の符号を得る回路である。バツフアレ
ジスタ20は圧縮回路19の出力をバツフアレジ
スタ制御回路18の出力に従つて書込読出を行な
うものである。バツフアレジスタ制御回路18は
所要ビツト数検出回路15の出力に従つて、圧縮
回路19の出力をバツフアレジスタ20へ書込む
ときと読出すときのクロツクのタイミングと数を
制御するものであつて、バツフアレジスタ20の
出力はビツト数の低減された信号となる。多重回
路21はバツフアレジスタ20の出力データと、
各Tのブロツクの標本は何ビツトで伝送されてい
るかを表すビツト情報とを多重する回路である。
Next, the operation will be explained. The analog signal coming in from the terminal 13 is converted into a digital signal by the AD converter 40. Required bit number detection circuit 15
monitors the output code of the AD converter 40 for a time T (the block length) and detects the number of bits required to represent the sample value with the maximum absolute value during that time. The delay circuit 16 delays the output of the AD converter 40 for the period T mentioned above. The quantization step control circuit 17 controls the compression circuit 19 so that the output of the bit number detection circuit 15 to the output of the delay circuit 16 is optimally compressed and encoded. The compression circuit 19 is the delay circuit 16
This circuit obtains the code of m (m<n) bits/sample from the code of n bits/sample output from the circuit. The buffer register 20 writes and reads the output of the compression circuit 19 in accordance with the output of the buffer register control circuit 18. The buffer register control circuit 18 controls the timing and number of clocks when writing and reading the output of the compression circuit 19 to the buffer register 20 according to the output of the required number of bits detection circuit 15. , the output of the buffer register 20 becomes a signal with a reduced number of bits. The multiplex circuit 21 receives the output data of the buffer register 20,
A circuit multiplexes each T block sample with bit information indicating how many bits are being transmitted.

次に上記動作についてその方法の一実施例を具
体的に説明する。第4図は圧縮の方法を説明する
図であり、例として、AD変換器40は12ビツ
ト/標本のAD変換器とし、これを振幅の圧縮に
より8ビツト/標本に変換する場合を示してい
る。12ビツトの符号の各ビツトをMSDからb11b10
……b1b0とし、本符号は折返し2進符号、すなわ
ちb11は正負の区別を示す符号、b10b9……b0は絶
体値を自然2進で表したものとする。量子化ステ
ツプを決定する方法としては、12ビツトを8ビツ
トに変換する際、量子化誤差電力が最少になるよ
うにするのが最もよいが、装置化の容易な方法と
してここでは、前記各ブロツク内の最大値を符号
化し得る最小の量子化ステツプでそのブロツク内
の信号を量子化する方法を採用する。しかも、シ
フト動作によりこれが行なえるべく量子化ステツ
プの種類をΔを最小とするとき2nΔ(n=0,
1,2……)で表せるものに限定する。すなわ
ち、ブロツクAiにおける各標本値を監視し、そ
の絶体値の最大のものを抽出する。その1の生ず
る最大ビツトがbjであるとき、10≧j≧7のと
きは、Ai内の標本値に対しては、bj・bj-1……
j-6=1のときは b11bjbj-1……bj-6をそのまま伝送し、 bj・bj-1……bj-6=0のときは 2jj+2j-1j-1
……+2j-6j-6+2j-6j-7 を計算し、その結果、2jj+2j-1j-1+……
+2j-6j-6が得られたとすれば、b11CjCj-1……
j-6の8ビツトを伝送する。第4図において、
aは圧縮する前の12ビツト/標本の符号であつ
て、ブロツクAiに属しているとし、ブロツクAi
においてはb10,b9には1は現われなかつたが、
b8=1の場合は存在したとする。このとき、ブロ
ツクAi内の符号は一般にaのように表せる。b
はaに対して8ビツトの信号を得るためにb1を四
捨五入して得られる符号、cは実際に伝送される
符号である。dはAi内の符号で、b8,b1……b2
1となつた場合であつて、b1,b0は切捨てられ、
fが伝送される符号となる。結果的にはdなる符
号がeになつたと考えられる。信号レベルが小さ
くb7以上に1が生じないとき、例えば、Aiにおい
て、b10〜b5には1は現れなかつたが、b4=1の
場合は少くとも1回存在したとする。このとき、
ブロツクAi内の符号は一般にgのように表せ
る。この場合、Ai内の符号はhあるいはiの如
き形で次段に伝送される。
Next, an embodiment of the method for the above operation will be specifically described. FIG. 4 is a diagram explaining the compression method. As an example, the AD converter 40 is a 12-bit/sample AD converter, and this is converted to 8 bits/sample by amplitude compression. . Each bit of the 12-bit code is extracted from the MSD b 11 b 10
. . .b 1 b 0 , and this code is a folded binary code, that is, b 11 is a code that indicates the positive/negative distinction, and b 10 b 9 . . . b 0 is an absolute value expressed in natural binary. The best way to determine the quantization step is to minimize the quantization error power when converting 12 bits to 8 bits. A method is adopted in which the signal within the block is quantized using the minimum quantization step that can encode the maximum value within the block. Moreover, if the type of quantization step is minimized by Δ so that this can be done by a shift operation, then 2 n Δ(n=0,
1, 2...). That is, each sample value in block A i is monitored, and the maximum absolute value is extracted. When the maximum bit of 1 is b j and 10≧j≧7, for the sample value in A i , b j・b j-1 . . .
When b j-6 = 1, b 11 b j b j-1 ...transmit b j-6 as is, and when b j・b j-1 ... b j-6 = 0, 2 j b j +2 j-1 b j-1 +
...+2 j-6 b j-6 +2 j-6 b j-7 is calculated, and the result is 2 j C j +2 j-1 C j-1 +...
+2 j-6 C j-6 is obtained, then b 11 C j C j-1 ……
Transmits 8 bits of C j-6 . In Figure 4,
Let a be the code of 12 bits/sample before compression and belong to block Ai, and block Ai
In , 1 did not appear in b 10 and b 9 , but
If b 8 =1, it is assumed that it exists. At this time, the code within block Ai can generally be expressed as a. b
is the code obtained by rounding b1 to obtain an 8-bit signal for a, and c is the code actually transmitted. d is the sign in Ai, b 8 , b 1 ... b 2 =
1, b 1 and b 0 are truncated,
f is the code to be transmitted. As a result, it is thought that the code d became e. When the signal level is small and 1 does not occur above b 7 , for example, in Ai, 1 does not appear in b 10 to b 5 , but when b 4 =1, it is assumed that 1 exists at least once. At this time,
The code within block Ai can generally be expressed as g. In this case, the code in Ai is transmitted to the next stage in the form of h or i.

第5図aはAD変換器40の出力符号を表し、
各Aiは時間Tのブロツクを表す。bは遅延回路
16の出力であつて、aに対して1ブロツクの遅
延がある。所要ビツト数の検出はaの信号につい
て各Ai毎に行なわれ、bの各Aiにその結果が及
ぼされる。
FIG. 5a shows the output code of the AD converter 40,
Each Ai represents a block of time T. b is the output of the delay circuit 16, and is delayed by one block with respect to a. Detection of the required number of bits is performed for each Ai of the signal a, and the result is applied to each Ai of b.

第6図、第7図は圧縮回路19の出力8ビツト
の符号から必要なビツト数のみを取り出すことに
より、さらに伝送ビツト数を低減する方法を図示
するものである。両図aにおいてP11,……P0
Q11,……,Q0,……等はあるブロツクにおける
圧縮回路19の入力の各標本値を表す2進数であ
る。第6図は前記j≦6の場合、第7図は前記10
≧j≧7の場合である。第6図においてbは同ブ
ロツクにおける圧縮回路19の出力を表してお
り、本例は第4図iのように各ビツトを配例した
場合について示している。このブロツクにおい
て、r111r4r3r2r1r00が絶体値最大の標本値であつ
たとすれば、このブロツク内の標本値は最後の0
を省いてすべて符号ビツトと各標本値の絶体値を
表すビツトの計7ビツトで伝送される。実際には
端子22に続くバツフアメモリ8,9等は8ビツ
ト並列で処理される場合が多いので、このときは
cのように8ビツトに配列して伝送される。R7
……R0はこの場合このブロツク内の標本が伝送
されるべきビツト数を示す符号である。*はこの
ように8ビツトで配列した場合、ブロツク内に含
まれる総ビツト数が8で割り切れない場合に生じ
た余りの部分であつて、ここはどんな符号でもよ
い。a〜cの変化はバツフアレジスタ20内でバ
ツフアレジスタ制御回路18に従つて行なわれ、
R7……R0なるビツト数情報を表す符号は多重回
路21で多重される。結局端子22にはcなる符
号が表れる。
6 and 7 illustrate a method for further reducing the number of transmission bits by extracting only the necessary number of bits from the 8-bit code output from the compression circuit 19. In both figures a, P 11 ,...P 0 ,
Q 11 , . . . , Q 0 , . . . are binary numbers representing each sample value of the input of the compression circuit 19 in a certain block. Fig. 6 shows the above j≦6, and Fig. 7 shows the above 10
This is the case when ≧j≧7. In FIG. 6, b represents the output of the compression circuit 19 in the same block, and this example shows the case where each bit is arranged as shown in FIG. 4i. In this block, if r 11 1r 4 r 3 r 2 r 1 r 0 0 is the sample value with the maximum absolute value, then the sample value in this block is the last 0.
The data is transmitted in a total of 7 bits, excluding the sign bit and the bit representing the absolute value of each sample value. In reality, the buffer memories 8, 9, etc. following the terminal 22 are often processed in 8-bit parallel fashion, so in this case, data is transmitted in an 8-bit array as shown in c. R 7
. . . R 0 is in this case a code indicating the number of bits for which the samples in this block are to be transmitted. * is the remainder generated when the total number of bits included in the block is not divisible by 8 when 8 bits are arranged in this way, and any sign may be used here. The changes a to c are made in the buffer register 20 according to the buffer register control circuit 18,
Codes representing bit number information R 7 . . . R 0 are multiplexed by a multiplexing circuit 21. Eventually, the symbol c appears at the terminal 22.

第7図は前記10≧j≧7の場合であつて、r11
……r0が今着目しているブロツク内における最大
値であるとすれば、前記の説明に従つて圧縮回路
19の出力はbのようになる。bにおいて、ダツ
シユをつけてあるのは、各標本値に対して1の桁
を四捨五入して得られた符号を示している。とこ
ろが、四捨五入は前述のように当該ブロツク内の
絶体値最大の標本値の“1”の生ずる最上位桁j
が10≧j≧7の範囲にあるときのみそのブロツク
内の全ての標本値に対して行われるのであるが、
j・bj-1……bj-6=1となる標本値に対しても
四捨五入が行われることになる。しかしながら、
この時は、量子化誤差電力を低く抑えるため、b
j・bj-1……bj-6をそのまま伝送するようにし、
この時も四捨五入に関する処理が行われたものと
して、ダツシユを付けて示している。したがつ
て、bj・bj-1……bj-6=1の時は、ダツシユを
付けたものと付けないものとは等しくなる。な
お、上記のように、bj・bj-1……bj-6=1とな
る場合は稀であり、たとえこのような事態が発生
したとしても、その誤差は無視できる程度のもの
である。第7図の場合バツフアレジスタ20の出
力は、圧縮回路19の出力と同じになる。この符
号は多重回路21でビツト情報R7……R0と多重
され、端子22にはcなる符号が表れる。dは最
終的に復号されて12ビツトに戻した場合の符号で
ある。
Figure 7 shows the case where 10≧j≧7, and r 11
. . . If r 0 is the maximum value within the currently focused block, the output of the compression circuit 19 will be as shown in b according to the above explanation. In b, the dashed line indicates the code obtained by rounding off the digit of 1 for each sample value. However, as mentioned above, rounding is done when the most significant digit j where "1" of the sample value with the maximum absolute value in the block occurs.
This is done for all sample values in the block only when is in the range of 10≧j≧7.
Rounding is also performed for the sample value where b j ·b j-1 ...b j-6 =1. however,
At this time, in order to keep the quantization error power low, b
j・b j-1 ...b j-6 is transmitted as is,
At this time as well, a dash has been added to indicate that rounding-related processing has been performed. Therefore, when b j ·b j-1 . . . b j-6 = 1, those with and without dashes are equal. As mentioned above, it is rare that b j・b j-1 ... b j-6 = 1, and even if this situation occurs, the error is negligible. be. In the case of FIG. 7, the output of the buffer register 20 is the same as the output of the compression circuit 19. This code is multiplexed with bit information R 7 . d is the code when finally decoded and returned to 12 bits.

ここでビツト情報R7……R0は各ブロツクにお
ける絶体値最大の標本値の1の現われる最大桁を
示す符号である。
Here, the bit information R 7 . . . R 0 is a code indicating the maximum digit in which 1 appears in the sample value of the maximum absolute value in each block.

第3図は復号器であつて、24は第6図あるい
は第7図のcの如き符号からR7……R0なるビツ
ト情報とデータを分離する分離回路である。分離
されたビツト数情報はバツフアレジスタ制御回路
25に入り、バツフアレジスタ27を制御する。
この結果バツフアレジスタ27の出力は第6図a
の如き符号となり、もとのビツト数の標本を得る
(本例では12ビツト)。28はバツフアレジスタ2
7の出力からアナログ信号を得るためのD/A変
換回路である。端子29には復号されたアナログ
信号が得られる。
FIG. 3 shows a decoder, and 24 is a separation circuit that separates bit information and data R 7 . . . R 0 from a code such as c in FIG. 6 or 7. The separated bit number information enters the buffer register control circuit 25 and controls the buffer register 27.
As a result, the output of the buffer register 27 is as shown in FIG.
The code becomes a code like , and a sample of the original number of bits is obtained (12 bits in this example). 28 is buffer register 2
This is a D/A conversion circuit for obtaining an analog signal from the output of 7. A decoded analog signal is obtained at terminal 29.

第8図は第2図におけるバツフアレジスタ20
の一実施例である。
Figure 8 shows the buffer register 20 in Figure 2.
This is an example.

201は並直列変換レジスタ、202は直並列
変換レジスタである。圧縮回路19の8ビツト並
列符号出力は8ビツトレジスタ201に並列にロ
ードされる。シフトレジスタ201に入力された
並列符号は、直列に変換され、次に新たな8ビツ
ト並列データがシフトレジスタ201にロードさ
れるまでの間にシフトレジスタ202に転送され
る。シフトレジスタ202は8ビツトのレジスタ
であつて、8ビツトのデータの転送が完了する度
に第1図におけるバツフア・メモリ8,9へ8ビ
ツトの並列データとして転送される。
201 is a parallel/serial conversion register, and 202 is a serial/parallel conversion register. The 8-bit parallel code output of compression circuit 19 is loaded into 8-bit register 201 in parallel. The parallel code input to the shift register 201 is converted into a serial code and then transferred to the shift register 202 until new 8-bit parallel data is loaded into the shift register 201. Shift register 202 is an 8-bit register, and each time the transfer of 8-bit data is completed, it is transferred to buffer memories 8 and 9 in FIG. 1 as 8-bit parallel data.

このときレジスタ201は8ビツトの並列デー
タがロードされる毎に直列信号として8ビツトを
出力するが、レジスタ202はレジスタ201か
ら出てくるデータのうち、バツフアレジスタ制御
回路18の指示に従つて、必要なビツトのみを取
り込む。
At this time, the register 201 outputs 8 bits as a serial signal every time 8 bits of parallel data is loaded, but the register 202 outputs 8 bits as a serial signal every time 8 bits of parallel data is loaded. , capture only the necessary bits.

例えば前記第6図の例ではP1101P3P2P1P00なる
符号がレジスタ201にロードされると、レジス
タ202は先ず最初のP1101P3P2P1P0を取り込
み、次に続く1個の零は取り込まない。続いて
Q11001Q2Q1Q00が201にロードされ、レジスタ
202がQ11まで取り込んだところでレジスタ2
02は一杯になり、バツフアメモリ8あるいは9
へ8ビツト並列データとして転送される。同様に
001Q2Q1Q0r111がレジスタ202に取り込まれる
と、レジスタ202は一杯になりバツフアメモリ
8あるいは9へ8ビツト並列データとして転送さ
れる。以下同様にして8ビツト毎にバツフアメモ
リへ転送されるデータにビツト数情報を多重すれ
ば、第6図cの如き符号となる。レジスタ202
がビツトを取り込んだり無視したりするのはレジ
スタ202に与えるクロツクを制御することによ
り、これはバツフアレジスタ制御回路18からの
指例に従う。
For example, in the example of FIG. 6, when the code P 11 01P 3 P 2 P 1 P 0 0 is loaded into the register 201, the register 202 first takes in the first P 11 01P 3 P 2 P 1 P 0 , and then A zero following is not included. continue
Q 11 001Q 2 Q 1 Q 0 0 is loaded into 201, and when register 202 has taken in up to Q 11 , register 2
02 is full and buffer memory 8 or 9
The data is transferred to 8-bit parallel data. similarly
When 001Q 2 Q 1 Q 0 r 11 1 is taken into the register 202, the register 202 becomes full and is transferred to the buffer memory 8 or 9 as 8-bit parallel data. Similarly, if bit number information is multiplexed on the data transferred to the buffer memory every 8 bits, a code as shown in FIG. 6c is obtained. register 202
captures or ignores bits by controlling the clock provided to register 202, which follows instructions from buffer register control circuit 18.

第9図は第3図におけるバツフアレジスタ27
の実施例である。271は8ビツト並直列シフト
レジスタ、272は12ビツト直並列シフトレジス
タ、273は12ビツトのラツチである。レジスタ
271はバツフアメモリ8あるいは9から8ビツ
ト並列データが、レジスタ272へデータの転送
が完了する毎にロードされる。レジスタ272は
レジスタ271からの直列データを書き込み、一
杯になるとラツチ273に12ビツトデータとして
ラツチされ、DA変換器28への出力符号とな
る。
Figure 9 shows the buffer register 27 in Figure 3.
This is an example. 271 is an 8-bit parallel/serial shift register, 272 is a 12-bit serial/parallel shift register, and 273 is a 12-bit latch. The register 271 is loaded with 8-bit parallel data from the buffer memory 8 or 9 each time the data transfer to the register 272 is completed. The register 272 writes the serial data from the register 271, and when it becomes full, it is latched into the latch 273 as 12-bit data, which becomes the output code to the DA converter 28.

例えば前記の例では、P1101P3P2P1P0Q11がレジ
スタ271にロードされると、レジスタ272は
先ず最初のP11を取り込み、次の5クロツクの間
レジスタ271はシフトされず、レジスタ272
は零が書き込まれる。続いて271の内容は再び
シフトされ、レジスタ272は続くビツト
01P3P2P1P0を取り込んだところで一杯になるので
結局P110000001P3P2P1P0なるレジスタ272の内
容がラツチ273にラツチされる。Q11がレジス
タ272に取り込まれると同時にレジスタ271
は次の8ビツトすなわち001Q2Q1Q0r111がロード
される。その後、レジスタ271は次の5クロツ
クの間シフトされず、その間レジスタ272には
零が書込まれる。続いてレジスタ271の内容は
再びシフトされ、レジスタ272は続くビツト
001Q2Q1Q0を取り込み、レジスタ272の内容
Q1100000001Q2Q1Q0がラツチ273にラツチされ
る。以下同様にして、バツフアメモリ8,9から
出力されて来る8ビツトの符号は第6図aまたは
第7図dの如き12ビツトの符号に戻され、DA変
換器28によりアナログ音声信号が得られる。
For example, in the above example, when P 11 01P 3 P 2 P 1 P 0 Q 11 is loaded into register 271, register 272 first captures the first P 11 and for the next five clocks register 271 is not shifted. , register 272
is written as zero. The contents of 271 are then shifted again and register 272 is filled with the following bits.
Since the register 272 becomes full when 01P 3 P 2 P 1 P 0 is taken in, the contents of the register 272, P 11 0000001P 3 P 2 P 1 P 0 , are latched in the latch 273. At the same time as Q 11 is taken into register 272, register 271
is loaded with the next 8 bits, 001Q 2 Q 1 Q 0 r 11 1. Register 271 is then not shifted for the next five clocks, during which time register 272 is written with a zero. The contents of register 271 are then shifted again and register 272 is shifted back to the next bit.
001Q 2 Q 1 Q 0 is fetched and the contents of register 272 are read.
Q 11 00000001Q 2 Q 1 Q 0 is latched in latch 273. Similarly, the 8-bit code output from the buffer memories 8 and 9 is converted back to a 12-bit code as shown in FIG. 6a or 7d, and an analog audio signal is obtained by the DA converter 28.

なお、以上の説明からも明らかなように、ビツ
ト数情報R7……R0はレジスタ271がシフトを
停止している間、レジスタ272が何個の零を取
り込まなければならないかを指示する符号とする
ことができる。この数は同一ブロツク内ではすべ
て同じであり、本例では5個である。従つて本例
においては例えばR7……R0として5なる数字を
送ればよい。これはすなわち、ブロツク内におけ
る絶対値が最大の標本値の正負を表すビツト
MSDとそれを除いた最初に“1”の表れる最大
桁との間に存在する零の数である。
As is clear from the above explanation, the bit number information R7 ... R0 is a code that indicates how many zeros the register 272 must take in while the register 271 stops shifting. It can be done. This number is the same within the same block, and is five in this example. Therefore, in this example, for example, the number 5 may be sent as R 7 . . . R 0 . In other words, this is the bit that represents the sign of the sample value with the largest absolute value within the block.
This is the number of zeros that exist between the MSD and the largest digit where a "1" appears first, excluding MSD.

第10図、第11図は前記方式を予測符号器に
適用した場合の実施例を示す。第10図は符号
器、第11図は復号器を示す。本実施例におい
て、前出と同一の番号を付したブロツクは前記と
同様な動作を行なう。
FIGS. 10 and 11 show an embodiment in which the above method is applied to a predictive encoder. FIG. 10 shows an encoder, and FIG. 11 shows a decoder. In this embodiment, blocks with the same numbers as above perform the same operations as above.

予測符号器36において、33は減算器、19
は圧縮器、41は伸張器、35は加算器、34は
予測器であつて、これらは圧縮器19、伸張器4
1を除き通常の予測符号器と同様な構成を有し、
動作についても知られている。すなわち、予測符
号器36への入力信号と、予測器34からの予測
値との差を減算器33で取り、その出力nビツ
ト/標本の信号はその大きさに応じた量子化のあ
らさとなるように、前述のような圧縮器19でm
ビツト/標本の符号に変換される。伸張器41は
このmビツト/標本の信号を再びnビツト/標本
の信号に変換する(圧伸則は前述と同様)。この
伸張器41の出力は圧縮器19の入力と比べる
と、圧縮器19の入力信号が大きいときは量子化
ステツプが大となつている。伸張器41の出力と
予測器34の出力は加算器35によつて加算さ
れ、加算器35の出力は予測器34に加わる。予
測器34の出力は遅延回路16を通して現われる
次の標本値を予測した値を発生する。
In the predictive encoder 36, 33 is a subtracter, 19
is a compressor, 41 is an expander, 35 is an adder, and 34 is a predictor, which are the compressor 19 and the expander 4.
It has the same configuration as a normal predictive encoder except for 1,
It is also known about its operation. That is, the difference between the input signal to the predictive encoder 36 and the predicted value from the predictor 34 is taken by the subtracter 33, and the output signal of n bits/sample becomes the roughness of quantization according to its size. In the compressor 19 as described above, m
Converted to bit/sample code. The decompressor 41 converts this m-bit/sample signal back into an n-bit/sample signal (the companding rule is the same as above). Compared to the input of the compressor 19, the output of the decompressor 41 has a large quantization step when the input signal of the compressor 19 is large. The output of the decompressor 41 and the output of the predictor 34 are added by an adder 35, and the output of the adder 35 is applied to the predictor 34. The output of predictor 34 produces a value that predicts the next sample value to appear through delay circuit 16.

以上の構成において、圧縮器19と伸張器41
の特性が量子化誤差電力をできるだけ小さくする
ように外部から制御するための回路が32,1
5,17である。すなわち、入力端子13から入
力されるアナログ信号はAD変換器40によりn
ビツト/標本の符号にデイジタル化される。32
は34と同じ構成の予測器であつて、減算器31
により実際の値と予測値の差がとられる。16は
前述のようにT秒間の遅延を行なう遅延回路であ
り、減算器33の出力は減算器31の出力をT秒
間遅延したものに、圧縮器19、伸張器41によ
る圧伸による量子化誤差を除いてほぼ等しい。ビ
ツト数検出回路15は減算器31の出力信号レベ
ルを各T秒間の間監視し、量子化ステツプ制御回
路17より減算器33の出力信号に対して第2図
で説明したのと同じ様に、圧縮器19、伸張器4
1を制御するための量子化情報を生ずる。圧縮器
19からのビツト低減された信号はバツフアレジ
スタ20により、前述と同様に可変長符号化さ
れ、バツフアレジスタ20の出力とビツト数情報
は多重回路21により多重化され、端子22には
帯域圧縮信号が得られる。すなわち、デイジタル
伝送において、上記のような帯域圧縮により伝送
すべき信号のビツト数を低減することができる。
第11図は復号器を示す。第10図に示す符号器
の端子22で得られた帯域圧縮信号は、伝送系を
介して第11図に示す復号器の入力端子23に伝
送される。入力端子23で得られた帯域圧縮信号
は分離回路24を通してビツト数情報が分離さ
れ、この情報に対応してバツフアレジスタ制御回
路25により、バツフアレジスタ27によつて前
述の如き処理が行なわれ、結局バツフアレジスタ
27の出力には第10図における伸張器41の出
力と同じ信号が得られる。故に、第10図と第1
1図における加算器35の出力は等しく、これを
DA変換器28でDA変換すれば、端子29にアナ
ログ音声信号が得られる。このように予測器の構
成としたことにより、音声信号のように相関の強
い信号に対してはさらにビツト数を低減できる。
In the above configuration, the compressor 19 and the expander 41
A circuit for externally controlling the characteristics so that the quantization error power is as small as possible is 32,1.
5.17. That is, the analog signal input from the input terminal 13 is converted to n by the AD converter 40.
Digitized into a code of bits/sample. 32
is a predictor having the same configuration as 34, and the subtracter 31
The difference between the actual value and the predicted value is taken by . 16 is a delay circuit that performs a delay of T seconds as described above, and the output of the subtracter 33 is the output of the subtracter 31 delayed for T seconds, plus a quantization error due to companding by the compressor 19 and the expander 41. Almost equal except for The bit number detection circuit 15 monitors the output signal level of the subtracter 31 for each T seconds, and the quantization step control circuit 17 detects the output signal of the subtracter 33 in the same manner as explained in FIG. Compressor 19, expander 4
generates quantization information for controlling 1. The bit-reduced signal from the compressor 19 is variable-length encoded by the buffer register 20 in the same manner as described above, and the output of the buffer register 20 and bit number information are multiplexed by the multiplexing circuit 21, and the terminal 22 A compressed band signal is obtained. That is, in digital transmission, the number of bits of a signal to be transmitted can be reduced by band compression as described above.
FIG. 11 shows the decoder. The band compression signal obtained at the terminal 22 of the encoder shown in FIG. 10 is transmitted to the input terminal 23 of the decoder shown in FIG. 11 via a transmission system. The band compression signal obtained at the input terminal 23 passes through a separation circuit 24 to separate the bit number information, and the buffer register control circuit 25 performs the above-mentioned processing by the buffer register 27 in accordance with this information. As a result, the same signal as the output of the expander 41 in FIG. 10 is obtained at the output of the buffer register 27. Therefore, Figure 10 and Figure 1
The outputs of the adder 35 in Fig. 1 are equal and can be expressed as
If the DA converter 28 performs DA conversion, an analog audio signal is obtained at the terminal 29. By configuring the predictor in this way, the number of bits can be further reduced for highly correlated signals such as audio signals.

以上のように本発明による符号化および復号化
方式は符号化出力として一定周期のクロツクでデ
ータが現われるのではなく、従つてこのまま通常
の通信に使う場合は問題があるが、例えば第1図
に示したような音声フアイル装置等の用途に用い
る場合は、最終的に連続信号が得られればよいの
であつて、全く問題にはならない。それよりもこ
こでは記録すべき信号を量子化ステツプの大きさ
を入力信号の大きさで制御するとともに、ブロツ
ク単位ではあるが必要なビツト数のみ送ればよい
のであるから磁気デイスクが記憶すべき情報量は
ずつと少なくて済み、その効果は著しいものがあ
る。
As described above, in the encoding and decoding method according to the present invention, data does not appear as encoded output with a clock of a fixed period, and therefore there is a problem if it is used as is for normal communication. When used in an audio file device or the like as shown, there is no problem at all as long as a continuous signal is finally obtained. Rather, here, the size of the quantization step for the signal to be recorded is controlled by the size of the input signal, and since it is only necessary to send only the necessary number of bits, albeit in block units, the information that the magnetic disk should store is It only takes a small amount, and the effects are significant.

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

第1図は音声フアイル装置のブロツク図、第2
図は本発明による符号化方式を用いた符号器の第
1の実施例によるブロツク図、第3図は同復号化
方式を用いた復号器の第1の実施例によるブロツ
ク図、第4図、第5図、第6図、第7図は本発明
による符号の処理過程を示す説明図、第8図、第
9図は本発明の要部の動作説明図、第10図は符
号器の第2の実施例のブロツク図、第11図は復
号器の第2の実施例のブロツク図である。 15……ビツト数検出回路、17……量子化ス
テツプ制御回路、19……圧縮回路、24……分
離回路、25……バツフアレジスタ制御回路、2
7……バツフアレジスタ。
Figure 1 is a block diagram of the audio file device, Figure 2
The figure is a block diagram of a first embodiment of an encoder using the encoding method according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of a decoder using the same decoding method, and FIG. 5, 6, and 7 are explanatory diagrams showing the code processing process according to the present invention, FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams showing the operation of the main parts of the present invention, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the code processing process according to the present invention. FIG. 11 is a block diagram of a second embodiment of the decoder. 15... Bit number detection circuit, 17... Quantization step control circuit, 19... Compression circuit, 24... Separation circuit, 25... Buffer register control circuit, 2
7... Batsufua register.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アナログ信号を符号化して伝送する符号化方
式において、伝送すべき信号を一定の時間間隔で
区切り、各ブロツク毎にそのブロツクに含まれる
絶対値最大の標本値を伝送するに要するビツト数
を以てその標本値の含まれるブロツク内の全ての
標本値を伝送するに際し、前記ビツト数がある値
mを超えるときは前記最大の標本値をmビツトで
符号化出来るように量子化ステツプを変え、その
標本値の含まれるブロツク内の全ての標本値をそ
の量子化ステツプで符号化し、前記絶対値最大の
標本値の正負を表わす符号ビツトを除いて、1の
生ずる最大桁を2jとするとき、この標本値の含
まれるブロツクに対しては、jに対応する数をビ
ツト情報として多重して伝送することを特徴とす
る符号化方式。 2 アナログ信号を符号化して伝送する符号化方
式において、伝送すべき信号を一定の時間間隔で
区切り、各ブロツク毎にそのブロツクに含まれる
絶対値最大の標本値を伝送するに要するビツト数
を以てその標本値の含まれるブロツク内の全ての
標本値を伝送するに際し、前記ビツト数がある値
mを超えるときは前記最大の標本値をmビツトで
符号化出来るように量子化ステツプを変え、その
標本値の含まれるブロツク内の全ての標本値をそ
の量子化ステツプで符号化し、前記絶対値最大の
標本値の正負を表わす符号ビツトを除いて、1の
生ずる最大桁を2jとするとき、この標本値の含
まれるブロツクに対しては、jに対応する数をビ
ツト情報として多重して伝送された信号を受信
し、前記ブロツク毎に多重されているビツト情報
に基づいて、正負を表わす符号ビツトとビツト数
の低減された絶対値を表わす符号の間に“0”を
挿入するとともに、その符号の全ビツト数が、ビ
ツト数を低減される前のビツト数に等しくなるよ
うに低位側の桁にも“0”を挿入することによ
り、復号することを特徴とする復号化方式。
[Claims] 1. In a coding method that encodes and transmits an analog signal, the signal to be transmitted is divided at regular time intervals, and the sample value with the maximum absolute value included in each block is transmitted. When transmitting all the sample values in the block containing the sample value with the number of bits required for the data, if the number of bits exceeds a certain value m, the maximum sample value is quantized so that it can be encoded with m bits. By changing the step, all the sample values in the block containing that sample value are encoded with that quantization step, and the maximum digit that occurs is 2, excluding the sign bit that represents the sign bit of the sample value with the maximum absolute value. An encoding method characterized in that, where j is the sample value, a number corresponding to j is multiplexed and transmitted as bit information for a block containing this sample value. 2 In a coding method that encodes and transmits an analog signal, the signal to be transmitted is divided at fixed time intervals, and each block is divided into blocks with the number of bits required to transmit the sample value with the maximum absolute value included in that block. When transmitting all sample values in a block containing sample values, if the number of bits exceeds a certain value m, the quantization step is changed so that the maximum sample value can be encoded with m bits, and the sample value is When all sample values in a block containing a value are encoded using the quantization step, and the maximum number of digits that result in 1 is 2 j , excluding the sign bit that represents the sign bit of the sample value with the maximum absolute value, then this For a block containing a sample value, a signal transmitted by multiplexing the number corresponding to j as bit information is received, and based on the bit information multiplexed for each block, a sign bit indicating positive or negative is transmitted. Insert "0" between the code representing the reduced absolute value of the number of bits, and insert the lower digits so that the total number of bits of that code is equal to the number of bits before the number of bits was reduced. A decoding method characterized in that decoding is performed by inserting "0" into the characters.
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