JPS62298233A - 適応形量子化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は適応形量子化器と適応形逆量子化器を伝送路で
接続した適応形量子化システムに関し、特に適応形量子
化器及び適応形逆量子化器に共に用いられる正規化信号
発生手段に関するものである。　（従来の技術） 第２図は従来の適応形量子化システムの一構成例を示す
ブロック図であって、量子化して符号化する適応形量子
化器と符号化された符号を逆量子化して復号化する適応
形逆量子化器とが伝送路で接続されていることを示す。

同図において、信号はすべて標本化された離散値系列で
あり、添字には時刻にでの標本値を示し、添字〜は再生
信号を示す。

まず、符号化側の適応形量子化器２１から説明する。こ
の種の適応型量子化器は、例えば次の文献に記載がある
：ディー。ジェイ、グツドマン及びアル、エム、ウィル
キンソン、“ロウバスト適応量子化器”、ＩＥＥＥ）−
ランザクションズ　オン　コミュニケーションズ、　ｐ
ｐ、１３６２−１３６５．１９７５年１１月（Ｄ、Ｊ、
Ｇｏｏｄｍａｎ　ａｎｄ　Ｒ，Ｍ、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ
、“Ａｒｏｂｕｓｔ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｑｕａｎｔｉ
ｚｅｒ”、　ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓ。

Ｃｏｍｍｕｒ、　（ｃｏｒｒｅｓｐ、）、ｐｐ、１３６
２−１３６５．　Ｎｏｖ、１９７５）。

第２図において、入力端子１に入力された信号５（ｋ）
は、除算器２により正規化信号（スケーリングファクタ
）　Ｘ　（ｋ）で除算され、正規化入力信号２（ｋ）と
なる。このＺ　（ｋ）は、固定量子化器３に入力されて
量子化される。固定量子化器３で得られた量子化信号Ｉ
　（ｋ）は出力端子１０に出力される。また、この量子
化信号Ｉ　（ｋ）は固定逆量子化器９及びＭ乗数テーブ
ル４に入力される。固定逆量子化器９は入力された量子
化信号Ｉ　（ｋ）の逆量子化を行って再生正規化入力信
号Ｚ　（ｋ）を乗算器８へ出力する。乗算器８はこの再
生正規化入力信号Ｚ　（ｋ）と正規化信号ｘ　（ｋ）と
を乗算して再生入力信号５（ｋ）を算出し出力端子１１
へ出力する。一方、Ｍ乗数テーブル４は入力された量子
化信号Ｉ　（ｋ）によって選択されたＭ乗数Ｍ（Ｉ（ｋ
））を乗算器５へ出力する。乗算器５はこの乗算値Ｍ（
Ｉ（ｋ））とＸδ（ｋ−１）とを乗算して正規化信号ｘ
　（ｋ）を算出する。

ここで、ｘ’（ｋ−１）は、正規化信号ｘ　（ｋ）をサ
ンプル遅延器（Ｚ−”）６で遅延させた後、べき東回路
７でべき乗を施すことで得られる。

次に復号化側の適応形逆量子化器２２を説明する。

この適応形逆量子化器の構成は１Ｍ乗数テーブル１４、
乗算器１５、サンプル遅延器（Ｚ−１）１６、べき乗算
回路１７、固定逆量子化回路１８、及び乗算器１９から
構成され、前述の符号化側の参照符号４〜９の同名の各
構成要素と対応している。

符号化側の出力端子１０から伝送路１２を介して入力端
子１３に伝送された量子化信号Ｉ　（ｋ）はＭ乗数テー
ブル１４及び固定逆量子化器１８に入力される。

符号化側と同様にして、量子化信号Ｉ　（ｋ）に対応す
るＭ乗数テーブル１４の出力値Ｍ（工（ｋ））と、サン
プル遅延器１６で得られた１サンプル前の正規化信号ｘ
（ｋ−１）をべき乗算器１７でβ乗したｘ’（ｋ−１）
とを乗算器１５で乗算することにより、適応的に正規化
信号ｘ　（ｋ）を算出して乗算器１９へ出力する。一方
、量子化信号Ｉ　（ｋ）は固定逆量子化器１８で逆量子
化され再生正規化入力信号Ｚ　（ｋ）として乗算器１９
へ出方される。乗算器１９では、固定逆量子化器１８か
らの再生正規化入力信号Ｚ　（ｋ）と正規化信号ｘ　（
ｋ）とを乗算して再生入力信号Ｓ　（ｋ）を出力端子２
０へ出力する。

以上説明した各処理を式によって表現すると以下式０〜
式■のようになる。

Ｚ　（ｋ）　＝　Ｓ　（ｋ）　／　ｘ　（ｋ）　　　　
　　、、、　、、、■Ｉ　（ｋ）　＝　Ｆ　（Ｚ　（ｋ
））　　　　　　　出・・・■Ｚ　（ｋ）　＝　Ｇ　（
，１（ｋ））　　　　　　　　・・・・・・■ｘ（ｋ）
＝ｘβ（ｋ−１）−Ｍ（Ｉ（ｋ））　・−・・−■Ｓ　
（ｋ）　＝　Ｚ　（ｋ）・ｘ　（ｋ）　　　　　　　−
−■βは緩和定数、Ｆ、Ｇ、Ｍは任意関数である。

ここで上記処理中、べき米処理は、伝送路１２に伝送路
誤りが発生した際に復号化側の適応形逆量子化器２２に
おける正規化信号ｘ　（ｋ）が符号化側の子化器２２に
おける正規化信号ｘ　（ｋ）が符号化側の適応型量子化
器２１のそれとくい違い、復号化側の再生入力信号Ｓ　
（ｋ）に特性劣化が発生することを防ぐ為に用いられて
いる処理である。

第３図はこのべき米処理の効果を具体的に示す図であり
。

ｘ　（ｋ）＝　ｘ’（ｋ　−１）　　　　　　　　　・
−−−・・■上式■をプロットしたものである。横軸は
サンプル数ｋを、縦軸はｘ　（ｋ）を示し、ｎ＝２−Ｓ
とした。曲線３０１．３０２．３０３．３０４はそれぞ
れｘ（０）を１０２、１０”、　１０−”、　１０−”
とした場合である。

第３図からも分かるように、過去の正規化信号ｘ（ｋ−
ｎ）が現在の正規化信号ｘ　（ｋ）の及ぼす効果は、ｎ
が増大するとともに減少し第３図の例の場合、ｎ＝２０
０で発生した伝送路誤りは、現在の正規化信号ｘ（ｋ）
にはほとんど影響せず、伝送路誤りに対して優れた特性
を示すことが分かる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記構成の適応形システムでは次のよう
な問題点があった。

のが困難であった。即ち、従来の実現方法としては、（
ｉ）テーブルを用いて変換する方法、（ｉｉ）第３図に
示すような曲線を係数とする１次フィルタを用いる方法
、（ｉｉｉ）入力信号Ｓ　（ｋ）を対数変換し対数領域
の演算、すなわち、乗除演算は加減算に、べき乗演算は
乗算で処理し、得られた再生入力信号Ｓ　（ｋ）を、対
数領域から線形領域へ線形変換する方法などが考えられ
てきたが、いずれの方法を用いたべき乗算回路でも装置
規模が増大するという欠点があった。

本発明は以上述べた問題点を解決し、伝送路誤りに対し
て特性劣化を少なくした正規化信号発生手段を有する適
応形量子化システムを提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、第１の特徴では
、量子化符号によって予め定められる乗数値を用いて正
規化信号を適応的に発生する発生手段を備え、離散的入
力信号を前記正規化信号で除算して得られる正規化入力
信号を量子化する適除算して得られる正規化入力信号を
量子化する適応形量子化器において、前記発生手段は１
サンプル前の正規化信号から定数を減算し、減算結果に
係数を乗算し、乗算結果に前記定数を加算して得られた
信号に前記乗数値を乗算して正規化信号を発生するもの
である。

また、第２の特徴では、入力量子化符号によって予め定
められる乗数値を用いて正規化信号を適応的に発生する
発生手段を備え、入力量子化符号を逆量子化して得られ
た信号を前記正規化信号で乗算して復号化する適応形逆
量子化器において、前記発生手段は１サンプル前の正規
化信号から定数を減算し、減算結果に係数を乗算し、乗
算結果に前記定数を加算して得られた信号に前記乗数値
を乗算して正規化信号を発生するものである。

（作用） 本発明の第１の特徴である適応形量子化器は次のように
作用する。発生手段は１サンプル前の正規化信号（例え
ばｘ（ｋ−ｘ））から定数（例えば任意定数Ｃ）を減算
して得られた結果に係数（例えば１−δ（δは緩和係数
））を乗算し、この乗算結果に定数Ｃを加算する。発生
手段はこのように演算して得られた信号（（１−δ）（
ｘ（ｋ−１）−ｃ）＋ｃ）に量子化符号（出力）によっ
て予め定められた乗数値を乗算して正規化信号を発生す
る。次に入力信号を発生手段で得られた正規化信号を除
算して得られた正規化入力信号を量子化し、その結果得
られた量子化符号を出力する。

本発明の第２の特徴である適応形逆量子化器は次のよう
に作用する。発生手段は前述の第１の特徴の場合と同様
にして、１サンプル前の正規化信号より加算（減算）及
び乗算して得られた演算結果と、入力量子化符号によっ
て予め定められる乗数値を乗算して正規化信号を発生す
るように働く。

次に入力量子化符号を逆量子化して得られた信号と発生
手段で得られた正規化信号を乗算して復号化される。

このように、第１の特徴及び第２の特徴で使用される発
生手段は加算及び乗算による演算結果により、従来のべ
き乗口路と同等に伝送誤りを吸収するように作用する。

従って、加算器及び乗算器で回路を構成することができ
るので、前記従来技術の問題点を解決できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、第２図と同一の参照符号は同一性のある
構成要素を示す。１００．１０１は第２図のべき乗算回
路７，１７に相当する本発明の特徴部分を実現した演算
回路である。１０３．１０７は定数Ｃを入力する端子、
１０４．１０８は加算器、１０５．１０９は係数（１−
δ）を乗算する係数乗算器、１０６．１１０は加算器で
ある。

次に正規化信号の算出処理動作を説明する。

まず、符号化側の適応形量子化器の場合を説明する。演
算回路１００の加算器１０６の出力とＭ乗数テーブル４
の出力である乗数値Ｍ（４（ｋ））とを乗算器５で乗算
して正規化信号ｘ　（ｋ）が得られる。この正規化信号
ｘ　（ｋ）は、次のサンプルの正規化信号ｘ（ｋ＋１）
を算出するために、サンプル遅延器６に入力され、その
出力と定数Ｃと差分を加算器１０４で算出する。その算
呂結果が、係数乗算器１０５により（１−δ）倍され、
更に加算器１０６で定数Ｃと加算される。この演算結果
が乗算器５で乗数値Ｍ（Ｉ（ｋ＋１））と乗算されて正
規化信号ｘ（ｋ＋１）となる。

次に復号側の適応形逆量子化器の場合を説明する。この
場合も符号側と同様にして、サンプル遅延器１６で得ら
れた１サンプル前の正規化信号ｘ（ｋ−１）を演算回路
１０１の加算器１０８に入力し、更に係数乗算器１０５
及び加算器１１０を経て得られた出力値とＭ乗数テーブ
ル１４の出力値とを乗算器１５で乗算することにより正
規化信号ｘ　（ｋ）を発生している。

以上の正規化信号ｘ　（ｋ）を算出する処理を式で示す
と以下式■となる。

Ｘ（ｋ）＝（（１−δ）（ｘ（ｋ−１）−Ｃ）＋Ｃ）・
Ｍ（Ｉ（ｋ））・・・・・・■ 但し、δ：緩和係数、Ｃ：任意定数。

第４図は、第３図と同様、演算回路１００．１０１の効
果を具体的に示す図であって、弐〇をプロットしたもの
である。

ｘ（ｋ）＝（１−δ）（ｘ　（ｋ　−１）　−Ｃ）＋　
Ｃ・・・・・・■ 第３図同様、横軸はサンプル数ｋ、縦軸はｘ　（ｋ）を
示す。尚、弐〇における定数δ＝２−ｓ、　Ｃ＝１とし
、曲線４０１．４０２．４０３．４０４はそれぞれｘ（
０）を１０”、　１０”、　１０−”、　１０−”とし
た場合である。第４図からも分かるように、べき乗算回
路の代わりに演算回路１００．１０１を用いても伝送路
誤りを吸収できる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、正規化信
号ｘ　（ｋ）を算出する過程において、べき東回路の代
わりに、乗算及び加算により、同等の効果が得られる回
路を構成した為、伝送路誤りに対しても強い特性を保持
したまま、回路規模を大幅に縮ホすることが可能となっ
た。更に、このような適応形量子化器及び適応形逆量子
化器はＡＤＰＣＭ符号化、復号化回路にも適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来の適
応形量子化システムの構成図、第３図は従来のべき乗処
理効果の説明図、第４図は第１図の実施例の効果の説明
図である。 １．１３・・・入力端子、　　２・・・除算器、３・・
・固定量子化器、　４，１４・・・Ｍ乗数テーブル、５
、８．１５．１９・・・乗算器、 ６．１６・・・サンプル遅延器、 ９．１８・・・固定逆量子化器、 １０、１１．２０・・・出力端子、 １２・・・伝送路、　　　　２１ａ・・・適応形量子化
器、２２ａ・・適応形逆量子化器、 １０３、１０７・・・入力端子、 １０４、１０６．１０８．１１０・・・加算器、１００
、１０１・・・演算回路、１０５．１０９・・・係数乗
算器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）量子化符号によって予め定められる乗数値を用い
   て正規化信号を適応的に発生する発生手段を備え、離散
   的入力信号を前記正規化信号で除算して得られる正規化
   入力信号を量子化する適応形量子化器において、 前記発生手段は１サンプル前の正規化信号から定数を減
   算し、減算結果に係数を乗算し、乗算結果に前記定数を
   加算して得られた信号に前記乗数値を乗算して正規化信
   号を発生することを特徴とする適応形量子化器。
2. （２）入力量子化符号によって予め定められる乗数値を
   用いて正規化信号を適応的に発生する発生手段を備え、
   入力量子化符号を逆量子化して得られた信号を前記正規
   化信号で乗算して復号化する適応形逆量子化器において
   、 前記発生手段は１サンプル前の正規化信号から定数を減
   算し、減算結果に係数を乗算し、乗算結果に前記定数を
   加算して得られた信号に前記乗数値を乗算して正規化信
   号を発生することを特徴とする適応形逆量子化器。