JPS6354089A - 音響信号映像信号符号化復調方式 - 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】 従来の音声符号化方式は８ビツト１２ピツト１６ビツト
へ分解能を高める方法で性能向上が計られている。　そ
して量産効果によりコストも安くなっているが１！調機
能やメモリー制御も含めたトータルコストは高価である
ことに加え生産技術面でも難しい点がある。一方、コス
トを下げるために振幅圧縮伸張を組み合わす手法がある
が　この効果は高い。しかし念、激な変化の多い音響信
号の場合、振幅圧縮部が持つ追従特性に依存する過渡的
異常音の発生をどうしても押さえることが出来ない、　
特にエコー音響効果を作る場合、−度発生した異常音は
繰り近し再生されるという弱点がある。この過渡異常音
を無くそうと振幅圧縮部の追従特性を早くすると、再生
時の時間差で　やはり異常音がでるという　相矛盾した
間りがある。現状はどちらの異常音もいちじるしく発生
しない程度に妥協した音質で回路定数が決められる。振
幅圧縮信号をも符号化し符号化された音ＷｆＮ号と完全
に位相を合わすことによって完全な再生信号を得ること
ができるが　音￥７ｆｆｆｉ号の符号化だけでもコスト
がかかる上に、さらに、振幅圧縮信号までも符号化とな
ると経済的には全く実用的でないというのが現状である
。

また、低コスト符号化として　１ビット方式がすでに実
用化されているが、長周期成分の符号化復調性能が良く
ないため　これを圧縮制御信号の全成分の符号化に適用
することが出来なかった。

本案は１ビット方式の長周期成分の符号化復調性能をい
ちじるしく改良した符号化方式とそれを利用した振幅圧
縮信号をも符号化することシニよって高性能で低コスト
の符号化とｔｖ調ができる方式に関する。

以下　図面を用いて詳細説明をする。

第１図と第２図は　符号化１麦　復調した場合の定常偏
差誤差について説明したもので従来型が第１図、本案型
が第２区、両者を比較する図である。

１００と２００は１８号の振幅軸の、１０１と２０１は
時間軸の方向を示す。

１１１と２１１は入力信号の変化を示す。

１２１と２２１は符号化側の復調フィードバック信号の
変化を示す。　ｆＶ調ラフイードバック信号は　符号化
誤差を少なくする目的で　符号化信号をｔｖ調し　元の
入力信号と比較するためのフィードバック信号である。

１３１と２３１は符号生後　復調したイ言号の期待値の
変化を示す。１３２と２３２は符号化時、または、復調
時に何等かの原因で発生した定常偏差誤差である。通常
音復調信号の場合は長周期成分の誤差は音質に影響を与
えないので重要視されない。

１３３と２３３は定常偏差誤差を含んだ復調信号の変化
を示す。第１図の場合、−度発生した定常偏差誤差は消
滅することなくいつまでも残る。実際の回路ではこの偏
差が発生し上下にフラフラと動き低域再生性能に　ひず
み　などの影響を与える場合がある。第２１２１の場合
は定常偏差誤差を吸収する要素を付加しであるため　何
等かの原因で偏差が発生しても　その偏差が蔑ろことな
く消滅する。この理由については陵で説明する。

第３図と第１図と第５図とは過渡異常音の発生の原因を
説明するための各部の波形を示す。第３図は従来型で振
幅圧縮部の追従速度が遅い場合の例を示す。第１図は従
来型で振幅圧縮部の追従速度が早い場合の例を示す。第
５図は本案により改良された例を示す。

３００と４００と５００とは振幅軸である。３０１と４
０１と５０１とは詩間軸である。ｔｏからｔｌまでは入
力が小さい区間、ｔｌは入力が大きくなる時刻、ｔ２−
ｔｌ　　の時間幅はディジタルメモリ一部の遅延時間、
ｔ３は入力が小さくなる時刻、ｔ４−ｔ３は　ディジタ
ルメモリ一部の遅延時間である。

３１１と４１１と５１１とは時刻ｔ１までの入力が小さ
い状態を示す。３１２と４１２と５１２とは時刻ｔ１か
らｔ３までの入力が大きい状態を示す、３１３と４１３
と５１３とは時刻ｔ３からの入力が小さい状態を示す。

振幅圧縮部の圧縮制御（８号は　時刻ｔ１までは３２１
と４２１と５２１に示すとうり　小さい入力信号に対応
している。時刻ｔ１から入力が大きくなるため　出力を
押さえるべく　振幅圧縮部の圧縮制御信号は大きくなる
。この様子を３２２と４２２と５２２に示す。３２２は
追従速度が遅く、４２２と５２２は追従速度が早い。３
２３と４２３と５２３とは入力が再び小さくなった詩の
圧縮制御信号の変化を示す。３３１と４３１と５３１と
は入力が小さい区間の振幅圧縮部の出力である。入力が
小さくても圧縮された出力は大きい。３３２と４３２と
５３２とは入力が大きい区間の圧縮された出力を示す。

入力が大きくなった１ｌＶ５１Ｊｔ１から　圧縮制御信
号に対応して振幅が過渡的に変化する。　３３３と４３
３と５３３とは時刻ｔ３から入力が再び小さくなってか
らの圧縮された出力で　やはり圧縮制御ｆ”号に対応し
て変化する。

３４１から３４３までと　４４１から４４３までと　５
４１から５４３までとは振幅圧縮された１３号がディジ
タルメモリ一部を道通して　ｔ２−ｔｌ　　だけ遅延さ
れ復調された信号を示す。それぞれ　振幅圧縮部の出力
と相似である。

３５１と３５２と３５３とに加え　４５１と４５２と４
５３と　は振幅伸張部の伸張側９Ｉｌ信号の変化を示す
。この場合は従来型であるため　これらは３２１と３２
２と３２３とに加え　５２１と５２２と５２３と　それ
ぞれ時間遅れもなく全く同じである。

５５１と５５２と５５３とは　第５図の場合の伸張制御
１３号の変化を示す。この場合は本案を適用しているの
で　５２１と５２２と５２３より　それぞれｔ２−ｔｌ
　　だけ　遅れた信号となっている。

３６１と４６１と５６１とは時刻ｔ２までの振幅伸弓長
部の出力である。Ｊ￥刻ｔ１までの変化は　王者共、同
じであるが　そこからｔ３までの区間では　それぞれ異
なっている。第３図では入力が大きくなった場合の追従
速度が遅いので　ゆっくりと大きくなる。この場合の聴
感上の異常音は小さい。第１１２Ｉでは追従速度が早い
ので２、激に大きくなる。この場合の聴感上の異常音は
大きい。

３６２と４６２は時刻ｔ２からｔ４までの振幅伸張部の
出力である。第３図では追従速度が遅いので入力が急、
に大きくなった直後の異常音の区間が長いことがら聴感
上の異常音は大きい。時刻し３からの入力が小さくなっ
てからの追従速度も遅いので　ｔ３からｔ４　までの異
常音は聴感上手さい。第１図では追従速度が早いので入
力が急に大きくなってからの異常音の区間が短いことか
ら　聴感上の異常音は小さい。逆にｔ３からの　入力が
小さくなってからの異常音が大きい。

３６３と４６３とは時刻ｔ４からの振幅伸張部の出力信
号である。第３図では追従速度が遅いので　ｔ４からの
異常音の区間が長い。第１図では追従速度が早いのでし
４からの異常音は聴感上手さい。

このように追従速度は早くても遅くてもどこかに問題が
残るので　用途や聴感に合わせ　Ｊ当な妥協点で回路定
数が決められる。

５６１ど５６２と５６３とは　本案を適用した場合の振
幅伸張部の出力である。

復調された信号波形と制御１８号波形とが完全に同期し
ているので元の信号と相似な誤差を含まない信号が復調
される。

振幅圧縮制御信号をも符号化して遅延させることにより
伸張制御信号として使うことは　−見　自明のことのよ
うに思われるが、従来の方式では多ビツト符号化の場合
は　コストが重み　単ビツト符号化では期待の性能が達
成できない　という間開があって　実用化されていない
のが現状である。

本案は　単ビツト符号化方式：こ決定的な改良を加えて
　これを組み合わすことにより　低コスト、高性能、作
り安さ、いずれをも市場の要求を満足する符号化方式を
実現する。

第６図は本案の一実施例のブロック図を示す。

６０１は入力信号を振幅圧縮する役割を持つ。

６０２と６０３と６０４と６０５と６０６と６０７と６
０８と６０９と６２０と６２１と６２２とからなる系は
振幅圧縮された信号の符号化の役割を持つ。

６３２と６３３と６３４と６３５と６３６と６３７と６
３８と６３９と６２０と６４１と６４２とから成る系は
振幅圧縮制御信号の符号化の役割をもつ。

６５１は振幅圧縮復符号化されディジタルメモリーに書
き込まれた後、読み出され復調された振幅の１９号を元
の振幅の（３号に戻す振幅伸張の役割を持つ。

６５５と６５６と６５７と６５４と６５８と６５９と６
２０と６６１と６６２とから成る系は　ディジタルメモ
リーから読み出された振幅圧縮された符号化］を号を復
調する役割を持つ。

６７５と６７６と６７７と６７４と６７８と６７９と６
２０と６８１と６８２とから成る系はディジタルメモリ
から読みだされた振幅圧縮制御信号が符号化された信号
を振幅伸張側９Ｉｌ信号として復調する役割を持つ。

６９０と６９１と６９２とからなる系は符号化や復調に
必要なりロックを発生しディジタルメモリーのアクセス
制御をし　システム全体の制御の役割をする。

各部の信号波形は第２図と第５図とを対応させて説明す
る。

６００は　６０１振幅圧縮部の入力信号端子で　波形は
２１１と５１１と５１２と５１３とに対応し　本案の符
号化システムの入力でもある。６０２は振幅圧縮部の出
力信号線で　ここの波形は５３１と５３２と５３３とで
ある。４１１ｉ幅圧縮部は振幅範囲の広い信号を　大き
い信号を押さえることにより振幅範囲を狭くする働きを
する。振幅圧縮された信号６０２は　６０３第１比較部
の一方に入力される。第１比較部は二つの入力信号の大
きさを比較し　その結果を二値化して出力する機能を持
つ。６０４は第１比較部の出力線で　６０５第１一時記
憶部に入力される。第１一時記憶部は６９０メモリ制御
部から供給される一定周期のクロック６０６に同期して
第一比較部の出力を一時ホールドし　それを第１一時記
憶部の出力６０７とする機能を持つ。６０７は　６９２
デイジタルメモリ一部と６０８第１撰分又は精分類似部
とに供給される。６９１はディジタルメモリ一部の制御
クロックで　メモリ制御部から供給される。６９２はＤ
Ｍで本案により符号化されたディジタル信号の書き込み
読み出しの機能を持つ。第１積分又は積分類似部では第
１一時記憶部の二値信号を精分する機能を持つ。６０９
は　第１望分又は精分類似部の出力で第一比較部の池の
一方の入力線に接続される。

６２０は　符号化部の長周期誤差を無くす目的で用意さ
れている　バイアス部である。通常このバイアス値は　
第１積分又は積分類似部の上限下限電位の中点に設定さ
れる。このバイアスは　６２１第１バイアス供給部に接
続される。６２２はその接続線である。

６００と６０１と６０２と６０３と６０４と６０５と６
０６と６０７と６０８と６０９と６９０と６９１と６９
２とから構成される振幅圧縮機能を含む１ビット符号化
方式は既に実用化されている方式である。本案の特徴は
さらに　６２０と６２１と６２２とから成る定常偏差誤
差を吸収する機能を設け　全体として　長周期誤差をい
ちじるしく少なくした点を第１とし　次シ；説明する振
幅圧縮部の圧縮制ｆｉｌｌ信号を　上記方法によって振
幅圧縮制御信号を符号化復調し振幅伸張の伸張制御信号
とする点を第２とする。

６３２は振幅圧縮部の圧縮制御信号であり　これを６３
３第２比較部の一方の入力とする。６３４は第２比較部
の出力で　６３５第２一時記憶部の入力とする。

第２−特記ｔα部はメモリ制御部から供給されるクロッ
ク６３６のタイミングで第２比較部の出力をホールドす
る。その出力が６３７であり　ディジタルメモリ部と第
２ｆｆｆ分又は積分類似部とに供給される。第２ｔＭ分
又は積分類似部は第２−１１？記憶部の二値信号を積分
する機能を持つ。６４１は　バイアス部からの信号を第
２積分又は積分類似部へ供給し　定常偏差誤差や長周期
成分を含む振幅圧縮制御１５号の符号化信号を第２積分
又は精分類似部で１δ分した信号に定常偏差誤差や長周
期成分誤差を発生しないよう　それらを吸収する役割を
持つ。

第２積分又は精分類似部の出力６３９は第２比較部の他
の一方に入力される。第２比較部と第２一時記憶部と第
２積分又は積分類似部から成る系は一つのフィードバッ
クループな構成している。これらの系は第２比較部の入
力である振幅圧縮制御１８号に　他方の入力である第２
積分又は櫃分Ｍ似部の出力即ちｊ！調ラフイードバック
信号追従する形で動作する。その追従は連続的に行われ
るのではなくメモリ制御からのクロックタイミングによ
り　断片的におこなわれる。その様子を第２図に示す。

即ち　ある時刻で６３２が６３９より　大　であるどす
る。その結果　６３４は　１　の状態であり　そのとき
の　クロック６３６で６３７が１　の状態となる。その
結果６３８が　１　の状態を積分し　６３０が　大　な
る方向に変化し　ついには　６３２を越える。その結果
　６３４は　０　となり次のクロックで６３７が　０　
となり　その積分値は下方に向かう。このように６３９
の信号は６３２の付近を上下しなから６３２に追従する
。６３９が６３２に追従することは　６０７　つまり　
６０６に同期して符号化されたディジタル信号が６０８
の特性を介して６０２つまり入力波形と　対応している
ことになる。　クロックの周波数を高くすることにより
断片的ながら　より連続の状態：：近づけることができ
る。

２１１は第２比較部の６３２に、２２１は６３９に相当
する。クロックの周間は圧縮制ｕＩｌ信号の追従速度を
必要充分にクリアする条件で決定される。

６５５は第３一時記憶部でディジタルメモリ部からのク
ロック６５６に同期して一時記憶する。その出力６５４
は　６５８第３望分又はｆｆ１分類似部で積分され改の
拡幅伸張部に送られる。第３積分又は積分類似部は第１
と同型で通常回路定数も同じである。定常偏差誤差を無
くすバイアスも第１と全く同じように　６６１第２バイ
アス供給を通じ６２０から与えられる。定常偏ｌ誤差を
無くす第１と第３とのバイアス供給部が無い場合は第１
図１３３に示すように　定常偏差誤差が発生し消滅しな
いが　本実施例では第２図に示すように　何等かの原因
で定常偏差誤差が発生してもバイアス供給部でエネルギ
ー消費され　偏差が消滅するように働く。

６７５は第１一時記憶部で　ディジクルメモリから読み
出された圧縮制御符号化信号６７７を　メモリ制御から
のクロック６７６に同期して一時記憶する。その第１一
時記憶部の出力６７４を６７８第１＋］！１分又は積分
類似部で積分する。この出力信号６７９が符号化された
振幅圧縮の制ｍｆｆｆｉ号となる。６８１は第１バイア
ス供給部で　６２０からのバイアスを６８２を通じ　第
１ｆＭ分又は１ｎ分類似部に供給する。第１と第３の両
ブロックが同型であると同様に第２と第１の両ブロック
も同型である。

６５１は振幅伸張部であり、ｆｉ調された符号化振幅圧
縮信号と符号他派幅圧縮制御信号を入力として元の入力
信号と全く同じ形の出力１８号を復元する。

Ｎ＝１から４までの振幅圧縮部と第Ｎ比較部と第Ｎ一時
記憶部と第Ｎ積分又は［ｎ分類似部と第Ｎバイアス供給
部と振幅伸張部とメモリ制御部とディディジタルメモリ
一部との　詳細な内部動作説明については本案の本τ１
とするところではないのでこれを省略する。

次に　第６［Ｊの各部の１能と第５図の波形の関連（：
ついて説明する。振幅圧縮部の機能は小さい１８号を大
きく　大きい信号を大き過ぎないよう押さえる磨きを持
つ、６００に５１１．５１２．５１３の信号があるとき
　振幅圧縮部の出力信号波形は５３１．５３２．５３３
のようになる。このときの圧縮制御信号６３２が５２１
．５２２．５２３である。

６０４．６３４の第１と第２比較部の出力波形と６０７
，６３７の第１と第２一時記憶部の出力波形は二値ディ
ジクル波形であり　この波形を説明すること（ま本案の
本質ではないので　これを省略する。６５８第３積分又
は積分類似部の出力６５９が５４１．５４２．５４３で
ある。６７８第１積分又は積分類似部の出力６７９は５
５１．５５２．５５３である。

６５１振幅伸張部の出力６５０が５６１．５６２．５６
３である。

低コストの振幅圧縮回路では圧縮制御信号が被制御信号
側に漏れるために　それが原因して若干のノイズやひず
みが発生することがある。ところが本案の実施例では　
復調側で全く相殺的な条件で凌元されるためノイズやひ
ずみが相殺されて非常に良好な復元性能が］）られるこ
とも明らかになった。このことは　振幅圧縮と伸張部へ
の相補相対性の要求が残り高性能性が不必要となったこ
とを、ａ昧しコストダウンと性能向上に大きなメリット
である。

以上の説明のように本案による符号化方式が　簡単な原
理で　しかも　良好な音Ｗｆ３号の符号化とｒｌｔＡ性
能が１ｆｆｆられることがわかる。また、同じような理
由で本案は映像信号の符号化とｉＩ調にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式の符号化１艷調方式で定常偏差誤差が
発生し　残る様子を示す。 第２図は本案の符号化方式が　何等かの原因で発生した
定常＠差誤差を　消滅させる様子を示す。第３図は追従
速度が遅い場合の　従来型の振幅圧縮を用いた符号化１
ｆｆＬ’！１方式の問題を説明する図である。第１図は
追従速度が早い場合の問題を説明する図である。第５図
は本案の一実施例の各部の波形を示す。第６１２Ｉは４
、案の一実施例を示すブロック図である。 ＃６図 手続補正書（方式） ％式％ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 郵便番号　７７０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、第１入力と第２入力との二つのアナログ信号を
   比較する比較部とその比較部の出力を同期クロックに同
   期して記憶する一時記憶部とその一時記憶部の出力を積
   分又は積分に類した機能で積分する積分又は積分類似部
   とその積分又は積分類似部にバイアスを与えるバイアス
   供給部とを備え上記積分又は積分類似部の出力を上記比
   較部の第２入力とし上記一時記憶部の出力を上記同期ク
   ロックに同期した上記第１入力の時系列符号化出力とし
   て取り出すことを特徴とした音響信号符号化方式又は映
   像信号符号化方式。
2. （２）、広い振幅範囲を持つ信号の振幅を狭い振幅の範
   囲の信号に圧縮する振幅圧縮部とその振幅圧縮部の圧縮
   比率を決定する圧縮制御信号を上記請求範囲１で説明す
   る第１入力とする符号化部とを備えその符号化部の一時
   記憶部の出力を上記振幅圧縮部の圧縮制御信号の符号化
   信号として取り出すことを特徴とした音響信号符号化方
   式又は映像信号符号化方式。
3. （３）、上記請求範囲２で説明する符号化された振幅圧
   縮制御信号のディジタルメモリを介した信号を同期クロ
   ックで一時記憶する一時記憶部とその一時記憶部の出力
   を積分又は積分に類似した機能で積分する積分又は積分
   類似部とその積分又は積分類似部にバイアスを与えるバ
   イアス供給部と振幅範囲が圧縮されている信号を元の振
   幅の信号に復元する振幅伸張部とを備え上記積分又は積
   分類似部の出力を上記振幅伸張部の伸張制御信号とする
   ことを特徴とした符号化音響信号復調方式又は符号化映
   像信号復調方式。