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    公开号:WO1985005517A1
    申请号:PCT/JP1985/000266
    申请日:1985-05-11
    公开日:1985-12-05
    发明作者:Kenzo Akagiri；Masayuki Nishiguchi
    申请人:Sony Corporation；
    IPC主号:H04B14-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 ディ ジタル信号伝送装置 技 術 分 野 本発明は、 P C M信号等のディ ジタル信号を伝送するディ ジタル 信号伝送装置に閔し、 特に、 ノ イ ズを低減し得るようなディ ジタル ひ 信号伝送装置に関する。 背 景 技 術 . - 近年において、 ディ ジタル技術の進歩に伴ない、 オーディオ信号 5 やビデオ信号等のアナログ信号をサ ンプリ ングして量子化及び符号 化処理を行ない、 いわゆる P C M (パルス · コ ー ド · モ ジユ レー シ ヨ ） 信号として伝送 （記録 · 再生も舍む。 ） するこ とが多 く なつ ている。
    [0002] このよ う に、 アナ口グ信号を P C Mディ ジタル信号に変換して伝 送する際には、 一般に、 サ ンプリ ング周波数を高く するほど伝送可 能なアナログ信号の帯域が広く なり、 量子化ビッ ト数を多 く するほ どダイ ナ ミ ック · レ ンジが広く なることが知られている。 従って、 元のアナログ信号を高忠実度で、 すなわち広域帯かつ大ダイ ナ ミ ツ ク · レ ンジでディ ジタル伝送しょう とすると、 高いサンプリ ング周 波数及び多 く の量子化ビッ ト数を要し、 単位時間当りに伝送するビ ッ ト数、 いわゆるビッ ト · レー 卜が高く なる。
    [0003] しかしながら、 伝送媒体 （記録媒体も舍む。 ） の特性により上記 ビッ ト · レー トは制限を受け、 また、 送受信側 （記録 · 再生側） で のディ ジタル信号処理速度等によっても上記ビッ ト · レー トの制限 が生じ、 さらに現実問題として、 P C M信号記録再生装置等の製品 を供給する場合の経済性、 コス ト パフォーマンス等を考盧するこ とにより、 なるべく低いビッ ト · レー トで高品質の信号伝送あるい は記録再生を行う ことが重要となる。
    [0004] ところで、 比較的低いビッ ト · レー トで大きなダイナ ミ ック · レ ンジの信号を伝送するための技術として、 差分 P C M方式や和分 P C M方式等が知られているが、 これらの方式はェラ一伝播現象の悪 影響を受け易く、 またエラ一訂正能力をある程度確保しよう とする と、 冗長度が増大し、 ビッ ト ' レー ト低減効果が有効に得られない, そこで本件発明者等は、 先に特願昭 5 8 — 9 7 6 8 7号において 上記差分 P C Mデータ等の複数ワー ドを 1 ブロ ッ クとし、 このブロ ック F¾に少なく とも 1個のサンプリ ング波高値データヮー ドを配し て伝送するようなブロ ック完結型のディ ジタル信号伝送方法を提案 している。 このサンプリ ング波高値データワー ドの存在によって、 差分 P C Mデータあるいは和分 P C Mデータ等にエラーが発生して も、 ブロ ック内でエラー伝播が阻 itされ、 エラー伝播現象を短かい 時間に抑え込むことができる。
    [0005] また、 本件発明者等は、 特願昭 5 8 — 9 7 6 8 8号において、 一 般 P C Mモー ド （ス ト レー ト P C Mモー ド） 、 差分 P C Mモー ド及 び和分 P C Mモー ドのう ちデータ圧縮率が最も高いモー ドを上記各 ブロ フク毎に選んで、 この選ばれたモー ドにて各ブロ ックのデータ を順次伝送するディ ジタル信号伝送装置を提案しており、 これによ つて各ブロ ック毎に最も高い伝送効率を得るようにし、 低いビッ ト . レー トで高品質の信号伝送あるいは記録再生を可能としている。 さ らに、 本件発明者等は特願昭 5 8 ― 9 7 6 8 9号において、 い わゆるマスキング効果を大き く利用して、 ノ イ ズ ' シユイ ビングに より入力信号の周波数スぺク トルに依存したノ イ ズ ' スぺク トルを 得るようにして、 見かけ上のノ イ ズ低減を図っている。
    [0006] ところで、 上記特願昭 5 8 一 9 7 6 8 9号においては、 例えば差 分 P C Mデータの最大絶対値と一般 P C M (ス ト レー ト P C M ) デ ータの最大絶対値とを比較して、 これらの値のう ちいずれか小さ く なる方のモー ドを選択し、 この選択されたモー ドに応じてノ イ ズ ' シヱイ ビング処理時のエラー · フ ィ 一 ド ノ ッ ク量を切り換えること により、 ノ イ ズ'： スぺク トルを制御している。 いま、 入力信号を正 弦波とする とき、 上記差分 P C Mモー ドとス ト レー ト P C Mモー ド
    [0007] I 5 とが切り換わる周波数 f τ は、 サンプリ ング周波数 f s の 1 ノ 6 ( すなわち f T = f s / 6 ) となり、 一例として f s = 3 2 k Hzとす ると、 f τ ^ 5. 3 k Hzとなる。 すなわち、 入力信号の周波数が略 5. 3 k Hzまでは差分 P C Mモー ドが選択され、 周波数がより高い場合 にはス ト レー ト P C Mモー ドが選択される。
    [0008] Z 0 このような上記特願昭 5 8 - 9 7 6 8 9号の装置の場合に、 入力 信号の周波数が上記 f τ より若干低周波側の周波数領域である中域 周波数範囲のとき、 差分 P C Mモー ドが選択されているわけである が、 坻域のノ イ ズが聞こえ易く なることが確認された。 これは、 入 力信号の周波数が中域になったとき、 低域のノ イ ズをマスキ ングし 難く なること、 および差分 P C Mモー ドのノ ィ ズ · エネルギが入力 信号周波数の上昇に伴って增加してゆく こと等が原因である。 又こ の様な入力信号の時、 コ ー ド · エラーによるノ イ ズも大きなものと なる事が確認された。
    [0009] 本発明は、 上述の点に鑑み、 入力信号厨波数が中域のときでも低 域ノ イ ズを抑えてマスキング効果を有効に働かせることができ、 見 かけ上のノ ィズ及びコー ド * エラーによるノ ィ ズ低減を可能とする ディ ジタル信号伝送装置の提供を目的とする。 発 明 の 開 示 すなわち、 本発明のディ ジタル信号伝送装置によれば、 入力信号 のサンプリ ング値に基くデータをディ ジタル化して伝送するディ ジ タル信号伝送装置において、 上記サンプリ ング値に基き少く ともス ト レー ト P C Mデータ及び 2偭以上のス ト レー ト P C Mデータがつ く られる差分 P C Mデータを出力する手段と、 このデータ出力手段 からの各モー ドのデータのう ちのそれぞれ最大絶対値を検出し、 こ れら各モー ドの最大絶対値のう ちの少く とも一方に係数を乗箕して ス ト レー ト P C Mモー ドの最大'絶対値の重みを差分 P C Mモー ドの 最大絶対値の重みより も小さ く して比較し、 最大絶対値の小さい方 のモー ドを選択する手段とを備え、 上記選択されたモー ドの P C M データを伝送することにより、 中域信号入力時の低域ノ ィ ズを抑え てマスキング効果を有効に利用可能とするとともに、 コー ド ' エラ 一の影響を低減し、 見かけ上の S N比改善を菌つている。 図面の簡単な説明 第 1図は本発明の一実施例に用いられるェ ンコ一ダを示すブ口 ッ ク回路図、 第 2図は各 P C Mモ ー ドにおけるダイ ナ ミ V ク ' レ ンジ の周波数特性を示すグラ フ、 第 3図は 1 つの伝送ブロ ックの符号構 成例を示す図、 第 4図はエラー · フィ ー ドバックによるノ イ ズ ' シ s ヱイ ビング特性を示すグラフ、 第 5図はエラー · フィ ー ドバック回 路の具体例を示すブロ ッ ク回路図、 第 6図 A , Bは純音による純音 のマスキ ング効果を示すグラフ、 第 7図はブロ ック内最大値検出比 較回路内部の構成例を示すブロ ッ ク回路図、 第 8図は第 1図のェン コーダに対して逆の操作を行うデコーダの一例を示すブロ ッ ク回路 , 0 図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明に係るデ ィ ジタ ル信号伝送装置の一実施例として、 , 5 オ ーデ ィ オ · ビ ッ ト レー ト · リ ダク シ ョ ン · システムに用いられる エ ンコーダ及びデコーダについて、 図面を参照しながら説明する。 第 1 図は、 ォ—ディ ォ ' ビッ 卜 レー ト · リ ダク シ ョ ン ' システム のェンコ —ダを示すブロ ック回路図である。 この第 1 図において、 エンコ ーダの入力端子 1 には、 例えば 1 4 ビッ トのディ ジタル P C z o M信号 （サ ンプ リ ング波高値デー タ信号） が供給されている。 こ の 入力端子 1 に接続されたプリ エ ンフ ァ シス回路 2 は、 特に高域の信 号を強調して S N比を向上するために用いられたものであり、 例え ば 5 0 ， — 1 5 sの時定数のものが用いられる。 このプリ ェ ンフ ア シス回路 2からの例えば 1 4 ビ ッ ト出力は、 マルチプレク サ 3、 z s ブロ ッ ク内最大値検出比較回路 4及び差分処理回路 5 に、 それぞれ 送られる。 ブロック丙最大値検出比較回路 4には、 上記プリ ェ ンフ ア シス面路 2からの 1 4 ビッ ト ♦ サンプリ ングデータ信号の他に、 差分処理回路 5からの例えば 1 5 ビッ ト差分データ信号が供給され ている。
    [0010] ここで、 入力端子 1 に供給されるサンブリ ング波高値の P C Mデ ータ （以下ス ト レー ト P C Mデータという。 ） を一定数 n個毎にブ ロック化しており、 1 ブロ ック内のス ト レー ト P C Mデータを x o, x t, x 2,…， x n-tとするとき , 差分処理回路 5 においては、 例えば
    [0011] d I = X 1 — k · x o
    [0012] d 2 = x z - k · x l
    [0013] ただし kば予測係数
    [0014] の n— 1個の差分 P C Mデータ d , 〜 d η- i を得ている。 なお、 ブ ロ ッ ク先頭の波高値データ X。 は、 基準ワー ド （リ ファ レ ンス · ヮ ー ド） W。 としてマルチプレクサ 3 に直接送られている。
    [0015] ところで、 この差分 P C Mデータについて、 特願昭 5 8 — 9 ？ 6 8 8号等にも説明したように、 データのビッ ト数を固定したときの ダイ ナ ミ ッ ク · レンジは入力信号周波数に応じて変化する。 すなわ ち、 第 2図は入力信号を一定のサンプリ ング周波数でサ ンプリ ング して量子化し、 一定のビッ ト数で上記ス ト レー ト P C Mデータ及び —次差分 P C Mデータを得るときのダイ ナミ ック · レ ンジを示して おり、 ス ト レー ト P C Mモー ド時の特性 Aが入力信号周波数 f に依 存しないのに対し、 一次差分 P C Mモー ド時の特性 Bは入力信号周 波数 f が低いほど大きなダイナミ ック * レンジが得られることを示 している。 また、 一次差分 P C Mモ― ドのダイ ナ ミ ック · レンジと ス ト レー ト P C Mモー ドのダイ ナ ミ ッ ク · レンジが等し く なるのは、 入力信号周波数 ί がサンプリ ング周波数 f s の 1 ノ 6 となる ときで あり 、 この周波数 f s Z 6 のときには、 ス ト レー ト P C Mデータの 最大絶対値と一次差分 P C Mデ -タの最大铯対値とが等し ぐなつ—て- いる。 したがって、 入力信号の周波数が f s ノ 6以下のときには一 次差分 P C Mモー ドを選択し、 f s / 6以上のときにはス ト レー ト P C Mモー ドを選択することにより、 ダイ ナ ミ ッ ク ' レ ンジを大き く とれ、 高い圧縮効率が得られる。 なお、 第 2図の例では、 サンプ リ ング周波数 f s = 3 2 k Hzとしている。
    [0016] 以上のような圧縮効率の高いモー ドを上記ブロ ッ 久毎に選択する ために、 第 1 図のブロ ッ ク内最大値検出比較回路 4が用いられ！:い る。 すなわちブロ ック内最大値検出比較回路 4において、 1.プロ ッ ク内の上記ス ト レー ト P C Mデータ X , 〜 x n- の最大絶対値と上 記差分 P C Mデータ d i 〜 d の最大铯対値とを比較して、 値の 小さい方のモー ドを選択するわけであるが、 本発明においては、 各 モー ドの最大絶対値の少なく とも一方に乗箕係数を掛けていわゆる 重みを異ならせており、 ス ト レー ト P C Mモー ドの最大铯対値に対 する重みを差分 P C Mモー ドの最大絶対値に対する重みより も小さ く している。 したがって、 従来における差分 P C Mモー ドとス ト レ 一 ト P C Mモー ドとの切り換え周波数 ί τ より若干低周波数側の中 域周波数信号が入力されるときもス ト レー ト P C Μモー ドが選択さ れるようになり、 換言すれば、 本発明における差分 P C Mモー ドと ス ト レー ト P C Mモー ドとの切り換え周波数 fT ' は上記従来の周波 数 f τ より も低く （fT ' く f τ ) 設定されることになる。 δ
    [0017] 次に、 モー ド選択 · ァダプティ ブ情報箕出回路 1 1 は、 上記選択 されたモー ドの情報及びプロ ック単位でのァダプティ ブ処理に閬す る情報を出力する回路であり、 モー ド選択情報はモー ド切換処理回 路 1 2及びマルチプレクサ 3に、 またァダプティ ブ情報はいわゆる 再量子化を行うァダプティ ブ処理回路 1 3及びマルチプレクサ 3 に それぞれ送られる。 モー ド切換処理回路 1 2 は、 上記選択されたモ 一 ドの 1 ブロ ック分の各ヮー ドのデータ、 すなわちス ト レー ト P C Mモー ドが選択されたときには X t 〜 X η , の n — 1倔のデータ、 また差分 P C Mモー ドが選択されたときには d , の n - 1 倔のデータを、 それぞれ出力する ものである。 このモー ド切渙処理 回路 1 2への入力としては、 プロ フ ク · メ モ リ 7 に記憶される上記 差分処理回路 5からの差分 P C Mデータの 1ブロ ック分 d t 〜 d n- を用いており、 差分 P C Mモー ドが選択されたときば入力データを そのまま出力し、 また、 ス ト レー ト P C Mモー ドが選択されたとき は、 上記差分 P C Mデータ d t 〜 d„— t に基づいて、
    [0018] x I = d ! + k ' x o
    [0019] x 2 =. d 2 + k ' x i
    [0020] X n- l ^ d n- i -r k · x„- E
    [0021] のような演寘処理を行う ことにより、 ス ト レー ト P C Mデータ X , 〜 X n- i を出力する。 なお、 差分 P C Mデ—タを記憶するブロ ッ ク • メ モ リ 7 の他に、 プリ エ ンフ ァ シス回路 2からのス ト レー ト P C Mデータを記憶するブロ ッ ク . メ モ リ を用意し、 このブロ ッ ク ， メ モリからのス ト レー ト P C Mデータとブロ ッ ク . メ モリ 7からの差 分 P C Mデータ とを、 選択されたモー ドに応じて切り換えて出力す るよう にしてもよい。
    [0022] 次に、 ブロ ック単位ァダプティ ブ処理回路 1 3 は、 上記ブロ ッ ク 内最大絶対値に応じた量子化ステップ幅でモ ー ド切換処理回路 1 2 からのブロ ッ ク内ヮー ドデータを例えば 1 ワー ド 7 ビッ トのデータ に再量子化し、 この再量子化されたデータをマルチプレク サ 3 に送 つている。 このとき再量子化されるデータは、 1 ブロ ッ クにっき n ー 1 ワー ドのデータ x i 〜 , あるいは 〜 （！ η— ^ であり 、 こ れらのデータが 1 ワー ド 1 4 ビッ トあるいは 1 5 ビッ トであるのに 対し、 上記再量子化時に例えば仮数部 7 ビッ ト、 指数部 3 ビッ 卜 の ブロ ッ ク · フ ロ ーテ ィ ングを用いる こ とにより 、 効率の高いビ ッ ト 圧縮を行っている。 このブロ ッ ク ' フローティ ングは、 上記ブロ ッ ク内最大絶対値を正規化するのに対応する ビ ッ ト · シフ ト量 （例え ば mビッ ト） だけブロ ッ ク内の全ヮ ー ドについてシフ 卜 し、 このと き シフ ト量 mを上記 3 ビッ トの指数値、 すなわちレンジ情報あるい はァダプティ ブ情報として 2進符号表示し、 シフ ト された各ワー ド の上位 7 ビ ッ トを上記仮数部として取り出すものである。 この他、 非直線量子化等により上記再量子化を行ってもよい。 このよ う なブ 口 ッ ク単位ァダプチィ ブ処理は、 ブ口 ッ ク単位での準瞬時圧縮処理 とも称される。
    [0023] 次に、 マルチプレクサ 3 は、 プリ エ ンファ シス回路 2 より直接供 給された上記リ フ ァ レ ンス · ヮー ド W。 と、 モ一 ド選択 · ァダプテ ィ ブ情報箕出回路 1 1 からのモ ー ド選択情報ヮ一 ド Μ及びァダブテ イ ブ情報 （あるいはレ ンジ情報） ワー ド Rと、 ブロ ック単位ァダプ ティ ブ処理回路 1 3からの上記仮数部として取り出された 7 ビ ッ ト のヮー ドとを、 1 ブロ ック毎にまとめてシ リ アルデータに変換し、 出力端子 9を介して伝送する。
    [0024] 次に， マルチプレクサ 3に供給されるデータの 1 ブロ ック分の内 容を説明するために、 ブロック長 η = 9のときの 1 プロ フ クの符号 構成例を第 3図に示す。 この第 3図において、 ブロ ック内の先頭ヮ 一 ド W。 は上記リ ファ レンス ' ワー ドであり、 1 4 ビッ トのス ト レ ー ト P C Mデータ χ。 をそのまま用いている。 このワー ド W。 より 後方の 8偭のワー ド W t 〜W 8 は上記再量子化された 1 ワー ド 7 ビ ッ トの仮数部データであり、 これらのワー ド W t 〜W 3 に共通に 1 個の上記指数部ワー ド （レンジ情報ワー ドあるいぱァダブティ ブ情 報ワ ー ド） Rが用いられる。 このワ ー ド Rは例えば 3 ビッ トであり、 上記プロ ック内最大絶対値を正規化するためのビッ ト * シフ ト量を 指示ずるものである。 さ らに、 1 ブロ ッ ク内には上記モ― ド選択情 報-ヮー ド Mが設けられてお 、 本実施例のように差分 P C Mモー ド とス ト レー ト P C Mモー ドとの 2種類のモー ドのいずれかを選択す る場合には、 モー ド選択情報ヮー ド Mは 1 ビッ 卜でよい。 以上をま とめると、 1 ブロ ック単位で伝送されるサンプル数は 9 ヮー ドであ るのに対し、 緣ビツ ト数は 7 4 ビッ トでよ く 、 平均ヮ — ド長は略 8. 2 ビッ ト となる。 すなわち平均ワー ド長が略 8. 2 ビッ トでワー ド長 1 4ビッ ト相当の P C Mデータを伝送できる ことになる。
    [0025] ところで第 1図において、 上記ァダプティ ブ処理回路 1 3 に関連 して、 ノ イ ズ . シエイ ビング処理のためのエラー ' フィ ー ドノ ック 回路 1 4が設けられている。 このエラー · フィ ー ドバック回路 1 4 は、 ァダプティブ処理回路 1 3 の入力と出力との間で生じたエラー 分 （誤差分） を、 滅箕動作を行う加箕器 1 5 により取り出し、 この ェラ一分を遅延回路 1 6 により例えば 1 サンプリ ング周期だけ遅延 した後、 フ ィ ー ドバッ ク量調整回路 1 7 により所定量だけ減衰させ ァダプティ ブ処理回路 1 3 の入力側に設けられた減算動作を行う加 箕器 1 8 に送って帰還 （フィ ー ドバック） をかけている。 このよう 'なエラー · フ ィ ー ドノ、'ッ クにより 、 再量子化ノ イ ズのスぺク トル ' パター ンを変化させることができる。
    [0026] ここで、 ァダプティ ブ処理回路 1 3から加箕器 1 5 に送られる信 号を 、 加算器 1 5からのエラー信号を E 2 とするとき、 特願昭 5 8 - 9 7 6 8 9号においても示したように、
    [0027] f
    [0028] 1 E , (f) ！ = ( 1 + K 2 — 2 K co s 2 rc — ） ι /2 · I E 2 (f) 1
    [0029] f s
    [0030] となる。 この式中の Kはフィ ー ドバッ ク量調整回路 1 7 の减衰係数 であり、 f s はサンプリ ング周波数である。 この式中の Kを変化さ — ¥たとき )!)波数応答は第 4図のようになり、 Kが 1 に近づく ほど ノ イ ズ ' スぺク トルが高域側に集中するようなノ イ ズ ' シエイ ピ ン グ作用が得られる.。 本実施例においては、 ス ト レー ト P C Mモー ド 選択時のエラー ' フ ィ ー ドバッ ク係数 Kを 1 とし、 サンプリ ング周 波数 P C Mモー ド選択時のェラー * フ ィ ー ドバッ ク係数を 0. 2 5 と している。 この選択モー ドに応じたエラ ー · フ ィ ー ドバッ ク係数 K の切り換えは、 例えば第 5図に示すように、 K = 1 の係数乗箕器 1 7 S と、 K - 0. 2 5 の係数乗算器 1 7 Dとを、 上記モー ド選択情報 に応じて切換制御される切換スィ ツチ 1 7 Mにより選択する構成の フィ ー ドバック量調整回路 1 7 を用いて実現できる。 この他、 フ ィ 一 ドバック量調整回路 1 7内に可変係数乗箕器を設けて、 その係数 を直接制御するように構成してもよい。 なお、 この第 5図の例にお いては、 上記ブロ ック単位ァダブティ ブ処理回路 1 3を、 シフタ （ ビッ ト ' シフ ト回路） 1 3 a と再量子化器 1 3 b とで構成しており、 これらのシフタ 1 3 a と再量子化.1 3 との間に上記加箕器 1 8を 揷入接続している。 - 以上のように、 選択されたモー ドに応じてノ イズ ' スぺク トルを 変化させるのは、 いわゆるマスキング効果を考慮してのことである すなわち、 第 6図 A, Bは純音による純音のマスキング効果特性を 示すグラフであり、 それぞれ縦軸に最小可聴限の移動を d B値で、 横軸に第 2音の周波数を で示している。 第 6図 Aは第 1 音が 4 0 0 Hz. 第 6図 Bは第 1音が 2 4 0 O feの場合をそれぞれ示し、 特性 曲線近傍の数値 （ d B値） は第 1音の感覚レベルを示している。 こ れらの第 6図 A , Bから明らかなように、 第 1音の周波数と第 2 音 の周波数が近いとき、 大きなマスキング効果が得られている。
    [0031] 徒って、 入力信号スぺク トルの主要部にノ イ ズのスぺク トルの主 要部が一致するように例えばノ ィ ズ ' シヱイ ビング処理を行う こと により、 大きなマスキ ング効果が得られ、 聴感上の S N比が改善さ れる。 具体的には、 高域周波数信号の入力時に選択されるス ト レー ト P C Mモー ドでは、 上記エラー · フィ一ドバッグ量を大き く して ノ イ ズ ♦ スぺク トルが高域側で大き く なるようにしている。 また、 中低域信号入力時に選択される差分 P C Mモー ドにおいては、 上記 エラ一 · フィ 一 ド ノ ッ ク量を小さ く抑えてノ イ ズ - シエイ ビングに よる周波数特性を略平坦なものとし、 差分 P C Mによるダイ ナ ミ ツ ク · レンジの周波数特性 （第 2図の曲線 B ) との総合特性としては 低域側のノ ィズが大き く なるようにして、 マスキ ング効果の利用を 図っている。 この差分 P C Mモー ド時に、 若干 （K = 0. 2 5 ) の フ ィ ー ドノ ッ クを行っているのば、 エラー * フ ィ ー ドノ ッ クによつ てノ イ ズ . スぺク トルが連繞化し、 聴感上閡きやすいものとなるた めである。
    [0032] しかしながら、 前述したように、 差分 P C Mとス ト レー ト P C M のダイ ナ ミ ック · レ ンジが等し く なる従来のモー ド切換周波数 f τ ( = f S / 6 ) より若干低周波側の中域信号入力時に差分 P C Mモ' 一 ドが選択されていると、 低域のノ ィ ズが閬こえやすく なるという 欠点がある。 これは、 第 6図のマスキ ング効果の特性曲線が高域側 と低域側とで非対称に表されているこ とからも明らかなよう に、 入 力信号周波数より低域側のノ イ ズはマスキ ングされ難く 、 高域側の ノ ィ ズの方がマスキ ングされ易いという性質があり、 中域信号入力 時に差分 P C Mモー ドが選択される と低域側ノ ィ ズが有効にマスキ ングされな く なるからである。 また、 差分 P C Mモー ドにおけるノ ィ ズ . エネルギが入力信号周波数の上昇に伴って增加してゆ く こ と も一つの原因である。 また、 差分 P C Mモー ドでは、 入力信号周波 数の上昇に伴って差分 P C M出力は大き く なり、 レンジ動作が行わ れに く く なるから、 コー ド ' エラーの影響も大き く なる。
    [0033] このような点を考慮して、 本発明においては、 前述したように、 各モー ドにおける上記ブロ ッ ク内の最大絶対値の少な く とも一方に 係数を乗算し、 ス ト レー ト P C Mデータの最大絶対値に対する重み より も差分 P C Mデータの最大絶対値に対する重みの方が大き く な るようにしており、 これらの重み付けされた各モー ドの最大絶対値 を比較して、 小さい方のモー ドを選択している。 この場合には、 上 記周波数 f τ より若干低めの中域周波数の信号が入力されてもス ト レー ト P C Mモー ドが選択され、 現実のモー ド切換周波数 f T ' は上 記) 1波数 ί τ より も低く （f T ' < f τ ) なる。 したがって、 中域周 波数信号入力時にはス ト レー ト P C Mモー ドの特性による牴域ノ ィ ズ低減効果と、 エラー伝播の無いコー ド · エラー特性が得られる。 なお、 ス ト レー ト P C Mモー ドにおいては、 ノ イズが高域側に偏る わけであるが、 第 6図 Bの特性曲線からも明らかなように、 高域側 により大きなマスキング効果が得られるから、 聴感上何ら問題は生 じない。
    [0034] ところで、 上記重み付けされた各モ一ドの最大铯対値を比較する 際に、 差分 P C Mモー ドの最大铯対値をそのまま用いる場合 （乗箕 孫数が 1 の場合） には、 ス ト レー ト P C Mモー ドの最大値に対する 乗箕係数を 1 より小さな正の数とすればよい。 具体的には、 例えば サンプリ ング周波数 f s = 3 2 k Hz、 サンプリ ング周波数 ί の上記 エラー - フ ィ ー ドバッ ク係数 Κ = 0. 2 5、 ス ト レー ト P C Mモー ドの上記エラー · フ ィ一ドバッ ク係数 K = 1 の条件のとき、 ス ト レ 一 ト P C Mモー ドのブ口 ック内最大絶対値に対する乗寘係数 （重み ) を 0. 7 5 とするのが適当である。 このような重み付け比較を行 うための具体的構成としては、 上記第 1図のブロ ック内最大値検出 比較回路 4内部に、 例えば第 Ί図に示すような係数乗箕器 4 1を設 け、 ス ト レー ト P C Mモー ドのブロ ック内最大絶対値に対して上記 係数 0 . 7 5を乗算して比較回路 4 2に送り、 差分 P C Mモー ドの ブロ ック内最大絶対値と比較すればよい。 この第 7図の係数乗箕器 4 1 は、 入力データを 2 ビッ トだけシフ トする シフタ 4 3からの出 力を加箕器 4 4に送って元の入力データから減箕する構成としてお り、 シフタ 4 3 により入力データが 1 Z 4 (= 0. 2 5 ) 倍される から、 加箕器 4 4からは入力データを 0. 7 5 (= 1 — 0. 2 5 ) 倍したデータが得られる。 なお、 ス ト レー ト P C Mモー ドの最大铯対値をそのまま （乗箕係 数を 1 として） 用いる場合には、 差分 P C Mモー ドの最大铯対値に 対して 1 より大きな係数 （例えば 4 / 3 ) を乗算して比較すればよ い《
    [0035] 次に、 第 1¾ 0マルチプレクサ 3 の端子 9 より出 ·力され伝送 （記- 録 ♦ 再生も含む） されたディ ジタル信号は、 例えば第 8図に示すよ うな構成のデコーダにより、 元のサンプリ ング波高値信号に復元さ | ^ 。
    [0036] この第 8図において、 上記伝送されたディ ジタル信号は、 入力端 子 2 1 を介してマルチプレク サ 2 2 に供給される。 このマルチプレ クサ 2 2 は、 例えば上記伝送ディ ジタル信号中のブロ ッ ク同期信号 やワー ド同期信号等に基いて、 前述し 第 3図の各ワー ド W。 > W t 〜 W n - , , Μ , Rを互いに分離し、 ァダプティ ブ処理された.いずれ かのデータ * ヮー ド W , 〜 W η - , をァダプティ ブ処理回路 2 3 に送 る。 この処理回路 2 3 はマルチプレク サ 2 2 からのァダプティ ブ情 報 （レンジ情報） ワー ド Rの内容に基づき、 ァダプテ ィ ブ復元動作 を行ゔ。 例えば 7 ビッ トのワー ド W , 〜 W η , の M S Β (符号を示 すビッ ト） を前記 mビッ ト分符号拡張して m + 7 ビッ ト とし、 さ ら に L S Bに続けて 8 — mビッ 卜の無効ビッ トを付加して、 全体とし て 1 5 ビッ 卜の 2 の補数表示データに変換する。 この 1 5 ビッ トデ ータは、 モー ド選択ワー ド Mが指示するモー ドのデータであり、 ス ト レー ト P C Mモー ドが選択されているときには前記データ X , 〜 n - 1 . 差分 P C Mモー ド時には前記データ （1 , となって いる。 このようなァダプティ ブ処理回路 2 3からのデータは、 モー ド切換処理回路 2 4に送られ、 上記モー ド選択ヮー ド Mの内容に応 じた処理が行われて、 前逮した波高値データ X l 〜 ^ となって マルチプレク サ 2 5 に送られる。 このモー ド切換処理回路 2 4にお ける動作としては、 入力データが一般 P C Mデータ X ! X n一のと きにはそのまま入力し、 入力データが差分 P C Mデータ d t のときには和分動作によりデータ X t X n- t に変換する。 この和 分動作時には、 瞬時波高値データ W。 （ = x。） も使用される。
    [0037] 次に、 マルチプレクサ 2 5 は、 入力段のマルチプレク サ 2 2から の瞬時波高値データ W。 （ X。） 及びモー ド切換処理面路 2 4からの 波高値データ X ！ 〜 x n- t を、 例えばサ ンプリ ング周期で順次 1 ヮ ー ドずつ出力し、 1 ブロ ッ ク周期で nワー ドのデータ X。 〜 X „- 1 を順次出力する。 マルチプレク サ 2 5からの出力は、 前記プリ ェ ン ファ シス回路 2 と逆の特性を有するディ ェンフ ァ ンシス回路 2 6を 介一 _ 、 出力端子 2 7 より取り出される。
    [0038] 以上説明した本発明の実施例によれば、 中域周波数信号の入力時 に、 従来において差分 P C Mモー ドが選択されることにより低域ノ ィ ズが耳障り となる点を改善するために、 ス ト レー ト P C Mモー ド を選択し， ノ ィ ズを高域側に偏らせるようなノ イ ズシヱイ プングを 行っている。 したがって、 このス ト レー ト P C Mモー ドにおいて、 マスキング効果が入力信号のより高域側にきき易いこと及び中低域 のノ ィ ズ , エネルギが差分 P C Mモー ドに比べて低減されることを 利用して、 聴感上のノ ィ ズを大幅に低減し、 音質の向上を図ること ができる。
    [0039] この他、 本究明の実施例によれば、 伝送すべきデータの複数ヮー ドをブ口 フ ク化したことにより、 差分 P C Mモー ドにおけるエラー 伝播を短時間で終息させることができ、 また前記差分、 和分処理時 の予測定数 kを大き く とれ、 大きなァダプティ ブ動作を行えるため ダイ ナ ミ ッ ク . レンジの広いァダプティ ブ差分 P C Mディ ジタル信 号の伝送が可能となる。 さ らに、 ァダプチィ ブ情報を 1 ブロ ッ クに つき 1 ヮー ドの割合で伝送すればよいため、 各 P C Mデータのヮー ド毎にァダプチィ ブ情報を送る場合に比べて少ないビッ ト レー トで 済み、 しかも冗長度を極端に増加させることな く エラー訂正能力を 大幅に高めることが可能となる。
    [0040] さらに、 本発明の実施例によれば、 ス ト レー ト P C Mモー ド、 差 分 P C Mモー ド等の種々の伝送モー ドにおける上記ブ口 ック内のヮ — ドの最大値を比較するこ とにより 、 より大きな圧縮を行なえるモ - ドを選択して、 この選択されたモー ドのデータを 1 プロ ッ ク単位 で伝送しているため、 ヱラー伝播、 瞬時 S N比の劣化、 歪率の増大 等の悪影響を最も低減し、 かつ高い伝送効果のディ ジタル信号伝送 が可能となる。
    [0041] なお、 本発明は上記実施例のみに限定されるものではな く 、 例え ば、 上記ス ト レー ト P C Μモー ド、 1 次差分 P C Μモー ド以外に和 分 P C Mモー ドをも選択可能としてもよい。 この場合には、 第 1図 の構成に和分処理回路 6を付加し、 この和分処理回路 6 において、 プリ ェンファ シス回路からの上記 1 プロ ッ ク分のサンプリ ング波高 値ディ ジタル X。 〜 X n , に基き、
    [0042] a I = X 1 + k · X 0
    [0043] a 2 = x 2 + k · x i
    [0044] 3 η- 1 — X n- 1 + k * X n- 2
    [0045] のような n - 1 ワー ドの和分 P C Mデータ a , 〜 a n -, を得、 これ らの和分 P C Mデータ a t 〜 a (l-1 の最大絶対値を他のモー ドブロ ッ ク内最大絶対値と比較して、 最も小さ く なるモー ドを選択すれば よい。 この比較の最大铯対値の各モー ドの最大絶対値に対する重み については、 ス ト レー ト P C Mモー ドと和分 P C Mモー ドの重みを 等し く し、 差分 P C Mモ ー ドの重みを大き く すればよい。 和分 P C Mモー ド時の入力周波数に応じたダイナ ミ ッ ク · レンジは、 第 2図 の.特性曲線 Cのように高域側ほど大き くなるから、 ス ト レー ト P C Mモー ド時のダイナ ミ ック ' レ ンジと等し く なる周波数 f s ノ 3 に おいて、 ス ト レー ト P C Mモー ドと和分 P C Mモー ドとが切り換わ る。 また、 第 8図のデコーダにおいては、 和分 P C Mデータ a , 〜 a„- ( 及びリ フ ァ レ ンス ' ワー ド W。 のデータ χ。 を差分処理する ことにより元のデータ X t 〜 x n— , を復元できる。
    [0046] Z 0
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . 入力信号のサンプリ ング値に基 く データをディ ジタル化して伝 送するディ ジタル信号伝送装置において、 上記サンプリ ング値に基 き少く ともス ト レー ト P C Mデータ及び 2偭以上のス ト レー ト P C Mデータからつ く られる差分 P C Mデータを出力する手段と、 この データ出力手段からの各モー ドのデータのう ちのそれぞれ最大絶対 値を検出し、 これらの各モー ドの最大絶対値のう ちの少く とも一方 に係数を乗算してス ト レ— ト P C Mモー ドの最大絶対値の重みを差 分 P C Mモー ドの最大铯対値の重みよ り も小さ く して比較し、 最大 絶対値の小さい方のモー ドを選択する手段とを備え、 上記選択され たモ一 ドの P C Mデータを伝送する こ とを特徵とするディ ジタル信 号伝送装置。 ·
    2 . 請求の範囲第 1 項記載のディ ジタル信号伝送方法において、 上 記モー ド選択手段によって選択されたモー ドに応じてノ イ ズ ' スぺ ク ト ルを変化させる手段を設け、 上記選択されたモー ドの P C Mデ -タを、 上記ノ イ ズ ♦ スぺク ト ルを変化させる手段を介して伝送す る こ とを特徴とするディ ジタル信号伝送装置。
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    公开号 | 公开日
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    JPH0566775B2|1993-09-22|
    JPS60237738A|1985-11-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-12-05| AK| Designated states|Designated state(s): AU KR US |
    1985-12-05| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB IT NL |
    1986-01-10| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985902167 Country of ref document: EP |
    1986-06-04| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985902167 Country of ref document: EP |
    1990-08-22| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985902167 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP59/94182||1984-05-11||
    JP9418284A|JPH0566775B2|1984-05-11|1984-05-11||KR8670013A| KR930003281B1|1984-05-11|1985-05-11|디지탈 신호 전송장치|
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