JP3092299B2 - ランレングス１／ｎ圧縮フローティング符号の復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイメージデータの高品質
な記録伝送に用いる復号装置であって、特に広い入力範
囲に渡って瞬時Ｓ／Ｎ比特性が良好なランレングス１／
ｎ圧縮フローティング符号の復号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の衛星ＰＣＭ放送やデジタル・オー
ディオ・テープレコーダ（以下、ＤＡＴと略す）におい
ては、圧縮による品質劣化を抑えながらハードウェア量
とのトレードオフを考慮した結果、比較的軽い圧縮率を
採用している。これらの例としては折れ線符号があり、
ＤＡＴにおいては１２ビットの１３折れ線符号が用いら
れている。詳細な技術規格は日本電子機械工業会発行の
「ＥＩＡＪ ＣＰ−２３０５ ＤＡＴ Ｃａｓｓｅｔｔ
ｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐａｒｔ１： Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」に示され
ている。

【０００３】図１９（ｂ）はＤＡＴに使用されている１
３折れ線符号（１２ビット）の変換方法を説明する図で
あり、正の範囲を示す。図中の枠内において（）内の数
字は１０進数、それ以外の数字は２進数である。２進数
の最上位ビット（以下、ＭＳＢという）は極性ビットＰ
であり、正の範囲では「０」、負の範囲では「１」であ
る。図中の「ＡＢＣＤＥＦＧＨ」は「０００００００
０」から「１１１１１１１１」までの値であり、「＊」
は任意の２進数である。また、Ｌ０は元データの極性ビ
ットを除いた上位で「０」が連続する連続データＱ０の
ランレングスである。以上のような符号方法について、
以下その手順について説明する。

【０００４】図１９（ｂ）は符号化と復号化の変換を具
体的に示す図である。先ず、１３折れ線符号（１２ビッ
ト）の符号化の方法および装置について説明する。１６
ビットの領域を正の範囲で７分割し、それぞれの領域に
応じてシフト量を操作する。同図より明らかな通り、領
域分割はＭＳＢ側から見て初めに「１」のある位置によ
り行える。言い換えると、極性ビットを除いた「０」の
連続データのランレングスＬ０で決定できる。ランレン
グスＬ０を「０」から「７以上」までの８通りとし、Ｌ
０の補数をレンジデータとして指数表現する。例えば、
元データが「１２１６（１０進）」すなわち「００００
０１００１１００００００（２進）」の場合、連続デー
タＱ０のランレングスＬ０は「４」となる。レンジデー
タＱ２は「１００」を反転した「０１１」である。ま
た、「ＡＢＣＤＥＦＧＨ」は「００１１００００」であ
る。従って、出力データは「００１１００１１０００
０」となる。図１９（ａ）は上記の概念を図式化して示
した図である。出力データは極性ビットＰと、領域を表
すレンジデータＱ２と、シフトした仮数データＤ２とを
合成して１２ビットにする。レンジデータＱ２は固定語
長であり、３ビットである。元データが２’Ｓ（トゥー
ズ）コンプリメンタリである場合には、負の範囲はＰ以
下のビットを全てビット反転させることにより、正の範
囲と全く同様の符号化ができる。このように、負の範囲
でビット反転させた符号を折り返し２進符号と呼ぶ。以
下の説明は特に断らない限り、折り返し２進符号を用い
ることにするが、２’Ｓコンプリメンタリとの変換は相
互に可能である。

【０００５】次に、１３折れ線符号（１２ビット）の復
号化の方法および装置について説明する。

【０００６】復号化は、折れ線符号のレンジデータＱ２
の位置が既知であるので、極性ビットＰ以降の３ビット
をみて、指数部すなわちレンジを再生する。仮数データ
Ｄ２の位置も既知であるので、レンジデータＱ２によっ
て直線符号（１６ビット）のランレングスＬ０を復元
し、反転ビットＴ０と、その後に仮数データＤ２を付け
る。元データの符号長Ｗ０に満たない時は、固定値を充
てる。このような手順に従って、復号化の処理を行う。

【０００７】以上説明した符号化および復号化を行う
と、情報の丸めにより表現精度が変わる。情報の丸めは
シフト操作により発生する。ランレングスＬ０が「６」
と「７以上」では同じとするので、シフトは７種類とな
る。よって、正と負で合わせて１４種類となるが、中心
の領域では正と負で同じシフト操作をするので、全領域
の入出力特性は１３種類の折れ線で表すことができる。

【０００８】図１９（ｂ）のそれぞれの領域において、
表現精度すなわち分解能はランレングスＬ０によって変
化する。ランレングスＬ０が「０」ないし「６」の時、
分解能は語長換算のビット数で１０ビットないし１６ビ
ットである。

【０００９】以上説明した内容を（表１）にまとめて示
す。

【００１０】

【表１】

【００１１】図２０は従来の折れ線符号を用いた符号装
置の圧縮符号を復号装置で復号して伸長した復元符号の
特性図である。同図の横軸に入力レベル、縦軸に瞬時Ｓ
／Ｎ比を示す。ただし、瞬時Ｓ／Ｎ比は矩形波のＳ／Ｎ
比向上分の約２ｄＢを、簡単のため省略している。同図
において、Ｚ１は１３折れ線符号（１２ビット）の特性
を示すものである。Ｚ１について説明する。入力レベル
０ｄＢは符号で表現できる最大の正弦波の振幅を基準に
する。直線符号の「Ｐ１１１１１１１１１１１１１１
１」がこれに相当する。入力レベル０ｄＢないし−６ｄ
Ｂの範囲では直線符号で「Ｐ１＊＊＊・・・」となり、
（表１）よりランレングスＬ０が「０」であるので分解
能は１０ビットである。１０ビットデータの量子化ノイ
ズは１ビット当り−６ｄＢとして−６０ｄＢになる。従
って、入力レベル０ｄＢないし−６ｄＢの瞬時Ｓ／Ｎ比
は６０ｄＢないし５４ｄＢとなる。

【００１２】次に、入力レベル−６ｄＢないし−１２ｄ
Ｂの範囲では直線符号で「Ｐ０１＊＊＊・・・」とな
り、（表１）よりランレングスＬ０が「１」であるので
分解能は１１ビットである。１１ビットデータの量子化
ノイズは−６６ｄＢになる。従って、瞬時Ｓ／Ｎ比は６
０ｄＢないし５４ｄＢとなる。以下同様に、−９６ｄＢ
までの領域で瞬時Ｓ／Ｎ比を求め、特性曲線にしたのが
Ｚ１である。ここで、入力レベル−３６ｄＢ以下では直
線符号（１６ビット）の特性曲線と同じになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の装置では、瞬時Ｓ／Ｎ比が最良でも６０ｄＢしか
なく、さらに微小な入力レベルでは直線符号（１６ビッ
ト）と同様に瞬時Ｓ／Ｎ比が低下する。過大入力に対す
るマージン（ヘッドルーム）確保が要求される業務用の
デジタル記録再生装置では、平均入力レベルを低く設定
して記録するので、実質的に利用できるダイナミックレ
ンジが狭くなること、および、入力レベルのかなりの範
囲で瞬時Ｓ／Ｎ比が不十分となるので、増幅・減衰を繰
り返す編集では劣化が増大するといった問題を有してい
る。前述の通り、この問題は直線符号（１６ビット）で
あっても同様である。

【００１４】好ましくは、聴覚検知限界約４８ｄＢ以上
の瞬時Ｓ／Ｎ比特性を入力レベル０ないし−９６ｄＢの
広い範囲において満たすことが要求される。

【００１５】そのための改良方法として、従来の１３折
れ線符号（１２ビット）を１６ビットに拡張する方法が
容易に考えられる。（表２）は直線符号（２０ビット）
から折れ線符号（１６ビット）に変換する方法について
示すものである。（表２）において、仮数データＤ２の
語長が１２になるので、全体に分解能が４ビット増加す
る。

【００１６】

【表２】

【００１７】（表２）に示す折れ線符号（１６ビット）
を用いて圧縮符号を復号して伸長する復元符号の特性図
は図２０中のＺ２のようになる。この改良された方法に
よる装置では瞬時Ｓ／Ｎ比が全領域で２４ｄＢだけ向上
するが、入力レベル−７２ｄＢないし−９６ｄＢの範囲
では瞬時Ｓ／Ｎ比が４８ｄＢ以下であり不十分である。
従って、この信号を増幅器で増幅すれば、その量子化ノ
イズが聴覚検知されるという問題をなお有している。

【００１８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、入力レベル０ないし−９６ｄＢの広い範囲におい
て、瞬時Ｓ／Ｎ比の聴覚検知限界である約４８ｄＢ以上
を確保することを大目的とする。なお、その他の目的は
正負の極性に対応し、指数部レンジに寄生するオフセッ
トの偏りを防止し、圧縮剰余データの復号処理を具体化
し、パイプライン処理により高速に連続処理を実現する
装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のランレングス1/ｎ圧縮フローティング符号装
置は、上位で所定論理のビットが連続する圧縮連続デー
タＱ１、前記圧縮連続データＱ１の連続性をブレークす
る反転ビットＴ１、ランレングスを圧縮する時に生じる
剰余Ｆ１を表す圧縮剰余データＣ１および仮数データＤ
１によって構成する圧縮データを入力する入力部と、圧
縮剰余データＣ１を格納するＣ１メモリと、Ｑ１のラン
レングスをｎ倍に伸長し、Ｃ１メモリの値に応じた長さ
の連続データを付加し、Ｑ０の連続性をブレークする反
転ビットＴ０を付加し、引き続き仮数データＤ１を付加
する伸長手段と、伸長手段から連続データＱ０，反転ビ
ットＴ０および仮数データＤ０を読み出して伸長データ
を出力する出力部とを備えている。

【００２０】ただし、連続データＱ０のランレングスを
Ｌ０、圧縮連続データＱ１のランレングスをＬ１、圧縮
剰余データＣ１から求める剰余をＦ１、ｎを２以上の整
数とするとき、 Ｌ０＝Ｌ１＊ｎ＋Ｆ１ Ｄ０＝Ｄ１ とする。

【００２１】また、他の目的のため、極性ビットを格納
するＭＳＢラッチと、入力分配のための入力手段と、奇
遇データを多重する出力手段と、圧縮データの下位に固
定データを付加する伸長手段、あるいは圧縮剰余データ
Ｃ１の値によりランレングスを追加する伸長手段を備え
るものである。

【００２２】

【作用】本発明は上記した装置により、ランレングスを
約１／ｎに圧縮したランレングス１／ｎ圧縮フローティ
ング符号を入力部へ入力する。入力部は取り込んだ圧縮
データをＣ１メモリおよび伸長手段へ供給する。Ｃ１メ
モリは抽出した圧縮剰余データＣ１を記憶保持し伸長手
段へこのデータを供給する。伸長手段は取り込んだ圧縮
データをｎ倍に伸長し、Ｃ１メモリから入力された圧縮
剰余データに基づいてランレングスをさらに延長した後
に反転ビットを付加し、さらに仮数部を付加したデータ
を出力部へ供給する。出力部は伸長手段からのデータす
なわち伸長により復元された元データを外部に出力す
る。

【００２３】圧縮データであるランレングス１／ｎ圧縮
フローティング符号は圧縮連続データと反転ビットと圧
縮剰余データとで指数部すなわちレンジを構成する。指
数部すなわちレンジは元データのランレングスに応じて
次のように変化する。すなわち、元データのランレング
スが小さい時は指数部すなわちレンジを少ないビット数
で表し、ランレングスが大きくなるとビット数をさらに
割り当てて指数部すなわちレンジを表す。また、符号全
体の語長を所定の長さとするので、仮数部へ割り当てる
ビット数はランレングスに応じて変化する。これらの作
用により、出力部から出力する圧縮符号の有する表現空
間が拡張され、また表現精度を最大にできる。このよう
な圧縮データを復元できるものである。

【００２４】また、ＭＳＢラッチにより入力データの絶
対値をとって折り返し２進符号化することで正負の極性
に対応し、伸長後の下位データに生じるブランクに固定
値”１００・・・”あるいは”０１１・・・”を充当す
るので指数部レンジに寄生するオフセットの偏りを防止
し、Ｃ１メモリの出力データを用いて圧縮剰余データに
応じたランレングスの追加伸長を行い、入力分配および
出力手段の多重化セレクタによるパイプライン処理によ
り高速連続処理ができるようになる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例におけるラン
レングス１／２圧縮フローティング符号の復号装置の構
成を示す概略ブロック図である。図面とともに動作を説
明する。

【００２７】２’Ｓコンプリメントで表現されるＭＳＢ
ファーストのシリアルデータＣＭＰＤＡＴが入力部１０
０１へ入力される。入力部１００１で２’Ｓコンプリメ
ントから折り返し２進符号へ変換する。折り返し２進符
号へ変換するのは以降の処理が簡単になるためである。
入力部１００１において、極性ビットであるＭＳＢをＭ
ＳＢメモリ１００２に格納しておき、格納されたＭＳＢ
でＭＳＢ以下のビットを反転して変換する。これによ
り、入力データの絶対値をとった折り返し２進符号化と
することで正負の極性ともに同じ伸長復号処理とするこ
とができ、ハードを簡単にすることができる。折り返し
２進符号は伸長手段１００３へ供給するとともに、Ｃ１
メモリ１００４へも供給する。伸長手段１００３はシフ
トイネーブル機能付きのシフトレジスタで構成し、入力
データを順次内部へ格納するが、圧縮剰余データＣ１の
部分だけはシフト入力をマスクし、以降の仮数データを
前詰めにして格納する。伸長手段１００３は次のタイミ
ングで、出力部１００５に格納したデータを出力する。
この時、ランレングスの部分については出力シフトのイ
ネーブルを１つおきにすることにより、ランレングスを
実質的に２倍に伸長して出力する。出力部１００５はＭ
ＳＢメモリ１００２のデータと伸長手段１００３のデー
タを多重した２’Ｓコンプリメントの出力データを外部
へ出力する。タイミング生成部１００６は各部にそれぞ
れ所要のタイミング信号を供給する。

【００２８】図２は第１の実施例における概略の動作タ
イミング図である。入力データの形式は前記したように
２’Ｓコンプリメントで表現されるＭＳＢファーストの
シリアルデータである。この１６ビットデータを前詰め
にして入力する。ＳＦＣＫはビットクロックの２倍、サ
ンプリング周波数の６４倍の周波数のクロックである。
すなわち、ＳＦＣＫの２周期で１ビットを入力する。他
の方法としてはＳＦＣＫの１周期で１ビットを入力して
前詰めとし、後ろをゼロデータで埋めてもよい。Ｌチャ
ンネルとＲチャンネルを多重しているのでＬチャンネル
だけでは３２クロック分の時間が割り当てられる。ＬＲ
ＣＫはＬチャンネルとＲチャンネルを識別するクロック
である。

【００２９】このような入力データのＬチャンネル分を
次のＲチャンネルの入力タイミングで出力する。伸長し
てビット数を２８にした出力データはＳＦＣＫの１周期
で１ビットを出力する。後ろの４ビットはゼロデータで
埋められる。

【００３０】Ｒチャンネルのデータも同時に伸長するた
めに、図１の復号装置１００８を２つ配置して並列処理
する。

【００３１】図３はＬチャンネルとＲチャンネルを伸長
する復号装置のブロック図である。図３において、復号
装置１００８Ａと復号装置１００８Ｂは同じ装置であ
り、ＬＲＣＫの表と裏でそれぞれ動作するよう入力１８
０２Ｂの前にインバータ１０９０を入れる。出力データ
１８０４Ａと出力データ１８０４Ｂはマルチプレクサ１
０９１で多重して多重出力データ１９０４を出力データ
ＤＡＤＴとして出力する。このようにして、入力分配お
よび出力手段の多重化セレクタによるパイプライン処理
により高速連続処理ができるようになる。

【００３２】図４は伸長手段１００３の具体回路図であ
る。伸長手段は１４個のシフトレジスタで構成される。
シフトレジスタ１３０１ないし１３１４は非同期リセッ
ト付き同期イネーブル型シフトレジスタである。これら
を順次シリアルに接続し、共通のクロックＳＦＣＫと、
共通のイネーブル信号ＤＳＦＥＮと、共通の非同期ロー
ド信号ＮＬＯ１Ｔを供給する。同図において、入力デー
タＤＳＩＤＴはイネーブル信号ＤＳＦＥＮが論理「Ｈ」
のときクロックＳＦＣＫの立ち上がりでシフトレジスタ
１３０１にラッチされ、同時に内部データは順次右側へ
シフトする。非同期ロード信号ＮＬＯ１Ｔを供給する
と、ダイレクトにデータ”０００・・・０”が内部にロ
ードされクリアされる。

【００３３】図５はシフトレジスタ１３０１ないし１３
１４の内部回路図である。基本回路であるので動作説明
は省略する。

【００３４】図６はＭＳＢメモリ１００２の具体回路図
である。入力データＣＭＰＤＡＴを端子１２０１から入
力し、セレクタ１０２１とＤ型フリップフロップ（以
下、ＤＦＦという）１０２２で構成する同期イネーブル
付きＤＦＦでＭＳＢをラッチする。ＭＳＢファーストの
データであるのでＬチャンネルの最初のビットスロット
で論理「Ｌ」になるＮＬＯ１Ｔでイネーブルにする。ラ
ッチしたデータＤＬＭＳＢは次のＬチャンネルデータが
くるまで保持される。

【００３５】図７はＣ１メモリ１００４の具体回路図で
ある。セレクタ１０４２とＤＦＦ１０４３からなる同期
イネーブル付きＤＦＦの入力データとしてＤＳＩＤＴを
供給する。イネーブルデータはＬＤＡＴ０ＤＤを供給す
る。ただし、イネーブルデータが論理「Ｌ」の時データ
ラッチし、論理「Ｈ」のときデータを保持する。したが
って、ＬＤＡＴ０ＤＤが論理「Ｈ」になるとその時のＤ
ＳＩＤＴすなわちＣ１データの値をラッチして以降これ
を保持する。この保持したデータをＤＬＣ１として出力
する。

【００３６】図８はタイミング生成部１００６の具体回
路図である。内部の動作を簡単に説明し、出力の信号に
ついて特に説明する。１０４１はＪＫ型フリップフロッ
プ（以下、ＪＫＦＦという）である。折り返し２進符号
にした入力データＤＳＩＤＴのＭＳＢを除いたデータを
入力端子Ｋへ供給し、最初に現れる論理「Ｈ」で出力端
子Ｑを論理「Ｈ」に保持する。また、Ｌ２６Ｔとオアを
とっているのでＬチャンネルの第２６ビット以降のタイ
ミングでは必ず出力端子Ｑが論理「Ｈ」に保持される。
この出力端子ＱのデータをＬＤＡＴ１とする。ＬＤＡＴ
１ＤはＬＤＡＴ１をＳＦＣＫで１クロック遅延したも
の、ＬＤＡＴ１ＤＤはＬＤＡＴ１をＳＦＣＫで２クロッ
ク遅延したもの、ＬＤＡＴ１ＤＤＤはＬＤＡＴ１をＳＦ
ＣＫで３クロック遅延したものである。なお、ＪＫＦＦ
１０４１はＬチャンネルの初期にＮＬＯ１Ｔで初期化さ
れる。

【００３７】ＤＳＲ１３から２倍に伸長したランレング
スの直後にある反転ビットＴ１またはＲ２４Ｔを検出し
てＲＳＲＴ１を論理「Ｈ」に保持する。このＲＳＲＴ１
をＳＦＣＫで遅延させＲＳＲＴ１Ｄ，ＲＳＲＴ１ＤＤを
生成する。

【００３８】ＢＩＴＡＤ０はＮＬ０１Ｔで初期化しＳＦ
ＣＫでカウントアップする６ビットカウンタのＬＳＢで
ある。したがって、ビットスロットの番号の奇遇を表
す。また、６ビットカウンタの値をデコーダでデコード
してＬチャンネルの第２６番目のスロットを示すＬ２６
ＴおよびＲチャンネルの第２４番目のスロットを示すＲ
２４Ｔをそれぞれ出力する。

【００３９】ＤＳＦＥＮは伸長手段１００３のシフトイ
ネーブルを制御するのに使う。ＤＳＩＤＴのシフトイン
と伸長データのシフトアウトでは動作が異なるのでそれ
ぞれタイミング信号を切り換えている。

【００４０】ＤＳＩＤＴのシフトイン時には、ＮＬＯ１
Ｔが論理「Ｈ」で、ＤＬＣ１ＭＳＫが論理「Ｌ」で、Ｂ
ＩＴＡＤ０が論理「Ｈ」ならＤＳＦＥＮは論理「Ｈ」を
出力する。

【００４１】伸長データのシフトアウト時には、Ｃ１メ
モリの格納データＤＬＣ１の論理によってさらに伸長す
るために、ＤＬＣ１の論理が論理「Ｈ」のときＲＳＲＴ
１とオア演算をして、ＤＳＦＥＮは論理「Ｈ」を出力す
る。また、ＤＬＣ１の論理が論理「Ｌ」のときＲＳＲＴ
１Ｄをオア演算して、ＤＳＦＥＮは論理「Ｈ」を出力す
る。

【００４２】図９（ａ），（ｂ）はそれぞれ入力部１０
０１，出力部１００５の具体回路図である。詳細な説明
は省略するが、出力部１００５でＤＦＦを１段介して出
力しているのは、セレクタ出力にハザードを生じるので
これを整形するのと、伸長手段１００３の出力タイミン
グを調整して最終出力とするためである。また、同図の
ＪＫＦＦは圧縮データのＬＳＢ側に付加する固定デー
タ”１０００・・・”を生成するものである。

【００４３】以上説明した第１の実施例について、次に
タイミングチャートとともに動作を説明する。図１０な
いし図１３は伸長手段１００３の入出力データおよびタ
イミング生成部１００６のタイミング処理を説明する図
である。入力データのランレングスとＣ１に応じてそれ
ぞれ、図１０はランレングスＬ１が０でＣ１＝１の場
合、図１１はランレングスＬ１が１０でＣ１＝１の場
合、図１２はランレングスＬ１が１０でＣ１＝０の場
合、図１３はランレングスＬ１が１３でＣ１＝１の場合
のタイミングチャートである。入力データＤＳＩＤＴは
折り返し２進符号であり、極性ビットを除けばランレン
グスＬ１の部分はデータ”０”が連なる。入力データを
シフトレジスタ１３０１ないしシフトレジスタ１３１４
に順次シフト入力する。ＤＳＲ１ないしＤＳＲ１４はシ
フトレジスタ３０１ないしシフトレジスタ３１４の内部
出力データである。伸長手段１００３への入力過程では
初期化パルスＮＬＯ１Ｔで初期化した後、ランレングス
に応じてタイミング生成部１００６で生成するＬＤＡＴ
１を基にシフト動作を制御する。反転ビットＴ１と残り
部分のデータＤ１をシフト入力する。シフト動作を直接
制御するのはＤＳＦＥＮである。

【００４４】例えば図１２において入力データは、ＭＳ
Ｂ以下、１０個の”０”、反転ビットＴ１の”１”、圧
縮剰余データＣ１、残り部分のデータＤ１”ＡＢ・・”
である。このようなデータが入力された時、タイミング
生成部１００６は、ＭＳＢを除くため３以上の奇数スロ
ット毎にＤＳＦＥＮを論理「Ｈ」にする。この結果、伸
長手段１００３は３以上の奇数スロット毎にシフト入力
され、１０個の”０”と反転ビットＴ１が内部メモリに
格納される。その後、タイミング生成部１００６は反転
ビットＴ１の位置でＳＦＣＫに同期してＬＤＡＴ１を論
理「Ｈ」とする。タイミング生成部１００６は、圧縮剰
余データＣ１のタイミングではＤＳＦＥＮを論理「Ｌ」
として、伸長手段１００３のシフト入力を禁止する。こ
れにより、伸長手段１００３は、圧縮剰余データＣ１を
スキップし、圧縮剰余データＣ１以降の仮数データＤ１
を引き続き内部へシフト入力する。こうして全体で１４
ビットを格納する。なお、Ｃ１メモリ１００４はＬＤＡ
Ｔ１ＤないしＬＤＡＴ１ＤＤＤを用いて圧縮剰余データ
Ｃ１のデータを内部へ格納する。このようにして圧縮デ
ータを格納する。

【００４５】次に、格納した圧縮データをＲチャンネル
のデータタイミングにおいて伸長して取り出す過程につ
いて説明する。

【００４６】図１２において、ＬＲＣＫの立ち上がり時
には伸長手段１００３にＭＳＢデータと圧縮剰余データ
Ｃ１を除く圧縮データが用意されている。圧縮データの
取り出しを間欠的にして、出力データタイミングに合わ
せることで、出力のランレングスを伸長する。そのため
に、ランレングスＬ１に相当するデータ区間では、シフ
トイネーブルＤＳＦＥＮを１つおきに論理「Ｈ」にす
る。また、圧縮剰余データＣ１の値によって、さらに１
スロット分伸長する。これらのタイミング制御はタイミ
ング生成部１００６のＤＳＦＥＮにより行う。ＲＳＲＴ
１はＤＳＲ１３またはＲ２４ＴのいずれかによってＳＦ
ＣＫに同期して論理「Ｈ」にセットされる。すなわちタ
イミング生成部１００６は、ＤＳＲ１３のＴ１＝”１”
が検出されるかまたはＲチャンネルの第２４番目のスロ
ットであるＲ２４Ｔの固定のタイミングでＲＳＲＴ１を
論理「Ｈ」にする。Ｃ１メモリ１００４の出力Ｃ１が”
０”であればＲＳＲＴ１を遅延したＲＳＲＴ１Ｄとを用
いてＤＳＦＥＮをマスクし、その間だけＤＳＦＥＮを強
制的に論理「Ｌ」にする。図１２の場合、Ｃ１＝０であ
るのでこれに該当し、したがって出力のランレングスが
さらに１スロット分伸長する。

【００４７】以降は、残り部分のデータＤ１すなわちＡ
ＢＣを順次出力する。その後のブランク部には固定デー
タ”１０００・・・”が入力部１００１から充当され、
全体長を２８ビットにまで伸長する。さらに、４ビット
分の”０”を付加して３２ビットとし出力部１００５で
１クロック遅延して出力端１８０４から出力信号ＤＡＤ
ＡＴとして出力する。このように、伸長後の下位データ
に生じるブランクに固定値”１０００・・・”を充当す
るので、ある指数部レンジの表現空間の中心に最も近い
データとなり、したがって寄生するオフセットの偏りを
防止し、滑らかなレンジ遷移ができるようになり、実質
的に歪率を改善できる。なお、固定値は”０１１１・・
・”であっても全く同等である。

【００４８】次に、図１３はランレングスＬ１が１３の
場合であるが、図１２と動作が異なるのは、以下の点で
ある。ランレングスの大きい場合にこれを打ち切るため
固定のタイミングでＬＤＡＴ１を論理「Ｈ」にする。そ
のため、タイミング生成部１００６でＬ２６Ｔを生成し
ＬＤＡＴ１に反映させる。したがって、反転ビットＴ１
の有無にかかわらず、Ｌ２６ＴのタイミングでＬＤＡＴ
１を論理「Ｈ」にする。また、ＲＳＲＴ１をＲ２４Ｔの
タイミングで強制的に論理「Ｈ」にして圧縮剰余データ
Ｃ１によりＤＳＦＥＮをマスクするタイミングを作る。
図１０および図１１はランレングスが０および１０の場
合であるが、動作としては以上の説明と同じになるの
で、省略する。ただし、Ｃ１＝１であるのでランレング
スＬ１を２倍に伸長するのみであり、Ｃ１による追加伸
長は行わない。

【００４９】このようにして得られる圧縮データについ
て、その符号構成のいくつかの例とその符号の持つ特性
について説明する。

【００５０】図１４（ａ）は本発明の実施例に使用する
ランレングス１／２圧縮フローティング符号の構成を示
す概念図であり、図１４（ｂ）は直線符号（３０ビッ
ト）をランレングス１／２圧縮フローティング符号（１
６ビット）に圧縮する符号変換を説明するための図であ
る。図中、従来例と同様部分には同一記号を付与してい
る。

【００５１】以下、図に従って、まず圧縮（符号化）の
手順について説明する。圧縮連続データＱ１は連続デー
タＱ０のランレングスＬ０を２で除算して整数化したラ
ンレングスＬ１の長さを有する連続データである。すな
わち、 Ｌ１＝ｉｎｔ（Ｌ０／２） である。また、整数除算の剰余項を圧縮剰余Ｆ１とする
と、 Ｆ１＝Ｌ０ ｍｏｄ ２ である。

【００５２】反転ビットＴ１は圧縮連続データＱ１のラ
ンをブレークする反転ビットである。圧縮剰余データＣ
１は圧縮剰余Ｆ１を補数表現したものである。また、仮
数データＤ１はデータＤ０の上位の部分データである。
ランレングス１／２圧縮フローティング符号は、極性ビ
ットＰ，圧縮連続データＱ１，反転ビットＴ１，圧縮剰
余データＣ１，仮数データＤ１の順に配置する。

【００５３】以下、図１４（ｂ）に基づいてランレング
スＬ０が「０」ないし「２８」の場合について説明す
る。

【００５４】Ｌ０＝０の時、Ｌ１，Ｆ１は、 Ｌ１＝ｉｎｔ（０／２）＝０ Ｆ１＝０ ｍｏｄ ２ ＝０ である。

【００５５】ランレングスＬ１が「０」であるので圧縮
連続データＱ１は無い。圧縮剰余データＣ１は「１」で
ある。データＤ０は３０ビットで、その内の上位１３ビ
ット「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭ」が仮数データＤ１
である。ランレングス１／２圧縮フローティング符号は
極性ビットＰ，反転ビットＴ１，圧縮剰余データＣ１お
よび仮数データＤ１をこの順に配置して、「Ｐ１１ＡＢ
ＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭ」である。

【００５６】同様にして以下を求める。 Ｌ０＝１の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（１／２）＝０ Ｆ１＝１ ｍｏｄ ２ ＝１ より、圧縮連続データＱ１は無く、圧縮剰余データＣ１
は「０」である。データＤ０の上位１３ビット「ＡＢＣ
ＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭ」が仮数データＤ１である。ラン
レングス１／２圧縮フローティング符号は「Ｐ１０ＡＢ
ＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭ」である。

【００５７】Ｌ０＝２の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（２／２）＝１ Ｆ１＝２ ｍｏｄ ２ ＝０ より、連続データＱ１は「０」であり、圧縮剰余データ
Ｃ１は「１」である。データＤ０の上位１２ビット「Ａ
ＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」が仮数データＤ１である。ラ
ンレングス１／２圧縮フローティング符号は「Ｐ０１１
ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。

【００５８】Ｌ０＝３の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（３／２）＝１ Ｆ１＝３ ｍｏｄ ２ ＝１ より、連続データＱ１は「０」であり、圧縮剰余データ
Ｃ１は「０」である。データＤ０の上位１２ビット「Ａ
ＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」が仮数データＤ１である。ラ
ンレングス１／２圧縮フローティング符号は「Ｐ０１０
ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。

【００５９】また、 Ｌ０＝２０の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（２０／２）＝１０ Ｆ１＝２０ ｍｏｄ ２ ＝０ より、連続データＱ１は「００００００００００」であ
り、圧縮剰余データＣ１は「１」である。データＤ０の
上位３ビット「ＡＢＣ」が仮数データＤ１である。従っ
て、ランレングス１／２圧縮フローティング符号は「Ｐ
００００００００００１１ＡＢＣ」である。

【００６０】さらに、 Ｌ０＝２８の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（２８／２）＝１４ Ｆ１＝２８ ｍｏｄ ２ ＝０ より、連続データＱ１は「０００００００００００００
０」であり、圧縮剰余データＣ１は「１」である。デー
タＤ０はなく、仮数データＤ１もない。従って、ランレ
ングス１／２圧縮フローティング符号は「Ｐ０００００
０００００００００１」である。

【００６１】このようにして、直線符号（３０ビット）
をランレングス１／２圧縮フローティング符号（１６ビ
ット）に圧縮する。

【００６２】次に、伸長（復号化）の手順について説明
する。復号化の手順は、圧縮データから極性ビットＰを
除き、圧縮連続データＱ１と反転ビットＴ１からランレ
ングスＬ１を得る。また、反転ビットＴ１の直後にある
圧縮剰余データＣ１（１ビット）と仮数データＤ１を得
る。圧縮剰余データＣ１を反転した圧縮剰余Ｆ１を得
る。

【００６３】これらより、元データの連続データＱ０の
ランレングスＬ０は、 Ｌ０＝２＊Ｌ１＋Ｆ１ から求める。

【００６４】連続データＱ０はランレングスＬ０の長さ
の「０」を連ねて復元する。連続データＱ０の後に反転
ビットＴ０を付け、その後に仮数データＤ１を付加す
る。極性ビットＰを先頭に付けて元データとするが、こ
の符号長がＷ０に満たない時は仮数データＤ１の下位に
固定値を充てて符号長をＷ０にする。この手順に従っ
て、復号化の処理を行う。

【００６５】以下に、図１４（ｂ）を参照しながらラン
レングスＬ１のいくつかの場合について具体的に説明す
る。

【００６６】Ｌ１＝０かつＦ１＝０の時、 Ｌ０＝２＊０＋０＝０ であるから、連続データＱ０は無い。仮数データＤ１は
１３ビットで「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭ」である。
このとき、元データは、極性ビットＰ，反転ビットＴ０
および仮数データＤ１をならべて、「Ｐ１ＡＢＣＤＥＦ
ＧＨＩＪＫＬＭ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊」とな
る。なお、「＊＊＊・・・」は固定値「０１１・・・」
を充てるものとする。

【００６７】以下同様に、Ｌ１＝１０かつＦ１＝０の
時、 Ｌ０＝２＊１０＋０＝２０ であるから、連続データＱ０は「００００００００００
００００００００００」、また仮数データＤ１は「ＡＢ
Ｃ」である。このとき、元データは、極性ビットＰ，連
続データＱ０，反転ビットＴ０および仮数データＤ１を
ならべて、「Ｐ００００００００００００００００００
００１ＡＢＣ＊＊＊＊＊」となる。

【００６８】このようにして、ランレングス１／２圧縮
フローティング符号（１６ビット）から直線符号（３０
ビット）を復号化して伸長する。

【００６９】以上と同様にして、全ての場合についてま
とめた結果を（表３）に示す。

【００７０】

【表３】

【００７１】（表３）において、直線符号（２８ビッ
ト）は折り返し２進符号であり、フローティング符号は
折り返し型のランレングス１／２圧縮フローティング符
号である。ランレングスＬ０、ランレングスＬ１および
分解能の欄は１０進数である。

【００７２】圧縮符号を復号して伸長した復元符号の表
現精度すなわち分解能は、直線符号における直線符号の
丸め精度で決定され、ランレングスＬ０によって変化す
る。（表３）より、最高２８ビットないし１５ビットの
精度が得られる。

【００７３】ここで、直線符号を入力として、ランレン
グス１／２圧縮フローティング符号を用いて圧縮符号化
し、この符号を復号して伸長した復元符号を出力する場
合の瞬時Ｓ／Ｎ比について説明する。ただし、簡単のた
め瞬時Ｓ／Ｎ比は矩形波のＳ／Ｎ比向上分（約２ｄＢ）
を省略する。入力レベルは符号で表現できる最大の正弦
波の振幅を基準（０ｄＢ）にする。直線符号の「Ｐ１１
１１・・・」がこれに相当する。

【００７４】入力レベル０ｄＢないし−６ｄＢの範囲
は、直線符号で「Ｐ１ＡＢＣ・・・」であり、（表３）
より分解能は１５ビットである。１５ビットデータの量
子化ノイズは１ビット当り−６ｄＢとして−９０ｄＢに
なる。従って、入力レベル０ｄＢないし−６ｄＢの領域
で瞬時Ｓ／Ｎ比は９０ｄＢないし８４ｄＢとなる。

【００７５】入力レベル−６ｄＢないし−１８ｄＢの範
囲では直線符号で「Ｐ０１ＡＢＣ・・・」または「Ｐ０
０１ＡＢＣ・・・」となり、（表３）より分解能は１６
ビットである。１６ビットデータの量子化ノイズは−９
６ｄＢであるので、瞬時Ｓ／Ｎ比は９０ｄＢないし７８
ｄＢとなる。

【００７６】入力レベル−１８ｄＢないし−３０ｄＢの
範囲では直線符号で「Ｐ０００１ＡＢＣ・・・」または
「Ｐ００００１ＡＢＣ・・・」となり、（表３）より分
解能は１７ビットである。１７ビットデータの量子化ノ
イズは−１０２ｄＢであるので、瞬時Ｓ／Ｎ比は８４ｄ
Ｂないし７２ｄＢとなる。

【００７７】以下同様に、−１８０ｄＢまでの入力レベ
ル領域で瞬時Ｓ／Ｎ比を求める。図１６はランレングス
１／２圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号
して伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図である。同
図の横軸に入力レベル、縦軸に瞬時Ｓ／Ｎ比を示す。同
図の特性曲線Ｘ１は（表３）に示すランレングス１／２
圧縮フローティング符号の瞬時Ｓ／Ｎ比を表すものであ
る。図より特性曲線Ｘ１は、入力レベル０ｄＢないし−
９６ｄＢの範囲で瞬時Ｓ／Ｎ比の聴覚検知限界４８ｄＢ
をほぼ上回っていると言える。

【００７８】従来の直線符号（１６ビット）に比べ、入
力レベル−９６ｄＢのところで約４２ｄＢもの瞬時Ｓ／
Ｎ比改善が達成される。瞬時Ｓ／Ｎ比の改善は入力レベ
ル−１８ｄＢから−１８０ｄＢの広範囲にわたり作用す
る。入力レベル０ｄＢから−６ｄＢの範囲で瞬時Ｓ／Ｎ
比が劣化するが、高々６ｄＢの劣化であり、なお９０ｄ
Ｂないし８４ｄＢの瞬時Ｓ／Ｎ比を有する。この領域は
マージンとして留保し、通常は殆ど使用しない範囲であ
るので、全く問題とならない。

【００７９】また、図２０の特性曲線Ｚ２に示す折れ線
符号（１６ビット）との比較においても、入力レベル０
ｄＢから−１２ｄＢの範囲で６ｄＢの改善があり、しか
も−９６ｄＢでは１８ｄＢの改善が得られる。

【００８０】このように微小レベルの信号を増幅して
も、入力レベル−９６ｄＢまでの広い範囲にわたって量
子化ノイズを聴覚検知限より小さくすることができる。
従って、十分にヘッドルームを確保して録音レベルを設
定でき、後の編集で任意に増幅できる。また、微小レベ
ルの信号に発生する固有スペクトルの量子化ノイズの問
題を改善するために、白色雑音（ディザ）を付加してノ
イズスペクトルを分散させるなどの処理を無くすことが
できる。

【００８１】現在の技術では入力レベル０ｄＢから−１
８０ｄＢもの広範囲な信号を増幅したり、ＡＤ変換器で
デジタル化することは困難であるが、高温超伝導を利用
する機能素子や回路技術の将来の発展により、本発明の
効果が最大限に発揮できるようになる。なお、（表３）
においてランレングス１／２圧縮フローティング符号の
増加特性を考察する。実施例では圧縮剰余データＣ１を
圧縮剰余Ｆ１の補数としたことにより、レンジの境界で
は上位のレンジの数値の方が下位のレンジよりも必ず大
きい。従って、この符号は単調増加特性を有する。仮に
圧縮データを直線符号（１６ビット）と誤って再生する
ことがあっても、単調増加特性であればレベルの逆転や
ジャンプを起こさないので有利である。この作用は、圧
縮剰余データＣ１を圧縮剰余Ｆ１の補数としたことによ
るが、必ずしも補数とする必要は無く他の表現であって
もよい。

【００８２】前述したように、現在の技術では入力レベ
ル０ｄＢから−１８０ｄＢもの広範囲な信号を増幅した
り、ＡＤ変換器でデジタル化することは困難である。そ
こで、直線符号を３０ビット用意することができない場
合、第１の実施例のように直線符号の短縮を行っても良
い。（表４）は直線符号（２８ビット）をランレングス
１／２圧縮フローティング符号（１６ビット）に圧縮伸
長する符号復号装置について表すものである。

【００８３】

【表４】

【００８４】この場合、ランレングスＬ０を最大２６で
打ち切る。ランレングスＬ０＝２６の時、反転ビットＴ
０を省略し、残り部分のデータをＤ０とする。符号化は
同様にするが、圧縮剰余データＣ１を省略してその代わ
りに仮数データＤ１すなわちＤ０を配置する。ランレン
グスＬ０の打ち切りによって、瞬時Ｓ／Ｎ比特性は図１
６における特性曲線Ｘ２となる。入力レベル−１６２ｄ
Ｂから０ｄＢの範囲では同図のＸ１と同一である。

【００８５】また、全く同様に、直線符号を２４ビット
に短縮を行っても良い。（表５）は直線符号（２４ビッ
ト）をランレングス１／２圧縮フローティング符号（１
６ビット）に圧縮伸長する符号復号方法について表すも
のである。

【００８６】

【表５】

【００８７】この場合、ランレングスＬ０を最大「１
８」で打ち切る。ランレングスＬ０＝１８の時、反転ビ
ットＴ０を省略し、残り部分のデータをＤ０とする。符
号化は同様にするが、ランレングスＬ１は最大値が
「９」であることが判っているので、反転ビットＴ１は
何であっても良い。さらに、圧縮剰余データＣ１を省略
してその代わりに仮数データＤ１すなわちＤ０を配置す
る。ランレングスＬ０の打ち切りによって、瞬時Ｓ／Ｎ
比特性は図１６における特性曲線Ｘ３となる。入力レベ
ル−１１４ｄＢから０ｄＢの範囲では同図のＸ１と同一
である。以上述べた特性曲線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の何れで
あっても、入力レベル０ｄＢから−９６ｄＢまでの範囲
で瞬時Ｓ／Ｎ比の聴覚検知限界をほぼクリアできる。

【００８８】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１５（ａ）は本発明の第
２の実施例におけるランレングス１／４圧縮フローティ
ング符号の構成を示す概念図であり、図１５（ｂ）は変
換処理を説明するための具体例を表す図である。図中、
従来例と同様部分には同一記号を付与している。

【００８９】以下、図に従って、まず圧縮（符号化）の
手順について説明する。第２の実施例は直線符号（３２
ビット）をランレングス１／４圧縮フローティング符号
（１６ビット）に圧縮伸長する復号装置である。

【００９０】圧縮連続データＱ１は連続データＱ０のラ
ンレングスＬ０を「４」で除算して整数化したランレン
グスＬ１の長さを有する連続データである。

【００９１】Ｌ１＝ｉｎｔ（Ｌ０／４） また、整数除算の剰余項を圧縮剰余Ｆ１とすると、 Ｆ１＝Ｌ０ ｍｏｄ ４ である。

【００９２】反転ビットＴ１は圧縮連続データＱ１のラ
ンレングスをブレークする反転ビットである。圧縮剰余
データＣ１は圧縮剰余Ｆ１を補数表現するものである。
また、仮数データＤ１はデータＤ０の上位側の部分デー
タである。ランレングス１／４圧縮フローティング符号
は、極性ビットＰ，圧縮連続データＱ１，反転ビットＴ
１，圧縮剰余データＣ１，仮数データＤ１の順に配置す
る。

【００９３】以下、図１５（ｂ）に基づいてランレング
スＬ０が「０」ないし「２８」の場合について説明す
る。

【００９４】Ｌ０＝０の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（０／４）＝０ Ｆ１＝０ ｍｏｄ ４ ＝０ より、ランレングスＬ１が「０」であるので、圧縮連続
データＱ１は無い。圧縮剰余データＣ１は「１１」であ
る。データＤ０は３０ビットで、その内の上位１２ビッ
ト「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」が仮数データＤ１であ
る。ランレングス１／４圧縮フローティング符号は極性
ビットＰ，反転ビットＴ１，圧縮剰余データＣ１および
仮数データＤ１をこの順に配置して、「Ｐ１１１ＡＢＣ
ＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。

【００９５】以下同様に、Ｌ０＝１の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（１／４）＝０ Ｆ１＝１ ｍｏｄ ４ ＝１ より、圧縮連続データＱ１は無く、圧縮剰余データＣ１
は「１０」である。データＤ０の上位１２ビット「ＡＢ
ＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」が仮数データＤ１である。ラン
レングス１／４圧縮フローティング符号は「Ｐ１１０Ａ
ＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。

【００９６】Ｌ０＝３の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（３／４）＝０ Ｆ１＝３ ｍｏｄ ４ ＝３ より、連続データＱ１は「０」であり、圧縮剰余データ
Ｃ１は「００」である。データＤ０の上位１２ビット
「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」が仮数データＤ１であ
る。ランレングス１／４圧縮フローティング符号は「Ｐ
１００ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。

【００９７】また、Ｌ０＝２０の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（２０／４）＝５ Ｆ１＝２０ ｍｏｄ ４ ＝０ より、連続データＱ１は「０００００」であり、圧縮剰
余データＣ１は「１１」である。データＤ０の上位７ビ
ット「ＡＢＣＤＥＦＧ」が仮数データＤ１である。従っ
て、ランレングス１／４圧縮フローティング符号は「Ｐ
０００００１１１ＡＢＣＤＥＦＧ」である。

【００９８】さらに、Ｌ０＝２３の時、 Ｌ１＝ｉｎｔ（２３／４）＝５ Ｆ１＝２３ ｍｏｄ ４ ＝３ より、連続データＱ１は「０００００」であり、圧縮剰
余データＣ１は「００」である。データＤ０の上位７ビ
ット「ＡＢＣＤＥＦＧ」が仮数データＤ１である。従っ
て、ランレングス１／４圧縮フローティング符号は「Ｐ
０００００１００ＡＢＣＤＥＦＧ」である。

【００９９】このようにして、直線符号（３２ビット）
をランレングス１／４圧縮フローティング符号（１６ビ
ット）に圧縮する。

【０１００】次に、伸長（復号化）の手順について説明
する。復号化の手順は、圧縮データから極性ビットＰを
除き、圧縮連続データＱ１と反転ビットＴ１からランレ
ングスＬ１を得る。また、反転ビットＴ１の直後にある
圧縮剰余データＣ１（２ビット）と仮数データＤ１を得
る。圧縮剰余データＣ１を反転した圧縮剰余Ｆ１を得
る。

【０１０１】これらより、元データの連続データＱ０の
ランレングスＬ０は、 Ｌ０＝４＊Ｌ１＋Ｆ１ から求める。連続データＱ０はランレングスＬ０の長さ
の「０」を連ねて復元する。連続データＱ０の後に反転
ビットＴ０を付け、その後に仮数データＤ１を付加す
る。極性ビットＰを先頭に付けて元データとするが、こ
の符号長がＷ０に満たない時は仮数データＤ１の下位に
固定値を充てて符号長をＷ０にする。この手順に従っ
て、復号化の処理を行う。

【０１０２】復号装置は以下の点を除いて第１の実施例
と同様である。相違点はシフト入力時に圧縮剰余データ
Ｃ１が２ビットであるので、その間はＤＳＦＥＮを論理
「Ｌ」にしてシフト入力を禁止すること、Ｃ１メモリ１
００４を２ビット分有すること、また、伸長出力の時
に、伸長出力１００３のシフトレジスタを制御するＤＳ
ＦＥＮを４クロックに１度論理「Ｈ」にすることでラン
レングスＬ１を４倍に伸長することと、４通り存在する
圧縮剰余データＣ１の値に応じて出力ランレングスの延
長を０，１，２および３の４通り制御する点である。こ
れらを満たすようにタイミング生成部１００６の回路を
変更する。具体回路は第１の実施例から容易に導けるの
で説明を省略する。

【０１０３】以下に、図１５（ｂ）を参照しながらラン
レングスＬ１のいくつかの場合について具体的に説明す
る。

【０１０４】Ｌ１＝０かつＦ１＝０の時、 Ｌ０＝４＊０＋０＝０ であるから、連続データＱ０は無い。仮数データＤ１は
１２ビットで「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬ」である。こ
のとき、元データは、極性ビットＰ，反転ビットＴ０お
よび仮数データＤ１をならべて、「Ｐ１ＡＢＣＤＥＦＧ
ＨＩＪＫＬ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊」となる。
なお、「＊＊＊・・・」は固定値「１０００・・・」を
充てるものとする。

【０１０５】以下同様に、Ｌ１＝５かつＦ１＝０の時、 Ｌ０＝４＊５＋０＝２０ であるから、連続データＱ０は「００００００００００
００００００００００」、また仮数データＤ１は「ＡＢ
ＣＤＥＦＧ」である。このとき、元データは、極性ビッ
トＰ，連続データＱ０，反転ビットＴ０および仮数デー
タＤ１をならべて、「Ｐ００００００００００００００
００００００１ＡＢＣＤＥＦＧ＊＊＊」となる。

【０１０６】このようにして、ランレングス１／４圧縮
フローティング符号（１６ビット）から直線符号（３２
ビット）を復号化して伸長する。

【０１０７】以上と同様にして、全ての場合についてま
とめた結果を（表６）に示す。

【０１０８】

【表６】

【０１０９】（表６）より、本実施例によれば最高３２
ビットないし１４ビットの精度が得られる。

【０１１０】ここで、直線符号を入力として、ランレン
グス１／４圧縮フローティング符号を用いて圧縮符号化
し、この符号を復号して伸長した復元符号を出力する場
合の瞬時Ｓ／Ｎ比について説明する。

【０１１１】入力レベル０ｄＢないし−６ｄＢの範囲
は、直線符号で「Ｐ１ＡＢＣ・・・」であり、（表６）
より分解能は１４ビットである。１４ビットデータの量
子化ノイズは１ビット当り−６ｄＢとして−８４ｄＢに
なる。従って、入力レベル０ｄＢないし−６ｄＢの領域
で、瞬時Ｓ／Ｎ比は８４ｄＢないし７８ｄＢとなる。

【０１１２】入力レベル−６ｄＢないし−１２ｄＢの範
囲では直線符号で「Ｐ０１ＡＢＣ・・・」であり、（表
６）より分解能は１５ビットである。１５ビットデータ
の量子化ノイズは−９０ｄＢであるので、瞬時Ｓ／Ｎ比
は８４ｄＢないし７８ｄＢとなる。

【０１１３】入力レベル−１２ｄＢないし−１８ｄＢの
範囲では直線符号で「Ｐ００１ＡＢＣ・・・」であり、
（表６）より分解能は１６ビットである。１６ビットデ
ータの量子化ノイズは−９６ｄＢであるので、瞬時Ｓ／
Ｎ比は８４ｄＢないし７８ｄＢとなる。

【０１１４】入力レベル−１８ｄＢないし−３０ｄＢの
範囲では直線符号で「Ｐ０００１ＡＢＣ・・・」または
「Ｐ００００１ＡＢＣ・・・」となり、（表６）より分
解能は１７ビットである。１７ビットデータの量子化ノ
イズは−１０２ｄＢであるので、瞬時Ｓ／Ｎ比は８４ｄ
Ｂないし７２ｄＢとなる。

【０１１５】以下同様に、−１８０ｄＢまでの入力レベ
ル領域で瞬時Ｓ／Ｎ比を求める。図１７はランレングス
１／４圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号
して伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図である。同
図の横軸に入力レベル、縦軸に瞬時Ｓ／Ｎ比を示す。同
図の特性曲線Ｙ１は（表６）に示すランレングス１／４
圧縮フローティング符号の瞬時Ｓ／Ｎ比を表すものであ
る。図より明らかに特性曲線Ｙ１は、入力レベル０ｄＢ
ないし−９６ｄＢの範囲で瞬時Ｓ／Ｎ比の聴覚検知限界
４８ｄＢを上回っている。

【０１１６】従来の直線符号（１６ビット）に比べ入力
レベル−９６ｄＢのところで約６０ｄＢもの瞬時Ｓ／Ｎ
比改善が達成される。瞬時Ｓ／Ｎ比の改善は入力レベル
−１８ｄＢから−１９６ｄＢの広範囲にわたり作用す
る。入力レベル０ｄＢから−１２ｄＢの範囲で瞬時Ｓ／
Ｎ比が劣化するが、高々１２ｄＢの劣化であり、なお、
８４ｄＢないし７８ｄＢの瞬時Ｓ／Ｎ比を有する。この
領域はマージンとして通常はあまり使用しない範囲であ
るので、全く問題とならない。

【０１１７】また、図２０の特性曲線Ｚ２に示す折れ線
符号（１６ビット）との比較においても、入力レベル−
５４ｄＢから−１９６ｄＢの範囲で改善があり、−９６
ｄＢでは３６ｄＢの改善が得られる。

【０１１８】このように第２の実施例によれば、第１の
実施例よりもさらに微小な入力レベル−１４４ｄＢの信
号を増幅しても、量子化ノイズを聴覚検知することが全
く無くなる。従って、十分にヘッドルームを確保して録
音レベルを設定でき、後の編集で任意に増幅できる。

【０１１９】（表７）は直線符号（２９ビット）をラン
レングス１／４圧縮フローティング符号（１６ビット）
に圧縮伸長する符号復号方法について表すものである。

【０１２０】

【表７】

【０１２１】この場合ランレングスＬ０を最大「２０」
で打ち切る。ランレングスＬ０＝２０の時、反転ビット
Ｔ０を省略し、残り部分のデータをＤ０とする。符号化
は同様にするが、ランレングスＬ１は最大値が「５」で
あることが判っているので、反転ビットＴ１を省略す
る。また、圧縮剰余データＣ１は何であっても良い。ラ
ンレングスＬ０の打ち切りによって、瞬時Ｓ／Ｎ比特性
は図１７における特性曲線Ｙ２となる。入力レベル−１
２６ｄＢから０ｄＢの範囲では同図のＹ１と同一であ
る。

【０１２２】また、全く同様に、直線符号を２６ビット
に短縮を行っても良い。（表８）は直線符号（２６ビッ
ト）をランレングス１／４圧縮フローティング符号（１
６ビット）に圧縮伸長する符号復号方法について表すも
のである。

【０１２３】

【表８】

【０１２４】この場合、ランレングスＬ０を最大「１
６」で打ち切る。ランレングスＬ０＝１６の時、反転ビ
ットＴ０を省略し、残り部分のデータをＤ０とする。符
号化は同様にするが、ランレングスＬ１は最大値が
「４」であることが判っているので、反転ビットＴ１を
省略する。さらに、圧縮剰余データＣ１は何であっても
良い。ランレングスＬ０の打ち切りによって、瞬時Ｓ／
Ｎ比特性は図１７における特性曲線Ｙ３となる。入力レ
ベル−１０２ｄＢから０ｄＢの範囲では同図のＹ１と同
一である。以上述べた特性曲線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の何れ
であっても、入力レベル０ｄＢから−９６ｄＢまでの範
囲で瞬時Ｓ／Ｎ比の聴覚検知限界を完全にクリアでき
る。

【０１２５】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。第３の実施例は直線符号（２４ビット）をランレ
ングス１／４圧縮フローティング符号（８ビット）に圧
縮伸長する符号方法である。すなわち、第２の実施例の
符号のビット数を変更したものである。従って、圧縮
（符号化）および伸長（復号化）の手順および復号装置
の構成については第２の実施例と同様であるので説明を
略す。

【０１２６】全ての指数部すなわちレンジの場合につい
てまとめた結果を（表９）に示す。

【０１２７】

【表９】

【０１２８】（表９）より、本実施例によれば最高２４
ビットないし６ビットの精度が得られる。

【０１２９】図１８は第３の実施例のランレングス１／
４圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号して
伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図である。同図の
横軸に入力レベル、縦軸に瞬時Ｓ／Ｎ比を示す。同図の
特性曲線Ｖ１は（表９）に示すランレングス１／４圧縮
フローティング符号の瞬時Ｓ／Ｎ比を表すものである。
図より明らかに特性曲線Ｙ１は直線符号（８ビット）に
比較してはるかに広大な入力レベル範囲で略フラットな
瞬時Ｓ／Ｎ比の特性を示している。このままでは瞬時Ｓ
／Ｎ比の聴覚検知限界４８ｄＢに満たないけれども、差
分符号などと組み合わせることによって、広大な入力レ
ベル範囲と高分解能を活かすことができる。イメージデ
ータのサンプル間相関性を利用する冗長圧縮などに活用
できる。

【０１３０】なお、以上説明した第１ないし第３の実施
例では、直線符号は折り返し２進符号としたが、２’Ｓ
コンプリメンタリ符号やオフセットバイナリ符号など他
の直線符号であっても、相互に変換するかまたは所定の
論理値を変更するだけで、全く同様に適用できる。ま
た、ｎは「２」と「４」の場合だけについて説明した
が、ｎは「２以上」の整数であれば何でもよい。この場
合、ｎの値に応じて圧縮剰余の場合の数が変わるので、
圧縮剰余データの語長を変更し、シフトイネーブルの制
御を変えればよいことは言うまでもない。また、実施例
ではシフトレジスタを用いた回路構成としたが、同様の
データ変換を行う、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッ
サー）のハードウェアおよびソフトウェアで構成しても
よい。

【０１３１】

【発明の効果】以上のように本発明は、伝送されたラン
レングス１／ｎ圧縮フローティング符号を受信し、これ
を復号する装置である。ランレングス１／ｎ圧縮フロー
ティング符号は圧縮連続データと反転ビットと圧縮剰余
データとで指数部すなわちレンジを構成するので、元デ
ータのランレングスに応じて指数部すなわちレンジが変
化している。元データのランレングスが小さい時は指数
部すなわちレンジを少ないビット数で表し、ランレング
スが大きくなるとビット数をさらに割り当てて指数部す
なわちレンジを多くのビット数で表す。符号全体の語長
を固定長とするので、仮数部のビット数はランレングス
に応じて変化する。これらの作用により、出力部から出
力する圧縮符号の有するレンジ表現空間が拡張され、同
時に表現精度を改善できる。本発明は、圧縮データを入
力する入力部と、圧縮剰余データＣ１を格納するＣ１メ
モリと、Ｑ１のランレングスをｎ倍に伸長し、Ｃ１メモ
リの値に応じた長さの連続データと、Ｑ０の連続性をブ
レークする反転ビットＴ０と、仮数データＤ１を付加す
る伸長手段と、伸長手段から連続データＱ０，反転ビッ
トＴ０および仮数データＤ０を読み出して伸長データを
出力する出力部とを備え、極性ビットを格納するＭＳＢ
ラッチと、入力分配のための入力手段と、奇遇データを
多重する出力手段と、圧縮データの下位に固定データを
付加する伸長手段、あるいは圧縮剰余データＣ１の値に
よりランレングスを追加する伸長手段を備える。

【０１３２】これにより、入力部は取り込んだ圧縮デー
タをＣ１メモリおよび伸長手段へ供給し、Ｃ１メモリは
抽出した圧縮剰余データＣ１を記憶保持し伸長手段へこ
のデータを供給し、伸長手段は取り込んだ圧縮データを
ｎ倍に伸長してＣ１メモリから入力された圧縮剰余デー
タに基づきランレングスをさらに延長し、反転ビットを
付加し、さらに仮数部を付加したデータを出力部へ供給
し、出力部は伸長により復元された元データを外部に取
り出す。復号した元データは、精度と入力レベル範囲の
両方を所定の特性以上に保つので、特に業務編集用のデ
ジタル記録再生装置などに本発明を適用すると、増幅減
衰を伴うミキシングやダビングを繰り返しても、量子化
ノイズが聴覚検知されることが無くなり、入力レベル０
ないし−９６ｄＢの広い範囲において、瞬時Ｓ／Ｎ比の
聴覚検知限界である約４８ｄＢ以上を確保する復号装置
を提供できる。

【０１３３】また、ＭＳＢラッチにより入力データの絶
対値をとって折り返し２進符号化することで正負の極性
に対応しハードを簡単にすることができる。

【０１３４】伸長後の下位データに生じるブランクに固
定値”１００・・・”あるいは”０１１・・・”を充当
することで、指数部レンジに寄生するオフセットの偏り
を防止し、歪率を改善できる。

【０１３５】また、入力分配および出力手段の多重化セ
レクタによるパイプライン処理により高速連続処理がで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるランレングス１
／２圧縮フローティング符号の復号装置の構成を示す概
略ブロック図

【図２】同第１の実施例における概略の動作タイミング
図

【図３】ＬチャンネルとＲチャンネルを伸長する復号装
置のブロック図

【図４】図１における伸長手段１００３の具体回路図

【図５】図４におけるシフトレジスタ１３０１ないし３
１４の内部回路図

【図６】図１におけるＭＳＢメモリ１００２の具体回路
図

【図７】図１におけるＣ１メモリ１００４の具体回路図

【図８】図１におけるタイミング生成部１００６の具体
回路図

【図９】（ａ）は図１における入力部１００１の具体回
路図 （ｂ）は図１における出力部１００５の具体回路図

【図１０】図１における伸長手段１００３の入出力デー
タおよびタイミング生成部１００６のタイミング処理を
説明する波形図

【図１１】図１における伸長手段１００３の入出力デー
タおよびタイミング生成部１００６のタイミング処理を
説明する波形図

【図１２】図１における伸長手段１００３の入出力デー
タおよびタイミング生成部１００６のタイミング処理を
説明する波形図

【図１３】図１における伸長手段１００３の入出力デー
タおよびタイミング生成部１００６のタイミング処理を
説明する波形図

【図１４】（ａ）は本発明の第１の実施例におけるラン
レングス１／２圧縮フローティング符号の構成を示す概
念図 （ｂ）は同じく変換処理を説明するための説明図

【図１５】（ａ）は本発明の第２の実施例におけるラン
レングス１／４圧縮フローティング符号の構成を示す概
念図 （ｂ）は同じく変換処理を説明するための具体例を表す
説明図

【図１６】本発明の第１の実施例におけるランレングス
１／２圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号
して伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図

【図１７】本発明の第２の実施例におけるランレングス
１／４圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号
して伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図

【図１８】本発明の第３の実施例におけるランレングス
１／４圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号
して伸長した復元符号の瞬時Ｓ／Ｎ比特性図

【図１９】（ａ）は従来の１３折れ線符号（１２ビッ
ト）の構成を示す概念図 （ｂ）は同じく変換方法を説明するための具体例を表す
説明図

【図２０】従来の折れ線符号を用いた圧縮符号を復号し
て伸長した復元符号の特性図

【符号の説明】

１００１ 入力部 １００２ ＭＳＢメモリ １００３ 伸長手段 １００４ Ｃ１メモリ １００５ 出力部 １００６ タイミング生成部 Ｐ 極性ビット Ｑ０ 連続データ Ｑ１ 圧縮連続データ Ｑ２ レンジデータ Ｌ０ 連続データＱ０のランレングス Ｌ１ 圧縮連続データＱ１のランレングス Ｌ２ レンジデータＱ２のランレングス Ｔ０，Ｔ１ 反転ビット Ｄ０ 残り部分のデータ Ｄ１，Ｄ２ 仮数データ Ｗ０ 元データの符号長 Ｗ１，Ｗ２ 圧縮データの符号長

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/24 H03M 7/50

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上位で所定論理のビットが連続する圧縮
   連続データＱ１、前記圧縮連続データＱ１の連続性をブ
   レークする反転ビットＴ１、ランレングスを圧縮する時
   に生じる剰余Ｆ１を表す圧縮剰余データＣ１および仮数
   データＤ１によって構成する圧縮データを入力する入力
   部と、 前記圧縮剰余データＣ１を格納するＣ１メモリと、 前記Ｑ１のランレングスをｎ倍に伸長し、前記Ｃ１メモ
   リの値に応じた長さの連続データを付加し、Ｑ０の連続
   性をブレークする反転ビットＴ０を付加し、引き続き前
   記仮数データＤ１を付加する伸長手段と、 前記伸長手段から連続データＱ０，反転ビットＴ０およ
   び仮数データＤ０を読み出して伸長データを出力する出
   力部とを備えることを特徴とするランレングス１／ｎ圧
   縮フローティング符号の復号装置。ただし、前記連続デ
   ータＱ０のランレングスをＬ０、前記圧縮連続データＱ
   １のランレングスをＬ１、圧縮剰余データＣ１から求め
   る剰余をＦ１、ｎを２以上の整数とするとき、 Ｌ０＝Ｌ１＊ｎ＋Ｆ１ Ｄ０＝Ｄ１ とする。
2. 【請求項２】 極性ビットＰ、この極性ビットＰを除い
   て上位で所定論理のビットが連続する圧縮連続データＱ
   １、前記圧縮連続データＱ１の連続性をブレークする反
   転ビットＴ１、ランレングスを圧縮する時に生じる剰余
   Ｆ１を表す圧縮剰余データＣ１および仮数データＤ１に
   よって構成する圧縮データを入力する入力部と、 前記極性ビットＰを格納するＭＳＢメモリと、 前記圧縮剰余データＣ１を格納するＣ１メモリと、 前記Ｑ１のランレングスをｎ倍に伸長し、前記Ｃ１メモ
   リの値に応じた長さの連続データを付加し、Ｑ０の連続
   性をブレークする反転ビットＴ０を付加し、引き続き前
   記仮数データＤ１を付加する伸長手段と、 前記ＭＳＢメモリから極性ビットＰを読み出し、前記伸
   長手段から連続データＱ０，反転ビットＴ０および仮数
   データＤ０を読み出して伸長データを出力する出力部と
   を備えることを特徴とするランレングス１／ｎ圧縮フロ
   ーティング符号の復号装置。ただし、前記連続データＱ
   ０のランレングスをＬ０、前記圧縮連続データＱ１のラ
   ンレングスをＬ１、圧縮剰余データＣ１から求める剰余
   をＦ１、ｎを２以上の整数とするとき、 Ｌ０＝Ｌ１＊ｎ＋Ｆ１ Ｄ０＝Ｄ１ とする。
3. 【請求項３】 伸長手段は、復号した直線符号を所定の
   符号長Ｗ０になるようにデータＤ０の下位に固定値「１
   ００・・・」または「０１１・・・」または「０００・
   ・・」または「１１１・・・」を追加するか、または下
   位のビットを削除する請求項１または２に記載のランレ
   ングス１／ｎ圧縮フローティング符号の復号装置。
4. 【請求項４】 伸長手段は、シフトイネーブル機能付き
   のシフトレジスタで構成し、圧縮剰余データＣ１の部分
   だけはシフト入力をマスクして仮数データを前詰めにし
   て順次内部へ格納し、ランレングスの部分については出
   力シフトのイネーブルをｎ回に１回とすることにより、
   出力ランレングスを実質的にｎ倍に伸長して出力するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載のランレングス
   １／ｎ圧縮フローティング符号の復号装置。
5. 【請求項５】 伸長手段は、シフトイネーブル機能付き
   のシフトレジスタで構成し、圧縮剰余データＣ１の部分
   だけはシフト入力をマスクして仮数データを前詰めにし
   て順次内部へ格納し、ランレングスの部分については出
   力シフトのイネーブルをｎ回に１回とすることにより、
   出力ランレングスを実質的にｎ倍に伸長するとともに、
   Ｃ１メモリに格納した圧縮剰余データＣ１の値に応じ
   て、異なる長さのランレングスをさらに追加伸長して出
   力することを特徴とする請求項１または２に記載のラン
   レングス１／ｎ圧縮フローティング符号の復号装置。
6. 【請求項６】 奇数番目の入力データの入力処理と伸長
   処理を交互に行う復号装置Ａと偶数番目の入力データの
   入力処理と伸長処理を交互に行う復号装置Ｂと、前記復
   号装置Ａの出力データと前記復号装置Ｂの出力データと
   を多重するセレクタを設け、前記セレクタから連続した
   奇遇の出力データを出力するようにした請求項１または
   ２に記載のランレングス１／ｎ圧縮フローティング符号
   の復号装置。