JPH07504539A - Ｎ個の信号源からの信号の同時伝送方法 - 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】 発明の名称 Ｎ個の信号源からの信号の同時伝送方法技術分野 本発明は、Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送チャンネルを経て信号を同 時伝送する方法に関する。

従来の技術 個々の（時間）信号がブロックに分けられ、そしてそのブロックが、変換又はフ ィルタリングによってス　−ベクトル係数に変換され、該スペクトル係数がその 部　。

分につきデータ整理プロセスを受けるか又はデータ整理によって各々コード化さ れる方法が公知である。例えば、スタジオ技術に関するユルクフベルト（Ｊｏｅ ｒｇＨｏｕｐｅｒｔ）による概説記事「知覚音声符号化（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ 　Ａｕｄｉｏ−Ｃｏｄｉｎｇ）Ｊか、エルラード（Ｅｌｒａｄ）のステフｙ−− −レンナー（Ｓｔｅｆａｎｉｅ　Ｒｅｎｎｅｒ）による記事「データ・ダイエツ ト、すなわちディジタル化した音声信号におけるデータ整理（Ｄａｔｅｎ−Ｄｉ ａｅｔ。

Ｄａｔｅｎｒｅｄｕｋｔｉｏｎ　ｂｅｉ　ｄｉｇｉｔａｌｉｓｉｅｒｔｅｎ　Ａ ｕｄｉｏ−３ｉｇｎａｌｅｎ）ｊ　（１９９１年）が挙げられる。これらの概説 記事及びＰＣＴ公開番号ＷＯ第８８１０１８１１号を、本願に明確に記載されて いないすべての用語及び方法ステップ説明のため特に引用した。

多くの場合に、多数の信号源からの信号を同時に対応する数の伝送チャンネルを 経て伝送する必要がある。

そのための最も簡単な例として、２つの伝送チャンネルを介してのステレオ信号 の伝送が挙げられる。

Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送チャンネルを経て信号を伝送する場合 、伝送チャンネルの大きさ決定の問題がある。

伝送チャンネルが「最大発生ビット流」を伝送できるように、個々の伝送チャン ネルの大きさをそれぞれ決定すれば、「平均して」比較的多くの伝送能力が未利 用のままとなる。

多数の信号源からこれに対応する数の伝送チャンネルを経て信号を伝送する場合 に、伝送チャンネルを単に「平均需要」のためにのみ設計し、そして個々のチャ ンネル上の短期に増加した需要を他のチャンネルからの割当てによって均衡させ ることは、ディジタル電話技術から公知である。その場合に、割当ては専ら信号 統計表により行なわれる。

従来技術に関しては、下記の文献を参照した。すなわちＨ，ゲルハウザー博士（ Ｄｒ、　Ｈ，Ｇｅｒｈａｅｕｓｅｒ）の「予報制御ワード分類によるディジタル 言語補間法（ｅｉｎ　ｄｉｇｉｔａｌｅｓ　Ｓｐｒａｃｈｉｎｔｅｒｐｏｌａｔ ｉｏｎｓｖｅｒｆａｈｒｅｎｍｉｔ　ｐｒａｅｄｉｋｔｉｏｎｓｇｅｓｔｅｕｅ ｒｔｅｒ　Ｗｏｒｔａｕｆｔｅｉｌｕｎｇ）　Ｊ（１９８０年）、Ｒ，ヴオイト ヴイック（Ｗｏｉｔｏｗｉｔｃ）の［瞬間優先割当による言語補間法（ｅｉｎ　 ｄｉｇｉｔａｌｅｓＳｐｒａｃｈｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｆａｈｒ ｅｎ　ｍｉｔ　ｍｏｍｅｎｔａｎｅｒＰｒｉｏｒｉｔａｅｔｓｚｕｔｅｉｌｕｎ ｇ）Ｊ　（１９７７年）あるいは、Ｇ、　Ｇ、クラーネルブッヒャ−（Ｋ　１　 ａｈｎｅｎｂｕｃｈｅｒ）の「ブロック式優先割当てによるディジタル言語補間 法（ｅｉｎ　ｄｉｇｉｔａｌｅｓ　５ｐｒａｃｈｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｓ ｖｅｒｆａｈｒｅｎ　ｍｉｔｂｌｏｃｋｗｅｉｓｅｒ　Ｐｒｉｏｒｉｔａｅｔｓ ｚｕｔｅｉｌｕｎｇＪ　（１９７８年）を参照した。

対応する数の伝送チャンネルを介して多数の信号を伝送する際に、変動する需要 を均衡させるための通常のディジタル電話技術の方法では、伝送すべきディジタ ル信号が例えば所謂ＯＣＦ法によって前もってデータ整理を受けている場合、良 い結果を生じないことが知られている。本発明はかかる問題点を解決するための ものである。

発明の説明 本発明の目的は、Ｎ個の信号源から、これに対応する数の伝送チャネルを経て信 号を同時伝送するための方法であって、該伝送チャンネルは、信号能力における 知覚しうる損失、例えば聴覚に感じられる損失をもたらすことなく、単に「平均 需要」のためにのみ大きさを決められており、「データ整理」した信号が該伝送 チャネルを経て伝送される方法を提供することを目的とする。

本発明のこの目的の達成手段が請求項１に記載されている。本発明の改良が従属 項の主題である。

本発明は、Ｎ個の信号源からこれに対応する数の伝送チャネルを経て信号が同時 送信されている間、変動する要求の均衡をとる場合に、統計的観点から個別信号 の割当てを行なうのではなく、むしろ、データ整理のために信号を符号化する処 理工程において、適切な手段によって変動する需要を均衡させる、という思想に 基づいている。

この発明の基本思想を図面に記された実施例により詳述する。

図１は、本発明による方法説明のためのブロック図である。

図２ａおよび図２ｂは本発明における信号の構成を示している図である。

本発明による方法では、個々の信号は、ブロックに分けられ、そしてそれ等のブ ロックは変換又はフィルタリングによってスペクトル係数に変換される。変動す る需要を均衡させるため、個々の信号に属するブロックは、セクションに分けら れ、そしてすべての信号のそれぞれの現在のセクションは同時に処理される。

これは、図１中の対応する「機能ブロック」によって図示されている。

知覚特定モデル、例えば音声信号を伝送する場合には音響心理モデルを用いて、 各セクションについての許容しうる干渉が決定され、これに基づき、現在要求さ れている全伝送能力の要求が計算される。かかる全伝送能力の計算、すなわち要 求されているビット数の計算は、全ブロックで同時になされる。現在使用可能な 全伝送能力と、現在要求されている全伝送能力とから、各個別信号について、現 在使用可能な最大伝送能力の割当てが計算される。各信号に割当てられる「ビッ ト数」によって、個別信号の符号化がなされ、そして、この個別信号の伝送が行 われる。最も簡単な場合においては、個別に要求された伝送能力の均衡化又は平 均化はチャンネル間においてのみ行われる。

請求項２に記載された改良では、伝送能力の保存場所、すなわち所謂ビット貯蔵 所があり、それから、要求された全伝送能力が、使用可能な平均的伝送能力を超 えた場合に、伝送能力の割当てが行なわれる。

このビット貯蔵所は、要求された伝送能力が使用可能な伝送能力よりも小さいと きはいつでも満たされている（請求項３）。

いずれの場合も、ビット貯蔵所が大きくなりすぎるのを防止するため、伝送能力 が使用可能な伝送能力よりもはるかに小さい場合には、個々のチャンネルへのビ ットの強制割当てが行なわれることが必要がある（請求項４）。この強制割当て は、平均需要よりも大きい需要を知らせたチャンネルにのみ信号源毎に行なわれ るのが望ましい。平均需要よりもかなり大きな需要は、普通の信号よりもこれ等 の信号の符号化がかなり難しいことを意味している。

いずれの場合も、請求項９によれば、全ブロックは、信号源からの別々にコード 化した全ての信号から形成されることが望ましい。この全ブロックは、信号の分 割が決定されうる情報を含む固定領域と、符号化した信号を受容するフレキシブ ルな長さの多数の領域とからなる。これが第２図ａに図示されている。

更に、同一の入力信号が認識され、適切な伝送フォーマットにより一度だけ伝送 されることによって、伝送能力の節約が達成できる（請求項６）。このことは、 第２図すに図示されている。

いずれの場合も、現在必要とされる伝送能力を正確に決定もしくは単に推定する ことが可能である（請求項７及び８）。

更に、本発明による方法は、かなりの程度併行して実施することが可能である。

そのためには、請求項１１によれば、個々の信号の符号化は、すでに、各信号に ついての伝送チャンネルの割当て計算中に行なわれるのが好都合である。

本発明による基本概念の他の好適な実施態様が請求項１１に記載されている。

必要な伝送能力が、使用可能な伝送能力を超え、かつビット貯蔵所からの割当て が起こらない場合、要求されている伝送能力が使用可能な伝送能力を超えないよ うに全信号についての許容干渉値を上げることが可能である（請求項１１）。

下記に音声信号に対する動作方法の数値例が記載されている。尚、本発明の基本 思想においては、音声信号に限定されるのではなく、むしろ映像信号あるいは知 覚特定の評価を受ける他の信号も同様に処理されうるちのであることは勿論であ る。

音声信号の可能な動作方法の例は以下の通りである。

ｙ　（ｔ）が音声信号のサンプリング値であると仮定する。

１）　音声信号ｙは、公知の方法で、サンプリング値（ｙ　（ｔ）　）に分解さ れディジタル化される。ディジタル化したサンプリング値は長さ２ｎのブロック に分解され、選択された実施例では、ｎ個のオーバーラツプを有するオーバーラ ツプ働ブロックである。

ｘ（ｋ、　ｂ）＝ｙ（ｂ＊ｎ＋ｋ） ここで、ｋ＝０．．２ｎ　（ｂブロックナンバー）２）　長さｎの各ブロックは 、変換、例えば高速フーリエ変換あるいはコサイン変換によってスペクトル係数 に変換される。

ｘ（ｊ、　ｂ）＝ＳＵＭ（１＝０．　、２ｎ　；ｘ（１，ｂ）　・ｆ　（１）　 ・ｃｏｓ（ｐｉ　・（２１＋１＋ｎ）（２ｊ＋１）／（４ｎ）））ここでｊ＝０ ．　、　ｎまたｆ（１）＝Ｓ（ｌｒｔ（２）　・５ｉｎ（ｐｉ・（１＋０．５） ／　（２ｎ））３）　ブロックの各々は、セクションに分割され、そして各セク ションに対するエネルギー密度が計算される。

Ｅ（ｉ、ｂ）＝（ＳＵＭ（ｋ＝ａ（ｆ）＋１．、ａ（ｉ＋Ｉ　Ｘ（ｋ、ｂ）Ａ２ ））／（ａ（ｉ＋１）−ａ（ｉ））ここでｉ＝１．、、ｃ。

この場合に、係数ａ　（ｉ）は下記の表１から引用した。

４）　各々のセクションについて、適切な心理音響モデルによって（これに関し ては前述の文献を参照のこと）許容干渉が計算された。許容干渉からバンド間の マスキングが得られる。

Ｔ（ｉ、　ｂ）＝ＭＡＸ（ｋ＝１．、、　ｉ−１；Ｅ（ｋ、　ｂ）　・ｚ（ｉ− ｋ））バンドのマスキングは次の式で表わされる。

ｓ（ｉ、　ｂ）＝ｍａｘ（Ｅ（ｉ、　ｂ）　・ｅ（ｉ）、　Ｔ（ｉ、　ｂ））ま た、ブロック間のマスキングは次の式で表わされる。

５ｓ（ｉ、　ｂ）＝ｍａｘ（ｓ（ｉ、　ｂ−１）／１６．　ｓ（ｉ、　ｂ））次 に、各ブロックについて、必要なビット数の計算が行なわれる。

５）　ブロックについての必要なビット数の計算ａ）　０ＣＦ（フウフマン符号 化）の場合のような符号化について ｐ＝ｐｏ＋ｓＵＭ（ｉ＝１．、ｃ；　（ａ（ｉ＋１）−ａ（ｉ）（ｓ（ｉ、ｂ） ／５ｓ（ｉ、ｂ）））ｂ）　ＰＣＭ符号化について（ＳＮＲ＝６ｄＢ／ビット） 各セクションについて、目盛係数およびサンプリング値当りのビット数が追加の 情報として伝送される。

ｐ＝ｐｏ＋ｓＵＭ（ｉ＝１．、ｃ；　（ａ（ｉ＋１））４０／６・ｌｏｇ（Ｅ（ ｉ、ｂ）／５ｓ（ｉ。

ｂ））） 下記に表の形で、個々の数値および定数について有効な値が示されている。

ｎ＝５１２ Ｃ＝２３ ｐＯ＝１２０００ＣＦについて（ブロック当り平均ビット数）ｐＯ＝３４５　Ｐ ＣＭについて（目盛係数：１０ビット／セクション：量子化段階数の 符号化：５ビツト／セクシ ョン） 表１ ｉ　１　２３４５６７８９１０１１１２１３１４ａ（ｉ）　０　４８１２１６２ ０２４２８３２３６４０４６５２６０ｉ　１５　１６　１７　１８１９２０　２ １　２２２３２４ａ（ｉ）　７０　８２９６１１４１３６１６４１９８２４０２ ９６３７２表２ ｉ１２３４５６７ ｅ（ｉ）　１ｅ−１１ｅ２　１ｅ３　１ｅ４　１ｅ５　１ｅ６　１ｅ−７ｅ（ｉ ）　Ｉｅ−８１ｅ−９ａ（１） ０　ここで　ｉ＞９ 表３ ｉ　１２３４５６ ｅ（ｉ）　０．０００４０．０００４０．０００４０．０００４０．０００４０ ．０００４ｉ　７　８　９　１０　１１　１２ ｅ（ｉ）　０．０００４　０．００２０．００２０．００２０．００４　０．０ １ｉ　１３　１４　１５　１６　１７　１８ｅ（ｉ）　０．０１５　０．０２５ 　０．０４　０．０６　０．０６　０．０６ｉ　１９　２０　２１　２２　２３ ｅ（ｉ）　０．０８　０．０８　０．１１　０．１４　０．１８これに続いて、 個々の信号へのビット数の割当てが行なわれる。このために個の入力信号の符号 化ｋ　（ｋ）−ビットが要求され、一方使用可能なビット数がｐｓｏｌｌである と仮定する。

ｐｓｕｍ＝ＳＵＮ　（ｐ　（ｋ）） ここで場合分けが必要である。

１　）　ｐｓｕｍ＝ｐｓｏｌｌのとき 各信号は要求されたビット数を受け取る。

すなわち、ｚ（ｋ）＝Ｐ（ｋ） ２　）　ｐｓｕｍ＜ｐｓｏｌｌのとき 各信号は、要求されたビット数以上を受け取る。

ｚ（ｋ）＝（ｐｓｏｌｌ／ｐｓｕｍ）　’ｐ（ｋ）例えば、Ｋ＝２．　ｐｓｏｌ 　１＝１６００．　ｐ（１）＝５４０．　ｐ（２）＝６６０ｐｓｕｍ＝１２００ ｚ（１）＝１６００／１２００・５４０＝７２０　（１８０ビツト以上）ｚ（２ ）４６００／１２００・６６０＝８８０　（２２０ビツト以上）３　）　ｐｓｏ ｌｌ＞ｐｓｕｍのとき 各信号は要求されたビット数以下を受け取る。

ａ）　ＯＣＦについて： ｚ（ｋ）＝（ｐｓｏｌｌ／ｐｓｕｍ）、　ｐ（ｋ）ｂ）　ＰＣＭについて： 各信号について、最小ビット数はその場合下記を下回ってはいけない。

ｚ（ｋ）＝ｐＯ＋（（ｐｓｏｌｌ−Ｋ・ｐＯ））　・（ｐ（ｋ）−ｐｏ）例えば 、Ｋ＝２．　ｐｓｏｌｌ＝１６００．　ｐｏ＝５００．１）（１）＝６００゜ｐ （２）＝１２００ このとき、ｐｓｕｍ４８００ ｚ（１）＝５００＋（１６００−２・５００）／（１８００−２・５００）・（ ６００−５００）＝５７５　（２５ビツト以下） ｚ（２）５００＋（１６００−２・５００）／（１８００−２・５００）・（１ ２００−５００）＝１０２５　（１７５ビツト以下） 許容干渉を修正するため、各信号についてｐビットが要求されているが割当てが ２ビツトである場合、下記の場合分けが必要である。

１）　割当てられたビット数が要求されたビット数に等しい場合： 修正は必要がない。

２）　要求されたよりも多くのビットが割当てられた場合： ＯＣＦについて： 修正は必要がない。

ＰＣＭについて： 各セクションの量子化に使用できる数は（ｚ−ｐ）１５１２だけ増加される。

３）　要求されたよりも少ないビットが割当てられた場合： ＯＣＦについて： ５ｓ（ｉ、　ｂ）　＝ｓ（ｉ、　ｂ）　＋（ｚ−ｐＯ）　／　（ｐ−ｏＯ・（ｓ ｓ（ｉ、　ｂ）−ｓ（ｉ、　ｂ））ここで、ｐ＞ｐ。

５ｓ（ｉ、　ｂ）＝ｓ（ｉ、　ｂ） ここで、ｐ＜＝ｐＯ ＰＣＭについて： 各セクションにおいて、量子化に使用可能なビット数は（ｚ　−、ｐ）　１５１ ２だけ増加される。

ＰＣＭの場合、ＡＴＷ当りのビットを整数の概数にすることが必要である。これ を行なうため最初にすべてのビット／ＡＴＷは次の最も低い整数に切捨てられ、 そしてそれから得られたビット合計が決定される。

まだ使用可能なビットがある場合、最も低いバンドから始まり、使用可能なビッ ト数に達するまでの各バンドについて、最初の見積り実行において、もう１ビツ ト／ＡＴＷが使用可能な状態におかれる。

例： １０４ビツトが使用可能である。

なお割当て可能：１０ビツト 以上、本発明について好適な実施例を用いて説明した。包括的な発明概念の中で 、種々の変形が可能であることは勿論である。

すなわち、使用中のビットを充填しつつ固定された全ブロック長を採用すること も可能であり、また、まだ終了していない符号器への転送も採用しうる。

更に、最大ブロック長を規定したうえで時間平均化を行なう、フレキシブルブロ ック長を採用することも可能である。

国際調査報告 ＰＣＴ／ＤＥ　９２１００９０５ フロントページの続き （７２）発明者　サイツェル　ディータドイツ連邦共和国　デー−９１０５４エ アランゲン　フンボルドウシュトラーセ　１４（７２）発明者　シュポーラ　ト マス ドイツ連邦共和国　デー−９０７６６ファットウ　ヴイルへルムズハーフエネル 　シュトラーセ　２９

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｎ個の信号源から対応する数の通信チャンネルを経て信号の同時送信を行な う方法であって、個別信号はブロックに分割され、該ブロックは変換又はフィル タリングによってスペクトラル係数に変換され、該スペクトラル係数はデータ整 理を受ける方法において、該個別信号に属するブロックがセクションに分けられ 、 全信号の各々の現在のセクションが同時に処理され、各セクションについての許 容しうる干渉が、知覚特定モデルを用いて決定され、かつ現在要求されている全 伝送能力が計算され、 各個別信号について使用しうる最大伝送能力の割当てが、使用可能な全伝送能力 と現在要求されている全伝送能力とから計算され、 該個別信号の各々が符号化され、該決定された能力とともに伝送されることを特 徴とする、Ｎ個の信号源から同時送信を行なう方法。
2. ２．該要求されている全伝送能力が使用可能な平均伝送能力を超えている場合に 、割当てが行なわれるビット貯蔵所により伝送能力を貯蔵することを特徴とする 、請求項第１項に記載の方法。
3. ３．該要求されている伝送能力が使用可能な伝送能力よりも小さい場合は、該ビ ット貯蔵所が満たされることを特徴とする、請求項第２項記載の方法。
4. ４．要求された伝送能力が使用可能な伝送能力よりも非常に小さい場合は、該ビ ット貯蔵所が大きくなりすぎるのを避けるために、強制割当てが起こることを特 徴とする、請求項第３項記載の方法。
5. ５．平均要求よりも大きい要求がある場合にのみ該強制割当てが起こることを特 徴とする、請求項第４項記載の方法。
6. ６．同一入力信号が認識され、適切な伝送フォーマットにより１回だけ伝送され ることを特徴とする、請求項第１項から第５項のいずれかに記載の方法。
7. ７．現在要求されている伝送能力の決定が正確になされる、請求項第１項から第 ６項のいずれかに記載の方法。
8. ８．該現在要求されている伝送能力の決定が単に見積もられるだけにすぎない、 請求項第１項から第７項のいずれかに記載された方法。
9. ９．別々に符号化された、信号源からの信号から全ブロックが形成され、該全ブ ロックは、該個別信号の分割を決定できる情報を含む固定部分と、フレキシブル な長さを有する多数の領域とから成り立っていることを特徴とする、請求項第１ 項から第８項のいずれかに記載された方法。
10. １０．該個別信号の該符号化は、各信号についての伝送能力の割当ての計算がな されている間に既になされていることを特徴とする、請求項第１項から第９項の いずれかに記載の方法。
11. １１．該要求されたビット数が、使用可能なビット数の総数を超えている場合は 、該全信号源についての許容しうる干渉が増加し、ビット要求の減少が起こるこ とを特徴とする、請求項第１項から第１０項のいずれかに記載の方法。