JPH0784755A - デジタル信号処理装置 - Google Patents

デジタル信号処理装置

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JPH0784755A
JPH0784755A JP5230143A JP23014393A JPH0784755A JP H0784755 A JPH0784755 A JP H0784755A JP 5230143 A JP5230143 A JP 5230143A JP 23014393 A JP23014393 A JP 23014393A JP H0784755 A JPH0784755 A JP H0784755A
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JP
Japan
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bit
bits
conversion
digital signal
floating point
Prior art date
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Pending
Application number
JP5230143A
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English (en)
Inventor
Jun Wakasugi
純 若杉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力したデジタル信号のビット数を少なく変
換する場合に、ダイナミックレンジの損失を少なくし、
かつ入力信号レベルが大きいとき(フルビットに近いと
き)の分解能の低下を少なくすること。 【構成】 固定小数点方式によるビットシフト変換と浮
動小数点方式による変換とを切り換えて行うことが可能
なビット変換回路2を設け、入力したデジタル信号のビ
ット数を少なく変換する場合に、入力信号レベルを最大
ビット検出回路3にて検出し、この検出信号に応じて固
定・浮動小数点切換回路4は固定小数点方式による変換
か浮動小数点方式による変換かを決定してビット変換回
路2を切り換える構成とすることにより、ダイナミック
レンジの損失を少なくし、かつ入力信号レベルが大きい
とき(フルビットに近いとき)の分解能の低下を少なく
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル信号を少ない
ビット数に変換する場合に生ずる、ダイナミックレンジ
の損失、或いは入力信号レベルが大きいとき(即ち、フ
ルビットに近いとき)の分解能の低下を少なくすること
ができるデジタル信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル信号を扱う装置においては、デ
ータを表現するビットの数が有限であるから表現できる
数の範囲は有限である。そこで少しでも表現できる数の
範囲を広くするために、入力したデジタル信号のビット
数を少なくするよう変換するデジタル信号処理装置が用
いられている。
【0003】図4はこのようなデジタル信号処理装置の
一例を示すものである。図4は、入力信号のビット数を
少なくする方法である。即ち、入力端子11に入力され
たデジタル信号をビットシフト回路12でビットシフト
を行うことによって、下位ビットを切り捨ててビット数
を少なく変換して、出力端子13に出力する。
【0004】しかしながら、この方法では、例えば16
ビットの入力信号を8ビットに変換して出力するような
場合、図5に示すように下位8ビットが切り捨ててビッ
ト変換を行うため、信号のダイナミックレンジは8ビッ
ト相当になり約48dB小さくなるという問題を生じ
る。
【0005】図6はデジタル信号処理装置の他の例を示
すものである。図6は浮動小数点方式を使って、仮数部
・指数部にそれぞれ任意のビット数を割り当てて、ビッ
ト数を少なくする方法である。即ち、入力端子21に入
力されたデジタル信号はビット変換回路22に入力する
一方最大ビット検出回路23に入力する。最大ビット検
出回路23では、入力したデジタル信号の信号レベル
(最大ビットMSB)の検出を行い、その検出結果を指
数部生成回路24に出力する。
【0006】指数部生成回路24は、最大ビット検出回
路23から導出された検出信号に応じて指数部を生成
し、ビット変換回路22に出力する。
【0007】ビット変換回路22は、指数部生成回路2
4から導出された指数部の値に応じて、入力信号のビッ
トシフトを行い仮数部に割り当て、指数部の値と併せて
出力する。
【0008】しかしながら、図6の方法では、図4の方
法に比較してダイナミックレンジの損失は少なくなる
が、入力信号の信号レベルが大きいとき(即ち、フルビ
ットに近いとき)には、仮数部に割り当てられたビット
数に変換される(仮数部ビット数に制限される)ため、
分解能が低くなるという問題が生じる。
【0009】具体例として、16ビットの入力信号を8
ビットに変換して出力する場合を図7にて説明する。図
7に示すように仮数部に5ビット、指数部に3ビット割
り当てるとすれば、指数部については最大指数が111
即ちビットシフト換算7ビット分となるから、ダイナミ
ックレンジは5+7=12ビット相当となり、約24d
B少なくなる。これを図4の場合と比較するとダイナミ
ックレンジの損失が少なくなるが、入力信号レベルが大
きいとき例えば16進でFFFF〜8000(実際には
2の補数表示で7FFF〜4000又は8000〜BF
FFとし、最大ビットMSBを”0”又は”1”となる
ようにして、最大ビットMSBの検出を可能としてい
る)の値の入力に対しては仮数部の5ビット相当の分解
能しか得られないという問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の入
力したデジタル信号のビット数を少なく変換するデジタ
ル信号処理装置では、下位ビットの切り捨てによってダ
イナミックレンジが少なくなったり、或いは入力信号レ
ベルが大きいとき(フルビットに近いとき)に分解能が
低くなるという問題があった。
【0011】そこで、本発明はこのような問題に鑑み、
入力したデジタル信号のビット数を少なく変換する場合
に、ダイナミックレンジの損失を少なくし、かつ入力信
号レベルが大きいとき(フルビットに近いとき)に分解
能の低下を少なくすることができるデジタル信号処理装
置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によるデジタル信
号処理装置は、入力したデジタル信号を固定小数点方式
または浮動小数点方式によってビット数を少なくするよ
う変換するビット変換手段と、前記の入力したデジタル
信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、こ
の信号レベル検出手段の検出結果に基づき、前記ビット
変換手段において固定小数点方式か浮動小数点方式かの
どちらで変換するかを切り換えるための固定小数点・浮
動小数点切り換え手段と、この固定小数点・浮動小数点
切り換え手段によって前記ビット変換回路が浮動小数点
方式で変換するように切り換えられた場合に、入力デジ
タル信号のレベルに応じた指数部を生成して前記ビット
変換手段に出力するための指数部生成手段とを具備した
ものである。
【0013】
【作用】上記の構成によれば、入力したデジタル信号の
ビット数を少なく変換する場合に、固定小数点方式と浮
動小数点方式による変換を入力信号レベルに応じて切り
換えることにより、ダイナミックレンジの損失を少なく
し、かつ入力信号レベルが大きいとき(フルビットに近
いとき)の分解能の低下を少なくすることができる。具
体的には、入力信号レベルが所定値以上のときには固定
小数点方式に切り換え、入力信号レベルが所定値より小
さいきには浮動小数点方式に切り換えることにより、実
現される。
【0014】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
1は本発明の一実施例のデジタル信号処理装置を示すブ
ロック図である。
【0015】図1において、入力端子1に入力されたデ
ジタル信号はビット変換回路2に入力する一方最大ビッ
ト検出回路3に入力する。最大ビット検出回路3では、
入力したデジタル信号の信号レベル(最大ビットMS
B)の検出を行い、その検出結果を固定・浮動小数点切
換回路4に出力する。
【0016】固定・浮動小数点切換回路4は、最大ビッ
ト検出回路23から導出された検出信号に応じてビット
変換回路2におけるビット変換を固定小数点方式による
変換(ビットシフトのみによる変換)にするか、または
仮数部,指数部にそれぞれ任意のビット数を割り当てる
浮動小数点方式による変換にするかを決定して、その情
報を指数部生成回路5とビット変換回路2とに出力する
と共に、指数部生成回路5には指数部生成に必要なデー
タも併せて出力する。
【0017】指数部生成回路24は、固定・浮動小数点
切換回路4から導出された情報により、浮動小数点方式
によるビット変換である場合には、入力デジタル信号の
レベルに応じた指数部を生成してビット変換回路2に出
力する。
【0018】ビット変換回路2は固定小数点方式による
ビットシフト変換と浮動小数点方式によるビット変換と
を切り換えて実行するもので、固定・浮動小数点切換回
路4から導出された情報により、固定小数点方式の変換
の場合には、入力信号のビットシフトを行い、かつ固定
・浮動小数点認識ビット(1ビット)と併せてビット変
換を行い出力する。一方、固定・浮動小数点切換回路4
から導出された情報により、浮動小数点方式の変換の場
合には、入力信号のビットシフトを行い仮数部に割り当
て、指数部生成回路5から導出された指数部の値と併せ
ると共に、固定・浮動小数点認識ビット(1ビット)と
併せてビット変換を行い出力する。
【0019】具体例として、16ビットの入力信号を8
ビットに変換して出力する場合を、図2で説明する。
【0020】固定・浮動小数点認識ビット(1ビット)
を最上位ビットに割り付け、固定小数点方式による変換
の場合には図2(a) に示すように7ビットの固定小数点
方式による変換を行い、浮動小数点方式の変換の場合に
は図2(b) に示すように仮数部に4ビット、指数部に3
ビット割り当てた7ビットの浮動小数点方式の変換をす
る。
【0021】例えば、16進でFFFF〜2000(実
際には2の補数表示で7FFF〜1000又は8000
〜EFFFとし、最大ビットMSBを”0”又は”1”
となるようにして、最大ビットMSBの検出を可能とし
ている)の値の入力に対しては、7ビットの固定小数点
方式による変換を行い、7ビットの分解能を得ることが
でき、図6の構成と比較して損失が少ない。そして、F
FFF〜2000(2の補数表示では7FFF〜100
0又は8000〜EFFF)より小さい値の入力に対し
ては、仮数部に4ビット、指数部に3ビット割り当てた
7ビットの浮動小数点方式の変換をするとすれば、指数
部については最大指数が111即ちビットシフト換算7
ビット分となるから、ダイナミックレンジは4+7=1
1ビット相当になり、約30dB少なくなるので、図4
の構成と比較すると損失が少ない。
【0022】また、例えば16進でFFFF〜1000
(2の補数表示では7FFF〜0800又は8000〜
F7FF)の値の入力に対しては、7ビットの固定小数
点方式による変換を行い、7ビットの分解能を得ること
ができ、図6の構成と比較して損失が少ない。そして、
FFFF〜1000(2の補数表示では7FFF〜08
00又は8000〜F7FF)より小さい値の入力に対
しては、仮数部に4ビット、指数部に3ビット割り当て
た7ビットの浮動小数点方式の変換をするとすれば、ダ
イナミックレンジは12ビット相当になり、約24dB
少なくなるので、図4の構成と比較すると損失が少な
い。
【0023】図3に、実際の信号値について本発明の実
施例の方式を従来例の方式と比較したものを示す。
【0024】図3において、信号値1〜0に16進数F
FFF〜0000を対応させた場合、信号値1〜1/8
は前記の16進数FFFF〜2000に対応し、信号値
1〜1/16は前記の16進数FFFF〜1000に対
応する。図4に示した従来の8ビットの固定小数点方式
による変換では、信号値1〜1/256に対しては8ビ
ットとなり、信号値1/256〜0に対しては下位ビッ
ト切り捨てによって変換不能である。また、図6に示し
た従来の8ビット(仮数部5ビット、指数部3ビット)
の浮動小数点方式による変換では、信号値1〜1/2で
は5ビット、信号値1/2〜1/4では6ビット、……
…、信号値1/256〜0では12ビットとなる。
【0025】これに対して、図1の本発明による固定小
数点と浮動小数点を切り換える方式では、第1の例とし
て、信号値1〜1/8(即ち、16進数FFFF〜20
00)では7ビットの固定小数点方式による変換とな
り、これより小さい信号値1/8〜0では7ビット(仮
数部4ビット、指数部3ビット)の浮動小数点方式によ
る変換となり、各信号値に応じて8ビット〜11ビット
となる。また、第2の例として、信号値1〜1/16
(即ち、16進数FFFF〜1000)では7ビットの
固定小数点方式による変換となり、これより小さい信号
値1/16〜0では7ビット(仮数部4ビット、指数部
3ビット)の浮動小数点方式による変換となり、各信号
値に応じて8ビット〜12ビットとなる。
【0026】従って、上記本発明の実施例の構成によれ
ば、入力したデジタル信号のビット数を少なく変換する
場合に、固定小数点方式と浮動小数点方式による変換を
入力信号レベルに応じて切り換えることにより、ダイナ
ミックレンジの損失を少なくし、かつ入力信号レベルが
大きいとき(フルビットに近いとき)の分解能の低下を
少なくすることができる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、入力
したデジタル信号のビット数を少なく変換する場合に、
固定小数点方式と浮動小数点方式による変換を入力信号
レベルに応じて切り換えることにより、ダイナミックレ
ンジの損失を少なくし、かつ入力信号レベルが大きいと
き(フルビットに近いとき)の分解能の低下を少なくす
ることができるという極めて有効なデジタル信号処理を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のデジタル信号処理装置を示
すブロック図。
【図2】図1におけるビット変換方法を説明する図。
【図3】本発明の実施例と従来例との作用効果を比較す
る図。
【図4】従来のデジタル信号処理装置の一例を示すブロ
ック図。
【図5】図4におけるビット変換方法を説明する図。
【図6】他の従来例のデジタル信号処理装置を示すブロ
ック図。
【図7】図5におけるビット変換方法を説明する図。
【符号の説明】
1…デジタル信号入力端子 2…ビット変換回路 3…最大ビット検出回路(信号レベル検出手段) 4…固定・浮動小数点切換回路 5…指数部生成回路 6…デジタル信号出力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力したデジタル信号を固定小数点方式ま
    たは浮動小数点方式によってビット数を少なくするよう
    変換するビット変換手段と、 前記の入力したデジタル信号の信号レベルを検出する信
    号レベル検出手段と、 この信号レベル検出手段の検出結果に基づき、前記ビッ
    ト変換手段において固定小数点方式か浮動小数点方式か
    のどちらで変換するかを切り換えるための固定小数点・
    浮動小数点切り換え手段と、 この固定小数点・浮動小数点切り換え手段によって前記
    ビット変換回路が浮動小数点方式で変換するように切り
    換えられた場合に、入力デジタル信号のレベルに応じた
    指数部を生成して前記ビット変換手段に出力するための
    指数部生成手段とを具備したことを特徴とするデジタル
    信号処理装置。
JP5230143A 1993-09-16 1993-09-16 デジタル信号処理装置 Pending JPH0784755A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002271207A (ja) * 2001-03-13 2002-09-20 Asahi Kasei Microsystems Kk データ変換装置およびデータ圧縮装置およびデータ伸長装置
US7263539B2 (en) 2000-11-13 2007-08-28 Nec Electronics Corporation Circuit and method for generating fixed point data with reduced circuit scale
JP2023050192A (ja) * 2021-09-29 2023-04-10 敦 黒川 情報処理装置、プログラム、データ構造、及び情報処理方法

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