JPH0865106A - 情報信号処理方法及び情報信号処理装置 - Google Patents
情報信号処理方法及び情報信号処理装置Info
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Abstract
信号や画像信号を復元することが容易な情報信号処理方
法及び情報信号処理装置を提供する。 【構成】 Nビットの符号情報について順次に検出され
る新たなデジタル値の変化点を含む連続する4個のデジ
タル値の変化点を1組の変化点群として、順次の変化点
群のデジタル値の変化態様のパターンが、基準の複数種
類のデジタル値の変化態様のパターンの内のどの変化態
様のパターンに該当するのかを判別し、前記のパターン
に応じて各1組の変化点群毎に所定の直線補間が、2の
M乗分の1の分解能のデジタル信号により行なわれるよ
うな演算を行ない、2のN乗分の1の分解能1LSBと
対応するような時間軸上の矩形の面積と、前記の2のM
乗分の1の分解能のデジタル信号によって示される線
と、前記の矩形の辺との間で包囲される図形の面積とが
略々等価となるように変形させて(M−N)ビットの付
加符号情報を得て、それをNビットの符号情報の最下位
桁に連続させて、Nビットの符号情報をM>Nの関係に
あるMビットの符号情報に変換する。
Description
報信号処理装置、特に、音響信号、画像信号等のような
情報信号によるNビットの符号情報を、M>Nの関係に
あるMビットの符号情報に変換する情報信号処理方法及
び情報信号処理装置に関する。
際しては、伝送,記録再生の忠実度、装置の価格、その
他の色々な条件を考慮して定められた規格に従って、所
定のビット数を有するデジタル信号が生成されているこ
とは周知のとおりであり、例えばコンパクトディスクに
は、16ビットのデジタル信号が記録されている。とこ
ろで、前記したように特定な規格に従った所定のビット
数のデジタル信号が、例えばNビットのデジタル信号で
あれば、そのデジタル信号はアナログ信号を2のN乗分
の1の分解能でデジタル信号に変換されている状態のも
のであるから、通常は、前記した2のN乗分の1の分解
能以上の細かさで、微小な信号部分を復元できないこと
は当然であるが、従来からデジタル信号のビット数で定
まる分解能以上の細かさで微小な信号部分を復元させる
ようにすることが望まれており、例えば、特開平5ー3
04474号公報にも開示されているように、Nビット
の符号情報を、M>Nの関係にあるMビットの符号情報
に変換させるようにするための提案も行なわれて来てい
る。前記した特開平5ー304474号公報に開示され
ているビット拡大の手法は、微小レベルの信号について
も歪の少ないDA変換が行なわれるように、方形波と対
応するデジタルデータの場合には、デジタルローパスフ
ィルタにより波形を滑らかにして、本来のビット数と対
応して定まる1LSB以下のデータまで出力してDA変
換が行なわれるようにしたものである。
提案のものも含めて、M>Nの関係にあるNビットの符
号情報をMビットの符号情報に変換させるようにするた
めに提案されている従来技術では、アナログ信号を2の
N乗分の1の分解能でデジタル信号に変換して得たNビ
ットの符号情報における1LSBの間のデータ値を、前
記したNビットの符号情報を用いて滑らかにする、とい
うものであったから、波形そのもののリニアリティの改
善効果は認められるにしても、前記のようにNビットの
符号情報に基づいて、もとのアナログ信号を推測した場
合には、周知のようにNビットの符号情報には、必ら
ず、0.5LSBの誤差を含んでいる状態のものになっ
ているのであり、従来技術によってはM>Nの関係にあ
るNビットの符号情報を高品位なMビットの符号情報に
変換させることはできなかった。
2のN乗分の1の分解能でデジタル信号に変換して得た
Nビットの符号情報を、M>Nの関係にあるMビットの
符号情報に変換する際に、ビット数変換の対象にされて
いるNビットの符号情報における時間軸上で順次に発生
しているデジタル値の変化点を検出する手段と、前記し
たNビットの符号情報について時間軸上で順次に検出さ
れる新たなデジタル値の変化点を含む連続する4個のデ
ジタル値の変化点をそれぞれ1組の変化点群として、順
次の1組の変化点群における順次のデジタル値の変化態
様のパターンが、基準の変化態様として予め定められた
複数種類のデジタル値の変化態様のパターンの内のどの
変化態様のパターンに該当するのかを判別する手段と、
前記した順次の各1組の変化点群を構成しているNビッ
トの符号情報群に対して、前記の各1組の変化点群が該
当する基準の変化態様のパターンと対応して、前記した
各1組の変化点群における2番目のデジタル値の変化点
と3番目のデジタル値の変化点との間の区間について施
すべき直線補間の態様を、前記した各1組の変化点群に
おける1番目のデジタル値の変化点と2番目のデジタル
値の変化点との間の区間に施されている直線補間の態様
と関連させて決定し、前記した各1組の変化点群毎に前
記のようにして決定された直線補間が、2のM乗分の1
の分解能のデジタル信号により行なわれるような演算を
行なって、前記したNビットの符号情報について時間軸
上に次々に現われるデジタル値の変化点における順次の
隣接するデジタル値の変化点間毎に、デジタル値の変化
の大きさが前記した2のN乗分の1の分解能1LSBと
対応するようにして時間軸上に形成させた矩形の面積
と、前記した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号に
よって示される線と、前記した矩形の辺との間で包囲さ
れる図形の面積とが略々等価となるようにそれぞれ予め
定められている態様での直線補間が前記の所定の区間に
施されるようにする手段と、前記した2のM乗分の1の
分解能のデジタル信号から(M−N)ビットの付加符号
情報を得たり、あるいは前記した2のM乗分の1の分解
能のデジタル信号における順次の複数標本化周期の期間
にわたる平均値のデジタルデータから(M−N)ビット
の付加符号情報を得たりして、前記した(M−N)ビッ
トの付加符号情報をNビットの符号情報の最下位桁に連
続させることによりMビットの符号情報を生成させるよ
うにした情報信号処理方法、及びアナログ信号を2のN
乗分の1の分解能でデジタル信号に変換して得たNビッ
トの符号情報を、M>Nの関係にあるMビットの符号情
報に変換する情報信号処理装置であって、ビット数変換
の対象にされていて、1標本化周期を隔てて時間軸上に
順次に現われるそれぞれNビットの符号情報について、
時間軸上で順次に隣接する2個のNビットの符号情報の
変化態様が、時間軸上で先行しているNビットの符号情
報のデジタル値の方が大きい第1の変化態様であるの
か、時間軸上で先行しているNビットの符号情報のデジ
タル値の方が小さい第2の変化態様であるのか、隣接す
る2個のNビットの符号情報のデジタル値の大きさが同
一な第3の変化態様であるのかに応じて、それぞれ個別
に検出々力を発生する符号情報の変化態様の検出手段
と、前記した符号情報の変化態様の検出手段から時間軸
上に順次に送出されている検出々力の内で、第1の変化
態様に応じて発生した検出々力と、第2の変化態様に応
じて発生した検出々力とが混在した状態で時間軸上に配
列されている検出々力列について、前記の検出々力列を
構成している順次の検出々力をそれぞれ始端の検出々力
として、前記それぞれの始端の検出々力から時間軸上で
連続する4個ずつの検出々力を、それぞれ1組の変化点
群として設定し、前記の設定された順次の1組の変化点
群内における4個の検出々力が示す変化態様のパターン
を、基準の変化態様として予め定められた複数種類のデ
ジタル値の変化態様のパターンの内のどの変化態様のパ
ターンに該当するのかを判別する手段と、前記した順次
の各1組の変化点群を構成しているNビットの符号情報
群に対して、前記の各1組の変化点群が該当している基
準の変化態様のパターンと対応して、前記した各1組の
変化点群における2番目のデジタル値の変化点と3番目
のデジタル値の変化点との間の区間について施すべき直
線補間の態様を、前記した各1組の変化点群における1
番目のデジタル値の変化点と2番目のデジタル値の変化
点との間の区間に施されている直線補間の態様と関連さ
せて決定し、前記した各1組の変化点群毎に前記のよう
にして決定された直線補間が、2のM乗分の1の分解能
のデジタル信号により行なわれるような演算を行なっ
て、前記したNビットの符号情報について時間軸上に次
々に現われるデジタル値の変化点における順次の隣接す
るデジタル値の変化点間毎に、デジタル値の変化の大き
さが前記した2のN乗分の1の分解能1LSBと対応す
るようにして時間軸上に形成させた矩形の面積と、前記
した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号によって示
される線と、前記した矩形の辺との間で包囲される図形
の面積とが略々等価となるようにそれぞれ予め定められ
ている態様での直線補間が前記の所定の区間に施される
ようにする手段と、前記した2のM乗分の1の分解能の
デジタル信号から(M−N)ビットの付加符号情報を得
るようにしたり、あるいは前記した2のM乗分の1の分
解能のデジタル信号における順次の複数標本化周期の期
間にわたる平均値のデジタルデータを順次に各標本化周
期のデジタルデータとして得て、それから(M−N)ビ
ットの付加符号情報を得たりして、前記した(M−N)
ビットの付加符号情報をNビットの符号情報の最下位桁
に連続させることによりMビットの符号情報を生成させ
るようにする手段とを備えてなる情報信号処理装置を提
供する。
タル信号に変換して得たNビットの符号情報を、M>N
の関係にあるMビットの符号情報に変換する際に、まず
ビット数変換の対象にされていて、1標本化周期を隔て
て時間軸上に順次に現われるそれぞれNビットの符号情
報について、時間軸上で順次に隣接する2個のNビット
の符号情報の変化態様が、時間軸上で先行しているNビ
ットの符号情報のデジタル値の方が大きい第1の変化態
様であるのか、時間軸上で先行しているNビットの符号
情報のデジタル値の方が小さい第2の変化態様であるの
か、隣接する2個のNビットの符号情報のデジタル値の
大きさが同一な第3の変化態様であるのかに応じて、そ
れぞれ個別に検出々力を発生させる。
ら時間軸上に順次に送出されている検出々力の内で、第
1の変化態様に応じて発生した検出々力と、第2の変化
態様に応じて発生した検出々力とが混在した状態で時間
軸上に配列されている検出々力列について、前記の検出
々力列を構成している順次の検出々力をそれぞれ始端の
検出々力として、前記それぞれの始端の検出々力から時
間軸上で連続する4個ずつの検出々力を、それぞれ1組
の変化点群として設定し、前記の設定された順次の1組
の変化点群内における4個の検出々力が示す変化態様の
パターンを、基準の変化態様として予め定められた複数
種類のデジタル値の変化態様のパターンの内のどの変化
態様のパターンに該当するのかを判別する。
ているNビットの符号情報群に対して、前記の各1組の
変化点群が該当する基準の変化態様のパターンと対応し
て、前記した各1組の変化点群における2番目のデジタ
ル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点との間の区
間について施すべき直線補間の態様を、前記した各1組
の変化点群における1番目のデジタル値の変化点と2番
目のデジタル値の変化点との間の区間に施されている直
線補間の態様と関連させて決定して、前記した各1組の
変化点群毎に前記のようにして決定された直線補間が、
2のM乗分の1の分解能のデジタル信号により行なわれ
るような演算を行なう。
軸上に次々に現われるデジタル値の変化点における順次
の隣接するデジタル値の変化点間毎に、デジタル値の変
化の大きさが前記した2のN乗分の1の分解能1LSB
と対応するようにして時間軸上に形成させた矩形の面積
と、前記した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号に
よって示される線と、前記した矩形の辺との間で包囲さ
れる図形の面積とが略々等価となるようにそれぞれ予め
定められている態様での直線補間が前記の所定の区間に
施されるようにして、前記した2のM乗分の1の分解能
のデジタル信号から(M−N)ビットの付加符号情報を
得るようにしたり、あるいは前記した2のM乗分の1の
分解能のデジタル信号における順次の複数標本化周期の
期間にわたる平均値のデジタルデータを順次に各標本化
周期のデジタルデータとして得て、それから(M−N)
ビットの付加符号情報を得たりして、前記した(M−
N)ビットの付加符号情報をNビットの符号情報の最下
位桁に連続させることによりMビットの符号情報を生成
させる。
処理方法及び情報信号処理装置の具体的な内容を詳細に
説明する。図1は本発明の情報信号処理方法を適用した
情報信号処理装置の構成例を示すブロック図であり、ま
た、図2は図1中にブロック5として示してある信号波
形の変化態様の検出と変化パターンの判定部5の具体的
な構成例を示す。図1において1は信号処理の対象にさ
れるNビットの符号情報(Nビットのデジタル信号)の
入力端子である。Nビットの符号情報が時系列信号であ
る場合には、前記の入力端子1の前段に直並列変換回路
を設けるようにする。図1中の入力端子1に供給された
Nビットの符号情報は、遅延部3に供給されるととも
に、信号波形の変化態様の検出と変化パターンの判定部
5(具体的な構成例が図2に例示されている)にも与え
られる。前記の信号波形の変化態様の検出と変化パター
ンの判定部5には、入力端子7からデジタル信号の標本
化周期を有するパルスPfsが供給されている。
ターンの判定部5では、信号処理の対象にされているN
ビットの符号情報について信号変化パターンの判定を行
なって、判定結果を(M−N)ビット信号発生部6に与
え、また前記の(M−N)ビット信号発生部6では、前
記した信号波形の変化態様の検出と変化パターンの判定
部5から供給された信号変化パターンの判定結果と対応
して、所定の演算動作を行なって(M−N)ビット信号
を発生して、それを加算部4に供給し、さらに前記の加
算部4では、Nビットの符号情報の最下位桁に引続い
て、前記した(M−N)ビット信号発生部6で発生され
た(M−N)ビット信号を付加させて、出力端子2にM
ビットの符号情報を出力させるのであるが、ここで、ま
ず図3乃至図12等の各図を参照して、本発明の情報信
号処理方法及び情報信号処理装置の構成原理や動作原理
について説明する。
アナログ信号を、2のN乗分の1の分解能でデジタル信
号に変換して得たNビットの符号情報(デジタルデー
タ)と、もとのアナログ信号との関係を説明するための
図であり、この図4において、a〜nで示す各点を、a
→b→c→d→e→f→g→h→i→j→k→l→m→
nのように太い実線で結んで示してある曲線Sは、アナ
ログ信号を特定な標本化周期Ts(標本化周波数fsの
逆数)毎に、2のN乗分の1の分解能、すなわち、Nビ
ットの1LSBの分解能で標本化量子化して得たデジタ
ル値の変化の状態を例示したものであるから、前記の曲
線Sによって示されるようなデジタル値を生じさせる原
信号のアナログ信号は、前記した曲線Sを囲む図4中の
破線で囲む領域内に存在していたものである。それでデ
ジタル信号に変換して得たNビットの符号情報を得るの
に用いられたアナログ信号と、前記のNビットの符号情
報を復元して得たアナログ信号との間には、2のN乗分
の1の分解能1LSBについて±0.5LSB以内の誤
差を含んでいるものになっている。なお、図4中におい
てt1,t2,t3…は順次の標本化が行なわれる時点で
あり、また前記した順次の標本化の時点t1,t2,t3
…において隣接している標本化時点間の時間Tsは標本
化周期を示している。
Ts毎の各時点t1,t2,t3…における順次のNビッ
トの符号情報のデジタル値を波形図的に示した図であっ
て、この図3に例示してあるNビットの符号情報のデジ
タル値の変化態様は、次のとおりである。まず、時刻t
2までは同一のデジタル値を保持していたが、時刻t3に
デジタル値が大きな値となるように変化(時刻t3をデジ
タル値の変化点イとする)している。図3中にロ〜ヲと
して示されている各点も、前記した変化点イと同様に、
デジタル値が変化している変化点である。そして、イ〜
ヲの順次の変化点における相隣りあう2つの変化点間
(例えば、変化点イの時刻と変化点ロの時刻との間、変
化点ロの時刻と変化点ハの時刻との間、変化点ハの時刻
と変化点ニの時刻との間、…変化点ルの時刻と変化点ヲ
の時刻との間)におけるデジタル値には変化がない。
ットの符号情報のデジタル値の変化態様は、前記した各
変化点イ〜ヲの内で、時刻t3の変化点イと、時刻t7の
変化点ロと、時刻t14の変化点ハと、時刻t26の変化点
ニと、時刻t53の変化点リと、時刻t56の変化点ヌと、
時刻t59の変化点ル等の各変化点では、それぞれデジタ
ル値が増加するような変化態様(図中では上向きの矢印
で示している)を示して変化しており、また、前記した
各変化点イ〜ヲの内で、時刻t33の変化点ホと、時刻t
38の変化点ヘと、時刻t42の変化点トと、時刻t48の変
化点チと、時刻t64の変化点ヲ等の各変化点では、それ
ぞれデジタル値が減少するような変化態様(図中では下
向きの矢印で示している)を示して変化している。図3
の(b)は、既述した図3の(a)中に示されている時
間軸上の順次の変化点について、各変化点毎におけるN
ビットの符号情報のデジタル値の変化態様が、増加状態
を示している各変化点イ〜ニ、リ〜ル等には、上向きの
矢印(及びUの文字)を付し、また、各変化点毎におけ
るNビットの符号情報のデジタル値の変化態様が、減少
状態を示している各変化点ホ〜チ、ヲ等には、下向きの
矢印(及びDの文字)を付して示した図である。
(b)を参照して既述した時間軸上の順次の各変化点の
内で、各変化点毎におけるNビットの符号情報のデジタ
ル値の変化態様が、増加状態を示している各変化点イ〜
ニ、リ〜ル等については、各変化点におけるデジタル値
の増加量の多少に拘らずに、同一の所定の1ステップ
(2のN乗分の1の分解能1LSB)だけ信号レベルが
増加する(この状態は、図2を参照して後述されている
信号波形の変化態様の検出動作に関する説明において論
理値「1」であると記載している)ものとし、また、時
間軸上の順次の各変化点の内で、各変化点毎におけるN
ビットの符号情報のデジタル値の変化態様が、減少状態
を示している各変化点ホ〜チ、ヲ等については、各変化
点におけるデジタル値の減少量の多少に拘らずに、同一
の所定の1ステップ(2のN乗分の1の分解能1LS
B)だけ信号レベルが低下する(この状態は、図2を参
照して後述されている信号波形の変化態様の検出動作に
関する説明において論理値「0」であると記載してい
る)ものとして示している図である。
報のデジタル値の変化態様の一例として、順次の標本化
周期Ts毎の各時点t1,t2,t3…における順次のN
ビットの符号情報のデジタル値を、波形図的に示した図
3の(a)に示されているNビットの符号情報のデジタ
ル値の変化態様によって示される波形と、このNビット
の符号情報のデジタル値を得るのに用いられた原アナロ
グ信号の波形との間には、2のN乗分の1の分解能1L
SBについて±0.5LSB以内の誤差を含んでいるも
のとなっていることは、図4を参照して既述してあると
おりであるが、本発明の情報信号処理方法及び情報信号
処理装置では、前記の誤差が極力少なくなるような状態
で、Nビットの符号情報を、M>Nの関係にあるMビッ
トの符号情報に変換できるように、信号処理の対象にさ
れているアナログ信号が2のN乗分の1の分解能でデジ
タル信号に変換された状態のNビットの符号情報が入力
信号として供給されたときに、ビット数変換の対象にさ
れているNビットの符号情報における時間軸上で順次に
発生しているデジタル値の変化点を検出し、Nビットの
符号情報について時間軸上で順次に検出される新たなデ
ジタル値の変化点を含む連続する4個のデジタル値の変
化点をそれぞれ1組の変化点群として、順次の1組の変
化点群における順次のデジタル値の変化態様のパターン
が、基準の変化態様として予め定められた16種類のデ
ジタル値の変化態様のパターンの内のどの変化態様のパ
ターンに該当するのかを判別し、判別された各1組の変
化点群が該当する基準の変化態様のパターンと対応し
て、前記した各1組の変化点群における2番目のデジタ
ル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点との間の区
間について施すべき直線補間の態様を、前記した各1組
の変化点群における1番目のデジタル値の変化点と2番
目のデジタル値の変化点との間の区間に施されている直
線補間の態様と関連させて決定し、前記した各1組の変
化点群毎に前記のようにして決定された直線補間が、2
のM乗分の1の分解能のデジタル信号により行なわれる
ような演算を行ない、それぞれ予め定められている態様
での直線補間を前記の所定の区間に施し、次いで、前記
したNビットの符号情報について時間軸上に次々に現わ
れるデジタル値の変化点における順次の隣接するデジタ
ル値の変化点間毎に、デジタル値の変化の大きさが前記
した2のN乗分の1の分解能1LSBと対応するように
して時間軸上に形成させた矩形の面積と、前記した2の
M乗分の1の分解能のデジタル信号によって示される線
と、前記した矩形の辺との間で包囲される図形の面積と
が略々等価となるように変形させて(M−N)ビットの
付加符号情報を得て、前記の(M−N)ビットの付加符
号情報をNビットの符号情報の最下位桁に連続させて、
Nビットの符号情報をM>Nの関係にあるMビットの符
号情報に変換するようにしている。
にされているNビットの符号情報における時間軸上で順
次に発生しているデジタル値の変化点{例えば図3の
(a)におけるイ〜ヲによって示されるような変化点}
を検出し、Nビットの符号情報について、時間軸上で順
次に検出される新たなデジタル値の変化点を含む連続す
る4個のデジタル値の変化点をそれぞれ1組の変化点群
として、前記の各1組の変化点群における順次のデジタ
ル値の変化態様のパターンが、基準の変化態様として予
め定められた16種類のデジタル値の変化態様のパター
ンの内のどの変化態様のパターンに該当するのかを判別
するのであるが、例えば、ビット数変換の対象にされて
いるNビットの符号情報における時間軸上で順次に発生
しているデジタル値の変化点が、例えば図3の(a)に
おけるイ〜ヲによって示されるような変化点であったと
した場合を具体例に挙げて説明すると次のとおりであ
る。
次に発生しているデジタル値の変化点が、例えば図3の
(a)におけるイ〜ヲによって示されるような変化点で
あった場合において、前記した時間軸上で順次に検出さ
れる新たなデジタル値の変化点を含む連続する4個のデ
ジタル値の変化点を、それぞれ1組の変化点群とする順
次の各1組の変化点群についてみると、(1)イ,ロ,
ハ,ニの4個の変化点で構成されている最初の1組の変
化点群を構成している前記の4個の変化点イ,ロ,ハ,
ニにおけるデジタル値の変化の態様は、図3の(c)に
示してあるように、デジタル値が増加[図3の(b)に
おける表示法では、↑またはUのように示してある]し
ている状態を「1」で表示し、また、デジタル値が減少
[図3の(b)における表示法では、↓またはDのよう
に示してある]している状態を「0」で表示{後述の
(2)以下についての記載についても同様}すると、図
3に示されているイ,ロ,ハ,ニの4個の変化点におけ
るデジタル値の変化の態様は、「1」「1」「1」
「1」により示される。
ハ,ニ,ホの4個の変化点で構成されている2番目の1
組の変化点群の4個の変化点ロ,ハ,ニ,ホにおけるデ
ジタル値の変化の態様は、「1」「1」「1」「0」に
より示され、また、(3)ハ,ニ,ホ,ヘの4個の変化
点で構成されている3番目の1組の変化点群のハ,ニ,
ホ,ヘの4個の変化点におけるデジタル値の変化の態様
は「1」「1」「0」「0」で示され、さらに、(4)
ニ,ホ,ヘ,トの4個の変化点で構成されている4番目
の1組の変化点群の4個の変化点ニ,ホ,ヘ,トにおけ
るデジタル値の変化の態様は「1」「0」「0」「0」
で示される。以下、5番目以降の各1組の変化点群につ
いても、前記した1番目〜4番目の各1組の変化点群に
おける4個ずつの変化点のデジタル値の変化態様の表示
の仕方と同様な表示方法によって、それぞれの変化点群
を構成している各4個ずつの変化点のデジタル値の変化
態様が表示できることは、いうまでもない。
1組の変化点群の4個の変化点におけるデジタル値の変
化の態様は、0000,0001,0010,001
1,0100,0101,0110,0111,100
0,1001,1010,1011,1100,110
1,1110,1111によって示される全部で16種
類のデジタル値の変化の態様のパターンの内のどれかに
対応しているものになっている。そして、前記した16
種類のデジタル値の変化の態様のパターンにおけるそれ
ぞれ異なる種類に属する個々の変化パターンについて
は、それぞれ最も適切な直線補間のやり方を定めておく
ことができる。
おける時間軸上で順次に発生しているデジタル値の変化
点について、時間軸上で順次に検出される新たなデジタ
ル値の変化点を含む連続する4個のデジタル値の変化点
を、それぞれ1組の変化点群とする順次の各1組の変化
点群における各4個の変化点のデジタル値の変化の態様
が、0000,0001,0010,0011,010
0,0101,0110,0111,1000,100
1,1010,1011,1100,1101,111
0,1111からなる16種類のデジタル値の変化の態
様のパターン(基準の変化態様のパターン)の内のどの
パターンであるのかを判定し、判定された各1組の変化
点群が該当する基準の変化態様のパターンと対応して、
予め定められている直線補間がデジタルデータに施され
るような演算が行なわれるようにする。
ける1番目のデジタル値の変化点と2番目のデジタル値
の変化点との間の区間に既に施されている直線補間の態
様と関連して、前記した各1組の変化点群における2番
目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点
との間の区間について施すべく予め定められた直線補間
が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信号により行な
われるような演算を行ない、次に、前記したNビットの
符号情報について時間軸上に次々に現われるデジタル値
の変化点における順次の隣接するデジタル値の変化点間
毎に、デジタル値の変化の大きさが前記した2のN乗分
の1の分解能1LSBと対応するようにして時間軸上に
形成させた矩形の面積と、前記した2のM乗分の1の分
解能のデジタル信号によって示される線と、前記した矩
形の辺との間で包囲される図形の面積とが略々等価とな
るように変形させて(M−N)ビットの付加符号情報を
得て、前記した(M−N)ビットの付加符号情報をNビ
ットの符号情報の最下位桁に連続させて、Mビットの符
号情報を生成させるようにしているのである。
時間軸上で順次に検出される新たなデジタル値の変化点
を含む連続する4個のデジタル値の変化点を、それぞれ
1組の変化点群とする順次の各1組の変化点群における
各4個の変化点のデジタル値の変化の態様が、000
0,0001,0010,0011,0100,010
1,0110,0111,1000,1001,101
0,1011,1100,1101,1110,111
1からなる16種類のデジタル値の変化の態様のパター
ン(基準の変化態様のパターン)と対応して、前記した
各1組の変化点群における1番目のデジタル値の変化点
と2番目のデジタル値の変化点との間の区間に既に施さ
れている直線補間の態様と関連して、前記した各1組の
変化点群における2番目のデジタル値の変化点と3番目
のデジタル値の変化点との間の区間について施すべく予
め定められている直線補間の形態は、図5至図12に例
示されている。
の検出と変化パターンの判定部5の具体的な構成態様
と、動作とについて説明する。図2において信号波形の
変化態様の検出と変化パターンの判定部5は、信号波形
変化情報の発生部51と、信号波形変化態様情報の発生
部52と、信号波形の変化部分のアドレス発生部53
と、変化パターンの判定部54とによって構成されてい
る。そして信号波形の変化態様の検出と変化パターンの
判定部5の入力端子1(図1中の入力端子1と同じ)に
は、情報信号処理の対象にされているNビットのデジタ
ル信号が供給され、また入力端子7にはクロック信号パ
ルスPfsが供給される。前記したクロック信号パルス
Pfsとしては、情報信号処理の対象にされているNビ
ットのデジタル信号を発生させる際に使用された標本化
周波数fsと同一の繰返し周波数を有するパルスが用い
られるのであり、情報信号処理の対象にされているデジ
タル信号が音響信号の場合には、前記のクロック信号パ
ルスPfsとして、例えば44.1KHzの繰返し周波数
fsのパルスが使用される。
の判定部5の入力端子1を介して信号波形変化情報の発
生部51に供給された情報信号処理の対象にされている
Nビットのデジタル信号は、マグニチュードコンパレー
タ9におけるA入力端子と、D型フリップフロップ8の
データ端子と、比較器10のA入力端子に与えられてお
り、また前記のD型フリップフロップ8のクロック端子
には、入力端子7を介してクロック信号Pfsが与えら
れている。また前記のマグニチュードコンパレータ9に
おけるB入力端子には、前記したD型フリップフロップ
8のQ端子出力が供給される。それで、前記したD型フ
リップフロップ8は、それのクロック端子へ、入力端子
7を介して標本化周期毎に順次のクロック信号Pfsが
供給される度毎に、前記したD型フリップフロップ8の
Q端子から、1標本化周期前にD型フリップフロップ8
のデータ端子に与えられていたNビットのデジタルデー
タを出力して、それをマグニチュードコンパレータ9に
おけるB入力端子に入力させるとともに、比較器10に
おけるB入力端子にも入力させる。
しては、それのA入力端子に供給されたNビットのデジ
タルデータAと、それのB入力端子に供給されたNビッ
トのデジタルデータBとの大きさを比較して、デジタル
データAの方がデジタルデータBよりも大きい場合に
は、出力端子A>Bだけをハイレベルの状態の出力Hと
し、他の出力端子A<Bと出力端子A=Bとの双方をロ
ーレベルの状態の出力Lとし、また、前記の入力端子
A,Bに供給されたNビットのデジタルデータにおける
デジタルデータAとデジタルデータBとが等しい場合に
は、出力端子A=Bだけをハイレベルの状態の出力Hと
し、他の出力端子A>Bと出力端子A<Bとの双方をロ
ーレベルの状態の出力Lとし、さらに、前記の前記の入
力端子A,Bに供給されたNビットのデジタルデータに
おけるデジタルデータBの方がデジタルデータAよりも
大きい場合には、出力端子A<Bだけをハイレベルの状
態の出力Hとし、他の出力端子A>Bと出力端子A=B
との双方をローレベルの状態の出力Lとするような動作
態様のマグニチュードコンパレータ74HC85を使用
することができる。
ける前記の比較器10では、それのA入力端子に供給さ
れたNビットのデジタルデータAと、それのB入力端子
に供給されたNビットのデジタルデータBとの大きさの
比較結果が、デジタルデータAの方がデジタルデータB
よりも大きい場合、すなわち、例えば図3の(a),
(b)を参照して既述した時間軸上の順次の各変化点の
内で、各変化点毎におけるNビットの符号情報のデジタ
ル値の変化態様が、増加状態を示している各変化点イ〜
ニ、リ〜ル等のような変化点において、前記の各変化点
におけるデジタル値の増加量の多少に拘らずに論理値
「1」の出力を発生して、それを信号波形変化態様情報
の発生部52におけるD型フリップフロップ14のデー
タ端子に供給する。
供給されたNビットのデジタルデータAと、それのB入
力端子に供給されたNビットのデジタルデータBとの大
きさの比較結果が、デジタルデータBの方がデジタルデ
ータAよりも大きい場合、すなわち例えば図3の
(a),(b)を参照して既述した時間軸上の順次の各
変化点の内で、各変化点毎におけるNビットの符号情報
のデジタル値の変化態様が、減少状態を示している各変
化点ホ〜チ、ヲ等のような変化点において、前記の各変
化点におけるデジタル値の増加量の多少に拘らずに論理
値「0」の出力を発生して、それを信号波形変化態様情
報の発生部52におけるD型フリップフロップ14のデ
ータ端子に供給する。
おけるマグニチュードコンパレータ9の出力端子A>B
からの出力と、出力端子A<Bからの出力とは、オア回
路11に供給されている。前記したオア回路11の出力
は、前記したマグニチュードコンパレータ9の出力端子
A>Bからの出力と、出力端子A<Bからの出力との何
れか一方がハイレベルの状態Hになった場合にハイレベ
ルの状態Hとなる。そして、前記したオア回路11から
の出力信号は、アンド回路12に供給されており、ま
た、前記のアンド回路12にはゲートパルスとしてPf
sバーが供給されている。前記のゲートパルスPfsバ
ーは、既述したクロック信号パルスPfsと同一の繰返
し周波数でクロック信号パルスPfsと180度の位相
差を有するパルスである。それで、前記したアンド回路
12からは、時間軸上でNビットのデジタル信号の値が
変化した時点毎に、ゲートパルスPfsバーのタイミング
でクロック信号CLKが出力される。アンド回路12か
ら出力されたクロック信号CLKは、信号波形変化態様
情報の発生部52におけるD型フリップフロップ14〜
17のクロック端子と、信号波形の変化部分のアドレス
発生部53におけるD型フリップフロップ18〜21の
クロック端子とに供給される。
生部53におけるD型フリップフロップ18のデータ端
子には、アドレスカウンタ13から出力されているアド
レス信号(アドレスデータ)が供給されているから、前
記のD型フリップフロップ18には、時間軸上でNビッ
トのデジタル信号の値が変化した時点(例えば図3中の
イ〜ヲ)毎に、信号波形変化情報の発生部51における
アンド回路12から出力されたクロック信号CLKによ
って、時間軸上でNビットのデジタル信号の値が変化し
た時点におけるアドレス値が、データ端子から読込まれ
る。
2における各D型フリップフロップ14〜17のそれぞ
れのQ端子からは、時間軸上でNビットのデジタル信号
の値が変化した時点(例えば図3中のイ〜ヲ)毎に、順
次の各変化点毎におけるNビットの符号情報のデジタル
値の時間軸上での増加,減少の変化態様と対応している
論理値「1」,「0」が出力されるから、前記の信号波
形変化態様情報の発生部52の各D型フリップフロップ
14〜17における各Q端子から変化パターン判定部5
4には、図3を参照して既述したように、時間軸上に順
次に現われる1組の変化点群の4個の変化点におけるデ
ジタル値の変化の態様(0000,0001,001
0,0011,0100,0101,0110,011
1,1000,1001,1010,1011,110
0,1101,1110,1111によって示される全
部で16種類のデジタル値の変化の態様のパターンの内
のどれか)のデータが与えられ、また、信号波形の変化
部分のアドレス発生部53のD型フリップフロップ18
〜21におけるそれぞれのQ端子からは、時間軸上でN
ビットのデジタル信号の値が変化した時点(例えば図3
中のイ〜ヲ)毎に、順次の各変化点と対応しているアド
レス値が前記の変化パターン判定部54に与えられる。
既述した時間軸上に順次に現われる1組の変化点群の4
個の変化点におけるデジタル値の変化の態様として考え
られる全ての種類と対応する16種類の数値(2進数表
示、あるいは16進表示により0000,0001,0
010,0011,0100,0101,0110,0
111,1000,1001,1010,1011,1
100,1101,1110,1111によって示され
る全部で16種類のデジタル値)の内の1つずつの数値
が個別に与えられている計16個の一致回路が設けられ
ていて、前記のように信号波形変化態様情報の発生部5
2の各D型フリップフロップ14〜17のそれぞれのQ
端子から変化パターン判定部54に与えられた順次の1
組の変化点群の4個の変化点におけるデジタル値の変化
の態様をそれぞれ表わしている論理値の組合わせで示さ
れる4桁の数値(例えば、図3における4個の変化点イ
〜ニの場合には数値1111、また例えば図3における
4個の変化点ヘ〜リの場合には数値0001)は、16
個の一致回路によって変化パターンの判定が行なわれ
る。
に、パターン判定部54における16個の一致回路の内
の特定などれか1個からは必らず一致出力が出される。
それでパターン判定部54では、前記の一致出力を出力
した一致回路と対応して定まっている変化パターンの種
類を示す情報信号(例えば、一致出力を出した一致回路
に設定してある数値であってもよい)と、前記の変化パ
ターンを生じさせた4個の変化点のアドレスデータと
を、信号波形の変化態様の検出と変化パターンの判定部
5の出力端子22を介して、(M−N)ビット信号発生部
6に供給する。
のように、Nビットの符号情報における時間軸上で順次
に発生しているデジタル値の変化点について、時間軸上
で順次に検出される新たなデジタル値の変化点を含む連
続する4個のデジタル値の変化点を、それぞれ1組の変
化点群とする順次の各1組の変化点群における各4個の
変化点のデジタル値の変化の態様が、0000,000
1,0010,0011,0100,0101,011
0,0111,1000,1001,1010,101
1,1100,1101,1110,1111からなる
16種類のデジタル値の変化の態様のパターン(基準の
変化態様のパターン)の内のどのパターンであるのかに
従って、各1組の変化点群における1番目のデジタル値
の変化点と2番目のデジタル値の変化点との間の区間に
既に施されている直線補間の態様と関連して、前記した
各1組の変化点群における2番目のデジタル値の変化点
と3番目のデジタル値の変化点との間の区間について施
すべく予め定められた直線補間が、2のM乗分の1の分
解能のデジタル信号により行なわれるような演算を行な
う。
は、次に、前記したNビットの符号情報について時間軸
上に次々に現われるデジタル値の変化点における順次の
隣接するデジタル値の変化点間毎に、デジタル値の変化
の大きさが前記した2のN乗分の1の分解能1LSBと
対応するようにして時間軸上に形成させた矩形の面積
と、前記した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号に
よって示される線と、前記した矩形の辺との間で包囲さ
れる図形の面積とが略々等価となるように変形させて
(M−N)ビットの付加符号情報を得て、前記した(M
−N)ビットの付加符号情報をNビットの符号情報の最
下位桁に連続させて、Mビットの符号情報を生成させる
のである。
化パターンの判定部5から送出された変化パターンの種
類を示す情報信号と、前記の変化パターンを生じさせた
4個の変化点のアドレスデータとが供給された(M−N)
ビット信号発生部6では、まず、前記した変化パターン
の種類を示す情報信号に基づいて、その変化パターンの
種類を示す情報信号を生じさせた4個の変化点からなる
1組の変化点群における1番目のデジタル値の変化点と
2番目のデジタル値の変化点との間の区間に既に施され
ている直線補間の態様と関連して、前記した各1組の変
化点群における2番目のデジタル値の変化点と3番目の
デジタル値の変化点との間の区間について施すべく予め
定められている直線補間の形態を決定するのであるが、
それは例えば前記した前記した変化パターンの種類を示
す情報信号をアドレス信号の一部として構成したアドレ
ス信号を用いてROMテーブルから、所定の直線補間の
形態を示すデータが得られるようにすることにより容易
に実現できる。
個の変化点(1群の変化点群)のデジタル値の変化の態
様と、前記の1組の変化点群における2番目のデジタル
値の変化点と3番目のデジタル値の変化点との間の区間
について施すべき直線補間の態様を、前記した各1組の
変化点群における1番目のデジタル値の変化点と2番目
のデジタル値の変化点との間の区間に施されている直線
補間の態様と関連させてどのように決定してあるのかを
例示した図であって、各図中の変化点の欄における#
1,#2,#3,#4等の表示は、それぞれ時間軸上で
連続する4個の変化点における1番目の変化点(#
1)、2番目の変化点(#2)、3番目の変化点(#
3)、4番目の変化点(#4)を表わしており、また、
変化態様の欄における数字の配列は、既述したように時
間軸上に順次に現われる1組の変化点群の4個の変化点
におけるデジタル値の変化の態様を論理値「1」「0」
で示したものである(ただし、「1」は増加,「0」は
減少)。
及び#2#3間における補間形態の欄における凸,凹の
表示は、それぞれの該当期間中における補間の形態が
凸,凹であることを示し、また、#1#2間における補
間形態の欄、及び#2#3間における補間形態の欄にお
ける数字(例えば1〜2、あるいは2.5〜3等の数
字)は、直線補間が行なわれる区間を示しており、さら
に、#2#3間における補間形態の欄の記載内容に−の
表示が行なわれている場合は、#2#3間に対して何も
補間が行なわれないことを示している。また#2#3間
を含む期間について補間が行なわれる場合については、
補間の状態を破線によって図示してあり、さらに#1#
2間を含む期間について補間が行なわれる場合について
は、補間の状態を実線によって示してある。
は、時間軸上で相次ぐ4個の変化点#1,#2,#3,
#4におけるデジタル値の変化態様(デジタル値の増
加,減少)の組合わせ状態として、1111,111
0,1101,1100,1011,1010,100
0,1001の8種類しか示されてないが、既述した1
6種類の変化態様は、前記の8種類の変化態様と、前記
の8種類の変化態様を表わしている数字配列における1
と0との数字を逆にした状態の数字配列との双方のもの
を合わせたものであるから、実際には図5至図12に示
されている8種類の変化態様のデータだけを備えておく
だけで、時間軸上で相次ぐ4個の変化点#1,#2,#
3,#4におけるデジタル値の変化態様(デジタル値の
増加,減少)の総数の16種類の変化態様にも対応させ
ることができる。
ターンの判定部5から送出された変化パターンの種類を
示す情報信号と、前記の変化パターンを生じさせた4個
の変化点のアドレスデータとが供給された(M−N)ビッ
ト信号発生部6では、既述のように前記した変化パター
ンの種類を示す情報信号に基づいて、その変化パターン
の種類を示す情報信号を生じさせた4個の変化点からな
る1組の変化点群における1番目のデジタル値の変化点
と2番目のデジタル値の変化点との間の区間に既に施さ
れている直線補間の態様、すなわち、最新の変化パター
ンの種類を示す情報信号を生じさせた4個の変化点から
なる1組の変化点群の1つ前の変化パターンの種類を示
す情報信号を生じさせた4個の変化点からなる1組の変
化点群における2番目のデジタル値の変化点と3番目の
デジタル値の変化点との間の区間に既に施されている直
線補間の態様が、どうであったのかに応じて、例えば図
5乃至図12に例示されているようなパターンの直線補
間の形態を決定して、前記した4個の変化点からなる各
1組の変化点群毎に前記のようにして決定された直線補
間が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信号により行
なわれるような演算を行なう。
組の変化点群毎における2番目のデジタル値の変化点と
3番目のデジタル値の変化点との間の区間に施すべき直
線補間のパターンが決定されて、そのパターンに従って
直線補間を行なうための演算に当って必要とされる時間
軸上に順次に現われた変化点の間隔のデータは、既述の
ように信号波形の変化態様の検出と変化パターンの判定
部5から、変化パターンの種類を示す情報信号とともに
(M−N)ビット信号発生部6に供給された4個の変化
点のアドレスデータの相互間の差を演算すれば求めるこ
とができる。図13は時間軸上に順次に現われた4個の
デジタル値の変化点からなる1組の変化点群における2
番目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値の変化
点との間の区間に対して施すべき補間直線の決定がどの
ようにして行なわれるものかを説明するための図であ
る。
からなる各1組の変化点群毎における順次のデジタル値
の変化点でのデジタル値の変化の態様が、異なる3つの
代表的な変化パターンを例示している。すなわち、図1
3の(a)は、4個の変化点からなる各1組の変化点群
毎における順次のデジタル値の変化点でのデジタル値
が、単調に増加しているような変化パターンの例であ
り、また、図13の(b)は、4個の変化点からなる各
1組の変化点群毎における順次のデジタル値の変化点で
のデジタル値が、単調に増加した後に減少に転じている
変化パターンの例であり、さらに図13の(c)は、4
個の変化点からなる各1組の変化点群毎における順次の
デジタル値の変化点でのデジタル値が、増加した後に減
少に転じて山状を示す変化パターンの例であり、さらに
また図13の(d)は、4個の変化点からなる各1組の
変化点群毎における順次のデジタル値の変化点でのデジ
タル値が、増加した後に一定値を保持した後に減少に転
じて山状を示す変化パターンの例である。
ている各変化パターンについて実施されるべき直線補間
は、各図中に傾斜した実線図示の直線で示されるとおり
のものとなる。図13の(a)〜(d)における#1,#
2,#3,#4等の表示は、既述した図5乃至図12中
に#1,#2,#3,#4等としてそれぞれ示してある
それぞれ時間軸上で連続する4個のデジタル値の変化点
中の1番目の変化点(#1)、2番目の変化点(#
2)、3番目の変化点(#3)、4番目の変化点(#
4)を表わしており、また各変化点におけるデジタル値
の変化の態様は論理値「1」「0」で示してある。前記
した図13の(a)〜(d)において、時間軸上で連続
する4個のデジタル値の変化点の内で2番目の変化点#
2におけるab間は、2のN乗分の1の分解能1LSB
と対応しており、また図13の(a),(b)における
3番目の変化点#3のcd間、及び図13の(c),
(d)における3番目の変化点#3のch間も2のN乗
分の1の分解能1LSBと対応している。
化点#2と3番目の変化点#3との間で傾斜直線e→g
→f(e→f)によって行なわれる直線補間は、前記し
た2番目の変化点#2におけるab間の中点eと、3番
目の変化点#3におけるcd間の中点fとを結ぶ直線に
よって行なわれており、前記した2番目の変化点#2に
おけるab間の中点eと、3番目の変化点#3における
cd間の中点fとの高さの差は2のN乗分の1の分解能
1LSBである。それで、前記した2番目の変化点#2
と3番目の変化点#3との間で行なわれる直線補間のた
めに用いられる補間直線e→fの勾配は、2番目の変化
点#2と3番目の変化点#3との距離bcと、前記した
2番目の変化点#2におけるab間の中点eと、3番目
の変化点#3におけるcd間の中点fとの高さの差とし
て示される2のN乗分の1の分解能1LSBとを用い
て、 [(2のN乗分の1の分解能1LSB)÷(2番目の
変化点#2と3番目の変化点#3との距離bc)]のよ
うな演算式による演算を行なうことにより求められる。
そして、前記した2番目の変化点#2と3番目の変化点
#3との距離bcは、前記の2番目の変化点#2のアド
レス値と、3番目の変化点#3のアドレス値との差によ
って求められるから前記の演算は容易に実施できる。
化点#2と3番目の変化点#3との間で傾斜直線e→g
によって行なわれる直線補間は、前記した2番目の変化
点#2におけるab間の中点eと、3番目の変化点#3
におけるcd間の中点fとを結ぶ直線の一部によって行
なわれるのであり、既述のように前記した2番目の変化
点#2におけるab間の中点eと、3番目の変化点#3
におけるcd間の中点fとの高さの差は2のN乗分の1
の分解能1LSBであるから、前記した2番目の変化点
#2と3番目の変化点#3との間の一部で行なわれる直
線補間のために用いられる補間直線e→gの勾配は、2
番目の変化点#2と3番目の変化点#3との距離bc
と、前記した2番目の変化点#2におけるab間の中点
eと、3番目の変化点#3におけるcd間の中点fとの
高さの差として示される2のN乗分の1の分解能1LS
Bとを用いて、 [(2のN乗分の1の分解能1LSB)
÷(2番目の変化点#2と3番目の変化点#3との距離
bc)]のような演算式による演算を行なうことにより
求められるのであり、前記した2番目の変化点#2と3
番目の変化点#3との距離bcは、前記の2番目の変化
点#2のアドレス値と、3番目の変化点#3のアドレス
値との差によって求められるから前記の演算は容易に実
施できる。
個の変化点#1、#2、#3、#4からなる各1組の変
化点群毎における順次のデジタル値の変化点でのデジタ
ル値が、増加した後に減少に転じて山状を示す変化パタ
ーンの場合における直線i→k→m(直線i→m)の勾
配と、直線m→l→j(直線m→j)の勾配とは、次の
ようにして求められる。まず、図13の(c)におい
て、矩形a→b→c→hの面積と、三角形i→k→m→
l→j(三角形i→m→j)の面積とは等しいから、矩
形a→b→c→hの辺a→k→b(辺a→b)の長さ
{または辺c→l→h(辺c→h)の長さ}をHcとす
ると、Hcは次式によって求めることができる。 Hc=2×(矩形a→b→c→hの辺a→h)÷{(i
→a)+(a→h)+(h→j)}
1と変化点#2との間隔(n→a)の1/2であり、ま
た前式中の(h→j)は、変化点#3と変化点#4との
間隔(h→o)の1/2であるから、前記した(i→
a)の値は、1番目の変化点#1のアドレス値と2番目
の変化点#2とのアドレス値との差の1/2であり、ま
た前記した(h→j)の値は、3番目の変化点#3のア
ドレス値と4番目の変化点#4とのアドレス値との差の
1/2であるから、前記のHcの値は前記した各変化点
#1〜#4のアドレス値が与えられた場合には容易に演
算できる。
Hcが1に等しいか、1よりも小さい場合、及び、H
cが1よりも大きい場合、との2つの場合が考えられ
る。まずHcが1に等しいか、1よりも小さい場合に
おける図13の(c)中の直線(i→k→m)の勾配
と、直線(m→l→j)の勾配とは、それぞれ次式、 直線(i→k→m)の勾配=Hc÷(a→r間の標本化
周期Tsの数) 直線(m→l→j)の勾配=Hc÷(r→h間の標本化
周期Tsの数) によって求められる。ただし、図13の(c)中に示さ
れているr点は線分a→hの中点であり、前記の点rは
点mによって定められる。また、前記の各式における
(a→r間の標本化周期Tsの数)や(r→h間の標本
化周期Tsの数)は下記のようにして求められる。 (a→r間の標本化周期Tsの数)=(a→h間の標本
化周期Tsの数)×(n→a間の標本化周期Tsの数)
÷{(n→a間の標本化周期Tsの数)+(h→o間の
標本化周期Tsの数)} (r→h間の標本化周期Tsの数)=(a→h間の標本
化周期Tsの数)−(a→r間の標本化周期Tsの数) (i→r間の標本化周期Tsの数)=(n→a間の標本
化周期Tsの数÷2)+(a→r間の標本化周期Tsの
数) (r→j間の標本化周期Tsの数)=(h→o間の標本
化周期Tsの数÷2)+(r→h間の標本化周期Tsの
数)
る図13の(d)中の直線(i→k→p)の勾配と、直
線(q→l→j)の勾配とは、それぞれ次式、 直線(i→k→p)の勾配=1÷(i→u間の標本化周
期Tsの数) 直線(q→l→j)の勾配=1÷(v→j間の標本化周
期Tsの数) によって求められ、また、p→q間の勾配は0となる。
ただし、図13の(d)における点uと点vとは、それ
ぞれ線分ia=線分au、線分vh=線分hjとなるよ
うに、点p,qによって定められている。また、前記の
各式における(i→u間の標本化周期Tsの数)や(v
→j間の標本化周期Tsの数)は下記のようにして求め
られる。 (i→u間の標本化周期Tsの数)=2×(n→a間の標
本化周期Tsの数/2)=(n→a間の標本化周期Ts
の数) (v→j間の標本化周期Tsの数)=2×(h→o間の
標本化周期Tsの数÷2)=(h→o間の標本化周期T
sの数) (u→v間の標本化周期Tsの数)=(a→h間の標本
化周期Ts)−{(n→a間の標本化周期Tsの数/
2)+(h→o間の標本化周期Tsの数÷2)}
#1,#2,#3,#4において生じるデジタル値の変
化態様は、図5乃至図12に示した8種類と、図5乃至
図12に示してあるデジタル値の変化態様の逆の変化態
様の8種類との計16種類に限られていることは既述の
とおりであるが、前記した16種類のデジタル値の変化
態様について、時間軸上に連続して現われる4個の変化
点#1,#2,#3,#4における2番目の変化点#2
と3番目の変化点#3との間の区間で行なわれるべき直
線補間のパターンは、前記した2番目の変化点#2と3
番目の変化点#3との間の区間の直前の区間、すなわち
1番目の変化点#1と2番目の変化点#2との間の区間
における直線補間の状態に応じて、図5乃至図12にも
例示されているように、それぞれ4種類ずつある。
の変化点#1,#2,#3,#4において生じうる全部
で16種類のデジタル値の変化態様における各1種類の
デジタル値の変化態様毎に、それぞれ4種類ずつの直線
補間のパターンがあるから、全部で64種類の直線補間
のパターンが存在することになるが、前記のように64
種類の直線補間のパターンがあっても、(M−N)ビット
信号発生部6では、図13の(a)〜(d)について既
述したような演算を行なって、前記した4個の変化点か
らなる各1組の変化点群毎に、所定の直線補間が2のM
乗分の1の分解能のデジタル信号により行なわれるよう
にすることができる。
前記のように時間軸上に連続して現われる4個の変化点
#1,#2,#3,#4を1群とする4つのデジタル値
の変化態様毎に、それぞれ所定の直線補間のパターンに
よる直線補間が、4個の変化点からなる各1組の変化点
群毎における2番目のデジタル値の変化点と3番目のデ
ジタル値の変化点との間の区間に施されるようにするた
めの演算を行なうために、ランダムアクセスメモリとリ
ードオンリーメモリとマイクロプロセッサとを含んで構
成された制御装置と演算装置とを含んで構成されてい
て、前記したように時間軸上に連続して現われる4個の
変化点#1,#2,#3,#4において生じうる全部で
16種類のデジタル値の変化態様における選択された1
種類のデジタル値の変化態様と対応して、順次の4個の
変化点からなる各1組の変化点群毎における2番目のデ
ジタル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点との間
の区間について、2のM乗分の1の分解能(ただし、M
>N)で直線補間された状態が得られるようにするため
の所定の演算動作を行なう。
なる各1組の変化点群毎における2番目のデジタル値の
変化点と3番目のデジタル値の変化点との間の区間につ
いてそれぞれ選択された特定な態様の直線補間が、2の
M乗分の1の分解能(ただし、M>N)で行なわれるよ
うに演算によって求められた直線補間のデータは、順次
にメモリに格納される。それで、前記のメモリには、時
間軸上に順次に現われたデジタルデータの変化点におい
て、2のN乗分の1の分解能1LSBの変化で、増加ま
たは減少している状態の波形{例えば、図3の(c)の
ような波形}について、図5乃至図12を参照して既述
したような態様で、2のM乗分の1の分解能で直線補間
が施こされた状態のデータが格納されることになる。な
お、図3の(c)は既述のように時間軸上に順次に現わ
れたデジタルデータの変化点におけるデジタルデータの
変化量が、どのように大きくても、デジタルデータの変
化点における変化は、2のN乗分の1の分解能1LSB
の変化で、増加または減少している状態として示したも
のである{図3の(a)の波形と図3の(c)波形との
対応関係に着目されるとよい}。
補間データを順次に読出して、読出されたMビットの直
線補間データにおける最上位桁(MSB)から(M−
N)ビット分のデータを取出して、それを(M−N)ビ
ットの補間データとして加算部4に供給し、前記した
(M−N)ビット信号発生部6から加算部4に供給された
(M−N)ビットの補間データを、遅延部3において所
定の時間遅延を受けて加算部4に供給されているNビッ
トのデジタルデータの最下位桁に引続く(M−N)ビッ
トのデータとして用いることにより、加算部4からは出
力端子2にMビットの直線補間デジタルデータが出力さ
れることになる。なお、前記した遅延部3に設定される
べき遅延時間は、入力端子1に供給されたNビットのデ
ジタルデータに対して、前記のNビットのデジタルデー
タを信号処理して生成された(M−N)ビットのデータ
が、前記のNビットのデジタルデータの最下位桁に引続
く(M−N)ビットのデータとして連続してMビットの
デジタルデータとされうるような時間値とされる。
トの直線補間データにおける最上位桁(MSB)から
(M−N)ビット分のデータを取出して、それを(M−
N)ビットの補間データとして加算部4に供給しても、
加算部4からはMビットのデジタルデータが得られる
が、メモリから読出したMビットの直線補間データにつ
いて、順次に複数標本化周期の期間にわたる平均値を演
算して、Mビットの直線補間データにまるめを施して、
まるめを施したMビットの補間データにおける最上位桁
(MSB)から(M−N)ビット分のデータを取出し
て、それを(M−N)ビットの補間データとして加算部
4に供給し、加算部4からMビットのデジタルデータを
得るようにした方が、より一層、良い音響信号を得るこ
とができる。
本化周期毎のMビットの直線補間データをD1,D2,D
3,D4,D5,D6,D7…としたときに、例えばMビッ
トの直線補間データD2は(D1+D2+D3)/3とし、
また、Mビットの直線補間データD3は(D2+D3+D
4)/3とし、Mビットの直線補間データD4は(D3+D
4+D5)/3とし、Mビットの直線補間データD5は(D
4+D5+D6)/3とする、というように、順次の直線
補間データとしてそれぞれ3標本化周期の直線補間デー
タの算術平均値を用いるように、メモリから読出したM
ビットの直線補間データについて、順次に複数標本化周
期の期間にわたる平均値を演算して、Mビットの直線補
間データにまるめを施してから、所定の(M−N)ビッ
ト分のデータを取出すようにして、直線による補間の状
態が曲線による補間による補間の状態に変更されるよう
にする。図14は1例として順次の4標本化周期におけ
る直線補間データ(勾配のデジタルデータ、あるいは勾
配のデジタルデータを得るためのデジタルデータ)の平
均値を、順次の標本化周期における直線補間データとし
て用いると、もとの直線補間による補間の状態(図中の
実線図示の曲線Lc)が図中の点線図示の曲線Scのよ
うな補間の状態に変化する。
勾配の大きさに応じて平均化に用いる標本化周期の個数
を変化させて、例えば補間直線の勾配が小さいときには
平均化に用いる標本化周期の個数を大きくし、また、補
間直線の勾配が小さいときには平均化に用いる標本化周
期の個数を小さくし、さらに補間直線の勾配の向きが変
更(凸,凹の部分)するときには平均化に用いる標本化
周期の個数を大きくする、というように、平均化に用い
る標本化周期の個数を変化させると良い結果が得られ
る。なお、前記のように補間直線の勾配の大きさに応じ
て平均化に用いる標本化周期の個数を変化させた場合に
は、補間直線の勾配の向きが変更(凸,凹の部分)して
いる部分において、補間曲線で包囲される部分の面積
が、Nの2乗分の1の分解能1LSBの直線で包囲され
た凸,凹の部分の矩形の面積よりも小さくなることが生
じるから、図13の(c),(d)について説明したH
cの値を、予め大きくした状態において、直線補間が行
なわれるようにしておき、補間直線に対して前記のよう
なまるめが施された状態において、補間曲線で包囲され
る部分の面積と、Nの2乗分の1の分解能1LSBの直
線で包囲された凸,凹の部分の矩形の面積とが等しい状
態になるようにするとよい。
なように、本発明の情報信号処理方法及び情報信号処理
装置では、信号処理の対象にされているアナログ信号が
2のN乗分の1の分解能でデジタル信号に変換された状
態のNビットの符号情報が入力信号として供給されたと
きに、ビット数変換の対象にされているNビットの符号
情報における時間軸上で順次に発生しているデジタル値
の変化点を検出し、Nビットの符号情報について時間軸
上で順次に検出される新たなデジタル値の変化点を含む
連続する4個のデジタル値の変化点をそれぞれ1組の変
化点群として、順次の1組の変化点群における順次のデ
ジタル値の変化態様のパターンが、基準の変化態様とし
て予め定められた複数種類のデジタル値の変化態様のパ
ターンの内のどの変化態様のパターンに該当するのかを
判別し、判別された各1組の変化点群が該当する基準の
変化態様のパターンと対応して、前記した各1組の変化
点群における2番目のデジタル値の変化点と3番目のデ
ジタル値の変化点との間の区間について施すべき直線補
間の態様を、前記した各1組の変化点群における1番目
のデジタル値の変化点と2番目のデジタル値の変化点と
の間の区間に施されている直線補間の態様と関連させて
決定し、前記した各1組の変化点群毎に前記のようにし
て決定された直線補間が、2のM乗分の1の分解能のデ
ジタル信号により行なわれるような演算を行ない、それ
ぞれ予め定められている態様での直線補間を前記の所定
の区間に施し、次いで、前記したNビットの符号情報に
ついて時間軸上に次々に現われるデジタル値の変化点に
おける順次の隣接するデジタル値の変化点間毎に、デジ
タル値の変化の大きさが前記した2のN乗分の1の分解
能1LSBと対応するようにして時間軸上に形成させた
矩形の面積と、前記した2のM乗分の1の分解能のデジ
タル信号によって示される線と、前記した矩形の辺との
間で包囲される図形の面積とが略々等価となるように変
形させて(M−N)ビットの付加符号情報を得て、前記
の(M−N)ビットの付加符号情報をNビットの符号情
報の最下位桁に連続させて、Nビットの符号情報をM>
Nの関係にあるMビットの符号情報に変換するようにし
たり、前記した(M−N)ビットの付加情報にまるめを
施した状態にしてから(M−N)ビットの付加符号情報
をNビットの符号情報の最下位桁に連続させて、Nビッ
トの符号情報をM>Nの関係にあるMビットの符号情報
に変換するようにしているから、この本発明の情報信号
処理方法及び情報信号処理装置では、既述した従来法に
よってビット拡大を行なった場合に比べて、高い分解能
で高品質な音響信号や画像信号を復元することを容易と
する。
処理装置の構成例を示すブロック図である。
定部の具体的な構成例を示すブロック図である。
関連する事項の説明に用いられる波形図である。
とのアナログ信号との関係を説明するための図である。
の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施さ
れるべき直線補間の態様との関連を例示した図である。
の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施さ
れるべき直線補間の態様との関連を例示した図である。
の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施さ
れるべき直線補間の態様との関連を例示した図である。
の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施さ
れるべき直線補間の態様との関連を例示した図である。
の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施さ
れるべき直線補間の態様との関連を例示した図である。
値の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施
されるべき直線補間の態様との関連を例示した図であ
る。
値の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施
されるべき直線補間の態様との関連を例示した図であ
る。
値の変化態様と前記のデジタル値の変化態様に応じて施
されるべき直線補間の態様との関連を例示した図であ
る。
の変化点からなる1組の変化点群における2番目のデジ
タル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点との間の
区間に対して施すべき補間直線の決定がどのようにして
行なわれるものかを説明するための図である。
ットのデジタル信号)の入力端子、2…出力端子、3…
遅延部、4…加算部、5…信号波形の変化態様の検出と
変化パターンの判定部、6…(M−N)ビット信号発生
部、8,14〜21…D型フリップフロップ、9…マグ
ニチュードコンパレータ、10…比較器、11…オア回
路、12…アンド回路、13…アドレスカウンタ、51
…信号波形変化情報の発生部、52…信号波形変化態様
情報の発生部、53…信号波形の変化部分のアドレス発
生部、54…変化パターンの判定部、
Claims (4)
- 【請求項1】 アナログ信号を2のN乗分の1の分解能
でデジタル信号に変換して得たNビットの符号情報を、
M>Nの関係にあるMビットの符号情報に変換する際
に、ビット数変換の対象にされているNビットの符号情
報における時間軸上で順次に発生しているデジタル値の
変化点を検出する手段と、前記したNビットの符号情報
について時間軸上で順次に検出される新たなデジタル値
の変化点を含む連続する4個のデジタル値の変化点をそ
れぞれ1組の変化点群として、順次の1組の変化点群に
おける順次のデジタル値の変化態様のパターンが、基準
の変化態様として予め定められた複数種類のデジタル値
の変化態様のパターンの内のどの変化態様のパターンに
該当するのかを判別する手段と、前記した順次の各1組
の変化点群を構成しているNビットの符号情報群に対し
て、前記の各1組の変化点群が該当する基準の変化態様
のパターンと対応して、前記した各1組の変化点群にお
ける2番目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値
の変化点との間の区間について施すべき直線補間の態様
を、前記した各1組の変化点群における1番目のデジタ
ル値の変化点と2番目のデジタル値の変化点との間の区
間に施されている直線補間の態様と関連させて決定し、
前記した各1組の変化点群毎に前記のようにして決定さ
れた直線補間が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信
号により行なわれるような演算を行なって、前記したN
ビットの符号情報について時間軸上に次々に現われるデ
ジタル値の変化点における順次の隣接するデジタル値の
変化点間毎に、デジタル値の変化の大きさが前記した2
のN乗分の1の分解能1LSBと対応するようにして時
間軸上に形成させた矩形の面積と、前記した2のM乗分
の1の分解能のデジタル信号によって示される線と、前
記した矩形の辺との間で包囲される図形の面積とが略々
等価となるようにそれぞれ予め定められている態様での
直線補間が前記の所定の区間に施されるようにする手段
と、前記した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号か
ら(M−N)ビットの付加符号情報を得る手段と、前記
した(M−N)ビットの付加符号情報をNビットの符号
情報の最下位桁に連続させることによりMビットの符号
情報を生成させるようにした情報信号処理方法。 - 【請求項2】 アナログ信号を2のN乗分の1の分解能
でデジタル信号に変換して得たNビットの符号情報を、
M>Nの関係にあるMビットの符号情報に変換する際
に、ビット数変換の対象にされているNビットの符号情
報における時間軸上で順次に発生しているデジタル値の
変化点を検出する手段と、前記したNビットの符号情報
について時間軸上で順次に検出される新たなデジタル値
の変化点を含む連続する4個のデジタル値の変化点をそ
れぞれ1組の変化点群として、順次の1組の変化点群に
おける順次のデジタル値の変化態様のパターンが、基準
の変化態様として予め定められた複数種類のデジタル値
の変化態様のパターンの内のどの変化態様のパターンに
該当するのかを判別する手段と、前記した順次の各1組
の変化点群を構成しているNビットの符号情報群に対し
て、前記の各1組の変化点群が該当する基準の変化態様
のパターンと対応して、前記した各1組の変化点群にお
ける2番目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値
の変化点との間の区間について施すべき直線補間の態様
を、前記した各1組の変化点群における1番目のデジタ
ル値の変化点と2番目のデジタル値の変化点との間の区
間に施されている直線補間の態様と関連させて決定し、
前記した各1組の変化点群毎に前記のようにして決定さ
れた直線補間が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信
号により行なわれるような演算を行なって、前記したN
ビットの符号情報について時間軸上に次々に現われるデ
ジタル値の変化点における順次の隣接するデジタル値の
変化点間毎に、デジタル値の変化の大きさが前記した2
のN乗分の1の分解能1LSBと対応するようにして時
間軸上に形成させた矩形の面積と、前記した2のM乗分
の1の分解能のデジタル信号によって示される線と、前
記した矩形の辺との間で包囲される図形の面積とが略々
等価となるようにそれぞれ予め定められている態様での
直線補間を行ない得るような2のM乗分の1の分解能の
デジタル信号を得る手段と、前記した2のM乗分の1の
分解能のデジタル信号における順次の複数標本化周期の
期間にわたる平均値のデジタルデータを順次に各標本化
周期のデジタルデータとして演算する手段と、前記した
複数標本化周期の期間にわたる平均値のデジタルデータ
による順次の各標本化周期のデジタルデータから(M−
N)ビットの付加符号情報を得る手段と、前記した(M
−N)ビットの付加符号情報をNビットの符号情報の最
下位桁に連続させることによりMビットの符号情報を生
成させるようにした情報信号処理方法。 - 【請求項3】 アナログ信号を2のN乗分の1の分解能
でデジタル信号に変換して得たNビットの符号情報を、
M>Nの関係にあるMビットの符号情報に変換する情報
信号処理装置であって、ビット数変換の対象にされてい
て、1標本化周期を隔てて時間軸上に順次に現われるそ
れぞれNビットの符号情報について、時間軸上で順次に
隣接する2個のNビットの符号情報の変化態様が、時間
軸上で先行しているNビットの符号情報のデジタル値の
方が大きい第1の変化態様であるのか、時間軸上で先行
しているNビットの符号情報のデジタル値の方が小さい
第2の変化態様であるのか、隣接する2個のNビットの
符号情報のデジタル値の大きさが同一な第3の変化態様
であるのかに応じて、それぞれ個別に検出々力を発生す
る符号情報の変化態様の検出手段と、前記した符号情報
の変化態様の検出手段から時間軸上に順次に送出されて
いる検出々力の内で、第1の変化態様に応じて発生した
検出々力と、第2の変化態様に応じて発生した検出々力
とが混在した状態で時間軸上に配列されている検出々力
列について、前記の検出々力列を構成している順次の検
出々力をそれぞれ始端の検出々力として、前記それぞれ
の始端の検出々力から時間軸上で連続する4個ずつの検
出々力を、それぞれ1組の変化点群として設定し、前記
の設定された順次の1組の変化点群内における4個の検
出々力が示す変化態様のパターンを、基準の変化態様と
して予め定められた複数種類のデジタル値の変化態様の
パターンの内のどの変化態様のパターンに該当するのか
を判別する手段と、前記した順次の各1組の変化点群を
構成しているNビットの符号情報群に対して、前記の各
1組の変化点群が該当している基準の変化態様のパター
ンと対応して、前記した各1組の変化点群における2番
目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点
との間の区間について施すべき直線補間の態様を、前記
した各1組の変化点群における1番目のデジタル値の変
化点と2番目のデジタル値の変化点との間の区間に施さ
れている直線補間の態様と関連させて決定し、前記した
各1組の変化点群毎に前記のようにして決定された直線
補間が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信号により
行なわれるような演算を行なって、前記したNビットの
符号情報について時間軸上に次々に現われるデジタル値
の変化点における順次の隣接するデジタル値の変化点間
毎に、デジタル値の変化の大きさが前記した2のN乗分
の1の分解能1LSBと対応するようにして時間軸上に
形成させた矩形の面積と、前記した2のM乗分の1の分
解能のデジタル信号によって示される線と、前記した矩
形の辺との間で包囲される図形の面積とが略々等価とな
るようにそれぞれ予め定められている態様での直線補間
が前記の所定の区間に施されるようにする手段と、前記
した2のM乗分の1の分解能のデジタル信号から(M−
N)ビットの付加符号情報を得る手段と、前記した(M
−N)ビットの付加符号情報をNビットの符号情報の最
下位桁に連続させることによりMビットの符号情報を生
成させるようにした手段とを備えた情報信号処理装置。 - 【請求項4】 アナログ信号を2のN乗分の1の分解能
でデジタル信号に変換して得たNビットの符号情報を、
M>Nの関係にあるMビットの符号情報に変換する情報
信号処理装置であって、ビット数変換の対象にされてい
て、1標本化周期を隔てて時間軸上に順次に現われるそ
れぞれNビットの符号情報について、時間軸上で順次に
隣接する2個のNビットの符号情報の変化態様が、時間
軸上で先行しているNビットの符号情報のデジタル値の
方が大きい第1の変化態様であるのか、時間軸上で先行
しているNビットの符号情報のデジタル値の方が小さい
第2の変化態様であるのか、隣接する2個のNビットの
符号情報のデジタル値の大きさが同一な第3の変化態様
であるのかに応じて、それぞれ個別に検出々力を発生す
る符号情報の変化態様の検出手段と、前記した符号情報
の変化態様の検出手段から時間軸上に順次に送出されて
いる検出々力の内で、第1の変化態様に応じて発生した
検出々力と、第2の変化態様に応じて発生した検出々力
とが混在した状態で時間軸上に配列されている検出々力
列について、前記の検出々力列を構成している順次の検
出々力をそれぞれ始端の検出々力として、前記それぞれ
の始端の検出々力から時間軸上で連続する4個ずつの検
出々力を、それぞれ1組の変化点群として設定し、前記
の設定された順次の1組の変化点群内における4個の検
出々力が示す変化態様のパターンを、基準の変化態様と
して予め定められた複数種類のデジタル値の変化態様の
パターンの内のどの変化態様のパターンに該当するのか
を判別する手段と、前記した順次の各1組の変化点群を
構成しているNビットの符号情報群に対して、前記の各
1組の変化点群が該当している基準の変化態様のパター
ンと対応して、前記した各1組の変化点群における2番
目のデジタル値の変化点と3番目のデジタル値の変化点
との間の区間について施すべき直線補間の態様を、前記
した各1組の変化点群における1番目のデジタル値の変
化点と2番目のデジタル値の変化点との間の区間に施さ
れている直線補間の態様と関連させて決定し、前記した
各1組の変化点群毎に前記のようにして決定された直線
補間が、2のM乗分の1の分解能のデジタル信号により
行なわれるような演算を行なって、前記したNビットの
符号情報について時間軸上に次々に現われるデジタル値
の変化点における順次の隣接するデジタル値の変化点間
毎に、デジタル値の変化の大きさが前記した2のN乗分
の1の分解能1LSBと対応するようにして時間軸上に
形成させた矩形の面積と、前記した2のM乗分の1の分
解能のデジタル信号によって示される線と、前記した矩
形の辺との間で包囲される図形の面積とが略々等価とな
るようにそれぞれ予め定められている態様での直線補間
を行ない得るような2のM乗分の1の分解能のデジタル
信号を得る手段と、前記した2のM乗分の1の分解能の
デジタル信号における順次の複数標本化周期の期間にわ
たる平均値のデジタルデータを順次に各標本化周期のデ
ジタルデータとして演算する手段と、前記した複数標本
化周期の期間にわたる平均値のデジタルデータによる順
次の各標本化周期のデジタルデータから(M−N)ビッ
トの付加符号情報を得る手段と、前記した(M−N)ビ
ットの付加符号情報をNビットの符号情報の最下位桁に
連続させることによりMビットの符号情報を生成させる
ようにする手段とを備えてなる情報信号処理装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6213276A JP3013713B2 (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 情報信号処理方法 |
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