JPH0974358A - デジタル信号の圧縮伸張方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ΣΔ変調されたデジタル音声信号を良好に圧
縮伸張する。 【解決手段】 比較器４から出力されるΣΔ変調された
デジタル信号がレジスタ７（１５）に供給され、シンボ
ル（ｎ／ｊ，ｋ）がＲＯＭ８に供給される。またレジス
タ７の信号がレジスタ９に供給され、１つ前のシンボル
（ｍ／ｉ）がＲＯＭ８に供給される。このＲＯＭ８に
は、発生確率の高いシンボルにそれぞれ短いビットのコ
ード（ｘ）を割り付けて作成された変換テーブル（辞
書）が書き込まれる。そしてこのＲＯＭ８からのコード
（ｘ）がレジスタ１０を通じてセレクタ１１に供給され
る。さらにこのセレクタ１１で、上述のシンボル（ｍ，
ｎ／ｉ，ｊ，ｋ）が所定の組み合わせのときにレジスタ
１０からのコードが選択され、それ以外のときに、まず
所定のコード（ｘ）が選択された後にレジスタ７からの
信号が選択される。このようにしてデータの圧縮が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば音声信号を
ΣΔ変調によってデジタル化して伝送（記録再生）する
場合等に使用されるデジタル信号の圧縮伸張方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば音声信号をデジタル化して伝送
（記録再生）する方法として、従来からＣＤ、ＤＡＴ等
の記録再生装置や、衛星放送等のデジタル音声放送が実
施されている。このようなデジタル音声伝送装置におい
て、従来はそのデジタル化に際しては、サンプリング周
波数として４８ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ等、また量子化
ビット数として１６ビット等のフォーマットが規定され
ていた。

【０００３】ところがこのような従来のデジタル音声伝
送方法において、デジタル音声信号の量子化ビット数は
一般的に復調される音声信号のダイナミックレンジを規
定する。このため例えばより高音質の信号を伝送するた
めには、量子化ビット数を現行の１６ビットから２０あ
るいは２４ビット等に拡大することが必要である。しか
しながら、一度フォーマットを規定してしまうと、量子
化ビット数の拡大を容易に行うことができないため、こ
れらの装置からより高音質の音声信号を取り出すことは
できなかった。

【０００４】ところで音声信号をデジタル化する方法と
して、ΣΔ（シグマデルタ）変調と呼ばれる方法が提案
されている（日本音響学会誌４６巻３号（１９９０）第
２５１〜２５７頁「ＡＤ／ＤＡ変換器とディジタルフィ
ルター（山崎芳男）」等参照）。

【０００５】すなわち図２４は、例えば１ビットのΣΔ
変調を利用した一例としての構成を示す。この図２４に
おいて、入力端子９１からの入力音声信号が加算器９２
を通じて積分器９３に供給される。この積分器９３から
の信号が比較器９４に供給され、例えば入力音声信号の
中点電位と比較されて１サンプル期間ごとに例えば１ビ
ット量子化される。なおサンプル期間の周波数（サンプ
リング周波数）は、従来の４８ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ
に対して、その６４倍あるいは１２８倍の周波数が用い
られる。また量子化は２ビットあるいは４ビットでもよ
い。

【０００６】このデジタル信号が遅延器９５に供給され
て１サンプル期間分遅延される。この遅延信号が例えば
１ビットのＤＡ変換器９６を通じて加算器９２に供給さ
れて、入力端子９１からの入力音声信号に加算される。
そして比較器９４から出力されるデジタル信号が出力端
子９７に取り出される。従ってこのΣΔ変調によれば、
上記文献にも示されるように、サンプル期間の周波数
（サンプリング周波数）を充分高くすることによって、
例えば１ビットの少ないビット数でも広いダイナミック
レンジのデジタル音声信号を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のような
デジタル音声信号において、デジタル化されたデータを
記録したり伝送したりする際には、記録メディアや伝送
路の制約によって、データの量を圧縮する必要が生じる
場合がある。その場合に用いられる圧縮方法は、圧縮さ
れたデータを完全に元のデータに戻すことのできる可逆
圧縮でなくてはならない。

【０００８】一方、上述のΣΔ変調では、デジタル化さ
れたデータの量が増加することが知られている。すなわ
ち従来のデジタルオーディオに用いられているデータの
フォーマットの、例えばサンプリング周波数４４．１ｋ
Ｈｚ、ビット長１６ビットに対して、上述のΣΔ変調で
は、例えばサンプリング周波数を６４倍にすると、デー
タ語長を１ビットとしてもデータの量は４倍になってし
まう。

【０００９】従ってこのようなデジタル音声信号を記録
したり伝送したりする際には、データ量の圧縮が不可欠
である。そこでこのようなデジタル化されたデータの圧
縮には、従来からハフマン符号やＬＺ法などの種々の圧
縮方法が提案されている。しかしながらこのような従来
の方法では、上述のΣΔ変調のデジタル音声信号に対し
ては充分な圧縮率が得られなかったり、圧縮の処理が複
雑であるなど充分な効果を得ることができないものであ
った。

【００１０】この出願はこのような点に鑑みて成された
ものであって、解決しようとする問題点は、従来の方法
及び装置では、ΣΔ変調されたデジタル音声信号を良好
に圧縮伸張する手段が得られていなかったというもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明において
は、任意の少数ビットでデジタル化されたデジタル信号
を所定の複数ビットごとに分割し、この分割したデジタ
ル信号の発生確率を求め、この発生確率に基づいて圧縮
処理を行う際に必要な変換テーブルを作成し、この変換
テーブルを参照してデジタル信号の圧縮を行うようにし
たものであって、これによれば、ΣΔ変調されたデジタ
ル音声信号を良好に圧縮伸張することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】すなわち本発明においては、所定
の少数ビットでデジタル化されたデジタル信号におい
て、任意の複数ビットごとに分割したデジタル信号の発
生確率を求め、この発生確率に基づいて圧縮処理を行う
際に必要な変換テーブルを作成し、変換テーブルを参照
してデジタル信号を圧縮してなるものである。

【００１３】ところで、例えば１ビットのΣΔ信号のデ
ータを、例えばｂ(n),ｂ(n+1),ｂ(n+2),ｂ(n+3),ｂ(n+
4) ・・・と表し、この信号を任意の位置から４ビット
づつに区切って、例えば Ｂ0 ＝ｂ(n)*２³ ＋ｂ(n+1)*２² ＋ｂ(n+2)*２＋ｂ(n+3) Ｂ1 ＝ｂ(n+4)*２³ ＋ｂ(n+5)*２² ＋ｂ(n+6)*２＋ｂ(n+7) とする。

【００１４】ここで例えばΣΔ信号の４ビットが（０、
１、１、０）ならば Ｂ0 ＝０＊２³ ＋１＊２² ＋１＊２＋０＝６ と表現することができる。これはいわゆる１６進値の演
算を行ったものである。これによって、例えば上述の４
ビットのΣΔ信号は１６進数表示（ヘキサ表示）で
「０」から「ｆ」までの１６個の値（シンボル）に変換
することができる。

【００１５】すなわち ０＝（０、０、０、０） ８＝（１、０、０、０） １＝（０、０、０、１） ９＝（１、０、０、１） ２＝（０、０、１、０） ａ＝（１、０、１、０） ３＝（０、０、１、１） ｂ＝（１、０、１、１） ４＝（０、１、０、０） ｃ＝（１、１、０、０） ５＝（０、１、０、１） ｄ＝（１、１、０、１） ６＝（０、１、１、０） ｅ＝（１、１、１、０） ７＝（０、１、１、１） ｆ＝（１、１、１、１） で表すことができる。

【００１６】そこで、実際の音楽信号を入力したときの
ΣΔ信号のデータの例を、ヘキサ表示したものを図１の
表に示す。この表から明らかなように、例えば音楽信号
を入力したときのΣΔ信号のデータには「０」や「ｆ」
といったデータはほとんどなく、「５」や「ａ」、
「６」や「ｃ」といったデータが多い。

【００１７】さらにこれらのデータの発生確率を調べる
と図２のグラフに示すようになり、かなり偏った分布を
示していることが判る。これはΣΔ信号が１ビットの
“０”と“１”の密度によって元の音楽信号を表現する
ため、「０」や「ｆ」のデータは負や正の最大レベル信
号に相当し、実際の音楽信号では現われにくいためであ
ると考えられる。

【００１８】一方、上述のΣΔ信号が音楽信号を現して
いるのであるならば、ΣΔ信号のそれぞれのシンボル間
に相関があると考えられる。そこで連続する２つのシン
ボル（シンボル列）の発生確率を調べてみると、図３の
表に示すような分布をしていることがわかる。

【００１９】ところでこの表は、あるシンボルからある
シンボルへの遷移の確率を示しているとも考えられる。
従ってこの例では、例えばシンボル「１」の後には、５
０％の確率で「ａ」が現れ、３１％の確率で「ｃ」が現
れると考えることができる。さらに１６％の確率で
「ｂ」が現れ、３％の確率で「９」が現れ、その他のシ
ンボルはこの例では発生していない。

【００２０】すなわちこの例では、例えばシンボル
「１」の後に現れるシンボルは、「ａ」「ｃ」「ｂ」
「９」の４種類しかない。従ってこれらを表現するに
は、２ビットのデータがあれば済む。このようにすれ
ば、上述の４ビットのデータを半分の２ビットに圧縮す
ることができるものである。

【００２１】しかしながら実際には、シンボル「１」の
後にこれらの４種類以外のシンボルが現れる確率は全く
の０ではない。また上述の例でも、例えばシンボル
「２」の後には「６」「７」「９」「ａ」「ｃ」「ｂ」
「ｄ」の４種類以上のシンボルが発生し、これらの場合
には上述の２ビットでは圧縮することができない。

【００２２】そこでこの発明においては、例えば発生確
率の高い３個のシンボルについては２ビットの圧縮後の
データ「１」（０，１）、「２」（１，０）、「３」
（１，１）のコードを割り付け、それ以外のシンボルに
ついては、２ビットのデータ「０」（０，０）の後にそ
のシンボルを４ビットで繋いだコードを割り付けるよう
にする。

【００２３】従ってこの方法によれば、発生確率の高い
３個のシンボルは４ビットが２ビットになるのでデータ
の量は５０％圧縮されるが、それ以外の場合には、２ビ
ットの（０，０）に元のシンボルの４ビットが加わるの
で合計６ビットとなり、５０％冗長となる。しかしなが
ら実際のデータが発生確率の高い３個のシンボルに集中
すれば、全体としてデータ量を圧縮できるものである。

【００２４】さらにこの発明においては、例えば図４に
示すような装置を用いて、ΣΔ変調されたデジタル音声
信号のデータ量の圧縮を行うことができる。

【００２５】すなわち図４において、入力端子１からの
入力音声信号が加算器２を通じて積分器３に供給され
る。この積分器３からの信号が比較器４に供給され、例
えば入力音声信号の中点電位と比較されて１サンプル期
間ごとに１ビット量子化される。なおサンプル期間の周
波数（サンプリング周波数）は、従来の４８ｋＨｚ、４
４．１ｋＨｚ等に対して、その６４倍、１２８倍等の周
波数が用いられる。

【００２６】このデジタル信号が遅延器５に供給されて
１サンプル期間分遅延される。この遅延信号が１ビット
ＤＡ変換器６を通じて加算器２に供給されて、入力端子
１からの入力音声信号に加算される。これによって比較
器４からは、上述の入力音声信号がΣΔ変調されたデジ
タル信号が出力される。

【００２７】そこでこの比較器４から出力されるデジタ
ル信号が、例えば４ビットのレジスタ７に供給される。
そしてこのレジスタ７に書き込まれた４ビットのシンボ
ル（ｎ）がＲＯＭ８に供給される。ここでこのＲＯＭ８
には、例えば上述の発生確率の高い３個のシンボルに、
それぞれ（０，１）（１，０）（１，１）の２ビットの
コードを割り付けて作成された変換テーブル（辞書）の
書き込まれる。

【００２８】さらにレジスタ７から出力されるデジタル
信号が例えば４ビットのレジスタ９に供給される。そし
てこのレジスタ９に書き込まれた４ビットのシンボルが
ＲＯＭ８に供給される。従ってこのレジスタ９からは、
１つ前のタイミングの４ビットのシンボル（ｍ）がＲＯ
Ｍ８に供給される。

【００２９】これによってＲＯＭ８からは、シンボル
（ｍ）とシンボル（ｎ）の組み合わせによって割り付け
られた２ビットのコードが出力される。すなわち、例え
ば上述の図３の表に従って、例えばシンボル（ｍ）が
「０」で、シンボル（ｎ）が「ａ」のとき（０，１）、
「ｂ」のとき（１，０）、「ｃ」のとき（１，１）のコ
ードがそれぞれ出力される。

【００３０】また例えばシンボル（ｍ）が「１」で、シ
ンボル（ｎ）が「ａ」のとき（０，１）、「ｃ」のとき
（１，０）、「ｂ」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「２」
で、シンボル（ｎ）が「ｃ」のとき（０，１）、「ａ」
のとき（１，０）、「ｂ」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３１】また例えばシンボル（ｍ）が「３」で、シ
ンボル（ｎ）が「３」のとき（０，１）、「５」のとき
（１，０）、「４」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「４」
で、シンボル（ｎ）が「ｄ」のとき（０，１）、「ｃ」
のとき（１，０）、「ｅ」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３２】また例えばシンボル（ｍ）が「５」で、シ
ンボル（ｎ）が「５」のとき（０，１）、「９」のとき
（１，０）、「６」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「６」
で、シンボル（ｎ）が「６」のとき（０，１）、「５」
のとき（１，０）、「９」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３３】また例えばシンボル（ｍ）が「７」で、シ
ンボル（ｎ）が「２」のとき（０，１）、「１」のとき
（１，０）、「３」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「８」
で、シンボル（ｎ）が「ｄ」のとき（０，１）、「ｅ」
のとき（１，０）、「ｃ」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３４】また例えばシンボル（ｍ）が「９」で、シ
ンボル（ｎ）が「９」のとき（０，１）、「ａ」のとき
（１，０）、「６」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「ａ」
で、シンボル（ｎ）が「ａ」のとき（０，１）、「６」
のとき（１，０）、「９」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３５】また例えばシンボル（ｍ）が「ｂ」で、シ
ンボル（ｎ）が「２」のとき（０，１）、「３」のとき
（１，０）、「１」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「ｃ」
で、シンボル（ｎ）が「ｃ」のとき（０，１）、「ａ」
のとき（１，０）、「ｂ」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３６】また例えばシンボル（ｍ）が「ｄ」で、シ
ンボル（ｎ）が「３」のとき（０，１）、「５」のとき
（１，０）、「４」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。さらに例えばシンボル（ｍ）が「ｅ」
で、シンボル（ｎ）が「５」のとき（０，１）、「３」
のとき（１，０）、「４」のとき（１，１）のコードが
それぞれ出力される。

【００３７】また例えばシンボル（ｍ）が「ｆ」で、シ
ンボル（ｎ）が「３」のとき（０，１）、「４」のとき
（１，０）、「５」のとき（１，１）のコードがそれぞ
れ出力される。このようにして、発生確率の高い３個の
シンボルがそれぞれ例えば２ビットのコードに変換され
る。そしてこれらの例えば２ビットのコード（ｘ）が、
例えば２ビットのレジスタ１０を通じてセレクタ１１に
供給される。

【００３８】またこのＲＯＭ８において、シンボル
（ｍ）とシンボル（ｎ）が上述の組み合わせ以外のとき
に、所定の判別信号がコントロール回路１２に供給され
る。さらに上述のレジスタ７からの信号がセレクタ１１
に供給される。また例えばデータが「０」の２ビットの
コード（０，０）がセレクタ１１に供給される。

【００３９】そしてこのセレクタ１１において、シンボ
ル（ｍ）とシンボル（ｎ）が上述の組み合わせのときに
上述のレジスタ１０からのコードが選択され、シンボル
（ｍ）とシンボル（ｎ）が上述の組み合わせ以外のとき
には、まず２ビットのコード（０，０）が選択された後
に上述のレジスタ７からの信号が選択される。このよう
にしてデータの圧縮が行われる。

【００４０】さらにこのセレクタ１１から出力されるデ
ジタル信号が同期信号と誤り訂正符号（ＥＣＣ）の付加
回路１３に供給され、所定数のサンプルごとのデジタル
信号に同期信号と誤り訂正符号が付加される。そしてこ
の同期信号と誤り訂正符号の付加されたデジタル信号が
伝送（記録再生）のための出力端子１４に取り出され
る。

【００４１】なお図５は、出力端子１４に取り出される
信号のフォーマットの例を示す。この例では、デジタル
信号は例えば同図のＡに示すように４ビット（ｂ₀,ｂ₁,
ｂ₂,ｂ₃ ）を１データシンボルＤ₀ として、データシン
ボルＤ₀ Ｄ₁ Ｄ₂ ・・・のように再分割される。そして
これらのデータシンボルが、例えば同図のＢに示すよう
に１２のデータシンボルＤ₀ 〜Ｄ₁₁を１ブロックとし
て、このブロックごとに例えば同期信号Ｓ₀ 〜Ｓ₃ と誤
り訂正符号Ｐ₀ 〜Ｐ₃ が付加される。

【００４２】これによってこの装置によれば、伝送（記
録再生）中に発生する伝送誤りを検出、訂正することが
できる。さらに記録再生装置にあっては、記録媒体上で
発生するバーストエラーに対しても充分に対応できるよ
うに、データにインターリーブ等の処理を施すことも考
えられる。

【００４３】さらに図６は、上述のようにして圧縮され
たデータを伸張するための装置の一例の構成を示す。こ
の図６において、入力端子３０から信号が同期分離及び
誤り訂正回路３１に供給され、上述の誤り訂正符号Ｐ₀
〜Ｐ₃ によって誤り訂正が行われて伝送（記録再生）さ
れたデジタル信号が取り出される。

【００４４】この取り出されたデジタル信号が、例えば
２ビットのレジスタ３２を通じて、上述のＲＯＭ８に対
応する逆変換テーブル（辞書）の書き込まれたＲＯＭ３
３に供給される。またこのＲＯＭ３３には、後述するセ
レクタ３６から取り出される例えば１つ前のタイミング
の例えば４ビットのシンボル（ｍ）の書き込まれたレジ
スタ３４からの信号が供給される。

【００４５】これによってこのＲＯＭ３３からは、例え
ばレジスタ３２からの例えば２ビットのコード（ｘ）と
レジスタ３４からの１つ前のタイミングの例えば４ビッ
トのシンボル（ｍ）に従って、逆変換された例えば４ビ
ットのシンボル（ｎ）が取り出される。そしてこの取り
出されたシンボル（ｎ）が例えば４ビットのレジスタ３
５を通じてセレクタ３６に供給される。

【００４６】また上述のレジスタ３２からのコード
（ｘ）がコントロール回路３７に供給されて例えば
（０，０）のコード（ｘ）が判別される。そしてこの判
別が行われたときに、上述のセレクタ３６で、レジスタ
３２からのその（０，０）のコードに繋がれた例えば４
ビットのシンボルが選択され、それ以外のときはレジス
タ３５からのシンボル（ｎ）が選択されるように制御が
行われる。

【００４７】このようにして、上述の図４の装置で例え
ば４ビットのデータが、値が「１」〜「３」の２ビット
のコード（ｘ）と、値が「０」のコードと元の４ビット
のデータで変換されて圧縮されたデータが、図６の装置
において、コード（ｘ）と伸張された１つ前のシンボル
（ｍ）を用いてシンボル（ｎ）が逆変換され、データの
伸張が行われる。

【００４８】さらにこのセレクタ３６から出力されるデ
ジタル信号は、例えば簡単なアナログフィルタ３８を通
すことによってアナログ信号に戻すことができ、このア
ナログ音声信号をモニタ端子３９から取り出すことがで
きる。またこのデジタル信号は、例えばデジタル処理に
よるデシメーション（間引き）フィルタ４０を用いて、
任意のＣＤやＤＡＴ等の信号フォーマットに変換するこ
とができる。

【００４９】そこでこの任意のフォーマットに変換され
た信号は、任意のフォーマットのデジタルレコーダー４
１や、ＣＤやＤＡＴ装置４２、あるいはミニディスク
（ＭＤ）やデジタルコンパクトカセット（ＤＣＣ）装置
４３等で記録したり、これらの装置の再生系を通して通
常のＤＡ変換器４４に供給し、変換されたアナログ音声
信号を出力端子４５から取り出すことができる。

【００５０】このようにして入力音声信号がΣΔ変調さ
れて伝送（記録再生）され、さらに伝送（記録再生）さ
れた信号が任意の信号フォーマットで再生される。そし
てこのようにΣΔ変調された信号は、従来のＣＤやＤＡ
Ｔ等の信号フォーマットに比べて、例えば可聴範囲の２
０ｋＨｚ以下で量子化ノイズが低くされ、広いダイナミ
ックレンジが得られる。

【００５１】従ってこの方法及び装置において、任意の
少数ビットでデジタル化されたデジタル信号を所定の複
数ビットごとに分割し、この分割したデジタル信号の発
生確率を求め、この発生確率に基づいて圧縮処理を行う
際に必要な変換テーブルを作成し、この変換テーブルを
参照してデジタル信号の圧縮を行うことができる。

【００５２】これによって、従来はΣΔ変調のデジタル
音声信号に対しては充分な圧縮率が得られなかったり、
圧縮の処理が複雑であるなど、充分な効果を得ることが
できなかったものを、本発明によればΣΔ変調されたデ
ジタル音声信号を良好に圧縮伸張することができる。

【００５３】さらに上述の実施例では、１シンボル＝４
ビットを２ビットのコードに変換して圧縮伸張を行った
が、これは、例えば２シンボル＝８ビットを４ビットの
コードに変換して圧縮伸張を行うようにすることもでき
る。

【００５４】その場合には、例えば上述の図４の装置に
おいて破線で示すように、レジスタ７の後段に４ビット
のレジスタ１５を設け、これらのレジスタ７、１５に書
き込まれたシンボル（ｋ）（ｊ）と、レジスタ９に書き
込まれたシンボル（ｉ）とから、ＲＯＭ８で４ビットの
コード（ｘ）を取り出すようにする。レジスタ１０は４
ビットとする。

【００５５】また、例えば上述の図６の装置においても
破線で示すように、レジスタ３２を４ビットとし、この
レジスタ３２からのコード（ｘ）と、レジスタ３４に書
き込まれた１つ前のシンボル（ｉ）とから、ＲＯＭ３３
で８ビットのシンボル（ｋ）（ｊ）を取り出すようにす
る。レジスタ３５は８ビットとする。

【００５６】そしてこの場合に、ＲＯＭ８及び３３で
は、８ビットで形成される６４通りのデータの内の、発
生確率の高い上位１５個のデータについて、「１」
（０，０，０，１）から「ｆ」（１，１，１，１）のコ
ードを割り付け、それ以外のデータは「０」（０，０，
０，０）の後に元の８ビットを繋いだ合計１２ビットで
データを表すことにする。

【００５７】さらに図７〜図２２にそのようにして形成
された辞書の例を示す。すなわち各図は、それぞれ１つ
前のシンボル（ｉ）について、値が「０」〜「ｆ」のそ
れぞれの場合を示している。従ってこれらの図におい
て、例えばシンボル（ｉ）の値が「４」の場合で、変換
される８ビットのシンボル（ｊ）（ｋ）の値がそれぞれ
（ｊ）＝「ｄ」、（ｋ）＝「８」の場合には、図１１で
コード（ｘ）は「ａ」に変換される。

【００５８】そこで例えば上述の図１に示した音楽信号
の例においては、まず最初の２シンボル（ｊｋ）＝「６
５」については、１つ前のシンボル（ｉ）が存在しない
ので、コード（ｘ）＝「０」でその後に元のデータ「６
５」を繋いで変換される。次の２シンボル（ｊｋ）＝
「５９」については、１つ前のシンボル（ｉ）＝「５」
で、上述の図１１の辞書からコード（ｘ）＝「４」に変
換される。

【００５９】さらに次の２シンボル（ｊｋ）＝「３９」
については、１つ前のシンボル（ｉ）＝「９」で、上述
の図１６の辞書ではコード（ｘ）＝「０」でその後に元
のデータ「３９」を繋いで変換される。また次の２シン
ボル（ｊｋ）＝「３５」についても、１つ前のシンボル
（ｉ）＝「９」で、上述の図１６の辞書ではコード
（ｘ）＝「０」でその後に元のデータ「３５」を繋いで
変換される。

【００６０】さらに次の２シンボル（ｊｋ）＝「５５」
については、１つ前のシンボル（ｉ）＝「５」で、上述
の図１１の辞書からコード（ｘ）＝「１」に変換され
る。また次の２シンボル（ｊｋ）＝「４ｄ」について
は、１つ前のシンボル（ｉ）＝「５」で、上述の図１１
の辞書からコード（ｘ）＝「８」に変換される。さらに
次の２シンボル（ｊｋ）＝「５８」については、１つ前
のシンボル（ｉ）＝「ｄ」で、上述の図２０の辞書から
コード（ｘ）＝「ｆ」に変換される。

【００６１】以下同様にして順次変換が行われることに
よって、例えば上述の図１に示した音楽信号の例におい
ては、例えば図２３に示される表のように変換され、こ
の例ではデータ量をおよそ６０％に圧縮することができ
る。またこの例では、全ての処理が４ビットのシンボル
を単位にして行われるので、上述の同期信号と誤り訂正
符号の付加回路１３及び同期分離及び誤り訂正回路３１
での処理にも好適である。

【００６２】こうして上述のデジタル信号の圧縮伸張方
法及び装置によれば、所定の少数ビットでデジタル化さ
れたデジタル信号において、任意の複数ビットごとに分
割したデジタル信号の発生確率を求め、この発生確率に
基づいて圧縮処理を行う際に必要な変換テーブルを作成
し、変換テーブルを参照してデジタル信号を圧縮するこ
とにより、例えばΣΔ変調されたデジタル音声信号を良
好に圧縮伸張することができるものである。

【００６３】従ってこのような本発明の方法及び装置を
用いることによって、例えばΣΔ変調のような１ビット
等の少ないビット数で構成されるデジタル音声信号を用
いて、その特質を損なうことなく、良好な信号の伝送
（記録再生）を行うことができるものである。

【００６４】なお、上述の説明及び実施例では、例えば
上述の図１に示した音楽信号を入力したときのΣΔ信号
のデータの例を基に変換テーブルを作成したが、例えば
会話の録音信号等では異なるデータが得られる可能性の
ある。そこで例えばデジタル信号の元信号の種別に応じ
てそれぞれ変換テーブルを作成し、その種別に応じて変
換テーブルを切り換えて使用することが考えられる。

【００６５】しかしながら上述の実施例において、例え
ば２シンボル＝８ビットを４ビットのコードに変換して
圧縮伸張を行っている場合には、発生確率の高い上位１
５個のデータの順序が異なっても圧縮結果には影響はな
い。さらにこれらの１５個以外のデータの発生確率が多
少異なっていても、本来辞書にないデータの発生する確
率は低いので全体としてこれらのデータの圧縮に関する
影響は少ない。

【００６６】従ってこれらのことから、圧縮に必要な辞
書（変換テーブル）は元信号の種別に応じてそれぞれ作
成する必要はなく、任意の信号のデータを基にして１通
りの辞書を作成すれば、全ての信号に対して適用するこ
とができるものである。

【００６７】さらに上述の図７〜図２２に示した辞書に
おいては、図からも明らかなように、辞書を形成するほ
とんどのデータは「０」である。そこで「０」以外のデ
ータだけを選んで辞書とし、この辞書に載っていないデ
ータは「０」とすれば、辞書自体の規模は極めて小さな
ものにすることができるものである。

【００６８】

【発明の効果】この発明によれば、任意の少数ビットで
デジタル化されたデジタル信号を所定の複数ビットごと
に分割し、この分割したデジタル信号の発生確率を求
め、この発生確率に基づいて圧縮処理を行う際に必要な
変換テーブルを作成し、この変換テーブルを参照してデ
ジタル信号の圧縮を行うことができるようになった。

【００６９】これによれば、従来はΣΔ変調のデジタル
音声信号に対しては充分な圧縮率が得られなかったり、
圧縮の処理が複雑であるなど、充分な効果を得ることが
できなかったものを、本発明によればΣΔ変調されたデ
ジタル音声信号を良好に圧縮伸張することができるもの
である。

【００７０】従ってこのような本発明の方法及び装置を
用いることによって、例えばΣΔ変調のような１ビット
等の少ないビット数で構成されるデジタル音声信号を用
いて、その特質を損なうことなく、良好な信号の伝送
（記録再生）を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張方法の一
例の説明のための図である。

【図２】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張方法の一
例の説明のための図である。

【図３】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張方法の一
例の説明のための図である。

【図４】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張装置の一
例の構成図である。

【図５】その説明のためのデータフォーマットの一例を
示す線図である。

【図６】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張装置の一
例の構成図である。

【図７】その説明のための辞書の一例を示す図である。

【図８】その説明のための辞書の一例を示す図である。

【図９】その説明のための辞書の一例を示す図である。

【図１０】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１１】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１２】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１３】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１４】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１５】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１６】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１７】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１８】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図１９】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図２０】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図２１】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図２２】その説明のための辞書の一例を示す図であ
る。

【図２３】本発明によるデジタル信号の圧縮伸張方法の
一例の説明のための図である。

【図２４】本発明の適用されるΣΔ変調の説明のための
図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 加算器 ３ 積分器 ４ 比較器 ５ 遅延器 ６ １ビットＤＡ変換器 ７、９、１０ レジスタ ８ 変換テーブル（辞書）の書き込まれたＲＯＭ １１ セレクタ １２ コントロール回路 １３ 同期信号と誤り訂正符号（ＥＣＣ）の付加回路 １４ 伝送（記録再生）のための出力端子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の少数ビットでデジタル化されたデ
   ジタル信号の圧縮伸張方法において、 任意の複数ビットごとに分割した上記デジタル信号の発
   生確率を求め、 この発生確率に基づいて圧縮処理を行う際に必要な変換
   テーブルを作成し、 上記変換テーブルを参照して上記デジタル信号を圧縮す
   るようにしたデジタル信号の圧縮伸張方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のデジタル信号の圧縮伸張
   方法において、 上記変換テーブルは上記分割された複数ビットのデジタ
   ル信号の連続性に従って作成され、 上記分割された複数ビットのデジタル信号とその直前及
   び／または直後の上記デジタル信号とから上記変換テー
   ブルを参照して上記デジタル信号の圧縮を行うようにし
   たデジタル信号の圧縮伸張方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のデジタル信号の圧縮伸張
   方法において、 上記変換テーブルは上記分割された複数ビットのデジタ
   ル信号の連続性に従って作成され、 上記連続性の確率の高い上記分割された複数ビットのデ
   ジタル信号に対して短いビット長のコードを割り付け、 その他の上記分割された複数ビットのデジタル信号に対
   しては上記短いビット長のコードの内の特定のコードと
   元のデジタル信号を繋いだコードを割り付けて上記デジ
   タル信号の圧縮を行うようにしたデジタル信号の圧縮伸
   張方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のデジタル信号の圧縮伸張
   方法において、 上記変換テーブルを用いて上記圧縮されたデジタル信号
   を伸張するようにしたデジタル信号の圧縮伸張方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載のデジタル信号の圧縮伸張
   方法において、 上記特定のコードの有無を判別し、 この判別が無のときに上記変換テーブルを用いて上記圧
   縮されたデジタル信号を伸張し、 上記判別が有のときに上記特定のコードに繋がる上記デ
   ジタル信号を出力し、 これらを選択して上記圧縮されたデジタル信号を伸張す
   るようにしたデジタル信号の圧縮伸張方法。
6. 【請求項６】 所定の少数ビットでデジタル化されたデ
   ジタル信号の圧縮伸張装置において、 上記デジタル信号を任意の複数ビットごとに分割して求
   められた上記デジタル信号の発生確率に基づいて作成さ
   れた変換テーブルと、 上記任意の複数ビットごとに分割されたデジタル信号を
   上記変換テーブルを参照して圧縮する手段とを有してな
   るデジタル信号の圧縮伸張装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のデジタル信号の圧縮伸張
   装置において、 上記変換テーブルは上記分割された複数ビットのデジタ
   ル信号の連続性に従って作成され、 上記分割された複数ビットのデジタル信号とその直前及
   び／または直後の上記デジタル信号とから上記変換テー
   ブルを参照して上記デジタル信号の圧縮を行う手段を設
   けて成るデジタル信号の圧縮伸張装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載のデジタル信号の圧縮伸張
   装置において、 上記変換テーブルは上記分割された複数ビットのデジタ
   ル信号の連続性に従って作成され、 上記連続性の確率の高い上記分割された複数ビットのデ
   ジタル信号に対して短いビット長のコードを割り付け、 その他の上記分割された複数ビットのデジタル信号に対
   しては上記短いビット長のコードの内の特定のコードと
   元のデジタル信号を繋いだコードを割り付けて成るデジ
   タル信号の圧縮伸張装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載のデジタル信号の圧縮伸張
   装置において、 上記変換テーブルを用いて上記圧縮されたデジタル信号
   を伸張する手段を有して成るデジタル信号の圧縮伸張装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項８記載のデジタル信号の圧縮伸
    張装置において、 上記特定のコードの有無を判別する手段と、 この判別が無のときに上記変換テーブルを用いて上記圧
    縮されたデジタル信号を伸張する手段を有すると共に、 上記判別が有のときに上記特定のコードに繋がる上記デ
    ジタル信号を出力する手段と、 これらを選択して上記圧縮されたデジタル信号を伸張す
    る手段を設けて成るデジタル信号の圧縮伸張装置。