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発明の名称 ディジタル音声信号符号化方法と転送方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−73604
公開日 平成7年(1995)3月17日
出願番号 特願平5−219621
出願日 平成5年(1993)9月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 石渡 哲生 / 重里 達郎 / 山口 進 / 水口 信明 / 岡 秀美 / 石本 俊英 / 佐藤 真史
要約 目的
デインタリーブ前の(すなわちインタリーブされた状態の)信号であっても、ディジタル音声信号と補正フラグを効率よく転送し、またそれをインタリーブや補正処理することなしに記録可能とすることを目的とする。

構成
ディジタル音声信号の1サンプルがエラーデータである場合にはエラーを示す符号語として符号化することを特徴とし、エラーを示す符号語は2の補数表示で負のフルスケールを示す符号語とすることを特徴としている。
特許請求の範囲
【請求項1】 ディジタル音声信号の1サンプルがエラーデータである場合にはエラーを示す符号語として符号化することを特徴とするディジタル音声信号符号化方法。
【請求項2】 エラーを示す符号語は2の補数表示で負のフルスケールを示す符号語とすることを特徴とする請求項1記載のディジタル音声信号符号化方法。
【請求項3】 2の補数符号化方法により符号化され送信されたディジタル音声信号を受信する時は入力より負のフルスケールの符号語検知すれば負のフルスケール+1LSBの符号語に置換して取り込むことを特徴とするディジタル音声信号転送方法。
【請求項4】 DAコンバータもしくはディジタルオーディオインタフェースにディジタル音声信号を出力するときはエラーを示す符号語を検出した場合に、これを時系列における前後のデータ等で補正処理を施してから出力することを特徴とする請求項3記載のディジタル音声信号転送方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル音声信号の記録、再生または転送に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、オーディオ・ビデオ機器のディジタル化の進展には著しいものがある。従来のディジタル音声信号符号化方法の一例を(表1)に、また従来のディジタル音声信号符号化方法を用いたディジタル音声信号記録再生装置の一従来例を図4に示す。
【0003】以下、従来例のディジタル音声信号符号化方法と、従来のディジタル音声信号符号化方法を用いたディジタル音声信号の記録再生装置につき、図面を用いて説明する。
【0004】(表1)において、符号語は16ビットである。よって、2の補数表示した場合、正のフルスケールである7FFF(16進数、以下hexで表す)が+32767を表し、フルスケール−1LSBの7FFE(hex)が+32766を表し、以下同様で0001(hex)が+1LSBを、0000(hex)が0を表すこととなる。負数についてはFFFF(hex)が−1LSBを、以下同様で8001(hex)が−32767を、8000(hex)が−32768を表している。
【0005】
【表1】

【0006】図4において、51はディジタル入力信号を受信する受信部、52は受信部51の出力信号をインタリーブするインタリーブ手段、53はインタリーブ手段52によってインタリーブされたディジタル音声信号にエラー訂正符号を付加するエラー訂正符号付加部 、54はエラー訂正符号付加部53の出力信号を媒体への記録に適した信号へと変調する変調部、55は媒体からの再生信号を復調する復調部、56は復調部55の出力信号のエラー訂正を行い、訂正しきれないデータに対しては補正フラグをたてて出力するエラー訂正部、57はエラー訂正部56の出力する音声信号データと補正フラグを音声の時系列にデインタリーブするデインタリーブ手段、58はデインタリーブ手段57の出力する音声信号データを同じくエラー訂正部の出力する補正フラグを用いて補正する補正部、59は補正部58の出力信号をディジタル出力信号として出力する送信部である。
【0007】以上のように構成された従来のディジタル音声信号記録再生装置の動作について以下説明する。
【0008】記録時には、まずディジタル入力信号を受信部51で受ける。例えば、ディジタル入力信号がディジタルオーディオインタフェース(EIAJ CP−1201)により転送された信号であれば、受信部51はバイフェーズ復調とシリアル/パラレル変換等を行う。インタリーブ手段52は通常記憶手段を有し、音声信号の時系列である受信部の出力信号の順番を入れ替えるインタリーブを行う。インタリーブされた音声データはエラー訂正符号付加部53でエラー訂正符号(パリティ)が付加される。エラー訂正符号付加部53の出力信号は変調部54によって記録に適した変調を受けた後、記録アンプへ出力される。
【0009】再生時には、再生アンプからの再生信号は復調部55によって復調され、エラー訂正部56でエラー訂正される。エラー訂正しきれない場合(以下、エラー訂正不能と表現する)、エラー訂正部56は訂正不能であった音声データに対応する補正フラグをたてる(例えば"1"とする)。デインタリーブ手段57ではエラー訂正部56から出力された音声データと補正フラグを音声の時系列順にならべ替える。補正部58では、対応する補正フラグがたっている音声データについて、その前後のデータを用いて置き換える補正処理を行っている。補正処理を受けたのち音声データは送信部59よりディジタル出力信号として出力される。例えば、前述のディジタルオーディオインタフェース信号として出力する場合は送信部59はパラレル/シリアル変換とバイフェーズ変調等を行う。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来例では、デインタリーブ後の信号しか出力できず、またデインタリーブ前の信号を出力しようとすると音声データとともに補正フラグも転送する必要があるという問題点を有していた。さらに、音声データとともに補正フラグを転送したとしても、受信側でそれをそのまま記録することはできず、一度デインタリーブ、補正の処理をし、改めてインタリーブしなおしてからでなければ記録できないという問題も有していた。
【0011】本第1の発明は上記従来の問題点を解決するもので、デインタリーブ前の(すなわちインタリーブされた状態の)信号であっても、ディジタル音声信号と補正フラグを効率よく転送し、またそれをインタリーブや補正処理することなしに記録可能とすることを目的とする。
【0012】また本第2の発明は第1の発明になるディジタル音声符号化方法を用いる装置と従来のディジタル音声符号化方法を採る装置との音声データの転送が支障なく行えることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法は、ディジタル音声信号の1サンプルがエラーデータである場合にはエラーを示す符号語として符号化することを特徴とし、エラーを示す符号語は2の補数表示で負のフルスケールを示す符号語とすることを特徴としている。
【0014】また本第2の発明のディジタル音声信号転送方法は、従来の符号化方法により符号化され送信されたディジタル音声信号を受信する時は負のフルスケールの符号語ををリミッタにより負のフルスケール+1LSBの符号語に変換して取り込み、通常のDAコンバータもしくは通常のディジタルオーディオインタフェースにディジタル音声信号を出力するときは前記エラーを示す符号語を検出した場合に、これを時系列における前後のデータ等で補正処理を施してから出力することを特徴としている。
【0015】
【作用】本第1の発明は上記方法により、音声データにエラーを示す符号語が含まれるため、補正フラグを別に設けなくともエラー情報を含んだ音声データを転送することが可能であり、かつ2の補数表示における負のフルスケールを示す符号語が正のフルスケールよりも絶対値で1大きい性質より、2の補数表示における負のフルスケールを示す符号語をエラーを示す符号語とすることで、交流信号である音声信号の実用上のダイナミックレンジを犠牲にすることなく、また符号語のビット数を増加させることなく補正フラグの情報を音声データに含ませることができる。さらに、これをそのまま記録することも可能で、補正処理は最終AD変換してアナログ音声として出力する手前でだけ行えば良い。
【0016】また、本第2の発明は上記方法により、従来の符号化方法による音声データのうち、本第1の発明の符号化方法ではエラーを示す符号に当たる符号語を、もっとも近い値に変換することにより、最小の影響で2つの符号化方法をとる装置間の転送を可能としている。
【0017】
【実施例】以下、本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0018】(表2)は本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法の一実施例を示すものである。(表2)において、符号語は16ビットである。よって、2の補数表示した場合、正のフルスケールである7FFF(16進数、以下hexで表す)が+32767を表し、フルスケール−1LSBの7FFE(hex)が+32766を表し、以下同様で00001(hex)が+1LSBを、0000(hex)が0を表すこととなる。負数についてはFFFF(hex)が−1を、以下同様で8002(hex)が−32766を、8001(hex)が−32767を表す。ここで、(表1)に示す従来のディジタル音声信号符号化方法では8000(hex)が−32768を示すこととなるが、本発明では8000(hex)をエラーデータであることを示す符号として割り当てている。これにより、表現できる負数が−32767までと従来の符号化方法より1レベル少なくなっているが、正数は従来と同じく+32767まで表せる。これは音声信号が交流信号であり、正負の対称性を考慮すれば、実用上のダイナミックレンジになんらの問題とならない。
【0019】
【表2】

【0020】図1は本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法を実現する回路の一実施例のブロック図である。図1において、101〜116はエラー訂正前の音声データの各ビットとエラー訂正部内で算出されたエラーパタンの各ビットの排他的論理和をとるEXORゲート、117はEXORゲート101の出力信号と音声データがエラー訂正不能であったことを示すエラー信号との論理和をとるORゲート、118〜132はEXORゲート102〜116の出力信号とエラー信号の論理反転信号との論理積をとる1入力反転のANDゲートである。以上のように構成された回路において、EXORゲート101〜116はエラー訂正前の音声データと、算出されたエラーパタンとの排他的論理和をとることにより、音声データのエラーを訂正する。この過程は従来のエラー訂正部と共通のものである。そして、ORゲート117はエラー信号とEXORゲート101の出力信号、すなわちエラー訂正された音声データの最上位ビットとの論理和をとることにより、エラー訂正不能であった音声データの最上位ビットを強制的に"1"にする。1入力反転のANDゲート118〜132はエラー信号の論理反転信号とEXORゲート102〜116の出力信号すなわちエラー訂正された音声データの最上位以外のビットとの論理積をとることにより、エラー訂正不能であった音声データの最上位以外のビットを強制的に"0"にする。その結果、エラー訂正不能であった音声データは8000(hex)という符号語となる。
【0021】次に、本第2の発明のディジタル音声信号転送方法について、図面を参照しながら説明する。
【0022】(表3)は本第2の発明のディジタル音声信号転送方法の一実施例を示すものである。(表3)において、リミッタ入力は従来の符号化方法によって符号化された16ビットのディジタル音声信号であり、リミッタ出力は本第1の発明の符号化方法による信号である。従来の符号化方法による音声データのうち、負のフルスケールである8000(hex)は、本第1の発明の符号化方法ではエラーを示す符号に当たる符号語であるが、これをもっとも近い値である8001(hex)に変換することにより、最小の影響で2つの符号化方法をとる装置間の転送を可能としている。この変換は負のフルスケールをフルスケール+1LSBの値にするリミッタと考えることができる。
【0023】
【表3】

【0024】図2は本第2の発明のディジタル音声信号転送方法を実現する回路の一実施例のブロック図である。図2において、21はリミッタ入力信号が8000(hex)であるかどうか判別する一致検出器、22はリミッタ入力信号の最下位ビットと一致検出器の判別結果の論理和をとるORゲートである。
【0025】以上のように構成された回路において、一致検出器21ではリミッタ入力信号が8000(hex)であれば一致判別結果として"1"を出力する。ORゲート22では、一致判別結果が"1"のときリミッタ入力信号の最下位ビットを強制的に"1"とする。その結果、入力信号が8000(hex)の場合のみ最下位ビットが"1"となり8001(hex)に変換される。
【0026】図3は本第1の発明および第2の発明のディジタル音声信号符号化方法と転送方法を具現化したディジタル音声信号記録再生装置の一実施例のブロック図である。
【0027】図3において、301は本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第1のディジタル入力信号を受信する第1の受信部、302は従来のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第2のディジタル入力信号を受信する第2の受信部、303は第2の受信部302の出力信号を本第2の発明のディジタル音声信号転送方法に従って本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語に変換するリミッタ、304はリミッタ303の出力信号をインタリーブするインタリーブ手段、305は第1の受信部301の出力信号とインタリーブ手段304の出力信号とを切り替えるスイッチ、306はスイッチ305の出力信号にエラー訂正符号を付加するエラー訂正符号付加部 、307はエラー訂正符号付加部306の出力信号を媒体への記録に適した信号へと変調する変調部、308は媒体からの再生信号を復調する復調部、309は復調部308の出力信号のエラー訂正を行い、訂正不能なデータは本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法によりエラーデータに割り当てられた符号語として出力するエラー訂正部、310は本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第1のディジタル出力信号を送信する第1の送信部、311はエラー訂正部309の出力する音声信号データを音声の時系列にデインタリーブするデインタリーブ手段、312はデインタリーブ手段311の出力する音声信号データを補正する補正部、313は補正部312の出力信号を従来のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第2のディジタル出力信号として送信する第2の送信部である。
【0028】以上のように構成された、本発明を具現化するディジタル音声信号記録再生装置の動作について以下説明する。
【0029】記録時には、まず本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第1のディジタル入力信号は第1の受信部301で受け、従来のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第2のディジタル入力信号は第2の受信部301で受ける。第2のディジタル入力信号が例えばディジタルオーディオインタフェース(EIAJ CP−1201)により転送された信号であれば、第2の受信部302はバイフェーズ復調とシリアル/パラレル変換等を行うのは従来例と同様である。リミッタ303は第2の受信部302の出力信号を本第2の発明のディジタル音声信号転送方法に従って本題1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語に変換する。インタリーブ手段304は従来例と同様で、通常記憶手段を有し、音声信号の時系列であるリミッタの出力信号の順番を入れ替えるインタリーブを行う。スイッチ305は第1のディジタル入力信号を記録するときは第1の受信部301の出力信号を選択し、第2のディジタル入力信号を記録するときはインタリーブ手段304の出力信号を選択する。スイッチ305の出力信号にはエラー訂正符号付加部306でエラー訂正符号(パリティ)が付加される。エラー訂正符号付加部306の出力信号が変調器307によって記録に適した変調を受けた後、記録アンプへ出力されるのは従来例と同様である。
【0030】再生時には、再生アンプからの再生信号は復調部308によって復調され、エラー訂正部309でエラー訂正される。エラー訂正不能の場合、エラー訂正部309は訂正不能であった音声データは本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法によりエラーデータに割り当てられた符号語すなわち8000(hex)として出力する。デインタリーブ手段311ではエラー訂正部309から出力されたエラー情報を含んだ音声データを音声の時系列順にならべ替える。補正部312では、エラーデータを示す符号語すなわち8000(hex)である音声データについて、その前後のデータを用いて置き換える補正処理を行っている。補正処理を受けたのち音声データは第2の送信部313より従来のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第2のディジタル出力信号として送信される。例えば、第2のディジタル出力信号が前述のディジタルオーディオインタフェース信号である場合は第2の送信部313はパラレル/シリアル変換とバイフェーズ変調等を行う。また、第1の送信部310からはエラー訂正部309の出力信号が本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による符号語で表現される第1のディジタル出力信号として送信される。
【0031】以上のように本第1の発明の実施例によれば、ディジタル音声信号の1サンプルがエラーデータである場合にはエラーを示す符号語として符号化し、エラーを示す符号語は2の補数表示で負のフルスケールを示す符号語8000(hex)とすることにより、音声データにエラーを示す符号語が含まれるため、補正フラグを別に設けなくともエラー情報を含んだ音声データを転送することが可能である。また、2の補数表示における負のフルスケールを示す符号語が正のフルスケールよりも絶対値で1大きい性質より、2の補数表示における負のフルスケールを示す符号語をエラーを示す符号語とすることで、交流信号である音声信号の実用上のダイナミックレンジを犠牲にすることなく、また符号語のビット数を増加させることなく補正フラグの情報を音声データに含ませることができる。
【0032】また、本第2の発明の実施例によれば、従来の符号化方法による音声データのうち、本第1の発明の符号化方法ではエラーを示す符号に当たる符号語である8000(hex)を、もっとも近い値である8001(hex)に変換することにより、最小の影響で2つの符号化方法をとる装置間の転送を可能としている。
【0033】さらに、本発明を具現化するディジタル音声記録再生装置の一実施例では、記録においては従来の符号化方法により符号化された信号はリミッタにより本第1の発明のディジタル音声信号符号化方法による信号に変換して処理し、また再生時にも、通常のDAコンバータもしくは通常のディジタルオーディオインタフェースにディジタル音声信号を出力するときはエラーを示す符号語を検出した場合に、これを時系列における前後のデータ等で補正処理を施してから出力することにより従来の符号化方法にによる音声信号の出力も備えていることにより従来の装置との互換性を保っている。また本第1の発明の符号化方法によるディジタル音声信号の入出力はインタリーブ、デインタリーブを介さないため、記録再生の処理遅延を非常に小さくできる。これは音声信号以外の、インタリーブを行わずに記録再生する他のデータ(例えば付帯情報等)との処理時間を一致させる上で非常に有効である。加えてデインタリーブ手段が有する記憶手段で、補正フラグを記憶する必要がないため、記憶手段の規模を小さくできる。
【0034】
【発明の効果】以上のように本第1の発明は、ディジタル音声信号の1サンプルがエラーデータである場合にはエラーを示す符号語として符号化することを特徴し、エラーを示す符号語は2の補数表示で負のフルスケールを示す符号語とすることを特徴とすることにより、デインタリーブ前の(すなわちインタリーブされた状態の)信号であっても、ディジタル音声信号と補正フラグを効率よく転送し、またそれをインタリーブや補正処理することなしに記録可能とすることができる。
【0035】また本第2の発明は、従来の符号化方法により符号化され送信されたディジタル音声信号を受信する時は負のフルスケールの符号語ををリミッタにより負のフルスケール+1LSBの符号語に変換して取り込むことを特徴とすることにより、また通常のDAコンバータもしくは通常のディジタルオーディオインタフェースにディジタル音声信号を出力するときはエラーを示す符号語を検出した場合に、これを時系列における前後のデータ等で補正処理を施してから出力することを特徴とすることによって、第1の発明になるディジタル音声符号化方法を用いる装置と従来のディジタル音声符号化方法を採る装置との音声データの転送を支障なく行うことができ、その実用的効果は非常に大きい。




 

 


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