JPH0250536A - 適応型差分ｐｃｍ方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はデジタル信号伝送系、電話回線による有線伝送
システム、半導体メモリ等を使用した音声、音声などの
録再システムなどに好適な適応型差分ＰＣＭ方式に関す
る。

（従来技術） デジタル信号の伝送あるいは記録再生などに際して使用
される適応型差分ＰＣＭ方式としては。

従来から各種形式のものが数多く提案されて来ており１
本呂原人会社においても例えば特公昭５９−５２５８５
号公報や特公昭６０−５３９７１号公報において、制限
されたビット数で伝送されるべき差分パルス符号変調（
差分ＰＣＭ）信号を、入力の差分信号の信号レベルに応
じて得た予測値に基づいてビットシフトを行うように適
応処理したり、あるいは制限されたビット数で伝送され
るべき差分パルス符号変調（差分ＰＣＭ）信号のビット
シフトの制御を、原アナログ信号の大振幅の状態の検出
結果や高周波数の状態の検出結果も用いた予測値に基づ
いて行うように適応処理したりして差分ＰＣＭ信号に特
有な勾配過負荷雑音と粒状雑音とが低減できるようにし
た差分ＰＣＭ信号によるデジタル信号伝送方式を提案し
ている。

第６図は前記した公報に記載されている差分ＰＣＭ信号
によるデジタル信号伝送方式の構成原理の概略を示すブ
ロック図であって、この第６図において、１は伝送、記
録再生などの対象にされているアナログ信号形態の原信
号の入力端子であり。

前記した入力端子１に供給されたアナログ信号はアナロ
グ・デジタル変換器（ＡＤ）６において標本化と量子化
とが行われてデジタル信号Ｘｎになされて減算器７に被
減数信号Ｘｎとして供給される。

前記の減算器７には前記した被減数信号Ｘｎよりも１１
本化周期前の信号に対応している信号Ｙｎ−１が減数信
号として供給されているから、減算器７からは（Ｉ　ｎ
　−（Ｙｎ−１））＝　ｄ　ｎで示さ九る差分信号ｄｎ
が出力されて適応量子化器８に供給され、前記の適応量
子化器８では、それに入力された差分信号ｄｎを適応処
理して所定のビット数に適応量子化された信号Ｐｎとし
て出力するが、適応量子化器８における適応処理は、適
応化制御回路における比較器１２から供給される制御信
号に基づいて行われる。

前記した適応量子化器８からの出力信号Ｐｎは。

符号化系の出力信号として伝送系または記録媒体を介し
て復号化系に供給されるとともに、適応逆量子化器９と
予測信号生成回路（ＰＧＣ）１１とに供給されている。

第７図は前記した第６図中に示されている予測信号生成
回路（ＰＧＣ）１１（第６図中の復号化系中に使用され
ている予測信号生成回路（ＰＧＣ）１６も同一構成）の
具体的な構成例を示すブロック図であって、この第７図
に示されている予測信号生成回路（ＰＧＣ）１１（１６
）における端子３゜４．５などは、第６図中に示されて
いる予測信号生成口Ｗ（Ｐ　Ｇ　Ｃ）１１　、１６に示
されている端子３．４．５と対応している。

前記した予測信号生成回路（ＰＧＣ）１１は、次の標本
化時刻における信号の予測値が発生できるような毛７成
であれば、どのような構成のものであってもよいが、第
７図に例示されている予測信号生成回路（ＰＧＣ）１１
は１例えば特公昭６０−５３９７１号公報に記載の第２
図中に示されている予８Ｉ！！信号生成回路と同様なも
のである。

第７図に示されている予測信号生成回路１１において、
適応量子化器８からの出力信号Ｐｎが入力端子３を介し
て供給された絶対値回路２７からの出力信号は、係数回
路２８で２倍にされて減算器３０に被減算信号として供
給されるとともに。

１標本化周期の遅延器２９を介して前記した減算器３０
に対して減算信号として与えられることにより、前記の
減算器３０から出力端子５には、１次線形予測による次
の標本化時刻における予測信号ｑｎが出力信号として送
出されて比較器（レベル比較器）１２に与えられる。

比較ｌ１Ｉ１１２に供給された予測信号ｑｎは、基準信
号発生回路１３で発生された基準信号（ミニマムの基準
信号はｏｏｏｏ、マキシマムの基準信号は０１１１）と
比較器１２で比較される。

比較器１２では前記した基準信号発生回路１３から供給
されている基準信号（ミニマムの基準信号はｏｏｏｏ、
マキシマムの基準信号は０１１１）と、それに供給され
た予測信号ｑｎとの信号レベルの比較を行って、比較さ
れた予測信号ｑｎが現在伝送中の信号の量子化幅を上ま
わる信号レベルの信号（マキシマムの基準信号０１１１
を上まわるレベルの信号）か、あるいは現在伝送中の信
号の量子化幅を下まわる信号レベルの信号（ミニマムの
基準信号００００を下まわるレベルの信号）か、もしく
は。

比較された予測信号ｑｎがマキシマムの基準信号０１１
１とミニマムの基準信号ｏｏｏｏとの間に入っている信
号か、の比較結果に応じた制御信号Ｃｎを適応量子化器
８に供給する。

それで、適応量子化器８では１例えば次のような適応量
子化器作を行う、すなわち、まず（１）前記した比較器
１２における比較の結果として、比較された予測信号ｑ
ｎがマキシマムの基準信号０ｆ１１とミニマムの基準信
号００００との間に入っている信号であるとされた場合
には、適応量子化器８はそれまでの動作条件と同一の動
作条件での動作を続行する。

（２）前記した比較器１２で比較された予測信号ｑｎが
、８′１在伝送中の信号の量子化幅を上まわる信号レベ
ルの信号（マキシマムの基準信号０１１１を上まわるレ
ベルの信号）であるとの比較の結果に対応して適応量子
化器８では次の標本化時刻に行われる量子化動作が１ス
テツプだけ量子化幅が大きくなるように変化した状態で
行われるようになされる。

（３）前記した比較器１２で比較された予測信号ｑｎが
、現在伝送中の信号の量子化幅を下まわる信号レベルの
信号（ミニマムの基準信号ｏｏｏｏを下まわるレベルの
信号）であるとの比較の結果に対応して適応量子化器８
では次の標本化時刻に行われる量子化動作が１ステツプ
だけ量子化幅が小さくなるように変化した状態で行われ
るようになされる。

前記した（１）〜（３）の各場合に対応して前記した制
御信号が比較器１２から適応量子化器８に供給される他
に、インバータ１０を介して適応逆量子化器９に供給さ
れる。

前記のようにして適応量子化器８から符号化系の出力信
号として伝送系または記ａ媒体を介して復号化系に供給
される出力信号Ｐｎは、１次線形予測による予測信号（
傾斜予測信号、微分予測信号）によって適応量子化器８
によって適応量子化して伝送、記録媒体等を介して復号
化系に供給されるとともに、適応逆量子化器９に供給さ
れる。

前記した適応逆量子化器９に供給された信号Ｐｎに対し
て行われる逆量子化処理は、適応化制御回路における比
較器１２からインバータ１０を介して供給される制御信
号に基づいて行われて、前記した減算器２からの出力信
号ｄｎと略々等しい信号ｄｎハツトを発生し、それを加
算器１４に供給する。

前記した加算器１４では１４１１本化周期（１／ｆｓ）
前の予測信号Ｙ（ｎ−１）と前記の信号ｄｎハツトとを
加算して１次の予測信号Ｙｎを出力して、それをレジス
タ１５に供給する。前記のレジスタ１５はそれに供給さ
れた信号を１標本化周期（１／ｆｓ）だけ遅延させて出
力する遅延器としての動作を行う。

次に第６図中の復号化系に供給された信号Ｐｎは、適応
逆量子化器１７と予測信号生成回路（ＰＧＣ）１６とに
供給される。予測信号生成回路（ＰＧＣ）１６では前記
した予測信号生成回路（ＰＧＣ）１１について説明した
と同様な動作を行って出力信号ｑｎを出力し、それを比
較器１８に供給する。

比較器１８では前記した予測信号生成回路（ＰＧＣ）１
６の出力信号ｑｎと基準信号発生回路１９で発生された
基準信号（ミニマムの基準信号は００００、マキシマム
の基準信号は０１１１　）とを比較する。比較器１８か
ら出力された制御信号Ｃｎは適応逆量子化器１７と予測
信号生成回路（Ｐ　Ｇ　Ｃ）１６とに供給される。

前記の適応逆量子化器１７では前記の比較器１８から供
給される制御信号Ｃｎによって所定の適応逆量子化動作
を行い、既述した符号化系における減算器２からの出力
信号ｄｎと略々等しい信号ｄｎハツトを出力して、それ
を加算器２０に供給する。

加算器２０からの出力信号ｚｎはデジタル・アナログ変
換器２２に供給されるとともに、１標本化周期の遅延を
信号に与える遅延器２１に供給されており、前記した遅
延器２１の出力信号は加算器２０で前記の適応逆量子化
器１７の出力信号に加算される。そして、前記した加算
器２０からの出力信号ｚｎは既述したアナログ・デジタ
ル変換器６からの出力信号Ｘｎと対応しており、また。

前記したデジタル・アナログ変換器２２から出力端子２
に出力されるアナログ信号は、入力端子１に供給された
アナログ信号に対応しているものになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、第６図及び第７図を参照して説明した適応型
差分ＰＣＭ方式では、１次線形予測によって次の標本化
時刻における予測信号（１次線形予測による予測信号（
傾斜予測信号、微分予測信号））を発生させているため
に、例えば信号のピーク値付近においては実際の信号と
予測信号とが大きく食い遠うことが起こる点が問題にな
った。

第８図は前記の問題点を説明するための図であって、こ
の第８図において順次の標本化時刻ｔ−３゜ｔ−２，ｔ
−１，ｔｏ、　ｔｌ・・・に示されている丸印は、前記
した各時刻において適応量子化された出力信号であり、
この第８図では時刻ｔｏに信号のピーク値が呪われてい
るものとされている。

第８図中の時刻ｔ１におけるｘ印で示すｑｎは。

時刻ｔｏにおいて１次線形予測を行って得た時刻ｔ１に
おける出力信号の予測値であり、この時刻１１における
予測値ｑｎは１時刻ｔｏにおける出力信号Ｐｏと１時刻
ｔｏから１標本化周期以前の時刻ｔ−１における出力信
号Ｐロー１とを用いて。

ｑｎ−Ｐｏ＋（Ｐａ−（Ｐｎ−１））＝２Ｐａ−（Ｐｎ
−１）として表わされる。

ところが、第８図に例示されている信号のように時刻ｔ
ｏが信号のピーク値であった場合に２時刻ｔｏで１次線
形予測を行って得た時刻ｔ１における出力信号の予測値
ｑｎは、時刻１１における実際の出力信号Ｐｎ÷１に対
して大きくずれて、大きな予測誤差を発生する。

そして、予測値に従って次の１標本化周期における伝送
レンジを前以って変更するように構成させである適応型
差分ＰＣＭ方式において、前記のように大きな予測誤差
が発生した場合には、オーバーフロー、あるいはアンダ
ーフローが発生して、再生音の音質が悪化してしまうこ
とになるために。

それの改善策が求められた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はアナログ信号を標本化量子化して得たｎビット
のデジタル信号をｎ＞ｍの関係にあるｍビットのデジタ
ル信号に符号化し、前記の符号化されたｍビットのデジ
タル信号をｎビットのデジタル信号に復号化する適応型
差分ＰＣＭ方式であって、入力信号と入力信号の１標本
化周期前の信号に対応する信号との差分を得る減算器と
、前記の減算器の出力信号を入力させて適応量子化した
信号を発生し、それを符号化系の出力信号として出力さ
せろ適応量子化器と、前記した適応量子化器の出力信号
を逆址子化して前記した減算器の出力信号に対応してい
る信号を発生させる第１の適応逆量子化器と、前記した
第１の適応逆量子化器の出力信号と前記した入力信号の
１４１本化周期前の信号に対応する信号とを加算する加
算器と、前記の加算器の出力信号を一標本化周期だけ遅
延させる遅延器と、前記した適応量子化器の出力信号に
おける１標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号を用
いて１次線形予測信号を発生させるとともに、前記した
１次線形予測信号を得るために用いた差分信号における
Ｉ１１本化周期だけ離れた２信号間の差分信号によって
２次差分信号を発生させる第１の予測信号生成回路と、
前記した第１の予測信号生成回路で発生された１次線形
予測信号と基準信号発生回路で発生された基準信号との
比較結果によって、前記した適応量子化器及び第１の適
応逆量子化器とを適応的に制御するための伝送レンジ制
御信号を発生させるとともに、前記し信号で形成された
ピーク判別信号のレベルが予め定められたレベル範囲を
超えたときには前記した伝送レンジ制御信号が無効にさ
れるようにした第１の伝送レンジ制御回路とによって構
成された符号化系と、前記の符号化系によって発生され
た信号が入力信号として供給され、１＃Ａ本化周期だけ
離れた２信号間の差分信号を用いて１次線形予測信号を
発生させるとともに、前記した１次線形予測信号を得る
ために用いた差分信号における１標本化周期だけ腫れた
２信号間の差分信号によって２次差分信号を発生させる
第２の予測信号生成回路と、前記した第２の予測信号生
成回路で発生された１次線形予測信号と基準信号発生回
路で発生された基準信号との比較結果によって、第２の
適応逆量子化器を適応的に制御するための伝送レンジ制
御１８号を発生させるとともに、前記した第２形成され
たピーク判別信号のレベルが予め定められたレベル範囲
を超えたときには前記した伝送レンジ制御信号が無効に
されるようにした第２の伝送レンジ制御回路と、前記の
符号化系によって発生された信号が入力信号として供給
されるとともに、前記の第２の伝送レンジ制御回路の出
力信号によって動作が制御される第２の適応逆量子化器
と、前記の第２の適応逆量子化器の出力信号が一方入力
信号として供給される加算器と、前記の加算器の出力信
号を遅延器で１標本化周期だけ遅延させた信号を前記の
加算器に他方入力信号として供給する手段とによって構
成された復号化系とからなる適応型差分ＰＣＭ方式を提
供するものである。

（実施例） 以下、本発明の適応型差分ＰＣＭ方式を添付図面を参照
して説明する。第１図は本発明の適応型差分ＰＣＭ方式
の一実施例のブロック図、第２図乃至第５図は第１図示
の実施例を説明するために用いられる図である。

第１図に示す本発明の適応型差分ＰＣＭ方式は。

１次線形形予測の結果を用いて適応型量子化を行うよう
にした適応型差分ＰＣＭ方式を音楽信号に適用して本発
明者等が行った実験結果について。

オーバーフローとアンダーフローとの発生状況を考察し
たところ、音楽信号に対して１次線形予甜を行った場合
にオーバーフローとアンダーフローとが発生し易いのは
信号のピーク付近であることが多い、という点を見出し
たことに基づいて、１次線形予測信号を得るのに用いた
差分信号の傾斜に着目して信号のピーク値付近の情報を
得、前記した信号のピーク値付近の情報に基づいて、１
次線形予測信号が用いられるようにしたり、あるいは前
記の１次線形予測信号を無効にしたりするという手段を
施すことにより、Ｉ１１本化周期の傾斜の大きさと対応
する予測信号が用いられるようにされている適応型差分
ＰＣＭ方式の場合に従来生じていた予測値と実際の値と
の間の大きな食い違いが生じないようにした適応型差分
ＰＣＭ方式。

すなわち、適応量子化器８の出力信号Ｐｎにおける１標
本化周期だけ離れた２信号間の差分信号を用いて１次線
形予測信号を発生させるとともに。

前記した１次線形予測信号を得るために用いた差分信号
における１標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号に
よって２次差分信号を発生させる第１の予測信号生成回
路３１と、前記した第１の予測信号生成回路３１で発生
された１次線形予測信号ｑｎと基準信号発生回路で発生
された基準信号ｒｎの比較結果によって、前記した適応
量子化器８及び第１の適応逆量子化器９とを適応的に制
御するための伝送レンジ制御信号を発生させるとと効に
されるようにした第１の伝送レンジ制御回路３２とによ
って構成された符号化系と、前記の符号化系によって発
生された信号Ｐｎが入力信号として供給され、１標本化
周期だけ離れた２信号間の差分信号を用いて１次線形予
測信号ｑｎを発生させるとともに、前記した１次線形予
測信号ｑｎにおける１標本化周期だけ離れた２信号間の
差分信号によって２次差分信号ｑ　Ｊ　ｎを発生させる
第２の予測信号生成回路３３と、前記した第２の予測信
号生成回路３３で発生された１次線形予測信号ｑｎと基
準信号発生回路１９で発生された基準信号ｒｎとの比較
結果によって、第２の適応逆量子化器１７を適応的に制
御するための伝送レンジ制御信号を発生させるとともに
、前記した第２の子離れた２信号の差信号で形成された
ピーク判別信号Δｑ　Ｊ　ｎのレベルが予め定められた
レベル範囲を超えたときには前記した伝送レンジ制御信
号が無形成されたピーク判別信号Δｑ′ｎのレベルが予
め定められたレベル範囲を超えたときには前記した伝送
レンジ制御信号が無効にされるようにした第２の伝送レ
ンジ制御回路３４と、前記の符号化系によって発生され
た信号Ｐｎが入力信号として供給されるとともに、前記
の第２の伝送レンジ制御回路３４の出力信号によって動
作が制御される第２の適応逆量子化器１７とを含んで構
成させた適応型差分ＰＣＭ方式を完成したの°である。

さて、第１図に示されている本発明の適応型差分ＰＣＭ
方式において、第６図を参照して説明した従来の適応型
差分ＰＣＭ方式と対応している構成部分には、第１１図
中で使用した図面符号と同一の図面符号を使用している
。

第１図において、１は伝送、記録再生などの対象にされ
ているアナログ信号形態の原信号の入力端子であり、前
記した入力端子１に供給されたアナログ信号はアナログ
・デジタル変換器（ＡＤ）６において標本化と量子化と
が行われてデジタル信号Ｘｎになされて減算器７に被減
数信号Ｘｎとして供給される。

前記の減算器７には前記した被減数信号Ｘｎよりも１標
本化周期前の信号に対応している信号Ｙｎ−１が減数信
号として供給されているから、減算器７からは（Ｘ　ｎ
−（Ｙｎ−１））＝　ｄ　ｎで示される差分信号ｄｎが
出力され、それがリミッタ２３を介して適応量子化器８
に供給される。そして、前記の適応量子化器８では、そ
れに入力された差分信号ｄｎを適応処理して所定のビッ
ト数に適応量子化された信号Ｐｎとして出力するが、ｉ
応量子化器８における適応処理は、伝送レンジ制御回路
３２から供給される制御信号Ｃｎに基づいて行われる。

前記した適応量子化器８からの出力信号Ｐｎは。

符号化系の出力信号として伝送系または記録媒体を介し
て復号化系に供給されるとともに、第１の予測信号生成
回路３１．及び適応逆量子化器９に供給されている。

前記した第１の予測信号生成回路３１は、ある時刻ｔｎ
に行われる１次線形予測が１時刻ｔｎにおける出力信号
Ｐｎの絶対値と、その時刻ｔｎから１標本化周期以前の
時刻ｔｎ−１における出力信号Ｐｎ−１の絶対値とを用
いて。

Ｉ　ｐｎｌ＋１（Ｐｎ−（Ｐｎ−１））ｌ＝ｌ　２　Ｐ
ｎｌ−１（Ｐｎ−１）ｌとして表わされるような１次線
形予測信号ｑｎを発生させうるように構成された例えば
第７図に例示されている構成形態を有する１次線形予測
による予測信号の発生部分と、前記した順次の１次線形
予測信号を発生させるのに用いられた差分信号における
ｉ１１本化周期だけ離れた２信号間の差分信号９°ｎ、
すなわち、２次差分信号ｑ　ｌ　ｎｑ″ｎ＝（（Ｐｎ）
　　　（Ｐｎ−１））−（（Ｐｎ−１）−（Ｐｎ−２）
）を発生させるための差分器とを備えたものとして構成
できるのであり、その機能ブロック図が第４図に示され
ている（後述される第２の予測信号生成回路３３も同一
の構成のものでよい）。

前記した第１の予測信号生成回路３１から、各標本化周
期毎に出力される１次線形予測信号ｑｎと、２次差分信
号ｑ′ｎとは伝送レンジ制御回路３２に供給される。伝
送レンジ制御回路３２では、前記した第１の予測信号生
成回路３１から各標本化周期毎に供給された１次線形予
測信号ｑｎと。

前記した第１の予測信号生成回路３１から各標本化周期
毎に供給された２次差分信号における相次ぐ２信号間の
差信号として得られるピーク判別信号Δｑ　ｌｎと、基
準信号発生回路１３から供給された基準信号ｒｎ（基準
信号ｒｎは、それぞれ所定のレベルを有する複数のもの
である）とを比較して、第５図に示されているフローチ
ャートに従った動作を行って制御信号Ｃｎを出力する。

すなわち、　　（１）１次線形予測信号ｑｎが伝送ビッ
ト数で表現できる最大の数ｍ　ａ　Ｘよりも小さく。

かつ、Ｏよりも大きな場合には伝送レンジをそのままに
しておくような制御信号Ｃｎを出力して適応量子化器８
と予測信号生成回路３１とに供給するとともに、インバ
ータ１０を介して適応逆量子化器９に供給する。　　（
２）１次線形予Ｗ信号ｑｎが伝送ビット数で表現できる
最大の数ｍ　ａ　！よりも小さく、また、０よりも小さ
な場合で、かつピーク判別信号Δｑ　Ｉ　ｎが、予め定
められた閾値ｑ’ｔｈよりも大きな場合には、伝送レン
ジをそのままにしておくような制御信号Ｃｎを出力して
適応量子化器８と予測信号生成回路３１とに供給すると
ともに、インバータ１０を介して適応逆量子化器９に供
給する。　　（３）１次線形予測信号ｑｎが伝送ビット
数で表現できる最大の数ｍ　ａ　！よりも小さく。

また、０よりも小さな場合で、かつ、ピーク判別信号Δ
ｑ′ｎが、予め定められた閾値ｑ’ｔｈよりも小さな場
合には、伝送レンジを１ビツトだけ右にシフトさせるよ
うな制御信号Ｃｎを出力して適応量子化器８と予測信号
生成回路３１とに供給するとともに、インバータ１０を
介して適応逆量子化器９に供給する。

（４）１次線形予測信号ｑｎが伝送ビット数で表現でき
る最大の数ｍ　Ａ　Ｎよりも大きく、かつ、ピーク判別
（ｉｆ号Δｑ′ｎが、予め定められた閾値ｑ’ｔｈより
も小さな場合には、伝送レンジをそのままにしておくよ
うな制御信号Ｃｎを出力して適応量子化器８と予測信号
生成回路３１とに供給するとともに、インバータ１０を
介して適応逆量子化器９に供給する。（Ｓ）１次線形予
測信号ｑｎが伝送ビット数で表現できる最大の数ｍ＆Ｘ
よりも大きく。

かつ、ピーク判別信号Δｑ′ｎが、予め定められた閾値
ｑ’ｔｈよりも大きな場合には、伝送レンジを１ビツト
だけ左にシフトさせるような制御信号Ｃｎを出力して適
応量子化器８と予測信号生成回路３１とに供給するとと
もに、インバータ１ｏを介して適応逆量子化器９に供給
する。

第２図は第１図示の本発明の適応型差分ＰＣＭ方式にお
ける前記の動作を理解し易くするための説明図である。

この第２図では信号のピークＰａが時刻ｔｏにある場合
を示しているが、時刻ｔｏにおいて１次線形予測により
１時刻ｔｏから１標本化周期だけ後の時刻ｔ！の信号を
予測すると、その予測値は第２図中のｑｏとなり、この
１次線形予測信号ｑｏは伝送ビット数で表現できる最大
の数ｍ＆Ｘよりも大きいから、従来方式に従って適応量
子化が行われた場合には伝送レンジを１ビツトだけ左シ
フトさせるような制御信号Ｃｎを出力して適応量子化器
８と予測信号生成回路３１とに供給するとともに、イン
バータ１０を介して適応逆量子化器９に供給することに
なるが１時刻ｔ。

に信号のピークＰａ付近がある場合には時刻ｔｌにおけ
る実際の信号は時刻ｔｏにおける信号よりも小さくなっ
ているから、従来方式では前記した大きな予測誤差によ
って時刻ｔ１にアンダーフローが発生してしまうが、本
発明の適応型差分ＰＣＭ方式では、前記と同様に時刻ｔ
ｏにおいて１次線形予測により、時刻ｔｏから１標本化
周期だけ後の時刻ｔｌの信号を予測して１次線形予測信
号ｑＯは発生させるが、前記のようにして得た１次線形
予測信号ｑｏが妥当な値のものか否かを、ピーク判別信
号ｑ　ｌ　ｎを用いて第５図に示すフローチャートに示
されているようにしてチエツクすることにより、従来方
式で生じていたような大きな予測誤差が生じないように
しているのである。

各時刻ｔ−２，ｔ−１・・・における出力信号Ｐｎ−２
．Ｐロート・・の状態が第２図で示されるような場合の
各時刻ｔ−２，ｔ−１・・・におけるピーク判別信号、
すなわち、第２図の各時刻に対応している順次の１次線
形予測信号ｑｎを得るのに用いられた差分信号における
１標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号を示す第３
図示の２次差分信号ｑ’−Ｌ　ｑ’０・・・における相
隣る２信号の差信号として示されるピーク判別信号Δｑ
″ｎ、すなわち、Δｑ　’ｎ＝　（ｑ　’ｏ）　−（ｑ
　’−１）を対応させてみると、第２図を参照して述べ
たように大きな予測誤差を生じさせるような予測信号を
発生させる時刻（第２図示の例では時刻ｔｏ）の状態の
ときにはピーク判別信号Δｑ′ｎが予め定められた閾値
ｑ’ｔｈを越えており、このようにピーク判別信号が予
め定められた閾値ｑ’ｔｈを超える状態（ピーク判別信
号が予め定められたレベル範囲を超える状態）のときに
は伝送レンジ制御信号が無効にされるようにして従来方
式で生じていたような大きな予測誤差が生じないように
したのである。

前記のような制御信号Ｃｎが適応量子化ｐＩ１８に供給
されることにより、適応量子化器８ではオーバーフロー
やアンダーフローを生じさせないような所定の適応量子
化動作を行う。

前記した制御信号Ｃｎは適応量子化器８に供給される他
に、インバータ１０を介して適応逆量子化器９に供給さ
れる。

前記のようにして適応量子化ｌ：ｈ８から符号化系の出
力信号として伝送系または記録媒体を介して復号化系に
供給される出力信号Ｐｎは、１次線形予測・による予測
信号（傾斜予測信号、微分予測信号）によって適応量子
化器８によって適応量子化して伝送、記録媒体等を介し
て復号化系に供給されるとともに、適応逆量子化器９に
供給される。

前記した適応逆量子化器９に供給された信号Ｐｎに対し
て行われる逆量子化処理は、伝送レンジ制御回路３２か
らインバータ１０を介して供給される制御信号に基づい
て行われて、前記した減算器２からの出力信号ｄｎと略
々等しい信号ｄｎハツトを発生し、それを加算器１４に
供給する。

前記した加算器１４では１標本化周期（１／ｆｓ）前の
予測信号Ｙ（ｎ−１）と前記の信号ｄｎハツトとを加算
して１次の予測信号Ｙｎを出力して、それをリミッタ２
４を介してレジスタ１５に供給する。前記のレジスタ１
５はそれに供給された信号を１標本化周期（１／ｆｓ）
だけ遅延させて出力する遅延器としての動作を行う。

次に第１図中の復号化系に供給された信号Ｐｎは、第２
の適応逆量子化器１７と第２の予測信号生成回路３３と
に供給される。第２の予測信号生成回路３３では前記し
た第１の予測信号生成回路３２について説明したと同様
な動作を行って各標本化周期毎に出力される１次線形予
測信号ｑｎと。

２次差分信号ｑ　Ｉ　ｎとを伝送レンジ制御回路３４に
供給する。伝送レンジ制御回路３２では、前記した第２
の予測信号生成回路３３から各標本化周期毎に供給され
た１次線形予測信号ｑｎと、前記した第２の予測信号生
成回路３３から各標本化周期毎に供給された２次差分信
号における相次ぐ２信号間の差信号として得られるピー
ク判別信号Δｑ＃ｎと、基準信号発生回路１９から供給
された基準信号ｒｎ（基準信号ｒｎは、それぞれ所定の
レベルを有する複数のものである）とを比較して、第５
図に示されているフローチャートに従った動作を行って
制御信号Ｃｎを出力する。

前記の適応逆量子化器１７では前記の制御信号Ｃｎによ
って所定の適応逆量子化動作を行い、既述した符号化系
における減算器２からの畠力信号ｄｎと略々等しい信号
ｄｎハツトを出力して、それを加算器２０に供給する。

加算器２０からの出力信号ｚｎはリミッタ２５を介して
デジタル・アナログ変換器２２に供給されるとともに、
１１１１１本化周期の遅延を信号に与える遅延器２１に
供給されており、前記した遅延器２１の出力信号は加算
器２０で前記の適応逆量子化器１７の出力信号に加算さ
れる。そして、前記した加算器２０からの出力信号ｚｎ
は既述したアナログ・デジタル変換器６からの出力信号
Ｘｎと対応しており、また、前記したデジタル・アナロ
グ変換器２２から出力端子２に出力されるアナログ信号
は、入力端子１に供給されたアナログ信号に対応してい
るものになっている。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように１本発
明の適応型差分ＰＣＭ方式は、１次線形形予甜の結果を
用いて適応型量子化を行うようにした適応型差分ＰＣＭ
方式を音楽信号に適用して本発明者等が行った実験結果
について、オーバーフローとアンダーフローとの発生状
況を考察したところ、音楽信号に対して１次線形予測を
行った場合にオーバーフローとアンダーフローとが発生
し易いのは信号のピーク付近であることが多い、という
点を見出したことに基づいて、１次線形予測値の傾斜に
着目して信号のピーク値付近の情報を得て、その情報に
よって１次線形予測値を用いたり、あるいは前記の１次
線形予測値を無効にしたりするという手段を施すことに
より、１標本化周期前の傾斜の大きさに基づいて予測が
行われるようにした適応型差分ＰＣＭ方式の場合に従来
生じていた予測値と実際の値との間の大きな食い違いが
生じないようにした適応型差分ＰＣＭ方式。

すなわち、入力信号と入力信号の１標本化周期前の信号
に対応する信号との差分を得る減算器と。

前記の減算器の出力信号を入力させて適応量子化した信
号を発生し、それを符号化系の出力信号として出力させ
る適応量子化器と、前記した適応量子化器の出力信号を
逆量子化して前記した減算器の出力信号に対応している
信号を発生させる第１の適応逆量子化器と、前記した第
１の適応逆量子化器の出力信号と前記した入力信号の１
標本化周期前の信号に対応する信号とを加算する加算器
と。

前記の加算器の出力信号を一標本化周期だけ遅延させる
遅延器と、前記した適応量子化器の出力信号における１
標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号を用いて１次
線形予測信号を発生させるとともに、前記した１次線形
予測信号を得るために用いた差分信号における１標本化
周期だけ離れた２信号間の差分信号によって２次差分（
８号を発生させる第１の予測信号生成回路と、前記した
第１の予測信号生成回路で発生された１次線形予測信号
と基準信号発生回路で発生された基準信号との比較結果
によって、前記した適応量子化器及び第１の適応逆量子
化器とを適応的に制御するための伝送レンジ制御信号を
発生させるとともに、前記差信号で形成されたピーク判
別信号のレベルが予め定められたレベル範囲を超えたと
きには前記した伝送レンジ制御信号が無効にされるよう
にした第１の伝送レンジ制御回路とによって構成された
符号化系と、前記の符号化系によって発生された信号が
入力信号として供給され、１標本化周期だけ離れた２信
号間の差分信号を用いて１次線形予測信号を発生させる
とともに、前記した１次線形予測信号を得るために用い
た差分信号における１標本化周期だけ離れた２信号間の
差分信号によって２次差分信号と発生させる第２の予測
信号生成回路と、前記した第２の予測信号生成回路で発
生された１次線形予測信号と基準信号発生回路で発生さ
れた基準信号との比較結果によって、第２の適応逆量子
化器を適応的に制御するための伝送レンジ制御信号を発
生させるとともに、前記した第で形成されたピーク判別
信号のレベルが予め定められたレベル範囲を超えたとき
には前記した伝送レンジ制御信号が無効にされるように
した第２の伝送レンジ制御回路と、前記の符号化系によ
って発生された信号が入力信号として供給されるととも
に、前記の第２の伝送レンジ制御回路の出力信号によっ
て動作が制御される第２の適応逆量子化器と、前記の第
２の適応逆量子化器の出力信号が一方入力信号として供
給される加算器と、前記の加算器の出力信号を遅延器で
１標本化周期だけ遅延させた信号を前記の加算器に他方
入力信号として供給する手段とによって構成された復号
化系とからなる適応型差分ＰＣＭ方式であるから、例え
ば信号のピーク付近において１次線形予測により信号を
予測すると、その１次線形予測信号は伝送ビット数で表
現できる最大の数よりも大きくなって、従来方式に従っ
て適応量子化が行われた場合には伝送レンジをシフトさ
せるような制置信号を出力して適応量子化器が行われて
しまっていたために大きな予測誤差によってオーバーフ
ローやアンダーフローが発生してしまうが、本発明の適
応型差分ＰＣＭ方式では、１次線形予測により１次線形
予測信号は発生させるが、前記のようにして得た１次線
形予測信号が妥当な値のものか否かを。

ピーク判別信号を用いてチエツクし、ピーク判別信号が
予め定められた閾値を超える状態（ピーク判別信号が予
め定められたレベル範囲を超える状態）のときには伝送
レンジ制御信号が無効にされるようにして従来方式で生
じていたような大きな予測誤差が生じないようにしてい
るので１本発明方式によれば既述した従来方式における
問題点は良好に解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適応型差分ＰＣＭ方式の一実施例のブ
ロック図であり、第２図乃至第５図は第１図示の実施例
を説明するための図、第６図は適応型差分ＰＣＭ方式の
一従来例のブロック図であり、第７図は予測信号生成回
路の構成例を示すブロック図、第８図は従来の問題点を
説明するための波形図である。 １・・・記録再生などの対象にされているアナログ信号
形態の原信号の入力端子、２・・・出力端子、３〜５・
・・入力端子、６・・・アナログ・デジタル変換器（Ａ
Ｄ）、７．３０・・・減算器、８・・・適応量子化器。 ９．１７・・・適応逆量子化器、１０・・・インバータ
。 １１．１６．３１，３３・・・予測信号生成回路、１２
・・・比較器、１３．１９・・・基準信号発生回路。 １４．２０・・・加算器、１５，２１．２９・・・遅延
器。 １８・・・比較器、２２・・・デジタル・アナログ変換
器（ＤＡ）、２７・・・絶対値回路、２８・・・係数回
路３２．３４・・・伝送レンジ制御回路、２３〜２５・
・・リミッタ。 特許出願人　　日本ビクター株式会社 代理人弁理士今間孝生；”：　’／） ヘ Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アナログ信号を標本化量子化して得たｎビットのデジ
   タル信号をｎ＞ｍの関係にあるｍビットのデジタル信号
   に符号化し、前記の符号化されたｍビットのデジタル信
   号をｎビットのデジタル信号に復号化する適応型差分Ｐ
   ＣＭ方式であって、入力信号と入力信号の１標本化周期
   前の信号に対応する信号との差分を得る減算器と、前記
   の減算器の出力信号を入力させて適応量子化した信号を
   発生し、それを符号化系の出力信号として出力させる適
   応量子化器と、前記した適応量子化器の出力信号を逆量
   子化して前記した減算器の出力信号に対応している信号
   を発生させる第１の適応逆量子化器と、前記した第１の
   適応逆量子化器の出力信号と前記した入力信号の１標本
   化周期前の信号に対応する信号とを加算する加算器と、
   前記の加算器の出力信号を一標本化周期だけ遅延させる
   遅延器と、前記した適応量子化器の出力信号における１
   標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号を用いて１次
   線形予測信号を発生させるとともに、前記した１次線形
   予測信号を得るために用いた差分信号における１標本化
   周期だけ離れた２信号間の差分信号によって２次差分信
   号を発生させる第１の予測信号生成回路と、前記した第
   １の予測信号生成回路で発生された１次線形予測信号と
   基準信号発生回路で発生された基準信号との比較結果に
   よって、前記した適応量子化器及び第１の適応逆量子化
   器とを適応的に制御するための伝送レンジ制御信号を発
   生させるとともに、前記した第１の予測信号生成回路で
   発生された２次差分信号における１標本化周期だけ離れ
   た２信号の差信号で形成されたピーク判別信号のレベル
   が予め定められたレベル範囲を超えたときには前記した
   伝送レンジ制御信号が無効にされるようにした第１の伝
   送レンジ制御回路とによって構成された符号化系と、前
   記の符号化系によって発生された信号が入力信号として
   供給され、１標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号
   を用いて１次線形予測信号を発生させるとともに、前記
   した１次線形予測信号を得るために用いた差分信号にお
   ける１標本化周期だけ離れた２信号間の差分信号によっ
   て２次差分信号と発生させる第２の予測信号生成回路と
   、前記した第２の予測信号生成回路で発生された１次線
   形予測信号と基準信号発生回路で発生された基準信号と
   の比較結果によって、第２の適応逆量子化器を適応的に
   制御するための伝送レンジ制御信号を発生させるととも
   に、前記した第２の予測信号生成回路で発生された２次
   差分信号における１標本化周期だけ離れた２信号の差信
   号で形成されたピーク判別信号のレベルが予め定められ
   たレベル範囲を超えたときには前記した伝送レンジ制御
   信号が無効にされるようにした第２の伝送レンジ制御回
   路と、前記の符号化系によって発生された信号が入力信
   号として供給されるとともに、前記の第２の伝送レンジ
   制御回路の出力信号によって動作が制御される第２の適
   応逆量子化器と、前記の第２の適応逆量子化器の出力信
   号が一方入力信号として供給される加算器と、前記の加
   算器の出力信号を遅延器で１標本化周期だけ遅延させた
   信号を前記の加算器に他方入力信号として供給する手段
   とによって構成された復号化系とからなる適応型差分Ｐ
   ＣＭ方式