JPH04286421A - ランレングス1/n圧縮フローティング符号方法及びその復号方法 - Google Patents

ランレングス1/n圧縮フローティング符号方法及びその復号方法

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JPH04286421A
JPH04286421A JP3050987A JP5098791A JPH04286421A JP H04286421 A JPH04286421 A JP H04286421A JP 3050987 A JP3050987 A JP 3050987A JP 5098791 A JP5098791 A JP 5098791A JP H04286421 A JPH04286421 A JP H04286421A
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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】本発明はイメージデータの高品質
な記録伝送に用いる符号圧縮方法であって、特に広い入
力範囲に渡って瞬時S/N比特性が良好なランレングス
1/n圧縮フローティング符号方法及びその復号方法に
関する。
【従来の技術】従来の衛星PCM放送やデジタル・オー
ディオ・テープレコーダ(以下、DATと略す)におい
ては、圧縮による品質劣化を抑えながらハードウェア量
とのトレードオフも考慮し、比較的軽い圧縮率を採用し
ている。これらの例としては折れ線符号があり、DAT
においては12ビットの13折れ線符号が用いられてい
る。詳細な技術規格は日本電子機械工業会発行の「EI
AJ  CP−2305DAT  Cassette 
 System  Part1:  Dimensio
nand  Characteristics」に示さ
れている。図6(b)はDATに使用されている13折
れ線符号(12ビット)の変換方法を説明する図であり
、正の範囲を示す。図中の枠内において()内の数字は
10進数、それ以外の数字は2進数である。2進数の最
上位ビット(以下、MSBという)は極性ビットPであ
り、正の範囲では「0」、負の範囲では「1」である。 図中の「ABCDEFGH」は「00000000」か
ら「11111111」までの値であり、「*」は任意
の2進数である。また、L0は元データの極性ビットを
除いた上位で「0」が連続する連続データQ0のランレ
ングスである。以上のような符号方法について、以下そ
の手順について説明する。図6(b)は符号化と復号化
の変換を具体的に示す図である。先ず、13折れ線符号
(12ビット)の符号化の方法について説明する。16
ビットの領域を正の範囲で7分割し、それぞれの領域に
応じてシフト量を操作する。同図より明らかな通り、領
域分割はMSB側から見て初めに「1」のある位置によ
り行える。 言い換えると、極性ビットを除いた「0」の連続データ
のランレングスL0で決定できる。ランレングスL0を
「0」から「7以上」までの8通りとし、L0の補数を
レンジデータとして指数表現する。例えば、元データが
「1216(10進)」すなわち「000001001
1000000(2進)」の場合、連続データQ0のラ
ンレングスL0は「4」となる。レンジデータQ2は「
100」を反転した「011」である。また、「ABC
DEFGH」は「00110000」である。従って、
出力データは「001100110000」となる。図
6(a)は上記の概念を図式化して示した図である。出
力データは極性ビットPと、領域を表すレンジデータQ
2と、シフトした仮数データD2とを合成して12ビッ
トにする。レンジデータQ2は固定語長であり、3ビッ
トである。元データが2S(トゥーズ)コンプリメンタ
リである場合には、負の範囲はP以下のビットを全てビ
ット反転させることにより、正の範囲と全く同様の符号
化ができる。このように、負の範囲でビット反転させた
符号を折り返し2進符号と呼ぶ。以下の説明は特に断ら
ない限り、折り返し2進符号を用いることにするが、2
Sコンプリメンタリとの変換は相互に可能である。次に
、13折れ線符号(12ビット)の復号化の方法につい
て説明する。復号化は、折れ線符号のレンジデータQ2
の位置が既知であるので、極性ビットPの以降3ビット
をみて、指数部すなわちレンジを再生する。仮数データ
D2の位置も既知であるので、レンジデータQ2によっ
て直線符号(16ビット)のランレングスL0を復元し
、反転ビットT0と、その後に仮数データD2を付ける
。元データの符号長W0に満たない時は、固定値を充て
る。このような手順に従って、復号化の処理を行う。以
上説明した符号化および復号化を行うと、情報の丸めに
より表現精度が変更される。情報の丸めはシフト操作に
より発生する。ランレングスL0が「6」と「7以上」
では同じとするので、シフトは7種類となる。よって、
正と負で14種類となるが、中心の領域では正と負で同
じシフト操作をするので、全領域の入出力特性は13種
類の折れ線で表すことができる。図6(b)のそれぞれ
の領域において、表現精度すなわち分解能はランレング
スL0によって変化する。ランレングスL0が「0」な
いし「6」の時、分解能は語長換算のビット数で10ビ
ットないし16ビットである。以上説明した内容を(表
1)にまとめて示す。
【表1】 図7は折れ線符号を用いた圧縮符号を復号して伸長した
復元符号の特性図である。同図の横軸に入力レベル、縦
軸に瞬時S/N比を示す。ただし、瞬時S/N比は矩形
波のS/N比向上分の約2dBを、簡単のため省略して
いる。同図においてZ1は13折れ線符号(12ビット
)の特性を示すものである。Z1について説明する。 入力レベル0dBは符号で表現できる最大の正弦波の振
幅を基準にする。直線符号の「P1111111111
11111」がこれに相当する。入力レベル0dBない
し−6dBの範囲では直線符号で「P1***・・・」
となり、(表1)よりランレングスL0が「0」である
ので分解能は10ビットである。10ビットデータの量
子化ノイズは1ビット当り−6dBとして−60dBに
なる。従って、入力レベル0dBないし−6dBの瞬時
S/N比は60dBないし54dBとなる。次に、入力
レベル−6dBないし−12dBの範囲では直線符号で
「P01***・・・」となり、(表1)よりランレン
グスL0が「1」であるので分解能は11ビットである
。11ビットデータの量子化ノイズは−66dBになる
。従って、瞬時S/N比は60dBないし54dBとな
る。以下同様に、−96dBまでの領域で瞬時S/N比
を求め、特性曲線にしたのがZ1である。ここで、入力
レベル−36dB以下では直線符号(16ビット)の特
性曲線と同じになる。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の方法では、瞬時S/N比が最良でも60dBしかな
く、さらに微小な入力レベルでは直線符号(16ビット
)と同様に瞬時S/N比が低下する。過大入力に対する
マージン(ヘッドルーム)確保が要求される業務用のデ
ジタル記録再生装置では、平均入力レベルを低く設定し
て記録するので実質的に利用するダイナミックレンジが
狭くなること、および、入力レベルのかなりの範囲で瞬
時S/N比が不十分となるので、増幅・減衰を繰り返す
編集では劣化が増大するといった問題を有している。 前述の通り、この問題は直線符号(16ビット)であっ
ても同様である。好ましくは、聴覚検知限界約48dB
以上の瞬時S/N比特性を入力レベル0ないし−96d
Bの広い範囲において満たすことが要求される。そのた
めの改良方法として、従来の13折れ線符号(12ビッ
ト)を16ビットに拡張する方法が容易に考えられる。 (表2)は直線符号(20ビット)から折れ線符号(1
6ビット)に変換する方法について示すものである。 (表2)において仮数データD2の語長が12になるの
で、全体に分解能が4ビット増加する。
【表2】 (表2)に示す折れ線符号(16ビット)を用いて圧縮
符号を復号して伸長する復元符号の特性図は図7中のZ
2のようになる。この改良された方法では瞬時S/N比
が全領域で24dBだけ向上するが、入力レベル−72
dBないし−96dBの範囲では瞬時S/N比が48d
B以下であり不十分である。従って、この信号を増幅器
で増幅すれば、その量子化ノイズが聴覚検知されるとい
う問題を有している。本発明は上記従来の問題点を解決
するもので、入力レベル0ないし−96dBの広い範囲
において、瞬時S/N比の聴覚検知限界である約48d
B以上を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のランレングス1/n圧縮フローティング符号
方法は、元データとなる直線符号すなわち、上位で所定
論理のビットが連続する連続データQ0と、前記連続デ
ータQ0の連続性をブレークする反転ビットT0と、前
記反転ビットT0以降の下位データD0とで構成される
直線符号を、符号化して圧縮データすなわち、前記連続
データQ0のランレングスを圧縮して得られる圧縮連続
データQ1と、前記圧縮連続データQ1の連続性をブレ
ークする反転ビットT1と、前記ランレングスを圧縮す
る時に生じる剰余F1を表す圧縮剰余データC1と、前
記下位データD0を丸めて得るようにした仮数データD
1とで構成する圧縮データに変換するようにしている。 ただし、前記連続データQ0のランレングスをL0、前
記圧縮連続データQ1のランレングスをL1、nを2以
上の整数とするとき、 L1=int(L0/n) F1=L0  mod  n とする。
【作用】本発明は上記した方法により、元データのラン
レングスL0を約1/nに圧縮する。圧縮したランレン
グスを有する圧縮連続データと反転ビットと圧縮剰余デ
ータとで指数部すなわちレンジを特定するものである。 指数部すなわちレンジは元データのランレングスに応じ
て自己拡張する作用を有する。すなわち、ランレングス
が小さい時は少ないビット数で指数部すなわちレンジを
特定し、ランレングスが大きくなると指数部すなわちレ
ンジを細分化していき、多くのビット数で指数部すなわ
ちレンジを特定する。また、符号全体の語長が有限で所
定の値とする場合、仮数部へ割り当てるビット数がラン
レングスに応じて変更される。これらの作用により、圧
縮符号の表現する空間が拡張され、また表現精度を最大
とすることができる。
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1(a)は本発明の第1の実施
例におけるランレングス1/2圧縮フローティング符号
の構成を示す概念図であり、図1(b)は変換処理を説
明するための具体例を表す図である。図中、従来例と同
様部分には同一記号を付与している。以下、図に従って
、まず圧縮(符号化)の手順について説明する。第1の
実施例は直線符号(30ビット)をランレングス1/2
圧縮フローティング符号(16ビット)に圧縮伸長する
符号方法である。圧縮連続データQ1は連続データQ0
のランレングスL0を2で除算して整数化したランレン
グスL1の長さを有する連続データである。すなわち、 L1=int(L0/2) である。また、整数除算の剰余項を圧縮剰余F1とする
と、 F1=L0  mod  2 である。反転ビットT1は圧縮連続データQ1のランを
ブレークする反転ビットである。圧縮剰余データC1は
圧縮剰余F1を補数表現したものである。また、仮数デ
ータD1はデータD0の上位の部分データである。ラン
レングス1/2圧縮フローティング符号は、極性ビット
P、圧縮連続データQ1、反転ビットT1、圧縮剰余デ
ータC1、仮数データD1の順に配置する。以下、図1
(b)に基づいてランレングスL0が「0」ないし「2
8」の場合について説明する。 L0=0の時、L1,F1は、 L1=int(0/2)=0 F1=0  mod  2  =0 である。ランレングスL1が「0」であるので圧縮連続
データQ1は無い。圧縮剰余データC1は「1」である
。データD0は30ビットで、その内の上位13ビット
「ABCDEFGHIJKLM」が仮数データD1であ
る。ランレングス1/2圧縮フローティング符号は極性
ビットP、反転ビットT1、圧縮剰余データC1および
仮数データD1をこの順に配置して、「P11ABCD
EFGHIJKLM」である。同様にして以下を求める
。 L0=1の時、 L1=int(1/2)=0 F1=1  mod  2  =1 より、圧縮連続データQ1は無く、圧縮剰余データC1
は「0」である。データD0の上位13ビット「ABC
DEFGHIJKLM」が仮数データD1である。ラン
レングス1/2圧縮フローティング符号は「P10AB
CDEFGHIJKLM」である。 L0=2の時、 L1=int(2/2)=1 F1=2  mod  2  =0 より、連続データQ1は「0」であり、圧縮剰余データ
C1は「1」である。データD0の上位12ビット「A
BCDEFGHIJKL」が仮数データD1である。ラ
ンレングス1/2圧縮フローティング符号は「P011
ABCDEFGHIJKL」である。 L0=3の時、 L1=int(3/2)=1 F1=3  mod  2  =1 より、連続データQ1は「0」であり、圧縮剰余データ
C1は「0」である。データD0の上位12ビット「A
BCDEFGHIJKL」が仮数データD1である。ラ
ンレングス1/2圧縮フローティング符号は「P010
ABCDEFGHIJKL」である。また、L0=20
の時、 L1=int(20/2)=10 F1=20  mod  2  =0 より、連続データQ1は「0000000000」であ
り、圧縮剰余データC1は「1」である。データD0の
上位3ビット「ABC」が仮数データD1である。従っ
て、ランレングス1/2圧縮フローティング符号は「P
000000000011ABC」である。さらに、L
0=28の時、 L1=int(28/2)=14 F1=28  mod  2  =0 より、連続データQ1は「0000000000000
0」であり、圧縮剰余データC1は「1」である。デー
タD0はなく、仮数データD1もない。従って、ランレ
ングス1/2圧縮フローティング符号は「P00000
0000000001」である。このようにして、直線
符号(30ビット)をランレングス1/2圧縮フローテ
ィング符号(16ビット)に圧縮する。次に、伸長(復
号化)の手順について説明する。復号化の手順は、圧縮
データから極性ビットPを除き、圧縮連続データQ1と
反転ビットT1からランレングスL1を得る。また、反
転ビットT1の直後にある圧縮剰余データC1(1ビッ
ト)と仮数データD1を得る。圧縮剰余データC1を反
転した圧縮剰余F1を得る。これらより、元データの連
続データQ0のランレングスL0は、 L0=2*L1+F1 から求める。連続データQ0はランレングスL0の長さ
の「0」を連ねて復元する。連続データQ0の後に反転
ビットT0を付け、その後に仮数データD1を付加する
。極性ビットPを先頭に付けて元データとするが、この
符号長がW0に満たない時は仮数データD1の下位に固
定値を充てて符号長をW0にする。この手順に従って、
復号化の処理を行う。以下に、図1(b)を参照しなが
らランレングスL1のいくつかの場合について具体的に
説明する。 L1=0かつF1=0の時、 L0=2*0+0=0 であるから、連続データQ0は無い。仮数データD1は
13ビットで「ABCDEFGHIJKLM」である。 このとき、元データは、極性ビットP、反転ビットT0
および仮数データD1をならべて、「P1ABCDEF
GHIJKLM***************」とな
る。なお、「***・・・」は固定値「011・・・」
を充てるものとする。以下同様に、L1=10かつF1
=0の時、 L0=2*10+0=20 であるから、連続データQ0は「0000000000
0000000000」、また仮数データD1は「AB
C」である。このとき、元データは、極性ビットP、連
続データQ0、反転ビットT0および仮数データD1を
ならべて、「P000000000000000000
001ABC*****」となる。このようにして、ラ
ンレングス1/2圧縮フローティング符号(16ビット
)から直線符号(30ビット)を復号化して伸長する。 以上と同様にして、全ての場合についてまとめた結果を
(表3)に示す。
【表3】 (表3)において、直線符号(30ビット)は折り返し
2進符号であり、フローティング符号は折り返し型のラ
ンレングス1/2圧縮フローティング符号である。ラン
レングスL0、ランレングスL1および分解能の欄は1
0進数である。圧縮符号を復号して伸長した復元符号の
表現精度すなわち分解能は、直線符号における直線符号
の丸め精度で決定され、ランレングスL0によって変化
する。(表3)より、第1の実施例によれば最高30ビ
ットないし15ビットの精度が得られる。ここで、直線
符号を入力として、ランレングス1/2圧縮フローティ
ング符号を用いて圧縮符号化し、この符号を復号して伸
長した復元符号を出力する場合の瞬時S/N比について
説明する。ただし、簡単のため瞬時S/N比は矩形波の
S/N比向上分(約2dB)を省略する。入力レベルは
符号で表現できる最大の正弦波の振幅を基準(0dB)
にする。直線符号の「P1111・・・」がこれに相当
する。入力レベル0dBないし−6dBの範囲は、直線
符号で「P1ABC・・・」であり、(表3)より分解
能は15ビットである。15ビットデータの量子化ノイ
ズは1ビット当り−6dBとして−90dBになる。従
って、入力レベル0dBないし−6dBの領域で瞬時S
/N比は90dBないし84dBとなる。入力レベル−
6dBないし−18dBの範囲では直線符号で「P01
ABC・・・」または「P001ABC・・・」となり
、(表3)より分解能は16ビットである。16ビット
データの量子化ノイズは−96dBであるので、瞬時S
/N比は90dBないし78dBとなる。入力レベル−
18dBないし−30dBの範囲では直線符号で「P0
001ABC・・・」または「P00001ABC・・
・」となり、(表3)より分解能は17ビットである。 17ビットデータの量子化ノイズは−102dBである
ので、瞬時S/N比は84dBないし72dBとなる。 以下同様に、−180dBまでの入力レベル領域で瞬時
S/N比を求める。図3はランレングス1/2圧縮フロ
ーティング符号を用いた圧縮符号を復号して伸長した復
元符号の瞬時S/N比特性図である。同図の横軸に入力
レベル、縦軸に瞬時S/N比を示す。同図の特性曲線X
1は(表3)に示すランレングス1/2圧縮フローティ
ング符号の瞬時S/N比を表すものである。図より特性
曲線X1は、入力レベル0dBないし−96dBの範囲
で瞬時S/N比の聴覚検知限界48dBをほぼ上回って
いると言える。従来の直線符号(16ビット)に比べ、
入力レベル−96dBのところで約42dBもの瞬時S
/N比改善が達成される。瞬時S/N比の改善は入力レ
ベル−18dBから−180dBの広範囲にわたり作用
する。入力レベル0dBから−6dBの範囲で瞬時S/
N比が劣化するが、高々6dBの劣化であり、なお90
dBないし84dBの瞬時S/N比を有する。この領域
はマージンとして留保し、通常は殆ど使用しない範囲で
あるので、全く問題とならない。また、図7の特性曲線
Z2に示す折れ線符号(16ビット)との比較において
も、入力レベル0dBから−12dBの範囲で6dBの
改善があり、しかも−96dBでは18dBの改善が得
られる。このように第1の実施例によれば、微小レベル
の信号を増幅しても、入力レベル−96dBまでの広い
範囲にわたって量子化ノイズを聴覚検知限より小さくす
ることができる。従って、十分にヘッドルームを確保し
て録音レベルを設定でき、後の編集で任意に増幅できる
。また、微小レベルの信号に発生する固有スペクトルの
量子化ノイズの問題を改善するために、白色雑音(ディ
ザ)を付加してノイズスペクトルを分散させるなどの処
理を無くすことができる。現在の技術では入力レベル0
dBから−180dBもの広範囲な信号を増幅したり、
AD変換器でデジタル化することは困難であるが、高温
超伝導を利用する機能素子や回路技術の将来の発展によ
り、本発明の効果が最大限に発揮できるようになる。な
お、(表3)においてランレングス1/2圧縮フローテ
ィング符号の増加特性を考察する。第1の実施例では圧
縮剰余データC1を圧縮剰余F1の補数としたことによ
り、レンジの境界では上位のレンジの数値の方が下位の
レンジよりも必ず大きい。従って、第1の実施例のラン
レングス1/2圧縮フローティング符号は単調増加特性
を有する。仮に圧縮データを直線符号(16ビット)と
誤って再生することがあっても、単調増加特性であれば
レベルの逆転やジャンプを起こさないので有利である。 この作用は、圧縮剰余データC1を圧縮剰余F1の補数
としたことによるが、必ずしも補数とする必要は無く他
の表現であってもよい。前述したように、現在の技術で
は入力レベル0dBから−180dBもの広範囲な信号
を増幅したり、AD変換器でデジタル化することは困難
である。そこで、直線符号を30ビット用意することが
できない場合、直線符号の短縮を行っても良い。(表4
)は直線符号(28ビット)をランレングス1/2圧縮
フローティング符号(16ビット)に圧縮伸長する符号
復号方法について表すものである。
【表4】 この場合、ランレングスL0を最大26で打ち切る。ラ
ンレングスL0=26の時、反転ビットT0を省略し、
残り部分のデータをD0とする。符号化は同様にするが
、圧縮剰余データC1を省略してその代わりに仮数デー
タD1すなわちD0を配置する。ランレングスL0の打
ち切りによって、瞬時S/N比特性は図3における特性
曲線X2となる。入力レベル−162dBから0dBの
範囲では同図のX1と同一である。また、全く同様に、
直線符号を24ビットに短縮を行っても良い。(表5)
は直線符号(24ビット)をランレングス1/2圧縮フ
ローティング符号(16ビット)に圧縮伸長する符号復
号方法について表すものである。
【表5】 この場合、ランレングスL0を最大「18」で打ち切る
。ランレングスL0=18の時、反転ビットT0を省略
し、残り部分のデータをD0とする。符号化は同様にす
るが、ランレングスL1は最大値が「9」であることが
判っているので、反転ビットT1は何であっても良い。 さらに、圧縮剰余データC1を省略してその代わりに仮
数データD1すなわちD0を配置する。ランレングスL
0の打ち切りによって、瞬時S/N比特性は図3におけ
る特性曲線X3となる。入力レベル−114dBから0
dBの範囲では同図のX1と同一である。以上述べた特
性曲線X1,X2,X3の何れであっても、入力レベル
0dBから−96dBまでの範囲で瞬時S/N比の聴覚
検知限界をほぼクリアできる。次に、本発明の第2の実
施例について、図面を参照しながら説明する。図2(a
)は本発明の第2の実施例におけるランレングス1/4
圧縮フローティング符号の構成を示す概念図であり、図
2(b)は変換処理を説明するための具体例を表す図で
ある。図中、従来例と同様部分には同一記号を付与して
いる。以下、図に従って、まず圧縮(符号化)の手順に
ついて説明する。第2の実施例は直線符号(32ビット
)をランレングス1/4圧縮フローティング符号(16
ビット)に圧縮伸長する符号方法である。圧縮連続デー
タQ1は連続データQ0のランレングスL0を「4」で
除算して整数化したランレングスL1の長さを有する連
続データである。 L1=int(L0/4) また、整数除算の剰余項を圧縮剰余F1とすると、F1
=L0  mod  4 である。反転ビットT1は圧縮連続データQ1のランレ
ングスをブレークする反転ビットである。圧縮剰余デー
タC1は圧縮剰余F1を補数表現するものである。また
、仮数データD1はデータD0の上位側の部分データで
ある。ランレングス1/4圧縮フローティング符号は、
極性ビットP、圧縮連続データQ1、反転ビットT1、
圧縮剰余データC1、仮数データD1の順に配置する。 以下、図2(b)に基づいてランレングスL0が「0」
ないし「28」の場合について説明する。 L0=0の時、 L1=int(0/4)=0 F1=0  mod  4  =0 より、ランレングスL1が「0」であるので、圧縮連続
データQ1は無い。圧縮剰余データC1は「11」であ
る。データD0は30ビットで、その内の上位12ビッ
ト「ABCDEFGHIJKL」が仮数データD1であ
る。ランレングス1/4圧縮フローティング符号は極性
ビットP、反転ビットT1、圧縮剰余データC1および
仮数データD1をこの順に配置して、「P111ABC
DEFGHIJKL」である。 以下同様に、L0=1の時、 L1=int(1/4)=0 F1=1  mod  4  =1 より、圧縮連続データQ1は無く、圧縮剰余データC1
は「10」である。データD0の上位12ビット「AB
CDEFGHIJKL」が仮数データD1である。ラン
レングス1/4圧縮フローティング符号は「P110A
BCDEFGHIJKL」である。 L0=3の時、 L1=int(3/4)=0 F1=3  mod  4  =3 より、連続データQ1は「0」であり、圧縮剰余データ
C1は「00」である。データD0の上位12ビット「
ABCDEFGHIJKL」が仮数データD1である。 ランレングス1/4圧縮フローティング符号は「P10
0ABCDEFGHIJKL」である。 また、L0=20の時、 L1=int(20/4)=5 F1=20  mod  4  =0 より、連続データQ1は「00000」であり、圧縮剰
余データC1は「11」である。データD0の上位7ビ
ット「ABCDEFG」が仮数データD1である。従っ
て、ランレングス1/4圧縮フローティング符号は「P
00000111ABCDEFG」である。 さらに、L0=23の時、 L1=int(23/4)=5 F1=23  mod  4  =3 より、連続データQ1は「00000」であり、圧縮剰
余データC1は「00」である。データD0の上位7ビ
ット「ABCDEFG」が仮数データD1である。従っ
て、ランレングス1/4圧縮フローティング符号は「P
00000100ABCDEFG」である。このように
して、直線符号(32ビット)をランレングス1/4圧
縮フローティング符号(16ビット)に圧縮する。次に
、伸長(復号化)の手順について説明する。復号化の手
順は、圧縮データから極性ビットPを除き、圧縮連続デ
ータQ1と反転ビットT1からランレングスL1を得る
。また、反転ビットT1の直後にある圧縮剰余データC
1(2ビット)と仮数データD1を得る。圧縮剰余デー
タC1を反転した圧縮剰余F1を得る。これらより、元
データの連続データQ0のランレングスL0は、L0=
4*L1+F1 から求める。連続データQ0はランレングスL0の長さ
の「0」を連ねて復元する。連続データQ0の後に反転
ビットT0を付け、その後に仮数データD1を付加する
。極性ビットPを先頭に付けて元データとするが、この
符号長がW0に満たない時は仮数データD1の下位に固
定値を充てて符号長をW0にする。この手順に従って、
復号化の処理を行う。以下に、図2(b)を参照しなが
らランレングスL1のいくつかの場合について具体的に
説明する。 L1=0かつF1=0の時、 L0=4*0+0=0 であるから、連続データQ0は無い。仮数データD1は
12ビットで「ABCDEFGHIJKL」である。こ
のとき、元データは、極性ビットP、反転ビットT0お
よび仮数データD1をならべて、「P1ABCDEFG
HIJKL***************」となる。 なお、「***・・・」は固定値「1000・・・」を
充てるものとする。 以下同様に、L1=5かつF1=0の時、L0=4*5
+0=20 であるから、連続データQ0は「0000000000
0000000000」、また仮数データD1は「AB
CDEFG」である。このとき、元データは、極性ビッ
トP、連続データQ0、反転ビットT0および仮数デー
タD1をならべて、「P00000000000000
0000001ABCDEFG***」となる。このよ
うにして、ランレングス1/4圧縮フローティング符号
(16ビット)から直線符号(32ビット)を復号化し
て伸長する。以上と同様にして、全ての場合についてま
とめた結果を(表6)に示す。
【表6】 (表6)より、本実施例によれば最高32ビットないし
14ビットの精度が得られる。ここで、直線符号を入力
として、ランレングス1/4圧縮フローティング符号を
用いて圧縮符号化し、この符号を復号して伸長した復元
符号を出力する場合の瞬時S/N比について説明する。 入力レベル0dBないし−6dBの範囲は、直線符号で
「P1ABC・・・」であり、(表6)より分解能は1
4ビットである。14ビットデータの量子化ノイズは1
ビット当り−6dBとして−84dBになる。従って、
入力レベル0dBないし−6dBの領域で、瞬時S/N
比は84dBないし78dBとなる。入力レベル−6d
Bないし−12dBの範囲では直線符号で「P01AB
C・・・」であり、(表6)より分解能は15ビットで
ある。15ビットデータの量子化ノイズは−90dBで
あるので、瞬時S/N比は84dBないし78dBとな
る。入力レベル−12dBないし−18dBの範囲では
直線符号で「P001ABC・・・」であり、(表6)
より分解能は16ビットである。16ビットデータの量
子化ノイズは−96dBであるので、瞬時S/N比は8
4dBないし78dBとなる。入力レベル−18dBな
いし−30dBの範囲では直線符号で「P0001AB
C・・・」または「P00001ABC・・・」となり
、(表6)より分解能は17ビットである。17ビット
データの量子化ノイズは−102dBであるので、瞬時
S/N比は84dBないし72dBとなる。以下同様に
、−180dBまでの入力レベル領域で瞬時S/N比を
求める。図4はランレングス1/4圧縮フローティング
符号を用いた圧縮符号を復号して伸長した復元符号の瞬
時S/N比特性図である。同図の横軸に入力レベル、縦
軸に瞬時S/N比を示す。同図の特性曲線Y1は(表6
)に示すランレングス1/4圧縮フローティング符号の
瞬時S/N比を表すものである。図より明らかに特性曲
線Y1は、入力レベル0dBないし−96dBの範囲で
瞬時S/N比の聴覚検知限界48dBを上回っている。 従来の直線符号(16ビット)に比べ入力レベル−96
dBのところで約60dBもの瞬時S/N比改善が達成
される。瞬時S/N比の改善は入力レベル−18dBか
ら−196dBの広範囲にわたり作用する。入力レベル
0dBから−12dBの範囲で瞬時S/N比が劣化する
が、高々12dBの劣化であり、なお84dBないし7
8dBの瞬時S/N比を有する。この領域はマージンと
して通常はあまり使用しない範囲であるので、全く問題
とならない。また、図7の特性曲線Z2に示す折れ線符
号(16ビット)との比較においても、入力レベル−5
4dBから−196dBの範囲で改善があり、−96d
Bでは36dBの改善が得られる。このように第2の実
施例によれば、第1の実施例よりもさらに微小な入力レ
ベル−144dBの信号を増幅しても、量子化ノイズを
聴覚検知することが全く無くなる。従って、十分にヘッ
ドルームを確保して録音レベルを設定でき、後の編集で
任意に増幅できる。 (表7)は直線符号(29ビット)をランレングス1/
4圧縮フローティング符号(16ビット)に圧縮伸長す
る符号復号方法について表すものである。
【表7】 この場合ランレングスL0を最大「20」で打ち切る。 ランレングスL0=20の時、反転ビットT0を省略し
、残り部分のデータをD0とする。符号化は同様にする
が、ランレングスL1は最大値が「5」であることが判
っているので、反転ビットT1を省略する。また、圧縮
剰余データC1は何であっても良い。ランレングスL0
の打ち切りによって、瞬時S/N比特性は図4における
特性曲線Y2となる。入力レベル−126dBから0d
Bの範囲では同図のY1と同一である。また、全く同様
に、直線符号を26ビットに短縮を行っても良い。 (表8)は直線符号(26ビット)をランレングス1/
4圧縮フローティング符号(16ビット)に圧縮伸長す
る符号復号方法について表すものである。
【表8】 この場合、ランレングスL0を最大「16」で打ち切る
。ランレングスL0=16の時、反転ビットT0を省略
し、残り部分のデータをD0とする。符号化は同様にす
るが、ランレングスL1は最大値が4であることが判っ
ているので、反転ビットT1を省略する。さらに、圧縮
剰余データC1は何であっても良い。ランレングスL0
の打ち切りによって、瞬時S/N比特性は図4における
特性曲線Y3となる。入力レベル−102dBから0d
Bの範囲では同図のY1と同一である。以上述べた特性
曲線Y1,Y2,Y3の何れであっても、入力レベル0
dBから−96dBまでの範囲で瞬時S/N比の聴覚検
知限界を完全にクリアできる。次に、本発明の第3の実
施例について説明する。第3の実施例は直線符号(24
ビット)をランレングス1/4圧縮フローティング符号
(8ビット)に圧縮伸長する符号方法である。すなわち
、第2の実施例の符号のビット数を変更したものである
。従って、圧縮(符号化)および伸長(復号化)の手順
については第2の実施例と同様であるので説明を略す。 全ての指数部すなわちレンジの場合についてまとめた結
果を(表9)に示す。
【表9】 (表9)より、本実施例によれば最高24ビットないし
6ビットの精度が得られる。図5は第3の実施例のラン
レングス1/4圧縮フローティング符号を用いた圧縮符
号を復号して伸長した復元符号の瞬時S/N比特性図で
ある。同図の横軸に入力レベル、縦軸に瞬時S/N比を
示す。同図の特性曲線V1は(表9)に示すランレング
ス1/4圧縮フローティング符号の瞬時S/N比を表す
ものである。図より明らかに特性曲線Y1は直線符号(
8ビット)に比較してはるかに広大な入力レベル範囲で
略フラットな瞬時S/N比の特性を示している。このま
までは瞬時S/N比の聴覚検知限界48dBに満たない
けれども、差分符号などと組み合わせることによって、
広大な入力レベル範囲と高分解能を活かすことができる
。イメージデータのサンプル間相関性を利用する冗長圧
縮などに活用できる。なお、以上説明した第1ないし第
3の実施例では、直線符号は折り返し2進符号としたが
、2’Sコンプリメンタリ符号やオフセットバイナリ符
号など他の直線符号であっても、相互に変換するかまた
は所定の論理値を変更するだけで、全く同様に適用でき
る。また、nは「2」と「4」の場合だけについて説明
したが、nは「2以上」の整数であれば何でもよい。こ
の場合、nの値に応じて圧縮剰余の場合の数が変わるの
で、圧縮剰余データの語長を変更すればよいことは言う
までもない。
【発明の効果】以上のように本発明は、元データの上位
ランレングスを約1/nに圧縮して得られる圧縮連続デ
ータと反転ビットとランレングスを圧縮する時派生する
剰余データとで指数部すなわちレンジを構成するもので
ある。指数部すなわちレンジの語長は元データのランレ
ングスに応じて変化する。この作用により、ランレング
スが小さい時は指数部すなわちレンジを小さい語長で構
成し、仮数部の語長を大きくするので表現精度を最大限
とすることができる。また、ランレングスが大きい時は
指数部すなわちレンジを大きい語長で構成するので、指
数部すなわちレンジの種類を細分化して表現して入力レ
ベルの範囲を広くでき、圧縮符号の表現する空間が拡張
される。これにより、精度と入力レベル範囲の両方を所
定の特性以上に保つので、特に業務編集用のデジタル記
録再生装置などに適用すると、増幅減衰を伴うミキシン
グやダビングを繰り返しても、量子化ノイズが聴覚検知
されることが無くなり、入力レベル0ないし−96dB
の広い範囲において、瞬時S/N比の聴覚検知限界であ
る約48dB以上を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例におけるランレ
ングス1/2圧縮フローティング符号の構成を示す概念
図 (b)は同じく変換処理を説明するための説明図
【図2
】(a)は本発明の第2の実施例におけるランレングス
1/4圧縮フローティング符号の構成を示す概念図 (b)は同じく変換処理を説明するための具体例を表す
説明図
【図3】本発明の第1の実施例におけるランレングス1
/2圧縮フローティング符号を用いた圧縮符号を復号し
て伸長した復元符号の瞬時S/N比特性図
【図4】本発
明の第2の実施例におけるランレングス1/4圧縮フロ
ーティング符号を用いた圧縮符号を復号して伸長した復
元符号の瞬時S/N比特性図
【図5】本発明の第3の実
施例におけるランレングス1/4圧縮フローティング符
号を用いた圧縮符号を復号して伸長した復元符号の瞬時
S/N比特性図
【図6】(a)従来の13折れ線符号(
12ビット)の構成を示す概念図 (b)は同じく変換方法を説明するための具体例を表す
説明図
【図7】従来の折れ線符号を用いた圧縮符号を復号して
伸長した復元符号の特性図
【符号の説明】
P    極性ビット Q0  連続データ Q1  圧縮連続データ Q2  レンジデータ L0  連続データQ0のランレングスL1  圧縮連
続データQ1のランレングスL2  レンジデータQ2
のランレングスT0,T1  反転ビット D0  残り部分のデータ D1,D2  仮数データ W0  元データの符号長 W1,W2  圧縮データの符号長

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  元データとなる直線符号すなわち、上
    位で所定論理のビットが連続する連続データQ0と、前
    記連続データQ0の連続性をブレークする反転ビットT
    0と、前記反転ビットT0以降の下位データD0とで構
    成される直線符号を符号化して、圧縮データすなわち、
    前記連続データQ0のランレングスを圧縮して得られる
    圧縮連続データQ1と、前記圧縮連続データQ1の連続
    性をブレークする反転ビットT1と、前記ランレングス
    を圧縮する時に生じる剰余F1を表す圧縮剰余データC
    1と、前記下位データD0を丸めて得るようにした仮数
    データD1とで構成する圧縮データに変換するランレン
    グス1/n圧縮フローティング符号方法。ただし、前記
    連続データQ0のランレングスをL0、前記圧縮連続デ
    ータQ1のランレングスをL1、nを2以上の整数とす
    るとき、 L1=int(L0/n) F1=L0  mod  n とする。
  2. 【請求項2】  圧縮データは上位から、圧縮連続デー
    タQ1、反転ビットT1、圧縮剰余データC1、仮数デ
    ータD1の順に配置する請求項1記載のランレングス1
    /n圧縮フローティング符号方法。
  3. 【請求項3】  元データとなる直線符号すなわち、極
    性ビットPと、この極性ビットPを除いて上位で所定論
    理のビットが連続する連続データQ0と、前記連続デー
    タQ0の連続性をブレークする反転ビットT0と、前記
    反転ビットT0以降の下位データD0とで構成される直
    線符号を、符号化して、圧縮データすなわち、極性ビッ
    トPと、前記連続データQ0のランレングスを圧縮して
    得られる圧縮連続データQ1と、前記圧縮連続データQ
    1の連続性をブレークする反転ビットT1と、前記ラン
    レングスを圧縮する時に生じる剰余F1を表す圧縮剰余
    データC1と、前記下位データD0を丸めて得るように
    した仮数データD1とで構成する圧縮データに変換する
    ランレングス1/n圧縮フローティング符号方法。ただ
    し、前記連続データQ0のランレングスをL0、前記圧
    縮連続データQ1のランレングスをL1、nを2以上の
    整数とするとき、 L1=int(L0/n) F1=L0  mod  n とする。
  4. 【請求項4】  圧縮剰余データC1は圧縮剰余F1の
    補数とする請求項1または3記載のランレングス1/n
    圧縮フローティング符号方法。
  5. 【請求項5】  圧縮データは所定の符号長W1となる
    ようにデータD1の下位ビットを削除する請求項1また
    は3記載のランレングス1/n圧縮フローティング符号
    方法。
  6. 【請求項6】  所定の制限長LSとランレングスL0
    の小さい方をLminとするとき、L1およびF1は、
    L1=int(Lmin/n) F1=Lmin  mod  n である請求項1または3記載のランレングス1/n圧縮
    フローティング符号方法。
  7. 【請求項7】  圧縮データは上位から、極性ビットP
    、圧縮連続データQ1、反転ビットT1、圧縮剰余デー
    タC1、仮数データD1の順に配置する請求項3記載の
    ランレングス1/n圧縮フローティング符号方法。
  8. 【請求項8】  所定の制限長LSとランレングスL0
    の小さい方をLminとするとき、L1およびF1は、
    L1=int(Lmin/n) F1=Lmin  mod  n であって、ランレングスL0が前記制限長LSより大な
    るときは反転ビットT0および反転ビットT1を省略し
    て前詰めとする請求項6記載のランレングス1/n圧縮
    フローティング符号方法。
  9. 【請求項9】  所定の制限長LSとランレングスL0
    の小さい方をLminとするとき、L1およびF1は、
    L1=int(Lmin/n) F1=Lmin  mod  n であって、ランレングスL0が前記制限長LSより大な
    るときは反転ビットT0および反転ビットT1を省略し
    て前詰めとし、圧縮剰余F1を表す圧縮剰余データC1
    を所定の固定値にする請求項6記載のランレングス1/
    n圧縮フローティング符号方法。
  10. 【請求項10】  圧縮データすなわち、上位で所定論
    理のビットが連続する圧縮連続データQ1と、前記圧縮
    連続データQ1の連続性をブレークする反転ビットT1
    と、ランレングスを圧縮する時に生じる剰余F1を表す
    圧縮剰余データC1と、仮数データD1とで構成する圧
    縮データを復号化して、元データとなる直線符号すなわ
    ち、上位で所定論理のビットが連続する連続データQ0
    と、前記連続データQ0の連続性をブレークする反転ビ
    ットT0と、前記反転ビットT0以降の下位データD0
    とで構成される直線符号に変換するランレングス1/n
    圧縮フローティング符号の復号方法。ただし、前記連続
    データQ0のランレングスをL0、前記圧縮連続データ
    Q1のランレングスをL1、圧縮剰余データC1から求
    める剰余をF1、nを2以上の整数とするとき、L0=
    L1*n+F1 D0=D1 とする。
  11. 【請求項11】  圧縮データすなわち、極性ビットP
    と、この極性ビットPを除く上位で所定論理のビットが
    連続する圧縮連続データQ1と、前記圧縮連続データQ
    1の連続性をブレークする反転ビットT1と、ランレン
    グスを圧縮する時に生じる剰余F1を表す圧縮剰余デー
    タC1と、仮数データD1とで構成する圧縮データを、
    復号化して、元データとなる直線符号すなわち、極性ビ
    ットPと、この極性ビットPを除いて上位で所定論理の
    ビットが連続する連続データQ0と、前記連続データQ
    0の連続性をブレークする反転ビットT0と、前記反転
    ビットT0以降の下位データD0とで構成される直線符
    号に変換するランレングス1/n圧縮フローティング符
    号の復号方法。ただし、前記連続データQ0のランレン
    グスをL0、前記圧縮連続データQ1のランレングスを
    L1、圧縮剰余データC1から求める剰余をF1、nを
    2以上の整数とするとき、 L0=L1*n+F1 D0=D1 とする。
  12. 【請求項12】  復号した直線符号は所定の符号長W
    0になるようにデータD0の下位に固定値「100・・
    ・」または「011・・・」または「000・・・」ま
    たは「111・・・」を追加するか、または下位のビッ
    トを削除する請求項10または11記載のランレングス
    1/n圧縮フローティング符号の復号方法。
JP3050987A 1991-03-15 1991-03-15 ランレングス1/n圧縮フローティング符号方法及びその復号方法 Expired - Fee Related JPH07101849B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010020356A (ja) * 2003-07-29 2010-01-28 Panasonic Corp オーディオ信号帯域拡張装置

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