JPH075896A - Data compressing and expanding method - Google Patents

Data compressing and expanding method

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Publication number
JPH075896A
JPH075896A JP5171025A JP17102593A JPH075896A JP H075896 A JPH075896 A JP H075896A JP 5171025 A JP5171025 A JP 5171025A JP 17102593 A JP17102593 A JP 17102593A JP H075896 A JPH075896 A JP H075896A
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JP
Japan
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data
frequency component
scale
audio signal
real
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5171025A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Fujii
泰彦 藤井
Shoji Ueno
昭治 植野
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH075896A publication Critical patent/JPH075896A/en
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reproduce high quality digital voice signals by restoring real and imaginary parts of frequency components based on data, performing an inverse orthogonal transformation to the frequency components and restoring to digital audio signals. CONSTITUTION:A data compression device 10 is used for audio data transmission or recording ans a data expansion device 20 is used for music data receiving or reproducing. The transmitting or the recording sides respectively divide the real and the imaginary parts of each frequency components, that are obtained through the orthogonal transformation, plural bands and the power of 2, which is larger than the maximum value of the absolute value of respective frequency components and is closest to the maximum value, is decided as the scale for normalization for every divided band. Based on this scale, the real and the imaginary parts of the frequency components are normalized and the normalizing scale data, the absolute values of the normalized data and the code bits are transmitted or recorded. Moreover, the receiving or the reproducing sides reproduce the real and the imaginary parts of the frequency components based on the data and an inverse orthogonal transformation is performed to the frequency components obtained and digital audio signals are reproduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル音声信号を送
信又は記録側で圧縮し、受信又は再生側で伸長して音声
信号に復元するデータ圧縮、伸長方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data compression / decompression method for compressing a digital audio signal on the transmitting or recording side and expanding it on the receiving or reproducing side to restore the audio signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】限られた伝送帯域を効率良く利用してデ
ジタル信号を送信するための符号化技術として、例え
ば、書籍「デジタルオーディオ辞典」第18〜19頁
(オーム社発行)、「音声の高能率符号化」第12〜1
5頁(中田和男著、森北出版発行)、「デジタル音声処
理、周波数領域での符号化」第109〜113頁(東海
大学出版会発行)に記載され、実用化されている。
2. Description of the Related Art As a coding technique for efficiently utilizing a limited transmission band to transmit a digital signal, for example, a book "Digital Audio Dictionary", pages 18 to 19 (published by Ohmsha, Inc.) High-efficiency coding "No. 12-1
P. 5 (Kazuo Nakata, published by Morikita Publishing), "Digital Speech Processing, Coding in Frequency Domain", pages 109 to 113 (published by Tokai University Press), and put into practical use.

【0003】特に、最近では帯域分割符号化( Sub Ban
d Coding:SBC)に人間の聴覚特性を考慮することに
よって高能率の圧縮を実現し伝送、記録する手法が広く
使われるようになってきた。これらの技術が、例えば、
書籍「音声の高能率符号化」第56〜66頁(中田和男
著、森北出版発行)、文献「DCC用高能率符号化技
術」第6〜9頁(JASコンファレンス’92予稿集)、
「高能率符号化技術」第112〜115頁(JASコン
ファレンス’92予稿集)、特開平2−501507号公
報「デジタル適応変換符号化方法」に記載されている。
In particular, recently, band division coding (Sub Ban
A method of realizing highly efficient compression by taking human auditory characteristics into d Coding (SBC), and transmitting and recording has been widely used. These technologies are, for example,
Books "High-efficiency coding of speech", pages 56-66 (Kazuo Nakata, published by Morikita Publishing), "High-efficiency coding technology for DCC", pages 6-9 (JAS Conference '92 Proceedings),
"High-efficiency coding technology", pages 112 to 115 (JAS Conference '92 Proceedings), JP-A-2-501507, "Digital Adaptive Transform Coding Method".

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、確かに高能率の圧縮を可能にしたが、例えば、20
ビットのAD変換器によってデジタル化された信号を、
従来の16ビットの記録メディアとしてのDATやCD
等に圧縮記憶し、再生時に元の20ビットの信号に復元
することができず、このために、音楽信号においては音
楽性を損なうことがあるという問題があった。このこと
は、信号の伝送系においても同様な問題であった。
Although the above-mentioned conventional technique certainly enables high-efficiency compression, for example, 20
The signal digitized by the bit AD converter,
DAT and CD as conventional 16-bit recording media
However, there is a problem in that the original 20-bit signal cannot be restored at the time of reproduction by compressing and storing it in a memory, etc., which may impair the musicality of the music signal. This is a similar problem in the signal transmission system.

【0005】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、デジタル音声信号に対して、伝送系又
は記録媒体の効率的な利用を図り得、かつ、高品位のデ
ジタル音声信号への復元を可能にするデータ圧縮、伸長
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to efficiently use a transmission system or a recording medium for a digital audio signal, and a high-quality digital audio signal. It is an object of the present invention to provide a data compression / decompression method that enables decompression.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載のデータ
圧縮、伸長方法は、送信又は記録側が、デジタル音声信
号を直交変換し、得られた各周波数成分の実数部及び虚
数部をそれぞれ複数の帯域に分割し、分割帯域毎にそれ
ぞれ周波数成分の絶対値の最大値より大きく、かつ、最
大値に最も近い2のベキ乗を正規化の尺度に決定し、こ
の尺度に従って周波数成分の実数部及び虚数部を正規化
し、正規化の尺度データ、正規化されたデータの絶対値
及びその符号ビットを送信又は記録し、受信又は再生側
が、正規化の尺度データ、正規化されたデータの絶対値
及びその符号ビットに基いて周波数成分の実数部及び虚
数部に復元し、得られた周波数成分に逆直交変換を施し
てデジタル音声信号に復元することを特徴としている。
According to a data compression / decompression method of the present invention, a transmitting or recording side orthogonally transforms a digital audio signal, and a plurality of real and imaginary parts of each obtained frequency component are respectively provided. , The power of 2 that is greater than the maximum absolute value of the frequency component and closest to the maximum value is determined for each of the divided bands as a normalization scale, and the real part of the frequency component is determined according to this scale. And normalize the imaginary part, and transmit or record the normalized scale data, the absolute value of the normalized data and its sign bit, and the receiving or reproducing side, the normalized scale data, the absolute value of the normalized data And the real number part and the imaginary number part of the frequency component based on the sign bit, and inverse orthogonal transform is performed on the obtained frequency component to restore the digital audio signal.

【0007】請求項2に記載のデータ圧縮、伸長方法
は、所定数のサンプルに対応するデータ量が所定値を超
えるとき、所定値に納まるまで周波数の最も高い成分か
ら順次ゼロとして送信又は記録する。
In the data compression / decompression method according to the second aspect, when the data amount corresponding to a predetermined number of samples exceeds a predetermined value, the highest frequency component is transmitted or recorded as zero sequentially until the predetermined amount is reached. .

【0008】請求項3に記載のデータ圧縮、伸長方法
は、送信又は記録側が、デジタル音声信号を直交変換
し、得られた各周波数成分の実数部及び虚数部をそれぞ
れ複数の帯域に分割し、分割帯域毎に予め定めた正規化
の尺度で正規化し、正規化の尺度データ又は予め定めた
正規化の尺度であることを示すフラグ、正規化されたデ
ータの絶対値及びその符号ビットを送信又は記録し、受
信又は再生側が、正規化の尺度データ又は予め定めた正
規化の尺度であることを示すフラグ、正規化されたデー
タの絶対値及びその符号ビットに基いて周波数成分の実
数部及び虚数部を復元し、得られた周波数成分に逆直交
変換を施してデジタル音声信号を得ることを特徴とす
る。
According to a third aspect of the data compression and expansion method of the present invention, the transmitting or recording side orthogonally transforms the digital audio signal and divides the obtained real number part and imaginary number part of each frequency component into a plurality of bands. Normalize with a predetermined normalization scale for each divided band, and send the normalization scale data or a flag indicating that it is a predetermined normalization scale, the absolute value of the normalized data and its sign bit, or A flag indicating that the recorded or received or reproduced side is the normalization scale data or a predetermined normalization scale, the absolute value of the normalized data and the real part and imaginary number of the frequency component based on the sign bit thereof. It is characterized in that a digital voice signal is obtained by restoring the part and subjecting the obtained frequency component to inverse orthogonal transform.

【0009】請求項4に記載のデータ圧縮、伸長方法
は、送信又は記録側が、所定の周波数を境にして対称に
なる一方の周波数領域の周波数成分を除去して送信又は
記録し、受信又は再生側が、周波数成分の対称性を利用
して除去された周波数領域の周波数成分を併せて復元す
る。
According to a fourth aspect of the data compression and expansion method of the present invention, the transmitting or recording side removes a frequency component of one frequency region which is symmetrical with respect to a predetermined frequency as a boundary, and transmits or records, receives or reproduces. The side also restores the frequency components of the removed frequency domain by utilizing the symmetry of the frequency components.

【0010】[0010]

【作用】以下、図3及び図4を参照して本発明の原理を
説明する。図3(a) は信号レベルが最大に近い音楽信号
のうち、連続する1024サンプルを示したもので、横
軸は時間で、縦軸は音声信号レベルである。ここで、音
声信号は基準レベル「0」を中心にして正の最大値「+
1.0」と負の最大値「−1.0」との間で連続的に変
化している。この音楽信号を、例えば、離散フーリェ変
換(Discrete Fourier Transform)すると、図3(b) に
示す周波数成分の実数部と、図3(c) に示す周波数成分
の虚数部とが得られる。この図3(b),(c) の横軸は周波
数であり、縦軸は音声レベル「1.0」を「0」デシベ
ルとした対数値である。また、図3(d) は図1の音声
「1.0」を「0」デシベルとした音声レベルの絶対値
の対数値であり、横軸は図3(a) と同一の時間である。
The principle of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3A shows continuous 1024 samples of the music signal whose signal level is close to the maximum, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the audio signal level. Here, the voice signal has a maximum positive value "+" centered on the reference level "0".
It continuously changes between "1.0" and the maximum negative value "-1.0". When this music signal is subjected to, for example, a Discrete Fourier Transform, a real part of the frequency component shown in FIG. 3B and an imaginary part of the frequency component shown in FIG. 3C are obtained. In FIGS. 3B and 3C, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents logarithmic value with the voice level "1.0" set to "0" decibel. Further, FIG. 3 (d) is a logarithmic value of the absolute value of the voice level in which the voice “1.0” of FIG. 1 is set to “0” decibel, and the horizontal axis is the same time as in FIG. 3 (a).

【0011】この図3において、周波数成分の実数部及
び虚数部は全て「−20」デシベル以下であるが、入力
信号のデシベル値は「0」デシベルに近い値から「−9
0」デシベルの範囲で変化する。図3(d) に示すデジタ
ル音声信号の一つの成分を20ビットで符号化したとす
れば、この20ビットの全てを使用して送信又は記録し
なければならないのに対して、図3(b) 及び図3(c) に
示す周波数成分をそれぞれ符号化する場合には、20ビ
ットの少なくとも上位3ビットが不要化され、17ビッ
トで符号化して送信又は記録することができる。また、
図3(b) 及び(c) に示す周波数成分の実数部及び虚数部
は、周波数領域が高くなるほど、最大レベルが次第に低
くなっている。このことは、周波数領域の高い周波数成
分はさらに少ないビット数で符号化することができる。
In FIG. 3, the real part and the imaginary part of the frequency component are all "-20" decibels or less, but the decibel value of the input signal is "-9" from a value close to "0" decibel.
It varies in the range of "0" decibels. If one component of the digital audio signal shown in FIG. 3 (d) is encoded with 20 bits, all of these 20 bits must be transmitted or recorded, whereas in FIG. ) And the frequency components shown in FIG. 3 (c) are respectively encoded, at least the upper 3 bits of 20 bits are made unnecessary and can be transmitted or recorded by encoding with 17 bits. Also,
In the real and imaginary parts of the frequency components shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), the maximum level gradually decreases as the frequency region increases. This means that high frequency components in the frequency domain can be encoded with a smaller number of bits.

【0012】そこで、請求項1に記載のデータ圧縮、伸
長方法は、直交変換して得られた各周波数成分の実数部
及び虚数部をそれぞれ複数の帯域に分割し、分割帯域毎
にそれぞれ周波数成分の絶対値の最大値より大きく、か
つ、最大値に最も近い2のべき乗を正規化の尺度に決定
し、この尺度に従って周波数成分の実数部及び虚数部を
正規化し、正規化の尺度データ、正規化したデータの絶
対値及びその符号ビットを送信又は記録するようにして
いる。この結果、時間領域の音声信号をそのまま符号化
して送信又は記録する場合と比較して1サンプル当たり
のビット数を少なくすることができ、また、周波数の高
い領域ほどビット数をさらに少なくすることができるた
め、伝送系又は記録媒体を効率的に利用することができ
る。
Therefore, in the data compression / decompression method according to the first aspect, the real number part and the imaginary number part of each frequency component obtained by orthogonal transform are divided into a plurality of bands, and the frequency component is divided into each divided band. The power of 2 that is larger than the maximum absolute value of and that is closest to the maximum is determined as the normalization scale, and the real part and the imaginary part of the frequency component are normalized according to this scale. The absolute value of the converted data and its sign bit are transmitted or recorded. As a result, it is possible to reduce the number of bits per sample as compared with the case where the time-domain audio signal is directly encoded and transmitted or recorded, and the number of bits can be further reduced in a higher frequency region. Therefore, the transmission system or the recording medium can be efficiently used.

【0013】また、請求項1に記載のデータ圧縮、伸長
方法は、正規化の尺度データ、正規化されたデータの絶
対値及びその符号ビットを送信又は記録すると、受信又
は再生側はこれらデータに基いて周波数成分の実数部及
び虚数部に復元し、得られた周波数成分に逆直交変換を
施してデジタル音声信号に復元するので、高品位のデジ
タル音声信号への復元が可能である。
Further, in the data compression / decompression method according to the first aspect, when the normalized scale data, the absolute value of the normalized data and the sign bit thereof are transmitted or recorded, the receiving or reproducing side converts the data into these data. Based on this, the real and imaginary parts of the frequency component are restored, and the obtained frequency component is subjected to inverse orthogonal transformation to restore the digital audio signal, so that it is possible to restore to a high-quality digital audio signal.

【0014】図3(a) 〜(d) は音楽信号の時間領域の1
024サンプルに対する周波数領域の周波数成分及び瞬
時レベルの対数値を示したものであるが、理解を容易に
するために、同じく、音楽信号の時間領域の16サンプ
ルに対する周波数領域の周波数成分及び瞬時レベルの対
数値を示すと図4(a) 〜(d) のようになる。すなわち、
図4(a) は音声レベルが最大に近い音楽信号のうち、連
続する16サンプルを示したもので、横軸は時間で、縦
軸は音声信号レベルであり、基準レベル「0」を中心に
して正の最大値「+1.0」と負の最大値「−1.0」
との間で連続的に変化している。この音楽信号を、離散
フーリェ変換すると、図4(b) に示す周波数成分の実数
部と、図4(c) に示す周波数成分の虚数部とが得られ
る。この図4(b),(c) の横軸は周波数であり、縦軸は音
声レベル「1.0」を「0」デシベルとした対数値であ
る。また、図4(d) は図4(a) の音声レベルの絶対値
「1.0」を「0」デシベルとした対数値であり、横軸
は図4(a) と同一の時間である。
FIGS. 3 (a) to 3 (d) show 1 in the time domain of the music signal.
Although the logarithmic value of the frequency component and the instantaneous level in the frequency domain for 024 samples is shown, the frequency component and the instantaneous level of the frequency domain for the 16 samples in the time domain of the music signal are also shown for easy understanding. The logarithmic values are shown in Fig. 4 (a)-(d). That is,
FIG. 4 (a) shows 16 consecutive samples of a music signal whose voice level is close to the maximum. The horizontal axis represents time and the vertical axis represents the voice signal level, centered around the reference level "0". Positive maximum value "+1.0" and negative maximum value "-1.0"
Is continuously changing between and. When this music signal is subjected to the discrete Fourier transform, the real part of the frequency component shown in FIG. 4B and the imaginary part of the frequency component shown in FIG. 4C are obtained. In FIGS. 4B and 4C, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents logarithmic value with the voice level "1.0" set to "0" decibel. 4 (d) is a logarithmic value with the absolute value "1.0" of the sound level of FIG. 4 (a) being "0" decibels, and the horizontal axis is the same time as in FIG. 4 (a). .

【0015】この図4(a) 〜(d) に対応して時間領域の
音楽信号、これを直交変換して得られた周波数成分の実
数部及び虚数部、並びに、逆直交変換して得られた値を
示すと次の表1のようになる。
4 (a) to 4 (d), the time domain music signal, the real and imaginary parts of the frequency component obtained by orthogonally transforming the signal, and the inverse orthogonal transform are obtained. The values are shown in Table 1 below.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】ここで、周波数成分の虚数部が「+0.0
00000」になる位置を基準にして、その上下の値を
比較してみると、周波数成分の実数部にあっては基準位
置から上に向かって数えたn(n=1〜7)番目と、下
に向かって数えたn番目とは符号が反対で数値は互いに
等しくなっていることが分かる。また、周波数成分の虚
数部にあっては基準位置から上に向かって数えたn番目
と、下に向かって数えたn番目とで符号及び数値が共に
等しくなっていることが分かる。つまり、これらの値を
それぞれ2次元座標で表示すると、実数部の値は点対照
に、虚数部の値は線対称になっている。このことは、実
数部及び虚数部の送信又は記録に際して基準点を境にし
た上側の周波数領域又は下側の周波数領域のいずれか一
方を送信又は記録しなくとも、受信又は再生側では、デ
ータの対称性を利用することによって他方の周波数領域
のデータの予測ができることになる。
Here, the imaginary part of the frequency component is "+0.0."
When the upper and lower values are compared based on the position "0000", the real part of the frequency component is the nth (n = 1 to 7) counted upward from the reference position, It can be seen that the sign is opposite to the n-th one counted downward and the numerical values are equal to each other. Further, in the imaginary part of the frequency component, it can be seen that both the sign and the numerical value are the same for the nth counted upward from the reference position and the nth counted downward. That is, when these values are displayed in two-dimensional coordinates, the value of the real part is point contrast, and the value of the imaginary part is line symmetrical. This means that when transmitting or recording the real part and the imaginary part, either the upper frequency region or the lower frequency region with the reference point as the boundary, the transmitting or recording side does not need to transmit or record the data. By utilizing the symmetry, the data in the other frequency domain can be predicted.

【0018】ところで、通常の音楽信号は上述したよう
な周波数特性を持つが、シンセサイザ音等はこれと異な
る周波数特性を持つため、分割帯域毎に正規化の尺度を
決定しても、その尺度の大きいデータが連続する場合も
有り得る。この場合、伝送又は記録するデータ量、すな
わち、圧縮されたデータ量が予定したよりも格段に大き
くなってしまう。
By the way, a normal music signal has a frequency characteristic as described above, but since a synthesizer sound has a frequency characteristic different from this, even if a normalization scale is determined for each divided band, the scale Large data may continue. In this case, the amount of data to be transmitted or recorded, that is, the amount of compressed data will be much larger than expected.

【0019】請求項2に記載のデータ圧縮、伸長方法
は、このような場合に対処するもので、所定数のサンプ
ルに対応するデータ量が所定値を超えるとき、所定値に
納まるまで必要性が比較的低い成分、すなわち、周波数
の最も高い成分から順次ゼロとして送信又は記録するよ
うにしている。
A data compression / decompression method according to a second aspect deals with such a case, and when the data amount corresponding to a predetermined number of samples exceeds a predetermined value, there is a need until the data amount reaches the predetermined value. A relatively low component, that is, a component having the highest frequency is transmitted or recorded as zero sequentially.

【0020】一方、デジタル音楽信号が特殊な楽器音等
を含まないことが分かっている場合には、分割帯域毎に
それぞれ正規化の尺度を決定し、記録、又は送る必要は
無く、予め、設定した符号化の尺度を用いて符号化すれ
ば、送受信又は記録再生の処理時間を短縮することがで
きると共に、尺度情報を直交変換のブロック単位ごと
(例えば1024サンプルごと)に送る必要がなくな
る。請求項3に記載のデータ圧縮、伸長方法はこの特質
に着目したもので、分割帯域毎に予め定めた正規化の尺
度で正規化し、正規化の尺度データ、正規化の絶対値デ
ータ及びその符号データを送信又は記録している。
On the other hand, when it is known that the digital music signal does not include a special musical instrument sound, it is not necessary to determine the normalization scale for each divided band and record or send the normalization scale. If the coding is performed using the coding scale described above, the processing time of transmission / reception or recording / reproduction can be shortened, and it becomes unnecessary to send the scale information for each block unit of orthogonal transformation (for example, for every 1024 samples). The data compression / decompression method according to claim 3 focuses on this characteristic, and normalizes by a predetermined normalization scale for each divided band, normalization scale data, normalization absolute value data, and its code. Data is being transmitted or recorded.

【0021】請求項4に記載のデータ圧縮、伸長方法
は、周波数成分の対称性に鑑みて、対称になる成分の一
方を除去して絶対値データを送信又は記録することによ
り、送受信データ又は記録再生データが略半分にして伝
送系又は記録媒体のさらに効率的な利用を図ることがで
きる。
In the data compression / decompression method according to the fourth aspect, in consideration of the symmetry of the frequency components, one of the symmetrical components is removed and absolute value data is transmitted or recorded, whereby the transmission / reception data or the recording is performed. The reproduction data can be reduced to about half, and the transmission system or the recording medium can be used more efficiently.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図1は本発明を実施するデータ圧縮、伸
長装置の構成を示すブロック図である。ここで、データ
圧縮装置10は音楽データの送信又は記録に供され、デ
ータ伸長装置20は音楽データの受信又は再生に供され
るものである。
The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a data compression / decompression device embodying the present invention. Here, the data compression device 10 is used for transmitting or recording music data, and the data decompressing device 20 is used for receiving or reproducing music data.

【0023】このうち、データ圧縮装置10は、入力デ
ジタル信号を短時間だけ保持する入力バッファ11と、
このバッファ11を介して入力されたデジタル信号を記
憶するメモリ12と、このメモリに記憶された時間軸の
データを周波数軸のデータに変換するデジタル信号処理
部(以下、DSPという)13と、その周波数成分を記
憶するメモリ14と、このメモリに記憶された周波数軸
のデータを、例えば、周波数軸上で等分割した分割帯域
毎に正規化の尺度を決定すると共に、その尺度に従って
値が「0」となる上位ビットを除去し、データの絶対
値、その符号ビット及び尺度データを作るDSP15
と、これらのデータを送出するエンコード回路16とが
共通のバス17によって接続されている。
Of these, the data compression apparatus 10 includes an input buffer 11 which holds an input digital signal for a short time,
A memory 12 for storing a digital signal input via the buffer 11, a digital signal processing unit (hereinafter referred to as a DSP) 13 for converting time axis data stored in this memory into frequency axis data, and The memory 14 for storing frequency components and the frequency axis data stored in this memory are used, for example, to determine a normalization scale for each division band equally divided on the frequency axis, and a value of "0 DSP15 which removes the upper bit which becomes, and produces the absolute value of the data, its sign bit and the scale data.
And an encoding circuit 16 for transmitting these data are connected by a common bus 17.

【0024】また、データ伸長装置20は、データ圧縮
装置から送出されたデータを復号化するデコード回路2
1と、復号化されたデータを記憶するメモリ22と、こ
のメモリに記憶されたデータに基いて周波数成分の実数
部と虚数部とに復元するDSP23と、復元されたデー
タの記憶させるメモリ24と、このメモリに記憶された
データに対して逆直交変換を施すもう一つのDSP25
と、逆直交変換されたデジタル信号を送出するために一
時記憶させる出力バッファ26とが共通のバス27によ
って接続されている。
The data decompression device 20 also includes a decoding circuit 2 for decoding the data sent from the data compression device.
1, a memory 22 for storing the decoded data, a DSP 23 for restoring the real and imaginary parts of the frequency component based on the data stored in this memory, and a memory 24 for storing the restored data. , Another DSP 25 that performs an inverse orthogonal transform on the data stored in this memory
And an output buffer 26 for temporarily storing the digital signal which has been subjected to the inverse orthogonal transform, for transmission, are connected by a common bus 27.

【0025】上記のように構成されたデータ圧縮、伸長
装置の動作を、図2をも参照して以下に説明する。先
ず、データ圧縮装置10では、入力バッファ11を介し
て、入力デジタル信号をメモリ12に貯える。そして、
メモリ12に蓄えたデータのうち、予め決められた量の
データ、例えば、1024サンプルについて直交変換を
施して周波数成分を求め、それぞれ実数部及び虚数部を
メモリ14に貯える。そこで、DSP15はメモリ14
に貯えられたデータを、実数部及び虚数部についてそれ
ぞれ複数の帯域、例えば、8つの帯域に分割し、各分割
帯域の周波数成分の絶対値の最大値Sm をそれぞれ検出
する。この場合、帯域分割は対数で目盛られた周波数軸
上で等分割する。また、DSP15は最大値Sm より大
きく、かつ、最大値Smに最も近い2のべき乗値SLを
求める。
The operation of the data compression / decompression device configured as described above will be described below with reference to FIG. First, in the data compression apparatus 10, the input digital signal is stored in the memory 12 via the input buffer 11. And
Of the data stored in the memory 12, a predetermined amount of data, for example, 1024 samples are subjected to orthogonal transformation to obtain frequency components, and the real part and the imaginary part are stored in the memory 14, respectively. Therefore, the DSP 15 uses the memory 14
The data stored in (1) is divided into a plurality of bands for each of the real number part and the imaginary number part, for example, eight bands, and the maximum absolute value S m of the frequency components of each divided band is detected. In this case, the band division is equally divided on the frequency axis graduated in logarithm. Moreover, DSP 15 is greater than the maximum value S m, and obtains the nearest power of two value SL to the maximum value S m.

【0026】因みに、ある帯域のデータ幅が20ビット
(220)であるのに対して、べき乗値SLが215であっ
たとすれば、この帯域の周波数成分データの上位5ビッ
トは全て「0」である。従って、この帯域の周波数成分
データについては、上位の5ビットを取り除いて(圧縮
して)伝送又は書き込むことができる。そこで、DSP
15はべき乗値SLを求めた後、これよりも上位ビット
を取り除いた絶対値データと、符号(+−)ビットと、
取り除いたビット数情報すなわち正規化の尺度データと
をエンコード回路16に送り込む。エンコード回路16
は同期用のデータと、補助データ、例えば、エンファシ
ス情報等を付加してデータ系列として送り出す。
If the data width of a band is 20 bits (2 20 ), but the power SL is 2 15 , the upper 5 bits of the frequency component data of this band are all "0". It is. Therefore, for the frequency component data in this band, the upper 5 bits can be removed (compressed) for transmission or writing. So DSP
15 is an exponent value SL after obtaining the exponent value SL, the absolute value data from which the upper bits are removed, the sign (+-) bit,
The removed bit number information, that is, the normalization scale data is sent to the encoding circuit 16. Encoding circuit 16
Sends data as a data sequence by adding synchronization data and auxiliary data such as emphasis information.

【0027】次に、データ伸長装置20のデコード回路
21は、送り込まれたデータ系列から、絶対値データ、
符号ビット、正規化の尺度データを取り出し、メモリ2
2に貯える。DSP23は正規化の尺度データに基づい
て、分割帯域毎に周波数成分の実数部及び虚数部を復元
し、メモリ24に貯える。DSP25はメモリ24に貯
えられた周波数成分に対して逆直交変換を施して入力デ
ジタル信号を復元する。復元された時間領域のデータは
出力バッファ26を介して出力される。
Next, the decoding circuit 21 of the data decompression device 20 extracts the absolute value data from the sent data series,
The sign bit and the normalization scale data are extracted and stored in the memory 2
Store in 2. The DSP 23 restores the real number part and the imaginary number part of the frequency component for each divided band based on the normalized scale data and stores them in the memory 24. The DSP 25 performs inverse orthogonal transformation on the frequency components stored in the memory 24 to restore the input digital signal. The restored time domain data is output via the output buffer 26.

【0028】図2はデータ圧縮装置10に入力されるデ
ータ系列と、このデータ圧縮装置10から出力されるデ
ータ系列の関係を示した説明図である。すなわち、20
ビットで表された1024サンプルのデータが入力され
た場合、これらのデータの総ビット数は「20480」
となる。これらのデータに直交変換を施し、周波数成分
の実数部512サンプル分、虚数部512サンプル分に
対して、上位のデータビットを除去すれば、これに除去
したビット数情報を付加しても、「2032」バイト以
下となる。これらのデータ列に「4」バイトの同期デー
タ、「4」バイトの補助データ、「8」バイトのスケー
ルデータを付加しても合計で「2048」バイトにしか
ならない。このことは、1024サンプルの20ビット
のデータを1024サンプルの16ビットのデータに圧
縮したことと等価となる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the data series input to the data compression apparatus 10 and the data series output from the data compression apparatus 10. That is, 20
When the data of 1024 samples expressed in bits is input, the total number of bits of these data is “20480”
Becomes If these data are subjected to orthogonal transformation and the higher order data bits are removed from the real number part 512 samples and the imaginary number part 512 samples of the frequency component, even if the removed bit number information is added to this, It will be 2032 "bytes or less. Even if "4" bytes of synchronization data, "4" bytes of auxiliary data, and "8" bytes of scale data are added to these data strings, the total becomes "2048" bytes. This is equivalent to compressing 20-bit data of 1024 samples into 16-bit data of 1024 samples.

【0029】ところで、音声によっては、分割帯域毎に
正規化の尺度を決定しても、その尺度の大きい場合が連
続し、圧縮処理したデータ量が予定したよりも格段に大
きくなってしまう場合がある。これに対して、DSP1
5に、データ量が所定値を超えるか否かを判断する機能
と、所定値に納まるまで必要性の低い成分、すなわち、
周波数の最も高い成分から順次ゼロとする機能を付加す
ることによって、その不具合を解消することができる。
By the way, depending on the voice, even if the normalization scale is determined for each divided band, the scale may continue to be large, and the amount of compressed data may be significantly larger than expected. is there. On the other hand, DSP1
5, a function for determining whether or not the data amount exceeds a predetermined value, and a component that is less necessary until the data amount falls within the predetermined value, that is,
The problem can be solved by adding a function of sequentially setting the highest frequency component to zero.

【0030】また、上記実施例では、分割帯域毎に周波
数成分の実数部及び虚数部の正規化の尺度を決定した
が、デジタル音楽信号が特殊な楽器音等を含まないこと
が分かっている場合には、分割帯域毎にそれぞれ正規化
の尺度を決定する必要は無く、予め、短か目に設定した
符号化の尺度を用いて符号化すれば良く、これによって
処理時間を短縮することができる。
In the above embodiment, the normalization scale of the real part and the imaginary part of the frequency component is determined for each divided band, but it is known that the digital music signal does not include a special instrument sound or the like. In this case, it is not necessary to determine a normalization scale for each divided band, and encoding can be performed using a coding scale that is set to be shorter or shorter in advance, which can shorten the processing time. .

【0031】なおまた、上記実施例例は音楽信号を圧
縮、伸長する場合について説明したが本発明はこれに限
定されるものではなく、一般の音声信号の圧縮、伸長に
も適用できる。
Although the above embodiment has been described with respect to the case of compressing and expanding a music signal, the present invention is not limited to this and can be applied to the compression and expansion of general audio signals.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればデ
ジタル音声信号、特にデジタル音楽信号に対して、伝送
系又は記録媒体の効率的な利用を図り得、かつ、高品位
のデジタル音声信号への復元を可能にすることができ
る。特に請求項1に記載のデータ圧縮、伸長方法は、正
規化の尺度データ、正規化されたデータの絶対値及びそ
の符号ビットを送信又は記録すると、受信又は再生側は
これらデータに基いて周波数成分の実数部及び虚数部に
復元し、得られた周波数成分に逆直交変換を施してデジ
タル音声信号に復元するので、高品位のデジタル音声信
号への復元が可能である。また、請求項2に記載のデー
タ圧縮、伸長方法は正規化の尺度の大きいデータが連続
するような場合に対処するものである。また、請求項3
に記載のデータ圧縮、伸長方法は特殊な楽器音等を含ま
ない場合に有効である。さらに、請求項4に記載のデー
タ圧縮、伸長方法は、周波数成分の対称性に鑑みて、対
称になる成分の一方を除去して絶対値データを送信又は
記録することにより、送受信データ又は記録再生データ
が略半分にして伝送系又は記録媒体のさらに効率的な利
用を図ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently use a transmission system or a recording medium for a digital audio signal, especially a digital music signal, and a high-quality digital audio signal. Can be restored to. Particularly, in the data compression / decompression method according to claim 1, when the normalization scale data, the absolute value of the normalized data, and the sign bit thereof are transmitted or recorded, the receiving or reproducing side frequency component based on these data. Since it is restored to the real part and the imaginary part of the above, and the obtained frequency component is subjected to inverse orthogonal transform to be restored to a digital voice signal, it is possible to restore to a high-quality digital voice signal. The data compression / decompression method according to the second aspect deals with a case where data having a large normalization scale is continuous. Further, claim 3
The data compression / decompression method described in 1) is effective when no special musical instrument sound is included. Further, in the data compression / decompression method according to claim 4, in consideration of the symmetry of the frequency components, one of the symmetric components is removed and the absolute value data is transmitted or recorded, thereby transmitting / receiving data or recording / reproducing. The data can be reduced to approximately half, and the transmission system or the recording medium can be used more efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を実施するデータ圧縮、伸長装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a data compression / decompression device embodying the present invention.

【図2】本発明を実施するデータ圧縮、伸長装置の動作
を説明するためのデータ系列図である。
FIG. 2 is a data sequence diagram for explaining the operation of the data compression / decompression device embodying the present invention.

【図3】本発明の原理を説明するために、時間軸のサン
プルデータと周波数軸のサンプルデータとの概略関係を
説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a schematic relationship between sample data on a time axis and sample data on a frequency axis in order to explain the principle of the present invention.

【図4】本発明の原理を説明するために、時間軸のサン
プルデータと周波数軸のサンプルデータとの詳細な関係
を説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a detailed relationship between time-axis sample data and frequency-axis sample data in order to explain the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力バッファ 12,14,22,24 メモリ 13,15,23,25 デジタル信号処理プロセッサ 16 エンコード回路 21 デコード回路 27 出力バッファ 11 Input Buffer 12, 14, 22, 24 Memory 13, 15, 23, 25 Digital Signal Processor 16 Encoding Circuit 21 Decoding Circuit 27 Output Buffer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】デジタル音声信号を送信又は記録側で圧縮
し、受信又は再生側で伸長して音声信号に復元するデー
タ圧縮、伸長方法において、 送信又は記録側は、前記デジタル音声信号を直交変換
し、得られた各周波数成分の実数部及び虚数部をそれぞ
れ複数の帯域に分割し、分割帯域毎にそれぞれ周波数成
分の絶対値の最大値より大きく、かつ、最大値に最も近
い2のべき乗を正規化の尺度に決定し、この尺度に従っ
て前記各周波数成分の実数部及び虚数部を正規化し、正
規化の尺度データ、正規化されたデータの絶対値及びそ
の符号ビットを送信又は記録し、 受信又は再生側は、正規化の前記尺度データ、正規化さ
れた前記データの絶対値及びその符号ビットに基づいて
前記各周波数成分の実数部及び虚数部に復元し、得られ
た周波数成分に逆直交変換を施してデジタル音声信号に
復元する、 ことを特徴とするデータ圧縮、伸長方法。
1. A data compression / decompression method for compressing a digital audio signal on the transmitting or recording side and expanding the digital audio signal on the receiving or reproducing side to restore the audio signal, wherein the transmitting or recording side orthogonally transforms the digital audio signal. Then, the real part and the imaginary part of each obtained frequency component are divided into a plurality of bands, and the power of 2 that is larger than the maximum value of the absolute value of the frequency component and is closest to the maximum value is divided for each divided band. Determine the normalization scale, normalize the real and imaginary parts of each frequency component according to this scale, send or record the normalization scale data, the absolute value of the normalized data and its sign bit, receive Alternatively, the reproducing side restores to the real part and the imaginary part of each frequency component based on the normalized scale data, the absolute value of the normalized data and the sign bit thereof, and obtains the obtained frequency component. Data compression, decompression method performs an inverse orthogonal transform to restore the digital audio signal, characterized in that the.
【請求項2】所定数のサンプルに対応するデータ量が所
定値を超えるとき、前記所定値に納まるまで周波数の最
も高い成分から順次ゼロとして送信又は記録する請求項
1記載のデータ圧縮、伸長方法。
2. The data compression / decompression method according to claim 1, wherein when the data amount corresponding to a predetermined number of samples exceeds a predetermined value, the highest frequency component is sequentially transmitted or recorded as zero until the predetermined value is reached. .
【請求項3】デジタル音声信号を送信又は記録側で圧縮
し、受信又は再生側で伸長して音声信号に復元するデー
タ圧縮、伸長方法において、 送信又は記録側は、前記デジタル音声信号を直交変換
し、得られた各周波数成分の実数部及び虚数部をそれぞ
れ複数の帯域に分割し、分割帯域毎に予め定めた正規化
の尺度で正規化し、正規化の尺度データ又は予め定めた
正規化の尺度であることを示すフラグ、正規化されたデ
ータの絶対値及びその符号ビットを送信又は記録し、 受信又は再生側は、正規化の前記尺度データ又は予め定
めた正規化の尺度であることを示すフラグ、正規化され
た前記データの絶対値及びその符号ビットに基づいて前
記各周波数成分の実数部及び虚数部を復元し、得られた
周波数成分に逆直交変換を施してデジタル音声信号を得
ることを特徴とするデータ圧縮、伸長方法。
3. A data compression / decompression method for compressing a digital audio signal on the transmitting or recording side and expanding it on the receiving or reproducing side to restore the audio signal, wherein the transmitting or recording side orthogonally transforms the digital audio signal. Then, the real part and the imaginary part of each obtained frequency component are divided into a plurality of bands, respectively, and are normalized by a predetermined normalization scale for each divided band, and the normalization scale data or the predetermined normalization scale is used. A flag indicating that it is a scale, the absolute value of the normalized data and its sign bit are transmitted or recorded, and the receiving or reproducing side indicates that the scale data for normalization or a predetermined normalization scale is used. A digital voice by restoring the real number part and the imaginary number part of each frequency component based on the flag shown, the normalized absolute value of the data and its sign bit, and applying the inverse orthogonal transform to the obtained frequency component. Data compression, decompression method characterized by obtaining a degree.
【請求項4】前記送信又は記録側は、所定の周波数を境
にして対称になる一方の周波数領域の周波数成分を除去
して送信又は記録し、前記受信又は再生側は、周波数成
分の対称性を利用して除去された周波数領域の周波数成
分を併せて復元することを特徴とする請求項3記載のデ
ータ圧縮、伸長方法。
4. The transmitting or recording side removes a frequency component of one frequency region which is symmetric with respect to a predetermined frequency to transmit or record, and the receiving or reproducing side has a symmetry of frequency components. 4. The data compression / decompression method according to claim 3, wherein the frequency components of the removed frequency domain are also restored by using the.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016539582A (en) * 2013-12-06 2016-12-15 ゼットティーイー コーポレーションZte Corporation Method and apparatus for processing signal sample point data

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