JPS60176340A - デ−タ処理装置 - 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】 〈技術分野〉 本発明はデータ処理装置、特にオーディオ信号やビデオ
信号等の時間的に連続なアナログ信号を標本化したデー
タを記録再生系等の伝送系を介した後処理する装置に関
する。

〈従来技術の説明〉 伝送系を介したデータ中には一般に低信頼性のデータが
発生することがある。この様な場合その低信頼性データ
を新たに発生したデータが置換するのが一般的である。

例えばオーディオ信号を標本化したデータ中に低信頼性
データが生じた場合には、その前後のデータを用いて得
た補間データにより置換する方法が用いられてきた。そ
の方法としては、低信頼性データの直前のデータをその
まま補間データとする前置ホールド法、低信頼性データ
の直前直後のデータの平均値のデータを補間データとす
る平均値補間法、低信頼性データの近傍のデータ（少な
くとも４つ）より得た補間データを用いる３次補間法等
が知られている。

この様な補間データの原信号データに対する近似の程度
としては前値ホールド法が最も悪く、以下平均値補間法
、３次補間法という順で良くなるが、これに従ってハー
ドウェアの規模も大きくなってしまう。その為そのデー
タ処理回路の処理する情報信号の種類や装置の規模に応
じて使い分けられている。

第１図は平均値補間法を用いて低信頼性データの置換を
行う従来の一般的なデータ処理装置の概略構成例を示す
図である。第１図に於いて２．４は夫々ラッチ回路であ
って伝送されたデータを１サンプリング期間遅延する。

６は平均値演算回路であり、ラッチ回路２の入力データ
とラッチ回路４の出力データとを演算して出力する。８
はデータセレクタであり、ラッチ回路２の出力データと
平均値演算回路６の出力データとを選択的に出力する。

１０はタイミングクロックの入力端子、１２は周知の誤
り検出信号の入力端子、１４は誤り検出信号を１サンプ
リング期間遅延するだめのラッチ回路である。誤り検出
信号については周知の如くパリティワードやＣＲＣＣの
チェックにより得るものであって、例えばラッチ回路２
に入力されているデータが低信頼性データである時はパ
１−高信頼性データである時は”　ｏ　”が端子１２よ
り入力されるものとする。またデータセレクタ８はラッ
チ回路１４よりの出力が１″の時には平均値演算回路６
の出力データを出力し、０″の時にはラッチ回路２の出
力データを出力する。

今、ラッチ回路２の出力データの信頼性が高ければ、ラ
ンチ回路１４の出力は“０゛であり、データセレクタ１
４はラッチ回路２の出力データをそのまま出力する。こ
れに対し今ラッチ回路２の出力データの信頼性が低いと
、ラッチ回路１４の出力は　１　となるため平均値演算
回路６の出力データがデータセレクタより出力される。

この平均値演算回路６の出力データはラッチ回路２の出
力データの直前直後のデータの平均値のデータとなるた
め平均値補間が行われたことになる。

ここで平均値演算回路６は例えば全加算回路と１ビツト
シフトによる１／２倍器により構成される。この場合１
／２倍器の入力データの最下位ビットが　１゛であれば
、平均値演算回路６の出力データは必然的に演算結果を
切下げて得たデータとなる。

以下これを少し具体的に説明する。今データが４ビツト
であるとしである低信頼性データ（Ｂデータ）の直前の
データ（Ａデータ）を１１０１（２＋　１直後のデータ
（Ｃデータ）を１００１（２）とした時、上述の方法で
人煕をめるとＡ＋Ｃｆｌｏｌｌｏ（２１となり、１ピン
ト下位にシフトすることで１０１１　（２１を得る。こ
れは十進法で考える１３＋９ と、−９＝１１となり正しい平均値データが得られたこ
とになる。しかし今Ａデータを１１０１　（２）。

Ｃデータを１０００　（２）とすると、Ａ　＋　Ｃｆ　
１０１０１　（２）　’＜を得た後平均値データとして
１０１０　（２）を得るが、これは十進法で考えると＋
３＋８−１０としたことになり演算結果の端数を切下げ
たことにより正しい平均値データが得られていないこと
になる。

即ち平均値データが正しく得られるわけではなく）１／
２の確率で１０進数で０５だけ小さなデータを出力する
ことになる。

ところがアナログ原信号は平均値データに対して大きい
か小さいかはまちまちであるため、この切下げにより出
力データがアナログ原信号に対して誤差を大きくしてし
まうことがある。

また不自然な焉周波成分を発生してしまうことがあった
。これは端数を切上げる構成にしても同様である。

また、上述の如き構成以外の従来のデータ処理装置に於
いても補間データを演算により得る際に、切上げもしく
は切下げにょシ出カデータの原信号に対する近似性を大
きく損いかつ不自然な高周波成分を発生してしまうこと
があった。

；発明の目的〉 本発明は上述の如き欠点に鑑み、低信頼性データをその
前後のデータの演算より得た新た々補間用データで置換
する際、演算結果の切上げや切下げによって出力データ
の原信号に対する近似性が損われるのを防止し、原信号
に近い出力データを得ることのできるデータ処理装置を
提供することを目的とする。

〈実施例による説明〉 以下、本発明を実施例を用いて説明する。

以下の説明はアナログ信号が４ビツトのデジタルデータ
として伝送されて来たものとして説明する。−またオー
ディオ信号やビデオ信号を２値化する際の２進法に一般
に２８コンブリメントが使われる。これはシステム異常
時に発生しがちな全ピットが０’ｌＪまたは全ピットが
１”のデータに対応する値がＯ付近であるといった理由
でよく用いられるが、本実施例に於ける演算回路には前
述の１ビツトシフトによる％倍器が含まれることにする
ので所６目オフセットバイナリによる２値化データを取
扱うこととして説明する。まだ２８コンブリメントによ
るデータを一度オフセットバイナリによるデータに転換
して処理するものと考えてもらっても良い。

第２図は本発明の一実施例としてのデータ処理装置の要
部構成を示す図である。第２図に於いて第１図と同様の
構成要素については同一番号を付し説明は省略する。ま
た第２図の構成は説明の簡単のためＪつの低信頼度デー
タが単独で発生するものと仮定している０１ａ、ｌｂ。

１ｃ、Ｉｄは夫々バイナリデータが入力される端子で、
これらの端子から入力されたデータは伝送系を介した４
ビツトデータとして入力される。１６は全加算回路であ
り、端子１　ａ　−ｉ　ｄに供給されている４ビツトデ
ータとラッチ回路４より出力されている４ビツトデータ
とを加算し、キャリーを含む５ビツトのデータとして出
力する。この５ビツトデータのうちキャリーを含む上位
４ビツトのデータを一出力すれば前述した様にラッチ回
路４の出力データの平均値の端数を切下げたデータが得
られる。１８はラッチ回路４の出力を更にｌサンプル期
間遅延して出力するラッチ回路、２’０．２２は夫々減
算回路、２３は入力データを２倍して出力する２倍回路
、２４は全加算回路、３０．３２．３４は夫々インバー
タである。

次に、上述の構成による各部の動作を説明する前に、本
発明の原理について簡単に説明する。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明を説明するだめの図であ
る。第３図（Ａ）　、　（Ｂ）に於いて点線はアナログ
原信号、○は高信頼度データ、△及び×は補間データを
夫々示している。また１、、　１２．１．。

ｔ４は夫々サンプリングのタイミングを示しており、ｔ
、の時点で伝送されてきたデータが低信頼度であるもの
とする。

今第３図（Ａ）に示す如＜　１．のタイミングでアナロ
グ原信号が上に凸の場合、即２次微分値が負の時はアナ
ログ原信号は比較的大きなレベルとなっているため演算
結果の端数を切上げて補間データを得るのが望ましい。

一方第３図（Ｂ）に示す如＜　ｔｘのタイミングでアナ
ログ原信号が下に凸の場合には、演算結果の端数を切下
げて補間データを得るのが望ましいものである。

次に２次微分値が正か負かを判別する方法−例について
説明する。今１．　、１７．及びｔ４に於ける各データ
値をｄ、、ｄｔ、ｄ、とする。２次微分値が旧というと
とは時間が経つにつれて信号の傾きが大きくなるという
ことであるから、ｔ、からｔ２の間の平均の傾きとｔ２
からｔ４の間の平均の傾きを比較してやればよい。つま
り（ｄｔ−ｄｌ）／Ｔ（Ｔはｌサンプリング期間を示す
）と（ｄ４＋ｄ２）／２Ｔとを比較してやればよく、（
ｃＬ　−ｄｚ　）＋　２　（、ｄ＋’　ｄｔ）が正のと
きは下に凸、負のときは上に凸となる。まだｔ４よりＴ
だけ遅れたｔ、に於けるデータ（ｄ、）を利用する時は
、２（ｄｌ−ｄｌ）　＋（ｄｔ−ｄｌ）の正負もしくは
（’１ｓ−ｄ４）＋（ｄｔ−４）の正負を判別すればよ
い。

以下、第２図に示す装置各部の動作について具体的デー
タを用いて説明する。尚、本実施例に於いて端子１ａ−
ｉｄに入力されるデータは０レベルを境にほぼ同じ振幅
、同じ割合で発生するアナログ信号（例えはオーディオ
信号）を標本化したものとし、量子化については線形４
ビツトとし、−８から＋７まで１６段階とする。

つ咬り１０進テータが−８であれば００００ｆ２１．０
であれば１０００１２＋、＋７であれば１１１Ｎ２＋と
いうことになる。

まず第３図（Ａ）に従ってｄ、が１０００＋２１（０）
、ｄ、が１０１１１２１　（＋３）　、ｄ４が１１１　
Ｏｆ２＋　（＋６）であると仮定する。この時、端子１
ａ〜１ｄにｄｌが入力されていれば、ラッチ回路２から
ｄ２が出力されており、ラッチ回路１８からｄ４が出力
されている。この時ラッチ回路１４の出力はノ＼イレベ
ルであるので、データセビクタ８は全加算回路１６の出
力の上位４ビツトのデータ即ち（ｄ２十ｄ４）／２を出
力する。

一方、減算回路２０のプラス入力はｄ４、マイナス入力
はｄ２であるが、夫々インバータ３０゜３２により最上
位ビットのデータ（ＭＳＢ）を反転させてから入力する
。これは減算回路による演算を２’ｓコンブリメントの
データで行うためであり、各インバータ３０，３２．３
４は夫々オフセットバイナリによるデータを２Ｓコンブ
リメントによるデータに変換する役目を果たしている。

従って減算回路２０．２２に入力されるｄｌは００００
　＋２＋　、ｄ、は００１１ｉ２＋、ｄ４は０１１０ｔ
２１となる。

従って減算回路２０の出力データ（ｄ４−　ｄ２）は０
０１１ｔ２＋　（−３）　、減算回路２２の出力データ
（ｄ。

−ｄ２）は１１ＯＮ２＋となる。減算回路２２の出力デ
ータ（ｔｉ、−ｄ、）は２倍回路２３で２倍され１０１
０１２＋となり、減算回路２０の出力データ００１１　
＋２１と全加算回路２４で加算されて出力１１０１＋２
＋を得る。全加算回路２４の出力は（ｄ４４　）　＋　
２　（ｄ＋　’ｔ）であり、前述した様にこのデータ正
負を見分ければ信号の凹凸（２次微分的特徴）が判別で
きる。２′ｓコンブリメントによるデータはそのＭＳＢ
が′１′のとき負、′０″のとき正である。従ってこの
ＭＳＢは１”であるので、（ｄ４＋ａ４　）／２の値を
切上げてやればよいことになる。

全加算回路１６はオフセットバイナリによるｄ、　（１
０１Ｎ２＋）とｄ４（１１１０（２））とを加算するが
、そのキャリーインとして前述の全加算回路２４の出力
のＭＳＢ”１″が入り、その出力は１１０１０ｆ２＋と
なる。従ってこの上位４ビツトを平均値データとすれば
ｌ　１０　ｊ＋２１　（＋５　）となり端数が切上げら
れたことになる。従ってこのデータにより得だ出力デー
タ（第３図（Ａ）で△にて示す）は原アナログ信号波形
に近似される。第３図（Ａ）にて×で示すデータは端数
を切下げた場合の出力データである。

次に第３図（Ｂ）に従ってｄｌが０１１１１２１　（−
１）、ｄ、カ１０００＋２１　（０）、ｄ４が１１０　
Ｎ２＋　（＋５　）であると仮定する。この時、減算回
路２ｏの出力は２８コンブリメントによる０　１０１　
＋２１　＋　また減算回路２２の出力は１１１１＋ａ、
２倍回路２３の出力は１１１０１２１となり、全加算回
路２４の出力は００１１　＋２１である。従って全加算
回路２４のＭＳＢは″０パであるから、全加算回路１６
のキャリーインは“０”となる。全加算回路１６ではオ
フセットバイナリにょるｄ４　（１１０１＋２１）トｄ
。

（１，０００ｆ２１）とが加算され、出方は１’　０１
０　Ｎ２＋を得る。そしてこの上位４ビツト１０１０＋
２＋より＋２を得るので端数は切下げられたことになる
。従ってこの出方データ（第３図（Ｂ）でΔにて示す）
は、端数を切上げた場合（第３図（Ｂ）で×忙て示す）
に比べはるが姉原アナログ信号波形に近似されたことに
なる。

上述の如く、Ｎ２図に示す構成によれば平均値回路の演
算結果の端数の切上げ切下げを原アナログ信号の２次微
分的特徴に応じて行っているため、特に量子化が粗い場
合出方データが切上げや切下げによ、り原アナログ信号
からの誤差を大きくすることはなく、むしろ原アナログ
信号に近似した出力データを得ることができる。

次に、低信頼データが２個以上連続して発生する場合も
考慮に入れる場合について、第４図を用いて説明する。

第４図は本発明の他の実施例としてのデータ処理装置の
狭部構成を示す図である。第４図に於いて第２図と同様
の構成要素については同一番号を付し、説明は省略する
０３６はインバータ、３８．４Ｑは大々アンドグーｌ、
４２．４４は夫々データセレクタである。

また第５図はｆＪ４図各部の状態を示すタイミングチャ
ートであシ、以下第５図を用いて動作の説明をする。

第４図のＤＡＴＡ−ＩＮの部分には第５図のＤＡＴＡ−
ＩＮに示す如く、Ｄｏ、　Ｄｉ、　Ｄ２・・Ｄｉ９．　
Ｄ２０の順にデーとき、ＤＡＴＡ−ＩＮよシ入力されて
いるデータが低信頼度であることを示す。従ってＤ４．
　Ｄ７．　Ｄｏ、　Ｄ　１０及びＤＩ３〜Ｄ１８が夫々
低信頼度であることになる。

今、ラッチ回路１４の出力が０″である時には、ラッチ
回路２よシ出力されているデータは高い信頼度である。

この時アンドゲート３８゜４０の出力はローレベルであ
シ、データセレクタ４２．４４は夫々図中り側に供給さ
れているデータを選択して出力する。従ってこの時はラ
ッチ回路１４の出力がそのままＤＡＴＡ−ＯＵＴとなる
と共にラッチ回路４へ供給される。

一方ラッチ回路１４の出力が”１”である時には、ラッ
チ回路２の出力データは低信頼度データであるためデー
タセレクタ４２．４４を介してそのままＤＡＴＡ−ＯＵ
Ｔとすることはできない。そこで何らかの補間データと
置換してやる必要がある。これは最も時間的に近い過去
に発生した高信頼度データで置換する（前値ホールドす
る）か、その高信頼度データと直後の高信頼度データと
の平均値を示すデータで置換する（平均値補間する）か
によって行われる。

これは低信頼度データの直後のデータの信頼性によって
決定される。即ち、直後のデータが高信頼度であれば平
均値補間が可能であるため、全加算回路１６の出力デー
タの上位４ビット分により前述の如く得られる平均値デ
ータで置換する。この場合はアンドゲート３８の出力が
ハイレベルとなりデータセレクタ４２は図中Ｈ側に入力
されているデータ（即ち全加算回路１６の出力データの
上位ビット分）を出力し、これはデータセレクタ４４の
Ｌ側を介してＤＡＴＡ−ＯＵＴとなる。Ｄ４を（Ｄ３＋
Ｄ５）／２で置換している部分、Ｄ７を（Ｄ６＋Ｄ８）
／２で置換している部分がこれに相当する。

−万、直後のデータが低信頼度であるときには、平均値
補間を行うことが不可能であるので直前に出力されたデ
ータをもう一度出方する。

この時アンドゲート４０の出力がハイレベルとなり、デ
ータセレクタ４４は直前に出方したデータをラッチ回路
４で１サンプル期間遅らせたものを出力する。このデー
タセレクタ４４の出力データはＤＡＴＡ　ＯＵＴとされ
ると共に、再びラッチ回路４に供給される。ＤｏをＤ８
で置換している部分、Ｄ１３〜１７を０１２で置換して
いる部分がこれに相浩する。

史にいくつか低信頼度データが連続した時に、最後の低
信頼度データがラッチ回路２より出力されている時には
、前述の説明よシ明らがな如くアンドゲート３８の出力
はハイレベル、アンドゲート４０の出力はローレベルで
あるタメ、ＤＡＴＡ　ＯＵＴへは全加算回路１６の出力
の上位４ビツトを出力する。この全加算回路はラッチ回
路４より出力されている前値ホールドデータ、即ち最も
近い過去に発生した高信頼度のデータと、ＤＡＴＡ−Ｉ
Ｎに入力されている高信頼度データとの平均値のデータ
がＤＡＴＡ−ＯＵＴよｌＪｉ力サレすｏ　Ｄ　１０　ヲ
（Ｄ８＋Ｄ１１）／２で置換している部分、Ｄｉ８を（
Ｄ１２＋ＤＩ’９）／２で置換している部分がこれに相
当する。

尚全加算回路２４の出力データは原アナログの時には原
アナログ信号が下に凸、賞の時には上に凸というこ七に
なる。全加算回路２４の出力は２′Ｂコンブリメントに
よるデータであるので、そのＭＳＢを全加算回路１６に
供給することによって、同様に平均値演算結果の切上げ
もしくは切下げを行っている。

上述の如き構成に於いても粗い量子化を行った場合にも
同響に原アナログ信号に近似したデータが得られること
はいうまでもない。

尚、上述の説明に於いてはオフセットバイナリの４ビツ
トデータを用いて説明しているが、データの種類及び量
子化数に関係なく本発明は適用可能である。また補間デ
ータを得るための演算手段としては平均値演算について
のみ説明したが、３次補間法の場合の演算結果を切上げ
または切下ける場合にも本発明を適用可能であるＯ く効果の説明〉 以上説明した如く、本発明によれば低い信頼性のデータ
をその前後のデータの演算出力に応じた補間データで置
換する除、これによって出力されるデータが原信号によ
り近似する様にその演算結果の切上は切下げを行うこと
のできるデータ処理装置を得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的なデータ処理装置の概略構成例を
示す図、 第２図は本発明の一実施例としてのデータ処理装置の要
部構成を示す図、 第３図囚、（Ｂ）は本発明の装置によるデータ置換を説
明するための図、 第４図は本発明の他の実施例としてのデータ処理装置の
要部構成を示す図、 第５図は第４図会部の波形を示すタイミングチャートで
ある。 ２　、’４　、１４及び１８は夫々ラッチ回路、８゜４
２は夫々置換手段に含まれるデータセレクタ、１６は演
算手段に含まれる全加算回路である０２０．２２は夫々
減算回路、２３は２倍回路、２４は全加算回路でありこ
れらは判別手段に含まれる。 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 時間的に連続なアナログ信号を標本化したデータを伝送
   後に処理する装置であって、低信頼度データの前後のデ
   ータを演算する手段と、前記低信頼度データの近傍のデ
   ータを用いて前記アナログ信号波形の２次微分的特徴を
   判別する手段と、該判別手段に応じて前記演算結果の切
   上げ及び切下げを択一的に行い新たなデータを発生する
   手段と、該発生手段で得たデータで前記低信頼性データ
   を置換する手段とを具えるデータ処理装置。