JPS6345139B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

音声信号を符号化し、デジタル信号として伝送
あるいは記録再生する場合にデータ量をなるべく
少なくするための手段としては、従来、信号振幅
を対数圧縮したり、あるいは差分をとつたり、も
しくはデルタ変調をするなどの諸方式が採用され
てきていることは周知のとおりであるが、これら
の従来法ではデータ量の減少を振幅方向に求めて
いたために、量子化歪により再生信号の品質が劣
化したものになるという問題があつた。 本出願人会社では、データ量の減少を大巾なも
のとする場合に、ビツトの減少を振幅方向に求め
ないで、それをむしろ時間軸の方向に求め、標本
値列から得られる波形と信号の原波形との相違の
度合いが一定比以下となるように波形近似を行な
つて、大巾なデータ量の減少が期待できるような
音声信号の近似圧縮方式を提案（特公昭60−
37660号公報参照）しており、この既提案方式の
実施によりある程度の効果を挙げ得ているのであ
るが、前記した特公昭60−37660号公報の第２頁
３欄第15行乃至第18行に記載のように、前記公報
に記載の既提案方式ではそれの標本化周期が信号
波形の細かい山谷に基づいて定められているので
はなく、信号波形のずれの積分値に基づいて定め
られるように、すなわち、先の標本値から得られ
る波形と原信号の波形との波形の異なる度合いが
一定比以下となるように波形近似が行われるよう
な態様で標本化周期が定められていて、信号波形
の細かい山谷に基づいて標本化周期が定められる
ものではなかつたために、信号における細かい波
形の再生の点で不充分であるという傾向が認めら
れた。 本出願人は前記した公報記載の既提案のものに
おける欠点を解消させ、より良好に信号の波形に
応じて標本化させて原信号波形に近い復原信号が
得られるようにした装置として、先に第１図に示
されているような交流信号のデジタル符号化装置
を提案した。 第１図は前記した既提案の交流信号のデジタル
符号化装置を含んで構成された記録再生装置のブ
ロツク図であり、第１図において、MICはマイ
クロホン、ADCはAD変換器、CCTはマイクロ
コンピユータを含んで構成されている制御回路、
Ｍ１は第１の記憶装置（第１のメモリ、バツフア
メモリ）、Ｍ２は第２の記憶装置（第２のメモ
リ）、SPはスピーカ、OPは操作部、Brは記録釦、
Bpは再生釦、Bsは停止釦であり、またLPFr，
LPFpは低域濾波器、DACはDA変換器、CPは補
間回路である。 第２図は第１図に示す記録再生装置中に含まれ
ている信号の符号化装置によつて交流信号が符号
化された際に、交流信号の時間軸上での変化の状
態と対応してどのように標本化周期が可変となさ
れるものかを図示説明するための波形図であつ
て、この第２図においてSaは符号化の対象とさ
れている交流信号であり、また、図中のＯ−Ｏ線
は交流軸線を示している。 第２図において、ｔ１，ｔ２，ｔ３…は、交流
信号Saが次々に交流軸線Ｏ−Ｏを切る時間位置、
すなわち、交流信号Saにおける次々のゼロ点の
時間位置であり、また、Ｔ１２，Ｔ２３，Ｔ３４
…などは、前記した交流信号Saにおける相次ぐ
ゼロ点の時間位置ｔ１，ｔ２…における相隣るも
のの時間々隔（以下、ゼロ点間隔と記載されるこ
ともある）を示している。 さて、交流信号Saにおける次々のゼロ点間隔
Ｔ１２，Ｔ２３，Ｔ３４…は、交流信号が一定の
周波数の場合には、その交流信号の周期の1/2と
対応する一定の時間値を示すが、音声信号の場合
には信号内容と対応して第２図中のＴ１２，Ｔ２
３，Ｔ３４…のように時間値が変化しているもの
となつている。 ところで、従来、アナログ信号を標本化量子化
してデジタル信号とする際には、第２図中の交流
軸線Ｏ−Ｏ線上に示した一定の時間々隔Tpを有
するサンプリングパルスPsによつて交流信号Sa
がサンプリングされていることは周知のとおりで
あつて、従来法によると第２図中の交流信号Sa
を例とした場合でも明らかなように、次々のゼロ
点間隔において標本抽出される標本値の個数は、
ゼロ点間隔が長いところ程多くなつているが、第
１図に示す既提案装置では、交流信号における
次々のゼロ点間隔の長短に拘わらずに、各ゼロ点
間隔においてそれぞれ略々一定個数の標本が抽出
された状態のものとして交流信号が符号化される
ようにし、データ量の減少が達成されるようにし
ている。 すなわち、第１図示の既提案装置では、交流信
号Saにおける次々のゼロ点間隔について、それ
ぞれのものを予め定められた数α（ただし、αは
２以上の整数で予め定められた数）で等分したと
きにそれぞれ得られる時間値が、それぞれのゼロ
点間隔と対応する信号部分からの標本値を得るた
めの標本化周期となるようにして、データ量を減
少させることのできる交流信号のデジタル符号化
装置が構成できるようにしたのであり、前記した
各ゼロ点間隔をα等分するのに、αを２とするの
か、あるいは３とするのか、もしくは４以上とす
るのかは再生信号に求められる忠実度の程度、符
号化装置のコストなどを勘案して適当に定められ
るのである。 さて、第１図に示す既提案装置においては、デ
ジタル符号化の対象とされる交流信号における時
間軸上で相次ぐゼロ点を検出し、また、時間軸上
でのゼロ点間隔を計測し、前記の計測されたゼロ
点間隔をα等分（ただし、αは２以上の整数で予
め定められた数）した時間値を標本周期としてそ
のゼロ点間隔と対応する信号部分から（α−１）
個の標本値が得られるようにするものであるか
ら、装置の構成は前記の各動作が良好に行なわれ
るものでありさえすれば、大部分の動作がアナロ
グ信号処理によつて行なわれるように構成されて
も、あるいは、略々全動作がデジタル信号処理に
よつて行なわれるように構成されていてもよい
が、装置の略々全動作がデジタル信号処理によつ
て行なわれるように構成された方が装置の構成が
簡単化できるので、第１図に示す記録再生装置中
のデジタル信号符号化装置部分は、それの動作の
略々全動作がデジタル信号処理によつて行なわれ
るような構成例のものとして示されている。 次に、第１図のブロツク図を参照して第１図示
の記録再生装置の構成や動作などについて説明す
ると、第１図におけるマイクロホンMICは音波
を電気信号（音声信号）に変換して低域濾波器
LPFrに与える。第１図示の例では信号源がマイ
クロホンMICであるとなされているが、信号源
が他の音声信号の発生器であつてもよいことは当
然である。前記した低域濾波器LPFrは、以下の
実施例の説明ではそれの遮断周波数が4KHzであ
るとされている。 低域濾波器LPFrによつて4KHz以下の周波数
帯域となされた音声信号は、AD変換器ADCによ
つて所定のビツト数（以下の説明では８ビツト）
のデジタル信号に変換される。以下の説明におい
て、AD変換器ADCは、それの標本化周波数（サ
ンプリング周波数）が8KHzであるとされてお
り、AD変換器ADCでは、それに入力された音声
信号を、常に１／8000秒の標本化周期で標本化
し、それぞれの標本の振幅値を量子化して、それ
ぞれ８ビツトのデジタル信号に変換する。 AD変換器ADCから出力されたデジタル信号
は、マイクロコンピユータを含んで構成されてい
る制御回路CCTの制御の下に所定の信号処理が
施こされることによりデータ量が減少されたデジ
タル信号となされるが、その信号処理動作は第１
図示の構成の装置では、制御回路CCT、第１の
記憶装置Ｍ１（第１のメモリＭ１）、第２の記憶
装置Ｍ２（第２のメモリＭ２）などによつて行な
われる。以下の説明において、前記の第１のメモ
リＭ１は256バイトのメモリであるとされ、また、
第２のメモリＭ２は64Kバイトのメモリであると
されている。 次に、第３図に示すフローチヤートを参照し
て、第１図示の記録再生装置における操作部OP
の記録釦Brが操作されることによつて順次に行
なわれる信号の符号化について説明する。 操作部OPの記録釦Brが記録釦が操作されるこ
とによりプログラムがスタート（第３図中の「は
じめ」）すると、ステツプ(1)で制御回路CCTに設
けられているゼロ点間隔を計測するための８ビツ
トのカウンタがリセツトされる。ステツプ(2)で
AD変換ADCからの次々の８ビツト（１バイト）
のデジタル信号を256バイトの第１のメモリＭ１
に記憶し、また、第１のメモリＭ１に前記の１バ
イトのデジタル信号が記憶される度毎に、ゼロ点
間隔を計測するための８ビツトのカウンタを１づ
つカウントアツプする。 ステツプ(3)で、第１のメモリＭ１に記憶した１
バイトのデジタル信号が示すものとの交流信号の
振幅値がゼロか否かを判定し、ゼロでないと判定
された場合はステツプ(2)に戻り、また、ゼロと判
定された場合はステツプ(4)に進む。 ステツプ(4)では、ゼロ点間隔を計測するための
８ビツトのカウンタの計数値によつて示されてい
るゼロ間隔をα個に等分（ただし、αは２以上の
整数の内から予め定められた数）させうるような
（α−１）個の分割点にそれぞれ対応しているよ
うな数値を得る｛例えば、ゼロ点間隔を示す計数
値がＡであつたとしたときに、αが２、αが３、
αが４の場合に、ステツプ(4)で得る数値はαが２
の場合にはＡ／２、αが３の場合にはＡ／３、
2A／３、αが４の場合にはＡ／４、2A／４、
3A／４である。一般に、ゼロ点間隔がＡである
時に、ステツプ(4)で得る数値は、Ａ／α、2A／
α、（α−１）Ａ／αで示されるような（α−１）
個のものとなる。なお、前記の個数は、｛（Ｎ−
１）Ａ｝／Ｎの計算を行つた結果として得られる
商として求められるが、前記の計算により剰余が
生じる場合は略々等分の個数（Ｎ−１）が求めら
れるようにされるべきことは勿論である｝。以下
の説明では簡単のために、αが２の場合を例にと
つて記載されている。 ステツプ(5)で、ゼロ点間隔を計測するための８
ビツトのカウンタの計数値の1/2と対応する第１
のメモリＭ１のアドレス位置における第１のメモ
リＭ１の振幅値のデータを読み出し、その振幅値
のデータと、前記したゼロ点間隔を計測するため
の８ビツトのカウンタの計数値の1/2の数値とを
組にして、64Kバイトの第２のメモリＭ２へ記憶
する（前記した第１のメモリＭ１から読出した振
幅値のデータと、ゼロ点間隔の時間値を示してい
るゼロ点間隔を計測するための８ビツトのカウン
タの計数値とを組にして、64Kバイトの第２のメ
モリＭ２へ記憶するようにしてもよいが、第１の
メモリＭ１から読出した振幅値のデータと組にし
て用いられるべき前記のカウンタの計数値は、そ
れが小さな数値である程、所要ビツト数が少なく
て済むという利点があるから、以下の説明では、
第１のメモリＭ１から読出した振幅値のデータと
を組にして用いられるべき数値が、ゼロ点間隔を
計測するための８ビツトのカウンタの計数値の1/
２の数値の場合について記載されている）。 ステツプ(6)でゼロ点間隔を計測するための８ビ
ツトのカウンタをリセツトして計数値を０とし、
また、第２のメモリＭ２に記憶されるデータ組の
個数を計数するために設けられている15ビツトの
カウンタを、第２のメモリＭ２に対して新たなデ
ータ組が記憶される度毎に１づつカウントアツプ
してステツプ(7)に進む。 ステツプ(7)では、第２のメモリＭ２がフルカウ
ントになつたか否か、あるいは操作部OPにおけ
る停止釦Bsが押されているか否かを判定し、第
２のメモリＭ２がフルカウントになつた状態、ま
たは停止釦Bsが押されている状態を検出したと
きはプログラムが終了し、そうでなければステツ
プ(2)に戻る。 上記した説明では、説明の簡単化のために、信
号のゼロ点の判別について単に第１のメモリＭ１
に記憶した振幅値が０か否かによつて行なうとだ
け記載したが、第１のメモリＭ１に順次に記憶さ
れる振幅値は、AD変換器ADCにおける標本周期
毎に得られた離散的なものであるから、常に必ら
ずしも交流信号のゼロ点が標本化されているとは
限らず、第１のメモリＭ１に順次に記憶される振
幅値を示す情報においてそれの極性が反転した場
合にそれが交流のゼロ点を示すものとするなどの
判定手段が用いられる。 また、ステツプ(3)で、もとの交流信号の振幅値
がゼロであることの判定が行なわれた場合に、ス
テツプ(4)でゼロ点間隔を計測するための８ビツト
のカウンタの計数値から得る（α−１）個の数値
の個数が２以上、すなわち、αが３以上の場合に
は、ステツプ(5)において第１のメモリＭ１から読
出されるべき振幅値のデータは、ゼロ点間隔を計
測するための８ビツトのカウンタの計数値によつ
て示されているゼロ間隔をα個に等分させうるよ
うな（α−１）個の分割点にそれぞれ対応してい
る数値の個々の数値が格納されている第１のメモ
リＭ１の各アドレス位置について順次に読出され
るものであり、前記のようにして読出されたそれ
らの振幅値のデータは、それらの個別のもの毎に
それぞれゼロ点間隔と関連する数値とが組となさ
れて第２のメモリＭ２に記憶されるようになされ
るのである。 これまでの説明から明らかなように、既提案の
符号化装置では、交流信号におけるゼロ点間隔を
予め定められた数αで等分したときにそれぞれ得
られる時間値が、それぞれのゼロ点間隔と対応す
る信号部分からの（α−１）個の標本値を得るた
めの標本化周期（標本化間隔）となるようにし
て、データ量を減少させることができるようにし
たものであり、また、前記の（α−１）個の標本
値のそれぞれのものに対し、その標本値が得られ
たゼロ点間隔の情報と関連する情報を加えて、標
本値とゼロ点間隔の情報とを組にしたものとし、
それにより複号化が容易に行なわれ得るようにな
されているのである。 次に、第１図示のブロツク図と、第４図示のフ
ローチヤートとを用いて、復号化について説明す
る。まず、記録再生装置における操作部OPの再
生釦Bpを操作して第４図のフローチヤートに示
すプログラムがスタートすると、ステツプ（1P）
で、第２のメモリＭ２へ記憶されるデータ組の個
数を計数するために設けられている15ビツトのカ
ウンタをリセツトしてステツプ（2P）に進む。
前記の15ビツトのカウンタは第２のメモリＭ２か
ら１つのデータ組が読出される度毎に１づつカウ
ントアツプする。 ステツプ（2P）では、第２のメモリＭ２へ記
憶された順序で、振幅値とゼロ点間隔に関連する
情報（ゼロ点間隔を計測するための８ビツトのカ
ウンタの計数値をα等分して得た数値…既述した
説明例では前記した８ビツトのカウンタの計数値
の1/2の数値）との組からなるデータ組を読出し
てDA変換器DACに与え、ステツプ（3P）でDA
変換器DACでは、前記した振幅値をアナログ量
の振幅値liに変換すると共に、前記したゼロ点間
隔に関連する情報をアナログ量の電気量τiに変換
してそれらを補間回路CPに与えるようにする。 第５図は補間回路CPの１例構成及び関連部分
の構成を示すブロツク図であつて、この第５図に
おいてDIVは割算器、INTは積分器であり、ま
た、DA変換器DACにおいてＤ／Ａ１は第２のメ
モリＭ２から読出された振幅値をDA変換してア
ナログ量の振幅値liを出力するDA変換器、Ｄ／
Ａ２は第２のメモリＭ２から読出されたゼロ点間
隔に関連する情報をアナログ量の電気量τiに変換
して出力するDA変換器である。 補間回路CPは、それの割算器DIVに対してDA
変換器Ｄ／Ａ１の出力信号liとDA変換器Ｄ／Ａ
２の出力信号τiとが与えられて、 Xi＝li／τi ……(1) (1)式のような演算を行なつて、信号Xiを出力
する。 割算器DIVからの出力信号Xiは積分器INTに
よつて積分された信号Yiとして出力される。 Yi＝∫Xidt ……(2) 補間回路CPによる信号の補間は、補間の傾斜
θが、第６図のli／τiに等しくなるようになされ
るのである。そして補間の行なわれた信号は、折
線近似によつてもとの交流信号に近似した波形の
ものとなる。 第５図及び第６図を参照して説明した補間動作
による信号の補間を行なう時間、すなわち、ゼロ
点間隔の時間をα等分した時間を設けるために、
ステツプ（4P）ではステツプ（2P）、ステツプ
（3P）、ステツプ（4P）、を経過する時間が、前記
したゼロ点間隔の時間をα等分した時間と等しく
なるようにプログラムデレイを作る。 そして、ステツプ（5P）で振幅値を符号反転
して出力し、また、ステツプ（6P）では既述し
たステツプ（4P）の場合と同様な態様でプログ
ラムデレイを作る。 ステツプ（7P）では、第２のメモリＭ２から
読出されるデータの個数を計数する15ビツトのカ
ウンタがフルカウントになつたか否か、あるいは
停止釦Bsが押されたか否かをみて、15ビツトの
カウンタがフルカウントの場合あるいは停止釦
Bsが操作されている場合には終了し、否であれ
ばステツプ（2P）へ戻り、次のデータ組を読出
す。 第１図示の記録再生装置において、AD変換器
ADCにおける標本周期が既述の例のように１／
8000秒の場合に例えば、ゼロ点間隔の平均が計測
値４であつたとすると、ゼロ点間隔の平均は
0.5msとなるから、振幅値とゼロ点間隔に関連す
る情報とについてそれぞれ１バイトを割当てて記
憶を行なうようにした場合には、第２のメモリＭ
２として64KバイトのメモリＭ２を用いれば約16
秒間の音声信号が記憶され、再生されることにな
る。なお、第１図示の装置において補間回路CP
からの出力信号は、低域濾波器LPFpを通してス
ピーカSPに与えられて再生音が得られる。 前記した第１図示の既提案装置によれば、既述
した公報に記載の既提案方式に比べて良好な結果
が得られたが、第１図示の既提案装置では標本化
周期が常に変化する点が問題になり、それの改善
が求められた。 第７図は第１図示の既提案装置の問題点を解決
しうる本発明の標本化周期の可変な符号化装置を
実施している記録再生装置のブロツク図であり、
この第７図において既述した第１図示の既提案装
置と対応する構成部分には第１図中で使用してい
る図面符号と同一の図面符号が使用されている。 第７図においてMICはマイクロホン、ADCは
AD変換器、CCTはマイクロコンピユータを含ん
で構成されている制御回路、Ｍ１は第１の記憶装
置（第１のメモリ、バツフアメモリ）、Ｍ２は第
２の記憶装置（第２のメモリ）、SPはスピーカ、
OPは操作部、Brは記録釦、Bpは再生釦、Bsは
停止釦、LPFは低域濾波器、DAC１、DAC２は
DA変換器、VLPFは可変通過帯域型の低域濾波
器である 第７図に示すブロツク図を参照して本発明の標
本化周期の可変な符号化装置の一実施例について
説明する。第７図示の記録再生装置に含まれてい
る符号化装置は、符号化の対象とされる信号を一
定の時間長Tf毎の信号（１フレームの信号）と
し、その１フレームの信号毎に標本化周期（標本
化間隔Tcが設定されるようになされている。 第８図は符号化前の信号Saの波形例図であつ
て、第８図中の０−０線は参照のために示した交
流軸線である。第８図中に示す波形図において、
Tfは信号Saを時間軸上で一定の時間長毎に区切
つた信号部分の時間長であり、前記の時間長Tf
づつの各信号部分は、それぞれ１フレームの信号
と称せられるものである。 信号Saにおいて、予め定められた時間長Tfを
有する各１フレームの信号は、時間長Tf内にお
いて交流軸線０−０線に対して複数回交叉してい
る状態、すなわち、時間長Tf内に複数個のゼロ
点を有しているものとなつているが、各１フレー
ムの信号におけるゼロ点の個数は、各１フレーム
中の信号の周波数成分がどうであるのかに従つて
異なつており、例えば、第８図に示す波形Saに
ついて説明すると、時刻t1からt2までの１フレー
ムの信号ではゼロ点が８個であり、時刻t2からt3
までの１フレームの信号ではゼロ点が４個であ
り、以下、時間軸上で相次ぐ次々の１フレームの
信号について、ゼロ点の個数が６個、３個、４個
となつている。 第７図中に示されている符号化装置では、前記
のように信号Saにおける予め定められた一定の
時間長Tfの信号部分、すなわち、各１フレーム
の信号毎に、１フレームの信号中に存在するゼロ
点の個数と関連する数で時間長が等分されるよう
な標本化周期Tcにより、その１フレームの信号
についての標本値列が得られるような符号化を行
なつて、データ量の減少の達成を図かつているの
であり、この点について前記した第８図示の信号
Saを例にとつて説明すると次のとおりである。 すなわち、第８図示の信号Saのように、時間
軸上で相次ぐ１フレームの信号のゼロ点の個数が
既述のように、８個、４個、６個、３個、４個で
ある場合には、例えばゼロ点の個数が８個である
１フレームの信号については、時間長Tfが（８
×Ｋ）等分されるような標本化周期で、その１フ
レームの信号からの標本値列が得られるように、
また、例えば、ゼロ点の個数が４個の１フレーム
の信号については、時間長Tfが（４×Ｋ）等分
されるような標本化周期で、その１フレームの信
号からの標本値列が得られるように、以下同様
に、ゼロ点の個数が６個あるいは３個であるよう
な各１フレームの信号については、時間長Tfが
（６×Ｋ）等分あるいは（３×Ｋ）等分されるよ
うな標本化周期で、各１フレームの信号からの標
本値列が得られるようにするのであり、一般に、
１フレームの信号中のゼロ点の個数がＺ個の場合
（交流信号をデジタル符号化する本発明装置にお
いては、処理の対象にしている信号は交流信号で
あつて、直流信号は処理の対象にしておらず、信
号処理に当つて処理の対象にされている交流信号
の最低周波数に対応する周期よりも長期にわたつ
てゼロが読いてＺが０であることはない）には、
その１フレームの信号については、時間長Tfが
（Ｚ×Ｋ）等分されるような標本化周期で、標本
値列が得られるようにされるのであり、前述のよ
うな符号化手段を用いれば、データ量を減少させ
た状態での記録再生動作が容易に実現できるので
ある。 前記のような符号化手段によつて得られるデー
タ、すなわち、予め定められた時間長Tfを有す
る各１フレームの信号からの標本値列が、１フレ
ームの信号中におけるゼロ点の個数Ｚと特定な関
係を有する数（Ｚ×Ｋ）によつて、時間長Tfを
等分して得た標本化周期により標本抽出が行なわ
れることによつて得られるデータは、そのデータ
と、標本化周期Tc、１フレームの信号における
標本値の個数Ｎ、フレームの番号などの情報とを
組にして伝送あるいは記録に用いられる。 また、前記したところから明らかなように、各
１フレームの信号と対応して得られた標本値は、
各１フレームの信号毎に、それぞれ個別に一定の
標本化周期を有しているものであるから、各１フ
レームの信号の時間長Tf毎に、再生系で使用さ
れている低域濾波器の通過帯域を、標本化周期と
対応させて可変制御することにより、再生信号中
に折返し歪が生じないようにすることも容易にで
きるのである。 すなわち、再生に際して後述のように記憶装置
からの読出しに当り各１フレームの信号における
ゼロ点の個数と特定な関係を有する標本化周期と
対応する時間々隔で読出してからDA変換を行つ
てそれを可変通過帯域型の低域濾波器へ入力信号
として与え、また、前記した原信号の振幅値を示
す標本値と、その標本値を得るために標本化周期
を示すデータとが組となされているデジタルデー
タにおける標本化周期を示すデータについては、
それをDA変換してから前記した可変通過帯域型
の低域濾波器へ制御信号として与えて、前記した
可変通過帯域型の低域濾波器の遮断周波数を前記
したデジタルデータにおける標本化周期を示すデ
ータをDA変換して得た制御信号により変化させ
るようにすることにより、常に良好な再生信号が
得られるのである。 前記の点を具体的に説明すると次のとおりであ
る。標本化された信号が無歪の状態で再生できる
周波数帯域は、周知のサンプリング定理によつて
標本化周波数（標本化周期の逆数）の1/2以下の
周波数帯域であつて、無歪の状態で再生される周
波数帯域は、その符号化された信号の符号化に使
用されたサンプリングパルスの標本化周期の逆数
（サンプリング周波数）の1/2以下の周波数帯域で
あり、前記した周波数帯域よりも上の周波数帯域
には周知のように再生信号中に折返し歪を発生さ
せる信号が存在している。それで、符号化された
信号の再生に際して使用される低域通過濾波器
（低域濾波器）としては、再生信号中に折返し歪
が混入しないようにするために、再生の対象にさ
れている信号の符号化に用いられたサンプリング
パルスのサンプリング周波数の1/2以下の周波数
帯域の信号だけを通過させうるような通過特性を
有するものが使用されるのであるが、今、例え
ば、再生の対象にされる信号が、それの符号化に
際して10KHzの繰返し周波数のサンプリングパ
ルスで標本化されていたとすれば、その信号の再
生時に使用される低域濾波器としては、再生信号
中に折返し歪が混入しないようにするために、前
記した10KHzのサンプリングパルスの1/2以下の
周波数帯域の信号だけを通過させうるような通過
特性を有するものが使用され、また、例えば、再
生の対象にされる信号が、それの符号化に際して
1KHzの繰返し周波数のサンプリングパルスで標
本化されていたとすれば、その信号の再生時に使
用される低域濾波器としては、再生信号中に折返
し歪が混入しないようにするために、前記した
1KHzのサンプリングパルスの1/2以下の周波数
帯域の信号だけを通過させうるような通過特性を
有するものが使用されることになる。ところで、
信号の再生系が高い繰返し周波数のサンプリング
パルスで標本化された信号と、低い繰返し周波数
のサンプリングパルスで標本化された信号とを再
生する場合に、例えば、前記した例のように
10KHzのサンプリングパルスで標本化された信
号、すなわち、5KHzまでの周波数帯域を有する
再生信号と、1KHzのサンプリングパルスで標本
化された信号、すなわち0.5KHzまでの周波数帯
域を有する再生信号とを再生しようとする場合
に、その再生系に設けられるべき低域濾波器とし
ては、5KHzまでの信号を通過させうるようなも
のが使用されるのが当然であるが、前記した再生
系で、5KHzの信号が良好に再生できるようにす
るために、再生系中に5KHzまでの信号を通過さ
せうるような低域濾波器を設けた場合には、
0.5KHzの信号の方に折返し歪が混入することに
なるが、低域濾波器の通過帯域が各１フレームの
信号毎に設定されている標本化周期と対応して変
化させるようにすることにより、常に良好な再生
信号が得られるのである。 次に、第７図の記録再生装置の構成や動作など
について説明する。第７図に示すマイクロホン
MICは音波を電気信号（音声信号）に変換して
低域濾波器LPFに与える。第７図示の記録再生
装置では、信号源としてマイクロホンMICが用
いられているが、信号源が他の形態の音声信号の
発生器、あるいは他の信号の発生器であつてもよ
い。 低域濾波器LPFは、以下の実施例の説明では、
それの遮断周波数が3KHzであるとされている。
低域濾波器LPFによつて3KHz以下の周波数帯域
の信号になされた音声信号は、AD変換器ADCに
よつて所要のビツト数（以下の説明では８ビツ
ト）のデジタル信号となされて、マイクロコンピ
ユータを含んで構成されている制御回路CCTへ
与えられるが、前記したAD変換器ADCは、クロ
ツクパルスの発生器CGからの8KHzの繰返し周
波数のパルスによつてAD変換を行なつている。 AD変換器ADCから出力されたデジタル信号
は、入力された音声信号が常に一定の標本化周期
（説明例においては１／8000秒）で標本化され、
それが量子化された８ビツトのデジタル信号であ
り、それは制御回路CCTの制御の下に第１の記
憶装置Ｍ１（第１のメモリＭ１、あるいはバツフ
アメモリＭ１）へ順次に記憶される。前記したバ
ツフアメモリＭ１は以下の説明例では512バイト
の記憶容量を有しているものとされており、それ
は記憶容量の半分づつの２つの部分に分けられ
て、その２つの部分が交互にデータの書込みとデ
ータの読出しに使用される。 さて、記録再生装置の記録動作は、操作部OP
における記録釦Brが操作されることによつて、
第９図に示すフローチヤートに示すようなプログ
ラムに従つて行なわれるのであり、操作部OPに
おける記録釦Brが操作されて、第９図示のプロ
グラムがスタート（第９図中の「はじめ」）する
と、ステツプ（1r）で制御回路CCTに設けられ
ている９ビツトの標本カウンタ、８ビツトのゼロ
点カウンタ、16ビツトのフレームカウンタなどが
リセツトされる。 記録釦Brが操作される以前、すなわち、第９
図示のフローチヤートにおける「はじめ」の前に
おいても、記録再生装置の制御回路CCTは、ク
ロツクパルス発生器CGからのパルスを受けるこ
とにより、ステツプ（10r）の割込み動作を行な
つていて、AD変換器ADCからのデジタル信号出
力をバツフアメモリＭ１に順次に記憶させ、また
９ビツトの標本カウンタをカウントアツプしてい
る。 ステツプ（2r）でバツフアメモリＭ１から記憶
されていた標本値を読出すと共に、９ビツトの標
本カウンタを１だけカウントアツプする。 ステツプ（3r）では、前記のステツプ（2r）で
読出した標本値の符号が、その直前の標本値の符
号と同一かどうかをみて、符号の変化がなかつた
時はゼロ点ではないとしてステツプ（2r）へ戻
り、また、符号の変化があつた時にはステツプ
（2r）で読出した標本値がゼロ点であるとしてス
テツプ（4r）に進みステツプ（4r）では８ビツト
のゼロ点カウンタを１だけカウントアツプする。 ステツプ（5r）で、バツフアメモリＭ１から順
次に読出した標本値の個数が256に達したかどう
かを９ビツトの標本カウンタの計数値で調べて、
バツフアメモリＭ１から読出した標本値の個数が
256に達したら（つまり、ステツプ（2r）〜（4r）
を256回繰返したら、ステツプ（6r）に進み、ま
た、バツフアメモリＭ１から読出した標本値の個
数が256に達していなかつたら、ステツプ（2r）
に戻る。 ここで、前記のようにバツフアメモリＭ１から
読出された標本値の個数256は、第８図に示す信
号Saの時間長Tfの１フレームの信号について、
AD変換器ADCが一定の標本化周期（１／8000
秒）で標本抽出を行なつて得た標本値の個数であ
る。 ステツプ（6r）で、８ビツトのゼロ点カウンタ
の計数値Zcと、予め定められた数Ｋと、１フレ
ームの信号の時間長Tfを表わす数256とを用い
て、その１フレームの信号における標本値列を得
るのに必要とされる標本化周期Tcを計算すると
共に、標本数Ｎを計算する。 標本化周期Tc＝256／Zc・Ｋ バツフアメモリＭ１として、既述のように記憶
容量が512バイトのものを、記憶容量が1/2の２部
分に分けて、前記の２部分を書込みと読出しとに
順次交互に用いて、１フレームの信号の時間長が
32ミリ秒で、１フレーム中に256の標本がある信
号の記憶と読出しが行なわれているものとし、
今、例えば既述した数Ｋを２に定めた場合に１フ
レームの信号中のゼロ点の個数Zcが32であつた
とすると、標本化周期Tcは、 Tc＝256／32×２＝４ すなわち、４／8000＝0.5（ミリ秒）となる。 上記の例の場合に、標本数Ｎは64となり、256
の標本とからなり、時間長が32ミリ秒の１フレー
ムの信号は標本数Ｎが64個のものとなされる｛な
お、Tc＝Tf／Zc・Ｋの計算によつて剰余が生じ
た場合には、剰余の切捨、切上げ、四捨五入な
ど、剰余を適当に処理して、整数値の答を出すよ
うにすればよい｝。 この標本数が64の１フレームの信号は、再生系
に設けられる低域濾波器としてそれの遮断周波数
が1KHz以下、例えば750Hzのものが用いられる
ならば周知のサンプリング定理により、再生信号
中には折返し歪が生じない。 また、信号全体におけるゼロ点間隔Zcの平均
が32であつたとすれば、 標本数Ｎ＝256／Tc 次いで、ステツプ（7r）では、バツフアメモリ
Ｍ１から、前記した標本化周期Tcが適用されて
標本値列が取り出されるべき１フレームの信号に
ついて、前記した標本化周期Tc毎の標本値を順
次に読出すために、９ビツトの標本カウンタ（ア
ドレスカウンタ）のTcおきの計数値をアドレス
信号としてバツフアメモリＭ１から順次にＮ個の
標本値を読出し、また、16ビツトのフレームカウ
ンタの計数値Fcのフレーム番号と標本数Ｎ、標
本化周期Tcと、前記したＮ個の標本値とを組に
したデータを作り、それを第２の記憶装置Ｍ２
（第２のメモリＭ２）に記憶させてステツプ（8r）
に進む。 ステツプ（8r）では、16ビツトのフレームカウ
ンタを１だけカウントアツプする。 ステツプ（9r）では、16ビツトのフレームカウ
ンタがフルカウントになつているか、あるいは停
止釦Bsが操作されているかをみて、フレームカ
ウンタがフルカウントになつていたり、あるいは
停止釦Bsが操作されている状態であればおわり
となり、そうでなければステツプ（2r）に戻つて
上記の各ステツプを繰返えす。 フレームカウンタのカウント数Fcに対応して
２バイト、標本数Ｎに対応して１バイト、標本化
周期Tcと対応して１バイト、64バイトの標本値
列とによつて、１フレームの信号に対して68バイ
トの記憶容量の第２のメモリＭ２が必要とされる
から、今、第２のメモリＭ２として64Kバイトの
メモリを使用すれば、第２のメモリＭ２には963
フレーム、すなわち、約30秒強の信号が記憶され
ることになる。 これまでの説明で明らかなように、第２のメモ
リＭ２には各１フレームの信号について、標本化
周期Tcのデータと、標本値列と、標本数Ｎのデ
ータと、フレーム番号Fc（フレームカウンタの計
数値Fc）などが組となつたデジタル信号が記憶
されるが、これは第１のメモリＭ１（バツフアメ
モリＭ１）に記憶されていたもとのデジタル信号
に比べて大巾にデータ量が減少されているものと
なつているのであり、記録時に行なわれた前述の
ような符号化によりデータ量が減少され、小容量
のメモリによつて、長時間の音声信号の記録再生
を可能とする。 次に、前記のようにして第２のメモリＭ２に記
憶された信号を読出して、音声信号が再生される
場合について、第１０図に示すフローチヤートを
も参照して説明する。 記録再生装置における操作部OPの再生釦Bpが
操作されて、第１０図示のプログラムがスタート
（第１０図の「はじめ」）し、まるステツプ（1rp）
でフレームカウンタ、標本カウンタがリセツトさ
れ、ステツプ（2rp）で第２のメモリＭ２から１
フレームの信号内の標本数Ｎと標本化周期Tcの
データとを読出し、次に、ステツプ（3rp）では
第２のメモリＭ２から標本値が記憶された順に１
つづつ読出されてDA変換器ADC１へ与えられ、
また、標本化周期TcのデータがDA変換DAC２
へ与えられる。 ステツプ（4rp）では、ステツプ（2rp）〜
（5rp）の一巡の所要時間が、標本化周期Tcの示
す時間長と一致するように時間待ちを行なう。 ステツプ（5rp）では、Ｎ個の標本値の読出し
が終了したか否かを判定し、未だに終了していな
かつたならばステツプ（2rp）へ戻り、終了して
いればステツプ（6rp）へ進む。ステツプ（6rp）
ではフレームカウンタがフルカウントになつた
か、あるいは停止釦Bsが操作されたかをみて、
フレームカウンタがフルカウントになつていた
り、あるいは停止釦Bsが操作された状態であれ
ばおわり、否であればステツプ（2rp）へ戻る。 前記したステツプ（3rp）におけるDA変換器
DAC１，DAC２へのデジタルデータの供給によ
つて、DA変換器DAC１からは１フレームの信号
内における次々の標本値と対応するアナログ信号
が可変通過帯域型の低域濾波器VLPFへ入力信号
として供給され、また、DA変換器DAC２からは
１フレームの信号における標本値の標本化周期
Tcと対応するアナログ信号が可変通過帯域型の
低域濾波器VLPFへそれの制御信号として与えら
れる。 第１１図はDA変換器DAC１，DAC２の部分
と可変通過帯域型の低域濾波器VLPFの構成例と
を示すブロツク回路図であつて、可変通過帯域型
の低域濾波器VLPFは、それの遮断周波数の可変
範囲における高い方の遮断周波数が抵抗Ｒ５，Ｒ
８とコンデンサＣ１，Ｃ２によつて定められ、ま
た、遮断周波数の可変範囲における低い方の遮断
周波数は、抵抗Ｒ６，Ｒ７とコンデンサＣ１，Ｃ
２とによつて決められ、さらに、前記した遮断周
波数の可変範囲の中間の周波数値はDA変換器
DAC２に入力される標本化周期Tcのデータ入力
によつて切換えられるアナログスイツチASWと、
それぞれ直列に接続されている可変抵抗器Ｒ２，
Ｒ３を可変して、標本化周期Tcのデータと対応
してそれぞれ所定の周波数値となるように調整さ
れる。 標本化周期Tcと、標本化周期Tcに対応する標
本化周波数fsと、低域濾波器の遮断周波数のfcと
の対応関係の一例を次の第１表に示す。

【表】 第１１図に示されている可変通過帯域型の低域
濾波器VLPFは、DA変換器DAC２に与えられた
標本化周期Tcのデータ値によつて、アナログス
イツチASWで選択された抵抗により増幅器Ａ１
の利得が変わり、それに従つてフオトカプラPC
１，PC２（フオトカプラPC１，PC２は同一構
成のものが使用されてよく、それは可変抵抗体
VRとフオトダイオードPdとによつて構成されて
いる）におけるフオトダイオードPd，Pdの発光
量が変化することによる感光抵抗体（例えば
Cds）VR，VRの抵抗値の変化によつて遮断周波
数が変わり、通過帯域が可変制御されるのであ
る。なお、第１１図中において、Ｒ１，Ｒ４，Ｒ
５〜Ｒ８は抵抗、Ｒ２，Ｒ３は可変抵抗器、Ａ
１，Ａ２は増幅器、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、
PC１，PC２はフオトカプラである。 これまでの実施例の説明においては、本発明の
標本化周期の可変な符号化装置が、記録再生装置
中に使用されている場合のものであつたが、本発
明装置はそれをデジタル信号の伝送系における符
号化装置として用いられてもよいことは当然であ
る。 以上、詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の標本化周期の可変な符号化装置は、
符号化の対象とされる信号を所定の標本化周期で
標本化し量子化する手段と、前記の手段によつて
得たデジタル信号を記憶する手段と、前記の信号
における予め定められた一定の時間長Tf毎の信
号を１フレームの信号とし、各１フレームの信号
毎にゼロ点の個数Ｚを検出する手段と、前記の検
出手段によつて得たゼロ点の個数Ｚに予め定めら
れた係数Ｋを乗じた数値Ｚ・Ｋによつて前記した
１フレームの信号の時間長Tfを等分して得られ
る時間長と対応する新たな標本化周期を各１フレ
ームの信号毎に設定する手段と、前記した新たな
標本化周期を用いて前記した記憶手段に記憶され
ているデジタル信号を選択的に読出すと共に、前
記の選択的に読出したデジタル信号と、前記の新
たな標本化周期を示すデータとを組にしたデータ
を得る手段とからなる標本化周期の可変な符号化
装置、及び符号化の対象とされる信号を所定の標
本化周期で標本化し量子化する手段と、前記の手
段によつて得たデジタル信号を記憶する第１の記
憶手段と、前記の信号における予め定められた一
定の時間長Tf毎の信号を１フレームの信号とし、
各１フレームの信号毎にゼロ点の個数Ｚを検出す
る手段と、前記の検出手段によつて得たゼロ点の
個数Ｚに予め定められた係数Ｋを乗じた数値Ｚ・
Ｋによつて前記した１フレームの信号の時間長
Tfを等分して得られる時間長と対応する新たな
標本化周期を各１フレームの信号毎に設定する手
段と、前記した新たな標本化周期を用いて前記し
た第１の記憶手段に記憶されているデジタル信号
を選択的に読出すと共に、前記の選択的に読出し
たデジタル信号と、前記の新たな標本化周期を示
すデータとを組にしたデータを得る手段と、前記
の組のデータを記憶する第２の記憶手段とからな
る標本化周期の可変な符号化装置であるから、符
号化された信号はデータ量が大巾に減少されたも
のとなされ、また、復号化も容易であつて、本発
明装置によれば従来例の諸欠点がすべて良好に解
消できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は既提案の交流信号のデジタル符号化装
置を含んで構成された記録再生装置のブロツク
図、第２図及び第８図は説明用の波形例図、第３
図、第４図、第９図及び第１０図はフローチヤー
ト、第５図は補間回路の一例構成のブロツク図、
第６図は特性例図、第７図は本発明の標本化周期
の可変な符号化装置を含んで構成された記録再生
装置のブロツク図、第１１図は可変通過帯域型の
低域濾波器の一例構成を示すブロツク回路図であ
る。 MIC…マイクロホン、LPF，LPFr，LPFp…
低域濾波器、ADC…AD変換器、CG…クロツク
パルス発生器、CCT…マイクロコンピユータを
含んで構成された制御回路、OP…操作部、
DAC，DAC１，DAC２…DA変換器、Ｍ１…第
１の記憶装置（第１のメモリ、バツフアメモリ）、
Ｍ２…第２の記憶装置（第２のメモリ）、VLPF
…可変通過帯域型の低域濾波器、CP…補間回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 符号化の対象とされる信号を所定の標本化周
   期で標本化し量子化する手段と、前記の手段によ
   つて得たデジタル信号を記憶する手段と、前記の
   信号における予め定められた一定の時間長Tf毎
   の信号を１フレームの信号とし、各１フレームの
   信号毎にゼロ点の個数Ｚを検出する手段と、前記
   の検出手段によつて得たゼロ点の個数Ｚに予め定
   められた係数Ｋを乗じた数値Ｚ・Ｋによつて前記
   した１フレームの信号の時間長Tfを等分して得
   られる時間長と対応する新たな標本化周期を各１
   フレームの信号毎に設定する手段と、前記した新
   たな標本化周期を用いて前記した記憶手段に記憶
   されているデジタル信号を選択的に読出すと共
   に、前記した選択的に読出したデジタル信号と、
   前記の新たな標本化周期を示すデータとを組にし
   たデータを得る手段とからなる標本化周期の可変
   な符号化装置。 ２ 符号化の対象とされる信号を所定の標本化周
   期で標本化し量子化する手段と、前記の手段によ
   つて得たデジタル信号を記憶する第１の記憶手段
   と、前記の信号における予め定められた一定の時
   間長Tf毎の信号を１フレームの信号とし、各１
   フレームの信号毎にゼロ点の個数Ｚを検出する手
   段と、前記の検出手段によつて得たゼロ点の個数
   Ｚに予め定められた係数Ｋを乗じた数値Ｚ・Ｋに
   よつて前記した１フレームの信号の時間長Tfを
   等分して得られる時間長と対応する新たな標本化
   周期を各１フレームの信号毎に設定する手段と、
   前記した新たな標本化周期を用いて前記した第１
   の記憶手段に記憶されているデジタル信号を選択
   的に読出すと共に、前記の選択的に読出したデジ
   タル信号と、前記の新たな標本化周期を示すデー
   タとを組にしたデータを得る手段と、前記の組の
   データを記憶する第２の記憶手段とからなる標本
   化周期の可変な符号化装置。