具体实施方式
第1实施例
以下根据附图说明本发明的一实施例。
在本实施例的压缩装置在输入模拟信号做为压缩对象的信号时，须
将该输入的模拟信号A/D转换为附加符号的数字数据。然后，对该附
加符号的数字数据加上补偿值而转换为无符号数字数据。另外，再对如
此取得的无符号数字数据进行后面论及的非线性化处理。
其次，在对施予非线性化处理的数字数据进行低位数比特的化整运
算之后，将该化整运算所施的数字数据对每一采样点微分一次，并检测
出该微分值的极性变化的点做为采样点。然后，求取检测出各采样点的
振幅数据值与表示各采样点出现的时间间隔的计时数据值，并以该振幅
数据值与计时数据值的组做为压缩数据传送或记录。
另一方面，在如上所产生的压缩数据的展开装置上，首先，将输入
的压缩数据(振幅数据值与计时数据值的组)的振幅数据值，在压缩侧
被化整运算的比特数部分倍数化之后，对由此取得的数字数据进行与压
缩侧的非线性化处理相反的线性化处理。
然后，由利用从该线性化处理所得到的振幅数据值与包含于压缩数
据中的计时数据值进行内插运算，产生内插数据以内插于每一个振幅数
据值之间。再由所产生的内插数据减去与压缩侧相同的补偿值，并将由
此所得的数字数据于必要时D/A转换成模拟信号以供输出。
图1为表示实现上述的压缩方法的第1实施例的压缩装置的整体构
造例的方块图。
如图1所示，本实施例的压缩装置的构造具备：低通滤波器(LP
F)1、A/D转换器2、补偿附加部3、非线性化处理部4、化整运
算部5、计时信号合成器6、压缩处理部7、改错编码部8以及数据存
储器9。
图1所示的压缩装置是就将模拟信号数字化而压缩加以图示。下面
针对压缩音频信号的情形做为模拟信号的一例加以说明。
图1中，输入模拟信号，为了容易检测出采样点，于LPF1去除
杂讯后，由A/D转换器的转换成数字数据。
此时，A/D转换器2随着一定频率(例如音频信号时为44.1k
Hz)的输入时钟CK0执行A/D转换处理。因此，将输入模拟信号
转换成例如16比特的附带符号数字数据。另外，在图1所示的构造中，
是预期输入模拟的音频信号的情形，惟也可以由外界直接输入附带符号
的数字数据。此时，则不需要LPF1及A/D转换器2。
补偿附加部3由对由A/D转换器2输出的附带符号数字数据加上
一定的补偿值而转换成无符号数字数据。图2是用于说明在该补偿附加
部3的处理例的图，其中图2(a)表示由A/D转换器2所输出的附
带符号的数字数据的一例，而图2(b)表示对该数字数据加上补偿值
的结果所得的数字数据的一例。
如图2(a)所示，将模拟的音频信号数字转换的数字数据通常呈
以振幅0为中心而向正负两侧偏向的数据。由对此数据附加一定的补偿
值，即如图2(b)所示，转换成仅向正侧偏向的数据。例如，如由A
/D转换器2所输出的数字数据是由无符号的16比特所构成时，由加
算215＝32768做为补偿值，数字的波形即可直接得到振幅仅向正
方向偏向的数据。
非线性化处理部4对由上述补偿附加部3所输出的如图2(b)所
示的无符号数字数据进行如下所述的非线性化的处理。图3是用于说明
在该非线性化处理部4的处理例的图。亦即，非线性化处理部4由于是
依所输入的信号的振幅改变输出信号的振幅，所以将图3的虚线所示的
输入信号与输出信号并非设成1比1(输入信号轴与输出信号轴的标度
大小相同时，成为倾斜45度的直线)的关系，而是如实线所示，整体
上呈非直线的关系。
在本例中，如由补偿附加部3所输入的数据的振幅为0至1638
3或49152至65535时，则将输入数据的振幅值乘以1/2倍
输出(①、⑤)。另外，如由补偿附加部3所输入的数据的振幅为16
384至24575或40960至49151时，则直接输出输入数
据的振幅值(②、④)。再者，如由补偿附加部3所输入的数据的振幅
为24576至40959时，则将输入数据的振幅值乘以的倍输出
(③)。
如将可听音的音频信号数字化后加上补偿值时，在以16比特所表
示的整个数据区域(0至65535)之中，绝大部分的数据集中出现
于中央附近的数据区域，在末端附近的数据区域不太会出现数据。因此，
在本实施例中，在数据最常使用的中央附近的数据区域，将对于输入的
输出振幅(直线的倾斜度)加倍(③)。另一方面，如不太使用数据的
末端附近的数据区域，则将对输入的输出振幅(直线的倾斜度)设成1
/2倍(①、⑤)。
化整运算部5针对由该非线性化处理部4将如图3所示的输入信号
与输出信号的振幅的关系非线性化的数字数据进行低位数比特的化整运
算。例如，化整运算部5将由非线性化处理部4所输出的数字数据的低
位比特以256或512进行化整处理。以下针对以512化整的情形
加以说明。由以512折合式数据，即可对一单字(word)将数据长度
减少9比特，因此，可以大幅删减数据量。
可是，在本实施例中，输入至化整运算部5的数字数据为16比特，
可以表示大至65535为止的大数据值。而且，如上所述，绝大部分
的数据集中出现于中央附近的数据区域，末端附近的数据区域不太会出
现。换言之，实际上使用做为音频数据的数据多为比较大的值，对于具
有如此大值的数据即使删减低位的9比特(即使以512的小值化整)，
也不致影响再生声音的品质。
另外，在本实施例中，是利用非线性化处理部4，将使用于最常用
数据的中央附近的数据区域中，对输入的输出振幅(直线的倾斜部)设
成2倍。因此，在该区域中，可以获得与进行化整运算的实际数值的一
半数值进行化整运算相同的效果。亦即，纵使将数据的低位，比特实际
上以512化整，实际上可以获得以256化整的相同效果。因此可以
缓和化整运算的影响，并进一步减少对再生声音品质的影响。
由该化整运算部5施行低位数比特的化整运算的数字数据是被输入
至计时信号合成器6及压缩处理部7。计时信号合成器6将供应自化整
运算部5的数字数据微分一次并依该微分值的极性变化检测出采样点。
然后，求得表示该检测点的计时(timing)的计时时钟与表示各采样点
间的时间间隔的计时数据(时钟CK0的数字)以供输出。
图4为表示该计时合成器6的构造例的方块图。在图4中，微分器
11将由化整运算部5所输入的数字数据微分一次。此时，微分器11
每当被赋予一定频率的输入时钟CK0时，亦即在每一采样点(sampling
point)时进行数字数据的微分。微分值是由某一输入时钟CK0的时序
(timing)所取得的现存数据减去时间上前1个取得的数据而求得。此
时，没有数据之处为内定值(Default value)。
另外，采样点检测部12根据微分器11所算出的微分值以及化整
运算部5所输出的数字数据检测出数字数据的微分值的极性。变化的点
做为采样点。
例如，采样点检测部12有先检测微分值的极性由正变负的点，微
分值的极性由负变正的点，以及微分值变成0的点。而在微分值的极性
由正变负的点时，在其正负两侧的点之中，检测出来自化整运算部5的
数字数据值大的一边做为采样点。另外，在微分值的极性由负变正时，
在其正负两侧的点之中，检测出来自化整运算部5的数字数据值小的一
边做为采样点。又，在微分值为0的点时，检测出该点本身做为采样点。
另外，微分值成为0的点出现连续两个时，则检测出例如其两端的位置
为采样点。
计时产生部13计算由检测出一个采样点到检测出下一个采样点为
止所供应的时钟CK0的数目，除了将其输出做为计时数据，同时输出
表示各采样点的检出点的时序(timing)的计时时钟。在本实施例中，
该计时时钟是以例如4比特表示之。另外，该计时信号产生部13也产
生后面所述的读出时钟以供输出。
以4比特表示计时数据时，可以表示两个连续的采样点间的时钟数
的范围为0到15。因此，采样点间的间隔超过16时序时，如直接使
用，即发生超限(overflow)而无法正确表示计时数据。因此，在本实
施例中，如果计时时间间隔超过16时，即以多个计时数据的总计表示
目标的时钟间隔。此时，为使展开侧能识别加总多个时钟数据、将振幅
数据值设为0。
亦即，在本实施例中，是由补偿附加部3将一定的补偿值加计于原
来数据，因此，通常的状态下，振幅数据值是不用0。因此，该通常不
用0的振幅数据值才被当做识别资讯以表示加总多个时钟数据。例如，
在某采样点的振幅数据值为A，而由前一采样点的时钟间隔为35时，
计时数据值与振幅数据值的组为(15、0)，(15、0)，(5、A)。
如上所述，采样点间的时钟间隔超出15的频度并不高，许多场合
都可以一组的计时数据值与振幅数据值来表示。因此，并非配合例外发
生的情形分派较多比特给计时数据而是在许多场合将充分而必要的比特
数(4比特)分派予计时数据。而且只有在例外地时钟间隔超过15时，
才利用多组的计时数据值与振幅数据值表示时钟间隔以进一步减少数据
量。
另外，上述压缩处理部7是依照计时信号合成器6所输出的计时时
钟仅取出相当于采样点位置的数字数据以输出做为振幅数据。由该压缩
处理部7所输出的各采样点的振幅数据，以及由上述计时信号合成器6
所输出的表示各采样点间的时间间隔的计时数据的组做为压缩数据传送
或记录。
错误订定符号化部8为了即使在传输线路上或存储器上的数字数据
因杂讯等而变化并发生错误时也能检测出变化的比特而正确地订正，所
以在上述计时信号合成器6及压缩处理部7所供应的数据中附加错误订
正符号。而且，将由此所得的数据输出至传输线路上或数据存储器9做
为压缩数据。
数据存储器9是用于储存压缩数据的记录媒体，是将错误订正符号
化部8所产生的压缩数据依照来自计时合成器6的计时时钟取进并记录
的。另外，依照外界所赋予的读出时钟，读出储存的压缩数据以输出的。
由此读出的振幅数据与计时数据的组被传输或记录成压缩数据。
压缩数据的输出形态可将振幅数据与计时数据的组成组化做为数据
块，先在其头部附加标头(header)以供输出。标头之中包含例如，标
头的识别码，计时数据的比特数(本实施例中为4比特)，振幅数据的
比特数(以256化整时为8比特，以512化整时为7比特)等的资
讯。在此种标头后面依上升顺序接连着振幅数据与计时数据的组一所构
成的数据块。
图5为用于说明利用上述计时信号合成器6及压缩处理部7所进行
的压缩处理的原理图。此外，输入至计时信号合成器6及压缩处理部7
的数据为处理过输入模拟信号后的数字数据，但在图5为了说明，将由
化整运算部5所输出的数字数据的波形模拟表示。另外，该图5中所示
的数值为说明用的数值，并非以实际数值为依据。
在本实施例中，由化整运算部5所输出的数字数据101中检测微
分值的极性变化的点102a至102f为采样点。而且求得该等各采
样点102a至102f的振幅数据值与表示各采样点102a至10
2f出现的时间间隔的计时数据值，并且将该振幅数据值与计时数据值
的组传输或记录成压缩数据。
在图5的例中，巳求得“7、3、9、1、6、3”为各采样点1
02a至102f的数字的振幅数据值，以及“5、7、3、3、3”
为分别表示各采样点102a至102f出现的时刻T1至T2之间，
T2至T3之间，T3至T4之间，T4至T5之间，T5至T6之间
的各时间间隔的计时数据。另外，在此表示为计时数据的数字表示某采
样频率为基准的时钟CK0的数字。
在时刻T1的时间点，由于得到采样点102a的振幅数据值“7”
以及表示的前检测出采样点(未图示)的时刻起的时间间隔的计时数据
值(未图示)，因此将该等数据值的组做为时刻T1的压缩数据而传输
或记录。
其次，在检测出采样点102b的时刻T2的时间点，之前已求得
表示由检测出采样点102a的时刻T1起算的时间间隔的计时数据值
“5”，以及采样点102b的振幅数据值“3”，所以将该等数据值的
组(5，3)做为时刻T2的压缩数据传输或记录之。
此外，接着在检测到采样点102c的时刻T3的时间点，已经求
得表示之前由检测出采样点102b的时刻的时间间隔的计时数据值
“7”，以及采样点102c的振幅数据值“9”，所以将该等数据值的
组(7、9)做为时刻T3的压缩数据传输或记录。
以下同样地，将表示时刻T3至T4之间，T4至T5之间，T5
至T6之间的时间间隔的计时数据值，与在时刻T4，T5，T6检测
出的各采样点102d、102e、102f的振幅数据值的组(3、
1)、(3、6)、(3、3)分别做为时刻T4、T5、T6的压缩数据
传输或记录。
其次，要针对以上说明的压缩装置相对应的展开装置加以说明。
图7为表示本实施例的展开装置的构造例的方块图。如图7所示，
本实施例的展开装置是由倍数化处理部21，线性化处理部22，计时
信号产生器23，D型正反器24，展开处理部25，补偿减法运算部
26，D/A转换器27以及LPF28所构成。
倍数化处理部21是将被输入的振幅数据值仅倍数化为压缩侧的化
整运算部5所化整的比特数的部分。在本实施例中，是以512化整，
所以在该倍数化处理部21中，将被输入的振幅数据值乘以512倍。
线性化处理部22对于乘以512的振幅数据进行与压缩侧的非线性化
处理相反的线性化处理。
图8为说明在线性化处理部22中的处理例。如该图8所示，线性
化处理部22是依照被输入的信号的振幅，进行改变要输出的信号振幅
的处理。此时，振幅的变更方法应与非线性化处理部4的振幅改变方法
成相反的关系。
亦即，当由倍数化处理部21输入的数据的振幅为0至8191或
57344至65535时，须将输入数据的振幅值加倍以供输出(①、
⑤)。另外，由倍数化处理部2 1所输入的数据的振幅为8192至1
6383或49152至57343时，则将输入数据的振幅值直接输
出(②、④)。此外，由倍数化处理部21所输入的数据的振幅值为1
6384至49151时，则将输出数据的振幅值减半输出(③)。
计时信号产生器23接受包含于压缩数据中的计时数据，并由输入
时钟CK0产生用于表示与压缩侧所检测出的采样点间相同的不定时间
间隔的读出时间(read-out clock)。此时，计时信号产生器23监测与其
计时数据相对应的振幅数据值是否为0。而在振幅数据值为0时，即同
时加计下一个要接受的计时数据的部分以求得采样间的时间间隔，并在
总计多个计时数据的值的时序输出上述读出时钟。
D型正反器24将由上述线性化处理部22所输出的振幅数据依照
上述计时信号产生器23所产生的读出时钟的时序依次取进保持，并输
出至展开处理部25。在该展开处理部25输入有D型正反器24的输
出入段的振幅数据，即依某读出时钟的时序保持于D型正反器24的振
幅数据，以及应依下一个读出时钟的时序保持于D型正反器24的振幅
数据(在连续两个采样点的两个振幅数据)。
展开处理部25利用以上法输入的两个振幅数据与由计时信号产生
器2 3所输入的计时数据，以特定的内插运算或折合式运算等产生各采
样点间的数字内插数据。而且将如此产生的数字内插数据输出至补偿减
法运算部26。
另外，在内插处理时，如果在压缩侧的计时合成器6中的采样点检
测部12有两个以上的微分值0的点且其两端的位置被检测出做为采样
点时，该两端的采样点间因为没有声音的输入或为特定值的输入，所以
振幅值会产生固定的内插数据。
补偿减法运算部26由展开处理部25所产生的内插数据减去与以
压缩侧的补偿附加部3所附加者相同的补偿值。因此，数字数据的波形
不变之下，在压缩侧使振幅仅偏向正方向的数据以振幅0为中心回复到
可偏向正负两侧的数据。由此而得的数字数据在以D/A转换器27转
换成模拟信号之后，透过LPF28做为再生模拟信号输出。
图6为用于说明由上述展开处理部25所进行，的展开处理的原理
图。另外，被输入展开处理部25的数据为实施过倍数化及线性化的处
理后的数字数据，惟在图6中为了说明，将数字数据的波形图示如模拟
的波形。此外，在此要针对上述图5的例所产生的压缩数据的展开原理
加以说明。
如图5所示，压缩数据时，所得到的压缩数据成为(※、7)、(5、
3)、(7、9)、(3、1)、(3、6)、(3、3)的数值列。另外，※
表示图5中没有图示数值。在展开侧，依照此处所示的顺序输入有压缩
数据，于对振幅数据进行倍数化及线性化处理后，被输入至展开处理部
25。另外，在图6中，为使与图5比较相对应的部分更容易了解，将
上述数值列的振幅数据本身加以图示，惟实际上，该振幅值由于经过倍
数化及线性化处理，成为与图示不同的值。
首先，由最初输入的振幅数据值“7”与计时数据值“5”的两个
数据值，藉由内插运算产生波形a1的数据。然后，由上述的计时数据
值“5”与接著输入的振幅数据值“3”的两个数据值，由内插运算产
生波形a2的数据。
然后，由上述振幅数据值“3”与接着输入的计时数据值“7”的
两个数据值，由内插运算产生波形b2的数据。另外，由上述的计时数
据值“7”与进一步继续输入的振幅数据值“9”，由内插运算产生波
形b1的数据。接着同样地，依次由输入的振幅数据值与计时数据值的
组合依次产生波形c1、c2、d1、d2、c1、c2的数据。
由于上述的处理，产生了波形a1、b1、c1、d1、e1被连
续化的数字信号(图6的上段)，以及波形a2、b2、c2、d2、
e2被连续化的数字信号(图6的下段)。而且由将如此产生的两个数
字信号互相加计，即重现压缩侧的附加补偿值后的图5的数字数据。而
由该数字数据减去补偿值并以振幅0为中心回复至偏向正负两侧的数据
后，再进行数字模拟转换，即可以重现原来的模拟信号。
图9为将图6所示的时刻T1至T2的区间摘出表示，图9(a)
表示加算前的两个波形a1、a2，而图9(b)表示由加算再现的合
成波形a1+a2。
在图9(a)中，D1表示在时刻T1的振幅数据值(图6的例为
“7”)，D2表示在时刻T2的振幅数据值(图6的例为“3”)，T表
示在时刻T1至T2之间的时间间隔的计时数据值(图6的例为“5”)，
而t表示在时刻T1至T2之间的任意的时序(timing)
如图9(a)所示，利用在时刻T1的振幅数据值D1与表示时刻
T1至T2间的时间间隔的计时数据值T，并以时刻T1至T2之间的
任意时序t做为变数，亦即依照采样频率为基础的时钟，一边将时序的
值一一增加，由内插运算产生波形a1的数据。
另外，利用在时刻T2的振幅数据值D2与表示时刻T1至T2之
间的时间间隔的计算数据值T，同样地以时序t做为变数，利用内插运
算产生波形a2的数据。
而且由将如此产生的波形a1、a2的数据以上述时序t做为变数
加算，而合成图9(b)所示的波形。对于如此获得的数字数据进一步
进行补偿值减算，D/A转换等的处理，即可重现压缩前的原来的模拟
信号。
下面要针对利用如上所述的内插的展开处理以重现原来的模拟信号
的原理加以说明。
通常，为由离散性数字数据及连续性模拟信号，是在离散地输入的
数字数据的中间内插以虚拟地提高采样频率。通常此种数据的内插是利
用特定的采样函数来进行。
图10是以采样函数的一例表示sinc函数。在图10所示的s
inc函数的例中，仅在t＝0的采样点时的值变为“1”，在等间隔
的其他所有的采样点(t＝±1、±2、±3、±4，…)的值全部成
为“0”
图11是用于说明利用此种采样函数的一般的内插操作的图。在图
11中，将等间隔的采样点t1，t2，t3，t4的各离散数据的值
设定为Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)，而考虑求取对
应于例如采样点t2与t3之间的特定位置t0(到t2的距离为a)
相对应的内插值y的情形。
通常，利用采样函数求内插值时，只要分别针对所赋予的各离散数
据求得在内插位置t0的采样函数的值，而将其利用于折合式运算即
可。具体地说，即在t1至t4的各采样点使采样函数的中心位置的尖
峰高度一致，并求得此时各内插位置t0的采样函数值(以符号×表示)
并将其加总。
与时间经过的同时(随计时时钟的增加)依次一边移动内插位置t
0一边进行此种内插处理以求取连续变化的内插值y(t0)。如此一
来，可以获得以更圆滑连接的数字波形于各离散数据之间，并由D/A
转换而得连续的模拟信号。
本实施例为应用此种数据内插处理。亦即，如图9(a)所示，在
时刻t2由已输入的振幅数据值D1(＝7)与计时数据值T(＝5)
求取在第1采样点(时刻T1)形成采取“0”以外的值的采样函数的
一部分的波形a1，同时由振幅数据值D2(＝3)与计时数据值T(＝
5)求取在第的采样点(时刻T2)时形成采取“0”以外的采样函数
的一部分的波形a2。
然后，由将此等波形a1，a2的值加计于随时间经过依次移动的
每一内插位置t，而得到以更圆滑连接的数字波形于离散数据D1、D
2之间，并于补偿值处理之后，由D/A转换而得到连续性的模拟信号。
然而，在本实施例中，如图5所示，在压缩侧是由将数字数据，在
该微分值的极性变化的点的时间间隔采样而得到做为压缩数据的离散数
据。因此，得到离散数据的各采样点的间隔不一定成为等间隔，而在许
多情形下成为不等的间隔(在图5的例中，各采样点的间隔成为不等的
“5、7、3、3、3”)。
因此，在图6所示的展开侧，例如在求时刻T1至T2之间的内插
值时，如图9所示，是在该时刻T1、T2的采样点之间的时间间隔，
仅利用采样函数a1、a2进行上述的折合式运算，而针对采样点间的
时间间隔与其不相同的其他采样函数b1、b2、c1、c2、d1、
d2、e1、e2，则在进行折合式运算之时不予考虑。
此外，例如要求时刻T2至T3之间的内插值时，是在该时刻T2、
T3的采样点间的时间间隔(＝7)仅利用采样函数b1、b2进行折
合式运算，而对于采样点间的时间间隔与此不同的其他的采样函数a
1、a2、c1、c2、d1、d2、e1、e2，则不在进行该折合
式运算时的考虑之列。在求其他采样点间的内插值时也同。
其次，要就上述数据内插的具体处理例说明如下。如上所述，例如
要求时刻T1至T2之间的内插值时，仅使用在时刻T1、T2的各振
幅数据值，以及由表示时刻T1至T2之间的时间间隔的计时数据值所
求得的采样函数a1、a2。亦即，为求得时刻T1至T2之间的各内
插位置t的内插值所必要的数据是全部在时刻T2的时间点得到，在该
时间点可以再现如图9(b)所示的原来的数字波形。
而且，在本实施例中，每次由T1至T6的名离散时刻得到两个振
幅数据值D1、D2，以及在取得表示时间间隔的计时数据值下时，即
利用该等数据值，依照下面说明的内插运算式计算内插值，以依次重现
原来的数字波形。图12为用于说明该内插运算式的图。
如图12所示，具有振幅数据值D1、D2的两个采样点之间的内
插值可以由与内插位置t有关的两个2次函数x1、x2恰好在中间时
点连续化的函数来表示。亦即，本实施例中，是将两个采样点间分为前
半部与后半部，并分别利用2次函数x1、x2计算内插值。
在此，做为采样点间的时间间隔的计时数据值下有时为奇数有时为
偶数，奇数时，恰好在中间时点会发生内插位置t不来的状态。因此，
压缩时可以由执行两倍的过采样(over-sampling)以便所得的计时数据
值经常成为偶数。此时，图5所示的5个计时数据值“5、7、3、3、
3”实际上由于2倍的过采样而传输或储存或“10、14、6、6、
6”的数值。
在图12中，采样点间的时间间隔是以过采样后的2T来表示。
在图12中，2个2次函数x1、x2分别以
x1＝D1+at2 ……(1)
x2＝D2-a(t-2T)2 ……(2)
表示的。另外，该等的函数x1、x2因为是连续采样点的恰好在
中间时间点下连续，所以
x1＝x2 (t＝T) ……(3)
在此，在式(3)代入式(1)、(2)时，成为
D1+aT2＝D2-aT2 ……(4)
解a时，成为
a＝-(D1-D2)/2T5 ……(5)
因此，将式(5)代入式(1)、(2)时，得
x1＝D1-{(D1-D2)/2T2}t2 ……(6)
x2＝D2-{(D1-D2)/2T2}(2T-t)2 ……(7)
亦即，由依照原来的2倍的采样频率的时钟依次增加的内插位置t
做为变数，进行上述的式(6)、(7)的运算，即可重现原来的数字波
形。在本实施例中，此种内插运算处理是在振幅数据值与计时数据值所
组成的信号列于各离散时刻T1至T6被输入的同时依次进行。
亦即，在图6的例子中，在时刻T1、T2的采样点的振幅数据与
其间的计时数据值被输入的时间点进行该采样点间的内插运算而立即重
现原来的数字波形。又在时刻T3的采样点的振幅数据值与采样点T2
至T3间的计时数据被输入的时间点，进行其间的内插运算而立即重现
原来的数字波形。接着同样地依次进行处理。
此外，上述式(6)、(7)所示的内插运算处理也可由逻辑电路等
的硬件构造来实现，也可以由DSP(数字信号处理机)或软件(储存
于ROM与RAM等的程序)实现的。
如上述的详细说明，依据本实施例，可以在不做时间/频率转换，
在时间轴上将做为压缩对象的模拟信号或数字数据直接压缩或展开，因
此，不但处理不会烦杂，而且可以简化构造。又在由压缩侧传输压缩数
据而在展开侧重现时，可以在时间轴上由简单的内插运算，依次将被输
入的压缩数据处理而重现，所以可以实现即时操作。
另外，在本实施例中，是在对附带符号数字数据加计补偿值以转换
为无符号数字数据后才进行低位数比特的化整运算，因此，针对每一单
字(word)可将数据长减少数个比特，因此，可以大幅减少数据量。此
时，做为化整运算部的对象的绝大部分的振幅数据集中出现于该整个数
据区域中的中央附近的数据区域，末端附近的数据区域不大出现，因此，
即使删减低位数比特也不致影响在展开侧的重现声音的品质。
而且，在本实施例中，是于该折合式运算的前进行非线性化处理，
所以可以缓和化整运算的影响，并可进一步抑制展开侧的再现声音的品
质。
再者，在本实施例中，是将施行过化整运算的数字数据的微分值的
极性变化的点检测出做为采样点，并将在检测出的各采样点的振幅数据
值，以及表示各采样点的时间间隔的计算数据值的组做为压缩数据传输
或记录，因此，在由化整运算对每一单字压缩的数据中，还可进一步仅
将采样点的数据得到做为压缩数据而达成高的压缩率。
如上所述，依据本实施例，可以提供实现提高压缩率与重现数据的
品质双方面的新颖的压缩与展开方法。
此外，在本实施例中，在非线性化处理及线性北处理的例子中，例
示输入信号与输出信号的关系变成如图3及图8的图表所示的情形，惟
并不局限于此例。亦即，在可以用振幅数据的比特数表示的整个数据区
域中，如为再现一部分数据区域的处理，则其他形态的图表也可。例如，
输入信号与输出信号的关系成为曲线图的形态亦可。
另外，在上述实施例中，在化整运算部5是以256或512化整
为例，但并不限于此。
再者，在上述实施例中，在压缩侧，连续出现两个以上的微分值0
时，是检测出其两端位置做为采样点，并以在其两端的采样点的数据值
为振幅数据，而将两端间的时间间隔做为计时数据，但并不局限于此。
例如，在微分值0的点连续出现两个以上时，做为计时数据的值，通常
可以用不使用的0做为计时数据，而得到以连续的微分值0的个数做为
振幅数据也可。此时，应监测展开侧的内插数据产生处理中，被输入的
计时数据的值是否为0，如果是0，则应仅产生由振幅数据所示的值的
时钟数的振幅固定的内插数据。
第2实施例
其次说明本发明的第2实施例。
在第2实施例中，压缩装置是至少在由计时合成器6及压缩处理部
7产生压缩数据(振幅数据与计时数据)之前的阶段，对被赋予的数字
数据进行n倍过采样与移动平均运算或折合式运算(convolution
calcuation)以期由内插连接离散数据的间隔而获得比较圆滑的数据。
图13为表示第2实施例的压缩装置的整体构造例的图。如图13
所示，第2实施例的压缩装置中，对图1所示的第1实施例的压缩装置
追加过采样电路31以及PLL(锁相环路)电路32。
上述过采样电路31位于化整运算部5的后段，由对化整运算部5
所输入的数字数据进行n倍的过采样与折合式运算，以求得填补离散数
据之间的数字的内插值。例如，过采样电路31将以44.1kHz的频
率采样的音频数据输入，并以8倍的频率(352.8kHz)将其过采
样，同时执行折合式运算。然后，将如此获得的一系列的过采样数据输
出至计时信号合成器6及压缩处理部7。
计时信号合成器6及压缩处理部7由从上述过采样电路31所供应
的一系列的过采样数据中，检测出微分值的极性变化的点以做为采样
点。然后，将所检测出的各采样点的振幅数据值与用于表示各采样点出
样的时间间隔的计时数据值的组输出至错误订正编码部8。计时信号合
成器6又求得表示各采样点的检测点的时序的计时时钟并输出至压缩处
理部7及数据存储器9。
另外，PLL电路32由基准频率(例如44.1kHz)的输入时
钟CK0产生8倍频率(352.8kHz)的时钟CK1，将其供应至
上述的过采样电路31之外，还供应至计时信号合成器6，压缩处理部
7，错误订正编码部8，数据存储器9等。在过采样电路31，计时合
成器6，压缩处理部7，错误订正编码部8及数据存储器9会与该8倍
频率的时钟CK1同步操作。
另外，图14为表示第2实施例的展开装置的整体构造例的方块
图。如图14所示，在第2实施例的展开装置中，是对图7所示的第1
实施例的展开装置追加时钟信号产生器33。
时钟信号产生器33由基准频率的输入时钟CK0产生8倍频率的
时钟CK1，并将其供应至计时信号产生器23，展开处理部25以及
D/A转换器27。
接着要对上述图13所示的压缩装置内的过采样电路31的构造及
操作，在下面详细说明。
在本实施例的过采样电路31中，想求得两个离散数据间的内插值
时，会将具有含有该两个离散数据的n个离散数据的值相对应的振幅的
基本波形的数字数据，分别过采样，同时将所获得的n个数据利用折合
式运算合成，以求得上述填补两个离散数据间的数字性内插值。
图15为本实施例所用的数字基本波形的说明图。图15所示的数
字基本波形是利用过采样进行数据内插时所使用的采样函数的根本。该
数字基本波形是在一基准频率的每一时钟(CK0)使数据值变化为-
1、1、8、8、1、-1而作成。
下面，利用图16以由如图15标准化的数字基本形相对应的离散
数据值(-1、1、8、8、1、-1)/8，由n倍的过采样与折合
式运算产生内插值的情形为例，来说明本实施例的数据内插原理。另外，
在图16中，为图式的方便，针对进行4倍的过采样的例表示的，但是
在图13中，实际上是进行8倍的过采样。
在图16中，显示于最左列的一系列的数值列是对原来的离散数据
值(-1、1、8、8、1、-1)/8进行4倍的过采样的值。另外，
由最左边向右第4列部分的数值列是将最左列所示的数值列逐一向下移
位。图1 6的列方向表示时间轴，所谓将数值列向下移位(shift)相当
于将表示于最左列的数值列慢慢延迟。
亦即，从左起算第2列的数值列表示将最左列所示的数值列仅错开
4倍频率的时钟4 CLK的1/4相位分的数值列。另外。由左起算第
3列的数值列表示将由左起算第2列的数值仅错开4倍频率的时钟4 C
LK的1/4相位分的数值列，而左起算第4列的数值列表示将由左起
算第3列所示的数值再仅错开4倍频率的时钟4 CLK的1/4相位分
的数值列。
又，左边起算第5列的数值列为将第1至4列的各数值列以相对应
的行成员(line member)加算除以4的值。由该由左起算到第5列的处
理，伴随四相的折合式运算的4倍过采样被以数字方法执行之。
由上述第5列向右4列分的数值列(由左起算5至8列的数值列)
是将第5列所示的数值列逐一向下移位。此外，左列起算第9列的数值
列是将第5至8列的各数值列以相对应的行成员加算除以4的值。由该
由左起算到第9列的处理，伴随四相的折合式运算的4倍的过采样是以
数字方法执行两次。
又，由左起算第10列的数值列是将第9列所示的数值列向下移位
一行。另外，由左起算第11列(最右列)的数值列为将第9列的数列
值与第10列的数列值的对应行成员加算除以2的值。该最右边的数值
列即等于目标的内插值。
将该图16的最右列所示的最后所得的数值列图表化为图17。具
有如图17所示的波形的函数，在全区域可以微分一次，当沿着横轴的
采样位置t是位于1至33之间时，具有0以外的有限值，在其他区域
时，该值为全部为0的函数。
再者，函数的值在局部区域具有0以外的有限值，而在其他区域中
成为0的情形称为“有限数”。
另外，图17的函数为仅在t＝17的采样点采取极大值，而在t
＝1、9、25、33的4个采样点具有值成为0的特征的采样函数，
为了获得平滑波形的数据所需要的采样点全部通过。
如上所述，图17所示的函数为采样函数，在整个区域中可以微分
一次，而且为在采样位置t＝1、33收敛成0的有限数的函数。因此，
由利用图17的采样函数进行基于各离散数据的叠加，即可以利用可一
次微分的函数内插离散数据的值。
通常利用于数据内插处理的如图10所示的sinc函数因是在t
＝±∞的采样点收敛的函数，如要正确地求得内插值时，必须计算对应
于到达t＝±∞为止的各离散数据的内插位置的sinc函数的值，并
利用其进行折合式运算。与此相对地，本实施例所用的图17的采样函
数是在t＝1、33的探样点收敛，因此，只要仅将t＝1至33的范
围内的离散数据列入考虑即可。
因此，在求某一内插值时，只要考虑及有限的n个离散数据值即可，
因而可以大幅减少处理量。而且对于t＝1至33的范围外的各离散数
据，本来应加以考虑，惟并非考虑到处理量与精密度等而加以忽视，理
论上没有考虑的必要，因此不致发生舍位误差。因此，如利用本发明的
实施例的数据内插方法，即可得到正确的内插值，对于利用该正确内插
值进行压缩处理时在展开侧再现的数据，可以提升其对压缩前的原来数
据的重现性。
图18为表示图13所示的过采样电路31的构造例的方块图。如
图18所示，本实施例的过采样电路31构造上具备标准化数据存储部
41，移相部42，多个数字乘法器43a至43d，以及多个数字加
法器44a至44c。另外，图18中所示的PLL电路32与图13
所示相同。
上述标准化数据存储部41是将图16的最右列所示的标准化数据
列错开4相存储。另外，在图16中，虽然例示对图15所示的数字基
本波形进行4倍的过采样，惟在图13的过采样电路31中是实施8倍
的过采样，所以在该标准化数据记录部41数字基本波形被过采样8
倍，并存储著折合式运算标准化的数据。存储于该标准化数据存储部4
1的4相的标准化数据被随着由PLL电路32所供应的时钟CK0，
CK1被读出，而被分别供应至4个数字乘法器43a至43d的一边
的输入端子。
另外，移，相部42是将输入做为压缩对象的离散数据的相位错开
4相以进行移相处理。由该移相部42所产生的4相的离散数据是随着
PLL电路32所供应的时钟CK0，CK1被输出，分别供应给4个
数字乘法器43a至43d的另一边的输入端子。
上述4个数字乘法器43a至43d分别进行由上述标准化数据存
储部41所输出的4相正规化数据与由上述移相部42所输出的4个离
散数据的乘算。连接于该等的后段的3个数字加法器44a至44c将
在上述4个数字乘法器43a至43d的乘算结果加总，并将其结果输
出至图13的计时信号合成器6及压缩处理部7。
由该图18所示的构造可知，在本实施例中，事先应将由图16所
示的折合式运算所算出的最右列的标准化数据储存于ROM等的标准化
数据存储部。然后，将该标准化数据调变为与输入做为压缩对象的离散
数据的值相对应的振幅，再由4相的折合式运算将由此所得的数据合成
后输出的。
虽然也可以将输入做为压缩对象的离散数据的振幅对着图15所示
的数字基本波形乘算，而对求得的数据值进行如压缩时所进行的如图1
6所示的折合式运算，但是在将过采样电路31构成如图18的情形
时，实际的压缩时不必进行图16的折合式运算本身，具有可以高速化
压缩处埋的优点。
如上详细说明，在第2实施例中，在压缩侧是对被输入的离散数字
数据进，行过采样与折合式运算而产生平滑变化的连续数据，而由求得
的过采样数据得到离散的振幅数据值与表示该等不定的时间间隔的计时
数据值做为压缩数据。
在此，于执行过采样与折合式运算时由数字基本波形所产生的函数
为在有限的采样位置时，值收敛到0的有限数的采样化函数，且为可微
分一次的函数。因此，要求某一内插值时，只要考虑到有限数的离散值
即可，可以大幅减少处理量。而且因为不会发生舍位误差，故可获得正
确的内插值，对于利用该内插值进行压缩处理时在展开侧重现的数据，
可以提升其回后至压缩前的原来数据的重现性。
因此，依据第2实施例，可以照样维持与第1实施例相同的高压缩
率，展开压缩数据进一步提升所得重现数据的品质。
另外，在上述第2实施例中，虽将过采样电路31设置于化整运算
部5的后段，但并不局限于此。亦即，只要是在A/D转换器2与压缩
处理部7之间，设置何处皆可。另外，在过采样电路31虽然是执行8
位的过采样，但是并不限于8倍。例如，亦可以为2倍，4倍等。
此外，以上说明的第1，第2实施例的压缩与展开方法可以由硬件
构造，DSP，软件的任一项实施。例如要以软件实施时，本责施形态
的压缩装置及展开装置实际上是由电脑的CPU或MPU，RAM，R
OM等所构成者而由存储于RAM或ROM的程序的操作来实现。
因此，将促使电脑动作而发挥上述本实施例的功能的程序存储于例
如CD-ROM的记录媒体，并使电脑读入即可实现。用于记录上述程
序的记录媒体可以利用软磁盘、硬盘、磁带、光磁盘、不变性存储卡等。
再者，电脑由执行被供应的程序，不但可以实现上述实施例的功能，
而且该程序与电脑中操作的OS(操作系统)或其他应用软件等合成才
能实现上述实施例的功能时，或被供应的程序的处理的全部或一部分是
由电脑的功能扩充板或功能扩充单元实施，才能实现上述实施例的功能
时，该项程序也应包含于本发明的实施例。
此外，上面说明的各实施例，仅为实施本发明的具体化的一例而已，
本发明的技术范围不得被解释为局限于该等实施例。换言之，本发明在
不脱离其精神或其主要特征，可以各种形式来实施。