JP3304717B2 - Digital signal compression method and apparatus - Google Patents

Digital signal compression method and apparatus

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JP3304717B2
JP3304717B2 JP27314695A JP27314695A JP3304717B2 JP 3304717 B2 JP3304717 B2 JP 3304717B2 JP 27314695 A JP27314695 A JP 27314695A JP 27314695 A JP27314695 A JP 27314695A JP 3304717 B2 JP3304717 B2 JP 3304717B2
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

PURPOSE: To easily realize the operation of the characteristic on a frequency axis for an input signal without the need for a new mechanism and device other than the mechanism and the device to compress information without giving hindrance to cancellation condition of a reflected noise. CONSTITUTION: The device is provided with band division filters 201, 202 for QMF to divide an input signal into plural bands at information compression, MDCT circuits 203-205 to obtain data on a frequency axis of an input signal, and frequency characteristic operation circuits 219-221 to operate the characteristic on the frequency axis. The frequency characteristic operation circuits 219-221 operate the characteristic on the frequency axis so as to keep cancellation condition of reflected noise by the division and information signal expansion corresponding to the division through the band synthesis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルオーデ
ィオ信号等をビット圧縮した圧縮データの記録再生及び
圧縮データの伝送系に関し、特に、入力信号の周波数軸
上の変化に応じて、情報圧縮の為のフローティング及び
/又は圧縮の為のビット割当を行う時間と周波数によっ
て細分化された小ブロックの周波数的大きさを変化させ
るような、ディジタル信号を情報圧縮するディジタル信
号圧縮方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for recording and reproducing compressed data obtained by bit-compressing a digital audio signal and the like and a system for transmitting the compressed data. The present invention relates to a digital signal compression method and apparatus for compressing information of a digital signal by changing the frequency size of a small block subdivided according to time and frequency at which bit allocation for floating and / or compression is performed.

【0002】[0002]

【従来の技術】本件出願人は、先に、入力されたディジ
タルオーディオ信号をビット圧縮し、所定のデータ量を
記録単位としてバースト的に記録するような技術を、例
えば米国特許第5243588号の明細書及び図面等に
おいて提案している。
2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has previously described a technique for compressing an input digital audio signal into bits and recording the digital audio signal in a burst with a predetermined data amount as a recording unit, for example, as described in US Pat. No. 5,243,588. It has been proposed in books and drawings.

【0003】この技術は、記録媒体として光磁気ディス
クを用い、いわゆるCD−I(CD−インタラクティ
ブ)やCD−ROM XAのオーディオデータフォーマ
ットに規定されているAD(適応差分)PCMオーディ
オデータを記録再生するものであり、このADPCMデ
ータの例えば32セクタ分とインターリーブ処理のため
のリンキング用の数セクタとを記録単位として、光磁気
ディスクにバースト的に記録している。
This technology uses a magneto-optical disk as a recording medium and records and reproduces AD (adaptive difference) PCM audio data defined in an audio data format of a so-called CD-I (CD-interactive) or CD-ROM XA. The ADPCM data is recorded in a burst on the magneto-optical disk using, for example, 32 sectors of ADPCM data and several sectors for linking for interleave processing as a recording unit.

【0004】この光磁気ディスクを用いた記録再生装置
におけるADPCMオーディオにはいくつかのモードが
選択可能になっている。例えば通常のCDの再生時間に
比較して、2倍の圧縮率でサンプリング周波数が37.
8kHzのレベルA、4倍の圧縮率でサンプリング周波
数が37.8kHzのレベルB、8倍の圧縮率でサンプ
リング周波数が18.9kHzのレベルCが規定されて
いる。すなわち、例えば上記レベルBの場合には、ディ
ジタルオーディオデータが略々1/4に圧縮され、この
レベルBのモードで記録されたディスクの再生時間(プ
レイタイム)は、標準的なCDフォーマット(CD−D
Aフォーマット)の場合の4倍となる。これは、より小
型のディスクで標準12cmと同じ程度の記録再生時間
が得られることから、装置の小型化が図れることにな
る。
Several modes can be selected for ADPCM audio in a recording / reproducing apparatus using this magneto-optical disk. For example, the sampling frequency is 37.times. At twice the compression ratio as compared to the normal CD playback time.
A level A of 8 kHz, a level B of a sampling frequency of 37.8 kHz with a 4 times compression ratio, and a level C of a sampling frequency of 18.9 kHz with an 8 times compression ratio are defined. That is, for example, in the case of the level B, the digital audio data is compressed to approximately 1/4, and the reproduction time (play time) of the disc recorded in this level B mode is a standard CD format (CD). -D
A format). Since a recording and reproducing time of the same order as a standard 12 cm can be obtained with a smaller disk, the size of the apparatus can be reduced.

【0005】ただし、ディスクの回転速度は標準的なC
Dと同じであるため、例えば上記レベルBの場合、所定
時間当たりその4倍の再生時間分の圧縮データが得られ
ることになる。このため、例えばセクタやクラスタ等の
時間単位で同じ圧縮データを重複して4回読み出すよう
にし、そのうちの1回分の圧縮データのみをオーディオ
再生にまわすようにしている。具体的には、スパイラル
状の記録トラックを走査(トラッキング)する際に、1
回転毎に元のトラック位置に戻るようなトラックジャン
プを行って、同じトラックを4回ずつ繰り返しトラッキ
ングするような形態で再生動作を進めることになる。こ
れは、例えば4回の重複読み取りの内、少なくとも1回
だけ正常な圧縮データが得られればよいことになり、外
乱等によるエラーに強く、特に携帯用小型機器に適用し
て好ましいものである。
However, the rotation speed of the disk is a standard C
Since it is the same as D, for example, in the case of the level B, compressed data for a reproduction time four times as long as the predetermined time is obtained. For this reason, for example, the same compressed data is read out four times in units of time such as sectors or clusters, and only one of the compressed data is used for audio reproduction. Specifically, when scanning (tracking) a spiral recording track, 1
A track jump is performed to return to the original track position for each rotation, and the reproduction operation proceeds in such a form that the same track is repeatedly tracked four times. This means that normal compressed data need only be obtained at least once out of, for example, four times of redundant reading, and is resistant to errors due to disturbances and the like, and is particularly preferable when applied to portable small devices.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述の技術を応用して
ディジタルオーディオデータの圧縮を行う場合、効率の
良い圧縮を実現するために、後述の聴覚上の特性、いわ
ゆるマスキング効果や最小可聴限特性などを利用すると
効果的である。この聴覚上の特性を利用するためには、
入力信号を周波数別に分離して分析を行う必要があり、
そのために直交変換及び/又は分割フィルタが使用され
ている。この直交変換された周波数軸上のスペクトルデ
ータや、分割フィルタによって少なくとも2つの帯域に
分割されたデータは、周波数軸上のデータとして扱え
る。従って、周波数軸上の特性を変化させる事や、周波
数別のパワー表示、いわゆるスペクトラムアナライザの
表示等に利用すると、装置やシステムを追加することな
く、容易に構成できる利点を備えている。
When digital audio data is compressed by applying the above-mentioned technology, in order to realize efficient compression, an auditory characteristic described later, a so-called masking effect and a minimum audible characteristic, will be described. It is effective to use such as. To take advantage of this auditory property,
It is necessary to analyze the input signal separately for each frequency,
For this purpose, orthogonal transforms and / or split filters are used. The orthogonally transformed spectrum data on the frequency axis and the data divided into at least two bands by the division filter can be handled as data on the frequency axis. Therefore, when used for changing characteristics on the frequency axis or for displaying power by frequency, that is, for displaying a so-called spectrum analyzer, there is an advantage that it can be easily configured without adding any device or system.

【0007】なお、以下の説明において、スペクトルデ
ータとはMDCT(変更離散コサイン変換)により直交
変換された周波数軸上のデータを例示するが、必ずしも
MDCTに限定されない。すなわち、高速フーリエ変換
(FFT)や離散フーリエ変換(DFT)や離散コサイ
ン変換(DCT)、さらにはクアドラチャーミラーフィ
ルタ(Quadrature Mirror Filter :QMF)等のバン
ドパスフィルタにより分離されたスペクトル成分を含む
データを総称して、単にスペクトルデータと呼ぶ。
[0007] In the following description, the spectrum data refers to data on the frequency axis that has been orthogonally transformed by MDCT (Modified Discrete Cosine Transform), but is not necessarily limited to MDCT. That is, data including spectral components separated by a band-pass filter such as a fast Fourier transform (FFT), a discrete Fourier transform (DFT), a discrete cosine transform (DCT), and a quadrature mirror filter (QMF). Are collectively simply referred to as spectral data.

【0008】上記分割フィルタを使用して周波数軸上の
データを得る手法の場合、帯域分割し、データを間引く
ことにより、データ数の増加を防ぐ事が一般的である。
このデータを間引くことによって、分割フィルタが理想
的な特性とならない為に折り返し雑音が発生するが、こ
の折り返し雑音は、圧縮データの伸長時の合成フィルタ
が折り返し雑音のキャンセル条件を満たすよう設定する
ことにより、通常は問題とはならない。
In the method of obtaining data on the frequency axis using the above-mentioned division filter, it is common to divide the band and thin out the data to prevent an increase in the number of data.
By decimating this data, aliasing noise occurs because the divided filter does not have ideal characteristics.However, this aliasing noise must be set so that the synthesis filter when decompressing the compressed data satisfies the aliasing noise cancellation condition. Is usually not a problem.

【0009】しかしながら、上述のように周波数軸上の
データをその周波数軸上の特性を操作することに直接使
用すると、先の折り返し雑音がキャンセルされる条件が
満たされなくなる。この為、伸長後の音楽データに折り
返し雑音が残る結果となり、聴感上の問題、即ち、音質
の劣化の原因となる場合が生じる。ここにおいて、前述
の通り、折り返し雑音の根本的な原因は、分割或いは合
成フィルタの不完全さに起因するわけであるから、この
フィルタの次数を増やすことにより、理想フィルタの特
性に近付けて、折り返し雑音の影響を除くことは可能で
ある。ただし、この場合の演算量の増加が膨大な物とな
り、実用的な規模とはならない事が多い。
However, if the data on the frequency axis is directly used to manipulate the characteristics on the frequency axis as described above, the condition for canceling the aliasing noise will not be satisfied. For this reason, aliasing noise remains in the expanded music data, which may cause a problem in hearing, that is, a cause of deterioration of sound quality. Here, as described above, the root cause of the aliasing noise is due to imperfection of the division or synthesis filter. Therefore, by increasing the order of this filter, it is possible to bring the aliasing closer to the characteristic of the ideal filter. It is possible to eliminate the effects of noise. However, the increase in the amount of calculation in this case becomes enormous, and often does not become a practical scale.

【0010】そこで、本発明はこの様な実情に鑑みてな
されたものであり、情報圧縮時に帯域分割フィルタを用
いて入力信号を各帯域に分割し、情報伸長時に合成フィ
ルタを用いて帯域合成を行う装置や情報圧縮方法におい
て、入力信号の周波数軸上のデータを直接操作して周波
数軸上の特性変化を与える際に、折り返し雑音のキャン
セル条件を阻害しないように、先の周波数軸上の特性を
操作する手法が適用されるディジタル信号圧縮方法及び
装置の提供を目的とするものである。
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and divides an input signal into respective bands using a band division filter at the time of information compression, and performs band synthesis using a synthesis filter at the time of information expansion. In the device and the information compression method to be performed, when directly operating the data on the frequency axis of the input signal to give a change in the characteristics on the frequency axis, the characteristics on the frequency axis must be set so as not to disturb the aliasing noise cancellation condition. It is an object of the present invention to provide a digital signal compression method and apparatus to which a method of operating is applied.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものである。本発明のディジ
タル信号を情報圧縮するディジタル信号圧縮方法及び装
置は、情報圧縮時に入力信号を分析フィルタにより少な
くとも2つの帯域に分割し、分割された信号の周波数軸
上のスペクトルデータを得、上記周波数軸上のスペクト
ルデータの少なくとも1の特性を周波数特性操作情報に
基づいて操作することを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to achieve the above-mentioned object. A digital signal compression method and apparatus for compressing information of a digital signal according to the present invention divides an input signal into at least two bands by an analysis filter during information compression, obtains spectrum data on a frequency axis of the divided signal, It is characterized in that at least one characteristic of the on-axis spectrum data is operated based on the frequency characteristic operation information.

【0012】より詳しくは、上記周波数軸上の特性の操
作時には、上記周波数軸上のスペクトルデータの大きさ
を算出し、上記周波数特性操作情報を上記スペクトルデ
ータ毎に割り当てて正規化し、乗算の為の係数を出力
し、上記スペクトルデータと上記乗算の為の係数によ
り、乗算結果が予め定めた上限を上回るかどうかを検査
する。そして、この検査の出力に基づき、オーバーフロ
ーが発生する周波数軸上のスペクトルデータの個数が所
定以上のときに、上記乗算の為の係数全体に正規化を行
い、この出力を上記周波数特性操作情報に基づき、分析
フィルタのカットオフ周波数を対称軸として対称性を保
持した特性に修正を行うことによって、合成フィルタに
よる帯域合成により折り返し雑音が打ち消される条件を
保つように、折り返し雑音を低減し、上記修正を受けた
係数と周波数軸上のスペクトルデータとを乗算する。
More specifically, when operating the characteristics on the frequency axis, the size of the spectrum data on the frequency axis is calculated, and the frequency characteristic operation information is assigned to each of the spectrum data to normalize the data. And whether or not the result of the multiplication exceeds a predetermined upper limit by using the spectrum data and the coefficient for the multiplication. Then, based on the output of this inspection, when the number of spectrum data on the frequency axis at which overflow occurs is equal to or more than a predetermined value, normalization is performed on all the coefficients for the multiplication, and this output is used as the frequency characteristic operation information. Based on this, by modifying the characteristic that maintains symmetry with the cutoff frequency of the analysis filter as the axis of symmetry, the aliasing noise is reduced so that the aliasing noise is canceled by the band synthesis by the synthesis filter, and the above correction is performed. The received coefficient is multiplied by the spectrum data on the frequency axis.

【0013】これら本発明のディジタル信号圧縮方法及
び装置において、上記周波数軸上の特性の操作時には、
周波数軸上の特性と折り返し雑音を打ち消す条件を変化
させて所定の特性を得る。また、高域において折り返し
雑音の打ち消し合う条件よりも周波数軸上の特性の操作
を優先する。
In the digital signal compression method and apparatus according to the present invention, when the characteristic on the frequency axis is manipulated,
A predetermined characteristic is obtained by changing the characteristics on the frequency axis and the condition for canceling the aliasing noise. Also, in the high frequency range, the operation of the characteristics on the frequency axis is prioritized over the condition for canceling the aliasing noise.

【0014】また、本発明方法及び装置では、上記圧縮
した圧縮データを伝送することもできる。
In the method and apparatus of the present invention, the above-described compressed data can be transmitted.

【0015】すなわち、本発明に係るディジタル信号圧
縮方法及びディジタル信号圧縮装置は、入力信号の周波
数軸上の特性を操作する際に、帯域分割並びに合成フィ
ルタ構成の際に必要とされる折り返し雑音の打ち消す条
件を保つように、入力信号の周波数軸上の特性を操作す
ることによって上述の問題を解決する。
That is, the digital signal compression method and the digital signal compression apparatus according to the present invention are designed to reduce aliasing noise required for band division and synthesis filter configuration when operating the characteristics of the input signal on the frequency axis. The above-mentioned problem is solved by manipulating the characteristics of the input signal on the frequency axis so as to maintain the canceling condition.

【0016】また、入力信号の周波数軸上の特性を操作
する際に、帯域分割並びに合成フィルタの分割周波数に
対称となる様な特性で、入力信号の周波数軸上の特性を
操作することによって、折り返し雑音の打ち消す条件を
保ち、上述の問題を解決する。
When the characteristics on the frequency axis of the input signal are manipulated, the characteristics on the frequency axis of the input signal are manipulated so as to be symmetric with respect to the band division and the division frequency of the synthesis filter. The above-mentioned problem is solved while maintaining the condition for canceling the aliasing noise.

【0017】さらには、入力信号及び/又は応用例に応
じて、入力信号の周波数軸上の特性を操作と折り返し雑
音の打ち消す条件との優先度を可変とするとより効果的
である。
Furthermore, it is more effective to change the priority of the operation on the frequency axis of the input signal and the condition for canceling the aliasing noise according to the input signal and / or the application example.

【0018】一方、一般的音楽信号においては、比較的
エネルギーの少ない高域において、折り返し雑音の打ち
消しより、周波数軸上の特性の操作を優先させると、実
用的である。
On the other hand, in a general music signal, it is practical to give priority to the operation of the characteristic on the frequency axis over the cancellation of the aliasing noise in a high frequency band having relatively little energy.

【0019】すなわち、本発明のディジタル信号圧縮方
法及び装置、特に情報圧縮時に分析フィルタを用いて入
力信号を各帯域に分割し、情報伸長時に合成フィルタを
用いて帯域合成を行う方法及び装置によれば、入力信号
の周波数軸上のスペクトルデータを直接操作して周波数
軸上の特性変化を与える際に、折り返し雑音のキャンセ
ル条件を阻害しないように、先の周波数軸上の特性を操
作する事が可能となり、情報を圧縮する為以外の新たな
機構、装置を必要とせずに、周波数軸上の特性を操作す
ることが容易に実現出来る。
That is, according to the digital signal compression method and apparatus of the present invention, in particular, a method and apparatus for dividing an input signal into respective bands using an analysis filter during information compression and performing band synthesis using a synthesis filter during information expansion. For example, when directly manipulating the spectrum data on the frequency axis of the input signal to give a change in the characteristics on the frequency axis, it is possible to manipulate the characteristics on the frequency axis so that the conditions for canceling the aliasing noise are not disturbed. This makes it possible to easily operate the characteristics on the frequency axis without requiring any new mechanism or device other than for compressing information.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照にしながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】先ず、図1には、本発明をディジタル信号
圧縮装置として、圧縮データ記録再生装置に適用した場
合の一構成例の概略構成を示す。
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of a configuration example in which the present invention is applied to a compressed data recording / reproducing device as a digital signal compression device.

【0022】図1に示す圧縮データ記録再生装置におい
て、先ず記録媒体としては、スピンドルモータ51によ
り回転駆動される光磁気ディスク1が用いられる。光磁
気ディスク1に対するデータの記録時には、例えば光学
ヘッド53によりレーザ光を照射した状態で記録データ
に応じた変調磁界を磁気ヘッド54により印加すること
によって、いわゆる磁界変調記録を行い、光磁気ディス
ク1の記録トラックに沿ってデータを記録する。また再
生時には、光磁気ディスク1の記録トラックを光学ヘッ
ド53によりレーザ光でトレースして磁気光学的に再生
を行う。
In the compressed data recording / reproducing apparatus shown in FIG. 1, a magneto-optical disk 1 rotated and driven by a spindle motor 51 is used as a recording medium. When recording data on the magneto-optical disk 1, for example, a so-called magnetic field modulation recording is performed by applying a modulation magnetic field corresponding to the recording data with the magnetic head 54 while irradiating the laser light with the optical head 53. The data is recorded along the recording track of. At the time of reproduction, a recording track of the magneto-optical disk 1 is traced by a laser beam by the optical head 53, and reproduction is performed magneto-optically.

【0023】光学ヘッド53は、例えば、レーザダイオ
ード等のレーザ光源、コリメータレンズ、対物レンズ、
偏光ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ等の光学
部品及び所定パターンの受光部を有するフォトディテク
タ等から構成されている。この光学ヘッド53は、光磁
気ディスク1を介して上記磁気ヘッド54と対向する位
置に設けられている。光磁気ディスク1にデータを記録
するときには、後述する記録系のヘッド駆動回路66に
より磁気ヘッド54を駆動して記録データに応じた変調
磁界を印加すると共に、光学ヘッド53により光磁気デ
ィスク1の目的トラックにレーザ光を照射することによ
って、磁界変調方式により熱磁気記録を行う。またこの
光学ヘッド53は、目的トラックに照射したレーザ光の
反射光を検出し、例えばいわゆる非点収差法によりフォ
ーカスエラーを検出し、例えばいわゆるプッシュプル法
によりトラッキングエラーを検出する。光磁気ディスク
1からデータを再生するとき、光学ヘッド53は上記フ
ォーカスエラーやトラッキングエラーを検出すると同時
に、レーザ光の目的トラックからの反射光の偏光角(カ
ー回転角)の違いを検出して再生信号を生成する。
The optical head 53 includes, for example, a laser light source such as a laser diode, a collimator lens, an objective lens,
The optical system includes optical components such as a polarizing beam splitter and a cylindrical lens, and a photodetector having a light receiving portion having a predetermined pattern. The optical head 53 is provided at a position facing the magnetic head 54 via the magneto-optical disk 1. When data is recorded on the magneto-optical disk 1, the magnetic head 54 is driven by a recording-system head drive circuit 66, which will be described later, to apply a modulation magnetic field in accordance with the recorded data. By irradiating the track with laser light, thermomagnetic recording is performed by a magnetic field modulation method. The optical head 53 detects reflected light of the laser beam applied to the target track, detects a focus error by, for example, a so-called astigmatism method, and detects a tracking error by, for example, a so-called push-pull method. When reproducing data from the magneto-optical disk 1, the optical head 53 detects the focus error and the tracking error, and at the same time, detects the difference in the polarization angle (Kerr rotation angle) of the reflected light of the laser light from the target track and reproduces the data. Generate a signal.

【0024】光学ヘッド53の出力は、RF回路55に
供給される。このRF回路55は、光学ヘッド53の出
力から上記フォーカスエラー信号やトラッキングエラー
信号を抽出してサーボ制御回路56に供給するととも
に、再生信号を2値化して後述する再生系のデコーダ7
1に供給する。
The output of the optical head 53 is supplied to an RF circuit 55. The RF circuit 55 extracts the focus error signal and the tracking error signal from the output of the optical head 53 and supplies the focus error signal and the tracking error signal to the servo control circuit 56.
Feed to 1.

【0025】サーボ制御回路56は、例えばフォーカス
サーボ制御回路やトラッキングサーボ制御回路、スピン
ドルモータサーボ制御回路、スレッドサーボ制御回路等
から構成される。上記フォーカスサーボ制御回路は、上
記フォーカスエラー信号がゼロになるように、光学ヘッ
ド53の光学系のフォーカス制御を行う。また上記トラ
ッキングサーボ制御回路は、上記トラッキングエラー信
号がゼロになるように光学ヘッド53の光学系のトラッ
キング制御を行う。さらに上記スピンドルモータサーボ
制御回路は、光磁気ディスク1を所定の回転速度(例え
ば一定線速度)で回転駆動するようにスピンドルモータ
51を制御する。また、上記スレッドサーボ制御回路
は、システムコントローラ57により指定される光磁気
ディスク1の目的トラック位置に光学ヘッド53及び磁
気ヘッド54を移動させる。このような各種制御動作を
行うサーボ制御回路56は、該サーボ制御回路56によ
り制御される各部の動作状態を示す情報をシステムコン
トローラ57に送る。
The servo control circuit 56 comprises, for example, a focus servo control circuit, a tracking servo control circuit, a spindle motor servo control circuit, a thread servo control circuit and the like. The focus servo control circuit performs focus control of the optical system of the optical head 53 so that the focus error signal becomes zero. Further, the tracking servo control circuit performs tracking control of the optical system of the optical head 53 so that the tracking error signal becomes zero. Further, the spindle motor servo control circuit controls the spindle motor 51 so as to rotate the magneto-optical disk 1 at a predetermined rotation speed (for example, a constant linear speed). The thread servo control circuit moves the optical head 53 and the magnetic head 54 to target track positions of the magneto-optical disk 1 specified by the system controller 57. The servo control circuit 56 that performs such various control operations sends information indicating the operation state of each unit controlled by the servo control circuit 56 to the system controller 57.

【0026】システムコントローラ57にはキー入力操
作部58や表示部59が接続されている。このシステム
コントローラ57は、キー入力操作部58による操作入
力情報により指定される動作モードで記録系及び再生系
の制御を行う。またシステムコントローラ57は、光磁
気ディスク1の記録トラックからヘッダータイムやサブ
コードのQデータ等により再生されるセクタ単位のアド
レス情報に基づいて、光学ヘッド53及び磁気ヘッド5
4がトレースしている上記記録トラック上の記録位置や
再生位置を管理する。さらにシステムコントローラ57
は、データ圧縮率と上記記録トラック上の再生位置情報
とに基づいて表示部59に再生時間を表示させる制御を
行う。
A key input operation unit 58 and a display unit 59 are connected to the system controller 57. The system controller 57 controls a recording system and a reproduction system in an operation mode specified by operation input information from the key input operation unit 58. The system controller 57 also controls the optical head 53 and the magnetic head 5 based on the address information in sector units reproduced from the recording track of the magneto-optical disk 1 by the header time, the subcode Q data, and the like.
4 manages a recording position and a reproduction position on the recording track which are being traced. Further, the system controller 57
Controls the display unit 59 to display the reproduction time based on the data compression ratio and the reproduction position information on the recording track.

【0027】この再生時間表示は、光磁気ディスク1の
記録トラックからいわゆるヘッダータイムやいわゆるサ
ブコードQデータ等により再生されるセクタ単位のアド
レス情報(絶対時間情報)に対し、データ圧縮率の逆数
(例えば1/4圧縮のときには4)を乗算することによ
り、実際の時間情報を求め、これを表示部59に表示さ
せるものである。なお、記録時においても、例えば光磁
気ディスク等の記録トラックに予め絶対時間情報が記録
されている(プリフォーマットされている)場合に、こ
のプリフォーマットされた絶対時間情報を読み取ってデ
ータ圧縮率の逆数を乗算することにより、現在位置を実
際の記録時間で表示させることも可能である。
This reproduction time display is based on the reciprocal of the data compression ratio (absolute time information) with respect to sector-based address information (absolute time information) reproduced from a recording track of the magneto-optical disk 1 by so-called header time or so-called subcode Q data. For example, in the case of 1/4 compression, the actual time information is obtained by multiplying by 4), and this is displayed on the display unit 59. At the time of recording, if absolute time information is recorded in advance on a recording track of a magneto-optical disk or the like (preformatted), the preformatted absolute time information is read and the data compression ratio is adjusted. By multiplying the reciprocal, the current position can be displayed by the actual recording time.

【0028】次にこのデータ記録再生装置の記録系にお
いて、入力端子60からのアナログオーディオ入力信号
AINがローパスフィルタ61を介してA/D変換器62
に供給され、このA/D変換器62は上記アナログオー
ディオ入力信号AINを量子化する。A/D変換器62か
ら得られたディジタルオーディオ信号は、ATC(Adap
tive Transform Coding)PCMエンコーダ63に供給
される。また、入力端子67からのディジタルオーディ
オ入力信号DINがディジタル入力インターフェース回路
68を介してATCエンコーダ63に供給される。AT
Cエンコーダ63は、上記入力信号AINを上記A/D変
換器62により量子化した所定転送速度のディジタルオ
ーディオPCMデータについて、ビット圧縮(データ圧
縮)処理を行う。ここではその圧縮率を4倍として説明
するが、本構成例はこの倍率には依存しない構成となっ
ており、応用例により任意に選択が可能である。
Next, in the recording system of the data recording / reproducing apparatus, the analog audio input signal AIN from the input terminal 60 is supplied to the A / D converter 62 via the low-pass filter 61.
The A / D converter 62 quantizes the analog audio input signal AIN. The digital audio signal obtained from the A / D converter 62 is ATC (Adap
tive Transform Coding) is supplied to the PCM encoder 63. The digital audio input signal DIN from the input terminal 67 is supplied to the ATC encoder 63 via the digital input interface circuit 68. AT
The C encoder 63 performs a bit compression (data compression) process on the digital audio PCM data of a predetermined transfer rate obtained by quantizing the input signal AIN by the A / D converter 62. Here, the compression ratio will be described as 4 times, but this configuration example does not depend on this magnification, and can be arbitrarily selected depending on the application example.

【0029】次にメモリ64は、データの書き込み及び
読み出しがシステムコントローラ57により制御され、
ATCエンコーダ63から供給されるATCデータを一
時的に記憶しておき、必要に応じてディスク上に記録す
るためのバッファメモリとして用いられている。すなわ
ち、例えばATCエンコーダ63から供給される圧縮オ
ーディオデータは、そのデータ転送速度が、標準的なC
D−DAフォーマットのデータ転送速度(75セクタ/
秒)の1/4、すなわち18.75セクタ/秒に低減さ
れており、この圧縮データがメモリ64に連続的に書き
込まれる。この圧縮データ(ATCデータ)は、前述し
たように4セクタにつき1セクタの記録を行えば足りる
が、このような4セクタおきの記録は事実上不可能に近
いため、後述するようなセクタ連続の記録を行うように
している。この記録は、休止期間を介して、所定の複数
セクタ(例えば32セクタ+数セクタ)から成るクラス
タを記録単位として、標準的なCD−DAフォーマット
と同じデータ転送速度(75セクタ/秒)でバースト的
に行われる。すなわちメモリ64においては、上記ビッ
ト圧縮レートに応じた18.75(=75/4)セクタ
/秒の低い転送速度で連続的に書き込まれたATCオー
ディオデータが、記録データとして上記75セクタ/秒
の転送速度でバースト的に読み出される。この読み出さ
れて記録されるデータについて、記録休止期間を含む全
体的なデータ転送速度は、上記18.75セクタ/秒の
低い速度となっているが、バースト的に行われる記録動
作の時間内での瞬時的なデータ転送速度は上記標準的な
75セクタ/秒となっている。従って、ディスク回転速
度が標準的なCD−DAフォーマットと同じ速度(一定
線速度)のとき、該CD−DAフォーマットと同じ記録
密度、記憶パターンの記録が行われることになる。
Next, writing and reading of data in the memory 64 are controlled by the system controller 57.
ATC data supplied from the ATC encoder 63 is temporarily stored, and is used as a buffer memory for recording on a disk as needed. That is, for example, the compressed audio data supplied from the ATC encoder 63 has a standard C
Data transfer rate of D-DA format (75 sectors /
Second), ie, 18.75 sectors / second, and the compressed data is continuously written to the memory 64. As described above, it is sufficient for this compressed data (ATC data) to record one sector per four sectors, but such recording every four sectors is practically impossible, so that a continuous sector as described later is used. I try to keep a record. This recording is performed in bursts at the same data transfer rate (75 sectors / second) as a standard CD-DA format by using a cluster composed of a predetermined plurality of sectors (for example, 32 sectors + several sectors) as a recording unit through a pause period. It is done on a regular basis. That is, in the memory 64, ATC audio data continuously written at a low transfer rate of 18.75 (= 75/4) sectors / second corresponding to the bit compression rate is used as recording data. It is read out in bursts at the transfer speed. The overall data transfer speed of the read and recorded data, including the recording pause period, is as low as 18.75 sectors / sec. The instantaneous data transfer rate in the above is the standard 75 sectors / second. Therefore, when the disk rotation speed is the same speed (constant linear speed) as the standard CD-DA format, the same recording density and storage pattern as in the CD-DA format are recorded.

【0030】メモリ64から上記75セクタ/秒の(瞬
時的な)転送速度でバースト的に読み出されたATCオ
ーディオデータすなわち記録データは、エンコーダ65
に供給される。ここで、メモリ64からエンコーダ65
に供給されるデータ列において、1回の記録で連続記録
される単位は、複数セクタ(例えば32セクタ)から成
るクラスタ及び該クラスタの前後位置に配されたクラス
タ接続用の数セクタとしている。このクラスタ接続用セ
クタは、エンコーダ65でのインターリーブ長より長く
設定しており、インターリーブされても他のクラスタの
データに影響を与えないようにしている。
The ATC audio data, ie, recorded data, read from the memory 64 in a burst at the (instantaneous) transfer rate of 75 sectors / second is transferred to the encoder 65.
Supplied to Here, from the memory 64 to the encoder 65
In the data sequence supplied to the cluster, the unit continuously recorded in one recording is a cluster including a plurality of sectors (for example, 32 sectors) and several sectors for cluster connection arranged before and after the cluster. The cluster connection sector is set to be longer than the interleave length in the encoder 65, so that even if interleaved, data in other clusters is not affected.

【0031】エンコーダ65は、メモリ64から上述し
たようにバースト的に供給される記録データについて、
エラー訂正のための符号化処理(パリティ付加及びイン
ターリーブ処理)やEFM符号化処理などを施す。この
エンコーダ65による符号化処理の施された記録データ
が磁気ヘッド駆動回路66に供給される。この磁気ヘッ
ド駆動回路66は、磁気ヘッド54が接続されており、
上記記録データに応じた変調磁界を光磁気ディスク1に
印加するように磁気ヘッド54を駆動する。
The encoder 65 operates on the recording data supplied in bursts from the memory 64 as described above.
Encoding processing (parity addition and interleaving processing) for error correction, EFM encoding processing, and the like are performed. The recording data that has been subjected to the encoding process by the encoder 65 is supplied to the magnetic head drive circuit 66. The magnetic head drive circuit 66 is connected to the magnetic head 54,
The magnetic head 54 is driven so that a modulation magnetic field corresponding to the recording data is applied to the magneto-optical disk 1.

【0032】また、システムコントローラ57は、メモ
リ64に対する上述の如きメモリ制御を行うとともに、
このメモリ制御によりメモリ64からバースト的に読み
出される上記記録データを光磁気ディスク1の記録トラ
ックに連続的に記録するように記録位置の制御を行う。
この記録位置の制御は、システムコントローラ57によ
りメモリ64からバースト的に読み出される上記記録デ
ータの記録位置を管理して、光磁気ディスク1の記録ト
ラック上の記録位置を指定する制御信号をサーボ制御回
路56に供給することによって行われる。
The system controller 57 controls the memory 64 as described above,
By this memory control, the recording position is controlled so that the recording data read out from the memory 64 in a burst manner is continuously recorded on the recording track of the magneto-optical disk 1.
The recording position is controlled by controlling the recording position of the recording data read in a burst from the memory 64 by the system controller 57 and transmitting a control signal designating the recording position on the recording track of the magneto-optical disk 1 to a servo control circuit. 56.

【0033】次に、このデータ記録再生装置の再生系に
ついて説明する。この再生系は、上述の記録系により光
磁気ディスク1の記録トラック上に連続的に記録された
記録データを再生するためのものであり、光学ヘッド5
3によって光磁気ディスク1の記録トラックをレーザ光
でトレースすることにより得られる再生出力がRF回路
55により2値化されて供給されるデコーダ71を備え
ている。この時光磁気ディスクのみではなく、コンパク
トディスク(CD:COMPACT DISC)と同じ再生専用光デ
ィスクの読み出しも行うことができる。
Next, a reproducing system of the data recording / reproducing apparatus will be described. This reproducing system is for reproducing the recording data continuously recorded on the recording tracks of the magneto-optical disk 1 by the above-mentioned recording system.
3, a reproduction output obtained by tracing the recording track of the magneto-optical disk 1 with a laser beam by the RF circuit 55 is provided with a decoder 71 which is binarized and supplied. At this time, not only the magneto-optical disk but also the same read-only optical disk as a compact disk (CD: COMPACT DISC) can be read.

【0034】デコーダ71は、上述の記録系におけるエ
ンコーダ65に対応するものであって、RF回路55に
より2値化された再生出力について、エラー訂正のため
の上述の如き復号化処理やEFM復号化処理などの処理
を行いオーディオデータを、正規の転送速度よりも早い
75セクタ/秒の転送速度で再生する。このデコーダ7
1により得られる再生データは、メモリ72に供給され
る。
The decoder 71 corresponds to the encoder 65 in the above-described recording system, and performs the above-described decoding processing for error correction and EFM decoding on the reproduced output binarized by the RF circuit 55. Processing such as processing is performed to reproduce audio data at a transfer rate of 75 sectors / sec, which is faster than the normal transfer rate. This decoder 7
1 is supplied to the memory 72.

【0035】メモリ72は、データの書き込み及び読み
出しがシステムコントローラ57により制御され、デコ
ーダ71から75セクタ/秒の転送速度で供給される再
生データがその75セクタ/秒の転送速度でバースト的
に書き込まれる。また、このメモリ72は、上記75セ
クタ/秒の転送速度でバースト的に書き込まれた上記再
生データが正規の75セクタ/秒の転送速度18.75
セクタ/秒で連続的に読み出される。
In the memory 72, data writing and reading are controlled by the system controller 57, and reproduced data supplied from the decoder 71 at a transfer rate of 75 sectors / second is written in burst at the transfer rate of 75 sectors / second. It is. Also, in the memory 72, the reproduced data written in a burst at the transfer rate of 75 sectors / second is a regular transfer rate of 18.75 of 75 sectors / second.
It is read continuously at sectors / second.

【0036】システムコントローラ57は、再生データ
をメモリ72に75セクタ/秒の転送速度で書き込むと
ともに、メモリ72から上記再生データを上記18.7
5セクタ/秒の転送速度で連続的に読み出すようなメモ
リ制御を行う。また、システムコントローラ57は、メ
モリ72に対する上述の如きメモリ制御を行うととも
に、このメモリ制御によりメモリ72からバースト的に
書き込まれる上記再生データを光磁気ディスク1の記録
トラックから連続的に再生するように再生位置の制御を
行う。この再生位置の制御は、システムコントローラ5
7によりメモリ72からバースト的に読み出される上記
再生データの再生位置を管理して、光磁気ディスク1
(もしくは光ディスク)の記録トラック上の再生位置を
指定する制御信号をサーボ制御回路56に供給すること
によって行われる。
The system controller 57 writes the reproduced data to the memory 72 at a transfer rate of 75 sectors / sec.
Memory control is performed such that data is read continuously at a transfer rate of 5 sectors / second. Further, the system controller 57 performs the above-described memory control for the memory 72, and reproduces the reproduction data written in a burst from the memory 72 by the memory control from the recording track of the magneto-optical disk 1 continuously. Control the playback position. This playback position control is performed by the system controller 5.
7 manages the reproduction position of the reproduction data read from the memory 72 in a burst manner,
This is performed by supplying a control signal for designating a reproduction position on a recording track of an (or an optical disk) to the servo control circuit 56.

【0037】メモリ72から18.75セクタ/秒の転
送速度で連続的に読み出された再生データとして得られ
るATCオーディオデータは、ATCデコーダ73に供
給される。このATCデコーダ73は、ATCデータを
4倍にデータ伸張(ビット伸張)することで16ビット
のディジタルオーディオデータを再生する。このATC
デコーダ73からのディジタルオーディオデータは、D
/A変換器74に供給される。
ATC audio data obtained as reproduction data continuously read from the memory 72 at a transfer rate of 18.75 sectors / sec is supplied to an ATC decoder 73. The ATC decoder 73 reproduces 16-bit digital audio data by expanding the ATC data by four times (bit expansion). This ATC
The digital audio data from the decoder 73 is D
/ A converter 74.

【0038】D/A変換器74は、ATCデコーダ73
から供給されるディジタルオーディオデータをアナログ
信号に変換して、アナログオーディオ出力信号AOUT を
形成する。このD/A変換器74により得られるアナロ
グオーデイオ信号AOUT は、ローパスフィルタ75を介
して出力端子76から出力される。
The D / A converter 74 includes an ATC decoder 73
Is converted into an analog signal to form an analog audio output signal AOUT. The analog audio signal AOUT obtained by the D / A converter 74 is output from an output terminal 76 via a low-pass filter 75.

【0039】次に、上記図1の本構成例装置における、
本発明によるATCエンコーダ63及びATCデコーダ
の高能率圧縮符号化復号化方法、または高能率圧縮符号
化復号化装置について詳述する。すなわち、オーディオ
PCM信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割符号化
(SBC)、適応変換符号化(ATC)及び適応ビット
割当ての各技術を用いて高能率符号化する技術につい
て、図2以降を参照しながら説明する。
Next, in the configuration example apparatus of FIG.
The high efficiency compression encoding / decoding method or the high efficiency compression encoding / decoding apparatus of the ATC encoder 63 and the ATC decoder according to the present invention will be described in detail. That is, refer to FIG. 2 et seq. For a technique of encoding an input digital signal such as an audio PCM signal using band division coding (SBC), adaptive conversion coding (ATC), and adaptive bit allocation. I will explain while.

【0040】図2には本構成例装置内に内蔵されるデー
タ圧縮を行うための高能率符号化装置の具体的な構成を
示す。この高能率符号化装置では、入力ディジタル信号
を少なくとも2つの周波数帯域に分割すると共に、最低
域の隣接した2帯域の帯域幅は同じで、より高い周波数
帯域では高域側の周波数帯域ほどバンド幅を広く選定
し、これら各周波数帯域毎のディジタル信号をブロック
化し、これらブロック毎に直交変換を行って、得られた
周波数軸のスペクトルデータを、低域では、後述する人
間の聴覚特性を考慮したいわゆる臨界帯域幅(クリティ
カルバンド)毎に、中高域ではブロックフローティング
効率を考慮して臨界帯域幅を細分化した帯域毎に、適応
的にビット割当して符号化している。通常このブロック
が量子化雑音発生ブロックとなる。このクリティカルバ
ンドとは、人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数
帯域であり、ある純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域
バンドノイズによって当該純音がマスクされるときのそ
のノイズの持つ帯域のことである。このクリティカルバ
ンドは、高域ほど帯域幅が広くなっており、上記0〜2
2kHzの全周波数帯域は例えば25のクリティカルバ
ンドに分割されている。
FIG. 2 shows a specific configuration of a high-efficiency coding apparatus for performing data compression built in the apparatus of this configuration example. In this high-efficiency coding apparatus, the input digital signal is divided into at least two frequency bands, and the bandwidths of the two lowest bands are the same, and the higher the frequency band, the higher the frequency band becomes. , Digital signals for each of these frequency bands are divided into blocks, and orthogonal transform is performed for each of these blocks, and the spectrum data on the frequency axis obtained is taken into account in the low band, taking into account the human hearing characteristics described later. Bits are adaptively allocated and coded for each so-called critical bandwidth (critical band) and for each of the subdivided critical bandwidths in consideration of the block floating efficiency in the middle and high frequency bands. Usually, this block is a quantization noise generating block. The critical band is a frequency band divided in consideration of human auditory characteristics, and a band of a pure tone when the pure tone is masked by a narrow band noise near the frequency of the pure tone. That is. In this critical band, the higher the band, the wider the bandwidth.
The entire frequency band of 2 kHz is divided into, for example, 25 critical bands.

【0041】すなわち、図2において、入力端子200
には例えばサンプリング周波数が44.1kHzの時、
0〜22kHzのオーディオPCM信号が供給されてい
る。この入力信号は、例えばいわゆるQMFと呼ばれる
フィルタ等の帯域分割フィルタ201により0〜11k
Hz帯域と11kHz〜22kHz帯域とに分割され、
0〜11kHz帯域の信号は同じくいわゆるQMFのフ
ィルタ等の帯域分割フィルタ202により0〜5.5k
Hz帯域と5.5kHz〜11kHz帯域とに分割され
る。帯域分割フィルタ201からの11kHz〜22k
Hz帯域の信号は直交変換回路の一例であるMDCT回
路203に送られ、帯域分割フィルタ202からの5.
5kHz〜11kHz帯域の信号はMDCT回路204
に送られ、帯域分割フィルタ202からの0〜5.5k
Hz域の信号はMDCT回路205に送られることによ
り、それぞれMDCT処理される。
That is, in FIG.
For example, when the sampling frequency is 44.1 kHz,
An audio PCM signal of 0 to 22 kHz is supplied. This input signal is supplied to a band dividing filter 201 such as a so-called QMF filter, for example, from 0 to 11 k.
Hz band and 11 kHz to 22 kHz band,
A signal in the 0 to 11 kHz band is also subjected to a 0 to 5.5 kHz signal by a band division filter 202 such as a so-called QMF filter.
It is divided into a Hz band and a 5.5 kHz to 11 kHz band. 11 kHz to 22 k from the band division filter 201
The signal in the Hz band is sent to the MDCT circuit 203 which is an example of the orthogonal transform circuit,
The signal in the band of 5 kHz to 11 kHz is applied to the MDCT circuit 204.
From the band division filter 202 to 0 to 5.5 k
The signals in the Hz range are sent to the MDCT circuit 205 to be subjected to MDCT processing.

【0042】ここで、上述した入力ディジタル信号を少
なくとも2つの周波数帯域に分割する手法の一例として
のQMFのフィルタは、例えば文献「ディジタル・コー
ディング・オブ・スピーチ・イン・サブバンズ」("Digi
tal coding of speech in subbands" R.E.Crochiere,
Bell Syst.Tech. J., Vol.55,No.8 1976) に述べられて
いる。このQMFのフィルタは、帯域を等バンド幅に2
分割するものであり、当該フィルタにおいては上記分割
した帯域を後に合成する際にいわゆるエリアシングが発
生しないことが特徴となっている。
Here, a QMF filter as an example of a method of dividing the input digital signal into at least two frequency bands is described in, for example, the document “Digital Coding of Speech in Subvans” (“Digi
tal coding of speech in subbands "RECrochiere,
Bell Syst. Tech. J., Vol. 55, No. 8 1976). This QMF filter has a bandwidth equal to 2 bandwidths.
This filter is characterized in that so-called aliasing does not occur when the divided bands are combined later.

【0043】また、文献「ポリフェイズ・クアドラチャ
ー・フィルターズ −新しい帯域分割符号化技術」("Po
lyphase Quadrature filters -A new subband coding t
echnique", Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)
には、等帯域幅のフィルタ分割手法が述べられている。
このポリフェイズ・クアドラチャー・フィルタにおいて
は、信号を等バンド幅の少なくとも2つの帯域に分割す
る際に一度に分割できることが特徴となっている。
Also, a document "Polyphase Quadrature Filters-New Band Division Coding Technology"("Po
lyphase Quadrature filters -A new subband coding t
echnique ", Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)
Describes an equal bandwidth filter division technique.
This polyphase quadrature filter is characterized in that a signal can be divided at a time when divided into at least two bands of equal bandwidth.

【0044】さらに、上述した直交変換としては、例え
ば、入力オーディオ信号を所定単位時間(フレーム)で
ブロック化し、当該ブロック毎に高速フーリエ変換(F
FT)、離散コサイン変換(DCT)、モディファイド
DCT変換(MDCT)などを行うことで時間軸を周波
数軸に変換するような直交変換がある。このMDCTに
ついては、文献「時間領域エリアシング・キャンセルを
基礎とするフィルタ・バンク設計を用いたサブバンド/
変換符号化」("Subband/Transform Coding Using Filte
r Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cance
llation," J.P.Princen A.B.Bradley, Univ. of Surrey
Royal Melbourne Inst. of Tech. ICASSP 1987)に述べ
られている。
Further, as the above-mentioned orthogonal transform, for example, an input audio signal is divided into blocks in a predetermined unit time (frame), and a fast Fourier transform (F
FT), a discrete cosine transform (DCT), a modified DCT transform (MDCT), and the like, there are orthogonal transforms that transform the time axis into the frequency axis. This MDCT is described in the literature "Subband / Filter Using Filter Bank Design Based on Time Domain Aliasing Cancellation."
Transform Coding "(" Subband / Transform Coding Using Filte
r Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cance
llation, "JPPrincen ABBradley, Univ. of Surrey
Royal Melbourne Inst. Of Tech. ICASSP 1987).

【0045】ここで、各MDCT回路203〜205に
供給する各帯域毎の処理ブロックについての標準的な入
力信号に対する具体例を図3に示す。この図3の具体例
においては、3つのフィルタ出力信号は、各帯域ごとに
独立に各々少なくとも2つの直交変換ブロックサイズを
持ち、信号の時間特性、周波数分布等により時間分解能
を切り換えられる様にしている。信号が時間的に準定常
的である場合には、直交変換ブロックサイズを11.6
ms、即ち、図3の(a)に示すロングモード(Lon
g Mode)と大きくし、信号が非定常的である場合
には、直交変換ブロックサイズを更に2分割、4分割と
する。図3の(b)に示すショートモード(Short
Mode)のごとく、すべてを4分割で2.9msと
する場合や、図3の(c)に示すミドルモードA(Mi
ddle Mode A)、図3の(d)に示すミドル
モードB(Middle Mode B)のごとく、一
部を2分割で5.8ms、1部を4分割で2.9msの
時間分解能とすることで、実際の複雑な入力信号に適応
するようになっている。この直交変換ブロックサイズの
分割は処理装置の規模が許せば、さらに複雑な分割を行
うと、より効果的なことは明白である。このブロックサ
イズ(処理ブロック長)の決定は図2のブロックサイズ
決定回路206〜208で決定され、各MDCT回路2
03〜205に伝えられるとともに、各ブロックのブロ
ックサイズ情報として出力端子216〜218より出力
される。
FIG. 3 shows a specific example of a standard input signal for a processing block for each band supplied to each of the MDCT circuits 203 to 205. In the specific example of FIG. 3, the three filter output signals have at least two orthogonal transform block sizes independently for each band, and the time resolution can be switched according to the time characteristic, frequency distribution, and the like of the signal. I have. If the signal is quasi-stationary in time, the orthogonal transform block size is 11.6.
ms, that is, the long mode (Lon) shown in FIG.
g Mode), and when the signal is non-stationary, the orthogonal transform block size is further divided into two and four. The short mode (Short mode) shown in FIG.
Mode), a case where all are divided into four to make 2.9 ms, or a middle mode A (Mi) shown in FIG.
As in the case of Ddle Mode A) and the middle mode B (Middle Mode B) shown in FIG. 3D, the time resolution of a part is divided into 5.8 ms in two and one part is divided in 2.9 ms. , Adapted to the actual complex input signal. It is clear that the division of the orthogonal transform block size is more effective if more complicated division is performed if the scale of the processing device allows. The block size (processing block length) is determined by the block size determination circuits 206 to 208 in FIG.
03 to 205 and output from output terminals 216 to 218 as block size information of each block.

【0046】次に、ブロックサイズ決定回路の一具体例
の概略構成を表すブロック回路図をを図4に示す。ここ
では図2のブロック決定回路206を例に説明する。図
2におけるQMF等の帯域分割フィルタ201の出力の
うち、11kHz〜22kHzの出力は図4の入力端子
401を介してパワー算出回路404に送られる。さら
に、図2の帯域分割フィルタ202の出力のうち、5.
5kHz〜11kHzの出力は図4の入力端子402を
介してパワー算出回路405へ、0〜5.5kHzの出
力は図4の入力端子403を介してパワー算出回路40
6へとそれぞれ送られる。また、図2のブロックサイズ
決定回路207、208は図4における入力端子401
〜403へ入力される信号がブロックサイズ決定回路2
06の場合と異なるだけで、動作は同一である。各ブロ
ックサイズ決定回路206〜208におけるそれぞれの
入力端子401〜403はマトリクス構成となってお
り、即ち、ブロックサイズ決定回路207の入力端子4
01には図2の帯域分割フィルタ202の5.5kHz
〜11kHzの出力が接続されており、同入力端子40
2には0〜5.5kHzの出力が接続されている。ブロ
ックサイズ決定回路208についても、同様である。
Next, FIG. 4 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a specific example of the block size determining circuit. Here, the block determination circuit 206 of FIG. 2 will be described as an example. The output of 11 kHz to 22 kHz among the outputs of the band division filter 201 such as the QMF in FIG. 2 is sent to the power calculation circuit 404 via the input terminal 401 in FIG. Further, among the outputs of the band division filter 202 in FIG.
The output of 5 kHz to 11 kHz is supplied to the power calculation circuit 405 via the input terminal 402 of FIG. 4, and the output of 0 to 5.5 kHz is supplied to the power calculation circuit 40 via the input terminal 403 of FIG.
6 respectively. Further, the block size determination circuits 207 and 208 in FIG.
403 is a block size determination circuit 2
The operation is the same except for the case of 06. Each of the input terminals 401 to 403 in each of the block size determination circuits 206 to 208 has a matrix configuration, that is, the input terminal 4 of the block size determination circuit 207.
01 is 5.5 kHz of the band division filter 202 of FIG.
-11kHz output is connected and the input terminal 40
2 is connected to an output of 0 to 5.5 kHz. The same applies to the block size determination circuit 208.

【0047】図4において、各パワー算出回路404〜
406は入力された時間波形を一定時間、積分すること
によって、各周波数帯域のパワーを求めている。この
際、積分する時間幅は上述の直交変換ブロックサイズの
うち、最小時間ブロック以下である必要がある。また、
上述の算出法以外、例えば直交変換ブロックサイズの最
小時間幅内の最大振幅の絶対値あるいは振幅の平均値を
代表パワーとして用いても同様の効果が得られる。パワ
ー算出回路404の出力は変化分抽出回路408及びパ
ワー比較回路409に、パワー算出回路405、406
の出力はパワー比較回路409にそれぞれ送られる。変
化分抽出回路408ではパワー算出回路404より送ら
れたパワーの微係数を求めてパワーの変化情報として、
ブロックサイズ1次決定回路410及びメモリ407へ
送る。
In FIG. 4, each of the power calculation circuits 404 to
Reference numeral 406 determines the power of each frequency band by integrating the input time waveform for a certain period of time. At this time, the time width for integration needs to be equal to or smaller than the minimum time block among the orthogonal transform block sizes described above. Also,
Other than the above calculation method, a similar effect can be obtained by using, for example, the absolute value or the average value of the maximum amplitude within the minimum time width of the orthogonal transform block size as the representative power. The output of the power calculation circuit 404 is supplied to the change extraction circuit 408 and the power comparison circuit 409, and the power calculation circuits 405 and 406 are provided.
Are sent to the power comparison circuit 409, respectively. The change extraction circuit 408 obtains the differential coefficient of the power sent from the power calculation circuit 404 and obtains the power change information as
It is sent to the block size primary determination circuit 410 and the memory 407.

【0048】メモリ407では、変化分抽出回路408
より送られたパワーの変化情報を上述の直交変換ブロッ
クサイズの最大時間以上、蓄積する。これは時間的に隣
接する直交変換ブロックが直交変換の際のウィンドウ処
理により、互いに影響を与え合うため、時間的に隣接す
る1つ前のブロックのパワー変化情報をブロックサイズ
1次決定回路410において必要とするためである。ブ
ロックサイズ1次決定回路410では変化分抽出回路4
08より送られた当該ブロックのパワー変化情報とメモ
リ407より送られた時間的に隣接する当該ブロックの
1つ前のブロックのパワー変化情報をもとに、該当する
周波数帯域内のパワーの時間的変位から該当する周波数
帯域の直交変換ブロックサイズを決定する。この際、一
定以上の変位が認められた場合、より時間的に短い直交
変換ブロックイサイズを選択するわけであるが、その変
位点(境界値)は固定でも効果は得られる。さらに周波
数に比例した値、即ち、周波数が高い場合は大きな変位
によって時間的に短いブロックサイズとなり、周波数が
低い場合は、高い場合のそれに比べ小さな変位で時間的
に短いブロックサイズに決定されると、より効果的であ
る。この値(境界値)はなめらかに変化することが望ま
しいが、複数段階の階段状の変化であっても構わない。
以上のように決定されたブロックサイズはブロックサイ
ズ修正回路411へ伝送される。
In the memory 407, a change extraction circuit 408
The transmitted power change information is stored for the maximum time of the orthogonal transform block size or more. This is because the temporally adjacent orthogonal transform blocks mutually influence each other by window processing at the time of orthogonal transform, so that the power change information of the immediately preceding temporally adjacent block is determined by the block size primary decision circuit 410. It is necessary. In the block size primary determination circuit 410, the change extraction circuit 4
08 based on the power change information of the block transmitted from the memory block 08 and the power change information of the immediately preceding block of the block adjacent to the block transmitted from the memory 407. The orthogonal transform block size of the corresponding frequency band is determined from the displacement. In this case, if a displacement equal to or more than a certain value is recognized, a shorter time orthogonal transform block size is selected. However, the effect can be obtained even if the displacement point (boundary value) is fixed. Furthermore, when the value is proportional to the frequency, that is, when the frequency is high, a large displacement causes a short block size in time, and when the frequency is low, the block size is determined to be short in time with a small displacement compared to that in the high case. , Is more effective. This value (boundary value) desirably changes smoothly, but may be a stepwise change in a plurality of stages.
The block size determined as described above is transmitted to the block size correction circuit 411.

【0049】一方、パワー比較回路409において、各
パワー算出回路404〜406より送られた各周波数帯
域のパワー情報を同時刻及び時間軸上でマスキング効果
の発生する時間幅で比較を行い、パワー算出回路404
の出力周波数帯域に及ぼす他の周波数帯域の影響を求
め、ブロックサイズ修正回路411へ伝送する。ブロッ
クサイズ修正回路411ではパワー比較回路409より
送られたマスキング情報及びディレイ回路412〜41
4からなるディレイ群の各タップから送られた過去のブ
ロックサイズ情報を基に、ブロックサイズ1次決定回路
410より送られたブロックサイズをより時間的に長い
ブロックサイズを選択するよう修正をかけ、ディレイ回
路412及びウィンドウ形状決定回路415へ出力して
いる。ブロックサイズ修正回路411における作用は、
該当周波数帯域においてプリエコーが問題となる場合で
も、他の周波数帯域、特に該当周波数帯域より低い帯域
において、大きな振幅を持つ信号が存在した場合、その
マスキング効果により、プリエコーが聴感上問題となら
ない、あるいは問題が軽減される場合があるという特性
を利用している。なお、上記マスキングとは、人間の聴
覚上の特性により、ある信号によって他の信号がマスク
されて聞こえなくなる現象をいうものであり、このマス
キング効果には、時間軸上のオーデイオ信号による時間
軸マスキング効果と、周波数軸上の信号による同時刻マ
スキング効果とがある。これらのマスキング効果によ
り、マスキングされる部分にノイズがあったとしても、
このノイズは聞こえないことになる。このため、実際の
オーデイオ信号では、このマスキングされる範囲内のノ
イズは許容可能なノイズとされる。
On the other hand, in the power comparing circuit 409, the power information of each frequency band sent from each of the power calculating circuits 404 to 406 is compared at the same time and on the time axis with the time width at which the masking effect occurs, and the power is calculated. Circuit 404
The influence of another frequency band on the output frequency band is calculated and transmitted to the block size correction circuit 411. In the block size correction circuit 411, the masking information sent from the power comparison circuit 409 and the delay circuits 412 to 41
Based on the past block size information sent from each tap of the delay group consisting of 4 delays, the block size sent from the block size primary determination circuit 410 is modified to select a longer block size, The signal is output to the delay circuit 412 and the window shape determination circuit 415. The operation of the block size correction circuit 411 is as follows.
Even if the pre-echo becomes a problem in the frequency band concerned, in other frequency bands, especially in a band lower than the frequency band concerned, if there is a signal having a large amplitude, due to the masking effect, the pre-echo does not cause a problem in hearing, or It takes advantage of the property that problems may be reduced. The masking refers to a phenomenon in which a certain signal masks another signal and becomes inaudible due to human auditory characteristics. The masking effect includes time-axis masking by an audio signal on a time axis. There is an effect and a simultaneous masking effect by a signal on the frequency axis. Due to these masking effects, even if there is noise in the masked part,
This noise will not be heard. For this reason, in an actual audio signal, noise within the masked range is regarded as acceptable noise.

【0050】次に、ディレイ回路412〜414からな
るディレイ群では過去の直交変換ブロックサイズを順に
記録しておき、各タップ、即ち、ディレイ回路412〜
414の出力より、ブロックサイズ決定回路411へ出
力している。同時に、ディレイ回路412の出力は出力
端子417へ、ディレイ回路412、413の出力はウ
ィンドウ形状決定回路415へ接続している。このディ
レイ回路412〜414からの出力はブロックサイズ修
正回路411においてより長い時間幅でのブロックサイ
ズの変化を該当ブロックのブロックサイズの決定に役立
てる働き、例えば、過去頻繁に、より時間的に短いブロ
ックサイズが選択されている場合は、時間的に短いブロ
ックサイズの選択を増やし、過去において時間的に短い
ブロックサイズの選択がなされてない場合においては、
時間的に長いブロックサイズの選択を増やす等の判断を
可能としている。なお、このディレイ群はウィンドウ決
定回路415及び出力端子417に必要なディレイ回路
412、413を除けば、そのタップ数は装置の実際的
な構成、規模により増減させて用いられる場合もある。
Next, in the delay group composed of the delay circuits 412 to 414, the past orthogonal transform block sizes are sequentially recorded, and each tap, that is, the delay circuits 412 to 414 is recorded.
From the output of 414, it is output to the block size determination circuit 411. At the same time, the output of the delay circuit 412 is connected to the output terminal 417, and the outputs of the delay circuits 412 and 413 are connected to the window shape determination circuit 415. Outputs from the delay circuits 412 to 414 are used by the block size correction circuit 411 to use the change in block size over a longer time period to determine the block size of the corresponding block. If the size is selected, increase the selection of the temporally shorter block size, and if the temporally shorter block size has not been selected in the past,
It is possible to make a decision such as increasing the selection of a block size that is long in time. It should be noted that the number of taps of this delay group may be increased or decreased depending on the actual configuration and scale of the apparatus, except for the delay circuits 412 and 413 required for the window determination circuit 415 and the output terminal 417.

【0051】ウィンドウ形状決定回路415ではブロッ
クサイズ修正回路411の出力、即ち、該当ブロックの
時間的に隣接する1つ後のブロックサイズとディレイ回
路412の出力、即ち、該当ブロックのブロックサイズ
とディレイ回路413の出力、即ち、該当ブロックの時
間的隣接する1つ前のブロックサイズとから、上述の図
2の各MDCT回路203〜205において使用される
ウィンドウの形状を決定し、出力端子416へ出力す
る。図4の出力端子417、即ち、ブロックサイズ情報
と出力端子416、即ち、ウィンドウ形状情報が、図2
のブロックサイズ決定回路206〜208の出力として
各部へ接続される。
In the window shape determination circuit 415, the output of the block size correction circuit 411, that is, the size of the next block adjacent to the block in time and the output of the delay circuit 412, that is, the block size of the block and the delay circuit From the output of 413, that is, the size of the immediately preceding block of the block in question, the shape of the window used in each of the MDCT circuits 203 to 205 in FIG. 2 described above is determined and output to the output terminal 416. . The output terminal 417 of FIG. 4, that is, the block size information and the output terminal 416, that is, the window shape information,
Are connected to the respective units as outputs of the block size determination circuits 206 to 208.

【0052】ここでウィンドウ形状決定回路415にお
いて決定されるウィンドウの形状について説明する。図
5に隣接するブロックとウィンドウの形状の様子を示
す。図5の(a)〜(c)より判るように、図中点線及
び実線で示すように直交変換に使用されるウィンドウは
時間的に隣接するブロックとの間で重複する部分があ
り、本構成例では、隣接するブロックの中心まで重複す
る形状を採用しているため、隣接するブロックの直交変
換サイズによりウィンドウの形状が変化する。
Here, the window shape determined by the window shape determining circuit 415 will be described. FIG. 5 shows the shape of the adjacent block and window. As can be seen from FIGS. 5 (a) to 5 (c), the window used for orthogonal transformation has a portion overlapping with a temporally adjacent block as shown by a dotted line and a solid line in FIG. In the example, since the shape overlapping the center of the adjacent block is adopted, the shape of the window changes depending on the orthogonal transformation size of the adjacent block.

【0053】図6には上記ウィンドウ形状の詳細を示
す。図6においてウィンドウ関数f(n)、g(n+
N)は次式(1)を満たす関数として与えられる。 f(n)×f(L−1−n)=g(n)×g(L−1−n) f(n)×f(n)+g(n)×g(n)=1 (1) 0≦n≦L−1。
FIG. 6 shows details of the window shape. In FIG. 6, window functions f (n) and g (n +
N) is given as a function satisfying the following equation (1). f (n) × f (L-1-n) = g (n) × g (L-1-n) f (n) × f (n) + g (n) × g (n) = 1 (1) 0 ≦ n ≦ L−1.

【0054】この式(1)におけるLは、隣接する変換ブ
ロック長が同一であればそのまま変換ブロック長となる
が、隣接する変換ブロック長が異なる場合は、より短い
ほうの変換ブロック長をLとし、より長い変換ブロック
長をKとすると、ウィンドウが重複しない領域において
は、次式(2)として与えられる。 f(n)=g(n)=1 K≦n≦3K/2−L/2 f(n)=g(n)=0 3K/2+L≦n≦2K (2) この様にウィンドウの重複部分をできる限り長く取るこ
とにより、直交変換の際のスペクトルの周波数分解能を
良好なものとしている。以上の説明から明らかな様に、
直交変換に使用するウィンドウの形状は時間的に連続す
る3ブロック分の直交変換サイズが確定した後、決定さ
れる。従って、図4の入力端子401〜403から入力
される信号のブロックと出力端子416、417から出
力される信号のブロックは本構成例において1ブロック
分の差異を生じている。
L in the equation (1) is the conversion block length as it is if the adjacent conversion block lengths are the same, but if the adjacent conversion block lengths are different, the shorter conversion block length is set to L. If the longer conversion block length is K, in a region where the windows do not overlap, it is given by the following equation (2). f (n) = g (n) = 1 K ≦ n ≦ 3K / 2−L / 2 f (n) = g (n) = 0 3K / 2 + L ≦ n ≦ 2K (2) In this manner, the overlapping portion of the window Is taken as long as possible to improve the frequency resolution of the spectrum at the time of orthogonal transformation. As is clear from the above explanation,
The shape of the window used for the orthogonal transform is determined after the orthogonal transform size of three temporally continuous blocks is determined. Therefore, the block of the signal input from the input terminals 401 to 403 in FIG. 4 and the block of the signal output from the output terminals 416 and 417 have a difference of one block in the present configuration example.

【0055】また、図4のパワー算出回路405、40
6及びパワー比較回路409を省略しても図2のブロッ
クサイズ決定回路206〜208を構成することは可能
である。さらに、ウィンドウの形状を直交変換ブロック
の取りうる時間的に最小のブロックサイズに固定するこ
とによってその種類を1種類とし、図4のディレイ41
2〜414及びブロックサイズ修正回路411ならびに
ウィンドウ形状決定回路415を省略して構成すること
も可能である。特に、処理時間の遅延を好まない応用例
においては上述の省略により遅延の少ない構成となり、
有効に作用する。
The power calculation circuits 405 and 40 shown in FIG.
6 and the power comparison circuit 409 can be omitted to configure the block size determination circuits 206 to 208 in FIG. Further, by fixing the shape of the window to the smallest temporal block size that the orthogonal transform block can take, the type is made one type, and the delay 41 shown in FIG.
2 to 414, the block size correction circuit 411, and the window shape determination circuit 415 may be omitted. In particular, in an application example that does not like the delay of the processing time, the above-described omission causes a configuration with a small delay,
Works effectively.

【0056】再び、図2において、各MDCT回路20
3〜205にてMDCT処理されて得られた周波数軸上
のスペクトルデータ即ちMDCT係数データは、各周波
数特性操作回路219〜221及びビット配分(割当)
算出回路209に伝送されている。
Referring again to FIG. 2, each MDCT circuit 20
The spectrum data on the frequency axis, that is, the MDCT coefficient data obtained by performing the MDCT processing in 3 to 205, is applied to each frequency characteristic operation circuit 219 to 221 and bit allocation (allocation).
It is transmitted to the calculation circuit 209.

【0057】各周波数特性操作回路219〜221で
は、各入出力端子222〜224より入力される、即
ち、図1のシステムコントローラ57より指示される周
波数特性操作情報と各ブロック決定回路206〜208
より伝送されるブロックサイズ情報を基に、各MDCT
回路203〜205より伝送された周波数軸上のスペク
トルデータの周波数特性を操作し、各適応ビット割当符
号化回路210〜212へ伝送している。さらに、各入
出力端子222〜224より、図1のシステムコントロ
ーラ57へ伝送し、周波数別のパワーの表示、いわゆ
る、スペクトラムアナライザーの表示等に利用される。
In each of the frequency characteristic operation circuits 219 to 221, the frequency characteristic operation information inputted from each of the input / output terminals 222 to 224, that is, the frequency characteristic operation information specified by the system controller 57 in FIG. 1 and each of the block determination circuits 206 to 208.
Each MDCT based on the block size information transmitted
The frequency characteristics of the spectrum data on the frequency axis transmitted from the circuits 203 to 205 are manipulated and transmitted to the adaptive bit allocation encoding circuits 210 to 212. Further, the signal is transmitted from the input / output terminals 222 to 224 to the system controller 57 in FIG. 1 and used for displaying power for each frequency, that is, for displaying a so-called spectrum analyzer.

【0058】ここで、図7は、図2の各周波数特性操作
回路219〜221の一の具体例の概略構成を示すブロ
ック図である。この図7では理解の容易のため、周波数
特性操作回路219について説明するが、各周波数特性
操作回路220、221も同様の構成を取ることは明白
である。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of one specific example of each of the frequency characteristic operation circuits 219 to 221 in FIG. In FIG. 7, the frequency characteristic operation circuit 219 will be described for easy understanding, but it is apparent that each of the frequency characteristic operation circuits 220 and 221 has the same configuration.

【0059】この図7において、入力端子301には、
図2のMDTC回路203からの周波数軸上のスペクト
ルデータ(SD)が供給され、図7のオーバーフロー検査回
路304及び乗算器309に送られている。また、入力
端子302には、図2のブロック決定回路206からの
ブロック情報(BI)が供給され、入力端子303には、図
2の入出力端子222、即ち、図1のシステムコントロ
ーラ57からの周波数特性操作情報(CTL) が供給され、
乗算係数算出回路305に送られている。
In FIG. 7, an input terminal 301 has
Spectral data (SD) on the frequency axis is supplied from the MDTC circuit 203 in FIG. 2 and sent to the overflow inspection circuit 304 and the multiplier 309 in FIG. The input terminal 302 is supplied with block information (BI) from the block determination circuit 206 shown in FIG. 2, and the input terminal 303 is supplied with the input / output terminal 222 shown in FIG. 2, that is, from the system controller 57 shown in FIG. Frequency characteristic operation information (CTL) is supplied,
It is sent to the multiplication coefficient calculation circuit 305.

【0060】乗算係数算出回路305では、上記ブロッ
ク情報(BI)により、周波数軸上のスペクトルデータ或い
はMDCT係数データのそれぞれの周波数における大き
さを算出し、上記周波数特性操作情報(CTL) を先の周波
数軸上のスペクトルデータ(SD)毎に割り当てて正規化
し、乗算の為の係数を算出し、係数修正回路306及び
オーバーフロー検査回路304へ伝送している。この様
に周波数軸上のスペクトルデータ或いはMDCT係数デ
ータを直接操作する手法を採用する事で、正規化した係
数を乗算するのみで所定の特性が容易に得られる。
The multiplication coefficient calculation circuit 305 calculates the magnitude at each frequency of the spectrum data or MDCT coefficient data on the frequency axis based on the block information (BI), and converts the frequency characteristic operation information (CTL) to the previous value. Normalization is performed by allocating each spectrum data (SD) on the frequency axis, a coefficient for multiplication is calculated, and the coefficient is transmitted to the coefficient correction circuit 306 and the overflow inspection circuit 304. By adopting a method of directly operating the spectrum data or MDCT coefficient data on the frequency axis in this manner, a predetermined characteristic can be easily obtained only by multiplying the normalized coefficient.

【0061】次に、オーバーフロー検査回路304で
は、入力端子301より伝送された周波数軸上のスペク
トルデータ(SD)と乗算係数算出回路305より伝送され
た係数により、乗算結果が予め定めた上限を上回るかど
うかを検査している。この上限は、入出力される信号の
語長や装置、回路の演算精度等によって規定されるもの
であるが、本構成例においては2の64乗に設定してい
る。この検査においてオーバーフローが確認された場
合、オーバーフロー検査回路304は、その情報を係数
修正回路306へ伝送し、オーバーフローしない場合
は、無信号を伝送している。
Next, in the overflow inspection circuit 304, the multiplication result exceeds a predetermined upper limit by the spectrum data (SD) on the frequency axis transmitted from the input terminal 301 and the coefficient transmitted from the multiplication coefficient calculation circuit 305. Are you testing. The upper limit is defined by the word length of the input / output signal, the operation accuracy of the device, the circuit, and the like. In this configuration example, the upper limit is set to 2 64. When an overflow is confirmed in this inspection, the overflow inspection circuit 304 transmits the information to the coefficient correction circuit 306, and when no overflow occurs, transmits no signal.

【0062】本構成例においては、オーバーフローの際
の処理には、次の2通りを選択又は併用して行ってい
る。まず、乗算の結果、オーバーフローが発生する周波
数軸上のスペクトルデータ(SD)の個数が少ない場合は、
乗算結果がデータの上限以下となるようにオーバーフロ
ーが発生するデータの係数のみを修正する。この動作
は、いわゆる時間軸上のデータにおける振幅の制限(リ
ミッタ)動作に近い。次ぎに、オーバーフローが発生す
る周波数軸上のスペクトルデータ(SD)の個数が多い場合
には、乗算結果が最大となるデータが先の上限を越えな
いように乗算係数全体を正規化を行う。この動作は、い
わゆる時間軸上のデータにおける振幅の圧縮動作に近
い。
In this configuration example, the following two processes are selected or used in combination for the overflow process. First, as a result of multiplication, if the number of spectrum data (SD) on the frequency axis where overflow occurs is small,
Only the coefficient of the data in which an overflow occurs is corrected so that the multiplication result is equal to or less than the upper limit of the data. This operation is close to a so-called amplitude limiting (limiter) operation on data on the time axis. Next, when the number of spectrum data (SD) on the frequency axis at which an overflow occurs is large, the entire multiplication coefficient is normalized so that the data with the maximum multiplication result does not exceed the upper limit. This operation is similar to the operation of compressing the amplitude of data on the time axis.

【0063】上記オーバーフローを防ぐ為の乗算係数の
修正は、入力信号の特性並びに圧縮の手法に応じて変化
させると、より効果的である。本構成例においては、入
力信号のピーク成分の周波数に応じた重み付けを与え
て、先の乗算係数の修正を実行して良好な結果を得てい
る。
The modification of the multiplication coefficient for preventing the overflow is more effective if it is changed according to the characteristics of the input signal and the compression method. In the present configuration example, weighting is given according to the frequency of the peak component of the input signal, and the above-described correction of the multiplication coefficient is executed, thereby obtaining a good result.

【0064】さらに、係数修正回路306では、上記の
ように、オーバーフローが発生する処理ブロックに当該
ブロックが該当した場合は、ただちに、係数の修正を実
行するが、時間的前の処理ブロックにおいてオーバーフ
ローの処理が行われ、当該処理ブロックにおいてオーバ
ーフロー処理が必要の無い場合には、メモリ308より
出力される時間的に前の処理ブロックの係数の修正状況
を参考に、少なくとも2つのブロックに渡って、緩やか
な変化を以て係数の修正を行う様に制御している。この
制御は応用例や入力信号の特性に応じて変化させると一
層効果的である。以上の様にして修正された乗算係数は
折り返し雑音低減回路307へ伝送される。
Further, as described above, when the block corresponds to the processing block where the overflow occurs, the coefficient correction circuit 306 immediately corrects the coefficient. When the processing is performed and the overflow processing is not necessary in the processing block, the processing is performed over at least two blocks by referring to the correction state of the coefficient of the processing block temporally output from the memory 308. The control is performed so that the coefficient is corrected with a significant change. This control is more effective if it is changed according to the application or the characteristics of the input signal. The multiplication coefficient corrected as described above is transmitted to the aliasing noise reduction circuit 307.

【0065】折り返し雑音低減回路307では、この図
2における各周波数特性操作回路219、220、22
1において周波数特性を操作することによって、キャン
セルされなくなる折り返し雑音を低減するように係数の
変更を行なっている。この折り返し雑音は、本構成例に
おいては、図2における各QMFフィルタ201、20
2によって分割、間引きされた際に発生し、後述の図1
6における各帯域合成フィルタ101、102において
帯域合成される際にキャンセルされて、通常では問題と
ならない雑音であるが、周波数軸上の特性を変化させた
場合には、上記キャンセルが不充分となり、問題となる
場合が生じる。
In the aliasing noise reduction circuit 307, each frequency characteristic operation circuit 219, 220, 22 in FIG.
By operating the frequency characteristic in No. 1, the coefficient is changed so as to reduce aliasing noise that is not canceled. In the present configuration example, this aliasing noise is caused by each of the QMF filters 201 and 20 in FIG.
2 occurs when the data is divided and thinned out by using
6, the noise is canceled when the band synthesis is performed by the band synthesis filters 101 and 102 and does not normally cause a problem. However, when the characteristics on the frequency axis are changed, the above-described cancellation becomes insufficient, A problem may arise.

【0066】ここで、前記QMFからなる帯域分割フィ
ルタによって発生する折り返し雑音について説明する。
先に述べた様に、信号をフィルタを使って等バンド幅の
二つの帯域に分割した後、半分のレートに間引いてサン
プリングすると、避けえないフィルタの不完全さのため
に、双方の帯域で折り返し雑音(Aliasing)が発生する。
しかし、フィルタとしてQMFを用いると、二つの信号
を合成して元の帯域の信号に戻す時に、双方の折り返し
雑音成分をキャンセルする事ができる。
Here, the aliasing noise generated by the band division filter composed of the QMF will be described.
As mentioned earlier, using a filter to divide the signal into two equal-bandwidth bands, and then sampling at half the rate, sampling is halted in both bands due to inevitable filter imperfections. Aliasing occurs.
However, when QMF is used as a filter, when two signals are combined and returned to the original band signal, both aliasing noise components can be canceled.

【0067】先ず、QMFからなるフィルタにおいて、
折り返し雑音成分がキャンセルされる条件について説明
する。QMFのフィルタは、次数Lが偶数の対称型のF
IRフィルタ( Symmetrical FIR Filter)を使用す
る。帯域を半分に制限する低域通過フィルタF のイ
ンパルス応答をf(n) とし、そのZ変換をF(z)と
すると、F(z) は、次式(3)で表す事が出来る。
First, in a filter composed of QMF,
The condition under which the aliasing noise component is canceled will be described. The filter of the QMF is a symmetric F filter having an even order L.
Use an IR filter (Symmetrical FIR Filter). When the impulse response of the low pass filter F 1 which limits the half band f 1 (n), and to the Z-transform F 1 and (z), F 1 (z) is be represented by the following formula (3) Can be done.

【0068】[0068]

【数7】 (Equation 7)

【0069】この式(3)の低域通過フィルタから、次式
(4)で表されるインパルス応答を持つ高域通過フィルタ
を構成することができる。
From the low-pass filter of the equation (3), the following equation is obtained.
It is possible to configure the high-pass filter F 2 having an impulse response represented by (4).

【0070】[0070]

【数8】 (Equation 8)

【0071】上記F、Fのフィルタを入力信号列x
に作用させることにより、次式(5)で表されるx、x
を得る事ができる。
The filters of F 1 and F 2 are connected to the input signal train x
, X 1 , x expressed by the following equation (5)
You can get 2 .

【0072】[0072]

【数9】 (Equation 9)

【0073】さらに、x、xをそれぞれ半分のレー
トに間引いて、次式(6)で表されるy、y、すなわ
ち、等バンド幅の二つの帯域に分割された信号列を作
る。
Further, x 1 and x 2 are each decimated to a half rate, and y 1 and y 2 represented by the following equation (6), that is, a signal sequence divided into two bands of equal bandwidth are obtained. create.

【0074】[0074]

【数10】 (Equation 10)

【0075】ただし、高域側の信号yはそれを間引い
た時点で低域側に折り返されるので、例えばxの最も
高い周波数成分は、間引き後、yとして最も周波数の
低い信号として観察される。本構成例では、この様なQ
MFからなるフィルタを二段使用して、3つの帯域に分
割した後、直交変換を施し、情報の圧縮を行うが、ここ
では、この式(6)で表されるy、yをそのまま合成
し、分割前の信号列を得ることとして説明する。y
は折り返し雑音成分を含んだ信号列だが、これを次
のように合成する。先ず、y、yにゼロをインター
ポレーション(Interpolation)して、次式(7)で表され
るu、uという信号列を作る。
[0075] However, since the signal y 2 of the high band side is folded back at the time of thinning it to a lower frequency, for example, the highest frequency components of x 2 are decimated, observed as the lowest frequency signal as y 2 Is done. In this configuration example, such a Q
After the filter is divided into three bands using two stages of MF filters, orthogonal transformation is performed and information compression is performed. Here, y 1 and y 2 represented by this equation (6) are used as they are. The description will be made on the assumption that the signal sequence before the division is synthesized. y 1 ,
y 2 is a signal sequence including an aliasing noise component, which is synthesized as follows. First, zero is interpolated into y 1 and y 2 to generate signal sequences u 1 and u 2 represented by the following equation (7).

【0076】[0076]

【数11】 [Equation 11]

【0077】次に、前記式(3) のフィルタをもとに、式
(8) で表されるインパルス応答を持つフィルタG、G
を構成し、これらをそれぞれ、式(7) で表されるとこ
ろのu、uに作用させ、式(9) で表されるt、t
を作り出す。
Next, based on the filter of the above equation (3),
Filters G 1 and G having an impulse response represented by (8)
2 are made to act on u 1 and u 2 represented by the equation (7), respectively, and t 1 and t 2 represented by the equation (9) are formed.
Produce 2 .

【0078】[0078]

【数12】 (Equation 12)

【0079】[0079]

【数13】 (Equation 13)

【0080】ここで、sを式(10)で表すとすれば、xの
Z変換XとsのZ変換Sの間には式(11)で表される関係
が成立する。
Assuming that s is expressed by equation (10), a relation expressed by equation (11) is established between the Z conversion X of x and the Z conversion S of s.

【0081】 s(n)=t(n)+t(n) (10)S (n) = t 1 (n) + t 2 (n) (10)

【0082】[0082]

【数14】 [Equation 14]

【0083】ここで、Fは対称型のFIRフィルタで
あることから直線位相特性を持ち、式(12)と表すことが
でき、このことを利用すると、Lが偶数の場合には、式
(13)が成立する。
Here, since F 1 is a symmetrical FIR filter, it has a linear phase characteristic and can be expressed by equation (12). Using this, when L is an even number,
(13) is established.

【0084】[0084]

【数15】 (Equation 15)

【0085】[0085]

【数16】 (Equation 16)

【0086】ここで式(14)が成立する様に低域通過フィ
ルタFのインパルス応答fを設定すると、sはxの
振幅を半分にし、L−1サンプル遅延させたものと一致
する。
[0086] Now Equation (14) sets an impulse response f 1 of the low-pass filter F 1 so as to hold, s is half the amplitude of the x, consistent with those obtained by L-1 sample delay.

【0087】[0087]

【数17】 [Equation 17]

【0088】すなわち、このことは、式(6) で表される
、yが含んでいた折り返し雑音の成分が消滅した
ことを意味する。以上のことから、QMFからなるフィ
ルタにおける折り返し雑音のキャンセルのための条件
は、使用する低域通過フィルタFのインパルス応答を
(n)とし、そのZ変換をF(n)とした場合に、先に
説明した式(14)が成立し、且つ、低域通過フィルタと対
をなす高域通過フィルタFのインパルス応答fが、
式(4) を満たすこととなる。さらに、合成フィルタ
、Gのインパルス応答g、gが式(8) を満た
す必要がある。
That is, this means that the aliasing noise components included in y 1 and y 2 represented by the equation (6) have disappeared. From the above, conditions for canceling the aliasing noise in the filter made of QMF is the impulse response of the low pass filter F 1 to be used as f 1 (n), and the Z-transform F 1 and (n) In this case, the above-described equation (14) holds, and the impulse response f 2 of the high-pass filter F 2 paired with the low-pass filter is
Equation (4) is satisfied. Furthermore, it is necessary that the impulse responses g 1 and g 2 of the synthesis filters G 1 and G 2 satisfy Expression (8).

【0089】ここで、図8の(a)〜(h)を用いて、
先に述べた折り返し雑音について説明する。図8の
(a)は、QMFによって、等帯域に二分割する場合の
周波数軸上の特性を示している。低域通過フィルタ及び
高域通過フィルタは互いに、その阻止周波数fs/4に
対称となる周波数特性をもっている。また、fs/4を
中心とする図8の(a)中、Aで示した周波数領域は、
各フィルタの特性の不完全さから、折り返し雑音が強く
発生する周波数領域を示している。ここで、同図中、上
矢印で示した信号sgがフィルタ系に入力されたとする
と、それぞれのフィルタの出力は、図8の(b)ならび
に図8の(e)の図中で上矢印に示す信号sgのように
なる。信号sgは、高域通過フィルタの通過帯域内に存
在するにも係わらず、フィルタ特性の不完全さから、低
域通過フィルタの出力にも表れる。
Here, using FIGS. 8A to 8H,
The aliasing noise described above will be described. FIG. 8A shows the characteristics on the frequency axis when dividing into equal bands by QMF. The low-pass filter and the high-pass filter have frequency characteristics that are symmetric with respect to the stop frequency fs / 4. In FIG. 8A centered on fs / 4, the frequency region indicated by A is:
It shows a frequency region in which aliasing noise is strongly generated due to imperfect characteristics of each filter. Here, assuming that the signal sg indicated by the up arrow in the figure is input to the filter system, the output of each filter is indicated by the up arrow in the diagrams of FIGS. 8B and 8E. A signal sg shown in FIG. Although the signal sg exists in the pass band of the high-pass filter, it also appears in the output of the low-pass filter due to imperfect filter characteristics.

【0090】この状態でそれぞれにデシメーション(De
cimation)を行った結果を図8の(c)並びに図8の
(f)に示す。デシメーションを行うと、サンプリング
周波数がfs/2となるため、低域におけるfs/4以
上、及び、高域におけるfs/4以下の周波数のデータ
は、図8の(c)並びに図8の(f)に示すように折り
返して、見かけ上fs/4以下の成分として見えるよう
になる。また、高域については、fs/4以上の周波数
成分が折り返して、見かけ上最低域のデータが実際の最
高域のデータを示すようになる。図8の(f)におい
て、高域成分を示していることに注意されたい。
In this state, decimation (De
8 (c) and (f) of FIG. When the decimation is performed, the sampling frequency becomes fs / 2. Therefore, the data of the frequency of fs / 4 or more in the low frequency range and the frequency of fs / 4 or less in the high frequency range are shown in FIG. 8C and FIG. ), So that the component is apparently seen as a component of fs / 4 or less. In the high band, the frequency component of fs / 4 or more is turned back, so that the data of the lowest band apparently indicates the data of the actual highest band. Note that FIG. 8F shows a high-frequency component.

【0091】この様にデシメーションによって発生した
折り返し雑音は、合成のためにインターポレーションを
行うことにより、それぞれ図8の(d)並びに図8の
(g)に示すような周波数成分として表れることとな
る。ここで、先に説明した折り返し雑音をキャンセルす
る条件を満たしたフィルタ系を使用して合成することに
よって、図8の(h)に示すごとく、低域側に発生した
折り返しひずみがキャンセルされ、図8の(a)に示し
たような入力と同一の信号が得られる。
The aliasing noise generated by the decimation appears as frequency components as shown in FIGS. 8 (d) and 8 (g) by performing interpolation for synthesis. Become. Here, by performing synthesis using a filter system that satisfies the above-described aliasing noise canceling condition, aliasing distortion generated on the low frequency side is canceled as shown in FIG. The same signal as the input shown in FIG. 8A is obtained.

【0092】次に、本構成例に述べるような周波数軸上
の特性を変化させた場合の折り返し雑音の様子とそのキ
ャンセル方法について説明する。図9の(a)は図8の
(c)と同一の図で、図8の(a)に示す信号を入力と
して低域通過フィルタを通し、デシメーションを行った
結果を示している。同様に図9の(d)は、図8の
(f)と同一の図であり、図8の(a)に示す信号を入
力として高域通過フィルタを通し、デシメーションを行
った結果を示している。
Next, the state of aliasing noise when the characteristic on the frequency axis is changed as described in the present configuration example and a method of canceling the aliasing noise will be described. FIG. 9A is the same diagram as FIG. 8C, and shows the result of performing decimation by inputting the signal shown in FIG. 8A through a low-pass filter. Similarly, (d) of FIG. 9 is the same as (f) of FIG. 8, and shows the result of performing decimation by passing the signal shown in (a) of FIG. 8 through a high-pass filter. I have.

【0093】ここで、先の低域通過フィルタを通し、デ
シメーションを行った結果、すなわち、図9の(a)に
示す結果をさらに、図9の(b)で示すようなfs/4
付近の強度を上げるような周波数軸上の特性操作を行う
と、先のデシメーションによって発生した折り返し雑音
も、同図に示すごとく強調される結果となる。この状態
は、結果も図9の(c)に示すようにインターポレーシ
ョンを行っても、折り返し雑音が強調されたままとな
る。
Here, the result of the decimation through the above low-pass filter, that is, the result shown in FIG. 9A is further converted to fs / 4 as shown in FIG. 9B.
When the characteristic operation on the frequency axis is performed to increase the intensity in the vicinity, the aliasing noise generated by the previous decimation is also enhanced as shown in FIG. In this state, even if interpolation is performed as shown in FIG. 9C, the aliasing noise remains emphasized.

【0094】この図9の(c)に示す出力を図9の
(e)に示す高域側のデータと図9の(f)に示すごと
く合成しても、キャンセルされるはずの折り返し雑音成
分が強調された状態であるので、図9の(g)に示すよ
うに折り返し雑音はキャンセルされない。
Even if the output shown in (c) of FIG. 9 is combined with the data on the high frequency side shown in (e) of FIG. 9 as shown in (f) of FIG. Is emphasized, the aliasing noise is not canceled as shown in FIG. 9 (g).

【0095】したがって、本構成例の様なQMFのシス
テムを用いて帯域を分割した後の周波数軸上の特性変化
は、折り返し雑音のキャンセルがなされないという結果
をもたらす。
Therefore, a characteristic change on the frequency axis after the band is divided using the QMF system as in the present configuration example results in that aliasing noise is not canceled.

【0096】ここで、図10の(a)〜図10の(h)
により、先に述べた周波数軸上の特性変化を与えた場合
でも、折り返し雑音がキャンセルされ、本発明の方法に
ついて説明する。図10の(a)は、図8の(c)並び
に図9の(a)と同一の信号を入力として低域通過フィ
ルタを通し、デシメーションを行った結果を示してい
る。同様に図10の(d)は、図8の(f)並びに図9
の(d)と同一の信号を入力として高域通過フィルタを
通し、デシメーションを行った結果を示している。
Here, FIG. 10A to FIG. 10H
Thus, the aliasing noise is canceled even when the characteristic change on the frequency axis described above is given, and the method of the present invention will be described. FIG. 10A shows the result of performing decimation by inputting the same signal as in FIG. 8C and FIG. 9A through a low-pass filter. Similarly, (d) of FIG. 10 corresponds to (f) of FIG.
(D) shows the result of decimation by inputting the same signal as above and passing it through a high-pass filter.

【0097】また、図10の(a)〜図10の(h)に
おいて、図10の(a)、図10の(b)並びに図10
の(c)は低域側の様子を示し、図9の(a)、図9の
(b)並びに図9の(c)と同一である。ここで図10
の(e)に示すように、高域側のデータに対しても図1
0の(b)で示す周波数軸上の特性変化と同一の操作を
行い、信号成分を強調した後、インターポレーションを
行うと、図10の(f)に示すデータ列が得られる。こ
の図10の(f)に示すデータを、図10の(c)に示
す低域側のデータと図10の(g)に示すごとく合成す
ることによって、折り返し雑音のキャンセルが可能とな
る。この場合、図10の(f)に示した様に、図10の
(b)乃至図10の(c)に示す周波数軸上の特性変化
は、インターポレーションの結果、低域と高域とで、f
s/4を中心とした線対称となる。したがって、周波数
順に並べた周波数軸上のデータに対し、周波数特性の変
化を加える際には、fs/4に線対称となる特性を取れ
ば、先の折り返し雑音はキャンセルされることとなる。
Further, in FIGS. 10 (a) to 10 (h), FIGS. 10 (a) and 10 (b) and FIG.
(C) shows a state on the low frequency side, and is the same as (a) in FIG. 9, (b) in FIG. 9, and (c) in FIG. Here, FIG.
As shown in (e) of FIG.
When the same operation as the characteristic change on the frequency axis shown in FIG. 10B is performed to emphasize the signal components and then interpolation is performed, a data string shown in FIG. 10F is obtained. By combining the data shown in FIG. 10 (f) with the low-frequency side data shown in FIG. 10 (c) as shown in FIG. 10 (g), it is possible to cancel aliasing noise. In this case, as shown in FIG. 10 (f), the characteristic changes on the frequency axis shown in FIG. 10 (b) to FIG. And f
It becomes a line symmetry centering on s / 4. Therefore, when a change in the frequency characteristic is applied to the data on the frequency axis arranged in the order of the frequency, if a characteristic that is axisymmetric to fs / 4 is taken, the aliasing noise is canceled.

【0098】さらに、図11の(a)〜図11の(d)
を用いて上述の折り返し雑音低減回路307の作用につ
いて説明する。図11の(a)は、本構成例における帯
域分割の様子を表す図である。前述の通り、本構成例に
おいては、入力信号を3つの帯域に分割した後に、図2
における各MDCT回路203、204、205によっ
て、いわゆる直交変換を行なっている。
Further, FIGS. 11 (a) to 11 (d)
The operation of the above-described aliasing noise reduction circuit 307 will be described with reference to FIG. FIG. 11A is a diagram illustrating a state of band division in the present configuration example. As described above, in this configuration example, after dividing the input signal into three bands, FIG.
The so-called orthogonal transform is performed by each of the MDCT circuits 203, 204, and 205.

【0099】ここにおいて、図11の(b)に示すよう
な低域通過の特性を図2における各周波数特性操作回路
219、220、221において与えるとすると、帯域
分割周波数fs/4の近傍で特性が大きく変化し、周波
数軸上でfs/4を対称軸として、周波数の低い側と高
い側の対称性が崩れることになる。この結果、上述の帯
域合成の際に折り返し雑音がキャンセルされずに、出力
に表れてしまい、入力信号にfs/4近傍にある程度の
エネルギを持っていた場合には、聴感上の問題となる場
合がある。
Here, assuming that the low-pass characteristics as shown in FIG. 11B are given in the frequency characteristic operation circuits 219, 220, and 221 in FIG. 2, the characteristics near the band division frequency fs / 4 are obtained. Greatly changes, and the symmetry between the low frequency side and the high frequency side is broken with fs / 4 as the symmetry axis on the frequency axis. As a result, the aliasing noise is not canceled at the time of the above-described band synthesis, but appears in the output. If the input signal has a certain amount of energy near fs / 4, there is a problem in the sense of hearing. There is.

【0100】そこで、図7の折り返し雑音低減回路30
7において、先に述べたように図11の(c)のごと
く、fs/4を対称軸として対称性を保持した特性に修
正を行うことによって、先の折り返し雑音をキャンセル
し、聴感上の問題を回避している。
Thus, the aliasing noise reduction circuit 30 shown in FIG.
In FIG. 7, as described above, as shown in FIG. 11 (c), the aliasing noise is canceled by canceling the aliasing noise by modifying the characteristic that maintains the symmetry with fs / 4 as the axis of symmetry. Have been around.

【0101】さらに、入力信号に応じて、例えば、高域
の減衰量をある程度確保したい場合、或いは、高域の信
号によって発生する折り返し雑音が問題となりにくい場
合には、図11の(d)に示すような高域の減衰を一定
としたり、ある周波数まで対称性を保ち、その後、減衰
するような、図11の(d)における一点鎖線で示すよ
うな特性を持たすとより効果的である。本構成例におい
ては、入力信号の高域のエネルギ或いはパワーと高域に
おける希望する減衰量に応じて、上記修正法を選択及び
/又は併用することによって良好な結果を得ている。
Further, if it is desired to secure a certain amount of high-frequency attenuation in accordance with the input signal, or if aliasing noise generated by the high-frequency signal is unlikely to be a problem, FIG. It is more effective if the attenuation as shown by the dashed line in FIG. 11D is made such that the attenuation in the high frequency range is kept constant or the symmetry is maintained up to a certain frequency and then attenuated. In this configuration example, good results are obtained by selecting and / or using the above-mentioned correction method in accordance with the high-frequency energy or power of the input signal and the desired attenuation in the high frequency.

【0102】ここで、再び図7において、上述のように
折り返し雑音低減回路307で修正を受けた乗算係数
は、乗算器309へ伝送され、入力端子301より入力
された周波数軸上のスペクトル(SD)と乗算されて、所定
の特性操作を受け、出力端子310を介して、図2にお
ける適応ビット割当符号化回路210に伝送されてい
る。さらに、上記特性操作を受けた各データは、周波数
別パワー表示、いわゆる、スペクトルアナライザー表示
等の為に、図2における各入出力端子222、223、
224を介して、図1におけるシステムコントローラ5
7に伝送され、表示部59に表示されている。
Here, in FIG. 7 again, the multiplication coefficient corrected by the aliasing noise reduction circuit 307 as described above is transmitted to the multiplier 309 and the spectrum (SD ), Undergoes a predetermined characteristic operation, and is transmitted via an output terminal 310 to the adaptive bit allocation encoding circuit 210 in FIG. Further, each data subjected to the above-described characteristic operation is input / output terminals 222 and 223 in FIG. 2 for power display by frequency, so-called spectrum analyzer display and the like.
The system controller 5 in FIG.
7 and displayed on the display unit 59.

【0103】再び図2において、ビット配分算出回路2
09は、前述のいわゆるマスキング効果等を考慮してク
リティカルバンド及びブロックフローティングを考慮し
た各分割帯域毎のマスキング量を求め、このマスキング
量とクリティカルバンド及びブロックフローティングを
考慮した各分割帯域毎のエネルギあるいはピーク値等に
基づいて、各帯域毎に割当ビット数を求め、各適応ビッ
ト割当符号化回路210、211、212へ伝送してい
る。各適応ビット割当符号化回路210、211、21
2では各帯域毎に割り当てられたビット数に応じて各ス
ペクトルデータ或いはMDCT係数データを量子化して
いる。このようにして符号化されたデータは、各出力端
子213、214、215を介して取り出される。
Referring again to FIG. 2, bit allocation calculating circuit 2
In step 09, the masking amount of each divided band in consideration of the critical band and the block floating is determined in consideration of the so-called masking effect, and the energy or energy of each divided band in consideration of the masking amount and the critical band and the block floating is calculated. The number of bits to be allocated is determined for each band based on the peak value and the like, and is transmitted to each of the adaptive bit allocation coding circuits 210, 211, and 212. Each adaptive bit allocation encoding circuit 210, 211, 21
In step 2, each spectrum data or MDCT coefficient data is quantized according to the number of bits allocated to each band. The data encoded in this way is taken out via the output terminals 213, 214, 215.

【0104】次に、図12は上記ビット割当算出回路2
09の一具体例の概略構成を示すブロック回路図であ
る。この図12を用いてビット割当算出回路の作用につ
いて説明する。この図12において、入力端子701に
は、図2における各MDCT回路203、204、20
5からの周波数軸上のスペクトルデータ或いはMDCT
係数データが供給されている。この周波数軸上の入力デ
ータは、帯域毎のエネルギ算出回路702に送られて、
上記マスキング量とクリティカルバンド及びブロックフ
ローティングを考慮した各分割帯域のエネルギが、例え
ば当該バンド内での各振幅値の総和を計算すること等に
より求められる。この各バンド毎のエネルギの代わり
に、振幅値のピーク値、平均値等が用いられることもあ
る。このエネルギ算出回路702からの出力として、例
えば各バンドの総和値のスペクトルを図13にSBとし
て示している。ただし、この図13では、図示を簡略化
するため、上記マスキング量とクリティカルバンド及び
ブロックフローティングを考慮した分割帯域数を12バ
ンド(B〜B12)で表現している。
Next, FIG. 12 shows the bit allocation calculating circuit 2
FIG. 9 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a specific example of the embodiment 09. The operation of the bit allocation calculation circuit will be described with reference to FIG. 12, an input terminal 701 is connected to each of the MDCT circuits 203, 204, 20 in FIG.
Spectrum data or MDCT on frequency axis from 5
Coefficient data is supplied. The input data on the frequency axis is sent to the energy calculation circuit 702 for each band,
The energy of each divided band in consideration of the masking amount, the critical band, and the block floating is obtained, for example, by calculating the sum of the respective amplitude values in the band. Instead of the energy for each band, a peak value or an average value of the amplitude value may be used. As an output from the energy calculation circuit 702, for example, the spectrum of the sum value of each band is shown as SB in FIG. However, in FIG. 13, for simplicity of illustration, the number of divided bands in consideration of the masking amount, the critical band, and the block floating is represented by 12 bands (B 1 to B 12 ).

【0105】ここで、上記スペクトルSBのいわゆるマ
スキングに於ける影響を考慮するために、該スペクトル
SBに所定の重み付け関数を掛けて加算するような畳込
み(コンボリユーション)処理を施す。このため、上記
帯域毎のエネルギ算出回路702の出力すなわち該スペ
クトルSBの各値は、畳込みフイルタ回路703に送ら
れる。該畳込みフイルタ回路703は、例えば、入力デ
ータを順次遅延させる少なくとも2つの遅延素子と、こ
れら遅延素子からの出力にフイルタ係数(重み付け関
数)を乗算する少なくとも2つの乗算器(例えば各バン
ドに対応する25個の乗算器)と、各乗算器出力の総和
をとる総和加算器とから構成されるものである。この畳
込み処理により、図14中点線で示す部分の総和がとら
れる。
Here, in order to consider the influence of the spectrum SB on so-called masking, convolution (convolution) processing is performed such that the spectrum SB is multiplied by a predetermined weighting function and added. Therefore, the output of the energy calculation circuit 702 for each band, that is, each value of the spectrum SB is sent to the convolution filter circuit 703. The convolution filter circuit 703 includes, for example, at least two delay elements for sequentially delaying input data, and at least two multipliers (for example, corresponding to each band) for multiplying an output from these delay elements by a filter coefficient (weighting function). 25 multipliers) and a sum adder for summing the outputs of the multipliers. By this convolution processing, the sum of the parts indicated by the dotted lines in FIG. 14 is obtained.

【0106】ここで、上記畳込みフイルタ回路703の
各乗算器の乗算係数(フイルタ係数)の一具体例を示す
と、任意のバンドに対応する乗算器Mの係数を1とする
とき、乗算器M−1で係数0.15を、乗算器M−2で
係数0.0019を、乗算器M−3で係数0.0000
086を、乗算器M+1で係数0.4を、乗算器M+2
で係数0.06を、乗算器M+3で係数0.007を各
遅延素子の出力に乗算することにより、上記スペクトル
SBの畳込み処理が行われる。ただし、Mは1〜25の
任意の整数である。
Here, a specific example of the multiplication coefficient (filter coefficient) of each multiplier of the convolution filter circuit 703 will be described. When the coefficient of the multiplier M corresponding to an arbitrary band is 1, the multiplier M-1 is a coefficient of 0.15, multiplier M-2 is a coefficient of 0.0019, and multiplier M-3 is a coefficient of 0.00000.
086, a coefficient 0.4 by a multiplier M + 1, and a multiplier M + 2
Is multiplied by the coefficient 0.06 by the multiplier M + 3 and the coefficient 0.007 by the multiplier M + 3, thereby performing the convolution processing of the spectrum SB. Here, M is an arbitrary integer of 1 to 25.

【0107】次に、上記畳込みフイルタ回路703の出
力は引算器704に送られる。該引算器704は、上記
畳込んだ領域での後述する許容可能なノイズレベルに対
応するレベルαを求めるものである。なお、当該許容可
能なノイズレベル(許容ノイズレベル)に対応するレベ
ルαは、後述するように、逆コンボリユーション処理を
行うことによって、クリテイカルバンドの各バンド毎の
許容ノイズレベルとなるようなレベルである。ここで、
上記引算器704には、上記レベルαを求めるための許
容関数(マスキングレベルを表現する関数)が供給され
る。この許容関数を増減させることで上記レベルαの制
御を行っている。当該許容関数は、次に説明するような
(n−ai)関数発生回路705から供給されているも
のである。
Next, the output of the convolution filter circuit 703 is sent to a subtractor 704. The subtractor 704 calculates a level α corresponding to an allowable noise level described later in the convolved area. The level α corresponding to the permissible noise level (permissible noise level) becomes an allowable noise level for each of the critical bands by performing inverse convolution processing as described later. Level. here,
The subtractor 704 is supplied with an allowance function (a function expressing a masking level) for obtaining the level α. The level α is controlled by increasing or decreasing the allowable function. The permissible function is supplied from the (n-ai) function generation circuit 705 described below.

【0108】すなわち、許容ノイズレベルに対応するレ
ベルαは、クリテイカルバンドのバンドの低域から順に
与えられる番号をiとすると、次の式(15)で求めること
ができる。
That is, the level α corresponding to the allowable noise level can be obtained by the following equation (15), where i is a number sequentially given from the lower band of the critical band.

【0109】 α=S−(n−ai) (15) この式(15)において、n,aは定数でa>0、Sは畳込
み処理されたバークスペクトルの強度であり、式中(n
−ai)が許容関数となる。本構成例では、n=38,
a=1としており、この時の音質劣化はなく、良好な符
号化が行えた。
Α = S− (n−ai) (15) In the equation (15), n and a are constants, a> 0, and S is the intensity of the convolution-processed bark spectrum.
-Ai) is the tolerance function. In this configuration example, n = 38,
Since a = 1, there was no deterioration in sound quality at this time, and good encoding was performed.

【0110】このようにして、上記レベルαが求めら
れ、このデータは、割算器706に伝送される。当該割
算器706では、上記畳込みされた領域での上記レベル
αを逆コンボリユーションするためのものである。した
がって、この逆コンボリユーション処理を行うことによ
り、上記レベルαからマスキングスペクトルが得られる
ようになる。すなわち、このマスキングスペクトルが許
容ノイズスペクトルとなる。なお、上記逆コンボリユー
ション処理は、複雑な演算を必要とするが、本構成例で
は簡略化した割算器706を用いて逆コンボリユーショ
ンを行っている。
Thus, the level α is obtained, and this data is transmitted to the divider 706. The divider 706 is for performing inverse convolution of the level α in the convolved region. Therefore, by performing this inverse convolution processing, a masking spectrum can be obtained from the level α. That is, this masking spectrum becomes an allowable noise spectrum. Note that the above inverse convolution processing requires a complicated operation, but in this configuration example, the inverse convolution is performed using a simplified divider 706.

【0111】次に、上記マスキングスペクトルは、合成
回路707を介して減算器708に伝送される。ここ
で、当該減算器708には、上記帯域毎のエネルギ検出
回路702からの出力、すなわち前述したスペクトルS
Bが、遅延回路709を介して供給されている。したが
って、この減算器708で上記マスキングスペクトルと
スペクトルSBとの減算演算が行われることで、図15
示すように、上記スペクトルSBは、該マスキングスペ
クトルMSのレベルで示すレベル以下がマスキングされ
ることになる。
Next, the masking spectrum is transmitted to a subtractor 708 via a synthesis circuit 707. Here, the output from the energy detection circuit 702 for each band, that is, the spectrum S
B is supplied via a delay circuit 709. Therefore, the subtractor 708 performs a subtraction operation between the masking spectrum and the spectrum SB, thereby obtaining the signal shown in FIG.
As shown, the spectrum SB is masked below the level indicated by the level of the masking spectrum MS.

【0112】当該減算器708からの出力は、許容雑音
補正回路710を介し、出力端子711を介して取り出
され、例えば割当てビット数情報が予め記憶されたRO
M等(図示せず)に送られる。このROM等は、上記減
算回路708から許容雑音補正回路710を介して得ら
れた出力(上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル
設定手段の出力との差分のレベル)に応じ、各バンド毎
の割当ビット数情報を出力する。この割当ビット数情報
が図2における各適応ビット割当符号化回路210、2
11、212に送られることで、図2における各MDC
T回路203、204、205からの周波数軸上の各ス
ペクトルデータがそれぞれのバンド毎に割り当てられた
ビット数で量子化されるわけである。
The output from the subtracter 708 is taken out via an allowable noise correction circuit 710 and an output terminal 711.
M and the like (not shown). The ROM or the like assigns each band in accordance with the output (the level of the difference between the energy of each band and the output of the noise level setting means) obtained from the subtraction circuit 708 via the allowable noise correction circuit 710. Output bit number information. This information on the number of allocated bits is used for each of the adaptive bit allocation encoding circuits 210, 2 in FIG.
11 and 212, each MDC in FIG.
Each spectrum data on the frequency axis from the T circuits 203, 204, and 205 is quantized by the number of bits assigned to each band.

【0113】すなわち要約すれば、図2における各適応
ビット割当符号化回路210、211、212では、上
記マスキング量とクリテイカルバンド及びブロックフロ
ーティングを考慮した各分割帯域のエネルギと上記ノイ
ズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて割当
てられたビット数で上記各バンド毎のスペクトルデータ
を量子化することになる。なお、図12における遅延回
路709は上記合成回路707以前の各回路での遅延量
を考慮してエネルギ検出回路702からのスペクトルS
Bを遅延させるために設けられている。
That is, in summary, in each of the adaptive bit allocation encoding circuits 210, 211, and 212 in FIG. 2, the energy of each divided band in consideration of the masking amount, the critical band and the block floating, and the noise level setting means The spectrum data for each band is quantized by the number of bits allocated according to the level of the difference from the output. Note that the delay circuit 709 in FIG. 12 takes the spectrum S from the energy detection circuit 702 into account in consideration of the amount of delay in each circuit before the synthesis circuit 707.
It is provided to delay B.

【0114】ところで、上述した合成回路707での合
成の際には、最小可聴カーブ発生回路712から供給さ
れる図15に示すような人間の聴覚特性であるいわゆる
最小可聴カーブRCを示すデータと、上記マスキングス
ペクトルMSとを合成することができる。この最小可聴
カーブにおいて、雑音絶対レベルがこの最小可聴カーブ
以下ならば該雑音は聞こえないことになる。この最小可
聴カーブは、コーデイングが同じであっても例えば再生
時の再生ボリユームの違いで異なるものとなが、現実的
なデジタルシステムでは、例えば16ビットダイナミツ
クレンジへの音楽のはいり方にはさほど違いがないの
で、例えば4kHz付近の最も耳に聞こえやすい周波数
帯域の量子化雑音が聞こえないとすれば、他の周波数帯
域ではこの最小可聴カーブのレベル以下の量子化雑音は
聞こえないと考えられる。
By the way, at the time of synthesizing by the synthesizing circuit 707, data indicating a so-called minimum audible curve RC which is a human auditory characteristic as shown in FIG. The masking spectrum MS can be synthesized. At this minimum audible curve, if the absolute noise level is below this minimum audible curve, the noise will not be heard. Although the minimum audible curve is different depending on the reproduction volume at the time of reproduction, for example, even if the coding is the same, in a realistic digital system, for example, music is input into a 16-bit dynamic range. Since there is not much difference, if quantization noise in the most audible frequency band around 4 kHz is not heard, for example, it is considered that quantization noise below the level of the minimum audible curve is not heard in other frequency bands. .

【0115】したがって、このように例えばシステムの
持つワードレングスの4kHz付近の雑音が聞こえない
使い方をすると仮定し、この最小可聴カーブRCとマス
キングスペクトルMSとを共に合成することで許容ノイ
ズレベルを得るようにすると、この場合の許容ノイズレ
ベルは、図15中の斜線で示す部分までとすることがで
きるようになる。なお、本構成例では、上記最小可聴カ
ーブの4kHzのレベルを、例えば20ビット相当の最
低レベルに合わせている。また、この図15は、信号ス
ペクトルSSも同時に示している。
Accordingly, it is assumed that the system is used in such a manner that noise near the word length of the system, for example, around 4 kHz cannot be heard, and an allowable noise level is obtained by synthesizing the minimum audible curve RC and the masking spectrum MS together. In this case, the allowable noise level in this case can be up to the shaded portion in FIG. In this configuration example, the 4 kHz level of the minimum audible curve is adjusted to the lowest level corresponding to, for example, 20 bits. FIG. 15 also shows the signal spectrum SS.

【0116】また、上記許容雑音補正回路710では、
補正情報出力回路713から送られてくる例えば等ラウ
ドネスカーブの情報に基づいて、上記減算器708から
の出力における許容雑音レベルを補正している。ここ
で、等ラウドネスカーブとは、人間の聴覚特性に関する
特性曲線であり、例えば1kHzの純音と同じ大きさに
聞こえる各周波数での音の音圧を求めて曲線で結んだも
ので、ラウドネスの等感度曲線とも呼ばれる。またこの
等ラウドネス曲線は、図15に示した最小可聴カーブR
Cと略同じ曲線を描くものである。この等ラウドネス曲
線においては、例えば4kHz付近では1kHzのとこ
ろより音圧が8〜10dB下がっても1kHzと同じ大
きさに聞こえ、逆に、50Hz付近では1kHzでの音
圧よりも約15dB高くないと同じ大きさに聞こえな
い。このため、上記最小可聴カーブのレベルを越えた雑
音(許容ノイズレベル)は、該等ラウドネス曲線に応じ
たカーブで与えられる周波数特性を持つようにするのが
良いことがわかる。このようなことから、上記等ラウド
ネス曲線を考慮して上記許容ノイズレベルを補正するこ
とは、人間の聴覚特性に適合していることがわかる。
In the allowable noise correction circuit 710,
The permissible noise level in the output from the subtracter 708 is corrected based on, for example, information on the equal loudness curve sent from the correction information output circuit 713. Here, the equal loudness curve is a characteristic curve relating to human auditory characteristics. For example, the loudness curve is obtained by calculating the sound pressure of sound at each frequency that sounds as loud as the pure tone of 1 kHz, and connecting the curves with each other. Also called a sensitivity curve. This equal loudness curve is the minimum audible curve R shown in FIG.
It draws substantially the same curve as C. In this equal loudness curve, for example, at around 4 kHz, even if the sound pressure falls by 8 to 10 dB below 1 kHz, it sounds as large as 1 kHz, and conversely, at around 50 Hz, the sound pressure must be about 15 dB higher than the sound pressure at 1 kHz. It doesn't sound the same size. For this reason, it can be seen that noise exceeding the level of the minimum audible curve (allowable noise level) should have a frequency characteristic given by a curve corresponding to the equal loudness curve. From this, it can be seen that correcting the allowable noise level in consideration of the equal loudness curve is suitable for human auditory characteristics.

【0117】さらに、補正情報出力回路713では、上
記各適応ビット割当符号化回路210、211、212
における量子化の際の出力情報量(データ量)の検出出
力と、最終符号化データのビットレート目標値との間の
誤差の情報に基づいて、上記許容ノイズレベルを補正す
るようにしている。これは、全てのビット割当単位ブロ
ツクに対して予め一時的な適応ビット割当を行って得ら
れた総ビット数が、最終的な符号化出力データのビット
レートによって定まる一定のビット数(目標値)に対し
て誤差を持つことがあり、その誤差分を0とするように
再度ビット割当をするものである。すなわち、目標値よ
りも総割当ビット数が少ないときには、差のビット数を
各単位ブロツクに割り振って付加するようにし、目標値
よりも総割当ビット数が多いときには、差のビット数を
各単位ブロツクに割り振って削るように作用する。
Further, in the correction information output circuit 713, each of the adaptive bit allocation encoding circuits 210, 211, 212
The above-described allowable noise level is corrected based on information on an error between a detection output of an output information amount (data amount) at the time of quantization in and a target bit rate value of final encoded data. This is because the total number of bits obtained by previously performing temporary adaptive bit allocation for all the bit allocation unit blocks is a fixed number of bits (target value) determined by the bit rate of the final encoded output data. May have an error, and the bits are allocated again so that the error becomes zero. That is, when the total number of allocated bits is smaller than the target value, the difference bit number is allocated to each unit block and added, and when the total allocated bit number is larger than the target value, the difference bit number is allocated to each unit block. It works by allocating to and shaving.

【0118】以上のような動作を行なうため、上記総割
当ビット数の上記目標値からの誤差を検出し、この誤差
データに応じて補正情報出力回路713が各割当ビット
数を補正するための補正データを出力する。ここで、上
記誤差データがビット数不足を示す場合は、上記単位ブ
ロツク当たり多くのビット数が使われることで上記デー
タ量が上記目標値よりも多くなっている場合を考えるこ
とができる。また、上記誤差データが、ビット数余りを
示すデータとなる場合は、上記単位ブロツク当たり少な
いビット数で済み、上記データ量が上記目標値よりも少
なくなっている場合を考えることができる。
In order to perform the above operation, an error of the total allocated bit number from the target value is detected, and correction information output circuit 713 corrects each allocated bit number in accordance with the error data. Output data. Here, when the error data indicates that the number of bits is insufficient, it is possible to consider a case where the data amount is larger than the target value by using a large number of bits per unit block. When the error data is data indicating the remainder of the number of bits, it can be considered that the number of bits per unit block is small and the data amount is smaller than the target value.

【0119】したがって、上記補正情報出力回路713
からは、この誤差データに応じて、上記減算器708か
らの出力における許容ノイズレベルを、例えば上記等ラ
ウドネス曲線の情報データに基づいて補正させるための
上記補正値のデータが出力されるようになる。上述のよ
うな補正値が、上記許容雑音補正回路710に伝送され
ることで、上記減算器708からの許容ノイズレベルが
補正されるようになる。以上説明したようなシステムで
は、メイン情報として直交変換出力スペクトルをサブ情
報により処理したデータとサブ情報としてブロックフロ
ーティングの状態を示すスケールファクタ、語長を示す
ワードレングスが得られ、エンコーダからデコーダに送
られる。
Therefore, the correction information output circuit 713
In accordance with the error data, the data of the correction value for correcting the allowable noise level in the output from the subtractor 708 based on, for example, the information data of the equal loudness curve is output. . By transmitting the correction value as described above to the allowable noise correction circuit 710, the allowable noise level from the subtractor 708 is corrected. In the system as described above, data obtained by processing the orthogonal transform output spectrum with sub-information as main information and a scale factor indicating a block floating state and a word length indicating a word length are obtained as sub-information, and are transmitted from the encoder to the decoder. Can be

【0120】図16は図1におけるATCデコーダ7
3、即ち、上述のごとく高能率符号化された信号を再び
復号化するための復号回路を示している。各帯域の量子
化されたMDCT係数、即ち、図2における各出力端子
213、214、215の出力信号と等価のデータは、
復号回路入力107に与えられ、使用されたブロックサ
イズ情報及び、ブロックフローティング並びに量子化の
為の小ブロックの周波数的長さに関する情報、即ち、図
2における各出力端子216、217、218の出力信
号と等価のデータは、入力端子108に与えられる。適
応ビット割当復号化回路106では適応ビット割当情報
を用いてビット割当を解除する。次に各逆直交変換(I
MDCT)回路103、104、105では周波数軸上
の信号が時間軸上の信号に変換される。これらの部分帯
域の時間軸上信号は、各帯域合成フィルタ(IQMF)
回路102、101により、全帯域信号に復号化され
る。
FIG. 16 shows the ATC decoder 7 in FIG.
No. 3, that is, a decoding circuit for decoding again the signal which has been encoded with high efficiency as described above. The quantized MDCT coefficient of each band, that is, data equivalent to the output signal of each output terminal 213, 214, 215 in FIG.
The block size information used and input to the decoding circuit input 107 and information on the frequency length of the small block for block floating and quantization, that is, the output signal of each output terminal 216, 217, 218 in FIG. Is provided to the input terminal 108. The adaptive bit allocation decoding circuit 106 releases bit allocation using the adaptive bit allocation information. Next, each inverse orthogonal transform (I
MDCT) circuits 103, 104, and 105 convert signals on the frequency axis into signals on the time axis. The signals on the time axis of these partial bands are converted into respective band synthesis filters (IQMF).
The signals are decoded by the circuits 102 and 101 into full-band signals.

【0121】なお、本発明は上記構成例のみに限定され
るものではなく、例えば、上記の記録再生媒体と信号圧
縮装置あるいは伸張装置と、さらには、信号圧縮装置と
伸張装置とは一体化されている必要はなく、記録媒体を
介せずに、その間をデータ転送用回線や光ケーブル,光
或いは電波による通信等で結ぶ事も可能である。更に例
えば、オーデイオPCM信号のみならず、ディジタル音
声(スピーチ)信号やディジタルビデオ信号等の信号処
理装置にも適用可能である。
The present invention is not limited to the above configuration example. For example, the above-mentioned recording / reproducing medium and a signal compression device or a decompression device, or a signal compression device and a decompression device are integrated. It is not necessary to connect the data, and it is also possible to connect between them by a data transfer line, an optical cable, communication by light or radio waves, etc., without using a recording medium. Further, for example, the present invention is applicable not only to audio PCM signals but also to signal processing devices for digital audio (speech) signals and digital video signals.

【0122】また、上記記録媒体は、上記ディジタル信
号処理装置により圧縮されたデータを記録することで、
記録容量の有効利用が図れる。また、この記録媒体とし
ては、上述した光ディスクのみならず、磁気ディスク、
ICメモリ及びそのメモリを内蔵するカードや、磁気テ
ープ等の各種記録媒体とすることもできる。
Further, the recording medium records data compressed by the digital signal processing device,
Effective use of the recording capacity can be achieved. As the recording medium, not only the optical disk described above, but also a magnetic disk,
Various recording media such as an IC memory and a card incorporating the memory and a magnetic tape can also be used.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のディジタル信号圧縮方法及び装置によれば、分析フ
ィルタを用いて入力信号の帯域を分割し、分割された信
号の周波数軸上のスペクトルデータを直接操作して周波
数軸上の特性変化を与える際に、折り返し雑音のキャン
セル条件を阻害する事無しに、且つ、情報を圧縮する為
の機構、及び/又は装置等以外の新たな機構、装置を必
要とせずに入力信号の周波数軸上の特性の操作が容易に
実現出来る。
As is clear from the above description, according to the digital signal compression method and apparatus of the present invention, the band of the input signal is divided by using the analysis filter, and the divided signal is divided on the frequency axis. A mechanism for compressing information and / or a new mechanism other than a device, etc., when disturbing aliasing noise cancellation conditions when directly changing spectrum data to give a characteristic change on the frequency axis. In addition, the operation of the characteristics on the frequency axis of the input signal can be easily realized without requiring any device.

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

【図1】本発明ディジタル信号圧縮方法を実現する本発
明のディジタル信号圧縮装置としての圧縮データの記録
再生装置(ディスク記録再生装置)の構成例を示すブロ
ック回路図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration example of a compressed data recording / reproducing device (disk recording / reproducing device) as a digital signal compressing device of the present invention for realizing the digital signal compressing method of the present invention.

【図2】本構成例のビットレート圧縮符号化に使用可能
な高能率圧縮符号化エンコーダの一具体例を示すブロッ
ク回路図である。
FIG. 2 is a block circuit diagram illustrating a specific example of a high-efficiency compression-encoding encoder that can be used for bit-rate compression-encoding in the present configuration example.

【図3】ビット圧縮の際の直交変換ブロックの構造を表
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of an orthogonal transform block at the time of bit compression.

【図4】直交変換ブロックサイズを決定する回路の構成
例を示すブロック回路図である。
FIG. 4 is a block circuit diagram illustrating a configuration example of a circuit that determines an orthogonal transform block size.

【図5】時間的に隣接する直交変換ブロックの時間的長
さの変化と直交変換時に用いるウィンドウ形状の関係を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a change in temporal length of orthogonally adjacent orthogonal transform blocks and a window shape used at the time of orthogonal transform.

【図6】直交変換時に用いるウィンドウの形状の詳細例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed example of a window shape used at the time of orthogonal transformation.

【図7】周波数特性操作を実施する回路の構成例を示す
ブロック回路図である。
FIG. 7 is a block circuit diagram illustrating a configuration example of a circuit that performs a frequency characteristic operation.

【図8】QMFからなるフィルタにおける折り返し雑音
の発生とキャンセルの様子を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating how aliasing noise is generated and canceled in a filter including a QMF.

【図9】QMFからなるフィルタによって帯域分割を行
った後、周波数軸上の特性変化を与えた際の折り返し雑
音の変化を示した図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a change in aliasing noise when a characteristic change on the frequency axis is given after band division is performed by a filter including a QMF.

【図10】QMFからなるフィルタによって帯域分割を
行った後、周波数軸上の特性変化を与えた際の折り返し
雑音の変化とキャンセルを可能とする条件を示した図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing conditions that enable a change and cancellation of aliasing noise when a characteristic change on the frequency axis is given after band division is performed by a filter including a QMF.

【図11】本構成例における折り返し雑音低減回路の作
用について、その経過を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the progress of the operation of the aliasing noise reduction circuit in the present configuration example.

【図12】ビット配分演算機能を実現する畳込み演算を
利用したビット配分算出回路の例を示すブロック回路図
である。
FIG. 12 is a block circuit diagram showing an example of a bit allocation calculation circuit using a convolution operation for realizing a bit allocation operation function.

【図13】各臨界帯域及びブロックフロ−ティングを考
慮して分割された帯域のスペクトルを示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating spectra of each critical band and a band divided in consideration of block floating.

【図14】マスキングスペクトルを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a masking spectrum.

【図15】最小可聴カーブ、マスキングスペクトルを合
成した図である。
FIG. 15 is a diagram in which a minimum audible curve and a masking spectrum are combined.

【図16】上記構成例のビットレート圧縮符号化に使用
可能な高能率圧縮符号化デコーダの一具体例を示すブロ
ック回路図である。
FIG. 16 is a block circuit diagram showing a specific example of a high efficiency compression encoding decoder that can be used for the bit rate compression encoding of the above configuration example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、102 帯域合成フィルタ(IQMF) 103、104、105 逆直交変換回路(IMDC
T) 106 適応ビット割当復号化回路 201、202 帯域分割フィルタ 203、204、205 直交変換回路(MDCT) 206、207、208 ブロック決定回路 209 ビット配分算出回路 210、211、212 適応ビット割当符号化回路 304 オーバーフロー検査回路 305 乗算係数算出回路 306 係数修正回路 307 折り返し雑音低減回路 404、405、406 パワー算出回路 408 変化分抽出回路 409 パワー比較回路 410 ブロックサイズ1次決定回路 411 ブロックサイズ修正回路 412、413、414 ディレイ群 415 ウィンドウ形状決定回路
101, 102 Band synthesis filter (IQMF) 103, 104, 105 Inverse orthogonal transform circuit (IMDC
T) 106 adaptive bit allocation decoding circuit 201, 202 band division filter 203, 204, 205 orthogonal transform circuit (MDCT) 206, 207, 208 block determination circuit 209 bit allocation calculation circuit 210, 211, 212 adaptive bit allocation coding circuit 304 Overflow inspection circuit 305 Multiplication coefficient calculation circuit 306 Coefficient correction circuit 307 Aliasing noise reduction circuit 404, 405, 406 Power calculation circuit 408 Change extraction circuit 409 Power comparison circuit 410 Block size primary determination circuit 411 Block size correction circuit 412, 413 , 414 delay group 415 window shape decision circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 14/00 G10L 9/18 C (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/30 G10L 19/00 H03H 17/02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H04B 14/00 G10L 9/18 C (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 7/30 G10L 19 / 00 H03H 17/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ディジタル信号を情報圧縮するディジタ
ル信号圧縮方法において、 入力信号を分析フィルタにより少なくとも2つの帯域に
分割する分割ステップと、 上記少なくとも2つの帯域に分割された信号の周波数軸
上のスペクトルデータを得る変換ステップと、 上記周波数軸上のスペクトルデータの少なくとも1の特
性を周波数特性操作情報に基づいて操作する操作ステッ
プとを有してなり、 上記特性を操作する操作ステップは、 上記周波数軸上のスペクトルデータの大きさを算出し、
上記周波数特性操作情報を上記スペクトルデータ毎に割
り当てて正規化し、乗算の為の係数を出力する乗算係数
算出ステップと、 上記スペクトルデータと上記乗算係数算出ステップより
供給された係数により、乗算結果が予め定めた上限を上
回るかどうかを検査するオーバーフロー検査ステップ
と、 上記オーバーフロー検査ステップの出力に基づき、オー
バーフローが発生する周波数軸上のスペクトルデータの
個数が所定以上のときに、上記乗算係数算出ステップか
らの係数全体に正規化を行う係数修正ステップと、 上記係数修正ステップの出力を上記周波数特性操作情報
に基づき、分析フィルタのカットオフ周波数を対称軸と
して対称性を保持した特性に修正を行うことによって、
合成フィルタによる帯域合成により折り返し雑音が打ち
消される条件を保つように、折り返し雑音を低減する折
り返し雑音低減ステップと、 上記折り返し雑音低減ステップで修正を受けた係数と上
記周波数軸上のスペクトルデータとを乗算する乗算ステ
ップとを有することを特徴とするディジタル信号圧縮方
法。
1. A digital signal compression method for compressing information of a digital signal, comprising: a dividing step of dividing an input signal into at least two bands by an analysis filter; A conversion step of obtaining data; and an operation step of operating at least one characteristic of the spectrum data on the frequency axis based on frequency characteristic operation information, wherein the operation step of operating the characteristic comprises: Calculate the size of the above spectral data,
A multiplication coefficient calculation step of allocating and normalizing the frequency characteristic operation information for each of the spectrum data and outputting a coefficient for multiplication, and a multiplication result is previously determined by the spectrum data and the coefficient supplied from the multiplication coefficient calculation step. An overflow inspection step of inspecting whether the value exceeds a predetermined upper limit; and, based on an output of the overflow inspection step, when the number of spectrum data on the frequency axis at which an overflow occurs is equal to or greater than a predetermined value, A coefficient correction step of normalizing the entire coefficient, and correcting the output of the coefficient correction step to a characteristic that maintains symmetry with the cutoff frequency of the analysis filter as a symmetric axis based on the frequency characteristic operation information,
An aliasing noise reduction step of reducing aliasing noise so as to maintain a condition for canceling aliasing noise by band synthesis by a synthesis filter; and multiplying the coefficient corrected in the aliasing noise reduction step by the spectrum data on the frequency axis. A digital signal compression method.
【請求項2】 上記入力信号を少なくとも2つの帯域に
分割する分割ステップは、少なくとも低域通過フィルタ
と高域通過フィルタとよりなるクアドラチャーミラーフ
ィルタを使用して帯域分割を行い、 上記特性を操作する操作ステップは、上記低域通過フィ
ルタのインパルス応答をf(n)とし、そのZ変換をF
(n)としたときに、 【数1】 が成立し、且つ、上記高域通過フィルタのインパルス応
答f が、 【数2】 を満たし、さらに、上記合成フィルタG、Gのイン
パルス応答g、gが 【数3】 を満たす特性を与えることを特徴とする請求項1記載の
ディジタル信号圧縮方法。
2. The dividing step of dividing the input signal into at least two bands includes performing band division using a quadrature mirror filter including at least a low-pass filter and a high-pass filter, and operating the characteristic. The operation step is to set the impulse response of the low-pass filter to f 1 (n), and
1 (n), Holds, and the impulse response f 2 of the high-pass filter is given by Is satisfied, and the impulse responses g 1 and g 2 of the synthesis filters G 1 and G 2 are given by 2. The digital signal compression method according to claim 1, wherein a characteristic satisfying the following is given.
【請求項3】 上記カットオフ周波数は、fs/4であ
ることを特徴とする請求項1記載のディジタル信号圧縮
方法。
3. The digital signal compression method according to claim 1, wherein said cutoff frequency is fs / 4.
【請求項4】 上記特性を操作する操作ステップは、周
波数軸上の特性と折り返し雑音を打ち消す条件を変化さ
せて所定の特性を得ることを特徴とする請求項1記載の
ディジタル信号圧縮方法。
4. The digital signal compression method according to claim 1, wherein the operation step of operating the characteristic obtains a predetermined characteristic by changing a characteristic on a frequency axis and a condition for canceling aliasing noise.
【請求項5】 上記特性を操作する操作ステップは、高
域において折り返し雑音の打ち消し合う条件よりも周波
数軸上の特性の操作を優先することを特徴とする請求項
1記載のディジタル信号圧縮方法。
5. The digital signal compression method according to claim 1, wherein in the operation step of operating the characteristic, the operation of the characteristic on the frequency axis is prioritized over the condition in which aliasing noise cancels out in a high frequency band.
【請求項6】 ディジタル信号を情報圧縮するディジタ
ル信号圧縮装置において、 入力信号を分析フィルタにより少なくとも2つの帯域に
分割する分割手段と、 上記少なくとも2つの帯域に分割された信号の周波数軸
上のスペクトルデータを得る変換手段と、 上記周波数軸上のスペクトルデータの少なくとも1の特
性を周波数特性操作情報に基づいて操作する操作手段と
を有してなり、 上記特性を操作する操作手段は、 上記周波数軸上のスペクトルデータの大きさを算出し、
上記周波数特性操作情報を上記スペクトルデータ毎に割
り当てて正規化し、乗算の為の係数を出力する乗算係数
算出回路と、 上記スペクトルデータと上記乗算係数算出回路より供給
された係数により、乗算結果が予め定めた上限を上回る
かどうかを検査するオーバーフロー検査回路と、 上記オーバーフロー検査回路の出力に基づき、オーバー
フローが発生する周波数軸上のスペクトルデータの個数
が所定以上のときに、上記乗算係数算出回路からの係数
全体に正規化を行う係数修正回路と、 上記係数修正回路の出力を上記周波数特性操作情報に基
づき、分析フィルタのカットオフ周波数を対称軸として
対称性を保持した特性に修正を行うことによって、合成
フィルタによる帯域合成により折り返し雑音が打ち消さ
れる条件を保つように、折り返し雑音を低減する折り返
し雑音低減回路と、 上記折り返し雑音低減回路で修正を受けた係数と上記周
波数軸上のスペクトルデータとを乗算する乗算器とを有
することを特徴とするディジタル信号圧縮装置。
6. A digital signal compression apparatus for compressing information of a digital signal, comprising: a dividing means for dividing an input signal into at least two bands by an analysis filter; and a spectrum on a frequency axis of the signal divided into the at least two bands. Conversion means for obtaining data; and operating means for operating at least one characteristic of the spectrum data on the frequency axis based on frequency characteristic operation information, wherein the operating means for operating the characteristic comprises: Calculate the size of the above spectral data,
The frequency characteristic operation information is allocated to each of the spectrum data and normalized, and a multiplication coefficient calculation circuit that outputs a coefficient for multiplication is provided.The multiplication result is previously determined by the spectrum data and the coefficient supplied from the multiplication coefficient calculation circuit. An overflow inspection circuit for inspecting whether the value exceeds a predetermined upper limit; and, based on an output of the overflow inspection circuit, when the number of spectrum data on the frequency axis at which an overflow occurs is equal to or more than a predetermined value, A coefficient correction circuit that normalizes the entire coefficient, and by correcting the output of the coefficient correction circuit to a characteristic that maintains symmetry with the cutoff frequency of the analysis filter as a symmetric axis based on the frequency characteristic operation information, In order to maintain the condition that aliasing noise is canceled by band synthesis by the synthesis filter, And aliasing noise reduction circuit for reducing noise returns, the digital signal compression apparatus characterized by having a a multiplier for multiplying the spectral data on the coefficients and the frequency axis that received fixed in the aliasing noise reduction circuit.
【請求項7】 上記入力信号を少なくとも2つの帯域に
分割する分割手段は、少なくとも低域通過フィルタと高
域通過フィルタとよりなるクアドラチャーミラーフィル
タよりなり、 上記特性を操作する操作手段は、上記低域通過フィルタ
のインパルス応答をf(n)とし、そのZ変換をF(n)
としたときに、 【数4】 が成立し、且つ、上記高域通過フィルタのインパルス応
答f が、 【数5】 を満たし、さらに、上記合成フィルタG、Gのイン
パルス応答g、gが 【数6】 を満たす特性を与えることを特徴とする請求項6記載の
ディジタル信号圧縮装置。
7. The dividing means for dividing the input signal into at least two bands comprises a quadrature mirror filter comprising at least a low-pass filter and a high-pass filter, and the operating means for operating the characteristic comprises: The impulse response of the low-pass filter is f 1 (n), and the Z-transform is F 1 (n)
Then, Holds, and the impulse response f 2 of the high-pass filter is given by The filled, further, the synthesis filter G 1, the impulse response g 1 of G 2, g 2 is [6] 7. The digital signal compression apparatus according to claim 6, wherein a characteristic that satisfies the following condition is provided.
【請求項8】 上記カットオフ周波数は、fs/4であ
ることを特徴とする請求項6記載のディジタル信号圧縮
装置。
8. The digital signal compression device according to claim 6, wherein said cutoff frequency is fs / 4.
【請求項9】 上記特性操作手段は、周波数軸上の特性
と折り返し雑音を打ち消す条件を変化させて所定の特性
を得ることを特徴とする請求項6記載のディジタル信号
圧縮装置。
9. A digital signal compression apparatus according to claim 6, wherein said characteristic operation means obtains a predetermined characteristic by changing a characteristic on a frequency axis and a condition for canceling aliasing noise.
【請求項10】 上記特性操作手段は、高域において折
り返し雑音の打ち消し合う条件よりも周波数軸上の特性
の操作を優先することを特徴とする請求項6記載のディ
ジタル信号圧縮装置。
10. The digital signal compression apparatus according to claim 6, wherein said characteristic operation means prioritizes operation of characteristics on the frequency axis over conditions for canceling aliasing noise in a high frequency range.
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