JP4114244B2

JP4114244B2 - Encoding method, decoding method, encoding device, decoding device, digital signal recording method, digital signal recording device, digital signal transmission method, and digital signal transmission device

Info

Publication number: JP4114244B2
Application number: JP25885198A
Authority: JP
Inventors: 小谷田智弘
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2000091921A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a device which actualizes spectrum analytic display by displaying frequency components of an input digital signal, which is decomposed into frequency band components, by utilizing normalized information associated with time and frequency, which is calculated by two-dimensional blocks. SOLUTION: An audio PCM signal is supplied to an input terminal 100 and divided by band dividing filters(QMF):101 and 102. The signal from the QMF:101 is sent to an orthogonal converting circuit (MDCT):103 the signal from the QMF:102 is sent to MDCTs 104 and 105; and spectrum data on the frequency axis or MDCT coefficient data obtained by performing MDCT processes respectively are sent to adaptive bit allocation encoding circuits 106 to 108 and a bit allocation calculating circuits 118 while their critical bandwidth is fractionated. The bit allocation calculating circuit 118 obtains normalized information for a certain time and outputs it to a display value calculating circuit 123 to enable dynamic spectrum analytic display.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコード方法、デコード方法、エンコード装置、デコード装置、ディジタル信号記録方法、ディジタル信号記録装置、ディジタル信号送信方法及びディジタル信号送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ信号の高能率符号化の従来の方法及び装置には種々あるが、以下に従来例のそのニ、三の側を説明する。時間領域のオーディオ信号を単位時間毎にブロック化してこのブロック毎の時間軸の信号を周波数軸上の信号に変換（直交変換）して複数の周波数帯域に分割い各帯域毎に符号化するブロック化周波数帯域分割方式の一つである変換符号化方法がある。時間領域のオーディオ信号を単位時間毎にブロック化しないで、複数の周波数帯域に分割して符号化する非ブロック化周波数帯域分割方法の一つである帯域分割符号化（サブバンドコーディング）（ＳＢＣ:SubbandCoding）方法がある。又、上述の帯域分割符号化と変換符号化とを組み合わせた高能率符号化方法もある。この場合には、例えば、上述の帯域分割符号化方式で帯域分割を行った後、その各帯域毎の信号を上述の変換符号化方式で周波数領域の信号に直交変換いこの直交変換された各帯域毎に符号化を施すことになる。
【０００３】
ここで上述した帯域分割符号化方式に使用される帯域分割用フィルタとしては、例えばＯＭＦ（Ouadrature Mirror fiIter: 直角ミラーフィルタ）等のフィルタがあり、これは1976 R.E.Crochiere Digital coding of speech in subbands Bell Syst.Tech. Ｊ.VoI.55, N0.81976 に、述べられている。また、ICASSP 83, BOSTON PoIyphase Quadrature filters−A new subband coding technique Ｊoseph H.Rothweilerにはポリフェーズクワドラチャフィルタ(Polyphase Quadrature filter) などの等バンド幅のフィルタ分割手法及び装置が述べられている。
【０００４】
また、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、そのブロック毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）やコサイン変換（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。上述のＭＤＣＴについては、ICASSP 1987 Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation Ｊ.P.Princen A.B.Bradley Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech.に述べられている。
【０００５】
更に、周波数帯域分割された各周波数成分を量子化する場合の周波数分割幅として、人間の聴覚特性を考慮した帯域分割がある。すなわち、一般に臨界帯域
（クリティカルバンド）と呼ばれている高域程帯城幅が広くなるような帯域幅で、オーディオ信号を複数バンド（例えば２５バント）の帯域に分割することがある。また、この時の各帯域毎のデータを符号化する際には、各帯域毎に所定のビット配分或いは、各帯域毎に適応的なビット配分による符号化が行われる。例えば、上述のＭＤＣＴ処理されて得られたＭＤＣＴ係数データを上述のビット配分によって符号化する際には、上述の各ブロック毎のＭＤＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ係数データに対して、適応的な配分ビット数で符号化が行われることになる。
【０００６】
更に、各帯域毎の符号化に際しては、各帯域毎に正規化を行って量子化を行うことにより、より効果的な符号化を実現するいわゆるブロックフローティング処理が行われる。例えば、上述のＭＤＣＴ処理されて得られたＭＤＣＴ係数データを符号化する際には、各帯域毎に上述のＭＤＣＴ係数の絶対値の最大値等に対応した正規化を行うことにより、より効率的な符号化が行われることとなる。正規化は、あらかじめ複数の大きさの情報に対応した番号付けを規定しておき、この番号を正規化情報として使用する。このあらかじめ容易された正規化の大きさの情報は一定の大きさの割合で番号付けがなされている。
【０００７】
上述のビット配分手法及びそのための装置としては、従来次の２つの方法が知られていた。
【０００８】
IEEE Transactions of Accoustics, Speech,and Signal Processing, vol. ASSP-25, No.4.August 1977 では、各帯域毎の信号の大きさをもとに、ビット配分を行っている。またICASSP 198O The critical band coder −digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system M.A.Kransner MlT では、聴覚マスキングを利用することで、各帯域毎に必要な信号対雑音比を得て固定的なビット配分を行う方法が述べられている。
【０００９】
上述の方法で高能率符号化がなされた信号は、以下の様な方法で復号化が行なわれる。まず、高能率符号化ががなされた信号は、各帯域毎のビット配分情報、正規化情報等を用いてＭＤＣＴ係数データとして算出されることになる。このＭＤＣＴ係数データはいわゆる逆直交変換が行なわれ、時間領域のデータヘと変換される。符号化の際に帯域分割用フィルタによる帯域分割が行なわれていた場合は、更に帯域合成フィルタを用いて合成を行なう。これらの操作により、もとの時間領域のデータが復号化されることになる。
【００１０】
前で説明してきたような高能率符号化によるオーディオ信号も含め、一般的にオーディオ信号の記録、あるいは再生等を行う場合に、該当オーディオ信号の周波数成分を、ほぼリアルタイムで表示装置に表示させて、該当オーディオ信号の特徴を視覚的に表示するいわゆるスペクトラムアナライズ表示方法がある。この具体的な方法としては、例えばまずアナログオーディオ信号をバンドパスフィルタを用いて、数バンドのアナログ出力信号として取り出す。この数バンドのアナログ出力信号について、いわゆるＡ／Ｄ変換を行い、それぞれのバンドについてアナログ出力レベルに対応した値に量子化を行う。この量子化した値に対応した長さ、または高さの、線、あるいは長方形といった図形を表示装置に表示させる。ここでの線、あるいは長方形の図形は、フィルタによって分割したバンド数以上あるものとする。表示させるバンド数がフィルタによって分割したバンド数を上回る様な場合は、フィルタ分割によって取り出された値を２バンド間で平均化する等の手段をとって補間するようにする。この一連の操作を、例えば約１０ｍＳといった非常に短い時間間隔で行うことによって、音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表現することが可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させようとした場合、これを実現するために何らかの形でバンドパスフィルタを構成する必要が生じる。最も単純には抵抗やコンデンサといった素子を利用した、いわゆるバンドパスフィルタを利用する方法があるが、ある程度のバンド数を確保するためには、素子数を増やすことにより、バンドパスフィルタの構成を大きくする必要がある。また、フィルタ精度を上げようとする場合は、ＯＰアンブ等を利用したいわゆるアクティブフィルタ等を構成する方法が考えられるが、これもバンドパスフィルタそのものの構成を大きくする必要がある。また、この他にも前に説明したような、バンドパスフィルタからのアナログ出力信号をディジタル信号に変換する、いわゆるＡ／Ｄコンバータも必要となる。
【００１２】
従って、この発明の目的は、上述した高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるエンコード方法、デコード方法、エンコード装置、デコード装置、ディジタル信号記録方法、ディジタル信号記録装置、ディジタル信号送信方法及びディジタル信号送信装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明によるエンコード方法は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、符号化の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたエンコード方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するものである。
【００１４】
この第１の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、符号化の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにし、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、符号化の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたエンコード方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するエンコード方法である。
【００１６】
第２の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、有効とする２次元ブロックの個数情報を数ビットであらかじめ規定した値より選択し、情報圧縮された時間と周波数に関する２次元ブロック毎の信号成分を、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを用いて複号し、その復号の際に、復号化されるディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたデコード方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に得られる正規化情報を利用するデコード方法である。
【００１７】
第３の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、情報圧縮の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するエンコード装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するエンコード装置である。
【００１８】
第４の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、情報圧縮された時間と周波数に関する２次元ブロック内の信号成分を、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを用いて復号する復号手段と、復号の際に復号化されるディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するデコード装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するデコード装置である。
【００１９】
第５の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメーターを得て、記録媒体に記録し、記録の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたディジタル信号記録方法において、周波数成分の衷示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するディジタル信号記録方法である。
【００２０】
第６の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いて番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメーターを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、圧縮符号化手段及び情報圧縮パラメータ決定手段の各出力を記録媒体に記録する記録手段と、記録の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するディジタル信号記録装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するディジタル信号記録装置である。
【００２１】
第７の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブコック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、送信し、送信の際に入力ディジタ信号の周波数成分を表示するようにしたディジタル信号送信方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するディジタル信号送信方法である。
【００２２】
第８の本発明は、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、圧縮符号化手段及び情報圧縮パラメータ決定手段の各出力を送信する送信手段と、送信の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するディジタル信号送信装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するディジタル信号送信装置である。
【００２３】
〔発明の実施の形態の具体例〕
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態の具体例について説明する。この実施の形態の具体例では、オーディオＰＣＭ信号等の入力デジタル信号を、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。この技術について、図１以降を参照しながら説明する。
【００２４】
図１に示す具体的な高能率符号化装置では、入力デジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、各周波数帯増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。さらに、本発明の実施例の具体例においては、直交変換の前に入力信号に応じて適応的にブロッタサイズ（ブロック長）を変化させでいる。
【００２５】
即ち、図１において、入力端子１００には例えばサンブリング周波数が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フィルタ等の帯域分割フィルタ１０１により０〜１１ｋＨｚの帯域と、１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚの帯域とに分割され、０〜１１ｋＨｚの帯域の信号は同じくいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィルタ１０２により０〜５．５ｋＨｚの帯域と５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚの帯域とに分割される。
【００２６】
上述の帯域分割フィルタ１０１からの１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域の信号は、直交変換回路の一例であるＭＤＣＴ（ Modified Discrete Cosine Transform ）回路１０３に送られ、上述の帯域分割フィルタ１０２からの５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ帯域の信号はＭＤＣＴ回路１０４に送られ、上述の帯域分割フィルタ１０２からの０〜５．５ｋＨｚ帯域信号はＭＤＣＴ回路１０５に送られることにより、それぞれＭＤＣＴ処理される。なお、各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５では、各帯域毎に設けたブロック決定回路１０９、１１０、１１１により決定されたブロックサイズ（ブロック長）（情報圧縮パラメータ）に基づいてＭＤＣＴ処理がなされる。
【００２７】
ここで、各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５に供給する各帯域毎の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２に示す。この図２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おのおの複数の直交変換ブロックサイズ（情報圧縮パラメータ）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。信号が時関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１１．６ｍＳ、即ち、図２Ａのロングモードと大きくし、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２Ｂのショートモードのごとく、すべてを４分割、２．９ｍＳとする場合や図２ＣのミドルモータＡ、図２ＤのミドルモータＢのごとく、一部を２分割、５．８ｍＳ、１部を４分割、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なうと、より効果的なことは明白である。このブロックサイズの決定は、図１におけるブロックサイズ決定回路１０９、１１０、１１１で決定され、各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５及びビット割当算出回路１１８に伝えられるとともに、該当ブロックのブロックサイズ情報として出力端子１１３、１１５、１１７より出力される。
【００２８】
再び図１において、各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５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ヌはＭＤＣＴ係数データは、低域はいわゆる臨界帯域（クリティカルバンド）毎にまとめられて、中高域はブロックフローティングの有効性を考慮して、臨界帯域幅を細分化して適応ビット割当符号化回路１０６、１０７、１０８及びビット割り当て算出回路１１８に送られる。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。この臨界帯域（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、上述の０〜２２ｋＨｚ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。図１におけるビット割当算出回路１１８は、上述のブロックサイズ情報及び、スペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数データに基づき、いわゆるマスキング効果等を考慮して、上述の臨界帯域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、及び、同分割帯域毎のエネルギーあるいはピーク値等を算出し、その結果に基づき、各帯域毎に割当ビット数を求め、図１における適応ビット割当符号化回路１０６、１０７、１０８へ伝送している。これらの適応ビット割当符号化回路１０６、１０７、１０８では、上述のブロックサイズ情報、及び、臨界帯域及びブロックフローティングを考慮した各分割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又はＭＤＣＴ係数データを再量子化（正規化して量子化）するようにしている。このようにして符号化されたデータは、図１における出力端子１１２、１１４、１１６を介して取り出される。以下説明の便宜上、ビット割当の単位となる、上述の臨界帯域及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域を、単位ブロックと記している。
【００２９】
次に、上述の図１におけるビット割り当て算出回路１１８で行われるビット割当の具体的な手法について説明する。図３は上述の図１におけるビット割り当て算出回路１１８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３において、入力端子３０１には、上述の図１におけるＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５からの周波数軸上のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数、及び、上述の図１におけるブロック決定回路１０９、１１０、１１１からのブロックサイズ情報が供給されている。以後、図３で示された、上述の図１におけるビット割り当て算出回路１１８のシステムにおいて、上述のブロックサイズ情報に適応した、定数、重み付け関数等を用いて処理していく。図３において、入力端子３０１より入力した周波数軸上のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数エネルギー算出回路３０２に送られて、単位ブロック毎のエネルギーが、例えば当該単位ブロック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ーの代わりに、振幅値のピーク値、平均値等が用いられることもある。このエネルギー算出回路３０２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４にＳＢとして示している。ただしこの図４では、図示を簡略化するため、単位ブロックによる分割数を１２ブロック（Ｂ１〜Ｂ１２）で表現している。また、エネルギー算出回路３０２においては、単位ブロックのブロックフローティングの状態を示す、正規化データであるスケールファクター（情報圧縮パラメータ）値についても決定するものとする。具体的には、例えばあらかじめスケールファクタ値の候補として幾つかの正の値を用意いその中から単位ブロック内のスペクトルデータヌはＭＤＣＴ係数の絶対値の最大値以上の値をとる中で、最小のものを当該単位ブロックのスケールファクタ値として採用する。スケールファクタ値については、実際の値と対応した形で、数ビットを用いて番号付けを行ない,その番号をＲＯＭ等(図示せず)により記憶させておけばよい。番号に対応したスケールファクタ値については、番号順に例えば２ｄＢの間隔で値を持つように規定しておく。ここで、ある単位ブロックにおいて前に説明した方法で決定されたスケールファクタ値は、決定された値に対応する上述の番号を当該単位ブロックのスケールファクタを示すサブ情報として使用する。
【００３０】
次に、上述のエネルギー算出回路３０２で求められた上述のスペクトルＳＢのいわゆるマスキングにおける影響を考慮するために、そのスペクトル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（コンボリューション）処理を施す。このため、上述の帯域毎のエネルギー算出回路３０２の出力すなわちそのスペクトルＳＢの各値は、畳込みフィルタ回路３０３に送られる。その畳込みフィルタ回路３０３は、例えば、入力データを願次遅延させる複数の遅延素子と、これら遅延素子からの出力にフィルタ係数（重み付け関数）を乗算する複数の乗算器と、各乗真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４中点線で示す部分の総和が得られる。
【００３１】
次に、上述の畳込みフィルタ回路３０３の出力は引算器３０４に送られる。その引算器３０４は、上述の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、逆コンボリューション処理を行うことによって、クリティ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、上述の引算器３０４には、上述のレベル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述のレベル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３０５から供結されているものである。
【００３２】
すなわち、許容ノイズレベルに対応するレベルαは、クリティ力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、次の数１の式で求めることができる。
【００３３】
【数１】
α＝Ｓ−（ｎ−ａｉ）
【００３４】
この数１の式において、ｎ、ａは定数でａ＞０、Ｓは畳込み処理されたスペクトルの強度であり、数１の式中（ｎ−ａｉ）が許容関数となる。例としてｎ＝３８、ａ＝１を用いることができる。
【００３５】
このようにして、上述のレベルαが求められ、このデータは、割り算回路３０６に伝送される。当該割り算回路３０６では、上述の畳込みされた領域での上述のレベルαを逆コンボリューションするためのものである。したがって、この逆コンボリューション処理を行うことにより、上述のレベル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、上述の逆コンボリューション処理は、複雑な演算を必要とするが、本実施例では簡略化した割り算回路３０６を用いて逆コンボリューションを行っている。
【００３６】
次に、上記マスキングスペクトルは、合成回路３０８を介して減算回路３０９伝送される。ここで、当該減算回路３０９には、上述の帯域毎のエネルギー検出回路３０２からの出力、すなわち前述したスペクトルＳＢが、遅延回路３１０を介して供給されている。したがって、この減算回路３０９で上述の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５に示すように、上述のスペクトルＳＢは、その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。
【００３７】
ところで、上述した合成回路３０８での合成の際には、最小可聴力ーブ発生回路３０７から供給される図６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、上述のマスキングスペクトルＭＳとを合成することができる。この最小可聴力ーブにおいて、雑音絶対レベルがこの最小可聴力ーブ以下ならばその雑音は聞こえないことになる。この最小可聴力ーブは、コーディングが同じであっても例えば再生時の再生ポリュームの違いで異なるものとなるが、現実的なデジタルシステムでは、例えば１６ビットダイナミッタレンジヘの音楽のはいり方にはさほど遣いがないので、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力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。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、この最小可聴力ーブ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６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、本発明の実施の形態の具体例では、上述の最小可聴力ーブの４ｋＨｚのレベルを、例えば２０ビツト相当の最低レベルに合わせている。また、この図６は、信号スペクトルＳＳも同時に示している。
【００３８】
この後、許容雑音補正回路３１１において、例えば等ラウドネスカーブの情報に基づいて、上述の減算回路３０９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６に示した最小可聴力ーブＲＣ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、上述の最小可聴力ーブのレベルを越えた雑音（許容ノイズレベル）は、その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、上述の等ラウドネス曲線を考慮して上述の許容ノイズレベルを補正することは、入間の聴覚特性に適合していることが分かる。ここまでの一連の処理により許容雑音補正回路３１１では、前に述べたマスキング、聴覚特性等、様々なパラメータに基づき各単位ブロックに対しての割り当てビットを算出する。
【００３９】
この許容雑音補正回路３１１より出力されたデータは出力端子３１２より図１におけるビット割当算出回路１１８の出力として出力される。
【００４０】
すなわち、図１におけるビット割当算出回路１１８では、前に説明してきた図３に示したシステムにより、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ー及び語長を示すワードレングスが得られ、これを基に、図１における、適応ビット割当符号化回路１０６、１０７、１０８において、実際に再量子化を行い、符号化フォーマットに則した形で符号化する。
【００４１】
次に、実際に符号化が行なわれるデータの符号化フォーマットについて図７を用いて説明する。図７の左に示した数値はバイト数を表しており、本実施例においては２１２バイトを１フレームの単位としている。
【００４２】
図７において一番先頭に位置する０バイトの位雷には、図１におけるブロック決定回路１０９、１１０、１１１において決定された、各帯域のブロックサイズ情報を記録する。
【００４３】
次の１バイト目の位置には記録する単位ブロックの個数の情報を記録する。これは例えば一連のビット割当算出回路により高域側になる程、ビット割当が０となり記録が不必要な場合が多いため、これに対応したかたちで、記録個数を設定することにより、聴感上の影響が大きい中低域に多くのビットを配分する様にしている。また、この１バイトの位置にはビット割当情報の２重書きを行なっている単位ブロックの個数、及びスケールファクタ情報の２重書きを行なっている単位ブロックの個数を記録する。２重書きとはエラー訂正用に、あるバイト位雷に記録されたデータと同一のデータを他の場所に記録する方法である。この２重書き情報を多くすればするほど、エラーに対する強度が上がるが、この情報を少なくすれば、スペクトラムデータに使用できるビットが多くなる。上述したビット割当情報、およびスケールファクタ情報のそれぞれについて独立に、２重書きを行なっている単位ブロックの個数を設定し、エラーに対する強度と、スペクトラムデータヘの使用可能ビット数の調整を行なうようにしている。尚、それぞれの情報について、規定されたビット内でのコードと単位ブロックの個数の対応は、あらかじめフォーマットとして定めている。具体的には図８に示した様に、この１バイトの位璽の８ビットのうち３ビットを実際に記録される単位ブロックの個数の情報とし、残り５ビット中の２ビットをビット割当情報の２重書きを行なっている単位ブロックの個数、残り３ビットをスケールファクタ情報の２重書きを行なっている単位ブロックの個数を記録する。
【００４４】
図７の２バイト目からの位置には単位ブロックのビット割当情報を記録している。ビット割当情報の記録については一つの単位ブロックに対して例えば４ビット使用することをフォーマットとして定めておく。これにより０番目の単位ブロツクより順番に、上述した図１の実際に記録される単位ブロックの個数分のビット割当情報が記録されることになる。
【００４５】
上述の様な方法で記録されたビット割当情報のデータの後に、単位ブロックのスケールファクタ情報を記録している。スケールファクタ情報の記録については一つの単位ブロックに対して例えば６ビット使用することをフォーマットとして定めておく。これにより、ビット割当情報の記録と全く同様に、０番目の単位ブロックより順番に、実際に記録させる単位ブロックの個数分だけスケールファクター情報を記録する。
【００４６】
このように記録されたスケールファクタ情報の後に、単位ブロックのスペクトラムデータを記録する。スペクトラムデータについても、０番目の車位ブロックより順番に、実際に記録させる単位ブロックの個数分だけ記録する様にする。各庫位ブロック毎に何本のスペクトラムデータが存在するかは、あらかじめフォーマットで定められているので、上述したビット割当情報によリデータの対応をとることが可能となる。尚、ビット割当が０の単位ブロックについては、記録を行なわないようにしている。
【００４７】
このスペクトラム情報の後に上述のスケールファクター情報の２重書き、及びビット割当情報の２重書きを朽なう。この記録方法については、個数の対応を図８で示した２重書きの情報に対応させるだけで、その他については上述のスケールファクター情報、及びビット割当情報の記録と同様である。
【００４８】
一番後ろの２バイト分については、図７に示した様に０バイト目と１バイト目の情報をそれぞれ２重書きしている。この２バイト分の２重書きはフォーマットとして定めておき、スケールファクター情報の２重書きや、ビット割当情報の２重書きの様に２重書き記録量の可変の設定は出来ない。
【００４９】
すなわち、図１におけるビット割当算出回路１１８では、前に説明してきた図３に示したシステムにより、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ー及び語長を示すワードレングスが得られ、これを基に、ず１における、適応ビット割当符号化回路１０６、１０７、１０８において、実際に再量子化を行い、符号化フォーマットに則した形で符号化する。
【００５０】
ここで再び図１に戻り、表示値算出回路１２３及び表示装置１２４について説明する。ビット割当算出回路１１８からは、スペクトラムアナライズ表示に必要な周波数データが出力され、これが表示値算出回路１２３に入力される。このデータについてはいくつかの方法が可能である。まず、第１に各帯域で求められたＭＤＣＴ係数そのものを全てビット割当算出回路１１８から表示値算出回路１２３に送る方法がある。また、ＭＤＣＴ係数の絶対値の中からある一定の周波数の値を代表値としてビット割当算出回路１１８から表示値算出回路１２３に送る方法がある。また、ある一定の周波数の値をとるのではなく、ある周波数区間内で最大値となるようなＭＤＣＴ係数の絶対値を代表値とすることも可能である。また、例えば前に説明した通り、ビット割当算出回路１１８にて求めた、単位ブロック毎の正規化データを代表値として用いることも可能である。周波数情報としては、全ＭＤＣＴ係数を扱うのが最も正確なものとなるが、それに伴って処理量が大きくなる。最終的に表示させる周波数情報に鑑み、実用上問題とならないような形で代表値をビット割当算出回路１１８から表示値算出回路１２３に送るようにすれば良い。ここでは単位ブロック毎の正規化データを代表値としてビット割当算出回路１１８から表示値算出回路１２３に送る場合の説明をする。
【００５１】
表示値算出回路１２３は、ビット割当算出回路１１８より出力されたデータと最終的に表示装置１２４に表示させる周波数情報の形にするための制限や補間といった調整を行うようにする。因に表示装置１２４としては、いわゆるＦＬ（蛍光表示）管や、ディスブレイモニタ等が挙げられる。図９Ａは表示装置１２４によるスペクトラムアナライズ表示を行う為の方法の一例である。図９Ａでは横方向に１０個、縦方向に７個のマトリックス状に配された計７０個の長方形の表示素片が並んでいるが、この横方向が周波数を表し、縦方向がレベルを表している。そして、この周波数及びレベル方向に、ある一定の対応付けを行い、図９Ｂに示したように対応したレベルに相当する分だけ表示素片をある色で塗り潰すように表示させ、あるいはある色で発光させる等の処理を行うことで、スペクトラムアナライズ表示を実現する。ここでは周波数値が１０段階、レベルが７段階あることになるが、例えば前に説明してきた高能率符号化方式の正規化データは、周波数に対しては単位ブロックの数である５２段階、レベルに対してはあらかじめフォーマットで規定された正規化データの候補値の数である６４段階の数値が存在しているため、表示装置の周波数１０段階、レベル７段階に合わせ込む必要があり、それを行っているのが表示値算出回路１２３である。
【００５２】
例えば周波数に開しては、単位ブロック５２個を５つづつの単位ブロックのグループで区切り（この場合、最後のグルーブの単位ブロック数は７となる）各グループ毎に、正規化データの平均値を、あるいは最大値を採用する等の手法がある。このグループの区切り方は任意であり、例えば非線形な選択方法もあり、所望の表示効果を得るほうな形に調整を行えば良い。また、ここでは表示装置に入力される周波数情報より表示装置の周波数段階が少ない例を示しているが、これが逆の関係にある場合は、表示させたい周波数の前後の周波数の周波数情報を利用し、平均値、あるいは減算値を算出し、補間を行う方法がある。表示効果に鑑み、該当周波数の周波数情報を用いず、あえて補間情報を用いる場合もある。尚、後述するが、高能率符等化信号の復号化時にも同様の表示操作を行うことが可能であるが、高能率符号化された信号では、高域成分を除去する可能性が大きくなるため、表示装置の周波数段階の割り当てに関しては、この事情を鑑みた形にするのが望ましい。
【００５３】
また、レベルに関しても周波数と同様に、表示装置の７段階に合わせ込むようにする。最も単純にはフォーマットで規定される正規化情報の６４個を９つづつの正規化情報のグループで区切る様に、表示用の量子化を行うようにする方法がある。また、より動的な表示効果を得るために、例えば正規化情報の小さいレベルの殆どを最小表示レベルに量子化してしまい、レベル変動の激しいレベルで細かい量子化を行うような形で、非線形の量子化を行う様な方法もある。このようにレベルの表示方法についても周波数の表示方法と同様に、所望の表示効果を得るような形に調整を行えば良い。
【００５４】
尚、この例ではいくつかの長方形表示素片を塗り潰すようにあるいは発光させる等のスペクトラムアナライズ表示の例を示したが、この他にも、レベルに対応した高さの長方形を随時描く等、周波数情報を様々な形で図式化して表示可能であることは明白である。
【００５５】
次に、図９Ｃを参照して、表示装置の他の例を説明する。ここでは、説明の便宜上、ブロック数を０〜９の１０個とし、ブロック番号０とブロック番号１をａ、ブロック番号２とブロック番号３をｂ、ブロック番号４とブロック番号５をｃ、ブロック番号６とブロック番号７をｄ、ブロック番号８とブロック番号９をｅという形で、２個ずつのブロックを１つの表示周波数としている。すなわち、０〜９の１０個のブロックに対して、ａ〜ｅの５個の表示周波数が対応している。表示周波数のレベルは、各周波数で７段階の長方形で示され、各長方形の具体的レベル値は図９Ｃに図示した表示対応値に対応することになる。
【００５６】
図１におけるビット割り当て算出回路１１８より、ある時間の正規化情報が求まり、それが表示算出回路１２３へ出力される。表示算出回路１２３では、この出力情報を基に表示値を決定しているわけであるが、図９Ｃの表示装置では、表示周波数に対して、対応するブロックの正規化情報の平均をとり、小数点が出た場合は、それを切り捨てた形にしている。すなわち、例えば、ａの表示周波数に関しては、ブロック番号０の正規化情報３５とブロック番号１の正規化情報４８の単純平均値である４１．５の小数点を切り捨てて得た４１が表示値（算出値）ということになる。以下同様の方法で、ブロック番号２〜９についてもｂ〜ｅの表示値（算出値）として、図９Ｃに図示された値が算出される。図１における表示装置１２４では、図９Ｃに図示した通り、表示対応値に従って長方形を塗りつぶし、又は、発光させるようにする。この一連の操作を、正規化情報が算出される毎に行うことで、動的なスペクトラムアナライズ表示が可能となる。
【００５７】
図９Ｃでは、表示装置の例を示したが、ブロック番号と表示周波数の対応についての組み合わせ方法や、表示値の算出方法、表示対応値の設定等に関しては、ある程度自由度があることは明白である。これらのパラメータについては、システム構成の規模、所望の視覚的効果等を考慮して調整を行って設定するようにすれば良い。
【００５８】
この例ではサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの時、０〜２２ｋＨｚのオーディオＰＣＭ信号を５１２ポイント相当を処理する高能率符号化であり、約１１．６ｍＳ毎に表示用の周波数データが得られることになり、充分に動的な表示効果を得ることが可能となる。
【００５９】
因に上述の例では、直交変換であるＭＤＣＴ係数を用いた高能率符号化による方法を説明しているが、例えば、時間軸上での帯域分割をこの例で示した３分割より、さらに細かく分割する様なバンドバスフィルタ（フィルタバンク）を用いるようないわゆるサブバンド方式の高能率符号化においては、このバンドパスフィルタの正規化情報を同様に、周波数情報の代表値とすることで前に説明してきたいわゆるスペクトラムアナライズ表示が実現可能となるのは明白である。
【００６０】
ここまで説明してきた通り、上述のいわゆるスペクトラムアナライズ表示は高能率符号化装置で算出される値を利用するものである。即ち、例えば、高能率符号化装置をもつオーディオシステムであれば、単なるＰＣＭ音源の再生操作等、高能率符号化を行わなず音声を出力させるのみの場合でも、図１における入力端子１００に信号を入力することで、スペクトラムアナライズ表示を実現することが可能となる。このように高能率符号化を伴わない場合においては、図１における適応ビット割り当て符号化回路１０６、１０７、１０８やブロック決定回路１０９、１１０、１１１等で行われる処理は特に必要無いものとなるが、機能しても問題にはならない。
【００６１】
つまり、高能率符号化装装置を含むシステムで、前に説明してきたいわゆるスペクトラムアナライズ表示を実硯するためには、システムが音声として出力する対象となる信号を高能率化を行うか否かに閤わらず、図１に示した高能率符号化装置に入力するようにすれば良い。
【００６２】
図１０は、上述した図１で示されたシステムにより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１における出力端子１１２、１１４、１１６の出力信号と等価のデータは、図１０おける復号回路入力端子１００７に与えられ、使用されたブロックサイズ情報、即ち、図１における出力端子１１３、１１５、１１７の出力信号と等価のデータは、図１０における入力端子１００８に与えられる。図１０における適応ピット割当復号化回路１００６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。次に図１０における逆直交変換（ＩＭＤＣＴ）回路１００３、１００４、１００５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、図１０における帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）回路１００２、１００１により、全帯域信号に復号化される。
【００６３】
ここで図１０における端子１００７からの高能率符号化がなされた正規化情報を取り出し、その情報を基に表示値算出回路１００９、表示装置１０１０を用いて、前に説明してきた符号化装置での方法と全く同様の構成で、復号化時にもスペクトラムアナライズ表示を実現することが可能である。周波数情報として復号化されたＭＤＣＴ係数情報を使用する場合は、適応ビット割り当て復号化回路１００６からの出力を、表示値算出回路１００９に入力するようにすれば良い。尚、符号化装置と復号化装置の双方を持ち合わせているシステム構成であれば、図１における表示値算出回路１２３と、図１０における表示値算出回路１００９、また、図１における表示装置１２４と図１０における表示装置１０１０を共通化することが可能である。
【００６４】
次に、図１１〜図１４を参照して、本発明のディジタル信号記録装置（方法）、ディジタル信号再生装置（方法）、ディジタル信号送信装置（方法）及びディジタル信号受信装置（方法）の実施の形態の具体例を説明する。図１１〜図１４において、ＥＮＣは図１のエンコーダを示し、Ｔinはその入力端子１００を示し、ＤＥＣは図１０のデコーダを示し、Ｔout はその出力端子１０００を示す。
【００６５】
図１１の記録装置では、入力端子Ｔinからの入力ディジタル信号をエンコーダＥＮＣに供給してエンコードし、そのエンコーダＥＮＣの出力、即ち、図１のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６及び１１３、１１５、１１７よりの出力信号を、変調手段ＭＯＤに供給して、多重化した後所定の変調をするか、各出力信号をそれぞれ変調した後、多重化又は再変調する。変調手段ＭＯＤよりの被変調信号を記録手段（磁気ヘッド、光学ヘッド等）によって、記録媒体Ｍに記録する。
【００６６】
図１２の再生装置では、再生手段（磁気ヘッド、光学ヘッド等）Ｐによって、図１１の記録媒体Ｍの記録信号を再生し、その再生信号を復調手段ＤＥＭによって、変調手段ＭＯＤによる変調に応じた復調を行なう。復調手段ＤＥＭよりの復調出力、即ち、図１のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６よりの出力に対応した信号を図１０のデコーダの入力端子１００７に供給すると共に、図１のエンコーダの出力端子１１３、１１５、１１７よりの出力に対応した信号を図１０の入力１００８に供給してデコードして、出力端子Toutに、入力ディジタル信号に対応した出力ディジタル信号が出力される。
【００６７】
図１３の送信装置では、入力端子Ｔinからの入力ディジタル信号をエンコーダＥＮＣに供給してエンコードし、そのエンコーダＥＮＣの出力、即ち、図１のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６及び１１３、１１５、１１７よりの出力端子を、変調手段ＭＯＤに供給して、多重化した後所定の変調をするか、各出力信号をそれぞれ変調した後、多重化又は再変調する。変調手段ＭＯＤよりの被変調信号を送信手段ＴＸに供給して、周波数変換、増幅等を行なって送信信号を作り、その送信信号を送信手段ＴＸの一部である送信アンテナＡＮＴ−Ｔによって送信する。
【００６８】
図１４の受信装置では、受信手段ＲＸの一部である受信アンテナＡＮＴ−Ｒによって、図１３の送信アンテナＡＮＴ−Ｔからの送信信号を受信すると共に、その受信信号を受信手段ＲＸによって、増幅、逆周波数変換等を行なう。受信手段ＲＸよりの受信信号を復調手段ＤＥＭによって、変調手段ＭＯＤによる変調に応じた復調を行なう。復調手段ＤＥＭよりの復調出力、即ち、図１のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６よりの出力に対応した信号を図１０のデコーダの入力端子１００７に供給すると共に、図１のエンコーダの出力端子１１３、１１５、１１７よりの出力に対応した信号を図１０の入力端子１００８に供給してデコードして、出力端子Ｔout に、入力ディジタル信号に対応した出力ディジタル信号が出力される。
【００６９】
【発明の効果】
第１の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、符号化の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたエンコード方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するようにしたので、高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させるようにしたので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるエンコード方法を得ることができる。
【００７０】
第２の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、有効とする２次元ブロックの個数情報を数ビットであらかじめ規定した値より選択し、情報圧縮された時間と周波数に関する２次元ブロック毎の信号成分を、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを用いて複号し、その復号の際に、復号化されるディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたデコード方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に得られる正規化情報を利用するするようにしたので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるデコード方法を得ることができる。
【００７１】
第３の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、情報圧縮の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するエンコード装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるエンコード装置を得ることができる。
【００７２】
第４の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロツク内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、情報圧縮された時間と周波数に関する２次元ブロック内の信号成分を、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを用いて復号する復号手段と、復号の際に復号化されるディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するデコード装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するので、デコード装置を得ることができる。
【００７３】
第５の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメーターを得て、記録媒体に記録し、記録の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示するようにしたディジタル信号記録方法において、周波数成分の衷示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するするようにしたので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるディジタル信号記録方法を得ることができる。
【００７４】
第６の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いて番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメーターを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、圧縮符号化手段及び情報圧縮パラメータ決定手段の各出力を記録媒体に記録する記録手段と、記録の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するディジタル信号記録装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるディジタル信号記録装置を得ることができる。
【００７５】
第７の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分解して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周波数に関する２次元ブコック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報とし、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化係数を基にビット配分量を決定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内信号成分を量子化して情報圧縮すると共に、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得て、送信し、送信の際に入力ディジタ信号の周波数成分を表示するようにしたディジタル信号送信方法において、周波数成分の表示については、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用するようにしたので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるディジタル信号送信方法を得ることができる。
【００７６】
第８の本発明によれば、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域成分に分割する帯域分割手段と、信号を直交変換して時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の符号化、及び又は分析のための信号成分を得る直交変換手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に、あらかじめ数ビットを用いた番号付けがなされた幾つかの正の値のうちの一つを正規化情報として選択することで正規化を行い、該当する数ビットを用いた番号を正規化情報として得る正規化データ算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求める量子化係数算出手段と、その量子化係数を基にビット配分量を決定するビット配分算出手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量によりブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮する圧縮符号化手段と、時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情報圧縮パラメータを得る情報圧縮パラメータ決定手段と、圧縮符号化手段及び情報圧縮パラメータ決定手段の各出力を送信する送信手段と、送信の際に入力ディジタル信号の周波数成分を表示する表示手段とを有するディジタル信号送信装置において、表示手段に表示される周波数成分を、２次元ブロック毎に算出される正規化情報を利用して決定する、表示用周波数成分決定手段を有するので、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできる高能率符号化方法による帯域分割フィルタあるいは直交変換により算出される周波数成分、あるいは周波数成分より求まる正規化情報等を利用し、これを基に、上述した音楽信号の状態を動的、かつ視覚的にほぼリアルタイムで表示装置に表示させることにより、専用にバンドパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータといった装置を必要とせず、より小さなシステム構成で、スペクトラムアナライズ表示を実現することのできるディジタル信号送信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の具体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を示すブロック回路図である。
【図２】ビット圧縮の際の直交変換のブロックの構造を表す図である。
【図３】ビット配分演算機能の例を示すブロック回路図である。
【図４】各臨界帯域及びブロックフロー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。
【図５】マスキングスペクトルを示す図である。
【図６】最小可聴力カーブ、マスキングスペクトルを合成した図である。
【図７】データの符号化の様子を示す図である。
【図８】図７における１バイト目のデータの詳細を示した図である。
【図９】スペクトラムアナライズ表示の表示の例を示した図である。
【図１０】上述の本発明の実施の形態の具体例のビットレード圧縮符号化に使用可能な本発明の実施の形態の具体例の高能率圧縮符号化デコーダを示すブロック回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態の具体例の記録装置の一例を示すブロック線図である。
【図１２】本発明の実施の形態の具体例の再生装置の一例を示すブロック線図である。
【図１３】本発明の実施の形態の具体例の送信装置の一例を示すブロック線図である。
【図１４】本発明の実施の形態の具体例の受信装置の一例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１０１、１０２帯域分割フィルタ、１０３、１０４、１０５直交変換回路（ＭＤＣＴ）、１０６、１０７、１０８適応ビット割当符号化回路、１０９、１１０、１１１ブロック決定回路、１１８ビット割り当て算出回路、１２３表示値算出回路、１２４表示装置、３０２帯域毎エネルギー算出器、３０３畳込みフィルタ、３０４加算器、３０５関数発生器、３０６割り算器、３０７合成器、３０８減算器、３０９遅延回路、３１０許容雑音補正、７０１、７０２帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）、７０３、７０４、７０５逆直交変換回路（ＩＭＤＣＴ）、７０６適応ビット割当復号化回路、７０９表示値算出回路、７１０表示装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an encoding method, a decoding method, an encoding device, a decoding device, a digital signal recording method, a digital signal recording device, a digital signal transmission method, and a digital signal transmission device.
[0002]
[Prior art]
There are various conventional methods and apparatuses for high-efficiency encoding of audio signals. The following describes only a few of the conventional examples. A block that blocks a time domain audio signal per unit time, converts the time axis signal of each block into a signal on the frequency axis (orthogonal transform), divides it into a plurality of frequency bands, and encodes each band There is a transform coding method which is one of the generalized frequency band division methods. Band division coding (subband coding) (SBC: one of the non-blocking frequency band division methods for dividing and encoding a time domain audio signal into a plurality of frequency bands without blocking every unit time. SubbandCoding) method. There is also a high-efficiency encoding method that combines the above-described band division encoding and transform encoding. In this case, for example, after performing the band division by the above-described band division coding method, the signal for each band is orthogonally transformed to the frequency domain signal by the above-described transformation coding method. Encoding is performed for each band.
[0003]
Examples of the band division filter used in the above-described band division coding scheme include a filter such as an OMF (Ouadrature Mirror fiIter: right angle mirror filter), which is disclosed in 1976 RECROchiere Digital coding of speech in subbands Bell System. Tech. J. VoI.55, N0.81976. Also, ICASSP 83, BOSTON PoIyphase Quadrature filters-A new subband coding technique Joseph H. Rothweiler describes an equal-bandwidth filter division technique and apparatus such as a polyphase quadrature filter.
[0004]
As the above-described orthogonal transform, for example, an input audio signal is blocked in a predetermined unit time (frame), and fast Fourier transform (FFT), cosine transform (DCT), modified DCT transform (MDCT), etc. are performed for each block. There is an orthogonal transformation that transforms the time axis into the frequency axis by performing. The MDCT described above is described in ICASSP 1987 Subband / Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation J.P. Prince ABBradley Univ. Of Surrey Royal Melbourne Inst. Of Tech.
[0005]
Furthermore, as a frequency division width in the case of quantizing each frequency component obtained by frequency band division, there is band division in consideration of human auditory characteristics. That is, generally the critical band
The audio signal may be divided into a plurality of bands (for example, 25 bands) in such a bandwidth that the band width becomes wider as called “critical band”. In addition, when encoding the data for each band at this time, encoding is performed by predetermined bit allocation for each band or adaptive bit allocation for each band. For example, when the MDCT coefficient data obtained by the above-described MDCT processing is encoded by the above-described bit allocation, the MDCT coefficient data for each band obtained by the above-described MDCT processing for each block is adaptive. Encoding is performed with a certain number of allocated bits.
[0006]
Further, in encoding for each band, so-called block floating processing is performed to realize more effective encoding by performing normalization and quantization for each band. For example, when encoding MDCT coefficient data obtained by the above-described MDCT processing, normalization corresponding to the maximum value of the absolute value of the above-mentioned MDCT coefficient is performed for each band, thereby making it more efficient. Encoding is performed. In normalization, numbering corresponding to information of a plurality of sizes is defined in advance, and this number is used as normalization information. The information of the size of normalization facilitated in advance is numbered at a constant rate.
[0007]
Conventionally, the following two methods have been known as the above-described bit allocation method and apparatus therefor.
[0008]
In IEEE Transactions of Accoustics, Speech, and Signal Processing, vol. ASSP-25, No.4. August 1977, bit allocation is performed based on the signal size of each band. ICASSP 198O The critical band coder −digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system MAKransner MlT uses auditory masking to obtain the required signal-to-noise ratio for each band and perform fixed bit allocation. A method is described.
[0009]
A signal that has been highly efficient encoded by the above-described method is decoded by the following method. First, a signal that has been subjected to high-efficiency encoding is calculated as MDCT coefficient data using bit allocation information, normalization information, and the like for each band. The MDCT coefficient data is subjected to so-called inverse orthogonal transform, and is converted into time domain data. If band division by the band division filter has been performed at the time of encoding, synthesis is further performed using a band synthesis filter. By these operations, the original time domain data is decoded.
[0010]
In general, when recording or playing back audio signals, including audio signals by high-efficiency coding as described above, the frequency components of the corresponding audio signals are displayed on the display device in almost real time. There is a so-called spectrum analysis display method for visually displaying the characteristics of the audio signal. As a specific method, for example, an analog audio signal is first extracted as an analog output signal of several bands using a bandpass filter. The analog output signals of several bands are subjected to so-called A / D conversion, and quantization is performed on each band to a value corresponding to the analog output level. A graphic such as a line or a rectangle having a length or height corresponding to the quantized value is displayed on the display device. Here, it is assumed that there are more lines or rectangular figures than the number of bands divided by the filter. When the number of bands to be displayed exceeds the number of bands divided by the filter, interpolation is performed by taking means such as averaging the values extracted by the filter division between the two bands. By performing this series of operations at a very short time interval of, for example, about 10 mS, the state of the music signal can be dynamically and visually expressed in substantially real time.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the state of the music signal described above is to be dynamically and visually displayed on the display device in almost real time, it is necessary to configure a band pass filter in some form in order to realize this. The simplest way is to use a so-called band-pass filter that uses elements such as resistors and capacitors, but in order to secure a certain number of bands, the configuration of the band-pass filter can be increased by increasing the number of elements. There is a need to. In order to increase the filter accuracy, a method of configuring a so-called active filter using an OP amp or the like can be considered, but this also requires an increase in the configuration of the bandpass filter itself. In addition, a so-called A / D converter that converts an analog output signal from a bandpass filter into a digital signal as described above is also required.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to utilize the frequency component calculated by the band division filter or the orthogonal transform by the high-efficiency encoding method described above or the normalized information obtained from the frequency component, and based on this, the music described above is used. By displaying the signal status dynamically and visually on the display device in real time, spectrum analysis display can be realized with a smaller system configuration without the need for a dedicated device such as a bandpass filter or A / D converter. An encoding method, a decoding method, an encoding device, a decoding device, a digital signal recording method, a digital signal recording device, a digital signal transmission method, and a digital signal transmission device that can be performed are proposed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the encoding method according to the first aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and 2 for each two-dimensional block relating to time and frequency. Based on the signal components in the dimensional block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits The number using is used as normalization information, and for each two-dimensional block related to time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristic of the signal component in the two-dimensional block is obtained, and the bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, For each two-dimensional block related to time and frequency, the signal component in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress the information, and the two-dimensional block related to time and frequency is compressed. In the encoding method in which the information compression parameter for each block is obtained and the frequency component of the input digital signal is displayed at the time of encoding, the normalized information calculated for each two-dimensional block is used for the display of the frequency component. It is what you use.
[0014]
According to the first aspect of the present invention, the input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and 2 for each two-dimensional block relating to time and frequency. Based on the signal components in the dimensional block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits The number using is used as normalization information, and for each two-dimensional block related to time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristic of the signal component in the two-dimensional block is obtained, and the bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, For each two-dimensional block related to time and frequency, the signal component in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount, and the information is compressed. To obtain a compression parameter, so as to display the frequency components of the input digital signal during encoding, the display of the frequency component utilizes normalization information calculated for each two-dimensional block.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the first aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency. Based on the signal component of, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits are used. Using the number as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and determine the time and frequency For each two-dimensional block related to the data, the signal component in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress the information, and the information compression parameter for each two-dimensional block related to time and frequency is compressed. In the encoding method for obtaining the data and displaying the frequency component of the input digital signal at the time of encoding, the encoding method using the normalized information calculated for each two-dimensional block for the display of the frequency component It is.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency. Based on the signal component of, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits are used. Using the number as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and determine the time and frequency For each two-dimensional block related to, the signal data in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress the information, and the information compression parameter for each two-dimensional block related to time and frequency is compressed. The number of valid two-dimensional blocks is selected from a predetermined number of bits, and the signal component for each two-dimensional block related to information compressed time and frequency is converted into a two-dimensional block related to time and frequency. In the decoding method in which the frequency component of the digital signal to be decoded is displayed at the time of decoding using the information compression parameter for each block, the frequency component is displayed for each two-dimensional block. This is a decoding method that uses the obtained normalized information.
[0017]
A third aspect of the present invention provides band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Orthogonal transform means for obtaining a signal component and one of several positive values numbered in advance using several bits based on the signal component in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency Normalization data is selected by selecting one as normalization information, and a normalization data calculation means for obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and for each two-dimensional block relating to time and frequency, Quantization coefficient calculation means for obtaining the quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, and bit allocation amount based on the quantization coefficient Normalization data and bit allocation amount for each two-dimensional block related to time and frequency Compression coding means for quantizing signal components in the block to compress information, information compression parameter determining means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency, and frequency of the input digital signal at the time of information compression An encoding apparatus having a display means for displaying a component, wherein the encoding includes a display frequency component determination means for determining a frequency component displayed on the display means by using normalized information calculated for each two-dimensional block Device.
[0018]
A fourth aspect of the present invention provides band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Orthogonal transform means for obtaining a signal component and one of several positive values numbered in advance using several bits based on the signal component in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency Normalization data is selected by selecting one as normalization information, and a normalization data calculation means for obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and for each two-dimensional block relating to time and frequency, Quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, bit allocation calculation means for determining the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and time and frequency 2 Compression encoding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on normalized data and bit allocation for each original block; information compression parameter determining means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency; Decoding means for decoding a signal component in a two-dimensional block related to information compressed time and frequency using an information compression parameter for each two-dimensional block related to time and frequency; and a digital signal decoded at the time of decoding A decoding device having a display means for displaying a frequency component, comprising: a display frequency component determination means for determining a frequency component displayed on the display means by using normalized information calculated for each two-dimensional block. It is a decoding device.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency. Based on the signal component of, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits are used. Using the number as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and determine the time and frequency For each two-dimensional block related to, the signal data in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress the information, and the information compression parameter for each two-dimensional block related to time and frequency is compressed. In the digital signal recording method in which the frequency component of the input digital signal is displayed at the time of recording, the frequency component indication is a normal value calculated for each two-dimensional block. This is a digital signal recording method that uses digitized information.
[0020]
A sixth aspect of the present invention provides band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Orthogonal transform means for obtaining a signal component and one of several positive values numbered in advance using several bits based on the signal component in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency Normalization data selection means for performing normalization by selecting one as normalization information and obtaining a number as normalization information using the corresponding several bits, and for each two-dimensional block relating to time and frequency, Quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, bit allocation calculation means for determining the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and time and frequency 2 Compression encoding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on normalized data and bit allocation for each original block; and information compression parameter determination means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency; A digital signal recording apparatus comprising: recording means for recording each output of the compression encoding means and information compression parameter determination means on a recording medium; and display means for displaying a frequency component of the input digital signal at the time of recording. Is a digital signal recording apparatus having display frequency component determining means for determining frequency components displayed on the basis of normalization information calculated for each two-dimensional block.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency. Based on the signal component of, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered using several bits in advance as normalization information, and the corresponding several bits are used. Using the number as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and determine the time and frequency For each two-dimensional block related to, the signal data in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress the information, and the information compression parameter for each two-dimensional block related to time and frequency is compressed. In the digital signal transmission method in which the frequency component of the input digital signal is displayed at the time of transmission, the normalized information calculated for each two-dimensional block is displayed. This is a digital signal transmission method to be used.
[0022]
An eighth aspect of the present invention provides band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Orthogonal transform means for obtaining a signal component and one of several positive values numbered in advance using several bits based on the signal component in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency Normalization data is selected by selecting one as normalization information, and a normalization data calculation means for obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and for each two-dimensional block relating to time and frequency, Quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, bit allocation calculation means for determining the bit allocation amount based on the quantization coefficient, and time and frequency 2 Compression encoding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on normalized data and bit allocation for each original block; information compression parameter determining means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency; In the digital signal transmission apparatus having the transmission means for transmitting the outputs of the compression encoding means and the information compression parameter determination means and the display means for displaying the frequency component of the input digital signal at the time of transmission, This is a digital signal transmitting apparatus having display frequency component determining means for determining a frequency component to be determined using normalization information calculated for each two-dimensional block.
[0023]
[Specific Examples of Embodiments of the Invention]
Hereinafter, specific examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In a specific example of this embodiment, an input digital signal such as an audio PCM signal is subjected to high-efficiency encoding using band division coding (SBC), adaptive transform coding (ATC), and adaptive bit allocation techniques. This technique will be described with reference to FIG.
[0024]
In the specific high-efficiency encoding apparatus shown in FIG. 1, the input digital signal is divided into a plurality of frequency bands, and orthogonal transform is performed for each frequency band increase. Bits are adaptively allocated for each critical bandwidth (critical band) that takes into account human auditory characteristics, which will be described later, and for each band in which the critical bandwidth is subdivided in consideration of block flow efficiency in the middle and high ranges Are encoded. Normally, this block is a quantization noise generation block. Furthermore, in the specific example of the embodiment of the present invention, the blotter size (block length) is adaptively changed according to the input signal before the orthogonal transformation.
[0025]
That is, in FIG. 1, an audio PCM signal of 0 to 22 kHz is supplied to the input terminal 100 when the sampling frequency is 44.1 kHz, for example. This input signal is divided into a band of 0 to 11 kHz and a band of 11 kHz to 22 kHz by a band division filter 101 such as a so-called QMF filter, and a signal in the band of 0 to 11 kHz is also a band division filter such as a so-called QMF filter. 102 is divided into a band of 0 to 5.5 kHz and a band of 5.5 kHz to 11 kHz.
[0026]
A signal in the 11 kHz to 22 kHz band from the above band division filter 101 is sent to an MDCT (Modified Discrete Cosine Transform) circuit 103 which is an example of an orthogonal transform circuit, and a 5.5 kHz to 11 kHz band from the above band division filter 102. Are sent to the MDCT circuit 104, and the 0-5.5 kHz band signal from the above-described band dividing filter 102 is sent to the MDCT circuit 105 to be subjected to MDCT processing. Each MDCT circuit 103, 104, 105 performs MDCT processing based on the block size (block length) (information compression parameter) determined by the block determination circuits 109, 110, 111 provided for each band.
[0027]
Here, a specific example of a standard input signal for the block for each band supplied to each MDCT circuit 103, 104, 105 is shown in FIG. In the specific example of FIG. 2, the three filter output signals have a plurality of orthogonal transform block sizes (information compression parameters) independently for each band, and the time resolution is determined by the time characteristics of the signal, the frequency distribution, and the like. Can be switched. When the signal is quasi-stationary in time, the orthogonal transform block size is increased to 11.6 mS, that is, the long mode of FIG. 2A, and when the signal is non-stationary, the orthogonal transform block size is increased. Is further divided into two and four. As in the short mode of FIG. 2B, when all are divided into 4 parts and 2.9 mS, or as in the middle motor A of FIG. 2C and the middle motor B of FIG. 2D, a part is divided into 2 parts, 5.8 mS, and 1 part is 4 parts. The division and the time resolution of 2.9 mS are adapted to an actual complex input signal. This division of the orthogonal transform block size is obviously more effective if the division is further complicated if the scale of the processing device permits. The block size is determined by the block size determination circuits 109, 110, and 111 in FIG. 1, and is transmitted to the MDCT circuits 103, 104, and 105 and the bit allocation calculation circuit 118, and output as block size information of the corresponding block. Output from terminals 113, 115, and 117.
[0028]
Referring back to FIG. 1, the spectrum data on the frequency axis obtained by MDCT processing in each MDCT circuit 103, 104, 105 is MDCT coefficient data, and the low frequency is grouped for each so-called critical band. The middle and high frequencies are sent to the adaptive bit allocation coding circuits 106, 107 and 108 and the bit allocation calculation circuit 118 after subdividing the critical bandwidth in consideration of the effectiveness of block floating. This critical band is a frequency band divided in consideration of human auditory characteristics, and the band that the pure tone has when it is masked by narrow-band noise of the same intensity near the frequency of a certain pure tone. That's it. The critical band (critical band) has a wider bandwidth as the frequency is higher, and the entire frequency band of 0 to 22 kHz is divided into, for example, 25 critical bands. The bit allocation calculation circuit 118 in FIG. 1 takes into account the so-called masking effect and the like based on the block size information and the spectrum data or the MDCT coefficient data. The masking amount and the energy or peak value for each divided band are calculated, and the number of allocated bits is obtained for each band based on the result, and the adaptive bit allocation coding circuits 106, 107, 108 in FIG. Is transmitting. In these adaptive bit allocation coding circuits 106, 107, and 108, according to the above-described block size information and the number of bits allocated to each divided band considering the critical band and block floating, each spectrum data or MDCT The coefficient data is re-quantized (normalized and quantized). The data encoded in this way is taken out via the output terminals 112, 114, 116 in FIG. Hereinafter, for convenience of explanation, each divided band considering the above-described critical band and block floating, which is a unit of bit allocation, is described as a unit block.
[0029]
Next, a specific method of bit allocation performed by the bit allocation calculation circuit 118 in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a specific example of the bit allocation calculating circuit 118 in FIG. 3, the input terminal 301 has spectrum data or MDCT coefficients on the frequency axis from the MDCT circuits 103, 104, and 105 in FIG. 1 described above, and the block determination circuits 109, 110, and 111 in FIG. The block size information from is supplied. Thereafter, in the system of the bit allocation calculation circuit 118 shown in FIG. 1 shown in FIG. 3, processing is performed using constants, weighting functions, etc. adapted to the block size information. In FIG. 3, the spectral data on the frequency axis input from the input terminal 301 or sent to the MDCT coefficient energy calculation circuit 302, and the energy for each unit block calculates, for example, the sum of the amplitude values in the unit block. It is required by things. Instead of the energy for each band, the peak value or average value of the amplitude value may be used. As an output from the energy calculation circuit 302, for example, the spectrum of the total value of each band is shown as SB in FIG. However, in FIG. 4, in order to simplify the illustration, the number of divisions by unit block is expressed by 12 blocks (B1 to B12). The energy calculation circuit 302 also determines a scale factor (information compression parameter) value, which is normalized data, indicating the block floating state of the unit block. Specifically, for example, several positive values are prepared in advance as candidates for the scale factor value, and the spectrum data unit in the unit block takes the minimum value among the absolute values of the MDCT coefficients. Is used as the scale factor value of the unit block. The scale factor value may be numbered using several bits in a form corresponding to the actual value, and the number may be stored in a ROM or the like (not shown). The scale factor values corresponding to the numbers are defined so as to have values at intervals of, for example, 2 dB in the order of the numbers. Here, the scale factor value determined by the method described above in a certain unit block uses the above-mentioned number corresponding to the determined value as sub-information indicating the scale factor of the unit block.
[0030]
Next, in order to consider the influence of so-called masking of the above-described spectrum SB obtained by the above-described energy calculation circuit 302, a convolution process is performed in which the spectrum SB is multiplied by a predetermined weighting function and added. Apply. Therefore, the output of the energy calculation circuit 302 for each band, that is, each value of the spectrum SB is sent to the convolution filter circuit 303. The convolution filter circuit 303 includes, for example, a plurality of delay elements for delaying input data, a plurality of multipliers for multiplying outputs from these delay elements by a filter coefficient (weighting function), and output of each multiplier And a sum adder that takes the sum of. By this convolution process, the sum total of the portions indicated by dotted lines in FIG. 4 is obtained.
[0031]
Next, the output of the convolution filter circuit 303 is sent to the subtractor 304. The subtractor 304 obtains a level α corresponding to an allowable noise level, which will be described later, in the above-described convoluted region. Note that the level α corresponding to the permissible noise level (allowable noise level) is a level that becomes the permissible noise level for each critical band by performing deconvolution processing, as will be described later. is there. Here, the above-described subtractor 304 is supplied with an allowable function (a function expressing a masking level) for obtaining the above-described level α. The above-mentioned level α is controlled by increasing / decreasing this tolerance function. The permissible function is provided from a (n-ai) function generation circuit 305 as described below.
[0032]
That is, the level α corresponding to the permissible noise level can be obtained by the following equation 1 where i is a number sequentially given from the lowest band of the critical power band.
[0033]
[Expression 1]
α = S− (n−ai)
[0034]
In the equation (1), n and a are constants and a> 0, S is the intensity of the spectrum subjected to the convolution process, and (n−ai) in the equation (1) is an allowable function. As an example, n = 38 and a = 1 can be used.
[0035]
In this way, the level α described above is obtained, and this data is transmitted to the division circuit 306. The division circuit 306 is for deconvolution of the level α in the convolved area. Therefore, by performing this inverse convolution process, a masking spectrum can be obtained from the above level α. That is, this masking spectrum becomes an allowable noise spectrum. In addition, although the above-mentioned inverse convolution process requires a complicated calculation, in this embodiment, the inverse convolution is performed using a simplified division circuit 306.
[0036]
Next, the masking spectrum is transmitted to the subtraction circuit 309 via the synthesis circuit 308. Here, the output from the energy detection circuit 302 for each band, that is, the spectrum SB described above, is supplied to the subtraction circuit 309 via the delay circuit 310. Therefore, the subtraction circuit 309 performs the subtraction operation between the above-described masking spectrum and the spectrum SB, so that the spectrum SB is masked below the level indicated by the level of the masking spectrum MS as shown in FIG. Will be.
[0037]
By the way, at the time of synthesis by the synthesis circuit 308 described above, 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. In this minimum audible curve, if the absolute noise level is less than or equal to this minimum audible curve, the noise will not be heard. Even if the coding is the same, this minimum audible curve will differ depending on the playback volume at the time of playback, for example, but in a realistic digital system, for example, how to enter music into a 16-bit dynamic range For example, if it is difficult to hear quantization noise in the frequency band that is most easily audible near 4 kHz, it is difficult to hear quantization noise below the minimum audible level in other frequency bands. Conceivable. Therefore, for example, it is assumed that the noise is not heard around 4 kHz of the word length of the system, and an allowable noise level is obtained by combining the minimum audible curve RC and the masking spectrum MS together. Then, the allowable noise level in this case can be up to the portion indicated by the oblique lines in FIG. In the specific example of the embodiment of the present invention, the level of 4 kHz of the above-described minimum audible curve is set to the minimum level corresponding to, for example, 20 bits. FIG. 6 also shows the signal spectrum SS.
[0038]
Thereafter, the allowable noise correction circuit 311 corrects the allowable noise level in the output from the subtraction circuit 309 based on, for example, information on the equal loudness curve. Here, the equal loudness curve is a characteristic curve relating to human auditory characteristics, for example, the sound pressure of sound at each frequency that is heard at the same magnitude as a pure tone of 1 kHz is obtained and connected by a curve. Also called sensitivity curve. This equal loudness curve draws a curve substantially the same as the minimum audible curve RC shown in FIG. In this equal loudness curve, for example, even when the sound pressure is 8 to 10 dB lower than 1 kHz at around 4 kHz, it can be heard as large as 1 kHz. 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 the noise (allowable noise level) exceeding the level of the above-mentioned minimum audible curve preferably has a frequency characteristic given by a curve corresponding to the equal loudness curve. From this, it can be seen that correcting the above-described allowable noise level in consideration of the above-mentioned equal loudness curve is suitable for the auditory characteristics of the entrance. Through the series of processes so far, the allowable noise correction circuit 311 calculates the allocated bits for each unit block based on various parameters such as masking and auditory characteristics described above.
[0039]
The data output from the allowable noise correction circuit 311 is output from the output terminal 312 as the output of the bit allocation calculation circuit 118 in FIG.
[0040]
That is, the bit allocation calculation circuit 118 in FIG. 1 shows the data obtained by processing the orthogonal transform output spectrum with the sub information as the main information and the block floating state as the sub information by the system shown in FIG. 3 described above. A word length indicating the scale factor and the word length is obtained, and based on this, the adaptive bit allocation encoding circuits 106, 107, and 108 in FIG. Encode with
[0041]
Next, an encoding format of data that is actually encoded will be described with reference to FIG. The numerical value shown on the left in FIG. 7 represents the number of bytes, and in this embodiment, 212 bytes are used as a unit of one frame.
[0042]
The block size information of each band determined by the block determination circuits 109, 110, and 111 in FIG.
[0043]
Information on the number of unit blocks to be recorded is recorded at the position of the next first byte. This is because, for example, the bit allocation becomes 0 and the recording is unnecessary in many cases as the high-frequency side is increased by a series of bit allocation calculation circuits. Many bits are allocated to the middle and low range where the influence is large. In addition, the number of unit blocks in which bit assignment information is double-written and the number of unit blocks in which scale factor information is double-written are recorded at the 1-byte position. The double writing is a method for recording the same data as that recorded in a certain byte-order lightning in another place for error correction. The more double-written information, the higher the strength against errors. However, if this information is reduced, more bits can be used for spectrum data. For each of the above-described bit allocation information and scale factor information, the number of unit blocks in which double writing is performed is set, and the strength against errors and the number of usable bits in spectrum data are adjusted. Yes. For each piece of information, the correspondence between the code within the specified bits and the number of unit blocks is determined in advance as a format. Specifically, as shown in FIG. 8, among the 8 bits of 1 byte, 3 bits are used as information on the number of unit blocks to be actually recorded, and 2 of the remaining 5 bits are used as bit allocation information. The number of unit blocks for which double writing is performed, and the number of unit blocks for which double writing of scale factor information is performed for the remaining 3 bits are recorded.
[0044]
Bit allocation information of the unit block is recorded at the position from the second byte in FIG. For recording bit allocation information, it is determined as a format that, for example, 4 bits are used for one unit block. As a result, the bit allocation information corresponding to the number of unit blocks actually recorded in FIG. 1 described above is recorded in order from the 0th unit block.
[0045]
The unit block scale factor information is recorded after the bit allocation information data recorded by the above-described method. For recording the scale factor information, it is determined as a format that, for example, 6 bits are used for one unit block. As a result, the scale factor information is recorded by the number of unit blocks to be actually recorded in order from the 0th unit block in exactly the same manner as the recording of bit allocation information.
[0046]
After the scale factor information thus recorded, the spectrum data of the unit block is recorded. The spectrum data is also recorded by the number of unit blocks to be actually recorded in order from the 0th vehicle position block. Since how many pieces of spectrum data exist for each storage block is determined in advance by the format, it is possible to take the correspondence of the data by the above-described bit allocation information. It should be noted that recording is not performed for a unit block whose bit allocation is 0.
[0047]
After the spectrum information, the above-described double writing of the scale factor information and the double writing of the bit allocation information are lost. This recording method is the same as the recording of the scale factor information and the bit allocation information described above, except that the correspondence of the number corresponds to the double writing information shown in FIG.
[0048]
For the last two bytes, as shown in FIG. 7, the information of the 0th byte and the 1st byte is written twice. The double writing for 2 bytes is determined as a format, and the double writing recording amount cannot be set like the double writing of the scale factor information or the double writing of the bit allocation information.
[0049]
That is, the bit allocation calculation circuit 118 in FIG. 1 shows the data obtained by processing the orthogonal transform output spectrum with the sub information as the main information and the block floating state as the sub information by the system shown in FIG. 3 described above. A word length indicating the scale factor and the word length is obtained. Based on this, the adaptive bit allocation encoding circuits 106, 107, and 108 in 1 actually perform re-quantization, and form in accordance with the encoding format. Encode with
[0050]
Here, returning to FIG. 1 again, the display value calculation circuit 123 and the display device 124 will be described. The bit allocation calculation circuit 118 outputs frequency data necessary for spectrum analysis display, which is input to the display value calculation circuit 123. Several methods are possible for this data. First, there is a method of sending all MDCT coefficients themselves obtained in each band from the bit allocation calculation circuit 118 to the display value calculation circuit 123. Further, there is a method of sending a value of a certain frequency from the absolute value of the MDCT coefficient as a representative value from the bit allocation calculation circuit 118 to the display value calculation circuit 123. Further, instead of taking a certain frequency value, it is also possible to use the absolute value of the MDCT coefficient that becomes the maximum value within a certain frequency section as a representative value. For example, as described above, normalized data for each unit block obtained by the bit allocation calculation circuit 118 can be used as a representative value. As frequency information, it is most accurate to handle all MDCT coefficients, but the amount of processing increases accordingly. In view of the frequency information to be finally displayed, the representative value may be sent from the bit allocation calculation circuit 118 to the display value calculation circuit 123 in a form that does not cause a problem in practice. Here, a case will be described in which normalized data for each unit block is sent as a representative value from the bit allocation calculation circuit 118 to the display value calculation circuit 123.
[0051]
The display value calculation circuit 123 performs adjustments such as restriction and interpolation to make the data output from the bit allocation calculation circuit 118 and the frequency information finally displayed on the display device 124 into a form. The display device 124 includes a so-called FL (fluorescent display) tube, a display monitor, and the like. FIG. 9A shows an example of a method for performing spectrum analysis display by the display device 124. In FIG. 9A, a total of 70 rectangular display elements arranged in a matrix of 10 in the horizontal direction and 7 in the vertical direction are arranged. The horizontal direction represents the frequency, and the vertical direction represents the level. ing. Then, a certain correspondence is performed in the frequency and level directions, and the display pieces are displayed so as to be filled with a certain color corresponding to the corresponding level as shown in FIG. 9B, or in a certain color. Spectrum analysis display is realized by performing processing such as light emission. Here, the frequency value has 10 levels and the level has 7 levels. For example, the normalized data of the high-efficiency encoding method described above is 52 levels, which is the number of unit blocks with respect to the frequency. Since there are 64 levels, which are the number of normalized data candidate values defined in advance in the format, it is necessary to match the display device with 10 levels and 7 levels. What is performed is the display value calculation circuit 123.
[0052]
For example, in terms of frequency, 52 unit blocks are divided into groups of 5 unit blocks (in this case, the number of unit blocks in the last groove is 7). For each group, the average value of normalized data is calculated. Alternatively, there are methods such as adopting the maximum value. The method of dividing the group is arbitrary. For example, there is a non-linear selection method, and adjustment may be made in a way that obtains a desired display effect. In addition, here, an example is shown in which the frequency level of the display device is smaller than the frequency information input to the display device, but if this is the reverse relationship, the frequency information of the frequencies before and after the frequency to be displayed is used. There is a method of calculating an average value or a subtraction value and performing interpolation. In view of the display effect, the interpolation information may be used intentionally without using the frequency information of the corresponding frequency. As will be described later, it is possible to perform the same display operation when decoding a high efficiency code equalized signal. However, in a highly efficient encoded signal, the possibility of removing high frequency components is increased. Therefore, it is desirable that the frequency stage allocation of the display device be in the form taking this situation into consideration.
[0053]
Also, the level is adjusted to the seven stages of the display device as with the frequency. In the simplest case, there is a method of performing quantization for display so that 64 pieces of normalization information defined by the format are divided into groups of 9 pieces of normalization information. Further, in order to obtain a more dynamic display effect, for example, most of the small levels of normalization information are quantized to the minimum display level, and nonlinear quantization is performed in such a way that fine quantization is performed at a level with severe level fluctuation. There are also ways to do quantization. As described above, the level display method may be adjusted to obtain a desired display effect in the same manner as the frequency display method.
[0054]
In addition, in this example, an example of spectrum analysis display such as painting or emitting some rectangular display pieces was shown, but in addition to this, a rectangle with a height corresponding to the level is drawn as needed, etc. Obviously, the frequency information can be graphically displayed in various ways.
[0055]
Next, another example of the display device will be described with reference to FIG. 9C. Here, for convenience of explanation, the number of blocks is 10 from 0 to 9, block number 0 and block number 1 are a, block number 2 and block number 3 are b, block number 4 and block number 5 are c, block number 6 and the block number 7 are d, and the block number 8 and the block number 9 are e. Each of the two blocks is set as one display frequency. That is, five display frequencies a to e correspond to ten blocks 0 to 9. The level of the display frequency is indicated by a seven-step rectangle at each frequency, and the specific level value of each rectangle corresponds to the display corresponding value shown in FIG. 9C.
[0056]
The bit allocation calculation circuit 118 in FIG. 1 obtains normalization information for a certain time and outputs it to the display calculation circuit 123. The display calculation circuit 123 determines the display value based on this output information. In the display device of FIG. 9C, the normalization information of the corresponding block is averaged with respect to the display frequency to obtain a decimal point. If appears, it is truncated. That is, for example, regarding the display frequency of a, 41 obtained by rounding off the decimal point of 41.5, which is a simple average value of the normalization information 35 of block number 0 and the normalization information 48 of block number 1, is the display value (calculation). Value). In the same manner, the values shown in FIG. 9C are calculated as display values (calculated values) b to e for the block numbers 2 to 9 in the same manner. In the display device 124 in FIG. 1, as shown in FIG. 9C, the rectangle is filled or emitted according to the display corresponding value. By performing this series of operations every time the normalization information is calculated, dynamic spectrum analysis display is possible.
[0057]
Although FIG. 9C shows an example of a display device, it is obvious that there is a certain degree of freedom with respect to the combination method for the correspondence between the block number and the display frequency, the display value calculation method, the setting of the display correspondence value, and the like. is there. These parameters may be set by adjusting in consideration of the scale of the system configuration, a desired visual effect, and the like.
[0058]
In this example, when the sampling frequency is 44.1 kHz, high-efficiency encoding is performed for processing 512 points of audio PCM signals of 0 to 22 kHz, and frequency data for display is obtained about every 11.6 mS. A sufficiently dynamic display effect can be obtained.
[0059]
In the above example, a method using high-efficiency encoding using MDCT coefficients that are orthogonal transforms has been described. For example, band division on the time axis is more finely divided than the three divisions shown in this example. In so-called sub-band high-efficiency coding using a band-pass filter (filter bank) that divides the band, the normalization information of the band-pass filter is similarly used as a representative value of frequency information. It is clear that the so-called spectrum analysis display described above can be realized.
[0060]
As described so far, the above-described so-called spectrum analysis display uses values calculated by a high-efficiency encoding device. That is, for example, in the case of an audio system having a high-efficiency encoding device, a signal is output to the input terminal 100 in FIG. 1 even when audio is output without performing high-efficiency encoding, such as a simple PCM sound source reproduction operation. It is possible to realize spectrum analysis display by inputting. In the case where high-efficiency encoding is not performed in this way, the processing performed by the adaptive bit allocation encoding circuits 106, 107, 108, the block determination circuits 109, 110, 111, etc. in FIG. 1 is not particularly necessary. It doesn't matter if it works.
[0061]
That is, in order to realize the so-called spectrum analysis display described above in a system including a high-efficiency encoding device, it is necessary to determine whether or not to perform high-efficiency on a signal to be output by the system as speech. Regardless, what is necessary is just to make it input into the highly efficient encoding apparatus shown in FIG.
[0062]
FIG. 10 shows a decoding circuit for decoding again a signal that has been highly efficient encoded by the system shown in FIG. The quantized MDCT coefficients of each band, that is, data equivalent to the output signals of the output terminals 112, 114, and 116 in FIG. 1, are given to the decoding circuit input terminal 1007 in FIG. That is, data equivalent to the output signals of the output terminals 113, 115, and 117 in FIG. 1 is given to the input terminal 1008 in FIG. The adaptive pit assignment decoding circuit 1006 in FIG. 10 releases the bit assignment using the adaptive bit assignment information. Next, in the inverse orthogonal transform (IMDCT) circuits 1003, 1004, and 1005 in FIG. 10, signals on the frequency axis are converted into signals on the time axis. The signals on the time axis of these partial bands are decoded into full-band signals by band synthesis filter (IQMF) circuits 1002 and 1001 in FIG.
[0063]
Here, the normalized information subjected to the high-efficiency encoding from the terminal 1007 in FIG. 10 is taken out, and the display value calculation circuit 1009 and the display device 1010 are used on the basis of the information, in the encoding device described above. With the same configuration as the method, it is possible to realize spectrum analysis display even at the time of decoding. When the decoded MDCT coefficient information is used as the frequency information, the output from the adaptive bit allocation decoding circuit 1006 may be input to the display value calculation circuit 1009. If the system configuration includes both an encoding device and a decoding device, the display value calculation circuit 123 in FIG. 1, the display value calculation circuit 1009 in FIG. 10, and the display device 124 in FIG. 10 can be shared.
[0064]
Next, referring to FIG. 11 to FIG. 14, the implementation of the digital signal recording apparatus (method), digital signal reproducing apparatus (method), digital signal transmitting apparatus (method) and digital signal receiving apparatus (method) of the present invention. A specific example of the form will be described. 11 to 14, ENC represents the encoder of FIG. 1, Tin represents its input terminal 100, DEC represents the decoder of FIG. 10, and Tout represents its output terminal 1000.
[0065]
In the recording apparatus of FIG. 11, an input digital signal from the input terminal Tin is supplied to the encoder ENC for encoding, and the output of the encoder ENC, that is, the output terminals 112, 114, 116 and 113, 115 of the encoder of FIG. The output signal from 117 is supplied to the modulation means MOD and multiplexed and then subjected to predetermined modulation, or each output signal is modulated and then multiplexed or remodulated. The modulated signal from the modulation means MOD is recorded on the recording medium M by recording means (magnetic head, optical head, etc.).
[0066]
In the reproducing apparatus of FIG. 12, the reproducing signal (magnetic head, optical head, etc.) P reproduces the recording signal of the recording medium M of FIG. 11, and the reproduced signal is demodulated by the demodulating means DEM in accordance with the modulation by the modulating means MOD. Demodulate. A demodulated output from the demodulating means DEM, that is, a signal corresponding to the output from the output terminals 112, 114, 116 of the encoder of FIG. 1 is supplied to the input terminal 1007 of the decoder of FIG. 10, and the output terminal of the encoder of FIG. Signals corresponding to the outputs from 113, 115 and 117 are supplied to the input 1008 in FIG. 10 and decoded, and an output digital signal corresponding to the input digital signal is output to the output terminal Tout.
[0067]
13, the input digital signal from the input terminal Tin is supplied to the encoder ENC for encoding, and the output of the encoder ENC, that is, the output terminals 112, 114, 116 and 113, 115 of the encoder of FIG. The output terminal 117 is supplied to the modulation means MOD and multiplexed and then subjected to predetermined modulation, or each output signal is modulated and then multiplexed or remodulated. The modulated signal from the modulation means MOD is supplied to the transmission means TX, frequency conversion, amplification, etc. are performed to create a transmission signal, and the transmission signal is transmitted by the transmission antenna ANT-T which is a part of the transmission means TX. .
[0068]
In the receiving apparatus of FIG. 14, the transmission signal from the transmission antenna ANT-T of FIG. 13 is received by the reception antenna ANT-R which is a part of the reception unit RX, and the reception signal is amplified by the reception unit RX. Reverse frequency conversion is performed. The received signal from the receiving means RX is demodulated by the demodulating means DEM according to the modulation by the modulating means MOD. A demodulated output from the demodulating means DEM, that is, a signal corresponding to the output from the output terminals 112, 114, 116 of the encoder of FIG. 1 is supplied to the input terminal 1007 of the decoder of FIG. 10, and the output terminal of the encoder of FIG. Signals corresponding to the outputs from 113, 115 and 117 are supplied to the input terminal 1008 of FIG. 10 and decoded, and an output digital signal corresponding to the input digital signal is output to the output terminal Tout.
[0069]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and two-dimensional for each two-dimensional block relating to time and frequency. Based on the signal components in the block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the corresponding several bits are Using the number used as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, For each two-dimensional block relating to frequency and frequency, the signal component in the block is quantized by the normalized data and the bit allocation amount, and information compression is performed, and the information pressure for each two-dimensional block relating to time and frequency is compressed. In the encoding method in which the parameter is obtained and the frequency component of the input digital signal is displayed at the time of encoding, the normalized information calculated for each two-dimensional block is used for the display of the frequency component. Therefore, the frequency component calculated by the band division filter by the high efficiency encoding method or the orthogonal transform, or the normalization information obtained from the frequency component is used, and based on this, the state of the music signal is dynamically changed. Since it is visually displayed on the display device in almost real-time, it does not require a dedicated device such as a bandpass filter or A / D converter, and it can realize spectrum analysis display with a smaller system configuration. Frequency component calculated by band division filter or orthogonal transform by encoding method, Uses the normalization information obtained from the frequency component, and based on this, the state of the music signal is dynamically and visually displayed on the display device in near real time, so that a dedicated bandpass filter, A An encoding method capable of realizing spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a device such as a / D converter can be obtained.
[0070]
According to the second aspect of the present invention, the input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency, and two-dimensional for each two-dimensional block related to time and frequency. Based on the signal components in the block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the corresponding several bits are Using the number used as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, Quantize the signal components in the block by the normalized data and the bit allocation amount for each two-dimensional block relating to frequency and frequency, and compress the information, and the information pressure for each two-dimensional block relating to time and frequency The parameter is obtained, the number of valid two-dimensional blocks is selected from a predetermined value in several bits, and the signal component for each two-dimensional block related to information compressed time and frequency is converted into a two-dimensional block related to time and frequency. In the decoding method in which each information compression parameter is decoded and the frequency component of the digital signal to be decoded is displayed at the time of decoding, the frequency component display is obtained for each two-dimensional block. The highly efficient encoding method that can realize spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a dedicated device such as a bandpass filter or an A / D converter. The frequency component calculated by the band division filter or orthogonal transform, or the frequency component Based on the obtained normalization information and the like, the state of the music signal is dynamically and visually displayed on the display device in real time based on the normalized information. Thus, a decoding method capable of realizing spectrum analysis display can be obtained with a smaller system configuration.
[0071]
According to the third aspect of the present invention, band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Out of several positive values that have been numbered using several bits in advance based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block with respect to time and frequency Normalization data calculation means for performing normalization by selecting one of them as normalization information, and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and a two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency Quantization coefficient calculation means for obtaining the quantization coefficient that represents the characteristics of the signal components in the block, and information compression by quantizing the signal components in the block by the bit allocation based on the quantization coefficient In an encoding apparatus comprising compression encoding means, information compression parameter determining means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency, and display means for displaying frequency components of an input digital signal at the time of information compression, Since there is a display frequency component determining means for determining the frequency component displayed on the display means by using the normalized information calculated for each two-dimensional block, a device such as a bandpass filter or an A / D converter is used exclusively. The frequency component calculated by the band division filter or orthogonal transform by the high-efficiency encoding method that can realize the spectrum analysis display with a smaller system configuration without using, or the normalization information obtained from the frequency component is used. Based on this, the state of the music signal described above is dynamically and visually By displaying on a display device in real time, it is possible to obtain an encoding device that can realize spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a dedicated device such as a bandpass filter or an A / D converter. .
[0072]
According to the fourth aspect of the present invention, band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Out of several positive values that have been numbered using several bits in advance based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block with respect to time and frequency Normalization data calculation means for performing normalization by selecting one of them as normalization information, and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and a two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency A quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, a bit allocation calculation means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a relationship between time and frequency. Compression coding means for compressing information by quantizing the signal components in the block with normalized data and bit allocation for each two-dimensional block, and determining information compression parameters for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block with respect to time and frequency Means, decoding means for decoding signal components in a two-dimensional block relating to information compressed time and frequency, using information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency, and digital decoded at the time of decoding Display frequency component determining means for determining a frequency component displayed on the display means by using normalized information calculated for each two-dimensional block in a decoding device having a display means for displaying a frequency component of a signal Therefore, a decoding device can be obtained.
[0073]
According to the fifth aspect of the present invention, the input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and two-dimensional for each two-dimensional block relating to time and frequency. Based on the signal components in the block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the corresponding several bits are Using the number used as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, In addition to quantizing the signal component in the block by the normalized data and the bit allocation amount for each two-dimensional block relating to frequency and frequency, the information pressure for each two-dimensional block relating to time and frequency is compressed. In a digital signal recording method in which parameters are obtained, recorded on a recording medium, and the frequency components of the input digital signal are displayed at the time of recording, the indication of frequency components is a normal value calculated for each two-dimensional block The band using the high-efficiency encoding method that can realize spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a dedicated device such as a bandpass filter or an A / D converter. The frequency component calculated by the division filter or orthogonal transform, or the normalization information obtained from the frequency component is used, and based on this, the state of the music signal is dynamically and visually displayed on the display device in almost real time. By displaying, dedicated devices such as bandpass filters and A / D converters are required. Without the a smaller system configuration, it is possible to obtain a digital signal recording method which can realize a spectrum Analyze display.
[0074]
According to the sixth aspect of the present invention, band dividing means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Out of several positive values that have been numbered using several bits in advance based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block with respect to time and frequency Normalization data calculation means for performing normalization by selecting one of them as normalization information and obtaining the number as normalization information using the corresponding several bits, and a two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency A quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, a bit allocation calculation means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a relationship between time and frequency. Compression coding means for compressing information by quantizing signal components in the block with normalized data and bit allocation for each two-dimensional block, and determining information compression parameters for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block with respect to time and frequency A digital signal recording apparatus comprising: a recording means for recording each output of the compression encoding means and the information compression parameter determination means on a recording medium; and a display means for displaying a frequency component of the input digital signal at the time of recording. Since there is a display frequency component determining means for determining the frequency component displayed on the display means by using the normalized information calculated for each two-dimensional block, a device such as a bandpass filter or an A / D converter is used exclusively. Spectrum analysis display can be realized with a smaller system configuration. The frequency component calculated by the band division filter by the efficiency coding method or the orthogonal transform, or the normalization information obtained from the frequency component is used, and based on this, the state of the music signal is dynamically and visually determined. By displaying on a display device in almost real time, a digital signal recording device capable of realizing spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a dedicated device such as a bandpass filter or an A / D converter is obtained. Can do.
[0075]
According to the seventh aspect of the present invention, the input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency, and two-dimensional for each two-dimensional Bukok related to time and frequency. Based on the signal components in the block, normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the corresponding several bits are Using the number used as normalization information, for each two-dimensional block related to time and frequency, obtain a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block, determine the bit allocation amount based on the quantization coefficient, In addition to quantizing the signal component in the block by the normalized data and the bit allocation amount for each two-dimensional block relating to frequency and frequency, the information pressure for each two-dimensional block relating to time and frequency is compressed. In the digital signal transmission method in which parameters are obtained, transmitted, and the frequency components of the input digital signal are displayed at the time of transmission, the normalized information calculated for each two-dimensional block is used for the display of the frequency components. Therefore, it does not require a dedicated device such as a bandpass filter or A / D converter, and a band division filter or orthogonal transform using a high-efficiency encoding method capable of realizing spectrum analysis display with a smaller system configuration. By using the frequency component calculated by the above, or normalization information obtained from the frequency component, based on this, the state of the music signal described above is displayed dynamically and visually on the display device in real time, Does not require a dedicated device such as a bandpass filter or A / D converter, and is smaller In the stem configuration, it is possible to obtain a digital signal transmission method capable of realizing a spectrum Analyze display.
[0076]
According to the eighth aspect of the present invention, band dividing means for dividing the input digital signal into a plurality of frequency band components, and encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonally transforming the signal. Out of several positive values that have been numbered using several bits in advance based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block with respect to time and frequency Normalization data calculation means for performing normalization by selecting one of them as normalization information, and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and a two-dimensional block for each two-dimensional block relating to time and frequency A quantization coefficient calculation means for obtaining a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component, a bit allocation calculation means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a relationship between time and frequency. Compression coding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on normalized data and bit allocation for each two-dimensional block, and determining information compression parameters for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to time and frequency In the digital signal transmission apparatus, the display means includes a transmission means for transmitting each output of the compression encoding means and the information compression parameter determination means, and a display means for displaying the frequency component of the input digital signal at the time of transmission. Since there is a display frequency component determining means for determining the frequency component to be displayed using normalization information calculated for each two-dimensional block, a dedicated device such as a band pass filter or an A / D converter is required. High-efficiency coding that can realize spectrum analysis display with a smaller system configuration The frequency component calculated by the band division filter by the method or the orthogonal information is used, or the normalization information obtained from the frequency component, etc., and based on this, the state of the music signal described above is dynamically and visually almost in real time. By displaying on the display device, it is possible to obtain a digital signal transmission device capable of realizing spectrum analysis display with a smaller system configuration without requiring a dedicated device such as a band pass filter or an A / D converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a high-efficiency compression encoding encoder that can be used for bit rate compression encoding according to a specific example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of an orthogonal transform block at the time of bit compression.
FIG. 3 is a block circuit diagram showing an example of a bit allocation calculation function.
FIG. 4 is a diagram illustrating a spectrum of a band divided in consideration of each critical band and block floating.
FIG. 5 is a diagram showing a masking spectrum.
FIG. 6 is a diagram in which a minimum audibility curve and a masking spectrum are synthesized.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of data encoding.
8 is a diagram showing details of data of the first byte in FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a display example of spectrum analysis display.
FIG. 10 is a block circuit diagram showing a high-efficiency compression encoding decoder of a specific example of the embodiment of the present invention that can be used for the bittrade compression encoding of the specific example of the embodiment of the present invention described above.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a recording apparatus according to a specific example of an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a reproduction apparatus according to a specific example of the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a transmission device as a specific example of an embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a block diagram showing an example of a receiving device as a specific example of an embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
101, 102 Band division filter, 103, 104, 105 Orthogonal transform circuit (MDCT), 106, 107, 108 Adaptive bit allocation coding circuit, 109, 110, 111 Block decision circuit, 118 bit allocation calculation circuit, 123 Display value calculation Circuit, 124 display device, 302 band-by-band energy calculator, 303 convolution filter, 304 adder, 305 function generator, 306 divider, 307 combiner, 308 subtractor, 309 delay circuit, 310 allowable noise correction, 701, 702 Band synthesis filter (IQMF), 703, 704, 705 Inverse orthogonal transform circuit (IMDCT), 706 Adaptive bit allocation decoding circuit, 709 Display value calculation circuit, 710 Display device.

Claims

The input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and the signal components in the two-dimensional block are obtained for each two-dimensional block relating to the time and frequency. , Normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the number using the corresponding several bits is normalized information. For each two-dimensional block related to the time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block is obtained, a bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, and the two-dimensional block related to the time and frequency The block-based signal component is quantized by the normalized data and the bit allocation amount for each block to compress information, and the information pressure for each two-dimensional block with respect to time and frequency is compressed. To obtain a parameter, in the encoding method so as to display the frequency components of the input digital signal during encoding,
An encoding method characterized by using normalized information calculated for each of the two-dimensional blocks for displaying the frequency component.

The input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and the signal components in the two-dimensional block are obtained for each two-dimensional block relating to the time and frequency. , Normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the number using the corresponding several bits is normalized information For each two-dimensional block related to the time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block is obtained, a bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, and the two-dimensional block related to the time and frequency For each block, the in-block signal component is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress information, and the information pressure for each two-dimensional block regarding the time and frequency is compressed. The parameter is obtained, the number information of the effective two-dimensional block is selected from a predetermined value in several bits, and the signal component for each two-dimensional block related to the time and frequency subjected to the information compression is set to 2 for the time and frequency. In a decoding method in which information is compressed using an information compression parameter for each dimension block and the frequency component of a digital signal to be decoded is displayed at the time of decoding.
A normalization information obtained for each of the two-dimensional blocks is used for displaying the frequency component.

Band division means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and orthogonal transformation means for obtaining signal components for encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonal transformation of the signals. Based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block related to the time and frequency, one of several positive values numbered in advance using several bits is used as normalization information. Normalization data calculation means for performing normalization by selecting and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and characteristics of signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to the time and frequency quantization coefficient calculating means for calculating quantization coefficients that represent, determines a bit allocation amount based on the quantization coefficient, the normalized every two-dimensional blocks for the time and frequency Compression encoding means for data and quantizing the signal components in the block by the bit allocation amount data compression, the information compression parameter determining means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional blocks for the time and frequency, when the information compression Display means for displaying the frequency component of the input digital signal in the display device, wherein the frequency component displayed on the display means is determined using normalized information calculated for each of the two-dimensional blocks An encoding apparatus comprising frequency component determining means for use.

Band division means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and orthogonal transformation means for obtaining signal components for encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonal transformation of the signals. Based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block related to the time and frequency, one of several positive values numbered in advance using several bits is used as normalization information. Normalization data calculation means for performing normalization by selecting and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and characteristics of signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to the time and frequency A quantization coefficient calculating means for obtaining a quantization coefficient representing the bit rate, a bit allocation calculating means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a second order relating to the time and frequency Compression encoding means for quantizing signal components in the block by the normalized data and bit allocation amount for each block, and information compression parameter determination means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to the time and frequency And decoding means for decoding the signal component in the two-dimensional block relating to the information-compressed time and frequency using the information compression parameter for each two-dimensional block relating to the time and frequency, and decoding in decoding In a decoding device having display means for displaying a frequency component of a digital signal,
A decoding apparatus comprising: a display frequency component determining unit that determines a frequency component displayed on the display unit by using normalization information calculated for each of the two-dimensional blocks.

The input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and the signal components in the two-dimensional block are obtained for each two-dimensional block relating to the time and frequency. , Normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the number using the corresponding several bits is normalized information For each two-dimensional block related to the time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block is obtained, a bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, and the two-dimensional block related to the time and frequency For each block, the in-block signal component is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress information, and the information pressure for each two-dimensional block regarding the time and frequency is compressed. To obtain a parameter, and recorded on a recording medium, the digital signal recording method so as to display the frequency components of the input digital signal at the time of recording,
For the indication of the frequency component, a normalization information calculated for each of the two-dimensional blocks is used.

Band division means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and orthogonal transform means for obtaining signal components for encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonal transformation of the signals. Based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block related to the time and frequency, one of several positive values numbered in advance using several bits is used as normalization information. Normalization data calculation means for performing normalization by selection and obtaining a number as normalization information using the corresponding several bits, and characteristics of signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to the time and frequency A quantization coefficient calculating means for obtaining a quantization coefficient representing the bit, a bit allocation calculating means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a second order relating to the time and frequency Compression encoding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on the normalized data and bit allocation amount for each block, and information compression parameter determination means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to the time and frequency A digital signal recording apparatus comprising: a recording means for recording each output of the compression encoding means and the information compression parameter determination means on a recording medium; and a display means for displaying a frequency component of the input digital signal at the time of recording.
A digital signal recording apparatus comprising: a display frequency component determining means for determining a frequency component displayed on the display means by utilizing normalized information calculated for each of the two-dimensional blocks.

The input digital signal is decomposed into a plurality of frequency band components to obtain signal components in a plurality of two-dimensional blocks relating to time and frequency, and based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional Bukok related to the time and frequency. , Normalization is performed by selecting one of several positive values numbered in advance using several bits as normalization information, and the number using the corresponding several bits is normalized information For each two-dimensional block related to the time and frequency, a quantization coefficient representing the characteristics of the signal component in the two-dimensional block is obtained, a bit allocation amount is determined based on the quantization coefficient, and the two-dimensional block related to the time and frequency For each block, the in-block signal component is quantized by the normalized data and the bit allocation amount to compress information, and the information pressure for each two-dimensional block regarding the time and frequency is compressed. To obtain a parameter, transmitted, in the digital signal transmission method so as to display the frequency components of the input Digitally signals during transmission,
For the display of the frequency component, normalized information calculated for each of the two-dimensional blocks is used.

Band division means for dividing an input digital signal into a plurality of frequency band components, and orthogonal transformation means for obtaining signal components for encoding and / or analysis in a plurality of two-dimensional blocks related to time and frequency by orthogonal transformation of the signals. Based on the signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block related to the time and frequency, one of several positive values numbered in advance using several bits is used as normalization information. Normalization data calculation means for performing normalization by selecting and obtaining a number using the corresponding several bits as normalization information, and characteristics of signal components in the two-dimensional block for each two-dimensional block relating to the time and frequency A quantization coefficient calculating means for obtaining a quantization coefficient representing the bit rate, a bit allocation calculating means for determining a bit allocation amount based on the quantization coefficient, and a second order relating to the time and frequency Compression encoding means for compressing information by quantizing signal components in the block based on the normalized data and bit allocation amount for each block, and information compression parameter determination means for obtaining information compression parameters for each two-dimensional block relating to the time and frequency A digital signal transmission apparatus comprising: transmission means for transmitting the outputs of the compression encoding means and the information compression parameter determination means; and display means for displaying the frequency component of the input digital signal at the time of transmission.
A digital signal transmitting apparatus comprising: a display frequency component determining means for determining a frequency component displayed on the display means by utilizing normalized information calculated for each of the two-dimensional blocks.