JPH0758707A - Quantization bit allocation system - Google Patents

Quantization bit allocation system

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JPH0758707A
JPH0758707A JP5206193A JP20619393A JPH0758707A JP H0758707 A JPH0758707 A JP H0758707A JP 5206193 A JP5206193 A JP 5206193A JP 20619393 A JP20619393 A JP 20619393A JP H0758707 A JPH0758707 A JP H0758707A
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JP
Japan
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bit allocation
quantized
quantization
bits
channel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5206193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Hayashi
秀之 林
Kimiaki Yamashita
公彰 山下
Koji Okazaki
晃二 岡崎
Naoji Matsuo
直司 松尾
Kiichi Matsuda
喜一 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0758707A publication Critical patent/JPH0758707A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To offer a quantization bit allocation system which can effectively utilize the total number of bits in a composite frame and improve the quality of a playback signal. CONSTITUTION:The quantization bit allocation system of a system which quantizes and encodes signals of plural channels CH0-CHm-1, and then puts them together in a frame and sends the frame evaluates specific properties of the respective channel signals at a time and allocates bits adaptively to the quantization of the respective channels CH0-CHm-1 based on the evaluation result so that quantization errors of the respective channel signals are minimized without exceeding the number of sent frame bits of the system. The specific properties of the respective channel signals are preferably masking levels obtained in consideration of the amplitudes of input signals S0-Sm-1, the amplitudes of signals C0-Cm-1 after quantization, or the power spectra of the input signals S0-Sm-1 and noises and human auditory characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は量子化ビット割当方式に
関し、更に詳しくは複数チャネルの信号を夫々に量子
化、符号化して後、これらをフレーム合成して伝送する
システムにおける量子化ビット割当方式に関する。近
年、通信や蓄積メディアへの適用を目的としてステレオ
・オーディオ信号等の高能率符号化方式の研究が進めら
れている。ステレオ・オーディオ信号は一対で一つの情
報源であるから、元の2チャネル分の高能率符号データ
はこれを1つのフレーム信号に合成して伝送又は蓄積メ
ディアへ記録するのが好ましい。そこで、このような場
合における合成フレームのトータルビット数を有効に活
用できると共に、再生信号の品質改善を図れるような量
子化ビット割当方式の提供が望まれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantized bit allocating method, and more particularly, a quantized bit allocating method in a system in which signals of a plurality of channels are respectively quantized and encoded, and then these are frame-synthesized and transmitted. Regarding In recent years, research on high-efficiency coding methods for stereo audio signals and the like has been advanced for the purpose of application to communication and storage media. Since a pair of stereo audio signals is one information source, it is preferable to combine the original high-efficiency code data for two channels into one frame signal and record it on a transmission or storage medium. Therefore, it is desired to provide a quantized bit allocation method that can effectively utilize the total number of bits of the combined frame in such a case and improve the quality of the reproduced signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来の量子化ビット割当方式の構
成を示す図で、該図は2チャネルのステレオ・オーディ
オ信号S0 ,S1 を入力とする帯域分割符号化方式の一
例の構成を示している。図において、10 ,11 は帯域
分割フィルタ、20 ,21 は高速フーリェ変換部(FF
T)、30 ,31 は聴覚演算部、40 ,41 は量子化
部、50 ,51 は符号部、60 ,61 はビット割当部、
7はフレーム合成部である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a diagram showing the structure of a conventional quantized bit allocation system, which is an example of the structure of a band division coding system in which two-channel stereo audio signals S 0 and S 1 are input. Is shown. In the figure, 1 0 and 1 1 are band division filters, 2 0 and 2 1 are high-speed Fourier transform units (FF).
T) 3 0 and 3 1 are auditory operation units, 4 0 and 4 1 are quantization units, 5 0 and 5 1 are coding units, 6 0 and 6 1 are bit allocation units,
Reference numeral 7 is a frame synthesis unit.

【0003】チャネル0の動作に着目すると、帯域分割
フィルタ10 は数msec〜数十msec程度のフレー
ム単位に標本化されたオーディオ信号S0 を所定数(例
えば32個)の帯域分割信号B0 に分割する。同時に、
高速フーリェ変換部20 では入力のオーディオ信号S0
を高速フーリエ変換してそのパワースペクトルPS0
求め、続く聴覚演算部30 ではこのパワースペクトルP
0 に基づいて人間の心理聴覚モデルに基づく後述のマ
スキングレベルM0 を求める。更に、ビット割当部60
は前記求められたパワースペクトルPS0 及びマスキン
グレベルM0 に基づいて量子化部40 における帯域分割
信号B0 の量子化誤差が最小となるように量子化ビット
の適応割当を行い、符号部50 では得られた量子化デー
タQ0 を伝送用符号データC0 に変換する。そして、フ
レーム合成部7では一連の符号データC0 と、必要なら
それらの量子化ビット数を表す補助データD0 とを伝送
フレーム上のチャネル0用の所定サイズのエリアに合成
(パッキング)し、これを伝送する。チャネル1の動作
についても同様である。
[0003] Focusing on the operation of the channel 0, the band division signals B 0 of the band division filter 1 0 predetermined number of audio signal S 0 which is sampled in the frame of several msec~ several tens msec (for example, 32) Split into. at the same time,
Fast Fourier Transform unit 2 audio signal S 0 of the input at 0
The the power spectrum PS 0 obtained by fast Fourier transform, followed by auditory arithmetic unit 3 0 In the power spectrum P
A masking level M 0, which will be described later, is obtained based on the human psychoacoustic model based on S 0 . Furthermore, the bit allocation unit 6 0
Based on the obtained power spectrum PS 0 and the masking level M 0 , adaptively allocates quantized bits so that the quantization error of the band-divided signal B 0 in the quantizer 4 0 is minimized, and the encoder 5 At 0 , the obtained quantized data Q 0 is converted into transmission code data C 0 . Then, the frame synthesizing unit 7 synthesizes (packs) a series of code data C 0 and, if necessary, auxiliary data D 0 representing the number of quantized bits thereof into an area of a predetermined size for channel 0 on the transmission frame, This is transmitted. The same applies to the operation of channel 1.

【0004】図8は図7の構成における量子化ビット割
当の原理を説明する図である。人間の耳には、周波数毎
に、あるレベルより小さい音は聞こえないという最小可
聴限度MORG が存在する。しかも、ある周波数で大きな
音PSが存在すると、その周辺の周波数の音は更に聞き
取りにくくなると言う性質(所謂マスキング効果)があ
る。このことは、大きな音の影響を受けた結果その周り
の最小可聴限度MORG のレベルが上がったものとして理
解でき、図ではこれをマスキングレベルMで表す。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of quantized bit allocation in the configuration of FIG. In the human ear, for each frequency, there is a minimum audible limit M ORG that a sound below a certain level cannot be heard. Moreover, when a loud sound PS is present at a certain frequency, it is more difficult to hear sounds of frequencies around the PS (so-called masking effect). This can be understood as that the level of the minimum audible limit M ORG around it is increased as a result of being affected by a loud sound, and this is represented by the masking level M in the figure.

【0005】マスキングレベルの計算方法については、
文献「IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICAT
IONS, VOL.6 NO.2 FEBURUARY 1988 −Transform coding
ofAudio Signals Using Perceptual Noise Criterria
− by JAMES D. JOHNSTON 」を参照されたい。従って、
信号対マスク比SMR≦0の帯域では、人間はその信号
音を聞き取れないのであるから量子化ビットを割り当て
る必要はない。また例えば線型量子化を仮定すると、S
MR>0の帯域ではSMRが大きい帯域ほど多くの量子
化ビットが必要であり、SMRが小さい帯域ほど少ない
量子化ビット数で済む。
Regarding the method of calculating the masking level,
Reference `` IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICAT
IONS, VOL.6 NO.2 FEBURUARY 1988 −Transform coding
ofAudio Signals Using Perceptual Noise Criterria
− By JAMES D. JOHNSTON ”. Therefore,
In the band of the signal-to-mask ratio SMR ≦ 0, human beings cannot hear the signal sound, so that it is not necessary to allocate the quantization bit. Assuming linear quantization, for example, S
In the band of MR> 0, a larger band of SMR requires more quantized bits, and a band of smaller SMR requires a smaller number of quantized bits.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来は、
チャネル毎に独立して量子化ビットの適応割当を行って
いた。しかし、チャネル毎に独立して量子化ビットを割
当てる方式であると、合成フレーム上に確保されている
全チャネル分のデータビット数が有効に活用されない場
合が生じる。即ち、あるチャネルでは無音又は雑音が主
であるために、実際の量子化ビット数は少なく、その結
果このチャネルに対して確保されているビット数は余
る。一方、他のチャネルでは有音が主であるために、S
/N比を改善すべくより精細に量子化を行いたいが、こ
のチャネルに対して確保されているビット数は一定であ
るのでそれ以上にS/N比を改善することはできない。
As described above, in the prior art,
Quantized bits were adaptively allocated independently for each channel. However, if the quantization bit is independently assigned to each channel, the number of data bits for all channels secured on the composite frame may not be effectively utilized. That is, since a certain channel is mainly silence or noise, the actual number of quantization bits is small, and as a result, the number of bits reserved for this channel is surplus. On the other hand, in other channels, the sound is the main, so S
Although it is desired to perform finer quantization in order to improve the / N ratio, the number of bits secured for this channel is constant, so the S / N ratio cannot be improved further.

【0007】従って、本発明の目的は、合成フレーム上
のトータルビット数を有効に活用できると共に、再生信
号の品質改善を図れるような量子化ビット割当方式を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a quantized bit allocation system which can effectively utilize the total number of bits on a composite frame and improve the quality of a reproduced signal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題は図1の構成
により解決される。即ち、本発明の量子化ビット割当方
式は、複数チャネルの信号を夫々に量子化、符号化して
後、これらをフレーム合成して伝送するシステムにおけ
る量子化ビット割当方式において、各チャネル信号につ
いての所定の性質を一括評価すると共に、該評価結果に
基づき、システムの伝送フレームビット数を越えない範
囲内で、各チャネル信号の量子化誤差が最小となるよう
に、各チャネルにおける量子化に適応的にビット配分を
行うものである。
The above-mentioned problems can be solved by the structure shown in FIG. That is, the quantized bit allocation method of the present invention is a method of quantizing and encoding signals of a plurality of channels respectively, and then frame synthesizing and transmitting these signals, and a predetermined bit for each channel signal In addition to collectively evaluating the characteristics of the above, based on the evaluation result, the quantization error of each channel is adaptively adjusted so that the quantization error of each channel signal is minimized within a range not exceeding the number of transmission frame bits of the system. Bit allocation is performed.

【0009】[0009]

【作用】図において、この一例の伝送システムにおいて
は複数チャネルCH0 〜CHm- 1 の入力信号S0 〜S
m-1 を夫々に量子化、符号化して後、これらをフレーム
合成して伝送する。この場合に、ビット割当部は、各チ
ャネル信号についての所定の性質を一括評価すると共
に、該評価結果に基づき、システムの伝送フレームビッ
ト数を越えない範囲内で、各チャネル信号の量子化誤差
が最小となるように、各チャネルにおける量子化に適応
的にビット配分を行う。従って、合成フレームFSのト
ータルのデータビット数を有効に活用できると共に、再
生信号の品質改善を図れる。
In the figure, in the transmission system of this example, input signals S 0 to S of a plurality of channels CH 0 to CH m- 1 are input.
After m-1 is quantized and encoded respectively, these are frame-synthesized and transmitted. In this case, the bit allocation unit collectively evaluates the predetermined property of each channel signal, and based on the evaluation result, the quantization error of each channel signal is within a range not exceeding the number of transmission frame bits of the system. Bit allocation is adaptively performed for quantization in each channel so as to minimize. Therefore, the total number of data bits of the combined frame FS can be effectively utilized and the quality of the reproduced signal can be improved.

【0010】好ましくは、各チャネル信号についての所
定の性質とは、入力信号S0 〜Sm- 1 の振幅である。所
謂適応的符号化(adaptive coding )の原理によれば、
入力信号S0 をその振幅に係わらず常に一定のMビット
で量子化できればMビット量子化における最大のS/N
比を実現できることが知られている。他の入力信号S1
〜Sm-1 についても同様である。
Preferably, the predetermined property of each channel signal is the amplitude of the input signals S 0 to S m- 1 . According to the so-called adaptive coding principle,
If the input signal S 0 can always be quantized with a constant M bits regardless of its amplitude, the maximum S / N in M-bit quantization is obtained.
It is known that ratios can be achieved. Other input signal S 1
The same applies to ~ S m-1 .

【0011】この場合のビット割当部は、基本的には、
入力信号S0 の振幅に含まれる冗長性を利用することに
より、例えば一つ前の時点の入力信号S0(n-1)に基づい
て現時点の量子化幅Δn を、量子化ビット数が常に一定
のMになるように、Δn =f(S0(n-1))により適応的
に変更(所謂前向き適応符号化)するわけであるが、こ
れもビット割当制御の一種である。しかも、この場合で
も無音や雑音が主のチャネルに対しては量子化ビットを
割り当てる必要は無いし、その分の余った量子化ビット
を他のチャネルに回すことにより、例えば入力信号S1
をその振幅に係わらず常に例えば一定の(M+1)ビッ
トで量子化するようにすればチャネル1のS/N比を一
層改善できる。
The bit allocation unit in this case is basically
By using the redundancy included in the amplitude of the input signal S 0 , for example, the quantization width Δ n at the present time can be calculated based on the input signal S 0 (n−1) at the immediately previous time, Although it is adaptively changed (so-called forward adaptive encoding) by Δ n = f (S 0 (n-1) ) so that M is always constant, this is also a kind of bit allocation control. In addition, even in this case, it is not necessary to assign the quantization bit to the channel where the silence or noise is the main, and the excess quantization bit for that channel can be passed to another channel, for example, the input signal S 1
Is always quantized with a constant (M + 1) bits regardless of its amplitude, the S / N ratio of channel 1 can be further improved.

【0012】そこで、この場合のビット割当部は、各入
力信号S0 〜Sm-1 の振幅を一括評価すると共に、該評
価結果に基づき、システムの伝送フレームビット数を越
えない範囲内で、各チャネル信号の量子化誤差が最小と
なるように、各チャネルにおける量子化に適応的にビッ
ト配分を行う。また好ましくは、各チャネル信号につい
ての所定の性質とは、量子化後の信号C0 〜Cm-1 の振
幅である。これは所謂後向き適応符号化であるが、この
場合にも本発明を適用できる。
Therefore, the bit allocator in this case collectively evaluates the amplitudes of the respective input signals S 0 to S m-1 and, based on the evaluation result, within a range not exceeding the number of transmission frame bits of the system, Bit allocation is adaptively performed for quantization in each channel so that the quantization error of each channel signal is minimized. Further, preferably, the predetermined property of each channel signal is the amplitude of the quantized signals C 0 to C m-1 . This is so-called backward adaptive coding, but the present invention can be applied to this case as well.

【0013】また好ましくは、各チャネル信号について
の所定の性質とは、入力信号及び雑音信号のパワースペ
クトルPS0 〜PSm-1 と人間の聴覚特性を考慮したマ
スキングレベルM0 〜Mm-1 である。この発明の詳細は
以下の実施例の説明により明らかとなる。また好ましく
は、各チャネル信号S0 〜Sm-1 のフレーム単位毎に有
音/無音の判定を行い、無音のチャネルにはビット配分
を行わず、有音のチャネル間で適応的にビット配分を行
う。
Further, preferably, the predetermined property of each channel signal is the masking levels M 0 to M m-1 in consideration of the power spectra PS 0 to PS m-1 of the input signal and the noise signal and human hearing characteristics. Is. Details of the present invention will be apparent from the following description of the embodiments. Further, preferably, the presence / absence of a sound is determined for each frame unit of each of the channel signals S 0 to S m-1 , the bit is not allocated to the silent channel, and the bit is adaptively allocated between the channels of the sound. I do.

【0014】また好ましくは、各チャネル信号のフレー
ム単位毎に入力信号S0 〜Sm-1 のパワースペクトルと
聴覚特性を考慮したマスキングレベルM0 〜Mm-1 とを
求め、全帯域においてマスキングレベルがパワースペク
トルを上回っている場合はそのチャネルを無音、それ以
外の場合は有音とする。
Further, preferably, the power spectrum of the input signals S 0 to S m-1 and the masking levels M 0 to M m-1 considering the auditory characteristics are obtained for each frame unit of each channel signal, and the masking is performed in the entire band. If the level is above the power spectrum, the channel is silenced; otherwise, it is voiced.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図2は実施例の量子化
ビット割当方式の構成を示す図で、該図は2チャネルの
ステレオ・オーディオ信号S0 ,S1 を入力とする帯域
分割符号化方式の一例の構成を示している。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals denote the same or corresponding parts throughout the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the quantized bit allocation system of the embodiment, which shows an example of the configuration of a band division coding system in which two-channel stereo audio signals S 0 and S 1 are input. .

【0016】図において、10 ,11 は帯域分割フィル
タ、20 ,21 は高速フーリェ変換部(FFT)、
0 ,31 は聴覚演算部、40 ,41 は量子化部、
0 ,51 は符号部、7はフレーム合成部、そして、1
0は実施例のビット割当部である。ビット割当部10以
外の部分の動作については図7,図8で説明したものと
同様であるので説明を省略する。以下、ビット割当部1
0の動作を説明する。
In the figure, 1 0 and 1 1 are band division filters, 2 0 and 2 1 are fast Fourier transform units (FFT),
3 0 and 3 1 are auditory calculation units, 4 0 and 4 1 are quantization units,
5 0 and 5 1 are a code part, 7 is a frame combining part, and 1
0 is a bit allocation unit of the embodiment. The operation of the parts other than the bit allocation unit 10 is the same as that described with reference to FIGS. Hereinafter, the bit allocation unit 1
The operation of 0 will be described.

【0017】図3は実施例の有音/無音判定処理のフロ
ーチャートである。ビット割当部10では、まず聴覚演
算部30 ,31 の出力に基づいて有音/無音の判定を行
う。即ち、全帯域で信号対マスク比SMRが負のチャネ
ル信号は無音と判定し、もし一帯域でもSMRが正の場
合は有音とする。具体的に言うと、ステップS1,S2
ではチャネルカウンタm及び周波数の帯域カウンタnに
夫々「0」をセットする。ステップS3ではSMR
(m,n)>0か否かを判別する。
FIG. 3 is a flow chart of the voiced / non-voiced determination process of the embodiment. In the bit allocation unit 10, first, the presence / absence of sound is determined based on the outputs of the auditory calculators 3 0 and 3 1 . That is, a channel signal having a negative signal-to-mask ratio SMR in all bands is determined to be silent, and if SMR is positive in one band, it is recognized as sound. Specifically, steps S1 and S2
Then, "0" is set to each of the channel counter m and the frequency band counter n. SMR in step S3
It is determined whether or not (m, n)> 0.

【0018】SMR(m,n)>0でなければこの帯域
は無音であるのでステップS4に進み、帯域カウンタn
に+1する。ステップS5ではn=K(例えば32)か
否かを判別し、n=KでなければステップS3に戻り、
次の帯域を検査する。こうして上記と同じ処理を繰り返
し、やがてn=Kになった場合は、このチャネルの入力
信号には全帯域に渡って有音成分がないので、ステップ
S6でフラグAF(m)に0(無音)をセットする。ま
た、ステップS3の判別で一回でもSMR(m,n)>
0を検出した場合はステップS9に進み、フラグAF
(m)に1(有音)をセットする。
If SMR (m, n)> 0, this band is silent, so the flow advances to step S4, and the band counter n
To +1. In step S5, it is determined whether or not n = K (for example, 32). If not n = K, the process returns to step S3,
Inspect the next band. In this way, the same processing as described above is repeated, and when n = K eventually, the input signal of this channel has no sound component over the entire band, so that the flag AF (m) is set to 0 (silence) in step S6. Set. Moreover, SMR (m, n)>
If 0 is detected, the process proceeds to step S9 and the flag AF
Set 1 (voiced) to (m).

【0019】ステップS7ではチャネルカウンタmに+
1する。ステップS8ではm=L(例えば2)か否かを
判別し、m=LでなければステップS2に戻り、次のチ
ャネルを検査する。またm=Lなら処理を抜ける。図4
は実施例の量子化ビット割当処理のフローチャートであ
る。上記の有音/無音判定処理が終了すると引き続きこ
の処理に入力する。
In step S7, the channel counter m is set to +
Do 1 In step S8, it is determined whether or not m = L (for example, 2). If not m = L, the process returns to step S2 to inspect the next channel. If m = L, the process is exited. Figure 4
6 is a flowchart of a quantized bit allocation process according to the embodiment. When the voiced / non-voiced determination process is completed, the process is continuously input to this process.

【0020】ステップS21ではチャネルカウンタmに
0をセットする。ステップS22ではマスク対ノイズ比
MNRの最小値を保持するレジスタMINに予めMNR
の所定の最大値MAXをセットしておく。ステップS2
3ではフラグAF(m)=1(有音)か否かを調べ、A
F(m)=1でない場合はこのチャネルは無音なので量
子化ビットを割り当てる必要がないからステップS32
に進み、チャネルカウンタmに+1する。ステップS3
3ではm=Lか否かを判別し、m=Lでなければステッ
プS23に戻り、次のチャネルを検査する。またAF
(m)=1の場合はこのチャネルは有音であるのでステ
ップS24に進み、帯域カウンタnに0をセットする。
In step S21, 0 is set in the channel counter m. In step S22, the register MIN holding the minimum value of the mask-to-noise ratio MNR is previously stored in the MNR
The predetermined maximum value MAX of is set. Step S2
In 3, it is checked whether or not flag AF (m) = 1 (sound), and A
If F (m) = 1 is not satisfied, it is not necessary to allocate a quantized bit because this channel is silent, so step S32 is performed.
Then, the channel counter m is incremented by one. Step S3
In 3, it is determined whether or not m = L. If m = L, the process returns to step S23 to inspect the next channel. AF
If (m) = 1, this channel is voiced, so the flow advances to step S24 to set 0 in the band counter n.

【0021】ステップS25ではMNR(m,n)=M
AXか否かを判別し、もしMNR(m,n)=MAXの
場合は、後述の処理により既に量子化ビットを割り当て
た帯域であるのでステップS30に進み、帯域カウンタ
nに+1する。ステップS31ではn=Kか否かを判別
し、n=KでなければステップS25に戻り、次の帯域
のMNRを検査する。またMNR(m,n)=MAXで
ない場合はステップS26に進み、MNR(m,n)と
レジスタMINの内容とを比較する。
In step S25, MNR (m, n) = M
Whether or not it is AX is determined. If MNR (m, n) = MAX, it is a band to which a quantized bit has already been allocated by the process described later, and therefore the process proceeds to step S30, and the band counter n is incremented by one. In step S31, it is determined whether or not n = K. If not n = K, the process returns to step S25, and the MNR of the next band is inspected. If MNR (m, n) = MAX is not satisfied, the process proceeds to step S26 to compare MNR (m, n) with the contents of the register MIN.

【0022】MNR(m,n)<MINの場合は新たに
低いMNRが検出されたのでステップS27に進み、最
小値を保持するレジスタMINに現時点のMNR(m,
n)の内容をセットする。ステップS28では、後述の
処理によりそれまでにレジスタMINの内容と同一であ
ったとして記録されていた1又は2以上の(m,n)の
記録をキャンセルする。そして、ステップS29では今
回新たに最小となったMNR(m,n)の(m,n)を
記録する。
When MNR (m, n) <MIN, a new low MNR is detected, and therefore the process proceeds to step S27, in which the current MNR (m, m, is stored in the register MIN holding the minimum value.
Set the contents of n). In step S28, the recording of one or more (m, n), which has been recorded as being the same as the content of the register MIN by the processing described later, is canceled. Then, in step S29, (m, n) of the newly minimum MNR (m, n) is recorded.

【0023】またMNR(m,n)=MINの場合は、
該MNR(m,n)は現時点で最小であるMINの内容
と同一であるのでステップS29に進み、その(m,
n)を記録する。更にまたMNR(m,n)>MINの
場合は、該MNR(m,n)は現時点で最小であるMI
Nの内容より高いので、ステップS30に進む。こうし
て、全ての有音のチャネルを通して最小のMNR(m,
n)が検出され、その(m,n)が記録される。
When MNR (m, n) = MIN,
Since the MNR (m, n) is the same as the smallest MIN content at the present time, the process proceeds to step S29, where (m, n)
Record n). Furthermore, when MNR (m, n)> MIN, the MNR (m, n) is the smallest MI at the present time.
Since it is higher than the content of N, the process proceeds to step S30. Thus, the minimum MNR (m,
n) is detected and its (m, n) is recorded.

【0024】上記の最小値の検出及び記録が終了すると
フローはステップS34に進み、ここでは、まずレジス
タMINの内容がMAXと等しいか否かを判別する。も
しMIN=MAXの場合は、ステップS22でレジスタ
MINにセットした内容MAXがこの時点までそれより
も低いMNR(m,n)によって書き換えられていない
ことを示している。このようなことは、例えば予め全チ
ャネルがAF(m)=0(無音)と判定されていた場
合、或いは合成フレーム上の全ビット数を使い切る前に
後述の量子化ビット割当処理が完了してしまったような
場合に生じ得る。いずれにしても、この場合は直ちに処
理を抜ける。またMIN=MAXでない場合はステップ
S35に進み、量子化ビットの適応割当を行う。
When the detection and recording of the minimum value described above are completed, the flow proceeds to step S34, where it is first determined whether or not the content of the register MIN is equal to MAX. If MIN = MAX, it means that the content MAX set in the register MIN in step S22 has not been rewritten by this time MNR (m, n) lower than that. This is because, for example, when all channels are previously determined to have AF (m) = 0 (silence), or before the quantized bit allocation process described later is completed before the total number of bits on the composite frame is used up. This can happen if it happens. In any case, in this case, the processing is immediately terminated. If MIN = MAX is not satisfied, the process proceeds to step S35 to adaptively allocate quantized bits.

【0025】図5は量子化ビット割当の一具体例を示す
図である。ここでは、説明の簡単のためにチャネル数L
=2、帯域分割数K=16の場合を示している。この例
では最初に量子化ビットを割当てられるのはMNRが最
小のm=0,n=8の帯域分割信号B08である。ビット
割当部10はMNR(0,8)の値を考慮し、例えば量
子化ノイズΔ/2の値がMNR(0,8)の値よりも小
さくなるように量子化ビット数D08(例えば6ビット)
を割当てる。こうすればこの帯域の量子化ノイズはこの
帯域のマスキングレベルよりも小さいから再生音におい
てこの量子化ノイズは認識されない。言い換えれば、S
NRは例えばα〔dB〕だけ増加し、またMNR=SN
R−SMRの関係よりMNRの値もα〔dB〕だけ増加
する。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of quantized bit allocation. Here, for simplicity of explanation, the number of channels L
= 2, the number of band divisions K = 16 is shown. In this example, it is the band-divided signal B 08 of m = 0, n = 8 that has the smallest MNR that is first assigned a quantized bit. The bit allocation unit 10 considers the value of MNR (0,8) and, for example, the quantization bit number D 08 (for example, 6 so that the value of the quantization noise Δ / 2 becomes smaller than the value of MNR (0,8). bit)
Assign In this way, since the quantization noise in this band is smaller than the masking level in this band, this quantization noise is not recognized in the reproduced sound. In other words, S
NR increases by, for example, α [dB], and MNR = SN
Due to the R-SMR relationship, the MNR value also increases by α [dB].

【0026】図4に戻り、ステップS36では量子化ビ
ット割当を行った各MNR(m,n)に対して重複割当
を行わないように所定の最大値MAXをセットしてお
く。ステップS37では合成フレーム上のトータルビッ
ト数からこれまでに量子化ビットを割当てた累積ビット
数を減算し、結果が>0か否かを判別する。結果が>0
ならステップS21に戻り、次のMNRの最小値の検出
及び記録を行う。
Returning to FIG. 4, in step S36, a predetermined maximum value MAX is set for each MNR (m, n) to which the quantized bit has been assigned so that duplicate assignment is not performed. In step S37, the cumulative number of bits to which the quantized bits have been assigned so far is subtracted from the total number of bits on the composite frame, and it is determined whether or not the result is> 0. Result is> 0
If so, the process returns to step S21 to detect and record the next minimum value of MNR.

【0027】図5に戻り、この例では2番目に量子化ビ
ットを割当てられるのはm=0で、かつn=6,7,9
の帯域分割信号B06,B07,B09である。ビット割当部
10は上記同様にして量子化ビット数D06,D07,D09
に対して例えば夫々5ビットを割当てる。ビット数の割
当はMNRの値が各帯域で均等になるように行う。そし
て、この時点ではそれまでに量子化ビットを割当てた累
積ビット数は計21ビットであり、これは合成フレーム
上のトータルビット数(例えば64ビット)よりも小さ
い。
Returning to FIG. 5, in this example, the second quantized bit is assigned m = 0, and n = 6, 7, 9
Band-division signals B 06 , B 07 , and B 09 . The bit allocation unit 10 performs the quantization bit numbers D 06 , D 07 , D 09 in the same manner as above.
For example, 5 bits are allocated to each. The allocation of the number of bits is performed so that the MNR value is even in each band. At this point, the cumulative number of bits to which the quantized bits have been assigned is 21 bits in total, which is smaller than the total number of bits (for example, 64 bits) on the composite frame.

【0028】図4に戻り、更に上記のような最小値の検
出及び記録の処理を繰り返し行い、やがてステップS3
7の判別がNOになると、処理を抜ける。図5に戻り、
この例では最終的に下から6番目のMNRまでの量子化
ビット割当が行われ、その結果累積ビット数はチャネル
0,1合わせて計56ビットになっている。なお、この
例ではMNR(m,n)の値が所定よりも大きい場合に
は量子化ビットを割当てる必要がないので、途中で量子
化ビットの割当を停止している。
Returning to FIG. 4, the above-described minimum value detection and recording processing is repeated, and eventually step S3.
When the determination of 7 is NO, the process is exited. Returning to FIG.
In this example, finally, the quantized bits are allocated up to the sixth MNR from the bottom, and as a result, the cumulative number of bits is 56 bits in total for channels 0 and 1. In this example, when the value of MNR (m, n) is larger than the predetermined value, it is not necessary to allocate the quantized bit, so the quantized bit allocation is stopped midway.

【0029】図6は他の実施例の量子化ビット割当方式
の構成を示す図で、該図は本発明を後向き適応符号化方
式に適用した場合の構成を示している。図において20
は他の実施例のビット割当部である。ビット割当部20
は、符号データC0 の振幅に含まれる冗長性を利用する
ことにより、基本的には、例えば一つ前の時点の符号デ
ータC0(n-1)に基づいて現時点の量子化幅D0nを、その
量子化ビット数が常に一定のMになるように、D0n=f
(C0(n-1))により適応的に変更する。チャネル1の現
時点の量子化幅D1nについても同様にしてD1n=f(C
1(n-1))により適応的に変更する。
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a quantized bit allocation system of another embodiment, which shows the structure when the present invention is applied to a backward adaptive coding system. 20 in the figure
Is a bit allocation unit of another embodiment. Bit allocation unit 20
Basically uses, for example, the redundancy included in the amplitude of the code data C 0 , so that, for example, the current quantization width D 0n is based on the code data C 0 (n-1) at the immediately preceding time point. D 0n = f such that the number of quantization bits is always constant M.
It is adaptively changed by (C 0 (n-1) ). Similarly for the current quantization width D 1n of channel 1, D 1n = f (C
1 (n-1) ) to adaptively change.

【0030】この場合でも、例えば無音や雑音が主のチ
ャネル0に対しては量子化ビットを殆ど割り当てる必要
が無いし、その分の余った量子化ビットをチャネル1に
回せば、例えば入力信号S1 をその振幅に係わらず例え
ば常に一定の(M+1)ビットで量子化できる。従っ
て、チャネル1のS/N比を一層改善できる。そこで、
ビット割当部20は、符号データC0 ,C1 の振幅を一
括評価すると共に、該評価結果に基づき、合成フレーム
のトータルのビット数を越えない範囲内で、各入力信号
0 ,S1 の量子化誤差が最小となるように、各チャネ
ルにおける量子化に適応的にビット配分を行う。勿論、
復号側では上記の逆のアルゴリズムにより信号を正しく
再生できる。
Even in this case, for example, it is almost unnecessary to allocate the quantized bits to the channel 0 where the silence or noise is the main, and if the extra quantized bits are passed to the channel 1, for example, the input signal S For example, 1 can always be quantized with constant (M + 1) bits regardless of its amplitude. Therefore, the S / N ratio of channel 1 can be further improved. Therefore,
The bit allocation unit 20 collectively evaluates the amplitudes of the code data C 0 and C 1 and, based on the evaluation result, within a range that does not exceed the total number of bits of the combined frame, the input signals S 0 and S 1 are Bit allocation is adaptively applied to the quantization in each channel so that the quantization error is minimized. Of course,
The decoding side can correctly reproduce the signal by the reverse algorithm.

【0031】なお、上記図2の実施例の場合に、全チャ
ネルが無音の場合は、例えばトータルビットをL分割
し、各チャネル毎に各帯域のMNRの値が均等になるよ
うにビット割当を行っても良い。また、上記実施例では
複数の特徴的な構成を示したが、本発明の量子化ビット
割当方式は他の様々な符号方式への適用が可能である。
In the case of the embodiment shown in FIG. 2, when all channels are silent, for example, total bits are divided into L, and bit allocation is performed for each channel so that the MNR value of each band becomes equal. You can go. Further, although a plurality of characteristic configurations are shown in the above embodiment, the quantized bit allocation method of the present invention can be applied to various other coding methods.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、各チャ
ネル信号についての所定の性質を一括評価すると共に、
該評価結果に基づき、システムの伝送フレームビット数
を越えない範囲内で、各チャネル信号の量子化誤差が最
小となるように、各チャネルにおける量子化に適応的に
ビット配分を行うので、システムの伝送フレームビット
を有効に活用できると共に、再生信号の品質改善を図れ
る。
As described above, according to the present invention, predetermined characteristics of each channel signal are collectively evaluated, and
Based on the evaluation result, the bit allocation is adaptively performed for the quantization in each channel so that the quantization error of each channel signal is minimized within a range that does not exceed the number of transmission frame bits of the system. It is possible to effectively use the transmission frame bit and improve the quality of the reproduced signal.

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

【図1】図1は本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】図2は実施例の量子化ビット割当方式の構成を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a quantized bit allocation system according to an embodiment.

【図3】図3は実施例の有音/無音判定処理のフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a sound / silence determination process according to the embodiment.

【図4】図4は実施例の量子化ビット割当処理のフロー
チャートである。
FIG. 4 is a flowchart of a quantized bit allocation process according to the embodiment.

【図5】図5は量子化ビット割当の一具体例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of quantized bit allocation.

【図6】図6は他の実施例の量子化ビット割当方式の構
成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a quantized bit allocation method according to another embodiment.

【図7】図7は従来の量子化ビット割当方式の構成を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional quantized bit allocation system.

【図8】図8は図7の構成における量子化ビット割当の
原理を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of quantized bit allocation in the configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 帯域分割フィルタ 2 高速フーリェ変換部 3 聴覚演算部 4 量子化部 5 符号部 7 フレーム合成部 10,20 ビット割当部 1 band division filter 2 high-speed Fourier transform unit 3 auditory arithmetic unit 4 quantization unit 5 coding unit 7 frame synthesis unit 10 and 20 bit allocation unit

フロントページの続き (72)発明者 岡崎 晃二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 松尾 直司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 松田 喜一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内Front page continuation (72) Inventor Koji Okazaki 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Naoji Matsuo 1015, Kamedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture (72) Invention Kiichi Matsuda 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数チャネルの信号を夫々に量子化、符
号化して後、これらをフレーム合成して伝送するシステ
ムにおける量子化ビット割当方式において、 各チャネル信号についての所定の性質を一括評価すると
共に、該評価結果に基づき、システムの伝送フレームビ
ット数を越えない範囲内で、各チャネル信号の量子化誤
差が最小となるように、各チャネルにおける量子化に適
応的にビット配分を行うことを特徴とする量子化ビット
割当方式。
1. In a quantized bit allocation system in a system in which signals of a plurality of channels are respectively quantized and encoded, and then these are frame-synthesized and transmitted, a predetermined property of each channel signal is evaluated together. , Based on the evaluation result, bit allocation is adaptively applied to the quantization in each channel so that the quantization error of each channel signal is minimized within a range not exceeding the number of transmission frame bits of the system. Quantized bit allocation method.
【請求項2】 各チャネル信号についての所定の性質と
は、入力信号の振幅、量子化後の信号の振幅、又は入力
信号及び雑音のパワースペクトルと人間の聴覚特性を考
慮したマスキングレベルであることを特徴とする請求項
1の量子化ビット割当方式。
2. The predetermined property for each channel signal is an amplitude of an input signal, an amplitude of a quantized signal, or a masking level considering the power spectrum of the input signal and noise and human auditory characteristics. The quantized bit allocation method according to claim 1.
【請求項3】 各チャネル信号のフレーム単位毎に有音
/無音の判定を行い、無音のチャネルにはビット配分を
行わず、有音のチャネル間で適応的にビット配分を行う
ことを特徴とする請求項1の量子化ビット割当方式。
3. A method for determining whether sound is present or not for each frame unit of each channel signal, and bit allocation is not performed for silent channels, and bit allocation is adaptively performed between sound channels. The quantized bit allocation system according to claim 1.
【請求項4】 各チャネル信号のフレーム単位毎に入力
信号のパワースペクトルと聴覚特性を考慮したマスキン
グレベルとを求め、全帯域においてマスキングレベルが
パワースペクトルを上回っている場合は無音、それ以外
の場合は有音とすることを特徴とする請求項3の量子化
ビット割当方式。
4. A power spectrum of an input signal and a masking level in consideration of auditory characteristics are obtained for each frame unit of each channel signal, and if the masking level exceeds the power spectrum in the entire band, there is no sound, otherwise. Is voiced. 4. The quantized bit allocation system according to claim 3, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013037111A (en) * 2011-08-05 2013-02-21 Fujitsu Semiconductor Ltd Method and device for coding audio signal
JP2015520872A (en) * 2012-05-15 2015-07-23 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション Efficient encoding and decoding of multi-channel audio signals with multiple substreams

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