CN1126264C - 宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号编码解码装置 - Google Patents

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Abstract

提供与先有技术相比分别具有低位率、宽频带、低畸变率、高动态范围的宽频带声音信号编码装置、宽频带声音信号解码装置、宽频带声音信号编码解码装置和宽频带声音信号记录媒体。宽频带声音数据被分割为指定自然数N个子频带的信号数据，根据上述宽频带声音数据的噪音本底信息，决定用于子采样的量化位数，使用所决定的各量化位数对上述N个子频带的信号数据进行子采样，对经过子采样的N个子频带的信号数据实现多路化后的编码数据被记录到宽频带声音信号记录媒体上。因此，用每一通道较低的位率就可以同时实现对先有技术而言极高的动态范围和宽频带这两个特性。这样，便可实现能够无限透明地到超高频区域进行再生的自然的记录和再生以及记录上述宽频带声音数据的信号的记录媒体和再生声场。

Description

宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号编码解码装置
技术领域
本发明涉及用于以高品质、几乎不劣化地传送数字信号的宽频带声音信号编码装置、宽频带声音信号编码解码装置和宽频带声音信号记录媒体。
背景技术
迄今，已广泛地使用压缩盘(CD)及数字数据记录器(DAT)等的数字信号进行乐器及声音的记录和再生。例如，CD使用采样频率44.1kHz、量化位数16位的直线编码方式进行记录。在该方式中，在原理上不可能得到超过22.05kHz的声音的再生和超过98dB的动态范围。即，尽管由演奏的乐器发生的音响信号包含超过22.05kHz的频率成分，但是，由于这些频率成分在可听频带之外，不需要再生这些频率成分。
然而，近年来，正在进行关于超高音激活人的脑电波即α波的可能性的研究，开始考虑超高音对脑电波有某种作用。人是否能够听到，也有人的个体差别，虽然不能一概而言，但是，研究指出，为了保留有某种身体的生理影响或效应的、以及作为将来的文化遗产的更高音质的声音信号，再生信号的超高频成分是重要的。
另外，研究还指出，实际的乐器声音的动态范围超过100dB，对于存在达到130dB的情况，用直线编码方式的量化位数16位表现该动态范围时容易发生限幅畸变，特别是在信号小的区域，由于由量化误差引起的畸变将使声音变哑，所以，动态范围不足。
因此，提案了如先有技术文献1「上ケ平裕彦，“次世代高品位CDのメ—カ—战略”，无线と实验，诚文堂新光社发行，Vol.82，No.2，pp.100-107，1995年2月」中所示的那样使用16位数据的最低位LSB、使用ADPCM(Adaptive DifferentialPulse Code Modulation)将22.05kHz以上的音乐信号信息记录到该最低位LSB的第1先有例的方法和如先有技术文献2「阿久根诚等，“ス—パ—ビットマッピングの原理と動作”，ラジオ技术，ラジオ技术社发行，Vol.45，No.4，pp.146-150，1991年4月」中所示的那样使用整形处理将量化噪音限制在15kHz～22.05kHz的频率范围内、改善听觉上的动态范围的第2先有例的方法。
另外，作为第2代的格式，近年来，高密度记录盘的实用化的开发正在进行，有作为DVD(数字视频盘或数字通用盘)的基本技术而研究的SD(超密盘)格式。关于SD格式的音频部，在先有技术文献3「Hidehiro Ishii et al.，“The Application of a New High-Density0ptical Disc for Audio”，Proceedings of The 99th Convention of anAudio Enginnering Society，4121(D-9)，New York，October 6-9，1995」中发表了其概要，其中，公开了采样频率48kHz和量化位数16位的线性PCM方式、采样频率96kHz和量化位数24位的线性PCM方式、以及大大超过先有技术的CD的标准的SD格式等标准。在该标准中，可以达到再生频带约45kHz和动态范围140dB。
但是，如近年来的研究论文即先有技术文献4「大桥力等，“ LPとCDとの音质的ちがいについて—生理学的·感性科学的检讨—”，电子情报通信学会技术报告，HC94-06，pp.15-22，1994年6月」中所公开的那样，确认了在可以再生的状态下LP(Long-Playing)记录超过50kHz、达到100kHz的信号的情况，在民族乐器嘎麦兰的最强音调的部分，观测到了超过50kHZ、达到100kHz的频谱。
根据该研究结果，即使在SD格式的约45kHz的频带中，要如实地再现这些音乐，也不能不说是频带不足。在SD格式中，如果进一步提高采样频率例如提高到240kHz，则再生频带将提高到100kHz以上，因此，所需要的信息量每1声道为5.76Mbps，在双声道立体声中，将达到11.52Mbps。于是，即使使用具有记录容量4.7千兆字节的DVD，也只能记录约50分钟，另外，由于超过了位速率的暂定分配上限的6.75Mbps，所以，也存在不实用的问题。
发明内容
本发明的第1目的旨在解决上述问题、提供与先有技术相比可以用更宽的频带而且可以用更大的动态范围将声音信号编码的宽频带声音信号编码装置。
本发明的第2目的旨在提供与先有技术相比可以用更宽的频带而且可以用更大的动态范围将声音信号解码的宽频带声音信号解码装置。
本发明的第3目的旨在提供与先有技术相比可以用更宽的频带而且可以用更大的动态范围将声音信号编码和解码的宽频带声音信号编码解码装置。
为了达到上述目的，本发明的第1形式的宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为指定的自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别用指定的各量化位数进行子采样并输出的N个子采样单元、根据输入的噪音本地信息决定上述N个子采样单元的各量化位数并设定分别对上述N个子采样单元设定上述决定的各量化位数的量化位数的编码系统控制单元和使从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
另外，本发明的第2形式的宽频带声音信号编码装置具有根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入信号信息决定上述宽频带声音数据的频带分割宽度和分割数N的编码系统控制单元、将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的指定自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行采样并输出的N个子采样单元、通过检测从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中的至少1个子频带的信号数据的指定时间的信号数据的峰值电平决定比例因子并根据决定的比例因子进行从上述N个子频带的信号数据中将高位的冗长行程除外的除外处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个冗长压缩单元和使由上述冗长压缩单元决定的比例因子和从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
此外，本发明的第3形式的宽频带声音信号编码装置具有根据包含输入的宽频带声音数据的噪音本地信息和信号频带信息的输入信号信息决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N并且根据上述噪音本地信息决定指定的自然数N个子采样单元的各量化位数的编码系统控制单元、将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据用由上述编码系统控制单元决定的各量化位数分别进行采样并输出的N个子采样单元、和使从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子采样单元的各子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率和其他子频带的子采样频率设定为相同。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好上述N个冗长压缩单元的各比例因子分别至少用收音的信号的节目单位固定。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的信号数据不进行由上述各冗长压缩单元进行的高位的冗长行程的除外处理，使用具有16位～24位中的1个量化位数的线性编码PCM方式进行编码。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述噪音本地信息最好包含关于录音演播室的暗噪音和声音话筒以及话筒放大器的噪音特性的信息、关于输入的宽频带声音数据的采样频率和字长的信息、以及使用混频落地式收音机和试验器中的至少一方的音响装置时与上述音响装置的噪音特性有关的信息中的至少1种信息。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述编码系统控制单元最好根据在上述各子频带中根据输入的宽频带声音数据决定的噪音本地的dB值决定上述各子频带的量化位数，用以将指定的dB值的低电平设定为编码量化最低电平。
此外，上述宽频带声音信号编码装置最好进而具有发生用于驱散和减轻收音的量化噪音与编码的量化噪音之间的干涉的微小电平的高频脉动信号并与上述输入的宽频带声音数据相加的编码高频脉动信号发生器。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述基底频带和上述至少1个子频带分别分配为与别的装置的多通道的各通道对应。
另外，上述宽频带声音信号编码装置最好进而具有通过对从上述N个子采样单元输出的上述N个子频带的信号数据中的至少1个子频带的信号数据进行线性预测编码处理而降低低频区的峰值频谱的线性预测编码器。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好通过使上述编码数据实现多路化而将表示由上述线性预测编码器进行线性预测编码处理的识别信号附加到指定子频带的信号数据上。
本发明的第4形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和噪音本底信息进行多路分离的信号分离器、通过根据上述噪音本底信息对上述N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理并分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过速率采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
另外，本发明的第5形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和包含各子频带的信号频带信息及表示各子频带的比例因子的信息的信号信息进行多路分离的信号分离器、通过根据指定的时间区间的各子频带的比例因子对由上述信号分离器进行多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、根据上述信号频带信息决定各过采样单元的过采样频率并对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别用上述决定的各采样频率进行过采样处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
此外，本发明的第6形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和包含各子频带的比例因子和信号频带信息以及时间代码的附加信息的信号信息进行多路分离的信号分离器、通过根据指定的时间区间的各子频带的比例因子对由上述信号分离器进行多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、根据上述信号频带信息决定各过采样单元的过采样频率并对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别用上述决定的各采样频率进行过采样处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
在上述宽频带声音信号解码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度，以使和指定的数字声音方式的频带宽度相同。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好将基底频带的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
此外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好对上述基底频带的信号数据不利用上述冗长压缩单元进行高位冗长行程的冗长压缩处理，上述编码数据使用具有16位～24位中的1个量化位数的线性PCM编码方式进行编码。
另外，上述宽频带声音信号解码装置最好进而具有根据包含与上述宽频带声音信号解码装置的后级连接的再生装置的最高信号频带和采样频率的输入的信息进行控制、使不需要的子频带的冗长复原单元和过采样单元的动作中止的解码系统控制单元。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好进而具有根据与上述宽频带声音信号解码装置的后级连接的再生装置的噪音本底的输入的规格信息决定上述各冗长复原单元和上述各过采样单元的量化位数、并在输入的编码数据中所包含的宽频带声音数据的字长增大从而有低位位的剩余时对该低位位进行舍入处理的解码系统控制单元。
此外，在上述宽频带声音信号解码装置中，上述解码系统控制单元最好进而具有识别关于包含在上述输入的编码数据中的附加信息所包含的线性预测编码的识别信号、在上述识别信号表示对编码数据进行了线性预测编码处理时对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行线性预测解码处理并输出处理后的N个子频带的信号数据的线性预测解码器。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好上述识别信号包含表示由线性预测编码器对上述N个子频带的信号数据中的至少1个进行线性预测编码处理的识别信号。
本发明的第7形式的宽频带声音信号编码解码装置是一种具有宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号解码装置的宽频带声音信号编码解码装置，上述宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为具有根据包含上述宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息所决定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出的N个子采样单元、通过检测从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中至少1个子频带的信号数据中的指定时间的信号数据的峰值电平决定比例因子并根据决定的比例因子进行从上述N个子频带的信号数据中将高位的冗长行程除外的除外处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个冗长压缩单元和使由上述冗长压缩单元决定的比例因子和从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器；上述宽频带声音信号解码装置具有从上述多路化后的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和噪音本底信息进行多路分离的信号分离器、通过根据上述噪音本底信息对上述N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理并分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
另外，本发明的第8形式的宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为具有指定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出的N个子采样单元、通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中的至少1个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理进行信号数据的压缩并输出处理后的信号数据的冗长压缩单元和使从上述各子采样单元和上述冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
此外，本发明的第9形式的宽频带声音信号编码装置具有根据包含输入的宽频带声音数据的噪音本底信息和信号频带信息的输入的信号信息决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N并且根据上述噪音本底信息决定指定的自然数N个子采样单元的各量化位数的编码系统控制单元、将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别用由上述编码系统控制单元决定的各量化位数进行子采样并输出的N个子采样单元、通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理进行信号数据的压缩并输出处理后的信号数据的N个冗长压缩单元和使从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
另外，本发明的第10形式的宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为具有指定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出的N个子采样单元、对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中至少1个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的Δ∑调制处理并输出处理后的信号数据的冗长压缩单元和使从上述各子采样单元和上述冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
在上述宽频带声音信号编码装置中，上述冗长压缩单元最好具有线性预测编码器和熵编码器中的至少一种。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好上述冗长压缩单元通过具有线性预测编码器和熵编码器中的至少一种而利用上述多路转换器使表示进行冗长压缩处理的识别信号和上述多路化后的编码数据实现多路化。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子采样单元的各子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率与其他子频带的子采样频率设定为相同。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的信号数据最好不进行由上述各冗长压缩单元进行的高位的冗长行程的除外处理，而利用具有16位～24位中的1个量化位数的线性编码PCM方式进行编码。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述噪音本底信息最好包含关于录音演播室的暗噪音和声音话筒以及话筒放大器的噪音特性的信息、关于输入的宽频带声音数据的采样频率和字长的信息和在使用混频落地式声音机和试验器中的至少一方的音响装置时关于上述音响装置的噪音特性的信息中的至少1种信息。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，上述编码系统控制单元最好根据在上述各子频带中根据输入的宽频带声音数据决定的噪音本地的dB值决定上述各子频带的量化位数，用以将指定的dB值的低电平设定为编码量化最低电平。
此外，上述宽频带声音信号编码装置最好进而具有发生用于驱散和减轻声音的量化噪音与编码的量化噪音之间的干涉的微小电平的高频脉动信号并与上述输入的宽频带声音数据相加的编码高频脉动信号发生器。
另外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好设定为将上述基底频带和上述各子频带分别分配给独立的通道。
此外，在上述宽频带声音信号编码装置中，最好将分配上述基底频带的信号数据的独立的通道设定为主通道。
本发明的第11形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据进行多路分离的信号分离器、通过对由上述信号分离器进行了多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理并分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
另外，本发明的第12形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和包含各子频带的比例因子和信号频带信息的信号信息进行多路分离的信号分离器、通过根据指定的时间区间的各子频带的比例因子对由上述信号分离器进行了多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、根据上述信号频带信息决定各过采样单元的过采样频率并对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别用上述决定的各采样频率进行过采样处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
此外，本发明的第13形式的宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据进行多路分离的信号分离器、通过对由上述信号分离器进行了多路分离的N个子频带的信号数据分别进行Δ∑调制处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理并分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
在上述宽频带声音信号解码装置中，上述N个冗长复原单元最好具有线性预测解码器和熵解码器中的至少一种。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好将上述N个子频带中的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。
此外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好将上述基底频带的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好对上述基底频带的信号数据不利用上述冗长压缩单元进行高位冗长行程的冗长压缩处理，上述编码数据使用具有16位～24位中的1个量化位数的线性PCM编码方式进行编码。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好还具有根据包含与上述宽频带声音信号解码装置的后级连接的再生装置的最高信号频带和子采样频率的输入的信息、控制使不需要的子频带的冗长复原单元和过采样单元的动作中止的解码系统控制单元。
此外，在上述宽频带声音信号解码装置中，最好还具有根据与宽频带声音信号解码装置的后级连接的再生装置的噪音本底输入的规格信息、而决定上述各冗长复原单元和上述各过采样单元的量化位数的解码系统控制单元。
另外，在上述宽频带声音信号解码装置中，上述解码系统控制单元最好具有识别关于包含在上述输入的编码数据中的附加信息所包含的线性预测编码的识别信号、在上述识别信号表示对编码数据进行了线性预测编码处理时对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行线性预测解码处理和熵解码处理中的至少一种处理并输出处理后的N个子频带的信号数据的解码器。
本发明的第14形式的宽频带声音信号编码解码装置是一种具有宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号解码装置的宽频带声音信号编码解码装置，上述宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为具有根据输入的宽频带声音数据的信号频带信息预先决定的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将在上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出的N个子采样单元、通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理而进行信号数据的压缩并输出处理后的信号数据的N个冗长压缩单元和使从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器；上述宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和包含各子频带的比例因子和信号频带信息的信号信息进行多路分离的信号分离器、通过根据指定的时间区间的各子频带的比例因子对由上述信号分离器进行多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理而将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、根据上述信号频带信息决定各过采样单元的过采样频率并对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别用上述决定的各采样频率进行过采样处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
因此，用每1通道比较低的位速率，与先有技术相比，可以同时实现非常高的动态范围和宽频带的2个特性。换言之，消除了由于微小电平的畸变率的恶化而声音变哑的情况，例如，可以实现直至120kHz的超高频信号的原声再生，从而可以摆脱限于先有技术的光盘(CD)等的空间，可以实现能够无限透明地到超高频区域进行再生的自然的记录和再生以及记录上述宽频带声音数据的信号的记录媒体和再生声场。
附图说明
图1是表示本发明实施例的宽频带声音信号编码装置和光盘记录器的结构的框图。
图2是表示上述实施例的光盘再生器和宽频带声音信号解码装置的结构的框图。
图3是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的子频带的分割方法和子采样方法的频谱图。
图4是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第2动作模式的子频带的分割方法和子采样方法的频谱图。
图5是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的实施例1的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图6是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的实施例2的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图7是表示在图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的实施例3中在民族乐器嘎麦兰的最强音调的部分观测达到100kHz的频谱时和将其编码时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图8是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的实施例4的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图9是表示在图1的宽频带声音信号编码装置的第1动作模式的实施例5中使基底频带B0的信号在采样频率＝96kHz和量化位数＝24位时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图10是表示在图1的宽频带声音信号编码装置的第2动作模式的实施例1中宽频带声音数据的位数为20位时的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图11是表示在图1的宽频带声音信号编码装置的第2动作模式的实施例2中宽频带声音数据的位数为16位时的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图12是表示在图1的宽频带声音信号编码装置的第2动作模式的实施例3中宽频带声音数据的原来的采样频率为96kHz、信号频带为48kHz时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图13是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第3动作模式的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图14是表示图1的宽频带声音信号编码装置的第4动作模式的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。
图15是表示先有技术的AV盘再生器和本实施例的光盘再生器以及先有技术的AV盘和本实施例的光盘之间的相互动作的互换性的图。
图16是表示本发明的变形例的宽频带声音信号编码装置和光盘记录器的结构的框图。
图17是表示上述变形例的光盘再生器和宽频带声音信号解码装置的结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。图1是表示本发明实施例的宽频带声音信号编码装置1001和光盘记录器1002的结构的框图，图2是表示上述实施例的光盘再生器1003和宽频带声音信号解码装置1004的结构的框图。首先，介绍本实施例的特征和装置结构的概要。
图1所示的本实施例的宽频带声音信号编码装置的特征在于，在更高的频带输入宽频带并且高输出的声音数字数据时，就将子频带扩展到信号频带120kHz，并且将量化位数配置到24位(即，动态范围设定为144dB以上)，将上述输入的声音数字数据作为超高频高保真信号进行编码。通常，对于各子频带，在噪音本底比较高时，确保指定的噪音余量，降低位数，所以，对于仅含噪音成分的数据能够不分配无用的信息，而分配与由声音或音响共鸣时的系统决定的噪音本底相应的所需最少限度的位速率。另外，在N个子频带中的全部或其中的至少几个子频带的信号数据中，检测指定时间的信号峰值电平，决定比例因子，将高位的冗长行程除外，去掉无用的峰值储备，使输入的宽频带声音数据几乎不发生损失，得到压缩为所需最少限度的位速率的编码数据。另外，对于各子频带，最好利用线性预测编码和熵编码中的至少一种进行无损失数据压缩处理。
另外，图1所示的光盘记录器1002通过对从宽频带声音信号编码装置1001的多路转换器12输出的编码数据进行指定的记录编码处理和记录信号放大处理，发生记录信号，并记录到宽频带声音信号记录媒体即相变化型可改写的光盘300上。另一方面，图2所示的光盘再生器1003再生记录在光盘300上的记录信号，得到再生信号，通过对该再生信号进行指定的再生信号放大处理和再生解码处理等，将原来的编码数据进行解码并向宽频带声音信号解码装置1004输出。
此外，图2所示的宽频带声音信号解码装置1004接收从光盘再生器1003输出的编码数据，从该编码数据中将N个子频带的信号数据和压缩信息以及时间代码等附加信息进行多路分离，复原为各子频带，根据信号频带信息决定过采样频率并进行过采样，将N个子频带的信号数据合成并输出宽频带信号数据。因此，在取决于记录信号的品质而万一在最大的频带以宽频带输入高输出的数据时，宽频带声音信号解码装置1004就将子频带扩展到信号频带120kHz，并且将量化位数分配到24位(即，动态范围设定为144dB以上)，作为超高频高保真信号进行解码。这里，对于各子频带通常在噪音本底高时通过确保指定的噪音余量并降低位数，而对噪音成分的数据分配无用的信息，决定子频带的比例因子，输出将高位的冗长行程除外的高效率的宽频带声音数据。
在图1中，在输入的宽频带声音数据中，最好在时分多路化方法中包含后面详细说明的信号信息数据。
宽频带声音信号编码装置1001包括：
(a)通过从经输入端子41输入的宽频带声音数据中将信号信息数据进行多路分离来取出并向编码系统控制单元14输出、同时将其余的宽频带声音数据向加法器43输出的信号分离器42、
(b)发生微小电平的高频脉动信号并向加法器43输出的编码高频脉动发生器13、
(c)将从信号分离器42输出的宽频带声音数据与从编码高频脉动信号发生器13输出的高频脉动信号相加并输出相加数据的加法器43、
(d)将从加法器43输出的相加数据分割为(N+1)个子频带B0～BN的子频带的信号数据的子频带分割滤波器10、
(e)对(N+1)个子频带的信号数据分别以由编码系统控制部14设定的各量化位数进行子采样并输出的子采样部20-0～20-N、
(f)对从子采样部20-1～20-N输出的数据进行线性预测编码处理并输出处理后的数据的线性预测编码器11、
(g)对从子采样部20-0输出的数据以固定的比例因子进行编码处理并输出处理后的数据的基底频带编码处理部30-0、
(h)通过对从线性预测编码器11输出的数据以由编码系统控制部14设定的各比例因子分别进行编码处理而压缩冗长的行程数据并输出处理后的数据的冗长压缩部30-1～30-N、
(i)对从冗长压缩部30-1～30-N输出的数据进行熵编码处理并输出处理后的数据的熵编码器16、
(j)对从基底频带编码处理部30-0和熵编码器16输出的数据进行时分多路化处理用以附加编码系统控制部14的信号信息数据并将时分多路化后的数据作为编码数据而输出的多路转换器12、
(k)控制宽频带声音信号编码装置1001的动作的编码系统控制部14、
(l)切换编码系统控制部14根据信号分离器42的信号信息数据控制动作或根据键盘44的信号信息数据控制动作的开关SW1。
表示输入的宽频带声音数据的性质的信息即信号信息数据包含关于输入信号的噪音本底的信息数据和输入信号频带的信息数据。另外，模式信息数据包含关于高频脉动信号发生处理、线性预测处理和/或是否附加熵编码处理的数据。开关SW1切换到a侧时，编码系统控制部14选择由信号分离器42进行了多路分离的信号信息数据，根据所选择的信号信息数据和使用键盘44输入的模式信息数据控制宽频带声音信号编码装置1001的动作。另一方面，开关SW1切换到b侧时，编码系统控制部14选择使用键盘44输入的信号信息数据和模式信息数据并根据这些数据控制宽频带声音信号编码装置1001的动作。编码系统控制部14的动作控制项目如下：
(a)在编码高频脉动信号发生器13中是否发生编码高频脉动信号的设定、
(b)子频带分割滤波器10的分割频带的设定、
(c)子采样部20-0～20-N的量化位数的设定、
(d)是否使线性预测编码器11动作的设定、
(e)基底频带编码处理部30-0和冗长压缩部30-1～30-N的比例因子的设定、
(f)是否使熵编码器16动作的设定。
设定的信号信息数据从编码系统控制部14向多路转换器12输出。
此外，从宽频带声音信号编码装置1001输出的编码数据向光盘记录器1002输出，该编码数据的记录信号由光盘记录器1002记录到高密度的宽频带声音信号记录媒体即相变化型可改写的光盘300上。其次，由图2的光盘再生器1003再生光盘300内的记录信号而得到再生信号，由光盘再生器1003从再生信号中取出原来的编码数据并向宽频带声音信号解码装置1004输出。
图2所示的宽频带声音信号解码装置1004包括：
(a)从输入的编码数据中进行时分的多路分离并取出信号信息数据向解码系统控制部54输出、同时对于其余的编码数据多路分离为N个子频带B0～BN的子频带的信号数据并向熵编码器56输出的信号分离器50、
(b)对从信号分离器50输出的自然数N个(N≥1)的子频带的信号数据进行与熵编码处理相反的熵解码处理并输出处理后的数据的熵解码器56、
(c)对从信号分离器50输出的基底频带的子频带的信号数据进行与基底频带编码处理部30-0相反的解码处理并输出处理后的数据的基底频带解码处理部60-0、
(d)对从熵解码器56输出的各数据以由编码系统控制部54设定的比例因子进行与冗长压缩部30-1～30-N相反的冗长复原处理并输出处理后的数据的冗长复原部60-1～60-N、
(e)对从冗长复原部60-1～60-N输出的数据进行与线性预测编码器11相反的线性预测解码处理并输出处理后的数据的线性预测解码器51、
(f)对从基底频带解码处理部60-0输出的数据和从线性预测解码器51输出的各数据以由编码系统控制部54设定的各采样频率进行过采样并输出处理后的数据的过采样部70-0～70-N、
(g)将从过采样部70-0～70-N输出的(N+1)个数据合成并输出合成的宽频带声音数据的子频带合成滤波器52、
(h)将从子频带合成滤波器52输出的宽频带声音数据和从编码系统控制部54输出的信号信息数据进行时分多路化处理并将多路化处理后的宽频带声音数据通过输出端子47而输出的多路转换器46、
(i)根据从信号分离器50输入的信号信息数据和使用键盘45输入的模式信息数据控制宽频带声音信号解码装置1004的动作的解码系统控制部54。
解码系统控制部54的动作控制项目如下：
(a)信号分离器50的分割频带的设定、
(b)是否使熵解码器56动作的设定、
(c)基底频带解码处理部60-0和冗长复原部60-1～60-N的比例因子的设定、
(d)是否使线性预测解码器51动作的设定、
(e)过采样部70-0～70-N的采样频率的设定、
(f)子频带合成滤波器52的分割频带的设定。
编解系统控制部54将当前设定的信号信息数据向多路转换器46输出。
对于上述那样构成的实施例，参照附图详细说明各种动作模式的情况。
首先，说明本实施例的第1动作模式的宽频带声音信号编码装置1001的编码动作。在图1中，首先，例如将开关SW1切换到a侧，使用键盘4 4输入信号信息数据和模式信息数据，该信息数据输入编码系统控制部14。相应地，编码系统控制部14如上述那样进行各部分的动作设定。从输入端子41输入的宽频带声音数据在本实施例中具有例如240kHz的采样频率、24位的字长(或每1数据的位数)，通过信号分离器42和加法器43输入子频带分割滤波器10。这里，上述信号信息数据例如进行以下的计算。根据宽频带声音数据生成时的演播室暗噪音、话筒放大器的噪音电平和A/D变换器的规格等已知参量，另外计算有效的频带和每一子频带24kHz的噪音本底，从而计算噪音本底信息数据和输入信号频带信息数据。另外，作为模式信息数据，使用键盘44输入在第1动作模式中指令宽频带声音模式的编码处理的请求的信息。编码系统控制部14根据这些指令进行子频带分割滤波器10的设定。子频带分割滤波器10将宽频带声音数据分割为例如包含基底频带B0和子频带B1～子频带B4的5个频带的数据(即，N＝4)。
图3是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的子频带的分割方法和子采样方法的频谱图。
在子频带分割滤波器10中，如图3(a)所示，基底频带B0设定为信号频率0～24kHz的频带，子频带B1设定为信号频率24kHz～48kHz的频带，以下，子频带B2～子频带B4分别依次每隔24kHz分割为直至120kHz的频带。为了消除在各子频带间的交迭附近发生的折叠畸变，子频带分割滤波器10最好由利用8倍以上的过采样处理的多相正交镜象滤波器(Poly-phase QuadratureMirror Filter；以下，简称为QMF)构成。
下面，使用图1和图3进行说明。子频带分割滤波器10的基底频带B0的输出数据的信号频谱为图3(b)的B0。图3中的fovs是QMF的过采样频率，设定为384kHz。子频带分割滤波器10的基底频带B0的输出数据由子采样部20-0以子采样频率fsub＝48kHz进行子采样。进行了子采样的数据的信号频谱变换为图3(c)的低频数据SB0。同样，图3(d)、图3(f)、图3(h)和图3(j)分别所示的子频带B1、B2、B3和B4的数据的信号频谱向低频进行子采样，分别成为图3(e)的SB1、图3(g)的SB2、图3(i)的SB3和图3(k)的SB4。由于子采样频率＝48kHz并且量化位数＝24位，所以，各子频带的位速率分别是1.152Mbps，从基底频带B0到子频带B4总和的最大位速率为5.76Mbps。
图5是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的实施例1的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。在图5中，水平轴表示信号频率，左边的垂直轴表示信号电平，右边的垂直轴表示编码位数。这样设定时，万一在最大的频带以宽频带输入高输出的数据时，可以将子频带的信号频带扩展到120kHz，并且可以将子频带的量化位数配置到24位(即，将动态范围设定为144dB以上)，从而可以对涉及到超高频区域的高保真信号进行编码。在保持最大能力的基础上，着眼于各子频带的数据信号成分，利用以下4个方法顺序进行无损失编码。
首先，第1方法是预先知道输入信号的噪音本底，不进行无用的信息分配。即使在近年来的优异的演播室环境中，也由于暗噪音和话筒放大器的热噪音，在未进行听觉修正的情况下，声音或音响共鸣的综合动态范围高达约120dB。另外，在20kHz～100kHz的频带区域，A/D变换器的电气特性也变得苛刻，动态范围进一步变窄，作为动态范围，最多只能确保约80dB。虽然期待着今后划时代的发明，但是，可以预测，当前则是以缓慢的速度进行改善。
图6是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的实施例2的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。在图6中，示出了上述当前的声音环境的宽频带声音数据的声音噪音本底，同时示出了根据噪音本底信息数据设定编码量化的最低电平的例子。在图6中，水平轴和垂直轴设定为和图5一样。
编码系统控制部14根据噪音本底信息数据决定各子频带所需要的量化位数，控制子采样部20-0～20-4用以设定所决定的量化位数。基底频带B0根据从先有技术的SD格式中选择的格式，量化位数设定为24位。作为量化位数，此外也可以选择20位和16位。在于频带B1中，由于与其相当的频带的声音噪音本底是-105～-115dB，所以，量化位数设定为22位，以使编码量化噪音在-132dB以下。这样，在声音噪音本底中获得约20dB的余量，设定量化步长尺寸的位数。这也是为了忠实地将掩没到声音噪音本底中的信号进行编码。同样，子频带B2～B4的量化位数分别设定为20、18、16位。
由于量化步长尺寸即量化位数是声音系统固有的，所以，最好按声音单位即节目单位进行固定。表示这些量化步长尺寸信息或量化位数信息的识别信号与信号数据一起进行时分多路化处理。子采样部20-0～20-4以子采样频率fsub＝48kHz对输入的信号数据进行子采样从而进行低频变换，同时输出具有上述指定的量化位数的处理后的数据。这样，通过确保余量并对仅噪音成分的数据不分配无用的信息量，只分配与声音系统固有的噪音本底相应的所需最少限度的位速率。在图6的例中，各子频带的信号数据的最大位速率在基底频带B0中为1.152Mbps、在子频带B1中为1.056Mbps、在子频带B2中为0.960Mbps、在子频带B3中为0.864Mbps、在子频带B4中为0.768Mbps。因此，总和最大位速率为4.800Mbps，可以减小为图5所示的原来的位速率5.76Mbps的约83％。
对于直线量化的声音的情况，特别是在微小的电平下，信号的高频成分与量化噪音频谱有可能发生干涉，从而发生影响收听的固有频谱。为了防止发生这种情况，对于从输入端子41通过信号分离器42输入的宽频带声音数据，由加法器43加上由编码高频脉动信号发生器13发生的微小振幅的高频脉动信号，通过在宽频带声音数据信号中分散固有的噪音频谱，可以进一步提高收听效果。因此，也可以采用将从编码高频脉动信号发生器13输出的高频脉动信号与宽频带声音数据相加的结构。
另外，对于子采样部20-1～20-4的输出数据，作为用于提高冗长压缩部30-1～30-4的压缩效果的前处理，最好利用线性预测编码器11进行线性预测编码处理。线性预测编码器11通过将预测残差进行编码，具有抑制低频区频谱的峰值的作用，这样，在信号频谱分布为低频区集中型并且为高频区衰减型时，可以使频谱平坦。
其次，子采样部20-0和线性预测编码器11的输出数据分别输入基底频带编码处理部30-0和冗长压缩部30-1～30-4。基底频带编码处理部30-0具有和输入宽频带声音数据相同的固定的比例因子。
下面，说明第2方法。冗长压缩部30-1～30-N按节目单位或每隔指定时间检测各子频带的信号电平的峰值，设定比例因子，消除高位位的冗长行程部，利用内装的多路转换器时分复用传送比例因子，取代高位位。以此来压缩冗长的行程数据。
由冗长压缩部30-1～30-N决定的比例因子通过编码系统控制部14传送到多路转换器12，可以由多路转换器12将编码数据和该比例因子进行时分复用处理。
进而，说明第3方法。熵编码器16按指定的时间区间分割冗长压缩部30-1～30-4的各子频带的信号数据，根据在其中出现的模式的出现频度制作设定字长的变换表，根据该变换表进行数据压缩。使用的变换表制作成多个，有选择地使用压缩率高的进行相应的处理。通过采用这样的结构，进一步进行数据压缩处理。通过该压缩处理而得到的信号数据就是可以利用熵解码器56所具有的反变换表再现原来的数据的无损失编码。
另外，也可以具有图16所示的Δ∑调制器16a取代例如熵编码器18。这时，将各子频带的信号数据的字长变换为位流，使用Δ∑调制的整形滤波器确保所需频带的动态范围。在该变形例中，如图17所示，图2的熵解码器56置换为Δ∑解调器56a。
下面，说明将实际的音乐编码的例子。
图7是表示在图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的实施例3中、在民族乐器嘎麦兰的最强音调的部分观测达到100kHz的频谱的例子和将其编码时的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。图7的虚线描绘的是在民族乐器嘎麦兰的最强音调的信号的节目中达到峰值的电平。这样，在自然界观测100kHz之前的成分时，随着频率成为高频，声音的能量减小。冗长压缩部30-1～30-4根据各子频带的信号数据的峰值电平决定比例因子，通过消除高位冗长行程来压缩信号数据。
如图7所示，子频带B1的比例因子设定为4，子频带B2的比例因子设定为8，子频带B3的比例因子设定为12，子频带B4的比例因子设定为13。即，本实施例的比例因子表示削减位数。结果，子频带B1削减了22位中的4位，用18位就可以毫无保留地表现全部信息数据。同样，子频带B2用12位、子频带B3用7位、子频带B4用4位就可以完全不劣化地表现全部信息数据。将不劣化的编码称为无损失编码。这样，用带比例因子进行无损失编码的数据通过记录再生后或传送后的解码，便可完全不劣化地复原全部信息数据。
这里，图7的各子频带的信号数据的传送位速率在基底频带B0中为1.152Mbps，在子频带B1中为0.864Mbps，在子频带B2中为0.576Mbps，在子频带B3中为0.336Mbps，在子频带B4中为0.192Mbps。因此，总和最大位速率为3.120Mbps。这就削减为图5所示的噪音本底和未进行行程压缩时的位速率5.76Mbps的约54％。结果，双通道的数据信号的传送位速率为6.24Mbps，未超过SD格式的暂定分配上限即6.75Mbps。
图8是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的实施例4的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。这里，图8表示对古典音乐进行编码时最强音调的部分的频谱与位速率的关系。声音系统环境设定为和图7一样，所以，噪音本底和编码量化位数可以设定为相同，但是，与嘎麦兰音乐相比，高频区的峰值频谱低，所以，冗长行程的压缩效果更大。在图8中，所需量化位数和传送位速率分别为：在子频带B1中为15位/0.72Mbps，在子频带B2中为8位/0.384Mbps，在子频带B3中为5位/0.24Mbps，在于频带B4中为4位/0.192Mbps。因此，总和最大位速率为2.688Mbps。这就削减为图5所示的噪音本底和未进行行程压缩时的位速率5.76Mbps的约47％。结果，双通道也只有5.376Mbps，未超过DVD的分配上限约6.75Mbps，将上述信号数据记录到DVD上时，记录时间约为2小时，在实用上也是很优异的。
在上述实施例中，对基底频带B0不进行压缩，直接采用1.152Mbps，是为了将该实施例的声音信号格式设定为和SD的声音信号格式相同。在SD格式中，采样频率和量化位数以及通道数的组合如以下表1所示。
表1
采样频率 48kHz、96kHz
量化位数 16位、20位、24位
通道数 1～8通道
因此，从确保互换性的角度出发，最好从上述表1中选择基底频带B0。这样，将SD的基本格式和基底频带的格式作为共同的格式进行处理，就可以再生基底频带B0的信号数据，从而可以确保具有SD的基本格式的再生器与本实施例的光盘再生器1002之间的互换性。即，如图15所示，即使在仅与SD的基本格式对应的先有技术的AV盘再生器或播放机中，也具有可以从本实施例的光盘的记录信号的编码数据中取出共同部分的数据进行再生的互换性。另外，在具有本实施例的光盘记录器1002和光盘再生器1003的光盘记录再生器即超高保真盘播放器中，具有可以将按SD的基本格式记录的先有技术的AV盘的声音信号再生部和基底频带处理部共同设计的可能性，这时，可以大幅度地降低制造成本。
图4是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第2动作模式的子频带的分割方法和子采样方法的频谱图。如图4(a)所示，分割成将基底频带B0设定为信号频率48kHz之前的频带，将子频带B1设定为信号频率48kHz～72kHz的频带，将子频带B2～子频带B3顺序每隔24kHz设定为直至120kHz的频带。将由QMF构成的子频带分割滤波器10的过采样频率fove设定为384kHz。子频带分割滤波器10的基底频带B0的输出数据的信号频谱如图4(b)所示。将该输出数据用子采样频率fsub0＝96kHz进行了子采样的信号频谱如图4(c)所示。这样，就将基底频带的信号数据变换为低频区数据。同样，子频带B1、B2和B3的信号频谱分别为图4(d)、图4(f)和图4(h)，用子采样频率fsub1～fsub3进行向低频区子采样后的频谱分别如图4(e)、图4(g)和图4(i)所示。
图9是表示在图1的宽频带声音信号编码装置1001的第1动作模式的实施例5中使基底频带B0的信号为采样频率＝96kHz、量化位数＝24位时的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。这里，图9表示输入高频区的频谱非常大的嘎麦兰音乐的最强音调部分的信号时第2动作模式的宽频带声音信号编码装置1001的编码特性例。输入用图9的虚线表示的宽频带声音数据时，总和最大位速率为3.36Mbps。该值也未超过上述SD格式的暂定分配上限即双通道的6.75Mbps。
图10是表示在图1的宽频带声音信号编码装置1001的第2动作模式的实施例1中宽频带声音数据的位数为20位时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。使用键盘44将这些信息数据作为噪音本底信息数据而输入，编码系统控制部14根据这些信息数据设定子频带的分割方法和编码量化方法。这时，量化位数在包含基底频带B0的所有的子频带中设定为最大20位。这时的总和最大位速率为2.832Mbps。
图11是表示在图1的宽频带声音信号编码装置1001的第2动作模式的实施例2中宽频带声音数据的位数为16位时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。这时，量化位数在包含基底频带B0的所有的子频带中设定为最大16位。这时的总和最大位速率为2.208Mbps。
图12是表示在图1的宽频带声音信号编码装置1001的第2动作模式的实施例3中宽频带声音数据的原来的采样频率为96kHz、信号频带为48kHz时子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。这时，使用键盘44输入输入信号频带信息数据，编码系统控制部14根据该信息数据决定所需要的子频带的带宽，控制子频带分割滤波器10和子采样部20-0～20-4的动作，用以将所决定的频带设定给子频带分割滤波器10和子采样部20-0～20-4。另外，只对基底频带B0和子频带B1分配位，不向子频带B2～子频带B4分配位。这时的总和最大位速率为2.016Mbps。
图13是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第3动作模式的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。图13是将基底频带B0的信号频带设定为0～48kHz、将子频带B1的频带设定为48kHz～120kHz即分割为总共2个频带的简化的实施例。
图14是表示图1的宽频带声音信号编码装置1001的第4动作模式的子频带的分割方法和编码量化方法的频率特性图。在图14中，将基底频带B0的信号频带设定为0～24kHz，将子频带B1的频带设定为24kHz～120kHz，即，是分割为总共2个频带的另一简化的实施例。省略对它们的详细说明。
另外，如图1和图2所示，通过具有熵编码器16和熵解码器51，本实施例的编码数据具有压缩效果，同时是可逆变换，所以，具有可以进行无损失的解码的效果。
如上所述，将处理过的基底频带的信号数据、N个子频带的各信号数据、N个子频带的比例因子、表示是否加上了高频脉动信号的识别信号、表示是否为线性预测编码的识别信号、表示是否进行了熵编码的识别信号、表示熵编码器的变换表的种类的识别信号和表示是否进行了Δ∑调制的识别信号等暂时存储到多路转换器12内的存储器中，从存储器中顺序读出数据，实现分时多路化处理，用以将这些数据变换为例如用于记录到DVD等光盘300上的指定的数据格式，并将进行了多路化处理的编码数据向光盘记录器1002输出。
光盘记录器1002是通过对从宽频带声音信号编码装置1001的多路转换器12输出的编码数据进行指定的记录编码处理和记录信号放大处理等、发生记录信号并记录到相变化型可改写的光盘300上的装置，如图1所示，具有记录编码器101、记录处理器102、激光二极管103和盘驱动机构104。这里，光盘300具有中心孔300h，是形成依据DVD记录格式的记录数据格式的高密度记录型光盘，放置在光盘记录器1002内的指定的放置位置，由盘驱动机构104驱动转动。记录编码器101对从宽频带声音信号编码装置1001的多路转换器12输出的编码数据进行利用指定的纠错方式的记录编码处理，并将赋予了例如奇偶性的编码数据向记录处理器102输出。记录处理器102将输入的编码数据变换为记录信号，放大该记录信号，并将放大的记录信号向激光二极管103输出。激光二极管103发生按照记录用的记录信号而调制的激光，通过向应记录的光盘300的部分照射激光，将记录信号记录到光盘300上。
光盘再生器1003是再生记录在光盘300上的记录信号得到再生信号、通过对该再生信号进行指定的再生信号放大处理和再生解码处理等而发生原来的编码数据的装置，如图2所示，具有激光二极管201、光检测器202、再生处理器203、再生解码器204和盘驱动机构205。这里，光盘300放置在光盘再生器1003内的指定的放置位置，由盘驱动机构205驱动转动。激光二极管201发生用于进行再生的较弱的连续的激光，向应进行再生的光盘300的某一部分照射激光，光盘300的该部分的反射光入射到光检测器202上，光检测器202检测该反射光，将其变换为电信号，并将上述电信号向再生处理器203输出。再生处理器203进行波形成形处理，将输入的电信号变换为脉冲状的数字数据。然后，再生解码器204通过对变换后的数字数据进行与记录编码器102的记录编码处理相反的再生解码处理，除去上述指定的用于纠错的奇偶校验位，取出原来的编码数据并向宽频带声音信号解码装置1004输出。
在可改写的光盘300上，至少在其一面形成光记录层，这里，第1反射率表示信息数据“0”，第2反射率表示信息数据“1”。记录信息数据“0”或“1”时，从激光二极管103向应记录的光盘300的某一部分照射第1光强度或第2光强度的激光。并且，记录层的反射率按照激光的强度而成为第1值或第2值。另一方面，在读出信息数据时，从激光二极管201连续地在应进行再生的光盘300的某一部分照射弱的激光，并且由光检测器202检测例如反射光的强度值，所检测的信号就成为再生信号。
下面，参照图2详细说明宽频带声音信号解码装置1004的动作。
在图2中，使用键盘45输入指令宽频带声音信号解码装置1004全体的动作的模式信息数据，该模式信息数据被输入到解码系统控制部54。信号分离器50从输入的编码数据中将噪音本底信息数据和输入信号频带信息数据进行多路分离，并向解码系统控制部54输出。与此相应地，解码系统控制部54控制全体的动作。另外，信号分离器50从其余的编码数据中将基底频带的信号数据和N个子频带的信号数据进行多路分离，并将基底频带的信号数据向基底频带解码处理部60-0输出，同时将N个子频带的信号数据向熵解码器56输出。这里，基底频带解码处理部60-0进行基底频带专用的解码处理，并将处理后的信号数据向过采样部70-0输出。另一方面，对于除了基底频带的N个子频带的信号数据，由熵解码器进行熵解码处理，并将处理后的各信号数据向冗长复原部60-1～60-4输出。冗长复原部60-1～60-4分别通过对输入的信号数据进行再生并附加上冗长的行程数据来进行复原，并将复原处理后的信号数据向线性预测解码器51输出。线性预测解码器51对从冗长复原部60-1～60-N输出的N个子频带的信号数据进行线性预测处理，并将处理后的N个子频带的信号数据向过采样部70-1～70-N输出。过采样部70-0～70-N由编码系统控制部54设定其采样频率，将从基底频带解码处理部60-0和线性预测解码器51输出的信号数据进行过采样，并将处理后的信号数据向子频带合成滤波器52输出。与此相应地，子频带合成滤波器52将(N+1)个信号数据合成，并通过多路转换器46和输出端子47输出合成后的解码数据。输出的宽频带声音数据由宽频带高位的D/A变换器(图中未示出)变换为宽频带音频的模拟信号，之后通过扬声器(图中未示出)再生变换后的模拟信号。
下面，说明使用记录了图7所示的民族乐器嘎麦兰音乐的宽频带声音信号记录媒体即光盘300再生记录信号、并将再生信号的编码数据进行无损失解码的情况。如图7所示，比例因子在子频带B1中设定为4、在子频带B2中设定为8、在子频带B3中设定为12、在子频带B4中设定为13。子频带B1的信号数据去掉了22位中的4位，用18位表现全部信息数据，所以，将噪音本底的2位附加到最低位位LSB一侧，将冗长头上空间(ヘッドルム)的4位附加到最高位位MSB一侧，复原为24位数据。同样，子频带B2用12位、子频带B3用7位、子频带B4用4位表现全部信息数据，所以，分别将位附加到最低位位LSB一侧和最高位位MSB一侧，复原为24位数据。这样，用带比例因子而无损失编码的数据由宽频带声音信号解码装置1004进行全部信息数据的复原，所以，完全不会发生劣化。这样，各子频带的信号数据的传送位速率在基底频带B0中为1.152Mbps、在子频带B1中为0.864Mbps、在子频带B2中为0.576Mbps、在子频带B3中为0.336Mbps、在子频带B4中为0.192Mbps。因此，总和最大位速率为3.120Mbps。宽频带声音信号解码装置1004将总和最大位速率为3.120Mbps的信号数据复原为具有图5所示的位速率5.76Mbps的全频带和全部位的宽频带声音数据。并且，该宽频带声音数据利用例如采样频率＝240kHz和字长＝24位的高性能D/A变换器(图中未示出)变换为宽频带音频的模拟信号后进行再生。
然而，在声音再生装置中，便携式或车载式的用途也很多。对于这种用途，小型化、轻量化同时特别省电是重要的。由于其再生环境的噪音本底高，所以，考虑到即使再现声音时的高动态范围也是没有意义的，为了得到所需最小限度的动态范围和频率特性，将解码信号处理器的规格和D/A变换器的规格设定为所需要的性能。利用这样的规格的限制减少处理量，其结果便可省电。因此，将例如用于有选择地设定省电模式的键开关设置在键盘44和45上，通过按下该键开关来设定省电模式。在省电模式下，将有效频带设定为0～72kHz，将有效字长设定为18位。这些规格信息数据从解码系统控制部54控制各部分，达到使不需要的子频带的动作休止。
下面，对再生记录图7所示的民族乐器嘎麦兰音乐的宽频带声音信号记录媒体的记录信号并进行无损失解码的情况说明具体例子。省略子频带B3和子频带B4的处理。即，决定再生120kHz之前的子频带，例如到72kHz为止。这样，在冗长复原部60-1～60-4和过采样部70-0～70-4以及子频带合成滤波器52中，可以削减处理子频带B3和子频带B4的信号数据的电路部分。另外，对于劣化位数，通过将最大劣化位数设定为例如18位，可以将基底频带解码处理部60-0、冗长复原部60-1～60-N、过采样部70-0～70-N和子频带合成滤波器52的运算字长分别削减为18位。利用这些处理速率和电路的削减，可以大幅度地减轻宽频带声音信号解码装置1004的功率消耗。
下面，说明用具有SD格式的先有技术的AV盘再生器或播放器、即用采样频率和位数的组合限于以下组合的机器从本发明的本实施例的宽频带声音信号记录媒体即光盘300再生记录信号的情况。
表2
采样频率 48kHz、9 6kHz
量化位数 16位、20位、24位
通道数 1～8通道
图15是表示先有技术的AV盘再生器与本实施例的光盘再生器以及先有技术的AV盘与本实施例的光盘之间的相互动作的互换性的图。
将实施例的第1动作模式的基底频带B0的规格同样设定为SD格式的规格即采样频率＝48kHz、量化位数＝24位、通道数＝2通道，并且使子频带B1～子频带B4的信号数据按帧分割，生成记录到其余的六个通道为止的区域的宽频带声音信号记录媒体的光盘300，通过将该光盘300在光盘再生器1003中只再生主要的双通道，即使在只与SD格式的规格对应的光盘再生器中，基底频带B0的信号数据的再生也可以再生上述信号数据。
即使使用只与SD的基本格式对应的先有技术的AV盘播放器或再生器再生记录在本实施例的光盘300上的记录信号，也有可能实现可以取出共同部分的信号数据进行再生的互换性。
此外，在装有本发明实施例的宽频带声音信号解码装置1004的再生机器中，再生以SD的基本格式记录声音信号数据的光盘时，可以共用第1动作模式或第2动作模式的基底频带B0的处理部。另外，通过共用基底频带解码处理部60-0和过采样部70-0，可以输出声音数据。
本发明的实施例是构成用于实现所能考虑的最高的性能的基本框架的格式和装置的情况。该最大框架与当前所能实现的环境的条件以及元器件和电路技术达到的规格之间存在大的距离。因此，当前根据现实的规格设定参量，生产和销售本发明的宽频带声音信号编码装置1001、宽频带声音信号记录媒体即光盘300、和宽频带声音信号解码装置1004，在将来能在更好的环境下声音、开发了性能进一步改善的元器件和电路时，基本规格不变，只改变参量就可以改善规格。这样，在宽频带声音信号编码装置1001、宽频带声音信号记录媒体即光盘300和宽频带声音信号解码装置1004中，可以独立地分别改善各自的规格的特性，不需要同时进行改变。是包括了将来的规格扩展性的可定标的格式。换言之，在可以改变参量的意义上，本实施例的编码数据是可定标的宽频带声音数据，本实施例的宽频带声音信号编码装置1001和宽频带声音信号解码装置1004是可以在将该可定标的宽频带声音数据编码后进行解码从而复原为原来的宽频带声音数据的装置。
在上述实施例中，冗长压缩部30-1～30-N和冗长复原部60-1～60-N使用根据指定时间的放置电平定标比例因子而进行记录再生或传送的方法，但是，本发明不限于此，也可以使用例如表参照型矢量量化方法等其他压缩方法。
另外，在上述实施例中，将过采样频率设定为384kHz，但是，本发明不限于此，也可以根据子频带分割滤波器10和子频带合成滤波器52的动作和电气特性改变过采样频率。
此外，宽频带声音信号编码装置1001的输入位数和输出位数等不必限定上述实施例的规格。另外，在上述实施例中，子频带的频带宽度是一样的，为了简化电路结构，最好采用一样的宽度。
另外，在本发明的实施例中，分别将宽频带声音信号编码装置1001与宽频带声音信号解码装置1004分离，但是，也可以在编码时利用数字信号处理器和存储器构成子频带分割滤波器10、子采样部20-0～20-N、基底频带编码处理部30-0、冗长压缩部30-1～30-N和多路转换器12，使之动作而得到编码数据，另一方面，在解码时，利用系统控制部14和54的模式切换来改变动作模式，利用上述数字信号处理器和存储器构成信号分离器50，基底频带解码处理部60-0、冗长复原部60-1～60-N、过采样部70-0～70-N和子频带合成滤波器52，使之动作，取出解码后的宽频带声音数据。即，也可以构成具有宽频带声音信号编码装置1001和宽频带声音信号解码装置1004的宽频带声音信号编码解码装置。这时，应用于例如具有光盘记录器1002和光盘再生器1003的记录再生装置时，记录和再生可以共用几乎所有的电路，从而可以获得简化电路的特有的效果。
在上述实施例中，使用了使用线性预测编码方法的线性预测编码器和使用线性预测解码方法的线性预测解码器51，但本发明并不限于此，例如也可以使用哈夫曼编码的熵编码压缩来代替线性预测编码器11及线性预测解码器51来编码和解码。
在上述实施例中，使用了可改写的光变化型光盘300，但是，本发明不限于此。本发明也可以使用读出专用光盘、可追记的盘等其他种类的盘记录再生装置。
在本实施例中，光盘记录器1002和光盘再生器1003是分离的，但是，也可以采用将盘驱动机构104和盘驱动机构205合并作为1个机构而构成，从而将光盘记录器1002和光盘再生器1003合并。
在上述实施例中，使用光盘作为记录媒体，但是，本发明不限于此。本发明也可以使用光磁盘、光盘、磁盘、小型盘、压缩带、半导体存储器等其他种类的记录媒体。
在上述实施例中，使用光盘记录器1002和光盘再生器1003记录和再生宽频带声音数据，但是，本发明不限于此。本发明也可以应用于以下所示的传送系统。例如，可以使用调制解调器或传送装置将由宽频带声音信号编码装置1001编码的数据通过电话线路、ISDN(综合业务数字网)、数据包交换网线路、ATM(非同步传送模式)通信线路、系统中继通信线路等通信线路传送给对方的调制解调器或传送装置。另一方面，对方的调制解调器或传送装置接收传送来的宽频带声音数据的编码数据，由宽频带声音信号解码装置1004将接收的编码数据解码为原来的宽频带声音数据。
在上述实施例中，具有信号分离器42和多路转换器46，但是，本发明不限于此，也可以不具有这些。
在上述实施例中，具有编码高频脉动信号发生器13和加法器43，但是，本发明不限于此，也可以不具有这些。
在上述实施例中，设置了基底频带和指定的自然数N个子频带，但是，也可以将基底频带视为1个子频带，作为方便的名称，设置为共计(N+1)个子频带。
另外，也可以将基底频带B0的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。此外，也可以将基底频带B0的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。另外，也可以将各子采样部20-0～20-N的各子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
另外，也可以将基底频带B0的子采样频率和其他子频带B1～BN的子采样频率设定为相同。此外，上述N个冗长压缩部30-1～30-N的各比例因子最好分别至少按声音的信号的节目单位固定。另外，基底频带编码处理部30-0最好使用具有16位～24位中的1个量化位数的线形编码PCM方式将基底频带的信号数据编码。此外，上述噪音本底信息数据包含
(a)关于录音演播室的暗噪音和声音话筒以及话筒放大器的噪音特性的信息、
(b)关于输入的宽频带声音数据的采样频率和字长的信息和
(c)在使用混频落地式收音机和试验器中的至少一方的音响装置时关于上述音响装置的噪音特性的信息中的至少1种信息。
另外，编码系统控制部14最好在各子频带中决定上述各子频带的量化位数，用以按照根据输入的宽频带声音数据决定的噪音本底的dB值，将指定的dB值的低电平设定为编码量化最低电平。
此外，也可以将上述基底频带B0和上述至少1个子频带分配分别与别的装置的多路通道的各通道对应。
如上所述，按照本发明的本实施例，通过使用多个子频带分割方法和线性PCM编码方法根据输入的噪音本底信息数据和信号频带信息数据利用改变噪音本底而减少位数，并且通过决定比例因子，使冗长行程的压缩作用发生作用，所以，万一在最大频带及宽频带输入高输出的数据时，可以自动地将频带扩展到120kHz，并且保持可以分配到24位而作为超高频高保真信号进行编码的能力。另一方面，可以获得有效地将自然界的声音无损失地编码的效果。另外，该编码数据可以记录到宽频带声音信号记录媒体即光盘300上。另外，从记录了上述编码数据的记录信号的光盘300上再生上述记录信号，宽频带声音信号解码装置1004根据在该再生的再生信号的编码信号中按时分多路化方法所包含的噪音本底信息数据和冗长行程信息数据，解码为原来的宽频带声音数据。
此外，随着技术的进步，改变编码参量和解码参量，可以将编码数据的记录信号记录到宽频带声音信号记录媒体即光盘300上。这里，通过根据记录到光盘300上的信号信息数据设定宽频带声音信号解码装置1004的动作规格，可以使之与宽频带声音信号编码装置1001连动地动作。通过根据光盘再生器1003的所需频带和位数有限制地改变再生处理的规格，便可提供更省电、经济性优异的宽频带声音信号解码装置1004。除了上述效果之外，还具有以下具体的作用效果。
(a)以每1通道3.12Mbps的低位速率，可以同时实现140dB以上的高动态范围和奈奎斯特频率＝120kHz的宽频带的2个特性。换言之，消除了由于微小电平的畸变率恶化而引起声音变哑的情况，可以进行20kHz～120kHz的超高频信号的原声再生，摆脱先有技术的光盘(CD)等的采样频率＝44.1kHz和量化位数＝16位的限定的空间，可以实现能够无限透明地到超高频区域进行再生的自然的记录和再生以及记录上述宽频带声音数据的信号的记录媒体和再生声场。
(b)由于音乐信号中的超声波频带的能量小，所以，通过压缩冗长的行程，在信号仅在超高频区域或主要是超高频成分时，可以用24位的量化位数的精度进行无损失编码。这样，便可抑制平均位速率的上升。
(c)此外，最好通过利用熵编码或Δ∑调制或将它们组合压缩指定的子频带的信号数据，可以获得与行程压缩相乘的作用效果，从而可以进一步发挥降低平均位速率的效果。
(d)由于是利用再生频带与动态范围之积决定所需位速率的可定标编码，所以，当前所能实现的最高性能的元器件和电路可以用低位速率进行编码，如果将来性能改善了，可以根据发展进步自由地改变和调整位速率。
(e)使用共同的记录媒体，即使用着眼于便携式的省电的、简化规格的宽频带声音信号解码装置也可以进行再生。
(f)由于使基底频带和先有的格式相同并且可以通用，所以，在基底频带的频带区域可以获得与先有技术的格式的互换性，通过将其作为过渡的格式，新媒体的共同部分的信号数据也可以使用先有技术的机器或DVD视频播放机进行再生。
以上，参照附图、联系优选实施例充分说明了本发明，但是，对于业内人员而言，显然可以进行种种变更或修正。只要这种变更和修正不超出权利要求所定义的本发明的范围，就应理解为包含在本发明的范围内。
产业上利用的可能性
按照本发明，可以提供宽频带声音信号编码装置、宽频带声音信号解码装置、具有宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号解码装置的宽频带声音信号编码解码装置、宽频带声音信号记录媒体。
上述宽频带声音信号编码装置具有将输入的宽频带声音数据分割为指定的自然数N个子频带的信号数据并输出的子频带分割滤波器、将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别用指定的各量化位数进行子采样并输出的N个子采样单元、根据输入的噪音本地信息决定上述N个子采样单元的各量化位数并设定分别对上述N个子采样单元设定上述决定的各量化位数的量化位数量化位数的编码系统控制单元和使从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据的多路转换器。
另外，上述宽频带声音信号解码装置具有从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和噪音本底信息进行多路分离的信号分离器、通过根据上述噪音本底信息对上述N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理将N个子频带的信号数据复原并输出的N个冗长复原单元、对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理并分别输出处理后的N个子频带的信号数据的N个过速率采样单元和将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成并输出合成后的宽频带声音数据的子频带合成滤波器。
此外，上述宽频带声音信号记录媒体是将宽频带声音数据分割为指定的自然数N个子频带的信号数据、根据上述宽频带声音数据的噪音本地信息决定子采样用的量化位数、分别用上述决定的量化位数对上述N个子频带的信号数据进行子采样、记录将进行了子采样的N个子频带的信号数据实现了多路化的编码数据的宽频带声音信号记录媒体。
因此，与先有技术相比，用每1通道比较低的位速率可以同时实现非常高的动态范围和宽频带的2个特性。换言之，消除了由于微小电平的畸变率的恶化而声音变哑的情况，例如，可以实现直至120kHz的超高频信号的原声再生，从而可以摆脱限于先有技术的压缩盘(CD)等的空间，可以实现能够无限透明地到超高频区域进行再生的自然的记录和再生以及记录上述宽频带声音数据的信号的记录媒体和再生声场。

Claims (30)

1.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
子频带分割滤波器，将输入的宽频带声音数据分割为指定的自然数N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别用指定的各量化位数进行子采样并输出；
编码系统控制单元，根据输入的噪音本地信息决定上述N个子采样单元的各量化位数，并设定分别对上述N个子采样单元设定上述决定的各量化位数的量化位数；和
多路转换器，使从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化并输出多路化后的编码数据；
上述编码系统控制单元在上述各子频带中决定上述各子频带的量化位数，用以将比根据输入的宽频带声音数据决定的噪音本地的dB值低的指定的dB值的电平设定为编码量化最低电平。
2.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息决定上述宽频带声音数据的频带分割宽度和分割数N，只将上述信号频带信息中所包含的信号频带作为编码频带；
子频带分割滤波器，将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行采样并输出；
N个冗长压缩单元，根据从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中至少1个子频带的信号数据，检出该至少1个的信号数据中的指定时间的信号的峰值电平，根据检出的信号峰值电平，对所述至少1个子频带的信号数据，决定各个比例因子，以删除高位的冗长行程，并根据决定的比例因子进行从上述N个子频带的信号数据中将高位的冗长行程除外的除外处理，从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据；和
多路转换器，使由上述冗长压缩单元决定的比例因子和从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化，并输出多路化后的编码数据。
3.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的噪音本地信息和信号频带信息的输入的信号信息决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N，并且根据上述噪音本地信息决定指定的自然数N个子采样单元的各量化位数；
子频带分割滤波器，将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据用由上述编码系统控制单元决定的各量化位数分别进行采样并输出；和
多路转换器，使从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化，并输出多路化后的编码数据。
上述编码系统控制单元在上述各子频带中决定上述各子频带的量化位数，用以将比根据输入的宽频带声音数据决定的噪音本地的dB值低的指定的dB值的电平设定为编码量化最低电平。
4.按权利要求1～3中的任一权项所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。
5.按权利要求1～3中的任一权项所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率设定为约32kHZ、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
6.按权利要求1～3中的任一权项所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子采样单元的各子采样频率设定为约32kHZ、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
7.按权利要求1～3中的任一权项所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率和其他子频带的子采样频率设定为相同。
8.按权利要求2所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述N个冗长压缩单元的各比例因子分别至少按声音的信号的节目单位固定。
9.按权利要求2所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的信号数据不进行由上述各冗长压缩单元进行的高位的冗长行程的除外处理，而利用具有16位～24位中的1个量化位数的线形编码PCM方式进行编码。
10.按权利要求1或3所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述噪音本底信息包含关于录音演播室的暗噪音和声音话筒以及话筒放大器的噪音特性的信息、关于输入的宽频带声音数据的采样频率和字长的信息和在使用混频落地式收音机和试验器中的至少其一的音响装置时关于上述音响装置的噪音特性的信息中的至少1种信息。
11.按权利要求1所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：还具有编码高频脉动信号发生器，发生用于驱散和减轻收音的量化噪音与编码的量化噪音之间的干涉的微小电平的高频脉动信号，并与上述输入的宽频带声音数据相加。
12.按权利要求1所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述基底频带和上述至少1个子频带分别配置为与别的装置的多通道的各通道对应。
13.按权利要求1所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：进而具有线性预测编码器，通过对从上述N个子采样单元输出的上述N个子频带的信号数据中的至少1个子频带的信号数据进行线性预测编码处理而降低低频区的峰值频谱。
14.按权利要求13所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：通过使上述编码数据实现多路化来将表示由上述线性预测编码器进行线性预测编码处理的识别信号附加到指定的子频带的信号数据上。
15.一种宽频带声音信号编码解码装置，包括宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号解码装置，其特征在于：
上述宽频带声音信号编码装置具有
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息，决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N，用以只将上述信号频带信息中所包含的信号频带作为编码频带：
子频带分割滤波器，将输入的宽频带声音数据分割为具有根据包含上述宽频带声音数据的信号频带信息的输入信号信息决定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出；
N个冗长压缩单元，根据从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中至少1个子频带的信号数据，检出该至少1个的信号数据中的指定时间的信号的峰值电平，根据检出的信号峰值电平，对所述至少1个子频带的信号数据，决定各个比例因子，以删除高位的冗长行程，并根据决定的比例因子进行从上述N个子频带的信号数据中将高位的冗长行程除外的除外处理从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据；和
多路转换器，使由上述冗长压缩单元决定的比例因子和从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化，并输出多路化后的编码数据；
上述宽频带声音信号解码装置具有
信号分离器，从上述多路化后的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和噪音本底信息进行多路分离；
N个冗长复原单元，通过根据上述噪音本底信息对上述N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理，将N个子频带的信号数据复原并输出；
N个过采样单元，对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别进行过采样处理，并分别输出处理后的N个子频带的信号数据；和
子频带合成滤波器，将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成，并输出合成后的宽频带声音数据。
16.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息，决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N，用以只将上述信号频带信息中所包含的信号频带作为编码频带；
子频带分割滤波器，将输入的宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出；
冗长压缩单元，通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中的至少1个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理，进行信号数据的压缩并输出处理后的信号数据；和
多路转换器，使从上述各子采样单元和上述冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化，并输出多路化后的编码数据。
17.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的噪音本底信息和信号频带信息的输入的信号信息决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N，并且根据上述噪音本底信息决定指定的自然数N个子采样单元的各量化位数；
子频带分割滤波器，将上述宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别用由上述编码系统控制单元决定的各量化位数进行子采样并输出；
N个冗长压缩单元，通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理进行信号数据的压缩，并输出处理后的信号数据，和
多路转换器，使从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化，并输出多路化后的编码数据；
上述编码系统控制单元在上述各子频带中决定上述各子频带的量化位数，用以将比上述输入的噪音本底信息中所包含的噪音本底的dB值低的指定的dB值的电平设定为编码量化最低电平。
18.一种宽频带声音信号编码装置，其特征在于，具有：
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息，决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数N，用以只将上述信号频带信息中所包含的信号频带作为编码频带；
子频带分割滤波器，将输入的宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的频带的分割宽度和分割数N的指定的自然数N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将从上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出；
冗长压缩单元，对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据中至少1个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的Δ∑调制处理，并输出处理后的信号数据；和
多路转换器，使从上述各子采样单元和上述冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据实现多路化，并输出多路化后的编码数据。
19.按权利要求16或17所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述冗长压缩单元最好具有线性预测编码器和熵编码器中的至少一种。
20.按权利要求19所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述冗长压缩单元通过具有线性预测编码器和熵编码器中的至少一种而利用上述多路转换器使表示进行冗长压缩处理的识别信号和上述多路化后的编码数据实现多路化。
21.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的频带宽度设定为10kHz～48kHz中的1个频带宽度。
22.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
23.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子采样单元的各子采样频率设定为约32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz或96kHz。
24.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的子采样频率与其他子频带的子采样频率设定为相同。
25.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述N个子频带的最低位的频带即基底频带的信号数据最好不进行由上述各冗长压缩单元进行的高位的冗长行程的除外处理，而利用具有16位～24位中的1个量化位数的线性编码PCM方式进行编码。
26.按权利要求17所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：上述噪音本底信息最好包含关于录音演播室的暗噪音和声音话筒以及话筒放大器的噪音特性的信息、关于输入的宽频带声音数据的采样频率和字长的信息和在使用混频落地式收音机和试验器中的至少一方的音响装置时关于上述音响装置的噪音特性的信息中的至少1种信息。
27.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：进而具有编码高频脉动信号发生器，发生用于驱散和减轻声音的量化噪音与编码的量化噪音之间的干涉的微小电平的高频脉动信号，并与上述输入的宽频带声音数据相加。
28.按权利要求16所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：设定为将上述基底频带和上述各子频带分别分配给独立的通道。
29.按权利要求28所述的宽频带声音信号编码装置，其特征在于：将分配上述基底频带的信号数据的独立的通道设定为主通道。
30.一种宽频带声音信号编码解码装置，包括宽频带声音信号编码装置和宽频带声音信号解码装置，其特征在于：
上述宽频带声音信号编码装置具有
编码系统控制单元，根据包含输入的宽频带声音数据的信号频带信息的输入的信号信息，决定上述宽频带声音数据的频带的分割宽度和分割数据N，用以只将上述信号频带信息中所包含的信号频带作为编码频带；
子频带分割滤波器，将输入的宽频带声音数据分割为具有由上述编码系统控制单元决定的带宽的分割宽度和分割数N的N个子频带的信号数据并输出；
N个子采样单元，将在上述子频带分割滤波器输出的N个子频带的信号数据分别进行子采样并输出；
N个冗长压缩单元，通过对从上述N个子采样单元输出的N个子频带的信号数据进行可以进行可逆变换的指定的冗长压缩处理而进行信号数据的压缩，并输出处理后的信号数据；和
多路转换器，使从上述N个冗长压缩单元输出的N个子频带的信号数据和上述信号信息实现多路化，并输出多路化后的编码数据；
上述宽频带声音信号解码装置具有
信号分离器，从输入的编码数据中将自然数N个子频带的信号数据和包含各子频带的比例因子和信号频带信息的信号信息进行多路分离；
N个冗长复原单元，通过根据指定的时间区间的各子频带的比例因子对由上述信号分离器进行多路分离的N个子频带的信号数据分别进行冗长复原处理，将N个子频带的信号数据复原并输出；
N个过采样单元，根据上述信号频带信息决定各过采样单元的过采样频率，并对从上述N个冗长复原单元输出的N个子频带的信号数据分别用上述决定的各采样频率进行过采样处理，从而分别输出处理后的N个子频带的信号数据；和
子频带合成滤波器，将从上述N个过采样单元输出的N个子频带的信号数据合成，并输出合成后的宽频带声音数据
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