CN1145894C - 编码方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种信息记录设备，在通过旧标准适用复现装置进行复现时，减少解码时产生的量化误差的影响，从而通过新标准扩展来实现多声道系统。它包括自适应声道转换电路，把L或R声道信号乘以第一系数，把其他声道信号乘以第二系数，并对每个L和R声道，混合乘以第一系数的声道信号与乘以第二系数的声道信号，从声道混合后的L和R声道中产生(L+R)/2和(L-R)/2。还包括以A-编码解码对(L+R)/2编码的第一编码电路和以B-编码解码对(L-R)/2编码的第二编码电路。

Description

编码方法和设备
本发明涉及适用于通过高效编码而对输入信号进行编码并复现传输、记录、复现和解码时的重放信号的编码方法和设备以及记录介质。
迄今为止已提出能记录诸如被编码的声学信息或音乐信息(以下叫做音频信号)等记录信号的信息记录介质，诸如磁-光盘。在对音频信号进行高效编码的方法中，有一种所谓的变换编码，它是一种通过进行正交变换把时域信号转换成频率领域信号并把一个频带的频谱分量编码到另一个频带的分块频谱分割法，另一种方法是子带(sub-band)编码(SBC)法，它是一种把时域音频信号分割成多个不分块的频带并对获得的频带信号进行编码的非分块频谱分割法。还公知一种子带编码和变换编码组合的高效编码技术，在此情况下，通过SBC把时域信号分割成多个频带并把获得的频带信号正交变换成经频带-频带编码的频谱分量。
在上述滤波中，R.E.Crochiere在Digital Coding of Speech in subbands，Bell Syst.Tech.J.Vol.55，No.8，1976中讨论了一种所谓的QMF(正交镜象滤波)。此QMF滤波把频谱分成带宽相等的两个频带，其特征是在接着合成所分割的频带时不产生所谓的混迭。Joseph H.Rothweiler在Polyphase QuadratureFilters-A New Subband coding Technique，ICASSP 83 BOSTON中讨论了一种分割频谱的技术。此多相正交滤波的特征是可在同时把信号分割成带宽相等的多个频带。
在上述正交变换技术中，有这样一种技术，其中在诸如每个帧的每个预定的单位时间将输入的音频信号分块并给每个块加上离散的富里叶变换(DFT)、离散的余弦变换(DCT)或改进的DCT(MDCT)，以把信号从时间轴转换到频率轴。J.P.Princen和A.B.Bradley在Subband/Transform coding Using Filter Bank Basedon Time Domain Aliasing Cancellation，ICASSP 1987中讨论了MDCT。
如果把上述DFT或DCT用作把波形信号转换成频谱信号的方法，并根据M个样本所构成的时间块而应用变换，则可获得M个独立的实数数据。注意，为了减少时间块之间的连接畸变，给定的时间块通常要使两个相邻块有M1个样本重叠，平均地对于(M-M1)个样本，要对M个实数数据进行量化和进行以DFT或DCT编码。就是对这M个实数数据随后要进行量化和编码。
另一方面，如果把实数MDCT用作正交变换的方法，则从使两个相邻时间块有M个样本重叠的2M个样本中获得M个独立的实数数据。于是，在MCT中，平均地对于M个样本，可获得M个实数数据，接着对其进行量化和编码。解码装置给在每块中由反变换从MDCT获得的代码而获得的波形元素加上干扰，以重新构成波形信号。
总之，如果延长变换的时间块，则提高了频谱分辨率，从而信号能量集中在指定的频率分量中。因此，使用MDCT，使得把每个相邻块中的一半重叠起来而以延长的块长度来进行变换，并且使获得的频谱信号的数目增加不超过原始时间样本数目，可以比使用DFT或DCT更高的效率来进行编码。此外，由于相邻块具有足够长的相互重叠，所以可减少波形信号的块间畸变。然而，如果延长用于变换的变换块长度，则变换需要更多的工作区，于是妨碍复现装置尺寸的减少。尤其是，在难于提高半导体的集成度时应避免在时间点上使用长的变换块，因为这将增加制造成本。
通过对经滤波或正交变换被分割成多个频带的信号进行量化，可控制产生量化噪声的频带，从而可通过使用诸如掩蔽(masking)效应等声学特性以更高的音质率来实现编码。如果以各个频带中信号分量绝对值的最大值对信号分量进行归一化，则可以更高的效率实现编码。
作为在量化频率分量时以分割频谱而获得的频带宽度，公知诸如考虑人体听觉系统的音质特性来分割频谱。尤其是，利用带宽随频率的增加而增加，把音频信号分割成多个，例如25个频带。这些频带是临界频带。在对基于频带的数据进行编码中，通过在频带基上的固定的或自适应的比特(bit)分配来实行编码。在对通过上述比特分配所进行的MCT处理而获得的编码系数数据中，通过对基于块的MDCT处理而获得的基于频带的MDCT系数进行适当比特数分配来进行编码。作为比特分配技术，公知以下的两种技术。
例如，如R.Zelinsky和P.Noll在Adaptive Transform Coding of Speech Signalsand in‘IEEE transactions of Acoustics，Speech and Signal Processing，vol.ASSP-25，No.4，August 1977中所述，根据基于频带信号的幅值来进行比特分配。由此系统，量化噪声频谱变平，从而把量化噪声减到最少。然而，实际的噪声感在音质上不是最佳的，因为没有利用音质掩蔽效应。
在出版物‘ICASSP 1980，The critical band coder--digital encoding of theperceptual requirements of the auditory system，M.A.Krasner，MIT’中，使用音质掩蔽机理来确定对每个临界频带产生所需信噪比的固定比特分配。然而，如果使用此技术来测量正弦波输入特性，则由于临界频带中的固定比特分配而不能获得最佳的结果。
为了克服这些问题，提出了一种高效的编码装置，其中把用于比特分配的全部比特中的一部分用于从一个小块到另一个块预先固定的固定比特分配图案，把其余的部分用于依据各个块信号幅值的比特分配，使固定比特分配和依据信号幅值的比特分配之间的比特数分割比相应于与输入信号有关的信号，从而固定比特分配的比特数分割比越大则信号频谱越平滑。
此技术通过给包括表现出集中信号能量的特殊信号频谱的块分配更多的比特，而明显地提高整体的信噪比。为了提高信噪比特性而使用以上技术，不仅可增加测量值，也可提高听众所感知的声音的信号质量，因为人体的听觉系统敏感于具有尖锐频谱分量的信号。
已提出各种不同的比特分配技术，模拟人体听觉机构的模型也变得更为精细，从而相应地提高编码装置的容量可实现更高的编码效率。
在这些技术中，通常的实践是找到比特分配的实数基准值，从而实现通过尽可能准确地计算而发现的信噪比特性，以及把近似于基准值的整数值用作所分配的比特数。
为了构成实际的代码串，以预定比特数从一个归一化/量化频带到另一个归一化/量化频带对量化细度信息和归一化系数信息进行编码并对经归一化和量化的频谱信号分量进行编码就足够了。在ISO标准(ISOIEC 11172-3：1993(E)，1993)中，描述了一种高效的编码系统，其中把各个频带中代表量化细度信息的比特数设定得不同。尤其是，把代表量化细度信息的不同数目设定为随频率的增加而减小。
还公知一种从例如归一化系数信息中确定解码装置量化细度信息的方法。由于在设定此标准的同时设定归一化系数信息和量化细度信息之间的关系，所以不可能引入以将来更先进的音质模型为基础的量化细度控制。此外，如果待实现的压缩比有一宽度，则需要从一个压缩比到另一个压缩比而设定归一化系数信息和量化细度信息之间的关系。
上述编码技术可应用于多个声道所构成的声学信号的各个声道。例如，此编码技术可应用于与左侧扬声器有关的左声道以及与右侧扬声器有关的右声道中的每一个。此编码技术也可应用于把L声道和R声道信号加起来而获得的(L+R)/2信号。上述技术也可应用于实现有效编码的(L+R)/2和(L-R)/2信号。同时，对一个声道的信号进行编码的数据量等于对两个声道的信号进行独立编码所需的数据量的一半。于是，频繁地使用一种在记录介质上记录信号的方法，其中准备了记录为一个声道的非立体声信号的模式和记录为两个声道的立体声信号的模式，且如果需要进行长时间的记录时，可把记录作为非立体声信号。
如D.A.Huffamn在“A Method for Construction of Minimum Redundancycodes”，in Proc.I.R.E.，40，p.1098(1952)中所述，也公知一种使用可变长度编码来进行编码的方法，以实现对量化的频谱信号分量进行更有效地编码。
在本受让人的国际公开号为WO94/28633的专利申请中，揭示了一种从感觉上分离来自频谱信号的临界音调分量(即，信号能量集中在指定的频率附近)并分别对来自其余频谱分量的信号分量进行编码的方法。这使得可以高的压缩比对音频信号进行有效地编码，而基本上不破坏音质。
同时，目前不断地改进和引入了提高编码效率的技术，从而如果使用包括新改进的适当编码技术的标准，则可进行较长的记录或对相同的记录时间以更高的声音质量来记录音频信号。
在设定上述标准时，考虑到今后对标准的修改或扩展，允许在信息记录介质上记录与标准有关的标志信息。例如，在最初设定或修改标准时分别把‘0’或‘1’记录为1比特标志信息。与所修改的标准一致的复现装置检查标志信息是否为‘0’或‘1’，如果此标志信息为‘1’，则依据所修改的标准从信息记录介质中读出和复现该信号。如果标志信息为‘0’，且复现装置也满足最初设定的标准，则根据此标准信息记录介质中读出并复现该信号。如果复现装置不满足最初设定的标准，则不复现该信号。
本受让人在H-9-42514的日本专利申请中已揭示了一种编码方法，用于由编码器根据其大小不能控制的帧而对多声道信号进行编码。在此技术中，以比可分配给给定帧的比特的最大数目小的比特数对将依据曾设定的标准(以下叫做“旧标准”)来编码的声道信号进行编码，在如此产生的帧的空闲区域中排列其他声道的编码信号，从而使与旧标准有关的复现装置(以下叫做旧标准适用复现装置)来复现较少数目声道的信号，可利用与新标准(以下叫做新标准)有关的复现装置(以下叫做新标准适用复现装置)来复现较多数目声道的信号。
由此方法，可使不用旧标准适用复现装置来复现声道信号的编码方法的编码效率高于旧标准编码方法的编码效率，以减少对多个声道信号进行编码而引起对声音质量的破坏。依据此方法，通过在可由旧标准适用复现装置所复现的区域中记录A＝(L+R)/2信号并在不可由旧标准适用复现装置所复现的区域中记录B＝(L-R)/2信号，旧标准适用复现装置可复现非立体声信号，而新标适用复现装置可复现来自声道A和B的立体声信号L和R。
例如，James D.Johnstom在“Perceptual Transform Coding of WidebandStereo Signals”，ICASSP89，pp.1993-1995中描述了对(L+R)/2和(L-R)/2信号进行编码并复现经编码的立体声信号的方法。
本受让人在H-9-92448号日本专利申请中已揭示了一种技术，其中为了减少量化误差影响(它是在对左右声道之间具有明显电平差的信号进行编码时自发存在的)，不由旧标准适用复现装置所复现的区域的信号是从(L-R)/2、L和R中选择。
同时，如果为了复现立体声信号的标准扩展，想要使用信号解码方法来尝试标准扩展，该方法可通过标准扩展来复现更大数目的声道信号并由旧标准适用复现装置来复现较少数目的声道，则出现在编码时所产生的量化噪声存在与立体声信号的种类有关的问题。
参考图1和2，说明量化噪声产生的方式。
图1A和1B示出典型立体声信号左声道(L)和右声道(R)分量的频谱分量。
图1C和1D示出在通过声道转换把L和R信号转换成相应于(L+R)/2和(L-R)/2的信号时所获得的信号的频谱波形。由于一般立体声信号的各个声道表现出强烈的相关，所以B＝(L-R)/2的声道的信号分量电平明显地小于L或R声道的信号分量电平。
图1E和1F示出在通过高效的编码方法对A和B声道的信号进行编码随后进行解码时所产生的量化噪声的状态。N1和N2代表对A和B声道进行编码时所产生的量化噪声的频率分量。在对声道A进行编码和解码时所获得的信号以及在对声道B进行编码和解码时所获得的信号分别叫做(A+N1)和(B+N2)。在高效编码方法中，经常发生量化噪声电平依赖于原始信号分量的电平。在此情况下，量化噪声N2的电平明显低于量化噪声N2。
图1G和1H代表从(A+N1)和(B+N2)信号分量所分离出的立体声信号各个声道的状态。通过把(A+N1)加到(B+N2)，可消去R分量，而只保留L分量。同样地，通过从(A+N1)中减去(B+N2)，可消去L分量，而只保留R分量。
留下的量化噪声N1和N2为(N1+N2)或(N1-N2)。由于与N1相比，N2的电平明显地较低，所以(N1+N2)或(N1-N2)都不产生音质问题。
图2示出在对左右声道之间不相关的立体声信号进行编码、解码和复现时所产生的量化噪声的状态。
图2A和2B示出左右声道之间没有相关的左声道(L)分量和右声道(R)分量的频谱波形。
图2C和2D示出在把L和R信号声道转换成等价于(L+R)/2和(L-R)/2的信号时所获得的信号的频谱信号波形。如图1的例子，(L+R)/2和(L-R)/2声道分别叫做A和B声道。由于L和R不表现出相关，信号B＝(L-R)/2的信号电平不低。
图2E和2F示出在通过上述的高效编码方法对声道A和B的信号进行编码以及对编码信号进行解码时所产生的量化噪声的状态。N1和N2分别代表在对A和B声道的信号进行编码时所产生的量化噪声分量的时间轴波形。如图1的例子，在对A和B声道进行编码和解码时所获得的信号分别叫做(A+N1)和(B+N2)。
图2G和2H示出从(A+N1)和(B+N2)信号分量所分离出的立体声信号各个声道的状态。此外，(A+N1)与(B+N2)相加消去L分量，而只保留R分量。
然而，由于原始信号未掩蔽高范围一侧的分量(N1+N2)以及低范围一侧的分量(N1-N2)，所以这些量化噪声可给出负的音质效果。
在立体声信号中，由于两个声道的信号电平或能量基本上没有改变，所以同样难于选择用于编码的声道以依据信号电平或能量把量化噪声减到最小。
本发明的一个目的是提供一种编码方法和设备，使得在通过新标准扩展而实现多个声道的编码和解码的情况下减少解码后所产生的量化噪声的影响，同时允许由旧标准适用复现装置来进行复现。
在一个方面，本发明提供的编码方法包括计算多个声道信号的混合系数、根据混合系数来混合声道信号、从混合的声道信号产生相应于声道信号的多个处理信号以及对处理信号进行编码。
在另一个方面，本发明提供的编码方法包括计算多个声道信号的混合系数、从声道信号中产生相应于声道信号的多个处理信号、把处理信号与从混合系数中得到的系数相乘以及对与系数相乘的处理信号进行编码。
在再一个方面，本发明提供的编码设备包括计算多个声道信号的混合系数的装置、根据混合系数来混合声道信号的装置、从混合的声道信号产生相应于声道信号的多个处理信号的装置以及对处理信号进行编码的装置。
在又一个方面，本发明提供的编码设备包括计算多个声道信号的混合系数的装置、从声道信号中产生相应于声道信号的多个处理信号的装置、把处理信号与从混合系数中得到的系数相乘的装置以及对与系数相乘的处理信号进行编码的装置。
在还有一个方面，本发明提供了其上记录有编码信号的记录介质，其中所记录的信号包括在计算多个声道信号的混合系数、根据混合系数来混合声道信号、从混合的声道信号产生相应于声道信号的多个处理信号以及对处理信号进行编码时所产生的代码串。
在另一个方面，本发明提供了其上记录有编码信号的记录介质，其中记录信号包括在计算多个声道信号的混合系数、从声道信号中产生相应于声道信号的多个处理信号、把处理信号与从混合系数中得到的系数相乘以及对与系数相乘的处理信号进行编码时所产生的代码串。
于是，本发明提供了一种信息记录设备，该设备在允许旧标准适用复现装置来进行复现的同时，通过以依据声道间的相关而设定的混合比把多个声道构成的输入信号相混合，减少在通过新标准扩展而实现多个声道的编码和解码时由解码所产生的量化误差的影响。
即，在可以新标准适用记录装置对延长的时间进行多声道复现的同时可以旧标准适用复现装置来进行复现的方法中，本发明使得可以如此方式进行信号复现，从而可通过使用多个信道把降低音质的效应抑制到最小。
图1A到1H示出在根据标准扩展来复现立体声信号时依据立体声信号类型而编码所产生的量化噪声的状态。
图2A到2H示出在对左右声道之间不相关的立体声信号进行编码、解码和复现所产生的量化噪声的状态。
图3是示出作为依据本发明的压缩数据的记录/复现设备的一个实施例的记录/复现设备示意结构的方框电路图。
图4是示出依据本发明的编码装置示意结构的方框电路图。
图5是示出依据本发明的信号分量编码电路示意结构的方框电路图。
图6是示出依据本发明的转换电路示意结构的方框电路图。
图7是示出依据本发明的解码电路示意结构的方框电路图。
图8是示出依据本发明的逆转换电路示意结构的方框电路图。
图9是示出依据本发明的信号分量解码电路示意结构的方框电路图。
图10示出基本的编码方法。
图11示出依据基本编码方法而编码的帧的代码串的结构。
图12示出从帧到帧排列L和R声道的一个例子。
图13示出对一个帧排列(L+R)/2的一个例子。
图14示出对分成音调和非音调分量的信号分量进行编码的编码方法。
图15示出由对信号分量分解而成的音调和噪声分量进行编码的编码方法所编码的代码串的结构。
图16是示出对信号分量分解而成的音调和噪声分量进行编码的信号分量编码电路示意结构的方框电路图。
图17是示出对信号分量分解而成的音调和噪声分量进行解码的信号分量解码电路示意结构的方框电路图。
图18示出在记录A编码解码的代码串的情况下的记录格式。
图19是示出产生图18的代码串的编码装置示意结构的方框电路图。
图20是示出在由图17的代码串产生电路产生图18的代码串时的处理流程图。
图21是示出适用于对使用本发明的编码方法所产生的图18的代码串进行解码的解码电路示意结构的方框电路图。
图22是示出在由图21的代码串分离电路来分离图18的代码串时的处理流程图。
图23是示出作为本发明的一个实施例适用于自适应声道转换的编码装置示意结构的方框电路图。
图24是示出图23的自适应声道转换电路的一个示意实施例结构的带宽电路图。
图25是示出在确定图24的声道混合比确定电路中声道混合比R_m时的处理流程图。
图26是示出图24的声道混合电路一个示例的方框电路图。
图27是示出具有由声道混合电路和声道转换电路组合而成的声道混合组合电路的自适应声道转换电路一个示例的方框电路图。
图28是示出图27所示自适应声道混合转换电路一个示例的结构的方框电路图。
图29A到29B示出图24的声道混合电路中L和R声道的变化以及L’和R’信号的输出信号。
图30A到30H示出在对图29B所示的L’和R’声道进行解码后所产生的量化噪声的状态。
参考附图，将详细地说明本发明的较佳实施例。
图3示出实施本发明的压缩数据记录和/或复现设备的示意结构。
在图3所示的压缩数据记录和/或复现设备中，把由主轴电动机(M)51所驱动而旋转的磁-光盘1用作记录介质。为了把数据记录在磁-光盘1上，把相应于记录数据的经调制的磁场加到磁头54，而由光头(H)53来发射激光光束；通过进行所谓的磁场调制记录，沿磁-光盘1的记录轨道(track)来记录数据。为了复现，以光头53的激光光束跟踪磁-光盘1的记录轨道，以进行光磁复现。
光头53由诸如激光二极管等激光源、诸如准直透镜、物镜、偏振光束分光镜或柱面透镜等光学元件和具有预定图案的光接收部件的光检测器而制成。此光头53面对磁头54，其间有磁-光盘1。为了把数据记录在磁-光盘1上，在激光照射磁-光盘1上的目标轨道的同时，由以下所述用于加上满足记录数据的调制磁场的记录系统的磁头驱动电路66来驱动磁头54，以依据磁场调制系统来进行热-磁记录。光头53在通过推-挽法来检测跟踪误差时，也通过例如像散法来检测聚焦误差。当从磁-光盘1复现数据时，光头53检测聚焦误差和跟踪误差，与此同时它检测偏振角(Ker旋转角)与用于产生重放信号的激光的目标轨道的差异。
把光头53的输出发送到RF电路55，电路55从光头53的输出中提取聚焦误差和跟踪误差信号以把所提取的信号提供给伺服控制电路56，与此同时把复现的信号转换成被发送到复现系统的解码器71的双电平信号。
伺服控制电路56由例如聚焦伺服控制电路、主轴电动机伺服控制电路和迹线(thread)伺服控制电路来构成。聚焦伺服控制电路跟踪地控制光头53的光学系统，从而将把聚焦误差信号减小到零。跟踪伺服控制电路跟踪地控制光头53的光学系统，从而将把跟踪误差信号减小到零。主轴电动机伺服控制电路控制主轴电动机51，从而将驱动磁-光盘1以预定的旋转速度诸如恒定的线速度旋转。迹线伺服控制电路把光头53和磁头54移动到由系统控制器57所指定的磁-光盘1的目标轨道位置。进行各种控制操作的伺服控制电路56把指定伺服控制电路56所控制的各种元件操作状态的信息发送到系统控制器57。
在系统控制器57中，安装了键输入启动单元58和显示器59。此系统控制器57通过键输入启动单元58的键输入启动信息来控制记录系统和复现系统。系统控制器57也根据由来自磁-光盘1记录轨道的头标时间或子码Q数据所复现的基于扇区的地址信息来监督由光头53和磁头54所跟踪的记录轨道上的记录位置和复现位置。系统控制器57也根据记录和/或复现设备的数据压缩比以及记录轨道的重放位置信息而对在显示器59上显示重放时间的控制进行管理。
为了显示重放时间，把通过所谓的头标时间或所谓的子码Q时间(绝对时间信息)而从磁-光盘1的记录轨道中复现的基于扇区的地址信息乘以数据压缩比的倒数诸如1/4压缩比的4，以找出将显示在显示器59上的实际时间信息。注意，为了记录，如果通过重新格式化而把绝对时间信息预先记录在例如磁-光盘1的记录轨道上，则可读出此预先格式化的绝对时间信息，并可把该信息乘以数据压缩比的倒数以显示相应于实际记录时间的当前位置。
然后，在盘片记录/复现设备的记录系统中，把来自输入端60的模拟音频输入信号Ain经由低通滤波器LPF61发送到A/D转换器62，然后该转换器对模拟音频输入信号Ain进行量化。把来自A/D转换器62的数字音频信号发送到自适应变换编码(ATC)编码器63。另一方面，把来自输入端67的数字音频输入信号Din经由数字输入接口电路(数字输入)68发送到ATC编码器63。ATC编码器63处理来自输入信号Ain的被A/D转换器62所量化的具有预定传递速率的数字音频PCM数据，比特压缩(数据压缩)满足预定的数据压缩率。把来自ATC编码器63的输出压缩数据(ATC数据)发送到存储器64。例如，如果数据压缩率是1/8，则把数据传递速率减小到上述标准CD-DA格式的75扇区/秒的数据传递速率的1/8，即9.375扇区/秒。
由系统控制器57来控制存储器64的数据写入和数据读出，把存储器64用作缓冲存储器，用于在必要时把ATC编码器63所发送的用于存储的ATC数据暂时记录在盘片上。即，如果数据压缩率是1/8，则把ATC编码器63所提供的压缩音频数据的数据传递速率减小到75扇区/秒的标准CD-DA格式数据传递速率的1/8，即9.375扇区/秒。把此压缩数据连续写到存储器64上。如上所述，虽然只需要以八分之一扇区的速率来记录此压缩数据(ATC数据)，但使用以下所说明的扇区连续记录，因为几乎不可能进行每八个扇区的记录。使用其间插入非记录周期的预定多个扇区构成的簇(诸如32加上几个扇区)，以与标准CD-DA格式数据传递速率相同的75扇区/秒的数据传递速率以脉冲串的方式来进行此记录。
即，以上述75扇区/秒的传递速率，以与记录数据类似的脉冲串方式从存储器64中读出以9.375(+75/8)扇区/秒的低传递速率连续地写入的数据压缩率为1/8的ATC音频数据。如此读出和记录(包括非记录周期)的数据的全部数据传递速率为上述9.375扇区/秒的低速率。然而，脉冲串式记录操作期间的瞬时数据传递速率为上述75扇区/秒的标准速率。因此，如果盘片的旋转速度为上述CD-DA格式的标准速度(恒定线速度)，则以与CD-CA格式相同的的记录密度和相同的记录方式来进行记录。
把从存储器64中以75扇区/秒的传递速率(瞬时)以脉冲串方式读出的ATC音频数据即记录数据提供给编码器65。在从存储器64提供给编码器65的数据串中，每个记录的连续记录单元是由诸如32个扇区等多个扇区以及排列在前后的几个簇互连扇区所构成的簇(cluster)。这些簇互连扇区设定为比编码器65处的间隔长度更长，从而间隔行扫描不影响其他簇的数据。
编码器65给以脉冲串方式从存储器64提供的记录数据加上用于诸如奇偶附加和交错(interleave)等纠错编码或EFM编码。把经过编码器65编码的记录数据提供给磁头驱动电路66。磁头54连到此磁头驱动电路66，从而驱动磁头54，以给磁-光盘1加上依据记录数据所调制的磁场。
系统控制器57对存储器64进行如上所述的存储器控制，同时也控制记录位置，以通过对磁-光盘1的记录轨道所进行此存储器控制，连续地记录以脉冲串方式来自存储器64的记录数据。为了以此方式控制记录位置，由系统控制器57来管理以脉冲串方式从存储器64中读出记录位置，以把指定磁-光盘1记录轨道上记录位置的控制信号提供给伺服控制电路56。
现在说明复现系统。所构成的复现系统用于复现由上述记录系统连续地记录在磁-光盘1的记录轨道上的记录数据。于是，复现系统包括解码器71，给解码器71提供RF电路55从以激光束跟踪磁-光盘1记录轨道的光头53依次获得的重放输出中所获得的双电平信号。注意，不仅可以读磁-光盘，也可读类似于紧致盘片(CD)的只读光盘。
解码器71是上述记录系统的编码器65的对应装置。为了以比正常传递速率快的75扇区/秒的传递速率来复现数据压缩率为1/8的ATC音频数据，对由RF电路55转换成双电平信号的重放输出进行用于纠错解码和EFM解码。把解码器71所获得的重放数据提供给存储器72。
在由系统控制器57进行数据写入/输出控制的存储器72中，以75扇区/秒的传递速率以脉冲串方式写入以75扇区/秒的传递速率从解码器71所提供的重放数据。在存储器72中，以相应于1/8的数据压缩率的9.375扇区/秒的传递速率连续地读出以上述75扇区/秒的传递速率写入的上述重放数据。
系统控制器57进行存储器控制，从而以75扇区/秒的传递速率把重放数据写入存储器72，同时以9.375扇区/秒的传递速率从存储器7中读出重放数据。对存储器72进行如上所述的存储器控制的系统控制器57控制重放位置，从而通过来自磁-光盘1记录轨道的存储器控制，而从存储器72中连续地读出以脉冲串方式写入的重放数据。系统控制器57通过管理以脉冲串方式从存储器72中读出的重放数据的重放位置并把指定光盘1或磁-光盘1的记录轨道上重放位置的控制信号提供给伺服控制电路56来进行重放位置控制。
把以9.375扇区/秒的传递速率从存储器72中连续读出的ATC音频数据提供给ATC解码器73。此ATC解码器73是记录系统的ATC编码器63的对应装置，它通过因子8来扩展ATC数据来复现16位的数字音频数据。把来自ATC解码器73的数字音频数据提供给D/A转换器74。
D/A转换器74把ATC解码器73所提供的数字音频数据转换成用于相乘模拟音频输出信号Aout的模拟信号。经由输出端76处的低通滤波器(LPF)75来输出从D/A转换器74获得的模拟音频输出信号Aout。
将详细地说明高效编码。尤其是，将参考图4来说明利用子带编码(SBC)、自适应变换编码(ATC)和自适应比特分配技术对诸如音频PCM信号等输入数字信号进行高效编码。
如图4所示，在执行本发明的信息(声学波形信号)编码方法的信息编码装置(图3的编码器63)中，输入信号波形110a被转换电路111a转换成信号频率分量110b。然后，这些信号频率分量110b被信号分量编码电路111b编码，以产生经编码的信号110c。然后，代码串产生电路111c从代码串产生电路111c所产生的编码信号110c中产生代码串110d。如图5所示，转换电路111a通过频带分割滤波器112a把输入信号120a分割成两个频带，由前向正交变换电路112b、112c通过MDCT把获得的两个频带信号120b、120c转换成频谱信号分量120d、120e。输入信号120a相应于图4的信号波形110a，而频谱信号分量120d、120e相应于图4所示的信号频率分量110b。在图5所示的转换电路111a中，两个频带分割信号120b、120c的带宽是输入信号120a带宽的一半，即输入信号120a被变薄了1/2。当然，除了示例以外，可使用其他结构的转换电路111a。例如，输入信号可以直接通过MDCT转换成频谱信号，而也可通过DFT或DCT而不是MDCT来变换输入信号。虽然可通过频带分割滤波器把输入信号分割成频率分量，但最好通过上述正交变换方法把输入信号变换成频率分量，因为这样可以较少的处理操作来获得较大数目的频率分量。
如图6所示，信号分量编码电路111b通过归一化电路113a对一个预定频带到另一个频带的信号分量130a进行归一化，同时通过量化细度决定电路113b从信号分量130a中计算量化细度信息130c。量化电路113c根据量化细度信息，对来自归一化电路113a的归一化信号130b进行量化。此时，信号分量130a相应于图4的编码信号110c。除了量化信号分量以外，输出信号130d还包括用于归一化的归一化系数信息和上述量化细度信息。
如图7所示，在从上述信息编码器所产生的代码串中重新产生音频信号的信息解码设备(图3的解码器73)中，通过代码串解析电路114a从代码串140a中提取信号分量的代码140b。代码串解码电路114b从这些代码140b恢复信号分量140c，逆转换电路114c从所恢复的信号分量140c中重新产生声学波形信号。
信息解码器的逆转换电路114c如图8所示构成，并且相应于图5所示的转换电路。在图8所示的逆转换电路114c中，反向正交转换电路115a、115b分别给输入信号150a、150b加上反向正交变换，以恢复频带信号，然后由频带合成电路115c来合成这些频带信号。输入信号150a、150b相应于信号140c，已由图7的信号分量解码电路114b恢复了该信号的信号分量。频带合成滤波器115c的输出信号150e相应于图7的声学波形信号140d。
图7的信号分量解码电路114b如图9所示来构成，它给来自代码串解析电路114a的代码140b即频谱信号加上解量化和解归一化处理。在图9所示的信号分量解码电路114b中，解量化电路116a对输入代码160a解量化，而解归一化电路116b对解量化时所获得的信号160b进行解归一化，以输出信号分量160c。以上的代码160a相应于来自图7代码串解析电路114a的代码140b，而输出信号分量160c相应于图7的信号分量140c。
例如，在图10中示出由图5所示上述信息编码器的转换电路所获得的频谱信号。图10上述的频谱分量代表通过dB的电平转换后通过MDCT的频谱分量的绝对值。即，在此信息编码器中，把一个预定的变换块变换到另一个块的输入信号转换成64个频谱分量，并且按照八个频带(如图10中的[1]到[8]所示，这里叫做编码单元)进行归一化和量化。如果依据频率分量的如何分布而改变一个编码单元到另一个编码单元的量化细度，则可保证进行高效编码，以把音质破坏抑制到最小。
图11示出上述编码情况下代码串的示意结构。
在本示意结构的代码串中，设有一信息，该信息是用于恢复每个变换块的频谱信号的数据，并结合由预定比特数所构成的多个帧对该信息进行了编码。在每个帧的前端(头标(header))处设有一信息，该信息是以预定比特数进行编码的诸如预先编码的编码单元和同步信号等控制信息。接在头标信息后的是在按照编码单元频率增加的顺序依次对编码单元的量化细度数据和归一化系数数据进行编码时所获得的信息。每个头标的末端是按照编码单元频率增加的顺序，根据一个编码单元到另一个编码单元的上述归一化系数数据和量化细度数据而归一化以及量化的频谱系数数据。
依据经编码的编码单元的数目以及每个编码单元的量化细度信息所指定的量化比特的数目来设定用于恢复变换块的频谱信号所需的比特数，该数目可从帧到帧而有所变化。在复现时，只有上述来自每个帧前端的所需比特数是有效的，每个帧的其余区域是不影响重放信号的无效区。通常，有效地使用更大的比特数而把每个区域的无效区减到最小。
通过结合预定比特数的帧而对每个变换块进行编码，可容易地计算任意变换块的记录位置，于是使得便于随机存取，即从任意位置复现数据。
图12和13示出在按时间顺序把图11所示的帧数据记录在记录介质上的情况下记录格式的一个例子。图12示出以帧为基础交替地排列两个声道(诸如左(L)声道和右(R)声道)的信号的一个例子，而图13示出通过以帧为基础而排列左(L)右(R)声道的(L+R)/2的操作所产生的一个声道的信号(从左右声道产生的非立体声信号)。
通过使用图12所示的记录格式，可把L和R两个声道记录在同一记录介质上。另一方面，与图12所示以帧为基础交替排列L和R两个声道的记录格式相比，如果使用图13所示以帧为基础的只排列一个声道(L+R)/2的记录格式，则可进行双倍时间周期的信号记录/复现，同时有利于复现而不使复现电路变得复杂。
如果把图12所示的记录格式叫做标准时间模式，则可以把以较少数目的声道进行长时间记录/复现的记录格式叫做长时间模式，该模式使得可在与上述标准时间模式同样长的时间内进行两次记录/复现。在图12的例子中，如果记录L和R声道中的一个声道而不是L和R两个声道，则信号记录时间为如图12所示记录L和R两个声道所需时间的两倍。此记录模式也可叫做长时间模式。
虽然上述描述限于参考图11所述编码方法的技术，但也可相对于图1的编码方法进一步提高编码效率。
例如，可使用所谓的可变长度编码(其中分别给产生较高和较低排列的量化频谱信号分配短代码长度和长代码长度)来提高编码效率。
此外，如果在对输入信号进行编码时把上述预定变换块即用于正交变换的时间块长度设定为较长的值，则可相对减少每个块的辅助信息即量化相对信息或归一化系数信息的数量，而提高频率分辨率，于是使得更精细地控制频率轴上的量化细度，以提高编码效率。
本受让人在国际公开号为WO94/28683的申请中也揭示了一种在感觉上从与其他频谱信号分量独立编码的频谱信号分量中分离出关键音调信号分量的方法。如果使用此方法，则可以高的压缩比对音频信号或类似信号精细有效地编码，而基本上在感觉上不产生信号破坏。
将参考图14来说明对音调信号分量进行分离和编码的方法。在图14的例子中，示出已从频谱信号分量中分离出作为音调信号分量的三个音调分量组。对构成这些音调分量组的信号分量以及频率轴上音调分量的各个位置数据进行编码。
总之，需要把信号能量集中在少数频谱分量中的音调分量的信号分量量化到极高的细度。可以相对少数的比特来量化没有音调分量的每个编码单元中的频谱分量(非音调频谱信号分量)，而不破坏感觉上的音质。
虽然，为了简化附图而在图14中只示出相对少数的频谱信号分量，但信号能量集中在构成给定编码单元的几十个信号分量中的几个信号分量中。因此，由于音调分量分离的结果而使得数据量没有明显增加，从而通过分离音调分量可从整体上提高编码效率。
图15示出在通过参考图14所述的方法进行编码的情况下代码串的示意结构。在本示意结构中，在每个帧的前端作为头标部分排列有控制数据的信息，该信息由诸如同步信号和编码单元的编码数等以预定比特数编码组成。头标部分后排列有由编码音调分量数据构成的信息作为音调分量数据。
作为音调分量数据，首先排列音调分量中信号分量编码数的信息，随后依次排列频率轴上音调分量的编码位置信息的信息、归一化系数上编码信息的信息以及经归一化、量化和编码的音调信号分量的信息。
接在音调分量数据后，排列有在从原始频谱信号分量中减去音调信号分量后留下的剩余信号的编码数据的信息。也可把此剩余信号叫做噪声信号分量。此剩余信号包括每个编码单元的量化细度数据和归一化系数数据以及根据按编码单元频率增加的顺序进行编码的归一化系数数据和量化细度数据(除音调分量以外的信号分量)进行归一化和量化的频谱分量信号。注意，通过VLC对音调的频谱信号分量以及其他信号分量(系数数据)进行编码。
图16示出在从上述各个信号分量中分离出音调信号分量时图4信号分量编码电路111b的一个示意例子。
在如图16所示的信号分量编码电路111b中，把从图4的转换电路111a发送的信号分量170a(110b)发送到音调分量分离电路117a。信号分量170a被分离成音调信号分量170b以及其他信号分量170c(非音调信号分量)。音调信号分量170b被发送到音调分量编码电路117b，而非音调信号分量170c被发送到非音调分量编码电路117c。音调分量编码电路117b和非音调分量编码电路117c对提供给它们的信号分量进行编码，以输出获得的输出信号170d、170e。音调分量编码电路117b产生构成图15的音调分量数据的信息，与此同时对构成音调分量数据的信息进行编码。音调分量编码电路117b与非音调分量编码电路117c中的信号编码布局与图6所示的布局相同。
图17示出在已从各个信号分量中分离出音调信号分量的情况下图7的信号分量解码电路114b的一个示意例子。
在如图17所示的信号分量解码电路114b中，从图4的代码串解析电路114a所提供的代码140b由音调分量数据180a和非音调分量数据180b构成，这两个数据被分别发送到相关的音调分量解码电路118a和非音调分量解码电路118b。音调分量解码电路118a对来自图15所示音调分量数据的音调信号分量进行解码，以输出获得的音调信号分量180c。非音调分量解码电路118b对来自非音调分量数据的音调信号分量进行解码，以输出获得的非音调信号分量180d。把音调信号分量180c和非音调信号分量180d都发送到频谱信号合成电路118c，然后电路118c根据上述位置数据来合成音调信号分量和非音调信号分量，以输出获得的信号分量180e。音调分量解码电路118a和非音调分量解码电路118b的解码结构与图9所示的结构相同。
假设已开发出一种在这里叫做旧标准或A-编码解码的编码技术，已使用该技术使盘片上的记录格式标准化，随后已开发出从A-编码解码中扩展的一种更高效的编码技术，在这里叫做新标准或B-编码解码。在此情况下，可把经过B-编码解码而编码的信号记录在与记录有通过A-编码解码的信号相同的盘片上。如果可把通过B-编码解码的信号记录为通过A-编码解码的信号，则可扩展盘片的利用率，因为其优点是可以更长的时间在盘片上记录信号或可以更高的音质来记录信号。
在日本专利申请9-42514中如此实现所揭示的技术，从而如图13所示记录格式或图12所示记录非立体声信号的情况，在代码串被预先指定为允许对于少数声道进行长时间复现的情况下，把数目比可分配给每个帧的比特总数更少的比特分配给少数声道。换句话说，把比可分配给每个帧的比特总数的数目更少的比特用于A-编码解码，从而将在帧中产生空闲记录区，可在该空闲区域中记录不通过旧标准适用装置所复现的声道信号即B-编码解码信号，于是使得进行长时间模式的多声道记录/复现(A-和B编码解码的记录/复现)。在此技术中，如果通过比旧标准适用装置所复现的声道信号更有效的方法对不由旧标准适用记录装置复现的声道信号进行编码，则可抑制由于分配给旧标准适用记录装置所复现的信号的比特数的减少而引起多声道系统的音质降低。
图18示出在应用上述9-42514号日本专利申请中所揭示的技术时所获得的代码串的一个示意例子。
在图18的例子中，由预定比特数构成的每个帧被分成两个区域。尤其是，通过上述A-编码解码的编码方法进行编码的声道(L+R)/2的信号被记录在区域1和3中，而通过上述B-编码解码的编码方法进行编码的声道(L-R)/2的信号被记录在代表上述空闲记录区的打有斜线的区域2和4中。
A-编码解码的编码方法相应于参考图11所述的编码方法。可通过在图15所示的编码方法以两倍于A-编码解码的长度的变换块长度对转换成频谱信号分量的信号进行编码时构成的编码方法来示范B-编码解码的编码方法。注意，B-编码解码的转换块长度是A-编码解码的转换块长度的两倍，从而跨越两个帧而记录相应于转换块的信号。
在图18的例子中，把固定长度编码方法用于A-编码解码。因此，可容易地计算通过上述A-编码解码的编码方法所获得的代码串(以下叫做A-编码解码代码串)中所使用的比特数。如果可计算A-编码解码所使用的比特数，则可容易地计算通过上述B-编码解码的编码方法所获得的代码串(以下叫做B-编码解码代码串)的前端位置。此外，B-编码解码代码串还适用于帧末端的开始。在此情况下，即使例如把可变长度编码方法用作A-编码解码的编码方法时，也可容易地知道B-编码解码代码串的前端位置。如果可以此方式容易地计算B-编码解码代码串的前端位置，则适用于A-编码解码和B-编码解码的复现装置(新标准适用复现装置)可通过并行操作来迅速地处理两种代码串，于是能够进行高速处理。
如果A-编码解码的编码方法包含有关图11所示编码单元数目的信息，且经A-编码解码编码方法编码的声道带宽变窄，以保证如上所述用于记录其他声道信号的区域(空闲记录区)，则可方便地省略例如与高频一侧有关的量化细度数据或归一化系数数据。在此情况下，可容易地计算用于通过A-编码解码的编码方法进行编码的比特数。
在图18的上述实施例中，把(L+R)/2的声道信号记录为A-编码解码代码串，而把(L-R)/2的声道信号记录为B-编码解码代码串。于是，如果只对其中记录有例如A-编码解码信号的区域进行复现和解码，则可复现(L+R)/2的非立体声信号，而如果对其中记录有A-编码解码信号的区域和其中记录有B-编码解码信号的区域都进行复现和解码，则可求得两个解码信号的和，并可复现右(R)声道信号。另一方面，如果求得两个解码信号之差，则可复现左(N)声道信号，于是实现立体声复现。
在其上记录有图18的代码串的记录介质中，旧标准适用复现装置忽视上述经B-编码解码编码方法所编码的区域，从而可从其上记录有上述代码串的记录介质中复现非立体声信号。
另一方面，通过带有A-编码解码解码电路和B-编码解码解码电路的复现装置(适用新标准的复现装置)，可从其上记录有图18所示代码串的记录介质中复现立体声信号。于是，如果在广泛使用旧标准适用复现装置后，新标准适用复现装置引入图18所示的编码方法作为立体声复现的标准，则旧标准适用复现装置可复现非立体声信号。同时，由于可通过相对小尺寸的硬件来实现对A-编码解码代码进行解码的解码电路，所以可以低成本制造带有此解码电路的复现装置。
应注意，如果以少于可分配给一帧的比特数的比特数对A-编码解码和B-编码解码的信号进行编码，则与把一帧的全部比特分配给A-编码解码的编码相比，减少了分配给A-编码解码的编码的比特数，于是在由旧标准适用复现装置进行复现的情况降低了音质。然而，在上述日本专利申请9-42514中所揭示的技术中，对于B-编码解码使用一种编码效率比A-编码解码编码方法高的编码方法，诸如使用更长时间周期的变换块，从而可满足对B-编码解码编码方法使用较少数目的比特，继而对A-编码解码编码方法使用较大数目的比特，于是减少音质的降低。
图19示出使用本发明的上述方法产生图18的代码串的编码电路的一个示意结构。
在图19中，由声道转换电路119a把L声道输入信号190a和R声道输入信号190b分别转换成相应于(L+R)/2的信号190c和相应于(L-R)/2的信号190d。把(L+R)/2信号190c和(L-R)/2信号190d分别发送到第一编码电路119b和第二编码电路119c。
第一编码电路119b等价于具有图6结构的图4所示的信号分量编码电路111b。对此第一编码电路119b应用所示A-编码解码编码方法。另一方面，第二编码电路119c具有第一编码电路119b两倍长的变换块长度，电路119c也等价于具有图16结构的信号分量编码电路111b。对此第二编码电路119b应用所示B-编码解码编码方法。把第一编码电路119b的A-编码解码代码串190e和第二编码电路119c的B-编码解码代码串190f都发送到代码串产生电路119d。
此代码串产生电路119d从代码串190e、190f中产生图18所示的代码串，以把所产生的代码串输出为输出代码串信号190g。
图20示出图19的代码串产生电路119d产生图18的代码串的处理流程。
在图20中，在步骤S101把帧数目F初始化为1。在下一个步骤S102，从第一编码电路119b接收到A-代码串190e。在步骤S103，判断帧数目F是奇数还是偶数。如果帧数目不是偶数，则处理转到步骤S106，如果帧数目是偶数，则处理转到步骤S104。
在步骤S104，接收到来自第二编码电路119c的B-编码解码代码串190f。在下一个步骤S105，从代码串190e、190f中合成上述图18的代码串。
在步骤S106，检查对所有帧的处理是否已结束。如果其结果是YES，则终止图20的处理，否则，在处理返回步骤S102而重复以上处理前，在步骤S107把帧数目F增加1。
在图20的处理中，帧数目F以1开始。然而，由于B-编码解码编码方法的处理单元为两个帧，这是A-编码解码编码方法中所使用的处理单元的两倍，所以每两个帧产生代码串。
图21示出适用于对通过本发明的上述编码方法所产生的图18的代码串进行解码的新步骤适用复现装置的解码电路的示意结构。
在图21中，由代码串分离电路201a把输入代码串200a(即图18的代码串)分离成A-编码解码代码串200b和B-编码解码代码串200c，这两个代码串被分别发送到第一解码电路201b和第二解码电路201c。
第一解码电路201b等价于图7的信号分量解码电路114b，并用于对A-编码解码代码进行解码。转换块长度为第一解码电路201b的两倍的第二解码电路201c等价于具有图7结构的信号分量解码电路114b，并用于对B-编码解码代码进行解码。被第一解码电路201b所解码的信号200d等价于信号(L+R)/2 190c，而被第二解码电路201c所解码的信号200e等价于信号(L-R)/2 190d。
由于信号(L+R)/2 200d和信号(L-R)/2 200e具有不同的转换块长度继而具有不同的处理时间延迟，所以把来自第一解码电路201b的信号(L+R)/2 200d和来自第二解码电路201c的信号(L-R)/2 200e分别发送到消除上述处理时间延迟的存储器电路201d和存储器电路201e。信号(L+R)/2 200f和信号(L-R)/2 200e经过存储器电路201d、201e被发送到声道转换电路201f。
此声道转换电路201f对信号(L+R)/2 200f和信号(L-R)/2 200g求和而产生L声道信号200h，并从信号(L+R)/2 200f中减去信号(L-R)/2 200g而产生R声道信号200i，以示出这两个L和R声道信号。
图22示出在图21的代码串分离电路201a分离图18的代码串时的处理流程。
在图22中，在步骤S201把帧数目F1初始化为1。在步骤S202，分离和发送待发送到第一解码电路201b的A编码解码代码串。在步骤S203，检查帧数目F是奇数还是偶数。如果帧数目F不是奇数，则处理转到步骤S205，否则，处理转到步骤S204。
在步骤S204，分离和发送待发送到第二解码电路201c的B-编码解码代码串。
在步骤S205，检查对所有帧的处理是否结束。如果结果为YES，则终止图22的处理，否则，在处理返回步骤S202而重复以上处理前，在步骤S206把帧数目F增加1。
在图22的处理中，帧数目F从1开始。然而，因用于B-编码解码的编码方法的处理单元为两个帧，它是A-编码解码编码方法的两倍，所以按每两个帧来分离代码串。
在上述较佳实施例中，在每个帧的空闲记录区中只记录附加声道的信号(B-编码解码信号)。如结合已有技术所述，依据立体声信号的类型，在编码时所产生的量化噪声有时将产生问题。
以下说明解决此问题的实施本发明的方法。
图23示出依据本发明的编码装置的一个实施例。注意，除了自适应声道转换电路202a以外，图23所述的结构类似于图19的编码装置的结构。
在图23中，由自适应声道转换电路202a以如下所述的自适应声道转换来处理L声道输入信号210a和R声道输入信号210b。尤其是，由自适应声道转换电路202a把L声道输入信号210a和R声道输入信号210b转换成以下所述的(L’+R’)/2信号210和(L’-R’)/2信号210d。把(L’+R’)/2信号210和(L’-R’)/2信号210d分别发送到第一编码电路202和第二编码电路202c.
第一编码电路202b具有与图19的第一编码电路119b相同的结构，并应用A-编码解码的编码方法。第二编码电路202c具有与图19的第二编码电路119c相同的结构。把第一编码电路202b的A-编码解码代码串210e和第二编码电路202c的B-编码解码代码串210f都发送到代码串产生电路202d。
此代码串产生电路202d具有与图19的代码串产生电路119b相同的结构，并从代码串210e和210f中输出类似于图19的输出代码串信号190g的输出代码串信号210g。
图24示出图23的自适应声道转换电路202a的特殊结构。在图24的自适应声道转换电路202a中，第二编码方法即B-编码解码的处理单元是第一编码方法即A-编码解码的处理单元的两倍。因此，每两个帧产生自适应声道转换电路202a中的声道转换处理。
把L声道输入信号210a和R声道输入信号210b分别发送到声道修正系数计算电路203a和声道混合电路203b。声道修正系数计算电路203a依据以下公式计算声道修正系数R_C：
R_c＝S_lr/(S_l*S_r)
这里S_l和S_r代表L和R声道的标准偏差，S_lr代表L和R声道的协方差。假设声道修正系数的值的范围从-1.0到1.0。即，如果声道的增加和减少状态完全相等，则分别假设声道修正系数的值为1.0和-1.0，否则，如果没有任何修正，则假设其值接近于0。即，在两个声道互相相等的非立体声信号和两个声道相位相反的立体声信号的情况下，分别为R_c＝1.0和R_c＝-1.0。在普通的立体声信号中，R_c的值等于0.5或在许多情况下更大。把声道修正系数计算203a找到的声道修正系数R_c作为信号220c发送到声道混合比设定电路203c。
声道混合比设定电路203c从声道修正系数R_c中设定声道混合比R_m。
图25示出声道混合比设定电路203c设定声道混合比R_m的流程图。
在图25中，在步骤S301中首先找到从声道修正系数计算电路203a所提供的声道修正系数R_c的绝对值|R_c|。然后，在步骤S302，检查是否|R_c|＜0.5。如果|R_c|＜0.5，则处理转到步骤S303，否则，处理转到步骤S305，在这里设定R_m＝0.0。
另一方面，在步骤S303检查是否|R_c|＜0.3。如果|R_c|＜0.3，则处理转到步骤S304，否则，处理转到步骤S306，在这里设定R_m＝0.125。
在步骤S304，检查是否|R_c|＜0.1。如果|R_c|＜0.1，则处理转到步骤S308以设定R_m＝0.5。否则，处理转到步骤S307，在这里设定R_m＝0.25。
虽然可自由地设定与绝对值|R_c|相比的基准值以及图25流程图中的声道混合比R_m，但最好如此选择R_m的值，从而该值越大，则|R_c|的值越小，并把R_m的值选择在0.0到0.5的范围内。
可从以下的数学公式中计算声道混合比R_m：
R_m＝10(-3/20×(10×|R_c|+1))
返回图24，把声道混合比设定电路203求得的声道混合比R_m作为信号220d发送到声道混合电路203b。此声道混合电路203b根据声道混合比R_m来混合输入信号220a、220b，以输出从混合中获得的信号220e、220f。把从混合中获得的输出信号220e、220f发送到声道转换电路203d。
图26示出图24所示声道混合电路203b的一个示意结构。
在图26中，信号230a、230b分别相应于图24的L和R声道的L和R输入信号。把L声道信号230a提供给乘法器204a、204b，把R声道信号230b提供给乘法器204c、204d。
乘法器204a、204b把所提供的信号与1/(1+R_m)相乘，以输出倍乘信号，而乘法器204b、204c把所提供的信号与R_m/(1+R_m)相乘，以输出倍乘信号。R_m是所述声道混合比的值。发送乘法器204a、204b、204c和204d的输出作为信号230c、230d、230e和230f。
由加法器204e对来自乘法器204a、204c的信号230c和230e求和，而由加法器204f把来自乘法器204b、204d的信号230d、230f加起来。加法器204e的输出230g相应于来自声道混合电路203b的输出信号220e，而加法器204f的输出230h相应于声道混合电路203b的输出信号220f。
如果把具有L和R声道输入信号230a、230b的声道混合电路203的输出信号230g、230h表示为L’和R’声道，则在所示声道混合电路203b的情况下执行以下计算：
L’＝(L+R_m*R)/(1+R_m)
R’＝(R+R_m*L)/(1+R_m)
返回图24，声道转换电路203d执行与图19的声道转换电路119a所执行的处理基本上类似的声道转换处理。即，声道转换电路203d把来自声道混合电路203b的L’声道信号220e和R’声道信号220f分别转换相应于(L’+R’)/2的信号220g和相应于(L’-R’)/2的信号220h。把相应于(L’+R’)/2d信号220g和相应于(L’-R’)/2的信号220h分别发送到第一编码电路202b和第二编码电路202c。
虽然在图24的实施例中，在声道混合电路203b和声道转换电路203d中分别执行不同的处理操作，但可在同一时间集中地执行这些处理操作。即，可把声道混合电路203b和声道转换电路203d装配成一个单一的结构。
图27示出一示意结构，其中作为图23的自适应声道转换电路202a的另一个示意结构，把声道混合电路203b和声道转换电路203d装配在一起而成为一个声道混合转换电路205b。在图27中，输入信号240a、240b与图24的输入信号220a、  220b相同，而声道修正系数计算电路205a和声道混合比设定电路205c分别与图24的声道修正系数计算电路203a和声道混合比设定电路203c相同。输入信号240c、240d分别与图24的输入信号220c、220d相同。因此，不特别地说明这些信号或电路。
图28示出图27的声道混合转换电路205b的示意结构。
在图28中，信号250a、250b分别相应于与图27的输入信号240a、240b。
把L声道信号250a和R声道信号250b馈送到加法器206a，从而对其求和。把加法器206a的输出信号250c输入乘法器206c，从而与1/2相乘并输出为信号250e。
另一方面，把L声道信号250a和R声道信号250b输入减法器206b去相减。把获得的差信号作为信号250d发送到乘法器206d，然后乘法器206d把信号250d乘以(1-R_m)/(1+R_m)/2，以把获得的信号输出为信号250f。
如果把具有L和R声道输入信号250a、250b的声道混合电路205b的输出信号250e、250f表示为A和B声道，则在本实施例的声道混合转换电路205b中执行以下计算：
A＝(L+R)/2
B＝(L-R)(1-R_m)/(1+R_m)/2
可使用图21所示的解码装置对所述图23的编码装置所产生的代码串进行解码。
图29示出图24的声道混合电路203b中L和R声道的输入信号以及L’和R’声道的输出信号。
如果把具有图29A所示频谱分量的L和R声道的立体声信号即具有低声道间相关的信号输入图24的声道混合电路203b作为输入信号220a、220b，则由声道混合电路203b输出具有图29B所示频率信号分量的L’和R’声道的信号220e/220作为声道混合电路203b中上述混合的结果。
图30示出在对图29B所示的L’和R’声道的信号220e/220进行编码接着进行解码时所产生的量化噪声。尤其是，图30A和30B分别示出图29B的L’声道信号的频率信号分量以及图29B的R’声道信号的频率信号分量。图30C和30D分别示出在把L’和R’声道转换成(L’+R’)/2和(L’-R’)/2声道时获得的信号的频率信号分量。把(L’+R’)/2和(L’-R’)/2声道分别表示为A和B声道。
图30E和30F示出通过上述的高效编码方法对A和B声道的信号进行编码接着对经编码的A和B声道信号进行解码时所产生的量化噪声。在图中，N1和N2是在对A和B声道信号进行编码时产生的量化噪声分量的频谱波形。
注意，把对A声道进行编码和解码时获得的信号以及把对B声道进行编码和解码时获得的信号分别表示为(A+N1)和(B+N2)。
图30G和30H示出已从(A+N1)和(B+N2)的信号波形中分离出立体声信号的各个声道的状态。尤其是，把(A+N1)和(B+N2)相加而消去R’声道的频率信号分量，从而只保留L’声道的频率信号分量。同样，从(A+N1)中减去(B+N2)而消去L’声道的频率信号分量，从而只保留R’声道的频率信号分量。
总之，图30G和30H表示在已通过本发明的方法处理图29A的信号的情况下量化噪声的状态。
应注意，图29A的信号相应于图2A和2B所示的信号。可看出，如果使用已有技术，则通过编码接着解码所产生的量化噪声如图2G和2H所示。与把图30G和30H与图2G和2H相比较，可看出，本发明的技术受到量化噪声的影响程度小于已有技术所受到的影响。
在本发明中，由于立体声信号的L和R声道信号被转换成图29所示的L’和R’声道，所以降低了声道间的隔离程度，其结果是稍稍降低了在初步听到所产生的信号时立体声信号独有的所谓扩散音感。然而，与量化噪声的影响相比，可忽略扩散音感。
于是，本发明旨在一种编码方法，此方法使得可以旧标准适用复现装置来复现较少的声道，而以新标准适用复现装置来复现较大数目的声道，还可根据声道间的相关来执行声道混合以把音质降低减到最小。本发明也旨在一种在其中记录所获得的编码信号的记录介质。
已描述了这样一种编码方法，其中通过第一编码方法把全部信号分割成两个频带，对获得的频率信号进行正交变换以产生频谱系数，然后对这些频谱系数进行归一化和量化，从而以固定长度的编码进行编码，此外，通过第二编码方法，把全部信号分割成两个频带，对获得的频带信号进行正交变换以产生频谱系数，然后把这些频谱系数分离成将被分开归一化和量化的音调和其他分量，从而以可变长度的编码进行编码。此编码方法只是示意，从而可考虑各种其他的方法。例如，第一编码方法可以是这样一种编码方法，其中对依据带宽而进行频带分割和抽选(decimation)的时域信号进行归一化和量化，从而以固定长度的编码进行编码，而第二编码方法可以是这样一种编码方法，其中对整个频谱的时域信号进行正交变换，对获得的频谱系数进行归一化和量化以进行编码。对于第二编码方法，最好使用给出最佳编码效率的这种方法，以把通过旧标准适用复现装置进行复现时所产生的音质降低减到最小。
虽然已在记录介质上记录经编码的比特流的情况下进行了以上描述，但本发明也可应用于在诸如网络等传输线上传输比特流。作为记录介质，不仅可使用诸如光盘等记录介质，如果所使用的记录介质可允许随机存取，则也可使用例如半导体存储器等其他记录介质。

Claims (28)

1.一种编码方法，其特征在于包括：
产生多个声道信号的混合系数；
根据所述混合系数来混合所述声道信号；
从所混合的声道信号中产生相应于所述声道信号的多个处理信号；以及
对所述处理信号进行编码；
其中，所述混合系数是通过声道间相关系数来确定。
2.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于把所述混合系数确定为其所给出的声道混合后的声道间相关系数比声道混合前的声道间相关系数高的值。
3.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于从声道信号的协方差和标准偏差中找到所述声道间相关系数。
4.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于把所述混合系数确定为在其变小时声道间相关系数越大的值。
5.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于把所述混合系数确定为某些值，使得声道间相关系数越大则该值变得越小。
6.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于所述混合系数包括多个系数，从而用于各个声道相乘的系数总和等于1。
7.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号中其余部分的第二编码处理，以及
所述第二编码处理根据预定长度的变换块把时域处理信号变换成频谱信号并对获得的分块频谱信号进行编码。
8.如权利要求7所述的编码方法，其特征在于所述第一编码处理就预定长度的每个变换块把时域处理信号变换成频谱信号并对获得的频谱信号进行编码，在把所述第二编码中的时域处理信号变换成频谱信号时的变换块长度比在把处理信号变换成频谱信号时的变换块长度长。
9.如权利要求7所述的编码方法，其特征在于所述第二编码处理对跨越多个帧的变换块的频谱信号进行编码。
10.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第二编码处理通过可变长度编码对处理信号的信号分量进行编码。
11.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第二编码处理把处理信号分离成音调分量和其他分量，以对分离的分量进行编码。
12.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第一编码处理和第二编码处理的不同在于在编码时所分配的比特率。
13.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于所述声道信号是音频信号。
14.一种编码方法，其特征在于包括：
产生多个声道信号的混合系数；
从所述声道信号产生相应于所述声道信号的多个处理信号；
把所述处理信号与从所述混合系数中得出的系数相乘；以及
对与所述系数相乘的处理信号进行编码；
其中，所述混合系数是通过声道间相关系数来确定。
15.一种编码设备，其特征在于包括：
产生多个声道信号的混合系数的装置；
根据所述混合系数来混合所述声道信号的装置；
从所混合的声道信号中产生相应于所述声道信号的多个处理信号的装置；以及
对所述处理信号进行编码的装置；
其中，所述混合系数是通过声道间相关系数来确定。
16.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于把所述混合系数确定为其所给出的声道混合后的声道间相关系数比声道混合前的声道间相关系数高的值。
17.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于从声道信号的协方差和标准偏差中找到所述声道间相关系数。
18.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于把所述混合系数确定为某些值，使声道间相关系数越大则该值变得越小。
19.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于把所述混合系数确定为某些值，使声道间相关系数越小则该值变得越大。
20.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于所述混合系数包括多个系数，从而用于各个声道相乘的系数总和等于1。
21.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号中其余部分的第二编码处理，以及
所述第二编码处理根据预定长度的变换块把时域处理信号变换成频谱信号并对获得的分块频谱信号进行编码。
22.如权利要求21所述的编码设备，其特征在于所述第一编码处理就预定长度的每个变换块把时域处理信号变换成频谱信号并对获得的频谱信号进行编码，在把所述第二编码中的时域处理信号变换成频谱信号时的变换块长度比在把处理信号变换成频谱信号时的变换块长度长。
23.如权利要求21所述的编码设备，其特征在于所述第二编码处理对跨越多个帧的变换块的频谱信号进行编码。
24.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第二编码处理通过可变长度编码对处理信号的信号分量进行编码。
25.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第二编码处理把处理信号分离成音调分量和其他分量，以对分离的分量进行编码。
26.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于编码包括用于所述处理信号中一部分的第一编码处理以及用于处理信号其余部分的编码处理；以及
所述第一编码处理和第二编码处理的不同在于在编码时所分配的比特率。
27.如权利要求15所述的编码设备，其特征在于所述声道信号是音频信号。
28.一种编码设备，其特征在于包括：
产生多个声道信号的混合系数的装置；
从所述声道信号产生相应于所述声道信号的多个处理信号的装置；
把所述处理信号与从所述混合系数中得出的系数相乘的装置；以及
对与所述系数相乘的处理信号进行编码的装置；
其中，所述混合系数是通过声道间相关系数来确定。
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