JP2000148191A - ディジタルオーディオ信号の符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーディオ信号を所定フレーム時間単位で直
交変換によってスペクトル信号に変換し、人間の聴覚特
性に基づいて符号化を行うオーディオ装置において、再
生信号に雑音が入らないようにする。 【解決手段】 符号化時にオーディオ信号を圧縮する際
に、聴覚特性上重要なスペクトル信号を含むサイドバン
ドのスペクトル信号に最小の量子化ビット数を割り当て
て符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音楽信号及び音声
信号を圧縮して符号化する際のディジタルオーディオ信
号の符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ミニディスク（ＭＤ）等のオーディオ装
置では、オーディオ信号をデジタル信号に変換し、所定
の時間フレーム単位で直交交換を行って時間軸上のオー
ディオ信号を周波数軸上のスペクトル信号に変換し、符
号化を行って記録媒体に記録している。符号化ビットレ
ートが低く固定されている場合では、情報を圧縮し、な
おかつ再生音の音質を保つために効率的な符号化を行う
必要がある。この際、人間の聴覚特性を利用することに
よって効率的な符号化を実現している。

【０００３】人間の聴覚はオーディオ信号の周波数によ
って知覚できるレベル値が異なっており、同じレベル値
の信号でも周波数によって知覚できるものとそうでない
ものとがある。図７はそのような聴覚特性の一つを表す
最小可聴しきい値を示す図である。この図には、横軸を
周波数、縦軸を音圧としたときの最小可聴しきい値の曲
線が示されている。この曲線より下の範囲のレベルの信
号は聞き取ることができないことが、Ｆｌｅｔｃｈｅｒ
らによって報告されている。このしきい値と、対応する
周波数のスペクトル信号のレベル値とを比較し、しきい
値よりも小さいスペクトル信号には量子化ビットを割り
当てない。これによって、しきい値より大きなレベル値
を持つスペクトル信号への割当ビット数を増やすことが
でき、聴覚上より重要な信号への情報を増やして、より
良好な音質の再生音を得ることができる。

【０００４】また、スペクトル信号間のマスキング効果
を利用することによって、さらに有効に量子化ビットの
配分を行うことができる。マスキングとは、一つの刺激
が他の刺激によって隠蔽され、そのために知覚対象とな
った刺激（音声）の聴取能力が低下する現象をいう。図
８はマスキングしきい値を示す。すなわち、入力信号を
帯域分割した後、各スペクトル信号で、他のスペクトル
信号によって生じるマスキングしきい値を計算する。そ
して、得られたマスキングしきい値とスペクトル信号の
レベルとを比較し、最小可聴しきい値の場合と同様にマ
スキングしきい値以下のレベル値のスペクトル信号に割
り当てる量子化ビット数をゼロとすることで、しきい値
より大きなレベル値を持つスペクトル信号への割当ビッ
ト数を増やし、聴覚上より重要な信号への情報を増やし
て、良好な音質の再生音を得ることができる。

【０００５】従来の符号化方法では、スペクトル信号に
上記のように人間の聴覚系の特性を用いて聴覚上重要な
信号と重要でない信号とを判別し、聴感上重要でないと
判定された信号には量子化割当ビット数を与えないこと
によって、限定されている符号化ビットを聴感上重要な
信号に有効に割り当てることを行っている。

【０００６】図９は従来のオーディオ信号の符号化・復
号化装置のブロック図である。３００は符号化装置、３
０１は復号化装置である。符号化装置３００において、
入力デジタルオーディオ信号３１３は、１１．６ミリ秒
毎に周波数分析装置３０２によって３つのサブバンド信
号３１４に分割される。このサブバンド信号３１４は、
離散コサイン変換等の直交変換を行う直交変換装置３０
３によって、時間軸上の信号から５１２本の周波数軸上
のスペクトル信号３１５に変換される。スペクトル信号
３１５は量子化及び符号化装置３０４によって符号化さ
れるが、その前に割当量子化ビット数計算装置３０５で
割当ビット数が計算される。

【０００７】割当量子化ビット数計算装置３０５では、
スペクトル信号３１５を５２個のグループ（ユニットと
呼ぶ）に分割し、それぞれのユニットで最大のレベル値
を持つスペクトルを検出する。この各ユニットの最大レ
ベル値を、計算によってあらかじめ求めてあるマスキン
グしきい値とを比較し、その大小関係によって、そのユ
ニットに量子化ビットを割り当てるか、割り当てないか
を決定する。割り当てられるユニットは、その後、その
レベル値の大きさと残りビット数とに応じた量子化ビッ
ト数が割り当てられる。量子化されたスペクトル信号３
１６は、復号時に必要な情報３１７とあわせてストリー
ム生成装置３０６でストリームデータ３１８にフォーマ
ットされ、記録及び読み出し装置３０７によって記録媒
体３０８に記録される。

【０００８】復号化装置３０１では、記録媒体３０８か
ら記録及び読み出し装置３０７によって読み出されたス
トリームデータ３１９は、分析装置３０９によって量子
化スペクトル信号３２４および復号時に必要な情報３２
０とされ、逆量子化及び復号化装置３１０でスペクトル
信号３２１に復号化、逆量子化される。スペクトル信号
３２１すなわち周波数軸上のスペクトルデータは、逆直
交変換装置３１１によって時間軸上のオーディオデータ
３２２に変換される。そして周波数合成装置３１２によ
って３つのサブバンド信号が合成され、デジタルオーデ
ィオデータ３２３が出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の装置
においては、離散コサイン変換等の直交変換を用いて直
交変換装置３０３により入力オーディオデータ３１３を
スペクトル信号３１５に変換することを、一定時間のフ
レーム毎に行っているため、入力データの周波数成分に
ついての情報には、該当する周波数スペクトルだけでな
く、隣接する周波数のスペクトルも含まれることにな
る。従って、再生時に逆直交変換装置３１１によって逆
直交変換を行う際に、該当する周波数スペクトルだけが
存在し、それに隣接する周波数のスペクトルデータがな
くなっていると、逆直交変換後のオーディオデータが正
しく再現されない。

【００１０】ところが、マスキングしきい値等で量子化
ビットを割り当てないと判断されたスペクトルは、スペ
クトル信号の情報の一部を担っており、したがって聴感
上重要な上述の隣接周波数のスペクトルデータが含まれ
ることがあり、その場合には上記のようにオーディオ信
号が正しく再生されないという問題点がある。

【００１１】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、オーディオ信号を所定時間フレーム単位で直交変
換した結果生じるサイドバンドの情報を的確に逆直交変
換できるようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、ディジタルオーディオ信号を周波数軸上のスペクト
ル信号に変換し、スペクトル信号の量子化ビット数を人
間の聴覚系の特性に基づいて減少し符号化する装置にお
いて、スペクトル信号のレベル値が最小可聴しきい値よ
り小さい場合、そのスペクトル信号に割り当てる量子化
ビット数をゼロと決定し、量子化ビット数がゼロと判定
されなかったスペクトル信号での隣接する複数のスペク
トル信号によるマスキングしきい値を計算し、最小可聴
しきい値との比較によって量子化ビット数がゼロと判定
されなかったスペクトル信号のレベル値が前記マスキン
グしきい値より小さい場合、このスペクトル信号に最小
量子化割当ビット数を割り当てるように構成したもので
ある。

【００１３】これにより、最小可聴しきい値との比較に
よって量子化ビット数がゼロと判定されなかったスペク
トル信号については、そのレベル値がマスキングしきい
値より小さい場合であっても、このスペクトル信号に最
小量子化割当ビット数を割り当てるように構成したた
め、オーディオ信号を所定時間フレーム単位で直交交換
した結果生じるサイドバンドの情報に最小量子化ビット
数を割り当てることになって、このサイドバンドの情報
を復号化の時にも残すことができ、このため再生信号の
歪みを少なくすることができて、再生音の雑音を簡便に
軽減することができる。

【００１４】また本発明は、あらかじめ最小可聴しきい
値とその一部または全部を変化させた複数のしきい値と
を計算して持っておき、所定フレーム内で最大のレベル
値を持つスペクトル信号の周波数によって、これらしき
い値のいずれかを選択し、この選択されたしきい値とス
ペクトル信号のレベル値とを比較して、スペクトル信号
のレベル値が前記選択されたしきい値より小さい場合、
量子化割当ビット数をゼロと決定するように構成したも
のである。

【００１５】これにより、複数の最小可聴しきい値から
選択された特定のしきい値とスペクトル信号のレベル値
とを比較して、スペクトル信号のレベル値が前記選択さ
れたしきい値より小さい場合に限って、量子化割当ビッ
ト数をゼロと決定するように構成したため、オーディオ
信号を所定時間フレーム単位で直交交換した結果生じる
サイドバンドの情報に最小量子化ビット数を割り当てる
ことになって、このサイドバンドの情報を復号化の時に
も残すことができ、このため再生信号の歪みを少なくす
ることができて、再生音の雑音を簡便に軽減することが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明は、ディジ
タルオーディオ信号を周波数軸上のスペクトル信号に変
換し、スペクトル信号の量子化ビット数を人間の聴覚系
の特性に基づいて減少し符号化する装置において、スペ
クトル信号のレベル値が最小可聴しきい値より小さい場
合、そのスペクトル信号に割り当てる量子化ビット数を
ゼロと決定し、量子化ビット数がゼロと判定されなかっ
たスペクトル信号での隣接する複数のスペクトル信号に
よるマスキングしきい値を計算し、最小可聴しきい値と
の比較によって量子化ビット数がゼロと判定されなかっ
たスペクトル信号のレベル値が前記マスキングしきい値
より小さい場合、このスペクトル信号に最小量子化割当
ビット数を割り当てるように構成したものである。

【００１７】これにより、最小可聴しきい値との比較に
よって量子化ビット数がゼロと判定されなかったスペク
トル信号については、そのレベル値がマスキングしきい
値より小さい場合であっても、このスペクトル信号に最
小量子化割当ビット数を割り当てるように構成したた
め、オーディオ信号を所定時間フレーム単位で直交交換
した結果生じるサイドバンドの情報に最小量子化ビット
数を割り当てることになって、このサイドバンドの情報
を復号化の時にも残すことができ、このため再生信号の
歪みを少なくすることができて、再生音の雑音を簡便に
軽減することができる。

【００１８】請求項２記載の本発明は、時間軸上のディ
ジタルオーディオ信号を所定の時間フレーム毎に周波数
軸上のスペクトル信号に変換し、生成した前記フレーム
単位のスペクトル信号を複数のユニットに分割し、前記
各ユニット毎に前記ユニット内に含まれるスペクトル信
号の中から最大レベルのスペクトル信号を検出し、前記
最大レベルによって所定の量子化ビット数を人間の聴覚
系の特性に基づいて割り当てることにより前記各ユニッ
トに含まれるスペクトル信号を圧縮、符号化して伝送も
しくは記録媒体に記録を行う装置において、前記各ユニ
ットの最大レベルが、該当する周波数帯域の最小可聴し
きい値より小さい場合、前記ユニットに含まれるスペク
トル信号に割り当てる量子化ビット数をゼロと決定し、
量子化ビット数がゼロと判定されなかったユニットでの
隣接する複数のユニットのスペクトル信号によるマスキ
ングしきい値を計算し、前記量子化ビット数がゼロと判
定されなかったユニットの最大レベル値が前記マスキン
グしきい値より小さい場合、前記ユニットに含まれるス
ペクトル信号に最小量子化割当ビット数を割り当てるよ
うに構成したものである。

【００１９】これにより、最小可聴しきい値との比較に
よって量子化ビット数がゼロと判定されなかったスペク
トル信号については、そのレベル値がマスキングしきい
値より小さい場合であっても、このスペクトル信号に最
小量子化割当ビット数を割り当てるように構成したた
め、オーディオ信号を所定時間フレーム単位で直交交換
した結果生じるサイドバンドの情報に最小量子化ビット
数を割り当てることになって、このサイドバンドの情報
を復号化の時にも残すことができ、このため再生信号の
歪みを少なくすることができて、再生音の雑音を簡便に
軽減することができる。

【００２０】請求項３記載の本発明は、ディジタルオー
ディオ信号を周波数軸上のスペクトル信号に変換し、ス
ペクトル信号の量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に
基づいて減少し符号化する装置において、あらかじめ最
小可聴しきい値とその一部または全部を変化させた複数
のしきい値とを計算して持っておき、所定フレーム内で
最大のレベル値を持つスペクトル信号の周波数にもとづ
いて、これらしきい値のいずれかを選択し、この選択さ
れたしきい値とスペクトル信号のレベル値とを比較し
て、スペクトル信号のレベル値が選択されたしきい値よ
り小さい場合、量子化割当ビット数をゼロと決定するよ
うに構成したものである。

【００２１】これにより、複数の最小可聴しきい値から
選択された特定のしきい値とスペクトル信号のレベル値
とを比較して、スペクトル信号のレベル値が前記選択さ
れたしきい値より小さい場合に限って、量子化割当ビッ
ト数をゼロと決定するように構成したため、オーディオ
信号を所定時間フレーム単位で直交交換した結果生じる
サイドバンドの情報に最小量子化ビット数を割り当てる
ことになって、このサイドバンドの情報を復号化の時に
も残すことができ、このため再生信号の歪みを少なくす
ることができて、再生音の雑音を簡便に軽減することが
できる。

【００２２】請求項４記載の本発明は、時間軸上のディ
ジタルオーディオ信号を所定の時間フレーム毎に周波数
軸上のスペクトル信号に変換し、生成した前記フレーム
単位のスペクトル信号を複数のユニットに分割し、前記
各ユニット毎に前記ユニット内に含まれるスペクトル信
号の中から最大レベルのスペクトル信号を検出し、前記
最大レベルによって所定の量子化ビット数を人間の聴覚
系の特性に基づいて割り当てることにより前記各ユニッ
トに含まれるスペクトル信号を圧縮、符号化して伝送も
しくは記録媒体に記録を行う装置において、最小可聴し
きい値と、この最小可聴しきい値の一部もしくは全部を
変化させた複数のしきい値とを計算し、前記各ユニット
の最大レベル値の中で、全ユニット中最大のレベル値を
持つユニットを探し、前記最大レベル値を持つユニット
が存在する周波数帯域に応じて、前記複数のしきい値の
中から一つのしきい値を選択し、この選択されたしきい
値と前記各ユニットの最大レベル値との比較を行い、前
記選択されたしきい値よりも前記ユニットの最大レベル
値が小さい場合、前記ユニットに含まれるスペクトル信
号に割り当てる量子化ビット数をゼロとするように構成
したものである。

【００２３】これにより、複数の最小可聴しきい値から
選択された特定のしきい値とスペクトル信号のレベル値
とを比較して、スペクトル信号のレベル値が前記選択さ
れたしきい値より小さい場合に限って、量子化割当ビッ
ト数をゼロと決定するように構成したため、オーディオ
信号を所定時間フレーム単位で直交交換した結果生じる
サイドバンドの情報に最小量子化ビット数を割り当てる
ことになって、このサイドバンドの情報を復号化の時に
も残すことができ、このため再生信号の歪みを少なくす
ることができて、再生音の雑音を簡便に軽減することが
できる。 （第１の実施の形態）図１は、本発明にもとづくディジ
タルオーディオ信号の符号化装置の構成を示したもので
ある。

【００２４】この図１において、４００は符号化装置、
４０１は復号化装置である。符号化装置４００におい
て、４０２は周波数分析装置で、入力ディジタルオーデ
ィオ信号４１３を３つのサブバンド信号４１４に分割す
る。４０３は直交変換装置で、サブバンド信号４１４を
周波数軸上のスペクトル信号４１５に変換する。４０５
は割当量子化ビット数計算装置で、スペクトル信号４１
５を分析して、各スペクトル信号に割り当てる量子化ビ
ット数を計算する。４０４は量子化及び符号化装置で、
割当量子化ビット数計算装置４０５による計算結果に基
づいてスペクトル信号４１５についての量子化、符号化
を行う。４０６はストリーム生成装置で、符号化スペク
トル信号４１６と割当量子化ビット数計算装置４０５の
計算結果４１７から所定のビットストリームデータ４１
８を生成する。４０７は記録及び読み出し装置で、生成
されたビットストリームデータ４１８を記録媒体４０８
に記録、または記録媒体４０８から読み出す。

【００２５】復号化装置４０１において、４０９は分析
装置で、記録及び読み出し装置４０７によって記録媒体
４０８から読み出されたビットストリームデータ４１９
から、量子化スペクトルデータ４２４及び復号化に必要
なデータ４２０を読み出す。４１０は逆量子化及び復号
化装置で、復号化に必要なデータ４２０を基に量子化ス
ペクトルデータ４２４を復号化し、逆量子化する。４１
１は逆直交変換装置で、逆量子化された周波数軸上のス
ペクトルデータ４２１を時間軸上のサブバンドオーディ
オデータ４２２に変換する。４１２は周波数合成装置
で、サブバンドオーディオデータ４２２を合成してオー
ディオデータ４２３を出力する。

【００２６】次に、以上のように構成された装置につい
て、その動作を説明する。図１の符号化装置４００にお
いて、入力デジタルオーディオ信号４１３は１１．６ミ
リ秒毎に周波数分析装置４０２によって３つのサブバン
ド信号４１４に分割される。サブバンド信号４１４は直
交変換装置４０３によって離散コサイン変換を施され、
時間軸上の信号から５１２本の周波数軸上のスペクトル
信号４１５に変換される。スペクトル信号４１５は量子
化及び符号化装置４０４によって符号化されるが、その
前に割当量子化ビット数計算装置４０５によって割当ビ
ット数が計算される。

【００２７】図２は、割当量子化ビット数計算装置４０
５の構成の詳細を示すものである。次に、この図２を用
いて、割当量子化ビット数計算装置４０５での動作の詳
細を説明する。まず、圧縮後のデータストリームから決
められる割当可能なビット数５１１を、総割当可能ビッ
ト数計算装置５００であらかじめ計算しておく。５１２
個のスペクトル信号５１０は、ユニット分割装置５０１
によって５２個のユニットに分割され、ユニット帯域信
号５１３となる。

【００２８】次に、最大レベル値検出装置５０２で、そ
れぞれのユニットでの最大のレベル値５１４を検出す
る。最小可聴レベル値比較装置５０３では、この各ユニ
ットでの最大レベル値５１４と最小可聴しきい値とを比
較し、最大レベル値が最小可聴しきい値よりも小さいユ
ニットについては、量子化ビット数をゼロにする。その
結果５１９は割当ビット数記憶装置５０９に記憶され
る。また、最大レベル値データ５１４の中で、最小可聴
レベル値比較装置５０３で量子化ビット数がゼロと判定
されたユニットのデータは、ゼロとされる。

【００２９】次に、最小可聴レベル値比較装置５０３に
おいて量子化ビット数をゼロとされなかったユニットに
ついて、マスキングしきい値計算及び比較装置５０４に
てマスキングしきい値が計算され、順次各ユニットの最
大レベル値データ５１５と比較される。ここで最大レベ
ル値データ５１５がマスキングしきい値より小さい場合
は、量子化割当ビット数が２であると決定される。その
結果５２０は割当ビット数記憶装置５０９に記憶され、
量子化ビットが割り当てられたユニットの最大レベル値
データをゼロとする。

【００３０】次の割当ビット数決定装置５０６では、最
大レベル値データ５１６のうち、ゼロでないユニットに
ついて、最大レベル値と、対応する周波数帯域の最小可
聴レベル値との差のレベル値に応じた量子化ビット数を
計算して決定する。その結果５２１は、割当ビット数記
憶装置５０９に記憶される。この割当ビット数決定装置
５０６での量子化ビット割当処理が終了したのち、この
割当ビット数決定装置５０６からＨレベルの信号５１７
が送信される。Ｈレベルの信号５１７を受信した残りビ
ット数算出装置５０７は、割当ビット数記憶装置５０９
に記憶されている割当結果から現在使用されるている量
子化ビット数を計算し、総割当可能ビット数計算装置５
００で求めた総割当ビット数５１１との差を取る。

【００３１】このとき、使用した量子化ビット数が全割
当可能ビット数よりも多い場合は、残りビット数算出装
置５０７から論理値Ｌの信号５１８が出力される。この
信号５１８を受信した割当ビット数調整装置５０８は、
全ユニットのうちこの時点で３ビット以上割り当てられ
ているユニットのスペクトル信号から１ビットずつ引き
戻し、割当ビット数が１ビット減ったユニット番号５２
３によって、割当ビット数記憶装置５０９を更新する。

【００３２】この結果から、この時点で使用している量
子化ビット数を再び残りビット算出装置５０７で算出
し、使用量子化ビット数が総割当可能ビット数以下にな
るまでこれを繰り返す。これで割り当てが確定し、残り
ビット算出装置５０７から割当ビット記憶装置５０９へ
論理値Ｈの信号５２２を送出する。論理値Ｈの信号５２
２を受信した割当ビット数記憶装置５０９は、各ユニッ
トへの量子化ビット数割当結果５２４、すなわち図１に
おける計算結果４１７を量子化及び符号化装置４０４、
またはストリーム生成装置４０６へと転送する。

【００３３】図１において、量子化及び符号化装置４０
４は、割り当て結果４１７を用いて、各ユニットのスペ
クトル信号４１５を量子化、符号化する。量子化された
スペクトル信号４１６は、復号時に必要な情報４１７と
あわせてストリーム生成装置４０６でストリームデータ
４１８にフォーマットされ、記録及び読み出し装置４０
７によって記録媒体４０８に記録される。

【００３４】復号化装置４０１において、記録媒体４０
８から記録及び読み出し装置４０７によって読み出され
たストリームデータ４１９は、分析装置４０９によって
量子化スペクトル信号と復号時に必要な情報４２０とに
されたうえで、逆量子化及び復号化装置４１０によって
スペクトル信号４２１に復号化、逆量子化される。周波
数軸上のスペクトル信号４２１は、逆直交変換装置４１
１によって時間軸上のオーディオデータ４２２に変換さ
れる。周波数合成装置４１２によって３つのサブバンド
信号が合成され、デジタルオーディオデータ４２３が出
力される。

【００３５】次に、このような装置に図３（ａ）のよう
な正弦波信号が入力された場合を説明する。直交変換後
のスペクトル信号４１５には、前述しかつ図３（ｂ）に
示すように、入力正弦波の周波数に対応するスペクトル
信号６０４だけでなく、サイドバンド信号６０５、６０
６が現れる。それぞれ最小可聴しきい値６０２よりも大
きなレベル値ではあるが、対応スペクトル信号６０４に
よるマスキングしきい値６０３と比較すると、６０５、
６０６とも小さくなっている。

【００３６】このため、上述の従来例では、スペクトル
信号６０５、６０６は量子化ビット数がゼロとなるた
め、復号化の時には対応スペクトル信号６０４しか残ら
ない。したがって再生信号は図４（ｂ）に示すように歪
んだものとなってしまう。しかし、本実施の形態の場合
では、スペクトル信号６０５、６０６にも量子化ビット
が割り当てられるので、これらの信号６０５、６０６が
復号化の時にも残っている。このため、再生信号は図４
（ａ）に示すように歪みが少なくなる。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について説明する。この第２の実施の形態は、第１の実
施の形態の割当量子化ビット数計算装置４０５に代え
て、別の動作を行う割り当て量子化ビット数計算装置を
備える。ここで全体の動作は第１の実施の形態と全く同
様であるため、この第２の実施の形態の要旨である割当
量子化ビット数計算装置のみについて説明する。

【００３７】図５は、この第２の実施の形態にもとづく
割当量子化ビット数計算装置の構成を示したものであ
る。総割当可能ビット数計算装置７００では、スペクト
ル信号全体に割当可能な全量子化ビット数７２７を算出
する。５１２本のスペクトル信号７０９は、ユニット分
割装置７０１によって５２個のユニットの帯域信号７１
０に分割される。次に最大レベル値検出装置７０２で各
ユニットでのスペクトル信号の最大レベル値データ７１
１を検出する。次に最大レベル値ユニット検出装置７０
３で最大レベル値データ５２個の中で一番大きなレベル
値を探し、それがどのユニットかを検出しその番号７２
０を転送する。

【００３８】使用しきい値決定装置７０４は、その最大
スペクトルレベル値を持つユニットの番号７２０に基づ
き、複数ある最小可聴しきい値計算方法から一つの方法
を選択し、その番号７２１を転送する。

【００３９】最小可聴しきい値計算及び比較装置７０５
は、使用するしきい値番号７２１からしきい値を算出
し、さらに各ユニットの最大レベル値７１１とその周波
数帯域に対応したしきい値とを比較する。そして、しき
い値よりも小さな最大レベルをもったユニットに対し
て、量子化ビット数をゼロと決定し、その結果７１６を
割当ビット数記憶装置７０８に記憶させておく。また、
そのユニットの最大レベルデータもゼロとし、レベルデ
ータ７１４を送出する。

【００４０】割当ビット数決定装置７２２は、最大レベ
ルデータとそのユニットの帯域周波数での最小可聴しき
い値との差のレベルに応じた量子化ビット数を計算し割
り当てる。割当結果７２４は割当ビット数記憶装置７０
８に転送される。量子化ビット割当処理が終わったと
き、割当ビット数決定装置７２２から論理値Ｈレベルの
信号７２３が残りビット数算出装置７０６に転送され
る。

【００４１】論理値Ｈレベル信号７２３を受けた残りビ
ット数算出装置７０６は、割当ビット数記憶装置７０８
から割当結果７１７を読み出し、これを基に現在使用し
ている全割当ビット数を計算し、割当可能な総割当ビッ
ト数７２７と比較する。現在使用している全割当ビット
数が多いとき、残りビット数算出装置７０６から論理値
Ｌの信号７１５が出力される。それを受信した割当ビッ
ト数調整装置７０７は、割当ビット数記憶装置７０８を
参照し、現時点で割当ビット数が３以上のユニットから
１ビットずつ取り戻していく。割当ビットが１ビット減
ったユニット番号７１８によって、割当ビット数記憶装
置７０８が更新される。

【００４２】その後、残りビット数算出装置７０６が、
更新された割当ビット数記憶装置７０８を参照して、現
在使用している全割当ビット数を計算し、割当可能な総
割当ビット数７２７とさらに比較する。この動作を、使
用前ビット数が割当可能総割当ビット数７２７より小さ
くなるまで行い、その条件が満たされれば残りビット数
算出装置７０６から論理値Ｈの信号７２５が出力され
る。その信号を受信した割当ビット数記憶装置７０８
は、各ユニットに割り当てた量子化ビット数データ７１
９を量子化および符号化装置やストリーム生成装置へ転
送する。

【００４３】図６のように、正弦波入力信号を直交変換
した後のスペクトル信号８０１とそのサイドバンド信号
８０２、８０３とが配置されている場合、従来の最小可
聴しきい値８０４でスペクトル信号のレベル値との比較
を行うと、サイドバンド信号８０２、８０３は最小可聴
しきい値よりも小さいため量子化ビットが割り当てられ
ない。しかし、しきい値を８０５のしきい値にすると、
スペクトル信号８０２、８０３共にしきい値を超えるの
で、量子化ビットが割り当てられ、実施の形態１の場合
と同様にサイドバンド信号の欠落による再生音の雑音を
抑えることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、オーデ
ィオ信号を所定時間フレーム単位で直交交換した結果生
じるサイドバンドの情報に最小量子化ビット数を割り当
てることによって、このサイドバンドの情報を復号化の
時にも残すことができ、このため再生信号の歪みを少な
くすることができて、再生音の雑音を簡便に軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のディジタルオーデ
ィオ信号の符号化装置を備えたオーディオ信号記録及び
再生装置のブロック図である。

【図２】図１における割当量子化ビット数計算装置のブ
ロック図である。

【図３】図１の装置への入力オーディオ信号および同信
号の直交変換後のスペクトル信号の例を示す図である。

【図４】図３のスペクトル信号を本発明にもとづく装置
と従来の装置とで再生した際のオーディオ信号の波形の
例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のディジタルオーデ
ィオ信号の符号化装置における割当量子化ビット数計算
装置のブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態のディジタルオーデ
ィオ信号の符号化装置におけるマスキングしきい値と従
来の装置におけるマスキングしきい値との違いを示す図
である。

【図７】一般的な最小可聴しきい値を示す図である。

【図８】一般的なマスキングしきい値を示す図である。

【図９】従来のオーディオ信号記録及び再生装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

４０５ 割当量子化ビット数計算装置 ５０２ 最大レベル値検出装置 ５０３ 最小可聴レベル値比較装置 ５０４ マスキングしきい値計算及び比較装置 ５０６ 割当ビット数決定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D045 DA08 5J064 AA01 BA13 BA16 BB07 BB14 BC01 BC14 BC16 BC22 BC25 BD02 BD03 9A001 EE04 KK31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタルオーディオ信号を周波数軸上
   のスペクトル信号に変換し、スペクトル信号の量子化ビ
   ット数を人間の聴覚系の特性に基づいて減少し符号化す
   る装置であって、スペクトル信号のレベル値が最小可聴
   しきい値より小さい場合、そのスペクトル信号に割り当
   てる量子化ビット数をゼロと決定し、量子化ビット数が
   ゼロと判定されなかったスペクトル信号での隣接する複
   数のスペクトル信号によるマスキングしきい値を計算
   し、最小可聴しきい値との比較によって量子化ビット数
   がゼロと判定されなかったスペクトル信号のレベル値が
   前記マスキングしきい値より小さい場合、このスペクト
   ル信号に最小量子化割当ビット数を割り当てるように構
   成されていることを特徴とするディジタルオーディオ信
   号の符号化装置。
2. 【請求項２】 時間軸上のディジタルオーディオ信号を
   所定の時間フレーム毎に周波数軸上のスペクトル信号に
   変換し、生成した前記フレーム単位のスペクトル信号を
   複数のユニットに分割し、前記各ユニット毎に前記ユニ
   ット内に含まれるスペクトル信号の中から最大レベルの
   スペクトル信号を検出し、前記最大レベルによって所定
   の量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に基づいて割り
   当てることにより前記各ユニットに含まれるスペクトル
   信号を圧縮、符号化して伝送もしくは記録媒体に記録を
   行う装置において、 前記各ユニットの最大レベルが、該当する周波数帯域の
   最小可聴しきい値より小さい場合、前記ユニットに含ま
   れるスペクトル信号に割り当てる量子化ビット数をゼロ
   と決定し、量子化ビット数がゼロと判定されなかったユ
   ニットでの隣接する複数のユニットのスペクトル信号に
   よるマスキングしきい値を計算し、前記量子化ビット数
   がゼロと判定されなかったユニットの最大レベル値が前
   記マスキングしきい値より小さい場合、前記ユニットに
   含まれるスペクトル信号に最小量子化割当ビット数を割
   り当てるように構成されていることを特徴とするディジ
   タルオーディオ信号の符号化装置。
3. 【請求項３】 ディジタルオーディオ信号を周波数軸上
   のスペクトル信号に変換し、スペクトル信号の量子化ビ
   ット数を人間の聴覚系の特性に基づいて減少し符号化す
   る装置であって、あらかじめ最小可聴しきい値とその一
   部または全部を変化させた複数のしきい値とを計算して
   持っておき、所定フレーム内で最大のレベル値を持つス
   ペクトル信号の周波数にもとづいて、これらしきい値の
   いずれかを選択し、この選択されたしきい値とスペクト
   ル信号のレベル値とを比較して、スペクトル信号のレベ
   ル値が選択されたしきい値より小さい場合、量子化割当
   ビット数をゼロと決定するように構成されていることを
   特徴とするディジタルオーディオ信号の符号化装置。
4. 【請求項４】 時間軸上のディジタルオーディオ信号を
   所定の時間フレーム毎に周波数軸上のスペクトル信号に
   変換し、生成した前記フレーム単位のスペクトル信号を
   複数のユニットに分割し、前記各ユニット毎に前記ユニ
   ット内に含まれるスペクトル信号の中から最大レベルの
   スペクトル信号を検出し、前記最大レベルによって所定
   の量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に基づいて割り
   当てることにより前記各ユニットに含まれるスペクトル
   信号を圧縮、符号化して伝送もしくは記録媒体に記録を
   行う装置において、最小可聴しきい値と、この最小可聴
   しきい値の一部もしくは全部を変化させた複数のしきい
   値とを計算し、前記各ユニットの最大レベル値の中で、
   全ユニット中最大のレベル値を持つユニットを探し、前
   記最大レベル値を持つユニットが存在する周波数帯域に
   応じて、前記複数のしきい値の中から一つのしきい値を
   選択し、この選択されたしきい値と前記各ユニットの最
   大レベル値との比較を行い、前記選択されたしきい値よ
   りも前記ユニットの最大レベル値が小さい場合、前記ユ
   ニットに含まれるスペクトル信号に割り当てる量子化ビ
   ット数をゼロとするように構成されていることを特徴と
   するディジタルオーディオ信号の符号化装置。