JP2004158181A - デジタルオーディオディスク及びその再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザが再生時に好みのハイサンプリングオーディオデータを選択できるように各種のアルゴリズムによってハイサンプリング化した複数のオーディオデータをＤＶＤオーディオディスクに記録すること。
【解決手段】 ハイビット化処理回路２により１６ビットから２４ビットにハイビット化されたＰＣＭオーディオ信号はハイサンプリング処理回路３１〜３ｎによってそれぞれ異なったアルゴリズムでハイサンプリング化された後、ＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４によって再生時ユーザが検索可能な形にフォーマット化され、更に変調回路５により変調されて図示しないディスクカッテングマシンへ供給される。ディスクカッテングマシンは複数の作成アルゴリズムが異なるハイサンプリングオーディオデータと、これらデータを検索するための管理データをＤＶＤオーディオディスクに記録する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種のアルゴリズムでハイサンプリング化した複数のハイサンプリングオーディオデータを記録したＤＶＤオーディオディスク及びそれをを再生するＤＶＤオーディオディスク再生装置に関する。

従来から、ＣＤ等では、音楽ソースが２チャネルオーディオデータとして記録されるが、このオーディオデータを音質が格段に向上するハイサンプリング化して楽しむことが考えられている。これまでも、標準のサンプリング周波数で記録されたＣＤ等のオーディオデータを再生する際にハイサンプリング化して再生することは行われていたが、再生装置が複雑高価になると共に、再生側だけの処理のため、音質向上に一定の限度があった。

そこで、ＣＤなどのディスクにハイサンプリングのオーディオデータを記録して、これを再生することが考えられる。しかし、標準周波数のサンプリングに比べて周波数の高いハイサンプリングを行うと、データ量が膨大になり、記憶容量が同一では演奏時間が減少するので、ＣＤ程度の記憶容量では実現が難しかった。

ところで、近年、普及し始めたＤＶＤは、記録層の２層化などの技術等により、膨大なデータ記録容量を持っている。既にＤＶＤビデオが存在し、それを尊重すると共にそれとの互換性を求めるＤＶＤオーディオディスクに上記したハイサンプリングのオーディオデータを収納する期待が高まっている。

上記のような趨勢の下に、既に２チャネルの４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数（標準サンプリング周波数とする）で記録された音楽データを８８．２ｋＨｚ、１７６．２ｋＨｚ或いは９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚのハイサンプリング化することが、従来から試みられているものの決定版がなく、いずれの周波数のハイサンプリングが適当であるか、人による好みもあって、なかなか決められないのが現状である。また、全ての方式により変換できる再生装置はコスト的、またはアルゴリズムの公開に成約があることから実現性が難しい。

一方、ＤＶＤオーディオでは、上記したようにディスクの記録層を増やすことにより記憶容量を増加させることができ、増加した容量部分を有効利用することが要請されている。それ故、ユーザが操作性良くハイサンプリングのオーディオを楽しむことができ、装置も複雑で高価にならないようなＤＶＤオーディオディスクエンコード装置及びＤＶＤオーディオディスク再生装置の開発が要請されている。

本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ユーザが再生時に好みのハイサンプリングオーディオデータを選択できるように各種のアルゴリズムによってハイサンプリング化した複数のオーディオデータをＤＶＤオーディオディスクに記録することができるＤＶＤオーディオディスクエンコード装置及び簡単且つ安価な構成により、前記ハイサンプリングオーディオデータを記録したＤＶＤオーディオディスク及びそれを高音質で再生することができるＤＶＤオーディオディスク再生装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の１）及び２）の手段よりなる。
すなわち、
１）オーディオデータを含むオーディオデータパックと、
前記オーディオデータパック内のデータを管理する管理データを含む管理パックとを有するデジタルオーディオディスクであって、
前記オーディオデータパックをＣＤのサンプリング周波数４４．１ｋＨｚの２倍のサンプリング周波数８８．２ｋＨｚまたは４倍のサンプリング周波数１７６．２ｋＨｚのいずれかを有すると共に、前記ＣＤの量子化ビット数１６を超える量子化ビット数２４を有するオーディオデータを含むデジタル音声信号として記録し、さらに
前記オーディオデータパックで構成されるオーディオタイトルセット（ＡＴＳ＜１＞〜ＡＴＳ＜ｎ＞；ｎは整数）と、
前記デジタル音声信号をサーチするためのＴＯＣ情報が記録されるＴＯＣファイルと、
前記デジタル音声信号のメニューの管理情報が記録されるオーディオ・マネジャー・メニュー（ＡＭＧＭ）と、
オーディオ・マネジャー（ＡＭＧ）とを、
所定のフォーマットによりフォーマット化して記録するようにしたデジタルオーディオディスク。
２）請求項１記載のデジタルオーディオディスクを再生するデジタルオーディオディスク再生装置であって、
前記管理データにより所望のサンプリング周波数のオーディオデータパックを選択する手段と、
前記選択されたオーディオデータパックをデコードする手段とを、
有するデジタルオーディオディスク再生装置。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、ＤＶＤビデオ規格と互換性を有し、オーディオ専用に記録可能なデジタルオーディオディスクにおいてサンプリング周波数を少なくとも１７６．２ｋＨｚまたは１９２ｋＨｚを選択可能とし、高音質なディスクを提供できる。また、１６ビットよりも高音質の２４ビットの量子化ビット数を選択可能にし、デジタル音声信号を管理する管理パックと共に記録するのでユーザはその高音質の量子化ビット数を選択することができる。さらに、メニューの管理情報が収納されるＡＭＧＭと共に記録されたり、あるいは楽曲をサーチするためのＴＯＣ情報が収納されるＴＯＣファイルと共に記録された場合には、ユーザの使い勝手が向上するという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第１の実施の形態を示したブロック図である。ＤＶＤオーディオディスクエンコード装置は、２チャネルのＰＣＭオーディオ信号を入力する入力端子１、２チャネルのＰＣＭオーディオ信号を２４ビットのオーディオ信号にハイビット化するハイビット化処理回路２、２４ビット化されたオーディオ信号を８８．２ＫＨｚでハイサンプリング処理するハイサンプリング処理回路３１〜３ｎ、ハイサンプリング処理回路３１〜３ｎによりハイサンプリングされたオーディオデータをフォーマット化するＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４、フォーマット化されたオーディオデータを変調して、出力端子６に出力する変調回路５、静止画などのビデオ信号を入力するインターフェース７、文字著作権情報などを入力するインターフェース８及び装置全体の動作を制御するシステムコントローラ９を有している。

次に本実施の形態の動作について説明する。入力端子１から入力された２チャネルの１６ビットのＰＣＭオーディオ信号（標準周波数でサンプリング）はハイビット化処理回路２により２４ビットのオーディオ信号にハイビット化された後、複数のハイサンプリング処理回路３１〜３ｎに入力される。

ここで、ハイサンプリング処理の仕方としては複数のアルゴリズムがある。まず、第１のアルゴリズムは、複数の異なる生成方法で通常のサンプリング周波数を２倍、３倍或いは、所定の割合に変換するものであり、特開平６−６１７８９等に開示されている。この方法は高域成分は付加されないでサンプリング周波数が変わる。

第２のアルゴリズムは、第１のアルゴリズムのようにオーバーサンプリングすると共に、更に意図的に高調波を発生させる非線型処理を施した後、その高域成分を抽出して、これを元の音声情報に加算処理して広帯域の音声情報を形成する（例えば特開平７−２３６１９３等）。

第３のアルゴリズムは、第１のアルゴリズムのようにオーバーサンプリングすると共に、更に演算処理で非線型処理を施して高調波を形成して直接広帯域の音声情報を形成する（特開平７−１７５４７８、特開平７−６６６８７、特願平９−２９０１３５）。

第４のアルゴリズムは、第１のアルゴリズムのようにオーバーサンプリングすると共に、更に変換テーブルを用いて部分的に非線型処理を施して高調波を形成し、広帯域の音声情報を形成する（特開平５−１２７６７２等）。

第５のアルゴリズムは、スプライン関数により補間を行い、この曲線に沿ってサンプリングをし直し、失われた高域成分を復元しながらサンプリング周波数を上げる（特開平５−７１３０、特開平５−２５２１１９）などの各種のアルゴリズムがある。

これらのアルゴリズムによってオーディオデータをハイサンプリングした場合、それぞれ得られる音質に差ができるため、本例では各種アルゴリズムでハイサンプリングした複数のオーディオデータをＤＶＤオーディオディスクに記録するようにしている。

従って、ハイサンプリング処理回路３１〜３ｎは、それぞれ上記した各種アルゴリズムでオーディオ信号をハイサンプリング化するものとする。例えば、ハイサンプリング処理回路３１は上記第１のアルゴリズムを、ハイサンプリング処理回路３２は上記第２のアルゴリズムを用いてハイサンプリング処理を行い、以下同様である。

ハイサンプリング処理回路３１〜３ｎはハイビット化されたオーディオ信号を上記した各種方法により８８．２ＫＨｚでハイサンプリング化してＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４に出力する。ＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４は、入力される各種のハイサンプリングオーディオデータを図２に示すような構造でフォーマット化する。フォーマット化された各種のハイサンプリングオーディオデータは変調回路５で変調された後、出力端子６から図示しないカッティングマシンに供給され、前記フォーマットに従ってＤＶＤオーディオディスクに記録される。

更に、標準周波数でサンプリングしたオーディオ信号、ビデオ信号及び文字著作権情報もＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４によりフォーマット化されてから、変調回路５で変調された後、出力端子６から図示しないカッティングマシンに供給され、前記フォーマットに従ってＤＶＤオーディオディスクに記録される。

図２はＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４によるフォーマット化の構造を示した図である。この例は、ＤＶＤオーディオのオーディオタイトルセット（ＡＴＳ）とＴＯＣを有するＴＯＣフアイルが示されている。ＡＴＳはＡＴＳ＜１＞からＡＴＳ＜ｎ＞までｎ種類のオーディオデータ（楽曲）を収納し、これらをＡＭＧ（オーディオマネジャー）で管理する構成となっている。

即ち、ＡＴＳのファイルの中に、ＡＭＧ、ＡＭＧＭ（メニュー）、オーディオデータを収納するＡＴＳ＜１＞、ＡＴＳ＜２＞…ＡＴＳ＜ｎ＞がある。従って、前記各種方法でハイサンプリング化されたオーディオデータはそれぞれＡＴＳ＜１＞、ＡＴＳ＜２＞、ＡＴ＜ｉ＞、…、に収納される。これら複数のオーディオデータをＡＭＧが管理し、ＡＭＧＭが前記複数のオーディオデータに関わるメニューを管理している。また、ＴＯＣというファイルは、ディスクに収納されている前記オーディオデータに対応する曲目の数や演奏時間などを管理している。

これにより、ＡＭＧＭやＴＯＣの管理データとＡＴＳ＜１＞、ＡＴＳ＜２＞…ＡＴＳ＜ｎ＞に収納されたオーディオデータがＤＶＤオーディオディスクに記録され、再生時に、前記管理データにより、各種アルゴリズムでハイサンプリング化されたオーディオデータの任意の一つを容易に検索して選択することができる。

本実施の形態によれば、複数の方法でハイサンプリング化されたオーディオデータを再生時検索可能なフォーマットでＤＶＤオーディオディスクに記録することができる。しかも、図示のように装置の構成は簡単のため、装置を安価に構成でき、ハイサンプリングされた音楽などをＤＶＤオーディオディスクに安価に記録することができる。更に、再生時に様々なハイサンプリング再生が行えるＤＶＤオーディオディスクをユーザに提供することができる。

尚、後述するが、このように複数のハイサンプリング化されたオーディオデータを前記フォーマットにしてＤＶＤオーディオディスクに記録してあるため、再生側は複数のハイサンプリングオーディオデータの中から好みにより任意の一つを選択して再生すれば良く、再生側の装置に複雑な回路等を付加せずにハイサンプリング化された音楽などを手軽に楽しむことができる。

図３は本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第２の実施の形態を示したブロック図である。但し、図１に示した第１の実施の形態に対応する部分は同一符号を用い、適宜その説明を省略する。本例は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同様の構成を有しているが、ハイサンプリング処理回路３１〜３ｎによりハイビット化したオーディオ信号をビット変換回路１０に入力して元の１６ビットのオーディオデータに戻してから、ＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４によるフォーマット化を行っている。

又、ハイビット化処理回路２で２４ビットにハイビット化された２チャネルのオーディオ信号をそのままビット変換回路１０に入力して、元の１６ビットのオーディオ信号に戻してからＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４に入力することによって、ハイサンプリング化しない元のオーディオ信号もＤＶＤオーディオディスクに記録できるようになっている。

上記ビット変換回路１０によるビットの削減はエネルギー等価変換（特開平６−２３７１８２に詳しく述べている）により行なわれ、２４ビットの時とほとんど同じ品質を保持したまま１６ビットのオーディオデータに変換することができる。

これにより、本実施の形態ではＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４以降は１６ビットのオーディオデータを扱えば良くなるため、前記以降の回路規模を小さくできると共に、ＤＶＤオーディオディスクの前記オーディオデータの格納容量を大幅に節約することができる。他の効果は図１に示した第１の実施の形態と同様である。

図４は本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第３の実施の形態を示したブロック図である。但し、図１に示した第１の実施の形態に対応する部分は同一符号を用い、適宜その説明を省略する。本例は、ハイサンプリング処理回路４１〜４ｎのハイサンプリング時のサンプリング周波数がそれぞれの回路によって、異なっている点が第１の実施の形態と異なるところで、他の構成は同様である。

ハイサンプリング処理回路４１は８８．２ＫＨｚ、ハイサンプリング処理回路４２は１７６．２ＫＨｚ、ハイサンプリング処理回路４ｎは１９２ＫＨｚで、オーディオデータをハイサンプリング化する処理を行う。この際、いずれのハイサンプリング処理回路も第１の実施の形態のところで述べた、第３のアルゴリズムを採るものとする。即ち、入力オーディオ信号をオーバーサンプリングすると共に、更に演算処理で非線型処理を施して高調波を形成して直接広帯域の音声情報を形成する。

又、ハイビット化処理回路２で２４ビットにハイビット化された２チャネルのオーディオ信号をそのままＤＶＤオーディオフォーマット化処理部４に入力することによって、ハイビット化されたオーディオ信号もＤＶＤオーディオディスクに記録できるようになっている。

本実施の形態によれば、ハイサンプリング処理する際のサンプリング周波数を変化させて複数のハイサンプリングオーディオデータを作成し、これをフォーマット化してＤＶＤオーディオディスクに記録することができる。サンプリング周波数を変化させた場合も、再生音声信号の質感などが異なり、ユーザは好みのサンプリング周波数の音楽を選択して楽しむことができる。他の動作は図１に示した第１の実施の形態と同様で、同様の効果がある。

尚、上記実施の形態では、いずれのハイサンプリング処理回路もハイサンプリングの方法を第３のアルゴリズムに固定したが、ハイサンプリング処理時のサンプリング周波数とハイサンプリングの方法を組み合わせることにより、多数の異なる質感を持ったハイサンプリングオーディオデータを同様の構成で作成して記録することができる。

図５は本発明のＤＶＤオーディオディスク再生装置の一実施の形態を示したブロック図である。ＤＶＤオーディオディスク再生装置は、ＤＶＤオーディオディスクを光ピックアップで走査して、オーディオデータや各種データを読み出すＤＶＤ再生部５１、再生されたオーディオデータをデコードしてＰＣＭオーディオ信号化するデコーダ部５２、ＰＣＭオーディオ信号からチャネルを分離するチャネル分離回路５３、ＰＣＭオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａ変換回路５４、オーディオ信号を再生するための各種の設定や上記各部の制御を行う制御部５５、各種データの表示を行うと共に、ユーザからの指示を入力する表示操作部５６を有している。

次に本実施の形態の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。ＤＶＤ再生部５１に、上記したＤＶＤオーディオディスクエンコード装置によりハイビット化したオーディオデータが記録されたＤＶＤオーディオディスクをセットすると、図６のステップ６０１にて管理データ（ＴＯＣ）の部分が読み出され、これがステップ６０２にて、制御部５５により表示操作部５６のＬＣＤ等に表示される。

この表示部には、セットしたＤＶＤオーディオディスクの曲目や演奏時間並びに、ハイサンプリングの種類やサンプリング周波数などの情報を含むタイトルセットがメニュー表示される。ユーザはこの表示を見て、希望する曲目及びハイサンプリングの種類などを選択し、これを表示操作部５６から制御部５５に入力する。

制御部５５はこれを受けて、ステップ６０３、６０４、…、６０ｎで、いずれのハイサンプリングの曲目が選択されたかを判定した後、対応するステップ７０３、７０４、…、７０ｎのいずれかに進んで、ステップ６０３、６０４、…、６０ｎで選択されたオーディオデータを前記ＤＶＤオーディオディスクから再生し、これをデコーダ５２にてデコードする。

次に、ステップ８００にて、上記のようにデコードされたオーディオデータはチャネル分離回路５３でチャネル分離された後、Ｄ／Ａ変換部５４でアナログデータに変換されて再生される。

尚、ステップ８００での再生時に、制御部５５は再生オーディオデータのサンプリング周波数をＤ／Ａ変換部５４にセットすると共に、再生オーディオデータのチャネル数をチャネル分離器５３にセットすることにより、Ｄ／Ａ変換部５４にて、再生オーディオデータのサンプリング周波数に対応したＤ／Ａ変換動作が円滑に行われるように制御する。

本実施の形態によれば、前記ＤＶＤオーディオディスクに複数種類のアルゴリズムでハイサンプリング化して記録したオーディオデータが記録されているため、ユーザはその中の好みのものを選択するだけで、ハイサンプリングオーディオデータを楽しむことができる。しかも、再生装置側でハイサンプリング化する訳ではないため、再生装置は簡単な構成のままで良く、低価格で上記効果を得ることができる。

また、ＤＶＤオーディオディスクに各種アルゴリズムでハイサンプリング化されて記録されたオーディオデータを再生するため、前記アルゴリズムの違いによる音質の違いを楽しむことができると共に、いずれのオーディオデータもハイサンプリングしたための顕著な音質の向上を期待することができる。

尚、上記したＤＶＤオーディオディスクエンコード装置、ＤＶＤオーディオディスク及びＤＶＤオーディオディスク再生装置で構成されるＤＶＤオーディオシステムでは、各種のアルゴリズムでハイサンプリングした複数オーディオデータをＤＶＤオーディオディスクに記録し、ユーザは好みのハイサンプリングオーディオデータを選択して再生する方式のため、ハイサンプリングのアルゴリズムをいずれにするかを統一的に決定する必要がないため、アルゴリズムの機密が守られやすく、ハイサンプリングオーディオを直ぐに楽しむことができる。この場合、オーディオデータの量はかなり多くなるが、ＤＶＤオーディオディスクが大容量のため、何等問題なく実現可能である。

上記実施例において、ハイビット化処理回路は、ビット数を２４ビットにして説明したが、２４ビットに限るものではなく、また、マルチチャネル信号の場合、前方の２チャネルは２４ビット、後方の２チャネルは２０ビット、のようにチャネルグループによって異なるように作成するようにしてもよいことは、もちろんである。

本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第１の実施の形態を示したブロック図である。 図１に示したＤＶＤオーディオフォーマット化処理回路によるフォーマット化の構造を示した図である。 本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第２の実施の形態を示したブロック図である。 本発明のＤＶＤオーディオディスクエンコード装置の第３の実施の形態を示したブロック図である。 本発明のＤＶＤオーディオディスク再生装置の一実施の形態を示したブロック図である。 図５に示した装置の動作の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１ 入力端子
２ ハイビット化処理回路
４ ＤＶＤオーディオフォーマット化処理部
５ 変調回路
６ 出力端子
７、８ インターフェース
９ システムコントローラ
１０ ビット変換回路
３１〜３ｎ、４１〜４ｎ ハイサンプリング処理回路
５１ ＤＶＤ再生部
５２ デコーダ部
５３ チャネル分離回路
５４ Ｄ／Ａ変換回路
５５ 制御部
５６ 表示操作部

Claims (2)

1. オーディオデータを含むオーディオデータパックと、
   前記オーディオデータパック内のデータを管理する管理データを含む管理パックとを有するデジタルオーディオディスクであって、
   前記オーディオデータパックをＣＤのサンプリング周波数４４．１ｋＨｚの２倍のサンプリング周波数８８．２ｋＨｚまたは４倍のサンプリング周波数１７６．２ｋＨｚのいずれかを有すると共に、前記ＣＤの量子化ビット数１６を超える量子化ビット数２４を有するオーディオデータを含むデジタル音声信号として記録し、さらに
   前記オーディオデータパックで構成されるオーディオタイトルセット（ＡＴＳ＜１＞〜ＡＴＳ＜ｎ＞；ｎは整数）と、
   前記デジタル音声信号をサーチするためのＴＯＣ情報が記録されるＴＯＣファイルと、
   前記デジタル音声信号のメニューの管理情報が記録されるオーディオ・マネジャー・メニュー（ＡＭＧＭ）と、
   オーディオ・マネジャー（ＡＭＧ）とを、
   所定のフォーマットによりフォーマット化して記録するようにしたデジタルオーディオディスク。
2. 請求項１記載のデジタルオーディオディスクを再生するデジタルオーディオディスク再生装置であって、
   前記管理データにより所望のサンプリング周波数のオーディオデータパックを選択する手段と、
   前記選択されたオーディオデータパックをデコードする手段とを、
   有するデジタルオーディオディスク再生装置。
   

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