JP2575265B2 - Digital audio signal encoding method - Google Patents

Digital audio signal encoding method

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JP2575265B2 JP4175821A JP17582192A JP2575265B2 JP 2575265 B2 JP2575265 B2 JP 2575265B2 JP 4175821 A JP4175821 A JP 4175821A JP 17582192 A JP17582192 A JP 17582192A JP 2575265 B2 JP2575265 B2 JP 2575265B2
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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、音楽信号および音声信
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
の符号化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital audio signal encoding method for compressing and encoding a music signal and an audio signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の帯域分割を用いたオーディオ信号
の符号化装置では、ダウンサンプリング周波数と量子化
ビット数の積、すなわち、帯域別伝送情報量がその帯域
の明瞭度指数貢献度と等しくなるように量子化ビット数
を制御していた(たとえば、中田和男著;「音声の高能
率符号化」1986(56−61頁))。
2. Description of the Related Art In a conventional audio signal encoding apparatus using band division, the product of the downsampling frequency and the number of quantization bits, that is, the amount of transmission information for each band becomes equal to the clarity index contribution of the band. (For example, Kazuo Nakata; "High-efficiency coding of speech", 1986 (pp. 56-61)).

【0003】図4は従来のオーディオ信号の符号化・復
号化装置を説明するためのブロック図である。図4にお
いて、13は符号化装置、14は復号化装置である。符号化
装置13において、15はオーディオ信号を複数のサブバン
ドに分割するための帯域分割部、16はサブバンド信号の
サンプルを一定のサンプル数ごとに量子化および符号化
するための量子化および符号化部、17は符号化されたサ
ブバンド信号を伝送または記録するための多重化部、18
はサブバンド信号のサンプルを量子化する際の量子化ビ
ット数を一定のサンプル数ごとに定める量子化ビット数
割り当て部である。符号化に当たって、帯域分割の仕方
を、その帯域内の明瞭度指数貢献度が等しくなるように
分割し、そのダウンサンプリング周波数と割り当てビッ
ト数の積、すなわち、帯域別伝送情報量がその貢献度と
等しくなるようにビット数を割り当てていた。
FIG. 4 is a block diagram for explaining a conventional audio signal encoding / decoding device. In FIG. 4, 13 is an encoding device, and 14 is a decoding device. In the encoding device 13, 15 is a band division unit for dividing an audio signal into a plurality of sub-bands, and 16 is a quantization and encoding unit for quantizing and encoding the samples of the sub-band signal for each fixed number of samples. A multiplexing unit for transmitting or recording the encoded sub-band signal;
Is a quantization bit number allocating unit that determines the number of quantization bits when quantizing the samples of the subband signal for each fixed number of samples. At the time of encoding, the method of band division is divided so that the clarity index contribution in the band is equal, and the product of the down-sampling frequency and the number of allocated bits, that is, the transmission information amount for each band is equal to the contribution. The number of bits was assigned to be equal.

【0004】また、復号化装置14は、多重化されて伝送
または記録されたサブバンド信号を分割するための分配
部19、サブバンド信号のサンプルを逆量子化および復号
化するための逆量子化および復号化部20、サブバンド信
号を全帯域のオーディオ信号に合成するための帯域合成
部21からなり、復号を行なっている。
[0004] The decoding device 14 includes a distributor 19 for dividing the multiplexed transmitted or recorded sub-band signal, and an inverse quantization for de-quantizing and decoding the sample of the sub-band signal. And a decoding unit 20, and a band synthesizing unit 21 for synthesizing the sub-band signal into an audio signal of all bands, and performs decoding.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の帯域分割を用い
たオーディオ信号の符号化装置の量子化ビット制御方法
では、帯域別情報量がその明瞭度指数貢献度と等しくな
るようにビットを制御しており、情報を効率よく符号化
するには有効であった。しかしながら、音楽や音声のよ
うに人間の聴覚によって認識されるものに対して、全部
の情報を均一に符号化することは、人間の感覚にとって
重要な情報に、より多くのビットを割り当てているとは
言えず、限られた符号化容量を効率的に使用していると
は言えないという課題があった。
In a conventional quantization bit control method for an audio signal encoding apparatus using band division, bits are controlled so that the information amount for each band becomes equal to the clarity index contribution. Therefore, it was effective to efficiently encode information. However, even for music and speech that are perceived by human hearing, encoding all information uniformly allocates more bits to information that is important to human perception. However, there is a problem that the limited coding capacity cannot be used efficiently.

【0006】本発明は上記課題を解決するもので、限ら
れた符号化容量のなかで、人間の聴覚にとって重要な情
報を効率よく符号化するためのディジタルオーディオ信
号の符号化方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a digital audio signal encoding method for efficiently encoding information important for human hearing in a limited encoding capacity. It is an object.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ディジタルオーディオ信号を複数のサブバ
ンド信号に分割し、サブバンド信号のサンプルの量子化
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
するために、人間の可聴範囲の下限である最小可聴しき
い値を利用するに際し、サブバンド信号のレベルがサブ
バンド帯域内の最小可聴しきい値より小さい場合、この
サブバンド信号を零に設定し、さらには、サブバンド信
号のレベルがサブバンド帯域内の最小可聴しきい値より
小さい場合でも、このサブバンド信号のレベルが全サブ
バンド信号の最大値であれば、このサブバンドに量子化
ビット割り当てるようにするものである。
In order to achieve the above object, the present invention divides a digital audio signal into a plurality of sub-band signals, and determines the number of quantization bits of a sample of the sub-band signal by a characteristic of a human auditory system. In using the minimum audible threshold, which is the lower limit of the human audible range, to reduce and encode based on the sub-band signal, if the level of the sub-band signal is smaller than the minimum audible threshold in the sub-band, Even if the sub-band signal is set to zero and the level of the sub-band signal is smaller than the minimum audible threshold value in the sub-band band, if the level of this sub-band signal is the maximum value of all the sub-band signals, , Quantization bits are allocated to this subband.

【0008】[0008]

【作用】上記のディジタルオーディオ信号の符号化方法
を用いて入力信号を符号化すると、人間の聴覚にとって
重要な情報が効率よく符号化できるため、従来のように
各サブバンドを同じビットレートによって符号化した場
合と比べて、良好な音質が得られるように作用する。
When the input signal is encoded by using the above-described encoding method for digital audio signals, information important to human hearing can be efficiently encoded. Therefore, each sub-band is encoded at the same bit rate as in the prior art. It works so that good sound quality can be obtained as compared with the case where the sound quality is improved.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明のディジタルオーディオ信号の
符号化方法を適用しうる、量子化ビット数割り当て部の
一実施例について、図面を参照しながら説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a quantization bit number allocating unit to which a digital audio signal encoding method according to the present invention can be applied.

【0010】図1は量子化ビット数割り当て部を示すブ
ロック図である。図1において、1はレベル算出部、2
は対数値算出部、3は指標算出部、4は量子化ビット数
算出部、5は対数値に対する重み付けテーブル、6はサ
ブバンドに対する重み付けテーブルである。
FIG. 1 is a block diagram showing a quantization bit number allocating unit. In FIG. 1, 1 is a level calculation unit, 2
Is a logarithmic value calculator, 3 is an index calculator, 4 is a quantization bit number calculator, 5 is a weighting table for logarithmic values, and 6 is a weighting table for subbands.

【0011】次に図1を用いて量子化ビット数割り当て
部の動作について説明する。まず、帯域分割部において
複数のサブバンド信号に分割された各サブバンド信号の
一定数のサンプルがレベル算出部1に入力されると、各
サブバンドのレベルが算出される。レベル算出の一例と
しては、各サブバンド信号の一定数のサンプルのうち、
ピーク値を求めることによって、該当サブバンドのレベ
ルとすることができる。この結果、所定の時間内のサブ
バンド信号のエネルギーが小さい場合でも、ピークの大
きな音質上重要な成分が含まれる場合には、そのサブバ
ンド信号のレベルは大きいことになり、エネルギーなど
からレベルを定めた場合よりもより多くの量子化ビット
数が割り当てられる可能性がある。
Next, the operation of the quantization bit number assignment unit will be described with reference to FIG. First, when a certain number of samples of each subband signal divided into a plurality of subband signals in the band division unit is input to the level calculation unit 1, the level of each subband is calculated. As an example of the level calculation, among a fixed number of samples of each subband signal,
By obtaining the peak value, the level of the corresponding subband can be obtained. As a result, even when the energy of the sub-band signal within a predetermined time is small, if a component having a large peak and important in sound quality is included, the level of the sub-band signal is large, and the level is reduced from energy or the like. There is a possibility that a larger number of quantization bits will be allocated than in the specified case.

【0012】さらに、対数値算出部2において各サブバ
ンドのレベルの対数値を算出する。対数値算出部2にお
ける効果的な実施例について、図面を参照しながら説明
する。図2は最小可聴しきい値を示す図であり、7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
の曲線である。この曲線より下の範囲を聴きとれるのは
聴力の良い人であることが、Fletcherらによっ
て報告されている。したがって各サブバンド信号ごとに
算出されたレベルの対数値が、サブバンド帯域内の最小
可聴しきい値より小さい場合、該当サブバンド信号が零
に設定されるようにする。この結果、限定された符号化
ビットをよりレベルの高いサブバンドに有効に割り当て
ることができる。
Further, a logarithmic value calculator 2 calculates a logarithmic value of the level of each subband. An effective embodiment in the logarithmic value calculation unit 2 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the minimum audible threshold, and 7 is a curve of the minimum audible threshold when the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents sound pressure. Fletcher et al. Report that people with good hearing can hear the range below this curve. Therefore, when the logarithmic value of the level calculated for each subband signal is smaller than the minimum audible threshold value in the subband band, the corresponding subband signal is set to zero. As a result, limited coded bits can be effectively allocated to higher-level subbands.

【0013】対数値算出部2におけるもう一つの効果的
な実施例について、図面を参照しながら説明する。図3
は最小可聴しきい値と各サブバンドのピーク値を示す図
であり、8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である。9、10、11、12、は各サ
ブバンドのピーク値である。この場合、全サブバンドの
ピーク値が最小可聴しきい値より下の範囲にあるので、
全サブバンドの量子化ビット数を零に設定することが可
能となる。しかし、これでは与えられた符号化ビットを
有効に使っているとは言えない。したがって、たとえば
全サブバントのピーク値が最小可聴しきい値より下の範
囲にある場合、最大のピーク値をもつサブバンドを含む
前後3個のサブバンドに量子化ビットを与えるようにす
る。これによって与えられた符号化ビットを有効に使用
していることになるし、また、人間の耳には検知できな
い微小な信号を計測器で測定した場合でも、良い特性を
示すことになる。
Another effective embodiment of the logarithmic value calculator 2 will be described with reference to the drawings. FIG.
Is a diagram showing the minimum audible threshold value and the peak value of each subband, and 8 is a curve of the minimum audible threshold value when the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents sound pressure. 9, 10, 11, and 12 are peak values of each subband. In this case, since the peak values of all subbands are below the minimum audible threshold,
It is possible to set the number of quantization bits for all subbands to zero. However, this does not mean that the given coded bits are being used effectively. Therefore, for example, when the peak values of all the subbands are in a range below the minimum audible threshold value, quantization bits are given to three subbands including the subband having the maximum peak value. As a result, the given coded bits are effectively used, and good characteristics are exhibited even when a minute signal that cannot be detected by the human ear is measured by the measuring instrument.

【0014】次に指標算出部3において、対数値算出部
2で得た各サブバンドのレベルの対数値から、各サブバ
ンドの量子化ビット数を算出するための指標を算出す
る。この際、あらかじめ対数値にしたがって定められる
重み付けの値が登録されている対数値に対する重み付け
テーブル5と、同様にあらかじめサブバンドごとに定め
られる重み付けの値が登録されている、サブバンドに対
する重み付けテーブル6を参照することによって、指標
を算出する。指標算出の一例としては、各サブバンドの
レベルの対数値に、対数に応じた重みと、サブバンドご
とに定められる重みを乗じて、該当サブバンドの指標と
することができる。
Next, the index calculating section 3 calculates an index for calculating the number of quantization bits of each subband from the logarithmic value of the level of each subband obtained by the logarithmic value calculating section 2. At this time, a weighting table 5 for logarithmic values in which weighting values determined in advance according to logarithmic values are registered, and a weighting table 6 for subbands in which weighting values similarly defined for each subband are registered in advance The index is calculated by referring to. As an example of the index calculation, a logarithmic value of the level of each subband is multiplied by a weight corresponding to the logarithm and a weight determined for each subband, and can be used as an index of the corresponding subband.

【0015】また、対数値に対する重み付けテーブル5
およびサブバンドに対する重み付けテーブル6は式を用
いてその都度導くことも可能である。たとえば、対数値
に対する重み付けとしては、対数値のべき乗を用いるこ
とができる。
A weighting table 5 for the logarithmic value
The weighting table 6 for subbands and subbands can be derived each time using an equation. For example, the power of the logarithmic value can be used as the weight for the logarithmic value.

【0016】最後に量子化ビット数算出部4において、
各サブバンドに対する量子化ビット数を算出する。量子
化ビット数算出部4では、指標算出部3で求められた各
サブバンドに対する指標と、あらかじめ与えられる符号
化のための全帯域に許される符号化ビットレートから、
各サブバンド信号の一定数のサンプルに対する量子化ビ
ット数を算出する。
Finally, in the quantization bit number calculating section 4,
The number of quantization bits for each subband is calculated. The quantization bit number calculation unit 4 calculates the index for each subband calculated by the index calculation unit 3 and the coding bit rate allowed in the entire band for coding given in advance.
The number of quantization bits for a certain number of samples of each subband signal is calculated.

【0017】以上のように本実施例によると、レベルの
対数値と各サブバンドに応じた重み付けテーブルを参照
して、この重みをもとに各サブバンドごとに量子化ビッ
ト数を決めるための指標を求め、量子化ビット数を決定
することにより、人間の聴覚にとって重要な要素である
オーディオ信号のレベルと周波数を考慮に入れた良好な
音質を得ることができる。また、本量子化ビット数割り
当て部は帯域分割部において分割された各サブバンド信
号のサンプル値を用いて、しかも重みはあらかじめ重み
付けテーブルに登録されているので、容易な処理で効果
的な結果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, by referring to the logarithmic value of the level and the weighting table corresponding to each subband, the number of quantization bits for each subband is determined based on the weight. By obtaining the index and determining the number of quantization bits, it is possible to obtain good sound quality taking into account the level and frequency of the audio signal, which are important factors for human hearing. In addition, since the quantization bit number allocating unit uses the sample values of the respective sub-band signals divided by the band dividing unit, and the weights are registered in advance in the weighting table, effective results can be obtained by simple processing. can get.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように本発明のディジタルオーデ
ィオ信号の符号化方法によればディジタルオーディオ信
号を複数のサブバンド信号に分割し、サブバンド信号の
サンプル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、符号化するために、サブバンド信号のレベ
ルがサブバンド帯域内の最小可聴しきい値より小さい場
合、このサブバンド信号を零に設定し、さらには、サブ
バンド信号のレベルがサブバンド帯域内の最小可聴しき
い値より小さい場合でも、このサブバンド信号のレベル
が全サブバンド信号の最大値であれば、このサブバンド
に量子化ビットを割り当てるので、限られた符号化容量
のなかで、人間の聴覚にとって重要な情報を効率よく符
号化することができる。しかも、一定の時間ごとに量子
化ビット数を入力されたディジタルオーディオ信号の特
性に合わせて決定するので、いかなる種類のオーディオ
信号にも適した、オーディオ信号の符号化方法を提供す
ることができる。
As described above, according to the digital audio signal encoding method of the present invention, the digital audio signal is divided into a plurality of sub-band signals, and the number of quantization bits of the samples of the sub-band signal is determined by the human auditory system. If the level of the sub-band signal is smaller than the minimum audible threshold in the sub-band to reduce and encode based on the characteristics of the sub-band signal, the sub-band signal is set to zero; Even if the level of the sub-band signal is smaller than the minimum audible threshold in the sub-band, if the level of this sub-band signal is the maximum value of all the sub-band signals, a quantization bit is assigned to this sub-band. Information important to human hearing can be efficiently encoded within the encoding capacity. In addition, since the number of quantization bits is determined at predetermined time intervals according to the characteristics of the input digital audio signal, it is possible to provide an audio signal encoding method suitable for any type of audio signal.

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

【図1】本発明の一実施例のディジタルオーディオ信号
の符号化方法を適用しうる量子化ビット数割り当て部の
ブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a quantization bit number allocating unit to which a digital audio signal encoding method according to an embodiment of the present invention can be applied;

【図2】最小可聴しきい値を示す特性図FIG. 2 is a characteristic diagram showing a minimum audible threshold value.

【図3】最小可聴しきい値とサブバンドのピークとの関
係を示す特性図
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a minimum audible threshold value and a subband peak.

【図4】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
FIG. 4 is a block diagram of a conventional audio signal encoding / decoding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レベル算出部 2 対数値算出部 3 指標算出部 4 量子化ビット数算出部 5 対数値に対する重み付けテーブル 6 サブバンドに対する重み付けテーブル Reference Signs List 1 level calculating unit 2 logarithmic value calculating unit 3 index calculating unit 4 quantization bit number calculating unit 5 weighting table for logarithmic value 6 weighting table for subband

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ディジタルオーディオ信号を複数のサブ
バンド信号に分割し、前記サブバンド信号のサンプルの
量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に基づいて符号化
するディジタルオーディオ信号の符号化方法において、
前記サブバンド信号のレベルが、サブバンド内の最小可
聴しきい値より小さい場合であって、全サブバンド信号
の最大値であれば、前記サブバンド信号を量子化するた
めの量子化ビット数を割り当て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方法。
1. A digital audio signal is divided into a plurality of sub-band signals, and a quantization bit number of a sample of the sub-band signal is encoded based on characteristics of a human auditory system .
A digital audio signal encoding method,
If the level of the sub-band signal is
If it is less than the listening threshold and all subband signals
If the maximum value of the sub-band signal is quantized,
A method for encoding a digital audio signal, characterized by allocating a number of quantization bits .
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