JP3041967B2 - Digital signal encoding apparatus - Google Patents

Digital signal encoding apparatus

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JP3041967B2
JP3041967B2 JP2410048A JP41004890A JP3041967B2 JP 3041967 B2 JP3041967 B2 JP 3041967B2 JP 2410048 A JP2410048 A JP 2410048A JP 41004890 A JP41004890 A JP 41004890A JP 3041967 B2 JP3041967 B2 JP 3041967B2
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【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、入力ディジタル信号の符号化を行うディジタル信号符号化装置に関するものである。 The present invention relates to relates to a digital signal coding apparatus for coding the input digital signal.

【0002】 [0002]

【従来の技術】オーディオ,音声等の信号の高能率符号化においては、オーディオ,音声等の入力信号を時間軸又は周波数軸で複数のチャンネルに分割すると共に、各チャンネル毎のビット数を適応的に割当てるビットアロケーシヨン(ビット割当て)による符号化技術がある。 BACKGROUND ART Audio, in high-efficiency encoding of the signal of voice, etc., audio, adaptive with, the number of bits of each channel is divided into a plurality of channels of the input signal in the time axis or the frequency axis such as voice there are coding technique by the bit allocating Chillon (bit allocation) to be allocated to.
例えば、オーディオ信号等の上記ビット割当てによる符号化技術には、時間軸上のオーディオ信号等を複数の周波数帯域に分割して符号化する帯域分割符号化(サブ・ For example, the coding technique according to the bit allocation such as audio signals, sub-band coding (sub-for encoding by dividing an audio signal, etc. on the time axis into a plurality of frequency bands
バンド・コーディング:SBC)や、時間軸の信号を周波数軸上の信号に変換(直交変換)して複数の周波数帯域に分割し各帯域毎で適応的に符号化するいわゆる適応変換符号化(ATC)、或いは、上記SBCといわゆる適応予測符号化(APC)とを組み合わせ、時間軸の信号を帯域分割して各帯域信号をベースバンド(低域)に変換した後複数次の線形予測分析を行って予測符号化するいわゆる適応ビット割当て(APC−AB)等の符号化技術がある。 Band Coding: SBC) and, converting the signal in the time axis into a signal on the frequency axis (orthogonal transform) to the so-called adaptive transformation coding is divided into a plurality of frequency bands to adaptively encoded in each band (ATC ), or combination of the above SBC-called adaptive predictive coding (APC), a plurality order LPC analysis after converting the signal in the time axis band division to each band signal to baseband (low-frequency) performed encoding techniques such as the so-called adaptive bit allocation for predictive coding (APC-AB) Te is.

【0003】ここで、例えば、上記帯域分割符号化においては、圧縮効率を上げるために、一定の単位時間ブロック毎のビット数を一定に保ちながら、帯域分割した各バンドに与えるビット数を、信号スペクトル強度の時間変動に応じてダイナミックに(適応的に)変化させている。 [0003] Here, for example, in the above sub-band coding, in order to increase the compression efficiency, while maintaining the number of bits per predetermined unit time block constant, the number of bits given to each band divided into bands, the signal and (adaptively) varied dynamically according to the time variation of the spectrum intensity. また、上記適応変換符号化においては、単位周波数ブロック毎のビットレートを一定に保ちながら、周波数軸上でダイナミックに割当てビット数を変化させている。 In the above adaptive transform coding, while maintaining the bit rate per unit frequency block constant is dynamically changing the number of allocated bits on the frequency axis.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のようにビット数を適応的に割当てて符号化を行う上記高能率符号化においては、符号化される入力信号の性質やビット割当ての仕方等によって、単位ブロック(単位時間ブロック或いは単位周波数ブロック)当たりのビット数が一定にならない場合が生じることがある。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, in the high-efficiency coding for encoding allocate the number of bits adaptively as described above, depending on how such a nature and bit allocation of the input signal to be coded sometimes if the number of bits per unit block (unit time block or unit frequency block) may not be constant occurs. すなわち、単位ブロック当たりで予め定められているビット数に対して、過不足が生ずる場合がある。 That is, with respect to the number of bits is predetermined per unit block, there is a case where excess and deficiency may occur. 言い換えれば、上記単位ブロック毎に予め定められているビット数では、復号化後の信号に要求される特性を充分に満足できない(ビット不足)場合や、逆に、該ビット数が該復号化後の信号に要求される特性を得るのに充分過ぎる(ビット余り)場合がある。 In other words, the number of bits is predetermined for each of the unit block, it can not be satisfied sufficiently the characteristics required for the signal after decoding, or if (bit insufficient), on the contrary, after the number of the bits 該復 Goka too sufficient to obtain the characteristics required for the signal in some cases (more than bits). 例えば、オーディオ信号の符号化でビット不足の場合を例にとると、ビットレートが足りないために符号化によって信号が劣化し、このオーディオ信号を後に復号化するとノイズが多くなってしまう。 For example, taking the case of the bit insufficient encode the audio signal as an example, the signal is degraded by the coding to the bit rate is not sufficient, the decoding after the audio signal noise is increased. また、ビットが余る場合は必要以上の処理を行うことになり、好ましくない。 Further, if the bit left over becomes undue processing, undesirable.

【0005】このようなことから、従来は単位ブロック当たりビットの過不足が生じた場合には、この単位ブロック当たりのビット数を一定化するようないわゆるビットパッキング(ビットレート調整)が行われている。 [0005] For this reason, when the resulting excess or deficiency of bits per unit block Conventionally, certain of which so-called bit packing (bit rate adjustment) as the number of bits per the unit block is performed there. しかし、このビットパッキングにおいては、単位ブロック内のビット数を例えば一律に増減してビットレートを一定化させているため、信号の劣化が目立つようになってしまっている。 However, in this bit packing, because it is constant the bit rate the number of bits in the unit block, for example, increase or decrease uniformly, they've become signal degradation is conspicuous.

【0006】そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案されたものであり、信号劣化の少ないビットレート調整が可能なディジタル信号符号化装置を提供することを目的とするものである。 [0006] The present invention has been proposed in view of the circumstances as described above, it is an object to provide a digital signal encoding apparatus capable of low bit-rate adjustment of signal degradation .

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】本発明のディジタル信号符号化装置は、上述の目的を達成するために提案されたものであり、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定し、当該各バンド毎のエネルギに基づいて各バンド単位の許容ノイズレベルを設定するノイズレベル設定手段と、上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じたビット数で上記各バンドの成分を量子化する量子化手段とを有するディジタル信号符号化装置において、上記量子化手段の出力情報量を検出し、該検出出力と目標値の誤差及び等ラウドネス曲線の情報に基づいて、上記ノイズレベル設定手段からの許容ノイズレベルを補正して、所定期間における情報量を一定化する Digital signal encoding apparatus of the present invention, in order to solve the problem] has been proposed in order to achieve the above object, as well as dividing the input digital signal into a plurality of frequency bands, a higher frequency band more bandwidth widely selected, and the noise level setting means for setting an allowable noise level of each band unit based upon the energy of each the respective bands, the difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band a digital signal encoding apparatus and a quantization means for quantizing components of the respective bands in the number of bits corresponding to the level to detect the output information of said quantization means, the error of the detection output and the target value and based on the equal loudness curve information, by correcting the allowable noise level from the noise level setting means, for constant the amount of information in a predetermined period うにしたものである。 Those were Unishi.

【0008】 [0008]

【作用】本発明によれば、許容ノイズレベルと各バンドのエネルギとの差分に応じてビット数を決定すると共に、量子化手段の出力情報量と目標値との誤差からこのビット数の過不足を求め、ビット数の過不足が発生した場合は、許容ノイズレベルを補正してビットレートを一定化している。 According to the present invention, acceptable and determines the number of bits in accordance with the noise level and the difference between the energy of each band, excess and deficiency of the number of bits from the error between the output information amount and the target value of the quantization means look, if the excess and deficiency of the number of bits has occurred, it is constant the bit rate by correcting the allowable noise level. 同時に、許容ノイズレベルの補正は、等ラウドネス曲線を考慮したものとしているため、信号劣化が目立たない。 At the same time, the correction of the allowable noise level, since it is assumed in consideration of the equal-loudness curve, the signal degradation is not noticeable.

【0009】 [0009]

【実施例】以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しながら説明する。 EXAMPLES The following will be described with reference to the drawings embodiment applying the present invention. 本実施例のディジタル信号符号化装置は、オーディオ,音声等の入力ディジタル信号を、例えば、帯域分割符号化(SBC)や、適応変換符号化(ATC)、適応ビット割当て(APC−AB)等により高能率符号化するものである。 Digital signal encoding apparatus of this embodiment, the audio, the input digital signal such as speech, for example, sub-band coding (SBC) and the adaptive transform coding (ATC), the adaptive bit allocation (APC-AB), etc. it is to high-efficiency encoding. そのため、本実施例装置では、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定している。 Therefore, in this embodiment device is configured to divide an input digital signal into a plurality of frequency bands are selected wide high frequency band higher bandwidth. すなわち、後述する人間の聴覚特性を考慮したいわゆる臨界帯域幅(クリティカルバンド)で上記入力ディジタル信号を分割している。 That is, it divides the input digital signal at the later-described characteristics of human hearing to consider the so-called critical band width (critical band). また、図1に示すように、当該クリティカルバンドの各バンド毎のエネルギ(又はピーク値,平均値)に基づいて各バンド単位の許容ノイズレベルを設定するノイズレベル設定手段としての総和検出回路14及びフィルタ回路15と、上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて割当てられたビット数で上記各バンドの成分を量子化する量子化回路24とを有するものである。 Further, as shown in FIG. 1, the energy (or peak value, average value) of each band of the critical band allowable sum detection circuit as noise level setting means for setting the noise level of each band unit based on the 14 and those having a filter circuit 15, a quantization circuit 24 for quantizing components of the respective bands by the number of bits allocated according to the level of the difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band is there. ここで、後述するデータ量演算回路26で上記量子化回路24の出力情報量を検出し、該検出出力と端子3からの所定の目標値(予め定められたビットレート)との誤差が後述する比較回路27で検出される。 Here, to detect the output information of the quantization circuit 24 by the data amount calculation circuit 26 described later, an error of a predetermined target value from the detection output and the terminal 3 (predetermined bit rate) to be described later detected by the comparator circuit 27. その後、補正値決定回路28では、該誤差の情報と後述するいわゆる等ラウドネス曲線の情報とに基づいて上記許容ノイズレベルの補正値が決定される。 Then, the correction value determination circuit 28, the correction value of the so-called equal loudness curve information and Based on the allowable noise level which will be described later with the information of the error is determined. 許容ノイズレベル補正回路20では、この補正値に応じて上記許容ノイズレベルの補正がなされる。 In allowable noise level correction circuit 20, the allowable noise level correction is performed in accordance with the correction value. したがって、上記量子化回路24では、この補正された許容ノイズレベルに応じて求められたビット数で量子化が行われることになる。 Therefore, in the quantization circuit 24, so that the quantization is performed by the number of bits determined according to the corrected allowable noise level. これにより、本実施例装置では、所定期間(前記単位ブロック)におけるビット数を一定にするようにしている。 Thus, in this embodiment apparatus, so that a constant number of bits in a predetermined period (the unit block).
その後、上記量子化回路24からの量子化出力は、バッファメモリ25を介して本実施例のディジタル信号符号化装置の出力端子2から出力されるようになる。 Thereafter, the quantized output from the quantizing circuit 24 will be output from the output terminal 2 of the digital signal encoding apparatus of this embodiment via the buffer memory 25.

【0010】ここで、図1に示す本実施例のディジタル信号符号化装置は、オーディオ信号,音声信号等を高速フーリエ変換(FFT)して、時間軸の信号を周波数軸に変換し、符号化(再量子化)を行うものである。 [0010] Here, the digital signal encoding apparatus of this embodiment shown in FIG. 1, an audio signal, an audio signal or the like by fast Fourier transform (FFT), converts the signal in the time axis to the frequency axis, encoding and performs (requantization). 図1 Figure 1
において、入力端子1には、例えばオーディオ信号が供給されており、この時間軸上のオーディオ信号が高速フーリエ変換回路11に伝送される。 In, the input terminal 1, for example, audio and signal is supplied, the audio signal on the time axis is transmitted to the fast Fourier transform circuit 11. 該高速フーリエ変換回路11では、上記時間軸上のオーディオ信号が所定時間毎(単位ブロック)に周波数軸上の信号に変換され、 In the fast Fourier transform circuit 11, an audio signal on the time axis are converted into signals on the frequency axis every predetermined time (unit block),
実数成分値Reと虚数成分値ImとからなるFFT係数が得られる。 FFT coefficient is obtained consisting of a real component value Re and an imaginary component value Im. これらFFT係数は振幅位相情報発生回路12に伝送され、当該振幅位相情報発生回路12では上記実数成分値Reと虚数成分値Imとから振幅値Amと位相値とが得られて、この振幅値Amの情報が出力されるようになる。 These FFT coefficients are transmitted to the amplitude phase information generating circuit 12, and the amplitude phase information generating circuit 12 in the amplitude value Am and a phase value from the above real component value Re and an imaginary component value Im and obtain, the amplitude value Am so information is output. すなわち、一般に人間の聴覚は周波数領域の振幅(パワー)には敏感であるが、位相についてはかなり鈍感であるため、本実施例では上記振幅位相情報発生回路12の出力から上記振幅値Amのみを取り出し、これを本発明実施例での入力ディジタル信号としている。 That is, in general although human hearing is sensitive to the amplitude (power) of the frequency domain, since the phase is fairly insensitive and in this embodiment the output of the amplitude phase information generating circuit 12 only the amplitude value Am extraction, and the input digital signal in the present invention examples it.

【0011】このようにして得られた振幅値Am等の入力ディジタル信号は、帯域分割回路13に伝送される。 [0011] input digital signal of the amplitude value Am or the like obtained in this manner is transmitted to the band dividing circuit 13.
該帯域分割回路13では、上記振幅値Amで表現された入力ディジタル信号をいわゆる臨界帯域幅(クリティカルバンド)に分割している。 In band-dividing circuit 13 divides the input digital signal represented by the amplitude value Am to the so-called critical band width (critical band). このクリティカルバンドとは、人間の聴覚特性(周波数分析能力)を考慮したものであり、例えば0〜22kHzを25バンドに分け、高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定しているものである。 This critical band is obtained by considering the human auditory characteristics (frequency analysis ability), for example, divided into 25 bands 0~22KHz, those are selected wider bandwidth higher frequency band. すなわち人間の聴覚は、一種のバンドパスフィルタのような特性を有していて、この各フィルタによって分けられたバンドを臨界帯域と呼んでいる。 That human hearing is have a characteristic such as a kind bandpass filter is called a critical band bands separated by the respective filter.

【0012】上記帯域分割回路13でクリティカルバンドに分割された各バンド毎の上記振幅値Amは、各々上記総和検出回路14に伝送される。 [0012] The amplitude value Am of each band divided into critical bands by the band-splitting circuit 13 are respectively transmitted to the summation detection circuit 14. この総和検出回路1 The sum detection circuit 1
4では、各バンド毎のエネルギ(各バンドでのスペクトル強度)が、各バンド内のそれぞれの振幅値Amの総和(振幅値Amのピーク又は平均或いはエネルギ総和)をとることにより求められる。 In 4, the energy for each band (spectral intensity at each band) is found by taking the respective sum of the amplitude values ​​Am within respective bands (the peak or average or energy summation of amplitudes Am). 該総和検出回路14の出力すなわち各バンドの総和のスペクトルは、一般にバークスペクトルと呼ばれ、この各バンドのバークスペクトルSBは例えば図2に示すようになる。 Output or spectrum of the sum of the respective bands of said total sum detecting circuit 14 is generally called a bark spectrum, the bark spectrum SB of each band is as shown in FIG. 2, for example. ただし、図2では図示を簡略化するため、上記クリティカルバンドのバンド数を12バンド(B 1 〜B 12 )で表現している。 However, for simplicity of illustration in FIG. 2, and the number of bands of the critical bands is expressed by 12 bands (B 1 ~B 12).

【0013】ここで、上記バークスペクトルSBのいわゆるマスキングに於ける影響を考慮するため、該バークスペクトルSBに所定の重みづけの関数を畳込む(コンボリューション)。 [0013] Here, in order to consider in affecting the so-called masking of the bark spectrum SB, convolving function of a predetermined weighting to the bark spectrum SB (convolution). このため、上記総和検出回路14の出力すなわち該バークスペクトルSBの各値は、フィルタ回路15に送られる。 Therefore, each value of output or the bark spectrum SB of the sum detection circuit 14 is sent to the filter circuit 15. 該フィルタ回路15は、例えば、入力データを順次遅延させる複数の遅延素子と、これら遅延素子からの出力にフィルタ係数(重みづけの関数)を乗算する複数の乗算器(例えば各バンドに対応する25個の乗算器)と、各乗算器出力の総和をとる総和加算器とから構成されるものである。 The filter circuit 15 is, for example, correspond to a plurality of multipliers (for example, each band for multiplying a plurality of delay elements for sequentially delaying input data, a filter coefficient outputs from these delay elements (function weighting) 25 and multipliers) and is formed from the sum adder for taking a sum of the multiplier output. このフィルタ回路15の各乗算器において、例えば、任意のバンドに対応する乗算器Mでフィルタ係数1を、乗算器M−1でフィルタ係数0.15を、乗算器M−2でフィルタ係数0. In the respective multipliers of the filter circuit 15, for example, the filter coefficient 1 at multiplier M for an arbitrary band, the filter coefficient 0.15 at multiplier M-1, the filter coefficient in the multiplier M-2 0.
0019を、乗算器M−3でフィルタ係数0.0000 The 0019, filter coefficient multipliers M-3 0.0000
086を、乗算器M+1でフィルタ係数0.4を、乗算器M+2でフィルタ係数0.06を、乗算器M+3でフィルタ係数0.007を各遅延素子の出力に乗算することにより、上記バークスペクトルSBの畳込み処理が行われる。 The 086, the filter coefficient 0.4 at multiplier M + 1, the filter coefficient 0.06 at multiplier M + 2, by multiplying the filter coefficient 0.007 at the output of the delay elements in the multiplier M + 3, the bark spectrum SB convolution processing is performed. ただし、Mは1〜25の任意の整数である。 However, M is any integer from 1 to 25. この畳込み処理により、図2中点線で示す部分の総和がとられる。 The convolution process, sum of the portions indicated by broken lines in FIG. 2 is taken. なお、上記マスキングとは、人間の聴覚上の特性により、ある信号によって他の信号がマスクされて聞こえなくなる現象をいうものであり、このマスキング効果には、時間軸上のオーディオ信号に対するマスキング効果と周波数軸上の信号に対するマスキング効果とがある。 Note that the above masking, the characteristics of the human hearing, which other signals by a certain signal refers to a phenomenon in which inaudible masked, the masking effect, a masking effect for an audio signal on the time axis there are a masking effect on signals on the frequency axis. すなわち、該マスキング効果により、マスキングされる部分にノイズがあったとしても、このノイズは聞こえないことになる。 That is, by the masking effect, even if there is noise in a portion to be masked, so that the noise is not heard. このため、実際のオーディオ信号では、このマスキングされる部分内のノイズは許容可能なノイズとされる。 Therefore, in the actual audio signal, noise in the portion to be the masking is an acceptable noise.

【0014】その後、上記フィルタ回路15の出力は引算器16に送られる。 [0014] Then, the output of the filter circuit 15 is sent to the subtractor 16. 該引算器16は、上記畳込んだ領域での後述する許容可能なノイズレベルに対応するレベルαを求めるものである。 The cited adder 16, and requests the level α corresponding to the allowable noise level which will be described later in the tatami elaborate region. なお、当該許容可能なノイズレベル(許容ノイズレベル)に対応するレベルαは、後述するように、逆コンボリューション処理を行うことによって、クリティカルバンドの各バンド毎の許容ノイズレベルとなるようなレベルである。 Incidentally, the level α corresponding to the allowable noise level (allowed noise level), as described later, by performing deconvolution, at a level such that the allowable noise level for each band of the critical band is there. ここで、上記引算器16には、上記レベルαを求めるための許容関数(マスキングレベルを表現する関数)が供給される。 Here, the subtractor 16, allowance function for finding the level alpha (function representing the masking level) is supplied. この許容関数を増減させることで上記レベルαの制御を行っている。 Control is performed for the level α by increasing or decreasing the allowance function. 当該許容関数は、後述する関数発生回路29から供給されているものである。 The allowance function is one that is supplied from a function generator 29 which will be described later. すなわち、許容ノイズレベルに対応するレベルαは、クリティカルバンドのバンドの低域から順に与えられる番号をiとすると、第(1) 式で求めることができる。 That is, the level α corresponding to the allowable noise level, the number given from the low-frequency band of the critical band in order When i, can be obtained by the equation (1). α=S-(n-ai)・・・・・・・(1) この第(1) 式において、n,aは定数でa>0、Sは畳込み処理されたバークスペクトルの強度であり、第(1) alpha = S- in (n-ai) · · · · · · · (1) The equation (1), n, a is a> 0, S constant is an intensity of bark spectrum which is convolution processing , the first (1)
式中(n-ai)が許容関数となる。 Wherein (n-ai) is the allowance function. 本実施例ではn=38, In this embodiment n = 38,
a=1としており、この時の音質劣化はなく、良好な符号化が行えた。 Has been with a = 1, rather than sound quality deterioration at this time, it was carried out good coding.

【0015】このようにして、上記レベルαが求められ、このデータは、割算器17に伝送される。 [0015] In this way, the level α is determined, this data is transmitted to a divider 17. 当該割算器17では、上記畳込みされた領域での上記レベルαを逆コンボリューションするためのものである。 In the divider 17 is for deconvolution of the level α in the convolution region. したがって、この逆コンボリューション処理を行うことにより、 Therefore, by performing this deconvolution,
上記レベルαからマスキングスペクトルが得られるようになる。 So the masking spectrum obtained from the level alpha. すなわち、このマスキングスペクトルが許容ノイズスペクトルとなる。 Namely, this masking spectrum becomes the allowable noise spectrum. なお、上記逆コンボリューション処理は、複雑な演算を必要とするが、本実施例では簡略化した割算器17を用いて逆コンボリューションを行っている。 Incidentally, the inverse convolution processing, requires a complicated calculation, in this embodiment by performing inverse convolution using a divider 17 simplified.

【0016】次に、上記マスキングスペクトルは、合成回路18を介して減算器19に伝送される。 Next, the masking spectrum is transmitted to a subtractor 19 via a synthesizing circuit 18. ここで、当該減算器19には、上記総和検出回路14の出力すなわち前述した総和検出回路14からのバークスペクトルS Here, the subtracter 19, bark spectrum S from the output or the sum detection circuit 14 described above in the total sum detecting circuit 14
Bが、遅延回路21を介して供給されている。 B are supplied through the delay circuit 21. したがって、この減算器19で上記マスキングスペクトルとバークスペクトルSBとの減算演算が行われることで、図3 Accordingly, by subtraction between the masking spectrum and the bark spectrum SB is carried out at the subtracter 19, FIG. 3
に示すように、上記バークスペクトルSBは、該マスキングスペクトルMSのレベルで示すレベル以下がマスキングされることになる。 As shown in, the bark spectrum SB would below the level indicated by the level of the masking spectrum MS is masked.

【0017】当該減算器19の出力は、上記許容ノイズレベル補正回路20を介してROM30に送られる。 The output of the subtractor 19 is sent to the ROM30 through the allowable noise level correction circuit 20. 該ROM30には、複数の割当てビット数情報が格納されており、上記減算回路19の出力(上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベル)に応じた割当てビット数情報を出力するようになっている。 The said ROM 30, a plurality of allocated bit number information is stored, allocated bit number information corresponding to the output (level difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band) of the subtraction circuit 19 It is adapted to output. このROM30の出力が上記量子化回路24に供給されている。 The output of the ROM30 are supplied to the quantization circuit 24. 当該量子化回路24では、このROM In the quantization circuit 24, the ROM
30からの割当てビット数で、遅延回路23を介して供給されている振幅値Amの量子化を行うことになる。 The number of allocated bits from the 30, will perform quantization of the amplitude value Am being supplied via the delay circuit 23. すなわち、換言すれば、当該量子化回路24では、上記クリティカルバンドの各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて割当てられたビット数で上記各バンドの成分を量子化することになる。 That is, in other words, in the quantization circuit 24, the quantum energy and the difference level components of the respective bands by the number of bits allocated in accordance with the the output of the noise level setting means for each band of the critical band It will be of. なお、遅延回路21は上記合成回路18以前の各回路での遅延量を考慮して上記総和検出回路14からのバークスペクトルSBを遅延させ、上記遅延回路23は上記ROM30以前の各回路での遅延量を考慮して上記振幅値Amを遅延させるために設けられている。 The delay circuit 21 in consideration of the amount of delay in each circuit of the synthesis circuit 18 previously delays the bark spectrum SB from the sum detection circuit 14, the delay circuit 23 is delay in each circuit of the ROM30 previously taking into account the amount is provided for delaying the amplitude Am.

【0018】また、上述した合成回路18での合成の際には、最小可聴カーブ発生回路22から供給される図4 Further, in the synthesis of the synthesis circuit 18 described above, FIG. 4 which is supplied from a minimum audible curve generating circuit 22
に示すような人間の聴覚特性であるいわゆる最小可聴カーブRCを示すデータと、上記マスキングスペクトルM And data indicating the so-called minimum audible curve RC which is the human hearing characteristic as shown in, the masking spectrum M
Sとを合成することができる。 It can be synthesized and S. この最小可聴カーブにおいて、雑音絶対レベルがこの最小可聴カーブ以下ならば該雑音は聞こえないことになる。 In this minimum audible curve, so that the absolute noise level is inaudible The noise If this minimum audible curve below. 更に、該最小可聴カーブは、コーディングが同じであっても例えば再生時の再生ボリュームの違いで異なるものとなる。 Furthermore, it said minimum audibility curve, coding is also for example made different by the difference of reproduction volume at the time of reproducing the same. ただし、現実的なディジタルシステムでは、例えば16ビットダイナミックレンジへの音楽のはいり方にはさほど違いがないので、例えば4kHz付近の最も耳に聞こえやすい周波数帯域の量子化雑音が聞こえないとすれば、他の周波数帯域ではこの最小可聴カーブのレベル以下の量子化雑音は聞こえないと考えられる。 However, in realistic digital systems, since less is no difference in the music of how to go to for example 16-bit dynamic range, if the quantization noise of the most ear hearing easy frequency band around 4kHz can not hear, in other frequency bands quantizing noise below the level of the minimum audibility curve is not heard. したがって、このように例えばシステムの持つワードレングスの4kHz付近の雑音が聞こえない使い方をすると仮定し、この最小可聴カーブRCとマスキングスペクトルMSとを共に合成することで許容ノイズレベルを得るようにすると、この場合の許容ノイズレベルは、図中斜線で示す部分までとすることができるようになる。 Thus, in this way for example assume that the use inaudible noise near 4kHz word length is held by the system, so as to obtain an acceptable noise level by both synthesizing the minimum audible curve RC and the masking spectrum MS, allowable noise level in this case will be able to be up to the portion indicated by oblique lines in FIG. なお、本実施例では、上記最小可聴カーブの4kHzのレベルを、例えば20ビット相当の最低レベルに合わせている。 In the present embodiment, the combined level of 4kHz of the minimum audible curve, for example, the minimum level of 20-bit equivalent. また、この図4は、 In addition, this Figure 4,
信号スペクトルSSも同時に示している。 Signal spectrum SS is also shown.

【0019】ここで、上記許容ノイズレベル補正回路2 [0019] Here, the allowable noise level correction circuit 2
0では、前述したように、上記量子化回路24の出力情報量(データ量)の検出出力と上記目標値の誤差及び等ラウドネス曲線の情報に基づいて、上記減算器19からの許容ノイズレベルを補正している。 In 0, as described above, based on the information of the error and the equal loudness curves of the detection output and the target value of the output information of the quantization circuit 24 (data amount), the allowable noise level from the subtracter 19 It is corrected. このようなことを行うため、上記バッファメモリ25からのデータは、データ量演算回路26によってデータ量が求められた後、 To do such things, data from the buffer memory 25 after the data amount obtained by the data amount calculation circuit 26,
比較回路27に送られる。 It is sent to a comparator circuit 27. 当該比較回路27では、上記データ量と端子3からの所定の目標値(予め定められたビットレート)との誤差が検出され、その誤差データは補正値決定回路28に伝送される。 In the comparison circuit 27, a predetermined target value from the data amount and the terminal 3 is detected error is the (predetermined bit rate), the error data is transmitted to the correction value determination circuit 28. ここで、この誤差データが、ビット数不足を示すデータとなる場合としては、上記単位ブロック当たり多くのビット数が使われることで上記データ量が上記目標値よりも多くなっている場合を考えることができる。 Here, the error data, as if the data indicating the number of lacking bits, it is assumed that the data amount by the number of number of bits per said unit block are used has become more than the target value can. また、該誤差データが、ビット数余りを示すデータとなる場合としては、上記単位ブロック当たり少ないビット数で済み、上記データ量が上記目標値よりも少なくなっている場合を考えることができる。 Further, it said error data, as if the data indicating the remainder number of bits, requires only small number of bits per said unit block, the data amount can be considered if it is less than the target value. したがって、上記補正値決定回路28からは、 Accordingly, from the correction value determination circuit 28,
この誤差データに応じて、上記減算器19からの許容ノイズレベルを、いわゆる等ラウドネス曲線の情報データに基づいて補正させるための上記補正値のデータが出力されるようになる。 Depending on the error data, so that the allowable noise level from the subtractor 19, data of the correction value for corrected based on the information data of the so-called equal loudness curve is outputted. 上述のような補正値が、上記許容ノイズレベル補正回路20に伝送されることで、上記減算器19からの許容ノイズレベルが補正されるようになる。 Correction value as described above, that are transmitted to the allowable noise level correction circuit 20, so that the allowable noise level from the subtracter 19 is corrected. なお、上記等ラウドネス曲線とは、人間の聴覚特性に関するものであり、例えば1kHzの純音と同じ大きさに聞こえる各周波数での音の音圧を求めて曲線で結んだもので、ラウドネスの等感度曲線とも呼ばれる。 Note that the above-mentioned equal loudness curve is related to the human hearing characteristic, for example those connecting a curve seeking sound pressure of the sound at each frequency audible to the same size as the 1kHz pure tone, loudness isosensitivity of also referred to as a curve. また、この等ラウドネス曲線は、図4に示した最小可聴カーブRCと略同じ曲線を描くものである。 Moreover, the equal-loudness curves are drawn substantially the same curve as the minimum audible curve RC shown in FIG. この等ラウドネス曲線においては、例えば4kHz付近では1kHz In the equal-loudness curve, for example, 1kHz in the vicinity of 4kHz
のところより音圧が8〜10dB下がっても1kHzと同じ大きさに聞こえ、逆に50kHz付近では1kHz I heard the same size also 1kHz down 8~10dB sound pressure than the place of, 1kHz at 50kHz near to reverse
での音圧よりも約15dB高くないと同じ大きさに聞こえない。 Not hear the same size and not about 15dB higher than the sound pressure at. このため、上記最小可聴カーブのレベルを越えた雑音(許容ノイズレベル)は、この等ラウドネス曲線に応じたカーブで与えられる周波数特性を持つようにするのが良いことがわかる。 Therefore, the minimum audible curve levels exceed the noise (allowable noise level), it can be seen that is good to have a frequency characteristic given by curve corresponding to the equal loudness curve. このようなことから、該等ラウドネス曲線を考慮して上記許容ノイズレベルを補正することは、人間の聴覚特性に適合していることがわかる。 For this reason, it in consideration of the equal loudness curve correcting the allowable noise level is found to conform to the human auditory characteristics.

【0020】また、上記等ラウドネス曲線を考慮した許容ノイズレベル補正として、例えば、上記ビット数が不足した場合には、上記図4に示した許容ノイズレベルを図5に示すような補正レベルAR1に補正する。 Further, as the allowable noise level correction in consideration of the equal loudness curve, for example, when the number of the bits is insufficient, the allowable noise level shown in FIG. 4 for the correction level AR1 as shown in FIG. 5 to correct. すなわち、この図5において、上記許容ノイズレベルを補正レベルAR1のように上げることは、上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて求められるビット数を下げることとなり、結果として単位ブロック当たりのビット数の不足が解消されることになる。 That is, in FIG. 5, increasing as the allowable noise level correction level AR1 is to reduce the number of bits required in accordance with the level of the difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band next, a result the lack of the number of bits per unit block is to be eliminated as. このようにビットレートを下げるような調整を行う場合であっても、この調整は上記等ラウドネス曲線を考慮した許容ノイズレベルに基づくものであるため、復号化後の音声のノイズは最小限に抑えられていることになる。 Even in the case of performing the adjustment as lower this manner the bit rate, this adjustment since it is based on the allowable noise level in consideration of the equal loudness curve, the sound of the noise after decoding minimizes It is will be is.

【0021】上記ビット数が余った場合は、上記図4の許容ノイズレベルを図6に示すような補正レベルAR2 [0021] When the number of the bits left over, FIG 4 allowable noise level as shown in FIG. 6 correction level AR2
に補正する。 It is corrected to. すなわち、この図6において、上記許容ノイズレベルを補正レベルAR2のように下げることは、 That is, in FIG. 6, lowering as correction level AR2 the allowable noise level,
上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて求められるビット数を上げることとなり、結果として単位ブロック当たりで余っていたビット数を有効に利用できるようになる。 It becomes possible to increase the number of bits required in accordance with the level of the difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band, it becomes possible to effectively use the number of bits left over in units per block as a result. このようにビットレートを上げることにで、復号化後の音質を高めることができると共に、上記等ラウドネス曲線を考慮することで、より一層音質の向上が図れるようになる。 By the raising of such a bit rate, it is possible to increase the sound quality after decoding, by considering the equal loudness curve, so that more attained is further improved sound quality.

【0022】上述のような許容ノイズレベルの補正がなされることで、この補正後の許容ノイズレベルと上記各バンドのエネルギとの差分のレベルに応じた上記ROM [0022] By the correction of the allowable noise level as described above is made, the ROM according to the level of the difference between the energy of the allowable noise level and the respective bands after the correction
30からの割当てビット数も補正されるようになる。 Number of allocated bits from the 30 also to be corrected. 換言すれば、上記量子化回路24での量子化の際の割当てビット数の補正(ビットレートの調整)が行われることになり、所定期間としての単位ブロックにおける情報量が一定化されるようになる。 In other words, as will be corrected in the number of allocated bits at the time of quantization in the quantization circuit 24 (adjustment of the bit rate) is performed, the amount of information in the unit block of the predetermined time period is kept constant Become.

【0023】なお、本実施例においては、上述した最小可聴カーブの合成処理を行わない構成とすることもできる。 [0023] In the present embodiment may be configured not to perform synthesis processing of the minimum audible curve described above. すなわち、この場合には、最小可聴カーブ発生回路22,合成回路18が不要となり、上記引算器16からの出力は、割算器17で逆コンボリューションされた後、すぐに減算器19に伝送されることになる。 That is, the transmission in this case, the minimum audibility curve generating circuit 22, the synthesis circuit 18 are unnecessary, the output from the subtractor 16, after being reversed convolution divider 17, immediately to the subtracter 19 It is is will be.

【0024】以上の述べたように、本実施例のディジタル信号符号化装置においては、オーディオ信号を符号化する際に、ビット数の過不足を調整しているが、上述したように等ラウドネス曲線を考慮した許容ノイズレベルの補正に基づくビットレート調整を行っているため、例えばビット数を減らした場合でも、聴感上の劣化が少なくて済むことになる。 [0024] As described above, in the digital signal encoding apparatus of this embodiment, in encoding the audio signal, but to adjust the excess and deficiency of the number of bits, equal loudness curve as described above since the performing bit rate adjustment based on the correction of the allowable noise level in consideration of, for example, even if a reduced number of bits, so that fewer degradation of audibility. また許容ノイズレベルの補正は、 The correction of the allowable noise level,
単にレベルを変化させるだけで可能であるため、簡単なハードウェア構成で実現することができる。 Simply because it is possible only by changing the level it can be realized with a simple hardware configuration.

【0025】また、本発明は、上述した図1の実施例のように、入力ディジタル信号を高速フーリエ変換して処理するいわゆる適応変換符号化の他に、例えば、帯域分割符号化(SBC)を行う装置にも適用することができる。 Further, the present invention is, as in the embodiment of FIG. 1 described above, in addition to the so-called adaptive transform coding for processing an input digital signal by fast Fourier transform, for example, band division coded (SBC) it can be applied to apparatus for performing. この場合は、信号をバンドパスフィルタ等で帯域分割して、この各チャンネルに割り当てるビット数を、量子化手段の出力情報量の検出出力と目標値の誤差及び等ラウドネス曲線に基づいて補正された許容ノイズレベルに応じて、増減させるものとなる。 In this case, the signal to band division by the band-pass filter or the like, the number of bits allocated to the respective channels, has been corrected based on the error and equal loudness curves of the detection output and the target value of the output information of quantization means depending on the allowable noise level, and that increased or decreased. 当該帯域分割符号化の場合も上述同様の効果を得ることができる。 In the case of the sub-band coding can be obtained above same effect.

【0026】 [0026]

【発明の効果】本発明のディジタル信号符号化装置においては、量子化後の出力情報量を検出し、該検出出力と目標値の誤差及び等ラウドネス曲線の情報に基づいて、 A digital signal encoding apparatus of the present invention exhibits, detects the output information amount after quantization, based on the detection error and information of the equal loudness curves of the output and the target value,
許容ノイズレベルを補正して、所定期間における情報量を一定化するようにしたことにより、ビットレートの過不足の調整が可能であると共に、ビットレートを調整しても信号劣化(例えば音の聴感上のS/N劣化)が少ない信号符号化を行うことが可能である。 By correcting the allowable noise level, it has to be kept constant the amount of information in a predetermined period, as well as a possible adjustment of the excess and deficiency of the bit rate, be adjusted bit rate of signal degradation (e.g. sound audibility S / N deterioration of the above) it is possible to perform fewer signal encoding.

【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信号符号化装置の概略構成を示すブロック回路図である。 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a digital signal encoding apparatus of an embodiment of the present invention.

【図2】バークスペクトルを示す図である。 2 is a diagram showing a bark spectrum.

【図3】マスキングスペクトルを示す図である。 3 is a diagram showing a masking spectrum.

【図4】最小可聴カーブ,マスキングスペクトルを合成した図である。 [4] minimum audibility curve, a diagram obtained by combining the masking spectrum.

【図5】ビット数不足時の補正された許容ノイズレベルを示す特性図である。 5 is a characteristic diagram showing the corrected allowable noise level at the number of bits missing.

【図6】ビット数余り時の補正された許容ノイズレベルを示す特性図である。 6 is a characteristic diagram showing the corrected allowable noise level at the odd number of bits.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11・・・・・・・・高速フーリエ変換回路 12・・・・・・・・振幅位相情報発生回路 13・・・・・・・・帯域分割回路 14・・・・・・・・総和検出回路 15・・・・・・・・フィルタ回路 16・・・・・・・・引算器 17・・・・・・・・割算器 18・・・・・・・・合成回路 19・・・・・・・・減算器 20・・・・・・・・許容ノイズレベル補正回路 22・・・・・・・・最小可聴カーブ発生回路 24・・・・・・・・量子化回路 25・・・・・・・・バッファメモリ 26・・・・・・・・データ量演算回路 27・・・・・・・・比較回路 28・・・・・・・・補正値決定回路 29・・・・・・・・関数発生回路 30・・・・・・・・ROM 11 ........ fast Fourier transform circuit 12 ........ amplitude phase information generating circuit 13 ........ band dividing circuit 14 ........ sum detection circuit 15 ........ filter circuit 16 ........ subtractor 17 ........ divider 18 ........ combining circuit 19 .. ...... subtracter 20 ........ allowable noise level correction circuit 22 ........ minimum audibility curve generating circuit 24 ........ quantization circuit 25, ............ buffer memory 26 ........ data amount calculation circuit 27 ........ comparator circuit 28 ............... correction value determination circuit 29 ... ..... function generator circuit 30 ········ ROM

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−201526(JP,A) 特開 昭63−201700(JP,A) 特開 平3−263925(JP,A) 特開 平3−263926(JP,A) 特開 平4−104617(JP,A) 特開 平4−104618(JP,A) 特開 平4−104606(JP,A) 国際公開90/9064(WO,A1) 国際公開90/9022(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H03M 7/30 Of the front page Continued (56) Reference Patent Sho 61-201526 (JP, A) JP Akira 63-201700 (JP, A) JP flat 3-263925 (JP, A) JP flat 3-263926 (JP , A) JP flat 4-104617 (JP, A) JP flat 4-104618 (JP, A) JP flat 4-104606 (JP, A) WO 90/9064 (WO, A1) International Publication 90 / 9022 (WO, A1) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H03M 7/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定し、当該各バンド毎のエネルギに基づいて各バンド単位の許容ノイズレベルを設定するノイズレベル設定手段と、上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じたビット数で上記各バンドの成分を量子化する量子化手段とを有するディジタル信号符号化装置において、上記量子化手段の出力情報量を検出し、該検出出力と目標値の誤差及び等ラウドネス曲線の情報に基づいて、上記ノイズレベル設定手段からの許容ノイズレベルを補正して、所定期間における情報量を一定化することを特徴とするディジタル信号符号化装置。 1. A input a digital signal as well as divided into a plurality of frequency bands, the higher frequency band bandwidth widely selected, the noise level to set the allowable noise level of each band unit based upon the energy of each the respective bands a setting unit, a digital signal encoding apparatus and a quantization means for quantizing components of the respective bands by the number of bits corresponding to the level of the difference between the output of the energy and the noise level setting means for each band, detecting the output information of said quantization means, based on information errors and equal loudness curves of detection output and the target value, and corrects the allowable noise level from the noise level setting means, the amount of information in a predetermined period digital signal encoding apparatus characterized by a certain the.
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