JP3318825B2 - デジタル信号符号化処理方法、デジタル信号符号化処理装置、デジタル信号記録方法、デジタル信号記録装置、記録媒体、デジタル信号伝送方法及びデジタル信号伝送装置 - Google Patents

デジタル信号符号化処理方法、デジタル信号符号化処理装置、デジタル信号記録方法、デジタル信号記録装置、記録媒体、デジタル信号伝送方法及びデジタル信号伝送装置

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JP3318825B2 JP21881996A JP21881996A JP3318825B2 JP 3318825 B2 JP3318825 B2 JP 3318825B2 JP 21881996 A JP21881996 A JP 21881996A JP 21881996 A JP21881996 A JP 21881996A JP 3318825 B2 JP3318825 B2 JP 3318825B2
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    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B65/00—Locks or fastenings for special use
    • E05B65/0025—Locks or fastenings for special use for glass wings

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル信号符号
化処理方法、デジタル信号符号化処理装置、デジタル信
号記録方法、デジタル信号記録装置、記録媒体、デジタ
ル信号伝送方法及びデジタル信号伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ信号の高能率符号化の従来の
方法及び装置には種々あるが、以下に従来例のその二、
三の例を説明する。時間領域のオーディオ信号を単位時
間毎にブロック化し、このブロック毎の時間軸の信号を
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、各帯域毎に符号化するブロック化周波数
帯域分割方法の一つである変換符号化方法がある。時間
領域のオーディオ信号を単位時間毎にブロック化しない
で、複数の周波数帯域に分割して符号化する非ブロック
化周波数帯域分割方法の一つである帯域分割符号化｛サ
ブ・バンド・コーディング（ＳＢＣ：Subband Codin
g）｝方法がある。又、上述の帯域分割符号化と変換符
号化とを組み合わせた高能率符号化方法もある。この場
合には、例えば、上述の帯域分割符号化方法で帯域分割
を行った後、その各帯域毎の信号を上述の変換符号化方
法で周波数領域の信号に直交変換し、この直交変換され
た各帯域毎に符号化を施すことになる。
【０００３】ここで、上述した帯域分割符号化方法に使
用される帯域分割用フィルタとしては、例えば、クワド
ラチャ・ミラー・フィルタ（ＱＭＦ：Quadrature Mirro
rFilter) 等のフィルタがあり、これは1976 R.E.Crochi
ere Digital coding ofspeech in subbands Bell Sys
t.Tech. J. Vol.55, No.8 1976 に、述べられている。
又、ICASSP 83, BOSTON Polyphase Quadrature filter
s-A new subbandcoding technique Joseph H. Rothweil
er には、ポリフェーズ・クワドラチャ・フィルタ（Ｐ
ＱＦ： Polyphase Quadrature filter) などの等バンド
幅のフィルタ分割方法及び装置が述べられている。
【０００４】又、上述した直交変換としては、例えば、
入力オーディオ信号を所定単位時間（フレーム）でブロ
ック化し、そのブロック毎に高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）や離散コサイン変換（ＤＣＴ）、モディファイドＤ
ＣＴ変換（ＭＤＣＴ）などを行うことで時間軸を周波数
軸に変換するような方法がある。上述のＭＤＣＴについ
ては、ICASSP 1987 Subband/Transform Coding Using F
ilter Bank DesignsBased on Time Domain Aliasing Ca
ncellation J.P.Princen A.B. BradleyUniv. of Surre
y Royal Melbourne Inst.of Tech. に述べられている。
【０００５】更に、周波数帯域分割された各周波数成分
を量子化する場合の周波数分割幅として、人間の聴覚特
性を考慮した帯域分割がある。即ち、一般に臨界帯域
（クリティカルバンド）と呼ばれている高域程帯域幅が
広くなるような帯域幅で、オーディオ信号を複数バンド
（例えば２５バント）の帯域に分割することがある。
又、この時の各帯域毎のデータを符号化する際には、各
帯域毎に所定のビット配分或いは、各帯域毎に適応的な
ビット配分による符号化が行われる。例えば、上述のＭ
ＤＣＴ処理されて得られたＭＤＣＴ係数データを上述の
ビット配分によって符号化する際には、上述の各ブロッ
ク毎のＭＤＣＴ処理により得られる各帯域毎のＭＤＣＴ
係数データに対して、適応的な配分ビット数で符号化が
行われることになる。
【０００６】更に、各帯域毎の符号化に際しては、各帯
域毎に正規化を行って量子化を行うことにより、より効
率的な符号化を実現するいわゆるブロックフローティン
グ（Block Floating: ブロック・フローティング) 処理
が行われる。即ち、上述のＭＤＣＴ処理されて得られた
ＭＤＣＴ係数データを符号化する際には、各帯域毎に上
述のＭＤＣＴ係数の絶対値の最大値等に対応した正規化
を行って量子化を行う。これにより、より効率的な符号
化が行われる。
【０００７】上述のビット配分方法としては、従来、次
の２方法が知られている。IEEE Transactions of Accou
stics,Speech,and Signal Processing,vol.ASSP-25,No.
4,August 1977 では、各帯域毎の信号の大きさをもと
に、ビット配分を行っている。又、ICASSP 1980 The cr
itical band coder − digital encoding ofthe percep
tual requirements of the auditory system M.A. Kran
sner MITでは、聴覚マスキングを利用することで、各帯
域毎に必要な信号対雑音比を得て固定的なビット配分を
行う方法が述べられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の高能率符号化方法及び装置において、量子化を行う
各帯域毎のビット配分量を算出した際に、ビット配分量
の整数化等を行なう関係で一般には全帯域の割り当てビ
ットの総数が符号化フォーマットで規定されるビットレ
ートと一致しないために、これを一致させるべくビット
調整操作が必要となる。このビット調整操作としては、
例えば単純に周波数に依存した優先順位により行なう方
法が考えられるが、この場合入力信号には全く依存しな
いこととなり、適応した調整操作を行なうことができな
い。しかし、厳密に、入力信号に依存したビット調整を
行なう場合、全ての信号成分について量子化誤差や、再
度マスキング効果等を考慮する必要があり、調整操作と
しては非常に処理が大きくなってしまう。
【０００９】本発明はこのような実情に鑑みなされたも
ので、入力ディジタル信号に依存した調整操作を行い、
調整操作として適当な処理量でより効率の良い符号化を
実現し、静特性や信号品質の向上を図ることのできるデ
ジタル信号符号化処理方法、デジタル信号符号化処理装
置、デジタル信号記録方法、デジタル信号記録装置、記
録媒体、デジタル信号伝送方法及びデジタル信号伝送装
置を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力デジタル
信号を複数の周波数帯域に分割して、時間と周波数に関
する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周
波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信
号成分を基に正規化を行って正規化データを得て、時間
と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内
の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化
係数を基にビット配分量を仮決定し、時間と周波数に関
する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量と
により２次元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧
縮するとともに、時間と周波数に関する２次元ブロック
毎の情報圧縮パラメータを得るようにしたデジタル信号
符号化処理方法において、時間と周波数に関する２次元
ブロック毎のブロック内の信号成分の絶対値の最大値又
は時間と周波数に関する２次元ブロック毎の最大量子化
誤差に基づいて、２次元ブロック毎にビット必要度を設
定するビット必要度設定ステップと、時間と周波数に関
する２次元ブロック毎に仮決定したビット配分量の全２
次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超え
ているか否かを判別する判別ステップと、判別ステップ
における判別結果に応じて、ビット必要度設定ステップ
にて設定した２次元ブロック毎のビット必要度に基づい
てビット配分量の再調整を行う再調整ステップとを有す
るデジタル信号符号化処理方法である。
【００１１】かかる本発明デジタル信号符号化処理方法
によれば、時間と周波数に関する２次元ブロック毎のブ
ロック内の信号成分の絶対値の最大値又は時間と周波数
に関する２次元ブロック毎の最大量子化誤差に基づい
て、２次元ブロック毎にビット必要度を設定し、時間と
周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定したビット配
分量の全２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビ
ットを超えているか否かを判別し、その判別結果に応じ
て、ビット必要度設定ステップにて設定した２次元ブロ
ック毎のビット必要度に基づいてビット配分量の再調整
を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。この実施の形態では、オー
ディオＰＣＭ信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割
符号化（ＳＢＣ）、適応変換符号化｛アダプティブ・ト
ランスフォーム・コーディング（ＡＴＣ：Ａdaptiv Tra
nsform Coding ）｝及び適応ビツト割当ての各技術を用
いて高能率符号化する。この技術について、図１以降を
参照しながら説明する。
【００１３】図１に示す具体的な高能率符号化エンコー
ダでは、入力デジタル信号を複数の周波数帯域に分割す
ると共に、各周波数帯域毎に直交変換を行って、得られ
た周波数軸のスペクトルデータを、低域では、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
イカルバンド）毎に、中高域ではブロツクフローテイグ
効率を考慮して臨界帯域幅を細分化した帯域毎に、適応
的にビツト割当して符号化している。通常このブロック
が量子化雑音発生ブロックとなる。更に、本発明の実施
の形態においては、直交変換の前に入力信号に応じて適
応的にブロツクサイズ（ブロツク長）を変化させる。
【００１４】即ち、図１において、例えば、０〜２２ｋ
Ｈｚの周波数帯域のオーディオ信号が、例えば、サンプ
リング周波数が４４．１ｋＨｚを以てサンプリングされ
た後、ＰＣＭ化されて得られた入力オーディオＰＣＭ信
号が、入力端子１００に供給される。この入力オーディ
オＰＣＭ信号は、例えばいわゆるＱＭＦ（クワドラチャ
・ミラー・フィルタ）フィルタ等の帯域分割フィルタ１
０１により０〜１１ｋＨｚ帯域と１１ｋＨｚ〜２２ｋＨ
ｚ帯域とに分割される。更に、０〜１１ｋＨｚ帯域の信
号は同じくいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィル
タ１０２により０〜５. ５ｋＨｚ帯域と５. ５ｋＨｚ〜
１１ｋＨｚ帯域とに分割される。
【００１５】上述の帯域分割フィルタ１０１からの１１
ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域の信号は、直交変換回路の一例
であるＭＤＣＴ(Modified Discrete Cosine Transform)
回路（モディファイド・離散コサイン変換手段）（直交
変換手段）１０３に供給されて、ＭＤＣＴ処理される。
帯域分割フィルタ１０２からの５. ５ｋＨｚ〜１１ｋＨ
ｚ帯域の信号はＭＤＣＴ回路（モディファイド・離散コ
サイン変換手段）（直交変換手段）１０４に供給され
て、ＭＤＣＴ処理される。帯域分割フィルタ１０２から
の０〜５. ５ｋＨｚ帯域信号はＭＤＣＴ回路（モディフ
ァイド・離散コサイン変換手段）（直交変換手段）１０
５に供給されて、ＭＤＣＴ処理される。なお、各ＭＤＣ
Ｔ回路１０３、１０４、１０５では、各帯域毎に設けた
ブロック決定回路１０９、１１０、１１１により決定さ
れたブロックサイズ（情報圧縮パラメータ）（処理ブロ
ックの長さ）に基づいてＭＤＣＴ処理がなされる。
【００１６】上述したように、入力ディジタル信号を複
数の周波数帯域に分割する手段としては、例えば、ＱＭ
Ｆフィルタがあるが、これについては、1976 R.E.Croch
iereDigital Coding of Speech In Subbands Bell Sys
t.Tech. J. Vol.55,No.8 1976 に述べられている。又、
ICASSP 83,Boston Polyphase Quadrature Filters-ANew
Subband Coding Technique Joseph H. Rothweiler に
は、等バンド幅のフィルタ分割方法が述べられている。
ここで、上述した直交変換としては、例えば、入力オー
ディオ信号を所定単位時間（フレーム）でブロック化
し、そのブロック毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離
散コサイン変換（ＤＣＴ）、モディファイドＤＣＴ変換
（ＭＤＣＴ）等を行うことで、時間軸を周波数軸に変換
するようにした直交変換がある。ＭＤＣＴについてはIC
ASSP 1987 Subband/TransformCoding Using Filter Ban
k Designs Based On Time Domain AliasingCancellatio
n J.P.Princen A.B.Bradley Univ.of Surrey Royal Mel
bourneInst. Of Tech.に述べられている。
【００１７】ここで、各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、
１０５に供給する各帯域毎のブロックについての標準的
な入力ディジタル信号に対する具体例を図２に示す。こ
の図２の具体例においては、３つのフィルタ出力信号
は、各帯域ごとに独立に各々複数の直交変換ブロックサ
イズを持ち、信号の時間特性、周波数分布等により時間
分解能を切り換えられるようにしている。信号が時間的
に準定常的である場合には、図２Ａのロングモードのよ
うに、直交変換ブロックサイズを１１．６ｍＳと大きく
する。信号が非定常的である場合には、直交変換ブロッ
クサイズを更に２分割、４分割とする。即ち、図２Ｂの
ショートモードのように、すべてを４分割、即ち、２．
９ｍＳの時間分解能とする場合や、図２Ｃのミドルモー
ドＡや図２ＤのミドルモードＢのように、一部を２分
割、即ち、５．８ｍＳ、他の１部を４分割、即ち、２．
９ｍＳの時間分解能とすることで、実際の複雑な入力デ
ィジタル信号に適応するようになっている。この直交変
換ブロックサイズの分割は処理装置の規模が許せば、更
に複雑な分割を行なうと、より効果的なことは明白であ
る。
【００１８】この直交変換ブロックサイズの決定は、直
交変換ブロックサイズの決定回路（直交変換ブロックサ
イズの決定手段）１０９、１１０、１１１で行われ、そ
の決定結果は各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５及
びビット割当算出回路１１８に供給されると共に、ブロ
ックのブロックサイズ情報（処理ブロックの長さの情
報）（情報圧縮パラメータ）として出力端子１１３、１
１５、１１７より出力される。
【００１９】各ＭＤＣＴ回路１０３、１０４、１０５に
てＭＤＣＴ処理されて得られた周波数軸上のスペクトル
データ、又はＭＤＣＴ係数データ（時間と周波数に関す
る２次元ブロック内の信号成分）は、低域はいわゆる臨
界帯域（クリティカルバンド）毎にまとめられて、中高
域はブロックフローティングの有効性を考慮して、臨界
帯域幅を細分化して適応ビット割当符号化回路１０６、
１０７、１０８、及びビット割り当て算出回路１１８に
供給される。
【００２０】この臨海帯域（クリテイカルバンド）と
は、人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数帯域で
あり、ある純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域バンド
ノイズによって純音がマスクされるときのそのノイズの
持つ帯域のことである。この臨界帯域（クリティカルバ
ンド）は、高域ほど帯域幅が広くなっており、上述の０
〜２２ｋＨｚの全周波数帯域は例えば２５のクリティカ
ルバンドに分割されている。
【００２１】ビット割当算出回路１１８は、上述のブロ
ックサイズ情報及び、スペクトルデータ又はＭＤＣＴ係
数データに基づき、いわゆるマスキング効果等を考慮し
て、上述の臨界帯域及びブロックフローティングを考慮
した各分割帯域毎の、マスキング量、及び、同分割帯域
毎のエネルギーあるいはピーク値等を算出し、その結果
に基づき、各帯域毎に割当ビット数を求め、適応ビット
割当符号化回路１０６、１０７、１０８へ供給してい
る。これらの適応ビット割当符号化回路１０６、１０
７、１０８では、上述のブロックサイズ情報（情報圧縮
パラメータ）（処理ブロックの長さ）、及び、臨界帯域
及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域毎に
割り当てられたビット数に応じて、各スペクトルデー
タ、又はＭＤＣＴ係数データを再量子化（正規化して量
子化）するようにしている。このようにして符号化され
たデータは、図１における出力端子１１２、１１４、１
１６を介して取り出される。以下説明の便宜上、ビット
割当の単位となる、上述の臨界帯域及びブロックフロー
ティングを考慮した各分割帯域を、単位ブロックと称す
るこにする。
【００２２】次に、上述の図１におけるビット割り当て
算出回路１１８で行われるビット割当の具体的な方法に
ついて図３を参照して説明する。図３は上述の図１にお
けるビット割り当て算出回路１１８の一具体例の概略構
成を示すブロック回路図である。この図３において、入
力端子３０１には、上述の図１におけるＭＤＣＴ回路１
０３、１０４、１０５からの周波数軸上のスペクトルデ
ータ又はＭＤＣＴ係数、及び、上述の図１におけるブロ
ック決定回路１０９、１１０、１１１からのブロックサ
イズ情報が供給されている。以後、図３で示された、上
述の図１におけるビット割り当て算出回路１１８のシス
テムにおいて、上述のブロックサイズ情報に適応した、
定数、重み付け関数等を用いて処理していく。
【００２３】図３において、入力端子３０１より入力し
た周波数軸上のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数は、
エネルギー算出回路（帯域毎エネルギー算出手段）３０
２に供給されて、単位ブロック毎のエネルギーが、例え
ば単位ブロック内での各振幅値の総和を計算すること等
により求められる。この各バンド毎のエネルギーの代わ
りに振幅値のピーク値、平均値等が用いられることもあ
る。このエネルギー算出回路３０２からの出力として、
例えば各バンドの総和値のスペクトルを図６にＳＢとし
て示している。ただし、この図６では、図示を簡略化す
るため、単位ブロックによる分割数を１２ブロック（Ｂ
1 〜Ｂ12）で表現している。尚、図６の破線は、各バン
ドの総和値のスペクトルＳＢが他の部分に及ぼす影響を
示し、コンボリューションの重み付けに対応する。
【００２４】又、エネルギー算出回路３０２において
は、単位ブロックのブロックフローティングの状態を示
す、正規化データであるスケールファクター（正規化デ
ータ）（情報圧縮パラメータ）値についても決定するも
のとする。具体的には、例えば予めスケールファクタ値
の候補として幾つかの正の値を用意し、その中から単位
ブロック内のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数の絶対
値の最大値以上の値をとる中で、最小のものを単位ブロ
ックのスケールファクタ値として採用する。スケールフ
ァクタ値については、実際の値と対応した形で、数ビッ
トを用いて、番号付けを行い、その番号をＲＯＭ等（図
示せず）により記憶させておけばよい。又、ある単位ブ
ロックにおいて上述の方法で決定されたスケールファク
タ値は、決定された値に対応する上述のビットを用いて
付けられた番号を単位ブロックのスケールファクタを示
すサブ情報として使用する。
【００２５】次に、上述のエネルギー算出回路３０２で
求められた上述のスペクトルＳＢのいわゆるマスキング
に於ける影響を考慮するために、そのスペクトルＳＢに
所定の重み付け関数を掛けて加算するような畳込み（コ
ンボリユーション）処理を施す。このため、上述の帯域
毎のエネルギー算出回路３０２の出力、即ち、そのスペ
クトルＳＢの各値は、畳込みフイルタ回路３０３に供給
される。その畳込みフイルタ回路３０３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イルタ係数（重み付け関数）を乗算
する複数の乗算器と、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。この畳込み処理によ
り、図６中点線で示す部分の総和が得られる。
【００２６】次に、上述の畳込みフイルタ回路３０３の
出力は引算器（合成器）（合成手段）（引き算手段）３
０４に供給される。その引算器３０４は、上述の畳込ん
だ領域での後述する許容可能なノイズレベル（許容ノイ
ズレベル）（量子化係数）に対応するレベルαを求める
ものである。なお、許容可能なノイズレベルに対応する
レベルαは、後述するように、逆コンボリユーション処
理を行うことによって、クリテイ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。ここ
で、上述の引算器３０４には、上述のレベル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。この許容関数を増減させることで上述のレ
ベルαの制御を行っている。許容関数は、次に説明する
ような（ｎ−ａｉ）関数発生回路３０５から供給されて
いるものである
【００２７】即ち、、許容ノイズレベルに対応するレベ
ルαは、クリテイ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、次の数１の式で求めること
ができる。
【００２８】
【数１】α＝Ｓ−（ｎ−ａｉ）
【００２９】この数１の式において、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(Bark Sp
ectrmu）（クリティカルバンドの単位で、１つのクリテ
ィカルバンドに対して１つのスペクトルとして代表させ
たもの。）の強度であり、数１の式中（ｎ−ａｉ）が許
容関数となる。例として、ｎ＝３８，ａ＝１を用いるこ
とができる。
【００３０】このようにして、上述のレベルαが求めら
れ、このデータは、割算器３０６に供給される。割算器
３０６では、上述の畳込みされた領域での上述のレベル
αを逆コンボリユーションするためのものである。従っ
て、この逆コンボリユーシン処理を行うことにより、上
述のレベルαからマスキングスペクトルが得られるよう
になる。即ち、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。なお、上述の逆コンボリユーション
処理は、複雑な演算を必要とするが、この実施の形態で
は簡略化した割算器３０６を用いて逆コンボリユーショ
ンを行っている。
【００３１】次に、上述のマスキングスペクトルは、合
成回路３０７を介して減算器３０８に供給される。ここ
で、減算回路３０８には、上述の帯域毎のエネルギー検
出回路３０２からの出力、即ち、前述したスペクトルＳ
Ｂが、遅延回路３０９を介して供給されている。従っ
て、この減算回路３０８で上述のマスキングスペクトル
とスペクトルＳＢとの減算演算が行われることで、図７
に示すように、上述のスペクトルＳＢは、そのマスキン
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。
【００３２】ところで、上述した合成回路３０７での合
成の際には、最小可聴カーブ発生回路３１２から供給さ
れる図８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、上述のマスキングス
ペクトルＭＳとを合成することができる。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
以下ならばその雑音は聞こえないことになる。この最小
可聴カーブは、コーデイングが同じであっても例えば再
生時の再生ボリユームの違いで異なるものとなるが現実
的なデジタルシステムでは、例えば１６ビツトダイナミ
ツクレンジへの音楽の入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。従って、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Ｒ
Ｃ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８中の斜線で示す部分までとするこ
とができるようになるなお、この実施の形態では、上述
の最小可聴カーブの４ｋＨｚのレベルを、例えば２０ビ
ツト相当の最低レベルに合わせている。又、この図８
は、信号スペクトルＳＳも同時に示している。
【００３３】この後、許容雑音補正回路（許容雑音補正
手段）３１０において、例えば等ラウドネスカーブの情
報に基づいて、上述の減算器３０８からの出力における
許容雑音レベルを補正している。ここで、等ラウドネス
カーブとは、人間の聴覚特性に関する特性曲線であり、
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。又、この等ラウドネス曲線
は、図８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。この等ラウドネス曲線においては、例え
ば４ｋＨｚ付近では１ｋＨｚのところより音圧が８〜１
０ｄＢ下がっても１ｋＨｚと同じ大きさに聞こえ、逆
に、５０Ｈｚ付近では１ｋＨｚでの音圧よりも約１５ｄ
Ｂ高くないと同じ大きさに聞こえない。このため、上述
の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、そ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。このようなことから、上述の等ラウドネス曲線を考
慮して上述の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。ここまでの一
連の処理により許容雑音補正回路３１０では、上述して
きたマスキング、聴覚特性等、様々なパラメータに基づ
き各単位ブロックに対して暫定的に割り当てビットを算
出する。
【００３４】更に、許容雑音補正回路３１０において
は、ここまでの処理により各単位ブロック毎に暫定的に
算出された割り当てビットを合計した総数が、一般には
符号化装置のビットレートにより決定される使用可能ビ
ット数と一致しないために、これを一致させるための補
正操作を行なっている。この補正方法は、各単位ブロッ
ク毎に算出された割り当てビットの単位ブロック間の相
対的な関係を保つようにして例えば上述の算出された割
り当てビットを合計した総数が使用可能ビット数より少
ない場合は、図９で示すように全体の割り当てビット数
を一様に引き上げ、又、上述の算出された割り当てビッ
トを合計した総数が使用可能ビット数より多い場合は、
図１０で示すように全体の割り当てビット数を一様に引
き下げるようにすればよい。即ち、許容雑音補正回路３
１０からは、この補正操作を行なった後の各単位ブロッ
クの割り当てビットを出力している。尚、この補正操作
については上述の許容雑音補正回路３１０にて行なう例
を示したが、図３における一連の処理の中で、この補正
処理より後の最終的な処理の段階で後述する端数調整を
行なう場合は、上述の許容雑音補正回路３１０より前の
段階で行なうことも可能である。
【００３５】上述の補正操作により、割り当てビットを
合計した総数と使用可能ビット数をほぼ同数とすること
は可能だが、ここまでの一連の処理により求まる各単位
ブロックのビット割当値は、実数値として算出されるた
め、実用上、切り捨て等による整数化を行なう必要が生
じる。又、符号化のフォーマットで許される最大のビッ
ト割当数より多く算出された単位ブロックや、上述の補
正操作により負の値として算出された単位ブロックにつ
いても、符号化のフォーマットで許される範囲のビット
割当値として整数化を行なう必要が生じる。一般には、
この整数化の操作により、再び割り当てビットの総数と
ビットレートにより決定される使用可能ビット数が一致
せず、ビットの余り又はビットの不足が生じることとな
る。このとき、算出された割り当てビットを合計した総
数が使用可能ビット数より少ない場合はビットが余って
いることとなり、より効率的な符号化を行なうために、
余っている使用可能ビットを可能な限り割り当てる操作
が必要となる。又逆に、算出された割り当てビットを合
計した総数が使用可能ビット数より多くビットが不足し
ている場合は正しく符号化が行なえないため、割り当て
ビット数を減少させる操作が必要となる。以下、この符
号化フォーマットの範囲内での整数化等により必要とな
る調整操作を説明の便宜上、端数調整と称することにす
る。
【００３６】図３における端数調整回路３１３では、各
単位ブロックのスケールファクター（正規化データ）
（情報圧縮パラメータ）である正規化データ及びワード
レングスであるビット割当、又は単位ブロック内の最大
の信号成分より、各単位ブロック内で起こりうる最大の
量子化誤差を算出し、この最大の量子化誤差の大きさを
各単位ブロックのビット必要度として、これを基に端数
調整操作を行うようにしている。
【００３７】以下に、端数調整回路３１３における、各
単位ブロックのビット必要度の指標となる最大の量子化
誤差の算出方法について説明する。
【００３８】先ず、図１１を用いて、メイン情報として
得られる直交変換出力スペクトルをサブ情報により処理
したデ−タと、サブ情報として得られるブロックフロ−
ティングの状態を示すスケ−ルファクタ−（正規化デー
タ）（情報圧縮パラメータ）及び語長を示すワ−ドレン
グスによる符号化の具体例を説明する。図１１は、ビッ
ト割当が３ビットとなった場合の単位ブロックの様子を
示した例である。縦軸は、中心を０としたスペクトルデ
ータ又はＭＤＣＴ係数の大きさを示し、横軸は周波数を
示している。この例では単位ブロック内には、ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈで示された、８本のスペクトル
データ又はＭＤＣＴ係数が存在しており、それぞれ０か
ら正方向又は負方向に大きさを持っている。上述した通
りブロックフロ−ティングの状態を示すスケ−ルファク
タ−は予め幾つかの大きさで正の値を用意し、その中か
ら単位ブロック内のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数
の絶対値の最大値以上の値を取る中で最小のものを採用
し、単位ブロックのスケールファクターとする。
【００３９】図１１では、絶対値の最大値を示すスペク
トルａにより、スケールファクタ値が選択される。この
スケールファクターとビット割り当ての大きさにより、
単位ブロック内の量子化幅が決定される。図１１の例で
はビット割当が３ビットの場合を示しているが、本来３
ビットで符号化（量子化）する場合８値を表現すること
が可能だが、ここでは０を中心に正方向と負方向に等分
割の量子化幅を３値づつとり、０とあわせて７値の量子
化値をとり３ビットで表現可能なもう一つの符号は未使
用としている。ここで、単位ブロック内のスケールファ
クター値とビット割当値より、量子化値が決定され、単
位ブロック内のスペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数は、
最も近い量子化値に量子化される。図１１における黒丸
の部分は単位ブロック内のそれぞれのスペクトルデー
タ、又はＭＤＣＴ係数が量子化された値を示したもので
ある。即ち、図１１は、再量子化（正規化して量子化）
の一例を示したものである。
【００４０】一般に、図１１で示したような方法で、０
を中心として正方向と負方向に等分割の量子化幅を持つ
ような形で量子化を行う場合の量子化幅をＱＶとする
と、ある単位ブロックの量子化幅ＱＶは、同単位ブロッ
クのスケールファクターの値をＳＦ、ビット割当数をＮ
ｂとしたときに、以下の数２の式によって求めることが
できる。
【００４１】
【数２】ＱＶ＝ＳＦ／｛２(Nb-1)−１｝ ただし、Ｎｂ≧２
【００４２】この場合、単位ブロック内で起こりうる最
大の量子化誤差は量子化幅の半分のＱＶ／２となる。
【００４３】又、ビット割当が０の単位ブロックについ
ては、単位ブロック内の全てのスペクトル、又はＭＤＣ
Ｔデータが０に量子化されることになるので、この場合
の単位ブロック内で起こりうる最大の量子化誤差は、単
位ブロック内のスペクトル、又はＭＤＣＴデータの絶対
値の最大値となる。
【００４４】ここで単位ブロックの量子化雑音の大きさ
について考えると、厳密には、単位ブロック内に含まれ
るスペクトルの本数や、実際の量子化誤差の大きさの考
慮が必要となるが、全スペクトルについて計算が必要と
なるため、処理が非常に大きいものとなり、あまり実用
的ではない。しかし単位ブロック内のスペクトルの本数
に著しい差が無い場合、上述のような方法で求めた単位
ブロック内で起こりうる最大の量子化誤差大きいものほ
ど、量子化雑音が大きくなる可能性が高くたるため、簡
易的にビット必要度が大きいと見なすことができ、単位
ブロック分だけ計算を行えばよいので、全スペクトルに
ついて計算する場合と比較して、処理を大幅に減少する
ことが可能となる。
【００４５】端数調整回路３１３では、まず上述の方法
を用いることにより、全単位ブロックについて各単位ブ
ロックで起こりうる最大の量子化誤差を算出し、この値
を各単位ブロックのビット必要度とする。その後、例え
ば、算出された割り当てビットを合計した総数が使用可
能ビット数より少なく、余りビットが生じている場合
は、ビット必要度が最大の単位ブロックを検出して、同
単位ブロックに対し余りビットを割り当てる。新たに余
りビットを割り当てられた単位ブロックについては、余
りビット割り当て後のビット割り当て値で、上述の方法
でビット必要度を算出し直す。以後、端数調整回路３１
３では、ビット必要度が最大の単位ブロックを検出し
て、余りビットの割り当て、ビット必要度の算出のし直
し、の一連の処理を、余りビットが割り当て可能な限り
繰り返す。このとき、既に符号化フォーマットで許され
る最も大きな値のビットが割り当てられ、ビット割り当
てを増やすことができない単位ブロックや、単位ブロッ
ク内のスペクトルの本数により、余りビットが単位ブロ
ックのビット割り当てを増やすには充分な量でない場合
は、その単位ブロックを調整操作対象から除外するよう
にすれば良い。尚、ビット余り調整処理は、端数処理回
路３１３で行う他に、符号化修正回路３１４で行うこと
もできる。但し、ビット不足調整処理は、符号化修正回
路３１４で行う必要はない。
【００４６】ここで、上述のビット余りの場合の調整処
理についての詳細を図４のフローチャートについて説明
する。ステップＳＴ−１で、ブロック番号ＮＯを０とし
た後、ステップＳＴ−２に移行して、ビット割り当て＝
０であるか否かの判断を行なう。ステップＳＴ−２の判
断がＹＥＳのときはステップＳＴ−３に移行して、ビッ
ト必要度を、ビット必要度＝ブロック内信号成分の絶対
値の最大値に設定し、ＮＯのときは、ステップＳＴ−４
に移行して、ビット必要度を、ビット必要度＝最大量子
化誤差（ＱＶ／２）に設定する。ステップＳＴ−３及び
４の後は、ステップＳＴ−５に移行する。
【００４７】ステップＳＴ−５では、記録ブロック数
が、記録ブロック数＝ブロック番号＋１であるか否かを
判断し、ＮＯであれば、ステップＳＴ−６に移行して、
ブロック番号ＮＯを１だけ増やした後、ステップＳＴ−
２に戻り、ＹＥＳであれば、ステップＳＴ−７に移行し
て、使用可能ビットが、使用可能ビット≧割り当てビッ
ト総数であるか否かを判断する。
【００４８】ステップＳＴ−７で、ＮＯのときは、ステ
ップＳＴ−９に移行して、ビット不足処理（図５におけ
るステップＳＴ−９以降の処理）を行い、ＹＥＳのとき
は、ステップＳＴ−８に移行して、全ブロックを調整可
能ブロックに設定する。ステップＳＴ−８の後は、ステ
ップＳＴ−１０に移行して、調整可能ブロックが存在す
るか否かを判断する。ステップＳＴ−１０の判断で、Ｎ
Ｏのときは終わりとなり、ＹＥＳのときは、ステップＳ
Ｔ−１１に移行して、調整可能ブロック中、ビット必要
度が最大のブロックを検出する。
【００４９】ステップＳＴ−１１の後は、ステップＳＴ
−１２に移行して、検出されたブロックのビット割り当
ての一段階増加が可能か否かの判断を行う。ステップＳ
Ｔ−１１でＮＯのときは、ステップＳＴ−１４に移行し
て、検出されたブロックを調整可能ブロックから、調整
不可ブロックに設定変更した後、ステップＳＴ−１０に
戻り、ＹＥＳのときは、ステップＳＴ−１３に移行し
て、検出されたブロックのビット割り当てを一段階増加
する。
【００５０】ステップＳＴ−１３の後は、ステップＳＴ
−１５に移行して、検出されたブロックのビット必要度
の算出〈最大量子化誤差ＱＶ／２〉を行う。ステップＳ
Ｔ−１５の後は、ステップＳＴ−１６に移行して、割り
当てビット総数の算出を行った後、ステップＳＴ−１１
に戻る。
【００５１】以上の説明では、算出された割り当てビッ
トを合計した総数が、使用可能ビット数より少なく余り
ビットが生じている場合の例を述べたが、算出された割
り当てビットを合計した総数が使用可能ビット数より多
くビットが不足している場合においては、上述の例と逆
の操作、即ち、ビット必要度の小さいものからビットを
削除していく方が実現可能となる。
【００５２】即ち、例えば、算出された割り当てビット
を合計した総数が使用可能ビット数より多く、不足ビッ
トが生じている場合は、ビット必要度が最小の単位ブロ
ックを検出して、同単位ブロックからビットを削除す
る。ビットを削除した単位ブロックについては、ビット
削除後のビット割り当て値で、上述の方法でビット必要
度を算出し直す。以後、端数調整回路３１３では、ビッ
ト必要度が最小の単位ブロックを検出して、ビットを削
除し、ビット必要度の算出のし直しの一連の処理を、割
り当てビットの総数が使用可能ビット数以下となるまで
繰り返す。このとき、ビット割り当てが０の単位ブロッ
クについては、調整操作対象から除外するようにすれば
良い。
【００５３】ここで、上述のビット不足の場合の調整操
作についての詳細を、図５を参照して説明する。ステッ
プＳＴ−１で、ブロック番号ＮＯを０とした後、ステッ
プＳＴ−２に移行して、ビット割り当て＝０であるか否
かの判断を行なう。ステップＳＴ−２の判断がＹＥＳの
ときはステップＳＴ−３に移行して、ビット必要度を、
ビット必要度＝ブロック内信号成分の絶対値の最大値に
設定し、ＮＯのときは、ステップＳＴ−４に移行して、
ビット必要度を、ビット必要度＝最大量子化誤差（ＱＶ
／２）に設定する。ステップＳＴ−３及び４の後は、ス
テップＳＴ−５に移行する。
【００５４】ステップＳＴ−５では、記録ブロック数
が、記録ブロック数＝ブロック番号＋１であるか否かを
判断し、ＮＯであれば、ステップＳＴ−６に移行して、
ブロック番号ＮＯを１だけ増やした後、ステップＳＴ−
２に戻り、ＹＥＳであれば、ステップＳＴ−７に移行し
て、使用可能ビットが、使用可能ビット≧割り当てビッ
ト総数であるか否かを判断する。尚、ステップＳＴ−１
〜ＳＴ−７の処理は、図４のビット余り処理と共通であ
る。
【００５５】ステップＳＴ−７でＹＥＳのときは、ステ
ップＳＴ−８に移行してビット余り処理（図４における
ステップＳＴ−８以降の処理）を行い、ＮＯのときはス
テップＳＴ−９に移行して、調整可能ブロック（ビット
割り当てが０でないブロック）中、ビット必要度が最小
おのブロックを検出した後、ステップＳＴ−１０に移行
する。
【００５６】ステップＳＴ−１０では、検出されたブロ
ックのビット割り当てを一段減少した後、ステップＳＴ
−１１に移行する。ステップＳＴ−１１では、検出され
たブロックのビット必要度の算出を行った後、ステップ
ＳＴ−１２に移行する。ステップＳＴ−１２では、割り
当てビット数の総数を算出した後、ステップＳＴ−７に
戻る。
【００５７】尚、上述の端数処理は、入力信号に依存し
ない形で行うことも可能であるので、例えば、ビット余
り処理は上述のビット必要度を求める形での調整操作を
行いビット不足処理については、入力信号に依存しない
形での調整操作を行い、又は、その逆に、ビット余り処
理は入力信号に依存した形で行い、ビット不足処理につ
いては、上述のビット必要度を求める形での調整操作を
行うと言う組み合わせも可能である。
【００５８】端数処理回路３１３からの出力、即ち、各
単位ブロックの端数調整後のビット割り当て値は、符号
化修正回路３１４に供給される。この符号化修正回路３
１４では、予め用意されたスケールファクター（正規化
データ）（情報圧縮パラメータ）の中で最小のもの採用
した単位ブロックで、２ビット以上のビット割り当てが
されているにも拘らず、単位ブロック内のスペクトル、
又はＭＤＣＴ係数（時間と周波数に関する２次元ブロッ
ク内の信号成分）が全て０に量子化されてしまうものを
検出し、単位ブロックのビット割り当てを０にすること
により、スペクトルデータ又はＭＤＣＴ係数の符号に使
用していたビットを省略し、省略によって得たビット
を、より効果的に配分するものである。
【００５９】以下に、符号化修正回路３１４における修
正の例を図１２を用いて説明する。図１２は図１１と同
様にある単位ブロックの再量子化の様子を示しており、
縦方向はスペクトル又はＭＤＣＴ係数（時間と周波数に
関する２次元ブロック内の信号成分）の大きさを示し、
横方向は周波数を示すものとし、単位ブロック内には８
本のスペクトル又はＭＤＣＴ係数が存在している。この
例では単位ブロック内のスペクトル又はＭＤＣＴ係数の
絶対値の最大値が、予め用意されたスケールファクター
（正規化データ）（情報圧縮パラメータ）の中で最小の
ものより小さく、この単位ブロックのスケールファクタ
値は予め用意されたスケールファクタ中で最小のものが
採用されており、ビット割り当ては２ビットで、図１２
に示した通り、０と、正方向と負方向に１値ずつ、計３
値の量子化値を持つものとする。
【００６０】しかし、２ビット割り当ての場合、図１２
のように単位ブロック内のスペクトル又はＭＤＣＴ係数
の絶対値の最大値が、図１２の点線で示した、量子化幅
の半分の値より小さい場合は、単位ブロック内の全ての
スペクトル又はＭＤＣＴ係数は、０に量子化される。つ
まり、ａ〜ｈの８本のスペクトルが全て「００」で符号
化され、少なくともスペクトルの記録に１６ビットを必
要とするが、量子化値が全て０になる。この場合サブ情
報により、単位ブロックについては記録は全て０にな
る。この場合サブ情報等により、その単位ブロックにつ
いては記録せず、即ち、ビット割り当てを０ビットと変
更することにより、単位ブロック内スペクトル又はＭＤ
ＣＴ係数は全て０とみなすことが可能となるので、上述
の２ビット割り当ての場合にスペクトル又はＭＤＣＴ係
数の量子化値「００」に使用していた１６ビット分を使
わずに全く同様の符号化を行うことが可能となる。即
ち、ある単位ブロック内で２ビット以上割り当てがある
にも拘らずスペクトル又ＭＤＣＴ係数の量子化値が全て
０となるような場合、その単位ブロックのビット割り当
てを０とすることにより、スペクトル又は、ＭＤＣＴ係
数の符号化に使用していたビットを省略し、全く同様の
符号化を行うことが可能である。
【００６１】図１２に示したような、２ビット割り当て
でない場合にも、一般に予め用意されたスケールファク
ター（正規化データ）（情報圧縮パラメータ）の中で最
小のものがスケールファクター値として採用された単位
ブロックについて、その単位ブロック内スペクトル又は
ＭＤＣＴ係数の絶対値の最大値をＳＰmax として、上述
の数２の式により求められる単位ブロックの量子化幅Ｑ
Ｖを用い、次の数３の式の条件を満たす単位ブロック内
のスペクトル又はＭＤＣＴ係数の量子化値は全て０とな
る。
【００６２】符号化修正回路３１４では、上述の方法
で、次に示す数３の式を用いて符号化修正可能な単位ブ
ロックを検出し、ビット割り当てを０に修正することに
より、新たな使用可能なビットを得ることができる。
【００６３】
【数３】ＳＰmax ＜ＱＶ／２
【００６４】又、符号化のフォーマットによるが、例え
ば、実質的なビット割り当てを示すサブ情報でビット割
り当てを０とする方法以外に、単位ブロックの有効性、
つまり、単位ブロックを記録するかしないかを示す情報
がある場合、その単位ブロックの有効性を示すサブ情報
によりブロックの符号化を行わないことを示せば、その
処理ブロックのサブ情報であるスケールファクタ、及び
ビット割り当てに使用していたサブ情報のビットの省略
も可能となるので、このような場合についても、図３に
おける符号化修正回路３１４により、適応した形にサブ
情報を変更し、ビットの省略を行い、新たな使用可能な
ビットを得ることができる。
【００６５】符号化修正回路３１４では上述の方法によ
る修正が可能な場合、新たに獲得した使用可能ビットの
再配分を行うが、この再配分の際に、上述の端数調整回
路３１３にて行った、単位ブロックのビット必要算度算
出による調整操作が使用できるのは明白である。この符
号化修正回路３１４により修正されたデータは出力端子
より図１におけるビット割当算出回路１１８の出力とし
て出力される。
【００６６】即ち、図１におけるビット割当算出回路１
１８では、上述した図３に示したシステムにより、メイ
ン情報として直交変換出力スペクトルをサブ情報により
処理したデータと、サブ情報としてブロックフローティ
ングの状態を示すスケールファクター（正規化データ）
（情報圧縮パラメータ）及び語長を示すワードレングス
が得られ、これを基に、図１における、適応ビット割当
符号化回路１０６、１０７、１０８において、実際に再
量子化を行い、符号化フォーマットに則した形で符号化
する。
【００６７】図１３を参照して、上述した図１で示され
たエンコーダにより高能率符号化された信号のデコーダ
について説明する。各帯域の量子化されたＭＤＣＴ係
数、即ち、図１における出力端子１１２、１１４、１１
６の出力信号と等価のデータは、図１３における入力端
子１３０７に供給され、使用されたブロックサイズ情報
（処理ブロックの長さ）（情報圧縮パラメータ）、即
ち、図１における出力端子１１３、１１５、１１７の出
力信号と等価のデータは、図１３における入力端子１３
０８に供給される。適応ビット割当復号化回路（適応ビ
ット割当復号化手段）１３０６では適応ビット割当情報
を用いてビット割当を解除する。次に逆直交変換（ＩＭ
ＤＣＴ）回路（逆直交変換手段）１３０３、１３０４、
１３０５では周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換
される。これらの部分帯域の時間軸上信号は、図１３に
おける帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）回路（帯域合成手
段）１３０２、１３０１により、全帯域信号に復号化さ
れて、出力端子１３００に出力される。
【００６８】次に、図１４〜図１７を参照して、本発明
のディジタル信号記録装置（方法）、ディジタル信号再
生装置（方法）、ディジタル信号送信装置（方法）及び
ディジタル信号受信装置（方法）の実施の形態を説明す
る。図１４、図１６において、ＥＮＣは図１のエンコー
ダを示し、Ｔinはその入力端子１００を示し、ＤＥＣは
図１３のデコーダを示し、Ｔout はその出力端子１３０
０を示す。
【００６９】図１４の記録装置では、入力端子Ｔinから
の入力ディジタル信号をエンコーダＥＮＣに供給してエ
ンコードし、そのエンコーダＥＮＣの出力、即ち、図１
のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６及び１
１３、１１５、１１７よりの出力信号を、変調手段ＭＯ
Ｄに供給して、多重化した後所定の変調をするか、各出
力信号をそれぞれ変調した後、多重化又は再変調する。
変調手段ＭＯＤよりの被変調信号を記録手段（磁気ヘッ
ド、光学ヘッド等）によって、記録媒体Ｍに記録する。
【００７０】図１５の再生装置では、再生手段（磁気ヘ
ッド、光学ヘッド等）Ｐによって、図１４の記録媒体Ｍ
の記録信号を再生し、その再生信号を復調手段ＤＥＭに
よって、変調手段ＭＯＤによる変調に応じた復調を行
う。復調手段ＤＥＭよりの復調出力、即ち、図１のエン
コーダの出力端子１１２、１１４、１１６よりの出力に
対応した信号を図１３のデコーダの入力端子１３０７に
供給すると共に、図１のエンコーダの出力端子１１３、
１１５、１１７よりの出力に対応した信号を図１３の入
力１３０８に供給してデコードして、出力端子Ｔout
に、入力ディジタル信号に対応した出力ディジタル信号
が出力される。
【００７１】図１６の送信装置では、入力端子Ｔinから
の入力ディジタル信号をエンコーダＥＮＣに供給してエ
ンコードし、そのエンコーダＥＮＣの出力、即ち、図１
のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６及び１
１３、１１５、１１７よりの出力信号を、変調手段ＭＯ
Ｄに供給して、多重化した後所定の変調をするか、各出
力信号をそれぞれ変調した後、多重化又は再変調する。
変調手段ＭＯＤよりの被変調信号を送信手段ＴＸに供給
して、周波数変換、増幅等を行って送信信号を作り、そ
の送信信号を送信手段ＴＸの一部である送信アンテナＡ
ＮＴ−Ｔによって送信する。
【００７２】図１７の受信装置では、受信手段ＲＸの一
部である受信アンテナＡＮＴ−Ｒによって、図１６の送
信アンテナＡＮＴ−Ｔからの送信信号を受信すると共
に、その受信信号を受信手段ＲＸによって、増幅、逆周
波数変換等を行う。受信手段ＲＸよりの受信信号を復調
手段ＤＥＭによって、変調手段ＭＯＤによる変調に応じ
た復調を行う。復調手段ＤＥＭよりの復調出力、即ち、
図１のエンコーダの出力端子１１２、１１４、１１６よ
りの出力に対応した信号を図１３のデコーダの入力端子
１３０７に供給すると共に、図１のエンコーダの出力端
子１１３、１１５、１１７よりの出力に対応した信号を
図１３の入力１３０８に供給してデコードして、出力端
子Ｔout に、入力ディジタル信号に対応した出力ディジ
タル信号が出力される。
【００７３】尚、本発明は上述の実施の形態のみに限定
されるものではなく、例えば、上述の記録再生媒体と信
号圧縮装置あるいは伸長装置と、更には、記録媒体を介
さずに信号圧縮と伸長装置とは一体化されている必要は
なく、その間をデータ転送用回線等で結ぶことも可能で
ある。更に、例えば、オーディオＰＣＭ信号のみなら
ず、デジタルオーディオ信号やデジタルビデオ信号等の
信号処理装置にも適用可能である。
【００７４】又、本発明の記録媒体は、上述のディジタ
ル信号処理装置により圧縮されたデータを記録すること
で、記録容量の有効利用を図ることができる。又、本発
明の記録媒体としては、上述した光ディスクのみなら
ず、磁気ディスク、ＩＣメモリ及びそのメモリを内蔵す
るカードや、磁気テープ等の各種記録媒体とすることも
できる。
【００７５】
【発明の効果】上述せる本発明によれば、入力デジタル
信号を複数の周波数帯域に分割して、時間と周波数に関
する複数の２次元ブロック内の信号成分を得、時間と周
波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信
号成分を基に正規化を行って正規化データを得て、時間
と周波数に関する２次元ブロック毎に２次元ブロック内
の信号成分の特徴を表す量子化係数を求め、その量子化
係数を基にビット配分量を仮決定し、時間と周波数に関
する２次元ブロック毎に正規化データとビット配分量と
により２次元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧
縮するとともに、時間と周波数に関する２次元ブロック
毎の情報圧縮パラメータを得るようにしたデジタル信号
符号化処理方法において、時間と周波数に関する２次元
ブロック毎のブロック内の信号成分の絶対値の最大値又
は時間と周波数に関する２次元ブロック毎の最大量子化
誤差に基づいて、２次元ブロック毎にビット必要度を設
定し、時間と周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定
したビット配分量の全２次元ブロックのビット配分総量
が使用可能ビットを超えているか否かを判別し、その判
別結果に応じて、ビット必要度設定ステップにて設定し
た２次元ブロック毎のビット必要度に基づいてビット配
分量の再調整を行うようにしたので、入力ディジタル信
号に依存した調整操作を行い、調整操作として適当な処
理量でより効率の良い符号化を実現し、静特性や信号品
質の向上を図ることのできるものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のビツトレート圧縮符号化
に使用可能な高能率圧縮符号化エンコ−ダの一具体例を
示すブロツク回路図である。
【図２】ビット圧縮の際の直交変換ブロックの構造を表
す図である。
【図３】ビット配分演算機能の例を示すブロック回路図
である。
【図４】ビット余りの調整処理を示すフローチャートで
ある。
【図５】ビット不足の調整処理を示すフローチャートで
ある。
【図６】各臨界帯域及びブロックフロ−ティングを考慮
して分割された帯域のスペクトルを示す図である。
【図７】マスキングスペクトルを示す図である。
【図８】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。
【図９】ビット割り当て量を一様に引き上げる総量補正
操作を示す図である。
【図１０】ビット割り当て量を一様にに引き下げる総量
補正操作を示す図である。
【図１１】ビット割り当て単位ブロックにおける信号成
分の量子化の例を示す図である。
【図１２】ビット割り当て単位ブロックにおいて、信号
成分が全て０に量子化される例を示す図である。
【図１３】上述の実施の形態のビツトレート圧縮符号化
に使用可能な高能率圧縮符号化デコ−ダ−の一具体例を
示すブロツク回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態の記録装置を示すブロッ
ク線図である。
【図１５】本発明の実施の形態の再生装置を示すブロッ
ク線図である。
【図１６】本発明の実施の形態の送信装置を示すブロッ
ク線図である。
【図１７】本発明の実施の形態の受信装置を示すブロッ
ク線図である。
【符号の説明】
１０１、１０２ 帯域分割フィルタ、１０３、１０４、
１０５ 直交変換回路（ＭＤＣＴ）、１０９、１１０、
１１１ ブロック決定回路、１１８ ビット割り当て算
出回路、１０６、１０７、１０８ 適応ビット割当符号
化回路、３０２帯域毎エネルギーー算出器、３０３ 畳
込みフィルタ、３０４ 加算器、３０５関数発生器、３
０６ 割り算器、３０７ 合成器、３０８ 減算器、３
０９遅延回路、３１０ 許容雑音補正器、３１２ 最小
可聴カーブ発生器、３１３端数調整回路、３１４ 符号
化修正回路、１３０１、１３０２ 帯域合成フィルタ
（ＩＱＭＦ）、１３０３、１３０４、１３０５ 逆直交
変換回路（ＩＭＤＣＴ）、１３０６ 適応ビット割当復
号化回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−263926（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−104617（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302533（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−216782（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46518（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−125544（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−504192（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/30 G10L 19/00 G11B 20/10 341

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域に
    分割して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック
    内の信号成分を得、上記時間と周波数に関する２次元ブ
    ロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に正規化を
    行って正規化データを得て、上記時間と周波数に関する
    ２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴
    を表す量子化係数を求め、該量子化係数を基にビット配
    分量を仮決定し、上記時間と周波数に関する２次元ブロ
    ック毎に上記正規化データとビット配分量とにより２次
    元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮するとと
    もに、上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情
    報圧縮パラメータを得るようにしたデジタル信号符号化
    処理方法において、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎のブロック
    内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎の最大量子化誤差に基づいて、
    上記２次元ブロック毎にビット必要度を設定するビット
    必要度設定ステップと、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定し
    たビット配分量の全２次元ブロックのビット配分総量が
    使用可能ビットを超えているか否かを判別する判別ステ
    ップと、 上記判別ステップにおける判別結果に応じて、上記ビッ
    ト必要度設定ステップにて設定した２次元ブロック毎の
    ビット必要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再
    調整ステップとを有することを特徴とするデジタル信号
    符号化処理方法。
  2. 【請求項２】 上記判別ステップにて上記時間と周波数
    に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全
    ２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超
    えていないと判断された場合には、上記ビット必要度設
    定ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必要
    度が最大値の２次元ブロックから順にビット配分量の増
    加の再調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のデ
    ジタル信号符号化処理方法。
  3. 【請求項３】 上記判別ステップにて上記時間と周波数
    に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全
    ２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超
    えていると判断された場合には、上記ビット必要度設定
    ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必要度
    が最小値の２次元ブロックから順にビット配分量の減少
    の再調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジ
    タル信号符号化処理方法。
  4. 【請求項４】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域成
    分に分割する帯域分割手段と、 上記帯域分割手段にて分割された周波数帯域成分に対応
    する時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信
    号成分を得る直交変換手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に上
    記直交変換手段にて得られた２次元ブロック内の信号成
    分を基に正規化を行って正規化データを得る正規化デー
    タ算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に２
    次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求
    める量子化係数算出手段と、 上記量子化係数算出手段にて算出された該量子化係数を
    基にビット配分量を仮決定するビット配分算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎のブ
    ロック内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周
    波数に関する２次元ブロック毎のブロック内の信号成分
    の最大量子化誤差に基づいて、上記２次元ブロック毎に
    ビット必要度を算出するビット必要度算出手段と、 上記仮決定したビット配分量の全２次元ブロックのビッ
    ト配分総量が使用可能ビットを超えているか否かを判別
    する判別手段と、 上記判別手段における判別結果に応じて、上記ビット必
    要度算出手段にて設定した２次元ブロック毎のビット必
    要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再調整手段
    とを有することを特徴とするデジタル信号符号化処理装
    置。
  5. 【請求項５】 上記判別手段にて上記時間と周波数に関
    する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２次
    元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超えて
    いないと判断された場合には、上記ビット必要度算出手
    段にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最大
    値の２次元ブロックから順にビット配分量の増加の再調
    整を行うことを特徴とする請求項４に記載ののデジタル
    信号符号化処理装置。
  6. 【請求項６】 上記判別手段にて上記時間と周波数に関
    する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２次
    元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超えて
    いると判断された場合には、上記ビット必要度算出手段
    にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最小値
    の２次元ブロックから順にビット配分量の減少の再調整
    を行うことを特徴とする請求項４に記載のデジタル信号
    符号化処理装置。
  7. 【請求項７】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域に
    分割して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロック
    内の信号成分を得、上記時間と周波数に関する２次元ブ
    ロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に正規化を
    行って正規化データを得て、上記時間と周波数に関する
    ２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特徴
    を表す量子化係数を求め、該量子化係数を基にビット配
    分量を仮決定し、上記時間と周波数に関する２次元ブロ
    ック毎に上記正規化データとビット配分量とにより２次
    元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮するとと
    もに、上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情
    報圧縮パラメータを得て、上記正規化データとビット配
    分量と上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の情
    報圧縮パラメータを記録媒体に記録するデジタル信号記
    録方法において、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎のブロック
    内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎の最大量子化誤差に基づいて、
    上記２次元ブロック毎にビット必要度を設定するビット
    必要度設定ステップと、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定し
    たビット配分量の全２次元ブロックのビット配分総量が
    使用可能ビットを超えているか否かを判別する判別ステ
    ップと、 上記判別ステップにおける判別結果に応じて、上記ビッ
    ト必要度設定ステップにて設定した２次元ブロック毎の
    ビット必要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再
    調整ステップと、 上記再調整ステップにて再調整されたビット配分量を上
    記記録媒体に記録する記録ステップとを有することを特
    徴とするデジタル信号記録方法。
  8. 【請求項８】 上記判別ステップにて上記時間と周波数
    に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全
    ２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超
    えていないと判断された場合には、上記ビット必要度設
    定ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必要
    度が最大値の２次元ブロックから順にビット配分量の増
    加の再調整を行うことを特徴とする請求項７に記載のデ
    ジタル信号記録方法。
  9. 【請求項９】 上記判別ステップにて上記時間と周波数
    に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全
    ２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超
    えていると判断された場合には、上記ビット必要度設定
    ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必要度
    が最小値の２次元ブロックから順にビット配分量の減少
    の再調整を行うことを特徴とする請求項７に記載のデジ
    タル信号記録方法。
  10. 【請求項１０】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域
    成分に分割する帯域分割手段と、 上記帯域分割手段にて分割された周波数帯域成分に対応
    する時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信
    号成分を得る直交変換手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に上
    記直交変換手段にて得られた２次元ブロック内の信号成
    分を基に正規化を行って正規化データを得る正規化デー
    タ算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に２
    次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求
    める量子化係数算出手段と、 上記量子化係数算出手段にて算出された該量子化係数を
    基にビット配分量を仮決定するビット配分算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎のブ
    ロック内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周
    波数に関する２次元ブロック毎のブロック内の信号成分
    の最大量子化誤差に基づいて、上記２次元ブロック毎に
    ビット必要度を算出するビット必要度算出手段と、 上記仮決定したビット配分量の全２次元ブロックのビッ
    ト配分総量が使用可能ビットを超えているか否かを判別
    する判別手段と、 上記判別手段における判別結果に応じて、上記ビット必
    要度算出手段にて設定した２次元ブロック毎のビット必
    要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再調整手段
    と、 上記再調整手段にて再調整されたビット配分量と上記正
    規化データとを記録媒体に記録する記録手段とを有する
    ことを特徴とするデジタル信号記録装置。
  11. 【請求項１１】 上記判別手段にて上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２
    次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超え
    ていないと判断された場合には、上記ビット必要度算出
    手段にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最
    大値の２次元ブロックから順にビット配分量の増加の再
    調整を行うことを特徴とする請求項１０に記載のデジタ
    ル信号記録装置。
  12. 【請求項１２】 上記判別手段にて上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２
    次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超え
    ていると判断された場合には、上記ビット必要度算出手
    段にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最小
    値の２次元ブロックから順にビット配分量の減少の再調
    整を行うことを特徴とする請求項１０に記載のデジタル
    信号記録装置。
  13. 【請求項１３】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域
    に分割して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロッ
    ク内の信号成分を得、上記時間と周波数に関する２次元
    ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に正規化
    を行って正規化データを得て、上記時間と周波数に関す
    る２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特
    徴を表す量子化係数を求め、該量子化係数を基にビット
    配分量を仮決定し、上記時間と周波数に関する２次元ブ
    ロック毎に上記正規化データとビット配分量とにより２
    次元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮すると
    ともに、上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の
    情報圧縮パラメータを得て、上記正規化データとビット
    配分量と上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の
    情報圧縮パラメータが記録される記録媒体において、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎のブロック
    内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎の最大量子化誤差に基づいて、
    上記２次元ブロック毎にビット必要度を設定し、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定し
    たビット配分量の全２次元ブロックのビット配分総量が
    使用可能ビットを超えているか否かを判別し、 上記判別結果に応じて、上記設定された２次元ブロック
    毎のビット必要度に基づいてビット配分量の再調整を行
    い、再調整されたビット配分量が記録されたことを特徴
    とする記録媒体。
  14. 【請求項１４】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域
    に分割して、時間と周波数に関する複数の２次元ブロッ
    ク内の信号成分を得、上記時間と周波数に関する２次元
    ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分を基に正規化
    を行って正規化データを得て、上記時間と周波数に関す
    る２次元ブロック毎に２次元ブロック内の信号成分の特
    徴を表す量子化係数を求め、該量子化係数を基にビット
    配分量を仮決定し、上記時間と周波数に関する２次元ブ
    ロック毎に上記正規化データとビット配分量とにより２
    次元ブロック内の信号成分を量子化して情報圧縮すると
    ともに、上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の
    情報圧縮パラメータを得て、上記正規化データとビット
    配分量と上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎の
    情報圧縮パラメータを伝送するデジタル信号伝送方法に
    おいて、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎のブロック
    内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎の最大量子化誤差に基づいて、
    上記２次元ブロック毎にビット必要度を設定するビット
    必要度設定ステップと、 上記時間と周波数に関する２次元ブロック毎に仮決定し
    たビット配分量の全２次元ブロックのビット配分総量が
    使用可能ビットを超えているか否かを判別する判別ステ
    ップと、 上記判別ステップにおける判別結果に応じて、上記ビッ
    ト必要度設定ステップにて設定した２次元ブロック毎の
    ビット必要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再
    調整ステップと、 上記再調整ステップにて再調整されたビット配分量を伝
    送する伝送ステップとを有することを特徴とするデジタ
    ル信号伝送方法。
  15. 【請求項１５】 上記判別ステップにて上記時間と周波
    数に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の
    全２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを
    超えていないと判断された場合には、上記ビット必要度
    設定ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必
    要度が最大値の２次元ブロックから順にビット配分量の
    増加の再調整を行うことを特徴とする請求項１４に記載
    のデジタル信号伝送方法。
  16. 【請求項１６】 上記判別ステップにて上記時間と周波
    数に関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の
    全２次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを
    超えていると判断された場合には、上記ビット必要度設
    定ステップにて設定した２次元ブロック毎のビット必要
    度が最小値の２次元ブロックから順にビット配分量の減
    少の再調整を行うことを特徴とする請求項１４に記載の
    デジタル信号伝送方法。
  17. 【請求項１７】 入力デジタル信号を複数の周波数帯域
    成分に分割する帯域分割手段と、 上記帯域分割手段にて分割された周波数帯域成分に対応
    する時間と周波数に関する複数の２次元ブロック内の信
    号成分を得る直交変換手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に上
    記直交変換手段にて得られた２次元ブロック内の信号成
    分を基に正規化を行って正規化データを得る正規化デー
    タ算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎に２
    次元ブロック内の信号成分の特徴を表す量子化係数を求
    める量子化係数算出手段と、 上記量子化係数算出手段にて算出された該量子化係数を
    基にビット配分量を仮決定するビット配分算出手段と、 上記時間と周波数に関する複数の２次元ブロック毎のブ
    ロック内の信号成分の絶対値の最大値又は上記時間と周
    波数に関する２次元ブロック毎のブロック内の信号成分
    の最大量子化誤差に基づいて、上記２次元ブロック毎に
    ビット必要度を算出するビット必要度算出手段と、 上記仮決定したビット配分量の全２次元ブロックのビッ
    ト配分総量が使用可能ビットを超えているか否かを判別
    する判別手段と、 上記判別手段における判別結果に応じて、上記ビット必
    要度算出手段にて設定した２次元ブロック毎のビット必
    要度に基づいてビット配分量の再調整を行う再調整手段
    と、 上記再調整手段にて再調整されたビット配分量と上記正
    規化データと伝送する伝送手段とを有することを特徴と
    するデジタル信号伝送装置。
  18. 【請求項１８】 上記判別手段にて上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２
    次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超え
    ていないと判断された場合には、上記ビット必要度算出
    手段にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最
    大値の２次元ブロックから順にビット配分量の増加の再
    調整を行うことを特徴とする請求項１７に記載のデジタ
    ル信号伝送装置。
  19. 【請求項１９】 上記判別手段にて上記時間と周波数に
    関する２次元ブロック毎に決定したビット配分量の全２
    次元ブロックのビット配分総量が使用可能ビットを超え
    ていると判断された場合には、上記ビット必要度算出手
    段にて算出した２次元ブロック毎のビット必要度が最小
    値の２次元ブロックから順にビット配分量の減少の再調
    整を行うことを特徴とする請求項１７に記載のデジタル
    信号伝送装置。
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