JP3481918B2 - オーディオ信号符号化・復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オーディオ信号
符号化・復号化装置（以下、「オーディオレコーダ」と
いう）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、小型のオーディオレコーダとして
は、一般に磁気テープを用いたテープレコーダが広く用
いられている。しかしテープレコーダは、複雑なメカニ
カルな部分や電磁変換部分を含むため、小型化には限界
があり、振動に弱い、また、電池寿命が短い、繰り返し
によるメカニカル部の磨耗がある、ランダムアクセスは
困難、録音／再生の立ち上がり速度にも限界がある等と
いった欠点がある。

【０００３】一方、近年の半導体技術の進歩は目覚まし
く、半導体メモリの大容量化が著しく進んでいる。これ
に伴い、半導体メモリのオーディオ記録や画像記録とい
ったＡＶ分野への応用が種々考えられて来ている。半導
体メモリの音声（オーディオ）記録への応用例は、留守
番電話、各種おもちゃ、また駅のアナウンスマシーン
等、まだ記録時間は短いが、種々の製品に使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体メモリを
記録媒体としたオーディオレコーダは、オーディオ信号
を一定の情報量のまま記録するように構成されているの
で、記録時間は半導体メモリの容量で決定されてしま
い、記録中にメモリがなくなった場合などは、いったん
録音を中断し、新しい半導体メモリに交換するといった
作業が必要で、大切な情報が欠落する、もしくは、音楽
信号が途中で途切れてしまうといった問題点があった。

【０００５】また、従来の磁気テープを用いたテープレ
コーダや半導体メモリを記録媒体としたオーディオレコ
ーダは、オーディオ信号を固定長フレームで記録するよ
うに構成されているので、記録するオーディオデータを
一定のレートに圧縮する高能率符号化方式も、ＭＰＥＧ
のオーディオ符号化方式のように、１フレーム（例えば
３８４サンプル）のオーディオデータを固定長の符号化
フレームにするように符号化される。ところが、オーデ
ィオデータを所定の音質で圧縮する場合、各フレームの
情報量は異なる。例えば、無音部分はほとんど情報量が
なく、アタック音等の急激な変化を生じる部分では情報
量が多くなる。よって、１フレームの信号を固定長フレ
ームで符号化するような符号化方式では、情報量の少な
いフレームには必要以上のビットが割り当てられ、反対
に情報量の多いフレームには必要なビットが割り当てら
れないといった問題点が生じる。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、所定の容量の半導体メモリには
特に記録時間を設けないでも（勿論目安としての記録時
間はあるが）、録音の中断や音楽信号が途中で途切れる
ことなく、引き続き連続して記録できる半導体メモリオ
ーディオレコーダを得ることを目的とする。

【０００７】また、高音質でより効率よく半導体メモリ
に記録できる（記録時間を長くできる）半導体メモリオ
ーディオレコーダを得ることを目的とする。

【０００８】また、可変長フレームで記録されている半
導体メモリから記録データを高速再生することを目的と
する。

【０００９】更に、半導体メモリに記録されたデータか
ら無音部分等の不要な部分を飛ばし、必要なデータが記
録されている部分のみを再生することにより「早聞き」
が行える半導体メモリオーディオレコーダを得ることを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るオーディ
オ信号符号化・復号化装置は、入力したディジタルオー
ディオ信号を周波数帯域に対応した変換係数に変換する
周波数変換手段と、得られた変換係数に対して以下に示
すル−ルに従う階層化及び量子化を施すことでｎ個（ｎ
は２以上の自然数）の階層レベルに分割した符号化デー
タを得る階層化／量子化手段を備えたものである。 １．変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
１までの変換係数であって、かつ、その量子化レベルが
ＭＳＢ側から所定のビット数ｂ１までの変換係数を選択
し、これを階層レベル１の符号化デ−タＳ１とする。 ２．変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数であって、かつ、その
量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ２（ｂ２
≧ｂ１）までの変換係数を選択し、さらに、この信号か
ら階層レベル１の変換係数を差し引いた残差信号を階層
レベル２の符号化データＳ２とする。 ３．変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
ｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数であって、かつ、
その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂｎ
（ｂｎ≧ｂｎ−１）までの変換係数を選択し、さらに、
この信号から階層レベル１乃至階層レベルｎ−１の変換
係数を差し引いた残差信号を階層レベルｎ の符号化デ−
タＳｎとする。

【００１１】また、入力したディジタルオーディオ信号
を周波数帯域に対応した変換係数に変換する周波数変換
手段と、得られた変換係数から、聴覚心理特性に基づく
可聴信号成分を抽出するとともに、以下に示すル−ルに
従う階層化及び量子化を施してｎ個（ｎは２以上の自然
数）の階層レベルに分割した符号化データを得る階層化
／量子化手段を備えたものである。 １．可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯域が
所定の周波数ｆ１までの変換係数を選択し、これを階層
レベル１の符号化デ−タＳ１とする。 ２．可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯域が
所定の周波数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数を選択
し、さらに、この信号から階層レベル１の変換係数を差
し引いた残差信号を階層レベル２の符号化データＳ２と
する。 ３．可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯域が
所定の周波数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数を
選択し、さらに、この信号から階層レベル１乃至階層レ
ベルｎ−１の変換係数を差し引いた残差信号を階層レベ
ルｎの符号化デ−タＳｎとする。

【００１２】また、以下に示すル−ルに従った階層化及
び量子化が施され、人間の聴覚特性に基づく階層的な優
先順位が与えられた階層符号化オーディオデ−タと該階
層符号化オーディオデ−タの階層レベルの識別コ−ドと
を入力として、該識別コ−ドに基づき階層符号化オーデ
ィオデ−タをその階層レベルに応じて復号化すること
で、周波数帯域に対応した変換係数を得る復号化手段
と、得られた変換係数に逆変換を施すことにより元のデ
ィジタルオーディオ信号を得る周波数逆変換手段とを備
えたものである。 １．ディジタルオーディオ信号を周波数変換することで
得られる変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
数ｆ１までの変換係数であって、かつ、その量子化レベ
ルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ１までの変換係数を
選択し、これを階層レベル１の符号化デ−タＳ１とす
る。 ２．変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数であって、かつ、その
量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ２（ｂ２
≧ｂ１）までの変換係数を選択し、さらに、この信号か
ら階層レベル１の変換係数を差し引いた残差信号を階層
レベル２の符号化デ−タＳ２とする。 ３．変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
ｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数であって、かつ、
その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂｎ
（ｂｎ≧ｂｎ−１）までの変換係数を選択し、さらに、
この信号から階層レベル１乃至階層レベルｎ−１の変換
係数を差し引いた残差信号を階層レベルｎの符号化デ−
タＳｎとする。

【００１３】また、以下に示すル−ルに従った階層化及
び量子化が施され、人間の聴覚特性に基づく階層的な優
先順位が与えられた階層符号化オーディオデ−タと該階
層符号化オーディオデ−タの階層レベルの識別コ−ドと
を入力として、該識別コ−ドに基づき階層符号化オーデ
ィオデ−タをその階層レベルに応じて復号化すること
で、周波数帯域に対応した変換係数を得る復号化手段
と、得られた変換係数に逆変換を施すことにより元のデ
ィジタルオーディオ信号を得る周波数逆変換手段とを備
えたものである。 １．人間の聴覚心理特性に基づき抽出された可聴信号成
分の変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
１までの変換係数を選択し、これを階層レベル１の符号
化デ−タＳ１とする。 ２．可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯域が
所定の周波数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数を選択
し、さらに、この信号から階層レベル１の変換係数を差
し引いた残差信号を階層レベル２の符号化デ−タＳ２と
する。 ３．可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯域が
所定の周波数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数を
選択し、さらに、この信号から階層レベル１乃至階層レ
ベルｎ−１の変換係数を差し引いた残差信号を階層レベ
ルｎの符号化デ−タＳｎとする。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１． 以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
実施の形態１では、説明を簡単化するためにオーディオ
符号化の階層符号ブロック分割数を２として説明する
が、分割数が増えた場合でも、基本的な考え方は同じで
ある。図１において、１はオーディオ信号の入力端子、
２は次段で必要なオーディオレベルに合わせるオーディ
オアンプ、３はオーディオ信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、４はディジタルオーディオ信号の階
層符号化を行う階層符号化器、５はオーディオ信号の記
録媒体である半導体メモリ、６は半導体メモリ５に階層
符号化器４からのオーディオ信号を所定のアドレスへ書
き込み、また、所定のアドレスからオーディオ信号を読
み出して階層復号化器７に送り出すメモリアドレス制御
器、７は階層符号化器４で符号化されたオーディオ信号
を復号する階層復号化器、８はディジタルオーディオ信
号をアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａ変換器、
９はＤ／Ａ変換器の出力を次段で必要なオーディオレベ
ルに合わせるオーディオアンプ、１０はオーディオ信号
の出力端子、１４はクロック発生器である。

【００１５】図２，図３は、階層符号化器４において、
ディジタル化されたオーディオ信号を、２分割符号化を
行う構成例を示した図である。図２の構成例では、１６
ビットのディジタルオーディオ信号を、上位８ビットを
階層符号ブロック１，下位８ビットを階層符号ブロック
２として分割する。

【００１６】また、図３の構成例では、４分割のサブバ
ンド分割フィルタ１５でオーディオ周波数を４つのサブ
バンドに分割し、ビット割当器１６で、各サブバンド毎
に階層符号ブロック１と階層符号ブロック２へのビット
割当てを定め、各サブバンド毎の階層符号ブロック１と
階層符号ブロック２の信号量の合計が、２分割となるよ
うにコントロールする。

【００１７】図２，図３の何れの構成例の場合も、量子
化ビットの上位ビット側を優先順位の高い階層符号ブロ
ック１に割り当てることで、下位ビットの階層符号ブロ
ック２が欠落しても、、音質は劣化するが、オーディオ
信号を再現することができる。

【００１８】また、図３の帯域分割を行う方式では、人
の聴感特性を考慮してビットの割当てを最適にすること
で、オーディオ信号が階層符号ブロック１だけになった
場合でも、音質の劣化を極力少なくすることができる。

【００１９】図４は、半導体メモリ５上のメモリマップ
を示しており、オーディオ階層符号ブロックの識別コー
ドを記録する制御データエリアと、オーディオ信号を記
録するオーディオエリアＡと、オーディオエリアＢから
なる。図５は、オーディオ信号の半導体メモリ５への記
録状況を、時間経過にしたがって示したものである。

【００２０】次に、まず、記録系の動作について説明す
る。図１において、入力端子１に入力されたオーディオ
信号は、オーディオアンプ２で所定のレベルに増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換され、階
層符号化器４に入力される。階層符号化器４では、ディ
ジタル化されたオーディオ信号を図２または図３に示し
た方法により、階層符号ブロック１に記録する信号と、
階層符号ブロック２に記録する信号の２つに分割する。

【００２１】２つに分割された符号化信号は、半導体メ
モリ５に、図４に示すメモリマップのように記録され
る。記録の流れは、記録開始時は、図５（ａ）に示すよ
うにオーディオエリアＡには符号器４で符号化された階
層符号ブロック１が、また、オーディオエリアＢには階
層符号ブロック２が順番に記録される。図５（ｂ）はオ
ーディオ信号が順次記録され、メモリ５がほぼ満杯にな
った状態を示している。

【００２２】図５（ｃ）は、さらに連続したオーディオ
信号を記録するために、優先順位の低い階層符号ブロッ
ク２のオーディオ信号の書き込みエリア（この場合はオ
ーディオエリアＢ）に上書きする形で、引き続き、オー
ディオ信号の階層符号ブロック１のみが記録される。

【００２３】図５（ｄ）は、このような上書きが行われ
て、記録エリアが満杯になった状態を示している。メモ
リアドレス制御器６は、メモリ容量検出器１３からの信
号に応じて、図５で説明した流れになるように、メモリ
アドレスをコントロールする。また、階層レベルの識別
コードは、図５（ａ），（ｂ）の場合は「階層レベル
１」ということで階層符号ブロック“００”が、また、
図５（ｃ），（ｄ）の場合は「階層レベル２」というこ
とで階層符号ブロック“０１”が記録される。

【００２４】再生時には、まず、階層レベル識別コード
再生器１２で階層レベルの識別コードのチェックを行
い、“００”つまり「階層レベル１」の場合には、半導
体メモリ５のオーディオエリアＡとオーディオエリアＢ
を順番にアクセスして、再生オーディオ信号を階層復号
化器７に出力する。また、階層レベルの識別コードが
“０１”つまり「階層レベル２」の場合には、半導体メ
モリ５のオーディオエリアＡから順番にアクセスして
（オーディオエリアＡが終わると続けてオーディオエリ
アＢをアクセスする）、再生オーディオ信号を階層復号
化器７に出力する。

【００２５】階層復号化器７では、半導体メモリ５から
の再生信号を「階層レベル１」、「階層レベル２」のい
ずれの場合もディジタルオーディオ信号を復号するよう
に構成されている（「階層レベル２」の再生信号の場合
は、階層レベル識別符号コードにより階層符号ブロック
２の信号に零を入力すればよい）。

【００２６】階層復号化器７の出力は、Ｄ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、オーディオ
アンプ９で所定のオーデイオレベルに増幅されて、出力
端子１０から出力される。なお、サンプリングクロック
等の記録再生時にシステム全体で必要なクロックは、ク
ロック発生器１４より供給される。

【００２７】実施の形態２． 図６は、この発明の実施の形態２のブロック回路で、図
１と同一符号はそれぞれ同一部分を示しており、１７は
階層符号化器４で符号化されたオーディオ信号の全てを
記録できる記録容量に余裕のある第１の半導体メモリ、
１８はオーディオデータ保存用として所定の容量を持つ
（着脱式ができるメモリカード等）第２の半導体メモ
リ、１９は階層レベル変換器で、第１の半導体メモリ１
７から第２の半導体メモリ１８にオーディオ信号をダビ
ングする際、メモリ容量検出器１３から出力されるオー
ディオ記録時間に応じて、第２の半導体メモリ１８のメ
モリ容量に丁度合うように、ブロック符号化の優先順位
の低い階層符号ブロックを欠落させることによって、全
体の信号量をコントロールする。

【００２８】２０は第１のメモリアドレス制御器で、第
１の半導体メモリ１７に階層符号化器４からのオーディ
オ信号を所定のアドレスに記録する制御、および、第１
の半導体メモリ１７から第２の半導体メモリ１８にダビ
ングする場合に、転送速度を速くして第１の半導体メモ
リ１７のデータを読み出す制御を行う。２１は第２のメ
モリアドレス制御器で、第２の半導体メモリからオーデ
ィオ信号を所定のアドレスから読み出す制御、および、
第１の半導体メモリ１７から第２の半導体メモリ１８に
ダビングする場合に転送速度を速くして第２の半導体メ
モリにデータを書き込む制御を行う。

【００２９】次に、記録系の動作について説明する。入
力端子１に入力されたオーディオ信号は、オーディオア
ンプ２で所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器３にて
ディジタル信号に変換され、階層符号化器４に入力され
る。階層符号化器４では、図２または図３に示したよう
に、優先順位を持った２つの階層符号ブロックの信号に
符号化される。ここで優先順位の低い階層符号ブロック
が欠落して優先順位の高い階層符号ブロックのみとなっ
た場合でも、音質は劣化するもののオーディオ信号が正
常に再生できることは、実施の形態１と同様である。
２つのブロックに分割されて符号化されたオーディオ信
号は、第１のメモリアドレス制御器２０からのアドレス
信号に従って第１の半導体メモリ１７に記録される。第
１の半導体メモリ１７は容量的に余裕があるので、入力
されたオーディオ信号は全て記録されることになる。

【００３０】次に、第１の半導体メモリ１７から第２の
半導体メモリ１８へのダビング動作について説明する。
メモリ容量検出器１３は、第１の半導体メモリ１７に書
き込まれたオーディオ信号の記録時間を検出し、この検
出信号を階層レベル変換器１９に送り、ここで第２の半
導体メモリ１８のメモリ容量と比較され、信号を減らす
必要があるか否か、あるとすればどの程度削減させれば
よいかを判断し、削減する場合には比率に応じて階層レ
ベルを変える。つまり、優先順位の低い階層符号ブロッ
クを欠落させる。

【００３１】この実施の形態２では、データの分割数を
２としているが、この分割数を多くとればとるほど記録
時間と音質の劣化度合いをきめ細やかに制御することが
でき、より半導体メモリを効率よく使用することができ
る（記録時間と音質の劣化度合いは直線的な関係にな
る）。

【００３２】さらに、この階層レベルを階層レベル識別
コード発生器１１に送り、識別コードも同時に第２の半
導体メモリ１８の制御エリアに記録する。また、ダビン
グ時には、第１のメモリアドレス制御器２０と第２のメ
モリアドレス制御器２１のアドレッシングを高速に動作
させ、メモリのアクセススピードの許す範囲内で高速ダ
ビングさせる。この高速ダビングの機能は、記録媒体
（半導体メモリ）が２組あるにもかかわらず、あたかも
１つで記録しているように見せるために重要な機能であ
る。

【００３３】再生時には、まず、階層レベル識別コード
再生器１２が第２の半導体メモリ１８の制御エリアから
識別コードを判定し、その結果を第２のメモリアドレス
制御器２１に送る。第２のメモリアドレス制御器２１
は、階層レベルに応じて所定のアドレスから順番に第２
の半導体メモリ１８から再生信号を読み出す。

【００３４】階層復号化器７は、いずれの階層レベルの
再生信号であってもそれぞれに応じて復号を行う。階層
復号化器７の出力はＤ／Ａ変換器８によりアナログオー
ディオ信号に変換され、オーディオアンプ９で所定のオ
ーデイオレベルに増幅されて出力端子１０から出力され
る。なお、再生に必要なサンプリングクロック等のクロ
ックは、クロック発生器１４から供給される。

【００３５】実施の形態３． 以下、この発明の実施の形態３を図７〜図１１について
説明する。この実施の形態３では、階層符号化の階層符
号ブロック分割数を４として説明するが、異なる分割数
の場合でも考え方は同じである。図７において、図１と
同一符号はそれぞれ同一部分を示しており、２２はディ
ジタルオーディオ信号の階層符号化器、２３はメモリア
ドレス制御器で、半導体メモリ５に階層符号化器２２か
らのオーディオ信号を所定のアドレスへ階層毎に分類し
て書き込み、また、所定のアドレスから各階層のオーデ
ィオ信号を読み出し、さらに、半導体メモリ５の容量を
検出し、半導体メモリ５が満杯になると、既に書き込ま
れたデータのうち上記階層符号化器２２により優先順位
の低い階層符号ブロックとして書き込まれたデータのメ
モリエリアから順次時間的に連続したオーディオ信号を
上書きするように制御する。２４は階層符号化器２２で
符号化さたオーディオ信号を復号する階層復号化器であ
る。

【００３６】図８，図９は階層符号化器２２において、
ディジタルオーディオ信号を４分割して階層符号化を行
う内容を説明するための図である。まず図８において、
入力された原オーディオ信号から信号の分類を行う、つ
まり人間の聴覚特性である最小可聴限により元々聞こえ
ない信号と、マスキング効果により聞こえなくなった信
号と、さらに聞こえる信号の３つに大別する。次にこの
中から聞こえる信号のみを選択し、図９に示す周波数特
性に従って、さらに４つの階層レベルに分割することを
示している。

【００３７】図１０は階層レベル４の階層符号化器２２
の構成、および半導体メモリ５への記録方式について説
明するための図で、２７はＡ／Ｄ変換器３でディジタル
信号に変換されたオーディオ信号を所定のブロックに帯
域分割する分割フィルタ、２８は分割された信号をＭＤ
ＣＴにより直行変換するＭＤＣＴ変換器、２９は入力信
号の変化に応じてＭＤＣＴ２８の変換ブロックサイズを
設定するブロックサイズ設定器、３０はＭＤＣＴ２８の
係数を聴覚心理に基づいてクリティカルバンドに従って
グルーピングを行うグルーピング器、３１は図８、図９
に示したオーディオ信号の分類によって、聞こえない信
号を除去し、聞こえる信号を４つの階層レベルに階層化
して量子化する階層化／量子化器、３２は聞こえる信号
のみをどのように各周波数帯域にビット配分するかを決
めるダイナミックビット配分器、３３はＭＤＣＴ２８の
ブロックに応じてスケールファクタを決定するスケール
ファクタ算出器、３４は半導体メモリ５に記録するため
に記録フォーマット化するためのフォーマッティング器
である。また、図１０の右側には半導体メモリ５に階層
符号化データを記録する概念を示している。

【００３８】図１１は半導体メモリ５上のメモリマップ
を示す図で、階層レベルの識別コードを記録する制御デ
ータエリア、オーディオ信号を記録するオーディオエリ
ア（階層レベル１〜階層レベル４）からなる。また、図
１１中の（１）から（４）は、オーディオ信号の半導体
メモリ５への記録状態を時間経過に応じて示したもので
ある。つまり（１）は階層レベル４で符号化したオーデ
ィオ信号がメモリ満杯にまで記録された状態、（２）は
（１）の状況を経過し、さらに連続してオーディオ信号
を記録した場合で、階層レベル４の記録エリアに階層レ
ベル１〜３で上書きした状態、（３）は（２）の状況を
経過し、さらに連続してオーディオ信号を記録した場合
で、階層レベル３の記録エリアまで階層レベル１〜２で
上書きした状態、（４）は（３）の状況を経過し、さら
に連続してオーディオ信号を記録した場合で、階層レベ
ル２の記録エリアまで階層レベル１で上書きした状態
（メモリ上の全ての信号が階層レベル１になる）を示し
ている。

【００３９】次に、記録時の実施の形態１と異なる部分
の動作について説明する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタ
ル信号に変換され、階層符号化器２２に入力されたオー
ディオ信号は、階層符号化器２２で図８，図９，図１０
に示した方法により階層符号化データに変換されて半導
体メモリ５に記録される。この階層符号化器２２では、
まず、オーディオ信号を分割フィルタ２７により所定の
ブロックに分割し、一方、ブロックサイズ設定器２９に
よりＭＤＣＴを行うサンプルサイズを決定する。切り出
したサンプルの振幅の変化が少ない場合はＭＤＣＴのブ
ロックサイズを大きくし、また振幅の変化が大きい場合
はＭＤＣＴのブロックサイズを小さくしてプリエコーの
発生を抑える。

【００４０】ＭＤＣＴ変換器２８では、分割フィルタ２
７で分割された周波数帯域毎にＭＤＣＴの変換を行い、
各変換係数は聴覚心理に基づいたグルーピング器３０に
よりクリティカルバンド毎にグルーピングされ、階層化
／量子化器３１により下記に示すルールに従って４つの
帯域に分割される。図９にその帯域とレンジを示す。

【００４１】１．まず階層レベル１として、複数の周波
数帯域に分割された各係数の中から、低域の係数から所
定の周波数帯域ｆ１までの係数を選択し、かつその係数
の量子化レベルもＭＳＢ側から所定のビット数を選択
し、これを階層レベル１の符号化データＳ１とする。

【００４２】２．次に階層レベル２として、ｆ1 よりも
高い所定の周波数帯域ｆ2 までの係数を選択し、かつそ
の係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル１より
も多い所定のビット数を選択し、この信号から各係数毎
に対応する階層レベル１の係数の信号成分を引いた残差
信号を、階層レベル２の符号化データＳ2 とする。

【００４３】３．次に階層レベル３として、ｆ２よりも
高い所定の周波数帯域ｆ３までの係数を選択し、かつそ
の係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル２より
も多い所定のビット数を選択し、この信号から各係数毎
に対応する階層レベル１，２および３の係数の信号成分
を引いた残差信号を、階層レベル３の符号化データＳ３
とする。

【００４４】４．同様に、階層レベル４として、ｆ３よ
りも高域の所定の周波数帯域ｆ４までの係数を選択し、
かつその係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル
３で選択したよりも多い所定のビット数を選択し、この
信号から各係数毎に対応する階層レベル１、２および３
の係数の信号成分を引いた残差信号を、階層レベル４の
符号化データＳ４とする。

【００４５】一方、ダイナミックビット配分器３２で
は、ＭＤＣＴのブロック単位で各周波数帯域毎にどのよ
うにビットを配分するかを決定し、またスケールファク
タ算出器３３ではＭＤＣＴのブロック単位で各係数の最
大値を抽出し、この最大値で各サンプルの値を正規化す
る。フォーマッティング器３４では、スケールファク
タ、ビット配分、階層化されたデータ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４）の３つをフォーマッティングし、半導体メモ
リ５に送る。

【００４６】半導体メモリ５に送られた階層化されたオ
ーディオ信号は、メモリアドレス制御器２３により図１
０右側に示すように、まず、階層レベル４で半導体メモ
リ５に各階層レベル毎に分類して記録していく。半導体
メモリ５が満杯になって記録メモリが無くなると、次に
階層レベル４で書き込まれていたメモリエリアに、連続
したオーディオ信号を階層レベル１〜３で上書きしてい
く。この状態をメモリマップ上で表現したのが図１１で
ある。上記の説明は図１１（１）→（２）の記録状態を
示したものである。階層レベル識別コード発生器２５
は、図１１（１）の状態では最大階層レベル４というこ
とで識別コード“１１”を、また図１１（２）の状態を
最大階層レベル３ということで識別コード“１０”を発
生して半導体メモリ５の制御データエリアに記録する。

【００４７】同様に、図１１（２）→（３）→（４）と
記録状態が進むのと同時に階層レベルも３→２→１とな
り、記録すべき識別コードも“１０”→“０１”→“０
０”となる。この場合、記録時間は最終的には半導体メ
モリ５上が階層レベル１のみのオーディオ信号になった
場合が最大であり、各階層レベル（１〜４）の情報量が
同じとすれば、図１１（１）の状態よりも記録されたオ
ーディオ品質は劣化するものの記録時間は４倍になる。

【００４８】再生時には、先ず階層レベル識別コード再
生器２６により階層レベル識別コードのチェックを行
う。この情報をメモリアドレス制御器２３が受け、図１
１のメモリマップに従って記録されたオーディオ信号を
半導体メモリ５から読みだしていく。まず識別コードが
“１１”、つまり階層レベル４の場合には、図１１
（１）のメモリマップに従って階層レベル１〜４の信号
を読みだしていく。識別コードが“１０”つまりレベル
３の場合には、図１１（２）のメモリマップに従って階
層レベル１〜３の信号を読みだしていく。以下同様に、
識別コードが“０１”で階層レベル２の場合には図１１
（３）のメモリマップに従って階層レベル１〜２の信号
を、識別コード“００”で階層レベル１の場合には図１
１（４）のメモリマップに従って階層レベル１の信号を
読みだしていく。

【００４９】階層復号化器２４では、半導体メモリ５か
ら読み出された信号は、階層レベル識別コード再生器２
６からの識別信号により、その階層レベルに応じた復号
化を行うように構成されている。階層復号化器２４の出
力はＤ／Ａ変換器８によりアナログオーディオ信号に変
換され、所定のオーデイオレベルに増幅するオーディオ
アンプ９を経て、オーディオ出力端子１０から出力され
る。また記録再生時におけるサンプリングクロック等の
システム全体に必要となるクロックはクロック発生器１
４より供給される。

【００５０】実施の形態４． 次に、この発明の実施の形態４を図１２，図１３につい
て説明する。図１２は実施の形態４のブロック回路図
で、図７と同一符号は、それぞれ同一部分を示してい
る。図１２において、３５はアドレス切換器で、書き込
みアドレス発生器３６からのメモリアドレスと、読み出
しアドレス発生器３７からのメモリアドレスを切り換え
る。書き込みアドレス発生器３６は半導体メモリ５に階
層符号化したオーディオ信号を書き込むためのアドレス
を発生する。読み出しアドレス発生器３７はクロック分
周器３９からの再生クロックに従って半導体メモリ５か
ら階層符号化されたオーディオ信号を読み出すためのア
ドレスを発生する。３８は階層レベル判定器で、オーデ
ィオ信号の再生スピードにより、階層復号化器２４に与
えられる復号演算時間が変わるため（つまり、再生スピ
ードが上がれば所定のオーディオサンプル数の復号に与
えられる演算時間は短くなり、逆に再生スピードが下が
れば所定のオーディオサンプル数の復号に与えられる演
算時間は長くなる：通常、階層符号化器や復号化器はＤ
ＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ）等を用いソフトウェア処理を行う場合が多く、ま
たこのＤＳＰ自身もかなりの高速演算を実行しているの
で、オーディオ信号の再生スピードが早くなったからと
いって、同様にＤＳＰの演算時間を高速にする事は出来
ない）、与えられた演算時間内に復号可能な階層レベル
を判定して階層復号化器２４に知らせる。３９はクロッ
ク分周器で、再生スピード設定スイッチからの信号によ
りクロック発生器１４で発生したクロックを分周し読み
出しアドレス発生器３７に送出する。４０は再生スピー
ド設定器を構成するスイッチである。

【００５１】図１３は実施の形態４のオーディオ復号時
間と再生スピードの関係を示した図で、図１３（ａ），
（ｂ）は通常再生時に、４つの階層レベルの信号全てが
復号できる場合を示している。一方、図１３（ｃ），
（ｄ）は再生スピードを２倍速にした場合で、２つの階
層レベルの信号しか復号演算が間に合わないことを示し
ている。

【００５２】次に、記録時の実施の形態３と異なる部分
の動作について説明する。階層符号化器２２で階層符号
化されたオーディオ信号は、書き込みアドレス発生器３
６で発生した書き込みアドレスがアドレス切り換え器３
５で選択されて半導体メモリ５に与えられ、所定のアド
レスに記録される。

【００５３】再生時には、まず、アドレス切り換え器３
５により半導体メモリ５の読み出しアドレスが読み出し
アドレス発生器３７に切り換わる。読み出しアドレス発
生器３７では、再生スピード設定器４０で設定された
（この例では、通常再生スピードに対してＵＰ，ＤＯＷ
Ｎで制御するように構成されている）読み出しスピード
に従ってクロック分周器３９で読み出しアドレス発生器
３７に与えるクロックを作り出す。半導体メモリ５から
は設定された再生スピードに従ってオーディオ信号が読
みだされ、階層復号化器２４で復号される。この場合の
復号階層レベルは、図１３に示したようにオーディオ信
号の再生スピードにより、階層復号化器２４に与えられ
る復号演算時間が変わるため、与えられた演算時間内に
復号可能な階層レベルを階層レベル判定器３８にて判定
される。

【００５４】図１３（ａ），（ｂ）の通常再生時では、
４つの階層レベルの信号全てが復号でき、一方図１３
（ｃ），（ｄ）の再生スピードを２倍速にした場合で
は、２つの階層レベルの信号まで正常に復号演算が可能
なことを示している。再生スピードを倍にすると、再生
オーディオ信号は全て２倍の周波数になる、つまり５ｋ
Ｈｚの信号成分は１０ｋＨｚに、また１０ｋＨｚの信号
成分は２０ｋＨｚにシフトするので、実際的には１０ｋ
Ｈｚ以上の信号は可聴帯域をオーバーすることになり、
高域成分の多い階層レベル３または４の復号は殆ど必要
でなくなる。このことからも図１３（ｃ），（ｄ）のよ
うに、階層レベル１〜２のみを復号する方式は非常に適
した方法といえる。階層復号化器２４の出力はＤ／Ａ変
換器８によりアナログオーディオ信号に変換され、所定
のオーデイオレベルに増幅するオーディオアンプ９を経
て、オーディオ出力端子１０から出力される。

【００５５】実施の形態５． 以下、本発明の実施の形態５を図に基づいて説明する。
実施の形態５のブロック回路図は実施の形態３の図７と
同様であるので図示は省略する。また、本実施の形態５
による半導体メモリオーディオレコーダの階層符号化の
概念図も実施の形態３の図８と同様であるので図示は省
略する。

【００５６】図１４は、本実施の形態５の階層符号化器
２２の階層レベルの分割の態様を示す図で、階層符号化
の方法が実施の形態３と異なる。以下、階層符号化の符
号ブロック分割数を、実施の形態３と同様に４とし、入
力された原オーディオ信号の分類も、実施の形態３の図
８と同様に、人間の聴覚特性である最小可聴限により元
々聞こえない信号と、マスキング効果により聞こえなく
なった信号と、聞こえる信号の３つに大別し、この中か
ら聞こえる信号のみを選択して、さらに図１４に示す周
波数特性に従って４つの階層レベルに分割する。

【００５７】すなわち、図１４において、マスキングレ
ベルを超える可聴成分を情報量が等しくなるように、階
層レベル１から階層レベル４までに周波数方向で４分割
し、さらに全体の情報量は所望のビットレートを満たす
ようにする。

【００５８】図１５は本実施の形態５の階層符号化器２
２の構成と半導体メモリ５への記録方法を示す図であ
る。図において、４１はサブバンドｎ分割フィルタで、
Ａ／Ｄ変換器３でディジタル信号に変換されたオーディ
オ信号を複数のサブバンドに帯域分割する。４２は可聴
成分抽出手段で、オーディオ信号をＦＦＴ変換により周
波数領域に変換し、聴覚特性に基づいたマスキングによ
り可聴成分のみを抽出する。４３は各フレームのサブバ
ンドごとの情報量算出手段で、可聴成分抽出手段４２に
より抽出された可聴成分に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔ
の情報量を割り当てることにより、各サブバンドごとの
情報量を算出する。４４は各フレームの情報量算出手段
で、サブバンドごとの情報量算出手段４３より得られた
各サブバンドの情報量を合計して１符号化フレームあた
りの情報量を算出する。

【００５９】４５は所望の符号化レートに基づきフレー
ムあたりの情報量Ｃを設定する符号化レートに基づくフ
レームあたりの情報量設定器、４６は情報量コントロー
ル回路で、フレームの情報量算出手段４４により算出さ
れた各フレームの情報量とそれまでに符号化されたフレ
ームに割り当てられた情報量の平均値である平均割当情
報量に従い、最終的な平均情報量が符号化レートに基づ
くフレームあたりの情報量設定器４５により得られる設
定情報量Ｃに一致するように各フレームに割り当てる割
当情報量を算出する。４７は各階層の帯域決定手段で、
情報量算出手段４３により算出された各フレームのサブ
バンドごとの情報量と情報量コントロール回路４６によ
り算出された割当情報量によりその割当情報量を与える
のに最適な各階層（Ｋ１からＫ４）の符号化帯域を決定
する。４８はビットアロケーション回路で、各階層の帯
域決定手段４７により得られた各階層に割り当てる帯域
情報に従い、各階層に対する割当帯域内の可聴成分に対
し、その大きさに従って再ビット割当を行う、４９は量
子化回路で、ビットアロケーション回路４８により得ら
れたビット割当情報に従い、各サブバンドデータを量子
化する。

【００６０】５０は階層符号化フォーマッティング器
で、各階層の帯域決定手段４７により得られた各階層の
割当帯域情報と、ビットアロケーション回路４８により
得られたビット割当情報と、量子化器４９より得られた
データを階層符号化してフォーマットする。また、図１
５の右側には階層符号化データを半導体メモリ５に記録
する概念を示したものである。

【００６１】半導体メモリ５上のメモリマップ、および
オーディオ信号の書込み手順は、実施の形態３で説明し
た図１１と同じであるので、説明は省略する。

【００６２】次に、記録時の動作の実施の形態３と異な
る部分について説明する。階層符号化器２２では、オー
ディオ信号より図８、図１４に示した方法により階層符
号化データに変換され、半導体メモリ５に記録される。
この階層符号化器２２では、まずオーディオ信号をサブ
バンドｎ分割フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分
割し、同時に可聴成分抽出手段４２において、オーディ
オ信号をＦＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周
波数領域で聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求め
られ、可聴成分が抽出される。図１６（ａ）に示すよう
に周波数スペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成
分である。さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサ
ブバンド帯域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すよ
うに各サブバンドごとの可聴成分が抽出される。

【００６３】次に、情報量算出手段４３では、可聴成分
６ｄＢに対し１ｂｉｔの情報量を与えることにより図１
６（ｃ）に示すように各サブバンド帯域に対する情報量
が算出される。そして、各フレームの情報量算出手段４
４にてｎ個のサブバンドの情報量が加算され、１フレー
ムの情報量が算出される。符号化レートに基づくフレー
ムあたりの情報量設定器４５では、所望の符号化レート
を設定することによりそのビットレートに基づきフレー
ムあたりの情報量Ｃが算出され、情報量コントロール回
路４６に送られる。

【００６４】情報量コントロール回路４６では、それま
でに符号化されたフレームに割り当てられたフレームあ
たりの平均情報量に従い、最終的な平均割当情報量が符
号化レートに基づくフレームあたりの情報量設定器で設
定された情報量Ｃに一致するように、各フレームの情報
量算出手段４４により算出された情報量に対し割当帯域
決定に用いる割当情報量を定める。例えば、それまでに
符号化されたフレームに割り当てられた総ビット数をｓ
ｕｍ、符号化フレーム数をｃｏｕｎｔとすると、ｓｕｍ
をｃｏｕｎｔで割って得られる平均割当情報量（Ｍバ−
とする）が、符号化ビットレートより換算した１フレー
ムあたりの情報量Ｃより多い場合には割当情報量を減ら
すように、少ない場合には増やすようにコントロールす
る情報量コントロール係数（Ｋ＝Ｃ／Ｍバ−とする）
を、各フレームの情報量算出手段４４により算出された
情報量（ｍとする）に乗算し、割当情報量（Ｍ＝ｍＫと
する）を算出する。

【００６５】次に、各階層の帯域決定手段４７では、情
報量算出手段４３により得られた各サブバンドごとの情
報量と、情報量コントロール回路４６により得られた割
当情報量により各階層ごとに割当情報量でカバーできる
帯域を算出し、それを各階層の帯域とする。例えば、オ
ーディオ信号を１６のサブバンドに分割し各サブバンド
ごとの情報量を算出したものが図１７に示すような値で
あったとすると、そのフレームに対する割当情報量が４
３ビットであった場合、階層レベル１（Ｋ１）から階層
レベル４（Ｋ４）の各階層レベルに対し割り当てる情報
量を等情報量とすることにより、各階層に対し割り当て
ることのできる情報量はそれぞれ１０ビットとなる。

【００６６】各フレームに対する情報量の割当は、以下
の手順で行う。まず、Ｋ１の割当帯域を求める。最低帯
域のサブバンド１の情報量が１０ビットであることか
ら、このサブバンドのみでＫ１の割当情報量１０ビット
になるため、Ｋ１の符号化帯域として割り当てることの
できる帯域は１サブバンドとなる。次に、Ｋ２の割当帯
域を求める。Ｋ１に割り当てた帯域以上のサブバンドか
らサブバンド２とサブバンド３の情報量を加算すると１
０（６＋４）ビットとなり、Ｋ２の割当ビット１０ビッ
トに一致する。よってＫ２の符号化帯域として割り当て
ることのできる帯域は、２、３サブバンドである。同様
に、Ｋ２に割り当てた帯域以上のサブバンドであるサブ
バンド４からサブバンド６までの情報量を加算すると１
０ビットとなり、Ｋ３の割当情報量と一致し、サブバン
ド７からサブバンド１０までの情報量を加算すると１０
ビットとなり、Ｋ４の割当情報量と一致する。

【００６７】これにより、各階層に割り当てることので
きる帯域は、それぞれ図１７に示すように、１サブバン
ド、２、３サブバンド、４〜６サブバンド、７〜１０サ
ブバンドとなる。ビットアロケーション回路４８では、
各階層の帯域決定手段４７により得られた各階層への割
当帯域情報と、可聴成分抽出手段４２により得られた可
聴成分により、各階層の割当帯域内の可聴成分に対し、
その大きさに従って再ビット割当がなされる。例えば、
図１７に示すように、各階層レベルＫ１〜Ｋ４に対し帯
域割当された場合、Ｋ１帯域はサブバンド１のみの１サ
ブバンド、Ｋ２帯域はサブバンド２、３の２サブバン
ド、Ｋ３帯域はサブバンド４〜６の３サブバンド、Ｋ４
帯域はサブバンド７〜１０の４サブバンドとなる。

【００６８】よって、階層レベル１ではサブバンド１の
可聴成分に対し、６ｄＢあたり１ビットのビット割当が
行われ、次に階層レベル２ではサブバンド２、３の可聴
成分に対し、可聴成分の大きさに従って６ｄＢあたり１
ビットが再ビット割当され、さらに階層レベル３ではサ
ブバンド４、５、６の可聴成分に対し、階層レベル４で
はサブバンド７、８、９、１０の可聴成分に対し再ビッ
ト割当される。量子化器４９では、ビットアロケーショ
ン回路４８より得られた各サブバンドに対するビット割
当情報に従い、サブバンドｎ分割フィルタ４１より得ら
れるサブバンドデータが量子化される。階層符号化フォ
ーマッティング器５０では、各階層の帯域決定手段４７
より得られる各階層の割当帯域情報に従い、ビット割当
情報と量子化データが各階層ごとにフォーマッティング
され、半導体メモリ５に送られる。 以上のような階層
符号化器２２により符号化されたデータは、各フレーム
の情報量は可変長であるが、１フレーム内に含まれる各
階層の情報量は等情報量となる。

【００６９】半導体メモリ５に送られた階層化されたオ
ーディオ信号は、メモリアドレス制御器２３により図１
５の右側に示すように、まず階層レベル４で半導体メモ
リ５に各階層毎に分類して記録していく。半導体メモリ
５が満杯になると、階層４の書き込まれていたメモリエ
リアに連続したオーディオ信号を階層レベル３で上書き
していく。この図１５は、概念を示したもので各フレー
ムの情報量が等しいように書かれているが、実際には可
変長フレームで符号化されるため、半導体メモリ５は、
各フレームの情報量に応じて記憶できるようにコントロ
ールされる。

【００７０】この状態をメモリマップ上で表現したのが
図１１であって、上記の説明は図１１（１）→（２）の
記録状態を示したものである。階層レベル識別コード発
生器２５では、図１１（１）の状態では最大階層レベル
４ということで識別コード“１１”を、また図１１
（２）の状態を最大階層レベル３ということで識別コー
ド“１０”を記録する。同様に、図１１（２）→（３）
→（４）と記録状態が進むと同時に階層レベルも３→２
→１となり記録すべき識別コードも“１０”→“０１”
→“００”となる。この場合記録時間は最終的には半導
体メモリ上が階層１のみのオーディオ信号になった場合
が最大であり、各階層（１〜４）の情報量が同じとすれ
ば図１１（１）の状態よりも、記録されたオーディオ品
質は劣化するものの記録時間は４倍になる。

【００７１】再生時には、まず階層レベル識別コード再
生器２６により階層レベル識別コードのチェックを行
う。この情報をメモリアドレス制御器２３が受け、図１
１のメモリマップに従って記録されたオーディオ信号を
半導体メモリ５から読みだしていく。まづ識別コードが
“１１”つまり階層レベル４の場合には、図１１（１）
のメモリマップに従って階層１〜４の信号を読みだして
いく。識別コードが“１０”つまりレベル３の場合に
は、図１１（２）のメモリマップに従って階層レベル１
〜３の信号を読みだしていく。

【００７２】以下、同様に、識別コードが“０１”で階
層レベル２の場合には図１１（３）のメモリマップに従
って階層レベル１〜２の信号を、識別コード“００”で
階層レベル１の場合には図１１（４）のメモリマップに
従って階層レベル１の信号を読みだしていく。階層復号
化器２４では、半導体メモリ５から読み出された信号
は、階層レベル識別コード再生器２６からの識別信号に
より、その階層レベルに応じた復号化を行うように構成
されている。階層復号化器２４の出力はＤ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、所定のオー
デイオレベルに増幅するオーディオアンプ９を経て、オ
ーディオ出力端子１０から出力される。

【００７３】実施の形態６． 次に、本発明の実施の形態６について説明する。図１８
は実施の形態６による半導体メモリオーディオレコーダ
の階層符号化器の構成を示す図である。図において、４
１はサブバンドｎ分割フィルタで、Ａ／Ｄ変換器３でデ
ィジタル信号に変換されたオーディオ信号を複数のサブ
バンドに帯域分割する。４２は可聴成分抽出手段で、オ
ーディオ信号をＦＦＴ変換により周波数領域に変換し、
聴覚特性に基づいたマスキングにより可聴成分のみを抽
出する。４５は符号化レートに基づくフレームあたりの
情報量設定器で、所望の符号化レートに基づきフレーム
あたりの情報量Ｃを設定する。４８はビットアロケーシ
ョン回路で、各階層の帯域決定手段５４により得られた
一サイクルの各階層に割り当てる帯域情報に基づき、各
フレームごとに各階層に対する割当帯域内の可聴成分に
対し、その大きさに従って再ビット割当を行う。４９は
量子化回路で、ビットアロケーション回路４８により得
られたビット割当情報に従い、各サブバンドデータを量
子化する。

【００７４】５０は階層符号化フォーマッティング器
で、各階層の帯域決定手段５４により得られた各階層の
割当帯域情報とビットアロケーション回路４８により得
られたビット割当情報と、量子化器４９により得られた
データを階層符号化しフォーマットする。５１は平均情
報量算出手段で、可聴成分抽出手段４２により抽出され
た可聴成分の一定時間あたりの平均値をとり、その平均
値に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を割り当てる
ことにより、各フレームの各サブバンドごとの平均情報
量を算出する。５２は各フレームの瞬時情報量算出手段
で、可聴成分抽出手段４２により得られる可聴成分のあ
る最大サブバンド情報ＳＢｍａｘから各符号化フレーム
ごとの情報量を算出する。５３は情報量コントロール回
路で、各フレームの瞬時情報量算出手段５２より得られ
る瞬時情報量と、それまでに符号化されたフレームに割
り当てられた平均割当情報量に従い、最終的な平均情報
量が符号化レートに基づくフレームあたりの情報量設定
器４５により得られる設定情報量Ｃに一致するように、
一サイクルの区間割当情報量を算出する。５４は各階層
の帯域決定手段でで、平均情報量算出手段５１により算
出された各フレームのサブバンドごとの平均情報量と、
情報量コントロール回路５３により算出された区間割当
情報量により、その割当情報量を与えるのに最適な各階
層レベル（Ｋ１からＫ４）の一サイクルの各階層の符号
化帯域を決定する。

【００７５】図１９は実施の形態６による平均情報量算
出手段のサブバンドごとの平均情報量算出動作を示すフ
ローチャート図である。

【００７６】図２０は実施の形態６による情報量コント
ロール手段における区間割当情報量算出動作を示すフロ
ーチャート図である。

【００７７】図２１は実施の形態６による各階層の帯域
決定手段５４における割当帯域決定動作を示すフローチ
ャート図である。

【００７８】図２２は実施の形態６によるビットアロケ
ーション回路４８におけるビット割当動作を示すフロー
チャート図である。

【００７９】次に、動作について説明する。階層符号化
器２２では、まず、オーディオ信号をサブバンドｎ分割
フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分割し、同時
に、可聴成分抽出手段４２においてオーディオ信号をＦ
ＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周波数領域で
聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求められ、可聴
成分が抽出される。図１６（ａ）に示すように周波数ス
ペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成分である。
さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサブバンド帯
域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すように各サブ
バンドごとの可聴成分が抽出される。

【００８０】次に、平均情報量算出手段５１では、図１
９のフローチャート図に示すように、可聴成分抽出手段
４２により抽出された各サブバンドごとの可聴成分をＸ
フレーム分累積加算し、加算後Ｘで除算することにより
可聴成分のＸフレーム分の平均値を算出し、その平均可
聴成分に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を与える
ことによりＸフレーム分の平均情報量が算出され、これ
が次の１サイクル（Ｘフレーム分）の帯域決定に使用さ
れる。各フレームの瞬時情報量算出手段５２では、可聴
成分抽出手段４２より得られる可聴成分の存在する最大
の帯域（ＳＢｍａｘとする）から、瞬時情報量を以下の
方法で推定する。

【００８１】図２３〜２５は、実施の形態６による瞬時
情報量決定手段での可聴成分の存在する最大の帯域ＳＢ
ｍａｘと情報量の関係を示す図であるが、これらのデー
タからわかるように、ＳＢｍａｘと情報量はほぼ比例関
係にあるため、ＳＢｍａｘから情報量を推定できる。こ
の実施の形態６では、瞬時情報量をＳＢｍａｘと情報量
の関係を利用した推定により求めているが、可聴成分に
対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を与え、各サブバ
ンドの情報量の加算により算出してもよい。

【００８２】符号化レートに基づくフレームあたりの情
報量設定器４５では、所望の符号化レートを設定するこ
とによりそのビットレートに基づきフレームあたりの情
報量Ｃが算出され、情報量コントロール回路５３に送ら
れる。情報量コントロール回路５３では、それまでに符
号化されたフレームに割り当てられたフレームあたりの
平均情報量に従い、最終的な平均割当情報量が符号化レ
ートに基づくフレームあたりの情報量設定器で設定され
た情報量Ｃに一致するように、各フレームの瞬時情報量
算出手段５２により算出された瞬時情報量に対し１サイ
クルの区間割当情報量を定める。

【００８３】情報量コントロール回路５３の動作を図２
０のフローチャートに示す。区間割当情報量ＭN バ−
は、Ｘフレームを１サイクルと、１サイクルごとにそれ
までに符号化されたフレームの平均割当情報量Ｍバ−に
応じて、例えば次式のように算出される。 ＭN バ−＝Ｃ＋（Ｃ−Ｍバ−） ここでＣは符号化レートに基づく１フレームあたりの情
報量であり、最終的に平均割当情報量がこの値となるよ
うにＭN バ−がコントロールされる。また、１サイクル
の間、毎フレームごとに瞬時情報量算出回路５２より算
出された瞬時情報量ｍに情報量コントロール係数Ｋを乗
算することにより瞬時割当情報量Ｍが算出される。ま
た、瞬時割当情報量の平均値による平均割当情報量Ｍバ
−および情報量コントロール係数Ｋは１サイクルごとに
更新される。

【００８４】次に、各階層の帯域決定手段５４では、図
２１のフローチャートに示すように、１サイクルごとに
各サブバンドごとの平均情報量算出手段５１により得ら
れた各サブバンドごとの平均情報量と、情報量コントロ
ール回路５３により得られた１サイクル間の区間割当情
報量を入力し、区間割当情報量を４分割することにより
各階層あたりの割当情報量を算出し、各階層ごとに割当
情報量でカバーできる帯域を低域側より算出し、それを
各階層の割当帯域とする。ビットアロケーション回路４
８では、各階層の帯域決定手段５４により得られた各階
層への１サイクル間の割当帯域情報と、可聴成分抽出手
段４２により得られた可聴成分が入力される。各階層の
割当帯域内の可聴成分に対しその大きさに従って再ビッ
ト割当がなされる。

【００８５】量子化器４９では、ビットアロケーション
回路４８より得られた各サブバンドに対するビット割当
情報に従い、サブバンドｎ分割フィルタ４１より得られ
るサブバンドデータが量子化される。階層符号化フォー
マッティング器５０では、各階層の帯域決定手段５４よ
り得られる各階層の割当帯域情報に従い、ビット割当情
報と量子化データが各階層ごとにフォーマッティングさ
れ、半導体メモリ５に送られる。

【００８６】実施の形態７． 次に、本発明の実施の形態７について説明する。図２６
は実施の形態７によるメモリオーディオレコーダの階層
符号化器の構成を示すブロック回路図で図１８と同一符
号はそれぞれ同一部分を示しており、５５は各フレーム
のサブバンドごとの情報量算出手段４３により算出され
たサブバンドごとの情報量を平滑化してサブバンドごと
の平均情報量を算出するローパスフィルタ、５６は情報
量コントロール回路４６により得られる瞬時割当情報量
を平滑化して平均割当情報量を算出するローパスフィル
タである。

【００８７】図２７は実施の形態７の情報量コントロー
ル回路４６の構成を示す図で、５７はコンパレータで、
情報量設定器４５より得られる所望のビットレートに従
ったフレームあたりの情報量とビットアロケーション回
路４８よりえられるビット割当情報量の差分を抽出す
る。５８は抽出された差分を平滑化するローパスフィル
タ、５９はローパスフィルタにより平滑化された差分値
を符号化比率に変換する変換器、６０は乗算器で、符号
化比率変換器５９により算出された符号化比Ｋを各フレ
ームの情報量算出手段４４により得られる情報量に乗算
し、割当情報量を算出する。

【００８８】次に、実施の形態７の動作について説明す
る。階層符号化器２２では、まずオーディオ信号をサブ
バンドｎ分割フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分
割し、同時に可聴成分抽出手段４２において、オーディ
オ信号をＦＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周
波数領域で聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求め
られ、可聴成分が抽出される。図１６（ａ）に示すよう
に周波数スペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成
分である。さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサ
ブバンド帯域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すよ
うに各サブバンドごとの可聴成分が抽出される。次に情
報量算出手段では可聴成分６ｄＢに対し１ｂｉｔの情報
量を与えることにより図１６（ｃ）に示すように各サブ
バンド帯域に対する情報量が算出される。

【００８９】そして、ローパスフィルタ５５にてサブバ
ンド毎の情報量が平滑化され、サブバンドごとの平均情
報量が得られる。一方、各フレームの瞬時情報量算出手
段５２では、ｎ個のサブバンドの情報量が加算され、１
フレームの情報量が算出される。符号化レートに基づく
フレームあたりの情報量設定器４５では、所望の符号化
レートを設定することによりそのビットレートに基づき
フレームあたりの情報量Ｃが算出され、情報量コントロ
ール回路５３に送られる。情報量コントロール回路５３
では、それまでに符号化されたフレームに割り当てられ
たフレームあたりの平均情報量に従い最終的な平均割当
情報量が符号化レートに基づくフレームあたりの情報量
設定器で設定された情報量Ｃに一致するように、各フレ
ームの情報量算出手段４４により算出された情報量に対
し瞬時割当情報量を定める。

【００９０】そして、ローパスフィルタ５６にて瞬時割
当情報量が平滑化され平均割当情報量が算出される。次
に各階層の帯域決定手段４７では、ローパスフィルタ５
５により得られた平滑化された各サブバンドごとの情報
量と、ローパスフィルタ５６により得られた平滑化され
た割当情報量を入力し、平均割当情報量を４分割するこ
とにより各階層あたりの割当情報量を算出し、各階層ご
とに割当情報量でカバーできる帯域を低域側より算出
し、それを各階層の割当帯域とする。

【００９１】ビットアロケーション回路４８では、各階
層の帯域決定手段４７により得られた各階層への割当帯
域情報と、可聴成分抽出手段４２により得られた可聴成
分により、各階層の割当帯域内の可聴成分に対し、その
大きさに従って再ビット割当がなされる。量子化器４９
では、ビットアロケーション回路４８より得られた各サ
ブバンドに対するビット割当情報に従い、サブバンドｎ
分割フィルタ４１より得られるサブバンドデータが量子
化される。階層符号化フォーマッティング器５０では、
各階層の帯域決定手段４７より得られる各階層の割当帯
域情報に従い、ビット割当情報と量子化データが各階層
ごとにフォーマッティングされ、半導体メモリ５に送ら
れる。

【００９２】次に、情報量コントロール回路５３での情
報量コントロール動作について述べる。情報量コントロ
ール回路５３では、まずコンパレータ５７により情報量
設定器４５より得られる所望のビットレートに従ったフ
レームあたりの情報量とビットアロケーション回路４８
よりえられるビット割当情報量の差分が抽出され、ロー
パスフィルタ５８により抽出された差分が平滑化され
る。次に符号化比率変換器５９でローパスフィルタ５８
により平滑化された差分値が符号化比率に変換され、乗
算器６０にて符号化比率変換器５９により算出された符
号化比Ｋを各フレームの情報量算出手段４４により得ら
れる情報量に乗算し、割当情報量が算出される。以上の
動作により、所望のビットレートと割当情報の差の累積
値に従い緩やかに情報量を制御することにより可変長フ
レーム符号化における情報量を平均的に所定のビットレ
ートにコントロールしている。

【００９３】以上のように入力されたオーディオ信号に
基づいてビット割当可変、帯域可変で各階層の符号を構
成する階層符号化を用いることにより、高音質で効率よ
く記録でき、また記録時間に捕らわれずに最適な音質で
記録再生できるメモリオーディオレコーダが得られる。

【００９４】実施の形態８． 図２８は、この発明の実施の形態８のブロック回路図
で、図１と同一符号はそれぞれ同一部分を示している。
この実施の形態８では、オーディオ信号を周波数領域に
変換したデータを量子化する場合について説明するが、
量子化するデータはサブバンドデータでもよい。図２８
において、６１は符号化器６２に入力されるディジタル
オーディオデータ、６３は時間−周波数領域変換回路
（以下、「周波数領域変換回路」という）で、入力され
たディジタルオーディオデータ６１を周波数領域に変換
する。６４は周波数領域変換回路６３により変換された
変換係数データ、６５はビット割当回路で、入力された
オーディオ信号の特性に基づいて所定の音質を得るよう
に変換係数データ６４に対するビット割当を定める。６
６はビット割当回路６５により定められたビット割当情
報、６７は量子化回路で、周波数領域変換回路６３によ
り得られた変換係数データ６４をビット割当回路６５よ
り与えられたビット数で量子化する。６８は量子化回路
６７により量子化された量子化データ、６９はビット割
当情報６６と量子化データ６８をフォーマッティングす
るフォーマッティング回路、７０はビット割当情報６６
によりフレーム長を算出するフレーム長算出回路、７１
はフレーム長算出回路７０より算出されたフレーム長に
従って書き込みアドレスを制御する書き込みアドレス制
御回路で、６３，６５，６７，６９，７０，７１で符号
化器６２を構成している。

【００９５】５は符号化データを記憶する半導体メモ
リ、７２は半導体メモリ５より取り出されたビット割当
情報、７３はビット割当情報およびフレーム長算出回路
で、ビット割当情報７２を一時バッファに蓄え、このビ
ット割当情報７２よりフレーム長を算出する。７４は読
みだしアドレス制御回路で、入力されるフレーム長に従
って必要な量子化データ７５を半導体メモリ５より読み
出すように読みだしアドレスを制御する。７５は半導体
メモリ５から読みだされた量子化データ、７６はビット
割当情報７２により与えられたビット数の量子化データ
７５を逆量子化する逆量子化回路で、７３，７４，７６
で復号化器７７を構成している。

【００９６】図２９は図２８中に示すビット割当回路６
５の構成を示したものである。図２９において、７８は
帯域分割エネルギ算出回路で、係数データ６４を複数の
周波数帯域に分割し、各帯域のエネルギを算出する。７
９は許容ノイズレベル算出回路で、帯域分割エネルギ算
出回路７８で算出された各帯域のエネルギに基づいて各
帯域の許容ノイズレベルを算出する。８０はビット割当
算出回路で、許容ノイズレベル算出回路７９で算出され
た各帯域の許容ノイズレベルと、各帯域のエネルギの差
に応じて各帯域に分けられた変換係数に割り当てるビッ
ト数を決める。

【００９７】図３０は、符号化器６２により高能率符号
化された１フレームの符号化データを示すフォーマット
図である。１フレームの符号化データは、固定長のビッ
ト割当情報と可変長の量子化データで構成される。

【００９８】図３１は、ビット割当回路６５でビット算
出に用いられる、マスキングスレッショルドと最小可聴
限の関係を示す図である。図３２は、各帯域のエネルギ
と、算出された許容ノイズレベルを示す図である。

【００９９】図３３は、半導体メモリ５上に符号化デー
タを記録する際に、ビット割当情報６６と量子化データ
６８を、補助情報記録エリアと量子化データ記録エリア
に分けて記録する場合において、高速再生をする場合の
動作を示す図である。

【０１００】次に、実施の形態８の記録時の動作につい
て説明する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタルデータに変
換されたオーディオ信号６１は、符号化器６２の時間−
周波数領域変換回路６３に入力され、時間−周波数領域
変換回路６３で一定のサンプルごとにブロック化され、
そのフレーム単位で周波数領域に変換され、変換係数デ
ータ６４はビット割当回路６５に入力される。ビット割
当回路６５では、所定の音質を満たすように入力された
オーディオ信号の特性に基づいたビット割当が行われ
る。ビット割当回路６５で決められたビット割当情報６
６は量子化回路６７に入力される。量子化回路６７で
は、入力されたビット割当情報６６に基づいて変換係数
データ６４が割り当てられたビット数で量子化される。
ビット割当情報６６と量子化データ６８は、フォーマッ
ティング回路６９にてフォーマットされる。また、ビッ
ト割当情報６６はフレーム長算出回路７０に入力され、
フレーム長算出回路７０では、変換係数に割り当てられ
たビット数とそのビット数で量子化される変換係数の数
により、量子化データに割り当てられた全ビット数が求
められ、これに補助情報として送られる固定長のビット
割当情報のビット数を加えられて符号化された１フレー
ムの長さが算出され、書き込みアドレス制御回路７１に
送られる。

【０１０１】このように、所定の音質が得られるように
ビット割当され、そのビット数で量子化された量子化デ
ータと、割り当てられたビット割当情報を記録すること
により、一定長の１フレームのオーディオデータを可変
長に符号化するような符号化法を、以下、「フレーム長
可変符号化」という。書き込みアドレス制御回路７１で
は、入力されたフレーム長に従って書き込みアドレスが
発生され、フォーマッティングされた圧縮データが半導
体メモリ５に書き込まれ、書き込みアドレスがフレーム
長に従って移動される。その結果、半導体メモリ５には
符号化データがフレーム長可変で連続的に記録される。

【０１０２】次に、再生時には、半導体メモリ５より固
定長のビット割当情報７２が読みだされ、ビット割当情
報バッファ７３に蓄えられる。ビット割当情報バッファ
７３では、入力されたビット割当情報より量子化データ
に割当られたビット数が算出され、読みだしアドレス制
御回路７４に送られる。読みだしアドレス制御回路７４
では、入力された量子化データの符号長にしたがって読
みだしアドレスが発生され、半導体メモリ５より量子化
データ７５が読みだされる。読みだされた量子化データ
７５は、逆量子化回路７６において、ビット割当情報バ
ッファ７３より入力されるビット割当情報にしたがっ
て、与えられたビット数の量子化データが逆量子化さ
れ、復号される。復号化器７７の出力はＤ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、所定のオー
デイオレベルに増幅するオーディオアンプ９を経て、オ
ーディオ出力端子１０から出力される。

【０１０３】次に、上記半導体メモリレコーダの符号化
器６２中のビット割当回路６５におけるビット割当動作
を図２９について説明する。入力された変換係数データ
６４は、帯域分割エネルギ算出回路７８にて複数の周波
数帯域に分割され、各帯域の変換係数より平均エネルギ
が算出される。算出された各帯域のエネルギは許容ノイ
ズレベル算出回路７９に入力され、許容ノイズレベルが
算出される。許容ノイズレベルの算出には、人間の聴覚
特性を考慮して聴感上劣化の少ない圧縮を行うため、マ
スキング効果、最小可聴限特性等が用いられる。ここ
で、マスキング効果とは、ある周波数帯域のレベルの大
きな音によって他の周波数帯域の音がマスクされる効果
であり、最小可聴限とは、人間の聞こえる最小レベルの
音である。

【０１０４】図３１に各帯域のエネルギに対してマスキ
ング効果、最小可聴限により許容ノイズレベルが算出さ
れる例を示す。図３１において、Ｓ１〜Ｓ１０は１０箇
の周波数帯域に分割された場合の各周波数帯域のエネル
ギを示す。各帯域のエネルギから左右に伸びた斜線は、
その帯域の音によりマスキングされる領域を示す。ま
た、破線の特性曲線は最小可聴限を示す。各周波数帯域
の許容ノイズレベルは、他の周波数帯域からのマスキン
グレベルと最小可聴限のうち最大レベルのものが選ばれ
る。図３１の例において、選ばれた各周波数帯域の許容
ノイズレベルを図３２中に横線で示す。許容ノイズレベ
ル算出回路７９で算出された許容ノイズレベルと各帯域
のエネルギは、割当ビット算出回路８０に入力される。
割当ビット算出回路８０では、許容ノイズレベル以下の
音は聞こえないため、許容ノイズレベルを超える帯域の
音に対し、各周波数帯域のエネルギと許容ノイズレベル
の差に応じたビット数を算出し、ビット割当情報６６を
出力する。このように割り当てられたビット数は、入力
されたオーディオ信号の性質に基づくものであり、１フ
レームの符号化に割り当てられるビット数は可変であ
る。

【０１０５】以上のように、ビット割当された１フレー
ムの符号化データは、図３０に示すように固定長のビッ
ト割当情報と、割り当てられたビット数で量子化された
可変長の量子化データに符号化され、フォーマッティン
グされる。このように固定長のビット割当情報を補助情
報とすることにより、量子化データに割り当てられたビ
ット数が算出できるので、可変長フレームでの符号化が
可能である。また、半導体メモリ５ではアドレスの制御
により記録位置を高速でランダムに決めれるので、可変
長フレームの符号の記録が可能である。

【０１０６】また、可変長フレームの符号を図３０に示
すようなフォーマットで記録せず、半導体メモリ５上
に、補助情報を記録するエリアと量子化データを記録す
るエリアを設け、補助情報を記録するエリアにビット割
当情報６６を固定長で連続的に記録し、量子化データ６
８を記録するエリアに可変長の量子化データを連続的に
記録するようにする。これにより、補助情報エリアの固
定長のビット割当情報により量子化データの記録された
アドレスを算出し、所定のフレーム間隔で量子化データ
を読みだして復号することにより、高速再生が可能とな
る。

【０１０７】図３３にこの一例を示す。図３３の例で
は、アドレス０より９９９が補助情報（ビット割当情
報）記録エリア、アドレス１０００より量子化データ記
録エリアとなっており、アドレス０より２０ビットでビ
ット割当情報が記録されている。ビット割当情報の中に
示されている数字は、ビット割当情報より算出される量
子化データの１フレームのビット数であり、量子化デー
タ記録エリアには、この数字で示される量子化データが
可変長で連続記録されている。図中の丸で囲まれた数字
はフレーム番号を示す。よって、ビット割当情報中の数
字に量子化データ記録エリアの最初のアドレス１０００
を加算することにより、量子化データの記録されている
最初のアドレスが算出できる。ゆえに、まず補助情報中
のビット割当情報を読みだし、読みだしたビット割当情
報より量子化データの記録されているアドレスを算出
し、５フレーム毎に算出されたアドレスより量子化デー
タを読みだし、復号することにより５倍速の高速再生が
可能となる。量子化データの読みだしは、図３３中の二
重丸で囲まれた番号のフレーム１、６、１１、１６・・
・・の順で行われ、読みだされるフレームのアドレス
は、１０００、１３７８、１７２３、２１１２・・・・
となる。

【０１０８】上記のように、入力されたオーディオ信号
に基づいて所定の音質が得られるようフレーム長可変で
ビット割当を行い、ビット割当情報と量子化データに符
号化するフレーム長可変符号化方式を用い、可変長フレ
ームで高速ランダムアクセス可能な半導体メモリに記憶
させることにより、高音質で効率よく記録でき、長時間
記録可能な半導体メモリレコーダが得られる。

【０１０９】実施の形態９． 次に、この発明の実施の形態９を図について説明する。
図３４において、図２８と同一符号はそれぞれ同一部分
を示しており、８１は再生フレーム選択回路で、ビット
割当情報により量子化データに割り当てられたビット数
を算出し、割り当てられたビット数が、所定のしきい値
を超えたフレームのみを再生フレームとして選択する。
８２は再生フレーム選択回路８１により得られる再生フ
レーム選択情報と再生フレームのビット割当情報、８３
は再生フレーム選択回路８１で算出された量子化データ
の符号長と再生フレーム選択情報である。

【０１１０】実施の形態９の記録時の動作は、実施の形
態１と同様であるので説明は省略する。次に、再生時の
「早聞き動作」について説明する。ここでの「早聞き」
とは、データを一定の間隔で連続的に飛ばすことによる
高速再生、あるいは再生速度を速めることによる早聞き
ではなく、半導体メモリレコーダを会議メモ等会話の記
録に用いた場合に、無音部分あるいは周囲の雑音のみで
会話の記録されていない部分を飛ばすことにより、必要
な会話部分のみを連続的に再生することによる早聞きで
ある。

【０１１１】半導体メモリ５より固定長のビット割当情
報７２が読みだされ、再生フレーム選択回路８１に入力
される。再生フレーム選択回路８１では、ビット割当情
報７２により１フレームの量子化データに割り当てられ
たビット数が算出される。ここで、実施の形態８におい
て述べたような方法でビット割当がされている場合、無
音部分においては全変換係数が最小可聴限以下のレベル
となるため、量子化データに割り当てられるビット数は
０となる。

【０１１２】また、雑音のみが記録されている部分にお
いても、全体のレベルが小さいため量子化データに割り
当てられるビット数は非常に少なくなる。よって、１フ
レームに割り当てられているビット数に所定のしきい値
を設け、割り当てられたビット数がそのしきい値を超え
ないフレームについては、無音部分または雑音部分とし
て再生されず、しきい値を超えたフレームについて再生
フレーム選択情報とビット割当情報８２が逆量子化回路
７６に送られる。

【０１１３】また、再生フレーム選択回路８１にて算出
された１フレームの量子化データに対する符号長と再生
フレーム選択情報８３は、読みだしアドレス制御回路７
４に送られる。読みだしアドレス制御回路７４では、再
生フレームとして選択されたフレームが入力された場合
には、ともに入力された量子化データの符号長にしたが
って読みだしアドレスが発生され、半導体メモリ５より
量子化データ７５が読みだされる。

【０１１４】また、再生フレームとして選択されなかっ
たフレームでは、量子化データに割り当てられたビット
数分アドレスを移動する。読みだされた量子化データ７
５は逆量子化回路７６においてフレーム選択情報ととも
に入力されるビット割当情報８２にしたがって与えられ
たビット数の量子化データが逆量子化され、復号され
る。復号化器７７の出力はＤ／Ａ変換器８によりアナロ
グオーディオ信号に変換され、所定のオーデイオレベル
に増幅するオーディオアンプ９を経て、オーディオ出力
端子１０から出力される。

【０１１５】以上のように、入力された信号に基づきビ
ット割当を行うフレーム長可変符号化では、無音部分等
情報量の少ないフレームはビット割当は非常に少ないの
で、上記のようにビット割当が所定のしきい値を超えた
フレームのみを再生することにより、無音区間等を飛ば
し、音声の記録されている部分のみを早聞き再生でき
る。

【０１１６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、オーデ
ィオ信号の符号化に優先順位を持たせた階層符号化方式
を用いたことと、記録媒体の半導体メモリのランダムア
クセス性を駆使することにより、半導体メモリオーディ
オレコーダの記録時間を切り換えるように構成したの
で、記録媒体に定められた記録時間にとらわれないで常
に最適な音質（記録時間が短い時は最高の音質で記録さ
れ、記録時間が長くなるにつれて音質は劣化する）で記
録再生できる半導体メモリオーディオレコーダが得られ
る効果がある。

【０１１７】また、オーディオ信号の符号化に優先順位
を持った階層符号化を用いたことと、記録媒体としての
半導体メモリのランダムアクセス性を駆使することによ
り、半導体メモリ記録再生装置の記録時間をフレキシブ
ルになるように構成したので、記録媒体に定められた記
録時間にとらわれないで常に最適な音質（記録時間が短
い時は高音質で記録され、記録時間が長くなるにつれて
音質は劣化する）で記録再生でき、かつ可変速再生も可
能な半導体メモリオーディオレコーダが得られる効果が
ある。

【０１１８】また、オーディオ信号の符号化に優先順位
を持った階層符号化を用いたことと、その階層符号化の
方法を各階層の情報量に応じて最適なビット割当を行う
可変長フレーム符号化を用いながら各階層の情報量を等
しくするようなものとしたこと、および記録媒体として
の半導体メモリのランダムアクセス性を駆使することに
より、半導体メモリ記録再生装置の記録時間をフレキシ
ブルになるように構成したので、記録媒体に定められた
記録時間にとらわれないで常に最適な音質（記録時間が
短い時は高音質で記録され、記録時間が長くなるにつれ
て音質は劣化する）で記録再生でき、かつ可変速再生も
可能な半導体メモリオーディオレコーダが得られる効果
がある。

【０１１９】また、入力オーディオ信号の特性に基づい
て所定の音質を保つようなビット割当を行い、補助情報
としてビット割当情報を記録し、このビット割当情報よ
り可変長フレームで符号化できるフレーム長可変符号化
方式を用いたことと、ビット割当情報を利用して半導体
メモリにアクセスするアドレスを制御することにより、
記録媒体の半導体メモリの高速ランダムアクセス性を駆
使し、半導体メモリオーディオ記録再生装置に効率よく
記録できるようにしたので、高音質で記録時間の長い半
導体メモリオーディオ記録再生装置が得られる効果があ
る。

【０１２０】また、半導体メモリ上に補助情報記録エリ
アと量子化データ記録エリアを設け、補助情報記録エリ
アに固定長で連続的にビット割当情報を記録するように
したので、可変長フレームでも高速再生が可能となる効
果がある。

【０１２１】また、フレーム長可変符号化によるビット
割当情報を利用し、情報量が所定のしきい値を超えるフ
レームのみを再生するようにしたので、非常に簡単な回
路構成で「早聞き」が可能な半導体メモリオーディオ記
録再生装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による半導体メモリ
オーディオレコーダのブロック回路図である。

【図２】 実施の形態１の階層符号化方式の一構成例を
示す図である。

【図３】 実施の形態１の階層符号化方式の他の構成例
を示す図である。

【図４】 実施の形態１の半導体メモリのメモリマップ
である。

【図５】 実施の形態１のオーディオ信号の半導体メモ
リへの記録経過を示した図である。

【図６】 この発明の実施の形態２による半導体メモリ
オーディオレコーダのブロック回路図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による半導体メモリ
オーディオ記録再生装置のブロック回路図である。

【図８】 実施の形態３の階層符号化の概念を説明する
ための図である。

【図９】 実施の形態３の階層符号化の階層レベルを示
す周波数特性図である。

【図１０】 実施の形態３の階層符号化器の構成と半導
体メモリへの記録方式の概念を示す図である。

【図１１】 実施の形態３の半導体メモリのメモリマッ
プである。

【図１２】 この発明の実施の形態４による半導体メモ
リオーディオ記録再生装置のブロック回路図である。

【図１３】 実施の形態４のオーディオ復号時間とオー
ディオ再生時間の関係を示す図である。

【図１４】 本発明の実施の形態５〜７による半導体メ
モリオーディオ記録再生装置の階層符号化の階層レベル
を示す周波数特性図である。

【図１５】 実施の形態５の階層符号化器の構成と半導
体メモリへの記録方式の概念を示す図である。

【図１６】 実施の形態５〜７の階層符号化器における
可聴成分の抽出と情報量算出の様子を示す図である。

【図１７】 実施の形態５〜７の階層符号化器における
各階層の割当帯域決定の様子を示す図である。

【図１８】 実施の形態６の階層符号化器の構成を示す
図である。

【図１９】 実施の形態６の情報量算出手段のサブバン
ドごとの平均情報量算出動作を示すフローチャート図で
ある。

【図２０】 実施の形態６の情報量コントロール手段に
おける区間割当情報量を算出する動作を示すフローチャ
ート図である。

【図２１】 実施の形態６の各階層の帯域決定手段にお
ける割当帯域決定動作を示すフローチャート図である。

【図２２】 実施の形態６のビットアロケーション回路
におけるビット割当動作を示すフローチャート図であ
る。

【図２３】 実施の形態６の瞬時情報量決定手段におけ
る可聴成分の存在する最大の帯域ＳＢｍａｘと情報量の
関係を示す図である。

【図２４】 実施の形態６の瞬時情報量決定手段におけ
る可聴成分の存在する最大の帯域ＳＢｍａｘと情報量の
関係を示す図である。

【図２５】 実施の形態６の瞬時情報量決定手段におけ
る可聴成分の存在する最大の帯域ＳＢｍａｘと情報量の
関係を示す図である。

【図２６】 本発明の実施の形態７による半導体メモリ
オーディオ記録再生装置の階層符号化器の構成を示した
図である。

【図２７】 実施の形態７の階層符号化器の情報量コン
トロール回路の構成を示す図である。

【図２８】 この発明の実施の形態８による半導体メモ
リオーディオ記録再生装置のブロック回路図である。

【図２９】 実施の形態８の符号化器のビット割当回路
の構成を示す図である。

【図３０】 実施の形態８のフレーム長可変符号化方式
による符号化フレームのフォーマットを示す図である。

【図３１】 実施の形態８の符号化器のビット割当回路
でのマスキング効果と最小可聴限を用いた許容ノイズレ
ベルの算出の様子を示した図である。

【図３２】 実施の形態８の符号化器のビット割当回路
での各帯域の許容ノイズレベルとエネルギの様子を示し
た図である。

【図３３】 実施の形態８による高速再生を説明するた
めのメモリマップである。

【図３４】 この発明の実施の形態９による半導体メモ
リオーディオ記録再生装置のブロック回路図である。

【符号の説明】

３ Ａ／Ｄ変換器、４ 階層符号化器、５ 半導体メモ
リ、６ メモリアドレス制御器、７ 階層復号化器、８
Ｄ／Ａ変換器、１１ 階層レベル識別コード発生器、
１２ 階層レベル識別コード再生器、１３ メモリ容量
検出器、１５ サブバンド分割フィルタ、１６ ビット
割当器、１７ 第１の半導体メモリ、１８ 第２の半導
体メモリ、１９ 階層レベル変換器、２０ 第１のメモ
リアドレス制御器、２１ 第２のメモリアドレス制御器
２２ 階層符号化器、２３ メモリアドレス制御器、２
４ 階層復号化器、２５ 階層レベル識別コード発生
器、２６ 階層レベル識別コード再生器、２７ 分割フ
ィルタ、２８ ＭＤＣＴ、２９ ブロックサイズ設定
器、３０ グルーピング器、３１ 階層化／量子化器、
３２ ダイナミックビット配分器、３３ スケールファ
クタ算出器、３４ フォーマッティング器、３５ アド
レス切換器、３６ 書き込みアドレス発生器、３７ 読
み出しアドレス発生器、３８ 階層レベル判定器、３９
クロック分周器、４０ 再生スピード設定器、４１
サブバンドｎ分割フィルタ、４２ 可聴成分抽出手段、
４３ 各フレームのサブバンドごとの情報量算出手段、
４４ 各フレームの情報量算出手段、４５ 符号化レー
トに基づくフレームあたりの情報量設定器、４６ 情報
量コントロール回路、４７ 各階層の帯域決定手段、５
１ 各サブバンドごとの平均情報量算出手段、５２ 各
フレームの瞬時情報量算出手段、５３ 情報量コントロ
ール回路、５４ 各階層の帯域決定手段、５５ サブバ
ンド毎の情報量平滑化フィルタ、５６ 割当情報量平滑
化フィルタ、５７ 情報量比較器、５８ 差分情報量平
滑化フィルタ、５９ 符号化比率変換器、６２ 符号化
器、６５ ビット割当回路、６７ 量子化回路、７０
フレーム長算出回路、７１ 書き込みアドレス制御回
路、７３ ビット割当情報バッファおよびフレーム長算
出回路、７４ 読みだしアドレス制御回路、７７ 復号
化器、７８ 帯域分割エネルギ算出回路、７９ 許容ノ
イズレベル算出回路、８０ 割当ビット算出回路、８１
再生フレーム選択回路、８２ 再生フレーム選択情報
およびビット割当情報、８３ 再生フレーム選択情報お
よび量子化データの符号長。

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−18050 (32)優先日 平成５年１月７日(1993．1．7) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 昭63−117527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285032（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−29300（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−57360（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10L 19/02 G10L 19/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力したディジタルオーディオ信号を周
   波数帯域に対応した変換係数に変換する周波数変換手段
   と、 得られた変換係数に対して以下に示すル−ルに従う階層
   化及び量子化を施すことでｎ個（ｎは２以上の自然数）
   の階層レベルに分割した符号化データを得る階層化／量
   子化手段を備えたことを特徴とするオーディオ信号符号
   化装置。 １．前記変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆ１までの変換係数であって、かつ、その量子化レベ
   ルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ１までの変換係数を
   選択し、これを階層レベル１の符号化デ−タＳ１とす
   る。 ２．前記変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数であって、かつ、
   その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ２
   （ｂ２≧ｂ１）までの変換係数を選択し、さらに、この
   信号から前記階層レベル１の変換係数を差し引いた残差
   信号を階層レベル２の符号化データＳ２とする。 ３．前記変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数であって、か
   つ、その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ
   ｎ（ｂｎ≧ｂｎ−１）までの変換係数を選択し、さら
   に、この信号から前記階層レベル１乃至階層レベルｎ−
   １の変換係数を差し引いた残差信号を階層レベルｎの符
   号化デ−タＳｎとする。
2. 【請求項２】 入力したディジタルオーディオ信号を周
   波数帯域に対応した変換係数に変換する周波数変換手段
   と、 得られた変換係数から、聴覚心理特性に基づく可聴信号
   成分を抽出するとともに、以下に示すル−ルに従う階層
   化及び量子化を施してｎ個（ｎは２以上の自然数）の階
   層レベルに分割した符号化データを得る階層化／量子化
   手段を備えたことを特徴とするオーディオ信号符号化装
   置。 １．前記可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯
   域が所定の周波数ｆ１までの変換係数を選択し、これを
   階層レベル１の符号化デ−タＳ１とする。 ２．前記可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯
   域が所定の周波数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数を
   選択し、さらに、この信号から前記階層レベル１の変換
   係数を差し引いた残差信号を階層レベル２の符号化デー
   タＳ２とする。 ３．前記可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯
   域が所定の周波数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係
   数を選択し、さらに、この信号から前記階層レベル１乃
   至階層レベルｎ−１の変換係数を差し引いた残差信号を
   階層レベルｎの符号化デ−タＳｎとする。
3. 【請求項３】 以下に示すル−ルに従った階層化及び量
   子化が施され、人間の聴覚特性に基づく階層的な優先順
   位が与えられた階層符号化オーディオデ−タと該階層符
   号化オーディオデ−タの階層レベルの識別コ−ドとを入
   力として、該識別コ−ドに基づき前記階層符号化オーデ
   ィオデ−タをその階層レベルに応じて復号化すること
   で、周波数帯域に対応した変換係数を得る復号化手段
   と、 得られた変換係数に逆変換を施すことにより元のディジ
   タルオーディオ信号を得る周波数逆変換手段とを備えた
   ことを特徴とするオーディオ信号復号化装置。 １．ディジタルオーディオ信号を周波数変換することで
   得られる変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆ１までの変換係数であって、かつ、その量子化レベ
   ルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ１までの変換係数を
   選択し、これを階層レベル１の符号化デ−タＳ１とす
   る。 ２．前記変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数であって、かつ、
   その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ２
   （ｂ２≧ｂ１）までの変換係数を選択し、さらに、この
   信号から前記階層レベル１の変換係数を差し引いた残差
   信号を階層レベル２の符号化デ−タＳ２とする。 ３．前記変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波
   数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係数であって、か
   つ、その量子化レベルがＭＳＢ側から所定のビット数ｂ
   ｎ（ｂｎ≧ｂｎ−１）までの変換係数を選択し、さら
   に、この信号から前記階層レベル１乃至階層レベルｎ−
   １の変換係数を差し引いた残差信号を階層レベルｎの符
   号化デ−タＳｎとする。
4. 【請求項４】 以下に示すル−ルに従った階層化及び量
   子化が施され、人間の聴覚特性に基づく階層的な優先順
   位が与えられた階層符号化オーディオデ−タと該階層符
   号化オーディオデ−タの階層レベルの識別コ−ドとを入
   力として、該識別コ−ドに基づき前記階層符号化オーデ
   ィオデ−タをその階層レベルに応じて復号化すること
   で、周波数帯域に対応した変換係数を得る復号化手段
   と、 得られた変換係数に逆変換を施すことにより元のディジ
   タルオーディオ信号を得る周波数逆変換手段とを備えた
   ことを特徴とするオーディオ信号復号化装置。 １．人間の聴覚心理特性に基づき抽出された可聴信号成
   分の変換係数のうち、その周波数帯域が所定の周波数ｆ
   １までの変換係数を選択し、これを階層レベル１の符号
   化デ−タＳ１とする。 ２．前記可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯
   域が所定の周波数ｆ２（ｆ２≧ｆ１）までの変換係数を
   選択し、さらに、この信号から前記階層レベル１の変換
   係数を差し引いた残差信号を階層レベル２の符号化デ−
   タＳ２とする。 ３．前記可聴信号成分の変換係数のうち、その周波数帯
   域が所定の周波数ｆｎ（ｆｎ≧ｆｎ−１）までの変換係
   数を選択し、さらに、この信号から前記階層レベル１乃
   至階層レベルｎ−１の変換係数を差し引いた残差信号を
   階層レベルｎの符号化デ−タＳｎとする。