JP4211165B2 - 符号化装置及び方法、記録媒体、並びに復号装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の符号化方法による第１のフォーマットにしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い、第２の符号化方法による第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を符号化するための符号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化されたオーディオ或いは音声等の信号を記録可能な光磁気ディスク等の記録媒体に記録する技術が広く使用されている。オーディオ或いは音声等の信号の高能率符号化の手法には種々あるが、例えば、時間軸上のオーディオ信号等を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式である、帯域分割符号化(サブ・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(スペクトル変換)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式、いわゆる変換符号化等を挙げることができる。また、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の手法も考えられており、この場合には、例えば、上記帯域分割符号化で帯域分割を行った後、該各帯域毎の信号を周波数軸上の信号にスペクトル変換し、このスペクトル変換された各帯域毎に符号化が施される。ここで用いるフィルターとしては、例えばQMFフィルターがあり、これは、1976 R.E.Crochiere Digital coding of speech in subbands，Bell Syst.Tech. J. Vol.55,No.8 1976に、述べられている。また、ICASSP 83,BOSTON Polyphase Quadrature filters-A new subband coding technique Joseph H. Rothweilerには、等バンド幅のフィルター分割手法が述べられている。
【０００３】
ここで、上述したスペクトル変換としては、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、当該ブロック毎に離散フーリエ変換(DFT)、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なスペクトル変換がある。MDCTについては、ICASSP 1987 Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation J.P.Princen A.B.Bradley Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst.of Tech.に述べられている。
【０００４】
波形信号をスペクトルに変換する方法として上述のDFTやDCTを使用した場合には、M個のサンプルからなる時間ブロックで変換を行うとM個の独立な実数データが得られる。時間ブロック間の接続歪みを軽減するために通常、両隣のブロックとそれぞれM1個のサンプルずつオーバーラップさせるので、平均して、DFTやDCTでは(M-M1)個のサンプルに対してM個の実数データを量子化して符号化することになる。
【０００５】
これに対してスペクトルに変換する方法として上述のMDCTを使用した場合には、両隣の時間とM個ずつオーバーラップさせた2M個のサンプルから、独立なM個の実数データが得られるので平均して、MDCTではM個のサンプルに対してM個の実数データを量子化して符号化することになる。復号装置においては、このようにしてMDCTを用いて得られた符号から各ブロックにおいて逆変換を施して得られた波形要素を互いに干渉させながら加え合わせることにより、波形信号を再構成することができる。
【０００６】
一般に変換のための時間ブロックを長くすることによって、スペクトルの周波数分離度が高まり特定のスペクトル成分にエネルギーが集中する。したがって、両隣のブロックと半分ずつオーバーラップさせて長いブロック長で変換を行い、しかも得られたスペクトル信号の個数が、元の時間サンプルの個数に対して増加しないMDCTを使用することにより、DFTやDCTを使用した場合よりも効率の良い符号化を行うことが可能となる。また、隣接するブロック同士に十分長いオーバーラップを持たせることによって、波形信号のブロック間歪みを軽減することもできる。
【０００７】
このようにフィルターやスペクトル変換によって帯域毎に分割された信号を量子化することにより、量子化雑音が発生する帯域を制御することができ、マスキング効果などの性質を利用して聴覚的により高能率な符号化を行なうことができる。また、ここで量子化を行なう前に、各帯域毎に、例えばその帯域における信号成分の絶対値の最大値で正規化を行なうようにすれば、さらに高能率な符号化を行なうことができる。
【０００８】
周波数帯域分割された各周波数成分を量子化する周波数分割幅としては、例えば人間の聴覚特性を考慮した帯域分割が行われる。すなわち、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(例えば２５バント)の帯域に分割することがある。また、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割当て(ビットアロケーシヨン)による符号化が行われる。例えば、上記MDCT処理されて得られた係数データを上記ビットアロケーシヨンによって符号化する際には、上記各ブロック毎の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、適応的な割当てビット数で符号化が行われることになる。これらの適応的なビット割り当ての情報は、予め符号列に含めるように定めておくことができ、そのようにしておけば、復号方法の規格を決定した後でも、符号化方法の改善で音質を向上させることが可能である。ビット割当手法としては、次の２手法が知られている。
【０００９】
一つの手法は、Adaptive Transform Coding of Speech Signals，R.Zelinski and P.Noll，IEEE Transactions of Accoustics,Speech,and Signal Processing,vol.ASSP-25,No.4,August 1977に開示されている。この手法では、各帯域毎の信号の大きさをもとに、ビット割当を行なっている。この方式では、量子化雑音スペクトルが平坦となり、雑音エネルギー最小となるが、聴感覚的にはマスキング効果が利用されていないために実際の雑音感は最適ではない。
【００１０】
他の一つの手法は、ICASSP 1980，The critical band coder--digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system，M.A.Kransner MITに開示されている。この手法では、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割当を行なう手法が述べられている。しかしこの手法ではサイン波入力で特性を測定する場合でも、ビット割当が固定的であるために特性値が、それほど良い値とならない。
【００１１】
これらの問題を解決するために、ビット割当に使用できる全ビットが、各小ブロック毎にあらかじめ定められた固定ビット割当パターン分と、各ブロックの信号の大きさに依存したビット配分を行なう分に分割使用され、その分割比を入力信号に関係する信号に依存させ、前記信号のスペクトルが滑らかなほど前記固定ビット割当パターン分への分割比率を大きくする高能率符号化装置が提案されている。
【００１２】
この方法によれば、サイン波入力のように、特定のスペクトルにエネルギーが集中する場合にはそのスペクトルを含むブロックに多くのビットを割り当てる事により、全体の信号対雑音特性を著しく改善することができる。一般に、急峻なスペクトル成分をもつ信号に対して人間の聴覚は極めて敏感であるため、このような方法を用いる事により、信号対雑音特性を改善することは、単に測定上の数値を向上させるばかりでなく、聴感上、音質を改善するのに有効である。
【００１３】
ビット割り当ての方法にはこの他にも数多くのやり方が提案されており、さらに聴覚に関するモデルが精緻化され、符号化装置の能力があがれば聴覚的にみてより高能率な符号化が可能になる。これらの方法においては、計算によって求められた信号対雑音特性をなるべく忠実に実現するような実数のビット割り当て基準値を求め、それを近似する整数値を割り当てビット数とすることが一般的である。
【００１４】
例えば、本件出願人は、スペクトル信号から聴感上特に重要なトーン性の成分、すなわち特定の周波数周辺にエネルギーが集中している信号成分、を分離して、他のスペクトル成分とは別に符号化する方法を提案しており、これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆ど生じさせずに高い圧縮率での効率的に符号化することが可能になっている。
【００１５】
実際の符号列を構成するにあたっては、先ず、正規化および量子化が行なわれる帯域毎に量子化精度情報、正規化係数情報を所定のビット数で符号化し、次に、正規化および量子化されたスペクトル信号を符号化すれば良い。また、ISO/IEC 11172-3: 1993(E),1993では、帯域によって量子化精度情報を表すビット数が異なるように設定された高能率符号化方式が記述されており、高域になるにしたがって、量子化精度情報を表すビット数が小さくなるように規格化されている。
【００１６】
量子化精度情報を直接符号化するかわりに、復号装置において、例えば、正規化係数情報から量子化精度情報を決定する方法も知られているが、この方法では、規格を設定した時点で正規化係数情報と量子化精度情報の関係が決まってしまうので、将来的にさらに高度な聴覚モデルに基づいた量子化精度の制御を導入することができなくなる。また、実現する圧縮率に幅がある場合には圧縮率毎に正規化係数情報と量子化精度情報との関係を定める必要が出てくる。
【００１７】
量子化されたスペクトル信号を、例えば、D.A.Huffman: A Method for Construction of Minimum Redundancy Codes,Proc.I.R.E., 40, p.1098 (1952)に述べられている可変長符号を用いて符号化することによって、より効率的に符号化する方法も知られている。
【００１８】
このように符号化効率を高める手法は次々と開発されており、新たに開発された手法を組み込んだ規格を採用することによって、より長時間の記録が可能になったり、同じ記録時間であれば、より音質の高いオーディオ信号を記録することが可能になる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一旦定められた規格(以下、これを「第１規格」と呼ぶ)で記録された信号のみを再生できる再生装置(以下、これを「第１規格対応再生装置」と呼ぶ)が普及すると、この第１規格対応再生装置ではより高能率の符号化方式を使用した規格(以下、これを「第２規格」と呼ぶ)を使って記録された記録媒体を再生できない。特に、第１規格が決定された時点では、たとえ記録媒体に規格を示すフラグを持っていても、フラグ信号を無視して再生する第１規格対応再生装置では、その記録媒体に記録されている信号はすべて第１規格で符号化されているものとして再生する。したがって、すべての第１規格対応再生装置がその記録媒体に第２規格に基づいて記録されていることを識別するわけではない。このため、もし第１規格対応再生装置が、第２規格に基づいて記録されている信号を第１規格に基づいて記録されているものと解釈して再生しようとすると、ひどい雑音を発生する恐れがある。
【００２０】
本発明に係る符号化装置及び方法は、上記実情に鑑みてなされたものであり、第１のフォーマットにしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を、第１のフォーマットの第１の符号列を再生するための再生装置に無音再生させるように符号化できる符号化装置及び方法の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る符号化装置は、上記課題を解決するために、ダミー列を生成するダミー列生成手段と、上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化手段により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列生成手段は、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する。
【００２２】
本発明に係る符号化方法は、上記課題を解決するために、ダミー列を生成するダミー列生成工程と、上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化工程により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列生成工程では、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する。
【００２３】
本発明に係る符号化装置は、上記課題を解決するために、第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、上記第２の符号化手段で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号化手段は、上記量子化精度データに０を割り当て、上記符号列合成手段は、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む。
【００２４】
本発明に係る符号化方法は、上記課題を解決するために、第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、上記第２の符号化工程で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号化工程では、上記量子化精度データに０を割り当て、上記符号列合成工程では、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む。
【００２５】
本発明に係る記録媒体は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を記録しており、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２６】
本発明に係る記録媒体は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を記録しており、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００２７】
本発明に係る復号装置は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出手段と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２８】
本発明に係る復号方法は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出工程と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２９】
本発明に係る復号装置は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出手段と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００３０】
本発明に係る復号方法は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出工程と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。先ず、本発明の符号化装置の好ましい実施例を図１に示す。この図１に示す符号化装置は、後述する第１の符号化方法による第１規格（フォーマット）にしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い、後述の第２の符号化方法による第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を記録した記録媒体が第１フォーマット対応再生装置で再生された場合でも雑音を発生させずに無音再生を可能とするために、第２のフォーマットの第２の符号列を第１のフォーマットの第１の符号列中に埋め込んで合成符号化する符号化装置である。特に、上記第１のフォーマットは既存の旧フォーマットであり、上記第２のフォーマットは上記第１のフォーマットと上位互換性を有する新フォーマットである。
【００３２】
このため、この符号化装置は、第１の符号化方法による第１のフォーマットにしたがった第１の符号列中に第１コーデックダミー列を生成する第１コーデックダミー列生成部１３２と、上記第１の符号列よりも符号化効率の高い上記第１のフォーマットとは異なる第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を生成する第２コーデック符号化部１３１と、第１コーデックダミー列生成部１３２により生成された上記第１コーデックダミー列に基づいて上記第１の符号列中に形成される空き領域に、上記第２コーデック符号化部１３１により生成された第２コーデックの符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列生成部１３３とを備える。
【００３３】
なお、コーデック（codec）とは、符号化復号化（code-decode）のことをいうのが一般的であるが、ここでは符号化方法及び復号化方法のそれぞれにおいてコーデックという言葉を使い、適宜、コーデックの内の符号化、或いはコーデックの内の復号化という意味を持たせる。
【００３４】
第１コーデックダミー列生成部１３２は、詳細については後述するが、ダミー列として第１の符号化方法による第１フォーマットの符号化の単位となるフレーム（符号化フレーム）の第１規格ヘッダ、および、０ビット割り当て量子化精度データを生成する。
【００３５】
ここで、第１の符号化方法は、高能率圧縮符号化の一種であり、オーディオＰＣＭ信号等の入力信号を、帯域分割符号化（Sub Band coding；ＳＢＣ）、適応変換符号化（Adaptive Transform Coding；ＡＴＣ）及び適応ビット割当ての各技術を用いて高能率符号化する。
【００３６】
第１の符号化方法に基づいて入力信号を符号化する一般的な第１の符号化装置の構成を図２に示す。入力端子４０から入力された信号は変換部４１によって信号周波数成分に変換された後、信号成分符号化部４２によって各成分が符号化され、符号列生成部４３によって符号列が生成され、出力端子４４から出力される。
【００３７】
一般的な符号化装置の変換部４１では図３に示すように、帯域分割フィルター４６によって二つの帯域に分割された信号がそれぞれの帯域においてMDCT等の順スペクトル変換部４７及び４８でスペクトル信号成分に変換される。順スペクトル変換部４７及び４８からのそれぞれのスペクトル信号成分の帯域幅は、入力信号の帯域幅の1/2となっており、1/2に間引かれている。もちろん変換部４１としてはこの具体例以外にも多数考えられ、例えば、入力信号を直接、MDCT によってスペクトル信号に変換しても良いし、MDCT ではなく、DFTやDCT によって変換しても良い。いわゆる帯域分割フィルターによって信号を帯域成分に分割することも可能であるが、本実施の形態では、多数の周波数成分が比較的少ない演算量で得られる上記のスペクトル変換によって周波数成分に変換する方法をとると都合が良い。
【００３８】
図４は図２の信号成分符号化部４２の具体例で、入力端子５１から入力された各信号成分は、正規化部５２によって所定の帯域毎に正規化が施された後、量子化精度決定部５３によって計算された量子化精度に基づいて量子化部５４によって量子化される。量子化部５４の出力には量子化された信号成分に加え、正規化係数情報や量子化精度情報も含まれており、出力端子５５から出力される。
【００３９】
図５は図２に示した一般的な第１の符号化装置で、従来行なわれてきた第１の符号化方法を説明するための図である。スペクトル信号は図３に詳細を示した変換部４１によって得られたものであり、図にはMDCTのスペクトルの絶対値をレベル（dB）に変換して示している。入力信号は所定の時間ブロック（フレーム）毎に64個のスペクトル信号に変換されており、それらがＵ１からＵ８の8つの帯域(以下、これを符号化ユニットと呼ぶ)にまとめられ、この符号化ユニット毎に正規化および量子化が行なわれる。量子化精度を周波数成分の分布の仕方によって符号化ユニット毎に変化させることにより、音質の劣化を最小限に押さえ、聴覚的に効率の良い符号化が可能である。ここで、マスキング効果等により、実際にその符号化ユニット内のどのスペクトル信号も符号化する必要がない場合には、その符号化ユニットには、０ビットのビット割り当てを行ない、その符号化ユニットに対応する帯域の信号を無音にしてしまっても良い。
【００４０】
図６は上述のようにして第１の符号化装置によって符号化された信号を記録媒体に記録する場合の具体的な符号列を示したものである。この具体例では、各符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・の先頭に同期信号８１を含む固定長のヘッダ８０がついており、ここに符号化ユニット数８２も記録されている。ヘッダ８０の次には量子化精度データ８３が符号化ユニット数だけ記録され、その後に正規化精度データ８４が上記符号化ユニット数だけ記録されている。正規化および量子化されたスペクトル係数データ８５はその後に記録されるが、符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・の長さが固定の場合、スペクトル係数データ８５の後に、空き領域８６ができても良い。
【００４１】
図７は上記一般的な第１の符号化装置により得られた各符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・が並んでできた各曲の符号列を、その制御データを記録するＴＯＣ(Table Of Contents)領域２０１を含めて、記録媒体に記録した具体例を示す図である。図７において、信号記録領域２０２中の、領域２０２1、領域２０２2,領域２０２3が、上記の各単位時間に対応する符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・を並べた各曲の符号列を記録している部分であり、それがどの部分から開始されているか等の情報が、ＴＯＣ領域２０１に記録されており、各曲の先頭部分、終了部分がどこであるかがわかるようになっている。具体的に、ＴＯＣ領域２０１には第１曲情報アドレスＡ１，第２曲情報アドレスＡ２，第３曲情報アドレスＡ３・・・が記録されている。例えば第１曲情報アドレスＡ１は領域２０２1に記録されている第１曲の曲先頭アドレスＡ１Ｓ，曲終了アドレスＡ１Ｅ、曲符号化モードＭ１、リザーブ情報Ｒ１からなる。同様に第２曲情報アドレスＡ２は領域２０２2に記録されている第２曲の曲先頭アドレスＡ２Ｓ，曲終了アドレスＡ２Ｅ、曲符号化モードＭ２、リザーブ情報Ｒ２らなる。ここで曲符号化モードとは例えばＡＴＣ等の圧縮符号化モードである。
【００４２】
以上述べた第１の符号化方法に対して、さらに符号化効率を高めることが可能である。例えば、量子化されたスペクトル信号のうち、頻度の高いものに対しては比較的短い符号長を割り当て、頻度の低いものに対しては比較的長い符号長を割り当てることによって、符号化効率を高めることができる。また例えば、変換ブロック長を長くとることによって、量子化精度情報や正規化係数情報といったサブ情報の量を相対的に削減でき、また周波数分解能を上がるので、周波数軸上で量子化精度をよりこまやかに制御できるため、符号化効率を高めることができる。
【００４３】
さらにまた、本件出願人は、スペクトル信号から聴感上特に重要なトーン性の成分、すなわち特定の周波数周辺にエネルギーが集中している信号成分、を分離して、他のスペクトル成分とは別に符号化する方法を既に出願している。これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆ど生じさせずに高い圧縮率での効率的に符号化することが可能になっている。本実施の形態では、この符号化方法を上記第２の符号化方法として用いている。
【００４４】
上記図１に示した第２コーデック符号化部１３１は、上記第２の符号化方法を用いて、入力端子１３０を介した入力に対して後述の図１２の空き領域に埋め込むことになる第２コーデックの符号列１２０を生成する。ただし、ここでいう第２コーデック符号化部１３１は上記図２の変換部４１および信号成分符号化部４２の両者の機能を備えているものである。
【００４５】
上記図１の第２コーデック符号化部１３１を変換部４１と共に構成する信号成分符号化部４２は、図８に示すように構成される。図２の変換部４１の出力が入力端子９０を介してトーン成分分離部９１に供給される。トーン成分分離部９１は、変換部４１の変換出力をトーン成分と非トーン成分に分離し、それぞれ、トーン成分符号化部９２および非トーン成分符号化部９３に供給する。トーン成分符号化部９２および非トーン成分符号化部９３は、上記図４に示した符号化部と同様の構成で、トーン成分及び非トーン成分を符号化するが、トーン成分符号化部９２はトーン成分の位置データの符号化も行なう。
【００４６】
この信号成分符号化部４２が符号化処理を施す対象となるスペクトルについて図９を用いて説明する。ここでも、MDCTのスペクトルの絶対値をレベル（dB）に変換している。また、入力信号は所定の時間ブロック（符号化フレーム）毎に64個のスペクトル信号に変換されており、それがＵ１からＵ８の8つの符号化ユニットにまとめられ、この符号化ユニット毎に正規化および量子化が行なわれる。ここでは簡単のため６４個のスペクトルとして図示しているが、図５の例と対比して２倍の変換長となっている場合には１２８個のスペクトルデータが得られることになる。上記図５に示した方法と異なるのは、スペクトル信号から、特にレベルが高いものをトーン成分Ｔiとして分離して符号化することである。例えば３つのトーン成分Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対しては、その位置データＰ１，Ｐ２，Ｐ３も必要となるが、トーン成分Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を抜き出した後のスペクトル信号は少ないビット数で量子化することが可能となるので、特定のスペクトル信号にエネルギーが集中する信号に対して、このような方法をとると特に効率の良い符号化が可能となる。
【００４７】
図１０は上述のような第２の符号化方法により符号化された信号を記録媒体に記録する場合の符号列の具体例を示したものである。この具体例では、トーン成分を分離するように、トーン符号列１１０を第２の符号化方法による符号列１２０内のヘッダ部１２１と量子化精度データ１２４の間に記録している。ここで、第２の符号化方法の符号列１２０とは、同期信号１２２、符号化ユニット数１２３からなる第２規格ヘッダ１２１の後に、トーン符号列１１０を記録し、その後、量子化精度データ１２４，正規化係数データ，スペクトル係数データ１２６等を記録している符号列である。トーン成分列１１０には、先ず、トーン成分数データ１１１が記録され、次に各トーン成分１１２0のデータ、具体的には位置データ１１３，量子化精度データ１１４，正規化係数データ１１５，スペクトル係数データ１１６が記録されている。この具体例ではさらに、スペクトル信号に変換する変換ブロック長を図６の第１の符号化方法による具体例の場合の２倍にとって周波数分解能も高めてあり、さらに可変長符号も導入することによって、図６の具体例に比較して、同じバイト数の符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・に2倍の長さに相当する音響信号の符号列を記録している。
【００４８】
ところで、上記図１に示した本発明の実施例となる符号化装置は、図１０に示した符号列で記録された記録媒体を図６に示した符号列で記録された記録媒体のみ再生可能な再生装置にかけた場合に、ひどい雑音が発生するのを防止するためのものである。
【００４９】
このため図１の符号化装置では、第一の方法として図１１に示すように、無音を第１の符号化方法を使用して第１のフォーマットで記録し、その際に生じる空き領域に第２の符号化方法を使用してより符号化効率の高い第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を記録し、記録時間の長時間化を実現する。具体的には、第１コーデックダミー列生成部１３２により、第１コーデックダミー列として第１規格ヘッダ８０と、０ビット割当の量子化精度データ８３を生成し、この第１コーデックダミー列に基づいて無音領域を形成する。つまり、量子化精度データ８３に０を割り当てると、上記図６に示したスペクトル係数データ８５にはビットを割り当てる必要が無くなり、図１１に示す正規化係数データ８４に続く空き領域８７となり、この空き領域８７に上記第２の符号化方法により得られた第２のフォーマットの第２の符号列を埋め込む。このようにすると第２の符号化方法に対して、比較的広い記録領域を確保することができるとともに、これを第１規格の再生装置にかけた場合にも雑音を発生することがなくなる。ここで、符号化ユニット数としては、第１規格で許容される最小の符号化ユニット数とすることによって、第２コーデック用に広い記録領域が確保できるとともに、第２のコーデックの先頭位置を固定的に定めることができる。
【００５０】
さらに、第二の方法として、第１規格対応の再生装置にかけた場合に雑音を発生することを防止しながら、第２の符号化方法用にさらに広い記録領域を確保し、より高い音質を実現することが可能である方法がある。この第２の方法を示したのが図１２であり、第１規格ヘッド８０に書かれた符号化ユニット数８２で規定されたすべての符号化ユニットの量子化精度データ８３を０にするとともに第２の符号化方法による符号列１２０の記録は量子化精度データ８３の直後からの空き領域８８に行っている。具体的な数値で説明すると、第１規格ヘッダ８０には４バイトを、また量子化精度データ８３には１個当たり４ビットで表現できる量子化精度を符号化ユニット数２０個分の合計１０バイト（８０ビット）を、また空き領域８８には１９８バイトを割り当てて、１フレーム当たり２１２バイトとすることができる。なお、第１規格の正規化係数データの値としては、実際にはバラバラな値が設定されることになるが、量子化精度がすべて０に設定されているため、第１の符号化方法に対して、どのスペクトルデータも０であると解釈されることになり、結局、第１規格に対応した再生装置に図１２に示した符号列データをかけた場合には無音再生となり、ひどい雑音を発することはない。ここで、符号化ユニット数としては、第１規格で許容される最小の符号化ユニット数とすることによって、第２コーデック用に広い記録領域が確保できるとともに、第２のコーデックの先頭位置を固定的に定めることができる。
【００５１】
図１３は、本発明を用いる場合の図１１及び１２とは別の符号列の記録方法の具体例を示したものである。この具体例では、各符号化フレーム内での第２コーデックの符号列の記録順序が第１コーデックに対して反対になっており、各々のコーデックを独立に読みだすことが可能となっている。第１コーデック、第２コーデックとも、無音データはコンパクトな大きさにできるので、第１コーデックの有音信号符号列と第２コーデックの無音データ符号列、および、第２コーデックの有音信号符号列と第１コーデックの無音データ符号列を二重記録しても、有音信号の音質を十分高く確保することが可能である。この実施例の場合、第２規格に対応した再生装置では、常に、各符号化フレームの最後尾から復号処理を行なっていけばよい。尚、量子化精度データ８３をすべて０にすることにより、第２コーデックの記録領域に正規化係数データ８４、スペクトル係数データ８５の部分を加えるようにしてもよい。
【００５２】
次ぎに、本発明に係る復号装置の実施例について説明する。図１４は上記図１２に示したような符号列が記録された記録媒体から音響信号を再生する復号装置の具体例を示したものである。符号列分解部１３６は入力端子１３５を介して供給される上記図１２に示す符号列から、第１規格ヘッダ８０および第１コーデックの量子化精度データ８３に相当する部分を第１コーデックダミー列検査部１３７に送り、その他の第２コーデックによる符号列の部分を第２コーデック復号部１３８に送る。第１コーデックダミー列検査部１３７は、受け取った符号列が第１規格ヘッダと０ビット割り当ての量子化精度データであるかどうかのチェックを行なう。この第１コーデックダミー列検査部１３７で受け取った符号列が上記第１規格ヘッダと０ビット割り当ての量子化精度データであったと判断したなら、選択的消音部１３９は第２コーデック復号部１３８の出力する音響信号を出力し、正しくなければ、正しい符号列ではないものとして無音再生をさせる。なお、記録媒体への記録が図１１のようになされている場合には、符号列分解部は図１１の符号列から、第１規格ヘッダおよび第１コーデックの量子化精度データ、正規化係数データに相当する部分を第１コーデックダミー列検査部１３７に送り、その他の領域の部分を第２コーデック復号部１３８に送る。
【００５３】
図１５は上記のように選択的消音部１３９が、第１コーデックダミー列検査部１３７の検査結果に基づいて音響信号を再生する際の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１で第１コーデックのダミーデータは０ビット割当であるか否かを判断し、ＮＯであればステップＳ２２に進んで、無音データを出力する。一方、ＹＥＳであればステップＳ２３に進んで、第２コーデックデータを復号した復号データを出力する。
【００５４】
ところで、上記図２の符号化装置に対応する従来の復号装置は上記図２の符号化装置によって生成された符号列から音響信号を出力するものであり、図１６に示すように、入力端子６０から入力される符号列を符号列分解部６１に供給し、各信号成分の符号を抽出させる。その後、それらの符号から信号成分復号部６２によって各信号成分を復元した後、逆変換部６３によって音響波形信号を出力する。
【００５５】
図１７は図１６の従来の復号装置を構成した逆変換部６３の具体例であるが、これは図３の変換部の具体例に対応したものある。入力端子６５及び６６から供給された信号成分は、逆スペクトル変換部６７及び６８によって各帯域の信号とされ、帯域合成フィルター部６９によって合成された後、出力端子７０から出力される。
【００５６】
図１８は図１６の復号装置を構成した信号成分復号部６２の具体例を示した図である。符号列分解部６１の出力信号は、入力端子７１を介して逆量子化部７２に供給されて逆量子化され、逆正規化部７３で逆正規化されてスペクトル信号に変換されて出力端子７４から出力される。
【００５７】
なお、図１９には上記図８に示した符号化装置によりトーン性成分を分離して符号化されたものを復号する場合の復号装置の具体例の要部を示す。復号装置の概略としては上記図１６に示したものと同様であるが、図１６の信号成分復号部６２を図１９のように構成している。すなわち、符号列分解部６１で分解された符号列の内の、トーン成分を入力端子９６からトーン成分復号部９８に供給し、非トーン成分を入力端子９７から非トーン成分復号部９９に供給する。トーン成分復号部９８及び非トーン成分復号部９９は、上記トーン成分及び非トーン成分を復号してスペクトル信号合成部１００に供給する。スペクトル信号合成部１００が合成したスペクトル信号は出力端子１０１から出力される。
【００５８】
上述した図２に示した符号化装置、図１６に示した復号装置は、例えば図２０に示すような記録及び／又は再生装置で使用されている。この記録及び／又は再生装置は、第１の符号化装置で符号化された第１のフォーマットにしたがった第１の符号列を記録媒体に記録すると共にその第１符号列のみを再生する。このため、上記第２の符号化装置からの第２のフォーマットにしたがった第２の符号列が記録されている記録媒体に対しては第１の符号化装置により符号化された符号列として再生を行ってしまうので、ひどい雑音を発生してしまう。そこで、このような記録及び／又は再生装置に対しては本発明の符号化装置で符号化した図１１，図１２，図１３に示す符号列が有効となる。
【００５９】
先ず、この記録及び／又は再生装置の構成について説明する。
【００６０】
先ず記録媒体としては、スピンドルモータ１１により回転駆動される光磁気ディスク１が用いられる。光磁気ディスク１に対するデータの記録時には、例えば光学ヘッド１３によりレーザ光を照射した状態で記録データに応じた変調磁界を磁気ヘッド１４により印加することによって、いわゆる磁界変調記録を行い、光磁気ディスク１の記録トラックに沿ってデータを記録する。また再生時には、光磁気ディスク１の記録トラックを光学ヘッド１３によりレーザ光でトレースして磁気光学的に再生を行う。
【００６１】
光学ヘッド１３は、例えば、レーザダイオード等のレーザ光源、コリメータレンズ、対物レンズ、偏光ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ等の光学部品及び所定パターンの受光部を有するフォトディテクタ等から構成されている。この光学ヘッド１３は、光磁気ディスク１を介して上記磁気ヘッド１４と対向する位置に設けられている。光磁気デイスク１にデータを記録するときには、後述する記録系のヘッド駆動回路２６により磁気ヘッド１４を駆動して記録データに応じた変調磁界を印加すると共に、光学ヘッド１３により光磁気ディスク１の目的トラックにレーザ光を照射することによって、磁界変調方式により熱磁気記録を行う。またこの光学ヘッド１３は、目的トラックに照射したレーザ光の反射光を検出し、例えばいわゆる非点収差法によりフォーカスエラーを検出し、例えばいわゆるプツシユプル法によりトラッキングエラーを検出する。光磁気ディスク１からデータを再生するとき、光学ヘッド１３は上記フォーカスエラーやトラッキングエラーを検出すると同時に、レーザ光の目的トラックからの反射光の偏光角（カー回転角）の違いを検出して再生信号を生成する。
【００６２】
光学ヘッド１３の出力は、ＲＦ回路１５に供給される。このＲＦ回路１５は、光学ヘッド１３の出力から上記フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を抽出してサーボ制御回路１６に供給するとともに、再生信号を２値化して後述する再生系のデコーダ３１に供給する。
【００６３】
サーボ制御回路１６は、例えばフォーカスサーボ制御回路やトラッキングサーボ制御回路、スピンドルモータサーボ制御回路、スレッドサーボ制御回路等から構成される。上記フォーカスサーボ制御回路は、上記フォーカスエラー信号がゼロになるように、光学ヘッド１３の光学系のフォーカス制御を行う。また上記トラッキングサーボ制御回路は、上記トラッキングエラー信号がゼロになるように光学ヘッド１３の光学系のトラッキング制御を行う。さらに上記スピンドルモータサーボ制御回路は、光磁気ディスク１を所定の回転速度（例えば一定線速度）で回転駆動するようにスピンドルモータ１１を制御する。また、上記スレッドサーボ制御回路は、システムコントローラ１７により指定される光磁気ディスク１の目的トラック位置に光学ヘッド１３及び磁気ヘッド１４を移動させる。このような各種制御動作を行うサーボ制御回路１６は、該サーボ制御回路１６により制御される各部の動作状態を示す情報をシステムコントローラ１７に送る。
【００６４】
システムコントローラ１７にはキー入力操作部１８や表示部１９が接続されている。このシステムコントローラ１７は、キー入力操作部１８による操作入力情報により操作入力情報により記録系及び再生系の制御を行う。またシステムコントローラ１７は、光磁気ディスク１の記録トラックからヘッダータイムやサブコードのＱデータ等により再生されるセクタ単位のアドレス情報に基づいて、光学ヘッド１３及び磁気ヘッド１４がトレースしている上記記録トラック上の記録位置や再生位置を管理する。さらにシステムコントローラ１７は、本記録及び／又は再生装置のデータ圧縮率と上記記録トラック上の再生位置情報とに基づいて表示部１９に再生時間を表示させる制御を行う。
【００６５】
この再生時間表示は、光磁気ディスク１の記録トラックからいわゆるヘッダータイムやいわゆるサブコードＱデータ等により再生されるセクタ単位のアドレス情報（絶対時間情報）に対し、データ圧縮率の逆数（例えば１／４圧縮のときには４）を乗算することにより、実際の時間情報を求め、これを表示部１９に表示させるものである。なお、記録時においても、例えば光磁気ディスク等の記録トラックに予め絶対時間情報が記録されている（プリフォーマットされている）場合に、このプリフォーマットされた絶対時間情報を読み取ってデータ圧縮率の逆数を乗算することにより、現在位置を実際の記録時間で表示させることも可能である。
【００６６】
次にこのディスク記録再生装置の記録系において、入力端子２０からのアナログオーディオ入力信号ＡINがローパスフイルタ２１を介してＡ／Ｄ変換器２２に供給され、このＡ／Ｄ変換器２２は上記アナログオーディオ入力信号ＡINを量子化する。Ａ／Ｄ変換器６２から得られたデジタルオーディオ信号は、上記図２に示した符号化装置の具体例である、ＡＴＣ（Adaptive Transform Coding）エンコーダ２３に供給される。また、入力端子２７からのデジタルオーディオ入力信号ＤINがデジタル入力インターフェース回路２８を介して、ＡＴＣエンコーダ２３に供給される。ＡＴＣエンコーダ２３は、上記入力信号ＡINを上記Ａ／Ｄ変換器２２により量子化した所定転送速度のデジタルオーディオＰＣＭデータについて、所定のデータ圧縮率に応じたビット圧縮（データ圧縮）処理を行うものであり、ＡＴＣエンコーダ２３から出力される圧縮データ（ＡＴＣデータ）は、メモリ２４に供給される。例えばデータ圧縮率が１／８の場合について説明すると、ここでのデータ転送速度は、上記標準のＣＤ−ＤＡのフオーマットのデータ転送速度（７５セクタ／秒）の１／８（9.375セクタ／秒）に低減されている。
【００６７】
次にメモリ２４は、データの書き込み及び読み出しがシステムコントローラ１７により制御され、ＡＴＣエンコーダ２３から供給されるＡＴＣデータを一時的に記憶しておき、必要に応じてディスク上に記録するためのバッファメモリとして用いられている。すなわち、例えばデータ圧縮率が１／８の場合において、ＡＴＣエンコーダ２３から供給される圧縮オーディオデータは、そのデータ転送速度が、標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットのデータ転送速度（７５セクタ／秒）の１／８、すなわち９.３７５セクタ／秒に低減されており、この圧縮データがメモリ２４に連続的に書き込まれる。この圧縮データ（ＡＴＣデータ）は、前述したように８セクタにつき１セクタの記録を行えば足りるが、このような８セクタおきの記録は事実上不可能に近いため、後述するようなセクタ連続の記録を行うようにしている。
【００６８】
この記録は、休止期間を介して、所定の複数セクタ（例えば３２セクタ＋数セクタ）から成るクラスタを記録単位として、標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットと同じデータ転送速度（７５セクタ／秒）でバースト的に行われる。すなわちメモリ２４においては、上記ビット圧縮レートに応じた９．３７５（＝７５／８）セクタ／秒の低い転送速度で連続的に書き込まれたデータ圧縮率１／８のＡＴＣオーディオデータが、記録データとして上記７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に読み出される。この読み出されて記録されるデータについて、記録休止期間を含む全体的なデータ転送速度は、上記９．３７５セクタ／秒の低い速度となっているが、バースト的に行われる記録動作の時間内での瞬時的なデータ転送速度は上記標準的な７５セクタ／秒となっている。従って、ディスク回転速度が標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットと同じ速度（一定線速度）のとき、該ＣＤ−ＤＡフォーマットと同じ記録密度、記憶パターンの記録が行われることになる。
【００６９】
メモリ２４から上記７５セクタ／秒の（瞬時的な）転送速度でバースト的に読み出されたＡＴＣオーディオデータすなわち記録データは、エンコーダ２５に供給される。ここで、メモリ２４からエンコーダ２５に供給されるデータ列において、１回の記録で連続記録される単位は、複数セクタ（例えば３２セクタ）から成るクラスタ及び該クラスタの前後位置に配されたクラスタ接続用の数セクタとしている。このクラスタ接続用セクタは、エンコーダ２５でのインターリーブ長より長く設定しており、インターリーブされても他のクラスタのデータに影響を与えないようにしている。
【００７０】
エンコーダ２５は、メモリ２４から上述したようにバースト的に供給される記録データについて、エラー訂正のための符号化処理（パリテイ付加及びインターリーブ処理）やＥＦＭ符号化処理などを施す。このエンコーダ２５による符号化処理の施された記録データが磁気ヘッド駆動回路２６に供給される。この磁気ヘッド駆動回路２６には、磁気ヘッド１４が接続されており、上記記録データに応じた変調磁界を光磁気ディスク１に印加するように磁気ヘッド１４を駆動する。
【００７１】
また、システムコントローラ１７は、メモリ２４に対する上述の如きメモリ制御を行うとともに、このメモリ制御によりメモリ２４からバースト的に読み出される上記記録データを光磁気ディスク１の記録トラックに連続的に記録するように記録位置の制御を行う。この記録位置の制御は、システムコントローラ１７によりメモリ２４からバースト的に読み出される上記記録データの記録位置を管理して、光磁気ディスク１の記録トラック上の記録位置を指定する制御信号をサーボ制御回路１６に供給することによって行われる。
【００７２】
次に再生系について説明する。この再生系は、上述の記録系により光磁気ディスク１の記録トラック上に連続的に記録された記録データを再生するためのものであり、光学ヘッ１３によって光磁気ディスク１の記録トラックをレーザ光でトレースすることにより得られる再生出力がＲＦ回路１５により２値化されて供給されるデコーダ３１を備えている。この時光磁気ディスクのみではなく、Compact Discと同じ再生専用光ディスクの読みだしも行なうことができる。
【００７３】
デコーダ３１は、上述の記録系におけるエンコーダ２５に対応するものであって、ＲＦ回路１５により２値化された再生出力について、エラー訂正のための上述の如き復号処理やＥＦＭ復号処理などの処理を行い、上述のデータ圧縮率１／８のＡＴＣオーディオデータを、正規の転送速度よりも早い７５セクタ／秒の転送速度で再生する。このデコーダ３１により得られる再生データは、メモリ３２に供給される。
【００７４】
メモリ３２は、データの書き込み及び読み出しがシステムコントローラ１７により制御され、デコーダ３１から７５セクタ／秒の転送速度で供給される再生データがその７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に書き込まれる。また、このメモリ３２は、上記７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に書き込まれた上記再生データがデータ圧縮率１／８に対応する９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出される。
【００７５】
システムコントローラ１７は、再生データをメモリ３２に７５セクタ／秒の転送速度で書き込むとともに、メモリ３２から上記再生データを上記９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出すようなメモリ制御を行う。また、システムコントローラ１７は、メモリ３２に対する上述の如きメモリ制御を行うとともに、このメモリ制御によりメモリ３２からバースト的に書き込まれる上記再生データを光磁気ディスク１の記録トラックから連続的に再生するように再生位置の制御を行う。この再生位置の制御は、システムコントローラ１７によりメモリ３２からバースト的に読み出される上記再生データの再生位置を管理して、光磁気ディスク１もしくは光ディスク１の記録トラック上の再生位置を指定する制御信号をサーボ制御回路１６に供給することによって行われる。
【００７６】
メモリ３２から９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出された再生データとして得られるＡＴＣオーディオデータは、上記図５に示した復号装置の具体例となるＡＴＣデコーダ３３に供給される。このＡＴＣデコーダ３３は、上記記録系のＡＴＣエンコーダ２３に対応するもので、例えばＡＴＣデータを８倍にデータ伸張（ビット伸張）することで１６ビットのデジタルオーディオデータを再生する。このＡＴＣデコーダ３３からのデジタルオーディオデータは、Ｄ／Ａ変換器３４に供給される。
【００７７】
Ｄ／Ａ変換器３４は、ＡＴＣデコーダ３３から供給されるデジタルオーディオデータをアナログ信号に変換して、アナログオーディオ出力信号ＡOUTを形成する。このＤ／Ａ変換器３４により得られるアナログオーディオ信号ＡOUTは、ローパスフイルタ３５を介して出力端子３６から出力される。
【００７８】
以上に説明した構成及び動作の記録及び／又は再生装置に対して、上述した図１１，図１２，図１３に示す符号列が記録された光磁気ディスクを再生させると、雑音の発生を防ぐことができる。記録及び／又は再生装置の再生装置側のＡＴＣデコーダ３３が、上記図１１，図１２，図１３に示す符号列中の第２の符号化による第２の符号列を無音データとして認識するためである。
【００７９】
また、上記記録及び／又は再生装置の再生装置側のＡＴＣデコーダ３３が上記図１４に示した復号装置の機能を備えるものであり、例えばＴＯＣ領域を読むことにより上述した図１１，図１２，図１３に示す符号列が記録された光磁気ディスクが装着されことを判断していれば、上述したような動作により音響信号を出力することができる。また、第２の符号列として正しいものではないと判断したときには無音再生をすることができる。
【００８０】
さらに、上記記録及び／又は再生装置の記録装置側のＡＴＣエンコーダ２３も上記図１に示した符号化装置の機能を備えるものであれば、この記録及び／又は再生装置は、記録時に上記図１１，図１２，図１３に示す符号列を符号化により生成することができ、かつ再生することもできる。
【００８１】
次に、本発明に係る符号化方法の他の実施の形態について図２１及び図２２を用いて説明する。この実施の形態は、上記符号化方法に基づいたプログラムを実行する情報処理装置である。この情報処理装置は、上記符号化方法を適用した符号化プログラムを内部の記録媒体に記録し、或いはフロッピーディスクなどのリムーバブルな記録媒体経由で内部にダウンロードして、ＣＰＵにより実行することで上述した符号化装置として機能する。
【００８２】
以下、この情報処理装置３００の詳細について図２１を用いて説明する。ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０はバス３４０を介してＲＯＭ３１０、ＲＡＭ３３０、通信Ｉ／Ｆ３８０、ドライバ３７０及びＨＤＤ３５０を接続している。ドライバ３７０は、ＰＣカードやＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスク（ＦＤ）等のリムーバブル記憶媒体３６０を駆動する。
【００８３】
ＲＯＭ３１０には、例えば、ＩＰＬ（Initial Program Loading） プログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３１０に記憶されているＩＰＬプログラムにしたがって、ＨＤＤ３５０に記憶されたＯＳ（Operating System）のプログラムを実行し、さらに、そのＯＳの制御の下、例えばＨＤＤ３５０に記憶されているデータ交換プログラムを実行する。ＲＡＭ３３０は、ＣＰＵ３２０の動作上必要なプログラムやデータなどを一時的に記憶する。通信Ｉ／Ｆ３８０は、外部装置との通信に使用されるインターフェースである。
【００８４】
符号化プログラムは、ＣＰＵ３２０により、例えばＨＤＤ３５０から取り出され、ＲＡＭ３３０を作業領域としてＣＰＵ３２０により実行される。具体的には、次の図２２に示すフローチャートの処理をＣＰＵ３２０が実行する。
【００８５】
すなわち、ステップＳ１において、第１コーデックのダミーデータの生成を行なった後、ステップＳ２で第２コーデックでの符号列の生成を行ない、ステップＳ３において、両者の符号列の合成を行なう。
【００８６】
このような符号化プログラムを情報処理装置が実行することで、専用のハードウェア構成を不要としながらも、上記符号化装置と同じように機能する。つまり、第２の符号化方法に対して、比較的広い記録領域を確保することができるとともに、これを第１規格の再生装置にかけた場合にも雑音を発生させることがなくなる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、第２の符号化方法用に大きな記録領域を確保しながらも、第１規格にのみ対応した再生装置の使用者が第２規格に基づいて信号が記録された記録媒体を再生しようとした場合に、ひどい雑音を発生させることを防止することができ、聴覚機能や再生装置に被害を与えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の符号化装置の好ましい実施例のブロック図である。
【図２】第１の符号化方法に基づいて入力信号を符号化する一般的な第１の符号化装置のブロック図である。
【図３】上記一般的な第１の符号化装置を構成する変換部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記一般的な第１の符号化装置を構成する信号成分符号化部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記図２に示した一般的な第１の符号化装置で、従来行なわれてきた第１の符号化方法を説明するための図である。
【図６】第１の符号化装置によって符号化された信号を記録媒体に記録する場合の具体的な符号列を示した図である。
【図７】上記一般的な第１の符号化装置により得られた各フレームが並んでできた各曲の符号列と、ＴＯＣ情報を説明するための図である。
【図８】上記図１に示した第２コーデック符号化部を変換部と共に構成する信号成分符号化部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】上記図８に示した信号成分符号化部が符号化処理を施す対象となるスペクトルについて説明するための図である。
【図１０】第２の符号化方法により符号化された信号を記録媒体に記録する場合の符号列の具体例を示した図である。
【図１１】上記図１に示した符号化装置で行われる第一の方法を説明するための図である。
【図１２】上記図１に示した符号化装置で行われる第二の方法を説明するための図である。
【図１３】他の符号化の方法を示す図である。
【図１４】上記図１２に示した符号列が記録された記録媒体から音響信号を再生する復号装置のブロック図である。
【図１５】上記復号装置を構成する選択的消音部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】上記図２の符号化装置に対応する従来の復号装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】上記図１６の従来の復号装置を構成した逆変換部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１８】上記図１６の復号装置を構成した信号成分復号部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１９】上記図１２に示した符号化装置によりトーン性成分を分離して符号化されたものを復号する場合の復号装置の具体例の要部を示すブロック図である。
【図２０】従来の符号化装置、復号装置、又は本発明の符号化装置、復号装置が適用可能な記録及び／又は再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の符号化方法の実施の形態となる情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】上記情報処理装置が実行する符号プログラムを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１３１ 第２コーデック符号化、１３２ 第１コーデックダミー列生成部、１３３ 符号列生成部、１３６ 符号列分割部、１３７ 第１コーデックダミー列検査部、１３８ 第２コーデック復号部、１３９ 選択的消音部
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の符号化方法による第１のフォーマットにしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い、第２の符号化方法による第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を符号化するための符号化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化されたオーディオ或いは音声等の信号を記録可能な光磁気ディスク等の記録媒体に記録する技術が広く使用されている。オーディオ或いは音声等の信号の高能率符号化の手法には種々あるが、例えば、時間軸上のオーディオ信号等を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式である、帯域分割符号化(サブ・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(スペクトル変換)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式、いわゆる変換符号化等を挙げることができる。また、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の手法も考えられており、この場合には、例えば、上記帯域分割符号化で帯域分割を行った後、該各帯域毎の信号を周波数軸上の信号にスペクトル変換し、このスペクトル変換された各帯域毎に符号化が施される。ここで用いるフィルターとしては、例えばQMFフィルターがあり、これは、1976 R.E.Crochiere Digital coding of speech in subbands，Bell Syst.Tech. J. Vol.55,No.8 1976に、述べられている。また、ICASSP 83,BOSTON Polyphase Quadrature filters-A new subband coding technique Joseph H. Rothweilerには、等バンド幅のフィルター分割手法が述べられている。
【０００３】
ここで、上述したスペクトル変換としては、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、当該ブロック毎に離散フーリエ変換(DFT)、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なスペクトル変換がある。MDCTについては、ICASSP 1987 Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation J.P.Princen A.B.Bradley Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst.of Tech.に述べられている。
【０００４】
波形信号をスペクトルに変換する方法として上述のDFTやDCTを使用した場合には、M個のサンプルからなる時間ブロックで変換を行うとM個の独立な実数データが得られる。時間ブロック間の接続歪みを軽減するために通常、両隣のブロックとそれぞれM1個のサンプルずつオーバーラップさせるので、平均して、DFTやDCTでは(M-M1)個のサンプルに対してM個の実数データを量子化して符号化することになる。
【０００５】
これに対してスペクトルに変換する方法として上述のMDCTを使用した場合には、両隣の時間とM個ずつオーバーラップさせた2M個のサンプルから、独立なM個の実数データが得られるので平均して、MDCTではM個のサンプルに対してM個の実数データを量子化して符号化することになる。復号装置においては、このようにしてMDCTを用いて得られた符号から各ブロックにおいて逆変換を施して得られた波形要素を互いに干渉させながら加え合わせることにより、波形信号を再構成することができる。
【０００６】
一般に変換のための時間ブロックを長くすることによって、スペクトルの周波数分離度が高まり特定のスペクトル成分にエネルギーが集中する。したがって、両隣のブロックと半分ずつオーバーラップさせて長いブロック長で変換を行い、しかも得られたスペクトル信号の個数が、元の時間サンプルの個数に対して増加しないMDCTを使用することにより、DFTやDCTを使用した場合よりも効率の良い符号化を行うことが可能となる。また、隣接するブロック同士に十分長いオーバーラップを持たせることによって、波形信号のブロック間歪みを軽減することもできる。
【０００７】
このようにフィルターやスペクトル変換によって帯域毎に分割された信号を量子化することにより、量子化雑音が発生する帯域を制御することができ、マスキング効果などの性質を利用して聴覚的により高能率な符号化を行なうことができる。また、ここで量子化を行なう前に、各帯域毎に、例えばその帯域における信号成分の絶対値の最大値で正規化を行なうようにすれば、さらに高能率な符号化を行なうことができる。
【０００８】
周波数帯域分割された各周波数成分を量子化する周波数分割幅としては、例えば人間の聴覚特性を考慮した帯域分割が行われる。すなわち、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(例えば２５バント)の帯域に分割することがある。また、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割当て(ビットアロケーシヨン)による符号化が行われる。例えば、上記MDCT処理されて得られた係数データを上記ビットアロケーシヨンによって符号化する際には、上記各ブロック毎の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、適応的な割当てビット数で符号化が行われることになる。これらの適応的なビット割り当ての情報は、予め符号列に含めるように定めておくことができ、そのようにしておけば、復号方法の規格を決定した後でも、符号化方法の改善で音質を向上させることが可能である。ビット割当手法としては、次の２手法が知られている。
【０００９】
一つの手法は、Adaptive Transform Coding of Speech Signals，R.Zelinski and P.Noll，IEEE Transactions of Accoustics,Speech,and Signal Processing,vol.ASSP-25,No.4,August 1977に開示されている。この手法では、各帯域毎の信号の大きさをもとに、ビット割当を行なっている。この方式では、量子化雑音スペクトルが平坦となり、雑音エネルギー最小となるが、聴感覚的にはマスキング効果が利用されていないために実際の雑音感は最適ではない。
【００１０】
他の一つの手法は、ICASSP 1980，The critical band coder--digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system，M.A.Kransner MITに開示されている。この手法では、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割当を行なう手法が述べられている。しかしこの手法ではサイン波入力で特性を測定する場合でも、ビット割当が固定的であるために特性値が、それほど良い値とならない。
【００１１】
これらの問題を解決するために、ビット割当に使用できる全ビットが、各小ブロック毎にあらかじめ定められた固定ビット割当パターン分と、各ブロックの信号の大きさに依存したビット配分を行なう分に分割使用され、その分割比を入力信号に関係する信号に依存させ、前記信号のスペクトルが滑らかなほど前記固定ビット割当パターン分への分割比率を大きくする高能率符号化装置が提案されている。
【００１２】
この方法によれば、サイン波入力のように、特定のスペクトルにエネルギーが集中する場合にはそのスペクトルを含むブロックに多くのビットを割り当てる事により、全体の信号対雑音特性を著しく改善することができる。一般に、急峻なスペクトル成分をもつ信号に対して人間の聴覚は極めて敏感であるため、このような方法を用いる事により、信号対雑音特性を改善することは、単に測定上の数値を向上させるばかりでなく、聴感上、音質を改善するのに有効である。
【００１３】
ビット割り当ての方法にはこの他にも数多くのやり方が提案されており、さらに聴覚に関するモデルが精緻化され、符号化装置の能力があがれば聴覚的にみてより高能率な符号化が可能になる。これらの方法においては、計算によって求められた信号対雑音特性をなるべく忠実に実現するような実数のビット割り当て基準値を求め、それを近似する整数値を割り当てビット数とすることが一般的である。
【００１４】
例えば、本件出願人は、スペクトル信号から聴感上特に重要なトーン性の成分、すなわち特定の周波数周辺にエネルギーが集中している信号成分、を分離して、他のスペクトル成分とは別に符号化する方法を提案しており、これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆ど生じさせずに高い圧縮率での効率的に符号化することが可能になっている。
【００１５】
実際の符号列を構成するにあたっては、先ず、正規化および量子化が行なわれる帯域毎に量子化精度情報、正規化係数情報を所定のビット数で符号化し、次に、正規化および量子化されたスペクトル信号を符号化すれば良い。また、ISO/IEC 11172-3: 1993(E),1993では、帯域によって量子化精度情報を表すビット数が異なるように設定された高能率符号化方式が記述されており、高域になるにしたがって、量子化精度情報を表すビット数が小さくなるように規格化されている。
【００１６】
量子化精度情報を直接符号化するかわりに、復号装置において、例えば、正規化係数情報から量子化精度情報を決定する方法も知られているが、この方法では、規格を設定した時点で正規化係数情報と量子化精度情報の関係が決まってしまうので、将来的にさらに高度な聴覚モデルに基づいた量子化精度の制御を導入することができなくなる。また、実現する圧縮率に幅がある場合には圧縮率毎に正規化係数情報と量子化精度情報との関係を定める必要が出てくる。
【００１７】
量子化されたスペクトル信号を、例えば、D.A.Huffman: A Method for Construction of Minimum Redundancy Codes,Proc.I.R.E., 40, p.1098 (1952)に述べられている可変長符号を用いて符号化することによって、より効率的に符号化する方法も知られている。
【００１８】
このように符号化効率を高める手法は次々と開発されており、新たに開発された手法を組み込んだ規格を採用することによって、より長時間の記録が可能になったり、同じ記録時間であれば、より音質の高いオーディオ信号を記録することが可能になる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一旦定められた規格(以下、これを「第１規格」と呼ぶ)で記録された信号のみを再生できる再生装置(以下、これを「第１規格対応再生装置」と呼ぶ)が普及すると、この第１規格対応再生装置ではより高能率の符号化方式を使用した規格(以下、これを「第２規格」と呼ぶ)を使って記録された記録媒体を再生できない。特に、第１規格が決定された時点では、たとえ記録媒体に規格を示すフラグを持っていても、フラグ信号を無視して再生する第１規格対応再生装置では、その記録媒体に記録されている信号はすべて第１規格で符号化されているものとして再生する。したがって、すべての第１規格対応再生装置がその記録媒体に第２規格に基づいて記録されていることを識別するわけではない。このため、もし第１規格対応再生装置が、第２規格に基づいて記録されている信号を第１規格に基づいて記録されているものと解釈して再生しようとすると、ひどい雑音を発生する恐れがある。
【００２０】
本発明に係る符号化装置及び方法は、上記実情に鑑みてなされたものであり、第１のフォーマットにしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を、第１のフォーマットの第１の符号列を再生するための再生装置に無音再生させるように符号化できる符号化装置及び方法の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る符号化装置は、上記課題を解決するために、ダミー列を生成するダミー列生成手段と、上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化手段により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列生成手段は、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する。
【００２２】
本発明に係る符号化方法は、上記課題を解決するために、ダミー列を生成するダミー列生成工程と、上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化工程により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列生成工程では、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する。
【００２３】
本発明に係る符号化装置は、上記課題を解決するために、第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、上記第２の符号化手段で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号化手段は、上記量子化精度データに０を割り当て、上記符号列合成手段は、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む。
【００２４】
本発明に係る符号化方法は、上記課題を解決するために、第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、上記第２の符号化工程で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号化工程では、上記量子化精度データに０を割り当て、上記符号列合成工程では、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む。
【００２５】
本発明に係る記録媒体は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を記録しており、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２６】
本発明に係る記録媒体は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を記録しており、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００２７】
本発明に係る復号装置は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出手段と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２８】
本発明に係る復号方法は、上記課題を解決するために、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出工程と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている。
【００２９】
本発明に係る復号装置は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出手段と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００３０】
本発明に係る復号方法は、上記課題を解決するために、第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出工程と、上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程とを備え、上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。先ず、本発明の符号化装置の好ましい実施例を図１に示す。この図１に示す符号化装置は、後述する第１の符号化方法による第１規格（フォーマット）にしたがった第１の符号列よりも符号化効率の高い、後述の第２の符号化方法による第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を記録した記録媒体が第１フォーマット対応再生装置で再生された場合でも雑音を発生させずに無音再生を可能とするために、第２のフォーマットの第２の符号列を第１のフォーマットの第１の符号列中に埋め込んで合成符号化する符号化装置である。特に、上記第１のフォーマットは既存の旧フォーマットであり、上記第２のフォーマットは上記第１のフォーマットと上位互換性を有する新フォーマットである。
【００３２】
このため、この符号化装置は、第１の符号化方法による第１のフォーマットにしたがった第１の符号列中に第１コーデックダミー列を生成する第１コーデックダミー列生成部１３２と、上記第１の符号列よりも符号化効率の高い上記第１のフォーマットとは異なる第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を生成する第２コーデック符号化部１３１と、第１コーデックダミー列生成部１３２により生成された上記第１コーデックダミー列に基づいて上記第１の符号列中に形成される空き領域に、上記第２コーデック符号化部１３１により生成された第２コーデックの符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列生成部１３３とを備える。
【００３３】
なお、コーデック（codec）とは、符号化復号化（code-decode）のことをいうのが一般的であるが、ここでは符号化方法及び復号化方法のそれぞれにおいてコーデックという言葉を使い、適宜、コーデックの内の符号化、或いはコーデックの内の復号化という意味を持たせる。
【００３４】
第１コーデックダミー列生成部１３２は、詳細については後述するが、ダミー列として第１の符号化方法による第１フォーマットの符号化の単位となるフレーム（符号化フレーム）の第１規格ヘッダ、および、０ビット割り当て量子化精度データを生成する。
【００３５】
ここで、第１の符号化方法は、高能率圧縮符号化の一種であり、オーディオＰＣＭ信号等の入力信号を、帯域分割符号化（Sub Band coding；ＳＢＣ）、適応変換符号化（Adaptive Transform Coding；ＡＴＣ）及び適応ビット割当ての各技術を用いて高能率符号化する。
【００３６】
第１の符号化方法に基づいて入力信号を符号化する一般的な第１の符号化装置の構成を図２に示す。入力端子４０から入力された信号は変換部４１によって信号周波数成分に変換された後、信号成分符号化部４２によって各成分が符号化され、符号列生成部４３によって符号列が生成され、出力端子４４から出力される。
【００３７】
一般的な符号化装置の変換部４１では図３に示すように、帯域分割フィルター４６によって二つの帯域に分割された信号がそれぞれの帯域においてMDCT等の順スペクトル変換部４７及び４８でスペクトル信号成分に変換される。順スペクトル変換部４７及び４８からのそれぞれのスペクトル信号成分の帯域幅は、入力信号の帯域幅の1/2となっており、1/2に間引かれている。もちろん変換部４１としてはこの具体例以外にも多数考えられ、例えば、入力信号を直接、MDCT によってスペクトル信号に変換しても良いし、MDCT ではなく、DFTやDCT によって変換しても良い。いわゆる帯域分割フィルターによって信号を帯域成分に分割することも可能であるが、本実施の形態では、多数の周波数成分が比較的少ない演算量で得られる上記のスペクトル変換によって周波数成分に変換する方法をとると都合が良い。
【００３８】
図４は図２の信号成分符号化部４２の具体例で、入力端子５１から入力された各信号成分は、正規化部５２によって所定の帯域毎に正規化が施された後、量子化精度決定部５３によって計算された量子化精度に基づいて量子化部５４によって量子化される。量子化部５４の出力には量子化された信号成分に加え、正規化係数情報や量子化精度情報も含まれており、出力端子５５から出力される。
【００３９】
図５は図２に示した一般的な第１の符号化装置で、従来行なわれてきた第１の符号化方法を説明するための図である。スペクトル信号は図３に詳細を示した変換部４１によって得られたものであり、図にはMDCTのスペクトルの絶対値をレベル（dB）に変換して示している。入力信号は所定の時間ブロック（フレーム）毎に64個のスペクトル信号に変換されており、それらがＵ１からＵ８の8つの帯域(以下、これを符号化ユニットと呼ぶ)にまとめられ、この符号化ユニット毎に正規化および量子化が行なわれる。量子化精度を周波数成分の分布の仕方によって符号化ユニット毎に変化させることにより、音質の劣化を最小限に押さえ、聴覚的に効率の良い符号化が可能である。ここで、マスキング効果等により、実際にその符号化ユニット内のどのスペクトル信号も符号化する必要がない場合には、その符号化ユニットには、０ビットのビット割り当てを行ない、その符号化ユニットに対応する帯域の信号を無音にしてしまっても良い。
【００４０】
図６は上述のようにして第１の符号化装置によって符号化された信号を記録媒体に記録する場合の具体的な符号列を示したものである。この具体例では、各符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・の先頭に同期信号８１を含む固定長のヘッダ８０がついており、ここに符号化ユニット数８２も記録されている。ヘッダ８０の次には量子化精度データ８３が符号化ユニット数だけ記録され、その後に正規化精度データ８４が上記符号化ユニット数だけ記録されている。正規化および量子化されたスペクトル係数データ８５はその後に記録されるが、符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・の長さが固定の場合、スペクトル係数データ８５の後に、空き領域８６ができても良い。
【００４１】
図７は上記一般的な第１の符号化装置により得られた各符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・が並んでできた各曲の符号列を、その制御データを記録するＴＯＣ(Table Of Contents)領域２０１を含めて、記録媒体に記録した具体例を示す図である。図７において、信号記録領域２０２中の、領域２０２1、領域２０２2,領域２０２3が、上記の各単位時間に対応する符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・を並べた各曲の符号列を記録している部分であり、それがどの部分から開始されているか等の情報が、ＴＯＣ領域２０１に記録されており、各曲の先頭部分、終了部分がどこであるかがわかるようになっている。具体的に、ＴＯＣ領域２０１には第１曲情報アドレスＡ１，第２曲情報アドレスＡ２，第３曲情報アドレスＡ３・・・が記録されている。例えば第１曲情報アドレスＡ１は領域２０２1に記録されている第１曲の曲先頭アドレスＡ１Ｓ，曲終了アドレスＡ１Ｅ、曲符号化モードＭ１、リザーブ情報Ｒ１からなる。同様に第２曲情報アドレスＡ２は領域２０２2に記録されている第２曲の曲先頭アドレスＡ２Ｓ，曲終了アドレスＡ２Ｅ、曲符号化モードＭ２、リザーブ情報Ｒ２らなる。ここで曲符号化モードとは例えばＡＴＣ等の圧縮符号化モードである。
【００４２】
以上述べた第１の符号化方法に対して、さらに符号化効率を高めることが可能である。例えば、量子化されたスペクトル信号のうち、頻度の高いものに対しては比較的短い符号長を割り当て、頻度の低いものに対しては比較的長い符号長を割り当てることによって、符号化効率を高めることができる。また例えば、変換ブロック長を長くとることによって、量子化精度情報や正規化係数情報といったサブ情報の量を相対的に削減でき、また周波数分解能を上がるので、周波数軸上で量子化精度をよりこまやかに制御できるため、符号化効率を高めることができる。
【００４３】
さらにまた、本件出願人は、スペクトル信号から聴感上特に重要なトーン性の成分、すなわち特定の周波数周辺にエネルギーが集中している信号成分、を分離して、他のスペクトル成分とは別に符号化する方法を既に出願している。これにより、オーディオ信号等を聴感上の劣化を殆ど生じさせずに高い圧縮率での効率的に符号化することが可能になっている。本実施の形態では、この符号化方法を上記第２の符号化方法として用いている。
【００４４】
上記図１に示した第２コーデック符号化部１３１は、上記第２の符号化方法を用いて、入力端子１３０を介した入力に対して後述の図１２の空き領域に埋め込むことになる第２コーデックの符号列１２０を生成する。ただし、ここでいう第２コーデック符号化部１３１は上記図２の変換部４１および信号成分符号化部４２の両者の機能を備えているものである。
【００４５】
上記図１の第２コーデック符号化部１３１を変換部４１と共に構成する信号成分符号化部４２は、図８に示すように構成される。図２の変換部４１の出力が入力端子９０を介してトーン成分分離部９１に供給される。トーン成分分離部９１は、変換部４１の変換出力をトーン成分と非トーン成分に分離し、それぞれ、トーン成分符号化部９２および非トーン成分符号化部９３に供給する。トーン成分符号化部９２および非トーン成分符号化部９３は、上記図４に示した符号化部と同様の構成で、トーン成分及び非トーン成分を符号化するが、トーン成分符号化部９２はトーン成分の位置データの符号化も行なう。
【００４６】
この信号成分符号化部４２が符号化処理を施す対象となるスペクトルについて図９を用いて説明する。ここでも、MDCTのスペクトルの絶対値をレベル（dB）に変換している。また、入力信号は所定の時間ブロック（符号化フレーム）毎に64個のスペクトル信号に変換されており、それがＵ１からＵ８の8つの符号化ユニットにまとめられ、この符号化ユニット毎に正規化および量子化が行なわれる。ここでは簡単のため６４個のスペクトルとして図示しているが、図５の例と対比して２倍の変換長となっている場合には１２８個のスペクトルデータが得られることになる。上記図５に示した方法と異なるのは、スペクトル信号から、特にレベルが高いものをトーン成分Ｔiとして分離して符号化することである。例えば３つのトーン成分Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対しては、その位置データＰ１，Ｐ２，Ｐ３も必要となるが、トーン成分Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を抜き出した後のスペクトル信号は少ないビット数で量子化することが可能となるので、特定のスペクトル信号にエネルギーが集中する信号に対して、このような方法をとると特に効率の良い符号化が可能となる。
【００４７】
図１０は上述のような第２の符号化方法により符号化された信号を記録媒体に記録する場合の符号列の具体例を示したものである。この具体例では、トーン成分を分離するように、トーン符号列１１０を第２の符号化方法による符号列１２０内のヘッダ部１２１と量子化精度データ１２４の間に記録している。ここで、第２の符号化方法の符号列１２０とは、同期信号１２２、符号化ユニット数１２３からなる第２規格ヘッダ１２１の後に、トーン符号列１１０を記録し、その後、量子化精度データ１２４，正規化係数データ，スペクトル係数データ１２６等を記録している符号列である。トーン成分列１１０には、先ず、トーン成分数データ１１１が記録され、次に各トーン成分１１２0のデータ、具体的には位置データ１１３，量子化精度データ１１４，正規化係数データ１１５，スペクトル係数データ１１６が記録されている。この具体例ではさらに、スペクトル信号に変換する変換ブロック長を図６の第１の符号化方法による具体例の場合の２倍にとって周波数分解能も高めてあり、さらに可変長符号も導入することによって、図６の具体例に比較して、同じバイト数の符号化フレームＦ0,Ｆ1・・・に2倍の長さに相当する音響信号の符号列を記録している。
【００４８】
ところで、上記図１に示した本発明の実施例となる符号化装置は、図１０に示した符号列で記録された記録媒体を図６に示した符号列で記録された記録媒体のみ再生可能な再生装置にかけた場合に、ひどい雑音が発生するのを防止するためのものである。
【００４９】
このため図１の符号化装置では、第一の方法として図１１に示すように、無音を第１の符号化方法を使用して第１のフォーマットで記録し、その際に生じる空き領域に第２の符号化方法を使用してより符号化効率の高い第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を記録し、記録時間の長時間化を実現する。具体的には、第１コーデックダミー列生成部１３２により、第１コーデックダミー列として第１規格ヘッダ８０と、０ビット割当の量子化精度データ８３を生成し、この第１コーデックダミー列に基づいて無音領域を形成する。つまり、量子化精度データ８３に０を割り当てると、上記図６に示したスペクトル係数データ８５にはビットを割り当てる必要が無くなり、図１１に示す正規化係数データ８４に続く空き領域８７となり、この空き領域８７に上記第２の符号化方法により得られた第２のフォーマットの第２の符号列を埋め込む。このようにすると第２の符号化方法に対して、比較的広い記録領域を確保することができるとともに、これを第１規格の再生装置にかけた場合にも雑音を発生することがなくなる。ここで、符号化ユニット数としては、第１規格で許容される最小の符号化ユニット数とすることによって、第２コーデック用に広い記録領域が確保できるとともに、第２のコーデックの先頭位置を固定的に定めることができる。
【００５０】
さらに、第二の方法として、第１規格対応の再生装置にかけた場合に雑音を発生することを防止しながら、第２の符号化方法用にさらに広い記録領域を確保し、より高い音質を実現することが可能である方法がある。この第２の方法を示したのが図１２であり、第１規格ヘッド８０に書かれた符号化ユニット数８２で規定されたすべての符号化ユニットの量子化精度データ８３を０にするとともに第２の符号化方法による符号列１２０の記録は量子化精度データ８３の直後からの空き領域８８に行っている。具体的な数値で説明すると、第１規格ヘッダ８０には４バイトを、また量子化精度データ８３には１個当たり４ビットで表現できる量子化精度を符号化ユニット数２０個分の合計１０バイト（８０ビット）を、また空き領域８８には１９８バイトを割り当てて、１フレーム当たり２１２バイトとすることができる。なお、第１規格の正規化係数データの値としては、実際にはバラバラな値が設定されることになるが、量子化精度がすべて０に設定されているため、第１の符号化方法に対して、どのスペクトルデータも０であると解釈されることになり、結局、第１規格に対応した再生装置に図１２に示した符号列データをかけた場合には無音再生となり、ひどい雑音を発することはない。ここで、符号化ユニット数としては、第１規格で許容される最小の符号化ユニット数とすることによって、第２コーデック用に広い記録領域が確保できるとともに、第２のコーデックの先頭位置を固定的に定めることができる。
【００５１】
図１３は、本発明を用いる場合の図１１及び１２とは別の符号列の記録方法の具体例を示したものである。この具体例では、各符号化フレーム内での第２コーデックの符号列の記録順序が第１コーデックに対して反対になっており、各々のコーデックを独立に読みだすことが可能となっている。第１コーデック、第２コーデックとも、無音データはコンパクトな大きさにできるので、第１コーデックの有音信号符号列と第２コーデックの無音データ符号列、および、第２コーデックの有音信号符号列と第１コーデックの無音データ符号列を二重記録しても、有音信号の音質を十分高く確保することが可能である。この実施例の場合、第２規格に対応した再生装置では、常に、各符号化フレームの最後尾から復号処理を行なっていけばよい。尚、量子化精度データ８３をすべて０にすることにより、第２コーデックの記録領域に正規化係数データ８４、スペクトル係数データ８５の部分を加えるようにしてもよい。
【００５２】
次ぎに、本発明に係る復号装置の実施例について説明する。図１４は上記図１２に示したような符号列が記録された記録媒体から音響信号を再生する復号装置の具体例を示したものである。符号列分解部１３６は入力端子１３５を介して供給される上記図１２に示す符号列から、第１規格ヘッダ８０および第１コーデックの量子化精度データ８３に相当する部分を第１コーデックダミー列検査部１３７に送り、その他の第２コーデックによる符号列の部分を第２コーデック復号部１３８に送る。第１コーデックダミー列検査部１３７は、受け取った符号列が第１規格ヘッダと０ビット割り当ての量子化精度データであるかどうかのチェックを行なう。この第１コーデックダミー列検査部１３７で受け取った符号列が上記第１規格ヘッダと０ビット割り当ての量子化精度データであったと判断したなら、選択的消音部１３９は第２コーデック復号部１３８の出力する音響信号を出力し、正しくなければ、正しい符号列ではないものとして無音再生をさせる。なお、記録媒体への記録が図１１のようになされている場合には、符号列分解部は図１１の符号列から、第１規格ヘッダおよび第１コーデックの量子化精度データ、正規化係数データに相当する部分を第１コーデックダミー列検査部１３７に送り、その他の領域の部分を第２コーデック復号部１３８に送る。
【００５３】
図１５は上記のように選択的消音部１３９が、第１コーデックダミー列検査部１３７の検査結果に基づいて音響信号を再生する際の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１で第１コーデックのダミーデータは０ビット割当であるか否かを判断し、ＮＯであればステップＳ２２に進んで、無音データを出力する。一方、ＹＥＳであればステップＳ２３に進んで、第２コーデックデータを復号した復号データを出力する。
【００５４】
ところで、上記図２の符号化装置に対応する従来の復号装置は上記図２の符号化装置によって生成された符号列から音響信号を出力するものであり、図１６に示すように、入力端子６０から入力される符号列を符号列分解部６１に供給し、各信号成分の符号を抽出させる。その後、それらの符号から信号成分復号部６２によって各信号成分を復元した後、逆変換部６３によって音響波形信号を出力する。
【００５５】
図１７は図１６の従来の復号装置を構成した逆変換部６３の具体例であるが、これは図３の変換部の具体例に対応したものある。入力端子６５及び６６から供給された信号成分は、逆スペクトル変換部６７及び６８によって各帯域の信号とされ、帯域合成フィルター部６９によって合成された後、出力端子７０から出力される。
【００５６】
図１８は図１６の復号装置を構成した信号成分復号部６２の具体例を示した図である。符号列分解部６１の出力信号は、入力端子７１を介して逆量子化部７２に供給されて逆量子化され、逆正規化部７３で逆正規化されてスペクトル信号に変換されて出力端子７４から出力される。
【００５７】
なお、図１９には上記図８に示した符号化装置によりトーン性成分を分離して符号化されたものを復号する場合の復号装置の具体例の要部を示す。復号装置の概略としては上記図１６に示したものと同様であるが、図１６の信号成分復号部６２を図１９のように構成している。すなわち、符号列分解部６１で分解された符号列の内の、トーン成分を入力端子９６からトーン成分復号部９８に供給し、非トーン成分を入力端子９７から非トーン成分復号部９９に供給する。トーン成分復号部９８及び非トーン成分復号部９９は、上記トーン成分及び非トーン成分を復号してスペクトル信号合成部１００に供給する。スペクトル信号合成部１００が合成したスペクトル信号は出力端子１０１から出力される。
【００５８】
上述した図２に示した符号化装置、図１６に示した復号装置は、例えば図２０に示すような記録及び／又は再生装置で使用されている。この記録及び／又は再生装置は、第１の符号化装置で符号化された第１のフォーマットにしたがった第１の符号列を記録媒体に記録すると共にその第１符号列のみを再生する。このため、上記第２の符号化装置からの第２のフォーマットにしたがった第２の符号列が記録されている記録媒体に対しては第１の符号化装置により符号化された符号列として再生を行ってしまうので、ひどい雑音を発生してしまう。そこで、このような記録及び／又は再生装置に対しては本発明の符号化装置で符号化した図１１，図１２，図１３に示す符号列が有効となる。
【００５９】
先ず、この記録及び／又は再生装置の構成について説明する。
【００６０】
先ず記録媒体としては、スピンドルモータ１１により回転駆動される光磁気ディスク１が用いられる。光磁気ディスク１に対するデータの記録時には、例えば光学ヘッド１３によりレーザ光を照射した状態で記録データに応じた変調磁界を磁気ヘッド１４により印加することによって、いわゆる磁界変調記録を行い、光磁気ディスク１の記録トラックに沿ってデータを記録する。また再生時には、光磁気ディスク１の記録トラックを光学ヘッド１３によりレーザ光でトレースして磁気光学的に再生を行う。
【００６１】
光学ヘッド１３は、例えば、レーザダイオード等のレーザ光源、コリメータレンズ、対物レンズ、偏光ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ等の光学部品及び所定パターンの受光部を有するフォトディテクタ等から構成されている。この光学ヘッド１３は、光磁気ディスク１を介して上記磁気ヘッド１４と対向する位置に設けられている。光磁気デイスク１にデータを記録するときには、後述する記録系のヘッド駆動回路２６により磁気ヘッド１４を駆動して記録データに応じた変調磁界を印加すると共に、光学ヘッド１３により光磁気ディスク１の目的トラックにレーザ光を照射することによって、磁界変調方式により熱磁気記録を行う。またこの光学ヘッド１３は、目的トラックに照射したレーザ光の反射光を検出し、例えばいわゆる非点収差法によりフォーカスエラーを検出し、例えばいわゆるプツシユプル法によりトラッキングエラーを検出する。光磁気ディスク１からデータを再生するとき、光学ヘッド１３は上記フォーカスエラーやトラッキングエラーを検出すると同時に、レーザ光の目的トラックからの反射光の偏光角（カー回転角）の違いを検出して再生信号を生成する。
【００６２】
光学ヘッド１３の出力は、ＲＦ回路１５に供給される。このＲＦ回路１５は、光学ヘッド１３の出力から上記フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を抽出してサーボ制御回路１６に供給するとともに、再生信号を２値化して後述する再生系のデコーダ３１に供給する。
【００６３】
サーボ制御回路１６は、例えばフォーカスサーボ制御回路やトラッキングサーボ制御回路、スピンドルモータサーボ制御回路、スレッドサーボ制御回路等から構成される。上記フォーカスサーボ制御回路は、上記フォーカスエラー信号がゼロになるように、光学ヘッド１３の光学系のフォーカス制御を行う。また上記トラッキングサーボ制御回路は、上記トラッキングエラー信号がゼロになるように光学ヘッド１３の光学系のトラッキング制御を行う。さらに上記スピンドルモータサーボ制御回路は、光磁気ディスク１を所定の回転速度（例えば一定線速度）で回転駆動するようにスピンドルモータ１１を制御する。また、上記スレッドサーボ制御回路は、システムコントローラ１７により指定される光磁気ディスク１の目的トラック位置に光学ヘッド１３及び磁気ヘッド１４を移動させる。このような各種制御動作を行うサーボ制御回路１６は、該サーボ制御回路１６により制御される各部の動作状態を示す情報をシステムコントローラ１７に送る。
【００６４】
システムコントローラ１７にはキー入力操作部１８や表示部１９が接続されている。このシステムコントローラ１７は、キー入力操作部１８による操作入力情報により操作入力情報により記録系及び再生系の制御を行う。またシステムコントローラ１７は、光磁気ディスク１の記録トラックからヘッダータイムやサブコードのＱデータ等により再生されるセクタ単位のアドレス情報に基づいて、光学ヘッド１３及び磁気ヘッド１４がトレースしている上記記録トラック上の記録位置や再生位置を管理する。さらにシステムコントローラ１７は、本記録及び／又は再生装置のデータ圧縮率と上記記録トラック上の再生位置情報とに基づいて表示部１９に再生時間を表示させる制御を行う。
【００６５】
この再生時間表示は、光磁気ディスク１の記録トラックからいわゆるヘッダータイムやいわゆるサブコードＱデータ等により再生されるセクタ単位のアドレス情報（絶対時間情報）に対し、データ圧縮率の逆数（例えば１／４圧縮のときには４）を乗算することにより、実際の時間情報を求め、これを表示部１９に表示させるものである。なお、記録時においても、例えば光磁気ディスク等の記録トラックに予め絶対時間情報が記録されている（プリフォーマットされている）場合に、このプリフォーマットされた絶対時間情報を読み取ってデータ圧縮率の逆数を乗算することにより、現在位置を実際の記録時間で表示させることも可能である。
【００６６】
次にこのディスク記録再生装置の記録系において、入力端子２０からのアナログオーディオ入力信号ＡINがローパスフイルタ２１を介してＡ／Ｄ変換器２２に供給され、このＡ／Ｄ変換器２２は上記アナログオーディオ入力信号ＡINを量子化する。Ａ／Ｄ変換器６２から得られたデジタルオーディオ信号は、上記図２に示した符号化装置の具体例である、ＡＴＣ（Adaptive Transform Coding）エンコーダ２３に供給される。また、入力端子２７からのデジタルオーディオ入力信号ＤINがデジタル入力インターフェース回路２８を介して、ＡＴＣエンコーダ２３に供給される。ＡＴＣエンコーダ２３は、上記入力信号ＡINを上記Ａ／Ｄ変換器２２により量子化した所定転送速度のデジタルオーディオＰＣＭデータについて、所定のデータ圧縮率に応じたビット圧縮（データ圧縮）処理を行うものであり、ＡＴＣエンコーダ２３から出力される圧縮データ（ＡＴＣデータ）は、メモリ２４に供給される。例えばデータ圧縮率が１／８の場合について説明すると、ここでのデータ転送速度は、上記標準のＣＤ−ＤＡのフオーマットのデータ転送速度（７５セクタ／秒）の１／８（9.375セクタ／秒）に低減されている。
【００６７】
次にメモリ２４は、データの書き込み及び読み出しがシステムコントローラ１７により制御され、ＡＴＣエンコーダ２３から供給されるＡＴＣデータを一時的に記憶しておき、必要に応じてディスク上に記録するためのバッファメモリとして用いられている。すなわち、例えばデータ圧縮率が１／８の場合において、ＡＴＣエンコーダ２３から供給される圧縮オーディオデータは、そのデータ転送速度が、標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットのデータ転送速度（７５セクタ／秒）の１／８、すなわち９.３７５セクタ／秒に低減されており、この圧縮データがメモリ２４に連続的に書き込まれる。この圧縮データ（ＡＴＣデータ）は、前述したように８セクタにつき１セクタの記録を行えば足りるが、このような８セクタおきの記録は事実上不可能に近いため、後述するようなセクタ連続の記録を行うようにしている。
【００６８】
この記録は、休止期間を介して、所定の複数セクタ（例えば３２セクタ＋数セクタ）から成るクラスタを記録単位として、標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットと同じデータ転送速度（７５セクタ／秒）でバースト的に行われる。すなわちメモリ２４においては、上記ビット圧縮レートに応じた９．３７５（＝７５／８）セクタ／秒の低い転送速度で連続的に書き込まれたデータ圧縮率１／８のＡＴＣオーディオデータが、記録データとして上記７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に読み出される。この読み出されて記録されるデータについて、記録休止期間を含む全体的なデータ転送速度は、上記９．３７５セクタ／秒の低い速度となっているが、バースト的に行われる記録動作の時間内での瞬時的なデータ転送速度は上記標準的な７５セクタ／秒となっている。従って、ディスク回転速度が標準的なＣＤ−ＤＡフォーマットと同じ速度（一定線速度）のとき、該ＣＤ−ＤＡフォーマットと同じ記録密度、記憶パターンの記録が行われることになる。
【００６９】
メモリ２４から上記７５セクタ／秒の（瞬時的な）転送速度でバースト的に読み出されたＡＴＣオーディオデータすなわち記録データは、エンコーダ２５に供給される。ここで、メモリ２４からエンコーダ２５に供給されるデータ列において、１回の記録で連続記録される単位は、複数セクタ（例えば３２セクタ）から成るクラスタ及び該クラスタの前後位置に配されたクラスタ接続用の数セクタとしている。このクラスタ接続用セクタは、エンコーダ２５でのインターリーブ長より長く設定しており、インターリーブされても他のクラスタのデータに影響を与えないようにしている。
【００７０】
エンコーダ２５は、メモリ２４から上述したようにバースト的に供給される記録データについて、エラー訂正のための符号化処理（パリテイ付加及びインターリーブ処理）やＥＦＭ符号化処理などを施す。このエンコーダ２５による符号化処理の施された記録データが磁気ヘッド駆動回路２６に供給される。この磁気ヘッド駆動回路２６には、磁気ヘッド１４が接続されており、上記記録データに応じた変調磁界を光磁気ディスク１に印加するように磁気ヘッド１４を駆動する。
【００７１】
また、システムコントローラ１７は、メモリ２４に対する上述の如きメモリ制御を行うとともに、このメモリ制御によりメモリ２４からバースト的に読み出される上記記録データを光磁気ディスク１の記録トラックに連続的に記録するように記録位置の制御を行う。この記録位置の制御は、システムコントローラ１７によりメモリ２４からバースト的に読み出される上記記録データの記録位置を管理して、光磁気ディスク１の記録トラック上の記録位置を指定する制御信号をサーボ制御回路１６に供給することによって行われる。
【００７２】
次に再生系について説明する。この再生系は、上述の記録系により光磁気ディスク１の記録トラック上に連続的に記録された記録データを再生するためのものであり、光学ヘッ１３によって光磁気ディスク１の記録トラックをレーザ光でトレースすることにより得られる再生出力がＲＦ回路１５により２値化されて供給されるデコーダ３１を備えている。この時光磁気ディスクのみではなく、Compact Discと同じ再生専用光ディスクの読みだしも行なうことができる。
【００７３】
デコーダ３１は、上述の記録系におけるエンコーダ２５に対応するものであって、ＲＦ回路１５により２値化された再生出力について、エラー訂正のための上述の如き復号処理やＥＦＭ復号処理などの処理を行い、上述のデータ圧縮率１／８のＡＴＣオーディオデータを、正規の転送速度よりも早い７５セクタ／秒の転送速度で再生する。このデコーダ３１により得られる再生データは、メモリ３２に供給される。
【００７４】
メモリ３２は、データの書き込み及び読み出しがシステムコントローラ１７により制御され、デコーダ３１から７５セクタ／秒の転送速度で供給される再生データがその７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に書き込まれる。また、このメモリ３２は、上記７５セクタ／秒の転送速度でバースト的に書き込まれた上記再生データがデータ圧縮率１／８に対応する９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出される。
【００７５】
システムコントローラ１７は、再生データをメモリ３２に７５セクタ／秒の転送速度で書き込むとともに、メモリ３２から上記再生データを上記９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出すようなメモリ制御を行う。また、システムコントローラ１７は、メモリ３２に対する上述の如きメモリ制御を行うとともに、このメモリ制御によりメモリ３２からバースト的に書き込まれる上記再生データを光磁気ディスク１の記録トラックから連続的に再生するように再生位置の制御を行う。この再生位置の制御は、システムコントローラ１７によりメモリ３２からバースト的に読み出される上記再生データの再生位置を管理して、光磁気ディスク１もしくは光ディスク１の記録トラック上の再生位置を指定する制御信号をサーボ制御回路１６に供給することによって行われる。
【００７６】
メモリ３２から９．３７５セクタ／秒の転送速度で連続的に読み出された再生データとして得られるＡＴＣオーディオデータは、上記図５に示した復号装置の具体例となるＡＴＣデコーダ３３に供給される。このＡＴＣデコーダ３３は、上記記録系のＡＴＣエンコーダ２３に対応するもので、例えばＡＴＣデータを８倍にデータ伸張（ビット伸張）することで１６ビットのデジタルオーディオデータを再生する。このＡＴＣデコーダ３３からのデジタルオーディオデータは、Ｄ／Ａ変換器３４に供給される。
【００７７】
Ｄ／Ａ変換器３４は、ＡＴＣデコーダ３３から供給されるデジタルオーディオデータをアナログ信号に変換して、アナログオーディオ出力信号ＡOUTを形成する。このＤ／Ａ変換器３４により得られるアナログオーディオ信号ＡOUTは、ローパスフイルタ３５を介して出力端子３６から出力される。
【００７８】
以上に説明した構成及び動作の記録及び／又は再生装置に対して、上述した図１１，図１２，図１３に示す符号列が記録された光磁気ディスクを再生させると、雑音の発生を防ぐことができる。記録及び／又は再生装置の再生装置側のＡＴＣデコーダ３３が、上記図１１，図１２，図１３に示す符号列中の第２の符号化による第２の符号列を無音データとして認識するためである。
【００７９】
また、上記記録及び／又は再生装置の再生装置側のＡＴＣデコーダ３３が上記図１４に示した復号装置の機能を備えるものであり、例えばＴＯＣ領域を読むことにより上述した図１１，図１２，図１３に示す符号列が記録された光磁気ディスクが装着されことを判断していれば、上述したような動作により音響信号を出力することができる。また、第２の符号列として正しいものではないと判断したときには無音再生をすることができる。
【００８０】
さらに、上記記録及び／又は再生装置の記録装置側のＡＴＣエンコーダ２３も上記図１に示した符号化装置の機能を備えるものであれば、この記録及び／又は再生装置は、記録時に上記図１１，図１２，図１３に示す符号列を符号化により生成することができ、かつ再生することもできる。
【００８１】
次に、本発明に係る符号化方法の他の実施の形態について図２１及び図２２を用いて説明する。この実施の形態は、上記符号化方法に基づいたプログラムを実行する情報処理装置である。この情報処理装置は、上記符号化方法を適用した符号化プログラムを内部の記録媒体に記録し、或いはフロッピーディスクなどのリムーバブルな記録媒体経由で内部にダウンロードして、ＣＰＵにより実行することで上述した符号化装置として機能する。
【００８２】
以下、この情報処理装置３００の詳細について図２１を用いて説明する。ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０はバス３４０を介してＲＯＭ３１０、ＲＡＭ３３０、通信Ｉ／Ｆ３８０、ドライバ３７０及びＨＤＤ３５０を接続している。ドライバ３７０は、ＰＣカードやＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスク（ＦＤ）等のリムーバブル記憶媒体３６０を駆動する。
【００８３】
ＲＯＭ３１０には、例えば、ＩＰＬ（Initial Program Loading） プログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３１０に記憶されているＩＰＬプログラムにしたがって、ＨＤＤ３５０に記憶されたＯＳ（Operating System）のプログラムを実行し、さらに、そのＯＳの制御の下、例えばＨＤＤ３５０に記憶されているデータ交換プログラムを実行する。ＲＡＭ３３０は、ＣＰＵ３２０の動作上必要なプログラムやデータなどを一時的に記憶する。通信Ｉ／Ｆ３８０は、外部装置との通信に使用されるインターフェースである。
【００８４】
符号化プログラムは、ＣＰＵ３２０により、例えばＨＤＤ３５０から取り出され、ＲＡＭ３３０を作業領域としてＣＰＵ３２０により実行される。具体的には、次の図２２に示すフローチャートの処理をＣＰＵ３２０が実行する。
【００８５】
すなわち、ステップＳ１において、第１コーデックのダミーデータの生成を行なった後、ステップＳ２で第２コーデックでの符号列の生成を行ない、ステップＳ３において、両者の符号列の合成を行なう。
【００８６】
このような符号化プログラムを情報処理装置が実行することで、専用のハードウェア構成を不要としながらも、上記符号化装置と同じように機能する。つまり、第２の符号化方法に対して、比較的広い記録領域を確保することができるとともに、これを第１規格の再生装置にかけた場合にも雑音を発生させることがなくなる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、第２の符号化方法用に大きな記録領域を確保しながらも、第１規格にのみ対応した再生装置の使用者が第２規格に基づいて信号が記録された記録媒体を再生しようとした場合に、ひどい雑音を発生させることを防止することができ、聴覚機能や再生装置に被害を与えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の符号化装置の好ましい実施例のブロック図である。
【図２】第１の符号化方法に基づいて入力信号を符号化する一般的な第１の符号化装置のブロック図である。
【図３】上記一般的な第１の符号化装置を構成する変換部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記一般的な第１の符号化装置を構成する信号成分符号化部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記図２に示した一般的な第１の符号化装置で、従来行なわれてきた第１の符号化方法を説明するための図である。
【図６】第１の符号化装置によって符号化された信号を記録媒体に記録する場合の具体的な符号列を示した図である。
【図７】上記一般的な第１の符号化装置により得られた各フレームが並んでできた各曲の符号列と、ＴＯＣ情報を説明するための図である。
【図８】上記図１に示した第２コーデック符号化部を変換部と共に構成する信号成分符号化部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】上記図８に示した信号成分符号化部が符号化処理を施す対象となるスペクトルについて説明するための図である。
【図１０】第２の符号化方法により符号化された信号を記録媒体に記録する場合の符号列の具体例を示した図である。
【図１１】上記図１に示した符号化装置で行われる第一の方法を説明するための図である。
【図１２】上記図１に示した符号化装置で行われる第二の方法を説明するための図である。
【図１３】他の符号化の方法を示す図である。
【図１４】上記図１２に示した符号列が記録された記録媒体から音響信号を再生する復号装置のブロック図である。
【図１５】上記復号装置を構成する選択的消音部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】上記図２の符号化装置に対応する従来の復号装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】上記図１６の従来の復号装置を構成した逆変換部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１８】上記図１６の復号装置を構成した信号成分復号部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１９】上記図１２に示した符号化装置によりトーン性成分を分離して符号化されたものを復号する場合の復号装置の具体例の要部を示すブロック図である。
【図２０】従来の符号化装置、復号装置、又は本発明の符号化装置、復号装置が適用可能な記録及び／又は再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の符号化方法の実施の形態となる情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】上記情報処理装置が実行する符号プログラムを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１３１ 第２コーデック符号化、１３２ 第１コーデックダミー列生成部、１３３ 符号列生成部、１３６ 符号列分割部、１３７ 第１コーデックダミー列検査部、１３８ 第２コーデック復号部、１３９ 選択的消音部
Claims (23)
- ダミー列を生成するダミー列生成手段と、
上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、
入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、
上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化手段により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成手段と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、
上記ダミー列生成手段は、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する
符号化装置。 - 上記第１の符号化手段は、第１のフォーマットにしたがった第１の符号列を生成し、上記第２の符号化手段は、上記第１のフォーマットとは異なる第２のフォーマットにしたがった第２の符号列を生成する請求項１記載の符号化装置。
- 上記ダミー列生成手段は、上記第１の符号列の符号化データ領域を最小にするダミー列を生成する請求項１記載の符号化装置。
- 上記第１の符号列は、上記符号化ユニット数を符号化フレームのヘッダに持ち、上記ダミー列生成手段は、上記符号化ユニットの数を最小にして上記第１の符号列の符号化データ領域を最小にする請求項３記載の符号化装置。
- 上記符号列合成手段は、上記第２の符号化手段が生成した第２の符号列を、上記空き領域に、上記符号化フレームの終端から先頭に向かって記録する請求項１記載の符号化装置。
- ダミー列を生成するダミー列生成工程と、
上記ダミー列を持つことによりフレーム内に空き領域を形成して第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、
入力信号を符号化して第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、
上記第１の符号列中の空き領域に、上記第２の符号化工程により生成された第２の符号列を埋め込んで合成符号列を生成する符号列合成工程と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、
上記ダミー列生成工程では、上記量子化精度データを０とするダミー列を生成する
符号化方法。 - 第１の符号列を生成する第１の符号化手段と、
第２の符号列を生成する第２の符号化手段と、
上記第２の符号化手段で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成手段と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、
上記第１の符号化手段は、上記量子化精度データに０を割り当て、
上記符号列合成手段は、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む
符号化装置。 - 上記第１の符号化手段は、上記第１の符号列による符号化フレーム中のデータ領域を最小にする請求項７記載の符号化装置。
- 上記第１の符号化手段は、上記第１の符号列による符号化フレーム中のヘッダに書かれている上記符号化ユニットの数を最小にして上記データ領域を最小にする請求項８記載の符号化装置。
- 上記符号列合成手段は上記第２の符号化手段が生成した第２の符号列を、上記第１の符号化手段が形成した一部の領域に、上記符号化フレームの終端から先頭に向かって記録する請求項７記載の符号化装置。
- 第１の符号列を生成する第１の符号化工程と、
第２の符号列を生成する第２の符号化工程と、
上記第２の符号化工程で生成した上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の一部となるように合成符号列を生成する符号列合成工程と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、
上記第１の符号化工程では、上記量子化精度データに０を割り当て、
上記符号列合成工程では、上記第２の符号列の一部を、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込む
符号化方法。 - 第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を記録しており、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている
記録媒体。 - 第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を記録しており、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている
記録媒体。 - 第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、
上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出手段と、
上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、
上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている
復号装置。 - 上記出力制御手段は、上記ダミー列検出手段で所定のダミー列の検出が無いときには所定の音を出力する請求項１４記載の復号装置。
- 上記所定のダミー列が検出されないときの所定の音は、無音である請求項１５記載の復号装置。
- 上記合成符号列受け取り手段は、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を符号化フレームの終端から先頭に向かって埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る請求項１４記載の復号装置。
- 第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、
上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から上記ダミー列を検出するダミー列検出工程と、
上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、
上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号をまとめた符号化ユニット毎に量子化精度データを持ち、上記ダミー列は、上記量子化精度データが０とされている
復号方法。 - 第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り手段と、
上記合成符号列受け取り手段で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出手段と、
上記第２の符号列を復号する第２符号列復号手段と、
上記ダミー列検出手段での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御手段と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている
復号装置。 - 上記出力制御手段は、上記ダミー列検出手段で所定のダミー列の検出が無いときには所定の音を出力する請求項１９記載の復号装置。
- 上記所定のダミー列が検出されないときの所定の音は、無音である請求項２０記載の復号装置。
- 上記合成符号列受け取り手段は、第１の符号列中に生成されたダミー列に基づいて第１の符号列中に形成される空き領域に、第２の符号列を符号化フレームの終端から先頭に向かって埋め込むことによって得られた合成符号列を受け取る請求項１９記載の復号装置。
- 第２の符号列の一部が、第１の符号列の一部となるように合成された合成符号列を受け取る合成符号列受け取り工程と、
上記合成符号列受け取り工程で受け取られた上記合成符号列から所定のダミー列を検出するダミー列検出工程と、
上記第２の符号列を復号する第２符号列復号工程と、
上記ダミー列検出工程での所定のダミー列の検出の有無に応じて上記第２の符号列を復号した復号信号の出力を制御する出力制御工程と
を備え、
上記第１の符号列は、複数のスペクトル信号を所定数の符号化ユニット毎にまとめ、この符号化ユニット毎に量子化精度データと正規化係数データを求めることにより得られた符号化データよりなり、上記第１の符号列の上記量子化精度データに０が割り当てられ、上記第２の符号列の一部が、上記第１の符号列の上記正規化係数データの記録領域に埋め込まれている
復号方法。
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