JP4499197B2 - ディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに伝送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルオーディオ信号等をビット圧縮し、暗号化した圧縮暗号化データの記録再生、及び、圧縮暗号化データの伝送系に関し、特に、時間と周波数について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現することが可能な、ディジタル信号を情報圧縮して記録若しくは伝送及び／又は再生若しくは受信して伸張するディジタル信号処理装置及び／又は情報圧縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本件出願人は、先に、例えば特願平２−２２１３６４号、特願平２−２２１３６５号、特願平２−２２２８２１号、特願平２−２２２８２３号の各明細書及び図面等において、入力されたディジタルオーディオ信号をビット圧縮し、所定のデータ量を記録単位としてバースト的に記録するような技術を提案している。
【０００３】
この技術は、記録媒体として光磁気ディスクを用い、いわゆるＣＤ−Ｉ（ＣＤ−インタラクティブ）やＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのオーディオデータフォーマットに規定されているＡＤ（適応差分）ＰＣＭオーディオデータを記録再生するものであり、このＡＤＰＣＭデータの例えば３２セクタ分とインターリーブ処理のためのリンキング用の数セクタとを記録単位として、光磁気ディスクにバースト的に記録している。
【０００４】
この光磁気ディスクを用いた記録再生装置におけるＡＤＰＣＭオーディオにはいくつかのモードが選択可能になっており、例えば通常のＣＤの再生時間に比較して、２倍の圧縮率でサンプリング周波数が３７．８ｋＨｚの「レベルＡ」、４倍の圧縮率でサンプリング周波数が３７．８ｋＨｚの「レベルＢ」、８倍の圧縮率でサンプリング周波数が１８．９ｋＨｚの「レベルＣ」が規定されている。すなわち、例えば上記「レベルＢ」の場合には、ディジタルオーディオデータが略々１／４に圧縮され、この「レベルＢ」のモードで記録されたディスクの再生時間（プレイタイム）は、標準的なＣＤフォーマット（ＣＤ−ＤＡフォーマット）の場合の４倍となる。これは、より小型のディスクで標準１２ｃｍと同じ程度の記録再生時間が得られることから、装置の小型化が図れることになる。
【０００５】
ただし、ディスクの回転速度は標準的なＣＤと同じであるため、例えば上記「レベルＢ」の場合、所定時間当たりその４倍の再生時間分の圧縮データが得られることになる。このため、例えばセクタやクラスタ等の時間単位で同じ圧縮データを重複して４回読み出すようにし、そのうちの１回分の圧縮データのみをオーディオ再生にまわすようにしている。具体的には、スパイラル状の記録トラックを走査（トラッキング）する際に、１回転毎に元のトラック位置に戻るようなトラックジャンプを行って、同じトラックを４回ずつ繰り返しトラッキングするような形態で再生動作を進めることになる。これは、例えば４回の重複読み取りの内、少なくとも１回だけ正常な圧縮データが得られればよいことになり、外乱等によるエラーに強く、特に携帯用小型機器に適用して好ましいものである。
【０００６】
さらに、本出願人は、効率良く、良好な圧縮を実現するためのビット割当手法を、特願平４−３６９５２号の明細書及び図面等において提案している。この技術はビットの割当に際し、いわゆる臨界帯域（クリティカルバンド）等の各小ブロック中の代表値によって正規化、いわゆるブロックフローティングを施し、各小ブロック内の信号の大きさに依存したビット割り当てを、当該小ブロックの対応する帯域に応じて重み付けして行うというものである。この技術によれば各小ブロック内のスペクトルの大きさに極端なばらつきが生じない場合には、良好に圧縮を行うことが出来る。
【０００７】
一方、特定者に対する通信あるいは配布内容の暗号化や認証等の手順については、例えば、
Data Encryption Standard, Federal Information Processing Standards Publication 46, National Bureau of Standards, U.S. Department of Commerce (1977)
で述べられているいわゆるＤＥＳや
Miyaguchi, S., Kurihara, S., Ohta, K. and Morita, H.: Expansion of FEAL Cipher, NTT Review, Vol.2, No.6, pp.117-127 (1990)で述べられているいわゆるＦＥＡＬ等が提案され実用化されつつある。これらは一般には共通鍵暗号方式と呼ばれ、ある平文を送りたい送信者は、受信者と共有する暗号鍵で暗号化を行ない、暗号文を通信路に流すというものである。この暗号文は暗号鍵を共有している受信者のみが復号化が可能となり、秘匿性が保証されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の技術を応用してディジタルオーディオデータの圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なうような場合あるいは、送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する場合を考慮すると、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付が必要となる。この時、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布すれば、先に述べた暗号化されていない情報の添付は不要となるが、受信者の数が増加するにつれ、配布の際に膨大な作業量を必要とするようになる。
【０００９】
さらに、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する様な場合においても、異なる品質毎に暗号化し、受信者毎に配布しなければならない。あるいは、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布した場合、受信者毎に選択的に送信する必要は無くなるが、受信者に不必要な情報まで送信することになり、配布する情報量が多くなる為、配布効率の低下を生じる。特に通信路を介して情報を配布する場合には、大きな障害となりうる。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、暗号化の範囲を全体あるいは部分的に選択が可能なディジタルオーディオデータの圧縮の手法を適用し、暗号化されていない情報の添付なしに選択的な復号化を可能とすると共に、異なる品質の情報を効率良く配布可能とし、且つ、複数の暗号化に対して同一の復号化装置で対応が可能なディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに伝送方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するために、入力ディジタル信号を符号化するディジタル信号符号化装置において、上記入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配するブロック分配手段と、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求めるビット配分算出手段と、上記ビット配分算出手段により割り当てられたビット数に応じた符号化を行う割当ビット符号化手段と、上記細分化された小ブロックの少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化を施す暗号化手段と、上記暗号化手段による暗号化を制御するための暗号鍵を周波数について細分化した小ブロック毎に独立して生成する暗号鍵制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記暗号化手段は、暗号化の範囲が選択可能であり、上記暗号鍵制御手段は、上記暗号化手段における暗号化範囲を選択制御することが挙げられる。
【００１３】
また、上記入力ディジタル信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配、圧縮し、時間と周波数について細分化した小ブロック毎に独立及び／又は、単独、或は、多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現することが挙げられる。
【００１４】
すなわち、上記小ブロックは、上記入力ディジタル信号を時間及び周波数について細分化したものであり、上記入力ディジタル信号の上記小ブロック毎に周波数軸上のスペクトルデータを得る直交変換手段を含むスペクトルデータ出力手段をさらに有して成ることが挙げられる。また、上記ビット配分手段は、上記スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求め、得られた許容ノイズスペクトルを時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行うものであることが挙げられる。
【００１５】
また、上記暗号化手段は、時間及び周波数の少なくとも一方について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化するものであり、上記暗号鍵制御手段は、該細分化された小ブロック毎に独立して暗号化するための暗号鍵を生成するものであることが挙げられる。あるいは、上記暗号化手段は、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための直列に接続された手段から成るものであり、上記暗号鍵制御手段は、該細分化された小ブロックを多重に暗号化するための暗号鍵を生成するものであることが挙げられる。
【００１６】
さらに、上記ブロック分配手段は、入力信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、当該処理ブロックの時間的長さを決定する処理ブロック長決定手段を有して成ることが挙げられる。
【００１７】
また、本発明に係る信号記録媒体は、上述のようにして符号化されたディジタル信号が記録されたものである。
【００１８】
さらに、本発明に係るディジタル信号伝送方法は、上述のようにして符号化されたディジタル信号を伝送する工程を有するものである。
【００１９】
上述のようにして符号化され、記録媒体あるいは伝送路を介して供給された符号化データは、同一の符号化データで、複数の暗号復号状態に応じた複数の再生品質を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、記録媒体、並びに伝送方法の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
先ず、図１は、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の概略構成を示すブロック回路図であり、この図１のディジタル信号符号化装置は、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化方法が適用された装置でもある。
【００２２】
この図１に示す本発明の実施の形態としてのディジタル信号符号化装置においては、暗号化技術を適用した高能率圧縮符号化を行っている。すなわち、オーディオＰＣＭ信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割符号化（ＳＢＣ）、適応変換符号化（ＡＴＣ）、適応ビット割当て及び暗号鍵を用いての暗号化の各技術を用いて高能率符号化している。
【００２３】
この図１において、入力端子２００には、例えばオーディオＰＣＭ信号等のディジタル信号が入力されており、この入力ディジタル信号を時間及び周波数について細分化した小ブロックに分配するブロック分配手段として、例えば、ＱＭＦ（Quadrature Mirrer Filter）２０１，２０２及びブロックサイズ決定回路２０６，２０７，２０８が設けられている。また、上記入力ディジタル信号は、周波数軸上のスペクトルデータを得るスペクトルデータ出力手段としての直交変換回路、例えばＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）回路２０３，２０４，２０５に送られて、それぞれＭＤＣＴ処理される。ビット配分算出回路２０９は、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求め、適応ビット割当符号化回路２１０，２１１，２１２により、ビット配分算出回路２０９により割り当てられたビット数に応じた符号化を行う。暗号化手段としての暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５は、上記細分化された小ブロック対してそれぞれ暗号化を施す。暗号鍵制御回路２２２は、暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５による暗号化を制御するための暗号鍵を生成する。この場合、暗号鍵制御回路２２２は、暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５における暗号化を全て行うか一部についてのみ行うかの選択や、共通の暗号鍵を使うかそれぞれ異なる暗号鍵を使うかの制御や、時間経過に従って暗号化の状態を変化させる制御等を行う。
【００２４】
ここで、この図１に示す本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の詳細な説明に先立って、該符号化装置が用いられるディジタル信号処理装置としての圧縮データ記録及び／又は再生装置について、図２を参照しながら説明する。
【００２５】
図２には、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置や復号化装置が用いられる圧縮データ記録及び／又は再生装置の一具体例として、光磁気ディスク記録再生装置の概略構成を示している。
【００２６】
この図２に示す光磁気ディスク記録再生装置において、先ず記録媒体としては、スピンドルモータ５１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５３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５４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、光磁気ディススク１の記録トラックを光学ヘッド５３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。
【００２７】
光学ヘッド５３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５３は、光磁気ディスク１を介して上記磁気ヘッド５４と対向する位置に設けられている。光磁気ディスク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６６により磁気ヘッド５４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５３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５３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、例えばいわゆるプッシュ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５３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。
【００２８】
光学ヘッド５３の出力は、ＲＦ回路５５に供給される。このＲＦ回路５５は、光学ヘッド５３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５６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７１に供給する。
【００２９】
サーボ制御回路５６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５３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５３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５１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５７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５３及び磁気ヘッド５４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５６は、該サーボ制御回路５６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５７に送る。
【００３０】
システムコントローラ５７にはキー入力操作部５８や表示部５９が接続されている。このシステムコントローラ５７は、キー入力操作部５８による操作入力情報により指定される動作モードで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５７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５３及び磁気ヘッド５４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５７は、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５９に再生時間を表示させる制御を行う。
【００３１】
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９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。
【００３２】
加えて、システムコントローラ５７は、ＡＴＣ（Adaptive Transform Coding ）ＰＣＭエンコーダ６３あるいは、ＡＴＣデコーダ７３における暗号化、復号化（平分化）の為に、キー入力操作部５８による操作入力情報により指定される暗号鍵の供給を行う。
【００３３】
次に、この図２の光磁気ディスク記録再生装置の記録系において、入力端子６０からのアナログオーディオ入力信号Ａinがローパスフィルタ６１を介してＡ／Ｄ変換器６２に供給され、このＡ／Ｄ変換器６２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から得られたディジタルオーディオ信号は、ＡＴＣエンコーダ６３に供給される。また、入力端子６７からのディジタルオーディオ入力信号Ｄinがディジタル入力インターフェース回路６８を介してＡＴＣエンコーダ６３に供給される。ＡＴＣエンコーダ６３は、上記アナログオーディオ入力信号Ａinを上記Ａ／Ｄ変換器６２により量子化した所定転送速度のディジタルオーディオＰＣＭデータについて、ビット圧縮（データ圧縮）処理を行う。この際、システムコントローラ５７より、暗号鍵の制御に必要な情報がＡＴＣエンコーダ６３に供給される。ここではその圧縮率を４倍として説明するが、本実施の形態はこの倍率には依存しない構成となっており、応用例により任意に選択が可能である。
【００３４】
次にメモリ６４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５７により制御され、ＡＴＣエンコーダ６３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ＡＴＣエンコーダ６３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１／４、すなわち１８．７５セクタ／秒に低減されており、この圧縮データがメモリ１４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４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４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。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１４においては、上記ビット圧縮レートに応じた１８．７５（＝７５／４）セクタ／秒の低い転送速度で連続的に書き込まれた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１８．７５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。
【００３５】
メモリ６４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６５に供給される。ここで、メモリ６４からエンコーダ６５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６５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。
【００３６】
エンコーダ６５は、メモリ６４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（パリティ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６５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６６に供給される。この磁気ヘッド駆動回路６６は、磁気ヘッド５４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５４を駆動する。
【００３７】
また、システムコントローラ５７は、メモリ６４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６４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２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５７によりメモリ６４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５６に供給することによって行われる。
【００３８】
次に、この光磁気ディスク記録再生ユニットの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、光学ヘッド５３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５５により２値化されて供給されるデコーダ７１を備えている。この時光磁気ディスクのみではなく、コンパクトディクス（ＣＤ）と同じ再生専用光ディスクの読み出しも行なうことができる。
【００３９】
デコーダ７１は、上述の記録系におけるエンコーダ６５に対応するものであって、ＲＦ回路５５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化処理やＥＦＭ復号化処理などの処理を行い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７１により得られる再生データは、メモリ７２に供給される。
【００４０】
メモリ７２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５７により制御され、デコーダ７１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７２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正規の７５セクタ／秒の転送速度１８．７５セクタ／秒で連続的に読み出される。
【００４１】
システムコントローラ５７は、再生データをメモリ７２に７５セクタ／秒の転送速度で書き込むとともに、メモリ７２から上記再生データを上記１８．７５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５７は、メモリ７２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７２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５７によりメモリ７２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５６に供給することによって行われる。
【００４２】
メモリ７２から１８．７５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、ＡＴＣデコーダ７３に供給される。このＡＴＣデコーダ７３は、システムコントローラ５７より供給される暗号鍵を用いて暗号の復号化を行い、且つ、ＡＴＣデータを４倍にデータ伸張（ビット伸張）することで１６ビットのディジタルオーディオデータを再生する。このＡＴＣデコーダ７３からのディジタルオーディオデータは、Ｄ／Ａ変換器７４に供給される。
【００４３】
Ｄ／Ａ変換器７４は、ＡＴＣデコーダ７３から供給されるディ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７４により得られるアナログオーデイオ信号Ａout は、ローパスフィルタ７５を介して出力端子７６から出力される。
【００４４】
ところで、この図２のエンコーダ６３には、上記図１に示したようなディジタル信号符号化装置が用いられ、デコーダ７３には、後述する図１５に示すような本発明の実施の形態となるディジタル信号復号化装置が用いられる。
【００４５】
ここで、図１に戻って、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法における暗号化技術を適用した高能率圧縮符号化について詳述する。すなわち、オーディオＰＣＭ信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割符号化（ＳＢＣ）、適応変換符号化（ＡＴＣ）、適応ビット割当て及び暗号鍵を用いて暗号化を施す各技術を用いて高能率符号化する技術について説明する。
【００４６】
図１に示す具体的な高能率符号化装置では、定常状態においては、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、最低域の隣接した２帯域の帯域幅は同じで、より高い周波数帯域では高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定し、各周波数帯域毎に直交変換を行って、得られた周波数軸のスペクトルデータを、低域では、後述する人間の聴覚特性を考慮したいわゆる臨界帯域幅（クリティカルバンド）毎に、中高域ではブロックフローティング効率を考慮して臨界帯域幅を細分化した帯域毎に、適応的にビット割当して符号化している。通常このブロックが量子化雑音発生ブロックとなる。このクリティカルバンドとは、人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数帯域であり、ある純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域バンドノイズによって当該純音がマスクされるときのそのノイズの持つ帯域のことである。このクリティカルバンドは、高域ほど帯域幅が広くなっており、上記０〜２２ｋHZの全周波数帯域は例えば２５のクリティカルバンドに分割されている。
【００４７】
すなわち、図１において、入力端子２００には例えばサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの時、０〜２２ｋＨｚのオーディオＰＣＭ信号が供給されている。この入力信号は、例えばいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィルタ２０１により０〜１１ｋＨｚ帯域と１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域とに分割され、０〜１１ｋＨｚ帯域の信号は同じくいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィルタ２０２により０〜５．５ｋＨｚ帯域と５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ帯域とに分割される。帯域分割フィルタ２０１からの１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域の信号は直交変換回路の一例であるＭＤＣＴ回路２０３に送られ、帯域分割フィルタ２０２からの５. ５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ帯域の信号はＭＤＣＴ回路２０４に送られ、帯域分割フィルタ２０２からの０〜５．５ｋＨｚ域の信号はＭＤＣＴ回路２０５に送られることにより、それぞれＭＤＣＴ処理される。
【００４８】
ここで、上述した入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割する手法としてのＱＭＦフィルタは、
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分割手法が述べられている。この他、種々の方法により入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割できる。
【００４９】
さらに、上述した直交変換としては、例えば、入力オーディオ信号を所定単位時間（フレーム）でブロック化し、当該ブロック毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、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直交変換がある。上記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。
【００５０】
ここで、各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５に供給する各帯域毎のブロックについての標準的な入力信号に対する具体例を図３に示す。この図３の具体例においては、３つのフィルタ出力信号は、各帯域ごとに独立に各々複数の直交変換ブロックサイズを持ち、信号の時間特性、周波数分布等により時間分解能を切り換えられる様にしている。信号が時間的に準定常的である場合には、直交変換ブロックサイズを１１．６mS、すなわち、図３における（ａ）Long Mode と大きくし、信号が非定常的である場合には、直交変換ブロックサイズを更に２分割、４分割とする。図３における（ｂ）Short Modeのように、すべてを４分割で２．９mSとする場合や、図３における（ｃ）Middle Mode A 、（ｄ）Middle Mode B のように、一部を２分割で５．８mS、１部を４分割で２．９mSの時間分解能とすることで、実際の複雑な入力信号に適応するようになっている。この直交変換ブロックサイズの分割は処理装置の規模が許せば、さらに複雑な分割を行なうと、より効果的なことは明白である。
【００５１】
このブロックサイズの決定は図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８で決定され、該当ブロックのブロックサイズ情報としてＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５、適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２及び、暗号化回路２１９、２２０、２２１に伝送されると共に、直行変換の為の窓関数（ウィンドウ形状）も決定され、ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５に伝送される。
【００５２】
次に、図４に、ブロックサイズ決定回路の一具体例の概略構成を表すブロック回路図を示す。ここでは図１におけるブロック決定回路２０６を例に挙げて説明する。
図１におけるＱＭＦ２０１の出力のうち、１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０１を介してパワー算出回路４０４に送られる。さらに、図１におけるＱＭＦ２０２の出力のうち、５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０２を介してパワー算出回路４０５へ、０〜５．５ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０３を介してパワー算出回路４０６へとそれぞれ送られる。
【００５３】
また、図１におけるブロックサイズ決定回路２０７、２０８は、図４における入力端子４０１、４０２、４０３へ入力される信号がブロックサイズ決定回路２０６の場合と異なるだけで、動作は同一である。各ブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８におけるそれぞれの入力端子４０１、４０２、３０３はマトリクス構成となっており、すなわち、ブロックサイズ決定回路２０７の入力端子４０１には図１におけるＱＭＦ２０２の５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚの出力が接続されており、同入力端子４０２には０〜５．５ｋＨｚの出力が接続されている。ブロックサイズ決定回路２０８についても、同様である。
【００５４】
図４において、各パワー算出回路４０４、４０５、４０６は、入力された時間波形を一定時間、積分することによって、各周波数帯域のパワーを求めている。この際、積分する時間幅は上述の直交変換ブロックサイズのうち、最小時間ブロック以下である必要がある。また、上述の算出法以外、例えば直交変換ブロックサイズの最小時間幅内の最大振幅の絶対値あるいは振幅の平均値を代表パワーとして用いても同様の効果が得られる。パワー算出回路４０４の出力は変化分抽出回路４０８及びパワー比較回路４０９に、パワー算出回路４０５、４０６の出力はパワー比較回路４０９にそれぞれ送られる。変化分抽出回路４０８ではパワー算出回路４０４より送られたパワーの微係数を求めてパワーの変化情報として、ブロックサイズ１次決定回路４１０及びメモリ４０７へ送る。
【００５５】
メモリ４０７では、変化分抽出回路４０８より送られたパワーの変化情報を上述の直交変換ブロックサイズの最大時間以上、蓄積する。これは時間的に隣接する直交変換ブロックが直交変換の際のウィンドウ処理により、互いに影響を与え合うため、時間的に隣接する１つ前のブロックのパワー変化情報をブロックサイズ１次決定回路４１０において必要とするためである。
【００５６】
ブロックサイズ１次決定回路４１０では変化分抽出回路４０８より送られた該当ブロックのパワー変化情報とメモリ４０７より送られた時間的に隣接する該当ブロックの１つ前のブロックのパワー変化情報をもとに、該当する周波数帯域内のパワーの時間的変位から該当する周波数帯域の直交変換ブロックサイズを決定する。この際、一定以上の変位が認められた場合、より時間的に短い直交変換ブロックイサイズを選択するわけであるが、その変位点は固定でも効果は得られる。さらに周波数に比例した値、すなわち、周波数が高い場合は大きな変位によって時間的に短いブロックサイズとなり、周波数が低い場合は、高い場合のそれに比べ小さな変位で時間的に短いブロックサイズに決定されると、より効果的である。この値はなめらかに変化することが望ましいが、複数段階の階段状の変化であっても、構わない。以上のように決定されたブロックサイズはブロックサイズ修正回路４１１へ伝送される。
【００５７】
一方、パワー比較回路４０９において、各パワー算出回路４０４、４０５、４０６より送られた各周波数帯域のパワー情報を同時刻及び時間軸上でマスキング効果の発生する時間幅で比較を行ない、パワー算出回路４０４の出力周波数帯域に及ぼす他の周波数帯域の影響を求め、ブロックサイズ修正回路４１１へ伝送する。ブロックサイズ修正回路４１１ではパワー比較回路４０９より送られたマスキング情報及びディレイ群４１２、４１３、４１４の各タップから送られた過去のブロックサイズ情報を基に、ブロックサイズ１次決定回路４１０より送られたブロックサイズをより時間的に長いブロックサイズを選択するよう修正をかけ、ディレイ４１２及びウィンドウ形状決定回路４１５へ出力している。ブロックサイズ修正回路４１１における作用は、該当周波数帯域においてプリエコーが問題となる場合でも、他の周波数帯域、特に該当周波数帯域より低い帯域において、大きな振幅を持つ信号が存在した場合、そのマスキング効果により、プリエコーが聴感上問題とならない、あるいは問題が軽減される場合があるという特性を利用している。
【００５８】
なお、上記マスキングとは、人間の聴覚上の特性により、ある信号によって他の信号がマスクされて聞こえなくなる現象をいうものであり、このマスキング効果には、時間軸上のオーデイオ信号による時間軸マスキング効果と、周波数軸上の信号による同時刻マスキング効果とがある。これらのマスキング効果により、マスキングされる部分にノイズがあったとしても、このノイズは聞こえないことになる。このため、実際のオーデイオ信号では、このマスキングされる範囲内のノイズは許容可能なノイズとされる。
【００５９】
次に、ディレイ群４１２、４１３、４１４では過去の直交変換ブロックサイズを順に記録しておき、各タップ、すなわち、ディレイ群４１２、４１３、４１４の出力より、ブロックサイズ決定回路４１１へ出力している。同時に、ディレイ４１２の出力は出力端子４１７へ、ディレイ群４１２、４１３の出力はウィンドウ形状決定回路４１５へ接続している。このディレイ群４１２、４１３、４１４からの出力はブロックサイズ修正回路４１１においてより長い時間幅でのブロックサイズの変化を該当ブロックのブロックサイズの決定に役立てる働き、例えば、過去頻繁により時間的に短いブロックサイズが選択されている場合は、時間的に短いブロックサイズの選択を増やし、過去において時間的に長いブロックサイズの選択がなされてない場合においては、時間的に長いブロックサイズの選択を増やす等の判断を可能としている。なお、このディレイ群はウィンドウ決定回路４１５及び出力端子４１７に必要なディレイ４１２、４１３を除けば、そのタップ数は装置の実際的な構成、規模により増減させて用いられる場合もある。
【００６０】
ウィンドウ形状決定回路４１５ではブロックサイズ修正回路４１１の出力、すなわち、該当ブロックの時間的に隣接する１つ後のブロックサイズととディレイ４１２の出力、すなわち、該当ブロックのブロックサイズとディレイ４１３の出力、すなわち、該当ブロックの時間的隣接する１つ前のブロックサイズとから、上述の図１における各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５において使用されるウィンドウの形状を決定し、出力端子４１６へ出力する。図４における出力端子４１７、すなわち、ブロックサイズ情報と出力端子４１６、すなわち、ウィンドウ形状情報が、図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８の出力として各部へ接続される。
【００６１】
ここで、ウィンドウ形状決定回路４１５において決定されるウィンドウの形状について説明する。
図５に、隣接するブロックとウィンドウの形状の様子の具体例を示す。図５の（ａ）〜（ｃ）より判るように、図中点線及び実線で示すように直交変換に使用されるウィンドウは時間的に隣接するブロックとの間で重複する部分があり、本実施の形態では、隣接するブロックの中心まで重複する形状を採用しているため、隣接するブロックの直交変換サイズによりウィンドウの形状が変化する。
【００６２】
図６には上記ウィンドウ形状の詳細の具体例を示す。図６においてウィンドウ関数ｆ(n)、ｇ(n+N)は次式（１）を満たす関数として与えられる。
ｆ(n)×ｆ(L-1-n)＝ｇ(n)×ｇ(L-1-n)
ｆ(n)×ｆ(n)＋ｇ(n)×ｇ(n)＝１ ・・・（１）
０≦ｎ≦Ｌ−１
この式（１）におけるＬは、隣接する変換ブロック長が同一であればそのまま変換ブロック長となるが、隣接する変換ブロック長が異なる場合は、より短いほうの変換ブロック長をＬとし、より長い変換ブロック長をＫとすると、ウィンドウが重複しない領域においては、次式（２）として与えられる。
ｆ(n)＝ｇ(n)＝１ Ｋ≦ｎ≦3K/2-L/2
ｆ(n)＝ｇ(n)＝０ 3K/2+L≦ｎ≦２Ｋ ・・・（２）
この様にウィンドウの重複部分をできる限り長く取ることにより、直交変換の際のスペクトルの周波数分解能を良好なものとしている。
【００６３】
以上の説明から明らかな様に、直交変換に使用するウィンドウの形状は時間的に連続する３ブロック分の直交変換サイズが確定した後、決定される。従って、図４における入力端子４０１、４０２、４０３から入力される信号のブロックと出力端子４１６、４１７から出力される信号のブロックは本実施の形態において１ブロック分の差異を生じている。
【００６４】
また、図４におけるパワー算出回路４０５、４０６及びパワー比較回路４０９を省略しても図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８を構成することは可能である。さらに、ウィンドウの形状を直交変換ブロックの取りうる時間的に最小のブロックサイズに固定することによってその種類を１種類とし、図４におけるディレイ群４１２、４１３、４１４及びブロックサイズ修正回路４１１ならびにウィンドウ形状決定回路４１５を省略して構成することも可能である。特に、処理時間の遅延を好まない応用例においては上述の省略により遅延の少ない構成となり、有効に作用する。
【００６５】
再び、図１において、各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５にてＭＤＣＴ処理されて得られた周波数軸上のスペクトルデータあるいはＭＤＣＴ係数データは、適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１３、及びビット配分算出回路２０９に伝送される。
【００６６】
ビット配分算出回路２０９は、前述のクリティカルバンドを考慮して分割されたスペクトルデータに基づき、いわゆるマスキング効果等を考慮してクリティカルバンドを考慮した各分割帯域毎のマスキング量を求め、このマスキング量とクリティカルバンドを考慮した各分割帯域毎のエネルギあるいはピーク値等に基づいて、各帯域毎に割当ビット数を求め、適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２へ伝送している。適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２では各帯域毎に割り当てられたビット数に応じて各スペクトルデータ（あるいはＭＤＣＴ係数データ）を量子化している。このようにして符号化されたデータは、暗号化回路２１９、２２０、２２１に送られる。
【００６７】
次に、図７は上記ビット割当算出回路２０９の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図７を用いてビット割当算出回路の作用について説明する。
【００６８】
この図７において、入力端子７０１には、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５からの周波数軸上のスペクトルデータあるいはＭＤＣＴ係数データが供給されている。この周波数軸上の入力データは、帯域毎のエネルギ算出回路７０２に送られて、上記マスキング量とクリティカルバンド及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域のエネルギーが、例えば当該バンド内での各振幅値の総和を計算すること等により求められる。この各バンド毎のエネルギの代わりに、振幅値のピーク値、平均値等が用いられることもある。このエネルギ算出回路７０２からの出力として、例えば各バンドの総和値のスペクトルを図８にＳＢとして示している。ただし、この図８では、図示を簡略化するため、上記マスキング量とクリティカルバンド及びブロックフローティングを考慮した分割帯域数を１２バンド（Ｂ1 〜Ｂ12）で表現している。
【００６９】
ここで、上記スペクトルＳＢのいわゆるマスキングに於ける影響を考慮するために、該スペクトルＳＢに所定の重み付け関数を掛けて加算するような畳込み（コンボリユーション）処理を施す。このため、上記帯域毎のエネルギ算出回路７０２の出力すなわち該スペクトルＳＢの各値は、畳込みフイルタ回路７０３に送られる。該畳込みフイルタ回路７０３は、例えば、入力データを順次遅延させる複数の遅延素子と、これら遅延素子からの出力にフイルタ係数（重み付け関数）を乗算する複数の乗算器（例えば各バンドに対応する２５個の乗算器）と、各乗算器出力の総和をとる総和加算器とから構成されるものである。この畳込み処理により、図８中点線で示す部分の総和がとられる。
【００７０】
ここで、上記畳込みフイルタ回路７０３の各乗算器の乗算係数（フイルタ係数）の一具体例を示すと、任意のバンドに対応する乗算器Ｍの係数を１とするとき、乗算器Ｍ−１で係数０．１５を、乗算器Ｍ−２で係数０．００１９を、乗算器Ｍ−３で係数０．０００００８６を、乗算器Ｍ＋１で係数０．４を、乗算器Ｍ＋２で係数０．０６を、乗算器Ｍ＋３で係数０．００７を各遅延素子の出力に乗算することにより、上記スペクトルＳＢの畳込み処理が行われる。ただし、Ｍは１〜２５の任意の整数である。
【００７１】
次に、上記畳込みフイルタ回路７０３の出力は引算器７０４に送られる。該引算器７０４は、上記畳込んだ領域での後述する許容可能なノイズレベルに対応するレベルαを求めるものである。なお、当該許容可能なノイズレベル（許容ノイズレベル）に対応するレベルαは、後述するように、逆コンボリユーション処理を行うことによって、クリテイカルバンドの各バンド毎の許容ノイズレベルとなるようなレベルである。ここで、上記引算器７０４には、上記レベルαを求めるための許容関数（マスキングレベルを表現する関数）が供給される。この許容関数を増減させることで上記レベルαの制御を行っている。当該許容関数は、次に説明するような（ｎ−ａｉ）関数発生回路７０５から供給されているものである。
【００７２】
すなわち、許容ノイズレベルに対応するレベルαは、クリテイカルバンドのバンドの低域から順に与えられる番号をｉとすると、次の（３）式で求めることができる。
α＝Ｓ−（ｎ−ａｉ） ・・・（３）
この（３）式において、ｎ，ａは定数でａ＞０、Ｓは畳込み処理されたバークスペクトルの強度であり、（３）式中（ｎ−ａｉ）が許容関数となる。本実施の形態では、
ｎ＝３８，ａ＝１ ・・・（４）
としており、この時の音質劣化はなく、良好な符号化が行えた。
【００７３】
このようにして、上記レベルαが求められ、このデータは、割算器７０６に伝送される。当該割算器７０６では、上記畳込みされた領域での上記レベルαを逆コンボリユーションするためのものである。したがって、この逆コンボリユーション処理を行うことにより、上記レベルαからマスキングスペクトルが得られるようになる。すなわち、このマスキングスペクトルが許容ノイズスペクトルとなる。なお、上記逆コンボリユーション処理は、複雑な演算を必要とするが、本実施の形態では簡略化した割算器７０６を用いて逆コンボリユーションを行っている。
【００７４】
次に、上記マスキングスペクトルは、合成回路７０７を介して減算器７０８に伝送される。ここで、当該減算器７０８には、上記帯域毎のエネルギ検出回路７０２からの出力、すなわち前述したスペクトルＳＢが、遅延回路７０９を介して供給されている。したがって、この減算器７０８で上記マスキングスペクトルとスペクトルＳＢとの減算演算が行われることで、図９示すように、上記スペクトルＳＢは、該マスキングスペクトルＭＳのレベルで示すレベル以下がマスキングされることになる。
【００７５】
当該減算器７０８からの出力は、許容雑音補正回路７１０を介し、出力端子７１１を介して取り出され、例えば割当てビツト数情報が予め記憶されたＲＯＭ等（図示せず）に送られる。このＲＯＭ等は、上記減算回路７０８から許容雑音補正回路７１０を介して得られた出力（上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベル）に応じ、各バンド毎の割当ビツト数情報を出力する。この割当ビツト数情報が図１における適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２に送られることで、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５からの周波数軸上の各スペクトルデータがそれぞれのバンド毎に割り当てられたビツト数で量子化されるわけである。
【００７６】
すなわち要約すれば、図１における適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２では、上記マスキング量とクリテイカルバンド及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域のエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて割当てられたビツト数で上記各バンド毎のスペクトルデータを量子化することになる。なお、図７における遅延回路７０９は上記合成回路７０７以前の各回路での遅延量を考慮してエネルギ検出回路７０２からのスペクトルＳＢを遅延させるために設けられている。
【００７７】
ところで、上述した合成回路７０７での合成の際には、最小可聴カーブ発生回路７１２から供給される図９に示すような人間の聴覚特性であるいわゆる最小可聴カーブＲＣを示すデータと、上記マスキングスペクトルＭＳとを合成することができる。この最小可聴カーブにおいて、雑音絶対レベルがこの最小可聴カーブ以下ならば該雑音は聞こえないことになる。この最小可聴カーブは、コーデイングが同じであっても例えば再生時の再生ボリユームの違いで異なるものとなるが、現実的なデジタルシステムでは、例えば１６ビツトダイナミツクレンジへの音楽のはいり方にはさほど違いがないので、例えば４ｋＨｚ付近の最も耳に聞こえやすい周波数帯域の量子化雑音が聞こえないとすれば、他の周波数帯域ではこの最小可聴カーブのレベル以下の量子化雑音は聞こえないと考えられる。したがって、このように例えばシステムの持つワードレングスの４ｋＨｚ付近の雑音が聞こえない使い方をすると仮定し、この最小可聴カーブＲＣとマスキングスペクトルＭＳとを共に合成することで許容ノイズレベルを得るようにすると、この場合の許容ノイズレベルは、図１０中の斜線で示す部分までとすることができるようになる。なお、本実施の形態では、上記最小可聴カーブの４ｋＨｚのレベルを、例えば２０ビツト相当の最低レベルに合わせている。また、この図１０は、信号スペクトルＳＳも同時に示している。
【００７８】
また、上記許容雑音補正回路７１０では、補正情報出力回路７１３から送られてくる例えば等ラウドネスカーブの情報に基づいて、上記減算器７０８からの出力における許容雑音レベルを補正し、出力端子７１１を介して、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１に伝送している。ここで、等ラウドネスカーブとは、人間の聴覚特性に関する特性曲線であり、例えば１ｋＨｚの純音と同じ大きさに聞こえる各周波数での音の音圧を求めて曲線で結んだもので、ラウドネスの等感度曲線とも呼ばれる。またこの等ラウドネス曲線は、図１０に示した最小可聴カーブＲＣと略同じ曲線を描くものである。この等ラウドネス曲線においては、例えば４ｋＨｚ付近では１ｋＨｚのところより音圧が８〜１０ｄＢ下がっても１ｋＨｚと同じ大きさに聞こえ、逆に、５０Ｈｚ付近では１ｋＨｚでの音圧よりも約１５ｄＢ高くないと同じ大きさに聞こえない。このため、上記最小可聴カーブのレベルを越えた雑音（許容ノイズレベル）は、該等ラウドネス曲線に応じたカーブで与えられる周波数特性を持つようにするのが良いことがわかる。このようなことから、上記等ラウドネス曲線を考慮して上記許容ノイズレベルを補正することは、人間の聴覚特性に適合していることがわかる。
【００７９】
さらに、補正情報出力回路７１３では、上記適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２における量子化の際の出力情報量（データ量）の検出出力と、最終符号化データのビツトレート目標値との間の誤差の情報に基づいて、上記許容ノイズレベルを補正するようにしいる。これは、全てのビツト割当単位ブロツクに対して予め一時的な適応ビツト割当を行って得られた総ビツト数が、最終的な符号化出力データのビツトレートによって定まる一定のビツト数（目標値）に対して誤差を持つことがあり、その誤差分を０とするように再度ビツト割当をするものである。すなわち、目標値よりも総割当ビツト数が少ないときには、差のビツト数を各単位ブロツクに割り振って付加するようにし、目標値よりも総割当ビツト数が多いときには、差のビツト数を各単位ブロツクに割り振って削るように作用する。
【００８０】
以上のような動作を行なうため、上記総割当ビツト数の上記目標値からの誤差を検出し、この誤差データに応じて補正情報出力回路７１３が各割当ビツト数を補正するための補正データを出力する。ここで、上記誤差データがビツト数不足を示す場合は、上記単位ブロツク当たり多くのビツト数が使われることで上記データ量が上記目標値よりも多くなっている場合を考えることができる。また、上記誤差データが、ビツト数余りを示すデータとなる場合は、上記単位ブロツク当たり少ないビツト数で済み、上記データ量が上記目標値よりも少なくなっている場合を考えることができる。したがって、上記補正情報出力回路７１３からは、この誤差データに応じて、上記減算器７０８からの出力における許容ノイズレベルを、例えば上記等ラウドネス曲線の情報データに基づいて補正させるための上記補正値のデータが出力されるようになる。上述のような補正値が、上記許容雑音補正回路７１０に伝送されることで、上記減算器７０８からの許容ノイズレベルが補正されるようになる。
【００８１】
以上説明したようなシステムでは、メイン情報として直交変換出力スペクトを量子化処理したデ−タとサブ情報として量子化の語長を示すワ−ドレングスと直行変換のブロックサイズが得られ、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１、２２３、２２４、２２５に送られている。
【００８２】
再び図１において、暗号化回路２１９は適応ビット割当符合化回路２１０より伝送される直行変換されたスペクトルないし、ＭＤＣＴ処理された係数を量子化したデータと量子化の語長を示すワードレングスを暗号鍵制御回路２２２より伝送される暗号化の為のデータ、いわゆる暗号鍵を用いて暗号化し、出力端子２１３に出力している。
【００８３】
暗号化回路２２３はブロック決定回路２０６より伝送される直行変換のブロックサイズ情報を暗号鍵制御回路２２２より伝送される暗号化の為のデータ、いわゆる暗号鍵を用いて暗号化し、出力端子２１６に出力している。
【００８４】
同様に、暗号化回路２２０は適応ビット割当符合化回路２１１、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２１は適応ビット割当符合化回路２１２、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２４はブロック決定回路２０７、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２５はブロック決定回路２０８、暗号鍵制御回路２２２より、データを受け取り、出力端子２１４、２１５、２１７及び２１８にそれぞれ出力している。
【００８５】
次に、図１１は上記暗号化回路２１０、２１１、２１２、２２３、２２４、２２５の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１１を用いて暗号化回路の作用について説明する。
【００８６】
図１１は５６ビットの暗号鍵を用いて、６４ビット毎に入力されたデータを１６段処理して暗号化している。図１１における入力端子３０１は、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２又は、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８の出力に接続しており、適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２より伝送される直行変換されたスペクトルないし、ＭＤＣＴ処理された係数を量子化したデータと量子化の語長を示すワードレングス又は、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８より伝送される直行変換のブロックサイズ情報が伝送される。入力端子３０１より入力されたデータは、初期転値回路３０２によりビットの順序が入れ換えられた後、左右３２ビットづつに分割される。続いてこの右３２ビットｘ１は、Ｆ関数回路３０３で処理された後、左３２ビットと排他的論理和回路３１９で排他的論理和され、左右の３２ビットが入れ換えられて、次段に送られる。以下、同様の処理を１６段繰り返す事で暗号化の処理を行っている。１６段の処理が終了した左右３２ビットのデータは、初期転置回路３０２の逆関数で構成される最終転置回路３３５にてビットの順を入れ換えられて、暗号文となり、出力端子３３６より出力される。
【００８７】
また、図１１における入力端子３３８は、図１における暗号鍵制御回路２２２の出力に接続されており、暗号化の為のいわゆる暗号鍵が入力される。この暗号鍵は、本実施の形態では５６ビットの語長を持つものとしている。この入力端子３３８より入力された５６ビットの暗号鍵は、鍵スケジュール部３３７において５６ビットを７６８ビットに拡大され、各段につき４８ビットづつ各Ｆ関数回路３０３〜３１８に転送される。
【００８８】
ここで図１２は図１１におけるＦ関数回路３０３〜３１８の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１２を用いてＦ関数回路の作用について説明する。
【００８９】
図１２における入力端子５０１は、図１１における鍵スケジュール部の出力に接続され、５６ビットから７６８ビットに拡大された中の４８ビットのデータｋｉがそれぞれ入力される。この４８ビットのデータは、６ビットづつに分割され、排他論理和回路５０４〜５１１に入力されている。一方、図１２における入力端子５０２より、図１１において左右３２ビットに分割されたデータの右３２ビットデータＸが入力され、同じく排他論理和回路５０４〜５１１に入力され、前述の６ビットデータと排他的論理和を施される。各排他的論理和回路５０４〜５１１の出力は置換表からなるＳ−ＢＯＸ回路５１２〜５１９に入力される。この各Ｓ−ｂｏｘ回路５０４〜５１１では、６ビットの入力を変換表に従って変換し、４ビットのデータを出力する。従って、８つのｓ−ｂｏｘ回路５１２〜５１９より出力された合計３２ビットのデータは、転置回路５２０に入力される。この転置回路５２０では、ビットの順序が入れ換えられて出力端子５２１より、Ｆ（ｘ，ｋ）として出力される。
【００９０】
再び図１において、暗号鍵制御回路２２２は、図１における入力端子２２６を介して入力される、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号鍵と暗号化のための情報により、各暗号化回路２１９、２２０、２２１に必要な暗号鍵を生成して伝送している。ここで、上記暗号化のための情報としては、例えば、すべての適応ビット割当符合化回路の出力を同一の暗号鍵で暗号化する、適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化する、すべての適応ビット割当符合化回路の出力をすべて異なる暗号鍵で暗号化する、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の選択制御情報が挙げられる。
【００９１】
次に、図１３は、図１における暗号鍵制御回路２２２の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１３を用いて暗号鍵制御回路の作用について説明する。
【００９２】
図１３における入力端子６０１は、図１における入力端子２２６に接続されており、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号鍵と暗号化のための情報が入力される。暗号化のための情報としては、例えば、すべての適応ビット割当符合化回路の出力を同一の暗号鍵で暗号化する、適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化する、すべての適応ビット割当符合化回路の出力をすべて異なる暗号鍵で暗号化する、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の情報が挙げられる。このような情報の中、いわゆる暗号鍵ならびに特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の情報は、図１３における暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４に入力される。本実施の形態では、便宜的に６４ビットの語長で暗号鍵を表現されており、この暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４において、対応させる暗号復号化回路応じた５６ビットの語長に変換され、スイッチ回路６０７〜６１５に転送されている。また、入力端子６０１より入力された暗号化の為の情報は、図１３における暗号鍵生成回路６０６に入力され、１ビット単位の信号に復号され各暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４の出力並びに、空鍵生成回路６０５の出力と出力端子６１９、６２０、６２１に接続されたスイッチ回路６０７〜６１８の切断の制御を行っている。また、空暗号鍵生成回路６０５は、図１における各暗号化回路２１９、２２０、２２１、２２３、２２４、２２５における出力が、入力されるデータと同一の出力が得られるような暗号鍵をスイッチ回路６１６、６１７、６１８に出力している。スイッチ回路６０７〜６１８では、暗号制御回路６０６より出力される制御データに従って、入力されたデータを選択的に出力端子６１９、６２０、６２１に接続している。出力端子６１９は図１における暗号化回路２１９、２２５に、出力端子６２０は図１における暗号化回路２２０、２２４に、出力端子６２１は図１における暗号化回路２２１、２２５に接続されている。
【００９３】
ここで、スイッチ回路６０７〜６１８の作用について説明する。例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２ならびに、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８の出力全て、すなわち全ての帯域のデータの暗号化を実施しない場合には、スイッチ回路６１６、６１７、６１８が接続する様に制御され、他のスイッチ回路は接続しない様に制御される事によって、出力回路６１９、６２０、６２１より、暗号化されない、いわゆる空の暗号鍵が出力される。また、図１における適応ビット割当符合化回路２１２ならびに、ブロック決定回路２０８の出力、すなわち高域(１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ)のデータのみ暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６１７、６１８が接続する様に制御される。同様に図１における適応ビット割当符合化回路２１１、２１２ならびに、ブロック決定回路２０７、２０８の出力、すなわち中高域（５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ、１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ）のデータを暗号する場合において、異なる暗号鍵を用いて暗号化を行う場合には、スイッチ回路６０７、６１１、６１８が、同一の暗号鍵を用いる場合には、スイッチ回路６０７、６０８、６１８ないし、６１０、６１１、６１８あるいは、６１３、６１４、６１８が接続する様に制御される。さらに、全ての帯域のデータを暗号化する場合において、同一の暗号鍵で暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６０８、６０９ないし、６１０、６１１、６１２あるいは６１３、６１４、６１５が、全ての帯域のデータを全て異なる暗号鍵で暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６１１、６１５が接続されるように制御される。この様にスイッチ回路６０７〜６１８を制御する事によって高能率符合化における分割された帯域と暗号化の全ての組合せを実現可能としている。
【００９４】
次に、図１４に本実施の形態で高能率符合化ならびに暗号化処理を行った後のビットストリームの具体例を示す。この図１４を用いて本実施の形態の符合化の作用について説明する。
【００９５】
図１４では、（Ａ）において全て平文、（Ｂ）において高域のみ暗号化、（Ｃ）において中高域を暗号化、並びに、（Ｄ）において全帯域を暗号化した場合のビットストリームの例を示している。
【００９６】
図１４（Ａ）に示す様に、暗号化を行わず全て平文とした場合、低中高各々の直交変換出力スペクトルを量子化処理した、いわゆるメインデ−タと、量子化の語長を示すワ−ドレングスと直行変換のブロックサイズ等を表す、いわゆるサブ情報とが記録あるいは伝送される。すなわち、メイン情報としては、低域メイン情報７１１、中域メイン情報７２１、高域メイン情報７３１があり、サブ情報としては、低域サブ情報７１２、中域サブ情報７２２、高域サブ情報７３２がある。この（Ａ）の場合、復号化する際は、該当帯域のサブデータを用いて、後述のデコーダでの手順にしたがって該当帯域のメイン情報を復号化する。
【００９７】
これに対して、図１４（Ｂ）に示す様に、高域のメインデータのみ暗号化された場合には、高域のサブ情報が記録されるべき部分には、高域のメイン情報が無効となるような疑似高域サブ情報７３５が書き込まれ、実際の高域サブ情報は、高域メイン情報と共に暗号化されて、高域メイン情報の部分に書き込まれる。すなわち、元の高域メイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３と暗号化された高域サブ情報７３４とが書き込まれる。
【００９８】
従って、暗号を平文化する手段を持ち得ない受信者、あるいは、暗号を平文化する為の暗号鍵を持たない受信者は、低中域のデータ（０ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ）のみ、復号が可能となる。この際、高域のメイン情報が暗号化されている為、前述の受信者には復号化の為の有意情報とはなり得ないが、高域のメイン情報を無効とする疑似高域サブ情報７３５の作用により、低中域情報の復号化に支障をきたす事が無い。また、この様に、本来あるはずの高域のデータが復号されない場合、理論的には図１におけるＱＭＦ回路２０１、２０２において帯域分割時に発生した折り返し雑音が合成時に打ち消されなくなるが、本具体例において折り返し雑音が復号化した音声情報の品質を著しく損なうことは無かった。
【００９９】
また、図１４（Ｂ）に示す様に高域のみ暗号化された場合において、受信者が暗号の平文化の手段を持ち、且つ、暗号を平文化する為の暗号鍵を持つ場合には、図１４（Ｂ）に示す暗号化された部分に記録されているデータを平分化し、全ての帯域データの復号化が可能となる。
【０１００】
以上の構成によれば、暗号を平分化する為の手段、あるいは平分化する為の暗号鍵を持たない受信者が、部分的にデータの復号化をした後、発信者に暗号を平分化する為の手段、あるいは平分化する為の暗号鍵を請求し入手した場合でも、改めて、暗号化された高能率符合化データを転送する事無しに、先に入手した部分的に暗号化された高能率符合化データを平文化し復号する事が可能である。
【０１０１】
次に、図１４（Ｃ）は、中高域のデータを暗号化した場合を示し、元の高域メイン情報及び中域メイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３、暗号化された高域サブ情報７３４、暗号化された中域メイン情報７２３、暗号化された中域サブ情報７２４がそれぞれ配置され、元の高域及び中域のサブ情報の領域には、疑似高域サブ情報７３５、疑似中域サブ情報７２５がそれぞれ配置されている。
【０１０２】
この図１４の（Ｃ）の例のように、中高域のデータを暗号化した場合においても、前述の（Ｂ）の場合と同様な作用効果がある。加えて、この（Ｃ）に示すような構成では、中域データを暗号化する暗号鍵と高域データを暗号化する暗号鍵を異なるものとする事が可能で、この場合には、情報の発信者がより多くの選択肢、すなわち、一つの暗号化した高能率符号化データのみで、低域のみ復号化が可能、低中域の復号化が可能、全ての帯域の復号化が可能と言う選択を受信者に提供可能となる、あるいは、一つの暗号化した高能率符号化データのみで、受信者の所有する暗号を平分化する為の暗号鍵に応じて復号化した際の音声データの品質を指定して配送が可能となる。
【０１０３】
さらに、図１４（Ｄ）に示す例では、全帯域のデータを暗号化しており、元のメイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３、暗号化された高域サブ情報７３４、暗号化された中域メイン情報７２３、暗号化された中域サブ情報７２４、暗号化された低域メイン情報７１３、暗号化された低域サブ情報７１４がそれぞれ配置され、元の高域及び中域のサブ情報の領域には、疑似高域サブ情報７３５、疑似中域サブ情報７２５、疑似低域サブ情報７１５がそれぞれ配置されている。
【０１０４】
この図１４（Ｄ）に示すような全帯域を暗号化する場合には、暗号を平文化する手段を持ち得ない受信者、あるいは、暗号を平文化する為の暗号鍵を持たない受信者は、復号化が不可能となる点が前述の場合と異なる点であるが、暗号化と高能率符合化における暗号鍵と音声データの復号化品質との組合せは、より多く得られる事となる。すなわち、一つの暗号化した高能率符合化データのみで、復号化が不可能、低域のみ符合化が可能、低中域の符合化が可能、全ての帯域の復号化が可能と言う選択を受信者に提供可能となる、あるいは、一つの暗号化した高能率符合化データのみで、受信者の所有する暗号を平分化する為の暗号鍵に応じて復号化した際の音声データの品質、あるいは復号化不可能を指定して配送が可能となる。
【０１０５】
同様に、本実施の形態においては、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５は、同図ＱＭＦ回路２０１、２０２の出力を５１２サンプル毎に直行変換しており、先の暗号化を施す際にもこの時間的に分割された小ブロック毎に制御可能な事は明白である。従って、本実施の形態によれば、圧縮データの先頭から、所定の時間分のみ、平文とし、一定時間経過後、暗号化された圧縮暗号化データも作成可能である。
【０１０６】
これは、例えば元の入力信号をオーディオ信号とする場合に、複数の曲の先頭部分のみを平文とし、残りの部分の少なくとも一部の周波数帯域を暗号化して記録されたディスク等の信号記録媒体を頒布することが考えられる。この場合、聴取者は、希望する曲について代金を払って暗号鍵を入手することで、その曲全体を良好な音質で再生することができる。このような信号記録媒体を作成する際には、曲の演奏の時間経過に伴って、暗号鍵と暗号化のための情報を変化させて、上記図１の入力端子２２６に供給するようにすればよい。
【０１０７】
すなわち、上述した本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置あるいは方法により圧縮符号化されたディジタル信号は、光磁気ディスク、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録することで、本発明の実施の形態となる信号記録媒体を得ることができる。
【０１０８】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号伝送方法は、上述した実施の形態となるディジタル信号符号化装置あるいは方法により圧縮符号化されたディジタル信号を伝送することで実現できる。
【０１０９】
次に、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号復号装置及び方法の具体例について、図１５を参照しながら説明する。
【０１１０】
図１５は、上記図１に示すディジタル信号符号化装置に対応するディジタル信号復号化装置の一例を示し、例えば図２におけるＡＴＣデコーダ７３として用いることができる。すなわち、図１５は、上述の図１のディジタル信号符号化装置により暗号化かつ、高能率符号化された信号を再び復号化するための復号回路を示している。
【０１１１】
この図１５において、各帯域の量子化され、暗号化されたＭＤＣＴ係数ならびに、同様に暗号化された量子化の語長を示すワ−ドレングス、すなわち、図１における出力端子２１３、２１４、２１５の出力信号と等価のデータが、入力端子１１７、１１８、１１９を介して、暗号復号回路１０９、１１０、１１１に入力され、暗号化された直行変換のブロックサイズデータのが、入力端子１２０、１２１、１２２を介して、暗号復号回路１１２、１１３、１１４に入力される。
【０１１２】
ここで図１６は、図１５における暗号復号回路１０９〜１１４の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１６を用いて暗号復号回路の作用について説する。
【０１１３】
図１６に示すように本実施の形態における暗号復号回路の手順は、図１１に示す暗号化回路の一具体例と同等のものである。図１１と図１６における相違点は、図１６における鍵スケジュール部８３７よりＦ関数回路８０３〜８１８に出力される４８ビットのデータの順が図１１における鍵スケジュール部３３７より出力されるデータと逆の順となっている点と、図１１における初期転置回路３０２の作用が図１６における最終転置回路８３５に、図１１における最終転置回路３３５の作用が図１６における初期転置回路８０２に置き換えられている点である。従って、図１６におけるＦ関数回路８０３〜８１８は、図１１におけるＦ関数回路３０３〜３１８と同一の回路で構成されている。
【０１１４】
再び、図１５において、入力端子１２３を介して、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号復号の為の暗号鍵と復号化の為の情報、例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力がすべて同一の暗号鍵で暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力がすべて異なる暗号鍵で暗号化されている、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報と暗号鍵表１１６に記載されている図１におけるＡＴＣデコーダ７３に固有の暗号鍵データが暗号鍵制御回路１１５に入力されている。この暗号鍵制御回路１１５では、先の情報を元に各暗号復号回路１０９〜１１４に必要な暗号鍵を生成して伝送している。
【０１１５】
ここで図１７は、図１５における暗号鍵制御回路１１５の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１７を用いて暗号鍵制御回路の作用について説明する。
【０１１６】
この図１７における入力端子９０１は、図１５における入力端子１２３に接続されており、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号を復号する為の暗号鍵と暗号復号化の為の情報、例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力が全て同一の暗号鍵で暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力が全て異なる暗号鍵で暗号化されている、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報が入力される。この情報の中、いわゆる暗号鍵ならびに特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報は図１７における暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４に入力される。
【０１１７】
本実施の形態では、便宜的に６４ビットの語長で暗号鍵を表現されており、この暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４において、対応させる暗号復号化回路応じた５６ビットの語長に変換され、スイッチ回路９０７〜９１５に転送されている。また、入力端子９０１より入力された暗号復号化の為の情報は、図１７における暗号鍵生成回路９０６に入力され、１ビット単位の信号に復号され各暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４の出力並びに、空鍵生成回路９０５の出力と出力端子９１９、９２０、９２１に接続されたスイッチ回路９０７〜９１８の切断の制御を行っている。また、空暗号鍵生成回路９０５は、図１５における各暗号復号回路１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４における出力が、入力されるデータと同一の出力が得られるような暗号鍵をスイッチ回路９１６、９１７、９１８に出力している。
【０１１８】
スイッチ回路９０７〜９１８では、暗号制御回路９０６より出力される制御データに従って、入力されたデータを選択的に出力端子９１９、９２０、９２１に接続している。出力端子９１９は図１５における暗号復号回路１０９、１１２に、出力端子９２０は図１５における暗号復号回路１１０、１１３に、出力端子９２１は図１５における暗号復号回路１１１、１１４に接続されている。図１７におけるスイッチ回路９０７〜９１８の作用は、図１３におけるスイッチ回路６０７〜６１８と同等であり、スイッチ回路９０７〜９１８を制御する事によって高能率符合化における分割された帯域と暗号復号の全ての組合せを実現可能としている。
【０１１９】
再び、図１５において、適応ビット割当復号化回路１０６、１０７、１０８では適応ビット割当情報を用いてビット割当を解除する。次に逆直交変換（ＩＭＤＣＴ）回路１０３、１０４、１０５では周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。これらの部分帯域の時間軸上信号は、帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）回路１０２、１０１により、全帯域信号に復号化される。
【０１２０】
以上説明したような本発明の実施の形態によれば、ディジタルオーディオデータの圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付なしに、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なう、あるいは送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する事が可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無い為、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１２１】
加えて、同一のデータの配布のみで、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する事が可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布する必要が無くなる為、配布する情報量を少なく出来き、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法を用いて圧縮符号化したデータを記録する媒体は、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになる。さらに、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法を用いて圧縮符号化したデータを伝送する際には、従来のものよりも回線の利用効率を高めることが出来る。
【０１２２】
次に、上記図１に示したディジタル信号符号化装置の実施の形態とは異なる他の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の具体例について、図１８を参照しながら説明する。
【０１２３】
図１８は、上記図１に示す実施の形態のビットレート圧縮符号化及び、暗号化に使用可能な高能率圧縮符号化エンコーダとは異なる他の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の一具体例を示すブロック回路図である。
【０１２４】
この図１８における各回路は、図１における同一の番号で示した各回路と同等のものである。ただし、図１８における暗号化回路２１９、２２０、２２１は、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１と他の回路との接続が事なり、図１８における暗号化回路２１９、２２０、２２１は直列に接続されている。従って、図１４（Ｂ）に示すような高域の直交変換出力スペクトルを量子化処理したデータのみ、暗号化する場合、図１８における暗号化回路２２１のみ有効となり、暗号化回路２２０、２２１は無効となるように暗号鍵制御回路２２２がコントロールする。同様に、全ての帯域の直交変換出力スペクトルを量子化処理したデータを同一の暗号鍵で暗号化する場合は、暗号化回路２１９、２２０、２２１が全て有効かつ、同一の暗号鍵が暗号鍵制御回路２２２よりコントロールされる。この様に、図１８に示すＡＴＣエンコーダにおいても、本実施の形態の効果を実現できる。
【０１２５】
図１９は、図１８に示す高能率圧縮符合化エンコーダーに対応した高能率圧縮符号化デコーダの一具体例を示すブロック回路図である。この図１９における各回路は、図１５における同一の番号で示した各回路と同等のものである。ただし、図１９における暗号復号回路１０９、１１０、１１１は、図１８に示すＡＴＣエンコーダーに対応して、図１５における相当する暗号復号回路と接続が異り、それぞれの暗号復号回路が直列に接続されている。さらに、先に図１８の説明で述べたように、暗号鍵制御回路１１５の働きも、図１８に対応して異なる。
【０１２６】
次に、図２０は、上述した図１５や図１９に示したディジタル信号復号化装置における復号化処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【０１２７】
この図２０において、最初のステップ２５２で復号化しようとするデータ（符号化ディジタル信号）の読み込みを行い、次のステップ２５３で、復号化すべきデータの有無の判別を行う。復号化すべきデータが有り（ＹES）の場合には、ステップ２５４に進み、無し（ＮＯ）の場合には処理を終了する。ステップ２５４では、サブデータの有意性の判別を行い、サブデータが有意（ＹES）の場合には暗号化されていないことから、ステップ２５９以降の伸長復号化処理、すなわち情報圧縮の逆処理に相当する伸長処理を行う。ステップ２５４でＮＯ、すなわちサブデータが有意でないと判別されたときには、ステップ２５５に進んで、暗号復号化のための暗号鍵の有無を判別する。ステップ２５５でＮＯ、すなわち暗号鍵が無いと判別された場合、該当するデータの復号化は不可能であるため、時間的に次のブロックの復号化のために、上記ステップ２５２に戻る。一方、暗号鍵があるＹESの場合には、ステップ２５６に進み、暗号鍵を読み込んで、次のステップ２５７により暗号復号を行う。次にステップ２５８により、上記図１４のメイン領域の内の暗号化領域の部分に埋め込まれていたサブデータ（サブ情報）を復元し、圧縮符号化に対する伸長が可能なデータとし、ステップ２５９に進む。ステップ２５９では、先に述べたように、サブデータが有意の場合、すなわち該当ブロックが暗号化されていない場合と、上記ステップ２５５〜２５８により暗号を復号化された場合とについて、圧縮データの伸長を行い、ステップ２６０において伸長データの出力を行う。データ出力が終了すると、時間的に次のブロックの復号化を行うためにステップ２５２に戻る。
【０１２８】
以上説明した本発明の実施の形態は、一例を示すものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１２９】
すなわち、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する手段を有し、周波数について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３０】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、時間について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する手段を有し、時間について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３１】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、周波数について細分化した小ブロックを多重に暗号化する為の直列に接続された手段を有し、周波数について細分化し、圧縮された小ブロックを単独、及び／又は多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３２】
さらに、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化する為の直列に接続された手段と、時間について細分化し、圧縮された小ブロックを単独、及び／又は多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３３】
ここで、上述した各実施の形態のディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、さらに次のような構成を有するようにしてもよい。
【０１３４】
すなわち、入力ディジタル信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、当該処理ブロックの長さを決定する処理ブロック長決定手段を設ける。入力信号に適応して情報圧縮の為の処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び時間的に処理ブロックの最大より長い時間幅の入力信号により得られる入力信号の変化情報を基に当該処理ブロックの長さを決定する処理ブロック長決定手段を設ける。また、これら両処理ブロック長決定手段の両機能を合わせもつようにしてもよい。さらに、上記処理ブロック長決定手段は、処理ブロックの長さを決定する要素の決定に関与する割合を固定、あるいは入力信号に適応した割合及び／又は所定の割合（例えば２倍，４倍，８倍等）で併用若しくは単独で使用することが挙げられる。このような処理ブロック長決定手段は、図１のブロックサイズ決定回路２０６〜２０８等に相当する。
【０１３５】
また、入力信号は例えばオーディオ信号であり、高域程、少なくとも大部分の量子化雑音の発生をコントロールするブロックの周波数幅を広くしてゆくようにすることが挙げられる。
【０１３６】
また、本発明の実施の形態のディジタル信号符号化装置には、時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割に直交変換を用いる直交変換手段（図１のＭＤＣＴ２０３〜２０５等）を設け、ディジタル信号復号化装置には、周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換に逆直交変換を用いる逆直交変換手段（図１５の逆直交変換回路１０３〜１０５等）を設け、上記直交変換における直交変換サイズの可変と共に当該直交変換時に使用する窓関数の形状も変化させる直交変換サイズ及び窓関数形状可変手段とを設けるようにすることも挙げられる。このとき、上記時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割の際には、先ず複数の帯域に分割し、当該分割された帯域毎に複数のサンプルからなるブロックを形成し、各帯域のブロック毎に直交変換を行い係数データを得、及び／又は、上記周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換の際には、周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換に各帯域のブロック毎に逆直交変換を行い、各逆直交変換出力を合成して時間軸上の合成信号を得る。また、直交変換前の時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割における分割周波数幅及び／又は逆直交変換後の周波数軸上の複数の帯域から時間軸信号への合成における複数の帯域からの合成周波数幅を、略高域程広くする。前記分割周波数幅及び／又は前記合成周波数幅を最低域の連続した２帯域で同一とする。さらに、上記ビット割当の際には、略信号通過帯域以上の帯域の信号成分に対する圧縮符号のメイン情報及び／又はサブ情報を割り当てないようしてもよい。なお、前記複数の帯域への分割及び／又は前記複数の帯域からなる時間軸上の信号への変換にクワドラチャ・ミラー・フィルタ（ＱＭＦ）を用いることが、また、直交変換としては、変更離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）を用いることが挙げられる。
【０１３７】
さらに、上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する際には、その境界値が入力信号の振幅、周波数に応じて可変とする。上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する境界値が入力信号の振幅、周波数に応じて複数の階段状の値をとる。上記外の処理ブロックの信号が前記処理ブロックの信号に及ぼす聴覚上の特性を周波数軸上のスペクトル及び／又は直交変換係数のエネルギ及び／又はパワー又はピーク情報を用いて計算し、当該処理ブロックの時間的長さの決定を行うようにする。上記外の処理ブロックの信号が前記処理ブロックの信号に及ぼす聴覚上の特性を計算する際に用いる周波数軸上のスペクトル及び／又は直交変換係数を、圧縮のためのビットの割当及び／又は直交変換係数と共用する。さらに、本発明のディジタル信号処理装置は、上記境界値を入力信号の振幅，周波数に応じて可変する機能と、聴覚上の特性をスペクトル，エネルギ，パワー，ピーク情報を用いて計算して処理ブロックの時間的長さを決定する機能を合わせもつようにしてもよい。またさらに、上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する際には、入力信号の周期的変化、及び／又は繰り返しのパルス又は周期的特徴を基にした判断を行うようにしてもよい。
【０１３８】
また、本発明に係る信号記録媒体の実施の形態としては、上述したディジタル信号符号化装置や方法により圧縮符号化されたディジタル信号を記録したものを挙げることができる。
【０１３９】
さらに、本発明に係るディジタル信号伝送方法としては、上述したディジタル信号符号化装置や方法により圧縮符号化されたディジタル信号を伝送することが挙げられる。
【０１４０】
このような本発明の実施の形態によれば、ディジタルオーディオ信号等の圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付なしに、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なう、あるいは送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する事が可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無い為、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１４１】
加えて、同一のデータの配布のみで、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する事が可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布する必要が無くなる為、配布する情報量を少なくでき、本発明の実施の形態を用いて成るディジタル信号処理装置で圧縮したデータを記録する媒体は、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになる。さらに、本発明の実施の形態を用いたディジタル信号処理装置で圧縮したデータを伝送する経路は、従来のものよりも回線の利用効率を高めることができる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記の記録再生媒体と信号圧縮装置あるいは伸張装置と、さらには、信号圧縮装置と伸張装置とは一体化されている必要はなく、記録媒体を介せずに、その間をデータ転送用回線や光ケーブル，光あるいは電波による通信等で結ぶ事も可能である。更に例えば、オーデイオＰＣＭ信号のみならず、ディジタル音声（スピーチ）信号やディジタルビデオ信号等の信号処理装置にも適用可能である。
【０１４３】
また、本発明の実施の形態となる信号記録媒体としては、上述した光磁気ディスクのみならず、光ディスク、磁気ディスク、ＩＣメモリ及びそのメモリを内蔵するカードや、磁気テープ等の各種記録媒体とすることもできる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係るディジタル信号符号化装置及び方法によれば、入力ディジタル信号を時間及び周波数の少なくとも一方について細分化した小ブロックに分配し、周波数軸上のスペクトルデータを得、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求め、該割当ビット数に応じた符号化を行い、上記細分化された小ブロックの少なくとも一部に対して暗号化を施すと共に、該暗号化を制御するための暗号鍵を生成しているため、同一の符号化データを用いて、複数の暗号復号状態に応じた複数の再生品質の再生信号を得ることができる。
【０１４５】
これは特に、上記暗号化の際の暗号化範囲や暗号鍵を選択可能とし、暗号鍵や時間経過等に従って暗号化を制御することにより、符号化されたデータを復号する際に、暗号鍵によって復号可能な周波数帯域を異ならせたり、時間経過に伴って復号可能な範囲を変化させたりすることができる。
【０１４６】
従って、ディジタル信号の圧縮や暗号化を行って得られた符号化データを、記録媒体や通信路を介して受信者に配布する場合に、目次や見本のような情報を別途添付することなしに、複数の受信者に対して同一の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なうことが可能となり、また送信者で選択的に受信者を指定して復号化を許可することが可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無いため、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１４７】
さらに、同一のデータのみで、受信者毎に品質の異なる情報を配布することが可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をそれぞれ配布する必要が無くなるため、配布する情報量を少なくでき、符号化データの記録媒体としては、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになり、データ伝送の際には、従来のものよりも回線の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態としてのディジタル信号符号化装置の具体例の概略構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置が用いられたディジタル信号処理装置としての圧縮データ記録及び／又は再生装置の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。
【図３】ビット圧縮の際の直交変換ブロックの構造を表す図である。
【図４】直交変換ブロックサイズを決定する回路の構成例を示すブロック回路図である。
【図５】時間的に隣接する直交変換ブロックの時間的長さの変化と直交変換時に用いるウィンドウ形状の関係を示す図である。
【図６】直交変換時に用いるウィンドウの形状の具体例を示す図である。
【図７】ビット配分演算機能を実現する畳込み演算を利用したビット配分算出回路の例を示すブロック回路図である。
【図８】各臨界帯域及びブロックフロ−ティングを考慮して分割された帯域のスペクトルを示す図である。
【図９】マスキングスペクトルを示す図である。
【図１０】最小可聴カーブ、マスキングスペクトルを合成した図である。
【図１１】暗号化を実現する１６段のＦ関数処理を行う暗号化回路の例を示すブロック回路図である。
【図１２】暗号化を実現する際に用いるＦ関数の具体的処理内容を示すブロック回路図である。
【図１３】暗号化を実現する際に用いる暗号鍵の生成と制御を行う暗号鍵制御回路の例を示すブロック回路図である。
【図１４】本実施の形態により、暗号化、高能率符合化されたデータのビットストリームの例を示す図である。
【図１５】図２に示すディジタル信号符号化装置に対応したディジタル信号復号化装置の実施の形態の一具体例を示すブロック回路図である。
【図１６】暗号復号化を実現する１６段のＦ関数処理を行う暗号復号化回路の例を示すブロック回路図である。
【図１７】暗号復号化を実現する際に用いる暗号復号鍵の生成と制御を行う暗号鍵制御回路の例を示すブロック回路図である。
【図１８】図１の実施の形態と異なる他の実施の形態のディジタル信号符号化装置の一具体例を示すブロック回路図である。
【図１９】図１８に示すディジタル信号符号化装置に対応したディジタル信号復号化装置の実施の形態の一具体例を示すブロック回路図である。
【図２０】本発明の実施の形態のディジタル信号復号化装置の復号化処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光磁気ディスク、 ５３ 光学ヘッド、 ５４ 磁気ヘッド、 ５６ サーボ制御回路、 ５７ システムコントローラ、 ６１，７５ ＬＰＦ、 ６、Ａ／Ｄ変換器、 ６３ ＡＴＣエンコーダ、 ６４，７２ メモリ、 ６５ エンコーダ、 ６６ 磁気ヘッド駆動回路、 ７１ デコーダ、 ７３ ＡＴＣデコーダ、 ７４ Ｄ／Ａ変換器、 １０１，１０２ 帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）、 １０３，１０４，１０５ 逆直交変換回路（ＩＭＤＣＴ）、 １０６，１０７，１０８ 適応ビット割当復号化回路、 １０９〜１１４ 暗号復号回路、 １１５ 暗号鍵制御回路、 １１６ 暗号鍵表、 ２０１，２０２ 帯域分割フィルタ、 ２０３，２０４，２０５ 直交変換回路（ＭＤＣＴ）、 ２０６，２０７，２０８ ブロック決定回路、 ２０９ ビット配分算出回路、 ２１０，２１１，２１２ 適応ビット割当符号化回路、 ２１９，２２０，２２１暗号化回路、 ２２２ 暗号鍵制御回路、 ２２３，２２４，２２５ 暗号化回路、 ３０２ 初期値転置回路、 ３０３〜３１８ Ｆ関数回路、 ３１９〜３３４ 排他的論理和回路、 ３３５ 最終値転置回路、 ３３７ 鍵スケジュール部、 ４０４，４０５，４０６ パワー算出回路、 ４０７ メモリ、 ４０８ 変化分抽出回路、 ４０９ パワー比較回路、 ４１０ ブロックサイズ１次決定回路、 ４１１ ブロックサイズ修正回路、 ４１２，４１３，４１４ディレイ群、 ４１５ ウィンドウ形状決定回路、 ５０３ 拡大転置回路、５０４〜５１１ 排他的論理和回路、 ５１２〜５１９ Ｓ−ＢＯＸ回路、 ５２０ 転置回路、 ６０２，６０３，６０４ 暗号鍵生成回路、 ６０５ 空暗号鍵生成回路、 ６０６ 暗号鍵制御回路、 ６０７〜６１８ スイッチ回路、 ７０２ 帯域毎エネルギー算出器、 ７０３ 畳込みフィルタ、 ７０４ 加算器、 ７０５ 関数発生器、 ７０６，７０８ 減算器、 ７０７ 合成器、 ７０９ 遅延回路、 ７１０ 許容雑音補正器、 ７１２ 最小可聴カーブ発生器、 ７１３ 補正情報出力器、 ８０２ 初期値転置回路、 ８０３〜８１８ Ｆ関数回路、 ８１９〜８３４ 排他的論理和回路、 ８３５ 最終値転置回路、 ８３７ 鍵スケジュール部、 ９０２，９０３，９０４ 暗号鍵生成回路、 ９０５ 空暗号鍵生成回路、 ９０６ 暗号鍵制御回路、 ９０７〜９１８ スイッチ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルオーディオ信号等をビット圧縮し、暗号化した圧縮暗号化データの記録再生、及び、圧縮暗号化データの伝送系に関し、特に、時間と周波数について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現することが可能な、ディジタル信号を情報圧縮して記録若しくは伝送及び／又は再生若しくは受信して伸張するディジタル信号処理装置及び／又は情報圧縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本件出願人は、先に、例えば特願平２−２２１３６４号、特願平２−２２１３６５号、特願平２−２２２８２１号、特願平２−２２２８２３号の各明細書及び図面等において、入力されたディジタルオーディオ信号をビット圧縮し、所定のデータ量を記録単位としてバースト的に記録するような技術を提案している。
【０００３】
この技術は、記録媒体として光磁気ディスクを用い、いわゆるＣＤ−Ｉ（ＣＤ−インタラクティブ）やＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのオーディオデータフォーマットに規定されているＡＤ（適応差分）ＰＣＭオーディオデータを記録再生するものであり、このＡＤＰＣＭデータの例えば３２セクタ分とインターリーブ処理のためのリンキング用の数セクタとを記録単位として、光磁気ディスクにバースト的に記録している。
【０００４】
この光磁気ディスクを用いた記録再生装置におけるＡＤＰＣＭオーディオにはいくつかのモードが選択可能になっており、例えば通常のＣＤの再生時間に比較して、２倍の圧縮率でサンプリング周波数が３７．８ｋＨｚの「レベルＡ」、４倍の圧縮率でサンプリング周波数が３７．８ｋＨｚの「レベルＢ」、８倍の圧縮率でサンプリング周波数が１８．９ｋＨｚの「レベルＣ」が規定されている。すなわち、例えば上記「レベルＢ」の場合には、ディジタルオーディオデータが略々１／４に圧縮され、この「レベルＢ」のモードで記録されたディスクの再生時間（プレイタイム）は、標準的なＣＤフォーマット（ＣＤ−ＤＡフォーマット）の場合の４倍となる。これは、より小型のディスクで標準１２ｃｍと同じ程度の記録再生時間が得られることから、装置の小型化が図れることになる。
【０００５】
ただし、ディスクの回転速度は標準的なＣＤと同じであるため、例えば上記「レベルＢ」の場合、所定時間当たりその４倍の再生時間分の圧縮データが得られることになる。このため、例えばセクタやクラスタ等の時間単位で同じ圧縮データを重複して４回読み出すようにし、そのうちの１回分の圧縮データのみをオーディオ再生にまわすようにしている。具体的には、スパイラル状の記録トラックを走査（トラッキング）する際に、１回転毎に元のトラック位置に戻るようなトラックジャンプを行って、同じトラックを４回ずつ繰り返しトラッキングするような形態で再生動作を進めることになる。これは、例えば４回の重複読み取りの内、少なくとも１回だけ正常な圧縮データが得られればよいことになり、外乱等によるエラーに強く、特に携帯用小型機器に適用して好ましいものである。
【０００６】
さらに、本出願人は、効率良く、良好な圧縮を実現するためのビット割当手法を、特願平４−３６９５２号の明細書及び図面等において提案している。この技術はビットの割当に際し、いわゆる臨界帯域（クリティカルバンド）等の各小ブロック中の代表値によって正規化、いわゆるブロックフローティングを施し、各小ブロック内の信号の大きさに依存したビット割り当てを、当該小ブロックの対応する帯域に応じて重み付けして行うというものである。この技術によれば各小ブロック内のスペクトルの大きさに極端なばらつきが生じない場合には、良好に圧縮を行うことが出来る。
【０００７】
一方、特定者に対する通信あるいは配布内容の暗号化や認証等の手順については、例えば、
Data Encryption Standard, Federal Information Processing Standards Publication 46, National Bureau of Standards, U.S. Department of Commerce (1977)
で述べられているいわゆるＤＥＳや
Miyaguchi, S., Kurihara, S., Ohta, K. and Morita, H.: Expansion of FEAL Cipher, NTT Review, Vol.2, No.6, pp.117-127 (1990)で述べられているいわゆるＦＥＡＬ等が提案され実用化されつつある。これらは一般には共通鍵暗号方式と呼ばれ、ある平文を送りたい送信者は、受信者と共有する暗号鍵で暗号化を行ない、暗号文を通信路に流すというものである。この暗号文は暗号鍵を共有している受信者のみが復号化が可能となり、秘匿性が保証されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の技術を応用してディジタルオーディオデータの圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なうような場合あるいは、送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する場合を考慮すると、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付が必要となる。この時、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布すれば、先に述べた暗号化されていない情報の添付は不要となるが、受信者の数が増加するにつれ、配布の際に膨大な作業量を必要とするようになる。
【０００９】
さらに、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する様な場合においても、異なる品質毎に暗号化し、受信者毎に配布しなければならない。あるいは、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布した場合、受信者毎に選択的に送信する必要は無くなるが、受信者に不必要な情報まで送信することになり、配布する情報量が多くなる為、配布効率の低下を生じる。特に通信路を介して情報を配布する場合には、大きな障害となりうる。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、暗号化の範囲を全体あるいは部分的に選択が可能なディジタルオーディオデータの圧縮の手法を適用し、暗号化されていない情報の添付なしに選択的な復号化を可能とすると共に、異なる品質の情報を効率良く配布可能とし、且つ、複数の暗号化に対して同一の復号化装置で対応が可能なディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに伝送方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するために、入力ディジタル信号を符号化するディジタル信号符号化装置において、上記入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配するブロック分配手段と、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求めるビット配分算出手段と、上記ビット配分算出手段により割り当てられたビット数に応じた符号化を行う割当ビット符号化手段と、上記細分化された小ブロックの少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化を施す暗号化手段と、上記暗号化手段による暗号化を制御するための暗号鍵を周波数について細分化した小ブロック毎に独立して生成する暗号鍵制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記暗号化手段は、暗号化の範囲が選択可能であり、上記暗号鍵制御手段は、上記暗号化手段における暗号化範囲を選択制御することが挙げられる。
【００１３】
また、上記入力ディジタル信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配、圧縮し、時間と周波数について細分化した小ブロック毎に独立及び／又は、単独、或は、多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現することが挙げられる。
【００１４】
すなわち、上記小ブロックは、上記入力ディジタル信号を時間及び周波数について細分化したものであり、上記入力ディジタル信号の上記小ブロック毎に周波数軸上のスペクトルデータを得る直交変換手段を含むスペクトルデータ出力手段をさらに有して成ることが挙げられる。また、上記ビット配分手段は、上記スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求め、得られた許容ノイズスペクトルを時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行うものであることが挙げられる。
【００１５】
また、上記暗号化手段は、時間及び周波数の少なくとも一方について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化するものであり、上記暗号鍵制御手段は、該細分化された小ブロック毎に独立して暗号化するための暗号鍵を生成するものであることが挙げられる。あるいは、上記暗号化手段は、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための直列に接続された手段から成るものであり、上記暗号鍵制御手段は、該細分化された小ブロックを多重に暗号化するための暗号鍵を生成するものであることが挙げられる。
【００１６】
さらに、上記ブロック分配手段は、入力信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、当該処理ブロックの時間的長さを決定する処理ブロック長決定手段を有して成ることが挙げられる。
【００１７】
また、本発明に係る信号記録媒体は、上述のようにして符号化されたディジタル信号が記録されたものである。
【００１８】
さらに、本発明に係るディジタル信号伝送方法は、上述のようにして符号化されたディジタル信号を伝送する工程を有するものである。
【００１９】
上述のようにして符号化され、記録媒体あるいは伝送路を介して供給された符号化データは、同一の符号化データで、複数の暗号復号状態に応じた複数の再生品質を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、記録媒体、並びに伝送方法の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
先ず、図１は、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の概略構成を示すブロック回路図であり、この図１のディジタル信号符号化装置は、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化方法が適用された装置でもある。
【００２２】
この図１に示す本発明の実施の形態としてのディジタル信号符号化装置においては、暗号化技術を適用した高能率圧縮符号化を行っている。すなわち、オーディオＰＣＭ信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割符号化（ＳＢＣ）、適応変換符号化（ＡＴＣ）、適応ビット割当て及び暗号鍵を用いての暗号化の各技術を用いて高能率符号化している。
【００２３】
この図１において、入力端子２００には、例えばオーディオＰＣＭ信号等のディジタル信号が入力されており、この入力ディジタル信号を時間及び周波数について細分化した小ブロックに分配するブロック分配手段として、例えば、ＱＭＦ（Quadrature Mirrer Filter）２０１，２０２及びブロックサイズ決定回路２０６，２０７，２０８が設けられている。また、上記入力ディジタル信号は、周波数軸上のスペクトルデータを得るスペクトルデータ出力手段としての直交変換回路、例えばＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）回路２０３，２０４，２０５に送られて、それぞれＭＤＣＴ処理される。ビット配分算出回路２０９は、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求め、適応ビット割当符号化回路２１０，２１１，２１２により、ビット配分算出回路２０９により割り当てられたビット数に応じた符号化を行う。暗号化手段としての暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５は、上記細分化された小ブロック対してそれぞれ暗号化を施す。暗号鍵制御回路２２２は、暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５による暗号化を制御するための暗号鍵を生成する。この場合、暗号鍵制御回路２２２は、暗号化回路２１９〜２２１，２２３〜２２５における暗号化を全て行うか一部についてのみ行うかの選択や、共通の暗号鍵を使うかそれぞれ異なる暗号鍵を使うかの制御や、時間経過に従って暗号化の状態を変化させる制御等を行う。
【００２４】
ここで、この図１に示す本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の詳細な説明に先立って、該符号化装置が用いられるディジタル信号処理装置としての圧縮データ記録及び／又は再生装置について、図２を参照しながら説明する。
【００２５】
図２には、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置や復号化装置が用いられる圧縮データ記録及び／又は再生装置の一具体例として、光磁気ディスク記録再生装置の概略構成を示している。
【００２６】
この図２に示す光磁気ディスク記録再生装置において、先ず記録媒体としては、スピンドルモータ５１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５３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５４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、光磁気ディススク１の記録トラックを光学ヘッド５３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。
【００２７】
光学ヘッド５３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５３は、光磁気ディスク１を介して上記磁気ヘッド５４と対向する位置に設けられている。光磁気ディスク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６６により磁気ヘッド５４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５３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５３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、例えばいわゆるプッシュ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５３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。
【００２８】
光学ヘッド５３の出力は、ＲＦ回路５５に供給される。このＲＦ回路５５は、光学ヘッド５３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５６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７１に供給する。
【００２９】
サーボ制御回路５６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５３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５３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５１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５７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５３及び磁気ヘッド５４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５６は、該サーボ制御回路５６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５７に送る。
【００３０】
システムコントローラ５７にはキー入力操作部５８や表示部５９が接続されている。このシステムコントローラ５７は、キー入力操作部５８による操作入力情報により指定される動作モードで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５７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５３及び磁気ヘッド５４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５７は、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５９に再生時間を表示させる制御を行う。
【００３１】
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９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。
【００３２】
加えて、システムコントローラ５７は、ＡＴＣ（Adaptive Transform Coding ）ＰＣＭエンコーダ６３あるいは、ＡＴＣデコーダ７３における暗号化、復号化（平分化）の為に、キー入力操作部５８による操作入力情報により指定される暗号鍵の供給を行う。
【００３３】
次に、この図２の光磁気ディスク記録再生装置の記録系において、入力端子６０からのアナログオーディオ入力信号Ａinがローパスフィルタ６１を介してＡ／Ｄ変換器６２に供給され、このＡ／Ｄ変換器６２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から得られたディジタルオーディオ信号は、ＡＴＣエンコーダ６３に供給される。また、入力端子６７からのディジタルオーディオ入力信号Ｄinがディジタル入力インターフェース回路６８を介してＡＴＣエンコーダ６３に供給される。ＡＴＣエンコーダ６３は、上記アナログオーディオ入力信号Ａinを上記Ａ／Ｄ変換器６２により量子化した所定転送速度のディジタルオーディオＰＣＭデータについて、ビット圧縮（データ圧縮）処理を行う。この際、システムコントローラ５７より、暗号鍵の制御に必要な情報がＡＴＣエンコーダ６３に供給される。ここではその圧縮率を４倍として説明するが、本実施の形態はこの倍率には依存しない構成となっており、応用例により任意に選択が可能である。
【００３４】
次にメモリ６４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５７により制御され、ＡＴＣエンコーダ６３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ＡＴＣエンコーダ６３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１／４、すなわち１８．７５セクタ／秒に低減されており、この圧縮データがメモリ１４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４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４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。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１４においては、上記ビット圧縮レートに応じた１８．７５（＝７５／４）セクタ／秒の低い転送速度で連続的に書き込まれた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１８．７５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。
【００３５】
メモリ６４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６５に供給される。ここで、メモリ６４からエンコーダ６５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６５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。
【００３６】
エンコーダ６５は、メモリ６４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（パリティ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６５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６６に供給される。この磁気ヘッド駆動回路６６は、磁気ヘッド５４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５４を駆動する。
【００３７】
また、システムコントローラ５７は、メモリ６４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６４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２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５７によりメモリ６４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５６に供給することによって行われる。
【００３８】
次に、この光磁気ディスク記録再生ユニットの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、光学ヘッド５３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５５により２値化されて供給されるデコーダ７１を備えている。この時光磁気ディスクのみではなく、コンパクトディクス（ＣＤ）と同じ再生専用光ディスクの読み出しも行なうことができる。
【００３９】
デコーダ７１は、上述の記録系におけるエンコーダ６５に対応するものであって、ＲＦ回路５５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化処理やＥＦＭ復号化処理などの処理を行い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７１により得られる再生データは、メモリ７２に供給される。
【００４０】
メモリ７２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５７により制御され、デコーダ７１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７２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正規の７５セクタ／秒の転送速度１８．７５セクタ／秒で連続的に読み出される。
【００４１】
システムコントローラ５７は、再生データをメモリ７２に７５セクタ／秒の転送速度で書き込むとともに、メモリ７２から上記再生データを上記１８．７５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５７は、メモリ７２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７２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５７によりメモリ７２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５６に供給することによって行われる。
【００４２】
メモリ７２から１８．７５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、ＡＴＣデコーダ７３に供給される。このＡＴＣデコーダ７３は、システムコントローラ５７より供給される暗号鍵を用いて暗号の復号化を行い、且つ、ＡＴＣデータを４倍にデータ伸張（ビット伸張）することで１６ビットのディジタルオーディオデータを再生する。このＡＴＣデコーダ７３からのディジタルオーディオデータは、Ｄ／Ａ変換器７４に供給される。
【００４３】
Ｄ／Ａ変換器７４は、ＡＴＣデコーダ７３から供給されるディ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７４により得られるアナログオーデイオ信号Ａout は、ローパスフィルタ７５を介して出力端子７６から出力される。
【００４４】
ところで、この図２のエンコーダ６３には、上記図１に示したようなディジタル信号符号化装置が用いられ、デコーダ７３には、後述する図１５に示すような本発明の実施の形態となるディジタル信号復号化装置が用いられる。
【００４５】
ここで、図１に戻って、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法における暗号化技術を適用した高能率圧縮符号化について詳述する。すなわち、オーディオＰＣＭ信号等の入力ディジタル信号を、帯域分割符号化（ＳＢＣ）、適応変換符号化（ＡＴＣ）、適応ビット割当て及び暗号鍵を用いて暗号化を施す各技術を用いて高能率符号化する技術について説明する。
【００４６】
図１に示す具体的な高能率符号化装置では、定常状態においては、入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割すると共に、最低域の隣接した２帯域の帯域幅は同じで、より高い周波数帯域では高い周波数帯域ほどバンド幅を広く選定し、各周波数帯域毎に直交変換を行って、得られた周波数軸のスペクトルデータを、低域では、後述する人間の聴覚特性を考慮したいわゆる臨界帯域幅（クリティカルバンド）毎に、中高域ではブロックフローティング効率を考慮して臨界帯域幅を細分化した帯域毎に、適応的にビット割当して符号化している。通常このブロックが量子化雑音発生ブロックとなる。このクリティカルバンドとは、人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数帯域であり、ある純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域バンドノイズによって当該純音がマスクされるときのそのノイズの持つ帯域のことである。このクリティカルバンドは、高域ほど帯域幅が広くなっており、上記０〜２２ｋHZの全周波数帯域は例えば２５のクリティカルバンドに分割されている。
【００４７】
すなわち、図１において、入力端子２００には例えばサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの時、０〜２２ｋＨｚのオーディオＰＣＭ信号が供給されている。この入力信号は、例えばいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィルタ２０１により０〜１１ｋＨｚ帯域と１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域とに分割され、０〜１１ｋＨｚ帯域の信号は同じくいわゆるＱＭＦフィルタ等の帯域分割フィルタ２０２により０〜５．５ｋＨｚ帯域と５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ帯域とに分割される。帯域分割フィルタ２０１からの１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ帯域の信号は直交変換回路の一例であるＭＤＣＴ回路２０３に送られ、帯域分割フィルタ２０２からの５. ５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ帯域の信号はＭＤＣＴ回路２０４に送られ、帯域分割フィルタ２０２からの０〜５．５ｋＨｚ域の信号はＭＤＣＴ回路２０５に送られることにより、それぞれＭＤＣＴ処理される。
【００４８】
ここで、上述した入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割する手法としてのＱＭＦフィルタは、
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分割手法が述べられている。この他、種々の方法により入力ディジタル信号を複数の周波数帯域に分割できる。
【００４９】
さらに、上述した直交変換としては、例えば、入力オーディオ信号を所定単位時間（フレーム）でブロック化し、当該ブロック毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、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直交変換がある。上記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。
【００５０】
ここで、各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５に供給する各帯域毎のブロックについての標準的な入力信号に対する具体例を図３に示す。この図３の具体例においては、３つのフィルタ出力信号は、各帯域ごとに独立に各々複数の直交変換ブロックサイズを持ち、信号の時間特性、周波数分布等により時間分解能を切り換えられる様にしている。信号が時間的に準定常的である場合には、直交変換ブロックサイズを１１．６mS、すなわち、図３における（ａ）Long Mode と大きくし、信号が非定常的である場合には、直交変換ブロックサイズを更に２分割、４分割とする。図３における（ｂ）Short Modeのように、すべてを４分割で２．９mSとする場合や、図３における（ｃ）Middle Mode A 、（ｄ）Middle Mode B のように、一部を２分割で５．８mS、１部を４分割で２．９mSの時間分解能とすることで、実際の複雑な入力信号に適応するようになっている。この直交変換ブロックサイズの分割は処理装置の規模が許せば、さらに複雑な分割を行なうと、より効果的なことは明白である。
【００５１】
このブロックサイズの決定は図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８で決定され、該当ブロックのブロックサイズ情報としてＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５、適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２及び、暗号化回路２１９、２２０、２２１に伝送されると共に、直行変換の為の窓関数（ウィンドウ形状）も決定され、ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５に伝送される。
【００５２】
次に、図４に、ブロックサイズ決定回路の一具体例の概略構成を表すブロック回路図を示す。ここでは図１におけるブロック決定回路２０６を例に挙げて説明する。
図１におけるＱＭＦ２０１の出力のうち、１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０１を介してパワー算出回路４０４に送られる。さらに、図１におけるＱＭＦ２０２の出力のうち、５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０２を介してパワー算出回路４０５へ、０〜５．５ｋＨｚの出力は図４における入力端子４０３を介してパワー算出回路４０６へとそれぞれ送られる。
【００５３】
また、図１におけるブロックサイズ決定回路２０７、２０８は、図４における入力端子４０１、４０２、４０３へ入力される信号がブロックサイズ決定回路２０６の場合と異なるだけで、動作は同一である。各ブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８におけるそれぞれの入力端子４０１、４０２、３０３はマトリクス構成となっており、すなわち、ブロックサイズ決定回路２０７の入力端子４０１には図１におけるＱＭＦ２０２の５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚの出力が接続されており、同入力端子４０２には０〜５．５ｋＨｚの出力が接続されている。ブロックサイズ決定回路２０８についても、同様である。
【００５４】
図４において、各パワー算出回路４０４、４０５、４０６は、入力された時間波形を一定時間、積分することによって、各周波数帯域のパワーを求めている。この際、積分する時間幅は上述の直交変換ブロックサイズのうち、最小時間ブロック以下である必要がある。また、上述の算出法以外、例えば直交変換ブロックサイズの最小時間幅内の最大振幅の絶対値あるいは振幅の平均値を代表パワーとして用いても同様の効果が得られる。パワー算出回路４０４の出力は変化分抽出回路４０８及びパワー比較回路４０９に、パワー算出回路４０５、４０６の出力はパワー比較回路４０９にそれぞれ送られる。変化分抽出回路４０８ではパワー算出回路４０４より送られたパワーの微係数を求めてパワーの変化情報として、ブロックサイズ１次決定回路４１０及びメモリ４０７へ送る。
【００５５】
メモリ４０７では、変化分抽出回路４０８より送られたパワーの変化情報を上述の直交変換ブロックサイズの最大時間以上、蓄積する。これは時間的に隣接する直交変換ブロックが直交変換の際のウィンドウ処理により、互いに影響を与え合うため、時間的に隣接する１つ前のブロックのパワー変化情報をブロックサイズ１次決定回路４１０において必要とするためである。
【００５６】
ブロックサイズ１次決定回路４１０では変化分抽出回路４０８より送られた該当ブロックのパワー変化情報とメモリ４０７より送られた時間的に隣接する該当ブロックの１つ前のブロックのパワー変化情報をもとに、該当する周波数帯域内のパワーの時間的変位から該当する周波数帯域の直交変換ブロックサイズを決定する。この際、一定以上の変位が認められた場合、より時間的に短い直交変換ブロックイサイズを選択するわけであるが、その変位点は固定でも効果は得られる。さらに周波数に比例した値、すなわち、周波数が高い場合は大きな変位によって時間的に短いブロックサイズとなり、周波数が低い場合は、高い場合のそれに比べ小さな変位で時間的に短いブロックサイズに決定されると、より効果的である。この値はなめらかに変化することが望ましいが、複数段階の階段状の変化であっても、構わない。以上のように決定されたブロックサイズはブロックサイズ修正回路４１１へ伝送される。
【００５７】
一方、パワー比較回路４０９において、各パワー算出回路４０４、４０５、４０６より送られた各周波数帯域のパワー情報を同時刻及び時間軸上でマスキング効果の発生する時間幅で比較を行ない、パワー算出回路４０４の出力周波数帯域に及ぼす他の周波数帯域の影響を求め、ブロックサイズ修正回路４１１へ伝送する。ブロックサイズ修正回路４１１ではパワー比較回路４０９より送られたマスキング情報及びディレイ群４１２、４１３、４１４の各タップから送られた過去のブロックサイズ情報を基に、ブロックサイズ１次決定回路４１０より送られたブロックサイズをより時間的に長いブロックサイズを選択するよう修正をかけ、ディレイ４１２及びウィンドウ形状決定回路４１５へ出力している。ブロックサイズ修正回路４１１における作用は、該当周波数帯域においてプリエコーが問題となる場合でも、他の周波数帯域、特に該当周波数帯域より低い帯域において、大きな振幅を持つ信号が存在した場合、そのマスキング効果により、プリエコーが聴感上問題とならない、あるいは問題が軽減される場合があるという特性を利用している。
【００５８】
なお、上記マスキングとは、人間の聴覚上の特性により、ある信号によって他の信号がマスクされて聞こえなくなる現象をいうものであり、このマスキング効果には、時間軸上のオーデイオ信号による時間軸マスキング効果と、周波数軸上の信号による同時刻マスキング効果とがある。これらのマスキング効果により、マスキングされる部分にノイズがあったとしても、このノイズは聞こえないことになる。このため、実際のオーデイオ信号では、このマスキングされる範囲内のノイズは許容可能なノイズとされる。
【００５９】
次に、ディレイ群４１２、４１３、４１４では過去の直交変換ブロックサイズを順に記録しておき、各タップ、すなわち、ディレイ群４１２、４１３、４１４の出力より、ブロックサイズ決定回路４１１へ出力している。同時に、ディレイ４１２の出力は出力端子４１７へ、ディレイ群４１２、４１３の出力はウィンドウ形状決定回路４１５へ接続している。このディレイ群４１２、４１３、４１４からの出力はブロックサイズ修正回路４１１においてより長い時間幅でのブロックサイズの変化を該当ブロックのブロックサイズの決定に役立てる働き、例えば、過去頻繁により時間的に短いブロックサイズが選択されている場合は、時間的に短いブロックサイズの選択を増やし、過去において時間的に長いブロックサイズの選択がなされてない場合においては、時間的に長いブロックサイズの選択を増やす等の判断を可能としている。なお、このディレイ群はウィンドウ決定回路４１５及び出力端子４１７に必要なディレイ４１２、４１３を除けば、そのタップ数は装置の実際的な構成、規模により増減させて用いられる場合もある。
【００６０】
ウィンドウ形状決定回路４１５ではブロックサイズ修正回路４１１の出力、すなわち、該当ブロックの時間的に隣接する１つ後のブロックサイズととディレイ４１２の出力、すなわち、該当ブロックのブロックサイズとディレイ４１３の出力、すなわち、該当ブロックの時間的隣接する１つ前のブロックサイズとから、上述の図１における各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５において使用されるウィンドウの形状を決定し、出力端子４１６へ出力する。図４における出力端子４１７、すなわち、ブロックサイズ情報と出力端子４１６、すなわち、ウィンドウ形状情報が、図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８の出力として各部へ接続される。
【００６１】
ここで、ウィンドウ形状決定回路４１５において決定されるウィンドウの形状について説明する。
図５に、隣接するブロックとウィンドウの形状の様子の具体例を示す。図５の（ａ）〜（ｃ）より判るように、図中点線及び実線で示すように直交変換に使用されるウィンドウは時間的に隣接するブロックとの間で重複する部分があり、本実施の形態では、隣接するブロックの中心まで重複する形状を採用しているため、隣接するブロックの直交変換サイズによりウィンドウの形状が変化する。
【００６２】
図６には上記ウィンドウ形状の詳細の具体例を示す。図６においてウィンドウ関数ｆ(n)、ｇ(n+N)は次式（１）を満たす関数として与えられる。
ｆ(n)×ｆ(L-1-n)＝ｇ(n)×ｇ(L-1-n)
ｆ(n)×ｆ(n)＋ｇ(n)×ｇ(n)＝１ ・・・（１）
０≦ｎ≦Ｌ−１
この式（１）におけるＬは、隣接する変換ブロック長が同一であればそのまま変換ブロック長となるが、隣接する変換ブロック長が異なる場合は、より短いほうの変換ブロック長をＬとし、より長い変換ブロック長をＫとすると、ウィンドウが重複しない領域においては、次式（２）として与えられる。
ｆ(n)＝ｇ(n)＝１ Ｋ≦ｎ≦3K/2-L/2
ｆ(n)＝ｇ(n)＝０ 3K/2+L≦ｎ≦２Ｋ ・・・（２）
この様にウィンドウの重複部分をできる限り長く取ることにより、直交変換の際のスペクトルの周波数分解能を良好なものとしている。
【００６３】
以上の説明から明らかな様に、直交変換に使用するウィンドウの形状は時間的に連続する３ブロック分の直交変換サイズが確定した後、決定される。従って、図４における入力端子４０１、４０２、４０３から入力される信号のブロックと出力端子４１６、４１７から出力される信号のブロックは本実施の形態において１ブロック分の差異を生じている。
【００６４】
また、図４におけるパワー算出回路４０５、４０６及びパワー比較回路４０９を省略しても図１におけるブロックサイズ決定回路２０６、２０７、２０８を構成することは可能である。さらに、ウィンドウの形状を直交変換ブロックの取りうる時間的に最小のブロックサイズに固定することによってその種類を１種類とし、図４におけるディレイ群４１２、４１３、４１４及びブロックサイズ修正回路４１１ならびにウィンドウ形状決定回路４１５を省略して構成することも可能である。特に、処理時間の遅延を好まない応用例においては上述の省略により遅延の少ない構成となり、有効に作用する。
【００６５】
再び、図１において、各ＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５にてＭＤＣＴ処理されて得られた周波数軸上のスペクトルデータあるいはＭＤＣＴ係数データは、適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１３、及びビット配分算出回路２０９に伝送される。
【００６６】
ビット配分算出回路２０９は、前述のクリティカルバンドを考慮して分割されたスペクトルデータに基づき、いわゆるマスキング効果等を考慮してクリティカルバンドを考慮した各分割帯域毎のマスキング量を求め、このマスキング量とクリティカルバンドを考慮した各分割帯域毎のエネルギあるいはピーク値等に基づいて、各帯域毎に割当ビット数を求め、適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２へ伝送している。適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２では各帯域毎に割り当てられたビット数に応じて各スペクトルデータ（あるいはＭＤＣＴ係数データ）を量子化している。このようにして符号化されたデータは、暗号化回路２１９、２２０、２２１に送られる。
【００６７】
次に、図７は上記ビット割当算出回路２０９の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図７を用いてビット割当算出回路の作用について説明する。
【００６８】
この図７において、入力端子７０１には、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５からの周波数軸上のスペクトルデータあるいはＭＤＣＴ係数データが供給されている。この周波数軸上の入力データは、帯域毎のエネルギ算出回路７０２に送られて、上記マスキング量とクリティカルバンド及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域のエネルギーが、例えば当該バンド内での各振幅値の総和を計算すること等により求められる。この各バンド毎のエネルギの代わりに、振幅値のピーク値、平均値等が用いられることもある。このエネルギ算出回路７０２からの出力として、例えば各バンドの総和値のスペクトルを図８にＳＢとして示している。ただし、この図８では、図示を簡略化するため、上記マスキング量とクリティカルバンド及びブロックフローティングを考慮した分割帯域数を１２バンド（Ｂ1 〜Ｂ12）で表現している。
【００６９】
ここで、上記スペクトルＳＢのいわゆるマスキングに於ける影響を考慮するために、該スペクトルＳＢに所定の重み付け関数を掛けて加算するような畳込み（コンボリユーション）処理を施す。このため、上記帯域毎のエネルギ算出回路７０２の出力すなわち該スペクトルＳＢの各値は、畳込みフイルタ回路７０３に送られる。該畳込みフイルタ回路７０３は、例えば、入力データを順次遅延させる複数の遅延素子と、これら遅延素子からの出力にフイルタ係数（重み付け関数）を乗算する複数の乗算器（例えば各バンドに対応する２５個の乗算器）と、各乗算器出力の総和をとる総和加算器とから構成されるものである。この畳込み処理により、図８中点線で示す部分の総和がとられる。
【００７０】
ここで、上記畳込みフイルタ回路７０３の各乗算器の乗算係数（フイルタ係数）の一具体例を示すと、任意のバンドに対応する乗算器Ｍの係数を１とするとき、乗算器Ｍ−１で係数０．１５を、乗算器Ｍ−２で係数０．００１９を、乗算器Ｍ−３で係数０．０００００８６を、乗算器Ｍ＋１で係数０．４を、乗算器Ｍ＋２で係数０．０６を、乗算器Ｍ＋３で係数０．００７を各遅延素子の出力に乗算することにより、上記スペクトルＳＢの畳込み処理が行われる。ただし、Ｍは１〜２５の任意の整数である。
【００７１】
次に、上記畳込みフイルタ回路７０３の出力は引算器７０４に送られる。該引算器７０４は、上記畳込んだ領域での後述する許容可能なノイズレベルに対応するレベルαを求めるものである。なお、当該許容可能なノイズレベル（許容ノイズレベル）に対応するレベルαは、後述するように、逆コンボリユーション処理を行うことによって、クリテイカルバンドの各バンド毎の許容ノイズレベルとなるようなレベルである。ここで、上記引算器７０４には、上記レベルαを求めるための許容関数（マスキングレベルを表現する関数）が供給される。この許容関数を増減させることで上記レベルαの制御を行っている。当該許容関数は、次に説明するような（ｎ−ａｉ）関数発生回路７０５から供給されているものである。
【００７２】
すなわち、許容ノイズレベルに対応するレベルαは、クリテイカルバンドのバンドの低域から順に与えられる番号をｉとすると、次の（３）式で求めることができる。
α＝Ｓ−（ｎ−ａｉ） ・・・（３）
この（３）式において、ｎ，ａは定数でａ＞０、Ｓは畳込み処理されたバークスペクトルの強度であり、（３）式中（ｎ−ａｉ）が許容関数となる。本実施の形態では、
ｎ＝３８，ａ＝１ ・・・（４）
としており、この時の音質劣化はなく、良好な符号化が行えた。
【００７３】
このようにして、上記レベルαが求められ、このデータは、割算器７０６に伝送される。当該割算器７０６では、上記畳込みされた領域での上記レベルαを逆コンボリユーションするためのものである。したがって、この逆コンボリユーション処理を行うことにより、上記レベルαからマスキングスペクトルが得られるようになる。すなわち、このマスキングスペクトルが許容ノイズスペクトルとなる。なお、上記逆コンボリユーション処理は、複雑な演算を必要とするが、本実施の形態では簡略化した割算器７０６を用いて逆コンボリユーションを行っている。
【００７４】
次に、上記マスキングスペクトルは、合成回路７０７を介して減算器７０８に伝送される。ここで、当該減算器７０８には、上記帯域毎のエネルギ検出回路７０２からの出力、すなわち前述したスペクトルＳＢが、遅延回路７０９を介して供給されている。したがって、この減算器７０８で上記マスキングスペクトルとスペクトルＳＢとの減算演算が行われることで、図９示すように、上記スペクトルＳＢは、該マスキングスペクトルＭＳのレベルで示すレベル以下がマスキングされることになる。
【００７５】
当該減算器７０８からの出力は、許容雑音補正回路７１０を介し、出力端子７１１を介して取り出され、例えば割当てビツト数情報が予め記憶されたＲＯＭ等（図示せず）に送られる。このＲＯＭ等は、上記減算回路７０８から許容雑音補正回路７１０を介して得られた出力（上記各バンドのエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベル）に応じ、各バンド毎の割当ビツト数情報を出力する。この割当ビツト数情報が図１における適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２に送られることで、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５からの周波数軸上の各スペクトルデータがそれぞれのバンド毎に割り当てられたビツト数で量子化されるわけである。
【００７６】
すなわち要約すれば、図１における適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２では、上記マスキング量とクリテイカルバンド及びブロックフローティングを考慮した各分割帯域のエネルギと上記ノイズレベル設定手段の出力との差分のレベルに応じて割当てられたビツト数で上記各バンド毎のスペクトルデータを量子化することになる。なお、図７における遅延回路７０９は上記合成回路７０７以前の各回路での遅延量を考慮してエネルギ検出回路７０２からのスペクトルＳＢを遅延させるために設けられている。
【００７７】
ところで、上述した合成回路７０７での合成の際には、最小可聴カーブ発生回路７１２から供給される図９に示すような人間の聴覚特性であるいわゆる最小可聴カーブＲＣを示すデータと、上記マスキングスペクトルＭＳとを合成することができる。この最小可聴カーブにおいて、雑音絶対レベルがこの最小可聴カーブ以下ならば該雑音は聞こえないことになる。この最小可聴カーブは、コーデイングが同じであっても例えば再生時の再生ボリユームの違いで異なるものとなるが、現実的なデジタルシステムでは、例えば１６ビツトダイナミツクレンジへの音楽のはいり方にはさほど違いがないので、例えば４ｋＨｚ付近の最も耳に聞こえやすい周波数帯域の量子化雑音が聞こえないとすれば、他の周波数帯域ではこの最小可聴カーブのレベル以下の量子化雑音は聞こえないと考えられる。したがって、このように例えばシステムの持つワードレングスの４ｋＨｚ付近の雑音が聞こえない使い方をすると仮定し、この最小可聴カーブＲＣとマスキングスペクトルＭＳとを共に合成することで許容ノイズレベルを得るようにすると、この場合の許容ノイズレベルは、図１０中の斜線で示す部分までとすることができるようになる。なお、本実施の形態では、上記最小可聴カーブの４ｋＨｚのレベルを、例えば２０ビツト相当の最低レベルに合わせている。また、この図１０は、信号スペクトルＳＳも同時に示している。
【００７８】
また、上記許容雑音補正回路７１０では、補正情報出力回路７１３から送られてくる例えば等ラウドネスカーブの情報に基づいて、上記減算器７０８からの出力における許容雑音レベルを補正し、出力端子７１１を介して、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１に伝送している。ここで、等ラウドネスカーブとは、人間の聴覚特性に関する特性曲線であり、例えば１ｋＨｚの純音と同じ大きさに聞こえる各周波数での音の音圧を求めて曲線で結んだもので、ラウドネスの等感度曲線とも呼ばれる。またこの等ラウドネス曲線は、図１０に示した最小可聴カーブＲＣと略同じ曲線を描くものである。この等ラウドネス曲線においては、例えば４ｋＨｚ付近では１ｋＨｚのところより音圧が８〜１０ｄＢ下がっても１ｋＨｚと同じ大きさに聞こえ、逆に、５０Ｈｚ付近では１ｋＨｚでの音圧よりも約１５ｄＢ高くないと同じ大きさに聞こえない。このため、上記最小可聴カーブのレベルを越えた雑音（許容ノイズレベル）は、該等ラウドネス曲線に応じたカーブで与えられる周波数特性を持つようにするのが良いことがわかる。このようなことから、上記等ラウドネス曲線を考慮して上記許容ノイズレベルを補正することは、人間の聴覚特性に適合していることがわかる。
【００７９】
さらに、補正情報出力回路７１３では、上記適応ビット割当符号化回路２１０、２１１、２１２における量子化の際の出力情報量（データ量）の検出出力と、最終符号化データのビツトレート目標値との間の誤差の情報に基づいて、上記許容ノイズレベルを補正するようにしいる。これは、全てのビツト割当単位ブロツクに対して予め一時的な適応ビツト割当を行って得られた総ビツト数が、最終的な符号化出力データのビツトレートによって定まる一定のビツト数（目標値）に対して誤差を持つことがあり、その誤差分を０とするように再度ビツト割当をするものである。すなわち、目標値よりも総割当ビツト数が少ないときには、差のビツト数を各単位ブロツクに割り振って付加するようにし、目標値よりも総割当ビツト数が多いときには、差のビツト数を各単位ブロツクに割り振って削るように作用する。
【００８０】
以上のような動作を行なうため、上記総割当ビツト数の上記目標値からの誤差を検出し、この誤差データに応じて補正情報出力回路７１３が各割当ビツト数を補正するための補正データを出力する。ここで、上記誤差データがビツト数不足を示す場合は、上記単位ブロツク当たり多くのビツト数が使われることで上記データ量が上記目標値よりも多くなっている場合を考えることができる。また、上記誤差データが、ビツト数余りを示すデータとなる場合は、上記単位ブロツク当たり少ないビツト数で済み、上記データ量が上記目標値よりも少なくなっている場合を考えることができる。したがって、上記補正情報出力回路７１３からは、この誤差データに応じて、上記減算器７０８からの出力における許容ノイズレベルを、例えば上記等ラウドネス曲線の情報データに基づいて補正させるための上記補正値のデータが出力されるようになる。上述のような補正値が、上記許容雑音補正回路７１０に伝送されることで、上記減算器７０８からの許容ノイズレベルが補正されるようになる。
【００８１】
以上説明したようなシステムでは、メイン情報として直交変換出力スペクトを量子化処理したデ−タとサブ情報として量子化の語長を示すワ−ドレングスと直行変換のブロックサイズが得られ、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１、２２３、２２４、２２５に送られている。
【００８２】
再び図１において、暗号化回路２１９は適応ビット割当符合化回路２１０より伝送される直行変換されたスペクトルないし、ＭＤＣＴ処理された係数を量子化したデータと量子化の語長を示すワードレングスを暗号鍵制御回路２２２より伝送される暗号化の為のデータ、いわゆる暗号鍵を用いて暗号化し、出力端子２１３に出力している。
【００８３】
暗号化回路２２３はブロック決定回路２０６より伝送される直行変換のブロックサイズ情報を暗号鍵制御回路２２２より伝送される暗号化の為のデータ、いわゆる暗号鍵を用いて暗号化し、出力端子２１６に出力している。
【００８４】
同様に、暗号化回路２２０は適応ビット割当符合化回路２１１、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２１は適応ビット割当符合化回路２１２、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２４はブロック決定回路２０７、暗号鍵制御回路２２２より、暗号化回路２２５はブロック決定回路２０８、暗号鍵制御回路２２２より、データを受け取り、出力端子２１４、２１５、２１７及び２１８にそれぞれ出力している。
【００８５】
次に、図１１は上記暗号化回路２１０、２１１、２１２、２２３、２２４、２２５の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１１を用いて暗号化回路の作用について説明する。
【００８６】
図１１は５６ビットの暗号鍵を用いて、６４ビット毎に入力されたデータを１６段処理して暗号化している。図１１における入力端子３０１は、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２又は、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８の出力に接続しており、適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２より伝送される直行変換されたスペクトルないし、ＭＤＣＴ処理された係数を量子化したデータと量子化の語長を示すワードレングス又は、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８より伝送される直行変換のブロックサイズ情報が伝送される。入力端子３０１より入力されたデータは、初期転値回路３０２によりビットの順序が入れ換えられた後、左右３２ビットづつに分割される。続いてこの右３２ビットｘ１は、Ｆ関数回路３０３で処理された後、左３２ビットと排他的論理和回路３１９で排他的論理和され、左右の３２ビットが入れ換えられて、次段に送られる。以下、同様の処理を１６段繰り返す事で暗号化の処理を行っている。１６段の処理が終了した左右３２ビットのデータは、初期転置回路３０２の逆関数で構成される最終転置回路３３５にてビットの順を入れ換えられて、暗号文となり、出力端子３３６より出力される。
【００８７】
また、図１１における入力端子３３８は、図１における暗号鍵制御回路２２２の出力に接続されており、暗号化の為のいわゆる暗号鍵が入力される。この暗号鍵は、本実施の形態では５６ビットの語長を持つものとしている。この入力端子３３８より入力された５６ビットの暗号鍵は、鍵スケジュール部３３７において５６ビットを７６８ビットに拡大され、各段につき４８ビットづつ各Ｆ関数回路３０３〜３１８に転送される。
【００８８】
ここで図１２は図１１におけるＦ関数回路３０３〜３１８の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１２を用いてＦ関数回路の作用について説明する。
【００８９】
図１２における入力端子５０１は、図１１における鍵スケジュール部の出力に接続され、５６ビットから７６８ビットに拡大された中の４８ビットのデータｋｉがそれぞれ入力される。この４８ビットのデータは、６ビットづつに分割され、排他論理和回路５０４〜５１１に入力されている。一方、図１２における入力端子５０２より、図１１において左右３２ビットに分割されたデータの右３２ビットデータＸが入力され、同じく排他論理和回路５０４〜５１１に入力され、前述の６ビットデータと排他的論理和を施される。各排他的論理和回路５０４〜５１１の出力は置換表からなるＳ−ＢＯＸ回路５１２〜５１９に入力される。この各Ｓ−ｂｏｘ回路５０４〜５１１では、６ビットの入力を変換表に従って変換し、４ビットのデータを出力する。従って、８つのｓ−ｂｏｘ回路５１２〜５１９より出力された合計３２ビットのデータは、転置回路５２０に入力される。この転置回路５２０では、ビットの順序が入れ換えられて出力端子５２１より、Ｆ（ｘ，ｋ）として出力される。
【００９０】
再び図１において、暗号鍵制御回路２２２は、図１における入力端子２２６を介して入力される、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号鍵と暗号化のための情報により、各暗号化回路２１９、２２０、２２１に必要な暗号鍵を生成して伝送している。ここで、上記暗号化のための情報としては、例えば、すべての適応ビット割当符合化回路の出力を同一の暗号鍵で暗号化する、適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化する、すべての適応ビット割当符合化回路の出力をすべて異なる暗号鍵で暗号化する、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の選択制御情報が挙げられる。
【００９１】
次に、図１３は、図１における暗号鍵制御回路２２２の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１３を用いて暗号鍵制御回路の作用について説明する。
【００９２】
図１３における入力端子６０１は、図１における入力端子２２６に接続されており、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号鍵と暗号化のための情報が入力される。暗号化のための情報としては、例えば、すべての適応ビット割当符合化回路の出力を同一の暗号鍵で暗号化する、適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化する、すべての適応ビット割当符合化回路の出力をすべて異なる暗号鍵で暗号化する、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の情報が挙げられる。このような情報の中、いわゆる暗号鍵ならびに特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可する等の情報は、図１３における暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４に入力される。本実施の形態では、便宜的に６４ビットの語長で暗号鍵を表現されており、この暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４において、対応させる暗号復号化回路応じた５６ビットの語長に変換され、スイッチ回路６０７〜６１５に転送されている。また、入力端子６０１より入力された暗号化の為の情報は、図１３における暗号鍵生成回路６０６に入力され、１ビット単位の信号に復号され各暗号鍵生成回路６０２、６０３、６０４の出力並びに、空鍵生成回路６０５の出力と出力端子６１９、６２０、６２１に接続されたスイッチ回路６０７〜６１８の切断の制御を行っている。また、空暗号鍵生成回路６０５は、図１における各暗号化回路２１９、２２０、２２１、２２３、２２４、２２５における出力が、入力されるデータと同一の出力が得られるような暗号鍵をスイッチ回路６１６、６１７、６１８に出力している。スイッチ回路６０７〜６１８では、暗号制御回路６０６より出力される制御データに従って、入力されたデータを選択的に出力端子６１９、６２０、６２１に接続している。出力端子６１９は図１における暗号化回路２１９、２２５に、出力端子６２０は図１における暗号化回路２２０、２２４に、出力端子６２１は図１における暗号化回路２２１、２２５に接続されている。
【００９３】
ここで、スイッチ回路６０７〜６１８の作用について説明する。例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２ならびに、ブロック決定回路２０６、２０７、２０８の出力全て、すなわち全ての帯域のデータの暗号化を実施しない場合には、スイッチ回路６１６、６１７、６１８が接続する様に制御され、他のスイッチ回路は接続しない様に制御される事によって、出力回路６１９、６２０、６２１より、暗号化されない、いわゆる空の暗号鍵が出力される。また、図１における適応ビット割当符合化回路２１２ならびに、ブロック決定回路２０８の出力、すなわち高域(１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ)のデータのみ暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６１７、６１８が接続する様に制御される。同様に図１における適応ビット割当符合化回路２１１、２１２ならびに、ブロック決定回路２０７、２０８の出力、すなわち中高域（５．５ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ、１１ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ）のデータを暗号する場合において、異なる暗号鍵を用いて暗号化を行う場合には、スイッチ回路６０７、６１１、６１８が、同一の暗号鍵を用いる場合には、スイッチ回路６０７、６０８、６１８ないし、６１０、６１１、６１８あるいは、６１３、６１４、６１８が接続する様に制御される。さらに、全ての帯域のデータを暗号化する場合において、同一の暗号鍵で暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６０８、６０９ないし、６１０、６１１、６１２あるいは６１３、６１４、６１５が、全ての帯域のデータを全て異なる暗号鍵で暗号化する場合には、スイッチ回路６０７、６１１、６１５が接続されるように制御される。この様にスイッチ回路６０７〜６１８を制御する事によって高能率符合化における分割された帯域と暗号化の全ての組合せを実現可能としている。
【００９４】
次に、図１４に本実施の形態で高能率符合化ならびに暗号化処理を行った後のビットストリームの具体例を示す。この図１４を用いて本実施の形態の符合化の作用について説明する。
【００９５】
図１４では、（Ａ）において全て平文、（Ｂ）において高域のみ暗号化、（Ｃ）において中高域を暗号化、並びに、（Ｄ）において全帯域を暗号化した場合のビットストリームの例を示している。
【００９６】
図１４（Ａ）に示す様に、暗号化を行わず全て平文とした場合、低中高各々の直交変換出力スペクトルを量子化処理した、いわゆるメインデ−タと、量子化の語長を示すワ−ドレングスと直行変換のブロックサイズ等を表す、いわゆるサブ情報とが記録あるいは伝送される。すなわち、メイン情報としては、低域メイン情報７１１、中域メイン情報７２１、高域メイン情報７３１があり、サブ情報としては、低域サブ情報７１２、中域サブ情報７２２、高域サブ情報７３２がある。この（Ａ）の場合、復号化する際は、該当帯域のサブデータを用いて、後述のデコーダでの手順にしたがって該当帯域のメイン情報を復号化する。
【００９７】
これに対して、図１４（Ｂ）に示す様に、高域のメインデータのみ暗号化された場合には、高域のサブ情報が記録されるべき部分には、高域のメイン情報が無効となるような疑似高域サブ情報７３５が書き込まれ、実際の高域サブ情報は、高域メイン情報と共に暗号化されて、高域メイン情報の部分に書き込まれる。すなわち、元の高域メイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３と暗号化された高域サブ情報７３４とが書き込まれる。
【００９８】
従って、暗号を平文化する手段を持ち得ない受信者、あるいは、暗号を平文化する為の暗号鍵を持たない受信者は、低中域のデータ（０ｋＨｚ〜１１ｋＨｚ）のみ、復号が可能となる。この際、高域のメイン情報が暗号化されている為、前述の受信者には復号化の為の有意情報とはなり得ないが、高域のメイン情報を無効とする疑似高域サブ情報７３５の作用により、低中域情報の復号化に支障をきたす事が無い。また、この様に、本来あるはずの高域のデータが復号されない場合、理論的には図１におけるＱＭＦ回路２０１、２０２において帯域分割時に発生した折り返し雑音が合成時に打ち消されなくなるが、本具体例において折り返し雑音が復号化した音声情報の品質を著しく損なうことは無かった。
【００９９】
また、図１４（Ｂ）に示す様に高域のみ暗号化された場合において、受信者が暗号の平文化の手段を持ち、且つ、暗号を平文化する為の暗号鍵を持つ場合には、図１４（Ｂ）に示す暗号化された部分に記録されているデータを平分化し、全ての帯域データの復号化が可能となる。
【０１００】
以上の構成によれば、暗号を平分化する為の手段、あるいは平分化する為の暗号鍵を持たない受信者が、部分的にデータの復号化をした後、発信者に暗号を平分化する為の手段、あるいは平分化する為の暗号鍵を請求し入手した場合でも、改めて、暗号化された高能率符合化データを転送する事無しに、先に入手した部分的に暗号化された高能率符合化データを平文化し復号する事が可能である。
【０１０１】
次に、図１４（Ｃ）は、中高域のデータを暗号化した場合を示し、元の高域メイン情報及び中域メイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３、暗号化された高域サブ情報７３４、暗号化された中域メイン情報７２３、暗号化された中域サブ情報７２４がそれぞれ配置され、元の高域及び中域のサブ情報の領域には、疑似高域サブ情報７３５、疑似中域サブ情報７２５がそれぞれ配置されている。
【０１０２】
この図１４の（Ｃ）の例のように、中高域のデータを暗号化した場合においても、前述の（Ｂ）の場合と同様な作用効果がある。加えて、この（Ｃ）に示すような構成では、中域データを暗号化する暗号鍵と高域データを暗号化する暗号鍵を異なるものとする事が可能で、この場合には、情報の発信者がより多くの選択肢、すなわち、一つの暗号化した高能率符号化データのみで、低域のみ復号化が可能、低中域の復号化が可能、全ての帯域の復号化が可能と言う選択を受信者に提供可能となる、あるいは、一つの暗号化した高能率符号化データのみで、受信者の所有する暗号を平分化する為の暗号鍵に応じて復号化した際の音声データの品質を指定して配送が可能となる。
【０１０３】
さらに、図１４（Ｄ）に示す例では、全帯域のデータを暗号化しており、元のメイン情報の領域には、暗号化された高域メイン情報７３３、暗号化された高域サブ情報７３４、暗号化された中域メイン情報７２３、暗号化された中域サブ情報７２４、暗号化された低域メイン情報７１３、暗号化された低域サブ情報７１４がそれぞれ配置され、元の高域及び中域のサブ情報の領域には、疑似高域サブ情報７３５、疑似中域サブ情報７２５、疑似低域サブ情報７１５がそれぞれ配置されている。
【０１０４】
この図１４（Ｄ）に示すような全帯域を暗号化する場合には、暗号を平文化する手段を持ち得ない受信者、あるいは、暗号を平文化する為の暗号鍵を持たない受信者は、復号化が不可能となる点が前述の場合と異なる点であるが、暗号化と高能率符合化における暗号鍵と音声データの復号化品質との組合せは、より多く得られる事となる。すなわち、一つの暗号化した高能率符合化データのみで、復号化が不可能、低域のみ符合化が可能、低中域の符合化が可能、全ての帯域の復号化が可能と言う選択を受信者に提供可能となる、あるいは、一つの暗号化した高能率符合化データのみで、受信者の所有する暗号を平分化する為の暗号鍵に応じて復号化した際の音声データの品質、あるいは復号化不可能を指定して配送が可能となる。
【０１０５】
同様に、本実施の形態においては、図１におけるＭＤＣＴ回路２０３、２０４、２０５は、同図ＱＭＦ回路２０１、２０２の出力を５１２サンプル毎に直行変換しており、先の暗号化を施す際にもこの時間的に分割された小ブロック毎に制御可能な事は明白である。従って、本実施の形態によれば、圧縮データの先頭から、所定の時間分のみ、平文とし、一定時間経過後、暗号化された圧縮暗号化データも作成可能である。
【０１０６】
これは、例えば元の入力信号をオーディオ信号とする場合に、複数の曲の先頭部分のみを平文とし、残りの部分の少なくとも一部の周波数帯域を暗号化して記録されたディスク等の信号記録媒体を頒布することが考えられる。この場合、聴取者は、希望する曲について代金を払って暗号鍵を入手することで、その曲全体を良好な音質で再生することができる。このような信号記録媒体を作成する際には、曲の演奏の時間経過に伴って、暗号鍵と暗号化のための情報を変化させて、上記図１の入力端子２２６に供給するようにすればよい。
【０１０７】
すなわち、上述した本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置あるいは方法により圧縮符号化されたディジタル信号は、光磁気ディスク、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録することで、本発明の実施の形態となる信号記録媒体を得ることができる。
【０１０８】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号伝送方法は、上述した実施の形態となるディジタル信号符号化装置あるいは方法により圧縮符号化されたディジタル信号を伝送することで実現できる。
【０１０９】
次に、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号復号装置及び方法の具体例について、図１５を参照しながら説明する。
【０１１０】
図１５は、上記図１に示すディジタル信号符号化装置に対応するディジタル信号復号化装置の一例を示し、例えば図２におけるＡＴＣデコーダ７３として用いることができる。すなわち、図１５は、上述の図１のディジタル信号符号化装置により暗号化かつ、高能率符号化された信号を再び復号化するための復号回路を示している。
【０１１１】
この図１５において、各帯域の量子化され、暗号化されたＭＤＣＴ係数ならびに、同様に暗号化された量子化の語長を示すワ−ドレングス、すなわち、図１における出力端子２１３、２１４、２１５の出力信号と等価のデータが、入力端子１１７、１１８、１１９を介して、暗号復号回路１０９、１１０、１１１に入力され、暗号化された直行変換のブロックサイズデータのが、入力端子１２０、１２１、１２２を介して、暗号復号回路１１２、１１３、１１４に入力される。
【０１１２】
ここで図１６は、図１５における暗号復号回路１０９〜１１４の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１６を用いて暗号復号回路の作用について説する。
【０１１３】
図１６に示すように本実施の形態における暗号復号回路の手順は、図１１に示す暗号化回路の一具体例と同等のものである。図１１と図１６における相違点は、図１６における鍵スケジュール部８３７よりＦ関数回路８０３〜８１８に出力される４８ビットのデータの順が図１１における鍵スケジュール部３３７より出力されるデータと逆の順となっている点と、図１１における初期転置回路３０２の作用が図１６における最終転置回路８３５に、図１１における最終転置回路３３５の作用が図１６における初期転置回路８０２に置き換えられている点である。従って、図１６におけるＦ関数回路８０３〜８１８は、図１１におけるＦ関数回路３０３〜３１８と同一の回路で構成されている。
【０１１４】
再び、図１５において、入力端子１２３を介して、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号復号の為の暗号鍵と復号化の為の情報、例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力がすべて同一の暗号鍵で暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力がすべて異なる暗号鍵で暗号化されている、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報と暗号鍵表１１６に記載されている図１におけるＡＴＣデコーダ７３に固有の暗号鍵データが暗号鍵制御回路１１５に入力されている。この暗号鍵制御回路１１５では、先の情報を元に各暗号復号回路１０９〜１１４に必要な暗号鍵を生成して伝送している。
【０１１５】
ここで図１７は、図１５における暗号鍵制御回路１１５の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。この図１７を用いて暗号鍵制御回路の作用について説明する。
【０１１６】
この図１７における入力端子９０１は、図１５における入力端子１２３に接続されており、図１におけるシステムコントローラ５７より伝送されるいわゆる暗号を復号する為の暗号鍵と暗号復号化の為の情報、例えば、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力が全て同一の暗号鍵で暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０の出力のみ暗号化されている、図１における適応ビット割当符合化回路２１０、２１１、２１２の出力が全て異なる暗号鍵で暗号化されている、或は、特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報が入力される。この情報の中、いわゆる暗号鍵ならびに特定の復号用鍵を持つ暗号復号化回路にのみ、暗号の復号を許可されている等の情報は図１７における暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４に入力される。
【０１１７】
本実施の形態では、便宜的に６４ビットの語長で暗号鍵を表現されており、この暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４において、対応させる暗号復号化回路応じた５６ビットの語長に変換され、スイッチ回路９０７〜９１５に転送されている。また、入力端子９０１より入力された暗号復号化の為の情報は、図１７における暗号鍵生成回路９０６に入力され、１ビット単位の信号に復号され各暗号鍵生成回路９０２、９０３、９０４の出力並びに、空鍵生成回路９０５の出力と出力端子９１９、９２０、９２１に接続されたスイッチ回路９０７〜９１８の切断の制御を行っている。また、空暗号鍵生成回路９０５は、図１５における各暗号復号回路１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４における出力が、入力されるデータと同一の出力が得られるような暗号鍵をスイッチ回路９１６、９１７、９１８に出力している。
【０１１８】
スイッチ回路９０７〜９１８では、暗号制御回路９０６より出力される制御データに従って、入力されたデータを選択的に出力端子９１９、９２０、９２１に接続している。出力端子９１９は図１５における暗号復号回路１０９、１１２に、出力端子９２０は図１５における暗号復号回路１１０、１１３に、出力端子９２１は図１５における暗号復号回路１１１、１１４に接続されている。図１７におけるスイッチ回路９０７〜９１８の作用は、図１３におけるスイッチ回路６０７〜６１８と同等であり、スイッチ回路９０７〜９１８を制御する事によって高能率符合化における分割された帯域と暗号復号の全ての組合せを実現可能としている。
【０１１９】
再び、図１５において、適応ビット割当復号化回路１０６、１０７、１０８では適応ビット割当情報を用いてビット割当を解除する。次に逆直交変換（ＩＭＤＣＴ）回路１０３、１０４、１０５では周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。これらの部分帯域の時間軸上信号は、帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）回路１０２、１０１により、全帯域信号に復号化される。
【０１２０】
以上説明したような本発明の実施の形態によれば、ディジタルオーディオデータの圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付なしに、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なう、あるいは送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する事が可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無い為、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１２１】
加えて、同一のデータの配布のみで、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する事が可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布する必要が無くなる為、配布する情報量を少なく出来き、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法を用いて圧縮符号化したデータを記録する媒体は、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになる。さらに、本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び方法を用いて圧縮符号化したデータを伝送する際には、従来のものよりも回線の利用効率を高めることが出来る。
【０１２２】
次に、上記図１に示したディジタル信号符号化装置の実施の形態とは異なる他の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の具体例について、図１８を参照しながら説明する。
【０１２３】
図１８は、上記図１に示す実施の形態のビットレート圧縮符号化及び、暗号化に使用可能な高能率圧縮符号化エンコーダとは異なる他の実施の形態となるディジタル信号符号化装置の一具体例を示すブロック回路図である。
【０１２４】
この図１８における各回路は、図１における同一の番号で示した各回路と同等のものである。ただし、図１８における暗号化回路２１９、２２０、２２１は、図１における暗号化回路２１９、２２０、２２１と他の回路との接続が事なり、図１８における暗号化回路２１９、２２０、２２１は直列に接続されている。従って、図１４（Ｂ）に示すような高域の直交変換出力スペクトルを量子化処理したデータのみ、暗号化する場合、図１８における暗号化回路２２１のみ有効となり、暗号化回路２２０、２２１は無効となるように暗号鍵制御回路２２２がコントロールする。同様に、全ての帯域の直交変換出力スペクトルを量子化処理したデータを同一の暗号鍵で暗号化する場合は、暗号化回路２１９、２２０、２２１が全て有効かつ、同一の暗号鍵が暗号鍵制御回路２２２よりコントロールされる。この様に、図１８に示すＡＴＣエンコーダにおいても、本実施の形態の効果を実現できる。
【０１２５】
図１９は、図１８に示す高能率圧縮符合化エンコーダーに対応した高能率圧縮符号化デコーダの一具体例を示すブロック回路図である。この図１９における各回路は、図１５における同一の番号で示した各回路と同等のものである。ただし、図１９における暗号復号回路１０９、１１０、１１１は、図１８に示すＡＴＣエンコーダーに対応して、図１５における相当する暗号復号回路と接続が異り、それぞれの暗号復号回路が直列に接続されている。さらに、先に図１８の説明で述べたように、暗号鍵制御回路１１５の働きも、図１８に対応して異なる。
【０１２６】
次に、図２０は、上述した図１５や図１９に示したディジタル信号復号化装置における復号化処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【０１２７】
この図２０において、最初のステップ２５２で復号化しようとするデータ（符号化ディジタル信号）の読み込みを行い、次のステップ２５３で、復号化すべきデータの有無の判別を行う。復号化すべきデータが有り（ＹES）の場合には、ステップ２５４に進み、無し（ＮＯ）の場合には処理を終了する。ステップ２５４では、サブデータの有意性の判別を行い、サブデータが有意（ＹES）の場合には暗号化されていないことから、ステップ２５９以降の伸長復号化処理、すなわち情報圧縮の逆処理に相当する伸長処理を行う。ステップ２５４でＮＯ、すなわちサブデータが有意でないと判別されたときには、ステップ２５５に進んで、暗号復号化のための暗号鍵の有無を判別する。ステップ２５５でＮＯ、すなわち暗号鍵が無いと判別された場合、該当するデータの復号化は不可能であるため、時間的に次のブロックの復号化のために、上記ステップ２５２に戻る。一方、暗号鍵があるＹESの場合には、ステップ２５６に進み、暗号鍵を読み込んで、次のステップ２５７により暗号復号を行う。次にステップ２５８により、上記図１４のメイン領域の内の暗号化領域の部分に埋め込まれていたサブデータ（サブ情報）を復元し、圧縮符号化に対する伸長が可能なデータとし、ステップ２５９に進む。ステップ２５９では、先に述べたように、サブデータが有意の場合、すなわち該当ブロックが暗号化されていない場合と、上記ステップ２５５〜２５８により暗号を復号化された場合とについて、圧縮データの伸長を行い、ステップ２６０において伸長データの出力を行う。データ出力が終了すると、時間的に次のブロックの復号化を行うためにステップ２５２に戻る。
【０１２８】
以上説明した本発明の実施の形態は、一例を示すものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１２９】
すなわち、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する手段を有し、周波数について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３０】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、時間について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する手段を有し、時間について細分化し、圧縮された小ブロック毎に独立して暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３１】
また、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、周波数について細分化した小ブロックを多重に暗号化する為の直列に接続された手段を有し、周波数について細分化し、圧縮された小ブロックを単独、及び／又は多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３２】
さらに、本発明に係る実施の形態となるディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、入力信号を時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮する手段と、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化する為の直列に接続された手段と、時間について細分化し、圧縮された小ブロックを単独、及び／又は多重に暗号化し、同一の圧縮暗号化情報で複数の暗号復号伸長状態を再現する手段を有するものである。
【０１３３】
ここで、上述した各実施の形態のディジタル信号符号化装置及び／又は復号化装置は、さらに次のような構成を有するようにしてもよい。
【０１３４】
すなわち、入力ディジタル信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、当該処理ブロックの長さを決定する処理ブロック長決定手段を設ける。入力信号に適応して情報圧縮の為の処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び時間的に処理ブロックの最大より長い時間幅の入力信号により得られる入力信号の変化情報を基に当該処理ブロックの長さを決定する処理ブロック長決定手段を設ける。また、これら両処理ブロック長決定手段の両機能を合わせもつようにしてもよい。さらに、上記処理ブロック長決定手段は、処理ブロックの長さを決定する要素の決定に関与する割合を固定、あるいは入力信号に適応した割合及び／又は所定の割合（例えば２倍，４倍，８倍等）で併用若しくは単独で使用することが挙げられる。このような処理ブロック長決定手段は、図１のブロックサイズ決定回路２０６〜２０８等に相当する。
【０１３５】
また、入力信号は例えばオーディオ信号であり、高域程、少なくとも大部分の量子化雑音の発生をコントロールするブロックの周波数幅を広くしてゆくようにすることが挙げられる。
【０１３６】
また、本発明の実施の形態のディジタル信号符号化装置には、時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割に直交変換を用いる直交変換手段（図１のＭＤＣＴ２０３〜２０５等）を設け、ディジタル信号復号化装置には、周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換に逆直交変換を用いる逆直交変換手段（図１５の逆直交変換回路１０３〜１０５等）を設け、上記直交変換における直交変換サイズの可変と共に当該直交変換時に使用する窓関数の形状も変化させる直交変換サイズ及び窓関数形状可変手段とを設けるようにすることも挙げられる。このとき、上記時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割の際には、先ず複数の帯域に分割し、当該分割された帯域毎に複数のサンプルからなるブロックを形成し、各帯域のブロック毎に直交変換を行い係数データを得、及び／又は、上記周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換の際には、周波数軸上の複数帯域から時間軸信号への変換に各帯域のブロック毎に逆直交変換を行い、各逆直交変換出力を合成して時間軸上の合成信号を得る。また、直交変換前の時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割における分割周波数幅及び／又は逆直交変換後の周波数軸上の複数の帯域から時間軸信号への合成における複数の帯域からの合成周波数幅を、略高域程広くする。前記分割周波数幅及び／又は前記合成周波数幅を最低域の連続した２帯域で同一とする。さらに、上記ビット割当の際には、略信号通過帯域以上の帯域の信号成分に対する圧縮符号のメイン情報及び／又はサブ情報を割り当てないようしてもよい。なお、前記複数の帯域への分割及び／又は前記複数の帯域からなる時間軸上の信号への変換にクワドラチャ・ミラー・フィルタ（ＱＭＦ）を用いることが、また、直交変換としては、変更離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）を用いることが挙げられる。
【０１３７】
さらに、上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する際には、その境界値が入力信号の振幅、周波数に応じて可変とする。上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する境界値が入力信号の振幅、周波数に応じて複数の階段状の値をとる。上記外の処理ブロックの信号が前記処理ブロックの信号に及ぼす聴覚上の特性を周波数軸上のスペクトル及び／又は直交変換係数のエネルギ及び／又はパワー又はピーク情報を用いて計算し、当該処理ブロックの時間的長さの決定を行うようにする。上記外の処理ブロックの信号が前記処理ブロックの信号に及ぼす聴覚上の特性を計算する際に用いる周波数軸上のスペクトル及び／又は直交変換係数を、圧縮のためのビットの割当及び／又は直交変換係数と共用する。さらに、本発明のディジタル信号処理装置は、上記境界値を入力信号の振幅，周波数に応じて可変する機能と、聴覚上の特性をスペクトル，エネルギ，パワー，ピーク情報を用いて計算して処理ブロックの時間的長さを決定する機能を合わせもつようにしてもよい。またさらに、上記処理ブロックの入力信号の変化を基に処理ブロックの時間的長さを決定する際には、入力信号の周期的変化、及び／又は繰り返しのパルス又は周期的特徴を基にした判断を行うようにしてもよい。
【０１３８】
また、本発明に係る信号記録媒体の実施の形態としては、上述したディジタル信号符号化装置や方法により圧縮符号化されたディジタル信号を記録したものを挙げることができる。
【０１３９】
さらに、本発明に係るディジタル信号伝送方法としては、上述したディジタル信号符号化装置や方法により圧縮符号化されたディジタル信号を伝送することが挙げられる。
【０１４０】
このような本発明の実施の形態によれば、ディジタルオーディオ信号等の圧縮を行ない、暗号化して記録メディア或は通信路を介して受信者に配布する場合において、受信者が選択可能とするために暗号化されていない目次あるいは見本の如き情報の添付なしに、複数の受信者に対して多数の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なう、あるいは送信者が選択的に受信者毎に復号化を許可する事が可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無い為、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１４１】
加えて、同一のデータの配布のみで、受信者毎に品質、例えば、オーディオデータにおける再生帯域等の異なる情報を配布する事が可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をすべてまとめて配布する必要が無くなる為、配布する情報量を少なくでき、本発明の実施の形態を用いて成るディジタル信号処理装置で圧縮したデータを記録する媒体は、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになる。さらに、本発明の実施の形態を用いたディジタル信号処理装置で圧縮したデータを伝送する経路は、従来のものよりも回線の利用効率を高めることができる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記の記録再生媒体と信号圧縮装置あるいは伸張装置と、さらには、信号圧縮装置と伸張装置とは一体化されている必要はなく、記録媒体を介せずに、その間をデータ転送用回線や光ケーブル，光あるいは電波による通信等で結ぶ事も可能である。更に例えば、オーデイオＰＣＭ信号のみならず、ディジタル音声（スピーチ）信号やディジタルビデオ信号等の信号処理装置にも適用可能である。
【０１４３】
また、本発明の実施の形態となる信号記録媒体としては、上述した光磁気ディスクのみならず、光ディスク、磁気ディスク、ＩＣメモリ及びそのメモリを内蔵するカードや、磁気テープ等の各種記録媒体とすることもできる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係るディジタル信号符号化装置及び方法によれば、入力ディジタル信号を時間及び周波数の少なくとも一方について細分化した小ブロックに分配し、周波数軸上のスペクトルデータを得、上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求め、該割当ビット数に応じた符号化を行い、上記細分化された小ブロックの少なくとも一部に対して暗号化を施すと共に、該暗号化を制御するための暗号鍵を生成しているため、同一の符号化データを用いて、複数の暗号復号状態に応じた複数の再生品質の再生信号を得ることができる。
【０１４５】
これは特に、上記暗号化の際の暗号化範囲や暗号鍵を選択可能とし、暗号鍵や時間経過等に従って暗号化を制御することにより、符号化されたデータを復号する際に、暗号鍵によって復号可能な周波数帯域を異ならせたり、時間経過に伴って復号可能な範囲を変化させたりすることができる。
【０１４６】
従って、ディジタル信号の圧縮や暗号化を行って得られた符号化データを、記録媒体や通信路を介して受信者に配布する場合に、目次や見本のような情報を別途添付することなしに、複数の受信者に対して同一の情報を同時に配布して、受信者が選択的に復号化を行なうことが可能となり、また送信者で選択的に受信者を指定して復号化を許可することが可能となる。さらに、受信者毎に情報を選択して暗号化して配布する必要も無いため、受信者の数が増加しても、配布の際に膨大な作業量を必要としない。
【０１４７】
さらに、同一のデータのみで、受信者毎に品質の異なる情報を配布することが可能となる。従って、各々の品質毎に暗号化した情報をそれぞれ配布する必要が無くなるため、配布する情報量を少なくでき、符号化データの記録媒体としては、従来のものよりも記憶容量の有効利用が図れることになり、データ伝送の際には、従来のものよりも回線の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態としてのディジタル信号符号化装置の具体例の概略構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の実施の形態となるディジタル信号符号化装置が用いられたディジタル信号処理装置としての圧縮データ記録及び／又は再生装置の一具体例の概略構成を示すブロック回路図である。
【図３】ビット圧縮の際の直交変換ブロックの構造を表す図である。
【図４】直交変換ブロックサイズを決定する回路の構成例を示すブロック回路図である。
【図５】時間的に隣接する直交変換ブロックの時間的長さの変化と直交変換時に用いるウィンドウ形状の関係を示す図である。
【図６】直交変換時に用いるウィンドウの形状の具体例を示す図である。
【図７】ビット配分演算機能を実現する畳込み演算を利用したビット配分算出回路の例を示すブロック回路図である。
【図８】各臨界帯域及びブロックフロ−ティングを考慮して分割された帯域のスペクトルを示す図である。
【図９】マスキングスペクトルを示す図である。
【図１０】最小可聴カーブ、マスキングスペクトルを合成した図である。
【図１１】暗号化を実現する１６段のＦ関数処理を行う暗号化回路の例を示すブロック回路図である。
【図１２】暗号化を実現する際に用いるＦ関数の具体的処理内容を示すブロック回路図である。
【図１３】暗号化を実現する際に用いる暗号鍵の生成と制御を行う暗号鍵制御回路の例を示すブロック回路図である。
【図１４】本実施の形態により、暗号化、高能率符合化されたデータのビットストリームの例を示す図である。
【図１５】図２に示すディジタル信号符号化装置に対応したディジタル信号復号化装置の実施の形態の一具体例を示すブロック回路図である。
【図１６】暗号復号化を実現する１６段のＦ関数処理を行う暗号復号化回路の例を示すブロック回路図である。
【図１７】暗号復号化を実現する際に用いる暗号復号鍵の生成と制御を行う暗号鍵制御回路の例を示すブロック回路図である。
【図１８】図１の実施の形態と異なる他の実施の形態のディジタル信号符号化装置の一具体例を示すブロック回路図である。
【図１９】図１８に示すディジタル信号符号化装置に対応したディジタル信号復号化装置の実施の形態の一具体例を示すブロック回路図である。
【図２０】本発明の実施の形態のディジタル信号復号化装置の復号化処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光磁気ディスク、 ５３ 光学ヘッド、 ５４ 磁気ヘッド、 ５６ サーボ制御回路、 ５７ システムコントローラ、 ６１，７５ ＬＰＦ、 ６、Ａ／Ｄ変換器、 ６３ ＡＴＣエンコーダ、 ６４，７２ メモリ、 ６５ エンコーダ、 ６６ 磁気ヘッド駆動回路、 ７１ デコーダ、 ７３ ＡＴＣデコーダ、 ７４ Ｄ／Ａ変換器、 １０１，１０２ 帯域合成フィルタ（ＩＱＭＦ）、 １０３，１０４，１０５ 逆直交変換回路（ＩＭＤＣＴ）、 １０６，１０７，１０８ 適応ビット割当復号化回路、 １０９〜１１４ 暗号復号回路、 １１５ 暗号鍵制御回路、 １１６ 暗号鍵表、 ２０１，２０２ 帯域分割フィルタ、 ２０３，２０４，２０５ 直交変換回路（ＭＤＣＴ）、 ２０６，２０７，２０８ ブロック決定回路、 ２０９ ビット配分算出回路、 ２１０，２１１，２１２ 適応ビット割当符号化回路、 ２１９，２２０，２２１暗号化回路、 ２２２ 暗号鍵制御回路、 ２２３，２２４，２２５ 暗号化回路、 ３０２ 初期値転置回路、 ３０３〜３１８ Ｆ関数回路、 ３１９〜３３４ 排他的論理和回路、 ３３５ 最終値転置回路、 ３３７ 鍵スケジュール部、 ４０４，４０５，４０６ パワー算出回路、 ４０７ メモリ、 ４０８ 変化分抽出回路、 ４０９ パワー比較回路、 ４１０ ブロックサイズ１次決定回路、 ４１１ ブロックサイズ修正回路、 ４１２，４１３，４１４ディレイ群、 ４１５ ウィンドウ形状決定回路、 ５０３ 拡大転置回路、５０４〜５１１ 排他的論理和回路、 ５１２〜５１９ Ｓ−ＢＯＸ回路、 ５２０ 転置回路、 ６０２，６０３，６０４ 暗号鍵生成回路、 ６０５ 空暗号鍵生成回路、 ６０６ 暗号鍵制御回路、 ６０７〜６１８ スイッチ回路、 ７０２ 帯域毎エネルギー算出器、 ７０３ 畳込みフィルタ、 ７０４ 加算器、 ７０５ 関数発生器、 ７０６，７０８ 減算器、 ７０７ 合成器、 ７０９ 遅延回路、 ７１０ 許容雑音補正器、 ７１２ 最小可聴カーブ発生器、 ７１３ 補正情報出力器、 ８０２ 初期値転置回路、 ８０３〜８１８ Ｆ関数回路、 ８１９〜８３４ 排他的論理和回路、 ８３５ 最終値転置回路、 ８３７ 鍵スケジュール部、 ９０２，９０３，９０４ 暗号鍵生成回路、 ９０５ 空暗号鍵生成回路、 ９０６ 暗号鍵制御回路、 ９０７〜９１８ スイッチ回路
Claims (17)
- 入力ディジタル信号を符号化するディジタル信号符号化装置において、
上記入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配するブロック分配手段と、
上記細分化された小ブロック毎の圧縮のための割当ビット数を求めるビット配分算出手段と、
上記ビット配分算出手段により割り当てられたビット数に応じた符号化を行う割当ビット符号化手段と、
上記細分化された小ブロックの少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化を施す暗号化手段と、
上記暗号化手段による暗号化を制御するための暗号鍵を周波数について細分化した小ブロック毎に独立して生成する暗号鍵制御手段とを有すること
を特徴とするディジタル信号符号化装置。 - 上記暗号化手段は、暗号化の範囲が選択可能であり、上記暗号鍵制御手段は、上記暗号化手段における暗号化範囲を選択制御すること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記小ブロックは、上記入力ディジタル信号を時間及び周波数について細分化したものであり、
上記入力ディジタル信号の上記小ブロック毎に周波数軸上のスペクトルデータを得る直交変換手段を含むスペクトルデータ出力手段をさらに有し、
上記ビット配分手段は、上記スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求め、得られた許容ノイズスペクトルを時間と周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行うものであること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記暗号化手段は、時間について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化するものであり、上記暗号鍵制御手段は、時間について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化するための暗号鍵を生成するものであること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記暗号化手段は、周波数について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための直列に接続された手段から成るものであり、上記暗号鍵制御手段は、周波数について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための暗号鍵を生成するものであり、上記暗号化手段は、上記小ブロックを単独及び／又は多重に暗号化すること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記暗号化手段は、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための直列に接続された手段から成るものであり、上記暗号鍵制御手段は、時間について細分化した小ブロックを多重に暗号化するための暗号鍵を生成するものであり、上記暗号化手段は、上記小ブロックを単独及び／又は多重に暗号化すること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記ブロック分配手段は、入力信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、当該処理ブロックの時間的長さを決定する処理ブロック長決定手段を有して成ること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記ブロック分配手段は、入力信号に適応して情報圧縮のための処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び時間的に処理ブロックの最大より長い時間幅の入力信号により得られる入力信号の変化情報を基に当該処理ブロックの時間的長さを決定する処理ブロック長決定手段を有して成ること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記ブロック分配手段は、入力信号に適応して情報圧縮の為の処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び外の処理ブロックの入力信号の変化、及び／又はパワー、あるいはエネルギ又はピーク情報を基に、該当処理ブロックの時間的長さを決定する機能、及び、入力信号に適応してその処理ブロックの時間的長さを可変とし、当該処理ブロックの入力信号の変化及び時間的に処理ブロックの最大より長い時間幅の入力信号により得られる入力信号の変化情報を基に当該処理ブロックの長さを決定する機能を、合わせもつ処理ブロック長決定手段を有して成ること
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記処理ブロック長決定手段は、処理ブロックの時間的長さを決定する要素の決定に関与する割合を固定、あるいは入力信号に適応した割合及び／又は所定の割合で併用若しくは単独で使用すること
を特徴とする請求項９記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記入力信号はオーディオ信号であり、高域程、少なくとも大部分の量子化雑音の発生をコントロールするブロックの周波数幅を広くしてゆくこと
を特徴とする請求項１記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記スペクトルデータ出力手段は、時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割に直交変換を用いる直交変換手段と、上記直交変換における直交変換サイズの可変と共に当該直交変換時に使用する窓関数の形状も変化させる直交変換サイズ及び窓関数形状可変手段とを有すること
を特徴とする請求項３記載のディジタル信号符号化装置。 - 上記記時間軸信号から周波数軸上の複数の帯域への分割の際には、先ず複数の帯域に分割し、当該分割された帯域毎に複数のサンプルからなるブロックを形成し、各帯域のブロック毎に直交変換を行い係数データを得ること
を特徴とする請求項１２記載のディジタル信号符号化装置。 - 入力ディジタル信号を符号化するディジタル信号符号化方法において、
上記入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配する工程と、
スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求める工程と、
求めた許容ノイズスペクトルを少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行うビット割当工程と、
割り当てられたビット数に応じて符号化を行う工程と、
上記細分化された小ブロックの少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する工程と、
上記小ブロックを暗号化するための暗号鍵を周波数について細分化した小ブロック毎に独立して生成する工程とを有すること
を特徴とするディジタル信号符号化方法。 - 符号化されたディジタル信号を復号化するディジタル信号復号化装置において、
上記符号化されたディジタル信号は、元の入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求め、求めた許容ノイズスペクトルを少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行い、割り当てられたビット数に応じた符号化を行い、少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化が施されて得られたものであり、
上記符号化されたディジタル信号の上記小ブロックに対する暗号化を復号する暗号復号手段と、
上記暗号復号のための情報及び暗号鍵情報が入力され上記暗号復号手段での暗号復号を制御する暗号鍵制御手段と、
上記符号化の逆処理としての上記小ブロック毎の復号化を行う復号化手段と、
上記小ブロック毎に復号化された信号を合成する合成手段とを有すること
を特徴とするディジタル信号復号化装置。 - 符号化されたディジタル信号を復号化するディジタル信号復号化方法において、
上記符号化されたディジタル信号は、元の入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求め、求めた許容ノイズスペクトルを少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行い、割り当てられたビット数に応じた符号化を行い、少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化が施されて得られたものであり、
上記符号化されたディジタル信号の上記小ブロックに対する暗号化を復号する暗号復号工程と、
上記暗号復号のための情報及び暗号鍵情報に応じて上記暗号復号工程での暗号復号を制御する工程と、
上記符号化の逆処理としての上記小ブロック毎の復号化を行う工程と、
上記小ブロック毎に復号化された信号を合成する工程とを有すること
を特徴とするディジタル信号復号化方法。 - 入力ディジタル信号を符号化して伝送するディジタル信号伝送方法において、
上記入力ディジタル信号を少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配する工程と、
スペクトルデータから許容ノイズスペクトルを求める工程と、
求めた許容ノイズスペクトルを少なくとも周波数について細分化した小ブロックに分配し、圧縮のためのビット割当を行うビット割当工程と、
割り当てられたビット数に応じて符号化を行う工程と、
上記細分化された小ブロックの少なくとも周波数について細分化した小ブロック毎に独立して暗号化する工程と、
上記小ブロックを暗号化するための暗号鍵を周波数について細分化した小ブロック毎に独立して生成する工程と、
符号化されたディジタル信号を伝送する工程とを有すること
を特徴とするディジタル信号伝送方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17864797A JP4499197B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | ディジタル信号符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、並びに伝送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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