JPH02199925A - オーディオ信号の蓄積再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野ン 本発明は、オーディオ信号の高能率高品質な蓄積再生方
法及び装置に関する。

（従来の技術） 従来、高品質なオーディオ信号の蓄積再生技術には、Ｃ
Ｄ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）等に使われている方法
が一般的である。表１にＣＤおよびＤＡＴ（Ｄｉｇｉｔ
ａｌ　Ａｕｄｉ。

Ｔａｐｅ）の諸元を示すように、どちらも多くの記憶要
領が必要であり、最大録音時間はＣＤの場合７５分、Ｄ
ＡＴの場合１２０分である。

表１ （発明が解決しようとする課題） 表１に示したように、従来方法では１秒間の信号を蓄積
するのに、１チヤネル当たり ７００ｋｂｉｔ〜８００ｋｂｉｔ程度の大きな記憶容量
を必要とするため、より長時間のオーディオ信号を蓄積
するためにはサンプリング周波数を低くしたり符号化ビ
ット数を減らしたりする必要がある。しかし、このよう
な方法を用いると品質が劣化するという欠点があった。

本発明の目的は、品質の劣化を招くことなく、より多く
の情報を高品質に蓄積し再生することが可能となるオー
ディオ信号の蓄積再生方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のオーディオ信号の蓄積再生方式は、原信号を複
数に帯域分割して各帯域毎の符号化に対する第一の入力
信号とし、各帯域毎に前記第一の入力信号と前記第一の
入力信号の予測値との誤差信号を適応量子化して符号化
信号を得、前記符号化信号によって適応量子化器の量子
化ステップサイズを更新すると共に、前記符号化信号を
逆量子化して得た復号化信号と前記第一の入力信号の予
測値とを用いて前記第一の入力信号の予測を行い、さら
に、前記誤差信号と前記復号化信号とを用いて、最も高
いＳ／Ｎが得られる各帯域への符号化ビット割当てを求
めて各帯域の前記誤差信号を何ビットで符号化するかを
決定し、各帯域の符号化信号を多重化する際にどの帯域
が何ビットで符号化されたかを伝える補助情報を付加し
て蓄積し、再生する際には、前記補助情報により各帯域
に割当てられた量子化ビット数を判定し、この結果より
蓄積装置から読み出した信号を分割して復号化器への第
二の入力信号とし、前記第二の入力信号によって量子化
ビットサイズを更新すると共に、前記第二の入力信号を
逆量子化して得た復号化信号と前記第二の入力信号の予
測値とを用いて前記第二の入力信号の予測を行い、各帯
域毎に得られた前記復号化信号と前記第二の入力信号の
予測値との和を合成して再生することを特徴とする蓄積
再生方法である。

また、本発明のオーディオ、信号の蓄積装置は、原信号
を複数に帯域分割する帯域分割装置と、前記帯域分割装
置によって分割された入力信号に対して、前記入力信号
と入力信号の予測値との残差をとる演算器と、前記演算
器の出力信号を量子化する量子化ビット数可変の適応量
子化器と、前記適応量子化器の出力信号によって前記適
応量子化器の量子化ステップサイズを更新する量子化ス
テップサイズ更新器と、前記適応量子化器の出力信号を
逆量子化する逆量子化器と、前記入力信号の予測値と前
記逆量子化器の出力信号とを入力信号として前記予測値
を前記演算器に供給する予測器とから構成される符号化
器を各帯域毎に持ち、前記符号化器それぞれの適応量子
化器の入力信号と逆量子化器の出力信号とを入力信号と
して、各帯域の量子化ビット数を決定するビット割当て
制御装置と、前記ビット割当て制御装置からの制御信号
によって、前記符号化器の出力信号を多重化し、各帯域
が何ビットで符号化されたかを伝える補助情報を付加す
る多重装置とを備える。

さらに、本発明のオーディオ信号の再生装置は、蓄積さ
れた信号を入力信号とし、前記入力信号に付加されてい
る補助情報によって各帯域の符号化ビット数を判定する
ビット割当て判定器と、前記ビット割当て判定器からの
制御信号によって前記入力信号を各帯域の符号化信号に
分割する分割装置と、分割された前記符号化信号のそれ
ぞれに対して、前記ビット割当て判定器からの制御信号
により、前記符号化信号を符号化ビット数と等しいビッ
ト数で逆量子化する量子化ビット数可変の逆量子化器と
、前記分割装置の出力信号によって前記逆量子化器の量
子化ステップサイズを更新する量子化ビットサイズ更新
器と、前記逆量子化器の出力と前記入力信号の予測値と
の和をとる演算器と、前記演算器出力と前記逆量子化器
の出力信号とを入力信号として、前記予測値を前記演算
器に供給する予測器とから構成される復号化器を各帯域
毎に持ち、前記復号化器の出力信号を合成する合成装置
とを備える再生装置である。

（イ乍用） 本発明では、高能率なオーディオ符号化により長時間の
オーディオ信号の蓄積及び再生を行なうために差分符号
化方式を用いる。差分符号化方式は、音声信号において
隣接するサンプル間の相関が強いことを利用して、過去
の信号から現信号の予測値を求め現信号との残差信号を
符号化する方式で、符号化すべき信号レベルが小さくな
る為に符号化ビット数も少なくなり、高圧縮率な符号化
が可能となる。さらに、帯域を分割して各帯域毎に差分
符号化する方式を用いれば、各帯域の信号電力に合わせ
て符号化ビット数を割当てることにより、帯域分割しな
い場合に比べて同じ符号化ビット数でも高品質な符号化
が可能となる。但し、このように各帯域の符号化ビット
割当てを固定にした場合、各帯域の信号電力の変動によ
ってＳ／Ｎが劣化する場合がある。

そこで、本発明では、帯域分割方式に於て各帯域の符号
化ビット数の割当てを可変にし、最も高いＳ／Ｎが得ら
れる各帯域の符号化ビット数の割当てを適応的に選択し
て、差分符号化方式を用いて符号化を行なうことにより
、高品質かつ高圧縮率なオーディオ信号の蓄積及び再生
を可能とする。

（実施例） 本発明の第一の実施例を第１図に示す。帯域分割装置１
０では信号帯域の分離・合成において波形歪の少なイＱ
ＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｆｉｌｔ
ｅｒ）を用いて原信号を枚数に帯域分割する。原信号を
帯域分割して得られた入力信号１〜ｎは、各帯域毎に符
号化ビット数可変の符号化器１５１．１５２．・・・１
５ｎにおいて、ビット割当て制御装置１１で決定される
符号化ビット数に従って符号化され多重化装置１３へ供
給される。多重化装置１３では各帯域の符号化信号を多
重化し、ビット割当て制御装置１１から供給される各帯
域が何ビットで符号化されたかという補助情報を付加し
て蓄積装置１４へ供給する。符号化器１５１．１５２゜
・・・１５ｎは、それぞれ符号化ビット数を決定する為
のデータとして、量子化器への入力信号と、異なる符号
化ビット数で符号化した時の逆量子化器の出力信号とを
ビット割当て制御装置へ供給する。

ビット割当て制御装置では、それぞれの符号化ビット数
で符号化した時のＳ／Ｎを計算し、全体のＳ／Ｎが最も
高くなるように符号化器１．５１．１５２．・・・１５
ｎの各々の符号化ビット数を決定する。たとえば、帯域
を高域と低域に二分割して１サンプル当たり平均２ビッ
トで符号化する方式において、高域・低域それぞれに符
号化ビット数が１．２．３ビツトの符号化器を用いる場
合を例にとると、符号化ビット割当てとして、高域と低
域それぞれ（１ビツト、３ビツト）、（２ビツト２ビツ
ト）、（３ビツト１ビツト）を割当てる３種類の組み合
せが考えられるが、このうち最も高いＳ／Ｎの得られる
組合せがビット割当て制御装置で求められ、各帯域の符
号器の符号化ビット数が決定される。

細なブロック図を第２図に示し説明する。ここで用いて
いるＡＤＰＣＭ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ　Ｐｕ１ｓｅ　ＣｏｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ
）方式とは、音声信号において隣接するサンプル間の相
関が強いことを利用して、過去のサンプル値の線形結合
によっである時点のサンプル値を予測し、予測値との残
差信号を符号化する方式である。第２図では、原信号を
帯域分割して得た入力信号と入力信号の予測値との残差
を演算器２１で求め、この残差信号を量子化器２３によ
り符号化している。量子化器２３の量子化ステップサイ
ズは、量子化ステップサイズ更新部２４によって、符号
化信号レベルに応じて適応的に変化させられる。符号化
信号は逆量子化器２６によって復号化され、演算器２２
で得られる復号化信号と予測信号との誤差信号とともに
適応予測器２５へ供給されて次の入力信号が予測される
。また、ビット割当て制御装置１１では、最も高いｓ／
ｎの得られる組合せを求めるため、各帯域毎に量子化器
２３への入力信号と、逆量子化器２６の出力である復号
化信号との誤差を求め、各帯域のビット割当ての組合せ
の中で誤差の二乗和が最小となるものを選択し、各帯域
の符号化ビット数を決定する。

次に、各帯域に分割されて符号化された信号を多重化す
る方法について、第３図に例を示して説明する。帯域１
〜ｎに分離された信号は、それぞれ符号化ビット数が可
変の符号化器によって符号化され、多重化装置に供給さ
れている。先に述べた通り、ビット割当て制御装置１１
では、全体で最も高いＳ／Ｈの得られる各帯域の符号化
ビット数の組合せを決定し、各帯域の符号化器、及び多
重化装置を制御する。こうして得られた符号化信号が第
３図に示した例のように帯域１では２ビツト、帯域２で
は３ビツト、・・・帯域ｎでは３ビツトだったとすると
、ビット割当て制御部から多重化装置へ、帯域１は２ビ
ツト、帯域２は３ビツト、・・・帯域ｎは３ビツトで符
号化されたというにビットの補助情報が供給される。そ
して、補助情報、帯域１の符号化信号、帯域２の符号化
信号、・・・帯域ｎの符号化信号の順に多重化され、こ
の多重化信号が蓄積される。尚、補助情報のビット数は
各帯域への符号化ビット割当ての組合せの数で決めるこ
とができる。

次に、第４図に再生装置の実施例を示す。蓄積装置１４
から読み出された信号はビット分割制御装置４１とビッ
ト分割装置４２へ供給される。ビット分割制御装置４１
では補助情報から帯域１〜ｎがそれぞれ何ビットで符号
化されたかを読取って、ビット分割装置４２へ各帯域の
符号化信号に分割するための制御信号を送る。こうして
蓄積装置１４から読み出された信号はビット分割装置４
２で各帯域の符号化信号１〜ｎに分割され復号化器４５
１＝４５ｎへ供給される。

復号化器４５１〜４５ｎで復号化された信号は帯域合成
装置４６へ供給され、帯域合成袋゛置内でＱＭＦを用い
て合成される。復号化器４５１〜４５ｎ内ではビット分
割制御装置４１からの制御信号によって、各帯域が符号
化されたときと同じビット数で復号化される。

第５図に復号化器の一実施例を示す。ビット分割装置４
２で各帯域の符号化信号に分割された信号は可変ビット
の逆量子化器５３で復号化される。逆量子化器５３の量
子化ステップサイズは、量子化ステップサイズ更新部５
４によって、符号化信号レベルに応じて適応的に変化さ
せら゛れる。逆量子化器５３によって復号化された信号
は演算器５１と適応予測器５５へ供給され、演算器５１
では復号化信号と予測値との和が求められる。復号化信
号と予測値との和は、一方は適応予測器５５供給されて
次の入力信号の予測に用いられ、他方は帯域合成装置４
６へ供給されて再生される。

以上述べてきた方式において、最高Ｓ／Ｎの算出及びビ
ット割当ての切り換えは、１サンプル毎に行なわずにブ
ロック毎に行なっても良く、この場合にはビット割当て
を表わす補助情報の蓄積容量を減らす事ができる。

（発明の効果） 以上詳細に述べてきたように、本発明によればオーディ
オ信号を複数に帯域分割したのちに、最も高いＳ／Ｎが
得られるように各帯域の符号化ビット数の割当てを決定
し、これに従って各帯域信号をＡＤＰＣＭ方式を用いた
符号化ビット数可変の符号化器で符号化することによっ
て、高い圧縮率で高品質なオーディオ信号の蓄積及び再
生を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す構成図、第２図は
符号化器の詳細な構成図、第３図は多重化方法の例を示
す図、第４図は本発明による再生装置の構成図、第５図
は復号化器の詳細な構成図である。 図において １０：帯域分割装置、１１：ビット割当て制御装置、１
３：多重化装置、１４：蓄積装置、 １５１〜１５ｎ：符号化器、２１．２２．５１　：演算
器、２３：可変ビット量子化器、 ２４、５４　：量子化ステップサイズ更新部、２５、５
５　：予測器、２６．５３　：可変ビット逆量子化器、
４１：ビット分割制御装置、４２：ビット分割装置、４
５１〜４５ｎ：復号化器、４６：帯域合成装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原信号を複数に帯域分割して各帯域毎の符号化に
   対する第一の入力信号とし、各帯域毎に前記第一の入力
   信号と前記第一の入力信号の予測値との誤差信号を適応
   量子化して符号化信号を得、前記符号化信号によって適
   応量子化器の量子化ステップサイズを更新すると共に、
   前記符号化信号を逆量子化して得た復号化信号と前記第
   一の入力信号の予測値とを用いて前記第一の入力信号の
   予測を行い、さらに、前記誤差信号と前記復号化信号と
   を用いて、最も高いＳ／Ｎが得られる各帯域への符号化
   ビット割当てを求めて各帯域の前記誤差信号を何ビット
   で符号化するかを決定し、各帯域の符号化信号を多重化
   する際にどの帯域が何ビットで符号化されたかを伝える
   補助情報を付加して蓄積し、再生する際には、前記補助
   情報により各帯域に割当てられた量子化ビット数を判定
   し、この結果より蓄積装置から読み出した信号を分割し
   て復号化器への第二の入力信号とし、前記第二の入力信
   号によって量子化ビットサイズを更新すると共に、前記
   第二の入力信号を逆量子化して得た復号化信号と前記第
   二の入力信号の予測値とを用いて前記第二の入力信号の
   予測を行い、各帯域毎に得られた前記復号化信号と前記
   第二の入力信号の予測値との和を合成して再生すること
   を特徴とする蓄積再生方法。
2. （２）原信号を複数に帯域分割する帯域分割装置と、前
   記帯域分割装置によって分割された入力信号に対して、
   前記入力信号と入力信号の予測値との残差をとる演算器
   と、前記演算器の出力信号を量子化する量子化ビット数
   可変の適応量子化器と、前記適応量子化器の出力信号に
   よって前記適応量子化器の量子化ステップサイズを更新
   する量子化ステップサイズ更新器と、前記適応量子化器
   の出力信号を逆量子化する逆量子化器と、前記入力信号
   の予測値と前記逆量子化器の出力信号とを入力信号とし
   て前記予測値を前記演算器に供給する予測器とから構成
   される符号化器を各帯域毎に持ち、前記符号化器それぞ
   れの適応量子化器の入力信号と逆量子化器の出力信号と
   を入力信号として、各帯域の量子化ビット数を決定する
   ビット割当て制御装置と、前記ビット割当て制御装置か
   らの制御信号によって、前記符号化器の出力信号を多重
   化し、各帯域が何ビットで符号化されたかを伝える補助
   情報を付加する多重装置とから構成されることを特徴と
   する蓄積装置。
3. （３）蓄積された信号を入力信号とし、前記入力信号に
   付加されている補助情報によって各帯域の符号化ビット
   数を判定するビット割当て判定器と、前記ビット割当て
   判定器からの制御信号によって前記入力信号を各帯域の
   符号化信号に分割する分割装置と、分割された前記符号
   化信号のそれぞれに対して、前記ビット割当て判定器か
   らの制御信号により、前記符号化信号を符号化ビット数
   と等しいビット数で逆量子化する量子化ビット数可変の
   逆量子化器と、前記分割装置の出力信号によって前記逆
   量子化器の量子化ステップサイズを更新する量子化ビッ
   トサイズ更新器と、前記逆量子化器の出力と前記入力信
   号の予測値との和をとる演算器と、前記演算器出力と前
   記逆量子化器の出力信号とを入力信号として、前記予測
   値を前記演算器に供給する予測器とから構成される復号
   化器を各帯域毎に持ち、前記復号化器の出力信号を合成
   する合成装置とから構成されることを特徴とする再生装
   置。