JPH06259099A - 半導体メモリオーディオ記録・再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 録音の中断や音楽信号が途中で途切れること
なく連続して記録でき、かつ可変速再生も可能な半導体
メモリオーディオレコーダを得る。 【構成】 オーディオ信号の符号化方式として、数個の
符号ブロックに分割する階層符号化方式（分割した符号
ブロックに優先順位があり、優先順位の低い符号ブロッ
クが欠落しても、優先順位の高い符号ブロックのみで音
質は劣化するもののオーディオ信号を再生することがで
きる）を用い、さらに半導体メモリ５への記録方式とし
て、半導体メモリ５が満杯になると、その次の記録すべ
きオーディオ信号は、既に書き込み済のオーディオ符号
ブロックのメモリエリア中で優先順位の低い符号ブロッ
クの上に順番に上書きする。さらに、可変速再生を行う
場合には、オーディオ信号の再生スピードと階層復号に
与えられた演算時間を比較し、優先順位の高い階層から
復号時間が許す範囲で復号を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリを記録
媒体としたオーディオ記録再生装置（以下、「オーディ
オレコーダ」という）に関するものである。

【０００２】

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

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

【０００４】

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

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

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

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

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

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

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体メ
モリオーディオレコーダは、オーディオ信号の符号化方
式として、所定のアルゴリズムに従って数個の符号ブロ
ックに分割するプライオリティブロック分割符号化方式
（分割した符号ブロックに優先順位を持たせ、優先順位
の低い符号ブロックが欠落しても、優先順位の高い符号
ブロックのみで音質は劣化するもののオーディオ信号を
再生することができる）を用い、さらに符号化されたオ
ーディオ信号の半導体メモリへの記録方式としては、半
導体メモリが満杯になると、メモリアドレス制御装置に
よりその次の記録すべきオーディオ信号は、既に書き込
み済のオーディオ符号ブロックのメモリエリア中で優先
順位の低い符号ブロックに順次上書きするようにしたも
のである。

【００１１】また、オーディオ信号の符号化方式とし
て、所定のアルゴリズムに従って数個の符号ブロックに
分割するプライオリティブロック分割符号化方式を用
い、さらにオーディオ信号の半導体メモリへの記録方式
としては、一度大容量の第１の半導体メモリに全ての符
号化信号を書き込み、記録されたオーディオ信号の記録
時間に応じて、優先順位の低い符号ブロックを順次欠落
させながら、全体の情報量が第２の半導体メモリに丁度
記録できるように情報量をコントロールしながら、オー
ディオ保存用としての第２の半導体メモリに高速にダビ
ングするようにしたものである。

【００１２】また、オーディオ信号の符号化方式とし
て、ディジタル化されたオーディオ信号を直行変換によ
り複数の周波数帯域に分割し、聴覚心理の特性により人
間に聞こえる信号成分のみを選択し、以下に示すルール
に従って、符号化レベル（Ｓ1、Ｓ2 、……、Ｓn-1 、
Ｓn ）に分割する階層符号化手段を用い（この符号化で
は優先順位をＳ１＞Ｓ２＞…＞Ｓｎ−１＞Ｓｎとし、最
も優先順位の低い階層ブロックＳｎから順に欠如してい
ってもオーディオ品質は劣化するものの、正常なオーデ
ィオ信号の復号が可能となる）、この階層符号化手段に
より符号化された各階層ブロックを半導体メモリ上に分
類して記録させ、さらに半導体メモリが満杯になると半
導体メモリの記録状態を調べ、既に書き込まれたメモリ
のうち上記階層符号化手段により優先順位の低い符号ブ
ロックが書き込まれたデータのメモリエリアから順に時
間的に連続したオーディオ信号を上書きするように制御
するメモリアドレス制御手段と、上記半導体メモリに記
録されている符号化レベルの識別コードを記録する符号
化レベル識別コード記録手段とを備えたもので、その符
号化の手順は以下のとおりである。 １．まず階層１として、複数の周波数帯域に分割された
各係数の中から、低域の係数から所定の帯域ｆ1 までの
係数を選択し、且つその係数の量子化レベルもＭＳＢ側
から所定のビット数を選択し、これを階層１の符号化デ
ータＳ1 とする。 ２．次に階層２として、ｆ1 よりも高い所定の帯域ｆ2
までの係数を選択し、且つその係数の量子化レベルもＭ
ＳＢ側から階層１よりも多い所定のビット数を選択し、
この信号から各係数毎に対応する階層１の係数の信号成
分を引いた残差信号を階層２の符号化データＳ2 とす
る。 ３．同様に、階層ｎとして、ｆn-1 よりも高域の所定の
帯域ｆn までの係数を選択し、且つその係数の量子化レ
ベルもＭＳＢ側から階層ｎ−１で選択したよりも多い所
定のビット数を選択し、この信号から各係数毎に対応す
る階層１からｎ−１の係数の信号成分を引いた残差信号
を階層ｎの符号化データＳn とする。（ｆ1 ＜ｆ2 ＜・
・・＜Ｆn-1 ＜ｆn ）。

【００１３】また、半導体メモリの読み出し速度を可変
できる可変速再生メモリコントロール手段と、上記階層
化されたオーディオデータの階層復号手段で階層レベル
が高いデータのみの復号では復号処理時間が短く、階層
レベルが多くなるに従って処理時間が長くなる階層復号
化手段と、上記可変速再生メモリコントローラの再生速
度から上記階層復号化手段に割り当てられる復号時間を
求め、この時間内に復号可能な階層レベルを判断し、階
層復号手段に指示を出す復号階層レベル判定手段とを有
したものである。

【００１４】また、オーディオ信号の符号化方式とし
て、ディジタル化されたオーディオ信号を直行変換によ
り複数の周波数帯域に分割し、聴覚心理の特性により人
間に聞こえる信号成分のみを選択し、以下に示すルール
に従って、符号化レベル（Ｋ1、Ｋ2 、……、Ｋn-1 、
Ｋn ）に分割する階層符号化手段を用い（この符号化で
は優先順位をＫ１＞Ｋ２＞…＞Ｋｎ−１＞Ｋｎとし、最
も優先順位の低い階層ブロックＫｎから順に欠如してい
ってもオーディオ品質は劣化するものの、正常なオーデ
ィオ信号の復号が可能となる）、この階層符号化手段に
より符号化された各階層ブロックを半導体メモリ上に分
類して記録させ、さらに半導体メモリが満杯になると半
導体メモリの記録状態を調べ、既に書き込まれたメモリ
のうち上記階層符号化手段により優先順位の低い符号ブ
ロックが書き込まれたデータのメモリエリアから順に時
間的に連続したオーディオ信号を上書きするように制御
するメモリアドレス制御手段と、上記半導体メモリに記
録されている符号化レベルの識別コードを記録する符号
化レベル識別コード記録手段とを備えたものである。

【００１５】また、この発明に係る半導体メモリレコー
ダの有する階層符号化手段は、ディジタル化されたオー
ディオ信号を複数の周波数帯域に分割するサブバンド分
割手段と、直交変換による周波数スペクトラムから聴覚
特性により人間に聞こえる信号成分（可聴成分）のみを
抽出する手段と、その可聴成分より各フレームのサブバ
ンドごとの情報量を算出する手段と、サブバンドごとの
情報量の総計により各フレームの情報量を算出する手段
と、最終的な平均割当情報量が符号化レートに基づくフ
レームあたりの情報量に一致するように各フレームの情
報量に対し割当帯域を決定するための割当情報量をコン
トロールする手段と、サブバンドごとの情報量と割当情
報量に基づき各階層の割当帯域を決定する帯域決定手段
と、各階層に割り当てられた帯域内の可聴成分に対し、
その大きさに従って再ビット割当する手段と、割り当て
られたビット数で各サブバンドのデータを量子化する手
段と、各階層の割当帯域情報に基づきビット割当情報と
量子化データを階層符号化フォーマットする手段を備え
たものである。

【００１６】また、この発明に係る半導体メモリレコー
ダの有する階層符号化手段は、ディジタル化されたオー
ディオ信号をサブバンドに分割するサブバンド分割手段
と、直交変換による周波数スペクトラムより聴覚心理の
特性により人間に聞こえる信号成分（可聴成分）のみを
抽出する手段と、各フレーム毎に可聴成分より瞬時情報
量を算出する手段と、一サイクルの可聴成分の平均値か
らサブバンドごとの平均情報量を算出する手段と、最終
的な平均割当情報量が符号化レートに基づくフレームあ
たりの情報量に一致するように各フレームの瞬時情報量
に対し、１サイクルの区間割当情報量をコントロールす
る手段と、サブバンドごとの平均情報量により各階層に
割り当てられる情報量が区間割当情報量と等しくなるよ
うに１サイクル間の各階層の割当帯域を決定する帯域決
定手段と、各階層に割り当てられた帯域内の可聴成分に
対し、その大きさに従ってビットを割り当てるビット割
当手段と、割り当てられたビット数で各サブバンドのデ
ータを量子化する手段と、各階層の割当帯域情報に基づ
きビット割当情報と量子化データを階層符号化フォーマ
ットする手段を備えたものである。

【００１７】また、この発明に係る半導体メモリレコー
ダの有する階層符号化手段は、ディジタル化されたオー
ディオ信号をサブバンドに分割するサブバンド分割手段
と、直交変換による周波数スペクトラムより聴覚心理の
特性により人間に聞こえる信号成分（可聴成分）のみを
抽出する手段と、各フレーム毎に可聴成分より瞬時情報
量を算出する手段と、その可聴成分より各フレームのサ
ブバンドごとの情報量を算出する手段と、サブバンドご
との情報量の変化を平滑化するローパスフィルタと、最
終的な平均割当情報量が符号化レートに基づくフレーム
あたりの情報量に一致するように各フレームの瞬時情報
量に対し、瞬時割当情報量をコントロールする手段と、
得られた瞬時割当情報量の変化を平滑化するローパスフ
ィルタと、平滑化されたサブバンドごとの情報量により
各階層に割り当てられる情報量が平滑化された割当情報
量と等しくなるように１フレームごとに各階層の割当帯
域を決定する帯域決定手段と、各フレームごとに各階層
に割り当てられた帯域内の可聴成分に対し、その大きさ
に従ってビットを割り当てるビット割当手段と、割り当
てられたビット数で各サブバンドのデータを量子化する
手段と、各階層の割当帯域情報に基づきビット割当情報
と量子化データを階層符号化フォーマットする手段を備
えたものである。

【００１８】また、この発明に係る半導体メモリレコー
ダの有する情報量コントロール回路は、所望のビットレ
ートに従ったフレームあたりの情報量とビット割当情報
量の差分を抽出するコンパレータと、抽出された差分を
平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタから
の差分を符号化比率に変換する変換器を備えたものであ
る。

【００１９】また、この発明に係る半導体メモリオーデ
ィオレコーダは、オーディオ信号の符号化方式として、
入力された１フレームのオーディオ信号を複数の周波数
帯域に分割し、各帯域のエネルギに基づいて各帯域の許
容ノイズレベルを算出し、各帯域のエネルギと許容ノイ
ズレベルの差に応じて各帯域のデータに対するビット割
当数を定め、割り当てられたビット数で各帯域のデータ
の量子化を行うことにより、固定長のビット割当情報と
可変長の量子化データに符号化するフレーム長可変符号
化方式を用い、１フレームのオーディオデータを可変長
符号化フレームで半導体メモリに記録するようにしたも
のである。

【００２０】また、この発明に係る半導体メモリオーデ
ィオレコーダは、フレーム長可変符号化方式を用いて符
号化された符号を記録する際に、半導体メモリ上に補助
情報記録エリアと量子化データ記録エリアを設け、補助
情報エリアにビット割当情報を固定長で連続的に記録
し、量子化データ記録エリアに量子化データを可変長で
連続的に記録することにより、再生側でビット割当情報
により量子化データの記録されているアドレスを算出す
る手段を設け、そのアドレスに従い読みだしアドレスを
制御することにより高速再生を可能にするようにしたも
のである。

【００２１】また、この発明に係る半導体メモリオーデ
ィオレコーダは、オーディオ信号の符号化方式として、
入力された１フレームのオーディオ信号を複数の周波数
帯域に分割し、各帯域のエネルギに基づいて各帯域の許
容ノイズレベルを算出し、各帯域のエネルギと許容ノイ
ズレベルの差に応じて各帯域のデータに対するビット割
当数を定め、割り当てられたビット数で各帯域のデータ
の量子化を行うことにより、固定長のビット割当情報と
可変長の量子化データに符号化するフレーム長可変符号
化方式を用い、固定長のビット割当情報と可変長の量子
化データが可変長フレームで半導体メモリ上に記録され
た場合において、可変長フレームで記録された半導体メ
モリからオーディオ信号の復号を行い再生する際、再生
フレーム選択回路を設け、再生フレーム選択回路にてビ
ット割当情報を用いて量子化データに割り当てられたビ
ット数を算出し、割り当てられたビット数が所定のしき
い値より多いフレームを再生フレームとして選択し再生
することにより、早聞き再生するようにしたものであ
る。

【００２２】

【作用】この発明による記録媒体としての半導体メモリ
とそのメモリアドレス制御器は、既にオーデォオ信号が
記録されている優先順位の低い符号ブロックへ瞬時にア
クセスし、記録すべき次のオーディオ信号を途切れさせ
ることなく記録させる。また再生時も同様に、再生信号
の記録されている符号ブロックを瞬時にアクセスし、再
生音を途切れさせることなく再生させる。

【００２３】また、この発明によるプライオリティブロ
ック分割符号化方式は、記録メモリが満杯になっても優
先順位の低い符号ブロックから順に新たなオーディオ信
号を上書きさせることができ、音質は劣化するものの記
録時間をさらに伸ばすことが可能となる。

【００２４】また、この発明によるプライオリティブロ
ック分割符号化方式は、予め第１のメモリ上に優先順位
を持たせて記録していくので、第２の半導体メモリにダ
ビングする場合に情報量に合わせて優先順位の低い符号
ブロックを欠落させるだけでよく、記録時間が予め判ら
ないオーディオ信号も容量の定まった第２の半導体メモ
リに音楽信号が途切れることなく記録でき、またダビン
グも半導体メモリの高速アクセス性を生かして高速に行
える。また、この既に記録された記録領域に瞬時にアク
セスし、部分的に上書きする、また再生時にその後で上
書きされた信号を読みだすといった機能は半導体メモリ
特有の機能であり、従来のテープレコーダ等では実現で
きなかったものである。また記録すべきオーディオソー
スの時間が不明な場合は、始めから長時間モードにて記
録すればよいということになるが、もし予想したよりも
記録時間が短かかった場合には、メモリが余ってしまい
無駄が生じる。本発明に係るプライオリティブロック分
割符号化方式で記録すれば、記録時間が短い場合はメモ
リを無駄無く高音質で記録でき、記録時間が長くなると
音質は劣化はするが記録時間は長くできるということで
メモリの効率的な利用ができる。

【００２５】また、この発明による半導体メモリとその
メモリアドレス制御手段は、既にオーデォオ信号が記録
されている優先順位の低い符号ブロックへ瞬時にアクセ
スし、記録すべき次のオーディオ信号を途切れさせるこ
となく記録させる。また再生時も同様に再生信号の記録
されている符号ブロックを瞬時にアクセスし、再生音を
途切れさせることなく再生させる。

【００２６】また、この発明による階層符号化手段は、
記録メモリが満杯になっても優先順位の低い符号ブロッ
クから順に新たなオーディオ信号を上書きさせることが
でき、音質は劣化するものの記録時間をさらに伸ばすこ
とが可能となる。

【００２７】また、この発明による復号階層レベル判定
手段は、可変速再生メモリコントローラの再生速度から
上記階層復号化手段に割り当てられる復号時間を求め、
この時間内に復号可能な階層レベルを判断し、階層復号
手段に指示を出し、復号可能な階層まで復号することに
より、可変速再生（特に「早聞き」）時にも正常な再生
音を出力させる。また、この既に記録された記録領域に
瞬時にアクセスし、部分的に上書きする。また、再生時
にその後で上書きされた信号を読みだすといった機能は
半導体メモリに特有の機能であり、従来のテープレコー
ダ等では実現できなかったものでる。また、記録すべき
オーディオソースの時間が不明な場合は、始めから長時
間モードにて記録すればよいということになるが、もし
予想したよりも記録時間が短かかった場合には、メモリ
が余ってしまい非常に無駄が生じる。この発明に係る階
層符号化方式で記録しておけば、時間が短い場合はメモ
リを無駄無く高音質で記録でき、記録時間が長くなると
音質は劣化はするが記録時間は長くできるというメモリ
の効率的な利用ができる。

【００２８】また、この発明における階層符号化手段
は、記録メモリが満杯になっても優先順位の低い符号ブ
ロックから順に新たなオーディオ信号を上書きさせるこ
とができ、音質は劣化するものの記録時間をさらに伸ば
すことが可能となる。

【００２９】また、この発明における階層符号化手段
は、符号化する信号のもつ情報量に合わせて適応的に階
層符号化帯域及びビット割当を変化させながら各階層に
割り当てるビット数を等しくするように階層符号化して
いるので、高音質なオーディオ再生が可能となる。

【００３０】また、この発明における階層符号化手段
は、サブバンド分割手段により複数の周波数帯域に分割
し、可聴成分抽出手段により直交変換による周波数スペ
クトラムから聴覚特性上人間に聞こえる信号成分のみを
抽出し、サブバンドごとの情報量算出手段により可聴成
分から各フレームのサブバンドごとの情報量を算出し、
各フレームの情報量算出手段によりサブバンドごとの情
報量の総計により各フレームの情報量を算出し、情報量
コントロール手段により最終的な平均割当情報量が符号
化レートに基づくフレームあたりの情報量に一致するよ
うに各フレームの情報量に対し割当帯域決定に用いる割
当情報量をコントロールし、帯域決定手段によりサブバ
ンドごとの情報量と割当情報量に基づき各階層の割当帯
域を決定し、ビット割当手段により各階層に割り当てら
れた帯域内の可聴成分に対し、その大きさに従って再ビ
ット割当し、量子化手段により割り当てられたビット数
で各サブバンドのデータを量子化し、階層符号化フォー
マッティング手段により各階層の割当帯域情報に基づき
ビット割当情報と量子化データを階層符号化フォーマッ
トすることにより、符号化する信号のもつ情報量にあわ
せて、各フレームごとに割当帯域と割当情報量を可変と
する可変長フレーム符号化による階層符号化を可能とし
ている。

【００３１】また、この発明における階層符号化手段
は、サブバンド分割手段により複数の周波数帯域に分割
し、可聴成分抽出手段により直交変換による周波数スペ
クトラムより聴覚特性上人間に聞こえる信号成分（可聴
成分）のみを抽出し、各フレームの瞬時情報量算出手段
により各フレーム毎に可聴成分から瞬時情報量を算出
し、サブバンドごとの平均情報量算出手段により一サイ
クルの可聴成分の平均値からサブバンドごとの平均情報
量を算出し、情報量コントロール手段により最終的な平
均割当情報量が符号化レートに基づくフレームあたりの
情報量に一致するように各フレームの瞬時情報量に対
し、１サイクルの区間割当情報量をコントロールし、帯
域決定手段によりサブバンドごとの平均情報量により各
階層に割り当てられる情報量が区間割当情報量と等しく
なるように１サイクル間の各階層の割当帯域を決定し、
ビット割当手段により各階層に割り当てられた帯域内の
可聴成分に対し、その大きさに従ってビットを割り当
て、量子化手段により割り当てられたビット数で各サブ
バンドのデータを量子化し、階層符号化フォーマット手
段により各階層の割当帯域情報に基づきビット割当情報
と量子化データを階層符号化フォーマットすることによ
り、１サイクルごとに得られる各階層の割当帯域に対
し、各フレームごとに可聴成分に基づき再ビット割当を
行っているので、符号化する信号のもつ情報量にあわせ
て、１サイクルごとに割当帯域を１フレームごとに割当
情報量を可変とする可変長フレーム符号化による階層符
号化を可能としている。

【００３２】また、この発明における階層符号化手段
は、サブバンド分割手段により複数の周波数帯域に分割
し、可聴成分抽出手段により直交変換による周波数スペ
クトラムより聴覚特性上人間に聞こえる信号成分（可聴
成分）のみを抽出し、各フレームの瞬時情報量算出手段
により各フレーム毎に可聴成分から瞬時情報量を算出
し、サブバンドごとの情報量算出手段により可聴成分か
ら各フレームのサブバンドごとの情報量を算出し、ロー
パスフィルタによりサブバンド毎の情報量を平滑化し、
情報量コントロール手段により最終的な平均割当情報量
が符号化レートに基づくフレームあたりの情報量に一致
するように各フレームの瞬時情報量に対し、瞬時割当情
報量をコントロールし、ローパスフィルタにより割当情
報量を平滑化し、帯域決定手段により平滑化されたサブ
バンドごとの情報量により各階層に割り当てられる情報
量が平滑化された割当情報量と等しくなるように各フレ
ームごとに各階層の割当帯域を決定し、ビット割当手段
により各階層に割り当てられた帯域内の可聴成分に対
し、その大きさに従ってビットを割り当て、量子化手段
により割り当てられたビット数で各サブバンドのデータ
を量子化し、階層符号化フォーマット手段により各階層
の割当帯域情報に基づきビット割当情報と量子化データ
を階層符号化フォーマットすることにより、各フレーム
ごとにゆるやかに変化する各階層の割当帯域に対し、各
フレームごとに各割当帯域内の可聴成分に対し、その大
きさに従って再ビット割当を行っているので、符号化す
る信号のもつ情報量にあわせて、各フレームで割当帯域
を緩やか変化させ、その割当帯域内の割当情報量を可変
とする可変長フレーム符号化による階層符号化を可能と
している。

【００３３】また、この発明による情報量コントロール
回路は、コンパレータにより所望のビットレートに従っ
たフレームあたりの情報量とビット割当情報量の差分を
抽出し、ローパスフィルタにより抽出された差分を平滑
化し、符号化比率変換器によりローパスフィルタからの
差分を符号化比率に変換し、この符号化比率を各フレー
ムの情報量に乗算することにより、割当情報量を所望ビ
ットレートと割当情報の差の累積値に従い緩やかに変化
するように制御することにより可変長フレーム符号化に
おける情報量を平均的に所定のビットレートにコントロ
ールすることを可能としている。また、この既に記録さ
れた記録領域に瞬時にアクセスし、部分的に上書きす
る、また再生時にその後で上書きされた信号を読みだす
といった機能は半導体メモリ特有のものであり、従来の
テープレコーダ等では実現できなかった。また、記録す
べきオーディオソースの時間が不明な場合は、始めから
長時間モードにて記録すればよいということになるが、
もし予想したよりも記録時間が短かかった場合には、メ
モリが余ってしまい非常に無駄が生じる。この発明によ
る階層符号化方式で記録しておけば、時間が短い場合は
メモリを無駄無く高音質で記録でき、記録時間が長くな
ると音質は劣化はするが記録時間は長くできるというこ
とでメモリの効率的な利用ができる。

【００３４】また、この発明による記録媒体としての半
導体メモリは、フレーム長可変符号化方式により高能率
符号化したオーディオデータを可変長フレームで記録
し、ビット割当情報により算出されるフレーム長により
制御される書き込みアドレスに従って各符号フレームに
瞬時にアクセスし、可変長フレームであっても、オーデ
ィオ信号を途切れさせることなく記録させる。また再生
時も同様にビット割当情報により算出されるフレーム長
により制御される読みだしアドレスに従って再生信号の
記録されている符号フレームに瞬時にアクセスし、再生
音を途切れさせることなく再生させる。

【００３５】また、この発明によるフレーム長可変符号
化は、入力された１フレームのオーディオ信号を複数の
周波数帯域に分割し、各帯域のエネルギに基づいて各帯
域の許容ノイズレベルを算出し、各帯域のエネルギと許
容ノイズレベルの差に応じて各帯域のデータに対するビ
ット割当数を定め、割り当てられたビット数で各帯域の
データの量子化を行い、固定長のビット割当情報と可変
長の量子化データに符号化することにより符号化フレー
ム長可変で符号化を行い、１フレームのオーディオデー
タを可変長符号化フレームで半導体メモリに記録するこ
とにより、より効率的に高音質な符号化ができ、記録時
間を伸ばすことが可能となる。また、ビット割当情報の
記録によりフレーム長の算出が可能となり、算出された
フレーム長により半導体メモリにアクセスするアドレス
の制御が可能となる。

【００３６】また、この発明による半導体メモリ上の補
助情報記録エリアはビット割当情報を固定長で連続的に
記録することにより、ビット割当情報から量子化データ
の記録されているアドレスを算出可能とし、そのアドレ
スの制御により高速再生が可能となる。

【００３７】また、この発明による再生フレーム選択回
路は、固定長のビット割当情報を用いて量子化データに
割り当てられたビット数を算出し、割り当てられたビッ
ト数が所定のしきい値より多いフレームを再生フレーム
として選択し再生することにより、早聞き再生すること
が可能となる。

【００３８】

【実施例】

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

【００３９】図２，図３は、階層符号化器４において、
ディジタル化されたオーディオ信号を、２分割符号化を
行う構成例を示した図である。図２の構成例では、１６
ビットのディジタルオーディオ信号を、上位８ビットを
階層符号ブロック１，下位８ビットを階層符号ブロック
２として分割する。

【００４０】また、図３の構成例では、４分割のサブバ
ンド分割フィルタ１５でオーディオ周波数を４つのサブ
バンドに分割し、ビット割当器１６で、各サブバンド毎
に階層符号ブロック１と階層符号ブロック２へのビット
割当てを定め、各サブバンド毎の階層符号ブロック１と
階層符号ブロック２の信号量の合計が、２分割となるよ
うにコントロールする。

【００４１】図２，図３の何れの構成例の場合も、量子
化ビットの上位ビット側を優先順位の高い階層符号ブロ
ック１に割り当てることで、下位ビットの階層符号ブロ
ック２が欠落しても、、音質は劣化するが、オーディオ
信号を再現することができる。

【００４２】また、図３の帯域分割を行う方式では、人
の聴感特性を考慮してビットの割当てを最適にすること
で、オーディオ信号が階層符号ブロック１だけになった
場合でも、音質の劣化を極力少なくすることがきる。

【００４３】図４は、半導体メモリ５上のメモリマップ
を示しており、オーディオ階層符号ブロックの識別コー
ドを記録する制御データエリアと、オーディオ信号を記
録するオーディオエリアＡと、オーディオエリアＢから
なる。図５は、オーディオ信号の半導体メモリ５への記
録状況を、時間経過にしたがって示したものである。

【００４４】次に、まず、記録系の動作について説明す
る。図１において、入力端子１に入力されたオーディオ
信号は、オーディオアンプ２で所定のレベルに増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信号に変換され、階
層符号化器４に入力される。階層符号化器４では、ディ
ジタル化されたオーディオ信号を図２または図３に示し
た方法により、階層符号ブロック１に記録する信号と、
階層符号ブロック２に記録する信号の２つに分割する。

【００４５】２つに分割された符号化信号は、半導体メ
モリ５に、図４に示すメモリマップのように記録され
る。記録の流れは、記録開始時は、図５（ａ）に示すよ
うにオーディオエリアＡには符号器４で符号化された階
層符号ブロック１が、また、オーディオエリアＢには階
層符号ブロック２が順番に記録される。図５（ｂ）はオ
ーディオ信号が順次記録され、メモリ５がほぼ満杯にな
った状態を示している。

【００４６】図５（ｃ）は、さらに連続したオーディオ
信号を記録するために、優先順位の低い階層符号ブロッ
ク２のオーディオ信号の書き込みエリア（この場合はオ
ーディオエリアＢ）に上書きする形で、引き続き、オー
ディオ信号の階層符号ブロック１のみが記録される。

【００４７】図５（ｄ）は、このような上書きが行われ
て、記録エリアが満杯になった状態を示している。メモ
リアドレス制御器６は、メモリ容量検出器１３からの信
号に応じて、図５で説明した流れになるように、メモリ
アドレスをコントロールする。また、階層レベルの識別
コードは、図５（ａ），（ｂ）の場合は「階層レベル
１」ということで階層符号ブロック“００”が、また、
図５（ｃ），（ｄ）の場合は「階層レベル２」というこ
とで階層符号ブロック“０１”が記録される。

【００４８】再生時には、まず、階層レベル識別コード
再生器１２で階層レベルの識別コードのチェックを行
い、“００”つまり「階層レベル１」の場合には、半導
体メモリ５のオーディオエリアＡとオーディオエリアＢ
を順番にアクセスして、再生オーディオ信号を階層復号
化器７に出力する。また、階層レベルの識別コードが
“０１”つまり「階層レベル２」の場合には、半導体メ
モリ５のオーディオエリアＡから順番にアクセスして
（オーディオエリアＡが終わると続けてオーディオエリ
アＢをアクセスする）、再生オーディオ信号を階層復号
化器７に出力する。

【００４９】階層復号化器７では、半導体メモリ５から
の再生信号を「階層レベル１」、「階層レベル２」のい
ずれの場合もディジタルオーディオ信号を復号するよう
に構成されている（「階層レベル２」の再生信号の場合
は、階層レベル識別符号コードにより階層符号ブロック
２の信号に零を入力すればよい）。

【００５０】階層復号化器７の出力は、Ｄ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、オーディオ
アンプ９で所定のオーデイオレベルに増幅されて、出力
端子１０から出力される。なお、サンプリングクロック
等の記録再生時にシステム全体で必要なクロックは、ク
ロック発生器１４より供給される。

【００５１】実施例２．図６は、この発明の実施例２の
ブロック回路で、図１と同一符号はそれぞれ同一部分を
示しており、１７は階層符号化器４で符号化されたオー
ディオ信号の全てを記録できる記録容量に余裕のある第
１の半導体メモリ、１８はオーディオデータ保存用とし
て所定の容量を持つ（着脱式ができるメモリカード等）
第２の半導体メモリ、１９は階層レベル変換器で、第１
の半導体メモリ１７から第２の半導体メモリ１８にオー
ディオ信号をダビングする際、メモリ容量検出器１３か
ら出力されるオーディオ記録時間に応じて、第２の半導
体メモリ１８のメモリ容量に丁度合うように、ブロック
符号化の優先順位の低い階層符号ブロックを欠落させる
ことによって、全体の信号量をコントロールする。

【００５２】２０は第１のメモリアドレス制御器で、第
１の半導体メモリ１７に階層符号化器４からのオーディ
オ信号を所定のアドレスに記録する制御、および、第１
の半導体メモリ１７から第２の半導体メモリ１８にダビ
ングする場合に、転送速度を速くして第１の半導体メモ
リ１７のデータを読み出す制御を行う。２１は第２のメ
モリアドレス制御器で、第２の半導体メモリからオーデ
ィオ信号を所定のアドレスから読み出す制御、および、
第１の半導体メモリ１７から第２の半導体メモリ１８に
ダビングする場合に転送速度を速くして第２の半導体メ
モリにデータを書き込む制御を行う。

【００５３】次に、記録系の動作について説明する。入
力端子１に入力されたオーディオ信号は、オーディオア
ンプ２で所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器３にて
ディジタル信号に変換され、階層符号化器４に入力され
る。階層符号化器４では、図２または図３に示したよう
に、優先順位を持った２つの階層符号ブロックの信号に
符号化される。ここで優先順位の低い階層符号ブロック
が欠落して優先順位の高い階層符号ブロックのみとなっ
た場合でも、音質は劣化するもののオーディオ信号が正
常に再生できることは、実施例１と同様である。 ２つ
のブロックに分割されて符号化されたオーディオ信号
は、第１のメモリアドレス制御器１７からのアドレス信
号に従って第１の半導体メモリ１７に記録される。第１
の半導体メモリ１７は容量的に余裕があるので、入力さ
れたオーディオ信号は全て記録されることになる。

【００５４】次に、第１の半導体メモリ１７から第２の
半導体メモリ１８へのダビング動作について説明する。
メモリ容量検出器１３は、第１の半導体メモリ１７に書
き込まれたオーディオ信号の記録時間を検出し、この検
出信号を階層レベル変換器１９に送り、ここで第２の半
導体メモリ１８のメモリ容量とが比較され、信号を減ら
す必要があるか否か、あるとすればどの程度削減させれ
ばよいかを判断し、削減する場合には比率に応じて階層
レベルを変える。つまり、優先順位の低い階層符号ブロ
ックを欠落させる。

【００５５】この実施例２では、データの分割数を２と
しているが、この分割数を多くとればとるほど記録時間
と音質の劣化度合いをきめ細やかに制御することがで
き、より半導体メモリを効率よく使用することができる
（記録時間と音質の劣化度合いは直線的な関係にな
る）。

【００５６】さらに、この階層レベルを階層レベル識別
コード発生器１１に送り、識別コードも同時に第２の半
導体メモリ１８の制御エリアに記録する。また、ダビン
グ時には、第１のメモリアドレス制御器１７と第２のメ
モリアドレス制御器１８のアドレッシングを高速に動作
させ、メモリのアクセススピードの許す範囲内で高速に
ダビングさせる。この高速ダビングの機能は、記録媒体
（半導体メモリ）が２組あるにもかかわらず、あたかも
１つで記録しているように見せるために重要な機能であ
る。

【００５７】再生時には、まず、階層レベル識別コード
再生器１２が第２の半導体メモリ１８の制御エリアから
識別コードを判定し、その結果を第２のメモリアドレス
制御器２１に送る。第２のメモリアドレス制御器２１
は、階層レベルに応じて所定のアドレスから順番に第２
の半導体メモリ１８から再生信号を読み出す。

【００５８】階層復号化器７は、いずれの階層レベルの
再生信号であってもそれぞれに応じて復号を行う。階層
復号化器７の出力はＤ／Ａ変換器８によりアナログオー
ディオ信号に変換され、オーディオアンプ９で所定のオ
ーデイオレベルに増幅されて出力端子１０から出力され
る。なお、再生に必要なサンプリングクロック等のクロ
ックは、クロック発生器１４から供給される。

【００５９】

【実施例】

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

【００６０】図８，図９は階層符号化器２２において、
ディジタルオーディオ信号を４分割して階層符号化を行
う内容を説明するための図である。まず図８において、
入力された原オーディオ信号から信号の分類を行う、つ
まり人間の聴覚特性である最小可聴限により元々聞こえ
ない信号と、マスキング効果により聞こえなくなった信
号と、さらに聞こえる信号の３つに大別する。次にこの
中から聞こえる信号のみを選択し、図９に示す周波数特
性に従って、さらに４つの階層レベルに分割することを
示している。

【００６１】図１０は階層レベル４の階層符号化器２２
の構成、および半導体メモリ５への記録方式について説
明するための図で、２７はＡ／Ｄ変換器３でディジタル
信号に変換されたオーディオ信号を所定のブロックに帯
域分割する分割フィルタ、２８は分割された信号をＭＤ
ＣＴにより直行変換するＭＤＣＴ変換器、２９は入力信
号の変化に応じてＭＤＣＴ２８の変換ブロックサイズを
設定するブロックサイズ設定器、３０はＭＤＣＴ２８の
係数を聴覚心理に基づいてクリティカルバンドに従って
グルーピングを行うグルーピング器、３１は図８、図９
に示したオーディオ信号の分類によって、聞こえない信
号を除去し、聞こえる信号を４つの階層レベルに階層化
して量子化する階層化／量子化器、３２は聞こえる信号
のみをどのように各周波数帯域にビット配分するかを決
めるダイナミックビット配分器、３３はＭＤＣＴ２８の
ブロックに応じてスケールファクタを決定するスケール
ファクタ算出器、３４は半導体メモリ５に記録するため
に記録フォーマット化するためのフォーマッティング器
である。また、図１０の右側には半導体メモリ５に階層
符号化データを記録する概念を示している。

【００６２】図１１は半導体メモリ５上のメモリマップ
を示す図で、階層レベルの識別コードを記録する制御デ
ータエリア、オーディオ信号を記録するオーディオエリ
ア（階層レベル１〜階層レベル４）からなる。また、図
１１中の（１）から（４）は、オーディオ信号の半導体
メモリ５への記録状態を時間経過に応じて示したもので
ある。つまり（１）は階層レベル４で符号化したオーデ
ィオ信号がメモリ満杯にまで記録された状態、（２）は
（１）の状況を経過し、さらに連続してオーディオ信号
を記録した場合で、階層レベル４の記録エリアに階層レ
ベル１〜３で上書きした状態、（３）は（２）の状況を
経過し、さらに連続してオーディオ信号を記録した場合
で、階層レベル３の記録エリアまで階層レベル１〜２で
上書きした状態、（４）は（３）の状況を経過し、さら
に連続してオーディオ信号を記録した場合で、階層レベ
ル２の記録エリアまで階層レベル１で上書きした状態
（メモリ上の全ての信号が階層レベル１になる）を示し
ている。

【００６３】次に、記録時の実施例１と異なる部分の動
作について説明する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタル信
号に変換され、階層符号化器２２に入力されたオーディ
オ信号は、階層符号化器２２で図８，図９，図１０に示
した方法により階層符号化データに変換されて半導体メ
モリ５に記録される。この階層符号化器２２では、ま
ず、オーディオ信号を分割フィルタ２７により所定のブ
ロックに分割し、一方、ブロックサイズ設定器２９によ
りＭＤＣＴを行うサプルサイズを決定する。切り出した
サンプルの振幅の変化が少ない場合はＭＤＣＴのブロッ
クサイズを大きくし、また振幅の変化が大きい場合はＭ
ＤＣＴのブロックサイズを小さくしてプリエコーの発生
を抑える。

【００６４】ＭＤＣＴ変換器２８では、分割フィルタ２
７で分割された周波数帯域毎にＭＤＣＴの変換を行い、
各変換係数は聴覚心理に基づいたグルーピング器３０に
よりクリティカルバンド毎にグルーピングされ、階層化
／量子化器３１により下記に示すルールに従って４つの
帯域に分割される。図９にその帯域とレンジを示す。

【００６５】１．まず階層レベル１として、複数の周波
数帯域に分割された各係数の中から、低域の係数から所
定の周波数帯域ｆ１までの係数を選択し、かつその係数
の量子化レベルもＭＳＢ側から所定のビット数を選択
し、これを階層レベル１の符号化データＳ１とする。

【００６６】２．次に階層レベル２として、ｆ1 よりも
高い所定の周波数帯域ｆ2 までの係数を選択し、かつそ
の係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル１より
も多い所定のビット数を選択し、この信号から各係数毎
に対応する階層レベル１の係数の信号成分を引いた残差
信号を、階層レベル２の符号化データＳ2 とする。

【００６７】３．次に階層レベル３として、ｆ２よりも
高い所定の周波数帯域ｆ３までの係数を選択し、かつそ
の係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル２より
も多い所定のビット数を選択し、この信号から各係数毎
に対応する階層レベル１，２および３の係数の信号成分
を引いた残差信号を、階層レベル３の符号化データＳ３
とする。

【００６８】４．同様に、階層レベル４として、ｆ３よ
りも高域の所定の周波数帯域ｆ４までの係数を選択し、
かつその係数の量子化レベルもＭＳＢ側から階層レベル
３で選択したよりも多い所定のビット数を選択し、この
信号から各係数毎に対応する階層レベル１、２および３
の係数の信号成分を引いた残差信号を、階層レベル４の
符号化データＳ４とする。

【００６９】一方、ダイナミックビット配分器３２で
は、ＭＤＣＴのブロック単位で各周波数帯域毎にどのよ
うにビットを配分するかを決定し、またスケールファク
タ算出器３３ではＭＤＣＴのブロック単位で各係数の最
大値を抽出し、この最大値で各サンプルの値を正規化す
る。フォーマッティング器３４では、スケールファク
タ、ビット配分、階層化されたデータ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４）の３つをフォーマッティングし、半導体メモ
リ５に送る。

【００７０】半導体メモリ５に送られた階層化されたオ
ーディオ信号は、メモリアドレス制御器２３により図１
０右側に示すように、まず、階層レベル４で半導体メモ
リ５に各階層レベル毎に分類して記録していく。半導体
メモリ５が満杯になって記録メモリが無くなると、次に
階層レベル４で書き込まれていたメモリエリアに、連続
したオーディオ信号を階層レベル１〜３で上書きしてい
く。この状態をメモリマップ上で表現したのが図１１で
ある。上記の説明は図１１（１）→（２）の記録状態を
示したものである。階層レベル識別コード発生器２５
は、図１１（１）の状態では最大階層レベル４というこ
とで識別コード“１１”を、また図１１（２）の状態を
最大階層レベル３ということで識別コード“１０”を発
生して半導体メモリ５の制御データエリアに記録する。

【００７１】同様に、図１１（２）→（３）→（４）と
記録状態が進のと同時に階層レベルも３→２→１とな
り、記録すべき識別コードも“１０”→“０１”→“０
０”となる。この場合、記録時間は最終的には半導体メ
モリ５上が階層レベル１のみのオーディオ信号になった
場合が最大であり、各階層レベル（１〜４）の情報量が
同じとすれば、図１１（１）の状態よりも記録されたオ
ーディオ品質は劣化するものの記録時間は４倍になる。

【００７２】再生時には、先ず符号レベル識別コード再
生器１６により階層レベル識別コードのチェックを行
う。この情報をメモリアドレス制御器６が受け、図１１
のメモリマップに従って記録されたオーディオ信号を半
導体メモリ５から読みだしていく。まず識別コードが
“１５”、つまり階層レベル４の場合には、図１１
（１）のメモリマップに従って階層レベル１〜４の信号
を読みだしていく。識別コードが“１０”つまりレベル
３の場合には、図１１（２）のメモリマップに従って階
層レベル１〜３の信号を読みだしていく。以下同様に、
識別コードが“０１”で階層レベル２の場合には図１１
（３）のメモリマップに従って階層レベル１〜２の信号
を、識別コード“００”で階層レベル１の場合には図１
１（４）のメモリマップに従って階層レベル１の信号を
読みだしていく。

【００７３】階層復号化器２３では、半導体メモリ５か
らの読み出された信号は、階層化レベル識別コード再生
器１６からの識別信号により、その階層レベルに応じた
復号化を行うように構成されている。階層復号化器２３
の出力はＤ／Ａ変換器８によりアナログオーディオ信号
に変換され、所定のオーデイオレベルの増幅するオーデ
ィオアンプ９を経て、オーディオ出力端子１０から出力
される。また記録再生時におけるサンプリングクロック
等のシステム全体に必要となるクロックはクロック発生
器１４より供給される。

【００７４】実施例４．次に、この発明の実施例４を図
１２，図１３について説明する。図１２は実施例４のブ
ロック回路図で、図７と同一符号は、それぞれ同一部分
を示している。図１２において、３５はアドレス切換器
で、書き込みアドレス発生器３６からのメモリアドレス
と、読み出しアドレス発生器３７からのメモリアドレス
を切り換える。書き込みアドレス発生器３６は半導体メ
モリ５に階層符号化したオーディオ信号を書き込むため
のアドレスを発生する。読み出しアドレス発生器３７は
クロック分周器３９からの再生クロックに従って半導体
メモリ５から階層符号化されたオーディオ信号を読み出
すためのアドレスを発生する。３８は階層レベル判定器
で、オーディオ信号の再生スピードにより、階層復号化
器２４に与えられる復号演算時間が変わるため（つま
り、再生スピードが上がれば所定のオーディオサンプル
数の復号に与えられる演算時間は短くなり、逆に再生ス
ピードが下がれば所定のオーディオサンプル数の復号に
与えられる演算時間は長くなる：通常、階層符号化器や
復号化器はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐ
ｒｏｓｅｓｓｏｒ）等を用いソフトウェア処理を行う場
合が多く、またこのＤＳＰ自信もかなりの高速演算を実
行しているので、オーディオ信号の再生スピードが早く
なったからといって、同様にＤＳＰの演算時間を高速に
する事は出来ない）、与えられた演算時間内に復号可能
な階層レベルを判定して階層復号化器２３に知らせる。
３９はクロック分周器で、再生スピード設定スイッチか
らの信号によりクロック発生器１４で発生したクロック
を分周し読み出しアドレス発生器３７に送出する。４０
は再生スピード設定器を構成するスイッチである。

【００７５】図１３は実施例４のオーディオ復号時間と
再生スピードの関係を示した図で、図１３（ａ），
（ｂ）は通常再生時に、４つの階層レベルの信号全てが
復号できる場合を示している。一方、図１３（ｃ），
（ｄ）は再生スピードを２倍速にした場合で、２つの階
層レベルの信号しか復号演算が間に合わないことを示し
ている。

【００７６】次に、記録時の実施例３と異なる部分の動
作について説明する。階層符号化器２２で階層符号化さ
れたオーディオ信号は、書き込みアドレス発生器３６で
発生した書き込みアドレスがアドレス切り換え器３５で
選択されて半導体メモリ５に与えられ、所定のアドレス
に記録される。

【００７７】再生時には、まず、アドレス切り換え器３
５により半導体メモリ５の読み出しアドレスが読み出し
アドレス発生器３７に切り換わる。読み出しアドレス発
生器３７では、再生スピード設定器４０で設定された
（この例では、通常再生スピードに対してＵＰ，ＤＯＷ
Ｎで制御するように構成されている）読み出しスピード
に従ってクロック分周器３９で読み出しアドレス発生器
３７に与えるクロックを作り出す。半導体メモリ５から
は設定された再生スピードに従ってオーディオ信号が読
みだされ、階層復号化器２４で復号される。この場合の
復号階層レベルは、図１３に示したようにオーディオ信
号の再生スピードにより、階層復号化器２４に与えられ
る復号演算時間が変わるため、与えられた演算時間内に
復号可能な階層レベルを階層レベル判定器４０にて判定
される。

【００７８】図１３（ａ），（ｂ）の通常再生時では、
４つの階層レベルの信号全てが復号でき、一方図１３
（ｃ），（ｄ）の再生スピードを２倍速にした場合で
は、２つの階層レベルの信号まで正常に復号演算が可能
なことを示している。再生スピードを倍にすると、再生
オーディオ信号は全て２倍の周波数になる、つまり５ｋ
Ｈｚの信号成分は１０ｋＨｚに、また１０ｋＨｚの信号
成分は２０ｋＨｚにシフトするので、実際的には１０ｋ
Ｈｚ以上の信号は可聴帯域をオーバーすることになり、
高域成分の多い階層レベル３または４の復号は殆ど必要
でなくなる。このことからも図１３（ｃ），（ｄ）のよ
う様、階層レベル１〜２のみを復号する方式は非常に適
した方法といえる。階層復号化器２４の出力はＤ／Ａ変
換器８によりアナログオーディオ信号に変換され、所定
のオーデイオレベルの増幅するオーディオアンプ９を経
て、オーディオ出力端子１０から出力される。

【００７９】実施例５．以下、本発明の実施例５を図に
基づいて説明する。実施例５のブルック回路図は実施例
３の図７と同様であるので図示は省略する。また、本実
施例５による半導体メモリオーディオレコーダの階層符
号化の概念図も実施例３の図８と同様であるので図示は
省略する。

【００８０】図１４は、本実施例５の階層符号化器２２
の階層レベルの分割の態様を示す図で、階層符号化の方
法が実施例３と異なる。以下、階層符号化の符号ブロッ
ク分割数を、実施例３と同様に４とし、入力された原オ
ーディオ信号の分類も、実施例３の図８と同様に、人間
の聴覚特性である最小可聴限により元々聞こえない信号
と、マスキング効果により聞こえなくなった信号と、聞
こえる信号の３つに大別し、この中から聞こえる信号の
みを選択して、さらに図１４に示す周波数特性に従って
４つの階層レベルに分割する。

【００８１】すなわち、図１４において、マスキングレ
ベルを超える可聴成分を情報量が等しくなるように、階
層レベル１から階層レベル４までに周波数方向で４分割
し、さらに全体の情報量は所望のビットレートを満たす
ようにする。

【００８２】図１５は本実施例５の階層符号化器２２の
構成と半導体メモリ５への記録方法を示す図である。図
において、４１はサブバンドｎ分割フィルタで、Ａ／Ｄ
変換器３でディジタル信号に変換されたオーディオ信号
を複数のサブバンドに帯域分割する。４２は可聴成分抽
出手段で、オーディオ信号をＦＦＴ変換により周波数領
域に変換し、聴覚特性に基づいたマスキングにより可聴
成分のみを抽出する。４３は各フレームのサブバンドご
との情報量算出手段で、可聴成分抽出手段４２により抽
出された可聴成分に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報
量を割り当てることにより、各サブバンドごとの情報量
を算出する。４４は各フレームの情報量算出手段でで、
サブバンドごとの情報量算出手段４３より得られた各サ
ブバンドの情報量を合計して１符号化フレームあたりの
情報量を算出する。

【００８３】４５は所望の符号化レートに基づきフレー
ムあたりの情報量Ｃを設定する符号化レートに基づくフ
レームあたりの情報量設定器、４６は情報量コントロー
ル回路で、レームの情報量算出手段４４により算出され
た各フレームの情報量とそれまでに符号化されたフレー
ムに割り当てられた情報量の平均値である平均割当情報
量に従い、最終的な平均情報量が符号化レートに基づく
フレームあたりの情報量設定器４５により得られる設定
情報量Ｃに一致するように各フレームに割り当てる割当
情報量を算出する。４７は各階層の帯域決定手段で、情
報量算出手段４３により算出された各フレームのサブバ
ンドごとの情報量と情報量コントロール回路４６により
算出された割当情報量によりその割当情報量を与えるの
に最適な各階層（Ｋ１からＫ４）の符号化帯域を決定す
る。４８はビットアロケーション回路で、各階層の帯域
決定手段４７により得られた各階層に割り当てる帯域情
報に従い、各階層に対する割当帯域内の可聴成分に対
し、その大きさに従って再ビット割当を行う、４９は量
子化回路で、ビットアロケーション回路４８により得ら
れたビット割当情報に従い、各サブバンドデータを量子
化する。

【００８４】５０は階層符号化フォーマッティング器
で、各階層の帯域決定手段４７により得られた各階層の
割当帯域情報と、ビットアロケーション回路４８により
得られたビット割当情報と、量子化器４９より得られた
データを階層符号化してフォーマットする。また、図１
５の右側には階層符号化データを半導体メモリ５に記録
する概念を示したものである。

【００８５】半導体メモリ５上のメモリマップ、および
オーディオ信号の書込み手順は、実施例３で説明した図
１１と同じであるので、説明は省略する。

【００８６】次に、記録時の動作の実施例３と異なる部
分について説明する。階層化符号化器２２では、オーデ
ィオ信号より図８、図１４に示した方法により階層符号
化データに変換され、半導体メモリ５に記録される。こ
の階層符号化器２２では、まずオーディオ信号をサブバ
ンドｎ分割フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分割
し、同時に可聴成分抽出手段４２において、オーディオ
信号をＦＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周波
数領域で聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求めら
れ、可聴成分が抽出される。図１６（ａ）に示すように
周波数スペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成分
である。さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサブ
バンド帯域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すよう
に各サブバンドごとの可聴成分が抽出される。

【００８７】次に、情報量算出手段４３では、可聴成分
６ｄＢに対し１ｂｉｔの情報量を与えることにより図１
６（ｃ）に示すように各サブバンド帯域に対する情報量
が算出される。そして、各フレームの情報量算出手段４
４にてｎ個のサブバンドの情報量が加算され、１フレー
ムの情報量が算出される。符号化レートに基づくフレー
ムあたりの情報量設定器４５では、所望の符号化レート
を設定することによりそのビットレートに基づきフレー
ムあたりの情報量Ｃが算出され、情報量コントロール回
路４６に送られる。

【００８８】情報量コントロール回路４６では、それま
でに符号化されたフレームに割り当てられたフレームあ
たりの平均情報量に従い、最終的な平均割当情報量が符
号化レートに基づくフレームあたりの情報量設定器で設
定された情報量Ｃに一致するように、各フレームの情報
量算出手段４４により算出された情報量に対し割当帯域
決定に用いる割当情報量を定める。例えば、それまでに
符号化されたフレームに割り当てられた総ビット数をｓ
ｕｍ、符号化フレーム数をｃｏｕｎｔとすると、ｓｕｍ
をｃｏｕｎｔで割って得られる平均割当情報量（Ｍバ−
とする）が、符号化ビットレートより換算した１フレー
ムあたりの情報量Ｃより多い場合には割当情報量を減ら
すように、少ない場合には増やすようにコントロールす
る情報量コントロール係数（Ｋ＝Ｃ／Ｍバ−とする）
を、各フレームの情報量算出手段４４により算出された
情報量（ｍとする）に乗算し、割当情報量（Ｍ＝ｍＫと
する）を算出する。

【００８９】次に、各階層の帯域決定手段４７では、情
報量算出手段４３により得られた各サブバンドごとの情
報量と、情報量コントロール回路４６により得られた割
当情報量により各階層ごとに割当情報量でカバーできる
帯域を算出し、それを各階層の帯域とする。例えば、オ
ーディオ信号を１６のサブバンドに分割し各サブバンド
ごとの情報量を算出したものが図１７に示すような値で
あったとすると、そのフレームに対する割当情報量が４
３ビットであった場合、階層レベル１（Ｋ１）から階層
レベル４（Ｋ４）の各階層レベルに対し割り当てる情報
量を等情報量とすることより、各階層に対し割り当てる
ことのできる情報量はそれぞれ１０ビットとなる。

【００９０】各フレームに対する情報量の割当は、以下
の手順で行う。まず、Ｋ１の割当帯域を求める。最低帯
域のサブバンド１の情報量が１０ビットであることか
ら、このサブバンドのみでＫ１の割当情報量１０ビット
になるため、Ｋ１の符号化帯域として割り当てることの
できる帯域は１サブバンドとなる。次に、Ｋ２の割当帯
域を求める。Ｋ１に割り当てた帯域以上のサブバンドか
らサブバンド２とサブバンド３の情報量を加算すると１
０（６＋４）ビットとなり、Ｋ２の割当ビット１０ビッ
トに一致する。よってＫ２の符号化帯域として割り当て
ることのできる帯域は、２、３サブバンドである。同様
に、Ｋ２に割り当てた帯域以上のサブバンドであるサブ
バンド４からサブバンド６までの情報量を加算すると１
０ビットとなり、Ｋ３の割当情報量と一致し、サブバン
ド７からサブバンド１０までの情報量を加算すると１０
ビットとなり、Ｋ４の割当情報量と一致する。

【００９１】これにより、各階層に割り当てることので
きる帯域は、それぞれ図１７に示すように、１サブバン
ド、２、３サブバンド、４〜６サブバンド、７〜１０サ
ブバンドとなる。ビットアロケーション回路４８では、
各階層の帯域決定手段４７により得られた各階層への割
当帯域情報と、可聴成分抽出手段４２により得られた可
聴成分により、各階層の割当帯域内の可聴成分に対し、
その大きさに従って再ビット割当がなされる。例えば、
図１７に示すように、各階層レベルＫ１〜Ｋ４に対し帯
域割当された場合、Ｋ１帯域はサブバンド１のみの１サ
ブバンド、Ｋ２帯域はサブバンド２、３の２サブバン
ド、Ｋ３帯域はサブバンド４〜６の３サブバンド、Ｋ４
帯域はサブバンド７〜１０の４サブバンドとなる。

【００９２】よって、階層レベル１ではサブバンド１の
可聴成分に対し、６ｄＢあたり１ビットのビット割当が
行われ、次に階層レベル２ではサブバンド２、３の可聴
成分に対し、可聴成分の大きさに従って６ｄＢあたり１
ビットが再ビット割当され、さらに階層レベル３ではサ
ブバンド４、５、６の可聴成分に対し、階層レベル４で
はサブバンド７、８、９、１０の可聴成分に対し再ビッ
ト割当される。量子化器４９では、ビットアロケーショ
ン回路４８より得られた各サブバンドに対するビット割
当情報に従い、サブバンドｎ分割フィルタ４１より得ら
れるサブバンドデータが量子化される。階層符号化フォ
ーマッティング器５０では、各階層の帯域決定手段４７
より得られる各階層の割当帯域情報に従い、ビット割当
情報と量子化データが各階層ごとにフォーマッティング
され、半導体メモリ５に送られる。 以上のような階層
符号化器２２により符号化されたデータは、各フレーム
の情報量は可変長であるが、１フレーム内に含まれる各
階層の情報量は等情報量となる。

【００９３】半導体メモリ５に送られた階層化されたオ
ーディオ信号は、メモリアドレス制御器２３により図１
５の右側に示すように、まず階層レベル４で半導体メモ
リ５に各階層毎に分類して記録していく。半導体メモリ
５が満杯になると、階層４の書き込まれていたメモリエ
リアに連続したオーディオ信号を階層レベル３で上書き
していく。この図１５は、概念を示したもので各フレー
ムの情報量が等しいように書かれているが、実際には可
変長フレームで符号化されるため、半導体メモリ５は、
各フレームの情報量に応じて記憶できるようにコントロ
ールされる。

【００９４】この状態をメモリマップ上で表現したのが
図１１であって、上記の説明は図１１（１）→（２）の
記録状態を示したものである。階層レベル識別コード発
生器２５では、図１１（１）の状態では最大階層レベル
４ということで識別コード“１５”を、また図１１
（２）の状態を最大階層レベル３ということで識別コー
ド“１０”を記録する。同様に、図１１（２）→（３）
→（４）と記録状態が進と同時に階層レベルも３→２→
１となり記録すべき識別コードも“１０”→“０１”→
“００”となる。この場合記録時間は最終的には半導体
メモリ上が階層１のみのオーディオ信号になった場合が
最大であり、各階層（１〜４）の情報量が同じとすれば
図１１（１）の状態よりも、記録されたオーディオ品質
は劣化するものの記録時間は４倍になる。

【００９５】再生時には、まず階層レベル識別コード再
生器２６により階層レベル識別コードのチェックを行
う。この情報をメモリアドレス制御器２３が受け、図１
１のメモリマップに従って記録されたオーディオ信号を
半導体メモリ５から読みだしていく。まづ識別コードが
“１５”つまり階層レベル４の場合には、図１１（１）
のメモリマップに従って階層１〜４の信号を読みだして
いく。識別コードが“１０”つまりレベル３の場合に
は、図１１（２）のメモリマップに従って階層レベル１
〜３の信号を読みだしていく。

【００９６】以下、同様に、識別コードが“０１”で階
層レベル２の場合には図１１（３）のメモリマップに従
って階層レベル１〜２の信号を、識別コード“００”で
階層レベル１の場合には図１１（４）のメモリマップに
従って階層レベル１の信号を読みだしていく。階層復号
化器２４では、半導体メモリ５から読み出された信号
は、階層レベル識別コード再生器２６からの識別信号に
より、その階層レベルに応じた復号化を行うように構成
されている。階層復号化器２４の出力はＤ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、所定のオー
デイオレベルの増幅するオーディオアンプ９を経て、オ
ーディオ出力端子１０から出力される。

【００９７】実施例６．次に、本発明の実施例６につい
て説明する。図１８は実施例６による半導体メモリオー
ディオレコーダの階層符号化器の構成を示す図である。
図において、４１はサブバンドｎ分割フィルタで、Ａ／
Ｄ変換器３でディジタル信号に変換されたオーディオ信
号を複数のサブバンドに帯域分割する。４２は可聴成分
抽出手段で、オーディオ信号をＦＦＴ変換により周波数
領域に変換し、聴覚特性に基づいたマスキングにより可
聴成分のみを抽出する。４５は符号化レートに基づくフ
レームあたりの情報量設定器で、所望の符号化レートに
基づきフレームあたりの情報量Ｃを設定する。４８はビ
ットアロケーション回路で、各階層の帯域決定手段５４
により得られた一サイクルの各階層に割り当てる帯域情
報に基づき、各フレームごとに各階層に対する割当帯域
内の可聴成分に対し、その大きさに従って再ビット割当
を行う。４９は量子化回路で、ビットアロケーション回
路５１により得られたビット割当情報に従い、各サブバ
ンドデータを量子化する。

【００９８】５０は階層符号化フォーマッティング器
で、各階層の帯域決定手段４７により得られた各階層の
割当帯域情報とビットアロケーション回路４８により得
られたビット割当情報と、量子化器４９により得られた
データを階層符号化しフォーマットする。５１は平均情
報量算出手段で、可聴成分抽出手段４２により抽出され
た可聴成分の一定時間あたりの平均値をとり、その平均
値に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を割り当てる
ことにより、各フレームの各サブバンドごとの平均情報
量を算出する。５２は各フレームの瞬時情報量算出手段
で、可聴成分抽出手段４２により得られる可聴成分のあ
る最大サブバンド情報ＳＢｍａｘから各符号化フレーム
ごとの情報量を算出する。５３は情報量コントロール回
路で、各フレームの瞬時情報量算出手段５２より得られ
る瞬時情報量と、それまでに符号化されたフレームに割
り当てられた平均割当情報量に従い、最終的な平均情報
量が符号化レートに基づくフレームあたりの情報量設定
器４５により得られる設定情報量Ｃに一致するように、
一サイクルの区間割当情報量を算出する。５４は各階層
の帯域決定手段でで、平均情報量算出手段５１により算
出された各フレームのサブバンドごとの平均情報量と、
情報量コントロール回路５３により算出された区間割当
情報量により、その割当情報量を与えるのに最適な各階
層レベル（Ｋ１からＫ４）の一サイクルの各階層の符号
化帯域を決定する。

【００９９】図１９は実施例６による平均情報量算出手
段のサブバンドごとの平均情報量算出動作を示すフロー
チャート図である。

【０１００】図２０は実施例６による情報量コントロー
ル手段における区間割当情報量算出動作を示すフローチ
ャート図である。

【０１０１】図２１は実施例６による各階層の帯域決定
手段５４における割当帯域決定動作を示すフローチャー
ト図である。

【０１０２】図２２は実施例６によるビットアロケーシ
ョン回路４８におけるビット割当動作を示すフローチャ
ート図である。

【０１０３】次に、動作について説明する。階層符号化
器２２では、まず、オーディオ信号をサブバンドｎ分割
フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分割し、同時
に、可聴成分抽出手段４２においてオーディオ信号をＦ
ＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周波数領域で
聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求められ、可聴
成分が抽出される。図１６（ａ）に示すように周波数ス
ペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成分である。
さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサブバンド帯
域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すように各サブ
バンドごとの可聴成分が抽出される。

【０１０４】次に、平均情報量算出手段５１では、図１
９のフローチャート図に示すように、可聴成分抽出手段
４２により抽出された各サブバンドごとの可聴成分をＸ
フレーム分累積加算し、加算後Ｘで除算することにより
可聴成分のＸフレーム分の平均値を算出し、その平均可
聴成分に対し、６ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を与える
ことによりＸフレーム分の平均情報量が算出され、これ
が次の１サイクル（Ｘフレーム分）の帯域決定に使用さ
れる。各フレームの瞬時情報量算出手段５２では、可聴
成分抽出手段４２より得られる可聴成分の存在する最大
の帯域（ＳＢｍａｘとする）から、瞬時情報量を以下の
方法で推定する。

【０１０５】図２３〜２５は、実施例６による瞬時情報
量決定手段での可聴成分の存在する最大の帯域ＳＢｍａ
ｘと情報量の関係を示す図であるが、これらのデータか
らわかるように、ＳＢｍａｘと情報量はほぼ比例関係に
あるため、ＳＢｍａｘから情報量を推定できる。この実
施例６では、瞬時情報量をＳＢｍａｘと情報量の関係を
利用した推定により求めているが、可聴成分に対し、６
ｄＢあたり１ｂｉｔの情報量を与え、各サブバンドの情
報量の加算により算出してもよい。

【０１０６】符号化レートに基づくフレームあたりの情
報量設定器４５では、所望の符号化レートを設定するこ
とによりそのビットレートに基づきフレームあたりの情
報量Ｃが算出され、情報量コントロール回路４６に送ら
れる。情報量コントロール回路５３では、それまでに符
号化されたフレームに割り当てられたフレームあたりの
平均情報量に従い、最終的な平均割当情報量が符号化レ
ートに基づくフレームあたりの情報量設定器で設定され
た情報量Ｃに一致するように、各フレームの瞬時情報量
算出手段５２により算出された瞬時情報量に対し１サイ
クルの区間割当情報量を定める。

【０１０７】情報量コントロール回路５３の動作を図２
０のフローチャートに示す。区間割当情報量ＭN バ−
は、Ｘフレームを１サイクルと、１サイクルごとにそれ
までに符号化されたフレームの平均割当情報量Ｍバ−に
応じて、例えば次式のように算出される。 ＭN バ−＝Ｃ＋（Ｃ−Ｍバ−） ここでＣは符号化レートに基づく１フレームあたりの情
報量であり、最終的に平均割当情報量がこの値となるよ
うにＭN バ−がコントロールされる。また、１サイクル
の間、毎フレームごとに瞬時情報量算出回路５２より算
出された瞬時情報量ｍに情報量コントロール係数Ｋを乗
算することにより瞬時割当情報量Ｍが算出される。ま
た、瞬時割当情報量の平均値による平均割当情報量Ｍバ
−および情報量コントロール係数Ｋは１サイクルごとに
更新される。

【０１０８】次に、各階層の帯域決定手段５４では、図
２１のフローチャートに示すように、１サイクルごとに
各サブバンドごとの平均情報量算出手段５１により得ら
れた各サブバンドごとの平均情報量と、情報量コントロ
ール回路５３により得られた１サイクル間の区間割当情
報量を入力し、区間割当情報量を４分割することにより
各階層あたりの割当情報量を算出し、各階層ごとに割当
情報量でカバーできる帯域を低域側より算出し、それを
各階層の割当帯域とする。ビットアロケーション回路４
８では、各階層の帯域決定手段５４により得られた各階
層への１サイクル間の割当帯域情報と、可聴成分抽出手
段４２により得られた可聴成分が入力される。各階層の
割当帯域内の可聴成分に対しその大きさに従って再ビッ
ト割当がなされる。

【０１０９】量子化器４９では、ビットアロケーション
回路４８より得られた各サブバンドに対するビット割当
情報に従い、サブバンドｎ分割フィルタ４１より得られ
るサブバンドデータが量子化される。階層符号化フォー
マッティング器５３では、各階層の帯域決定手段５４よ
り得られる各階層の割当帯域情報に従い、ビット割当情
報と量子化データが各階層ごとにフォーマッティングさ
れ、半導体メモリ５に送られる。

【０１１０】実施例７．次に、本発明の実施例７につい
て説明する。図２６は実施例７によるメモリオーディオ
レコーダの階層符号化器の構成を示すブロック回路図で
図１８と同一符号はそれぞれ同一部分を示しており、５
５は各フレームのサブバンドごとの情報量算出手段４３
により算出されたサブバンドごとの情報量を平滑化して
サブバンドごとの平均情報量を算出するローパスフィル
タ、５６は情報量コントロール回路４６により得られる
瞬時割当情報量を平滑化して平均割当情報量を算出する
ローパスフィルタである。

【０１１１】図２７は実施例７の情報量コントロール回
路４６の構成を示す図で、５７はコンパレータで、情報
量設定器４５より得られる所望のビットレートに従った
フレームあたりの情報量とビットアロケーション回路５
１よりえられるビット割当情報量の差分を抽出する。５
８は抽出された差分を平滑化するローパスフィルタ、５
９はローパスフィルタにより平滑化された差分値を符号
化比率に変換する変換器、６０は乗算器で、符号化比率
変換器５９により算出された符号化比Ｋを各フレームの
情報量算出手段４４により得られる情報量に乗算し、割
当情報量を算出する。

【０１１２】次に、実施例７の動作について説明する。
階層符号化器２２では、まずオーディオ信号をサブバン
ドｎ分割フィルタ４１によりｎ個のサブバンドに分割
し、同時に可聴成分抽出手段４２において、オーディオ
信号をＦＦＴ変換により周波数領域に直交変換し、周波
数領域で聴覚特性に基づいたマスキングレベルが求めら
れ、可聴成分が抽出される。図１６（ａ）に示すように
周波数スペクトラムとマスキングレベルの差が可聴成分
である。さらに、可聴成分はサブバンド分割によるサブ
バンド帯域ごとにまとめられ、図１６（ｂ）に示すよう
に各サブバンドごとの可聴成分が抽出される。次に情報
量算出手段では可聴成分６ｄＢに対し１ｂｉｔの情報量
を与えることにより図１６（ｃ）に示すように各サブバ
ンド帯域に対する情報量が算出される。

【０１１３】そして、ローパスフィルタ５５にてサブバ
ンド毎の情報量が平滑化され、サブバンドごとの平均情
報量が得られる。一方、各フレームの瞬時情報量算出手
段５２では、ｎ個のサブバンドの情報量が加算され、１
フレームの情報量が算出される。符号化レートに基づく
フレームあたりの情報量設定器４５では、所望の符号化
レートを設定することによりそのビットレートに基づき
フレームあたりの情報量Ｃが算出され、情報量コントロ
ール回路５３に送られる。情報量コントロール回路５３
では、それまでに符号化されたフレームに割り当てられ
たフレームあたりの平均情報量に従い最終的な平均割当
情報量が符号化レートに基づくフレームあたりの情報量
設定器で設定された情報量Ｃに一致するように、各フレ
ームの情報量算出手段４４により算出された情報量に対
し瞬時割当情報量を定める。

【０１１４】そして、ローパスフィルタ５６にて瞬時割
当情報量が平滑化され平均割当情報量が算出される。次
に各階層の帯域決定手段４７では、ローパスフィルタ５
５により得られた平滑化された各サブバンドごとの情報
量と、ローパスフィルタ５６により得られた平滑化され
た割当情報量を入力し、平均割当情報量を４分割するこ
とにより各階層あたりの割当情報量を算出し、各階層ご
とに割当情報量でカバーできる帯域を低域側より算出
し、それを各階層の割当帯域とする。

【０１１５】ビットアロケーション回路５１では、各階
層の帯域決定手段４７により得られた各階層への割当帯
域情報と、可聴成分抽出手段４２により得られた可聴成
分により、各階層の割当帯域内の可聴成分に対し、その
大きさに従って再ビット割当がなされる。量子化器４９
では、ビットアロケーション回路４８より得られた各サ
ブバンドに対するビット割当情報に従い、サブバンドｎ
分割フィルタ４１より得られるサブバンドデータが量子
化される。階層符号化フォーマッティング器５０では、
各階層の帯域決定手段４７より得られる各階層の割当帯
域情報に従い、ビット割当情報と量子化データが各階層
ごとにフォーマッティングされ、半導体メモリ５に送ら
れる。

【０１１６】次に、情報量コントロール回路５３での情
報量コントロール動作について述べる。情報量コントロ
ール回路５３では、まずコンパレータ５７により情報量
設定器４５より得られる所望のビットレートに従ったフ
レームあたりの情報量とビットアロケーション回路４８
よりえられるビット割当情報量の差分が抽出され、ロー
パスフィルタ５８により抽出された差分が平滑化され
る。次に符号化比率変換器５９でローパスフィルタ５８
により平滑化された差分値が符号化比率に変換され、乗
算器６０にて符号化比率変換器５９により算出された符
号化比Ｋを各フレームの情報量算出手段４４により得ら
れる情報量に乗算し、割当情報量が算出される。以上の
動作により、所望のビットレートと割当情報の差の累積
値に従い緩やかに情報量を制御することにより可変長フ
レーム符号化における情報量を平均的に所定のビットレ
ートにコントロールしている。

【０１１７】以上のように入力されたオーディオ信号に
基づいてビット割当可変、帯域可変で各階層の符号を構
成する階層符号化を用いることにより、高音質で効率よ
く記録でき、また記録時間に捕らわれずに最適な音質で
記録再生できるメモリオーディオレコーダが得られる。

【０１１８】実施例８．図２８は、この発明の実施例８
のブロック回路図で、図１と同一符号はそれぞれ同一部
分を示している。この実施例８では、オーディオ信号を
周波数領域に変換したデータを量子化する場合について
説明するが、量子化するデータはサブバンドデータでも
よい。図２８において、６１は符号化器６２に入力され
るディジタルオーディオデータ、６３は時間−周波数領
域変換回路（以下、「周波数領域変換回路」という）
で、入力されたディジタルオーディオデータ６１を周波
数領域に変換する。６４は周波数領域変換回路６３によ
り変換された変換係数データ、６５はビット割当回路
で、入力されたオーディオ信号の特性に基づいて所定の
音質を得るように変換係数データ６４に対するビット割
当を定める。６６はビット割当回路６５により定められ
たビット割当情報、６７は量子化回路で、周波数領域変
換回路６３により得られた変換係数データ６４をビット
割当回路６５より与えられたビット数で量子化する。６
８は量子化回路６７により量子化された量子化データ、
６９はビット割当情報６６と量子化データ６８をフォー
マッティングするフォーマッティング回路、７０はビッ
ト割当情報６６によりフレーム長を算出するフレーム長
算出回路、７１はフレーム長算出回路７０より算出され
たフレーム長に従って書き込みアドレスを制御する書き
込みアドレス制御回路で、６３，６５，６７，６９，７
０，７１で符号化器６２を構成している。

【０１１９】５は符号化データを記憶する半導体メモ
リ、７２は半導体メモリ５より取り出されたビット割当
情報、７３はビット割当情報およびフレーム長算出回路
で、ビット割当情報７２を一時バッファに蓄え、このビ
ット割当情報７２よりフレーム長を算出する。７４は読
みだしアドレス制御回路で、入力されるフレーム長に従
って必要な量子化データ７５を半導体メモリ５より読み
出すように読みだしアドレスを制御する。７５は半導体
メモリ５から読みだされた量子化データ、７６はビット
割当情報７２により与えられたビット数の量子化データ
７５を逆量子化する逆量子化回路で、７３，７４，７６
で復号化器７７を構成している。

【０１２０】図２９は図２８中に示すビット割当回路６
５の構成を示したものである。図２９において、７８は
帯域分割エネルギ算出回路で、係数データ６４を複数の
周波数帯域に分割し、各帯域のエネルギを算出する。７
９は許容ノイズレベル算出回路で、帯域分割エネルギ算
出回路７８で算出された各帯域のエネルギに基づいて各
帯域の許容ノイズレベルを算出する。８０はビット割当
算出回路で、許容ノイズレベル算出回路７９で算出され
た各帯域の許容ノイズレベルと、各帯域のエネルギの差
に応じて各帯域に分けられた変換係数に割り当てるビッ
ト数を決める。

【０１２１】図３０は、符号化器７１により高能率符号
化された１フレームの符号化データを示すフォーマット
図である。１フレームの符号化データは、固定長のビッ
ト割当情報と可変長の量子化データで構成される。

【０１２２】図３１は、ビット割当回路６５でビット算
出に用いられる、マスキングスレッショルドと最小可聴
限の関係を示す図である。図３２は、各帯域のエネルギ
と、算出された許容ノイズレベルを示す図である。

【０１２３】図３３は、半導体メモリ５上に符号化デー
タを記録する際に、ビット割当情報６６と量子化データ
６８を、補助情報記録エリアと量子化データ記録エリア
に分けて記録する場合において、高速再生をする場合の
動作を示す図である。

【０１２４】次に、実施例８の記録時の動作について説
明する。Ａ／Ｄ変換器３にてディジタルデータに変換さ
れたオーディオ信号６１は、符号化器６２の時間−周波
数領域変換回路６３に入力され、時間−周波数領域変換
回路６３で一定のサンプルごとにブロック化され、その
フレーム単位で周波数領域に変換され、変換係数データ
６４はビット割当回路６５に入力される。ビット割当回
路６５では、所定の音質を満たすように入力されたオー
ディオ信号の特性に基づいたビット割当が行われる。ビ
ット割当回路６５で決められたビット割当情報６６は量
子化回路６７に入力される。量子化回路６７では、入力
されたビット割当情報６６に基づいて変換係数データ６
４が割り当てられたビット数で量子化される。ビット割
当情報６６と量子化データ６８は、フォーマッティング
回路６９にてフォーマットされる。また、ビット割当情
報６６はフレーム長算出回路７０に入力され、フレーム
長算出回路７０では、変換係数に割り当てられたビット
数とそのビット数で量子化される変換係数の数により、
量子化データに割り当てられた全ビット数が求められ、
これに補助情報として送られる固定長のビット割当情報
のビット数を加えられて符号化された１フレームの長さ
が算出され、書き込みアドレス制御回路７１に送られ
る。

【０１２５】このように、所定の音質が得られるように
ビット割当され、そのビット数で量子化された量子化デ
ータと、割り当てられたビット割当情報を記録すること
により、一定長の１フレームのオーディオデータを可変
長に符号化するような符号化法を、以下、「フレーム長
可変符号化」という。書き込みアドレス制御回路７１で
は、入力されたフレーム長に従って書き込みアドレスが
発生され、フォーマッティングされた圧縮データが半導
体メモリ５に書き込まれ、書き込みアドレスがフレーム
長に従って移動される。その結果、半導体メモリ５には
符号化データがフレーム長可変で連続的に記録される。

【０１２６】次に、再生時には、半導体メモリ５より固
定長のビット割当情報７２が読みだされ、ビット割当情
報バッファ７３に蓄えられる。ビット割当情報バッファ
７３では、入力されたビット割当情報より量子化データ
に割当られたビット数が算出され、読みだしアドレス制
御回路７４に送られる。読みだしアドレス制御回路７４
では、入力された量子化データの符号長にしたがって読
みだしアドレスが発生され、半導体メモリ５より量子化
データ７５が読みだされる。読みだされた量子化データ
７５は、逆量子化回路７６において、ビット割当情報バ
ッファ７３より入力されるビット割当情報にしたがっ
て、与えられたビット数の量子化データが逆量子化さ
れ、復号される。復号化器７７の出力はＤ／Ａ変換器８
によりアナログオーディオ信号に変換され、所定のオー
デイオレベルの増幅するオーディオアンプ９を経て、オ
ーディオ出力端子１０から出力される。

【０１２７】次に、上記半導体メモリレコーダの符号化
器６２中のビット割当回路６５におけるビット割当動作
を図２９について説明する。入力された変換係数データ
６４は、帯域分割エネルギ算出回路７８にて複数の周波
数帯域に分割され、各帯域の変換係数より平均エネルギ
が算出される。算出された各帯域のエネルギは許容ノイ
ズレベル算出回路７９に入力され、許容ノイズレベルが
算出される。許容ノイズレベルの算出には、人間の聴覚
特性を考慮して聴感上劣化の少ない圧縮を行うため、マ
スキング効果、最小可聴限特性等が用いられる。ここ
で、マスキング効果とは、ある周波数帯域のレベルの大
きな音によって他の周波数帯域の音がマスクされる効果
であり、最小可聴限とは、人間の聞こえる最小レベルの
音である。

【０１２８】図３１に各帯域のエネルギに対してマスキ
ング効果、最小可聴限により許容ノイズレベルが算出さ
れる例を示す。図３１において、Ｓ１〜Ｓ１０は１０箇
の周波数帯域に分割された場合の各周波数帯域のエネル
ギを示す。各帯域のエネルギから左右に伸びた斜線は、
その帯域の音によりマスキングされる領域を示す。ま
た、破線の特性曲線は最小可聴限を示す。各周波数帯域
の許容ノイズレベルは、他の周波数帯域からのマスキン
グレベルと最小可聴限のうち最大レベルのものが選ばれ
る。図３１の例において、選ばれた各周波数帯域の許容
ノイズレベルを図３２中に横線で示す。許容ノイズレベ
ル算出回路７９で算出された許容ノイズレベルと各帯域
のエネルギは、割当ビット算出回路８０に入力される。
割当ビット算出回路８０では、許容ノイズレベル以下の
音は聞こえないため、許容ノイズレベルを超える帯域の
音に対し、各周波数帯域のエネルギと許容ノイズレベル
の差に応じたビット数を算出し、ビット割当情報６６を
出力する。このように割り当てられたビット数は、入力
されたオーディオ信号の性質に基づくものであり、１フ
レームの符号化に割り当てられるビット数は可変であ
る。

【０１２９】以上のように、ビット割当された１フレー
ムの符号化データは、図３０に示すように固定長のビッ
ト割当情報と、割り当てられたビット数で量子化された
可変長の量子化データに符号化され、フォーマッテング
される。このように固定長のビット割当情報を補助情報
とすることにより、量子化データに割り当てられたビッ
ト数が算出できるので、可変長フレームでの符号化が可
能である。また、半導体メモリ５ではアドレスの制御に
より記録位置を高速でランダムに決めれるので、可変長
フレームの符号の記録が可能である。

【０１３０】また、可変長フレームの符号を図３０に示
すようなフォーマットで記録せず、半導体メモリ５上
に、補助情報を記録するエリアと量子化データを記録す
るエリアを設け、補助情報を記録するエリアにビット割
当情報６６を固定長で連続的に記録し、量子化データ６
８を記録するエリアに可変長の量子化データを連続的に
記録するようにする。これにより、補助情報エリアの固
定長のビット割当情報により量子化データの記録された
アドレスを算出し、所定のフレーム間隔で量子化データ
を読みだして復号することにより、高速再生が可能とな
る。

【０１３１】図３３にこの一例を示す。図３３の例で
は、アドレス０より９９９が補助情報（ビット割当情
報）記録エリア、アドレス１０００より量子化データ記
録エリアとなっており、アドレス０より２０ビットでビ
ット割当情報が記録されている。ビット割当情報の中に
示されている数字は、ビット割当情報より算出される量
子化データの１フレームのビット数であり、量子化デー
タ記録エリアには、この数字で示される量子化データが
可変長で連続記録されている。図中の丸で囲まれた数字
はフレーム番号を示す。よって、ビット割当情報中の数
字に量子化データ記録エリアの最初のアドレス１０００
を加算することにより、量子化データの記録されている
最初のアドレスが算出できる。ゆえに、まず補助情報中
のビット割当情報を読みだし、読みだしたビット割当情
報より量子化データの記録されているアドレスを算出
し、５フレーム毎に算出されたアドレスより量子化デー
タを読みだし、復号することにより５倍速の高速再生が
可能となる。量子化データの読みだしは、図３３中の二
重丸で囲まれた番号のフレーム１、６、１１、１６・・
・・の順で行われ、読みだされるフレームのアドレス
は、１０００、１３７８、１７２３、２１１２・・・・
となる。

【０１３２】上記のように、入力されたオーディオ信号
に基づいて所定の音質が得られるようフレーム長可変で
ビット割当を行い、ビット割当情報と量子化データに符
号化するフレーム長可変符号化方式を用い、可変長フレ
ームで高速ランダムアクセス可能な半導体メモリに記憶
されることにより、高音質で効率のよく記録でき、長時
間記録可能な半導体メモリレコーダが得られる。

【０１３３】実施例９．次に、この発明の実施例９を図
について説明する。図３４において、図２８と同一符号
はそれぞれ同一部分を示しており、８１は再生フレーム
選択回路で、ビット割当情報により量子化データに割り
当てられたビット数を算出し、割り当てられたビット数
が、所定のしきい値を超えたフレームのみを再生フレー
ムとして選択する。８２は再生フレーム選択回路８１に
より得られる再生フレーム選択情報と再生フレームのビ
ット割当情報、８３は再生フレーム選択回路８１で算出
された量子化データの符号長と再生フレーム選択情報で
ある。

【０１３４】実施例９の記録時の動作は、実施例１と同
様であるので説明は省略する。次に、再生時の「早聞き
動作」について説明する。ここでの「早聞き」とは、デ
ータを一定の間隔で連続的に飛ばすことによる高速再
生、あるいは再生速度を速めることによる早聞きではな
く、半導体メモリレコーダを会議メモ等会話の記録に用
いた場合に、無音部分あるいは周囲の雑音のみで会話の
記録されていない部分を飛ばすことにより、必要な会話
部分のみを連続的に再生することによる早聞きである。

【０１３５】半導体メモリ５より固定長のビット割当情
報７２が読みだされ、再生フレーム選択回路８１に入力
される。再生フレーム選択回路８１では、ビット割当情
報７２により１フレームの量子化データに割り当てられ
たビット数が算出される。ここで、実施例８において述
べたような方法でビット割当がされている場合、無音部
分においては全変換係数が最小可聴限以下のレベルとな
るため、量子化データに割り当てられるビット数は０と
なる。

【０１３６】また、雑音のみが記録されている部分にお
いても、全体のレベルが小さいため量子化データに割り
当てられるビット数は非常に少なくなる。よって、１フ
レームに割り当てられているビット数に所定のしきい値
を設け、割り当てられたビット数がそのしきい値を超え
ないフレームについては、無音部分または雑音部分とし
て再生されず、しきい値を超えたフレームについて再生
フレーム選択情報とビット割当情報８２が逆量子化回路
７６に送られる。

【０１３７】また、再生フレーム選択回路８１にて算出
された１フレームの量子化データに対する符号長と再生
フレーム選択情報８３は、読みだしアドレス制御回路７
４に送られる。読みだしアドレス制御回路７４では、再
生フレームとして選択されたフレームが入力された場合
には、ともに入力された量子化データの符号長にしたが
って読みだしアドレスが発生され、半導体メモリ５より
量子化データ７５が読みだされる。

【０１３８】また、再生フレームとして選択されなかっ
たフレームでは、量子化データに割り当てられたビット
数分アドレスを移動する。読みだされた量子化データ７
５は逆量子化回路７６においてフレーム選択情報ととも
に入力されるビット割当情報８２にしたがって与えられ
たビット数の量子化データが逆量子化され、復号され
る。復号化器７７の出力はＤ／Ａ変換器８によりアナロ
グオーディオ信号に変換され、所定のオーデイオレベル
の増幅するオーディオアンプ９を経て、オーディオ出力
端子１０から出力される。

【０１３９】以上のように、入力された信号に基づきビ
ット割当を行うフレーム長可変符号化では、無音部分等
情報量の少ないフレームはビット割当は非常に少ないの
で、上記のようにビット割当が所定のしきい値を超えた
フレームのみを再生することにより、無音区間等を飛ば
し、音声の記録されている部分のみを早聞き再生でき
る。

【０１４０】

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

【０１４１】また、オーディオ信号の符号化に優先順位
を持った階層符号化を用いたことと、記録媒体としての
半導体メモリのランダムアクセス性を駆使することによ
り、半導体メモリ記録再生装置の記録時間をフレキシブ
ルになるように構成したので、記録媒体に定められた記
録時間にとらわれないで常に最適な音質（記録時間が短
い時は高音質で記録され、記録時間が長くなるにつれて
音質は劣化する）で記録再生でき、かつ可変速再生も可
能な半導体メモリオーディオレコーダが得られる効果が
ある。

【０１４２】また、オーディオ信号の符号化に優先順位
を持った階層符号化を用いたことと、その階層符号化の
方法を各階層の情報量に応じて最適なビット割当を行う
可変長フレーム符号化を用いながら各階層の情報量を等
しくするようなものとしたこと、および記録媒体として
の半導体メモリのランダムアクセス性を駆使することに
より、半導体メモリ記録再生装置の記録時間をフレキシ
ブルになるように構成したので、記録媒体に定められた
記録時間にとらわれないで常に最適な音質（記録時間が
短い時は高音質で記録され、記録時間が長くなるにつれ
て音質は劣化する）で記録再生でき、かつ可変速再生も
可能な半導体メモリオーディオレコーダが得られる効果
がある。

【０１４３】また、入力オーディオ信号の特性に基づい
て所定の音質を保つようなビット割当を行い、補助情報
としてビット割当情報を記録し、このビット割当情報よ
り可変長フレームで符号化できるフレーム長可変符号化
方式を用いたことと、ビット割当情報を利用して半導体
メモリにアクセスするアドレスを制御することにより、
記録媒体の半導体メモリの高速ランダムアクセス性を駆
使し、半導体メモリオーディオ記録再生装置に効率よく
記録できるようにしたので、高音質で記録時間の長い半
導体メモリオーディオ記録再生装置が得られる効果があ
る。

【０１４４】また、半導体メモリ上に補助情報記録エリ
アと量子化データ記録エリアを設け、補助情報記録エリ
アに固定長で連続的にビット割当情報を記録するように
したので、可変長フレームでも高速再生が可能となる効
果がある。

【０１４５】また、フレーム長可変符号化によるビット
割当情報を利用し、情報量が所定のしきい値を超えるフ
レームのみを再生するようにしたので、非常に簡単な回
路構成で「早聞き」が可能な半導体メモリオーディオ記
録再生装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】実施例１の階層符号化方式の一構成例を示す図
である。

【図３】実施例１の階層符号化方式の他の構成例を示す
図である。

【図４】実施例１の半導体メモリのメモリマップであ
る。

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

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

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

【図８】実施例３の階層符号化の概念を説明するための
図である。

【図９】実施例３の階層符号化の階層レベルを示す周波
数特性図である。

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

【図１１】実施例３の半導体メモリのメモリマップであ
る。

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

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

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

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

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

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

【図１８】実施例６の階層符号化器の構成を示す図であ
る。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【図２９】実施例８の符号化器のビット割当回路の構成
を示す図である。

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

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

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

【図３３】実施例８による高速再生を説明するためのメ
モリマップである。

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

【符号の説明】

３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 階層符号化器 ５ 半導体メモリ ６ メモリアドレス制御器 ７ 階層復号化器 ８ Ｄ／Ａ変換器 １１ 階層レベル識別コード発生器 １２ 階層レベル識別コード再生器 １３ メモリ容量検出器 １５ サブバンド分割フイルタ １６ ビット割当器 １７ 第１の半導体メモリ １８ 第２の半導体メモリ １９ 階層レベル変換器 ２０ 第１のメモリアドレス制御器 ２１ 第２のメモリアドレス制御器 ２２ 階層符号化器 ２３ メモリアドレス制御器 ２４ 階層復号化器 ２５ 階層レベル識別コード発生器 ２６ 階層レベル識別コード再生器 ２７ 分割フィルタ ２８ ＭＤＣＴ ２９ ブロックサイズ設定器 ３０ グルーピング器 ３１ 階層化／量子化器 ３２ ダイナミックビット配分器 ３３ スケールファクタ算出器 ３４ フォーマッティング器 ３５ アドレス切換器 ３６ 書き込みアドレス発生器 ３７ 読み出しアドレス発生器 ３８ 階層レベル判定器 ３９ クロック分周器 ４０ 再生スピード設定器 ４１ サブバンドｎ分割フィルタ ４２ 可聴成分抽出手段 ４３ 各フレームのサブバンドごとの情報量算出手段 ４４ 各フレームの情報量算出手段 ４５ 符号化レートに基づくフレームあたりの情報量設
定器 ４６ 情報量コントロール回路 ４７ 各階層の帯域決定手段 ５１ 各サブバンドごとの平均情報量算出手段 ５２ 各フレームの瞬時情報量算出手段 ５３ 情報量コントロール回路 ５４ 各階層の帯域決定手段 ５５ サブバンド毎の情報量平滑化フィルタ ５６ 割当情報量平滑化フィルタ ５７ 情報量比較器 ５８ 差分情報量平滑化フィルタ ５９ 符号化比率変換器 ６２ 符号化器 ６５ ビット割当回路 ６７ 量子化回路 ７０ フレーム長算出回路 ７１ 書き込みアドレス制御回路 ７３ ビット割当情報バッファおよびフレーム長算出回
路 ７４ 読みだしアドレス制御回路 ７７ 復号化器 ７８ 帯域分割エネルギ算出回路 ７９ 許容ノイズレベル算出回路 ８０ 割当ビット算出回路 ８１ 再生フレーム選択回路 ８２ 再生フレーム選択情報およびビット割当情報 ８３ 再生フレーム選択情報および量子化データの符号
長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−18050 (32)優先日 平５(1993)１月７日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーディオ信号をディジタル信号に符号
   化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
   記録装置であって、オーディオ信号を複数の階層符号ブ
   ロックに分割し、優先順位の低い階層符号ブロックが欠
   如しても優先順位の高い階層符号ブロックのみでオーデ
   ィオ信号が復号できるように各階層符号ブロックに優先
   順位を持たせて符号化する階層符号化手段と、この階層
   符号化手段により符号化された各階層符号ブロックを半
   導体メモリ上に階層ごとに分離して記録するメモリアド
   レス制御手段とを備えたことを特徴とする半導体メモリ
   オーディオ記録装置。
2. 【請求項２】 オーディオ信号をディジタル信号に符号
   化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
   記録装置であって、オーディオ信号を複数の階層符号ブ
   ロックに分割し、優先順位の低い階層符号ブロックが欠
   如しても優先順位の高い階層符号ブロックのみでオーデ
   ィオ信号が復号できるように各階層符号ブロックに優先
   順位を持たせて符号化する階層符号化手段と、上記半導
   体メモリが満杯になると優先順位の低い階層符号ブロッ
   クのデータが書き込まれているメモリエリアから順次優
   先順位の高い階層符号ブロックのを上書きしてゆくメモ
   リアドレス制御手段と、上記半導体メモリに記録される
   オーディオ信号の階層レベルの識別コードを当該半導体
   メモリに記録する符号化レベル識別コード記録手段とを
   備えたことを特徴とする半導体メモリオーディオ記録装
   置。
3. 【請求項３】 半導体メモリから記録されているディジ
   タルオーディオ信号を読み出して復号する半導体メモリ
   オーディオ再生装置であって、オーディオ信号が複数の
   階層符号ブロックに優先順位を持たせて分割され、優先
   順位の低い階層符号ブロックが欠如しても優先順位の高
   い階層符号ブロックのみでオーディオ信号が復号できる
   ように階層符号ブロックごとに分割して記録されている
   とともに、その階層レベルの識別コードが記録されてい
   る半導体メモリから、階層レベルの識別識別信号を検出
   する階層レベル識別コード再生手段と、この再生された
   識別コードのうち優先順位の高い階層符号ブロックが記
   録されているメモリエリアから逐次データを読みだすメ
   モリアドレス制御手段とを備えたことを特徴とする半導
   体メモリオーディオ再生装置。
4. 【請求項４】 オーディオ信号をディジタル信号に符号
   化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
   記録装置であって、第１の符号化手段により符号化され
   たディジタルオーディオ信号を記録する第１の半導体メ
   モリと、この第１の半導体メモリからディジタルオーデ
   ィオ信号がダビングされる第２の半導体メモリと、上記
   ダビングを行う場合に上記第１の半導体メモリに記録さ
   れているディジタルオーディオ信号のデータ量と上記第
   ２のメモリの容量の比率に応じてダビングされるディジ
   タルオーディオ信号のデータ圧縮を行なう第２の符号化
   手段とを備えたことを特徴とする半導体メモリオーディ
   オ記録装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、第１の符号化手段
   が、オーディオ信号を複数の階層符号ブロックに分割
   し、優先順位の低い階層符号ブロックが欠如しても優先
   順位の高い階層符号ブロックのみでオーディオ信号が復
   号できるように各階層符号ブロックに優先順位を持たせ
   て符号化する階層符号化手段であり、第２の符号化手段
   が、優先順位の低い階層符号ブロックから順次欠落させ
   ることによりデータ量を減少させる符号レベル変換手段
   であることを特徴とする半導体メモリオーディオ記録装
   置。
6. 【請求項６】 オーディオ信号をディジタル信号に符号
   化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
   記録装置において、オーディオ信号を複数の階層ブロッ
   クに分割し、各階層ブロックに優先順位を持たせて、最
   も優先順位の低い階層ブロックから順に符号化する階層
   符号化手段と、この階層符号化手段により符号化された
   各階層ブロックを半導体メモリ上に分類して記録させる
   メモリアドレス制御手段とを有することを特徴とする半
   導体メモリオーディオ記録装置。
7. 【請求項７】 ディジタル化されたオーディオ信号を直
   行変換により複数の周波数帯域に分割して、聴覚心理の
   特性により人間に聞こえる信号成分のみを選択し、以下
   のルールに従って、符号化データ（Ｓ1 、Ｓ2 、……、
   Ｓn-1 、Ｓn）に分割することを特徴とする階層符号化
   手段を有する半導体メモリ記録装置。１．まず階層１と
   して、複数の周波数帯域に分割された各係数の中から、
   低域の係数から所定の周波数帯域ｆ1 までの係数を選択
   し、且つその係数の量子化レベルもＭＳＢ側から所定の
   ビット数を選択し、これを階層１の符号化データＳ1と
   する。 ２．次に階層２として、ｆ1 よりも高い所定の周波数帯
   域ｆ2 までの係数を選択し、且つその係数の量子化レベ
   ルもＭＳＢ側から階層１よりも多い所定のビット数を選
   択し、この信号から各係数毎に対応する階層１の係数の
   信号成分を引いた残差信号を階層２の符号化データＳ2
   とする。 ３．同様に、階層ｎとして、ｆn-1 よりも高域の所定の
   周波数帯域ｆn までの係数を選択し、且つその係数の量
   子化レベルもＭＳＢ側から階層ｎ−１で選択したよりも
   多い所定のビット数を選択し、この信号から各係数毎に
   対応する階層１からｎ−１の係数の信号成分を引いた残
   差信号を階層ｎの符号化データＳn とする（ｆ1 ＜ｆ2
   ＜・・・＜ｆn-1 ＜ｆn ）。
8. 【請求項８】 オーディオ信号をディジタル信号に符号
   化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
   記録装置において、オーディオ信号を複数の階層ブロッ
   クに分割し、各階層ブロックに優先順位を持たせ、最も
   優先順位の低い階層ブロックから順に符号化する階層符
   号化手段と、この階層符号化手段により符号化された各
   階層ブロックを半導体メモリ上に分類して記録させ、さ
   らに半導体メモリが満杯になると、既に書き込まれたメ
   モリのうち上記階層符号化手段により優先順位の低い符
   号ブロックとして書き込まれた符号データのメモリエリ
   アから順に時間的に連続したオーディオ信号を上書きす
   るように制御するメモリアドレス制御手段と、上記半導
   体メモリに記録されている階層レベルの識別コードを記
   録する階層レベル識別コード記録手段とを備えたことを
   特徴とする半導体メモリオーディオ記録装置。
9. 【請求項９】 オーディオ信号をディジタル信号に変換
   し、この信号を最も優先順位の低い階層ブロックから順
   に符号化する階層符号化手段により複数の階層ブロック
   に分割し、半導体メモリに記録されたオーディオ信号を
   再生する、半導体メモリオーディオ再生装置であって、
   上記半導体メモリの読み出し速度を可変できる可変速再
   生メモリコントロール手段と、上記階層化されたオーデ
   ィオデータの階層レベルが低いデータのみの復号では復
   号処理時間が短く、復号する階層レベルが多くなるに従
   って処理時間が長くなる階層復号化手段と、上記可変速
   再生メモリコントローラの再生速度から上記階層復号化
   手段に割り当てられる復号時間を求め、この時間内に復
   号可能な階層レベルを判断して、階層復号手段に指示を
   出す復号階層レベル判定手段、とを有することを特徴と
   する半導体メモリオーディオ再生装置。
10. 【請求項１０】 オーディオ信号をディジタル信号に符
    号化して半導体メモリに記録する半導体メモリオーディ
    オ記録装置において、オーディオ信号を複数の階層ブロ
    ックに分割し、各階層ブロックに優先順位を持たせ、最
    も優先順位の低い階層ブロックから順に欠如していって
    もオーディオ品質は劣化するものの、正常なオーディオ
    信号の復号が可能な階層符号化手段を備え、その階層符
    号化手段において入力されたディジタルオーディオ信号
    を複数の周波数帯域に分割するサブバンド分割手段、入
    力されたオーディオ信号を周波数領域に直交変換し聴覚
    特性に基づいて可聴成分を抽出する可聴成分抽出手段、
    可聴成分より各フレームごとにサブバンドごとの情報量
    を算出する手段、サブバンドごとの情報量の総計により
    各フレームの情報量を算出する手段、最終的な平均割当
    情報量が所望のビットレートに近づくように割当帯域を
    決定するための割当情報量をコントロールする手段、及
    びサブバンドごとの情報量と割当情報量に基づき各階層
    に割り当てた帯域の情報量の合計が各階層あたりの割当
    情報量に一致するように低域側から各階層の割当帯域を
    決定する帯域決定手段を有し、各フレームごとに割当帯
    域と割当情報量を可変とすることを特徴とする半導体メ
    モリオーディオ記録再生装置。
11. 【請求項１１】 オーディオ信号を複数の階層ブロック
    に分割し、各階層ブロックに優先順位を持たせ、最も優
    先順位の低い階層ブロックから順に欠如していってもオ
    ーディオ品質は劣化するものの、正常なオーディオ信号
    の復号が可能な階層符号化手段を備えた半導体メモリオ
    ーディオ記録装置の階層符号化手段において、入力され
    たディジタルオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割
    するサブバンド分割手段、入力されたオーディオ信号を
    周波数領域に直交変換し聴覚特性に基づいて可聴成分を
    抽出する可聴成分抽出手段、各フレーム毎に可聴成分を
    用いて瞬時情報量を算出する手段、割当帯域を一定とす
    る数フレームを１サイクルとし、１サイクルの可聴成分
    の平均値からサブバンドごとの平均情報量を算出する手
    段、最終的な平均割当情報量が所望のビットレートに近
    づくように各フレームの瞬時情報量に対し、１サイクル
    の区間割当情報量を平均割当情報量に従って増減させる
    ようコントロールする手段、及びサブバンドごとの平均
    情報量と区間割当情報量に基づき各階層に割り当てた帯
    域の情報量の合計が各階層あたりの区間割当情報量に一
    致するように低域側から１サイクル間の各階層の割当帯
    域を決定する帯域決定手段を有し、１サイクルごとに得
    られる各階層の割当帯域に対し、各フレームごとに各割
    当帯域内の可聴成分に対し、その大きさに従って再ビッ
    ト割当を行うことにより、１サイクルごとに割当帯域を
    １フレームごとに割当情報量を可変とすることを特徴と
    する半導体メモリオーディオ記録再生装置。
12. 【請求項１２】 オーディオ信号を複数の階層ブロック
    に分割し、各階層ブロックに優先順位を持たせ、最も優
    先順位の低い階層ブロックから順に欠如していってもオ
    ーディオ品質は劣化するものの、正常なオーディオ信号
    の復号が可能な階層符号化手段を備えた半導体メモリオ
    ーディオ記録装置の階層符号化手段において、入力され
    たディジタルオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割
    するサブバンド分割手段、入力されたオーディオ信号を
    周波数領域に直交変換し聴覚特性に基づいて可聴成分を
    抽出する可聴成分抽出手段、可聴成分より各フレームご
    とにサブバンドごとの情報量を算出する手段、サブバン
    ドごとの情報量から各フレーム毎に瞬時情報量を算出す
    る手段、サブバンドごとの情報量の変化を平滑化するロ
    ーパスフィルタ、最終的な平均割当情報量が所望のビッ
    トレートに近づくように各フレームの瞬時情報量に対
    し、瞬時割当情報量を平均割当情報量に従って増減させ
    るようにコントロールする手段、瞬時割当情報量の変化
    を平滑化するローパスフィルタ、及びサブバンドごとの
    平滑化された情報量と平滑化された割当情報量に基づ
    き、各フレームごとに各階層に割り当てた帯域の情報量
    の合計が各階層あたりの割当情報量に一致するように低
    域側から各階層の割当帯域を決定する帯域決定手段を有
    し、各フレームごとにゆるやかに変化する各階層の割当
    帯域に対し、各フレームごとに各割当帯域内の可聴成分
    に対し、その大きさに従って再ビット割当を行うことに
    より、各フレームで割当帯域を緩やかに変化させ、その
    割当帯域内の割当情報量を可変とすることを特徴とする
    半導体メモリオーディオ記録再生装置。
13. 【請求項１３】 請求項３の半導体メモリオーディオ記
    録装置における階層符号化手段の情報量コントロール回
    路において、所望のビットレートに従ったフレームあた
    りの情報量とビット割当情報量の差分を抽出するコンパ
    レータ、抽出された差分を平滑化するローパスフィル
    タ、及びローパスフィルタからの差分を符号化比率に変
    換する変換器を有し、所望のビットレートと割当情報の
    差の累積値に従い緩やかに変化する符号化比率を各フレ
    ームの情報量に乗算することによって割当情報量を制御
    することにより可変長フレーム符号化における情報量を
    平均的に所定のビットレートにコントロールすることを
    特徴とする半導体メモリオーディオ記録再生装置。
14. 【請求項１４】 オーディオ信号をディジタル信号に符
    号化し半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
    記録再生装置であって、入力されたオーディオ信号を複
    数の周波数帯域に分割し各帯域のエネルギに基づいて各
    帯域の許容ノイズレベルを算出しエネルギと許容ノイズ
    レベルの差に応じて割当ビット数を定めることにより１
    フレームの信号を可変長で量子化し、前記ビット割当情
    報を固定長で量子化データは可変長で符号化するフレー
    ム長可変符号化手段を有し、該フレーム長可変符号化手
    段により符号化された各符号フレームをビット割当情報
    を利用して半導体メモリ上に可変長フレームで記憶する
    ことを特徴とする半導体メモリオーディオ記録再生装
    置。
15. 【請求項１５】 オーディオ信号をディジタル信号に符
    号化し半導体メモリに記録する半導体メモリオーディオ
    記録再生装置であって、入力されたオーディオ信号を複
    数の周波数帯域に分割し各帯域のエネルギに基づいて各
    帯域の許容ノイズレベルを算出しエネルギと許容ノイズ
    レベルの差に応じて割当ビット数を定めることにより１
    フレームの信号を可変長で量子化し、前記ビット割当情
    報を固定長で量子化データは可変長で符号化するフレー
    ム長可変符号化手段と、上記半導体メモリ上に補助情報
    を記録するエリアと量子化データを記録するエリアを設
    け、補助情報を記録するエリアに固定長のビット割当情
    報を記録し、量子化データを記録するエリアに許容ノイ
    ズレベルに基づいたビット数で量子化された量子化デー
    タを可変長で記録し、ビット割当情報より、量子化デー
    タの記録されたアドレスを算出し所定のフレーム間隔で
    量子化データを読みだし復号化することにより高速再生
    することを特徴とする半導体メモリオーディオ記録再生
    装置。
16. 【請求項１６】 入力されたオーディオ信号を複数の周
    波数帯域に分割して各周波数帯域のエネルギに基づいて
    各周波数帯域の許容ノイズレベルを算出し、各周波数帯
    域のエネルギと許容ノイズレベルの差に応じて割当ビッ
    ト数を定めることにより１フレームの信号を可変長で量
    子化し、前記ビット割当情報を固定長で量子化データは
    可変長で符号化するフレーム長可変符号化手段を有し、
    該フレーム長可変符号化手段により符号化された各符号
    フレームがビット割当情報を利用して半導体メモリ上に
    可変長フレームで記録されている半導体メモリからオー
    ディオ信号の復号を行い再生する半導体メモリオーディ
    オ再生装置において、フレーム長可変符号化によるビッ
    ト割当情報により量子化データに割り当てられたビット
    数を算出し、そのビット数が所定のしきい値を超えるフ
    レームを再生フレームとして選択する再生フレーム選択
    手段を有し、該再生フレーム選択手段により選択された
    情報量が所定のしきい値を超えるフレームのみを再生す
    ることにより早聞き再生を行うことを特徴とする半導体
    メモリオーディオ記録再生装置。