JPH06291670A - ディジタルオーディオ信号の符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 限られた符号化容量のなかで、人間の聴覚に
とって重要な情報を効率よく符号化する。 【構成】 帯域分割部において複数のサブバンド信号に
分割された各サブバンド信号の一定数のサンプルがレベ
ル算出部１に入力され、各サブバンドのレベルが算出さ
れる。対数値算出部２において各サブバンドのレベルの
対数値を算出する。このときサンド信号のレベルがサブ
バンド帯域内の最小可聴しきい値より小さい場合このサ
ブバンド信号を零に設定し、さらにこの場合でも、この
サブバンド信号のレベルが全サブバンド信号の最大値で
あれば、このサブバンドを量子化ビットを割り当てるよ
うに残す。次に指標算出部３において、各サブバンドの
レベルの対数値から、各サブバンドの量子化ビット数を
算出するための指標を算出し、量子化ビット数算出部４
で各サブバンド信号の一定数のサンプルに対する量子化
ビット数を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音楽信号および音声信
号を圧縮して符号化する際のディジタルオーディオ信号
の符号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の帯域分割を用いたオーディオ信号
の符号化装置では、ダウンサンプリング周波数と量子化
ビット数の積、すなわち、帯域別伝送情報量がその帯域
の明瞭度指数貢献度と等しくなるように量子化ビット数
を制御していた（たとえば、中田和男著；「音声の高能
率符号化」１９８６（５６−６１頁））。

【０００３】図４は従来のオーディオ信号の符号化・復
号化装置を説明するためのブロック図である。図４にお
いて、13は符号化装置、14は復号化装置である。符号化
装置13において、15はオーディオ信号を複数のサブバン
ドに分割するための帯域分割部、16はサブバンド信号の
サンプルを一定のサンプル数ごとに量子化および符号化
するための量子化および符号化部、17は符号化されたサ
ブバンド信号を伝送または記録するための多重化部、18
はサブバンド信号のサンプルを量子化する際の量子化ビ
ット数を一定のサンプル数ごとに定める量子化ビット数
割り当て部である。符号化に当たって、帯域分割の仕方
を、その帯域内の明瞭度指数貢献度が等しくなるように
分割し、そのダウンサンプリング周波数と割り当てビッ
ト数の積、すなわち、帯域別伝送情報量がその貢献度と
等しくなるようにビット数を割り当てていた。

【０００４】また、復号化装置14は、多重化されて伝送
または記録されたサブバンド信号を分割するための分配
部19、サブバンド信号のサンプルを逆量子化および復号
化するための逆量子化および復号化部20、サブバンド信
号を全帯域のオーディオ信号に合成するための帯域合成
部21からなり、復号を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の帯域分割を用い
たオーディオ信号の符号化装置の量子化ビット制御方法
では、帯域別情報量がその明瞭度指数貢献度と等しくな
るようにビットを制御しており、情報を効率よく符号化
するには有効であった。しかしながら、音楽や音声のよ
うに人間の聴覚によって認識されるものに対して、全部
の情報を均一に符号化することは、人間の感覚にとって
重要な情報に、より多くのビットを割り当てているとは
言えず、限られた符号化容量を効率的に使用していると
は言えないという課題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、限ら
れた符号化容量のなかで、人間の聴覚にとって重要な情
報を効率よく符号化するためのディジタルオーディオ信
号の符号化方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ディジタルオーディオ信号を複数のサブバ
ンド信号に分割し、サブバンド信号のサンプルの量子化
ビット数を人間の聴覚系の特性に基づいて減少し符号化
するために、人間の可聴範囲の下限である最小可聴しき
い値を利用するに際し、サブバンド信号のレベルがサブ
バンド帯域内の最小可聴しきい値より小さい場合、この
サブバンド信号を零に設定し、さらには、サブバンド信
号のレベルがサブバンド帯域内の最小可聴しきい値より
小さい場合でも、このサブバンド信号のレベルが全サブ
バンド信号の最大値であれば、このサブバンドに量子化
ビット割り当てるようにするものである。

【０００８】

【作用】上記のディジタルオーディオ信号の符号化方法
を用いて入力信号を符号化すると、人間の聴覚にとって
重要な情報が効率よく符号化できるため、従来のように
各サブバンドを同じビットレートによって符号化した場
合と比べて、良好な音質が得られるように作用する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のディジタルオーディオ信号の
符号化方法を適用しうる、量子化ビット数割り当て部の
一実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は量子化ビット数割り当て部を示すブ
ロック図である。図１において、１はレベル算出部、２
は対数値算出部、３は指標算出部、４は量子化ビット数
算出部、５は対数値に対する重み付けテーブル、６はサ
ブバンドに対する重み付けテーブルである。

【００１１】次に図１を用いて量子化ビット数割り当て
部の動作について説明する。まず、帯域分割部において
複数のサブバンド信号に分割された各サブバンド信号の
一定数のサンプルがレベル算出部１に入力されると、各
サブバンドのレベルが算出される。レベル算出の一例と
しては、各サブバンド信号の一定数のサンプルのうち、
ピーク値を求めることによって、該当サブバンドのレベ
ルとすることができる。この結果、所定の時間内のサブ
バンド信号のエネルギーが小さい場合でも、ピークの大
きな音質上重要な成分が含まれる場合には、そのサブバ
ンド信号のレベルは大きいことになり、エネルギーなど
からレベルを定めた場合よりもより多くの量子化ビット
数が割り当てられる可能性がある。

【００１２】さらに、対数値算出部２において各サブバ
ンドのレベルの対数値を算出する。対数値算出部２にお
ける効果的な実施例について、図面を参照しながら説明
する。図２は最小可聴しきい値を示す図であり、７は横
軸を周波数、縦軸を音圧としたときの最小可聴しきい値
の曲線である。この曲線より下の範囲を聴きとれるのは
聴力の良い人であることが、Ｆｌｅｔｃｈｅｒらによっ
て報告されている。したがって各サブバンド信号ごとに
算出されたレベルの対数値が、サブバンド帯域内の最小
可聴しきい値より小さい場合、該当サブバンド信号が零
に設定されるようにする。この結果、限定された符号化
ビットをよりレベルの高いサブバンドに有効に割り当て
ることができる。

【００１３】対数値算出部２におけるもう一つの効果的
な実施例について、図面を参照しながら説明する。図３
は最小可聴しきい値と各サブバンドのピーク値を示す図
であり、８は横軸を周波数、縦軸を音圧としたときの最
小可聴しきい値の曲線である。９、10、11、12、は各サ
ブバンドのピーク値である。この場合、全サブバンドの
ピーク値が最小可聴しきい値より下の範囲にあるので、
全サブバンドの量子化ビット数を零に設定することが可
能となる。しかし、これでは与えられた符号化ビットを
有効に使っているとは言えない。したがって、たとえば
全サブバントのピーク値が最小可聴しきい値より下の範
囲にある場合、最大のピーク値をもつサブバンドを含む
前後３個のサブバンドに量子化ビットを与えるようにす
る。これによって与えられた符号化ビットを有効に使用
していることになるし、また、人間の耳には検知できな
い微小な信号を計測器で測定した場合でも、良い特性を
示すことになる。

【００１４】次に指標算出部３において、対数値算出部
２で得た各サブバンドのレベルの対数値から、各サブバ
ンドの量子化ビット数を算出するための指標を算出す
る。この際、あらかじめ対数値にしたがって定められる
重み付けの値が登録されている対数値に対する重み付け
テーブル５と、同様にあらかじめサブバンドごとに定め
られる重み付けの値が登録されている、サブバンドに対
する重み付けテーブル６を参照することによって、指標
を算出する。指標算出の一例としては、各サブバンドの
レベルの対数値に、対数に応じた重みと、サブバンドご
とに定められる重みを乗じて、該当サブバンドの指標と
することができる。

【００１５】また、対数値に対する重み付けテーブル５
およびサブバンドに対する重み付けテーブル６は式を用
いてその都度導くことも可能である。たとえば、対数値
に対する重み付けとしては、対数値のべき乗を用いるこ
とができる。

【００１６】最後に量子化ビット数算出部４において、
各サブバンドに対する量子化ビット数を算出する。量子
化ビット数算出部４では、指標算出部３で求められた各
サブバンドに対する指標と、あらかじめ与えられる符号
化のための全帯域に許される符号化ビットレートから、
各サブバンド信号の一定数のサンプルに対する量子化ビ
ット数を算出する。

【００１７】以上のように本実施例によると、レベルの
対数値と各サブバンドに応じた重み付けテーブルを参照
して、この重みをもとに各サブバンドごとに量子化ビッ
ト数を決めるための指標を求め、量子化ビット数を決定
することにより、人間の聴覚にとって重要な要素である
オーディオ信号のレベルと周波数を考慮に入れた良好な
音質を得ることができる。また、本量子化ビット数割り
当て部は帯域分割部において分割された各サブバンド信
号のサンプル値を用いて、しかも重みはあらかじめ重み
付けテーブルに登録されているので、容易な処理で効果
的な結果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明のディジタルオーデ
ィオ信号の符号化方法によればディジタルオーディオ信
号を複数のサブバンド信号に分割し、サブバンド信号の
サンプルの量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に基づ
いて減少し、符号化するために、サブバンド信号のレベ
ルがサブバンド帯域内の最小可聴しきい値より小さい場
合、このサブバンド信号を零に設定し、さらには、サブ
バンド信号のレベルがサブバンド帯域内の最小可聴しき
い値より小さい場合でも、このサブバンド信号のレベル
が全サブバンド信号の最大値であれば、このサブバンド
に量子化ビットを割り当てるので、限られた符号化容量
のなかで、人間の聴覚にとって重要な情報を効率よく符
号化することができる。しかも、一定の時間ごとに量子
化ビット数を入力されたディジタルオーディオ信号の特
性に合わせて決定するので、いかなる種類のオーディオ
信号にも適した、オーディオ信号の符号化方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のディジタルオーディオ信号
の符号化方法を適用しうる量子化ビット数割り当て部の
ブロック図

【図２】最小可聴しきい値を示す特性図

【図３】最小可聴しきい値とサブバンドのピークとの関
係を示す特性図

【図４】従来のオーディオ信号の符号化・復号化装置の
ブロック図

【符号の説明】

１ レベル算出部 ２ 対数値算出部 ３ 指標算出部 ４ 量子化ビット数算出部 ５ 対数値に対する重み付けテーブル ６ サブバンドに対する重み付けテーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタルオーディオ信号を複数のサブ
   バンド信号に分割し、前記サブバンド信号のサンプルの
   量子化ビット数を人間の聴覚系の特性に基づいて減少
   し、符号化する方法であって、前記サブバンド信号のレ
   ベルが、サブバンド帯域内の最小可聴しきい値より小さ
   い場合、前記サブバンド信号を零に設定することを特徴
   とするディジタルオーディオ信号の符号化方法。
2. 【請求項２】 サブバンド信号のレベルが、サブバンド
   帯域内の最小可聴しきい値より小さい場合でも、前記サ
   ブバンド信号のレベルが全サブバンド信号の最大値であ
   れば、前記サブバンドに量子化ビットを割り当てる請求
   項１記載のディジタルオーディオ信号の符号化方法。