JPH08186501A - オーディオ信号復号化方法及び装置 - Google Patents

オーディオ信号復号化方法及び装置

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JPH08186501A
JPH08186501A JP6329154A JP32915494A JPH08186501A JP H08186501 A JPH08186501 A JP H08186501A JP 6329154 A JP6329154 A JP 6329154A JP 32915494 A JP32915494 A JP 32915494A JP H08186501 A JPH08186501 A JP H08186501A
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JP
Japan
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signal
band
audio signal
decoding
zero value
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JP6329154A
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Masahito Mori
正仁 森
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号化された信号を復号化処理して、標本化
周波数が変換された信号で取り出すことが可能であるオ
ーディオ信号復号化方法及び装置を提供する。 【構成】 符号化前のオーディオ信号の帯域をM個に分
割して、帯域の信号毎に符号化することにより得られた
オーディオ信号を逆量子化する逆量子化手段としての逆
量子化部8と、上記逆量子化手段にて逆量子化されたオ
ーディオ信号に対して、(K−1)個の零値を挿入する
と共に、上記零値を挿入して得られるオーディオ信号を
幅がπ/Kで、中心周波数がπ/2Kの奇数倍の帯域通
過フィルタにてフィルタ合成を行う帯域合成手段として
の合成フィルタバンク9とを有して成るものである。な
お、Kは(1)式の関係を満たす値である。 1≦K<M ・・・(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーディオ信号の帯域
をM分割して、M個に1個の割合で取り出された各帯域
の信号毎に符号化処理することにより得られた符号化信
号を復号化処理するオーディオ信号復号化方法及び装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年において、デジタルオーディオ信号
に対して、データ量を削減するために、例えば、蓄積用
動画像符号化の検討組織(moving picture image codin
g experts group :MPEG)にて標準化されているM
PEG−1等の符号化アルゴリズムでサブバンド符号化
方式が採用されている。このサブバンド符号化方式は、
ステレオオーディオ信号のデータから、このステレオオ
ーディオ信号の周波数軸方向への偏在の性質を利用し
て、ステレオオーディオ信号に含まれる冗長部分のデー
タを削減する方式である。
【0003】上記サブバンド符号化方式のアルゴリズム
において、先ず、16ビット直線量子化された入力信号
の全帯域を、サブバンド分析フィルタで32帯域のサブ
バンド信号を取り出す。このサブバンド信号は、12サ
ンプルのデータを有しているもので、32個に1個の割
合、すなわち元の標本化周波数の1/32で標本化され
る。
【0004】次に、各帯域のサブバンド信号の12サン
プルのデータが波形と倍率に分けて分離され、最大振幅
が1.0になるように正規化され、このときの倍率がス
ケールファクタとして取り出される。また一方、上記入
力信号を高速フーリエ変換し、この結果を用いてマスキ
ング値を計算する。
【0005】そして、このマスキング値と上記スケール
ファクタとから、各サブバンド信号に対して、量子化処
理する際の量子化ビットを割り当てる。続いて、この量
子化ビットに基づいて、各サブバンド信号を量子化す
る。
【0006】これら量子化された信号と、上記量子化ビ
ットと、上記スケールファクタとから所定のフォーマッ
トにてビットストリームが形成され、これらビットスト
リームは蓄積メディアに記録される。
【0007】また、上記量子化、すなわち符号化された
信号の復号化処理において、先ず、上記蓄積メディアか
らビットストリームを取り出し、このビットストリーム
から量子化処理された信号と、量子化ビットと、スケー
ルファクタとが得られる。続いて、この量子化、すなわ
ち符号化された信号が、上記量子化ビットに基づいて、
逆量子化されて32帯域のサブバンド信号に成る。これ
らサブバンド信号に対して31個の零値を挿入して、こ
の零値の挿入により生じる不要なスペクトルを帯域通過
フィルタにて除去し、これら信号がフィルタ合成され
る。
【0008】このようにして、符号化処理したオーディ
オ信号を復号化処理して元のオーディオ信号を再現する
ことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の復号
化処理において、復号化処理したオーディオ信号の用途
や復号化処理する際の演算量を削減するために、一部の
帯域、特に低域のサブバンド信号のみを用いてこれらサ
ブバンド信号の復号化処理が行われている。
【0010】しかし、低域のサブバンド信号を取り出し
て復号化処理した場合、符号化処理する前と同じ標本化
周波数のオーディオ信号になるように復号化処理する
と、再現されたオーディオ信号には高域の信号が含まれ
ておらず、冗長度が大きくなってしまう。
【0011】また、オーディオ信号の用途や蓄積メディ
アに応じた標本化周波数の変更が望まれることがある。
【0012】そこで本発明は、上述した実情に鑑みてな
されたものであり、符号化された信号を復号化処理し
て、標本化周波数か変換された信号で取り出すことが可
能であるオーディオ信号復号化方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するために、オーディオ信号の帯域をM分割し
て、M個に1個の割合で取り出された各帯域の信号毎に
符号化処理することにより得られた符号化信号を復号化
処理するオーディオ信号復号化方法において、上記符号
化信号を逆量子化する逆量子化工程と、上記逆量子化工
程にて逆量子化された逆量子化信号に対して、(K−
1)個の零値を挿入する零値挿入工程と、上記零値挿入
工程にて得られる信号を幅がπ/Kで、中心周波数がπ
/2Kの奇数倍の帯域通過フィルタにてフィルタ合成を
行う帯域合成工程とを有し、上記Kは整数で、1≦K<
Mの関係を満たすものである。
【0014】また、本発明は、上記オーディオ信号復号
化方法において、上記零値挿入工程は、上記帯域の低域
側から第(K−1)帯域の信号までに対して、(K−
1)個の零値を挿入する工程であるものである。
【0015】また、本発明は、オーディオ信号の帯域を
M分割して、M個に1個の割合で取り出された各帯域の
信号毎に符号化処理することにより得られた符号化信号
を復号化処理するオーディオ信号復号化装置において、
上記符号化信号を逆量子化する逆量子化手段と、上記逆
量子化手段にて逆量子化された逆量子化信号に対して、
(K−1)個の零値を挿入すると共に、上記零値を挿入
して得られる信号を幅がπ/Kで、中心周波数がπ/2
Kの奇数倍の帯域通過フィルタにてフィルタ合成を行う
帯域合成手段とを有して成り、上記Kは整数で、1≦K
<Mの関係を満たすものである。
【0016】また、本発明は、上記オーディオ信号復号
化装置において、上記帯域合成手段は、上記帯域の低域
側から第(K−1)帯域の信号までに対して(K−1)
個の零値を挿入し、フィルタリング処理後にフィルタ合
成を行うものである。
【0017】
【作用】本発明に係るオーディオ信号復号化方法によれ
ば、符号化前のオーディオ信号をM個の帯域に分割して
各帯域の信号毎に符号化した信号を逆量子化して、この
逆量子化した信号に対して、(K−1)個(但し、1≦
K<M)の零値を挿入する。この零値を挿入した信号に
対して、幅がπ/Kであり、かつ中心周波数がπ/2K
の奇数倍である帯域通過フィルタを用いて帯域合成を行
うことで、上記オーディオ信号を、符号化前の標本化周
波数に対してK/M倍の標本化周波数に変換することが
できる。
【0018】また、上記オーディオ信号復号化方法にお
いて、帯域分割されて符号化されたオーディオ信号の低
域側から第(K−1)帯域までの信号のみに対して、零
値挿入し、フィルタ合成することで、演算量を減らすこ
とができる。
【0019】また、本発明に係るオーディオ信号復号化
装置によれば、逆量子化手段は、符号化前のオーディオ
信号をM個の帯域に分割して各帯域の信号毎に符号化し
た信号を逆量子化し、また、帯域合成手段は、上記逆量
子化手段からの信号に対して(K−1)個(但し、1≦
K<M)の零値を挿入すると共に、この零値を挿入した
信号に対して幅がK/Mであり、かつ中心周波数がK/
2Mの奇数倍の帯域通過フィルタにてフィルタ合成を行
う。こうして、上記オーディオ信号を、符号化前の標本
化周波数に対してK/M倍の標本化周波数に変換するこ
とができる。
【0020】また、上記オーディオ信号復号化装置にお
いて、帯域分割されて符号化されたオーディオ信号の低
域側から第(K−1)帯域までの信号のみに対して、零
値挿入し、フィルタ合成することで、演算量を減らすこ
とができる。
【0021】
【実施例】以下、オーディオ信号符号化及び復号化方法
に適用した本発明のオーディオ信号復号化方法と、オー
ディオ信号符号化及び復号化装置に適用した本発明のオ
ーディオ信号復号化装置との一例について、図面を参照
しながら説明する。
【0022】上記オーディオ信号符号化及び復号化方法
は、図1に示すように、符号化前のオーディオ信号の帯
域をM個に分割して、帯域の信号毎に符号化することに
より得られたオーディオ信号を逆量子化する逆量子化工
程としてのステップS5と、上記逆量子化工程にて逆量
子化されたオーディオ信号に対して、(K−1)個の零
値を挿入する零値挿入工程としてのステップS6と、上
記零値挿入工程にて得られるオーディオ信号を、幅がπ
/Kで、かつ中心周波数がπ/2Kの奇数倍の帯域通過
フィルタにてフィルタ合成を行う帯域合成工程としての
ステップS7とを有するものである。なお、Kは(1)
式の関係を満たす整数である。
【0023】1≦K<M ・・・(1) 上記オーディオ信号符号化及び復号化方法において、ス
テップS0では、オーディオ信号が入力され、ステップ
S1に進む。ステップS1では、入力された上記オーデ
ィオ信号がM個の帯域に分割される。またこの時、クロ
ックレートが、標本化時のクロックレートの1/M倍に
なり、ステップS2に進む。
【0024】ステップS2では、上記帯域の信号毎にス
ケーリング操作、ビット割り当て操作、量子化処理等が
行われ、上記オーディオ信号が符号化処理され、ステッ
プS3に進む。ステップS3では、上記符号化処理を施
されたオーディオ信号に基づいて、ビットストリームが
形成されるようにフォーマット処理がなされる。なお、
このビットストリームは伝送されたり、ディスク等の蓄
積メディアに蓄積されたりして、復号化側に入力されて
ステップS4に進む。
【0025】ステップS4では、上記ビットストリーム
が展開され、ステップS5に進む。ステップS5では、
上記ビットストリームが展開されて得られた符号化オー
ディオ信号が、上記帯域の信号毎に逆量子化処理され、
ステップS6に進む。なお、周波数と振幅との関係にお
いて、逆量子化処理が施された帯域毎の信号は、上記入
力されたオーディオ信号の標本化周波数の1/Mの周波
数を1周期とした信号であって、さらに、図2に示すよ
うに、この1周期は−πからπまでとした信号である。
【0026】また、図1において、ステップS6では、
上記逆量子化処理が施された信号の低域側から第i帯域
(i=0、1、2、…、K−1)の信号までに対して、
(K−1)個の零値が挿入される。このKは、後述する
ように最終的に得られるオーディオ信号の標本化周波数
に応じた値であり、(1)式の関係を満たしている。 1≦K<M ・・・(1) 例えば、K=4を満たす零値、すなわち3個の零値が、
図2に示したような上記逆量子化処理が施されたオーデ
ィオ信号の低域側から第0乃至第3帯域の信号、すなわ
ち−πからπまでを1周期とする信号に対して挿入され
るとすると、図3に示すように、上記各帯域の信号は、
上記1周期がさらにK分割、この場合においては4分割
された信号、すなわち1/4周期を有する信号になる。
すなわち、クロックレートは、さらにK倍(符号化前の
信号に比べてK/M倍)、この場合においては4倍(符
号化前の信号に比べて4/M倍)まで上げられたことに
なる。上記逆量子化処理が施されたオーディオ信号に
(K−1)個の零値が挿入された後、ステップS7に進
む。
【0027】また、図1において、ステップS7では、
上記零値が挿入されたオーディオ信号が、幅がπ/Kで
あり、中心周波数がπ/2Kの奇数倍である帯域通過フ
ィルタに通されて、帯域合成される。この操作は、零値
が挿入された信号、すなわち低域側から第i帯域の信号
までに対してなされる。また、演算量の削減を図ること
が可能である。
【0028】例えば、上記4個の零値が挿入された低域
側から第3帯域までの信号に対して、図4のa、b、
c、dに示すように、幅Lがπ/4であり、中心周波数
i が|(2i−1)π/8|、(i=1、2、3、
4)である帯域通過フィルタにてフィルタリング処理を
施すと、上記零値が挿入されたことで生じる不要な信号
を除くことが可能である。i=1、すなわち中心周波数
1 が|π/8|である帯域通過フィルタにて上記零値
が挿入された信号をフィルタリング処理して得られる信
号を図4のaに示し、同様に、i=2、すなわち中心周
波数f2 が|3π/8|の帯域通過フィルタを用いた例
を図4のbに、また、i=3、すなわち中心周波数f3
が|5π/8|の帯域通過フィルタを用いた例を図4の
cに、i=4、すなわち中心周波数f4 が|7π/8|
の帯域通過フィルタを用いた例を図4のdにそれぞれ示
す。なお、図中においては、正の中心周波数のみが記さ
れている。
【0029】また、ステップS7では、さらに、フィル
タリング処理して得られた信号を帯域合成して、クロッ
クレートが上記標本化時のK/M倍、すなわち標本化周
波数が上記標本化時のK/M倍になるオーディオ信号が
得られ、ステップS8に進んで、このオーディオ信号が
出力される。なお、図2乃至図4のa、b、c、dに挙
げた例においては、標本化周波数が上記標本化時の4/
M倍となるオーディオ信号が得られる。
【0030】上記オーディオ信号復号化方法によれば、
例えば、標本化時に標本化周波数が48kHzであるオ
ーディオ信号を32個の帯域に分割して、各帯域の信号
毎に符号化処理された信号を復号化処理する際に23個
(K=24)の零値を挿入する場合、標本化周波数が4
8kHzの24/32倍の36kHzである復号化オー
ディオ信号が得られる。さらに、復号化処理して得られ
た信号の標本化周波数が48kHzである場合に比べ
て、演算量が削減される。
【0031】また、上記オーディオ信号符号化及び復号
化装置は、図5に示すように、符号化前のオーディオ信
号の帯域をM個に分割して、帯域の信号毎に符号化する
ことにより得られたオーディオ信号を逆量子化する逆量
子化手段としての逆量子化部8と、上記逆量子化手段に
て逆量子化されたオーディオ信号に対して、(K−1)
個の零値を挿入すると共に、上記零値を挿入して得られ
るオーディオ信号を幅がπ/Kで、中心周波数がπ/2
Kの奇数倍の帯域通過フィルタにてフィルタ合成を行う
帯域合成手段としての合成フィルタバンク9とを有して
成るものである。なお、なお、Kは(1)式の関係を満
たす値である。
【0032】1≦K<M ・・・(1) 上記オーディオ信号符号化及び復号化装置によれば、オ
ーディオ信号入力端子11から入力されるオーディオ信
号は、分析フィルタバンク1に送られる。なお、各構成
部の動作に該当する図1で示すフローチャートのステッ
プを括弧で示す。
【0033】分析フィルタバンク1は、上記オーディオ
信号の帯域をM個、例えば32個に分割して、この帯域
毎の信号をスケーリング部2に送る。なお、M個の帯域
に分割された信号のクロックレートは、標本化時のクロ
ックレートの1/M倍、この場合は1/32倍になる。
(ステップS1) また、スケーリング部2は、上記帯域毎の信号の最大振
幅、またはスケールファクタを求めて、このスケールフ
ァクタ及び上記帯域毎の信号をビット割り当て部3に送
る。ビット割り当て部3は、上記スケールファクタに基
づいて上記帯域毎に量子化ビットを割り当てて、この量
子化ビット及び上記帯域毎の信号を量子化部4に送る。
また、量子化部4は、上記量子化ビットに基づいて上記
各帯域の信号を量子化処理し、この量子化された信号を
ビットストリームフォーマット部5に送る。(以上、ス
テップS2) また、ビットストリームフォーマット部5は、上記量子
化された信号及び上記量子化ビット等からビットストリ
ームを形成し、ビットストリーム蓄積メディア6に記録
する(ステップS3)。
【0034】ビットストリーム蓄積メディア6は、上記
ビットストリームをディスク状記録媒体等の記憶メディ
アに記録されたものであり、このビットストリームをビ
ットストリーム展開部7に入力するために用いられる。
【0035】ビットストリーム展開部7は、上記ビット
ストリームから上記量子化ビット、上記スケールファク
タ及び上記量子化された信号を取り出して、各データを
逆量子化部8に送る。(ステップS4) 逆量子化部8は、上記量子化ビットに基づいて、上記量
子化された信号を逆量子化処理を行い、この逆量子化さ
れた上記帯域毎の信号を合成フィルタバンク9に送る。
(ステップS5) また、図5において、合成フィルタバンク9は、上記逆
量子化処理が施された信号の低域側から第i帯域(i=
0、1、2、…、K−1)の信号に対して、(K−1)
個の零値を挿入する。このKは、上述したように最終的
に得られるオーディオ信号の標本化周波数に応じた値で
ある(ステップS6)。また、上記合成フィルタバンク
9は、幅がπ/Kであり、中心周波数がπ/2Kの奇数
倍である帯域通過フィルタを有して成るもので、上記零
値が挿入されたオーディオ信号、すなわち低域側から第
i帯域の信号までの各信号に対してフィルタリング処理
を施して、上記零値を挿入したことで生じる不要な信号
を除きいて帯域合成する。この操作にて、クロックレー
トが上記標本化時のK/M倍、すなわち標本化周波数が
上記標本化時のK/M倍になる復号化オーディオ信号を
得て、オーディオ信号出力端子11に送る(ステップS
7)。
【0036】以上のように構成することで、入力される
オーディオ信号の帯域をM等分して、M個に1個の割合
で取り出して符号化された帯域の信号を逆量子化処理し
た逆量子化信号のうち、低域側から第i帯域の信号(i
=0、1、2、…、K−1)までに対して、(K−1)
個の零値を挿入して、幅がπ/K、中心周波数がπ/2
Kの奇数倍である帯域通過フィルタを用いてフィルタリ
ング処理し、得られる信号を合成することで、符号化前
の標本化周波数に対してK/M倍の標本化周波数に変換
することが可能になる。
【0037】なお、本実施例では、K=4である例と、
K=24、M=32で標本化周波数が48kHzの例と
を挙げたが、これらに限定されることはなく、K及びM
に関しては、(1)式を満たしていれば他の値を用いて
も差し支えない。また、標本化周波数に関しても任意の
標本化周波数を用いても本発明の効果を得ることは言う
までもない。
【0038】1≦K<M ・・・(1)
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るオー
ディオ信号復号化方法によれば、符号化前のオーディオ
信号をM個の帯域に分割してクロックレートが1/M倍
になったオーディオ信号のクロックレートを、さらにK
倍、すなわち上記符号化前のオーディオ信号のクロック
レートのK/M倍にすることができる。すなわち、上記
符号化前のオーディオ信号の標本化周波数に対して、K
/M倍の標本化周波数のオーディオ信号が得られる。さ
らに、用途に応じてオーディオ信号の標本化周波数を、
符号化前のオーディオ信号の標本化周波数より小さい標
本化周波数に変換することが可能である。
【0040】また、上記オーディオ信号復号化方法にお
いて、帯域分割されて符号化されたオーディオ信号の低
域側から第(K−1)帯域までの信号のみに対して、零
値挿入し、フィルタ合成することで、上記復号化処理に
おける演算量の削減化を図ることが可能になる。
【0041】また、本発明に係るオーディオ信号復号化
装置によれば、符号化前のオーディオ信号をM個の帯域
に分割することで、クロックレートが1/M倍になった
オーディオ信号のクロックレートを、さらにK倍、すな
わち上記符号化前のオーディオ信号のクロックレートの
K/M倍にすることができる。すなわち、上記符号化前
のオーディオ信号の標本化周波数に対して、K/M倍の
標本化周波数のオーディオ信号が得られる。さらに、オ
ーディオ信号の用途に応じて、符号化処理する前の標本
化周波数から別の上記符号化前のオーディオ信号の標本
化周波数より小さい標本化周波数に変換することが可能
である。
【0042】また、上記オーディオ信号復号化装置にお
いて、帯域分割されて符号化されたオーディオ信号の低
域側から第(K−1)帯域までの信号のみに対して、零
値挿入し、フィルタ合成することで、上記復号化処理に
おける演算量の削減化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】オーディオ信号符号化及び復号化方法に適用さ
れた本発明のオーディオ信号復号化方法を説明するフロ
ーチャートである。
【図2】上記オーディオ信号復号化方法において、零値
を挿入する前の信号を示す図である。
【図3】上記オーディオ信号復号化方法において、逆量
子化された信号に対して零値を挿入する動作の一例を説
明する図である。
【図4】上記オーディオ信号復号化方法において、零値
が挿入された信号に対してなされるフィルタリング動作
の一例を説明する図である。
【図5】オーディオ信号符号化及び復号化装置に適用さ
れた本発明のオーディオ信号復号化装置の要部と示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
8 逆量子化部 9 合成フィルタバンク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーディオ信号の帯域をM分割して、M
    個に1個の割合で取り出された各帯域の信号毎に符号化
    処理することにより得られた符号化信号を復号化処理す
    るオーディオ信号復号化方法において、 上記符号化信号を逆量子化する逆量子化工程と、 上記逆量子化工程にて逆量子化された逆量子化信号に対
    して、(K−1)個の零値を挿入する零値挿入工程と、 上記零値挿入工程にて得られる信号を幅がπ/Kで、中
    心周波数がπ/2Kの奇数倍の帯域通過フィルタにてフ
    ィルタ合成を行う帯域合成工程とを有し、 上記Kは整数で、1≦K<Mの関係を満たすことを特徴
    とするオーディオ信号復号化方法。
  2. 【請求項2】 上記零値挿入工程は、上記帯域の低域側
    から第(K−1)帯域の信号までに対して、(K−1)
    個の零値を挿入する工程であることを特徴とする請求項
    1記載のオーディオ信号復号化方法。
  3. 【請求項3】 オーディオ信号の帯域をM分割して、M
    個に1個の割合で取り出された各帯域の信号毎に符号化
    処理することにより得られた符号化信号を復号化処理す
    るオーディオ信号復号化装置において、 上記符号化信号を逆量子化する逆量子化手段と、 上記逆量子化手段にて逆量子化された逆量子化信号に対
    して、(K−1)個の零値を挿入すると共に、上記零値
    を挿入して得られる信号を幅がπ/Kで、中心周波数が
    π/2Kの奇数倍の帯域通過フィルタにてフィルタ合成
    を行う帯域合成手段とを有して成り、 上記Kは整数で、1≦K<Mの関係を満たすことを特徴
    とするオーディオ信号復号化装置。
  4. 【請求項4】 上記帯域合成手段は、上記帯域の低域側
    から第(K−1)帯域の信号までに対して(K−1)個
    の零値を挿入し、フィルタリング処理後にフィルタ合成
    を行うことを特徴とする請求項3記載のオーディオ信号
    復号化装置。
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