JPH0863901A

JPH0863901A - 信号記録方法及び装置、信号再生装置、並びに記録媒体

Info

Publication number: JPH0863901A
Application number: JP19845294A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Imai; 憲一今井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1994-08-23
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【構成】ＣＤフォーマット以上の品質（例えば再生帯
域４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数２０ビット）を有す
る入力信号を、ＣＤフォーマットの信号（再生帯域２
２．０５ｋＨｚ，量子化ビット数１６ビット）とそれ以
上の信号（例えばＣＤフィルタの信号と、再生帯域０〜
２２．０５ｋＨｚで量子化ビット数２０ビットの信号と
の差分の信号、再生帯域２２．０５ｋＨｚ〜４４．１ｋ
Ｈｚで量子化ビット数２０ビット等）に分割し、ＣＤフ
ォーマットの信号をコンパクトディスク１００の従来同
様のＣＤフォーマットの信号が記録される領域である記
録領域Ｄ_Wに記録し、ＣＤフォーマット以上の信号を空
き領域Ｄ_Sに記録する。【効果】従来のＣＤフォーマットとの互換性を保った
ままで、さらに音質を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルオーディオ
データ等を記録媒体に記録する信号記録方法及び装置、
それに対応する信号再生装置、並びに記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、いわゆるコンパクトディスク
（以下単にＣＤとする）のフォーマットにおいては、サ
ンプリング周波数が４４．１ｋＨｚと規定されているた
め、再生される最高周波数は２２．０５ｋＨｚとなって
いる。また、量子化ビット数は１６ビットと規定さてお
り、ダイナミックレンジは約９８ｄＢとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばガム
ランやヨーデルボイスといった音源では、上記ＣＤの再
生最高周波数を越える周波数成分がかなり含まれること
が分かっており、もはや上記４４．１ｋＨｚといったサ
ンプリング周波数では不十分なものとなってきている。

【０００４】また、近年はディジタル／アナログ（Ｄ／
Ａ）コンバータの精度も向上し、より微弱な信号を扱え
るようになり、ＣＤのの量子化ビット数の１６ビットで
得られるダイナミックレンジ、約９８ｄＢでは不十分な
ものとなってきている。

【０００５】このため、従来よりも例えばサンプリング
周波数を高くしたり量子化ビット数を大きくしたりし
て、音質を改善した信号（すなわち広帯域の信号、ダイ
ナミックレンジの広い信号）を、従来のＣＤの大きさの
ディスク（メディア）に記録することも考えられる。

【０００６】このように、上記４４．１ｋＨｚより高い
サンプリング周波数でサンプリングされた信号を従来の
ＣＤの大きさのディスクに収めたり、量子化ビット数が
１６ビットより多いようなデータを収めることは、例え
ば当該ディスク上のトラックピッチを狭くしたり、光ピ
ックアップのレーザの波長を短くするなどにより技術的
には可能である。

【０００７】しかし、上述のようにデバイスやメディア
を変更して記録容量を高めることで音質を改善するよう
にしたのでは、従来のＣＤフォーマットとの互換性が保
てなくなり、ソフトウェア市場も混乱してしまう。

【０００８】そこで、本発明は、音質等の信号品質を改
善した信号を従来のＣＤ等のフォーマットとの互換性を
保ったままで記録でき、さらに再生されたときに記録時
と同様の品質の信号を得ることができる信号記録方法及
び装置、信号再生装置、並びに記録媒体の提供を目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような実情
に鑑みてなされたものであり、本発明の信号記録方法及
び装置は、所定フォーマットの信号以上の品質を有する
入力信号を、上記所定フォーマットの信号と当該所定フ
ォーマット以外の信号とに分割し、上記所定フォーマッ
トの信号を記録媒体の所定領域に記録し、上記所定フォ
ーマット以外の信号を上記記録媒体の空き領域に記録す
ることを特徴とするものである。

【００１０】ここで、上記入力信号としては、上記所定
フォーマットの信号帯域を拡大した広帯域の信号、及び
／又は、上記所定フォーマットのダイナミックレンジを
拡大した信号を例に挙げることができる。広帯域の信号
とは、例えば、上記所定フォーマットの信号に対応する
サンプリング周波数よりも高い周波数でサンプリングす
ることによる信号であり、また、上記所定フォーマット
の信号帯域以上の周波数成分を当該所定フォーマットの
信号帯域の周波数成分から予測することによって、上記
所定フォーマットの信号帯域を拡大した信号である。入
力信号が広帯域の信号であるとき、上記所定フォーマッ
ト以外の信号は、上記入力信号のうち上記所定フォーマ
ットの信号帯域以上の高域側の信号である。また、ダイ
ナミックレンジを拡大した信号とは、例えば、上記所定
フォーマットの信号に対応する量子化ビット数よりも多
い量子化ビット数で量子化することによってダイナミッ
クレンジを拡大した信号であり、このときの上記所定フ
ォーマット以外の信号は、上記入力信号と上記所定フォ
ーマットの信号との差分信号である。より具体的には、
上記入力信号は、４４．１ｋＨｚ以上のサンプリング周
波数でサンプリングされたものであり、また、１６ビッ
トより大きい量子化ビット数で量子化されたものであ
る。なお、上記入力信号は、音響信号若しくは画像信号
とすることができる。

【００１１】また、上記空き領域とは、上記所定フォー
マットの信号に対応する容量が記録媒体の持つ最大記録
容量以内であるとき上記最大記録容量のうちの上記所定
フォーマットの信号に対応する容量を除く記録領域であ
り、或いは、所定フォーマットの信号のうちのサブ情報
領域である。なお、上記空き領域を上記最大記録容量の
うちの上記所定フォーマットの信号に対応する容量を除
く記録領域としたときは、上記空き領域への記録密度を
上記所定領域への記録密度より高密度とすることができ
る。

【００１２】さらに、上記所定フォーマット以外の信号
については、高能率符号化により圧縮して記録すること
が好ましく、また、聴覚的情報を用いた可変ビットレー
トの信号に変換して記録することが好ましい。ここで、
上記所定フォーマット以外の信号を圧縮して記録する際
の具体例としては、エントロピィ符号化した可変ビット
レートでの記録や、線形量子化した固定ビットレートで
の記録、非線形量子化した可変ビットレートでの記録、
線形予測符号化した固定ビットレートでの記録、ベクト
ル量子化した固定ビットレートでの記録等が考えられ
る。また、所定フォーマット以外の信号を線形量子化，
非線形量子化，線形予測符号化，ベクトル量子化等によ
り処理した場合には、さらにその処理した信号をエント
ロピィ符号化することも可能である。さらに、線形量子
化，非線形量子化，ベクトル量子化の際には、聴覚的情
報を使用して精度に重み付けした量子化を施すこともで
きる。また、エントロピィ符号化の際には、固定ブロッ
ク長でエントロピィを計算して符号化を行ったり、少な
くとも二つのブロック長でエントロピィを計算して最も
低いエントロピィとなるブロック長を選択して符号化を
行うようにすることもできる。固定長でないブロックで
エントロピィ符号化したときには、上記選択したブロッ
ク長の情報を記録媒体に記録することになる。またさら
に、エントロピィ符号化の際には、エントロピィ符号化
のためのテーブルを符号化の度に更新することもでき、
この場合符号化情報と共にそのテーブル情報も記録媒体
に記録することになる。或いは、符号化の度にテーブル
を更新せずに、テーブルを予め複数用意し、最適なテー
ブルを選択することもでき、このときは選択したテーブ
ルを表すＩＤ情報を記録媒体に記録することになる。

【００１３】次に、本発明の信号再生装置は、本発明の
信号記録方法と対応する信号再生方法が適用されるもの
であり、例えば、所定フォーマットの信号以上の品質を
有する信号を上記所定フォーマットの信号と当該所定フ
ォーマット以外の信号とに分割し、上記所定フォーマッ
トの信号を所定領域に記録し、上記所定フォーマット以
外の信号を空き領域に記録してなる記録媒体から、上記
所定フォーマットの信号と、上記所定フォーマット以外
の信号とを再生する再生手段と、上記再生した所定フォ
ーマットの信号と上記所定フォーマット以外の信号とを
合成する合成手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】ここで、上記空き領域は、記録媒体の全記
録領域から上記所定フォーマットの信号が記録された所
定領域を除いた記録領域であるとき、上記再生手段は、
上記所定領域から上記所定フォーマットの信号を再生す
る第１の再生手段と、上記空き領域から上記所定フォー
マット以外の信号を再生する第２の再生手段とからな
る。また、上記空き領域が、記録媒体の全記録領域から
上記所定フォーマットの信号が記録された所定領域を除
いた記録領域であり、当該空き領域の記録密度が上記所
定領域の記録密度より高密度であるときには、第２の再
生手段は第１の再生手段と同じもの、又は当該記録密度
に対応できる別個のものとすることができる。さらに、
上記合成手段は、所定の圧縮処理が施された上記所定フ
ォーマット以外の信号に対して、当該所定の圧縮処理に
対応する伸張処理を施す伸張復号化手段を有するものと
することができる。

【００１５】最後に、本発明の記録媒体は、本発明の信
号記録方法に基づいて信号が記録されたものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、所定フォーマットの信号以上
の品質を有する入力信号を所定フォーマットの信号とそ
れ以外の信号とに分けて記録媒体に記録するようにして
いるため、所定フォーマットとして例えば従来の既存の
フォーマットを用いた場合には従来の再生システムで記
録媒体から所定フォーマットの信号を再生することがで
き、また、所定フォーマット以外の信号をも扱うことが
できるシステムを用いた場合には、所定フォーマットの
信号とそれ以外の信号の両方を記録媒体から再生でき入
力信号と同品質の信号を得ることができるようになる。

【００１７】また、所定フォーマット以外の信号につい
ては、高能率符号化によって圧縮すれば、空き領域の容
量が少ない場合でも記録できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１９】本発明実施例では、従来のＣＤフォーマッ
トとの互換性を保ったまま、４４．１ｋＨｚを越えるサ
ンプリング周波数で得られた信号及び／又は量子化ビッ
ト数が１６ビットより大きい信号（すなわち従来のＣＤ
の信号よりも音質を改善した信号）を、入力信号として
コンパクトディスク（以下、媒体としてのディスクを単
にメディアと呼ぶ）に対して記録し、さらにこれを再生
するために、以下のようにしている。

【００２０】すなわち、本発明実施例では、上記音質を
改善した信号である入力信号を、従来のＣＤフォーマッ
トに対応する信号と、このＣＤフォーマット以外の信号
（音質を改善するための信号）とに分割し、上記従来の
ＣＤフォーマットに対応する信号については従来同様の
ＣＤフォーマットに従ってメディアに記録し、上記音質
を改善するための信号についてはメディアの空き領域に
記録するようにしている。

【００２１】ここで、例えば、現在流通しているＣＤの
うち、ＣＤの最大録音可能時間の約７４分を使って収録
されているものは少ないので、第１の実施例では、当該
収録時間が最大録音可能時間以下のＣＤにおける空き領
域に、上記音質を改善するための信号を収めるようにし
ている。

【００２２】すなわち、図１に示すように、第１の実施
例においては、従来のＣＤフォーマットに対応する信号
については録音可能な領域（プログラム領域）Ｄ_Pのう
ちの従来のＣＤフォーマットに基づいて記録がなされる
記録領域Ｄ_Wに記録し、それ以外の信号（音質を改善す
るための信号）については上記収録時間の最大録音可能
時間以下のときの空き領域Ｄ_Sに記録する。なお、ＣＤ
フォーマットにおいては、信号がディスク１００の内側
から記録されるので、上記空き領域Ｄ_Sはその外側にな
る。

【００２３】また、メディアの空き領域に記録したい上
記音質を改善するための信号の情報量が少ない場合に
は、第２の実施例として、図２に示すように、その信号
をＣＤフォーマットにおけるサブコードに記録すること
も可能である。

【００２４】すなわち、図２に示すように、ＣＤフォー
マットにおいては、図２の（Ａ）に示すようにフレーム
Ｆ０〜Ｆ９７の９８フレームで１ブロックが構成され、
各フレームはそれぞれ図２の（Ｂ）に示すように同期信
号（ＳＹＮＣ）と誤り訂正符号（ＥＣＣ）と左右（Ｌ
Ｒ）の音データと共にサブコードを含む３６バイトから
なり、サブコードは図２の（Ｃ）に示すように予約領域
の２ビットと利用領域の６ビットからなる１バイトで構
成されている。この第２の実施例では、上記左右（Ｌ
Ｒ）の音データ用の記録領域に従来のＣＤフォーマット
に対応するデータを記録し、音質を改善するためのデー
タを上記サブコードに記録する。

【００２５】ところで、上記第１，第２の実施例におい
て、上記４４．１ｋＨｚを越えるサンプリング周波数で
得られた信号及び／又は量子化ビット数が１６ビットよ
り大きい信号（すなわち従来のＣＤの信号よりも音質を
改善した信号）を分割する際の分割方法としては、以下
の各具体例を挙げることができる。なお、以下の具体例
では、上記４４．１ｋＨｚを越えるサンプリング周波数
として例えば８８．２ｋＨｚ（したがって再生可能帯域
は４４．１ｋＨｚとなる）を、また、上記１６ビットよ
りも大きい量子化ビット数として例えば２０ビット（ダ
イナミックレンジは約１２０ｄＢとなる）を挙げてい
る。

【００２６】先ず、分割方法の第１の具体例は、上記８
８．２ｋＨｚのサンプリング周波数によって得られた音
の信号、すなわち再生可能帯域が４４．１ｋＨｚとなる
信号の当該再生可能帯域を分割する方法である。この場
合、上記再生可能帯域が４４．１ｋＨｚとなる信号の帯
域を、従来のＣＤフォーマットの再生可能帯域である０
〜２２．０５ｋＨｚと、それ以上の２２．０５ｋＨｚ〜
４４．１ｋＨｚに分割する。この２２．０５ｋＨｚ〜４
４．１ｋＨｚの帯域の信号が上記音質を改善するための
信号に対応する。

【００２７】図３には、当該第１の具体例の分割方法を
実現する構成を示す。

【００２８】この図３において、入力端子１を介して供
給される上記８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数でサ
ンプリングされて得られた０〜４４．１ｋＨｚの入力信
号は、例えば後述するいわゆるＱＭＦ(Quadrature Mirr
or Filter)等に代表される帯域分割フィルタ３１に送ら
れる。当該ＱＭＦは帯域を２等分割し、サンプル数を１
／２にデシメーションして出力する。入力信号は、この
ＱＭＦからなる帯域分割フィルタ３１により０〜２２．
０５ｋＨｚの帯域（低域）と２２．０５ｋＨｚ〜４４．
１ｋＨｚの帯域（高域）とに分割される。このとき２
２．０５ｋＨｚ〜４４．１ｋＨｚの帯域（高域）の出力
は低域側に折り返した形になる。上記０〜２２．０５ｋ
Ｈｚの帯域（低域）の信号は、従来のＣＤフォーマット
の信号として出力端子１１から出力されて前記図１，図
２の従来のＣＤフォーマットの記録領域に記録され、上
記２２．０５ｋＨｚ〜４４．１ｋＨｚの帯域（高域）の
信号は出力端子１２から出力されて図１，図２の空き領
域に記録される。

【００２９】なお、この図３の構成に対応する再生側で
は、メディアから再生された従来のＣＤフォーマットの
信号と上記空き領域からの信号とを帯域合成フィルタに
よって合成することで、０〜４４．１ｋＨｚの再生信号
が得られることになる。

【００３０】また、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述べたＱＭＦ
については、文献「ディジタル・コーディング・オブ・
スピーチ・イン・サブバンズ」("Digital coding of sp
eech in subbands" R.E.Crochiere, Bell Syst.Tech.
J., Vol.55,No.8 1976) に詳しく述べられている。また
帯域分割フィルタとして、文献「ツリー構造サブバンド
符号器のための完全再構成技術」（"Exact Reconstruct
ion Techniques forTree-Structured SubbandCoders",M
ark J.T. Smith and Thomas P. Barnwell,IEEE Trans.
ASSP,Vol. ASSP-34 No.3,June 1986,pp. 434-441)に述
べられているＣＱＦ(Conjugate Quadrature Filters)
や、文献「ポリフェーズ・クァドラチュア・フィルター
ズ −新しい帯域分割符号化技術」("Polyphase Quadra
ture filters -A new subband coding technique", Jos
eph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)に述べられてい
る等バンド幅のフィルタ分割方法も用いることができ
る。なお、上記ＣＱＦは、非直線位相フィルタを用い、
信号を完全に再構成できる。また、ポリフェーズ・クァ
ドラチュア・フィルタにおいては、信号を等バンド幅の
複数の帯域に分割する際に一度に分割できることが特徴
となっている。

【００３１】次に、分割方法の第２の具体例は、量子化
ビット数によってダイナミックレンジを分割する分割手
法である。

【００３２】図４には、当該第２の具体例の分割方法を
実現する構成を示す。

【００３３】この図４において、入力端子２に入力され
た２０ビットの信号は、再量子化器３４で再量子化され
る。この再量子化器３４では、上記２０ビットの信号を
ＣＤの規格に定められた１６ビットに再量子化する。こ
こで、この再量子化の方法としては、上記１６ビットよ
りも単純に長くなった４ビット分のところで上記２０ビ
ットを切り分けるという方法もあるが、当該第２の具体
例では、上記２０ビットの信号を４ビットの大きさ（１
６）で割算し、四捨五入をする（丸める) 量子化を行う
ようにしている。このように、当該４ビットの大きさで
割り算して四捨五入する量子化の方が再量子化による量
子化雑音を少なくするのに有効である。そして、当該第
２の具体例の構成では、上記再量子化した出力と入力信
号との差分を加算器３７によって求め（入力信号を正信
号とし、再量子化出力を負信号として加算することで差
分を求める）、これにより４ビットの差分信号を得る。
上記再量子化器３４からの信号は出力端子１４から出力
されて前記メディアのＣＤフォーマットの記録領域に記
録され、上記加算器３７からの差分信号は出力端子１３
から出力されて前記空き領域に記録される。

【００３４】このように、第２の具体例では、上記４ビ
ットの差分信号が前記音質を改善するための信号に対応
する。

【００３５】なお、上記図４の構成に対応する再生側で
は、上記メディアから再生された従来のＣＤフォーマッ
トの信号と上記空き領域からの信号とを合成手段によっ
て合成することで、２０ビットの再生信号が得られるこ
とになる。

【００３６】また、分割手法の他の具体例としては、高
音質、高忠実再生を目指すために、上記第１，第２の具
体例の分割方法の両方を備えるものも挙げることができ
る。この第１，第２の具体例の分割方法の両方の機能を
備える構成の場合、図３と図４の構成をカスケードに接
続することにより帯域及び量子化ビット数で３分割す
る。

【００３７】図５には、上記第１，第２の具体例の構成
の両方を備えた構成として、先ず帯域分割を行ってから
再量子化と差分演算を行う第３の具体例の構成を示す。

【００３８】この図５において、入力端子３に入力され
た上記０〜４４．１ｋＨｚで２０ビットの入力信号は、
先ず、第１の具体例同様の例えばＱＭＦ等の帯域分割フ
ィルタ３２に送られる。当該帯域分割フィルタ３２で
は、入力信号を２等分割すると共に、サンプル数を１／
２にデシメーションして出力する。当該帯域分割フィル
タ３２からの２２．０５ｋＨｚ〜４４．１ｋＨｚの再生
帯域（高域）で２０ビットの信号は出力端子１５から出
力され、前記メディアの空き領域に記録される。

【００３９】また、帯域分割フィルタ３２からの０〜２
２．０５ｋＨｚ帯域（低域）で２０ビットの信号は、第
２の具体例同様の再量子化器３５によって０〜２２．０
５ｋＨｚ帯域の２０ビットの信号がＣＤの規格に定めら
れた１６ビットに再量子化される。その後、上記再量子
化器３５で再量子化した出力と帯域分割フィルタ３２か
らの０〜２２．０５ｋＨｚ帯域で２０ビットの信号と
は、第２の実施例同様の加算器３８に送られ、ここで上
述同様に４ビットの差分信号が得られる。上記再量子化
器３５からの再生帯域０〜２２．０５ｋＨｚで１６ビッ
トの信号（従来のＣＤフォーマットの信号）は出力端子
１７から前記メディアのＣＤフォーマットの記録領域に
記録され、上記加算器３８からの０〜２２．０５ｋＨｚ
帯域で４ビットの差分信号は出力端子１６から出力され
て前記空き領域に記録される。

【００４０】このように、第３の具体例では、上記出力
端子１５と１６から出力される信号が、前記音質を改善
するための信号に対応する。

【００４１】なお、上記図５の構成に対応する再生側で
は、上記メディアから再生された従来のＣＤフォーマッ
トの０〜２２．０５ｋＨｚの帯域で１６ビットの信号と
上記空き領域からの０〜２２．０５ｋＨｚで４ビットの
信号とを合成手段によって合成し、さらにこの合成手段
の出力と上記空き領域からの２２．０５ｋＨｚ〜４４．
１ｋＨｚで２０ビットの信号とを帯域合成フィルタによ
って合成することで、０〜４４．１ｋＨｚで２０ビット
の再生信号が得られることになる。

【００４２】また、上記第１，第２の具体例の分割方法
の両方を備える構成としては、第４の具体例として、図
６に示すように構成することもできる。すなわちこの図
６の構成は、再量子化と差分演算を行った後、帯域分割
を行う構成である。

【００４３】この図６において、入力端子４に入力され
た上記０〜４４．１ｋＨｚで２０ビットの入力信号は、
第２の具体例同様の再量子化器３６によってＣＤの規格
に定められた１６ビットに再量子化される。また、第２
の具体例同様の加算器３９では、入力端子４からの入力
信号と上記再量子化器３６で再量子化した４４．１ｋＨ
ｚで１６ビットの信号との差分をとり、得られた０〜４
４．１ｋＨｚで４ビットの差分信号が出力端子１８から
出力されて、前記メディアの空き領域に記録される。

【００４４】一方、上記再量子化器３６からの０〜４
４．１ｋＨｚで１６ビットの信号は、第１の具体例同様
の帯域分割フィルタ３３に送られる。当該帯域分割フィ
ルタ３３では、供給された信号を２等分割すると共に、
サンプル数を１／２にデシメーションして出力する。当
該帯域分割フィルタ３３からの２２．０５ｋＨｚ〜４
４．１ｋＨｚ帯域で１６ビットの信号は出力端子１９か
ら出力されて前記メディアの空き領域に記録され、０〜
２２．０５ｋＨｚの帯域で１６ビットの信号（従来のＣ
Ｄフォーマットの信号）は出力端子２０から出力されて
前記メディアのＣＤフォーマットの記録領域に記録され
る。

【００４５】このように、第４の具体例では、上記出力
端子１８と１９から出力される信号が、前記音質を改善
するための信号に対応する。

【００４６】なお、上記図６の構成に対応する再生側で
は、上記メディアから再生された従来のＣＤフォーマッ
トの０〜２２．０５ｋＨｚで１６ビットの信号と上記空
き領域からの２２．０５ｋＨｚ〜４４．１ｋＨｚで１６
ビットの信号とを帯域合成フィルタによって合成し、さ
らにこの帯域合成フィルタの出力と上記空き領域からの
０〜４４．１ｋＨｚで４ビットの信号とを合成手段によ
って合成することで、０〜４４．１ｋＨｚで２０ビット
の再生信号が得られることになる。

【００４７】ところで、上記第１，第２の実施例のよう
に従来のＣＤフォーマット以外の信号を音質を改善する
ための信号としてメディアの空き領域に記録するように
した場合、例えば、上述した第３，第４の具体例のよう
に、従来のＣＤフォーマット以外の情報は、当該従来の
ＣＤフォーマットの情報と比べて２倍近くの量になるこ
とがある。

【００４８】このような場合、空き領域の容量によって
は、ストレートＰＣＭのままのＣＤフォーマット以外の
信号を、前記メディアの空き領域にそのまま記録するこ
とが困難になる。特に、第２の実施例のようにサブコー
ドを空き領域として使用する場合には、当該空き領域の
ための容量はかなり小さなものとなる。

【００４９】したがって、本発明実施例では、上記空き
領域に記録する情報（従来のＣＤフォーマット以外の信
号）を後述する高能率符号化によって圧縮するようにし
ている。

【００５０】ここで、情報量を圧縮する圧縮方法として
は、元の情報を完全に再現できる可逆符号化と、元の情
報を完全には再現できない不可逆符号化とを例に挙げる
ことができる。

【００５１】先ず、上記可逆符号化について説明する。

【００５２】この可逆符号化としては、いわゆるハフマ
ン符号化をはじめとするエントロピィ符号化がある。当
該エントロピィ符号化は各サンプル値に対応した符号を
割り当てる符号化テーブルに基づいて符号化を行うもの
である。

【００５３】本実施例におけるエントロピ符号化を用い
た具体的構成例を以下の図７〜図１０に示す。

【００５４】先ず、図７に示す第５の具体例おいて、入
力端子５に供給された入力データ（前記ＣＤフォーマッ
ト以外の信号）は、エントロピィ符号化回路４１に送ら
れる。当該エントロピィ符号化回路４１では、符号化テ
ーブルがユニット毎に作成され、上記入力データに対し
て１ユニット中の各サンプル値の出現頻度を計算し、出
現頻度の高いサンプル値には短い符号を割り当てるよう
な対応をとる。当該エントロピィ符号化回路４１からは
各サンプル値毎に割り当てた符号からなる符号化データ
と、上記ユニット毎のコードテーブルの情報（符号化テ
ーブルの情報）とが出力され、これらがビットストリー
ムを生成するビット組み立て回路４５に送られる。この
ビット組み立て回路４５では、ユニット毎に上記コード
テーブルの情報と上記符号化データとからビットストリ
ームを生成し、このビットストリームが出力端子２１か
ら出力される。この出力端子２１から出力されたビット
ストリームが、前記メディアの空き領域に記録される音
質を改善するための信号を圧縮した高能率符号化情報と
なる。このように、本実施例の第５の具体例では、上記
コードテーブルの情報を、情報量を圧縮した信号である
上記符号化データと共にメディアに記録しておき、これ
を復号の際に用いるようにする。

【００５５】なお、この図７では符号化側（記録側）の
み示しているが、復号化側（再生側）はこの図７に対応
する構成となる。例えば、メディアから読み出された上
記ビットストリームがビット分解手段で分解されること
によって、上記コードテーブルの情報と符号化データと
に分けられ、次段のエントロピィ復号化手段で当該コー
ドテーブルの情報に基づいて上記符号化データを復号化
する。

【００５６】また、上記ハフマン符号化については、文
献「最小冗長符号の構成のための方法」（"A Method fo
r Construction of Minimum Redundancy Codes",D.A Hu
ffman , Proc.I.R.E., 40, p.1098 (1952)）に詳しく述
べられている。また、エントロピィ符号化については、
ハフマン符号化のほかに文献「シーケンシャルデータ圧
縮のための普遍的アルゴリズム」（"A Universal Algor
ithm for SequentialData Compression",J.Ziv,A.Lempe
l ,IEEE Trans. on Inform. Theory,Vol.IT-23, No.3,p
p.337-343, 1977）に述べられているLempel-Ziv符号化
や、文献「固定レートソースの可変長符号化でのバッフ
ァオーバーフロウ」（"Buffer Overflowin Variable Le
ngth Coding of Fixed Rate Sources", F.Telinek ,IEE
E Trans. Inform. Theory, Vol.IT-14, No.3, pp.490-5
01, 1968 ）に述べられている算術符号といった符号化
方式も用いることができる。

【００５７】また、上記第５の具体例のように符号化テ
ーブルを単位毎（ユニット毎）に作成しなくとも、図８
に示す第６の具体例のように記録（再生側にも）に予め
複数の符号化テーブルを記憶したコードテーブルＲＯＭ
４９を用意しておき、そこから符号化テーブルを読み出
して、符号化及び復号化を行うことも可能である。

【００５８】すなわちこの図８において、入力端子６に
供給された入力データ（前記ＣＤフォーマット以外の信
号）は、エントロピィ符号化回路４２に送られる。当該
エントロピィ符号化回路４２では、上記入力データに対
して１ユニット中の各サンプル値の出現頻度を計算し、
上記コードテーブルＲＯＭ４９に予め記憶されている複
数の符号化テーブルの中から最適な符号化テーブルを読
み出して、当該符号化テーブルを用いて、上記入力デー
タの出現頻度の高いサンプル値には短い符号を割り当て
るような対応をとる。当該エントロピィ符号化回路４２
からの符号化データは、ビット組み立て回路４６に送ら
れる。このビット組み立て回路４６には、上記エントロ
ピィ符号化回路４２にて使用したユニット毎の符号化テ
ーブルを示すＩＤ情報も上記コードテーブルＲＯＭ４９
から供給されるようになっており、したがって、当該ビ
ット組み立て回路４６では上記符号化データと上記ＩＤ
情報とからビットストリームが生成されている。このビ
ットストリームが出力端子２２から出力される。この出
力端子２２から出力されたビットストリームが、前記メ
ディアの空き領域に記録される高能率符号化情報とな
る。このように、第６の具体例では、上記コードテーブ
ルの情報をメディアに記録する必要がないため、メディ
アの記憶容量の有効利用が図れる。

【００５９】なお、この図８の構成に対応する復号化側
（再生側）では、例えば、メディアから読み出された上
記ビットストリームがビット分解手段で分解されること
によって、上記ＩＤ情報と符号化データとに分けられ
る。当該ＩＤ情報はコードテーブルＲＯＭに送られ、こ
のコードテーブルＲＯＭから上記ＩＤ情報に対応するコ
ードテーブルが読み出される。エントロピィ復号化手段
ではこのコードテーブルＲＯＭからのコードテーブルに
基づいて上記符号化データを復号化する。

【００６０】上述した第５及び第６の具体例では、エン
トロピィ符号化において１ユニットの長さを固定してい
る例を示しているが、当該１ユニットの長さを可変にし
て、エントロピィの最も低くなるユニット長を求めて符
号化することも可能である。こうすることにより、より
高い圧縮率を実現することができる。なお、その際に
は、当該1 ユニットの長さも上記圧縮した信号等と共に
メディアに記録する必要がある。

【００６１】ここで、上記第５の具体例に対応して１ユ
ニットの長さを可変にする構成としては、例えば図９に
示すような第７の具体例の構成を挙げることができる。

【００６２】この図９において、入力端子７に供給され
た入力データ（前記ＣＤフォーマット以外の信号）は、
エントロピィ符号化回路４３とエントロピィ計算回路５
１とに送られる。上記エントロピィ計算回路５１では、
エントロピィの最も低くなるユニット長を計算し、その
ユニット長を示すブロックサイズ情報を上記エントロピ
ィ符号化回路４３に送る。当該エントロピィ符号化回路
４３では、上記ブロックサイズ情報に基づいた長さのユ
ニット毎に符号化テーブルが作成され、上記入力データ
に対して当該１ユニット中の各サンプル値の出現頻度を
計算し、出現頻度の高いサンプル値には短い符号を割り
当てるような対応をとる。当該エントロピィ符号化回路
４３からは各サンプル値毎に割り当てた符号からなる符
号化データと、上記ユニット毎のコードテーブルの情報
とが出力され、これらがビット組み立て回路４７に送ら
れる。このビット組み立て回路４７では、上記ブロック
サイズ情報と上記コードテーブルの情報と上記符号化デ
ータとからユニット毎にビットストリームを生成し、こ
のビットストリームが出力端子２３から出力される。こ
の出力端子２３から出力されたビットストリームが、前
記メディアの空き領域に記録される高能率符号化情報と
なる。このように、本実施例の第７の具体例では、上記
ブロックサイズ情報も、上記コードテーブルの情報と符
号化データと共にメディアに記録しておき、これを復号
の際に用いるようにする。

【００６３】なお、この図９に対応する復号化側（再生
側）の構成においては、メディアから読み出された上記
ビットストリームがビット分解手段で分解されることに
よって、上記コードテーブルの情報と符号化データとブ
ロックサイズ情報とに分けられ、次段のエントロピィ復
号化手段で当該コードテーブルの情報とブロックサイズ
情報とに基づいて上記符号化データを復号化する。

【００６４】また、上記第６の具体例に対応して１ユニ
ットの長さを可変にする構成としては、例えば図１０に
示すような第８の具体例の構成を挙げることができる。

【００６５】この図１０において、入力端子８に供給さ
れた入力データ（前記ＣＤフォーマット以外の信号）
は、エントロピィ符号化回路４４とエントロピィ計算回
路５２とに送られる。上記エントロピィ計算回路５２で
は、エントロピィの最も低くなるユニット長を計算し、
そのユニット長を示すブロックサイズ情報をコードテー
ブルＲＯＭ５０に送る。また、エントロピィ符号化回路
４４では、上記コードテーブルＲＯＭ５０から上記ブロ
ックサイズ情報に対応するユニット長の符号化テーブル
を読み出し、上記入力データに対して１ユニット中の各
サンプル値の出現頻度を計算して、上記入力データの出
現頻度の高いサンプル値には短い符号を割り当てるよう
な対応をとる。ビット組み立て回路４８には、当該エン
トロピィ符号化回路４４からの符号化データと、上記エ
ントロピィ計算回路５２からのブロックサイズ情報と、
上記コードテーブルＲＯＭ５０からのＩＤ情報とが供給
される。当該ビット組み立て回路４８では上記符号化デ
ータと上記ＩＤ情報とブロックサイズ情報とからビット
ストリームが生成され、このビットストリームが出力端
子２４から出力される。この出力端子２４から出力され
たビットストリームが、前記メディアの空き領域に記録
される高能率符号化情報となる。このように、第８の具
体例では、ブロックサイズの情報もメディアに記録する
ため、後の復号化の際にこれを使用して符号化データの
復号化が可能となる。

【００６６】なお、この図１０の構成に対応する復号化
側（再生側）では、メディアから読み出された上記ビッ
トストリームがビット分解手段で分解されることによっ
て、上記ＩＤ情報と符号化データとブロックサイズ情報
とに分けられる。当該ＩＤ情報とブロックサイズ情報は
コードテーブルＲＯＭに送られ、このコードテーブルＲ
ＯＭから上記ブロックサイズ情報に対応するユニット長
と上記ＩＤ情報とに対応するコードテーブルが読み出さ
れる、エントロピィ復号化手段ではこのコードテーブル
ＲＯＭからのコードテーブルに基づいて上記符号化デー
タを復号化する。

【００６７】次に、元の情報を完全には再現できない不
可逆符号化について説明する。

【００６８】この不可逆符号化においては、例えば聴覚
的に重要な情報のみを取り出してメディアに記録するよ
うにすれば、効率的な情報量圧縮が行える。この方法を
用いた具体的構成例を図１１に示す。

【００６９】この図１１において、入力端子９には、音
響信号等のディジタル入力波形信号が供給される。この
ディジタル入力波形信号は、聴覚的に冗長な情報を得る
ために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路６１に送られ
る。当該高速フーリエ変換回路６１では、上記ディジタ
ル入力波形信号に対してはいわゆるハミング窓などの窓
かけ処理を行った後、高速フーリエ変換処理すること
で、時間領域の上記入力波形信号を周波数領域のスペク
トルデータに変換する。

【００７０】上記高速フーリエ変換回路６１によって得
られたスペクトルデータは、マスキングスレッショルド
計算回路６２に入力される。当該マスキングスレッショ
ルド計算回路６２では、上記高速フーリエ変換回路６１
で求めたスペクトルをいわゆる臨界帯域（クリティカル
バンド) 毎に分割し、いわゆるマスキング効果等を考慮
した各臨界帯域毎の許容雑音量を求め、許容雑音量を計
算する。なお、臨界帯域とは、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雑音によって当該純音がマス
クされるときのその雑音の持つ帯域のことである。この
臨界帯域は、高域ほど帯域幅が広くなっており、低域の
全周波数帯域は例えば２５の臨界帯域に分割されてい
る。

【００７１】ここで、以下に上記マスキングスレッショ
ルド計算回路６２の一具体例の概略構成について詳しく
図１２に示す。

【００７２】この図１２において、入力端子１０には上
記高速フーリエ変換回路６１からの周波数軸上のスペク
トルデータが供給されている。このデータとしては、高
速フーリエ変換演算をして得られるＦＦＴ係数データの
実数成分と虚数成分とに基づいて算出された振幅値と位
相値のうち、振幅値を用いるようにしている。これは、
一般に人間の聴覚は周波数軸上の振幅（レベル、強度）
には敏感であるが位相についてはかなり鈍感であること
を考慮したものである。

【００７３】この周波数軸上の入力データは、臨界帯域
毎のパワー算出回路６５に送られ、ここで上記臨界帯域
毎のパワーが求められる。この各バンド毎のパワーの代
わりに、振幅値のピーク値、平均値等を用いることも可
能である。このパワー算出回路６５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は、一般にバーク
スペクトルと称されている。図１３はこのような各クリ
ティカルバンド毎のバークスペクトルＳＢを示してい
る。ただし、この図１３では、図示を簡略化するため、
上記臨界帯域のバンド数を１２バンド（Ｂ₁〜Ｂ₁₂）で
表現している。

【００７４】ここで、上記バークスペクトル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、このバ
ークスペクトル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（コンボリューション）処理を施す。
このため、上記臨界帯域毎のパワー算出回路６５の出力
すなわちバークスペクトルＳＢの各値は、畳込みフィル
タ６６に送られる。この畳込みフィルタ６６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ィルタ係数（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１３の図中、点線で示す部分の総和がとられ
る。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、時間軸上のオーディ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
される部分に雑音があったとしても、この雑音は聞こえ
ないことになる。このため、実際のオーディオ信号で
は、このマスキングされる範囲内の雑音は許容可能な雑
音とされる。

【００７５】ここで、上記畳込みフィルタ６６の各乗算
器の乗算係数（フィルタ係数）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、上記バークスペクトル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。

【００７６】次に、上記畳込みフィルタ６６の出力は減
算器６８に送られる。この減算器６８は、上記畳込んだ
領域での後述する許容可能な雑音レベルに対応する雑音
ｆｆを求めるものである。なお、当該許容可能な雑音レ
ベル（許容雑音レベル）に対応するレベルｆｆは、後述
するように、逆コンボリューション処理を行うことによ
って、臨界帯域の各バンド毎の許容雑音レベルとなるよ
うなレベルである。ここで、上記減算器６８には、上記
レベルｆｆ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ｆｆの制御を行っている。この許
容関数は、次に説明するような（ｎ−ａｉ）関数発生回
路６７から供給されているものである。

【００７７】すなわち、許容雑音レベルに対応するレベ
ルｆｆは、臨界帯域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(1) 式で求めることができる。

【００７８】ｆｆ＝Ｓ（ｎ−ａｉ） (1) この(1) 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、(1) 式中
（ｎ−ａｉ）が許容関数となる。本実施例ではｎ＝３
８，ａ＝１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。

【００７９】このようにして、上記レベルｆｆが求めら
れ、このデータは、割算器７０に伝送される。この割算
器７０では、上記畳込みされた領域での上記レベルｆｆ
を逆コンボリューションするためのものである。したが
って、この逆コンボリューション処理を行うことによ
り、上記レベルｆｆ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
許容雑音スペクトルとなる。なお、上記逆コンボリュー
ション処理は、複雑な演算を必要とするが、本実施例で
は簡略化した割算器７０を用いて逆コンボリューション
を行っている。

【００８０】合成回路７１での合成の際には、最小可聴
カーブ発生回路６９から供給される図１４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、コーディング
が同じであっても例えば再生時の再生ボリュームの違い
で異なるものとなるが、現実的なディジタルシステムで
は、例えば１６ビットダイナミッ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雑音レベルを
得るようにすると、この場合の許容雑音レベルは、図１
４の図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、本実施例では、上記最小可聴カーブの４
ｋＨｚのレベルを、例えば２０ビット相当の最低レベル
に合わせている。また、この図１４は、信号スペクトル
ＳＳも同時に示している。

【００８１】また、許容雑音補正回路７３では、補正情
報出力回路７２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、上記合成器７１からの出力にお
ける許容雑音レベルを補正している。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
カーブは、図１４に示した最小可聴カーブＲＣとおおむ
ね同じ曲線を描くものである。この等ラウドネスカーブ
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、１０ｋＨｚ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（許容雑音レベル）は、この等ラウドネスカーブに応
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
ドネスカーブを考慮して上記許容雑音レベルを補正する
ことは、人間の聴覚特性に適合していることがわかる。
こうして求められたマスクされる周波数領域は聴感上冗
長な情報となり、それだけ情報の圧縮が行える。

【００８２】図１１に戻ると、符号化すべき信号は直交
変換回路の一例である変形離散コサイン変換（ＭＤＣ
Ｔ：Modified Discrete Cosine Transform）を行うＭＤ
ＣＴ回路６３にも送られる。なお、上記ＭＤＣＴ以外に
も上記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や離散コサイン変換
（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform ）等の直交変換
を用いることもできる。ここで挙げた直交変換では時間
軸を周波数軸に変換する。上記ＭＤＣＴについては、文
献「時間領域エリアシング・キャンセルを基礎とするフ
ィルタ・バンク設計を用いたサブバンド／変換符号化」
("Subband/Transform Coding Using Filter Bank Desig
ns Based on Time Domain Aliasing Cancellation," J.
P.Princen A.B.Bradley, Univ. of Surrey Royal Melbo
urne Inst.of Tech. ICASSP 1987)に詳しく述べられて
いる。

【００８３】加算器６４では、マスキングスレッショル
ド計算回路６２によって求められたマスキングカーブを
用いて、ＭＤＣＴ回路６３によって求められた周波数成
分或いはＭＤＣＴ係数を聴覚的に冗長となる部分を切り
捨てて情報の圧縮を図る。このとき、聴覚的に敏感な周
波数帯域はより多くの周波数成分を残すことにより、量
子化雑音をより聴覚的に少なくする。

【００８４】こうして符号化された信号を前述のように
ディスクに記録する。また、符号化された信号（前記符
号化データ）をエントロピィ符号化してさらに圧縮率を
高めることも有効である。

【００８５】ここでは不可逆な圧縮として聴覚の特性を
使った方法を挙げたが、ＬＰＣ（線形予測符号化）、Ａ
ＤＰＣＭ（適応差分ＰＣＭ）をはじめとする非線形量子
化、ベクトル量子化等の処理を行って記録することや、
これら符号化をさらにエントロピィ符号化して記録する
ようなこともできる。また、周波数帯域を拡大する方法
として、従来のＣＤフォーマットの帯域の周波数成分か
らそれ以上の帯域の周波数成分を予測する方法も考えら
れる。なお、上記ＬＰＣについては板倉、斎藤による文
献「最尤スペクトル推定法による音声分解合成伝送方
式」音響学会講演論文集, pp.231,1967 、或いは文献
「音声信号の予測符号化」（"Predictive Coding of Sp
eech Signals ",B.S,Atal,M.R.Schroeder ,Reports of
6th Int.Conf. Acoust.,C-5-4,1968) に詳しく述べられ
ている。また、計算アルゴリズムについては数多くの文
献があり、ここでは省略する。

【００８６】なお、以上のような方法によって情報量を
圧縮してメディアに記録するが、メディアの空き領域は
前述したようにあまり多くないことが予想されるので、
従来のＣＤフォーマットの帯域の信号を記録する場合よ
りも、さらに記録密度を上げて記録することも可能であ
る。このように記録密度を増すためには、ＣＤの場合、
トラックピッチ（信号記録間隔）や読み出すレーザの波
長を短くするといったことが可能である。

【００８７】上述のようにしてメディアに記録された信
号は、再生側において読み出された後、記録したときと
逆の手順により逆変形離散コサイン変換（ＩＭＤＣＴ：
Inverse Modified Descrete Cosine Transform）を行う
ＩＭＤＣＴ手段によって復号化される。

【００８８】ところで、上述した第１の実施例において
は、従来のＣＤフォーマットの信号とそれ以外の信号を
メディアの別領域に記録（同一時間のデータがメディア
上の異なる位置に存在）するので、ＣＤプレーヤにおい
ては読み出すための光ピックアップが１つでは読み出す
ことができない。

【００８９】そのため、図１５に示すように、ディスク
１００から信号を再生するための光ピックアップを、従
来のＣＤフォーマットの信号が記録された前記記録領域
Ｄ_W専用のピックアップ１０１と、それ以外の前記空き
領域（拡大領域）Ｄ_S専用のピックアップ１０２の２つ
設けるようにする。

【００９０】このとき、上記空き領域Ｄ_S専用のピック
アップ１０２は、この領域Ｄ_Sに信号を記録するので、
従来のＣＤフォーマットに準拠する必要がないので、上
述のように記録密度を増して記録することもできる。こ
のようにディスク１００の空き領域Ｄ_Sにおいて記録密
度を増してしてある場合には、読み出しレーザの波長が
短いものなど、それに対応したものを用いる必要があ
る。

【００９１】また、この図１５のように２つのピックア
ップ１０１，１０２を設ける場合、それぞれのピックア
ップ１０１，１０２が独立して動けなければならないた
め、これらピックアップ１０１，１０２の配置一は、そ
れぞれが同一半径上にならないようにする。

【００９２】上述したように、本発明実施例によれば、
広帯域，高情報量の信号を従来のＣＤフォーマットの信
号とそれ以上の信号とに分け、従来のＣＤフォーマット
の信号は従来のＣＤフォーマットに従ってメディアに記
録し、それ以外の信号は空き領域に記録するようにし、
前記広帯域信号を従来のＣＤフォーマットの帯域の信号
とそれ以上の帯域の信号に分けるには、周波数軸方向の
場合にはＱＭＦなどの帯域分割フィルタ、あるいはロー
パスフィルタ（LPF:Low Pass Filter)を用いて行い、ま
た、量子化ビット数（ダイナミックレンジ) 方向で分割
する場合には、再量子化器を用いて、再量子化した後、
原信号との差分をとることによって実現している。さら
に、ダイナミックレンジでの分割を行う場合におい、差
分信号をそのまま記録することは情報量的に考えて、か
なり大きなものとなるため、空きエリアの容量によって
は記録することが不可能になり得るので、人間の聴覚的
特徴を利用して、聴覚的に必要となる信号成分のみを取
り出す高能率符号の技術を使って情報量を圧縮すること
により記録を可能にしている。また、情報が完全に復元
されるような可逆性の圧縮（エントロピィ符号化）を用
いて情報量の圧縮を図ることも可能である。

【００９３】以上により、本実施例においては、従来の
ＣＤフォーマットの帯域及び／又はビット数の信号は損
なうことなく、それ以上の帯域及び／又はビット数の信
号をメディアの空き領域に高能率に記録することによ
り、従来のＣＤよりも高音質なＣＤを提供することが可
能となる。

【００９４】また、本発明実施例によれば、従来のＣＤ
フォーマットとの互換性を保っているために、従来の再
生システムにおいては、従来のＣＤフォーマットの帯域
の音が再生でき、本発明による装置を用いたシステムに
おいては、従来のＣＤフォーマットの信号に加え、高能
率符号化されたそれ以上の音質を改善するための信号が
処理、再生され、したがって、より広帯域でダイナミッ
クレンジの広がった音が再生可能となる。

【００９５】すなわち上述した実施例を例に挙げて言い
換えると、入力信号が再生帯域０〜４４．１ｋＨｚ（サ
ンプリング周波数ｆｓ＝８８．２ｋＨｚ，量子化ビット
数２０）で、これがサブ帯域Ａとして再生帯域０〜２
２．０５ｋＨｚ（サンプリングｆｓ＝４４．１ｋＨｚ，
量子化ビット数１６）と、サブ帯域Ｂとして再生帯域０
〜２２．０５ｋＨｚ（サンプリングｆｓ＝４４．１ｋＨ
ｚ，量子化ビット数２０、入力信号とサブ帯域Ａの差
分）と、サブ帯域Ｃとして再生帯域２２．０５ｋＨｚ〜
４４．１ｋＨｚ（サンプリングｆｓ＝４４．１ｋＨｚ，
量子化ビット数２０）となされてメディア（ＣＤ）に記
録されていたとすると、従来のＣＤフォーマットにのみ
対応する再生システムでは上記サブ帯域Ａの信号が再生
でき、また、上記サブ帯域Ａと共に上記サブ帯域Ｂ或い
はサブ帯域Ｃの信号を加えて再生できる本発明が適用さ
れる再生システムでは上記サブ帯域Ａとサブ帯域Ｂ、或
いはサブ帯域Ａとサブ帯域Ｃの信号を再生することがで
き、さらに、上記サブ帯域Ａとサブ帯域Ｂとサブ帯域Ｃ
の信号を加えて再生できる本発明が適用される再生シス
テムでは、上記サブ帯域Ａとサブ帯域Ｂとサブ帯域Ｃの
信号を再生することができるようになる。

【００９６】なお、上述した実施例では、メディアに記
録する信号として音響情報を使用したが、画像情報であ
ってもよく、この場合は、広帯域の画像信号や高情報量
の画像信号を、従来からすでに規定されているフォーマ
ットの画像信号とそれ以上の当該画質を改善するための
信号とに分割し、上記従来フォーマットの画像信号につ
いてはメディアにおいて当該従来フォーマットの画像信
号が記録される領域に記録し、上記画質を改善するため
の信号を空き領域に記録することになる。

【００９７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、所定フォーマットの信号以上の品質を有
する入力信号を所定フォーマットの信号とそれ以外の信
号とに分けて記録媒体に記録するようにしているため、
所定フォーマットとして例えば従来の既存のフォーマッ
トを用いた場合には従来の再生システムで記録媒体から
所定フォーマットの信号を再生することができ、また、
所定フォーマット以外の信号をも扱うことができるシス
テムを用いた場合には、所定フォーマットの信号とそれ
以外の信号の両方を記録媒体から再生でき入力信号と同
品質の信号を得ることが可能である。

【００９８】また、所定フォーマット以外の信号につい
ては、高能率符号化によって圧縮すれば、空き領域の容
量が少ない場合でも記録可能である。

【００９９】例えば、所定フォーマットをＣＤのフォー
マットとした場合、本発明によれば従来同様のＣＤ（記
録メディア）でかつ記憶容量も従来同様であっても、Ｃ
Ｄの再生帯域の例えば２倍の帯域でダイナミックレンジ
の広がった信号が再生可能となる。また、入力信号を分
割して記録媒体に別々に記録することで、従来の再生装
置においても、従来フォーマットの信号以外の信号の再
生はできないが、従来フォーマットの信号は完全に再生
できることとなり、記録媒体を従来の再生装置用、本発
明に対応できる再生装置用と言うように２つ提供しなく
てもよい。また、従来の再生装置においても、記録媒体
からデータを読み出し、ビットストリームを取り出せ
ば、本発明に対応できる再生装置の信号処理部分のみを
加えることにより従来のＣＤの信号よりも音質を改善し
た信号も再生することができることになる。

【０１００】さらに、再生ハードウェアの規模に応じ
て、再生可能な帯域及びダイナミックレンジを選択する
ことのできるスケーラビリティの考え方を導入すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の信号処理方法及び装置
によって信号が記録される本発明の記録媒体について説
明するための図である。

【図２】サブコードに音質を改善するための信号を記録
する第２の実施例について説明するための図である。

【図３】第１の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図４】第２の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図５】第３の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図６】第４の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図７】第５の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図８】第６の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図９】第７の具体例の構成を示すブロック回路図であ
る。

【図１０】第８の具体例の構成を示すブロック回路図で
ある。

【図１１】不可逆符号化を実現する具体的構成を示すブ
ロック回路図である。

【図１２】マスキングスレッショルド計算回路の具体的
構成を示すブロック回路図である。

【図１３】バークスペクトルを表す図である。

【図１４】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１５】ディスクの読み出し装置（光ピックアップ
部）について説明するための図である。

【符号の説明】

３１〜３３帯域分割フィルタ３４〜３６再量子化器３７〜３９，６４加算器４１〜４４エントロピィ符号化回路４５〜４８ビット組み立て回路４９，５０コードテーブルＲＯＭ５１，５２エントロピィ計算回路６１高速フーリエ変換回路６２マスキングスレショルド計算回路６３ＭＤＣＴ回路６５臨界帯域毎のパワー算出回路６６畳み込み（コンボリューション）フィルタ６７（ｎ−ａｉ）関数発生回路６８減算器６９最小可聴カーブ発生回路７０割算器７１合成回路７２補正情報出力回路７３許容雑音補正回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定フォーマットの信号以上の品質を有
する入力信号を、上記所定フォーマットの信号と当該所
定フォーマット以外の信号とに分割し、上記所定フォーマットの信号を記録媒体の所定領域に記
録し、上記所定フォーマット以外の信号を上記記録媒体の空き
領域に記録することを特徴とする信号記録方法。
【請求項２】上記入力信号は、上記所定フォーマット
の信号帯域を拡大した広帯域の信号であることを特徴と
する請求項１記載の信号記録方法。
【請求項３】上記入力信号は、上記所定フォーマット
のダイナミックレンジを拡大した信号であることを特徴
とする請求項１記載の信号記録方法。
【請求項４】上記所定フォーマットの信号に対応する
容量が記録媒体の持つ最大記録容量以内であるとき、上
記空き領域は上記最大記録容量のうちの上記所定フォー
マットの信号に対応する容量を除く記録領域であること
を特徴とする請求項１記載の信号記録方法。
【請求項５】上記空き領域は、所定フォーマットの信
号のうちのサブ情報領域であることを特徴とする請求項
１記載の信号記録方法。
【請求項６】上記入力信号は、上記所定フォーマット
の信号に対応するサンプリング周波数よりも高い周波数
でサンプリングすることによる上記広帯域の信号であ
り、上記所定フォーマット以外の信号は、上記入力信号のう
ち上記所定フォーマットの信号帯域以上の高域側の信号
であることを特徴とする請求項２記載の信号記録方法。
【請求項７】上記入力信号は、上記所定フォーマット
の信号帯域以上の周波数成分を当該所定フォーマットの
信号帯域の周波数成分から予測することによって、上記
所定フォーマットの信号帯域を拡大した広帯域の信号で
あることを特徴とする請求項２記載の信号記録方法。
【請求項８】上記入力信号は、上記所定フォーマット
の信号に対応する量子化ビット数よりも多い量子化ビッ
ト数で量子化することによってダイナミックレンジを拡
大した信号であり、上記所定フォーマット以外の信号は、上記入力信号と上
記所定フォーマットの信号との差分信号であることを特
徴とする請求項３記載の信号記録方法。
【請求項９】上記入力信号は、音響信号若しくは画像
信号であることを特徴とする請求項１から請求項３のう
ちのいずれか１項に記載の信号記録方法。
【請求項１０】上記所定フォーマット以外の信号を高
能率符号化により圧縮して記録することを特徴とする請
求項６又は８記載の信号記録方法。
【請求項１１】上記所定フォーマット以外の信号を、
聴覚的情報を用いた可変ビットレートの信号に変換して
記録することを特徴とする請求項６又は８記載の信号記
録方法。
【請求項１２】上記所定フォーマット以外の信号を、
エントロピィ符号化することにより可変ビットレートで
記録することを特徴とする請求項１０記載の信号記録方
法。
【請求項１３】上記所定フォーマット以外の信号を、
線形量子化することにより固定ビットレートで記録する
ことを特徴とする請求項１０記載の信号記録方法。
【請求項１４】上記所定フォーマット以外の信号を、
非線形量子化することにより可変ビットレートで記録す
ることを特徴とする請求項１０記載の信号記録方法。
【請求項１５】上記所定フォーマット以外の信号を、
線形予測符号化することにより固定ビットレートで記録
することを特徴とする請求項１０記載の信号記録方法。
【請求項１６】上記所定フォーマット以外の信号を、
ベクトル量子化することにより固定ビットレートで記録
することを特徴とする請求項１０記載の信号記録方法。
【請求項１７】請求項１１、１３、１４、１５、又は
１６記載の信号記録方法によって処理された上記所定フ
ォーマット以外の信号を、エントロピィ符号化すること
を特徴とする信号記録方法。
【請求項１８】聴覚的情報を使用して精度に重み付け
した量子化を上記所定フォーマット以外の信号に施すこ
とを特徴とする請求項１３、１４、又は１６記載の信号
記録方法。
【請求項１９】上記所定フォーマット以外の信号に対
して、固定ブロック長でエントロピィを計算してエント
ロピィ符号化を行うことを特徴とする請求項１２又は１
７記載の信号記録方法。
【請求項２０】上記所定フォーマット以外の信号に対
して、少なくとも二つのブロック長でエントロピィを計
算し、最も低いエントロピィとなるブロック長を選択し
てエントロピィ符号化を行うことを特徴とする請求項１
２又は１７記載の信号記録方法。
【請求項２１】上記選択したブロック長の情報を記録
することを特徴とする請求項２０記載の信号記録方法。
【請求項２２】エントロピィ符号化のためのテーブル
を符号化の度に更新し、符号化情報と共にテーブル情報
も記録することを特徴とする請求項１２又は１７記載の
信号記録方法。
【請求項２３】エントロピィ符号化のためのテーブル
を予め複数用意し、最適なテーブルを選択することを特
徴とする請求項１２又は１７記載の信号記録方法。
【請求項２４】選択したテーブルを表すＩＤ情報を記
録することを特徴とする請求項２３記載の信号記録方
法。
【請求項２５】上記所定フォーマットの信号に対応す
る容量が記録媒体の持つ最大記録容量以内であるとき、
上記空き領域は上記最大記録容量のうちの上記所定フォ
ーマットの信号に対応する容量を除く記録領域とし、上記空き領域への記録密度は上記所定領域への記録密度
より高密度とすることを特徴とする請求項１０から請求
項２０のうちのいずれか１項に記載の信号記録方法。
【請求項２６】上記入力信号は、４４．１ｋＨｚ以上
のサンプリング周波数でサンプリングされたものである
ことを特徴とする請求項１から請求項２５のうちいずれ
か１項に記載の信号記録方法。
【請求項２７】上記入力信号は、１６ビットより大き
い量子化ビット数で量子化されたものであることを特徴
とする請求項１から請求項２５のうちいずれか１項に記
載の信号記録方法。
【請求項２８】上記入力信号は、４４．１ｋＨｚ以上
のサンプリング周波数でサンプリングされ、１６ビット
より大きい量子化ビット数で量子化されたものであるこ
とを特徴とする請求項１から請求項２５のうちいずれか
１項に記載の信号記録方法。
【請求項２９】所定フォーマットの信号以上の品質を
有する入力信号を、上記所定フォーマットの信号と当該
所定フォーマット以外の信号とに分割する分割手段と、上記所定フォーマットの信号を記録媒体の所定領域に記
録し、上記所定フォーマット以外の信号を上記記録媒体
の空き領域に記録する記録手段とを有することを特徴と
する信号記録装置。
【請求項３０】上記入力信号は、上記所定フォーマッ
トの信号帯域を拡大した広帯域の信号であることを特徴
とする請求項２９記載の信号記録装置。
【請求項３１】上記入力信号は、上記所定フォーマッ
トのダイナミックレンジを拡大した信号であることを特
徴とする請求項２９記載の信号記録装置。
【請求項３２】上記所定フォーマットの信号に対応す
る容量が記録媒体の持つ最大記録容量以内であるとき、
上記記憶手段は、上記最大記録容量のうちの上記所定フ
ォーマットの信号に対応する容量を除く記録領域を、上
記空き領域として上記所定フォーマット以外の信号の記
録を行うことを特徴とする請求項２９記載の信号記録装
置。
【請求項３３】上記記録手段には、所定フォーマット
の信号のうちのサブ情報領域を、上記空き領域として上
記所定フォーマット以外の信号の記録を行うことを特徴
とする請求項２９記載の信号記録装置。
【請求項３４】上記入力信号は、上記所定フォーマッ
トの信号に対応するサンプリング周波数よりも高い周波
数でサンプリングすることによる上記広帯域の信号であ
り、上記分割手段は、上記入力信号を、上記所定フォーマッ
トの信号帯域と上記所定フォーマットの信号帯域以上の
高域側の信号とに分割することを特徴とする請求項３０
記載の信号記録装置。
【請求項３５】上記入力信号は、上記所定フォーマッ
トの信号帯域以上の周波数成分を当該所定フォーマット
の信号帯域の周波数成分から予測して、上記所定フォー
マットの信号帯域を拡大した広帯域の信号であり、上記分割手段は、上記入力信号を、上記所定フォーマッ
トの信号帯域と上記所定フォーマットの信号帯域以上の
高域側の信号とに分割することを特徴とする請求項３０
記載の信号記録装置。
【請求項３６】上記入力信号は、上記所定フォーマッ
トの信号に対応する量子化ビット数よりも多い量子化ビ
ット数で量子化することによってダイナミックレンジを
拡大した信号であり、上記分割手段は、上記入力信号を、上記所定フォーマッ
トの信号と、上記入力信号と上記所定フォーマットの信
号の差分信号とに分割することを特徴とする請求項３１
記載の信号記録装置。
【請求項３７】上記所定フォーマット以外の信号を高
能率符号化する高能率符号化手段を設けることを特徴と
する請求項３４又は３６記載の信号記録装置。
【請求項３８】上記所定フォーマット以外の信号を、
聴覚的情報を用いた可変ビットレートの信号に変換する
変換手段を設けることを特徴とする請求項３４又は３６
記載の信号記録装置。
【請求項３９】上記高能率符号化手段は、上記所定フ
ォーマット以外の信号をエントロピィ符号化することに
より可変ビットレートの信号に変換することを特徴とす
る請求項３７記載の信号記録装置。
【請求項４０】上記高能率符号化手段は、上記所定フ
ォーマット以外の信号を、線形量子化することにより固
定ビットレートの信号に変換することを特徴とする請求
項３７記載の信号記録装置。
【請求項４１】上記高能率符号化手段は、上記所定フ
ォーマット以外の信号を、非線形量子化することにより
可変ビットレートの信号に変換することを特徴とする請
求項３７記載の信号記録装置。
【請求項４２】上記高能率符号化手段は、上記所定フ
ォーマット以外の信号を、線形予測符号化することによ
り固定ビットレートの信号に変換することを特徴とする
請求項３７記載の信号記録装置。
【請求項４３】上記高能率符号化手段は、上記所定フ
ォーマット以外の信号を、ベクトル量子化することによ
り固定ビットレートの信号に変換することを特徴とする
請求項３７記載の信号記録装置。
【請求項４４】上記変換した所定フォーマット以外の
信号をエントロピィ符号化するエントロピィ符号化手段
を設けることを特徴とする請求項３８、４０、４１、４
２、又は４３記載の信号記録装置。
【請求項４５】上記高能率符号化手段は、聴覚的情報
を使用して精度に重み付けした量子化を行う量子化手段
を有することを特徴とする請求項４０、４１、又は４３
記載の信号記録装置。
【請求項４６】上記エントロピィ符号化手段は、固定
ブロック長でエントロピィを計算してエントロピィ符号
化を行うことを特徴とする請求項３９又は４４記載の信
号記録装置。
【請求項４７】上記エントロピィ符号化手段は、少な
くとも二つのブロック長でエントロピィを計算し、最も
低いエントロピィとなるブロック長を選択してエントロ
ピィ符号化を行うことを特徴とする請求項３９又は４４
記載の信号記録装置。
【請求項４８】上記記録手段は、上記選択したブロッ
ク長の情報も記録することを特徴とする請求項４７記載
の信号記録装置。
【請求項４９】上記エントロピィ符号化手段は、エン
トロピィ符号化のためのテーブルを符号化の度に更新
し、上記記録手段は、上記所定フォーマット以外の信号の符
号化情報と共にテーブル情報も記録することを特徴とす
る請求項３９又は４４記載の信号記録装置。
【請求項５０】エントロピィ符号化のためのテーブル
を複数保持するテーブル保持手段と、当該テーブル保持手段に保持された複数のテーブルから
最適なテーブルを選択する選択手段とを設けることを特
徴とする請求項３９又は４４記載の信号記録装置。
【請求項５１】上記記録手段は、選択したテーブルを
表すＩＤ情報も記録することを特徴とする請求項５０記
載の信号記録装置。
【請求項５２】上記所定フォーマットの信号に対応す
る容量が記録媒体の持つ最大記録容量以内であるとき、
上記記録手段は、上記最大記録容量のうちの上記所定フ
ォーマットの信号に対応する容量を除く記録領域を、上
記空き領域として上記所定フォーマット以外の信号の記
録を行うと共に、上記空き領域への記録密度を上記所定
領域への記録密度より高密度とすることを特徴とする請
求項３７から請求項４９のうちのいずれか１項に記載の
信号記録装置。
【請求項５３】上記入力信号は、４４．１ｋＨｚ以上
のサンプリング周波数でサンプリングされたものである
ことを特徴とする請求項２９から請求項５２のうちいず
れか１項に記載の信号記録装置。
【請求項５４】上記入力信号は、１６ビットより大き
い量子化ビット数で量子化されたものであることを特徴
とする請求項２９から請求項５２のうちいずれか１項に
記載の信号記録装置。
【請求項５５】上記入力信号は、４４．１ｋＨｚ以上
のサンプリング周波数でサンプリングされ、１６ビット
より大きい量子化ビット数で量子化されたものであるこ
とを特徴とする請求項２９から請求項５２のうちいずれ
か１項に記載の信号記録装置。
【請求項５６】所定フォーマットの信号以上の品質を
有する信号を上記所定フォーマットの信号と当該所定フ
ォーマット以外の信号とに分割し、上記所定フォーマッ
トの信号を所定領域に記録し、上記所定フォーマット以
外の信号を空き領域に記録してなる記録媒体から、上記
所定フォーマットの信号と、上記所定フォーマット以外
の信号とを再生する再生手段と、上記再生した所定フォーマットの信号と上記所定フォー
マット以外の信号とを合成する合成手段とを有すること
を特徴とする信号再生装置。
【請求項５７】上記空き領域が記録媒体の全記録領域
から上記所定フォーマットの信号が記録された所定領域
を除いた記録領域であるとき、上記再生手段は、上記所定領域から上記所定フォーマッ
トの信号を再生する第１の再生手段と、上記空き領域か
ら上記所定フォーマット以外の信号を再生する第２の再
生手段とからなることを特徴とする請求項５６記載の信
号再生装置。
【請求項５８】上記空き領域が、記録媒体の全記録領
域から上記所定フォーマットの信号が記録された所定領
域を除いた記録領域であり、当該空き領域の記録密度が
上記所定領域の記録密度より高密度であることを特徴と
する請求項５７記載の信号再生装置。
【請求項５９】上記合成手段は、所定の圧縮処理が施
された上記所定フォーマット以外の信号に対して、当該
所定の圧縮処理に対応する伸張処理を施す伸張復号化手
段を有することを特徴とする請求項５６から請求項５８
のうちのいずれか１項に記載の信号再生装置。
【請求項６０】請求項１から請求項２８のうちのいず
れか１項に記載の信号記録方法によって信号を記録して
なることを特徴とする記録媒体。