JPH09146592A - 符号情報処理装置 - Google Patents

符号情報処理装置

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JPH09146592A
JPH09146592A JP7322232A JP32223295A JPH09146592A JP H09146592 A JPH09146592 A JP H09146592A JP 7322232 A JP7322232 A JP 7322232A JP 32223295 A JP32223295 A JP 32223295A JP H09146592 A JPH09146592 A JP H09146592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
noise
low
pass filter
band
noise shaping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7322232A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Tanaka
美昭 田中
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09146592A publication Critical patent/JPH09146592A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズシェーピング処理する場合に高域のノ
イズレベルの増加を防止して全帯域において良好な量子
化ノイズを実現する。 【解決手段】 入力端子1を介して入力したPCMデジ
タルオーディオ信号などの符号情報がノイズシェーピン
グ回路2とハイパスフィルタ4に印加され、ノイズシェ
ーピング回路2により処理された信号の高周波成分がロ
ーパスフィルタ3により除去され、この信号とハイパス
フィルタ4により低周波成分が除去された信号が加算器
5により加算される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PCMデジタルオ
ーディオ信号などの符号情報をノイズシェーピング処理
することにより低い領域の量子化ノイズを低減させる符
号情報処理装置に関し、特に16ビットのPCM信号を
20ビット程度まで解像度を高める場合に好適な符号情
報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ノイズシェーピングとは、例えば特開平
4−72906号公報、特開平7−15281号公報に
示されるようにデジタル信号の量子化ノイズの振幅−周
波数特性を聴覚感度特性に合わせて変形し、感度の良い
中低域のノイズを減らし、その分感度の悪い高域のノイ
ズを増やすことにより聴感的に低減する方法である。図
8はノイズシェーピングしない場合とノイズシェーピン
グした場合の各量子化ノイズを示している。デジタルオ
ーディオデータの量子化ノイズレベル(図のノイズシェ
ーピングなし)は量子化ビット数によって決まり、ま
た、そのノイズのスペクトラムは周波数に対して均一に
なる。これに対し、1次のノイズシェーピングでは、ノ
イズのスペクトラムは微分特性になり、低域のノイズレ
ベルは処理前より改善されるが、その代わりに高域のノ
イズレベルが増える。また、2次のノイズシェーピング
ではこの傾向が顕著になる。
【0003】したがって、ノイズシェーピングでは低域
のノイズを減らす程、高域のノイズが増えて可聴帯域全
体に渡ってノイズレベルを下げることができないので、
従来の方法では、図9に示すように3kHzから4kH
zでは人間の耳の感度は良く、15kHz以上では悪い
という点に着目し、量子化ノイズを聞こえにくくするた
めにはノイズレベルを人間の耳の感度が良い領域で十分
下げるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、人間の耳は
20kHz以上の高周波成分は聞こえないと言われてお
り、これを基にデジタルオーディオ機器のサンプリング
周波数はCDの場合には44.1kHzに、DATの場
合には48kHzに設定されているが、20kHz以上
の高周波成分が聞こえる人間も存在し、また、近年では
音楽の20kHz以上の成分が脳波のα波を活性化させ
て音質の知覚にも影響するという報告がある。
【0005】したがって、現行のCDやDATよりも広
い周波数帯域を必要とする場合、従来のノイズシェーピ
ングでは高域のノイズレベルが増えるのでS/N比が悪
化するという問題点がある。
【0006】本発明は上記従来の問題点に鑑み、ノイズ
シェーピング処理する場合に高域のノイズレベルの増加
を防止して全帯域において良好な量子化ノイズを実現す
ることができる符号情報処理装置を提供することを目的
とする。
【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、ノイズシェーピング処理により量子化ノイ
ズが低減した低域帯域とノイズシェーピング処理されな
い高域帯域を合成するようにしたものである。
【0008】すなわち本発明によれば、符号情報をノイ
ズシェーピング処理して量子化ノイズを低減するノイズ
シェーピング手段と、前記ノイズシェーピング手段によ
り処理された信号の内、ノイズシェーピング処理により
量子化ノイズが低減した低域帯域を通過させるローパス
フィルタと、前記符号情報の内、前記ローパスフィルタ
が通過しない高域帯域を通過させるハイパスフィルタ
と、前記フィルタを通過した帯域の信号を合成する合成
手段とを有する符号情報処理装置が提供される。
【0009】また、前記ローパスフィルタとハイパスフ
ィルタはそれぞれ各入力信号をサブバンドに分割する第
1、第2のQMF分割部であり、前記合成手段は前記第
1のQMF分割部により分割されたサブバンドの内、ノ
イズシェーピング処理により量子化ノイズが低減した低
域のサブバンドと、前記第2のQMF分割部により分割
されたサブバンドの内、他の高域のサブバンドを合成す
ることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る符号情報処理
装置の一実施形態を示すブロック図、図2は図1のノイ
ズシェーピング回路の処理を説明するための等価回路
図、図3は図1及び図2のノイズシェーピング回路の特
性を示すグラフ、図4は図1のローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタの特性とその出力信号を加算した場合の
特性を示すグラフである。
【0011】図1において、入力端子1を介して入力し
たPCMデジタルオーディオ信号などの符号情報は、図
2に詳しく示すノイズシェーピング回路2とハイパスフ
ィルタ(HPF)4に印加される。そして、ノイズシェ
ーピング回路2により処理された信号の高周波成分がロ
ーパスフィルタ(LPF)3により除去され、この信号
とHPF4により低周波成分が除去された信号が加算器
5により加算され、出力端子6を介して出力される。
【0012】図2及び図3を参照してノイズシェーピン
グ回路2について説明する。ノイズシェーピング回路2
は量子化ノイズeのスペクトルe(ω)(但し:ωは角
周波数)を聴覚特性に合わせて変形し、耳の感度の良い
中低域のノイズを減らし、その分感度の悪い高域のノイ
ズを増やして聴感的にノイズを減らすように構成され、
図2に示すように減算器11、加算器12、量子化器1
3、減算器14及びフィードバックフィルタ15より成
る等価回路で表すことができる。
【0013】図2において、先ず、ディザについて説明
すると、一般に信号レベルが低い場合には量子化波形は
矩形波状になり、そのスペクトルには信号の高調波成分
の量子化歪みが発生する。そこで、これを防止するため
に信号に微妙なディザノイズを加えた後(加算器12)
に量子化(量子化器13)することにより、量子化ノイ
ズeを平坦なスペクトルに補正することができる。さら
に、ディザを付加することにより階段状の非線形の量子
化特性が線形化されるので、量子化ステップ幅より小振
幅の信号を生成することができる。なお、ディザの分だ
けノイズが増えるが、再生側でディジタルオーディオデ
ータ列そのものからディザを発生する自己ディザを用い
ることによりディザを減算することができる。
【0014】ディザを含む量子化ノイズeをフィルタH
(z)を通して減算器11にフィードバックすると、シ
ェーピング後の量子化ノイズのスペクトルe’(ω)は e’(ω)=〔1−H(ω)〕e(ω) となる。そして、適当なディザが付加されていれば量子
化ノイズeのスペクトルe(ω)は平坦であるので、シ
ェーピング後の量子化ノイズのスペクトルe’(ω)
は、|1−H(ω)|により重み付けされたものとな
る。
【0015】したがって、所望のシェーピング特性|1
−H(ω)|に基づいてフィードバックフィルタH
(z)を設計することができる。また、特性H(ω)を
アダプティブフィルタ(可変フィルタ)により可変的に
制御することができる。図3は一例として32タップの
FIR(有限長インパルス応答)フィルタを用いて最小
可聴閾値特性に合わせたシェーピング特性を示し、量子
化ノイズは略15kHz以下の帯域で、かつ略4kHz
で最も強く減少しているが、略15kHz以上の帯域で
は増加している。
【0016】そこで、図4(a)に示すようにローパス
フィルタ(LPF)3は、ノイズシェーピング回路2に
より処理された信号の略15kHz以下の帯域を通過さ
せて略15kHz以上の帯域をカットする特性を有し、
また、ハイパスフィルタ(HPF)4は逆に略15kH
z以上の帯域を通過させて略15kHz以下の帯域をカ
ットする特性を有する。したがって、図4(b)に示す
ようにこれらのLPF3とHPF4を加算した信号の量
子化ノイズは、量子化ノイズは略15kHz以下の帯域
で、かつ略4kHzで最も強く減少し、さらに略15k
Hz以上の帯域では増加せずに平坦になる。このような
技術は例えばエムエー ガーゾンとピージー クラベン
の「オーディオCD用のハイレート ベリードデータ
チャンネル」(M.A.Gerzon and P.G.Craven, "A High-R
ate Buried-Data Channel for Audio CD,")94回 A
ESコンベンション、ベルリン大会 1993春 によ
り知られている。
【0017】図5はノイズシェーピング回路2における
ディザの付加によるノイズ増加を防止するために埋め込
みデータチャネルを用いた変形例を示している。この回
路は等価的に減算器11、12a、16−bビット量子
化器13a、減算器14、フィードバックフィルタ1
5、ランダマイザ16及び加算器17により表すことが
できる。前述したようにノイズシェーピングにより聴感
上の量子化ノイズを低減することができるので、低域信
号は16−bビットで量子化し、下位bビットにADP
CM符号化された高域信号を付加データとして埋め込む
(加算器17)。
【0018】この場合、付加データをランダマイズ(ラ
ンダマイザ16)してディザとして使用し、16−bビ
ット量子化器13aの前で信号から減算(減算器12
a)すると共に、量子化後のデータに同じディザを加算
(加算器17)することによりディザ成分がキャンセル
される。したがって、エンコードされた16ビットデー
タを再生すると、16−bビットでノイズシェーピング
量子化された低域信号が得られ、また、16ビットデー
タの下位bビットはディザであるのでこれを取り出して
逆ランダマイズすれば付加データが得られる。
【0019】図6はLPF3、HPF4としてQMF
(直交ミラーフィルタ:Quadrature Mirror Filter)分
割部3a、4aを用い、加算器5としてQMF合成部5
aを用いた例を示している。QMF3a、4aは入力信
号をn個のサブバンドに分割し、QMF合成部5aはQ
MF3aにより分割された低域のサブバンドと、QMF
4aにより分割された高域のサブバンドを合成する。
【0020】図7(a)はQMF合成部5aにより合成
された信号のノイズレベルを示し、図7(b)はサブバ
ンドを示している。図7は一例としてDC〜24kHz
の帯域を2kHz単位で12個のサブバンドに分割し、
QMF3aにより分割された14kHz以下のサブバン
ドとQMF4aにより分割された14kHz以上のサブ
バンドを合成した場合を示し、図7(a)に示すように
14kHz以下の帯域では量子化ノイズが減少し、14
kHz前後以上の帯域では増加せずに平坦になる。な
お、サブバンド数は一例であって他の個数、例えば24
に分割するようにしてもよい。また上記説明においてP
CMデジタルオーディオ信号などの符号情報のサンプリ
ング周波数は、可聴周波数である約20kHzまでの帯
域を扱うための44.1kHz、48kHzなどに限る
ものではない。この他、倍以上の帯域を扱うための8
8.2kHz、96kHzなどのいわゆるハイサンプリ
ング用のものに本願を適用してもよく、これらにおいて
も同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ノ
イズシェーピング処理により量子化ノイズが低減した低
域帯域とノイズシェーピング処理されない高域帯域を合
成するようにしたので、ノイズシェーピング処理する場
合に高域のノイズレベルの増加を防止して全帯域におい
て良好な量子化ノイズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る符号情報処理装置の一実施形態を
示すブロック図である。
【図2】図1のノイズシェーピング回路の処理を説明す
るための等価回路図である。
【図3】図1及び図2のノイズシェーピング回路の特性
を示すグラフである。
【図4】図1のローパスフィルタ及びハイパスフィルタ
の特性とその出力信号を加算した場合の特性を示すグラ
フである。
【図5】図1及び図2のノイズシェーピング回路の変形
例の処理を説明するための等価回路図である。
【図6】第2の例の符号情報処理装置の実施形態を示す
ブロック図である。
【図7】図6のQMF分割部により分割されたサブバン
ドとそのサブバンドを加算した場合の特性を示すグラフ
である。
【図8】ノイズシェーピングしない場合とノイズシェー
ピングした場合の各量子化ノイズを示すグラフである。
【図9】オーディオ信号の等ラウドネス曲線を示すグラ
フである。
【符号の説明】
2 ノイズシェーピング回路(ノイズシェーピング手
段) 3 ローパスフィルタ 4 ハイパスフィルタ 5 加算器(合成手段) 3a,4a QMF分割部 5a QMF合成部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 17/02 641 9274−5J H03H 17/02 641N H03M 1/08 H03M 1/08 A 7/38 9382−5K 7/38

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 符号情報をノイズシェーピング処理して
    量子化ノイズを低減するノイズシェーピング手段と、 前記ノイズシェーピング手段により処理された信号の
    内、ノイズシェーピング処理により量子化ノイズが低減
    した低域帯域を通過させるローパスフィルタと、 前記符号情報の内、前記ローパスフィルタが通過しない
    高域帯域を通過させるハイパスフィルタと、 前記フィルタを通過した帯域の信号を合成する合成手段
    とを、 有する符号情報処理装置。
  2. 【請求項2】 前記ローパスフィルタとハイパスフィル
    タはそれぞれ各入力信号をサブバンドに分割する第1、
    第2のQMF分割部であり、前記合成手段は前記第1の
    QMF分割部により分割されたサブバンドの内、ノイズ
    シェーピング処理により量子化ノイズが低減した低域の
    サブバンドと、前記第2のQMF分割部により分割され
    たサブバンドの内、他の高域のサブバンドを合成するこ
    とを特徴とする請求項1記載の符号情報処理装置。
JP7322232A 1995-11-16 1995-11-16 符号情報処理装置 Withdrawn JPH09146592A (ja)

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JP7322232A JPH09146592A (ja) 1995-11-16 1995-11-16 符号情報処理装置

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JP7322232A JPH09146592A (ja) 1995-11-16 1995-11-16 符号情報処理装置

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JPH09146592A true JPH09146592A (ja) 1997-06-06

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JP (1) JPH09146592A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011168210A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2012116291A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011168210A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
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Effective date: 20030204