JPH09294074A - 符号化方法ならびに符号化装置および復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高次デルタシグマ変調によって入力アナログ
音響信号を１ビット音響信号に符号化して、コンパクト
ディスクなどの記録媒体に記録する符号化装置におい
て、単位時間当りの記録容量を変化することなく、音源
製作者側が所望とする周波数帯域およびダイナミックレ
ンジでの記録を可能とする。 【解決手段】 符号化装置１では、入力手段１２は操作
に対応したＷＩＤＥモードまたはＮＡＲＲＯＷモードを
表す帯域コード信号を発生し、それに応答してデルタシ
グマ変調を行う信号処理回路１１はアルゴリズムを変化
し、１ビット音響信号を作成する。２つの信号は、記録
手段１３によってＣＤ３に記録される。復号化装置２で
は、信号処理回路２２が帯域コード信号を分離し、それ
に応答した制御信号作成回路２３からの制御信号によっ
て、ＬＰＦ２４の遮断周波数が設定され、前記１ビット
音響信号から出力アナログ音響信号を忠実に再生するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号に関して
好適に実施され、アナログ入力信号の記録や伝送などを
行うにあたって、該アナログ入力信号をデルタシグマ変
調によって１ビット信号に符号化するための方法、なら
びにその符号化方法を用いる装置および符号化された１
ビット信号のアナログ出力信号への復号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】前記音響信号などのアナログ入力信号を
デジタル信号に変換することによって、前記記録や伝送
などにあたっての信号の劣化を極めて小さくすることが
できる。しかしながら、前記アナログ入力信号のデジタ
ル信号への変換に伴って、量子化ノイズが発生するとい
う問題がある。前記量子化ノイズは、直流から標本化周
波数の１／２までに分布し、全体のノイズ電力は、アナ
ログ／デジタル変換器の分解能によって決定されること
が知られている。

【０００３】したがって、前記標本化周波数を高くする
と、ノイズ分布も拡がり、信号帯域におけるノイズ電力
を小さくすることができる。このため、半導体技術の進
歩に伴って、近年、アナログ入力信号を１ビットでデジ
タル信号に変換する、いわゆるデルタシグマ変調が行わ
れるようになってきている。

【０００４】また、前記デルタシグマ変調回路を３段以
上の高次の積分器で構成することによって、前記量子化
ノイズを高周波帯域側に押しやり、低周波帯域側でダイ
ナミックレンジを拡大することができるノイズシェーピ
ング動作が可能であることが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、記録媒体の記録
容量や伝送媒体の伝送容量には制限があり、したがって
充分に高い周波数帯域まで充分なダイナミックレンジを
確保することは困難である。このため、典型的な従来技
術の、たとえば特開平６−２３２７５５号公報では、ア
ナログ入力信号を１ビット信号に符号化して記録または
伝送等を行うにあたって、高周波成分にエンファシス処
理を行い、再生または受信された１ビット信号をアナロ
グ出力信号に復号化した後、ディエンファシス処理が行
われている。

【０００６】しかしながら、上述の従来技術では、高周
波帯域のノイズ成分の抑圧には効果が生じるけれども、
前記記録容量や伝送容量の制限から、たとえばレコード
会社等の音源製作側で所望とする周波数特性およびダイ
ナミックレンジを得ることができないという問題があ
る。

【０００７】本発明の目的は、所定のデータ容量内で、
所望とする周波数帯域およびダイナミックレンジを確保
することができる符号化方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る符
号化方法は、アナログ入力信号を予め定めるアルゴリズ
ムのデルタシグマ変調によってノイズシェーピングされ
た１ビット信号に符号化するための方法において、前記
アナログ入力信号の予め定める単位毎に、相関を有する
周波数帯域の広狭と量子化ノイズレベルとを決定する前
記アルゴリズムを切換可能とし、選択されたアルゴリズ
ムで前記デルタシグマ変調を行って前記１ビット信号を
作成し、かつ該アルゴリズムを表す帯域コード信号を、
前記１ビット信号に付加することを特徴とする。

【０００９】上記の構成によれば、１ビット信号の記録
や伝送等に規定された容量内で、符号化すべきアナログ
入力信号に対応して、量子化ノイズ分布によって決定さ
れるダイナミックレンジと周波数帯域との、いずれの特
性を重視するかを決定し、重視すべき特性に対応してア
ルゴリズムを切換えて、デルタシグマ変調を行う。

【００１０】したがって、たとえばレコード会社等の音
源製作側では、符号化すべきアナログ入力信号が、たと
えば微弱な音が多数含まれる生録音の音響であるか、ま
たは高周波成分を発生する楽器が多数含まれる曲である
のかなどに対応して、前記アルゴリズムを切換えて、音
源製作者が所望とする周波数帯域およびダイナミックレ
ンジでの記録や伝送を可能とすることができる。

【００１１】なお、前記アルゴリズムを表す帯域コード
信号は、前記１ビット信号に付加されて記録や伝送が行
われる。これによって、コンパクトディスクのユーザな
どの復号側では、復号化手段の特性を前記帯域コード信
号に対応して変化することによって、音源製作者などが
所望とする周波数帯域およびダイナミックレンジでアナ
ログ出力信号を忠実に再現することができる。

【００１２】また請求項２の発明に係る符号化方法で
は、前記切換可能なアルゴリズムは、高次の積分回路を
含んで構成されるデルタシグマ変調回路における帰還回
路の伝達関数の零点の位置であることを特徴とする。

【００１３】上記の構成によれば、高次の積分回路を含
んで構成されるデルタシグマ変調回路において、高周波
帯域側になるにつれて増加してゆく量子化ノイズに対し
て、帰還回路の伝達関数の零点の位置を制御して、その
零点を中心として前記量子化ノイズの分布にディップを
生じさせ、所望とする周波数帯域と、それに対応したダ
イナミックレンジとを任意に設定することができる。

【００１４】さらにまた請求項３の発明に係る符号化方
法は、前記選択されたアルゴリズムに対応する復号化時
の制御信号を併せて付加することを特徴とする。

【００１５】上記の構成によれば、復号化装置は、前記
制御信号に対応してローパスフィルタの遮断周波数を設
定するなどの、制御信号に対応したパラメータで復号化
を行うことによって、前記帯域コード信号のデコードな
どの煩雑な処理を伴うことなく、忠実に復号化を行うこ
とができる。

【００１６】また請求項４の発明に係る符号化方法で
は、符号化された前記１ビット信号はディスク状記録媒
体のデータ記録領域に記録され、前記帯域コード信号は
ＴＯＣ（Ｔａｂｌｅ ｏｆ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ：目次）
領域に記録されることを特徴とする。

【００１７】上記の構成によれば、符号化された１ビッ
ト信号を、コンパクトディスクやミニディスク等のディ
スク状記録媒体に記録するにあたって、前記帯域コード
信号を、前記１ビット信号が記録されるデータ記録領域
の記録内容を記録するためのＴＯＣ領域に記録する。

【００１８】したがって、復号化装置である再生装置の
再生開始時に、前記ＴＯＣ領域が予め読出されて、アド
レスデータなどとともに前記帯域コード信号がストアさ
れており、ローパスフィルタの遮断周波数などの、再生
すべき１ビット信号に対応した再生のためのパラメータ
が速やかに設定可能となる。

【００１９】さらにまた請求項５の発明に係る符号化方
法では、符号化された前記１ビット信号はディスク状記
録媒体のデータ記録領域に記録され、前記帯域コード信
号および前記制御信号はＴＯＣ領域に記録されることを
特徴とする。

【００２０】上記の構成によれば、復号化装置は、ＴＯ
Ｃ領域を読出すだけで、復号化に必要なパラメータを得
ることができ、煩雑な前記帯域コード信号のデコード処
理をなくすことができる。

【００２１】また請求項６の発明に係る符号化装置は、
アナログ入力信号を予め定めるアルゴリズムのデルタシ
グマ変調によってノイズシェーピングされた１ビット信
号に符号化するための装置において、相関を有する周波
数帯域の広狭と量子化ノイズレベルとの設定を行うため
の入力手段と、前記入力手段への入力操作に応答して、
前記アルゴリズムの設定を行うための帯域コード信号を
発生する帯域コード信号発生手段と、前記アナログ入力
信号を、予め定める単位毎に前記帯域コード信号に応答
してアルゴリズムを切換えて前記１ビット信号に符号化
する信号処理手段と、前記１ビット信号に、該１ビット
信号の前記予め定める単位毎に前記帯域コード信号を付
加する信号加算手段とを含むことを特徴とする。

【００２２】上記の構成によれば、記録や伝送などのた
めに符号化すべきアナログ入力信号に対応して、音源製
作者等が、量子化ノイズ分布によって決定されるダイナ
ミックレンジと周波数帯域との、いずれの特性を重視す
るかを決定し、重視すべき特性に対応して入力手段を操
作して、帯域コード信号発生手段に前記特性に対応した
帯域コード信号を発生させる。信号処理手段は、前記帯
域コード信号に応答してアルゴリズムを切換えて、デル
タシグマ変調を行う。前記帯域コード信号は、前記１ビ
ット信号に付加されて記録や伝送が行われ、復号側で
は、復号化手段の特性が前記帯域コード信号に対応して
変化される。

【００２３】したがって、アナログ入力信号が、たとえ
ば微弱な音が多数含まれる生録音の音響であるか、また
は高周波成分が多く含まれる曲であるのかなどに対応し
て、音源製作者が所望とする周波数帯域およびダイナミ
ックレンジでの記録や伝送を忠実に行うことができる。

【００２４】さらにまた請求項７の発明に係る符号化装
置では、前記帯域コード信号発生手段はまた、帯域コー
ド信号に対応した復号化時の復号化手段の設定を表す制
御信号を、前記帯域コード信号と共に信号加算手段に与
えることを特徴とする。

【００２５】上記の構成によれば、復号化装置は、前記
制御信号に対応してローパスフィルタの遮断周波数を設
定するなどの、該制御信号に対応したパラメータで復号
化を行うことによって、前記帯域コード信号のデコード
などの煩雑な処理を伴うことなく、忠実に復号化を行う
ことができる。

【００２６】また請求項８の発明に係る符号化装置で
は、前記信号加算手段は、前記１ビット信号に、前記帯
域コード信号を加算してディスク状記録媒体に記録する
記録手段を含むことを特徴とする。

【００２７】上記の構成によれば、コンパクトディスク
やミニディスクなどのディスク状記録媒体に、単位時間
当りの記録容量が一定のままで、所望とする任意の周波
数帯域およびダイナミックレンジの１ビット信号を記録
することができる。

【００２８】さらにまた請求項９の発明に係る符号化装
置では、前記信号加算手段は、前記１ビット信号に、前
記帯域コード信号を加算して伝送媒体を介して伝送を行
う送信手段を含むことを特徴とする。

【００２９】上記の構成によれば、通信回線等の伝送媒
体の伝送容量が一定のままで、所望とする任意の周波数
帯域およびダイナミックレンジを有する１ビット信号を
伝送することができる。

【００３０】また請求項１０の発明に係る復号化装置
は、前記請求項１または２で示す方法によって作成され
た入力信号を、前記１ビット信号と帯域コード信号とに
相互に分離する分離手段と、前記分離手段で分離された
帯域コード信号に対応した制御信号を作成する制御信号
作成手段と、前記制御信号に応答し、該制御信号に対応
したパラメータで、前記分離手段からの１ビット信号を
アナログ出力信号に復号化する復号化手段とを含むこと
を特徴とする。

【００３１】上記の構成によれば、帯域コード信号か
ら、復号化に使用されたアルゴリズムに正確に対応した
パラメータで、入力された１ビット信号をアナログ出力
信号に復号化することができ、忠実に復号化を行うこと
ができる。

【００３２】さらにまた請求項１１の発明に係る復号化
装置では、前記分離手段は、ディスク状記録媒体に記録
されている前記１ビット信号および帯域コード信号を再
生する再生手段を含むことを特徴とする。

【００３３】上記の構成によれば、該復号化装置は、ミ
ニディスクやコンパクトディスクなどのディスク状記録
媒体の再生装置として実現され、復号化手段によって復
号化がされたアナログ出力信号を、製作者側が所望とす
る周波数帯域およびダイナミックレンジを有する信号と
することができる。

【００３４】また請求項１２の発明に係る復号化装置で
は、前記分離手段は、伝送媒体を介して伝送されてきた
前記１ビット信号および帯域コード信号を受信する受信
手段を含むことを特徴とする。

【００３５】上記の構成によれば、該復号化装置は、デ
ータ伝送に用いられる受信装置として実現され、送信側
で設定された周波数帯域およびダイナミックレンジで、
出力アナログ信号を正確に復号化することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１〜図６に基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００３７】図１は、本発明の実施の一形態の符号化装
置１および復号化装置２の電気的構成を示すブロック図
である。符号化装置１は、レコード会社等の音源製作側
に設置されている。この符号化装置１への入力アナログ
音響信号は、高速でサンプリングされて、１ビット音響
信号に変換された後、記録媒体であるコンパクトディス
ク３に記録される。このコンパクトディスク３に記録さ
れている１ビット音響信号は、ユーザなどの再生側に設
置されている復号化装置２において、出力アナログ音響
信号に復号化された後、電力増幅器およびスピーカなど
の音響化手段によって音響化される。

【００３８】したがって、前記符号化装置１には、高次
デルタシグマ変調回路で実現され、入力アナログ音響信
号に後述するようにしてデルタシグマ変調を行う信号処
理回路１１と、操作者の操作に応答して、この信号処理
回路１１における前記デルタシグマ変調のアルゴリズム
の設定を行うための帯域コード信号を発生することがで
き、入力手段であり帯域コード信号発生手段である入力
手段１２と、前記信号処理回路１１からの１ビット音響
信号と入力手段１２で作成された帯域コード信号とを前
記コンパクトディスク３に記録し、信号加算手段である
記録手段１３とを備えて構成されている。

【００３９】また、復号化装置２は、コンパクトディス
ク３に記録されている前記１ビット音響信号および帯域
コード信号等を再生することができる再生手段２１と、
再生手段２１で再生された１ビット音響信号と帯域コー
ド信号とを相互に分離し、分離手段である信号処理回路
２２と、前記信号処理回路２２からの帯域コード信号に
対応して、復号化のためのパラメータを設定することが
できる制御信号を発生する制御信号作成回路２３と、前
記制御信号に応答したパラメータで前記１ビット音響信
号を平滑化するとともに、高域の量子化ノイズを除去し
て、アナログ音響信号に復号化する復号化手段であるロ
ーパスフィルタ２４と、前記ローパスフィルタ２４から
のアナログ音響信号を増幅して、出力アナログ音響信号
として出力するアンプ２５とを備えて構成されている。

【００４０】図２は、デルタシグマ変調を行う信号処理
回路１１のアルゴリズムを説明するためのブロック図で
ある。この信号処理回路１１は、大略的に、デルタシグ
マ変調理論に基づく７次の積分器Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈ７
によって、入力端子３１への入力アナログ音響信号を順
次積分してゆくとともに、各積分器Ｈ１〜Ｈ７からの出
力を加算器３２で加算し、量子化器３３によって１ビッ
ト音響信号に量子化した後、出力端子３４から出力する
積分出力並列加算型のデルタシグマ変調回路である。

【００４１】前記量子化器３３からの１ビット音響信号
はまた、遅延器３５で１サンプリング周期だけ遅延され
た後、加算器３６において前記入力アナログ音響信号か
ら減算されて、積分器Ｈ１へ負帰還される。各積分器Ｈ
２〜Ｈ７に関して、それぞれ入力側に係数器Ｇ２〜Ｇ７
が介在されており、前段側の積分器からの出力が、この
係数器Ｇ２〜Ｇ７を介して、前記積分器Ｈ２〜Ｈ７に入
力されている。

【００４２】また、積分器Ｈ２，Ｈ３に関連して、遅延
器Ｄ１１、係数器Ｇ１１および加算器Ｋ１１から成る帰
還ループＬ１が設けられており、積分器Ｈ３からの出力
は、遅延器Ｄ１１で遅延され、さらに係数器Ｇ１１で所
定の係数が乗算された後、加算器Ｋ１１によって、前記
係数器Ｇ２から積分器Ｈ２への入力から減算される。こ
のような負帰還ループが、積分器Ｈ４，Ｈ５および積分
器Ｈ６，Ｈ７に関して、それぞれ帰還ループＬ２，Ｌ３
として設けられており、各帰還ループＬ２，Ｌ３は、遅
延器Ｄ１２、係数器Ｇ１２、加算器Ｋ１２および遅延器
Ｄ１３、係数器Ｇ１３、加算器Ｋ１３によって構成され
ている。

【００４３】デルタシグマ変調回路の構成として種々の
アルゴリズムが提案されているけれども、本発明では、
積分器が３段以上の高次デルタシグマ変調によってノイ
ズシェーピングを行い、かつ１または複数の帰還ループ
を備える構成とし、前記図２の構成に限定されることは
ない。この図２で示す構成では、伝達関数に、前記帰還
ループＬ１〜Ｌ３にそれぞれ対応した極、すなわち零点
を有し、量子化ノイズ分布に、図３において参照符α１
で示すように、前記零点の周波数付近にディップを生じ
る。

【００４４】そこで本発明では、この零点を再生帯域内
に多数設定し、かつその周波数を制御して、量子化ノイ
ズレベルの高周波領域での立上がり周波数ＦＬ（図３の
場合には、１２ｋＨｚ付近のディップ点より少し高域の
１４ｋＨｚ付近の急勾配の特性を示す周波数）を制御
し、図４（ａ）で示すように、有効再生帯域を高周波側
に拡げるＷＩＤＥモードと、図４（ｂ）で示すように、
有効再生帯域のダイナミックレンジを拡大するＮＡＲＲ
ＯＷモードとの２つのモードの切換えを可能とする。

【００４５】図５は、信号処理回路１１の具体的構成を
示す電気回路図であり、図２に対応する部分には同一の
参照記号を付してその説明を省略する。入力端子３１か
らの入力アナログ音響信号は、縦続接続されている７次
の積分器Ｍ１〜Ｍ７において順次積分され、各積分器Ｍ
１〜Ｍ７からの出力は、加算器３２において加算された
後、量子化器３３において１ビット音響信号に量子化さ
れて、出力端子３４から出力される。また、量子化器３
３からの１ビット音響信号は、デジタル／アナログ変換
器３７においてアナログ信号に変換された後、帰還抵抗
Ｒ０を介して積分器Ｍ１の入力側へ帰還されている。

【００４６】第１次の積分器Ｍ１は、入力抵抗Ｒ１と、
差動増幅器Ａ１と、帰還コンデンサＣ１とを備えて構成
されている。入力端子３１からの入力アナログ音響信号
は、入力抵抗Ｒ１を介して、差動増幅器Ａ１の反転入力
端子に入力される。この差動増幅器Ａ１の非反転入力端
子は接地されている。この差動増幅器Ａ１からの出力
は、前記加算器３２へ出力されるとともに、コンデンサ
Ｃ１を介して反転入力端子に入力されて負帰還される。

【００４７】残余の積分器Ｍ２〜Ｍ７もこの積分器Ｍ１
と同様に構成されており、対応する部分の参照符号は、
同一の英字に、各積分器Ｍ２〜Ｍ７の次数に対応した添
数字を付して示している。したがって、たとえば第２次
の積分器Ｍ２では、積分器Ｍ１からの出力が入力抵抗Ｒ
２を介して入力され、出力は、加算器３２に入力される
とともに、次位の積分器Ｍ３に入力される。

【００４８】一方、第２次の積分器Ｍ２と第３次の積分
器Ｍ３とに関連して、帰還回路Ｍ１１が設けられてい
る。すなわち、積分器Ｍ２からの出力は積分器Ｍ３で積
分および反転され、さらに帰還回路Ｍ１１において正転
された後、積分器Ｍ２の差動増幅器Ａ２の反転入力端子
に入力されて、負帰還される。

【００４９】帰還回路Ｍ１１は、差動増幅器Ａ１１と、
３つの抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３とを備えて構成されている。
差動増幅器Ａ３からの出力は、入力抵抗Ｒ１１を介して
差動増幅器Ａ１１の反転入力端子に入力される。前記差
動増幅器Ａ１１の非反転入力端子は接地されている。ま
た、この差動増幅器Ａ１１の出力は、出力抵抗Ｒ１３を
介して差動増幅器Ａ２の反転入力端子に入力されるとと
もに、帰還抵抗Ｒ１２を介して該差動増幅器Ａ１１の反
転入力端子に負帰還されている。

【００５０】同様に、第４次の積分器Ｍ４と第５次の積
分器Ｍ５とに関連して帰還回路Ｍ１２が設けられてお
り、第６次の積分器Ｍ６と第７次の積分器Ｍ７とに関連
して帰還回路Ｍ１３が設けられている。前記帰還回路Ｍ
１２は差動増幅器Ａ１２と抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３とを備え
て構成されており、帰還回路Ｍ１３は差動増幅器Ａ１３
と抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３とを備えて構成されている。

【００５１】前記図３において、前記参照符α１で示す
特性は、図２で示すアルゴリズムによる伝達関数のシミ
ュレーション値であり、本件発明者がこの図５のように
構成した具体的構成において、高速フーリエ変換法等を
用いて実際に観測した特性を、参照符α２で示す。両者
を比較すると、実際の観測値ではシミュレーション値に
おけるディップはほぼ平坦化されているけれども、立上
がり周波数ＦＬ以上では両者は一致している。

【００５２】このように構成される信号処理回路１１に
おいて、前述の図４で示すような有効再生帯域のモード
を選択するための操作が前記入力手段１２に行われる
と、該入力手段１２は、その操作に応答して、選択され
たモードが前記ＷＩＤＥモードであるのか、またはＮＡ
ＲＲＯＷモードであるのかを表す帯域コード信号を発生
し、該信号処理回路１１に与える。これに応答して該信
号処理回路１１内では、たとえば前記帰還ループＬ２の
帰還係数を決定する係数器Ｇ１２に対応する出力抵抗Ｒ
２３の抵抗値を切換えることによって、該信号処理回路
１１の発振に対する安定度を確保しつつ、前記立上がり
周波数ＦＬを設定するとともに、その立上がり周波数Ｆ
Ｌ以下の有効再生帯域のノイズレベルを設定する。

【００５３】すなわちたとえば、前記出力抵抗Ｒ２３の
抵抗値を小さくすることによって、前記立上がり周波数
ＦＬが高域側に移動、すなわち有効再生帯域を高域側に
拡大した前記ＷＩＤＥモードとすることができ、これに
対して前記抵抗値を大きくすることによって、有効再生
帯域が狭くなり、相対的に該有効再生帯域内のノイズフ
ロアが低下し、ダイナミックレンジを大きくした前記Ｎ
ＡＲＲＯＷモードとすることができる。

【００５４】このように、アルゴリズムを切換えること
によって相互に関連する再生周波数帯域とダイナミック
レンジとが設定された信号処理回路１１によって得られ
た１ビット音響信号は、記録手段１３によって前記コン
パクトディスク３のデータ記録領域３ａに記録される。
また、前記１ビット音響信号のプログラムナンバや所要
時間等のデータが、前記コンパクトディスク３の最内周
側のＴＯＣ領域３ｂに記録される。本発明では、記録手
段１３は、前記帯域コード信号をこのＴＯＣ領域３ｂに
併せて記録する。

【００５５】これに対応して、復号化装置２では、コン
パクトディスク３が再生手段２１に装填されると、該再
生手段２１が起動されて前記ＴＯＣ領域３ｂが予め先読
みされ、その再生信号から、信号処理回路２２において
前記帯域コード信号が分離され、制御信号作成回路２３
にストアされている。前記データ記録領域３ａの再生時
には、その再生すべき前記プログラムナンバに対応した
帯域コード信号に基づいて、制御信号作成回路２３が制
御信号を発生し、この制御信号に応答した遮断周波数に
速やかに設定されたローパスフィルタ２４によって、前
記１ビット音響信号がアナログ音響信号に復号化され
る。

【００５６】図６は、前記ローパスフィルタ２４の具体
的な一構成例を示す電気回路図である。このローパスフ
ィルタ２４は、差動増幅器４０と、入力抵抗ｒ１と、帰
還抵抗ｒ２と、帰還コンデンサｃ１，ｃ２と、切換スイ
ッチｓｗとを備えて構成されている。入力端子Ｐ１への
入力信号Ｖｉｎは、入力抵抗ｒ１を介して差動増幅器４
０の反転入力端子に入力される。この差動増幅器４０の
非反転入力端子は接地されており、出力信号Ｖｏｕｔ
は、出力端子Ｐ２へ出力されるとともに、帰還抵抗ｒ２
を介して該差動増幅器４０の反転入力端子に負帰還され
ている。

【００５７】前記帰還抵抗ｒ２と並列に、帰還コンデン
サｃ１，ｃ２が設けられており、これらの帰還コンデン
サｃ１，ｃ２は、スイッチｓｗによって選択的に前記帰
還抵抗ｒ２と並列に接続される。スイッチｓｗは、前記
制御信号に応答して切換制御される。このスイッチｓｗ
は、一般的なアナログスイッチＩＣ等で実現することが
でき、前記制御信号作成回路２３からの制御信号は、前
記アナログスイッチＩＣの制御入力に適応した信号とさ
れ、前記帯域コード信号から簡単な信号処理で作成され
る。

【００５８】このように構成されるローパスフィルタ２
４の遮断周波数ｆｃは、下式で表される。

【００５９】ｆｃ＝１／（２πｒ０ｃ０） ただし、ｒ０＝ｒ２／ｒ１であり、ｃ０＝ｃ１またはｃ
２である。

【００６０】この遮断周波数ｆｃが前記ＷＩＤＥモード
とＮＡＲＲＯＷモードとのそれぞれの立上がり周波数Ｆ
Ｌと一致するように、前記抵抗ｒ１，ｒ２の抵抗値およ
びコンデンサｃ１，ｃ２の静電容量が選ばれる。

【００６１】こうして、音源製作者側で選択された有効
再生帯域に一致するように、ローパスフィルタ２４の特
性を一致させて、忠実な再生を行うことができる。これ
によって、単位時間当りの記録容量を一定としたまま
で、周波数帯域を拡大することができるＷＩＤＥモード
と、ダイナミックレンジを拡大することができるＮＡＲ
ＲＯＷモードとを切換えて使用することができる。

【００６２】本発明の実施の他の形態について、図７に
基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００６３】図７は本発明の実施の他の形態の符号化装
置１ａおよび復号化装置２ａの電気的構成を示すブロッ
ク図である。この符号化装置１ａおよび復号化装置２ａ
は、それぞれ前述の図１で示す符号化装置１および復号
化装置２に類似し、対応する部分には同一の参照符号を
付して、その説明を省略する。

【００６４】この符号化装置１ａでは、入力手段１２ａ
は、入力操作に応答して、前記帯域コード信号を発生す
るとともに、前記制御信号を発生し、記録手段１３ａに
おいて、前記１ビット音響信号および帯域コード信号と
ともに、コンパクトディスク３のＴＯＣ領域３ｂに記録
させる。これに対応して、復号化装置２ａの信号処理回
路２２ａは、前記ＴＯＣ領域３ｂを先読みして得られた
制御信号を、前記ローパスフィルタ２４へ出力する。

【００６５】したがって、復号化装置２ａ側で、前記帯
域コード信号をデコードする制御信号作成回路２３など
の煩雑な構成を削減することができる。

【００６６】上述の符号化装置１，１ａにおいて、再生
周波数帯域とダイナミックレンジとは２つのモードに切
換られたけれども、多数のモードに切換可能とされても
よいことは言うまでもない。また、このようなモード切
換は、上述のように各曲毎にだけでなく、各曲内で、録
音レベルや周波数帯域を考慮して切換えるようにしても
よい。さらにまた、上述のような符号化および復号化
は、入力アナログ音響信号の記録に関してだけでなく、
伝送や放送などのために行われてもよく、また符号化さ
れるアナログ入力信号は、前記音響信号に限らず、画像
信号などであってもよい。

【００６７】

【発明の効果】請求項１の発明に係る符号化方法は、以
上のように、高次デルタシグマ変調によって、アナログ
入力信号を量子化ノイズ分布が所定周波数以上となるよ
うにシェーピングして１ビット信号に符号化する符号化
方法において、相互に関連する周波数帯域の広狭と量子
化ノイズレベルとを、前記デルタシグマ変調のアルゴリ
ズムを切換えることによって任意に設定可能とし、その
選択されたアルゴリズムを表す帯域コード信号を前記１
ビット信号に付加する。

【００６８】それゆえ、復号側では、前記帯域コード信
号に対応したパラメータで前記１ビット信号を復号化す
ることによって、規定された容量内で、所望とする周波
数帯域およびダイナミックレンジでの記録や伝送等を行
うことができる。

【００６９】また請求項２の発明に係る符号化方法は、
以上のように、高次のデルタシグマ変調回路における帰
還回路の伝達関数の零点の位置を切換可能とする。

【００７０】それゆえ、前記零点を中心として前記量子
化ノイズの分布にディップを生じさせることによって、
所望とする周波数帯域とそれに対応したダイナミックレ
ンジとを任意に設定することができる。

【００７１】さらにまた請求項３の発明に係る符号化方
法は、以上のように、選択されたアルゴリズムに対応す
る復号化時の制御信号も前記１ビット信号に付加する。

【００７２】それゆえ、復号化装置は、制御信号に対応
したパラメータで復号化を行うだけで忠実に復号化を行
うことができ、帯域コード信号のデコードなどの煩雑な
処理を行う必要はない。

【００７３】また請求項４の発明に係る符号化方法は、
以上のように、前記１ビット信号がディスク状記録媒体
のデータ記録領域に記録されるとき、前記帯域コード信
号をＴＯＣ領域に記録する。

【００７４】それゆえ、復号化装置である再生装置は、
再生にあたって、予め前記ＴＯＣ領域を読出しており、
再生すべき曲などの１ビット信号が選択されると、直ち
にその１ビット信号に対応した再生のためのパラメータ
を設定することができる。

【００７５】さらにまた請求項５の発明に係る符号化方
法は、以上のように、前記１ビット信号がディスク状記
録媒体のデータ記録領域に記録されるとき、帯域コード
信号および制御信号をＴＯＣ領域に記録する。

【００７６】それゆえ、復号化装置である再生装置は、
再生にあたって、予めＴＯＣ領域を読出すだけで、復号
化に必要なパラメータを得ることができ、帯域コード信
号をデコードするなどの煩雑な処理をなくすことができ
る。

【００７７】また請求項６の発明に係る符号化装置は、
以上のように、音源製作者が入力手段から周波数帯域の
広狭と量子化ノイズレベルとの割付けを入力すると、信
号処理手段はそれに対応したアルゴリズムでアナログ入
力信号をデルタシグマ変調して１ビット信号を作成し、
また信号加算手段が前記１ビット信号に前記アルゴリズ
ムを表す帯域コード信号を付加する。

【００７８】それゆえ、復号側が前記帯域コード信号に
対応して復号化手段の特性を変化することによって、音
源製作者等の所望とする周波数帯域およびダイナミック
レンジでの記録や伝送などを忠実に行うことができる。

【００７９】さらにまた請求項７の発明に係る符号化装
置は、以上のように、復号化時の復号化手段の設定を表
す制御信号を、前記帯域コード信号に併せて出力する。

【００８０】それゆえ、復号化装置は、前記帯域コード
信号のデコードなどの煩雑な処理を行うことなく、前記
制御信号に対応して復号化手段のパラメータを変更する
だけで、忠実に復号化を行うことができる。

【００８１】また請求項８の発明に係る符号化装置は、
以上のように、前記１ビット信号および帯域コード信号
を、コンパクトディスクなどのディスク状記録媒体に記
録する。それゆえ、単位時間当りの記録容量が一定のま
まで、所望とする任意の周波数帯域およびダイナミック
レンジの１ビット信号を記録することができる。

【００８２】さらにまた請求項９の発明に係る符号化装
置は、以上のように、前記１ビット信号および帯域コー
ド信号を伝送媒体を介して伝送する。

【００８３】それゆえ、通信回線等の伝送媒体の伝送容
量が一定のままで、所望とする任意の周波数帯域および
ダイナミックレンジを有する１ビット信号を伝送するこ
とができる。

【００８４】また請求項１０の発明に係る復号化装置
は、以上のように、入力された前記１ビット信号および
帯域コード信号を分離手段で分離し、復号化手段が、制
御信号作成手段において前記帯域コード信号に対応して
作成された制御信号に応答したパラメータで、前記１ビ
ット信号をアナログ出力信号に復号化する。

【００８５】それゆえ、所望とする任意の周波数帯域お
よびダイナミックレンジで符号化されている１ビット信
号を、符号化時のアルゴリズムに正確に対応して、アナ
ログ出力信号に復号化することができる。

【００８６】さらにまた請求項１１の発明に係る復号化
装置は、以上のように、ディスク状記録媒体の再生装置
として実現される。

【００８７】それゆえ、製作者側が所望とする周波数帯
域およびダイナミックレンジで、アナログ出力信号を再
生することができる。

【００８８】また請求項１２の発明に係る復号化装置
は、以上のように、データ伝送に用いられる受信装置と
して実現される。

【００８９】それゆえ、送信側で設定された周波数帯域
およびダイナミックレンジで、出力アナログ信号を正確
に復号化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の符号化装置および復号
化装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】前記符号化装置においてデルタシグマ変調を行
う信号処理回路のアルゴリズムを説明するためのブロッ
ク図である。

【図３】帰還ループを有する高次デルタシグマ変調回路
における量子化ノイズ分布を説明するためのグラフであ
る。

【図４】本発明の符号化方法の考え方を説明するための
グラフである。

【図５】図２で示すアルゴリズムを具体的構成に示す電
気回路図である。

【図６】図１で示す復号化装置におけるローパスフィル
タの１構成例を示す電気回路図である。

【図７】本発明の実施の他の形態の符号化装置および復
号化装置の電気的構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１ａ 符号化装置 ２，２ａ 復号化装置 ３ コンパクトディスク（記録媒体） １１ 信号処理回路（信号処理手段） １２，１２ａ 入力手段（入力手段、帯域コード信号発
生手段） １３，１３ａ 記録手段（信号加算手段） ２１ 再生手段 ２２，２２ａ 信号処理回路（分離手段） ２３ 制御信号作成回路（制御信号作成手段） ２４ ローパスフィルタ（復号化手段） ２５ アンプ ３２ 加算器 ３３ 量子化器 ３５ 遅延器 ３６ 加算器 Ａ１〜Ａ７；Ａ１１〜Ａ１３ 差動増幅器 ｃ１，ｃ２ 帰還コンデンサ Ｄ１１〜Ｄ１３ 遅延器 Ｇ２〜Ｇ７；Ｇ１１〜Ｇ１３ 係数器 Ｈ１〜Ｈ７ 積分器 Ｋ１１〜Ｋ１３ 加算器 Ｌ１〜Ｌ３ 帰還ループ Ｍ１〜Ｍ７ 積分器 Ｍ１１〜Ｍ１３ 帰還回路 Ｒ２３ 出力抵抗 ｓｗ 切換スイッチ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ入力信号を予め定めるアルゴリズ
   ムのデルタシグマ変調によってノイズシェーピングされ
   た１ビット信号に符号化するための方法において、 前記アナログ入力信号の予め定める単位毎に、相関を有
   する周波数帯域の広狭と量子化ノイズレベルとを決定す
   る前記アルゴリズムを切換可能とし、選択されたアルゴ
   リズムで前記デルタシグマ変調を行って前記１ビット信
   号を作成し、かつ該アルゴリズムを表す帯域コード信号
   を、前記１ビット信号に付加することを特徴とする符号
   化方法。
2. 【請求項２】前記切換可能なアルゴリズムは、高次の積
   分回路を含んで構成されるデルタシグマ変調回路におけ
   る帰還回路の伝達関数の零点の位置であることを特徴と
   する請求項１記載の符号化方法。
3. 【請求項３】前記選択されたアルゴリズムに対応する復
   号化時の制御信号を併せて付加することを特徴とする請
   求項１または２記載の符号化方法。
4. 【請求項４】符号化された前記１ビット信号はディスク
   状記録媒体のデータ記録領域に記録され、前記帯域コー
   ド信号はＴＯＣ領域に記録されることを特徴とする請求
   項１または２記載の符号化方法。
5. 【請求項５】符号化された前記１ビット信号はディスク
   状記録媒体のデータ記録領域に記録され、前記帯域コー
   ド信号および前記制御信号はＴＯＣ領域に記録されるこ
   とを特徴とする請求項３記載の符号化方法。
6. 【請求項６】アナログ入力信号を予め定めるアルゴリズ
   ムのデルタシグマ変調によってノイズシェーピングされ
   た１ビット信号に符号化するための装置において、相関
   を有する周波数帯域の広狭と量子化ノイズレベルとの設
   定を行うための入力手段と、 前記入力手段への入力操作に応答して、前記アルゴリズ
   ムの設定を行うための帯域コード信号を発生する帯域コ
   ード信号発生手段と、 前記アナログ入力信号を、予め定める単位毎に前記帯域
   コード信号に応答してアルゴリズムを切換えて前記１ビ
   ット信号に符号化する信号処理手段と、 前記１ビット信号に、該１ビット信号の前記予め定める
   単位毎に前記帯域コード信号を付加する信号加算手段と
   を含むことを特徴とする符号化装置。
7. 【請求項７】前記帯域コード信号発生手段はまた、帯域
   コード信号に対応した復号化時の復号化手段の設定を表
   す制御信号を、前記帯域コード信号と共に信号加算手段
   に与えることを特徴とする請求項６記載の符号化装置。
8. 【請求項８】前記信号加算手段は、前記１ビット信号
   に、前記帯域コード信号を加算してディスク状記録媒体
   に記録する記録手段を含むことを特徴とする請求項６ま
   たは７記載の符号化装置。
9. 【請求項９】前記信号加算手段は、前記１ビット信号
   に、前記帯域コード信号を加算して伝送媒体を介して伝
   送を行う送信手段を含むことを特徴とする請求項６また
   は７記載の符号化装置。
10. 【請求項１０】前記請求項１または２で示す方法によっ
    て作成された入力信号を、前記１ビット信号と帯域コー
    ド信号とに相互に分離する分離手段と、 前記分離手段で分離された帯域コード信号に対応した制
    御信号を作成する制御信号作成手段と、 前記制御信号に応答し、該制御信号に対応したパラメー
    タで、前記分離手段からの１ビット信号をアナログ出力
    信号に復号化する復号化手段とを含むことを特徴とする
    復号化装置。
11. 【請求項１１】前記分離手段は、ディスク状記録媒体に
    記録されている前記１ビット信号および帯域コード信号
    を再生する再生手段を含むことを特徴とする請求項１０
    記載の復号化装置。
12. 【請求項１２】前記分離手段は、伝送媒体を介して伝送
    されてきた前記１ビット信号および帯域コード信号を受
    信する受信手段を含むことを特徴とする請求項１０記載
    の復号化装置。