JPH10188478A - デジタルオーディオ信号の再生方法及びエンコード装置、記録媒体並びに再生装置 - Google Patents

デジタルオーディオ信号の再生方法及びエンコード装置、記録媒体並びに再生装置

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JPH10188478A
JPH10188478A JP35532896A JP35532896A JPH10188478A JP H10188478 A JPH10188478 A JP H10188478A JP 35532896 A JP35532896 A JP 35532896A JP 35532896 A JP35532896 A JP 35532896A JP H10188478 A JPH10188478 A JP H10188478A
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Japan
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audio signal
digital audio
signal
frequency
band
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Yoshiaki Tanaka
美昭 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別なクロスオーバネットワークを設けるこ
となく、また、ユーザが既存の低域用スピーカを利用し
て高品質のハイファイ信号を容易に再生する。 【解決手段】 アナログ音声信号がA/D変換器1によ
り十分高いサンプリング周波数、例えば192kHzで
ハイサンプリングされて例えば24ビットの高分解能の
PCM信号に変換され、低域成分と高域成分に分割され
てアロケーション回路10によりパッキングされる。再
生装置では低域成分と高域成分がそれぞれD/A変換器
15a、15bによりD/A変換され、アナログ出力端
子23、24を介して出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログオーディ
オ信号を例えば96kHz、192kHzのハイサンプ
リング周波数でA/D変換したハイファイデジタルオー
ディオ信号を再生するためのデジタルオーディオ信号の
再生方法及びエンコード装置、記録媒体並びに再生装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】オーディオ再生用光ディスクとしてのC
D(コンパクト ディスク)が市場に出てから10数年
が経過し、既にオーディオ情報の記録媒体としては従来
のカセットテープを凌駕してめざましい普及を見せてい
る。そして、デジタルディスクであるCDの物理・論理
フォーマットは、8ビット固定データ長シンボルのEF
M変調記録方式やサブコード、オーディオデータ、CR
Cなどのデータフォーマット方式として確立しており、
各種のアプリケーション機能を付加したCDプレーヤが
開発されている。
【0003】また、CDはそのサブコードにおけるQチ
ャンネルのコントロールビット(4ビット)で識別させ
ることによって、あるいはTOCの不在で識別させるこ
とにより、データ用のCD−ROMとしても利用されて
おり、デジタルディスクの大容量性や高速アクセス性を
有効に利用して電子出版の分野でその応用を拡大しつつ
ある。ところで、上記のCD−ROMでは音声がADP
CMにより圧縮されており、その圧縮により原音質が再
現できず、よりハイファイ性の高い記録が望まれるよう
になってきている。換言すれば、圧縮しても通常のCD
の2倍、4倍の帯域に匹敵するオーディオ信号を記録で
きるディスクの出現が期待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アナログオ
ーディオ信号を例えば96kHz、192kHzのハイ
サンプリング周波数でA/D変換し、ユーザ側において
このような高品質のハイファイ信号をD/A変換してス
ピーカにより再生する場合、例えば48kHz以下を再
生可能な低域用スピーカのみを所持するユーザは、48
kHzがクロスオーバのネットワークと48kHz以上
を再生可能な高域用スピーカが必要になる。
【0005】しかしながら、例えば96kHz、192
kHzのサンプリング周波数及びその高調波は、可聴周
波数と言うよりも電波に近いので、この周波数帯のクロ
スオーバネットワークは、ラジオ放送のノイズになるな
どの問題を防止するために高価となり、また、スピーカ
システムを組み込むことは容易でない。したがって、ユ
ーザにとって高品質のハイファイ信号を容易にスピーカ
により再生することができない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、特別な
クロスオーバネットワークを設けることなく、また、ユ
ーザが既存の低域用スピーカを利用して高品質のハイフ
ァイ信号を容易に再生することができるデジタルオーデ
ィオ信号の再生方法及びエンコード装置、記録媒体並び
に再生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、A/D変換して生成されたデジタルオーデ
ィオ信号を複数の周波数バンドに分割し、再生時に各周
波数バンドのデジタルオーディオ信号をそれぞれD/A
変換するようにしたものである。
【0008】すなわち本発明によれば、アナログオーデ
ィオ信号をA/D変換してデジタルオーディオ信号を生
成するステップと、前記デジタルオーディオ信号を複数
の周波数バンドに分割するステップと、前記各周波数バ
ンドに分割されたデジタルオーディオ信号を異なるチャ
ネルにパッキングするステップと、前記パッキングされ
たデジタルオーディオ信号を媒体を介して伝送するステ
ップと、前記媒体を介して伝送されたデジタルオーディ
オ信号を前記周波数バンド毎に取り出すステップと、前
記デジタルオーディオ信号を前記周波数バンド毎にそれ
ぞれD/A変換するステップとを、有するデジタルオー
ディオ信号の再生方法が提供される。
【0009】また、本発明によれば、アナログオーディ
オ信号をA/D変換してデジタルオーディオ信号を生成
するA/D変換手段と、前記A/D変換手段により生成
されたデジタルオーディオ信号を複数の周波数バンドに
分割する分割手段と、前記分割手段により分割された各
周波数バンドのデジタルオーディオ信号を異なるチャネ
ルにパッキングするパッキング手段とを、有するデジタ
ルオーディオ信号のエンコード装置が提供される。
【0010】また、本発明によれば、アナログオーディ
オ信号をA/D変換してデジタルオーディオ信号を生成
し、前記デジタルオーディオ信号を複数の周波数バンド
に分割し、各周波数バンドのデジタルオーディオ信号を
異なるチャネルにパッキングして記録したデジタルオー
ディオ信号の記録媒体が提供される。
【0011】また、本発明によれば、アナログオーディ
オ信号をA/D変換してデジタルオーディオ信号を生成
し、前記デジタルオーディオ信号を複数の周波数バンド
に分割し、各周波数バンドのデジタルオーディオ信号を
異なるチャネルにパッキングして記録したデジタルオー
ディオ信号の記録媒体を再生するデジタルオーディオ信
号の再生装置であって、前記記録媒体から再生されたデ
ジタルオーディオ信号を前記周波数バンド毎に取り出す
取り出し手段と、前記デジタルオーディオ信号を前記周
波数バンド毎にそれぞれD/A変換する複数のD/A変
換手段とを、有するデジタルオーディオ信号の再生装置
が提供される。
【0012】
【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は本発明に係るデジタルオー
ディオ信号の再生方法の一実施形態を実現するエンコー
ド装置を示すブロック図、図2は図1の信号処理回路を
詳細に示すブロック図、図3は図2の帯域分割フィルタ
により分割された低域信号及び高域信号の周波数特性を
示す説明図、図4は図1のエンコード装置によりパッキ
ングされたデータフォーマットの一例を示す説明図、図
5は本発明に係るデジタルオーディオ信号の再生装置の
一実施形態を示すブロック図である。
【0013】図1に示す入力端子INにはアナログ音声
信号が入力し、この入力信号はA/Dコンバータ1によ
り十分高いサンプリング周波数、例えば192kHzで
ハイサンプリングされて例えば24ビットの高分解能の
PCM信号に変換される。このデジタル信号は図2に詳
しく示す信号処理回路2及びメモリ3によりエンコード
され、次いでDVD符号化回路4によりパッキングされ
る。このパッキングデータは出力端子OUT1に出力さ
れるか、又は媒体に応じた変調方式で変調回路5により
変調されて出力端子OUT2に出力される。なお、この
出力端子OUT2の出力信号に基づいてマスタの記録媒
体を作成し、このマスタの記録媒体から市販用の記録媒
体(例えばDVD−ROM)にコピーすることができ
る。
【0014】また、著作権データ供給部40から供給さ
れる著作権データが後述するようにパッキングエンコー
ダ8によりパッキングされる。著作権データは図4に示
すユーザデータ内のサブヘッダに記録され、一例とし
て、 ・著作権を識別するために複製状態を管理するための情
報であるディスクのシリアルナンバ(16バイト) ・プレーヤ識別子コード(4バイト) ・録音日(3バイト) ・録音数(3バイト) ・複製された数(4バイト)及び ・著作権状態を管理するための複製可能数(3バイト) が分散してサブヘッダに記録される。また、DVDには
サブヘッダとは別に、CDRディスクなどで規定されて
いるTOCエリアに相当するようにディスクの内周に設
けられる著作権管理情報エリア(CMIエリア)に、こ
れらの著作権データが更に詳しく記録される。また、こ
の著作権データは必要に応じて出力端子OUT3を介し
て出力される。
【0015】図2を参照して信号処理回路2の構成を詳
しく説明する。先ず、A/Dコンバータ1によりA/D
変換されたデジタルデータは、帯域分割フィルタ6に印
加される。帯域分割フィルタ6はデジタルフィルタで構
成され、図2はその構成を模式的に示している。
【0016】上段に示す「H0 (z)」8aはローパス
フィルタ(LPF)であって図3(a)に示すように既
存のオーディオシステムが再生可能な48kHz以下の
低域成分x0(n)のみを通過させる。また、下段に示
す「H1 (z)」9aはハイパスフィルタ(HPF)で
あって図3(b)に示すように48kHz以上の高域成
分x0(n)のみを通過させる。すなわち、この帯域分
割フィルタ6は0〜192kHzの帯域を1:3の2つ
のバンドに分割する。また、「H0 (z)」8aの次段
の「↓2」8bは、低域成分x0(n)のサンプリング
周波数を1/2(96kHz)にダウンサンプリングさ
せることを示している。
【0017】次いでこの低域成分x0 (n)と高域成分
x1 (n)は、本実施形態では圧縮されることなくその
ままの状態でアロケーション回路10に印加される。ア
ロケーション回路10はこれらの低域成分x0 (n)と
高域成分x1 (n)の各デジタルデータを異なるチャネ
ルに所定の配列でパッキングするとともに、著作権デー
タ供給部40からの著作権データをサブヘッダにパッキ
ングし、DVD符号化回路4に出力する。例えばDVD
のようにユーザデータ(パケット)が2034バイトの
場合には低域成分x0 (n)と高域成分x1 (n)の各
デジタルデータは共に338個であり(1データが24
ビットの場合)、サブヘッダは2バイトである。
【0018】DVD符号化回路4は図4に示すように、
この2034バイトのパケットに対して14バイトのパ
ックヘッダを付加する。なお、パックヘッダは4バイト
のパックスタートフィールドと、6バイトのSCRフィ
ールドと、3バイトのMux rateフィールドと、1バイト
のスタッフィングフィールドにより構成されている。
【0019】次に、図5を参照して再生装置について説
明する。入力信号は先ず、エンコーダ側の変調回路5の
変調方式に応じて復調回路11により復調され、次いで
DVD復号回路12によりアンパッキングされてユーザ
データ(パケット)が復元される。このユーザデータは
ビットストリームの状態でスイッチ21を介してデジタ
ル出力端子22に出力されると共に、ユーザデータのビ
ットストリームが低域成分y0 (n)と高域成分y1
(n)に分離された後、それぞれがD/A変換器15
a、15bに印加される。D/A変換器15a、15b
ではそれぞれ低域成分y0 (n)と高域成分y1 (n)
が96kHz、192kHzでD/A変換され、アナロ
グ出力端子23、24を介して出力される。
【0020】したがって、上記実施形態によれば、19
2kHzでハイサンプリングされてA/D変換されて記
録媒体に記録されているデジタルデータは、再生装置で
は低域成分y0 (n)と高域成分y1 (n)がそれぞれ
D/A変換されて出力されるので、ユーザはクロスオー
バネットワークを設けることなく、低域成分y0 (n)
のアナログオーディオ信号を既存のスピーカSP1(及
びアンプ)により再生することができるとともに、高域
成分y1 (n)のアナログオーディオ信号については高
域専用のスピーカSP2(及びアンプ)を追加すること
により再生することができる。なお、上記実施形態で
は、説明を簡略化するために1系統(モノラル)を例に
したが、ステレオ音声信号(L+R)の場合にはD/A
変換器15a、15bなどの回路は2系統が使用される
ことはもちろんである。
【0021】また、この実施形態では、DVD復号回路
12の出力がスイッチ21を介してデジタル出力端子2
2に接続され、また、暗証番号を入力するための端子2
5と、この端子25を介して入力した暗証番号を解読し
た場合にスイッチ21をオンにする暗号解読部26が設
けられている。したがって、特定者のみが低域成分y0
(n)と高域成分y1 (n)を含むビットストリームを
コピーすることができる。
【0022】次に、図6〜図12を参照して第2の実施
形態について説明する。図6は第2の実施形態のエンコ
ーダの信号処理部を示すブロック図、図7は第2の実施
形態の再生装置の信号処理部を示すブロック図、図8は
図6の圧縮回路の具体的な構成を示すブロック図、図9
は図8の時間領域ロスレス・エンコーダ122の構成を
詳細に示すブロック図、図10は図9の予測器の処理を
示す説明図、図11及び図12は可変転送レートでパッ
キングする例を示す説明図である。
【0023】図6に示す信号処理部は図2に示す信号処
理回路2に対応しており、帯域分割フィルタ6により分
離された高域成分x1 (n)を圧縮してアロケーション
回路10に印加する圧縮回路7が追加されている。ま
た、図7に示す再生装置の信号処理部及びD/A変換器
は図5に示す信号処理回路13及びD/A変換器15に
対応しており、圧縮回路7により圧縮された高域成分y
1 (n)を伸長する伸長回路16が追加されている。し
たがって、この第2の実施形態によれば、低域成分は圧
縮、伸長されず、高域成分が圧縮、伸長される。
【0024】次に、図8を参照して圧縮回路7について
詳しく説明する。先ず、図1に示すA/D変換器1によ
り192kHzの周波数でサンプリングされてA/D変
換されたPCM信号は、プリエンファシス回路120に
より高域をブーストするエンファシス特性、例えば15
kHzで+2dB、40kHzで+35dBのようなエ
ンファシス特性を付与された後、バンドパスフィルタ
(BPF)121により48kHzを上限周波数とする
低域サブバンド信号x0 (n)と、48kHzを下限周
波数とする高域サブバンド信号x1 (n)に分割され
る。低域サブバンド信号x0 (n)は96kHzにダウ
ンサンプリングされた後、アロケーション回路10によ
り5又は6パック(=1パケット)の内、3つのパック
〔A−Pack(L)〕に収納される。また、高域サブ
バンド信号x1 (n)は図9に詳しく示す時間領域ロス
レス・エンコーダ122により低域:高域=3:2や
3:3のように固定の圧縮率で2/3以下に圧縮されて
アロケーション回路10により残りの2つ又は3つのパ
ック〔A−Pack(U)〕に収納される。
【0025】図9を参照して時間領域ロスレス・エンコ
ーダ122について説明する。先ず、高域サブバンドの
PCM信号は、例えば3パック分のサンプルを1フレー
ムとして1フレームバッファ31に格納され、1次予測
器32、2次予測器33、3次予測器34によりそれぞ
れ1次、2次、3次の予測誤差が算出される。この場
合、予測誤差は20サンプル程度を1セグメントとして
各セグメント毎に算出される。
【0026】ここで、図10に示すように当該サンプル
Si に対する予測残差をDi とすると、 0次:Di =Si 1次:Di =Si +Si-1 2次:Di =Si +2* Si-1 +Si-2 3次:Di =Si +3* Si-1 +3* Si-2 +Si-3 のように、当該サンプルSi と先行サンプルSi-1 、S
i-2 、Si-3 を用いて予測残差Di を求める。
【0027】続くセレクタ35は0次、1次、2次、3
次の予測誤差の内、最も予測誤差が少ないものを各セグ
メント毎に選択し、その情報を2ビットで出力する。ス
ケール部36は各セグメントの予測誤差を2〜24ビッ
トに正規化し、続くパッキング部37はデコーダ(再生
装置)側が伸長可能なようにヘッダ、フラグ(選択した
次数)、スケールファクタ、コード、ゼロパッドを付加
し、これを2パック分のデータ量にパッキングする。例
えばDVDのようにユーザデータ(パケット)が203
4バイトの場合には、1パケットが5チャネルに分割さ
れ、固定転送レートで低域サブバンド信号が3チャネル
に、高域サブバンド信号の予測誤差が2チャネルに記録
される。
【0028】また、固定転送レートの代わりに、低域:
高域=3:2で2/3以下に圧縮したり、低域:高域=
2:1で1/2以下に圧縮したり、又は低域:高域=
4:3で3/4以下に圧縮するようにして可変転送レー
トで転送するようにしてもよい。この可変転送レートで
パケットに収納する場合には、例えば図11に示すよう
に1パケットを7チャネルに分割して5チャネルを1セ
ットとし、1セット内の各チャネルに低域データと高域
データを任意に割り当てるようにしてもよく、また、図
12(a)、(b)にそれぞれ示すように1パケットを
5チャネルや2チャネルのように任意のチャネル数に分
割し、各チャネルに低域データと高域データを任意に割
り当てるようにしてもよい。なお、原信号がステレオ音
声信号(L+R)の場合にはL信号とR信号は同一チャ
ネルに記録される。再生時には、図13に示す信号処理
部及びD/A変換器(これは図7に対応する)が用いら
れる。低域信号及び時間領域ロスレス・デコーダ19か
らの高域信号をディエンファシスするデジタル方式のデ
ィエンファシス回路17a、17bが追加されている。
したがって、低域信号と高域信号は各々ディエンファシ
ス特性を付与される。あるいは、図14に示すようにア
ナログ方式によるディエンファシス回路18a、18b
を追加するようにしてもよい。
【0029】なお、上記実施形態では、192kHzで
ハイサンプリングして1:3の2つのバンドに分割した
場合について説明したが、サンプリング周波数は例えば
96kHzのような他の周波数でもよく、また、分割比
は1:1のように分割してもよく、更に分割数は3バン
ド以上に分割してもよい。なお、上記実施形態では、プ
リエンファシスとディエンファシスを含めるようにして
いるが、それらの機能をON又はOFFするような制御
を行うようにもできる。その制御にはエンファシス・フ
ラグを用いるようにすればよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、A
/D変換して生成されたデジタルオーディオ信号を複数
の周波数バンドに分割し、再生時に各周波数バンドのデ
ジタルオーディオ信号をそれぞれD/A変換するように
したので、低域については既存の低域用スピーカにより
再生し、高域については専用のスピーカにより再生する
ことができ、したがって、特別なクロスオーバネットワ
ークを設けることなく、また、ユーザが既存の低域用ス
ピーカを利用して高品質のハイファイ信号を容易に再生
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルオーディオ信号の再生方
法の一実施形態を実現するエンコード装置を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1の信号処理回路を詳細に示すブロック図で
ある。
【図3】図2の帯域分割フィルタにより分割された低域
信号及び高域信号の周波数特性を示す説明図である。
【図4】図1のエンコード装置によりパッキングされた
データフォーマットの一例を示す説明図である。
【図5】本発明に係るデジタルオーディオ信号の再生装
置の一実施形態を示すブロック図である。
【図6】第2の実施形態のエンコーダの信号処理部を示
すブロック図である。
【図7】第2の実施形態の再生装置の信号処理部を示す
ブロック図である。
【図8】図6の圧縮回路の具体的な構成を示すブロック
図である。
【図9】図8の時間領域ロスレス・エンコーダを詳細に
示すブロック図である。
【図10】図9の予測器の処理を示す説明図である。
【図11】可変転送レートでパッキングする例を示す説
明図である。
【図12】可変転送レートでパッキングする例を示す説
明図である。
【図13】再生装置の信号処理部の他の形態を示すブロ
ック図である。
【図14】再生装置の信号処理部の更に他の形態を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 A/D変換器(A/D変換手段) 2 信号処理回路 3、14 メモリ 4 DVD符号化回路 5 変調回路 6 帯域分割フィルタ(分割手段) 7 圧縮回路 10 アロケーション回路(パッキング手段) 11 復調回路 12 DVD復号回路 13 信号処理回路(取り出し手段) 15a、15b D/A変換器(D/A変換手段) 16 伸長回路 17a、17b、18a、18b ディエンファシス回
路 19 時間領域ロスレス・デコーダ 20 加算器 21 スイッチ 22 デジタル出力端子 23、24 アナログ出力端子 31 1フレームバッファ 32〜34 予測器 35 セレクタ 36 スケール部 37 パッキング部 40 著作権のデータ供給部 120 プリエンファシス回路 121 バンドパスフィルタ(分割手段) 122 時間領域ロスレス・エンコーダ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログオーディオ信号をA/D変換し
    てデジタルオーディオ信号を生成するステップと、 前記デジタルオーディオ信号を複数の周波数バンドに分
    割するステップと、 前記各周波数バンドに分割されたデジタルオーディオ信
    号を異なるチャネルにパッキングするステップと、 前記パッキングされたデジタルオーディオ信号を媒体を
    介して伝送するステップと、 前記媒体を介して伝送されたデジタルオーディオ信号を
    前記周波数バンド毎に取り出すステップと、 前記デジタルオーディオ信号を前記周波数バンド毎にそ
    れぞれD/A変換するステップとを、 有するデジタルオーディオ信号の再生方法。
  2. 【請求項2】 アナログオーディオ信号をA/D変換し
    てデジタルオーディオ信号を生成するA/D変換手段
    と、 前記A/D変換手段により生成されたデジタルオーディ
    オ信号を複数の周波数バンドに分割する分割手段と、 前記分割手段により分割された各周波数バンドのデジタ
    ルオーディオ信号を異なるチャネルにパッキングするパ
    ッキング手段とを、 有するデジタルオーディオ信号のエンコード装置。
  3. 【請求項3】 アナログオーディオ信号をA/D変換し
    てデジタルオーディオ信号を生成し、前記デジタルオー
    ディオ信号を複数の周波数バンドに分割し、各周波数バ
    ンドのデジタルオーディオ信号を異なるチャネルにパッ
    キングして記録したデジタルオーディオ信号の記録媒
    体。
  4. 【請求項4】 アナログオーディオ信号をA/D変換し
    てデジタルオーディオ信号を生成し、前記デジタルオー
    ディオ信号を複数の周波数バンドに分割し、各周波数バ
    ンドのデジタルオーディオ信号を異なるチャネルにパッ
    キングして記録したデジタルオーディオ信号の記録媒体
    を再生するデジタルオーディオ信号の再生装置であっ
    て、 前記記録媒体から再生されたデジタルオーディオ信号を
    前記周波数バンド毎に取り出す取り出し手段と、 前記デジタルオーディオ信号を前記周波数バンド毎にそ
    れぞれD/A変換する複数のD/A変換手段とを、 有するデジタルオーディオ信号の再生装置。
  5. 【請求項5】 前記デジタルオーディオ信号が1/2の
    低域と1/2の高域又は1/4の低域と3/4の高域に
    分割されていることを特徴とする請求項1記載のデジタ
    ルオーディオ信号の再生方法。
  6. 【請求項6】 前記デジタルオーディオ信号が1/2の
    低域と1/2の高域又は1/4の低域と3/4の高域に
    分割されていることを特徴とする請求項2記載のデジタ
    ルオーディオ信号のエンコード装置。
  7. 【請求項7】 前記デジタルオーディオ信号が1/2の
    低域と1/2の高域又は1/4の低域と3/4の高域に
    分割されていることを特徴とする請求項3記載のデジタ
    ルオーディオ信号の記録媒体。
  8. 【請求項8】 前記デジタルオーディオ信号が1/2の
    低域と1/2の高域又は1/4の低域と3/4の高域に
    分割されていることを特徴とする請求項4記載のデジタ
    ルオーディオ信号の再生装置。
JP35532896A 1996-12-20 1996-12-20 デジタルオーディオ信号の再生方法及びエンコード装置、記録媒体並びに再生装置 Withdrawn JPH10188478A (ja)

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