JPH10269710A

JPH10269710A - 情報信号の符号化方法及び情報信号記録装置

Info

Publication number: JPH10269710A
Application number: JP6627197A
Authority: JP
Inventors: Teruo Hoshi; 照雄法師
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】音声などのアナログ情報信号を高効率に符号
化する。【解決手段】アナログ情報信号をフレーム単位のデジ
タル信号に符号化する場合に、１フレームデータのビッ
ト数を２ⁿに設定する。記録装置の記録領域には、その
アドレスのｎビットがオール０のアドレスからオール１
の領域に、２ⁿビットのフレームデータを記憶する。こ
れにより、各フレームを識別するための同期信号を不要
とする。更に、複数のフレームをまとめてこれを１つの
スーパフレームとし、１フレームを構成するビットのう
ちの所定数の微少ビットをそれぞれサブコードに割り当
て、各フレームのサブコードを１スーパフレーム分まと
めて所定の情報を表すことにより、記録日時やスーパフ
レームの頭出しに利用可能なフレーズ番号などのデータ
を記憶可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号などの情
報信号を効率的にデジタル記録するための情報信号の符
号化方法及び記録システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アナログの情報信号を符号化
してデジタル記録することが行われており、例えば、音
声信号はデジタルデータとして、ＣＤ（Compact Dis
c）やＭＤ（Mini Disc）などにおいては、アナログ音
声信号がデジタル記録されている。

【０００３】また、留守番機能付き電話機等において音
声記録装置として半導体メモリを用い、このメモリに音
声信号をデジタル記録することも試みられている。半導
体メモリを用いた音声記録は、記録・再生が容易であ
り、また装置を小型化する上でも便利なことからその利
用が進んでいる。更に、半導体メモリの大容量化、低価
格化が進む中、音楽などの記録にも半導体メモリの利用
の可能性が提案されるようになっている。

【０００４】このような音声信号のデジタル記録におい
ては、アナログ音声信号をデジタル信号に変換する際
に、なるべく原音に忠実に再生ができ、かつ、記録すべ
きデジタルデータ量ができるだけ少ないように符号化す
ることが望まれる。特に、半導体メモリを用いた音声記
録の場合、半導体メモリの低価格化が進んだとはいえ、
記録容量の大きいメモリは高価であるので、できる限り
高効率の符号化を行いデータ量を削減する必要がある。

【０００５】音声信号の符号化にあたっては、時系列の
音声信号の瞬時値をデジタル値で示すＰＣＭ（Pulse Co
de Modulation）方式が一般的に用いられている。しか
し、ＰＣＭ方式は、符号化の効率が悪く、再生音声の劣
化を防ぐためにサンプリング周波数Ｆｓを高くしたり、
サンプリング値に対するビット割当数を多くするとデー
タ量が増加して記録時間が十分なものとならない。例え
ば、サンプリング周波数Ｆｓを８ＫＨｚとし、８ビット
量子化を行うと、データ量は６４Ｋｂｐｓとなり、３２
Ｍｂｉｔのメモリを用いても録音時間は、８分４４秒で
あり、簡単な音声メモにしか利用することができない。
また、反対に、サンプリング周波数Ｆｓやビット割当数
を下げることでデータ量を低減できるが、再生時の音質
の低下が著しい。

【０００６】そこで、音声信号の符号化に離散コサイン
変換等の技術を用い、音声データを周波数軸上のデータ
に変換し、周波数帯域毎のデータとして符号化する手法
が提案されている。この手法によれば、各周波数帯域の
信号が失われることが少なく、デジタル化による誤差の
影響を小さくすることができ、音質の低下を防ぎ、より
効率的な符号化が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えば、ＰＣＭ方式や
上記離散コサイン変換等によってデジタル信号に変換さ
れた音声信号はフレーム単位で記録されている。また、
この場合、各フレームを識別するために別途同期信号が
作成され、この同期信号がデジタル音声信号に付加して
記録される。一般には、１フレームの符号長を１０００
ビット以上とし、同期信号には１６ビット程度が割り当
てられて、これがフレームの区切りとされている。

【０００８】しかし、この同期信号の付加は、例えば上
述の離散コサイン変換方式を用いている場合であって
も、音声情報の符号化にとってはロスとなる。また、記
録されたデジタル音声信号を再生する際には、同期信号
を用いて複雑なフレーム識別処理を行う必要があった。
一方で、同期信号を全く用いないとした場合には、再生
時に記録された各フレームの区切りを正確に識別するた
めの別の手段が必要とされる。

【０００９】また、これとは反対に、記録してある音声
信号の内容や記録日時を容易に知りたいという要望があ
り、そのためには、これらの情報をデジタル音声信号と
一緒に記録する必要がある。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、新規な符号化
方式により、情報信号に割り当てられる符号量をできる
多く、同期信号などの信号処理のための信号を削減して
効率的に符号化することを目的とする。また、情報信号
を利用するに当たって、ユーザにとって便利なデータを
符号効率を低下させることなく付加することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、情報信号をフ
レーム単位のデジタル信号に符号化する方法であって、
複数のフレームをまとめてこれを１つのスーパフレーム
とし、各フレームデータを構成するビットのうちの所定
数のビットをそれぞれサブコードに割り当て、前記各フ
レームのサブコードを１スーパフレーム分まとめて所定
の情報を表わすことを特徴とするものである。１フレー
ムで割り当てられるビット数を例えば１ビットとして
も、スーパスレーム全体で所定の情報を表すことで、符
号化効率を低下させることなく、サブコードに十分な情
報表示能力を与えることが可能となる。

【００１２】更に、本発明は、情報信号をフレーム単位
のデジタル信号に符号化する方法であって、１フレーム
データのビット数を２ⁿに設定してデジタルデータを記
録する情報信号記録装置であって、前記デジタル信号を
記録する記録装置の記録領域のうち、アドレスのｎビッ
トがオール０のアドレスからオール１の領域に、前記２
ⁿビットのフレームデータを格納することを特徴とする
ものである。記憶装置のアドレスｎビットと２ⁿビット
のフレームデータの格納位置とを対応づけられるので、
フレーム識別の同期信号が無くてもアドレスからフレー
ムデータの先頭を識別することが可能となり同期信号が
不要となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について図面を用いて説明す
る。

【００１４】［情報信号の符号化方式の概要］本実施形
態では、情報信号として、例えば、人の声や自然音、楽
器音などのアナログ音声信号を符号化処理対象としてい
る。そして、音声信号を所定周波数でサンプリングして
デジタルデータに変換し、更に、時間軸上のデジタルデ
ータを上述の離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified D
iscrete Cosine Transform）を用いて周波数軸上のデー
タへと変換する。但し、情報信号は、音声信号には限ら
れず、アナログ画像信号も同様に適用可能である。

【００１５】図１は、本実施形態の符号化方式における
音声記録データの階層構造を示してる。

【００１６】本実施形態の符号化方式において、音声記
録の最小単位はオーディオブロックであり、各オーディ
オブロックのブロックデータは、上述のＭＤＣＴによっ
て得られた１０ｍｓ期間毎の周波数軸上のデジタルデー
タから形成される。具体的には、まず、ＭＤＣＴによっ
て、１０ｍｓ期間毎に得られる周波数データは、ＤＣ〜
５ＫＨｚ付近までの５０Ｈｚ間隔の１００個の微細バン
ドごとの強度を示す信号を求める。本実施形態では、音
質の低下を防止しつつデータ量を削減するために、聴感
上の影響の少ない高周波域（例えば１ＫＨｚ以上の周波
数帯）については、各バンドの強度信号を３〜１２バン
ド程度まとめて取り扱う。つまり高域側の複数のバンド
についてはバンドを結束して取り扱う。また、２５Ｈｚ
以下を省略して、計１００個の微細バンドを２５バンド
＃分の強度信号に圧縮する。なお、バンド＃とは、以下
記録のハンドを示す。更に、各バンド＃についてのスペ
クトラム強度を後述するように指数と仮数で示し、１オ
ーディオブロックのデータとする。

【００１７】図１に示すように、１オーディオブロック
は、４ビットのイニシャルデータと、５６ビットの差分
指数及び２０ビットの仮数とから構成されており、イニ
シャルデータは、７５Ｈｚバンドのスペクトル強度の指
数を示す。また、差分指数は、７５Ｈｚバンドに続く２
４バンド＃の各スペクトル強度を差分データとして表
し、７ビットで３バンド＃分を表示することで、２４バ
ンド＃分のスペクトル強度を表している。また、仮数は
省略して位相のみを示す。高域側の結束バンドについて
は仮数の表示を省略している。

【００１８】３つのオーディオブロックは、１フレーム
の音声情報を構成する。また、１フレームは、２ⁿビッ
ト（例えば、ｎ＝８、つまり２５６ビット）の固定長に
設定し、これによりフレームを認識するための同期信号
を省略可能としている。また、２ⁿフレーム（例えば、
ｎ＝６、つまり６４フレーム）で一つのスーパフレーム
を構成している。

【００１９】１フレームは、それぞれ８０ビットからな
る３つのオーディオブロック（ＡＢ）のオーディオブロ
ックデータを備え、最短で３０ｍｓ分の音声情報を表示
する。ここで、連続したブロック間で所定の類似関係を
有する場合や、オーディオブロックの指数ピークレベル
が所定値以下の場合には、該当するオーディオブロック
の記録を省略する。

【００２０】３つのオーディオブロックのそれぞれの利
用回数は、同一フレーム内に例えば１５ビットのモード
データを設けてこれを記録する。再生時には、このモー
ドデータに示される利用回数に応じて同一のオーディオ
ブロックを複数回利用してリピート再生する。

【００２１】このようにオーディオブロックを再利用し
て再生することにより、１フレーム当たりの記録再生時
間は最大１７．３倍（５２０ｍｓ）までに拡大すること
ができ、記録データ量で再生音声の音質を維持する事が
できる。音声信号などでは、一定の近似した波形がある
程度継続していることが多いので、このような場合に類
似データの記録を省略することが可能となる。また、無
音区間など、音声レベルが低い場合には、そのオーディ
オブロックを前のオーディオブロックで代用することが
可能となる。

【００２２】更に、再生時間の短縮等を図る場合には、
設定により、再生時、モードデータに示されたリピート
回数より少ない回数だけ記録したオーディオブロックを
再生することとする。

【００２３】２５６ビットの１フレームでは、３つのオ
ーディオブロックＡＢ０〜ＡＢ２に２４０ビットが割り
当てられ、これにモードデータとして１５ビットが割り
当てられ、残りの１ビットには、サブコードに割り当て
られている。サブコードは、１スーパフレーム分まとめ
られて６４ビットで一定の情報を表す。よって、１スー
パフレームが音声記録の一つの単位を成しているが、ス
ーパフレームは、このサブコードにのみ関係したもので
あり、音声データの記録自体はフレーム単位で完結して
いる。

【００２４】１スーパフレーム毎のサブコードでは、音
声記録の日時や、ヘッダ若しくはトラック番号等に相当
するフレーズ番号などを記録することが可能である。ま
た１スーパフレームを構成するフレーム数についても各
フレームと同様に２ⁿに設定することで（但し、フレー
ムとスーパフレームとでｎを一致させる必要はない）、
再生時にサブコードだけ読み出し、希望のスーパフレー
ムを頭出しすることも容易となる。

【００２５】以上のような方式によって音声信号を符号
化することで、本実施形態ではビットレート８．５Ｋｂ
ｐｓ以下の高効率な符号化が可能となる。例えば、３２
Ｍビットのメモリに３９３２秒（６５分３２秒）以上の
音声が記録可能となることから、半導体メモリを用いた
ＩＣ音声記録や、フロッピーディスクへの音声記録など
に最適である。

【００２６】具体的な符号化方式及び装置構成について
は、以下に説明する。

【００２７】［ＭＤＣＴ］図２は、ＭＤＣＴ方式による
変換を概念的に示している。まず、アナログ音声信号を
１０ＫＨｚでサンプリングする。ＭＤＣＴ方式では、こ
れをデジタル変換して得られた１００μｓ毎のデジタル
データを１０ｍｓの期間毎に分割し、各期間の信号をＦ
ＦＴによって周波数成分信号に変換する。実際には、連
続する期間のデジタルデータの連続性を確保するため、
２０ｍｓ期間の音声信号をＦＦＴし、隣接する各期間で
互いに５０％オーバラップするように設定し、１０ｍｓ
毎のオーディオブロックデータを得る。次式（１）は、
コサイン波のウインドの係数Ｗ（ｍ）を示している。こ
のウインドの係数を各期間の原信号ｘ（ｍ）に乗算し、
この原信号ｘ（ｍ）をＦＦＴ分析することで、次式
（２）に示される微細バンドについて、それぞれスペク
トラムＺ（ｋ）を得る。

【００２８】

【数１】

【数２】なお、式（１）（２）において、Ｍはサンプリング数
（本実施形態では２００個）であり、ｋは微細バンド番
号（１から１００、但し１から７９までに省略可能）で
ある。

【００２９】また、本実施形態では、ＭＤＣＴにおい
て、２０ｍｓ毎の音声信号の２００ポイントのデータｘ
（ｍ）から上式（１）及び（２）によって演算すること
により、コサイン波による窓かけ及びＦＦＴを同時に実
行している。また、演算は１６ビットの精度にて精密に
行っている。

【００３０】［バンドの結束］上述のようなＭＤＣＴに
より、各オーディオブロックについて５０Ｈｚ間隔でＤ
Ｃ〜５ＫＨｚまでの１００個の微細バンドの周波数信号
が得られる。ここで、音速が３４０ｍ／ｓと比較的遅い
ことを考えると、１ＫＨｚの波長は３４ｃｍであり、人
の頭の直径と同程度の値に相当する。このため、周波数
１ＫＨｚ程度以上のバンドでは、その位相情報は重要で
はない。よって、１ＫＨｚ以上のバンドについて、位相
を表現するのに必要な仮数の記録を省略する。また、も
ともと高域側では、近接するバンド間で最も大きな強度
を示す周波数成分しか聞こえなくなるという、いわゆる
マスキング効果が強い。よって、高域では、近接する２
〜１２バンドを束ねてもそれによる音質の低下はわずか
であり、複数のバンドを束ね、その強度の平均レベルで
表している。

【００３１】図３は、１００個の微細バンドを圧縮して
得られる全部で２５バンド＃のバンド番号と担当周波数
帯とを示している。２５Ｈｚ以下の情報は全体のパフォ
ーマンスを考慮し、図３に示されているように省略して
おり、７５Ｈｚ〜３９７５Ｈｚまでの計７８個分の微細
バンドを２５バンド＃分の強度信号に圧縮する。バンド
番号０〜１５（７５Ｈｚ〜８２５Ｈｚ）までは、全て微
細バンドのまま記録し、バンド番号１６から１８は連続
する３バンド分をそれぞれ結束し、バンド番号１９〜２
１では、連続する６バンドをそれぞれ結束する。結束し
ても聴感上ほとんど影響を及ぼさないより高域側のバン
ド番号２２〜２４については、連続する１２バンドを結
束して表している。このように、本符号化方式では、周
波数つまり音階に対応し、１オクターブ６バンドを目安
として図３に示すような各バンド＃を設定している。

【００３２】［スペクトラム強度信号の指数化］本実施
形態の符号化方式では、上記２５の各バンド＃における
スペクトラム強度信号を指数ｂと仮数ａを用いて表現す
る。図４は、各バンドのスペクトラム強度を指数で表し
たものである。また、データ量をより低減するために、
バンド番号０の７５Ｈｚバンド＃については、バンドの
スペクトラム強度の指数そのものを４ビットで表して、
これをイニシャルデータとする。スペクトラム強度の指
数と４ビットのイニシャルデータとは、図５に示すよう
な対応関係を有し、各バンドの強度の指数ｂ（０〜１
５）の値に応じて対応するイニシャルデータを決める。

【００３３】また、残りの２４バンド＃については、低
域側から隣接低域バンドとの差分を演算して符号化し、
これを記録する。図６は、差分データである指数の変化
値と、差分指数コードとの対応関係を示しており、−２
〜＋２の間の指数変化量を指数コードによって０〜４ま
での５値で表現する。なお、この際、誤差が蓄積しない
ように、デコーダを用いてより正確な値が算出できるよ
うに符号化することが好適である。バンド番号１６以上
の結束バンド＃においても、各結束バンド＃の平均値の
指数が示され、広帯域バンド間での差分が求められる。
ここでは、計算は位相を考慮しない。位相の記録も省略
することとする。

【００３４】バンド番号１〜２４の２４バンド＃につい
ての各差分データは、それぞれ図６の差分指数データで
示され、３バンド＃ずつまとめ、次式（３）に基づいて
この３バンド＃を７ビットで表現する。図７は、３バン
ド＃分の差分データの記録コードと、各バンド＃につい
ての５値の差分指数コードＥ０、Ｅ１、Ｅ２との対応関
係を示している。

【００３５】

【数３】記録コード２⁷＝５⁰・Ｅ０＋５¹・Ｅ１＋５²・Ｅ２・・・（３）このように、差分データを５値とし、かつ３バンド＃ま
とめることにより、７ビット×（２４／３）、つまり５
６ビットで２４バンド分の差分データを表し、バンド番
号１〜２４については、１バンド＃当たり２．３３ビッ
トで表現することを可能としている。

【００３６】仮数ａは、位相を表しており、ｂで表現さ
れた指数に対し、その係数が「＋１」、「０」、「−
１」であるか、又は「＋１」、「−１」であるかを表し
ている。

【００３７】バンド番号０〜６までの低域微細バンドの
６バンド＃については、図８に示すように３値［−１、
０、＋１］の仮数に応じて［０，１，２］の仮数コード
を付す。この３値の仮数コードは、図９に示すように３
バンド＃ずつまとめ、各バンド＃の仮数コードＭ０、Ｍ
１、Ｍ２をまとめて５ビットで示す。これにより、音質
に与える影響の大きい低域６バンド＃については、計１
０ビット（５ビット×（６バンド＃／３））で３値の仮
数が示され、より正確な差分データが表現されることと
なる。また、低域６バンドに続く１０バンド＃（図３の
バンド番号６〜１５）については、仮数としてその極性
のみの１ビットを記録することとする。１ビットの極性
表示は、「１」で＋１を示し、「０」で−１を示すもの
とする。

【００３８】バンド番号１６以上については、複数のバ
ンドが結束されているため、隣接するバンド＃との周波
数差が大きく、隣接するバンド＃間で波形合成作用は重
要でない。よって、これらのバンド＃では、仮数の記録
は省略し、記録する仮数は、（５ビット×２）＋（１ビ
ット×１０バンド＃）で計２０ビットとする。

【００３９】以上の符号化方式により、最低域バンドを
示すイニシャル４ビットと、２４バンド＃分の差分指数
と、２０ビットの仮数データが得られ、これらの計８０
ビットでの１オーディオブロックを構成する。

【００４０】［オーディオブロックのリピート］音声信
号は、１０ｍｓ又は２０ｍｓ単位で考えた場合、同一波
形が継続していることが多く、オーディオブロックを複
数回リピート再生しても、再生音質の低下が少ない。そ
こで、本実施形態では、所定のオーディオブロックの記
録を省略し、再生時に記録したオーディオブロックをリ
ピート再生する。また、リピート回数をモードデータと
してオーディオブロックと共に記録することで、同一又
は類似した内容、或いは強度の指数レベルの低いオーデ
ィオブロックデータの記録を省略して、記録データ量の
低減を図り、記録再生時間を延長することができる。

【００４１】図１０は、１フレーム中で１５ビットが割
り当てられたモードデータの構成を示している。本実施
形態では、オーディオブロックデータＡＢを単独で再利
用する場合と、連続する２オーディオブロックを再利用
する場合及びこれらの組み合わせる場合を考慮して再利
用回数（リピート回数）を決めている。図１０に示すよ
うに、「ＡＢ０」、「ＡＢ０〜ＡＢ１」、「ＡＢ１」、
「ＡＢ１〜ＡＢ２」、「ＡＢ２」のそれぞれのリピート
回数を３ビットで指定する。これにより、２５６ビット
の１フレームデータで最長０．５２秒に相当する音声の
記録再生が可能となる。

【００４２】また、上記オーディオブロックの再利用
は、連続オーディオブロック間で全ビットが一致してい
る場合に実行でき、その他、所定の類似関係がみられる
場合や、バンドの強度の指数ピークが一定以下の場合な
どにおいて実行することができる。

【００４３】本実施形態では、オーディオブロックを再
利用する場合の条件として、以下（ｉ）〜（iii）を想
定し、いずれの条件を採用するか、そして、その際の具
体的な判断基準について記録及び再生時に外部より任意
に設定可能としている。

【００４４】（ｉ）連続するオーディオブロック間で全
ビットが一致；（ii）連続するオーディオブロック間で低域バンド＃か
ら所定バンド＃までの指数と仮数が一致；（iii）オーディオブロックの指数のピークが一定値以
下：図１１は、これらのオーディオブロックの具体的な再使
用条件を示し、また、各条件に対応づけられた３ビット
のリピートモードを示す。このリピートモードは、サブ
コードに記録することで、ユーザが再生時や次の記録時
などにおいてこれを参照でき、リピートモードと音質の
関係などを知ることが可能となる。

【００４５】再利用の条件として、リピートモード「０
００」に対応する「オーディオブロックの全ビットが一
致」を設定すれば、全く再生音質を劣化させることな
く、連続する同一オーディオブロックの重複記録をなく
すことができる。

【００４６】また、実際には、オーディオブロック間の
データの相違程度が小さい場合には、一方のオーディオ
ブロックを用いて再生しても音質の低下は少ない。そこ
で、隣接オーディオブロックデータの類似の判断基準を
選択可能とし、良好な音質を確保したい場合には類似の
基準を高くし、音質を多少犠牲にしても記録時間を確保
したい場合には類似の基準を下げるように設定可能とす
る。高域バンド＃側であるほど、音質に与える影響が小
さくなることから、類似の基準は図１１のリピートモー
ド「００１」〜「１１１」に対応付けられた７段階とす
る（完全一致「０００」も含めると全部で８段階とな
る）。このように設定された段階に応じて低域バンド＃
０から２３〜１１バンド＃のいずれかまでの指数と仮数
の一致をみてオーディオブロックを再利用するかどうか
を決定する。より高域側のバンド＃までの一致を条件と
すれば音質の低下を防止でき、ある程度のバンド＃まで
の一致で類似と判定することにすれば、省略するオーデ
ィオブロック数が増加することから記録時間を実質的に
延長することが可能となる。

【００４７】オーディオブロック間のデータの類似の基
準の設定は、音声記録時だけでなく、再生時にも設定可
能とする。再生時には、上述のモードデータが示すリピ
ート回数で忠実に再現することが基本であるが、例え
ば、記録された音声の話し手の話の速度がゆっくりな場
合、連続するオーディオブロック単位では、データ類似
が多発する。従って、このような場合、再生時にデータ
類似の基準を設定して、オーディオブロックのリピート
再生回数を低減することで、音程が変化することなく話
速が速くなるので、聞き難くなることなく再生時間を短
縮できる。

【００４８】本実施形態では、更に別の再利用の判断基
準として、オーディオブロックデータの指数ピークレベ
ルが設定されている。ここで、オーディオブロックデー
タを構成する０〜２４バンド＃の指数のピークレベル
は、音声信号の強度を表しており、ピークレベルが低く
強度が小さい音声であれば（無音区間）、その記録を省
略しても、再生時に音質にほとんど影響を与えない。そ
こで、本実施形態においては、再利用条件として、オー
ディオブロックの指数のピークレベルが所定値以下であ
るかどうかについても設定可能としている。

【００４９】具体的には、図１１のリピートモード「０
０１」〜「１１１」に対応づけられているように、ピー
クレベルの設定基準値は、レベル９以下〜レベル３以下
までの７段階としている。良好な音質を確保する場合に
は基準となる指数のビークレベルを低く設定し、記録時
間を確保する場合にはこれに応じて指数のピークレベル
を高くする。

【００５０】また、上記オーディオブロック間の類似を
判断基準とする場合と同様に、この指数のピークレベル
に応じたオーディオブロックの再利用は、再生時にも設
定により実行可能とすることで再生時間を短縮すること
が可能となる。つまり、再生時にも図１１に示すよう
に、記録したオーディオブロックの指数のピークレベル
の基準を任意に設定し、ピークレベルがその設定基準値
より低ければ、モードデータで指定されたリピート回数
よりも実際のリピート回数を低減する。これにより再生
時間を短縮することができる。ピークレベルの基準を低
く設定すれば、再生音質の低下は極めて少なく、またピ
ークレベルの基準を高めに設定すれば多少音質が低下す
るが再生時間を短縮できる。例えば、会議・講演会など
についての音声記録の再生の場合には、発言者や講演者
が話していない不要な期間などを省略し、再生時間を短
縮することが要求されることも多い。そこで、再生時に
オーディオブロックの指数のピークレベルの基準値を設
定することとすれば、例えば、話し手の話がとぎれて背
景雑音などが続くような場合に、その背景雑音に相当す
るオーディオブロックデータの再生を省略して、再生音
質の低下を防ぎながら再生時間をより短くすることがで
きる。

【００５１】ところで、上述のようにオーディオブロッ
クを再利用しながら音声記録する場合、入力される音声
信号の状態に依存して、記録時間が増減することとな
る。しかし、録音機は、一般に、音声録音終了までの期
間を想定して録音することが多く、記録可能な時間が明
確であることが望ましい。従って、上記のようなオーデ
ィオブロックの再利用の機能は、入力音声の類似度や強
度等によって記録可能な時間が変化するので、記録時間
の確定という観点では使いづらい場合もある。

【００５２】そこで、半導体メモリなどの記録装置の記
録容量消費量に応じてオーディオブロック再利用の判断
基準値を制御する。つまり、メモリの消費量をモニター
し、上記記録容量消費量と予定録音期間によって決まる
予定消費量とを順次比較し、類似の基準や指数レベルの
基準などの基準値を変更することで、記録時間の調整を
可能とする。記録容量の消費量が多ければ類似基準や指
数レベル基準を緩和して、オーディオブロックのリピー
ト回数を増大させ、消費量が少なければ、上記基準を高
く設定してより高い記録音質を確保するように自動でコ
ントロールする。これにより、希望の時間内に高い音質
で音声記録をすることが可能となり音声記録装置として
の使い易さが向上する。

【００５３】［サブコード］６４フレームで１スーパフ
レームを構成し、１フレーム内で微少数のビット（例え
ば１ビット）が割り当てられたサブコードは、１スーパ
フレームで一つの情報表示単位とすることで、６４ビッ
トとなり、十分な情報表示能力を持つ。３２フレームで
１スーパフレームを構成する場合には、各フレームにサ
ブコードとして２ビット割り当てることとする。

【００５４】図１２は、６４ビットのサブコードの構造
を示し、先頭の１２ビットはフレーズ番号、続く３ビッ
トは上述のリピートモード、更に３３ビットの記録の日
時、最後の１６ビットが誤り検出用ＣＲＣとする。記録
の日時は、それぞれバイナリで表現されて記録され、年
は、西暦の下位２桁を７ビットで示す。なお、秒につい
ては、１スーパフレーム毎に記録されることから、各ス
ーパフレームでは、１〜３０秒程度の間隔ごとに進むこ
ととなる。フレーズ番号データは、頭出しのためのトラ
ックマークなどとも表されるマーキングとして用いる。
このフレーズ番号は、連続番号を順次、自動的或いは任
意に付すことができ、１Ｍｂｉｔ当たり６４フレーズが
最大密度となる。大容量のメモリに符号化データを記録
すれば付されるフレーズ数も増加するが１２ビットが割
り当てられ、４０９６の番号を示すことができるので、
十分な情報表示能力を備えている。

【００５５】［符号化装置の構成］図１３は、上述の符
号化処理を実行する音声符号化処理装置の概略構成を示
している。入力されるアナログ音声信号からは、予め不
要な低域及び高域信号を除去され、アナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換部１０に供給される。Ａ／Ｄ変換部１０
は、供給されたアナログ音声信号を１０ＫＨｚのサンプ
リング周波数Ｆｓでサンプリングして、１２ビットのデ
ジタルデータに変換する。ＭＤＣＴ処理部１２は、Ａ／
Ｄ変換部１０からの１２ビットデジタルデータに対して
ＭＤＣＴの所定の係数を乗算し、１０ｍｓ毎の計１００
個の微細バンド毎の強度信号のレベルと位相を検出す
る。検出された各微細バンドのうちバンド番号１６以上
の高域バンドは、３〜１２バンド毎に、各バンドのレベ
ルの絶対値の平均値を求めて結束し、結束バンドとし
て、計２５のバンド＃に圧縮する。

【００５６】指数化処理部１４は、得られた２５バンド
＃の強度信号のレベルを指数、差分指数及び仮数に符号
化する。

【００５７】ＡＢＲ作成部１６は、得られた各指数、差
分指数及び仮数に基づいて、８０ビットの記録用オーデ
ィオブロックデータＡＢＲを作成し、合成部２２とモー
ド決定部１８にそれぞれ出力する。モード決定部１８
は、外部から設定されたオーディオブロックの再利用条
件に基づき、オーディオブロック間の類似度や指数のピ
ークレベルからオーディオブロックを再利用するかどう
かを判断する。更に、この判断の結果から求まる所定の
オーディオブロックデータのリピート回数を１５ビット
のモードデータに示し、これを合成部２２に出力する。

【００５８】また、サブコード作成部２０は、記録時間
と、フレーズ番号が付された場合にはこのフレーズ番号
とをバイナリデータに変換して、サブコードを作成し、
合成部２２に出力する。

【００５９】合成部２２は、サブコードと、モードデー
タ及びモードデータに従って３つのオーディオブロック
を２５６ビットの１フレームを作成し、ビットストリー
ムとして半導体メモリなどの記録装置２４に出力する。

【００６０】[記録装置への記録]合成部２２からの出力
データは、フレーム単位でメモリに記録する。１フレー
ムは、上述のように２ⁿビットに設定することにより、
メモリのアドレスをみることでフレーム識別ができる。
図１４は、１Ｍｂｉｔメモリのアドレスとフレームとの
関係を示している。メモリアドレスは、図１４では下位
８ビットがフレーム内のビット番号に相当し、その上の
６ビットがフレーム番号を示し、更に上位の６ビットが
スーパフレーム番号を示す。

【００６１】１フレームをｎ＝８、２５６ビットとした
場合には、アドレスの下位ｎ＝８ビットに各フレームデ
ータを格納する。つまり、各フレームの先頭ビットから
最終ビットまでをメモリのアドレス下位ｎビット「００
・・・００（オール０）」から「１１・・・１１（オー
ル１）」に順次記録する。これにより、アドレスのフレ
ーム番号を指定すれば、直ちに対応する１フレームデー
タが識別でき、フレーム識別のための同期信号が不要と
なる。

【００６２】［再生］記録装置２４に記録された音声デ
ータの再生に当たっては、デコーダが読み出された１フ
レームのオーディオブロック毎に２５バンド＃の指数及
び仮数を復号し、更に、各バンド＃の信号強度を用いて
逆ＤＣＴを行って、周波数軸上のデータを時間軸上のデ
ジタルデータに逆変換する。また、サブコードについて
は、ＣＲＣデータを用いて、誤りをチェックし、フレー
ズ番号、リピートモード、記録日時をデコードし、これ
を出力する。

【００６３】また、上述のように、再生時にオーディオ
ブロックの再利用条件が設定された場合には、デコーダ
が、設定に基づいてオーディオブロックのリピート再生
回数を決定して、オーディオブロックを再利用する。

【００６４】

【発明の効果】本発明では、アナログ情報信号をフレー
ム単位のデジタル信号に符号化する場合に、１フレーム
データのビット数を２ⁿに設定するので、メモリに記録
する場合に、メモリアドレスのｎビットがオール０のア
ドレスからオール１の領域に、２ⁿビットのフレームデ
ータを記憶することができる。このため、各メモリアド
レスから各フレームデータを識別でき、各フレームを識
別するための同期信号を設けずに符号効率を高めること
ができる。

【００６５】また、本発明では、複数のフレームをまと
めてこれを１つのスーパフレームとし、１フレームを構
成するビットのうちの所定数の微少ビットをそれぞれサ
ブコードに割り当て、各フレームのサブコードを１スー
パフレーム分まとめて所定の情報を表す。従って、１フ
レームからみると微少なビット割り当てで、記録日時や
スーパフレームの頭出しに利用可能なフレーズ番号な
ど、ユーザが記憶したデータを管理する上で有用なデー
タを記憶することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化方式におけるデータ構造を示
す図である。

【図２】本発明のＭＤＣＴ処理を概念的に示す図であ
る。

【図３】本発明の微細バンドを一部結束して圧縮して
得られる２５バンド＃と各バンド＃が担当する周波数範
囲を示す図である。

【図４】本発明のＭＤＣＴで得られる各バンドのスペ
クトラム強度を指数で表した図である。

【図５】本発明のスペクトラム強度の指数とイニシャ
ルデータとの対応関係を示す図である。

【図６】本発明の指数の差分と差分指数コードとの対
応を示す図である。

【図７】本発明の３バンド＃分の差分指数コードを表
す７ビットの記録コードと各バンド＃の差分指数コード
との対応関係を示す図である。

【図８】本発明の仮数と仮数コードとの対応関係を示
す図である。

【図９】本発明の３バンド＃分の仮数コードを表す５
ビットの記録コードとの対応関係を示す図である。

【図１０】本発明のモードデータの構成を示す図であ
る。

【図１１】本発明のオーディオブロックの再利用条件
及びこの条件と対応する３ビットのリピートモードを示
す図である。

【図１２】本発明の６４ビットのサブコードの構造を
示す図である。

【図１３】本発明の音声符号化処理装置の構成を示す
図である。

【図１４】本発明の符号化音声データを記憶するメモ
リのアドレスを示す図である。

【符号の説明】

１０Ａ／Ｄ変換部、１２ＭＤＣＴ処理部、１４指
数化処理部、１６ＡＢＲ作成部、１８モード決定
部、２０サブコード作成部、２２合成部、２４記
録装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報信号をフレーム単位のデジタル信号
に符号化する方法であって、複数のフレームをまとめてこれを１つのスーパフレーム
とし、各フレームデータを構成するビットのうちの所定数のビ
ットをそれぞれサブコードに割り当て、前記各フレームのサブコードを１スーパフレーム分まと
めて所定の情報を表わすことを特徴とする情報信号の符
号化方法。
【請求項２】情報信号をフレーム単位のデジタル信号
に符号化し、１フレームデータのビット数を２ⁿに設定
してデジタルデータを記録する情報信号記録装置であっ
て、前記デジタル信号を記録する記録装置の記録領域のう
ち、アドレスのｎビットがオール０のアドレスからオー
ル１の領域に、前記２ⁿビットのフレームデータを格納
することを特徴とする情報信号記録装置。