KR100361954B1 - 압축데이터기록장치및방법,압축데이터재생방법,기록매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지탈신호를 복수의 주파수대역성분으로 분해하는 대역분할필터 (101, 102)와, 시간과 주파수에 관한 복수의 이차원블록내의 신호 성분을 얻는 직교변환회로(103∼105)와 시간과 주파수에 관한 이차원블록마다 양자화하여 정보압축하는 적응비트할당 부호화회로(108) 및 비트배분 산출회로(107)를 가지며 이 이차원블록마다 정보압축 파라미터와 함께 기록할때에 적어도 2개의 이차원블록의 정보압축 파라미터를 정리하여 기록하는 구성으로 되어있다.
그 효과는 복수의 샘플링주파수를 갖는 경우에 일어나는 샘플링주파수 신호 발생회로등의 복잡화, 하드웨어규모의 증대를 막을 수 있다.

Description

압축데이터기록장치 및 방법, 압축데이터재생방법, 기록매체.
본 발명은 디지탈 오디오신호등을 비트압축한 압축데이터기록장치 및 방법, 압축데이터재생방법, 기록매체에 관하여 특히 복수의 비트레이트의 압축모드로 기록하는 장치, 수법 및 기록매체에 관한 것이다.
본건 출원인은 먼저 입력된 디지탈 오디오신호를 비트압축하고, 소정의 데이터량을 기록단위로서 버스트적으로 기록하는 기술을 예를들면 일본 특원평 2-221364호, 특원평 2-221365호, 특원평 2-222821호, 특원평 2-222823호의 각 명세서 및 도면등에 있어서 제안하고 있다.
이 기술은 기록매체로서 광자기 디스크를 사용하여 소위 CD-1(CD-인터럭티브)나 CD-ROM XA의 오디오 데이터 포매트에 규정되어 있는 AD(적응차분) PCM오디오 데이터를 기록재생하는 것이며, 이 ADPCM데이터의 예를들면 32섹터분과 인터리브처리를 위한 린킹용의 수섹터를 기록단위로 하여 광자기 디스크에 버스트적으로 기록하고 있다.
이 광자기디스크를 사용한 기록재생장치에 있어서의 ADPCM오디오에는 몇개의 모드가 선택가능하게 되어있고, 예를들면 통상의 소위 콤팩트 디스크(CD)의 재생시간에 비교하여 2배의 압축율로 샘플링주파수가 37.8KHz의 레벨A, 4배의 압축율로 샘플링주파수가 37.8KHz의 레벨B, 8배의 압축율로 샘플링주파수가 18.91KHz의 레벨 C가 규정되어 있다. 즉, 예를들면 상기 레벨B의 경우에는 디지탈 오디오 데이터가 대략 1/4로 압축되고, 이 레벨B의 모드로 기록된 디스크의 재생시간(플레이타임)은 표준적인 CD포매트(CD-DA포매트)의 경우의 4배가 된다. 이것은 보다 소형의 디스크로 표준 12cm와 같은 정도의 기록재생시간이 얻어지는 것에서 장치의 소형화가 도모 된다.
단, 디스크의 회전속도는 표준적인 CD와 같기때문에 예를들면 상기 레벨B의 경우 소정시간당 그 4배의 재생시간분의 압축데이터가 얻어지게 된다. 이 때문에 예를들면 섹터나 클러스터등의 시간단위로 같은 압축데이터를 중복하여 4회 독출하도록하고, 그중 1회분의 압축데이터만을 오디오재생으로 돌리도록 하고 있다. 구체적으로는 스파이럴형의 기록트랙을 주사(트래킹)할때에 1회전마다에 원래의 트랙위치로 되돌아가는 트랙점프를 하여 같은 트랙을 4회씩 반복트래킹하는 형태에서 재생동작을 진행하게 된다. 이것은 예를들면 4회의 중복독해중, 적어도 1회만 정상적인 압축데이터가 얻어지면 좋게되고 외란등에 의한 엘러에 강하고, 특히 휴대용 소형기기에 적용하여 바람직한 것이다.
또한 장래적으로는 반도체 메모리를 기록매체로서 이용하는 것이 고려되고 있고, 압축효율을 더욱 높이기위해서는 추가의 비트압축이 행하여지는 것이 바람직하다. 구체적으로는 소위 IC카드를 사용하여 오디오신호를 기록재생하도록한 것이며, 이 IC카드에 대하여 비트압축처리된 압축데이터를 기록하고 재생한다.
이와같은 반도체 메모리를 사용한 IC카드등은 반도체기술의 진보에 수반하여 기록용량의 증대나 저가격화가 실현되어가는 것이나 시장에 공급되기 시작한 초기단계에서는 용량이 부족한 기미이고, 또 고가인것이 고려된다. 따라서 예를들면 상기 광자기 디스크등과 같은 다른 감싼 대용량의 기록매체에서 IC카드등에 내용을 전송하여 빈번히 고쳐써서 사용하는 것이 충분히 고려된다. 구체적으로는 예를들면 상기 광자기디스크에 수록되어있는 복수의 곡중, 좋아하는 곡을 IC카드에 더빙하도록하고 불필요하게 되면 다른곡과 바꿔넣는다. 이와같이하여 IC카드와 내용고쳐쓰기를 빈번히 함으로써 적은 수중매수의 IC카드로 여러가지곡을 옥외등에서 즐길 수 있다.
그런데, 오디오신호의 기록재생에 있어서는 다종다양한 용도에 대하여 필요한 대역폭, 잡음대 신호특성이 달라지고 있다. 예를들면 고음질의 오디오를 필요로 하는 경우에는 대역폭은 15KHz에서 20KHz가 요구되고 신호대 잡음특성도 좋은것이 필요하다. 이것을 달성하기위한 비트레이트는 비율이 높아도 허용된다. 통상 256kbps에서 64kbps/채널정도의 비트레이트가 된다.
이에 대하여 음성신호를 주로 취급하는 경우에는 대역폭은 5KHz에서 7KHz로 좋고, 신호대 잡음특성도 그만큼 높을 필요는 없다. 그러나 될 수 있는한 기록재생시간을 길게하기 위해 비트레이트는 64kbps에서 수 kbps정도로 내리는 것이 요구된다. 이와같은 요구수준이 다른 복수용도에 대하여 만족할 수 있고, 가능한한 경제적인 부담을 작게한 기록재생장치의 제공을 하는 것이 필요하다. 그러나 대역폭이 틀린 복수의 모드를 가지게하도록 하면 지금까지는 복수의 샘플링주파수를 서포트를 시키지않으면 아니되고, 샘플링주파수신호 발생회로의 복잡화, 하드웨어 규모의 증대가 피할 수 없었다. 또 각 모드의 샘플링주파수가 다른경우에는 각 모드간의 정보이동이 곤란하며 대용량 광자기 디스크상의 고비트 레이트 모드정보를 소용량 IC카드에 저비트 레이트모드로 기입을 하고자 할 때에는 한번 압축모드를 완전히 풀어서 시간축상의 신호로 되돌리고, 그리고서 다시 저비트 레이트모드로 압축처리를 할필요가 있었기때문에 처리연산량이 커서 리얼타임에는 아려웠었다.
다음에 비트레이트가 낮은 모드로 됨에 따라서 사용되는 비트의 감소에서 음질의 저하가 일어난다. 대역폭을 좁혔을 경우 압축을 위한 주파수 분할폭이 주파수에 관계없이 일정한 경우에는 20KHz대역을 32분할한 정도에서는 저역의 임계대역 폭 100Hz에 대하여 분할대역폭이 700Hz정도로 상당히 넓은 것이되고, 중저역의 거의로 임계대역보다도 넓어지고 압축효율의 저하가 현저하다. 또 비트레이트를 내렸을때에는 고능률부호의 주정보와 부정보중, 한편쪽으로만 기울은 비트량 삭감을 하면 음질의 열화가 현저한 것이 된다. 이 때문에 주정보만의 삭감이 아니고 부정보의 삭감을 할필요가 생긴다.
본 발명은 이와같은 실정을 감안하여 이룬것이며 제 1로 복수의 비트레이트모드를 가지게하고자 할때 샘플링주파수 신호발생회로의 복잡화, 하드웨어규모의 증대를 방지하는것,
제 2로 상기 광자기디스크 또는 광디스크등의 기록매체로 부터의 비트압축데이터를 상기 IC카드등의 다른 기록매체로 더빙하는 경우 혹은 상기 IC카드등의 다른 기록매체에서 비트압축데이터를 재생하는 경우에 적은 연산량으로 행하는 것이 가능한 압축데이터 기록 및/또는 재생장치를 제공하는것,
제 3으로 저비트 레이트모드에서의 음질저하를 가능한한 방지하는것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 관계되는 압축데이터 기록 및/또는 재생장치, 수법 또는 기록매체는 각 모드의 비트레이트가 틀림에도 불구하고 같은 샘플링주파수를 사용함으로써 복수의 샘플링주파수를 가진경우에 일어나는 샘플링주파수 신호발생회로의 복잡화, 하드웨어규모의 증대를 방지하도록 한다.
또, 각 모드의 샘플링주파수가 다른 경우에는 곤란하였던 각 모드간의 정보이동이 간편히 하여지고 예를들면 대용량 광자기디스크상의 고비트 레이트모드정보를 소용량 IC카드에 저비트모드로 기입을 하고자할때에는 압축모드를 완전히 풀어서 시간축상의 신호로 되돌릴 필요는 전혀없다. 추가처리만으로 저비트 레이트모드 압축처리를 실현할 수 있고 처리연산량의 증대는 최소한으로 억제되어 리얼타임처리도 가능하게 된다. 그리고 저비트 레이트모드에서 적어도 그것보다 높은 비트 레이트로 변환하는 경우에는 포매트변환, 요컨대 부호화데이터의 나열변경을 하는 것만으로 변환할 수 있다.
본 발명에서는 압축데이터(부호화데이터)의 호환성을 가급적 높게하기위해 각 비트 레이트로 직교변환 블록규격의 구성을 비등하게 함으로써 서로 다른 비트 레이트모드간에서 변환을 시간축신호로 복원하지않고 고속으로 행할 수 있다. 또, 저비트 레이트모드로 될수록 시간축 방향, 혹은 주파수축 방향에서 인접하는 복수의 블록플로우팅을 위한 블록 및/또는 양자화 잡음발생 블록을 공통화하는 것으로 블록플로우팅을 위한 블록 및/또는 양자화 잡음발생 블록마다 필요하게 되는 소위 스케일펙터, 워드렝스등의 부정보량을 삭감하고 있다. 일반적으로 음향신호는 시간축 방향, 주파수축 방향과 함께높은 관계를 가지고 있으므로 상기 블록 플로우팅을 위한 블록 및/또는 양자화 잡음발생 블록을 공통화하여도 음질에의 영향은 적고 시간적으로 비정상적인 신호의 경우에는 직교변환 블록규격을 가변으로 하는 것으로 압축효율의 저하를 방지하고 있다. 삭감된 부정보분의 비트는 주정보에로 추가할 수 있다.
또 모든 모드에 있어서 양자화잡음의 콘트롤을 위한 주파수 분할폭이 주파수에 불구하고 일정한 경우에는 20KHz대역을 32분할한 정도에서는 저역의 임계대역폭 100Hz에 대하여 700Hz정도로 상당히 넓은 것이되고, 중저역에서 임계대역 보다도 좁아지고, 효율의 저하가 현저하다. 본 발명에서는 양자화 잡음의 콘트롤을 위한 주파수 분할폭을 임계대역폭에 가깝게 되도록 적어도 대부분의 주파수 분할대역에서 주파수가 높아질수록 넓어지도록 선정한다.
상기 광자기 디스크등의 기록매체로 부터의 비트압축 데이터를 상기 IC카드등의 다른 기록매체에 더빙하는 경우, 적어도 완전히 비트신장을 하지않고 그대로 혹은 추가압축을 하여 더빙한다. 추가압축의 경우는 신호의 변환은 일체행하지 않고, 주파수축상에서 비트의 재배분, 재양자화등을 하여 복수의 부정보를 공통화하여 기록한다.
본 발명에 관계되는 압축데이터 기록 및/또는 재생장치, 수법 또는 기록매체에 의하면, 1종류의 샘플링주파수를 사용함으로써, 복수의 샘플링주파수를 가진 경우에 일어나는 샘플링주파수 신호발생회로의 복잡화, 하드웨어규모의 증대를 방지하는 것이 가능하게 된다. 또 비트레이트가 다른 모드간의 정보이동이 샘플링주파수변환등의 복잡한 조작없이 간편히 행하여 대용량 광자기 디스크상의 고비트 레이트모드정보를 소용량IC카드에 저비트 레이트모드로 기입을 하고저할때에는 추가처리만으로 저비트 레이트모드 압축처리를 실현할 수 있고, 처리연산량의 증대는 최소한으로 억제되어 리얼타임처리도 가능하게 된다. 또, 본 발명에 의하면 비트 레이트가 낮은 모드에서의 음질의 저하를 방지할 수 있도록 된다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 제 1도는 본 발명에 관계되는 압축데이터 기록 및/또는 재생장치의 일실시예의 개략구성을 나타내는 블록회로도이다.
이 제 1도의 기록재생장치는 하나의 기록매체인 광자기디스크(1)의 기록재생유닛과 다른 기록매체인 IC카드(2)의 기록유닛과의 2개의 유닛을 하나의 시스템으로 짜서 구성되어 있다. 이 광자기디스크 기록재생유닛측의 재생계에서 재생된 신호를 상기 IC카드 기록유닛으로 기록할때에는 상기 재생계의 광자기 디스크(1)에서 광학헤드(53)로 독해되고, 디코더(71)로 보내져서 EFM복조나 디인터리브처리나 오류정정처리등이 실시된 재생압축 데이터(ATC 오디오데이터)가 상기 IC카드 기록유닛의 메모리(85)에 보내져서 이 메모리(85)에 대하여 엔트로피 부호화등의 추가처리를 하는 추가압축기(84)에 의한 가변비트 레이트 부호화처리창의 추가처리가 실시되고, IC카드 인터페이스회로(86)를 통하여 IC카드(2)에 기록된다. 이와같이 재생된 압축데이터는 ATC디코더(73)에 의한 신장처리를 받기전의 압축상태채로 기록계에 보내져서 IC카드(2)에 기록된다.
그런데 통상의 (오디오청취를 위한)재생시에는 기록매체(광자기디스크1)에서 간헐적 혹은 버스트적으로 소정 데이터량단위(예를들면 32섹터+수섹터)로 압축데이터를 독출하고, 이것을 신장하여 연속적인 오디오신호로 변환하고 있으나 소위 더빙시에는 매체상의 압축데이터를 연속적으로 독해하여 기록계에 보내서 기록하고 있다. 이것에 의해 데이터 압축율에 따른 고속의 (단시간의)더빙이 행하여진다.
이하, 제 1도의 구체적인 구성에 대하여 상세히 설명한다.
제 1도에 나타내는 압축데이터 기록 및/또는 재생장치의 광자기디스크 기록재생유닛에 있어서, 우선 기록매체로서는 스핀들모터(51)에 의해 회전구동되는 광자기디스크(1)가 사용된다. 광자기디스크(1)에 대한 데이터의 기록시에는 예를들면 광학헤드(53)에 의해 레이저광을 조사한 상태에서 기록데이터에 따른 변조자계를 자기헤드(54)에 의해 인가함으로써 소위 자계변조기록을 하고 광자기디스크(1)의 기록트랙에 따라서 데이터를 기록한다. 또 재생시에는 광자기 디스크(1)의 기록트랙을 광학헤드(53)에 의해 레이저광으로 트레이스하여 자기광학적으로 재생을 한다.
이하, 상기 기록재생기를 주로 설명한다. 광학헤드(53)는 예를들면 레이저 다이오드등의 레이저광원, 콜리메이터렌즈, 대물렌즈, 편광빔 스프리터, 시린드리칼렌즈등의 광학부품 및 소정패턴의 수광부를 가지는 포토디텍터등으로 구성되어 있다. 이 광학헤드(53)는 광자기디스크(1)를 통하여 상기 자기헤드(54)와 대향하는 위치에 설치되어 있다. 광자기디스크(1)에 데이터를 기록할때에는 후술하는 기록계의 자기헤드구동회로(66)에의해 자기헤드(54)를 구동하여 기록데이터에 따른 변조자계를 인가하는 동시에 광학헤드(53)에 의해 광자기디스크(1)의 목적트랙에 레이저광을 조사함으로써 자계변조방식에 의해 열자기기록을 한다. 또 이 광학헤드(53)는 목적트랙에 조사한 레이저광의 반사광을 검출하고 예를들면 소위 비점수차법에 의해 포커스에러를 검출하고 예를들면 소위 푸쉬풀법에 의해 트래킹 에러를 검출한다. 광자기디스크(1)에서 데이터를 재생할때 광학헤드(53)는 상기 포커스에러나 트래킹에러를 검출하는 동시에 레이저광의 목적트랙으로부터의 반사광의 편광각(카회전각)의 상위를 검출하여 재생신호를 생성한다.
광학헤드(53)의 출력은 RF회로(55)에 공급된다. 이 RF회로(55)는 광학헤드 (53)의 출력에서 상기 포커스 에러신호나 트래킹 에러신호를 추출하여 서보제어회로(56)에 공급하는 동시에 재생신호를 2차화하여 후술하는 재생계의 디코더(71)에 공급한다.
서보제어회로(56)는 예를들면 포커스 서보제어회로나 트래킹 서보제어회로,스핀들모터 서보제어회로, 스레드 서보제어회로등으로 구성된다. 상기 포커스 서보제어회로는 상기 포커스 에러신호가 영이 되도록 광학헤드(53)의 광학계의 포커스제어를 한다. 또 상기 트래킹 서보제어회로는 상기 트래킹에러신호가 영이되도록 광학헤드(53)의 광학계의 트래킹제어를 한다. 또한 상기 스핀들모터 서보제어회로는 광자기 디스크(1)를 소정의 회전속도(예를들면 일정선속도)로 회전구동하도록 스핀들모터(51)를 제어한다. 또 상기 스레드 서보제어회로는 시스템 콘트롤러(57)에 의해 지정되는 광자기디스크(1)의 목적트랙위치에 광학헤드(53) 및 자기헤드 (54)를 이동시킨다. 이와같은 각종 제어동작을 하는 서보제어회로(56)는 이 서보제어회로(56)에 의해 제어되는 각부의 동작상태를 나타내는 정보를 시스템 콘트롤러 (57)에 보낸다.
시스템 콘트롤러(57)에는 키입력조작부(58)나 표시부(59)가 접속되어 있다. 이 시스템 콘트롤러(57)는 키입력조작부(58)에 의한 조작입력정보에 의해 지정되는 동작모드로 기록계 및 재생계의 제어를 한다. 또 시스템 콘트롤러(57)는 광자기디스크(1)의 기록트랙에서 헤더타임이나 서브코드의(Q) 데이터등에 의해 재생되는 섹터단위의 어드레스정보에 의거해서 광학헤드(53) 및 자기헤드(54)가 트레이스하고 있는 상기 기록트랙상의 기록위치나 재생위치를 관리한다. 또한 시스템 콘트롤러 (57)는 키입력조작부(58)에 의해 전환선택된 후술하는 ATC(Adaptive Tranform Coding) 엔코더(63)에서의 비트압축모드정보나 RF회로(55)에서 후술하는 재생계를 통해 얻어지는 재생데이터내의 비트압축모드정보에 의거해서 이 비트압축모드를 표시부(디스플레이)(59)에 표시시키는 동시에 이 비트압축모드에 있어서의 데이터압축율과 상기 기록트랙상의 재생위치정보에 의거해서 표시부(디스플레이)(59)에 재생시간을 표시시키는 제어를 한다.
이 재생시간표시는 광자기디스크(1)의 기록트랙에서 소위 헤더타임이나 소위 서브코드(Q)데이터등에 의해 재생되는 섹터단위의 어드레스정보(절대시간정보)에 대하여 상기 비트압축모드에 있어서의 데이터 압축율의 역수(예를들면 1/4압축인때에는 4)를 승산함으로써 실제의 시간정보를 구하고, 이것을 표시부(디스플레이) (59)에 표시시키는 것이다. 또한 기록시에 있어서도 예를들면 광자기디스크등의 기록트랙에 미리 절대시간정보가 기록되어있는(프리포매트되어있는) 경우에 이 프리포매트된 절대시간정보를 독해하여 데이터 압축율의 역수를 승산함으로써 현재위치를 실제의 기록시간으로 표시시키는것도 가능하다.
다음에 이 디스크 기록 재생장치의 기록재생기의 기록계에 있어서, 입력단자 (60)로 부터의 아날로그 오디오 입력신호(AIN)가 로패스필터(61)를 통해 A/D변환기 (62)에 공급되고, 이 A/D변환기(62)는 상기 아날로그 오디오 입력신호(AIN)를 양자화한다. A/D변환기(62)에서 얻어진 디지탈 오디오신호는 ATC엔코더(63)에 공급된다. 또 입력단자(67)로 부터의 디지탈 오디오 입력신호(DIN)가 디지탈입력 인터페이스회로(68)를 통해 ATC엔코더(63)에 공급된다. ATC엔코더(63)는 상기 입력신호 (AIN)를 상기 A/D변환기(62)에 의해 양자화한 소정전송속도의 디지탈 오디오 PCM데이터에 대하여 표1에 나타내는 ATC방식에 있어서의 각종모드에 대응하는 비트압축(데이터압축)처리를 행하는 것으로, 상기 시스템 콘트롤러(57)에 의해 동작모드가 지정되도록 되어있다. 예를들면 B모드에서는 샘플링주파수가 44.1KHz로 비트레이트가 64kbps의 압축데이터(ATC데이터)로 되어 메모리(64)에 공급된다. 이 B모드의 스테레오모드로의 데이터 전송속도는 상기 표준의 CD-DA의 포매트의 데이터 전송속도 (75섹터/초)의 1/8(9.375섹터/초)로 가감되어 있다.
[표 1]
샘플링주파수=44.1KHz
여기서 제 1도의 실시예에 있어서는 A/D변환기(62)의 샘플링주파수가 예를들면 상기 표준적인 CD-DA포매트의 샘플링주인 44.1KHz로 고정되어 있고, ATC엔코더 (13)에 있어서도 샘플링주파수는 유지되고, 비트압축처리가 실시되는 것을 상정하고 있다. 이때 저비트 레이트모드로 될수록 신호통과대역은 좁게하여가므로, 그것에 따라서 로패스필터(61)의 컷오프주파수도 전환제어된다. 즉 상기 압축모드에 따라서 A/D변환기(62)의 로패스필터(61)의 컷오프주파수를 동시에 전환제어하도록 하면 좋다.
다음에 메모리(64)는 데이터의 기입 및 독출이 시스템 콘트롤러(57)에 의해 제어되고, ATC엔코더(63)에서 공급되는 ATC데이터를 일시적으로 기억하여놓고 필요에 따라서 디스크상에 기록하기위한 버퍼메모리로서 이용되고 있다. 즉 예를들면 상기 B모드의 스테레오모드에 있어서, ATC엔코더(63)에서 공급되는 압축오디오데이터는 그 데이터 전송속도가 표준적인 CD-DA포매트의 데이터 전송속도(75섹터/초)의1/8, 즉 9.375섹터/초로 저감되어 있고, 이 압축데이터가 메모리(64)에 연속적으로 기입된다. 이 압축데이터(ATC데이터)는 상술한 바와같이 8섹터에 대하여 1섹터의 기록을 하면 족하나, 이와같은 8섹터걸러의 기록은 사실상 불가능에 가깝기때문에 후술하는 바와같은 섹터연속의 기록을 행하도록 하고 있다. 이 기록은 중지기간을 통해 소정의 복수섹터(예를들면 32섹터+수섹터)로 되는 클러스터를 기록단위로서 표준적인 CD-DA포매트와 같은 데이터 전송속도(75섹터/초)로 버스트적으로 행하여진다. 즉 메모리(64)에 있어서는 상기 비트압축레이트에 따른 9.375(=75/8)섹터/초의 낮은 전송속도로 연속적으로 기입된 B모드로 스테레오모드의 ATC오디오데이터가 기록데이터로서 상기 75섹터/초의 전송속도로 버스트적으로 독출된다. 이 독출되어서 기록되는 데이터에 대하여 기록중지기간을 포함하는 전체적인 데이터 전송속도는 상기 9.375섹터/초의 낮은 속도로 되어있으나 버스트적으로 행하여지는 기록동작의 시간내에서의 순간적인 데이터 전송속도는 상기 표준적인 75섹터/초로 되어있다. 따라서 디스크 회전속도가 표준적인 CD-DA포매트와 같은 속도(일정선속도)인때 이 CD-DA포매트와 같은 기록밀도, 기록패턴의 기록이 행하여지게 된다.
메모리(64)에서 상기 75섹터/초의 (순간적인)전송속도로 버스트적으로 독출된 ATC오디오데이터 즉 기록데이터는 엔코더(65)에 공급된다. 여기서 메모리(64)에서 엔코더(65)에 공급되는 데이터열에 있어서, 1회의 기록으로 연속기록되는 단위는 복수섹터(예를들면 32섹터)로 되는 클러스터 및 이 클러스터의 전후위치에 배치된 클러스터 접속용의 수섹터로 하고 있다. 이 클러스터 접속용 섹터는 엔코더(65)에서의 인터리브길이보다 길게 설정하여 있고, 인터리브되어도 다른 클러스터의 데이터에 영향을 주지않도록 하고 있다.
엔코더(65)는 메모리(64)에서 상술한 바와같이 버스트적으로 공급되는 기록데이터에 대하여 에러정정을 위한 부호화처리(패리티부가 및 인터리브처리)나 EFM부호화처리등을 실시한다. 이 엔코더(65)에 의한 부호화처리가 실시된 기록데이터가 자기헤드 구동회로(66)에 공급된다. 이 자기헤드 구동회로(66)는 자기헤드(54)가 접속되어 있고, 상기 기록데이터에 따른 변조자계를 광자기디스크(1)에 인가하도록 자기헤드(54)를 구동한다.
또, 시스템 콘트롤러(57)는 메모리(64)에 대한 상술과 같은 메모리제어를 행하는 동시에 이 메모리제어에 의해 메모리(64)에서 버스트적으로 독출되는 상기 기록 데이터를 광자기디스크(1)의 기록트랙에 연속적으로 기록하도록 기록위치의 제어를 한다. 이 기록위치의 제어는 시스템 콘트롤러(57)에 의해 메모리(64)에서 버스트적으로 독출되는 상기 기록데이터의 기록위치를 관리하여 광자기디스크(1)의 기록트랙상의 기록위치를 지정하는 제어신호를 서보제어회로(56)에 공급함으로써 행하여진다.
다음에 이 광자기디스크 기록재생 유닛의 재생계에 대하여 설명한다. 이 재생계는 상술의 기록계에 의해 광자기 디스크(1)의 기록트랙상에 연속적으로 기록된 기록데이터를 재생하기위한 것이며, 광학헤드(53)에 의해 광자기디스크(1)의 기록트랙을 레이저광으로 트레이스함으로써 얻어지는 재생출력이 RF회로(55)에 의해 2 치화되어서 공급되는 디코더(71)를 갖추고 있다. 이때 광자기디스크 뿐만아니라 콤팩트디스크(Compact Disc)와 같은 재생전용 광디스크의 독출도 행할 수 있다.
디코더(71)는 상술의 기록계에 있어서의 엔코더(65)에 대응하는 것으로서 RF회로(55)에 의해 2치화된 재생출력에 대하여 에러정정을 위한 상술과 같은 복호화처리나 EFM복호화처리등의 처리를 하여 상술의 B모드의 스테레오모드 ATC 오디오데이터를 이 B모드의 스테레오모드에 있어서의 정규의 전송속도보다도 빠른 75섹터/초의 전송속도로 재생한다. 이 디코더(71)에 의해 얻어지는 재생데이터는 메모리 (72)에 공급된다.
메모리(72)는 데이터의 기입 및 독출이 시스템 콘트롤러(57)에 의해 제어되고, 디코더(71)에서 75섹터/초의 전송속도로 공급되는 재생데이터가 그 75섹터/초의 전송속도로 버스트적으로 기입된다. 또 이 메모리(72)는 상기 75섹터/초의 전송속도로 버스트적으로 기입된 상기 재생데이터가 B모드의 스테레오모드의 정규의 9.375섹터/초의 전송속도로 연속적으로 독출된다.
시스템 콘트롤러(57)는 재생데이터를 메모리(72)에 75섹터/초의 전송속도로 기입하는 동시에 메모리(72)에서 상기 재생데이터를 상기 9.375섹터/초의 전송속도로 연속적으로 독출하는 메모리제어를 한다. 또 시스템 콘트롤러(57)는 메모리(72)에 대한 상술과 같은 메모리제어를 하는 동시에 이 메모리제어에 의해 메모리(72)에서 버스트적으로 기입되는 상기 재생데이터를 광자기디스크(1)의 기록트랙에서 연속적으로 재생하도록 재생위치의 제어를 한다. 이 재생위치의 제어는 시스템 콘트롤러(57)에 의해 메모리(72)에서 버스트적으로 독출되는 상기 재생데이터의 재생위치를 관리하여 광자기디스크(1) 혹은 광디스크(1)의 기록트랙상의 재생위치를 지정하는 제어신호를 서보제어회로(56)에 공급함으로써 행하여진다.
메모리(72)에서 9.375섹터/초의 전송속도로 연속적으로 독출된 재생데이터로서 얻어지는 B모드의 스테레오모드 ATC오디오 데이터는 ATC디코더(73)에 공급된다. 이 ATC디코더(73)는 상기 기록계의 ATC엔코더(63)에 대응하는 것으로 시스템 콘트롤러(57)에 의해 동작모드가 지정되어서 예를들면 상기 B모드의 스테레오모드 ATC데이터를 8배로 데이터신장(비트신장)하는 것으로 16비트의 디지탈 오디오데이터를 재생한다. 이 ATC디코더(73)로 부터의 디지탈 오디오 데이터는 D/A변환기(74)에 공급된다.
D/A변환기(74)는 ATC디코더(73)에서 공급되는 디지탈 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 아날로그 오디오 출력신호(AOUT)를 형성한다. 이 D/A변환기 (74)에 의해 얻어지는 아날로그 오디오신호(AOUT)는 로패스필터(75)를 통해 출력단자(76)에서 출력된다.
다음에 이 압축데이터 기록 및 또는 재생장치의 상기 IC카드 기록유닛에 대하여 설명한다. 입력단자(60)로 부터의 아날로그 오디오 입력신호(AIN)가 로패스필터(61)를 통해 A/D변환기(62)에 공급되어서 양자화된다. A/D변환기(62)에서 얻어진 디지탈 오디오신호는 가변비트 레이트부호화기의 일종인 소위 엔트로피 부호화등을 하는 추가압축기(84)에 보내져서 엔트로피 부호화등의 처리를 한다. 이 처리는 메모리(85)에 대한 데이터의 독출과 기입을 수반하면서 실행된다. 엔트로피 부호화등을 하는 추가압축기(84)로 부터의 가변비트 레이트 압축부호화된 데이터는 IC카드 인터페이스회로(86)를 통해 IC카드(2)에 기록된다. 물론 본 발명에 있어서는 엔트로피부호등의 가변비트 레이트압축은 행하지않으나 직교변환규격을 크게한다던지부정보를 갖는 주파수축상의 블록플로우팅을 위한 블록 및 또는 양자화잡음발생블록의 주파수폭을 넓히는 것으로 보다낮은 비트 레이트의 정비트레이트로의 기록을 행하여도 좋다.
여기서 상기 광자기 디스크 기록 재생유닛의 재생계의 디코더(71)로 부터의 압축데이터(ATC데이터)가 신장되지않고 그대로 상기 IC카드 기록유닛의 메모리(85)에 보내지도록 되어있다. 이 데이터전송은 소위 고속더빙시에 시스템 콘트롤러(57)가 메모리(85)등을 제어함으로써 행하여진다. 또한 메모리(72)로 부터의 압축데이터를 메모리(85)에 보내도록 하여도 좋다. 비트 레이트모드를 바꿔서 비트 레이트를 내려서 광자기디스크 혹은 광디스크에서 IC카드로 기록하는 것은 기록용량당의 가격이 높은 IC카드에의 기록에 적합하고 있다. 이것은 비트 레이트모드의 여하에 불구하고 샘플링주파수가 동일한 것이 불필요한 샘플링주파수변환을 수반하지않고 편리하게 된다. 실제의 추가압축은 추가압축기(84)로 행하게된다.
다음에 소위 고속디지탈 더빙동작에 대하여 설명한다. 우선 소위 고속디지탈 더빙시에는 키입력조작부(58)의 더빙조작키등을 조작함으로써 시스템 콘트롤러(57)가 소정의 고속더빙 제어처리동작을 실행한다. 구체적으로는 상기 디코디(71)로 부터의 압축데이터를 그대로 IC카드 기록계의 메모리(85)에 보내고, 엔트로피부호화등을 하는 추가압축기(84)에 의해 가변비트 레이트부호화를 실시하여 IC키드 인터페이스회로(86)를 통해 IC카드(2)에 기록한다. 여기서 광자기디스크(1)에 예를들면 상기 B모드의 스테레오모드 ATC데이터가 기록되어있는 경우에는 디코더(71)에서는 8배의 압축데이터가 연속적으로 독출되게 된다.
따라서 상기 고속더빙시에는 광자기디스크(1)에서 실시간으로 8배(상기 B모드의 스테레오모드의 경우)의 시간에 상당하는 압축데이터가 연속하여 연어지게되고, 이것이 그대로 엔트로피부호화나 저비트 레이트의 일정비트 레이트화되어서 IC카드(2)에 기록되기때문에 8배의 고속더빙이 실현된다. 또한 압축모드가 다르면 더빙속도의 배율도 달라져온다. 또 압축의 배율이상의 고속으로 더빙을 행하도록 하여도 좋다. 이 경우에는 광자기디스크(1)를 정상속도의 몇배인지의 속도로 고속회전구동한다.
그런데 상기 광자기디스크(1)에는 제 2도에 나타내는 바와같이 일정비트 레이트로 비트압축부호화된 데이터가 기록되는 동시에 이 데이터를 추가압축신장블록 (3)으로 가변비트 압축부호화하였을때의 데이터량(즉 IC카드(2)내에 기록하기위해 필요로되는 데이터 기록용량)의 정보가 기록되어있다. 이렇게함으로써 예들들면 광자기 디스크(1)에 기록되어있는 곡중, IC카드(2)에 기록가능한 곡수나 곡의 조합등을 이들의 데이터량정보를 독해함으로써 즉시 알 수 있다. 물론 가변비트 레이트모드는 아니며, 고정비트 레이트의 보다 낮은 비트 레이트모드에의 추가압축조작을 추가압축기(84)로 행할 수도 있다.
또 역으로 IC카드(2)내에는 가변비트 레이트로 비트압축부호화된 데이터뿐만아니라 일정비트 레이트로 비트압축부호화한 데이터의 데이터량정보도 기록하여 놓음으로써 IC카드(2)에서 광자기 디스크(1)에 곡등의 데이터를 보내서 기록할때의 데이터량을 신속히 알 수 있다. 물론 IC카드(2)내에는 가변비트 레이트로 비트압축부호화된 데이터뿐만아니라 일정비트 레이트로 비트압축부호화한 데이터를 기록할수도 있다.
여기서 제 3도는 상기 제 1도에 나타내는 구성의 압축데이터 기록 및 또는 재생장치(5)의 정면외관을 나타내고 있고, 광자기디스크 또는 광디스크 삽입부(6)와 IC카드 삽입슬롯(7)이 설치되어 있다. 물론 디스크와 IC카드와는 각각의 세트로 되어있어서 그 사이를 케이블로 신호전송하도록 하여도 좋다.
다음에 고능률 압축부호화에 대하여 상술한다. 즉 오디오 PCM신호등의 입력디지탈신호를 대역분할부호화(SBC), 적응변환부호화(ATC) 및 적응비트 할당에서의 각 기술을 사용하여 고능률 부호화하는 기술에 대하여 제 4도 이후를 참조하면서 설명한다.
제 4도에 나타내는 구체적인 고능률 부호화장치에서는 우선 입력디지탈신호를 복수의 주파수대역으로 분할하는 동시에 최저역이 인접한 2 대역의 대역폭은 같고, 보다높은 주파수대역에서는 높은 주파수대역만큼 밴드폭을 넓게 선정하고, 각 주파수대역마다 직교변환을 하여 얻어진 주파수축의 스펙트럼데이터를 저역에서는 후술하는 인간의 청각특성을 고려한 소위 임계대역폭(크리티칼밴드)마다에 중고역에서는 블록플로우팅효율을 고려하여 임계대역폭을 세분화한 대역마다에 적응적으로 비트할당하여 부호화하고 있다. 통상 이 블록이 양자화 잡음발생블록이 된다. 그리고 본 발명 실시예에 있어서는 직교변환전에 입력신호에 따라서 적응적으로 블록규격(블록길이)을 변화시키는 동시에 이 블록단위로 플로우팅처리를 하고 있다.
즉, 제 4도에 있어서, 입력단자(100)에는 예를들면 샘플링주파수가 44.1kHz인때, 0∼22kHz의 오디오 PCM신호가 공급되고 있다. 이 입력신호는 예를들면 소위QMF필터등의 대역분할필터(101)에 의해 0∼11kHz대역과 11k∼22kHz로 대역(고역)으로 분할되고 0∼11kHz로 대역의 신호는 같게 소위 QMF필터등의 대역분할필터(102)에 의해 0∼5.5kHz대역(저역)과 5.5k∼11kHz대역(중역)으로 분할된다. 대역분할필터(101, 102)로 부터의 각 대역의 신호는 직교변환 블록규격 결정회로(106)에 보내져서 각 대역마다에 블록규격이 결정된다. 여기서 직교변환 블록규격 결정회로 (106)에 있어서, 블록규격의 길이는 예를들면 11.6ms의 길이를 기본으로 하고, 이것이 최대블록규격이 된다. 신호가 시간적으로 준정상적인 경우에는 직교변환 블록규격을 11.6ms로 최대로 선택함으로써, 주파수분해능력을 높이고, 신호가 시간적으로 비정상적인 경우에는 11kHz이하의 대역에서는 직교변환 블록규격을 다시 4 분할로 하고, 11kHz이상의 대역에서는 직교변환 블록규격을 8분할로 함으로써 시간분해능력을 높인다.
여기서 상술한 입력디지탈신호를 복수의 주파수대역으로 분할하는 수법으로서는 예를들면 QMF필터가 있고, 1976 R.E.Crochiere Digital Coding of Speech in Subbands Bell Syst. Tech. J. Vol. 55, No.8 1976에 진술되어 있다. 또 ICASSP 83, BOSTON Polyphase Quadrature filters-A new Subbandcoding technique Joseph H. Rothweiler에는 등밴드폭의 필터분할수법이 기술되어 있다.
다시, 제 4도에 있어서 대역분할필터(101 및 102)의 출력은 각 대역의 신호마다에 각각 직교변환회로(103, 104, 105)에 공급된다. 동시에 상기 직교변환 사이즈 결정회로(106)에 있어서 결정된 블록규격은 각 직교변환회로(103, 104, 105)에 공급되고, 상기 필터출력은 이 블록규격에 따라서 블록화되어 직교변환된다. 제 5도는 직교변환 블록규격을 나타낸 것이며, 저역 및 중역에서는 11.6ms(롱모드)이나 2.9ms(쇼트모드)의 어느쪽을 선택하고, 고역에서는 11.6ms(롱모드)이나 1.45ms(쇼트모드)의 어느쪽을 선택한다. 결정된 직교변환 블록규격정보는 단자(111)에서 꺼내져서 복호화회로에 보내진다.
여기서 상술한 직교변환으로서는 예를들면 입력 오디오신호를 소정단위시간(프레임)으로 블록화하고, 당해 블록마다에 고속푸리에 변환(FFT), 이산코사인변환 (DCT), 변경이산코사인변환(MDCT)등을 행하는 것으로 시간축을 주파수축으로 변환하는 직교변환이 있다. MDCT에 대해서는 ICASSP 1987 Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Basedon Time Domain Aliasing Cancellation J.P.Princen A.B.Bradley Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech.에 기술되어 있다.
비트배분 산출회로(107)는 상기 크리티칼밴드 및 블록플로우팅을 고려하여 분할된 스펙트럼데이터에 의거하여 소위 마스킹효과등을 고려하여 크리티칼 밴드 및 블록프로우팅을 고려한 각 분할대역마다의 마스킹량을 구하고, 이 마스킹량과 크리티칼밴드 및 블록플로우팅을 고려한 각 분할대역마다의 에너지 혹은 피크치등에 의거해서 각 대역마다에 할당비트수를 구한다. 적응비트 할당부호화회로(108)에서는 상기 비트배분 산출회로(107)에서 각 대역마다에 할당된 비트수에 따른 각 스펙트럼데이터(혹은 MDCT계수데이터)를 재양자화하도록 하고 있다. 이와같이하여 부호화된 데이터는 출력단자(110)를 통해 꺼내진다.
다음에 제 6도는 상기 비트배분 산출회로(107)의 일구체예의 개략구성을 나타내는 블록회로도이다. 이 제 6도에 있어서 입력단자(21)에는 상기 각 직교변환회로(103, 104, 105)로 부터의 주파수축상의 스펙트럼데이터가 공급되어 있다.
이 주파수축상의 입력데이터는 대역마다의 에너지 산출회로(22)에 보내져서 상기 마스킹량과 크리티칼밴드 및 블록플로우팅을 고려한 각 분할대역의 에너지가 예를들면 당해 밴드내에서의 각 진폭치의 총계를 계산하는것등에 의해 구하여진다. 이 각 밴드마다의 에너지대신에 진폭치의 피크치, 평균치등이 이용되기도 한다. 이 에너지 산출회로(22)로 부터의 출력으로서 예를들면 각 밴드의 총계치의 스펙트럼을 제 7도에 SB로서 나타내고 있다. 단, 이 제 7도에서는 도시를 간략화하기 위해 상기 마스킹량과 크리티칼밴드 및 블록플로우팅을 고려한 분할대역수를 12밴드(B1∼B12)로 표현하고 있다.
여기서, 상기 스펙트럼(SB)의 소위 마스킹에 있어서의 영향을 고려하기위해 이 스펙트럼(SB)에 소정의 포개지는 함수를 곱해서 가산하는것같이 접어넣는 (콘볼류션Convolution)처리를 실시한다. 이 때문에 상기 대역마다의 에너지 산출회로 (22)의 출력, 즉 이 스펙트럼(SB)의 각 수치는 접어넣는 필터회로(23)에 보내진다. 이 접어넣는 필터회로(23)는 예를들면 입력데이터를 순차지연시키는 복수의 지연소자와 이들 지연소자로 부터의 출력에 필터계수(포개지는 함수)를 승산하는 복수의 승산기(예를들면 각 밴드에 대응하는 25개의 승산기)와 각 승산기출력의 총계를 취하는 총계가산기로 구성되는 것이다. 이 접어넣는 처리에 의해 제 7도중 점선으로 나타내는 부분의 총계가 취하여진다. 또한 상기 마스킹이란 인간의 청각상의 특성에 의해 어느신호에 의해 다른신호가 마스크되어서 들리지않게되는 현상을 말하는것이며, 이 마스킹효과에는 시간축상의 오디오신호에 의한 시간축 마스킹효과와 주파수축상의 신호에 의한 동시각마스킹효과가 있다. 이들의 마스킹효과에 의해 마스킹되는 부분에 노이즈가 있었다고 하더라도 이 노이즈는 들리지 않게된다. 이 때문에 실제의 오디오신호에서는 이 마스킹되는 범위내의 노이즈는 허용가능한 노이즈로 된다.
여기서 상기 접어넣는 필터회로(23)의 각 승산기의 승산계수(필터계수)의 일구체예를 나타내면 임의의 밴드에 대응하는 승산기(M)의 계수를 1로할때 승산기(M-1)로 계수 0.15를 승산기(M-2)로 계수 0.0019를 승산기(M-3)로 계수 0.0000086을, 승산기(M+1)로 계수 0.4를, 승산기(M+2)로 계수 0.06을, 승산기(M+3)로 계수 0.007을 각 지연소자의 출력에 승산함으로써 상기 스펙트럼(SB)의 접어넣는 처리가 행하여진다. 단, M은 1∼25의 임의 정수이다.
다음에 상기 접어넣는 필터회로(23)의 출력은 감산기(24)에 보내진다. 이 감산기(24)는 상기 접어넣는 영역에서의 후술하는 허용가능한 노이즈레벨에 대응하는 레벨α를 구하는 것이다. 또한 당해 허용가능한 노이즈레벨(허용노이즈레벨)에 대응하는 레벨α는 후술하는 바와같이 역콘볼류션처리를 행함으로써, 크리티칼밴드의 각 밴드마다의 허용노이즈레벨이 되는 것같은 레벨이다. 여기서 상기 감산기(24)에는 상기 레벨α를 구하기위한 허용함수(마스킹레벨을 표현하는 함수)가 공급된다. 이 허용함수를 증감시키는 것으로 상기 레벨α의 제어를 하고 있다. 당해 허용함수는 다음에 설명하는 것같은 (n-ai)함수발생회로(25)에시 공급되어 있는 것이다.
즉 허용노이즈레벨에 대응하는 레벨α는 크리티칼밴드의 저역에서 순서로 부여되는 번호를 i로 하면, 다음의 (1)식에서 구할 수 있다.
α = S-(n-ai) ……… (1)
이 (1)식에 있어서 n, a는 정수로 a>0, S는 접어넣는 처리가된 버크스펙트럼의 강도이며, (1)식중 (n-ai)이 허용함수가 된다. 본 실시예에서는 n=38, a=1로 하고 있고, 이때의 음질열화는 없고 양호한 부호화가 행하여졌다.
이와같이하여 상기 레벨α가 구하여지고, 이 데이터는 제산기(26)에 전송된다. 당해 제산기(26)에서는 상기 접어넣어진 영역에서의 상기 레벨α를 역콘블류션하기 위한 것이다. 따라서 이 역콘볼류션처리를 행함으로써 상기 레벨α에서 마스킹 스펙트럼이 얻어지게 된다. 즉 이 마스킹 스펙트럼이 허용노이즈 스펙트럼이 된다. 또한 상기 역콘볼류션처리는 복잡한 연산을 필요로하는바 본 실시예에서는 간략화한 제산기(26)를 사용하여 역콘볼류션을 행하고 있다.
다음에 상기 마스킹 스펙트럼은 합성회로(27)를 통해 감산기(28)에 전송된다. 여기서 당해 감산기(28)에는 상기 대역마다의 에너지 산출회로(22)로 부터의 출력, 즉 상술한 스펙트럼(SB)이 지연회로(29)를 통해 공급되어 있다. 따라서, 이 감산기(28)로 상기 마스킹 스펙트럼과 스펙트럼(SB)과의 감산연산이 행하여지는 것으로, 제 8도에 나타내는 바와같이 상기 스펙트럼(SB)은 이 마스킹 스펙트럼(MS)의 레벨로 나타내는 레벨이하가 마스킹되게된다.
당해 감산기(28)로 부터의 출력은 허용잡음 보정회로(30)를 통해 출력단자 (31)를 통하여 꺼내지고 예를들면 할당으로 비트수정보가 미리 기억된 ROM등(도시생략)에 보내진다. 이 ROM등은 상기 감산회로(28)에서 허용잡음 보정회로(30)를 통해 얻어진 출력(상기 각 밴드의 에너지와 상기 노이즈레벨 설정수단의 출력과의 차분의 레벨)에 따라 각 밴드마다의 할당비트수정보를 출력한다. 이 할당비트수정보가 상기 적응비트 할당부호화회로(108)에 보내지는 것으로 직교변환회로(103, 104, 105)로 부터의 주파수축상의 각 스펙트럼데이터가 각각의 밴드마다에 할당된 비트수로 양자화되는 것이다.
즉 요약하면 적응비트할당 부호화회로(108)에서는 상기 마스킹량과 크리티칼밴드 및 블록플로우팅을 고려한 각 분할대역의 에너지와 상기 노이즈레벨 설정수단의 출력과의 차분의 레벨에 따라서 할당된 비트수로 상기 각 밴드마다의 스펙트럼데이터를 양자화하게 된다. 또한 지연회로(29)는 상기 합성회로(27)이전의 각 회로에서의 지연량을 고려하여 에너지 산출회로(22)로 부터의 스펙트럼(SB)을 지연시키기 위해 설치되어 있다.
그런데, 상술한 합성회로(27)에서의 합성인때에는 최소가청커브 발생회로 (32)에서 공급되는 제 9도에 나타내는 바와같은 인간의 청각특성인 소위 최소가청커브(RC)를 나타내는 데이터와, 상기 마스킹 스펙트럼(MS)을 합성할 수 있다. 이 최소가청커브에 있어서 잡음절대레벨이 이 최소가청커브이하이면 이 잡음은 들리지 않게된다. 이 최소가청커브는 코딩이 같더라도 예를들면 재생시의 재생볼륨의 상위로 다른것으로 되는바, 현실적인 디지탈 시스템으로는 예를들면 16비트 다이나믹렌지에의 음악의 입력방법에는 그다지 상위한것이 없으므로 예를들면 4kHz부근의 가장 귀로 들기쉬운 주파수대역의 양자화잡음이 들리지않는다고 하면, 다른 주파수대역에서는 이 최소가청커브의 레벨이하의 양자화잡음은 들리지않는다고 생각된다.따라서 이와같이 예를들면 시스템이 갖는 워드렝스의 4kHz부근의 잡음이 들리지않는 사용법을 한다고 가정하고, 이 최소가청커브(RC)와 마스킹 스펙트럼(MS)을 함께 합성하는 것으로 허용노이즈레벨을 얻도록하면 이 경우의 허용노이즈레벨은 제 9도중의 사선으로 나타내는 부분까지라도 할 수가 있도록 된다. 또한 본 실시예에서는 상기 최소가청커브의 4kHz의 레벨을 예를들면 20비트상당의 최저레벨에 맞추고 있다. 또 이 제 9도는 신호스펙트럼(SS)도 동시에 나타내고 있다.
또, 상기 허용잡음 보정회로(30)에서는 보정정보 출력회로(33)에서 보내져오는 예를들면 등라우드니스커브의 정보에 의거해서, 상기 감산기(28)로 부터의 출력에 있어서의 허용잡음레벨을 보정하고 있다. 여기서 등라우드니스커브란 인간의 청각특성에 관한 특성곡성이며, 예를들면 11kHz의 순음과 같은크기로 들리는 각 주파수에서의 음의 음압을 구하여 곡선으로 묶은 것으로 라우드니스의 등감도곡선이라고도 불리운다. 또 이 등라우드니스곡선은 제 9도에 나타낸 최소가청커브(RC)와 대략같은 곡선을 그리는 것이다. 이 등라우드니스곡선에 있어서는 예들들면 4kHz부근에서는 1kHz인데서 부터 음압이 8∼10dB내려도 1kHz와 같은 크기로 들리고, 역으로 50Hz부근에서는 1kHz에서의 음압보다도 약 15dB높지않으면 같은 크기로 들리지 않는다. 이 때문에 상기 최소가청커브의 레벨을 넘은 잡음(허용노이즈레벨)은 이 등라우드니스곡선에 따른 커브로 부여되는 주파수특성을 갖도록 하는것이 좋은것을 알 수 있다. 이와같은 것에서 상기 등라우드니스곡선을 고려하여 상기 허용노이즈레벨을 보정하는 것은 인간의 청각특성에 적합하고 있는 것을 알 수 있다.
여기서 보정정보 출력회로(33)로서 상기 부호화회로(108)에서의 양자화시의출력정보량(데이터량)의 검출출력과 최종부호화 데이터의 비트 레이트 목표치와의 사이의 오차정보에 의거해서 상기 허용노이즈레벨을 보정하도록 하여도 좋다. 이것은 모든 비트할당단위 블록에 대하여 미리 일시적인 적응비트할당을 하여 얻어진 총비트수가 최종적인 부호화 출력데이터의 비트 레이트에 의해 정하여지는 일정한 비트수(목표치)에 대하여 오차를 갖기도 하고, 그 오차분을 0으로 하도록 재차 비트할당을 하는 것이다. 즉 목표치보다도 총할당비트수가 적을때에는 차분의 비트수를 각 단위블록에 할당하여 부가하도록하고, 목표치보다도 총할당비트수가 많을때에는 차분의 비트수를 각 단위블록에 할당하여 삭제하도록 하는 것이다.
이와같은 것을 행하기위해 상기 총할당비트수의 상기 목표치로 부터의 오차를 검출하고, 이 오차데이터에 따라서 보정정보 출력회로(33)가 각 할당비트수를 보정하기위한 보정데이터를 출력한다. 여기서 상기 오차데이터가 비트수부족을 나타내는 경우는 상기 단위블록당 많은 비트수가 사용되는 것으로 상기 데이터량이 상기 목표치보다도 많이 되어있을 경우를 생각할 수 있다. 또, 상기 오차데이터가 비트수의 나머지를 나타내는 데이터가 되는 경우는 상기 단위블록당 적은 비트수로 끝나고 상기 데이터량이 상기 목표치보다도 적게되어있는 경우를 생각할 수 있다. 따라서 상기 보정정보 출력회로(33)로 부터는 이 오차데이터에 따라서 상기 감산기(28)로 부터의 출력에 있어서의 허용노이즈레벨을 예를들면 상기 등라우드니스곡선의 정보데이터에 의거해서 보정시키기위한 상기 보정치의 데이터가 출력되도록 된다. 상술과 같은 보정치가 상기 허용잡음 보정회로(30)에 전송되는 것으로, 상기 감산기(28)로 부터의 허용노이즈레벨이 보정되도록 된다. 이상 설명한 바와같은 시스템에서는 주정보로서 직교변환 출력스펙트럼을 부정보에 의해 처리한 데이터와 부정보로서 블록플로우팅의 상태를 나타내는 스케일펙터, 언어의 길이를 나타내는 워드렝스가 얻어지고 엔코더에서 디코더에 보내진다.
여기서 상기 비트배분 산출회로(107)는 제 10도와 같은 구성으로 할 수도 있다. 이 제 10도를 이용하여 이상 설명한 비트배분수법과는 다른 다음과 같은 유효한 비트배분수법에 대하여 기술한다.
상기 제 4도에 있어서의 각 MDCT회로(103, 104, 105)의 출력은 제 10도의 입력단자(300)를 통해 대역마다의 에너지를 산출하는 에너지 산출회로(301)에 보내진다. 이 대역마다의 에너지 산출회로(301)에서는 상기 임계대역(크리티칼밴드) 또는 고역에서는 당시 크리티칼밴드를 분할한 대역마다의 에너지가 예를들면 당해 밴드내에서의 각 진폭치의 2승평균의 평방근을 계산하는 것등에 의해 구하여진다. 또한 이 각 밴드마다의 에너지대신에 진폭치의 피크치나 평균치등을 사용하도록 하는 것도 가능하다.
상기 에너지 산출회로(301)로 부터의 출력으로서의 예를들면 임계대역(크리티칼밴드) 또는 고역에서는 다시 크리티칼밴드를 분할한 대역마다의 총계치의 스펙트럼은 예를들면 상기 제 7도에 나타내는 바와같은 스펙트럼(버크스펙트럼)(SB)으로 된다.
여기서 본 실시예에 있어서, MDCT계수를 표현하여 전송 또는 기록에 사용되는 비트수를 예를들면 1k비트/블록으로 하면, 본 실시예에서는 그중의 1k비트를 사용한 고정비트 배분패턴을 작성한다. 본 실시예에 있어서는 상기 고정비트 배분을위한 비트할당패턴이 복수개 준비되어있고, 신호의 성질에 의해 여러가지의 선택을 할 수 있도록 되어있다. 본 실시예에서는 상기 1k비트에 대응하는 짧은시간의 블록의 비트량을 각 주파수에 분포시킨 여러가지의 패턴을 고정비트 배분회로(307)가 가지고 있다. 당해 고정비트 배분회로(307)에 있어서는 특히 중저역과 고역과의 비트배분율을 틀리게한 패턴을 복수개 준비하고 있다. 그리고, 신호의 크기가 작을수록 고역에의 할당량이 적은패턴을 선택하도록 한다. 이와같이 하는 것으로 작은 신호시만큼 고역의 감도가 저하하는 라우드니스 효과를 살린다. 또한 이때의 신호의 크기로서는 전대역의 신호크기를 사용할 수도 있으나, 예를들면 필터등이 사용되고 있는 비블록킹 주파수 분할회로의 출력 혹은 직교변환출력 예를들면 MDCT출력을 이용할 수도 있다. 또한 상기 1k비트(사용가능한 비트수)는 예를들면 사용가능 총비트수입력회로(305)에서 설정된다. 이 사용가능 총비트수는 외부에서 입력하는 것도 가능하다.
또, 상기 에너지 산출회로(301)로 부터의 출력은 에너지의존비트 배분회로 (306)에도 보내진다. 당해 에너지 의존비트 배분회로(306)에서는 대역마다의 에너지에서 에너지의존의 비트배분패턴을 결정한다. 이 에너지에 의거한 에너지의존의 비트패턴은 예를들면 당해 밴드의 에너지가 클수록 많은 비트가 할당되도록 배분한다.
이 제 10도에 있어서, 상술한 바와같은 고정비트 배분패턴에의 배분과 버크스펙트럼(스펙트럼SB)에 의존한 비트배분과의 분할율은 신호스펙트럼의 미끄럼성을 표시하는 지표(토널리티)에 의해 결정된다. 즉 본 실시예에서는 상기 에너지 산출회로(301)의 출력을 스펙트럼의 미끄럼성 산출회로(302)에 보내고, 당해 스펙트럼 미끄럼성 산출회로(302)에 있어서, 신호스펙트럼의 인접치간의 차이 절대치의 합계를 신호스펙트럼의 합계로 제한수치를 산출하고, 이 수치를 지표(토널리티)가 결정되면, 비트분할율 결정회로(304)에 있어서, 상기 분할율이 결정된다. 또한 분할율이란 고정비트배분과 에너지의존의 비트배분과의 포개지는 것을 바꾸기위한 수치이다.
상기 비트분할율 결정회로(304)로 부터의 분할율 데이터는 상기 고정비트 배분회로(307)의 출력이 공급되는 승산기(312)와 상기 에너지의존 비트 배분회로 (306)의 출력이 공급되는 승산기(311)에 보내진다. 이들 승산기(312, 311)의 출력이 합계산출회로(308)에 보내진다. 즉, 고정비트배분과 대역마다(임계대역 또는 고역에서는 다시 크리티칼밴드를 복수개로 세분화한 대역)의 에너지에 의존한 비트배분의 수치에 각각 상기 분할율을 승해서 그들 2개의 수치가 상기 합계산출회로 (308)에서 가산되어서 이 연산결과가 출력단자(각 대역의 비트할당량 출력단자) (309)에서 후단의 구성으로 보내져서 양자화 및 부호화시에 사용된다.
이때의 비트할당의 모양을 제 11도의 (b), 제 12도의 (b)에 나타낸다. 또 이에 대응하는 양자화잡음의 모양을 제 11도의 (a), 제 12도의 (a)에 나타낸다. 또한 제 11도의 (a),(b)는 신호의 스펙트럼이 비교적 평탄한 경우를 나타내고 제 12도의 (a),(b)는 신호스펙트럼이 높은 토널리티를 나타내는 경우를 나타내고 있다. 또, 제 11도의 (b), 제 12도의 (b)중 Qs는 신호레벨의존분의 비트량을 나타내고, 도면중 QF는 고정비트 할당분의 비트량을 나타내고 있다. 제 11도의 (a), 제 12도의 (a)의 도면중 L은 신호레벨을 나타내고, 도면중 Ns는 신호레벨 의존분에 의한 잡음저하분을 도면중 NF는 고정비트 할당분에 의한 잡음레벨을 나타내고 있다.
상기 신호의 스펙트럼이 비교적 평탄한 경우를 나타내고 있는 제 11도에 있어서 통상 다량의 고정비트 할당분에 의한 비트할당은 전대역에 걸쳐서 큰신호대 잡음비를 취하기위해 도움이 된다. 그러나 이 제 11도와 같은 경우, 저역 및 고역에서는 비교적 적은 비트할당이 사용되도록 된다. 이것은 청각적으로 이 대역의 중요도가 작기때문이다. 또 이때 제 11도의 도면중 Qs에 나타내는 바와같이 약간의 신호레벨의존의 비트배분을 하는분(비트)에 의해 신호의 크기가 큰 대역의 잡음레벨이 선택적으로 저하시켜진다. 따라서 신호의 스펙트럼이 비교적 평탄한 경우에는 이 선택성도 비교적 넓은대역에 걸쳐서 작용하게 된다.
이에대하여 제 12도에 나타내는 바와같이 신호스펙트럼이 높은 토널리티를 나타내는 경우에는 제 12도의 도면중 Qs로 나타내토록 다량의 신호레벨의존이 비트배분을 하는 분(비트)에 의한 양자화잡음의 저하는 극히 좁은대역(제 12도의 도면중 Ns로 나타내는 대역)의 잡음을 저감하기위해 사용된다. 이것에 의해 고립스펙트럼 입력신호로의 특성의 향상이 달성된다. 또 동시에 약간의 고정비트 할당분에 의한 비트배분을 하는 분(비트)에 의해 넓은대역의 잡음레벨이 비선택적으로 저하시켜진다.
재차 제 4도에 있어서 적응 비트할당부호화회로(108)에 대하여 설명한다. 본실시예에서는 예를들면 2종류의 비트 레이트의 모드를 가지고, 예를들면 A모드를 128kbps/Channel로 하고, B모드는 A모드의 반분인 64kbps/Channel로 한다. 또 본 실시예에서는 2종류의 모드에 한하지 않고, 복수의 모드를 갖는 것이 가능하다.
우선, A모드에 있어서의 부호화방법에 대하여 설명한다. 제 13도, 제 14도는 A모드에 있어서의 블록플로우팅밴드분할의 일구체예를 나타내고 있다. 제 13도는 직교변환 블록규격이 11.6ms의 경우이며, 제 14도는 직교변환 블록규격이 저중역에서 4분할, 고역에서는 8분할되어있는 경우이나 어느쪽의 경우라도 전체의 블록플로우팅밴드의 수는 같으며, 52개의 밴드로 분할되어 있다. 그리고 대역분할필터의 출력인 각 대역마다보면, 저역에서는 20개, 중고역에서는 각각 16개의 블록플로우팅이 있고, 이 개수는 직교변환 블록규격에 관계없이 정하여있으므로 직교변환 블록규격이 대역마다에 독립적으로 변화하여도 문제는 없다. 예를들면 저역만 11.6ms를 4분할한 블록규격으로 중고역은 11.6ms의 블록규격인 경우, 블록플로우팅밴드를 저역은 제 14도, 중고역은 제 13도와 같이 분할하면 밴드수는 전체로서 52개가 된다. 적응비트할당 부호화회로(108)에는 이 52개의 블록플로우팅밴드마다에 스케일펙터, 워드렝스의 정보가 부여되어 있고, 스펙트럼데이터는 부여된 스케일펙터 워드렝스에 따라서 양자화되고 부호화된다.
부호화데이터는 단자(110)에서 꺼내져서 기록 또는 전송된다.
다음에 B모드의 부호화방법에 대하여 설명한다. B모드는 비트 레이트가 A모드에 대하여 반분이 되기때문에 A모드와 같은 방법으로 부호화하면, 부정보(스케일펙터, 워드렝스등)의 량은 변하지않고, 주정보(스펙트럼데이터)의 량만큼 감소하게되고, A모드에 비교하면, 전정보량중의 부정보가 점하는 비율이 증대하고, 부호화 효율이 저하한다. 비트레이트를 반분으로 할 경우는 주정보량 뿐만아니라 부정보량도 반감 혹은 그 이하로 삭감하는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서는 B모드에 있어서의 부정보량을 A모드에 대하여 반감시키기 위해, 시간적으로 인접하는 2개의 블록간에서 부정보의 수치를 공통으로 가지는 것으로 부정보량삭감을 달성하고 있다. 즉 A모드에 있어서의 부정보량은 기본적으로 블록플로우팅밴드수와 같기때문에 52개/11.6ms이나, B모드에 있어서는 블록플로우팅밴드의 시간축방향을 확장하게 되기때문에 52개/23.2ms가 되고, 동일시간내에 있어서의 부정보량을 비교하면 A모드에 대하여 반분의 량으로 되어있다. 제 15도, 제 16도, 제 17도는 B모드에 있어서의 블록플로우팅밴드분할의 일구체예를 나타내고 있다.
제 15도는 시간적으로 인접하는 2개의 블록의 직교변환 블록규격이 함께 롱모드의 경우를 나타내고 있고, 실선으로 둘러싸여있는 영역이 직교변환블록이고, 사선으로 표시되어있는 영역이 하나의 블록플로우팅밴드를 나타내고 있다. 즉 이 블록플로우팅밴드는 제 13도에 있어서의 A모드의 블록플로우팅밴드의 시간축방향에서 서로 만나는 2개의 밴드를 하나로 정리하여있고 주파수축방향의 밴드분할은 제 13도와 전적으로 같다.
제 16도는 시간적으로 인접하는 2개의 블록의 직교변환블록규격이 함께 쇼트모드의 경우를 나타내고 있고, 제 15도와 동일하게 실선으로 둘러싸여있는 영역이 직교변환블록이고, 사선으로 표시되어있는 영역이 하나의 블록플로우팅밴드를 나타내고 있다. 즉 이 블록플로우팅밴드는 제 14도에 있어서의 A모드의 블록플로우팅밴드의 시간축방향에서 서로 만나는 2개의 밴드를 하나로 정리하여 있고, 주파수축방향의 밴드분할은 제 14도와 전적으로 같다.
제 17도는 시간적으로 인접하는 2개의 블록의 직교변환 블록규격이 틀린 즉 쇼트모드와 롱모드의 조합인경우를 나타내고 있고, 동일하게 실선으로 둘러싸여있는 영역이 직교변환블록, 사선으로 표시되어있는 영역이 하나의 블록플로우팅밴드를 나타내고 있다. 직교변환 블록규격이 쇼트모드인 블록(제 17도에 있어서의 0∼11.6ms의 중역과 11.6∼23.2ms의 저역, 고역)에 대하여는 상기 함께 쇼트모드의 경우(제 16도)와 같으며, 즉 제 14도에 있어서의 A모드의 블록플로우팅밴드의 시간 축방향에서 서로 만나는 2개의 밴드를 하나로 정리하여 있고, 주파수축방향의 밴드분할은 제 14도와 전적으로 같다. 역으로 직교변환 블록규격이 롱모드인 블록(제 17도에 있어서의 0∼11.6ms의 저역, 고역과 11.6∼23.2ms의 중역)에 대하여는 시간축방향에서 밴드를 정리할 수 없으므로 예외적으로 주파수축방향에서 서로 만나는 2밴드를 하나로 정리하여 있고, 시간축방향의 밴드분할은 제 13도와 전적으로 같다.
이와같이 B모드에 있어서는 부정보의 수를 A모드에 비해서 반감시키기위해, 시간축방향 혹은 주파수축방향에서 서로 만나는 블록플로팅밴드를 공통화함으로써 결과적으로 비트 레이트감소에 따른 주정보의 극단적인 감소를 방지하고, 부호화효율을 향상시키고 있다.
여기서 제 18도는 B모드의 경우의 적응비트할당 부호화회로(108)의 일구체예를 나타내고 있고, 단자(401)에는 직교변환 블록규격 정보 단자(402)에는 이 2블록분의 스펙트럼데이터(MDCT계수)가 각각 부여되고 있다. 상기 직교변환 블록규격정보는 스케일펙터의 재설정회로(405)와 워드렝스의 재설정회로(406)에 보내져서, 상기 스펙트럼데이터(MDCT계수)는 양자화기(408)에 보내진다.
또, 입력회로(403)를 통해 공급되는 A모드용의 블록플로우팅밴드 분할로 각 밴드마다에 설정된 스케일펙터 A는 스케일펙터의 재설정회로(405)에 있어서, 상술한 바와같이 공통화하여야할 2개의 블록플로우팅밴드의 수치가 정리되고, B모드용의 스케일펙터 B가 재설정된다. 통상은 2개의 스케일펙터 A의 큰편을 선택하고 공통의 스케일펙터로 한다.
동일하게 입력회로(404)를 통해 공급되는 A모드용의 블록플로우팅밴드 분할로 각 밴드마다에 설정된 워드렝스 A는 워드렝스 재설정회로(406)에 있어서, B모드용의 워드렝스 B가 재설정된다. 웨드렝스의 공통화시에는 예를들면 2개의 워드렝스 A의 큰편이 선택된다. 그외는 2개의 워드렝스 A의 평균치등이 사용되어도 좋다.
또한, 스케일펙터 A 및 워드렝스 A는 각각 2블록분(23.3ms)의 정보를 한단위로 하여 상기 재설정회로(405, 406)에 보내져있다.
다음에 워드렝스의 재설정회로(406)에 있어서 재설정된 워드렝스는 총비트수의 보정회로(407)에 있어서 재실정에 의해 생긴 총비트수의 오차보정이 행하여진다. 재설정된 스케일펙터 B, 워드렝스 B는 함께 양자화기(408) 및 부호화기(409)에 보내지고, 스펙트럼데이터의 양자화시에 사용된다. 양자화 및 부호화된 스펙트럼 데이터는 부호화데이터 B로서 단자(410)에서 꺼내진다.
여기까지는 시계열의 PCM신호를 부호화하는 부호화장치의 기능에 대하여 설명하였으나, 다음에 A모드의 부호화데이터에서 B모드의 부호화데이터로 변환하는 경우 및 B모드의 부호화데이터에서 A모드의 부호화데이터로 변환하는 경우에 대하여 제 19도의 일구체예를 참조하면서 설명한다.
우선, A모드에서 B모드에로 변환하는 경우는 제 19도에 있어서 입력단자 (501)에는 A모드로 부호화된 부호화데이터가 부여되고 있고, 입력단자(503)에는 코드화된 직교변환 블록규격정보가 부여되어 있다. 직교변환 블록규격정보는 코드변환기(508)에 있어서, A모드의 직교변환 블록규격을 나타내는 코드에서 B모드의 그것으로 변환되고 비트배분 산출회로(507)에 보내지고, 또 출력단자(513)에서 꺼내진다.
이 코드변환기(508)의 기능은 2블록분의 코드화된 A모드직교변환 블록규격정보를 정리하여 B모드용의 코드로 표현할 뿐이며 쌍방의 의미하는 내용으로 변화는 없다.
상기 부호화데이터 A는 A모드의 적용비트할당 복호화회로(505)에 보내지고, 복호화 및 역양자화되어서 스펙트럼데이터로 복원된다. 얻어진 스펙트럼데이터는 비트배분 산출회로(507)에 보내지고, 비트의 할당이 행하여진다. 이 비트배분 산출회로(507)는 상술한 비트배분 산출회로(107)와 같은 기능을 갖는다.
여기서 복원된 스펙트럼데이터는 B모드의 적응비트할당 부호화회로(506)에 보내지고 상술한 B모드의 부호화가 행하여진다. 양자화 및 부호화된 부호화데이터 B는 출력단자(511)에서 꺼내진다. 이와같이 A모드에서 B모드로의 변환은 A모드의 복호화회로와 B모드의 부호화회로를 조합한 간단한 회로에서 행할 수 있고 고속변환이 가능하다.
다음에 B모드에서 A모드로 변환하는 경우는 같은 제 19도에 있어서 입력단자 (512)에는 B모드에서 부호화된 부호화데이터 B가 부여되고 있고 입력단자(514)에는 코드화된 직교변환 블록규격정보가 부여되어 있다. 직교변환 블록규격정보는 코드변환기(509)에 있어서 B모드의 직교변환 블록규격을 나타내는 코드에서 A모드의 그것으로 변환되고, 포매트 변환회로(510)에 보내지고, 또 출력단자(504)에서 꺼내진다.
이 코드변환기(509)의 기능을 코드변환기(508)와 전적으로 역의 동작을 하는것이며 코드화된 B모드직교변환 블록규격정보를 A모드용의 2블록분의 코드로 분할할뿐이다.
상기 부호화데이터 B는 포매트 변환회로(510)에 보내지고 부호화데이터인채로 직접 A모드의 포매트로 변환되고, 출력단자(502)에서 꺼내진다. 이 경우 2개의 모드간에서 실질적인 비트레이트의 변화는 없고, A모드의 포매트상에서는 주정보는 약반분밖에 사용되어있지 않게된다. 또, 상기 A모드에서 B모드에의 변환과 같이 복호화하여 재차 비트배분을 다시하여 부호화하는 방법도 가능하나, 실질적인 정보량이 증가하여도 재양자화에 의해 음질은 열화한다. 이와같이 B모드에서 A모드에의 변환은 포매트변환, 요컨대 부호화코드의 간단한 늘어놓기 바꾸기만의 처리를 실시하는 것만으로 좋으므로 물론 고속변환이 가능하다.
다음에 복호화장치에 대하여 설명한다. 제 20도에 있어서 입력단자(210)에는 제 4도의 출력단자(110)에서 얻어지는 주파수축상의 부호화데이터가 공급되어 있고, 이 부호화데이터는 우선 적응비트할당의 부호화회로(208)에 보내져서 복호처리되고, 주파수축상의 스펙트럼데이터로 복원된다.
입력단자(211)에는 상기 부호화장치로 부터의 직교변환 블록규격정보가 부여되어 있고, 각 대역마다의 역직교변환회로(203, 204, 205)에 공급된다. 여기서 상기 스펙트럼데이터중, 0∼5.5KHz대역의 데이터는 역직교 변환회로(203)에 5.5k∼ 11kHz대역의 데이터는 역직교 변환회로(204)에 11k∼22kHz대역의 데이터는 역직교 변환회로(205)에 각각 보내지고 이들 회로에서 상기 직교변환 블록규격정보에 따라서 각 대역마다에 역직교 변환처리가 실시된다.
그리고 상기 역직교 변환회로(204, 205)의 출력은 대역합성필터(202)에서 합성되고, 상기 역직교 변환회로(203)와 대역합성필터(202)에 출력은 대역합성필터 (201)에서 합성되어서 재생신호로 되고 출력단자(200)에서 꺼내진다.
또한 본 발명은 상기 실시예만에 한정되는 것이 아니고, 예를들면 상기 하나의 기록재생매체와 상기 다른 기록재생매체와는 일체화 되어있을 필요는 없고, 그사이를 데이터전송용 케이블로 묶는것도 가능하다. 또한 예를들면 오디오 PCM신호 뿐만아니라 디지탈음성(스피치)신호나 디지탈 비디오신호등의 신호처리장치에도 적용가능하다. 또 상술한 최소가청커브의 합성처리를 행하지않는 구성으로서도 좋다. 이 경우에는 최소가청커브 발생회로(32), 합성회로(27)가 불필요하게 되고, 상기 감산기(24)로 부터의 출력은 제산기(26)로 역콘볼류션된후 바로 감산기(28)에 전송되게 된다. 또 비트배분수법은 다종다양하며, 가장 간단하기는 고정비트배분 혹은 신호의 각 대역에너지에 의한 간단한 비트배분 혹은 고정분과 가변분을 조합하여비트배분등을 사용할 수 있다.
이상의 설명에서도 명백한 바와같이 본 발명에 관계되는 압축데이터 기록 및/또는 재생장치, 수법 또는 기록매체에 의하면 복수의 모드가 갖는 비트 레이트의 상위에 불구하고 같은 샘플링주파수를 사용함으로써 복수의 샘플링주파수를 가진경우에 일어나는 샘플링주파수신호 발생회로등의 복잡화, 하드웨어규모의 증대를 방지할 수 있다.
또, 저비트 레이트로의 부호화의 경우는 시간축 방향에서 인접한 복수의 블록 혹은 동일시간 블록내의 주파수축방향의 복수의 소위 블록플로우팅밴드로 소위 부정보를 공통화하여 기록 또는 전송함으로써, 부정보의 양을 삭감할 수 있고, 그 부정보의 삭감분을 주정보로 할당하는 것으로 부호화효율을 향상시킬 수 있다.
또, 고비트 레이트모드의 압축신호를 보다 장시간 기록하기위해 저비트 레이트모드로 변환하여 기록코저할때에는 원래의 압축신호를 주파수축상에서 시간축상으로 변환할 필요가 없고, 주파수축상에서의 데이터변환만으로 저비트 레이트이 압축신호를 얻을 수 있고, 직교변환, 역직교변환 및 대역분할/합성필터의 처리과정을 생략할 수 있으므로, 고속한 신호변환을 행할 수 있다.
제 1도는 본 발명에 관계되는 압축데이터의 기록재생장치의 일실시예로서의 기록재생장치의 구성예를 나타내는 블록회로도이다.
제 2도는 광자기 디스크(1), IC카드의 기록내용을 나타내는 도면이다.
제 3도는 본 실시예장치의 외관의 일예를 나타내는 개략정면도이다.
제 4도는 본 실시예의 오디오 고능률 부호화수법을 실현하는 부호화장치의 일구체예를 나타내는 블록회로도이다.
제 5도는 본 실시예의 직교변환 블록규격을 설명하기위한 도면이다.
제 6도는 비트배분연산기능의 구체적구성을 나타내는 블록회로도이다.
제 7도는 각 임계대역 및 블록플로우팅을 고려하여 분할된 대역의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제 8도는 마스킹 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제 9도는 최소가청커브, 마스킹 스펙트럼을 합성한 도면이다.
제 10도는 제 2비트배분법을 실현하기위한 구체적 구성을 나타내는 블록회로도이다.
제 11도는 제 2비트배분법에 있어서 신호스펙트럼이 평탄할때의 노이즈 스펙트럼 및 비트할당을 나타내는 도면이다.
제 12도는 제 2비트배분법에 있어서 신호스펙트럼의 토널리티(tonality)가 높을 때의 노이즈 스펙트럼 및 비트할당을 나타내는 도면이다.
제 13도는 A모드에 있어서의 11.6ms의 처리블록중의 임계대역 및 블록플로우팅을 고려한 52분할의 주파수대역을 나타내는 주파수와 시간에 관한 도면이다(직교변환 블록규격이 롱모드).
제 14도는 A모드에 있어서의 11.6ms의 처리블록중의 임계대역 및 블록플로우팅을 고려한 52분할의 주파수대역을 나타내는 주파수와 시간에 관한 도면이다(직교변환 블록규격이 쇼트모드).
제 15도는 B모드에 있어서의 23.2ms의 처리블록중의 임계대역 및 블록플로우팅을 고려한 52분할의 주파수대역을 나타내는 주파수와 시간에 관한 도면이다(직교변환 블록규격이 함께롱모드).
제 16도는 B모드에 있어서의 23.2ms의 처리블록중의 임계대역 및 블록플로우팅을 고려한 52분할의 주파수대역을 나타내는 주파수와 시간에 관한 도면이다(직교변환 블록규격이 함께 쇼트모드).
제 17도는 B모드에 있어서의 23.2ms의 처리블록중의 임계대역 및 블록플로우팅을 고려한 52분할의 주파수대역을 나타내는 주파수와 시간에 관한 도면이다(직교변환 블록규격이 롱모드와 쇼트모드의 조합).
제 18도는 B모드에 있어서의 적응비트할당 부호화회로의 일구체예를 나타내는 블록도이다.
제 19도는 A모드에서 B모드로의 고속변환을 하는 구체적구성을 나타내는 블록회로도이다.
제 20도는 본 실시예의 오디오 고능률 부호화수법을 실현하는 복호화장치의 일구체예를 나타내는 블록회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. 광자기 디스크 2. IC카드
3. 추가압축신장기능 블록 5. 녹음재생장치
6. 광디스크슬롯 7. IC카드슬롯
53. 광학헤드 54. 자기헤드
56. 서보제어회로 57. 시스템 콘트롤러
62,83. A/D변환기 63. ATC엔코더
64,72,85. 메모리 65. 엔코더
66. 자기헤드 구동회로 71. 디코더
73. ATC디코더 74. D/A변환기
100. 음향신호 입력단자 101,102. 대역분할필터
103. 고역직교 변환회로(MDCT) 104. 중역직교 변환회로(MDCT)
105. 저역직교 변환회로(MDCT) 106. 직교변환 블록규격 결정회로
107. 비트배분 산출회로 108. 적응비트할당 부호화회로
110. 부호화 출력단자 111. 직교변환 블록규격정보 출력단자
21. 허용잡음레벨 산출기능 입력단자 22. 대역마다의 에너지 검출회로
22. 접어넣는 필터회로 24. 감산기
25. (n-ai )함수발생회로 26. 제산기
27. 합성회로 28. 감산기
30. 허용잡음 보정회로 31. 허용잡음레벨 산출기능 출력단자
32. 최소가청커브 발생회로 33. 보정정보 출력회로
300. 직교변환출력(MDCT계수) 입력단자
301. 대역마다의 에너지 산출회로 302. 스펙트럼의 미끄럼성 산출회로
304. 비트분할율 결정회로 305. 사용가능한 총비트수 입력회로
306. 에너지의존의 비트배분회로 307. 고정비트 배분회로
308. 비트의 합연산회로 309. 각 대역의 비트할당량 출력단자
401. 직교변환 블록규격 정보입력단자
402. 스펙트럼데이터 입력단자
403. A모드로 설정된 스케일벡터A의 입력회로
404. A모드로 설정된 워드렝스A의 입력회로
405. 스케일벡터의 재설정회로 406. 워드렝스의 재설정회로
407. 총비트수 보정회로 408. 양자화기
409. 부호화기 410. 부호화데이터 출력단자
501. A모드의 부호화데이터 입력단자 502. A모드의 부호화데이터 출력단자
503. A모드 직교변환 블록규격 정보입력단자
504. A모드 직교변환 블록규격 정보출력단자
505. A모드의 적응비트할당 복호화회로 506. B모드의 적응비트할당 부호화회로
507. 비트배분 산출회로 508. 코드변환기
509. 코드변환기 510. 포매트 변환회로
511. B모드의 부호화데이터 출력단자 512. B모드의 부호화데이터 입력단자
513. 직교변환 블록규격 출력단자 514. 직교변환 블록규격 입력단자
200. 음향신호 출력단자 201,202. 대역합성필터
203. 고역 역직교 변환회로 204. 중역 역직교 변환회로
205. 저역 역직교 변환회로 208. 적응비트할당 부호화회로
210. 부호화데이터 입력단자 211. 직교변환 블록규격 정보입력단자

Claims (12)

  1. 디지털신호를 복수의 주파수성분으로 분해하여 시간과 주파수에 관한 복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻는 수단과,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하는 수단과,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축하는 수단과,
    상기 정보압축된 압축데이터 및 상기 정보압축파라미터를 기록하는 수단을 구비하고,
    상기 기록수단은, 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기록수단은, 적어도 시간방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기록수단은, 적어도 주파수방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기록수단은, 시간방향 및/또는 주파수방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록장치.
  5. 디지털신호를 복수의 주파수대역성분으로 분할하여 시간과 주파수에 관한 복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻는 수단과,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하는 수단과,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축하는 수단과,
    상기 정보압축된 압축데이터와 상기 압축파라미터를 기록하는 수단을 구비하고,
    상기 압축수단은, 복수의 정보 비트레이트의 기록하는 모드를 갖고,
    상기 정보압축파라미터 설정수단은, 정보압축파라미터의 개수가 각 모드의 정보 비트레이트에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록장치.
  6. 디지털신호를 복수의 주파수대역성분으로 분해하고,
    시간과 주파수에 관한 복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻고,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하고,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축하고,
    상기 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 기록하는 압축데이터기록방법에 있어서,
    적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    적어도 시간방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    적어도 주파수방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    시간방향 및/또는 주파수방향으로 나열되는 적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록하는 것을 특징으로 하늘 압축데이터기록방법.
  10. 디지털신호를 복수의 주파수대역성분으로 분해하고,
    시간과 주파수에 관한 복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻고,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하고,
    상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축하고,
    상기 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 기록하는 압축데이터기록방법에 있어서,
    복수의 정보 비트레이트의 기록모드를 가지고,
    정보압축파라미터의 개수가 각 모드의 정보 비트레이트에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 압축데이터기록방법.
  11. 디지털신호를 복수의 주파수대역성분으로 분해하고, 시간과 주파수에 관한 복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻고, 상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하고, 상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축함으로써 생성된 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 받아들이고, 재생신호를 상기 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 이용하여 재생하는 압축데이터재생방법에 있어서,
    적어도 2개의 2차원블록의 정보압축파라미터를 정리하여 기록한 것인 것을 특징으로 하는 압축데이터재생방법.
  12. 디지털신호를 복수의 주파수대역성분으로 분해하고, 시간과 주파수에 관한복수의 2차원블록내의 신호성분을 얻고, 상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다의 정보압축파라미터를 설정하고, 상기 시간과 주파수에 관한 2차원블록마다에 양자화하여 정보압축함으로써 생성된 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 받아들이고, 재생신호를 상기 정보압축된 압축데이터와 상기 정보압축파라미터를 이용하여 재생하는 압축데이터재생방법에 있어서,
    복수의 정보 비트레이트의 기록모드를 가지고, 정보압축파라미터의 개수가 각 모드의 정보 비트레이트에 따라 변화시킨 것인 것을 특징으로 하는 압축데이터재생방법.
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