KR100466052B1 - 신호부호화방법및장치,신호전송방법,신호기록매체,및신호복호화방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 입력 신호인 시계열 샘플 데이타를 블럭화하고(S01), MDCT에 의해 스펙트럼 데이타로 변환한 후(SO2), 스펙트럼 데이타를 복수개의 유니트로 분할하여 부호화를 행할 때 그 유니트마다 코드 테이블을 선택하고(S06), 스펙트럼 데이타를 유니트마다 코드 테이블을 이용하는 양자화에 의해 부호화하며(S08), 부호화한 스펙트럼 데이타와 더불어 각 유니트마다 사용한 코드 테이블의 식별 부호와 정규화 계수와 양자화 스텝 수를 출력한다(S09). 또한, 프레임마다 코드 테이블을 선택하도록 해도 된다. 이에 따라, 본 발명은 부호화기의 하드웨어 규모를 작게 한 경우에도 부호화 효율을 높이고자 한 경우에도 유효하게 대응할 수 있다.

Description

신호 부호화 방법 및 장치, 신호 전송 방법, 신호 기록매체, 신호 복호화 방법 및 장치
본 발명은 음성, 오디오나 화상신호 등의 디지탈신호의 부호화나 복호화를 행하기 위한 신호 부호화 방법 및 장치, 신호 전송 방법, 신호 기록 매체 및 신호 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지탈 오디오 신호등과 같은 시계열 샘플 데이타 신호를 고능률로 비트 압축하여 부호화하는 고능률 부호화의 일종으로 이른바 스펙트럼 변환을 이용하는 변환 부호화가 공지되어 있다.
이 변환 부호화란, 입력 신호를 블럭화하여 각 블럭 단위로 스펙트럼 변환하여 부호화하는 것으로, 이산 코사인 변환(DCT)이 그 대표적인 스펙트럼 변환이다.
이 변환 부호화에서는, 블럭간의 불연속적인 이음새가 노이즈로서 지각되는 것과 같은 블럭 왜곡이 문제가 되고 있고, 이를 경감하기 위해 블럭의 단부를 인접 블럭과 오버랩시키는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
여기서, 이른바 MDCT(Modified DCT, 또는 변형 DCT)는 임의의 블럭의 두 인접 블럭과 각각 반(반 블럭)씩 오버랩되게 하면서, 오버랩 부분의 샘플에 대해서는 이중 전송이 되지 않는 것이기 때문에, 고능률 부호화에 적절하다.
이와 같은 MDCT 및 역변환인 IMDCT를 이용하는 부호화 및 복호화에 대해서는, 예컨대 모찌즈끼, 야노, 니시다니의 ＜복수블럭 사이즈 혼재 MDCT의 필터 제약조건＞(신학기보, CAS90-10, DSP90-14, pp.55-60) 또는 우또, 스기야마, 이와다래, 니시다니의 ＜MDCT를 사용한 적응 블럭 길이 적응 변환 부호화(ATC-ABS)＞(1990년 전자정보 통신학회 춘계전국대회 강연논문집, A-197) 등에 개시되어 있으나, 이하 12도를 참조하여 간단히 설명한다.
제 12 도에서, 시계열 샘플 데이타의 임의의 블럭, 예컨대 제 J 블럭은, 제(J-1) 블럭과 제 (J+1) 블럭에 각각 반(50%)씩 오버랩을 갖고 있다. 이 제 J 블럭의 샘플 수를 N(N은 자연수)이라고 할 때, 제 (J-1) 블럭과의 사이에 N/2샘플의 오버랩을 갖고, 제 (J+1) 블럭과의 사이에도 N/2 샘플의 오버랩을 갖고 있다. 이들 각 블럭, 예컨대 임의의 제 J 블럭의 입력 시계열 샘플 do1에 대해, 전처리 필터 또는 순변환용 윈도우 Wh를 적용하여 N개의 시계열 데이타 do2를 얻는다.
이 전처리 필터 또는 순변환용 윈도우 Wh의 특성은, 입력 신호의 통계적 성질에 따라 변환 데이타의 전력 집중도가 가장 높게 될 것 같은 것이 선정된다. 이 N 샘플의 시계열 데이타 do2에 대해, MDCT의 선형 순변환 처리를 실시함으로써 주파수 축 상에 입력 샘플수의 반의 N/2개의 독립된 스펙트럼 성분의 레벨을 나타내는 스펙트럼 데이타 do3이 얻어진다. 이 N/2개의 스펙트럼 데이타 do3에 대해, IMDCT의 선형 역변환의 처리를 실시함으로써 N개의 시계열 데이타 do4가 얻어진다. 이 시계열 데이타 do4에 합성 필터 또는 역변환용 윈도우 Wf를 적용하여, 시계열 데이타 do5를 얻은 후 전후 블럭의 출력 결과와 합하여 원래의 입력 시계열 샘플 데이타를 복원한다.
종래의 고능률 부호화에서는, 위와 같이 하여 얻어진 스펙트럼 데이타 do3를 대역마다 몇 개의 유니트로 분할하고, 이 유니트마다 정규화하고, 청감 상의 특성을 고려하여 양자화하고, 각 유니트의 정규화 계수와 함께 기록 또는 전송하는 방법이 이용되어 왔다.
또한, 이에 더하여, ISO 규격 ISO 11172-3과 같이 이들 스펙트럼 데이타의 전부 또는 일부에 그 출현 빈도에 따라 빈도가 많은 데이타에는 짧은 부호를, 빈도가 적은 데이타에는 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화를 실시함으로써 더욱 고 능률화가 도모되고 있다.
그런데, 이와 같이 엔트로피 부호화를 실시한 경우에는 입력된 시계열 샘플 데이타의 블럭마다 부호화 후의 비트수가 달라서, 경우에 따라서는 엔트로피 부호화를 실시하기 전의 상태보다도 많은 비트 수가 필요하게 되는 일도 있다.
또한, 엔트로피 부호화를 실시하기 위해서는 하드웨어 규모가 필연적으로 커지는 결점이 있으나, 하드웨어 규모가 커져도 부호화 효율을 올리고 싶다는 용도도 있다면, 역으로 부호화 효율은 그다지 증가하지 않아도 좋으나, 하드웨어 규모를 작게 하고 싶은 용도도 있어서, 이러한 상반하는 요구에 부응하기는 곤란하였다.
발명의 개시
본 발명에 따른 신호 부호화 방법은 입력 신호를 부호화하는 신호 부호화 방법에 있어서, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하고, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화하며, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에서의 코드 테이블의 적용 상황을 나타내는 식별 부호를 부가한다.
본 발명에 따른 신호 부호화 장치는 입력 신호를 부호화하는 신호 부호화 장치에 있어서, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하는 수단과, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하는 압축 수단과, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화하는 수단과, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 범위를 나타내는 식별 부호를 부가하는 수단을 갖는다.
본 발명에 따른 신호전송 방법은 부호화된 부호화 신호를 전송하는 신호 전송 방법에 있어서, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하며, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화함으로써 얻어진 부호화 신호를 전송하고, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 범위를 나타내는 식별 부호를 부가하는 수단을 갖는다.
본 발명에 따른 신호 전송 방법은 부호화된 부호화 신호를 전송하는 신호전송 방법에 있어서, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하며, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화함으로써 얻어진 부호화 신호를 전송하고, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 상황을 나타내는 식별 부호를 전송한다.
본 발명에 따른 신호 기록 매체는 부호화된 부호화 신호가 기록된 신호기록 매체에 있어서, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하며, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화함으로써 얻어진 부호화 신호가 기록되며, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 범위를 나타내는 식별 부호가 기록되어 있다.
본 발명에 따른 신호 복호화 방법은, 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하며, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화하며, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 범위를 나타내는 식별 부호를 부가함으로써 생성된 부호화 신호를 부호화하는 신호 복호화 방법에 있어서, 식별 정보에 기초하여 소정의 데이타 단위마다 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 선택하고, 선택된 코드 테이블을 사용하여 부호화 신호를 복호화하며, 복호화된 신호를 압축 유니트마다 신장 처리하여 스펙트럼 신호를 생성하며, 스펙트럼 신호에 역변환을 행하여 원래의 신호를 복원한다.
본 발명에 따른 신호 복호화 장치는 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축처리하며, 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를 소정의 코드 테이블을 하나 또는 복수개 사용하여 부호화하며, 부호화된 스펙트럼 신호의 소정의 단위 데이타마다 부호화에 있어서의 코드 테이블의 적용 범위를 나타내는 식별 부호를 부가함으로써 생성된 부호화 신호를 복호화하는 신호 복호화 장치에 있어서, 소정의 데이타 단위마다 식별 정보에 기초하여 하나 또는 복수개 선택된 소정의 코드 테이블을 사용하여 부호화 신호를 복호화하는 복호화 수단과, 복호화된 신호를 압축 유니트마다 신장 처리하여 스펙트럼 신호를 생성하는 신장수단과, 스펙트럼 신호에 역변환을 행하여 원래의 신호를 복원하는 수단을 갖는다.
이와 같은 본 발명을 사용함으로써 부호화기의 하드웨어 규모를 줄이고 싶은 경우는 코드 테이블을 하나만 설치한 부호화 장치를 구성하여, 부호화할 때에 그 하나의 코드 테이블을 사용하면 되고, 또한, 부호화 효율을 더 높이고 싶은 경우에는 복수의 코드 테이블을 설치한 부호화 장치를 구성해, 각 프레임, 각 블럭, 각 유니트 또는 각 양자화 스텝마다 가장 고능률로 부호화할 수 있는 코드 테이블을 선택하면 된다. 그리고 어느 경우에 있어서도 코드 테이블 식별 부호를 전송 또는 기록한다. 따라서 하드웨어 규모를 줄이고 싶은 경우, 및 부호화 효율을 올리고 싶은 경우 모두에 대응할 수 있게 된다.
제 1 도는 본 발명에 따른 신호 부호화 방법의 기본적인 실시예의 동작의 일부분을 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
제 2 도는 본 발명에 따른 신호 부호화 방법의 기본적인 실시예의 동작의 다른 부분을 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
제 3 도는 상기 실시예의 신호 부호화 방법을 실현하는 고능률 부호화 장치의 회로 구성의 한 예를 나타내는 블럭도이다.
제 4 도는 제 3 도의 제어 회로의 회로구성의 한 예를 나타내는 블럭도이다.
제 5 도는 상기 실시예의 신호 부호화 방법을 구체적으로 실현하기 위한 구성의 다른 예를 나타내는 기능 블럭도이다.
제 6 도는 상기 실시예의 프레임의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
제 7 도는 상기 실시예의 프레임의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
제 8 도는 전송 또는 기록되는 부호열을 설명하기 위한 도면이다.
제 9 도는 본 발명에 따른 신호 복호화 방법의 기본적인 실시예의 동작을 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
제 10 도는 상기 실시예의 신호 복호화 방법을 실현하는 고능률 복호화 장치의 회로구성의 한 예를 나타내는 블럭도이다.
제 11 도는 제 10 도의 양자화 데이타 복호화 회로의 회로 구성의 한 예를 나타내는 블럭도이다.
제 12 도는 MDCT(변형 이산코사인 변환) 및 그 역변환인 IMDCT의 처리 순서를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도는 및 제 2 도는 본 발명에 관한 한 실시예를 사용하여 부호화를 행하는 경우에 있어서 부호화 처리의 순서를 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
먼저, 제 1 도에 나타나는 최초의 스텝 S01에 있어서, 예컨대 PCM 오디오 데이타 등의 시계열 샘플 데이타는 소정 샘플 수(여기서는 N샘플)마다 블럭화된다.
다음 스텝 S02에서는, 상기 제 12 도에 도시되는 바와 같이, 서로 인접하는 블럭간의 오버랩 량이 50%가 되도록, 즉 서로 N/2 샘플만큼 겹치도록 각 블럭이 설정되어, 이 시계열 데이타의 제 J 번째의 블럭의 샘플 데이타에 대하여 상술한 제 12 도에 도시된 바와 같이 순변환용 윈도우 Wh가 적용되고 이에 MDCT를 실시하여 N/2개의 스펙트럼 성분의 레벨을 나타내는 스펙트럼 데이타를 얻는다.
그리고, 다음 스텝 S03에서는, 예컨대 스펙트럼 데이타를 소위 임계 대역(critical Band)에 가까운 형태로 분할한 복수의 유니트에 대하여 정규화 계수를 계산하여 정규화를 실시한다. 이 유니트에 대해서는 후술한다.
다음 스텝 S04에서는 부호화한 데이타의 전송되는 비트 레이트가, 즉 매체나 전송로의 전송 비트 레이트가 미리 설정된 수 P이상인가 어떤가를 판정하여, P이상일 때에는 2도에 나타내는 스텝 S10으로, P보다 작을 때에는 1 도의 스텝 S05로 진행한다.
스텝 S05 및 스텝 S10에서는 각각 청감상의 영향을 고려하여 각 유니트에 필요한 양자화 스텝 수를 계산하여 다음 스텝 S06 또는 제 2 도의 스텝 S11에 각각 진행한다.
제 1 도의 스텝 S06에서는, 예컨대 상기 각 유니트마다 최적인 코드 테이블을 선택한다. 여기서 말하는 최적이라 함은, 예컨대 가장 부호화 효율이 좋은 것이어도 되고, 또한 하드웨어 상의 제약 등이 있는 경우에는 간략화한 계산을 행하여 적절한 것을 결정해도 된다.
다음 스텝 S61에서는, 상기 스텝 S06에서 선택한 코드 테이블을 사용하여 부호화한 경우에는 필요하게 되는 비트 수를 계산해서, 다음 스텝 S07로 진행한다.
스텝 S07에서는, 스텝 S61에서 계산된 비트 수가 미리 설정된 비트 레이트를 충족시키는 n 이내로 되어 있는가 어떤가를 판정하여 n 보다 클 경우에는 스텝 S16에서 양자화 스텝 수를 다시 설정해서, 재차 S06으로 되돌아간다. 역으로 스텝 S07에서 비트 수가 n 이내 이면 다음 스텝 S08로 진행한다.
스텝 S08에서는, 현재의 양자화 스텝 수로 스펙트럼 데이타를 양자화한 후, 상기 각 유니트마다 S06에서 설정된 코드 테이블을 사용하여 부호화를 행하여, 스텝 S09로 진행한다.
다음 스텝 S09에서는, 이 프레임의 코트 테이블의 플래그로서, 각 유니트마다 코드 테이블의 식별 부호가 따로 전송 또는 기록되어 있음을 나타내는 것을 선택하고, 이것을 스텝 S08에서 부호화한 스펙트럼 데이타와 함께 각 유니트마다 사용하는 코드 테이블의 식별 부호(코드 테이블 서브 정보)와 정규화 계수 및 양자화 스텝 수를 출력하고 처리는 종료된다.
또한, 제 2 도에 나타낸 스텝 S11에서는, 이 프레임에서 사용하는 코드 테이블을 하나 선택하고, 다음 스텝 S12에서는 이 코드 테이블을 사용하여 부호화하는 경우에 사용하는 비트 수를 계산한다.
다음 스텝 S13에서는, 스텝 S12에서 계산된 비트 수가 미리 설정된 비트 레이트를 충족시키는 n 이내로 되어 있는가 어떤가를 판정해서, n 보다 클 경우에는 스텝 S17에서 양자화 스텝 수를 다시 결정하여 다시 스텝 S11로 복귀한다. 또한, 역으로, 스텝 S13에서 필요한 비트 수가 n 이내인 것으로 판정되면, 다음 스텝 S14로 진행한다.
스텝 S14에서는, 현재의 양자화 스텝 수로 스펙트럼 데이타를 양자화한 후, 스텝 S11에서 설정된 하나의 코드 테이블을 사용하여 모든 스펙트럼 데이타를 부호화한다.
다음 스텝 S15에서는, 이 프레임의 코드 테이블을 나타내는 플래그로서, 사용된 코드 테이블을 나타내는 것을 선택해서, 스텝 S14에서 부호화된 스펙트럼 데이타와 함께 각 유니트마다의 정규화 계수 및 양자화 스텝 수를 출력하고 처리는 종료된다.
상기 코드 테이블로는, 엔트로피 부호의 일종인 하프만 부호 등이 고려된다. 그래서, 하프만 부호의 테이블을 복수개 갖고 상기 처리를 행해도 되고, 또한, 코드 테이블로서 양자화 된 후의 값 자체를 사용해도 된다. 즉, 복수개 가진 테이블은 엔트로피 부호에 한하지 않고 어떠한 부호를 가진 것으로 해도 된다. 또한 코드 테이블로서 양자화된 후의 값 자체를 사용하는 것은 실질적으로는 코드 테이블을 사용한 처리를 행하지 않는 것과 같으나, 본 실시예에서는 이와 같은 경우도 포함하여 코드 테이블을 사용한 부호화라 부르기로 한다.
또한, 여기서는, 비트 레이트가 어느 일정 값 이상일 때에는 하나의 프레임에 대하여 코드 테이블을 하나만 선택하도록 기술하고 있으나, 그 이외에도 예컨대 이용자가 미리 선택해 두는 등 여러 가지 예가 생각된다. 여기서는, 어떠한 경우에 하나의 프레임에 대해 코드 테이블을 하나만 선택하는가 아니면 복수개 바꾸어 사용하는가에 대해서는 한정되지 않는다.
여기서, 각 프레임마다 부호화에 사용하는 코드 테이블 및 그 적용 범위를 지정하는 플래그의 구체예를 다음의 표1에 나타낸다.
[표 1]
이 표 1에서, 예컨대, 플래그가 ＜00＞인 경우에는, 프레임 중 모든 스펙트럼 데이타가 코드 테이블 CT0에 의해 부호화되어 있음을 나타낸다. 플래그가 ＜01＞,＜10＞인 경우도, 마찬가지로 코드 테이블 CT1, CT2에 의해 부호화되어 있음을 나타낸다. 또한, 예컨대 플래그가 ＜11＞인 경우에는 프레임 중의 스펙트럼 데이타는 각 유니트마다 다른 코드 테이블로 부호화되어 있음을 나타내고, 각 유니트가 어느 코드 테이블로 부호화되어 있는가는, 동일한 프레임의 다른 소정의 장소에서 전송 또는 기록하도록 하면 된다.
또한, 본 실시예에서는, 각 유니트마다 코드 테이블을 바꾸는 것으로 나타냈으나, 각 유니트마다 그 이외에도, 예컨대 각 양자화 스텝 수마다 복수의 코드 테이블을 절환하여 사용하는 것도 생각되어, 이와 같은 예도 본 발명에 포함된다. 이 경우에는, 당연히 플래그에 의해 제어되어 다른 장소에 전송 또는 기록되는 신호(코드테이블 서브 정보)는 각 양자화 스텝 수마다의 신호이다.
이는, 구체적으로는, 양자화 스텝 수가 예컨대 2비트일 때에 선택되는 코드 테이블과 양자화 스텝 수가 예컨대 3비트일 때 선택되는 코드 테이블을 서로 다르게 하는 것이다. 각 유니트마다 양자화 스텝 수가 할당됨으로써 이들 각 유니트마다 양자화 스텝 수에 따라 코드 테이블을 절환해서 사용하여 부호화를 실시하면 된다.
또한, 코드 테이블의 절환은 복수의 유니트로 구성되는 블럭마다 행하도록 해도 된다. 또한 이와 같이 프레임보다 작은 단위인 유니트마다, 블럭마다 또는 양자화 스텝수마다 코드 테이블을 바꾸는 경우에는, 코드 테이블의 절환의 단위마다 코드 테이블 서브 정보로서 표1에 나타낸 플래그 ＜00＞,＜01＞,＜10＞을 전송하고, 이 플래그에 의해 유니트마다 블럭마다 또는 양자화 스텝 수마다 무언가의 코드 테이블이 선택되었는가를 나타내게 된다.
다음에, 상술한 부호화 처리를 실현하는 고능률 부호화 장치의 한 구체예에 대하여 3 도를 참조하여 설명한다.
이 3도에 나타낸 구체적인 고능률 부호화 장치는 대역분할 부호화, 적응변환 부호화 및 적응 비트 할당의 각 기술을 사용하고 있다. 즉 입력된 PCM 오디오 신호등의 디지탈 신호를 복수의 주파수로 분할함과 함께, 높은 주파수일수록 대역 폭을 넓게 선정하여 각 주파수 대역마다 직교 변환인 상기 MDCT를 행하여 얻어진 주파수 축 상의 스펙트럼 데이타를 소위 임계 대역(임계 대역)를 고려하여 설정된 유니트마다 적응적으로 비트 할당하여 부호화하고 있다.
제 3 도에서, 입력단자(11)에는 예컨대 0-22 KHZ의 오디오 PCM 신호가 공급되어 있다. 이 입력 신호는 예컨대 소위 QMF 필터 등의 대역 분할 필터(12)에 의해, 0-11KHZ 대역과 11K-22KHZ 대역으로 분할되며, 0-11KHZ 대역의 신호는, 마찬가지로 QMF 필터 등의 대역 분할 필터(13)에 의해 0-5.5KHZ 대역과, 5.5K-11KHZ 대역으로 분할된다. 대역 분할 필터(12)로부터의 11K-22KHZ 대역의 신호는, 시계열 샘플 버퍼(40)에 일시 기억된 후 직교 변환 회로의 일예인 상술한 MDCT(변형 이산 코사인 변환) 회로(14)로 보내지고, 대역 분할 필터(13)로부터의 5.5K-11KHZ 대역의 신호는 시계열 샘플 버퍼(41)에 일시 기억된 후, MDCT회로(15)로 보내지며, 대역 분할 필터(13)로부터의 0-5KHZ 대역의 신호는 시계열 샘플 버퍼(42)에 일시 기억된 후 MDCT회로(16)로 보내짐으로써 각각 MDCT 처리된다.
여기에 도시하지 않았으나, 각 대역 분할 필터(12, 13)로부터의 각 대역의 출력은, 직교 변환 블럭 사이즈 결정 수단으로 보내지고, 각 대역마다 블럭사이즈가 결정되며, 이 블럭사이즈 정보가 각 MDCT 회로(14, 15, 16)에 공급되어 이 블럭 사이즈에 따라 상기 각 대역의 필터 출력이 블럭화되고 직교 변환 처리된다. 이 블럭사이즈의 길이는, 예컨대 6도에 나타낸 바와 같이 11.6ms를 기본으로 하고, 이것이 최대 블럭사이즈로 된다. 이 최대 블럭사이즈를 변환 프레임 또는 단지 프레임이라고 한다. 예컨대, 저역(0-5.5KHZ) 및 중역(5.5K-11KHZ)에서는, 11.6ms(롱모드) 2.9ms(쇼트모드) 중 어느 하나의 블럭사이즈가 선택 가능하며, 고역에서는 11.6ms(롱모드)나 1.45ms(쇼트모드) 중 어느 하나의 블럭사이즈가 선택 가능하다.
각 MDCT 회로(14, 15, 16)에서 MDCT 처리되어 얻어진 주파수 상의 스펙트럼 데이타(계수 데이타라고도 함)는 스펙트럼 데이타 버퍼(43, 44, 45)에 각각 일시 기억된 후, 임계 대역을 고려하여 설정된 유니트마다 적응 비트 할당 부호화 회로(17) 및 제어 회로(30)로 보내진다. 제어 회로(30)는 입력된 스펙트럼 데이타로부터 유니트마다 정규화 계수(예컨대, 각 유니트 중에 포함되는 스펙트럼 성분(이하, 스펙트럼 신호라함)의 절대치의 최대치)와 양자화 스텝 수(양자화 잡음이 그 임계 대역의 신호에 의해 마스크되는 만큼의 비트 수에 대응하는 양자화 스텝 수)를 구한다. 또한, 임계 대역은 인간의 청각 특성을 고려하여 분할된 주파수 대역이며, 어떤 잡음의 주파수 근방의 같은 세기의 협대역 노이즈에 의해 당해 잡음이 마스크될 때의 그 노이즈를 가진 대역이다. 이 임계 대역은 고역일수록 대역폭이 넓게 되어 있고, 상기 0-22 KHZ의 준주파수 대역은 예컨대 25의 임계 대역으로 분할되어 있다. 제어 회로(30)는 구한 정규화 계수와 양자화 스텝 수를 적응 비트 할당 부호화 회로(17)로 공급함과 함께, 이들의 정규화 계수와 양자화 스텝 수를 부호화 제어정보로서 부호열 생성 회로(19)에도 공급한다.
적응 비트 할당 부호화 회로(17)는 각 유니트마다 입력된 스펙트럼 데이타를 제어 회로(30)로부터 공급된 정규화 계수로 정규화함과 함께, 정규화된 스펙트럼 데이타를 제어 회로(30)로부터 공급된 양자화 스텝 수로 양자화한다.
이와 같이 하여 정규화 및 양자화된 데이타는 양자화 데이타 부호화 회로(18)로 보내지고, 여기서, 코드 테이블을 사용하여 엔트로피 부호화 등의 부호화가 실시되어 부호열 생성 회로(19)로 출력된다. 부호열 생성회로(19)는 양자화 데이타 부호화 회로(18)로부터 출력된 부호화 데이타와, 그에 대응하는 정규화 계수, 양자화 비트수, 코드 테이블 식별 정보, 코드 테이블 서브 정보 등을 다중화하여 소정의 포맷에 따른 부호열을 생성하여 출력한다. ECC 엔코더(46)는 부호열 생성회로(19)로부터의 부호열에 대해 에러 정정 코드를 부가한다. ECC 인코더(46)로부터의 출력은 EFM 변조 회로(47)에 의해 변조되어 기록헤드(48)로 공급된다. 기록 헤드(48)는 EFM 변조 회로(47)로부터 출력된 데이타를 디스크(49)에 기록한다.
여기서, 3도에 나타낸 예에서 양자화 데이타 부호화 회로(18)는 예컨대 절환 스위치(31)와 코드 테이블이 서로 다른 3개의 부호화기(32, 33, 34)로 되어 있고, 제어 회로(30)로부터의 코드 테이블 식별 정보 또는 코드 테이블 서브 정보에 따라 절환 스위치(31)가 절환 선택되도록 되어 있다. 각 부호화기(32, 33, 34)에서 사용하는 코드 테이블로는 상기 표 1의 코드 테이블 CT0, CT1, CT2를 사용한다. 단, 코드 테이블 CT0를 입력된 양자화 데이타를 그대로 출력하도록 하는 테이블로 하고, 즉 부호화기(32)를 실제상 코드 테이블을 사용한 부호화를 행하지 않는 회로로 할 수도 있다.
제 4 도에 제어 회로(30)의 보다 상세한 구성을 나타낸다. 제어 회로(30)에서는, 가상의 부호화를 행하여, 실제로 전송 또는 기록하는 부호열을 생성하는 때의 각종 파라미터를 설정하도록 하고 있다.
입력 단자(100)로부터 공급된 MDCT 후의 스펙트럼 데이타는 정규화 계수 계산 회로(101) 및 양자화 스텝 수 결정 회로(102)에 공급된다. 정규화 계수 계산회로(101)는 입력된 스펙트럼 데이타를 기초로 각 유니트마다 정규화 계수를 계산하여 적응 비트 할당 부호화 회로(103) 및 제 3 도의 적응 비트 할당 부호화 회로(17), 부호열 생성 회로(19)로 출력한다. 또한, 양자화 스텝 수 결정회로(102)는 입력된 스펙트럼 데이타를 기초로 각 유니트마다 양자화 스텝 수를 결정한다. 적응 비트 할당 부호화 회로(103)는 결정된 정규화 계수 및 양자화 스텝 수에 기초하여 입력된 스펙트럼 데이타를 각 유니트마다 정규화 및 양자화한다. 정규화 및 양자화된 데이타는 각각 제 3 도의 부호화기(32, 33, 34)에 대응하는 부호화기(104, 105, 106)에 공급되어 각각 다른 코드테이블을 사용하여 부호화된다.
비트 레이트 판정 회로(110)는, 단자(107)로부터 입력된 전송 비트 레이트의 정보와 문턱값 P를 비교하여, 전송 비트 레이트가 문턱값 P 이상일 때는 최소 데이타 선택 회로(108)에 대하여 프레임마다 비트수가 최소로 되는 최소 데이타를 선택하도록 지시를 보내고, 전송 비트 레이트가 문턱값 P보다 작을 때에는 최소 데이타 선택 회로(108)에 대해 유니트마다 비트수가 최소로 되는 최소 데이타를 선택하도록 지시를 보낸다. 최소 데이타 선택 회로(108)는 부호화기(104, 105, 106)로부터 공급된 부호화 데이타 중에서 프레임마다 또는 유니트마다 비트수가 최소로 되는 것을 선택하여 비트수 판정 회로(109)로 출력한다.
비트수 판정 회로(109)는 프레임마다 또는 유니트마다 선택된 최소 데이타의 비트수가 미리 설정된 비트 레이트를 충족시키는 값 n 이내로 되어 있는가의 여부를 판정하여, n보다 큰 경우, 양자화 스텝 수 결정 회로(102)에 대해 양자화 스텝 수의 재설정을 지시한다. 최소 데이타의 비트수가 n보다 큰 경우, 적응 비트 할당 부호화 회로(103), 부호화기(104, 105, 106), 최소 데이타 선택 회로(108), 비트수 판정 회로(109)는 최소 데이타의 비트수가 n 이내로 될 때까지, 이상의 처리를 반복한다. 비트수 판정 회로(109)는 최소 데이타의 비트수가 n 이내라고 판정한 경우, 양자화 스텝수 결정 회로(102)에 그때의 양자화 스텝 수를 제 3 도의 적응 비트 할당 회로(17) 및 부호열 생성 회로(19)로 출력하도록 지시한다. 또한, 비트수 판정 회로(109)는 최소 데이타 선택 회로(108)에 그때 선택한 데이타에 대응하는 코드 테이블 정보를 절환 스위치(31) 및 부호열 생성회로(19)에 출력하도록 지시한다.
제 3 도의 적응 비트 할당 부호화 회로(17)는, 이와 같이 하여 얻어진 정규화 계수 및 양자화 스텝 수에 기초하여 상술한 정규화 및 양자화를 행한다. 또한, 양자화 데이타 부호화 회로(18)는 이와 같이 하여 선택된 코드 테이블 정보에 기초하여 대응하는 코드 테이블을 프레임마다 또는 유니트마다 선택하여 부호화를 행한다.
제 5 도는 고능률 부호화 장치의 다른 실시예를 나타내고 있다. 제 4 도와 같은 구성에 대해서는 같은 참조 번호를 부여하고, 간단하게 하기 위해 그 상세한 설명은 생략한다.
스펙트럼 데이타 버퍼(43, 44, 45)로부터 공급된 MDCT 후의 스펙트럼 데이타가 정규화 계수 계산 회로(151) 및 양자화 스텝 수 결정 회로(152)에 공급된다. 정규화 계수 계산 회로(151)는 입력된 스펙트럼 데이타를 기초로 각 유니트마다 정규화 계수를 계산하여 적응 비트 할당 부호화 회로(150) 및 부호열 생성 회로(158)에 출력한다. 또한, 양자화 스텝 수 결정 회로(152)는 입력된 스펙트럼 데이타를 기초로 각 유니트마다 양자화 스텝 수를 결정하고, 이것을 적응 비트 할당 부호화 회로(150) 및 부호열 생성 회로(158)에 출력한다. 적응 비트 할당 부호화 회로(150)는 결정된 정규화 계수 및 양자화 스텝 수에 기초하여, 스펙트럼 데이타 버퍼(43, 44, 45)로부터 공급된 스펙트럼 데이타를 각 유니트마다 정규화 및 양자화한다. 정규화 및 양자화된 데이타는 각각 부호화기(153, 154, 155)로 공급되고, 거기서 각각 다른 코드 테이블을 사용하여 부호화된다.
비트 레이트 판정 회로(110)는 단자(107)로부터 입력된 전송 비트 레이트의 정보와 문턱값 P를 비교하고, 전송 비트 레이트가 P 이상일 때는 최소 데이타 선택회로(156)에 대해 프레임마다 비트수가 최소로 되는 최소 데이타를 선택하도록 지시를 보내고, 전송 비트 레이트가 P보다 작을 때는 최초 데이타 선택 회로(156)에 대해 유니트마다 비트수가 최소로 되는 최소 데이타를 선택하도록 지시를 보낸다. 최소 데이타 선택 회로(156)는 부호화기(153, 154, 155)로부터 공급된 부호화 데이타중에서 프레임마다 또는 유니트마다 비트수가 최소로 되는 것을 선택하여 비트수 판정 회로(157)에 출력한다. 또한, 최소 데이타 선택 회로(156)는 선택한 최소 데이타에 대응하는 코드 테이블 정보를 부호열 생성회로(158)로 출력한다.
비트수 판정 회로(157)는 프레임마다 또는 유니트마다 선택된 최소 데이타의 비트수가 미리 설정된 레이트를 충족하는 값 n 이내로 되어 있는가의 여부를 판정하여 n보다 큰 경우 양자화 스텝 수 결정 회로(152)에 대해 양자화 스텝 수의 재설정을 지시한다. 최소 데이타의 비트수가 n보다 큰 경우, 적용 비트 할당 부호화 회로(150), 부호화기(153, 154, 155), 최소 데이타 선택 회로(156), 비트수 판정 회로(157)는 최소 데이타의 비트수가 n 이내로 될 때까지 이상의 처리를 반복한다. 비트수 판정 회로(157)는, 최소 데이타의 비트수가 n 이내인 것으로 판정된 경우 그 최소 데이타를 부호열 생성 회로(157)로부터 출력된 부호화 데이타와, 그 부호화 데이타에 대응하는 정규화 계수, 양자화 비트수, 코드 테이블 식별 정보, 코드 테이블 서브 정보 등을 다중화하고, 소정의 포맷에 따라 부호열을 생성하여 출력한다.
그런데, 어떤 하나의 프레임에 대해, 하나의 코드 테이블만이 선택된 경우에는, 제 3 도의 부호열 생성 회로(19) 또는 제 5 도의 부호열 생성 회로(158)로부터 출력되는 부호열 중의 1프레임에 대응하는 부분에는 코드 테이블에 관한 정보로서 그 코드 테이블을 나타내는 (플래그 코드 테이블 식별 정보)만으로 되나, 각 유니트에 대해 각 코드 테이블이 선택되어 있는 경우에는, 각 유니트마다 테이블이 선택되어 있음을 나타내는 플래그(코드 테이블 식별 정보)와 각 유니트에서 실제로 선택된 테이블을 나타내는 플래그(코드 테이블 서브 정보) 모두가 포함된다.
제 6 도는 상술한 변환 프레임과 선택된 코드 테이블이 적용 관계의 일예를 나타낸 도면이다. 이 예의 경우, 코드 테이블은 시간축 방향으로 MDCT의 블럭 사이즈로 구분되고, 주파수축 방향으로 대역 분할 필터(12, 13)의 출력 대역별로 구분된 블럭마다 절환이 되어 있다. 따라서, 이 프레임의 코드 테이블 식별 정보로는 ＜11＞이 선택되어 있다. 제 5 도의 예에서는, 저역, 중역, 고역도 모두 MDCT의 블럭 사이즈로서 상술한 쇼트 모드가 선택되어 있다. 따라서, 저역, 중역, 고역의 각각의 블럭은 제 5 도의 사선 부분으로 표시되어 있다. 또한, 도면의 플래그＜00＞, ＜01＞,＜10＞은 각 블럭마다 선택되는 코드 테이블을 나타내는 코드 테이블 서브 정보의 플래그의 예이다. 저역에서는 하나의 변화 프레임 내의 4개의 블럭에 대해 각각 예컨대 ＜00＞,＜01＞,＜10＞,＜10＞이 할당되고, 중역에서는 하나의 변화 프레임내의 4개의 블럭에 대해 각각 예컨대 ＜00＞,＜01＞,＜01＞,＜10＞이 할당되며, 고역에서는 하나의 변환 프레임내의 8개의 블럭에 대해 각각 예컨대 ＜00＞, ＜00＞,＜00＞,＜01＞,＜01＞,＜01＞,＜01＞,＜01＞이 할당된다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 각 블럭에 대하여 최적의 코드 테이블을 선택할 수 있다. 또한, 정규화 및 양자화는 각 블럭을 주파수축 방향으로 더욱 세분화한 유니트마다 행해진다. 상술한 바와 같이, 코드 테이블의 선택은 이 유니트마다 행하도록 해도 된다.
또한, 제 7 도는 변환 프레임의 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 예의 경우, 직교 변환 블럭 사이즈는, 모든 대역에 관하여 11.6ms로 고정되어 있다. 즉 시간축 방향의 롱모드, 쇼트모드의 절환은 행하지 않고 있다. 이와 같이, 직교변환의 블럭 사이즈를 고정함으로써 MDCT 회로 및 IMDCT 회로의 구성을 간단히 할 수 있다. 또한, 이 제 7 도의 예의 경우, 변화 프레임은 주파수축 방향으로 52의 대역으로 분할되어 있고, 결국 변환 프레임은 52의 유니트에 의해 구성되는 것이 된다. 이 유니트마다 코드 테이블을 선택하는 것이 가능하다. 따라서 이 1프레임 전체에 대하여 하나의 코드 테이블을 사용하여 행하였을 경우, 코드 테이블 식별 정보로서 ＜00＞,＜01＞,＜10＞ 중 어느 하나가 프레임마다 전송 또는 기록되며, 유니트마다 코드 테이블을 선택하여 부호화한 경우 코드 테이블 식별 정보로서 ＜11＞이 전송 또는 기록되며, 또한 유니트마다 코드 테이블 서브 정보로서 ＜00＞,＜01＞,＜10＞중 어느 하나가 전송 또는 기록된다.
또한, 제 7 도에서는 시간축 방향의 기본 단위, 즉 직교 변환의 최대 블럭 사이즈를 11.6 ms로 하고 있으나, 모든 대역에 대해 이것을 23.2ms로 고정해도 된다. 또한, 상기 실시예에서는 주파수축 방향의 분할 수를 52로 하여 각 유니트로 분할하도록 하고 있으나, 분할수를 32로 하여 각 유니트로 분할하도록 해도 된다. 또한, 입력되는 데이타의 대역을 0 Hz로부터 22 KHz로 하고 있으나, 0 Hz부터 22.05 Hz로 해도 된다.
제 8 도는 부호열 생성 회로(19) 또는 부호열 생성 회로(158)에서 생성되어, 전송 또는 기록되는 부호열의 일예의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 실제의 부호열에는, 정규화되고 양자화되어 부호화된 스펙트럼 데이타, 정규화 계수, 양자화 스텝 수 등의 정보가 포함되나, 간단히 하기 위해 코드 테이블에 관련된 정보만이 나타내져 있다. 이 도면에 있어서, m-1 프레임, m+1 프레임, m+2 프레임은 각각 단일의 코드 테이블 CT0를 사용하여 부호화되어 있다. 따라서, 부호열 중에서는 플래그 ＜00＞이 코드 테이블 식별 부호로서 하나의 프레임에 대해 하나씩 전송된다. 한편, m 프레임은 유니트마다 테이블이 선택되어서 부호화되어 있다. 따라서, 이와 같은 코드 테이블의 적용을 나타내는 플래그 ＜11＞이 코드 테이블 식별 번호로서 전송되며, 또한 유니트마다 선택된 코드 테이블을 나타내는 ＜00＞,＜01＞...＜01＞이 유니트마다 코드 테이블 서브 정보로서 전송된다.
또한, 상기 스펙트럼 신호(스펙트럼 데이타)의 엔트로피 부호화 등의 부호화는 각 대역마다 행하던가 아니면 상기 스펙트럼 신호의 일부에 대해서만 행할 수 있다. 또한, 이 연산에 있어서, 각 블럭의 스펙트럼 신호를 몇개의 유니트로 분할하고, 각 유니트마다 스펙트럼 신호를 정규화하여 연산할 수 있다. 또한 이들 대역 또는 유니트의 분할은 입력 신호의 성질에 따라 가변으로 행해도 된다.
또한, 상기 양자화 데이타의 부호화는 출현 빈도가 높은 신호에는 짧은 워드 길이의 부호를 할당하고, 출현 빈도가 낮은 신호에는 긴 워드 길이의 부호를 할당하는 엔트로피 부호화에 한하지 않고, 완전히 다른 독자적인 코드 테이블을 사용하는 부호화를 행해도 된다.
다음에, 제 9 도는 상술한 실시예의 부호화 방법이나 고능률 부호화 장치에 의해 얻어진 신호의 복호화를 행하기 위한 신호 복호화 순서를 개략적으로 나타낸 플로우챠트이다. 제 9 도의 스텝 S30 내지 S35는 각각 동작의 각 스텝을 나타내고 있다.
이 제 9 도에 나타낸 최초의 스텝 S30에서는 고능률 부호화 장치로부터 직접 또는 전송로를 거쳐서 또는 팩키지 미디어 등의 기록 매체로부터 재생되어 입력되는 데이타 중에서, 코드 테이블을 나타내는 부분의 플래그를 판독하고, 다음 스텝 S31로 진행한다.
스텝 S31에서는, 이 플래그가 유니트마다 코드 테이블을 절환하고 각 유니트의 코드 테이블의 식별 부호가 따로 기록 또는 전송되어 있음을 나타내는지의 여부를 판정한다. 이 플래그가 유니트마다 코드 테이블을 절환함을 나타내고 있을 경우에는 스텝 S33으로 진행하고, 반대로 이 플래그가 이 블럭 전체가 하나의 코드 테이블로 부호화되어 있음을 나타내고 있는 경우에는 스텝 S32로 진행한다.
스텝 S32에서는 플래그를 사용하여 지정되는 코드 테이블을 사용하여 복호화를 행하는 N/2의 스펙트럼 데이타를 구성하고, 다음 스텝 S35로 진행한다.
스텝 S33에서는 각 유니트에 따라 따로 기록 또는 전송되어 있는 코드 테이블의 식별 부호를 읽어 다음 스텝 S34로 진행한다.
스텝 S34에서는 스텝 S33에서 읽은 식별 부호에 대응하는 코드 테이블을 사용하여 각 유니트의 스펙트럼 데이타를 복호화하여 전부 N/2개의 스펙트럼 데이타를 구성하여 다음 스텝 S35로 진행한다.
최후의 스텝 S35에서는, 복호화된 스펙트럼 데이타에 역양자화 및 정규화의 해제를 행한 후 IMDCT를 실시하여 역변환용의 윈도우를 곱하여 N개의 시계열 샘플 데이타를 구하고, 이것을 두 인접 블럭의 데이타의 합성하여 출력하고, 처리는 종료한다.
다음에, 상기한 복호화 처리를 실현하는 복호화 장치, 즉 고능률 부호화의 역처리를 행하기 위한 고능률 복호화 장치에 대해 제 10도를 참조하여 설명한다.
이 제 10 도에서, 디스크(49)로부터 재생 헤드(51)를 거쳐서 재생된 부호열은, EFM 복조회로(52)로 공급된다. EFM 복조회로(52)는 입력된 부호열을 복조한다. 복조된 부호열은 ECC 디코더(53)로 공급되어 여기서 에러 정정이 행해진다. 에러 정정된 부호열은 부호화 데이타 버퍼(54)로 일시 기억된 후 부호열 분리회로(55)로 공급된다. 부호열 분리회로(55)는 부호열의 다중화를 해제하고 정규화 계수 및 양자화 스텝 수를 스펙트럼 복호화 회로(22)에 제공하여, 정규화 및 양자화 되어 다시 코드 테이블을 사용하여 부호화된 스펙트럼 신호를 양자화 데이타 복호화 회로(21)로 공급하여 코드 테이블에 관한 정보(코드 테이블 식별 정보), 코드 테이블 서브 정보)를 코드 테이블 선택 회로(56)에 공급한다. 코드 테이블 선택회로(56)는 코드 테이블 식별 정보를 해독하여 1 프레임 전체의 부호화에 사용된 코드 테이블을 나타내는 플래그(즉 ＜00＞,＜01＞,＜01＞)인지 아니면 코드 테이블 서브 정보가 있음을 나타내는 플래그(즉 ＜11＞)인지를 판정한다. 코드 테이블 식별 정보가 1프레임 전체의 부호화에 사용된 코드 테이블을 나타내는 플래그일 경우, 코드 테이블 선택 회로(56)는 양자화 데이타 복호화 회로(21)에 대해 그 1 프레임 내의 모든 유니트에 대해 플래그로 지정된 코드 테이블을 사용하여 복호화되도록 지시한다. 또한, 코드 테이블 식별 정보가, 코드 테이블 서브 정보가 있음을 나타내는 플래그일 경우, 코드 테이블 선택 회로(56)는 각 유니트마다 전송되어 있는 코드 테이블 서브 정보를 해독하고, 양자화 데이타 복호화 회로(21)에 대하여 각 유니트마다 코드 테이블 서브 정보의 플래그로 지정된 코드 테이블을 사용하여 복호화되도록 지시한다.
양자화 데이타 복호화 회로(21)는, 예컨대 11도에 나타낸 바와 같이, 절환 스위치(200)와 코드 테이블이 서로 다른 3개의 복호화기(201, 202, 203)로 되어 있다. 여기서, 3 개의 복호화기(201, 202, 203)는 각각 고능률 부호화 장치의 부호화기(32, 33, 34) 또는 부호화기(153, 154, 155)의 역의 처리를 행한다. 양자화 데이타 복호화 회로(21)에서는 코드 테이블 선택 회로(56)로부터 공급된 선택 신호에 기초하여 절환 스위치(200)가 프레임마다 또는 유니트마다 절환되어 부호화시 사용한 코드 테이블에 대응하는 코드 테이블을 사용하여 복호화가 행해진다.
스펙트럼 복호화 회로(22)는, 양자화 데이타 복호화 회로(21)로부터 공급된 데이타에 대해 유니트마다 부호열 분리회로(55)에서 공급된 정규화 계수 및 양자화 스텝수를 사용하여 역양자화 및 정규화의 해제를 행하여 스펙트럼 데이타를 구축한다. 이들 스펙트럼 데이타 중, 11K-22KHz의 대역에 대응하는 데이타는 스펙트럼 데이타 버퍼(57)에 일시 기억된 후, N/2개씩 IMDCT 회로(23)로 보내진다. 또한, 5.5k-11kHz의 대역에 대응하는 데이타는, 스펙트럼 데이타 버퍼(58)에 일시 기억된 후, N/2개씩 IMDCT회로(24)로 보내진다. 또한, 0-5.5 KHz의 대역에 대응하는 데이타는 스펙트럼 데이타 버퍼(59)에 일시 기억된 후 N/2개씩 IMDCT 회로(25)에 보내진다.
IMDCT 회로(23, 24, 25)는 각각 스펙트럼 데이타에 대해 IMDCT를 실시하고 역변환용 윈도우를 곱하여, N개의 시계열 샘플 데이타를 생성한다. IMDCT 회로(23, 24, 25)로부터 출력된 시계열 샘플 데이타는 각각 시계열 샘플 버퍼(60, 61, 62)에 일시 기억된 후 오버랩부 가산 회로(63, 64, 65)에 공급된다. 오버랩부 가산 회로(63, 64, 65)는 각각 시계열 샘플 버퍼(60, 61, 62)에 저장된 시계열 샘플 데이타를 두 인접 블럭의 시계열 샘플 데이타와 가산 처리해서, 각 대역마다 신호 파형 데이타를 출력한다.
이와 같이 하여 얻어진 세 개의 대역에서의 신호 파형 데이타 가운데 우선, 0-5.5KHz의 신호 파형 데이타와 5.5 K-11 KHz의 신호 파형 데이타가 대역 통합 회로(26)에 의해 합성되어 0-11KHz의 신호 파형 데이타로 변환된 후, 11K-22KHz의 신호 파형 데이타와 대역 통합회로(27)에 의해 합성되어, 전대역에 걸친 신호 파형 데이타가 출력단자(28)로부터 출력된다.
또한, 상기한 실시예에서는, 인코더(고능률 부호화 장치) 측에 각각 다른 코드 테이블을 사용하여 부호화하는 복수의 부호화기(32, 33, 34) 또는 부호화기(104, 105, 106)를 설치하고 적응적으로 코드 테이블을 선택하여 부호화하도록 하고 있으나, 부호화기를 미리 하나만 설치하여, 모든 프레임을 단일의 코드 테이블을 사용하여 부호화하도록 해도 된다. 그와 같이 하면, 인코더의 회로 규모를 작게 할 수 있다. 단, 이 경우에도, 디코더(고능률 복호화 장치) 측에 어느 코드 테이블을 사용하여 부호화되어 있는가를 알릴 필요가 있기 때문에 코드 테이블 식별부호는 상기 실시예의 마찬가지로 전송 또는 기록된다.
또한, 상기 실시예에서는 최소 데이타 선택 회로(108) 또는 최소 데이타 선택 회로(156)에 의해 부호화 효율이 가장 좋은 것을 선택하도록 하고 있으나, 사용자가 임의로 코드 테이블을 설정하도록 해도 된다.
또한, 상기한 실시예에서는 부호화기(32, 33, 34), 부호화기(104, 105, 106) 및 복호화기(201, 202, 203)를 따로 따로 하드웨어로 구성하도록 하고 있으나, 적어도 일부의 부호화기 또는 복호화기를 공용으로 하고, ROM 등에 기억된 각 코드 테이블을 읽어내어 사용하는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기한 실시예에서는 MDCT의 전단에서, 전대역을 2개의 QMF(Quadrature Mirror Filter)를 사용하여, 불균일한 대역폭의 3대역으로 분리하고 있으나, 전대역을 RQF(Polyphase Quadrature Filter) 등을 사용하여 등 대역폭의 4개의 대역으로 분할하고, 각각의 대역에 대하여 MDCT를 행하도록 해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 비트수의 판정을 부호화한 데이타 그 자체를 사용하도록 하고 있으나 연산에 의해 구하도록 해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 부호열을 디스크에 기록하도록 하고 있으나, 이 디스크로는 광디스크, 광자기 디스크, 상 변화 디스크 등을 사용할 수 있다. 또한, 기록 매체로서는 그밖에 자기디스크, 테이프 형태의 기록 매체, 반도체 기억소자 등을 사용한 IC 카드 등이어도 된다. 또한, 부호열은 기록 매체에 기록하는 경우에 한하지 않고 광섬유 등의 전송로를 거쳐서 전송하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 적용되는 장치는 상기 3, 5, 10도에 나타낸 고능률 부호화 장치/고능률 복호화 장치에 한정되지 않고 각종 변환 부호화 장치나 부호화를 풀기 위한 복호화 장치에도 적용할 수 있다. 또한 반드시 스펙트럼 변환을 사용한 경우뿐만 아니고 대역 분할 필터에 의해 대역 분할하여, 부호화, 복호화를 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 예컨대 오디오 PCM 신호뿐만이 아니라 디지탈 음성(스피치) 신호나 디지탈 비디오 신호 등의 신호 처리 장치에도 적용 가능하다. 또한, 비트 배분 수법은 다종 다양이며, 가장 간단하게는 고정의 비트 배분 또는 신호의 각 대역 에너지에 의한 간단한 비트 배분 또는 고정분과 가변분을 조합한 비트 배분 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 상기 직교 변환 블럭 사이즈는 도시의 예의 한정되지 않고 예컨대 시간축 방향으로 23.2ms로 하던가 주파수축 방향에서의 대역 분할수를 4로 하던가 주파수축 방향으로 22.05 KHz, 또는 200 KHz로 하는 등 임의로 설명할 수 있는 것이다.
본 발명에 관한 신호 부호화 방법 또는 장치에 의하면, 입력 신호를 블럭화하고, 이 블럭을 복수개의 유니트로 분할하여 압축 부호화 처리를 실시하고, 처리된 신호의 일부 또는 전부를 코드 테이블을 사용하여 부호화하여 출력 신호를 구하는 신호 부호화 방법에 있어서, 각 블럭에서 부호화용의 코드 테이블을 복수개 가지는 것을 가능하게 하고 적어도 프레임마다 부호화용 코드 테이블을 지정할 수 있게 함으로써, 부호화기의 하드웨어 규모를 작게 하고자 하는 경우에는 코드 테이블을 하나만 설치한 신호 부호화 장치를 구성하고, 부호화시 그 하나의 코드 테이블을 사용하던, 또한 부호화 효율을 보다 높이고자 하는 경우에는 복수의 코드 테이블을 설치한 구성으로 하고, 각 프레임, 각 블럭, 각 유니트 또는 각 양자화 스텝 수마다 가장 고능률로 부호화할 수 있는 코드 테이블을 선택하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에서는 같은 규격 가운데서 플래그의 제어에 의해 보다 고능률의 부호화를 하고 싶은 경우에도, 또한 보다 간단한 하드웨어를 제공하고 싶은 경우에도 모두 대응하는 것이 가능하게 된다.

Claims (16)

  1. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하는 스펙트럼 변환 단계와;
    상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하는 압축 처리 단계와;
    상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화하는 부호화 단계를 가진 부호화 방법으로서,
    상기 부호화 단계에서는, 상기 압축 처리된 스펙트럼 신호에 대한 코드 테이블의 적용 범위를 선택하고, 상기 적용 범위마다 코드 테이블을 선택하여 부호화에 사용함과 더불어,
    선택된 상기 적용 범위와 상기 코드 테이블을 나타내는 식별 부호를 부가하는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 단계에서, 상기 적용 범위로서 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 압축 유니트마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 단계에서, 상기 적용 범위로서 복수개의 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 복수개의 압축 유니트마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 처리 단계는 상기 스펙트럼 신호를 소정의 양자화 스텝 수로 양자화하는 처리를 포함하며,
    상기 부호화 단계에서, 상기 적용 범위로서 양자화 스텝수마다 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 양자화 스텝 수마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 단계에서 임의의 적용 범위를 선택할 때,
    상기 식별 부호는 상기 부호화에 사용된 코드 테이블을 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 단계에서 임의의 적용 범위를 선택할 때,
    상기 식별 부호는 부가적인 식별 정보에 의해 상기 적용 범위에 대응하는 코드 테이블을 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 방법.
  7. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하는 스펙트럼 변환 수단과;
    상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하는 압축 수단과;
    상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화하는 부호화 수단을 가진 부호화 장치로서,
    상기 부호화 수단에서는, 상기 압축 처리된 스펙트럼 신호에 대한 코드 테이블의 적용 범위를 선택하고, 상기 적용 범위마다 코드 테이블을 선택하여 부호화에 사용함과 더불어,
    선택된 상기 적용 범위와 상기 코드 테이블을 나타내는 식별 부호를 부가하는 것을 특징으로 하는 신호 부호화 장치.
  8. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고,
    상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하고,
    상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화함으로써 얻어지는 부호화 신호를 전송하는 신호 전송 방법으로서,
    상기 스펙트럼 신호에 대한 소정의 적용 범위와 상기 적용 범위마다 부호화에 사용되는 코드 테이블을 나타내는 식별 부호를 전송하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  9. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고,
    상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하고,
    상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화함으로써 얻어지는 부호화 신호가 기록되는 신호 기록 매체로서,
    상기 스펙트럼 신호에 대한 소정의 적용 범위와 상기 적용 범위마다 부호화에 사용되는 코드 테이블을 나타내는 식별 부호가 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 기록 매체.
  10. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하고, 상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화하며,
    상기 스펙트럼 신호에 대한 소정의 적용 범위와 상기 적용 범위마다 상기 부호화에 사용되는 코드 테이블을 나타내는 식별 부호를 부가함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 신호 복호화 방법에 있어서,
    상기 식별 부호에 기초하여 선택되는 소정의 적용 범위마다 코드 테이블을 선택하는 코드 테이블 선택 단계와;
    상기 선택된 코드 테이블을 사용하여 부호화 신호를 복호화하는 복호화 단계와;
    상기 복호화된 신호를 압축 유니트마다 신장 처리하여 스펙트럼 신호를 생성하는 신장 처리 단계와;
    상기 신장 처리된 스펙트럼 신호에 역변환을 행하여 신호를 복원하는 신호 복원 단계를 가진 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코드 테이블 선택 단계에서, 상기 적용 범위로서 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 압축 유니트마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 코드 테이블 선택 단계에서, 상기 적용 범위로서 복수개의 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 복수개의 압축 유니트마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 신장 처리 단계는 전송된 소정의 양자화 스텝 수에 기초하여 역양자화 하는 처리를 포함하며,
    상기 코드 테이블 선택 단계에서, 상기 적용 범위로서 양자화 스텝수마다 상기 압축 유니트를 선택하고, 상기 양자화 스텝수마다 코드 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 식별 부호가 제 1 코드로 된 경우, 상기 식별 부호는 상기 선택된 적용 범위에 대해 사용되는 코드 테이블을 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 식별 부호가 제 2 코드로 된 경우, 상기 식별 부호는, 상기 선택된 적용 범위에 대한 코드 테이블이 부가적인 식별 정보에 기초하여 선택됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
  16. 입력 신호를 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 스펙트럼 신호를 압축 유니트마다 압축 처리하고, 상기 압축 처리된 스펙트럼 신호의 적어도 일부를, 소정의 코드 테이블을 1개 또는 복수개 사용하여 부호화하고,
    상기 스펙트럼 신호에 대한 소정의 적용 범위와 상기 적용 범위마다 상기 부호화에 사용된 코드 테이블을 나타내는 식별 부호를 부가함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 신호 복호화 장치에 있어서,
    상기 식별 부호에 기초하여 선택되는 소정의 적용 범위마다 코드 테이블을 선택하는 코드 테이블 선택 수단과;
    상기 선택된 코드 테이블을 사용하여 부호화 신호를 복호화하는 복호화 수단과;
    상기 복호화된 신호를 압축 유니트마다 신장 처리하여 스펙트럼 신호를 생성하는 신장 수단과;
    상기 신장 처리된 스펙트럼 신호에 역변환을 행하여 신호를 복원하는 신호 복원 수단을 가진 것을 특징으로 하는 신호 복호화 장치.
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