WO1995001633A1 - Procede et appareil de codage de signaux numeriques, procede et appareil de decodage des signaux codes, et support d'enregistrement des signaux codes - Google Patents

Procede et appareil de codage de signaux numeriques, procede et appareil de decodage des signaux codes, et support d'enregistrement des signaux codes Download PDF

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spectrum signal
spectrum
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Mito Sonohara
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Sony Corporation
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    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
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    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
    • G10L19/0212—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders using orthogonal transformation

Definitions

  • Encoding method and apparatus of the bright fine manual digital signal the decoding method and apparatus; recording medium of a signal obtained by coding the parallel beauty; technical content field
  • the present invention relates to an encoding method and apparatus for encoding a digital signal such as an audio signal, an acoustic signal or an image signal, a decoding method and an apparatus for decoding the encoded signal, and a decoded signal.
  • the present invention relates to a recording medium on which is recorded.
  • Background Art Conventionally, as one type of high-efficiency coding that encodes a time-series sample data signal such as an audio signal by bit compression with high efficiency, so-called transform coding using a so-called spectral transform is known. ing.
  • the transform coding is to transform the input signal by a block-by-block spectrum transform and encode it.
  • Discrete cosine transform (DCT) is a typical spectrum transform.
  • MDCT Modified DCT or Modified DCT
  • Sa It is suitable for high-efficiency coding because it is not possible.
  • I MDCT For encoding and decoding using such MDCT and its inverse transform, I MDCT, see, for example, Mochizuki, Yano, and Nishitani's filter constraints for MDCTs with mixed f-block sizes, '' IEICE Tech. CAS 90-1 0. DSP 90-0-1 4. pp.55-60, or "Adaptive Block Length Adaptive Transform Coding (ATC-ABS) Using MDCT" by Hazu, Sugiyama, Iwanade and Nishitani, 1 It is disclosed in the Proceedings of the 1997 IEICE Spring Conference, A-197.
  • ATC-ABS Adaptive Block Length Adaptive Transform Coding
  • an arbitrary block of the time-series sample data for example, the J-th block, has a half (50%) overlap with the (J-1 1) -th block and the (J + 1) -th block, respectively.
  • N is a natural number
  • NZ 2 samples between the J-th block and the (J + 1) block Also has an overlap of two samples.
  • Each of these blocks for example, an arbitrary J-th block input time-series sample 101 is subjected to a preprocessing filter or a forward conversion window Wh to obtain N time-series data 102.
  • the characteristics of the pre-processing filter or the forward conversion window Wh are selected so as to maximize the power concentration of the converted data in accordance with the statistical properties of the input signal.
  • NZ2 independent spectrum data which is half the number of input samples, is plotted on the frequency axis.
  • One night, 103 is obtained.
  • N time series data 104 can be obtained.
  • This time-series data 104 is multiplied by a synthesis filter or inverse transformation window W f to obtain time-series data 105, and then added to the output results of the preceding and following blocks to obtain the original input time-series sample. Restore data.
  • An object of the present invention is to provide a method and an apparatus, a corresponding decoding method and an apparatus, and a recording medium for recording an encoded signal.
  • An encoding method according to the present invention proposed to achieve this object is to block an input signal, convert a signal of each block into a spectrum signal, and convert all of the spectrum signals of each block.
  • this is an encoding method in which a part is subjected to variable-length encoding, and an upper limit is set on the number of bits per block of a signal to be recorded or transmitted after being encoded and output, and a bit exceeding the upper limit is set. In a block that requires a number, the output of a part of the spectrum signal is blocked.
  • the upper limit of the number of bits of a signal to be encoded and output is set for a plurality of blocks of the input signal, and the number of bits exceeding the above upper limit is required.
  • the block also blocks some output of the spectrum signal.
  • the encoding method of the present invention performs the following.
  • the input signal when converting an input signal to a spectrum signal, the input signal is divided into a plurality of bands, and each band is converted into a spectrum signal.
  • the input signal is divided into a plurality of bands each having a non-uniform bandwidth, and each band is converted into a spectrum signal.
  • the modified discrete cosine transform is used to convert the input signal into a spectrum signal.
  • the spectrum signal of each block is a spectrum signal divided into a plurality of units and normalized for each unit.
  • the selection of the spectrum signal for preventing the output is performed depending on the shape of the spectrum signal of the block. When selecting the spectrum signal to block the output, Then, the selection is performed from the higher band side of the entire spectrum signal.
  • the entropy code is used as the variable length code.
  • a block Huffman code is used as the variable length code.
  • a plurality of code tables of the above-mentioned variable length codes are prepared, and a code table that minimizes the number of bits required for encoding in each block is selected, and a spectrum signal is also sent together with the identification signal of the above-mentioned code table. Is output.
  • An encoding device implements the above-described encoding method.
  • the decoding method of the present invention decodes a signal encoded by the above-described encoding method.
  • the recording medium of the present invention is a medium on which a signal encoded by the above-described encoding method is recorded.
  • the present invention sets the upper limit of the number of bits after encoding for each block of the input signal, and requires the number of bits exceeding the upper limit.
  • not recording or transmitting the spectrum signal not only fixes the upper limit of the required number of bits and enables processing at a fixed bit rate, but also at a variable bit rate.
  • the size of the hardware can be reduced to some extent.
  • the upper limit of the number of bits is set in units of multiple blocks of time-series sample data, or multiple code tables are prepared in entropy coding to minimize the number of bits required for each block. It is possible to select a code table that does not exist, or to combine several other methods.
  • an input signal is divided into blocks, a signal of each block is converted into a spectrum signal, and all or a part of the spectrum of each block is variable-length coded and recorded.
  • an upper limit is set on the number of bits per block of a signal that is encoded and then recorded or transmitted, and in a block where the number of bits exceeding the upper limit is required, one of the spectrum signals is used. Blocking the recording or transmission of the part can reduce the amount of information that is encoded, recorded or transmitted, and subsequently decoded, thus reducing redundancy. By recording this information, more information can be recorded on the recording medium.
  • FIG. 2 is a block circuit diagram showing a configuration for realizing the signal encoding method according to the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart schematically showing a signal decoding method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block circuit diagram showing a configuration for realizing the signal decoding method according to the present invention.
  • FIG. 5 shows a more specific high efficiency coding apparatus to which the MDCT (Modified Discrete Cosine Transform) signal conversion method according to the present invention is applied. It is a block circuit diagram showing an example of a circuit configuration.
  • MDCT Modified Discrete Cosine Transform
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a more efficient decoding apparatus to which the signal conversion method of IMDCT according to the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a diagram for schematically explaining the processing procedure of MDCT and its inverse transformation, IMDCT. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • IMDCT inverse transformation
  • the encoding method basically comprises blocking an input signal, converting a signal for each block into a spectrum signal, and all or a part of the spectrum signal for each block.
  • a variable-length encoding method that outputs a variable-length code, and sets an upper limit on the number of bits per block of a signal that is encoded and then recorded or transmitted, and the number of bits exceeding the upper limit is required. In the work, the output of a part of the spectrum signal is blocked.
  • FIG. 1 schematically shows a signal conversion procedure for encoding, for example, PCM audio data or the like by the encoding method according to the embodiment of the present invention.
  • time-series sample data such as PCM audio data is divided into blocks every predetermined number of samples (here, N samples). That is, as shown in FIG. 7 described above, the amount of overlap between adjacent blocks is 50%.
  • each block is set so as to overlap with each other by NZ 2 samples, and the forward conversion window as shown in FIG. 7 described above is applied to the sample data of the j-th block of this time-series data. ⁇ W h is multiplied.
  • this is subjected to MDCT to obtain two New Zealand spectral lines.
  • step S3 all or a part of the two spectrum data is entropy-encoded, and the number of bits required to record or transmit all the spectrum data is calculated.
  • step S4 it is determined whether or not this number of bits exceeds a preset threshold of the number of bits. If the number of bits exceeds the threshold (Y es), the next step S4 is performed. If it does not exceed 5 (N 0), go to the next step S 6.
  • step S5 all or a part of the spectrum data, which has been entirely or partially encoded in the peak-to-peak range, is transmitted to the lower band as long as the number of bits of the spectrum data to be recorded does not exceed the threshold. , And the process ends.
  • step S6 all or part of the spectrum data, all or part of which is entropy-coded, is output, and the process ends.
  • FIG. 2 shows an example of a hardware configuration (encoding device) for implementing the above encoding method.
  • the encoding apparatus includes a time-series sample buffer 32 that performs the processing of step S1 in FIG. 1 as a blocking means for blocking an input signal, and converts a signal for each block into a spectrum signal.
  • An orthogonal transform encoding unit 33 that performs the process of step S2 in FIG. 1 as a transforming means and a variable length code for all or a part of the spectrum signal for each block.
  • a variable-length encoding means for encoding includes an entropy encoding section 34 for performing the processing of steps S 3, S 4, S 5, and S 6 in FIG.
  • the entropy encoding section 34 includes An upper limit setting means for setting an upper limit on the number of bits per block of a signal to be encoded and output; and in a block requiring a bit number exceeding the above upper limit, a part of the spectrum signal is A bit number determination circuit 52 is provided as output blocking means for blocking output.
  • the time-series sample data supplied via the input terminal 31 is sent to the time-series sample buffer 32 and stored therein.
  • the N time-series sample data X 00 stored in the time-series sample buffer 32 is subjected to a forward transform window, and then subjected to MDCT by the MDCT calculation circuit 41 of the orthogonal transform encoder 33. And converted into two spectrum data X 0 1.
  • the spectral data X 01 is sent to the next entropy encoder 34.
  • the output of the MDCT calculation circuit 41 may be quantized.
  • the entropy encoding unit 34 entropy-encodes the two NZ spectrum data by the entropy encoding circuit 51, and then converts the entropy-encoded signal X02 into the ent ⁇ -pie code.
  • the number of bits (signal) required for the converted spectrum data is sent to the bit number determination circuit 52 together with X03.
  • the bit number determination circuit 52 determines whether or not the bit number X 03 exceeds a preset threshold. If the threshold value is exceeded, the lower limit of the spectrum data is determined. Output as much entropy-encoded spectral data X04 as possible without exceeding the above threshold .
  • the signal X 02 itself is output as an entropy-encoded vector — X 4.
  • the outputted spectrum data X 0 is recorded or transmitted thereafter.
  • the ECC encoder 53 adds an error correction code to the spectrum data X04.
  • the output from the ECC encoder 53 is modulated by the EFM circuit 54 and supplied to the recording head 55.
  • the recording head 55 records the coded sequence output from the EFM circuit 54 on the disk 56.
  • the above-described entropy coding may be performed on all or a part of the spectrum data.
  • the threshold of the number of bits may be set for a plurality of blocks, and the above processing may be performed on blocks exceeding the threshold.
  • a plurality of entropy encoding code tables are provided, and a code table that requires the least number of bits in each block is selected, and the ID of the code table is selected. Also, it may be combined with a method of recording or transmitting encoded spectrum data, and there is no particular limitation.
  • the recording medium of the present invention is a medium in which an encoded signal obtained by an encoding device to which the above-described encoding method is applied is recorded, and is a disk-shaped recording medium such as a so-called hard disk, or a tape-shaped recording medium.
  • the above-described disk optical recording medium 56, the optical recording medium 56 includes various types of recording media including a magneto-optical recording medium, a phase change recording medium, and a storage medium such as a semiconductor memory and a so-called IC card.
  • FIG. 3 schematically shows a signal conversion procedure in the decoding method according to the embodiment of the present invention corresponding to the encoding method according to the embodiment of the present invention.
  • the decoding method of this embodiment is to block an input signal, convert a signal of each block into a spectrum signal, and change all or a part of the spectrum signal of each block to a variable length.
  • an upper limit is set on the number of bits per block of the output signal, and in a block that requires the number of bits exceeding the above upper limit, a part of the spectrum signal is output.
  • a decoding method for decoding a signal coded by a coding method for preventing a block wherein the signal of each variable-length coded block is inversely variable-length coded, and The obtained spectrum signal is inversely converted into time-series data for each block, and the block of the time-series data is released to obtain a decoded signal.
  • the input data recorded directly from the encoder described above, or recorded on a package media, or transmitted by a communication means is subjected to entropy decoding to obtain spectral data. Is configured.
  • step S12 it is determined whether the number of the spectrum data is equal to the number N / 2 of the spectrum data before recording or transmission. In the case of No), the process proceeds to step S13. In step S13, the missing spectrum data is set to 0, and the process proceeds to step S14.
  • the spectrum data is subjected to IMDCT, an inverse transform window is applied, and N time-series sample data is output.
  • IMDCT IMDCT
  • N time-series sample data N time-series sample data is output.
  • a value other than 0 may be considered as a value that replaces the above-mentioned insufficient spectrum data, and a plurality of values considered to have the least effect on hearing may be used.
  • FIG. 4 shows a hardware configuration example (decoding device) for implementing the above-described decoding method.
  • the decoding apparatus blocks the above-described input signal, converts the signal of each block into a spectrum signal, and changes all or a part of the spectrum signal of each block to a variable length.
  • An upper limit is set on the number of bits per block of an output signal, and in a block where the number of bits exceeds the above upper limit is required, an encoding device that blocks a part of the spectrum signal from being output is provided.
  • a decoding device that decodes a coded signal reproduced after a signal coded by the above is recorded on a recording medium, or a coded signal transmitted directly, wherein the variable length coded
  • An entropy decoding unit 63 that performs the processing of steps S11, S12, and S13 in FIG. 3 as an inverse variable-length encoding unit that performs inverse variable-length encoding of a signal for each block;
  • An orthogonal inverse transform decoding unit 64 that performs the process of step S14 in FIG.
  • a time series sample buffer 65 as an unblocking means.
  • the code string reproduced from the disk 56 via the reproduction head 57 is supplied to the EFM demodulation circuit 58.
  • the EFM demodulation circuit 58 demodulates the input code string.
  • the demodulated code string is Are supplied to an ECC decoder 59, where error correction is performed.
  • the error-corrected code string is supplied to the encoded data buffer 62 as spectral data that has been subjected to entropy encoding, and is temporarily stored in the encoded data buffer 62.
  • the entropy-encoded spectrum data y 00 stored in the encoded data buffer 62 is sent to the entropy decoding circuit 71 of the entropy decoding unit 63.
  • the entropy decoding circuit 71 1 performs entropy decoding on the entropy-encoded spectrum data y 00 supplied from the encoded data buffer 62, and executes the entropy-decoded spectrum data y. 0 1 is sent to the spectrum data buffer 74. Further, the number (signal) y 02 of the spectrum obtained by decoding in the entropy decoding circuit 71 is sent to the spectrum number determination circuit 72.
  • the spectrum data buffer 74 temporarily stores the spectrum data y01.
  • the spectrum number determination circuit 72 determines whether or not the above-mentioned number of spectra y 0 2 is equal to NZ 2, and determines the insufficient number (signal) y 0 3 by the shortage.
  • the above number y 0 3 0s are output to the spectrum data buffer 74 as the shortage spectrum.
  • the two NZ vector data y 04 stored in the spectrum data buffer 74 are sent to the IMDCT calculation circuit 81 of the next orthogonal inverse transform decoding unit 64.
  • the IMDCT calculation circuit 81 performs IMDCT on the N / 2 spectrum data y04 from the spectrum data buffer 74, and applies an inverse transform window to the N Outputs time-series sample data y 05.
  • the time-series sample data y05 is temporarily stored in the time-series sample buffer 65, read out, and sent to the next overlap section adding circuit 66.
  • the output of the MDCT calculation circuit 41 is quantized on the encoding side, the inverse quantization is performed in the preceding stage of the IMDCT circuit 81.
  • the overlapping section adding circuit 66 adds the data y 05 stored in the time series sample buffer 65 and read out to the I MDCT output data of the adjacent blocks. Perform processing and output as time-series sample data. This time-series sample data is output from output terminals 67.
  • the specific high-efficiency coding apparatus shown in FIG. 5 uses the core technology of so-called band division coding, adaptive transform coding, and adaptive bit allocation. That is, the high-efficiency coding apparatus of FIG. 5 divides an input digital signal such as a PCM audio signal into a plurality of frequencies, selects a higher bandwidth for higher frequencies, and selects a higher bandwidth for each frequency band.
  • the above-mentioned MDCT which is an orthogonal transform, is performed, and the spectrum data obtained on the frequency axis is adaptively assigned bits for each so-called critical band and encoded.
  • an audio PCM signal of 0 to 20 kHz is supplied to an input terminal 11.
  • This input signal is divided into a band of 0 to 10 kHz and a band of 10 kHz to 20 kHz by a band dividing filter 12 such as a so-called QMF.
  • the above band division filter The signal in the 0 to 10 kHz band from evening 12 is also divided into a 0 to 5 kHz band and a 5 to 10 kHz band by a band division filter 13 such as a so-called QMF.
  • the signal in the 10 kHz to 20 kHz band from the band division filter 12 is an example of an orthogonal transformation circuit via a time series sample buffer 101 corresponding to the time series sample buffer 32 in FIG.
  • the signal in the 5 kHz to 10 kHz band sent from the band division filter 13 to the MD CTC Modified discrete cosine transform circuit 14 described above is converted to a time series corresponding to the time series sample buffer 32 in FIG.
  • the signal in the 0 to 5 kHz band sent from the band division filter 13 to the MDCT circuit 15 via the sample buffer 102 is converted into a time series sample buffer 10 3 corresponding to the time series buffer 32 in FIG.
  • the signal is sent to the MDCT circuit 16 via the, and is subjected to the MDCT processing.
  • the spectrum data or coefficient data on the frequency axis obtained by the MDCT processing in each of the MDCT circuits 14, 15, and 16 is the spectrum data buffer 104, 105, and 1, respectively.
  • the data are grouped for each critical band (critical band) via 06 and sent to the adaptive bit allocation coding circuit 17.
  • critical band is a frequency band divided in consideration of human auditory characteristics, and the narrow band noise of the same intensity near the frequency of a certain pure tone masks the noise when the pure tone is masked. It is the band that you have. In this critical band, the higher the band, the wider the bandwidth, and the entire frequency band of 0 to 20 kHz is divided into, for example, 25 critical bands.
  • the adaptive bit assignment coding circuit 17 has, for example, For each band, normalize each spectrum signal with the scale factor, that is, the maximum value of the absolute value of the spectrum signal contained therein, and quantize the normalized spectrum signal.
  • the noise is quantized with the number of bits enough to be masked by the signal of the critical band, and the quantized spectrum signal is used for the above-mentioned scale factor and quantization for each critical band. It is output together with the number of bits.
  • the data encoded in this manner is sent to an entropy encoding circuit 18 corresponding to the entropy encoding circuit 51 in FIG. 2 and subjected to entropy encoding such as block Huffman encoding.
  • the bit number determination circuit 19 corresponding to the bit number determination circuit 52 of the above limits the number of bits as described above, the bit number is extracted via the output terminal 20.
  • the processing in the bit number determination circuit 19 is basically the same as that of the bit determination circuit 52, except that the entropy-encoded spectrum data is output from the low-frequency side.
  • the threshold is reached in a certain critical band, the output of the spectrum data of the critical band and the spectrum data higher than that is stopped.
  • the encoded data obtained from the output terminal 20 is recorded on the disk 56 via the ECC encoder 53, the EFM circuit 54, and the recording head 55, as in FIG.
  • the entropy coding of the spectrum signal can be performed for each band or can be performed only for a part of the spectrum signal.
  • the spectrum signal of each block grouped for each critical band is divided into several units, and the spectrum signal is divided for each unit. Can be calculated by normalizing. This enables more accurate calculations with the same calculation word length. Further, these bands or units may be divided variably according to the properties of the input signal.
  • the input terminal 20 in Fig. 6 is used for the scale factor and quantization after EFM demodulation and error correction after being played back from the disc 56 through the playback head 57 as in Fig. 2.
  • the input bit number and the entropy-coded spectrum signal are input.
  • the entropy decoding circuit 21 performs the above-mentioned entropy decoding on the input entropy-encoded data, and sends this data to the spectrum decoding circuit 22.
  • the spectrum decoding circuit 22 dequantizes and cancels the normalization from the data to construct a spectrum signal. Of these spectrum signals, the spectrum signal in the band of 10 k to 20 kHz passes through the spectrum data buffer 207, and then is output by the IMD CT circuit 23.
  • the spectrum signal in the 0 kHz band is passed through the spectrum buffer 208 and then by the IMDCT circuit 24, and the spectrum signal in the 0 to 5 kHz band is spectrum. After passing through the data buffer 208, the IMDCT circuit 25 applies the IMDCT.
  • Circuit number judgment circuit 201, 202, 203, insufficient spectrum refill circuit 204, 205, 206, above-mentioned spectrum data buffer 20 The operations of 7, 209 and 209 are basically the steps of FIG. It is the same as the vector number determination circuit 72, the shortage spectrum supplement circuit 73, and the spectrum data buffer 74.
  • the spectrum data buffers 207, 208, and 209 temporarily store the spectrum data from the spectrum decoding circuit 22, respectively.
  • the spectrum number determination circuits 201, 202, and 203 have missing spectra from the spectrum numbers for each band obtained from the entropy decoding circuit 21. The number is detected, and the information on the missing number of spectrums is sent to the short-circuit replenishment circuits 204, 205, and 206.
  • the shortage vector replenishment circuits 204, 205, and 206 respectively substitute 0 for the missing spectrum, and the above-mentioned spectrum data buffers 207, 20 8, output to 209.
  • the operation of the time series sample buffers 2 0, 2 1 1, 2 1 2 and the overlap unit adders 2 13, 2 14 and 2 15 is basically the same as that of the time series samples shown in Fig. 4.
  • the buffer 65 and the overlap section addition circuit 66 are the same.
  • 11 ⁇ 0 (: The time-series sample data obtained from the circuits 23, 24, and 25 are read after being stored in the time-series sample buffers 210, 211, and 212, respectively. Then, it is sent to the next overlap section addition circuits 2 13, 2 14, and 2 15. In the corresponding overlap section addition circuits 2 13, 2 14, and 2 15, the above time series samples are obtained.
  • the data read out after being stored in the buffers 210, 211, and 212 are subjected to addition processing with the IMDCT output data of both adjacent blocks, respectively, to be applied to three bands. Outputs the divided signal waveform data.
  • the signal waveform data for the three bands obtained in this way first, the signal waveform data of 0 to 5 kHz and the signal waveform data of 5 k to 10 kHz After the evening is synthesized by the band integration circuit 26 and converted into a signal waveform of 0 to 10 kHz, the signal waveform of 10 kHz to 20 kHz and the band integration circuit are converted. 27, and the signal waveform data over the entire band is output from the output terminal 28.
  • the present invention is not limited to only the above-described embodiment.
  • the device to which the present invention is applied is not limited to the high-efficiency coding / decoding devices shown in FIGS. It can also be applied to devices and decoding devices for decoding coding.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, an upper limit of the number of bits after encoding is set for each block of an input signal, and in a block requiring a number of bits exceeding this upper limit, a spectrum is used.
  • the hardware scale can be made smaller, without being affected by the variation in the number of bits due to variable-length coding, and with less influence on the auditory perception. Encoding and decoding become possible, and the effective use of the capacity of the recording medium is made possible.

Description

明 細 書 ディジタル信号の符号化方法及び装置、 復号化方法及び装置、 ;並 びに符号化させた信号の記録媒体 ； 技 術 分 野
本発明は、 音声信号や音響信号あるいは画像信号等のディジタル 信号を符号化する符号化方法及び装置、 その符号化された信号を復 号化する複号化方法及び装置、 並びに復号化された信号が記録され る記録媒体に関する。 背 景 技 術 従来、 オーディォ信号等の時系列サンプルデータ信号を高能率で ビッ ト圧縮して符号化する高能率符号化の一種として、 いわゆるス ぺク トル変換を用いた変換符号化が知られている。 この変換符号化 とは、 入力信号をブロック単位でスぺク トル変換して符号化するも のであり、 離散コサイン変換 （D C T ) がその代表的なスぺク トル 変換である。 この変換符号化では、 ブロック間の不連続な継ぎ目が ノイズとして知覚されるようなプロック歪みが問題となっており、 これを軽減させるために、 プロックの端部を隣のプロックとオーバ 一ラップさせることが一般に行われている。 ここで、 いわゆる M D C T (Modi f ied DCTあるいは改良 DCT)は、 任意のブロックの両隣の ブロックとそれぞれ半分 （半ブロック） ずつオーバ一ラップを持た せながら、 オーバーラップ部分のサンプルについての二重伝送がさ れないものであるため、 高能率符号化に好適である。
このような MDCT及びその逆変換である I MDCTを用いた符 号化及び復号化については、 例えば、 望月、 矢野、 西谷による f複 数ブロックサイズ混在 MDCTのフィルタ制約条件」 、 信学技報、 CAS 90 - 1 0. DSP 9 0 - 1 4. pp.55-60、 あるいは、 羽豆 、 杉山、 岩垂、 西谷による 「MDCTを用いた適応ブロック長適応 変換符号化 （ATC— ABS) 」 、 1 9 9 0年電子情報通信学会春 季全国大会講演論文集、 A— 1 9 7、 等に開示されている。 以下、 上記 MDCTおよび I MDCTについて図 7を参照しながら簡単に 説明する。
この図 7において、 時系列サンプルデータの任意のブロック、 例 えば第 Jブロックは、 第 （J一 1 ) ブロックと第 （J + 1 ) ブロッ クとでそれぞれ半分 （5 0 %) ずつのオーバ一ラップを持っている 。 この第 Jブロックのサンプル数を N (Nは自然数） とするとき、 第 （ J一 1 ) ブロックとの間に NZ 2サンプルのォ一バーラップを 有し、 第 （ J + 1 ) ブロックとの間にも 2サンプルのオーバ一 ラップを有している。 これらの各ブロック、 例えば任意の第 Jプロ ック入力時系列サンプル 1 0 1に対し、 前処理フィル夕あるいは順 変換用ウィンドウ Whをかけて N個の時系列データ 1 02を得る。 この前処理フィル夕あるいは順変換用ウインドウ Whの特性は、 入力信号の統計的性質に合わせて、 変換データの電力集中度が最も 高くなるようなものが選ばれる。 この Nサンプルの時系列デ一夕 1 02に対して、 MDCTの線形順変換処理を施すことにより、 周波 数軸上に、 入力サンプル数の半分の NZ2個の独立なスぺク トルデ 一夕 1 0 3が得られる。 この NZ 2個のスぺク トルデータ 1 0 3に 対して、 I MD C Tの線形逆変換の処理を施すことにより、 N個の 時系列データ 1 0 4が得られる。 この時系列データ 1 0 4に、 合成 フィルタあるいは逆変換用ウィンドウ W f をかけ、 時系列データ 1 0 5を得た後、 前後のブロックの出力結果と足し合わせて、 元の入 力時系列サンプルデータを復元する。
従来の高能率符号化においては、 上述のようにして得られたスぺ ク トルデータ 1 0 3を聴感上の特性を考慮して再量子化して記録あ るいは伝送するという方法が取られてきた。 またこれに加えて I S 0規格の I S O l 1 1 7 2— 3のように、 これらのスぺク トルデ一 夕の全部或いは一部にその出現頻度に応じて頻度の多いデータには 短い符号を、 頻度の少ないデータには長い符号を割り当てるという ェントロピー符号化を施すことによって、 さらに高能率化がはから れている。
ところが、 このようにエントロピ一符号化を施した場合には、 時 系列サンプルデータの各プロック毎に必要となるビッ ト数が可変で あり、 またそのビッ ト数の上限も実際に入力信号を符号化するまで わからないため、 固定ビッ トレートでの符号化および復号化が困難 なばかりでなく、 ハードウエアの規模も大きなものになっていた。
発 明 の 開 示 そこで、 本発明は、 上述したような実情に鑑みて提案されたもの であり、 冗長度の低減と、 さらなる高能率符号化を実現する符号化 方法及び装置と、 これに対応する復号化方法及び装置、 並びに符号 化された信号を記録する記録媒体を提供することを目的とするもの でめる。
この目的を達成するために提案される本発明に係る符号化方法は 、 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスペク トル信 号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を 可変長符号化して出力する符号化方法であつて、 符号化して出力さ れ後に記録或いは伝送される信号の 1プロック当たりのビッ ト数に 上限を設け、 この上限を越えるビッ ト数が必要となるプロックにお いては、 スぺク トル信号の一部の出力を阻止するようにしたもので あ 。
また、 本発明の符号化方法は、 符号化して出力される信号のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数個のプロック当たりに対して設定し 、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止するようにもしている。
ここで、 本発明の符号化方法では、 以下のようなことを行う。 す なわち、 入力信号からスペク トル信号への変換の際に、 入力信号を 複数の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換を行う。 上記入力信号を各々の帯域幅が均一でない複数個の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換を行う。 入力信号からスぺク ト ル信号への変換に変形離散コサイン変換を使用する。 上記各プロッ クのスぺク トル信号は、 複数個のュニッ トに分割され、 各ュニッ ト 毎に正規化したスぺク トル信号である。 上記出力を阻止する上記ス ぺク トル信号の選択を、 上記プロックのスぺク トル信号の形状に依 存して行う。 上記出力を阻止する上記スぺク トル信号の選択に際し て、 当該選択を全スペク トル信号のうち高い帯域の側から行う。 上 記可変長符号としてエントロピー符号を用いる。 上記可変長符号と してプロックハフマン符号を用いる。 上記可変長符号のコードテ一 ブルを複数個用意し、 各ブロックにおいて符号化に必要なビッ ト数 が最小となるコードテーブルを選択して、 上記コードテ一ブルの識 別信号とともにスぺク トル信号を出力する。
また、 本発明の符号化装置は、 上述の符号化方法を実現するもの である。
—方、 本発明の復号化方法は、 上述の符号化方法により符号化さ れた信号を復号化するものである。
さらに、 本発明の記録媒体は、 上述の符号化方法により符号化さ れた信号が記録されたものである。
すなわち、 言い換えれば、 本発明は、 上述した課題を解決するた めに、 入力信号の各プロックに対し符号化後のビッ ト数の上限を定 め、 この上限を越えるビッ ト数を必要とするプロックにおいては、 スぺク トル信号の記録あるいは伝送を行わないことによって、 必要 なビッ ト数の上限を固定し、 固定ビッ トレートでの処理を可能にす るのみでなく、 可変ビッ トレートにおいてもハードウエアの規模を ある程度にまで抑えることができるものである。
また、 記録或いは伝送を行わないスぺク トル信号を高い周波数帯 域の側から順に選ぶことによって、 聴感上の影響をできるだけ少な くするものである。
さらに、 ビッ ト数の上限の設定を時系列サンプルデータの複数の プロック単位で行う、 あるいはェントロピー符号化において複数の コ一ドテーブルを用意して各プロック毎に必要なビッ ト数の最も少 ないコードテーブルを選択する、 その他の方法を複数組み合わせる ことも考えられうる。
本発明によれば、 入力信号をブロック化し、 このブロック毎の信 号をスぺク トル信号に変換し、 このブロック毎のスぺク トル信夸の 全部或いは一部を可変長符号化して記録若しくは伝送するに際し、 符号化して後に記録或いは伝送する信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設け、 この上限を越えるビッ ト数が必要となるブロッ クにおいては、 スぺク トル信号の一部の記録若しくは伝送を阻止す ることで、 符号化され記録若しくは伝送されてその後復号化される 情報量を減らすことかでき、 したがって、 冗長度を低くすることが できるようになる。 また、 この情報を記録することで、 記録媒体に より多くの情報を記録できるようになる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明に係る信号符号化方法を概略的に示すフローチヤ 一トである。
図 2は、 本発明に係る信号符号化方法を実現するための構成を示 すプロック回路図である。
図 3は、 本発明に係る信号復号化方法を概略的に示すフローチヤ —トである。
図 4は、 本発明に係る信号復号化方法を実現するための構成を示 すブロック回路図である。
図 5は、 本発明に係る M D C T (改良（Modi f ied)離散コサイン変 換） の信号変換方法が適用されるより具体的な高能率符号化装置の 回路構成の一例を示すプロック回路図である。
図 6は、 本発明に係る I MD C Tの信号変換方法が適用されるよ り具体的な高能率復号化装置の回路構成の一例を示すプロック回路 図である。
図 7は、 MD C T及びその逆変換である I MD C Tの処理手順を 概略的に説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の好ましい実施例について、 図面を参照しながら説 明する。
本発明実施例の符号化方法は、 基本的には、 入力信号をブロック 化し、 当該ブロック毎の信号をスペク トル信号に変換し、 このプロ ック毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符号化して出力 する符号化方法であって、 符号化して後に記録或いは伝送される信 号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設け、 上記上限を越える ビッ ト数が必要となるプロヅクにおいては、 スぺク トル信号の一部 の出力を阻止するようにしたものである。
図 1には、 本発明実施例の符号化方法によって例えば P C Mォー ディォデータ等を符号化する信号変換手順を概略的に示している。 この図 1に示す最初のステップ S 1において、 例えば P C Mォー ディォデ一夕等の時系列サンプルデータは、 所定サンプル数 （ここ では Nサンプル） 毎にブロック化される。 すなわち前述した図 7で 示したように、 隣り合うプロック間のオーバ一ラップ量が 5 0 %と なるように、 すなわち互いに NZ 2サンプルずつ重なるように、 各 プロックが設定され、 この時系列データの第 j番目のブロックのサ ンプルデ一夕に対して前述した図 7に示すような順変換用ウインド ゥ W hがかけられる。 次のステップ S 2では、 これに M D C Tを施 して NZ 2個のスぺク トルデ一夕を得る。
そして次のステップ S 3においては、 この 2個のスペク トル データの全てあるいは一部をェントロピ一符号化して、 全てのスぺ ク トルデータを記録あるいは伝送するのに必要なビッ ト数を計算す また、 次のステップ S 4では、 このビッ ト数が予め設定されたビ ッ ト数のスレシホールドを越えているか否かを判定し、 越えている 場合 （Y e s ) には次のステップ S 5に、 越えていない場合 （N 0 ) には次のステップ S 6に進む。 上記ステップ S 5においては、 記 録するスぺク トラムデータのビッ ト数がスレシホールドを越えない 範囲で、 全部あるいは一部がェント口ピー符号化されたスぺク トル データを低域側から順に出力して処理は終了する。 これに対して、 上記ステップ S 6では全部あるいは一部がェントロピー符号化され た、 全てのスペク トルデータを出力して処理は終了する。
次に、 図 2は、 以上の符号化方法を実現するためのハードウェア の構成例 （符号化装置） を示したものである。
本実施例の符号化装置は、 入力信号をプロック化するプロック化 手段として図 1のステップ S 1の処理を行う時系列サンプルバッフ ァ 3 2と、 当該プロック毎の信号をスぺク トル信号に変換する変換 手段として図 1のステップ S 2の処理を行う直交変換符号化部 3 3 と、 このブロック毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符 号化する可変長符号化手段として図 1のステップ S 3、 S 4、 S 5 、 S 6の処理を行うェントロピー符号化部 3 4 とを有するものであ つて、 ェントロピー符号化部 3 4には、 符号化して出力される信号 の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設定する上限設定手段及び 、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止する出力阻止手段としてのビッ ト 数判定回路 5 2を設けているものである。
この図 2において、 入力端子 3 1を介して供給される時系列サン プルデータは、 時系列サンプルバッファ 3 2に送られて、 ここに蓄 えられる。 当該時系列サンプルバッファ 3 2に蓄えられた N個の時 系列サンプルデータ X 0 0は、 順変換用ウインドウをかけられた後 、 直交変換符号化部 3 3の M D C T計算回路 4 1によって M D C T を施され、 2個のスぺク トルデータ X 0 1に変換される。 当該 スぺク トルデ一夕 X 0 1は、 次のェントロピー符号化部 3 4に送ら れる。 なお、 M D C T計算回路 4 1の出力に対して量子化を行うよ うにしてもよい。
上記ェントロピー符号化部 3 4では、 上記 N Z 2個のスぺク トル データをェントロピー符号化回路 5 1によってェントロピー符号化 した後、 このェントロピー符号化された信号 X 0 2を、 当該ェント πピー符号化されたスぺク トルデータに必要なビッ ト数 （信号） X 0 3とともにビッ ト数判定回路 5 2に送る。 当該ビッ ト数判定回路 5 2では、 予め設定されたスレシホールドを上記ビッ ト数 X 0 3が 超えているか否かを判定し、 超えている場合にはスぺク トルデータ の低域の側から上記スレシホールドを超えない範囲でできる限り多 くのェントロピー符号化されたスぺク トルデータ X 0 4を出力する 。 また、 上記ビッ ト数 χ θ 3がスレシホールドを超えない場合には 上記信号 X 0 2そのものをェントロピー符号化されたスぺク トルデ —夕 X 0 4として出力する。 . この出力されたスぺク トルデータ X 0 は、 その後記録或いは伝 送される。 例えば、 E C Cエンコーダ 5 3は、 スぺク トルデータ X 0 4に対して、 エラ一コレクションコ一ドを付加する。 E C Cェン コーダ 5 3からの出力は、 E F M回路 5 4によって変調され、 記録 へッ ド 5 5に供給される。 記録へッ ド 5 5は、 E F M回路 5 4から 出力された符号化列をディスク 5 6に記録する。
なお、 上述したエントロピ一符号化は、 スペク トルデータの全部 に対して行っても行ってもよいし、 また一部に行ってもよい。 また 、 ビッ ト数のスレシホールドは、 複数個のブロックに対して設定し て、 このスレシホルドを超えるブロックにおいて上記の処理を行つ てもよい。 また、 より高能率に符号化するためには、 エントロピ一 符号化のコードテーブルを複数設けて起き、 各プロックにおいて必 要なビッ ト数の最も少ないコードテーブルを選択して、 そのコード テーブルの I Dとともに符号化されたスぺク トルデータを記録ある いは伝送するなどの方法と組み合わせてもよく、 特に限定は行わな い。
さらに、 本発明の記録媒体は、 上述した符号化方法が適用される 符号化装置により得られた符号化信号が記録されてなるものであり 、 いわゆるハードディスク等のディスク状記録媒体、 テープ状記録 媒体、 上述したディスク光記録媒体 5 6、 この光記録媒体 5 6には 光磁気記録媒体相変化記録媒体も含む、 さらには半導体メモリ及び いわゆる I Cカード等の記憶媒体を含む各種記録媒体である。 次に、 図 3には、 本発明実施例の符号化方法に対応する本発明実 施例の復号化方法における信号変換手順を概略的に示す。
本実施例の復号化方法は、 基本的には、 入力信号をブロック化し 、 当該ブロック毎の信号をスペク トル信号に変換し、 このブロック 毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符号化して出力する 際に、 出力される信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設け 、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止する符号化方法によって符号化さ れた信号を復号化する復号化方法であって、 上記可変長符号化され たプロック毎の信号を逆可変長符号化し、 当該逆可変長符号化によ り得たスぺク トル信号をプロック毎の時系列データに逆変換し、 上 記時系列データの当該プロックを解除して復号化信号を得るように するものである。
この図 3に示す最初のステップ S 1 1において、 上述した符号化 器から直接あるいはパッケージメディァなどに記録、 または通信手 段により伝送などされてきた入力データを、 ェントロピー復号化し てスぺク トルデータを構成する。
次のステップ S 1 2では、 このスぺク トルデータの数が、 記録あ るいは伝送の前のスぺク トルデータの個数 N/ 2だけあるかどうか を判断し、 不足している場合 （N o ) にはステップ S 1 3に進み、 不足していない場合 （Y e s ) には次のステップ S 1 4に進む。 上記ステップ S 1 3では不足しているスぺク トルデータを 0とし て、 ステップ S 1 4に進む。
最後のステップ S 1 4ではスぺク トルデータに I M D C Tを施し 、 逆変換用ウィンドウをかけて、 N個の時系列サンプルデータを出 力して処理は終了する。
なお、 上記の不足しているスぺク トルデータを置き換える値とし ては、 0以外の値も考えられ、 最も聴感上影響の少ないと考えられ る値を複数個用いてもよい。
図 4は、 以上の復号化方法を実現するためのハードウ アの構成 例 （復号化装置） を示したものである。
本実施例の復号化装置は、 上述した入力信号をブロック化し、 当 該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このブロック毎の スぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符号化して出力する際に
、 出力される信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設け、 上 記上限を越えるビッ ト数が必要となるプロックにおいては、 スぺク トル信号の一部の出力を阻止する符号化装置によって符号化された 信号が記録媒体に記録された後再生された符号化信号、 若しくは直 接伝送されてきた符号化信号を復号化する復号化装置であって、 上 記可変長符号化されたプロック毎の信号を逆可変長符号化する逆可 変長符号化手段として図 3のステップ S 1 1 、 S 1 2、 S 1 3の処 理を行うェントロピー復号化部 6 3と、 当該逆可変長符号化により 得たスぺク トル信号をプロック毎の時系列データに逆変換する逆変 換手段として図 3のステップ S 1 4の処理を行う直交逆変換復号化 部 6 4 と、 上記時系列データの当該ブロックを解除して復号化信号 を得るブロック解除手段としての時系列サンプルバッファ 6 5及び オーバ一ラップ部加算回路 6 6とを有してなるものである。
この図 4において、 ディスク 5 6から再生へッ ド 5 7を介して再 生された符号列は、 E F M復調回路 5 8に供給される。 E F M復調 回路 5 8では、 入力された符号列を復調する。 復調された符号列は 、 E C Cデコーダ 5 9に供給され、 ここでエラー訂正が行われる。 エラー訂正された符号列は、 ェントロピー符号化されたスぺク トル データとして符号化データバッファ 6 2に供給され、 符号化データ バッファ 6 2に一旦蓄えられる。 当該符号化データバッファ 6 2に 蓄えられたエントロピー符号化されたスぺク トルデータ y 0 0は、 ェントロピ一復号化部 6 3のェントロピー復号化回路 7 1に送られ る
ェントロピー復号化回路 7 1は、 上記符号化データバッファ 6 2 から供給されたェントロピー符号化されたスぺク トルデータ y 0 0 をェントロピー復号化し、 そのェント口ピー復号化したスぺク トル データ y 0 1をスぺク トルデータバッファ 7 4に送る。 また、 当該 ェントロピー復号化回路 7 1で復号化して得たスぺク トルの数 （信 号） y 0 2は、 スぺク トル数判定回路 7 2に送られる。
上記スぺク トルデータバッファ 7 4では、 上記スぺク トルデータ y 0 1を一旦蓄える。 また、 スぺク トル数判定回路 7 2では、 上記 スぺク トル数 y 0 2が NZ 2に等しいか否かを判定し、 不足してい る数 （信号） y 0 3を不足分スぺク トル補充回路 7 3に送る。 当該 不足分スぺク トル補充回路 7 3では、 不足しているスぺク トルとし て上記数 y 0 3個の 0を、 上記スぺク トルデータバッファ 7 4に出 力する。
上記スぺク トルデータバッファ 7 4に蓄えられた NZ 2個のスぺ ク トルデータ y 0 4は、 次の直交逆変換復号化部 6 4の I M D C T 計算回路 8 1に送られる。 当該 I M D C T計算回路 8 1では、 上 記スぺク トルデータバッファ 7 4からの N/ 2個のスぺク トルデ一 夕 y 0 4に I M D C Tを施し、 逆変換用ウインドウをかけて N個の 時系列サンプルデータ y 0 5を出力する。 この時系列サンプルデー 夕 y 0 5は、 時系列サンプルバッファ 6 5で一旦蓄えられた後読み 出され、 次のオーバ一ラップ部加算回路 6 6に送られる。 尚、 符号 化側において、 MDCT計算回路 4 1の出力を量子化している場合 には、 I MDCT回路 8 1の前段で逆量子化を行う。
当該オーバ一ラップ部加算回路 6 6では、 上記時系列サンプルバ ッファ 6 5に蓄えられた後読み出されたデータ y 0 5に対して、 両 隣のプロックの I MDCT出力デ一夕との加算処理を施し、 時系列 サンプルデータとして出力する。 この時系列サンプルデータが出力 端子 6 7から出力される。
次に、 上述した本発明実施例の符号化方法が適用されるより具体 的な高能率符号化装置の一具体例について、 図 5を参照しながら説 明する。
この図 5に示す具体的な高能率符号化装置は、 いわゆる帯域分割 符号化、 適応変換符号化及び適応ビッ ト割り当ての核となる技術を 用いている。 すなわち、 この図 5の高能率符号化装置は、 入力され た P CMオーディオ信号等のディジタル信号を、 複数の周波数に分 割すると共に、 高い周波数程バンド幅を広く選定し、 各周波数帯域 毎に直交変換である上記 MDCTを行って、 得られた周波数軸のス ぺク トルデータを、 いわゆる臨界帯域 （クリティカルバンド） 毎に 適応的にビッ ト割り当てして符号化している。
図 5において、 入力端子 1 1には例えば 0〜20 kHzのオーデ ィォ P CM信号が供給されている。 この入力信号は、 例えばいわゆ る QMF等の帯域分割フィルタ 1 2により 0〜1 0 kHz帯域と 1 0 k〜20 kH z帯域とに分割される。 また、 上記帯域分割フィル 夕 1 2からの 0〜1 0 kHz帯域の信号は同じくいわゆる QMF等 の帯域分割フィルタ 1 3により 0〜 5 kHz帯域と 5 k〜1 O kH z帯域とに分割される。
上記帯域分割フィルタ 1 2からの 1 0 k〜 20 k H z帯域の信号 は、 図 2の時系列サンプルバッファ 32に相当する時系列サンプル バッファ 1 0 1を介して、 直交変換回路の一例である上述した MD CTCModified離散コサイン変換） 回路 1 4に送られ、 帯域分割フ ィル夕 1 3からの 5 k〜l 0 kHz帯域の信号は、 図 2の時系列サ ンプルバッファ 32に相当する時系列サンプルバッファ 1 02を介 して MDCT回路 1 5に送られ、 帯域分割フィルタ 1 3からの 0〜 5 kHz帯域の信号は、 図 2の時系列バッファ 32に相当する時系 列サンプルバッファ 1 0 3を介して MD CT回路 1 6に送られるこ とにより、 それぞれ MDCT処理される。
各 MDCT回路 1 4, 1 5， 1 6にて MDCT処理されて得られ た周波数軸上のスぺク トルデータあるいは係数データは、 それぞれ スぺク トルデ一タノくッファ 1 04、 1 05、 1 0 6を介していわゆ る臨界帯域 （クリティカルバンド） 毎にまとめられて適応ビッ ト割 当符号化回路 1 7に送られている。 なお、 このクリティカルバンド とは、 人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数帯域であり、 あ る純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域ノイズによって上記純音が マスクされるときのそのノイズの持つ帯域のことである。 このクリ ティカルバンドは、 高域ほど帯域幅が広くなつており、 上記 0〜2 0 kHzの全周波数帯域は例えば 25のクリティカルバンドに分割 されている。
上記適応ビッ ト割当符号化回路 1 7は、 例えば、 各クリティカル バンド毎に、 スケールファクタ、 すなわち、 その中に含まれるスぺ ク トルの信号の絶対値の最大値で各スぺク トル信号を正規化すると ともに、 正規化されたスペク トル信号を、 量子化雑音がそのクリテ ィカルバンドの信号によってマスクされるだけのビッ ト数で量ネ化 し、 量子化されたスペク トル信号を、 各クリティカルバンド毎に求 められた上記スケールファクタと上記量子化に使われたビッ ト数と ともに出力する。
このようにして符号化されたデータは、 図 2のエントロピー符号 化回路 5 1に相当するェントロピー符号化回路 1 8に送られて、 ブ ロックハフマン符号化などのェントロピー符号化を施され、 図 2の ビッ ト数判定回路 5 2に相当するビッ ト数判定回路 1 9によって上 記のビッ ト数の制限が施されたのち、 出力端子 2 0を介して取り出 される。 なお、 ビッ ト数判定回路 1 9における処理は、 基本的には ビッ ト判定回路 5 2と同様であるが、 ェントロピー符号化されたス ぺク トルデ一夕を低域側から出力していき、 あるクリティカルバン ドにおいてスレシホールドに達した場合、 そのクリティカルバンド のスぺク トルデータ及びそれより高域のスぺク トルデータについて は、 出力を停止する。 出力端子 2 0から得られた符号化データは、 図 2と同様に、 E C Cエンコーダ 5 3、 E F M回路 5 4、 記録へッ ド 5 5を介して、 ディスク 5 6に記録される。
なお、 上記スペク トル信号のエントロピー符号化は、 各帯域ごと にこれを行ったりあるいは上記スぺク トル信号の一部に対してのみ 行うこともできる。 またこの適応ビッ ト割当の演算にあたって、 ク リティカルバンド毎にまとめられた各ブロックのスぺク トル信号を いくつかのュニッ トに分割して、 各ュニッ トごとにスぺク トル信号 を正規化して演算することも可能である。 これによつて同じ演算語 長でより精度のよい演算が可能になる。 さらにこれらの帯域あるい はュニッ 卜の分割は、 入力信号の性質に応じてこれを可変に行って もよい。
次に、 上述した本発明実施例の復号化方法が適用されるより具体 的な高能率復号化装置である上述した高能率符号化装置に対応する 復号化装置について、 図 6を参照しながら説明する。
図 6の入力端子 2 0には図 2と同様に、 ディスク 5 6から再生へ ッ ド 5 7を介して再生され、 E FM復調及びエラー訂正が施された 後のスケールファクタ、 量子化に使われたビッ ト数、 ェントロピー 符号化されたスぺク トル信号が入力される。 ェントロピー復号化回 路 2 1は、 入力されたェントロピー符号化データに対し上記のェン トロピー復号化を施したのち、 このデータをスぺク トル復号化回路 2 2に送る。 このスペク トル復号化回路 2 2で、 これらのでデータ から逆量子化及び正規化の解除を行いスぺク トル信号が構築される 。 これらのスペク トル信号のうち、 1 0 k〜2 0 kHzの帯域のス ぺク トル信号はスぺク トルデータバッファ 2 0 7を介した後 I MD CT回路 2 3によって、 また 5 k〜1 0 kH zの帯域のスぺク トル 信号はスぺク トルデ一夕バッファ 2 0 8を介した後 I MD CT回路 2 4によって、 そして、 0〜5 kHzの帯域のスペク トル信号はス ぺク トルデータバッファ 2 0 8を介した後 I MD CT回路 2 5によ つて、 それぞれ I MDCTが施される。
スぺク トル数判定回路 2 0 1、 2 0 2、 2 0 3、 不足分スぺク ト ル補充回路 2 0 4、 2 0 5、 2 0 6、 上記スぺク トルデータバッフ ァ 2 0 7、 2 0 8、 2 0 9の動作は、 それぞれ基本的に図 4のスぺ ク トル数判定回路 7 2、 不足分スぺク トル補充回路 7 3、 スぺク ト ルデータバッファ 7 4と同様である。 スぺク トルデータバッファ 2 0 7、 2 0 8、 2 0 9は、 それぞれスぺク トル復号化回路 2 2から のスペク トルデータを一旦蓄える。 また、 スペク トル数判定回路 2 0 1、 2 0 2、 2 0 3では、 ェンロピ一復号化回路 2 1から得られ た各帯域別のスぺク トル数からそれぞれ不足しているスぺク トル数 を検出し、 その不足しているスぺク トル数の情報を不足分スぺク 卜 ル補充回路 2 0 4、 2 0 5、 2 0 6に送る。 当該不足分スぺク トル 補充回路 2 0 4、 2 0 5、 2 0 6はそれぞれ、 不足しているスぺク トルの代わりとして 0を、 上記スぺク トルデータバッファ 2 0 7、 2 0 8、 2 0 9に出力する。
また、 時系列サンプルバッファ 2 1 0、 2 1 1、 2 1 2、 オーバ 一ラップ部加算回路 2 1 3、 2 1 4、 2 1 5の動作は、 それぞれ基 本的に図 4の時系列サンプルバッファ 6 5、 オーバーラップ部加算 回路 6 6と同様である。 11^0(：丁回路2 3、 2 4、 2 5から得ら れた時系列サンプルデータは、 それぞれ時系列サンプルバッファ 2 1 0、 2 1 1、 2 1 2で一旦蓄えられた後読みだされ、 次のオーバ —ラップ部加算回路 2 1 3、 2 1 4、 2 1 5に送られる。 当該ォ一 バーラップ部加算回路 2 1 3、 2 1 4、 2 1 5では、 上記時系列サ ンプルバッファ 2 1 0、 2 1 1、 2 1 2に蓄えられた後読みだされ たデータに対して、 それぞれ、 両隣のブロックの I MD CT出力デ 一夕との加算処理を施し、 3つの帯域に分割された状態の信号波形 データを出力する。
こうして得られた三つの帯域での信号波形データのうち、 まず、 0〜5 kH zの信号波形データと 5 k〜l 0 kH zの信号波形デー 夕が、帯域統合回路 2 6によって合成され、 0 〜 1 0 k H zの信号 波形デ一夕に変換されたあと、 1 0 k 〜 2 0 k H zの信号波形デ一 夕と帯域統合回路 2 7によって合成され、 全帯域にわたる信号波形 データが出力端子 2 8から出力される。
なお、 本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、 例え ば、 適用される装置は、 上記図 5、 図 6に示す高能率符号化 復号 化装置に限定されず、 各種変換符号化装置や符号化を解くための復 号化装置等にも適用できる。 産業上の利用可能性 本発明においては、 入力信号の各プロックに対し符号化後のビッ ト数の上限を定め、 この上限を越えるビッ ト数を必要とするブロッ クにおいては、 スぺク トル信号の記録或いは伝送を行わないことに よって、 必要なビッ ト数の上限を固定し、 固定ビッ トレートでの処 理を可能にするのみでなく、 可変ビッ トレートにおいてもハードウ エアの規模をある程度にまで抑えることができる。 すなわち、 本発 明によれば、 可変長符号化によるビッ ト数のばらつきに左右される ことなく、 聴感上の影響の少ない形で、 ハードウェア規模をより小 さくすることができ、 効率的な符号化および復号化が可能になると ともに、 記録媒体の容量の有効利用をも可能となしている。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をぺク ！ ^ル 信号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは一部 を可変長符号化して出力する符号化方法において、
符号化して出力される信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限 を設け、
上記上限を越えるビッ ト数が必要となるプロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止することを特徴とする符号化方法 ο
2 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をベク トル 信号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは一部 を可変長符号化して出力する符号化方法において、
符号化して出力される信号のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数 個のプロック当たりに対して設定し、
上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止することを特徴とする符号化方法
O
3 . 上記入力信号からスぺク トル信号への変換の際に、 入力信号 を複数の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換を行う ことを特徵とする請求項 1記載の符号化方法。
4 . 上記入力信号を各々の帯域幅が均一でない複数個の帯域に分 割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換を行うことを特徴とする 請求項 3記載の符号化方法。
5 . 入力信号からスぺク トル信号への変換に変形離散コサイン変 換を使用することを特徴とする請求項 1記載の符号化方法。
6 . 上記各ブロックのスペク トル信号は、 複数個のユニッ トに分 割され、 各ュニッ ト毎に正規化したスぺク トル信号であること 特 徵とする請求項 1記載の符号化方法。
7 . 上記出力を阻止する上記スぺク トル信号の選択を、 上記プロ ックのスぺク トル信号の形状に依存して行うことを特徵とする請求 項 1記載の符号化方法。
8 . 上記出力を阻止する上記スペク トル信号の選択に際して、 当 該選択を全スぺク トル信号のうち高い帯域の側から行うことを特徴 とする請求項 1記載の符号化方法。
9 . 上記可変長符号としてェントロピー符号を用いることを特徴 とする請求項 1記載の符号化方法。
1 0 . 上記可変長符号としてブロックハフマン符号を用いること を特徴とする請求項 9記載の符号化方法。
1 1 . 上記可変長符号のコードテーブルを複数個用意し、 各プロ ックにおいて符号化に必要なビッ ト数が最小となるコードテーブル を選択して、 上記コ一ドテ一ブルの識別信号とともにスぺク トル信 号を出力することを特徴とする請求項 9記載の符号化方法。
1 2 . 入力信号をブロック化するブロック化手段と、 当該ブロッ ク毎の信号をスぺク トル信号に変換する変換手段と、 このプロック 毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符号化する可変長符 号化手段とを有する符号化装置において、
符号化して出力される信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限 を設定する上限設定手段と、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止する出力阻止手段と
を設けることを特徵とする符号化装置。
1 3 . 入力信号をブロック化するブロック化手段と、 当該ブロッ ク毎の信号をスぺク トル信号に変換する変換手段と、 このブロック 毎のスぺク トル信号の全部或いは一部を可変長符号化する可変長符 号化手段とを有する符号化装置において、
符号化して出力される信号のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数 個のプロック当たりに対して設定する上限設定手段と、
上記上限を越えるビッ ト数が必要となるプロックにおいては、 ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止する出力阻止手段と
を設けることを特徴とする符号化装置。
1 . 上記変換手段は、 入力信号からスぺク トル信号への変換の 際に、 入力信号を複数の帯域に分割し、 各帯域毎にスペク トル信号 への変換を行うことを特徵とする請求項 1 2記載の符号化装置。
1 5 . 上記変換手段では、 上記入力信号を各々の帯域幅が均一で ない複数個の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換を 行うことを特徴とする請求項 1 4記載の符号化装置。
1 6 . 上記変換手段は、 入力信号からスぺク トル信号への変換に 変形離散コサイン変換を使用することを特徴とする請求項 1 2記載 の符号化装置。
1 7 . 上記可変長符号化手段により可変長符号化を行う上記各ブ 口ックのスぺク トル信号は、 複数個のュニッ トに分割され、 各ュニ ッ ト毎に正規化したスぺク トル信号であることを特徴とする請求項 1 2記載の符号化装置。
1 8 . 上記出力阻止手段は、 上記出力を阻止する上記スぺク トル 信号の選択を、 上記プロックのスぺク トル信号の形状に依存して行 うことを特徴とする請求項 1 2記載の符号化装置。
1 9 . 上記出力阻止手段は、 上記出力を阻止する上記スぺク トル 信号の選択に際して、 当該選択を全スぺク トル信号のうち高い帯域 の側から行うことを特徴とする請求項 1 2記載の符号化装置。 ―
2 0 . 上記可変長符号化手段は、 上記可変長符号としてェントロ ピー符号を用いることを特徴とする請求項 1 2記載の符号化装置。
2 1 . 上記可変長符号化手段は、 上記可変長符号としてプロック ハフマン符号を用いることを特徵とする請求項 2 0記載の符号化装 。
2 2 . 上記可変長符号化手段は、 上記可変長符号のコードテープ ルを複数個用意し、 各ブロックにおいて符号化に必要なビッ ト数が 最小となるコ一ドテーブルを選択して、 上記コードテーブルの識別 信号とともにスぺク トル信号を出力することを特徵とする請求項 2 0記載の符号化装置。
2 3 . 入力信号をプロック化し、 当該プロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このブロック毎のスぺク トル信号の全部或いは —部を可変長符号化して出力する際に、 出力される信号の 1プロッ ク当たりのビッ ト数に上限を設け、 上記上限を越えるビッ ト数が必 要となるブロックにおいては、 スぺク トル信号の一部の出力を阻止 する符号化方法によって符号化された信号を復号化する復号化方法 であって、
上記可変長符号化されたプロック毎の信号を逆可変長符号化し、 当該逆可変長符号化により得たスぺク トル信号をプロック毎の時 系列データに逆変換し、 i 上記時系列データの当該プロックを解除して復号化信号を得るこ とを特徴とする復号化方法。
2 4 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは —部を可変長符号化して出力する際に、 符号化して出力される信号 のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数個のプロック当たりに対して 設定し、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロックにおいて は、 スぺク トル信号の一部の出力を阻止する符号化方法によって符 号化された信号を復号化する復号化方法であって、
上記可変長符号化されたプロック毎の信号を逆可変長符号化し、 当該逆可変長符号化により得たスぺク トル信号をブロック毎の時 系列データに逆変換し、
上記時系列データの当該プロックを解除して復号化信号を得るこ とを特徴とする復号化方法。
2 5 . 上記復号化の際に、 上記符号化において出力が阻止された スぺク トル信号に対して、 上記スぺク トル信号として予め定められ た単一或いは複数の値を適宜仮想的に使用して復号化を行うことを 特徴とする請求項 2 3記載の復号化方法。
2 6 . 上記復号化の際に、 上記符号化において出力が阻止された スぺク トル信号に対して、 上記スぺク トル信号として値 0を仮想的 に使用して復号化を行うことを特徴とする請求項 2 5記載の復号化 方法。
2 7 . 上記符号化方法における上記入力信号からスぺク トル信号 への変換の際に、 入力信号を複数の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺ ク トル信号への変換が施されていることを特徴とする請求項 2 5記 載の復号化方法。
2 8 . 上記符号化方法では、 上記入力信号を各々の帯域幅が均一 でない複数個の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換 が行われることを特徴とする請求項 2 7記載の復号化方法。
2 9 . 上記スぺク トル信号から時系列デ一夕への変換に変形離散 コサイン変換の逆変換を使用することを特徵とする請求項 2 5記載 の復号化方法。
3 0 . 上記符号化方法における各プロックのスぺク トル信号は、 複数個のュニッ トに分割され、 各ュニッ ト毎に正規化されたスぺク トル信号であることを特徴とする請求項 2 5記載の復号化方法。
3 1 . 上記符号化方法では、 上記出力を阻止するスぺク トル信号 の選択を、 上記プロックのスぺク トル信号の形状に依存して行うこ とを特徴とする請求項 2 5記載の復号化方法。
3 2 . 上記符号化方法では、 上記出力を阻止する上記スぺク トル 信号の選択に際して、 この選択を全スぺク トル信号のうち高い帯域 の側から行っていることを特徵とする請求項 2 5記載の復号化方法 o
3 3 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号としてエントロピー 符号を用いていることを特徴とする請求項 2 5記載の復号化方法。
3 4 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号としてプロックハフ マン符号を用いていることを特徵とする請求項 3 3記載の復号化方 法。
3 5 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号のコードテーブルを 複数個用意し、 各ブロックにおいて符号化に必要なビッ ト数が 小 となるコ一ドテーブルを選択して、 上記コードテーブルの識別信号 と共にスぺク トル信号を出力しており、 上記逆可変長符号化では、 逆可変長符号のコ一ドテーブルを複数個用意し、 各プロックについ て上記コ—ドテーブルの識別信号に基づいて、 全部或いは一部が供 給された上記符号化されたスぺク トル信号を復号化することを特徴 とする請求項 3 3記載の復号化方法。
3 6 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは 一部を可変長符号化して出力する際に、 出力される信号の 1プロッ ク当たりのビッ ト数に上限を設け、 上記上限を越えるビッ ト数が必 要となるブロックにおいては、 スぺク トル信号の一部の出力を阻止 する符号化方法によって符号化された信号を復号化する復号化装置 であって、
上記可変長符号化されたプロック毎の信号を逆可変長符号化する 逆可変長符号化手段と、
当該逆可変長符号化により得たスぺク トル信号をプロック毎の時 系列データに逆変換する逆変換手段と、
上記時系列データの当該プロックを解除して復号化信号を得るブ 口ック解除手段と
を有することを特徵とする復号化装置。
3 7 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このプロック毎とのスぺク トル信号の全部或い は一部を可変長符号化する際に、 符号化して出力される信号のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数個のプロック当たりに対して設定し 、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるプロックにおいては、'ス ぺク トル信号の一部の出力を阻止する符号化方法によって符号化さ れた信号を復号化する復号化装置であって、
上記可変長符号化されたプロック毎の信号を逆可変長符号化する 逆可変長符号化手段と、
当該逆可変長符号化により得たスぺク トル信号をプロック毎の時 系列データに逆変換する逆変換手段と、
上記時系列データの当該プロックを解除して復号化信号を得るブ 口ック解除手段と
を有することを特徴とする復号化装置。
3 8 . 上記復号化の際に、 上記符号化における出力が阻止された スぺク トル信号に対して、 上記スぺク トル信号として予め定められ た単一或いは複数の値を適宜仮想的に使用して復号化を行うことを 特徴とする請求項 3 6記載の復号化装置。
3 9 . 上記復号化の際に、 上記符号化において出力が阻止された スぺク トル信号に対して、 上記スぺク トル信号として値 0を仮想的 に使用して復号化を行うことを特徴とする請求項 3 8記載の復号化
4 0 . 上記符号化方法における上記入力信号からスぺク トル信号 への変換の際には、 入力信号を複数の帯域に分割し、 各帯域毎にス ぺク トル信号への変換が施されていることを特徴とする請求項 3 8 記載の復号化装置。
4 1 . 上記符号化方法では、 上記入力信号を各々の帯域幅が均一 でない複数個の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換 が行われることを特徴とする請求項 4 0記載の復号化装置。 . 4 2 . 上記スぺク トル信号から時系列データへの変換に変形 散 コサイン変換の逆変換を使用することを特徴とする請求項 3 8記載 の復号化装置。
4 3 . 上記符号化方法における各プロックのスぺク トル信号は、 複数個のュニッ トに分割され、 各ュニッ ト毎に正規化されたスぺク トル信号であることを特徵とする請求項 3 8記載の復号化装置。
4 4 . 上記符号化方法では、 上記出力を阻止する上記スぺク トル 信号の選択を、 上記プロックのスぺク トル信号の形状に依存して行 うことを特徵とする請求項 3 8記載の復号化装置。
4 5 . 上記符号化方法では、 上記出力を阻止する上記スぺク トル 信号の選択に際して、 当該選択を全スぺク トル信号のうち高い帯域 の側から行うことを特徴とする請求項 3 8記載の復号化装置。
4 6 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号としてエン トロピー 符号を用いていることを特徵とする請求項 3 8記載の復号化装置。
4 7 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号としてブロックハフ マン符号を用いていることを特徴とする請求項 4 6記載の復号化装
4 8 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号のコ一ドテーブルを 複数個用意し、 各ブロックについて符号化に必要なビッ ト数が最小 となるコードテーブルを選択して、 上記コードテーブルの識別信号 と共にスぺク トル信号を出力しており、 上記可変長符号化手段は、 逆可変長符号のコードテーブルを複数個用意し、 各プロックについ て上記コードテーブルの識別信号に基づいて、 全部或いは一部が供 給された上記符号化されたスぺク トル信号を復号化することを特徴 すとる請求項 4 6記載の復号化装置。 '
4 9 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このプロック毎のスぺク トル信号の全部或いは 一部を可変長符号化して記録するにあたつて、 符号化され記録され る信号の 1プロック当たりのビッ ト数に上限を設け、 上記上限を越 えるビッ ト数が必要となるプロックにおいては、 スぺク トル信号の 一部の記録を阻止していることを特徵とする記録媒体。
5 0 . 入力信号をブロック化し、 当該ブロック毎の信号をスぺク トル信号に変換し、 このブロック毎のスぺク トル信号の全部或いは 一部を可変長符号化して記録するにあたって、 符号化され記録され る上記信号のビッ ト数の上限を、 入力信号の複数個のブロック当た りに対して設定し、 上記上限を越えるビッ ト数が必要となるブロッ クにおいては、 スぺク トル信号の一部の記録を阻止することを特徴 とする記録媒体。
5 1 . 記録を阻止したスぺク トル信号に対して、 後の復号化の際 に、 上記スぺク トル信号として予め定められた単一あるいは複数の 値を適宜仮想的に使用して復号化が行われることを特徴とする請求 項 4 9記載の記録媒体。
5 2 . 後の復号化の際に、 記録を阻止したスぺク トル信号に対し て、
上記スぺク トル信号として、 値 0を仮想的に使用して復号化が行わ れることを特徴とする請求項 4 9記載の記録媒体。
5 3 . 上記符号化における入力信号からスぺク トル信号への変換 の際は、 入力信号を複数の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信 号への変換が施されることを特徵とする請求項 5 1記載の記録 体 ο
5 4 . 上記符号化の際には、 入力信号を各々の帯域幅が均一でな い複数個の帯域に分割し、 各帯域毎にスぺク トル信号への変換が行 われていることを特徴とする請求項 5 3記載の記録媒体。
5 5 . 上記符号化の際には、 入力信号からスぺク トル信号への変 換に変形離散コサイン変換が使用されることを特徴とする請求項 5
1記載の記録媒体。
5 6 . 上記符号化における各ブロックのスペク トル信号は、 複数 個のュニッ 卜に分割され、 各ュニッ ト毎に正規化されたスぺク トル 信号であることを特徴とする請求項 5 1記載の記録媒体。
5 7 . 記録を阻止する上記スぺク トル信号の選択を、 上記ブロッ クのスぺク トル信号の形状に依存して行っていることを特徵とする 請求項 5 1記載の記録媒体。
5 8 . 記録を阻止する上記スぺク トル信号の選択に際して、 当該 選択を全スぺク トル信号のうち高い帯域の側から行うことを特徴と する請求項 5 1記載の記録媒体。
5 9 . 上記符号化の際には、 上記可変長符号としてエントロピー 符号が用いられていることを特徵とする請求項 5 1記載の記録媒体
0
6 0 . 上記符号化の際には、 上記可変長符号としてブロックハフ マン符号が用いられていることを特徵とする請求項 5 9記載の記録 媒体。
6 1 . 上記符号化方法では、 上記可変長符号のコードテーブルを 複数個用意し、 各ブロックにおいて符号化に必要なビッ ト数が最小 となるコ一ドテーブルを選択して、 上記コードテーブルの識別信号 とともにスぺク トル信号の全部あるいは一部を記録してなるこ ΐを 特徴とする請求項 5 9記載の記録媒体。
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