WO2003032296A1

WO2003032296A1 - Appareil et procede de codage, appareil et procede de decodage et appareil et procede d'enregistrement de support d'enregistrement

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Publication number: WO2003032296A1
Application number: PCT/JP2002/010146
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Inokuchi
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2001-10-03
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Publication date: 2003-04-17
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Description

明細書符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、記録媒体の記録装置及び方法技術分野

この発明は、音楽デ一夕のような P CM(Pulse Code Modulation)ォ一ディォ信号を可逆符号化により圧縮するのに用いて好適な符号化装置及び方法、並びに、その復号化装置及び方法、記録媒体の記録装置及び方法に関する。背景技術

近年、コンピュ一夕ネットワークの普及ゃ大容量の記録再生メディァの登場により、音楽データをコンピュータ上で扱うことが多くなつてきている。このように音楽デ一夕をコンピュータ上で扱う場合、従来、 M P 3 (MPEG1 Audio Layer- 3 )や AAC (MPEG2 Advanced Audio Coding )、 ATRAC (Adaptive TRansform Acous t ic Coding：商標） 3といつた非可逆符号を使うことが多い。これは、非可逆符号が高能率の圧縮を達成できるためである。

即ち、圧縮符号には、非可逆符号と可逆符号がある。非可逆符号は、高能率の圧縮を行うためには有効であるが、必ず、データの損失を伴う従って、例えば音楽データを非可逆符号で圧縮すると、圧縮に伴うデー夕の損失により、音質の劣化が生じる。

一方、可逆符号は、データ損失を伴うことなく、圧縮前のデータを完全に再現できる。従って、例えば音楽データを可逆符号で圧縮した場合には、圧縮に伴う音質の劣化は生じることがない。しかしながら、可逆符号では、非可逆符号に比べて、高い圧縮率を達成することは難しい。従来では、限りある伝送速度で効率的に音楽データを転送し、限りある容量の記録再生メディアに効率的に音楽データを記録するため、主に、非可逆符号が用いられている。

しかしながら、現在、ブロードパンド化が進み、高速で大容量のデー夕が転送できるようになつてきており、また、大容量で安価な記録再生メディアが登場してきている。このことから、今後は、圧縮率よりも音質が重要視されるようになることが考えられ、音質劣化を生じる非可逆符号より、音質劣化が全くない可逆符号がより重要になっていくと考えられる。

従来、 CD— DA (Compact Disc Digital Audio)ディスクに記録されている音楽データを、コンピュータとの親和性を図るために、 CD— ROM (Compact Disc Read Only Memory)形式で記録することが考えら ' れている。この際、著作権の保護を図るために、暗号化することが考えられる。

ところが、 CD— DAディスクの 1フレームの音楽データの記録容量に比べて、 CD— ROM形式の 1フレームのユーザデータの容量が小さいため、 CD— D Aディスクの音楽データを CD— ROM形式で記録すると、同一の再生時間を確保するのが困難になる。

即ち、 CDでは、 9 8フレームからなる 1ブロックを単位として、デ一夕が管理される。 CD— DAでは、 1フレームあたり 24バイト分のデータが配置され、 9 8フレームからなる 1ブロックのデータ容量は、 ( 9 8 X 24 = 2 3 5 2バイト）となる。

これに対して、 CD— ROMのフォ一マットでは、 1ブロックのデー夕に対して、更に、シンクやヘッダ、エラー訂正符号が付加される。即ち、 CD— ROMで扱うデータの場合には、エラー発生時に、補間処理等で対処することができないため、より強力なエラー訂正処理が必要になる。このため、エラー訂正用の補助データが付加される。このため、

1ブロックのユーザデータの容量は 2048バイトとなる。

このように、 CD— D Aディスクでは、 1ブロックあたり 2 3 5 2ノイトの音楽データが記録されるのに対して、 CD— ROMでは、 1プロックのュ一ザデータ容量は 2 048バイトである。従って、 CD— DA ディスクに記録されていた音楽データを CD— ROM形式で記録したとすると、データ量が不足することになる。このため、例えば、 CD— D Aディスクでは 1枚のディスクに入っていた音楽データを、 CD— RO M形式では 1枚に入りきらないというようなことが起こり得る。

そこで、 1ブロックの 2 3 5 2バイトの音楽データを 2 048バイト程度となるように圧縮して、 CD— R 0 M形式で記録することが考えられる。このような圧縮は、 2 3 5 2バイトのデータを 2 048バイトに圧縮できれば良いので、可逆符号で十分に圧縮できる。このとき、可逆符号による圧縮を使えば、音質の劣化が生じることがない。

このような背景から、音楽データのような P CMオーディオ信号を効率的に可逆符号で圧縮できるようにすることが望まれている。可逆符号としては、ハフマン符号や算術符号、動的ハフマン符号、ユニバーサル符号（L Z (Lemple Ziv) 7 7、 L Z S S、 L Z 7 8、 L ZW) 等が知られている。ところが、可逆符号化は、基本的に、データの偏りを利用して、無駄なコードを排除して圧縮している。これに対して、音楽 P C M信号は乱数であるため、可逆符号をそのまま用いても、良好な圧縮が行えない。可逆符号化を行うことにより、かえって、元のデータよりデ一夕量が増えてしまうようなことも起こり得る。

P CMオーディォ信号をそのままリアルタイムで符号化してメディァに記録再生させる場合には、符号化処理と復号化処理とが共に高速で行えることが望まれる。ところが、従来の可逆圧縮方式では、特に、符号化処理に時間がかかりすぎるという問題がある。

従って、この発明の目的は、 P C Mオーディオ信号を効果的に可逆符号化できると共に、符号化処理及び復号化処理も同等に高速処理が可能な符号化装置及び方法、復号化装置及び方法、記録媒体の記録装置及び方法を提供することにある。発明の開示

この発明は、入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成する差分信号生成部と、差分信号と第 2のチャンネル信号とを各々時間差分符号化する時間差分符号化部処理と、時間差符号化処理部からの出力信号を所定のビット単位ごとに分割する分割処理部と、分割処理部から出力される出力デ一夕を所定のビット単位ごとに各々適応的に符号化する適応符号化処理部と、適応符号化処理部からの出力データを所定の形式のデ一夕に配列して出力する出力部とを備えている符号化装置である。

この発明は、入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成し、差分信号と第 2のチャンネル信号とを各々時間差分符号化し、時間差符号化された信号を所定のビット単位ごとに分割し、分割されたデータを所定のビット単位ごとに各々適応符号化処理し、適応符号化処理されたデ一夕を所定の形式のデータに配列する符号化方法である。

この発明は、所定の形式で配列されたデータを所定のビット単位ごとに分配する分配処理部と、分配処理部によって所定のビット単位ごとのデータに復号処理を施す適応復号化処理部と、適応復号化処理部からの出力データから第 2のチャンネル信号と第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を復号する時間差分復号化処理部と、第 2 のチャンネル信号と差分信号とを加算処理し、第 1のチャンネル信号を出力信号を生成する加算処理部とを備えている復号化装置である。

この発明は、所定の形式で配列されたデ一夕を所定のビット単位ごとに分配し、分配された所定のビット単位ごとのデータに適応復号化処理を行い、適応復号化処理されたデ一夕から第 2のチャンネル信号と第 1 のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を時間差分復号化処理を行うことによって生成し、第 2のチャンネル信号と差分信号とを加算処理し、第 1のチャンネル信号を出力信号を生成する復号化方法である。

この発明は、入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成し、上差分信号と第 2のチヤンネル信号とを各々時間差分符号化し、時間差符号化された信号を所定のビット単位ごとに分割し、分割されたデータを所定のビット単位ごとに各々適応符号化処理し、適応符号化処理されたデータを所定のデータに配列しなおすことによって符号化し、符号化されたデータを所定のデータ形式に変換し、エンコードされたデータにエラー訂正符号化処理を施し、エラー訂正符号化処理されたデータに変調処理を施して記録媒体に記録する記録媒体の記録方法である。

この発明は、記録媒体から読み出されたデータを復調し、復調されたデータにエラ一訂正処理を施し、エラー訂正処理が施されたデータを所定のデ一夕形式に変換し、変換されたデータを所定のビット単位ごとに分配し、分配された所定のビット単位ごとのデータに適応復号化処理を行い、適応復号化処理されたデータから第 2のチャンネル信号と第 1のチヤンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を時間差分復号化処理を行うことによって生成し、第 2のチャンネル信号と差分信号とを JP02/10146

加算処理し、第 1のチャンネル信号を出力信号を生成する復号する記録媒体の再生方法である。

この発明では、「ステレオ相関」と「時間軸相関」を用いることにより、データの上位ビットを「0」のデータに偏らせて、可逆符号化を行つている。そして、「0」のデータに偏りやすい上位ビットのデータのグループと、乱数になりやすい下位ビットのデータのグループとに分けて、可逆符号化を行っている。

可逆符号化には、ハフマン符号が使われ、その前処理として、 L Z符号が用いられる。

可逆符号は、データの偏りを利用して圧縮を行っているので、このようにすると、「0」のデータに偏りやすい上位ビットのデータのグループについては、効率よく圧縮を行うことができる。また、 L Z符号化を行う際に、発生確率の高い「0」がデータの先頭に来るようにすることで、圧縮の効率が上げられる。

下位ビットについては、乱数になるため、圧縮率は小さくなるが、符号化を行う際に、圧縮前の符号量と圧縮後の符号量とを比較し、符号量が小さくなるほうを出力させているので、符号化により、かえって符号量が大きくなるということはない。

また、「ステレオ相関」や「時間軸相関」は、単純な演算器で構成でき、また、ハフマン符号化も、簡単に行えるため、符号化処理も復号化処理も、共に高速処理が可能である。図面の簡単な説明

第 1図はこの発明が適用された可逆符号の符号化回路の一例のブロック図であり、第 2図はこの発明が適用された可逆符号の符号化回路の一例の説明に用いる略線図であり、第 3図はこの発明が適用された可逆符号の符号化回路における符号化部の一例のプロック図であり、第 4図は L Z 7 7を用いた場合の符号化部の説明に用いる略線図であり、第 5図はこの発明が適用された可逆符号の符号化回路における符号化部の説明に用いる略線図であり、第 6図はこの発明が適用された可逆符号の符号化回路におけるデータ配列部の説明に用いる略線図であり、第 7図 A及び第 7図 Bは L Z S Sを用いた場合の符号化部の説明に用いる略線図であり、第 8図はこの発明が適用された可逆符号の復号化回路の一例のブロック図であり、第 9図はこの発明が適用できる光ディスク記録再生装置の一例のブロック図であり、第 1 0図 A及び第 1 0図 Bは光ディスクの記録フォーマツトの説明に用いる略線図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。この発明は、例えば、 P C Mオーディオ信号を可逆符号により圧縮符号化するのに用いられる。可逆圧縮は、データの損失を伴わない符号化であるため、 P C Mオーディオ信号を可逆符号化した場合には、符号化による音質の劣化を伴うことがない。

可逆符号を用いた圧縮（以下、単に可逆圧縮という）は、データの偏りを利用し、無駄なコードを排除することで、データを圧縮している。従って、可逆符号により圧縮符号化を行う場合には、データに偏りがある程、効率的に圧縮が行えることになる。

これに対して、音楽の P C Mオーディオ信号は、自然界のアナログ情報をデイジ夕ライズしたものである。このため、 P C Mオーディオ信号は基本的に乱数に近く、そのままでは、 P C Mオーディオ信号を可逆符号化による圧縮を効率的に行うことができない。特に、 P C Mオーディォ信号の下位ビットについては、全くの乱数であると言える。可逆符号化による圧縮の効率を上げるためには、 P C Mォ一ディォ信号のデータに何らかの偏りを持たせる必要がある。

この発明の実施の形態では、音楽特有の単純な相関である「ステレオ相関」と「時間軸相関」を利用して、データに偏りを持たせるようにしている。このことについて具体的に説明する。

例えば、ステレオ音楽の P C Mオーディオ信号の場合、左右のオーディォ信号には相関がある。このため、左右の P C Mオーディオ信号の差分をとると、そのデータの絶対値は小さくなり、差分データの上位ビットは殆ど「0」になる。このように、互いに相関のある左右の P C Mォ一ディォ信号の差分をとると、差分ビットのデータに「0」付近の偏りが生じる。これが「ステレオ相関」を利用してデータに偏りを持たせる例である。

同様に、音楽用の P C Mオーディオ信号では、隣接するサンプルデー夕に相関がある。このため、隣接するサンプルデータの差分をとると、差分データの絶対値は小さくなり、差分データの上位ビットは殆ど「0」になる。これが「時間軸相関」を利用してデータに偏りを持たせる例である。

このように、「ステレオ相関」と「時間軸相関」を利用すると、特に、差分データの上位ビットについては、殆ど「0」となり、データに偏りが生じ、効率的に圧縮することができるようになる。

しかしながら、この場合でも、 P C Mオーディオ信号の下位ビットについては乱数に近いため、そのまま符号化しても、あまり効率が良くない。

そこで、この発明の実施の形態では、データの偏りの生じやすい P C Mオーディオ信号の上位ビットと、乱数になりやすい P C Mオーディオ信号の下位ビットとに分離して、符号化するようにしている。例えば、 1サンプル 1 6ビットの P CMオーディオ信号の場合、この 1 6ビットの P CMオーディオ信号に対して、「ステレオ相関」と「時間軸相関」を利用した差分演算が行われる。 1 6ビットのデ一夕は、この差分演算によりキャリービットが発生するので（「ステレオ相関」を利用した差分演算により 1ビットキヤリービットが発生し、「時間軸相関」を利用した差分演算により更に 1ビットキャリービットが発生するので 2ビット分のキャリーが生じる）、 1 8ビットとなる。この 1 8ビッ卜のデータは、殆ど「0」のデ一夕に偏っている上位ビットのデータと、乱数となっている下位ビットのデ一夕とに分けられる。例えば、この 1 8ビットは、（ 1 0ビット + 8ビット）のグループや、（ 6ビット + 6ビット + 6ビット）のグループのように、分割される。

このように分割された各グループごとに、可逆符号により符号化を行うと、「0」のデ一夕に偏っている上位ビットのグループについては、効率的に圧縮が行える。

下位ビットについては、乱数であるため、可逆符号化によりかえつて符号量が大きくなる場合もある。

そこで、この発明の実施の形態では、各グループごとに、符号化前の符号量と、符号化後の符号量とを比較し、符号量の小さいほうを出力するようにしている。つまり、符号化により、元のサイズよりもデータ量が大きくなつてしまったグループは、符号化せずに、元のデータを使うようにする。

片方のチャンネルの信号は D P CM(Differential Pulse Code Modul ation)信号だが、もう一方のチャンネルの信号は、ステレオ差分をとつて、 D P CMとした信号なので、左右のチャンネル間でも、デ一夕の偏り方が違っている。そこで、左右のチャンネルについても、それぞれ、別グループとして扱うようにしている。この例では、ハフマン符号をより効果的に圧縮するため、前処理として、例えば、 L Z 7 7符号による符号化を行っている。 L Z 7 7符号化による出力データフォ一マツトは、この後のハフマン符号化が効果的に働くようにするため、なるべく出現確率の大きそうな元データと同じになるようにする。つまり、元のデータは「0」付近に偏っているので、例えば、上位ビットが「0」であるコ一ドを多く出力するように配置している。

L Z 7 7によって符号化した場合、出力デ一タは「最も長く一致したスライド辞書内の位置」と「一致した長さ」、「次に一致しなかったデ一夕」の 3種類であるが、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」は、一般的にデータ長が長く、値が分散しやすい。つまり、「0」付近の値を作りにくい。これに対して、「一致した長さ」は、一般的に小さい値に偏っているため、上位ビットが「 0」になりやすい。そこで、

「一致した長さ」を上位ピットに配置し、下位ビットに「最も長く一致したスライド辞書内の位置」を入れることにしている。

つまり、この発明が適用された音楽 P C Mオーディォ信号用の可逆符号化方式の符号化手順は、以下のようになる。

(1 ) R (右) チヤンネル及び L (左）チャンネルのステレオ P C Mォーディォ信号を予め決められた単位ごとにプロック化する。この例では、 1 0 2 4サンプルが 1ブロックである。

(2)—方のチャンネル（例えば Rチャンネル）の P C Mデータを、ステレオ差分デ一夕（R— L ) に置き換える。

(3)両チヤンネルのデータをそれぞれ D P C M化する。

(4)両チャンネルのそれぞれについて、デ一夕を複数に分割し、ブロック内のデータを複数グループに分ける。

(5)各グループについて、 L Z 7 7符号化とハフマン符号化とにより、可変長符号化する。

(6)各グループについて符号化前と、符号化後の大きさを比較し、大きさの小さいほうを使ってデータを作る。

(7)各グループごとに符号化されたデータを所定の順序で配列して、出力する。

従って、この発明が適用された可逆符号化回路は、例えば第 1図に示すように、 Lチャンネルの P CMオーディオデータと Rチャンネルの P CMオーディオデータとの差分を求める減算器 3と、両チャンネルのデ一夕をそれぞれに D P CM化する D P CM演算器 4及び 5と、両チャンネルのそれぞれについてデ一タを複数に分割して複数グループに分け、各グループについて、 L Z 7 7符号化と八フマン符号化とを行う符号化部 6 A、 6 B、 6 C及び 7 A、 7 B、 7 Cと、各グループごとに符号化されたデータを所定の順序で配列して出力するデータ配列部 8とを備えている。

第 1図において、入力端子 1に、例えば 1 6ビットで量子化された L チャンネルの P CMオーディオ信号が供給され、入力端子 2に、例えば 1 6ビットで量子化された Rチャンネルの P CMオーディォ信号が供給される。この P CMオーディオ信号は、例えば、 1 0 24サンプルを 1 ブロックのデータとして入力される。

入力端子 1からの Lチャンネルの P CMオーディオ信号は、減算器 3 に供給されると共に、 D P CM演算器 4に供給される。入力端子 2からの Rチヤンネルの P CMオーディォ信号は、減算器 3に供給される。減算器 3は、前述した「ステレオ相関」を利用して、データの絶対値を小さくし、データに「0」の偏りを持たせるものである。減算器 3により、 Rチヤンネルの P CMオーディォ信号と Lチャンネルの P CMォ一ディォ信号との差分が求められる。この減算器 3の出力信号が D P C M演算器 5に供給される。

なお、減算器 3で、 1 6ビットの Rチャンネルの P CMオーディオデ一夕と 1 6ビットの左チャンネルの P CMォ一ディォデータとの差分を求めると、「ステレオ相関」を利用することによってキヤリ一ビットにより、 1ビット増加し、減算器 3の出力デ一タは、例えば 1 7ビットになる。

DP CM演算器 5に対する入力データ、即ち減算器 3の出力データのビット数が 1 7ビットになるので、これに対応させるために、 DP CM 演算器 4には、 1ビットのダミービットが入力される。このダミ一ビットと合わせて 1 Ίビッ卜とされた Lチャンネルの P CMオーディォ信号が D P CM演算器 4に供給される。

DP CM演算器 4及び 5は、前述した「時間軸相関」を利用して、デ一夕の絶対値を小さくし、デ一夕に「0」の偏りを持たせるために、差分符号化するものである。

D P CM演算器 4により、 Lチャンネルの入力 P CMデータの隣接するサンプルデータの差分が求められる。なお、時間相関を利用することによってキヤリ一ビットが発生するため、 D P CM演算器 4の出力デ一夕は 1 8ビットになる。この DP CM演算器 4の出力データは、例えば，上位 6ビットのグループと、中位 6ビットのグループと、下位 6ビットのグループとに分割されて、符号化部 6 A、 6 B、 6 Cにそれぞれ供給される。

同様に、 D P CM演算器 5で、（R— L) チャンネルのデ一夕の隣接するデータの差分が求められる。この D P CM演算器 5の出力デ一夕は, 1 8ビットになり、この 1 8ビットのデー夕は、例えば、上位 6ビットのグループと、中位 6ビットのグループと、下位 6ビットのグループとに分割されて、符号化部 7 A、 7 B、 7 Cにそれぞれ供給される。つまり、 DP CM演算器 4からは、第 2図に示すように、 1 8ビット (b 0〜b l 7) からなる Lチャンネルのデータが出力される。この 1 8ビットのうちの上位 6ビット（b l 2〜b l 7) がグループ G P 1として符号化部 6 Aに供給され、中位 6ビット（b 6〜b l l ) がグループ GP 2として符号化部 6 Bに供給され、下位 6ビット（b 0〜b 5) がグループ GP 3として符号化部 6 Cに供給される。

P CMオーディォ信号には時間軸相関があり、 D P CM演算器 4で隣接サンプルの差分演算をしているので、 D P CM演算器 4の出力の上位ビットは殆ど「0」になる。従って、グループ GP 1のデータは殆ど「0」である。グループ G P 2のデータについても、「0」に近づいている。下位ビットのグループ G P 3については、乱数になっていることが多い。

D P CM演算器 5からは、第 2図に示すように、 1 8ビット（b 0〜 b 1 7 ) からなる（R— L) チャンネルのデータが出力される。この 1 8ビットのうちの上位 6ビット（ b 1 2〜 b 1 7 ) がグループ G P 4として符号化部 7 Aに供給され、中位 6ビット ( b 6〜 b 1 1 ) がグループ GP 5として符号化部 7 Bに供給され、下位 6ビット（b 0〜b 5) がグループ GP 6として符号化部 7 Cに供給される。

P CMオーディオ信号には、ステレオ相関があるので、減算器 3の出力の上位ビットは殆ど「0」になっていることが多い。更に、 P CMォ —ディォ信号には時間軸相関があるので、 DP CM演算器 5の上位ビットは更に「 0」に近づく。従って、グループ G P 4のデータは殆ど「0」である。グループ G P 5のデータについても、「0」に近づいている。下位ビットのグループ G P 6については、乱数になっていることが多い。

符号化部 6 A〜6 C、符号化部 7 A〜7 Cは、各 6ビットのデータをそれぞれ可逆符号化するものである。圧縮符号化には、例えば、ン符号が用いられ、その前処理として、例えば、 L Z 7 7符号が用いられる。

第 3図は、符号化部 6 A〜 6 C及び符号化部 7 A〜 7 Cの構成を示すものである。第 3図において、 6ビットごとに分けられた各データは、 1 0 2 4サンプルを 1ブロックとして、入力端子 2 0からパッファメモリ 2 1に供給される。バッファメモリ 2 1は、デ一夕保存ェリア 2 2と，符号化データエリァ 2 3とを有している。

データ保存エリァ 2 2は、 6ビットの 1 0 2 4サンプル分のデータを，符号化が完了するまで保存しておくためのエリアである。符号化データエリア 2 3は、この 6ビットの 1 0 2 4サンプル分のデータを符号化していくための作業領域となるエリァである。

符号化データエリア 2 3に対して、 L Z符号化演算部 2 7と、ハフマン符号化演算部 2 8とが設けられる。 L Z符号化演算部 2 7は、ハフマン符号の前処理として、その後のハフマン符号化が効率的に行われるように、例えば L Z 7 7方式の符号化を行うものである。ハフマン符号化演算部 2 8は、ハフマン符号により、可変長符号化を行うものである。

L Z 7 7方式の符号化処理では、符号化を行っているデータ列の前後のデータ列を保存するバッファが用意され、このバッファが辞書として使用されて、圧縮符号化が行われる。符号化が進むにつれて、バッファに保存されているデータ列がスライドしていくため、このバッファは、スライド辞書と呼ばれる。

L Z 7 7方式の符号化処理においては、符号化の対象となっている位置から始まるデ一夕列と一致するスライド辞書中のデータ列で、最長のものが探索される。最長一致のスライド辞書中のデ一夕列が検索されたら、この最長一致のデータ列のスライド辞書内での開始位置と、一致した長さとが求められる。 L Z 7 7では、この「最も長く一致したスライド辞書内の位置」と、「一致した長さ」と、「次に一致しなかったデー夕」が出力データとなる。

第 4図は、 6ビットのデ一夕を L Z 7 7方式で符号化した場合のデー夕フォーマットである。第 4図に示すように、 L Z 7 7方式での符号化により、 6ビットづつの 3つのデ一夕（D a t a l、 D a t a 2、 D a t a 3 ) が出力される。

「最も長く一致したスライド辞書内の位置」は 8ビットで求められる _c この「最も長く一致したスライド辞書内の位置」は、一般的にデータ長が長く、値が分散しやすく、乱数になることが多い。「一致した長さ」は 4ビットで求められる。この「一致した長さ」は、小さい値に偏っているため、その上位ビットは「0」になりやすい。「次に一致しなかつたデータ」は、 6ビットのデータそのものである。.

第 4図に示すように、最初の 6ビットのデ一夕（D a t a 1 ) には、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」の上位 6ビットが配置される。なお、一致しなかった場合には、「0」となる。

次の 6ビットのデ一夕（D a t a 2) のうちの上位 4ビットには、「一致した長さ」が配置される。この 6ビットのデータ（D a t a 2) の下位 2ビットには、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」のうちの下位 2ビットが配置される。「一致した長さ」は小さい値に偏っているため、データ（D a t a 2) の上位ビットは「0」になりやすい。次の 6ビットのデータ（D a t a 3) には、次に一致しなかったデ一夕が配置される。

第 3図において、 L Z 7 7方式により符号化されたデータは、ハフマン符号化演算部 2 8で、ハフマン符号により、圧縮符号化される。

ハフマン符号は、発生確率の高い符号ほど符号長が短くなるように、可変長符号化を行うものである。ハフマン符号では、発生確率の大きさに応じて、木構造が形成され、この木構造を迪ることで、発生確率の高い符号ほど符号長が短くなるように、可変長で符号化が行われる。 L Z 7 7方式で前処理しておくことで、ハフマン符号化が効率的に行える。ハフマン符号化演算部 2 8により、第 5図に示すようなフォーマットで、データが出力される。即ち、第 5図に示すように、 1グループのデ一夕には、元データとハフマンコードのビット長との対応表が設けられ、それから、ハフマンコードで可変長に符号化されたデータ d 0 、 d l 、 d 2、 ···、 d 1 0 2 3が出力される。

このようにして、第 3図における符号化デ一タエリア 2 3には、 L Z 符号化演算部 2 7、ハフマン符号化演算部 2 8により、可逆符号化された 1 0 2 4サンプル分の符号化データが蓄えられる。この符号化データは、符号化データエリア 2 3からセレクタ 2 5の端子 2 5 Bに供給されると共に、符号量比較部 2 4に供給される。デ一夕保存エリア 2 2に保存されていた符号化前の 1 0 2 4サンプルの符号がセレクタ 2 5の端子 2 5 Aに供給されると共に、符号量比較部 2 4に供給される。

符号量比較部 2 4で、データ保存エリア 2 2からの入力端子 2 0から入力されたデータの符号化前の符号量と、符号化データエリア 2 3からの符号化後の符号量とが比較される。この符号量比較部 2 4の比較出力がセレクト制御信号としてセレクタ 2 5に供給される。符号量比較部 2 4による比較結果が後述するブロックヘッダに含まれる符号化の有無を示す識別情報に反映される。

なお、符号化前のデータ符号量は予め分かっているので、符号化されたデータの符号量と、予め分かっている符号化前のデータの符号量とを比較するようにしても良い。

符号量比較部 2 4による比較の結果、符号化後の符号量が符号化前の符号量より小さくなる場合には、セレクト制御信号によってセレクタ 2 5が端子 2 5 B側に設定される。 L Z 7 7方式による符号とハフマン符号で可逆符号化されたデータが、符号化データエリア 2 3から読み出され、セレクタ 2 5を介して、出力端子 2 6から出力される。

符号量比較部 2 4による比較の結果、符号化前の符号量が符号化後の符号量より小さい場合には、セレクト制御信号によってセレクタ 2 5が端子 2 5 A側に設定される。データ保存エリア 2 2からの符号化前のデ —夕がセレクタ 2 5を介して出力端子 2 6から出力される。

以上の説明のように、符号化部 6 A〜 6 C及び 7 A〜 7 Cで、 6ビットごとのグループに分割された D P C M演算器 4及び 5の各出力が可逆符号により圧縮符号化される。このうち、上位ビットのグループ G P 1 及び G P 2、 G P 4及び G P 5については、殆ど「0」のデータなので、強力に圧縮がかかっている可能性が高い。下位ビッ卜のグループ G P 3 及び G P 6のデータについては、乱数なので、圧縮があまり強くかからない可能性が高いが、圧縮後の符号量が圧縮前の符号量より大きい場合には、符号化処理前のデ一夕、即ち元のデータが出力されるため、符号化処理によってかえつて符号量が大きくなるということはない。

符号化部 6 A〜 6 C及び符号化部 7 A〜 7 Cの出力データは、データ配列部 8に供給される。データ配列部 8は、 1ブロックごとに、符号化部 6〜 6 C及び符号化部 7 A〜 7 Cで可逆符号化された各グループ G P 1〜G P 3及び G P 4〜G P 6のデータを所定のフォーマツトで配置して出力するものである。

第 6図は、デ一夕配列部 8から出力されるデータのフォーマツトのー例である。第 6図において、データの先頭には、ブロックヘッダが設けられる。このブロックヘッダには、各グループのデータの長さ、符号化の有無等を示す識別情報が配置される。ブロックヘッダの次に、そのブロックの最初のサンプルのデータが配列される。これは、 D P CM符号化の際の初期値となるものである。最初のサンプルデータの次に、グループ GP 1〜GP 6の各符号化データが順に配置される。

なお、前述のように、上位ビットのグループであるグループ G P 1及び GP 2、グループ GP 4及び G P 5については、強力に圧縮がかかる可能性が高い。グループ GP 3と GP 6のデ一夕については、可逆符号化を行うことにより、かえって符号量が大きくなり場合があり、この場合には、元のデータが出力されることになる。各グループ GP 1〜GP 6のデ一夕が可逆符号により符号化されているか否かは、ヘッダの符号化の有無を示す識別情報から分かる。

第 1図において、データ配列部 8により、各グループごとの符号化デ —夕が第 6図に示したように配列される。このデータ配列部 8の出力デ —夕が出力端子 9から出力される。出力端子 9から、 1ブロック（ 1 0 24サンプル）の可逆符号化された P CMオーディオ信号が得られる。なお、上述の例では、 D P CM演算器 4及び 5の出力を、（6ビット + 6ビット + 6ビット）の 3つに分けてグループ化しているが、これに限るものではない。例えば、（ 1 0ビット + 8ビット）に分けてダル一プ化するようにしても良い。

上述の例では、符号化部で L Z 7 7方式の符号で前処理をして、ハフマン符号化しているが、これに限定されるものではない。例えば、動的ハフマンや算術符号化、 L Z 7 8 L Z S S、 L ZW等を用いても良いこの例では、ハフマン符号化の前に、 L Z符号で前処理をしているが、前処理せずに、直接ハフマン符号化するようにしても良い。

この例では、 L Z符号後のデータの上位ビットがなるべく「0」になるように、データを配置したが、例えば、データを符号反転又はビット反転し、上位ビットがなるべく「 1」になるようにしても良い。

第 7図 A及び第 7図 Bは、 L Z 7 7方式の符号の代わりに、 L Z S S 符号を使った場合のフォーマツト例である。 L Z 7 7方式の符号化処理では、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」と、「一致した長さ」と、「次に一致しなかったデ一夕」の 3つを要素として出力している。しかしながら、この L Z 7 7方式の符号化処理では、圧縮を行っていないデ一夕を符号列中に含ませることになり、冗長である。 L Z S S 符号を用いることによって L Z 7 7方式による符号化で生じる冗長性を取り除いたものである。

L Z S S符号では、スライド辞書中のデータ列で、例えば、 3つ以上の最長一致の記号が探索された場合と、探索されなかった場合とで、デ一夕フォーマツトを分けるようにしている。探索された場合と探索されない場合とをフラグを使って区別できるようにしている。

L Z S S符号では、スライド辞書中のデータ列で、符号化の対象となる位置から始まるデータ列と一致するスライド辞書中で最長となる例えば 3つ以上のデ一夕列が探索され、最長一致のデータ列が探索されたら、例えば、フラグが「 1」とされ、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」と、「一致した長さ」とが出力される。最長一致のデ一タ列が探索されないときには、例えばフラグが「0」とされ、一致しなかったデ一夕列が配置される。

第 7図 Aは、最長一致のデータ列が探索された場合のデータフォーマットを示している。最長一致のデータ列が探索された場合には、最初の 7ビットのデータ（D a t a l ) のフラグが「 1」とされる。次に、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」の上位 6ビットが配置される。

次の 7 ビットのデ一夕（D a t a 2 ) の先頭には、フラグとして「0」が配置される。この 7ビットのデ一夕（D a t a 2 ) の次の 4ビットには、「一致した長さ」が配置される。「一致した長さ」は小さい値に偏っているため、データ（D a t a 2 ) の上位ビットは「0」になりやすい。データ（D a t a 2 ) のフラグは、特に、意味を持たないが、一致した長さの上位ビットは「0」に近くなることから、常に「0」として、「0」への偏りを持たせている。下位 2ビットには、「最も長く一致したスライド辞書内の位置」の下位 2ビットが配置される。

第 7図 Bは、最長一致系列がスライド辞書内で探索されなかった場合を示している。最長一致の記号が探索されなかった場合には、第 7図 B に示すように、フラグが「0」とされる。次の 6ビットには、一致しなかったデータが書かれる。

このように、この発明が適用された可逆符号化回路では、「ステレオ相関」と「」時間軸相関」を使ってデータに偏りを持たせることで、効率的に可逆圧縮が行われる。

このような可逆符号の復号化処理は、上述の符号化処理と反対の処理を行えば良い。即ち、復号化手順は、以下のようになる。

(1 )符号化データを所定の順序で分配し、各グループごとの符号化デー夕を分離する。

(2)各グループについて、ハフマン符号の復号化と、 L Z 7 7方式の符号の復号化を行う。なお、符号化によりかえつて符号量が大きくなるため、データが符号化されていない場合には、これらの処理は行わない。

(3)両チヤンネルをそれぞれについて D P C Mの復号化を行う。

(4) Rチヤンネルのデータを、 ( R— L ) チャンネルに Lチャンネルを加算し、 Rチャンネルのデータを得る。

(5)復号化された Lチャンネル及び Rチヤンネルのデータを出力する。第 8図は、復号化回路の構成を示すものである。この復号化回路は、各グループごとのデータに分配するデ一夕分配部 5 2と、各グループについて、ハフマン復号化と L Z 7 7方式の符号の復号化を行う復号化部 5 3 A、 5 3 B、 5 3 C及び 54A、 54 B、 54 Cと、両チャンネルのそれぞれについて D P CM復号化を行う D P CM復号器 5 5及び 5 6 と、（R— L) チャンネルの信号と Lチャンネルの信号とを加算して R チャンネルの信号を生成する加算器 5 7とを備えている。

第 8図において、入力端子 5 1に、第 1図に示したような符号化回路で可逆符号化され、第 6図に示したようなフォーマットで送られてくる符号化データが供給される。この符号化データ、即ちデータ配列部 8からの出力デ一夕には、第 6図に示したように、各ダル一プ GP 1〜GP 3及び GP 4〜GP 6の符号化データが配列されている。

入力端子 5 1からのデータがデ一夕分配部 5 2に供給される。データ分配部 5 2で、この符号化データから、各グループ GP 1〜GP 3及び GP 4〜GP 6の符号化データが分離される。

グループ GP 1、 GP 2、 GP 3の符号化データは、復号化部 5 3 A、 5 3 B、 5 3 Cにそれぞれ供給される。グループ GP 4、 GP 5、 GP 6の符号化デ一タは、復号化部 54 A、 54 B、 54 Cにそれぞれ供給される。

復号化部5 3八〜 5 38、 54A〜 54 Cは、ハフマン符号の復号化と、 L Z 7 7方式による符号の復号化を行うものである。復号化部 5 3 A〜 5 3 Bにより、 Lチャンネルの D P CMデータの上位 6ビット、中位 6ビット、下位 6ビットが復号される。復号化部 54A〜 54 Cにより、（R— L) チャンネルの P CMデ一夕の上位 6ビット、中位 6ビット、下位 6ビットが復号される。

なお、前述したように、符号化時に、符号化によりかえつて符号量が多くなる場合には、符号化が行われていない。符号化が行われているか否かは、ブロックヘッダの符号化の有無を示す識別情報により判別することができる。復号化部5 3八〜 5 38、 54A〜54 Cは、識別情報によって符号化が行われていないと判別された場合には、復号化の処理を行わない。

復号化部 5 3 Aの出力データ、復号化部 5 3 Bの出力データ、及び復号化部 5 3 Cの出力データからなるデータは、 DP CM復号器 5 5に供給される。 D P CM復号器 5 5により、隣接するサンプルデータの差分が加算され、 Lチャンネルの P CMオーディオ信号が復号される。この Lチャンネルの P CMオーディォ信号が出力端子 5 8から出力されると共に、加算器 5 7に供給される。

復号化部 54 Aの出力データ、復号化部 54 Bの出力データ、及び復号化部 54 Cの出力データからなるデータは、 DP CM復号器 5 6に供給される。 D P CM復号器 5 6により、隣接するサンプルデータの差分が加算され、（R— L) チャンネルの P CMオーディオ信号が復号される。この（R— L) チャンネルの P CMオーディオ信号が加算器 5 7に供給される。

加算器 5 7で、 D P CM復号器 5 5で復号された Lチャンネルの P C Mオーディオ信号と、 D P CM復号器 5 6で復号された（R_L) チヤンネルの P CMオーディオ信号とが加算される。これにより、 Rチャンネルの P CMオーディオ信号が生成され、この Rチャンネルの P CMォ一ディォ信号が出力端子 5 9から出力される。

このように、第 8図に示す復号化回路は、上述した第 1図に示す符号化回路と反対の処理を行う回路により実現できる。「ステレオ相関」や「時間軸相関」は、単純な演算器で符号化及び復号化処理がき、ハフマン符号の符号化及び復号化も簡単に行えるため、符号化処理も復号化処理も、共に高速処理が可能である。上述の可逆符号化回路及びその復号化回路は、例えば、 CD— ROM 形式で、 CD _D Aと同等な長さの音楽データを記録するのに用いることができる。

第 9図は、この発明が適用できる光学式記録再生装置の概略を示すブロック図である。第 9図において、符号 1 0 1は光ディスクである。光ディスク 1 0 1は、 CD— D Aディスクや CD— ROMディスク、 CD 一 R (Compact Disc Recordable)ディスク、 CD— RW (Compact Disc Rewritable)ディスクと呼ばれるような、その直径が 1 2 0 mmとされており、その中央に孔を有している光ディスクである。なお、光デイスク 1 0 1としては、直径 8 0 mmの、所謂 C Dシングルと称されるものもある。

光ディスク 1 0 1には、 CD— D Aディスクゃ CD— ROMディスクのような再生専用のものと、 CD—Rディスクのような追記可能なものと、 CD— RWディスクのような再記録可能なものがある。再生専用のディスクでは、記録層としてアルミニウムが用いられている。再生専用のディスクの場合には、通常、スタンパを用いてディスク基板が形成され、形成された基板にアルミニウムによる記録層としての反射膜を形成することによって生産されている。再生専用のディスクには、音楽デー夕や各種のデータが予め記録されている。

追記可能なディスクとしての CD— Rディスクは、記録層にフタロシァニンやシァニン等の有機色素が用いられる。 CD— Rでは、書き込み時に、レーザ光でディスク上の有機色素が昇温される。これにより、有機色相が熱変形されることによってデータが記録される。

再記録可能なディスクとしての CD— RWディスクは、記録層に相変化材料が用いられる。相変化材料は、例えば、 Ag— I n— S b— T e (銀一インジウム一アンチモン一テルル）の合金が用いられる。このような相変化材料は、結晶相とアモルファス相（非結晶）の相を持つ。光ビームとしてのレーザ光の強度が強いときは、相変化記録膜が融点以上に昇温された後に急速に冷却され、相変化材料からなる記録膜はァモルファス状態となる。光ビームとしてのレ一ザ光の強度が比較的弱いときは、相変化材料となる記録膜は結晶化温度付近まで昇温された後、徐々に冷却され、結晶状態となる。レ一ザ光を記録するデ一夕に基づいてパルス状に発光させ、記録層に照射することによって記録層に部分的に結晶状態からアモルファス状態に変化させることによってデ一夕が記録される。

音楽用の C D— D Aディスクでは、 1サンプルあるいは 1ワードが 1 6ビットで、 4 4 . 1 k H zのサンプリング周波数でサンプリングされる。このサンプリングされたデ一夕は、 1サンプルあるいは 1ワードの 1 6ビットが上位 8ビットと下位 8ビットに分割されてそれぞれシンポルとされ、このシンポル単位で誤り訂正符号化処理ゃィンターリーブ処理が施される。オーディオデータは 2 4シンポルごとに 1つのフレームにまとめられる。 1フレームは、ステレオ左右チャンネルの各 6サンプル分に相当する。 9 8フレームが 1ブロックとされ、このブロックを単位としてアクセスが行われる。従って、 1ブロックのデータ容量は、第 1 0図 Aに示すように、（ 2 4 X 9 8 = 2 3 5 2バイト）となる。

これに対して、 C D— R O M形式でデータを記録する場合には、更に, エラ一訂正能力を高めるために、第 1 0図 Bに示すように、 1ブロックに 2 8 8バイトからなる補助デ一夕が設けられる。更に、 1ブロックの先頭には、 1 2バイトのシンクと、 4バイトのヘッダが設けられる。従つて、 1ブロックのユーザデータの容量は 2 0 4 8バイトとなる。

この発明に係わる例では、可逆符号化を用いることで、光ディスク 1 0 1に、 C D— R O M形式で C D— D Aと同等の時間の音楽データを、実時間で記録再生することができる。

第 9図において、光ディスク 1 0 1は、ターンテーブル 1 0 2に装着されてスピンドルモ一タ 1 0 4によって一定線速度（C L V ) あるいは一定角速度（C A V ) で回転駆動をされる。ターンテーブル 1 0 2はスピンドルモータ 1 0 4の回転軸の先端側に取り付けられており、スピンドルモータ 1 0 4が回転することによってターンテーブル 1 0 2が回転し、光ディスク 1 0 1が回転する。

光学ピックアップ 1 0 3は、光ディスク 1 0 1の記録層に半導体レ一ザ素子の光ビームとしてのレーザ光を図示しない対物レンズによって集光しつつ、光ディスク 1 0 1上に同心円状あるいはスパイラル状に形成されたトラックをトレースする。図示しない対物レンズは、ァクチユエ

—夕によって、フォーカス方向及びトラッキング方向に移動可能なように支持されている。また光学ピックアップ 1 0 3全体は、スレッドモー夕 1 3 6を駆動源とする図示しないスレツド機構により、ディスクの半径方向に移動される。その結果、光ディスク 1 0 1は光学ピックアップ

1 0 3から照射されるレーザ光によって記録領域の最内周位置から最外周位置にわたって走査される。

光学ピックアップ 1 0 3には、対物レンズ、ァクチユエ一夕の他に、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を対物レンズに導き、光ディスク 1 0 1によって反射されたレーザ光と分離する光学系と、光学系によって分離された光ディスク 1 0 1からの反射光を受光するフォトディテク夕を有している。

即ち、半導体レーザ素子から出射された発散光としてのレーザ光は、光学系を構成するコリメ一夕レンズで平行なレーザ光にされた後、光学系を構成するビームスプリツ夕に入射され、ビームスプリッ夕を透過したレ一ザ光は、対物レンズにより記録層上に集光されて光スポットとして光ディスク 1 0 1に照射される。光ディスク 1 0 1で反射されたレ一ザ光は、対物レンズを通過後、再びビ一ムスプリッ夕に入射され、ビームスプリッ夕で反射されたレーザ光は、集光レンズにより、フォトディテク夕上に結像される。フォトディテク夕において受光光量に応じた受光電流への光電変換が行われる。

このフォトディテクタからの受光電流は、光学ピックアップ 1 0 3からの出力信号として R Fアンプ 1 0 5に供給される。 R Fアンプ 1 0 5 は、電流一電圧変換回路、増幅回路、マトリックス回路（R Fマトリツクスアンプ）等を備え、光学ピックアップ 1 0 3からの出力信号に基づいて種々の信号を生成する。 R Fアンプ 1 0 5で、例えば、再生信号である R F信号、サーポ制御のためのフォーカスエラー信号、トラツキングエラ一信号などが生成される。

サ一ポ制御回路 1 3 1は、 R Fアンプ 1 0 5のフォーカスエラー信号とトラッキングエラ一信号、及びシステムコントローラ 1 3 2からの動作指令に基づき、フォーカス、トラッキング、スレッド、スピンドルの各種サ一ポ信号又はドライブ信号を生成し、ァクチユエ一夕の駆動回路 1 3 3、スレツド制御回路 1 3 4、スピンドル制御回路 1 3 5へと出力する。

スレツド制御回路 1 3 4は、スレツドドライブ信号に応じてスレツドモータ 1 3 6を駆動する。スレツドモータ 1 3 6は、光学ピックアップ 1 0 3全体を光ディスク 1 0 1の半径方向に移動させるためのものであり、スレツド制御回路 1 3 4がスレッドドライブ信号に応じてスレッドモータ 1 3 6を駆動することで、光学ピックアップ 1 0 3の光ディスク 1 0 1の半径方向へ適正な移動が行われる。

光ディスク 1 0 1に、データを記録する場合には、インターフェース 1 1 0を介して、外部の機器からデータが供給される。例えば、光ディスク 1 0 1に音楽データを記録する場合には、ィン夕ーフェース 1 1 0 を介して、例えば、周波数 44. 1 kH zでサンプリングされ、 1 6ビットで量子化されたステレオ音楽 P CMオーディォ信号が供給される。この例では、このような音楽デ一夕を第 1 0図 Bで示すような CD— R OM形式で記録するものとする。

イン夕一フェース 1 1 0を介して入力された P CMオーディォ信号は、データ圧縮回路 1 1 1に供給される。データ圧縮回路 1 1 1は、 CD— ROM形式で CD _D Aと同等の記録時間を確保できるように、 P CM オーディオ信号を可逆圧縮するものである。このデータ圧縮回路 1 1 1 としては、第 1図に示した符号化回路を用いる。

データ圧縮回路 1 1 1により、 P CMオーディオ信号が可逆符号により圧縮符号化される。データ圧縮回路 1 1 1の出力データが CD— RO Mエンコーダ 1 1 2に供給される。 CD— ROMエンコーダ 1 1 2は、 1ブロックのデータにシンクとヘッダとを付加すると共に、エラー訂正処理のための補助データを付加して、第 1 0図 Bに示す CD— ROM形式のデータとするものである。

CD— ROMエンコーダ 1 12の出力データがエラー訂正符号化回路 1 1 3に供給される。エラー訂正符号化回路 1 1 3は、 C I RC (Cros s Interleave Reed- Solomon)によるエラ一訂正符号化処理を行うものである。

エラー訂正符号化回路 1 1 3の出力データが変調回路 1 1 4に供給され、例えば E FM(8 to 14 Modulation)変調される。変調回路 1 14の出力データがレ一ザ駆動回路 1 1 5に供給される。レーザ駆動回路 1 1 5により、レーザ発光用波形の変調が行われ、所要の記録レベルと消去レベルとを組み合わせた半導体レーザ素子の駆動信号が生成される。この半導体レーザ素子の駆動信号に基づいて、光学ピックアップ 1 0 3からのレ一ザ光のビーム強度が変調される。これにより、光ディスク 1 0 1上にデ一夕が記録される。

光ディスク 1 0 1に記録されるデータを再生する場合には、光ディスク 1 0 1のデータが光学ピックアップ 1 0 3で読み出され、この光学ピックアップ 1 0 3の出力信号が RFアンプ 1 0 5に供給される。 RFァンプ 1 0 5で生成された R F信号は、イコライザで波形等価が行われ、所定のスライスレベルにより二値化され、復調回路 1 2 0により E FM 復調される。

復調回路 1 2 0の出力データがエラー訂正処理回路 1 2 1に供給される。エラー訂正処理回路 1 2 1は、例えば、 C I R Cによるエラ一検出、エラー訂正処理を行うものである。エラ一訂正処理回路 1 2 1の出力デ一夕が CD— ROMデコーダ 1 2 2に供給される。 CD— ROMデコーダ 1 2 2で、更に、エラー訂正処理が行われ、光ディスク 1 0 1に記録されたデータが再生される。

上述のように、光ディスク 1 0 1には可逆符号化されたステレオ P C Mオーディオ信号が記録されているので、 CD— ROMデコーダ 1 2 2 からは、可逆符号化されたステレオ P CMオーディォ信号が出力される。

CD— ROMデコーダ 1 2 2の出力がデータ伸張回路 1 2 3に供給される。データ伸張回路 1 2 3は、記録系のデータ圧縮回路 1 1 1と対応する処理を行うものである。このデータ伸張回路 1 2 3は、例えば、第 8図に示した復号化回路で構成されている。このデ一夕伸張回路 1 2 3 により、可逆符号の復号化処理が行われ、ステレオ P CMオーディオ信号が復号化される。なお、可逆圧縮であるから、圧縮前のデータが完全に再現できる。

デ一夕伸張回路 1 23で復号化されたステレオ P CMオーディォ信号は、インターフェース 1 1 0を介して、外部機器に出力される。このように、この発明が適用された可逆符号を使うと、例えば、 CD 一 ROM形式で音楽データを記録する場合に、 CD— DAディスクと同等の記録時間を実現できる。可逆符号によって圧縮されているので、音質の劣化は生じることがない。

なお、上述の例では、光ディスクとしては、 CDを基本としたものを上げているが、 DVD (Digital Versatile Disc 又は Digital Video Di sc) や、 DVDを基本とした、 DVD— RAM、 DVD-R, DVD— RW等を用いるようにしても良い。 CDと同様な形状で記録容量を高めた倍密度 CDや、通常の CDプレーヤとパーソナルコンピュータとの双方との親和性が高められる光ディスク等、様々な光ディスクの開発が進められており、この発明は、これらに適用することもできる。

勿論、この発明が適用された可逆符号化方式は、 CD— ROM形式で P CMオーディォ信号を記録する場合ばかりでなく、音楽データをネットを介して転送したり、音楽データを磁気デイスクや光磁気ディスク等の記録媒体に記録する場合にも、同様に適用することができる。

この発明によれば、「ステレオ相関」と「時間軸相関」を用いることにより、データの上位ビットを「0」のデータに偏らせて、可逆符号化を行っている。そして、「0」のデータに偏りやすい上位ビットのデー夕のグループと、乱数になりやすい下位ビットのデ一夕のグループとに分けて、可逆符号化を行っている。

可逆符号は、データの偏りを利用して圧縮を行っているので、このようにすると、「0」のデータに偏りやすい上位ビットのデ一夕のグループについては、効率よく圧縮を行うことができる。また、 L Z符号化を行う際に、発生確率の高い「0」がデータの先頭に来るようにすることで、圧縮の効率が上げられる。

また、「ステレオ相関」や「時間軸相関」は、単純な演算器で構成でき、また、八フマン符号化も、簡単に行えるため、符号化処理も復号化処理も、共に高速処理が可能である。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係わる符号化装置及び方法、並びに、その復号化装置及び方法は、音楽データのような P C Mオーディオ信号を可逆符号化により圧縮するのに用いて適している。

Claims

求の範囲

1 . 入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成する差分信号生成部と、

上記差分信号と上記第 2のチャンネル信号とを各々時間差分符号化する時間差分符号化部処言理青と、

上記時間差符号化処理部からの出力信号を所定のビット単位ごとに分割する分割処理部と、

上記分割処理部から出力される出力データを上記所定のビット単位ごとに各々適応的に符号化する適応符号化処理部と、

上記適応符号化処理部からの出力データを所定の形式のデ一夕に配列して出力する出力部とを備えている符号化装置。

2 . 上記時間差分符号化処理部は、上記差分信号を時間差分符号化する第 1の時間差分符号化部と、上記第 2のチャンネル信号を時間差分符号化する第 2の時間差分符号化部とを備えている請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

3 . 上記第 2の時間差分符号化部には、 1ビットのダミービットが供給される請求の範囲第 2項記載の符号化装置。

4 . 上記分割処理部は、上記時間差分符号化処理部からの出力信号を少なくとも上位ビットのデ一夕と下位ビットのデータとに分割する請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

5 . 上記分割処理部は、上記時間差分符号化処理部からの出力信号を少なくとも上位ビットのデータと中位ビットのデ一夕と下位ビットのデ一夕とに分割する請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

6 . 上記適応符号化処理部は、可逆符号を用いて符号化処理を行う請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

7 . 上記適応符号化処理部は、可変長符号化を行うものである請求の範囲第 6項記載の符号化装置。

8 - 上記適応符号化処理部は、上記所定のビット単位ごとに、適応符号化処理前の符号量と適応符号化処理後の符号量とを比較し、符号量の小さいほうのデータを出力する請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

9 . 上記適応符号化処理部は、第 1の可逆符号を用いて前処理を行う前処理部と、上記前処理部からの出力データに基づいて第 2の可逆符号を用いて符号化処理を行う符号化処理部と、上記符号化処理部による符号量と可逆符号を用いて符号化処理を行う符号化処理部に入力されたデ一夕の符号量とを比較する比較部とを備えている請求の範囲第 8項記載の符号化装置。

1 0 . 上記前処理部は、上記第 1の可逆符号としてユニバーサル符号を用いて前処理を行う請求の範囲第 9項記載の符号化装置。

1 1 . 上記出力部は、上記適応符号化処理部によって上記所定のビット単位ごとに符号化されたか否かを示す識別情報を付加して出力する請求の範囲第 1 0項記載の符号化装置。

1 2 . 上記差分信号形成部は、上記第 1のチャンネル信号と上記第 2のチヤンネル信号のステレオ相関を利用して差分信号を形成する請求の範囲第 1項記載の符号化装置。

1 3 . 入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成し、

上記差分信号と上記第 2のチャンネル信号とを各々時間差分符号化し上記時間差符号化された信号を所定のビット単位ごとに分割し、上記分割されたデータを上記所定のビット単位ごとに各々適応符号化処理し、

上記適応符号化処理されたデータを所定の形式のデータに配列する符号化方法。

1 4 . 上記方法は、上記第 2のチャンネル信号を時間差分符号化する際に 1ビットのダミービットが供給され、上記供給された 1ビッ卜のダミ一ビットとともに上記第 2のチャンネルビットは時間差分符号化される請求の範囲第 1 3項記載の符号化方法。

1 5 . 上記方法は、上記時間差分符号化処理された信号を少なくとも上位ビットのデータと下位ビットのデ一夕とに分割する請求の範囲第 1 3 記載の符号化方法。

1 6 . 上記方法は、上記時間差分符号化処理された信号を少なくとも上位ビットのデ一夕と中位ビットのデ一夕と下位ビットのデ一夕とに分割する請求の範囲第 1 3項記載の符号化方法。

1 7 . 上記方法は、可逆符号を用いて適応符号化処理を行う請求の範囲第 1 3項記載の符号化方法。

1 8 . 上記方法は、可変長符号化を行うものである請求の範囲第 1 7項記載の符号化方法。

1 9 . 上記方法は、適応符号化処理によって上記所定のビット単位ごとに、適応符号化処理前の符号量と適応符号化処理後の符号量とを比較し符号量の小さいほうのデータが出力される請求の範囲第 1 3項記載の符号化方法。

2 0 . 上記方法は、第 2の可逆符号を用いて適応符号化処理を行うとともに、上記第 2の可逆符号を用いて適応符号化処理を行う前に、第 1の可逆符号を用いて前処理を行う請求の範囲第 1 9項記載の符号化方法。

2 1 . 上記方法は、上記第 1の可逆符号としてユニバーサル符号を用いて上記前処理を行う請求の範囲第 2 0項記載の符号化方法。

2 2 . 上記方法は、上記適応符号化処理された信号を所定の形式のデー夕に配列する際に、上記所定のビット単位ごとに上記適応符号化処理によって符号化されたか否かを示す識別情報を付加する請求の範囲第 2 1 項記載の符号化方法。

2 3 . 所定の形式で配列されたデータを所定のビット単位ごとに分配する分配処理部と、

上記分配処理部によって上記所定のビット単位ごとのデ一夕に復号処理を施す適応復号化処理部と、

上記適応復号化処理部からの出力データから第 2のチャンネル信号と第 1のチャンネル信号と上記第 2のチャンネル信号との差分信号を復号する時間差分復号化処理部と、

上記第 2のチャンネル信号と上記差分信号とを加算処理し、上記第 1 のチャンネル信号を出力信号を生成する加算処理部とを備えている復号化装置。

2 4 . 上記分配処理部は、上記所定の形式で配列されたデータを少なくとも上位ピットのデ一夕と下位ビットのデータとに分配する請求の範囲第 2 3項記載の復号化装置。

2 5 . 上記分配処理部は、上記所定の形式で配列されたデータを少なくとも上位ビットのデ一夕と中位ビットのデ一夕と下位ビッ卜のデータとに分配する請求の範囲第 2 3項記載の復号化装置。

2 6 . 上記適応復号化処理部は、可逆符号を用いて復号化処理を行う請求の範囲第 2 3項記載の復号化装置。

2 7 . 上記適応復号化処理部は、可変長復号化を行うものである請求の範囲第 2 6項記載の復号化装置。

2 8 . 上記適応復号化処理部は、上記所定のビット単位ごとに符号化されているか否かを判別し、符号化されているときには上記適応復号化処理を行う請求の範囲第 2 3項記載の復号化装置。

2 9 . 上記適応復号化処理部は、上記符号化されていないと判別されたときには上記分配処理部によって分配された上記所定のビット単位ごとのデータを出力する請求の範囲第 ₂ 8項記載の復号化装置。

3 0 . 上記所定の形式で配列されたデータには上記所定のビット単位ごとに適応符号化処理によって符号化されたか否かを示す識別情報が付加されており、上記適応復号化処理部は上記識別情報を用いて上記符号化されているか否かを判別する請求の範囲第 2 8項記載の復号化装置。

3 1 . 上記適応復号化処理部は、第 2の可逆符号を用いて上記復号化処理を行った後に第 1の可逆符号を用いて後処理を行う請求の範囲第 2 3 項記載の復号化装置。

3 2 . 上記適応復号化処理部は、上記第 1の可逆符号としてュニバーサル符号を用いて上記後処理を行う請求の範囲第 3 1項記載の復号化装置,

3 3 . 所定の形式で配列されたデータを所定のビット単位ごとに分配し. '上記分配された上記所定のビット単位ごとのデー夕に適応復号化処理を行い、

上記適応復号化処理されたデータから第 2のチャンネル信号と第 1のチャンネル信号と上記第 2のチャンネル信号との差分信号を時間差分復号化処理を行うことによって生成し、

上記第 2のチャンネル信号と上記差分信号とを加算処理し、上記第 1 のチャンネル信号を出力信号として生成する復号化方法。

3 4 . 上記方法は、上記所定の形式で配列されたデータを少なくとも上位ビッ卜のデータと下位ビットのデータとに分配する請求の範囲第 3 3 項記載の復号化方法。

3 5 . 上記方法は、上記所定の形式で配列されたデータを少なくとも上位ビットのデ一夕と中位ビットのデ一夕と下位ビットのデ一夕とに分配する請求の範囲第 3 3項記載の復号化方法。

3 6 . 上記方法は、可逆符号を用いて適応復号化処理を行う請求の範囲第 3 3項記載の復号化方法。

3 7 . 上記方法は、可変長復号化を行うものである請求の範囲第 3 6項記載の復号化方法。

3 8 . 上記方法は、上記所定のビット単位ごとに符号化されているか否かを判別し、符号化されているときには上記適応復号化処理を行う請求の範囲第 3 3項記載の復号化方法。

3 9 . 上記方法は、上記符号化されていないと判別されたときには上記分配された上記所定のビット単位ごとのデータを出力する請求の範囲第

3 8項記載の復号化方法。

4 0 . 上記所定の形式で配列されたデータには上記所定のビット単位ごとに適応符号化処理によって符号化されたか否かを示す識別情報が付加されており、上記方法は上記識別情報を用いて上記符号化されているか否かを判別する請求の範囲第 3 8項記載の復号化方法。

4 1 . 上記方法は、第 2の可逆符号を用いて上記復号化処理を行った後に第 1の可逆符号を用いて後処理を行う請求の範囲第 3 3項記載の復号化方法。

4 2 . 上記方法は、上記第 1の可逆符号としてユニバーサル符号を用いて上記後処理を行う請求の範囲第 4 1項記載の復号化方法。

4 3 . 入力された P C M信号の第 1のチャンネル信号と第 2のチャンネル信号との差分信号を形成し、

上差分信号と上記第 2のチャンネル信号とを各々時間差分符号化し、上記時間差符号化された信号を所定のビッ卜単位ごとに分割し、上記分割されたデータを上記所定のビット単位ごとに各々適応符号化処理し、

上記適応符号化処理されたデ一夕を所定のデータに配列しなおすことによって符号化し、上記符号化されたデータを所定のデータ形式に変換し、

エンコードされたデータにエラ一訂正符号化処理を施し、

上記エラー訂正符号化処理されたデータに変調処理を施して記録媒体に記録する記録媒体の記録方法。

4 4 . 上記方法は、上記符号化されたデ一夕を 1ブロックが 1 2バイトの同期信号と 4バイトのヘッダと 2 0 4 8バイトのユーザデータと 2 8 8バイトの補助データからなるデータに変換する請求の範囲第 4 3項記載の記録媒体の記録方法。

4 5 . 上記方法は、上記符号化するにあたって上記第 2のチャンネル信号を時間差分符号化する際に 1ビットのダミービットが供給され、上記供給された 1ビットのダミービットとともに上記第 2のチャンネルビットは時間差分符号化される請求の範囲第 4 3項記載の記録媒体の記録方法。

4 6 . 上記方法は、上記符号化するにあたって上記時間差分符号化処理された信号を少なくとも上位ビットのデータと下位ビットのデータとに分割する請求の範囲第 4 3記載の記録媒体の記録方法。

4 7 . 上記方法は、上記時間差分符号化処理された信号を少なくとも上位ビットのデ一夕と中位ビットのデ一夕と下位ビットのデ一夕とに分割する請求の範囲第 4 3項記載の記録媒体の記録方法。

4 8 . 上記方法は、上記符号化するにあたって可逆符号を用いて適応符号化処理を行う請求の範囲第 4 3項記載の記録媒体の記録方法。

4 9 . 上記方法は、可変長符号化を行うものである請求の範囲第 4 8項記載の記録媒体の記録方法。

5 0 . 上記方法は、上記符号化するにあたって適応符号化処理によって上記所定のビット単位ごとに、適応符号化処理前の符号量と適応符号化処理後の符号量とを比較し、符号量の小さいほうのデータが出力される請求の範囲第 4 3項記載の記録媒体の記録方法。

5 1 . 上記方法は、第 2の可逆符号を用いて適応符号化処理を行うとともに、上記第 2の可逆符号を用いて適応符号化処理を行う前に、第 1の可逆符号を用いて前処理を行う請求の範囲第 5 0項記載の記録媒体の記録方法。

5 2 . 上記方法は、上記第 1の可逆符号としてユニバーサル符号を用いて上記前処理を行う請求の範囲第 5 1項記載の記録媒体の記録方法。

5 3 . 上記方法は、上記適応符号化処理された信号を所定の形式のデー夕に配列する際に、上記所定のビッ卜単位ごとに上記適応符号化処理によって符号化されたか否かを示す識別情報を付加する請求の範囲第 5 2 項記載の記録媒体の記録方法。

5 4 . 記録媒体から読み出されたデ一タを復調し、

上記復調されたデータにエラ一訂正処理を施し、

上記エラ一訂正処理が施されたデータを所定のデータ形式に変換し、上記変換されたデータを所定のビット単位ごとに分配し、

上記分配された上記所定のビット単位ごとのデータに適応復号化処理を行い、

上記適応復号化処理されたデ一夕から第 2のチヤンネル信号と第 1のチャンネル信号と上記第 2のチャンネル信号との差分信号を時間差分復号化処理を行うことによって生成し、

上記第 2のチャンネル信号と上記差分信号とを加算処理し、上記第 1のチヤンネル信号を出力信号を生成する復号する記録媒体の再生方法。

5 5 . 上記方法は、上記エラー訂正処理が施されたデータを、 1サンプルの上位 8ビットと下位 8ビットのシンボル単位でエラー訂正処理、ィンターリーブ処理が施され、 1ブロックが 9 8フレームのデ一夕に変換される請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

5 6 . 上記方法は、上記復号化するにあたって上記所定の形式で配列されたデータを少なくとも上位ビットのデータと下位ビットのデータとに分配する請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

5 7 . 上記方法は、上記復号化するにあたって上記所定の形式で配列されたデ一夕を少なくとも上位ビットのデ一夕と中位ビットのデ一夕と下位ビットのデ一夕とに分配する請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

5 8 . 上記方法は、上記復号化するにあたって可逆符号を用いて適応復号化処理を行う請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

5 9 . 上記方法は、可変長復号化を行うものである請求の範囲第 5 8項記載の記録媒体の再生方法。

6 0 . 上記方法は、上記復号化するにあたって上記所定のビット単位ごとに符号化されているか否かを判別し、符号化されているときには上記適応復号化処理を行う請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

6 1 . 上記方法は、上記符号化されていないと判別されたときには上記分配された上記所定のビット単位ごとのデータを出力する請求の範囲第 6 0項記載の記録媒体の再生方法。

6 2 . 上記所定の形式に変換されたデータには上記所定のビット単位ごとに適応符号化処理によって符号化されたか否かを示す識別情報が付加されており、上記方法は上記識別情報を用いて上記符号化されているか否かを判別する請求の範囲第 6 0項記載の記録媒体の再生方法。

6 3 . 上記方法は、上記復号化するにあたって第 2の可逆符号を用いて上記復号化処理を行った後に第 1の可逆符号を用いて後処理を行う請求の範囲第 5 4項記載の記録媒体の再生方法。

6 4 . 上記方法は、上記第 1の可逆符号としてユニバーサル符号を用いて上記後処理を行う請求の範囲第 6 3項記載の記録媒体の再生方法。