JP2792853B2 - オーディオ信号の伝送方法及び装置 - Google Patents
オーディオ信号の伝送方法及び装置Info
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- H04B1/665—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using psychoacoustic properties of the ear, e.g. masking effect
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デ
ジタル的に伝送し、再びアナログ信号に変換するオーデ
ィオ信号の伝送方法であって、オーディオ信号を伝送前
に短時間スペクトルを表す信号に変換し、周波数帯域全
体を複数の周波数グループに分割し、伝送すべき信号の
符号化の際に周波数グループ内の信号成分を音響心理学
上の法則性に基づき当該成分の表示精度において種々異
ならせて重み付けし、この場合１つの周波数グループに
は１つの閾値が割当てられており、前記閾値を下回る絶
対値はゼロにセットされるものであり、符号化された信
号を伝送し、伝送の後で復号化し逆変換して再びアナロ
グ信号に変換する、オーディオ信号の伝送方法及び装置
に関する。 従来技術 本発明は、先行出願（特願昭61−40515号公報）に記
載されたオーデイオ信号の伝送方法を前提としている。
この先行出願発明の対象は、アナログ信号をデジタル的
に伝送し再びアナログ信号に変換する、オーディオ信号
の伝送方法である。 上記先行出願発明の目的は、上述の方法において、標
本化当りの平均ビツトレートを低減し、しかも再生時の
品質に知覚し得る程の影響を与えないことである。 この目的は、上記先行出願発明において次のようにし
て達成されている。すなわち、伝送前に信号を短時間ス
ペクトルを表わす信号に変換し、伝送すべきデジタル信
号を符号化する際に、短時間スペクトルを表わす信号の
各々の成分の表示精度を、心理音響学上の法則性に基い
て異つた重みで重み付けするのである。 発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、振幅値を周波数値に変換する際の重
み付けの仕方を改善し、突然生じる音響現象をより良く
検出できるようにし、信号伝送時に心理音響学上の法則
性をより有効に活用することである。 問題点を解決するための手段 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲第１項に
記載された発明によつて解決される。本発明の実施例は
実施態様項に記載されている。 閾値より下では、周波数グループ内で値がゼロと見な
される。この閾値は、周波数グループの最大値の下−30
dBで固定的な位置をとることなく、−50dBまで適応的に
シフトできねばならない。このような閾値のシフトが必
要なのは、周波数グループの中で値の経過に顕著なピー
クが在る場合である。この時、広いダイナミツクレンジ
にわたつてスペクトル値に明瞭な直線依存性が見られる
からである。この値をゼロにセツトすれば、変換および
逆変換への依存性から時間信号に変調障害が生じる。こ
の障害は非常に知覚されやすい。 このような状況を検知するための識別基準は、周波数
グループ内のピーク値と平均値との関係である。 信号特性に急変（跳躍的変化）が生じているかどうか
分析するために、サブブロツク（例えば64値）の中で信
号のエネルギーを検出する。この信号は高域フイルタを
介して事前に供給されている。それにより、場合により
起り得る急激な信号変化の経過が急峻化され、検出しや
すくなる。 急変前の信号は従来におけるように広帯域に強調ない
し伸張され得、しかも、周波数に応じて値の上昇ないし
伸長（強調）を行なえばより良好な作用が期待できる。
そこで、上記強調をエネルギーの小さなスペクトル領域
に制限すれば、短時間スペクトルの特性を大して変える
ことなく、強調（伸長）度を高めることができる。 すべての周波数グループにわたつて可聴閾値が設定さ
れ、この閾値を下回ればスペクトル値はゼロにされる。
この場合、最初の23個の周波グループでは閾値は水平で
あり、最後の３グループでおよそ30dB上昇する。この閾
値は全体としてシフトされるが、その下部領域では最大
値に対して所定の間隔（例えば90dB）が保持される。下
方へシフトする場合、下限値が閾値の最低線を定めるの
で、無制限に小さな値になることはない。 この閾値によつて、一方では完全可聴閾値が得られ、
他方では周波数グループ全体にわたつてマスキング効果
が生じる。 実施例 次に、図面を参照しながら実施例について本発明を詳
しく説明する。 第１図は、正弦波特性を有する曲線４を示している。
この曲線４に対して２つの時間窓t1,t2が設定されてい
る。時間窓t1は正弦波のゼロ点１に始まり、第２のゼロ
点２で終る。ゼロ点1,2は、時間ｔを表わす横軸と正弦
波との交点である。第２の時間窓t2は正弦波のゼロ点１
に始まるが、終るのはゼロ点以外の点３である。 時間信号を短時間スペクトルを表わす信号に変換すれ
ば、いろいろな曲線が周波数スペクトルとして得られ
る。第２図は、２つの時間窓t1,t2によつて切取られた
正弦波信号の周波数スペクトルを示している。時間窓t1
からは、ただ１つの周波数線５が生じる。時間窓t2で切
取られた正弦波に対しては、包絡線６を有する周波数ス
ペクトルが生じる。この周波数スペクトルは、スペクト
ル線５を頂点として、複数の周波数線７に沿つて減衰す
る波形を描く。図示の周波数グループで、最大値ymax以
下30dBのダイナミツクレンジ内の値に限定して伝送する
と、スペクトル値の直線依存性のために変調障害が生じ
る。この障害は知覚されやすいので、ダイナミツクレン
ジを50dBまで適応的に拡大する。このような状況を検知
するための識別基準は、周波数グループ内におけるピー
ク値と自重平均値との関係である。この場合、ピーク値
と平均値との差を形成し、この差に計数（例えば３）を
掛け、その積から新しいダイナミツクレンジを決定す
る。ピーク値が60dB、平均値が45dBだとすると差は15d
B、これに係数３を掛けると新しいダイナミツクレンジ
は45dBとなる。従つて、−30dBと−50dBの間で適応的整
合が行なわれる。周波数グループのダイナミツク特性を
定める閾値を決定すると並行して、周波数グループの最
大絶対値と最小絶対値との差が30dBより小さいことを確
認すれば、新しいダイナミツクレンジをこの差値と等し
くできる。 第３図のアナログ信号ａ（ｔ）は、会話、音楽などの
オーデイオ信号である。この信号は、アナログ／デジタ
ル変換器11の中で相応のデジタル・オーデイオ信号に変
換される。ステツプ12では、時間的に順次連続しかつ相
互に重畳する時間窓を設定し、この時間窓から前述の信
号を切出す（いわゆるウインドウ化）。この時信号は、
20ms程度（有利には23ms）の持続時間を有する時間的に
順次連続したブロツクに分割される。従つて、各ブロツ
クの信号はこれ以降別個に処理できる。ステツプ13では
信号の前処理が行なわれる。前処理の意味については後
述する。ステツプ14において、各々の時間窓またはブロ
ツクのデジタル信号が周波数スペクトルに変換される。
従つてステツプ14の出力側には、１つのブロツクの持続
時間中に次のような信号が１つ現われる。この信号は、
１つの時間窓またはブロツクの持続期間中の、全周波数
帯域にわたるオーデイオ信号のスペクトル成分を表わ
す。つまりステツプ14では、時間領域の信号がスペクト
ルを表わす周波数領域の信号に変換されるのである。 ステツプ14の信号はコーダ15に達する。ここでは、心
理音響学上の観点から符号化が行なわれる。つまり、た
とえ伝送してもマスキング効果によつて再生時には知覚
されないスペクトル成分を、符号化の際に軽く重み付け
するか、あるいは完全に除去するのである。短時間スペ
クトルのこのような処理は、例えばコンピユータによつ
て行なえる。 以上のようにして符号化された信号は、送信機16を介
して通信チヤネル17へ送られる。平均ビツトレートを低
減すれば、この通信チヤネルを相応に狭帯域に構成でき
る。通信チヤネル17の後に受信機18が設けられ、この受
信機は実質的に送信機と逆の機能を実行する。受信機18
の信号はまずデコーダ19に達し、このデコーダはコーダ
15に相応して信号を復号する。ステツプ20では、スペク
トルを表わす周波数領域の信号が時間領域の信号に逆変
換される。ステツプ21において、この信号から１つのま
とまつた連続したデジタル信号が合成され、またステツ
プ13での前処理が考慮される（適応化）。次いで信号は
デジタル／アナログ変換器22に送られ、変換器はアナロ
グ信号ｂ（ｔ）を送出する。この信号はもとの信号ａ
（ｔ）とは一致しない。コーダ15で符号化を行つた時
に、一部のスペクトル成分を足より低く重みづけ、ある
いは抑圧したからである。しかしアナログ信号ｂ（ｔ）
とａ（ｔ）の相違はごくわずかで、再生時に聴取者に感
知されることはない。結果的に、信号中の重要でない要
素、つまり聴取者が聞き取れない情報を除去し、通信チ
ヤネル17を介した伝送に必要なビツトレートを削減して
いるのである。この場合、特に決定成分が小さくなる。 前処理の有無に関する情報が、前処理ステツプ13から
信号線路23を介して送信機16へ送られる。前処理が行な
われていれば、符号化信号に副次情報が挿入され、ない
しは多重化される。このことは受信機18で検知され、信
号線路24を介して適応化ステツプ21へ伝えられる。標本
化定理を充足するため、アナログ／デジタル変換器11の
前には低域フイルタが設けられる。デジタル／アナログ
変換器22の後には、再形成低減フイルタとして第２の低
域フイルタが配置される。 第４図は、時間窓t1〜t7の中で時点t9に突然発生する
音響現象29をどのように前処理するかについて示してい
る。このような音響現象は、例えばトライアングルを叩
いた時に生じる。ここでの前処理は、第３図のステツプ
13で行なわれるものである。第４図Ａに示すように、音
響現象29に先行して時点t8〜t9の間に事前振動が生じて
いるが、これは前マスキングによつて聴こえない。第３
図のステツプ14で時間領域の信号を周波数スペクトルに
変換する時に、時間窓t1〜t7でのスペクトル分布を現わ
す周波数領域の信号が生じる。この信号では、時間窓内
の個々の時点とスペクトル線との間に対応関係がないの
で、音響現象29は時間窓29の全体にわたつて平均化され
ることになる。言い換えれば、音響現象29は時間窓全体
に広がる。その結果、可聴障害が生じる可能性がある。 このようなまだ考えられ得る障害を避けるために、時
間窓t1〜t7又はブロツクが32のサブブロツクに分割され
る。そしてこれらの個々のサブブロツクの振幅が求めら
れる。２つのサブブロツクの間で例えば図４中に示され
ている現象29などにようて所定の限界を超えた跳躍的振
幅現象が現れた場合には直ちに次のような措置が講じら
れる。つまり、振幅が急変する以前の信号の振幅を、圧
伸方式によつて送信側では伸長し、受信側では圧縮する
のである。その結果、短時間の音響現象が時間窓全体に
わたつて平均化されるために生じる前述の障害の影響は
減少する。第４図D,Eは圧伸方式のやり方を示してい
る。第４図Ｄでは、前処理ステツプの伸長器によつて、
振幅急変前の信号を増幅度V1（この場合は５）で増幅し
ている。受信側では、第４図Ｅに見るように、同じ信号
に適応化ステツプ21の圧縮器によつて第２の増幅度V2
（この場合1/5）で圧縮する。従つて、時間に対する全
増幅度VGesはすべての時間にわたつて１である。 VGes＝V1★V2＝１ 振幅急変後から次に急変が生じるまでは、伸長器、圧
縮器のどちらでも増幅度は１である。増幅度が１と５の
間で変化する移行過程では、１つのサブブロツクの全体
または半分にわたる期間内で、増幅度特性が直線または
曲線の経過を描く（移行期間は１サブブロツクであると
有利である）。このような措置の目的は、人間の耳の前
マスキング効果（1ms以下）を利用することである。 第５図は前処理ステツプ13の詳細を示している。ここ
で検査ブロツク30は、２つのサブブロツクの間で信号が
所定限界値以上上昇したかどうか検査する。サブブロツ
ク間での信号上昇が所定限界値以下であれば、信号は入
力側35から遅延素子36および切換スイツチ33を介してそ
のまま出力側36へ送出される。２つのサブブロツクの間
の信号変動が20dBを上回つていれば、入力側35の信号は
伸長器32および切換スイツチを介して出力側34へ伝送さ
れる。高域フイルタ31は、信号変動をブロツク30で検出
しやすくするために、この変動を急峻にする。このよう
にして、振幅急変前の信号の振幅が送信側伸長器32によ
つて伸長され、受信側では相応に圧縮される。従つて、
短時間の音響現象が時間窓全体にわたつて平均化される
ことによる障害の影響は低減される。検査ブロツク30
は、入力側35の信号が切換スイツチ33を介してそのまま
出力側34へ送出される場合でも、絶え間なく動作し続け
る。遅延阻止36は伸長器32と検査ブロツク30によつて生
じる時間差を補償する。検査ブロツク30は、振幅の変動
した時点ないし制限値を上回つた時点を伸長器32に通告
する。それによつてサブブロツクの数に関する情報が得
られる。伸長器32は適切な増幅度を独立に計算する。 第６図の座標系では、横軸が周波数ｆ、縦軸がレベル
Ａを表わし、41は周波数スペクトルの特性曲線を表わし
ている。曲線41には最大値xmaxがある。絶対最大値xmax
1は0dBのレベルに相当する。コンピュータの中では、0d
Bは絶対値215に相当し、これは増幅度1024でさらに増幅
される。従つて、全体では絶対値225で計算が行なわれ
る。この値は電圧に相応する。 周波数経過の全域にわたつて可聴閾値42が設定されて
いる。この閾値より下では、スペクトル値はゼロと見な
される、つまり全く考慮されない。閾値42は、最初の23
個の周波数グループの間は横軸に平行であるが、最後の
３つのグループでは30dBほど上昇している。上昇は始ま
る周波数は10kHzである。第１の上昇開始点（以下屈曲
点と呼ぶ）より前における閾値42と（可変）最大値xmax
との間隔は、常に90dBである。従つて、閾値はいつも最
大値xmaxに依存して決定される。閾値42は、最小値42
（以下下限値と呼ぶ）を下回らない。下限値と絶対最大
値との間隔は128dBである。第１の屈曲点が10kHz、第２
の屈曲点が12kHzであれば有利である。２つの屈曲点の
間で閾値42は10dB上昇する。第２の屈曲点から、つまり
12〜22kHzの範囲では、閾値の上昇は90dBである。周波
数グループと周波数スペクトルの分類とについては、例
えばE.Zwicker著「Psychoakustik」（Springer出版,Ber
lin Heidelberg Newyork,1982年）に説明がある。 発明の効果 本発明の伝送方法によれば、振幅値を周波数値に変換
する時の重み付けの仕方が改善され、突然生じる音響現
象がより良く検出され、信号伝送時に心理音響学上の法
則性をより有効に活用することができる。
ジタル的に伝送し、再びアナログ信号に変換するオーデ
ィオ信号の伝送方法であって、オーディオ信号を伝送前
に短時間スペクトルを表す信号に変換し、周波数帯域全
体を複数の周波数グループに分割し、伝送すべき信号の
符号化の際に周波数グループ内の信号成分を音響心理学
上の法則性に基づき当該成分の表示精度において種々異
ならせて重み付けし、この場合１つの周波数グループに
は１つの閾値が割当てられており、前記閾値を下回る絶
対値はゼロにセットされるものであり、符号化された信
号を伝送し、伝送の後で復号化し逆変換して再びアナロ
グ信号に変換する、オーディオ信号の伝送方法及び装置
に関する。 従来技術 本発明は、先行出願（特願昭61−40515号公報）に記
載されたオーデイオ信号の伝送方法を前提としている。
この先行出願発明の対象は、アナログ信号をデジタル的
に伝送し再びアナログ信号に変換する、オーディオ信号
の伝送方法である。 上記先行出願発明の目的は、上述の方法において、標
本化当りの平均ビツトレートを低減し、しかも再生時の
品質に知覚し得る程の影響を与えないことである。 この目的は、上記先行出願発明において次のようにし
て達成されている。すなわち、伝送前に信号を短時間ス
ペクトルを表わす信号に変換し、伝送すべきデジタル信
号を符号化する際に、短時間スペクトルを表わす信号の
各々の成分の表示精度を、心理音響学上の法則性に基い
て異つた重みで重み付けするのである。 発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、振幅値を周波数値に変換する際の重
み付けの仕方を改善し、突然生じる音響現象をより良く
検出できるようにし、信号伝送時に心理音響学上の法則
性をより有効に活用することである。 問題点を解決するための手段 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲第１項に
記載された発明によつて解決される。本発明の実施例は
実施態様項に記載されている。 閾値より下では、周波数グループ内で値がゼロと見な
される。この閾値は、周波数グループの最大値の下−30
dBで固定的な位置をとることなく、−50dBまで適応的に
シフトできねばならない。このような閾値のシフトが必
要なのは、周波数グループの中で値の経過に顕著なピー
クが在る場合である。この時、広いダイナミツクレンジ
にわたつてスペクトル値に明瞭な直線依存性が見られる
からである。この値をゼロにセツトすれば、変換および
逆変換への依存性から時間信号に変調障害が生じる。こ
の障害は非常に知覚されやすい。 このような状況を検知するための識別基準は、周波数
グループ内のピーク値と平均値との関係である。 信号特性に急変（跳躍的変化）が生じているかどうか
分析するために、サブブロツク（例えば64値）の中で信
号のエネルギーを検出する。この信号は高域フイルタを
介して事前に供給されている。それにより、場合により
起り得る急激な信号変化の経過が急峻化され、検出しや
すくなる。 急変前の信号は従来におけるように広帯域に強調ない
し伸張され得、しかも、周波数に応じて値の上昇ないし
伸長（強調）を行なえばより良好な作用が期待できる。
そこで、上記強調をエネルギーの小さなスペクトル領域
に制限すれば、短時間スペクトルの特性を大して変える
ことなく、強調（伸長）度を高めることができる。 すべての周波数グループにわたつて可聴閾値が設定さ
れ、この閾値を下回ればスペクトル値はゼロにされる。
この場合、最初の23個の周波グループでは閾値は水平で
あり、最後の３グループでおよそ30dB上昇する。この閾
値は全体としてシフトされるが、その下部領域では最大
値に対して所定の間隔（例えば90dB）が保持される。下
方へシフトする場合、下限値が閾値の最低線を定めるの
で、無制限に小さな値になることはない。 この閾値によつて、一方では完全可聴閾値が得られ、
他方では周波数グループ全体にわたつてマスキング効果
が生じる。 実施例 次に、図面を参照しながら実施例について本発明を詳
しく説明する。 第１図は、正弦波特性を有する曲線４を示している。
この曲線４に対して２つの時間窓t1,t2が設定されてい
る。時間窓t1は正弦波のゼロ点１に始まり、第２のゼロ
点２で終る。ゼロ点1,2は、時間ｔを表わす横軸と正弦
波との交点である。第２の時間窓t2は正弦波のゼロ点１
に始まるが、終るのはゼロ点以外の点３である。 時間信号を短時間スペクトルを表わす信号に変換すれ
ば、いろいろな曲線が周波数スペクトルとして得られ
る。第２図は、２つの時間窓t1,t2によつて切取られた
正弦波信号の周波数スペクトルを示している。時間窓t1
からは、ただ１つの周波数線５が生じる。時間窓t2で切
取られた正弦波に対しては、包絡線６を有する周波数ス
ペクトルが生じる。この周波数スペクトルは、スペクト
ル線５を頂点として、複数の周波数線７に沿つて減衰す
る波形を描く。図示の周波数グループで、最大値ymax以
下30dBのダイナミツクレンジ内の値に限定して伝送する
と、スペクトル値の直線依存性のために変調障害が生じ
る。この障害は知覚されやすいので、ダイナミツクレン
ジを50dBまで適応的に拡大する。このような状況を検知
するための識別基準は、周波数グループ内におけるピー
ク値と自重平均値との関係である。この場合、ピーク値
と平均値との差を形成し、この差に計数（例えば３）を
掛け、その積から新しいダイナミツクレンジを決定す
る。ピーク値が60dB、平均値が45dBだとすると差は15d
B、これに係数３を掛けると新しいダイナミツクレンジ
は45dBとなる。従つて、−30dBと−50dBの間で適応的整
合が行なわれる。周波数グループのダイナミツク特性を
定める閾値を決定すると並行して、周波数グループの最
大絶対値と最小絶対値との差が30dBより小さいことを確
認すれば、新しいダイナミツクレンジをこの差値と等し
くできる。 第３図のアナログ信号ａ（ｔ）は、会話、音楽などの
オーデイオ信号である。この信号は、アナログ／デジタ
ル変換器11の中で相応のデジタル・オーデイオ信号に変
換される。ステツプ12では、時間的に順次連続しかつ相
互に重畳する時間窓を設定し、この時間窓から前述の信
号を切出す（いわゆるウインドウ化）。この時信号は、
20ms程度（有利には23ms）の持続時間を有する時間的に
順次連続したブロツクに分割される。従つて、各ブロツ
クの信号はこれ以降別個に処理できる。ステツプ13では
信号の前処理が行なわれる。前処理の意味については後
述する。ステツプ14において、各々の時間窓またはブロ
ツクのデジタル信号が周波数スペクトルに変換される。
従つてステツプ14の出力側には、１つのブロツクの持続
時間中に次のような信号が１つ現われる。この信号は、
１つの時間窓またはブロツクの持続期間中の、全周波数
帯域にわたるオーデイオ信号のスペクトル成分を表わ
す。つまりステツプ14では、時間領域の信号がスペクト
ルを表わす周波数領域の信号に変換されるのである。 ステツプ14の信号はコーダ15に達する。ここでは、心
理音響学上の観点から符号化が行なわれる。つまり、た
とえ伝送してもマスキング効果によつて再生時には知覚
されないスペクトル成分を、符号化の際に軽く重み付け
するか、あるいは完全に除去するのである。短時間スペ
クトルのこのような処理は、例えばコンピユータによつ
て行なえる。 以上のようにして符号化された信号は、送信機16を介
して通信チヤネル17へ送られる。平均ビツトレートを低
減すれば、この通信チヤネルを相応に狭帯域に構成でき
る。通信チヤネル17の後に受信機18が設けられ、この受
信機は実質的に送信機と逆の機能を実行する。受信機18
の信号はまずデコーダ19に達し、このデコーダはコーダ
15に相応して信号を復号する。ステツプ20では、スペク
トルを表わす周波数領域の信号が時間領域の信号に逆変
換される。ステツプ21において、この信号から１つのま
とまつた連続したデジタル信号が合成され、またステツ
プ13での前処理が考慮される（適応化）。次いで信号は
デジタル／アナログ変換器22に送られ、変換器はアナロ
グ信号ｂ（ｔ）を送出する。この信号はもとの信号ａ
（ｔ）とは一致しない。コーダ15で符号化を行つた時
に、一部のスペクトル成分を足より低く重みづけ、ある
いは抑圧したからである。しかしアナログ信号ｂ（ｔ）
とａ（ｔ）の相違はごくわずかで、再生時に聴取者に感
知されることはない。結果的に、信号中の重要でない要
素、つまり聴取者が聞き取れない情報を除去し、通信チ
ヤネル17を介した伝送に必要なビツトレートを削減して
いるのである。この場合、特に決定成分が小さくなる。 前処理の有無に関する情報が、前処理ステツプ13から
信号線路23を介して送信機16へ送られる。前処理が行な
われていれば、符号化信号に副次情報が挿入され、ない
しは多重化される。このことは受信機18で検知され、信
号線路24を介して適応化ステツプ21へ伝えられる。標本
化定理を充足するため、アナログ／デジタル変換器11の
前には低域フイルタが設けられる。デジタル／アナログ
変換器22の後には、再形成低減フイルタとして第２の低
域フイルタが配置される。 第４図は、時間窓t1〜t7の中で時点t9に突然発生する
音響現象29をどのように前処理するかについて示してい
る。このような音響現象は、例えばトライアングルを叩
いた時に生じる。ここでの前処理は、第３図のステツプ
13で行なわれるものである。第４図Ａに示すように、音
響現象29に先行して時点t8〜t9の間に事前振動が生じて
いるが、これは前マスキングによつて聴こえない。第３
図のステツプ14で時間領域の信号を周波数スペクトルに
変換する時に、時間窓t1〜t7でのスペクトル分布を現わ
す周波数領域の信号が生じる。この信号では、時間窓内
の個々の時点とスペクトル線との間に対応関係がないの
で、音響現象29は時間窓29の全体にわたつて平均化され
ることになる。言い換えれば、音響現象29は時間窓全体
に広がる。その結果、可聴障害が生じる可能性がある。 このようなまだ考えられ得る障害を避けるために、時
間窓t1〜t7又はブロツクが32のサブブロツクに分割され
る。そしてこれらの個々のサブブロツクの振幅が求めら
れる。２つのサブブロツクの間で例えば図４中に示され
ている現象29などにようて所定の限界を超えた跳躍的振
幅現象が現れた場合には直ちに次のような措置が講じら
れる。つまり、振幅が急変する以前の信号の振幅を、圧
伸方式によつて送信側では伸長し、受信側では圧縮する
のである。その結果、短時間の音響現象が時間窓全体に
わたつて平均化されるために生じる前述の障害の影響は
減少する。第４図D,Eは圧伸方式のやり方を示してい
る。第４図Ｄでは、前処理ステツプの伸長器によつて、
振幅急変前の信号を増幅度V1（この場合は５）で増幅し
ている。受信側では、第４図Ｅに見るように、同じ信号
に適応化ステツプ21の圧縮器によつて第２の増幅度V2
（この場合1/5）で圧縮する。従つて、時間に対する全
増幅度VGesはすべての時間にわたつて１である。 VGes＝V1★V2＝１ 振幅急変後から次に急変が生じるまでは、伸長器、圧
縮器のどちらでも増幅度は１である。増幅度が１と５の
間で変化する移行過程では、１つのサブブロツクの全体
または半分にわたる期間内で、増幅度特性が直線または
曲線の経過を描く（移行期間は１サブブロツクであると
有利である）。このような措置の目的は、人間の耳の前
マスキング効果（1ms以下）を利用することである。 第５図は前処理ステツプ13の詳細を示している。ここ
で検査ブロツク30は、２つのサブブロツクの間で信号が
所定限界値以上上昇したかどうか検査する。サブブロツ
ク間での信号上昇が所定限界値以下であれば、信号は入
力側35から遅延素子36および切換スイツチ33を介してそ
のまま出力側36へ送出される。２つのサブブロツクの間
の信号変動が20dBを上回つていれば、入力側35の信号は
伸長器32および切換スイツチを介して出力側34へ伝送さ
れる。高域フイルタ31は、信号変動をブロツク30で検出
しやすくするために、この変動を急峻にする。このよう
にして、振幅急変前の信号の振幅が送信側伸長器32によ
つて伸長され、受信側では相応に圧縮される。従つて、
短時間の音響現象が時間窓全体にわたつて平均化される
ことによる障害の影響は低減される。検査ブロツク30
は、入力側35の信号が切換スイツチ33を介してそのまま
出力側34へ送出される場合でも、絶え間なく動作し続け
る。遅延阻止36は伸長器32と検査ブロツク30によつて生
じる時間差を補償する。検査ブロツク30は、振幅の変動
した時点ないし制限値を上回つた時点を伸長器32に通告
する。それによつてサブブロツクの数に関する情報が得
られる。伸長器32は適切な増幅度を独立に計算する。 第６図の座標系では、横軸が周波数ｆ、縦軸がレベル
Ａを表わし、41は周波数スペクトルの特性曲線を表わし
ている。曲線41には最大値xmaxがある。絶対最大値xmax
1は0dBのレベルに相当する。コンピュータの中では、0d
Bは絶対値215に相当し、これは増幅度1024でさらに増幅
される。従つて、全体では絶対値225で計算が行なわれ
る。この値は電圧に相応する。 周波数経過の全域にわたつて可聴閾値42が設定されて
いる。この閾値より下では、スペクトル値はゼロと見な
される、つまり全く考慮されない。閾値42は、最初の23
個の周波数グループの間は横軸に平行であるが、最後の
３つのグループでは30dBほど上昇している。上昇は始ま
る周波数は10kHzである。第１の上昇開始点（以下屈曲
点と呼ぶ）より前における閾値42と（可変）最大値xmax
との間隔は、常に90dBである。従つて、閾値はいつも最
大値xmaxに依存して決定される。閾値42は、最小値42
（以下下限値と呼ぶ）を下回らない。下限値と絶対最大
値との間隔は128dBである。第１の屈曲点が10kHz、第２
の屈曲点が12kHzであれば有利である。２つの屈曲点の
間で閾値42は10dB上昇する。第２の屈曲点から、つまり
12〜22kHzの範囲では、閾値の上昇は90dBである。周波
数グループと周波数スペクトルの分類とについては、例
えばE.Zwicker著「Psychoakustik」（Springer出版,Ber
lin Heidelberg Newyork,1982年）に説明がある。 発明の効果 本発明の伝送方法によれば、振幅値を周波数値に変換
する時の重み付けの仕方が改善され、突然生じる音響現
象がより良く検出され、信号伝送時に心理音響学上の法
則性をより有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は正弦波信号と時間窓とを示す図、第２図は時間
窓によつて切り取られた正弦波信号の周波数スペクトル
を示す図、第３図は本発明による方法の時間的経過を示
す図、第４図Ａ〜Ｅは特別な信号内容に対して行なわれ
る前処理の仕方を示す図、第５図は前処理ブロツクのブ
ロツク図、第６図は周波数スペクトルと閾値との関係を
示す図である。 13……前処理ブロツク、30……検査ブロツク、31……高
域フイルタ、32……伸長器、33……切換スイツチ、36…
…遅延素子
窓によつて切り取られた正弦波信号の周波数スペクトル
を示す図、第３図は本発明による方法の時間的経過を示
す図、第４図Ａ〜Ｅは特別な信号内容に対して行なわれ
る前処理の仕方を示す図、第５図は前処理ブロツクのブ
ロツク図、第６図は周波数スペクトルと閾値との関係を
示す図である。 13……前処理ブロツク、30……検査ブロツク、31……高
域フイルタ、32……伸長器、33……切換スイツチ、36…
…遅延素子
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H04B 14/04 - 14/06
G10L 7/02 - 7/04
H03M 1/00 - 1/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル的
に伝送し、再びアナログ信号に変換するオーディオ信号
の伝送方法であって、 オーディオ信号を伝送前に短時間スペクトルを表す信号
に変換し、 周波数帯域全体を複数の周波数グループに分割し、 伝送すべき信号の符号化の際に周波数グループ内の信号
成分を音響心理学上の法則性に基づき当該成分の表示精
度において種々異ならせて重み付けし、この場合の１つ
の周波数グループには１つの閾値が割当てられており、
前記閾値を下回る絶対値はゼロにセットされるものであ
り、 符号化された信号を伝送し、伝送の後で復号化し逆変換
して再びアナログ信号に変換する、オーディオ信号の伝
送方法において、 前記閾値を、絶対可聴閾値と、１つよりも多い周波数グ
ループを網羅するマスキング効果の考慮のもとでシフト
させ、および／または周波数選択的に絶対値を上昇させ
ることを特徴とするオーディオ信号の伝送方法。 ２．その下周りによって周波数グループ内の値がゼロに
セットされる前記閾値を適応的にシフトする、特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ３．前記閾値は−30dB〜−50dBの間でシフトされる、特
許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．前処理ステップ（13）の中で信号が検査ブロック
（30）の前に高域フィルタ（31）を介して導かれる、特
許請求の範囲第１項記載の方法。 ５．全ての周波数グループにわたって可聴閾値（42）が
設定されている、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６．前記可聴閾値は所定の間隔だけ最大値（xmax）から
離れている、特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７．前記可聴閾値（42）は下限値（43）までしかシフト
しない、特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８．前記下限値（43）と絶対最大値（xmax1）との間隔
が−128dBである、特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９．アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル的
に伝送し、再びアナログ信号に変換するオーディオ信号
の伝送方法であって、 オーディオ信号を伝送前に短時間スペクトルを表す信号
に変換し、 周波数帯域全体を複数の周波数グループに分割し、 伝送すべき信号の符号化の際に周波数グレープ内の信号
成分を当該成分の表示精度において音響心理学上の法則
性に基づき種々異ならせて重み付けし、この場合の１つ
の周波数グレープには１つの閾値が割当てられており、
前記閾値を下回る絶対値はゼロにセットされるものであ
り、 符号化された信号を伝送し、伝送の後で復号化し逆変換
して再びアナログ信号に変換する、オーディオ信号の伝
送方法において、 閾値を周波数グループ内のピーク値と平均値との比ない
し関係に依存してシフトし、および／または周波数選択
的に絶対値を上昇させることを特徴とする、オーディオ
信号の伝送方法。 １０．その下回りによって周波数グループ内の値がゼロ
にセットされる前記閾値を適応的にシフトする、特許請
求の範囲第９項記載の方法。 １１．前記閾値は−30dB〜−50dBの間でシフトされる、
特許請求の範囲第９項記載の方法。 １２．前処理ステップ（13）の中で信号が検査ブロック
（30）の前に高域フィタ（31）を介して導かれる、特許
請求の範囲第９項記載の方法。 １３．全ての周波数グループにわたって可聴閾値（42）
が設定されている、特許請求の範囲第９項記載の方法。 １４．前記可聴閾値は所定の間隔だけ最大値（xmax）か
ら離れている、特許請求の範囲第13項記載の方法。 １５．前記可聴閾値（42）は下限値（43）までしかシフ
トしない、特許請求の範囲第14項記載の方法。 １６．前記下限値（43）と絶対最大値（xmax1）との間
隔が−128dBである、特許請求の範囲第15項記載の方
法。 １７．オーディオ信号受信のための装置であって、該オ
ーディオ信号はアナログ／デジタル変換器（11）の使用
下でデジタル信号に変換され、デジタル伝送されて受信
後にデジタル／アナログ変換器（22）を用いて再びアナ
ログ信号に変換されるものであり、前記オーディオ信号
の周波数帯域全体は複数の周波数グループに分割され、
伝送すべき信号の符号化の際に周波数グループ内の信号
成分が当該成分の表示精度において音響心理学上の法則
性に基づきコーダ（15）を用いて種々異ならせて重み付
けされ、この場合１つの周波数グループには１つの閾値
が割当てられており、前記閾値より下方の絶対値はゼロ
にセットされるものであり、受信機（18）にデコーダ
（19）が含まれており、該デコーダ（19）は、送信側コ
ーダ（15）に相応する復号化を生ぜしめ前記デジタル／
アナログ変換器（22）に復号化された信号を供給する形
式の装置において、 前記コーダ（15）において、絶対可聴閾値と、１つより
も多い周波数グループを網羅するマスキング効果の考慮
のもとで前記閾値がシフト可能であり、および／または
周波数選択的に絶対値の上昇が行われ、オーディオ信号
（ｂ（ｔ））の不要部分が完全にまたは部分的に除去さ
れるか大幅に低減されるように構成されていることを特
徴とする装置。 １８．前記装置によって、前処理過程の有無を知らせる
副次情報が当該符号化された信号に挿入又は多重化され
ているか否かが識別され、伝送されたオーディオ信号が
適応段（21）において統一されたデジタル信号に適応化
され、前記適応段（21）はコーダによるオーディオ信号
の前処理を考慮するものである、特許請求の範囲第17項
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3621513A DE3621513C2 (de) | 1985-02-27 | 1986-06-27 | Verfahren zur Übertragung eines Audiosignales |
| DE3621513.9 | 1986-06-27 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS637023A JPS637023A (ja) | 1988-01-12 |
| JP2792853B2 true JP2792853B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=6303804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62131971A Expired - Lifetime JP2792853B2 (ja) | 1986-06-27 | 1987-05-29 | オーディオ信号の伝送方法及び装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0251028B1 (ja) |
| JP (1) | JP2792853B2 (ja) |
| KR (1) | KR910005908B1 (ja) |
| AT (1) | ATE103438T1 (ja) |
| DE (1) | DE3789404D1 (ja) |
| DK (1) | DK174447B1 (ja) |
| ES (1) | ES2051264T3 (ja) |
| HK (1) | HK7896A (ja) |
| HU (1) | HU197135B (ja) |
| NO (1) | NO300708B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE39080E1 (en) | 1988-12-30 | 2006-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Rate loop processor for perceptual encoder/decoder |
| USRE40280E1 (en) | 1988-12-30 | 2008-04-29 | Lucent Technologies Inc. | Rate loop processor for perceptual encoder/decoder |
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- 1987-06-16 DE DE87108683T patent/DE3789404D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-16 EP EP87108683A patent/EP0251028B1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1987-06-26 NO NO872692A patent/NO300708B1/no not_active IP Right Cessation
- 1987-06-26 KR KR1019870006508A patent/KR910005908B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1987-06-26 HU HU872908A patent/HU197135B/hu unknown
-
1996
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