JPH0554204A - 信号記録装置及び／又は再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＩＣメモリカード５０７を記録媒体として用
い、量子化データを不等長符号符号化部５０４、５１２
により不等長符号化して記録する。このとき書き込み速
度・時間制御回路５１７は、符号化されたフレーム当た
りのビット数に応じて、書き込む速度、あるいは書き込
み時間を制御する。フレーム当たりビット数が多いとき
には書き込む速度を速く、あるいは書き込み時間を長く
するように制御して、従来必要とされたバッファを不要
とする。 【効果】 バッファが不要となるため、ハードウェア規
模の増大がなく、バッファのオーバーフロー対策、アン
ダーフロー対策が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリを記録再
生媒体とするリアルタイムに記録及び／又は再生可能な
信号記録装置及び／又は再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、不等長符号化方式を採用してい
ない従来の符号化装置の一例を示している。この図７に
おいて、入力されたアナログ楽音信号がＡ／Ｄ（アナロ
グ／ディジタル）変換器１０１でＡ／Ｄ変換されてディ
ジタル信号となり、フレーム処理を行なうために所定の
サンプル数のデータ毎にまとめられて出力される。この
データを周波数分析部１０２で周波数分析して、例えば
２つのバンド（周波数帯域）の信号に分ける。周波数分
析された各バンドの信号は、スケールファクタ算出部１
０３、１０９に送られ、量子化のためのスケールファク
タがそれぞれ求められて、スケールファクタ量子化部１
０４、１１０にそれぞれ送られる。スケールファクタ量
子化部１０４、１１０では所定のビット数で上記各スケ
ールファクタを量子化し、スケールファクタ逆量子化部
１０５、１１１およびマルチプレクサ１０７に送る。ス
ケールファクタ逆量子化部１０５、１１１では、量子化
された各スケールファクタをそれぞれ逆量子化する。こ
れらの逆量子化された値を量子化部１０６、１０８にそ
れぞれ供給するとともに、量子化ビット数決定部１１２
にも供給し、各バンド信号を量子化するためのビット数
をそれぞれ決定する。これらのビット数を量子化部１０
６、１０８に送り、逆量子化された各スケールファクタ
と各ビット数により、上記周波数分析部１０２からの２
つのバンド信号のデータをそれぞれ量子化し、マルチプ
レクサ１０７へ出力する。マルチプレクサ１０７では、
各バンドの量子化されたデータと量子化されたスケール
ファクタを多重化して一定ビットレートの伝送路あるい
はＤＡＴ（ディジタルオーディオテープレコーダ）等の
記録再生系へビットストリームデータを出力する。

【０００３】次に図８は、不等長符号化方式を採用して
いない従来の復号化装置の一例を示している。この図８
に示す復号化装置において、上述した符号化装置から出
力され、伝送路を介して取り出されあるいはＤＡＴ等か
ら再生されたビットストリームデータが、デマルチプレ
クサ２０１により上記各バンドの量子化されたデータと
量子化されたスケールファクタとに分けられる。上記各
バンドの量子化されたスケールファクタは、スケールフ
ァクタ逆量子化部２０４、２０７でそれぞれ逆量子化さ
れ、逆量子化部２０２、２０６及び量子化ビット数決定
部２０８にそれぞれ送られる。量子化ビット数決定部２
０８では上記各バンド毎の量子化ビット数を決定し、逆
量子化部２０２、２０６へそれぞれ出力する。逆量子化
部２０２、２０６では上記各バンド毎の逆量子化された
スケールファクタと量子化ビット数とにより、上記各バ
ンドの量子化されたデータをそれぞれ逆量子化する。周
波数合成部２０３で各バンドの逆量子化されたデータよ
り合成を行ない、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換
器２０５でＤ／Ａ変換して出力する。

【０００４】次に、上述した符号化、復号化システムに
不等長符号化を適用する場合を考える。この不等長符号
化とは、可変長符号化とも称され、データの発生確率に
より割り当てる符号の長さを変えて割り当てるという符
号化方式である。すなわち発生確率の高いものには短い
符号を割当、発生確率の低いものには長い符号を割り当
てることによって、平均符号長を短く効率的に符号化で
きるという方法である。代表的な方式にハフマン符号が
ある。一般にデータは統計モデル化されて扱われ、ガウ
シャン分布やラプラシアン分布などにモデル化される。
したがって、このような分布を持つデータは、小さい振
幅での発生確率が高いために、小さい振幅のデータは短
い符号が、大きい振幅での発生確率は低いので、大きい
振幅のデータには長い符号が割当られる。

【０００５】従来の不等長符号化方式を適用した符号化
装置の符号化器を図９に、復号化装置を図１０に示す。
図９に示す符号化装置において、Ａ／Ｄ変換器３０１、
周波数分析部３０２、スケールファクタ算出部３０７、
３１２、スケールファクタ量子化部３０８、３１３、ス
ケールファクタ逆量子化部３０９、３１４及び量子化部
３０３、３１０の構成によるＡ／Ｄ変換、周波数分析、
各バンド毎のスケールファクタ及び量子化ビット数の決
定の処理、そして各バンドデータを量子化するまでは図
７の符号化装置と同様であるため、説明を省略する。こ
れらの量子化部３０３、３１０により量子化された各バ
ンドデータが不等長符号符号化部３０４、３１１に入力
され、不等長符号化される。これらのデータをマルチプ
レクサ３０５に入力する。したがって、マルチプレクサ
３０５の出力であるビットストリームデータは、フレー
ムごとに不等長のビット数となる。そのためビットスト
リームデータはバッファ３０６に蓄えられ、このバッフ
ァ３０６を介して、一定ビットレートの伝送路あるいは
ＤＡＴ等の記録再生系へ出力される。

【０００６】次に図１０に示す復号化装置において、伝
送路あるいはＤＡＴ等から得られたビットストリームデ
ータがフレーム毎に不等長のビット数となるので、バッ
ファ４０１に蓄えられる。このビットストリームデータ
はデマルチプレクサ４０２によりメインデータとスケー
ルファクタとに分けられる。各バンドデータが不等長符
号復号部４０３、４０８へ入力されてそれぞれ復号化さ
れ、逆量子化部４０４、４０９へ送られる。スケールフ
ァクタ逆量子化部４０７、４１０、量子化ビット数決定
部４１１、周波数合成部４０５及びＤ／Ａ変換器４０６
の各処理は、図８の復号化装置の場合と同様であるた
め、説明を省略する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
９、図１０に示すような不等長符号化を採用した従来の
記録再生装置においては、伝送または記録するビットレ
ートが一定であるため、リアルタイムに記録再生するた
めにバッファを設けて処理を行なっている。すなわち、
ある時のバッファの状態は、 Ｂ(n) ＝Ｂ(n-1) ＋Ｂin(n) −Ｂout(n) 〔bits〕 ・・・（１） となる。この（１）式において、ｎはバッファの記憶更
新サイクルのｎ番目を示し、Ｂ(n) がバッファに蓄えら
れるデータ量を、Ｂin(n) がバッファ入力データ量を、
またＢout(n)がバッファ入力データ量をそれぞれ示して
いる。この（１）式のＢin(n) が不等長で、Ｂout(n)が
一定という状態である。このような場合において、例え
ば長い符号が集中的に割当られた場合には、バッファに
蓄えようとするデータ量Ｂ(n) がバッファ容量Ｂmax を
超えてしまう（Ｂ(n) ＞Ｂmax）ようないわゆるオーバ
ーフロー状態が発生し、短い符号が集中的に割当られた
場合には、バッファから送るまたは記録するものが無く
なってしまう（Ｂ(n) ＜０）ようないわゆるアンダーフ
ローが発生するという問題点がある。

【０００８】これを解決するために、従来は （ａ）大きいメモリ容量をバッファに割り当てる。 （ｂ）オーバーフローやアンダーフローが発生しそうな
場合に、量子化のためのスケールファクタを、発生を抑
制する方向の値に変更する。 等の対策がとられている。上記（ｂ）の対策は、バッフ
ァの状態を監視し、オーバーフローが発生しそうな時に
はスケールファクタを大きくして、量子化される信号を
小さくする。小さい振幅の信号には短い符号が割当られ
ているので、オーバーフローを防ぐことができる。アン
ダーフローが発生しそうな場合にはスケールファクタを
小さくして、量子化される信号を大きくする。大きい振
幅の信号には長い符号が割当られているので、アンダー
フローを防ぐことができる、というものである。

【０００９】しかしながら、これらの対策において、上
記（ａ）のバッファ容量を大きくするという対策はハー
ドウェア規模を増大することになり、上記（ｂ）のスケ
ールファクタを操作するという対策は、所望の特性を得
られなくなるという問題点を持っている。

【００１０】ところで、近年あるいは将来においては、
半導体メモリを記録媒体として用いることが考えられて
おり、具体的には、例えばいわゆるＩＣメモリカードを
用いてオーディオ信号等を記録／再生するような装置が
考えられている。このようなＩＣメモリカード等を用い
た信号記録／再生装置は、可動部が不要であり、高速の
アクセスが可能であり、小型化が容易である等の利点を
有しており、記憶容量が増大し低価格化が実現されれば
極めて有望な記録媒体である。このＩＣメモリカード等
の半導体メモリを記録媒体として用いる際には、圧縮効
率を高める点で有力な不等長符号化方式を採用すること
が望ましいとされ、この場合に、上述した図９、図１０
に示すような構成を用いると、オーバーフローやアンダ
ーフロー等による悪影響を防止することが必要とされ
る。

【００１１】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、記録媒体に半導体メモリを用いるような
信号記録装置及び／又は再生装置において、不等長符号
化方式を採用した場合のバッファ処理を不要とし、バッ
ファのオーバーフローやアンダーフロー対策を不要とし
得るような信号記録装置及び／又は再生装置の提供を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る信号記録装
置及び／又は再生装置は、半導体メモリを記録再生パッ
ケージメディアとするリアルタイムに記録再生可能な信
号記録装置及び／又は再生装置において、量子化された
データを不等長符号化して記録する際に、符号化された
フレーム当たりのビット数に応じて書き込む速度または
書き込み時間を制御（コントロール）し、読み出す際に
は、読み出すデータのフレーム当たりのビット数に応じ
て読み出す速度または読み出し時間をコントロールする
ことにより、上述の課題を解決する。

【００１３】ここで、上記不等長符号化して記録する際
の符号化されたフレーム当たりのビット数に応じた書き
込む速度としては、ビット数が多い場合には高速で、ビ
ット数が少ない場合には低速で書き込むように書込（ラ
イト）信号を制御（コントロール）すればよい。あるい
は常に高速で書き込みを行なって、書き込み時間を制御
するようにライト信号をコントロールして信号を記録す
ればよい。また、読み出す際には、読み出すデータのフ
レーム当たりのビット数に応じて読み出す速度を、ビッ
ト数が多い場合には高速で、ビット数が少ない場合には
低速で読み出すように読出（リード）信号をコントロー
ルすればよい。あるいは常に高速で読み出しを行なっ
て、読み出し時間を制御するようにリード信号をコント
ロールして信号を再生すればよい。

【００１４】

【作用】フレーム当たりのビット数に応じて書き込み速
度あるいは書き込み時間を制御しているため、バッファ
を用いることなく記録が行え、また、読み出し時も同様
に、フレーム当たりのビット数に応じて読み出し速度あ
るいは読み出し時間を制御しているため、バッファを用
いることなく再生が行える。従って、不等長符号を採用
した場合のバッファ処理及びオーバーフロー、アンダー
フロー対策が不要となる。

【００１５】

【実施例】ここで、本発明の基本原理を簡単に説明する
と、半導体メモリを記録再生パッケージメディアとする
記録再生可能な信号記録装置及び／又は再生装置におい
ては、可動部が無いことから一定速度で書き込み／読み
出しを行なう必要が無いという性質を利用して、符号化
方式として不等長符号を採用した際に、メディアに書き
込む場合には、符号化されたフレーム当たりのビット数
に応じて書き込む速度や書き込み時間をコントロール
し、メディアから読み出す場合には、読み出すデータの
フレーム当たりのビット数に応じて読み出す速度や読み
出し時間をコントロールするものである。

【００１６】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。図１は本発明に係る信号
記録装置の一実施例を示すブロック回路図である。この
図１に示す信号記録装置において、入力されたアナログ
楽音信号がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器５０
１でＡ／Ｄ変換されてディジタル信号となり、フレーム
処理を行なうために所定のサンプル数のデータ毎にまと
められて出力される。このデータを周波数分析部５０２
で周波数分析して、例えば２つのバンド（周波数帯域）
の信号に分ける。周波数分析された各バンドの信号は、
スケールファクタ算出部５０８、５１３に送られ、量子
化のためのスケールファクタがそれぞれ求められて、ス
ケールファクタ量子化部５０９、５１４にそれぞれ送ら
れる。スケールファクタ量子化部５０９、５１４では所
定のビット数で上記各スケールファクタを量子化し、ス
ケールファクタ逆量子化部５１０、５１５及びマルチプ
レクサ５０５にそれぞれ送る。スケールファクタ逆量子
化部５１０、５１５では、量子化された各スケールファ
クタをそれぞれ逆量子化する。これらの逆量子化された
値を量子化部５０３、５１１にそれぞれ供給するととも
に、量子化ビット数決定部５１６にも供給し、各バンド
信号を量子化するためのビット数をそれぞれ決定して量
子化部５０３、５１１に送る。量子化部５０３、５１１
では、上記逆量子化された各スケールファクタと各ビッ
ト数とにより、上記周波数分析部５０２からの２つのバ
ンド信号のデータをそれぞれ量子化する。これらの量子
化部５０３、５１１により量子化された各バンドデータ
が不等長符号符号化部５０４、５１２に入力され、それ
ぞれ不等長符号化される。これらの不等長符号化された
データをマルチプレクサ５０５に供給する。また、不等
長符号符号化部５０４、５１２から符号化されたトータ
ルビット数を出力し、書き込み速度・時間制御部５１７
へ送る。書き込み速度・時間制御部５１７では、そのフ
レームにおける符号化ビット数の合計を求め、マルチプ
レクサ５０５ヘ出力する。マルチプレクサ５０５では入
力された上述のデータを多重化して、ビットストリーム
データを書き込み装置５０６へ出力する。

【００１７】書き込み速度・時間制御部５１７では、求
められたビット数の合計の値に応じてバンドデータの書
き込み速度について、ビット数が多い場合には高速で、
ビット数が少ない場合には低速で書き込むように、ライ
ト（書込）信号をコントロールして、書き込み装置５０
６へ出力する。あるいは、常に高速で書き込みを行な
い、ライト信号の時間（書き込み時間）をコントロール
して書き込み装置５０６へ出力する。書き込み装置５０
６では、上記ライト信号に応じてマルチプレクサ５０５
からのビットストリームデータを、半導体メモリである
ＩＣメモリカード（ＩＣカード）５０７に書き込むとい
う処理を行なう。

【００１８】このように、フレーム当たりのビット数に
応じて、ＩＣメモリカード５０７に対する書き込み速度
あるいは書き込み時間を制御しているため、従来のよう
なバッファを用いることなく不等長符号による記録が行
える。従って、従来のバッファ処理及びオーバーフロ
ー、アンダーフロー対策が不要となり、バッファによる
ハードウェア規模の増大がなく、オーバーフロー、アン
ダーフロー対策のためのスケールファクタ操作等による
特性劣化等の問題も生じない。

【００１９】次に図２は、本発明に係る信号再生装置の
一実施例を示している。この図２に示す信号再生装置に
おいて、半導体メモリである例えばＩＣメモリカード６
０１から読み出し装置６０２、デマルチプレクサ６０３
を介して、先ずこれから読み出そうとするフレーム当た
りのデータのビット数を所定の読み出し速度で読み出
す。この値を読み出し速度・時間制御部６１２に送る。
読み出し速度・時間制御部６１２では、この符号化ビッ
ト数の合計に応じてメインデータの読み出し速度を、ビ
ット数が多い場合には高速で、ビット数が少ない場合に
は低速で読み出すようにリード（読出）信号をコントロ
ールして読み出し装置６０２へ出力する。あるいは常に
高速で読み出しを行ない、リード信号の時間をコントロ
ールして読み出し装置６０２へ出力する。読み出し装置
６０２ではリード信号に応じてＩＣメモリカード６０１
からのビットストリームデータをデマルチプレクサ６０
３へ読み込む。

【００２０】上記ビットストリームデータはデマルチプ
レクサ６０３により上記各バンドの量子化されたメイン
データと量子化されたスケールファクタとに分けられ
る。メインの各バンドデータが不等長符号復号部６０
４、６０９へ入力されてそれぞれ復号化され、逆量子化
部６０５、６１０に送られる。上記各バンドの量子化さ
れたスケールファクタは、スケールファクタ逆量子化部
６０８、６１１でそれぞれ逆量子化され、逆量子化部６
０５、６１０及び量子化ビット数決定部６１３にそれぞ
れ送られる。量子化ビット数決定部６１３では上記各バ
ンド毎の量子化ビット数を決定し、逆量子化部６０５、
６１０へそれぞれ出力する。逆量子化部６０５、６１０
では上記各バンド毎の逆量子化されたスケールファクタ
と量子化ビット数とにより、上記各バンドの量子化され
たデータをそれぞれ逆量子化する。周波数合成部６０６
で各バンドの逆量子化されたデータより合成を行ない、
Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器６０７でＤ／Ａ
変換して出力する。

【００２１】このような装置によれば、ＩＣメモリカー
ド６０１から読み出すデータのフレーム当たりのビット
数に応じて、読み出す速度あるいは読み出し時間を制御
しているため、バッファを用いることなく再生が行え
る。従って、不等長符号を採用しても従来のようなバッ
ファ処理及びオーバーフロー、アンダーフロー対策が不
要となり、ハードウェア規模の増大がなく、オーバーフ
ロー、アンダーフロー対策のためのスケールファクタ操
作等による特性劣化等の問題も生じない。

【００２２】次に図３は、ＩＣメモリカードに対して書
き込み／読み出しされるデータのフレーム当たりのビッ
ト数に応じた動作を説明するために、例えばフレームＦ
Ｌ１〜ＦＬ５についての処理の様子の例を示すものであ
る。図３の（ａ）〜（ｃ）において、いずれも横軸は時
間で、（ａ）の縦軸はフレーム当たりのビット数を示し
ている。図３の（ｂ）はフレーム当たりのビット数に応
じて書き込み又は読み出し速度をコントロールした場合
を、また図３の（ｃ）はフレーム当たりのビット数に応
じて書き込み時間又は読み出し時間をコントロールした
場合をそれぞれ示している。ここで、図３の（ｂ）に示
すように書き込み又は読み出し速度を制御する場合に
は、例えばフレーム当たりのビット数が多いフレームＦ
Ｌ３等では高速とし、フレーム当たりのビット数が少な
いフレームＦＬ４等では低速としている。また、図３の
（ｃ）に示すように書き込み又は読み出し時間を制御す
る場合には、例えばフレーム当たりのビット数が多いフ
レームＦＬ３等では長くし、フレーム当たりのビット数
が少ないフレームＦＬ４等では短くしている。

【００２３】次に、図４〜図６は、各方式でのフレーム
当たりのビットストリームの例を示すものである。すな
わち、図４が従来の図７、図８に示すシステムの場合、
図５が従来の図９、図１０に示す不等長符号化方式を用
いたシステムの場合、図６が本発明の実施例となる図
１、図２に示すシステムの場合である。これらの図４〜
図６において、いずれも横軸にはフレーム番号が例えば
ｎ−１、ｎ、ｎ＋１の各フレームを配置し、縦軸には１
フレーム当たりのビット数をとっている。

【００２４】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、例えば記録媒体となる半導体メモリ
は、ＩＣメモリカードに限定されず、メモリカートリッ
ジやメモリパック等の形態も考えられる。また、本発明
は、信号記録専用装置、信号再生専用装置、信号記録再
生装置のいずれにも適用可能であることは勿論である。
さらに、具体的回路構成は図示の例に限定されず、例え
ば分割バンド数を３以上としてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る信号記録装置によれば、半
導体メモリを記録媒体とする信号記録装置において、量
子化されたデータを不等長符号化して記録する際に、符
号化されたフレーム当たりのビット数に応じて書き込む
速度または書き込み時間を制御しているため、バッファ
を使用せずに不等長符号化方式による記録を実現でき、
従来において不等長符号を採用した場合に必要とされた
バッファ処理やオーバーフロー対策、アンダーフロー対
策等が不要となる。また、本発明に係る信号再生装置に
よれば、半導体メモリを記録媒体とする信号再生装置に
おいて、不等長符号化して記録されたデータを再生する
際に、読み出すデータのフレーム当たりのビット数に応
じて読み出す速度または読み出し時間を制御しているた
め、従来のバッファ処理やオーバーフロー・アンダーフ
ロー対策が不要となる。従って、ハードウェアの規模を
増大することなく、また特性を劣化させることなく、不
等長符号化方式による信号記録／再生が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る信号記録装置の一実施例を示すブ
ロック回路図である。

【図２】本発明に係る信号再生装置の一実施例を示すブ
ロック回路図である。

【図３】本発明実施例におけるＩＣメモリカードに対し
て書き込み／読み出しされるデータのフレーム当たりの
ビット数に応じた動作を説明するための図である。

【図４】従来の信号符号化／復号化装置の一例のフレー
ム当たりのビットストリームの例を示す図である。

【図５】従来の不等長符号化方式を用いた信号符号化／
復号化装置の一例のフレーム当たりのビットストリーム
の例を示す図である。

【図６】本発明実施例の信号記録／再生装置のフレーム
当たりのビットストリームの例を示す図である。

【図７】従来の信号符号化装置の一例を示すブロック回
路図である。

【図８】従来の信号復号化装置の一例の示すブロック回
路図である。

【図９】従来の不等長符号化方式を用いた信号符号化装
置の一例を示すブロック回路図である。

【図１０】従来の不等長符号化方式を用いた信号復号化
装置の一例の示すブロック回路図である。 ５０２・・・・・周波数分析部 ５０３、５１１・・・・・量子化部 ５０４、５１２・・・・・不等長符号符号化部 ５０５・・・・・マルチプレクサ ５０６・・・・・書き込み装置 ５０７・・・・・ＩＣメモリカード ５０８、５１３・・・・・スケールファクタ算出部 ５０９、５１４・・・・・スケールファクタ量子化部 ５１０、５１５・・・・・スケールファクタ逆量子化部 ５１６・・・・・量子化ビット数決定部 ５１７・・・・・書き込み速度・時間制御部 ６０１・・・・・ＩＣメモリカード ６０２・・・・・読み出し装置 ６０３・・・・・デマルチプレクサ ６０４、６０９・・・・・不等長符号復号化部 ６０５、６１０・・・・・逆量子化部 ６０６・・・・・周波数合成部 ６０８、６１１・・・・・スケールファクタ逆量子化部 ６１２・・・・・読み出し速度・時間制御部 ６１３・・・・・量子化ビット数決定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体メモリを記録再生媒体とするリア
   ルタイムに記録及び／又は再生可能な信号記録装置及び
   ／又は再生装置において、 量子化されたディジタルデータを不等長符号化して記録
   する際に、符号化されたフレーム当たりのビット数に応
   じて書き込む速度を制御し、 再生する際には、読み出すデータのフレーム当たりのビ
   ット数に応じて読み出す速度を制御することを特徴とす
   る信号記録装置及び／又は再生装置。
2. 【請求項２】 半導体メモリを記録再生媒体とするリア
   ルタイムに記録及び／又は再生可能な信号記録装置及び
   ／又は再生装置において、 量子化されたディジタルデータを不等長符号化して記録
   する際に、符号化されたフレーム当たりのビット数に応
   じて書き込み時間を制御し、 再生する際には、読み出すデータのフレーム当たりのビ
   ット数に応じて読み出し時間を制御することを特徴とす
   る信号記録装置及び／又は再生装置。