JPH06309895A - 半導体メモリオーディオ記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変フレーム長で記録されている半導体メモ
リから目的とするオーディオ信号を高速に頭出しができ
る、また、現在記録中のオーディオ信号の最大記録時間
を予測できる半導体メモリオーディオ記録再生装置を得
る。 【構成】 フレームごとに可変長符号化されたデータの
記録アドレスとそのフレーム番号が対応して記録されて
いる変換テーブル１７を設け、頭出し位置指示手段２３
から指示された頭出し位置データが記録されているフレ
ームの番号を算出する手段２４とを備え、この算出した
フレーム番号のアドレスを変換テーブル１７から読み出
してオーディオ信号の頭出しを高速に行えるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリを記録
媒体としたオーディオ記録再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、小型のオーディオ記録再生装置と
しては一般に磁気テープを用いたテープレコーダが広く
用いられている。しかしテープレコーダは、複雑なメカ
ニカルな部分や電磁変換部分を含むため、小型化には限
界があり、振動に弱い、また電池寿命が短い、繰り返し
によるメカニカル部の磨耗がある、ランダムアクセスは
困難、録音／再生の立ち上がり速度にも限界がある等と
いった欠点がある。

【０００３】一方近年の半導体技術の進歩は目覚まし
く、半導体メモリの大容量化が著しく進んでいる。これ
に伴い、半導体メモリのオーディオ記録や画像記録とい
ったＡＶ分野への応用が種々考えられて来ている。半導
体メモリの音声（オーディオ）記録への応用例は、留守
番電話、各種おもちゃ、また駅のアナウンスマシーン
等、まだ記録時間は短いが種々の製品に使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気テープを用
いたテープレコーダや半導体メモリを記録媒体としたオ
ーディオ記録再生装置は、オーディオ信号を固定長フレ
ームで記録するように構成されており、例えば、国際的
に標準化を進めているＭＰＥＧオーディオ符号化方式に
おいても、１フレーム（例えば３８４サンプル）のオー
ディオデータを固定長の符号化フレームにするようにな
っている。ところが、オーディオデータを所定の音質を
保って圧縮する場合には、各フレームの情報量は異なっ
たものとなる。例えば、無音部分はほとんど情報量がな
く、アタック音等の急激な変化を生じる部分では情報量
が多くなる。よって、１フレームの信号を固定長フレー
ムで符号化するような符号化方式では、情報量の少ない
フレームには必要以上のビットが割り当てられ、反対に
情報量の多いフレームには必要なビットが割り当てられ
ないため、半導体メモリの利用効率が悪いという問題点
が生じる。

【０００５】このような問題点を解消するものとして、
可変長フレーム符号化方式が提案されているが、頭出し
が困難であり、また、記録中のオーディオ信号の記録可
能時間が予測できないという問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、高音質でより効率よく半導体メ
モリに記録できる可変長フレームで記録されている半導
体メモリから、目的とするオーディオ信号の頭出しを高
速に行うことができる半導体メモリオーディオ記録再生
装置を得ることを目的とする。

【０００７】また、現在記録中のオーディオ信号の情報
量から記録メモリを全部使った場合に記録できる最大時
間を予測できる半導体メモリオーディオ記録再生装置を
得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る半
導体メモリオーディオ記録再生装置は、ディジタル化さ
れたオーディオ信号を所定区間ごとに複数のフレームに
区切るとともに人間の聴覚特性（クリティカルバンド）
に合わせて再グルーピングした複数の周波数帯域に分割
し、各帯域のエネルギに基づいて各帯域の許容ノイズレ
ベルを算出し、各周波数帯域のエネルギと許容ノイズレ
ベルの差に応じて各帯域のデータに対するビット割当数
を定め、割り当てられたビット数で各周波数帯域のデー
タの量子化を行うことにより、各フレームごとに固定長
のビット割当情報と可変長の量子化データに符号化する
可変長符号化方式を用いて符号化された可変長符号化デ
ータの半導体メモリ上の記録アドレスをフレーム番号に
対応させた変換テーブルと、先頭からの記録時間等のリ
ニアな頭出し指示手段からの頭出し指示にもとづいて該
当するフレーム番号を算出する手段と、この算出したフ
レーム番号に対応するメモリアドレスを上記変換テーブ
ルから算出してオーディオ信号の頭出しを行なうように
したものである。

【０００９】また、記録中のオーディオ信号が記録開始
時から現在までに用いたメモリ容量と、記録開始時の半
導体メモリの記録可能な容量または現在の残りメモリ容
量とから当該記録中のオーディオ信号の最大記録時間ま
たは記録可能な残り時間を逐次予測するようにしたもの
である。

【００１０】

【作用】この発明による変換テーブルは、所定区間ごと
に区切った各フレームの可変長符号化データの記録アド
レスがフレーム番号を対応させて記録されているので、
記録スタート時間からカウントした現在の記録時間等の
頭出し位置を指示することによりオーディオ信号の頭出
し再生を高速に実行することができる。

【００１１】また、現在記録中のオーディオ信号の記録
可能な最大時間または記録可能な残り時間を計算する手
段は、現時点までに記録されたオーディオ信号の情報量
から次の情報量をリニアに予測し、メモリがオーバーフ
ローする最大記録時間または残り時間を逐次予測する。

【００１２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はオーディオ信号の入力端子、
２はオーディオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、３は符号化器に入力するディジタルオーディオ
データ（以下、「オーディオデータ」という）、４は入
力されたオーディオ信号を周波数領域に変換する時間−
周波数領域変換回路、５は時間−周波数変換回路４によ
り変換された変換係数データ、６は入力されたオーディ
オデータの特性に基づいて所定の音質を得るように変換
係数データ５に対するビット割当を定めるビット割当回
路、７はビット割当回路６により定められたビット割当
情報、８は時間−周波数領域変換回路４により得られた
変換係数データ５をビット割当回路６より割当てられた
ビット数で量子化する量子化回路、９は量子化回路８に
より量子化された量子化データ、１０はビット割当情報
７と量子化データ９を可変長フレームにフォーマッティ
ングするフォーマッティング回路で、４、６、８、１
０、１１で符号化器５０を構成している。

【００１３】１１はビット割当情報７によりフレームご
とに逐次フレーム長を算出するフレーム長算出回路、１
２はフレーム長算出回路１１で得られた各フレームごと
のフレーム数、１３はフレーム長１２にしたがってフォ
ーマッティング回路１０より出力される可変長符号化デ
ータの書き込みアドレスを制御する書き込みアドレス制
御回路、１４は可変長符号化データを記憶する半導体メ
モリ（以下、「メモリ」という）、１５はフレーム単位
に刻まれるフレームクロック、１６はフレームクロック
単位にフレーム長１２に基づいて書き込みアドレス発生
回路１３で生成された書き込みアドレスを変換テーブル
１７に書き込む書き込みアドレス発生器、１８はメモリ
１４の記録可能なメモリ容量、１９はメモリ１４に現在
記録中のオーディオデータが現在まで書き込まれた使用
メモリ容量、２０は書き込みアドレス発生回路１６でカ
ウントされている当該記録中のオーディオデータの現在
までの記録時間、２１は記録可能なメモリ容量１８と使
用メモリ容量１９と記録時間２０より記録可能な時間を
推定する記録可能時間算出器、２２は算出された記録可
能時間を表示する表示手段である。

【００１４】２３は再生時の頭出し位置を指示する頭出
し位置指示手段、２４は頭出し位置指示手段２３より与
えられた位置情報に対応するオーディオ信号のフレーム
番号に変換するフレーム番号への変換器、２５は読み出
しアドレス発生器で、フレームクロック１５にしたがっ
て変換テーブル１７から可変長データを逐次読み出すた
めのアドレス信号を発生するとともに、頭出しなどの場
合にフレーム番号への変換器２４から与えられたフレー
ム番号のデータへジャンプさせる機能を有している。２
６は変換テーブル１７から読み出されたアドレス番号に
対応する可変長データを読み出すアドレスを発生する読
み出しアドレス発生回路、２７は読み出しアドレス発生
回路２６より読み出された可変長再生データの逆量子化
を行なう逆量子化回路、２８は周波数領域の変換係数デ
ータを時間軸のディジタルオーディオ信号に逆変換する
時間−周波数領域逆変換回路、２９は復号化されたディ
ジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換
するＤ／Ａ変換器、３０はオーディオ信号の出力端子
で、２７、２８で復合化器６０を構成している。

【００１５】図２は図１に示すビット割当回路６の構成
を示したものである。図２において、３１は変換係数デ
ータを人間の聴覚特性（クリティカルバンド）に合わせ
て再グルーピングして複数の周波数帯域に分割し、この
各帯域のエネルギを算出する帯域分割エネルギ算出回
路、３２は帯域分割エネルギ算出回路３１で算出された
各帯域のエネルギに基づいて各帯域の許容ノイズレベル
を算出する許容ノイズレベル算出回路、３３は許容ノイ
ズレベル算出回路３２で算出された各帯域の許容ノイズ
レベルと各帯域のエネルギの差分に応じて各帯域に分け
られた変換係数データに割り当てるビット数を決めるビ
ット割当算出回路である。

【００１６】図３はビット割当回路３３でビット数の割
当算出に用いられるマスキングスレッショルドと最小可
聴限を示す図である。

【００１７】図４は各帯域のエネルギと算出された許容
ノイズレベルを示す図である。

【００１８】図５は半導体メモリ１４上に可変長符号化
データと変換テーブルデータを記録したメモリマップを
示す図で、変換テーブルデータエリアと可変長フレーム
データエリアとに区分され、変換テーブルデータエリア
にはフレーム番号に対するメモリ上の可変長データの記
録アドレスが記録され、可変長フレームデータエリアに
はフレーム番号順に可変長符号化データが記録されてい
る。

【００１９】図６はフレーム番号と可変長符号化データ
の記録に要したメモリ容量との関係を示す図で、横軸に
フレーム番号を、縦軸に記録に要したメモリ容量をとっ
てプロットしたものである。

【００２０】次に記録時の動作について説明する。入力
端子１に入力されたオーディオ信号は、Ａ／Ｄ変換器２
にてディジタル信号３に変換され、符号化器５０の時間
−周波数領域変換回路４に入力される。時間−周波数領
域変換回路４では、ディジタルオーディオ信号は所定区
間ごとに複数のフレームに区切られ、そのフレーム単位
で周波数領域に変換され、その変換係数データ５はビッ
ト割当回路６に入力される。ビット割当回路６では、所
定の音質を満たすように入力された変換係数データ５の
特性に基づいたビット割当が行われ、そのビット割当情
報７は量子化回路８、フォーマッティング回路１０およ
びフレーム長算出回路１１に入力される。

【００２１】量子化回路８では、入力されたビット割当
情報７に基づき、その変換係数データ５に割り当てられ
たビット数で量子化される。ビット割当情報７と量子化
データ９はフォーマッティング回路１０に入力され、フ
レームごとにフレーム長が異なる可変長符号化データに
フォーマッティングされる。

【００２２】一方、ビット割当情報７が入力されたフレ
ーム長算出回路１１では、量子化回路８で割り当てられ
た全データビット数が求められ、これに補助情報として
ビット割当情報の固定長のデータビットが加えられて１
フレームの全データビット数（＝フレーム長）が算出さ
れる。このフレーム長は可変長符号化データをメモリ１
４に記録する場合に非常に重要なデータであり、書き込
みアドレス発生回路１３に送られて書き込みアドレスが
生成され、また、そのアドレスが変換テーブル１７に記
録されることになる。

【００２３】このように、所定の音質が得られるように
フレームごとにビット数を割り当て、この割当ビット数
で量子化された各フレームの量子化データとビット割当
情報とを記録する符号化方式を、ここでは「可変長符号
化方式」という。

【００２４】次に、図２によってビット割当回路６にお
けるビット割当動作についてさらに詳しく説明する。入
力された変換係数データ５は、通常、全周波数帯域を等
分割（例えば１２８〜５１２分割）したものであるが、
帯域分割エネルギ算出回路３１にて人間の聴覚特性（ク
リティカルバンド）に合わせて５０分割程度の周波数帯
域に再分割され、各帯域ごとの平均エネルギが算出され
る。算出された各帯域のエネルギは許容ノイズレベル算
出回路３２に入力され、許容ノイズレベルが算出され
る。許容ノイズレベルの算出には、人間の聴覚特性を考
慮して聴感上劣化の少ない符号化を行うために、マスキ
ング効果、最小可聴限特性等が用いられる。ここで、マ
スキング効果とは、ある帯域のレベルの大きな音によっ
て他の帯域の音がマスクされる効果であり、最小可聴限
とは、人間の聞こえる最小レベルの音である。

【００２５】図３に、各帯域のエネルギに対してマスキ
ング効果と、最小可聴限により許容ノイズレベルが算出
される例を示す。図３においてＳ１〜Ｓ１０は１０の帯
域に分割された場合の各帯域のエネルギを示す。各帯域
のエネルギから左右に伸びた斜線はその帯域の音により
マスキングされる領域を示す。また、点線は最小可聴限
を示す。各帯域の許容ノイズレベルは、他の帯域からの
マスキングレベルと最小可聴限のうち最大レベルのもの
が選ばれる。図３の例において、選ばれた各帯域の許容
ノイズレベルを図４中の横線で示す。許容ノイズレベル
算出回路３２で算出された許容ノイズレベルと、各帯域
のエネルギは割当ビット算出回路３３に入力される。割
当ビット算出回路３３では、許容ノイズレベル以下の音
は聞こえないため、許容ノイズレベルを超えている帯域
の音について、各帯域のエネルギと許容ノイズレベルの
差分に応じたビット数を算出し、ビット割当情報７を出
力する。このようにして割り当てられたビット数は、入
力された信号の性質に基づくものであり、各フレームの
符号化に割り当てられるビット数は可変となる。したが
って、記録オーディオ信号の情報量が多ければメモリ１
４への記録可能な時間は短くなるが、情報量が少なけれ
ば記録可能時間は長くなる。

【００２６】次に、書き込みアドレス発生回路１３は、
入力されたフレーム長１２にしたがって書き込みアドレ
スを発生し、フォーマッティング回路１０でフォーマッ
ティングされた可変長符号化データがメモリ１４に書き
込まれる。書き込みアドレスは図５に示すように、順番
にフレーム長分だけ加算され、メモリ１４には可変長符
号化データが連続的に記録されることになる。

【００２７】また、変換テーブル１７には、図５に示す
ように、フレームごとに更新される書き込みアドレス
（アドレス発生回路１６の出力）にしたがって、メモリ
１４に書き込まれた可変長符号化データのアドレス値が
記録される。図１では半導体メモリ１４と変換テーブル
１７を別のメモリとして表わしたが、１つのメモリのメ
モリエリアを分割した場合でも同じであり、この場合の
メモリマップが図５になる。図５では、アドレス０より
９９９が変換テーブルデータエリア、アドレス１０００
より可変長フレームデータエリアとなっており、アドレ
ス０より可変長符号化データの記録されているメモリア
ドレスが固定長で順番に記録されている。可変長フレー
ムデータエリアではアドレス１０００より各可変長フレ
ームデータが、詰められて順番に記録されている。

【００２８】次に、記録時間の推定動作について説明す
る。記録時に可変長符号化を用いたことによりメモリ１
４への記録時間がオーディオ信号によって異なる。記録
可能時間算出器２１は、入力された記録可能なメモリ容
量１８と、記録中のオーディオ信号の現在までの使用メ
モリ容量１９と、記録中のオーディオ信号の現在までの
記録時間２０から、次式、 （現在までのオーディオ信号記録時間）×（記録可能な
メモリ容量／使用メモリ容量） の演算を行って記録可能時間を逐次予測する。この演算
は、図６のグラフの原点と、現在までの記録時間２０に
相当するフレーム番号に対するメモリ使用容量１９を直
線で結び、その延長線上で、メモリの容量が使用可能な
メモリ容量１８となるフレーム番号が記録可能時間の予
測値とすることに相当する。つまり、これは直線予測そ
のものであり、記録されるデータの変化量が少なければ
より予測誤差が少なく、また記録可能なメモリ容量（残
量）が少なくなればなるほど誤差が少なくなる。記録可
能なメモリ容量１８に、当該オーディオ信号の記録開始
時点でのメモリ１４の残量をとれば最大記録可能予測時
間となり、記録中の現在の時点におけるメモリ１４の残
量をとれば、あとどれだけの時間記録できるかの予測が
できることになる。記録可能時間算出器２１の出力信号
は表示手段２２に送られ、記録可能時間の予測値が逐次
表示される。

【００２９】次に、再生時の説明をする。まず読み出し
アドレス発生器２５からフレームクロック１５ごとにカ
ウントアップするアドレス信号が作られ、変換テーブル
１７に与えられる。変換テーブル１７から、対応するフ
レーム番号の可変長符号化データが記録されているメモ
リアドレスの先頭番地が読み出されて読み出しアドレス
発生回路２６に初期設定される。読み出しアドレス発生
回路２６は、初期設定値から逐次カウントアップしなが
らそのフレーム番号の可変長符号化データをメモリ１４
から読み出す。読み出された可変長符号化データは逆量
子化回路２７において逆量子化され、さらに時間−周波
数領域逆変換回路２８により時間軸に戻されディジタル
オーディオ信号に復号される。復号化器６０の出力はＤ
／Ａ変換器２９によりアナログオーディオ信号に変換さ
れ、出力端子３０から出力される。

【００３０】また、頭出し再生を行う場合には、頭出し
位置指示手段２３からジャンプ先の記録されている位置
情報を出力し、フレーム番号への変換器２４で対応する
フレーム番号に変換され、読み出しアドレス発生器２５
のアドレスカウンタの初期値をプリセットする。これに
よりメモリ１４からの所望の頭出し位置の読み出し信号
を得ることができる。

【００３１】本実施例では、符号化器５０でディジタル
オーディオ信号３を周波数軸に変換する場合に、時間−
周波数領域変換回路、つまりＦＦＴやＤＣＴといったイ
メージで説明したが、フィルタを用いたサブバンド方式
でも同様の効果を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、入力された信号に基づいて
所定の音質が得られるよう可変長フレームで可変長符号
化を行う半導体メモリ記録再生装置において、各フレー
ムの可変長符号化データの記録アドレスとフレーム番号
とを対応させた変換テーブルと、先頭からの時間等のリ
ニアな頭出し位置を指示する手段からの頭出し位置情報
から頭出し位置のフレーム番号を算出する手段とを備え
ることにより、頭出しが高速で行える半導体メモリオー
ディオ記録再生装置が得られる。

【００３３】また、記録中のオーディオ信号の現在まで
の記録時間と、使用したメモリ容量と、記録可能なメモ
リ容量（残量）とから、直線予測により記録可能時間を
逐次推定するようにしたので、記録時間が記録するオー
ディオ信号に応じて異なるものの、使用に不便さを感じ
させない半導体メモリオーディオ記録再生装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による半導体メモリオーデ
ィオ記録再生装置のブロック回路図である。

【図２】この実施例の符号化器を構成するビット割当回
路の構成を示すブロック回路図である。

【図３】このビット割当回路でビット算出に用いるマス
キング効果と最小可聴限の関係を示す図である。

【図４】このビット割当回路で算出された各帯域の許容
ノイズレベルと各帯域のエネルギの関係を示した図であ
る。

【図５】この実施例のメモリマップの一例を示す図であ
る。

【図６】この実施例の記録可能時間算出器の動作を説明
するための図である。

【符号の説明】

１４ 半導体メモリ １７ 変換テーブル ２１ 記録可能時間算出器 ２２ 表示手段 ２３ 頭出し位置指示手段 ２４ フレーム番号への変換器 ５０ 符号化器 ６０ 復号化器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル化されたオーディオ信号を所
   定区間ごとにフレームに区切って、各フレームごとに可
   変長符号化して半導体メモリに記録し再生する半導体メ
   モリオーディオ記録再生装置において、各フレームごと
   の可変長データのメモリアドレスと各フレームの番号と
   を対応させた変換テーブルと、頭出し指示手段から指定
   された位置を示すデータから該当するフレーム番号を算
   出する手段と、この算出されたフレーム番号に該当する
   メモリアドレスを上記変換テーブルから読み出して当該
   装置に頭出し動作を行わせる制御手段とを備えたことを
   特徴とする半導体メモリオーディオ記録再生装置。
2. 【請求項２】 ディジタル化されたオーディオ信号を所
   定区間ごとにフレームに区切って、各フレームごとに可
   変長符号化して半導体メモリい記録し再生する半導体メ
   モリオーディオ記録再生装置において、記録中のオーデ
   ィオ信号の記録開始時から現在までの記録時間を計時す
   る手段と、この間に使用したメモリ容量を算出する手段
   と、当該オーディオ信号の記録開始時の使用可能なメモ
   リ容量または現在の使用可能なメモリ容量と上記記録時
   間および使用メモリ容量とから当該記録中のオーディオ
   信号の最大記録可能時間または記録可能な残り時間を算
   出する手段、およびこの算出時間を表示する手段とを備
   えたことを特徴とする半導体メモリオーディオ記録再生
   装置。