JPH09261066A - Lossless encoder, lossless recording medium, lossless decoder and lossless encoder/decoder - Google Patents
Lossless encoder, lossless recording medium, lossless decoder and lossless encoder/decoderInfo
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- JPH09261066A JPH09261066A JP8072693A JP7269396A JPH09261066A JP H09261066 A JPH09261066 A JP H09261066A JP 8072693 A JP8072693 A JP 8072693A JP 7269396 A JP7269396 A JP 7269396A JP H09261066 A JPH09261066 A JP H09261066A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はデジタル信号を高品
質で劣化無く伝送するためのロスレス符号装置とロスレ
ス記録媒体とロスレス復号装置とロスレス符号復号装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lossless coding device, a lossless recording medium, a lossless decoding device, and a lossless code decoding device for transmitting a digital signal with high quality without deterioration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンパクトディスクやＤＡＴ等デジタル
信号による音楽の記録再生が広く行なわれている。例え
ばコンパクトディスクはサンプリング周波数４４.１kH
z、１６ビットの直線符号方式で記録している。この方
式では２２.０５kHzを超える音の再生も、９８ｄＢを超
えるダイナミックレンジを得ることも原理的に不可能で
ある。生演奏の楽器から発生する音響信号には２２.０
５kHzを超える成分を含んでいるにも関わらず、可聴帯
域外であることを理由にこの成分を再生する必要がない
とされていた。ところが近年、超高音が人間の脳波であ
るα波を活性化する可能性についての研究がなされてお
り、超高音が脳波に何らかの作用があると考えられ始め
てきた。人間に聴こえるかどうかは個体差もあって一概
には言えないが何らかの身体的生理的な影響や効果があ
ること、および将来の文化遺産としてより高音質なもの
を残すために再生信号における超高域成分が重要である
ことが指摘されている。また、実際の音のダイナミック
レンジは１００ｄＢを超え１３０ｄＢに到るものが存在
することに対して、これを直線符号の１６ビットで表現
した場合のクリップ歪が生じやすいこと、および特に信
号の小さい領域で量子化誤差による歪みが音の濁りとな
ることなどからダイナミックレンジが不足していること
が指摘されている。2. Description of the Related Art Recording and reproduction of music by digital signals such as compact discs and DAT are widely performed. For example, a compact disc has a sampling frequency of 44.1 kHz.
It is recorded by the linear code system of z and 16 bits. With this method, it is theoretically impossible to reproduce sound exceeding 22.05 kHz and obtain a dynamic range exceeding 98 dB. 22.0 for sound signals generated from live musical instruments
It was said that it was not necessary to reproduce this component because it was out of the audible band even though it contained a component exceeding 5 kHz. However, in recent years, studies have been conducted on the possibility that super high frequencies activate α waves, which are human brain waves, and it has begun to be considered that ultra high frequencies have some effect on brain waves. Whether or not it can be heard by humans cannot be generally stated because of individual differences, but it has some physical and physiological influences and effects, and in order to leave a higher quality sound as a future cultural heritage, the ultra high level in the reproduced signal It has been pointed out that the range component is important. In addition, the dynamic range of the actual sound exceeds 100 dB and reaches 130 dB, whereas when this is expressed by 16 bits of a linear code, clip distortion is likely to occur, and particularly in a small signal area. It has been pointed out that the dynamic range is insufficient because distortion due to quantization error causes muddy sound.
【０００３】そこで、誠文堂新光社発行、無線と実験誌
１９９５年２月号第１００〜１０１頁に示されるよう
に、１６ビットデータのＬＳＢを用い、このビットに２
２.０５kHz以上の音楽信号情報をＡＤＰＣＭを用いて記
録するという方法（方式１とする）や、アイエー出版社
発行、ラジオ技術誌１９９１年４月号第１４７〜１５０
頁に示されるように、ノイズシェーピングを用いて量子
化ノイズを１５kHz〜２２.０５kHzに追いやり、聴感上
のダイナミックレンジを改善する方法（方式２とする）
が提案されている。Therefore, as shown in Radio and Experiment Magazine February 1995 issue, pages 100-101, published by Seibundo Shinkosha, LSB of 16-bit data is used, and 2 bits are used for this bit.
A method of recording music signal information of 2.05 kHz or more by using ADPCM (method 1), published by AIA Publisher, Radio Technical Journal, April 1991, 147-150.
As shown in the page, a method of driving the quantization noise to 15kHz to 22.05kHz by using noise shaping to improve the dynamic range in hearing (method 2).
Has been proposed.
【０００４】また、次世代のフォーマットとして、近年
高密度記録ディスクの実用化の開発が進み、ＤＶＤ（デ
ジタル・ビデオ・ディスクまたはデジタル・バーサタイ
ル・ディスク）のベースとして検討されたＳＤ（スーパ
ーデンシティ・ディスク）フォーマットがある。ＳＤフ
ォーマットのオーディオ部については、ＡＥＳ（エー・
イー・エス）発行、99th Convention 1995 October 6-9
New York 予稿番号4121(D-9)「The Application of
a New High-Density Optical Disc for Audio」に概要
が発表され、その中で、サンプリング周波数４８ｋHz・
１６ビットリニアＰＣＭからサンプリング周波数９６ｋ
Hz・２４ビットリニアＰＣＭと従来のＣＤの仕様を大き
く超えるＳＤフォーマット案の仕様が開示された。この
フォーマット案で再生周波数帯域約４５ｋＨｚ、ダイナ
ミックレンジ１４０ｄＢが達成可能となる見通しが得ら
れている。Further, as a next-generation format, development of practical application of high-density recording disks has progressed in recent years, and SD (Super Density Disk) considered as the base of DVD (Digital Video Disk or Digital Versatile Disk) ) There is a format. For the SD format audio part, AES
Published by Es, 99th Convention 1995 October 6-9
New York Proceeding No. 4121 (D-9) `` The Application of
a New High-Density Optical Disc for Audio ", the sampling frequency was 48kHz.
Sampling frequency 96k from 16-bit linear PCM
The specifications of the SD format proposal that greatly exceeds the specifications of the Hz / 24-bit linear PCM and the conventional CD have been disclosed. It is expected that this format proposal can achieve a reproduction frequency band of about 45 kHz and a dynamic range of 140 dB.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
研究 「大橋 力 他：ＬＰとＣＤとの音質のちがいに
ついて−生理学的・感性科学的検討− 信学技報ＨＣ９
４−０６（１９９４−０６）電子情報通信学会」に見ら
れるように、ＬＰには５０ｋＨｚをうわまわり１００ｋ
Ｈｚに達する信号が再生可能な状態で記録されているこ
とが確認され、民族楽器ガムランのフォルテシモのパー
トでは５０ｋＨｚをうわまわり１００ｋＨｚに達するス
ペクトルが観測された。この研究結果からは、ＳＤフォ
ーマット案の約４５ｋＨｚの帯域でも、これらの音楽を
忠実に再現するにはなお帯域不足であると言わざるを得
ない。ＳＤフォーマット案においてサンプリング周波数
をさらに高く例えば仮に２４０ｋＨｚに拡張するとすれ
ば再生帯域が１００ｋＨｚ以上に伸びるが、そのために
必要な情報量はチャンネルあたり５．７６(Mbps)、２ｃ
ｈステレオでは１１．５２(Mbps)と膨大になる。そうす
るとＤＶＤの容量４．７ギガバイトをもってしても約５
０分しか記録できず、さらにビットレートの暫定割り当
て上限の６．７５(Mbps)を超え実用的でない。[Problems to be Solved by the Invention] However, a recent research "Riki Ohashi et al .: Difference in sound quality between LP and CD-physiological / sensitivity-based study-"
As seen in "4-06 (1994-06) Institute of Electronics, Information and Communication Engineers", LP has a girth of 50 kHz and 100 kHz.
It was confirmed that a signal reaching up to Hz was recorded in a reproducible state, and in the part of Fortissimo of the traditional musical instrument gamelan, a spectrum was observed around 50 kHz and reaching up to 100 kHz. From this research result, it must be said that the band is still insufficient for faithfully reproducing these music even in the band of about 45 kHz of the SD format proposal. If the sampling frequency is further increased in the SD format proposal, for example, if it is expanded to 240 kHz, the reproduction band will be extended to 100 kHz or more, but the amount of information required for that is 5.76 (Mbps), 2c per channel.
In the case of h-stereo, it is huge at 11.52 (Mbps). Then, even if the DVD has a capacity of 4.7 GB, it is about 5
Only 0 minutes can be recorded, and it exceeds the provisional allocation upper limit of bit rate of 6.75 (Mbps), which is not practical.
【０００６】本発明は上記の問題を解決するもので、広
帯域でしかも高ダイナミックレンジを有するロスレス符
号装置とロスレス記録媒体とロスレス復号装置とロスレ
ス符号復号装置とを提供することを目的とする。The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a lossless coding device, a lossless recording medium, a lossless decoding device, and a lossless code decoding device having a wide band and a high dynamic range.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明によるロスレス符号装置は、広帯域オーディオ
データを基底バンドと高域の復数のサブバンドに分割す
るサブバンド分割フィルタで各サブバンドに分割し、各
サブバンド毎にノイズフロアが高い時は所定のノイズマ
ージンを確保してビット数を低減するようにした。ま
た、前記各サブバンドの全部またはその中のいくつかの
サブバンドにおいて可逆変換可能なデータ圧縮を行なう
冗長圧縮部と、前記複数の冗長圧縮部の出力データをそ
れぞれ多重化するマルチプレクサから符号化データを取
り出すようにした。In order to achieve this object, a lossless coding apparatus according to the present invention uses a sub-band division filter for dividing wide band audio data into a base band and a sub-band having a high-order binary number. When the noise floor is high for each subband, a predetermined noise margin is secured to reduce the number of bits. Coded data from a redundant compression unit that performs data compression capable of reversible conversion in all or some of the subbands, and a multiplexer that multiplexes the output data of the plurality of redundant compression units, respectively. I took it out.
【０００８】また、この目的を達成するために本発明に
よるロスレス復号装置は、入力符号化データから複数の
サブバンドデータと圧縮情報、タイムコードなどの付加
情報を再生するデマルチプレクサと、それぞれのサブバ
ンド毎にデータを復元する冗長復元部と、信号帯域情報
に応じてオーバサンプリング周波数を決定しオーバサン
プリングするオーバサンプリング部と、複数のサブバン
ドデータを合成して広帯域信号データを出力するサブバ
ンド合成フィルタとを備え広帯域オーディオデータを出
力するようにした。In order to achieve this object, the lossless decoding apparatus according to the present invention includes a demultiplexer for reproducing a plurality of subband data and additional information such as compression information and time code from input coded data, and respective submultiplexers. Redundancy restoration unit that restores data for each band, oversampling unit that determines oversampling frequency according to signal band information and oversamples, and subband synthesis that synthesizes multiple subband data and outputs wideband signal data A wide band audio data is output with a filter.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明のロスレス符号装置（以
下、単に符号装置と称す場合がある）は、万一最大の帯
域に及ぶ広帯域で高出力のデータが入力された時にはサ
ブバンドを信号帯域１２０ｋＨｚまで広げかつ２４ビッ
ト（１４４ｄＢ以上）まで割り当てる作用があり、超高
域ハイファイ信号として符号化できる潜在能力を持つ。
通常は各サブバンド毎にノイズフロアが高い時は所定の
ノイズマージンを確保してビット数を低減する作用があ
るのでノイズ成分ばかりのデータに無駄な情報を割り当
てないようにでき、収音時のシステムで決定されるノイ
ズフロアに応じた必要最少限のビットレートが割り当て
られる。また、各サブバンドの全部またはその中のいく
つかのサブバンドにおいて所定時間の信号ピークレベル
を検出してスケールファクタを決定し上位の冗長ランレ
ングスを除外して無駄なヘッドルームを無くして、入力
した広帯域オーディオデータをロスを全く発生させずに
必要最少限のビットレートに圧縮した符号が得られる。
また、各サブバンドごとに線形予測符号化およびエント
ロピー符号化によるロスレスデータ圧縮を行う。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The lossless encoder of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as an encoder) has a sub-band as a signal band when data of a wide band and a high output covering a maximum band is input. It has the function of expanding up to 120 kHz and allocating up to 24 bits (144 dB or more), and has the potential to be encoded as a super high frequency hi-fi signal.
Normally, when the noise floor is high for each sub-band, it has the effect of securing a predetermined noise margin and reducing the number of bits, so it is possible to prevent unnecessary information from being allocated to data that contains only noise components. The minimum required bit rate is assigned according to the noise floor determined by the system. In addition, by detecting the signal peak level for a predetermined time in all or some of the subbands of each subband and determining the scale factor, the upper redundant run length is excluded to eliminate unnecessary headroom, and input It is possible to obtain a code in which the wide band audio data is compressed to a required minimum bit rate without causing any loss.
In addition, lossless data compression by linear predictive coding and entropy coding is performed for each subband.
【００１０】また、本発明のロスレス記録媒体は、上記
した符号を信号として記録できる。また、本発明のロス
レス復号装置（以下、単に復号装置と称する場合があ
る）は、上記した符号を信号として受信して、入力符号
化データから複数のサブバンドデータと圧縮情報、タイ
ムコードなどの付加情報を再生し、サブバンド毎に復元
し、信号帯域情報に応じてオーバサンプリング周波数を
決定しオーバサンプリングし、複数のサブバンドデータ
を合成して広帯域信号データを出力するので、伝送信号
の品質によって万一最大の帯域に及ぶ広帯域で高出力の
データが入力された時にはサブバンドを信号帯域１２０
ｋＨｚまで広げかつ２４ビット（１４４ｄＢ以上）まで
割り当てて超高域ハイファイ信号として符号化できる能
力を持ち、通常は各サブバンド毎にノイズフロアが高い
時は所定のノイズマージンを確保してビット数を低減す
る作用でノイズ成分ばかりのデータに無駄な情報を割り
当てないようにでき、サブバンドのスケールファクタを
決定し上位の冗長ランレングスを除外した高効率な広帯
域オーディオデータを出力できるものである。Further, the lossless recording medium of the present invention can record the above-mentioned code as a signal. Further, a lossless decoding device of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as a decoding device) receives the above-mentioned code as a signal, and outputs a plurality of subband data, compression information, time code, etc. from input encoded data. It reproduces the additional information, restores it for each subband, determines the oversampling frequency according to the signal band information, performs oversampling, and synthesizes multiple subband data to output wideband signal data. In the unlikely event that wide-band, high-output data that reaches the maximum bandwidth is input, the sub-band is converted to the signal band 120.
It has the ability to spread to kHz and allocate up to 24 bits (144 dB or more) to encode as a super high frequency hi-fi signal. Normally, when the noise floor is high for each subband, a predetermined noise margin is secured to ensure the number of bits. It is possible to prevent unnecessary information from being allocated to data including only noise components due to the effect of reduction, and to output highly efficient wideband audio data in which the subband scale factor is determined and the upper redundant run length is excluded.
【００１１】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明を行う。図１は、本発明の実施の形
態におけるロスレス符号装置を表すブロック図である。
図中、１０は入力した広帯域オーディオデータをｎ（ｎ
は２以上の整数）のサブバンドに分割するサブバンド分
割フィルタ、２０ないし２４はサブサンプリング部、１
１は線形予測符号器、３０は基底バンド符号処理部、３
１ないし３４は冗長なランレングスデータを圧縮する冗
長圧縮部、１６はエントロピー符号器またはΔΣ変調
器、１２はマルチプレクサ、１３は符号ディザ発生器、
１４は符号システム制御部である。入力するオーディオ
データの性質を表す情報として、ノイズフロア情報をノ
イズフロア情報入力端４２から、入力信号帯域情報を入
力信号帯域情報入力端４３から入力し、符号のモード情
報をモード情報入力端４４から入力する。広帯域オーデ
ィオデータを広帯域オーディオデータ入力端４１から入
力し、符号化データを符号化データ出力端４５から取り
出す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a lossless coding device according to an embodiment of the present invention.
In the figure, 10 indicates the input wideband audio data by n (n
Is an integer greater than or equal to 2), a subband division filter for dividing into subbands, 20 to 24 are subsampling units, 1
1 is a linear predictive encoder, 30 is a base band code processing unit, 3
1 to 34 are redundant compression units for compressing redundant run length data, 16 are entropy encoders or ΔΣ modulators, 12 are multiplexers, 13 are code dither generators,
Reference numeral 14 is a code system control unit. Noise floor information is input from the noise floor information input end 42, input signal band information is input from the input signal band information input end 43, and code mode information is input from the mode information input end 44 as information representing the property of the input audio data. input. Wideband audio data is input from the wideband audio data input terminal 41, and encoded data is extracted from the encoded data output terminal 45.
【００１２】符号化データは伝送装置（図示しないが、
ここでは高密度光ディスクの書き込み装置とする）へ出
力し、記録フォーマットを形成して高密度光ディスクの
媒体（図１におけるロスレス記録媒体１５）に記録す
る。ロスレス記録媒体１５を再生手段（図示せず）で再
生し符号化データを復号して取り出す。The encoded data is transmitted by a transmission device (not shown,
Here, it is output to a writing device for a high density optical disc), a recording format is formed, and recording is performed on the medium of the high density optical disc (lossless recording medium 15 in FIG. 1). The lossless recording medium 15 is reproduced by reproducing means (not shown) to decode the coded data and take it out.
【００１３】図２は本発明の実施の形態におけるロスレ
ス復号装置を表すブロック図である。図中、５０は入力
した符号化データから複数のサブバンドおよび付加情報
を再生し分離データを取り出すデマルチプレクサ、５６
はエントロピー復号器またはΔΣ復調器、６０は基底バ
ンド復号処理部、６１ないし６４は冗長復元部、５１は
線形予測復号器、７０ないし７４はオーバーサンプリン
グ部、５２はサブバンド合成フィルタ、５４は復号シス
テム制御部である。ロスレス復号装置全体の動作を指令
するモード情報をモード情報入力端９４から復号システ
ム制御部５４に入力する。符号化データ入力端９１から
入力するデータに多重されるノイズフロア情報と入力信
号帯域情報をデマルチプレクサ５０で分離識別し、ノイ
ズフロア情報９２、入力信号帯域情報９３として復号シ
ステム制御部５４に入力する。これらの情報で復号シス
テム制御部５４は全体の動作を制御する。FIG. 2 is a block diagram showing a lossless decoding apparatus according to the embodiment of the present invention. In the figure, 50 is a demultiplexer for reproducing a plurality of subbands and additional information from the input coded data and extracting separated data, 56
Is an entropy decoder or ΔΣ demodulator, 60 is a base band decoding processing unit, 61 to 64 are redundancy restoration units, 51 is a linear prediction decoder, 70 to 74 are oversampling units, 52 is a subband synthesis filter, and 54 is a decoding unit. It is a system control unit. Mode information for instructing the operation of the entire lossless decoding apparatus is input to the decoding system control unit 54 from the mode information input terminal 94. The demultiplexer 50 separates and identifies the noise floor information and the input signal band information multiplexed in the data input from the encoded data input terminal 91, and inputs them to the decoding system control unit 54 as the noise floor information 92 and the input signal band information 93. . The decoding system control unit 54 controls the entire operation based on these pieces of information.
【００１４】以上のように全体を構成した実施の形態に
おいて、各種のモードの場合について図面を参照して詳
細に説明する。まず、本実施の形態における第１のモー
ドのロスレス符号装置について符号動作を説明する。図
１において、モード情報入力端４４にモード情報を入力
して符号システム制御部１４により全体動作のモードを
設定する。広帯域オーディオデータ入力端４１より入力
信号（ここではサンプリング周波数を２４０ｋHz、語長
を２４ビットとしている）を入力する。これとは別に、
広帯域オーディオデータ作成時のスタジオ暗騒音ノイ
ズ、マイクアンプのノイズレベルおよびＡＤ変換器のス
ペック等の既知パラメータを基にして、有効な周波数帯
域とサブバンド２４ｋHz毎にノイズフロアを別途計算し
て、ノイズフロア情報と入力信号帯域情報を得、これら
を適時キー手段またはスイッチ手段（図示せず）などに
よって、それぞれノイズフロア情報入力端４２と入力信
号帯域情報入力端４３から入力される。また、モード情
報入力端４４には第１のモードすなわち広帯域オーディ
オモードの符号化要求を指令する情報が入力される。こ
れらの指令に基づいて符号システム制御部１４はサブバ
ンド分割フィルタ１０の設定を行う。サブバンド分割フ
ィルタ１０は５バンドすなわち基底バンドＢ０とサブバ
ンドＢ１ないしサブバンドＢ４に広帯域オーディオデー
タを帯域分割する。In the embodiment configured as a whole as described above, various modes will be described in detail with reference to the drawings. First, the coding operation of the first mode lossless coding apparatus according to the present embodiment will be described. In FIG. 1, mode information is input to the mode information input terminal 44, and the code system control unit 14 sets the mode of the entire operation. An input signal (here, the sampling frequency is 240 kHz and the word length is 24 bits) is input from the wideband audio data input terminal 41. Aside from this,
Noise floor is calculated separately for each effective frequency band and 24 kHz sub-band based on known parameters such as studio background noise when creating wideband audio data, noise level of microphone amplifier and specifications of AD converter. The floor information and the input signal band information are obtained, and these are input from the noise floor information input end 42 and the input signal band information input end 43 by timely key means or switch means (not shown). Further, the mode information input terminal 44 is supplied with information for instructing the encoding request of the first mode, that is, the wideband audio mode. The code system control unit 14 sets the sub-band division filter 10 based on these commands. The sub-band division filter 10 divides the wide band audio data into five bands, that is, the base band B0 and the sub-bands B1 to B4.
【００１５】図３は第１のモードにおけるサブバンドの
分割およびサブサンプリング方法を示すスペクトル図で
ある。サブバンド分割フィルタ１０は基底バンドＢ０を
信号周波数２４ｋHzまで、サブバンドＢ１を信号周波数
２４ｋHzないし４８ｋHzの帯域、以降サブバンドＢ２か
らサブバンドＢ４までを順次１２０ｋHzまでの帯域に分
割する（図３（ａ））。好ましくは８倍以上のオーバー
サンプリング処理によるポリフェーズ・クォドラチャ・
ミラー・フィルタ（以下ＱＭＦという）で構成する。Ｑ
ＭＦとするのは、バンドのクロスオーバ付近で起こるエ
リアシング歪みをキャンセルできるようするためであ
る。FIG. 3 is a spectrum diagram showing a subband division and subsampling method in the first mode. The sub-band division filter 10 divides the base band B0 up to a signal frequency of 24 kHz, the sub-band B1 into a signal frequency band of 24 kHz to 48 kHz, and subsequently sub-bands B2 to B4 into bands up to 120 kHz (see FIG. )). Preferably polyphase quadrature by oversampling processing of 8 times or more
It is composed of a mirror filter (hereinafter referred to as QMF). Q
The MF is used to cancel aliasing distortion that occurs near the band crossover.
【００１６】以下、図１と図３を用いて説明する。サブ
バンド分割フィルタ１０の基底バンドＢ０の出力１００
の信号スペクトルは図３（ｂ）のＢ０となる。図３のfo
vsはＱＭＦのオーバーサンプリング周波数で３８４ｋHz
とした。サブバンド分割フィルタ１０の基底バンドＢ０
の出力１００はサブサンプリング部２０でサブサンプリ
ング周波数(fsub)４８ｋHzでサブサンプリングする。サ
ブサンプリングした信号スペクトルは図３(ｃ）の低域
データＳＢ０に変換する。同様にサブバンドＢ１、Ｂ
２，Ｂ３およびＢ４の信号スペクトル図３（ｄ）のＢ
１、同（ｆ）のＢ２、同（ｈ）のＢ３および同（ｊ）の
Ｂ４を、低域へサブサンプリングして、それぞれ図３
（ｅ）のＳＢ１、同（ｇ）のＳＢ２、同（ｉ）のＳＢ３
および同（ｋ）のＳＢ４とする。各サブバンドのビット
レートは共にサブサンプリング周波数４８ｋHzかつビッ
ト数２４ビットであるので１．１５２(Mbps)であり、基
底バンドからサブバンドＢ４まで総合した最大ビットレ
ートは５．７６(Mbps)である。A description will be given below with reference to FIGS. 1 and 3. Output 100 of base band B0 of subband division filter 10
The signal spectrum of is B0 in FIG. Fo in Figure 3
vs is the QMF oversampling frequency of 384 kHz
And Base band B0 of subband division filter 10
The output 100 is subsampled by the subsampling unit 20 at a subsampling frequency (fsub) of 48 kHz. The sub-sampled signal spectrum is converted into the low frequency band SB0 of FIG. Similarly, subbands B1 and B
2, B3 and B4 signal spectra B in FIG. 3 (d)
1, B2 of the same (f), B3 of the same (h) and B4 of the same (j) are sub-sampled to the low frequency range, respectively.
SB1 of (e), SB2 of (g), SB3 of (i)
And SB4 of the same (k). The bit rate of each sub-band is 1.152 (Mbps) because both the sub-sampling frequency is 48 kHz and the number of bits is 24 bits, and the maximum bit rate totaled from the base band to the sub-band B4 is 5.76 (Mbps). .
【００１７】図５は第１のモードにおけるサブバンドの
分割方法を表す図であり、図５において水平軸は信号周
波数、左の垂直軸は信号レベル、右の垂直軸は符号ビッ
ト数を表す。上記のようにしたため、万一最大の帯域に
及ぶ広帯域で高出力のデータが入力された時にはサブバ
ンドを信号帯域１２０ｋＨｚまで広げかつ２４ビット
（１４４ｄＢ以上）まで割り当てる作用があり、超高音
域に及ぶハイファイ信号を符号化できる能力を持つ。こ
の最大能力を保った上で、各サブバンド帯域の信号成分
に着目して、以下の３つないしは４つの方法手順により
ロスレス符号化を行う。FIG. 5 is a diagram showing a subband division method in the first mode. In FIG. 5, the horizontal axis represents the signal frequency, the left vertical axis represents the signal level, and the right vertical axis represents the number of code bits. Because of the above, when high-output data in a wide band covering the maximum band is input, it has the effect of expanding the sub-band to the signal band of 120 kHz and allocating it to 24 bits (144 dB or more), which extends to the ultra-high range. It has the ability to encode hi-fi signals. While maintaining this maximum capability, focusing on the signal components in each subband band, lossless encoding is performed by the following three or four method procedures.
【００１８】まず１つの方法は、入力信号のノイズフロ
アを予め知って無駄な情報割り当てをしないようにする
ことである。近年の優れたスタジオ環境でも暗騒音とマ
イクアンプ熱雑音のため、収音の総合ダイナミックレン
ジは聴感補正なしでは高々１２０ｄＢ程度である。ま
た、２０ｋHzないし１００ｋHzの周波数帯域ではＡＤコ
ンバータの特性も厳しくなってダイナミックレンジがさ
らに狭くなり８０ｄＢ程度の確保がせいぜいである。今
後の画期的な発明が期待されるが、当面は緩やかなペー
スで改善が成されると予測する。First, one method is to know the noise floor of the input signal in advance and prevent unnecessary information allocation. Even in an excellent studio environment in recent years, the total dynamic range of sound pickup is about 120 dB at most without hearing correction due to background noise and microphone amplifier thermal noise. Further, in the frequency band of 20 kHz to 100 kHz, the characteristics of the AD converter become severe, the dynamic range becomes narrower, and about 80 dB can be secured at best. Although epoch-making inventions are expected in the future, it is expected that improvements will be made at a moderate pace for the time being.
【００１９】図６は前記した当面の収音環境における広
帯域オーディオデータの収音ノイズフロアを示すととも
に、ノイズフロア情報入力端４２から読み込んだ情報を
もとに符号量子化ノイズを設定した例についてこれらの
関係を示す図である。図６において軸は図５と同じとし
た。符号システム制御部１４はノイズフロア情報入力端
４２から入力した情報から各サブバンドに所要の量子化
ステップサイズを定めてサブサンプリング部２０ないし
２４を制御する。基底バンドＢ０はＳＤフォーマット案
の中から選択したフォーマットに合わせ量子化ステップ
サイズ２４ビットとする。他に２０ビットおよび１６ビ
ットが選択可能である。サブバンドＢ１はこれに相当す
る帯域の収音ノイズフロアが−１０５ないし−１１５ｄ
Ｂであるため符号化量子化ノイズ−１３２ｄＢ以下が得
られる量子化ステップサイズ２２ビットとする。このよ
うに収音ノイズフロアに約２０ｄＢのマージンをとって
量子化ステップサイズのビット数を設定する。これは収
音ノイズフロアの下に埋もれた信号までをも忠実に符号
化するためである。同様にして、サブバンドＢ２ないし
サブバンドＢ４の量子化ステップサイズを決定し、それ
ぞれ量子化ビット数を２０、１８、１６ビットとする。FIG. 6 shows the picked-up noise floor of wideband audio data in the above-mentioned sound picked-up environment, and an example in which the code quantization noise is set based on the information read from the noise floor information input terminal 42. It is a figure which shows the relationship of. The axes in FIG. 6 are the same as those in FIG. The code system control unit 14 controls the sub-sampling units 20 to 24 by setting a required quantization step size for each sub-band based on the information input from the noise floor information input terminal 42. The base band B0 has a quantization step size of 24 bits according to the format selected from the SD format plans. Besides, 20 bits and 16 bits can be selected. The sub-band B1 has a noise collection noise floor in the corresponding band of -105 to -115d.
Since it is B, the quantization step size is 22 bits in which the coding quantization noise of -132 dB or less is obtained. In this way, the number of bits of the quantization step size is set with a margin of about 20 dB on the picked-up noise floor. This is to faithfully encode even signals buried under the picked-up noise floor. Similarly, the quantization step size of subband B2 to subband B4 is determined, and the number of quantization bits is set to 20, 18, and 16 bits, respectively.
【００２０】量子化ステップサイズは収音システム固有
のものであるので、収音単位すなわちプログラムでは固
定にすることが好ましい。これらの量子化ステップサイ
ズ情報またはビット数情報を表す識別ＩＤを信号データ
とともに多重する。サブサンプリング部２０ないし２４
は信号データをサブサンプリング周波数(fsub)４８ｋHz
でサブサンプリングして低域変換を行うとともに、前記
所定の量子化ステップサイズで出力する。このようにマ
ージンを確保しつつノイズ成分ばかりのデータに無駄な
情報量を割り当てないようにすることで、収音システム
固有のノイズフロアに応じた必要最少限のビットレート
を割り当てる。図６における例で各サブバンドデータの
最大ビットレートは基底バンドＢ０が１．１５２(Mbp
s)、サブバンドＢ１は１．０５６(Mbps)、サブバンドＢ
２は０．９６０(Mbps)、サブバンドＢ３は０．８６４(M
bps)、サブバンドＢ４は０．７６８(Mbps)となる。総合
ビットレートは４．８００(Mbps)であり、図５に示す元
のビットレート５．７６(Mbps)の約８３％に削減でき
る。Since the quantization step size is peculiar to the sound pickup system, it is preferably fixed in the sound pickup unit, that is, the program. An identification ID representing the quantization step size information or the bit number information is multiplexed with the signal data. Sub-sampling unit 20 to 24
Is the subsampling frequency (fsub) 48kHz for the signal data
The sub-sampling is performed to perform low frequency conversion, and the predetermined quantization step size is output. In this way, by securing a margin and not allocating an unnecessary amount of information to data including only noise components, the minimum necessary bit rate is allocated according to the noise floor unique to the sound collection system. In the example in FIG. 6, the maximum bit rate of each sub-band data is 1.152 (Mbp
s), 1.056 (Mbps) for subband B1, subband B
2 is 0.960 (Mbps), subband B3 is 0.864 (M
bps) and the subband B4 is 0.768 (Mbps). The total bit rate is 4.800 (Mbps), which can be reduced to about 83% of the original bit rate 5.76 (Mbps) shown in FIG.
【００２１】直線量子化の収音の場合には特に微小レベ
ルにおいて、信号の高調波成分と量子化雑音スペクトル
が干渉して耳障りな固有スペクトルを発生する恐れがあ
る。これを防止するため、符号ディザ発生器１３からの
ディザを加算し、前記固有のノイズスペクトルを散らす
ようにすれば、聴感効果を高める上でさらに好ましいも
のとなし得る。このために符号ディザ発生器１３の出力
を広帯域オーディオデータ入力端４１のデータに加える
ようにしてもよい。サブサンプリング部２０ないし２４
の出力は、冗長圧縮部３１ないし３４の圧縮効果を高め
るための前処理として線形予測符号器１１を介してもよ
い。線形予測符号器１１は基本作用を得るには無くとも
よいが、線形予測符号器１１を挿入して予測残差を符号
化すると、低域スペクトルのピークを抑える作用があ
り、信号スペクトル分布が低域集中かつ高域減衰型の場
合にスペクトルを平坦にすることができる。In the case of collecting sound by linear quantization, there is a possibility that a harmonic component of a signal and a quantization noise spectrum may interfere with each other to generate an unpleasant eigen spectrum particularly at a very small level. In order to prevent this, if dither from the code dither generator 13 is added to scatter the peculiar noise spectrum, it may be more preferable in order to enhance the auditory effect. For this purpose, the output of the code dither generator 13 may be added to the data at the wideband audio data input terminal 41. Sub-sampling unit 20 to 24
The output of 1 may be passed through the linear predictive encoder 11 as a pre-process for enhancing the compression effect of the redundant compression units 31 to 34. The linear predictive encoder 11 is not necessary to obtain the basic operation, but when the linear predictive encoder 11 is inserted to encode the prediction residual, it has the effect of suppressing the peak of the low-frequency spectrum and the signal spectrum distribution is low. The spectrum can be flattened in the case of the region concentration and high attenuation type.
【００２２】サブサンプリング部２０ないし２４または
線形予測符号器１１の出力は基底バンド符号処理部３０
および冗長圧縮部３１ないし３４に供給する。基底バン
ド符号処理部３０は入力データと同じ固定のスケールフ
ァクタとする。次に２つ目の方法について説明する。冗
長圧縮部３１ないし３４はサブバンドの信号レベルのピ
ークをプログラム単位であるいは所定時間毎に検出して
スケールファクタを設定し、上位ビットの冗長ランレン
グス部を削除し、上位ビットに代えてスケールファクタ
を伝送する。このようにして冗長なランレングスデータ
を圧縮する。The output of the sub-sampling units 20 to 24 or the linear predictive encoder 11 is the base band code processing unit 30.
And the redundant compression units 31 to 34. The base band code processing unit 30 uses the same fixed scale factor as the input data. Next, the second method will be described. The redundant compression units 31 to 34 detect the peak of the signal level of the subband in program units or at predetermined time intervals to set the scale factor, delete the redundant run length unit of the upper bit, and replace the upper bit with the scale factor. To transmit. In this way, redundant run length data is compressed.
【００２３】さらに３つ目ないし４つ目の方法について
説明する。エントロピー符号器またはΔΣ変調器１６は
冗長圧縮部３１ないし３４からのサブバンドの信号デー
タを所定の時間区間で区切ってその中で現れるパターン
の出現頻度に応じて語長を設定した変換表を作りこの変
換表に基づいてデータ圧縮を行う。使用する変換表は複
数個作成し、圧縮率の高いものを選択使用するよう適応
処理を行う。このようにしてさらにデータ圧縮をする。
この圧縮も逆変換表により元のデータを再現できるロス
レス符号である。または、サブバンド毎にΔΣ変調をか
けるΔΣ変調器を介しても良く、この場合はサブバンド
データの語長をビットストリームに変換してΔΣ変調の
シェーピングフィルタで所要帯域のＤレンジを確保する
ものとする。Further, the third to fourth methods will be described. The entropy encoder or ΔΣ modulator 16 divides the signal data of the subbands from the redundant compression units 31 to 34 into predetermined time intervals and creates a conversion table in which the word length is set according to the frequency of appearance of the pattern appearing therein. Data compression is performed based on this conversion table. A plurality of conversion tables to be used are created, and adaptive processing is performed so that one having a high compression rate is selected and used. In this way, the data is further compressed.
This compression is also a lossless code that can reproduce the original data by the inverse conversion table. Alternatively, a ΔΣ modulator that applies ΔΣ modulation for each subband may be used. In this case, the word length of the subband data is converted into a bit stream, and a D range of a required band is secured by a ΔΣ modulation shaping filter. And
【００２４】次に実際の音楽を符号化する例について説
明する。図７は民族楽器ガムランのフォルテシモのパー
トで５０ｋHzをうわまわり１００ｋHzに達するスペクト
ルが観測されている例を示すものである。図７の太破線
はプログラム中でピークとなるレベルをプロットしたも
のである。このように自然界では１００ｋHzまでの成分
が観測されるものの高域になるに従い音のエネルギが減
少する傾向にある。冗長圧縮部３１ないし３４はそれぞ
れのサブバンドにおけるピークレベルを基にスケールフ
ァクタを求め上位冗長ランレングスを削除圧縮する。Next, an example of encoding actual music will be described. FIG. 7 shows an example in which a spectrum of about 40 kHz around 50 kHz is observed in the Fortissimo part of the ethnic musical instrument gamelan. The thick broken line in FIG. 7 is a plot of the peak level in the program. Thus, in the natural world, components up to 100 kHz are observed, but the sound energy tends to decrease as the frequency becomes higher. The redundant compression units 31 to 34 obtain a scale factor based on the peak level in each subband and delete and compress the upper redundant run length.
【００２５】図７のようにサブバンドＢ１はスケールフ
ァクタ：４、以下順に８、１２、１３と設定する。この
結果、サブバンドＢ１は２２ビット中の４ビット削除し
て１８ビットで全情報を余すことなく表現できる。同様
に、サブバンドＢ２は１２ビットで、サブバンドＢ３は
７ビットで、サブバンドＢ４は４ビットで全情報を全く
劣化なしに表現できる。劣化なしの符号化をロスレス符
号化という。このようにスケールファクタ付きでロスレ
ス符号化したデータは、伝送後の復号化によって全く劣
化なしに全情報の復元が可能である。As shown in FIG. 7, the sub-band B1 is set to have a scale factor of 4, and then 8, 12, and 13 in that order. As a result, the sub-band B1 can be expressed with 18 bits without deleting all 4 bits out of 22 bits. Similarly, sub-band B2 has 12 bits, sub-band B3 has 7 bits, and sub-band B4 has 4 bits so that all information can be represented without any deterioration. Encoding without deterioration is called lossless encoding. In this way, the data lossless-encoded with the scale factor can be reconstructed without any deterioration by decoding after transmission.
【００２６】ここで、図７における各サブバンドデータ
の伝送ビットレートは基底バンドＢ０が１．１５２(Mbp
s)、サブバンドＢ１は０．８６４(Mbps)、サブバンドＢ
２は０．５７６(Mbps)、サブバンドＢ３は０．３３６(M
bps)、サブバンドＢ４は０．１９２(Mbps)となるので、
総合ビットレートは３．１２０(Mbps)である。これは図
５に示すノイズフロアおよびランレングス圧縮をしない
場合のビットレート５．７６(Mbps)の約５４％に削減で
きる。この結果、２チャンネルでも６．２４(Mbps)とな
って、ＳＤフォーマットの暫定割り当て上限である６．
７５(Mbps)を超えない。Here, the transmission bit rate of each sub-band data in FIG. 7 is 1.152 (Mbp for the base band B0).
s), subband B1 is 0.864 (Mbps), subband B
2 is 0.576 (Mbps), subband B3 is 0.336 (M
bps), and the subband B4 is 0.192 (Mbps), so
The total bit rate is 3.120 (Mbps). This can be reduced to about 54% of the bit rate of 5.76 (Mbps) without noise floor and run length compression shown in FIG. As a result, even in the case of two channels, it becomes 6.24 (Mbps), which is the provisional upper limit of the SD format allocation.
Do not exceed 75 (Mbps).
【００２７】また、図８はクラシック音楽について符号
化する場合についてフォルテシモのパートのスペクトル
とビットレートの関係を示す図である。収音システム環
境は図７と同様としたのでノイズフロアおよび符号量子
化ステップサイズは同じにできるが、ガムラン音楽に比
較して高域のピークスペクトルが低いので冗長ランレン
グスの圧縮効果が一層大きい。図８において所要ビット
数とビットレートはそれぞれ、サブバンドＢ１は１５ビ
ット／０．７２(Mbps)、サブバンドＢ２は８ビット／
０．３８４(Mbps)、サブバンドＢ３は５ビット／０．２
４(Mbps)、サブバンドＢ４は４ビット／０．１９２(Mbp
s)となり、総合ビットレートは２．６８８(Mbps)とな
る。これは図５に示すノイズフロアおよびランレングス
圧縮をしない場合のビットレート５．７６(Mbps)の約４
７％に削減できる。この結果、２チャンネルでも５．３
７６(Mbps)となって、ＤＶＤの割り当て上限である約
６．７５(Mbps)を超えないし、ＤＶＤに入れる場合には
記録時間が約２時間となり実用的にも優れる。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the spectrum of the Fortissimo part and the bit rate in the case of encoding classical music. Since the sound collecting system environment is the same as that shown in FIG. 7, the noise floor and the code quantization step size can be the same, but the peak spectrum in the high frequency band is lower than that of gamelan music, so that the compression effect of the redundant run length is greater. In FIG. 8, the required number of bits and the bit rate are 15 bits / 0.72 (Mbps) for subband B1 and 8 bits / 0.72 for subband B2, respectively.
0.384 (Mbps), 5 bits / 0.2 for subband B3
4 (Mbps), subband B4 is 4 bits / 0.192 (Mbp
s), and the total bit rate is 2.688 (Mbps). This is about 4 of the bit rate of 5.76 (Mbps) without noise floor and run length compression shown in Fig. 5.
It can be reduced to 7%. As a result, even with 2 channels, 5.3
This is 76 (Mbps), which does not exceed the DVD allocation upper limit of about 6.75 (Mbps), and when it is put into a DVD, the recording time is about 2 hours, which is excellent in practical use.
【００２８】これまでの説明で基底バンドＢ０について
は圧縮せず１．１５２(Mbps)のままとしたのは、ＳＤの
オーディオ信号フォーマットと共通とするためである。
ＳＤフォーマットは、サンプリング周波数とビット数と
チャンネル数の組合せが次の通りである。 サンプリング周波数： ４８ｋHz、９６ｋHz ビット数 ： １６ビット、２０ビット、２４ビット チャンネル数 ： ２〜８チャンネル そこで互換性確保の点から、基底バンドＢ０をこの中か
ら選択するようにするのが好ましい。これによってＳＤ
の基本フォーマットと基底バンドを共通のフォーマット
として扱い再生することができるようになり、共通部を
橋渡しとして相互互換性を確保することができる。すな
わち、ＳＤの基本フォーマットだけに対応するビデオプ
レーヤでも超ハイファイオーディオディスクのデータか
ら共通部のデータを取り出して再生できる互換性が生ま
れる。また、超ハイファイディスクプレーヤにおいては
ＳＤの基本フォーマットで記録されたＡＶディスクのオ
ーディオ信号再生部と基底バンド処理部を共通設計でき
る可能性が生まれコストダウンの面でも有利となる。In the above description, the base band B0 is not compressed and remains at 1.152 (Mbps) because it is common to the SD audio signal format.
The SD format has the following combinations of sampling frequency, number of bits, and number of channels. Sampling frequency: 48 kHz, 96 kHz Number of bits: 16 bits, 20 bits, 24 bits Number of channels: 2-8 channels Therefore, from the viewpoint of ensuring compatibility, it is preferable to select the base band B0 from these. This makes SD
The basic format and the base band can be treated as a common format for reproduction, and mutual compatibility can be ensured by using the common part as a bridge. In other words, even in a video player compatible with only the SD basic format, there is a compatibility in which the data of the common part can be taken out from the data of the super high-fidelity audio disc and reproduced. Further, in the ultra-high-fidelity disc player, it is possible to commonly design the audio signal reproducing portion and the base band processing portion of the AV disc recorded in the SD basic format, which is advantageous in cost reduction.
【００２９】図４は第２のモードにおけるサブバンドの
分割方法を図示したものである。基底バンドＢ０を信号
周波数４８ｋHzまで、サブバンドＢ１を信号周波数４８
ｋHzないし７２ｋHzの帯域、以降サブバンドＢ２からサ
ブバンドＢ３までを順次１２０ｋHzまでの帯域に分割す
る（図４（ａ））。ＱＭＦのオーバーサンプリング周波
数(fovs)を３８４ｋHzとする。サブバンド分割フィルタ
１０の基底バンドＢ０の出力１００の信号スペクトルは
図４（ｂ）になる。これをサブサンプリング周波数(fsu
b0)９６ｋHzでサブサンプリングした信号スペクトルは
図４(ｃ）になる。このように低域データに変換する。
同様にサブバンドＢ１、Ｂ２およびＢ３の信号スペクト
ルは図４の（ｄ）、（ｆ）および（ｈ）のようになり、
サブサンプリング周波数fsub1ないしfsub3で低域へサブ
サンプリングしたスペクトルはそれぞれ図４の（ｅ）、
（ｇ）および（ｉ）のようになる。FIG. 4 illustrates a subband division method in the second mode. The base band B0 has a signal frequency of 48 kHz and the sub-band B1 has a signal frequency of 48 kHz.
The band from kHz to 72 kHz, and thereafter, the subbands B2 to B3 are sequentially divided into bands up to 120 kHz (FIG. 4A). The QMF oversampling frequency (fovs) is set to 384 kHz. The signal spectrum of the output 100 of the base band B0 of the sub-band division filter 10 is shown in FIG. This is the subsampling frequency (fsu
b0) The signal spectrum subsampled at 96 kHz is shown in FIG. In this way, low-frequency data is converted.
Similarly, the signal spectra of subbands B1, B2 and B3 are as shown in (d), (f) and (h) of FIG.
Spectra obtained by sub-sampling to the low frequency range at sub-sampling frequencies fsub1 to fsub3 are shown in FIG.
It becomes like (g) and (i).
【００３０】図９は高音域のスペクトルが極めて大きい
ガムラン音楽のフォルテシモパートの信号を入力する場
合の第２のモードのロスレス符号装置における符号化特
性例を表す図である。図９の破線で示す広帯域オーディ
オデータを入力した場合、総合ビットレートは３．３６
(Mbps)となる。この値も前記したＳＤフォーマットの暫
定割り当て上限である２チャンネルで６．７５(Mbps)を
超えない。FIG. 9 is a diagram showing an example of coding characteristics in the lossless coding device of the second mode when the signal of the fortissimo part of gamelan music whose spectrum in the high frequency range is extremely large is input. When the wideband audio data shown by the broken line in FIG. 9 is input, the total bit rate is 3.36.
(Mbps). This value also does not exceed 6.75 (Mbps) for 2 channels, which is the above-mentioned provisional upper limit of SD format allocation.
【００３１】また、図１０は広帯域オーディオデータの
ビット数が２０ビットである場合の符号化特性例を示す
図である。ノイズフロア情報入力端４２からこの情報を
入力し、符号システム制御部１４でサブバンドをそれぞ
れ設定する。この場合は基底バンドＢ０も含めて最大２
０ビットとする。この場合の総合ビットレートは２．８
３２(Mbps)となる。FIG. 10 is a diagram showing an example of coding characteristics when the number of bits of wideband audio data is 20 bits. This information is input from the noise floor information input terminal 42, and the code system control unit 14 sets each subband. In this case, the maximum is 2 including the base band B0.
Set to 0 bit. The total bit rate in this case is 2.8.
It becomes 32 (Mbps).
【００３２】同様に図１１は広帯域オーディオデータの
ビット数が１６ビットである場合の符号化特性例を示す
図である。この場合は基底バンドＢ０も含めて最大１６
ビットとする。この場合の総合ビットレートは２．２０
８(Mbps)となる。次に、図１２は広帯域オーディオデー
タの元のサンプリング周波数が９６ｋHzであって信号周
波数帯域が４８ｋHzである場合の符号化特性例を示す図
である。この場合は入力信号帯域情報入力端４３からこ
の情報を入力して符号システム制御部１４で所要サブバ
ンドを求め、サブバンド分割フィルタ１０およびサブサ
ンプリング部２０ないし２４の動作を制御する。基底バ
ンドＢ０とサブバンドＢ１だけにビットを割り当てサブ
バンドＢ２ないしサブバンドＢ４にはビットを割り当て
ないようにする。この場合の総合ビットレートは２．０
１６(Mbps)である。Similarly, FIG. 11 is a diagram showing an example of coding characteristics when the number of bits of wideband audio data is 16 bits. In this case, maximum 16 including the base band B0
Bit. The total bit rate in this case is 2.20.
It becomes 8 (Mbps). Next, FIG. 12 is a diagram showing an example of coding characteristics when the original sampling frequency of wideband audio data is 96 kHz and the signal frequency band is 48 kHz. In this case, this information is input from the input signal band information input terminal 43, the code system control unit 14 obtains a required subband, and the operations of the subband division filter 10 and the subsampling units 20 to 24 are controlled. Bits are assigned only to the base band B0 and the subband B1, and no bits are assigned to the subbands B2 to B4. The total bit rate in this case is 2.0
It is 16 (Mbps).
【００３３】図１３は第３のモードのロスレス符号装置
における周波数分割方法を説明する図である。基底バン
ドＢ０の信号周波数帯域を４８ｋHz、サブバンドＢ１の
帯域を４８ｋHzないし１２０ｋHzの２つにして簡略化し
た実施の形態である。また、図１４は第４のモードのロ
スレス符号装置における周波数分割方法を説明する図で
ある。基底バンドＢ０の信号周波数帯域を２４ｋHz、サ
ブバンドＢ１の帯域を２４ｋHzないし１２０ｋHzの２つ
にして簡略化した実施の形態である。詳細な説明は略
す。FIG. 13 is a diagram for explaining a frequency division method in the lossless coding apparatus in the third mode. This is an embodiment in which the signal frequency band of the base band B0 is 48 kHz and the band of the sub-band B1 is 48 kHz to 120 kHz. Further, FIG. 14 is a diagram for explaining a frequency division method in the lossless coding apparatus in the fourth mode. This is an embodiment in which the signal frequency band of the base band B0 is 24 kHz and the band of the sub band B1 is 24 kHz to 120 kHz. Detailed explanation is omitted.
【００３４】また、以上の説明では、主に線形予測符号
化だけの場合であるがこれと同じくハフマン符号のエン
トロピー符号化を用いても圧縮効果があり、かつ可逆変
換であるのでロスレスのまま復号化できる。これらを任
意に組み合わせてもさらに好ましい圧縮効果が得られ
る。このようにして処理した基底バンドのデータ、ｎ個
のサブバンドのそれぞれのデータ、ｎ個のサブバンドに
おけるスケールファクタ、ディザを付加したか否かを表
すＩＤ、線形予測符号か否かを表すＩＤ、エントロピー
符号化をしたか否かを表すＩＤ、エントロピー符号器の
変換表の種類を示すＩＤおよびΔΣ変調をしたか否かを
表すＩＤなどをマルチプレクサ１２の中で一旦メモリな
どに格納し、メモリから順次データを読み出して時間多
重化することでＤＶＤに記録できるよう所定のデータフ
ォーマット（詳細な説明は省く）に変換した上で符号化
データ出力端４５から出力する。Further, in the above description, only the case of linear predictive coding is mainly used, but similarly, entropy coding of Huffman code has a compression effect and is a reversible transform, so decoding is performed without loss. Can be converted. Even if these are arbitrarily combined, a more preferable compression effect can be obtained. The data of the base band processed in this way, the data of each of the n sub-bands, the scale factor of the n sub-bands, the ID indicating whether or not dither is added, and the ID indicating whether or not it is a linear prediction code , An ID indicating whether entropy coding has been performed, an ID indicating the type of conversion table of the entropy encoder, an ID indicating whether ΔΣ modulation has been performed, etc. once stored in a memory or the like in the multiplexer 12, The data is sequentially read and is time-multiplexed to be converted into a predetermined data format (detailed description is omitted) so that the data can be recorded on the DVD, and then the data is output from the encoded data output terminal 45.
【００３５】以上説明した各種モードの広帯域オーディ
オデータ出力は符号化データ出力端４５から伝送装置、
ここでは高密度光ディスクの書き込み装置（図示せず）
へ出力し、ＤＶＤ規格に合わせた記録フォーマットを形
成して高密度光ディスクの媒体（ロスレス記録媒体１
５）に記録する。この媒体を再生手段（図示せず）で再
生し復号信号を取り出す。The wideband audio data output of various modes described above is transmitted from the encoded data output terminal 45 to the transmission device,
Here, a high-density optical disc writing device (not shown)
To a high density optical disc medium (lossless recording medium 1
Record in 5). This medium is reproduced by reproducing means (not shown) to take out a decoded signal.
【００３６】次にロスレス復号装置の動作について詳し
く説明する。図２において、ロスレス復号装置全体の動
作を指令するモード情報をモード情報入力端９４から復
号システム制御部５４に入力する。また、符号化データ
入力端９１から入力するデータに多重されるノイズフロ
ア情報と入力信号帯域情報をデマルチプレクサ５０で分
離識別し復号システム制御部５４に入力する。これらの
情報で復号システム制御部５４は全体の動作を制御す
る。デマルチプレクサ５０は入力した符号化データから
複数のサブバンドおよびノイズフロア情報９２や入力信
号帯域情報９３などの各種ＩＤを再生し分離データを取
り出し復号システム制御部５４へ供給する。基底バンド
復号処理部６０は基底バンド専用の処理を行う。基底バ
ンドを除くサブバンドにおいて、エントロピー復号器ま
たはΔΣ復調器５６はこれらの符号圧縮処理の有無を表
すＩＤおよびパラメータにより動作を制御し、冗長復元
部６１ないし６４は冗長なランレングスデータを再生付
加して復元する。線形予測復号器５１は線形予測処理の
有無を表すＩＤにより動作をオンオフし、オーバーサン
プリング部７０ないし７４はサブバンドのデータをオー
バーサンプリングして、サブバンド合成フィルタ５２で
広帯域オーディオデータに合成し、広帯域オーディオデ
ータ出力端９５から広帯域オーディオデータを出力す
る。この後は広帯域高ビットのＤＡ変換器（図示せず）
で広帯域オーディオのアナログ信号を再生する。Next, the operation of the lossless decoding device will be described in detail. In FIG. 2, mode information for instructing the operation of the entire lossless decoding apparatus is input to the decoding system control unit 54 from the mode information input terminal 94. The demultiplexer 50 separates and identifies the noise floor information and the input signal band information, which are multiplexed with the data input from the encoded data input terminal 91, and inputs them to the decoding system control unit 54. The decoding system control unit 54 controls the entire operation based on these pieces of information. The demultiplexer 50 reproduces a plurality of subbands and various IDs such as the noise floor information 92 and the input signal band information 93 from the input encoded data, extracts the separated data, and supplies the separated data to the decoding system control unit 54. The base band decoding processing unit 60 performs processing dedicated to the base band. In the subbands other than the base band, the entropy decoder or the ΔΣ demodulator 56 controls the operation by the ID and the parameter indicating the presence or absence of the code compression processing, and the redundancy decompression units 61 to 64 reproduce and add the redundant run length data. And restore. The linear predictive decoder 51 turns on / off the operation according to the ID indicating the presence / absence of the linear predictive processing, the oversampling units 70 to 74 oversample the subband data, and synthesize the wideband audio data with the subband synthesis filter 52. The wideband audio data output terminal 95 outputs wideband audio data. After this, wide band high bit DA converter (not shown)
Plays a wideband audio analog signal with.
【００３７】図７に示す民族楽器ガムラン音楽を記録し
たロスレス記録媒体を再生してロスレス復号する場合に
ついて説明する。図７のようにサブバンドＢ１はスケー
ルファクタ：４、以下順に８、１２、１３である。サブ
バンドＢ１は２２ビット中の４ビット削除して１８ビッ
トで全情報を表現しているので、ＬＳＢ側にノイズフロ
アの２ビットを付加しＭＳＢ側に冗長ヘッドールームの
４ビットをそれぞれ付加して２４ビットデータに復元す
る。同様に、サブバンドＢ２は１２ビット、サブバンド
Ｂ３は７ビット、サブバンドＢ４は４ビットで全情報を
表現しているのでそれぞれＬＳＢ側とＭＳＢ側にビット
を付加して２４ビットデータに復元する。このようにス
ケールファクタ付きでロスレス符号化したデータは伝送
および復号装置によって全情報の復元を行うので、劣化
を全く生じることがない。このようにして、各サブバン
ドデータの伝送ビットレートは基底バンドＢ０が１．１
５２(Mbps)、サブバンドＢ１は０．８６４(Mbps)、サブ
バンドＢ２は０．５７６(Mbps)、サブバンドＢ３は０．
３３６(Mbps)、サブバンドＢ４は０．１９２(Mbps)で総
合ビットレートは３．１２０(Mbps)であるが、これを図
５に示すようなビットレート５．７６(Mbps)のフル帯域
フルビットのデータに復元する。この広帯域オーディオ
データをサンプリング周波数２４０ｋHz ・２４ビット
の高性能ＤＡ変換器（図示せず）で広帯域オーディオア
ナログ信号に変換する。A case where the lossless recording medium in which the gamelan music of the folk musical instrument shown in FIG. 7 is recorded is reproduced to perform lossless decoding will be described. As shown in FIG. 7, the sub-band B1 has a scale factor of 4, and is 8, 12, and 13 in that order. Since the subband B1 deletes 4 bits out of 22 bits and expresses all information by 18 bits, 2 bits of noise floor are added to the LSB side and 4 bits of redundant headroom are added to the MSB side. Restore to bit data. Similarly, the subband B2 represents 12 bits, the subband B3 represents 7 bits, and the subband B4 represents 4 bits, so that all the information is expressed. Therefore, bits are added to the LSB side and the MSB side to restore 24-bit data. . In this way, the lossless-encoded data with scale factor is completely decompressed by the transmission and decoding device, so that no deterioration occurs. In this way, the transmission bit rate of each subband data is 1.1 in the base band B0.
52 (Mbps), subband B1 is 0.864 (Mbps), subband B2 is 0.576 (Mbps), and subband B3 is 0.
336 (Mbps), the sub-band B4 is 0.192 (Mbps) and the total bit rate is 3.120 (Mbps), which is the full band full of the bit rate 5.76 (Mbps) as shown in FIG. Restore to bit data. This wideband audio data is converted into a wideband audio analog signal by a high-performance DA converter (not shown) having a sampling frequency of 240 kHz · 24 bits.
【００３８】オーディオ再生装置の中でもポータブル型
や車載型の用途も多い。このような用途には小型・軽量
化とともに特に省電力が重要である。再生環境のノイズ
フロアが高いので収音時の高ダイナミックレンジを再現
しても無意味であることを考え合わせて、必要最小限の
ダイナミックレンジと周波数特性となるように復号信号
処理およびＤＡ変換器を所要性能のものとする。このよ
うな仕様の限定により処理量が減り、その結果として省
電力化できる。このために例えば省電力モードを選択設
定するキースイッチで省電力モードを設定する。省電力
モードでは有効周波数帯域７２ｋHz、有効語長１８ビッ
トを仕様とする。これらの仕様情報は復号システム制御
部５４から各部を制御することで達成される。図７に示
す民族楽器ガムラン音楽を記録したロスレス記録媒体を
再生してロスレス復号する場合について具体例を説明す
る。サブバンドＢ３およびサブバンドＢ４の処理を割愛
する。すなわち１２０ｋHzまでのサブバンドの例えば７
２ｋHzまでを再生するようにする。これにより冗長復元
部６１ないし６４とオーバーサンプリング部７０ないし
７４とサブバンド合成フィルタ５２の内、サブバンドＢ
３とサブバンドＢ４の部分が削減できる。またビット数
については最大ビット数を例えば１８ビットとすること
で基底バンド復号処理部６０、冗長復元部，オーバーサ
ンプリング部およびサブバンド合成フィルタ５２の演算
語長をそれぞれ１８ビット用に削減できる。これらの処
理レートと回路削減によってロスレス復号装置の消費電
力が抑えられる。Among the audio reproducing devices, there are many portable and in-vehicle applications. For such applications, it is important to reduce the size and weight as well as to save power. Considering that it is meaningless to reproduce the high dynamic range at the time of sound collection because the noise floor of the playback environment is high, the decoded signal processing and DA converter have the necessary minimum dynamic range and frequency characteristics. Is the required performance. The limitation of such specifications reduces the amount of processing, and as a result, it is possible to save power. Therefore, for example, the power saving mode is set by a key switch for selectively setting the power saving mode. In the power saving mode, the effective frequency band is 72 kHz and the effective word length is 18 bits. The specification information is achieved by controlling each unit from the decoding system control unit 54. A specific example will be described for the case where the lossless recording medium in which the ethnic musical instrument gamelan music shown in FIG. The processing of subband B3 and subband B4 is omitted. That is, for example, 7 subbands up to 120 kHz
Try to play up to 2 kHz. As a result, of the redundancy restoration units 61 to 64, the oversampling units 70 to 74, and the subband synthesis filter 52, the subband B
3 and subband B4 can be reduced. Regarding the number of bits, by setting the maximum number of bits to 18 bits, for example, the operation word lengths of the base band decoding processing unit 60, the redundancy restoration unit, the oversampling unit, and the subband synthesis filter 52 can be reduced to 18 bits. The power consumption of the lossless decoding apparatus can be suppressed by the processing rate and the circuit reduction.
【００３９】次に、ＳＤフォーマットのＡＶディスクプ
レーヤすなわちサンプリング周波数とビット数の組合せ
が次の通りに限定した機器で本発明のロスレス記録媒体
を再生する場合について説明する。 サンプリング周波数： ４８ｋHz、９６ｋHz ビット数 ： １６ビット、２０ビット、２４ビット チャンネル数 ： ２〜８チャンネル 実施の形態の第１のモードの基底バンドＢ０をＳＤフォ
ーマットの４８ｋHz・２４ビット・２チャンネルと同様
とし、サブバンドＢ１ないしサブバンドＢ４をフレーム
化して残りの６チャンネルまでの領域に記録したロスレ
ス記録媒体とすることで、再生装置においてメインの２
チャンネルだけを再生することで基底バンドＢ０の再生
がＳＤフォーマットの仕様のみ対応する再生装置でもで
きるようになる。ＳＤの基本フォーマットだけに対応す
るＡＶディスクプレーヤでも超ハイファイディスクのデ
ータから共通部のデータを取り出して再生できる互換性
を実現する可能性が生まれる。Next, an explanation will be given of the case where the lossless recording medium of the present invention is reproduced by an SD format AV disc player, that is, a device in which the combination of the sampling frequency and the bit number is limited as follows. Sampling frequency: 48 kHz, 96 kHz Number of bits: 16 bits, 20 bits, 24 bits Number of channels: 2 to 8 channels Base band B0 in the first mode of the embodiment is the same as 48 kHz, 24 bits, 2 channels of SD format. , The sub-band B1 to the sub-band B4 are framed to form a lossless recording medium recorded in the remaining areas of up to 6 channels.
By reproducing only the channel, the reproduction of the base band B0 can be performed even by the reproducing device that supports only the SD format specifications. Even in an AV disc player compatible only with the SD basic format, there is a possibility of realizing compatibility in which the data of the common portion can be taken out from the data of the ultra-high-fidelity disc and reproduced.
【００４０】さらに、本発明の実施の形態における復号
装置を搭載した再生機器において、ＳＤの基本フォーマ
ットの音が記録されたディスクを再生する場合、第１の
モードまたは第２のモードの基底バンドＢ０の処理部を
共用することができるようになる。基底バンド復号処理
部６０、オーバーサンプリング部７０を共用化してオー
ディオデータを出力することができる。Further, in the case of reproducing a disc on which the sound of the SD basic format is recorded in the reproducing device equipped with the decoding device according to the embodiment of the present invention, the base band B0 in the first mode or the second mode is used. The processing unit of can be shared. The baseband decoding processing unit 60 and the oversampling unit 70 can be shared to output audio data.
【００４１】図１５は、以上説明したＡＶディスク、本
発明の超ハイファイディスク、ＡＶディスクプレーヤお
よび本発明の超ハイファイディスクプレーヤの相互互換
性を図示したものである。本発明の実施の形態は、考え
うる最高の性能を実現するようその枠組みのフォーマッ
トと装置を構成したものである。この最大枠と当面実現
しうる環境の整備やデバイスおよび回路技術の到達仕様
との間には大きな距離がある。従って、当面は現実的な
仕様に基づくパラメータを設定して本発明のロスレス復
号装置、ロスレス記録媒体、ロスレス復号装置を生産販
売し、将来さらに良い環境で収音でき、さらに性能改善
したデバイスや回路が開発された時点で、基本フォーマ
ットはそのままにパラメータの変更をするだけで将来の
仕様改善ができる。従ってロスレス符号装置、ロスレス
記録媒体およびロスレス復号装置で独立してそれぞれの
仕様特性改善をすることができ、足並みを揃えて同時に
変更する必要がない。将来の仕様拡張性を織り込んだス
ケーラブルなフォーマットである。FIG. 15 illustrates the mutual compatibility of the AV disc, the ultra-high-fidelity disc of the present invention, the AV disc player and the ultra-high-fidelity disc player of the present invention described above. Embodiments of the present invention configure the framework format and apparatus to achieve the best possible performance. There is a large distance between this maximum frame and the maintenance of the environment that can be realized for the time being and the ultimate specifications of device and circuit technology. Therefore, for the time being, the parameters and the lossless decoding device, the lossless recording medium, and the lossless decoding device of the present invention are produced and sold by setting the parameters based on the realistic specifications, and the device and the circuit which can collect the sound in the better environment in the future and further improve the performance. When was developed, future specifications can be improved simply by changing the parameters while keeping the basic format. Therefore, the specification characteristics of the lossless encoding device, the lossless recording medium, and the lossless decoding device can be improved independently, and it is not necessary to change them at the same time. It is a scalable format that incorporates future expandability of specifications.
【００４２】なお、冗長圧縮部３１ないし３４および冗
長復元部６１ないし６４は所定時間のピークレベルから
スケーリングして伝送する方法としたが他の圧縮方法で
も良いことは言うまでもなく、更に高度なもの、例えば
テーブル参照型ベクトル量子化を用いても良い。オーバ
ーサンプリング周波数３８４ｋHzもこれに限定したもの
ではなく、サブバンド分割フィルタ１０、サブバンド合
成フィルタ５２の動作および特性が得られれば他の周波
数であっても同様に効果の得られるものである。同様に
サブサンプリング周波数、符号装置の入力、出力ビット
数なども限定するものではない。また、サブバンドのバ
ンド幅も一様でなくともよいが、回路構成の簡単さのた
めには一様とするのが好ましい。The redundant compressing units 31 to 34 and the redundant decompressing units 61 to 64 are configured to perform transmission after scaling from the peak level for a predetermined time, but it goes without saying that other compressing methods may be used. For example, table reference type vector quantization may be used. The oversampling frequency of 384 kHz is not limited to this, and the same effect can be obtained at other frequencies as long as the operations and characteristics of the subband division filter 10 and the subband synthesis filter 52 are obtained. Similarly, the sub-sampling frequency, the input number of the encoder, the number of output bits, etc. are not limited. Further, the band widths of the sub-bands may not be uniform, but it is preferable to make them uniform for the simplicity of the circuit configuration.
【００４３】また、本発明の実施の形態ではロスレス符
号装置とロスレス復号装置をそれぞれ分離したが、符号
時は、ディジタル信号プロセサとメモリでサブバンド分
割フィルタ１０、サブサンプリング部２０ないし２４、
基底バンド符号処理部３０、冗長圧縮部３１ないし３４
およびマルチプレクサ１２を構成動作させて符号出力を
得るとともに、復号時は、システム制御部の切り替によ
り動作モードを変更して、前記ディジタル信号プロセサ
とメモリでデマルチプレクサ５０、基底バンド復号処理
部６０、冗長復元部６１ないし６４、オーバーサンプリ
ング部７０ないし７４およびサブバンド合成フィルタ５
２を構成動作させて復号出力を取り出すことで符号復号
装置を構成できる。こうすると、例えば記録再生装置に
適用する場合にほとんどの回路を記録と再生で共用で
き、回路が簡素化できる効果を奏する。In the embodiment of the present invention, the lossless coding device and the lossless decoding device are separated from each other, but at the time of coding, the subband division filter 10, the subsampling units 20 to 24, and the digital signal processor and the memory are used.
Base band code processing unit 30, redundant compression units 31 to 34
The multiplexer 12 is configured and operated to obtain a code output, and at the time of decoding, the operation mode is changed by switching the system control unit, and the demultiplexer 50, the base band decoding processing unit 60, and the redundancy are provided by the digital signal processor and the memory. Restoring units 61 to 64, oversampling units 70 to 74, and subband synthesis filter 5
The code decoding apparatus can be configured by performing the configuration operation of 2 and taking out the decoded output. By doing so, for example, when applied to a recording / reproducing apparatus, most of the circuits can be shared for recording and reproduction, and the circuit can be simplified.
【００４４】また、以上の説明では、主に線形予測符号
化だけの場合であるがこれと同じくハフマン符号のエン
トロピー符号化を用いても圧縮効果があり、かつ可逆変
換であるのでロスレスのまま復号化できる。これらを任
意に組み合わせてもさらに好ましい圧縮効果が得られ
る。Further, in the above description, only the case of linear predictive coding is mainly used, but similarly, entropy coding of Huffman code has a compression effect and is a reversible conversion, so that decoding is performed without loss. Can be converted. Even if these are arbitrarily combined, a more preferable compression effect can be obtained.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上述べたように本発明は、ノイズフロ
ア情報と信号帯域情報の入力をもとに復数のサブバンド
分割とリニアＰＣＭでのノイズフロアによるビット数低
減と、スケールファクタの決定による冗長ランレングス
の圧縮作用を働かせるようにしたので、万一最大の帯域
に及ぶ広帯域で高出力のデータが入力された時には自動
的に帯域を１２０ｋＨｚまで広げかつ２４ビットまで割
り当てて超高域ハイファイ信号として符号化できる能力
を保有しつつ、一方で自然界の音を効率的にロスレス符
号化する作用効果が得られる。また、この符号を媒体に
記録できる。また、復号装置はこの符号が記録された媒
体を再生して、ノイズフロアと冗長ランレングス情報を
基にもとの広帯域オーディオデータを得るようにしたた
め、技術進展に合わせて符号化パラメータをロスレス記
録媒体に書き込むことで復号装置を連動させるようにで
き、または再生機の所要帯域とビット数に応じて再生仕
様を限定変更することにより、より省電力で経済性にす
ぐれた復号装置を提供できる効果を奏する。以上の効果
の他に、以下のような具体的な作用効果がある。As described above, according to the present invention, based on the input of noise floor information and signal band information, the number of sub-bands is divided into subbands and the number of bits is reduced by the noise floor in the linear PCM, and the scale factor is determined. Since the redundant run length compression function is made to work, the band is automatically expanded to 120 kHz and assigned to 24 bits when high output data in a wide band covering the maximum band is input. While possessing the ability to be encoded as a signal, the effect of efficiently losslessly encoding the sound in the natural world can be obtained. Also, this code can be recorded on the medium. In addition, since the decoding device reproduces the medium in which this code is recorded to obtain wideband audio data based on the noise floor and the redundant run length information, the coding parameters are losslessly recorded according to the technological progress. The effect of being able to provide a more economical and economical economical decoding device by writing to a medium so that the decoding device can be interlocked, or by restricting the reproduction specifications according to the required band and bit number of the reproducing device Play. In addition to the above effects, there are the following specific operational effects.
【００４６】（イ）チャンネルあたり３．１２(Mbps)の
低ビットレートで、１４０ｄＢ以上の高ダイナミックレ
ンジとナイキスト周波数１２０ｋHzの広帯域の両特性を
同時に実現できる。言い換えると、微小レベルでの歪み
率悪化を原因とする音の濁りが無くなり、２０ｋＨｚか
ら１２０ｋHzまでの超高域信号の原音再生ができるよう
になり、４４．１ｋＨｚ１６ビットの限られた空間から
脱却し、限りなく透明で高域まで再生する自然な記録再
生とこの信号を記録する媒体および再生音場を実現でき
る。(A) At a low bit rate of 3.12 (Mbps) per channel, both a high dynamic range of 140 dB or more and a wide band of Nyquist frequency of 120 kHz can be realized at the same time. In other words, there is no turbidity of the sound caused by the deterioration of the distortion rate at a minute level, it becomes possible to reproduce the original sound of the super high frequency signal from 20 kHz to 120 kHz, and escape from the limited space of 44.1 kHz 16 bits. Thus, it is possible to realize a natural recording / reproduction that is infinitely transparent and reproduces up to a high range, and a medium and a reproduction sound field for recording this signal.
【００４７】（ロ）音楽信号の中の超音波帯域のエネル
ギーは小さいので、冗長なランレングスを圧縮すること
により、信号が超高域のみまたは超高域成分が主の場合
には２４ビット精度でロスレス符号化できる。このこと
により、平均ビットレートの上昇を抑えられる。 （ハ）さらに好ましくは、エントロピー符号またはΔΣ
変調およびこれらを組み合わせて所定のサブバンドデー
タを圧縮することにより、ランレングス圧縮との相乗作
用効果が得られ、平均ビットレートを低減する効果を一
層発揮できる。(B) Since the energy of the ultrasonic band in the music signal is small, by compressing the redundant run length, 24-bit accuracy is obtained in the case where the signal is only the super high band or the super high band component is the main. Lossless coding can be performed with. As a result, the increase in average bit rate can be suppressed. (C) More preferably, the entropy code or ΔΣ
By modulating and compressing predetermined subband data by combining these, a synergistic effect with run-length compression can be obtained, and the effect of reducing the average bit rate can be further exerted.
【００４８】（ニ）再生帯域とダイナミックレンジの積
により所要ビットレートが決まるスケーラブル符号のた
め、当面実現できる最高性能のデバイス・回路は低ビッ
トレートで符号化でき、将来性能が改善されたら進展に
応じて自在にビットレートを調節して対応できる。 （ホ）共通の媒体で、ポータブル型の省電力を狙った簡
略仕様の復号装置でも再生できる。(D) Since the required bit rate is determined by the product of the reproduction band and the dynamic range, the scalable code allows the device / circuit of the highest performance that can be realized for the time being to encode at a low bit rate, and if the performance is improved in the future, progress will be made. You can adjust the bit rate according to your needs. (E) The common medium can be reproduced by a portable type decoding device aiming at power saving.
【００４９】（ヘ）基底バンドを従来のフォーマットと
同様かつ共通にできるので基底バンドの周波数帯域にお
いて従来フォーマットとの互換性が得られ、これを橋渡
しのフォーマットとすることで新メディアの共通部分は
従来の機器またはＤＶＤビデオプレーヤでも再生できる
ようになる。(F) Since the base band can be made the same as and common to the conventional format, compatibility with the conventional format can be obtained in the frequency band of the base band. By making this a bridging format, the common part of the new media is It can be played back even with a conventional device or a DVD video player.
【図１】本発明の実施の形態におけるロスレス符号装置
を表すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a lossless coding device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同実施の形態におけるロスレス復号装置を表す
ブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a lossless decoding device according to the same embodiment.
【図３】第１のモードにおけるサブバンドの分割および
サブサンプリング方法を示すスペクトル図FIG. 3 is a spectrum diagram showing a subband division and subsampling method in the first mode.
【図４】第２のモードにおけるサブバンドの分割および
サブサンプリング方法を示すスペクトル図FIG. 4 is a spectrum diagram showing a subband division and subsampling method in a second mode.
【図５】第１のモードにおけるサブバンドの分割方法と
最大割り当てビット数を表す図FIG. 5 is a diagram showing a subband division method and a maximum number of allocated bits in the first mode.
【図６】同第１のモードにおいて収音ノイズフロアおよ
び符号量子化ノイズの関係を示す図FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a pickup noise floor and code quantization noise in the first mode.
【図７】同第１のモードにおいて民族楽器ガムランのフ
ォルテシモのパートで１００ｋＨｚに達するスペクトル
が観測される例とこれを符号化する場合のビットレート
の関係を示す図FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an example in which a spectrum reaching 100 kHz is observed in a part of Fortissimo of the ethnic musical instrument gamelan in the first mode and a bit rate when encoding this spectrum.
【図８】同第１のモードにおいてクラシック音楽につい
て符号化する場合のビットレートを示す図FIG. 8 is a diagram showing a bit rate when encoding classical music in the first mode.
【図９】第２のモードにおいて基底バンドＢ０を９６ｋ
Hz・２４ビットとした場合サブバンドの分割方法と最大
割り当てビット数を表す図FIG. 9 shows a base band B0 of 96k in the second mode.
Figure showing the sub-band division method and maximum number of allocated bits when Hz is 24 bits
【図１０】広帯域オーディオデータのビット数が２０ビ
ットである場合の符号化特性例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of coding characteristics when the number of bits of wideband audio data is 20 bits.
【図１１】同、広帯域オーディオデータのビット数が１
６ビットである場合の符号化特性例を示す図[FIG. 11] Similarly, the number of bits of wideband audio data is 1
The figure which shows the example of the encoding characteristic in case of 6 bits.
【図１２】広帯域オーディオデータの元のサンプリング
周波数が９６ｋHzであって信号周波数帯域が４８ｋHzで
ある場合の符号化特性例を示す図FIG. 12 is a diagram showing an example of coding characteristics when the original sampling frequency of wideband audio data is 96 kHz and the signal frequency band is 48 kHz.
【図１３】第３のモードのサブバンドの分割方法と最大
割り当てビット数を表す図FIG. 13 is a diagram showing a subband division method and a maximum number of allocated bits in the third mode.
【図１４】第４のモードのサブバンドの分割方法と最大
割り当てビット数を表す図FIG. 14 is a diagram showing a subband division method and a maximum allocation bit number in the fourth mode.
【図１５】ＡＶディスク、本発明の超ハイファイディス
ク、ＡＶディスクプレーヤおよび本発明の超ハイファイ
ディスクプレーヤの相互動作の互換性を示す図FIG. 15 is a diagram showing compatibility of mutual operation of an AV disc, an ultra-high-fidelity disc of the present invention, an AV disc player and an ultra-high-fidelity disc player of the present invention.
１０ サブバンド分割フィルタ １１ 線形予測符号器 １２ マルチプレクサ １３ 符号ディザ発生器 １４ 符号システム制御部 １６ エントロピー符号器またはΔΣ変調器 ２０〜２４ サブサンプリング部 ３０ 基底バンド符号処理部 ３１〜３４ 冗長圧縮部 ５０ デマルチプレクサ ５１ 線形予測復号器 ５２ サブバンド合成フィルタ ５４ 復号システム制御部 ５６ エントロピー復号器またはΔΣ復調器 ６０ 基底バンド復号処理部 ６１〜６４ 冗長復元部 ７０〜７４ オーバーサンプリング部 10 sub-band division filter 11 linear prediction encoder 12 multiplexer 13 code dither generator 14 code system control unit 16 entropy encoder or ΔΣ modulator 20-24 sub-sampling unit 30 base band code processing unit 31-34 redundant compression unit 50 de Multiplexer 51 Linear prediction decoder 52 Subband synthesis filter 54 Decoding system control unit 56 Entropy decoder or ΔΣ demodulator 60 Base band decoding processing unit 61-64 Redundancy restoration unit 70-74 Oversampling unit
Claims (30)
広帯域オーディオデータを所定数のサブバンドに分割す
るサブバンド分割フィルタと、前記サブバンド分割フィ
ルタの複数の出力をそれぞれサブサンプリングするサブ
サンプリング部と、各サブサンプリング部の少なくとも
１つにおいて可逆変換可能なデータ圧縮を行なう冗長圧
縮部と、各サブバンドの出力データをそれぞれ多重化し
て符号化データを出力するマルチプレクサとを備えたロ
スレス符号装置。1. A subband division filter for inputting wideband audio data and dividing the wideband audio data into a predetermined number of subbands, and a subsampling unit for subsampling a plurality of outputs of the subband division filter, respectively. A lossless encoding device comprising: a redundant compression unit that performs reversible conversion data compression in at least one of the sub-sampling units; and a multiplexer that multiplexes output data of each sub-band and outputs encoded data.
もに、前記広帯域オーディオデータのノイズフロア情報
と前記広帯域オーディオデータの信号帯域を表す情報を
入力し、前記信号帯域情報をもとに帯域分割幅および分
割数を決めかつ前記ノイズフロア情報を基にして各サブ
サンプリング部におけるそれぞれの量子化ステップサイ
ズを決定して全体動作を制御する符号システム制御部
と、前記広帯域オーディオデータを前記分割幅および分
割数のサブバンドに分割するサブバンド分割フィルタ
と、前記サブバンド分割フィルタの複数の出力をそれぞ
れサブサンプリングし前記量子化ステップサイズにする
サブサンプリング部と、各サブサンプリング部において
可逆変換可能なデータ圧縮を行なう冗長圧縮部と、各サ
ブバンドの出力データおよび前記符号システム制御部で
設定する符号化パラメータのデータをそれぞれ時間多重
化し符号化データを出力するマルチプレクサとを備えた
ロスレス符号装置。2. Wideband audio data is input, noise floor information of the wideband audio data and information indicating a signal band of the wideband audio data are input, and a band division width and a division number are based on the signal band information. And a coding system control unit that determines the quantization step size in each sub-sampling unit based on the noise floor information to control the overall operation, and the wide band audio data is divided into sub units of the division width and the division number. A sub-band division filter that divides into bands, a sub-sampling unit that sub-samples a plurality of outputs of the sub-band division filter to obtain the quantization step size, and a redundancy that performs reversible transformable data compression in each sub-sampling unit. Compressor and output data of each subband And a multiplexer that time-multiplexes the data of the coding parameters set by the coding system control unit and outputs the coded data.
広帯域オーディオデータを所定数のサブバンドに分割す
るサブバンド分割フィルタと、前記サブバンド分割フィ
ルタの複数の出力をそれぞれサブサンプリングするサブ
サンプリング部と、各サブサンプリング部の少なくとも
１つにおいてΔΣ変調を行なう冗長圧縮部と、各サブバ
ンドの出力データをそれぞれ多重化して符号化データを
出力するマルチプレクサとを備えたロスレス符号装置。3. A subband division filter for inputting wideband audio data and dividing the wideband audio data into a predetermined number of subbands, and a subsampling unit for subsampling a plurality of outputs of the subband division filter, respectively. A lossless encoder including a redundant compression unit that performs ΔΣ modulation in at least one of the sub-sampling units, and a multiplexer that multiplexes output data of each sub-band and outputs encoded data.
ロピー符号またはその両方を組み合わせることを特徴と
する請求項１または２に記載のロスレス符号装置。4. The lossless coding apparatus according to claim 1, wherein the redundant compression unit combines a linear prediction code, an entropy code, or both.
たはその両方を組み合わせたことを示す識別用の符号化
ＩＤを符号化データ出力に多重化して付加した請求項４
に記載のロスレス符号装置。5. A coded ID for identification indicating that a linear prediction code or an entropy code or a combination of both is added to the coded data output in a multiplexed manner.
The lossless coding device described in 1.
る基底バンドの帯域幅を１０ｋＨｚないし４８ｋＨｚと
した請求項１ないし５のいずれかに記載のロスレス符号
装置。6. The lossless coding apparatus according to claim 1, wherein the base band, which is the lowest band of the plurality of subbands, has a bandwidth of 10 kHz to 48 kHz.
る基底バンドのサブサンプリング周波数を略３２ｋＨ
ｚ，４４．１ｋＨｚ，４８ｋＨｚ，８８．２ｋＨｚまた
は９６ｋＨｚとした請求項１ないし５のいずれかに記載
のロスレス符号装置。7. The subsampling frequency of the base band, which is the lowest band of the plurality of subbands, is approximately 32 kHz.
6. The lossless encoder according to claim 1, wherein z, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz or 96 kHz.
略３２ｋＨｚ，４４．１ｋＨｚ，４８ｋＨｚ，８８．２
ｋＨｚまたは９６ｋＨｚとした請求項１ないし７のいず
れかに記載のロスレス符号装置。8. The sub-sampling frequencies of the sub-bands are approximately 32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz and 88.2.
The lossless encoder according to any one of claims 1 to 7, which has a frequency of kHz or 96 kHz.
る基底バンドのサブサンプリング周波数と他のサブバン
ドのサブサンプリング周波数を同一とした請求項１ない
し８のいずれかに記載のロスレス符号装置。9. The lossless coding apparatus according to claim 1, wherein the subsampling frequency of the base band which is the lowest band of the plurality of subbands and the subsampling frequency of the other subbands are the same.
ある基底バンドは、冗長があっても冗長圧縮を行わずに
１６ビットないし２４ビットのリニアＰＣＭとする請求
項１ないし９のいずれかに記載のロスレス符号装置。10. The base band, which is the lowest band of the plurality of subbands, is a 16-bit to 24-bit linear PCM without redundant compression even if there is redundancy. The lossless coding device described.
暗騒音と収音マイクおよびマイクアンプのノイズ特性に
関する情報を含み、またはデジタルオーディオ出力を直
接接続する場合は前記デジタルオーディオ出力のサンプ
リング周波数および語長に関する情報を含み、またはミ
キシングコンソールや各種のエフェクタを使用する場合
にそれらのノイズ特性に関する情報を含み、結果として
符号システム制御部が入力データの総合のノイズ特性を
導き得るものであることを特徴とする請求項２に記載の
ロスレス符号装置。11. The noise floor information includes information about background noise of a recording studio and noise characteristics of a sound pickup microphone and a microphone amplifier, or when a digital audio output is directly connected, a sampling frequency and a word length of the digital audio output. And / or information about their noise characteristics when using a mixing console or various effectors, so that the code system controller can derive the overall noise characteristics of the input data. The lossless encoder according to claim 2.
おいて、入力した情報から求めたノイズフロアより所定
のｄＢ値だけ低い符号量子化ノイズとなるようそのサブ
バンドの量子化ステップサイズを決定する請求項１１に
記載のロスレス符号装置。12. The code system control unit determines, in each subband, a quantization step size of the subband so that the code quantization noise is lower by a predetermined dB value than a noise floor obtained from input information. 11. The lossless coding device according to item 11.
ノイズが干渉するおそれのある場合、この干渉を散らし
て軽減する符号ディザを発生する符号ディザ発生器を備
える請求項１ないし１２のいずれかに記載のロスレス符
号装置。13. A code dither generator for generating a code dither for scattering and reducing the interference when there is a possibility that the picked-up quantization noise and the coding quantization noise interfere with each other. The lossless coding device according to any one of claims.
立のチャンネルに割り当てるようにした請求項１ないし
１３のいずれかに記載のロスレス符号装置。14. The lossless encoder according to claim 1, wherein the base band and the sub band are assigned to independent channels.
ャンネルをメインチャンネルとすることを特徴とする請
求項１４に記載のロスレス符号装置。15. The lossless encoder according to claim 14, wherein an independent channel to which base band data is allocated is a main channel.
ブバンドに分割し、前記サブバンドデータをサブサンプ
リングし、サブサンプリングしたデータの少なくとも１
つにおいて可逆変換可能なデータ圧縮を行ない、各サブ
バンドデータをそれぞれ多重化した符号化データを記録
したロスレス記録媒体。16. Broadband audio data is divided into a predetermined number of subbands, the subband data is subsampled, and at least one of the subsampled data is subsampled.
Lossless recording medium that records encoded data in which each subband data is multiplexed by performing data compression capable of lossless conversion.
表す情報をもとに広帯域オーディオデータの帯域分割幅
および分割数を決めて複数のサブバンドデータに分割
し、ノイズフロア情報をもとにそれぞれのサブバンドデ
ータをサブサンプリングする際の量子化ステップサイズ
を決定し、サブサンプリングしたデータの少なくとも１
つにおいて可逆変換可能なデータ圧縮を行ない、各サブ
バンドデータをそれぞれ多重化した符号化データを記録
したロスレス記録媒体。17. A wide band audio data is divided into a plurality of sub-band data by deciding a band division width and the number of divisions based on information representing a signal band of the wide band audio data, and each sub band is divided based on noise floor information. At least one of the subsampled data is determined by determining the quantization step size when subsampling band data.
Lossless recording medium that records encoded data in which each subband data is multiplexed by performing data compression capable of lossless conversion.
ブバンドに分割し、前記サブバンドデータをサブサンプ
リングし、サブサンプリングしたデータの少なくとも１
つにおいてΔΣ変調を行ない、各サブバンドの出力デー
タをそれぞれ多重化した符号データを記録したロスレス
記録媒体。18. Wideband audio data is divided into a predetermined number of subbands, the subband data is subsampled, and at least one of the subsampled data is subsampled.
Lossless recording medium in which code data in which output data of each subband is multiplexed is recorded by performing ΔΣ modulation in one.
トロピー符号またはその両方を組み合わせることを特徴
とする請求項１６または１７に記載のロスレス記録媒
体。19. The lossless recording medium according to claim 16, wherein the data compression uses a linear prediction code, an entropy code, or a combination of both.
ドデータを再生するデマルチプレクサと、それぞれのサ
ブバンド毎にデータを復元する冗長復元部と、前記サブ
バンドデータをオーバーサンプリング処理するオーバー
サンプリング部と、複数のサブバンドデータを合成して
広帯域信号データを出力するサブバンド合成フィルタと
を備えたロスレス復号装置。20. A demultiplexer that reproduces a plurality of subband data from input encoded data, a redundancy restoration unit that restores data for each subband, and an oversampling unit that performs oversampling processing on the subband data. A lossless decoding device comprising: a subband synthesis filter that synthesizes a plurality of subband data and outputs wideband signal data.
る複数のサブバンドデータとスケールファクタをそれぞ
れ分離再生するデマルチプレクサと、それぞれのサブバ
ンド毎に所定の時間区間のスケールファクタを基に冗長
ランレングスを復元する冗長復元部と、信号帯域情報に
応じてオーバサンプリング周波数を決定しオーバサンプ
リングするオーバサンプリング部と、複数のサブバンド
データを合成して広帯域信号データを出力するサブバン
ド合成フィルタとを備えたロスレス復号装置。21. A demultiplexer for separating and reproducing a plurality of subband data and scale factors multiplexed from input coded data, and a redundant run based on the scale factor of a predetermined time interval for each subband. A redundancy restoration unit that restores the length, an oversampling unit that determines the oversampling frequency according to the signal band information and performs oversampling, and a subband synthesis filter that synthesizes a plurality of subband data to output wideband signal data. Lossless decoding device equipped.
ドデータを再生するデマルチプレクサと、それぞれのサ
ブバンド毎にΔΣ復調を行ないデータを復元する冗長復
元部と、前記サブバンドデータをオーバーサンプリング
処理するオーバーサンプリング部と、複数のサブバンド
データを合成して広帯域信号データを出力するサブバン
ド合成フィルタとを備えたロスレス復号装置。22. A demultiplexer that reproduces a plurality of subband data from input encoded data, a redundancy restoration unit that restores data by performing ΔΣ demodulation for each subband, and oversampling the subband data. A lossless decoding device including an oversampling unit and a subband synthesis filter that synthesizes a plurality of subband data and outputs wideband signal data.
はエントロピー符号の復号またはその両方を組み合わせ
ることを特徴とする請求項２０または２１に記載のロス
レス復号装置。23. The lossless decoding device according to claim 20, wherein the redundancy restoration unit combines decoding of a linear prediction code, decoding of an entropy code, or a combination thereof.
である基底バンドの帯域幅を１０ｋＨｚないし４８ｋＨ
ｚとした請求項２０ないし２３のいずれかに記載のロス
レス復号装置。24. The bandwidth of a base band, which is the lowest band among a plurality of subbands, is 10 kHz to 48 kHz.
24. The lossless decoding device according to claim 20, wherein z is z.
を３２ｋＨｚ，４４．１ｋＨｚ，４８ｋＨｚ，８８．２
ｋＨｚまたは９６ｋＨｚとした請求項２０ないし２３の
いずれかに記記載のロスレス復号装置。25. The sub-sampling frequencies of the base band are 32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2.
24. The lossless decoding device according to claim 20, wherein the lossless decoding device is set to kHz or 96 kHz.
よる上位冗長ランレングスの復元を行わずに１６ビット
ないし２４ビットのリニアＰＣＭとする請求項２０ない
し２３のいずれかに記載のロスレス復号装置。26. The lossless decoding apparatus according to claim 20, wherein only the base band is a 16-bit to 24-bit linear PCM without restoring the upper redundant run length by the scale factor.
最高信号帯域またはサンプリング周波数の情報を入力
し、この再生信号帯域情報を基に必要でないサブバンド
の冗長復元部及びオーバサンプリング部の動作を休止す
るなどして、不要のサブバンドの復元をしないよう制御
する復号システム制御部を備える請求項２０ないし２３
のいずれかに記載のロスレス復号装置。27. Inputting information on the maximum signal band or sampling frequency of a reproduction system connected after the output terminal, and suspending the operations of the redundant restoration section and the oversampling section of unnecessary subbands based on this reproduction signal band information. 24. A decoding system control unit for controlling so as not to restore unnecessary subbands by, for example,
The lossless decoding device according to any one of 1.
する仕様情報を入力しこのノイズフロア仕様情報を基に
冗長復元部及びまたはオーバサンプリング部における量
子化ステップサイズを決定して全体を制御する復号シス
テム制御部を備える請求項２０ないし２３のいずれかに
記載のロスレス復号装置。28. A decoding system control unit for inputting specification information about a noise floor peculiar to a reproduction system, determining a quantization step size in a redundancy restoration unit and / or an oversampling unit based on the noise floor specification information, and controlling the whole. The lossless decoding device according to any one of claims 20 to 23, comprising:
生した符号化データの中から符号化の種類を表す符号化
ＩＤを認識して、前記符号化ＩＤに基づいて線形予測復
号器またはエントロピー復号器またはそれらの両方の復
号器の動作を制御する請求項２０ないし２８のいずれか
に記載のロスレス復号装置。29. The decoding system control unit recognizes an encoding ID representing an encoding type from encoded data reproduced from a recording medium, and based on the encoding ID, a linear predictive decoder or an entropy decoder. 29. The lossless decoding device according to any one of claims 20 to 28, which controls operations of both decoders.
サンプリング周波数など信号帯域を示す情報を入力し、
前記信号帯域情報をもとに入力信号を複数のサブバンド
に分割するサブバンド分割フィルタと、前記サブバンド
分割フィルタの複数の出力のそれぞれをサブサンプリン
グするサブサンプリング部と、前記各サブバンドの少な
くとも１つにおいて可逆変換可能なデータ圧縮を行なう
冗長圧縮部と、前記各サブバンドの圧縮パラメータを表
す圧縮情報と前記冗長圧縮部の出力データを多重化する
マルチプレクサとを備え、ロスレス符号化データ出力を
得るとともに、復号時は、入力符号化データから複数の
サブバンドデータと圧縮情報を分離再生するデマルチプ
レクサと、それぞれのサブバンド毎に所定の時間区間の
圧縮情報を基に元データを復元する冗長復元部と、信号
帯域情報に応じてオーバサンプリング周波数を決定しオ
ーバサンプリングするオーバサンプリング部と、複数の
サブバンドデータを合成して広帯域信号データを出力す
るサブバンド合成フィルタとを備え、前記サブバンド合
成フィルタから出力信号を復号出力として取り出すよう
構成したロスレス符号復号装置。30. At the time of encoding, input information indicating a signal band such as a sampling frequency of wideband audio data,
A subband division filter that divides an input signal into a plurality of subbands based on the signal band information, a subsampling unit that subsamples each of a plurality of outputs of the subband division filter, and at least each of the subbands. A lossless encoded data output is provided by providing a redundant compression unit that performs data compression capable of reversible conversion in one, and a multiplexer that multiplexes compression information representing compression parameters of each subband and output data of the redundant compression unit. In addition, at the time of decoding, a demultiplexer that separates and reproduces a plurality of subband data and compression information from the input encoded data, and a redundancy that restores the original data based on the compression information of a predetermined time interval for each subband Oversampling by determining the oversampling frequency according to the restoration section and signal band information That oversampling unit, by combining a plurality of sub-band data and a sub-band synthesis filter for outputting a broadband signal data, lossless code decoding device configured to retrieve the decoded output an output signal from the sub-band synthesis filter.
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|---|---|---|---|
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