JPH096399A - 信号伝送方法および装置、信号再生方法および装置、並びに量子化方法および装置 - Google Patents
信号伝送方法および装置、信号再生方法および装置、並びに量子化方法および装置Info
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- JPH096399A JPH096399A JP7147742A JP14774295A JPH096399A JP H096399 A JPH096399 A JP H096399A JP 7147742 A JP7147742 A JP 7147742A JP 14774295 A JP14774295 A JP 14774295A JP H096399 A JPH096399 A JP H096399A
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Abstract
において、実質的に可変ビットレートとし、音質を向上
させる。 【構成】 1サンプルを16ビットの固定長で表すよう
にし、ビット過剰ブロックKのサンプルは上位14ビッ
トで実質的にそのデータを表すようにし、その下位2ビ
ットには、ビット不足ブロックLの、実質的に18ビッ
トで表されるデータの下位2ビットのデータを割り当て
る。
Description
置、信号再生方法および装置、並びに量子化方法および
装置に関し、特に、既存のコンパクトディスク等との互
換性を保ちながら、その音質を向上させる場合に用いて
好適な信号伝送方法および装置、信号再生方法および装
置、並びに量子化方法および装置に関する。
が16ビットであり、ストレートPCM符号で記録されて
いる。しかし現在では1サンプルが20ビットで録音さ
れた音源が入手でき、コンパクトディスクへの20ビッ
ト音質の記録再生が望まれている。
トで記録するには、20ビット音源のLSB(Least Signif
icant Bit)側の4ビットを単純に切り捨てるか、聴覚的
な量子化ノイズレベルを最適化するために、本発明者ら
が先に提案したスーパビットマッピング(Super Bit Ma
pping)(SBM)(商標)手法を用いることができる。
ト音源のLSB側の4ビットを単純に切り捨てるようにし
た場合、20dBを越える量子化雑音の定常的な増加がみら
れ、音質劣化が避けられない。
ットでの聴覚的に最適化された量子化雑音が得られる
が、音楽内容には無関係か、もしくは音楽内容に依存し
た量子化雑音スペクトルであっても、一定語長の量子化
による量子化雑音が設定されるため、マスキングが不十
分な場合を考慮すると、20ビット音源そのものの音質を
維持する為に、更に量子化雑音を低下させる要望があっ
た。
ものであり、従来製品との互換性を確保しつつ、より質
的な向上を図ることができるようにするものである。
送方法は、時間サンプルのLSB側ビットに、異なった時
間領域の時間サンプルもしくは異なったチャネルの時間
サンプルの精度を上げるための情報を合わせ持った信号
を配置して伝送することを特徴とする。
に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能レベルより
も聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分に、伝送可
能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部
分の情報を配置して伝送することを特徴とする。
ードに、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号
レベルが高い部分のアドレス情報と、伝送可能レベルよ
りも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部分のアドレ
ス情報を配置して伝送することを特長とする。
ートPCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なっ
た時間帯のストレートPCM符号の伝送可能レベルよりも
低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を配置して伝
送することを特徴とする。
号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なった時間帯
もしくは周波数帯の少なくとも1つの圧縮PCM符号の伝
送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB
側部分を配置して伝送することを特徴とする。
に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能レベルより
も聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分に、異なっ
た時間帯もしくは異なったチャネルの少なくとも1つ
の、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベ
ルが低い部分の情報を配置して伝送することを特徴とす
る。
る時間タイミングが後になる符号部分に含まれる情報
を、実時間以上の読み出し速度によって先読みし、再生
する時間タイミングが先になる符号部分に付加すること
を特長とする。
する時間タイミングが先になる符号部分に含まれる情報
を読み出してメモリに蓄積した後、再生する時間タイミ
ングが後になる符号部分に付加することを特長とする。
ノイズシェイピングを有する量子化器からの量子化誤差
を、第2のノイズシェイピングを有する量子化器で量子
化することを特長とする。
サンプルのLSB側ビットに、異なった時間領域の時間サ
ンプルもしくは異なったチャネルの時間サンプルの精度
を上げるための情報を合わせ持った信号を配置して伝送
することを特徴とする。
的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能レベルよ
りも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分に、伝送
可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い
部分の情報を配置し伝送することを特徴とする。
コードに、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信
号レベルが高い部分のアドレス情報と、伝送可能レベル
よりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部分のアド
レス情報を配置して伝送することを特長とする。
レートPCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異な
った時間帯のストレートPCM符号の伝送可能レベルより
も低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を配置して
伝送することを特徴とする。
符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なった時間
帯もしくは周波数帯の少なくとも1つの圧縮PCM符号の
伝送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLS
B側部分を配置して伝送することを特徴とする。
的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能レベルよ
りも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分に、異な
った時間帯もしくは異なったチャネルの少なくとも1つ
の、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベ
ルが低い部分の情報を配置して伝送することを特徴とす
る。
する時間タイミングが後になる符号部分に含まれる情報
を、実時間以上の読み出し速度によって先読みし、再生
する時間タイミングが先になる符号部分に付加すること
を特長とする。
する時間タイミングが先になる符号部分に含まれる情報
を読み出してメモリに蓄積した後、再生する時間タイミ
ングが後になる符号部分に付加することを特長とする。
ノイズシェイピングを有する量子化器からの量子化誤差
を、第2のノイズシェイピングを有する量子化器で量子
化することを特長とする。
間サンプルのLSB側ビットに、異なった時間領域の時間
サンプルもしくは異なったチャネルの時間サンプルの精
度を上げるための情報を合わせ持った信号を配置して伝
送する。
は、聴覚的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能
レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分
に、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベ
ルが低い部分の情報を配置して伝送する。
は、サブコードに、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こ
えない信号レベルが高い部分のアドレス情報と、伝送可
能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部
分のアドレス情報を配置して伝送する。
は、ストレートPCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分
に、異なった時間帯のストレートPCM符号の伝送可能レ
ベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を
配置して伝送する。
は、PCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なっ
た時間帯もしくは周波数帯の少なくとも1つの圧縮PCM
符号の伝送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こ
えるLSB側部分を配置して伝送する。
は、聴覚的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能
レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分
に、異なった時間帯もしくは異なったチャネルの少なく
とも1つの、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない
信号レベルが低い部分の情報を配置して伝送する。
は、再生する時間タイミングが後になる符号部分に含ま
れる情報を、実時間以上の読み出し速度によって先読み
し、再生する時間タイミングが先になる符号部分に付加
する。
は、再生する時間タイミングが先になる符号部分に含ま
れる情報を読み出してメモリに蓄積した後、再生する時
間タイミングが後になる符号部分に付加する。
は、第1のノイズシェイピングを有する量子化器からの
量子化誤差を、第2のノイズシェイピングを有する量子
化器で量子化する。
は、時間サンプルのLSB側ビットに、異なった時間領域
の時間サンプルもしくは異なったチャネルの時間サンプ
ルの精度を上げるための情報を合わせ持った信号を配置
して伝送する。
は、聴覚的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能
レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分
に、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベ
ルが低い部分の情報を配置し伝送する。
は、サブコードに、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こ
えない信号レベルが高い部分のアドレス情報と、伝送可
能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部
分のアドレス情報を配置して伝送する。
は、ストレートPCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分
に、異なった時間帯のストレートPCM符号の伝送可能レ
ベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を
配置して伝送する。
は、PCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なっ
た時間帯もしくは周波数帯の少なくとも1つの圧縮PCM
符号の伝送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こ
えるLSB側部分を配置して伝送する。
は、聴覚的に聞こえない信号レベルを検出し、伝送可能
レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分
に、異なった時間帯もしくは異なったチャネルの少なく
とも1つの、伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない
信号レベルが低い部分の情報を配置して伝送する。
は、再生する時間タイミングが後になる符号部分に含ま
れる情報を、実時間以上の読み出し速度によって先読み
し、再生する時間タイミングが先になる符号部分に付加
する。
は、再生する時間タイミングが先になる符号部分に含ま
れる情報を読み出してメモリに蓄積した後、再生する時
間タイミングが後になる符号部分に付加する。
は、第1のノイズシェイピングを有する量子化器からの
量子化誤差を、第2のノイズシェイピングを有する量子
化器で量子化する。
の構成例を表している。この実施例においては、記録さ
れるべき音声信号がA/D変換されて、処理回路51に
入力されている。処理回路51は、演算回路52と記憶
回路53を有しており、記憶回路53は、入力された音
声データを記憶し、演算回路52は、記憶回路53に記
憶された音声データに対して所定の演算を施すようにな
されている。
報)とサブコード情報を、同期情報およびサブコード情
報追加回路54に供給している。同期情報およびサブコ
ード情報追加回路54において処理されたデータは、変
調回路55に入力され、例えばEFM変調された後、光ヘ
ッド56に供給され、ディスク57に記録されるように
なされている。スピンドルモータ58は、ディスク57
を所定の速度で回転させる。
ンコーダ装置は、処理回路51に音声データが入力され
ると、最初に図2に示す1パス目の処理を実行し、その
次に図3に示す2パス目の処理を実行する。
うに、ステップS1において、演算回路52は、入力さ
れた音声データをブロックに分割し、ブロック毎に許容
ノイズレベルを演算する。すなわち、入力された音声デ
ータを所定の大きさの時間単位とする。例えば1チャン
ネルあたり1024個のサンプルを1ブロックのデータ
とする。そして、ブロック単位で、以下に示す処理を実
行する。
を行う。すなわち、最初にステップS31において、2
56ポイントの時間ブロックにサンプル群を分割する。
そして、512ポイントの幅のウインドウをかける。次
にステップS32に進み、そのウインドウで選択された
データに対してFFT(高速フーリエ変換)処理が実行
される。
ペクトルデータは、いわゆる臨界帯域(クリティカルバ
ンド)毎にまとめられる。このクリティカルバンドは、
人間の聴覚特性を考慮して分割された周波数帯域であ
り、ある純音の周波数近傍の同じ強さの狭帯域バンドノ
イズによって当該純音がマスクされるときのそのノイズ
の持つ帯域を意味する。このクリティカルバンドは、高
域ほど帯域幅が広くなっており、例えば0〜20kHzの
全周波数帯域は、表1に示すように、25のクリティカ
ルバンドに分割される。
カルバンド毎に分割されたスペクトルデータに基づき、
いわゆるマスキング効果等を考慮した各クリティカルバ
ンド毎の許容ノイズ量を求める。この処理を行うため、
処理回路51は、図5に示す許容雑音演算回路20を実
質的に内蔵している(ソフト的な処理で、この回路の機
能を実現する)。
FT演算により得られた周波数軸上のスペクトルデータ
が供給されている。
エネルギ演算回路22に送られて、上記クリティカルバ
ンド(臨界帯域)毎のエネルギが、例えば当該バンド内
での各振幅値の総和を計算すること等により求められ
る。この各バンド毎のエネルギの代わりに、振幅値のピ
ーク値、平均値等を用いることもできる。このエネルギ
演算回路22からの出力としての、例えば各バンドの総
和値のスペクトルは、一般にバークスペクトルと称され
ている。図6はこのような各クリティカルバンド毎のバ
ークスペクトルSBを示している。ただし、この図6で
は、図示を簡略化するため、上記クリティカルバンドの
バンド数を12バンド(B1 〜B12)で表現している。
ゆるマスキングにおける影響を考慮するために、バーク
スペクトルSBに所定の重み付け関数を掛けて加算する
ような畳込み(コンボリューション)処理を施す。この
ため、上記帯域毎のエネルギ演算回路22の出力、すな
わちバークスペクトルSBの各値は、畳込みフィルタ2
3に送られる。
タを順次遅延させる複数の遅延素子、これら遅延素子か
らの出力にフィルタ係数(重み付け関数)を乗算する複
数の乗算器(例えば各バンドに対応する25個の乗算
器)、および各乗算器出力の総和をとる総和加算器から
構成されるものである。この畳込み処理により、図6に
おいて点線で示す部分の総和がとられる。
の特性により、ある信号によって他の信号がマスクされ
て聞こえなくなる現象をいうものであり、このマスキン
グ効果には、時間軸上のオーディオ信号による時間軸マ
スキング効果と、周波数軸上の信号による同時刻マスキ
ング効果とがある。これらのマスキング効果により、マ
スキングされる部分にノイズがあったとしても、このノ
イズは聞こえないことになる。このため、実際のオーデ
ィオ信号では、このマスキングされる範囲内のノイズは
許容可能なノイズとされる。
器の乗算係数(フィルタ係数)の具体例を示す。例えば
任意のバンドに対応する乗算器Mの係数を1とすると
き、乗算器M−1で係数0.15を、乗算器M−2で係
数0.0019を、乗算器M−3で係数0.00000
86を、乗算器M+1で係数0.4を、乗算器M+2で
係数0.06を、乗算器M+3で係数0.007を、そ
れぞれ各遅延素子の出力に乗算することにより、上記バ
ークスペクトルSBの畳込み処理が行われる。ただし、
Mは1〜25の任意の整数である。
算器24に送られる。引算器24は、畳込んだ領域での
後述する許容可能なノイズレベルに対応するレベルαを
求めるものである。なお、当該許容可能なノイズレベル
(許容ノイズレベル)に対応するレベルαは、後述する
ように、逆コンボリューション処理を(割算器26で)
行うことによって、クリティカルバンドの各バンド毎の
許容ノイズレベルとなるようなレベルである。ここで、
上記引算器24には、上記レベルαを求めるための許容
関数(マスキングレベルを表現する関数)が関数発生回
路25から供給される。この許容関数を増減させること
で上記レベルαの制御を行っている。当該許容関数は、
次に説明するような(n−ai)関数である。
ベルαは、クリティカルバンドの低域から順に与えられ
る番号をiとすると、次の(1)式で求めることができ
る。 α=S−(n−ai) ・・・(1) この(1)式において、n,aは定数で、a>0、Sは
畳込み処理されたバークスペクトルの強度であり、
(1)式において、(n-ai)が許容関数となる。本実施例
ではn=38,a=1である。
れ、このデータは、割算器26に伝送される。割算器2
6は、畳込みされた領域での上記レベルαを逆コンボリ
ューションするためのものである。したがって、この逆
コンボリューション処理を行うことにより、上記レベル
αからマスキングスレッショールドが得られるようにな
る。すなわち、このマスキングスペクトルが許容ノイズ
スペクトルとなる。なお、上記逆コンボリューション処
理は複雑な演算を必要とするが、本実施例では、簡略化
した割算器26を用いて逆コンボリューションを行って
いる。
回路27を介して減算器28に伝送される。減算器28
には、上記帯域毎のエネルギ演算回路22からの出力、
すなわち前述したバークスペクトルSBが、遅延回路2
9を介して供給されている。この減算器28で、上記聴
覚マスキングレベルとバークスペクトルSBとの減算が
行われることで、図7に示すように、上記バークスペク
トルSBは、該聴覚マスキングレベルMSのレベルで示
すレベル以下がマスキングされることになる。
路30を介し、出力端子31を介して取り出される。
各回路での遅延量を考慮してエネルギ演算回路22から
のバークスペクトルSBを遅延させるために設けられて
いる。
は、最小可聴カーブ発生回路32から供給される図8に
示すような人間の聴覚特性であるいわゆる最小可聴カー
ブRCを示すデータと、上記聴覚マスキングレベルMS
とが合成される(一方が選択される)。この最小可聴カ
ーブは、雑音絶対レベルがこの最小可聴カーブ以下なら
ばその雑音は聞こえないことを意味する。
生ボリュームの調整の違いで異なるものとなるが、現実
的なディジタルオーディオシステムでは、例えばダイナ
ミックレンジが18ビットである場合、どのような曲で
も、その全体の範囲を利用するように量子化が行われ
る。したがって、例えば4kHz付近の最も耳に聞こえや
すい周波数帯域の量子化雑音が聞こえないとすれば、他
の周波数帯域ではこの最小可聴カーブのレベル以下の量
子化雑音は聞こえないものと考えられる。
が、4kHz付近の雑音が聞こえない使い方をされると仮
定し、この最小可聴カーブRCと、聴覚マスキングレベ
ルMSとを合成する(大きい方を選択する)ことで許容
ノイズレベルを得るようにすると、この場合の許容ノイ
ズレベルは、図8において斜線で示す部分までとするこ
とができるようになる。なお、この図8においては、信
号スペクトルSSも同時に示している。
フローチャートに示す処理が実行される。すなわち、ス
テップS41において、割算器26より入力される聴覚
マスキングレベルMSと、最小可聴カーブ発生回路32
より入力される最小可聴カーブRCのレベルを比較す
る。そして、ステップS42においてレベルの高い方を
選択し、選択した方(聴覚マスキングレベルMSまたは
最小可聴カーブRC)を減算器28に出力する。
報出力回路33から送られてくる例えば等ラウドネスカ
ーブの情報に基づいて、減算器28からの出力における
許容ノイズレベルを補正している。ここで、等ラウドネ
スカーブとは、人間の聴覚特性に関する特性曲線であ
り、例えば1kHzの純音と同じ大きさに聞こえる各周波
数での音の音圧を求めて曲線で結んだもので、ラウドネ
スの等感度曲線とも呼ばれる。この等ラウドネス曲線
は、図8に示した最小可聴カーブRCと略同じ曲線を描
くものである。
えば4kHz付近では、1kHzのところより音圧が8〜1
0dB下がっても1kHzと同じ大きさに聞こえ、逆に、
5kHz付近では、1kHzでの音圧よりも約15dB高く
ないと同じ大きさに聞こえない。このため、上記最小可
聴カーブのレベルを越えた雑音(許容ノイズレベル)
は、等ラウドネス曲線に応じたカーブで与えられる周波
数特性を持つようにするのが良い。このようなことか
ら、等ラウドネス曲線を考慮して許容ノイズレベルを補
正することは、人間の聴覚特性に適合させるものである
ことがわかる。
波に対するものである場合、臨界帯域幅で正規化するこ
とにより雑音に対するラウドネス曲線を得ることができ
る。また、1本のラウドネス曲線だけだはなく、フラッ
トな特性との中間的曲線からも選択することも可能であ
る。
S1において、許容ノイズレベルが得られたとき、次に
ステップS2進み、データをSBM処理(この点について
は後述する)して、量子化雑音スペクトルレベルを求
め、そのレベルとステップS1において取得した許容ノ
イズレベルのいずれが大きいかを判定する。
表している。この回路も、図1の処理回路51に実質的
に内蔵されていることになる。
11に入力され、帰還フィルタ114の出力との差が演
算される。減算器111の出力は、Nビット量子化回路
112に入力され、Nビットに量子化される。
ビット量子化回路112への入力)と、Nビット量子化
回路112の出力との差を演算し(すなわち量子化誤差
を求め)、その演算結果を帰還フィルタ114に出力す
る。帰還フィルタ114は、入力されたデータを、例え
ば等ラウドネス曲線に対応する特性となるように、その
周波数特性を補正し、減算器111に出力する。
ィルタ114から入力されたデータを量子化入力ワード
から減算して出力する。そして、その出力が上述したよ
うに処理される。
に対応する特性に処理した(ノイズシェイピングした)
Nビットのデータが得られることになる。
ルが、図2のステップS1において得られた許容ノイズ
レベルとステップS2において比較される。なお、図1
0の帰還フィルタ114の特性を変更することで、SBM
ノイズレベルとして、複数の値を得るようにする。ま
た、Nの値を14ビット、16ビット、18ビットのよ
うに変更して、それぞれの場合におけるSBMノイズを得
る(図11の曲線A乃至F)。
と許容ノイズレベルの比較処理について説明する。
マスキングレベル(許容ノイズレベル)が、例えば図1
1のMT2のように、どれかの16ビットSBM処理によ
り実現される量子化雑音スペクトルレベル(今の場合、
曲線D)よりも全帯域で高ければ、その時間ブロックの
信号は16ビットを必要としないことになる。逆に得ら
れた許容ノイズレベルが例えばMT1の様に、すべての
16ビットSBM処理により実現される量子化雑音スペク
トルレベル(曲線CとD)よりも全帯域中のどこかの帯
域で低ければ、語長を16ビットより長くする必要があ
る。
される量子化雑音スペクトルレベルと各ブロックの聴覚
マスキングレベル(許容ノイズレベル)とを比較し、さ
らに、何ビット長の余裕又は不足があるかを、処理回路
51は図2のステップS3で、全ブロック(記録する音
楽情報の全てのブロック)にわたって演算する。
トより少なくてよいブロックと、16ビットより長くな
ければならないブロックのアドレスの対照表を作成し、
ステップS5において、過不足ビット量調整を行い、各
ブロックの語長を決定する。
ビットの場合に限って説明するが、より一般的にNビッ
トの場合でも適用することができる。
いる。図中A乃至Iは、16ビットでSBM処理した場合
に生じる余りのビットを表しており、図中A’乃至I’
は、16ビットで量子化した場合に生ずる不足のビット
を表している。過不足ビット長が2ビットの場合、14
ビットまたは16ビットにおけるSBM処理により実現さ
れる量子化雑音スペクトルレベルと、聴覚マスキングレ
ベル(許容ノイズレベル)とが比較される。14ビット
のSBM処理により実現される量子化雑音スペクトルレベ
ルよりも許容ノイズレベルが全帯域で高いならば、その
ブロックは14ビットSBM処理が可能とみなされる。
り実現される量子化雑音スペクトルレベルよりも許容雑
音聴覚レベルが少なくともどこかの帯域で低いならば、
そのブロックは18ビットSBM処理が必要とみなされ
る。それ以外のケースではビットの過不足はないと判断
する。
のデータについて以上の処理が行われる。これを1パス
目の処理と呼ぶ。以上の様な1パス目の処理で得られる
のは、過剰ビット長を持っているのか、それとも不足ビ
ット長を持っているのかを示す情報と、どのブロックが
その状態にあるかを示すアドレス情報である。
る。最初にステップS11において、上述した図2のス
テップS5において決定された語長によるSBM量子化処
理を実行する。そして、過剰ビット長を持つブロックを
ビット過剰ブロック、不足ビット長を持つブロックをビ
ット不足ブロックと名づけ、ステップS12で、ビット
不足ブロックとそのビット不足ブロックに情報書込みの
為のビットを与えるビット過剰ブロックの対応付けを行
う。
記録したコンパクトディスクは、実時間の8倍の速度で
情報が読み出せるものとする。この場合、処理回路51
は、再生する時間タイミングが後になる符号部分に含ま
れる情報を、実時間再生システムでは再生する時間タイ
ミングが先になる符号部分に付加することによって、再
生する時間タイミングが先になる符号部分の精度を上げ
るようにする。
号について分析を行い、図13に示すように、時間的に
先にビット不足ブロックLが存在し、時間的に後にビッ
ト過剰ブロックKが存在する時、この2つのブロック間
でビットの貸し借りを行うことを決める。この時、時間
的に後のビット過剰ブロックKの、LSB側の2ビット
(余っている)に、時間的に先のビット不足ブロックL
のMSBから第17および第18ビット目の2ビットの情
報が書き込まれる。
Kとビット不足ブロックLの時間的関係が、図13にお
ける場合と逆の場合も同様である。ただしこの場合に
は、メディア(コンパクトディスク)からの読み出し速
度は、ビット過剰ブロックKとビット不足ブロックLの
時間的距離の最大許容値には関係がなく、制限は、ビッ
ト過剰ブロックKおよびビット不足ブロックLの場所を
示すアドレスを書き込むサブコードのアドレス情報量
と、ビット不足ブロックLのMSBから第17および第1
8ビット目の情報を書き込むメモリ容量に依存する。
間的に後にビット不足ブロックLが、時間的に先にビッ
ト過剰ブロックKが存在する時、この2つのブロック間
でビットの貸し借りを行うようにする。この時、時間的
に先の過剰ブロックKのLSB側の2ビットに、時間的に
後に再生されるビット不足ブロックLのMSBの第17お
よび第18ビット目の2ビットの情報が書き込まれる。
クKのビット貸借関係のスケジューリング(どのビット
不足ブロックとビット過剰ブロックとの間でビット貸借
関係を持つか)については、かなりの任意性があるが、
おおまかには、次のような指針で実施される。
いてのビット不足ブロックとビット過剰ブロックが全て
検出されているものする。
数以下である場合、実時間以上の高速読み出しによって
可能となる時間的に未来の再生情報部分への付加情報書
込の決定を行う。これは時間的に過去の再生情報部分へ
の付加情報書込が、ビット不足ブロックとビット過剰ブ
ロックの時間的関係によって不可能な場合に行われる。
実時間以上の高速読み出しによって可能となる時間的に
未来の再生情報部分への付加情報書込可能時間帯にビッ
ト過剰ブロックが見つからなかった場合にはこのプロセ
スは放棄する。
過剰ブロックについて、時間的に過去のブロックから1
対1の対応関係を作って行く。
剰ブロックの数より大きい場合、実時間以上の高速読み
出しによって可能となる時間的に未来の再生情報部分へ
の付加情報書込の決定を行う。これは時間的に過去の再
生情報部分への付加情報書込が不可能な場合に行われ
る。実時間以上の高速読み出しによって可能となる時間
的に未来の再生情報部分への付加情報書込可能時間帯に
ビット過剰ブロックが見つからなかった場合にはこのプ
ロセスは放棄する。使えるビット過剰ビットが無くなっ
た時点でプロセスは終了する。
過剰ブロックについて、時間的に過去のブロックから1
対1の対応関係を作って行く。使えるビット過剰ビット
が無くなった時点でプロセスは終了する。
における処理が完了したとき、次にステップS13に進
み、メディアに対する記録処理が実行される。
理回路51により、以上のような処理が行われた後、オ
ーディオデータ(音楽情報)とサブコード情報(図16
を参照して後述する)が、同期情報およびサブコード情
報追加回路54に入力され、そこにおいて、サブコード
情報がオーディオデータ情報に追加される。そして所定
のフォーマットとされたデータは、変調回路55に入力
され、EFM変調される。変調回路55より出力されたデ
ータは、光ヘッド56に供給され、光ヘッド56は、入
力されたデータに対応するレーザ光を照射し、スピンド
ルモータ58で所定の速度で回転されるディスク57に
そのレーザ光を照射する。これにより、ディスク57に
データが記録される。
クはディスク57上では2つの異なった記録部分に別れ
て記録されることになる。従来のコンパクトディスクと
の互換性を維持すること、つまり通常のCDプレーヤに
より本方式で記録されたコンパクトディスクを問題なく
再生できるようにすることは大きな意味がある。そこ
で、通常のCDプレーヤによりMSB側の16ビットだけ
が再生された場合(18ビットの下位ビットが再生され
ない場合)でも、問題ない再生音が得られるように、次
のような2段SBM手法を用いる。
20ビット語長を持つ量子化入力ワードは、減算器10
1と16ビットSBM量子化回路102に供給される。減
算器101では入力ワードそのものと、16ビットSBM
量子化回路102の出力との差が演算され、この差が更
に2ビットSBM量子化回路103で量子化される。SBM量
子化回路102,103は、上述した図10に示すよう
な構成を有し、それぞれ所定の特性でノイズシェイピン
グを行う。
路102で16ビットSBM量子化を行い、減算器101
で、16ビットSBM量子化前のデータと16ビットSBM量
子化後のデータとの差を得る。この差信号(量子化誤
差)について2ビットSBM量子化回路103で2ビットS
BM量子化を行う。これにより16ビットSBM量子化信号
(16ビットSBM量子化回路102の出力)と、これに
付加して18ビットSBM量子化信号を作り出す2ビッ
トSBM量子化信号(2ビット量子化回路103の出力)
が得られる。
それぞれのブロックは14ビットSBM量子化、16ビッ
トSBM量子化、18ビットSBM量子化のいずれかが行われ
る。18ビットSBM量子化は、16ビットSBM量子化と2
ビットSBM量子化の2段量子化で行われる。
限を加えたが、もちろん貸借関係をつくる情報のビット
長は2ビットに限定されるものではなく、いろいろな値
を持つことが可能である。
1パス目の処理で得られたアドレス対応関係にそって再
配置され、サブコードへ記録されるアドレス情報と共
に、図1の同期情報およびサブコード情報追加回路54
に送られる。
8ビットを1シンボルとする音楽情報が32シンボル集
まったブロックに対して1バイトのサブコードが付加さ
れている。これが98個集まって1つのサブコードブロ
ックを形成している。この中に120ビットの容量を持つ
パックが4個入っている。ビット過剰ブロックおよびビ
ット不足ブロックの種類および場所情報はこの部分に記
録される。
7は、これが原盤である時、それからスタンパが作成さ
れ、スタンパから大量のレプリカとしてのディスク(コ
ンパクトディスク)が製造される。そして、このコンパ
クトディスクは、図17に示す再生装置(CDプレー
ヤ)により再生される。
クトディスク)72が、スピンドルモータ71により所
定の速度で回転されるようになされている。光ヘッド7
3は、ディスク72にレーザ光を照射し、その反射光か
らディスク72の記録情報を再生する。光ヘッド73が
出力するRF信号は、RFアンプ74に入力され、増幅
された後、復調回路75に入力され、EFM復調されるよ
うになされている。そして、復調回路75の出力が誤り
訂正回路76に入力され、誤り訂正処理が実行されるよ
うになされている。
たデータのうち、サブコードは、サブコード情報解読回
路77に入力され、オーディオデータは、ワード復元回
路78に入力されるようになされている。サブコード情
報解読回路77は、サブコードを解読し、解読した結果
をワード復元回路78に出力している。ワード復元回路
78は、サブコード情報解読回路77より入力されたサ
ブコードの解読結果に対応してオーディオデータを復元
し、復元して得られたデータをD/A変換器79を介し
て図示せぬスピーカに出力する。
EFMチャネル変調信号を読み出す。この時、実時間より
も早い速度、例えば通常の再生速度の8倍の速度でデー
タを読み出す。この早読み動作について図18を用いて
説明する。
ムの8倍の情報を読み出している区間を表し、区間T2
は光ヘッド73のシーク区間を表している。区間T1の
間にその読み出し時間の8倍の再生時間の情報を読み出
す。これを繰り返すことにより、同一情報は8回繰り返
して再生されることになる。
再生動作(読み出し1)により所定の区間が読み出され
たとき、光ヘッド73をジャンプバックさせ、その再生
区間の開始点より1/8だけ進んだ位置から、その再生
終了点より1/8だけ進んだ位置までの新たな区間を再
生する(読み出し2)。その再生が終了したとき、再び
ジャンプバックし、いま再生した再生開始点より1/8
だけ進んだ位置から、再生終了点より1/8だけ進んだ
位置までの区間を同様に再生する(読み出し3)。
る。
にあるワードWaに書き込まれた精度向上信号を時間的に
過去のワードWbに使用することができる。
力され、チャネル変調信号のEFM復調が行われる。復調
出力は誤り訂正回路76に入力され、誤り訂正が行われ
る。
図13と図14に示された16ビットSBM量子化デー
タ、14ビットSBM量子化データおよび2ビットSBM量子
化データが、ワード復元回路78の内蔵するメモリ上に
得られる。また、そのサブコード情報が、サブコード情
報解読回路77の内蔵するメモリに得られる。
ド復元回路78は、図19に示す処理を実行する。最初
にステップS21において、サブコード情報解読回路7
7は、入力、記憶されたサブコード情報を読み取り、各
フレームのビット過剰ブロックとビット不足ブロックの
ビット貸借関係を解読する。この解読結果は、ワード復
元回路78に供給される。
おいてサブコード情報解読回路77より供給されたビッ
ト貸借関係情報から、この貸借関係を解消するように処
理を行う。
加されるべき16ビットSBM量子化データをサブコード
に書き込まれたアドレスから確定し、その16ビットSB
M量子化データに2ビットSBM量子化データを結合し、1
8ビットSBM量子化データを作成する。
ている。同図に示すように、16ビットSBM量子化デー
タ131と、それに対応する2ビットSBM量子化データ
132が、加算器133において加算され、18ビット
SBM量子化データとして出力される。
べき16ビットSBM量子化データが、メモリ上にまだ記
憶されていない場合においては、そのデータが供給さ
れ、記憶されるまで、2ビットSMB量子化データが保持
される。
タは、対応する16ビットSBM量子化データがメモリ上
に記憶されるまで保持される。そして、対応するデータ
が得られたとき、図20に示すような処理が実行され
る。
下位2ビットのデータを付加したビット過剰ブロックの
16ビットのデータは、そのまま、あるいは、その下位
2ビットを“00”のデータに置換した後、処理され
る。同様に、過不足のないブロックの16ビットのデー
タもそのまま処理される。
生処理が実行される。すなわち、ワード復元回路78に
より復元処理されたデータは、D/A変換器79に入力
され、D/A変換された後、図示せぬスピーカに出力さ
れる。
する場合を考えると、16ビット語長のワードが常に再
生されることになる。この場合には、14ビットSBM
処理ワードと16ビットSBM処理ワードが再生される
ことになり、14ビットSBM処理ワードは許容ノイズ
レベル以下であり、16ビットSBM処理ワードは通常
の16ビットSBM処理CDと同等の音質が得られるの
で、互換性が維持される。
トシステムであるコンパクトディスク音楽システムに、
音楽内容に依存した可変ビットレートコーディングを導
入することができる。その結果、必要な時間部分に必要
な量のビット配分が可能になり、音質向上を図ることが
できる。
も、聴覚的な音質維持がマスキング効果により期待でき
るので、互換性を保持することができ、可変ビットレー
ト化により性能向上が得られる。
プルのLSB側に異なった時間領域の時間サンプルのビッ
トを配置するようにしたが、異なったチャンネルの時間
サンプルのビットを配置するようにすることも可能であ
る。
場合を例として説明したが、本発明は、ビデオ信号、そ
の他の信号を記録媒体に記録する場合にも応用すること
が可能である。
求項14に記載の信号伝送装置によれば、時間サンプル
のLSB側ビットに、異なった時間領域の時間サンプルも
しくは異なったチャネルの時間サンプルの精度を上げる
ための情報を合わせ持った信号を配置するようにしたの
で、ビットレートを固定にしたまま、再生データの質的
向上を図ることが可能となる。
項16に記載の信号伝送装置によれば、聴覚的に聞こえ
ない信号レベルを検出し、伝送可能レベルよりも聴覚的
に聞こえない信号レベルが高い部分に、伝送可能レベル
よりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部分の情報
を配置して伝送するようにしたので、音質をより向上さ
せることが可能となる。
項17に記載の信号伝送装置によれば、サブコードに、
伝送可能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが
高い部分のアドレス情報と、伝送可能レベルよりも聴覚
的に聞こえない信号レベルが低い部分のアドレス情報を
配置して伝送するようにしたので、従来のフォーマット
を変更することなく、確実に音質を向上させることが可
能となる。
項19に記載の信号伝送装置によれば、ストレートPCM
符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分に、異なった時間
帯のストレートPCM符号の伝送可能レベルよりも低いレ
ベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を配置して伝送する
ようにしたので、簡単かつ確実に、音質を向上させるこ
とが可能となる。
項20に記載の信号伝送装置によれば、PCM符号の聴覚
的に聞こえないLSB側部分に、異なった時間帯もしくは
周波数帯の少なくとも1つの圧縮PCM符号の伝送可能レ
ベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLSB側部分を
配置して伝送するようにしたので、簡単かつ確実に、音
質を向上させることが可能となる。
項21に記載の信号伝送装置によれば、聴覚的に聞こえ
ない信号レベルを検出し、伝送可能レベルよりも聴覚的
に聞こえない信号レベルが高い部分に、異なった時間帯
もしくは異なったチャネルの少なくとも1つの、伝送可
能レベルよりも聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部
分の情報を配置して伝送するようにしたので、簡単かつ
確実に、音質を向上させることが可能となる。
項22に記載の信号再生装置によれば、再生する時間タ
イミングが後になる符号部分に含まれる情報を、実時間
以上の読み出し速度によって先読みし、再生する時間タ
イミングが先になる符号部分に付加するようにしたの
で、異なるタイミングで再生される情報の質的向上を図
ることが可能となる。
求項23に記載の信号再生装置によれば、再生する時間
タイミングが先になる符号部分に含まれる情報を読み出
してメモリに蓄積した後、再生する時間タイミングが後
になる符号部分に付加するようにしたので、異なるタイ
ミングで再生される情報の質的向上を確実に図ることが
可能となる。
項24に記載の量子化装置によれば、第1のノイズシェ
イピングを有する量子化器からの量子化誤差を、第2の
ノイズシェイピングを有する量子化器で量子化するよう
にしたので、例えば、人間の聴覚上の特性に対応した量
子化を行うことが可能となる。
すブロック図である。
ーチャートである。
ーチャートである。
ローチャートである。
成例を示すブロック図である。
である。
行う回路の構成例を示すブロック図である。
を示す図である。
する図である。
のデータのやりとりを説明する図である。
のデータのやりとりを説明する図である。
ロック図である。
示すブロック図である。
ートである。
する図である。
Claims (26)
- 【請求項1】 時間サンプルのLSB側ビットに、異なっ
た時間領域の時間サンプルもしくは異なったチャネルの
時間サンプルの精度を上げるための情報を合わせ持った
信号を配置して伝送することを特徴とする信号伝送方
法。 - 【請求項2】 全ての前記時間サンプルが同じ語長を有
することを特徴とする請求項1に記載の信号伝送方法。 - 【請求項3】 聴覚的に聞こえない信号レベルを検出
し、伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえない信号
レベルが高い部分に、伝送可能レベルよりも前記聴覚的
に聞こえない信号レベルが低い部分の情報を配置して伝
送することを特徴とする信号伝送方法。 - 【請求項4】 サブコードに、伝送可能レベルよりも聴
覚的に聞こえない信号レベルが高い部分のアドレス情報
と、前記伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえない
信号レベルが低い部分のアドレス情報を配置して伝送す
ることを特長とする信号伝送方法。 - 【請求項5】 前記サブコードは、コンパクトディスク
のサブコードであることを特徴とする請求項4に記載の
信号伝送方法。 - 【請求項6】 ストレートPCM符号の聴覚的に聞こえな
いLSB側部分に、異なった時間帯のストレートPCM符号の
伝送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえるLS
B側部分を配置して伝送することを特徴とする信号伝送
方法。 - 【請求項7】 PCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部分
に、異なった時間帯もしくは周波数帯の少なくとも1つ
の圧縮PCM符号の伝送可能レベルよりも低いレベルの聴
覚的に聞こえるLSB側部分を配置して伝送することを特
徴とする信号伝送方法。 - 【請求項8】 聴覚的に聞こえない信号レベルを検出
し、伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえない信号
レベルが高い部分に、異なった時間帯もしくは異なった
チャネルの少なくとも1つの、伝送可能レベルよりも前
記聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部分の情報を配
置して伝送することを特徴とする信号伝送方法。 - 【請求項9】 再生する時間タイミングが後になる符号
部分に含まれる情報を、実時間以上の読み出し速度によ
って先読みし、再生する時間タイミングが先になる符号
部分に付加することを特長とする信号再生方法。 - 【請求項10】 再生する時間タイミングが先になる符
号部分に含まれる情報を読み出してメモリに蓄積した
後、再生する時間タイミングが後になる符号部分に付加
することを特長とする信号再生方法。 - 【請求項11】 第1のノイズシェイピングを有する量
子化器からの量子化誤差を、第2のノイズシェイピング
を有する量子化器で量子化することを特長とする量子化
方法。 - 【請求項12】 前記ノイズシェイピング特性が、オー
ディオ帯域内の聴覚特性で決められていることを特長と
する請求項11に記載の量子化方法。 - 【請求項13】 前記ノイズシェイピング特性が、等ラ
ウドネス特性と臨界帯域幅で決められていることを特長
とする請求項12に記載の量子化方法。 - 【請求項14】 時間サンプルのLSB側ビットに、異な
った時間領域の時間サンプルもしくは異なったチャネル
の時間サンプルの精度を上げるための情報を合わせ持っ
た信号を配置して伝送することを特徴とする信号伝送装
置。 - 【請求項15】 全ての前記時間サンプルが同じ語長を
有することを特徴とする請求項14に記載の信号伝送装
置。 - 【請求項16】 聴覚的に聞こえない信号レベルを検出
し、伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえない信号
レベルが高い部分に、伝送可能レベルよりも前記聴覚的
に聞こえない信号レベルが低い部分の情報を配置し伝送
することを特徴とする信号伝送装置。 - 【請求項17】 サブコードに、伝送可能レベルよりも
聴覚的に聞こえない信号レベルが高い部分のアドレス情
報と、前記伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえな
い信号レベルが低い部分のアドレス情報を配置して伝送
することを特長とする信号伝送装置。 - 【請求項18】 前記サブコードは、コンパクトディス
クのサブコードであることを特徴とする請求項17に記
載の信号伝送装置。 - 【請求項19】 ストレートPCM符号の聴覚的に聞こえ
ないLSB側部分に、異なった時間帯のストレートPCM符号
の伝送可能レベルよりも低いレベルの聴覚的に聞こえる
LSB側部分を配置して伝送することを特徴とする信号伝
送装置。 - 【請求項20】 PCM符号の聴覚的に聞こえないLSB側部
分に、異なった時間帯もしくは周波数帯の少なくとも1
つの圧縮PCM符号の伝送可能レベルよりも低いレベルの
聴覚的に聞こえるLSB側部分を配置して伝送することを
特徴とする信号伝送装置。 - 【請求項21】 聴覚的に聞こえない信号レベルを検出
し、伝送可能レベルよりも前記聴覚的に聞こえない信号
レベルが高い部分に、異なった時間帯もしくは異なった
チャネルの少なくとも1つの、伝送可能レベルよりも前
記聴覚的に聞こえない信号レベルが低い部分の情報を配
置して伝送することを特徴とする信号伝送装置。 - 【請求項22】 再生する時間タイミングが後になる符
号部分に含まれる情報を、実時間以上の読み出し速度に
よって先読みし、再生する時間タイミングが先になる符
号部分に付加することを特長とする信号再生装置。 - 【請求項23】 再生する時間タイミングが先になる符
号部分に含まれる情報を読み出してメモリに蓄積した
後、再生する時間タイミングが後になる符号部分に付加
することを特長とする信号再生装置。 - 【請求項24】 第1のノイズシェイピングを有する量
子化器からの量子化誤差を、第2のノイズシェイピング
を有する量子化器で量子化することを特長とする量子化
装置。 - 【請求項25】 前記ノイズシェイピング特性が、オー
ディオ帯域内の聴覚特性で決められていることを特長と
する請求項24に記載の量子化装置。 - 【請求項26】 前記ノイズシェイピング特性が、等ラ
ウドネス特性と臨界帯域幅で決められていることを特長
とする請求項25に記載の量子化装置。
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