JPH03201715A - ノイズシェーピング回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力信号のノイズスペクトルを変化させる樺
ないわゆるノイズシェーピング回路に関するものである
。

〔発明の概要〕

本発明は、量子化ノイズをノイズフィルタを介して量子
化器に帰還するようにしたノイズシェーピング回路にお
いて、入力信号の連続する少なくとも２サンプルの和分
及び差分値に基づいてノイズフィルタの係数を制御する
ようにしたことにより、入力信号のスペクトルに、より
マツチしたノイズシェーピングが行えるノイズシェーピ
ング回路を提供するものである。

〔従来の技術］ 例えば、オーディオ信号等の情報量を圧縮し、符号化す
る高能率符号化は、時間領域での符号化と周波数領域で
の符号化に大別することができる。

更に、この時間領域或いは周波数領域の符号化は、予め
定められた量子化ビット数で符号化を行う方式と、入力
オーディオ信号に基づいて適応的に変化させた量子化ビ
ット数で符号化を行う方式とにそれぞれ分けることがで
きる。上記時間領域での符号化には、いわゆる予測符号
化方式、或いは適応予測符号化方式、差分量子化（ＤＰ
ＣＭ）方式、適応差分ＰＣＭ（適応ＤＰＣＭ或いはＡＤ
ＰＣＭ）方式、デルタ変１１（ΔＭ）方式、適応デルタ
変調方式、可変長符号化方式等がある。また、周波数領
域での符号化としては、時間軸のオーディオ信号を複数
の周波数帯域に分割して符号化するいわゆる帯域分割符
号化（サブ、・バンド・コーディング：５ＢＣ）や、時
間軸の信号を周波数軸上の信号に変換（直交変換）して
複数の周波数帯域に分割し各帯域毎で適応的に符号化す
るいわゆる適応変換符号化（ＡＴＣ）、或いは、上記Ｓ
ＢＣといわゆる適応予測符号化（ＡＰＣ）とを組み合わ
せ、時間′軸の信号を帯域分割して各帯域の信号をヘー
スバンド（低域）に変換した後複数次の線形予測分析（
ＬＰＣ’）を行って予測符号化するいわゆる適応ビット
割当て（ＡＰＣ−ＡＢ）等が挙げられる。

また、オーディオ信号の符号化の際には、量子化ノイズ
のスペクトルを変化させて可聴帯域のノイズを実質的に
低減する様ないわゆるノイズシェーピングが施される場
合がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような高能率符号化を用いてオーディオ信号の
信号圧縮が行われている。ところが、現在は、より高い
信号圧縮が望まれている。しかし、上述のように信号を
より高い圧縮率で圧縮して、ビット数を更に下げるよう
にすると、ダイナミックレンジが低下し、再生音の品質
が劣化するようになる。

また、同一ビットレートであっても、再生音の聴感上の
ダイナくツクレンジをより良くできることが望ましい、
すなわち、例えば、予めスロットワード長が規定されて
いるディジタルオーディオ（例えばいわゆるコンパクト
・ディスク：ＣＤ。

ディジタル・オーディオ・テープレコーダ：ＤＡＴ等）
において、このディジタルオーディオ信号の再生音の聴
感上のダイナミックレンジを上げることができればより
好ましい。

そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案され
たものであり、例えば、同一ビットレートであっても、
再生音の聴感上のダイナミックレンジが良く、また、よ
り高い信号圧縮を行っても、再生音の品質が劣化しない
ようにすることを可能とするノイズシェーピング回路を
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のノイズシェーピング回路は、上述の目的を達成
するために提案されたものであり、量子化器で発生した
量子化ノイズをノイズフィルタを介して上記量子化器の
入力側に帰還するようにしたノイズシェーピング回路に
おいて、入力信号の連続する少なくとも２サンプルの和
分及び差分値に基づいて上記ノイズフィルタの係数を制
御するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、少なくとも２サンプルの和分及び差分
値に基づいてノイズフィルタの係数を制御しており、例
えば、差分値が大きい時にはノイズフィルタの特性を高
域強調となるように制御し、和分値が大きい時には低域
強調となるように制御して、入力信号のスペクトルにマ
ツチしたノイズシェーピングを行っている。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図に本発明実施例のノイズシェーピング回路が設け
られた符号化装置の概略構成を示す。

この第１図の符号化装置は、入力端子ｌに供給されたオ
ーディオ信号等のディジタルの入力信号Ｘが、加算器１
１を介し、量子化器１２で量子化された後に、出力端子
２から符号化出力Ｙとして出力される符号化装置であっ
て、この入力信号Ｘの信号符号化の際には、本発明実施
例のノイズシェーピング回路によって、上記量子化器１
２で発生する量子化ノイズのノイズシェーピング処理を
行うものである。

ここで、本実施例の上記ノイズシェーピング回路は、上
記量子化器１２からの量子化ノイズを、ノイズフィルタ
３０を介して上記量子化器１２の入力側の上記加算器１
１に減算信号として帰還するようにしたいわゆるエラー
フィードバックによるノイズシェーピング処理を行うも
のであり、上記ノイズフィルタ３０のフィルタ特性を決
定するフィルタ係数ａは、上記入力信号Ｘの連続する少
なくとも２サンプルの和分及び差分値に基づいて制御さ
れるようになっている。この時のフィルタ係数ａの制御
は、入力信号Ｘに基づいて動作する係数コントロール回
路４０が行っている。

上記量子化ノイズは、加算器１３によって、上記量子化
器１２の量子化出力から該量子化器１２へ供給される上
記入力信号Ｘが減算されることで得られている。また、
上記ノイズフィルタ３０は、上記加算器１３からの出力
（すなわち量子化ノイズ）を所定時間（１サンプル分）
遅延（ｚ−’）する遅延器１４と、上記係数コントロー
ル回路４０に制御されたフィルタ係数ａを上記遅延器１
４の出力に乗算する係数乗算回路３６とから構成される
１次のフィルタである。

なお、本件出願人は、先に、入力信号に対する予測フィ
ルタ特性を切り換えると共に、ノイズフィルタの特性を
切り換えるような構成を提案している。しかし、この場
合、ノイズフィルタの特性を切り換えるのは、予測フィ
ルタの特性切り換えに連動して切り換えているのみであ
って、本発明のように、入力信号に応じて切り換えてい
るものではない。

第２図に、本発明実施例のより具体的な構成を示す、こ
の第２図において、第１図と同様に動作する構成要素に
は、第１図と同じ指示符号を付している。すなわち、入
力端子ｌには入力信号Ｘが供給され、ノイズシェーピン
グ回路によって、上記量子化器１２で発生する量子化ノ
イズのノイズシェーピング処理を行っている。

ここで、第２図のノイズフィルタ３０は、加算器１３か
らの量子化ノイズを所定時間遅延する遅延器１４と、複
数のフィルタ係数を記憶している係数メモリ１６と、上
記遅延器Ｉ４の出力に係数メモリ１６から供給されるフ
ィルタ係数ａを乗算する乗算器１５とを有してなる１次
のフィルタであり、この時の該係数メモリ１６からのフ
ィルタ係数ａは、当該記憶されている複数のフィルタ係
数の中から、上記係数コントロール回路４０の制御信号
に基づいて選び出されて出力されるものである。なお、
この第２図の係数メモリ１６と乗算器１５が、第１図の
係数乗算回路３６となる。

上記係数コントロール回路４０は、上述のようなフィル
タ係数ａの制御を行うために、上記入力信号Ｘのスペク
トルに応した上記制御信号、すなわち、上記入力信号Ｘ
の連続する少なくとも２サンプルから得られる差分値と
和分値を比較し、当該差分値と和分値の例えば大小間係
に応じた制御信号を出力するようにしている。ここで、
例えば、上記差分値が大きい時は、入力信号Ｘの高域成
分が多いということを示しているため、この場合には上
記ノイズフィルタ３０の特性を高域強調にするように、
上記フィルタ係数ａを制御する。すなわち、上記係数コ
ントロール回路４０から出力される制御信号は、上記係
数メモリ１６から上記ノイズフィルタ３０の特性を高域
強調にするフィルタ係数ａが出力されるような信号とな
る。また、例えば、上記和分値が大きい時は、入力信号
Ｘの低域成分が多いことを示しているので、この場合の
上記制御信号は、上記ノイズフィルタ３０の特性を低域
強調にするフィルタ係数ａが、上記係数メモリ１６から
出力されるような信号となる。このようにすることで、
量子化ノイズは聴感上目立たなくなる。上述のことを第
（１）式で表すと、入力Ｘ、符号化出力Ｙ、１量子化特
性Ｑ、フィルタ係数ａ、遅延量ｚ　−１の時、 Ｙ＝Ｘ＋、（１−ａ　ｚ−’）　Ｑ　　　　　　（１）
となり、例えば、差分値が小さい時はこのフィルタ係数
ａを小さくし、和分値が小さい時は該フィルタ係数ａを
大きくする。

更に、本具体例のノイズシェーピング回路の係数コント
ロール回路４０では、これら差分値と和分値の比較の際
に、ディジタルの入力信号ＸすなわちストレートＰＣＭ
（線形パルス符号化）信号の値を、該差分値と和分値の
比較用の値（リファレンス値）として用いると共に、よ
り確実な比較を行うために上記差分値と和分値のそれぞ
れｎサンプルの比較を行っている。

すなわち、上記係数コントロール回路４０では、上記ス
トレー）ＰＣＭ信号を所定時間（１サンプル）遅延する
遅延器１７からの遅延出力と上記入力信号Ｘとが加算器
１８で加算されることで、上記和分値が求められる。ま
た、上記遅延出力と入力信号Ｘとが減算器１９で減算さ
れることで上記差分値が求められる。この和分値及び差
分値は、それぞれ割算器２０．２１に送られ、該割算器
２０．２１でそれぞれ上記遅延出力（すなわち上記リフ
ァレンス値）との除算が行われる。この割算器２０．２
１からの出力は、ｎサンプル蓄積器２２．２３で、ｎサ
ンプル毎に蓄積された後、このｎサンプル毎に出力され
る。当１１ｎサンプル毎の出力は、係数決定回路２４に
伝送され、該係数決定回路２４で、上記リファレンス値
で除算された上記和分値と差分値とが比較されてその大
小関係が求められ、この大小関係の比較結果に応じた上
記係数メモリ１６への制御信号が出力される。なお、こ
の時の上記和分値と差分値との大小比較により得られる
上記係数メモリ１６からのフィルタ係数は、予め用意さ
れた少数個の係数を切り換えることで得られるものでは
なく、中間値も含むようなアナログ的な係数値をもとり
得るものである。

また、このフィルタ係数は、ｎサンプル毎に断続的に出
力されるとは限らず、例えば、ｎサンプル毎に得られる
係数値の間を補間することで例えばｌサンプル毎に得る
ようにすることもできる。更に、例えば、上記ｎサンプ
ル毎の比較を１サンプルづつずらせていくことで、ｌサ
ンプル毎のフィルタ係数を得るようにすることもできる
。

このようなことから、本実施例のノイズシェーピング回
路を符号化装置に適用すれば、上記入力信号Ｘのスペク
トルに、よりマ・ンチしたノイズシェーピングが行える
ようになる。また、このように上記入力信号Ｘのスペク
トルに応じたノイズシェーピングを行うことで、同時刻
における周波数軸上のマスキング効果が高まる。このよ
うなことから、例えば、スロットワード長が決められて
いるために該スロットワード長に応じたダイナミックレ
ンジしか得られない従来のディジタルオーディオ（例え
ば、いわゆるコンパクト・ディスク。

ディジタル・オーディオ・テープレコーダ等）であって
も、このディジタルオーディオ信号の再生音の聴感上の
ダイナミックレンジを上げることが可能となる。また、
より高い信号圧縮を行っても、再生音の品質が劣化しな
いようになる。

が得られるようになる。また、より高い信号圧縮を行っ
ても、再生音の品質が劣化しないようにすることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のノイズシェーピング回路が設け
られた符号化装置の概略構成を示すブロック回路図、第
２図は実施例の具体的な構成を示すブロック回路図であ
る。 （発明の効果〕 本発明のノイズシェーピング回路においては、入力信号
の連続する少なくとも２サンプルの和分及び差分値に基
づいてノイズフィルタの係数を制御するようにしたこと
により、入力信号のスペクトルに、よりマツチしたノイ
ズシェーピングが行えるようになり、例えばディジタル
オーディオ信号の再生音は、スロットワード長で決まる
ダイナミックレンジ以上の聴感上のダイナミックレンジ
１．１３．１８・・・・・・加算器 ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・量子化器４．
１７・・・・・・・・・・・・遅延器５・・・・・・・
・・・・・・・・・・・乗算器６・・・・・・・・・・
・・・・・・・・係数メモリ９・・・・・・・・・・・
・・・・・・・減算器０．２１・・・・・・・・・・・
・割算器２．２３・・・・・・・・・・・・ｎサンプル
蓄積器４・・・・・・・・・・・・・・・・・・係数決
定回路３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・ノイ
ズフィルタ３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・
係数乗算回路４０・・・・・・・・・・・・・・・・・
・係数コントロール回路Ｘ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・入力信号Ｙ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・符号化出力特許出■人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 量子化器で発生した量子化ノイズをノイズフィルタを介
   して上記量子化器の入力側に帰還するようにしたノイズ
   シェーピング回路において、入力信号の連続する少なく
   とも２サンプルの和分及び差分値に基づいて上記ノイズ
   フィルタの係数を制御するようにしたことを特徴とする
   ノイズシェーピング回路。