JPH03201716A - Noise shaping circuit - Google Patents
Noise shaping circuitInfo
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- JPH03201716A JPH03201716A JP34182789A JP34182789A JPH03201716A JP H03201716 A JPH03201716 A JP H03201716A JP 34182789 A JP34182789 A JP 34182789A JP 34182789 A JP34182789 A JP 34182789A JP H03201716 A JPH03201716 A JP H03201716A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
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様
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
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a so-called noise shaping circuit that changes the noise spectrum of an input signal.
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、ノイズフィルタはIIR型フィルタ構成とするこ
とにより、バンドパス特性をもったノイズシェーピング
ができるようにしたものである。また、ノイズフィルタ
は複数のIIR型フィルタ構成とすると共に、入力信号
の臨界帯域をそれぞれ通過させるバンドパス特性を有す
ることにより、各臨界帯域毎のノイズシェーピングを可
能としたものである。また、量子化ノイズを、その段の
ノイズフィルタを介して帰還すると共に、次段の回路に
供給し、初段を除く各段の量子化器の出力を所望のフィ
ルタ特性のフィルタを介して出力し、各段の出力を台底
するようにしたノイズシェーピング回路において、各段
のノイズフィルタをIIR型フィルタとすると共に、入
力信号の各臨界帯域を通過させるバンドパス特性を有す
るようになしたことにより、各臨界帯域毎にバンドパス
特性を設定でき、かつ、各臨界帯域毎のノイズシェーピ
ングが可能なノイズシェーピング回路を提供するもので
ある。The present invention provides a noise shaping circuit in which quantization noise is fed back to a quantizer via a noise filter, in which the noise filter has an IIR type filter configuration, so that noise shaping with bandpass characteristics can be performed. This is what I did. Further, the noise filter has a plurality of IIR type filters and has a bandpass characteristic that passes each critical band of the input signal, thereby making it possible to perform noise shaping for each critical band. Also, the quantization noise is fed back through the noise filter of that stage and is supplied to the next stage circuit, and the output of the quantizer of each stage except the first stage is outputted through a filter with desired filter characteristics. In a noise shaping circuit in which the output of each stage is made to bottom out, the noise filter of each stage is an IIR type filter and has a bandpass characteristic that passes each critical band of the input signal. The present invention provides a noise shaping circuit that can set bandpass characteristics for each critical band and perform noise shaping for each critical band.
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wI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。For example, high-efficiency encoding that compresses and encodes the amount of information such as an audio signal can be roughly divided into encoding in the time wI domain and encoding in the frequency domain.
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、適応予測符号化方式、差分量子化(DPCM)
方式、適応差分PCM(適応DPCM或いはADPCM
)方式、デルタ変調(ΔM或いはDM)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り化(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ベース
バンド(低域)に変換した後複数次の線形予測分析(L
PG)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。Furthermore, this time-domain or frequency-domain encoding can be performed using a method of encoding with a predetermined number of quantization bits or a method of encoding with a number of quantization bits that is adaptively changed based on the input audio signal. It can be divided into two methods. Coding in the time domain includes so-called predictive coding, adaptive predictive coding, and differential quantization (DPCM).
method, adaptive differential PCM (adaptive DPCM or ADPCM)
) method, delta modulation (ΔM or DM) method, adaptive delta modulation method, variable length coding method, etc. In addition, as coding in the frequency domain, there is so-called band division coding (sub-band coding: 5BC), in which a time-axis audio signal is divided into multiple frequency bands and coded.
So-called adaptive transform coding (ATC), which converts a time axis signal into a frequency axis signal (orthogonal transformation), divides it into multiple frequency bands, and adaptively encodes each band, or the S
By combining BC and so-called adaptive predictive coding (APC), the time axis signal is divided into bands, each band signal is converted to baseband (low frequency), and then multi-order linear predictive analysis (L
Examples include so-called adaptive bit allocation (APC-AB), which performs predictive coding using PG).
また、オーディオ信号等の符号化の際には、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。このノイズシェーピングは、一般に、いわ
ゆるFIR(有限インパルス応答或いは非巡回)型のデ
ィジタルフィルタ等を用いることによって行われていた
。Furthermore, when encoding an audio signal or the like, so-called noise shaping may be applied to change the spectrum of quantization noise to substantially reduce noise in the audible band. This noise shaping has generally been performed by using a so-called FIR (finite impulse response or acyclic) type digital filter.
ところで、オーディオ信号を符号化する場合には、人間
の聴覚特性を考慮して、高域程バンド幅が広くなるよう
ないわゆる臨界帯域(クリティカルバンド)でオーディ
オ信号を複数の周波数帯域(例えば25バンド)に分割
して、各バンド毎に符号化する場合がある。このような
臨界帯域でオーディオ信号を分割した場合には、例えば
、各帯域毎のノイズシェーピングを行うことになる。By the way, when encoding an audio signal, the audio signal is encoded in multiple frequency bands (for example, 25 bands) in a so-called critical band, in which the higher the frequency range, the wider the bandwidth, taking into account the characteristics of human hearing. ) and may be encoded for each band. When an audio signal is divided into such critical bands, noise shaping is performed for each band, for example.
しかし、上述のようにオーディオ信号を臨界帯域で周波
数分割してノイズシェーピングを行おうとするような場
合には、上記FIR型フィルタ等では、急峻なバンドパ
ス特性を得ることができないため、当該臨界帯域で帯域
分割された各帯域毎のオーディオ信号のノイズシェーピ
ングを行うことが困難であった。However, when attempting to perform noise shaping by frequency-dividing an audio signal in a critical band as described above, it is not possible to obtain steep bandpass characteristics with the above-mentioned FIR type filter. It was difficult to perform noise shaping on the audio signal for each band divided into bands.
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、臨界帯域で周波数分割された信号のノイ
ズシェーピングを行うことが可能な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。Therefore, the present invention was proposed in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a noise shaping circuit that can perform noise shaping of a frequency-divided signal in a critical band. It is.
本発明のノイズシェーピング回路は、上述の目的を遠戚
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、上記ノイズフィルタはIIR(無限インパルス
応答或いは巡回)型のフィルタ構成とされたものである
。The noise shaping circuit of the present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and is designed to feed back the quantization noise generated in the quantizer to the input side of the quantizer via a noise filter. In the noise shaping circuit described above, the noise filter has an IIR (infinite impulse response or cyclic) type filter configuration.
また、上記ノイズフィルタは複数のIIR型フィルタか
ら構成されると共に、各IIR型フィルタは入力信号の
臨界帯域をそれぞれ通過させるバンドパス特性を有する
ものである。Further, the noise filter is composed of a plurality of IIR type filters, and each IIR type filter has a bandpass characteristic that allows the critical band of the input signal to pass through.
更に、本発明のノイズシェーピング回路は、量子化器で
発生した量子化ノイズを、その段の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と共に、次段の回
路に人力として供給し、初段を除く各段の量子化器の出
力を所望のフィルタ特性を有するフィルタを介して出力
し各段の出力を合成して出力するようにしたノイズシェ
ーピング回路において、各段のノイズフィルタをIIR
型のフィルタ構成となすと共に、入力信号の各臨界帯域
を通過させるバンドパス特性を有するようになしたもの
である。Furthermore, the noise shaping circuit of the present invention feeds back the quantization noise generated in the quantizer to the input side of the quantizer via the noise filter of that stage, and also supplies it to the next stage circuit as human power. In a noise shaping circuit in which the output of the quantizer in each stage except the first stage is output through a filter having desired filter characteristics, and the outputs of each stage are combined and output, the noise filter in each stage is
In addition to having a type filter configuration, the filter has a bandpass characteristic that allows each critical band of the input signal to pass.
本発明によれば、臨界帯域を通過させるバンドパス特性
を有するIIR型フィルタを用いているため、臨界帯域
毎の量子化ノイズのスペクトルを調整することができる
。したがって、臨界帯域でのノイズシェーピングができ
る。According to the present invention, since an IIR type filter having a bandpass characteristic that passes a critical band is used, it is possible to adjust the spectrum of quantization noise for each critical band. Therefore, noise shaping can be performed in the critical band.
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。Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
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、この符号化装置は
、入力側子31に供給されたオーディオ信号等のディジ
タルの入力信号が、加算器33を介し、量子化器34で
量子化された後に、出力端子32から符号化出力として
出力される符号化装置であって、こ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34で発生する量子化ノイズのノイズシェ
ーピング処理が行われている。FIG. 1 shows a schematic configuration of an encoding device equipped with a noise shaping circuit according to an embodiment of the present invention. The signal is quantized by a quantizer 34 through a quantizer 33, and then outputted as an encoded output from an output terminal 32. By the circuit
Noise shaping processing of the quantization noise generated by the quantizer 34 is performed.
すなわち、本実施例のノイズシェーピング回路は、上記
加算器33と、加算1i35と、ノイズフィルタ36と
を有して構成されるものであり、上記加算器35によっ
て上記量子化器34の量子化出力から当該量子化器34
へ供給される入力信号が減算されることで得られる量子
化ノイズを、上記ノイズフィルタ36を介して上記加算
器33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
うものである。この時の該ノイズフィルタ36は、II
R(無限インパルス応答或いは巡回)型のフィルタ構成
とされている。That is, the noise shaping circuit of this embodiment includes the adder 33, the addition 1i35, and the noise filter 36, and the adder 35 converts the quantized output of the quantizer 34 into from the quantizer 34
Quantization noise obtained by subtracting the input signal supplied to the adder 33 is fed back to the adder 33 as a subtraction signal via the noise filter 36, thereby performing noise shaping processing using so-called error feedback. be. At this time, the noise filter 36 is II
It has an R (infinite impulse response or cyclic) type filter configuration.
当!IIR型のノイズフィルタ36は、少なくとも2次
のIIR型フィルタであり、具体的には、第2図のよう
な構成で実現することができる。この第2図に示すノイ
ズフィルタの入力側子41には、第1図の上記加算器3
5からの量子化ノイズが供給される。当該ノイズフィル
タは、加算器43.44.51と、所定時間(1サンプ
ル)遅延(z−’)の遅延器47.48と、乗算係数a
、 b。Right! The IIR type noise filter 36 is an at least second-order IIR type filter, and specifically, it can be realized with a configuration as shown in FIG. The input terminal 41 of the noise filter shown in FIG. 2 is connected to the adder 3 shown in FIG.
The quantization noise from 5 is supplied. The noise filter includes an adder 43, 44, 51, a delay device 47.48 with a predetermined time (one sample) delay (z-'), and a multiplication coefficient a.
, b.
c、dの乗算器45.46,49.50とで構成されて
いる。当該ノイズフィルタでは、上記遅延器47と乗算
器45を介した出力と、遅延器48と乗算器46を介し
た出力とが、上記加算器44で加算され、更に、上記加
算器43で上記量子化ノイズと加算される。また、上記
遅延器47の出力は乗算器49を介し、上記遅延器48
の出力は乗算器50を介して加算器51に伝送され、当
該加算器51で加算された後に、ノイズフィルタの出力
として出力端子42から出力される。It is composed of multipliers 45, 46 and 49, 50 of c and d. In the noise filter, the output via the delay device 47 and multiplier 45 and the output via the delay device 48 and multiplier 46 are added by the adder 44, and further, the adder 43 adds the quantum is added to the noise. Further, the output of the delay device 47 is passed through the multiplier 49 to the delay device 48.
The outputs are transmitted to the adder 51 via the multiplier 50, and after being added by the adder 51, are outputted from the output terminal 42 as the output of the noise filter.
ここで、当該第2図のノイズフィルタ(すなわち第1図
のノイズフィルタ36)のフィルタ特性をPとすると、
ノイズシェーピングにより得られる信号成分は、 (1
)式で示すことができる。Here, if the filter characteristic of the noise filter in FIG. 2 (that is, the noise filter 36 in FIG. 1) is P, then
The signal component obtained by noise shaping is (1
) can be shown by the formula.
1− (az−’+bz−”)
すなわち、上記ノイズフィルタのフィルタ特性Pは、
(a z−’+b z−”)
となる、このため、上記乗算器49.50での各乗算係
数は、この(2)式のc−ad−bと表すことができる
。この第2図の2次IIR型フィルタのフィルタ特性は
、第3図に示すような、中心周波数r、の急峻なバンド
パス特性を有することができるようになる。1- (az-'+bz-") That is, the filter characteristic P of the noise filter is (az-'+b z-"). Therefore, each multiplication coefficient in the multiplier 49.50 is as follows. This can be expressed as c-ad-b in formula (2). The filter characteristics of the second-order IIR type filter shown in FIG. 2 can have a steep bandpass characteristic with a center frequency r as shown in FIG.
また、本発明のノイズシェーピング回路においては、上
記ノイズフィルタ36は、複数のIIR型フィルタから
構成されると共に、各IIR型フィルタは入力信号の上
記臨界帯域をそれぞれ通過させるバンドパス特性を有す
るものとすることができる。すなわち、この場合のII
R型フィルタの個数は、上記臨界帯域のバンド数と同数
になり、各IIR型フィルタの通過帯域は、上記臨界帯
域幅にそれぞれ応じた幅となるように設定されている。Further, in the noise shaping circuit of the present invention, the noise filter 36 is composed of a plurality of IIR type filters, and each IIR type filter has a bandpass characteristic that passes the critical band of the input signal. can do. That is, II in this case
The number of R-type filters is the same as the number of critical bands, and the passband of each IIR-type filter is set to have a width corresponding to the critical band width.
更に、本発明のノイズシェーピング回路は、例えば第4
図に示すような符号化装置に適用できる。Furthermore, the noise shaping circuit of the present invention may be
It can be applied to an encoding device as shown in the figure.
この第4図においては、入力側子lに供給されたディジ
タルオーディオ信号等の入力信号を、上記臨界帯域で分
割し、各バンド毎の信号が該各バンドにそれぞれ対応す
る各段の量子化器14+〜141て量子化されて出力端
子2から符号化出力として出力されるものであって、そ
の符号化の際には、いわゆるエラーフィードバックによ
り、各段の量子化器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。In FIG. 4, an input signal such as a digital audio signal supplied to the input terminal l is divided by the above-mentioned critical band, and the signal for each band is sent to the quantizer in each stage corresponding to each band. 14+ to 141 is quantized and output as encoded output from output terminal 2. During encoding, so-called error feedback eliminates quantization noise generated in the quantizers at each stage. It performs noise shaping processing.
この第4図の装置に用いられるエラーフィードバック回
路を構成するノイズシェーピング回路においては、各段
の上記量子化器141〜14.、で発生したそれぞれの
量子化ノイズを、各々の段の各ノイズフィルタ12+〜
12..を介して、上記量子化器14.〜141の入力
側にそれぞれ帰還すると共に、次段の回路に入力として
供給し、初段を除く各段の上記量子化器141−14.
の各出力をそれぞれ所望のフィルタ特性を有するフィル
タ15!〜15..163〜16□・・・、20.を介
して出力し、各段の出力をそれぞれ各加算器171−1
7.で加算することで合成して出力するようにしたもの
であって、各段のノイズフィルタ12t〜12.lを、
前述の第2図のような少なくとも2次のIIR型のフィ
ルタ構成となすと共に、各段の上記ノイズフィルタ12
1〜12.の各乗算器の乗算係数を上記臨界帯域の各バ
ンド幅に応じた値に設定することで、入力信号の各臨界
帯域を通過させるバンドパス特性を有するようになした
ものである。なお、上記臨界帯域が、例えばDC(O七
)〜20kHzで25バンドの場合(すなわちn=25
の場合)は、上記回路の段数は25段となる。In the noise shaping circuit constituting the error feedback circuit used in the apparatus shown in FIG. 4, the quantizers 141 to 14. , the respective quantization noises generated in the respective noise filters 12+~ of each stage are
12. .. via the quantizer 14. 141, respectively, and is supplied as an input to the next stage circuit, and is fed back to the input side of each of the quantizers 141-14.
Filters 15! having desired filter characteristics for each output of the filters 15! ~15. .. 163-16□..., 20. and the output of each stage is sent to each adder 171-1.
7. The noise filters 12t to 12. of each stage are combined and output by adding the noise filters 12t to 12. l,
The above-mentioned noise filter 12 in each stage is configured to have at least a second-order IIR type filter as shown in FIG.
1-12. By setting the multiplication coefficient of each multiplier to a value corresponding to each band width of the critical band, it is possible to have a bandpass characteristic that allows each critical band of the input signal to pass. In addition, when the above critical band is, for example, 25 bands from DC (O7) to 20 kHz (i.e., n=25
), the number of stages in the above circuit is 25.
すなわち、この第4図は、臨界帯域の各バンド毎のノイ
ズシェーピング処理を行うことのできる構成であり、各
段は、それぞれ前述の第1図同様の構成、すなわち各加
算器11.−11.、13゜〜139、量子化器14+
〜14い、ノイズフィルタ12+〜1211で構成され
るノイズシェーピング回路を有する符号化の構成となっ
ている。また、各ノイズフィルタ12.〜127は、少
なくとも2次IIR型のフィルタ構成となっている。That is, FIG. 4 shows a configuration that can perform noise shaping processing for each band of the critical band, and each stage has the same configuration as in FIG. 1 described above, that is, each adder 11. -11. , 13°~139, quantizer 14+
~14, and has an encoding configuration including a noise shaping circuit composed of noise filters 12+~1211. In addition, each noise filter 12. 127 has at least a second-order IIR type filter configuration.
このため、これらの各ノイズフィルタ12.〜12、l
では、例えば、第5図に示すようなバンドパス特性、す
なわち、上記臨界帯域の各バンドの中心周波数11〜r
7で、急峻なバンドパス特性が得られる。更に、初段を
除く各段の各量子化器14□〜14.1の出力は、それ
ぞれ所望のフィルタ特性を有するフィルタ】5.〜15
−.163〜16.1.・・・、207に送られている
。ここで、これら各段のフィルタ15g〜15,1.1
63〜16,1.・・・、20Rの上記所望のフィルタ
特性は、それぞれ前段までの各ノイズフィルタのフィル
タ特性の逆特性とされている。したがって、各段の上記
ノイズフィルタ12.−1211の各フィルタ特性がそ
れぞれP、〜P、lの場合、例えば第2段目のフィルタ
ILのフィルタ特性は、1段目のノイズフィルタ121
のフィルタ特性P1の逆特性すなわちIP+の特性とさ
れる。また、例えば第3段目のフィルタ15.ではI
P+ の特性とされ、フィルタ163では1−P、の
特性とされる。以下同様にして、第n段目のフィルタ1
5.lでは1−P、の特性とされ1、フィルタ16、で
はl−P!の特性、・・、フィルタ20.ではI P
−1のフィルタ特性とされる。For this reason, each of these noise filters 12. ~12, l
For example, the bandpass characteristics as shown in FIG. 5, that is, the center frequencies 11 to r of each band of the critical band
7, a steep bandpass characteristic can be obtained. Furthermore, the outputs of the quantizers 14□ to 14.1 in each stage except the first stage are filters having desired filter characteristics.]5. ~15
−. 163-16.1. ..., is sent to 207. Here, the filters 15g to 15, 1.1 of each of these stages
63-16,1. The desired filter characteristics of . Therefore, each stage of the noise filter 12. -1211, respectively, are P, ~P, l, for example, the filter characteristics of the second stage filter IL are the first stage noise filter 121
This is the inverse characteristic of the filter characteristic P1, that is, the characteristic of IP+. Also, for example, the third stage filter 15. Then I
The filter 163 has a characteristic of 1-P. Similarly, the n-th filter 1
5. For l, the characteristic is 1-P, and for filter 16, l-P! Characteristics of... filter 20. Then I P
-1 filter characteristic.
このようなことから、上記量子化器14+〜14、の量
子化特性をそれぞれQ1〜Q7とした場合、例えば、第
1段目と第2段目を例に挙げると、第1段目の量子化F
il 4.の出力中の量子化ノイズ信号成分の(I
PI)Q+、すなわち、と、第2段目の上記第1段目か
らの流入量子化ノイズ信号弾Q、の上記フィルタ15□
への流出分の(l Pl)Q+、すなわち、
とが互いに相殺されることになる。他の各段でも同様に
、例えば、第m段目出力中の量子化ノイズ信号弾と、第
m+1段目の第m段目からの流入量子化ノイズ信号弾Q
1の出力への流出分との相殺が行われる。このことから
、エラーフィードバック回路全体の特性は、第n段目の
フィルタ特性のみで決まる。For this reason, if the quantization characteristics of the quantizers 14+ to 14 are set to Q1 to Q7, respectively, and taking the first and second stages as an example, the first stage's quantization F
il 4. of the quantization noise signal component in the output of (I
PI) Q+, that is, and the inflow quantization noise signal bullet Q from the first stage of the second stage, the filter 15□
The outflow to (l Pl)Q+, that is, will cancel each other out. Similarly, in each of the other stages, for example, the quantization noise signal bullet being outputted from the m-th stage, and the inflow quantization noise signal bullet Q from the m-th stage at the m+1 stage.
An offset is made with the outflow to the output of 1. From this, the characteristics of the entire error feedback circuit are determined only by the n-th stage filter characteristics.
したがって、上述したような実施例のノイズシェーピン
グ回路によれば、ノイズフィルタを少なくとも2次のI
IR型のフィルタ構成とし、このノイズフィルタのフィ
ルタ係数を自由に設定できるため、例えば上記臨界帯域
の各バンド幅に対応してこのフィルタ係数を設定すれば
、該臨界帯域の各バンド毎に対応したノイズスペクトル
の調整すなわちノイズシェーピングが可能となる。Therefore, according to the noise shaping circuit of the embodiment described above, the noise filter is configured to have at least a second-order I
The filter has an IR type filter configuration, and the filter coefficients of this noise filter can be set freely.For example, if the filter coefficients are set corresponding to each band width of the critical band, it will be possible to set the filter coefficients corresponding to each band of the critical band. Adjustment of the noise spectrum, that is, noise shaping becomes possible.
このようなことから、例えば、本実施例を、従来のスロ
ットワード長が決められた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)信号のノイ
ズシェーピング処理に用いれば、そ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。For this reason, for example, this embodiment can be used to record conventional digital audio with a fixed slot word length (for example, so-called compact disc: CD, digital audio).
If used for noise shaping processing of a signal from an audio tape recorder (DAT, etc.), it becomes possible to increase the perceptual dynamic range of the reproduced sound of the digital audio signal.
なお、オーディオ信号等の入力信号のノイズシェーピン
グを行う際に、該入力信号スペクトルのいわゆるマスキ
ングを考慮したノイズシェーピングを行うことで、聴感
上のダイナミックレンジを上げることができる0例えば
、信号スペクトルのパターンがある程度固定化した入力
信号のスペクトルに応じてフィルタ係数が固定されたノ
イズフィルタを用いたノイズシェーピング、或いは、入
力信号のスペクトルが変化する場合の当該スペクトル変
化に適応的なノイズシェーピングを行うことで、聴感上
のダイナミックレンジを上げることができる。ここで、
上記マスキングとは、人間の聴覚上の特性により、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
象を言うものであり、このマスキング効果には、時間軸
上の信号に対するマスキング効果と周波数軸上の信号に
対するマスキング効果とがある。すなわち、当該マスキ
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くなる。このような
ことから、上述のように、オーディオ信号を臨界帯域で
周波数分割した場合の、各臨界帯域毎のレベル(スペク
トル)に応じたノイズシェーピングを行うことで、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る
。Note that when performing noise shaping on an input signal such as an audio signal, the perceptual dynamic range can be increased by performing noise shaping that takes into account so-called masking of the input signal spectrum. For example, the perceptual dynamic range can be increased. By performing noise shaping using a noise filter whose filter coefficients are fixed according to the spectrum of the input signal which is fixed to some extent, or by performing adaptive noise shaping to the change in the spectrum when the spectrum of the input signal changes. , it is possible to increase the perceptual dynamic range. here,
The above masking refers to a phenomenon in which one signal masks another signal and becomes inaudible due to the characteristics of human hearing.This masking effect includes a masking effect on signals on the time axis and a masking effect on signals on the frequency axis. There is a masking effect on the signal. That is, due to the masking effect, even if there is noise in the masked part, this noise cannot be heard. For this reason, as mentioned above, when an audio signal is frequency-divided into critical bands, by performing noise shaping according to the level (spectrum) of each critical band, the perceptual dynamic range of the reproduced sound can be improved. can be raised.
ここで、例えば、上記ノイズスペクトルを入力信号スペ
クトルに応じて適応的に変化させるようなノイズシェー
ピングを行う構成としては、具体的には第6図に示すよ
うな構成で実現することができる。Here, for example, a configuration for performing noise shaping that adaptively changes the noise spectrum according to the input signal spectrum can be realized by a configuration as specifically shown in FIG. 6.
この第6図において、入力側子61にはディジタルのオ
ーディオ信号が供給され、加算器63、量子化器64、
加算器65、ノイズフィルタ66等によって、前述同様
の符号化及びノイズシェーピングを行った後に出力端子
62から出力される。In FIG. 6, a digital audio signal is supplied to an input side 61, an adder 63, a quantizer 64,
The adder 65, the noise filter 66, etc. perform the same encoding and noise shaping as described above, and then output from the output terminal 62.
上記符号化及びノイズシェーピングの構成を、前述の第
4図の構成とすることで、例えば臨界帯域毎のバンドパ
ス特性を得ることができる。この時、上述したように、
適応的なノイズシェーピングを行うためには、各ノイズ
フィルタでの各フィルタ係数を、各帯域毎に入力信号の
スペクトルに応じて適応的に変化させる必要がある。By setting the encoding and noise shaping configuration to the configuration shown in FIG. 4 described above, it is possible to obtain, for example, bandpass characteristics for each critical band. At this time, as mentioned above,
In order to perform adaptive noise shaping, it is necessary to adaptively change each filter coefficient in each noise filter according to the spectrum of the input signal for each band.
このため、上記入力側子61を介したオーディオ信号は
、該オーディオ信号のスペクトル分析を行うスペクトル
分析回路67に送られる。当該スペクトル分析回路67
では、各臨界帯域毎の人力オーディオ信号のスペクトル
分析を行い、その各帯域毎の出力がS/N計算回路68
に送られる。Therefore, the audio signal via the input side 61 is sent to a spectrum analysis circuit 67 that performs spectrum analysis of the audio signal. The spectrum analysis circuit 67
Then, spectrum analysis of the human audio signal for each critical band is performed, and the output for each band is sent to the S/N calculation circuit 68.
sent to.
当該S/N計算回路68では、各帯域毎のS/N値が計
算される。このS/N値は、上記マスキング効果を考慮
して求められるものであり、このS/N値に応じた上記
各ノイズフィルタの各フィルタ係数が、フィルタ係数演
算回路69から得られるようになっている。The S/N calculation circuit 68 calculates the S/N value for each band. This S/N value is obtained by taking into consideration the masking effect, and each filter coefficient of each of the noise filters according to this S/N value is obtained from the filter coefficient calculation circuit 69. There is.
このようにして各臨界帯域毎にオーディオ信号のスペク
トルに応じて適応的に求められたフィルタ係数が、上記
ノイズフィルタ66すなわち第4図の各ノイズフィルタ
等に送られることで、人力オーディオ信号のスペクトル
に応じたノイズスペクトルのコントロールが可能となり
、適応的なノイズシェーピングが可能となる。In this way, the filter coefficients adaptively determined according to the spectrum of the audio signal for each critical band are sent to the noise filter 66, that is, each noise filter shown in FIG. It becomes possible to control the noise spectrum according to the noise, and adaptive noise shaping becomes possible.
したがって、上述のように適応的なノイズシェーピング
を行うことで、更に聴感上のダイナミックレンジを上げ
ることができるようになる。Therefore, by performing adaptive noise shaping as described above, it is possible to further increase the perceptual dynamic range.
本発明のノイズシェーピング回路においては、ノイズフ
ィルタをIIR型フィルタ構成とすることにより、バン
ドパス特性をもったノイズシェーピングができるように
なる。また、ノイズフィルタは複数のIIR型フィルタ
構成とすると共に、入力信号の臨界帯域をそれぞれ通過
させるバンドパス特性を有することにより、各臨界帯域
毎のノイズシェーピングが可能となる。また、量子化ノ
イズを、その段のノイズフィルタを介して帰還すると共
に、次段の回路に供給し、初段を除く各段の量子化器の
出力を所望のフィルタ特性のフィルタを介して出力し、
各段の出力を台底するようにしたノイズシェーピング回
路において、各段のノイズフィルタをIIR型フィルタ
とすると共に、入力信号の各臨界帯域を通過させるバン
ドパス特性を有するようになすことにより、各臨界帯域
毎にバンドパス特性を設定でき、かつ、各臨界帯域毎の
ノイズシェーピングが可能となる。In the noise shaping circuit of the present invention, the noise filter has an IIR type filter configuration, thereby making it possible to perform noise shaping with bandpass characteristics. In addition, the noise filter has a plurality of IIR filter configurations and has bandpass characteristics that allow each critical band of the input signal to pass through, thereby making it possible to perform noise shaping for each critical band. Also, the quantization noise is fed back through the noise filter of that stage and is supplied to the next stage circuit, and the output of the quantizer of each stage except the first stage is outputted through a filter with desired filter characteristics. ,
In a noise shaping circuit in which the output of each stage is set to the bottom, each stage's noise filter is an IIR type filter and has a bandpass characteristic that passes each critical band of the input signal. Bandpass characteristics can be set for each critical band, and noise shaping can be performed for each critical band.
このため、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が得られるようになる。Therefore, for example, the reproduced sound of a digital audio signal can have an audible dynamic range that is greater than the dynamic range determined by the slot word length.
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図はノイズフィルタの具体的構成を示すブロック回路
図、第3図は2次のIIR型フィルタの特性を示す特性
図、第4図は本発明の臨界帯域の各バンド毎のノイズシ
ェーピング処理を行うための構成を示すブロック回路図
、第5図は臨界帯域の各バンド毎のバンドパス特性を示
す特性図、第6図はスペクトルに応じたノイズシェーピ
ングを行う構成を示すブロック回路図である。
121〜12..36.66 ・・・・・・・・ノ
イズフィルタ141〜14.、34.64 ・・・
・・・・・量子化器15!〜15−、16x〜16.l
、 20.・・・・フィルタ45.46.49.50
・・・・・・・・乗算器47.4810000
10.遅延器FIG. 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of an encoding device equipped with a noise shaping circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram showing a specific configuration of a noise filter, and FIG. Figure 4 is a block circuit diagram showing the configuration for performing noise shaping processing for each band in the critical band of the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the characteristics of the IIR filter for each band in the critical band. FIG. 6 is a characteristic diagram showing bandpass characteristics, and a block circuit diagram showing a configuration for performing noise shaping according to the spectrum. 121-12. .. 36.66...Noise filters 141 to 14. , 34.64...
...Quantizer 15! ~15-, 16x~16. l
, 20. ...Filter 45.46.49.50
・・・・・・Multiplier 47.4810000
10. delay device
Claims (3)
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、上記ノイズフィルタ
はIIR型のフィルタ構成とされたことを特徴とするノ
イズシェーピング回路。(1) In a noise shaping circuit in which quantization noise generated in a quantizer is fed back to the input side of the quantizer via a noise filter, the noise filter has an IIR type filter configuration. Features a noise shaping circuit.
ら構成されると共に、各IIR型フィルタは入力信号の
臨界帯域をそれぞれ通過させるバンドパス特性を有する
ことを特徴とする請求項(1)記載のノイズシェーピン
グ回路。(2) The noise filter according to claim (1), wherein the noise filter is composed of a plurality of IIR type filters, and each IIR type filter has a bandpass characteristic that passes a critical band of the input signal. shaping circuit.
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
と共に、次段の回路に入力として供給し、初段を除く各
段の量子化器の出力を所望のフィルタ特性を有するフィ
ルタを介して出力し、各段の出力を合成して出力するよ
うにしたノイズシェーピング回路において、 各段のノイズフィルタをIIR型のフィルタ構成となす
と共に、入力信号の各臨界帯域を通過させるバンドパス
特性を有するようになしたことを特徴とするノイズシェ
ーピング回路。(3) The quantization noise generated in the quantizer is fed back to the input side of the quantizer through the noise filter of that stage, and is also supplied as an input to the next stage circuit, so that the quantization noise generated in each stage except the first stage is In a noise shaping circuit in which the output of the quantizer is output through a filter having desired filter characteristics, and the outputs of each stage are combined and output, the noise filter of each stage is configured as an IIR type filter. Additionally, a noise shaping circuit is characterized in that it has a bandpass characteristic that allows each critical band of an input signal to pass through.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1341827A JP3010663B2 (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Noise shaping circuit |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010500631A (en) * | 2006-08-15 | 2010-01-07 | ドルビー・ラボラトリーズ・ライセンシング・コーポレーション | Free shaping of temporal noise envelope without side information |
| CN112166585A (en) * | 2018-06-01 | 2021-01-01 | 瑞典爱立信有限公司 | UWB crest factor reduction |
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1989
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010500631A (en) * | 2006-08-15 | 2010-01-07 | ドルビー・ラボラトリーズ・ライセンシング・コーポレーション | Free shaping of temporal noise envelope without side information |
| US8706507B2 (en) | 2006-08-15 | 2014-04-22 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Arbitrary shaping of temporal noise envelope without side-information utilizing unchanged quantization |
| CN112166585A (en) * | 2018-06-01 | 2021-01-01 | 瑞典爱立信有限公司 | UWB crest factor reduction |
| CN112166585B (en) * | 2018-06-01 | 2024-02-23 | 瑞典爱立信有限公司 | Ultra-wideband crest factor reduction |
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| JP3010663B2 (en) | 2000-02-21 |
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