JPH11145845A - 高音質オーディオ符号化/復号化装置及びdvd - Google Patents
高音質オーディオ符号化/復号化装置及びdvdInfo
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- JPH11145845A JPH11145845A JP10240864A JP24086498A JPH11145845A JP H11145845 A JPH11145845 A JP H11145845A JP 10240864 A JP10240864 A JP 10240864A JP 24086498 A JP24086498 A JP 24086498A JP H11145845 A JPH11145845 A JP H11145845A
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Abstract
高音質のオーディオを提供するオーディオ符号化及び復
号化装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 オーディオ符号化装置は全体オーディオ
信号を基本領域と拡張領域に両分して符号化する。入力
分離器21はディジタルオーディオ信号を基本領域に属
した第1オーディオ信号と拡張領域に属した第2オーデ
ィオ信号とに分離する。無損失符号器23は第1オーデ
ィオ信号を無損失符号化してその結果から生ずる第1ビ
ットストリーム及び第1ビット率を出力する。音響心理
符号器25は第2オーディオ信号を音響心理符号化して
その結果から生ずる第2ビットストリーム及び第2ビッ
ト率を出力する。本発明による符号化装置は第2ビット
率と第1ビット率との和が常に既に設定されたビット率
と一致するように符号化する。復号化装置はビットスト
リームを無損失復号化し音響心理復号化する。
Description
置及び復号化装置に係り、さらに詳しくはDVDビデオ
標準により提供される音質より高音質のオーディオを提
供するオーディオ符号化及び復号化装置に関する。ま
た、本発明はオーディオ符号化装置に記録器を追加し、
オーディオ復号化装置に判読器を追加してDVD(digit
al versatiledisc)についてオーディオ情報を記録/再
生できる。
ような情報の効率的な伝送及び記憶のために多様な圧縮
技法が提案されており、この圧縮技法は、復元されたデ
ータが圧縮される前の元のデータと同一な無損失符号化
方法(lossless encoding)と、圧縮及び復元によりデー
タの損失が生ずる損失符号化(lossy encoding)方法とに
分類される。
の性質により圧縮比を可変させ、可変される圧縮比によ
りデータを圧縮させる。従って、圧縮により生成された
ビットストリームの伝送率も一定にはならなくなる。か
かる無損失符号化方法は、ビット率は一定値に制限でき
ず、強制的にビット率を制限すればビット率の制限によ
り情報の損失が発生する。言い換えれば、一定のビット
率と無損失は両立しない。
化方法は、データの不要な部分と浪費要素を取り除き、
重要度の低い信号に対する精度を低めるためにオーディ
オ信号を分析し、かかる分析に基づきオーディオ信号を
圧縮させる。かかる損失符号化方法は一定のビット率に
信号圧縮が可能であるが、圧縮する前の信号と圧縮して
再生した後の信号とが差があるので、高音質の再生に弱
いとの問題点がある。特に、オーディオ信号の全帯域に
ついて音響心理を用いて圧縮する場合、ビット率が十分
与えられても人間の聴覚(physiological sensation)上
損失無しに伝送されるべき情報が属した基本帯域内でさ
え情報の損失が発生する。
点を解決するために案出されたもので、その目的は現存
する損失符号化方法である音響心理符号化方法と無損失
符号化方法との組み合わせを用いて、高音質のオーディ
オ信号を一定のビット率に圧縮する符号化装置を提供す
ることにある。本発明の他の目的は前述した符号化装置
により符号化されたオーディオ信号を復元する復号化装
置を提供することにある。
ためにオーディオ符号化装置は、ディジタルオーディオ
信号を受信し、受信されたディジタルオーディオ信号を
第1領域に属した第1オーディオ信号と第2領域に属し
た第2オーディオ信号とに分離し、ここで第1領域及び
第2領域は受信されるディジタルオーディオ信号に応じ
て表現される全体オーディオ領域を両分する分離手段
と、前記第1オーディオ信号を無損失符号化して、その
結果生ずる第1ビットストリーム及び第1ビットストリ
ームの有する第1ビット率を出力する無損失符号化手段
と、前記第2オーディオ信号を音響心理符号化して、そ
の結果から生ずる第2ビットストリーム及び第2ビット
ストリームの有する第2ビット率を出力し、ここで第2
ビット率は既に設定されたビット率と第1ビット率との
差となる音響心理符号化手段を含む。
ィオ復号化装置は、第1ビットストリームの有する第1
ビット率と第2ビットストリームの有する第2ビット率
の和が既に設定されたビット率となり、全体オーディオ
領域を両分する第1領域と第2領域のうち、第1領域に
属したディジタルオーディオ信号を無損失符号化して発
生された第1ビットストリーム及び第2領域に属したデ
ィジタルオーディオ信号を音響心理符号化して発生され
た第2ビットストリームを受信する入力端と、前記入力
端を通して受信された第1ビットストリームを無損失復
号化して全体オーディオ領域のうち第1領域に属した第
1オーディオ信号を発生する無損失復号化手段と、前記
入力端を通して受信された第2ビットストリームを音響
心理復号化して全体オーディオ領域のうち第2領域に属
した第2オーディオ信号を発生する音響心理復号化手段
と、前記第1オーディオ信号及び前記第2オーディオ信
号とを結合して出力する結合手段を含む。
明の望ましい実施の形態を詳述する。本発明はオーディ
オ信号を基本領域と拡張領域とに区分し、基本領域に属
したオーディオ信号を無損失符号化及び復号化し、拡張
領域に属したオーディオ信号を音響心理符号化及び復号
化する。基本領域は人間の聴覚上相対的にさらに大事な
オーディオ信号の属した領域であって、人間の聴覚上損
失無しに伝送されるべき情報の属した領域である。拡張
領域は相対的に重要度の低いオーディオ信号が属した領
域である。
にチャンネル及びサンプリング周波数の両方に基づき領
域区分した場合を示す。図1に示された全体オーディオ
領域は6チャンネルと192KHzのサンプリング周波
数で表現されるもので、基本領域と拡張領域とに区分さ
れる。基本領域は六つのチャンネルのうち3チャンネル
である前方左側チャンネル、前方右側チャンネル及び前
方中央チャンネルと96KHzのサンプリング周波数に
より限定される領域であり、拡張領域はその他のチャン
ネルである前方上部チャンネル、後方左側チャンネル及
び後方右側チャンネルと96KHzより大きく192K
Hz以下の周波数を有するオーディオ信号の領域であ
る。従って、この領域区分は96KHzのサンプリング
周波数及び複数のオーディオチャンネルを使用するDV
Dビデオ標準にそのまま使える。
ることではない。従って、DVDビデオ標準で採用して
いる多様なオーディオ規格に基づき前述した領域区分を
多様な形態に変更できる。例えば、基本領域がオーディ
オ信号の全体周波数帯域のうち相対的に低い周波数帯域
なら、拡張領域は高い周波数帯域となる。基本領域がD
VDビデオ標準に一致するオーディオを表現する周波数
帯域なら、拡張領域はDVDビデオ標準より一層高い品
質のオーディオを表現する周波数帯域である。基本領域
及び拡張領域がDVDビデオ標準に従う全体オーディオ
チャンネルのみを両分するものとなり得る。
る符号化装置を示す。図2において、外部からのディジ
タルオーディオ信号は入力分離器21に入力する。通
常、線形PCM(pulse code modulation)方法はアナロ
グオーディオ信号に一致するディジタルオーディオ信号
を生成する。従って、その後は線形PCMオーディオ信
号が入力分離器21に入力する場合を示す。
CMオーディオ信号を基本領域に属したオーディオ信号
と拡張領域に属したオーディオ信号とに分離し、基本領
域オーディオ信号を無損失符号器23に、そして拡張領
域オーディオ信号を音響心理符号器25にそれぞれ出力
する。
ーディオ信号を現存する無損失符号化技法を用いて符号
化する。特に、無損失符号器23は無損失符号化ビット
率Blossless(t)が既に設定された全体ビット率B
total(t)より少なくなるよう基本領域オーディオ信
号を符号化する。現存する無損失符号化技法は符号化す
る前の元のオーディオ信号と全く同等な圧縮及び復元し
たオーディオ信号を発生するもので、当業者にとって公
知である。そのため、その具体的な説明は省く。無損失
符号器23は無損失符号化により得られたオーディオ信
号をビットストリームの形態に出力する。また、無損失
符号器23は無損失符号化されたビットストリームのビ
ット率を示す無損失符号化ビット率Blossless(t)を
音響心理符号器25に供給する。さらに詳しくは、無損
失符号器23は既に設定された時間間隔毎に無損失符号
化ビット率Blossless(t)を計算し、計算された無損
失符号化ビット率Blossless(t)を音響心理符号器2
5に出力する。本発明の実施の形態において、無損失符
号器23は100ミリ秒単位に無損失符号化ビット率B
lossless(t)を計算及び出力する。そして、オーディ
オ信号処理の遅延などを鑑みて無損失符号器23が無損
失符号化ビット率Blossless(t)を計算及び出力する
間隔を可変することも当業者にとって自明である。従っ
て、無損失符号器23は所定のフレーム単位に無損失符
号化ビット率Blossless(t)を計算及び出力できる。
この場合、1フレームの長さは無損失符号化方式や音響
心理符号化方式のフレーム長さをそのまま用いる。
ら供給される無損失符号化ビット率Blossless(t)に
基づき、入力分離器21から受信される拡張領域オーデ
ィオ信号の符号化にかかわる音響心理符号化ビット率B
lossy(t)を計算する。さらに詳しくは、音響心理符
号器25は内蔵していた既に設定された全体ビット率B
total(t)と無損失符号化23から供給される無損失
符号化ビット率Blossl es s(t)との差を計算し、この
差を音響心理符号化ビット率Blossy(t)に決定す
る。ここで、既に設定された全体ビット率B
total(t)は図2の装置が出力するビットストリーム
の最大ビット率である。音響心理符号器25は決定され
た音響心理符号化ビット率Blossy(t)により入力分
離器21から供給された拡張領域オーディオ信号を音響
心理符号化する。現存する音響心理符号化方法としては
ドルビーAC−3、MPEG−1及びMPEG−2、D
TSなどのような多様な方法があり、このうちDVDビ
デオ標準により提供される音質より高音質を提供するに
使用され得る方法または線形PCMに準ずる高音質を提
供するに使用され得る方法は音響心理符号器25で使用
できる。音響心理符号器25は音響心理符号化されたオ
ーディオ信号をビットストリームの形態に出力する。
する無損失符号化されたビットストリーム及び音響心理
符号器25から出力する音響心理符号化されたビットス
トリームを既に設定された形式により単一ビットストリ
ームに形式化させ、形式化されたビットストリームを出
力ビットストリームに出力する。形式化器27から出力
するビットストリームは一定のビット率を有し、前述し
た全体ビット率Btota l(t)と同等な値を有する。
ける図2の装置による無損失符号化ビット率Blossless
(t)及び音響心理符号化ビット率Blossy(t)の変
化を示す。図3に示した通り、無損失符号化ビット率B
total(t)が可変する場合、図2の装置は全体ビット
率Btotal(t)を一定値に保ちながら無損失符号化及
び音響心理符号化に許される全体ビット率を全て使用す
る。従って、図2の装置により符号化されたオーディオ
ビットストリームを用いる場合、オーディオ情報を記録
媒体に容易に記録できる。
ビットストリームからディジタルオーディ信号を復元す
る復号化装置を示す。図4において、逆形式化器41は
図2に示された形式化器27の逆過程を通して受信され
たビットストリームを無損失符号化されたビットストリ
ーム及び音響心理符号化されたビットストリームとに分
離する。逆形式化器41により分離されたビットストリ
ームのうち、無損失符号化されたビットストリームは無
損失復号器43に入力し、音響心理符号化されたビット
ストリームは音響心理復号器45に入力する。
化されたビットストリームについて無損失符号器23の
信号処理の逆過程を行い、その結果から生ずる基本領域
オーディオ信号は結合器47に出力される。音響心理復
号器45は受信される音響心理符号化されたビットスト
リームについて音響心理符号器25の信号処理の逆過程
を行い、その結果から生ずる拡張領域オーディオ信号は
結合器47に出力される。結合器47は無損失復号器4
3から供給される基本領域オーディオ信号と音響心理復
号器45から供給される拡張領域オーディオ信号とを結
合して符号化される前の元のディジタルオーディオ信号
と実質的に同一なディジタルオーディオ信号、すなわち
線形PCMオーディオ信号を出力する。
41の代わりに、DVDビデオ標準に互換する記録器及
び判読器をそれぞれ使用する変形の実施の形態による符
号化装置及び復号化装置を説明すれば次の通りである。
この場合、基本領域はDVDビデオ標準により定義され
たオーディオフォーマットと一致し、拡張領域はその他
のオーディオデータが属した領域となる。記録器は無損
失符号器23から出力する無損失符号化されたビットス
トリームをDVDビデオ標準により定義されたDVDの
記録領域に記録し、音響心理符号器25から出力する音
響心理符号化されたビットストリームをDVDビデオ標
準により定義されていないDVDの記録領域に記録す
る。そして、判読器は記録器によりオーディオ情報が記
録されたDVDから無損失符号化されたビットストリー
ム及び音響心理符号化されたビットストリームをそれぞ
れ読み出し、読み出されたビットストリームのうち無損
失符号化されたビットストリームを無損失復号器43
に、そして音響心理符号化されたビットストリームを音
響心理復号器45にそれぞれ供給する。従って、変形の
実施の形態による符号化装置及び復号化装置は現存する
DVDビデオ標準に互換しながらもDVDビデオ標準に
より提供される音質よりさらに高音質のオーディオをD
VDに記録及び判読できるようになる。
施の形態も可能である。本実施の形態においては、図2
の形式化器27が無損失符号化されたビットストリーム
及び音響心理符号化されたビットストリームの結合によ
り得られた単一出力ビットストリームをそのままDVD
に記録し、図4の逆形式化器41はDVDに記録された
単一出力ビットストリームを読み出して無損失符号化さ
れたビットストリーム及び音響心理符号化されたビット
ストリームに分離させる。この場合、DVDは前述した
他の変形の実施の形態による符号化装置及び復号化装置
のための専用DVDとして使用できる。
信号の全領域を基本領域と拡張領域とに区分し、基本領
域オーディオ信号を無損失符号化し拡張領域オーディオ
信号を音響心理符号化する。特に、本発明は無損失符号
化された基本領域オーディオ信号のビット率に基づき音
響心理符号化された拡張領域オーディオ信号のビット率
を決定する。従って、全体ビット率を一定に保ちながら
許される全体ビット率を全て使用して無損失符号化及び
音響心理符号化を行える。また、全体ビット率が一定に
保たれるのでソフトウェアを記録媒体に記録しやすく、
ハードウェアで具現する場合もバッファのサイズ設定な
どのような設計仕様の決定が容易である。
に区分する例を説明するための図である。
置を示したブロック図である。
ームの有するビット率の変化を説明するための図であ
る。
めの図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 オーディオ符号化装置において、 ディジタルオーディオ信号を受信し、受信されたディジ
タルオーディオ信号を第1領域に属した第1オーディオ
信号と第2領域に属した第2オーディオ信号とに分離
し、ここで第1領域及び第2領域は受信されるディジタ
ルオーディオ信号に応じて表現される全体オーディオ領
域を二つに分ける分離手段と、 前記第1オーディオ信号を無損失符号化して、その結果
生ずる第1ビットストリーム及び第1ビットストリーム
の有する第1ビット率を出力する無損失符号化手段と、 前記第2オーディオ信号を音響心理符号化して、その結
果から生ずる第2ビットストリーム及び第2ビットスト
リームの有する第2ビット率を出力し、ここで第2ビッ
ト率は既に設定されたビット率と第1ビット率との差と
なる音響心理符号化手段を含むオーディオ符号化装置。 - 【請求項2】 前記ディジタルオーディオ信号は線形P
CMオーディオ信号である請求項1に記載のオーディオ
符号化装置。 - 【請求項3】 前記第1領域は人間の聴覚上損失無しに
伝送されるべきオーディオ情報の属した領域であり、前
記第2領域は第1領域に属しないオーディオ信号領域で
ある請求項1に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項4】 前記第1領域及び第2領域は受信された
ディジタルオーディオ信号の有する全体周波数帯域を二
つに分けるものであって、前記第1領域は相対的に低い
周波数帯域であり、前記第2領域は高い周波数帯域であ
る請求項1に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項5】 前記第1領域はDVDビデオ標準に一致
するオーディオを表現する周波数帯域を含み、前記第2
領域は前記DVDビデオ標準よりさらに高品質のオーデ
ィオを表現する周波数帯域を含む請求項4に記載のオー
ディオ符号化装置。 - 【請求項6】 前記第1領域及び前記第2領域はDVD
ビデオ標準に従う全体オーディオチャンネルを両分した
一部である請求項1に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項7】 前記第1領域及び前記第2領域は受信さ
れたオーディオ信号の有する全体周波数帯域及び全体チ
ャンネルの両方を分けるものであって、前記第1領域は
相対的に低い周波数帯域及び一部チャンネルに属した領
域であり、前記第2領域は高い周波数帯域及び残りのチ
ャンネルに属した領域である請求項1に記載のオーディ
オ符号化装置。 - 【請求項8】 前記第1領域はDVDビデオ標準に一致
するオーディオを表現する周波数帯域を含み、前記第2
領域は前記DVDビデオ標準より更に高い品質のオーデ
ィオを表現する周波数帯域を含む請求項7に記載のオー
ディオ符号化装置。 - 【請求項9】 前記無損失符号化手段は既に設定された
時間間隔毎に第1ビット率を検出して出力し、前記音響
心理符号化手段は前記第1ビット率の検出に用いられた
第1オーディオ信号に応ずる第2オーディオ信号を第2
ビット率を有するように符号化する請求項1に記載のオ
ーディオ符号化装置。 - 【請求項10】 前記第1ビットストリーム及び第2ビ
ットストリームを前記既に設定されたビット率を有する
ビットストリームに形式化する形式化手段を含む請求項
1に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項11】 前記形式化手段から出力するビットス
トリームをDVDに記録するための記録手段を更に含む
請求項10に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項12】 前記第1ビットストリームがDVDビ
デオ標準に従うオーディオ情報を収録しており、第2ビ
ットストリームがDVDビデオ標準よりさらに高音質の
オーディオを提供するためのオーディオ情報を収録して
いる場合、第1ビットストリームをDVDビデオ標準に
より定義されたオーディオ記録領域に記録し、第2ビッ
トストリームをDVDビデオ標準により定義されていな
いオーディオ記録領域に記録する記録手段をさらに含む
請求項1に記載のオーディオ符号化装置。 - 【請求項13】 第1ビットストリームの有する第1ビ
ット率と第2ビットストリームの有する第2ビット率の
和が既に設定されたビット率となり、全体オーディオ領
域を両分する第1領域と第2領域のうち、第1領域に属
したディジタルオーディオ信号を無損失符号化して発生
された第1ビットストリーム及び第2領域に属したディ
ジタルオーディオ信号を音響心理符号化して発生された
第2ビットストリームを受信する入力端と、 前記入力端を通して受信された第1ビットストリームを
無損失復号化して全体オーディオ領域のうち第1領域に
属した第1オーディオ信号を発生する無損失復号化手段
と、 前記入力端を通して受信された第2ビットストリームを
音響心理復号化して全体オーディオ領域のうち第2領域
に属した第2オーディオ信号を発生する音響心理復号化
手段と、 前記第1オーディオ信号及び前記第2オーディオ信号と
を結合して出力する結合手段を含むオーディオ復号化装
置。 - 【請求項14】 前記第1領域は人間の聴覚上損失無し
に伝送されるべきオーディオ情報が属した領域であり、
前記第2領域は第1領域に属しないオーディオ信号領域
である請求項13に記載のオーディオ復号化装置。 - 【請求項15】 前記第1領域及び第2領域は受信され
たディジタルオーディオ信号の有する全体周波数帯域を
両分するものであって、前記第1領域は相対的に低い周
波数帯域であり、前記第2領域は高い周波数帯域である
請求項13に記載のオーディオ復号化装置。 - 【請求項16】 前記第1領域はDVDビデオ標準に一
致するオーディオを表現する周波数帯域を含み、前記第
2領域は前記DVDビデオ標準よりさらに高品質のオー
ディオを表現する周波数帯域を含む請求項15に記載の
オーディオ復号化装置。 - 【請求項17】 前記第1領域及び前記第2領域はDV
Dビデオ標準に従う全体オーディオチャンネルを両分し
た一部である請求項13に記載のオーディオ復号化装
置。 - 【請求項18】 前記第1領域及び前記第2領域は受信
されたオーディオ信号の有する全体周波数帯域及び全体
チャンネルの両方を分けるものであって、前記第1領域
は相対的に低い周波数帯域及び一部チャンネルに属した
領域であり、前記第2領域は高い周波数帯域及び残りの
チャンネルに属した領域である請求項13に記載のオー
ディオ復号化装置。 - 【請求項19】 前記第1領域はDVDビデオ標準に一
致するオーディオを表現する周波数帯域を含み、前記第
2領域は前記DVDビデオ標準より更に高い品質のオー
ディオを表現する周波数帯域を含む請求項18に記載の
オーディオ復号化装置。 - 【請求項20】 前記DVDビデオ標準に従うオーディ
オ情報を収録している第1ビットストリームがDVDビ
デオ標準により定義されたオーディオ記録領域に記録さ
れ、DVDビデオ標準よりさらに高音質のオーディオを
提供するためのオーディオ情報を収録している第2ビッ
トストリームがDVDビデオ標準により定義されていな
いオーディオ記録領域に記録されたDVDから第1ビッ
トストリーム及び第2ビットストリームを読み出して前
記入力端に供給する判読手段をさらに含む請求項13に
記載のオーディオ復号化装置。 - 【請求項21】 前記DVDビデオ標準に従うオーディ
オ情報を収録している第1ビットストリームとDVDビ
デオ標準よりさらに高音質のオーディオを提供するため
のオーディオ情報を収録している第2ビットストリーム
が単一ビットストリームの形態に記録されたDVDから
前記単一ビットストリームを読み出す判読手段と、 前記判読手段により読み出された単一ビットストリーム
から第1ビットストリームと第2ビットストリームとを
区分して前記入力端に供給する分離手段をさらに含む請
求項13に記載のオーディオ復号化装置。
Applications Claiming Priority (2)
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