(57)【要約】【課題】アタック部（入力ディジタル信号のレベルが急激に大きくなる部分）のブロックと非アタック部のブロックで異なる聴覚心理モデルを用いて符号化しても継時マスキングの処理が有効でなくなることがない符号化装置を提供する。【解決手段】非アタック部のブロックは、継時マスキングの処理を行う第２の聴覚心理モデル適用部９に送られ、そのブロックに関する量子化情報が生成される。アタック部のブロックは、継時マスキングの処理を行わない第１の聴覚心理モデル適用部８に送られ、そのブロックに関する量子化情報が生成されるとともに、第２の聴覚心理モデル適用部９にも送られ、そのブロックに関する継時マスキングの情報が生成され、当該情報がメモリ１０に記憶される。メモリ１０に記憶された情報は次回の処理で継時マスキングが行われる場合に利用される。【選択図】      図１
2005049429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ディジタル信号を所定単位時間のブロックに切り出す切り出し手段と、
前記切り出し手段によって切り出された各ブロックの入力ディジタル信号を周波数軸の信号に変換する変換手段と、
処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化に応じて各ブロック毎に第１の聴覚心理モデルか第２の聴覚心理モデルかのいずれかを選択し、選択した方の聴覚心理モデルを用いて前記周波数軸の信号を処理して量子化情報を生成する選択手段と、
各ブロック毎に、前記選択手段によって生成された量子化情報に基づいて前記周波数軸の信号を量子化する量子化手段と、
各ブロック毎に、前記選択手段によって選択されなかった方の聴覚心理モデルが継時マスキング処理を行う聴覚心理モデルであれば、前記選択手段によって選択されなかった方の聴覚心理モデルを用いて前記周波数軸の信号を処理して継時マスキングに関する情報を生成する継時マスキング情報生成手段と、を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記継時マスキング情報生成手段が生成する情報を記憶する記憶手段を備える請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化が所定量以上である場合は、前記変換手段がブロックを複数に分割したサブブロック毎に入力ディジタル信号を周波数軸の信号に変換し、前記選択手段が前記サブブロック毎に前記周波数軸の信号を処理する請求項１又は請求項２に記載の符号化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の符号化装置と、前記符号化装置から出力される符号化信号を記録媒体に記録する手段と、を備えることを特徴とする情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽音、音声またはこれらの組み合わせからなる入力ディジタル信号を符号化する符号化装置及びそれを用いた情報記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
楽音、音声等の入力ディジタル信号を、人間の聴覚心理特性を利用して、高能率で圧縮する符号化の方式として、例えば、時間軸上の信号を複数の周波数帯域に分割して符号化する帯域分割符号化方式や、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換（スペクトル変換）して複数の周波数帯域に分割し帯域毎に符号化する変換符号化方式、あるいは上述の帯域分割符号化と変換符号化を組み合わせたものが知られている。これらの高能率符号化の方式は、いずれも時間軸上の入力ディジタル信号を時間軸上の所定単位時間（フレーム）でブロック化した後、複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域にて量子化し符号化する。
【０００３】
楽音、音声等の入力ディジタル信号の中にレベルが急激に大きくなる部分（以下、「アタック部」と呼ぶ）が存在する場合において、この入力ディジタル信号をフレームでブロック化した後、複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域にて量子化し符号化することで得られる圧縮信号を復号化すると、アタック部に起因する大きな量子化雑音が現れることになる。この量子化雑音は一般にプリエコーと呼ばれ、聴感上の障害になる。特に、ブロックの長さを長くして入力ディジタル信号をブロック化した後、複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域にて量子化し符号化した場合は、長い時間にわたってプリエコーが発生してしまうことがある。このため、アタック部の近辺においてブロックの長さを短くして入力ディジタル信号をブロック化することで、プリエコーが発生する期間を短くすることができ、プリエコーによる聴感上の障害を軽減することができる。しかしながら、楽音、音声等の入力ディジタル信号の急激にレベルが変化しない部分（以下、「非アタック部」と呼ぶ）に対しても同様に、ブロックの長さを短くして入力ディジタル信号をブロック化した後、複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域にて量子化し符号化すると、周波数分解能が悪くなり、符号化効率が悪くなるという問題がある。このような問題点を解決するために、アタック部ではブロックの長さを短くして時間分解能を向上させる一方、非アタック部ではブロックの長さを長くして周波数分解能を向上させるようにしている符号化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
また、上記各周波数帯域でデータを量子化し符号化する際には、元々限られている符号化のビット数の総数に納まるように、信号の量子化ビット数を有効に配分する必要がある。このビット配分を入力信号に適応して行う方式として適応ビット配分方式が知られている。適応ビット配分方式では、マスキング効果や最小可聴限特性等の聴覚心理特性を使って、人間の耳が聞こえない周波数帯域の信号を削除したり、楽音データを量子化する際に生じる量子化誤差が人間の耳に聞こえないレベルに収まるように周波数帯域毎に量子化ビット数を配分する。
【０００５】
マスキング効果には同時マスキングと継時マスキングがある。同時マスキングとは、ある大きな音が他の音を聞こえにくくする現象をいう。継時マスキングとは、時間的に前の音が後の音をマスクしたり（順方向マスキング）、その反対（逆方向マスキング）にマスクすることをいう。最小可聴限は、人間が音を知覚できる最小音圧レベルのことであり、４ｋＨｚ付近の音の感度が高く、低周波または高周波になるほど感度が悪くなっていく周波数特性を持つ。
【０００６】
また、適応ビット配分方式の中には、各周波数帯域のスペクトルパワーＳを求め、各周波数帯域のスペクトルパワーＳによる他の周波数帯域に対するマスキング閾値Ｍを求め、各周波数帯域をｍビットで量子化した時の量子化雑音パワーＮ（ｍ）から、マスキング閾値対雑音比Ｒ（ｍ）（＝Ｍ／Ｎ（ｍ））を計算し、各周波数帯域のマスキング閾値対雑音比Ｒ（ｍ）の中で最小となるマスキング閾値対雑音比Ｒ（ｍ）を探し、この周波数帯域にビットを割り当てマスキング閾値対雑音比Ｒ（ｍ）を更新し、再び最小のマスキング閾値対雑音比Ｒ（ｍ）を探し出してはビットを割り当てていくという反復法がある。ここで、マスキング閾値Ｍの計算方法は、一般的な聴覚特性をもつ人のマスキング特性をもとにしている。
【０００７】
そして、アタック部ではブロックの長さを短くして時間分解能を向上させ非アタック部ではブロックの長さを長くして周波数分解能を向上させている上記符号化装置において、さらに音質を高めるために、アタック部と非アタック部とでの聴覚特性の差を考慮し、信号変化の程度に応じてブロック長を変化させるとともに、適応ビット配分方式でブロック長の長短に応じて最適の聴覚特性を採用することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
なお、上記信号変化の程度に応じてブロック長を可変にする方法では、符号化装置とそれに対応する復号化装置が両方とも複雑になってしまうので、アタック部を検出し、アタック部以外の部分の入力ディジタル信号に対しては、入力ディジタル信号の特性に応じて適応的に選択したゲイン制御量でゲイン制御を行ってから符号化し、復号化時には符号化の際にゲイン制御された部分のゲイン補正を行うことによって、スペクトル変換の際のブロック長を一定にしたままでプリエコーの発生を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献３）。このような方法においても、アタック部と非アタック部とでの聴覚特性の差を考慮し、アタック部と非アタック部のそれぞれに対して最適の聴覚特性を採用することにより、音質を高めることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２０２８２３号公報
【特許文献２】
特開平４−３０２５３１号公報
【特許文献３】
特開昭６３−７０２３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アタック部のブロックと非アタック部のブロックで異なる聴覚心理モデルを用いて符号化する場合、一方の聴覚心理モデルに継時マスキングの処理を行う聴覚心理モデルを採用し、他方の聴覚心理モデルに継時マスキングの処理を行わない聴覚心理モデルを採用していると、前後のブロックが異なる聴覚心理モデルを用いて符号化されるときに継時マスキングの処理が有効でなくなり、最適の聴覚特性を採用することができないという欠点がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑み、アタック部のブロックと非アタック部のブロックで異なる聴覚心理モデルを用いて符号化しても継時マスキングの処理が有効でなくなることがない符号化装置及びそれを用いた情報記録装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る符号化装置においては、入力ディジタル信号を所定単位時間のブロックに切り出す切り出し手段と、前記切り出し手段によって切り出された各ブロックの入力ディジタル信号を周波数軸の信号に変換する変換手段と、処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化に応じて各ブロック毎に第１の聴覚心理モデルか第２の聴覚心理モデルかのいずれかを選択し、選択した方の聴覚心理モデルを用いて前記周波数軸の信号を処理して量子化情報を生成する選択手段と、各ブロック毎に、前記選択手段によって生成された量子化情報に基づいて前記周波数軸の信号を量子化する量子化手段と、各ブロック毎に、前記選択手段によって選択されなかった方の聴覚心理モデルが継時マスキング処理を行う聴覚心理モデルであれば、前記選択手段によって選択されなかった方の聴覚心理モデルを用いて前記周波数軸の信号を処理して継時マスキングに関する情報を生成する継時マスキング情報生成手段と、を備える構成とする。
【００１３】
このような構成によると、第１の聴覚心理モデルと第２の聴覚心理モデルの一方が継時マスキング処理を行う聴覚心理モデルであって他方が継時マスキング処理を行わない聴覚心理モデルである場合に全てのブロックについて継時マスキングに関する情報を生成することができる。また、このような構成によると、第１の聴覚心理モデルと第２の聴覚心理モデルが互いに異なる継時マスキング処理を行う場合に全てのブロックについて両方の継時マスキングに関する情報を得ることができる。したがって、アタック部のブロックと非アタック部のブロックで異なる聴覚心理モデルを用いて符号化しても継時マスキングの処理が有効でなくなることがない符号化装置を実現することができる。
【００１４】
また、前記継時マスキング情報生成手段が生成する情報を記憶する記憶手段を備えるようにするとよい。これにより、前記選択手段によって前記第１の聴覚心理モデルを用いて今回処理されるブロックの継時マスキングに関する情報を次回の処理に用いることが容易になる。
【００１５】
また、処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化が所定量以上である場合は、前記変換手段がブロックを複数に分割したサブブロック毎に入力ディジタル信号を周波数軸の信号に変換し、前記選択手段が前記サブブロック毎に前記周波数軸の信号を処理するようにしてもよい。このような構成によると、処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化が所定量以上である場合はブロック長の短いサブブロック毎に時間周波数変換したのち量子化することで時間分解能を向上させることができる。これにより、プリエコーが発生する期間を短くすることができ、プリエコーによる聴感上の障害を軽減することができる。また、処理するブロックの入力ディジタル信号のレベル変化が所定量未満である場合はブロック長の長いブロック毎に時間周波数変換したのち量子化することで周波数分解能を向上させることができる。これにより、符号化効率を高くすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る情報記録装置においては、上記いずれかの構成の符号化装置と、前記符号化装置から出力される符号化信号を記録媒体に記録する手段と、を備える構成とする。これにより、量子化誤差の少ない符号化信号を記録することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る符号化装置の一構成例を示すブロック図である。
【００１８】
図１の符号化装置は、入力端子１と、周波数帯域分割部２と、ウィンドウ部３と、アタック部検出部４と、ゲイン制御部５と、第１の時間周波数変換部６と、第２の時間周波数変換部７と、第１の聴覚心理モデル適用部８と、第２の聴覚心理モデル適用部９と、メモリ１０と、セレクタ部１１と、量子化部１２と、パッキン部１３と、出力端子１４とによって構成される。図１の符号化装置は情報記録装置例えばミニディスク（ＭＤ）記録装置に搭載される。ミニディスク記録装置は、図１の符号化装置と、エンコーダと、記録ヘッド駆動回路と、記録ヘッドと、光ピックアップとを備える。ミニディスク記録装置において、符号化装置の出力端子１４から出力される符号化信号は、エンコーダによってシリアルの磁界変調信号にエンコードされて記録ヘッド駆動回路に送られる。記録ヘッド駆動回路は、記録ヘッドをミニディスク上の所定記録位置に移動させるとともに、前記磁界変調信号に対応した磁界を発生させる。このとき、ミニディスク上の所定記録位置には、光ピックアップからレーザ光が照射されており、これによって前記磁界に対応した磁化パターンがミニディスク上に形成される。
【００１９】
入力端子１に入力された入力ディジタル信号は、周波数帯域分割部２に入力される。周波数帯域分割部２は、ＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）を有しており、入力した入力ディジタル信号を所定のサンプル数からなる所定単位時間（以下、「フレーム」と呼ぶ）のブロックに切り出しＱＭＦを用いて複数の周波数帯域に分割して、複数の周波数帯域に分割された周波数帯域信号を生成する。ウィンドウ部３は、周波数帯域分割部２から出力される周波数帯域信号に変換ウィンドウ関数をかけてアタック部検出部４に出力する。
【００２０】
アタック部検出部４は、今回処理するブロックの信号振幅レベルの最大値と、前回処理したブロックの信号振幅レベルの最大値を比較する。そして、今回処理するブロックの信号振幅レベルの最大値が前回処理したブロックの信号振幅レベルの最大値より小さければ、今回処理するブロックが非アタック部のみによって構成されていると判断して、今回処理するブロックを第２の時間周波数変換部７に送り、第２の聴覚心理モデル適用部９から出力される量子化情報及び周波数軸の信号を選択する旨のセレクト情報を作成してセレクタ部１１に送り、ゲイン情報の作成を行わない。
【００２１】
一方、今回処理するブロックの信号振幅レベルの最大値が前回処理したブロックの信号振幅レベルの最大値より小さくなければ、今回処理するブロックを例えば８個のサブブロックに分割し、サブブロック毎の信号振幅レベルの最大値を算出する。そして、先頭のサブブロックから順次隣接するサブブロックの信号振幅レベルの最大値を比較していき、隣接するサブブロックの信号振幅レベルの最大値との差が一定値（例えば１８［ｄＢ］）以上あれば、今回処理するブロックにアタック部が含まれていると判断してサブブロック間の信号レベルの差を減らすようなゲイン情報及び８個のサブブロックをゲイン制御部５に送り、第１の聴覚心理モデル適用部８から出力される量子化情報及び周波数軸の信号を選択する旨のセレクト情報を作成してセレクタ部１１に送り、尚かつ８個のサブブロックに基づいて分割前と同一のブロックを作成して第２の時間周波数変換部７に送る。また、先頭のサブブロックから順次隣接するサブブロックの信号振幅レベルの最大値を比較していき、すべてのサブブロックにおいて隣接するサブブロックの信号振幅レベルの最大値との差が一定値（例えば１８［ｄＢ］）以上でなければ、今回処理するブロックが非アタック部のみによって構成されていると判断して、８個のサブブロックを統合して分割前のブロックに戻して第２の時間周波数変換部７に送り、第２の聴覚心理モデル適用部９から出力される量子化情報及び周波数軸の信号を選択する旨のセレクト情報を作成してセレクタ部１１に送り、ゲイン情報の作成を行わない。
【００２２】
今回処理するブロックにアタック部が含まれている場合、上述したようにアタック部検出部４からゲイン制御部５にゲイン情報及び８個のサブブロックが送られるとともに、アタック部検出部４から第２の時間周波数変換部７にブロックが送られる。ゲイン制御部５は、アタック部検出部４で作成されたゲイン情報に従って、アタック部検出部４から出力される８個のサブブロックのゲインを制御したのち、８個のサブブロックを第１の時間周波数変換部６に送る。第１の時間周波数変換部６は、ゲイン制御部５から出力される時間軸の信号を、サブブロック毎にＭＤＣＴ変換を用いてスペクトル変換して周波数軸の信号にする。第１の聴覚心理モデル適用部８は、第１の時間周波数変換部６から出力される周波数軸の信号に第１の聴覚心理モデルを適用して量子化情報を算出し、その量子化情報と周波数軸の信号をセレクタ１１に出力する。また、第２の時間周波数変換部７は、アタック検出部４から出力される時間軸の信号を、ＭＤＣＴ変換を用いてスペクトル変換して周波数軸の信号にする。第２の聴覚心理モデル適用部９は、第２の時間周波数変換部７から出力される周波数軸の信号に第２の聴覚心理モデルを適用してマスキング閾値を計算し、そのマスキング閾値を前回処理したブロックのマスキング閾値としてメモリ１０に記憶させる。なお、第２の聴覚心理モデル適用部９が、第２の時間周波数変換部７から出力される周波数軸の信号に第２の聴覚心理モデルを適用して得られるデータ全般（同時マスキング、継時マスキング、マスキング閾値、量子化情報等）を前回処理したブロックのデータとしてメモリ１０に記憶させるようにしても構わない。
【００２３】
一方、今回処理するフレームが非アタック部のみによって構成されている場合、上述したようにアタック部検出部４から第２の時間周波数変換部７にブロックが送られる。第２の時間周波数変換部７は、アタック部検出部４から出力される時間軸の信号を、ＭＤＣＴ変換を用いてスペクトル変換して周波数軸の信号にする。第２の聴覚心理モデル適用部９は、第２の時間周波数変換部７から出力される周波数軸の信号に第２の聴覚心理モデルを適用して量子化情報を算出し、その量子化情報と周波数軸の信号をセレクタ１１に出力するとともに、量子化情報を算出する際に求めたマスキング閾値を前回処理したブロックのマスキング閾値としてメモリ１０に記憶させる。なお、第２の聴覚心理モデル適用部９が、第２の時間周波数変換部７から出力される周波数軸の信号に第２の聴覚心理モデルを適用して得られるデータ全般（同時マスキング、継時マスキング、マスキング閾値、量子化情報等）を前回処理したブロックのデータとしてメモリ１０に記憶させるようにしても構わない。
【００２４】
セレクタ部１１は、アタック部検出部４から送られたセレクト情報に従って、第１の聴覚心理モデル適用部８の出力と第２の聴覚心理モデル適用部９の出力のいずれか一方を選択して量子化部１２に送る。量子化部１２は、量子化情報を元に周波数軸の信号を量子化する。パッキング部１３は、量子化部１２から出力された量子化信号をパッキングして、出力端子１４に出力する。
【００２５】
このような構成により、アタック部を処理するときはブロック長の短いサブブロック毎に時間周波数変換したのち量子化することで時間分解能を向上させることができる。これにより、プリエコーが発生する期間を短くすることができ、プリエコーによる聴感上の障害を軽減することができる。また、非アタック部を処理するときはブロック長の長いブロック毎に時間周波数変換したのち量子化することで周波数分解能を向上させることができる。これにより、符号化効率を高くすることができる。
【００２６】
次に、第１の聴覚心理モデル適用部８及び第２の聴覚心理モデル適用部９について詳細に説明する。まず、第１の聴覚心理モデル適用部８について説明する。図２は第１の聴覚心理モデル適用部８の構成を示すブロック図である。第１の聴覚心理モデル適用部８は、絶対振幅計算部２１と、最小可聴限との比較部２２と、ビット割り当て処理部２３とによって構成される。
【００２７】
絶対振幅計算部２１は、第１の時間周波数変換部６から出力される周波数軸の信号を入力し、当該周波数軸の信号の各周波数帯域に含まれるＭＤＣＴ係数からＩ個の各周波数帯域の絶対振幅Ａ［ｉ］（ｉ＝１、２、…、Ｉ）を計算する。例えば、Ｉ＝３２とする。なお、割り当てられるサンプル数は、インデックスｉ毎に決められている。
【００２８】
最小可聴限との比較部２２は、絶対振幅計算部２１によって計算された各周波数帯域の絶対振幅Ａ［ｉ］を、最小可聴限特性と比較して最小可聴限特性よりもレベルの低いものを０とする絶対振幅Ａ’［ｉ］を求める。最小可聴限特性Ｌ（ｆ）は、例えば（１）式によって求められる。なお、最小可聴限特性Ｌ（ｆ）の単位は［ｄＢ］である。また、（１）式中のｆは周波数であり、その単位は［Ｈｚ］である。
【数１】
2005049429.tif 000003
【００２９】
ビット割り当て処理部２３は、最小可聴限との比較部２２が求めた絶対振幅Ａ’［ｉ］の大きさに比例してビット割り当て処理を行い量子化情報を算出する。
【００３０】
続いて、第２の聴覚心理モデル適用部９について説明する。図３は第２の聴覚心理モデル適用部９の構成を示すブロック図である。第２の聴覚心理モデル適用部９は、スペクトルパワー計算部３１と、最小聴限特性による重み付け部３２と、１／４臨界帯域幅分割部３３と、同時マスキング生成部３４と、継時マスキング生成部３５と、ＳＭＲ計算部３６と、ＭＮＲ計算部３７と、ビット割り当て計算部３８とによって構成される。
【００３１】
スペクトルパワー計算部３１は、第２の時間周波数変換部７から出力される周波数軸の信号を入力し、当該周波数軸の信号の各周波数帯域に含まれるＭＤＣＴ係数から、ＭＤＣＴ係数を２乗したＫ個の各周波数帯域のスペクトルパワーＳ［ｋ］（ｋ＝１、２、…、Ｋ）を計算する。なお、Ｋは１ブロック当りのサンプル数であり、例えばミニディスク記録装置に搭載される符号化装置の場合５１２、１０２４、又は２０４８である。本実施形態では、Ｋ＝１０２４とする。
【００３２】
最小可聴限特性による重み付け部３２は、スペクトルパワー計算部３１によって計算された各周波数帯域のスペクトルパワーＳ［ｋ］に最小可聴限特性による重み付けをしたパワーＳｅ［ｋ］を、（２）式を用いて計算する。
【数２】
2005049429.tif 000004
【００３３】
ここで、（２）式中のＷ［ｋ］は最小可聴限特性の重み係数であり、（３）式を用いて計算する。なお、Ｗ［ｋ］の単位は［ｄＢ］である。
【数３】
2005049429.tif 000005
【００３４】
ここで、（３）式中のＦ［ｋ］は周波数であり、（４）式を用いて計算する。なお、Ｆ［ｋ］の単位は［ｋＨｚ］である。また、（４）式中のｄｆはインデックスｋの最小周波数分解能である。
【数４】
2005049429.tif 000006
【００３５】
１／４臨界帯域幅分割部３３は、（５−１）式を用いて周波数Ｆ［ｋ］から臨界帯域Ｚ［ｋ］を計算し、（５−２）式を用いてＮ個の１／４臨界帯域幅Ｚ［ｋ］／４で分割したパワーＳｅ［ｋ］を加算したパワーＰｅ［ｎ］（ｎ＝０、１、…、Ｎ）を計算する。なお、臨界帯域Ｚ［ｋ］の単位は［Ｂａｒｋ］であり、１／４臨界帯域幅Ｚ［ｋ］／４はサンプリング周波数に依存するものである。また、（５−２）式中のｄｆはインデックスｋの最小周波数分解能である。
【数５】
2005049429.tif 000007
【００３６】
同時マスキング生成部３４は、１／４臨界帯域幅分割部３３によって計算されたパワーＰｅ［ｎ］に対して（６）式を用いて同時マスキングＥ［ｎ］を計算する。
【数６】
2005049429.tif 000008
【００３７】
ここで、（６）式中のＥ２［ｊ］は（７）式より求められる。なお、（７）式中のｒｅｓは１／４臨界帯域幅であり、Ｓｌは低域の周波数への広がり係数、Ｓｕは高域の周波数への広がり係数を示したものである。
【数７】
2005049429.tif 000009
【００３８】
また、（６）式中のＮｏｒｍ［ｎ］は（８）式より求められ、（７）式においてＰ［ｎ］＝１で処理されたＥ２［ｊ］を用いたものである。
【数８】
2005049429.tif 000010
【００３９】
継時マスキング生成部３５は、同時マスキング生成部３４によって計算された同時マスキングＥ［ｎ］に対して（９）式を用いて継時マスキングＭ［ｎ］を求める。
【数９】
2005049429.tif 000011
【００４０】
ここで、（９）式中のＥｆ［ｎ］は、同時マスキングＥ［ｎ］に対して前回処理したブロックから影響を受けた今回処理するブロックのマスキング閾値であり、（１０）式より求められる。なお、（１０）式中のＥｔ［ｎ］はメモリ１０に記憶されている前回処理したブロックのマスキング閾値である。また、今回処理するブロックにおいて（９）式によりマスキング閾値Ｅｆ［ｎ］を求めたのち、次回の処理のためにそのマスキング閾値をＥｔ［ｎ］としてメモリ１０に記憶させる。
【数１０】
2005049429.tif 000012
【００４１】
ここで、（１０）式中のａは、Ｅｔ［ｎ］が今回処理するブロックに影響する割合であり、（１１）式により求められる。
【数１１】
2005049429.tif 000013
【００４２】
ここで、（１１）式中のτは、時間係数を示し、（１２）式より求められる。（１２）式中のτｍｉｎは継時マスキングＭ［ｎ］により今回処理するブロックが影響を受ける最小時間間隔（８［ｍｓｅｃ］）であり、（１２）式中のτｍａｘは継時マスキングＭ［ｎ］により今回処理するブロックが影響を受ける最大時間間隔（３０［ｍｓｅｃ］）である。
【数１２】
2005049429.tif 000014
【００４３】
例えば、ミニディスク記録装置に搭載される符号化装置において、１０２４サンプルの入力ディジタル信号が入力された場合、フレームは２３．２２［ｍｓｅｃ］であるので、継時マスキングＭ［ｎ］により今回処理するブロックが影響を受けることになる。
【００４４】
ＳＭＲ計算部３６は、各周波数帯域のマスキング閾値比ＳＭＲ［ｎ］を（１３）式より求める。なお、各周波数帯域のマスキング閾値比ＳＭＲ［ｎ］は、各周波数帯域のスペクトルパワーＳ［ｎ］と同時マスキングＭ［ｎ］との比である。
【数１３】
2005049429.tif 000015
【００４５】
ＭＮＲ計算部３７は、各周波数帯域のマスキング閾値対雑音比ＭＮＲ［ｍ、ｎ］を（１４）式により求める。
【数１４】
2005049429.tif 000016
【００４６】
ここで、（１４）式中のＱ［ｍ］は、各周波数帯域の周波数軸の信号をｍビットで量子化したときの信号対量子化雑音パワー比である。Ｑ［ｍ］はＳ［ｎ］／Ｎｏｉｓｅ［ｍ］でも計算できるが、信号の特性を利用した統計処理により予め求めておくことができる。なお、Ｎｏｉｓｅ［ｍ］は各周波数帯域の周波数軸の信号をｍビットで量子化したときの量子化雑音パワーである。
【００４７】
ビット割り当て処理部３８は、図４のフローチャートに従って、各周波数帯域の量子化ビット数ｍｉ（ｉ＝１、２、…、Ｋ）を決定する。ここで、割り当て可能な量子化ビット数の総和をＢとする。まず、ステップＳ１０にて初期化を行う。つまり、今までのビット配分総数を示す変数ｂに０を入れ、各周波数帯域の量子化ビット数ｍｉに０を入れる。次に、ステップＳ２０で、（１４）式を用いてＭＮＲ［ｍｉ、ｎ］を計算する。ステップＳ３０で最小のＭＮＲ［ｍｉ、ｎ］を探し出し、ステップＳ４０でｍｉに１（もし、ｍｉが０であったら最低量子ビット数２）を加える。そして、このときのＭＮＲ［ｍｉ、ｎ］を（１４）式を用いて更新する。また、変数ｂに今ｉに割り当てたビット数と同じ数を加える。つまり、（周波数帯域ｉに含まれる量子化の対象信号の数）×１（ｍｉが０なら最小量子化ビット数２）を変数ｂに加える。ステップＳ５０では、変数ｂが割り当て可能の量子化ビット数の総数Ｂを越えないかを判定する。変数ｂが割り当て可能の量子化ビット数の総数Ｂを越えていなければ（ステップＳ５０のＮｏ）、ステップＳ３０に戻ってビット割り当てを継続する。一方、変数ｂが割り当て可能の量子化ビット数の総数Ｂを越えていれば（ステップＳ５０のＹｅｓ）、ステップＳ６０で変数ｂより（周波数帯域ｉに含まれる量子化の対象信号の数）×１（ｍｉが０なら最小量子化ビット数２）を引いてビット割り当てを終了する。
【００４８】
このように図１の符号化装置では、アタック部と非アタック部とでの聴覚特性の差を考慮し、アタック部と非アタック部のそれぞれに対して適応する聴覚特性を採用しているので、アタック部と非アタック部のそれぞれに対して量子化誤差を低減することができる。これにより、音質を高めることができる。また、アタック部のブロックにおける継時マスキングに関する情報（Ｅｔ［ｎ］）がメモリ１０に記録されるので、非アタック部のブロックに対して常に継時マスキング処理を行うことができる。
【００４９】
なお、アタック部に対して採用する聴覚心理モデルと非アタック部に対して採用する聴覚心理モデルとは、本実施形態の他に様々なパターンや程度が考えられる。また、本実施形態では第２の聴覚心理モデル適用部９がアタック部のブロックに対してすべての処理を行う構成であるが、第２の聴覚心理モデル適用部９がアタック部検出部４から今回処理するブロックがアタック部であるか否かの情報を受け取り、今回処理するブロックがアタック部であればＳＭＲ計算部３６、ＭＮＲ計算部３７、及びビット割り当て処理部３８は処理を行わないようにしても構わない。また、本実施形態ではアタック部を処理する際にブロック長の短いサブブロックに分割して処理を行ったが、ブロック長は常に一定とし、ゲイン制御によってプリエコーによる聴感上の障害を軽減するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によると、アタック部のブロックと非アタック部のブロックで異なる聴覚心理モデルを用いて符号化しても継時マスキングの処理が有効でなくなることがない符号化装置及びそれを用いた情報記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る符号化装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の符号化装置が具備する第１の聴覚心理モデル適用部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の符号化装置が具備する第２の聴覚心理モデル適用部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の第２の聴覚心理モデル適用部が具備するビット割り当て処理部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４  アタック部検出部
５  ゲイン制御部
６  第１の時間周波数変換部
７  第２の時間周波数変換部
８  第１の聴覚心理モデル適用部
９  第２の聴覚心理モデル適用部
１０  メモリ
１１  セレクタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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