(57)【要約】【課題】  Ｌｃｈ（Ｌチャネル）ＰＣＭ信号と、Ｒｃｈ（Ｒチャネル）ＰＣＭ信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置において、既存フォーマットを変更せず、ＬｃｈとＲｃｈとの各符号化データを効率的に割り当てし、入力ＰＣＭ信号についてＭＳステレオオンオフ制御およびビット配分量又はフレーム領域を制御可能とする。【解決手段】  Ｌｃｈ及びＲｃｈの各ＰＣＭ信号に基づきＬｃｈ及びＲｃｈの各ＰＣＭ信号との相関度を計算する相関度計算部３ａと、計算された相関度に基づきステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部３と、判定結果に基づいてＬｃｈ及びＲｃｈの各ＰＣＭ信号の差信号と和信号とを格納する領域を割り当てる割り当て部４と、割り当てられた領域に基づき差信号及び和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえる。【選択図】        図２
2005202248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とに基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプ信号との相関度を計算する相関度計算部と、
該相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、
該割り当て部にて割り当てられた該フレーム領域に基づいて該差信号および該和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置。
【請求項２】
該相関度計算部が、
該差信号のパワーと該和信号のパワーとに基づいて該相関度を計算するように構成されたことを特徴とする、請求項１記載のオーディオ符号化装置。
【請求項３】
Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とを、それぞれ、周波数領域のＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに変換する周波数変換部と、
該周波数変換部にて変換された該Ｌチャネルスペクトルデータと該Ｒチャネルスペクトルデータとに基づいて、該Ｌチャネルスペクトルデータと該Ｒチャネルスペクトルデータとの相関度を計算する第２相関度計算部と、
該第２相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、
該割り当て部にて割り当てられた該フレーム領域に基づいて該差信号および該和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置。
【請求項４】
該割り当て部が、
オーディオ符号化されたフレームの余剰領域に関する情報に基づいて、該フレーム領域を変更するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一に記載のオーディオ符号化装置。
【請求項５】
Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化する、オーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とに基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号との相関度を計算する相関度計算部と、
該相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＰ３（ＭＰＥＧ３ Ｌａｙｅｒ ３），ＭＰＥＧ２−ＡＡＣ（Moving Picture Experts Group 2 - Advanced Audio Coding）等のディジタル圧縮符号化方式を用いたオーディオ符号化装置に関し、特に、ＭＳステレオ（Middle / Sides Stereophonic）機能を有するオーディオ符号化装置およびオーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のディジタル圧縮技術の向上に伴って、携帯端末，パーソナルコンピュータ等は、テキスト，オーディオ（可聴周波数），音声および映像等の各種のデータ形式に対応可能になっている。
オーディオ信号（オーディオデータ又はオーディオ信号データ）の圧縮符号化方式は、ＭＰＥＧによってＭＰＥＧ１ Ａｕｄｉｏとして標準化されており、Ｌａｙｅｒ １〜Ｌａｙｅｒ ３の３種類のモードが規定されている。これらの規格は、例えば、ＭＰＥＧ１についてのＭＰ３，ＭＰＥＧ２についてのＡＡＣ等があり、また、ＭＰ３はＩＳＯ／ＩＥＣ（国際標準化機構／国際電気標準会議）１１１７２−３として、さらに、ＭＰＥＧ２−ＡＡＣはＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−７として、それぞれ、符号化アルゴリズムが標準化されている。
【０００３】
従来からＭＰ３は広く用いられているが、近年の圧縮技術の進展とインターネットの普及とに伴って、ＡＡＣが採用されるようになってきている。このＡＡＣの特徴は、低いデータレートを用いて圧縮でき、また、復号（デコード）されたオーディオの音質が高い。また、ＡＡＣは、マルチチャネルのオーディオ符号化方式に対応しており、復号に必要な処理量が比較的低い。
【０００４】
従って、ＡＡＣは、ＭＰ３等の圧縮フォーマットに比較して高い圧縮効率を有し、ＡＡＣを用いて符号化された音声データを復号したものは高音質である。このため、ＡＡＣは、インターネット，ディジタルＣＤ（Compact Disc），ディジタルビデオおよびディジタル放送等の各分野に最適なオーディオ符号化装置として普及している。
これらの標準化において出される勧告においては、復号処理に関しては詳細に記述されている半面、符号化処理（エンコード処理）に関しては、符号化アルゴリズムの概要が示されているのみである。これらの勧告された符号化アルゴリズムの概要は、以下の（i）〜（iii）に示すようになっている。
【０００５】
（i）符号化装置は、入力されたオーディオ信号を周波数変換する。ここで、オーディオ信号は、マイク，アンプ等が取得した音声信号である。
（ii）符号化装置は、周波数変換された周波数成分について、人の聴覚特性を利用して、各周波数帯域に対して許容される量子化誤差（マスキング特性）を決定する。
（iii）符号化装置は、量子化から逆量子化した際に発生する量子化ノイズが、（ii）にて決定されたマスキング特性を下回るように、前記（i）にて変換された各周波数成分と各周波数帯域のゲインとを符号化する。
【０００６】
従って、符号化処理に関しては、オーディオ信号が符号化されたビット列（ビットストリーム）のフォーマット（文法）が、勧告に準拠していればよく、オーディオ復号装置は、例えばＩＳＯ規格に準拠したものが用いられる。すなわち、符号化されたビットストリームのフォーマットは、予め決められた復号アルゴリズムに基づいて復号処理できればよく、符号化アルゴリズムの範囲においては比較的自由度がある。このため、各種パラメータを符号化するときに必要なビット数に関する厳密な規定はない。
【０００７】
この半面、オーディオ復号装置は勧告に準拠した復号アルゴリズムにのみ対応するので、勧告又は仕様により決定された処理と異なる処理はできない。
また、近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）エンコーダ，ディジタルカメラおよびディジタルムービー等の普及により、オーディオ信号は、Ｌチャネル（Left Channel：左チャネル）およびＲチャネル（Right Channel：右チャネル）を有するステレオ型になってきている。このステレオ型の方式としてＭＳ（Middle/Sides）ステレオ方式が知られている。このＭＳステレオ方式は、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号を加算したＭチャネル信号と、Ｌチャネル信号からＲチャネル信号を減算したＳチャネル信号とを生成して処理するものである。
【０００８】
ＭＳステレオ機能と上記の符号化アルゴリズムとの関連についても、勧告には、オン／オフ制御処理と、Ｍチャネル，Ｓチャネルに関するビット配分量に関する詳細な記述はない。従来のＭＳステレオ方式は、モノラルとステレオとの両機能を有し、ステレオ処理しない場合、オーディオ符号化装置は、ＭＳステレオをオフにしモノラルチャネルを符号化する。一方、ステレオ処理の場合、オーディオ符号化装置は、ＭＳステレオをオンにして、ＬチャネルおよびＲチャネルの各スペクトル信号の和成分（Ｍｃｈ＝Ｌｃｈ＋Ｒｃｈ）と、差成分（Ｓｃｈ＝Ｌｃｈ−Ｒｃｈ）とを計算し、そして、計算したＭチャネルとＳチャネルとにそれぞれ所定のビット数を割り当てし、ＭチャネルとＳチャネルとのオーディオ符号化処理を行なう。
【０００９】
次に、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）および図１９を参照して、符号化ビットストリームの一例と、ＭＳステレオ方式との概略について説明する。
図１８（ａ）は符号化ビットストリームのフォーマットを説明するための図であり、ＭＰＥＧ２−ＡＡＣフォーマット（ＡＤＴＳフォーマット）を一例として表示したものである。この図１８（ａ）に示すフレーム（符号化ビットストリーム）は、圧縮等の処理をされた符号化オーディオ信号データ（符号化データ又は情報データ：Raw Data）を含み、この符号化データは図１８（ｂ）に示すようにＬチャネル（Ｌｃｈ）とＲチャネル（Ｒｃｈ）との各オーディオ符号化信号データを有する。ここで、ＬチャネルおよびＲチャネルに含まれるデータは、図１８（ｃ）に示すように、いずれも、ゲイン又は圧縮および伸長の倍率に関するスケールファクタと、各周波数帯域についての再生時の電力に関するスペクトル情報である。
【００１０】
これにより、オーディオ符号化装置は、図１８（ｂ）に示すように、１フレーム（１単位フレーム）をＬチャネルとＲチャネルとの両方に対して固定的に割り当てしている。
次に、符号化ビットストリームのビット数の一例について説明する。
図１９は４８ｋＨｚの等間隔なリニアＰＣＭ（Pulse Coded Modulation）サンプリングを説明するための図である。オーディオ符号化装置は、１フレーム分のオーディオ信号のパワーについて、１／４８（ｓｅｃ）毎にサンプリングし、サンプリングによって得られる１０２４個のサンプリング値を出力し、各サンプリング値を１６ビットに変換して出力するようになっている。ここで、ビットレート（伝送レート）を１２８［ｋｂｐｓ］とした場合、符号化されたビットストリームのビット数は、次式により計算される。なお、「＊」，「／」は、それぞれ、乗算，除算を表す。
【００１１】
１２８［ｋｂｐｓ］＊１０２４［本］／４８［ｋＨｚ］＝２７３０．６
これにより、１フレームが最低必要なビット数は総計約２７３０ビットであることが得られる。
また、従来から提案されている各種の符号化回路等について説明する。
符号化のために割り当てビット数を変化させる回路が、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載された音響信号処理回路は、チャネル間の差信号を発生させ、基準信号と、差信号とをスペクトルに変換して符号化し、符号化に際し、各信号の総パワーに応じて、各信号の符号化に割り当てる総ビット数を決め、さらに、各スペクトルを符号化する際、その割り当てられたビット数の中で適応的に量子化ステップ、符号化割り当てビット数を変化させるものである。
【００１２】
これにより、ステレオ音楽信号等の音響信号の明瞭性を失うことなく、音響信号に対し高能率な符号化を行なうことができ、音響信号の情報圧縮を行なうことができる。
また、ステレオ音声を符号化する方法は、例えば特許文献２に開示されている。特許文献２記載の符号化方法は、左右の音声信号間の相関係数を決定し、その相関係数に基づき、位取り因数（Scale Factor）を変更するものである。これにより、再生された音の質の低下を抑えることができる。
【００１３】
さらに、特許文献３記載のディジタル・ステレオ音声圧縮方式は、ベクトル量子化と、左右チャネル信号の高い相関とを有効に利用し、これにより、ステレオ音声信号を音質の劣化を防いで高能率のデータ圧縮を行なうものである。
そして、ステレオ音声信号のチャネル間相関を利用して、量子化ビット数を削減する方法が、例えば特許文献４に開示されている。
【００１４】
この特許文献４記載のステレオ音声信号符号化装置は、右左両チャネル音声信号を、特定周波数を境にしてそれぞれ２帯域に分割し、両チャネルの高域信号および低域信号からそれぞれ高域差分信号および低域差分信号を生成し、さらに、右チャネル高域信号と左チャネル高域信号との何れか一方をディジタル信号に符号化して高域差分信号をディジタル信号に符号化し、また、右チャネル低域信号と左チャネル低域信号との何れか一方をディジタル信号に符号化し、そして、低域差分信号をディジタル信号に符号化して、符号化されたディジタル信号を多重化する。
【特許文献１】特開昭６３−１８２７００号公報
【特許文献２】特開平６−２９１６６９号公報
【特許文献３】特開平４−３２４７１８号公報
【特許文献４】特開平７−８７０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、音質を向上させるために多量のビットを符号化する必要が生じた場合において、１フレームに割り当てられた符号化データ領域を拡張することはできない。この理由は、１２８［ｋｂｐｓ］等のビットレートが予め勧告又は仕様により決定されているからであり、さらに、復号装置は復号アルゴリズムと異なるアルゴリズムについては処理できないからである。従って、符号化処理された１フレームのビット数は、サンプリングレートおよび伝送レートに固定され制限を受ける。
【００１６】
ここで、符号化したＭチャネル信号およびＳチャネル信号がフレーム化される場合に、フレーム領域（例えばビット配分量）が不足するときと、フレーム領域に余剰が生じるときとのそれぞれについて説明する。
図２０（ａ）〜図２０（ｄ）はそれぞれ符号化に要するビット数の配分を説明するための図であって、ＭチャネルとＳチャネルとにそれぞれ割り当てるためのフレーム領域が等しい場合におけるものである。
【００１７】
この図２０（ａ）に示すスペクトル波形はＭチャネルのスペクトル波形であって、１フレーム時間のビット信号（時間領域信号）についてのスペクトル波形を表し、そのスペクトル帯域は、例えばＤ２で表されている。オーディオ符号化装置は、このスペクトル波形を複数のサブバンドに分割（細分化）し、各サブバンドにおけるスペクトル波形のパワーをサンプリングする。そして、オーディオ符号化装置は、各サブバンドのパワーをＰＣＭ化し、各ＰＣＭサンプリング信号を全サブバンドにわたって加算したビットを出力する。このため、Ｍチャネルの符号化データのビット数は大きく、図２０（ｂ）に示す１フレームの半分に相当するＭチャネル領域に格納できず、Ｍチャネルはビット不足になる。すなわち、図２０（ａ）に示すスペクトル帯域Ｄ２のうちのスペクトル帯域Ｄ１の範囲のＰＣＭサンプリング信号しか１フレームに格納することができない。従って、復号装置にて復号されたときに、オーディオ信号の音質は劣化又は復号できないことが生じる。
【００１８】
一方、図２０（ｃ）に示すスペクトル波形はＳチャネルのスペクトル波形を表しており、図２０（ａ）に示すスペクトル波形のパワーに比較して小さい。このため、オーディオ符号化装置がＳチャネルについて、ＰＣＭサンプリング信号とサブバンド数との乗算して得たビット数は図２０（ｂ）に示すビット数よりも小さい。このため、図２０（ｄ）に示す１フレームの半分を割り当てられたＳチャネルは少ないサンプリング信号で足りる。
【００１９】
従って、この図２０（ｄ）に示す１フレームのうちのＳチャネルに割り当てられた領域はビット数の余剰が生じる。このように、ＭチャネルおよびＳチャネルの各ビット量は不均一であり、ＭチャネルとＳチャネルとの各ビット数を等配分することは、符号化および復号を行なうときに非効率である。
従って、従来の技術によると、符号化装置が符号化したビット数のうちの送信フレームに挿入できるビット数は、予め決定されたサンプリングレートおよび伝送レート等に制限されるという課題がある。
【００２０】
加えて、従来から提案されているステレオ型の符号化装置および復号装置は、復号処理時に一方のチャネル信号が他方のチャネル信号に漏洩しノイズが発生する。この点、上記特許文献１〜４記載の各符号化装置（又は方法）は、２チャネル間の相関度が小さいときは、ステレオ処理されず、チャネル信号の漏洩によるノイズの発生を抑制できない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ＬチャネルＰＣＭ信号と、ＲチャネルＰＣＭ信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置において、既存のフレームフォーマットの変更又は修正を伴わずに、ＬチャネルとＲチャネルとの各符号化データを効率的に割り当て可能で、また、入力されたＰＣＭ信号についてＭＳステレオオン／オフ制御およびビット配分量又はフレーム領域を最適に制御でき、特に、サンプリングレートおよび伝送レート等に制限されずに符号化時のフレーム領域の大きさを調節可能な、オーディオ符号化装置およびオーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このため、本発明のオーディオ符号化装置は、Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号とに基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号との相関度を計算する相関度計算部と、相関度計算部にて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号およびＲチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、割り当て部にて割り当てられたフレーム領域に基づいて差信号および和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１）。
【００２２】
この相関度計算部は、差信号のパワーと和信号のパワーとに基づいて相関度を計算するように構成することができる（請求項２）。
また、本発明のオーディオ符号化装置は、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号とを、それぞれ、周波数領域のＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに変換する周波数変換部と、周波数変換部にて変換されたＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに基づいて、ＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとの相関度を計算する第２相関度計算部と、第２相関度計算部にて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号およびＲチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、割り当て部にて割り当てられたフレーム領域に基づいて差信号および和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項３）。
【００２３】
この割り当て部は、オーディオ符号化されたフレームの余剰領域に関する情報に基づいて、フレーム領域を変更するように構成されてもよい（請求項４）。
また、本発明のオーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路は、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号とに基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号との相関度を計算する相関度計算部と、相関度計算部にて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号およびＲチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のオーディオ符号化装置によれば、入力された例えばＰＣＭ信号が、時間軸上においてＭＳ変換（ＭＳステレオ変換）されるので、Ｌチャネル，Ｒチャネルの相関度（相関の度合い）を判定でき、これにより、ＭＳステレオオン又はオフを判断でき、ＭチャネルおよびＳチャネルの各ビット配分を決定できる。
従って、本発明のオーディオ符号化装置は、Ｍチャネル，Ｓチャネルのビット数が不均一の場合において、一方のＭチャネルのビット数を多くでき、効率的なビット配分が可能となり、音質向上に寄与する。
【００２５】
また、相互相関およびスペクトル計算結果はダイナミックレンジが広く、固定小数点精度のプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を使用すると精度の確保が困難になるが、入力されたＰＣＭ信号のダイナミックレンジは、相互相関値又はスペクトル計算結果のダイナミックレンジに比較して狭いので、精度の確保が容易となり、オーディオ符号化装置の品質および信頼性に多いに寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）本発明の第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態に係るオーディオ記録再生システムの一例を示す図である。この図１に示すオーディオ記録再生システム１００は、音，音声および音楽等の音源をＬチャネルおよびＲチャネルのステレオチャネルを用いて取得し取得した音源信号（音源データ）をオーディオ符号化してディジタルディスクに記録するとともにそのディジタルディスクをオーディオ復号してステレオ再生するものであって、オーディオ記録装置４０と、ディジタルディスク５３と、オーディオ再生装置６０とをそなえて構成されている。
【００２７】
（１）オーディオ記録再生システム１００の構成
ここで、オーディオ記録装置４０は、音源を出力する音源信号をオーディオ符号化しそのオーディオ符号化したフレーム（又はビットストリーム）をディジタルディスク５３に記録するものであって、音源入力部５０ａ，５０ｂと、音源処理部５１と、オーディオ符号化装置（本発明のオーディオ符号化装置）３０と、音源４９と、メディア記録部５２とをそなえて構成されている。
【００２８】
また、ディジタルディスク５３は、例えばディジタル音声、ディジタル映像等が記録された媒体（メディア）であって、例えばＣＤ，ＣＤ−Ｒ（CD-Recordable），ＣＤ−ＲＷ（CD Rewritable）又はＤＶＤである。
そして、オーディオ再生装置６０は、ディジタルディスク５３をステレオ再生するものであって、読み取り部５４と、オーディオ復号装置５５と、再生部（再生処理部）５６と、音源出力部５７ａ，５７ｂとをそなえて構成されている。
【００２９】
（２）オーディオ記録装置４０
音源入力部５０ａ，５０ｂは、それぞれ、オーディオ信号を出力する音源４９をＬチャネルおよびＲチャネルにより取得しＬチャネル信号，Ｒチャネル信号の電気信号に変換するものであり、マイク，アンプ等を有する。音源処理部５１は、音源入力部５０ａ，５０ｂからのＬチャネル信号，Ｒチャネル信号をＰＣＭサンプリングし、ＬチャネルおよびＲチャネルの各サンプリング音源データを生成し、生成した各サンプリング音源データを１０２４サンプリング単位のフレームに生成して出力するものである。
【００３０】
そして、オーディオ符号化装置３０は、音源処理部５１にて生成されたフレームであってＬチャネルおよびＲチャネルの各サンプリング音源データを含むフレームについて、例えばＡＡＣを用いて符号化しシリアルの符号化データ（ストリームデータ）を出力するものである。なお、本発明のオーディオ符号化装置３０は、ＡＡＣ，ＭＰ３等のオーディオ符号化フォーマットを用いることができる。オーディオ符号化装置３０ａ，３０ｂおよび３０ｃは、それぞれ、後述する変形例，第２実施形態および第２実施形態の変形例において説明する。
【００３１】
また、メディア記録部５２は、オーディオ符号化装置３０から出力されるストリームデータをディジタルディスク５３に記録するものである。
これにより、音源４９が音源入力部５０ａ，５０ｂにてステレオ記録され、その記録されたステレオ音源データは、音源処理部５１にてＰＣＭサンプリングされた後、フレーム化される。そして、フレーム化されたＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号は、オーディオ符号化装置３０にてオーディオデータに変換され、この変換されたオーディオデータは、メディア記録部５２にてディジタルディスク５３に記録され、そのディジタルディスク５３が販売又は頒布される。
【００３２】
（３）オーディオ再生装置６０
次に、読み取り部５４は、ディジタルディスク５３に記録されたストリームデータを読み取って出力するものであり、オーディオ復号装置５５は、ディジタルディスク５３のストリームデータを読み取る読み取り部５４から出力されたストリームデータをリニアのＰＣＭ信号に復号しそのＰＣＭ信号をディジタル・アナログ変換したアナログのオーディオ信号を出力するものである。このオーディオ復号装置５５は、ＡＡＣ符号化されたデータのほかに例えばＭＰ３等のオーディオ符号化方式を用いて符号化されたデータをも復号できるようになっている。
【００３３】
そして、再生部５６は、オーディオ復号装置５５からのアナログ信号を再生してステレオ信号を出力するものであり、音源出力部５７ａ，５７ｂは、再生部５６からのステレオ信号をオーディオ出力するものであってアンプ、スピーカ等を有する。
これにより、ディジタルディスク５３に記録されたストリームデータは、読み取り部５４にて読み取られ、その読み取られたストリームデータは、オーディオ復号装置５５にて復号され、その復号データは、再生部５６にて増幅されてからスピーカから高音質なオーディオ信号が出力される。
【００３４】
（４）オーディオ符号化装置３０の構成
図２は本発明の第１実施形態に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。この図２に示すオーディオ符号化装置３０は、ＬチャネルＰＣＭ信号（Ｌチャネルサンプリング信号）と、ＲチャネルＰＣＭ信号（Ｒチャネルサンプリング信号）とをステレオオーディオ符号化するものであって、ＬチャネルＰＣＭ信号生成部（Ｌｃｈ音源）７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部（Ｒｃｈ音源）７０ｂと、ＬＲ−ＭＳ変換部１と、パワー計算部２と、ＭＳステレオオン／オフ判定部（ＭＳステレオＯＮ／ＯＦＦ判定部）３と、ビット数割り当て部４と、ビット数供給部５と、ＭＤＣＴ処理部（Modified Discrete Cosine Transformation：時間／周波数変換部）６と、ＭＳステレオ処理部７と、量子化・符号化部（量子化および符号化部）８と、ビットストリーム生成部９と、聴覚心理モデル分析部１０と、余剰ビット数収集部（ビットリザーバ）１１とをそなえて構成されている。
【００３５】
（４−１）ＬチャネルＰＣＭ信号生成部７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部７０ｂ
ＬチャネルＰＣＭ信号生成部７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部７０ｂは、ともに、音源４９からのオーディオ信号を、ＰＣＭサンプリングし、ＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号を、オーディオ符号化装置３０に対して出力するものである。マイク等により取得された２チャネル分の音源信号は、バッファ７０ｆに保持され、例えば図１９に示す１フレーム分の時間波形で表される。
【００３６】
このＰＣＭ信号に関し、パワー値のサンプリング（縦軸）とサンプリング間隔（横軸）とをさらに詳述する。ＰＣＭ信号のパワーは、縦軸方向の間隔が等間隔になるようにサンプリング（レベルサンプリング）され、サンプリングされたパワー値は、１６ビットに変換される。一方、横軸は、１フレームに相当し、ＰＣＭ信号は、一定のサンプリング間隔で、例えば２４個のサンプル値にサンプリングされる。このサンプリング間隔（サンプリング幅）は、１／４８（ｓｅｃ）である。従って、サンプリングによって生じるビット数は、１サンプルにおけるレベルサンプリング値のビット数と、フレーム内のサンプル個数とが乗算され、その乗算値個のビットが、ビットレート（伝送レート）１２８［ｋｂｐｓ］の伝送条件で伝送されるのである。
【００３７】
よく知られているように、量子化間隔が等しい（リニアサンプリング）場合、例えばサンプリング値“２００”は、式（１）により表される。
２００ ＝ １２８＋６４＋８
＝ ２7＋２6＋２3                      （１）
“２００”は８ビットを用いて、式（２）のように表される。
【００３８】
１０００００００＋０１００００００＋００００１０００
＝１１００１０００                             （２）
従って、各チャネルの１フレーム長の電気信号波形Ｗは、８（ビット）×２０４８（個）＝１６３８４ビットにより表される。
なお、量子化間隔は、サンプリング値が小さい部分を粗くし、サンプリング値が大きい部分を密にするようにもできる。オーディオ符号化装置３０は、オーディオ符号化装置３０自身の外部装置（図示省略）にて生成された各ＰＣＭ信号を用いることもできる。
【００３９】
これにより、１個の音源４９が、ＬチャネルおよびＲチャネルの２系統のマイク，アンプ等によって電気信号波形に変換され、この変換された電気信号波形は、アナログ・ディジタル変換される。さらに、変換された両チャネルのディジタルデータは、それぞれ、リニアサンプリングされ、各サンプリング値は、１フレーム長毎に出力される。
（４−２）ＬＲ−ＭＳ変換部１
ＬＲ−ＭＳ変換部１は、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との和信号と、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との差信号とを生成出力するものである。なお、和信号は、加算信号，和成分又はＭ（Middle）チャネル信号とも呼ばれる。差信号は、差分信号，差成分又はＳ（Sides）チャネル信号とも呼ばれている。
【００４０】
図３は本発明の第１実施形態に係るＬＲ−ＭＳ変換部１の入力信号と出力信号との関係を説明するための図である。この図３に示すＬＲ−ＭＳ変換部１は、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号とを加算する加算部７０ｃと、ＲチャネルＰＣＭ信号の正負を反転するインバータ７０ｄと、ＬチャネルＰＣＭ信号とインバータ７０ｄにて反転されたＲチャネルＰＣＭ信号とを加算する加算部７０ｅとを有する。
【００４１】
さらに詳述すると、ＬチャネルおよびＲチャネルの各ＰＣＭ信号をそれぞれｐｃｍ＿Ｌ［ｔ］およびｐｃｍ＿Ｒ［ｔ］と表し（ｔは時間を表す。）、また、ＭチャネルおよびＳチャネルの各ＰＣＭ信号をそれぞれｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］およびｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］と表すと、ＬＲ−ＭＳ変換部１は、入力されたＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号を、以下の式（３），（４）にそれぞれ示すＭチャネルＰＣＭ信号およびＳチャネルＰＣＭ信号に変換する。
【００４２】
ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］ ＝ ｐｃｍ＿Ｌ［ｔ］ ＋ ｐｃｍ＿Ｒ［ｔ］           （３）
ｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］ ＝ ｐｃｍ＿Ｌ［ｔ］ − ｐｃｍ＿Ｒ［ｔ］           （４）
なお、１処理フレームのサンプリング回数をＮ（Ｎは自然数を表す。ＡＡＣの場合、Ｎ＝２０４８）と表すと、ｔは１処理フレームにおけるＮ回のサンプリング時刻を表しｔ＝０〜Ｎ−１である。また、ｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］は、Ｒチャネル信号からＬチャネル信号を減算して定義することもできる。
【００４３】
また、ＬＲ−ＭＳ変換部１が、１フレーム分のＰＣＭ信号を取り込むことにより、符号化処理が開始される。
（４−３）パワー計算部２
図２に示すパワー計算部２は、Ｓチャネル信号のパワーとＭチャネル信号のパワーとを計算して出力するものであって、Ｍチャネル信号のパワーを計算する面積計算部２ａと、Ｓチャネル信号のパワーを計算する面積計算部２ｂとを有する。
【００４４】
これらの面積計算部２ａ，２ｂは、それぞれ、ＬＲ−ＭＳ変換部１にて得られたＭチャネルＰＣＭ信号ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］，ＳチャネルＰＣＭ信号ｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］の各面積ｍ＿ｌｅｖｅｌ，ｓ＿ｌｅｖｅｌを計算するものである。この面積は信号波形の面積を表しＰＣＭ信号のパワーに相当する。ここで、Ｍチャネル信号およびＳチャネル信号の各パワーをそれぞれｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓと表すと、各パワーは式（５），式（６）により表される。
【００４５】
ｐｏｗ＿Ｍ ＝ ΣN-1t=0ａｂｓ（ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］）                    （５）
ｐｏｗ＿Ｓ ＝ ΣN-1t=0ａｂｓ（ｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］）                    （６）
ここで、ａｂｓは絶対値を表し、ΣN-1t=0はサンプリング時刻ｔ＝０〜Ｎ−１におけるＮ回のサンプリング値の総和を表す。すなわち、ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓは、ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］，ｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］の絶対値の総和により表される。
【００４６】
なお、式（５），式（６）により計算したパワーｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓは、現在（現時点）のフレームについてのものであり、これらのパワーｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓは、次のフレームが入力されたときの計算のために、前フレームで計算されたパワーとして、ｐｒｅ＿ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｒｅ＿ｐｏｗ＿Ｓとして保持される。
（４−４）ＭＳステレオオン／オフ判定部３
（４−４−１）ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、Ｍチャネル信号パワーｐｏｗ＿Ｍと、Ｓチャネル信号パワーｐｏｗ＿Ｓとに基づいて、ＭＳステレオ処理の実施／不実施を判定するものであって、相関度計算部３ａと、比較部３ｂと、判定テーブル３ｃとをそなえて構成されている。
【００４７】
ここで、相関度計算部３ａは、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号とに基づいて、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相関度を計算するものであり、具体的には、Ｓチャネル信号のパワーとＭチャネル信号のパワーとに基づいて相関度を演算する。
以下の説明において、特に断らない限り、相関度は、信号波形の相関（類似）を表すものとする。また、相関度は、後述するように、複数のレベル０〜５等を用いて表されるようになっている。
【００４８】
（４−４−２）信号波形の面積比を用いた相関度の計算例
図４（ａ）〜図４（ｄ）はそれぞれＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号の相関度が大きい場合の各信号波形を示す図である。この図４（ａ），図４（ｂ）に示す波形は、それぞれ、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相関が大きいＰＣＭ入力音源波形である。
【００４９】
また、図４（ｃ）に示すＭチャネルＰＣＭ信号波形は、ＬチャネルＰＣＭ信号波形（図４（ａ））とＲチャネルＰＣＭ信号波形（図４（ｂ））とを加算したものである。そして、図４（ｄ）に示すＳチャネルＰＣＭ信号波形は、ＬチャネルＰＣＭ信号波形から図４（ｂ）に示すＲチャネルＰＣＭ信号波形を減算したものである。
従って、ＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号を用いて、Ｍｃｈ＝Ｌｃｈ＋Ｒｃｈと、Ｓｃｈ＝Ｌｃｈ−Ｒｃｈとの変換が行なわれると、Ｍチャネル信号の波形面積は大きくなり、また、Ｓチャネル信号の波形面積は小さくなる。つまり、（ＳチャネルＰＣＭ信号の面積）／（ＭチャネルＰＣＭ信号の面積）の比は小さい値となる。この場合、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、ＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号の波形は類似していると判定する。
【００５０】
これに対して、図５（ａ）〜図５（ｄ）はそれぞれＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号の相関度が小さい場合の各信号波形を示す図である。これらの図５（ａ），図５（ｂ）に示す波形は、それぞれ、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相関が小さいＰＣＭ入力音源波形である。ここで、ＬチャネルとＲチャネルとの差信号を計算すると、図５（ｄ）に示すＳチャネルＰＣＭ信号の面積が大きくなるので、（ＳチャネルＰＣＭ信号の面積）／（ＭチャネルＰＣＭ信号の面積）の比の値は大きくなる。また、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、ＭチャネルＰＣＭ信号波形およびＳチャネルＰＣＭ信号波形はともに類似し、ＬチャネルとＲチャネルとの各信号波形は類似していないと判定する。
【００５１】
従って、相関度計算部３ａは、Ｓチャネル信号の波形面積とＭチャネル信号の波形面積との面積比に基づいて相関度を演算している。
つまり、入力ＰＣＭ信号の波形からＳチャネルＰＣＭ信号の面積と、ＭチャネルＰＣＭ信号の面積との比を調べることにより、ＬチャネルとＲチャネルとの各信号の相関の度合いが決定でき、ＭＳステレオのオン／オフ制御が判断可能となる。
【００５２】
なお、相関度計算部３ａの機能は、ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）のほかに、固定小数点精度のプロセッサによって実現できる。
一般に、相関度，相互相関係数又はスペクトルを用いた計算にあたり、これらの相互相関係数又はスペクトル等のパワー変動の変動幅（ダイナミックレンジ）はきわめて大きいので、オーディオ符号化装置３０が固定小数点精度のプロセッサを用いて計算を行なうと、信号のパワー値に関する精度の確保が困難である。
【００５３】
これに対して、本発明のオーディオ符号化装置３０は、入力された各ＰＣＭ信号のダイナミックレンジは、相互相関値又はスペクトルの計算結果のダイナミックレンジに比較して狭いので、信号のパワー値に関する精度の確保が容易となり、オーディオ符号化装置３０によるオーディオ信号の品質および信頼性の向上に寄与する。
（４−４−３）ＭチャネルおよびＳチャネルへのビット配分
図６（ａ）〜図６（ｃ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係るＭチャネルおよびＳチャネルへのビット配分方法を説明するための図である。この図６（ａ）に示すフレーム書き込み領域はトータルのビット数に相当する領域である。ビット数割り当て部４は、符号化処理に際し、サンプリングレートおよびビットレートの各設定値に応じて、符号化処理に必要なビット数を決定する。
【００５４】
そして、ＭＳステレオオフ状態において、ビット数割り当て部４は、図６（ａ）に示すように、ＬチャネルとＲチャネルとが等しくなるようにビット数を配分する。一方、ＭＳステレオオン状態において、ビット数割り当て部４は、ＭチャネルとＳチャネルとに割り当てるビット数について、ＬチャネルとＲチャネルとの相関度に基づいて配分する。
具体的には、図６（ｂ）に示すフレームにおいて、ビット数割り当て部４は、（Ｓチャネルの面積）／（Ｍチャネルの面積）の面積比が小さい場合はＭチャネルに割り当てるビット数の配分量を多くしＳチャネルに割り当てるビット数の配分量を少なくするとともに、図６（ｃ）に示すフレームにおいて、（Ｓｃｈの面積）／（Ｍｃｈの面積）の面積比が大きい場合はＭチャネルのビット数の配分量とＳチャネルのビット数の配分量との差が小さくなるように割り当てる。なお、Ｍチャネルのビット数配分が、Ｓチャネルのビット数配分を下回ることはない。
【００５５】
従って、オーディオ符号化装置３０は、図４（ｃ），図４（ｄ）にそれぞれ示すように、Ｍチャネル，Ｓチャネルのビット数が不均一の場合において、Ｍチャネルのビット数を多くでき、効率的なビット配分が可能となり、音質向上に寄与する。
このように、ビット数割り当て部４は、相関度計算部３ａにて計算された相関度に応じて、フレーム領域を割り当てる。
【００５６】
また、このように、本発明のオーディオ符号化装置３０は、ＭチャネルおよびＳチャネルの面積比に応じて、ＭチャネルおよびＳチャネルに割り当てるビット数を決定し、これにより、効率的に処理が可能となる。
（４−４−４）比較部３ｂおよび判定テーブル３ｃ
比較部３ｂは、相関度計算部３ａと、判定テーブル３ｃとに基づいて、ＭＳステレオ処理をオン又はオフを判定するものである。
【００５７】
図７は本発明の第１実施形態に係る判定テーブル３ｃの一例を示す図である。この図７に示す判定テーブル３ｃは、入力されたＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号の相関度合いを表すためのものであって、ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓの各パワー値の比を例えば６段階に分類して保持している。
ここで、「ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓの面積比」欄の「ｐｏｗ＿Ｓ＜ｐｏｗ＿Ｍ＊０．１２５」は、面積比（ｐｏｗ＿Ｓ／ｐｏｗ＿Ｍ）が、例えば０．１２５よりも小さいことを意味する。また、０．１２５，０．２５等の比の値は係数（又は閾値）としても機能している。さらに、「相関度」欄は、面積比に応じて予め付与された値（相関度値）を意味する。「ＭＳステレオオンオフ」欄は、「ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓの面積比」，「相関度」について、ＭＳステレオ処理のオンオフを表す。また、判定テーブル３ｃは、相関度の値が大きいほど、入力ＰＣＭ信号のＬチャネルおよびＲチャネルの相関が大きくなるように相関度を保持している。
【００５８】
従って、判定テーブル３ｃは、「ｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓの面積比」と、「相関度」と、「ＭＳステレオオン又はオフ」とが相互に関連付けられて保持されている。
また、ＭＳステレオオンオフ判定部３は、相関度計算部３ａにて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定するようになっている。
なお、面積比の大小の基準は、例えばシミュレーション，テスト等により決定され、その面積比の基準値は種々の値を用いることができ、また、相関度値も種々の値を用いることができる。また、判定テーブル３ｃの機能は例えばＲＡＭ又はＲＯＭによって実現される。
【００５９】
これにより、面積比が例えば０．１２５から０．７５未満の場合、比較部３ｂは、判定テーブル３ｃを参照し、ＭＳステレオ処理を実施と判定する。一方、面積比が例えば０．７５以上の場合、比較部３ｂは、相関度が０を参照し、ＭＳステレオオフと判定する。
このように、本発明のオーディオ符号化装置３０は、波形面積比の計算によりＭＳステレオ処理のオン又はオフを簡素な回路構成により実現できる。従来、波形面積比を計算する場合は、大量のサンプリングビットについて厳密に処理し、加算および乗算の各演算の演算量が膨大であり、プロセッサは高負荷であった。本オーディオ符号化装置３０は、相関度を波形面積比により定義しているので、プロセッサの負荷が大幅に軽減される。
【００６０】
（４−４−５）フレーム領域割り当て回路（３ａ，３ｂ，４）
また、ＬＲ−ＭＳ変換部１，ＭＳステレオオン／オフ判定部３およびビット数割り当て部４が協働することにより、オーディオ符号化装置３０についてのフレーム領域割り当て回路（３ａ，３ｂ，４）として機能している。すなわち、フレーム領域割り当て回路（３ａ，３ｂ，４）は、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号とに基づいて、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相関度を計算する相関度計算部３ａと、相関度計算部３ａにて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定するＭＳステレオオンオフ判定部３と、ＭＳステレオオンオフ判定部３の判定結果に基づいて、ＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部４とをそなえて構成されている。
【００６１】
これにより、本発明のオーディオ符号化装置３０は、既存のオーディオ符号化装置（図示省略）の内部又は外部にこのフレーム領域割り当て回路（３ａ，３ｂ，４）を接続して機能の拡張を図ることができる。
（４−５）ビット数割り当て部４
ビット数割り当て部４は、ＭＳステレオオンオフ判定部３の判定結果に基づいて、ＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号のＳチャネル信号とＭチャネル信号とを格納するフレーム領域を割り当てるものである。ビット数割り当て部４は、具体的には、ＭＳステレオオン／オフ判定部３から出力される相関度（相関度値）に応じて、ＭチャネルＰＣＭ信号およびＳチャネルＰＣＭ信号のそれぞれのビット数の配分（ビット配分）を決定する。また、ビット数割り当て部４は、決定したビット配分を、量子化・符号化部８に入力するようになっている。
【００６２】
（４−６）ビット数供給部５および余剰ビット数収集部１１
ビット数供給部５は、サンプリング周波数（サンプリングレート）およびビットレートによって決定される１フレーム当たりの総ビット数ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓを、ＭチャネルＰＣＭ信号とＳチャネルＰＣＭ信号とに配分するものであって、ビット配分テーブル５ａを有する。
【００６３】
図８は本発明の第１実施形態に係るビット配分テーブル５ａの一例を示す図である。この図８に示すビット配分テーブル５ａは、６段階の各相関度に応じて、１フレーム当たりのビット書き込み領域（トータルビット数）を、ＭチャネルとＳチャネルとに配分するためのものである。例えば、「相関度」が５の場合、ビット数供給部５は、Ｍチャネル，Ｓチャネルについてそれぞれ、トータルビット数の８２％，１８％を割り当てる。従って、相関度値が高いほどＭチャネルへのビット配分が多くなり、相関度値が低いほどＭチャネルへのビット配分が少なくなる。
【００６４】
また、余剰ビット数収集部１１は、後述するビットストリーム生成部９から出力されるフレームの書き込み領域に生じた余剰ビット数情報（余剰領域に関する情報）を収集するものである。そして、ビット数割り当て部４は、オーディオ符号化されたフレームの余剰ビット数情報に基づいて、フレーム領域を変更するようになっている。
これにより、ビット数供給部５は、サンプリング周波数，ビットレートおよび余剰ビット数収集部１１からの余剰ビット数情報に基づいて、システム仕様が規定するフレーム長等のフレームフォーマットを確実に生成するとともに、余剰領域にも書き込みし、効率的なフレームが生成される。
【００６５】
なお、ビット配分テーブル５ａに保持された値は種々の値を用いることができる。また、ビット配分テーブル５ａの機能は例えばＲＡＭ又はＲＯＭによって実現される。
（４−７）  ＭＤＣＴ処理部６
ＭＤＣＴ処理部６は、入力されたＬチャネルＰＣＭ信号ｐｃｍ＿Ｌ［ｔ］と、ＲチャネルＰＣＭ信号ｐｃｍ＿Ｒ［ｔ］とのそれぞれについて、変形離散コサイン変換し、Ｌチャネル，Ｒチャネルの各ＰＣＭ信号の時間成分を周波数成分に変換するものである。また、この変形離散コサイン変換は、サブバンド個数の離散的な（不連続な）処理である。
【００６６】
ＭＤＣＴ処理部６は、変形離散コサイン変換により変換された周波数領域の離散的なスペクトルサンプリング値を表すＬチャネルスペクトルＬ［ｉ］と、ＲチャネルスペクトルＲ［ｉ］とを生成し出力する。
（４−８）ＭＳステレオ処理部７
ＭＳステレオ処理部７は、ＭＤＣＴ処理部６にて周波数変換されたＬチャネルおよびＲチャネルの各スペクトル信号を、ＭＳステレオオン／オフ判定部３から出力される相関度に応じて、ＭＳステレオ処理を行なうものである。以下、ＭＳステレオオン状態とＭＳステレオオフ状態との各状態における具体的な処理を説明する。
【００６７】
（４−８−１）ＭＳステレオオン状態の場合
ＭＳステレオ処理部７は、相関度が１〜５の場合（図７参照）は、ＭＳステレオオン状態とし、さらに、ＬチャネルとＲチャネルとの各周波数成分の和成分（Ｍチャネル信号）および差成分（Ｓチャネル信号）とを算力する。ここで、和成分，差成分を、それぞれＭチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１と表し、また、Ｍチャネル信号ｃｈ０とＳチャネル信号ｃｈ１との各周波数成分を表すＭチャネルスペクトル信号とＳチャネルスペクトル信号とをｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］と表すと、ＭＳステレオオン状態において、ＭＳステレオ処理部７は、式（７），式（８）に示す演算を行なう。
【００６８】
ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］ ＝ （Ｌ［ｉ］ ＋ Ｒ［ｉ］） / ２             （７）
ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］ ＝ （Ｌ［ｉ］ − Ｒ［ｉ］） / ２             （８）
ここで、ｉ＝０〜Ｋ−１であり、ＫはＭＤＣＴ処理におけるポイント数（周波数分解能）を表す自然数である。
また、ＭＳステレオ処理部７は、Ｍチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１を、それぞれ、ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０，ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１と付してバッファ７０ｆに格納する。
【００６９】
なお、ＭＳステレオ処理部７は、各周波数成分の信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］に加えて、ゲイン情報を量子化・符号化部８に入力するようにもなっている。このゲイン情報は、例えば１０２４個に分割された各サブバンドについてさらに２〜４本に分割されて得られた帯域毎に付与される情報である。このゲイン情報は、量子化・符号化部８の符号化処理に用いられる。
【００７０】
（４−８−２）ＭＳステレオオフ状態の場合
一方、ＭＳステレオ処理部７は、相関度が０の場合（図７参照）、ＭＳステレオオフ状態とし、さらに、和成分，差成分を表すＭチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１をいずれもＬチャネルおよびＲチャネルの各信号のままにする。つまり、ＭＳステレオオフ状態においては、式（９），式（１０）に示す演算が行なわれる。
【００７１】
ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］ ＝ （Ｌ［ｉ］ ＋ Ｒ［ｉ］） / ２             （９）
ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］ ＝ （Ｌ［ｉ］ − Ｒ［ｉ］） / ２             （１０）
（４−９）量子化・符号化部８
量子化・符号化部８は、ビット数割り当て部４にて割り当てられたフレーム領域に基づいてＳチャネル信号およびＭチャネル信号を符号化するオーディオ符号化手段として機能している。具体的には、量子化・符号化部８は、ＭＳステレオ処理部７から出力されたＭチャネルスペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］と、Ｓチャネルスペクトル信号ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］とを、後述する聴覚心理モデル分析部１０にて計算されたマスキング特性に基づいて、パラメータ毎に量子化と符号化とを行ない、各種の符号化情報を出力するものである。
【００７２】
さらに詳述すると、量子化・符号化部８の量子化処理は、ＭＳステレオ処理部７からのＭチャネルスペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］とＳチャネルスペクトル信号ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］とを、それぞれ、３／４乗し、非線形に歪ませる。そして、量子化・符号化部８の符号化処理は、その３／４乗された各スペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］を、ＭＳステレオ処理部７から入力されたゲイン情報を用いてハフマン符号により符号化する。
【００７３】
これにより、ＭＳステレオ処理部７から出力されたＭチャネルスペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］と、Ｓチャネルスペクトル信号ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］とは、それぞれ、量子化・符号化部８において、聴覚心理モデル分析部１０が計算したマスキング特性に基づいて、パラメータ毎に量子化および符号化される。
（４−１０）聴覚心理モデル分析部１０
聴覚心理モデル分析部１０は、ＭＤＣＴ処理部６にて周波数成分に変換されたＬチャネルスペクトルＬ［ｉ］およびＲチャネルスペクトルＲ［ｉ］の各スペクトル信号について、可聴スペクトル範囲等の聴覚特性に基づき、例えば１０２４個に分割された各サブバンド（周波数帯域）に対して許容される量子化誤差（マスキング特性）を分析し決定するものである。なお、マスキング特性は、例えば、符号化アルゴリズムとして標準化されたものが用いられる。
【００７４】
これにより、マスキング効果によって聴くことができない音が削除され、データ量が減少し、また、聴覚特性に合致する効率的な圧縮が可能となる。
（４−１１）ビットストリーム生成部９
ビットストリーム生成部９は、量子化・符号化部８にて量子化および符号化された各パラメータを、ＡＡＣ又はＭＰ３等の各規格に則ったビットストリームを生成し、生成したビットストリームを符号化データとして出力するものである。
【００７５】
図９は本発明の第１実施形態に係るＡＡＣのビットストリームのフォーマットを示す図である。この図９に示すビットストリームは１フレームに相当するものであって、ＡＤＴＳ（Audio Data Transport Stream）ヘッダ，バイトアライン（Byte Align），符号化データ（Raw Data），「０」挿入部（Num Fill），終了ＩＤ（END IDentification）の各領域を有する。
【００７６】
ここで、ＡＤＴＳヘッダは、１フレームの先頭を表す領域であって、同期語を含むとともに、オーディオ再生装置６０（図１参照）における復号処理に必要な情報を含む。具体的には、サンプリング周波数，チャネル数，フレーム長，ステレオ又はモノラルの種別およびＡＡＣプロフィール（ＬＬ，ＳＳＲ，メイン等）が、このＡＤＴＳヘッダに書き込まれている。バイトアラインは、オーディオ再生装置６０が受信フレームに含まれるデータを１バイト単位に処理するためのものである。例えば、ビットストリーム生成部９が図６（ｂ）に示す１フレームに情報ビットを挿入した場合において、４ビットの余剰ビットが生じたときは、その余剰ビットに「０」を挿入し、これにより、オーディオ再生装置６０が受信フレームについて１バイト単位で処理できるようになっている。
【００７７】
また、符号化データは、ＬチャネルおよびＲチャネルの可変長の各オーディオデータを含み、その符号化データがＭＳステレオ処理されたものか否かを識別するための領域（ＣＰＥ）と、オーディオ再生装置６０がオーディオデータの分析時に用いる窓の長さに関する情報およびサブバンド数（帯域分割数：例えば１０２４）等を格納する領域（ＩＣＳ Ｉｎｆｏ）とを有する。この符号化データに続く「０」挿入部は、ビットレートを調節するためのダミービットが挿入されている。具体的には、オーディオデータが、少ないビット数により符号化されている場合に、平均ビットレート（例えば１２８ｋＨｚ）にあわせるために、この「０」挿入部にダミービットが挿入される。終了ＩＤは１フレームの終了位置を示すためのものである。
【００７８】
従って、本発明のオーディオ符号化装置３０は、既存のフォーマットの変更又は修正を伴わずに、ＬチャネルとＲチャネルとの各符号化データを効率的に割り当てできる。
（５）動作説明
上述の構成により、本発明の第１実施形態に係るオーディオ符号化装置３０のビット数の配分方法について、図１０〜図１３を参照して詳述する。
【００７９】
（５−１）メインフロー
図１０は本発明の第１実施形態に係るビット数の配分方法を説明するためのフローチャートである。ここで、サンプリングレートは４８［ｋＨｚ］，ビットレートは１２８［ｋｂｐｓ］であるものとして説明する。
本発明のオーディオ符号化装置３０は、パラメータを初期化した（ステップＡ１）後に、１フレーム（１０２４サンプル）分のＰＣＭ信号の取り込みが完了したか否かを監視し（ステップＡ２）、その取り込みが完了していない間はＮｏルートを通って監視し続け、取り込みが完了するとＹｅｓルートを通って符号化処理を開始する。
【００８０】
ＬＲ−ＭＳ変換部１は、取り込み完了時におけるフレーム（以下、現フレームと称する。）に書き込まれた１０２４サンプル（ｔ＝０〜１０２３）のＬチャネル，Ｒチャネルの各ＰＣＭ信号を、それぞれ、ｐｃｍ＿Ｌ［ｔ］，ｐｃｍ＿Ｒ［ｔ］に格納し（ステップＡ３）、また、ＭＤＣＴ処理部６は、Ｌチャネル，Ｒチャネルの各ＰＣＭ信号のスペクトルサンプリング値を、それぞれ、ＬチャネルスペクトルＬ［ｉ］，ＲチャネルスペクトルＲ［ｉ］に格納する（ステップＡ４）。
【００８１】
さらに、聴覚心理モデル分析部１０は、ＬチャネルスペクトルＬ［ｉ］，ＲチャネルスペクトルＲ［ｉ］の各スペクトルサンプリング値について、１０２４個に分割された各サブバンドに対して許容されるマスキング特性を分析して決定する（ステップＡ５）。
そして、ステップＡ６において、ビット数供給部５は、ビットレート１２８［ｋｂｐｓ］＊１０２４［サブバンド分割数１０２４本］／サンプリングレート４８［ｋＨｚ］を計算して得た２７３０．６［ビット］の整数部分（INTeger）から２７３０［ビット］を一旦（ｔｅｍｐ）取得する。これにより、１フレームに最低必要なビット数が約２７３０［ビット］であることが得られる。また、ビット数供給部５は、２７３０［ビット］にビットリザーバ１１からの余剰ビット数を加算し、総ビット数ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓを得る（ステップＡ６）。
【００８２】
次に、ＬＲ−ＭＳ変換部１は、式（３），（４）を用いて、ＭチャネルおよびＳチャネルの各ＰＣＭ信号ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］およびｐｃｍ＿Ｓ［ｔ］を得る（ステップＡ７）。そして、面積計算部２ａ，２ｂは、式（５），（６）を用いて、Ｍチャネル信号およびＳチャネル信号の各パワーｐｏｗ＿Ｍ，ｐｏｗ＿Ｓを取得する（ステップＡ８）。
次に、ビット数割り当て部４は、相関度を判定し（ステップＡ９）、和成分，差成分を示すＭチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１を、それぞれ、ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０，ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１と付してバッファ７０ｆに格納する（ステップＡ１０）。
【００８３】
そして、ＭＳステレオ処理部７は、Ｍチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１の各周波数成分を表すＭチャネルスペクトル信号，Ｓチャネルスペクトル信号をｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］を取得する（ステップＡ１１）。
また、量子化・符号化部８は、Ｍチャネルスペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］について、量子化と符号化とを行ない（ステップＡ１２）、Ｓチャネルスペクトル信号ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］についても量子化と符号化を行なう（ステップＡ１３）。さらに、ビットストリーム生成部９は、量子化および符号化された各パラメータからビットストリームを生成し、また、余剰ビット数をビットリザーバ１１に格納する（ステップＡ１４）。この後、再度、ステップＡ２以降の処理が行なわれる。
【００８４】
このように、本発明のオーディオ符号化装置３０は、ＡＡＣ，ＭＰ３等について、ステレオ入力されるＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号を、時間軸上でＭチャネル，Ｓチャネルに変換し、これらのＭチャネル，Ｓチャネルのパワーを計算することにより、ＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号間の相関度合いを判定し、これにより、ＭＳステレオオン／オフの判断およびＭチャネル，Ｓチャネルの各ビット配分を決定でき、Ｍチャネルに効率的にビット配分できるので、オーディオ符号化装置３０の音質向上に寄与できる。
【００８５】
（５−２）面積計算部２ａ，２ｂ（パワー計算部２）の処理
図１１は本発明の第１実施形態に係る面積計算部２ａ，２ｂの処理を説明するためのフローチャートであって、図１０に示すフローチャートのステップＡ８における処理の詳細を表示したものである。この図１１に示すフローチャートの前半の処理は、ＭチャネルＰＣＭ信号についてのものであり、後半の処理は、ＳチャネルＰＣＭ信号についてのものである。各面積の計算のために、ＰＣＭ信号は２フレーム分（２０４８サンプル）を要する。
【００８６】
前半の処理として、面積計算部２ａは、ＭチャネルＰＣＭ信号の現フレームについての面積ｍ＿ｌｅｖｅｌを、式（５）に示すΣN-1t=0ａｂｓ（ｐｃｍ＿Ｍ［ｔ］）によって計算する。具体的には、面積計算部２ａは、１０２４個のサンプリング値の絶対値を加算することにより、現フレーム面積ｍ＿ｌｅｖｅｌを得る（ステップＢ１）。そして、面積計算部２ａは、ＭチャネルＰＣＭ信号の現フレームについての面積ｍ＿ｌｅｖｅｌと、ＭチャネルＰＣＭ信号の前フレームについての面積ｐｒｅ＿ｍ＿ｌｅｖｅｌとを加算して、Ｍチャネル信号のパワーｐｏｗ＿Ｍを計算し（ステップＢ２）、ＭチャネルＰＣＭ信号の現フレームについての面積ｍ＿ｌｅｖｅｌを、次フレームでの面積計算のために、前フレームの面積ｐｒｅ＿ｍ＿ｌｅｖｅｌとして保持する（ステップＢ３）。
【００８７】
次に、後半の処理として、面積計算部２ｂは、ＳチャネルＰＣＭ信号の現フレームについての面積ｓ＿ｌｅｖｅｌを、式（６）を用いて計算し（ステップＢ４）、現フレームについての面積ｓ＿ｌｅｖｅｌと、前フレームについての面積ｐｒｅ＿ｓ＿ｌｅｖｅｌとの加算によりＳチャネル信号のパワーｐｏｗ＿Ｓを計算し（ステップＢ５）、現フレームについての面積ｓ＿ｌｅｖｅｌを、前フレームの面積ｐｒｅ＿ｓ＿ｌｅｖｅｌとして保持する（ステップＢ６）。
【００８８】
そして、面積計算部２ａ，２ｂは、ともに、Ｍチャネル信号のパワーｐｏｗ＿Ｍと、Ｓチャネル信号のパワーｐｏｗ＿ＳとをＭＳステレオオン／オフ判定部３に入力する（ステップＢ７）。これにより、ＭＳステレオ処理の実施／不実施が判定される。
このように、面積計算部２ａ，２ｂは、面積計算の処理量を実質的に１フレーム分の処理量で計算できる。なお、ｐｒｅ＿ｍ＿ｌｅｖｅｌ，ｐｒｅ＿ｓ＿ｌｅｖｅｌは、ともに、図１０のパラメータ初期化時（ステップＡ１）において０にクリアされる。
【００８９】
（５−３）ＭＳステレオオン／オフ判定部３の処理
図１２は本発明の第１実施形態に係るＭＳステレオオン／オフ判定部３の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、面積比（ｐｏｗ＿Ｓ／ｐｏｗ＿Ｍ）が第１の係数（例えば０．１２５［図７参照］）よりも小さいか否かを判定し（ステップＣ１ａ）、その面積比が第１の係数よりも小さい場合は、Ｙｅｓルートを通り、相関度が５であると判定する（ステップＣ１ｂ）。一方、面積比が係数以上の場合は、Ｎｏルートを通り、面積比と第２の係数０．２５との大小関係を比較し（ステップＣ２ａ）、面積比が第２の係数よりも小さい場合は、Ｙｅｓルートを通り、相関度が４であると判定し（ステップＣ２ｂ）、面積比が第２の係数以上の場合は、Ｎｏルートを通り、ステップＣ３ａにおいて、面積比を第３の係数と比較する。同様に、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、面積比と係数とを順次比較し（ステップＣ４ａ，Ｃ５ａ）、大小関係の結果に応じて、相関度の値を判定するか（ステップＣ３ｂ，Ｃ４ｂ，Ｃ５ｂ）、あるいは、面積比と次の係数とを比較する。そして、面積比が０．７５以上の場合、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、相関度を０と判定する（ステップＣ６）。また、ステップＣ１ｂ〜Ｃ５ｂ，Ｃ６において相関度を判定した後、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、判定した相関度をビット割り当て部４に入力し（ステップＣ７）、制御がメインフローに戻る。
【００９０】
このように、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、ｐｏｗ＿Ｍに係数を乗じ、その係数を乗じた値とｐｏｗ＿Ｓとを比較し、相関度を決定する。
（５−４）ビット割り当て部４における処理
図１３は本発明の第１実施形態に係るビット割り当て部４の処理を説明するためのフローチャートであって、図１０に示すフローチャートのステップＡ１０における処理の詳細を表示したものである。
【００９１】
ビット割り当て部４は、ステップＤ１ａにおいて、相関度が５であるか否かを判定し、相関度が５の場合、Ｙｅｓルートを通り、ステップＤ１ｂにおいて、総ビット数ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓに係数０．８２（図８参照）を乗じ、その乗じた値ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓ＊０．８２を、Ｍチャネル信号に割り当てるビット数ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０として割り当てる。Ｓチャネル信号についても同様に、ビット割り当て部４は、総ビット数ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓと係数０．１８との積ｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓ＊０．１８を、ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１としてＳチャネル信号に割り当てる。
【００９２】
また、ステップＤ１ａにおいて、相関度が５でない場合は、Ｎｏルートを通り、ステップＤ２ａにおいて、相関度５をデクリメントし、相関度が４であるか否かを判定する。
同様に、ステップＤ３ａ，ステップＤ４ａ，ステップＤ５ａにおいて、それぞれ、相関度が３，２，１であるか否かが判定され、各判定結果が３，２，１に一致する場合は、Ｎｏルートを通り、ビット割り当て部４は、Ｍチャネルのｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０とＳチャネルのｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１とを決定する（ステップＤ２ｂ，ステップＤ３ｂ，ステップＤ４ｂ，ステップＤ５ｂ）。また、各判定結果が３，２，１に一致しない場合は、順次、相関度をデクリメントする。
【００９３】
そして、ステップＤ５ａにおいて、相関度が１でない場合、ビット割り当て部４は、Ｍチャネルのｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０とＳチャネルのｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１とを等分配する（ステップＤ６）。また、ステップＤ１ｂ〜ステップＤ６の各処理が行なわれた後、ビット割り当て部４は、量子化・符号化部８に対して、Ｍチャネル，Ｓチャネルについてのビット数ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０，ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１を入力する（ステップＤ７）。
【００９４】
このように、ビット割り当て部４は、相関度に応じてｔｏｔａｌ＿ｂｉｔｓに重み付けし、ｃｈ０，ｃｈ１についての量子化・符号化処理におけるビット数ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ０，ｕｓｅ＿ｂｉｔｓ１を決定する。
（５−５）ＭＳステレオ処理部７における処理
図１４は本発明の第１実施形態に係るＭＳステレオ処理部７の処理の詳細を表示したものである。ＭＳステレオ処理部７は、相関度が５〜１である間は（ステップＥ１）、Ｙｅｓルートを通り、ＭＳステレオオン状態にし、ステップＥ２において、ＬチャネルおよびＲチャネルの各周波数成分の和信号、差信号を計算した後、Ｍチャネル信号ｃｈ０の各周波数成分を表すＭチャネルスペクトル信号ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］と、Ｓチャネル信号ｃｈ１の周波数成分を表すＳチャネルスペクトル信号ｃｈ１＿ｓｐｅｃ［ｉ］とを計算する。
【００９５】
また、ステップＥ１において、相関度が０の場合、Ｎｏルートを通り、ステップＥ３において、ＭＳステレオ処理部７は、ＭＳステレオオフとし、Ｍチャネル信号ｃｈ０，Ｓチャネル信号ｃｈ１の各周波数成分ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［０］をそれぞれＬ［ｉ］，Ｒ［ｉ］にする。また、ステップＥ２，Ｅ３が処理された後、ステップＥ４において、ＭＳステレオ処理部７は、ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［ｉ］，ｃｈ０＿ｓｐｅｃ［０］を量子化・符号化部８に入力する。
【００９６】
このように、本発明のオーディオ符号化装置３０によれば、相関度を用いて、ＭＳステレオ機能をオン／オフ制御し、ビット配分を適切に制御するので、例えば、ＭＳステレオ状態において感度が劣化したときは、ＭＳステレオ状態をオフにして聴感を維持できる。
さらに、相互相関係数の計算およびスペクトル計算において、ＰＣＭ信号のダイナミックレンジは相互相関係数の計算およびスペクトル計算結果のダイナミックレンジに比較して狭いので、結果についての精度の確保が容易となり、オーディオ符号化装置３０の品質および信頼性に大きく寄与する。
【００９７】
（６）変形例の説明
相関度を得るための態様は、図２に示すＬＲ−ＭＳ変換部１，パワー計算部２と異なる構成を用いることもできる。
図１５は本発明の第１実施形態の変形例に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。この図１５に示すオーディオ符号化装置３０ａがオーディオ符号化装置３０と異なるところは、入力側とＭＳステレオオン／オフ判定部３との間に、ＬＲ−ＭＳ変換部１，パワー計算部２に代えて、相互相関計算部１２が設けられていることである。
【００９８】
そして、相関度計算部３ａは、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相互相関係数を計算し、相互相関係数を相関度（相関係数）としてＭＳステレオオンオフ判定部３に入力するようになっている。この相関度は、判定テーブル３ｃに記録された０〜５のデータを用いることができる。なお、図１５において、上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
【００９９】
このような構成によって、ＬチャネルＰＣＭ信号生成部７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部７０ｂから出力された各ＰＣＭ信号は、相互相関計算部１２において相互相関係数が計算され、この計算結果に相当する相関係数が、ＭＳステレオオン／オフ判定部３に入力される。そして、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、入力された相関係数の大きさに基づいて、相関度値を決定し、決定後の処理を、上記処理と同様に行なう。
【０１００】
このように、相関係数を用いた場合においても、上記と同一の効果を得ることができる。また、計算量を削減することもできる。
（Ｂ）本発明の第２実施形態の説明
第１実施形態において、ＬチャネルＰＣＭ信号生成部７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部７０ｂからのＰＣＭ信号は、いずれも、時間軸信号であって、時間領域において、ＭチャネルとＳチャネルとに変換されてオーディオ符号化されるものである。
【０１０１】
第２実施形態においては、波形面積の計算が、周波数領域において行なわれる態様である。また、第２実施形態におけるオーディオ記録再生システムはオーディオ記録再生システム１００と同一である。
図１６は本発明の第２実施形態に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。この図１６に示すオーディオ符号化装置３０ｂは、ＬチャネルＰＣＭ信号と、ＲチャネルＰＣＭ信号とをステレオオーディオ符号化するものである。このオーディオ符号化装置３０ｂがオーディオ符号化装置３０，３０ａと異なるところは、ＬチャネルＰＣＭ信号生成部７０ａ，ＲチャネルＰＣＭ信号生成部７０ｂからの各ＰＣＭ信号が、ＭＤＣＴ処理部６に入力され、ＬＲ−ＭＳ変換部１には入力されない点である。
【０１０２】
ここで、ＭＤＣＴ処理部６は、Ｌチャネルサンプリング信号とＲチャネルサンプリング信号とを、それぞれ、周波数領域のＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに変換するものである。
そして、ＭＳステレオオン／オフ判定部３には、相関度計算部３ａに代えて、第２相関度計算部３ｄが設けられている。この第２相関度計算部３ｄは、ＭＤＣＴ処理部６にて変換されたＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに基づいて、ＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとの相関度を計算するものである。この第２相関度計算部３ｄは、ＭＤＣＴ処理部６にて変換されたＬチャネルスペクトルデータおよびＲチャネルスペクトルデータの差スペクトルデータのパワーと、ＬチャネルスペクトルデータおよびＲチャネルスペクトルデータの和スペクトルデータのパワーとに基づいて、相関度を計算するようになっている。
【０１０３】
また、比較部３ｂは第２相関度計算部３ｄにて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定するものである。
さらに、ビット数割り当て部４は、ＭＳステレオオン／オフ判定部３の判定結果に基づいて、Ｌチャネルサンプリング信号およびＲチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てるものである。このビット数割り当て部４は、ＭＳステレオオン／オフ判定部３においてステレオ符号化処理の実施と判定された場合はフレーム領域を相関度に応じて配分するとともに、ＭＳステレオオン／オフ判定部３においてステレオ符号化処理の不実施と判定された場合はフレーム領域を等配分するものである。そして、ビット数割り当て部４は、オーディオ符号化されたフレームの余剰ビット数情報に基づいて、フレーム領域を変更するようにもなっている。
【０１０４】
また、量子化・符号化部８は、ビット数割り当て部４にて割り当てられたフレーム領域に基づいてＳチャネル信号およびＭチャネル信号を符号化するオーディオ符号化手段として機能している。また、ＭＤＣＴ処理以降は、第１実施形態にて説明した処理と同等の処理が行なわれる。なお、図１６に示すもので、上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
【０１０５】
このような構成により、入力されたＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号は、ＭＤＣＴ処理部６において、ＭＤＣＴ処理され、そのＭＤＣＴ処理によって得られたＬチャネルとＲチャネルとの各スペクトルデータ（スペクトル情報）は、ＭチャネルスペクトルデータとＳチャネルスペクトルデータとに変換される。そして、面積計算部２ａ，２ｂにおいて、それぞれ、ＭチャネルとＳチャネルとの各スペクトルデータについての面積が計算され、比較部３ｂにおいて、ＭチャネルとＳチャネルとの各スペクトルデータの面積比に基づいて、ＬチャネルとＲチャネルとの間の相関度が判定される。すなわち、面積計算部２ａ，２ｂは、各々、波形面積を計算して得たパワーに基づいて、ＬチャネルとＲチャネルとの各相関度合いを判定し、ＭＳステレオ機能をオン又はオフに制御する。
【０１０６】
このように、第２実施形態のオーディオ符号化装置３０ｂは、入力されたＰＣＭ信号をＭＤＣＴ処理して得たＬチャネルとＲチャネルとの各スペクトルデータを、ＭチャネルとＳチャネルとの各スペクトルデータに変換し、この変換後に、ＭチャネルとＳチャネルの各パワーを計算し、これにより、ＬチャネルおよびＲチャネルの相関度合いを判定し、ＭＳステレオ機能をオン／オフ制御する。
【０１０７】
（Ｂ１）変形例
なお、ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、相互相関係数を用いて判定処理を行なうこともできる。
図１７は本発明の第２実施形態の変形例に係るオーディオ符号化装置のブロック図であり、この図１７に示すオーディオ符号化装置３０ｃは、相互相関係数を用いて判定処理できるものである。そして、ＭＤＣＴ処理部６にて変換されたＬチャネルとＲチャネルとの各ＰＣＭ信号は、相互相関計算部１２において相互相関係数が計算される。すなわち、第２相関度計算部３ｄは、ＬチャネルＰＣＭ信号とＲチャネルＰＣＭ信号との相互相関係数を計算し、相互相関係数を相関度としてＭＳステレオオンオフ判定部３に入力するようになっている。また、この相互相関係数は、判定テーブル３ｃに記録された０〜５のデータを用いることができる。
【０１０８】
なお、図１７に示すもので上述したものと同様の符号を有するものは同一のもの又は同一機能を有する。
このような構成により、本変形例のオーディオ符号化装置３０ｂは、入力されたＰＣＭ信号をＭＤＣＴ処理して得られるＬチャネルとＲチャネルとの各スペクトル情報について、相互相関係数を計算し、この相互相関係数値に基づいて、ＭＳステレオ機能をオン／オフ制御する。
【０１０９】
このように、相関係数を用いた場合においても、上記と同一の効果を得ることもできる。また、計算量を削減することもできる。
このようにして、第２実施形態における相関度は、時間領域のＰＣＭ信号を周波数領域に変換し、その変換したスペクトルデータのパワーを用いる方法と、ＬチャネルとＲチャネルとの各スペクトルの相互相関係数の大きさを用いる方法とのいずれの方法によって得られ、これにより、ＭＳステレオオン／オフが判定される。
【０１１０】
（Ｃ）従来技術との比較
特許文献１に記載された音響信号処理回路は、基準チャネルの信号スペクトルとチャネル間の差分スペクトルとを符号化するときに、各スペクトルのパワー比を用いて、常時、各スペクトルの符号化ビット数を割り当てる。
この一方、特許文献１記載の音響信号処理においては、差分スペクトルには基準スペクトルと他方のチャネルとの両方の情報が含まれており、符号化の際は、２チャネル分の量子化誤差が生じる。この量子化誤差の発生は、復号装置側が差分スペクトルを復号したときに、基準チャネル側の誤差も生じることを意味する。つまり、復号処理時において一方のチャネル信号が他方のチャネル信号に漏洩しノイズが発生する。ここで、２チャネル間の相関が大きいときは、差分スペクトルのパワーが小さいために、音響信号処理回路は、上記のノイズを検出することができない一方、差分スペクトルのパワーが大きいときは、上記のノイズを検出でき音質劣化が生じる。
【０１１１】
従って、特許文献１記載の音響信号処理回路は、２チャネル間の相関度が小さいときは、ＭＳステレオ処理をオフにし、上記のノイズを検出できず、チャネル信号の漏洩によるノイズの発生を抑制できない。
また、特許文献２〜４についても、特許文献１と同様に、チャネル信号の漏洩によるノイズ発生の抑制又は対策できる技術は開示されていない。
【０１１２】
これに対して、本発明のオーディオ符号化装置３０，３０ａおよび３０ｂは、チャネル間に生じる漏洩を抑制する機能を有し、この漏洩抑制機能は、ＭＳステレオオン／オフ判定部３によって実現される。ＭＳステレオオン／オフ判定部３は、ＭチャネルとＳチャネルとの各面積比を計算し、その計算結果と閾値とを比較することにより、ＭＳステレオ処理をオンオフ制御する。
【０１１３】
つまり、本発明のオーディオ符号化装置３０，３０ａおよび３０ｂは、ＬチャネルとＲチャネルとの相関度が大きいときは、ＭＳステレオ処理をオンにし、また、相関度が小さいときは、ＭＳステレオ処理をオフにする。また、ＭＳステレオ処理部７は、ＭＳステレオ処理がオンの場合、ＬチャネルとＲチャネルとの和成分と差成分とを計算してＭチャネルとＳチャネルとを生成し、また、ＭＳステレオ処理がオフの場合、ＭチャネルとＳチャネルとを生成しない。
【０１１４】
（Ｄ）その他
本発明は上述した実施態様およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
例えば、本発明のオーディオ符号化装置３０，３０ａ，３０ｂおよび３０ｃとオーディオ符号化判定回路とが処理可能なステレオタイプは、ＬチャネルとＲチャネルとのデュアルチャネルのほかに、音響効果が高いサラウンドチャネルおよび音楽，映画等のマルチトラックチャネル等の多チャネルサンプリング信号についてもデュアルチャネルと同様に処理することもできる。以下、音楽を奏する複数のパート（演奏器材）を音源として記録し、ｊ台のパート間において相関度を計算する場合を例として説明する。
【０１１５】
本発明のオーディオ符号化装置は、音楽を奏する例えばｊ台（ｊは自然数を表す。）のパートをＰＣＭサンプリングしたｊ種類のＰＣＭサンプリング信号をステレオオーディオ符号化するものである。本発明のオーディオ符号化装置は、ｊ種類のＰＣＭサンプリング信号に基づいて、各ＰＣＭサンプリング信号間の相関度を計算する相関度計算部３ａと、この相関度計算部３ａにて計算された相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定するＭＳステレオオン／オフ判定部３と、このＭＳステレオオン／オフ判定部３の判定結果に基づいて、ｊ種類のサンプリング信号間の加減乗除および重み付け等の各種演算により得られたｊ種類の演算結果信号を格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部４と、割り当て部４にて割り当てられたフレーム領域に基づいてｊ種類の演算結果信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成する。
【０１１６】
これにより、第１実施形態および第２実施形態と同様に、入力されたＰＣＭサンプリング信号が時間領域又は周波数領域にて変換され、ｊ種類の各相関度が計算され、この計算により得られた結果に基づいて、ステレオオン／オフの判定と各チャネルのビット配分が決定される。従って、ｊ種類のチャネルのそれぞれについて効率的なビット配分が可能となり、オーディオ符号化された信号の音質向上に寄与する。
【０１１７】
加えて、本発明は、ディジタルディスク５３を用いたオーディオ記録再生システム１００のほかに、インターネットにおけるオーディオデータのストリーム配信又はディジタル放送システム等にも適用でき、これらのシステムにおいても、一層の音質向上が図れる。
（Ｅ）付記
（付記１）  Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とに基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号との相関度を計算する相関度計算部と、
該相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、
該割り当て部にて割り当てられた該フレーム領域に基づいて該差信号および該和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置。
【０１１８】
（付記２）  該割り当て部が、
該相関度計算部にて計算された該相関度に応じて、該フレーム領域を割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記１記載のオーディオ符号化装置。
（付記３）  該相関度計算部が、
該差信号のパワーと該和信号のパワーとに基づいて該相関度を計算するように構成されたことを特徴とする、付記１記載のオーディオ符号化装置。
【０１１９】
（付記４）  該相関度計算部が、
固定小数点精度のプロセッサにより構成されたことを特徴とする、付記１記載のオーディオ符号化装置。
（付記５）  該相関度計算部が、
該差信号の波形面積と該和信号の波形面積との面積比に基づいて該相関度を計算するように構成されたことを特徴とする、付記４記載のオーディオ符号化装置。
【０１２０】
（付記６）  該相関度計算部が、
該面積比が小さい場合は該和信号のフレーム領域を大きくし該差信号のフレーム領域を小さくするとともに、該面積比が大きい場合は該和信号のフレーム領域と該差信号のフレーム領域との領域差を小さくするように構成されたことを特徴とする、付記５記載のオーディオ符号化装置。
【０１２１】
（付記７）  該相関度計算部が、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号との相互相関係数を計算し、該相互相関係数を該相関度として該判定部に入力するように構成されたことを特徴とする、付記１記載のオーディオ符号化装置。
（付記８）  Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とを、それぞれ、周波数領域のＬチャネルスペクトルデータとＲチャネルスペクトルデータとに変換する周波数変換部と、
該周波数変換部にて変換された該Ｌチャネルスペクトルデータと該Ｒチャネルスペクトルデータとに基づいて、該Ｌチャネルスペクトルデータと該Ｒチャネルスペクトルデータとの相関度を計算する第２相関度計算部と、
該第２相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、
該割り当て部にて割り当てられた該フレーム領域に基づいて該差信号および該和信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置。
【０１２２】
（付記９）  該第２相関度計算部が、
該周波数変換部にて変換された該Ｌチャネルスペクトルデータおよび該Ｒチャネルスペクトルデータの差スペクトルデータのパワーと、該Ｌチャネルスペクトルデータおよび該Ｒチャネルスペクトルデータの和スペクトルデータのパワーとに基づいて、該相関度を計算するように構成されたことを特徴とする、付記８記載のオーディオ符号化装置。
【０１２３】
（付記１０）  該第２相関度計算部が、
該Ｌチャネルスペクトルデータと該Ｒチャネルスペクトルデータとの相互相関係数を計算し、該相互相関係数を該相関度として該判定部に入力するように構成されたことを特徴とする、付記８又は付記９記載のオーディオ符号化装置。
（付記１１）  該割り当て部が、
該判定部において該ステレオ符号化処理の実施と判定された場合は該フレーム領域を該相関度に応じて配分するとともに、該判定部において該ステレオ符号化処理の不実施と判定された場合は該フレーム領域を等配分するように構成されたことを特徴とする、付記１〜付記１０のいずれか一に記載のオーディオ符号化装置。
【０１２４】
（付記１２）  該割り当て部が、
オーディオ符号化されたフレームの余剰領域に関する情報に基づいて、該フレーム領域を変更するように構成されたことを特徴とする、付記１〜付記１１のいずれか一に記載のオーディオ符号化装置。
（付記１３）  音源をサンプリングした複数のサンプリング信号をステレオオーディオ符号化するオーディオ符号化装置であって、
該複数のサンプリング信号に基づいて、各サンプリング信号間の相関度を計算する相関度計算部と、
該相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該複数のサンプリング信号間の演算により得られた複数の演算結果信号を格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部と、
該割り当て部にて割り当てられた該フレーム領域に基づいて該複数の演算結果信号を符号化するオーディオ符号化手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置。
【０１２５】
（付記１４）  Ｌチャネルサンプリング信号と、Ｒチャネルサンプリング信号とをステレオオーディオ符号化する、オーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路であって、
該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号とに基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号と該Ｒチャネルサンプリング信号との相関度を計算する相関度計算部と、
該相関度計算部にて計算された該相関度に基づいて、ステレオ符号化処理の実施／不実施を判定する判定部と、
該判定部の判定結果に基づいて、該Ｌチャネルサンプリング信号および該Ｒチャネルサンプリング信号の差信号と和信号とを格納するフレーム領域を割り当てる割り当て部とをそなえて構成されたことを特徴とする、オーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明のオーディオ符号化装置およびオーディオ符号化装置のフレーム領域割り当て回路によれば、既存のフレームフォーマットに則り、ビット配分量又はフレーム領域を効率的に利用でき、また、サンプリングレートおよび伝送レート等による制約を受けずに、ビット配分量又はフレーム領域を調節できる。
さらに、適切なＭＳステレオ処理のオンオフ制御が可能となり、相関度の大小にかかわらず、常時、Ｌチャネル信号およびＲチャネル信号間に発生するノイズを抑制でき、高品質なオーディオを得ることができる。
【０１２７】
また、ディジタルディスクを用いたオーディオ記録再生システムのほかに、インターネットにおけるオーディオデータのストリーム配信又はディジタル放送システム等にも適用でき、これらのシステムにおいても、一層の音質向上が図れる。
そして、入力された各ＰＣＭ信号のダイナミックレンジは、相互相関値又はスペクトルの計算結果のダイナミックレンジに比較して狭いので、信号のパワー値に関する精度の確保が容易となり、オーディオ信号の品質および信頼性の向上に寄与する。例えば、相互相関係数又はスペクトル等のパワー変動の変動幅が大きい場合においても、固定小数点精度のプロセッサを用いた信号パワー計算についての精度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオーディオ記録再生システムの一例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るＬＲ−ＭＳ変換部の入力信号と出力信号との関係を説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号の相関度が大きい場合の各信号波形を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれＬチャネルＰＣＭ信号およびＲチャネルＰＣＭ信号の相関度が小さい場合の各信号波形を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係るＭチャネルおよびＳチャネルへのビット配分方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る判定テーブルの一例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るビット配分テーブルの一例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るＡＡＣのビットストリームのフォーマットを示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るビット数の配分方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る面積計算部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るＭＳステレオオン／オフ判定部の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るビット割り当て部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の第１実施形態に係るＭＳステレオ処理部の処理の詳細を表示したものである。
【図１５】本発明の第１実施形態の変形例に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の変形例に係るオーディオ符号化装置のブロック図である。
【図１８】（ａ）は符号化ビットストリームのフォーマットを説明するための図であり、（ｂ）はＬチャネルとＲチャネルとの各オーディオ符号化信号データの一例を示す図であり、（ｃ）はＬチャネルとＲチャネルとの各チャネルデータの一例を示す図である。
【図１９】４８ｋＨｚの等間隔なリニアＰＣＭサンプリングを説明するための図である。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ符号化に要するビット数の配分を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  ＬＲ−ＭＳ変換部
２  パワー計算部
２ａ，２ｂ  面積計算部
３  ＭＳステレオオン／オフ判定部
３ａ  相関度計算部(ＭＳステレオオン／オフ判定部，フレーム領域割り当て回路)
３ｂ  比較部（ＭＳステレオオン／オフ判定部）
３ｃ  判定テーブル(ＭＳステレオオン／オフ判定部，フレーム領域割り当て回路)
３ｄ  第２相関度計算部
４  ビット数割り当て部(フレーム領域割り当て回路)
５  ビット数供給部
５ａ  ビット配分テーブル
６  ＭＤＣＴ処理部（時間／周波数変換部）
７  ＭＳステレオ処理部
８  量子化・符号化部
９  ビットストリーム生成部
１０  聴覚心理モデル分析部
１１  余剰ビット数収集部（ビットリザーバ）
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  オーディオ符号化装置
４０  オーディオ記録装置
４９  音源
５０ａ，５０ｂ  音源入力部
５１  音源処理部
５２  メディア記録部
５３  ディジタルディスク
５４  読み取り部
５５  オーディオ復号装置
５６  再生部（再生処理部）
５７ａ，５７ｂ  音源出力部
６０  オーディオ再生装置
７０ａ  ＬチャネルＰＣＭ信号生成部
７０ｂ  ＲチャネルＰＣＭ信号生成部
７０ｃ，７０ｅ  加算部
７０ｄ  インバータ
７０ｆ  バッファ
１００  オーディオ記録再生システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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