(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各チャンネルがＬ、Ｒチャンネルからなる複数チャンネルのデータそれぞれをビットストリームデータとして該ビットストリームデータの各々に対応して設けられ、前記ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、
前記各逆量子化回路から出力される複数のサブバンド出力に各々サラウンドをかける複数のサラウンド処理回路であって、Ｌ、Ｒチャンネルの差信号を求める減算手段と、該差信号に正／負の一定係数を乗算する第１、第２の乗算手段と、前記第１、第２の乗算手段の乗算結果を前記サブバンド出力に加算する第１、第２の加算手段とからなるサラウンド処理回路と、
前記複数のサラウンド処理回路の出力を、対応するサブバンド毎に合成する合成手段と、
前記合成手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクと、
を具備してなるディジタルオーディオデコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、MPEG/Audio信号、ATRAC信号、AC-3信号等、すなわち、サブバンド符号化方式により圧縮されたディジタルオーディオ信号（ビットストリームデータ）をデコードするディジタルオーディオデコータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディジタルオーディオ信号の圧縮方法として、MPEG(Moving PictureCoding Experts Group)/Audio規格が知られている。この規格による圧縮回路の構成を図５に示す。入力されたディジタルオーディオ信号Ｄａは所定のサンプル数毎にブロック化（フレームと言う）され、２つのパスに分かれて処理される。まず、一方のパスにおけるフィルタバンク１は、入力信号を等しい帯域幅を持つ３２バンドのサブバンド信号に分割する。この場合、各々のサブバンド信号は１／３２のサンプリング周波数にダウンサンプルされる。スケールファクタ抽出・正規化回路２は、１フレームにおける各々のサブバンド信号に対し、最大絶対値を持つサンプルを検出する。その値を量子化したものをスケールファクタと呼ぶ。そして、このスケールファクタによって各サブバンドサンプルを除算し、それらの値を±１の範囲内に正規化する。
【０００３】
一方、心理聴覚分析部３は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数スペクトルの計算を行い、それに基づき各サブバンド毎のマスキングしきい値、すなわち、許容量子化雑音電力を計算して出力する。ビット割当部４は心理聴覚分析部３の出力と、ビットレートで決まる１フレームで使用可能なビット数の制限の下で反復ループ処理により各サブバンド毎の量子化ビット数を決定する。量子化部５は、各サブバンド毎に設定された量子化ビット数でスケールファクタ抽出・正規化回路２から出力されるサブバンド信号を量子化する。ビットストリーム生成部６は、量子化されたサブバンドサンプル、各サブバンドに対するビット割当情報およびスケールファクタをマルチプレックスし、それにヘッダを付けてビットストリームを作成し、出力する。
【０００４】
また、図６は上述した回路によって生成されたビットストリームを復号するデコーダの構成を示すブロック図である。この図において、ビット割当情報／スケールファクタ抽出回路１１は、ビットストリームからビット割当情報およびスケールファクタを抽出する。逆量子化回路１２は、ビット割当情報に従ってビットストリームから３２のサブバンドサンプルに各々対応したビット列を読み取り、サブバンドサンプル毎に逆量子化を行い、さらに、スケールファクタを乗算して出力する。サブバンド合成フィルタバンク１３は、逆量子化されたサブバンド信号を合成して元のディジタルオーディオ信号に戻す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上述したMPEG/Audioによるディジタル音源が種々の分野で用いられつつある。図７はMPEG/Audioによる楽音信号発生回路の構成を示すブロック図である。この図において、符号２１はMPEG/Audioによるビットストリーム状態の楽音データが記憶されたメモリと、そのメモリ内のデータを読み出す読出回路とからなるMPEG/Audio音源、２２はMPEG/Audio音源の出力データを伸張して元のＰＣＭ楽音データに戻すデコーダ（図６参照）、２３はデコーダ２２の出力のゲインコントロールを行う乗算器、２４は乗算器２３，２３・・・の出力を加算する加算器である。このように、各種の楽音信号発生回路においては、複数のチャンネルの音源を備えており、複数の音源からのMPEG/Audioディジタル楽音信号を合成して出力楽音信号を得るようになっている。
【０００６】
ところで、上述したデコーダ２２は、図６に示されるように、逆量子化→サブバンド合成フィルタバンクのプロセスがあり、サブバンド合成フィルタバンクは大容量のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）が必要である。このため、デコーダ２２を各音源にそれぞれ対応して設けている従来のMPEG/Audioによる楽音信号発生回路は、メモリ容量が非常に大きくなってしまう問題があった。
【０００７】
他方、周知のように、オーディオの分野においては、低音を増幅するバスブースト回路が用いられる。そして、従来のMPEG/Audioによる楽音信号発生回路においては、デコーダ２２の後部にこのバスブースト回路を挿入していた。しかしながら、このような従来の構成では、バスブースト回路をデコーダ２２と別個に設けなければならず、回路構成が複雑になる欠点があった。
【０００８】
また、近年、上記のオーディオの分野においては、音に厚みを持たせるサラウンド技術が使われることが多い。図８に、従来のサラウンド効果回路の構成を示す。この回路は、Ｌ（レフト）チャンネル信号Ｌｉ、Ｒ（ライト）チャンネル信号Ｒｉの差が減算回路２５によってとられ、その差信号の低周波分がローパスフィルタＬＰＦを通して乗算器２６、２７へ印加され、乗算器２６において＋ａが、乗算器２７において−ａが乗算され、これらの乗算器２６，２７の出力が加算回路２８，２９によって信号Ｌｉ、Ｒｉに加算され、サラウンドが付与された信号Ｌｏ、Ｒｏとして出力される。
なお、サラウンド効果回路は上記のものだけでなく、例えば、ローパスフィルタＬＰＦを使用せず、減算回路２５の出力を、直接、乗算器２６、２７へ印加する回路や、減算回路２５、ローパスフィルタＬＰＦを共に使用せず、信号Ｌｉに乗算器によって−ａを乗算した後信号Ｒｉに加算すると共に、信号Ｒｉに乗算器によってａを乗算した後信号Ｌｉに加算する回路も用いられる。
【０００９】
ところで、複数チャンネルの楽音信号にサラウンドをかける場合、各Ｌチャンネル、Ｒチャンネル楽音信号を各々Ｌ、Ｒ毎に合成した後サラウンドをかけることが行なわれるが、この方法の場合、全てのチャンネルに同様のサラウンドがかかってしまい、特に、１つのチャンネルがモノラルであって、一方（ＬまたはＲ）のチャンネルのみから信号が出力される場合において、サラウンド付与後の音が図８のＬｏ、Ｒｏ両チャンネルから出力されてしまい、好ましくない。
なお、ディジタルオーディオデータの処理に関し、特開平８−３６３９９号公報、特開２０００−２９４９８号公報、特開平９−１４８９４０号公報等が知られている。
【００１０】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、従来のものに比較し、メモリを削減できると共に、回路構成も簡略化することができるディジタルオーディオデコータを提供することにある。また、この発明の他の目的は、任意のチャンネルに任意の大きさのサラウンドをかけることができるディジタルオーディオデコータを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するもので、請求項１に記載の発明は、各チャンネルがＬ、Ｒチャンネルからなる複数チャンネルのデータそれぞれをビットストリームデータとして該ビットストリームデータの各々に対応して設けられ、前記ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、前記各逆量子化回路から出力される複数のサブバンド出力に各々サラウンドをかける複数のサラウンド処理回路であって、Ｌ、Ｒチャンネルの差信号を求める減算手段と、該差信号に正／負の一定係数を乗算する第１、第２の乗算手段と、前記第１、第２の乗算手段の乗算結果を前記サブバンド出力に加算する第１、第２の加算手段とからなるサラウンド処理回路と、前記複数のサラウンド処理回路の出力を、対応するサブバンド毎に合成する合成手段と、前記合成手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクとを具備してなるディジタルオーディオデコーダである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しこの発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号３０−１、３０−２、３０−３・・・はMPEG/Audioによる音源であり、３０−１がチャンネル１音源、３０−２がチャンネル２音源、３０−３がチャンネル３音源である。３１−１、３１−２・・・は音源３０−１・３０−２・・・から各々出力されるビットストリームデータを逆量子化する逆量子化回路であり、３２個のサブバンドサンプルを各々、ビット割当情報に従ってビットストリームから読み取り、逆量子化を行い、さらに、スケールファクタを乗算して出力する。なお、図示は省略しているが、各逆量子化回路３１−１，３１−２・・・には各々、ビット割当情報／スケールファクタ抽出回路（図６参照）が付属されている。
【００１７】
上述した逆量子化回路３１−１，３１−２・・・によって各々逆量子化された３２個のサブバンドサンプルはゲインコントロール用の乗算器３３、３３・・・を介して加算回路３４−１、３４−２・・・３４−３２へ供給される。加算回路３４−１は各逆量子化回路３１−１，３１−２・・・の各々から出力される、サブバンドサンプル１の逆量子化データを加算して出力する。同様に、加算回路３４−２は各逆量子化回路３１−１，３１−２・・・の各々から出力される、サブバンドサンプル２の逆量子化データを加算して出力し、・・・加算回路３４−３２は各逆量子化回路３１−１，３１−２・・・の各々から出力される、サブバンドサンプル３２の逆量子化データを加算して出力する。サブバンド合成フィルタバンク３６は、逆量子化され、加算回路３４−１〜３４−３２によって各チャンネルについて加算されたサブバンド信号を合成して元のディジタルオーディオ信号（ＰＣＭ楽音信号）に戻す。
【００１８】
このように、上述した第１の実施形態によれば、逆量子化が終了した時点で、各チャンネルのデータをサブバンド毎に加算し、この加算によって得られたデータをサブバンド合成フィルタバンク３６へ供給してディジタル楽音信号を合成している。これにより、たとえチャンネル数が多くても、多くのメモリを必要とするサブバンド合成フィルタバンク３６が１回路でよく、この結果、メモリ容量を大幅に減らすことができるとともに、回路構成を簡略化することができる。
【００１９】
次に、この発明の第２の実施形態を説明する。図２は同実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、４１はMPEG/Audioによる音源、４２は逆量子化回路である。４３は逆量子化回路４２から出力されるサブバンド１の逆量子化データ、すなわち、最も低音のサブバンドの逆量子化デーを増幅する乗算器、４４は逆量子化回路４２から出力されるサブバンド２の逆量子化データ、すなわち、２番目に低音のサブバンドの逆量子化データを増幅する乗算器である。４５はサブバンド合成フィルタバンクであり、逆量子化回路４２および乗算器４３，４４から出力されるデータに基づいてディジタルオーディオ信号を合成する。
【００２０】
このように、この第２の実施形態によれば、デコーダと別個にバスブースト回路を設ける必要がなく、簡単な構成によってバスブーストを行うことができる。また、前述した第１の実施形態のように、サブバンド合成を行う前に、複数チャンネルのデータのサブバンド毎の合成を行う回路の場合、従来のデコーダの後段にバスブースト回路を挿入するものでは、各チャンネル毎にバスブーストの調整を行うことができない問題がある。しかし、上述した第２の実施形態によれば、図１の回路の場合でも、各チャンネル毎にバスブーストの調整を行うようにすることが可能となる。
【００２１】
すなわち、図３はこの発明の第３の実施形態を示すブロック図であり、この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この図に示す回路が図１に示す回路と異なる点は、逆量子化回路３１−１、３１−２、３１−３・・・のサブバンド１，２の逆量子化出力にゲイン調整用の乗算器４１−１ａ、４１−１ｂ，４１−２ａ,４１−２ｂ，４１−３ａ、４１−３ｂ・・・が各々設けられている点である。そして、このような構成によれば、チャンネル毎にバスブーストの調整を行うことが可能となる。
【００２２】
次に、この発明の第４の実施形態を説明する。図４は同実施形態の構成を示すブロック図であり、この図は、それぞれＬ、Ｒチャンネルを有するｎ個のチャンネルCH1〜CHnのビットストリームデータをデコードすると共に、各チャンネルに個別にサラウンドをかける回路であり、逆量子化以降の部分を示している。この図において、D11は、チャンネルCH1のサブバンド１のＬ、Ｒチャンネルのサブバンドデータ（逆量子化データ）を示しており、同様に、D132は、チャンネルCH1のサブバンド３２のＬ、Ｒチャンネルのサブバンドデータを示している。サブバンド２〜サブバンド３１のサブバンドデータについては記載を省略している。また、Dn1は、チャンネルCHnのサブバンド１のＬ、Ｒチャンネルのサブバンドデータを示しており、Dn32は、チャンネルCHnのサブバンド３２のＬ、Ｒチャンネルのサブバンドデータを示している。
【００２３】
符号S11はチャンネルCH1のサブバンド１のＬ、Ｒサブバンドデータにサラウンドをかけるサラウンド処理回路であり、ＬチャンネルサブバンドデータからＲチャンネルサブバンドデータを減算する減算回路５１と、減算回路５１の出力に係数a11を乗算する乗算器５２と、減算回路５１の出力に係数−a11を乗算する乗算器５３と、Ｌチャンネルサブバンドデータに乗算器５２の出力を加算する加算回路５４と、Ｒチャンネルサブバンドデータに乗算器５３の出力を加算する加算回路５５とから構成されている。同様に、符号S132はチャンネルCH1のサブバンド３２のＬ、Ｒサブバンドデータにサラウンドをかけるサラウンド処理回路、符号Sn1はチャンネルCHnのサブバンド１のＬ、Ｒサブバンドデータにサラウンドをかけるサラウンド処理回路、符号Sn32はチャンネルCHnのサブバンド３２のＬ、Ｒサブバンドデータにサラウンドをかけるサラウンド処理回路であり、これらの回路はいずれもサラウンド処理回路S11と同一構成である。
【００２４】
符号６１は合成回路であり、チャンネルCH1〜CHnの各サラウンド処理回路S11〜Sn1のＬ出力L11〜Ln1を加算し、その結果をデータML1として出力し、同様に、チャンネルCH1〜CHnの各サラウンド処理回路S12〜Sn2のＬ出力L12〜Ln2を加算し、その結果をデータML2として出力し、・・・、チャンネルCH1〜CHnの各サラウンド処理回路S132〜Sn32のＬ出力L132〜Ln32を加算し、その結果をデータML32として出力する。また、チャンネルCH1〜CHnの各サラウンド処理回路のＲ出力についても同様の加算を行い、その結果をデータMR1〜MRnとして出力する。
サブバンド合成フィルタバンク６２はデータML1〜MLnをサブバンド合成してＬチャンネル楽音データとして出力し、また、データMR1〜MRnをサブバンド合成してＲチャンネル楽音データとして出力する。
【００２５】
上記の構成によれば、乗算器５２，５３の係数を個別に変えることにより、各チャンネル毎に望みの量のサラウンドをかけることができる。例えば、チャンネル１に、遮断周波数１．５ＫＨｚのローパスフィルタ（図８参照）によるサラウンドをかけようとする場合、係数a11〜a132として、
0004081994.tif 000002
なる値を使用すればよい。但し、サンプリング周波数＝３２ＫＨｚとする。
【００２６】
また、例えば、モノラルのチャンネルがあった場合、そのチャンネルの乗算器５２，５３の係数を０とすれば、そのチャンネルにはサラウンドが全くかからないので、モノラルの音をそのまま合成回路６１へ出力することができる。
このように、図４のサラウンド処理回路S11…によれば、低音域のサブバンド１，２等に接続されるサラウンド処理回路の乗算器５２，５３の係数を大とし、一方、高音域のサブバンド３１、３２等に接続されるサラウンド処理回路の乗算器５２，５３の係数を小とすることにより、ローパスフィルタもできる。
以上、この発明を３２のサブバンド分割によりサブバンドコーディングされたビットストリームデータをデコードする例により説明したが、分割数は３２に限定されない。
また、この発明はMPEG/Audio  LayerI、IIに適用可能であることは勿論であるが、LayerIIIにも適用可能である。すなわち、LayerIIIデコーダの場合、５１２サブバンドデータを逆ＭＤＣＴ（モディファイド離散コサイン変換）処理を行った後、サブバンド合成が行われる。この時、サブバンドデータにより演算方法が異なるため、５１２サブバンドで複数チャンネルを混合することはできなが、逆ＭＤＣＴ処理を行った後の３２サブバンドデータに、図３に示す乗算器４１−１ｂ等による乗算処理、または図４に示すサラウンド処理回路Ｓ11等によるサラウンド処理を行った後、サブバンド合成を行うようにすればよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数チャンネルのビットストリームデータの各々に対応して設けられ、ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、複数の逆量子化回路の各サブバンド出力を、対応するサブバンド毎に合成する合成手段と、この合成手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクとを具備しているので、複数チャンネルのビットストリームデータの伸張回路であるにもかかわらず、サブバンド合成のフィルタバンクが１回路で済み、これにより、メモリ容量を大幅に削減することができると共に、回路構成の簡略化も図ることができる。この結果、半導体ＩＣ化する場合において、チップ面積の削減およびコストの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、逆量子化回路から出力される複数のサブバンド出力の低音側出力に挿入された増幅手段と、逆量子化回路の高音側出力および増幅手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクとを具備しているので、デコーダ内部においてバスブースト処理が可能となり、バスブースト回路をデコーダの外部に設けるものに比較し、構成が簡単になる利点が得られる。
【００２９】
また、本発明によれば、複数チャンネルのビットストリームデータの各々に対応して設けられ、ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、各逆量子化回路から出力される複数のサブバンド出力の低音側出力に挿入された増幅手段と、複数の逆量子化回路の各サブバンド出力または該サブバンド出力を増幅する増幅手段の出力を、対応するサブバンド毎に合成する合成手段と、合成手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクとを具備しているので、バスブーストを行うことができる複数チャンネルのデコーダを、少ないメモリ容量で、しかも簡単な構成によって作成することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、各チャンネルがＬ、Ｒチャンネルからなる複数チャンネルのビットストリームデータの各々に対応して設けられ、前記ビットストリームデータの各サブバンドサンプルをサブバンド毎に逆量子化する逆量子化回路と、前記各逆量子化回路から出力される複数のサブバンド出力に各々サラウンドをかける複数のサラウンド処理回路と、前記複数のサラウンド処理回路の出力を、対応するサブバンド毎に合成する合成手段と、前記合成手段の出力をサブバンド合成するフィルタバンクとを具備しているので、任意のチャンネルに任意の量のサラウンドをかけることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】  MPEG/Audio規格によるデータ圧縮回路の構成を示すブロック図である。
【図６】  MPEG/Audio規格によるデータ伸張回路の構成を示すブロック図である。
【図７】  従来の複数チャンネルのデータ伸張回路の構成を示すブロック図である。
【図８】  従来のサラウンド効果回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
３０−１、３０−２、３０−３…音源
３１−１、３１−２、３１−３…逆量子化回路
３３…乗算器
３４−１〜３４−３２加算回路
３６…サブバンド合成フィルタバンク
４１…音源
４２…逆量子化回路
４３，４４…乗算器（増幅手段）
４５…サブバンド合成フィルタバンク
４１−１ａ、４１−１ｂ、４１−２ａ、４１−２ｂ、４１−３ａ、４１−３ｂ…乗算器（増幅手段）
S11〜S132、Sn1〜Sn32…サラウンド処理回路
５１…減算回路
５２、５３…乗算器
５４，５５…加算回路
６１…合成回路
６２…サブバンド合成フィルタバンク
【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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