知覚符号化
正弦波符号化(Sinusoidal Coding)は、入力信号を複数の異なる周波数の正弦波の組み合わせとして表現する方法である。聴覚のマスキング特性により特定の周波数に強い成分があるとその周辺の周波数の弱い成分が聞こえなくなるため、人間の聴覚は周波数領域でのピーク成分に敏感な特性を持つ 。正弦波符号化はピーク成分の組み合わせを正弦波の組み合わせとして表現することで、少ないパラメータで入力信号を表現する。比較的低いビットレートで符号化できる特徴がある。
正弦波符号化の方式上、弦楽器の音や人間の有声音のようなトーン性の音は効率よく符号化できるが、広いスペクトルを持つ打楽器の音や人間の無声音などは多くの正弦波で表現する必要があり効率が悪い。そのため、ノイズによるモデル化など他のモデル化方法と組み合わせて使われることが多い。
最初は音声符号化手法として研究されてきたが、研究が進むにつれ複雑な波形を持つ一般的なオーディオ信号の分析・合成技術としても応用されるようになった 。 聴覚心理学モデルによる分析を行う正弦波符号化方式として、例えば以下のものがある。
ASAC(Sinusoidal Analysis/Synthesis Audio Codec)
ある音によりその前後の時間の小さな音が聞こえにくくなる現象
音の前のマスキングは数ms程度、音の後のマスキングは100ms以上続く。
知覚符号化では、入力信号の周波数成分の分析を行い聴覚心理学上の特性から最小可聴値やマスキングの影響を計算する。符号化の際の歪みのエネルギーがマスキングしきい値以下であれば人間に知覚できないことを利用して周波数ごとの割り当てビット数を決める。割り当て対象となる周波数の幅は一定とは限らず、バーク尺度など人間の聴覚特性を反映した単位が用いられることが多い。
AC-3はAC-2を改良しマルチチャネル化した符号化規格で、ドルビーデジタルの名称でも呼ばれる。サポートするビットレートは 32~640 kbps で、高音質のオーディオ信号を 64 kbps/チャネルで表現できる。フィルタバンクの改良、知覚モデルとビット割り当ての改善、マルチチャネル信号間の相関の利用などでビットレートの削減を行っている。
AC-3の最初の利用は映画で、1991年の『スタートレックVI』で試験的に使われ、1992年の『バットマン・リターンズ』で公式発表された。その後、多くの映画や、DVDビデオ、BDビデオ、各種ゲームソフトなどの幅広い媒体で利用されている。