知覚符号化
サブバンド符号化(Sub-Band Coding)は、入力信号の周波数領域へマッピングに複数のバンドパスフィルタを利用する方式である。バンドパスフィルタの集まりで入力となる周波数を複数のサブバンドに分解し、それぞれのサブバンドの信号について量子化と符号化を行う。人間の聴覚心理学上の特性を利用し帯域ごとのビット配分を決めるのは他の知覚符号化方式と同様である。
使用するフィルタとして、直交ミラーフィルタ(Quadrature Mirror Filter、QMF)、あるいは離散コサイン変換(DCT)や離散ウェーブレット変換(DWT)によるフィルタなどが用いられる。
変換符号化方式では直交変換のみを用い高い周波数分解能で信号の分析を行うが、そのため時間方向の分解能は低くなる。サブバンド符号化はサブバンド単位に粗く周波数を分割することで信号に対する時間分解能を高めている。
変換符号化と同様、サブバンド符号化による高音質オーディオ信号の符号化の研究も1980年代から行われ、以下の方式が考案された。
MASCAM(Masking Pattern Adapted Subband Coding)
MUSICAM(Masking Pattern Adapted Universal Subband Integrated Coding and Multiplexing)
MUSICAMはフィルタバンクを使って入力信号を32個のサブバンドに分割し聴覚心理学モデルによるビット割り当てを行う方式で、MPEG-1およびMPEG-2 BC(Backward Compatible)のレイヤI、レイヤII方式のベースになった。
同時マスキングが発生する帯域幅。
周波数により異なり、500Hz まではほぼ一定(100Hz程度)で、500Hz 以上の周波数では中心周波数の 20% 程度の帯域幅になる。
マスキング対象成分の分析はこの帯域幅を基準に行う。
ドルビーラボラトリーズは1980年代後半から知覚符号化技術の研究と標準化の活動を活発に行っており、AC-2とマルチチャネル向けのAC-3アルゴリズムを開発した。
MPEGオーディオやドルビーデジタル以外の知覚符号化技術を用いた規格として、ソニーが開発したATRACや、Xiph.orgが開発したVorbis、ルーセント・テクノロジーが開発したPAC(Perceptual Audio Coder)、Enhanced PAC、Multi-channel PACなどが知られている。
聴覚が検知できる音の最小レベル
最小レベルは周波数により異なり、3~4kHz 付近が最も感度が高い。低音/高音になるにしたがい感度は悪くなる。
最小可聴限界以下の成分は符号化する必要が無く、感度が悪い周波数領域には少ないビットを割り当てても問題が無い。