[发明专利]编码无损压缩方法及其装置和译码无损压缩方法及其装置

说明书

本发明涉及一种传输并存储音质远胜于小型激光唱片(CD)的超级音响再生装置信号的编码及其压缩。

压缩音频信号的方法有很多种。如果把它们大致分为两种，则作为第一种的无损压缩方法是：通过抽出依存于音乐信号自身所具有的自相关性和互相关性等的冗长数据，只压缩冗长成分来进行传输、存储；作为第二种的感性编码方法是：利用人听觉不敏锐的特性，允许大幅度地省略钝感成分(即劣化)以获得高效率。一般情况下，后者与前者同时使用，多被用于低位速率通信和组装媒质。但是，在把远胜于CD的高音质作为目标的超级音响再生装置中，必须使用无劣化的、前者的无损压缩方法。因此，下面限定无损压缩方法来进行说明。

作为这种已有技术的一个例子，有特开平7-74675号公报所记载的「带数据压缩功能的串行发射装置」。该已有技术的目的是为了提高串行发送装置的传输速度。因此，对把输入信号转换为数字数据的AD转换器的输出进行差分处理，利用赫夫曼变换来实现数据压缩。通过压缩高速数据，并经被限定了通信速度的线路进行发送来提高实际传输速度的，关于这一点，与本发明相同。差分处理具有使数字数据的出现概率分布不平衡的作用，在后段的赫夫曼变换中具有改善压缩效率的效果。即，已有技术的差分电路是利用与赫夫曼变换电路的相互作用来扩大效果的。举一个试验例子。一般来说，把音频数据按照原样进行赫夫曼变换时获得的压缩率为90％～95％，但在本发明者所进行实验中也能获得同样的数据。而且，如果进行差分处理后进行赫夫曼变换，则略有改善，能获得85％～90％的压缩效果。

另一方面，近年来、由于以DVD为前导的高密度存储媒质的出现，已经能够储存宽频带且高动态范围的线性PCM超级音频了。现在是DVD音响再生装置的标准化阶段。1998年4月21日在东京召开了制图类的Book0.9的说明会。作为文献，在AYAI出版发行的「无线电技术」JUN.1998号第52卷第6号·通卷695号的73页～77页上有DVD音响再生装置标准化说明会的介绍记事。根据该文献，DVD音响再生装置的主要参数是：

抽样频率48kHz/96kHz/192kHz以及44.1kHz/88.2kHz/176.4kHz；线性PCM量子化位数16bit/20bit/24bit；最大频道(ch)数6。但是，规定最大位速率为9.6Mbps。因此，把用所述组合合计的位速率限定在既定值以下的参数是可以使用的。例如，因为96kHz·24bit·4ch合计的位速率是9.216Mbps，所以可以使用，但是96kHz·24bit·5ch合计的位速率是11.52Mbps，超过了9.6Mbps，所以不能使用。96kHz·24bit·6ch也一样，其合计的位速率是13.824Mbps，超过了9.6Mbps，所以也不能使用。

另一方面，在电影领域中，以美国为中心正在普及多频道系统。在民用电器领域中，几种被称为5.1ch(前方中央、左、右3ch、后方左、右2ch、副低音扬声器1ch)方式等的多频道系统出现了，有普及的希望。在这种背景下，超级音响再生装置格式化的多频道也有望实现。因为如果使用高性能的唱片制作机，则按现有情况制作96kHz·24bit·6ch是可能的，所以已有“能否用DVD音响再生装置来直接并且无损地传输、储存96kHz·24bit·6ch呢？”这样的议论。有了希望用DVD音响再生装置来实现96kHz·24bit·6ch的具体要求。

而且，不仅是要求用DVD音响再生装置来实现96kHz·24bit·6ch，还迫切希望用与现行CD同样的存储面1层就可以实现74分钟的再生。在此背景下，把几乎全部乐曲限定在74分钟，以及音乐产业所积蓄的主要信号源都以74分钟为一个标准是有原因的。如果满足74分钟的再生时间，就可以同时对CD和DVD音响再生装置两者进行规划、制作以及销售，非常方便。为此，有必要压缩数据，使之达到用DVD容量4.7GB除以再生时间(74分钟)的位速率(8.47Mbps)以下的水平，从而能将其储存到所希望的光盘中。

下面，就以上所说明的课题进行具体归纳。

(a)数据压缩必须是能够进行完全可逆变换的无损压缩；

(b)必须使数据压缩为DVD音响再生装置格式化所规定的

   最大传输速率9.6Mbps以下。

(c)为了实现74分钟的再生时间，必须使数据压缩为平均

   传输速率8.47Mbps以下。

(d)为了用96kHz·24bit·6ch模式来实现74分钟的再生