JP4714416B2 - 空間的オーディオのパラメータ表示 - Google Patents
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Description
上記およびその他の問題は、オーディオ信号を符号化する方法であって、
− 少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの組み合わせを有するモノラル信号を生成するステップと、
− 前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定するステップと、ここで前記一組の空間パラメータは前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含み、
− 前記モノラル信号と前記一組の空間パラメータを有する符号化信号を生成するステップとを有する方法により解決される。
Breebaart, J.、van de Par, S.、Kohlrausch, A.(2001a)「反側性抑制に基づくバイノーラル処理モデルI モデル設定」J. Acoust. Soc. Am.、110、1074-1088;
Breebaart, J.、van de Par, S.、Kohlrausch, A.(2001b)「反側性抑制に基づくバイノーラル処理モデルII スペクトルパラメータへの依存性」J. Acoust. Soc. Am.、110、1089-1104;
Breebaart, J.、van de Par, S.、Kohlrausch, A.(2001c)「反側性抑制に基づくバイノーラル処理モデルIII モデル設定」J. Acoust. Soc. Am.、110、1105-1117を参照せよ。本発明を理解するのに役立つように、短い解釈を以下に記す。
− 前記少なくとも2つのオーディオチャンネルの各々を対応する複数の周波数帯に分けるステップと、
− 前記複数の周波数帯の各々について、前記対応する周波数帯中の前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間特性を現す前記一組の空間パラメータを決定するステップとを有する。
− チャンネル間レベル差、すなわちILD。左右の信号から生じる帯域制限信号の相対的レベルにより定義される。
− チャンネル間時間(または位相)差(ITDまたはIPD)。チャンネル間相互相関関数のピークの位置に対応するチャンネル間遅延(または位相シフト)により定義される。
− ITDやILDで説明できない波形の(非)類似性。チャンネル間の最大相互相関によりパラメータ表示が可能である(すなわち、最大ピークの位置における正規化された相互相関関数の値であり、コヒーレンスとしても知られている)。
入力信号の一定の組み合わせから構成される1つのモノラル信号と、
一組の空間的パラメータ:好ましくはすべての時間/周波数スロットについての2つの位置推定キュー(ILD、ITD、およびIPD)と、ILDおよび/またはITDにより説明できない波形の類似性また非類似性を記述するパラメータ(例えば、相互相関関数の最大値)によりマルチチャンネルオーディオ信号を記述することを目的としている。好ましくは、空間的パラメータは、各付加的聴覚チャンネルについて空間的パラメータが含まれる。
− 少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの組み合わせを有するモノラル信号を生成する手段と、
− 前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定する手段と、ここで前記一組の空間パラメータは前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含み、
− 前記モノラル信号と前記一組の空間パラメータを有する符号化信号を生成する手段とを有するエンコーダにさらに関する。
− オーディオ信号を受信する入力と、
− 符号化されたオーディオ信号を取得するために前記オーディオ信号を符号化する、上で説明したまたは以下で説明するエンコーダと、
− 前記符号化されたオーディオ信号を供給する出力とを有する装置にさらに関する。
少なくとも2つのオーディオチャンネルの組み合わせを有するモノラル信号と、
前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間的特性を示す一組の空間的パラメータであって、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含むものとを有する信号にさらに関する。
少なくとも2つのオーディオチャンネルの組み合わせモノラル信号を前記符号化されたオーディオ信号から取得するステップと、
前記少なくとも2つのオーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含む一組の空間的パラメータを前記符号化されたオーディオ信号から取得するステップと、
前記モノラル信号と前記空間的パラメータからマルチチャンネル出力信号を生成するステップとを有する方法にさらに関する。
少なくとも2つのオーディオチャンネルの組み合わせモノラル信号を前記符号化されたオーディオ信号から取得する手段と、
前記少なくとも2つのオーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含む一組の空間的パラメータを前記符号化されたオーディオ信号から取得する手段と、
前記モノラル信号と前記空間的パラメータからマルチチャンネル出力信号を生成する手段とを有するデコーダにさらに関する。
− 符号化されたオーディオ信号を受信する入力と、
− マルチチャンネル出力信号を取得するために符号化されたオーディオ信号を復号する、請求項14に記載のデコーダと、
− 前記マルチチャンネル出力信号を供給または再生する出力とを有する装置にさらに関する。
本発明のこれらのおよびその他の態様は、図面を参照して以下に説明した実施形態から明らかとなるであろう。
図1は、本発明の一実施形態によるオーディオ信号を符号化する方法を示すフロー図である。
ステップS2:ILDの分析
ILDは、与えられた周波数バンドの一定の時刻において信号のレベル差により決定される。ILDを決定する1つの方法は、両方の入力チャンネルの対応する周波数バンドの自乗平均(rms)値を測り、これらの自乗平均値の比を算出する(好ましくはdBで表される)ことである。
ステップS3:ITDの分析
ITDは、両方のチャンネルの波形の間で最もよく一致するよう、時間または位相の調整を行うことにより決定される。ITDを取得する方法としては、2つの対応するサブバンド信号間の相互相関関数を算出し、その最大値を探すことがある。相互相関関数のこの最大値に対応する遅延をITD値として用いることができる。第2の方法は、左右サブバンドの分析信号を算出(すなわち、位相と包絡線の値を算出)し、IPDパラメータとしてチャンネル間の(平均)位相差を用いることである。
ステップS4:相関の分析
対応するサブバンド信号が最も一致するILDとITDを見つけ、そのITDおよび/またはILDを補正した後、波形の類似性を測定することにより相関を取得する。よって、このフレームワークにおいては、相関は、ILDおよび/またはITDに帰せられない対応するサブバンド信号の類似性または非類似性として定義される。このパラメータに好適な測度は、相互相関関数の最大値(すなわち、一組の遅延をわたる最大値)である。しかし、他の測度、例えば対応するサブバンドの合計信号と比較した、ILDおよび/またはITD補正後の差信号の相対的エネルギーを用いることもできる。この差パラメータは基本的には(最大)相関の線形変換である。
ステップS5:ILDの量子化
音響心理学的な研究から、ILDの変化への感度はILD自体に依存することが知られている。ILDをdBで表すと、基準となる0dBから約1dBの違いは検出可能であるが、基準レベル差20dBであると3dBオーダーの変化が必要となる。それゆえ、左右のチャンネルの信号がより大きなレベル差を持っているとき、量子化エラーはより大きくなる可能性がある。例えば、チャンネル間のレベル差を最初に測定し、取得したレベル差を非線形(圧縮)変換し、その後線形量子化プロセスを行うことにより、または非線形分布したILD値のルックアップテーブルを用いることにより適用することができる。以下の実施形態において、ルックアップテーブルの例を与える。
ステップS6:ITDの量子化
被験者のITDの変化に対する感度は、一定の位相閾値を持つことにより特徴付けられる。これは、遅延時間に関してITDを量子化するステップは周波数とともに減少することを意味する。代替的に、ITDが位相差の形で表されているとき、量子化ステップは周波数からは独立していなければならない。これを実施する方法としては、量子化ステップとして固定された位相差をとり、各周波数バンドの対応する時間遅延を決定することがある。このITD値が量子化ステップとして用いられる。他の方法として、周波数独立量子化法の後に位相差を送信する方法がある。一定の周波数より高い周波数において、人間の聴覚システムは波形の微細な構造のITDに対しては敏感ではないことも知られている。この減少は、一定の周波数(一般に2kHz)までのITDパラメータを送信することだけによって活用することができる。
ステップS7:相関の量子化
相関の量子化エラーは、(1)相関値それ自身、または(2)ILDに依存する。相関値が+1に近いときは正確性高く符号化できる(すなわち、小さい量子化ステップ)が、一方、相関値が0に近いときは正確性が低くなる(大きな量子化ステップ)。一組の非線形に分散した相関値の例が実施形態に与えられている。第2の可能性は、同じサブバンドの測定されたILDに依存する相関を量子化するステップを用いることである。ILDがより大きいとき(すなわち、エネルギーの点で、一方のチャンネルが支配的であるとき)、相関の量子化エラーはより大きくなる。この原理の極端な例は、サブバンドのILDの絶対値が一定の閾値を超えるとき、そのサブバンドの相関値をまったく送信しないことである。
S=[4 4 4 5 6 8 9 12 13 17 21 25 30 38 45 55 68 82 100 477]
である。
I=[-19 -16 -13 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 13 16 19]
ITD量子化ステップは、0.1ラジアンの各サブバンドにおける一定の位相差により決定される。よって、各サブバンドについて、サブバンドの中心周波数の0.1ラジアンに対応する時間差は、量子化ステップとして用いられる。2kHzより高い周波数について、ITD情報は送信されない。
R=[1 0.95 0.9 0.82 0.75 0.6 0.3 0]。
Claims (12)
- オーディオ信号を符号化する方法であって、
少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの組み合わせを含むモノラル信号を生成するステップと、
前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定するステップであって、前記一組の空間パラメータは前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含むステップと、
前記モノラル信号と前記一組の空間パラメータを含む符号化信号を生成するステップとを含み、
前記類似度は、相互相関関数の最大値における前記相互相関関数の値に対応することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定する前記ステップは、時間と周波数の関数として一組の空間パラメータを決定するステップを含む方法。
- 請求項2に記載の方法であって、空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定する前記ステップは、
前記少なくとも2つのオーディオチャンネルの各々を対応する複数の周波数帯に分けるステップと、
前記複数の周波数帯の各々について、前記対応する周波数帯中の前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間特性を表す前記一組の空間パラメータを決定するステップとを含む方法。 - 請求項1ないし3いずれか一項に記載の方法であって、前記一組の空間パラメータは少なくとも1つの位置推定キューを含む方法。
- 請求項4に記載の方法であって、前記一組の空間パラメータは、チャンネル間レベル差と、チャンネル間時間差およびチャンネル間位相差のうち選択された一方とを含む、少なくとも2つの位置推定キューを含む方法。
- 請求項4または5に記載の方法であって、前記類似度は、前記位置推定キューにより説明できない情報を含む方法。
- 請求項1ないし6いずれか一項に記載の方法であって、前記モノラル信号と前記一組の空間パラメータを含む符号化信号を生成する前記ステップは、一組の量子化された空間的パラメータであって、各々は前記対応する決定された空間的パラメータに関係する対応する量子化エラーを導入するものを生成するステップを有し、
前記導入された量子化エラーの少なくとも1つが前記決定された空間的パラメータの少なくとも1つの値に依存するよう制御される方法。 - オーディオ信号を符号化するエンコーダであって、
少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの組み合わせを含むモノラル信号を生成する手段と、
前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの空間的特性を示す一組の空間パラメータを決定する手段であって、前記一組の空間パラメータは前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルの波形の類似度を表すパラメータを含む手段と、
前記モノラル信号と前記一組の空間パラメータを含む符号化信号を生成する手段とを有し、
前記類似度は、相互相関関数の最大値における前記相互相関関数の値に対応することを特徴とするエンコーダ。 - オーディオ信号を供給する装置であって、
オーディオ信号を受信する入力と、
前記オーディオ信号を符号化して符号化オーディオ信号を求める、請求項8に記載のエンコーダと、
前記符号化オーディオ信号を供給する出力とを有する装置。 - 符号化されたオーディオ信号を復号する方法であって、
少なくとも2つのオーディオチャンネルの組み合わせを含むモノラル信号を前記符号化されたオーディオ信号から取得するステップと、
一組の空間パラメータを前記符号化されたオーディオ信号から取得するステップと、
前記モノラル信号と前記空間パラメータとからマルチチャンネル出力信号を生成するステップであって、前記一組の空間パラメータは前記マルチチャネル出力信号の波形の類似度を示すパラメータを含むステップとを含み、
前記類似度は、相互相関関数の最大値における前記相互相関関数の値に対応することを特徴とする方法。 - 符号化されたオーディオ信号を復号するデコーダであって、
少なくとも2つのオーディオチャンネルの組み合わせを含むモノラル信号を前記符号化されたオーディオ信号から取得する手段と、
一組の空間パラメータを前記符号化されたオーディオ信号から取得する手段と、
前記モノラル信号と前記空間パラメータとからマルチチャンネル出力信号を生成する手段であって、前記一組の空間パラメータは前記マルチチャネル出力信号の波形の類似度を示すパラメータを含む手段とを有し、
前記類似度は、相互相関関数の最大値における前記相互相関関数の値に対応することを特徴とするデコーダ。 - 復号されたオーディオ信号を供給する装置であって、
符号化されたオーディオ信号を受信する入力と、
前記符号化されたオーディオ信号を復号してマルチチャネル出力信号を求める、請求項11に記載のデコーダと、
前記マルチチャンネル出力信号を供給または再生する出力とを有する装置。
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