JP2003530579A - タンデム音声圧縮 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮された音声信号の復号化および再符号化を改善する。 【解決手段】 再符号化を支援するために補助データ信号が復号化音声信号と共に伝達されるシステムにおいて、補助データ信号を再符号化にほとんどかまたはまったく有用でないものとする、復号化音声信号の変化の検出を支援するためにシグネチャ情報が提供される。シグネチャ情報は、最も好ましくは補助データ信号に含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、音声圧縮に関し、特に、圧縮された音声信号の復号化および再符号
化に関する。

【０００２】 背景技術 ブリティッシュ・ブロードキャスティング・コーポレーションによる先の国際
出願ＷＯ−Ａ−９８／３３２８４は、その開示内容すべてが引用をもって本明細
書内に包含されたものとするが、符号化決定に関する情報を含む補助信号を通信
することにより、品質の欠陥を低減する、デジタル音声を復号化し再符号化する
方法を開示している。

【０００３】 しかしながら、復号化音声が処理されることにより、再符号化プロセスにおい
て追加の情報が役に立たなくなるという問題が起こる可能性がある。本出願人に
よる先の出願は、かかる処理の場合に補助データ信号を無効にするか、またはか
かる処理が発生したことを示すよう復号化音声にテルテール信号を付加すること
を提案している。

【０００４】 上記システムは適切に動作するが、環境によっては、代替的な構成が改良され
た結果を提供する可能性があるということが分かった。

【０００５】 第１の態様によれば、本発明は、復号化音声信号の再符号化に使用する情報を
含む、復号化音声信号と共に通信する補助データ信号を提供することを含む音声
信号処理方法を提供し、本方法は、復号化音声信号の変化の検出に使用する、復
号化音声信号を表すシグネチャ情報を提供することを更に含む。

【０００６】 このように、復号化音声におけるテルテールを識別する必要なく、シグネチャ
情報を復号化音声と比較することにより、再符号化の時点で復号化音声の変化を
自動的に検出することができる。好ましくは、シグネチャ情報は補助データスト
リームと共に通信される。少なくとも、補助データストリームは、その補助デー
タストリームに基づいて再符号化するために読出されなければならないため、こ
れは処理を簡略化することができる。

【０００７】 シグネチャ情報は、復号化音声サンプルの値から導出されるチェックサムを含
んでもよい。これにより、非常に重要でない変化さえ示すことができ、音声信号
の絶対的な純度を保持することが可能になる。

【０００８】 代替的に、シグネチャ情報は、復号化音声信号から導出される統計的情報、例
えば平均信号レベルと、任意に、平均からのサンプル値の標準偏差と、を含んで
もよい。これにより、音声信号の重要な変化を検出することが可能となり、一方
でシステムを重要でない変更に対して反応しないようにする。従って、シグネチ
ャ情報は、音声信号の重要な変化は検出されるが重要でない変化は無視されるこ
とを可能にする情報を含んでよい。同様に、シグネチャ情報は、復号化音声信号
に重要でない変化がもたらされた時に、一致または部分的一致が検出されること
を可能にしてもよい。

【０００９】 本方法は、更に、例えば、復号化音声信号から導出されたシグネチャを通信さ
れたシグネチャ情報と比較し、導出されたシグネチャと通信されたシグネチャと
の差異が予め決められた閾値を超えるかを検出することにより、シグネチャ情報
が復号化音声と一致するかを検出することを含む。シグネチャが一致すると、復
号化信号を、例えば本出願人による先の出願ＷＯ−Ａ−９８／３３２８４に述べ
られている方法で、補助信号を使用して再符号化することができる。シグネチャ
が一致しない場合、復号化信号を、補助データ信号を使用することなく、あるい
は補助データ信号の一部のみを使用することにより、再符号化することができる
。

【００１０】 補助信号は、圧縮符号化音声信号の圧縮復号化の一部として、受信された圧縮
符号化音声信号からシグネチャ情報と共に導出されてよい。

【００１１】 補助データ信号は、本出願人の先の出願ＷＯ−Ａ−９８／３３２８４に述べら
れている信号から選択されてよい。

【００１２】 更なる態様および好ましい特徴は、参照されるべき特許請求の範囲において示
されている。

【００１３】 ここで、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して、例として説明する。図
面のうち図１は、好ましい実施の形態によるカスケード復号化・再符号化プロセ
スの概略図である。

【００１４】 図１を参照すると、圧縮音声信号がデコーダ１０に渡され、デコーダ１０は、
信号の再符号化に使用する補助情報を抽出し、信号を伸長することによって復号
化音声信号と補助信号とを生成する。示されている実施の形態では、復号化音声
信号と補助信号とは、別々に出力される。復号化音声信号は、信号を処理するス
タジオ機器を通過し、エンコーダ２０において再符号化される。抽出された補助
信号は、再符号化に使用するためにエンコーダ２０に渡される。

【００１５】 ここまでは、本装置は、本出願人による先のＷＯ−Ａ−９８／３３２８４に述
べられているようなものであってよく、その出願の開示内容全体は、特に図２お
よび関連する説明に関し、引用をもって本明細書内に包含されたものとする。

【００１６】 示されている実施の形態では、補助信号は復号化音声信号とは別個に通信され
る。代替例として、例えば、ＷＯ−Ａ−９８／３３２８４に述べられているよう
に、補助信号は復号化音声信号と共に通信されてよく、これを達成するために適
した１つの構成は、ＷＯ−Ａ−９８／３３２８４の図３に関して述べられている
。

【００１７】 本実施の形態によれば、復号化音声信号を表すシグネチャ情報は、再符号化に
使用する補助情報に加えて、デコーダ１０によって計算され補助データ信号の一
部として通信される。

【００１８】 シグネチャ情報は、例えば、個々の音声サンプル用かまたは予め決められた数
の音声サンプル用に計算されたチェックサムを含んでよい。チェックサムを提供
することにより、音声信号の忠実な再現を正確に検査することができる。代替的
に、シグネチャ情報は、例えば平均信号レベル等の統計的指標等、復号化音声信
号から導出された指標と、任意に、平均からのサンプルの標準偏差（または、分
散等の他の指標）と、を含んでよい。統計的または他の情報を提供することによ
り、先の符号化情報を利用している時に、重要でない変化（実質的に符号化に影
響を与える可能性の低い変化を意味する）が許容される。一部またはすべての情
報が使用されるように、一致の近さに基づき部分的一致が識別されてよい。

【００１９】 補助信号およびシグネチャ信号は、好ましくは、１つのデジタルデータ信号と
して共に伝達される。それらは、有利には、ＡＥＳ−３ビットストリームのユー
ザビットで伝達することができる。

【００２０】 エンコーダ２０において、受信されたシグネチャ情報は、スタジオ機器によっ
て処理された復号化音声信号から計算された別のシグネチャと比較される。シグ
ネチャが予め決められた閾値内で一致する場合、例えばＷＯ−Ａ−９８／３３２
８４で述べられている方法で、補助情報を使用して再符号化が実行される。

【００２１】 シグネチャが一致しない場合、補助信号に関係なく再符号化が実行される。

【００２２】 一致が検出される閾値の設定は、補助信号の特徴とシグネチャ情報の特徴とに
よって決まる。閾値は、補助信号が、再符号化プロセスを支援する場合はいつで
も使用されるが、カスケード復号化・再符号化プロセス全体の忠実性を向上させ
ない場合は破棄されるよう、設定されなければならない

【００２３】 場合によっては、再符号化プロセスは、「ｙｅｓ／ｎｏ」の比較ではなく、不
完全なシグネチャ一致が検出された場合に、補助情報のすべてではなく一部を考
慮するか、または補助情報に基づいて「隠れた（ｂｌｉｎｄ）」再符号化プロセ
スを変更するが、補助情報を完全には破棄しないよう、構成されてよい。

【００２４】 背景として、補助情報のいくつかの例とそれが伝達される方法（ＷＯ−Ａ−９
８／３３２８４に述べられているような）を要約する。

【００２５】 補助データを含むことができる信号の例は以下の通りである。 １．デコーダへの入力における符号化音声信号（Ｄ１，Ｄ２等）。これは、音声
関連データおよびＰＴＳのみでなく、スタジオエリアからの出力において符号化
信号に複製される必要のあるプログラム関連データ（ＰＡＤ）およびエラー保護
等のある補助データもまた含む。環境によって、かかる信号により、コーダ（Ｃ
）は再符号化ＰＣＭ信号の代りにオリジナル符号化信号を用いるか、または上述
したように、オリジナル符号化信号内のブロックに非常に類似している音声デー
タのブロックを用いてＰＣＭ信号を再符号化することができる。コーダに符号化
音声信号を伝達することにより、音声の追加の障害を最小にして再符号化する最
も広範囲のオプションが提供される。

【００２６】 ２．デコーダへの入力における符号化音声サンプルから量子化音声サンプル（Ｐ
ＣＭ音声信号から等しく再現することができる）を引いたもの。これは、オリジ
ナル符号化信号のフレーム境界の位置がＰＣＭ信号の線形音声サンプルに関して
示されている信号であって、そこから、フレーム内のデータのブロックの位置が
、符号化信号の種々の成分へのビットの割付に関する情報（時に、「ビット割付
データ」として知られる）と、スケール係数と、ブロック長（これが関連してい
る符号化方式における）と、ＰＴＳと、使用される符号化システムに関連する他
のデータと共に推論される。

【００２７】 ３．上記「２」で述べたものと同様であるが、上述した情報のサブセット（例え
ば、フレーム境界の位置のみ）を含む信号。

【００２８】 上述したように、シグネチャ情報は、好ましくは補助データと共に伝達される
。しかしながら、例えば専用のチャネルによって独立して伝達されてよい。

【００２９】 以下は、補助データ信号がＰＣＭ音声と共に転送される方法である。シグネチ
ャ情報は、補助データ信号と結合されない場合、これら（または他の）ありうる
経路に沿って転送されてよい。経路は以下の通りである。

【００３０】 １．ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６４７ビットストリームの補助サンプルビット。４８
ｋＨｚのスタジオ標準サンプリング周波数では、「Ｘ」および「Ｙ」サブフレー
ム両方の補助サンプルビットにおいて、３８４ｋビット／秒の総ビットレートが
利用可能である。この方法は、装置の異なるアイテム間で補助データを伝達する
ために理想的であるが、スタジオ機器がこれら補助サンプルビットを処理する方
法に関し不確実性がある。例えば、スタジオ機器が、これらビットをＰＣＭ音声
と共に出力に向けてルーティングしないか、またはＰＣＭ音声と同じ量でこれら
ビットを遅延させない可能性がある。いずれの場合も、スタジオ機器かまたはそ
の周囲の環境の変更が必要である可能性がある。

【００３１】 ２．ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６４７ビットストリームのＰＣＭ音声サンプルワード
の最下位ビット（ｌ．ｓ．ｂ）。このビットは、アクティブな音声に挿入するこ
とができ、あるいは追加のビットとしてもよい。スタジオ機器の分解能により、
これらは、補助サンプルビットと同じ（これらは、Ｒｅｃ．６４７信号が２４ビ
ット音声サンプルワードを伝達するよう構成されている場合はｌ．ｓ．ｂ）か、
あるいは、２０ビット音声サンプルワード用に確保されたサブフレームの一部内
の最下位ビット（これらは、２４ビットサンプルワードの２０の最上位ビットを
伝達する同じビット）であってよい。データは、１６ビット音声の最下位ビット
として伝達することができる。音声サンプルワードのｌ．ｓ．ｂで補助データを
伝達することにより、スタジオ機器内のルーティングの問題を解決し、補助デー
タ信号が不可聴であることを保証するようにすることができる。スタジオ機器は
、少なくとも２０ビットの音声サンプルワードに対して透過である必要がある。
必要な場合は、補助データ信号の可聴性は、スクランブリングにより（例えば、
擬似乱数バイナリシーケンスのモジュロ２加算か、または自己同期式スクランブ
ラの使用により）、低減することができる。代替的に、それは、音声サンプルワ
ードを適当な長さに打切る（すなわち、補助データを排除する）ことによってま
ったく除去することができる。

【００３２】 ３．ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．６４７ビットストリームのユーザデータビット。「Ｘ
」サブフレームおよび「Ｙ」サブフレームの両方からユーザデータビットをとる
ことにより、わずか９６ｋビット／秒のビットレートのチャネルを提供する。多
くのアプリケーションにおいて、これは、完全な符号化音声信号を伝達するため
には十分である可能性が低い。フレーム境界の位置を通知するため、および符号
化音声から抽出された他の情報を伝達するためには十分である。この方法では、
スタジオ機器がユーザデータを処理する方法に関して不確実性がある。

【００３３】 ４．信号の可聴成分より高い周波数での音声スペクトルの上位部分。この目的で
は、ＰＣＭ音声信号はローパスフィルタリングされ、符号化補助データ信号が可
聴信号によって占有された通過帯域より上に付加される。これを行う特に精巧な
方法は、スタジオエリアがＭＰＥＧ音声符号化信号を受信している時に、挿入装
置において逆合成フィルタバンクを有するＭＰＥＧ分析サブバンドフィルタバン
クを使用するというものである。４８ｋＨｚサンプリング周波数では、音声通過
帯域は略２４ｋＨｚまで及ぶ。ＭＰＥＧ音声符号化では、この通過帯域は、各々
７５０Ｈｚの通過帯域を有する３２の等しく間隔が空けられたサブバンドに分割
される。上位５つのサブバンドは使用されず、このため音声は効率的に２０．２
５ｋＨｚにローパスフィルタリングされる。補助データは、上位サブバンドに挿
入することができ、ＰＣＭ音声信号のスペクトルの上位部分で伝達されることに
より、スプリッタで別のＭＰＥＧ分析フィルタバンクによって抽出される。コー
ダに与えられるＰＣＭ信号は、コーダ自体の分析フィルタバンクで行われるため
、補助データを除去するためにさらなるフィルタリングは必要としない。

【００３４】 ５．補助信号は、音声に付加される低レベルの周知の擬似乱数バイナリシーケン
ス（ｐｒｂｓ）である。ｐｒｂｓは、何らかの方法で音声フレーム境界と同期さ
れ、可能な場合は追加のデータで変更されてよい。また、最終的な伝送または監
視に先立ちデータからｐｒｂｓを減じることも可能である。

【００３５】 いくつかの環境において、部分的復号化および再符号化を実行することが適当
であることを説明した。添付の特許請求の範囲では、復号化および再符号化とい
う用語は、それぞれ部分的復号化および再符号化を含むよう理解されなければな
らない。

【００３６】 予め復号化された信号の再符号化を支援するために本発明を適用することがで
きる多くの方法がある、ということが理解されよう。特に、本発明は、その開示
が、本発明が採用されてよい一例としてのシステムとして単に提供されたＷＯ−
Ａ−９８／３３２８４に述べられているような、基本的な復号化および再符号化
プロセスに特に限定されない。

【００３７】 本明細書で開示された各特徴は、特に述べられていない限りは独立して提供さ
れてよい。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年９月２５日（２０００．９．２５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復号化音声信号の再符号化に使用する情報を含む、該復号化
   音声信号と共に通信する補助データ信号を提供することを含む音声信号処理方法
   を提供し、該方法は、該復号化音声信号の変化を検出するための、該復号化音声
   信号を表すシグネチャ情報を提供することを更に含む方法。
2. 【請求項２】 前記シグネチャ情報は、前記補助データ信号に含まれる請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記シグネチャ情報は、復号化音声サンプルから計算される
   チェックサムを含む請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記シグネチャ情報は、前記音声信号の重要な変化は検出さ
   れるが重要でない変化は無視されるようにすることを可能にする情報を含む請求
   項１乃至３のいずれか一項記載の方法。
5. 【請求項５】 前記シグネチャ情報は、前記復号化音声信号に重要でない変
   化があった場合に、一致または部分的一致が検出されることを可能にする請求項
   １乃至４のいずれか一項記載の方法。
6. 【請求項６】 前記シグネチャ情報は、前記復号化音声信号から導出された
   統計的情報を含む請求項１乃至５のいずれか一項記載の方法。
7. 【請求項７】 前記シグネチャ情報は、平均復号化音声信号レベルの指標を
   含む請求項１乃至６のいずれか一項記載の方法。
8. 【請求項８】 前記シグネチャ情報は、前記平均からのサンプル値の標準偏
   差の指標を含む請求項１乃至７のいずれか一項記載の方法。
9. 【請求項９】 復号化音声信号と、該復号化音声信号の再符号化に使用する
   情報を含む補助信号と、シグネチャ情報信号と、を受信することと、該受信した
   シグネチャ情報が該復号化音声信号と一致するかチェックすることと、該シグネ
   チャ情報が一致した場合に前記補助データ信号に含まれる再符号化情報に基づい
   て前記復号化音声信号を再符号化することと、を含む復号化音声信号を再符号化
   する方法。
10. 【請求項１０】 前記シグネチャ情報は、前記補助データ信号と結合されて
    いる請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 チェックすることは、前記受信した音声信号から別のシグ
    ネチャ情報を導出することと、該導出された別のシグネチャ情報を前記受信した
    シグネチャ情報と比較することと、を含む請求項９または１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 比較することは、前記導出されたシグネチャ情報と前記受
    信されたシグネチャとの差異を少なくとも１つの閾値と比較することを含む情報
    請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 完全かまたは略完全な一致が検出された場合、前記補助デ
    ータ信号のすべてを再符号化に使用する請求項９乃至１１のいずれか記載の方法
    。
14. 【請求項１４】 部分的一致が検出された場合、前記補助データ信号の一部
    を再符号化に使用する請求項９乃至１３のいずれか記載の方法。
15. 【請求項１５】 信号を復号化する手段と、該信号の再符号化に使用する情
    報を含む補助データ信号を抽出する手段と、該復号化信号の変化の検出に使用す
    る該復号化信号を表すシグネチャ情報を導出する手段と、を具備する圧縮符号化
    音声信号を復号化する装置。
16. 【請求項１６】 復号化音声信号を再符号化する装置であって、 該復号化音声信号を該信号の再符号化に使用する補助情報およびシグネチャ情報
    と共に受信する手段と、該復号化音声情報が該シグネチャ情報と一致するかチェ
    ックする手段と、該シグネチャが一致する場合に該補助情報に基づいて該復号化
    信号を再符号化する手段と、を具備する装置。
17. 【請求項１７】 組合せで、復号化された予め圧縮符号化された音声信号と
    、該復号化音声信号の再符号化に使用する情報を含む補助データ信号と、該復号
    化音声信号の変化の検出に使用する該復号化音声信号を表すシグネチャ情報信号
    。