JP2005509927A - オーディオ符号化 - Google Patents

Abstract

相関する成分がある一組のオーディオ信号を符号化するマルチチャネル・オーディオ符号化システムにおいて源を用いる方法である。方法は、オーディオ信号間の関係から、源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って源の構成は成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を決定する段階を有する。方法は更に、各源について、当該源を合成するための一組のパラメータ及び源の構成を発生するための一組の変換パラメータを決定することにより、源を符号化する段階を有する。

Description

発明の詳細な説明

本発明はオーディオ符号化に関連し、特に相関する成分がある一組のオーディオ信号の符号化に係る。

国際公開第９９／０４５０５号パンフレットは、例えば特定の周波数範囲内のノイズの全音響エネルギーといったノイズ源の知覚的に関連のある量のみを符号化ことにより、かなりの信号圧縮が達せられるよう知覚的に関連のない情報は廃棄されうる方法を記載している。この方法では、出力信号のノイズ状の成分は周波数帯域に基づいて検出される。ノイズ状の成分はパラメータ化され、置換された分光係数の全パワーのみが伝送される。デコーダでは、符号化されたオーディオチャネルは、置換された分光係数に対して望ましいパワーでランダムなノイズ源を挿入することによって再構築される。

このような単純な置換は、多数のオーディオチャネルがある程度の相互相関を実際に示す場合は、不自然な聴覚間隔を生じさせる。この不自然な知覚は、人間の耳が異なる方向から来るオーディオ信号の間の相関を識別することが可能であることによる。信号間の相関は、「ステレオイメージ」、即ち音源の空間認知を決定する。２チャネルのスピーカ装置において左信号と右信号が完全に相関する場合、人間の聴覚系はこれをスピーカの間に配置された単一の音源であると知覚する。信号が相関しない場合、左スピーカと右スピーカに配置された２つの別個の音源は知覚される。部分的に相関する信号は、一般的にはスピーカ間の広い音源として知覚される。負の相関は、スピーカベースの外側の知覚される音源位置を生じさせうる。従って、左スピーカと右スピーカの相関が失われれば、意図されるステレオ効果は消え、聴いている人はあまり自然でない聴覚感覚を知覚する。

換言すれば、多数の音チャネルから生じた音がそれらのチャネルを介して記録された単一の音源を反映する場合、この音源を相関しないノイズ源と共に再構成したものは不自然となる。

上述の出願では、アクティブ状態では左チャネルと右チャネルのために同じ音源を用いる合成器をトリガするビット値を符号化することにより上述の効果について補償することが試みられている。通常の非アクティブ状態では、左チャネルと右チャネルは独立したノイズ源から合成される。

このような対策は、本質的には相関しないノイズ源を用いたオーディオチャネルの合成と比較して改善点を与えるが、実際上はチャネル間の相関の度合いを示す符号化されたオーディオチャネル中の情報は使用されないため、合成された音はやはり自然さに欠ける。従って、元の音の再構成は、公知の方法を用いたときは部分的にのみ可能であり、耳はやはりあまり自然でない聴覚感覚を知覚する。

本発明は、多数のオーディオチャネルの中の成分の知覚的に近い元の再構成が可能であり、チャネル間の相関の度合いが維持される、改善されたオーディオ符号化を提供することを目的とする。このために、本発明は、独立項に定義される符号化方法、復号化方法、エンコーダ、デコーダ、データ担体及び信号を提供する。有利な実施例は従属項に記載されている。

本発明の第１の面によれば、相関する成分がある一組のオーディオ信号を符号化するために、オーディオ信号間の関係から源の構成が決められ、構成は、源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるようなものであり、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成する。構成は、源、及び、成分を合成するためにどのようにしてこれらの源が構成されるべきかを表わす。このような合成は、エンコーダにおいても、デコーダにおいても行われうる。

本発明の実施例によれば、オーディオ信号中にある成分は、これらのオーディオ信号の少なくとも１つの周波数帯域の中に存在する知覚的に関連のある相関が維持されたノイズ成分を合成する源から構成される。これらの合成する源は、相互に非相関である。従って、これらの源は、独立の発生器によって容易に再構築されうる。

望ましい実施例では、本発明は更に、源について、これらの源を合成するための一組のパラメータと、源の構成を発生するための一組の変換パラメータとを決定することにより、源を符号化する段階を更に有する。

更に、本発明の望ましい実施例は、各源を合成するためのパラメータの組を送信し、複数の源を構成するよう変換パラメータの組を送信する段階を有する。より特定的には、合成パラメータ及び変化パラメータは、オーディオチャネルの組の相関マトリクスを直交とし／非相関化することによって決定される。この非相関化は、オーディオチャネル間の時間と共に変化する相互相関については、フレームごとに行われうる。フレームの大きさは、それを通じて時間チャネル相関が一定であると考えられうる時間フレームに依存する。非相関化は、この技術分野では一般的に知られており、例えば、ジェイ・エドワード・ジャクソン（J. Edward Jackson）著、「A User's Guide to Principal Components」、John Wiley & Sons社出版、１９９１年、第１−２５頁を参照のこと。

本発明は、望ましくは、一組のオーディオ信号が、選択された一組の周波数帯域へと分割され、周波数帯域のうちの少なくとも１つがノイズ状の信号を含む場合に適用可能である。オーディオ信号中にある非ノイズ成分は、正弦波符号化によって符号化されうる。

符号化され送信されたオーディオ信号は復号化されえ、対応する多チャネルの相関が維持されたオーディオ信号は合成されうる。

エンコーダ及びデコーダは、信号処理装置とは物理的に別個であってもよく、又は単一の信号処理装置内の１つ又は幾つかのユニットとして存在してもよい。送信は、ワイヤレス送信であってもよく、又はインターネットを介した送信であってもよく、実際は任意の種類の送信でありうる。送信はまた、磁気ディスク又はＣＤ−ＲＯＭ等の物理データ担体を介して行われてもよい。

本発明の更なる目的及び特徴については、図面から明らかとなろう。図１は、４チャネル・オーディオ信号を符号化するエンコーダ１を示す図である。オーディオチャネルは、複合矢印２によって表わされ、各複合矢印２は４つのチャネルのうちの１つのオーディオチャネルを表わす。チャネルの実際の数は本発明には関係がなく、なぜならば、明らかに、本発明の方法は２つ以上のチャネルが存在する限り任意のオーディオシステムに適用されうるためである。オーディオチャネル２は、少なくとも１つの周波数帯域中にノイズ成分を有するオーディオ信号を含む。実際の実施例では、可聴周波数成分を有するオーディオ信号は、通常は幾つかの（通常は対数の尺度である）周波数帯域へ分割されるが、本発明の方法は全帯域幅のオーディオ信号に対しても直接行われうる。本発明の方法は、これらの周波数帯域（特に、人間の耳が相関する信号に対して感度がある関連性のある周波数帯域中）の夫々、又は幾つかに対して適用されうる。

マルチチャネル信号２は、フィルタ段３においてフィルタリングされる。フィルタ３は、オーディオ信号を、ノイズの多いノイズ（noisy）部分４と非ノイズ（non-noisy）部分５へ分割する。信号２の非ノイズ部分５は、正弦波符号化回路６へ向けられる。この回路６は、オーディオ信号２の非ノイズオーディオ情報を表わす圧縮され符号化されたデータ７を生成する。

ノイズ部分４は、本発明によって相関を維持するようノイズを符号化する回路８へ向けられる。この回路８において、このオーディオ信号間の関係が決定され、ノイズ源の構成（composition）が識別され、構成は、この構成中のノイズ源が相互に非相関であり、従ってノイズ源の構成は、これらのノイズ成分を関係が維持されるよう合成する。

これらのオーディオ信号間の関係は、オーディオチャネル２の自己相関係数及び相互相関係数を測定することによって決定される。この相関情報は、自己相関係数及び相互相関係数を表わす相関マトリクスによって表わされてもよい。このマトリクスでは、係数＜Ｓ（ｉ）Ｓ（ｉ）＞はチャネルｉの自己相関を表わし、係数＜Ｓ（ｉ）Ｓ（ｊ）＞はチャネルｉとチャネルｊの間の相互相関を表わし、ｉ及びｊはこのマルチチャネルシステムの特定の１つのチャネルを示す任意の整数である。

一組の変換パラメータ９は、この相関マトリクスから計算される。変換パラメータ９は、送信器１０へ与えられる。変換パラメータ９は、ノイズ源を合成するための関連のあるパラメータに関連する。これらの変換パラメータは、各非相関ノイズ信号のエネルギーに対応する源の自己相関、及び、これらのノイズ源の間の特定の関係を示す相互相関を含みうる。これらのパラメータ９は、一組のノイズ源に対して逆変換を行うデコーダによって受信され、これについては図２を参照して詳述する。

変換パラメータ９は、正弦波符号化された非ノイズ信号７と結合され、符号化された信号１１として送信器１０によって送信される。送信は、ワイヤレス送信であってもよく、又はインターネットを介した送信であってもよく、実際は任意の種類の送信でありうる。送信はまた、磁気ディスク又はＣＤ−ＲＯＭ等の物理データ担体を介して行われてもよい。

図２中、本質的には、図１のスキームの逆のものが、信号１１を一組のオーディオ信号２１へ復号化するデコーダ１２の中に示されている。信号１１は、本発明の方法により複数のノイズ源を形成する一組の変換パラメータを含む。

第１の分割段１３では、変換パラメータ９及び符号化された非ノイズ信号７が信号１１から抽出される。非ノイズ信号７は、オーディオチャネル２１の非ノイズ部分５１を出力する正弦波デコーダ１４へ供給される。

変換パラメータ９は、一組の独立（ランダム）ノイズ発生器１６を有するノイズ源発生段１５へ供給される。変換パラメータ９は、各ノイズ発生器１６のノイズレベル（生じうるゼロレベルを含む）を示す。更に、例えば包絡線の形の他のパラメータがノイズ源に対して特定されうる。ノイズ発生器１６は、一組の変換パラメータ９に応じて形成される相互に非相関のノイズ源の構成を発生し、それによりオーディオ信号２１に対して知覚的に関連のある相関が維持されたノイズ成分４１を合成する。組み立て段１７では、相関が維持されたノイズ成分４１及び非ノイズ部分５１が組み合わされ、図１のオーディオチャネル２の知覚的に関連のある再構築であるオーディオチャネル２１が出力される。

当業者によれば、本発明は図面を参照にして説明される実施例に限られるものではないが、全ての種類の変形を含みうる。例えば、上述の実施例では、信号の非ノイズ部分は正弦波符号化を用いて符号化されるが、波形符号化又はハフマン符号化等の他の種類の符号化が適用されてもよい。また、非ノイズ部分を含むオーディオチャネル全体は、上述の変換パラメータに従って変換されうる。更に、異なるパラメータ等を用いて他の種類のノイズ符号化が適用されうる。方法は、マルチチャネルオーディオシステムのオーディオチャネル用の単一の関連性のある周波数帯域に対して適用されうる。方法はまた、マルチチャネルオーディオシステムの選択された数のチャネルにおいて適用されうる。上述の及び他の変形は、特許請求の範囲の保護の範囲内にあるとみなされる。

参照番号：
１．エンコーダ
２．複合矢印
３．フィルタ段
４．ノイズ部分
５．非ノイズ部分
６．正弦波符号化回路
７．符号化されたデータ
８．ノイズ符号化回路
９．変換パラメータ
１０．送信器
１１．符号化された信号
１２．デコーダ
１３．分割段
１４．正弦波デコーダ
１５．ノイズ源発生段
１６．ノイズ発生器
１７．組み立て段

本発明による符号化方法を行う符号化装置を概略的に示す図である。 本発明による符号化方法を行う復号化装置を概略的に示す図である。

Claims (13)

1. 相関する成分がある一組のオーディオ信号を符号化する方法であって、
   前記オーディオ信号間の関係から、源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を決定する段階を有する方法。
2. 前記一組のオーディオ信号を、前記源の構成を発生するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号へ符号化する段階と、
   前記符号化された信号を送信する段階とを更に有する、請求項１記載の方法。
3. 前記源はフレーム毎に決定される、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記オーディオ信号中の非ノイズ成分は正弦波符号化によって符号化される、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 前記変換パラメータは、前記一組のオーディオ信号の相関マトリクスを非相関化することによって決定される、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
6. 前記一組のオーディオ信号は、選択された一組の周波数帯域へ分割され、前記周波数帯域のうちの少なくとも１つはノイズ状の信号を有する、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
7. 相関する成分がある一組のオーディオ信号を合成する方法であって、
   源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を発生するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号を受信する段階と、
   前記符号化された信号に応じて、一組の合成された源を発生する段階と、
   各オーディオ信号を複数の前記成分として形成することにより一組のオーディオ信号を発生する段階とを有する方法。
8. 相関する成分がある一組のオーディオ信号を符号化するエンコーダであって、
   前記オーディオ信号間の関係から、源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を決定する手段を有するエンコーダ。
9. オーディオチャネルを符号化するエンコーダであって、
   前記オーディオチャネルの少なくとも１つの周波数帯域中で、一組のオーディオ信号の夫々の間の自己相関及び相互相関を検出する手段と、
   前記オーディオ信号間の関係から、源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を決定する手段とを有する、エンコーダ。
10. 前記一組のオーディオ信号を、前記源の構成を発生するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号へ符号化する手段と、
    前記符号化された信号を送信する送信手段とを更に有する、請求項９又は１０記載のエンコーダ。
11. 一組のオーディオ信号を合成するデコーダであって、
    源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、源の構成を発生するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号を受信する受信手段と、
    前記符号化された信号に応じて源を発生する一組の発生器と、
    前記一組の変換パラメータに応じて、各オーディオ信号に対して複数の前記成分を形成することにより前記オーディオ信号を合成する合成手段とを有するデコーダ。
12. 源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、複数の源を形成するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号を含むデータ担体。
13. 源の構成の中の源が相互に非相関であるか実質的に非相関であるよう、従って前記源の構成は前記成分を関係が維持されるように合成するよう、複数の源を形成するための一組の変換パラメータを含む符号化された信号。

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